特許 6541531 膜・触媒層接合体の製造装置および製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6541531

(24)【登録日】2019年6月21日

(45)【発行日】2019年7月10日

(54)【発明の名称】膜・触媒層接合体の製造装置および製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 4/88 20060101AFI20190628BHJP

   H01M 8/1004 20160101ALI20190628BHJP

   H01M 8/10 20160101ALN20190628BHJP

【ＦＩ】

   H01M4/88 K

   H01M8/1004

   !H01M8/10 101

【請求項の数】18

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2015-189124(P2015-189124)

(22)【出願日】2015年9月28日

(65)【公開番号】特開2017-68899(P2017-68899A)

(43)【公開日】2017年4月6日

【審査請求日】2018年6月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000207551

【氏名又は名称】株式会社ＳＣＲＥＥＮホールディングス

(74)【代理人】

【識別番号】100135013

【弁理士】

【氏名又は名称】西田 隆美

(72)【発明者】

【氏名】高木 善則

【審査官】 渡部 朋也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−２２９３７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１５２５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１８２６８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２０８７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１５１９２５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ４／８８

Ｈ０１Ｍ ８／１００４

Ｈ０１Ｍ ８／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材および電解質膜の少なくとも２層で構成される長尺帯状体から前記電解質膜を剥離し、剥離された前記電解質膜の表面に触媒層を形成する膜・触媒層接合体の製造装置であって、
前記電解質膜を外周面に吸着保持しつつその軸心周りに第１方向に回転する吸着ローラと、
前記吸着ローラの外周面に、前記長尺帯状体を、前記基材が外側となる姿勢で導入するとともに、前記電解質膜から前記基材を剥離する導入剥離部と、
前記吸着ローラに吸着保持された前記電解質膜の外側の面に、触媒材料を供給する触媒供給部と、
を備え、
前記導入剥離部は、
前記長尺帯状体が通過する隙間を空けて前記吸着ローラに対向し、前記吸着ローラと平行な軸心周りに、前記第１方向とは異なる第２方向に回転する剥離ローラと、
前記隙間に向けて前記長尺帯状体を導入する導入部と、
前記隙間を通過した前記基材を、前記吸着ローラの外周面から離れる方向へ搬送する排出部と、
前記隙間を通過して前記吸着ローラに吸着保持される前記電解質膜の外側の面に気体を吹き付ける気体供給部と、
を有し、
前記気体供給部は、少なくとも前記電解質膜の幅方向の両端部を含む幅方向に不連続な複数の吐出領域へ向けて、気体を吹き付ける膜・触媒層接合体の製造装置。

【請求項2】

請求項１に記載の膜・触媒接合体の製造装置であって、
前記複数の吐出領域は、
前記電解質膜の幅方向の両端部と、
前記両端部の間に位置する少なくとも１つの領域と、
を含む膜・触媒層接合体の製造装置。

【請求項3】

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装置であって、
前記吸着ローラの前記軸心を中心とする前記気体供給部と前記触媒供給部との間の角度は、９０度以下である膜・触媒層接合体の製造装置。

【請求項4】

請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の膜・触媒接合体の製造装置であって、
前記導入部における前記長尺帯状体の張力と、前記排出部における前記基材の張力との関係を調整する張力調整部
をさらに有する膜・触媒接合体の製造装置。

【請求項5】

請求項４に記載の膜・触媒接合体の製造装置であって、
前記張力調整部は、前記導入部における前記長尺帯状体の張力よりも、前記排出部における前記基材の張力を小さくする膜・触媒接合体の製造装置。

【請求項6】

請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の膜・触媒接合体の製造装置であって、
前記吸着ローラの回転速度と、前記剥離ローラの回転速度との関係を調整する回転速度調整部
をさらに有する膜・触媒接合体の製造装置。

【請求項7】

請求項６に記載の膜・触媒接合体の製造装置であって、
前記回転速度調整部は、前記隙間における前記吸着ローラの外周面の移動速度よりも、前記隙間における前記剥離ローラの外周面の移動速度を遅くする膜・触媒接合体の製造装置。

【請求項8】

請求項７に記載の膜・触媒接合体の製造装置であって、
前記剥離ローラは、前記吸着ローラの回転に伴い従動回転し、
前記回転速度調整部は、前記剥離ローラの回転に負荷を与える制動部を含む膜・触媒接合体の製造装置。

【請求項9】

請求項７に記載の膜・触媒接合体の製造装置であって、
前記回転速度調整部は、前記剥離ローラの回転数を調整可能なサーボモータを含む膜・触媒接合体の製造装置。

【請求項10】

請求項７から請求項９までのいずれか１項に記載の膜・触媒接合体の製造装置であって、
前記剥離ローラは、前記基材と摺動しながら回転する膜・触媒接合体の製造装置。

【請求項11】

基材および電解質膜の少なくとも２層で構成される長尺帯状体から前記電解質膜を剥離し、剥離された前記電解質膜の表面に触媒層を形成する膜・触媒層接合体の製造方法であって、
ａ）互いに平行に配置された吸着ローラと剥離ローラとの間の隙間に、前記長尺帯状体を導入する工程と、
ｂ）前記隙間を通過した前記電解質膜を前記吸着ローラに吸着保持させるとともに、前記隙間を通過した前記基材を、前記吸着ローラの外周面から離れる方向へ搬送することで、前記電解質膜から前記基材を剥離する工程と、
ｃ）前記隙間を通過して前記吸着ローラに吸着保持される前記電解質膜の外側の面に、気体を吹き付ける工程と、
ｄ）前記吸着ローラに吸着保持された前記電解質膜の外側の面に、触媒材料を供給する工程と、
を備え、
前記工程ｃ）では、少なくとも前記電解質膜の幅方向の両端部を含む幅方向に不連続な複数の吐出領域へ向けて、気体を吹き付ける膜・触媒層接合体の製造方法。

【請求項12】

請求項１１に記載の膜・触媒接合体の製造方法であって、
前記複数の吐出領域は、
前記電解質膜の幅方向の両端部と、
前記両端部の間に位置する少なくとも１つの領域と、
を含む膜・触媒層接合体の製造方法。

【請求項13】

請求項１１または請求項１２に記載の膜・触媒層接合体の製造方法であって、
前記工程ｃ）から前記工程ｄ）までの前記電解質膜の回転角度は、９０度以下である膜・触媒層接合体の製造方法。

【請求項14】

請求項１１から請求項１３までのいずれか１項に記載の膜・触媒接合体の製造方法であって、
前記工程ｂ）において、前記隙間へ導入される前記長尺帯状体の張力と、剥離後の前記基材の張力との関係を調整する膜・触媒接合体の製造方法。

【請求項15】

請求項１４に記載の膜・触媒接合体の製造方法であって、
前記工程ｂ）において、前記隙間へ導入される前記長尺帯状体の張力よりも、剥離後の前記基材の張力を小さくする膜・触媒接合体の製造方法。

【請求項16】

請求項１１から請求項１５までのいずれか１項に記載の膜・触媒接合体の製造方法あって、
前記工程ｂ）において、前記吸着ローラの回転速度と、前記剥離ローラの回転速度との関係を調整する膜・触媒接合体の製造方法。

【請求項17】

請求項１６に記載の膜・触媒接合体の製造方法あって、
前記工程ｂ）において、前記隙間における前記吸着ローラの外周面の移動速度よりも、前記隙間における前記剥離ローラの外周面の移動速度を遅くする膜・触媒接合体の製造方法。

【請求項18】

請求項１７に記載の膜・触媒接合体の製造方法であって、
前記工程ｂ）において、前記剥離ローラは、前記基材と摺動しながら回転する膜・触媒接合体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基材および電解質膜の少なくとも２層で構成される長尺帯状体から電解質膜を剥離し、剥離された電解質膜の表面に触媒層を形成する膜・触媒層接合体の製造装置および製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、自動車や携帯電話などの駆動電源として、燃料電池が注目されている。燃料電池は、燃料に含まれる水素（Ｈ_２）と空気中の酸素（Ｏ_２）との電気化学反応によって電力を作り出す発電システムである。燃料電池は、他の電池と比べて、発電効率が高く環境への負荷が小さいという特長を有する。

【0003】

燃料電池には、使用する電解質によって幾つかの種類が存在する。そのうちの１つが、電解質としてイオン交換膜（電解質膜）を用いた固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ：Polymer electrolyte fuel cell）である。固体高分子形燃料電池は、常温での動作および小型軽量化が可能であるため、自動車や携帯機器への適用が期待されている。

【0004】

固体高分子形燃料電池は、一般的には複数のセルが積層された構造を有する。１つのセルは、膜・電極接合体（ＭＥＡ：Membrane-Electrode-Assembly）の両側を一対のセパレータで挟み込むことにより構成される。膜・電極接合体は、電解質の薄膜（高分子電解質膜）の両面に触媒層を形成した膜・触媒層接合体（ＣＣＭ：Catalyst-coated membrane）の両側に、さらにガス拡散層を配置したものである。高分子電解質膜を挟んで両側に配置された触媒層とガス拡散層とで、一対の電極層が構成される。一対の電極層の一方はアノード電極であり、他方がカソード電極である。アノード電極に水素を含む燃料ガスが接触するとともに、カソード電極に空気が接触すると、電気化学反応によって電力が作り出される。

【0005】

上記の膜・触媒層接合体は、典型的には、電解質膜の表面に、白金（Ｐｔ）を含む触媒粒子をアルコールなどの溶媒中に分散させた触媒インク（電極ペースト）を塗工し、その触媒インクを乾燥させることによって作成される。従来の膜・触媒層接合体の製造技術については、例えば、特許文献１に記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１３−１８２６８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、固体高分子形燃料電池に用いられる電解質膜は、大気中の湿度に応じて変形しやすい性質を有する。したがって、膜・触媒層接合体の製造時には、電解質膜が、シート状の基材に張り合わされた状態で供給される。膜・触媒層接合体の製造装置では、まず、電解質膜を吸着ローラに吸着保持させるとともに、電解質膜から基材を剥離する。その後、吸着ローラに吸着保持された電解質膜の表面に、触媒インクを塗工する。

【0008】

しかしながら、吸着ローラに対する電解質膜の吸着力が低いと、基材を剥離する際に、電解質膜が基材側へ引き寄せられて、吸着ローラから浮き上がるという問題がある。特に、電解質膜の両端縁付近では、吸着ローラの表面に設けられた吸引口の圧力が低下しにくいため、吸着力が不十分となりやすい。吸着ローラからの電解質膜の浮き上がりが生じると、電解質膜は、皺の入った状態で、吸着ローラに表面に吸着保持される。そして、皺の入った電解質膜の表面に、触媒インクが塗工されることとなる。

【0009】

特許文献１には、２枚のシートが剥離される剥離開始部分に、エアーを噴きつけることにより、剥離開始部分における膜の弛みを抑制することが、記載されている（段落００２７〜００３１参照）。しかしながら、特許文献１には、吸着力が得られにくい膜の両端縁付近において、膜の浮き上がりを特に抑制することについては、記載されていない。また、このような剥離開始部分の近傍に、触媒インクを塗工する触媒供給部が配置される場合には、噴き出されたエアーが触媒供給部に及ぼす影響を小さくすることも考慮しなければならない。

【0010】

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、基材の剥離時に電解質膜が吸着ローラから浮き上がることを抑制でき、かつ、触媒供給部への影響が小さい膜・触媒層接合体の製造装置および製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するため、本願の第１発明は、基材および電解質膜の少なくとも２層で構成される長尺帯状体から前記電解質膜を剥離し、剥離された前記電解質膜の表面に触媒層を形成する膜・触媒層接合体の製造装置であって、前記電解質膜を外周面に吸着保持しつつその軸心周りに第１方向に回転する吸着ローラと、前記吸着ローラの外周面に、前記長尺帯状体を、前記基材が外側となる姿勢で導入するとともに、前記電解質膜から前記基材を剥離する導入剥離部と、前記吸着ローラに吸着保持された前記電解質膜の外側の面に、触媒材料を供給する触媒供給部と、を備え、前記導入剥離部は、前記長尺帯状体が通過する隙間を空けて前記吸着ローラに対向し、前記吸着ローラと平行な軸心周りに、前記第１方向とは異なる第２方向に回転する剥離ローラと、前記隙間に向けて前記長尺帯状体を導入する導入部と、前記隙間を通過した前記基材を、前記吸着ローラの外周面から離れる方向へ搬送する排出部と、前記隙間を通過して前記吸着ローラに吸着保持される前記電解質膜の外側の面に気体を吹き付ける気体供給部と、を有し、前記気体供給部は、少なくとも前記電解質膜の幅方向の両端部を含む幅方向に不連続な複数の吐出領域へ向けて、気体を吹き付ける。

【0012】

本願の第２発明は、第１発明の膜・触媒接合体の製造装置であって、前記複数の吐出領域は、前記電解質膜の幅方向の両端部と、前記両端部の間に位置する少なくとも１つの領域と、を含む。

【0013】

本願の第３発明は、第１発明または第２発明の膜・触媒層接合体の製造装置であって、前記吸着ローラの前記軸心を中心とする前記気体供給部と前記触媒供給部との間の角度は、９０度以下である。

【0014】

本願の第４発明は、第１発明から第３発明までのいずれか１発明の膜・触媒接合体の製造装置であって、前記導入部における前記長尺帯状体の張力と、前記排出部における前記基材の張力との関係を調整する張力調整部をさらに有する。

【0015】

本願の第５発明は、第４発明の膜・触媒接合体の製造装置であって、前記張力調整部は、前記導入部における前記長尺帯状体の張力よりも、前記排出部における前記基材の張力を小さくする。

【0016】

本願の第６発明は、第１発明から第５発明までのいずれか１発明の膜・触媒接合体の製造装置であって、前記吸着ローラの回転速度と、前記剥離ローラの回転速度との関係を調整する回転速度調整部をさらに有する。

【0017】

本願の第７発明は、第６発明の膜・触媒接合体の製造装置であって、前記回転速度調整部は、前記隙間における前記吸着ローラの外周面の移動速度よりも、前記隙間における前記剥離ローラの外周面の移動速度を遅くする。

【0018】

本願の第８発明は、第７発明の膜・触媒接合体の製造装置であって、前記剥離ローラは、前記吸着ローラの回転に伴い従動回転し、前記回転速度調整部は、前記剥離ローラの回転に負荷を与える制動部を含む。

【0019】

本願の第９発明は、第７発明の膜・触媒接合体の製造装置であって、前記回転速度調整部は、前記剥離ローラの回転数を調整可能なサーボモータを含む。

【0020】

本願の第１０発明は、第７発明から第９発明までのいずれか１発明の膜・触媒接合体の製造装置であって、前記剥離ローラは、前記基材と摺動しながら回転する。

【0021】

本願の第１１発明は、基材および電解質膜の少なくとも２層で構成される長尺帯状体から前記電解質膜を剥離し、剥離された前記電解質膜の表面に触媒層を形成する膜・触媒層接合体の製造方法であって、ａ）互いに平行に配置された吸着ローラと剥離ローラとの間の隙間に、前記長尺帯状体を導入する工程と、ｂ）前記隙間を通過した前記電解質膜を前記吸着ローラに吸着保持させるとともに、前記隙間を通過した前記基材を、前記吸着ローラの外周面から離れる方向へ搬送することで、前記電解質膜から前記基材を剥離する工程と、ｃ）前記隙間を通過して前記吸着ローラに吸着保持される前記電解質膜の外側の面に、気体を吹き付ける工程と、ｄ）前記吸着ローラに吸着保持された前記電解質膜の外側の面に、触媒材料を供給する工程と、を備え、前記工程ｃ）では、少なくとも前記電解質膜の幅方向の両端部を含む幅方向に不連続な複数の吐出領域へ向けて、気体を吹き付ける。

【0022】

本願の第１２発明は、第１１発明の膜・触媒接合体の製造方法であって、前記複数の吐出領域は、前記電解質膜の幅方向の両端部と、前記両端部の間に位置する少なくとも１つの領域と、を含む。

【0023】

本願の第１３発明は、第１１発明または第１２発明の膜・触媒層接合体の製造方法であって、前記工程ｃ）から前記工程ｄ）までの前記電解質膜の回転角度は、９０度以下である。

【0024】

本願の第１４発明は、第１１発明から第１３発明までのいずれか１発明の膜・触媒接合体の製造方法であって、前記工程ｂ）において、前記隙間へ導入される前記長尺帯状体の張力と、剥離後の前記基材の張力との関係を調整する。

【0025】

本願の第１５発明は、第１４発明の膜・触媒接合体の製造方法であって、前記工程ｂ）において、前記隙間へ導入される前記長尺帯状体の張力よりも、剥離後の前記基材の張力を小さくする。

【0026】

本願の第１６発明は、第１１発明から第１５発明までのいずれか１発明の膜・触媒接合体の製造方法あって、前記工程ｂ）において、前記吸着ローラの回転速度と、前記剥離ローラの回転速度との関係を調整する。

【0027】

本願の第１７発明は、第１６発明の膜・触媒接合体の製造方法あって、前記工程ｂ）において、前記隙間における前記吸着ローラの外周面の移動速度よりも、前記隙間における前記剥離ローラの外周面の移動速度を遅くする。

【0028】

本願の第１８発明は、第１７発明の膜・触媒接合体の製造方法であって、前記工程ｂ）において、前記剥離ローラは、前記基材と摺動しながら回転する。

【発明の効果】

【0029】

本願の第１発明〜第１８発明によれば、気体の吹き付けによって、電解質膜が吸着ローラから浮き上がることを抑制できる。特に、吸着力を得にくい電解質膜の幅方向の両端部において、吸着ローラに電解質膜を押し付けることができる。また、吐出された気体は、複数の吐出領域の間へ抜ける。このため、触媒供給部側へ流れる気体の量を抑えることができる。

【0030】

特に、第４発明、第５発明、第１４発明および第１５発明によれば、剥離ローラの上流側および下流側の張力を調整することで、電解質膜からの基材の剥離を、促進させることができる。その結果、吸着ローラからの電解質膜の浮き上がりを、より抑制できる。

【0031】

特に、第６発明〜第１０発明および第１６発明〜第１８発明によれば、吸着ローラの回転速度と剥離ローラの回転速度とを調整することで、電解質膜からの基材の剥離を、促進させることができる。その結果、吸着ローラからの電解質膜の浮き上がりを、より抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】膜・触媒層接合体の製造装置の構成を示した図である。

【図2】剥離ローラの付近の拡大図である。

【図3】吸着ローラの軸心を含む断面における乾燥炉の概略形状を示した図である。

【図4】ラミネートローラの付近の拡大図である。

【図5】制御部と各部との接続を示したブロック図である。

【図6】剥離ローラ、気体供給部および吸着ローラの斜視図である。

【図7】長尺帯状体の導入から触媒インクの供給までの処理の流れを示したフローチャートである。

【図8】吸着ローラに保持された電解質膜と、複数のパイプノズルとの幅方向の位置関係を示した図である。

【図9】吸着ローラ、剥離ローラおよび回転速度調整部の構成を示した側面図である。

【図10】吸着ローラ、剥離ローラおよび回転速度調整部の構成を示した側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

【0034】

＜１．製造装置の構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る膜・触媒層接合体の製造装置１の構成を示した図である。この製造装置１は、帯状の薄膜である電解質膜の表面に、電極となる触媒層を形成して、固体高分子形燃料電池用の膜・触媒層接合体を製造する装置である。図１に示すように、本実施形態の膜・触媒層接合体の製造装置１は、導入剥離部１０、吸着ローラ２０、触媒供給部３０、乾燥炉４０、貼付部５０、表面冷却部６０および制御部７０を備えている。

【0035】

導入剥離部１０は、基材９１および電解質膜９２の２層で構成される長尺帯状体９０を、吸着ローラ２０の外周面に導入するとともに、電解質膜９２から基材９１を剥離する部位である。

【0036】

電解質膜９２には、例えば、フッ素系または炭化水素系の高分子電解質膜が用いられる。電解質膜９２の具体例としては、パーフルオロカーボンスルホン酸を含む高分子電解質膜（例えば、米国DuPont社製のNafion（登録商標）、旭硝子（株）製のFlemion（登録商標）、旭化成（株）製のAciplex（登録商標）、ゴア(Gore)社製のGoreselect（登録商標））を挙げることができる。電解質膜９２の膜厚は、例えば、５μｍ〜３０μｍとされる。電解質膜９２は、大気中の湿気によって膨潤する一方、湿度が低くなると収縮する。すなわち、電解質膜９２は、大気中の湿度に応じて変形しやすい性質を有する。

【0037】

基材９１は、電解質膜９２の変形を抑制するためのバックシートである。基材９１の材料には、電解質膜９２よりも機械的強度が高く、形状保持機能に優れた樹脂が用いられる。基材９１の具体例としては、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）のフィルムを挙げることができる。基材９１の膜厚は、例えば２５μｍ〜１００μｍとされる。

【0038】

図１に示すように、導入剥離部１０は、剥離ローラ１１、導入部１２、排出部１３および気体供給部１４を有する。

【0039】

剥離ローラ１１は、水平に延びる軸心周りに回転するローラである。剥離ローラ１１は、弾性体により形成された円筒状の外周面を有する。剥離ローラ１１の外周面と、後述する吸着ローラ２０の外周面とは、長尺帯状体９０が通過する隙間を空けて、互いに対向する。また、剥離ローラ１１は、図示を省略したエアシリンダによって、吸着ローラ２０側へ加圧されている。

【0040】

導入部１２は、膜巻出ローラ１２１および第１検知ローラ１２２を有する。膜巻出ローラ１２１および第１検知ローラ１２２は、いずれも、剥離ローラ１１と平行に配置される。供給前の長尺帯状体９０は、膜巻出ローラ１２１に巻き付けられている。膜巻出ローラ１２１は、図示を省略したモータの動力により回転する。膜巻出ローラ１２１が回転すると、長尺帯状体９０は、膜巻出ローラ１２１から繰り出される。

【0041】

膜巻出ローラ１２１から繰り出された長尺帯状体９０は、第１検知ローラ１２２の外周面に接触することにより向きを変えて、剥離ローラ１１側へ搬送される。第１検知ローラ１２２は、長尺帯状体９０から受ける荷重をロードセルで計測することにより、導入部１２において長尺帯状体９０にかかる張力を検知する。後述する制御部７０は、第１検知ローラ１２２により検知される長尺帯状体９０の張力が、予め設定された値となるように、膜巻出ローラ１２１の回転数を制御する。

【0042】

図２は、剥離ローラ１１の付近の拡大図である。図２に示すように、第１検知ローラ１２２を通過した長尺帯状体９０は、剥離ローラ１１と吸着ローラ２０との間の隙間１５へ導入される。このとき、基材９１は剥離ローラ１１の外周面に接触し、電解質膜９２は吸着ローラ２０の外周面に接触する。また、長尺帯状体９０は、剥離ローラ１１から受ける圧力で、吸着ローラ２０の外周面に押し付けられる。そうすると、吸着ローラ２０の後述する負圧によって、吸着ローラ２０の外周面に電解質膜９２が吸着される。

【0043】

なお、本実施形態では、膜巻出ローラ１２１から繰り出される電解質膜９２の一方の面に、予め触媒材料９ａの層が形成されている。このため、吸着ローラ２０の外周面には、当該触媒材料９ａの層とともに、電解質膜９２が吸着される。触媒材料９ａの層は、製造装置１とは別の塗工装置において、基材９１および電解質膜９２の２層で構成される長尺帯状体９０を、そのままロール・ツー・ロール方式で搬送しつつ、電解質膜９２の表面に触媒インクを間欠塗工し、塗工された触媒インクを乾燥させることによって形成される。

【0044】

排出部１３は、基材巻取ローラ１３１および第２検知ローラ１３２を有する。基材巻取ローラ１３１および第２検知ローラ１３２は、いずれも、剥離ローラ１１と平行に配置される。隙間１５を通過した基材９１は、吸着ローラ２０から離れて、第２検知ローラ１３２の方向へ搬送される。これにより、電解質膜９２から基材９１が剥離される。剥離された基材９１は、第２検知ローラ１３２の外周面に接触することにより向きを変えて、基材巻取ローラ１３１側へ搬送される。

【0045】

基材巻取ローラ１３１は、図示を省略したモータの動力により回転する。これにより、基材巻取ローラ１３１に基材９１が巻き取られる。第２検知ローラ１３２は、基材９１から受ける荷重をロードセルで計測することにより、排出部１３において基材９１にかかる張力を検知する。後述する制御部７０は、第２検知ローラ１３２により検知される基材９１の張力が、予め設定された値となるように、基材巻取ローラ１３１の回転数を制御する。

【0046】

気体供給部１４は、隙間１５を通過して吸着ローラ２０に吸着保持される電解質膜９２の外側の面に、気体を吹き付ける。これにより、電解質膜９２からの基材９１の剥離を促進させるとともに、吸着ローラ２０からの電解質膜９２の浮き上がりを抑制する。気体供給部１４の詳細な構成については、後述する。

【0047】

吸着ローラ２０は、電解質膜９２を外周面に吸着保持しつつ回転するローラである。吸着ローラ２０は、剥離ローラ１１よりも径の大きい円筒状の外周面を有する。吸着ローラ２０の直径は、例えば、４００ｍｍ〜１６００ｍｍとされる。吸着ローラ２０は、図示を省略したモータの動力により、水平（すなわち、剥離ローラ１１と平行）に延びる軸心周りに回転する。吸着ローラ２０の回転方向である第１方向と、剥離ローラ１１の回転方向である第２方向とは、互いに反対方向となる。

【0048】

吸着ローラ２０の材料には、例えば、多孔質カーボンや多孔質セラミックス等の多孔質材料が用いられる。多孔質セラミックスの具体例としては、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）または炭化ケイ素（ＳｉＣ）の焼結体を挙げることができる。多孔質の吸着ローラ２０における気孔径は、例えば５μｍ以下とされ、気孔率は、例えば１５％〜５０％とされる。また、吸着ローラ２０の外周面は、例えば、Ｒｚ（最大高さ）の値が５μｍ以下の表面粗さに形成される。また、回転時における吸着ローラ２０の全振れ（回転軸から外周面までの距離の変動）は、１０μｍ以下とされる。

【0049】

吸着ローラ２０の端面には、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）に接続される。吸引機構を動作させると、吸着ローラ２０の吸引口２１に負圧が生じる。そして、吸着ローラ２０内の気孔を介して、吸着ローラ２０の外周面にも、負圧が生じる。例えば、吸引口２１に９０ｋＰａ以上の負圧を発生させることによって、吸着ローラ２０の外周面に１０ｋＰａ以上の負圧を発生させる。電解質膜９２は、当該負圧によって、吸着ローラ２０外周面に吸着保持されつつ、吸着ローラ２０の回転によって円弧状に搬送される。

【0050】

また、図１中に破線で示すように、吸着ローラ２０の内部には、複数の水冷管２２が設けられている。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冷却水が供給される。製造装置１の動作時には、吸着ローラ２０の熱が、熱媒体である冷却水に吸収される。これにより、吸着ローラ２０が冷却される。熱を吸収した冷却水は、図外の排液機構へ排出される。

【0051】

触媒供給部３０は、吸着ローラ２０により搬送される電解質膜９２の表面に、触媒インクを塗工するための機構である。触媒インクには、触媒材料（例えば、白金（Ｐｔ））を含む粒子をアルコールなどの溶媒中に分散させた電極ペーストが用いられる。図１に示すように、触媒供給部３０は、塗工ノズル３１を有する。塗工ノズル３１は、吸着ローラ２０による電解質膜９２の搬送方向において、剥離ローラ１１よりも下流側に設けられている。塗工ノズル３１は、吸着ローラ２０の外周面に対向する吐出口３１１を有する。吐出口３１１は、吸着ローラ２０の外周面に沿って、水平に延びるスリット状の開口である。

【0052】

塗工ノズル３１は、供給配管３２を介して、触媒インク供給源３３と流路接続されている。また、供給配管３２の経路上には、開閉弁３４が介挿されている。このため、開閉弁３４を開放すると、触媒インク供給源３３から、供給配管３２を通って塗工ノズル３１に、触媒インクが供給される。そして、塗工ノズル３１の吐出口３１１から電解質膜９２へ向けて、触媒インクが吐出される。その結果、吸着ローラ２０に保持された電解質膜９２の外側の面に、触媒インクが塗工される。

【0053】

本実施形態では、開閉弁３４を一定の周期で開閉することによって、塗工ノズル３１の吐出口３１１から、触媒インクを断続的に吐出する。これにより、電解質膜９２の表面に、触媒インクを搬送方向に一定の間隔で間欠塗工する。ただし、開閉弁３４を連続的に開放して、電解質膜９２の表面に、搬送方向に切れ目無く触媒インクを塗工してもよい。

【0054】

なお、触媒インク中の触媒材料には、高分子形燃料電池のアノードまたはカソードにおいて燃料電池反応を起こす材料が用いられる。具体的には、白金（Ｐｔ）、白金合金、白金化合物等を、触媒材料として用いることができる。白金合金の例としては、例えば、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、イリジウム（Ｉｒ）、鉄（Ｆｅ）等からなる群から選択された少なくとも１種の金属と白金との合金を挙げることができる。一般的には、カソード用の触媒材料には白金が用いられ、アノード用の触媒材料には白金合金が用いられる。塗工ノズル３１から吐出される触媒インクは、カソード用であってもアノード用であってもよい。ただし、電解質膜９２の表裏に形成される触媒材料９ａ，９ｂは、互いに逆極性の触媒材料とする。

【0055】

乾燥炉４０は、電解質膜９２の表面に塗工された触媒インクを乾燥させる部位である。本実施形態の乾燥炉４０は、吸着ローラ２０による電解質膜９２の搬送方向において、触媒供給部３０よりも下流側に配置されている。また、乾燥炉４０は、吸着ローラ２０の外周面に沿って、円弧状に設けられている。図１に示すように、乾燥炉４０は、３つの熱風供給部４１〜４３と、２つの熱遮断部４４，４５とを有する。３つの熱風供給部４１〜４３は、吸着ローラ２０の外周面に向けて、加熱された気体（熱風）を吹き付ける。触媒インクが塗工された電解質膜９２が熱風供給部４１〜４３を通過すると、当該熱風により触媒インクが乾燥して固化する。すなわち、触媒インク中の溶媒が気化して、電解質膜９２の表面に触媒材料９ｂの層が形成される。

【0056】

３つの熱風供給部４１〜４３は、それぞれ、吹き付ける熱風の温度が異なる。３つの熱風供給部４１〜４３から吹き付けられる熱風の温度は、吸着ローラ２０による電解質膜９２の搬送方向の上流側から下流側へ向かうにつれて、順次に高くなる。最も搬送方向上流側の熱風供給部４１から吹き付けられる熱風の温度は、例えば、周囲の環境温度以上かつ４０℃以下とされる。２つ目の熱風供給部４２から吹き付けられる熱風の温度は、例えば、４０℃以上かつ８０℃以下とされる。また、最も搬送方向下流側の熱風供給部４３から吹き付けられる熱風の温度は、例えば、５０℃以上かつ１００℃以下とされる。

【0057】

このように、本実施形態の乾燥炉４０では、電解質膜９２に吹き付ける熱風の温度を、搬送方向下流側へ向かうにつれて順次に高くする。このようにすれば、電解質膜９２および触媒インクの温度を、緩やかに上昇させることができる。したがって、急激な乾燥により触媒材料９ｂにクラック等の損傷が生じることを、抑制できる。

【0058】

２つの熱遮断部４４，４５は、吸着ローラ２０による電解質膜９２の搬送方向において、３つの熱風供給部４１〜４３の上流側および下流側に設けられている。すなわち、一方の熱遮断部４４は、最も搬送方向上流側の熱風供給部４１よりも搬送方向の上流側に配置され、他方の熱遮断部４５は、最も搬送方向下流側の熱風供給部４３よりも搬送方向の下流側に配置されている。これらの熱遮断部４４，４５は、吸着ローラ２０の外周面近傍の気体を吸引する。これにより、熱風供給部４１〜４３から吹き出された熱風が、熱遮断部４４，４５を超えて搬送方向の上流側および下流側へ流れ出すことを防止する。また、乾燥時に触媒インクから生じた溶媒の蒸気が、熱遮断部４４，４５を超えて搬送方向の上流側および下流側へ流れ出すことも防止する。

【0059】

図３は、吸着ローラ２０の軸心を含む断面における、乾燥炉４０の概略形状を示した図である。図３に示すように、本実施形態の乾燥炉４０は、一対の吸引部４６，４７を有する。吸引部４６，４７は、熱風供給部４１〜４３の両側縁部から吸着ローラ２０側へ向けて、板状に突出する。また、各吸引部４６，４７は、吸着ローラ２０の外周面の両側部に沿って、円弧状に広がる。これらの吸引部４６，４７は、周辺の気体を吸引する。これにより、熱風供給部４１，４３から供給された熱風や、溶媒の蒸気が、吸引部４６，４７を超えて外側へ流れ出すことを防止する。

【0060】

貼付部５０は、触媒材料９ｂの層が形成された電解質膜９２の表面に、帯状の支持フィルム９３を貼り付ける部位である。貼付部５０は、吸着ローラ２０による電解質膜９２の搬送方向において、乾燥炉４０よりも下流側に配置されている。図１に示すように、貼付部５０は、ラミネートローラ５１、フィルム供給部５２および接合体回収部５３を有する。

【0061】

図４は、ラミネートローラ５１の付近の拡大図である。ラミネートローラ５１は、水平に延びる軸心周りに回転するローラである。ラミネートローラ５１は、吸着ローラ２０よりも径の小さい円筒状の外周面を有する。ラミネートローラ５１の外周面と、吸着ローラ２０の外周面とは、電解質膜９２および支持フィルム９３が通過する隙間を空けて、互いに対向する。また、ラミネートローラ５１は、図示を省略したエアシリンダによって、吸着ローラ２０側へ加圧されている。

【0062】

ラミネートローラ５１の材料には、例えば、熱伝導率の高い金属が用いられる。また、ラミネートローラ５１の内部には、通電により発熱するヒータ５１１が設けられている。ヒータ５１１には、例えば、シーズヒータを用いることができる。ヒータ５１１に通電すると、ヒータ５１１から生じる熱によって、ラミネートローラ５１の外周面が、環境温度よりも高い所定の温度に温調される。なお、ラミネートローラ５１の外周面の温度を放射温度計等の温度センサを用いて計測し、その計測結果に基づいて、ラミネートローラ５１の外周面が一定の温度となるように、ヒータ５１１の出力を制御してもよい。

【0063】

図１に戻る。フィルム供給部５２は、フィルム巻出ローラ５２１および第３検知ローラ５２２を有する。フィルム巻出ローラ５２１および第３検知ローラ５２２は、いずれも、ラミネートローラ５１と平行に配置される。供給前の支持フィルム９３は、フィルム巻出ローラ５２１に巻き付けられている。フィルム巻出ローラ５２１は、図示を省略したモータの動力により回転する。フィルム巻出ローラ５２１が回転すると、支持フィルム９３は、フィルム巻出ローラ５２１から繰り出される。

【0064】

支持フィルム９３の材料には、電解質膜９２よりも機械的強度が高く、形状保持機能に優れた樹脂が用いられる。支持フィルム９３の具体例としては、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）のフィルムを挙げることができる。支持フィルム９３は、基材９１と同じものであってもよい。また、基材巻取ローラ１３１によって巻き取った基材９１を、支持フィルム９３としてフィルム巻出ローラ５２１から繰り出すようにしてもよい。

【0065】

繰り出された支持フィルム９３は、第３検知ローラ５２２の外周面に接触することにより向きを変えて、ラミネートローラ５１側へ搬送される。第３検知ローラ５２２は、支持フィルム９３から受ける荷重をロードセルで計測することにより、フィルム供給部５２において支持フィルム９３にかかる張力を検知する。後述する制御部７０は、第３検知ローラ５２２により検知される支持フィルム９３の張力が、予め設定された値となるように、フィルム巻出ローラ５２１の回転数を制御する。

【0066】

第３検知ローラ５２２を通過した支持フィルム９３は、吸着ローラ２０の外周面に吸着保持された電解質膜９２と、ラミネートローラ５１との間へ導入される。このとき、支持フィルム９３は、ラミネートローラ５１からの圧力により電解質膜９２に押し付けられるとともに、ラミネートローラ５１の熱により加熱される。その結果、電解質膜９２の外側の面に、支持フィルム９３が貼り付けられる。電解質膜９２の表面に形成された触媒材料９ｂは、電解質膜９２と支持フィルム９３との間に挟まれる。これにより、電解質膜９２、触媒材料９ａ，９ｂおよび支持フィルム９３で構成される膜・触媒層接合体９４が形成される。

【0067】

接合体回収部５３は、接合体巻取ローラ５３１および第４検知ローラ５３２を有する。接合体巻取ローラ５３１および第４検知ローラ５３２は、いずれも、ラミネートローラ５１と平行に配置される。吸着ローラ２０とラミネートローラ５１との間を通過した膜・触媒層接合体９４は、吸着ローラ２０から離れて、第４検知ローラ５３２の方向へ搬送される。そして、膜・触媒層接合体９４は、第４検知ローラ５３２の外周面に接触することにより向きを変えて、接合体巻取ローラ５３１側へ搬送される。

【0068】

接合体巻取ローラ５３１は、図示を省略したモータの動力により回転する。これにより、接合体巻取ローラ５３１に膜・触媒層接合体９４が巻き取られる。第４検知ローラ５３２は、膜・触媒層接合体９４から受ける荷重をロードセルで計測することにより、接合体回収部５３において膜・触媒層接合体９４にかかる張力を検知する。後述する制御部７０は、第４検知ローラ５３２により検知される膜・触媒層接合体９４の張力が、予め設定された値となるように、接合体巻取ローラ５３１の回転数を制御する。

【0069】

表面冷却部６０は、吸着ローラ２０の外周面を冷却するための機構である。表面冷却部６０は、吸着ローラ２０の外周面のうち、貼付部５０と導入剥離部１０との間の電解質膜９２を保持しない領域に対向する位置に配置される。表面冷却部６０は、例えば、吸着ローラ２０の外周面に、環境温度よりも低温（例えば５℃程度）のクリーンドライエアを吹き付ける。乾燥炉４０およびラミネートローラ５１により加熱された吸着ローラ２０は、当該クリーンドライエアを受けることによって冷却される。

【0070】

このように、本実施形態の製造装置１では、膜巻出ローラ１２１からの長尺帯状体９０の繰り出し、電解質膜９２からの基材９１の剥離、電解質膜９２への触媒インクの塗工、乾燥炉４０による乾燥、電解質膜９２への支持フィルム９３の貼り付け、の各工程が、順次に実行される。これにより、固体高分子形燃料電池の電極に用いられる膜・触媒層接合体９４が製造される。電解質膜９２は、基材９１、吸着ローラ２０、または支持フィルム９３に、常に保持されている。これにより、製造装置１における電解質膜９２の膨潤・収縮等の変形が抑制される。

【0071】

制御部７０は、製造装置１内の各部を動作制御するための手段である。図５は、制御部７０と、製造装置１内の各部との接続を示したブロック図である。図５中に概念的に示したように、制御部７０は、ＣＰＵ等の演算処理部７１、ＲＡＭ等のメモリ７２およびハードディスクドライブ等の記憶部７３を有するコンピュータにより構成される。記憶部７３内には、印刷処理を実行するためのコンピュータプログラムＰが、インストールされている。

【0072】

また、図３に示すように、制御部７０は、上述した膜巻出ローラ１２１のモータ、第１検知ローラ１２２のロードセル、基材巻取ローラ１３１のモータ、第２検知ローラ１３２のロードセル、吸着ローラ２０のモータ、吸着ローラ２０の吸引機構、吸着ローラ２０の給水機構、開閉弁３４、３つの熱風供給部４１〜４３、２つの熱遮断部４４，４５、２つの吸引部４６，４７、ヒータ５１１、フィルム巻出ローラ５２１のモータ、第３検知ローラ５２２のロードセル、接合体巻取ローラ５３１のモータ、第４検知ローラ５３２のロードセルおよび表面冷却部６０と、それぞれ通信可能に接続されている。また、制御部７０は、後述する開閉弁８５とも、通信可能に接続されている。

【0073】

制御部７０は、記憶部７３に記憶されたコンピュータプログラムＰやデータをメモリ７２に一時的に読み出し、当該コンピュータプログラムＰに基づいて、演算処理部７１が演算処理を行うことにより、上記の各部を動作制御する。これにより、製造装置１における膜・触媒接合体の製造処理が進行する。

【0074】

＜２．電解質膜の浮き上がり抑制について＞
続いて、電解質膜９２から基材９１を剥離する際に、吸着ローラ２０から電解質膜９２が浮き上がることを抑制するための構成について説明する。

【0075】

＜２−１．気体供給部について＞
図６は、剥離ローラ１１、気体供給部１４および吸着ローラ２０の斜視図である。図６に示すように、本実施形態の気体供給部１４は、筒状の部材の先端から気体を吐出する複数のパイプノズル８１を有する。複数のパイプノズル８１は、電解質膜９２の幅方向（電解質膜の搬送方向に対して直交し、かつ、電解質膜の表面および裏面と平行な方向。以下同じ）に沿って、略等間隔に配列されている。各パイプノズル８１の吐出口は、電解質膜９２の表面に向けられている。図１に示すように、本実施形態では、吸着ローラ２０の軸心を中心とするパイプノズル８１の配置位置と塗工ノズル３１の配置位置との間の角度θは、９０度以下となっている。

【0076】

図６中に概念的に示したように、複数のパイプノズル８１には、それぞれ、給気配管８２が流路接続されている。各給気配管８２の他端は、１本の主配管８３に流路接続されている。そして、主配管８３の他端は、気体供給源８４に流路接続されている。気体供給源８４には、大気圧よりも高圧の気体が充填されている。また、主配管８３の経路上には、開閉弁８５が設けられている。

【0077】

このため、開閉弁８５を開放すると、気体供給源８４から主配管８３および複数の給気配管８２を通って複数のパイプノズル８１へ、気体が供給される。そして、各パイプノズル８１の吐出口から電解質膜９２の表面へ向けて、気体が吐出される。パイプノズル８１から吐出される気体には、例えば、クリーンドライエアを用いることができる。ただし、クリーンドライエアに代えて、乾燥した清浄な窒素ガス等の不活性ガスを用いてもよい。

【0078】

図７は、長尺帯状体９０の導入から触媒インクの供給までの処理の流れを示したフローチャートである。既述の通り、この製造装置１では、まず、膜巻出ローラ１２１から繰り出された長尺帯状体９０が、吸着ローラ２０と剥離ローラ１１との隙間１５へ導入される（ステップＳ１）。隙間１５を通過した電解質膜９２は、吸着ローラ２０の外周面に吸着保持される。一方、隙間１５を通過した基材９１は、吸着ローラ２０の外周面から離れる方向へ搬送される。これにより、電解質膜９２から基材９１が剥離される（ステップＳ２）。このとき、気体供給部１４は、剥離直後の電解質膜９２に向けて、気体を吹き付ける（ステップＳ３）。これにより、吸着ローラ２０の外周面からの電解質膜９２の浮き上がりを抑制する。その後、吸着ローラ２０に吸着保持された電解質膜９２の外側の面に、塗工ノズル３１から触媒インクが供給される（ステップＳ４）。

【0079】

図８は、吸着ローラ２０に保持された電解質膜９２と、複数のパイプノズル８１との幅方向の位置関係を示した図である。図８に示すように、複数のパイプノズル８１は、幅方向に配列される複数の吐出領域Ａへ向けて、気体を吹き付ける。幅方向の両端に配置された２つのパイプノズル８１は、電解質膜９２の幅方向の両端部に位置する吐出領域Ａ（以下、「第１吐出領域Ａ１」と称する）へ向けて、気体を吹き付ける。他のパイプノズル８１は、２つの第１吐出領域Ａ１の間に位置する複数の吐出領域Ａ（以下、「第２吐出領域Ａ２」と称する）へ向けて、気体を吹き付ける。このように、電解質膜９２に気体を吹き付けることにより、電解質膜９２を吸着ローラ２０の外周面に押し付ける。これにより、電解質膜９２からの基材９１の剥離が促進される。また、電解質膜９２が、基材９１とともに吸着ローラ２０の外周面から浮き上がることを抑制できる。

【0080】

特に、吸着ローラ２０の外周面のうち、電解質膜９２の幅方向の両端部に接触する部分は、電解質膜９２に接触することなく外気に露出する部分と隣接するため、吸引口２１の圧力が低下しにくい。したがって、電解質膜９２の幅方向の両端部付近では、吸引口２１による吸着力を得にくい。そこで、この気体供給部１４は、図８のように、電解質膜９２の幅方向の両端部に位置する一対の第１吐出領域Ａ１へ向けて、気体を吹き付ける。このようにすれば、電解質膜９２の幅方向の両端部が、吸着ローラ２０の外周面から浮き上がることを抑制できる。

【0081】

気体供給部１４は、少なくとも、吸着力を得にくい一対の第１吐出領域Ａ１へ向けて、気体を吹き付ければよい。しかしながら、本実施形態のように、第１吐出領域Ａ１だけではなく、その内側に位置する第２吐出領域Ａ２にも気体を吹き付ければ、吸着ローラ２０からの電解質膜９２の浮き上がりを、より抑制できる。第２吐出領域Ａ２の数は、１つでもよいし、複数でもよい。

【0082】

また、この気体供給部１４は、電解質膜９２の幅方向の全体に一様に気体を吹き付けるのではなく、幅方向に不連続な複数の吐出領域Ａへ向けて、気体を吹き付ける。このため、各吐出領域Ａへ吹き付けられた気体は、図８中の破線矢印のように、隣り合うパイプノズル８１の間を通って、吸着ローラ２０から離れる。これにより、塗工ノズル３１側へ流れる気体の量を低減することができる。したがって、気体供給部１４の影響で塗工ノズル３１から吐出される触媒インクが乱れたり、触媒インクが意図に反して乾燥したりすることを抑制できる。その結果、気体供給部１４に起因する塗工不良の発生を抑制できる。

【0083】

特に、この製造装置１では、複数のパイプノズル８１と塗工ノズル３１とが、近い位置に配置されている。具体的には、吸着ローラ２０の軸心を中心とするパイプノズル８１の配置位置と塗工ノズル３１の配置位置との間の角度（ステップＳ３からステップＳ４までの電解質膜９２の回転角度）θが、９０度以下である。このような位置関係では、気体供給部１４から吹き出される気体が、塗工ノズル３１側へ流れやすい。このため、パイプノズル８１から吐出される気体が吸着ローラ２０から離れるための流路を確保して、塗工ノズル３１への影響を抑えることが、特に重要となる。

【0084】

また、本実施形態では、図２のように、パイプノズル８１が、吸着ローラ２０の半径方向に対して斜めに配置されている。そして、パイプノズル８１から隙間１５側（塗工ノズル３１から離れる方向）へ向けて、気体が吐出される。これにより、塗工ノズル３１側へ流れる気体の量が、より低減される。その結果、気体供給部１４に起因する塗工不良の発生を、より抑制できる。

【0085】

＜２−２．回転速度調整部について＞
この製造装置１は、吸着ローラ２０の回転速度と、剥離ローラ１１の回転速度との関係を調整する回転速度調整部１６をさらに有する。図９は、吸着ローラ２０、剥離ローラ１１および回転速度調整部１６の構成を示した側面図である。

【0086】

本実施形態の剥離ローラ１１は、モータ等の駆動源に直接接続されておらず、自発的には回転しないフリーローラである。上述のように、剥離ローラ１１は、図示を省略したエアシリンダによって、吸着ローラ２０側へ加圧されている。このため、剥離ローラ１１は、吸着ローラ２０の回転に伴い、長尺帯状体９０を介して受ける力により、従動回転する。ただし、剥離ローラ１１の回転軸１１１の端部には、回転速度調整部１６としての制動部１６１が設けられている。制動部１６１には、例えば、粉体の摩擦を利用して制動力を発生させるパウダークラッチを用いることができる。

【0087】

剥離ローラ１１が回転すると、制動部１６１は、剥離ローラ１１の回転に逆らう方向の抵抗力を発生させる。これにより、剥離ローラ１１の回転に負荷が生じる。その結果、隙間１５における吸着ローラ２０の外周面の移動速度（図２中の矢印ｖ１）よりも、隙間１５における剥離ローラ１１の外周面の移動速度（図２中の矢印ｖ２）の方が、僅かに遅くなる。このように、剥離ローラ１１の回転速度を低下させれば、剥離ローラ１１に接触する基材９１が電解質膜９２を剥離ローラ１１側へ引き寄せる力が弱くなる。したがって、電解質膜９２からの基材９１の剥離が促進される。その結果、吸着ローラ２０の外周面からの電解質膜９２の浮き上がりが、より抑制される。

【0088】

なお、剥離ローラ１１の外周面と基材９１とが、互いに相対移動不能であると、電解質膜９２の搬送速度よりも基材９１の搬送速度が遅くなるため、電解質膜９２に過度の張力がかかって電解質膜９２が損傷する虞がある。このため、剥離ローラ１１は、基材９１に対して摺動しながら回転することが好ましい。

【0089】

なお、剥離ローラ１１を自発的に回転させ、その回転速度を制御するようにしてもよい。例えば、図１０のように、剥離ローラ１１の回転軸１１１の端部に、回転速度調整部１６としてのサーボモータ１６２を接続してもよい。サーボモータ１６２は、上述した制御部７０に接続され、制御部７０から供給される制御信号に基づいて回転数を調整可能なモータである。図１０の構成では、制御部７０が、隙間１５における吸着ローラ２０の外周面の移動速度よりも、隙間１５における剥離ローラ１１の外周面の移動速度の方が僅かに遅くなるように、サーボモータ１６２の回転数を調整する。これにより、電解質膜９２からの基材９１の剥離を促進させて、吸着ローラ２０からの電解質膜９２の浮き上がりを抑制できる。

【0090】

＜２−３．張力調整について＞
既述の通り、制御部７０は、第１検知ローラ１２２により検知される長尺帯状体９０の張力が、予め設定された値（以下、「第１設定値」と称する）となるように、膜巻出ローラ１２１の回転数を制御する。これにより、導入部１２における長尺帯状体９０の張力を、一定の第１設定値に維持する。また、制御部７０は、第２検知ローラ１３２により検知される基材９１の張力が、予め設定された値（以下、「第２設定値」と称する）となるように、基材巻取ローラ１３１の回転数を制御する。これにより、排出部１３における基材９１の張力を、一定の第２設定値に維持する。

【0091】

すなわち、本実施形態では、膜巻出ローラ１２１、第１検知ローラ１２２、基材巻取ローラ１３１および第２検知ローラ１３２が、導入部１２における長尺帯状体９０の張力と、排出部１３における基材９１の張力との関係を調整する張力調整部を構成している。

【0092】

本実施形態の製造装置１では、上述した第１設定値よりも、上述した第２設定値の方が、低い値に設定されている。このため、膜巻出ローラ１２１および基材巻取ローラ１３１の回転数が制御されることにより、導入部１２における長尺帯状体９０の張力よりも、排出部１３における基材９１の張力の方が小さくなる。このように、隙間１５へ導入される長尺帯状体９０の張力よりも、剥離後の基材９１の張力を小さくすれば、基材９１が電解質膜９２を引き寄せる力が弱くなる。したがって、電解質膜９２からの基材９１の剥離が促進される。その結果、吸着ローラ２０の外周面からの電解質膜９２の浮き上がりが、より抑制される。

【0093】

＜３．変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。

【0094】

上記の実施形態では、気体供給部１４に複数のパイプノズル８１を用いていた。しかしながら、気体供給部１４は、パイプノズル以外のノズルにより構成されていてもよい。例えば、電解質膜９２の搬送方向に沿って延びるスリット状の吐出口を有する複数のノズルを、幅方向に配列してもよい。

【0095】

また、上記の実施形態では、吸着ローラ２０の軸心を中心とするパイプノズル８１の配置位置と塗工ノズル３１の配置位置との間の角度θ（図１参照）が９０度以下であった。しかしながら、パイプノズル８１の配置位置と塗工ノズル３１の配置位置との間の角度θは、９０度よりも大きくてもよい。パイプノズル８１の配置位置と塗工ノズル３１の配置位置との間の角度θを大きくすれば、パイプノズル８１から吐出される気体が、塗工ノズル３１に届きにくくなる。したがって、気体供給部１４の影響で、塗工ノズル３１から吐出される触媒インクが乱れたり、触媒インクが意図に反して乾燥したりすることを、より抑制できる。

【0096】

また、上記の実施形態では、一方の面に予め触媒材料９ａの層が形成された電解質膜９２の他方の面に、触媒材料９ｂを形成する場合について説明した。しかしながら、本発明の製造装置は、表裏のいずれの面にも触媒材料９ａの層が形成されていない電解質膜に対して、触媒材料を形成するものであってもよい。

【0097】

また、製造装置の細部の構成については、本願の各図と相違していてもよい。また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0098】

１ 製造装置
９ａ，９ｂ 触媒材料
１０ 導入剥離部
１１ 剥離ローラ
１２ 導入部
１３ 排出部
１４ 気体供給部
１５ 隙間
１６ 回転速度調整部
２０ 吸着ローラ
２１ 吸引口
２２ 水冷管
３０ 触媒供給部
３１ 塗工ノズル
４０ 乾燥炉
５０ 貼付部
６０ 表面冷却部
７０ 制御部
８１ パイプノズル
８２ 給気配管
８３ 主配管
８４ 気体供給源
８５ 開閉弁
９０ 長尺帯状体
９１ 基材
９２ 電解質膜
９３ 支持フィルム
９４ 触媒層接合体
１２１ 膜巻出ローラ
１２２ 第１検知ローラ
１３１ 基材巻取ローラ
１３２ 第２検知ローラ
１６１ 制動部
１６２ サーボモータ
Ａ 吐出領域
Ａ１ 第１吐出領域
Ａ２ 第２吐出領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】