JP7223810B2 - 接合体製造装置及び接合体製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、接合体製造装置及び接合体製造方法に関する。

例えば、特許文献１には、多孔性の電極と、非多孔性の電解質膜とを接合して燃料電池用の電解質膜・電極構造体を製造する装置が提案されている。

特開２０１９－８９９５号公報

上記のように多孔性の第１層と、非多孔性の第２層とを接合して接合体を得る場合、接合体の製造効率を高めることが求められる。そこで、ロール搬送部により、第１層及び第２層を搬送する途中で、第１層の第１接合面と第２層の第２接合面とを連続的に接合することが考えられる。この場合、例えば、第２層を保護する観点から、第２層は、第２接合面の裏面に被覆膜が剥離可能に貼着された状態で、ロール搬送部に供給される。被覆膜は、第２層を一時的に保護するものであり、接合体の構成要素ではない。このため、被覆膜は、第１接合面と第２接合面との接合後に、第２層から剥離される。

しかしながら、第２層から被覆膜を剥離することに伴って、被覆膜が第２層を第１層から離間する方向に引っ張ると、第１接合面及び第２接合面には、互いに離間する方向の力が作用する。この力が、第１接合面及び第２接合面の接合力を上回ると、例えば、第１接合面と第２接合面とが剥離して、接合体の品質が低下する懸念がある。

本発明は、上述した課題を解決することを目的とする。

本発明の一態様は、多孔性の第１層と、非多孔性の第２層とから接合体を製造する接合体製造装置であって、前記第１層は、第１接合面と、該第１接合面の裏面である第１裏面と、を有し、前記第２層は、第２接合面と、該第２接合面の裏面である第２裏面と、を有し、前記第２裏面には、被覆膜が剥離可能に貼着され、前記接合体製造装置は、前記第１層及び前記第２層を搬送する途中で、積層状態の前記第１接合面と前記第２接合面とを連続的に接合して膜付接合体を形成するロール搬送部と、前記膜付接合体の前記第２裏面から前記被覆膜を剥離して接合体を得る剥離部と、を備え、前記ロール搬送部は、回転部と、吸引部と、を有し、前記回転部の外周面は、前記第１裏面に接触する接触吸引部を有し、前記回転部は、前記接触吸引部を前記第１裏面に接触させつつ回転し、前記吸引部は、前記接触吸引部から前記第１層の細孔を通じて前記第２層を吸引することにより、前記第１層と前記第２層との積層体に、前記接触吸引部に引き付けられた被吸引部分を形成し、前記剥離部は、前記膜付接合体の前記被吸引部分の前記第２裏面から前記被覆膜を剥離する。

本発明の別の一態様は、多孔性の第１層と、非多孔性の第２層とから接合体を製造する接合体製造方法であって、前記第１層は、第１接合面と、該第１接合面の裏面である第１裏面と、を有し、前記第２層は、第２接合面と、該第２接合面の裏面である第２裏面と、を有し、前記第２裏面には、被覆膜が剥離可能に貼着され、前記接合体製造方法は、ロール搬送部により、前記第１層及び前記第２層を搬送する途中で、積層状態の前記第１接合面と前記第２接合面とを連続的に接合して膜付接合体を形成した後、前記膜付接合体の前記第２裏面から前記被覆膜を剥離して接合体を製造し、前記ロール搬送部は、回転する回転部を有し、前記接合体製造方法は、前記回転部の外周面が有する接触吸引部を、前記第１層と前記第２層との積層体の前記第１裏面に接触させつつ、前記回転部を回転させる工程と、前記接触吸引部から前記第１層の細孔を通じて前記第２層を吸引する吸引部により、前記第１層と前記第２層との積層体に、前記接触吸引部に引き付けられた被吸引部分を形成する工程と、剥離部により、前記膜付接合体の前記被吸引部分の前記第２裏面から前記被覆膜を剥離する工程と、を有する。

本発明では、ロール搬送部により、第１層及び第２層を搬送する途中で、積層状態の第１接合面と第２接合面とを連続的に接合して膜付接合体を得る。この膜付接合体の第２裏面から被覆膜を剥離して接合体を製造する。このため、被覆膜により第２層を保護しつつ、接合体を効率的に製造することができる。

また、ロール搬送部の回転部は、接触吸引部を第１裏面に接触させつつ回転する。吸引部は、接触吸引部から第１層の細孔を通じて第２層を吸引する。これにより、第１層と第２層との積層体には、接触吸引部に引き付けられた被吸引部分が形成される。つまり、被吸引部では、吸引部の吸引力によって、第２層の第２接合面が第１層の第１接合面に押し付けられる。

剥離部は、被吸引部分の第２裏面から剥離膜を剥離して接合体を得る。この場合、第２裏面から被覆膜を剥離することに伴って、被覆膜が第２層を第１層から離間する方向に引っ張っても、第１接合面と第２接合面とが剥離することを抑制できる。その結果、第１接合面と第２接合面とが良好に接合された高品質の接合体を得ることができる。従って、本発明によれば、高品質の接合体を効率的に製造することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る接合体製造装置の概略構成図である。 図２は、図１の回転部の径方向に沿った断面図である。 図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線矢視断面図である。 図４Ａは、図１の接合体製造装置により製造される接合体の概略断面図である。図４Ｂは、図４Ａの接合体を備える電解質膜・電極構造体の概略断面図である。 図５は、変形例に係る接合体製造装置の概略構成図である。 図６は、図５の回転部の径方向に沿った断面図である。 図７は、別の変形例に係る接合体製造装置の概略構成図である。 図８は、図７の回転部の径方向に沿った断面図である。 図９は、図８のＩＸ－ＩＸ線矢視断面図である。

以下の図において、同一又は同様の機能及び効果を奏する構成要素には同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する場合がある。

図１に示す本実施形態に係る接合体製造装置１０は、多孔性の第１層１２と、非多孔性の第２層１４とから接合体１６を製造する。第１層１２の好適な例としては、不図示の固体高分子形燃料電池を構成する図４Ｂのアノード電極１８又はカソード電極２０の材料が挙げられる。また、第２層１４の好適な例としては、図４Ｂの電解質膜２２の材料が挙げられる。そこで、以下では、第１層１２がアノード電極１８の材料であり、第２層１４が電解質膜２２の材料である実施例について説明する。

しかしながら、第１層１２は、アノード電極１８の材料には限定されない。例えば、第１層１２は、カソード電極２０の材料であってもよい。また、第１層１２は、固体高分子形燃料電池の構成要素でなくてもよい。第１層１２としては、多孔性である種々の構成を採用することができる。ここでの多孔性は、複数の細孔を有することにより通気性を有することをいう。第２層１４は、電解質膜２２の材料には限定されない。第２層１４としては、非多孔性である種々の構成を採用することができる。ここでの非多孔性は、通気性を有さないこと、又は第１層１２の通気性よりも低い通気性を有することをいう。

図４Ａの接合体１６は、図４Ｂに示すように、カソード電極２０の材料と接合されることにより、電解質膜・電極構造体２４を構成する。電解質膜・電極構造体２４は、何れも不図示ではあるが、セパレータに挟持されることにより発電セル（単位燃料電池）を構成する。複数の発電セルが積層されることにより、燃料電池スタックが構成される。燃料電池スタックは、例えば、燃料電池電気自動車等の燃料電池車両に搭載可能である。なお、燃料電池スタックは、燃料電池車両以外の搭載体に搭載されてもよい。また、燃料電池スタックは、定置型として用いることも可能である。

図４Ｂに示すように、電解質膜２２は、例えば、水分を含んだパーフルオロスルホン酸の薄膜等の固体高分子電解質膜（陽イオン交換膜）である。本実施形態では、電解質膜２２は、アイオノマー製である。電解質膜・電極構造体２４において、電解質膜２２は、アノード電極１８及びカソード電極２０によって挟持される。なお、電解質膜２２は、フッ素系電解質の他、ＨＣ（炭化水素）系電解質を使用することもできる。

アノード電極１８は、多孔性のアノードガス拡散層２６と、多孔性のアノード電極触媒層２８とを有する。アノードガス拡散層２６の一方の面にアノード電極触媒層２８が積層状態で接合されている。例えば、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子を、イオン導電性高分子バインダとともにアノードガス拡散層２６の表面に一様に塗布する。これにより、アノードガス拡散層２６の一方の面に、アノード電極触媒層２８を形成することができる。本実施形態では、アノード電極触媒層２８の材料は、アイオノマーを含む。

カソード電極２０は、多孔性のカソードガス拡散層３０と、多孔性のカソード電極触媒層３２とを有する。カソードガス拡散層３０の一方の面にカソード電極触媒層３２が積層状態で接合されている。例えば、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子を、イオン導電性高分子バインダとともにカソードガス拡散層３０の表面に一様に塗布する。これにより、カソードガス拡散層３０の一方の面に、カソード電極触媒層３２を形成することができる。カソード電極触媒層３２は、アイオノマーを含む材料から好適に形成される。

カソードガス拡散層３０及びアノードガス拡散層２６の各々は、カーボンペーパ又はカーボンクロス等の導電性多孔質シートから形成される。なお、カソード電極触媒層３２とカソードガス拡散層３０との間、及びアノード電極触媒層２８とアノードガス拡散層２６との間の少なくとも一方には、多孔質層（不図示）が設けられてもよい。

図４Ａに示すように、アノード電極１８の材料である第１層１２と、電解質膜２２の材料である第２層１４とを接合することで接合体１６が得られる。この接合体１６とカソード電極２０の材料とを接合することで、図４Ｂに示すように電解質膜・電極構造体２４が得られる。

図１に示すように、第１層１２は、例えば、複数個のアノード電極１８を形成することが可能な長さであり、第１巻芯３４に巻回された状態で準備される。第１層１２は、第１接合面３６と、該第１接合面３６の裏面である第１裏面３８とを有する。第１接合面３６は、アノード電極触媒層２８の材料の表面である。第１裏面３８は、アノードガス拡散層２６の材料の表面である。

第２層１４は、例えば、複数個の電解質膜２２を形成することが可能な長さであり、第２巻芯４０に巻回された状態で準備される。本実施形態では、第２層１４は、加熱により軟化する。第２層１４は、第２接合面４２と、該第２接合面４２の裏面である第２裏面４４とを有する。第２裏面４４には、被覆膜４６が剥離可能に貼着されている。本実施形態では、被覆膜４６は、第２裏面４４の全体を連続的に覆うフィルム状である。また、被覆膜４６は、例えば、柔軟性を有する樹脂等から形成される。

被覆膜４６は、接合体１６及び電解質膜・電極構造体２４の構成要素ではない。被覆膜４６は、第２層１４から接合体１６が形成されるまでの間、第２層１４を保護するために第２裏面４４に貼着されている。このため、被覆膜４６は、第２層１４が第１層１２に接合された後に、第２裏面４４から剥離される。なお、第２層１４を良好に保護する観点から、第２巻芯４０に巻回された状態の第２層１４では、被覆膜４６で覆われた第２裏面４４が第２巻芯４０の径方向の外方に向いていることが好ましい。

図１～図３を参照しつつ、本実施形態に係る接合体製造装置１０について説明する。図１に示すように、接合体製造装置１０は、ロール搬送部４８と、剥離部５０と、を備える。ロール搬送部４８は、第１層１２及び第２層１４を搬送する途中で、積層状態の第１接合面３６と第２接合面４２とを連続的に接合して膜付接合体５２を形成する。つまり、膜付接合体５２の第２裏面４４には、被覆膜４６が貼着されている。剥離部５０は、膜付接合体５２の第２裏面４４から被覆膜４６を剥離して接合体１６を得る。

具体的には、ロール搬送部４８は、搬送機構５４と、回転部５６と、吸引部５８と、加熱部６０と、を有している。搬送機構５４は、第１巻出ローラ６２と、第２巻出ローラ６４と、第１ガイドローラ６６と、第２ガイドローラ６８と、接合体巻取ローラ７０と、第３ガイドローラ７２と、を有する。

第１巻出ローラ６２は、第１巻芯３４を回転可能に支持する。第１巻出ローラ６２が回転すると、第１巻芯３４から回転部５６に向かって第１層１２が供給される。本実施形態では、第１層１２は、第１接合面３６が上を向き、第１裏面３８が下を向く状態で、回転部５６に向かって供給される。第２巻出ローラ６４は、第２巻芯４０を回転可能に支持する。第２巻出ローラ６４が回転すると、第２巻芯４０から回転部５６に向かって第２層１４が供給される。本実施形態では、第２接合面４２が下を向き、被覆膜４６で覆われた第２裏面４４が上を向く状態で、第２層１４が回転部５６に供給される。

第１ガイドローラ６６は、第１巻出ローラ６２と回転部５６との間に介在して、第１層１２の搬送をガイドする。第２ガイドローラ６８は、第２巻出ローラ６４と回転部５６との間に介在して、第２層１４の搬送をガイドする。

接合体巻取ローラ７０は、第３巻芯７３を回転可能に支持する。接合体巻取ローラ７０が回転すると、回転部５６及び剥離部５０を介して得られた接合体１６が第３巻芯７３に巻き取られる。第３ガイドローラ７２は、回転部５６と接合体巻取ローラ７０との間に介在して、接合体１６の搬送をガイドする。

図２及び図３に示すように、回転部５６は、回転部本体７４と、支持軸部７６とを有する。図３に示すように、回転部本体７４は、該回転部本体７４の軸方向に延在する略円筒状である。回転部本体７４の内部には、中空部７８が形成されている。回転部本体７４の軸方向の一端面は、閉塞部８０により閉塞されている。閉塞部８０の径方向の中心には、回転部本体７４の外側に向かって突出する軸部８２が設けられている。軸部８２は、回転部本体７４の軸方向に沿って延在する。軸部８２は、例えば、第１ベアリング８４を介して、不図示の支持機構に回転可能に支持されている。

回転部本体７４の軸方向の他端には、円筒状の突出部８６が設けられている。突出部８６の外径は、回転部本体７４の外径よりも小さい。また、突出部８６の内径は、回転部本体７４の内径よりも小さい。突出部８６の内側は、中空部７８に連通している。

回転部本体７４の外周面は、接触吸引部８８を有する。図１のロール搬送部４８による第１層１２及び第２層１４の搬送時に、回転部本体７４は、接触吸引部８８を第１裏面３８に接触させつつ回転する。換言すると、回転する回転部本体７４の外周面が第１裏面３８と接触する位置を通るときに、回転部本体７４の外周面は、接触吸引部８８を構成する。

図３に示すように、回転部本体７４では、接触吸引部８８の軸方向の中央部の外径が、接触吸引部８８の軸方向の両端部の外径よりも小さい。このため、回転部５６の径方向に沿って見た接触吸引部８８は、該接触吸引部８８の軸方向の両端部よりも接触吸引部８８の中央部が凹む方向に湾曲している。

回転部本体７４は、中空部７８の内部と外部とを連通させる複数の貫通孔９０を有する。なお、貫通孔９０の個数及び形状は特に限定されるものではない。本実施形態では、回転部本体７４の周方向の全体に貫通孔９０が形成されている。また、接触吸引部８８の軸方向の全体に貫通孔９０が形成されている。

支持軸部７６は、回転部本体７４を回転可能に支持する。なお、回転部本体７４は、不図示のモータ等によって回転駆動されてもよい。また、回転部本体７４は、例えば、搬送機構５４により搬送される第１層１２の第１裏面３８に接触することによって回転してもよい。

支持軸部７６は、回転部本体７４の中空部７８の内側に配置される挿入部９２を有する。挿入部９２は、回転部本体７４の軸方向に沿って延在する。支持軸部７６は、回転しない状態で、不図示の支持機構に支持されている。挿入部９２は、支持軸部７６の延在方向の一端部に設けられている。支持軸部７６は、挿入部９２から延在する小径部９４を有する。小径部９４は、回転部本体７４の突出部８６の内側に配置される。小径部９４の外径は、突出部８６の内径よりも小さい。小径部９４の外周面と突出部８６の内周面との間には、第２ベアリング９６が設けられている。これにより、回転部本体７４は、支持軸部７６に回転可能に支持されている。

挿入部９２は、中空部７８の内側から接触吸引部８８に向く部分に吸引室９８を有する。吸引室９８は、挿入部９２の径方向の外側から中心に向かう方向に挿入部９２を切り欠いた形状である。また、吸引室９８は、接触吸引部８８の軸方向の中央部（後述する連通領域１００）に設けられた貫通孔９０と連通する。挿入部９２の軸方向で、吸引室９８の両端よりも外側には、遮蔽部１０２が設けられている。遮蔽部１０２の外径は、回転部本体７４の内径よりも僅かに小さく設定される。このため、遮蔽部１０２が、接触吸引部８８の軸方向の両端部（後述する非連通領域１０４）に設けられた貫通孔９０に向くことで、これらの貫通孔９０と吸引室９８との連通が遮られる。

挿入部９２は、吸引室９８とは別に加熱室１０６を有する。図２に示すように、加熱室１０６は、吸引室９８から回転部本体７４の回転方向と反対方向に離れた位置に配置されている。加熱室１０６は、挿入部９２の径方向の外側から中心に向かう方向に挿入部９２を切り欠いた形状である。また、図３に示すように、加熱室１０６は、回転部本体７４の軸方向の全体に設けられた貫通孔９０と連通する。このため、挿入部９２の軸方向における加熱室１０６の長さは、挿入部９２の軸方向における吸引室９８の長さよりも長い。

支持軸部７６は、吸引路１０８と、熱風供給路１１０と、をさらに有する。吸引路１０８は、吸引室９８から小径部９４の内部を通って延在する。また、図１に示すように、吸引路１０８の吸引室９８と反対の端部は、支持軸部７６の外部に配置された吸引部５８に接続される。つまり、吸引路１０８は、吸引室９８と、吸引部５８とを連通させる。図３に示すように、熱風供給路１１０は、加熱室１０６から小径部９４の内部を通って延在する。また、図１に示すように、熱風供給路１１０の加熱室１０６と反対の端部は、支持軸部７６の外部に配置された加熱部６０に接続される。つまり、熱風供給路１１０は、加熱室１０６と、加熱部６０とを連通させる。

図１に示すように、搬送機構５４によりそれぞれ搬送された第１層１２及び第２層１４が回転部５６の接触吸引部８８に到達したとき、第１層１２及び第２層１４は、第１接合面３６と第２接合面４２とが積層された積層体の状態となっている。図２及び図３に示すように、吸引部５８は、接触吸引部８８から第１層１２の細孔を通じて第２層１４を吸引することにより、第１層１２と第２層１４との積層体に、接触吸引部８８に引き付けられた被吸引部分１１２を形成する。

具体的には、吸引部５８は、吸引路１０８を介して吸引室９８を吸引して負圧にする。つまり、吸引部５８は、中空部７８内の吸引室９８に負圧部９９を形成する。これにより、接触吸引部８８では、負圧部９９に連通する貫通孔９０を介して積層体が吸引されて、被吸引部分１１２が形成される。なお、吸引部５８としては、例えば、吸引ポンプ等の公知の構成を用いることができる。

被吸引部分１１２では、吸引部５８の吸引力により、第２層１４が第１層１２を挟んで接触吸引部８８に引き付けられている。このため、被吸引部分１１２では、第２層１４の第２接合面４２が、第１層１２の第１接合面３６に押し付けられている。このように、互いに接近する方向に加圧力が加えられた第１接合面３６と第２接合面４２とが接合されることで、膜付接合体５２が形成される。この接合体製造装置１０では、第１接合面３６と第２接合面４２との接合が、主に、吸引部５８の吸引力を利用して行われる。この場合、第１接合面３６と第２接合面４２との接合時に、第１層１２及び第２層１４に加えられる荷重が必要以上に大きくなることを回避できる。このため、例えば、第１層１２のアノードガス拡散層２６の材料に含まれる繊維等への負荷を低減しつつ膜付接合体５２を形成することができる。

上記の通り、吸引室９８は、接触吸引部８８の軸方向の中央部に設けられた貫通孔９０と連通する。また、吸引室９８は、接触吸引部８８の軸方向の両端部に設けられた貫通孔９０とは連通しない。このため、接触吸引部８８には、貫通孔９０を介して負圧部９９と連通する連通領域１００と、負圧部９９と連通しない非連通領域１０４とが形成される。被吸引部分１１２の第１裏面３８は、連通領域１００と、非連通領域１０４との両方に接触する。

なお、第１層１２が有する複数の細孔は、第１層１２の厚さ方向及び幅方向を含む種々の方向に互いに連通している。このため、吸引部５８により吸引室９８を負圧にすると、連通領域１００の貫通孔９０と、第１層１２の細孔とを通じて、第１層１２に積層された第２層１４の全体が接触吸引部８８に引き付けられる。その結果、被吸引部分１１２は、非連通領域１０４を含む接触吸引部８８の全体に接触する。また、被吸引部分１１２では、第２接合面４２の全体が、第１接合面３６に押し付けられている。

ここで、複数の層から構成される膜付接合体５２は、第１裏面３８の幅方向の中央部が、該幅方向の両端部よりも突出する方向に湾曲し易い傾向にある。換言すると、膜付接合体５２では、第１接合面３６の幅方向の中央部が、該幅方向の両端部よりも陥没する方向に湾曲し易い傾向にある。このため、上記のように接触吸引部８８が湾曲していることで、接触吸引部８８に第１裏面３８を良好に接触させることができる。これにより、吸引部５８による吸引力を被吸引部分１１２に良好に伝えることができる。ひいては、被吸引部分１１２の第２接合面４２を第１接合面３６に良好に押し付けた状態で維持することが可能になる。

加熱部６０は、第１接合面３６と第２接合面４２との接合前に、第２層１４を加熱して軟化させる。すなわち、搬送機構５４に搬送される第１層１２及び第２層１４は、接触吸引部８８に到達する前に、加熱部６０により加熱される位置に到達する。なお、本実施形態では、搬送機構５４により搬送される第１層１２が、加熱部６０により加熱される位置に到達した時点では、該第１層１２には、第２層１４が積層されていない状態である。

加熱部６０は、熱風供給路１１０を介して加熱室１０６に熱風を供給する。加熱部６０により加熱室１０６に供給された熱風は、貫通孔９０を介して加熱室１０６から排出される。貫通孔９０を介して加熱室１０６から排出された熱風は、第１層１２の細孔を通じて第２層１４を加熱する。上記の通り、加熱室１０６は、回転部本体７４の軸方向の全体に設けられた貫通孔９０と連通する。このため、回転部本体７４の軸方向の全体を利用して、第２層１４を良好に加熱して軟化させることができる。

つまり、接合体製造装置１０では、加熱部６０によって軟化させた状態の第２層１４を接触吸引部８８に送ることができる。上記の通り、本実施形態では、第１接合面３６及び第２接合面４２は、何れもアイオノマーを含む。このため、軟化した第２接合面４２を、接触吸引部８８において第１接合面３６と混ざり合った状態にすることが容易である。また、軟化した第２層１４は、多孔性の第１接合面３６が有する凹凸構造に容易に入り込むことができる。

これらによって、接触吸引部８８では、第１層１２と第２層１４とを速やかに接合することができる。また、接合された第１接合面３６と第２接合面４２との間にアンカー効果を生じさせることができるため、第１層１２と第２層１４とを高強度に接合できる。

加熱部６０が加熱室１０６に供給する熱風は、第２層１４を軟化させること（ガラス転移点以上の温度とすること）が可能な温度のガスであればよい。熱風の例としては、加熱した空気、加熱した不活性ガス等が挙げられる。また、第１接合面３６と第２接合面４２との接合を速やかに且つ安定して行う観点から、熱風は、加湿されていることが好ましい。さらに、熱風は、水蒸気であってもよい。

剥離部５０は、膜付接合体５２の被吸引部分１１２の第２裏面４４から被覆膜４６を剥離する。具体的には、剥離部５０は、被覆膜巻取ローラ１１４と、ガイド部１１６とを有する。被覆膜巻取ローラ１１４は、第４巻芯１１８を回転可能に支持する。被覆膜巻取ローラ１１４が回転すると、膜付接合体５２から剥離された被覆膜４６が第４巻芯１１８に巻き取られる。

ガイド部１１６は、回転部５６から被覆膜巻取ローラ１１４へと向かう被覆膜４６をガイドする。具体的には、ガイド部１１６は、回転部５６と反対側で被吸引部分１１２と向かい合う位置に回転可能に配置される。換言すると、接触吸引部８８とガイド部１１６との間に膜付接合体５２が配置される。

また、ガイド部１１６は、該ガイド部１１６の外周面を被覆膜４６に接触させた状態で、回転部５６の回転方向と反対方向に回転する。つまり、被覆膜４６は、第２巻出ローラ６４から接触吸引部８８に到達するまでは第２裏面４４に貼着された状態で維持される。接触吸引部８８に到達した被覆膜４６は、ガイド部１１６の外周面に接触することにより、第２裏面４４から剥離される方向へと搬送向きが変えられて被覆膜巻取ローラ１１４に向かう。このため、剥離部５０は、吸引部５８の吸引により第２接合面４２が第１接合面３６に押し付けられた状態の被吸引部分１１２から被覆膜４６を剥離する。

なお、上記の通り、加熱部６０で第２層１４が加熱されるとき、第２層１４に貼着された被覆膜４６も加熱される。このため、剥離部５０には、加熱された状態の被覆膜４６が送られている。被覆膜４６は、加熱されることで、変形し易くなっているため、剥離部５０において変更可能な搬送向きの範囲は広くなっている。このような被覆膜４６は、第２裏面４４から容易に剥離することができる。

剥離部５０で得られた接合体１６は、上記の通り、第３ガイドローラ７２により接合体巻取ローラ７０にガイドされる。このため、接合体製造装置１０では、接合体巻取ローラ７０に巻き取られた状態の接合体１６を得ることができる。

以下、本実施形態に係る接合体製造方法について、接合体製造装置１０を用いて実施する場合を例に挙げて説明する。この接合体製造方法では、先ず、搬送機構５４により、第１層１２、第２層１４の搬送を開始する。これにより、第１層１２は、第１巻芯３４から回転部５６に向かって搬送される。第２層１４は、第２巻芯４０から回転部５６に向かって搬送される。

次に、搬送中の第２層１４を加熱し軟化させる加熱工程を行う。加熱工程では、加熱部６０により加熱室１０６に熱風を供給する。この熱風を、加熱室１０６に連通する貫通孔９０から排出させる。これにより、第１層１２の細孔を通じて、第２層１４を加熱して軟化させることができる。また、加熱工程では、例えば、加熱室１０６に加湿した熱風を供給することにより、第１層１２及び第２層１４を加熱するとともに、加湿することが好ましい。

次に、搬送中の第１層１２と第２層１４とを積層して積層体を形成する。次に、回転部５６の接触吸引部８８を積層体の第１裏面３８に接触させつつ、回転部５６を回転させる。次に、吸引部５８により、接触吸引部８８から第１層１２の細孔を通じて第２層１４を吸引する。これにより、積層体に接触吸引部８８に引き付けられた被吸引部分１１２を形成する。被吸引部分１１２では、第２接合面４２が第１接合面３６に押し付けられた状態となる。このため、第１接合面３６と第２接合面４２とが接合されて膜付接合体５２が得られる。

次に、剥離部５０により、膜付接合体５２の被吸引部分１１２の第２裏面４４から被覆膜４６を剥離する。つまり、吸引部５８の吸引力により、第２接合面４２が第１接合面３６に押し付けられた状態の膜付接合体５２から、被覆膜４６を剥離して接合体１６を得る。この接合体１６は、第３ガイドローラ７２を介して接合体巻取ローラ７０に巻き取られる。第２裏面４４から剥離された被覆膜４６は、ガイド部１１６を介して被覆膜巻取ローラ１１４に巻き取られる。

以上から、本実施形態に係る接合体製造装置１０及び接合体製造方法では、ロール搬送部４８により、第１層１２及び第２層１４を搬送する途中で、積層状態の第１接合面３６と第２接合面４２とを連続的に接合して膜付接合体５２を得る。この膜付接合体５２の第２裏面４４から被覆膜４６を剥離して接合体１６を製造する。このため、被覆膜４６により第２層１４を保護しつつ、接合体１６を効率的に製造することができる。

また、ロール搬送部４８の回転部５６は、積層体に、接触吸引部８８に引き付けられた被吸引部分１１２を形成する。この被吸引部分１１２では、吸引部５８の吸引力によって、第２接合面４２が第１接合面３６に押し付けられている。剥離部５０は、被吸引部分１１２の第２裏面４４から剥離膜を剥離して接合体１６を得る。

この場合、第２裏面４４から被覆膜４６を剥離することに伴って、被覆膜４６が第２層１４を第１層１２から離間する方向に引っ張っても、第１接合面３６と第２接合面４２とが剥離することを抑制できる。その結果、第１接合面３６と第２接合面４２とが良好に接合された高品質の接合体１６を得ることができる。従って、本実施形態に係る接合体製造装置１０及び接合方法によれば、高品質の接合体１６を効率的に製造することができる。

上記の実施形態では、被覆膜４６は、第２裏面４４を連続的に覆う。剥離部５０は、回転部５６と反対側で被吸引部分１１２と向かい合う位置に回転可能に配置されるガイド部１１６を有する。ガイド部１１６は、ガイド部１１６の外周面を被覆膜４６に接触させた状態で、回転部５６の回転方向と反対方向に回転する。この場合、上記のようにガイド部１１６を設ける簡単な構成によって、被吸引部分１１２の第２裏面４４から被覆膜４６を精度良く剥離して、高品質の接合体１６を得ることが可能になる。

上記の実施形態では、回転部５６は、接触吸引部８８の軸方向の中央部の外径が、接触吸引部８８の軸方向の両端部の外径よりも小さい。回転部５６の軸方向に沿った断面において、接触吸引部８８は、接触吸引部８８の軸方向の両端部よりも中央部が凹む方向に湾曲する。この場合、上記の通り、接触吸引部８８に第１裏面３８を良好に接触させて、吸引部５８による吸引力を被吸引部分１１２に良好に伝えることができる。これにより、被吸引部分１１２の第２接合面４２を第１接合面３６に押し付けた状態で維持することが可能になる。その結果、第１接合面３６と第２接合面４２とを良好に接合することができる。また、第１接合面３６と第２接合面４２とが良好に接合された状態を維持しつつ、被覆膜４６を剥離することが可能になる。ひいては、高品質の接合体１６を効率的に得ることが可能になる。

上記の実施形態では、回転部５６は、外周面を有する回転部本体７４を有する。回転部本体７４の内部には、中空部７８が形成される。回転部本体７４は、中空部７８の内部と外部とを連通させる貫通孔９０を有する。吸引部５８は、中空部７８の少なくとも一部に負圧部９９を形成する。吸引部５８は、負圧部９９と、負圧部９９に連通する貫通孔９０とを介して被吸引部分１１２を形成する。この場合、吸引部５８により中空部７８を吸引する簡単な構成により、高品質の接合体１６を効率的に得ることが可能になる。

上記の実施形態では、回転部本体７４の接触吸引部８８は、貫通孔９０を介して負圧部９９と連通する連通領域１００と、負圧部９９と連通しない非連通領域１０４と、を有する。非連通領域１０４は、回転部本体７４の軸方向で、連通領域１００の両端よりも外側に配置される。被吸引部分１１２の第１裏面３８は、連通領域１００と、非連通領域１０４と、の両方に接触する。

ここで、例えば、連通領域１００に、第１裏面３８に十分に覆われていない貫通孔９０が生じると、当該貫通孔９０を介して負圧部９９の外部から内部に向かって、被吸引部分１１２の吸引には寄与しないガスの流れが生じる。この場合、吸引部５８により被吸引部分１１２を吸引する力が低下する懸念がある。本実施形態の接触吸引部８８では、上記のように非連通領域１０４が設けられることで、連通領域１００の全体を第１裏面３８で覆うことが容易になる。このため、接触吸引部８８に被吸引部分１１２を良好に引き付けることが可能になる。ひいては、第１接合面３６と第２接合面４２とが良好に接合された接合体１６を得ることが可能になる。

上記の実施形態では、貫通孔９０は、連通領域１００及び非連通領域１０４の両方に形成される。回転部５６は、回転部本体７４を回転可能に支持する支持軸部７６を有する。支持軸部７６は、中空部７８の内側に配置される挿入部９２を有する。挿入部９２の連通領域１００に向く部分は、中空部７８に吸引室９８を形成する。吸引部５８は、吸引室９８を負圧にして負圧部９９を形成する。挿入部９２の非連通領域１０４に向く部分（遮蔽部１０２）は、非連通領域１０４に配置された貫通孔９０と吸引室９８との連通を遮る。

この場合、挿入部９２に対して吸引室９８を形成することで、中空部７８内の所望の位置に負圧部９９を配置することが可能になる。また、非連通領域１０４に貫通孔９０を設けても、挿入部９２の吸引室９８を除く部分（遮蔽部１０２）により、非連通領域１０４の貫通孔９０と吸引室９８（負圧部９９）との連通を遮ることができる。つまり、貫通孔９０の有無に関わらず、非連通領域１０４を容易に形成することができる。このため、例えば、回転部５６における接触吸引部８８の配置と、第１層１２及び第２層１４の各々の寸法との少なくとも何れかに合わせて、連通領域１００と非連通領域１０４とを高精度に配置することができる。その結果、接触吸引部８８に被吸引部分１１２を一層良好に引き付けることが可能になり、第１接合面３６と第２接合面４２とが良好に接合された接合体１６を得ることが可能になる。

上記の実施形態では、ロール搬送部４８は、第１接合面３６と第２接合面４２との接合前に、第２層１４を加熱して軟化させる加熱部６０を有する。挿入部９２は、中空部７８に吸引室９８とは別に加熱室１０６を形成する。加熱室１０６は、吸引室９８から回転部本体７４の回転方向と反対方向に離れた位置に配置される。加熱部６０は、加熱室１０６に熱風を供給する。加熱室１０６に供給された熱風は、貫通孔９０を介して加熱室１０６から排出されることで、第１層１２の細孔を通じて第２層１４を加熱する。

この場合、挿入部９２に対して加熱室１０６を形成することにより、回転部５６において第２層１４を加熱することが可能になる。このため、接合体製造装置１０の大型化を抑制しつつ、第２層１４を加熱して、第１接合面３６と第２接合面４２とが良好に接合された接合体１６を得ることが可能になる。また、加熱室１０６に加湿された熱風を供給することで、第１接合面３６及び第２接合面４２を加湿することが可能になる。このため、接合体製造装置１０の大型化を抑制しつつ、第１接合面３６及び第２接合面４２を加湿して、第１接合面３６と第２接合面４２とが良好に接合された接合体１６を得ることが可能になる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を取り得る。

上記の実施形態では、搬送機構５４により搬送される第１層１２が、加熱部６０により加熱される位置（以下、加熱位置ともいう）に到達した時点では、該第１層１２には、第２層１４が積層されていない。しかしながら、例えば、図５及び図６に示すように、搬送機構５４により搬送される第１層１２と第２層１４とが積層された状態で、第１層１２は加熱位置に到達してもよい。例えば、図５に示すように、回転部５６に対する、第１巻出ローラ６２、第１ガイドローラ６６、第２巻出ローラ６４及び第２ガイドローラ６８の相対位置を調整すること等によって、加熱位置に積層体を送ることができる。

図５及び図６に示す実施形態では、加熱室１０６に連通する貫通孔９０に第２層１４が一層近づけられている。この状態の第２層１４に、第１層１２の細孔を通じて熱風を供給することができる。このため、第２層１４を一層効率的に加熱することが可能になる。

上記の実施形態では、挿入部９２は、中空部７８に加熱室１０６を形成する。しかしながら、挿入部９２は、加熱室１０６を形成しなくてもよい。すなわち、不図示ではあるが、挿入部９２は、中空部７８に吸引室９８のみを形成してもよい。この場合、加熱部６０は、例えば、回転部５６と第２巻出ローラ６４との間において、回転部５６に到達する前の第２層１４に熱風を供給してもよい。なお、熱風は、加湿されていることが好ましい。また、加熱部６０は、熱風を供給することに代えて、ヒータ等によって第２層１４を加熱してもよい。

上記の実施形態では、回転部５６は、支持軸部７６を有する。しかしながら、例えば、図７～図９に示すように、接合体製造装置１０は、図１～図３の回転部５６に代えて、支持軸部７６を有さない回転部１２０を備えてもよい。以下、図７～図９の回転部１２０について、図１～図３の回転部５６との相違点を主に説明する。

図７～図９の回転部１２０の回転部本体１２２は、突出部８６の外周に第３ベアリング１２４が設けられている。また、回転部本体１２２は、第３ベアリング１２４を介して不図示の支持機構に回転可能に支持されている。回転部本体１２２の内部に形成された中空部７８は、突出部８６の内側を介して吸引部５８と連通する。このため、吸引部５８が中空部７８を吸引することにより、該中空部７８の全体に負圧部９９が形成される。

回転部本体１２２では、接触吸引部８８の軸方向の中央部にのみ貫通孔９０が形成されている。すなわち、接触吸引部８８の連通領域１００にのみ貫通孔９０が形成されている。接触吸引部８８の非連通領域１０４は、貫通孔９０を有さないことで、負圧部９９と連通しない。

回転部本体１２２の中空部７８の内部には、図１～図３の加熱室１０６が形成されていない。このため、加熱部６０は、図１～図３の加熱室１０６に熱風を供給しない。加熱部６０は、例えば、回転部１２０と第２巻出ローラ６４との間において、回転部１２０に到達する前の第２層１４に熱風を供給する。なお、熱風は、加湿されていることが好ましい。また、加熱部６０は、熱風を供給することに代えて、ヒータ等によって第２層１４を加熱してもよい。

上記のように構成される図７～図９の接合体製造装置１０においても、吸引部５８により中空部７８を負圧にすることで、接触吸引部８８に被吸引部分１１２を引き付けることができる。このため、剥離部５０により第２裏面４４から被覆膜４６を剥離することに伴って、被覆膜４６が第２層１４を第１層１２から離間する方向に引っ張っても、第１接合面３６と第２接合面４２とが剥離することを抑制できる。その結果、高品質の接合体１６を効率的に製造することができる。また、図７～図９の接合体製造装置１０では、図２及び図３の支持軸部７６を有さないことで、回転部１２０の構成を簡素にすることができる。

１０…接合体製造装置 １２…第１層
１４…第２層 １６…接合体
３６…第１接合面 ３８…第１裏面
４２…第２接合面 ４４…第２裏面
４６…被覆膜 ４８…ロール搬送部
５０…剥離部 ５２…膜付接合体
５６、１２０…回転部 ５８…吸引部
６０…加熱部 ７４、１２２…回転部本体
７６…支持軸部 ７８…中空部
８８…接触吸引部 ９０…貫通孔
９２…挿入部 ９８…吸引室
９９…負圧部 １００…連通領域
１０４…非連通領域 １０６…加熱室
１１２…被吸引部分 １１６…ガイド部

Claims (10)

1. 多孔性の第１層と、非多孔性の第２層とから接合体を製造する接合体製造装置であって、
   前記第１層は、第１接合面と、該第１接合面の裏面である第１裏面と、を有し、
   前記第２層は、第２接合面と、該第２接合面の裏面である第２裏面と、を有し、
   前記第２裏面には、被覆膜が剥離可能に貼着され、
   前記接合体製造装置は、
   前記第１層及び前記第２層を搬送する途中で、積層状態の前記第１接合面と前記第２接合面とを連続的に接合して膜付接合体を形成するロール搬送部と、
   前記膜付接合体の前記第２裏面から前記被覆膜を剥離して接合体を得る剥離部と、
   を備え、
   前記ロール搬送部は、回転部と、吸引部と、を有し、
   前記回転部の外周面は、前記第１裏面に接触する接触吸引部を有し、
   前記回転部は、前記接触吸引部を前記第１裏面に接触させつつ回転し、
   前記吸引部は、前記接触吸引部から前記第１層の細孔を通じて前記第２層を吸引することにより、前記第１層と前記第２層との積層体に、前記接触吸引部に引き付けられた被吸引部分を形成し、
   前記剥離部は、前記膜付接合体の前記被吸引部分の前記第２裏面から前記被覆膜を剥離する、接合体製造装置。
2. 請求項１記載の接合体製造装置において、
   前記被覆膜は、前記第２裏面を連続的に覆い、
   前記剥離部は、前記回転部と反対側で前記被吸引部分と向かい合う位置に回転可能に配置されるガイド部を有し、
   前記ガイド部は、該ガイド部の外周面を前記被覆膜に接触させた状態で、前記回転部の回転方向と反対方向に回転する、接合体製造装置。
3. 請求項１又は２記載の接合体製造装置において、
   前記回転部では前記接触吸引部の軸方向の中央部の外径が、前記接触吸引部の軸方向の両端部の外径よりも小さく、
   前記回転部の軸方向に沿った断面において、前記接触吸引部は、前記両端部よりも前記中央部が凹む方向に湾曲する、接合体製造装置。
4. 請求項１～３の何れか１項に記載の接合体製造装置において、
   前記回転部は、前記外周面を有する回転部本体を有し、
   前記回転部本体の内部には、中空部が形成され、
   前記回転部本体は、前記中空部の内部と外部とを連通させる貫通孔を有し、
   前記吸引部は、前記中空部の少なくとも一部に負圧部を形成し、
   前記吸引部は、前記負圧部と、該負圧部に連通する前記貫通孔とを介して前記被吸引部分を形成する、接合体製造装置。
5. 請求項４記載の接合体製造装置において、
   前記回転部本体の前記接触吸引部は、前記貫通孔を介して前記負圧部と連通する連通領域と、前記負圧部と連通しない非連通領域と、を有し、
   前記非連通領域は、前記回転部本体の軸方向で、前記連通領域の両端よりも外側に配置され、
   前記被吸引部分の前記第１裏面は、前記連通領域と、前記非連通領域と、の両方に接触する、接合体製造装置。
6. 請求項５記載の接合体製造装置において、
   前記非連通領域は、前記貫通孔を有さない、接合体製造装置。
7. 請求項１～６の何れか１項に記載の接合体製造装置において、
   前記ロール搬送部は、前記第１接合面と前記第２接合面との接合前に、前記第２層を加熱して軟化させる加熱部を有する、接合体製造装置。
8. 請求項５記載の接合体製造装置において、
   前記貫通孔は、前記連通領域及び前記非連通領域の両方に形成され、
   前記回転部は、前記回転部本体を回転可能に支持する支持軸部を有し、
   前記支持軸部は、前記中空部の内側に配置される挿入部を有し、
   前記挿入部の前記連通領域に向く部分は、前記中空部に吸引室を形成し、
   前記吸引部は、前記吸引室を負圧にして前記負圧部を形成し、
   前記挿入部の前記非連通領域に向く部分は、前記非連通領域に配置された前記貫通孔と前記吸引室との連通を遮る、接合体製造装置。
9. 請求項８記載の接合体製造装置において、
   前記ロール搬送部は、前記第１接合面と前記第２接合面との接合前に、前記第２層を加熱して軟化させる加熱部を有し、
   前記挿入部は、前記中空部に前記吸引室とは別に加熱室を形成し、
   前記加熱室は、前記吸引室から前記回転部本体の回転方向と反対方向に離れた位置に配置され、
   前記加熱部は、前記加熱室に熱風を供給し、
   前記加熱室に供給された前記熱風は、前記貫通孔を介して前記加熱室から排出されることで、前記第１層の前記細孔を通じて前記第２層を加熱する、接合体製造装置。
10. 多孔性の第１層と、非多孔性の第２層とから接合体を製造する接合体製造方法であって、
    前記第１層は、第１接合面と、該第１接合面の裏面である第１裏面と、を有し、
    前記第２層は、第２接合面と、該第２接合面の裏面である第２裏面と、を有し、
    前記第２裏面には、被覆膜が剥離可能に貼着され、
    前記接合体製造方法は、
    ロール搬送部により、前記第１層及び前記第２層を搬送する途中で、積層状態の前記第１接合面と前記第２接合面とを連続的に接合して膜付接合体を形成した後、前記膜付接合体の前記第２裏面から前記被覆膜を剥離して接合体を製造し、
    前記ロール搬送部は、回転する回転部を有し、
    前記接合体製造方法は、
    前記回転部の外周面が有する接触吸引部を、前記第１層と前記第２層との積層体の前記第１裏面に接触させつつ、前記回転部を回転させる工程と、
    前記接触吸引部から前記第１層の細孔を通じて前記第２層を吸引する吸引部により、前記第１層と前記第２層との積層体に、前記接触吸引部に引き付けられた被吸引部分を形成する工程と、
    剥離部により、前記膜付接合体の前記被吸引部分の前記第２裏面から前記被覆膜を剥離する工程と、
    を有する接合体製造方法。

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