JP6352730B2 - 膜・触媒層接合体の製造装置および製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電解質膜上に触媒層を形成した燃料電池の膜・触媒層接合体の製造装置および製造方法に関する。

近年、自動車、家庭用、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（Ｈ_２）と空気中の酸素（Ｏ_２）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り、発電効率が高く環境への負荷も軽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しているが、そのうちの一つに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）がある。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を積層して構成されている。１つのセル（単セル）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んで構成されている。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たものである。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、そのうちの一方が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ことにより電気化学反応によって電力が作り出される。

このような膜・触媒層接合体は、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インク（電極ペースト）を塗工し、その触媒インクを乾燥させることによって作成される。ところが、電解質膜は触媒インクに含まれる溶媒や雰囲気中の水分を容易に吸収して膨潤・収縮を生じ易いという性質を有している。このため、触媒インクを塗工して乾燥するときに電解質膜に皺やピンホールが発生するという問題があった。電解質膜に皺やピンホールが発生すると燃料電池の発電性能が低下することとなる。

このような問題を解決するために、特許文献１には、吸引加熱ローラによって電解質膜を吸引しつつ搬送し、その電解質膜に塗布された触媒インクを直ちに加熱して乾燥することにより、電解質膜の変形を抑制する技術が開示されている。また、特許文献２にも、ローラに吸着した電解質膜に触媒インクをスプレー塗布し、その触媒インクをローラによる加熱によって乾燥する技術が開示されている。

また、電解質膜は、雰囲気中の水分をも吸収して容易に変形するため、触媒インクを塗工するより以前にも皺やピンホールが発生するおそれがある。かかる問題を解決するために、特許文献３には、形状保持フィルムが貼り付けられた処理前の電解質膜をバックアップローラに搬送して押圧し、その状態で当該形状保持フィルムを剥離ローラによって剥離する技術が開示されている。

特開２００１−７０８６３号公報 特開２００４−３５１４１３号公報 特開２０１３−９８１２５号公報

しかしながら、特許文献１および特許文献２に開示される技術では、ローラによって電解質膜を吸着した状態で触媒インクを塗工しているため、塗工時の電解質膜の膨潤による変形は防ぐことができるものの、ローラに吸着するよりも前に雰囲気中の水分を吸収する等の原因によって電解質膜が変形し、ローラへの吸着時に電解質膜に皺が生じるおそれがあった。

一方、特許文献３に開示される技術では、形状保持フィルムが貼り付けられたままの電解質膜をバックアップローラに押圧してから当該形状保持フィルムを剥離しているため、バックアップローラに支持される前に電解質膜が変形することは抑えられる。ところが、電解質膜の種類によっては形状保持フィルムとの密着力が非常に強い場合がある。電解質膜と形状保持フィルムとの密着力が強い場合には、電解質膜をバックアップローラに押圧してから形状保持フィルムを剥離するときに、形状保持フィルムに電解質膜が引っ張られてバックアップローラと電解質膜との間に隙間が生じることがある。そうすると、その隙間に空気が入り込んで、形状保持フィルムが剥離された電解質膜が再度バックアップローラに巻き付けられたときに皺が発生するおそれがあった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、電解質膜の種類にかかわらず、塗工処理前に電解質膜を皺無く吸着ローラに吸着させることができる膜・触媒層接合体の製造装置および製造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、請求項１の発明は、燃料電池の膜・触媒層接合体の製造装置において、帯状の電解質膜を外周面に吸着して支持する吸着ローラと、前記吸着ローラから離隔した位置に設けられ、一方面に支持フィルムが貼り合わされた前記電解質膜から前記支持フィルムを剥離する剥離手段と、前記吸着ローラに吸着支持されて搬送される前記電解質膜の一方面に塗工液を塗工する塗工手段と、前記吸着ローラの外周面の一部を覆うように設けられ、前記電解質膜の一方面に塗工された前記塗工液を乾燥させて触媒層を形成する乾燥手段と、前記剥離手段から前記吸着ローラに至る前記電解質膜の搬送経路中に設けられ、前記支持フィルムが剥離されて前記吸着ローラに吸着されるまでの前記電解質膜に一定の張力を付与する張力付与手段と、を備え、前記張力付与手段は、前記電解質膜に０．３Ｎ／ｍｍ ^２ 以上７．０Ｎ／ｍｍ ^２ 以下の張力を付与することを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る膜・触媒層接合体の製造装置において、前記支持フィルムが剥離された前記電解質膜の他方面を前記吸着ローラの外周面に押し付けて吸着させる貼付ローラをさらに備えることを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項２の発明に係る膜・触媒層接合体の製造装置において、前記貼付ローラの外周面から気体を噴出する気体噴出機構を前記貼付ローラに設けることを特徴とする。

また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかの発明に係る膜・触媒層接合体の製造装置において、前記剥離手段は、前記支持フィルムに当接して前記電解質膜から前記支持フィルムを剥離する剥離ローラを有し、前記剥離手段から前記吸着ローラに至る前記電解質膜の搬送経路における前記電解質膜の長さに応じて前記剥離ローラの回転速度を調整する制御機構をさらに備えることを特徴とする。

また、請求項５の発明は、燃料電池の膜・触媒層接合体の製造方法において、吸着ローラの外周面に帯状の電解質膜を吸着して支持する吸着支持工程と、前記吸着ローラから離隔した位置にて、一方面に支持フィルムが貼り合わされた前記電解質膜から前記支持フィルムを剥離する剥離工程と、前記吸着ローラに吸着支持されて搬送される前記電解質膜の一方面に塗工液を塗工する塗工工程と、前記電解質膜の一方面に塗工された前記塗工液を乾燥させて触媒層を形成する乾燥工程と、前記剥離工程にて前記電解質膜から前記支持フィルムが剥離されてから前記吸着支持工程にて前記電解質膜が前記吸着ローラに吸着されるまでの前記電解質膜に一定の張力を付与する張力付与工程と、を備え、前記張力付与工程では、前記電解質膜に０．３Ｎ／ｍｍ ^２ 以上７．０Ｎ／ｍｍ ^２ 以下の張力を付与することを特徴とする。

また、請求項６の発明は、請求項５の発明に係る膜・触媒層接合体の製造方法において、前記支持フィルムが剥離された前記電解質膜の他方面を貼付ローラによって前記吸着ローラの外周面に押し付けて吸着させることを特徴とする。

また、請求項７の発明は、請求項６の発明に係る膜・触媒層接合体の製造方法において、前記電解質膜を前記吸着ローラに吸着させるときに前記貼付ローラの外周面から気体を噴出することを特徴とする。

また、請求項８の発明は、請求項５から請求項７のいずれかの発明に係る膜・触媒層接合体の製造方法において、前記剥離工程では、剥離ローラが前記支持フィルムに当接して前記電解質膜から前記支持フィルムを剥離し、前記剥離工程にて前記電解質膜から前記支持フィルムが剥離されてから前記吸着支持工程にて前記電解質膜が前記吸着ローラに吸着されるまでの前記電解質膜の長さに応じて前記剥離ローラの回転速度を調整することを特徴とする。

請求項１から請求項４の発明によれば、支持フィルムが剥離されて吸着ローラに吸着されるまでの電解質膜に０．３Ｎ／ｍｍ ^２ 以上７．０Ｎ／ｍｍ ^２ 以下の一定の張力を付与するため、電解質膜の種類にかかわらず、塗工処理前に電解質膜を皺無く吸着ローラに吸着させることができる。

特に、請求項３の発明によれば、貼付ローラの外周面から気体を噴出するため、電解質膜が貼付ローラに貼り付くのを防止することができる。

特に、請求項４の発明によれば、剥離手段から吸着ローラに至る電解質膜の搬送経路における電解質膜の長さに応じて剥離ローラの回転速度を調整するため、電解質膜の長さの変動を抑制してより確実に皺の発生を防止することができる。

請求項５から請求項８の発明によれば、支持フィルムが剥離されてから吸着ローラに吸着されるまでの電解質膜に０．３Ｎ／ｍｍ ^２ 以上７．０Ｎ／ｍｍ ^２ 以下の一定の張力を付与するため、電解質膜の種類にかかわらず、塗工処理前に電解質膜を皺無く吸着ローラに吸着させることができる。

特に、請求項７の発明によれば、電解質膜を吸着ローラに吸着させるときに貼付ローラの外周面から気体を噴出するため、電解質膜が貼付ローラに貼り付くのを防止することができる。

特に、請求項８の発明によれば、電解質膜から支持フィルムが剥離されてから電解質膜が吸着ローラに吸着されるまでの電解質膜の長さに応じて剥離ローラの回転速度を調整するため、電解質膜の長さの変動を抑制してより確実に皺の発生を防止することができる。

本発明に係る膜・触媒層接合体の製造装置の全体構成を示す側面図である。 張力付与部の概略構成を示す図である。 吸着ローラ近傍の斜視図である。 吸着ローラおよび乾燥炉の構成を示す図である。 吸着ローラおよび乾燥炉の正面図である。 図１の製造装置において膜・触媒層接合体が製造される手順を示すフローチャートである。 電解質膜巻出ローラから巻き出される時点での電解質膜の断面図である。 電解質膜の表面に形成された触媒層を示す図である。 貼付ローラによって電解質膜を吸着ローラに吸着させる様子を示す図である。 電解質膜に触媒インクが間欠塗工された状態を示す図である。 触媒インクが間欠塗工された電解質膜の断面図である。 表裏両面に触媒層が形成された電解質膜の断面図である。 電解質膜の塗工面に支持フィルムを貼り合わせるラミネート処理の様子を示す図である。 支持フィルムが貼り合わされた電解質膜の断面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る膜・触媒層接合体の製造装置１の全体構成を示す側面図である。この膜・触媒層接合体の製造装置１は、帯状の薄膜である電解質膜２に触媒インク（電極ペースト）を塗工し、その触媒インクを乾燥させて電解質膜２上に触媒層を形成して固体高分子形燃料電池用の膜・触媒層接合体を製造する装置である。なお、図１および以降の各図には、それらの方向関係を明確にするためＺ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系を適宜付している。また、図１および以降の各図においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数を誇張または簡略化して描いている。

製造装置１は、主たる要素として、電解質膜２からバックシート６を剥離する剥離部１０と、バックシート６が剥離された電解質膜２に一定の張力を付与する張力付与部８０と、電解質膜２を吸着支持して搬送する吸着ローラ２０と、電解質膜２の表面に触媒インクを塗工する塗工ノズル３０と、塗工された触媒インクを加熱して乾燥させる乾燥炉４０と、乾燥工程を経た電解質膜２に支持フィルムを貼り合わせる貼付部５０と、を備える。また、製造装置１は、装置全体を管理する制御部９０を備える。

剥離部１０は、剥離ローラ１１およびニップローラ１６を備える。図１に示すように、剥離ローラ１１は吸着ローラ２０から隔離した位置に設けられる。剥離ローラ１１は、図示省略のモータによってＹ軸方向に沿った中心軸を回転中心として回転される。剥離ローラ１１の回転速度は制御部９０によって制御される。ニップローラ１６は回転自在に設けられており、剥離ローラ１１の回転に連動して回転する。

また、製造装置１は、電解質膜巻出ローラ１２、バックシート巻取ローラ１４およびテンション検知ローラ１３，１５を備える。電解質膜巻出ローラ１２は図示省略のモータによって連続的に回転される。電解質膜巻出ローラ１２にはバックシート６付きの帯状の電解質膜２が巻回されており、電解質膜巻出ローラ１２はそのバックシート６付きの電解質膜２を連続的に送り出す。

電解質膜巻出ローラ１２から送り出されたバックシート６付きの電解質膜２は、テンション検知ローラ１３に懸架され、剥離ローラ１１とニップローラ１６とによって挟み込まれる。剥離ローラ１１とニップローラ１６との間隔は、バックシート６付き電解質膜２の厚さよりも小さい。従って、剥離ローラ１１とニップローラ１６とは圧力をかけつつバックシート６付きの電解質膜２を挟み込む。

電解質膜巻出ローラ１２から送り出されて剥離ローラ１１に至るまでのバックシート付き電解質膜２の張力はテンション検知ローラ１３によって検知される。テンション検知ローラ１３は、軸に作用する荷重をロードセルによって測定することにより電解質膜２に作用する張力を検知する。制御部９０は、テンション検知ローラ１３によって検知されるバックシート付き電解質膜２の張力が予め設定された値となるように電解質膜巻出ローラ１２の回転を制御する。

また、剥離ローラ１１ではバックシート６が電解質膜２から剥離され、そのバックシート６がテンション検知ローラ１５に懸架されてバックシート巻取ローラ１４に巻き取られる。バックシート巻取ローラ１４は、図示省略のモータによって連続的に回転されることにより、バックシート６を連続的に巻き取るとともに、剥離ローラ１１にて電解質膜２から剥離されたバックシート６に一定の張力を付与する。バックシート巻取ローラ１４がバックシート６に与える張力はテンション検知ローラ１５によって検知される。テンション検知ローラ１５は、テンション検知ローラ１３と同じく、軸に作用する荷重をロードセルによって測定することによりバックシート６に作用する張力を検知する。制御部９０は、テンション検知ローラ１５によって検知されるバックシート６の張力が予め設定された値となるようにバックシート巻取ローラ１４の回転を制御する。

剥離部１０にてバックシート６が剥離された電解質膜２は後述する貼付ローラ１９によって吸着ローラ２０に吸着されるまで補強のための支持部材無しで搬送されることとなる。燃料電池用の電解質膜２は極めて変形しやすいため、バックシート６のような補強部材無しで電解質膜２を搬送するときには皺防止のための弱い張力を与える必要がある。張力付与部８０は、剥離部１０にてバックシート６が剥離されてから吸着ローラ２０によって吸着されるまでの電解質膜２に一定の張力を与える。

図２は、張力付与部８０の概略構成を示す図である。張力付与部８０は、剥離部１０から吸着ローラ２０に至る電解質膜２の搬送経路中に設けられている。張力付与部８０は、主たる要素としてテンションローラ８１、前ローラ８２、後ローラ８３およびシリンダー８７を備える。テンションローラ８１は、シリンダー８７によって図２中矢印ＡＲ２にて示す方向に移動可能とされているローラである。一方、前ローラ８２および後ローラ８３は軸の位置が固定されているローラである。シリンダー８７は、例えばエアシリンダーであり、空気圧によってテンションローラ８１を矢印ＡＲ２に示す方向に移動させる。シリンダー８７の空気圧は電空レギュレーター８６によって規定されている。なお、シリンダー８７に代えてエアースライダーやリニアモータガイドを用いるようにしても良い。

テンションローラ８１の軸はコロガイド８８に連結されている。コロガイド８８は、矢印ＡＲ２にて示す方向に移動可能なテンションローラ８１の位置を測定する。コロガイド８８によって測定されたテンションローラ８１の位置情報は制御部９０に伝達される。

図２に示すように、軸位置が固定された前ローラ８２と後ローラ８３とに懸架された電解質膜２は、それら両ローラの間で移動可能なテンションローラ８１に巻きかけられており、この構成によって電解質膜２に張力が与えられる。シリンダー８７がテンションローラ８１を矢印ＡＲ２に示す方向に移動させると、電解質膜２に与える張力を調整することができる。シリンダー８７がテンションローラ８１を図２中左向きに移動させると電解質膜２に作用する張力が大きくなる。逆に、シリンダー８７がテンションローラ８１を図２中右向きに移動させると電解質膜２に作用する張力が小さくなる。

前ローラ８２および後ローラ８３の少なくともいずれか一方には、軸に作用する荷重を測定するロードセルなどのテンションセンサー８４が付設されている（図２の例では後ローラ８３に付設されている）。テンションセンサー８４は、後ローラ８３の軸に作用する荷重を測定することによって後ローラ８３に懸架されている電解質膜２に作用する張力を検知する。

また、張力付与部８０には、テンションコントローラ８５および電空レギュレーター８６が設けられている。テンションセンサー８４によって検知された電解質膜２に作用する張力はテンションコントローラ８５に伝達される。テンションコントローラ８５は、テンションセンサー８４による検知結果に基づいて、電解質膜２に作用する張力が一定となるように電空レギュレーター８６がシリンダー８７に与える空気圧を制御する。すなわち、テンションコントローラ８５は、テンションセンサー８４の検知結果に基づいて、シリンダー８７をフィードバック制御する。このような構成により、張力付与部８０は剥離部１０にてバックシート６が剥離されてから吸着ローラ２０によって吸着されるまでの電解質膜２に一定の張力を付与するのである。

剥離ローラ１１とニップローラ１６とは圧力をかけつつバックシート６付きの電解質膜２を挟み込むため、張力付与部８０が電解質膜２に与える張力は剥離ローラ１１よりも上流側（電解質膜巻出ローラ１２側）の電解質膜２に対しては作用しない。すなわち、張力付与部８０が電解質膜２に与える張力は、電解質膜２の搬送方向上流側に向けては剥離ローラ１１およびニップローラ１６によって遮断される。同様に、貼付ローラ１９と吸着ローラ２０とは圧力をかけつつ電解質膜２を挟み込むため、張力付与部８０が電解質膜２に与える張力は貼付ローラ１９よりも下流側の電解質膜２に対しては作用しない。すなわち、張力付与部８０が電解質膜２に与える張力は、電解質膜２の搬送方向下流側に向けては貼付ローラ１９および吸着ローラ２０によって遮断される。従って、張力付与部８０は剥離ローラ１１から貼付ローラ１９に至るまでの電解質膜２に一定の張力を与えることとなる。なお、剥離ローラ１１から貼付ローラ１９に至るまでの搬送区間内においては、その位置によらず電解質膜２に作用する張力は一定である。

図１に戻り、吸着ローラ２０の外周面に接するように、または、当該外周面から微小間隔を隔てて貼付ローラ１９が設けられている。貼付ローラ１９は、多孔質状のローラであり、図示を省略するシリンダーによって支持されている。貼付ローラ１９が吸着ローラ２０の外周面から微小間隔を隔てて近接支持されている場合であっても、貼付ローラ１９と吸着ローラ２０の外周面との間隔は、電解質膜２の膜厚よりも小さい。従って、バックシート６が剥離された電解質膜２が貼付ローラ１９と吸着ローラ２０との間を通過するときには、電解質膜２が貼付ローラ１９によって吸着ローラ２０の外周面に押圧される。すなわち、貼付ローラ１９は、吸着ローラ２０との間に電解質膜２を挟み込み、電解質膜２に圧力をかけつつ吸着ローラ２０の外周面に電解質膜２を吸着させる。貼付ローラ１９が電解質膜２を吸着ローラ２０に押し付ける力は、上記のシリンダーによって貼付ローラ１９と吸着ローラ２０との間隔を調整することによって制御される。

また、貼付ローラ１９には、多孔質状のローラの外周面から空気を噴出するためのエアーパージ機構１８が設けられている。エアーパージ機構１８は、例えば貼付ローラ１９の中心軸に設けられたエアー供給管であり、加圧された空気を貼付ローラ１９の中心近傍から外周に向けて供給することにより、多孔質状のローラ外周面から空気を噴出させる。これにより、密着力の強い電解質膜２が貼付ローラ１９自体に貼り付くのを防止することができる。

図３は、吸着ローラ２０近傍の斜視図である。吸着ローラ２０は、中心軸がＹ軸方向に沿うように設置された円柱形状の部材である。吸着ローラ２０の大きさは、例えば、高さ（Ｙ軸方向の長さ）が４００ｍｍであり、直径が４００ｍｍ〜１６００ｍｍである。吸着ローラ２０は、図示省略のモータによってＹ軸方向に沿った中心軸を回転中心として図３中矢印ＡＲ３に示す向きに回転される。

吸着ローラ２０は、多孔質カーボンまたは多孔質セラミックスにて形成された多孔質ローラである。多孔質セラミックスとしては、例えばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）または炭化ケイ素（ＳｉＣ）の焼結体を用いることができる。多孔質の吸着ローラ２０における気孔径は５μｍ以下であり、気孔率は１５％〜５０％の範囲内である。また、吸着ローラ２０の外周面（円柱の周面）の表面粗さは、Ｒｚ（最大高さ）が５μｍ以下であり、この値は小さいほど好ましい。さらに、回転時の吸着ローラ２０の全振れ（回転軸から外周面までの距離の変動）は１０μｍ以下とされている。

図４は、吸着ローラ２０および乾燥炉４０の構成を示す図である。吸着ローラ２０の上面および／または底面には吸引口２１が設けられている。吸引口２１は、図外の吸引機構（例えば、排気ポンプ）によって吸引されて負圧が与えられる。吸着ローラ２０は、気孔率が１５％〜５０％の多孔質であるため、吸引口２１に負圧が付与されると、内部の気孔を介して吸着ローラ２０の外周面にも所定値の負圧（周辺雰囲気から外周面に吸引する圧力）が均一に作用することとなる。例えば、本実施形態では、吸引口２１に９０ｋＰａ以上の負圧が付与されることによって、吸着ローラ２０の外周面には１０ｋＰａ以上の負圧が均一に作用することとなる。これにより、吸着ローラ２０は、帯状の電解質膜２を幅方向（Ｙ軸方向）の全域にわたって均等に吸着することができる。

また、吸着ローラ２０には、複数の水冷管２２が設けられている。水冷管２２は、吸着ローラ２０の内部を巡るように均一な配設密度にて設けられている。水冷管２２には図外の給水機構から所定温度に温調された恒温水が供給される。水冷管２２の内部を流れた恒温水は図外の排液機構へと排出される。水冷管２２に恒温水を流すことによって、吸着ローラ２０は冷却されることとなる。

図１，３に戻り、吸着ローラ２０の外周面に対向して塗工ノズル３０が設けられている。塗工ノズル３０は、吸着ローラ２０による電解質膜２の搬送方向において、貼付ローラ１９よりも下流側に設けられている。塗工ノズル３０は、先端（（＋Ｘ）側の端部）にスリット状の吐出口を備えたスリットノズルである。そのスリット状の吐出口の長手方向はＹ軸方向である。塗工ノズル３０は、スリット状の吐出口が吸着ローラ２０の外周面から所定間隔を隔てる位置に設けられている。また、塗工ノズル３０は、図示しない駆動機構によって吸着ローラ２０に対する位置および姿勢が調整可能に設けられている。

塗工ノズル３０には、塗工液供給機構３５から塗工液として触媒インクが供給される。塗工液供給機構３５は、触媒インクを貯留するタンク、当該タンクと塗工ノズル３０とを連通接続する供給配管、および、当該供給配管に設けられた開閉バルブなどを有する。塗工液供給機構３５は、開閉バルブを開放し続けることによって塗工ノズル３０に連続して触媒インクを供給することも可能であるし、開閉バルブを繰り返し開閉することによって塗工ノズル３０に断続的に触媒インクを供給することも可能である。

塗工液供給機構３５から供給された触媒インクは、吸着ローラ２０に吸着支持されて搬送される電解質膜２に塗工ノズル３０から塗工される。塗工液供給機構３５が連続して触媒インクを供給する場合には電解質膜２に触媒インクが連続的に塗工され、断続的に触媒インクを供給する場合には電解質膜２に触媒インクが間欠塗工される。

乾燥炉４０は、吸着ローラ２０の外周面の一部を覆うように設けられている。図４に示すように、乾燥炉４０は、３つの乾燥ゾーン４１，４２，４３、および、２つの熱遮断ゾーン４４，４５の合計５つのゾーンに分割されている。３つの乾燥ゾーン４１，４２，４３のそれぞれは、図外の熱風送風部からの熱風送風により、吸着ローラ２０の外周面に向けて熱風を吹き付ける。乾燥炉４０からの熱風の吹き付けによって、電解質膜２に塗工された触媒インクが乾燥される。

３つの乾燥ゾーン４１，４２，４３は、吹き付ける熱風の温度が異なる。３つの乾燥ゾーン４１，４２，４３が吹き付ける熱風の温度は、吸着ローラ２０による電解質膜２の搬送方向の上流側から下流側に向けて（図４の紙面上にて時計回りに）順次高くなる。例えば、最も上流側の乾燥ゾーン４１の熱風温度は室温〜４０℃であり、中間の乾燥ゾーン４２の熱風温度は４０℃〜８０℃であり、最も下流側の乾燥ゾーン４３の熱風温度は５０℃〜１００℃である。

２つの熱遮断ゾーン４４，４５は、電解質膜２の搬送方向に沿って乾燥ゾーン４１，４２，４３の両端に設けられている。熱遮断ゾーン４４は乾燥ゾーン４１の上流側に設けられ、熱遮断ゾーン４５は乾燥ゾーン４３の下流側に設けられている。２つの熱遮断ゾーン４４，４５は、図外の排気部からの排気により、吸着ローラ２０の外周面近傍の雰囲気を吸引する。これによって、乾燥ゾーン４１，４２，４３から吹き出された熱風が乾燥炉４０を超えて吸着ローラ２０の上流側および下流側に流れ出るのを防止するとともに、乾燥時に触媒インクから生じた溶媒蒸気などが乾燥炉４０の外部に漏出するのを防止することができる。なお、少なくとも上流側の熱遮断ゾーン４４が設けられていれば、乾燥ゾーン４１，４２，４３から吹き出された熱風が塗工ノズル３０に流れ込んで吐出口近傍を乾燥させることに起因した塗工不良の発生を防止することができる。

図５は、吸着ローラ２０および乾燥炉４０の正面図である。乾燥炉４０には、吸着ローラ２０の幅方向（Ｙ軸方向）に沿った両端にも吸引部４６，４７が設けられている。吸引部４６，４７は、熱遮断ゾーン４４，４５と同様に、周辺の雰囲気を吸引する。これによって、乾燥炉４０の幅方向両端から漏出しようとする熱風および溶媒蒸気などをも吸引回収することができる。

図１，３に戻り、吸着ローラ２０による電解質膜２の搬送方向に沿って乾燥炉４０よりも下流側に貼付部５０が設けられている。貼付部５０はラミネートローラ５１を備える。ラミネートローラ５１は、図示を省略するシリンダーによって吸着ローラ２０の外周面から所定の間隔を隔てた位置に近接支持されている。ラミネートローラ５１と吸着ローラ２０の外周面との間隔は、乾燥処理後の電解質膜２の厚さ（電解質膜２と触媒層との合計厚さ）よりも小さい。従って、乾燥処理後の電解質膜２がラミネートローラ５１と吸着ローラ２０との間を通過するときに、ラミネートローラ５１によって電解質膜２が吸着ローラ２０の外周面に押し付けられる。ラミネートローラ５１が押圧する力は、上記のシリンダーによってラミネートローラ５１と吸着ローラ２０との間隔を調整することによって制御される。

ラミネートローラ５１は、例えば吸着ローラ２０と同程度の幅を有する金属ローラとすることができる。ラミネートローラ５１の内部にはヒータ９５が設けられている（図１３参照）。ヒータ９５としては、例えばシーズヒータが用いられる。ヒータ９５は、ラミネートローラ５１を所定の温度に温調する。ラミネートローラ５１のローラ表面の温度は図示省略の放射温度計によって計測されており、その放射温度計の計測結果に基づいてローラ表面が所定温度となるように制御部９０がヒータ９５を制御する。なお、ラミネートローラ５１の径は適宜のものとすることができる。

製造装置１には、さらに支持フィルム巻出ローラ５５、接合体巻取ローラ５６およびテンション検知ローラ５２，５３が設けられている。支持フィルム巻出ローラ５５は図示省略のモータによって連続的に回転される。支持フィルム巻出ローラ５５には帯状の支持フィルム７が巻回されており、支持フィルム巻出ローラ５５はその支持フィルム７を吸着ローラ２０に向けて連続的に供給する。支持フィルム巻出ローラ５５から送り出された支持フィルム７は、テンション検知ローラ５２に懸架され、ラミネートローラ５１および吸着ローラ２０によるラミネート処理によって電解質膜２に貼り合わされるが、このラミネート処理についてはさらに後述する。

支持フィルム巻出ローラ５５から送り出されて吸着ローラ２０に供給される支持フィルム７の張力はテンション検知ローラ５２によって検知される。テンション検知ローラ５２は、テンション検知ローラ１３と同じく、軸に作用する荷重をロードセルによって測定することにより支持フィルム７に作用する張力を検知する。制御部９０は、テンション検知ローラ５２によって検知される支持フィルム７の張力が予め設定された値となるように支持フィルム巻出ローラ５５の回転を制御する。

ラミネートローラ５１および吸着ローラ２０によるラミネート処理によって支持フィルム７が貼り合わされた膜・触媒層接合体５は、吸着ローラ２０の外周面から離れてテンション検知ローラ５３に懸架され、接合体巻取ローラ５６によって巻き取られる。接合体巻取ローラ５６は、図示省略のモータによって連続的に回転されることにより、膜・触媒層接合体５を巻き取るとともに、吸着ローラ２０から離れた膜・触媒層接合体５に一定の張力を付与する。接合体巻取ローラ５６が膜・触媒層接合体５に与える張力はテンション検知ローラ５３によって検知される。テンション検知ローラ５３は、テンション検知ローラ１３と同じく、軸に作用する荷重をロードセルによって測定することにより膜・触媒層接合体５に作用する張力を検知する。制御部９０は、テンション検知ローラ５３によって検知される膜・触媒層接合体５の張力が予め設定された値となるように接合体巻取ローラ５６の回転を制御する。

また、製造装置１は、表面冷却部６０を備える。表面冷却部６０は、吸着ローラ２０の外周面に対向する位置であって、貼付ローラ１９とラミネートローラ５１との間に設けられている。表面冷却部６０は、エアーノズルを備えており、吸着ローラ２０の外周面に向けて冷却エアー（例えば５℃程度に冷却されている）を吹き付ける。表面冷却部６０が冷却エアーを吹き付けることによって吸着ローラ２０の外周面が冷却される。なお、表面冷却部６０は、貼付ローラ１９とラミネートローラ５１との間に設けられているため、電解質膜２が吸着されていない吸着ローラ２０の外周面にエアーを吹き付けることとなる。

また、製造装置１は、塗工状態を検査するためのセンサーとして、検査カメラ７１，７５、ファイバーセンサー７２，７４、レーザ変位計７３を備える。検査カメラ７１，７５は、例えばＣＣＤカメラにて構成される。検査カメラ７１は、張力付与部８０の後ローラ８３のローラ表面に対向する位置に設けられており、後ローラ８３に懸架されている電解質膜２に形成されている触媒層の幅方向位置（Ｙ軸方向の位置）を検出する。検査カメラ７５は、吸着ローラ２０の外周面に対向する位置であって、電解質膜２の搬送方向に沿って塗工ノズル３０よりも下流側に設けられている。検査カメラ７５は、塗工ノズル３０によって塗工された直後の塗膜の幅方向位置（Ｙ軸方向の位置）を検出する。

ファイバーセンサー７２，７４は、光ファイバー内を伝送された光を照射し、その反射光によって対象物の存在を検出するセンサーである。ファイバーセンサー７２は、吸着ローラ２０の外周面に対向する位置であって、電解質膜２の搬送方向に沿って塗工ノズル３０よりも上流側に設けられている。ファイバーセンサー７２は、塗工処理前の電解質膜２に形成されている触媒層の搬送方向に沿った位置（吸着ローラ２０の周方向に沿った位置）を検出する。一方のファイバーセンサー７４は、吸着ローラ２０の外周面に対向する位置であって、電解質膜２の搬送方向に沿って塗工ノズル３０よりも下流側に設けられている。ファイバーセンサー７４は、塗工ノズル３０によって塗工された直後の塗膜の搬送方向に沿った位置（吸着ローラ２０の周方向に沿った位置）を検出する。

レーザ変位計７３は、照射したレーザ光の反射光から対象物までの変位量を検出する。レーザ変位計７３は、吸着ローラ２０の外周面に対向する位置であって、電解質膜２の搬送方向に沿って塗工ノズル３０よりも下流側に設けられている。レーザ変位計７３は、塗工ノズル３０によって塗工された直後の塗膜の厚さを検出する。なお、図１では、電解質膜２の搬送方向に沿って上流側からレーザ変位計７３、ファイバーセンサー７４、検査カメラ７５の順に配置されているが、これら３つのセンサーの配置順序はこれに限定されるものではなく任意である。

さらに、製造装置１は、装置に設けられた各機構を制御する制御部９０を備える。制御部９０のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部９０は、各種演算処理を行うＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスクを備えて構成される。制御部９０のＣＰＵが所定の処理プログラムを実行することによって、製造装置１に設けられた各動作機構が制御されて膜・触媒層接合体５の製造処理が進行する。

次に、上記の構成を有する膜・触媒層接合体の製造装置１における処理手順について説明する。図６は、製造装置１において膜・触媒層接合体５が製造される手順を示すフローチャートである。以下に説明する膜・触媒層接合体５の製造手順は、制御部９０が製造装置１の各動作機構を制御することにより進行する。

まず、電解質膜巻出ローラ１２がバックシート６付きの電解質膜２を巻き出す（ステップＳ１）。電解質膜２としては、従来より固体高分子形燃料電池の膜・触媒層接合体用途に用いられているフッ素系や炭化水素系などの高分子電解質膜を使用することができる。例えば、電解質膜２として、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）など）を使用することができる。

上記の電解質膜２は、非常に薄くて機械的強度が弱く、大気中の少量の湿気によっても容易に膨潤する一方で湿度が低くなると収縮する特性を有しており、極めて変形しやすい。このため、電解質膜巻出ローラ１２には、電解質膜２の変形を防止するために初期状態としてバックシート６付きの電解質膜２が巻回されている。電解質膜２は大気中に含まれる少量の湿気によっても極めて容易に変形するため、電解質膜２の製造時に巻き取られる段階で形状保持のための帯状の樹脂フィルムであるバックシート６が貼り付けられた状態となっている。

バックシート６としては、機械的な強度に富んで形状保持機能に優れた樹脂材料、例えばＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）のフィルムを用いることができる。本実施形態では、電解質膜２の裏面にバックシート６が貼り合わされている。なお、電解質膜２の表面と裏面とでは電解質膜としての性質に相違があるものではなく、単に区別のための便宜上、バックシート６が貼り合わされている側の面を裏面としているに過ぎない。

電解質膜巻出ローラ１２に巻回された初期状態のバックシート６付き電解質膜２において、電解質膜２の膜厚は５μｍ〜３０μｍであり、幅は最大で３００ｍｍ程度である。また、バックシート６の膜厚は２５μｍ〜１００μｍであり、その幅は電解質膜２の幅と同等かそれより若干大きい。

また、本実施形態においては、電解質膜２の表面側には既に触媒層が形成されている。表面側の触媒層は、本発明に係る製造装置１とは別途の塗工装置にて、バックシート６が貼り合わされた状態の電解質膜２をそのままロール・ツー・ロール(Roll to Roll)方式で搬送しつつ、電解質膜２の表面に触媒インクを間欠塗工し、その塗膜を乾燥させることによって形成される。表面側の触媒層形成は、電解質膜２の裏面にバックシート６が貼り合わされたまま行われるため、電解質膜２の変形は生じない。

図７は、電解質膜巻出ローラ１２から巻き出される時点での電解質膜２の断面図である。図８は、電解質膜２の表面に形成された触媒層９を示す図である。図７，８に示すように、電解質膜２の表面には一定サイズの触媒層９が一定間隔で断続的に形成されている。また、電解質膜２の裏面にはバックシート６が貼り合わされている。

図７に示すようなバックシート６付きの電解質膜２が電解質膜巻出ローラ１２から巻き出され、テンション検知ローラ１３に懸架されて剥離部１０へと送り出される。電解質膜巻出ローラ１２から送り出されて剥離ローラ１１に至るまでのバックシート付き電解質膜２の張力はテンション検知ローラ１３によって検知され、その測定値が予め設定された値となるように電解質膜巻出ローラ１２の回転が制御される。なお、テンション検知ローラ１３は、バックシート６と接触するため、つまり電解質膜２とは直接には接触しないため、テンション検知ローラ１３との接触によって電解質膜２が変形することは防止される。

剥離部１０では、剥離ローラ１１とニップローラ１６とに挟み込まれた電解質膜２の裏面からバックシート６が剥離される（ステップＳ２）。電解質膜２から剥離されたバックシート６は、テンション検知ローラ１５に懸架されてバックシート巻取ローラ１４によって巻き取られる。剥離ローラ１１にて電解質膜２から剥離されてバックシート巻取ローラ１４に至るまでのバックシート６の張力はテンション検知ローラ１５によって検知され、その測定値が予め設定された値となるようにバックシート巻取ローラ１４の回転が制御される。

バックシート６が剥離された電解質膜２は、剥離ローラ１１から前ローラ８２、テンションローラ８１、後ローラ８３を経て貼付ローラ１９へと搬送される。前ローラ８２、テンションローラ８１、後ローラ８３を備える張力付与部８０は、剥離ローラ１１にてバックシート６が剥離されてから吸着ローラ２０によって吸着されるまでの電解質膜２に一定の張力を付与する（ステップＳ３）。具体的には、剥離ローラ１１にてバックシート６が剥離されてから吸着ローラ２０によって吸着されるまでの電解質膜２に作用する張力はテンションセンサー８４によって検知される。そのテンションセンサー８４の検知結果が予め定められている設定値となるように、テンションコントローラ８５が電空レギュレーター８６を介してシリンダー８７に与える空気圧を制御し、テンションローラ８１の位置を調整する。テンションセンサー８４の検知結果が当該設定値よりも大きくなっている場合には、テンションコントローラ８５がシリンダー８７を制御してテンションローラ８１を図２中右向きに移動させて電解質膜２に作用する張力を低下させる。逆に、テンションセンサー８４の検知結果が当該設定値よりも小さくなっている場合には、テンションコントローラ８５がシリンダー８７を制御してテンションローラ８１を図２中左向きに移動させて電解質膜２に作用する張力を増大させる。このようにして、張力付与部８０は、バックシート６が剥離されてから吸着ローラ２０によって吸着されるまでの電解質膜２に一定の張力を付与する。

上述したように、燃料電池用の電解質膜２は、非常に薄くて機械的強度が弱く、極めて変形しやすい。このような脆弱な電解質膜２を補強するために裏面にバックシート６が貼り合わされているのであるが、燃料電池の膜・触媒層接合体を製造するためには電解質膜２の両面に異なる極性の触媒層を形成する必要があり、そのためには電解質膜２の裏面からバックシート６を剥離せざるを得ない。すなわち、電解質膜２の表面側のみであればバックシート６を貼付したまま触媒インクを塗工して触媒層９を形成することができるのであるが、裏面側にも触媒インクを塗工するためには電解質膜２の裏面からバックシート６を剥離することが必須となる。

また、電解質膜２の変形防止の観点からは、特許文献３に開示されるように、バックシート６が貼り合わされた電解質膜２を吸着ローラ２０に吸着支持させてからバックシート６を剥離するのが好ましいのであるが、電解質膜２とバックシート６との密着力が強い場合には剥離時にバックシート６に引っ張られて電解質膜２に皺が発生するおそれがある。従って、電解質膜２の密着力が強い場合には、本実施形態のように吸着ローラ２０から隔離した位置に設けられた剥離部１０にてバックシート６を剥離した電解質膜２を吸着ローラ２０に吸着させるのが好ましい。

但し、吸着ローラ２０から隔離した位置にてバックシート６を剥離した場合には、補強のためのバックシート６が存在しない状態で電解質膜２を搬送する区間が生じる。具体的には、剥離ローラ１１から吸着ローラ２０に至るまでの電解質膜２はバックシート６が存在していない不安定な状態である。

バックシート６が剥離された不安定な状態の電解質膜２に全く張力を与えることなく、その電解質膜２を吸着ローラ２０に吸着させると皺が生じやすい。これを防止するためには、電解質膜２にある程度の張力を与えつつ吸着ローラ２０に吸着させると効果的であるが、逆にあまりに強い張力を電解質膜２に与えた場合には、搬送方向に電解質膜２が伸びて搬送方向に沿った皺（縦皺と称される）が発生する。すなわち、電解質膜２に皺を発生させることなく電解質膜２を吸着ローラ２０に吸着させるためには、剥離ローラ１１にてバックシート６が剥離されてから吸着ローラ２０によって吸着されるまでの電解質膜２に適度な張力を与える必要がある。

本願発明者は、バックシート６が剥離されてから吸着ローラ２０によって吸着されるまでの電解質膜２に与える張力について鋭意調査を行った。下記の表１にはバックシート６が剥離された電解質膜２に与える張力と吸着時の皺発生の有無との関係を示す。

ここでは、膜厚が５μｍ、１５μｍ、２７．５μｍの３種類の電解質膜２を用いた。電解質膜２の幅はいずれも２００ｍｍである。表１に示す測定力とは、剥離ローラ１１から吸着ローラ２０に至るまでの電解質膜２にその搬送方向に沿って加える力である。その測定力を電解質膜２の断面積で除した値が張力となる。また、「シワ」の欄に、〇で示したのは吸着ローラ２０への吸着時に電解質膜２に皺が発生しなかったものであり、×で示したのは電解質膜２に皺が生じたものである。

表１に示すように、電解質膜２の膜厚にかかわらず、バックシート６が剥離されてから吸着ローラ２０によって吸着されるまでの電解質膜２に付与する張力が０．３Ｎ／ｍｍ^２以上７．０Ｎ／ｍｍ^２以下であれば、吸着ローラ２０への吸着時に電解質膜２に皺が発生していない。このことより、バックシート６が剥離されてから吸着ローラ２０によって吸着されるまでの電解質膜２に張力付与部８０が０．３Ｎ／ｍｍ^２以上７．０Ｎ／ｍｍ^２以下の張力を付与すれば、吸着ローラ２０への吸着時に電解質膜２に皺が生じるのを防止することができる。なお、電解質膜２に与える張力の下限値はバックシート６と電解質膜２との密着力以上であり、張力の上限値は電解質膜２の降伏応力以下であることは勿論である。

張力付与部８０は、テンションローラ８１の位置を調整することによって、バックシート６が剥離されてから吸着ローラ２０によって吸着されるまでの電解質膜２に０．３Ｎ／ｍｍ^２以上７．０Ｎ／ｍｍ^２以下の一定の張力を付与する。このため、張力付与部８０が電解質膜２に作用する張力を一定に維持すべく、テンションローラ８１を図２中左向きに移動させた場合には、剥離部１０から吸着ローラ２０に至る電解質膜２の搬送経路における電解質膜２の長さが長くなる。逆に、張力付与部８０が電解質膜２に作用する張力を一定に維持すべく、テンションローラ８１を図２中右向きに移動させた場合には、剥離部１０から吸着ローラ２０に至る電解質膜２の搬送経路における電解質膜２の長さが短くなる。皺防止の観点からは、剥離部１０から吸着ローラ２０に至る搬送経路の電解質膜２の長さが大きく変動することは好ましくない。特に、剥離部１０から吸着ローラ２０に至る搬送経路の電解質膜２の長さが長くなった場合には、電解質膜２に皺が生じやすくなる。

このため、本実施形態では、剥離部１０から吸着ローラ２０に至る搬送経路の電解質膜２の長さに応じて剥離ローラ１１の回転速度（回転数）を調整し、当該搬送経路における電解質膜２の長さが一定となるようにしている（ステップＳ４）。具体的には、テンションローラ８１の位置はコロガイド８８によって測定されており、コロガイド８８によって取得されたテンションローラ８１の位置情報は制御部９０に伝達される。制御部９０は、コロガイド８８の測定結果に基づいて、テンションローラ８１が所定の位置にとどまるように剥離ローラ１１の回転数を制御する。すなわち、テンションローラ８１が図２中左向きに移動して剥離部１０から吸着ローラ２０に至る搬送経路の電解質膜２の長さが長くなっている場合には、制御部９０は剥離ローラ１１の回転数を低下させて剥離ローラ１１よりも下流側への電解質膜２の送給速度を低下させる。逆に、テンションローラ８１が図２中右向きに移動して剥離部１０から吸着ローラ２０に至る搬送経路の電解質膜２の長さが短くなった場合には、制御部９０は剥離ローラ１１の回転数を増加させて剥離ローラ１１よりも下流側への電解質膜２の送給速度を増加させる。このようにして、剥離部１０から吸着ローラ２０に至る搬送経路の電解質膜２の長さが一定となるようにし、電解質膜２の長さの変動を抑制してより確実に皺の発生を防止している。なお、剥離部１０から吸着ローラ２０に至る搬送経路の電解質膜２の長さは吸着ローラ２０の回転速度によっても調整可能ではあるが、吸着ローラ２０の回転速度は塗工処理時間および乾燥時間に影響を与えるため安易に変更することは好ましくない。

また、電解質膜２が後ローラ８３を通過するときに、電解質膜２の表面に形成されている触媒層９の幅方向位置（Ｙ軸方向の位置）が検査カメラ７１によって検出される。電解質膜２が後ローラ８３を通過するときには、電解質膜２の裏面側が後ローラ８３に接している。よって、検査カメラ７１は、触媒層９が形成されている表面側から電解質膜２を撮像して触媒層９の幅方向位置を検出することができる。検査カメラ７１によって検出された触媒層９の幅方向位置は制御部９０に伝達される。

バックシート６が剥離された後に一定の張力を付与されつつ吸着ローラ２０に到達した電解質膜２は、貼付ローラ１９によって吸着ローラ２０の外周面に吸着される（ステップＳ５）。図９は、貼付ローラ１９によって電解質膜２を吸着ローラ２０に吸着させる様子を示す図である。バックシート６が剥離された電解質膜２は貼付ローラ１９と吸着ローラ２０との間に挟み込まれる。貼付ローラ１９は、バックシート６が剥離された電解質膜２の表面を吸着ローラ２０に押し付けることにより、電解質膜２を吸着ローラ２０に吸着支持させる。電解質膜２の表面には触媒層９が形成されているのであるが、図９に示すように、その触媒層９とともに電解質膜２の表面が吸着ローラ２０の外周面に吸着される。張力付与部８０によって一定の張力を付与されている電解質膜２が貼付ローラ１９によって吸着ローラ２０の外周面に押し付けられて吸着されるため、電解質膜２は皺が発生することなく吸着ローラ２０の外周面に吸着支持されることとなる。

また、貼付ローラ１９によって電解質膜２を吸着ローラ２０に吸着させるときには、エアーパージ機構１８によって加圧空気を供給して貼付ローラ１９の外周面から空気を噴出させる。密着力の強い電解質膜２を用いる場合、吸着ローラ２０への吸着時に電解質膜２の裏面が貼付ローラ１９に貼り付くおそれがある。このような貼付ローラ１９への貼り付きが生じると電解質膜２に皺が発生する新たな原因となる。このため、エアーパージ機構１８によって貼付ローラ１９の外周面から空気を噴出し、電解質膜２自体が貼付ローラ１９に貼り付くのを防止してより確実に電解質膜２を皺無く吸着ローラ２０に吸着させることができる。

吸着ローラ２０は、電解質膜２の表面を吸着する。気孔率が１５％〜５０％の多孔質セラミックスにて形成された吸着ローラ２０の吸引口２１に９０ｋＰａ以上の負圧を付与することによって、電解質膜２を吸着しているか否かに関わらず、吸着ローラ２０の外周面には１０ｋＰａ以上の負圧が均一に作用する。従って、電解質膜２の幅の大小に関わらず、吸着ローラ２０は電解質膜２を一定の吸引圧にて安定して吸着支持することができる。また、吸着ローラ２０の吸着による電解質膜２の変形も抑制することができる。

また、吸着ローラ２０の外周面の表面粗さは、Ｒｚが５μｍ以下であるとともに、吸着ローラ２０の気孔径は５μｍ以下であるため、電解質膜２には吸着支持にともなう吸着痕は生じにくい。すなわち、本実施形態の吸着ローラ２０は、脆弱な機械的性質を有する電解質膜２を変形させたり吸着痕を生じさせることなく安定して吸着支持することができるのである。

図９に示すように、電解質膜２を吸着支持した吸着ローラ２０がＹ軸方向に沿った中心軸を回転中心として回転することにより、電解質膜２が吸着ローラ２０の外周面に支持されて搬送される。吸着ローラ２０に吸着支持されて搬送される電解質膜２が塗工ノズル３０に到達する前に、電解質膜２の表面に形成されている触媒層９の搬送方向に沿った位置（吸着ローラ２０の周方向に沿った位置）がファイバーセンサー７２によって検出される。このとき、触媒層９が形成されている電解質膜２の表面側は吸着ローラ２０によって吸着されているため、ファイバーセンサー７２は電解質膜２の裏面側から検出することになるのであるが、電解質膜２は半透明であるため、ファイバーセンサー７２は電解質膜２の裏面側からであっても表面の電解質膜２を検出することができる。ファイバーセンサー７２によって検出された触媒層９の搬送方向に沿った位置は制御部９０に伝達される。

次に、吸着ローラ２０に吸着支持されて搬送される電解質膜２の裏面には、塗工ノズル３０から触媒インクが塗工される（ステップＳ６）。本実施形態で使用される触媒インクは、例えば、触媒粒子、イオン伝導性電解質および分散媒を含有する。触媒粒子としては、公知または市販のものを使用することができ、高分子形燃料電池のアノードまたはカソードにおける燃料電池反応を起こさせるものであれば特に限定されず、例えば白金（Ｐｔ）、白金合金、白金化合物等を用いることができる。このうち白金合金としては、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た少なくとも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、カソード用の触媒インクの触媒粒子には白金、アノード用の触媒インクの触媒粒子には上述の白金合金が用いられる。

また、触媒粒子は、触媒微粒子が炭素粉に担持された、いわゆる触媒担持炭素粉であっても良い。触媒担持炭素の平均粒子径は、通常１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度、好ましくは２０ｎｍ〜８０ｎｍ程度、最も好ましくは４０ｎｍ〜５０ｎｍ程度である。触媒微粒子を担持する炭素粉は特に制限されるものではなく、例えば、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、ランプブラック等のカーボンブラック、黒鉛、活性炭、カーボン繊維、カーボンナノチューブ等が挙げられる。これらは、１種単独で使用しても良いし、２種以上併用しても良い。

上記のような触媒粒子に溶媒を加えてスリットノズルから塗布可能なペーストとする。溶媒としては、水、エタノール、ｎ−プロパノールおよびｎ−ブタノールなどのアルコール系、並びに、エーテル系、エステル系およびフッ素系などの有機溶剤を用いることができる。

さらに、触媒粒子に溶媒を加えた溶液にイオン交換基を有するアイオノマーを上記溶媒中に分散させた高分子電解質溶液を加える。一例として、白金を５０ｗｔ％担持したカーボンブラック（田中貴金属工業（株）製の「TEC10E50E」）を水、エタノールおよび高分子電解質溶液（米国DuPont社製のNafion液「D2020」）に分散させて触媒インクを得ることができる。

このようにして混合されたペーストを触媒インクとして塗工液供給機構３５から塗工ノズル３０に供給する。塗工液供給機構３５から供給された触媒インクは、塗工ノズル３０から電解質膜２の裏面に塗工される。なお、電解質膜２に塗工する触媒インクは、カソード用であってもアノード用であっても良いが、表面に形成されている触媒層９とは逆極性の触媒インクが裏面に塗工される。

また、本実施形態では、塗工液供給機構３５が触媒インクを断続的に塗工ノズル３０に供給することによって、吸着ローラ２０に吸着支持されて搬送される電解質膜２の裏面に塗工ノズル３０から間欠塗工を行っている。図１０は、電解質膜２に触媒インクが間欠塗工された状態を示す図である。また、図１１は、触媒インクが間欠塗工された電解質膜２の断面図である。吸着ローラ２０に吸着支持されて一定速度で搬送される電解質膜２に塗工ノズル３０から触媒インクを断続的に吐出することによって、図１０，１１に示すように、電解質膜２の裏面には一定サイズの触媒インク層８が一定間隔で不連続に形成される。

回転時の吸着ローラ２０の全振れは１０μｍ以下であり、吸着ローラ２０の外周面の表面粗さは、Ｒｚが５μｍ以下であるため、回転する吸着ローラ２０の外周面と塗工ノズル３０のスリット状吐出口との間隔はほぼ一定値に安定している。このため、塗工ノズル３０からの間欠塗工によって高い精度にて均一な触媒インク層８を形成することができる。

電解質膜２の裏面に形成される各触媒インク層８の幅は、塗工ノズル３０のスリット状吐出口の幅によって規定される。各触媒インク層８の長さは、塗工ノズル３０の触媒インク吐出時間と電解質膜２の搬送速度（つまり、吸着ローラ２０の回転速度）とによって規定される。また、触媒インク層８の厚さ（高さ）は、塗工ノズル３０の吐出口と電解質膜２の裏面との距離および触媒インクの吐出流量と電解質膜２の搬送速度とによって規定され、例えば１０μｍ〜３００μｍである。触媒インクは塗工ノズル３０から塗工可能なペーストであり、電解質膜２上にて触媒インク層８の形状を維持できる程度の粘性を有している。

塗工ノズル３０は、電解質膜２の裏面において、既に形成されている表面側の触媒層９と同じ領域に触媒インクを塗工する。すなわち、塗工ノズル３０は、表面側の触媒層９と同じ領域の反対面（裏面）に触媒インクを塗工する。具体的には、検査カメラ７１によって検出された表面側の触媒層９の幅方向位置情報に基づいて、裏面側の同じ幅方向位置に触媒インクを塗工するように制御部９０が塗工ノズル３０のＹ軸方向の位置を微調整する。また、ファイバーセンサー７２によって検出された触媒層９の搬送方向に沿った位置情報に基づいて、裏面側の同じ位置に触媒インクを塗工するように制御部９０が塗工ノズル３０の吐出タイミングを制御する。このようにして、図１１に示すように、電解質膜２の表面側の触媒層９と同じ領域の裏面側に触媒インク層８が形成される。

続いて、塗工ノズル３０からの塗工によって形成された塗膜である触媒インク層８の検査が行われる（ステップＳ７）。この検査は触媒インク層８の塗工状態について行われるものであり、具体的には触媒インク層８の幅方向位置、搬送方向に沿った位置および膜厚の検査が行われる。これらの検査は、電解質膜２の搬送方向に沿って塗工ノズル３０よりも下流側に設けられているレーザ変位計７３、ファイバーセンサー７４および検査カメラ７５によって実施される。

レーザ変位計７３は、塗工ノズル３０からの塗工によって形成された直後の触媒インク層８の厚さを検出する。ファイバーセンサー７４は、その触媒インク層８の搬送方向に沿った位置を検出する。検査カメラ７５は、その触媒インク層８の幅方向位置を検出する。これらの検出結果は制御部９０に伝達される。制御部９０は、レーザ変位計７３、ファイバーセンサー７４および検査カメラ７５の検出結果に基づいて、触媒インク層８が表面側の触媒層９と同じ領域に予め設定されている膜厚にて形成されているか否かを判定する。

図１０の最も下側には、仮に触媒インク層８の塗工領域が表面側の触媒層９の形成領域からずれていた場合を例示している。この例では、触媒インク層８の幅方向位置および搬送方向に沿った位置がともに表面側の触媒層９の形成領域からずれている。このような触媒インク層８の位置ずれはファイバーセンサー７４および検査カメラ７５の検出結果に基づいて制御部９０が判定することとなる。

次いで、吸着ローラ２０の回転によって、電解質膜２の裏面側の触媒インク層８が乾燥炉４０に対向する位置にまで搬送され、触媒インク層８の乾燥処理が行われる（ステップＳ８）。触媒インク層８の乾燥処理は、乾燥炉４０から触媒インク層８に熱風を吹き付けることによって行われる。熱風が吹き付けられることによって触媒インク層８が加熱されて溶媒成分が揮発し、触媒インク層８が乾燥される。溶媒成分が揮発することによって触媒インク層８が乾燥されて触媒層９となる。

図１２は、表裏両面に触媒層９が形成された電解質膜２の断面図である。触媒層９は、白金などの触媒粒子が担持された電極層である。触媒層９は、触媒インク層８から溶媒成分が揮発して固化したものであるため、その厚さは触媒インク層８よりも薄い。乾燥後の触媒層９の厚さは、例えば３μｍ〜５０μｍである。図１２に示すような、電解質膜２の表裏両面に触媒層９が形成されたものが膜・触媒層接合体５である。

また、乾燥炉４０は、３つの乾燥ゾーン４１，４２，４３を備えており、それらからは異なる温度の熱風が吹き付けられる。具体的には、吸着ローラ２０による電解質膜２の搬送方向の最も上流側に位置する乾燥ゾーン４１から中間の乾燥ゾーン４２を経て最も下流側の乾燥ゾーン４３の順に熱風温度が高くなる。乾燥ゾーンを分割することなく、塗工直後の触媒インク層８に直ちに高温の熱風を吹き付けると、触媒インク層８が急激に乾燥されて表面にクラックが生じることがある。或いは、吸着ローラ２０にヒータを内蔵して塗工直後の触媒インク層８を急激に乾燥した場合も同様である。

本実施形態では、乾燥炉４０を３つの乾燥ゾーン４１，４２，４３に分割し、電解質膜２の搬送方向の上流側から下流側に向けて乾燥温度を順次に高くしている。すなわち、最も上流側の乾燥ゾーン４１は、塗工直後の触媒インク層８に比較的低温の熱風を吹き付けることによって、触媒インク層８を僅かに昇温させる。次に、中間の乾燥ゾーン４２がやや高温の熱風を吹き付けることによって、触媒インク層８を緩やかに乾燥させる。そして、最も下流側の乾燥ゾーン４３が高温の熱風を吹き付けることによって、触媒インク層８を強く乾燥させる。このように、乾燥温度を徐々に高くして触媒インク層８を段階的に乾燥させることにより、乾燥処理時のクラックの発生を防止することができる。

クラックの発生を防止しつつ触媒インク層８を適切に乾燥させるためには、乾燥処理時間も適切に管理する必要があり、例えば約６０秒とするのが好ましい。乾燥処理時間は、１つの触媒インク層８が３つの乾燥ゾーン４１，４２，４３を通過する合計時間である。例えば、吸着ローラ２０の直径が４００ｍｍで３つの乾燥ゾーン４１，４２，４３が吸着ローラ２０の外周面の半周を覆っていたとすると、その長さは約６２８ｍｍとなる。この条件で乾燥処理時間として６０秒を確保するためには、電解質膜２の搬送速度を１０．４ｍｍ／秒とすれば良い。電解質膜２の搬送速度は吸着ローラ２０の回転速度によって規定される。

また、乾燥炉４０は、電解質膜２の搬送方向に沿って最も上流側に熱遮断ゾーン４４を備え、最も下流側に熱遮断ゾーン４５を備えている。これにより、乾燥ゾーン４１，４２，４３から吹き出された熱風が乾燥炉４０を超えて吸着ローラ２０の上流側および下流側に流れ出るのを防止することができる。その結果、乾燥炉４０の上流側に位置する塗工ノズル３０や下流側に位置する貼付部５０が不必要に加熱されるのを防止することができる。

さらに、乾燥炉４０には、熱遮断ゾーン４４，４５に加えて吸引部４６，４７も設けられており、これらによって乾燥炉４０の周囲に熱風が流れ出るのを防止するとともに、乾燥時に触媒インク層８から揮発した溶媒の蒸気等が漏出するのを防止することができる。

次に、吸着ローラ２０のさらなる回転によって、乾燥後の裏面側の触媒層９が貼付部５０に到達する。貼付部５０は、電解質膜２の裏面に支持フィルム７を貼り合わせるラミネート処理を行う（ステップＳ９）。すなわち、貼付部５０は、製造装置１にて塗工処理を行った電解質膜２の塗工面に対して支持フィルム７を貼り合わせる。

図１３は、電解質膜２の塗工面に支持フィルム７を貼り合わせるラミネート処理の様子を示す図である。貼付部５０が設けられている位置近傍の吸着ローラ２０の外周面に向けて、支持フィルム巻出ローラ５５から帯状の支持フィルム７が連続的に供給される。支持フィルム７としては、機械的な強度に富んで形状保持機能に優れた樹脂フィルム、例えばＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）のフィルムを用いることができる。すなわち、支持フィルム７はバックシート６と同じものであっても良く、剥離部１０が剥離してバックシート巻取ローラ１４によって巻き取ったバックシート６を支持フィルム７として支持フィルム巻出ローラ５５から送り出すようにしても良い。

支持フィルム巻出ローラ５５から送り出された支持フィルム７は、テンション検知ローラ５２に懸架されて吸着ローラ２０へと供給される。支持フィルム巻出ローラ５５から送り出されてラミネート処理に供されるまでの支持フィルム７の張力はテンション検知ローラ５２によって検知され、その測定値が予め設定された値となるように支持フィルム巻出ローラ５５の回転が制御される。

支持フィルム７は、電解質膜２の搬送方向において、貼付部５０のラミネートローラ５１よりも少し上流側に供給される。すなわち、支持フィルム７は、ラミネートローラ５１と乾燥炉４０との間に供給される。そして、供給された支持フィルム７は、図１３に示すように、ラミネートローラ５１の回転に巻き込まれるようにして電解質膜２の裏面に重ね合わされる。電解質膜２の裏面には塗工ノズル３０から塗工されて乾燥炉４０にて乾燥された触媒層９が形成されている。電解質膜２の裏面に支持フィルム７が重ね合わされると、裏面側の触媒層９は電解質膜２と支持フィルム７との間に挟み込まれることとなる。

触媒層９が形成された電解質膜２の裏面に支持フィルム７を重ね合わせた積層体が吸着ローラ２０およびラミネートローラ５１の回転にともなってそれら両ローラの間に挟み込まれる。これにより、電解質膜２の裏面に支持フィルム７を重ね合わせた積層体が吸着ローラ２０およびラミネートローラ５１から押圧されることとなる。吸着ローラ２０およびラミネートローラ５１が当該積層体を押圧する力は、吸着ローラ２０の外周面とラミネートローラ５１との間隔によって規定される。吸着ローラ２０とラミネートローラ５１との間隔はラミネートローラ５１を支持するシリンダーによって調整される。

電解質膜２の裏面に支持フィルム７を重ね合わせた積層体が吸着ローラ２０およびラミネートローラ５１から押圧されることによって、支持フィルム７が電解質膜２の裏面に貼り合わされるラミネート処理が進行する。図１４は、支持フィルム７が貼り合わされた電解質膜２の断面図である。支持フィルム７は、電解質膜２の裏面のうち触媒層９が形成されていない領域（非塗工領域）にて電解質膜２に貼り付く。その一方、支持フィルム７は触媒層９には貼り付かない。

また、ラミネートローラ５１はヒータ９５によって所定の温度に温調されている。ヒータ９５によって温調されたラミネートローラ５１が電解質膜２を加熱することによって、電解質膜２の粘着力を高めて支持フィルム７が電解質膜２に確実に貼り付くこととなる。ヒータ９５による温調温度は電解質膜２の粘着力に依存している。具体的には、電解質膜２自体の粘着力が弱いほどヒータ９５はラミネートローラ５１を高温に温調する。電解質膜２自体の粘着力が十分に強く、特段に加熱しなくても支持フィルム７が電解質膜２に貼り付く場合には、ヒータ９５がラミネートローラ５１を常温に温調すれば足りる。逆に、電解質膜２自体の粘着力が弱く、加熱しなければ支持フィルム７が電解質膜２に貼り付かないような場合には、ヒータ９５がラミネートローラ５１を高温に温調する。

但し、ヒータ９５がラミネートローラ５１を温調する温度の上限は、触媒層９に含有されている上記アイオノマーのガラス転移点Ｔｇである。これは、ラミネートローラ５１の温調温度が触媒層９に含有されているアイオノマーのガラス転移点Ｔｇを超えると、ラミネートローラ５１によって加熱された触媒層９が溶融して支持フィルム７に貼り付くおそれがあるためである。すなわち、ヒータ９５は、ラミネートローラ５１を常温以上触媒層９に含有されているアイオノマーのガラス転移点Ｔｇ以下に温調するのである。

ラミネートローラ５１は、支持フィルム７を電解質膜２の裏面に貼り合わせるとともに、支持フィルム７を貼り合わせた当該電解質膜２の表面を吸着ローラ２０の外周面から剥離する。そして、吸着ローラ２０およびラミネートローラ５１によるラミネート処理により支持フィルム７が貼り合わされた膜・触媒層接合体５は、テンション検知ローラ５３に懸架されて接合体巻取ローラ５６によって巻き取られる（ステップＳ１０）。支持フィルム７が貼り合わされて吸着ローラ２０から剥離されてから接合体巻取ローラ５６に至るまでの支持フィルム７付き膜・触媒層接合体５の張力はテンション検知ローラ５３によって検知され、その測定値が予め設定された値となるように接合体巻取ローラ５６の回転が制御される。支持フィルム７付きの膜・触媒層接合体５が接合体巻取ローラ５６によって巻き取られることにより、一連の膜・触媒層接合体５の製造プロセスが完了する。なお、テンション検知ローラ５３は、支持フィルム７と接触するため、つまり電解質膜２とは直接には接触しないため、テンション検知ローラ５３との接触によって電解質膜２が変形することは防止される。

ところで、上記の製造装置１においては、吸着ローラ２０の外周面の一部を覆うように乾燥炉４０を設け、触媒インク層８の乾燥のために吸着ローラ２０の外周面に熱風を吹き付けている。このため、多孔質セラミックスにて形成された吸着ローラ２０が徐々に蓄熱して昇温する。吸着ローラ２０が所定値を超えて高温になると、塗工ノズル３０から電解質膜２に塗工された触媒インクが直ちに加熱されて急激に乾燥し、触媒インク層８の表面にクラックが生じるおそれがある。

このため、吸着ローラ２０に複数の水冷管２２を設け（図４）、その水冷管２２に恒温水を流すことによって吸着ローラ２０を冷却して所定値以上に昇温するのを防いでいる。但し、多孔質セラミックスにて形成された吸着ローラ２０は熱伝導度が低い場合もあり、しかも乾燥炉４０は吸着ローラ２０の外周面に熱風を吹き付けるため、当該外周面の温度上昇を十分に抑制できない場合もあり得る。

このような場合であっても、表面冷却部６０（図１）から吸着ローラ２０の外周面に向けて冷却エアーを吹き付けることにより、乾燥炉４０からの熱風により蓄熱された吸着ローラ２０の外周面を冷却して除熱することができる。これにより、塗工ノズル３０から電解質膜２に塗工された触媒インクが直ちに加熱されるのを防ぐことができる。

本実施形態においては、剥離ローラ１１にてバックシート６が剥離されてから吸着ローラ２０によって吸着されるまでの電解質膜２に対して張力付与部８０が０．３Ｎ／ｍｍ^２以上７．０Ｎ／ｍｍ^２以下の一定の張力を付与している。そして、バックシート６が剥離されて一定の張力が与えられている電解質膜２が貼付ローラ１９によって吸着ローラ２０の外周面に押し付けられて吸着されるため、塗工処理前に電解質膜２を皺無く吸着ローラ２０に吸着させることができる。

特に、密着力が強い電解質膜２を用いる場合には、吸着ローラ２０から隔離した位置に設けられた剥離部１０にてバックシート６を剥離してから電解質膜２を吸着ローラ２０に吸着させる必要があり、そのような場合にバックシート６が剥離された電解質膜２に一定の張力を付与して吸着時の皺発生を防止する本発明に係る技術が好適である。すなわち、本発明に係る技術によれば、電解質膜２の種類にかかわらず、塗工処理前に電解質膜２を皺無く吸着ローラ２０に吸着させることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態においては、電解質膜２の裏面からバックシート６を剥離してその裏面に触媒インクを塗工するようにしていたが、電解質膜２の表面に触媒インクを塗工して触媒層９を形成するようにしても良い。既述したように、電解質膜２の表面と裏面とは単なる便宜上の区別にすぎず、既に一方面に触媒層９が形成されている電解質膜２の他方面に触媒インクを塗工して触媒層９を形成する形態であれば良い。

また、張力付与部８０は、シリンダー８７によってテンションローラ８１の位置を調整する構成に限定されるものではなく、電解質膜２に一定の張力を付与できる構成であれば良く、例えば所定質量のおもりをテンションローラ８１に連結してテンションローラ８１に一定の荷重を与えるようにしても良い。或いは、テンションローラ８１にサーボモータを連結し、サーボモータのトルク制御によってテンションローラ８１に一定の荷重を与えるようにしても良い。但し、張力付与部８０が電解質膜２に与える張力は０．３Ｎ／ｍｍ^２以上７．０Ｎ／ｍｍ^２以下と非常に小さいため、駆動部の摩擦抵抗を極力少なくしておくことが要求される。

また、上記実施形態においては、電解質膜２が貼り付くのを防止するために、貼付ローラ１９を外周面から空気を噴出するローラとしていたが、電解質膜２と直接接触する他のローラ（テンションローラ８１、前ローラ８２および後ローラ８３）についても貼付ローラ１９と同様の外周面から空気を噴出するローラとしておくのが好ましい。これにより、密着力が強い電解質膜２がテンションローラ８１、前ローラ８２および後ローラ８３に貼り付くのを防止することができる。

また、上記実施形態においては、乾燥炉４０に３つの乾燥ゾーン４１，４２，４３を設けていたが、乾燥ゾーンの分割数は３つに限定されるものではなく、２つであっても良いし、４つ以上であっても良い。いずれであっても、乾燥炉４０が吹き付ける熱風の温度は、吸着ローラ２０による電解質膜２の搬送方向の上流側から下流側に向けて順次に高くなる。

また、隣り合う乾燥ゾーンの間に上記実施形態と同様の熱遮断ゾーンを設けるようにしても良い。このようにすれば、隣り合う乾燥ゾーンから吹き出された熱風の相互干渉を防止することができる。

また、乾燥炉４０は、熱風を吹き付けて触媒インク層８の乾燥を行うようにしていたが、これに代えて、遠赤外線ヒータなどによって触媒インク層８の乾燥を行うようにしても良い。

本発明は、膨潤・収縮によって容易に変形する高分子電解質膜に触媒インクを塗工して乾燥させることにより当該電解質膜上に触媒層を形成する固体高分子形燃料電池の膜・触媒層接合体の製造に適用することができ、特に密着力の強い電解質膜を採用する場合に好適である。

１ 製造装置
２ 電解質膜
５ 膜・触媒層接合体
６ バックシート
７ 支持フィルム
９ 触媒層
１０ 剥離部
１１ 剥離ローラ
１２ 電解質膜巻出ローラ
１３，１５，５２，５３ テンション検知ローラ
１４ バックシート巻取ローラ
２０ 吸着ローラ
２１ 吸引口
２２ 水冷管
３０ 塗工ノズル
３５ 塗工液供給機構
４０ 乾燥炉
４１，４２，４３ 乾燥ゾーン
４４，４５ 熱遮断ゾーン
５０ 貼付部
５１ ラミネートローラ
５５ 支持フィルム巻出ローラ
５６ 接合体巻取ローラ
６０ 表面冷却部
８０ 張力付与部
８１ テンションローラ
８４ テンションセンサー
８５ テンションコントローラ
８６ 電空レギュレーター
８７ シリンダー
８８ コロガイド
９０ 制御部
９５ ヒータ

Claims (8)

1. 燃料電池の膜・触媒層接合体の製造装置であって、
   帯状の電解質膜を外周面に吸着して支持する吸着ローラと、
   前記吸着ローラから離隔した位置に設けられ、一方面に支持フィルムが貼り合わされた前記電解質膜から前記支持フィルムを剥離する剥離手段と、
   前記吸着ローラに吸着支持されて搬送される前記電解質膜の一方面に塗工液を塗工する塗工手段と、
   前記吸着ローラの外周面の一部を覆うように設けられ、前記電解質膜の一方面に塗工された前記塗工液を乾燥させて触媒層を形成する乾燥手段と、
   前記剥離手段から前記吸着ローラに至る前記電解質膜の搬送経路中に設けられ、前記支持フィルムが剥離されて前記吸着ローラに吸着されるまでの前記電解質膜に一定の張力を付与する張力付与手段と、
   を備え、
   前記張力付与手段は、前記電解質膜に０．３Ｎ／ｍｍ ^２ 以上７．０Ｎ／ｍｍ ^２ 以下の張力を付与することを特徴とする膜・触媒層接合体の製造装置。
2. 請求項１記載の膜・触媒層接合体の製造装置において、
   前記支持フィルムが剥離された前記電解質膜の他方面を前記吸着ローラの外周面に押し付けて吸着させる貼付ローラをさらに備えることを特徴とする膜・触媒層接合体の製造装置。
3. 請求項２記載の膜・触媒層接合体の製造装置において、
   前記貼付ローラの外周面から気体を噴出する気体噴出機構を前記貼付ローラに設けることを特徴とする膜・触媒層接合体の製造装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の膜・触媒層接合体の製造装置において、
   前記剥離手段は、前記支持フィルムに当接して前記電解質膜から前記支持フィルムを剥離する剥離ローラを有し、
   前記剥離手段から前記吸着ローラに至る前記電解質膜の搬送経路における前記電解質膜の長さに応じて前記剥離ローラの回転速度を調整する制御機構をさらに備えることを特徴とする膜・触媒層接合体の製造装置。
5. 燃料電池の膜・触媒層接合体の製造方法であって、
   吸着ローラの外周面に帯状の電解質膜を吸着して支持する吸着支持工程と、
   前記吸着ローラから離隔した位置にて、一方面に支持フィルムが貼り合わされた前記電解質膜から前記支持フィルムを剥離する剥離工程と、
   前記吸着ローラに吸着支持されて搬送される前記電解質膜の一方面に塗工液を塗工する塗工工程と、
   前記電解質膜の一方面に塗工された前記塗工液を乾燥させて触媒層を形成する乾燥工程と、
   前記剥離工程にて前記電解質膜から前記支持フィルムが剥離されてから前記吸着支持工程にて前記電解質膜が前記吸着ローラに吸着されるまでの前記電解質膜に一定の張力を付与する張力付与工程と、
   を備え、
   前記張力付与工程では、前記電解質膜に０．３Ｎ／ｍｍ ^２ 以上７．０Ｎ／ｍｍ ^２ 以下の張力を付与することを特徴とする膜・触媒層接合体の製造方法。
6. 請求項５記載の膜・触媒層接合体の製造方法において、
   前記支持フィルムが剥離された前記電解質膜の他方面を貼付ローラによって前記吸着ローラの外周面に押し付けて吸着させることを特徴とする膜・触媒層接合体の製造方法。
7. 請求項６記載の膜・触媒層接合体の製造方法において、
   前記電解質膜を前記吸着ローラに吸着させるときに前記貼付ローラの外周面から気体を噴出することを特徴とする膜・触媒層接合体の製造方法。
8. 請求項５から請求項７のいずれかに記載の膜・触媒層接合体の製造方法において、
   前記剥離工程では、剥離ローラが前記支持フィルムに当接して前記電解質膜から前記支持フィルムを剥離し、
   前記剥離工程にて前記電解質膜から前記支持フィルムが剥離されてから前記吸着支持工程にて前記電解質膜が前記吸着ローラに吸着されるまでの前記電解質膜の長さに応じて前記剥離ローラの回転速度を調整することを特徴とする膜・触媒層接合体の製造方法。

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