KR20170098691A - 막ㆍ전극 접합체의 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

(과제) 막ㆍ전극 접합체의 제조 장치에 있어서, 메인터넌스 스페이스를 확보하면서, 장치의 높이 치수를 억제할 수 있는 레이아웃을 제공한다.
(해결 수단) 이 막ㆍ전극 접합체의 제조 장치 (1) 는, 흡착 롤러 (10) 와, 다공질 기재 공급 롤러 (21) 와, 다공질 기재 회수 롤러 (24) 와, 적층 기재 공급 롤러 (31) 와, 접합체 회수 롤러 (65) 와, 흡착 롤러 (10) 의 주위에 배치된 도포부 (40) 와, 도포부 (40) 의 메인터넌스를 실시하기 위한 메인터넌스 스페이스 (80) 를 구비한다. 다공질 기재 공급 롤러 (21) 및 다공질 기재 회수 롤러 (24) 와, 메인터넌스 스페이스 (80) 는, 흡착 롤러 (10) 를 사이에 두고 서로 수평 방향의 반대측에 배치된다. 다공질 기재 공급 롤러 (21) 및 다공질 기재 회수 롤러 (24) 를, 흡착 롤러 (10) 의 편측에 모아 배치함으로써, 흡착 롤러 (10) 의 반대측에 메인터넌스 스페이스 (80) 를 확보할 수 있다. 또, 제조 장치 (1) 의 높이 방향의 치수를 억제할 수 있다.

Description

막ㆍ전극 접합체의 제조 장치{APPARATUS FOR MANUFACTURING MEMBRANE-ELECTRODE ASSEMBLY}
본 발명은, 장척 (長尺) 띠상의 전해질막을 반송하면서, 전해질막의 표면에 전극층을 형성하는 막ㆍ전극 접합체의 제조 장치에 관한 것이다.
최근, 자동차나 휴대전화 등의 구동 전원으로서 연료 전지가 주목받고 있다. 연료 전지는, 연료에 포함되는 수소 (H2) 와 공기 중의 산소 (O2) 의 전기 화학 반응에 의해 전력을 만들어 내는 발전 시스템이다. 연료 전지는, 다른 전지와 비교하여 발전 효율이 높고, 환경에 대한 부하가 작다는 특장을 갖는다.
연료 전지에는, 사용하는 전해질에 따라 몇 가지 종류가 존재한다. 그 중 하나가, 전해질로서 이온 교환막 (전해질막) 을 사용한 고체 고분자형 연료 전지 (PEFC : Polymer Electrolyte Fuel Cell) 이다. 고체 고분자형 연료 전지는, 상온에서의 동작 및 소형 경량화가 가능하기 때문에, 자동차나 휴대 기기에 대한 적용이 기대되고 있다.
고체 고분자형 연료 전지는, 일반적으로는 복수의 셀이 적층된 구조를 갖는다. 1 개의 셀은, 막ㆍ전극 접합체 (MEA : Membrane-Electrode-Assembly) 의 양측을 1 쌍의 세퍼레이터 사이에 끼워 넣음으로써 구성된다. 막ㆍ전극 접합체는, 전해질막과, 전해질막의 양면에 형성된 1 쌍의 전극층을 갖는다. 1 쌍의 전극층의 일방은 애노드 전극이고, 타방이 캐소드 전극이 된다. 애노드 전극에 수소를 포함하는 연료 가스가 접촉함과 함께, 캐소드 전극에 공기가 접촉하면, 전기 화학 반응에 의해 전력이 발생한다.
상기의 막ㆍ전극 접합체는, 전형적으로는, 전해질막의 표면에, 백금 (Pt) 을 포함하는 촉매 입자를 알코올 등의 용매 중에 분산시킨 촉매 잉크 (전극 페이스트) 를 도포하고, 그 촉매 잉크를 건조시킴으로써 제작된다. 종래의 막ㆍ전극 접합체의 제조 기술에 대해서는, 예를 들어, 특허문헌 1 에 기재되어 있다.
일본 공개특허공보 2013-161557호
특허문헌 1 의 제조 장치에서는, 흡인 롤의 외주면에, 다공질 기체 (基體) 를 개재하여 전해질막이 유지된다. 그리고, 흡인 롤을 회전시킴으로써, 다공질 기체 및 전해질막을 반송하면서, 노즐로부터 촉매 잉크를 토출함으로써, 전해질막의 표면에 촉매 잉크를 도포한다. 이와 같은 제조 장치에서는, 흡인 롤에 대해 복수의 기재가 반입ㆍ반출된다. 따라서, 흡인 롤의 주위에 다수의 롤러가 배치된다.
또, 촉매 잉크를 토출하기 위한 노즐 및 배관은, 정기적으로 분해 세정 등의 메인터넌스를 실시할 필요가 있다. 이 때문에, 흡인 롤의 주위에는, 다수의 롤러뿐만 아니라, 메인터넌스 스페이스도 확보할 필요가 있다.
본 발명은, 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 막ㆍ전극 접합체의 제조 장치에 있어서, 메인터넌스 스페이스를 확보하면서, 장치의 높이 치수를 억제할 수 있는 레이아웃을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본원의 제 1 발명은, 장척 띠상의 전해질막을 반송하면서, 상기 전해질막의 표면에 전극층을 형성하는 막ㆍ전극 접합체의 제조 장치로서, 외주면에 부압을 발생시키면서 회전하는 흡착 롤러와, 상기 흡착 롤러의 외주면을 향하여, 장척 띠상의 다공질 기재를 내보내는 다공질 기재 공급 롤러와, 상기 흡착 롤러의 외주면으로부터 멀어진 상기 다공질 기재를 권취하는 다공질 기재 회수 롤러와, 상기 흡착 롤러의 외주면에 유지된 다공질 기재의 표면을 향하여, 상기 전해질막을 내보내는 전해질막 공급 롤러와, 상기 다공질 기재의 표면으로부터 멀어진 상기 전해질막을 권취하는 전해질막 회수 롤러와, 상기 흡착 롤러의 주위에 있어서, 상기 전해질막의 표면에 전극 재료를 도포하는 도포부와, 상기 도포부의 메인터넌스를 실시하기 위한 메인터넌스 스페이스를 구비하고, 상기 다공질 기재 공급 롤러 및 상기 다공질 기재 회수 롤러와, 상기 메인터넌스 스페이스가, 상기 흡착 롤러를 사이에 두고 서로 수평 방향의 반대측에 배치된다.
본원의 제 2 발명은, 제 1 발명의 제조 장치로서, 상기 전해질막 공급 롤러 및 상기 메인터넌스 스페이스가, 상기 흡착 롤러의 수평 방향의 일방측에 배치되고, 상기 다공질 기재 공급 롤러, 상기 다공질 기재 회수 롤러 및 상기 전해질막 회수 롤러가, 상기 흡착 롤러의 수평 방향의 타방측에 배치된다.
본원의 제 3 발명은, 제 1 발명 또는 제 2 발명의 제조 장치로서, 상기 전해질막 공급 롤러는, 일방의 면에 전극층이 형성된 전해질막을 내보내고, 상기 제조 장치는, 상기 전해질막 공급 롤러와 상기 흡착 롤러 사이에 있어서, 상기 전해질막을 안내하는 복수의 반입 롤러를 추가로 갖고, 상기 복수의 반입 롤러 중, 상기 전해질막의 상기 일방의 면측에 배치되는 반입 롤러의 수는, 상기 전해질막의 타방의 면측에 배치되는 반입 롤러의 수보다 적다.
본원의 제 4 발명은, 제 1 발명 내지 제 3 발명 중 어느 한 발명의 제조 장치로서, 상기 메인터넌스 스페이스는, 상기 전해질막 공급 롤러와 상기 흡착 롤러 사이에 위치하고, 상기 전해질막 공급 롤러로부터 내보내어진 상기 전해질막이, 상기 메인터넌스 스페이스 아래를 지난다.
본원의 제 5 발명은, 제 1 발명 내지 제 4 발명 중 어느 한 발명의 제조 장치로서, 상기 다공질 기재 공급 롤러와 상기 다공질 기재 회수 롤러가, 동일한 높이에서 인접 배치된다.
본원의 제 6 발명은, 제 1 발명 내지 제 5 발명 중 어느 한 발명의 제조 장치로서, 상기 전해질막 공급 롤러는, 상기 전해질막 및 제 1 지지 필름의 적어도 2 층을 갖는 적층 기재를 내보내고, 상기 제조 장치는, 상기 흡착 롤러의 앞쪽에서, 상기 전해질막으로부터 박리된 상기 제 1 지지 필름을 권취하는 제 1 지지 필름 회수 롤러를 추가로 구비하고, 상기 전해질막 공급 롤러와 상기 제 1 지지 필름 회수 롤러가, 상기 흡착 롤러의 수평 방향의 동일한 측에 배치된다.
본원의 제 7 발명은, 제 6 발명의 제조 장치로서, 상기 전해질막 공급 롤러와 상기 제 1 지지 필름 회수 롤러가, 동일한 높이에서 인접 배치된다.
본원의 제 8 발명은, 제 1 발명 내지 제 7 발명 중 어느 한 발명의 제조 장치로서, 상기 전극 재료가 도포된 상기 전해질막의 표면에, 제 2 지지 필름을 첩부하는 라미네이트 롤러와, 상기 라미네이트 롤러를 향하여 상기 제 2 지지 필름을 내보내는 제 2 지지 필름 공급 롤러를 추가로 구비하고, 상기 전해질막 회수 롤러와 상기 제 2 지지 필름 공급 롤러가, 상기 흡착 롤러의 수평 방향의 동일한 측에 배치된다.
본원의 제 9 발명은, 제 8 발명의 제조 장치로서, 상기 전해질막 회수 롤러와 상기 제 2 지지 필름 공급 롤러가, 동일한 높이에서 인접 배치된다.
본원의 제 10 발명은, 제 1 발명 내지 제 9 발명 중 어느 한 발명의 제조 장치로서, 상기 전해질막 공급 롤러와 상기 전해질막 회수 롤러가, 동일한 높이에 배치된다.
본원의 제 11 발명은, 제 1 발명 내지 제 10 발명 중 어느 한 발명의 제조 장치로서, 상기 다공질 기재 공급 롤러, 상기 다공질 기재 회수 롤러, 상기 전해질막 공급 롤러 및 상기 전해질막 회수 롤러는, 모두 상기 흡착 롤러보다 낮은 위치에 배치된다.
본원의 제 1 발명 ∼ 제 11 발명에 의하면, 다공질 기재 공급 롤러와 다공질 기재 회수 롤러를 흡착 롤러의 편측에 모아 배치함으로써, 흡착 롤러의 반대측에 메인터넌스 스페이스를 확보할 수 있다. 또, 다공질 기재 공급 롤러, 다공질 기재 회수 롤러 및 메인터넌스 스페이스를 전부 흡착 롤러의 편측에 배치하는 경우보다 제조 장치의 높이 방향의 치수를 억제할 수 있다.
특히, 본원의 제 2 발명에 의하면, 구동부인 다공질 기재 공급 롤러 및 다공질 기재 회수 롤러를, 도포 처리 전의 전해질막으로부터 멀리할 수 있다. 이 때문에, 다공질 기재 공급 롤러 또는 다공질 기재 회수 롤러로부터 분진이 발생했다고 하더라도, 그 분진이, 도포 처리 전의 전해질막에 부착되는 것을 억제할 수 있다.
특히, 본원의 제 3 발명에 의하면, 전해질막의 일방의 면에 이미 형성된 전극층에 반입 롤러가 접촉하는 횟수를 줄여, 전극층의 손상이나 분진의 부착을 억제할 수 있다.
특히, 본원의 제 5 발명에 의하면, 다공질 기재 공급 롤러와 다공질 기재 회수 롤러를 상이한 높이에 배치하는 경우보다 제조 장치의 높이 방향의 치수를 억제할 수 있다. 또, 다공질 기재 공급 롤러 및 다공질 기재 회수 롤러의 각각에 있어서, 기재의 교환 작업을 실시하기 쉽다.
특히, 본원의 제 7 발명에 의하면, 전해질막 공급 롤러와 제 1 지지 필름 회수 롤러를 상이한 높이에 배치하는 경우보다 제조 장치의 높이 방향의 치수를 억제할 수 있다. 또, 전해질막 공급 롤러 및 제 1 지지 필름 회수 롤러의 각각에 있어서, 기재의 교환 작업을 실시하기 쉽다.
특히, 본원의 제 9 발명에 의하면, 전해질막 회수 롤러와 제 2 지지 필름 공급 롤러를 상이한 높이에 배치하는 경우보다 제조 장치의 높이 방향의 치수를 억제할 수 있다. 또, 전해질막 회수 롤러 및 제 2 지지 필름 공급 롤러의 각각에 있어서, 기재의 교환 작업을 실시하기 쉽다.
특히, 본원의 제 10 발명에 의하면, 전해질막 공급 롤러와 전해질막 회수 롤러를 상이한 높이에 배치하는 경우보다 제조 장치의 높이 방향의 치수를 억제할 수 있다. 또, 전해질막 공급 롤러 및 전해질막 회수 롤러의 각각에 있어서, 기재의 교환 작업을 실시하기 쉽다.
특히, 본원의 제 11 발명에 의하면, 구동부인 다공질 기재 공급 롤러, 다공질 기재 회수 롤러, 전해질막 공급 롤러 및 전해질막 회수 롤러로부터 분진이 발생했다고 하더라도, 그 분진이 흡착 롤러의 주위로 잘 비산되지 않는다.
도 1 은 막ㆍ전극 접합체의 제조 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2 는 흡착 롤러의 하부 부근의 확대도이다.
도 3 은 제어부와 각 부의 접속을 나타낸 블록도이다.
도 4 는 제조 장치의 레이아웃을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 5 는 변형예에 관련된 제조 장치의 레이아웃을 개념적으로 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다.
＜1. 제조 장치의 구성＞
도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 막ㆍ전극 접합체의 제조 장치 (1) 의 구성을 나타낸 도면이다. 이 제조 장치 (1) 는, 장척 띠상의 기재인 전해질막의 표면에 전극층을 형성하여, 고체 고분자형 연료 전지용의 막ㆍ전극 접합체를 제조하는 장치이다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 막ㆍ전극 접합체의 제조 장치 (1) 는, 흡착 롤러 (10), 다공질 기재 공급 회수부 (20), 전해질막 공급부 (30), 도포부 (40), 건조로 (50), 접합체 회수부 (60) 및 제어부 (70) 를 구비하고 있다.
흡착 롤러 (10) 는, 다공질 기재 (91) 및 전해질막 (92) 을 흡착 유지하면서 회전하는 롤러이다. 흡착 롤러 (10) 는, 복수의 흡착공을 갖는 원통상의 외주면을 갖는다. 흡착 롤러 (10) 의 직경은, 예를 들어, 200 ㎜ ∼ 1600 ㎜ 가 된다. 도 2 는, 흡착 롤러 (10) 의 하부 부근의 확대도이다. 도 2 중에 파선으로 나타낸 바와 같이, 흡착 롤러 (10) 에는, 모터 등의 구동원을 갖는 회전 구동부 (11) 가 접속된다. 회전 구동부 (11) 를 동작시키면, 흡착 롤러 (10) 는, 수평으로 연장되는 축심 둘레로 회전한다.
흡착 롤러 (10) 의 재료에는, 예를 들어, 다공질 카본 또는 다공질 세라믹스 등의 다공질 재료가 사용된다. 다공질 세라믹스의 구체예로는, 알루미나 (Al2O3) 또는 탄화규소 (SiC) 의 소결체를 들 수 있다. 다공질의 흡착 롤러 (10) 에 있어서의 기공 직경은, 예를 들어 5 ㎛ 이하가 되고, 기공률은, 예를 들어 15 ％ ∼ 50 ％ 가 된다.
또한, 흡착 롤러 (10) 의 재료에, 다공질 재료 대신에 금속을 사용해도 된다. 금속의 구체예로는, SUS 등의 스테인리스 또는 철을 들 수 있다. 흡착 롤러 (10) 의 재료로 금속을 사용하는 경우에는, 흡착 롤러 (10) 의 외주면에 미소한 흡착공을 가공에 의해 형성하면 된다. 흡착공의 직경은, 흡착 자국의 발생을 방지하기 위해, 2 ㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다.
흡착 롤러 (10) 의 단면 (端面) 에는, 흡인구 (12) 가 형성되어 있다. 흡인구 (12) 는, 도면 밖의 흡인 기구 (예를 들어, 배기 펌프) 에 접속된다. 흡인 기구를 동작시키면, 흡착 롤러 (10) 의 흡인구 (12) 에 부압이 발생한다. 그리고, 흡착 롤러 (10) 내의 기공을 통하여, 흡착 롤러 (10) 의 외주면에 형성된 복수의 흡착공에도 부압이 발생한다. 다공질 기재 (91) 및 전해질막 (92) 은, 당해 부압에 의해, 흡착 롤러 (10) 의 외주면에 흡착 유지되면서, 흡착 롤러 (10) 의 회전에 의해 원호상으로 반송된다.
또, 도 2 중에 파선으로 나타내는 바와 같이, 흡착 롤러 (10) 의 내부에는, 복수의 수냉관 (13) 이 형성되어 있다. 수냉관 (13) 에는, 도면 밖의 급수 기구로부터, 소정 온도로 온조 (溫調) 된 냉각수가 공급된다. 제조 장치 (1) 의 동작시에는, 흡착 롤러 (10) 의 열이 열매체인 냉각수에 흡수된다. 이로써, 흡착 롤러 (10) 가 냉각된다. 열을 흡수한 냉각수는, 도면 밖의 배액 기구로 배출된다.
또한, 후술하는 건조로 (50) 대신에, 흡착 롤러 (10) 의 내부에, 온수 순환 기구나 히터 등의 가열 기구가 형성되어 있어도 된다. 그 경우, 흡착 롤러 (10) 의 내부에 수냉관을 형성하지 않고, 흡착 롤러 (10) 의 내부에 형성된 가열 기구를 제어함으로써, 흡착 롤러 (10) 의 외주면의 온도를 제어해도 된다.
다공질 기재 공급 회수부 (20) 는, 장척 띠상의 다공질 기재 (91) 를 흡착 롤러 (10) 를 향하여 공급함과 함께, 사용 후의 다공질 기재 (91) 를 회수하는 부위이다. 다공질 기재 (91) 는, 다수의 미세한 기공을 갖는 통기 가능한 기재이다. 다공질 기재 (91) 는, 분진이 잘 발생하지 않는 재료로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 다공질 기재 공급 회수부 (20) 는, 다공질 기재 공급 롤러 (21), 복수의 다공질 기재 반입 롤러 (22), 복수의 다공질 기재 반출 롤러 (23) 및 다공질 기재 회수 롤러 (24) 를 갖는다. 다공질 기재 공급 롤러 (21), 복수의 다공질 기재 반입 롤러 (22), 복수의 다공질 기재 반출 롤러 (23) 및 다공질 기재 회수 롤러 (24) 는, 모두 흡착 롤러 (10) 와 평행하게 배치된다.
공급 전의 다공질 기재 (91) 는, 다공질 기재 공급 롤러 (21) 에 둘러 감겨져 있다. 다공질 기재 공급 롤러 (21) 는, 도시를 생략한 모터의 동력에 의해 회전한다. 다공질 기재 공급 롤러 (21) 가 회전하면, 다공질 기재 (91) 는, 다공질 기재 공급 롤러 (21) 로부터 내보내어진다. 내보내어진 다공질 기재 (91) 는, 복수의 다공질 기재 반입 롤러 (22) 에 의해 안내되면서, 소정의 반입 경로를 따라 흡착 롤러 (10) 의 외주면까지 반송된다. 그리고, 다공질 기재 (91) 는, 흡착 롤러 (10) 의 외주면에 흡착 유지되면서, 흡착 롤러 (10) 의 회전에 의해 원호상으로 반송된다. 또한, 도 2 에서는, 이해를 용이하게 하기 위해, 흡착 롤러 (10) 와, 흡착 롤러 (10) 에 유지되는 다공질 기재 (91) 가 간격을 두고 도시되어 있다.
다공질 기재 (91) 는, 흡착 롤러 (10) 의 축심을 중심으로 하여 180°이상, 바람직하게는 270°이상 반송된다. 그 후, 다공질 기재 (91) 는, 흡착 롤러 (10) 의 외주면으로부터 멀어진다. 흡착 롤러 (10) 로부터 멀어진 다공질 기재 (91) 는, 복수의 다공질 기재 반출 롤러 (23) 에 의해 안내되면서, 소정의 반출 경로를 따라 다공질 기재 회수 롤러 (24) 까지 반송된다. 다공질 기재 회수 롤러 (24) 는, 도시를 생략한 모터의 동력에 의해 회전한다. 이로써, 사용 후의 다공질 기재 (91) 가, 다공질 기재 회수 롤러 (24) 에 권취된다.
전해질막 공급부 (30) 는, 전해질막 (92) 및 제 1 지지 필름 (93) 의 2 층으로 구성되는 적층 기재 (94) 를, 흡착 롤러 (10) 의 주위로 공급함과 함께, 전해질막 (92) 으로부터 제 1 지지 필름 (93) 을 박리하는 부위이다.
전해질막 (92) 에는, 예를 들어, 불소계 또는 탄화수소계의 고분자 전해질막이 사용된다. 전해질막 (92) 의 구체예로는, 퍼플루오로카본술폰산을 함유하는 고분자 전해질막 (예를 들어, 미국 DuPont 사 제조의 Nafion (등록 상표), 아사히 가라스 (주) 제조의 Flemion (등록 상표), 아사히 카세이 (주) 제조의 Aciplex (등록 상표), 고어 (Gore) 사 제조의 Goreselect (등록 상표)) 을 들 수 있다. 전해질막 (92) 의 막두께는, 예를 들어, 5 ㎛ ∼ 30 ㎛ 가 된다. 전해질막 (92) 은, 대기 중의 습기에 의해 팽윤되는 한편, 습도가 낮아지면 수축한다. 즉, 전해질막 (92) 은, 대기 중의 습도에 따라 변형되기 쉬운 성질을 갖는다.
제 1 지지 필름 (93) 은, 전해질막 (92) 의 변형을 억제하기 위한 필름이다. 제 1 지지 필름 (93) 의 재료에는, 전해질막 (92) 보다 기계적 강도가 높고, 형상 유지 기능이 우수한 수지가 사용된다. 제 1 지지 필름 (93) 의 구체예로는, PEN (폴리에틸렌나프탈레이트) 또는 PET (폴리에틸렌테레프탈레이트) 의 필름을 들 수 있다. 제 1 지지 필름 (93) 의 막두께는, 예를 들어 25 ㎛ ∼ 100 ㎛ 가 된다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 전해질막 공급부 (30) 는, 적층 기재 공급 롤러 (31) (전해질막 공급 롤러), 복수의 적층 기재 반입 롤러 (32), 박리 롤러 (33), 복수의 제 1 지지 필름 반출 롤러 (34) 및 제 1 지지 필름 회수 롤러 (35) 를 갖는다. 적층 기재 공급 롤러 (31), 복수의 적층 기재 반입 롤러 (32), 박리 롤러 (33), 복수의 제 1 지지 필름 반출 롤러 (34) 및 제 1 지지 필름 회수 롤러 (35) 는, 모두 흡착 롤러 (10) 와 평행하게 배치된다.
공급 전의 적층 기재 (94) 는, 제 1 지지 필름 (93) 이 내측이 되도록, 적층 기재 공급 롤러 (31) 에 둘러 감겨져 있다. 본 실시형태에서는, 전해질막 (92) 의, 제 1 지지 필름 (93) 과는 반대측의 면 (이하, 「제 1 면」이라고 칭한다) 에 미리 전극층 (이하, 「제 1 전극층 (9a)」이라고 칭한다) 이 형성되어 있다. 제 1 전극층 (9a) 은, 이 제조 장치 (1) 와는 다른 장치에 있어서, 제 1 지지 필름 (93) 및 전해질막 (92) 의 2 층으로 구성되는 적층 기재 (94) 를, 그대로 롤ㆍ투ㆍ롤 방식으로 반송하면서, 전해질막 (92) 의 제 1 면에 전극 재료를 간헐 도포하고, 도포된 전극 재료를 건조시킴으로써 형성된다.
적층 기재 공급 롤러 (31) 는, 도시를 생략한 모터의 동력에 의해 회전한다. 적층 기재 공급 롤러 (31) 가 회전하면, 적층 기재 (94) 는, 적층 기재 공급 롤러 (31) 로부터 내보내어진다. 내보내어진 적층 기재 (94) 는, 복수의 적층 기재 반입 롤러 (32) 에 의해 안내되면서, 소정의 반입 경로를 따라 박리 롤러 (33) 까지 반송된다.
박리 롤러 (33) 는, 전해질막 (92) 으로부터 제 1 지지 필름 (93) 을 박리하기 위한 롤러이다. 박리 롤러 (33) 는, 흡착 롤러 (10) 보다 직경이 작은 원통상의 외주면을 갖는다. 박리 롤러 (33) 의 적어도 외주면은, 탄성체에 의해 형성된다. 박리 롤러 (33) 는, 흡착 롤러 (10) 에 대한 다공질 기재 (91) 의 도입 위치보다, 흡착 롤러 (10) 의 회전 방향의 약간 하류측에서 흡착 롤러 (10) 에 인접 배치되어 있다. 또, 박리 롤러 (33) 는, 도시를 생략한 에어 실린더에 의해 흡착 롤러 (10) 측으로 가압되어 있다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 복수의 적층 기재 반입 롤러 (32) 에 의해 반입되는 적층 기재 (94) 는, 흡착 롤러 (10) 와 박리 롤러 (33) 사이로 도입된다. 이 때, 전해질막 (92) 의 제 1 면은, 제 1 전극층 (9a) 과 함께, 흡착 롤러 (10) 에 유지된 다공질 기재 (91) 의 표면에 접촉하고, 제 1 지지 필름 (93) 은, 박리 롤러 (33) 의 외주면에 접촉한다. 또, 적층 기재 (94) 는, 박리 롤러 (33) 로부터 받는 압력에 의해 흡착 롤러 (10) 측으로 눌린다. 흡착 롤러 (10) 에 유지된 다공질 기재 (91) 의 표면에는, 흡착 롤러 (10) 로부터의 흡인력에 의해 부압이 발생한다. 전해질막 (92) 은, 당해 부압에 의해, 다공질 기재 (91) 의 표면에 흡착된다. 그리고, 전해질막 (92) 은, 다공질 기재 (91) 와 함께 흡착 롤러 (10) 에 유지되면서, 흡착 롤러 (10) 의 회전에 의해 원호상으로 반송된다. 또한, 도 2 에서는, 이해를 용이하게 하기 위해, 흡착 롤러 (10) 에 유지되는 다공질 기재 (91) 와 전해질막 (92) 이 간격을 두고 도시되어 있다.
이와 같이, 본 실시형태에서는, 흡착 롤러 (10) 의 외주면과 전해질막 (92) 사이에 다공질 기재 (91) 를 개재시킨다. 이 때문에, 흡착 롤러 (10) 의 외주면과, 전해질막 (92) 의 제 1 면에 형성된 제 1 전극층 (9a) 은 직접 접촉하지 않는다. 따라서, 제 1 전극층 (9a) 의 일부가 흡착 롤러 (10) 의 외주면에 부착되거나, 흡착 롤러 (10) 의 외주면으로부터 전해질막 (92) 으로 이물질이 옮겨가거나 하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 흡착 롤러 (10) 와 박리 롤러 (33) 사이를 통과한 제 1 지지 필름 (93) 은, 흡착 롤러 (10) 로부터 멀어져, 복수의 제 1 지지 필름 반출 롤러 (34) 측으로 반송된다. 이로써, 전해질막 (92) 으로부터 제 1 지지 필름 (93) 이 박리된다. 그 결과, 전해질막 (92) 의 제 1 면과는 반대측의 면 (이하, 「제 2 면」이라고 칭한다) 이 노출된다. 박리된 제 1 지지 필름 (93) 은, 복수의 제 1 지지 필름 반출 롤러 (34) 에 의해 안내되면서, 소정의 반출 경로를 따라 제 1 지지 필름 회수 롤러 (35) 까지 반송된다. 제 1 지지 필름 회수 롤러 (35) 는, 도시를 생략한 모터의 동력에 의해 회전한다. 이로써, 제 1 지지 필름 (93) 이, 제 1 지지 필름 회수 롤러 (35) 에 권취된다.
도포부 (40) 는, 흡착 롤러 (10) 의 주위에 있어서, 전해질막 (92) 의 표면에 전극 재료를 도포하는 기구이다. 전극 재료에는, 예를 들어, 백금 (Pt) 을 포함하는 촉매 입자를 알코올 등의 용매 중에 분산시킨 촉매 잉크가 사용된다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 도포부 (40) 는 노즐 (41) 을 갖는다. 노즐 (41) 은, 흡착 롤러 (10) 에 의한 전해질막 (92) 의 반송 방향에 있어서, 박리 롤러 (33) 보다 하류측에 형성되어 있다. 노즐 (41) 은, 흡착 롤러 (10) 의 외주면에 대향하는 토출구 (411) 를 갖는다. 토출구 (411) 는, 흡착 롤러 (10) 의 외주면을 따라 수평으로 연장되는 슬릿상의 개구이다.
노즐 (41) 은, 도시를 생략한 전극 재료 공급원과 접속되어 있다. 도포부 (40) 를 구동시키면, 전극 재료 공급원으로부터 배관을 지나 노즐 (41) 에 전극 재료가 공급된다. 그리고, 노즐 (41) 의 토출구 (411) 로부터 전해질막 (92) 의 제 2 면을 향하여 전극 재료가 토출된다. 이로써, 전해질막 (92) 의 제 2 면에 전극 재료가 도포된다.
본 실시형태에서는, 노즐 (41) 에 접속되는 밸브를 일정한 주기로 개폐함으로써, 노즐 (41) 의 토출구 (411) 로부터 전극 재료를 단속적으로 토출한다. 이로써, 전해질막 (92) 의 제 2 면에 전극 재료를 반송 방향으로 일정한 간격으로 간헐 도포한다. 단, 밸브를 연속적으로 개방하여, 전해질막 (92) 의 제 2 면에 반송 방향으로 끊김없이 전극 재료를 도포해도 된다.
또한, 전극 재료 중의 촉매 입자에는, 고분자형 연료 전지의 애노드 또는 캐소드에 있어서 연료 전지 반응을 일으키는 재료가 사용된다. 구체적으로는, 백금 (Pt), 백금 합금, 백금 화합물 등의 입자를 촉매 입자로서 사용할 수 있다. 백금 합금의 예로는, 예를 들어, 루테늄 (Ru), 팔라듐 (Pd), 니켈 (Ni), 몰리브덴 (Mo), 이리듐 (Ir), 철 (Fe) 등으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 금속과 백금의 합금을 들 수 있다. 일반적으로는, 캐소드용 전극 재료에는 백금이 사용되고, 애노드용 전극 재료에는 백금 합금이 사용된다. 노즐 (41) 로부터 토출되는 전극 재료는, 캐소드용이어도 되고 애노드용이어도 된다. 단, 전해질막 (92) 의 표리에 형성되는 전극층 (9a, 9b) 에는, 서로 반대 극성의 전극 재료가 사용된다.
도포부 (40) 의 노즐 (41) 및 배관은, 정기적으로 분해 세정 등의 메인터넌스를 실시할 필요가 있다. 이를 위해, 이 제조 장치 (1) 는, 도포부 (40) 의 메인터넌스를 실시하기 위한 메인터넌스 스페이스 (80) 를 갖는다. 본 실시형태에서는, 도포부 (40) 와 제 1 지지 필름 회수 롤러 (35) 사이에 메인터넌스 스페이스 (80) 가 배치되어 있다. 도포부 (40) 의 메인터넌스를 실시할 때에는, 메인터넌스 스페이스 (80) 에 형성된 족장 (足場) (801) 상에 작업자 (89) 가 서서, 도포부 (40) 를 구성하는 부품의 세정 등을 실시한다.
건조로 (50) 는, 전해질막 (92) 의 제 2 면에 도포된 전극 재료를 건조시키는 부위이다. 본 실시형태의 건조로 (50) 는, 흡착 롤러 (10) 에 의한 전해질막 (92) 의 반송 방향에 있어서, 도포부 (40) 보다 하류측에 배치되어 있다. 또, 건조로 (50) 는, 흡착 롤러 (10) 의 외주면을 따라 원호상으로 형성되어 있다. 건조로 (50) 는, 흡착 롤러 (10) 의 주위에 있어서, 전해질막 (92) 의 제 2 면에, 가열된 기체 (열풍) 를 분사한다. 그러면, 전해질막 (92) 의 제 2 면에 도포된 전극 재료가 가열되어, 전극 재료 중의 용제가 기화된다. 이로써, 전극 재료가 건조되어, 전해질막 (92) 의 제 2 면에 전극층 (이하, 「제 2 전극층 (9b)」이라고 칭한다) 이 형성된다. 그 결과, 전해질막 (92), 제 1 전극층 (9a) 및 제 2 전극층 (9b) 으로 구성되는 막ㆍ전극 접합체 (95) 가 얻어진다.
접합체 회수부 (60) 는, 막ㆍ전극 접합체 (95) 에 제 2 지지 필름 (96) 을 첩부하여 막ㆍ전극 접합체 (95) 를 회수하는 부위이다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 접합체 회수부 (60) 는, 제 2 지지 필름 공급 롤러 (61), 복수의 제 2 지지 필름 반입 롤러 (62), 라미네이트 롤러 (63), 복수의 접합체 반출 롤러 (64) 및 접합체 회수 롤러 (65) (전해질막 회수 롤러) 를 갖는다. 제 2 지지 필름 공급 롤러 (61), 복수의 제 2 지지 필름 반입 롤러 (62), 라미네이트 롤러 (63), 복수의 접합체 반출 롤러 (64) 및 접합체 회수 롤러 (65) 는, 모두 흡착 롤러 (10) 와 평행하게 배치된다.
공급 전의 제 2 지지 필름 (96) 은, 제 2 지지 필름 공급 롤러 (61) 에 둘러 감겨져 있다. 제 2 지지 필름 공급 롤러 (61) 는, 도시를 생략한 모터의 동력에 의해 회전한다. 제 2 지지 필름 공급 롤러 (61) 가 회전하면, 제 2 지지 필름 (96) 은, 제 2 지지 필름 공급 롤러 (61) 로부터 내보내어진다. 내보내어진 제 2 지지 필름 (96) 은, 복수의 제 2 지지 필름 반입 롤러 (62) 에 의해 안내되면서, 소정의 반입 경로를 따라 라미네이트 롤러 (63) 까지 반송된다.
제 2 지지 필름 (96) 의 재료에는, 전해질막 (92) 보다 기계적 강도가 높고, 형상 유지 기능이 우수한 수지가 사용된다. 제 2 지지 필름 (96) 의 구체예로는, PEN (폴리에틸렌나프탈레이트) 이나 PET (폴리에틸렌테레프탈레이트) 의 필름을 들 수 있다. 제 2 지지 필름 (96) 의 막두께는, 예를 들어 25 ㎛ ∼ 100 ㎛ 가 된다. 제 2 지지 필름 (96) 은, 제 1 지지 필름 (93) 과 동일한 것이어도 된다. 또, 제 1 지지 필름 회수 롤러 (35) 에 권취된 제 1 지지 필름 (93) 을, 제 2 지지 필름 (96) 으로서 제 2 지지 필름 공급 롤러 (61) 로부터 계속 내보내도록 해도 된다.
라미네이트 롤러 (63) 는, 막ㆍ전극 접합체 (95) 에 제 2 지지 필름 (96) 을 첩부하기 위한 롤러이다. 라미네이트 롤러 (63) 의 재료에는, 예를 들어, 내열성이 높은 고무가 사용된다. 라미네이트 롤러 (63) 는, 흡착 롤러 (10) 보다 직경이 작은 원통상의 외주면을 갖는다. 라미네이트 롤러 (63) 는, 흡착 롤러 (10) 의 회전 방향에 있어서, 건조로 (50) 보다 하류측이면서, 또한 흡착 롤러 (10) 로부터 다공질 기재 (91) 가 멀어지는 위치보다 상류측에 있어서, 흡착 롤러 (10) 에 인접 배치되어 있다. 또, 라미네이트 롤러 (63) 는, 도시를 생략한 에어 실린더에 의해 흡착 롤러 (10) 측으로 가압되어 있다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 라미네이트 롤러 (63) 의 내부에는, 통전에 의해 발열하는 히터 (631) 가 형성되어 있다. 히터 (631) 에는, 예를 들어, 시즈 히터가 사용된다. 히터 (631) 에 통전하면, 히터 (631) 로부터 발생하는 열에 의해, 라미네이트 롤러 (63) 의 외주면이, 환경 온도보다 높은 소정의 온도로 온조된다. 또한, 라미네이트 롤러 (63) 의 외주면의 온도를 방사 온도계 등의 온도 센서를 사용하여 측정하고, 그 측정 결과에 기초하여, 라미네이트 롤러 (63) 의 외주면이 일정한 온도가 되도록 히터 (631) 의 출력을 제어해도 된다.
복수의 제 2 지지 필름 반입 롤러 (62) 에 의해 반입되는 제 2 지지 필름 (96) 은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 흡착 롤러 (10) 의 주위에서 반송되는 막ㆍ전극 접합체 (95) 와 라미네이트 롤러 (63) 사이로 도입된다. 이 때, 제 2 지지 필름 (96) 은, 라미네이트 롤러 (63) 로부터의 압력에 의해 막ㆍ전극 접합체 (95) 에 눌림과 함께, 라미네이트 롤러 (63) 의 열에 의해 가열된다. 그 결과, 전해질막 (92) 의 제 2 면에 제 2 지지 필름 (96) 이 첩부된다. 전해질막 (92) 의 제 2 면에 형성된 제 2 전극층 (9b) 은, 전해질막 (92) 과 제 2 지지 필름 (96) 사이에 끼인다.
흡착 롤러 (10) 와 라미네이트 롤러 (63) 사이를 통과한 제 2 지지 필름 (96) 이 형성된 막ㆍ전극 접합체 (95) 는, 흡착 롤러 (10) 로부터 멀어지는 방향으로 반송된다. 이로써, 다공질 기재 (91) 로부터 막ㆍ전극 접합체 (95) 가 박리된다.
또, 본 실시형태에서는, 라미네이트 롤러 (63) 의 근방에, 압압 (押壓) 롤러 (632) 가 배치되어 있다. 압압 롤러 (632) 는, 흡착 롤러 (10) 와 라미네이트 롤러 (63) 사이의 간극보다, 막ㆍ전극 접합체 (95) 의 반송 방향 하류측에 있어서, 라미네이트 롤러 (63) 에 인접 배치되어 있다. 또, 압압 롤러 (632) 는, 도시를 생략한 에어 실린더에 의해, 라미네이트 롤러 (63) 측으로 가압되어 있다. 다공질 기재 (91) 로부터 멀어진 제 2 지지 필름 (96) 이 형성된 막ㆍ전극 접합체 (95) 는, 계속해서, 라미네이트 롤러 (63) 와 압압 롤러 (632) 사이를 통과한다. 이로써, 전해질막 (92) 의 제 2 면에 대한 제 2 지지 필름 (96) 의 밀착성이 향상된다.
그 후, 제 2 지지 필름 (96) 이 형성된 막ㆍ전극 접합체 (95) 는, 복수의 접합체 반출 롤러 (64) 에 의해 안내되면서, 소정의 반출 경로를 따라 접합체 회수 롤러 (65) 까지 반송된다. 접합체 회수 롤러 (65) 는, 도시를 생략한 모터의 동력에 의해 회전한다. 이로써, 제 2 지지 필름 (96) 이 형성된 막ㆍ전극 접합체 (95) 가, 제 2 지지 필름 (96) 이 외측이 되도록 접합체 회수 롤러 (65) 에 권취된다.
이와 같이, 본 실시형태의 제조 장치 (1) 에서는, 적층 기재 공급 롤러 (31) 로부터 적층 기재 (94) 의 계속 내보냄, 전해질막 (92) 으로부터의 제 1 지지 필름 (93) 의 박리, 전해질막 (92) 으로의 전극 재료의 도포, 건조로 (50) 에 의한 건조, 전해질막 (92) 으로의 제 2 지지 필름 (96) 의 첩부, 접합체 회수 롤러 (65) 로의 막ㆍ전극 접합체 (95) 의 권취의 각 공정이 순차적으로 실행된다. 이로써, 고체 고분자형 연료 전지의 전극에 사용되는 막ㆍ전극 접합체 (95) 가 제조된다. 전해질막 (92) 은, 제 1 지지 필름 (93), 흡착 롤러 (10), 또는 제 2 지지 필름 (96) 에 항상 유지되고 있다. 이로써, 제조 장치 (1) 에 있어서의 전해질막 (92) 의 팽윤ㆍ수축 등의 변형이 억제된다.
제어부 (70) 는, 제조 장치 (1) 내의 각 부를 동작 제어하기 위한 수단이다. 도 3 은, 제어부 (70) 와, 제조 장치 (1) 내의 각 부의 접속을 나타낸 블록도이다. 도 3 중에 개념적으로 나타낸 바와 같이, 제어부 (70) 는, CPU 등의 연산 처리부 (71), RAM 등의 메모리 (72) 및 하드 디스크 드라이브 등의 기억부 (73) 를 갖는 컴퓨터에 의해 구성된다. 기억부 (73) 내에는, 막ㆍ전극 접합체의 제조 처리를 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램 (P) 이 인스톨되어 있다.
또, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 제어부 (70) 는, 상기 서술한 흡착 롤러 (10) 의 회전 구동부 (11), 흡착 롤러 (10) 의 흡인 기구, 다공질 기재 공급 롤러 (21) 의 모터, 다공질 기재 회수 롤러 (24) 의 모터, 적층 기재 공급 롤러 (31) 의 모터, 박리 롤러 (33) 의 에어 실린더, 제 1 지지 필름 회수 롤러 (35) 의 모터, 도포부 (40), 건조로 (50), 제 2 지지 필름 공급 롤러 (61) 의 모터, 라미네이트 롤러 (63) 의 에어 실린더, 라미네이트 롤러 (63) 의 히터 (631), 압압 롤러 (632) 의 에어 실린더 및 접합체 회수 롤러 (65) 의 모터와 각각 통신할 수 있게 접속되어 있다.
제어부 (70) 는, 기억부 (73) 에 기억된 컴퓨터 프로그램 (P) 이나 데이터를 메모리 (72) 에 일시적으로 판독 출력하고, 당해 컴퓨터 프로그램 (P) 에 기초하여, 연산 처리부 (71) 가 연산 처리를 실시함으로써 상기의 각 부를 동작 제어한다. 이로써, 제조 장치 (1) 에 있어서의 막ㆍ전극 접합체의 제조 처리가 진행된다.
＜2. 복수의 롤러 및 메인터넌스 스페이스의 레이아웃에 대하여＞
계속해서, 상기 서술한 제조 장치 (1) 에 있어서의, 복수의 롤러 및 메인터넌스 스페이스의 레이아웃에 대하여 설명한다. 도 4 는, 이 제조 장치 (1) 의 레이아웃을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 4 에 나타내는 바와 같이, 이 제조 장치 (1) 에서는, 적층 기재 공급 롤러 (31), 제 1 지지 필름 회수 롤러 (35) 및 메인터넌스 스페이스 (80) 가, 흡착 롤러 (10) 보다, 수평 방향 (흡착 롤러 (10) 의 축심에 대해 수직인 수평 방향) 의 일방측의 공간 (이하, 「상류측 공간 (81)」이라고 칭한다) 에 배치되어 있다. 또, 다공질 기재 공급 롤러 (21), 다공질 기재 회수 롤러 (24), 제 2 지지 필름 공급 롤러 (61) 및 접합체 회수 롤러 (65) 가, 흡착 롤러 (10) 보다 수평 방향의 타방측의 공간 (이하, 「하류측 공간 (82)」이라고 칭한다) 에 배치되어 있다.
즉, 이 제조 장치 (1) 에서는, 다공질 기재 공급 롤러 (21) 와 다공질 기재 회수 롤러 (24) 가, 흡착 롤러 (10) 의 편측의 공간인 하류측 공간 (82) 에 모아 배치되어 있다. 이로써, 흡착 롤러 (10) 를 사이에 두고 반대측의 상류측 공간 (81) 에 넓은 메인터넌스 스페이스 (80) 를 확보하는 것이 가능하게 되어 있다. 또, 다공질 기재 공급 롤러 (21) 및 다공질 기재 회수 롤러 (24) 와 메인터넌스 스페이스 (80) 를 서로 반대측의 공간에 배치함으로써, 이들을 모두 편측의 공간에 배치하는 경우보다 제조 장치 (1) 의 높이 방향의 치수를 억제할 수 있다.
특히, 이 제조 장치 (1) 에서는, 적층 기재 공급 롤러 (31) 가 배치되는 상류측 공간 (81) 에 메인터넌스 스페이스 (80) 가 배치되어 있다. 그리고, 접합체 회수 롤러 (65) 가 배치되는 하류측 공간 (82) 에 다공질 기재 공급 롤러 (21) 및 다공질 기재 회수 롤러 (24) 가 배치되어 있다. 이로써, 구동부인 다공질 기재 공급 롤러 (21) 및 다공질 기재 회수 롤러 (24) 가, 도포 처리 전의 전해질막 (92) 으로부터 멀리 떨어져 있다. 이 때문에, 만일, 다공질 기재 공급 롤러 (21) 또는 다공질 기재 회수 롤러 (24) 로부터 분진이 발생했다고 하더라도, 그 분진이, 도포 처리 전의 전해질막 (92) 에 부착되는 것을 억제할 수 있다.
또, 이 제조 장치 (1) 에서는, 메인터넌스 스페이스 (80) 가, 적층 기재 공급 롤러 (31) 및 제 1 지지 필름 회수 롤러 (35) 와 흡착 롤러 (10) 사이에 위치한다. 그리고, 적층 기재 공급 롤러 (31) 로부터 내보내어진 적층 기재 (94) 와, 박리 후의 제 1 지지 필름 (93) 이, 모두 메인터넌스 스페이스 (80) 의 족장 (801) 아래를 지난다. 이와 같이 하면, 적층 기재 (94) 및 제 1 지지 필름 (93) 이 메인터넌스 스페이스 (80) 의 상측을 지나는 경우보다 제조 장치 (1) 의 높이 방향의 치수를 보다 억제할 수 있다.
또, 상기 서술한 바와 같이, 이 제조 장치 (1) 에서는, 적층 기재 공급 롤러 (31) 로부터 계속 내보내어지는 전해질막 (92) 의 제 1 면에, 이미 제 1 전극층 (9a) 이 형성되어 있다. 이 때문에, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 복수의 적층 기재 반입 롤러 (32) 중, 전해질막 (92) 의 제 1 면측에 배치되는 적층 기재 반입 롤러 (32) 의 수는, 전해질막 (92) 의 제 2 면측에 배치되는 적층 기재 반입 롤러 (32) 의 수보다 적게 하고 있다. 이로써, 전해질막 (92) 의 제 1 면에 이미 형성된 제 1 전극층 (9a) 에 적층 기재 반입 롤러 (32) 가 접촉하는 횟수를 적게 하고 있다. 그 결과, 제 1 전극층 (9a) 의 손상이나 제 1 전극층 (9a) 으로의 분진의 부착이 억제되어 있다.
또, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 이 제조 장치 (1) 에서는, 복수의 접합체 반출 롤러 (64) 는, 모두 전해질막 (92) 의 제 2 면측에 배치되어 있다. 즉, 복수의 접합체 반출 롤러 (64) 는, 모두 제 2 지지 필름 (96) 에 접촉한다. 이로써, 제 2 지지 필름 (96) 에 보호되어 있지 않은 전해질막 (92) 의 제 1 면, 및 제 1 면에 형성된 제 1 전극층 (9a) 이, 접합체 반출 롤러 (64) 에 의해 손상되거나, 제 1 전극층 (9a) 에 분진이 부착하거나 하는 것이 억제되어 있다.
또, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 이 제조 장치 (1) 에서는, 적층 기재 공급 롤러 (31) 와 제 1 지지 필름 회수 롤러 (35) 가, 동일한 높이 (h1) 에서 인접 배치되어 있다. 이와 같이 하면, 적층 기재 공급 롤러 (31) 와 제 1 지지 필름 회수 롤러 (35) 를 상이한 높이에 배치하는 경우보다 제조 장치 (1) 의 높이 방향의 치수를 억제할 수 있다. 또, 적층 기재 공급 롤러 (31) 에 있어서의 적층 기재 (94) 의 교환 작업과, 제 1 지지 필름 회수 롤러 (35) 에 있어서의 제 1 지지 필름 (93) 의 교환 작업에 동일한 반송 장치를 사용할 수 있다. 따라서, 이들의 교환 작업을 실시하기 쉽다.
또, 이 제조 장치 (1) 에서는, 제 2 지지 필름 공급 롤러 (61) 와 접합체 회수 롤러 (65) 가, 동일한 높이 (h1) 에서 인접 배치되어 있다. 이와 같이 하면, 제 2 지지 필름 공급 롤러 (61) 와 접합체 회수 롤러 (65) 를 상이한 높이에 배치하는 경우보다 제조 장치 (1) 의 높이 방향의 치수를 억제할 수 있다. 또, 제 2 지지 필름 공급 롤러 (61) 에 있어서의 제 2 지지 필름 (96) 의 교환 작업과, 접합체 회수 롤러 (65) 에 있어서의 막ㆍ전극 접합체 (95) 의 교환 작업에 동일한 반송 장치를 사용할 수 있다. 따라서, 이들의 교환 작업을 실시하기 쉽다.
또, 이 제조 장치 (1) 에서는, 다공질 기재 공급 롤러 (21) 와 다공질 기재 회수 롤러 (24) 가, 동일한 높이 (h2) 에서 인접 배치되어 있다. 이와 같이 하면, 다공질 기재 공급 롤러 (21) 와 다공질 기재 회수 롤러 (24) 를 상이한 높이에 배치하는 경우보다 제조 장치 (1) 의 높이 방향의 치수를 억제할 수 있다. 또, 다공질 기재 공급 롤러 (21) 에 있어서의 다공질 기재 (91) 의 교환 작업과, 다공질 기재 회수 롤러 (24) 에 있어서의 다공질 기재 (91) 의 교환 작업에 동일한 반송 장치를 사용할 수 있다. 따라서, 이들의 교환 작업을 실시하기 쉽다.
또한, 이 제조 장치 (1) 에서는, 적층 기재 공급 롤러 (31) 및 제 1 지지 필름 회수 롤러 (35) 와, 제 2 지지 필름 공급 롤러 (61) 와 접합체 회수 롤러 (65) 가 동일한 높이에 배치되어 있다. 이와 같이 하면, 이들 4 개의 롤러를 서로 상이한 높이에 배치하는 경우보다 제조 장치 (1) 의 높이 방향의 치수를 억제할 수 있다. 또, 이들 4 개의 롤러에 있어서의 기재의 교환 작업에 동일한 반송 장치를 사용할 수 있다. 따라서, 이들의 교환 작업을 실시하기 쉽다.
또, 이 제조 장치 (1) 에서는, 다공질 기재 공급 롤러 (21), 다공질 기재 회수 롤러 (24), 적층 기재 공급 롤러 (31), 제 1 지지 필름 회수 롤러 (35), 제 2 지지 필름 공급 롤러 (61) 및 접합체 회수 롤러 (65) 가, 모두 흡착 롤러 (10) 보다 낮은 위치에 배치되어 있다. 이와 같이 하면, 구동부인 다공질 기재 공급 롤러 (21), 다공질 기재 회수 롤러 (24), 적층 기재 공급 롤러 (31), 제 1 지지 필름 회수 롤러 (35), 제 2 지지 필름 공급 롤러 (61) 및 접합체 회수 롤러 (65) 로부터 분진이 발생했다고 하더라도, 그 분진이 흡착 롤러 (10) 의 주위로 잘 비산되지 않는다. 따라서, 전극 재료의 도포 처리에 있어서, 불량이 발생할 우려를 억제할 수 있다.
또한, 이 제조 장치 (1) 에서는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 복수의 다공질 기재 반입 롤러 (22), 복수의 다공질 기재 반출 롤러 (23), 복수의 적층 기재 반입 롤러 (32), 복수의 제 1 지지 필름 반출 롤러 (34), 복수의 제 2 지지 필름 반입 롤러 (62), 및 복수의 접합체 반출 롤러 (64) 도 모두 흡착 롤러 (10) 보다 낮은 위치에 배치되어 있다. 이와 같이 하면, 구동부인 이들 롤러로부터 분진이 발생했다고 하더라도, 그 분진이 흡착 롤러 (10) 의 주위로 잘 비산되지 않는다. 따라서, 전극 재료의 도포 처리에 있어서, 불량이 발생할 우려를 보다 억제할 수 있다.
＜3. 변형예＞
이상, 본 발명의 일 실시형태에 대하여 설명하였지만, 본 발명은, 상기의 실시형태에 한정되는 것은 아니다.
도 5 는, 일 변형예에 관련된 제조 장치 (1a) 의 레이아웃을 개념적으로 나타낸 도면이다. 도 5 의 예에서는, 다공질 기재 공급 롤러 (21), 다공질 기재 회수 롤러 (24), 적층 기재 공급 롤러 (31) 및 제 1 지지 필름 회수 롤러 (35) 가, 상류측 공간 (81) 에 배치되어 있다. 또, 제 2 지지 필름 공급 롤러 (61), 접합체 회수 롤러 (65) 및 메인터넌스 스페이스 (80) 가, 하류측 공간 (82) 에 배치되어 있다.
도 5 의 예에서는, 다공질 기재 공급 롤러 (21) 와 다공질 기재 회수 롤러 (24) 가, 흡착 롤러 (10) 의 편측의 공간인 상류측 공간 (81) 에 모아 배치되어 있다. 이로써, 흡착 롤러 (10) 를 사이에 두고 반대측의 하류측 공간 (82) 에, 메인터넌스 스페이스 (80) 를 확보하는 것이 가능하게 되어 있다. 또, 다공질 기재 공급 롤러 (21) 및 다공질 기재 회수 롤러 (24) 와 메인터넌스 스페이스 (80) 를 서로 반대측의 공간에 배치함으로써, 이들을 모두 편측의 공간에 배치하는 경우보다 제조 장치 (1a) 의 높이 방향의 치수를 억제할 수 있다.
또, 상기의 실시형태에서는, 일방의 면에 미리 제 1 전극층 (9a) 이 형성된 전해질막 (92) 의 타방의 면에, 제 2 전극층 (9b) 을 형성하는 경우에 대하여 설명하였다. 그러나, 본 발명의 제조 장치는, 표리의 어느 면에도 전극층이 형성되어 있지 않은 전해질막에 대해, 전극층을 형성하는 것이어도 된다.
또, 상기의 실시형태에서는, 전해질막 공급 롤러로서의 적층 기재 공급 롤러 (31) 로부터, 전해질막 (92) 및 제 1 지지 필름 (93) 의 2 층으로 구성되는 적층 기재 (94) 를 공급하는 경우에 대하여 설명하였다. 그러나, 본 발명에 있어서의 전해질막 공급 롤러는, 제 1 지지 필름 (93) 이 첩부되어 있지 않은 전해질막 (92) 을 내보내는 것이어도 된다.
또, 상기의 실시형태에서는, 전해질막 회수 롤러로서의 접합체 회수 롤러 (65) 가, 제 2 지지 필름 (96) 이 형성된 전해질막 (92) 을 권취하는 경우에 대하여 설명하였다. 그러나, 본 발명에 있어서의 전해질막 회수 롤러는, 제 2 지지 필름 (96) 이 첩부되어 있지 않은 전해질막 (92) 을 권취하는 것이어도 된다.
또, 제조 장치의 세부 구성에 대해서는, 본원의 각 도면과 상이해도 된다. 또, 상기의 실시형태 및 변형예에 등장한 각 요소를 모순이 발생하지 않는 범위에서 적절히 조합해도 된다.
1, 1a : 제조 장치
9a : 제 1 전극층
9b : 제 2 전극층
10 : 흡착 롤러
20 : 다공질 기재 공급 회수부
21 : 다공질 기재 공급 롤러
22 : 다공질 기재 반입 롤러
23 : 다공질 기재 반출 롤러
24 : 다공질 기재 회수 롤러
30 : 전해질막 공급부
31 : 적층 기재 공급 롤러
32 : 적층 기재 반입 롤러
33 : 박리 롤러
34 : 제 1 지지 필름 반출 롤러
35 : 제 1 지지 필름 회수 롤러
40 : 도포부
41 : 노즐
50 : 건조로
60 : 접합체 회수부
61 : 제 2 지지 필름 공급 롤러
62 : 제 2 지지 필름 반입 롤러
63 : 라미네이트 롤러
64 : 접합체 반출 롤러
65 : 접합체 회수 롤러
70 : 제어부
80 : 메인터넌스 스페이스
81 : 상류측 공간
82 : 하류측 공간
89 : 작업자
91 : 다공질 기재
92 : 전해질막
93 : 제 1 지지 필름
94 : 적층 기재
95 : 막ㆍ전극 접합체
96 : 제 2 지지 필름

Claims (11)

  1. 장척 띠상의 전해질막을 반송하면서, 상기 전해질막의 표면에 전극층을 형성하는 막ㆍ전극 접합체의 제조 장치로서,
    외주면에 부압을 발생시키면서 회전하는 흡착 롤러와,
    상기 흡착 롤러의 외주면을 향하여, 장척 띠상의 다공질 기재를 내보내는 다공질 기재 공급 롤러와,
    상기 흡착 롤러의 외주면으로부터 멀어진 상기 다공질 기재를 권취하는 다공질 기재 회수 롤러와,
    상기 흡착 롤러의 외주면에 유지된 다공질 기재의 표면을 향하여, 상기 전해질막을 내보내는 전해질막 공급 롤러와,
    상기 다공질 기재의 표면으로부터 멀어진 상기 전해질막을 권취하는 전해질막 회수 롤러와,
    상기 흡착 롤러의 주위에 있어서, 상기 전해질막의 표면에 전극 재료를 도포하는 도포부와,
    상기 도포부의 메인터넌스를 실시하기 위한 메인터넌스 스페이스를 구비하고,
    상기 다공질 기재 공급 롤러 및 상기 다공질 기재 회수 롤러와, 상기 메인터넌스 스페이스가, 상기 흡착 롤러를 사이에 두고 서로 수평 방향의 반대측에 배치되는 막ㆍ전극 접합체의 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전해질막 공급 롤러 및 상기 메인터넌스 스페이스가, 상기 흡착 롤러의 수평 방향의 일방측에 배치되고,
    상기 다공질 기재 공급 롤러, 상기 다공질 기재 회수 롤러 및 상기 전해질막 회수 롤러가, 상기 흡착 롤러의 수평 방향의 타방측에 배치되는 막ㆍ전극 접합체의 제조 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전해질막 공급 롤러는, 일방의 면에 전극층이 형성된 전해질막을 내보내고,
    상기 제조 장치는,
    상기 전해질막 공급 롤러와 상기 흡착 롤러 사이에 있어서, 상기 전해질막을 안내하는 복수의 반입 롤러를 추가로 갖고,
    상기 복수의 반입 롤러 중, 상기 전해질막의 상기 일방의 면측에 배치되는 반입 롤러의 수는, 상기 전해질막의 타방의 면측에 배치되는 반입 롤러의 수보다 적은 막ㆍ전극 접합체의 제조 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 메인터넌스 스페이스는, 상기 전해질막 공급 롤러와 상기 흡착 롤러 사이에 위치하고,
    상기 전해질막 공급 롤러로부터 내보내어진 상기 전해질막이, 상기 메인터넌스 스페이스 아래를 지나는 막ㆍ전극 접합체의 제조 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 다공질 기재 공급 롤러와 상기 다공질 기재 회수 롤러가, 동일한 높이에서 인접 배치되는 막ㆍ전극 접합체의 제조 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전해질막 공급 롤러는, 상기 전해질막 및 제 1 지지 필름의 적어도 2 층을 갖는 적층 기재를 내보내고,
    상기 제조 장치는,
    상기 흡착 롤러의 앞쪽에서, 상기 전해질막으로부터 박리된 상기 제 1 지지 필름을 권취하는 제 1 지지 필름 회수 롤러를 추가로 구비하고,
    상기 전해질막 공급 롤러와 상기 제 1 지지 필름 회수 롤러가, 상기 흡착 롤러의 수평 방향의 동일한 측에 배치되는 막ㆍ전극 접합체의 제조 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전해질막 공급 롤러와 상기 제 1 지지 필름 회수 롤러가, 동일한 높이에서 인접 배치되는 막ㆍ전극 접합체의 제조 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전극 재료가 도포된 상기 전해질막의 표면에, 제 2 지지 필름을 첩부하는 라미네이트 롤러와,
    상기 라미네이트 롤러를 향하여 상기 제 2 지지 필름을 내보내는 제 2 지지 필름 공급 롤러를 추가로 구비하고,
    상기 전해질막 회수 롤러와 상기 제 2 지지 필름 공급 롤러가, 상기 흡착 롤러의 수평 방향의 동일한 측에 배치되는 막ㆍ전극 접합체의 제조 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전해질막 회수 롤러와 상기 제 2 지지 필름 공급 롤러가, 동일한 높이에서 인접 배치되는 막ㆍ전극 접합체의 제조 장치.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전해질막 공급 롤러와 상기 전해질막 회수 롤러가, 동일한 높이에 배치되는 막ㆍ전극 접합체의 제조 장치.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 다공질 기재 공급 롤러, 상기 다공질 기재 회수 롤러, 상기 전해질막 공급 롤러 및 상기 전해질막 회수 롤러는, 모두 상기 흡착 롤러보다 낮은 위치에 배치되는 막ㆍ전극 접합체의 제조 장치.
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