JP6170883B2 - ホットメルト接着剤の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、電解質膜の両側に電極を設けた電解質膜・電極構造体の外周部に、樹脂枠部材を接合するための枠形状を有するホットメルト接着剤の製造方法に関する。
一般的に、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる固体高分子電解質膜を採用している。この燃料電池は、固体高分子電解質膜の両側に、それぞれ触媒層（電極触媒層）とガス拡散層（多孔質カーボン）とからなるアノード電極及びカソード電極を配設した電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を備えている。電解質膜・電極構造体は、セパレータ（バイポーラ板）によって挟持されることにより、燃料電池が構成されている。燃料電池は、所定の数だけ積層して燃料電池スタックを構成することにより、例えば、車載用燃料電池スタックとして使用されている。
電解質膜・電極構造体では、比較的高価な固体高分子電解質膜の使用量を削減させるとともに、薄膜状で強度が低い前記固体高分子電解質膜を保護するために、樹脂枠部材を組み込んだ樹脂枠付きＭＥＡが採用されている。
例えば、特許文献１に開示されている燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体では、段差ＭＥＡと樹脂枠部材とを備えている。段差ＭＥＡは、それぞれ電極触媒層とガス拡散層とを有する第１電極及び第２電極が、固体高分子電解質膜の両側に設けられ、前記第１電極は、前記第２電極よりも外形寸法が小さく設定されている。一方、樹脂枠部材は、第１電極の外周側に突出して固体高分子電解質膜の外周縁部に当接する内周端部を有するとともに、前記外周縁部と前記内周端部とは、接着剤層により接着されている。
ところで、上記の特許文献１では、固体高分子電解質膜の外周縁部と樹脂枠部材の内周端部との接合部位を接着する接着剤として、例えば、ホットメルト接着剤が使用される場合がある。
その際、接合部位は、枠形状を有している。このため、予め長尺シート状のホットメルト接着剤（以下、シート状接着剤という）が製造されており、前記シート状接着剤の中央及び端部がトリムされて、枠形状を有するホットメルト接着剤が得られている。
しかしながら、シート状接着剤から枠形状を有するホットメルト接着剤を切り取るため、廃棄されるホットメルト接着剤が多量に発生するおそれがある。従って、経済的ではなく、しかも作業全体が煩雑化するという問題がある。
本発明は、この種の問題を解決するものであり、廃棄されるホットメルト接着剤を可及的に削減することができ、前記ホットメルト接着剤を経済的且つ効率的に製造することが可能なホットメルト接着剤の製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、電解質膜の両側に電極を設けた電解質膜・電極構造体の外周部に、樹脂枠部材を接合するための枠形状を有するホットメルト接着剤の製造方法に関するものである。
この製造方法は、少なくとも１個のノズルから液状のホットメルト接着剤材料を吐出して、枠形状部材を成形する工程を有している。そして、成形された枠形状部材は、乾燥されている。
乾燥後の枠形状部材は、電解質膜・電極構造体の外周部と樹脂枠部材との間に配置され、加熱溶融されることにより電解質膜・電極構造体の外周部と枠形状部材とを接合する。
乾燥後の枠形状部材は、電解質膜・電極構造体の外周部と樹脂枠部材との間に配置され、加熱溶融されることにより電解質膜・電極構造体の外周部と枠形状部材とを接合する。
また、この製造方法では、乾燥された枠形状部材の内周部及び外周部がトリミングされることが好ましい。
さらに、この製造方法では、１個〜４個のノズルが用いられることが好ましい。
さらにまた、この製造方法では、枠形状部材の角部が他の部分より厚くなる場合に、トリミングを行う前に、枠形状部材の前記角部にプレス処理を行うことが好ましい。
また、この製造方法では、枠形状部材の角部が他の部分より厚くなる場合に、枠形状部材の前記角部に吐出される液状のホットメルト接着剤材料の吐出量は、前記枠形状部材の直線部に吐出される前記液状のホットメルト接着剤材料の吐出量よりも少量であることが好ましい。
さらに、この製造方法では、樹脂枠部材は、ホットメルト接着剤の角部に対応して凹部を設けることが好ましい。
本発明によれば、少なくとも１個のノズルから液状のホットメルト接着剤材料が吐出されることにより、枠形状部材が成形されている。そして、枠形状部材を乾燥させるだけで、枠形状を有するホットメルト接着剤が得られている。従って、廃棄されるホットメルト接着剤を可及的に削減することができ、前記ホットメルト接着剤を経済的且つ効率的に製造することが可能になる。
図１及び図２に示すように、固体高分子型燃料電池１０は、本発明に係る製造方法により製造されたホットメルト接着剤１２が使用される樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１４を備える。複数の燃料電池１０は、例えば、矢印Ａ方向（水平方向）又は矢印Ｃ方向（重力方向）に積層されて燃料電池スタックが構成される。燃料電池スタックは、例えば、車載用燃料電池スタックとして燃料電池電気自動車（図示せず）に搭載される。
燃料電池１０は、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１４をカソード側セパレータ１６及びアノード側セパレータ１８で挟持する。カソード側セパレータ１６及びアノード側セパレータ１８は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属板や、カーボン部材等で構成される。
図２に示すように、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１４は、段差ＭＥＡである電解質膜・電極構造体１４ａを備える。電解質膜・電極構造体１４ａは、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜１９と、前記固体高分子電解質膜１９を挟持するアノード電極２０及びカソード電極２２とを有する。固体高分子電解質膜１９は、フッ素系電解質の他、ＨＣ（炭化水素）系電解質が使用される。
アノード電極２０は、固体高分子電解質膜１９及びカソード電極２２よりも小さな平面寸法を有する。なお、アノード電極２０とカソード電極２２とは、同一の平面寸法であってもよく、また、前記カソード電極２２は、前記アノード電極２０よりも小さな平面寸法を有していてもよい。
アノード電極２０は、固体高分子電解質膜１９の一方の面１９ａに配置されるとともに、前記固体高分子電解質膜１９の外周縁部１９ｅを額縁状に露呈させる。カソード電極２２は、固体高分子電解質膜１９の他方の面１９ｂ全面に亘って配置される。
アノード電極２０は、固体高分子電解質膜１９の面１９ａに接合される電極触媒層２０ａと、前記電極触媒層２０ａに積層されるガス拡散層２０ｂとを設ける。カソード電極２２は、固体高分子電解質膜１９の面１９ｂに接合される電極触媒層２２ａと、前記電極触媒層２２ａに積層されるガス拡散層２２ｂとを設ける。
電極触媒層２０ａ、２２ａは、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子がガス拡散層２０ｂ、２２ｂの表面に一様に塗布されて形成される。ガス拡散層２０ｂ、２２ｂは、カーボンペーパ等からなるとともに、前記ガス拡散層２０ｂの平面寸法は、前記ガス拡散層２２ｂの平面寸法よりも小さく設定される。電極触媒層２０ａ、２２ａは、例えば、固体高分子電解質膜１９の両方の面１９ａ、１９ｂに形成される。
図１及び図２に示すように、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１４は、固体高分子電解質膜１９の外周を周回するとともに、アノード電極２０及びカソード電極２２に接合される樹脂枠部材２４を備える。樹脂枠部材２４は、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）、ＬＣＰ（リキッドクリスタルポリマー）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）又はｍ−ＰＰＥ（変性ポリフェニレンエーテル樹脂）等で構成される。
樹脂枠部材２４は、アノード電極２０の外周側に突出して固体高分子電解質膜１９の外周縁部１９ｅに当接する内周端部２４ａを有する。内周端部２４ａは、アノード電極２０と同一の肉厚、実質的には、ガス拡散層２０ｂと同一の肉厚である厚さ（ガス拡散層２０ｂ上に中間層を設ける場合には、前記中間層の厚さも含む）を有する。
樹脂枠部材２４の内周端部２４ａと固体高分子電解質膜１９の外周縁部１９ｅとは、エステル系、アクリル系又はウレタン系の枠形状を有するホットメルト接着剤１２により接着される。ホットメルト接着剤１２の溶融温度は、例えば、１５０℃〜１７０℃であり、樹脂枠部材２４の溶融温度は、例えば、３６０℃である。ホットメルト接着剤１２は、固体高分子電解質膜１９の外周縁部１９ｅの全周に亘って額縁状に形成される。なお、樹脂枠部材２４とカソード電極２２のガス拡散層２２ｂとは、例えば、樹脂含浸部（図示せず）により一体化されてもよい。
図１に示すように、燃料電池１０の矢印Ａ方向（図１中、水平方向）の一端縁部には、積層方向である矢印Ｂ方向に互いに連通して、酸化剤ガス入口連通孔３０ａ、冷却媒体入口連通孔３２ａ及び燃料ガス出口連通孔３４ｂが設けられる。酸化剤ガス入口連通孔３０ａは、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給する一方、冷却媒体入口連通孔３２ａは、冷却媒体を供給する。燃料ガス出口連通孔３４ｂは、燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出する。酸化剤ガス入口連通孔３０ａ、冷却媒体入口連通孔３２ａ及び燃料ガス出口連通孔３４ｂは、矢印Ｃ方向（鉛直方向）に配列して設けられる。
燃料電池１０の矢印Ａ方向の他端縁部には、矢印Ｂ方向に互いに連通して、燃料ガスを供給する燃料ガス入口連通孔３４ａ、冷却媒体を排出する冷却媒体出口連通孔３２ｂ、及び酸化剤ガスを排出する酸化剤ガス出口連通孔３０ｂが設けられる。燃料ガス入口連通孔３４ａ、冷却媒体出口連通孔３２ｂ及び酸化剤ガス出口連通孔３０ｂは、矢印Ｃ方向に配列して設けられる。
カソード側セパレータ１６の樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１４に向かう面１６ａには、酸化剤ガス入口連通孔３０ａと酸化剤ガス出口連通孔３０ｂとに連通する酸化剤ガス流路３６が設けられる。
アノード側セパレータ１８の樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１４に向かう面１８ａには、燃料ガス入口連通孔３４ａと燃料ガス出口連通孔３４ｂとに連通する燃料ガス流路３８が形成される。互いに隣接するアノード側セパレータ１８の面１８ｂとカソード側セパレータ１６の面１６ｂとの間には、冷却媒体入口連通孔３２ａと冷却媒体出口連通孔３２ｂとに連通する冷却媒体流路４０が形成される。
図１及び図２に示すように、アノード側セパレータ１８の面１８ａ、１８ｂには、このアノード側セパレータ１８の外周端部を周回して、第１シール部材４２が一体化される。カソード側セパレータ１６の面１６ａ、１６ｂには、このカソード側セパレータ１６の外周端部を周回して、第２シール部材４４が一体化される。
図２に示すように、第１シール部材４２は、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１４を構成する樹脂枠部材２４の内周端部２４ａに当接する第１凸状シール４２ａと、カソード側セパレータ１６の第２シール部材４４に当接する第２凸状シール４２ｂとを有する。第２シール部材４４は、セパレータ面に沿って平面状に延在する平面シールを構成する。なお、第２凸状シール４２ｂに代えて、第２シール部材４４に凸状シール（図示せず）を設けてもよい。
第１及び第２シール部材４２、４４には、例えば、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材等の弾性を有するシール部材が用いられる。
図１に示すように、アノード側セパレータ１８には、燃料ガス入口連通孔３４ａを燃料ガス流路３８に連通する供給孔部４６と、前記燃料ガス流路３８を燃料ガス出口連通孔３４ｂに連通する排出孔部４８とが形成される。
次いで、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１４を製造する方法について、以下に説明する。
先ず、段差ＭＥＡである電解質膜・電極構造体１４ａが作製されるとともに、金型（図示せず）を用いて射出成形されることにより、樹脂枠部材２４が成形される。樹脂枠部材２４は、肉薄形状の内周端部２４ａを一体に有する。
一方、枠形状を有するホットメルト接着剤１２は、図３に示す第１の実施形態に係る製造装置５０により製造される。製造装置５０は、例えば、１個の接着剤吐出用ノズル５２と移送台５４とを備える。
ノズル５２は、図示しないロボットアームに装着され、好ましくは、矢印Ｗ方向（水平方向）、矢印Ｆ方向（矢印Ｗ方向に交差する水平方向）及び矢印Ｙ方向（鉛直方向）に移動可能に構成される。ノズル５２は、液状のホットメルト接着剤材料５６を吐出する吐出口５２ａを有し、前記吐出口５２ａの開口径ｄは、ホットメルト接着剤１２に対応して設定される。
図４に示すように、ホットメルト接着剤１２は、互いに平行な一方の２つの辺（長辺）１２ａ１、１２ａ２と、互いに平行な他方の２つの辺（短辺）１２ｂ１、１２ｂ２とを有する。各辺１２ａ１、１２ａ２、１２ｂ１及び１２ｂ２は、同一の幅寸法ｈに設定されるとともに、厚さｔを有する。ホットメルト接着剤１２は、４つの角部１２Ｒ１、１２Ｒ２、１２Ｒ３及び１２Ｒ４を有する。
吐出口５２ａの開口径ｄは、幅寸法ｈと同一寸法（又は塗布面上で同一寸法になる寸法）に設定される。なお、後述するように、枠形状部材６４が乾燥処理されて収縮する場合には、収縮寸法Δｓを見込んで、ｄ＝ｈ＋Δｓに設定される。また、厚さｔも、同様に設定される。吐出口５２ａは、図４中、二点鎖線に示すように、円形状を有するが、例えば、横長形状の吐出口５２ａ１を用いてもよい。
図３に示すように、移送台５４は、複数本ローラ６０に摺接して矢印Ｆ方向に周回移動するベース面６２を備える。なお、ベース面６２は、矢印Ｆ方向に移動するため、ノズル５２は、矢印Ｗ方向及び矢印Ｙ方向に、あるいは、少なくとも矢印Ｗ方向にのみ、移動可能に構成してもよい。また、移送台５４に代えて、移動不能な固定台を用いることもできる。
そこで、図３に示すように、ノズル５２は、例えば、吐出開始用角部位置Ｐ１（ホットメルト接着剤１２の角部１２Ｒ１に対応する位置）に配置される。ノズル５２は、吐出口５２ａから液状のホットメルト接着剤材料５６を吐出しながら、矢印Ｆ１方向に沿って角部位置Ｐ２（ホットメルト接着剤１２の角部１２Ｒ２に対応する位置）まで移動する。このため、図５に示すように、ベース面６２上には、一方の長辺である辺１２ａ１が成形される。
さらに、ノズル５２は、図３に示すように、移動方向を９０度変更させ、液状のホットメルト接着剤材料５６を吐出しながら、矢印Ｗ１方向に沿って角部位置Ｐ３（ホットメルト接着剤１２の角部１２Ｒ３に対応する位置）まで移動する。従って、図６に示すように、ベース面６２上には、辺１２ａ１に連結されて一方の短辺である辺１２ｂ１が成形される。
そして、ノズル５２は、図３に示すように、移動方向を９０度変更させ、液状のホットメルト接着剤材料５６を吐出しながら、矢印Ｆ２方向に沿って角部位置Ｐ４（ホットメルト接着剤１２の角部１２Ｒ４に対応する位置）まで移動する。これにより、図７に示すように、ベース面６２上には、辺１２ｂ１に連結されて他方の長辺である辺１２ａ２が成形される。
その後、ノズル５２は、図３に示すように、移動方向を９０度変更させ、液状のホットメルト接着剤材料５６を吐出しながら、矢印Ｗ２方向に沿って角部位置Ｐ１まで移動する。このため、図８に示すように、ベース面６２上には、辺１２ａ２に連結されて他方の短辺である辺１２ｂ２が成形される。従って、枠形状部材６４が成形される。
成形された枠形状部材６４は、移送台５４を介して図示しない乾燥ステーションに搬送され、前記枠形状部材６４に乾燥処理が施される。乾燥された枠形状部材６４は、必要に応じて内周部及び外周部がトリミングされることにより、ホットメルト接着剤１２が製造される。
次に、図９に示すように、電解質膜・電極構造体１４ａでは、アノード電極２０の外周から外部に露呈する固体高分子電解質膜１９の外周縁部１９ｅにホットメルト接着剤１２が配置される。樹脂枠部材２４は、内周端部２４ａがアノード電極２０側に配置される。この状態で、ホットメルト接着剤１２が加熱溶融（ホットメルト）されるとともに、荷重（プレス等）が付与されることにより、内周端部２４ａと固体高分子電解質膜１９とが接着される。従って、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１４が製造される。
図２に示すように、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１４は、アノード側セパレータ１８及びカソード側セパレータ１６により挟持される。アノード側セパレータ１８は、樹脂枠部材２４の内周端部２４ａに当接し、カソード側セパレータ１６と共に樹脂枠付き電解質膜・電極構造体１４に荷重を付与する。さらに、燃料電池１０は、所定数だけ積層されて燃料電池スタックが構成されるとともに、図示しないエンドプレート間に締め付け荷重が付与される。
このように構成される燃料電池１０の動作について、以下に説明する。
先ず、図１に示すように、酸化剤ガス入口連通孔３０ａに酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス入口連通孔３４ａに水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、冷却媒体入口連通孔３２ａに純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。
このため、酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔３０ａからカソード側セパレータ１６の酸化剤ガス流路３６に導入され、矢印Ａ方向に移動して電解質膜・電極構造体１４ａのカソード電極２２に供給される。一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔３４ａから供給孔部４６を通ってアノード側セパレータ１８の燃料ガス流路３８に導入される。燃料ガスは、燃料ガス流路３８に沿って矢印Ａ方向に移動し、電解質膜・電極構造体１４ａのアノード電極２０に供給される。
従って、電解質膜・電極構造体１４ａでは、カソード電極２２に供給される酸化剤ガスと、アノード電極２０に供給される燃料ガスとが、電極触媒層２２ａ、２０ａ内で電気化学反応により消費されて発電が行われる。
次いで、カソード電極２２に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂに沿って矢印Ｂ方向に排出される。同様に、アノード電極２０に供給されて消費された燃料ガスは、排出孔部４８を通り燃料ガス出口連通孔３４ｂに沿って矢印Ｂ方向に排出される。
また、冷却媒体入口連通孔３２ａに供給された冷却媒体は、互いに隣接するアノード側セパレータ１８とカソード側セパレータ１６との間の冷却媒体流路４０に導入された後、矢印Ａ方向に流通する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体１４ａを冷却した後、冷却媒体出口連通孔３２ｂから排出される。
この場合、第１の実施形態では、図５〜図８に示すように、ノズル５２は、液状のホットメルト接着剤材料５６を吐出しながら、移動することにより、枠形状部材６４を成形している。そして、枠形状部材６４を乾燥させた後、内周部及び外周部をトリミングするだけで、枠形状を有するホットメルト接着剤１２が得られている。これにより、廃棄されるホットメルト接着剤１２を可及的に削減することができ、前記ホットメルト接着剤１２を経済的且つ効率的に製造することが可能になるという効果が得られる。
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る製造方法に使用される製造装置７０の要部斜視図である。なお、第１の実施形態に係る製造装置５０と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第３以降の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。
製造装置７０は、例えば、２個の接着剤吐出用ノズル７２、７４と移送台５４とを備える。ノズル７２、７４は、図示しないロボットアームに装着されるとともに、液状のホットメルト接着剤材料５６を吐出する吐出口７２ａ、７４ａを有する。
図１１に示すように、ノズル７２は、吐出口７２ａから液状のホットメルト接着剤材料５６を吐出しながら、ホットメルト接着剤１２の角部１２Ｒ２に対応する角部位置Ｐ２から角部１２Ｒ４に対応する角部位置Ｐ４に移動する。このため、辺１２ｂ１及び辺１２ａ２が連続して成形される（経路Ｌ１参照）。
一方、ノズル７４は、吐出口７４ａから液状のホットメルト接着剤材料５６を吐出しながら、ホットメルト接着剤１２の角部１２Ｒ４に対応する角部位置Ｐ４から角部１２Ｒ２に対応する角部位置Ｐ２に移動する。従って、辺１２ｂ２及び辺１２ａ１が連続して成形され（経路Ｌ２参照）、枠形状部材６４が成形される。
このように、第２の実施形態では、廃棄されるホットメルト接着剤１２を可及的に削減することができ、前記ホットメルト接着剤１２を経済的且つ効率的に製造することが可能になる等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
ところで、角部１２Ｒ２及び１２Ｒ４には、液状のホットメルト接着剤材料５６のオーバーラップ部が発生し、他の部位に比べて厚さｔが増加し易い。このため、枠形状部材６４には、トリミング前に、例えば、図１２に示すプレス機７６によるプレス処理が施される。プレス機７６は、プレスローラ７８を備え、例えば、移送台５４により搬送される枠形状部材６４に、前記プレスローラ７８が圧着される。従って、枠形状部材６４は、肉厚部位である角部１２Ｒ２及び１２Ｒ４が潰されて他の部位と同一の厚さｔに調整され、ホットメルト接着剤１２全体が一定の厚さｔに調整されるという効果が得られる。
また、プレス機７６に代えて、例えば、図１３に示すように、液状のホットメルト接着剤材料５６の吐出量を調整することができる。具体的には、ノズル７２、７４では、角部１２Ｒ２、１２Ｒ４に対応する角部位置Ｐ２、Ｐ４での液状のホットメルト接着剤材料５６の吐出量が、他の部位での前記液状のホットメルト接着剤材料５６の吐出量よりも少量に設定される。これにより、ホットメルト接着剤１２は、全体に亘って均一の厚さｔを有することが可能になる。
さらにまた、図１４に示すように、樹脂枠部材２４の内周端部２４ａには、ホットメルト接着剤１２の肉厚な角部１２Ｒ２、１２Ｒ４を配置するための凹部２４ａｒが形成される。このため、ホットメルト接着剤１２は、樹脂枠部材２４の内周端部２４ａに凹凸なく、良好に配置される。
次いで、図１５には、図１１に示す接着剤吐出動作とは異なる接着剤吐出動作が示されている。
ノズル７２は、液状のホットメルト接着剤材料５６を吐出しながら、辺１２ａ１の中間位置から角部位置Ｐ２、Ｐ３を通って辺１２ａ２の中間位置まで移動する（経路Ｌ３参照）。一方、ノズル７４は、液状のホットメルト接着剤材料５６を吐出しながら、辺１２ａ２の中間位置から角部位置Ｐ４、Ｐ１を通って辺１２ａ１の中間位置まで移動する（経路Ｌ４参照）。
従って、辺１２ａ１の中間位置及び辺１２ａ２の中間位置には、液状のホットメルト接着剤材料５６のオーバーラップ部が発生し易い。これにより、オーバーラップ部に対応して、上記の図１２〜図１４のいずれかの方法が遂行されることが好ましい。具体的には、トリミング前にプレス処理（図１２参照）、ホットメルト接着剤材料５６の吐出量の調整（図１３参照）又は樹脂枠部材２４に凹部２４ａｒの形成（図１４参照）が遂行されることが好ましい。
また、図１６には、図１１及び図１５に示す接着剤吐出動作とは、さらに異なる接着剤吐出動作が示されている。
ノズル７２は、液状のホットメルト接着剤材料５６を吐出しながら、角部位置Ｐ１から角部位置Ｐ４に移動する（経路Ｌ５参照）。同時に、ノズル７４は、液状のホットメルト接着剤材料５６を吐出しながら、角部位置Ｐ２から角部位置Ｐ３に移動する（経路Ｌ６参照）。このため、辺１２ｂ１及び辺１２ｂ２が同時に成形される。
一方、ノズル７２は、液状のホットメルト接着剤材料５６を吐出しながら、角部位置Ｐ２から角部位置Ｐ１に移動する（経路Ｌ７参照）。同時に、ノズル７４は、液状のホットメルト接着剤材料５６を吐出しながら、角部位置Ｐ３から角部位置Ｐ４に移動する（経路Ｌ８参照）。従って、辺１２ａ１及び辺１２ａ２が同時に成形される。なお、辺１２ａ１、１２ａ２と辺１２ｂ１、１２ｂ２とは、成形の順番に限定されない。
図１７は、本発明の第３の実施形態に係る製造方法に使用される製造装置８０の要部斜視図である。
製造装置８０は、例えば、３個の接着剤吐出用ノズル８２、８４及び８６と移送台５４とを備える。ノズル８２、８４及び８６は、図示しないロボットアームに装着されるとともに、液状のホットメルト接着剤材料５６を吐出する吐出口８２ａ、８４ａ及び８６ａを有する。
図１８に示すように、ノズル８４は、吐出口８４ａから液状のホットメルト接着剤材料５６を吐出しながら、ホットメルト接着剤１２の角部１２Ｒ２に対応する角部位置Ｐ２から角部１２Ｒ３に対応する角部位置Ｐ３に移動する。このため、辺１２ｂ１が成形される（経路Ｌ９参照）。
次いで、ノズル８２は、吐出口８２ａから液状のホットメルト接着剤材料５６を吐出しながら、ホットメルト接着剤１２の角部１２Ｒ２に対応する角部位置Ｐ２から角部１２Ｒ１に対応する角部位置Ｐ１に移動する（経路Ｌ１０参照）。一方、ノズル８６は、吐出口８６ａから液状のホットメルト接着剤材料５６を吐出しながら、ホットメルト接着剤１２の角部１２Ｒ３に対応する角部位置Ｐ３から角部１２Ｒ４に対応する角部位置Ｐ４に移動する（経路Ｌ１１参照）。
なお、ノズル８２、８６は、所定の位置に停止した状態で、移送台５４が矢印Ｆ方向に移動することが好ましい。従って、辺１２ａ１及び辺１２ａ２が成形される。そして、ノズル８４は、吐出口８４ａから液状のホットメルト接着剤材料５６を吐出しながら、角部位置Ｐ４から角部位置Ｐ１に移動し、辺１２ｂ２が成形される（経路Ｌ１２参照）。これにより、枠形状部材６４が成形される。
このように、第３の実施形態では、廃棄されるホットメルト接着剤１２を可及的に削減することができ、前記ホットメルト接着剤１２を経済的且つ効率的に製造することが可能になる等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
また、枠形状部材６４には、各角部位置Ｐ１〜Ｐ４に液状のホットメルト接着剤材料５６のオーバーラップ部が発生し易い。このため、オーバーラップ部には、上記の図１２〜図１４のいずれかの方法が遂行されることが好ましい。具体的には、トリミング前にプレス処理（図１２参照）、ホットメルト接着剤材料５６の吐出量の調整（図１３参照）又は樹脂枠部材２４に凹部２４ａｒの形成（図１４参照）が遂行されることが好ましい。
図１９は、本発明の第４の実施形態に係る製造方法に使用される製造装置９０の要部斜視図である。
製造装置９０は、例えば、４個の接着剤吐出用ノズル９２、９４、９６及び９８と移送台５４とを備える。ノズル９２、９４、９６及び９８は、図示しないロボットアームに装着されるとともに、液状のホットメルト接着剤材料５６を吐出する吐出口９２ａ、９４ａ、９６ａ及び９８ａを有する。
図２０に示すように、ノズル９４は、吐出口９４ａから液状のホットメルト接着剤材料５６を吐出しながら、ホットメルト接着剤１２の角部１２Ｒ２に対応する角部位置Ｐ２から角部１２Ｒ３に対応する角部位置Ｐ３に移動する。このため、辺１２ｂ１が成形される（経路Ｌ１２参照）。
同様に、ノズル９８は、吐出口９８ａから液状のホットメルト接着剤材料５６を吐出しながら、ホットメルト接着剤１２の角部１２Ｒ１に対応する角部位置Ｐ１から角部１２Ｒ４に対応する角部位置Ｐ４に移動する。このため、辺１２ｂ２が成形される（経路Ｌ１３参照）。
次いで、ノズル９２は、吐出口９２ａから液状のホットメルト接着剤材料５６を吐出しながら、ホットメルト接着剤１２の角部１２Ｒ２に対応する角部位置Ｐ２から角部１２Ｒ１に対応する角部位置Ｐ１に移動する（経路Ｌ１４参照）。一方、ノズル９６は、吐出口９６ａから液状のホットメルト接着剤材料５６を吐出しながら、ホットメルト接着剤１２の角部１２Ｒ３に対応する角部位置Ｐ３から角部１２Ｒ４に対応する角部位置Ｐ４に移動する（経路Ｌ１５参照）。
なお、ノズル９２、９６は、所定の位置に停止した状態で、移送台５４が矢印Ｆ方向に移動することが好ましい。従って、辺１２ａ１及び辺１２ａ２が成形される。これにより、枠形状部材６４が成形される。
このように、第４の実施形態では、廃棄されるホットメルト接着剤１２を可及的に削減することができ、前記ホットメルト接着剤１２を経済的且つ効率的に製造することが可能になる等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
また、枠形状部材６４には、各角部位置Ｐ１〜Ｐ４に液状のホットメルト接着剤材料５６のオーバーラップ部が発生し易い。このため、オーバーラップ部には、上記の図１２〜図１４のいずれかの方法が遂行されることが好ましい。具体的には、トリミング前にプレス処理（図１２参照）、ホットメルト接着剤材料５６の吐出量の調整（図１３参照）又は樹脂枠部材２４に凹部２４ａｒの形成（図１４参照）が遂行されることが好ましい。
１０…燃料電池 １２…ホットメルト接着剤
１２ａ１、１２ａ２、１２ｂ１、１２ｂ２…辺
１２Ｒ１〜１２Ｒ４…角部 １４…樹脂枠付き電解質膜・電極構造体
１４ａ…電解質膜・電極構造体 １６…カソード側セパレータ
１８…アノード側セパレータ １９…固体高分子電解質膜
２０…アノード電極 ２０ａ、２２ａ…電極触媒層
２０ｂ、２２ｂ…ガス拡散層 ２２…カソード電極
２４…樹脂枠部材 ２４ａ…内周端部
３０ａ…酸化剤ガス入口連通孔 ３０ｂ…酸化剤ガス出口連通孔
３２ａ…冷却媒体入口連通孔 ３２ｂ…冷却媒体出口連通孔
３４ａ…燃料ガス入口連通孔 ３４ｂ…燃料ガス出口連通孔
３６…酸化剤ガス流路 ３８…燃料ガス流路
４０…冷却媒体流路 ４２、４４…シール部材
５０、７０、８０、９０…製造装置
５２、７２、７４、８２、８４、８６、９２、９４、９６、９８…ノズル
５２ａ、５２ａ１、７２ａ、７４ａ、８２ａ、８４ａ、８６ａ、９２ａ、９４ａ、９６ａ、９８ａ…吐出口
５４…移送台 ６２…ベース面
７６…プレス機
１２ａ１、１２ａ２、１２ｂ１、１２ｂ２…辺
１２Ｒ１〜１２Ｒ４…角部 １４…樹脂枠付き電解質膜・電極構造体
１４ａ…電解質膜・電極構造体 １６…カソード側セパレータ
１８…アノード側セパレータ １９…固体高分子電解質膜
２０…アノード電極 ２０ａ、２２ａ…電極触媒層
２０ｂ、２２ｂ…ガス拡散層 ２２…カソード電極
２４…樹脂枠部材 ２４ａ…内周端部
３０ａ…酸化剤ガス入口連通孔 ３０ｂ…酸化剤ガス出口連通孔
３２ａ…冷却媒体入口連通孔 ３２ｂ…冷却媒体出口連通孔
３４ａ…燃料ガス入口連通孔 ３４ｂ…燃料ガス出口連通孔
３６…酸化剤ガス流路 ３８…燃料ガス流路
４０…冷却媒体流路 ４２、４４…シール部材
５０、７０、８０、９０…製造装置
５２、７２、７４、８２、８４、８６、９２、９４、９６、９８…ノズル
５２ａ、５２ａ１、７２ａ、７４ａ、８２ａ、８４ａ、８６ａ、９２ａ、９４ａ、９６ａ、９８ａ…吐出口
５４…移送台 ６２…ベース面
７６…プレス機
Claims (6)
- 電解質膜の両側に電極を設けた電解質膜・電極構造体の外周部に、樹脂枠部材を接合するための枠形状を有するホットメルト接着剤の製造方法であって、
少なくとも１個のノズルから液状のホットメルト接着剤材料を吐出して、枠形状部材を成形する工程と、
成形された前記枠形状部材を乾燥させる工程と、
を有し、
前記乾燥後の前記枠形状部材は、前記電解質膜・電極構造体の外周部と前記樹脂枠部材との間に配置され、加熱溶融されることにより前記電解質膜・電極構造体の外周部と前記枠形状部材とを接合することを特徴とするホットメルト接着剤の製造方法。 - 請求項１記載の製造方法において、乾燥された前記枠形状部材の内周部及び外周部をトリミングする工程を有することを特徴とするホットメルト接着剤の製造方法。
- 請求項１又は２記載の製造方法において、１個〜４個の前記ノズルが用いられることを特徴とするホットメルト接着剤の製造方法。
- 請求項２記載の製造方法において、前記枠形状部材の角部が他の部分より厚くなる場合に、前記トリミングを行う前に、前記枠形状部材の前記角部にプレス処理を行うことを特徴とするホットメルト接着剤の製造方法。
- 請求項１〜３のいずれか１項に記載の製造方法において、前記枠形状部材の角部が他の部分より厚くなる場合に、前記枠形状部材の前記角部に吐出される前記液状のホットメルト接着剤材料の吐出量は、該枠形状部材の直線部に吐出される前記液状のホットメルト接着剤材料の吐出量よりも少量であることを特徴とするホットメルト接着剤の製造方法。
- 電解質膜の両側に電極を設けた電解質膜・電極構造体の外周部に、樹脂枠部材を接合するための枠形状を有するホットメルト接着剤の製造方法であって、
少なくとも１個のノズルから液状のホットメルト接着剤材料を吐出して、枠形状部材を成形する工程と、
成形された前記枠形状部材を乾燥させる工程と、
を有し、
前記樹脂枠部材は、前記ホットメルト接着剤の角部に対応して凹部を設けることを特徴とするホットメルト接着剤の製造方法。
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