JP6527813B2 - Coating apparatus, manufacturing apparatus and measuring method - Google Patents

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Description

本発明は、長尺帯状の基材の表面に材料を塗布する塗布装置、当該塗布装置を備えた膜・触媒層接合体の製造装置、および当該塗布装置において、吐出口から吸着面までの距離の変化量を測定する測定方法に関する。   The present invention relates to a coating apparatus for coating material on the surface of a long strip-like substrate, a manufacturing apparatus for a membrane / catalyst layer assembly including the coating apparatus, and the coating apparatus, the distance from the discharge port to the adsorption surface The present invention relates to a measuring method for measuring the amount of change of

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(H)と空気中の酸素(O)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。 BACKGROUND In recent years, fuel cells have attracted attention as driving power sources for automobiles and mobile phones. A fuel cell is a power generation system that produces electric power by an electrochemical reaction between hydrogen (H 2 ) contained in fuel and oxygen (O 2 ) in air. Fuel cells are characterized by high power generation efficiency and low environmental impact compared to other cells.

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。   There are several types of fuel cells, depending on the electrolyte used. One of them is a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) using an ion exchange membrane (electrolyte membrane) as an electrolyte. The polymer electrolyte fuel cell is expected to be applicable to automobiles and portable devices because it can operate at room temperature and can be reduced in size and weight.

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作り出される。   A polymer electrolyte fuel cell generally has a structure in which a plurality of cells are stacked. One cell is configured by sandwiching both sides of a membrane-electrode assembly (MEA: Membrane-Electrode-Assembly) with a pair of separators. The membrane / electrode assembly further comprises a gas diffusion layer disposed on both sides of a membrane / catalyst layer assembly (CCM: Catalyst-coated membrane) having a catalyst layer formed on both sides of a thin film of electrolyte (polymer electrolyte membrane) It is. A pair of electrode layers are comprised by the catalyst layer and gas diffusion layer which were arrange | positioned on both sides on both sides of a polymer electrolyte membrane. One of the pair of electrode layers is an anode electrode, and the other is a cathode electrode. When the anode electrode is in contact with a fuel gas containing hydrogen and the cathode electrode is in contact with air, an electrochemical reaction produces electric power.

上記の膜・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)を塗布し、その触媒インクを乾燥させることによって作成される。従来の膜・触媒層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。   The membrane / catalyst layer assembly described above typically applies a catalyst ink (electrode paste) in which catalyst particles containing platinum (Pt) are dispersed in a solvent such as alcohol on the surface of the electrolyte membrane, and It is made by drying the catalyst ink. The conventional membrane / catalyst layer assembly manufacturing technology is described, for example, in Patent Document 1.

特開2013−161557号公報JP, 2013-161557, A

膜・触媒層接合体の製造装置では、複数の吸着孔を有するローラの外周面(吸着面)に電解質膜を保持しつつ、ノズルから触媒インクを吐出することによって、電解質膜の表面に触媒インクを塗布する。このとき、温度変化によるローラの膨張・収縮や、外部振動などで、ノズルの吐出口から吸着面までの距離(ギャップ)が変化すると、触媒インクの塗布状態も変化する。このため、電解質膜の表面に触媒インクを均一に塗布するためは、ギャップを常時測定し、ギャップが一定となるように、ノズルの位置をフィードバック制御することが好ましい。   In the membrane / catalyst layer assembly manufacturing apparatus, the catalyst ink is discharged onto the surface of the electrolyte membrane by discharging the catalyst ink from the nozzles while holding the electrolyte membrane on the outer peripheral surface (adsorption surface) of the roller having a plurality of adsorption holes. Apply At this time, when the distance (gap) from the discharge port of the nozzle to the adsorption surface changes due to expansion / contraction of the roller due to temperature change, external vibration, etc., the application state of the catalyst ink also changes. For this reason, in order to apply the catalyst ink uniformly on the surface of the electrolyte membrane, it is preferable to measure the gap constantly and to perform feedback control of the position of the nozzle so that the gap becomes constant.

ただし、ローラの吸着面は湾曲しており、かつ、多数の吸着孔を有する。このため、レーザ変位計のような反射型のセンサでは、吸着面に照射されたレーザ光を正確に反射させることが難しく、測定誤差が生じやすい。一方、吸着面に測定子を接触させてギャップの変化を測定しようとすると、吸着面と測定子とが摺動することによって、吸着面が損傷する虞がある。吸着面が損傷すると、電解質膜の保持力が低下したり、ギャップの測定結果に誤差が生じたりする可能性がある。   However, the suction surface of the roller is curved and has a large number of suction holes. For this reason, in a reflection type sensor such as a laser displacement meter, it is difficult to accurately reflect the laser light irradiated to the adsorption surface, and a measurement error is likely to occur. On the other hand, when the measuring element is brought into contact with the adsorption surface to measure the change of the gap, the adsorption surface may be damaged by the sliding of the adsorption surface and the measuring element. If the adsorption surface is damaged, the retention of the electrolyte membrane may be reduced, or an error may occur in the measurement result of the gap.

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、長尺帯状の基材の表面に材料を塗布する塗布装置において、バックアップローラの吸着面を損傷させることなく、吐出口から吸着面までの距離の変化量を測定できる技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and in a coating apparatus for applying a material to the surface of a long strip-like base material, from the discharge port to the suction surface without damaging the suction surface of the backup roller. It is an object of the present invention to provide a technology capable of measuring the amount of change in distance of

上記課題を解決するため、本願の第1発明は、長尺帯状の基材の表面に材料を塗布する塗布装置であって、円筒状の吸着面に直接または他のシートを介して基材を保持するバックアップローラと、前記バックアップローラをその軸心周りに回転させる回転駆動部と、前記バックアップローラに保持された基材に向けて材料を吐出する吐出口を有するノズルと、前記吐出口を、材料の吐出の向きと平行な第1方向に進退させる進退機構と、前記吐出口から前記吸着面までの前記第1方向の距離の変化量を測定する測定部と、前記測定部の測定結果に基づいて、前記進退機構を制御する制御部と、前記吸着面とともに回転する円筒状の被測定面と、を備え、前記吸着面および前記被測定面のうち、前記吸着面のみに、複数の吸着孔が設けられ、前記測定部は、前記被測定面に接触する測定子を有する。   In order to solve the above-mentioned subject, the 1st invention of this application is a coating device which applies material to the surface of a long beltlike substrate, and the substrate is directly or other sheets on a cylindrical adsorption side. A backup roller for holding, a rotational drive unit for rotating the backup roller around its axis, a nozzle having a discharge port for discharging material toward the substrate held by the backup roller, and the discharge port; According to the measurement result of the measuring unit, an advancing and retracting mechanism for advancing and retracting in a first direction parallel to the direction of discharge of the material, a measuring unit for measuring the amount of change of the distance in the first direction from the ejection port to the suction surface Based on the control unit for controlling the advancing and retracting mechanism, and a cylindrical measurement surface that rotates with the suction surface, and among the suction surface and the measurement surface, a plurality of suctions only on the suction surface A hole is provided Measuring unit has a measuring element that contacts the surface to be measured.

本願の第2発明は、第1発明の塗布装置であって、前記吸着面の一部分に巻き付けられた保護フィルムをさらに有し、前記保護フィルムの表面が、前記被測定面となっている。   A second invention of the present application is the coating apparatus of the first invention, further comprising a protective film wound around a part of the suction surface, and the surface of the protective film is the surface to be measured.

本願の第3発明は、第2発明の塗布装置であって、前記保護フィルムの厚みと、基材の厚みとが、略同一である。   A third invention of the present application is the coating apparatus of the second invention, wherein the thickness of the protective film and the thickness of the substrate are substantially the same.

本願の第4発明は、第1発明から第3発明までのいずれか1発明の塗布装置であって、前記吸着面は、基材を保持する保持領域を有し、前記被測定面は、前記軸心と平行な第2方向において、前記保持領域とは異なる位置に設けられる。   A fourth invention of the present application is the coating apparatus of any one of the first invention to the third invention, wherein the suction surface has a holding area for holding a substrate, and the measurement surface is the above-mentioned In the second direction parallel to the axis, the holding area is provided at a different position.

本願の第5発明は、第4発明の塗布装置であって、前記保持領域の前記第2方向の両側に、一対の前記被測定面が設けられ、前記測定部は、一対の前記被測定面に接触する一対の前記測定子を有する。   A fifth invention of the present application is the coating apparatus of the fourth invention, wherein a pair of the to-be-measured surfaces is provided on both sides of the holding region in the second direction, and the measuring unit is a pair of the to-be-measured surfaces And a pair of the measuring elements in contact with the

本願の第6発明は、第1発明から第5発明までのいずれか1発明の塗布装置であって、前記測定部は、前記ノズルに対して相対的に静止した測定部本体を有し、前記測定子は、前記測定部本体に対して進退する。   A sixth invention of the present application is the coating apparatus according to any one of the first invention to the fifth invention, wherein the measurement unit has a measurement unit main body stationary relative to the nozzle, The measuring element advances and retracts with respect to the measuring unit main body.

本願の第7発明は、第6発明の塗布装置であって、前記測定子は、前記測定部本体に対して前記第1方向に進退する。   A seventh invention of the present application is the coating apparatus of the sixth invention, wherein the measuring element advances and retracts in the first direction with respect to the measurement unit main body.

本願の第8発明は、第1発明から第5発明までのいずれか1発明の塗布装置であって、前記測定部は、前記ノズルとともに移動しない位置に固定された測定部本体を有し、前記測定子は、前記測定部本体に対して進退する。   An eighth invention of the present application is the coating apparatus of any one of the first invention to the fifth invention, wherein the measurement unit has a measurement unit main body fixed at a position not moving with the nozzle, The measuring element advances and retracts with respect to the measuring unit main body.

本願の第9発明は、第1発明から第8発明までのいずれか1発明の塗布装置であって、前記測定子は、前記バックアップローラの前記軸心に向けられている。   A ninth invention of the present application is the coating apparatus of any one of the first invention to the eighth invention, wherein the measuring element is directed to the axis of the backup roller.

本願の第10発明は、第1発明から第9発明までのいずれか1発明の塗布装置であって、前記測定子は、前記バックアップローラの前記軸心と平行な軸周りに回転可能な測定ローラを有し、前記測定ローラが、前記被測定面に接触する。   A tenth invention of the present application is the coating apparatus according to any one of the first invention to the ninth invention, wherein the measuring element is a measurement roller which can rotate around an axis parallel to the axis of the backup roller. And the measurement roller contacts the surface to be measured.

本願の第11発明は、第1発明から第10発明までのいずれか1発明の塗布装置であって、前記測定部は、前記被測定面に前記測定子を押圧するエアシリンダを有する。   An eleventh invention of the present application is the coating apparatus of any one of the first invention to the tenth invention, wherein the measurement unit has an air cylinder for pressing the measurement element against the measurement surface.

本願の第12発明は、第1発明から第9発明までのいずれか1発明の塗布装置であって、前記バックアップローラに保持された基材を加熱する加熱部をさらに備える。   A twelfth invention of the present application is the coating apparatus according to any one of the first invention to the ninth invention, further comprising a heating unit for heating the substrate held by the backup roller.

本願の第13発明は、電解質膜の表面に触媒層が形成された膜・触媒層接合体の製造装置であって、第1発明から第12発明までのいずれか1発明の塗布装置と、前記塗布装置に、電解質膜の層を含む基材を導入する導入部と、前記塗布装置から基材を回収する回収部と、を備え、前記ノズルは、前記バックアップローラに保持された基材に向けて、触媒材料を吐出する。   The thirteenth invention of the present application is a manufacturing apparatus of a membrane-catalyst layer assembly in which a catalyst layer is formed on the surface of an electrolyte membrane, and the coating apparatus of any one of the first invention to the twelfth invention, and The coating apparatus includes an introduction unit for introducing a substrate including a layer of an electrolyte membrane, and a recovery unit for recovering the substrate from the coating apparatus, and the nozzle is directed to the substrate held by the backup roller. And discharge the catalyst material.

本願の第14発明は、回転するバックアップローラの円筒状の吸着面に直接または他のシートを介して基材を保持しつつ、吐出口から材料を吐出することによって、基材の表面に材料を塗布する装置において、前記吐出口から前記吸着面までの距離の変化量を測定する測定方法であって、a)前記吸着面とともに回転する円筒状の被測定面に、測定子を接触させる工程と、b)前記測定子の変位に基づいて、前記吐出口から前記吸着面までの距離の変化量を算出する工程と、を有し、前記吸着面および前記被測定面のうち、前記吸着面のみに、複数の吸着孔が設けられている。   According to a fourteenth invention of the present application, a material is applied to the surface of a substrate by discharging the material from a discharge port while holding the substrate directly or through another sheet on the cylindrical suction surface of a rotating backup roller. A coating method comprising: measuring a change in a distance from the discharge port to the suction surface, the method comprising: a) bringing a probe into contact with a cylindrical measurement surface rotating with the suction surface; And b) calculating the amount of change in the distance from the discharge port to the suction surface based on the displacement of the measuring element, and among the suction surface and the surface to be measured, only the suction surface. , A plurality of suction holes are provided.

本願の第1発明〜第14発明によれば、バックアップローラの吸着面を損傷させることなく、吐出口から吸着面までの距離の変化量を測定できる。   According to the first to fourteenth inventions of the present application, it is possible to measure the amount of change in the distance from the discharge port to the suction surface without damaging the suction surface of the backup roller.

特に、本願の第7発明によれば、進退機構によるノズルの進退方向と、測定部における測定子の進退方向とが、互いに平行となる。このため、ノズルの進退によって、測定子の移動軸がずれるという問題は生じない。したがって、測定子を用いて、吐出口から吸着面までの距離の変化量を、より正確に測定できる。   In particular, according to the seventh invention of the present application, the advancing and retracting direction of the nozzle by the advancing and retracting mechanism and the advancing and retracting direction of the probe in the measurement unit become parallel to each other. For this reason, there is no problem that the movement axis of the measuring element is shifted due to the advancement and withdrawal of the nozzle. Therefore, the amount of change in the distance from the discharge port to the suction surface can be measured more accurately by using the measuring element.

特に、本願の第9発明によれば、バックアップローラが軸心を中心として膨張または収縮する場合に、吸着面の変位を、より正確に測定できる。   In particular, according to the ninth invention of the present application, it is possible to more accurately measure the displacement of the attraction surface when the backup roller expands or contracts about the axis.

特に、本願の第10発明によれば、被測定面に対して測定子が摺動することを抑制できる。これにより、被測定面および測定子の損傷を抑制できる。   In particular, according to the tenth aspect of the present invention, sliding of the measuring element with respect to the surface to be measured can be suppressed. Thereby, damage to the surface to be measured and the measuring element can be suppressed.

特に、本願の第11発明によれば、被測定面に対する測定子の接触状態を、良好に保つことができる。   In particular, according to the eleventh invention of the present application, the contact state of the probe with respect to the surface to be measured can be kept excellent.

特に、本願の第12発明によれば、加熱部によって、基材とともにバックアップローラも加熱される。このため、バックアップローラの熱膨張または収縮によるギャップの変化を抑えることが、特に重要となる。   In particular, according to the twelfth invention of the present application, the backup roller is also heated together with the base material by the heating unit. Therefore, it is particularly important to suppress the change in the gap due to the thermal expansion or contraction of the backup roller.

膜・触媒層接合体の製造装置の構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the manufacturing apparatus of a membrane * catalyst layer assembly. 剥離ローラの付近の拡大図である。It is an enlarged view of the vicinity of a peeling roller. ラミネートローラの付近の拡大図である。It is an enlarged view of the lamination roller vicinity. 制御部と各部との接続を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the connection of a control part and each part. バックアップローラおよび塗布部を、バックアップローラの軸心方向の一方側から見た図である。It is the figure which looked at the backup roller and the application part from one side of the axial center direction of the backup roller. バックアップローラおよび塗布部を、ノズルの背面側から見た図である。It is the figure which looked at the backup roller and the application part from the back side of the nozzle. 測定子の付近の拡大図である。It is an enlarged view of the vicinity of a measuring element. 製造装置において、ギャップを一定に維持しながら、電解質膜の表面に触媒インクを塗布するときの動作の流れを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the flow of the operation | movement at the time of apply | coating a catalyst ink on the surface of an electrolyte membrane, maintaining a gap | interval in a manufacturing apparatus. 変形例に係るバックアップローラおよび塗布部を、バックアップローラの軸心方向の一方側から見た図である。It is the figure which looked at the backup roller and application part which concern on a modification from one side of the axial center direction of a backup roller.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

<1.製造装置の構成>
図1は、本発明の一実施形態に係る膜・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、長尺帯状の基材である電解質膜の表面に、電極となる触媒層を形成して、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。図1に示すように、本実施形態の膜・触媒層接合体の製造装置1は、導入剥離部10、バックアップローラ20、塗布部30、乾燥炉40、回収部50、表面冷却部60および制御部70を備えている。
<1. Configuration of manufacturing equipment>
FIG. 1 is a view showing the configuration of a membrane / catalyst layer assembly manufacturing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. The production apparatus 1 is an apparatus for producing a membrane-catalyst layer assembly for a polymer electrolyte fuel cell by forming a catalyst layer to be an electrode on the surface of an electrolyte membrane which is a long strip-like base material. . As shown in FIG. 1, the membrane / catalyst layer assembly manufacturing apparatus 1 according to the present embodiment includes an introduction and separation unit 10, a backup roller 20, a coating unit 30, a drying furnace 40, a collection unit 50, a surface cooling unit 60 and control. A section 70 is provided.

なお、本実施形態では、膜・触媒層接合体の製造装置1のうち、バックアップローラ20、塗布部30および乾燥炉40により構成される部分が、本発明における「塗布装置」の一例となる。   In the present embodiment, in the manufacturing apparatus 1 of the membrane / catalyst layer assembly, a portion constituted by the backup roller 20, the coating unit 30, and the drying furnace 40 is an example of the “coating device” in the present invention.

導入剥離部10は、支持フィルム91および電解質膜92の2層で構成される積層基材90を、バックアップローラ20の外周面に導入するとともに、電解質膜92から支持フィルム91を剥離する部位である。   The introducing and peeling portion 10 is a portion for introducing the laminated base material 90 constituted by two layers of the support film 91 and the electrolyte membrane 92 onto the outer peripheral surface of the backup roller 20 and peeling the support film 91 from the electrolyte membrane 92. .

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。   For example, a fluorine-based or hydrocarbon-based polymer electrolyte membrane is used as the electrolyte membrane 92. Specific examples of the electrolyte membrane 92 include a polymer electrolyte membrane containing perfluorocarbon sulfonic acid (for example, Nafion (registered trademark) manufactured by DuPont of the United States, Flemion (registered trademark) manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.) Aciplex (registered trademark), Goreselect (registered trademark) manufactured by Gore. The film thickness of the electrolyte membrane 92 is, for example, 5 μm to 30 μm. The electrolyte membrane 92 swells due to atmospheric moisture, but shrinks when the humidity becomes low. That is, the electrolyte membrane 92 has the property of being easily deformed according to the humidity in the air.

支持フィルム91は、電解質膜92の変形を抑制するためのフィルムである。支持フィルム91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。支持フィルム91の具体例としては、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)のフィルムを挙げることができる。支持フィルム91の膜厚は、例えば25μm〜100μmとされる。   The support film 91 is a film for suppressing the deformation of the electrolyte membrane 92. As a material of the support film 91, a resin having mechanical strength higher than that of the electrolyte membrane 92 and excellent in shape retention function is used. As a specific example of the support film 91, a film of PEN (polyethylene naphthalate) or PET (polyethylene terephthalate) can be mentioned. The film thickness of the support film 91 is, for example, 25 μm to 100 μm.

図1に示すように、導入剥離部10は、剥離ローラ11、導入部12および排出部13を有する。   As shown in FIG. 1, the introductory peeling part 10 has the peeling roller 11, the introductory part 12, and the discharge part 13. As shown in FIG.

剥離ローラ11は、水平に延びる軸心周りに回転するローラである。剥離ローラ11は、弾性体により形成された円筒状の外周面を有する。剥離ローラ11の外周面と、後述するバックアップローラ20の外周面とは、積層基材90が通過する隙間を空けて、互いに対向する。また、剥離ローラ11は、図示を省略したエアシリンダによって、バックアップローラ20側へ加圧されている。   The peeling roller 11 is a roller that rotates about an axis extending horizontally. The peeling roller 11 has a cylindrical outer peripheral surface formed of an elastic body. The outer circumferential surface of the peeling roller 11 and the outer circumferential surface of the backup roller 20 described later face each other with a gap through which the laminated base material 90 passes. Further, the peeling roller 11 is pressurized toward the backup roller 20 by an air cylinder (not shown).

導入部12は、基材巻出ローラ121および第1検知ローラ122を有する。基材巻出ローラ121および第1検知ローラ122は、いずれも、剥離ローラ11と平行に配置される。供給前の積層基材90は、基材巻出ローラ121に巻き付けられている。基材巻出ローラ121は、図示を省略したモータの動力により回転する。基材巻出ローラ121が回転すると、積層基材90は、基材巻出ローラ121から繰り出される。   The introduction unit 12 has a substrate unwinding roller 121 and a first detection roller 122. The substrate unwinding roller 121 and the first detection roller 122 are both arranged in parallel with the peeling roller 11. The laminated base material 90 before being supplied is wound around the base material unwinding roller 121. The substrate unwinding roller 121 is rotated by the power of a motor (not shown). When the substrate unwinding roller 121 rotates, the laminated substrate 90 is unwound from the substrate unwinding roller 121.

基材巻出ローラ121から繰り出された積層基材90は、第1検知ローラ122の外周面に接触することにより向きを変えて、剥離ローラ11側へ搬送される。第1検知ローラ122は、積層基材90から受ける荷重をロードセルで測定することにより、導入部12において積層基材90にかかる張力を検知する。後述する制御部70は、第1検知ローラ122により検知される積層基材90の張力が、予め設定された値となるように、基材巻出ローラ121の回転数を制御する。   The laminated base material 90 drawn out from the base material unwinding roller 121 changes its direction by coming into contact with the outer peripheral surface of the first detection roller 122, and is conveyed to the peeling roller 11 side. The first detection roller 122 detects the tension applied to the laminated base material 90 at the introduction unit 12 by measuring the load received from the laminated base material 90 with a load cell. The control unit 70 described later controls the number of rotations of the substrate unwinding roller 121 so that the tension of the laminated substrate 90 detected by the first detection roller 122 becomes a preset value.

図2は、剥離ローラ11の付近の拡大図である。図2に示すように、第1検知ローラ122を通過した積層基材90は、剥離ローラ11とバックアップローラ20との間の隙間へ導入される。このとき、支持フィルム91は剥離ローラ11の外周面に接触し、電解質膜92はバックアップローラ20の外周面に接触する。また、積層基材90は、剥離ローラ11から受ける圧力で、バックアップローラ20の外周面に押し付けられる。電解質膜92は、バックアップローラ20の後述する吸着孔に生じる負圧によって、バックアップローラ20の外周面に吸着される。   FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of the peeling roller 11. As shown in FIG. 2, the laminated base material 90 which has passed the first detection roller 122 is introduced into the gap between the peeling roller 11 and the backup roller 20. At this time, the support film 91 contacts the outer peripheral surface of the peeling roller 11, and the electrolyte film 92 contacts the outer peripheral surface of the backup roller 20. The laminated base material 90 is pressed against the outer peripheral surface of the backup roller 20 by the pressure received from the peeling roller 11. The electrolyte film 92 is adsorbed on the outer peripheral surface of the backup roller 20 by a negative pressure generated in suction holes of the backup roller 20 described later.

なお、本実施形態では、基材巻出ローラ121から繰り出される電解質膜92の一方の面に、予め触媒材料9aの層が形成されている。このため、バックアップローラ20の外周面には、当該触媒材料9aの層とともに、電解質膜92が吸着される。触媒材料9aの層は、製造装置1とは別の装置において、支持フィルム91および電解質膜92の2層で構成される積層基材90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の表面に触媒インクを間欠塗布し、塗布された触媒インクを乾燥させることによって形成される。   In the present embodiment, a layer of the catalyst material 9 a is formed in advance on one surface of the electrolyte membrane 92 fed out from the base material delivery roller 121. Therefore, the electrolyte membrane 92 is adsorbed on the outer peripheral surface of the backup roller 20 together with the layer of the catalyst material 9a. The layer of the catalyst material 9a is an apparatus different from the manufacturing apparatus 1 and transports the laminated base material 90 composed of two layers of the support film 91 and the electrolyte membrane 92 as it is while using the roll-to-roll method. It is formed by intermittently applying a catalyst ink to the surface of the film 92 and drying the applied catalyst ink.

排出部13は、フィルム巻取ローラ131および第2検知ローラ132を有する。フィルム巻取ローラ131および第2検知ローラ132は、いずれも、剥離ローラ11と平行に配置される。剥離ローラ11とバックアップローラ20との間を通過した支持フィルム91は、バックアップローラ20から離れて、第2検知ローラ132の方向へ搬送される。これにより、電解質膜92から支持フィルム91が剥離される。剥離された支持フィルム91は、第2検知ローラ132の外周面に接触することにより向きを変えて、フィルム巻取ローラ131側へ搬送される。   The discharge unit 13 has a film winding roller 131 and a second detection roller 132. The film winding roller 131 and the second detection roller 132 are both arranged in parallel to the peeling roller 11. The support film 91 which has passed between the peeling roller 11 and the backup roller 20 is separated from the backup roller 20 and conveyed in the direction of the second detection roller 132. Thereby, the support film 91 is peeled from the electrolyte membrane 92. The peeled supporting film 91 changes its direction by coming into contact with the outer peripheral surface of the second detection roller 132, and is conveyed to the film winding roller 131 side.

フィルム巻取ローラ131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、フィルム巻取ローラ131に支持フィルム91が巻き取られる。第2検知ローラ132は、支持フィルム91から受ける荷重をロードセルで測定することにより、排出部13において支持フィルム91にかかる張力を検知する。後述する制御部70は、第2検知ローラ132により検知される支持フィルム91の張力が、予め設定された値となるように、フィルム巻取ローラ131の回転数を制御する。   The film winding roller 131 is rotated by the power of a motor (not shown). Thus, the support film 91 is wound around the film winding roller 131. The second detection roller 132 detects the tension applied to the support film 91 at the discharge unit 13 by measuring the load received from the support film 91 with the load cell. The control unit 70 described later controls the number of rotations of the film winding roller 131 so that the tension of the support film 91 detected by the second detection roller 132 becomes a preset value.

バックアップローラ20は、電解質膜92を吸着保持しつつ回転するローラである。バックアップローラ20は、剥離ローラ11よりも径の大きい円筒状の外周面を有する。当該外周面は、複数の吸着孔を有する吸着面21となっている。バックアップローラ20の直径は、例えば、400mm〜1600mmとされる。図1中に破線で示したように、バックアップローラ20には、モータ等の駆動源を有する回転駆動部22が接続されている。回転駆動部22を動作させると、バックアップローラ20は、水平(すなわち、剥離ローラ11と平行)に延びる軸心周りに回転する。バックアップローラ20の回転方向と、剥離ローラ11の回転方向とは、互いに反対方向となる。   The backup roller 20 is a roller that rotates while attracting and holding the electrolyte film 92. The backup roller 20 has a cylindrical outer peripheral surface larger in diameter than the peeling roller 11. The outer peripheral surface is a suction surface 21 having a plurality of suction holes. The diameter of the backup roller 20 is, for example, 400 mm to 1600 mm. As indicated by a broken line in FIG. 1, the backup roller 20 is connected to a rotation drive unit 22 having a drive source such as a motor. When the rotation drive unit 22 is operated, the backup roller 20 rotates around an axis extending horizontally (that is, parallel to the peeling roller 11). The rotation direction of the backup roller 20 and the rotation direction of the peeling roller 11 are opposite to each other.

バックアップローラ20の材料には、例えば、多孔質カーボンや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(Al)または炭化ケイ素(SiC)の焼結体を挙げることができる。多孔質のバックアップローラ20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。 As a material of the backup roller 20, for example, a porous material such as porous carbon or porous ceramics is used. Specific examples of porous ceramics include sintered bodies of alumina (Al 2 O 3 ) or silicon carbide (SiC). The pore diameter of the porous backup roller 20 is, for example, 5 μm or less, and the porosity is, for example, 15% to 50%.

バックアップローラ20の端面には、吸引口23が設けられている。吸引口23は、図外の吸引機構(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、バックアップローラ20の吸引口23に負圧が生じる。そして、バックアップローラ20内の気孔を介して、バックアップローラ20の吸着面21に設けられた複数の吸着孔にも、負圧が生じる。電解質膜92は、当該負圧によって、バックアップローラ20の吸着面21に吸着保持されつつ、バックアップローラ20の回転によって円弧状に搬送される。   At the end face of the backup roller 20, a suction port 23 is provided. The suction port 23 is connected to a suction mechanism (for example, an exhaust pump) not shown. When the suction mechanism is operated, a negative pressure is generated at the suction port 23 of the backup roller 20. Then, negative pressure is generated also in the plurality of suction holes provided on the suction surface 21 of the backup roller 20 through the pores in the backup roller 20. The electrolyte film 92 is conveyed in an arc by the rotation of the backup roller 20 while being held by suction on the suction surface 21 of the backup roller 20 by the negative pressure.

また、図1中に破線で示すように、バックアップローラ20の内部には、複数の水冷管24が設けられている。水冷管24には、図外の給水機構から、所定温度に温調された冷却水が供給される。製造装置1の動作時には、バックアップローラ20の熱が、熱媒体である冷却水に吸収される。これにより、バックアップローラ20が冷却される。熱を吸収した冷却水は、図外の排液機構へ排出される。   Further, as indicated by a broken line in FIG. 1, a plurality of water cooling pipes 24 are provided inside the backup roller 20. Cooling water whose temperature is controlled to a predetermined temperature is supplied to the water cooling pipe 24 from a water supply mechanism (not shown). At the time of operation of the manufacturing apparatus 1, the heat of the backup roller 20 is absorbed by the cooling water which is the heat medium. Thereby, the backup roller 20 is cooled. The cooling water that has absorbed heat is discharged to the drainage mechanism outside the figure.

塗布部30は、バックアップローラ20により搬送される電解質膜92の表面に、材料である触媒インクを塗布するための機構である。触媒インクには、触媒材料(例えば、白金(Pt))を含む粒子をアルコールなどの溶媒中に分散させた電極ペーストが用いられる。図1に示すように、塗布部30はノズル31を有する。ノズル31は、バックアップローラ20による電解質膜92の搬送方向において、剥離ローラ11よりも下流側に設けられている。ノズル31は、バックアップローラ20の吸着面21に対向する吐出口311を有する。吐出口311は、バックアップローラ20の吸着面21に沿って、水平に延びるスリット状の開口である。   The application unit 30 is a mechanism for applying a catalyst ink, which is a material, to the surface of the electrolyte membrane 92 transported by the backup roller 20. For the catalyst ink, an electrode paste in which particles containing a catalyst material (for example, platinum (Pt)) are dispersed in a solvent such as alcohol is used. As shown in FIG. 1, the application unit 30 has a nozzle 31. The nozzle 31 is provided downstream of the peeling roller 11 in the transport direction of the electrolyte membrane 92 by the backup roller 20. The nozzle 31 has a discharge port 311 facing the suction surface 21 of the backup roller 20. The discharge port 311 is a slit-like opening extending horizontally along the suction surface 21 of the backup roller 20.

ノズル31は、供給配管32を介して、触媒インク供給源33と流路接続されている。また、供給配管32の経路上には、開閉弁34が介挿されている。このため、開閉弁34を開放すると、触媒インク供給源33から、供給配管32を通ってノズル31に、触媒インクが供給される。そして、ノズル31の吐出口311から電解質膜92へ向けて、触媒インクが吐出される。その結果、バックアップローラ20に保持された電解質膜92の外側の面に、触媒インクが塗布される。   The nozzle 31 is connected to the catalyst ink supply source 33 via a supply pipe 32. Further, an on-off valve 34 is interposed on the path of the supply pipe 32. Therefore, when the on-off valve 34 is opened, the catalyst ink is supplied from the catalyst ink supply source 33 to the nozzle 31 through the supply pipe 32. Then, the catalyst ink is discharged from the discharge port 311 of the nozzle 31 toward the electrolyte film 92. As a result, the catalyst ink is applied to the outer surface of the electrolyte membrane 92 held by the backup roller 20.

本実施形態では、開閉弁34を一定の周期で開閉することによって、ノズル31の吐出口311から、触媒インクを断続的に吐出する。これにより、電解質膜92の表面に、触媒インクを搬送方向に一定の間隔で間欠塗布する。ただし、開閉弁34を連続的に開放して、電解質膜92の表面に、搬送方向に切れ目無く触媒インクを塗布してもよい。   In the present embodiment, the catalyst ink is intermittently discharged from the discharge port 311 of the nozzle 31 by opening and closing the on-off valve 34 at a constant cycle. As a result, the catalyst ink is intermittently applied to the surface of the electrolyte membrane 92 at a constant interval in the transport direction. However, the on-off valve 34 may be opened continuously, and the catalyst ink may be applied to the surface of the electrolyte membrane 92 without a break in the transport direction.

なお、触媒インク中の触媒材料には、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、白金化合物等を、触媒材料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インクは、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の表裏に形成される触媒材料9a,9bは、互いに逆極性の触媒材料とする。   As the catalyst material in the catalyst ink, a material that causes a fuel cell reaction at the anode or cathode of the polymer fuel cell is used. Specifically, platinum (Pt), a platinum alloy, a platinum compound or the like can be used as a catalyst material. Examples of platinum alloys include, for example, at least one selected from the group consisting of ruthenium (Ru), palladium (Pd), nickel (Ni), molybdenum (Mo), iridium (Ir), iron (Fe) and the like. An alloy of metal and platinum can be mentioned. In general, platinum is used as a catalyst material for the cathode, and a platinum alloy is used as a catalyst material for the anode. The catalyst ink discharged from the nozzle 31 may be for the cathode or the anode. However, the catalyst materials 9a and 9b formed on the front and back of the electrolyte membrane 92 are catalyst materials of opposite polarities to each other.

乾燥炉40は、電解質膜92の表面に塗布された触媒インクを乾燥させる部位である。本実施形態の乾燥炉40は、バックアップローラ20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。また、乾燥炉40は、バックアップローラ20の吸着面21に沿って、円弧状に設けられている。乾燥炉40は、バックアップローラ20に保持される電解質膜92に向けて、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と、その表面に塗布された触媒インクとが加熱され、触媒インク中の溶剤が気化する。これにより、触媒インクが乾燥して、電解質膜92の表面に触媒材料9bの層が形成される。   The drying furnace 40 is a part for drying the catalyst ink applied to the surface of the electrolyte membrane 92. The drying furnace 40 of the present embodiment is disposed downstream of the coating unit 30 in the transport direction of the electrolyte membrane 92 by the backup roller 20. Further, the drying furnace 40 is provided in an arc shape along the suction surface 21 of the backup roller 20. The drying furnace 40 blows a heated gas (hot air) toward the electrolyte membrane 92 held by the backup roller 20. Then, the electrolyte film 92 and the catalyst ink applied to the surface thereof are heated, and the solvent in the catalyst ink is vaporized. Thereby, the catalyst ink is dried, and a layer of the catalyst material 9 b is formed on the surface of the electrolyte membrane 92.

回収部50は、触媒材料9bの層が形成された電解質膜92の表面に、帯状のカバーフィルム93を貼り付けて、得られた膜・触媒層接合体94を回収する部位である。回収部50は、バックアップローラ20による電解質膜92の搬送方向において、乾燥炉40よりも下流側に配置されている。図1に示すように、回収部50は、ラミネートローラ51、フィルム供給部52および接合体巻取部53を有する。   The recovery unit 50 is a portion for attaching the strip cover film 93 to the surface of the electrolyte membrane 92 on which the layer of the catalyst material 9 b is formed, and recovering the obtained membrane / catalyst layer assembly 94. The recovery unit 50 is disposed downstream of the drying furnace 40 in the transport direction of the electrolyte membrane 92 by the backup roller 20. As shown in FIG. 1, the recovery unit 50 includes a laminating roller 51, a film supply unit 52, and a bonded body winding unit 53.

図3は、ラミネートローラ51の付近の拡大図である。ラミネートローラ51は、水平に延びる軸心周りに回転するローラである。ラミネートローラ51は、バックアップローラ20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51の外周面と、バックアップローラ20の外周面とは、電解質膜92およびカバーフィルム93が通過する隙間を空けて、互いに対向する。また、ラミネートローラ51は、図示を省略したエアシリンダによって、バックアップローラ20側へ加圧されている。   FIG. 3 is an enlarged view of the vicinity of the laminating roller 51. As shown in FIG. The laminating roller 51 is a roller that rotates about an axis extending horizontally. The laminating roller 51 has a cylindrical outer peripheral surface whose diameter is smaller than that of the backup roller 20. The outer peripheral surface of the laminating roller 51 and the outer peripheral surface of the backup roller 20 face each other with a gap through which the electrolyte membrane 92 and the cover film 93 pass. The laminating roller 51 is pressurized toward the backup roller 20 by an air cylinder (not shown).

ラミネートローラ51の材料には、例えば、熱伝導率の高い金属が用いられる。また、ラミネートローラ51の内部には、通電により発熱するヒータ511が設けられている。ヒータ511には、例えば、シーズヒータを用いることができる。ヒータ511に通電すると、ヒータ511から生じる熱によって、ラミネートローラ51の外周面が、環境温度よりも高い所定の温度に温調される。なお、ラミネートローラ51の外周面の温度を放射温度計等の温度センサを用いて測定し、その測定結果に基づいて、ラミネートローラ51の外周面が一定の温度となるように、ヒータ511の出力を制御してもよい。   As a material of the laminating roller 51, for example, a metal having high thermal conductivity is used. In addition, inside the laminating roller 51, a heater 511 that generates heat by energization is provided. For the heater 511, for example, a sheathed heater can be used. When the heater 511 is energized, the heat generated from the heater 511 regulates the temperature of the outer peripheral surface of the laminating roller 51 to a predetermined temperature higher than the environmental temperature. The temperature of the outer peripheral surface of the laminating roller 51 is measured using a temperature sensor such as a radiation thermometer, and based on the measurement result, the output of the heater 511 is set so that the outer peripheral surface of the laminating roller 51 has a constant temperature. May be controlled.

図1に戻る。フィルム供給部52は、フィルム巻出ローラ521および第3検知ローラ522を有する。フィルム巻出ローラ521および第3検知ローラ522は、いずれも、ラミネートローラ51と平行に配置される。供給前のカバーフィルム93は、フィルム巻出ローラ521に巻き付けられている。フィルム巻出ローラ521は、図示を省略したモータの動力により回転する。フィルム巻出ローラ521が回転すると、カバーフィルム93は、フィルム巻出ローラ521から繰り出される。   Return to FIG. The film supply unit 52 has a film unwinding roller 521 and a third detection roller 522. The film unwinding roller 521 and the third detection roller 522 are both arranged in parallel with the laminating roller 51. The cover film 93 before being supplied is wound around the film unwinding roller 521. The film unwinding roller 521 is rotated by the power of a motor (not shown). When the film unwinding roller 521 rotates, the cover film 93 is unwound from the film unwinding roller 521.

カバーフィルム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。カバーフィルム93の具体例としては、PEN(ポリエチレンナフタレート)や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。カバーフィルム93は、支持フィルム91と同じものであってもよい。また、フィルム巻取ローラ131によって巻き取った支持フィルム91を、カバーフィルム93としてフィルム巻出ローラ521から繰り出すようにしてもよい。   For the material of the cover film 93, a resin having mechanical strength higher than that of the electrolyte membrane 92 and excellent in shape retention function is used. Specific examples of the cover film 93 include films of PEN (polyethylene naphthalate) and PET (polyethylene terephthalate). The cover film 93 may be the same as the support film 91. Also, the support film 91 wound up by the film winding roller 131 may be fed out from the film unwinding roller 521 as the cover film 93.

繰り出されたカバーフィルム93は、第3検知ローラ522の外周面に接触することにより向きを変えて、ラミネートローラ51側へ搬送される。第3検知ローラ522は、カバーフィルム93から受ける荷重をロードセルで測定することにより、フィルム供給部52においてカバーフィルム93にかかる張力を検知する。後述する制御部70は、第3検知ローラ522により検知されるカバーフィルム93の張力が、予め設定された値となるように、フィルム巻出ローラ521の回転数を制御する。   The fed out cover film 93 changes its direction by coming into contact with the outer peripheral surface of the third detection roller 522, and is conveyed to the laminating roller 51 side. The third detection roller 522 detects the tension applied to the cover film 93 in the film supply unit 52 by measuring the load received from the cover film 93 with the load cell. The control unit 70 described later controls the number of rotations of the film unwinding roller 521 so that the tension of the cover film 93 detected by the third detection roller 522 becomes a preset value.

第3検知ローラ522を通過したカバーフィルム93は、バックアップローラ20の外周面に吸着保持された電解質膜92と、ラミネートローラ51との間へ導入される。このとき、カバーフィルム93は、ラミネートローラ51からの圧力により電解質膜92に押し付けられるとともに、ラミネートローラ51の熱により加熱される。その結果、電解質膜92の外側の面に、カバーフィルム93が貼り付けられる。電解質膜92の表面に形成された触媒材料9bは、電解質膜92とカバーフィルム93との間に挟まれる。これにより、電解質膜92、触媒材料9a,9bおよびカバーフィルム93で構成される膜・触媒層接合体94が形成される。   The cover film 93 that has passed through the third detection roller 522 is introduced between the electrolyte film 92 adsorbed and held on the outer peripheral surface of the backup roller 20 and the laminating roller 51. At this time, the cover film 93 is pressed against the electrolyte membrane 92 by the pressure from the laminating roller 51 and is heated by the heat of the laminating roller 51. As a result, the cover film 93 is attached to the outer surface of the electrolyte membrane 92. The catalyst material 9 b formed on the surface of the electrolyte membrane 92 is sandwiched between the electrolyte membrane 92 and the cover film 93. Thus, a membrane / catalyst layer assembly 94 composed of the electrolyte membrane 92, the catalyst materials 9a and 9b, and the cover film 93 is formed.

接合体巻取部53は、接合体巻取ローラ531および第4検知ローラ532を有する。接合体巻取ローラ531および第4検知ローラ532は、いずれも、ラミネートローラ51と平行に配置される。バックアップローラ20とラミネートローラ51との間を通過した膜・触媒層接合体94は、バックアップローラ20から離れて、第4検知ローラ532の方向へ搬送される。そして、膜・触媒層接合体94は、第4検知ローラ532の外周面に接触することにより向きを変えて、接合体巻取ローラ531側へ搬送される。   The joined body winding unit 53 includes a joined body winding roller 531 and a fourth detection roller 532. Both the bonded body winding roller 531 and the fourth detection roller 532 are disposed in parallel with the laminating roller 51. The membrane / catalyst layer assembly 94 which has passed between the backup roller 20 and the laminating roller 51 is transported in the direction of the fourth detection roller 532 apart from the backup roller 20. Then, the membrane / catalyst layer assembly 94 changes its direction by coming into contact with the outer circumferential surface of the fourth detection roller 532, and is transported to the side of the assembly winding roller 531.

接合体巻取ローラ531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、接合体巻取ローラ531に膜・触媒層接合体94が巻き取られる。第4検知ローラ532は、膜・触媒層接合体94から受ける荷重をロードセルで測定することにより、接合体巻取部53において膜・触媒層接合体94にかかる張力を検知する。後述する制御部70は、第4検知ローラ532により検知される膜・触媒層接合体94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531の回転数を制御する。   The joined body take-up roller 531 is rotated by the power of a motor (not shown). Thereby, the membrane / catalyst layer assembly 94 is wound around the bonded body winding roller 531. The fourth detection roller 532 detects the tension applied to the membrane / catalyst layer assembly 94 in the assembly winding portion 53 by measuring the load received from the membrane / catalyst layer assembly 94 with a load cell. The control unit 70 described later controls the number of rotations of the assembly winding roller 531 so that the tension of the membrane / catalyst layer assembly 94 detected by the fourth detection roller 532 becomes a preset value.

表面冷却部60は、バックアップローラ20の外周面を冷却するための機構である。表面冷却部60は、バックアップローラ20の外周面のうち、回収部50と導入剥離部10との間の電解質膜92を保持しない領域に対向する位置に配置される。表面冷却部60は、例えば、バックアップローラ20の外周面に、環境温度よりも低温(例えば5℃程度)のクリーンドライエアを吹き付ける。乾燥炉40およびラミネートローラ51により加熱されたバックアップローラ20は、当該クリーンドライエアを受けることによって冷却される。   The surface cooling unit 60 is a mechanism for cooling the outer peripheral surface of the backup roller 20. The surface cooling unit 60 is disposed at a position on the outer peripheral surface of the backup roller 20 opposite to a region not holding the electrolyte membrane 92 between the collection unit 50 and the introductory peeling unit 10. The surface cooling unit 60 sprays, for example, clean dry air having a temperature (for example, about 5 ° C.) lower than the environmental temperature on the outer peripheral surface of the backup roller 20. The backup roller 20 heated by the drying furnace 40 and the laminating roller 51 is cooled by receiving the clean dry air.

このように、本実施形態の製造装置1では、基材巻出ローラ121からの積層基材90の繰り出し、電解質膜92からの支持フィルム91の剥離、電解質膜92への触媒インクの塗布、乾燥炉40による乾燥、電解質膜92へのカバーフィルム93の貼り付けの各工程が、順次に実行される。これにより、固体高分子形燃料電池の電極に用いられる膜・触媒層接合体94が製造される。電解質膜92は、支持フィルム91、バックアップローラ20またはカバーフィルム93に、常に保持されている。これにより、製造装置1における電解質膜92の膨潤・収縮等の変形が抑制される。   As described above, in the manufacturing apparatus 1 of the present embodiment, the laminated base material 90 is fed out from the base material delivery roller 121, the support film 91 is peeled off from the electrolyte membrane 92, the catalyst ink is applied to the electrolyte membrane 92, and dried. The steps of drying by the furnace 40 and attachment of the cover film 93 to the electrolyte membrane 92 are sequentially performed. Thereby, the membrane / catalyst layer assembly 94 used for the electrode of the polymer electrolyte fuel cell is manufactured. The electrolyte membrane 92 is always held by the support film 91, the backup roller 20 or the cover film 93. Thereby, deformation such as swelling and contraction of the electrolyte membrane 92 in the manufacturing apparatus 1 is suppressed.

制御部70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4は、制御部70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4中に概念的に示したように、制御部70は、CPU等の演算処理部71、RAM等のメモリ72およびハードディスクドライブ等の記憶部73を有するコンピュータにより構成される。記憶部73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。   The control unit 70 is means for controlling the operation of each unit in the manufacturing apparatus 1. FIG. 4 is a block diagram showing the connection between the control unit 70 and each unit in the manufacturing apparatus 1. As conceptually shown in FIG. 4, the control unit 70 is configured by a computer having an arithmetic processing unit 71 such as a CPU, a memory 72 such as a RAM, and a storage unit 73 such as a hard disk drive. In the storage unit 73, a computer program P for executing a manufacturing process of the membrane-catalyst layer assembly is installed.

また、図4に示すように、制御部70は、上述した基材巻出ローラ121のモータ、第1検知ローラ122のロードセル、フィルム巻取ローラ131のモータ、第2検知ローラ132のロードセル、バックアップローラ20の回転駆動部22、バックアップローラ20の吸引機構、バックアップローラ20の給水機構、開閉弁34、乾燥炉40、ヒータ511、フィルム巻出ローラ521のモータ、第3検知ローラ522のロードセル、接合体巻取ローラ531のモータ、第4検知ローラ532のロードセルおよび表面冷却部60と、それぞれ通信可能に接続されている。また、制御部70は、後述するサーボモータ361、測定部37の空気圧源および変位センサ375とも、通信可能に接続されている。   In addition, as shown in FIG. 4, the control unit 70 controls the motor of the substrate unwinding roller 121, the load cell of the first detection roller 122, the motor of the film winding roller 131, the load cell of the second detection roller 132, and the backup. Rotation drive unit 22 for roller 20, suction mechanism for backup roller 20, water supply mechanism for backup roller 20, open / close valve 34, drying oven 40, heater 511, motor for film unwinding roller 521, load cell for third detection roller 522, bonding The motor of the body winding roller 531, the load cell of the fourth detection roller 532 and the surface cooling unit 60 are communicably connected. The control unit 70 is also communicably connected to a servomotor 361 described later, an air pressure source of the measurement unit 37, and a displacement sensor 375.

制御部70は、記憶部73に記憶されたコンピュータプログラムPやデータをメモリ72に一時的に読み出し、当該コンピュータプログラムPに基づいて、演算処理部71が演算処理を行うことにより、上記の各部を動作制御する。これにより、製造装置1における膜・触媒層接合体の製造処理が進行する。   The control unit 70 temporarily reads the computer program P and data stored in the storage unit 73 into the memory 72, and the arithmetic processing unit 71 performs arithmetic processing based on the computer program P to obtain the above-described units. Control the operation. Thereby, the manufacturing process of the membrane / catalyst layer assembly in the manufacturing apparatus 1 proceeds.

<2.進退機構および測定部について>
この製造装置1は、ノズル31の吐出口311からバックアップローラ20の吸着面21までの距離を略一定に保つための機構を有する。以下では、当該機構について説明する。図5は、バックアップローラ20および塗布部30を、バックアップローラ20の軸心方向の一方側から見た図である。図6は、バックアップローラ20および塗布部30を、ノズル31の背面側から見た図である。
<2. About the advancing and retreating mechanism and the measurement part>
The manufacturing apparatus 1 has a mechanism for keeping the distance from the discharge port 311 of the nozzle 31 to the suction surface 21 of the backup roller 20 substantially constant. The mechanism will be described below. FIG. 5 is a view of the backup roller 20 and the application section 30 as viewed from one side of the backup roller 20 in the axial direction. FIG. 6 is a view of the backup roller 20 and the application section 30 as viewed from the back side of the nozzle 31. As shown in FIG.

この製造装置1の塗布部30は、ノズル31を支持する移動テーブル35を有する。ノズル31は、水平に配置された移動テーブル35の上面に固定される。ノズル31の吐出口311は、バックアップローラ20の円筒状の吸着面21に対して、垂直に対向する。以下では、ノズル31からの触媒インクの吐出の向きと平行な方向を「第1方向」と称する。また、バックアップローラ20の軸心と平行な方向を「第2方向」と称する。   The coating unit 30 of the manufacturing apparatus 1 has a moving table 35 for supporting the nozzle 31. The nozzle 31 is fixed to the upper surface of the movable table 35 disposed horizontally. The discharge port 311 of the nozzle 31 vertically faces the cylindrical suction surface 21 of the backup roller 20. Hereinafter, the direction parallel to the discharge direction of the catalyst ink from the nozzles 31 will be referred to as “first direction”. Further, a direction parallel to the axis of the backup roller 20 is referred to as a “second direction”.

図5および図6に示すように、本実施形態の塗布部30は、一対の進退機構36と、一対の測定部37とを有する。   As shown in FIGS. 5 and 6, the application unit 30 of the present embodiment has a pair of advancing and retracting mechanisms 36 and a pair of measuring units 37.

進退機構36は、移動テーブル35とともにノズル31を第1方向に進退させるための機構である。一対の進退機構36は、移動テーブル35の下面の第2方向の両端部付近に配置されている。図5に示すように、一対の進退機構36は、それぞれ、駆動源であるサーボモータ361と、ガイドレール362と、ボールねじ363とを有する。ガイドレール362は、工場の床面に対して固定設置されたベース部360の上面に設けられ、第1方向に延びる。移動テーブル35は、ガイドレール362に沿って第1方向に進退可能に設置される。ボールねじ363は、ガイドレール362の上方に配置されている。ボールねじ363は、ガイドレール362と平行に、第1方向に延びる。ボールねじ363には、移動テーブル35の下面に設けられたナットが、組み付けられている。   The advancing and retracting mechanism 36 is a mechanism for advancing and retracting the moving table 35 and the nozzle 31 in the first direction. The pair of advancing and retracting mechanisms 36 are disposed in the vicinity of both ends in the second direction of the lower surface of the movable table 35. As shown in FIG. 5, each of the pair of advancing and retracting mechanisms 36 has a servomotor 361 as a driving source, a guide rail 362, and a ball screw 363. The guide rail 362 is provided on the upper surface of the base portion 360 fixedly installed to the floor surface of the factory and extends in the first direction. The movable table 35 is installed to be movable back and forth in the first direction along the guide rails 362. The ball screw 363 is disposed above the guide rail 362. The ball screw 363 extends in the first direction in parallel with the guide rail 362. A nut provided on the lower surface of the movable table 35 is assembled to the ball screw 363.

制御部70からの駆動信号によって、サーボモータ361を駆動させると、ボールねじ363が回転する。これにより、移動テーブル35およびノズル31が、ガイドレール362に沿って第1方向に移動する。また、ノズル31が第1方向に移動すると、バックアップローラ20の吸着面21に対して、ノズル31の吐出口311が、第1方向に接近または離間する。すなわち、吐出口311から吸着面21までの第1方向の距離(以下、「ギャップG」と称する)が変化する。   When the servomotor 361 is driven by the drive signal from the control unit 70, the ball screw 363 is rotated. Thereby, the movable table 35 and the nozzle 31 move in the first direction along the guide rail 362. Further, when the nozzle 31 moves in the first direction, the discharge port 311 of the nozzle 31 approaches or separates from the suction surface 21 of the backup roller 20 in the first direction. That is, the distance in the first direction from the discharge port 311 to the suction surface 21 (hereinafter, referred to as "gap G") changes.

なお、本実施形態では、一対の進退機構36のサーボモータ361を、互いに独立して駆動させることができる。このため、ノズル31の第2方向の両端部付近において、個別にギャップGを調整することができる。ただし、一対の進退機構36は、常に同時に動作するようになっていてもよい。また、進退機構36の数は、1つであってもよく、3つ以上であってもよい。   In the present embodiment, the servomotors 361 of the pair of advancing and retracting mechanisms 36 can be driven independently of each other. For this reason, the gap G can be individually adjusted in the vicinity of both ends of the nozzle 31 in the second direction. However, the pair of advancing and retracting mechanisms 36 may always operate simultaneously. Also, the number of advancing and retracting mechanisms 36 may be one, or three or more.

測定部37は、ギャップGの変化量を測定するための機構である。一対の測定部37は、移動テーブル35の上面の第2方向の両端部付近に配置されている。図5に示すように、一対の測定部37は、それぞれ、支持部材371、測定部本体372、ロッド373、測定子374および変位センサ375を有する。支持部材371は、移動テーブル35の上面から上方へ向けて延びている。測定部本体372は、支持部材371の上端部付近に固定されている。したがって、測定部本体372は、ノズル31に対して相対的に静止した位置に配置される。   The measuring unit 37 is a mechanism for measuring the amount of change of the gap G. The pair of measurement units 37 is disposed in the vicinity of both ends in the second direction of the upper surface of the movable table 35. As shown in FIG. 5, the pair of measurement units 37 each include a support member 371, a measurement unit main body 372, a rod 373, a measurement element 374, and a displacement sensor 375. The support member 371 extends upward from the top surface of the movable table 35. The measurement unit main body 372 is fixed in the vicinity of the upper end portion of the support member 371. Therefore, the measurement unit main body 372 is disposed at a position where it is stationary relative to the nozzle 31.

ロッド373は、測定部本体372からバックアップローラ20側へ向けて、第1方向に延びる柱状の部材である。測定子374は、ロッド373の先端に設けられている。本実施形態では、測定部本体372およびロッド373に、エアシリンダが用いられる。ロッド373および測定子374は、図外の空気圧源から測定部本体372に供給される空気圧に応じて、第1方向に進退する。   The rod 373 is a columnar member extending in the first direction from the measurement unit main body 372 toward the backup roller 20 side. The probe 374 is provided at the tip of the rod 373. In the present embodiment, an air cylinder is used for the measurement unit main body 372 and the rod 373. The rod 373 and the probe 374 advance and retract in the first direction in response to the air pressure supplied to the measurement unit main body 372 from an air pressure source not shown.

変位センサ375は、ロッド373および測定子374の変位量を検出する測定器である。ロッド373および測定子374の第1方向の位置が変化すると、変位センサ375は、その変位量を測定し、測定結果を示す信号を、制御部70へ出力する。   The displacement sensor 375 is a measuring device that detects the amount of displacement of the rod 373 and the probe 374. When the position of the rod 373 and the probe 374 in the first direction changes, the displacement sensor 375 measures the amount of displacement, and outputs a signal indicating the measurement result to the control unit 70.

図6に示すように、バックアップローラ20の吸着面21は、電解質膜92を保持する保持領域211と、保持領域211の第2方向の両側に設けられた一対の測定領域212とを有する。一対の測定領域212には、それぞれ、全周に亘って保護フィルム80が巻き付けられる。保護フィルム80には、例えば、多孔質でないポリイミド等の樹脂フィルムが用いられる。保護フィルム80の厚みは、電解質膜92の厚みと、略同一の厚みであることが好ましい。例えば、保護フィルム80の厚みは、電解質膜92の厚みの1/2倍以上かつ2倍以下であることが好ましい。   As shown in FIG. 6, the suction surface 21 of the backup roller 20 has a holding area 211 for holding the electrolyte film 92 and a pair of measurement areas 212 provided on both sides of the holding area 211 in the second direction. A protective film 80 is wound around the entire circumference of each of the pair of measurement areas 212. For the protective film 80, for example, a non-porous resin film such as polyimide is used. The thickness of the protective film 80 is preferably substantially the same as the thickness of the electrolyte membrane 92. For example, the thickness of the protective film 80 is preferably 1/2 or more and 2 or less times the thickness of the electrolyte membrane 92.

ギャップGの測定時には、保護フィルム80の表面に、測定子374が接触する。すなわち、本実施形態では、保護フィルム80の表面が、円筒状の被測定面81となる。図6中の拡大図に示したように、バックアップローラ20の吸着面21には、複数の吸着孔25が設けられているが、被測定面81には吸着孔が設けられていない。   At the time of measurement of the gap G, the probe 374 contacts the surface of the protective film 80. That is, in the present embodiment, the surface of the protective film 80 is a cylindrical measurement surface 81. As shown in the enlarged view in FIG. 6, a plurality of suction holes 25 are provided on the suction surface 21 of the backup roller 20, but no suction holes are provided on the measurement surface 81.

図7は、測定子374の付近の拡大図である。図7に示すように、本実施形態の測定子374は、第2方向に延びる軸を中心として回転可能な測定ローラ376を有する。ギャップGの測定時には、測定ローラ376が、被測定面81に接触しつつ、バックアップローラ20の回転に応じて従動回転する。これにより、被測定面81に対する測定子374の摺動が抑制される。したがって、測定子374および被測定面81の損傷を抑制しつつ、ギャップGの測定を行うことができる。   FIG. 7 is an enlarged view of the vicinity of the measuring element 374. FIG. As shown in FIG. 7, the tracing stylus 374 of the present embodiment has a measurement roller 376 rotatable about an axis extending in the second direction. At the time of measurement of the gap G, the measurement roller 376 rotates in accordance with the rotation of the backup roller 20 while being in contact with the surface to be measured 81. Thereby, the sliding of the probe 374 with respect to the measurement surface 81 is suppressed. Therefore, the gap G can be measured while suppressing damage to the measuring element 374 and the measurement surface 81.

<3.ギャップ測定時の動作について>
続いて、この製造装置1において、ギャップGを一定に維持しながら、電解質膜92の表面に触媒インクを塗布するときの動作について、図8のフローチャートを参照しつつ説明する。なお、図8のステップS1〜S9の各動作のうち、少なくともステップS2以降の動作は、制御部70が、コンピュータプログラムPに基づいて製造装置1内の各部を動作させることによって、実現される。
<3. About the operation at the time of gap measurement>
Subsequently, the operation of applying catalyst ink to the surface of the electrolyte membrane 92 while maintaining the gap G constant in the manufacturing apparatus 1 will be described with reference to the flowchart of FIG. Note that among the operations in steps S1 to S9 in FIG. 8, at least the operations after step S2 are realized by causing the control unit 70 to operate each unit in the manufacturing apparatus 1 based on the computer program P.

この製造装置1において、膜・触媒層接合体を製造するときには、まず、バックアップローラ20の吸着面21のうち、測定領域212に、保護フィルム80を巻き付ける(ステップS1)。保護フィルム80の巻き付け作業は、制御部70からの指令に基づいて製造装置1が自動的に実施してもよく、あるいは、作業者が実施してもよい。また、保護フィルム80の巻き付け作業は、膜・触媒層接合体の製造を開始する前に、予め実施されていてもよい。   In the manufacturing apparatus 1, when manufacturing a membrane / catalyst layer assembly, first, the protective film 80 is wound around the measurement area 212 of the suction surface 21 of the backup roller 20 (step S1). The winding operation of the protective film 80 may be performed automatically by the manufacturing apparatus 1 based on a command from the control unit 70, or may be performed by a worker. Moreover, the winding operation of the protective film 80 may be carried out in advance before starting the production of the membrane-catalyst layer assembly.

次に、制御部70は、バックアップローラ20の吸引機構を動作させる(ステップS2)。これにより、バックアップローラ20の吸着面21に設けられた複数の吸着孔25に負圧が生じる。このとき、吸着面21のうち、測定領域212に設けられた複数の吸着孔25は、保護フィルム80に塞がれている。このため、保持領域211の複数の吸着孔25に生じる負圧は、保護フィルム80が無い場合よりも高くなる。   Next, the control unit 70 operates the suction mechanism of the backup roller 20 (step S2). As a result, negative pressure is generated in the plurality of suction holes 25 provided on the suction surface 21 of the backup roller 20. At this time, the plurality of suction holes 25 provided in the measurement area 212 of the suction surface 21 are blocked by the protective film 80. For this reason, the negative pressure generated in the plurality of suction holes 25 in the holding area 211 is higher than that in the case without the protective film 80.

次に、制御部70は、進退機構36を動作させて、ノズル31を予め設定された位置に配置する(ステップS3)。これにより、ノズル31の吐出口311とバックアップローラ20の吸着面21とが、ギャップGを介して第1方向に対向する。続いて、制御部70は、測定部本体372に空気圧を供給することによって、ロッド373をバックアップローラ20側へ突出させる。そうすると、保護フィルム80の被測定面81に、測定子374が接触する(ステップS4)。以後、測定子374は、空気圧によって被測定面81に継続的に押し付けられる。これにより、被測定面81に対する測定子374の接触状態が、良好に保たれる。   Next, the control unit 70 operates the advancing and retracting mechanism 36 to arrange the nozzle 31 at a preset position (step S3). Thus, the discharge port 311 of the nozzle 31 and the suction surface 21 of the backup roller 20 face each other in the first direction with the gap G interposed therebetween. Subsequently, the control unit 70 causes the rod 373 to protrude toward the backup roller 20 by supplying the air pressure to the measurement unit main body 372. Then, the gauge head 374 contacts the measurement surface 81 of the protective film 80 (step S4). Thereafter, the probe 374 is continuously pressed against the measurement surface 81 by air pressure. Thereby, the contact state of the probe 374 with the surface to be measured 81 can be maintained well.

続いて、制御部70は、製造装置1内の各ローラの回転を開始させる。そうすると、バックアップローラ20の表面に、電解質膜92が導入される(ステップS5)。導入された電解質膜92は、吸着面21の保持領域211に、複数の吸着孔25の負圧によって保持されつつ、吸着面21とともに回転する。また、保護フィルム80の被測定面81も、吸着面21とともに回転する。   Subsequently, the control unit 70 starts the rotation of each roller in the manufacturing apparatus 1. Then, the electrolyte film 92 is introduced to the surface of the backup roller 20 (step S5). The introduced electrolyte membrane 92 rotates with the suction surface 21 while being held by the negative pressure of the plurality of suction holes 25 in the holding region 211 of the suction surface 21. Further, the surface to be measured 81 of the protective film 80 also rotates with the suction surface 21.

その後、制御部70は、開閉弁34を開放する。そうすると、ノズル31の吐出口311から電解質膜92の表面に向けて、触媒インクが吐出される。これにより、電解質膜92への触媒インクの塗布処理が開始される(ステップS6)。   Thereafter, the control unit 70 opens the on-off valve 34. Then, the catalyst ink is discharged from the discharge port 311 of the nozzle 31 toward the surface of the electrolyte membrane 92. Thereby, the coating process of the catalyst ink on the electrolyte membrane 92 is started (step S6).

バックアップローラ20の温度変化による膨張・収縮や、外部振動などで、吐出口311と吸着面21との間のギャップGが変化すると、測定部本体372に対する測定子374の第1方向の位置が変化する。そうすると、変位センサ375が、その変位量を測定して、測定結果を示す信号を、制御部70へ出力する(ステップS7)。制御部70は、得られた測定結果に基づいて、ギャップGの変化量を算出する(ステップS8)。   When the gap G between the discharge port 311 and the suction surface 21 changes due to expansion / contraction of the backup roller 20 due to temperature change, external vibration, etc., the position of the probe 374 in the first direction relative to the measurement portion main body 372 changes. Do. Then, the displacement sensor 375 measures the amount of displacement, and outputs a signal indicating the measurement result to the control unit 70 (step S7). The control unit 70 calculates the change amount of the gap G based on the obtained measurement result (step S8).

そして、制御部70は、算出されたギャップGの変化量を低減させるように、進退機構36のサーボモータ361をフィードバック制御する(ステップS9)。これにより、ノズル31の第1方向の位置を調整する。例えば、ギャップGが減少したときには、ノズル31を、バックアップローラ20から遠ざかる向きに移動させる。また、ギャップGが増加したときには、ノズル31を、バックアップローラ20に接近する向きに移動させる。   Then, the control unit 70 performs feedback control of the servomotor 361 of the advancing and retracting mechanism 36 so as to reduce the calculated change amount of the gap G (step S9). Thereby, the position of the nozzle 31 in the first direction is adjusted. For example, when the gap G decreases, the nozzle 31 is moved away from the backup roller 20. Also, when the gap G increases, the nozzle 31 is moved in the direction approaching the backup roller 20.

これにより、ギャップGの変化が抑えられる。すなわち、吐出口311から電解質膜92の表面までの第1方向の距離が、略一定に保たれる。その結果、電解質膜92の表面における触媒インクの塗布状態を一定に維持できる。すなわち、電解質膜92の表面に、触媒材料9bの層を、一定の膜厚で形成できる。   Thereby, the change of the gap G is suppressed. That is, the distance in the first direction from the discharge port 311 to the surface of the electrolyte membrane 92 is kept substantially constant. As a result, the coated state of the catalyst ink on the surface of the electrolyte membrane 92 can be maintained constant. That is, on the surface of the electrolyte membrane 92, a layer of the catalyst material 9b can be formed with a constant film thickness.

このように、本実施形態の製造装置1では、バックアップローラ20の吸着面21に保護フィルム80を巻き付け、保護フィルム80の表面に測定子374を接触させる。これにより、バックアップローラ20の吸着面21を損傷させることなく、ギャップGの変化量を測定できる。したがって、吸着面21の損傷による吸着力の低下や、ギャップGの測定誤差が発生することを抑制できる。   As described above, in the manufacturing apparatus 1 of the present embodiment, the protective film 80 is wound around the suction surface 21 of the backup roller 20, and the measuring element 374 is brought into contact with the surface of the protective film 80. Thereby, the amount of change of the gap G can be measured without damaging the suction surface 21 of the backup roller 20. Therefore, it is possible to suppress the reduction of the adsorption force due to the damage of the adsorption surface 21 and the occurrence of the measurement error of the gap G.

特に、本実施形態の構造では、ノズル31と測定部本体372とが、共通の移動テーブル35上に固定されている。このため、ノズル31の位置が変化したときには、ノズル31とともに、測定部本体372の位置も変位する。したがって、ノズル31の変位量と、吸着面21の変位量とを、別個に測定することなく、これらの変位量の差分に相当するギャップGの変化量を、1つの測定部37で測定できる。   In particular, in the structure of the present embodiment, the nozzle 31 and the measurement unit main body 372 are fixed on the common moving table 35. Therefore, when the position of the nozzle 31 changes, the position of the measurement unit main body 372 is also displaced along with the nozzle 31. Therefore, without measuring the displacement amount of the nozzle 31 and the displacement amount of the suction surface 21 separately, the change amount of the gap G corresponding to the difference between these displacement amounts can be measured by one measuring unit 37.

また、本実施形態の構造では、進退機構36によるノズル31の進退方向と、測定部37における測定子374の進退方向とが、いずれも第1方向となっている。すなわち、ノズル31と測定子374とは、互いに平行に移動する。このようにすれば、ノズル31の位置によって、測定子374の移動軸がずれるという問題は生じない。したがって、測定子374を用いて、ギャップGの変化量を、より正確に測定できる。   Further, in the structure of the present embodiment, the advancing and retracting direction of the nozzle 31 by the advancing and retracting mechanism 36 and the advancing and retracting direction of the tracing stylus 374 in the measurement unit 37 are both in the first direction. That is, the nozzle 31 and the tracing stylus 374 move in parallel with each other. In this way, the movement axis of the probe 374 does not shift depending on the position of the nozzle 31. Therefore, the amount of change in the gap G can be measured more accurately using the measuring element 374.

また、本実施形態の構造では、バックアップローラ20の外周面に沿って、加熱部となる乾燥炉40が設けられている。乾燥炉40は、バックアップローラ20に保持された電解質膜92を加熱するとともに、バックアップローラ20も加熱する。このため、上記のように、バックアップローラ20の熱膨張または収縮によるギャップGの変化を抑えることは、本実施形態の構造において特に重要となる。   Moreover, in the structure of this embodiment, the drying furnace 40 which becomes a heating part is provided along the outer peripheral surface of the backup roller 20. As shown in FIG. The drying furnace 40 heats the electrolyte membrane 92 held by the backup roller 20 and also heats the backup roller 20. Therefore, as described above, suppressing the change of the gap G due to the thermal expansion or contraction of the backup roller 20 is particularly important in the structure of the present embodiment.

<4.変形例>
以上、本発明の一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。
<4. Modified example>
As mentioned above, although one embodiment of the present invention was described, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment.

図9は、一変形例に係るバックアップローラ20および塗布部30を、バックアップローラ20の軸心方向の一方側から見た図である。図9の例では、測定部37が、吸着面21の変位量を測定する第1測定部37Aと、ノズル31の変位量を測定する第2測定部37Bと、を含んでいる。第1測定部37Aの測定部本体372Aと、第2測定部37Bの測定部本体372Bとは、いずれも、図示を省略した支持部材によって、工場の床面に対して静止した位置に固定されている。したがって、ノズル31が移動するときにも、2つの測定部本体372A,372Bの位置は変化しない。   FIG. 9 is a view of the backup roller 20 and the application unit 30 according to one modification as viewed from one side in the axial direction of the backup roller 20. In the example of FIG. 9, the measurement unit 37 includes a first measurement unit 37A that measures the displacement amount of the suction surface 21 and a second measurement unit 37B that measures the displacement amount of the nozzle 31. Both the measurement unit main body 372 of the first measurement unit 37A and the measurement unit main body 372B of the second measurement unit 37B are fixed at a stationary position with respect to the floor surface of the factory by a support member (not shown). There is. Therefore, even when the nozzle 31 moves, the positions of the two measurement unit main bodies 372A and 372B do not change.

第1測定部37Aの測定子374Aは、バックアップローラ20に巻かれた保護フィルム80の被測定面81に接触する。バックアップローラ20が温度変化によって膨張または収縮すると、被測定面81の変位に応じて、測定子374Aの位置が変化する。第1測定部37Aの変位センサ375Aは、当該変位量を測定して、測定結果を示す信号を制御部70へ出力する。   The tracing stylus 374A of the first measurement unit 37A contacts the measurement surface 81 of the protective film 80 wound around the backup roller 20. When the backup roller 20 expands or contracts due to a temperature change, the position of the tracing stylus 374A changes in accordance with the displacement of the measurement surface 81. The displacement sensor 375A of the first measurement unit 37A measures the amount of displacement, and outputs a signal indicating the measurement result to the control unit 70.

一方、第2測定部37Bの測定子374Bは、ノズル31の第1方向の後端面に接触する。ノズル31の第1方向の位置が変化すると、それに応じて、測定子374Bの位置が変化する。第2測定部37Bの変位センサ375Bは、当該変位量を測定して、測定結果を示す信号を制御部70へ送信する。   On the other hand, the tracing stylus 374B of the second measurement unit 37B contacts the rear end surface of the nozzle 31 in the first direction. When the position of the nozzle 31 in the first direction changes, the position of the tracing stylus 374B changes accordingly. The displacement sensor 375B of the second measurement unit 37B measures the amount of displacement, and transmits a signal indicating the measurement result to the control unit 70.

制御部70は、第1測定部37Aから得られる変位量と、第2測定部37Bから得られる変位量との差分に基づいて、ギャップGの変化量を算出する。すなわち、図9の例では、第1測定部37Aおよび第2測定部37Bによって、ギャップGの変化量を測定する測定部37が構成される。制御部70は、測定されたギャップGの変化量が小さくなるように、進退機構36のサーボモータ361を制御する。   The control unit 70 calculates the change amount of the gap G based on the difference between the displacement amount obtained from the first measurement unit 37A and the displacement amount obtained from the second measurement unit 37B. That is, in the example of FIG. 9, the first measurement unit 37A and the second measurement unit 37B constitute a measurement unit 37 that measures the amount of change of the gap G. The control unit 70 controls the servomotor 361 of the advancing and retracting mechanism 36 so that the amount of change of the measured gap G becomes small.

特に、図9の例では、第1測定部37Aの測定子374Aが、バックアップローラ20の軸心に向けられている。すなわち、測定子374Aは、バックアップローラ20の軸心に対する半径方向に進退する。このようにすれば、バックアップローラ20が軸心を中心として膨張または収縮したときに、吸着面21の変位量をより正確に測定できる。   In particular, in the example of FIG. 9, the tracing stylus 374A of the first measurement unit 37A is directed to the axis of the backup roller 20. That is, the tracing stylus 374A advances and retracts in the radial direction with respect to the axis of the backup roller 20. In this way, when the backup roller 20 expands or contracts about the axis, the displacement amount of the suction surface 21 can be measured more accurately.

なお、上述した実施形態の構造において、測定部37の測定子374を、バックアップローラ20の軸心に向かうように配置してもよい。例えば、測定部37の位置を、図5および図6の状態よりもやや低い位置に変更して、ノズル31の吐出口311と同じ高さに測定子374を配置してもよい。そうすれば、測定子374を、ノズル31の進退方向と平行かつバックアップローラ20の軸心に向かう方向に進退させることができる。   In the structure of the embodiment described above, the tracing stylus 374 of the measurement unit 37 may be disposed to be directed to the axis of the backup roller 20. For example, the position of the measurement unit 37 may be changed to a position slightly lower than the states shown in FIGS. 5 and 6, and the probe 374 may be disposed at the same height as the discharge port 311 of the nozzle 31. Then, the tracing stylus 374 can be advanced and retracted in the direction parallel to the advancing and retracting direction of the nozzle 31 and toward the axial center of the backup roller 20.

また、上記の実施形態では、バックアップローラ20が、吸着面21に電解質膜92を直接接触させて、電解質膜92を保持していた。しかしながら、バックアップローラ20は、吸着面21に他のシートを介して電解質膜92を保持してもよい。例えば、バックアップローラ20への電解質膜92の導入時に、電解質膜92とともに多孔質のシートを導入し、バックアップローラ20の吸着面21に、当該シートとともに電解質膜92を吸着保持させてもよい。   In the above embodiment, the backup roller 20 holds the electrolyte membrane 92 by bringing the electrolyte membrane 92 into direct contact with the suction surface 21. However, the backup roller 20 may hold the electrolyte membrane 92 on the suction surface 21 via another sheet. For example, when the electrolyte membrane 92 is introduced into the backup roller 20, a porous sheet may be introduced together with the electrolyte membrane 92, and the electrolyte membrane 92 may be adsorbed and held on the suction surface 21 of the backup roller 20 together with the sheet.

また、上記の実施形態では、ガイドレール362とボールねじ363とを用いた進退機構36によって、ノズル31を第1方向に進退させていた。しかしながら、ノズル31を進退させる機構は、必ずしもガイドレール362およびボールねじ363を用いた機構でなくてもよい。例えば、搬送ベルトを用いた機構や、リニアモータを用いた機構によって、ノズル31の位置を進退させるようにしてもよい。   In the above embodiment, the nozzle 31 is advanced and retracted in the first direction by the advancing and retracting mechanism 36 using the guide rail 362 and the ball screw 363. However, the mechanism for advancing and retracting the nozzle 31 may not necessarily be the mechanism using the guide rail 362 and the ball screw 363. For example, the position of the nozzle 31 may be advanced or retracted by a mechanism using a conveyance belt or a mechanism using a linear motor.

また、上記の実施形態では、バックアップローラ20の吸着面21に保護フィルム80を巻き付け、当該保護フィルム80の表面を被測定面81としていた。しかしながら、他の方法で、被測定面81を設けてもよい。例えば、バックアップローラ20の吸着面21のうち、測定領域212のみをコーティング材で覆うことによって、バックアップローラ20の外周面に、吸着孔25の無い被測定面を形成してもよい。   In the above embodiment, the protective film 80 is wound around the suction surface 21 of the backup roller 20, and the surface of the protective film 80 is used as the measurement surface 81. However, the measurement surface 81 may be provided by another method. For example, by covering only the measurement region 212 of the suction surface 21 of the backup roller 20 with the coating material, a measurement surface without the suction holes 25 may be formed on the outer peripheral surface of the backup roller 20.

また、バックアップローラ20の第2方向の中央部と両端部とを、別々の部材で形成し、中央部のみを多孔質の部材としてもよい。そして、両端部を構成する部材の外周面を、被測定面としてもよい。その場合、中央部を構成する部材の熱膨張率と、両端部を構成する部材の熱膨張率とは、略同一であることが好ましい。また、単一の円筒状の部材によって、バックアップローラ20を形成し、バックアップローラ20の第2方向の中央部のみに、多孔質化処理を施してもよい。   In addition, the central portion and both end portions in the second direction of the backup roller 20 may be formed of separate members, and only the central portion may be a porous member. And the outer peripheral surface of the member which comprises an both-ends part is good also as a measuring surface. In that case, it is preferable that the thermal expansion coefficient of the member which comprises a center part and the thermal expansion coefficient of the member which comprises both ends are substantially identical. In addition, the backup roller 20 may be formed of a single cylindrical member, and only the central portion of the backup roller 20 in the second direction may be subjected to the porosifying treatment.

また、上記の実施形態では、バックアップローラ20の保持領域211の両側に、一対の被測定面81を設けていた。しかしながら、保持領域211の片側のみに、被測定面81を設けてもよい。被測定面81は、保持領域211とは異なる第2方向の位置に設けられていればよい。   In the above embodiment, the pair of measurement surfaces 81 is provided on both sides of the holding area 211 of the backup roller 20. However, the measurement surface 81 may be provided only on one side of the holding area 211. The surface to be measured 81 may be provided at a position in the second direction different from the holding area 211.

また、上記の実施形態では、一方の面に予め触媒材料9aの層が形成された電解質膜92の他方の面に、触媒材料9bを形成する場合について説明した。しかしながら、本発明の製造装置は、表裏のいずれの面にも触媒材料の層が形成されていない電解質膜に対して、触媒材料を形成するものであってもよい。   In the above embodiment, the case where the catalyst material 9b is formed on the other surface of the electrolyte membrane 92 in which the layer of the catalyst material 9a is formed on one surface in advance has been described. However, the production apparatus of the present invention may form a catalyst material for an electrolyte membrane in which a layer of the catalyst material is not formed on any of the front and back surfaces.

また、上記の実施形態では、電解質膜の表面に触媒インクを塗布する場合について説明した。しかしながら、本発明の塗布装置は、電解質膜以外の長尺帯状の基材に対して、触媒インク以外の材料を塗布するものであってもよい。   Further, in the above embodiment, the case where the catalyst ink is applied to the surface of the electrolyte membrane has been described. However, the coating apparatus of the present invention may apply a material other than the catalyst ink to a long strip-like base material other than the electrolyte membrane.

また、塗布装置および製造装置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、上記の実施形態や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。   The detailed configurations of the coating apparatus and the manufacturing apparatus may be different from those in the drawings of the present application. In addition, each element appearing in the above-described embodiment and modification may be combined appropriately as long as no contradiction occurs.

1 製造装置
9a,9b 触媒材料
10 導入剥離部
20 バックアップローラ
21 吸着面
22 回転駆動部
25 吸着孔
30 塗布部
31 ノズル
35 移動テーブル
36 進退機構
37 測定部
37A 第1測定部
37B 第2測定部
40 乾燥炉
50 回収部
60 表面冷却部
70 制御部
80 保護フィルム
81 被測定面
92 電解質膜
211 保持領域
212 測定領域
311 吐出口
361 サーボモータ
362 ガイドレール
363 ボールねじ
372,372A,372B 測定部本体
374,374A,374B 測定子
375,375A,375B 変位センサ
376 測定ローラ
G ギャップ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 manufacturing apparatus 9a, 9b catalyst material 10 introduction | transduction peeling part 20 backup roller 21 adsorption | suction surface 22 rotation drive part 25 adsorption | suction hole 30 application part 31 nozzle 35 moving table 36 advancing / retracting mechanism 37 measurement part 37A 1st measurement part 37B 2nd measurement part 40 Drying furnace 50 Collection unit 60 Surface cooling unit 70 Control unit 80 Protective film 81 Measurement surface 92 Electrolyte film 211 Holding area 212 Measurement area 311 Discharge port 361 Servo motor 362 Guide rail 363 Ball screw 372, 372A, 372B Measurement section main body 374, 374A, 374B probe 375, 375A, 375B displacement sensor 376 measuring roller G gap

Claims (14)

長尺帯状の基材の表面に材料を塗布する塗布装置であって、
円筒状の吸着面に直接または他のシートを介して基材を保持するバックアップローラと、
前記バックアップローラをその軸心周りに回転させる回転駆動部と、
前記バックアップローラに保持された基材に向けて材料を吐出する吐出口を有するノズルと、
前記吐出口を、材料の吐出の向きと平行な第1方向に進退させる進退機構と、
前記吐出口から前記吸着面までの前記第1方向の距離の変化量を測定する測定部と、
前記測定部の測定結果に基づいて、前記進退機構を制御する制御部と、
前記吸着面とともに回転する円筒状の被測定面と、
を備え、
前記吸着面および前記被測定面のうち、前記吸着面のみに、複数の吸着孔が設けられ、
前記測定部は、前記被測定面に接触する測定子を有する塗布装置。
An application apparatus for applying a material to the surface of a long strip-like substrate,
A backup roller that holds the substrate directly on the cylindrical suction surface or through another sheet,
A rotary drive for rotating the backup roller around its axis;
A nozzle having a discharge port for discharging a material toward the base material held by the backup roller;
An advancing and retracting mechanism for advancing and retracting the discharge port in a first direction parallel to the direction of discharge of the material;
A measurement unit configured to measure a change amount of the distance in the first direction from the discharge port to the suction surface;
A control unit that controls the advancing and retracting mechanism based on the measurement result of the measuring unit;
A cylindrical measurement surface that rotates with the suction surface;
Equipped with
Among the suction surface and the measurement surface, a plurality of suction holes are provided only in the suction surface,
The said measurement part is a coating device which has a measuring element which contacts the said to-be-measured surface.
請求項1に記載の塗布装置であって、
前記吸着面の一部分に巻き付けられた保護フィルム
をさらに有し、
前記保護フィルムの表面が、前記被測定面となっている塗布装置。
The coating apparatus according to claim 1, wherein
It further has a protective film wound around a portion of the suction surface,
The coating device whose surface of the said protective film is the said to-be-measured surface.
請求項2に記載の塗布装置であって、
前記保護フィルムの厚みと、基材の厚みとが、略同一である塗布装置。
The coating apparatus according to claim 2, wherein
The coating device whose thickness of the said protective film and the thickness of a base material are substantially identical.
請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の塗布装置であって、
前記吸着面は、基材を保持する保持領域を有し、
前記被測定面は、前記軸心と平行な第2方向において、前記保持領域とは異なる位置に設けられる塗布装置。
The coating apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein
The suction surface has a holding area for holding a substrate,
The application apparatus, wherein the measurement surface is provided at a position different from the holding area in a second direction parallel to the axis.
請求項4に記載の塗布装置であって、
前記保持領域の前記第2方向の両側に、一対の前記被測定面が設けられ、
前記測定部は、一対の前記被測定面に接触する一対の前記測定子を有する塗布装置。
The coating apparatus according to claim 4, wherein
A pair of the measured surfaces is provided on both sides of the holding area in the second direction,
The said measurement part is a coating device which has a pair of said measuring element which contacts a pair of said to-be-measured surface.
請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の塗布装置であって、
前記測定部は、
前記ノズルに対して相対的に静止した測定部本体
を有し、
前記測定子は、前記測定部本体に対して進退する塗布装置。
The coating apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein
The measurement unit is
It has a measuring section main body which stands still relatively to the nozzle,
The application device in which the measuring element advances and retracts with respect to the measuring unit main body.
請求項6に記載の塗布装置であって、
前記測定子は、前記測定部本体に対して前記第1方向に進退する塗布装置。
The coating apparatus according to claim 6, wherein
The application device, wherein the measuring element advances and retracts in the first direction with respect to the measurement unit main body.
請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の塗布装置であって、
前記測定部は、
前記ノズルとともに移動しない位置に固定された測定部本体
を有し、
前記測定子は、前記測定部本体に対して進退する塗布装置。
The coating apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein
The measurement unit is
It has a measuring part main body fixed to the position which does not move with the nozzle,
The application device in which the measuring element advances and retracts with respect to the measuring unit main body.
請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載の塗布装置であって、
前記測定子は、前記バックアップローラの前記軸心に向けられている塗布装置。
The coating apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein
The application device in which the measuring element is directed to the axis of the backup roller.
請求項1から請求項9までのいずれか1項に記載の塗布装置であって、
前記測定子は、前記バックアップローラの前記軸心と平行な軸周りに回転可能な測定ローラを有し、
前記測定ローラが、前記被測定面に接触する塗布装置。
The coating apparatus according to any one of claims 1 to 9, wherein
The probe has a measurement roller rotatable about an axis parallel to the axis of the backup roller,
The coating apparatus in which the said measurement roller contacts the said to-be-measured surface.
請求項1から請求項10までのいずれか1項に記載の塗布装置であって、
前記測定部は、
前記被測定面に前記測定子を押圧するエアシリンダ
を有する塗布装置。
The coating apparatus according to any one of claims 1 to 10, wherein
The measurement unit is
The coating device which has an air cylinder which presses the said measuring element on the said to-be-measured surface.
請求項1から請求項9までのいずれか1項に記載の塗布装置であって、
前記バックアップローラに保持された基材を加熱する加熱部
をさらに備える塗布装置。
The coating apparatus according to any one of claims 1 to 9, wherein
The coating device further comprising a heating unit configured to heat the substrate held by the backup roller.
電解質膜の表面に触媒層が形成された膜・触媒層接合体の製造装置であって、
請求項1から請求項12までのいずれか1項に記載の塗布装置と、
前記塗布装置に、電解質膜の層を含む基材を導入する導入部と、
前記塗布装置から基材を回収する回収部と、
を備え、
前記ノズルは、前記バックアップローラに保持された基材に向けて、触媒材料を吐出する製造装置。
An apparatus for producing a membrane / catalyst layer assembly in which a catalyst layer is formed on the surface of an electrolyte membrane,
An application device according to any one of claims 1 to 12;
An introduction unit for introducing a base material including a layer of an electrolyte membrane into the coating apparatus;
A recovery unit for recovering the substrate from the coating device;
Equipped with
The manufacturing apparatus wherein the nozzle discharges a catalyst material toward a substrate held by the backup roller.
回転するバックアップローラの円筒状の吸着面に直接または他のシートを介して基材を保持しつつ、吐出口から材料を吐出することによって、基材の表面に材料を塗布する装置において、前記吐出口から前記吸着面までの距離の変化量を測定する測定方法であって、
a)前記吸着面とともに回転する円筒状の被測定面に、測定子を接触させる工程と、
b)前記測定子の変位に基づいて、前記吐出口から前記吸着面までの距離の変化量を算出する工程と、
を有し、
前記吸着面および前記被測定面のうち、前記吸着面のみに、複数の吸着孔が設けられている測定方法。
An apparatus for applying a material to the surface of a substrate by discharging the material from a discharge port while holding the substrate directly or through another sheet on the cylindrical suction surface of a rotating backup roller. A measuring method for measuring the amount of change in distance from an outlet to the adsorption surface,
a) bringing a measuring element into contact with a cylindrical measurement surface rotating with the suction surface;
b) calculating the amount of change in the distance from the discharge port to the suction surface based on the displacement of the measuring element;
Have
The measuring method by which several adsorption holes are provided only in the said adsorption | suction surface among the said adsorption | suction surface and the said to-be-measured surface.
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