JP2020061207A - 膜−電極−ガス拡散層接合体の接合装置および製造方法 - Google Patents

膜−電極−ガス拡散層接合体の接合装置および製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】不良を抑制しつつ、材料を位置合わせして接合することが可能な燃料電池セル用の膜-電極-ガス拡散層接合体の接合装置を提供する。【解決手段】接合装置１００は、一対の転写ローラ４０と、第１検知部１０と、第２検知部２０と、搬送部３０とを備える。搬送部３０は、一対の第１ローラ３１と、一対の第２ローラ３２と、を備える。一対の第１ローラ３１は、搬送方向Ｄに交差する帯状シートＢＳの幅方向Ｗに離隔して配置され、予備接合体ＳＡに接した状態で回転する。一対の第２ローラ３２は、幅方向Ｗに離隔して配置され、一対の第１ローラ３１との間に予備接合体ＳＡを挟んで回転する。第１ローラ３１と第２ローラ３２の少なくとも一方は、予備接合体ＳＡとともに搬送方向Ｄに対する傾きが変化する。【選択図】図５

Description

本開示は、燃料電池セルに用いられる膜-電極-ガス拡散層接合体（Membrane-Electrode-Gas diffusion layer-Assembly：ＭＥＧＡ）を製造するための接合装置および製造方法に関する。
従来から電池用材料に係るワークを所定の方向に移送する過程において、ワークの平面方向の位置および／または姿勢を調整する電池材料用移送装置に関する発明が知られている（下記特許文献１を参照）。特許文献１に記載された電池材料用移送装置は、第１の移送部と、第２の移送部と、アライメント部とを備えている（同文献、請求項１等を参照。）。
第１の移送部は、ワークを所定の方向に移送する。第２の移送部は、第１の移送部の移送方向側に設けられ、ワークを所定の方向に移送する。アライメント部は、第１の移送部と上記第２の移送部の間に設けられている。また、アライメント部は、移送方向に所定の回転速度で回転する回転ローラを有し、その回転ローラの作用により、第１の移送部から移送されてきたワークを第２の移送部に向けて移送しながら平面方向に移動および／または回転させる。
この構成によれば、回転ローラの作用により、第１の移送部から移送されてきたワークを第２の移送部に移送しながら平面方向に移動および／または回転させることができる。そのため、ワークを所定の方向に移送する過程において、ワークの平面方向の位置および／または姿勢を簡単かつ確実に調整することができる（同文献、第００１０段落等を参照。）。
特開２０１７−０９１７００号公報
上記特許文献１に記載された従来の電池材料用移送装置は、たとえば、積層型電池を構成する正極の極板、セパレータおよび負極の極板の電池用材料に係るワークを移送するために用いられる（特許文献１、第０００２段落−第０００８段落等を参照。）。しかし、燃料電池用の膜-電極-ガス拡散層接合体を構成する電解質膜などの材料は、積層型電池を構成する材料と比較して極めて薄い。
このような極薄材料を上記従来の移送装置によって移送する場合、下方に配置されたアライメント部の回転ローラのみで、極薄材料を平面方向に移動および／または回転させることは困難である。そのため、極薄材料の移送方向に交差する高さ方向に対向させた上方の回転ローラと下方の回転ローラとを備えたアライメント部を用いることが考えられる（同文献、第００５２段落等を参照。）。
この場合、極薄材料を上方の回転ローラと下方の回転ローラによって挟み、極薄材料の移送方向および高さ方向に交差する方向の両側に配置された上下の回転ローラの回転速度に位相差を生じさせ、極薄材料を平面方向に移動および／または回転させる。しかし、各回転ローラの回転方向は搬送方向に平行であるため、極薄材料にねじれが生じ、接合体に剥離などの不良を発生させるおそれがある。
本開示は、上記従来の移送装置において生じる不良を抑制しつつ、材料を位置合わせして接合することが可能な燃料電池セル用の膜-電極-ガス拡散層接合体の接合装置および製造方法を提供する。
本開示の一態様は、電解質膜-電極-ガス拡散層接合体の構成する第１触媒層と予備接合体とを接合する接合装置であって、複数の前記第１触媒層が形成された帯状シートを搬送しながら前記第１触媒層を前記帯状シートから前記予備接合体に転写させる一対の転写ローラと、前記帯状シートの搬送方向に対する前記第１触媒層の傾きを検知する第１検知部と、前記搬送方向に対する前記予備接合体の傾きを検知する第２検知部と、前記予備接合体の前記傾きと前記第１触媒層の前記傾きとが一致するように前記予備接合体の前記傾きを調整可能に設けられ、前記予備接合体を前記一対の転写ローラの間に挿入する搬送部と、を備え、前記搬送部は、前記搬送方向に交差する前記帯状シートの幅方向に離隔して配置され、前記予備接合体に接した状態で回転する一対の第１ローラと、前記幅方向に離隔して配置され、前記一対の第１ローラとの間に前記予備接合体を挟んで回転する一対の第２ローラと、を備え、前記第１ローラと前記第２ローラの少なくとも一方は、前記予備接合体とともに前記搬送方向に対する傾きが変化することを特徴とする接合装置である。
燃料電池セルは、たとえば、一対のセパレータと、これら一対のセパレータの間に配置された一対の額縁状の樹脂フレームと、これら一対の樹脂フレームの間に配置された電解質膜-電極-ガス拡散層接合体（以下、「ＭＥＧＡ」と略称する。）を備えている。ＭＥＧＡは、たとえば、ガス拡散層と、第１触媒層と、電解質膜と、第２触媒層と、ガス拡散層とが、この順に積層されて接合された構成を有し、触媒層が樹脂フレームの開口部に配置されている。燃料電池セルは、一対のセパレータとＭＥＧＡとの間のガス流路に酸素を含む酸化ガスと水素を含むガスを流し、ＭＥＧＡを介してこれらのガスを反応させて発電する。
上記一態様に係る接合装置は、たとえば、ＭＥＧＡを構成する電解質膜と、第２触媒層と、ガス拡散層とを、あらかじめ積層させて接合し、所定の形状に裁断した予備接合体に対して、第１触媒層を積層させて接合する装置である。予備接合体および第１触媒層の形状は、たとえば矩形である。
帯状シートは、第１触媒層を支持して搬送し、予備接合体に積層させるためのシートである。帯状シートは、第１触媒層が予備接合体に転写された後は、たとえば回収ローラによって巻き取られて回収される。
複数の第１触媒層は、たとえばスラリー状の第１触媒層の材料を帯状シートの一方の面上に間欠的に塗布することで、帯状シートの長さ方向である搬送方向に所定の間隔をあけて形成されている。帯状シートに形成された第１触媒層は、わずかながら、帯状シートの搬送方向に対する傾きが生じたり、形状のばらつきが生じたり、帯状シートの搬送方向および幅方向の位置ずれが生じたりする。
一対の転写ローラは、たとえば回転軸がおおむね水平になるように上下に隣接して設置される。一対の転写ローラは、互いに逆方向に回転するように構成され、帯状シートを挟み込んで搬送する。また、一対の転写ローラは、搬送部によって間に挿入された予備接合体を帯状シートとともに挟み込み、帯状シートに形成された第１触媒層を予備接合体の電解質膜上に加圧および接合して転写する。なお、上記一態様において、帯状シートの搬送方向は、たとえば、上方に配置された一方の転写ローラの下端と下方に配置された他方の転写ローラの上端の接線方向である。
第１検知部は、帯状シートの搬送方向に対する第１触媒層の傾きを検知する。上記一態様に係る接合装置において、第１検知部は、たとえば、帯状シートに形成された個々の第１触媒層の画像を撮影する撮像装置である。第１検知部は、たとえば、個々の第１触媒層の画像データを取得し、取得した画像データに基づいて個々の第１触媒層の外周縁を検出し、矩形の外形を有する個々の第１触媒層の四辺を検出する。また、第１検知部は、個々の第１触媒層の外周縁の検出結果に基づいて、個々の第１触媒層について、帯状シートの搬送方向に沿う縦方向の中心線と、帯状シートの幅方向に沿う横方向の中心線とを検出する。
さらに、第１検知部は、たとえば上記中心線の検出結果に基づいて、帯状シートの搬送方向に対する個々の第１触媒層の傾きを検出する。また、第１検知部は、たとえば上記縦横の中心線の検出結果に基づいて、これらの中心線の交点である第１触媒層の中心点の位置を、個々の第１触媒層の位置として検出する。第１検知部は、たとえば、帯状シートの幅方向における第１触媒層の位置を検知する。なお、上記一態様に係る接合装置において、第１検知部は、撮像装置に限定されず、第１触媒層の傾きや位置の検知が可能であればよく、たとえばレーザ式変位センサであってもよい。
第２検知部は、帯状シートの搬送方向に対する予備接合体の傾きを検知する。上記一態様に係る接合装置において、第２検知部は、たとえば、搬送部に配置された予備接合体の画像を撮影する撮像装置である。第２検知部は、たとえば、個々の予備接合体の画像データを取得し、取得した画像データに基づいて個々の予備接合体の外周縁を検出し、矩形の外形を有する個々の予備接合体の四辺を検出する。また、第２検知部は、搬送部に配置された予備接合体の外周縁の検出結果に基づいて、搬送部に配置された予備接合体について、帯状シートの搬送方向に沿う縦方向の中心線と、帯状シートの幅方向に沿う横方向の中心線とを検出する。
さらに、第２検知部は、たとえば上記中心線の検出結果に基づいて、帯状シートの搬送方向に対する予備接合体の傾きを検知する。また、第２検知部は、たとえば上記縦横の中心線の検出結果に基づいて、これらの中心線の交点である予備接合体の中心点の位置を、搬送部に配置された予備接合体の位置として検知する。第２検知部は、たとえば、帯状シートの幅方向における予備接合体の位置を検知する。なお、第２検知部は、撮像装置に限定されず、予備接合体の傾きや位置の検知が可能であればよく、たとえばレーザ式変位センサであってもよい。
搬送部は、予備接合体の傾きと第１触媒層の傾きとが一致するように予備接合体の傾きを調整可能に設けられ、予備接合体を一対の転写ローラの間に挿入するように構成されている。より具体的には、搬送部は、一対の第１ローラと、一対の第２ローラとを備えている。一対の第１ローラは、帯状シートの搬送方向に交差する帯状シートの幅方向に離隔して配置され、予備接合体に接した状態で回転する。一対の第２ローラは、帯状シートの幅方向に離隔して配置され、一対の第１ローラとの間に予備接合体を挟んで回転する。
搬送部は、第１ローラと第２ローラの少なくとも一方を、たとえばモータなどの駆動部によって駆動させて回転させる。これにより、搬送部は、一対の第１ローラと一対の第２ローラとの間に挟まれた予備接合体を帯状シートの搬送方向に搬送し、一対の転写ローラの間に挿入することができる。
さらに、第１ローラと第２ローラの少なくとも一方は、予備接合体とともに搬送方向に対する傾きが変化するように構成されている。この構成により、搬送部によって予備接合体の傾きと第１触媒層の傾きとが一致するように予備接合体を回転させて傾きを調整すると、第１ローラと第２ローラの少なくとも一方が、予備接合体とともに回動して搬送方向に対する傾きが変化する。
これにより、極薄の電解質膜を含む予備接合体にねじれが生じることが防止され、予備接合体に剥離などの不良が発生するのを抑制することができる。また、予備接合体の傾きと第１触媒層の傾きとを一致させることで、第１触媒層に帯状シートの搬送方向に対する傾きが生じていても、第１触媒層と予備接合体との位置ずれを減少させた状態で第１触媒層と予備接合体とを接合することができる。したがって、ＭＥＧＡの第１触媒層および第２触媒層を確実に樹脂シートの開口部に配置することができ、燃料電池セルの発電効率を向上させることができる。
上記一態様に係る接合装置において、前記搬送部は、たとえば、前記予備接合体を載置する調整テーブルを備え、前記第１ローラおよび前記第２ローラは、前記調整テーブルに設けられ、前記調整テーブルは、前記搬送方向に対する前記傾きを調整して前記予備接合体の前記傾きを前記第１触媒層の前記傾きに一致させる回転部を有していてもよい。
この構成により、調整テーブルに予備接合体を載置し、回転部によって調整テーブルを回転させ、帯状シートの搬送方向に対する調整テーブルの傾きを調整することで、予備接合体の傾きを第１触媒層の傾きに一致させることができる。さらに、第１ローラおよび第２ローラが調整テーブルに設けられている。そのため、予備接合体を載置した調整テーブルを回転させて予備接合体の帯状シートの搬送方向に対する傾きを調整すると、第１ローラおよび第２ローラは、予備接合体とともに帯状シートの搬送方向に対する傾きが変化する。これにより、極薄の電解質膜を含む予備接合体にねじれが生じることが防止され、予備接合体に剥離などの不良が発生するのを抑制することができる。
また、上記一態様に係る接合装置において、たとえば、前記第１検知部は、前記帯状シートの幅方向における前記第１触媒層の位置を検知し、前記第２検知部は、前記幅方向における前記予備接合体の位置を検知し、前記調整テーブルは、前記幅方向の位置を調整可能な駆動部を備え、前記駆動部は、前記調整テーブルの前記位置を調整して前記予備接合体の前記位置を前記第１触媒層の前記位置に一致させるようにしてもよい。
この構成により、予備接合体を載置した調整テーブルを駆動部によって帯状シートの幅方向に移動させ、調整テーブルの位置を調整することで、予備接合体の位置を調整することができる。そのため、帯状シートに形成された第１触媒層に帯状シートの幅方向の位置ずれが生じていても、予備接合体の位置を第１触媒層の位置に一致させることができる。これにより、第１触媒層と予備接合体との位置ずれを減少させた状態で第１触媒層と予備接合体とを接合することができる。したがって、ＭＥＧＡの第１触媒層および第２触媒層を確実に樹脂シートの開口部に配置することができ、燃料電池セルの発電効率を向上させることができる。
また、上記一態様に係る接合装置において、前記第１検知部および前記第２検知部は、それぞれ、前記第１触媒層および前記予備接合体の前記搬送方向に沿う中心線と前記幅方向に沿う中心線を検出することで前記傾きと前記位置を検出するようにしてもよい。
この構成により、たとえば、帯状シートに形成された第１触媒層に形状のばらつきが生じても、第１触媒層と予備接合体の位置を合わせ、縦横の中心線の傾きの差を極小化することで、予備接合体と第１触媒層とを位置合せすることができる。これにより、第１触媒層と予備接合体との位置ずれを減少させた状態で第１触媒層と予備接合体とを接合することができる。したがって、ＭＥＧＡの第１触媒層および第２触媒層を確実に樹脂シートの開口部に配置することができ、燃料電池セルの発電効率を向上させることができる。
また、上記一態様に係る接合装置において、前記第１検知部および前記第２検知部は、たとえば撮像装置である。この構成により、前述のように、第１触媒層および予備接合体の帯状シートの搬送方向に沿う中心線と帯状シートの幅方向に沿う中心線を容易に検出することができる。
また、上記一態様に係る接合装置において、前記予備接合体は、たとえば、電解質膜と、第２触媒層と、ガス拡散層との接合体である。このような予備接合体は、たとえば、次のように製造される。まず、帯状のバックシートで支持された極薄の帯状の電解質膜上に、たとえばスラリー状の第２触媒層の材料を間欠的に塗布することで、バックシートの長さ方向である搬送方向に所定の間隔をあけて複数の第２触媒層を形成する。
次に、一対の接合ローラの間に、帯状のバックシートによって支持されて第２触媒層が形成された帯状の電解質膜とともに、帯状のガス拡散層を挿入する。これにより、複数の第２触媒層が形成された帯状の電解質膜に帯状のガス拡散層が積層されて接合される。次に、電解質膜とバックシートを剥離させ、バックシートを回収ローラによって巻き取って回収する。さらに、帯状のガス拡散層と複数の第２触媒層と帯状の電解質膜とを接合した帯状の予備接合体を個々の第２触媒層の間で裁断することで、矩形の予備積層体を製造することができる。
このように、電解質膜と第２触媒層とガス拡散層とをあらかじめ接合して裁断することで、ＭＥＧＡの歩留まりを向上させることができる。より詳細には、たとえば、帯状の電解質膜は、一部に欠陥を含む場合がある。また、複数の第２触媒層の一部は、欠陥を含む場合がある。同様に、帯状のガス拡散層も、一部に欠陥を含む場合がある。さらに、これらを接合した帯状の予備接合体は、一部に接合不良が生じる場合がある。
そのため、上記のような欠陥を含む部分や、接合不良が生じた部分を、帯状の予備接合体の裁断時に選択的に廃棄することで、欠陥を含む部分や接合不良が生じた部分に第１触媒層を無駄に接合しなくて済む。また、ＭＥＧＡの製造工程を簡略化して、ＭＥＧＡの生産性を向上させることができる。
また、上記一態様に係る接合装置において、たとえば、前記搬送部は、一方の前記第１ローラと他方の前記第１ローラを異なる回転速度で回転させることで、前記予備接合体の前記傾きと前記第１触媒層の前記傾きとを一致させるように構成され、前記一対の第２ローラは、前記搬送方向に対する傾きを調整するための回動軸を中心に回動自在に設けられていてもよい。
この構成により、搬送部は、一方の第１ローラと他方の第１ローラを異なる回転速度で回転させて予備接合体の傾きと第１触媒層の傾きとを一致させ、さらに一対の第１ローラを同じ回転速度で回転させて、一対の転写ローラの間に予備接合体を挿入することができる。これにより、第１触媒層と予備接合体との位置ずれを減少させた状態で第１触媒層と予備接合体とを接合することができる。
また、予備接合体の傾きの調整時に、一対の第２ローラが、帯状シートの搬送方向に対する傾きを調整するための回動軸を中心に回動し、予備接合体とともに搬送方向に対する傾きが変化する。これにより、極薄の電解質膜を含む予備接合体にねじれが生じることが防止され、予備接合体に剥離などの不良が発生するのを抑制することができる。
また、本開示の別の一態様は、第１触媒層と予備接合体とを接合する電解質膜-電極-ガス拡散層接合体の製造方法であって、複数の前記第１触媒層が形成された帯状シートを搬送しながら前記帯状シートの搬送方向に対する前記第１触媒層の傾きを検知する第１検知工程と、前記予備接合体の前記搬送方向に対する傾きを検知する第２検知工程と、前記予備接合体の前記傾きと前記第１触媒層の前記傾きとが一致するように前記予備接合体の前記傾きを調整して一対の転写ローラの間に挿入する挿入工程と、前記一対の転写ローラの間で前記帯状シートから前記予備接合体へ前記第１触媒層を転写させる転写工程と、を備え、前記挿入工程において、前記搬送方向に交差する前記予備接合体の幅方向に離隔して配置され、前記予備接合体に接した状態で回転する一対の第１ローラと、前記予備接合体の幅方向に離隔して配置され、前記一対の第１ローラとの間に前記予備接合体を挟んで回転する一対の第２ローラと、を用いて前記予備接合体を搬送し、前記第１ローラと前記第２ローラの少なくとも一方を前記予備接合体とともに前記搬送方向に直交する回動軸を中心に回動させて前記予備接合体の傾きを調整することを特徴とする電解質膜-電極-ガス拡散層接合体の製造方法である。
この態様によれば、挿入工程において、極薄の電解質膜を含む予備接合体にねじれが生じることが防止され、予備接合体に剥離などの不良が発生するのを抑制することができる。また、挿入工程で予備接合体の傾きと第１触媒層の傾きとを一致させることで、第１触媒層に帯状シートの搬送方向に対する傾きが生じていても、転写工程で第１触媒層と予備接合体との位置ずれを減少させた状態で第１触媒層と予備接合体とを接合することができる。したがって、ＭＥＧＡの第１触媒層および第２触媒層を確実に樹脂シートの開口部に配置することができ、燃料電池セルの発電効率を向上させることができる。
本開示の上記態様によれば、上記従来の移送装置において生じる不良を抑制しつつ、材料を位置合わせして接合することが可能な燃料電池セル用の膜-電極-ガス拡散層接合体の接合装置および製造方法を提供することができる。
燃料電池セルの構成を説明する概略的な分解図。 接合体（ＭＥＧＡ）の模式的な拡大断面図。 図２に示す第１触媒層と予備接合体とを接合した状態を示す平面図。 本開示の実施形態に係る接合装置を概略的に示す斜視図。 図４に示す接合装置の要部を概略的に示す斜視図。 図５に示す搬送部を概略的に示す斜視図。 図５に示す搬送部を概略的に示す側面図。 図２に示す接合体を構成する予備接合体の製造装置の概略図。 図８に示す製造装置による予備接合体の製造方法の一例を示すフロー図。 図４に示す接合装置による本実施形態の接合体の製造方法のフロー図。 図１０に示す製造方法の各工程を説明するための概念的な展開図。 図４に示す接合装置の変形例に係る搬送部の概略的な側面図。 図１２に示す搬送部の概略的な斜視図。
以下、図面を参照して本開示に係る燃料電池用の電解質膜-電極-ガス拡散層接合体の材料の接合装置および製造方法を説明する。
図１は、燃料電池セルの構成の一例を説明する概略的な分解図である。図２は、燃料電池を構成する電解質膜-電極-ガス拡散層接合体（以下では、「接合体（ＭＥＧＡ）」と略称する場合がある。）の模式的な拡大断面図である。なお、図１では、一対のセパレータの図示を省略している。
燃料電池セルは、たとえば、一対のセパレータと、これら一対のセパレータの間に配置された一対の額縁状の樹脂フレームＲＦと、これら一対の樹脂フレームＲＦの間に配置された接合体（ＭＥＧＡ）とを備えている。燃料電池セルは、一対のセパレータと接合体（ＭＥＧＡ）との間のガス流路に酸素を含むガスと水素を含むガスを流し、接合体（ＭＥＧＡ）を介してこれらのガスを反応させて発電する。
接合体（ＭＥＧＡ）は、たとえば、ガス拡散層ＧＤＬと、第１触媒層ＣＬ１と、電解質膜ＥＭと、第２触媒層ＣＬ２と、ガス拡散層ＧＤＬとが、この順に積層されて接合された構成を有している。接合体（ＭＥＧＡ）は、第１触媒層ＣＬ１および第２触媒層ＣＬ２が一対の樹脂フレームＲＦの開口部Ａに対応する位置に配置される。特に限定はされないが、第１触媒層ＣＬ１は、たとえばカソード触媒層であり、第２触媒層ＣＬ２は、たとえばアノード触媒層である。
図３は、図２に示す接合体（ＭＥＧＡ）の材料である第１触媒層ＣＬ１と予備接合体ＳＡとを接合した状態を示す平面図である。図４は、本実施形態に係る接合装置１００を概略的に示す斜視図である。図５は、図４に示す接合装置１００の要部を概略的に示す斜視図である。詳細については後述するが、本実施形態の接合装置１００は、以下の構成を主な特徴としている。
本実施形態の接合装置１００は、電解質膜-電極-ガス拡散層接合体（ＭＥＧＡ）を構成する第１触媒層ＣＬ１と予備接合体ＳＡとを接合する装置である。接合装置１００は、一対の転写ローラ４０と、第１検知部１０と、第２検知部２０と、搬送部３０と、を備えている。一対の転写ローラ４０は、複数の第１触媒層ＣＬ１が形成された帯状シートＢＳを搬送しながら第１触媒層ＣＬ１を帯状シートＢＳから予備接合体ＳＡに転写させる。第１検知部１０は、帯状シートＢＳの搬送方向Ｄに対する第１触媒層ＣＬ１の傾きを検知する。第２検知部２０は、帯状シートＢＳの搬送方向Ｄに対する予備接合体ＳＡの傾きを検知する。
搬送部３０は、予備接合体ＳＡの傾きと第１触媒層ＣＬ１の傾きとが一致するように予備接合体ＳＡの傾きを調整可能に設けられ、予備接合体ＳＡを一対の転写ローラ４０の間に挿入するように構成されている。搬送部３０は、一対の第１ローラ３１と、一対の第２ローラ３２と、を備えている。一対の第１ローラ３１は、搬送方向Ｄに交差する帯状シートＢＳの幅方向Ｗに離隔して配置され、予備接合体ＳＡに接した状態で回転する。一対の第２ローラ３２は、帯状シートＢＳの幅方向Ｗに離隔して配置され、一対の第１ローラ３１との間に予備接合体ＳＡを挟んで回転する。第１ローラ３１と第２ローラ３２の少なくとも一方は、予備接合体ＳＡとともに搬送方向Ｄに対する傾きが変化するように構成されている。
以下、本実施形態の接合装置１００の構成をより詳細に説明する。前述のように、本実施形態の接合装置１００は、接合体（ＭＥＧＡ）の材料である予備接合体ＳＡに対して、第１触媒層ＣＬ１を積層させて接合する装置である。予備接合体ＳＡおよび第１触媒層ＣＬ１の形状は、たとえば矩形である。本実施形態の接合装置１００は、前述の第１検知部１０、第２検知部２０、搬送部３０、および転写ローラ４０に加えて、たとえば、帯状シートＢＳを供給する供給ローラ５０と、帯状シートＢＳを回収する回収ローラ６０と、予備接合体ＳＡを案内する一対のガイドローラ７０とを備えている。
供給ローラ５０は、たとえば、帯状シートＢＳが巻回されており、一対の転写ローラ４０の間に帯状シートＢＳを供給する。供給ローラ５０に巻回された帯状シートＢＳは、第１触媒層ＣＬ１を支持して搬送し、予備接合体ＳＡに積層させるためのバックシートである。帯状シートＢＳは、一方の面に、複数の第１触媒層ＣＬ１が帯状シートＢＳの長さ方向すなわち搬送方向Ｄに所定の間隔をあけて形成されている。
一対の転写ローラ４０は、複数の第１触媒層ＣＬ１が形成された帯状シートＢＳを搬送しながら、第１触媒層ＣＬ１を帯状シートＢＳから予備接合体ＳＡに転写させる。より具体的には、一対の転写ローラ４０は、たとえば回転軸がおおむね水平になるように上下に隣接して設置される。一対の転写ローラ４０は、互いに逆方向に回転するように構成され、帯状シートＢＳを挟み込んで搬送する。また、一対の転写ローラ４０は、搬送部３０によって間に挿入された予備接合体ＳＡを帯状シートＢＳとともに挟み込み、帯状シートＢＳに形成された第１触媒層ＣＬ１を予備接合体ＳＡの電解質膜ＥＭ上に加圧および接合して転写する。
なお、本実施形態において、帯状シートＢＳの搬送方向Ｄは、たとえば、上方に配置された一方の転写ローラ４０の下端と下方に配置された他方の転写ローラ４０の上端の接線方向である。説明を簡潔にするために、以下では、帯状シートＢＳの搬送方向Ｄを単に「搬送方向Ｄ」と表記し、この搬送方向Ｄに直交する帯状シートＢＳの幅方向Ｗを単に「幅方向Ｗ」と表記する場合がある。
回収ローラ６０は、たとえば、転写ローラ４０によって第１触媒層ＣＬ１が予備接合体ＳＡに転写された後の帯状シートＢＳを巻回して回収する。すなわち、一方の面に複数の第１触媒層ＣＬ１が形成された帯状シートＢＳは、供給ローラ５０から一対の転写ローラ４０の間に搬送され、転写ローラ４０によって加圧されて第１触媒層ＣＬ１が予備接合体ＳＡに転写された後、回収ローラ６０によって巻き取られて回収される。
第１検知部１０は、搬送方向Ｄに対する第１触媒層ＣＬ１の傾きを検知する。本実施形態の接合装置１００において、接合装置１００は、たとえば、帯状シートＢＳに形成された個々の第１触媒層ＣＬ１の画像を撮影する撮像装置である。第１検知部１０は、第１触媒層ＣＬ１の搬送方向Ｄに沿う中心線と幅方向Ｗに沿う中心線を検出することで、第１検知部１０の傾きと位置を検出する。より具体的には、第１検知部１０は、たとえば、第１検知部１０は、帯状シートＢＳの幅方向Ｗにおける第１触媒層ＣＬ１の位置を検知する。なお、第１検知部１０は、第１触媒層ＣＬ１の傾きや位置の検知が可能であれば、撮像装置に限定されず、たとえばレーザ式変位センサであってもよい。
第２検知部２０は、搬送方向Ｄに対する予備接合体ＳＡの傾きを検知する。本実施形態の接合装置１００において、第２検知部２０は、たとえば、搬送部３０に配置された予備接合体ＳＡの画像を撮影する撮像装置である。第２検知部２０は、予備接合体ＳＡの搬送方向Ｄに沿う中心線と幅方向Ｗに沿う中心線を検出することで、予備接合体ＳＡの傾きと位置を検出する。より具体的には、第２検知部２０は、たとえば幅方向Ｗにおける予備接合体ＳＡの位置を検知する。なお、第２検知部２０は、予備接合体ＳＡの傾きや位置の検知が可能であれば、撮像装置に限定されず、たとえばレーザ式変位センサであってもよい。
搬送部３０は、予備接合体ＳＡの傾きと第１触媒層ＣＬ１の傾きとが一致するように予備接合体ＳＡの傾きを調整可能に設けられ、予備接合体ＳＡを一対の転写ローラ４０の間に挿入するように構成されている。より具体的には、搬送部３０は、一対の第１ローラ３１と、一対の第２ローラ３２とを備えている。一対の第１ローラ３１は、搬送方向Ｄに交差する帯状シートＢＳの幅方向Ｗに離隔して配置され、予備接合体ＳＡに接した状態で回転する。一対の第２ローラ３２は、幅方向Ｗに離隔して配置され、一対の第１ローラ３１との間に予備接合体ＳＡを挟んで回転する。
一対の第１ローラ３１は、たとえば予備接合体ＳＡの下方に配置され、予備接合体ＳＡの下面に接した状態で回転する。また、一対の第２ローラ３２は、たとえば予備接合体ＳＡの上方に配置され、予備接合体ＳＡの上面に接した状態で回転する。また、本実施形態において、搬送部３０は、第１ローラ３１および第２ローラ３２による予備接合体ＳＡの搬送方向Ｄ１の後方側に配置され、予備接合体ＳＡの下面を支持する複数の支持ローラ３３を備えている。
搬送部３０は、第１ローラ３１と第２ローラ３２の少なくとも一方を、たとえばモータなどの駆動部によって駆動させて回転させる。これにより、搬送部３０は、一対の第１ローラ３１と一対の第２ローラ３２との間に挟まれた予備接合体ＳＡを帯状シートＢＳの搬送方向Ｄに沿う搬送方向Ｄ１に搬送し、一対の転写ローラ４０の間に挿入することができる。
さらに、接合装置１００は、前述のように、第１ローラ３１と第２ローラ３２の少なくとも一方が、予備接合体ＳＡとともに搬送方向Ｄに対する傾きが変化するように構成される。なお、本実施形態の接合装置１００では、第１ローラ３１と第２ローラ３２の双方が予備接合体ＳＡとともに搬送方向Ｄに対する傾きが変化するように構成されている。
図６および図７は、それぞれ、図５に示す搬送部３０を概略的に示す斜視図および側面図である。なお、図６では、搬送部３０の各部の構成を明確に示すために、調整テーブル３４およびフレーム部３５の図示を省略している。
本実施形態の接合装置１００において、搬送部３０は、たとえば、予備接合体ＳＡを載置する調整テーブル３４を備えている。第１ローラ３１および第２ローラ３２は、たとえば、調整テーブル３４に設けられている。調整テーブル３４は、たとえば、搬送方向Ｄに対する傾きを調整して予備接合体ＳＡの傾きを第１触媒層ＣＬ１の傾きに一致させる回転部３４ａを有している。
より詳細には、調整テーブル３４は、第１ローラ３１、第２ローラ３２および支持ローラ３３を回転自在に支持するフレーム部３５を有し、第１ローラ３１および支持ローラ３３の上に予備接合体ＳＡを載置する。調整テーブル３４は、たとえば、搬送方向Ｄに対する傾きを調整して予備接合体ＳＡの傾きを第１触媒層ＣＬ１の傾きに一致させる回転部３４ａを有している。回転部３４ａは、たとえば、モータや減速機などによって構成され、調整テーブル３４を搬送方向Ｄおよび幅方向Ｗに垂直な軸Ｚを中心に回転させる。
また、調整テーブル３４は、幅方向Ｗの位置を調整可能な駆動部３４ｂを備えている。駆動部３４ｂは、調整テーブル３４の幅方向Ｗの位置を調整して予備接合体ＳＡの位置を第１触媒層ＣＬ１の位置に一致させる。駆動部３４ｂは、たとえば、リニアモータによって構成され、調整テーブル３４を幅方向Ｗに沿って移動させる。
一対のガイドローラ７０は、たとえば、搬送部３０によって搬送されて一対の転写ローラ４０の間に挿入される予備接合体ＳＡの上下に、予備接合体ＳＡを挟むように配置されている。一対のガイドローラ７０は、幅方向Ｗに平行な回転軸を中心に回転することで、予備接合体ＳＡを搬送方向Ｄへ案内して一対の転写ローラ４０の間に挿入する。
本実施形態において、接合体（ＭＥＧＡ）の材料である予備接合体ＳＡは、図２に示すように、たとえば、電解質膜ＥＭと、第２触媒層ＣＬ２と、ガス拡散層ＧＤＬとの接合体である。予備接合体ＳＡは、たとえば次のような製造方法によって製造することができる。
図８は、図２に示す接合体（ＭＥＧＡ）を構成する予備接合体ＳＡの製造装置２００の概略図である。図９は、図８に示す製造装置２００による予備接合体ＳＡの製造方法Ｓ１０の一例を示すフロー図である。なお、製造装置２００において、図４および図５に示す接合装置１００と同様の構成については、同一の符号を付して説明を適宜、省略する。
予備接合体ＳＡの製造方法Ｓ１０は、たとえば、触媒層形成工程Ｓ１１と、検査工程Ｓ１２と、転写／接合工程Ｓ１３と、裁断工程Ｓ１４と、を備えている。
触媒層形成工程Ｓ１１では、バックシートである帯状シートＢＳに支持された極薄の帯状の電解質膜ＥＭの上に、たとえばスラリー状の第２触媒層ＣＬ２の材料を間欠的に塗布する。これにより、帯状シートＢＳの長さ方向である搬送方向に所定の間隔をあけて複数の矩形の第２触媒層ＣＬ２を形成する。
なお、触媒層形成工程Ｓ１１よりも前、または、触媒層形成工程Ｓ１１において電解質膜ＥＭの上に第２触媒層ＣＬ２が形成される前に、電解質膜ＥＭの欠陥を検査してもよい。この場合、触媒層形成工程Ｓ１１において、電解質膜ＥＭの欠陥が検出された部分を除いて第２触媒層ＣＬ２を形成することができ、接合体（ＭＥＧＡ）の歩留まりを向上させることができる。
検査工程Ｓ１２では、帯状の電解質膜ＥＭの上に形成された第２触媒層ＣＬ２の欠陥を検査する。また、検査工程Ｓ１２では、供給ローラ５０から供給される帯状のガス拡散層ＧＤＬの欠陥を検査する。検査工程Ｓ１２で欠陥が見つかった場合、欠陥を有する部分にその旨を示すフラグが付される。
転写／接合工程Ｓ１３では、一対の転写ローラ４０の間に、帯状シートＢＳによって支持されて第２触媒層ＣＬ２が形成された帯状の電解質膜ＥＭとともに、帯状のガス拡散層ＧＤＬを挿入する。これにより、複数の第２触媒層ＣＬ２が形成された帯状の電解質膜ＥＭに帯状のガス拡散層ＧＤＬが積層されて接合される。その後、電解質膜ＥＭと帯状シートＢＳを剥離させ、帯状シートＢＳを回収ローラ６０によって巻き取って回収する。
裁断工程Ｓ１４では、帯状のガス拡散層ＧＤＬと複数の第２触媒層ＣＬ２と帯状のガス拡散層ＧＤＬとを接合した帯状の予備接合体ＳＡを個々の第２触媒層ＣＬ２の間で裁断する。なお、裁断工程Ｓ１４において、裁断前の帯状の予備接合体ＳＡの接合不良を検査してもよい。裁断工程Ｓ１４では、欠陥を含む予備接合体ＳＡの不良品Ｘは、廃棄または資源として再利用される。以上により、矩形の予備接合体ＳＡを製造することができる。
このように、電解質膜ＥＭと第２触媒層ＣＬ２とガス拡散層ＧＤＬとをあらかじめ接合して裁断することで、接合体（ＭＥＧＡ）の歩留まりを向上させることができる。すなわち、帯状の電解質膜ＥＭ、第２触媒層ＣＬ２、および帯状のガス拡散層ＧＤＬの欠陥を含む部分や、接合不良が生じた部分を、帯状の予備接合体ＳＡの裁断時に選択的に除去することができる。
これにより、予備接合体ＳＡの欠陥を含む部分や接合不良が生じた部分に第１触媒層ＣＬ１が接合されるのが回避され、接合体（ＭＥＧＡ）の歩留まりが向上する。また、本実施形態の予備接合体ＳＡの製造方法Ｓ１０によれば、従来よりも接合体（ＭＥＧＡ）の製造工程を簡略化して、接合体（ＭＥＧＡ）の生産性を向上させることができる。
次に、本実施形態の接合装置１００を用いた接合体（ＭＥＧＡ）の製造方法について、本実施形態の接合装置１００の作用とともに説明する。
図１０は、図４から図７に示す接合装置１００を用いた本実施形態の接合体（ＭＥＧＡ）の製造方法Ｓ２０のフロー図である。本実施形態の接合体（ＭＥＧＡ）の製造方法Ｓ２０は、第１触媒層ＣＬ１と予備接合体ＳＡとを接合する電解質膜-電極-ガス拡散層接合体の製造方法であって、たとえば、第１検知工程Ｓ２１と、第２検知工程Ｓ２２と、挿入工程Ｓ２３と、転写工程Ｓ２４と、を備えている。
図１１は、図１０に示す製造方法Ｓ２０の各工程を説明するための概念的な展開図である。図１１では、図５に示す一対の転写ローラ４０の間における帯状シートＢＳの搬送方向Ｄおよび幅方向Ｗに平行な平面に、破線で示す帯状シートＢＳを展開している。図１１は、一対の転写ローラ４０の間の転写位置ＴＰにおいて、第１触媒層ＣＬ１が帯状シートＢＳから予備接合体ＳＡへ転写される様子を示している。
複数の第１触媒層ＣＬ１は、たとえばスラリー状の第１触媒層ＣＬ１の材料を帯状シートＢＳの一方の面上に間欠的に塗布することで、帯状シートＢＳの長さ方向である搬送方向Ｄに所定の間隔をあけて形成されている。帯状シートＢＳに形成された第１触媒層ＣＬ１は、わずかながら、帯状シートＢＳの搬送方向Ｄに対する傾きが生じたり、形状のばらつきが生じたり、帯状シートＢＳの搬送方向Ｄおよび幅方向Ｗの位置ずれが生じたりする。
第１検知工程Ｓ２１は、複数の第１触媒層ＣＬ１が形成された帯状シートＢＳを搬送しながら帯状シートＢＳの搬送方向Ｄに対する第１触媒層ＣＬ１の傾きβを検知する工程である。第１検知部１０は、一対の転写ローラ４０の間の転写位置ＴＰよりも帯状シートＢＳの搬送方向Ｄの後方で、個々の第１触媒層ＣＬ１の画像データを取得する。第１検知部１０は、取得した画像データに基づいて個々の第１触媒層ＣＬ１の外周縁を検出し、矩形の外形を有する個々の第１触媒層ＣＬ１の四辺を検出する。
また、第１検知部１０は、個々の第１触媒層ＣＬ１の外周縁の検出結果に基づいて、個々の第１触媒層ＣＬ１について、帯状シートＢＳの搬送方向Ｄに沿う縦方向の中心線Ｌ１と、帯状シートＢＳの幅方向Ｗに沿う横方向の中心線Ｌ２とを検出する。図１１に示す例において、第１触媒層ＣＬ１の縦方向の中心線Ｌ１は、搬送方向Ｄに平行な帯状シートＢＳの中心線Ｌに一致している。一方、第１触媒層ＣＬ１の横方向の中心線Ｌ２は、幅方向Ｗに対して平行ではなく、搬送方向Ｄに対して９０［°］未満の傾きβで傾いている。
この場合、第１検知部１０は、たとえば、図１１において図示されない搬送方向Ｄに対する第１触媒層ＣＬ１の傾きαが、０［°］であることを検知する。また、第１検知部１０は、たとえば、帯状シートＢＳの中心線Ｌと平行な搬送方向Ｄに対する第１触媒層ＣＬ１の横方向の中心線Ｌ２の傾きβが、９０［°］未満の特定の角度であることを検知する。なお、第１検知部１０は、帯状シートＢＳの幅方向Ｗに対する第１触媒層ＣＬ１の横方向の中心線Ｌ２の傾きを検知してもよい。
また、第１検知部１０、たとえば、第１触媒層ＣＬ１の縦方向の中心線Ｌ１と横方向の中心線Ｌ２の検出結果に基づいて、これらの中心線Ｌ１，Ｌ２の交点である第１触媒層ＣＬ１の中心点の位置を、個々の第１触媒層ＣＬ１の位置Ｐ１として検出する。第１検知部１０は、たとえば、帯状シートＢＳの幅方向Ｗにおける第１触媒層ＣＬ１の位置Ｐ１を検知する。また、第１検知部１０は、帯状シートＢＳの搬送方向Ｄにおける第１触媒層ＣＬ１の位置Ｐ１を検知してもよい。図１１に示す例において、第１検知部１０は、たとえば、第１触媒層ＣＬ１の位置Ｐ１が、幅方向Ｗの中心線Ｌ上に位置し、搬送方向Ｄにおいて特定の座標上に位置していることを検知する。
第２検知工程Ｓ２２は、予備接合体ＳＡの搬送方向Ｄに対する傾きγを検知する工程である。第２検知部２０は、たとえば、搬送部３０上の個々の予備接合体ＳＡの画像データを取得し、取得した画像データに基づいて個々の予備接合体ＳＡの外周縁を検出し、矩形の外形を有する個々の予備接合体ＳＡの四辺を検出する。また、第２検知部２０は、搬送部３０に配置された予備接合体ＳＡの外周縁の検出結果に基づいて、搬送部３０に配置された予備接合体ＳＡについて、帯状シートＢＳの搬送方向Ｄに沿う縦方向の中心線Ｌ３と、帯状シートＢＳの幅方向Ｗに沿う横方向の中心線Ｌ４とを検出する。
さらに、第２検知部２０は、たとえば中心線Ｌ３，Ｌ４の検出結果に基づいて、帯状シートＢＳの搬送方向Ｄに対する予備接合体ＳＡの傾きω，γを検知する。また、第２検知部２０は、たとえば中心線Ｌ３，Ｌ４の検出結果に基づいて、これらの中心線Ｌ３，Ｌ４の交点である予備接合体ＳＡの中心点の位置を、搬送部３０に配置された予備接合体ＳＡの位置Ｐ２として検知する。第２検知部２０は、たとえば、帯状シートＢＳの幅方向Ｗにおける予備接合体ＳＡの位置Ｐ２を検知する。また、第２検知部２０は、帯状シートＢＳの搬送方向Ｄにおける予備接合体ＳＡの位置Ｐ２を検知してもよい。
挿入工程Ｓ２３は、たとえば、予備接合体ＳＡの横方向の中心線Ｌ４の搬送方向Ｄに対する傾きγと、第１触媒層ＣＬ１の横方向の中心線Ｌ２の搬送方向Ｄに対する傾きβとが一致するように、予備接合体ＳＡの傾きγを調整して一対の転写ローラ４０の間に挿入する。なお、図１１においては表示されない第１触媒層ＣＬ１の縦方向の中心線Ｌ１の搬送方向Ｄに対する傾きαと、予備接合体ＳＡの縦方向の中心線Ｌ３の搬送方向Ｄに対する傾きωとが一致するように、予備接合体ＳＡの傾きωを調整して一対の転写ローラ４０の間に挿入してもよい。
また、挿入工程Ｓ２３では、搬送部３０によって、次のように予備接合体ＳＡの傾きω，γを調整して一対の転写ローラ４０の間に挿入してもよい。たとえば、第１検知部１０と第２検知部２０の検出結果に基づいて、転写位置ＴＰにおける予備接合体ＳＡの傾きω，γと第１触媒層ＣＬ１の傾きα，βとの差、および、第１触媒層ＣＬ１の位置Ｐ１と予備接合体ＳＡの位置Ｐ２との差がそれぞれ最小になるように、搬送部３０によって予備接合体ＳＡの傾きω，γおよび位置Ｐ２を調整する。
また、挿入工程Ｓ２３では、搬送部３０によって、次のように予備接合体ＳＡの傾きω，γを調整して一対の転写ローラ４０の間に挿入してもよい。たとえば、第２検知部２０によって取得した予備接合体ＳＡの画像に、図１に示す樹脂フレームＲＦの開口部Ａの位置を仮想的に重畳させる。そして、転写位置ＴＰにおいて第１触媒層ＣＬ１の外縁の内側、すなわち、第１触媒層ＣＬ１が形成された領域に、開口部Ａが収まるように、搬送部３０によって、予備接合体ＳＡの傾きω，γおよび位置Ｐ２を調整する。
転写工程Ｓ２４は、一対の転写ローラ４０の間で帯状シートＢＳから予備接合体ＳＡへ第１触媒層ＣＬ１を転写させる工程である。これにより、図３に示すように、第１触媒層ＣＬ１と予備接合体ＳＡとを接合した接合体を製造することができる。
前述のように、本実施形態の接合装置１００において、搬送部３０は、予備接合体ＳＡの傾きと第１触媒層ＣＬ１の傾きとが一致するように予備接合体ＳＡの傾きを調整可能に設けられ、予備接合体ＳＡを一対の転写ローラ４０の間に挿入するように構成されている。搬送部３０は、一対の第１ローラ３１と、一対の第２ローラ３２と、を備えている。第１ローラ３１は、搬送方向Ｄに交差する帯状シートＢＳの幅方向Ｗに離隔して配置され、予備接合体ＳＡに接した状態で回転する。第２ローラ３２は、帯状シートＢＳの幅方向Ｗに離隔して配置され、一対の第１ローラ３１との間に予備接合体ＳＡを挟んで回転する。第１ローラ３１と第２ローラ３２は、予備接合体ＳＡとともに搬送方向Ｄに対する傾きが変化するように構成されている。
すなわち、本実施形態の接合体（ＭＥＧＡ）の製造方法Ｓ２０は、挿入工程Ｓ２３において、搬送方向Ｄに交差する予備接合体ＳＡの幅方向に離隔して配置され、予備接合体ＳＡに接した状態で回転する一対の第１ローラ３１と、予備接合体ＳＡの幅方向に離隔して配置され、一対の第１ローラ３１との間に予備接合体ＳＡを挟んで回転する一対の第２ローラ３２と、を用いて予備接合体ＳＡを搬送する。そして、第１ローラ３１と第２ローラ３２の少なくとも一方、本実施形態では両方を、予備接合体ＳＡとともに搬送方向Ｄに直交する回動軸Ｚを中心に回動させて予備接合体ＳＡの傾きω，γを調整する。
これにより、たとえば、搬送部３０によって予備接合体ＳＡの傾きγと第１触媒層ＣＬ１の傾きβとが一致するように予備接合体ＳＡを回転させて傾きγを調整すると、第１ローラ３１と第２ローラ３２が予備接合体ＳＡとともに回動する。そして、第１ローラ３１と第２ローラ３２の搬送方向Ｄに対する傾きが予備接合体ＳＡの傾きγに合わせて変化する。これにより、極薄の電解質膜ＥＭを含む予備接合体ＳＡにねじれが生じることが防止され、予備接合体ＳＡに剥離などの不良が発生するのを抑制することができる。
また、予備接合体ＳＡの傾きγと第１触媒層ＣＬ１の傾きβとを一致させることで、第１触媒層ＣＬ１に帯状シートＢＳの帯状シートＢＳに対する傾きβが生じていても、第１触媒層ＣＬ１と予備接合体ＳＡとの位置ずれを減少させた状態で第１触媒層ＣＬ１と予備接合体ＳＡとを接合することができる。したがって、接合体（ＭＥＧＡ）の第１触媒層ＣＬ１および第２触媒層ＣＬ２を確実に樹脂フレームＲＦの開口部Ａに配置することができ、燃料電池セルの発電効率を向上させることができる。
また、前述のように、本実施形態の接合装置１００において、搬送部３０は、たとえば、予備接合体ＳＡを載置する調整テーブル３４を備えている。そして、第１ローラ３１および第２ローラ３２は、調整テーブル３４に設けられている。また、調整テーブル３４は、搬送方向Ｄに対する傾きを調整して予備接合体ＳＡの傾きγを第１触媒層ＣＬ１の傾きβに一致させる回転部３４ａを有している。
この構成により、調整テーブル３４に予備接合体ＳＡを載置し、回転部３４ａによって調整テーブル３４を回転させ、帯状シートＢＳの搬送方向Ｄに対する調整テーブル３４の傾きを調整することができる。これにより、予備接合体ＳＡの傾きγを第１触媒層ＣＬ１の傾きβに一致させることができる。さらに、第１ローラ３１および第２ローラ３２が調整テーブル３４に設けられている。そのため、予備接合体ＳＡを載置した調整テーブル３４を回転させて予備接合体ＳＡの搬送方向Ｄに対する傾きγを調整すると、第１ローラ３１および第２ローラ３２は、予備接合体ＳＡとともに帯状シートＢＳの搬送方向Ｄに対する傾きが変化する。これにより、極薄の電解質膜ＥＭを含む予備接合体ＳＡにねじれが生じることが防止され、予備接合体ＳＡに剥離などの不良が発生するのを抑制することができる。
また、前述のように、本実施形態の接合装置１００において、第１検知部１０は、帯状シートＢＳの幅方向Ｗにおける第１触媒層ＣＬ１の位置Ｐ１を検知し、第２検知部２０は、幅方向Ｗにおける予備接合体ＳＡの位置Ｐ２を検知する。調整テーブル３４は、幅方向Ｗの位置を調整可能な駆動部３４ｂを備えている。駆動部３４ｂは、調整テーブル３４の幅方向Ｗの位置を調整して予備接合体ＳＡの位置Ｐ２を第１触媒層ＣＬ１の位置Ｐ１に一致させることができる。
この構成により、予備接合体ＳＡを載置した調整テーブル３４を駆動部３４ｂによって帯状シートＢＳの幅方向Ｗに移動させ、調整テーブル３４の位置を調整することで、予備接合体ＳＡの位置Ｐ２を調整することができる。そのため、帯状シートＢＳに形成された第１触媒層ＣＬ１に帯状シートＢＳの幅方向Ｗの位置ずれが生じていても、予備接合体ＳＡの位置Ｐ２を第１触媒層ＣＬ１の位置Ｐ１に一致させることができる。これにより、第１触媒層ＣＬ１と予備接合体ＳＡとの位置ずれを減少させた状態で第１触媒層ＣＬ１と予備接合体ＳＡとを接合することができる。したがって、接合体（ＭＥＧＡ）の第１触媒層ＣＬ１および第２触媒層ＣＬ２を確実に樹脂フレームＲＦの開口部Ａに配置することができ、燃料電池セルの発電効率を向上させることができる。
また、前述のように、本実施形態の接合装置１００において、第１検知部１０は、たとえば、第１触媒層ＣＬ１の搬送方向Ｄに沿う中心線Ｌ１と幅方向Ｗに沿う中心線Ｌ２を検出することで、傾きα，βと位置Ｐ１を検出するように構成されている。また、第２検知部２０は、たとえば、予備接合体ＳＡの搬送方向Ｄに沿う中心線Ｌ３と幅方向Ｗに沿う中心線Ｌ４を検出することで、傾きγ，ωと位置Ｐ２を検出するように構成されている。
この構成により、たとえば、帯状シートＢＳに形成された第１触媒層ＣＬ１に形状のばらつきが生じても、第１触媒層ＣＬ１と予備接合体ＳＡの位置Ｐ１，Ｐ２を合わせ、縦方向の中心線Ｌ１，Ｌ３の傾きの差｜α−ω｜と横方向の中心線Ｌ２，Ｌ４の傾きの差｜β−γ｜を極小化することで、予備接合体ＳＡと第１触媒層ＣＬ１とを位置合せすることができる。これにより、第１触媒層ＣＬ１と予備接合体ＳＡとの位置ずれを減少させた状態で第１触媒層ＣＬ１と予備接合体ＳＡとを接合することができる。したがって、接合体（ＭＥＧＡ）の第１触媒層ＣＬ１および予備接合体ＳＡを確実に樹脂フレームＲＦの開口部Ａに配置することができ、燃料電池セルの発電効率を向上させることができる。
また、本実施形態の接合装置１００において、第１検知部１０および第２検知部２０は、たとえば撮像装置である。この構成により、前述のように、第１触媒層ＣＬ１および予備接合体ＳＡの搬送方向Ｄに沿う中心線Ｌ１，Ｌ３と幅方向Ｗに沿うＬ２，Ｌ４を容易に検出することができる。
以上説明したように、本実施形態によれば、従来の移送装置において生じる不良を抑制しつつ、材料を位置合わせして接合することが可能な燃料電池セル用の膜-電極-ガス拡散層接合体（ＭＥＧＡ）の接合装置１００および製造方法Ｓ２０を提供することができる。なお、本開示に係る接合装置は、前述の接合装置１００の構成に限定されない。以下、前述の接合装置１００の変形例について説明する。
図１２は、前述の実施形態の接合装置１００の変形例に係る搬送部３０Ａの概略的な側面図である。図１３は、図１２に示す変形例に係る搬送部３０Ａの概略的な斜視図である。
本変形例に係る接合装置において、搬送部３０Ａは、たとえば、搬送コンベア３６と、一対の第１ローラ３１と、一対の第２ローラ３２とを備えている。一対の第１ローラ３１は、たとえば、それぞれモータ３１ａを有し、異なる回転速度で回転可能に設けられている。第２ローラ３２は、たとえば、付勢部材３２ａと、自在キャスター３２ｂとを備えている。付勢部材３２ａは、たとえば、ばねによって構成され、第２ローラ３２を第１ローラ３１へ向けて付勢する。自在キャスター３２ｂは、第２ローラ３２を、搬送方向Ｄおよび幅方向Ｗに直交する回動軸Ｚを中心に回動させる。
本変形例の接合装置において、搬送部３０Ａは、一方の第１ローラ３１と他方の第１ローラ３１を異なる回転速度で回転させることで、予備接合体ＳＡの傾きγ，ωと第１触媒層ＣＬ１の傾きα，βとを一致させるように構成されている。また、一対の第２ローラ３２は、搬送方向Ｄに対する傾きを調整するための回動軸Ｚを中心に回動自在に設けられている。
この構成により、搬送部３０は、一方の第１ローラ３１と他方の第１ローラ３１を異なる回転速度で回転させて予備接合体ＳＡの傾きγ，ωと第１触媒層ＣＬ１の傾きα，βとを一致させることができる。さらに、搬送部３０は、一対の第１ローラ３１を同じ回転速度で回転させて、予備接合体ＳＡを搬送コンベア３６上へ搬送し、一対の転写ローラ４０の間に予備接合体ＳＡを搬送して挿入することができる。これにより、第１触媒層ＣＬ１と予備接合体ＳＡとの位置ずれを減少させた状態で第１触媒層ＣＬ１と予備接合体ＳＡとを接合することができる。
また、予備接合体ＳＡの傾きγ，ωの調整時に、一対の第２ローラ３２が、帯状シートＢＳの搬送方向Ｄに対する傾きを調整するための回動軸Ｚを中心に回動し、予備接合体ＳＡとともに搬送方向Ｄに対する傾きが変化する。これにより、極薄の電解質膜ＥＭを含む予備接合体ＳＡにねじれが生じることが防止され、予備接合体ＳＡに剥離などの不良が発生するのを抑制することができる。
したがって、本変形例によっても、従来の移送装置において生じる不良を抑制しつつ、材料を位置合わせして接合することが可能な燃料電池セル用の膜-電極-ガス拡散層接合体（ＭＥＧＡ）の接合装置および製造方法Ｓ２０を提供することができる。
以上、図面を用いて本開示に係る燃料電池セル用の膜-電極-ガス拡散層接合体（ＭＥＧＡ）の接合装置および製造方法の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本開示に含まれるものである。
１０ 第１検知部
２０ 第２検知部
３０ 搬送部
３１ 第１ローラ
３２ 第２ローラ
３４ 調整テーブル
３４ａ 回転部
３４ｂ 駆動部
４０ 転写ローラ
１００ 接合装置
ＢＳ 帯状シート
ＣＬ１ 第１触媒層
ＣＬ２ 第２触媒層
Ｄ 搬送方向
ＥＭ 電解質膜
ＧＬ ガス拡散層
Ｐ１ 位置
Ｐ２ 位置
Ｌ１ 中心線
Ｌ２ 中心線
Ｌ３ 中心線
Ｌ４ 中心線
Ｓ２０ 製造方法
Ｓ２１ 第１検知工程
Ｓ２２ 第２検知工程
Ｓ２３ 挿入工程
Ｓ２４ 転写工程
ＳＡ 予備接合体
ＭＥＧＡ 接合体（電解質膜-電極-ガス拡散層接合体）
Ｗ 幅方向
Ｚ 回動軸
β 傾き
γ 傾き
ω 傾き

Claims (8)

  1. 電解質膜-電極-ガス拡散層接合体を構成する第１触媒層と予備接合体とを接合する接合装置であって、
    複数の前記第１触媒層が形成された帯状シートを搬送しながら前記第１触媒層を前記帯状シートから前記予備接合体に転写させる一対の転写ローラと、
    前記帯状シートの搬送方向に対する前記第１触媒層の傾きを検知する第１検知部と、
    前記搬送方向に対する前記予備接合体の傾きを検知する第２検知部と、
    前記予備接合体の前記傾きと前記第１触媒層の前記傾きとが一致するように前記予備接合体の前記傾きを調整可能に設けられ、前記予備接合体を前記一対の転写ローラの間に挿入する搬送部と、を備え、
    前記搬送部は、
    前記搬送方向に交差する前記帯状シートの幅方向に離隔して配置され、前記予備接合体に接した状態で回転する一対の第１ローラと、
    前記幅方向に離隔して配置され、前記一対の第１ローラとの間に前記予備接合体を挟んで回転する一対の第２ローラと、を備え、
    前記第１ローラと前記第２ローラの少なくとも一方は、前記予備接合体とともに前記搬送方向に対する傾きが変化することを特徴とする接合装置。
  2. 前記搬送部は、前記予備接合体を載置する調整テーブルを備え、
    前記第１ローラおよび前記第２ローラは、前記調整テーブルに設けられ、
    前記調整テーブルは、前記搬送方向に対する前記傾きを調整して前記予備接合体の前記傾きを前記第１触媒層の前記傾きに一致させる回転部を有していることを特徴とする請求項１に記載の接合装置。
  3. 前記第１検知部は、前記帯状シートの幅方向における前記第１触媒層の位置を検知し、
    前記第２検知部は、前記幅方向における前記予備接合体の位置を検知し、
    前記調整テーブルは、前記幅方向の位置を調整可能な駆動部を備え、
    前記駆動部は、前記調整テーブルの前記位置を調整して前記予備接合体の前記位置を前記第１触媒層の前記位置に一致させることを特徴とする請求項２に記載の接合装置。
  4. 前記第１検知部および前記第２検知部は、それぞれ、前記第１触媒層および前記予備接合体の前記搬送方向に沿う中心線と前記幅方向に沿う中心線を検出することで前記傾きと前記位置を検出することを特徴とする請求項３に記載の接合装置。
  5. 前記第１検知部および前記第２検知部は、撮像装置であることを特徴とする請求項４に記載の接合装置。
  6. 前記予備接合体は、電解質膜と、第２触媒層と、ガス拡散層との接合体であることを特徴とする請求項１に記載の接合装置。
  7. 前記搬送部は、一方の前記第１ローラと他方の前記第１ローラを異なる回転速度で回転させることで、前記予備接合体の前記傾きと前記第１触媒層の前記傾きとを一致させるように構成され、
    前記一対の第２ローラは、前記搬送方向に対する傾きを調整するための回動軸を中心に回動自在に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の接合装置。
  8. 第１触媒層と予備接合体とを接合する電解質膜-電極-ガス拡散層接合体の製造方法であって、
    複数の前記第１触媒層が形成された帯状シートを搬送しながら前記帯状シートの搬送方向に対する前記第１触媒層の傾きを検知する第１検知工程と、
    前記予備接合体の前記搬送方向に対する傾きを検知する第２検知工程と、
    前記予備接合体の前記傾きと前記第１触媒層の前記傾きとが一致するように前記予備接合体の前記傾きを調整して一対の転写ローラの間に挿入する挿入工程と、
    前記一対の転写ローラの間で前記帯状シートから前記予備接合体へ前記第１触媒層を転写させる転写工程と、
    を備え、
    前記挿入工程において、
    前記搬送方向に交差する前記予備接合体の幅方向に離隔して配置され、前記予備接合体に接した状態で回転する一対の第１ローラと、前記予備接合体の幅方向に離隔して配置され、前記一対の第１ローラとの間に前記予備接合体を挟んで回転する一対の第２ローラと、を用いて前記予備接合体を搬送し、
    前記第１ローラと前記第２ローラの少なくとも一方を前記予備接合体とともに前記搬送方向に直交する回動軸を中心に回動させて前記予備接合体の傾きを調整することを特徴とする膜-電極-ガス拡散層積層体の製造方法。
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