JP6311041B2 - Manufacturing method of membrane / catalyst layer assembly - Google Patents

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Description

本発明は、帯状の薄膜上に機能層を形成した複合膜、例えば燃料電池の膜・触媒層接合体の製造方法に関する。 The present invention is a composite film formed of the functional layer on the thin film of the strip, about manufacturing method of the example fuel cell membrane-catalyst layer assembly.

近年、自動車、家庭用、携帯電話などの駆動電源として燃料電池が注目されている。燃料電池は、燃料に含まれる水素（Ｈ２）と空気中の酸素（Ｏ２）との電気化学反応によって電力を作り出す発電システムであり、発電効率が高く環境への負荷も軽いという特長を有する。 In recent years, fuel cells have attracted attention as drive power sources for automobiles, homes, mobile phones and the like. A fuel cell is a power generation system that generates electric power by an electrochemical reaction between hydrogen (H 2 ) contained in fuel and oxygen (O 2 ) in the air, and has a feature of high power generation efficiency and light environmental load. .

燃料電池には、使用する電解質によって幾つかの種類が存在しているが、そのうちの一つに電解質としてイオン交換膜（電解質膜）を用いた固体高分子形燃料電池（PEFC:Polymer electrolyte fuel cell）がある。固体高分子形燃料電池は、常温での動作および小型軽量化が可能であるため、自動車や携帯機器への適用が期待されている。   There are several types of fuel cells depending on the electrolyte used, one of which is a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) using an ion exchange membrane (electrolyte membrane) as the electrolyte. ) Since the polymer electrolyte fuel cell can operate at room temperature and can be reduced in size and weight, it is expected to be applied to automobiles and portable devices.

固体高分子形燃料電池のセルに使用される膜・電極接合体は、電解質の薄膜の両面に機能層として触媒層を形成した複合膜である。その膜・電極接合体の両側にガス拡散層、セパレーターを配置することで単位セルが構成される。かかる膜・電極接合体は、白金（Ｐｔ）を含む触媒をアルコールなどの溶媒中に分散させた電極インク（電極ペースト）を電解質膜の表面に塗工することによって作製される。ところが、電解質膜は電極インクに含まれる溶媒や雰囲気中の水分を容易に吸収して膨潤・収縮を生じ易いという性質を有している。このため、電極インクを塗工して乾燥するときに電解質膜に皺やピンホールが発生するという問題があった。電解質膜に皺やピンホールが発生すると燃料電池の発電性能が低下することとなる。   The membrane / electrode assembly used in a polymer electrolyte fuel cell is a composite membrane in which a catalyst layer is formed as a functional layer on both surfaces of an electrolyte thin film. A unit cell is configured by disposing a gas diffusion layer and a separator on both sides of the membrane / electrode assembly. Such a membrane / electrode assembly is produced by applying an electrode ink (electrode paste) in which a catalyst containing platinum (Pt) is dispersed in a solvent such as alcohol to the surface of the electrolyte membrane. However, the electrolyte membrane has a property that it easily absorbs the solvent contained in the electrode ink and the moisture in the atmosphere, and thus easily swells and shrinks. For this reason, there has been a problem that wrinkles and pinholes are generated in the electrolyte membrane when the electrode ink is applied and dried. If soot or pinholes occur in the electrolyte membrane, the power generation performance of the fuel cell will be reduced.

このような問題を解決するために、特許文献１には、吸引加熱ローラによって電解質膜を吸引しつつ搬送し、その電解質膜に塗布された電極インクを直ちに加熱して乾燥することにより、電解質膜の変形を抑制する技術が開示されている。また、特許文献２にも、ローラに吸着した電解質膜に電極インクをスプレー塗布し、その電極インクをローラによる加熱によって乾燥する技術が開示されている。さらに、特許文献３には、一方面に形状保持フィルムが貼り付けられた電解質膜をバックアップローラに懸架して当該電解質膜の他方面に触媒インクを塗布し、触媒インクの乾燥後に触媒層が形成された電解質の他方面にも形状保持フィルムを貼り付けることによって電解質膜に皺が発生するのを防止することが開示されている。   In order to solve such a problem, Patent Document 1 discloses that an electrolyte membrane is conveyed while being sucked by a suction heating roller, and the electrode ink applied to the electrolyte membrane is immediately heated and dried. A technique for suppressing the deformation of is disclosed. Patent Document 2 also discloses a technique of spraying electrode ink onto an electrolyte membrane adsorbed on a roller and drying the electrode ink by heating with a roller. Further, in Patent Document 3, an electrolyte membrane having a shape-retaining film attached to one surface is suspended on a backup roller, and a catalyst ink is applied to the other surface of the electrolyte membrane, and a catalyst layer is formed after the catalyst ink is dried. It has been disclosed that wrinkles are prevented from occurring in the electrolyte membrane by sticking a shape-retaining film to the other surface of the electrolyte.

特開２００１−７０８６３号公報JP 2001-70863 A 特開２００４−３５１４１３号公報JP 2004-351413 A 特開２０１１−１６５４６０号公報JP 2011-165460 A

しかしながら、特許文献１および特許文献２に開示される技術では、ローラによって電解質膜を吸着した状態で電極インクを塗工しているため、塗工時の電解質膜の膨潤による変形は防ぐことができるものの、塗工後にローラから電解質膜が離れたときには電極インクの溶媒の吸収およびインクの乾燥によって膨潤・収縮が生じるおそれがある。また、特許文献３に開示される技術では、電解質膜を単にバックアップローラに懸架しているだけであるため、膨潤の程度が大きい溶剤を使用した電極インクを塗工した場合には塗工時に電解質膜が形状保持フィルムからずれて変形するおそれがある。すなわち、いずれにおいても、膜・電極接合体の製造時に電解質膜の変形が生じる可能性があった。   However, in the techniques disclosed in Patent Literature 1 and Patent Literature 2, since the electrode ink is applied in a state where the electrolyte membrane is adsorbed by the roller, deformation due to swelling of the electrolyte membrane during coating can be prevented. However, when the electrolyte membrane is separated from the roller after coating, swelling and shrinkage may occur due to absorption of the solvent of the electrode ink and drying of the ink. In the technique disclosed in Patent Document 3, since the electrolyte membrane is simply suspended on the backup roller, when electrode ink using a solvent having a large degree of swelling is applied, the electrolyte is applied at the time of application. There is a possibility that the film may be displaced from the shape-retaining film and deformed. That is, in any case, the electrolyte membrane may be deformed during the production of the membrane-electrode assembly.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、塗工時以降の搬送全体にわたって電解質膜の変形を抑制することができる膜・触媒層接合体の製造方法を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said subject, and it aims at providing the manufacturing method of the membrane-catalyst layer assembly which can suppress a deformation | transformation of an electrolyte membrane over the whole conveyance after the time of coating. .

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、燃料電池の膜・触媒層接合体の製造方法において、バックシートが片面のみに貼り合わされた帯状の電解質膜を吸着ローラに送り出す送出工程と、前記電解質膜を多孔質体を介して前記吸着ローラに吸着して支持する吸着支持工程と、前記電解質膜が前記吸着ローラに吸着された状態で第１ローラによって前記バックシートを剥離する剥離工程と、前記吸着ローラに吸着支持されて搬送される前記電解質膜に塗工液を塗工する塗工工程と、前記電解質膜に塗工された前記塗工液を乾燥させて触媒層を形成する乾燥工程と、第２ローラにより、前記触媒層が形成された前記電解質膜を前記吸着ローラから剥離する剥離工程と、前記電解質膜の片面のみに支持フィルムを押し付けて貼り合わせる貼付工程と、を備え、前記膜・触媒層接合体の製造工程中には、前記電解質膜が常に、前記バックシート、前記吸着ローラ、前記第２ローラおよび前記支持フィルムのうち少なくともいずれか一つによって支持されていることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 is a method for producing a membrane / catalyst layer assembly of a fuel cell, a sending step of feeding a belt-shaped electrolyte membrane having a back sheet bonded only on one side to an adsorption roller; An adsorption support step for adsorbing and supporting the electrolyte membrane on the adsorption roller via a porous body; and a separation step for exfoliating the backsheet by the first roller in a state where the electrolyte membrane is adsorbed by the adsorption roller; A coating step of coating a coating solution on the electrolyte membrane conveyed by being sucked and supported by the suction roller; and drying to form a catalyst layer by drying the coating solution coated on the electrolyte membrane a step, by the second roller, a separation step of separating the electrolyte membrane wherein the catalyst layer is formed from said suction roller, bonded by pressing the support film only on one surface of the front Symbol electrolyte membrane patch And during the manufacturing process of the membrane / catalyst layer assembly, the electrolyte membrane is always formed by at least one of the back sheet, the adsorption roller, the second roller, and the support film. It is characterized by being supported.

また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る膜・触媒層接合体の製造方法において、前記塗工工程は、前記電解質膜に塗工液を断続的に塗工する間欠塗工を行うことを特徴とする。 Further, the invention of claim 2 is the method for producing a membrane / catalyst layer assembly according to the invention of claim 1 , wherein the coating step is intermittent application in which a coating solution is intermittently applied to the electrolyte membrane. It is characterized by performing.

また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係る膜・触媒層接合体の製造方法において、前記貼付工程は、前記剥離工程で剥離された前記バックシートを前記支持フィルムとして前記電解質膜に貼り合わせることを特徴とする。 The invention according to claim 3 is the method for producing a membrane / catalyst layer assembly according to claim 1 or claim 2 , wherein the attaching step includes attaching the back sheet peeled in the peeling step to the support film. It is characterized by sticking to the electrolyte membrane.

また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかの発明に係る膜・触媒層接合体の製造方法において、前記塗工液は、電極ペーストであることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the method for producing a membrane / catalyst layer assembly according to any one of the first to third aspects of the present invention, the coating liquid is an electrode paste.

請求項１から請求項４の発明によれば、膜・触媒層接合体の製造工程中には、電解質膜が常に、バックシート、吸着ローラ、第２ローラおよび支持フィルムのうち少なくともいずれか一つによって支持されているため、塗工時以降の搬送全体にわたって電解質膜の変形を抑制することができる。
According to the first to fourth aspects of the present invention, during the manufacturing process of the membrane / catalyst layer assembly, the electrolyte membrane is always at least one of the back sheet, the adsorption roller, the second roller, and the support film. Therefore, the deformation of the electrolyte membrane can be suppressed over the entire conveyance after coating.

本発明に係る複合膜の製造装置の全体概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the whole schematic structure of the manufacturing apparatus of the composite film which concerns on this invention. 図１の製造装置の側面図である。It is a side view of the manufacturing apparatus of FIG. 吸着ローラおよび乾燥炉の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of an adsorption | suction roller and a drying furnace. 吸着ローラおよび乾燥炉の正面図である。It is a front view of a suction roller and a drying furnace. 図１の製造装置において膜・電極接合体が製造される手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure in which a membrane electrode assembly is manufactured in the manufacturing apparatus of FIG. 第１プレスローラによってバックシートを剥離して電解質膜を吸着ローラに吸着させる様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that a back sheet is peeled with a 1st press roller, and an electrolyte membrane is made to adsorb | suck to an adsorption | suction roller. 電解質膜に電極インクが間欠塗工された状態を示す図である。It is a figure which shows the state by which electrode ink was intermittently applied to the electrolyte membrane. 電極インクが間欠塗工された電解質膜の断面図である。It is sectional drawing of the electrolyte membrane by which electrode ink was intermittently applied. 触媒層が形成された電解質膜の断面図である。It is sectional drawing of the electrolyte membrane in which the catalyst layer was formed. 第２プレスローラおよび第３プレスローラによって電解質膜に支持フィルムが貼付される様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that a support film is stuck to an electrolyte membrane by the 2nd press roller and the 3rd press roller. 第２実施形態の複合膜の製造装置の側面図である。It is a side view of the manufacturing apparatus of the composite film of 2nd Embodiment. 第２実施形態にて電解質膜巻出ローラから巻き出されたバックシート付き電解質膜の断面図である。It is sectional drawing of the electrolyte membrane with a back sheet unwound from the electrolyte membrane unwinding roller in 2nd Embodiment. 触媒層に対応する反対面に電極インクが間欠塗工された電解質膜の断面図である。It is sectional drawing of the electrolyte membrane by which electrode ink was intermittently applied to the opposite surface corresponding to a catalyst layer. 両面に触媒層が形成された電解質膜の断面図である。It is sectional drawing of the electrolyte membrane in which the catalyst layer was formed on both surfaces. 支持フィルムが貼り合わされた電解質膜の断面図である。It is sectional drawing of the electrolyte membrane in which the support film was bonded together. 第３実施形態の複合膜の製造装置の側面図である。It is a side view of the manufacturing apparatus of the composite film of 3rd Embodiment. 第１面に触媒層が積層された電解質膜の第２面に支持フィルムが貼り合わされた電解質膜の断面図である。It is sectional drawing of the electrolyte membrane by which the support film was bonded together by the 2nd surface of the electrolyte membrane by which the catalyst layer was laminated | stacked on the 1st surface.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

＜１．第１実施形態＞
図１は、本発明に係る複合膜の製造装置１の全体概略構成を示す斜視図である。また、図２は、図１の製造装置１の側面図である。この複合膜の製造装置１は、帯状の薄膜である電解質膜２の表面に電極インク（電極ペースト）を塗工し、その電極インクを乾燥させて電解質膜２上に機能層として触媒層（電極）を形成して固体高分子形燃料電池用の膜・電極接合体５を製造する装置である。なお、図１および以降の各図には、それらの方向関係を明確にするためＺ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系を適宜付している。また、図１および以降の各図においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数を誇張または簡略化して描いている。 <1. First Embodiment>
FIG. 1 is a perspective view showing an overall schematic configuration of a composite membrane manufacturing apparatus 1 according to the present invention. FIG. 2 is a side view of the manufacturing apparatus 1 of FIG. In this composite membrane manufacturing apparatus 1, an electrode ink (electrode paste) is applied to the surface of an electrolyte membrane 2 which is a strip-shaped thin film, and the electrode ink is dried to form a catalyst layer (electrode) as a functional layer on the electrolyte membrane 2 ) To produce a membrane / electrode assembly 5 for a polymer electrolyte fuel cell. In addition, in FIG. 1 and each figure after that, in order to clarify those directional relationships, an XYZ orthogonal coordinate system in which the Z-axis direction is a vertical direction and the XY plane is a horizontal plane is appropriately attached. Further, in FIG. 1 and the subsequent drawings, the dimensions and numbers of the respective parts are exaggerated or simplified as necessary for easy understanding.

製造装置１は、主たる要素として、電解質膜２からバックシート６を剥離する剥離部１０と、電解質膜２を吸着支持して搬送する吸着ローラ２０と、電解質膜２の表面に電極インクを塗工する塗工ノズル３０と、塗工された電極インクを加熱して乾燥させる乾燥炉４０と、乾燥工程を経た電解質膜２に支持フィルムを貼り合わせる貼付部５０と、を備える。   The manufacturing apparatus 1 includes, as main elements, a peeling unit 10 that peels the back sheet 6 from the electrolyte membrane 2, an adsorption roller 20 that adsorbs and supports the electrolyte membrane 2, and electrode ink applied to the surface of the electrolyte membrane 2. A coating nozzle 30 for heating, a drying furnace 40 for heating and drying the coated electrode ink, and a pasting portion 50 for pasting the support film to the electrolyte membrane 2 that has undergone the drying process.

剥離部１０は第１プレスローラ１１を備える。また、製造装置１は、電解質膜巻出ローラ１２、補助ローラ１３およびバックシート巻取ローラ１４を備える。電解質膜巻出ローラ１２は、バックシート６付きの電解質膜２が巻回されており、そのバックシート６付きの電解質膜２を連続的に送り出す。   The peeling unit 10 includes a first press roller 11. The manufacturing apparatus 1 also includes an electrolyte membrane unwinding roller 12, an auxiliary roller 13, and a back sheet winding roller 14. The electrolyte membrane unwinding roller 12 is wound with the electrolyte membrane 2 with the back sheet 6, and continuously feeds out the electrolyte membrane 2 with the back sheet 6.

電解質膜２としては、従来より固体高分子形燃料電池の膜・電極接合体用途に用いられているフッ素系や炭化水素系などの高分子電解質膜を使用することができる。例えば、電解質膜２として、パーフルオロカーボンスルホン酸を含む高分子電解質膜（例えば、米国DuPont社製のNafion（登録商標）、旭硝子（株）製のFlemion（登録商標）、旭化成（株）製のAciplex（登録商標）、ゴア(Gore)社製のGoreselect（登録商標）など）を使用することができる。   As the electrolyte membrane 2, it is possible to use a polymer electrolyte membrane such as a fluorine-based or hydrocarbon-based polymer that has been conventionally used for membrane / electrode assemblies of solid polymer fuel cells. For example, as the electrolyte membrane 2, a polymer electrolyte membrane containing perfluorocarbon sulfonic acid (for example, Nafion (registered trademark) manufactured by DuPont, USA, Flemion (registered trademark) manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., and Aciplex manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd. (Registered trademark), Goreselect (registered trademark) manufactured by Gore, etc.) can be used.

上記の電解質膜２は、非常に薄くて機械的強度が弱く、大気中の少量の湿気によっても容易に膨潤する一方で湿度が低くなると収縮する特性を有しており、極めて変形しやすい。このため、電解質膜巻出ローラ１２には、電解質膜２の変形を防止するために初期状態としてバックシート６付きの電解質膜２が巻回されている。バックシート６としては、機械的な強度に富んで形状保持機能に優れた樹脂材料、例えばＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）のフィルムを用いることができる。   The electrolyte membrane 2 is very thin and weak in mechanical strength, and easily swells even with a small amount of moisture in the atmosphere, while shrinking when the humidity is low, and is very easily deformed. For this reason, the electrolyte membrane 2 with the back sheet 6 is wound around the electrolyte membrane unwinding roller 12 as an initial state in order to prevent deformation of the electrolyte membrane 2. As the back sheet 6, a resin material having a high mechanical strength and an excellent shape holding function, for example, a film of PEN (polyethylene naphthalate) or PET (polyethylene terephthalate) can be used.

電解質膜巻出ローラ１２に巻回された初期状態のバックシート６付き電解質膜２において、電解質膜２の膜厚は５μｍ〜３０μｍであり、幅は最大で３００ｍｍ程度である。また、バックシート６の膜厚は２５μｍ〜１００μｍであり、その幅は電解質膜２の幅と同等かそれより若干大きい。第１実施形態では、電解質膜２の第１面にバックシート６が貼り合わされている。   In the electrolyte membrane 2 with the back sheet 6 in an initial state wound around the electrolyte membrane unwinding roller 12, the thickness of the electrolyte membrane 2 is 5 μm to 30 μm, and the width is about 300 mm at the maximum. Moreover, the film thickness of the back sheet 6 is 25 μm to 100 μm, and its width is equal to or slightly larger than the width of the electrolyte membrane 2. In the first embodiment, the back sheet 6 is bonded to the first surface of the electrolyte membrane 2.

電解質膜巻出ローラ１２から送り出されたバックシート６付きの電解質膜２は、補助ローラ１３に懸架され、第１プレスローラ１１によって吸着ローラ２０に押し付けられる。第１プレスローラ１１は、図示を省略するシリンダーによって吸着ローラ２０の外周面から所定の間隔を隔てた位置に近接支持されている。第１プレスローラ１１と吸着ローラ２０の外周面との間隔は、バックシート６付き電解質膜２の厚さよりも小さい。従って、バックシート６付き電解質膜２が第１プレスローラ１１と吸着ローラ２０との間を通過するときに、電解質膜２の第２面が吸着ローラ２０に押し付けられる。第１プレスローラ１１がバックシート６付き電解質膜２を吸着ローラ２０に押し付ける力は、上記のシリンダーによって第１プレスローラ１１と吸着ローラ２０との間隔を調整することによって制御される。   The electrolyte membrane 2 with the back sheet 6 delivered from the electrolyte membrane unwinding roller 12 is suspended on the auxiliary roller 13 and pressed against the suction roller 20 by the first press roller 11. The first press roller 11 is closely supported at a position spaced from the outer peripheral surface of the suction roller 20 by a cylinder (not shown) at a predetermined interval. The distance between the first press roller 11 and the outer peripheral surface of the suction roller 20 is smaller than the thickness of the electrolyte membrane 2 with the back sheet 6. Therefore, when the electrolyte membrane 2 with the back sheet 6 passes between the first press roller 11 and the suction roller 20, the second surface of the electrolyte membrane 2 is pressed against the suction roller 20. The force with which the first press roller 11 presses the electrolyte membrane 2 with the back sheet 6 against the suction roller 20 is controlled by adjusting the distance between the first press roller 11 and the suction roller 20 by the cylinder.

第１プレスローラ１１が電解質膜２の第２面を吸着ローラ２０に押し付けることによって、電解質膜２は吸着ローラ２０の外周面に吸着される。このとき、バックシート６は電解質膜２の第１面から剥離され、バックシート巻取ローラ１４に巻き取られる。すなわち、剥離部１０の第１プレスローラ１１は、バックシート６付きの電解質膜２からバックシート６を剥離するとともに、電解質膜２を吸着ローラ２０に押し付けて吸着させる役割を担っている。バックシート巻取ローラ１４は、図示省略のモータによって連続的に回転されることにより、バックシート６を連続的に巻き取るとともに、電解質膜巻出ローラ１２から補助ローラ１３を経て第１プレスローラ１１に至るバックシート６付き電解質膜２に一定の張力を与える。   When the first press roller 11 presses the second surface of the electrolyte membrane 2 against the adsorption roller 20, the electrolyte membrane 2 is adsorbed on the outer peripheral surface of the adsorption roller 20. At this time, the back sheet 6 is peeled off from the first surface of the electrolyte membrane 2 and wound on the back sheet winding roller 14. That is, the first press roller 11 of the peeling unit 10 has a role of peeling the back sheet 6 from the electrolyte film 2 with the back sheet 6 and pressing the electrolyte film 2 against the suction roller 20 for adsorption. The back sheet winding roller 14 is continuously rotated by a motor (not shown), thereby continuously winding the back sheet 6 and from the electrolyte film winding roller 12 through the auxiliary roller 13 to the first press roller 11. A constant tension is applied to the electrolyte membrane 2 with the backsheet 6 that reaches the point.

吸着ローラ２０は、中心軸がＹ軸方向に沿うように設置された円柱形状の部材である。吸着ローラ２０の大きさは、例えば、高さ（Ｙ軸方向の長さ）が４００ｍｍであり、直径が４００ｍｍ〜１６００ｍｍである。吸着ローラ２０は、図示省略のモータによってＹ軸方向に沿った中心軸を回転中心として図２中矢印ＡＲ２に示す向きに回転される。   The suction roller 20 is a cylindrical member that is installed so that the central axis is along the Y-axis direction. The size of the suction roller 20 is, for example, a height (length in the Y-axis direction) of 400 mm and a diameter of 400 mm to 1600 mm. The suction roller 20 is rotated in a direction indicated by an arrow AR2 in FIG. 2 about a central axis along the Y-axis direction as a rotation center by a motor (not shown).

吸着ローラ２０は、多孔質カーボンまたは多孔質セラミックスにて形成された多孔質ローラである。多孔質セラミックスとしては、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）または炭化ケイ素（ＳｉＣ）の焼結体を用いることができる。多孔質の吸着ローラ２０における気孔径は５μｍ以下であり、気孔率は１５％〜５０％の範囲内である。また、吸着ローラ２０の外周面（円柱の周面）の表面粗さは、Ｒｚ（最大高さ）が５μｍ以下であり、この値は小さいほど好ましい。さらに、回転時の吸着ローラ２０の全振れ（回転軸から外周面までの距離の変動）は１０μｍ以下とされている。 The adsorption roller 20 is a porous roller formed of porous carbon or porous ceramics. As the porous ceramic, for example, a sintered body of alumina (Al 2 O 3 ) or silicon carbide (SiC) can be used. The porous adsorption roller 20 has a pore diameter of 5 μm or less and a porosity in the range of 15% to 50%. The surface roughness of the outer peripheral surface (circumferential surface of the cylinder) of the suction roller 20 has an Rz (maximum height) of 5 μm or less, and the smaller this value is, the more preferable. Further, the total runout of the suction roller 20 during rotation (variation in the distance from the rotation shaft to the outer peripheral surface) is set to 10 μm or less.

図３は、吸着ローラ２０および乾燥炉４０の構成を示す図である。吸着ローラ２０の上面および／または底面には吸引口２１が設けられている。吸引口２１は、図外の吸引機構（例えば、排気ポンプ）によって吸引されて負圧が与えられる。吸着ローラ２０は、気孔率が１５％〜５０％の多孔質であるため、吸引口２１に負圧が付与されると、内部の気孔を介して吸着ローラ２０の外周面にも所定値の負圧（周辺雰囲気から外周面に吸引する圧力）が均一に作用することとなる。例えば、本実施形態では、吸引口２１に９０ｋＰａ以上の負圧が付与されることによって、吸着ローラ２０の外周面には１０ｋＰａ以上の負圧が均一に作用することとなる。これにより、吸着ローラ２０は、電解質膜２を幅方向（Ｙ軸方向）の全域にわたって均等に吸着することができる。   FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of the suction roller 20 and the drying furnace 40. A suction port 21 is provided on the upper surface and / or the bottom surface of the suction roller 20. The suction port 21 is sucked by a suction mechanism (for example, an exhaust pump) (not shown) and given a negative pressure. Since the suction roller 20 is porous with a porosity of 15% to 50%, when a negative pressure is applied to the suction port 21, a negative value of a predetermined value is also applied to the outer peripheral surface of the suction roller 20 through the internal pores. The pressure (pressure sucked from the surrounding atmosphere to the outer peripheral surface) acts uniformly. For example, in the present embodiment, by applying a negative pressure of 90 kPa or more to the suction port 21, a negative pressure of 10 kPa or more acts uniformly on the outer peripheral surface of the suction roller 20. Thereby, the adsorption roller 20 can uniformly adsorb the electrolyte membrane 2 over the entire region in the width direction (Y-axis direction).

また、吸着ローラ２０には、複数の水冷管２２が設けられている。水冷管２２は、吸着ローラ２０の内部を巡るように均一な配設密度にて設けられている。水冷管２２には図外の給水機構から所定温度に温調された恒温水が供給される。水冷管２２の内部を流れた恒温水は図外の排液機構へと排出される。水冷管２２に恒温水を流すことによって、吸着ローラ２０は冷却されることとなる。   The suction roller 20 is provided with a plurality of water cooling tubes 22. The water cooling tubes 22 are provided with a uniform arrangement density so as to go around the inside of the suction roller 20. The water cooling pipe 22 is supplied with constant temperature water whose temperature is adjusted to a predetermined temperature from a water supply mechanism (not shown). The constant temperature water that has flowed through the water cooling pipe 22 is discharged to a drainage mechanism (not shown). The suction roller 20 is cooled by flowing constant temperature water through the water cooling tube 22.

図１，２に戻り、吸着ローラ２０の外周面に対向して塗工ノズル３０が設けられている。塗工ノズル３０は、吸着ローラ２０による電解質膜２の搬送方向において、第１プレスローラ１１よりも下流側に設けられている。塗工ノズル３０は、先端（（＋Ｘ）側の端部）にスリット状の吐出口を備えたスリットノズルである。そのスリット状の吐出口の長手方向はＹ軸方向である。塗工ノズル３０は、スリット状の吐出口が吸着ローラ２０の外周面から所定間隔を隔てる位置に設けられている。また、塗工ノズル３０は、図示しない駆動機構によって吸着ローラ２０に対する位置および姿勢が調整可能に設けられている。   Returning to FIGS. 1 and 2, a coating nozzle 30 is provided facing the outer peripheral surface of the suction roller 20. The coating nozzle 30 is provided on the downstream side of the first press roller 11 in the conveying direction of the electrolyte membrane 2 by the adsorption roller 20. The coating nozzle 30 is a slit nozzle having a slit-like discharge port at the tip (end on the (+ X) side). The longitudinal direction of the slit-like discharge port is the Y-axis direction. The coating nozzle 30 is provided at a position where a slit-like discharge port is spaced a predetermined distance from the outer peripheral surface of the suction roller 20. The coating nozzle 30 is provided such that the position and posture with respect to the suction roller 20 can be adjusted by a driving mechanism (not shown).

塗工ノズル３０には、塗工液供給機構３５から塗工液として電極インクが供給される。本実施形態で使用される電極インクは、例えば、触媒粒子、イオン伝導性電解質および分散媒を含有する。触媒粒子としては、公知または市販のものを使用することができ、高分子形燃料電池のアノードまたはカソードにおける燃料電池反応を起こさせるものであれば特に限定されず、例えば白金（Ｐｔ）、白金合金、白金化合物等を用いることができる。このうち白金合金としては、例えば、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、イリジウム（Ｉｒ）、鉄（Ｆｅ）等からなる群から選択された少なくとも１種の金属と白金との合金を挙げることができる。一般的には、カソード用の電極インクの触媒粒子には白金、アノード用の電極インクの触媒粒子には上述の白金合金が用いられる。   Electrode ink is supplied to the coating nozzle 30 from the coating liquid supply mechanism 35 as a coating liquid. The electrode ink used in this embodiment contains, for example, catalyst particles, an ion conductive electrolyte, and a dispersion medium. As the catalyst particles, known or commercially available particles can be used, and are not particularly limited as long as they cause a fuel cell reaction at the anode or cathode of the polymer fuel cell. For example, platinum (Pt), platinum alloy Platinum compounds can be used. Among these, as the platinum alloy, 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. Generally, platinum is used for the catalyst particles of the electrode ink for the cathode, and the above-described platinum alloy is used for the catalyst particles of the electrode ink for the anode.

また、触媒粒子は、触媒微粒子が炭素粉に担持された、いわゆる触媒担持炭素粉であっても良い。触媒担持炭素の平均粒子径は、通常１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度、好ましくは２０ｎｍ〜８０ｎｍ程度、最も好ましくは４０ｎｍ〜５０ｎｍ程度である。触媒微粒子を担持する炭素粉は特に制限されるものではなく、例えば、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、ランプブラック等のカーボンブラック、黒鉛、活性炭、カーボン繊維、カーボンナノチューブ等が挙げられる。これらは、１種単独で使用しても良いし、２種以上併用しても良い。   The catalyst particles may be so-called catalyst-supported carbon powder in which catalyst fine particles are supported on carbon powder. The average particle size of the catalyst-supporting carbon is usually about 10 nm to 100 nm, preferably about 20 nm to 80 nm, and most preferably about 40 nm to 50 nm. The carbon powder supporting the catalyst fine particles is not particularly limited, and examples thereof include carbon black such as channel black, furnace black, ketjen black, acetylene black, and lamp black, graphite, activated carbon, carbon fiber, and carbon nanotube. It is done. These may be used alone or in combination of two or more.

上記のような触媒粒子に溶媒を加えてスリットノズルから塗布可能なペーストとする。溶媒としては、水、エタノール、ｎ−プロパノールおよびｎ−ブタノールなどのアルコール系、並びに、エーテル系、エステル系およびフッ素系などの有機溶剤を用いることができる。   A solvent is added to the catalyst particles as described above to obtain a paste that can be applied from a slit nozzle. As the solvent, water, ethanol, alcohols such as n-propanol and n-butanol, and organic solvents such as ethers, esters and fluorines can be used.

さらに、溶媒中に触媒粒子を分散させた溶液にイオン交換基を有する高分子電解質溶液を加える。一例として、白金を５０ｗｔ％担持したカーボンブラック（田中貴金属工業（株）製の「TEC10E50E」）を水、エタノール、プロピレングリコールおよび高分子電解質溶液（米国DuPont社製のNafion液「D2020」）に分散させて電極インクを得ることができる。このようにして混合されたペーストを電極インクとして塗工液供給機構３５から塗工ノズル３０に供給する。   Further, a polymer electrolyte solution having an ion exchange group is added to a solution in which catalyst particles are dispersed in a solvent. As an example, carbon black supporting 50 wt% platinum (“TEC10E50E” manufactured by Tanaka Kikinzoku Kogyo Co., Ltd.) is dispersed in water, ethanol, propylene glycol and a polymer electrolyte solution (Nafion liquid “D2020” manufactured by DuPont, USA). Electrode ink can be obtained. The paste thus mixed is supplied to the coating nozzle 30 from the coating liquid supply mechanism 35 as electrode ink.

塗工液供給機構３５は、上述の如き電極インクを貯留するタンク、当該タンクと塗工ノズル３０とを連通接続する供給配管、および、当該供給配管に設けられた開閉バルブなどを有する。塗工液供給機構３５は、開閉バルブを開放し続けることによって塗工ノズル３０に連続して電極インクを供給することも可能であるし、開閉バルブを繰り返し開閉することによって塗工ノズル３０に断続的に電極インクを供給することも可能である。   The coating liquid supply mechanism 35 includes a tank that stores the electrode ink as described above, a supply pipe that connects the tank and the coating nozzle 30 in communication, and an open / close valve provided in the supply pipe. The coating liquid supply mechanism 35 can continuously supply the electrode ink to the coating nozzle 30 by continuously opening the opening / closing valve, or can be intermittently connected to the coating nozzle 30 by repeatedly opening / closing the opening / closing valve. Alternatively, electrode ink can be supplied.

塗工液供給機構３５から供給された電極インクは、吸着ローラ２０に吸着支持されて搬送される電解質膜２の第１面に塗工ノズル３０から塗工される。塗工液供給機構３５が連続して電極インクを供給する場合には電解質膜２に電極インクが連続的に塗工され、断続的に電極インクを供給する場合には電解質膜２に電極インクが間欠塗工される。   The electrode ink supplied from the coating liquid supply mechanism 35 is applied from the coating nozzle 30 onto the first surface of the electrolyte membrane 2 that is conveyed while being adsorbed and supported by the adsorption roller 20. When the coating liquid supply mechanism 35 continuously supplies the electrode ink, the electrode ink is continuously applied to the electrolyte membrane 2, and when the electrode ink is intermittently supplied, the electrode ink is applied to the electrolyte membrane 2. Intermittent coating.

乾燥炉４０は、吸着ローラ２０の外周面の一部を覆うように設けられている。図３に示すように、乾燥炉４０は、３つの乾燥ゾーン４１，４２，４３、および、２つの熱遮断ゾーン４４，４５の合計５つのゾーンに分割されている。３つの乾燥ゾーン４１，４２，４３のそれぞれは、図外の熱風送風部からの熱風送風により、吸着ローラ２０の外周面に向けて熱風を吹き付ける。乾燥炉４０からの熱風の吹き付けによって、電解質膜２の第１面に塗工された電極インクが乾燥される。   The drying furnace 40 is provided so as to cover a part of the outer peripheral surface of the suction roller 20. As shown in FIG. 3, the drying furnace 40 is divided into a total of five zones including three drying zones 41, 42, and 43 and two heat blocking zones 44 and 45. Each of the three drying zones 41, 42, and 43 blows hot air toward the outer peripheral surface of the adsorption roller 20 by hot air blowing from a hot air blowing unit (not shown). The electrode ink applied to the first surface of the electrolyte membrane 2 is dried by blowing hot air from the drying furnace 40.

３つの乾燥ゾーン４１，４２，４３は、吹き付ける熱風の温度が異なる。３つの乾燥ゾーン４１，４２，４３が吹き付ける熱風の温度は、吸着ローラ２０による電解質膜２の搬送方向の上流側から下流側に向けて（図３の紙面上にて時計回りに）順次高くなる。例えば、最も上流側の乾燥ゾーン４１の熱風温度は室温〜４０℃であり、中間の乾燥ゾーン４２の熱風温度は４０℃〜８０℃であり、最も下流側の乾燥ゾーン４３の熱風温度は５０℃〜１００℃である。   The three drying zones 41, 42, and 43 differ in the temperature of the hot air that is blown. The temperature of the hot air blown by the three drying zones 41, 42, and 43 increases sequentially from the upstream side to the downstream side in the conveying direction of the electrolyte membrane 2 by the adsorption roller 20 (clockwise on the paper surface of FIG. 3). . For example, the hot air temperature of the most upstream drying zone 41 is room temperature to 40 ° C., the hot air temperature of the intermediate drying zone 42 is 40 ° C. to 80 ° C., and the hot air temperature of the most downstream drying zone 43 is 50 ° C. ~ 100 ° C.

２つの熱遮断ゾーン４４，４５は、電解質膜２の搬送方向に沿って乾燥ゾーン４１，４２，４３の両端に設けられている。熱遮断ゾーン４４は乾燥ゾーン４１の上流側に設けられ、熱遮断ゾーン４５は乾燥ゾーン４３の下流側に設けられている。２つの熱遮断ゾーン４４，４５は、図外の排気部からの排気により、吸着ローラ２０の外周面近傍の雰囲気を吸引する。これによって、乾燥ゾーン４１，４２，４３から吹き出された熱風が乾燥炉４０を超えて吸着ローラ２０の上流側および下流側に流れ出るのを防止するとともに、乾燥時に電極インクから生じた溶媒蒸気などが乾燥炉４０の外部に漏出するのを防止することができる。なお、少なくとも上流側の熱遮断ゾーン４４が設けられていれば、乾燥ゾーン４１，４２，４３から吹き出された熱風が塗工ノズル３０に流れ込んで吐出口近傍を乾燥させることに起因した塗工不良の発生を防止することができる。   The two heat shielding zones 44 and 45 are provided at both ends of the drying zones 41, 42 and 43 along the transport direction of the electrolyte membrane 2. The heat blocking zone 44 is provided on the upstream side of the drying zone 41, and the heat blocking zone 45 is provided on the downstream side of the drying zone 43. The two heat shut-off zones 44 and 45 suck the atmosphere in the vicinity of the outer peripheral surface of the suction roller 20 by exhausting air from an exhaust unit (not shown). This prevents hot air blown from the drying zones 41, 42, 43 from flowing over the drying furnace 40 to the upstream side and the downstream side of the adsorption roller 20, and solvent vapor generated from the electrode ink during drying. Leakage to the outside of the drying furnace 40 can be prevented. If at least the upstream heat-blocking zone 44 is provided, coating failure caused by hot air blown from the drying zones 41, 42, 43 flows into the coating nozzle 30 to dry the vicinity of the discharge port. Can be prevented.

図４は、吸着ローラ２０および乾燥炉４０の正面図である。乾燥炉４０には、吸着ローラ２０の幅方向（Ｙ軸方向）に沿った両端にも吸引部４６，４７が設けられている。吸引部４６，４７は、熱遮断ゾーン４４，４５と同様に、周辺の雰囲気を吸引する。これによって、乾燥炉４０の幅方向両端から漏出しようとする熱風および溶媒蒸気などをも吸引回収することができる。   FIG. 4 is a front view of the suction roller 20 and the drying furnace 40. The drying furnace 40 is also provided with suction portions 46 and 47 at both ends along the width direction (Y-axis direction) of the suction roller 20. The suction units 46 and 47 suck the ambient atmosphere as in the heat blocking zones 44 and 45. As a result, hot air, solvent vapor, and the like that are about to leak from both ends in the width direction of the drying furnace 40 can also be sucked and collected.

図１，２に戻り、吸着ローラ２０による電解質膜２の搬送方向に沿って乾燥炉４０よりも下流側に貼付部５０が設けられている。貼付部５０は、第２プレスローラ５１および第３プレスローラ５２を備える。第２プレスローラ５１は、図示を省略するシリンダーによって吸着ローラ２０の外周面から所定の間隔を隔てた位置に近接支持されている。第２プレスローラ５１と吸着ローラ２０の外周面との間隔は、乾燥処理後の電解質膜２の厚さ（電解質膜２と触媒層との合計厚さ）よりも小さい。従って、乾燥処理後の電解質膜２が第２プレスローラ５１と吸着ローラ２０との間を通過するときに、触媒層を含む電解質膜２の第１面が第２プレスローラ５１に押し付けられる。   Returning to FIGS. 1 and 2, a pasting portion 50 is provided on the downstream side of the drying furnace 40 along the conveying direction of the electrolyte membrane 2 by the adsorption roller 20. The affixing unit 50 includes a second press roller 51 and a third press roller 52. The second press roller 51 is closely supported at a position spaced apart from the outer peripheral surface of the suction roller 20 by a cylinder (not shown). The distance between the second press roller 51 and the outer peripheral surface of the suction roller 20 is smaller than the thickness of the electrolyte membrane 2 after the drying process (the total thickness of the electrolyte membrane 2 and the catalyst layer). Therefore, when the electrolyte membrane 2 after the drying process passes between the second press roller 51 and the adsorption roller 20, the first surface of the electrolyte membrane 2 including the catalyst layer is pressed against the second press roller 51.

第３プレスローラ５２は、図示を省略するシリンダーによって第２プレスローラ５１から所定の間隔を隔てた位置に近接支持されている。第３プレスローラ５２と第２プレスローラ５１との間隔は、電解質膜２と触媒層との合計の厚さにさらに後述する支持フィルム７の厚さを加えた値よりも小さい。なお、第１プレスローラ１１、第２プレスローラ５１および第３プレスローラ５２は、吸着ローラ２０と同程度の幅を有する金属ローラであっても良いし、樹脂製のローラであっても良い。また、第１プレスローラ１１、第２プレスローラ５１および第３プレスローラ５２の径は適宜のものとすることができる。   The third press roller 52 is closely supported at a position spaced apart from the second press roller 51 by a cylinder (not shown). The distance between the third press roller 52 and the second press roller 51 is smaller than a value obtained by adding the thickness of the support film 7 described later to the total thickness of the electrolyte membrane 2 and the catalyst layer. The first press roller 11, the second press roller 51, and the third press roller 52 may be metal rollers having the same width as the suction roller 20, or may be resin rollers. The diameters of the first press roller 11, the second press roller 51, and the third press roller 52 can be set appropriately.

製造装置１には、さらに支持フィルム巻出ローラ５５および接合体巻取ローラ５６が設けられている。支持フィルム巻出ローラ５５は、支持フィルム７が巻回されており、その支持フィルム７を連続的に送り出す。支持フィルム７としては、機械的な強度に富んで形状保持機能に優れた樹脂フィルム、例えばＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）のフィルムを用いることができる。すなわち、支持フィルム７はバックシート６と同じものであっても良く、剥離部１０が剥離してバックシート巻取ローラ１４によって巻き取ったバックシート６を支持フィルム７として支持フィルム巻出ローラ５５から送り出すようにしても良い。また、支持フィルム７は、上記の樹脂フィルムの片面（電解質膜２との貼り合わせ面）に粘着剤を塗布した片面微粘着フィルムであっても良い。   The manufacturing apparatus 1 is further provided with a support film unwinding roller 55 and a joined body winding roller 56. The support film unwinding roller 55 has the support film 7 wound thereon, and continuously feeds out the support film 7. As the support film 7, a resin film having a high mechanical strength and an excellent shape holding function, for example, a film of PEN (polyethylene naphthalate) or PET (polyethylene terephthalate) can be used. That is, the support film 7 may be the same as the back sheet 6, and the back sheet 6 peeled off by the peeling portion 10 and taken up by the back sheet take-up roller 14 is used as the support film 7 from the support film unwinding roller 55. You may make it send out. Further, the support film 7 may be a single-sided slightly adhesive film in which an adhesive is applied to one side of the above resin film (a surface to be bonded to the electrolyte membrane 2).

支持フィルム巻出ローラ５５から送り出された支持フィルム７は、第３プレスローラ５２に懸架される。一方、乾燥処理後の触媒層が形成された電解質膜２は、第２プレスローラ５１によって吸着ローラ２０から剥離されて第２プレスローラ５１に懸架される。そして、第２プレスローラ５１および第３プレスローラ５２によって、電解質膜２の第２面に支持フィルム７が押し付けられて貼り合わされる。この工程を経て支持フィルム７付きの膜・電極接合体５が製造される。   The support film 7 sent out from the support film unwinding roller 55 is suspended on the third press roller 52. On the other hand, the electrolyte membrane 2 on which the catalyst layer after the drying treatment is formed is peeled off from the adsorption roller 20 by the second press roller 51 and suspended on the second press roller 51. Then, the support film 7 is pressed against and bonded to the second surface of the electrolyte membrane 2 by the second press roller 51 and the third press roller 52. Through this step, the membrane / electrode assembly 5 with the support film 7 is manufactured.

支持フィルム７付きの膜・電極接合体５は、接合体巻取ローラ５６によって巻き取られる。接合体巻取ローラ５６は、膜・電極接合体５を巻き取るとともに、吸着ローラ２０から離れて第２プレスローラ５１に懸架された電解質膜２に一定の張力を与える。製造装置１は、貼付部５０と接合体巻取ローラ５６との間に追加乾燥炉４９を備える。貼付部５０にて支持フィルム７が貼り合わされた膜・電極接合体５は、追加乾燥炉４９を通過してから接合体巻取ローラ５６によって巻き取られる。追加乾燥炉４９としては、公知の熱風乾燥炉を用いることができる。追加乾燥炉４９の内部を支持フィルム７付きの膜・電極接合体５が通過することによって、触媒層の仕上げの乾燥が行われる。   The membrane / electrode assembly 5 with the support film 7 is taken up by the joined body take-up roller 56. The joined body winding roller 56 winds the membrane / electrode assembly 5 and applies a certain tension to the electrolyte membrane 2 that is separated from the adsorption roller 20 and suspended on the second press roller 51. The manufacturing apparatus 1 includes an additional drying furnace 49 between the sticking unit 50 and the joined body winding roller 56. The membrane / electrode assembly 5 to which the support film 7 is bonded by the bonding unit 50 passes through the additional drying furnace 49 and is wound up by the bonded body winding roller 56. As the additional drying furnace 49, a known hot air drying furnace can be used. By passing the membrane / electrode assembly 5 with the support film 7 through the inside of the additional drying furnace 49, the finishing of the catalyst layer is dried.

また、製造装置１は、エアー噴出部６０を備える。エアー噴出部６０は、貼付部５０と剥離部１０との間に設けられている。エアー噴出部６０は、吸着ローラ２０に向けてエアーを噴出する機構と、周辺の雰囲気を吸引する機構とを備えている。エアー噴出部６０が噴出するエアーは、例えば５℃程度に冷却されている。なお、エアー噴出部６０は、貼付部５０と剥離部１０との間に設けられているため、電解質膜２が吸着されていない吸着ローラ２０の外周面にエアーを吹き付ける。   Moreover, the manufacturing apparatus 1 includes an air ejection unit 60. The air ejection part 60 is provided between the sticking part 50 and the peeling part 10. The air ejection unit 60 includes a mechanism that ejects air toward the suction roller 20 and a mechanism that sucks the surrounding atmosphere. The air ejected from the air ejection part 60 is cooled to about 5 ° C., for example. In addition, since the air ejection part 60 is provided between the sticking part 50 and the peeling part 10, it blows air on the outer peripheral surface of the adsorption | suction roller 20 in which the electrolyte membrane 2 is not adsorbed.

エアー噴出部６０が吸着ローラ２０に冷却されたエアーを吹き付けることによって、吸着ローラ２０の外周面が冷却される。また、エアー噴出部６０が吸着ローラ２０にエアーを吹き付けるとともに、周辺雰囲気を吸引することによって、吸着ローラ２０の外周面に付着した異物を取り除くことができる。   The air jet part 60 blows the cooled air onto the suction roller 20, whereby the outer peripheral surface of the suction roller 20 is cooled. In addition, the air ejection unit 60 blows air onto the suction roller 20 and sucks the ambient atmosphere, whereby foreign matters attached to the outer peripheral surface of the suction roller 20 can be removed.

さらに、製造装置１は、装置に設けられた各機構を制御する制御部９０を備える。制御部９０のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部９０は、各種演算処理を行うＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスクを備えて構成される。制御部９０のＣＰＵが所定の処理プログラムを実行することによって、製造装置１に設けられた各動作機構が制御されて膜・電極接合体５の製造処理が進行する。   Furthermore, the manufacturing apparatus 1 includes a control unit 90 that controls each mechanism provided in the apparatus. The configuration of the control unit 90 as hardware is the same as that of a general computer. That is, the control unit 90 stores a CPU that performs various arithmetic processes, a ROM that is a read-only memory that stores basic programs, a RAM that is a readable and writable memory that stores various information, control software, data, and the like. It is configured with a magnetic disk. When the CPU of the control unit 90 executes a predetermined processing program, each operation mechanism provided in the manufacturing apparatus 1 is controlled, and the manufacturing process of the membrane / electrode assembly 5 proceeds.

次に、上記の構成を有する複合膜の製造装置１における処理手順について説明する。図５は、製造装置１において膜・電極接合体５が製造される手順を示すフローチャートである。以下に説明する膜・電極接合体５の製造手順は、制御部９０が製造装置１の各動作機構を制御することにより進行する。   Next, a processing procedure in the composite film manufacturing apparatus 1 having the above configuration will be described. FIG. 5 is a flowchart showing a procedure for manufacturing the membrane-electrode assembly 5 in the manufacturing apparatus 1. The manufacturing procedure of the membrane / electrode assembly 5 described below proceeds when the control unit 90 controls each operation mechanism of the manufacturing apparatus 1.

まず、電解質膜巻出ローラ１２がバックシート６付きの電解質膜２を巻き出す（ステップＳ１）。上述したように、固体高分子形燃料電池用途の電解質膜２は大気中に含まれる少量の湿気によっても極めて容易に変形するため、電解質膜２の製造時に巻き取られる段階で形状保持のための帯状の樹脂フィルムであるバックシート６が貼り付けられた状態となっている。バックシート６は電解質膜２の第１面に貼り合わされている。電解質膜巻出ローラ１２から連続的に引き出されたバックシート６付きの電解質膜２は、補助ローラ１３に懸架され、剥離部１０の第１プレスローラ１１へと送り出される。   First, the electrolyte membrane unwinding roller 12 unwinds the electrolyte membrane 2 with the back sheet 6 (step S1). As described above, the electrolyte membrane 2 for use in a polymer electrolyte fuel cell is very easily deformed by a small amount of moisture contained in the atmosphere. The back sheet 6 which is a belt-shaped resin film is in a state of being attached. The back sheet 6 is bonded to the first surface of the electrolyte membrane 2. The electrolyte membrane 2 with the back sheet 6 continuously drawn out from the electrolyte membrane unwinding roller 12 is suspended on the auxiliary roller 13 and sent out to the first press roller 11 of the peeling portion 10.

剥離部１０では、第１プレスローラ１１によってバックシート６付きの電解質膜２の第２面を吸着ローラ２０に押し付けることにより、バックシート６を剥離して電解質膜２を吸着ローラ２０に吸着支持させる（ステップＳ２）。換言すれば、第１プレスローラ１１は、吸着ローラ２０に電解質膜２の第２面が吸着された状態でバックシート６を剥離する。図６は、第１プレスローラ１１によってバックシート６を剥離して電解質膜２を吸着ローラ２０に吸着させる様子を示す図である。第１プレスローラ１１と吸着ローラ２０との間にてバックシート６が電解質膜２から剥離され、電解質膜２は吸着ローラ２０に吸着される。   In the peeling unit 10, the second sheet of the electrolyte membrane 2 with the back sheet 6 is pressed against the suction roller 20 by the first press roller 11, so that the back sheet 6 is peeled and the electrolyte membrane 2 is sucked and supported by the suction roller 20. (Step S2). In other words, the first press roller 11 peels the back sheet 6 in a state where the second surface of the electrolyte membrane 2 is adsorbed to the adsorption roller 20. FIG. 6 is a view showing a state in which the back sheet 6 is peeled off by the first press roller 11 and the electrolyte membrane 2 is adsorbed to the adsorption roller 20. The back sheet 6 is peeled from the electrolyte membrane 2 between the first press roller 11 and the adsorption roller 20, and the electrolyte membrane 2 is adsorbed by the adsorption roller 20.

第１プレスローラ１１は、強度の弱い電解質膜２を変形させることなく吸着ローラ２０の外周面に確実に吸着させることができる範囲の力にて電解質膜２を吸着ローラ２０に押し付けている。但し、第１プレスローラ１１は、吸着ローラ２０の外周面から所定の間隔を隔てて近接するように設置されている。第１プレスローラ１１がバックシート６付き電解質膜２を吸着ローラ２０に押し付ける力は、当該間隔によって調整される。   The first press roller 11 presses the electrolyte membrane 2 against the adsorption roller 20 with a force within a range in which the weakly strong electrolyte membrane 2 can be reliably adsorbed to the outer peripheral surface of the adsorption roller 20. However, the 1st press roller 11 is installed so that it may adjoin from the outer peripheral surface of the adsorption | suction roller 20 at predetermined intervals. The force with which the first press roller 11 presses the electrolyte membrane 2 with the back sheet 6 against the adsorption roller 20 is adjusted by the interval.

吸着ローラ２０は、電解質膜２の第２面を吸着する。気孔率が１５％〜５０％の多孔質セラミックスにて形成された吸着ローラ２０の吸引口２１に９０ｋＰａ以上の負圧を付与することによって、電解質膜２を吸着しているか否かに関わらず、吸着ローラ２０の外周面には１０ｋＰａ以上の負圧が均一に作用する。従って、電解質膜２の幅の大小に関わらず、吸着ローラ２０は電解質膜２を一定の吸引圧にて安定して吸着支持することができる。また、吸着ローラ２０の吸着による電解質膜２の変形も抑制することができる。   The suction roller 20 sucks the second surface of the electrolyte membrane 2. Regardless of whether or not the electrolyte membrane 2 is adsorbed by applying a negative pressure of 90 kPa or more to the suction port 21 of the adsorption roller 20 made of porous ceramics having a porosity of 15% to 50%, A negative pressure of 10 kPa or more acts uniformly on the outer peripheral surface of the suction roller 20. Therefore, regardless of the width of the electrolyte membrane 2, the adsorption roller 20 can stably adsorb and support the electrolyte membrane 2 with a constant suction pressure. Further, deformation of the electrolyte membrane 2 due to the adsorption of the adsorption roller 20 can be suppressed.

また、吸着ローラ２０の外周面の表面粗さは、Ｒｚが５μｍ以下であるとともに、吸着ローラ２０の気孔径は５μｍ以下であるため、電解質膜２には吸着支持にともなう吸着痕は生じにくい。すなわち、本実施形態の吸着ローラ２０は、脆弱な機械的性質を有する電解質膜２を変形させたり吸着痕を生じさせることなく安定して吸着支持することができるのである。   Further, the surface roughness of the outer peripheral surface of the suction roller 20 is Rz of 5 μm or less and the pore diameter of the suction roller 20 is 5 μm or less. That is, the suction roller 20 of the present embodiment can stably support the adsorption without causing the electrolyte membrane 2 having fragile mechanical properties to be deformed or causing a suction mark.

図６に示すように、電解質膜２を吸着支持した吸着ローラ２０がＹ軸方向に沿った中心軸を回転中心として回転することにより、バックシート６が剥離された電解質膜２が吸着ローラ２０の外周面に支持されて搬送される。一方、電解質膜２から剥離されたバックシート６は、バックシート巻取ローラ１４によって巻き取られる。   As shown in FIG. 6, when the adsorption roller 20 that adsorbs and supports the electrolyte membrane 2 rotates about the central axis along the Y-axis direction, the electrolyte membrane 2 from which the back sheet 6 has been peeled is attached to the adsorption roller 20. It is supported by the outer peripheral surface and conveyed. On the other hand, the back sheet 6 peeled off from the electrolyte membrane 2 is taken up by the back sheet take-up roller 14.

次に、吸着ローラ２０に吸着支持されて搬送される電解質膜２の第１面には、塗工ノズル３０から電極インクが塗工される（ステップＳ３）。固体高分子形燃料電池の電解質膜２に塗工する電極インクは、例えば、白金や白金合金などの触媒粒子、イオン伝導性電解質および分散媒を含有する。塗工する電極インクは、カソード用であってもアノード用であっても良い。   Next, electrode ink is applied from the coating nozzle 30 to the first surface of the electrolyte membrane 2 that is conveyed while being supported by the adsorption roller 20 (step S3). The electrode ink applied to the electrolyte membrane 2 of the polymer electrolyte fuel cell contains, for example, catalyst particles such as platinum or platinum alloy, an ion conductive electrolyte, and a dispersion medium. The electrode ink to be applied may be for the cathode or for the anode.

また、本実施形態では、塗工液供給機構３５が電極インクを断続的に塗工ノズル３０に供給することによって、吸着ローラ２０に吸着支持されて搬送される電解質膜２の第１面に塗工ノズル３０から間欠塗工を行っている。図７は、電解質膜２に電極インクが間欠塗工された状態を示す図である。また、図８は、電極インクが間欠塗工された電解質膜２の断面図である。吸着ローラ２０に吸着支持されて一定速度で搬送される電解質膜２に塗工ノズル３０から電極インクを断続的に吐出することによって、図７，８に示すように、電解質膜２の第１面には一定サイズの電極インク層８が一定間隔で不連続に形成される。   In the present embodiment, the coating liquid supply mechanism 35 intermittently supplies the electrode ink to the coating nozzle 30, thereby coating the first surface of the electrolyte membrane 2 that is sucked and supported by the suction roller 20. Intermittent coating is performed from the work nozzle 30. FIG. 7 is a view showing a state in which electrode ink is intermittently applied to the electrolyte membrane 2. FIG. 8 is a cross-sectional view of the electrolyte membrane 2 on which electrode ink is intermittently applied. As shown in FIGS. 7 and 8, the first surface of the electrolyte membrane 2 is intermittently discharged from the coating nozzle 30 onto the electrolyte membrane 2 that is adsorbed and supported by the adsorption roller 20 and conveyed at a constant speed. The electrode ink layer 8 having a certain size is discontinuously formed at regular intervals.

回転時の吸着ローラ２０の全振れは１０μｍ以下であり、吸着ローラ２０の外周面の表面粗さは、Ｒｚが５μｍ以下であるため、回転する吸着ローラ２０の外周面と塗工ノズル３０のスリット状吐出口との間隔はほぼ一定値に安定している。このため、塗工ノズル３０からの間欠塗工によって高い精度にて均一な電極インク層８を形成することができる。   The total runout of the suction roller 20 during rotation is 10 μm or less, and the surface roughness of the outer peripheral surface of the suction roller 20 is Rz of 5 μm or less. Therefore, the outer peripheral surface of the rotating suction roller 20 and the slit of the coating nozzle 30 The distance from the discharge port is stable at a substantially constant value. For this reason, the uniform electrode ink layer 8 can be formed with high accuracy by intermittent coating from the coating nozzle 30.

電解質膜２の第１面に形成される各電極インク層８の幅は、塗工ノズル３０のスリット状吐出口の幅によって規定される。各電極インク層８の長さは、塗工ノズル３０の電極インク吐出時間と電解質膜２の搬送速度（つまり、吸着ローラ２０の回転速度）とによって規定される。また、電極インク層８の厚さ（高さ）は、塗工ノズル３０の吐出口と電解質膜２の第１面との距離および電極インクの吐出流量と電解質膜２の搬送速度とによって規定され、例えば１０μｍ〜３００μｍである。電極インクは塗工ノズル３０から塗工可能なペーストであり、電解質膜２上にて電極インク層８の形状を維持できる程度の粘性を有している。   The width of each electrode ink layer 8 formed on the first surface of the electrolyte membrane 2 is defined by the width of the slit-like discharge port of the coating nozzle 30. The length of each electrode ink layer 8 is defined by the electrode ink discharge time of the coating nozzle 30 and the transport speed of the electrolyte membrane 2 (that is, the rotation speed of the suction roller 20). The thickness (height) of the electrode ink layer 8 is defined by the distance between the discharge port of the coating nozzle 30 and the first surface of the electrolyte membrane 2, the discharge flow rate of the electrode ink, and the transport speed of the electrolyte membrane 2. For example, it is 10 micrometers-300 micrometers. The electrode ink is a paste that can be applied from the application nozzle 30, and has a viscosity enough to maintain the shape of the electrode ink layer 8 on the electrolyte membrane 2.

次いで、吸着ローラ２０の回転によって、電極インク層８が乾燥炉４０に対向する位置にまで搬送され、電極インク層８の乾燥処理が行われる（ステップＳ４）。電極インク層８の乾燥処理は、乾燥炉４０から電極インク層８に熱風を吹き付けることによって行われる。熱風が吹き付けられることによって電極インク層８が加熱されて溶媒成分が揮発し、電極インク層８が乾燥される。溶媒成分が揮発することによって電極インク層８が乾燥されて触媒層９となる。なお、本実施形態においては、追加乾燥炉４９を設けて最終の仕上げ乾燥を行うため、乾燥炉４０では触媒層９からインクが第２プレスローラ５１に付着しない程度にまで乾燥させておけば良い。   Next, the rotation of the suction roller 20 causes the electrode ink layer 8 to be transported to a position facing the drying furnace 40, and the electrode ink layer 8 is dried (step S4). The electrode ink layer 8 is dried by blowing hot air from the drying furnace 40 to the electrode ink layer 8. By blowing hot air, the electrode ink layer 8 is heated to evaporate the solvent component, and the electrode ink layer 8 is dried. When the solvent component is volatilized, the electrode ink layer 8 is dried and becomes the catalyst layer 9. In this embodiment, since the final drying is performed by providing the additional drying furnace 49, the drying furnace 40 may be dried to the extent that the ink does not adhere to the second press roller 51 from the catalyst layer 9. .

図９は、触媒層９が形成された電解質膜２の断面図である。触媒層９は、白金などの触媒粒子が担持された電極層である。触媒層９は、電極インク層８から溶媒成分が揮発して固化したものであるため、その厚さは電極インク層８よりも薄い。乾燥後の触媒層９の厚さは、例えば３μｍ〜５０μｍである。   FIG. 9 is a cross-sectional view of the electrolyte membrane 2 on which the catalyst layer 9 is formed. The catalyst layer 9 is an electrode layer on which catalyst particles such as platinum are supported. Since the catalyst layer 9 is formed by volatilization and solidification of the solvent component from the electrode ink layer 8, the thickness of the catalyst layer 9 is thinner than that of the electrode ink layer 8. The thickness of the catalyst layer 9 after drying is, for example, 3 μm to 50 μm.

また、乾燥炉４０は、３つの乾燥ゾーン４１，４２，４３を備えており、それらからは異なる温度の熱風が吹き付けられる。具体的には、吸着ローラ２０による電解質膜２の搬送方向の最も上流側に位置する乾燥ゾーン４１から中間の乾燥ゾーン４２を経て最も下流側の乾燥ゾーン４３の順に熱風温度が高くなる。乾燥ゾーンを分割することなく、塗工直後の電極インク層８に直ちに高温の熱風を吹き付けると、電極インク層８が急激に乾燥されて表面にクラックが生じることがある。或いは、吸着ローラ２０にヒータを内蔵して塗工直後の電極インク層８を急激に乾燥した場合も同様である。   The drying furnace 40 includes three drying zones 41, 42, and 43, from which hot air having different temperatures is blown. Specifically, the hot air temperature increases in the order of the drying zone 41 located on the most upstream side in the conveying direction of the electrolyte membrane 2 by the adsorption roller 20, the intermediate drying zone 42, and the most downstream drying zone 43. If high-temperature hot air is blown immediately on the electrode ink layer 8 immediately after coating without dividing the drying zone, the electrode ink layer 8 may be rapidly dried and cracks may occur on the surface. Alternatively, the same applies when the suction roller 20 has a built-in heater and the electrode ink layer 8 immediately after coating is dried rapidly.

本実施形態では、乾燥炉４０を３つの乾燥ゾーン４１，４２，４３に分割し、電解質膜２の搬送方向の上流側から下流側に向けて乾燥温度を順次に高くしている。すなわち、最も上流側の乾燥ゾーン４１は、塗工直後の電極インク層８に比較的低温の熱風を吹き付けることによって、電極インク層８を僅かに昇温させる。次に、中間の乾燥ゾーン４２がやや高温の熱風を吹き付けることによって、電極インク層８を緩やかに乾燥させる。そして、最も下流側の乾燥ゾーン４３が高温の熱風を吹き付けることによって、電極インク層８を強く乾燥させる。このように、乾燥温度を徐々に高くして電極インク層８を段階的に乾燥させることにより、乾燥処理時のクラックの発生を防止することができる。   In the present embodiment, the drying furnace 40 is divided into three drying zones 41, 42, and 43, and the drying temperature is sequentially increased from the upstream side to the downstream side in the transport direction of the electrolyte membrane 2. That is, the most upstream drying zone 41 raises the temperature of the electrode ink layer 8 slightly by blowing hot air of relatively low temperature onto the electrode ink layer 8 immediately after coating. Next, the intermediate drying zone 42 blows slightly hot air to gently dry the electrode ink layer 8. Then, the electrode ink layer 8 is strongly dried by blowing hot hot air from the most downstream drying zone 43. As described above, by gradually increasing the drying temperature and drying the electrode ink layer 8 stepwise, the generation of cracks during the drying process can be prevented.

クラックの発生を防止しつつ電極インク層８を適切に乾燥させるためには、乾燥処理時間も適切に管理する必要があり、例えば約６０秒とするのが好ましい。乾燥処理時間は、１つの電極インク層８が３つの乾燥ゾーン４１，４２，４３を通過する合計時間である。例えば、吸着ローラ２０の直径が４００ｍｍで３つの乾燥ゾーン４１，４２，４３が吸着ローラ２０の外周面の半周を覆っていたとすると、その長さは約６２８ｍｍとなる。この条件で乾燥処理時間として６０秒を確保するためには、電解質膜２の搬送速度を１０．４ｍｍ／秒とすれば良い。電解質膜２の搬送速度は吸着ローラ２０の回転速度によって規定される。   In order to properly dry the electrode ink layer 8 while preventing the occurrence of cracks, it is necessary to appropriately manage the drying process time, and for example, about 60 seconds is preferable. The drying processing time is the total time for one electrode ink layer 8 to pass through the three drying zones 41, 42, and 43. For example, if the suction roller 20 has a diameter of 400 mm and the three drying zones 41, 42, and 43 cover the half circumference of the outer peripheral surface of the suction roller 20, the length is about 628 mm. In order to ensure 60 seconds as the drying process time under these conditions, the conveying speed of the electrolyte membrane 2 may be 10.4 mm / second. The conveyance speed of the electrolyte membrane 2 is defined by the rotation speed of the suction roller 20.

また、乾燥炉４０は、電解質膜２の搬送方向に沿って最も上流側に熱遮断ゾーン４４を備え、最も下流側に熱遮断ゾーン４５を備えている。これにより、乾燥ゾーン４１，４２，４３から吹き出された熱風が乾燥炉４０を超えて吸着ローラ２０の上流側および下流側に流れ出るのを防止することができる。その結果、乾燥炉４０の上流側に位置する塗工ノズル３０や下流側に位置する貼付部５０が不必要に加熱されるのを防止することができる。   Further, the drying furnace 40 includes a heat blocking zone 44 on the most upstream side along the conveying direction of the electrolyte membrane 2 and includes a heat blocking zone 45 on the most downstream side. Thereby, it is possible to prevent the hot air blown from the drying zones 41, 42, 43 from flowing over the drying furnace 40 to the upstream side and the downstream side of the suction roller 20. As a result, it is possible to prevent the coating nozzle 30 located on the upstream side of the drying furnace 40 and the sticking portion 50 located on the downstream side from being unnecessarily heated.

さらに、乾燥炉４０には、熱遮断ゾーン４４，４５に加えて吸引部４６，４７も設けられており、これらによって乾燥炉４０の周囲に熱風が流れ出るのを防止するとともに、乾燥時に電極インク層８から揮発した溶媒の蒸気等が漏出するのを防止することができる。   Further, the drying furnace 40 is provided with suction portions 46 and 47 in addition to the heat blocking zones 44 and 45, thereby preventing hot air from flowing around the drying furnace 40 and at the time of drying the electrode ink layer. It is possible to prevent the vapor of the solvent volatilized from 8 from leaking out.

次に、吸着ローラ２０のさらなる回転によって、乾燥後の触媒層９が貼付部５０に到達する。触媒層９が形成された電解質膜２が貼付部５０に到達すると、電解質膜２は吸着ローラ２０から剥離されて第２プレスローラ５１によって懸架される。すなわち、電解質膜２の第２面が吸着ローラ２０の外周面から剥離されるとともに、電解質膜２の第１面が第２プレスローラ５１の外周面によって当接支持されるのである（ステップＳ５）。このときには、電解質膜２に形成された触媒層９が第２プレスローラ５１に接触することとなる。一方、支持フィルム巻出ローラ５５から送り出された支持フィルム７は、第３プレスローラ５２に懸架される。   Next, the dried catalyst layer 9 reaches the pasting portion 50 by further rotation of the suction roller 20. When the electrolyte membrane 2 on which the catalyst layer 9 is formed reaches the attaching portion 50, the electrolyte membrane 2 is peeled off from the adsorption roller 20 and suspended by the second press roller 51. That is, the second surface of the electrolyte membrane 2 is peeled off from the outer peripheral surface of the adsorption roller 20, and the first surface of the electrolyte membrane 2 is abutted and supported by the outer peripheral surface of the second press roller 51 (step S5). . At this time, the catalyst layer 9 formed on the electrolyte membrane 2 comes into contact with the second press roller 51. On the other hand, the support film 7 sent out from the support film unwinding roller 55 is suspended by the third press roller 52.

第２プレスローラ５１と第３プレスローラ５２とは、所定の間隔を隔てて設けられており、その間隔は電解質膜２と触媒層９と支持フィルム７との合計厚さよりも小さい。従って、電解質膜２および支持フィルム７が第２プレスローラ５１と第３プレスローラ５２との間を通過するときに、電解質膜２の第２面に支持フィルム７が押し付けられて貼り合わされる（ステップＳ６）。   The second press roller 51 and the third press roller 52 are provided at a predetermined interval, and the interval is smaller than the total thickness of the electrolyte membrane 2, the catalyst layer 9, and the support film 7. Therefore, when the electrolyte membrane 2 and the support film 7 pass between the second press roller 51 and the third press roller 52, the support film 7 is pressed against and bonded to the second surface of the electrolyte membrane 2 (step). S6).

図１０は、第２プレスローラ５１および第３プレスローラ５２によって電解質膜２に支持フィルム７が貼付される様子を示す図である。第２プレスローラ５１に巻き掛けられた電解質膜２の第２面と、第３プレスローラ５２に巻き掛けられた支持フィルム７とが接触する。このときに、電解質膜２の第２面に支持フィルム７が押し付けられる力は、第２プレスローラ５１と第３プレスローラ５２との間隔によって規定される。電解質膜２は表面に多少の粘着性を有しているため、支持フィルム７がＰＥＮ等の樹脂フィルムであっても、電解質膜２の第２面に支持フィルム７を押し付けることによって支持フィルム７を貼付することができる。支持フィルム７が片面に粘着剤を塗布した片面微粘着フィルムであれば、より確実に支持フィルム７を電解質膜２に貼付することができる。   FIG. 10 is a diagram illustrating a state in which the support film 7 is attached to the electrolyte membrane 2 by the second press roller 51 and the third press roller 52. The second surface of the electrolyte membrane 2 wound around the second press roller 51 and the support film 7 wound around the third press roller 52 come into contact with each other. At this time, the force with which the support film 7 is pressed against the second surface of the electrolyte membrane 2 is defined by the distance between the second press roller 51 and the third press roller 52. Since the electrolyte membrane 2 has some adhesiveness on the surface, even if the support film 7 is a resin film such as PEN, the support film 7 is pressed by pressing the support film 7 against the second surface of the electrolyte membrane 2. Can be affixed. If the support film 7 is a single-sided slightly adhesive film in which an adhesive is applied on one side, the support film 7 can be more reliably attached to the electrolyte membrane 2.

電解質膜２の第２面に支持フィルム７を貼付することによって、支持フィルム７付きの膜・電極接合体５が製造される。この膜・電極接合体５は、接合体巻取ローラ５６によって巻き取られることにより搬送される。この過程で、支持フィルム７付きの膜・電極接合体５は追加乾燥炉４９の内部を通過する。これにより、触媒層９の最終の仕上げ乾燥が行われる（ステップＳ７）。乾燥炉４０で触媒層９が十分には乾燥されていない場合であっても、追加乾燥炉４９によって触媒層９を確実に乾燥させることができる。追加乾燥炉４９を通過した支持フィルム７付きの膜・電極接合体５が接合体巻取ローラ５６によって巻き取られることにより、一連の膜・電極接合体５の製造プロセスが完了する（ステップＳ８）。   By attaching the support film 7 to the second surface of the electrolyte membrane 2, the membrane / electrode assembly 5 with the support film 7 is manufactured. The membrane / electrode assembly 5 is conveyed by being wound up by the joined body winding roller 56. In this process, the membrane / electrode assembly 5 with the support film 7 passes through the inside of the additional drying furnace 49. Thereby, the final finish drying of the catalyst layer 9 is performed (step S7). Even if the catalyst layer 9 is not sufficiently dried in the drying furnace 40, the additional drying furnace 49 can reliably dry the catalyst layer 9. The membrane / electrode assembly 5 with the support film 7 that has passed through the additional drying oven 49 is wound up by the assembly winding roller 56, thereby completing a series of manufacturing processes of the membrane / electrode assembly 5 (step S8). .

ところで、上記の製造装置１においては、吸着ローラ２０の外周面の一部を覆うように乾燥炉４０を設け、電極インク層８の乾燥のために吸着ローラ２０の外周面に熱風を吹き付けている。このため、多孔質セラミックスにて形成された吸着ローラ２０が徐々に蓄熱して昇温する。吸着ローラ２０が所定値を超えて高温になると、塗工ノズル３０から電解質膜２に塗工された電極インクが直ちに加熱されて急激に乾燥し、電極インク層８の表面にクラックが生じるおそれがある。   By the way, in the manufacturing apparatus 1 described above, the drying furnace 40 is provided so as to cover a part of the outer peripheral surface of the suction roller 20, and hot air is blown to the outer peripheral surface of the suction roller 20 for drying the electrode ink layer 8. . For this reason, the suction roller 20 formed of porous ceramics gradually accumulates heat and rises in temperature. When the suction roller 20 exceeds a predetermined value and becomes a high temperature, the electrode ink applied to the electrolyte membrane 2 from the coating nozzle 30 is immediately heated and rapidly dried, and there is a possibility that cracks may occur on the surface of the electrode ink layer 8. is there.

このため、吸着ローラ２０に複数の水冷管２２を設け（図３）、その水冷管２２に恒温水を流すことによって吸着ローラ２０を冷却して所定値以上に昇温するのを防いでいる。但し、多孔質セラミックスにて形成された吸着ローラ２０は熱伝導度が低い場合もあり、しかも乾燥炉４０は吸着ローラ２０の外周面に熱風を吹き付けるため、当該外周面の温度上昇を十分に抑制できない場合もあり得る。   For this reason, a plurality of water cooling tubes 22 are provided on the suction roller 20 (FIG. 3), and constant temperature water is allowed to flow through the water cooling tubes 22 to prevent the suction roller 20 from being cooled and heated to a predetermined value or more. However, the adsorption roller 20 made of porous ceramics may have a low thermal conductivity, and the drying furnace 40 blows hot air on the outer circumferential surface of the adsorption roller 20, so that the temperature rise on the outer circumferential surface is sufficiently suppressed. It may not be possible.

このような場合であっても、エアー噴出部６０（図２）から吸着ローラ２０の外周面に向けて冷却エアーを吹き付けることにより、乾燥炉４０からの熱風により蓄熱された吸着ローラ２０の外周面を冷却して除熱することができる。これにより、塗工ノズル３０から電解質膜２に塗工された電極インクが直ちに加熱されるのを防ぐことができる。また、エアー噴出部６０が吸着ローラ２０にエアーを吹き付けるとともに、周辺雰囲気を吸引することによって、吸着ローラ２０の外周面に付着した異物を取り除くことができる。   Even in such a case, the outer peripheral surface of the suction roller 20 stored by hot air from the drying furnace 40 by blowing cooling air from the air ejection part 60 (FIG. 2) toward the outer peripheral surface of the suction roller 20. The heat can be removed by cooling. Thereby, it can prevent that the electrode ink applied to the electrolyte membrane 2 from the coating nozzle 30 is heated immediately. In addition, the air ejection unit 60 blows air onto the suction roller 20 and sucks the ambient atmosphere, whereby foreign matters attached to the outer peripheral surface of the suction roller 20 can be removed.

第１実施形態においては、電解質膜巻出ローラ１２からバックシート６付きにて電解質膜２が送り出され、第１プレスローラ１１によって電解質膜２の第２面を吸着ローラ２０に吸着させた状態でバックシート６を剥離している。そして、電解質膜２を吸着ローラ２０に吸着支持した状態で搬送しつつ、電解質膜２の第１面に電極インクを塗工して電極インク層８を形成し、それに熱風を吹き付けて乾燥させて触媒層９としている。その後、吸着ローラ２０に近接配置された第２プレスローラ５１の外周面が電解質膜２の第１面に当接して支持した状態で当該電解質膜２の第２面に支持フィルム７を貼り合わせている。   In the first embodiment, the electrolyte membrane 2 is fed out from the electrolyte membrane unwinding roller 12 with the back sheet 6, and the second surface of the electrolyte membrane 2 is adsorbed to the adsorption roller 20 by the first press roller 11. The back sheet 6 is peeled off. Then, while transporting the electrolyte membrane 2 in a state where it is adsorbed and supported by the adsorption roller 20, the electrode ink is applied to the first surface of the electrolyte membrane 2 to form the electrode ink layer 8, and hot air is blown onto the first surface to dry it. The catalyst layer 9 is used. Thereafter, the support film 7 is bonded to the second surface of the electrolyte membrane 2 in a state where the outer peripheral surface of the second press roller 51 disposed close to the adsorption roller 20 is in contact with and supported by the first surface of the electrolyte membrane 2. Yes.

従って、電解質膜巻出ローラ１２から吸着ローラ２０を経て接合体巻取ローラ５６に至るまでロール・ツー・ロール（roll-to-roll）で搬送される電解質膜２は、常に何らかの部材によって連続的に支持されている。具体的には、初期段階では電解質膜２の第１面がバックシート６によって支持され、バックシート６が剥離されるときには電解質膜２の第２面が吸着ローラ２０の外周面によって支持され、触媒層９の乾燥後に吸着ローラ２０から離れるときには電解質膜２の第１面が第２プレスローラ５１によって支持されている。さらに、第２プレスローラ５１の外周面に電解質膜２の第１面が当接支持された状態で電解質膜２の第２面に支持フィルム７が貼り合わされて接合体巻取ローラ５６に巻き取られる。   Therefore, the electrolyte membrane 2 conveyed by roll-to-roll from the electrolyte membrane unwinding roller 12 through the suction roller 20 to the joined body winding roller 56 is always continuously formed by some member. It is supported by. Specifically, in the initial stage, the first surface of the electrolyte membrane 2 is supported by the back sheet 6, and when the back sheet 6 is peeled off, the second surface of the electrolyte membrane 2 is supported by the outer peripheral surface of the adsorption roller 20, and the catalyst When the layer 9 is separated from the adsorption roller 20 after drying, the first surface of the electrolyte membrane 2 is supported by the second press roller 51. Further, the support film 7 is bonded to the second surface of the electrolyte membrane 2 in a state where the first surface of the electrolyte membrane 2 is in contact with and supported by the outer peripheral surface of the second press roller 51, and is wound around the joined body winding roller 56. It is done.

既述したように、製造装置１にて使用される電解質膜２は、非常に薄くて機械的強度が弱く、大気中の少量の湿気によっても容易に膨潤する一方で湿度が低くなると収縮するという特性を有しており、極めて変形しやすい。何らの支持もしていない電解質膜２に電極インクを塗布すると、電極インクに含まれる溶媒によって電解質膜２が膨潤し、電極インクが乾燥されるときには電解質膜２も収縮する。また、乾燥炉４０で触媒層９が十分には乾燥されていない場合には、乾燥炉４０での乾燥処理後にも電解質膜２が膨潤・収縮にすることがある。電解質膜２が膨潤・収縮すると、電解質膜２に皺やピンホールが発生するおそれがある。すなわち、特に、溶媒を含む電極インクが塗工された以降において、電解質膜２の膨潤・収縮が生じやすく、皺やピンホールの発生が問題となる。電解質膜２にこのような皺やピンホールが発生すると、燃料電池の発電性能を低下させる要因となる。   As described above, the electrolyte membrane 2 used in the manufacturing apparatus 1 is very thin and weak in mechanical strength, and easily swells even with a small amount of moisture in the atmosphere, while shrinking when the humidity is low. It has characteristics and is very easy to deform. When the electrode ink is applied to the electrolyte membrane 2 that is not supported at all, the electrolyte membrane 2 is swollen by the solvent contained in the electrode ink, and the electrolyte membrane 2 is also contracted when the electrode ink is dried. In addition, when the catalyst layer 9 is not sufficiently dried in the drying furnace 40, the electrolyte membrane 2 may swell / shrink even after the drying process in the drying furnace 40. When the electrolyte membrane 2 swells and contracts, wrinkles and pinholes may occur in the electrolyte membrane 2. That is, in particular, after the electrode ink containing a solvent is applied, the electrolyte membrane 2 tends to swell and shrink, and the generation of wrinkles and pinholes becomes a problem. When such wrinkles and pinholes are generated in the electrolyte membrane 2, it becomes a factor of deteriorating the power generation performance of the fuel cell.

本実施形態においては、電極インクを塗工するときには電解質膜２を吸着ローラ２０によって吸着支持するとともに、その後に電解質膜２が吸着ローラ２０から離れた後も第２プレスローラ５１および支持フィルム７によって電解質膜２を連続的に支持している。従って、電極インクの塗工時以降の搬送全体にわたって電解質膜２の膨潤・収縮に起因した変形を抑制することができ、皺やピンホールの発生を防止することができる。その結果、本発明に係る製造装置１によって製造された膜・電極接合体５を使用した燃料電池の発電性能の低下を防止することができる。   In this embodiment, when the electrode ink is applied, the electrolyte membrane 2 is adsorbed and supported by the adsorption roller 20, and then the second press roller 51 and the support film 7 after the electrolyte membrane 2 is separated from the adsorption roller 20. The electrolyte membrane 2 is continuously supported. Accordingly, deformation due to swelling / shrinkage of the electrolyte membrane 2 can be suppressed over the entire conveyance after the application of the electrode ink, and generation of wrinkles and pinholes can be prevented. As a result, it is possible to prevent a decrease in the power generation performance of the fuel cell using the membrane / electrode assembly 5 manufactured by the manufacturing apparatus 1 according to the present invention.

また、製造装置１では、電極インクの塗工時以降のみならず、電解質膜２が電解質膜巻出ローラ１２から送り出されてから接合体巻取ローラ５６に巻き取られるまで常に何らかの部材によって連続的に支持されている。このため、膜・電極接合体５の一連の製造工程の全体にわたって電解質膜２の膨潤・収縮に起因した変形を抑制することができ、皺やピンホールの発生を防止することができる。   Further, in the manufacturing apparatus 1, not only after application of the electrode ink but also continuously by some member from when the electrolyte membrane 2 is fed from the electrolyte membrane unwinding roller 12 until it is wound around the joined body winding roller 56. It is supported by. For this reason, the deformation | transformation resulting from the swelling and shrinkage | contraction of the electrolyte membrane 2 can be suppressed over the whole series of manufacturing processes of the membrane electrode assembly 5, and generation | occurrence | production of a wrinkle and a pinhole can be prevented.

＜２．第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第１実施形態では、電解質膜２の片面に電極インクを塗工して触媒層９を形成していたが、第２実施形態においては、片面に触媒層９が形成された電解質膜２の反対面に電極インクを塗工して触媒層９を形成する。電解質膜２の両面にアノードおよびカソードの触媒層９を形成することによって、固体高分子形燃料電池の膜・電極接合体５として機能することとなる。 <2. Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, the electrode layer is applied to one side of the electrolyte membrane 2 to form the catalyst layer 9. However, in the second embodiment, the opposite side of the electrolyte membrane 2 having the catalyst layer 9 formed on one side. Electrode ink is applied to the surface to form the catalyst layer 9. By forming the anode and cathode catalyst layers 9 on both surfaces of the electrolyte membrane 2, it functions as the membrane-electrode assembly 5 of the polymer electrolyte fuel cell.

図１１は、第２実施形態の複合膜の製造装置１ａの側面図である。同図において、第１実施形態と同一の要素については同一の符号を付している。第２実施形態の製造装置１ａが第１実施形態の製造装置１と相違するのは、画像処理ユニット７０を備えている点である。画像処理ユニット７０は、電解質膜巻出ローラ１２と剥離部１０の第１プレスローラ１１との間のいずれかの位置に設けられている（第２実施形態では、補助ローラ１３と第１プレスローラ１１との間）。画像処理ユニット７０は、撮像カメラおよび画像データ解析機器を備えており、電解質膜巻出ローラ１２から送り出されて剥離部１０に向けて搬送される電解質膜２の表面を撮像カメラにて撮像する。画像処理ユニット７０は、撮像カメラが撮像して得た画像データに所定の画像処理を施して電解質膜２上における触媒層９の形成位置を特定する。画像処理ユニット７０による解析結果は制御部９０に伝達される。画像処理ユニット７０を除く第２実施形態の製造装置１ａの残余の構成は第１実施形態の製造装置１と同じである。   FIG. 11 is a side view of the composite film manufacturing apparatus 1a of the second embodiment. In the figure, the same elements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. The manufacturing apparatus 1a of the second embodiment is different from the manufacturing apparatus 1 of the first embodiment in that an image processing unit 70 is provided. The image processing unit 70 is provided at any position between the electrolyte membrane unwinding roller 12 and the first press roller 11 of the peeling unit 10 (in the second embodiment, the auxiliary roller 13 and the first press roller). 11). The image processing unit 70 includes an imaging camera and an image data analysis device, and images the surface of the electrolyte membrane 2 fed from the electrolyte membrane unwinding roller 12 and conveyed toward the peeling unit 10 with the imaging camera. The image processing unit 70 performs predetermined image processing on the image data obtained by the imaging camera to identify the formation position of the catalyst layer 9 on the electrolyte membrane 2. The analysis result by the image processing unit 70 is transmitted to the control unit 90. The remaining configuration of the manufacturing apparatus 1a of the second embodiment excluding the image processing unit 70 is the same as that of the manufacturing apparatus 1 of the first embodiment.

第２実施形態の製造装置１ａにおける処理手順も第１実施形態と同様である（図５参照）。但し、第２実施形態では、既に片面に触媒層９が形成された電解質膜２の反対面に電極インクを塗工する。このため、電解質膜巻出ローラ１２には、片面に触媒層９が形成された電解質膜２の反対面にバックシート６が貼り付けられたものが巻回されている。例えば、第１実施形態にて第１面に触媒層９が形成された電解質膜２の第２面に支持フィルム７が貼り合わされて接合体巻取ローラ５６に巻き取られたものを、そのまま電解質膜巻出ローラ１２から巻き出すようにしても良い。支持フィルム７とバックシート６とは同じものであっても良く、第１実施形態にて製造された膜・電極接合体５をそのまま第２実施形態にて電解質膜巻出ローラ１２から巻き出す素材とすることが可能である。   The processing procedure in the manufacturing apparatus 1a of the second embodiment is the same as that of the first embodiment (see FIG. 5). However, in the second embodiment, electrode ink is applied to the opposite surface of the electrolyte membrane 2 on which the catalyst layer 9 has already been formed on one side. For this reason, the electrolyte membrane unwinding roller 12 is wound with a back sheet 6 attached to the opposite surface of the electrolyte membrane 2 having the catalyst layer 9 formed on one side. For example, in the first embodiment, the support film 7 is bonded to the second surface of the electrolyte membrane 2 having the catalyst layer 9 formed on the first surface, and is wound around the joined body winding roller 56 as it is. The film may be unwound from the film unwinding roller 12. The support film 7 and the back sheet 6 may be the same, and the membrane / electrode assembly 5 manufactured in the first embodiment is unwound from the electrolyte membrane unwinding roller 12 as it is in the second embodiment. Is possible.

図１２は、電解質膜巻出ローラ１２から巻き出されたバックシート６付きの電解質膜２の断面図である。電解質膜２の第１面には断続的に触媒層９が形成されるとともに、第２面にバックシート６が貼り合わされている。電解質膜巻出ローラ１２から連続的に引き出されたバックシート６付きの電解質膜２は、補助ローラ１３に懸架され、剥離部１０の第１プレスローラ１１へと送り出される。   FIG. 12 is a cross-sectional view of the electrolyte membrane 2 with the back sheet 6 unwound from the electrolyte membrane unwinding roller 12. The catalyst layer 9 is intermittently formed on the first surface of the electrolyte membrane 2, and the back sheet 6 is bonded to the second surface. The electrolyte membrane 2 with the back sheet 6 continuously drawn out from the electrolyte membrane unwinding roller 12 is suspended on the auxiliary roller 13 and sent out to the first press roller 11 of the peeling portion 10.

電解質膜２が電解質膜巻出ローラ１２から剥離部１０へと送り出される過程において、画像処理ユニット７０によって電解質膜２の第１面が撮像され、画像処理により電解質膜２上における触媒層９の形成位置が特定される。画像処理ユニット７０によって特定された触媒層９の形成位置は制御部９０に伝達される。画像処理ユニット７０は、連続して或いは短い周期で断続的に電解質膜２の第１面を撮像しており、全ての触媒層９についてその形成位置を特定する。   In the process of sending the electrolyte membrane 2 from the electrolyte membrane unwinding roller 12 to the peeling portion 10, the first surface of the electrolyte membrane 2 is imaged by the image processing unit 70, and the catalyst layer 9 is formed on the electrolyte membrane 2 by image processing. A location is identified. The formation position of the catalyst layer 9 specified by the image processing unit 70 is transmitted to the control unit 90. The image processing unit 70 images the first surface of the electrolyte membrane 2 continuously or intermittently with a short period, and identifies the formation positions of all the catalyst layers 9.

剥離部１０では、第１プレスローラ１１によって電解質膜２の第１面を吸着ローラ２０に押し付けることにより、第２面からバックシート６を剥離して電解質膜２を吸着ローラ２０に吸着支持させる。換言すれば、第１プレスローラ１１は、吸着ローラ２０に電解質膜２の第１面が吸着された状態で第２面からバックシート６を剥離する。第１実施形態にて製造された膜・電極接合体５をそのまま第２実施形態に使用した場合には、電解質膜２の表裏が逆向きに吸着ローラ２０に吸着支持されることとなる。   In the peeling unit 10, the first sheet of the electrolyte membrane 2 is pressed against the adsorption roller 20 by the first press roller 11, whereby the back sheet 6 is separated from the second surface and the electrolyte membrane 2 is adsorbed and supported by the adsorption roller 20. In other words, the first press roller 11 peels the back sheet 6 from the second surface in a state where the first surface of the electrolyte membrane 2 is adsorbed to the adsorption roller 20. When the membrane / electrode assembly 5 manufactured in the first embodiment is used as it is in the second embodiment, the front and back of the electrolyte membrane 2 are adsorbed and supported by the adsorption roller 20 in the opposite direction.

電解質膜２の第１面を吸着支持した吸着ローラ２０がＹ軸方向に沿った中心軸を回転中心として回転することにより、バックシート６が剥離された電解質膜２が吸着ローラ２０の外周面に支持されて搬送される。一方、電解質膜２から剥離されたバックシート６は、バックシート巻取ローラ１４によって巻き取られる。   The adsorption roller 20 that adsorbs and supports the first surface of the electrolyte membrane 2 rotates about the central axis along the Y-axis direction, so that the electrolyte membrane 2 from which the back sheet 6 has been peeled is placed on the outer circumferential surface of the adsorption roller 20. Supported and transported. On the other hand, the back sheet 6 peeled off from the electrolyte membrane 2 is taken up by the back sheet take-up roller 14.

次に、吸着ローラ２０に吸着支持されて搬送される電解質膜２の第２面には、塗工ノズル３０から電極インクが塗工される。第２実施形態においては、電解質膜２の第１面に既に形成されている触媒層９と逆極性の電極インクを第２面に塗工する。例えば、電解質膜２の第１面にカソードの触媒層９が形成されている場合には、アノード用の電極インクを電解質膜２の第２面に塗工する。逆に、電解質膜２の第１面にアノードの触媒層９が形成されている場合には、カソード用の電極インクを電解質膜２の第２面に塗工する。   Next, electrode ink is applied from the coating nozzle 30 onto the second surface of the electrolyte membrane 2 that is conveyed while being supported by the adsorption roller 20. In the second embodiment, electrode ink having a polarity opposite to that of the catalyst layer 9 already formed on the first surface of the electrolyte membrane 2 is applied to the second surface. For example, when the cathode catalyst layer 9 is formed on the first surface of the electrolyte membrane 2, anode electrode ink is applied to the second surface of the electrolyte membrane 2. Conversely, when the anode catalyst layer 9 is formed on the first surface of the electrolyte membrane 2, the cathode electrode ink is applied to the second surface of the electrolyte membrane 2.

また、第２実施形態では、画像処理ユニット７０による触媒層９の形成位置の特定結果に基づいて、その触媒層９の形成位置の対応する電解質膜２の第２面に塗工ノズル３０から電極インクを間欠塗工するように制御部９０が塗工制御を行う。具体的には、電解質膜２の搬送方向における位置合わせについては、制御部９０が塗工ノズル３０からの電極インクの吐出タイミングを制御する。また、電解質膜２の幅方向における位置合わせについては、制御部９０が塗工ノズル３０のＹ軸方向位置を調整する。   In the second embodiment, on the basis of the result of specifying the formation position of the catalyst layer 9 by the image processing unit 70, the electrode from the coating nozzle 30 is applied to the second surface of the electrolyte membrane 2 corresponding to the formation position of the catalyst layer 9. The control unit 90 performs coating control so as to intermittently apply ink. Specifically, for the alignment in the transport direction of the electrolyte membrane 2, the control unit 90 controls the discharge timing of the electrode ink from the coating nozzle 30. Moreover, about the position alignment in the width direction of the electrolyte membrane 2, the control part 90 adjusts the Y-axis direction position of the coating nozzle 30. FIG.

図１３は、触媒層９に対応する反対面に電極インクが間欠塗工された電解質膜２の断面図である。同図に示すように、第１面に形成された触媒層９の形成位置に対応する電解質膜２の第２面に電極インクが塗工されて電極インク層８が形成される。なお、電解質膜２の第２面に形成する電極インク層８の位置は、触媒層９の形成位置に完全に対応するものでなくても良く、若干ずれていても良い。   FIG. 13 is a cross-sectional view of the electrolyte membrane 2 in which electrode ink is intermittently applied to the opposite surface corresponding to the catalyst layer 9. As shown in the figure, electrode ink is applied to the second surface of the electrolyte membrane 2 corresponding to the formation position of the catalyst layer 9 formed on the first surface to form the electrode ink layer 8. The position of the electrode ink layer 8 formed on the second surface of the electrolyte membrane 2 may not completely correspond to the position where the catalyst layer 9 is formed, or may be slightly shifted.

次いで、吸着ローラ２０の回転によって、電極インク層８が乾燥炉４０に対向する位置にまで搬送され、電極インク層８の乾燥処理が行われる。電極インク層８の乾燥処理は、第１実施形態と同様であり、乾燥炉４０から電極インク層８に熱風を吹き付けることによって行われる。熱風が吹き付けられることによって電極インク層８が加熱されて溶媒成分が揮発し、電極インク層８が乾燥される。溶媒成分が揮発することによって電極インク層８が乾燥されて触媒層９となる。   Next, by rotation of the suction roller 20, the electrode ink layer 8 is conveyed to a position facing the drying furnace 40, and the electrode ink layer 8 is dried. The drying process of the electrode ink layer 8 is the same as in the first embodiment, and is performed by blowing hot air from the drying furnace 40 to the electrode ink layer 8. By blowing hot air, the electrode ink layer 8 is heated to evaporate the solvent component, and the electrode ink layer 8 is dried. When the solvent component is volatilized, the electrode ink layer 8 is dried and becomes the catalyst layer 9.

また、乾燥炉４０の３つの乾燥ゾーン４１，４２，４３は、吸着ローラ２０による電解質膜２の搬送方向の上流側から下流側に向けて熱風温度（乾燥温度）を順次に高くしている。これにより、電極インク層８が段階的に乾燥されることとなり、乾燥処理時のクラックの発生を防止することができる。   The three drying zones 41, 42, and 43 of the drying furnace 40 sequentially increase the hot air temperature (drying temperature) from the upstream side to the downstream side in the conveying direction of the electrolyte membrane 2 by the adsorption roller 20. Thereby, the electrode ink layer 8 is dried stepwise, and the generation of cracks during the drying process can be prevented.

図１４は、両面に触媒層９が形成された電解質膜２の断面図である。電解質膜２の第１面に触媒層９が形成されるとともに、それとは逆極性の触媒層９が第２面に形成される。第２面の触媒層９は第１面における触媒層９の形成位置に対応する位置に形成されるため、図１４に示すように、カソードおよびアノードの触媒層９に電解質膜２が挟み込まれることとなる。   FIG. 14 is a cross-sectional view of the electrolyte membrane 2 having the catalyst layer 9 formed on both sides. A catalyst layer 9 is formed on the first surface of the electrolyte membrane 2, and a catalyst layer 9 having the opposite polarity is formed on the second surface. Since the catalyst layer 9 on the second surface is formed at a position corresponding to the formation position of the catalyst layer 9 on the first surface, the electrolyte membrane 2 is sandwiched between the cathode and anode catalyst layers 9 as shown in FIG. It becomes.

次に、吸着ローラ２０のさらなる回転によって、乾燥後の触媒層９が貼付部５０に到達する。第２面に触媒層９が形成された電解質膜２が貼付部５０に到達すると、電解質膜２は吸着ローラ２０から剥離されて第２プレスローラ５１によって懸架される。すなわち、電解質膜２の第１面が吸着ローラ２０の外周面から剥離されるとともに、電解質膜２の第２面が第２プレスローラ５１の外周面によって当接支持されるのである。一方、支持フィルム巻出ローラ５５から送り出された支持フィルム７は、第３プレスローラ５２に懸架される。   Next, the dried catalyst layer 9 reaches the pasting portion 50 by further rotation of the suction roller 20. When the electrolyte membrane 2 having the catalyst layer 9 formed on the second surface reaches the attaching portion 50, the electrolyte membrane 2 is peeled off from the adsorption roller 20 and suspended by the second press roller 51. That is, the first surface of the electrolyte membrane 2 is peeled off from the outer peripheral surface of the adsorption roller 20, and the second surface of the electrolyte membrane 2 is abutted and supported by the outer peripheral surface of the second press roller 51. On the other hand, the support film 7 sent out from the support film unwinding roller 55 is suspended by the third press roller 52.

両面に触媒層９が形成された電解質膜２および支持フィルム７が第２プレスローラ５１と第３プレスローラ５２との間を通過するときに、電解質膜２の第１面に支持フィルム７が押し付けられて貼り合わされる。図１５は、支持フィルム７が貼り合わされた電解質膜２の断面図である。第２プレスローラ５１に巻き掛けられた電解質膜２の第１面と、第３プレスローラ５２に巻き掛けられた支持フィルム７とが接触する。このときに、電解質膜２の第１面に支持フィルム７が押し付けられる力は、第２プレスローラ５１と第３プレスローラ５２との間隔によって規定される。電解質膜２の第１面に支持フィルム７を押し付けることにより、電解質膜２の第１面に支持フィルム７が貼り合わされて支持フィルム７付きの膜・電極接合体５が製造される。なお、図１５では、触媒層９の厚さを誇張して描いているが、実際には３μｍ〜５０μｍの極めて薄いものであるため、触媒層９の上から電解質膜２の第１面に支持フィルム７を適切に貼付することが可能である。   When the electrolyte membrane 2 having the catalyst layer 9 formed on both sides and the support film 7 pass between the second press roller 51 and the third press roller 52, the support film 7 is pressed against the first surface of the electrolyte membrane 2. And pasted together. FIG. 15 is a cross-sectional view of the electrolyte membrane 2 to which the support film 7 is bonded. The first surface of the electrolyte membrane 2 wound around the second press roller 51 comes into contact with the support film 7 wound around the third press roller 52. At this time, the force with which the support film 7 is pressed against the first surface of the electrolyte membrane 2 is defined by the distance between the second press roller 51 and the third press roller 52. By pressing the support film 7 against the first surface of the electrolyte membrane 2, the support film 7 is bonded to the first surface of the electrolyte membrane 2, and the membrane / electrode assembly 5 with the support film 7 is manufactured. In FIG. 15, the thickness of the catalyst layer 9 is exaggerated, but since it is actually very thin, 3 μm to 50 μm, it is supported on the first surface of the electrolyte membrane 2 from above the catalyst layer 9. It is possible to apply the film 7 appropriately.

支持フィルム７付きの膜・電極接合体５は、追加乾燥炉４９の内部を通過してから接合体巻取ローラ５６によって巻き取られる。膜・電極接合体５が追加乾燥炉４９の内部を通過するときに、触媒層９の最終の仕上げ乾燥が行われる。支持フィルム７付きの膜・電極接合体５が接合体巻取ローラ５６によって巻き取られることにより、一連の膜・電極接合体５の製造プロセスが完了する。   The membrane / electrode assembly 5 with the support film 7 passes through the inside of the additional drying furnace 49 and is wound up by the bonded body winding roller 56. When the membrane / electrode assembly 5 passes through the additional drying furnace 49, the final finishing drying of the catalyst layer 9 is performed. When the membrane / electrode assembly 5 with the support film 7 is wound up by the assembly winding roller 56, a series of manufacturing processes of the membrane / electrode assembly 5 is completed.

第２実施形態においても、電極インクを塗工するときには電解質膜２を吸着ローラ２０によって吸着支持するとともに、その後に電解質膜２が吸着ローラ２０から離れた後も第２プレスローラ５１および支持フィルム７によって電解質膜２を連続的に支持している。従って、電極インクの塗工時以降の搬送全体にわたって電解質膜２の膨潤・収縮に起因した変形を抑制することができ、皺やピンホールの発生を防止することができる。その結果、本発明に係る製造装置１ａによって製造された膜・電極接合体５を使用した燃料電池の発電性能の低下を防止することができる。   Also in the second embodiment, when the electrode ink is applied, the electrolyte membrane 2 is adsorbed and supported by the adsorption roller 20, and then the second press roller 51 and the support film 7 after the electrolyte membrane 2 is separated from the adsorption roller 20. Thus, the electrolyte membrane 2 is continuously supported. Accordingly, deformation due to swelling / shrinkage of the electrolyte membrane 2 can be suppressed over the entire conveyance after the application of the electrode ink, and generation of wrinkles and pinholes can be prevented. As a result, it is possible to prevent a decrease in power generation performance of the fuel cell using the membrane / electrode assembly 5 manufactured by the manufacturing apparatus 1a according to the present invention.

また、第２実施形態の製造装置１ａでは、電極インクの塗工時以降のみならず、電解質膜２が電解質膜巻出ローラ１２から送り出されてから接合体巻取ローラ５６に巻き取られるまで常に何らかの部材によって連続的に支持されている。このため、膜・電極接合体５の一連の製造工程の全体にわたって電解質膜２の膨潤・収縮に起因した変形を抑制することができ、皺やピンホールの発生を防止することができる。   Further, in the manufacturing apparatus 1a of the second embodiment, not only after the application of the electrode ink, but always from the time when the electrolyte membrane 2 is fed from the electrolyte membrane unwinding roller 12 to the time when it is wound around the joined body winding roller 56. It is continuously supported by some member. For this reason, the deformation | transformation resulting from the swelling and shrinkage | contraction of the electrolyte membrane 2 can be suppressed over the whole series of manufacturing processes of the membrane electrode assembly 5, and generation | occurrence | production of a wrinkle and a pinhole can be prevented.

＜３．第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態においては、電解質膜２の片面に電極インクを２回塗工して乾燥処理を行う。図１６は、第３実施形態の複合膜の製造装置１ｂの側面図である。同図において、第１実施形態と同一の要素については同一の符号を付している。第３実施形態の製造装置１ｂが第１実施形態の製造装置１と相違するのは、２つの塗工ノズル３０，１３０を備えている点である。 <3. Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the third embodiment, electrode ink is applied twice on one surface of the electrolyte membrane 2 and a drying process is performed. FIG. 16 is a side view of the composite film manufacturing apparatus 1b of the third embodiment. In the figure, the same elements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. The manufacturing apparatus 1b of the third embodiment is different from the manufacturing apparatus 1 of the first embodiment in that two coating nozzles 30 and 130 are provided.

製造装置１ｂの塗工ノズル３０および塗工液供給機構３５は、第１実施形態と同様のものである。第３実施形態の製造装置１ｂは、さらに塗工ノズル１３０を備える。塗工ノズル１３０は、吸着ローラ２０による電解質膜２の搬送方向において、塗工ノズル３０よりも下流側に乾燥炉４０を分断するように設けられている。すなわち、塗工ノズル１３０を挟んで前後に乾燥炉４０が設けられている。例えば、乾燥炉４０の３つの乾燥ゾーンのうちの１つを塗工ノズル１３０よりも上流側に配置するとともに、２つを塗工ノズル１３０よりも下流側に配置するようにすれば良い。   The coating nozzle 30 and the coating liquid supply mechanism 35 of the manufacturing apparatus 1b are the same as those in the first embodiment. The manufacturing apparatus 1b of the third embodiment further includes a coating nozzle 130. The coating nozzle 130 is provided so as to divide the drying furnace 40 downstream of the coating nozzle 30 in the conveying direction of the electrolyte membrane 2 by the adsorption roller 20. That is, the drying furnace 40 is provided before and after the coating nozzle 130. For example, one of the three drying zones of the drying furnace 40 may be disposed upstream of the coating nozzle 130 and two may be disposed downstream of the coating nozzle 130.

塗工ノズル１３０および塗工液供給機構１３５の構成自体は、塗工ノズル３０および塗工液供給機構３５と同じである。すなわち、塗工ノズル１３０は、先端にスリット状の吐出口を備えたスリットノズルである。塗工液供給機構１３５は、電極インクを貯留するタンクや開閉バルブを備え、塗工ノズル１３０に電極インクを送給する。２つの塗工ノズル３０，１３０を備えている点を除く第３実施形態の製造装置１ｂの残余の構成は第１実施形態の製造装置１と同じである。   The configuration itself of the coating nozzle 130 and the coating liquid supply mechanism 135 is the same as that of the coating nozzle 30 and the coating liquid supply mechanism 35. That is, the coating nozzle 130 is a slit nozzle having a slit-like discharge port at the tip. The coating liquid supply mechanism 135 includes a tank for storing electrode ink and an opening / closing valve, and supplies the electrode ink to the coating nozzle 130. The remaining configuration of the manufacturing apparatus 1b of the third embodiment, except that the two coating nozzles 30 and 130 are provided, is the same as that of the manufacturing apparatus 1 of the first embodiment.

第３実施形態の製造装置１ｂにおける処理手順については、第１実施形態と概ね同じである。まず、吸着ローラ２０に電解質膜２の第２面が吸着された状態でバックシート６が第１面から剥離され、吸着ローラ２０によって吸着支持されて搬送される電解質膜２の第１面に塗工ノズル３０から１回目の電極インクが間欠塗工されるまでの工程は第１実施形態と全く同様である。   About the process sequence in the manufacturing apparatus 1b of 3rd Embodiment, it is substantially the same as 1st Embodiment. First, the back sheet 6 is peeled off from the first surface in a state where the second surface of the electrolyte membrane 2 is adsorbed to the adsorption roller 20, and is applied to the first surface of the electrolyte membrane 2 that is adsorbed and supported by the adsorption roller 20. The process from the process nozzle 30 until the first electrode ink is intermittently applied is exactly the same as in the first embodiment.

次いで、吸着ローラ２０の回転によって、電極インク層８が前段の乾燥炉４０（塗工ノズル１３０よりも上流側の乾燥炉４０）に対向する位置にまで搬送され、１回目の電極インクの塗工によって形成された電極インク層８の乾燥処理が行われる。この乾燥処理では、電極インク層８を完全に乾燥させなくても良く、表面が触診で付かない程度に乾燥させておけば良い。   Next, the rotation of the suction roller 20 causes the electrode ink layer 8 to be conveyed to a position facing the preceding drying furnace 40 (the drying furnace 40 upstream of the coating nozzle 130), and the first application of the electrode ink. The electrode ink layer 8 formed by the above is dried. In this drying process, the electrode ink layer 8 may not be completely dried, and may be dried to the extent that the surface is not touched.

第３実施形態では、１回目の電極インクの塗工によって電解質膜２の第１面に形成された電極インク層８の上に、さらに塗工ノズル１３０から２回目の電極インクの間欠塗工を行う。これにより、電解質膜２の第１面には電極インク層８が二重に積層されることとなる。   In the third embodiment, on the electrode ink layer 8 formed on the first surface of the electrolyte membrane 2 by the first application of the electrode ink, the second intermittent application of the electrode ink is further performed from the application nozzle 130. Do. As a result, the electrode ink layer 8 is double stacked on the first surface of the electrolyte membrane 2.

吸着ローラ２０の回転によって、電解質膜２の第１面に二重に積層された電極インク層８が後段の乾燥炉４０（塗工ノズル１３０よりも下流側の乾燥炉４０）に対向する位置にまで搬送され、電極インク層８の乾燥処理が行われる。乾燥炉４０から電極インク層８に熱風を吹き付けることによって電極インク層８が加熱されて溶媒成分が揮発し、積層された電極インク層８が乾燥される。溶媒成分が揮発することによって電極インク層８が乾燥されて二重に積層された触媒層９となる。   Due to the rotation of the suction roller 20, the electrode ink layer 8 that is doubly laminated on the first surface of the electrolyte membrane 2 is positioned at a position facing the drying oven 40 (the drying oven 40 on the downstream side of the coating nozzle 130). The electrode ink layer 8 is dried. By blowing hot air from the drying furnace 40 to the electrode ink layer 8, the electrode ink layer 8 is heated, the solvent component is volatilized, and the laminated electrode ink layer 8 is dried. When the solvent component is volatilized, the electrode ink layer 8 is dried to form a double stacked catalyst layer 9.

その後、吸着ローラ２０のさらなる回転によって、乾燥後の触媒層９が貼付部５０に到達し、電解質膜２の第２面に支持フィルム７が押し付けられて貼り合わされるが、この工程は第１実施形態と同様である。図１７は、第１面に触媒層９が積層された電解質膜２の第２面に支持フィルム７が貼り合わされた電解質膜２の断面図である。第１実施形態と同様に、電解質膜２の第１面に支持フィルム７を押し付けることにより、電解質膜２の第１面に支持フィルム７が貼り合わされて支持フィルム７付きの膜・電極接合体５が製造される。   Thereafter, by further rotation of the adsorption roller 20, the dried catalyst layer 9 reaches the affixing portion 50, and the support film 7 is pressed and adhered to the second surface of the electrolyte membrane 2. This step is the first implementation. It is the same as the form. FIG. 17 is a cross-sectional view of the electrolyte membrane 2 in which the support film 7 is bonded to the second surface of the electrolyte membrane 2 in which the catalyst layer 9 is laminated on the first surface. Similar to the first embodiment, the support film 7 is pressed against the first surface of the electrolyte membrane 2 so that the support film 7 is bonded to the first surface of the electrolyte membrane 2 and the membrane / electrode assembly 5 with the support film 7 is attached. Is manufactured.

そして、支持フィルム７付きの膜・電極接合体５は、追加乾燥炉４９の内部を通過してから接合体巻取ローラ５６によって巻き取られる。膜・電極接合体５が追加乾燥炉４９の内部を通過するときに、積層された触媒層９の最終の仕上げ乾燥が行われる。支持フィルム７付きの膜・電極接合体５が接合体巻取ローラ５６によって巻き取られることにより、一連の膜・電極接合体５の製造プロセスが完了する。   The membrane / electrode assembly 5 with the support film 7 passes through the additional drying furnace 49 and is wound up by the bonded body winding roller 56. When the membrane / electrode assembly 5 passes through the inside of the additional drying furnace 49, final finishing drying of the laminated catalyst layer 9 is performed. When the membrane / electrode assembly 5 with the support film 7 is wound up by the assembly winding roller 56, a series of manufacturing processes of the membrane / electrode assembly 5 is completed.

第３実施形態においても、電極インクを塗工するときには電解質膜２を吸着ローラ２０によって吸着支持するとともに、その後に電解質膜２が吸着ローラ２０から離れた後も第２プレスローラ５１および支持フィルム７によって電解質膜２を連続的に支持している。従って、電極インクの１回目の塗工時以降の搬送全体にわたって電解質膜２の膨潤・収縮に起因した変形を抑制することができ、皺やピンホールの発生を防止することができる。その結果、本発明に係る製造装置１ｂによって製造された膜・電極接合体５を使用した燃料電池の発電性能の低下を防止することができる。   Also in the third embodiment, when the electrode ink is applied, the electrolyte membrane 2 is adsorbed and supported by the adsorption roller 20, and the second press roller 51 and the support film 7 after the electrolyte membrane 2 is separated from the adsorption roller 20 thereafter. Thus, the electrolyte membrane 2 is continuously supported. Therefore, deformation due to swelling / shrinkage of the electrolyte membrane 2 can be suppressed over the entire conveyance after the first application of the electrode ink, and generation of wrinkles and pinholes can be prevented. As a result, it is possible to prevent a decrease in power generation performance of the fuel cell using the membrane / electrode assembly 5 manufactured by the manufacturing apparatus 1b according to the present invention.

また、第３実施形態の製造装置１ｂでは、電極インクの塗工時以降のみならず、電解質膜２が電解質膜巻出ローラ１２から送り出されてから接合体巻取ローラ５６に巻き取られるまで常に何らかの部材によって連続的に支持されている。このため、膜・電極接合体５の一連の製造工程の全体にわたって電解質膜２の膨潤・収縮に起因した変形を抑制することができ、皺やピンホールの発生を防止することができる。   Further, in the manufacturing apparatus 1b of the third embodiment, not only after the application of the electrode ink but also from the time when the electrolyte membrane 2 is fed from the electrolyte membrane unwinding roller 12 to the time when it is wound around the joined body winding roller 56. It is continuously supported by some member. For this reason, the deformation | transformation resulting from the swelling and shrinkage | contraction of the electrolyte membrane 2 can be suppressed over the whole series of manufacturing processes of the membrane electrode assembly 5, and generation | occurrence | production of a wrinkle and a pinhole can be prevented.

＜４．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記各実施形態においては、第１プレスローラ１１および第２プレスローラ５１は、吸着ローラ２０の外周面から所定の間隔を隔てて近接するように設置されていたが、これらを吸着ローラ２０の外周面に接触して配置するようにしても良い。同様に、第３プレスローラ５２を第２プレスローラ５１に接触して配置するようにしても良い。これらのローラを互いに接触するように配置しても、電解質膜２が電解質膜巻出ローラ１２から送り出されてから接合体巻取ローラ５６に巻き取られるまで常に何らかの部材によって連続的に支持されることとなるため、電解質膜２の膨潤・収縮に起因した変形を抑制することができる。但し、ローラを互いに接触するように配置した場合には、電解質膜２や触媒層９に上記実施形態よりも強い力が作用することとなる。 <4. Modification>
While the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be modified in various ways other than those described above without departing from the spirit of the present invention. For example, in each of the above embodiments, the first press roller 11 and the second press roller 51 are installed so as to be close to the outer peripheral surface of the suction roller 20 with a predetermined interval. You may make it arrange | position in contact with the outer peripheral surface of this. Similarly, the third press roller 52 may be disposed in contact with the second press roller 51. Even if these rollers are arranged so as to be in contact with each other, the electrolyte membrane 2 is always continuously supported by some member from the time when the electrolyte membrane 2 is fed from the electrolyte membrane unwinding roller 12 until it is wound around the joined body winding roller 56. Therefore, deformation due to swelling / shrinkage of the electrolyte membrane 2 can be suppressed. However, when the rollers are arranged so as to be in contact with each other, a stronger force than the above embodiment acts on the electrolyte membrane 2 and the catalyst layer 9.

また、上記各実施形態においては、乾燥炉４０に３つの乾燥ゾーン４１，４２，４３を設けていたが、乾燥ゾーンの分割数は３つに限定されるものではなく、２つであっても良いし、４つ以上であっても良い。いずれであっても、乾燥炉４０が吹き付ける熱風の温度は、吸着ローラ２０による電解質膜２の搬送方向の上流側から下流側に向けて順次に高くなる。   Moreover, in each said embodiment, although the three drying zones 41, 42, and 43 were provided in the drying furnace 40, the division | segmentation number of a drying zone is not limited to three, Even if it is two It may be four or more. In any case, the temperature of the hot air blown by the drying furnace 40 sequentially increases from the upstream side to the downstream side in the conveying direction of the electrolyte membrane 2 by the adsorption roller 20.

また、隣り合う乾燥ゾーンの間に上記実施形態と同様の熱遮断ゾーンを設けるようにしても良い。このようにすれば、隣り合う乾燥ゾーンから吹き出された熱風の相互干渉を防止することができる。   Moreover, you may make it provide the heat interruption | blocking zone similar to the said embodiment between the adjacent drying zones. If it does in this way, the mutual interference of the hot air blown from the adjacent drying zone can be prevented.

また、乾燥炉４０によって触媒層９が十分に乾燥される場合には、追加乾燥炉４９は必ずしも設置しなくても良い。   Further, when the catalyst layer 9 is sufficiently dried by the drying furnace 40, the additional drying furnace 49 is not necessarily installed.

また、乾燥炉４０は、熱風を吹き付けて電極インク層８の乾燥を行うようにしていたが、これに代えて、遠赤外線ヒータなどによって電極インク層８の乾燥を行うようにしても良い。   In addition, the drying furnace 40 sprays hot air to dry the electrode ink layer 8, but instead, the electrode ink layer 8 may be dried by a far infrared heater or the like.

また、エアー噴出部６０に代えて、異物を吸着する粘着ローラやブラシを吸着ローラ２０の外周面に接触させるように設けても良い。或いは、吸着ローラ２０の外周面に超音波を吹き付けて異物を取り除く機構を設けるようにしても良い。   Further, instead of the air ejection part 60, an adhesive roller or brush that adsorbs foreign matter may be provided so as to contact the outer peripheral surface of the adsorption roller 20. Or you may make it provide the mechanism which sprays an ultrasonic wave on the outer peripheral surface of the adsorption | suction roller 20, and removes a foreign material.

また、第２プレスローラ５１の内部に冷却水を流し、吸着ローラ２０から第２プレスローラ５１への熱伝導によって吸着ローラ２０の外周面を冷却して除熱するようにしても良い。   Alternatively, cooling water may be flowed into the second press roller 51 and the outer peripheral surface of the suction roller 20 may be cooled by heat conduction from the suction roller 20 to the second press roller 51 to remove heat.

また、第２実施形態の製造装置１ａを使用して電解質膜２の片面に形成された触媒層９の位置を特定し、その触媒層９の上に新たな電極インクを塗工して乾燥処理を行うようにしても良い。このようにすれば、第３実施形態と同様に、触媒層９を積層した膜・電極接合体５を製造することができる。   Further, the position of the catalyst layer 9 formed on one surface of the electrolyte membrane 2 is specified using the manufacturing apparatus 1a of the second embodiment, and a new electrode ink is applied on the catalyst layer 9 to perform a drying process. May be performed. If it does in this way, the membrane electrode assembly 5 which laminated | stacked the catalyst layer 9 can be manufactured similarly to 3rd Embodiment.

また、本発明に係る製造技術は、燃料電池の膜・電極接合体５の製造への適用に限定されるものではなく、他の種類の薄膜上に機能層を形成する複合膜の製造に適用することもできる。特に、上記の電解質膜２の如く、膨潤・収縮によって容易に変形する薄膜に溶媒を含む塗工液を塗工して乾燥させることにより、薄膜上に機能層を形成した複合膜を製造するのに、本発明に係る製造技術は好適に用いることができる。   Further, the production technique according to the present invention is not limited to the application to the production of the membrane / electrode assembly 5 of the fuel cell, but is applied to the production of a composite membrane in which a functional layer is formed on another type of thin film. You can also In particular, a composite film in which a functional layer is formed on a thin film is manufactured by applying a coating liquid containing a solvent to a thin film that is easily deformed by swelling / shrinking, as in the case of the above-described electrolyte film 2. In addition, the production technique according to the present invention can be preferably used.

本発明は、膨潤・収縮によって容易に変形する薄膜に塗工液と塗工して乾燥させることにより当該薄膜上に機能層を形成する複合膜の製造技術に適用することができ、特に固体高分子形燃料電池の膜・電極接合体の製造に好適である。   The present invention can be applied to a manufacturing technique of a composite film in which a functional layer is formed on a thin film that is easily deformed by swelling / shrinking and then coated with a coating liquid and dried. It is suitable for production of a membrane / electrode assembly of a molecular fuel cell.

１，１ａ，１ｂ 製造装置
２ 電解質膜
５ 膜・電極接合体
６ バックシート
７ 支持フィルム
９ 触媒層
１０ 剥離部
１１ 第１プレスローラ
１２ 電解質膜巻出ローラ
１４ バックシート巻取ローラ
２０ 吸着ローラ
２１ 吸引口
２２ 水冷管
３０，１３０ 塗工ノズル
３５，１３５ 塗工液供給機構
４０ 乾燥炉
４１，４２，４３ 乾燥ゾーン
４４，４５ 熱遮断ゾーン
４９ 追加乾燥炉
５０ 貼付部
５１ 第２プレスローラ
５２ 第３プレスローラ
５５ 支持フィルム巻出ローラ
５６ 接合体巻取ローラ
６０ エアー噴出部
７０ 画像処理ユニット
９０ 制御部 1, 1a, 1b Production apparatus 2 Electrolyte membrane 5 Membrane / electrode assembly 6 Back sheet 7 Support film 9 Catalyst layer 10 Peeling part 11 First press roller 12 Electrolyte membrane unwinding roller 14 Back sheet take-up roller 20 Adsorption roller 21 Suction Mouth 22 Water-cooled pipe 30, 130 Coating nozzle 35, 135 Coating liquid supply mechanism 40 Drying furnace 41, 42, 43 Drying zone 44, 45 Heat shut-off zone 49 Additional drying furnace 50 Pasting section 51 Second press roller 52 Third press Roller 55 Support film unwinding roller 56 Assembly winding roller 60 Air blowing unit 70 Image processing unit 90 Control unit

Claims (4)

燃料電池の膜・触媒層接合体の製造方法であって、
バックシートが片面のみに貼り合わされた帯状の電解質膜を吸着ローラに送り出す送出工程と、
前記電解質膜を多孔質体を介して前記吸着ローラに吸着して支持する吸着支持工程と、
前記電解質膜が前記吸着ローラに吸着された状態で第１ローラによって前記バックシートを剥離する剥離工程と、
前記吸着ローラに吸着支持されて搬送される前記電解質膜に塗工液を塗工する塗工工程と、
前記電解質膜に塗工された前記塗工液を乾燥させて触媒層を形成する乾燥工程と、
第２ローラにより、前記触媒層が形成された前記電解質膜を前記吸着ローラから剥離する剥離工程と、
前記電解質膜の片面のみに支持フィルムを押し付けて貼り合わせる貼付工程と、
を備え、
前記膜・触媒層接合体の製造工程中には、前記電解質膜が常に、前記バックシート、前記吸着ローラ、前記第２ローラおよび前記支持フィルムのうち少なくともいずれか一つによって支持されていることを特徴とする膜・触媒層接合体の製造方法。 A method for producing a fuel cell membrane / catalyst layer assembly comprising:
A feeding step of feeding a belt-like electrolyte membrane having a back sheet bonded to only one side to an adsorption roller;
An adsorption support step for adsorbing and supporting the electrolyte membrane on the adsorption roller via a porous body;
A peeling step of peeling the backsheet by the first roller in a state where the electrolyte membrane is adsorbed to the adsorption roller;
A coating step of coating a coating liquid on the electrolyte membrane that is supported by the suction roller and conveyed;
A drying step of drying the coating solution applied to the electrolyte membrane to form a catalyst layer;
A peeling step of peeling the electrolyte membrane on which the catalyst layer is formed from the adsorption roller by a second roller ;
A bonding step of bonding by pressing only the support film one surface of the front Symbol electrolyte membrane,
With
During the manufacturing process of the membrane / catalyst layer assembly, the electrolyte membrane is always supported by at least one of the back sheet, the adsorption roller, the second roller, and the support film. A method for producing a membrane / catalyst layer assembly. 請求項１記載の膜・触媒層接合体の製造方法において、
前記塗工工程は、前記電解質膜に塗工液を断続的に塗工する間欠塗工を行うことを特徴とする膜・触媒層接合体の製造方法。 In the manufacturing method of the membrane-catalyst layer assembly according to claim 1 ,
The method for producing a membrane / catalyst layer assembly is characterized in that the coating step performs intermittent coating in which a coating solution is intermittently applied to the electrolyte membrane. 請求項１または請求項２に記載の膜・触媒層接合体の製造方法において、
前記貼付工程は、前記剥離工程で剥離された前記バックシートを前記支持フィルムとして前記電解質膜に貼り合わせることを特徴とする膜・触媒層接合体の製造方法。 In the manufacturing method of the membrane-catalyst layer assembly according to claim 1 or 2 ,
The method for producing a membrane / catalyst layer assembly is characterized in that, in the attaching step, the back sheet peeled in the peeling step is attached to the electrolyte membrane as the support film. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の膜・触媒層接合体の製造方法において、
前記塗工液は、電極ペーストであることを特徴とする膜・触媒層接合体の製造方法。 In the manufacturing method of the membrane-catalyst layer assembly according to any one of claims 1 to 3 ,
The method for producing a membrane / catalyst layer assembly, wherein the coating liquid is an electrode paste.
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