JP2018153770A - 塗布装置および塗布方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】チャンバー内の気体が、外部の他の工程へ影響を及ぼすことを防止する塗布装置および塗布方法を提供する。【解決手段】膜・触媒層接合体の製造装置１は、搬送される電解質膜９２に、可燃性材料を含む触媒材料を塗布する塗布部３０と、塗布部３０よりも、電解質膜９２の搬送方向の下流側に配置され、塗布部３０により塗布される触媒材料を乾燥させる乾燥炉４０と、塗布部３０および乾燥炉４０を覆い、搬送される電解質膜９２の搬入口７０Ａおよび搬出口７０Ｂを有するチャンバー７０と、チャンバー７０内の雰囲気を検出する排気量センサ７１Ｓと、搬入口７０Ａおよび搬出口７０Ｂを開閉するシャッター機構８１、８２とを備える。シャッター機構８１、８２は、平時は搬入口７０Ａおよび搬出口７０Ｂを開放し、排気量センサ７１Ｓによる検出結果に応じて、搬入口７０Ａおよび搬出口７０Ｂを閉鎖する。【選択図】図１

Description

本発明は、搬送される基材に塗布液を塗布して、乾燥させる塗布装置および塗布方法に関する。
近年、自動車や携帯電話などの駆動電源として、燃料電池が注目されている。燃料電池は、燃料に含まれる水素（Ｈ２）と空気中の酸素（Ｏ２）との電気化学反応によって電力を作り出す発電システムである。燃料電池は、他の電池と比べて、発電効率が高く環境への負荷が小さいという特長を有する。
燃料電池には、使用する電解質によって幾つかの種類が存在する。そのうちの１つが、電解質としてイオン交換膜（電解質膜）を用いた固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ：Polymer Electrolyte Fuel Cell）である。固体高分子形燃料電池は、常温での動作および小型軽量化が可能であるため、自動車や携帯機器への適用が期待されている。
固体高分子形燃料電池は、一般的には複数のセルが積層された構造を有する。１つのセルは、膜・電極接合体（ＭＥＡ：Membrane-Electrode-Assembly）の両側を一対のセパレータで挟み込むことにより構成される。膜・電極接合体は、電解質の薄膜（高分子電解質膜）の両面に触媒層を形成した膜・触媒層接合体（ＣＣＭ：Catalyst-coated Membrane）の両側に、さらにガス拡散層を配置して構成される。高分子電解質膜を挟んで両側に配置された触媒層とガス拡散層とで、一対の電極層が構成される。一対の電極層の一方はアノード電極であり、他方がカソード電極である。アノード電極に水素を含む燃料ガスが接触するとともに、カソード電極に空気が接触すると、電気化学反応によって電力が発生する。
上記の膜・電極接合体は、典型的には、電解質膜の表面に、白金（Ｐｔ）を含む触媒粒子をアルコールなどの溶媒中に分散させた触媒材料を塗布し、その触媒材料を乾燥させることによって作成される。従来の膜・電極接合体の製造技術については、例えば、特許文献１に記載されている。
特開２０１３−１６１５５７号公報
特許文献１に記載される、触媒材料の塗布工程、または、触媒材料の乾燥工程では、可燃性気体が発生する。このため、これら工程は、密閉状態にしたチャンバー内で行われることが望まれる。チャンバーは、内部が可燃性気体で充満しないように、排気機構を有する。そして、チャンバー内の可燃性気体は、排気機構によりチャンバー外部へ排気される。
しかしながら、排気が十分に行われない場合、チャンバー内は可燃性気体が充満する。チャンバーには、電極質膜を搬入および搬出する搬入口および搬出口が設けられていて、排気機構による排気に不具合があると、チャンバー内の可燃性気体は、搬入口および搬出口から、他の工程が行われる空間に流れこむおそれがある。この場合、可燃性気体が、他の工程に影響を及ぼすおそれがある。特許文献１では、このような課題を解決することができない。
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、チャンバー内の気体が、外部の他の工程へ影響を及ぼすことを防止する塗布装置および塗布方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本願の第１発明は、塗布装置であって、基材を搬送する搬送部と、前記搬送部により搬送される基材に、可燃性材料を含む塗布液を塗布する塗布部と、前記塗布部よりも、前記基材の搬送方向の下流側に配置され、前記塗布部により塗布される塗布液を乾燥させる乾燥部と、前記塗布部および前記乾燥部の少なくとも一方を覆い、搬送される基材の搬入口と、搬出口とを有するチャンバーと、前記搬入口および前記搬出口を開閉する開閉部材と、前記チャンバー内の雰囲気を検出する検出部と、前記開閉部材を駆動し、平時は前記搬入口および前記搬出口を開放し、前記検出部による検出結果に応じて、前記搬入口および前記搬出口を閉鎖する開閉部材駆動部と、を備える。
本願の第２発明は、第１発明の塗布装置であって、前記チャンバー内を排気する排気部、を備え、前記検出部は、前記排気部による排気量を検出し、前記開閉部材駆動部は、前記検出部が検出する排気量が第１閾値を下回る場合、前記搬入口および前記搬出口を閉鎖する。
本願の第３発明は、第１発明または第２発明の塗布装置であって、前記検出部は、前記チャンバー内の可燃性気体の濃度を検出し、前記開閉部材駆動部は、前記検出部が検出する濃度が第２閾値を超える場合、前記搬入口および前記搬出口を閉鎖する。
本願の第４発明は、第１発明から第３発明のいずれかの塗布装置であって、前記搬送部は、前記開閉部材で前記搬入口および前記搬出口を閉鎖する場合、前記基材の搬送を停止する。
本願の第５発明は、第１発明から第４発明までのいずれかの塗布装置であって、前記開閉部材は、閉鎖時に前記基材との接触部分に緩衝部材を有する。
本願の第６発明は、長尺帯状の基材を搬送しつつ、搬送される基材に、可燃性材料を含む塗布液を塗布部で塗布し、乾燥部で、前記塗布部により塗布される塗布液を乾燥させる塗布方法であって、ａ）前記塗布部または前記乾燥部の少なくとも一方を覆うチャンバー内の雰囲気を検出する工程と、ｂ）前記工程ａ）での検出結果に応じて、前記チャンバーに設けられた基材の搬入口および搬出口を閉鎖する工程と、を含む。
本願の第１発明〜第６発明によれば、搬入口および搬出口を閉鎖することで、チャンバー内の、塗布液に含まれる可燃性材料による可燃性気体が、搬入口および搬出口を介して、塗布部および乾燥部以外の他の工程へ影響を及ぼすことを防止できる。
特に、第２発明によれば、チャンバー内の排気が十分でない場合、搬入口および搬出口を開閉部材で閉鎖することで、チャンバー内の気体が、搬入口または搬出口を介して、他の工程へ影響を及ぼすことを防止できる。
特に、第３発明によれば、チャンバー内の気体濃度が高くなった場合に、搬入口および搬出口を開閉部材で閉鎖することで、チャンバー内の雰囲気が、搬入口または搬出口を介して、外部へ影響を及ぼすことを防止できる。
特に、第４発明によれば、搬入口および搬出口が閉鎖されても基材を搬送し続けて、基材が無駄となること抑制できる。
特に、第５発明によれば、緩衝部材により、基材への衝撃を緩和して、基材の破損を回避できる。
実施形態に係る膜・触媒層接合体の製造装置の構成を示した図である。 シャッター機構を説明するための図である。 制御部と、製造装置内の各部との接続を示したブロック図である。 膜・触媒層接合体の製造時の流れを示すフローチャートである。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。以下の実施形態では、本発明の「塗布装置」は、固体高分子形燃料電池用の膜・触媒層接合体を製造する膜・触媒層接合体の製造装置として説明する。
＜１．製造装置の構成＞
図１は、本実施形態に係る膜・触媒層接合体の製造装置１の構成を示した図である。この製造装置１は、固体高分子形燃料電池用の膜・電極接合体（ＭＥＡ：Membrane-Electrode-Assembly）の製造過程に用いられる装置である。製造装置１は、長尺帯状の基材である電解質膜の表面に触媒層を形成して、膜・触媒層接合体（ＣＣＭ：Catalyst-coated Membrane）を製造する。
膜・触媒層接合体の製造装置１は、吸着ローラ１０、電解質膜供給部２０、塗布部３０、乾燥炉４０、接合体回収部５０および制御部６０を備えている。また、製造装置１は、吸着ローラ１０、塗布部３０および乾燥炉４０を収容するチャンバー７０を、備えている。
吸着ローラ１０は、電解質膜９２を吸着保持しつつ回転するローラである。吸着ローラ１０は、複数の吸着孔を有する円筒状の外周面を有する。吸着ローラ１０の直径は、例えば、２００ｍｍ〜１６００ｍｍとされる。吸着ローラ１０には、モータ等の駆動源を有する、不図示の回転駆動部が接続される。回転駆動部を動作させると、吸着ローラ１０は、水平に延びる軸心周りに回転する。
吸着ローラ１０の材料には、例えば、多孔質カーボンまたは多孔質セラミックス等の多孔質材料が用いられる。多孔質セラミックスの具体例としては、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）または炭化ケイ素（ＳｉＣ）の焼結体を挙げることができる。多孔質の吸着ローラ１０における気孔径は、例えば５μｍ以下とされ、気孔率は、例えば１５％〜５０％とされる。
吸着ローラ１０の端面には、不図示の吸引口が設けられている。吸引口は、吸引機構（例えば、排気ポンプ）に接続される。吸引機構を動作させると、吸着ローラ１０の吸引口に負圧が生じる。そして、吸着ローラ１０内の気孔を介して、吸着ローラ１０の外周面に設けられた複数の吸着孔にも、負圧が発生する。電解質膜９２は、当該負圧によって、吸着ローラ１０の外周面に吸着保持されつつ、吸着ローラ１０の回転によって円弧状に搬送される。
電解質膜供給部２０は、積層基材９４を、吸着ローラ１０へ供給する。積層基材９４は、電解質膜９２および第１支持フィルム９３の２層で構成される。電解質膜供給部２０は、積層基材９４を吸着ローラ１０へ供給した後、電解質膜９２から第１支持フィルム９３を剥離する。
電解質膜９２には、例えば、フッ素系または炭化水素系の高分子電解質膜が用いられる。電解質膜９２の具体例としては、パーフルオロカーボンスルホン酸を含む高分子電解質膜（例えば、米国DuPont社製のNafion（登録商標）、旭硝子（株）製のFlemion（登録商標）、旭化成（株）製のAciplex（登録商標）、ゴア(Gore)社製のGoreselect（登録商標））を挙げることができる。電解質膜９２の膜厚は、例えば、５μｍ〜３０μｍとされる。電解質膜９２は、大気中の湿気によって膨潤する一方、湿度が低くなると収縮する。すなわち、電解質膜９２は、大気中の湿度に応じて変形しやすい性質を有する。
第１支持フィルム９３は、電解質膜９２の変形を抑制するためのフィルムである。第１支持フィルム９３の材料には、電解質膜９２よりも機械的強度が高く、形状保持機能に優れた樹脂が用いられる。第１支持フィルム９３の具体例としては、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）またはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）のフィルムを挙げることができる。第１支持フィルム９３の膜厚は、例えば２５μｍ〜１００μｍとされる。
電解質膜供給部２０は、積層基材供給ローラ２１、複数の積層基材搬入ローラ２２、剥離ローラ２３、複数の第１支持フィルム搬出ローラ２４および第１支持フィルム回収ローラ２５を有する。積層基材供給ローラ２１、複数の積層基材搬入ローラ２２、剥離ローラ２３、複数の第１支持フィルム搬出ローラ２４および第１支持フィルム回収ローラ２５は、いずれも、吸着ローラ１０と平行に配置される。
積層基材供給ローラ２１には、第１支持フィルム９３が内側となるように、積層基材９４が巻き付けられている。電解質膜９２の、第１支持フィルム９３とは反対側の面（以下、「第１面」と称する）に、予め触媒層（以下、「第１触媒層９Ａ」と称する）が形成されている。第１触媒層９Ａは、製造装置１とは別の装置において、第１支持フィルム９３および電解質膜９２の２層で構成される積層基材９４を、そのままロール・ツー・ロール方式で搬送しつつ、電解質膜９２の第１面に触媒材料を間欠塗布し、塗布された触媒材料を乾燥させることによって形成される。
積層基材供給ローラ２１は、図示を省略したモータの動力により回転する。積層基材供給ローラ２１が回転すると、積層基材９４は、積層基材供給ローラ２１から繰り出される。繰り出された積層基材９４は、複数の積層基材搬入ローラ２２により案内されつつ、所定の搬入経路に沿って、剥離ローラ２３まで搬送される。
剥離ローラ２３は、電解質膜９２から第１支持フィルム９３を剥離するためのローラである。剥離ローラ２３は、吸着ローラ１０よりも径の小さい円筒状の外周面を有する。剥離ローラ２３の少なくとも外周面は、弾性体により形成される。剥離ローラ２３は、吸着ローラ１０に隣接配置され、図示を省略したエアシリンダによって、吸着ローラ１０側へ加圧されている。
複数の積層基材搬入ローラ２２により搬入される積層基材９４は、吸着ローラ１０と剥離ローラ２３との間へ導入される。第１支持フィルム９３は、剥離ローラ２３の外周面に接触する。そして、積層基材９４は、剥離ローラ２３から受ける圧力で、吸着ローラ１０側へ押し付けられる。そして、電解質膜９２は、吸着ローラ１０に保持されつつ、吸着ローラ１０の回転によって、円弧状に搬送される。
一方、吸着ローラ１０と剥離ローラ２３との間を通過した第１支持フィルム９３は、吸着ローラ１０から離れて、複数の第１支持フィルム搬出ローラ２４側へ搬送される。これにより、電解質膜９２から第１支持フィルム９３が剥離される。その結果、電解質膜９２の第１面とは反対側の面（以下、「第２面」と称する）が露出する。剥離された第１支持フィルム９３は、複数の第１支持フィルム搬出ローラ２４により案内されつつ、所定の搬出経路に沿って、第１支持フィルム回収ローラ２５まで搬送される。第１支持フィルム回収ローラ２５は、図示を省略したモータの動力により回転する。これにより、第１支持フィルム９３が、第１支持フィルム回収ローラ２５に巻き取られる。
塗布部３０は、吸着ローラ１０の周囲において、電解質膜９２の表面に触媒材料を塗布する機構である。触媒材料には、例えば、白金（Ｐｔ）を含む触媒粒子をアルコールなどの溶媒中に分散させた触媒材料が用いられる。
塗布部３０はノズル３１を有する。ノズル３１は、吸着ローラ１０による電解質膜９２の搬送方向において、剥離ローラ２３よりも下流側に設けられている。ノズル３１は、吸着ローラ１０の外周面に対向する吐出口３１１を有する。吐出口３１１は、吸着ローラ１０の外周面に沿って、水平に延びるスリット状の開口である。
ノズル３１は、図示を省略した触媒材料供給源と接続されている。塗布部３０を駆動させると、触媒材料供給源から配管を通ってノズル３１に、触媒材料が供給される。そして、ノズル３１の吐出口３１１から電解質膜９２の第２面に向けて、触媒材料が吐出される。これにより、電解質膜９２の第２面に、触媒材料が塗布される。この第２面に塗布された触媒材料は、後述の乾燥炉４０で乾燥され、第２触媒層９Ｂが形成される。
なお、触媒材料中の触媒粒子には、高分子形燃料電池のアノードまたはカソードにおいて燃料電池反応を起こす材料が用いられる。具体的には、白金（Ｐｔ）、白金合金、白金化合物等の粒子を、触媒粒子として用いることができる。白金合金の例としては、例えば、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、イリジウム（Ｉｒ）、鉄（Ｆｅ）等からなる群から選択される少なくとも１種の金属と白金との合金を挙げることができる。一般的には、カソード用の触媒材料には白金が用いられ、アノード用の触媒材料には白金合金が用いられる。ノズル３１から吐出される触媒材料は、カソード用であってもアノード用であってもよい。ただし、電解質膜９２の第１面に形成される第１触媒層９Ａと、電解質膜９２の第２面に形成される第２触媒層９Ｂとには、互いに逆極性の触媒材料が用いられる。
乾燥炉４０は、電解質膜９２の第２面に塗布された触媒材料を乾燥させる乾燥部である。乾燥炉４０は、吸着ローラ１０による電解質膜９２の搬送方向において、塗布部３０よりも下流側に配置されている。乾燥炉４０は、吸着ローラ１０の外周面に沿って、円弧状に設けられている。そして、乾燥炉４０は、塗布部３０で、電解質膜９２の第２面に塗布された触媒材料に対して、加熱された気体（熱風）を吹き付ける。そうすると、電解質膜９２の第２面に塗布された触媒材料が加熱され、触媒材料中の溶剤が気化する。これにより、触媒材料が乾燥して、電解質膜９２の第２面に第２触媒層９Ｂが形成される。その結果、電解質膜９２、第１触媒層９Ａおよび第２触媒層９Ｂで構成される膜・触媒層接合体９５が得られる。
接合体回収部５０は、膜・触媒層接合体９５に第２支持フィルム９６を貼り付けて、膜・触媒層接合体９５を回収する。接合体回収部５０は、第２支持フィルム供給ローラ５１、複数の第２支持フィルム搬入ローラ５２、ラミネートローラ５３、複数の接合体搬出ローラ５４および接合体回収ローラ５５を有する。第２支持フィルム供給ローラ５１、複数の第２支持フィルム搬入ローラ５２、ラミネートローラ５３、複数の接合体搬出ローラ５４および接合体回収ローラ５５は、いずれも、吸着ローラ１０と平行に配置される。
第２支持フィルム供給ローラ５１には、第２支持フィルム９６が巻き付けられている。第２支持フィルム供給ローラ５１は、図示を省略したモータの動力により回転する。第２支持フィルム供給ローラ５１が回転すると、第２支持フィルム９６は、第２支持フィルム供給ローラ５１から繰り出される。繰り出された第２支持フィルム９６は、複数の第２支持フィルム搬入ローラ５２により案内されつつ、所定の搬入経路に沿って、ラミネートローラ５３まで搬送される。
第２支持フィルム９６の材料には、電解質膜９２よりも機械的強度が高く、形状保持機能に優れた樹脂が用いられる。第２支持フィルム９６の具体例としては、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、またはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）のフィルムを挙げることができる。第２支持フィルム９６の膜厚は、例えば２５μｍ〜１００μｍとされる。第２支持フィルム９６は、第１支持フィルム９３と同じものであってもよい。また、第１支持フィルム回収ローラ２５に巻き取られた第１支持フィルム９３を、第２支持フィルム９６として第２支持フィルム供給ローラ５１から繰り出すようにしてもよい。
ラミネートローラ５３は、膜・触媒層接合体９５に第２支持フィルム９６を貼り付けるためのローラである。ラミネートローラ５３の材料には、例えば、耐熱性の高いゴムが用いられる。ラミネートローラ５３は、吸着ローラ１０よりも径の小さい円筒状の外周面を有する。ラミネートローラ５３は、吸着ローラ１０の回転方向において、乾燥炉４０よりも下流側で、吸着ローラ１０に隣接配置されている。そして、ラミネートローラ５３は、図示を省略したエアシリンダによって、吸着ローラ１０側へ加圧されている。
第２支持フィルム９６は、複数の第２支持フィルム搬入ローラ５２により搬入され、吸着ローラ１０で搬送される膜・触媒層接合体９５と、ラミネートローラ５３との間へ導入される。このとき、第２支持フィルム９６は、ラミネートローラ５３からの圧力により、膜・触媒層接合体９５に押し付けられるとともに、ラミネートローラ５３の熱により加熱される。その結果、電解質膜９２の第２面に、第２支持フィルム９６が貼り付けられる。電解質膜９２の第２面に形成された第２触媒層９Ｂは、電解質膜９２と第２支持フィルム９６との間に挟まれる。
吸着ローラ１０とラミネートローラ５３との間を通過した第２支持フィルム９６付きの膜・触媒層接合体９５は、吸着ローラ１０から離れる方向へ搬送される。
第２支持フィルム９６付きの膜・触媒層接合体９５は、複数の接合体搬出ローラ５４により案内されつつ、所定の搬出経路に沿って、接合体回収ローラ５５まで搬送される。接合体回収ローラ５５は、図示を省略したモータの動力により回転する。これにより、第２支持フィルム９６付きの膜・触媒層接合体９５が、第２支持フィルム９６が外側となるように、接合体回収ローラ５５に巻き取られる。
チャンバー７０は、吸着ローラ１０、塗布部３０および乾燥炉４０を収容している。前記のように、触媒材料は、触媒粒子をアルコールなどの溶媒中に分散させた触媒材料である。つまり、触媒材料に含まれる溶媒は可燃性である。このため、触媒材料を塗布する工程、触媒材料が塗布された電解質膜９２を搬送する工程および触媒材料を乾燥させる工程では、可燃性気体が周囲に広がるおそれがある。このため、これら工程が行われるスペースをチャンバー７０で覆うことで、可燃性気体の広がりを防いでいる。
チャンバー７０は、搬入口７０Ａと、搬出口７０Ｂとを有している。搬入口７０Ａは、剥離ローラ２３近傍に設けられる。搬出口７０Ｂは、ラミネートローラ５３近傍に設けられる。電解質膜供給部２０により、吸着ローラ１０へ供給される積層基材９４と、電解質膜９２から剥離され、第１支持フィルム回収ローラ２５へ搬送される第１支持フィルム９３とは、搬入口７０Ａを通過する。また、第２支持フィルム供給ローラ５１から吸着ローラ１０へ供給される第２支持フィルム９６と、吸着ローラ１０から接合体回収ローラ５５へ繰り出される膜・触媒層接合体９５とは、搬出口７０Ｂを通過する。
チャンバー７０は、排気機構７１を有している。排気機構７１は、チャンバー７０内の気体を外部へ排気して、チャンバー７０内の可燃性気体の濃度が一定値以下となるようにする。排気機構７１には、排気量センサ７１Ｓが設けられる。排気量センサ７１Ｓは、排気機構７１から排気される気体の流量を検出する検出部である。
チャンバー７０内には、濃度センサ７２が設けられている。濃度センサ７２は、チャンバー７０内の可燃性気体の濃度を測定する検出部である。
チャンバー７０の搬入口７０Ａおよび搬出口７０Ｂそれぞれには、シャッター機構８１およびシャッター機構８２が設けられている。シャッター機構８１は、搬入口７０Ａを開放し、また、閉鎖する。シャッター機構８２は、搬出口７０Ｂを開放し、また、閉鎖する。平時は、シャッター機構８１およびシャッター機構８２は、電解質膜９２等の基材が搬送できるように、搬入口７０Ａおよび搬出口７０Ｂを開放する。チャンバー７０内の雰囲気が異常であるときには、シャッター機構８１およびシャッター機構８２は、搬入口７０Ａおよび搬出口７０Ｂを閉鎖して、チャンバー７０を密閉する。これにより、チャンバー７０内の可燃性気体が、搬入口７０Ａおよび搬出口７０Ｂを介して、チャンバー７０の外部へ影響を及ぼすことを防止できる。
ここで、「チャンバー７０内の雰囲気の異常」とは、チャンバー７０内の可燃性気体の濃度が、引火または燃焼を引き起こすおそれのある濃度よりも高くなることをいう。異常であるか否かの判定は、排気量センサ７１Ｓおよび濃度センサ７２の検出結果に基づいて行われる。後に詳述するが、排気量センサ７１Ｓの検出する排気量が低い場合、または、濃度センサ７２の検出する濃度が高い場合、チャンバー７０内の雰囲気が異常であると、判定される。
以下に、シャッター機構８１、８２について説明する。シャッター機構８１、８２は、同じ構成であるため、以下では、シャッター機構８１について説明する。
図２は、シャッター機構８１を説明するための図である。図２の上図は、搬入口７０Ａを開放した状態、下図は、搬入口７０Ａを閉鎖した状態を示す。
シャッター機構８１は、開閉部材８１１と、進退機構８１２と、緩衝部材８１３とを有している。
開閉部材８１１は、搬入口７０Ａよりも大きい板状部材である。開閉部材８１１は、進退機構８１２により、図２の上図に示す、搬入口７０Ａと重ならない位置（以下、「開放位置」と称す）と、図２の下図に示す、搬入口７０Ａと重なる位置（以下、「閉鎖位置」と称す）との間を移動する。開閉部材８１１は、閉鎖位置にあるとき、チャンバー７０の搬入口７０Ａの周囲に密着し、搬入口７０Ａを密閉する。このため、チャンバー７０内の気体が、搬入口７０Ａから漏れ出ることが防止される。
開閉位置から閉鎖位置に移動する際にチャンバー７０と接触する開閉部材８１１の部分には、緩衝部材８１３が設けられている。緩衝部材８１３は、例えば、ゴム部材である。搬入口７０Ａには、積層基材９４および第１支持フィルム９３が通過する。搬入口７０Ａに積層基材９４および第１支持フィルム９３が通過しているときに、開閉部材８１１を閉じると、搬入口７０Ａと開閉部材８１１とに挟まれて、積層基材９４および第１支持フィルム９３が破損するおそれがある。このため、緩衝部材８１３を設けることで、衝撃を緩和し、積層基材９４および第１支持フィルム９３の破損を回避できる。
進退機構８１２は、開閉部材８１１を保持し、図２の上図および下図に示すように、開放位置と閉鎖位置との間で、開閉部材８１１を進退させる開閉部材駆動部である。進退機構８１２は、例えばエアシリンダである。
進退機構８１２は、チャンバー７０内の雰囲気が異常であるか否かに応じて、開閉部材８１１を進退させる。チャンバー７０は、内部の可燃性気体の広がりを防いでいる。そして、チャンバー７０内の可燃性気体は、排気機構７１により、外部へ排気される。排気機構７１により正常に排気されている場合、進退機構８１２は、開閉部材８１１を、開放位置に位置させる。可燃性気体が正常に排気されていない場合、進退機構８１２は、開閉部材８１１を閉鎖位置に移動させて、搬入口７０Ａを閉鎖する。搬入口７０Ａを閉鎖することにより、可燃性気体が、搬入口７０Ａを介して、他の工程、例えば、電解質膜供給部２０に、影響を及ぼすことを防止できる。
搬出口７０Ｂに設けられるシャッター機構８２についても、同様である。すなわち、チャンバー７０内の雰囲気に応じて、シャッター機構８２の開閉部材により、搬出口７０Ｂを開放し、また、閉鎖する。そして、チャンバー７０内の雰囲気が異常のときに、搬出口７０Ｂを閉鎖することで、チャンバー７０内の可燃性気体が、搬出口７０Ｂを介して、他の工程、例えば、接合体回収部５０に、影響を及ぼすことを防止できる。
制御部６０は、製造装置１内の各部を動作制御するための手段である。図３は、制御部６０と、製造装置１内の各部との接続を示したブロック図である。図３中に概念的に示したように、制御部６０は、ＣＰＵ等の演算処理部６１、ＲＡＭ等のメモリ６２およびハードディスクドライブ等の記憶部６３を有するコンピュータにより構成される。記憶部６３内には、膜・触媒層接合体の製造処理を実行するためのコンピュータプログラムＰが、インストールされている。
また、制御部６０は、上述した吸着ローラ１０の回転駆動部、吸着ローラ１０の吸引機構、積層基材供給ローラ２１のモータ、剥離ローラ２３のエアシリンダ、第１支持フィルム回収ローラ２５のモータ、塗布部３０、乾燥炉４０、第２支持フィルム供給ローラ５１のモータ、ラミネートローラ５３のエアシリンダ、接合体回収ローラ５５のモータ、排気量センサ７１Ｓ、濃度センサ７２、シャッター機構８１の進退機構およびシャッター機構８２の進退機構と、それぞれ通信可能に接続されている。
＜２．膜・触媒層接合体の製造時の動作について＞
図４は、膜・触媒層接合体の製造時の流れを示すフローチャートである。
制御部６０は、膜・触媒層接合体の製造処理を開始する（ステップＳ１）。詳しくは、電解質膜供給部２０、塗布部３０、乾燥炉４０および接合体回収部５０それぞれを駆動して、電解質膜９２を搬送して、膜・触媒層接合体９５を形成する処理を開始する。
制御部６０は、排気量センサ７１Ｓによる排気量の検知結果を取得する（ステップＳ２）。制御部６０は、取得した排気量が、所定値（第１閾値）を下回っているか否かを判定する（ステップＳ３）。ここでの所定値は、例えば、排気機構７１が正常動作時に排出する排出量である。つまり、取得した排気量が所定値未満であれば、排気機構７１が正常動作していないと判定される。
排気量が所定値未満である場合（ステップＳ３でＹＥＳ）、制御部６０は、シャッター機構８１、８２を駆動して、搬入口７０Ａおよび搬出口７０Ｂを閉鎖する（ステップＳ６）。これにより、チャンバー７０内の可燃性気体が、搬入口７０Ａおよび搬出口７０Ｂを介して、外部の工程に影響を及ぼすことを防止できる。
その後、制御部６０は、電解質膜供給部２０による、電解質膜９２の搬送を停止する（ステップＳ７）。これにより、搬入口７０Ａおよび搬出口７０Ｂが閉鎖されても、電解質膜９２が搬送され続けて、電解質膜９２が無駄となること抑制できる。
排気量が所定値未満でない場合（ステップＳ３でＮＯ）、制御部６０は、濃度センサ７２による、チャンバー７０内の可燃性気体の濃度の測定結果を取得する（ステップＳ４）。制御部６０は、取得した濃度が所定値（第２閾値）以上であるか否かを判定する（ステップＳ５）。ここでの所定値は、引火または燃焼を引き起こすおそれのある濃度である。濃度が所定値以上の場合（ステップＳ５でＹＥＳ）、制御部６０は、シャッター機構８１、８２を駆動して、搬入口７０Ａおよび搬出口７０Ｂを閉鎖する（ステップＳ６）。排気量が所定値未満でなくても、濃度センサ７２の検出結果から、搬入口７０Ａおよび搬出口７０Ｂを閉鎖することで、可燃性気体が、チャンバー７０の外部の他の工程へ影響を及ぼすことを、より確実に防止できる。その後、制御部６０は、電解質膜供給部２０による、電解質膜９２の搬送を停止する（ステップＳ７）。一方、濃度が所定値以上でない場合（ステップＳ５でＮＯ）、制御部６０は、ステップＳ２の処理を再実行する。
以上のように、チャンバー７０内の雰囲気により、搬入口７０Ａおよび搬出口７０Ｂを閉鎖することで、チャンバー７０内の可燃性気体が、搬入口７０Ａおよび搬出口７０Ｂを介して、チャンバー７０の外部の他の工程へ影響を及ぼすことを防止できる。
＜３．変形例＞
以上、本発明の主たる実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。
例えば、チャンバー７０内に濃度センサ７２を設けなくてもよい。つまり、上記の実施形態では、排気量が所定値未満でない場合に、チャンバー７０内の気体の濃度を検出する処理を行っているが、この処理を行わなくてもよい。また、製造装置１は、排気量センサ７１Ｓを備えなくてもよい。つまり、排気機構７１の排気量に関係なく、濃度センサ７２が検出する濃度が所定値以上となれば、搬入口７０Ａおよび搬出口７０Ｂを閉鎖するようにしてもよい。
また、シャッター機構の構成は、図２に限定されない。シャッター機構の開閉部材は、エアシリンダ以外の手段により、移動させてもよい。
上記の実施形態では、チャンバー７０は、吸着ローラ１０、塗布部３０および乾燥炉４０を収容しているが、これに限定されない。チャンバー７０は、少なくとも、塗布部３０および乾燥炉４０の一方を収容していればよい。また、製造装置１は、塗布部３０を収容するチャンバーと、乾燥炉４０を収容するチャンバーとをそれぞれ備えていてもよい。
また、チャンバー７０は、搬入口７０Ａと、搬出口７０Ｂとを別々に有しているが、搬入口７０Ａと、搬出口７０Ｂとを共通化してもよい。つまり、電解質膜は、同じ開口から、チャンバー７０内へ搬入され、チャンバー７０から搬出されるようにしてもよい。
また、製造装置１の細部の構成については、本願の各図と相違していてもよい。また、上記の実施形態および変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。
１ 製造装置
９Ａ 第１触媒層
９Ｂ 第２触媒層
１０ 吸着ローラ
２０ 電解質膜供給部
３０ 塗布部
３１ ノズル
４０ 乾燥炉
５０ 接合体回収部
６０ 制御部
７０ チャンバー
７０Ａ 搬入口
７０Ｂ 搬出口
７１ 排気機構
７１Ｓ 排気量センサ
７２ 濃度センサ
８１ シャッター機構
８２ シャッター機構
９２ 電解質膜
９５ 膜・触媒層接合体
８１１ 開閉部材
８１２ 進退機構
８１３ 緩衝部材

Claims (6)

  1. 基材を搬送する搬送部と、
    前記搬送部により搬送される基材に、可燃性材料を含む塗布液を塗布する塗布部と、
    前記塗布部よりも、前記基材の搬送方向の下流側に配置され、前記塗布部により塗布される塗布液を乾燥させる乾燥部と、
    前記塗布部および前記乾燥部の少なくとも一方を覆い、搬送される基材の搬入口と、搬出口とを有するチャンバーと、
    前記搬入口および前記搬出口を開閉する開閉部材と、
    前記チャンバー内の雰囲気を検出する検出部と、
    前記開閉部材を駆動し、平時は前記搬入口および前記搬出口を開放し、前記検出部による検出結果に応じて、前記搬入口および前記搬出口を閉鎖する開閉部材駆動部と、
    を備える、塗布装置。
  2. 請求項１に記載の塗布装置であって、
    前記チャンバー内を排気する排気部、
    を備え、
    前記検出部は、
    前記排気部による排気量を検出し、
    前記開閉部材駆動部は、
    前記検出部が検出する排気量が第１閾値を下回る場合、前記搬入口および前記搬出口を閉鎖する、
    塗布装置。
  3. 請求項１または請求項２に記載の塗布装置であって、
    前記検出部は、
    前記チャンバー内の可燃性気体の濃度を検出し、
    前記開閉部材駆動部は、
    前記検出部が検出する濃度が第２閾値以上である場合、前記搬入口および前記搬出口を閉鎖する、
    塗布装置。
  4. 請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載の塗布装置であって、
    前記搬送部は、
    前記開閉部材で前記搬入口および前記搬出口を閉鎖する場合、前記基材の搬送を停止する、
    塗布装置。
  5. 請求項１から請求項４までのいずれか１つに記載の塗布装置であって、
    前記開閉部材は、閉鎖時に前記基材と接触する部分に緩衝部材を有する、
    塗布装置。
  6. 長尺帯状の基材を搬送しつつ、
    搬送される基材に、可燃性材料を含む塗布液を塗布部で塗布し、
    乾燥部で、前記塗布部により塗布される塗布液を乾燥させる塗布方法であって、
    ａ）前記塗布部または前記乾燥部の少なくとも一方を覆うチャンバー内の雰囲気を検出する工程と、
    ｂ）前記工程ａ）での検出結果に応じて、前記チャンバーに設けられた基材の搬入口および搬出口を閉鎖する工程と、
    を含む、塗布方法。
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