(57)【要約】  燃料電池用電極を製造するための電解質膜キュアリング装置に関し、より詳しくは、電極触媒液がコーティングされた電解質膜を乾燥して硬化させる過程で電解質膜の表面歪みが生じないようにする燃料電池用電解質キュアリング装置に関する。オーブン本体と、電極触媒液がスプレーされた電解質膜を上面に真空吸着させた状態でオーブン本体の内部に入り込む真空吸着板と、オーブン本体の内部に設けられ、オーブン本体の内部に入り込む真空吸着板を水平状態で順次搭載させるマガジンと、マガジンの後方に設けられ、マガジンに搭載された真空吸着板に接続して真空吸着板の真空状態を維持させる吸気端子と、を含んで構成されることを特徴とする。
2009527086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池用電解質膜キュアリング装置であって、
オーブン本体と、
電極触媒液がスプレーされた電解質膜を上面に真空吸着させた状態で前記オーブン本体の内部に入り込む真空吸着板と、
オーブン本体の内部に設けられ、オーブン本体の内部に入り込む真空吸着板を水平状態で順次搭載させるマガジンと、
前記マガジンの後方に設けられ、マガジンに搭載された真空吸着板に接続して真空吸着板の真空状態を維持させる吸気端子と、
を備える燃料電池用電解質膜キュアリング装置。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池用電解質膜キュアリング装置において、
前記真空吸着板の上部には電解質膜が安着する安着溝が設けられ、前面および後面には各々逆止め弁が挿入された真空ポートが設けられ、
前記安着溝には、各真空ポートに連通する複数の吸気孔が形成されている燃料電池用電解質膜キュアリング装置。
【請求項３】
請求項２記載の燃料電池用電解質膜キュアリング装置において、
前記真空吸着板の安着溝の底部には、電解質膜の下部を水平に支持するように、多数の支持突起が形成され、
前記電解質膜と支持突起の間には、電解質膜の表面にエンボスを形成するためのスクリーンメッシュが設けられる燃料電池用電解質膜キュアリング装置。
【請求項４】
請求項３記載の燃料電池用電解質膜キュアリング装置において、
前記スクリーンメッシュは、
真空吸着板の支持突起の上面に安着して電解質膜を支持する第１のスクリーンメッシュと、
前記第１のスクリーンメッシュよりも細かいメッシュからなり、第１のスクリーンメッシュと電解質膜の間に位置して、電解質膜の真空吸着板への真空吸着の際に、電解質膜の下面に緊密に密着することによって、電解質膜の表面にエンボスを形成する第２のスクリーンメッシュと、
で構成される燃料電池用電解質膜キュアリング装置。
【請求項５】
請求項４記載の燃料電池用電解質膜キュアリング装置において、
前記第２のスクリーンメッシュのメッシュの大きさは、５５〜６５μである燃料電池用電解質膜キュアリング装置。
【請求項６】
請求項１記載の燃料電池用電解質膜キュアリング装置において、
前記真空吸着板の両側面には、全区間にわたって案内溝が形成され、
前記マガジンの両側には、一定間隔で水平状態で入り込む真空吸着板の両側をガイドする案内レールが設けられ、
前記案内レールには、真空吸着板の案内溝に接した状態で真空吸着板の移動方向にそって回動する多数のローラが設けられた燃料電池用電解質膜キュアリング装置。
【請求項７】
請求項１記載の燃料電池用電解質膜キュアリング装置において、
前記マガジンの後方には、さらに真空吸着板の後端に接して前記真空吸着板がオーブン本体の内部に一定距離以上入り込まないように遮断するストッパーが設けられた燃料電池用電解質膜キュアリング装置。
【請求項８】
請求項１記載の燃料電池用電解質膜キュアリング装置において、
前記マガジンの後方には、さらに真空吸着板がマガジンに完全に搭載されたことを感知する位置センサが設けられた燃料電池用電解質膜キュアリング装置。
【請求項９】
請求項１記載の燃料電池用電解質膜キュアリング装置において、
前記マガジンの後方には、さらにマガジンに搭載された真空吸着板を磁力で固定するマグネットホルダーが設けられた燃料電池用電解質膜キュアリング装置。
【請求項１０】
請求項１記載の燃料電池用電解質膜キュアリング装置において、
前記オーブン本体の前面には、外部から真空吸着板がマガジンの内部へ出入できるように、真空吸着板のマガジンへの搭載高さと同じ高さに形成された真空吸着板の出入口をさらに設ける燃料電池用電解質膜キュアリング装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の燃料電池用電解質膜キュアリング装置において、
前記出入口の下部には、真空吸着板が出入口へ入り込む際に、真空吸着板の下部を支持する案内板がさらに備えられ、
前記案内板の上面と真空吸着板の底面には、真空吸着板の正確な進入位置をガイドするための案内突起と案内溝部とが、真空吸着板の進入方向に沿って各々設けられている燃料電池用電解質膜キュアリング装置。
【請求項１２】
請求項１０記載の燃料電池用電解質膜キュアリング装置において、
前記マガジンの後方には、シリンダー本体から引き出されるシリンダーロッドがマガジンに搭載された真空吸着板の後端を押して、該真空吸着板の前端を前記出入口を介して外部に排出させるエアーシリンダーがさらに設けられている燃料電池用電解質膜キュアリング装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の燃料電池用電解質膜キュアリング装置において、
前記エアーシリンダーのシリンダーロッドの端部には、吸気端子が取り付けられている燃料電池用電解質膜キュアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池用電極を製造するための電解質膜キュアリング(curing)装置に関し、より詳しくは、電極触媒液がコーティングされた電解質膜を乾燥して硬化させる過程で電解質膜の表面歪みが生じることのない燃料電池用電解質キュアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、燃料電池は、メタノールや天然ガスなどの炭化水素系燃料中に含まれている水素と、空気中の酸素とを電気化学反応によって直接電気エネルギーに変換する高効率の清浄発電素材である。この燃料電池は、１９７０年代米国で宇宙船の電源供給用として開発された後、これを一般電源用として使用するための研究開発が進められており、現在米国と日本などの先進国でその実用化のための開発が盛んに行われている（非特許文献１参照）。
【０００３】
なお、燃料電池は、高分子電解質型、リン酸型、溶融炭酸塩型および固体酸化物型などに大きく分類されるが、このうち、高分子電解質型の燃料電池に関する研究開発および実用化技術が最も進んでいる。
【０００４】
このような高分子電解質燃料電池発電システムの中心をなしている燃料電池の本体は、リン酸が含まれている電解質層を中心として、その両側に取り付けられた陽極および陰極で構成される単位電池からなるが、該単位電池を複数層積層すれば、数十ｋｗから数千ｋｗにも至る燃料電池発電システムを構成することができる。
【０００５】
上記高分子電解質燃料電池の性能は、燃料電池をなしている各構成要素の電気化学的性質によって左右されるが、その中でも電極性能が、燃料電池の発電性能において大きな比重を占めていると知られている。
【０００６】
このように、燃料電池の性能を大きく左右する高分子電解質燃料電池の電極は、電解質膜と電極触媒層とで構成される。電解質膜は多孔薄膜で形成され、電極触媒層は微細な白金粒子が覆われた炭素粒子がＰＴＦＥ(polytetrafluoroethylene) 粒子によって結合されている多孔性気体拡散電極触媒層で形成される。なお、電解質膜は、燃料電池の電気化学反応が行われる電極触媒層に水素及び酸素などの反応気体を円滑に供給する役割を果たす。
【０００７】
高分子電解質燃料電池の電極製造方法としては、従来はスクリーンに電極触媒層を形成した後、これを電解質膜に転写する転写方式によったが、この方式では、転写後、電極触媒層にクラックが生じやすく、電解質膜との接着力が弱く剥れやすいという短所がある。
【０００８】
特に、転写方式では、電極触媒層に形成すべき微細気孔を形成し難いため、現在は電解質膜の表面に直接電極触媒液をスプレーして電極触媒層を形成した後、これをオーブンでキュアリングするコーティング方式が採用されている。
【非特許文献１】J. Appleby, Assessment of research needs for advanced fuel cell, Energy Inter. J. vol. 11. no. 1/2. pp. 13-94, 1986
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、多孔薄膜からなる電解質膜は湿気に非常に敏感であるため、上述したように電極触媒液を直接電解質膜にスプレーするコーティング方式では、電解質膜が電極触媒液で濡れ、表面歪みが激しくなる問題がある。
【００１０】
電解質膜に表面歪みが生じると、電極触媒層内にクラックが発生し、燃料電池の性能が大きく低下するだけではなく、特に電解質膜と電極触媒層との結合力が弱くなり、電解質膜から電極触媒層が剥れやすくなる問題がある。
【００１１】
したがって、電極触媒液で濡れた状態でキュアリングが行われる過程において、電解質膜に表面歪みが生じると、燃料電池の性能に直接的な影響を及ぼすため、これを防止することが非常に重要である。
【００１２】
そこで、本発明は、上記のような問題点に鑑みなされたもので、電解質膜に表面歪みが生じることがなく、キュアリングできる燃料電池用電解質膜キュアリング装置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】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明による燃料電池用電解質膜キュアリング装置は、オーブン本体と、電極触媒液がスプレーされた電解質膜を上面に真空吸着させた状態でオーブン本体の内部に入り込む真空吸着板と、オーブン本体の内部に設けられ、オーブン本体の内部に入り込む真空吸着板を水平状態で順次搭載させるマガジンと、マガジンの後方に設けられ、マガジンに搭載された真空吸着板に接続して真空吸着板の真空状態を維持させる吸気端子と、を含んで構成される。
【００１４】
本発明によれば、真空吸着板の上部には電解質膜が安着する安着溝が設けられ、前面および後面には各々逆止め弁(check valve) が挿入された真空ポートが設けられ、安着溝には、各真空ポートに連通する複数の吸気孔が形成される。
【００１５】
この場合、真空吸着板の安着溝の底部には、電解質膜の下部を水平に支持するように、多数の支持突起が形成され、電解質膜と支持突起の間には、電解質膜の表面にエンボスを形成するためのスクリーンメッシュ(screen mesh) が形成される。
【００１６】
また、スクリーンメッシュは、真空吸着板の支持突起の上面に安着して電解質膜を支持する第１のスクリーンメッシュと、第１のスクリーンメッシュよりも細かいメッシュからなり、第１のスクリーンメッシュと電解質膜の間に位置して、電解質膜の真空吸着板への真空吸着の際に、電解質膜の下面に緊密に密着することによって、電解質膜の表面にエンボスを形成する第２のスクリーンメッシュとで構成される。なお、第２のスクリーンメッシュのメッシュの大きさは、望ましくは５５〜６５μである。
【００１７】
一方、真空吸着板の両側面には、全区間にわたって案内溝が形成され、マガジンの両側には、一定間隔で水平状態で入り込む真空吸着板の両側をガイドする案内レールが設けられ、案内レールには、真空吸着板の案内溝に接した状態で真空吸着板の移動方向にそって回動する多数のローラが設けられることが好ましい。
【００１８】
また、マガジンの後方には、さらに真空吸着板の後端に接して真空吸着板がオーブン本体の内部に一定距離以上入り込まないように遮断するストッパー、または真空吸着板がマガジンに完全に搭載されたことを感知する位置センサ、あるいはマガジンに搭載された真空吸着板を磁力で固定するマグネットホルダーを設けてもよい。
【００１９】
また、オーブン本体の前面には、さらに外部から真空吸着板がマガジンの内部へ出入できるように、真空吸着板のマガジンへの搭載高さと同じ高さに形成された真空吸着板の出入口をさらに設ける。
【００２０】
この場合、出入口の下部には、さらに真空吸着板が出入口へ入り込む際、真空吸着板の下部を支持する案内板が備えられ、案内板の上面と真空吸着板の底面には、真空吸着板の正確な進入位置をガイドするための案内突起と案内溝部とが、真空吸着板の進入方向に沿って各々設けられてもよい。
【００２１】
また、マガジンの後方には、シリンダー本体から引き出されるシリンダーロッドがマガジンに搭載された真空吸着板の後端を押して、該真空吸着板の前端を出入口を介して外部に排出させるエアーシリンダーをさらに備えることがよく、エアーシリンダーのシリンダーロッドの端部には、吸気端子が設けられてもよい。
【００２２】
以上で説明した内容を通して当業者であれば本発明の技術思想を逸脱しない範囲で多様な変更および修正が可能なことが分かるだろう。
従って、本発明の技術的範囲は実施形態に記載された内容に限定されるわけではなく、特許請求の範囲によって定められるべきである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、電解質膜が真空吸着板に真空吸着された状態でキュアリングを行うことにより、キュアリング過程で発生する熱によって電解質膜の上部にスプレーされた電極触媒液がキュアリングされながら電解質膜に表面歪みが生じることを防止することができる。
【００２４】
また、電解質膜の下部にスクリーンメッシュを設けることによって、真空吸着の過程で電解質膜の表面にエンボスを成形し、電解質膜の表面積を極大化することができるため、発電性能が大きく向上する。
【００２５】
また、オーブン本体の内部の両側に、ヒータから発生した熱気が真空吸着板が搭載されたマガジンのみを通して循環するようにする強制環風装置を設けることにより、省エネルギーを達成し、装置のエネルギー効率を極大化することができる。
【００２６】
また、オーブン本体の前面に出入口を形成し、またマガジンの両側に案内レールを設けることによって、外部から真空吸着板をマガジンに容易に搭載することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係る燃料電池用電解質膜キュアリング装置の外観斜視図であり、図２はその側断面図である。
図１および図２に示すように、本発明の燃料電池用電解質膜キュアリング装置は、オーブン本体１００と、電極触媒液がスプレーされた電解質膜Ａを上面に真空吸着された状態でオーブン本体１００の内部へ入り込む真空吸着板２００と、オーブン本体１００の内部に設けられ、オーブン本体１００の内部に入り込む真空吸着板２００を水平状態で順次搭載させるマガジン３００と、マガジン３００の後方に設けられ、マガジン３００に搭載された真空吸着板２００に接続して真空吸着板２００の真空状態を維持させる吸気端子４００とで構成される。
【００２８】
オーブン本体１００は基本的に、ヒーティング運転および各種動作を自動制御するコントロール部Ｃを有する。また、不要なエネルギーの消耗を防止するために、オーブン本体１００の内部両側には、ヒータから発生した高温の熱気を対向する側に所定の速度で送風して特定地域のみをヒーティングさせる強制環風装置(hot air plenum ventilation system) １１０を有する（図７参照）。
【００２９】
真空吸着板２００は、電極触媒液がスプレーされた電解質膜Ａを上面に真空吸着した状態で、オーブン本体１００の前面に形成されたドア１２０を介してオーブン本体１００の内部に入り込む。
【００３０】
図３は本発明を構成する真空吸着板に電解質膜が付着された状態を示す一部分解斜視図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線による断面図、図５は図３のＶ−Ｖ線による断面図、および図６は図４の一部詳細図であって、第２のスクリーンメッシュが電解質膜にエンボスを形成させた状態を示す。
【００３１】
図３〜図６に示すように、真空吸着板２００は前面および後面に逆止め弁２２２，２２４が挿入された真空ポート２２１，２２３を各々有した平板であり、上部には電解質膜Ａが安着される安着溝２１０が形成されている。
【００３２】
安着溝２１０には、電解質膜Ａの下部を水平に支持するために、多数の支持突起２１２が安着溝２１０の底部から安着溝２１０の深さよりも小さく突出形成されている。
また、安着溝２１０には、電解質膜Ａの下部を水平に支持するために、安着溝２１０の縁部に沿って内側に向けて段差２１１が突出形成されている。段差２１１の上面は、支持突起２１２の上端と同じ高さを有する。
【００３３】
したがって、電解質膜Ａは、段差２１１および支持突起２１２によって安着溝２１０に水平状態で支持される。
【００３４】
また、安着溝２１０の上部前後には、各真空ポート２２１，２２３に連通する吸気孔２２５が形成されている。真空ポート２２１，２２３および吸気孔２２５は、安着溝２１０と電解質膜Ａの間に存在する空気を外部に排出させる通路になる。
【００３５】
なお、本発明によれば、電解質膜Ａと支持突起２１２の間には、真空吸着板２００の表面にエンボスを形成するためのスクリーンメッシュＳがさらに設けられる。
スクリーンメッシュＳは、真空吸着板２００の段差２１１および支持突起２１２の上部に安着する第１のスクリーンメッシュＳ１と、第１のスクリーンメッシュＳ１と電解質膜Ａの間に位置し、かつ電解質膜Ａが真空吸着板２００に真空吸着される際に、電解質膜Ａの下面に緊密に密着する第２のスクリーンメッシュＳ２とで構成される。
【００３６】
第１のスクリーンメッシュＳ１は第２のスクリーンメッシュＳ２よりも大きいメッシュからなり、第２のスクリーンメッシュＳ２および電解質膜Ａを安定に支持している。なお、第２のスクリーンメッシュＳ２は５５〜６５μの微細なメッシュからなり、真空吸着板２００が電解質膜Ａを真空吸着する際に、電解質膜Ａの下面に緊密に密着することによって電解質膜Ａの表面にエンボスを形成する。
【００３７】
真空吸着板２００の安着溝２１０の表面に形成された支持突起２１２は、電解質膜Ａおよび第１のスクリーンメッシュＳ１を真空吸着板２００の底面から離隔させる。よって、支持突起２１２は、電解質膜Ａが真空吸着される際に、電解質膜Ａにエンボスを形成できる空間を確保するとともに、第１のスクリーンメッシュＳ１を安定して水平支持する。
【００３８】
また、真空吸着板２００の両側面の全区間にわたって案内溝２２７が形成されている。該案内溝２２７は、オーブン本体１００の内部に設けられたマガジン３００に真空吸着板２００を円滑に搭載させる。
【００３９】
図７は本発明に係る燃料電池用電解質膜キュアリング装置の横断面図であって、真空吸着板がマガジンに完全に搭載された状態を示しており、図８はキュアリングが完了して真空吸着板がエアーシリンダーによって外部に引き出された状態を示す。
図２、図７および図８に示すように、オーブン本体１００の内部に設けられたマガジン３００は、マガジン３００の基本形状をなし、かつオーブン本体１００の底部に固定されたベースフレーム３１０と、該ベースフレーム３１０の両側に一定間隔を置いてオーブン本体１００の前後方向に水平固定されて、真空吸着板２００の進入を容易にするとともに、ベースフレーム３１０の内において真空吸着板を安定して積載する案内レール３２０とを有する。
【００４０】
案内レール３２０には、真空吸着板２００の案内溝２２７に接した状態で真空吸着板２００の移動方向に沿って回動する多数のローラ３２１が設けられ、これによってオーブン本体１００の内部に入り込む複数の真空吸着板２００を水平状態で容易に順次搭載することができる。
【００４１】
マガジン３００の後方には、マガジン３００に搭載された複数の真空吸着板２００に各々接続するように吸気端子４００が設けられる。該吸気端子４００は、真空吸着板２００の後方に設けられた逆止め弁２２４に連結されて、真空吸着板２００の真空状態を保持する。
【００４２】
一方、マガジン３００の後方には、真空吸着板２００がマガジン３００に完全に搭載されたことを感知する位置センサ４１０をさらに設けてもよい。該位置センサ４１０は、マガジン３００に完全に搭載された真空吸着板２００の後端との距離を感知し、コントロール部Ｃは、位置センサ４１０で感知された信号を受けて真空吸着板２００がマガジン３００に完全に搭載されたか否かを判断する。コントロール部Ｃがマガジン３００が完全に搭載されたと判断すれば、キュアリングのためのヒーティング動作を開始する。
【００４３】
また、マガジン３００の後方には、さらにマガジン３００に搭載された真空吸着板２００が流動しないように磁力で固定するマグネットホルダー４２０を設けることがよい。この場合、マグネットホルダー４２０に接する真空吸着板２００の後面には、磁性を有する磁性片２２９が取り付けられる。
【００４４】
オーブン本体１００のドア１２０の前面には、さらに真空吸着板２００がマガジン３００の内部に出入できるように、真空吸着板２００のマガジン３００への搭載高さと同じ高さに出入口１２１が設けられる。
【００４５】
この場合、出入口１２１の下部には、真空吸着板２００が出入口１２１へ入り込む際に、真空吸着板２００の下部を支持する案内板１２２をさらに設ける。案内板１２２の上面と真空吸着板２００の底面には、真空吸着板２００の正確な進入位置を案内するために、真空吸着板２００の進入方向に形成された案内突起１２３と案内溝部２２８とが各々形成されることが好ましい。案内板１２２の水平部は上下回動可能に設けられ、キュアリング工程時に出入口１２１を閉鎖する。
【００４６】
また、マガジン３００の後方には、さらにシリンダー本体から引き出されるシリンダーロッド４３１がマガジン３００に搭載された真空吸着板２００の後端を押して、該真空吸着板２００の前端を出入口１２１を介して外部に排出させるエアーシリンダー４３０が設けられる。
【００４７】
この場合、エアーシリンダー４３０のシリンダーロッド４３１の端部は、真空吸着板２００の後端を直接押圧するように設けられてもよいが、本実施形態でのように、エアーシリンダー４３０のシリンダーロッド４３１の端部に吸気端子４００を取り付けてもよい。
【００４８】
また、マガジン３００の後方には、真空吸着板２００が一定距離以上オーブン本体１００の内部に入り込まないように遮断して、マガジン３００の後方に設けられた吸気端子４００、位置センサ４１０、マグネットホルダー４２０およびエアーシリンダー４３０を保護するストッパー４４０をさらに設ける。
【００４９】
このように構成された本発明の燃料電池用電解質膜キュアリング装置で電解質膜Ａをキュアリングする過程は、以下のとおりである。
まず、作業者がヒータを動作させて、オーブン本体１００がキュアリング作業のための適正温度まで加熱されると、真空吸着板２００をオーブン本体１００の出入口１２１に押し込む。
【００５０】
この時の真空吸着板２００は、以下のような過程によって既に電解質膜Ａが真空吸着板２００の安着溝２１０に真空吸着されている状態である。
【００５１】
真空吸着板２００は、第１のスクリーンメッシュＳ１および第２のスクリーンメッシュＳ２が安着溝２１０の上部に順次搭載された状態で既に用意されている。作業者は、電極触媒液がスプレーされた電解質膜Ａを、既に用意された真空吸着板２００の第２のスクリーンメッシュの上部に搭載する。
【００５２】
その後、既に用意されている吸入装置（図示せず）が、真空吸着板２００の後面の真空ポート２２１に挿入された逆止め弁２２２に連結される。吸入装置の連結が完了すると、吸入装置が作動しつつ、電解質膜ＡおよびスクリーンメッシュＳ１、Ｓ２と真空吸着板２００の底面との間に存在する空気が全て外部に排出される。この際、真空吸着板２００の後面の真空ポート２２３に挿入された逆止め弁２２４は閉鎖状態である。
【００５３】
このような過程によって、真空吸着板２００と電解質膜Ａの間が真空状態になると、逆止め弁２２２から吸入装置が分離される。この際、逆止め弁２２２は吸入装置から分離されると同時に、自動に閉鎖状態になるため、電解質膜Ａの真空状態は、少なくとも真空吸着板２００の後方の逆止め弁２２４が吸気端子４００に係合しながら開放するまで、そのまま維持することができる。
【００５４】
したがって、電解質膜Ａは、真空吸着板２００の強い真空吸着力によって、真空吸着板２００の安着溝２１０の段差２１１および支持突起２１２によって張設された状態が維持されるため、表面にスプレーされた電極触媒液の湿気による表面歪みが生じない。
【００５５】
また、電解質膜Ａが真空吸着板２００に真空吸着されている間、電解質膜Ａの表面が複数の第２のスクリーンメッシュＳ２の間に入り込みながら、第２のスクリーンメッシュＳ２に緊密に密着しているため、電解質膜Ａの表面には多数のエンボスが形成される。この際、真空吸着板２００の支持突起２１２は、電解質膜Ａの表面が第２のスクリーンメッシュＳ２の間に入り込む空間を確保するとともに、電解質膜Ａおよび第２のスクリーンメッシュＳ２が下方に垂れないように、第１のスクリーンメッシュＳ１を水平状態で安定的に支持する。
【００５６】
このように、電解質膜Ａの表面にエンボスを成形すれば、電解質膜Ａの表面が拡張するため、発電性能が大きく向上する。
上記のような過程によって、電解質膜Ａを真空吸着した状態で真空吸着板２００がオーブン本体１００の出入口１２１へ入り込むと、真空吸着板２００の両側に形成された案内溝２２７がオーブン本体１００の内部に設けられたマガジン３００の案内レール３２０に係合しながら、真空吸着板２００がマガジン３００の内部へ摺動される。これによって、真空吸着板２００をマガジン３００の内部に水平状態で搭載することができる。
【００５７】
即ち、真空吸着板２００がオーブン本体１００の内部に入り込むと、真空吸着板２００の両側に形成された案内溝２２７に案内レール３２０に設けられたローラ３２１が挟持され、水平に係合した状態になる。かかる状態で真空吸着板２００は、外部から与えられる引込力によってローラ３２１を引込方向に回転させながら、案内レール３２０に沿って摺動してマガジン３００の内部に水平に搭載される。
【００５８】
この際、出入口１２１の下端に設けられた案内板１２２を用いれば、非常に安定した状態で真空吸着板２００の進入動作を容易に行うことができる。
【００５９】
また、案内板１２２の上面に形成された案内突起１２３と真空吸着板２００の下面に形成された案内溝部２２８とが係合した状態で真空吸着板２００の進入が行われると、真空吸着板２００は進入過程中に流動せず、正確な進入姿勢を維持することができる。
【００６０】
さらに、真空吸着板２００の案内溝２２７と案内レール３２０のローラ３２１とが正確に係合する進入位置が自動に決定されるため、真空吸着板の進入作業がさらに容易になる。
【００６１】
真空吸着板２００が出入口１２１を完全に通過して案内レール３２０に沿ってマガジン３００の正常的な搭載位置まで到達すれば、ストッパー４４０によって真空吸着板２００のこれ以上の進入が制限されるとともに、真空吸着板２００の後端の真空ポート２２３に挿入された逆止め弁２２４が、吸気端子４００に係合しながら開放される。
【００６２】
これによって、真空吸着板２００と電解質膜Ａの間の空気が吸気端子４００を介して外部に排出されるため、キュアリング過程の間、真空吸着板２００と電解質膜Ａとの真空状態がそのまま維持される。
【００６３】
このように、既に真空状態にある真空吸着板２００に吸気端子４００を連結して真空力を与えることは、電解質膜Ａが多孔薄膜からなっていることから、時間の経過にしたがって真空吸着板２００との真空状態が解除されることを防止するための手段である。
【００６４】
したがって、電解質膜Ａは、キュアリング過程の間、真空吸着板２００の真空吸着状態がそのまま維持されるため、キュアリング過程中に真空状態が解除されてしまい電解質膜Ａが真空吸着板２００の安着溝２１０から浮き上がった状態で電解質膜Ａの表面にスプレーされた電極触媒液がキュアリングされ電解質膜Ａに表面歪みが生じることを防止することができる。
【００６５】
一方、マガジン３００の後方に設けられた位置センサ４１０は、位置センサ４１０と真空吸着板２００との距離を感知してその結果をコントロール部Ｃに伝達する。コントロール部Ｃは、位置センサ４１０で感知された真空吸着板２００の位置を把握して、真空吸着板２００がマガジン３００の内部に正常的に搭載されたか否かを判断する。コントロール部Ｃが、真空吸着板２００が正常的に搭載されたと判断すれば、所定の条件でヒータを動作させてキュアリング作業を行う。
【００６６】
また、作業者は案内板１２２を上部に回動させて出入口を閉鎖する。このようにすれば、出入口１２１を通してオーブン本体１００の内部の熱気が外部に流出することを防止でき、オーブン本体１００の全体的な熱効率を高くすることができるとともに、案内板１２２が外部へ突出しないため、装備の破損および安全事故を予め防止することができる。
【００６７】
本発明によれば、マガジン３００の両側に強制環風装置１１０を設けることによって、ヒータで発生した熱気が真空吸着板２００が搭載されているマガジン３００のみを通過する内部循環経路を有するため、オーブン本体１００の内部において不要な箇所までヒーティングされることを防止し、ヒーティングの効率を極大化することができる。
【００６８】
また、真空吸着板２００の後方の磁性片２２９に設けられたマグネットホルダー４２０は、真空吸着板２００がマガジン３００の内部で流動することなく安定に固定されるようにする。これは、真空吸着板２００が案内レール３２０のローラ３２１にそって非常に柔らかく前後移動するようになっているため、マガジン３００に正常的に搭載された後に、外部からの小さい衝撃や振動によってその位置が変動することを防止するためのものである。
【００６９】
このような過程によって、電解質膜Ａのキュアリングが完了される。
その後、エアーシリンダー４３０からシリンダーロッド４３１が引き出されると、真空吸着板２００がエアーシリンダー４３０のシリンダーロッド４３１に押圧されてマグネットホルダー４２０から分離され、出入口１２１を介して外部に引き出される。
【００７０】
かかる過程によって、出入口１２１を閉鎖していた案内板１２２が、引き出される真空吸着板２００の前端（逆止め弁２２２）によって押圧されて下向回動しつつ出入口を開放させ、出入口１２１から引き出される真空吸着板２００の下部を支持するようになるとともに、吸気端子４００と逆止め弁２２４の係合状態が解除される。逆止め弁２２４は、吸気端子４００との係合が解除されると同時に自動的に閉鎖され、真空吸着板２００の真空状態を維持させる。
【００７１】
その後、作業者が任意の逆止め弁２２２または２２４を開放して真空吸着板２００と電解質膜Ａとの間の真空状態を解除すれば、電解質膜Ａが真空吸着板２００から分離される。このようにして得られたキュアリングされた電解質膜Ａは、キュアリングの過程中に表面歪みが生じないだけではなく、表面にエンボスが形成されて優れた発電性能を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明に係る燃料電池用電解質膜キュアリング装置の外観斜視図である。
【図２】本発明に係る燃料電池用電解質膜キュアリング装置の側断面図である。
【図３】本発明を構成する真空吸着板に電解質膜が付着された状態を示す一部分解斜視図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線による断面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線による断面図である。
【図６】図４の一部詳細図であって、第２のスクリーンメッシュが電解質膜にエンボスを形成させた状態を示す。
【図７】本発明に係る燃料電池用電解質膜キュアリング装置の横断面図であって、真空吸着板がマガジンに完全に搭載された状態を示す。
【図８】本発明に係る燃料電池用電解質膜キュアリング装置の横断面図であって、キュアリングが完了して真空吸着板がエアーシリンダーによって外部に引き出された状態を示す。
【符号の説明】
【００７３】
１００  オーブン本体
１１０  強制環風装置
１２０  ドア
２００  真空吸着板
２１０  安着溝
３００  マガジン
３１０  ベースフレーム
３２０  案内レール
４００  吸気端子
４１０  位置センサ
４２０  マグネットホルダー
４３０  エアーシリンダー
４４０  ストッパー
Ｓ１    第１のスクリーンメッシュ
Ｓ２    第２のスクリーンメッシュ
【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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【国際調査報告】
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