(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜と、該電解質膜上に形成された電極とを備える燃料電池用の膜電極接合体の製造方法であって、
第１の基材上に前記電解質膜が形成された電解質膜ロールから繰り出された前記電解質膜と、第２の基材上に前記電極が形成された電極ロールから繰り出された前記電極とを接合させて、燃料電池を製造するための前記電解質膜と前記電極との接合体が形成された帯状の接合体連続シートを得る第１の工程と、
前記第１の基材上に形成された前記電解質膜の不良、前記第２の基材上に形成された前記電極の不良、前記第１の工程で形成される前記接合体における不良、から選択される複数種類の不良を検出する第２の工程と、
検出された前記不良ごとに、前記不良が検出された対象物に対して、不良が生じていることを示すマークを付与する第３の工程と、
を備え、
前記第３の工程で付与される前記マークは、前記電解質膜ロールおよび前記電極ロールの幅方向における相対的な位置が、前記不良の種類ごとに互いに異なって定められた位置となるように付与され、かつ、前記膜電極接合体を製造した後に各々の前記マークが検出可能になるように付与される
膜電極接合体の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の膜電極接合体の製造方法であって、
前記第３の工程は、前記対象物に凹凸を設けることによって前記マークを前記対象物に付与し、
前記マークは、前記膜電極接合体の表面形状が前記凹凸に追従することにより検出可能となる
膜電極接合体の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の膜電極接合体の製造方法であって、
前記第３の工程は、前記マークとして有色のマークを付与し、
前記マークは、前記膜電極接合体において前記マーク上に形成される層を前記マークが透過することにより検出可能となる
膜電極接合体の製造方法。
【請求項４】
請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の膜電極接合体の製造方法であって、
前記第３の工程で付与される前記マークは、前記幅方向に垂直な、前記電解質膜ロールおよび前記電極ロールの延伸方向における相対的な位置が、前記不良が生じた位置と同じ位置になるように付与される
膜電極接合体の製造方法。
【請求項５】
請求項１から４のうちのいずれか１項に記載の膜電極接合体の製造方法であって、
前記第１の工程は、前記電解質膜と前記電極の少なくとも一方が、前記第１の基材と第２の基材のうちの対応する基材上に形成された状態で、前記電解質膜と前記電極とを重ね合わせて熱および圧力をかけて接合し、
前記第２の工程は、少なくとも前記第１の工程で形成される前記接合体における不良を検出する
膜電極接合体の製造方法。
【請求項６】
請求項１から５のうちのいずれか１項に記載の膜電極接合体の製造方法であって、
前記第１の工程で用いる前記電極ロールは、前記電極としてアノードが形成されたアノードロールと、前記電極としてカソードが形成されたカソードロールと、を含み、
前記第１の工程は、前記電解質膜の一方の面と、前記アノードおよび前記カソードのうちの一方の電極とを接合する第１の接合の動作と、前記電解質膜の他方の面と、前記アノードおよび前記カソードのうちの他方の電極とを接合する第２の接合の動作とを含み、
前記第２の工程において検出される前記電極の不良は、前記第１の接合の動作で得られる接合体における不良と、前記第２の接合の動作で得られる接合体における不良とを含む
膜電極接合体の製造方法。
【請求項７】
電解質膜上に電極が形成された膜電極接合体と、前記電極における前記電解質膜が配置された面とは異なる面に配置されたガス拡散層と、を備える燃料電池の製造方法であって、
請求項１から６のうちのいずれか１項に記載の膜電極接合体の製造方法により、前記マークが付された前記接合体連続シートを製造する第４の工程と、
前記接合体連続シートに付与された前記マークを検出する第５の工程と、
前記接合体連続シートに前記ガス拡散層を接合して、前記燃料電池を製造するための前記電解質膜と前記電極と前記ガス拡散層との接合体を作製する第６の工程と、
を備え、
前記第６の工程は、前記第５の工程で前記マークが検出されなかった部位に対して前記ガス拡散層の接合を行なう
燃料電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜電極接合体および燃料電池の製造方法、並びに燃料電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子形燃料電池（以下、単に「燃料電池」と呼ぶ。）は、一般に、固体高分子電解質膜と、この電解質膜を挟持する一対の電極と、を備える膜電極接合体を有している。このような膜電極接合体の製造方法として、電解質膜層あるいは電極層を、帯状の基材の表面に形成してロール状に巻いた状態で用意し、その後、基材上の電解質膜および電極を接合して、複数の膜電極接合体を連続的に製造する方法、すなわち、ロール・ツー・ロール方式による製造方法が知られている。このような製造方法において、帯状の基材上に形成した電極層を、インライン式の製造装置内に配置した検査装置によって検査し、不良箇所が検出された際に、不良を示すマークを付する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−０３６７６８号公報
【特許文献２】特開２０１２−２４３４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、電極層に不良を示すマークを付する際に、最終的に得られる膜電極接合体を構成する部分以外の部分にマークを付すると、後の工程でマークを認識することができなくなる可能性がある。特に、電極層が形成された基材にマークを付する場合には、電極層から基材を剥離した後の工程で、電極層の不良に係るマークを認識することができなくなる。また、電極層が形成された基材にマークを付する場合には、基材において、電極層を形成する領域の他に、マークを付するための領域を確保しておく必要があり、基材および基材を搬送する装置が大型化するという問題があった。また、膜電極接合体を製造する際には、基材上に電極層を形成する工程以外の種々の工程においても不良は発生し得るものであり、これら種々の工程で発生し得る不良に対する対策方法は十分に検討されていなかった。また、膜電極接合体を構成する電極層等において不良箇所が検出されたときには、その都度不良箇所を除去し、その後に接合を行なう方法も考えられるが、このような方法は製造工程が複雑化し、不良箇所周辺の電極層や電解質層が無駄になる可能性がある。そのため、膜電極接合体の製造工程全体として、生産性を向上させることが望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、電解質膜と、該電解質膜上に形成された電極とを備える燃料電池用の膜電極接合体の製造方法が提供される。この製造方法は、第１の基材上に前記電解質膜が形成された電解質膜ロールから繰り出された前記電解質膜と、第２の基材上に前記電極が形成された電極ロールから繰り出された前記電極とを接合させて、燃料電池を製造するための前記電解質膜と前記電極との接合体が形成された帯状の接合体連続シートを得る第１の工程と；前記第１の基材上に形成された前記電解質膜の不良、前記第２の基材上に形成された前記電極の不良、前記第１の工程で形成される前記接合体における不良、から選択される複数種類の不良を検出する第２の工程と；検出された前記不良ごとに、前記不良が検出された対象物に対して、不良が生じていることを示すマークを付与する第３の工程と；を備える。前記第３の工程で付与される前記マークは、前記電解質膜ロールおよび前記電極ロールの幅方向における相対的な位置が、前記不良の種類ごとに互いに異なって定められた位置となるように付与され、かつ、前記膜電極接合体を製造した後に各々の前記マークが検出可能になるように付与される。
この形態の膜電極接合体の製造方法によれば、膜電極接合体を製造した後にマークの有無、および、電解質膜ロールおよび電極ロールの幅方向におけるマークの相対的な位置を検出することにより、製造途中のどの工程で不良が生じたのかを解析することができる。また、不良の種類によってマークを付するための幅方向の相対的な位置が決まっているため、後の工程でマークを検出する際には、定められた位置についてマークの有無を確認すればよく、マークの検出工程を簡素化できる。また、第３の工程の後に、マークを付した対象物をロール状に巻く場合には、得られたロールにおいて、異なる種類の不良に対応するマークが、ロールの巻きの厚さ方向に重なることが無い。そのため、上記ロールにおいて、特定箇所の厚みが過大となることを抑制できる。さらに、不良が検出された対象物にマークを付するため、第１の基材や第２の基材においてマークを付与するための領域を確保する必要がなく、電解質膜ロールや電極ロールの大型化を抑えることができる。また、膜電極接合体の製造工程の途中で第１および第２の基材を剥離することがあっても、マークが失われることがない。
【０００７】
（２）上記形態の膜電極接合体の製造方法において、前記第３の工程は、前記対象物に凹凸を設けることによって前記マークを前記対象物に付与し、前記マークは、前記膜電極接合体の表面形状が前記凹凸に追従することにより検出可能となることとしてもよい。
この形態の膜電極接合体の製造方法によれば、膜電極接合体の表面の凹凸を観察することにより、各々のマークを検出することができる。
【０００８】
（３）上記形態の膜電極接合体の製造方法において、前記第３の工程は、前記マークとして有色のマークを付与し、前記マークは、前記膜電極接合体において前記マーク上に形成される層を前記マークが透過することにより検出可能となることとしてもよい。
この形態の膜電極接合体の製造方法によれば、透過したマークを膜電極接合体の表面から観察することにより、各々のマークを検出することができる。
【０００９】
（４）上記形態の膜電極接合体の製造方法において、前記第３の工程で付与される前記マークは、前記幅方向に垂直な、前記電解質膜ロールおよび前記電極ロールの延伸方向における相対的な位置が、前記不良が生じた位置と同じ位置になるように付与されることとしてもよい。
この形態の膜電極接合体の製造方法によれば、マークを付した後の工程において、各マークを検出することにより、不良の種類ごとに、不良が生じた位置を知ることができる。
【００１０】
（５）上記形態の膜電極接合体の製造方法において、前記第１の工程は、前記電解質膜と前記電極の少なくとも一方が、前記第１の基材と第２の基材のうちの対応する基材上に形成された状態で、前記電解質膜と前記電極とを重ね合わせて熱および圧力をかけて接合し、前記第２の工程は、少なくとも前記第１の工程で形成される前記接合体における不良を検出することとしてもよい。
この形態の膜電極接合体の製造方法によれば、熱圧転写により電解質膜と電極とを接合した接合体において、熱圧転写における不良を検出することができる。
【００１１】
（６）上記形態の膜電極接合体の製造方法において、前記第１の工程で用いる前記電極ロールは、前記電極としてアノードが形成されたアノードロールと、前記電極としてカソードが形成されたカソードロールと、を含み、前記第１の工程は、前記電解質膜の一方の面と、前記アノードおよび前記カソードのうちの一方の電極とを接合する第１の接合の動作と、前記電解質膜の他方の面と、前記アノードおよび前記カソードのうちの他方の電極とを接合する第２の接合の動作とを含み、前記第２の工程において検出される前記電極の不良は、前記第１の接合の動作で得られる接合体における不良と、前記第２の接合の動作で得られる接合体における不良とを含むこととしてもよい。
この形態の膜電極接合体によれば、アノードロールにおける不良、カソードロールにおける不良、電解質膜ロールにおける不良、電解質膜とアノードを接合して得られる接合体における不良、および、電解質膜とカソードを接合して得られる接合体における不良のすべてについて、不良の種類ごとに検出することができる。
【００１２】
（７）本発明の他の形態によれば、電解質膜上に電極が形成された膜電極接合体と、前記電極における前記電解質膜が配置された面とは異なる面に配置されたガス拡散層と、を備える燃料電池の製造方法が提供される。この燃料電池の製造方法は、（１）から（６）のうちのいずれか１項に記載の膜電極接合体の製造方法により、前記マークが付された前記接合体連続シートを製造する第４の工程と；前記接合体連続シートに付与された前記マークを検出する第５の工程と；前記接合体連続シートに前記ガス拡散層を接合して、前記燃料電池を製造するための前記電解質膜と前記電極と前記ガス拡散層との接合体を作製する第６の工程と；を備える。前記第６の工程は、前記第５の工程で前記マークが検出されなかった部位に対して前記ガス拡散層の接合を行なう。
この形態の燃料電池の製造方法によれば、接合体連続シートにガス拡散層を接合する際に、不良の検出されなかった部位に対してのみ、ガス拡散層の接合を行なうため、ガス拡散層の無駄な消費を抑えることができる。
【００１３】
本発明は、膜電極接合体の製造方法あるいは燃料電池の製造方法以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、膜電極接合体、膜電極接合体を備える燃料電池、燃料電池の製造装置、製造装置の制御方法、製造方法や製造装置の制御方法を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】燃料電池の概略構成を表わす断面模式図である。
【図２】ＭＥＡの製造方法を表わす工程図である。
【図３】触媒電極形成装置の構成を模式的に示す説明図である。
【図４】不良の位置とマークの付与位置との関係を示す説明図である。
【図５】触媒電極形成装置の構成を模式的に示す説明図である。
【図６】不良の位置とマークの付与位置の２次元的な関係を示す説明図である。
【図７】ＭＥＡ接合装置の構成を模式的に示す説明図である。
【図８】製造途中のＭＥＡの様子を模式的に表わす断面図である。
【図９】切出装置の構成を模式的に表わす説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
Ａ．燃料電池の構成：
図１は、本発明の実施形態としての燃料電池の概略構成を表わす断面模式図である。本実施形態の燃料電池は、反応ガス（水素を含有する燃料ガスおよび酸素を含有する酸化ガス）の供給を受けて発電する固体高分子形燃料電池である。燃料電池は、複数の単セル１０が積層されたスタック構造を有しており、図１では、単セル１０の構造を示している。
【００１６】
単セル１０は、膜電極接合体２７（Membrane Electrode Assembly２７、以後、ＭＥＡ２７と呼ぶ）と、ガス拡散層２３，２４と、ガスセパレータ２５，２６と、を備えている。ＭＥＡ２７は、電解質膜２０と、電解質膜２０の各々の面に形成された触媒電極層であるアノード２１およびカソード２２と、によって構成される。ＭＥＡ２７は、ガス拡散層２３，２４によって挟持されており、ＭＥＡ２７およびガス拡散層２３，２４から成るサンドイッチ構造は、さらに両側からガスセパレータ２５，２６によって挟持されている。
【００１７】
電解質膜２０は、高分子電解質材料、例えばフッ素樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜であり、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。具体的には、例えば、側鎖末端にスルホ基（−ＳＯ3Ｈ基）を有するパーフルオロスルホン酸ポリマから成る膜を用いることができる。
【００１８】
カソード２２およびアノード２１は、電気化学反応を進行する触媒金属を担持するカーボン粒子と、プロトン伝導性を有する高分子電解質と、を備えている。触媒金属としては、例えば、白金や、白金とルテニウムなどの他の金属とから成る白金合金を用いることができる。高分子電解質は、例えば、側鎖末端にスルホ基（−ＳＯ3Ｈ基）を有するパーフルオロスルホン酸ポリマを用いることができる。触媒電極層が備える高分子電解質は、電解質膜２０を構成する高分子電解質と同種のポリマであっても良く、異種のポリマであっても良い。
【００１９】
ガス拡散層２３，２４は、ガス透過性および電子伝導性を有する部材によって構成されており、例えば、発泡金属や金属メッシュなどの金属製部材や、カーボンクロスやカーボンペーパなどのカーボン製部材により形成することができる。
【００２０】
ガスセパレータ２５，２６は、ガス不透過な導電性部材、例えば、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻密質カーボン等のカーボン製部材や、プレス成形したステンレス鋼などの金属製部材により形成されている。ガスセパレータ２５，２６において、触媒電極層と対向する表面には、反応ガスが流れる流路溝２８，２９が形成されている。なお、ガスセパレータ２５，２６とガス拡散層２３，２４との間に、セル内ガス流路を形成するための多孔質体を配置しても良く、この場合には、流路溝２８，２９を省略しても良い。
【００２１】
燃料電池の内部には、さらに、セル間冷媒流路が形成されている（図示せず）。このような冷媒流路は、例えば、積層されたすべての単セル間に形成しても良く、あるいは、単セルを所定数積層する毎に形成しても良い。
【００２２】
さらに、燃料電池には、燃料電池を、その積層方向に貫通する複数の流路が形成されている（図示せず）。具体的には、各セルとの間で反応ガスを供給・排出するためのガスマニホールドや、既述した冷媒流路との間で冷媒を供給・排出するための冷媒マニホールドが形成されている。さらに、燃料電池には、ＭＥＡ２７の外周あるいはガスセパレータ２５，２６間の所定の位置に、シール部材（図示せず）が配置されている。このようなシール部材によって、流体の漏洩が防止されると共に、各ガスセパレータ２５，２６間の短絡が防止されている。
【００２３】
Ｂ．ＭＥＡの製造方法：
図２は、ＭＥＡ２７の製造方法を表わす工程図である。ＭＥＡ２７を製造する際には、まず、検査済みのアノードロールを作製する（ステップＳ１００）。アノードロールとは、アノード２１を構成するための電極層を、帯状の基材の一方の面上において、連続した帯状に形成し、ロール状に巻いた構造をいう。ステップＳ１００では、基材上にアノード２１を形成した後に、形成したアノードの不良の検査を行ない、不良を検出したときには、基材上のアノードに対して、不良の存在を示すマークを付与している。ステップＳ１００で作製される検査済みのアノードロールは、このようなマークがアノードに付されている。
【００２４】
図３は、ステップＳ１００で用いる触媒電極形成装置５０の構成を模式的に示す説明図である。触媒電極形成装置５０は、触媒インク塗布部５２、乾燥部５３、不良検出部５４、マーク付与部５５、および制御部５９を備えている。触媒電極形成装置５０には、一定の幅の帯状の基材３１がロール状に巻かれた基材ロール５１が取り付けられており、基材ロール５１から基材３１が連続的に繰り出される。基材３１としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、およびエチレン・四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等の樹脂材料から成る樹脂シートを用いることができる。基材３１の厚みは、例えば、３０〜２００μｍとすればよい。繰り出された基材３１は、基材ロール５１を取り付けたローラや搬送ローラ５６等の回転駆動によって所定のテンション(張力）を維持された状態で、一定の方向に搬送される。搬送ローラ５６や基材ロール５１を取り付けたローラ等の回転速度は、制御部５９によって制御されている。図３では、基材３１等の被搬送物の搬送方向を、搬送路に平行な矢印によって図示すると共に、各ローラの回転方向を各ローラの外周に沿う矢印によって図示してある。なお、制御部５９、および後述する他の装置が備える制御部（制御部７０，９６）は、論理演算を行うＣＰＵの他、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するコンピューターとして構成され、装置全体を駆動制御する。すなわち、制御部５９は、触媒電極形成装置５０が備えるセンサからの検出信号を受信すると共に、各部に対して駆動信号を出力する。
【００２５】
触媒インク塗布部５２では、基材ロール５１から繰り出された基材３１の一方の面上に触媒インクが塗布され、アノード２１となる触媒インクの層が、連続した帯状に形成される。ここで、「触媒インク」とは、触媒電極を構成する既述した導電性粒子（例えば白金担持カーボン）と高分子電解質とを、有機溶媒や無機溶媒によって分散させた分散液である。図３では、触媒インク塗布部５２として、触媒インクを吐出するダイヘッドのみを記載しているが、触媒インク塗布部５２は、触媒インクを貯留するタンク、タンクとダイヘッドを接続する配管、およびタンク内の触媒インクをダイヘッドから吐出させるポンプを備えている（図示せず）。制御部５９によってポンプを駆動することにより、所定圧の触媒インクをダイヘッドから吐出して、基材３１上に、帯状に連続した形状の触媒インクの層を形成する。なお、基材３１上に塗布される触媒インクの層の幅は、基材３１の幅よりも若干狭い一定の幅となっている。
【００２６】
乾燥部５３は触媒インク塗布部５２の下流側に配置されている。乾燥部５３は、触媒インクが塗布された基材３１上の搬送路に沿って設けられたドライヤであり、基材３１上に塗布された触媒インクの層を温風によって乾燥させる。これにより、基材３１上に連続したアノード２１の層が形成される。アノード２１の層の厚みは、触媒インクの組成および塗布する触媒インクの厚みによって調整することができ、例えば、１〜５０μｍとすればよい。
【００２７】
不良検出部５４は、乾燥部５３の下流側に配置されており、基材３１上に形成されたアノード２１の不良を検出する。不良検出部５４は、例えば、ＣＣＤカメラによって構成されるラインカメラまたはエリアカメラを備えることとすればよい。図４では、不良検出部５４は、アノード２１が形成された基材３１にテンションを加えるための搬送ローラ５７と搬送ローラ５８との間に配置されている。本実施形態では、上記カメラによりアノード２１の表面を、面に対して垂直な方向から連続的に撮像し、撮像した画像のデータを制御部５９で解析することにより、不良の有無（アノード２１の外観の良否）および不良の位置を判定している。アノード２１の外観は、例えば、しわ及びキズの有無や、アノード２１の形状（例えば、アノード２１の幅、基材３１の幅に対するアノード２１の相対的な位置）を含む。
【００２８】
マーク付与部５５は、不良検出部５４の下流側に配置されており、アノード２１における不良が検出された位置に、不良の存在を示すマーク４１を付与する。マーク付与部５５では、アノード２１に対するラベルの貼付によって、マーク４１の付与を行なう。貼付するラベルは、紙、布、樹脂など、種々の材料によって形成することができる。
【００２９】
図４は、アノード２１における不良の位置とマーク４１の付与位置の２次元的な関係を示す説明図である。図４では、不良の位置をポジションＡ、マーク４１の付与位置をポジションＢとして示している。基材３１およびアノード２１は連続した帯状に形成されているが、図４では、一部の矩形領域のみを示している。また、図４では、図４に示す領域の左端上部の１点を、便宜的に原点Ｏと仮定して、各々のポジションの位置を示している。図４では、基材３１が搬送される方向を矢印によって示している。本願明細書では、基材３１、アノード２１、あるいはＭＥＡ２７を形成するための後述する各部材において、幅方向に垂直な搬送方向に対応する方向を、延伸方向と呼ぶ。
【００３０】
マーク付与部５５では、マーク４１の延伸方向における相対的な位置が、検出した不良と同じ位置になるように、アノード２１へのマーク４１の付与を行なう。また、マーク４１の幅方向における相対的な位置が、アノード２１の不良を示すマークの付与位置として予め定められた位置になるように、アノード２１へのマーク４１の付与を行なう。すなわち、アノード２１の不良が検出されたポジションＡが、原点Ｏに対する延伸方向の距離がｘであり、原点Ｏに対する幅方向の距離がａである場合には、マーク４１が付されるポジションＢは、原点Ｏに対する延伸方向の距離がｘであって、原点Ｏに対する幅方向の距離が、アノード２１の不良に対応して定められた距離ｂとなる。マーク付与部５５と不良検出部５４とは異なる位置に設けられているが、制御部５９は、基材３１の搬送速度と、マーク付与部５５と不良検出部５４との距離と、不良検出部５４で不良を検出してからの経過時間とに基づいて、マーク付与部５５においてマーク４１を付与すべき位置を特定し、マーク付与部５５を駆動する。基材３１と、基材３１上に形成されてマーク４１が付与されたアノード２１と、を含む積層構造を、以後、アノード積層体３０とも呼ぶ（図３参照）。
【００３１】
図３に示すマーク付与部５５の下流側には、連続的に搬送されるアノード積層体３０を巻き取る巻き取りローラを含む図示しないアノード回収部が設けられている。アノード積層体３０を巻き取ることにより、検査済みのアノードロールが得られ、ステップＳ１００が終了する。
【００３２】
なお、不良検出部５４としては、アノード２１の表面を撮像するカメラに代えて、あるいはカメラに加えて、アノード２１の厚みを検出する厚みセンサを用いてもよい。厚みセンサは、図３の不良検出部５４と同様の乾燥部５３の下流の位置に加えて、触媒インク塗布部５２よりも上流にも設ければよい。そして、乾燥部５３の下流で検出したアノード積層体３０の厚みと、触媒インク塗布部５２の上流側で検出した基材３１の厚みの差として、アノード２１の厚みを求めればよい。基材３１の搬送速度と、上流側の厚みセンサと下流側の厚みセンサとの距離とを参照しつつ、上記差を求めることで、アノード２１の厚みを連続的に求めることができる。導出された厚みが、予め定めた許容できる厚みの範囲から外れる場合には、当該箇所においてアノード２１に不良が生じていると判断すればよい。厚みセンサとしては、例えば、Ｘ線、放射線、あるいは赤外線が対象物を透過する際に減衰した量に基づいて厚さを測定するセンサ、パルス発信器と受信機から構成されるセンサ、あるいは、対象物に光を照射して反射光を解析する反射式のセンサを用いることができる。
【００３３】
また、マーク付与部５５でマーク４１を付与する動作は、ラベルの貼付による他、アノード２１に対するインクの噴射によるマーキングや、刻印、あるいは穿孔によるマーキングであってもよい。
【００３４】
不良検出部５４で検出したアノード２１の不良が、ある程度の範囲にわたって形成されている場合には、不良の位置を示すマーク４１の延出方向の位置は、例えば、不良の最も上流側の位置や、不良の最も下流側の位置、あるいは延出方向における不良の中央の位置などの代表的な位置とすることができる。あるいは、延出方向における不良の範囲を認識可能となるように、例えば、予め定めた一定の間隔で、不良が形成される延出方向の範囲にわたって連続してマーク４１を付してもよい。
【００３５】
ＭＥＡ２７を製造する際には、さらに検査済みのカソードロールを作製する（ステップＳ１１０）。カソードロールとは、カソード２２を構成するための電極層を表面に形成した帯状の基材を、ロール状に巻いた構造を指す。ステップＳ１１０では、基材上にカソード２２を形成した後に、形成したカソードの不良の検査を行ない、不良を検出したときには、基材上のカソードに対して、不良の存在を示すマークを付与している。ステップＳ１１０で作製される検査済みのカソードロールは、このようなマークがカソードに付されている。
【００３６】
図５は、ステップＳ１１０で用いる触媒電極形成装置１５０の構成を模式的に示す説明図である。触媒電極形成装置１５０は、アノードロールを作製するために用いる図３の触媒電極形成装置５０と類似する構成を有しているため、触媒電極形成装置５０と共通する部分には同じ参照番号を付して詳しい説明を省略する。以下では、触媒電極形成装置５０と異なる点を中心に説明する。
【００３７】
触媒電極形成装置１５０には、基材ロール５１に代えて、一定の幅の帯状の基材３５がロール状に巻かれた基材ロール１５１が取り付けられており、基材ロール１５１から基材３５が連続的に繰り出される。基材３５は、基材３１と同様の材料により構成することができ、本実施形態では、基材３５は基材３１と同じ幅を有している。
【００３８】
触媒電極形成装置１５０は、触媒インク塗布部５２に代えて、触媒インク塗布部５２と同様の構成を有する触媒インク塗布部１５２を備えている。触媒インク塗布部１５２は、触媒インクを基材３５上に塗布して、カソード２２となる触媒インクの層を基材３５上に形成する。ただし、触媒インク塗布部１５２は、触媒インク塗布部５２とは異なり、ダイヘッドから間欠的に触媒インクを吐出する。そのため、カソード２２となる触媒インクの層は、アノード２１となる触媒インクの層とは異なり、互いに一定間隔で離間した矩形形状の複数の層（個々の燃料電池が備えるカソード２２に対応する層）として形成される。
【００３９】
触媒電極形成装置１５０は、不良検出部５４に代えて、不良検出部５４と同様の構成を有する不良検出部１５４を備えている。不良検出部１５４は、基材３５上に形成されたカソード２２の不良を検出する。
【００４０】
触媒電極形成装置１５０は、マーク付与部５５に代えて、マーク付与部５５と同様の構成を有するマーク付与部１５５を備えている。マーク付与部１５５は、カソード２２における不良が検出された位置に、不良の存在を示すマーク４２を付与する。
【００４１】
図６は、カソード２２における不良の位置とマーク４２の付与位置の２次元的な関係を示す説明図である。図６では、不良の位置をポジションＡ、マーク４２の付与位置をポジションＣとして示している。基材３５は連続した帯状に形成されているが、図６では、一つのカソード２２を含む一部の領域のみを示している。また、図６では、図６に示す領域の右端上部の１点を、便宜的に原点Ｏと仮定して、各々のポジションの位置を示している。この原点Ｏは、カソード２２の上流端を幅方向に伸ばして基材３５における図中の右側側線と交わる箇所としている。図６では、基材３１が搬送される方向を矢印によって示している。
【００４２】
マーク付与部１５５では、マーク４２の延伸方向における相対的な位置が、検出した不良と同じ位置になるように、カソード２２へのマーク４２の付与を行なう。また、マーク４２の幅方向における相対的な位置が、カソード２２の不良を示すマークの付与位置として予め定められた位置になるように、カソード２２へのマーク４２の付与を行なう。すなわち、カソード２２の不良が検出された位置が、原点Ｏに対する延伸方向の距離がｘであり、原点Ｏに対する幅方向の距離がａである場合には、原点Ｏに対する延伸方向の距離がｘであって、原点Ｏに対する幅方向の距離が、カソード２２の不良に対応して定められた距離ｃであるポジションＣに、マーク４２を付与する。基材３５と、基材３５上に形成されてマーク４２が付与されたカソード２２と、を含む積層構造を、以後、カソード積層体３４とも呼ぶ（図５参照）。
【００４３】
図５に示すマーク付与部５５の下流側には、連続的に搬送されるカソード積層体３４を巻き取る巻き取りローラを含む図示しないカソード回収部が設けられている。カソード積層体３４を巻き取ることにより、検査済みのカソードロールが得られ、ステップＳ１１０が終了する。
【００４４】
ＭＥＡ２７を製造する際には、さらに検査済みの電解質膜ロールを作製する（ステップＳ１２０）。電解質膜ロールとは、電解質膜２０を構成するための電解質層を表面に形成した帯状の基材を、ロール状に巻いた構造を指す。ステップＳ１２０では、基材上に電解質膜２０を形成した後に、形成した電解質膜の不良の検査を行ない、不良を検出したときには、基材上の電解質膜に対して、不良の存在を示すマークを付与している。ステップＳ１２０で作製される検査済みの電解質膜ロールとは、このようなマークが電解質膜に付された電解質膜ロールである。
【００４５】
検査済みの電解質膜ロールは、図３に示した触媒電極形成装置５０と類似した構成を有する電解質膜形成装置によって作製される。以下では、図３を参照しつつ、電解質膜形成装置において触媒電極形成装置５０と異なる点について説明する。
【００４６】
電解質膜形成装置では、基材ロール５１に代えて、一定の幅の帯状の基材３３がロール状に巻かれた基材ロールが取り付けられており、この基材ロールから基材３３が連続的に繰り出される。基材３３としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、およびエチレン・四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等の樹脂材料から成る樹脂シートを用いることができる。基材３３の厚みは、例えば、３０〜２００μｍとすればよい。基材３３は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の樹脂シートによって構成することができる。本実施形態では、基材３３は基材３１と同じ幅を有している。
【００４７】
電解質膜形成装置は、触媒インク塗布部５２に代えて、触媒インク塗布部５２と類似した構成を有する樹脂塗布部を備えている。樹脂塗布部は、触媒インクに代えて樹脂液を吐出して、電解質膜２０を形成するための樹脂層を基材３３上に形成する。樹脂塗布部は、樹脂液を連続的に吐出することにより、一定の幅の連続した帯状の樹脂層を形成する。ここで、「樹脂液」とは、電解質膜２０を構成する高分子電解質の前駆体である樹脂を加熱溶融させたもの、あるいは、上記前駆体である樹脂を、樹脂に応じて選択した溶剤に溶解させたものをいう。上記前駆体である樹脂は、電解質膜２０としてパーフルオロスルホン酸ポリマの膜を用いる場合には、電解質膜２０と同様のフッ素樹脂であって、イオン交換基であるスルホ基（−ＳＯ3Ｈ基）に代えて、「−ＳＯ2Ｆ基」を有するパーフルオロカーボンスルフォニルフルオライドのポリマの溶解液とすることができる。樹脂液が含有する樹脂の種類、および樹脂液の調整方法は、目的とする電解質膜２０を構成する固体高分子に応じて適宜選択すれば良い。
【００４８】
電解質膜形成装置は、乾燥部５３の下流に、さらに図示しない加水分解部を備えている。加水分解部は、基材３３上の樹脂層を加水分解処理し、樹脂中のスルホ基を「−ＳＯ3Ｈ基」に変換することにより、樹脂層を、イオン伝導性を有する電解質層（電解質膜２０）にする。加水分解処理とは、具体的には、例えば以下の処理を行なう。すなわち、樹脂層をアルカリ溶液（ＮａＯＨ溶液）に浸漬させて、樹脂が有する「−ＳＯ2Ｆ基」を「−ＳＯ3Ｎａ基」に変性させ、この樹脂層を水洗した後に酸性溶液（Ｈ2ＳＯ4溶液あるいはＨＮＯ3溶液）に浸漬させて、前段階で変性された「−ＳＯ3Ｎａ基」を、さらに「−ＳＯ3Ｈ基」へと変性させる。これにより、基材３３上に電解質膜２０が形成される。電解質膜２０の層の厚みは、樹脂液の組成および塗布する樹脂液の厚みによって調整することができ、例えば、５〜１００μｍとすればよい。なお、電解質膜２０を構成する高分子電解質を液状で用意する場合には、樹脂塗布部において高分子電解質液を塗布すればよく、この場合には、加水分解部は不要となる。
【００４９】
電解質膜形成装置は、上記加水分解部の下流に、不良検出部５４と同様の構成を有する不良検出部を備えている。この不良検出部は、基材３３上に形成された電解質膜２０の不良を検出する。
【００５０】
電解質膜形成装置は、マーク付与部５５と同様の構成を有するマーク付与部を備えている。このマーク付与部は、電解質膜２０における不良が検出された位置に、不良の存在を示すマーク４０を付与する。このマーク付与部では、延伸方向における相対的な位置が、検出した不良と同じ位置になるように、電解質膜２０へのマーク４０の付与を行なう。また、幅方向における相対的な位置が、電解質膜２０の不良を示すマークの付与位置として予め定められた位置になるように、電解質膜２０へのマーク４０の付与を行なう。加水分解部を設ける場合には、加水分解部の下流にマーク付与部を設けることで、加水分解処理に起因するマークの損傷や剥離を防止できる。
【００５１】
電解質膜２０の不良を示すマーク４０が付される位置を、既述した図４を参照して説明する。図４では、アノード２１におけるポジションＡに不良が生じたときに、アノード２１のポジションＢにマーク４１を付与することを示している。ここで、電解質膜２０とアノード２１とが重ねられたＭＥＡ２７において、電解質膜２０の不良の位置を、アノード２１面に対して面方向に垂直に投影したときの位置が、アノード２１の不良が生じたポジションＡと一致すると仮定する。この場合には、電解質膜２０に付されるマーク４０の位置を、アノード２１面に対して面方向に垂直に投影したときの位置は、ポジションＤとなる。すなわち、原点Ｏに対する延伸方向の距離がｘであって、原点Ｏに対する幅方向の距離が、距離ｂとは異なる距離であって、電解質膜２０の不良に対応して定められた距離ｄであるポジションＤに対応する位置に、電解質膜２０の不良を示すマークが付与される。なお、図４においては、ＭＥＡ２７において図４の原点Ｏと図６の原点Ｏとが一致すると仮定したときの、カソード２２に付されるマーク４２の位置を、アノード２１面に対して面方向に垂直に投影したときの位置を、ポジションＣとして重ねて示している。基材３３と、基材３３上に形成されてマーク４０が付与された電解質膜２０と、を含む積層構造を、以後、電解質膜積層体３２とも呼ぶ（後述する図７参照）。
【００５２】
マーク付与部の下流側には、連続的に搬送される電解質膜積層体３２を巻き取る巻き取りローラを含む図示しない電解質膜回収部が設けられている。電解質膜積層体３２を巻き取ることにより、検査済みの電解質膜ロールが得られ、ステップＳ１２０が終了する。なお、ステップＳ１００、Ｓ１１０、およびＳ１２０を実行する順序は任意であり、互いに独立した工程として行なえばよい。
【００５３】
図７は、ステップＳ１３０以降の工程で用いるＭＥＡ接合装置６０の構成を模式的に示す説明図である。また、図８は、図７のＭＥＡ接合装置６０によって加工される製造途中のＭＥＡ２７の様子を模式的に表わす断面図である。図８では、接合の動作に供される各ロールの幅方向の断面の様子を示している。なお、図８では、ＭＥＡ２７の製造工程において検出されるすべての不良が、延出方向における相対的に同じ位置に生じたと仮定したときに、各部に付されるマークの位置関係を、幅方向の断面において模式的に示している。
【００５４】
ＭＥＡ接合装置６０は、ステップＳ１００〜Ｓ１２０の工程で作製した各ロールを用いた流れ工程によって、帯状に連なった状態の複数のＭＥＡ２７を連続的に製造する。ＭＥＡ接合装置６０によって製造された帯状に連なった複数のＭＥＡ２７は、後工程において互いに分離されるが、この分離の動作については後述する。ＭＥＡ接合装置６０は、第１の接合部６７、第１の剥離部６９、第２の接合部６８、第２の剥離部７９、第１の不良検出部７５、第１のマーク付与部７６、第２の不良検出部７７、第２のマーク付与部７８、および制御部７０を備える。ＭＥＡ接合装置６０は、さらに、搬送路を構成する複数の搬送ローラ８０を備えているが、搬送ローラ８０についての詳細な説明は省略する。なお、図７では、被搬送物の搬送方向を、搬送路に平行な矢印によって図示するとともに、各ローラの回転方向を各ローラの外周に沿う矢印によって図示してある。
【００５５】
図７に示すように、ＭＥＡ接合装置６０には、ステップＳ１００でアノード積層体３０をロール状に巻いた検査済みのアノードロール６２と、ステップＳ１１０でカソード積層体３４をロール状に巻いた検査済みのカソードロール６３と、ステップＳ１２０で電解質膜積層体３２をロール状に巻いた検査済みの電解質膜ロール６１と、が取り付けられる。これらの各ロールは、連続的に繰り出されて、接合の動作に供される。
【００５６】
アノードロール６２から繰り出されたアノード積層体３０と、電解質膜ロール６１から繰り出された電解質膜積層体３２とは、重ね合わされて第１の接合部６７に供給される。このとき、基材３１上のアノード２１が形成された面と、基材３３上の電解質膜２０が形成された面とが対向するように配置されて、第１の接合部６７においてアノード２１と電解質膜２０とが接合される。アノード積層体３０と電解質膜積層体３２とを重ね合わせる際には、アノード積層体３０と電解質膜積層体３２との間で、幅方向の位置合わせが行なわれる。
【００５７】
第１の接合部６７は、２つのホットローラ７１，７２を備える。ホットローラ７１，７２としては、例えば、ステンレス鋼等の金属により形成され、表面を、シリコーンゴムやＰＴＦＥ等の耐熱性樹脂により被覆したローラを用いることができる。ホットローラ７１，７２は、互いに隣り合って並列に配置されており、互いの離間距離を調整することによって、互いの間に繰り入れられた被接合物に対する加圧力を調整することができる。第１の接合部６７では、例えば、１００〜１８０℃の加熱条件下で、０．１〜１０ＭＰａの圧力にて接合が行なわれる。
【００５８】
図８（Ａ）は、第１の接合部６７における接合の動作に供されるアノード積層体３０と電解質膜積層体３２とが対向する様子を表わしている。既述したように、アノード２１に不良が検出された場合には、検出された不良と同一の幅方向の断面において、アノード２１の不良を示すマーク４１が付されている。また、電解質膜に不良が検出された場合には、検出された不良と同一の幅方向の断面において、電解質膜２０の不良を示すマーク４０が付されている。各々のマークが付される位置は、幅方向の相対的な位置が異なっているため、マーク４１とマーク４０とが厚み方向に重なることはない。
【００５９】
ホットローラ７１，７２の間から繰り出されたアノード２１と電解質膜２０の接合体は、基材３１と基材３３とに狭持された状態で、第１の剥離部６９とへと搬送される。第１の剥離部６９は、アノード積層体３０と電解質膜積層体３２の接合体から基材３１を剥離する。第１の剥離部６９は、基材３１を剥離するための剥離ローラ８２を備えており、剥離された基材３１は、巻き取りローラによって巻き取られて基材ロール６４を形成する。第１の接合部６７で行なわれる既述した接合の動作、および、第１の剥離部６９で行なわれる上記した剥離の動作を行なう工程が、図２のステップＳ１３０における電解質膜へのアノードの転写の工程に相当する。
【００６０】
第１の剥離部６９で基材３１が剥離された接合体は、第１の不良検出部７５による検査を受ける位置に搬送される。第１の不良検出部７５は、電解質膜２０上に転写されたアノード２１の不良を検出する。第１の不良検出部７５は、図３の不良検出部５４と同様に、例えば、ＣＣＤカメラによって構成されるラインカメラまたはエリアカメラを備えることとすればよい。上記カメラにより、基材３１が剥離されたアノード２１の露出面を、面に対して垂直な方向から連続的に撮像し、撮像した画像のデータを制御部７０で解析することにより、転写されたアノード２１における不良の有無（アノード２１の外観の良否）および不良の位置を、図３の不良検出部５４と同様に判定している。
【００６１】
第１のマーク付与部７６は、第１の不良検出部７５の下流側に配置されており、第１の不良検出部７５でアノード２１の不良が検出されたときには、アノード２１の露出面における不良に対応する位置にマーク４３を付与する。第１のマーク付与部７６は、図３のマーク付与部５５と同様の構成とすることができる。第１のマーク付与部７６は、マーク付与部５５と同様に、マーク４３の延伸方向における相対的な位置が、検出した不良と同じ位置になるように、アノード２１へのマーク４３の付与を行なう。また、マーク４３の幅方向における相対的な位置が、転写されたアノード２１の不良を示すマークの付与位置として予め定められた位置になるように、アノード２１へのマーク４３の付与を行なう。
【００６２】
図８（Ｂ）は、マーク４３と、既述したマーク４０およびマーク４１との相対的な位置関係を、幅方向の断面において示している。マーク４３を付すべき位置として予め定められた幅方向の相対的な位置は、マーク４０およびマーク４１について予め定められた相対的な位置とは異なっている。そのため、マーク４３は、厚み方向においてマーク４１およびマーク４０と重なることはない。第１の不良検出部７５で行なわれる不良検出の動作、および、第１のマーク付与部７６で行なわれるマーク付与の動作を行なう工程が、図２のステップＳ１４０の工程に相当する。
【００６３】
第１のマーク付与部７６でマーク４３が付与された接合体は、第２の剥離部７９とへと搬送される。第２の剥離部７９は、マーク４３が付与された図８（Ｂ）に示す接合体から、基材３３を剥離する。第２の剥離部７９は、基材３３を剥離するための剥離ローラ１８２を備えており、剥離された基材３３は、巻き取りローラによって巻き取られて基材ロール６５を形成する。
【００６４】
基材３３が剥離されたアノード２１および電解質膜２０の接合体と、検査済みのカソードロール６３から繰り出されたカソード積層体３４とは、重ね合わされて第２の接合部６８に供給される。このとき、電解質膜２０における基材３３が剥離された露出面と、基材３５上のカソード２２が形成された面とが対向するように配置されて、第２の接合部６８においてカソード２２と電解質膜２０とが接合される。アノード２１および電解質膜２０の接合体とカソード積層体３４とを重ね合わせる際には、両者の間で幅方向の位置合わせが行なわれる。第２の接合部６８は、第１の接合部６７のホットローラ７１，７２と同様の、２つのホットローラ７３，７４を備える。
【００６５】
図８（Ｃ）は、第２の接合部６８における接合の動作に供される上記接合体とカソード積層体３４とが対向する様子を表わしている。既述したように、基材３１上に形成されたアノード２１の不良を示すマーク４１と、電解質膜２０の不良を示すマーク４０と、カソード２２の不良を示すマーク４２と、基材３１が剥離されたアノード２１の不良を示すマーク４３とは、検出された各々の不良と同一の幅方向の断面上に形成されている。そして、各々のマークは、幅方向の相対的な位置が、不良の種類ごとに予め定められた位置となるように設けられているため、マーク４０〜マーク４３が厚み方向に重なることはない。第２の接合部６８で行なわれる上記した接合の動作を行なう工程が、図２のステップＳ１５０における電解質膜とカソードとの接合の工程に相当する。ステップＳ１５０によって、帯状の基材３５上に複数のＭＥＡ２７が連続的に設けられたＭＥＡ連続シート３６が得られる。
【００６６】
第２の接合部６８における接合で得られたＭＥＡ連続シート３６は、第２の不良検出部７７による検査を受ける位置に搬送される。第２の不良検出部７７は、ＭＥＡ連続シートにおいて基材３５上に形成された各々のＭＥＡ２７における不良を検出する。第２の不良検出部７７は、図３の不良検出部５４と同様に、例えば、ＣＣＤカメラによって構成されるラインカメラまたはエリアカメラとすればよい。上記カメラにより、基材３５上のＭＥＡ２７を連続的に撮像し、撮像した画像のデータを制御部７０で解析することにより、各々のＭＥＡ２７における不良の有無（ＭＥＡ２７の外観の良否）および不良の位置を、図３の不良検出部５４と同様に判定している。
【００６７】
第２のマーク付与部７８は、第２の不良検出部７７の下流側に配置されており、第２の不良検出部７７でＭＥＡ２７の不良が検出されたときには、ＭＥＡ２７の露出面（アノード２１の露出面）における不良に対応する位置に、マーク４４を付与する。第２のマーク付与部７８は、図３のマーク付与部５５と同様の構成とすることができる。第２のマーク付与部７８は、マーク付与部５５と同様に、マーク４４の延伸方向における相対的な位置が、検出した不良と同じ位置になるように、アノード２１へのマーク４４の付与を行なう。また、マーク４４の幅方向における相対的な位置が、ＭＥＡ２７の不良を示すマークの付与位置として予め定められた位置になるように、アノード２１へのマーク４４の付与を行なう。
【００６８】
図８（Ｄ）は、マーク４４と、既述したマーク４０〜マーク４３との相対的な位置関係を、幅方向の断面において示している。マーク４４を付すべき位置として予め定められた幅方向の相対的な位置は、マーク４０〜マーク４３について予め定められた幅方向の相対的な位置とは異なっている。そのため、マーク４４は、マーク４１〜マーク４３と厚み方向に重なることはない。第２の不良検出部７７で行なわれる不良検出の動作、および、第２のマーク付与部７８で行なわれるマーク付与の動作を行なう工程が、図２のステップＳ１６０の工程に相当する。
【００６９】
なお、基材３１上に形成されたアノード２１、基材３５上に形成されたカソード２２、および基材３３上に形成された電解質膜２０は、互いに異なる幅に形成される場合も有り得る。このような場合であっても、マーク４０〜４４を付すべき位置として定められる幅方向の相対的な位置は、不良の種類ごとに互いに異なる位置であって、すべての基材を剥離して最終的に得られるＭＥＡ２７に含まれる位置であればよい。第２のマーク付与部７８でマーク４４が付与されたＭＥＡ連続シート３６は、巻き取りローラによって巻き取られてＭＥＡロール６６を形成する。
【００７０】
図７に示した第１の不良検出部７５および第２の不良検出部７７は、不良検出部５４と同様に、カメラに代えて、あるいはカメラに加えて、不良を検出する対象物の厚みを検出する厚みセンサを用いてもよい。この場合には、接合後の接合体の厚みを測定すると共に、接合前の厚みを測定することにより、接合後に所望の厚みとなっているか否かによって不良の有無および不良の位置を判定すればよい。
【００７１】
本実施形態では、ステップＳ１３０およびステップＳ１５０が、特許請求の範囲における「第１の工程」に相当する。また、ステップＳ１４０およびステップＳ１６０に含まれる不良検出部７５，７７による不良検出の工程、およびステップＳ１００〜Ｓ１２０に含まれる不良検出部５４による不良検出の工程が、特許請求の範囲における「第２の工程」に相当する。さらに、ステップＳ１４０およびステップＳ１６０に含まれるマーク付与部７６，７８によるマーク付与の工程、およびステップＳ１００〜Ｓ１２０に含まれるマーク付与部５５によるマーク付与の工程が、特許請求の範囲における「第３の工程」に相当する。
【００７２】
本実施形態では、基材上に形成したアノード２１、カソード２２、および電解質膜２０における不良の検出およびマーク付与の動作は、アノードロール６２、カソードロール６３、および電解質膜ロール６１をＭＥＡ接合装置６０に供する前に、予め実行したが、異なる構成としてもよい。例えば、不良の検出およびマーク付与を行なっていないアノードロール６２、カソードロール６３、および電解質膜ロール６１を用意して、ＭＥＡ接合装置６０に取り付けてもよい。この場合には、ＭＥＡ接合装置６０において、接合の動作に先立って、各々のロールから繰り出したアノードロール６２、カソードロール６３、および電解質膜ロール６１に対して不良検出およびマーク付与の動作を行なえばよい。
【００７３】
以上のように構成された本実施形態のＭＥＡ２７の製造方法によれば、不良が検出されたときに不良が検出された対象物に対して付されるマークは、ＭＥＡが形成された後のロールの幅方向における相対的な位置が、不良の種類ごとに互いに異なって定められた位置となるように付与される。そのため、ＭＥＡ２７を製造した後に、ＭＥＡ２７に付されたマークの位置を検出することにより、製造途中のどの工程で不良が生じたのかを解析することが可能になる。これにより、ＭＥＡ２７の製造ラインにおいて、不良の発生を抑えるための対策を行なうことが、より容易になる。また、不良の種類によってマーキング位置が決まっているため、後の工程で不良の有無の検査を行なう際に、定められたマーキング位置についてマークの有無を確認すればよいため、不良の有無の検査の工程を簡素化できる。
【００７４】
また、本実施形態のＭＥＡ２７の製造方法によれば、各々のマークは、ＭＥＡの幅方向における相対的な位置が、不良の種類ごとに互いに異なって定められた位置となるように付与されるため、ＭＥＡロール６６において、異なる種類の不良に対応するマークが、ロールの巻きの厚さ方向に重なることが無い。そのため、付与するマークが、ラベルの貼付のようにＭＥＡ２７の厚みの増大を伴うものであっても、付与したマークに起因してＭＥＡロール６６の特定の箇所の厚みが過大となることを抑制できる。例えば、ＭＥＡロール６６を用いて燃料電池を製造する後の工程において、ＭＥＡロール６６の巻きの厚みを検出して、ＭＥＡ連続シート３６を繰り出す際にＭＥＡロール６６に加えるテンション（張力）を調節する場合がある。このような場合に、ＭＥＡロール６６でマークが重なることによってＭＥＡロール６６の巻きの厚みが局所的に厚くなり、実際のＭＥＡ連続シート３６の残量に対応する厚みよりも実際よりも厚いと認識されると、ＭＥＡロール６６に対して過剰なテンションが加えられることになる。本実施形態によれば、ＭＥＡロール６６の巻きの厚みを抑えることができるため、ＭＥＡロール６６に加えられる過剰なテンションに起因するＭＥＡロール６６の損傷を抑制することができる。
【００７５】
また、本実施形態のＭＥＡ２７の製造方法によれば、製造途中のＭＥＡ２７が連続的に形成された帯状のシートに対して付与される各々のマークは、この帯状のシートの延伸方向における相対的な位置が、不良が生じた位置と同じ位置になるように付与される。そのため、ＭＥＡ連続シート３６を作製した後の工程で、各マーク４０〜４４が付された延伸方向の位置を調べることにより、不良の種類ごとに、不良が生じやすい位置や、不良が生じる傾向を解析し、不良を抑える対策に利用することができる。
【００７６】
さらに、本実施形態のＭＥＡ２７の製造方法によれば、各々のマークを、不良が検出された対象物に付するため、ＭＥＡ２７を製造するために用意する各ロール（アノードロール６２、カソードロール６３、電解質膜ロール６１）の大型化を抑えることができる。不良を検出したときに付するマークを、製造途中のＭＥＡ２７が形成された基材上に付する構成も考えられるが、このような場合には、各ロールを構成する基材において、ＭＥＡ２７を構成する各層を形成する領域の外側に、マークを付するための領域を確保しておく必要がある。これに対して本実施形態では、各基材において、上記した領域を確保する必要が無いため小型化が可能になる。また、基材上にマークを付する場合には、後の工程で基材を剥離すると、基材と共にマークも失われてしまう。本実施形態では、不良が検出された対象物にマークが付されるため、基材を剥離した後の工程（例えば、後述する図９に示す工程）でもマークが失われない。そのため、基材の剥離後の工程でマークを検出して検出結果を利用することができ、また、ＭＥＡ２７の完成後にマークを検出して不良の発生に係る解析を行なうことができる。
【００７７】
Ｃ．燃料電池の製造方法：
図９は、本実施形態で得られたＭＥＡロール６６を用いて燃料電池を製造するために用いる切出装置９０の構成を模式的に表わす説明図である。切出装置９０は、ＭＥＡロール６６が備える各々のＭＥＡ２７に対して、ガス拡散層２３を接合すると共に、個々のＭＥＡ２７を分離する装置である。切出装置９０は、マーク検出部９１、ガス拡散層供給部９４、接合部９８、打抜部９５、および制御部７０を備えている。切出装置９０によって上記した接合および分離の処理を行なう際には、まず、ＭＥＡロール６６からＭＥＡ連続シート３６を繰り出して、ＭＥＡ連続シート３６から基材３５を剥離する。ＭＥＡ連続シート３６から基材３５を剥離する工程については、図示を省略している。ＭＥＡ連続シート３６から基材３５を剥離した帯状の構造を、以後、ＭＥＡ連続シート３７と呼ぶ。
【００７８】
マーク検出部９１は、ＭＥＡ連続シート３７が供給されて、マーク４０〜４４を検出する。マーク検出部９１は、例えば、ＣＣＤカメラによって構成されるラインカメラまたはエリアカメラを備えることとすればよい。上記カメラが撮像した画像データは、制御部７０で解析されて、制御部７０において個々のＭＥＡ２７におけるマークの有無およびマークの種類が検出される。既述したように、マーク４０〜４４の付与を、ラベルの貼付により行なう場合には、ＭＥＡ連続シート３７におけるマーク検出部９１が配置された側の表面から、各々のマークまでの間には、カソード２２を含む層が配置されている。しかしながら、これらの層は、マークを構成するラベルの厚みに対して十分に薄いため、ＭＥＡ連続シート３７の表面形状が、各々のマークの凹凸に追従する。そのため、ＭＥＡ２７の表面の画像データに基づいて凸部を検出することにより、各々のマークが検出可能になる。
【００７９】
また、マークの付与を、刻印あるいは穿孔により行なう場合には、ＭＥＡ２７では、マークの付与箇所の表面に凹部が形成されるため、表面の画像データに基づいて凹部を検出することにより、各々のマークが検出可能になる。また、マークの付与を、インクの噴射により行なう場合には、マーク上に形成される層全体が十分に薄く、ＭＥＡ２７の表面から透過したマークの像を観察することができるため、表面の画像データに基づいて各々のマークが検出可能になる。なお、切出装置９０では、マーク検出部９１で得られた画像データに基づいて、マークの有無に加えて、連続的に搬送される個々のＭＥＡ２７の位置、具体的には、カソード２２の位置が検出される。
【００８０】
なお、ラベルの貼付や刻印あるいは穿孔など、凹凸が生じる方法によりマーク付与する場合には、マーク検出部９１としては、ＭＥＡ２７の表面を撮像するカメラに代えて、あるいはカメラに加えて、ＭＥＡ２７の厚みを検出する既述した厚みセンサを用いてもよい。厚みセンサを用いる場合には、厚みセンサは、マークが付与される可能性のある幅方向の個々の位置の厚みを検出可能に配置する他、マークが付与されない幅方向の位置を検出可能に配置すればよい。そして、マークが付与される可能性のある位置の厚みと、マークが検出されない位置の厚みとの差を算出し、得られた値が予め定めた基準値を超えるときには、当該箇所にマークが付されていると判断すればよい。
【００８１】
ガス拡散層供給部９４は、マーク検出部９１の下流に配置されて、ＭＥＡ連続シート３７に対してガス拡散層２３を供給する。ガス拡散層供給部９４は、ガス拡散層を連続的に搬送する搬送装置を備えており、ＭＥＡ連続シート３７におけるアノード２１が形成された面上にガス拡散層２３が重なるように、ガス拡散層２３を供給する。このとき、ガス拡散層供給部９４は、マーク検出部９１によって検出されたカソード２２の位置の情報と、ＭＥＡ連続シート３７の搬送速度と、特定のカソード２２が検出されてからの経過時間とに基づいて、ＭＥＡ連続シート３７におけるカソード２２の位置を認識し、アノード２１の表面であって各々のカソード２２に対して定まる所定の位置に、ガス拡散層２３を配置する。ガス拡散層供給部９４は、さらに、マーク検出部９１が検出したマークの有無に関する情報を利用して、マークが検出されたＭＥＡ２７のアノード２１上にはガス拡散層２３を配置しない。図９では、マークが検出されてガス拡散層２３が供給されなかったＭＥＡ２７を、矢印αによって示している。
【００８２】
接合部９８は、ＭＥＡ連続シート３７が備える各ＭＥＡ２７と、ガス拡散層供給部９４で供給されたガス拡散層２３とを接合する。接合部９８は、既述した第１の接合部６７および第２の接合部６８と同様の構成を有しており、２つのホットローラ９２，９３を備える。接合部９８では、ホットローラ９２，９３間の離間距離を調整することによって加圧力を調整しつつ、例えば、１００〜１８０℃の加熱条件下で接合を行なう。
【００８３】
打抜部９５は、パンチとして機能する上型部９６と、ダイとして機能する下型部９７と、を備える。ガス拡散層２３が接合されたＭＥＡ連続シート３７は、上型部９６と下型部９７の間に搬送される。打抜部９５は、マーク検出部９１によって検出されたカソード２２の位置の情報と、ＭＥＡ連続シート３７の搬送速度と、特定のカソード２２が検出されてからの経過時間とに基づいてカソード２２の位置を認識し、ガス拡散層２３が接合された個々のＭＥＡ２７を打ち抜いて分離する。
【００８４】
ガス拡散層２３が接合された個々のＭＥＡ２７を分離した後には、個々のＭＥＡ２７において、カソード２２が形成された面側に、さらに、ガス拡散層２４を接合すればよい。あるいは、切出装置９０において、打抜部９５による分離に先立って、ガス拡散層２３と共にガス拡散層２４も配置して、双方のガス拡散層を接合した状態で、各々のＭＥＡ２７を分離してもよい。
【００８５】
以上のように構成された本実施形態の燃料電池の製造方法によれば、ＭＥＡ２７に対してガス拡散層２３，２４を接合する際に、不良の検出されなかったＭＥＡ２７に対してのみ、ガス拡散層の接合を行なうことができる。そのため、ガス拡散層の無駄な消費を抑えることができる。
【００８６】
なお、本実施形態の燃料電池の製造方法によれば、ロール・ツー・ロール方式でＭＥＡ２７を連続的に作製する際に、製造工程の上流側の工程で不良が生じた部材は、下流側の工程が施されて、ＭＥＡ２７として完成した後に廃棄されることになる。そのため、上流側の工程で不良が生じた場合には、不良が生じた部材に対して下流側の工程で接合される部材が無駄になる。しかしながら、上流側で不良が生じた部材を、下流側の工程に供することなく破棄しようとすると、例えば、下流側の工程に先立って、不良が生じた箇所を切り取り、不良箇所の前後でロールをつなぎ合わせる必要が生じる。そのため、製造工程が複雑化し、製造効率および材料の利用効率を含めた生産性全体が大きく低下する可能性がある。本実施形態によれば、製造途中で煩雑な切り取り動作を行なう必要がなく、ロールを用いて連続的に処理できるため、燃料電池を製造する際の生産性全体を向上させることができる。
【００８７】
Ｄ．変形例：
・変形例１（マーク位置の変形）：
上記各実施形態では、不良が検出されたときに付与される各々のマークは、帯状のシートの延伸方向における相対的な位置が、不良が生じた位置と同じ位置になるように付与される。これに対して、延伸方向におけるマークの相対的な位置が、不良が生じた位置に関わらない特定の位置となるように、各々のＭＥＡ２７において各々のマークを付与してもよい。このような構成としても、幅方向におけるマークの相対的な位置が、不良の種類ごとに互いに異なって定められた位置となるようにマークを付与するならば、後の工程で不良を種類ごとに検出できることによる既述した効果が得られる。
【００８８】
・変形例２（電極形成の変形）：
上記実施形態では、熱圧転写により電解質膜２０上にアノード２１およびカソード２２を形成したが、異なる方法で電極を形成してもよい。例えば、印刷やスプレー塗布により触媒インクを電解質膜上に直接塗工することにより、電極層を形成してもよい。この場合であっても、帯状の基材上に複数の燃料電池に対応する電極層を順次形成し、形成した電極層の不良を検出したときには実施形態と同様のマークを電極に付することで、実施形態と同様の効果が得られる。なお、実施形態のように熱圧転写により電極を形成する場合には、転写の工程で電極に不良が生じやすいため、本発明を適用して不良を示すマークを付する効果が特に顕著に得られる。
【００８９】
上記実施形態では、アノード２１とカソード２２の双方を、ロール・ツー・ロール方式で形成したが、一方の電極のみをロール・ツー・ロール方式で形成して、不良の検出およびマークの付与を行なってもよい。例えば、ステップＳ１００によるアノードロール６２の作製を行なわず、図７のＭＥＡ接合装置６０では、電解質膜２０とカソード２２の接合、カソード２２を接合した接合体における不良の検出、およびマーク付与のみを行なってもよい。この場合には、例えば、図９の切出装置９０において、表面にアノード２１を予め形成したガス拡散層２３を用いることで、ＭＥＡ２７を製造することができる。このような場合にも、電解質膜２０と一方の電極（カソード２２）の接合体をロール・ツー・ロール方式で連続して製造する際に、検出した不良ごとに異なる位置にマークを付与して、実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９０】
また、上記実施形態では、アノード２１は、基材３１上で連続して形成し、カソード２２は、基材３５上で互いに離間した複数のカソード２２として形成したが、異なる構成としてもよい。帯状の基材上に形成する際に、カソード２２を連続して形成し、アノード２１を互いに離間した部材として形成してもよく、双方の電極を連続した形状としてもよく、双方の電極を互いに離間した複数の部材として形成してもよい。
【００９１】
・変形例３（不良の検出に係る変形）：
上記実施形態で検出したすべての種類の不良について、検出およびマーク付与を行なう必要はない。実施形態では、基材３１上に形成されたアノード２１の不良、基材３３上に形成された電解質膜２０の不良、基材３５上に形成されたカソード２２の不良、図７の第１の接合部６７で接合された接合体における不良、および、第２の接合部６８で接合された接合体における不良、のすべてを検出し、マークを付与した。これに対して、上記不良の一部である複数の不良の検出、および検出した不良に対するマーク付与を行なうこととしてもよい。このような場合であっても、マーク付与した複数種類の不良については、後の工程で不良の種類および不良の位置の解析が可能になる。
【００９２】
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００９３】
１０…単セル
２０…電解質膜
２１…アノード
２２…カソード
２３，２４…ガス拡散層
２５…ガスセパレータ
２８…流路溝
３０…アノード積層体
３１…基材
３２…電解質膜積層体
３３…基材
３４…カソード積層体
３５…基材
４０〜４４…マーク
５０，１５０…触媒電極形成装置
５１，１５１…基材ロール
５２，１５２…触媒インク塗布部
５３…乾燥部
５４，１５４…不良検出部
５５，１５５…マーク付与部
５６〜５８…搬送ローラ
５９…制御部
６１…電解質膜ロール
６２…アノードロール
６３…カソードロール
６４，６５…基材ロール
６７…第１の接合部
６８…第２の接合部
６９…第１の剥離部
７０…制御部
７１〜７４…ホットローラ
７５…第１の不良検出部
７６…第１のマーク付与部
７７…第２の不良検出部
７８…第２のマーク付与部
７９…第２の剥離部
８０…搬送ローラ
８２，１８２…剥離ローラ
９０…切出装置
９１…マーク検出部
９２，９３…ホットローラ
９４…ガス拡散層供給部
９５…打抜部
９６…上型部
９７…下型部
９８…接合部  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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