JP5741610B2 - 接合装置および接合方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1実施形態としての接合装置100の構成を示す概略図である。接合装置100は、固体高分子形燃料電池(以下、単に「燃料電池」と呼ぶ)の製造工程に用いられる。接合装置100は、燃料電池を構成する発電体である膜電極接合体5が帯状に連続している膜電極接合体の帯状体5rに対して、ガス拡散層7を、触媒電極層3の位置に合わせて連続的に接合する。
図10は、本発明の第2実施形態としての接合装置100Aの構成を示す概略図である。第2実施形態の接合装置100Aは、湿度検出部132を備えている点以外は、第1実施形態の接合装置100(図1)とほぼ同じである。湿度検出部132は、帯状体5rの伸縮に関連するパラメータとして、検出点DPと加圧点PPの間における帯状体5rの搬送路の湿度を検出し制御部101に出力する。
図13は、本発明の第3実施形態としての接合装置において制御部101によって実行される、ガス拡散層の搬送制御の処理手順を示すフローチャートである。第3実施形態のガス拡散層の搬送制御の処理手順は、ステップS35の触媒電極層の不良検出工程が追加されている点以外は、第2実施形態で説明した処理手順(図11)とほぼ同じである。なお、第3実施形態の接合装置の構成は、第2実施形態の接合装置100A(図10)と同じである。
D1.変形例1:
上記各実施形態の接合装置100,100Aは燃料電池の製造工程において用いられており、燃料電池用の膜電極接合体5が帯状に連続している帯状体5rに対してガス拡散層7を接合していた。しかし、各実施形態の接合装置100,100Aは、燃料電池の製造工程において用いられなくても良い。各実施形態の接合装置100,100Aは、帯状体5rに換えて、他の帯状部材を搬送し、当該帯状部材に対して、ガス拡散層7以外の接合部材を接合しても良い。また、この場合には、帯状部材には、第2の触媒電極層3に換えて、接合部材の接合位置の指標となる配置部材が配置されていれば良い。
上記各実施形態では、トランスファ141は既定の速度パターンによってガス拡散層7を搬送していた。しかし、トランスファ141は既定の速度パターンによってガス拡散層7を搬送しなくても良い。トランスファ141は、接合位置到達時刻ttにガス拡散層7の先端部7eが加圧点PPに到達するようにガス拡散層7を搬送すれば良い。ただし、トランスファ141が既定の速度パターンでの搬送を実行すれば、接合位置到達時刻ttに基づくガス拡散層7の接合位置の位置合わせが容易となり効率的である。
上記各実施形態では、トランスファ141は直線移動によってガス拡散層7を搬送していた。しかし、トランスファ141は直線移動によって、ガス拡散層7を搬送しなくても良い。ただし、トランスファ141が直線移動によってガス拡散層7を搬送することにより、ガス拡散層7の接合位置の位置合わせが容易となる。
上記各実施形態では、トランスファ141の既定の速度パターンには速度同期期間が設けられており、ガス拡散層7の先端部7eは、その速度同期期間において、加圧点PPに到達していた。しかし、トランスファ141の既定の速度パターンには、速度同期期間が設けられていなくても良く、ガス拡散層7の先端部7eは、速度同期期間において加圧点PPに到達しなくても良い。しかし、ガス拡散層7の先端部7eが、速度同期期間において加圧点PPに到達することにより、ガス拡散層7を帯状体5rに円滑に合流させることができ、ガス拡散層7の接合位置の位置ずれの発生を抑制することができる。
上記第2実施形態では、帯状体5rの伸縮に関連するパラメータとして、検出点DPと加圧点PPとの間における湿度が検出されていた。しかし、帯状体5rの伸縮に関連するパラメータとしては、他の領域における湿度が検出されても良いし、湿度以外の環境条件を示す値や、帯状体5rの状態を示す値が検出されても良い。帯状体5rの伸縮に関連するパラメータとしては、例えば、帯状体5rの搬送路が配置されている空間の温度や気圧であっても良いし、帯状体5rの電解質膜1の湿潤度や歪み量であっても良い。
上記第3実施形態の接合装置は、第2実施形態の接合装置と同様に、湿度に応じた電解質膜1の伸縮量ΔLを反映させて検出時刻tdを変更していた(図13のステップS11,S20A)。しかし、第3実施形態の接合装置は、湿度に応じた電解質膜1の伸縮量ΔLを反映させて検出時刻tdを変更しなくても良い。第3実施形態の接合装置では、ガス拡散層の搬送制御において、ステップS35の工程の前に、第1実施形態と同様なステップS10,S20,S30の工程が実行されても良い。
2…第1の触媒電極層
3…第2の触媒電極層
3e…先端部
3t…後端部
5…膜電極接合体
5G…拡散層付き膜電極接合体
5r…帯状体
6…合紙
7…ガス拡散層
7e…先端部
100,100A…接合装置
101…制御部
110…合紙剥離部
111…駆動ローラー
112…加圧ローラー
113…合紙搬送ローラー
120…張力調整部
121…駆動ローラー
122…加圧ローラー
125…張力センサ
125r…回転ローラー
130…触媒層検出部
132…湿度検出部
140…ガス拡散層搬送部
141…トランスファ
142…駆動部
143…駆動シャフト
150…接合部
151…搬送ローラー
152…接合ローラー
CL…切断線
CR…切れ間
DP…検出点
EP…終端位置
GA…ガス拡散層の配置領域
PP…加圧点
SP…基端位置
TP…端部到達位置
Claims (6)
- 帯状部材に対して複数の接合部材を連続して接合する接合装置であって、
前記接合部材の接合位置の指標となる複数の配置部材が長手方向に配列されている前記帯状部材を前記長手方向に搬送する第1の搬送部と、
異なる搬送速度が予め規定されている複数の速度領域を有する既定の速度パターンで、前記接合部材を搬送し、前記第1の搬送部によって搬送されている前記帯状部材に合流させる第2の搬送部と、
前記帯状部材と前記接合部材との合流点において、前記帯状部材と前記接合部材とを加圧して接合する接合ローラーと、
前記帯状部材の搬送路上における所定の検出点において前記配置部材の通過を検出する検出部と、
前記第1の搬送部と前記第2の搬送部とを制御する搬送制御部であって、前記検出部によって前記配置部材の通過が検出された検出時刻に基づいて、前記第2の搬送部によって前記接合部材を前記合流点に到達させる到達時刻を決定する搬送制御部と、
を備える、接合装置。 - 請求項1に記載の接合装置であって、
前記第2の搬送部は、前記接合部材を前記合流点に向かって直線的に搬送して前記帯状部材に合流させ、
前記搬送制御部は、前記到達時刻と、前記既定の速度パターンと、に基づいて、前記第2の搬送部が前記接合部材の搬送を開始する開始時刻を決定する、接合装置。 - 請求項1または2に記載の接合装置であって、さらに、
前記帯状体の伸縮状態に関連するパラメータを取得するパラメータ取得部を備え、
前記搬送制御部は、前記パラメータに応じて前記検出時刻を変更し、変更後の前記検出時刻に基づいて前記到達時刻を決定する、接合装置。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載の接合装置であって、
前記検出部は、前記配置部材の端部の通過を検出し、
前記搬送制御部は、
前記検出部が前記配置部材の端部を検出する時間間隔に基づいて前記配置部材の不良を検出し、
前記配置部材の不良が検出されたときに、前記第2の搬送部による前記接合部材の搬送を中止する、接合装置。 - 請求項1から4のいずれか一項に記載の接合装置であって、
前記帯状部材は、燃料電池用の電解質膜であり、
前記配置部材は、燃料電池用の触媒電極層であり、
前記搬送制御部は、前記接合部材の配置領域が、前記触媒電極層の配置領域と重なるように前記到達時刻を決定する、製造装置。 - 帯状部材に対して複数の接合部材を連続して接合する接合方法であって、
前記接合部材の接合位置の指標となる複数の配置部材が長手方向に配列されている前記帯状部材を長手方向に搬送する工程と、
前記帯状部材の搬送路上における所定の検出点において前記配置部材の通過を検出する工程と、
前記配置部材の通過が検出された検出時刻に基づいて、前記接合部材を前記帯状部材に到達させる到達時刻を決定する工程と、
前記接合部材が、前記到達時刻に、前記帯状部材と合流するように、前記接合部材を、異なる搬送速度が予め規定されている複数の速度領域を有する既定の速度パターンで搬送する工程と、
前記帯状部材と前記接合部材との合流点において、前記帯状部材と前記接合部材とを加圧して接合する工程と、
を備える、接合方法。
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