WO2005055349A1

WO2005055349A1 - 燃料電池の製造

Info

Publication number: WO2005055349A1
Application number: PCT/JP2004/016614
Authority: WO
Inventors: Takeharu Kuramochi; Masanori Iwamoto; Masahiko Katsu; Kaoru Eguchi; Masahiro Omata; Hideto Kanafusa; Yoshiki Muto
Original assignee: Nissan Motor Co., Ltd.
Priority date: 2003-12-02
Filing date: 2004-11-02
Publication date: 2005-06-16
Also published as: CN101740792B; DE112004002350B4; US20110229802A1; CN101740789B; CN101740792A; KR20060093128A; CN1890828B; CN101740789A; US20110229801A1; US8470498B2; CN1890828A; US7993798B2; KR100716011B1; US8771902B2; DE112004002350T5; US20070116999A1

Abstract

電解質膜 (1) を用いて燃料電池を製造する。帯状の電解質膜 (1)の表面に長手方向に一定間隔で触媒層 (12) を形成し、両側部には搬送用の穴 (10)を一定間隔で列状に形成しておく。穴 (10) に係合する突起を外周に備えた搬送ローラ (32)を回転させることで、電解質膜 (1) をリール (9) から送り出す。送り出された電解質膜 (1)に対して、搬送ローラ (32) の回転速度に基づく所定の処理タイミングで GDL(6) やセパレータ (7)を接着することで、GDL(6) やセパレータ (7) を触媒層 (12)と正確に積層しつつ効率的に燃料電池を製造する。

Description

燃料電池の製造 . 発明の所属分野この発明は、燃料電池の製造に関する。発明の背景日本国特許庁が 2001 年に行した JP2001-236971Aは、電解質膜のロールから電解質膜の一端をローラを用いて送り出し、移動する電解質膜に対して、触媒層の形成、ガス拡散層の形成、セパレ一タの接合を、順次行うことで、帯状に連続する複数の燃料電池を得る方法を開示している。発明の概要 ' この製造方法を適用する場合には、電解質膜を一定長さずつ送りだして、各処理を行う場所に正確に停止させる必要がある力 ^?、ローラの滑りを考慮すると、この位置決めは容易でない。

この発明の目的は、したがって、ロールから送り出される電解質膜の送り出し精度. を高め、所定位置への位置決めを正確に行うことである。

この発明の別の目的は、電解質膜のロールを用いて燃料電池スタックを効率的に製造することである。

以上の目的を達成するために、この発明は電解質膜に所定の処理を施して燃料電池を製造する、燃料電池の製造方法を提供する。製造方法は、両側部に長手方向に搬送用の穴を一定間隔で列状に形成した帯状のリールに巻かれた電解質膜を、搬送用の穴に係合する突起を外周に備えた搬送ローラの回転により送り出すプロセスと、搬送ローラの回転速度に基づき設定された所定の処理タイミングで所定の処理を行うプロセスと、を含む。

この発明はまた、電解質膜に所定の処理を施して燃料電池を製造する、燃料電池の製造装置を提供する。製造装置は、両側部に長手方向に搬送用の穴を一定間隔で列状に形成した帯状の、リールに卷かれた電解質膜と、搬送用の穴に係合する突起を外周に備えた搬送ローラと、搬送ローラの回転によりリールから送り出された電解質膜に ί般送ローラの回転速度に基づき設定された所定の処理タイミングで所定の処理を行う処理ュニットと、を備える。

この発明はまた、所定の処理を施して燃料電池を製造するための、リールに巻かれた電解質膜を提供する。電解質膜は両側部に長手方向に一定間隔で列状に形成した搬送用の穴を備える。搬送用の穴は搬送ローラに形成された突起に係合し、搬送ローラの回転に応じてリ一ルから電解質膜を送り出すように構成される。

この発明はまた、電解質膜とセパレータとを交互に積層した燃料電池、の製造方法を提供する。製造方法は、所定位置に保持された第 1のセパレー夕の側方から^ 1 のセパレータに面する位置に平行にフィルム状の電解質膜を供給する第 1のプロセスと、第 1 のセパレータと第 1 のセパレ一タに面した電解質膜を挟んで反対側に第 2 のセパレ一夕を供給する第 2 のプロセスと、第 2 のセパレータを第 1 のセパレーダに向けて変位させることで、電解質膜を所定の形状寸法に切断しつつ、第 1 のセパレータと、第 2のセパレータとで電解質膜とを挟持する第 3のプロセスと、を含む。

この発明はまた、電解質膜とセパレ一タとを交互に積層した燃料電池、の製造装置を提供する。製造装置は、所定位置に保持された第 1のセパレータの側方から靠 1 のセパレータに面する所定位置へと平行にフィルム状の電解質膜を供給する電解質搬送ュニットと、所定位置の電解質膜を挟んで第 1のセパレータと反対側に第 2のセパレ一タを供給するセパレ一夕供給ュニットと、第 2のセパレ一タを第 1のセパレータに向けて変位させることで、電解質膜を所定の形状寸法に切断しつつ、第 1 のセパレータと、第 2のセパレータとで電解質膜を挟持する積層ユニットと、を備える。

この発明の詳細並びに他の特徴や利点は、明細書の以降の記載の中で説明されるとともに、添付された図面に示される。図面の簡単な説明

FIGs. 1A と 1B はこの発明による燃料電池製造装置の概略斜視図と要部拡大図でめる。

FIG. 2は燃料電池製造装置のコント口ーラの構成を説明するプロックダイアグラムである。

FIG. 3はこの発明による膜電極接合体（MEA)のロールの斜視図である。

FIG. 4は FIG. 3 に類似する力保護シ一トに関する異なる構成を示す。

FIGs. 5A と 5B は燃料電池製造装置が備える MEA供給ュニットの平面図と搬送ローラの側面図である。

FIG. 6は FIG. 5Aの VI-VI方向から眺めたリール保持部の側面図である。

FIG. 7 は燃料電池製造装置が備えるガス拡散層（GDL) コンベアの要部平面図である o

FIG. 8は FIG. 7の IIX-IIX方向から眺めた GDL コンベアと GDL供給部の II面図である。

FIG. 9 は燃料電池製造装置の GDL装着部の、 MEAの移動方向から眺めた側面図である。

FIG. 10は燃料電池製造装置が備えるホットプレスの、 MEA の移動方向から眺めた側面図である。

FIG. 11は燃料電池製造装置が備えるセパレータコンベアの要部平面図である。 FIG. 12は FIG. 11 の ΧΙΙ-ΧΠ方向から眺めたセパレータコンベアとセパレ一タ供給部の側面図である。

FIG. 13は燃料電池製造装置のシール剤塗布部の側面図である。

FIG. 14は燃料電池製造装置のセパレータ装着部の、 MEA の移動方向から眺めた側面図である。

FIG. 15は燃料電池製造装置が備える乾燥炉の横断面図である。

FIGs. 16A -16Cはこの発明の第 2 の実施例による、燃料電池製造装置の要部の側面図と斜視図である。

FIGs. 17Aと 17B はこの発明の第 3の実施例による、燃料電池製造装置の概略側面図である。

FIG. 18 はこの発明の第 3の実施例による膜電極接合体（MEA) のロールの斜視図である。

FIG. 19は FIG. 18に類似する力⁵'、切り抜き線のない MEAを示す。

FIG. 20はこの発明の第 3の実施例による別の積層ュニットの側面図である。 FIG. 21 はこの発明の第 3の実施例による積層材供給ュニットの平面図である。。 FIG. 22はこの発明の第 3の実施例による積層材の縦断面図である。

FIG. 23はこの発明の第 3の実施例による別の積層材の縦断面図である。

FIG. 2 はこの発明の第 3の実施例による燃料電池製造装置の燃料電池スタックの製造プロセスを説明するフローチャートある。

FIG. 25はこの発明の第 3の実施例による積層ュニットカ ^S MEAに張力を加える様子を説明する積層ュニットの側面図である。

FIG. 26 は FIG. 25 に類似する力 ^?、積層ュニットが第 2のセパレー夕を MEA に押し付けている様子を示す。

FIG. 27は FIG. 25に類似する力積層ュニットが MEAを切断した様子を示す。 FIG. 28は FIG. 25に類似する力積層ュニットがァッパーメンバ一を上昇位置に戻した様子を示す。好ましい実施例の説明図面の FIGs. 1A を参照すると、燃料電池製造装置は、膜電極接合体（MEA) 1 のロール 30から、 MEA 1 を引き出して搬送する MEA搬送ュニット 2 と、 MEA 1 の両面にガス拡散層 (GDL) 6 を固着する GDL装着ュニット 3 と、さらに GDL 6の外側にセパレータ 7 を固定するセパレータ装着ュニット 4 を備える。燃料電池製造装置はまた、 MEA搬送ュニット 2 と GDL装着ュニット 3 とセパレータ装着ュニット 4を同期的に制御するコントロ一ラ 5 を備える。

FIG. 3 を参照すると、 MEA 1 は電解質膜の両面に破線に示すようにあらかじめ所定のピッチで白金等の触媒層 12 を形成したものであり、触媒層 12 力燃料電池の電極を構成する。 MEA 1の表面は触媒層 12を含めて保護シ—ト 8に覆われている。

MEA 1 と保護シート 8 は一体にリール 9 に卷かれ、ロール 30 を構成している。 MEA 1 と保護シート 8 の両側部には搬送用の穴 10 力 ^?、長手方向に等'しい間隔で形成されている。 MEA 1 の--面には、光学マーク 1 1力触媒層 12の形成間隔に等しい間隔であらかじめ印刷されている。この光学マーク 11 を検出するために、 ΜΕΑ ί般送ユニット 2は FIG. 5Aに示す光学センサ 26を備える。光学センサ 26は光学マーク 1 1 と穴 10 を検出するごとにそれぞれ固有の信号をコントローラ 5 に出力する。コントローラ 5 は、これらの信号に基づき触媒層 12 の形成位置を把握し、 MEA搬送ユニット 2 と GDL 装着ュニット 3 とセパレータ装着ュニット 4 の制御を行うことで、触媒層 12 と GDL 6 とセパレ一タ 7の積層位置を精度良く一致させる。

この実施例では、あらかじめ電解質膜に触媒層 12 を一体化した MEA 1 のロール 30を用いてる力電解質膜のみのロールを使用し、ロールから送りだされた電解質膜の表面に触媒層を形成する触媒層形成ュニットを、ロールと GDL装着ュニット 3の間に配置することも可能である。あるいは、 GDL 6の電解質膜との当接面に触媒層 12 をあらかじめ一体に形成しておき、一体化された GDL 6 と触媒層 1'2 を、 GDL装着ュニット 3 が電解質膜に固定することも可能である。これらのケースにおいても、光学センサ 26の出力信号によって、電解質膜上に積層される触媒層 12、 GDL 6及ぴセパレータ 7の積層位置の位置決めを精度良く行うことができる。

MEA 1 は全面的に保護シ一ト 8 に覆われている。 FIG. に示すように、保護シート 8を MEA 1 の両側部を ί般送用の穴 10を除いて覆う第 1 のシート 8Β とその内側の中央部を覆う第 2のシート 8Αとに分離することも可能である。

保護シート 8は電解質膜とその上の触媒層 12 を保護するものであり、燃料電池の製造過程で MEA 1 の表面に GDL 6 を固定するの.に先立って MEA 1 から取り去られる。この時。第 2のシート 8Αのみを取り去り、第 1のシート 8Β を残しておくことにより、燃料電池の製造過程全般を通じて搬送用の穴 10を保護することができる。再び FIG. 1Aを参照すると、 MEA搬送ュニット 2 は、 MEA供給部 13、 MEA テンショナ 14及び一対の MEA牽引ローラ 15を備える。

GDL装着ュニット 3は MEA供給部 13 と MEAテンショナ 14の間に配置され、セパレータ装着ュニット 4 は MEAテンショナ 14 と一対の MEA牽引ローラ 15 との間に配置される。一対の MEA牽引ローラ 15は MEA 1 を挟持し、摩擦力で MEA 1を牽引する。 MEAテンショナ 14は GDL装着ュニット 3 とセパレータ装着ュニット 4 との間で、 MEA 1 の弛みを取り去り、 MEA 1 の張力を--定に保持する。 MEA テンショナ 14 はスプリングによって互いに離間方向に付勢されたひと組の可動ローラ 42 と、 MEA 1 の移動方向に関して、可動ローラ 42の上流と下流にそれぞれ配置された一対の固定ローラ 41からなる。

FIGs. 5Aと 5Bを参照すると、 MEA供給部 13は MEA 1 のロール 30 を収装したリール保持部 33を備える。

リール保持部 33は 2本の回転軸 34を備え、各回転軸 34 には MEA 1 を巻き付けリール 9 力装着される。リール保持部 33 は油圧シリンダ 35 の伸縮に応じて、 FIG. 6に矢印に示す方向に変位する。

FIG. 5Aに示すように、図の上側のロール 30が残り少なくなると、図の下側の口一ル 30から MEA 1 の先端が引き出され、現在供給されている MEA 1 にクリップぁるいは熱溶着によって固定される。その後に、図の上側のロール 30 から送り出された MEA 1 力 ^?切断される。さらに、油圧シリンダ 35が収縮してリール保持部 33 を図の上方へ移動する。以後は図の下側のロール 30から MEA 1 力送り出される。下側の口一ル 30力 ^?送りだされている間に、上側の口ール 30をリール 9ごと取り夕し、新しいロール 30 と交換する。この構成により、リール保持部 33 は MEA 1 を途切れることなく送り出すことが可能である。

MEA供給部 13は MEA 1 をリ一ル保持部 33から引き出すために、 FIG. IB に示すように MEA 1 の搬送用の穴 10に係合する突起 32Aを備えた搬送ローラ 32 を備える。搬送ローラ 32は FIG. 5B に示すようにサーボモータ 36に駆動される駆動軸 37に固定される。

MEA 1の送り出し方向に関して、搬送ローラ 32の直前と直後に、それぞれ一対の保持ローラ 31が設けられる。一対の保持ローラ 31 は搬送ローラ 32によってリール保持部 33から引き出された MEA 1 を両側から挟み、 MEA 1 のねじれゃ振れを防止する。 '

MEA供給部 13は MEA 1 の一面の保護シート 8 ともう一面の保護シ一ト 8 とをそれぞれ卷き取るべく、 MEA 1 を挟む対称位置に各 2基の保護シート回収リール 39 を備える。保護シート回収リール 39 は軸 38 に回転駆動される。 FIG. 5Aにおいて MEA 1 の上方に位置する 2基の保護シ—ト回収リール 39 は、前述のリール保持部 33 と同様の構造により、保護シート 8 の回収に選択的に適用される。すなわち、一方の保護シート回収リール 39 の卷き取り量が一杯になると、もう一方の保護シート回収リール 39 力 s交代して適用され、その間に卷き取り量が一杯になった保護シート回収リール 39 力 ^?空の保護シート回収リール 39 と交換される。 FIG. 5A において MEA 1の下方に位置する 2基の保護シート回収リール 39についても同様である。

MEA 1は一対の MEA牽引ローラ 15と MEAテンショナ 14による張力のもとで、 MEA供給部 13から GDL装着ュニット 3へと送り出される。前述の光学センサ 26 は MEA供給部 13 と GDL装着ュニット 3 との間に設けられる。

再び FIG. 1Aを参照すると、 GDL装着ュニット 3は MEA 1 の両側にそれぞれ配置された環状の GDL コンベア 16 と、 GDL供給部 17 と、 GDL装着部 18と、ホットプレス 19とを備える。

FIG. 7 を参照すると、 GDL コンベア 16 は、一対のチェーンホイール 43 に掛け回したチェーン 44を備える。一方のチェーンホイール 43はサーボモー夕 45により回転駆動される。チェーン 44 には、複数の GDL 搬送パレット 46力 ^s装着される。図に示すように GDL コンベア 16 は、チヱーン 44カ^?形成する長円形の軌道の直線部が、搬送される MEA 1 と平行をなすように配置される。チェーン 44 の変位の速度は、 MEA 1の変位の速度と- -致するように制御される。

FIG. 8を参照すると、 GDL搬送パレット 46はチェーン 44 に固定したボスト 47 に、ピン 48 と保持アーム 49 と伸縮シリンダ 50 を介して支持される。保持アーム 49はピン 48 を支点に回動可能である。伸縮シリンダ 50は GDL コンベア 16の軌道に関して、保持アーム 49 の内周端に立設される。伸縮シリンダ 50 の先端には吸着パッド 52が固定されている。吸着パッド 52は信号に応じて GDL 6 の吸着と解放とを行うバキューム式のァクチユエータで構成される。

GDL コンベア 16 は、チェーン 44 と平行する一対のパレツト保持ガイド 51 を備える。パレツト保持ガイド 51 はチヱ一ン 44 とともに移動する GDL搬送パレット 46の下面に当接して、 GDL搬送パレット 46を水平に保持する。 MEA 1 と平行する位置において、一方のパレツト保持ガイド 51 には切欠力 ^s形成される。

FIG. 9を参照すると、 GDL装着部 18はこの切欠に嵌合する可動ガイド 51Aを備える。可動ガイド 51Aは床面にピンを介して支持された起立シリンダ 59の先端に装着される。起立シリンダ 99は収縮位置では、図の鎖線に示すように、 GDL搬送パレット 46 をパレツト保持ガイド 51 と同様に水平に保持する。伸長位置では、可動ガイド 51Aを介して GDL搬送パレット 46をピン 48 を支点に図の実線に示す垂直位置へと回動する。なお、切欠及び可動ガイド 51Aは GDL装着部 18からホットプレス 19の直前までの区間に形成される。

GDL搬送パレット 46上の吸着パッド 52に吸着された GDL 6 は、起立シリンダ 59 の伸長により MEA 1 に臨む直立位置に支持される。この状態で、伸縮シリンダ 50を伸長させることで、 GDL 6は MEA 1 に押し付けられる。 GDL装着部 18 は、図に示すように、 MEA 1の両側の起立シリンダ 59を同期して伸長させ、さらに MEA 1の両側の伸縮シリンダ 50 を同期して伸長させることで、 MEA 1 に同時に両側から GDL 6 を押し付ける。 GDL 6 の MEA 1 との接合面にはあらかじめ電解質液を塗布し、乾燥させておく。 MEA 1 に GDL 6 を圧着した後、吸着パッド 52 を解放する、起立シリンダ 59 と伸縮シリンダ 50を収縮させると、 GDL搬送パレツト 46は水平位置へと回動する、 GDL 6 は電解質液の粘着力で MEA 1 に付着したまま、 MEA 1 とともにホットプレス 19へと搬送される。

FIG. 10 を参照すると、ホットプレス 19の内部には、 MEA 1 の両側から MEA 1 に向けて押し出される一対のプレスプレート 60 が設けられる。プレスプレート 60 は伸縮シリンダ 61 の先端にそれぞれ支持される。プレスプレート 60 はヒータにより摂氏 80度から摂氏 150度の範囲の温度に保持される。伸縮シリンダ 61 を伸長させると、 MEA 1 の両面に付着している GDL 6 にそ'れぞれ外側からプレスプレート 60力お押し当てられ、 MEA 1 と GDL 6 とを熱圧縮する。電解質の粘着力のみで MEA 1の両面に付着していた GDL 6は、この熱圧縮により MEA 1 と一体化する。

再ぴ FIG. 1A を参照すると、 GDL 搬送パレット 46 への GDL 6 の供給は、チヱーン 44の軌道に関して、 GDL装着部 18 と反対側に位置する GDL供給部 17 によって行われる。

再び FIG. 8 を参照すると、 GDL供給部 17は、 GDL ί般送パレツト 46 に上方から GDL 6 を載置するオーバ一へッド式の移載装置 54 と一対の GDL供給パレット 53 とを備える。 GDL 供給パレット 53 上には、あらかじめ電解質液を塗布し、乾燥させた GDL 6が積層している。 GDL 供給パレット 53 はこの状態で、チェーン 44 の軌道の外側の所定位置に外部から搬送される。

移載装置 54は GDL供給パレット 53の上方から GDL搬送パレット 46の上方に至る搬送レール 55 と、搬送レール 55 に係合する自走式のローダ 56 と、ローダ 56 に装着した降着部 57を備える。降着部 57は、吸着パッド 52 と同様に構成された吸着パッド 92 を下端に装着した伸縮部材であり、入力信号に応じて伸縮し、また別の入力信号に応じて吸着パッド 92による GDL 6の吸着と解放を行う。

移載装置 54 は図の鎖線に示すように、降着部 57 を供給パレット 53の上方に移動し、降着部 57を伸長させ、下端の吸着バッド 92で供給パレット 53に積層された最上部の GDL 6を吸着する。次に、 GDL 6 を吸着したまま、降着部 57を収縮させ、ローダ 56 を図の実線に示すように GDL 搬送パレット 46の上方へと走行させる。そして、再び降着部 57を伸長させ、吸着バッド 92 を解放することにより、 GDL搬送パレツト 46の吸着パッド 52上に GDL 6 を載置する。 GDL搬送パレット 46は吸着パッド 52でこの GDL 6を吸着しつつ、チェーン 44の変位に応じて GDL 6を GDL装着部 18へと搬送する。

GDL装着ュニット 3 において、このようにして GDL 6を一体化した MEA 1は、 MEAテンショナ 14を経由してセパレータ装着ュニット 4に至る。

再び FIG. 1Aを参照すると、セパレータ装着ュニット 4 は MEA 1 の両側にそれぞれ配置された環状のセパレータコンベア 20と、セパレータ供給部 21 と、セパレータコンベア 20上のセパレータ 7 にシール剤を塗布するシール剤塗布部 22 と、セパレータ装着部 23 と、乾燥炉 24を備える。

FIG. 1 1 を参照すると、セパレ一タコンベア 20の構成は、 GDL コンベア 16の構成に類似し、一対のチェーンホイール 63 に掛け回したチェーン 64 と、チェーンホィール 63を駆動するサーボモータ 65 とを備える。この構成のもとで、チェーン 64 は MEA 1 の変位と同期して移動する。チェーン 64 には、複数のセパレー夕搬送パレット 66力装着される。、

FIG. 12 を参照すると、セパレ一タ搬送パレット 66 はチェーン 64 に固定したポスト 67に、ピン 68 と保持アーム 69 と伸縮シリンダ 70 を介して支持される。保持アーム 69はピン 98を支点に回動可能である。伸縮シリンダ 70はセパレータコンべァ 20の軌道に関して、保持アーム 69の内周端に立設される。伸縮シリンダ 70の先端には吸着パッド 72 が固定されている。吸着パッド 72 は信号に応じてセパレ一タ 7の吸着と解放とを行うバキューム式のァクチユエ一タで構成される。

セパレータコンベア 20は、チェーン 64 と平行する一対のパレツト保持ガイド 71 を備える。パレツト保持ガイド 71 はチヱーン 64 とともに移動するセパレータ搬送パレツト 66の下面に当接して、セパレ一タ搬送パレット 66を水平に保持する。 MEA 1 と平行する位置において、一方のパレツト保持ガイド 71 には切欠力形成される。

FIG. 1 を参照すると、セパレー夕装着部 23はこの切欠に嵌合する可動ガィド 71A を備える。可動ガイド 71Aは床面にピンを介して支持された起立シリンダ 87の先端に装着される。起立シリンダ 87 は収縮位置では、図の鎖線に示すように、セパレータ搬送パレツト 66 をパレツト保持ガイド 71 と同様に水平に保持する。伸長位置では、可動ガイド 71Aを介してセパレー夕搬送パレット 66 をピン 68 を支点に図の実線に示す垂直位置へと回動する。

セパレータ搬送パレット 66上の吸着パッド 72 に吸着されたセパレータ 7 は、起立シリンダ 87 の伸長により MEA 1 に臨む直立位置に支持される。この状態で、伸縮シリンダ 70を伸長させることで、セパレータ 7 は MEA 1 に押し付けられる。セパレータ装着部 23は、図に示すように、 MEA 1 の両側の起立シリンダ 87を同期して伸長させ、さらに MEA 1の両側の伸縮シリンダ 70を同期して伸長させることで、 MEA 1 に同時に両側からセパレータ 7 を押し付ける。 MEA 1 に臨むセパレー夕 7 の外周部にはあらかじめシール剤塗布部 22によってシール剤が塗布されている。乾燥炉 24は、 MEA 1 の移動方向に関して、セパレータ装着部 23の下流に隣接する。

FIG. 15 を参照すると、乾燥炉 24 はチヱ一ン 64の一部の区間を覆うようにして形成された乾燥炉ブース 88 内に構成される。乾燥炉ブース 88 内には、セパレー夕搬送パレット 66 を伸長状態の起立シリンダ 87 と同じ垂直位置に保持する固定ガイド 71B が設けられる。セパレ一タコンベア 20 が、セパレ一タ搬送パレツト 66 を MEA 1 と一体にセパレータ装着部 23から乾燥炉 24へと移動する際には、セパレータ搬送パレット 66はセパレータ 7 と MEA 1 を挟持したまま、可動ガイド 71Aの内側から固定ガイド 71Bの内側へと進入する。セパレー夕搬送パレット 66 、固定ガィド 71B の内側に完全に侵入すると、起立シリンダ 87 は収縮し、可動ガイド 71A は再ぴパレツト保持ガイド 71の延長上に位置する。

乾燥炉ブース 88の中には MEA 1 をセパレータ 7 とともに挟持したセパレータ搬送パレツト 66に上方及び両側方から臨む 3基の遠赤外線ヒータ 89八カ^?設けられる。遠赤外線ヒータ 89Aは乾燥炉ブース 88 内の温度を摂氏 80度から摂氏 200度の範囲に維持する。乾燥炉 24における加熱の結果、セパレータ 7 の外周部のシール剤が固ィ匕し、 MEA 1 にセパレータ 7 を固定する。 GDL装着ュニット 3 において、 MEA 1の両面には GDL 6が既に一体化されているので、厳密にはセパレ—タ 7は GDL 6 に固定される。すなわち、この加熱処理により各燃料電池の積層が完了する。

固定ガイド 71Bは、セパレータ搬送パレット 66の移動方向に関して乾燥炉 24の下流において、徐々に MEA 1 から遠ざかり、最終的には、セパレータ搬送パレット 66を水平に維持するパレツト保持ガイド 71 に移行する。

再び FIG. 1A を参照すると、セパレータ搬送パレット 66へのセパレータ 7 の供給は、チヱーン 64 の軌道に関して、セパレータ装着部 23 と反対側に位置するセパレータ供給部 21 によって行われる。

再び FIG. 12 を参照すると、セパレータ供給部 21 は GDL供給部 17 と同様に構成される。すなわち、セパレータ供給部 21 はオーバーへッド式の移載装置 74 と一対のセパレータ供給パレット 73 とを備える。セパレータ供給パレット 53はセパレータ 7を積層した状態でチヱ一ン 64の軌道の外側の所定位置に外部から搬送される。移載装置 74は搬送レール 75と、搬送レール 75に係合する自走式のローダ 76 と、ローダ 76に装着した降着部 77 を備える。降着部 77は、吸着パッド 72 と同様に構成された吸着パッド 1C2を下端に装着した伸縮部材であり、入力信号に応じて伸縮し、また別の入力信号に応じて吸着パッド 102によるセパレ一タ 7の吸着と解放を行う。移載装置 74によるセパレー夕供給パレット 53からセパレータ搬送パレツト' 66へのセパレ一タ 7の移送は、移載装置 54 による GDL供給パレット 53 から GDL搬送パレツト 46への GDL 6の移送と同様に行われる。

再び FIG. 1Aを参照すると、シール剤塗布部 22は、チヱーン 64の軌道に関して、セパレ一タ供給部 ₂1の下流側に隣接して設けられる。

FIG. 13 を参照すると、シール剤塗布部 22 は、水平状態でセパレータ搬送パレット 66 に搬送されるセパレータ 7 に上方から臨む塗布ノズル 78 を備える。塗布ノズル 78 は、セパレータ搬送パレット 66 の上方の所定の動作領域内で水平方向に変位可能な X-Yロボット 79に支持されて垂直方向に伸縮する伸縮シリンダ 80の先端に配置される。 X-Y ロボット 79 はまた、塗布ノズル 78 を動作領域と、その側方の待機位置 81 との間で移動する

シール剤塗布部 22 は、シ一ル剤を貯留するポンプに加圧されたカートリッジ 82 と、カートリッジ 82からシール剤を定流量装置 85に圧送する一次配管 84と、定流量装置 85カ^?計量したシール剤を塗布ノズル 78に供給する二次配管 86と、を備える。シール剤塗布部 22は、セパレータ搬送パレット 66によって塗布ノズル 78の下方に搬送されたセパレ一タ 7の外周部を含む所定位置に、塗布ノズル 78 からシール剤を塗布する。

次に、 MEA搬送ュニット 2 と GDL装着ュニット 3 とセパレータ装着ュニット 4 とを制御するコントローラ 5の機能を説明する。

FIG. 2 を参照すると、コントローラ 5 は、 MEA 1 の搬送用の穴 10 とマーク 11 とを検出する光学センサ 26からの入力信号に基づき、 MEA搬送ュニット 2 による MEA 1の搬送速度と搬送タクトを制御する。具体的には搬送ローラ 32を駆動するサーポモータ 36と牽引ローラ 15 と保護シート回収リール 39の回転を制御する。コントローラ 5 は、また光学センサ 26からの入力信号に基づき、 GDL装着ュニット 3の GDL供給部 17、 GDL コンベア 16 のサーボモータ 45、 GDL装着部 18、およびホットプレス 19の動作タイミングを制御する。コントローラ 5 は、さらに光学センサ 26 からの入力信号に基づき、セパレータ装着ュニット 4 のパレータ供給部 21、セパレータコンベア 20のサーボモータ 65、シール剤塗布部 22、セパレー夕装着部 23の動作タィミングを制御する。

コント口一ラ 5は中央演算装置（CPU)、読み出し専用メモリ（ROM) 、ランダムァクセスメモリ（RAM)及ぴ人出カインタフェース（I/O インタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラを複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。

これらの制御のために、コントローラ 5 は、基準信号出力部 27 と、動作タイミング設定部 28 と、 MEA搬送ュニット 2 の各機器を制御する MEA搬送ュニット制御部 2A と、 GDL 装着ュニット 3 の各機器の動作タイミングを制御する GDL 装着ュニット制御部 3A と、セパレータ装着ュニット 4 の各機器のセパレータ装着ュニット制御部 4A とを備える。これらの各部はコントローラ 5 の各機能を、仮想的なュニットとして示したものであり、物理的に存在するものではない。

基準信号出力部 27は光学センサ 26カ^?搬送用の穴 10に基づきコントローラ 5 に入力する信号から、 MEA 1 の実搬送速度に対応する信号を生成する。基準信号出力部 27はまた、光学センサ 26力光学マーク 1 1 に基づきコントロ一ラ 5 に入力する信号から、 FIG. 3 に破線で示す触媒層 12 の位置を検出し、この位置検出に対応して基準位置信号を生成する。

動作タイミング設定部 28 は、基準位置信号と MEA 1 の実搬送速度とから、各種のァクチユエータの動作タイミング信号を生成する。各種のァクチユエータと光学センサとの距離はあらかじめ分っているので、この距離と基準位置信号と MEA 1 の実搬送速度から、各ァクチユエータが動作すべきタィミングは計算により求めることができる。 GDL装着ュニット 3に関する動作タイミング信号は、 GDL 6 を MEA 1 の触媒層 12の真上に接合させるための起立シリンダ 59 と吸着パッド 52 の動作タイミング、プレスプレート 60を MEA 1の両面の GDL 6に押し当てる伸縮シリンダ 61 の動作タイミング、及び GDL搬送パレット 46に GDL供給パレット 53から GDL 6 を供給するための口一ダ 56、降着部 57及ぴ吸着パレット 52の動作タィミングを含む。セパレ一タ装着ュニット 4に関する動作タイミング信号は、セパレータ 7 を GDL 6 の真上に接合させるための起立シリンダ 87 と吸着パッド 72 の動作タイミング、セパレータ 7 をセパレ一タ搬送パレット 66 にセパレータ供給パレット 73 からセパレータ 7を供給するためのローダ 76、降着部 77及び吸着パレット 102 の動作タイミング、セパレータ 7の周縁部にシール剤を正しく塗布するための、 X-Yロボット 79 、伸縮シリンダ 80及ぴ塗布ノズル 78の作動タイミングを含む。

MEA搬送ュニット制御部 2A は、予め設定された MEA 1 の目標搬送速度が実現するように、 MEA 1 の実搬送速度信号に基づき、搬送ローラ 32 と、 MEA牽引ローラ 15 と、保護シート回収リール 39の回転速度をフィードバック制御する。

GDL装着ュニット制御部 3Aは MEA 1 の実搬送速度信号に基づき、 2基の GDL コンベア 16 の速度が MEA 1 の実搬送速度と等しくなるよう、サ一ボモータ 45 の回転速度を制御する。また、作動タイミング設定部 28 力 ^?生成した GDL 装着ュニット 3に関する動作タイミング信号に基づき GDL供給部 17 と、 GDL装着部 18 と、ホットプレス 19 とを制御する。

セパレータ装着ュニット制御部 4Aは、 MEA 1の実 ί般送速度信号に基づき、 2基のセパレ一タコンベア 20の速度が MEA 1の実搬送速度と等しくなるよう、サーボモー夕 65 の回転速度を制御する。また、作動タイミング設定部 28 力?生成したセパレータ装着ュニット 4に関する動作タイミング信号に基づき、セパレータ供給部 21 とシール剤塗布部 22 と、セパレータ装着部 23 とを制御する。この燃料電池製造装置では、 MEA 1 に搬送ローラ 32の突起に係合する搬送用の穴 10と各触媒層 12 の位置を示すマーク 1 1 を形成し、光学センサ 26が穴 10 とマーク 11の通過に応じてそれぞれ出力する固有信号に基づき、 MEA 1 の実搬送速度と触媒層 12の位置を検出している。したがって、 MEA 1 の実搬送速度に GDLコンベア 16とセパレータコンベア 20の速度を精度良く一致させることができる。また、触媒層 12の位置と MEA 1 の実搬送速度とから、 GDL 装着ュニット 3 とセパレ一夕装着ュニット 4の各ァクチユエータの動作タィミングを正確に設定することができる。した力 ^?つて、 MEA 1 への GDL 6 とセパレータ 7 の組み付けを高い位置精度のもとで行うことができる。

この燃料電池製造装置は搬送される MEA 1 に、 GDL 6を同速度で併走させながら GDL 6 を組み付け、さらにセパレータ 7 を同速度で併走指せながらセパレ一タ 7 を組み付けるので、 MEA搬送ュニット 2 を連続運転しながら、燃料電池を効率的に製造できる。

次に FIGS.16A-16Cを参照して、この発明の第 2の実施例を説明する。

この実施例は、セパレータ 7 を搬送フイルム 95上に形成する。搬送フィルム 95 には、 MEA 1 に形成したのと同じ搬送用の穴 10Aを形成する。

燃料電池製造装置は、 MEA搬送ュニット 200 とその両側に配置された一対のセパレータ搬送ュニット 40とを備える。

MEA搬送ュニット 200は、リール 9 に巻かれた MEA 1 のロール 30から MEA 1 を搬送ローラ 32 によって送り出す。 MEA 1 には第 1 の実施例と同様に、一定間隔で触媒層が形成され、触媒層の両外側には搬送用の穴 10が一定間隔で形成される。ただし、搬送ローラ 132を通過する時点で、 MEA 1 には第 1 の実施例のような保護シ一トは張り付けられていない。搬送ローラ 132の外周には、穴 10 に係合する突起力'形成される。セパレー夕 7 は MEA 1 と同様に両側に穴 10 と同様の搬送用の穴 10Aが一定間隔で形成されたフィルム 95 の上にあらかじめ MEA 1 の触媒層と同じ間隔で接着されている。

セパレータ搬送ュニット 40は、搬送ローラ 132 と同様の突起を備え、搬送ローラ 132 と同期回転する搬送ローラ 132Aを備える。搬送ローラ 132Aは穴 10A に突起 132Bを係合しつつ回転することでフィルム 95を搬送する。フィルム 95の移動方向に関して搬送ローラ 132Aの上流にはシ一ル剤塗布ノズル 78 が設けられる。シール剤塗布ノズル 78は第 1 の実施例と同様に、セパレ一タ 7の外周部を含む所定位置にシール剤を塗布する。

このようにして、 MEA 1 の両側にセパレータ 7 を接着したフィルム 95力供給される。フィルム 95上のセパレ一タ 7は一対の接合ローラ 133により MEA 1 に圧着される。

一対の接合ローラ 133 の一方の外周には、 FIG. 16C に示すように、搬送用の穴 10 と穴《10Αとに貫通する突起 320力形成される。一対の接合ローラ 133のもう一方には、突起を受け入れる凹部 321 カ^?形成される。穴 10 と 10A を貫通した突起 320 と凹部 321 との係合により、一対の接合ローラ 133は MEA 1 の触媒層 12 に正確に対応する位置で両側からセパレー夕 7 を圧着する。 MEA 1 の移動方向に関して接合ローラ 133の下流には、さらに熱圧着ローラ 94が設けられる。熱圧着ローラ 94は MEA 1 を挟持したセパレータ 7 に対して外側から圧縮力と熱を及ぼし、 MEA 1 とセパレータ 7 とをさらに密着させるとともに、セパレータ 7に塗布されたシール剤を乾燥させ、 MEA 1 とセパレ一タ 7 とを完全に接着する。以上の処理の後にフィルム 95 をセパレータ ₇ から引き剥がすことで、燃料電池が完成する。なお、この実施例では、 GDL を用いていない力 ^?、セパレ一タ 7 の代わりに GDL をフィルム 95 上に接着することで、この装置を MEA 1 への GDL の組み付けに用いることも可能である。

この実施例によれば、フィルム 95 上にセパレータ 7 を接着し、 MEA 1 の穴 10 とフィルム 95の 10Aに接合ローラ 133 の突起 320 を貫通させるので、 MEA 1 の触媒層 12 とセパレータ 7 との位置合わせを常に正確に行うことができる。

次に FIGs. 17A-28を参照して、この発明の第 3の実施例を説明する。

まず、 FIG. 17A を参照すると、燃料電池スタック製造装置は、積層ュニット 201 と、積層ュニット 201 に MEA 1 を供給する MEA搬送ュニット 202 を備える。燃料電池製造装置はさらに、積層ュニット 201 に積層材 210を供給する FIG. 21 に示す積層材供給ュニット 203を備える。

MEA搬送ュニット 202はリール 9 に卷かれた MEA 1 のロール 30から、 2基の各一対の搬送ローラ 211 によって MEA 1 を送り出し、積層ュニット 201 に供給する。

FIG. 18 を参照すると、 MEA 1 の両面にはあらかじめ触媒層カ^?形成されており、 MEA 1 の両側部には搬送用の穴 212 せ、 MEA 1 の長手方向に等しい間隔で形成されている。さらに、積層ュニット 201 による MEA 1 の切断を助けるために、触媒層の外周に矩形の切り込み線 213が形成されている。

FIG. 17B を参照すると、一対の搬送ローラ 21 1 の一方の外周には、 MEA 1 の搬送用の穴 212に貫通する突起 320力形成される。一対の搬送ローラ 211のもう一方には、突起を受け入れる凹部 321 が形成される。穴 10 を貫通した突起 320 と凹部 321 との係合により、搬送ローラ 211は MEA 1 をあらかじめ設定された搬送速度で正確に積層ュニット 201 へと搬送する。これらの搬送ローラ 211 のペアは同期回転する。搬送ローラ 211は一度の動作によって、 MEA 1力 ¾jり込み線 213のインターバルに等しい距離を移動するよう、一度の動作における回転回数が設定されている。再び FIG. 17Aを参照すると、積層ュニット 201 は一対の搬送ローラ 211 ともう一対の搬送ローラ 211の間に位置する。

積層ュニット 201はこれらの ί般送ローラ 211 のペアの間に水平方向に延びる ΜΕΑ 1 の上方と下方とにそれぞれ臨むように構成されフレーム 205 を備える。 MEA 1 の上方のフレーム 205 には、昇降可能なアッパーメンバー 206が支持される。 MEA 1 の下方のフレーム 205には、昇降可能なロワーメンバ一 207が支持される。ロワ一メンバ一 207は既に積層された燃料電池 204を下方から支持する。ロワーメンバー 207 と積層された燃料電池 204はともにフレーム 5 に固定した保持枠 208の内側に収装される。アッパーメンバー 206は積層材 210 を把持する吸着パッド 206Αを備える。吸着パッド 206Αの代わりにマグネットチャックを用いることも可能である。

アッパーメンバー 206は FIG. 17Aに示す上昇位置と FIG. 27に示す下降位置との間で昇降する。ロワ一メンバー 207は FIG. 25 に示す上昇位置と FIG. 27 に示す下降位置との間で昇降する。ただし、アッパーメンバー 206 の下降位置と、ロワ一メンバー 207の上昇位置は保持枠 208 内の既に積層された燃料電池 204の厚さに依存する o

再ぴ FIG. 17Aを参照すると、アッパーメンバー 206の昇降ストローク距離は、積層材 210 と MEA 1 の厚さに、上昇位置における積層材 210 と MEA 1 との間に設定される所定の隙間寸法と、ロワーメンバ一 207上に積層された燃料電池 20 と MEA 1 との間に設定される所定の隙間寸法、とを加えた値に設定される。

再ぴ FIG. 27 を参照すると、ァッパーメンバ一 206は積層材 210 を MEA 1 に押し付けることで、 MEA 1 を切り込み線 213から切断して下方へと打ち抜く。

FIG. 19 に示すように、 MEA 1 に切り込み線 213を形成せず、代わりに FIG. 20 に示すように、アッパーメンバ一 206 にカツタ 215 を設け、アッパーメンバー 206 が降下することで、 MEA 1 を切断するようにしても良い。

FIG. 22を参照すると、積層材 210は、セパレ一夕 220の雨面にガス拡散層 (GDL) 221 Aと 221B を固着し、セパレータ 220 の外周にシール剤 222Aと 222B を塗布したものである。積層材 210は別の組み立て装置で組み立てられる。セパレ一夕 220 の両面にはあらかじめガスの通路 223Aと 223Bカ^?形成されている。燃料電池スタックは、 MEA 1 と積層材 210 とを交互に積層することで構成される。なお、燃料電池スタックの上端と下端にはそれぞれエンドプレートが配置され、最終的にはこれらを縦断方向に貫通するスタツドボルトとナツトで一体に締め付けられる。そのために、 FIG. 17Aに示す燃料電池スタックの下端には FIG. 22に示す積層材 210の代わりに FIG. 23に示す積層材 210Aが用いられる。

FIG. 23 を参照すると、積層材 210Aは上面にガス通路 223Aを形成したェンドプレート 220Aの上に GDL 221 Aを固着し、ェンドブレ一ト 220Aの外周にシール剤 222A を塗布したものである。なお、所定数の燃料電池を積層した燃料電池スタックの上端には、 FIG. 23の積層材 210A と同様の積層材が上下方向を逆向きにした状態で積層される。

この実施例では、 GDL 221Aと 221B をセパレータ 220に固着している力 ^?、あらかじめ MEA 1 の表面に GDL 221 Aと 221B を形成しておくことも可能である。その場合には、積層材 210をセパレータ 220とシール剤 222A，222Bのみで構成する。

FIG. 21 を参照すると、積層材供給ュニット 203は搬送パレット 216 とマウント部 217を備える。搬送パレット 216は複数の積層材 210を載せた状態でマウント部 217の近傍の所定位置に積層材 210を搬送する。マウント部 217は旋回アーム 218 を備える。旋回アーム 218 は搬送パレット 216 から積層材 210 をすくい上げ、略 180度旋回することで、積層材 210 をアッパーメンバー 206の吸着パッド 206A の真下に移動する。この状態で、アッパーメンバー 206が降下し、吸着パッド 206Aで積層材 210を把持する。

次に FIG. 24を参照して、この燃料電池スタック製造装置の動作順序を説明する。製造装置は最初のステップ S1 で、 FIG. 23 の積層材 210Aをアッパーメンバ一 206の吸着パッド 206Aで把持してロワーメンバ一 207 に載置する。なお、この時点では、アッパーメンバ一 206の下方に位置する MEA 1 には、前回の積層作業によつて、切り取り線 213で触媒層の部分を打ち抜かれた後の穴力形成されている。したがつて、吸着パッド 206Aに把持された積層材 210Aはこの穴を通つてロワーメンバー 207 に載置される。

次のステップ S2では、製造装置は FIG. 22に示す積層体 210をアッパーメンバ一 206の吸着パッド 206Aで把持する。

次のステップ S3では、製造装置は搬送ローラ 211 によりロール 30から MEA 1 を積層ュニット 201へと送り出す。

次のステップ S4 では、製造装置はロワーメンバー 207 を上昇させ、積層材 210A を介して MEA 1 を押し上げる。これにより MEA 1 に張力が加えられ、 MEA 1 のシヮゃたるみが除去される。なお、 FIG. 25 に示すように、 2 回目移行のステツプ S4 の実行においては、 MEA 1 を押し上げるのは積層材 210Aではなく、積層材 210でめる。

次のステップ S5では、製造装置は FIG. 26に示すようにアッパーメンバー 206 を下降させ、積層材 210を MEA 1 に接触させる。これにより、 MEA 1 は積層体 210A と積層体 210に挟み込まれた状態となる。なお、 2回目移行のステップ S5 の処理の実行においては、 MEA 1はふたつの積層体 210に挟み込まれる。

次のステップ S6では、製造装置はアッパーメンバー 206 とロワ一メンバー 207を下降させることで、 MEA 1 を切り取り線 213から切断して、下方へ打ち抜く。 MEA 1 に切り取り線 213力'存在せず、アッパーメンバ一 206 にカツタ 215 を備える場合には、ここで力ッ夕 215を用いて MEA 1を切断する。アッパーメンバー 206 とロワ一メンバー 207の下降は、保持枠 208 内に積層された燃料電池 204の上端、すなわち吸着パッド 206Aに把持された積層材 210の上端と、切り取り線 213の周りの MEA 1 との間に所定の隙間間隔が確保される位置で停止する。

次のステツプ S7では、製造装置は吸着パッド 208から積層材 210を解放する。次のステップ S8では、製造装置はアッパーメンバ一 206を FIG. 28 に示すように上昇位置に復帰させる。積層材 210は打ち抜いた MEA 1の上に積層された状態で保持枠 208内に留まる。

次のステツプ S9 では、製造装置は燃料電池スタックを構成する予定の所定数の燃料電池の積層が完了したどうかを判定する。

燃料電池の積層が完了していない場合には、製造装置はステップ S2-S8 の処理を繰り返す。燃料電池の積層が完了した場合には、製造装置はステップ 10 において、ェンドブレ一トを含む積層材を吸気パッド 208で把持し、ァッパーメンバー 206を下降させて、積層材を MEA 1 の切り抜き線 213の内側の穴を介して、保持枠 8 内に積層された燃料電池の上端に取り付ける。ここで用いる積層材は前述のように、 FIG. 23に示す積相対 210Aを上下逆さまにしたものに相当する。

以上の処理により、所定数の燃料電池を積層した燃料電池スタックが製造される。なお、前述のように、燃料電池スタックは最終的にスタッドボルトとナツトにより一体に締め付けられるが、この作業は別のプロセスで行うものとする。

この燃料電池スタック製造装置によれば、 MEA 1の穴 10に係合する突起を備えた搬送ローラ 21 1 を用いて MEA 1 を所定のインターバルで積層ュニット 201 へと送り出すので、 MEA 1 の触媒層を正確に積層ュニット 210のアッパーメンバー 206の真下に位置させることができる。したがって、 MEA 1 と積層材 210 または 201Aとを正確な地位決めのもとで積層することができる。

また、この製造装置は、 MEA 1 の切断と、切断した MEA 1 と積層材 210 または 210A との積層作業をアッパーメンバー 206 の一回のストロークで行うので、効率良く燃料電池スタックを効率的に製造することができる。

この実施例では、保持枠 208 内に積層された燃料電池に対してアッパーメンバー 206が上方から MEA 1 と積層材 210 を積層している力 ^?、保持枠 208 をアツパ一メンバー 206に固定し、上方の保持枠 208内に積層された燃料電池に対してロワ一メンバー 207が下方から MEA 1 と積層材 210を積層して行く構造も可能である。

なお、クレームされた第 1のセパレータは、ロワ一メンバー 207に支持されたセパレータ 220 を意味し、クレームされた第 2 のセパレータはアッパーメンバー 206 に支持されたセパレータ 220を意味する。

2003年 12 月 2 日を出願日とする日本国における特願 2003-402491号、及ぴ 2003年 12 月 19 日を出願日とする日本国における特願 2003-422613号、の内容をここに引用により合体する。

以上のように、この発明をいくつかの特定の実施例を通じて説明して来たが、この発明は上記の各実施例に限定されるものではない。当業者にとっては、クレームの技術範囲でこれらの実施例にさよざまな修正あるいは変更を加えることが可能である。

適用産業分野

以上のようにこの発明は、搬送用の穴を形成した電解質膜を、穴に係合する突起を外周に形成したローラで搬送するので、燃料電池の製造プロセスにおいて、電解質膜を精度良く位置決めできる。また、連続的に電解質膜を供給できるので、燃料電池の製造効率の向上も期待できる。この発明は、特に固体高分子型の燃料電池スタックの製造に適用することで好ましい効果をもたらす。

この発明の実施例が包含する排他的性質あるいは特長は以下のようにクレームされ

- 9Z -99請 OOZdf/ェ:) d 61 ^ OOZ OAV

Claims

請求の範囲

1. 電解質膜（1) に所定の処理を施して燃料電池を製造する、燃料電池の製造方法において：

雨側部に長手方向に搬送用の穴（10， 212) を一定間隔で列状に形成した帯状のリ「ル（9) に卷かれた電解質膜（1) を、搬送用の穴（10, 212)に係合する突起（32A， 320) を外周に備えた搬送ローラ（32， 132， 211)の回転により送り出すプロセスと；搬送ローラ（32， 132) の回転速度に基づき設定された所定の処理タイミングで所定の処理を行うプロセスと；

を含む。

2. クレーム 1 の製造方法において、電解質膜（1) はあらかじめ一定の間隔で表面に形成された触媒層（12) と、触媒層（12) の形成位置に応じて形成された位置決めマ一ク（11) とを備え、製造方法は所定の処理タイミングを搬送ローラ（32) の回転速度と位置決めマーク（11) とに基づき設定するプロセスをさらに含む。

3. クレーム 2の製造方法において、製造方法は電解質膜（1) が通過する所定のボイントでセンサ（26)を用いて搬送用の穴（10)の変位速度と、位置決めマーク（11)の通過とを検出するプロセスと、搬送用の穴（10) の変位速度と位置決めマーク（11) の検出タイミングとに基づき、所定の処理タイミングを決定するプロセスと、をさらに含む。

4. クレーム 1 の製造方法において、製造方法は ί般送用の穴（10) の変位速度をセンサ（26) を用いて検出するプロセスと、搬送用の穴（10) の変位速度が所定の目標変位速度に一致するように、搬送ローラ（32)の回転速度を制御するプロセスと、をさらに含む。

5. クレーム 2 から 4 のいずれかの製造方法において、所定の処理は、触媒層（12) にガス拡散層 (6) を接着するプロセスと、触媒層（12) に接着したガス拡散層 (6) にセパレータ（7)を接着するプロセスとを含む。

6. クレーム 5 の製造方法において、触媒層（12) にガス拡散層（6) を接着するプロセスは触媒層（12)に電解質液を塗布したガス拡散層（6) を押し付けて仮止めするプロセスと、触媒層（12) とガス拡散層（6) とを熱圧縮して、触媒層（12)にガス拡散層 (6) を固着するプロセスを含む。

7. クレーム 5 の製造方法において、ガス拡散層（6) にセパレータ（7) を接着するプロセスは、セパレータ (7) にシール剤を塗布するプロセスと、シール剤を塗布したセパレータ（7) をガス拡散層 (6) に押し付けるプロセスと、セパレータ（7) をガス拡散層（6)に押し付けた状態でシール剤を熱乾燥させるプロセスと、を含む。

8. クレーム 1 の製造方法において、電解質膜（1) はあらかじめ保護シート（8， 8A, 8B) に覆われ、製造方法は所定の処理に先立ち、電解質膜（1)から保護シート（8， 8A) を引き剥がすプロセスを、さらに含む。

9. クレーム 8の製造方法において、保護シ一ト（8， 8A, 8B) は電解質膜（1) の両側部を搬送用の穴（10)を除いて覆う第 1 のシ一ト（8B) と電解質膜（1) の中央部を覆う第 2 のシート（8A) とで構成され、保護シート（8, 8A) を引き剥がすプロセスは第 1 のシート（8B)を残留させつつ第 2のシート（8A)のみを引き剥がすプロセスを含む

10. クレーム 1 の製造方法において、電解質膜（1) はあらかじめ一定の間隔で形成された触媒層（12) を備え、所定の処理は、あらかじめ触媒層（12) と同じ間隔でセパレータ（7) を張り付けた二つのフィルム（95)、各フィルム（95)には電解質膜（1)の搬送用の穴（10) と同一間隔の位置決め穴（10A) があらかじめ形成される、を位置決め穴（10A) に係する突起を外周に備えた一対の第 2の搬送ローラ（132A) の回転により送り出し、二つのフィルム（95)で電解質膜（1) を挟んだ状態で、一対の接合ローラ (133)、接合ローラ（133)の一方は位置決め穴（10) と搬送用の穴（10)を貫通する突起 (320)を備える、により触媒層（12) にセパレータ（7) を圧着するプロセスを、さらに含む。

11. 電解質膜（1) に所定の処理を施して燃料電池を製造する、燃料電池の製造装置において：

両側部に長手方向に搬送用の穴（10， 212)を一定間隔で列状に形成した帯状の、リ一ル（9) に卷かれた電解質膜（1.) と； .

搬送用の穴（10) に係合する突起（32A, 320) を外周に備えた搬送ローラ（32， 132, 211) と；

搬送ローラ（32， 132， 211)の回転によりリール（9)力ら送り出された電解質膜（1) に搬送ローラ（32， 132, 211)の回転速度に基づき設定された所定の処理タイミングで所定の処理を行う処理ュニット（3， 4, 94, 133， 201) と；

¾備る。所定の処理を施して燃料電池を製造するための、リール（9) に巻かれた電解質膜 (1) において：

電解質膜（1)は雨側部に長手方向に一定間隔で列状に形成した搬送用の穴（10， 212) 、搬送用の穴（10, 212)は搬送ローラ（32， 132, 211) に形成された突起（32A， 320) に係合し、搬送ローラ（32， 132, 21 1)の回転に応じてリール（9)から電解質膜（1) を送り出す；

る。

13. クレーム 12の電解質膜（1) において、電解質膜（1) は、表面に一定間隔で形成された触媒層（12) と、触媒層（12)の形成位置を示すセンサ（26)で読み取り可能な位置決めマーク（11) とを、さらに備える。

14. クレーム 12 または 13 の電解質膜（1) において、電解質膜（1) は所定の処理に先立ち引き剥がされる保護シート（8， 8A, 8B)に覆われる。

15. クレーム 14の電解質膜（1) において、保護シート（8, 8A, 8B) は、搬送用の穴 (10)を除く電解質膜（1) の両側部を覆う第 1 の保護シート（8B) と、両側部の間に位置する中央部を覆う第 2の保護シート（8A) とを備える。

16. 電解質膜（1) とセパレ一タ（220) とを交互に積層した燃料電池、の製造方法において：

所定位置に保持された第 1のセパレータ（220)の側方から第 1のセパレータ（220) に面する位置に平行にフィルム状の電解質膜（1)を供給する第 1のプロセスと；第 1 のセパレ一タ（²²0) と第 1 のセパレータ（220) に面した電解質膜（1) を挟んで反対側に第 2のセパレータ（220)を供給する第 2のプロセスと；第 2のセパレータ (220) を第 1 のセパレータ (220) に向けて変位させることで、電解質膜（1)を所定の形状寸法に切断しつつ、第 1のセパレータ（220) と、第 2のセパレー夕（220) とで電解質膜（1) とを挟持する第 3のプロセスと；

を含む。

17. クレーム 16の製造方法において、第 2 のセパレ一タ (220) の変位に先立ち、第 1 のセパレータ（220) を電解質膜（1) に押し当て電解質膜（1) に張力を加える第 4 のプロセス、をさらに含む。

18. クレーム 16 の製造方法において、電解質膜（1) は両側部に長手方向に一定間隔. で列状に形成された搬送用の穴（212)を備え、第 1 のプロセスは、穴（212) に係合する突起（320)を外周に備えた搬送ローラ（211)を用いて電解質膜（1)を第 1のセパレータ（220)に面する位置に送り出すプロセス、を含む。

19. クレーム 16-18 のいずれかの製造方法において、電解質膜（1) には切り抜き部分を画成する切り込みを有する切り抜き線 (213) があらかじめ所定のィンターバルで形成され、第 3 のプロセスは第 2 のセパレータ（220)で切り抜き線（213) を押すことにより、切り抜き部分を切り離すプロセス、を含む。

20. クレーム 16-18のいずれかの製造方法において、第 3のプロセスは、第 2のセパレーダ（220) と同一方向に変位するカッター (215) を用いて電解質膜（1) を所定の形 ^1犬寸法に切断するプロセス、を含む。

21. クレーム 16-18のいずれかの製造方法において、製造方法は、第 3のプロセスによって生成された第 1 のセパレータ（220) と電解質膜（1 ) と第 2 のセパレータ (220) とからなる燃料電池を保持枠（218)内に積層する第 4のプロセス、をさらに含む。

22. クレーム 21 の製造方法において、保持枠（218) は第 2 のセパレータ（220) の変位と同方向の燃料電池の変位のみを許容するガイド部材（218)で構成される。

23. 電解質膜（1) とセパレ一タ（220) とを交互に積層した燃料電池、の製造装置において：

所定位置に保持された第 1のセパレ一タ（220)の側方から第 1のセパレータ（220) に面する所定位置へと平行にフィルム状の電解質膜（1) を供給する電解質搬送ュニッ卜（202) と；

所定位置の電解質膜（1) を挟んで第 1 のセパレータ（220) と反対側に第 2 のセパレータ（220)を供給するセパレータ供給ュニット（203) と；

第 2のセパレータ（220) を第 1 のセパレ一夕（220) に向けて変位させることで、電解質膜（1)を所定の形状寸法に切断しつつ、第 1のセパレータ（220) と、第 2のセパレータ（220) とで電解質膜（1)を挟持する積層ュニット（201) と；

24. クレーム 23の製造装置において、電解質膜（1) は両側部に長手方向に一定間隔で列状に形成された搬送用の穴（212) を備え、電解質搬送ュニット（202) は、電解質膜（1) を所定位置に送り出すべく、穴（212) に係合する突起（320)を外周に備えた搬送ローラ（211)を備える。

25. クレーム 24 の製造装置において、積層ュニット（201) は、第 1 のセパレ一タ (220) を介して所定位置の電解質膜（1) を押して、電解質膜（1) の張力を増大させる部材（207)を備える。

26. クレーム 24または 25 の製造装置において、電解質膜（1) には切り抜き部分を画成する切り込みを有する切り抜き線（213) があらかじめ所定のインタ一バルで形成され、搬送ローラ（211) はインタ一バルに相当する長さずつ所定位置へと搬送されるように、構成される。

27. クレーム 24または 25の製造装置において、積層ユニット（201)は第 2のセパレ一タ（220)と同一方向に変位して電解質膜（1)を所定の形状寸法に切断するカツタ一 (215)を備える。

28. クレーム 24または 25の製造装置において、積層ユニット（201)は第 2のセパレータ（220)を所定位置を超えて、第 1 のセパレータ（220) に向けて変位させるように構成される。

29. クレーム 23 の製造装置において、積層ュニット（201) は第 1 のセパレ一タ (220) と、第 2 のセパレータ（220) とで電解質膜（1) を挟持することで構成される燃料電池、を所定数に至るまで積層する保持枠（218)を備える。

30. クレーム 23の製造装置において、第 1 のセパレ一タ（220) と第 2 のセパレータ（220)は電解質膜（1) に臨むガス拡散層（221A， 221B)を備える。