(57)【要約】【課題】電解質膜の破れや触媒層との界面剥離を抑制できる電解質膜−電極接合体の製造方法を提供する。【解決手段】電解質膜−電極接合体７の製造工程は、電解質膜２の一方の主面にアノード触媒層３を形成すると共に、電解質膜２の一方の主面にカソード触媒層４を形成して、電解質膜−電極接合体７を得る工程と、電解質膜−電極接合体７の両主面に加熱器１が対向するように、一対の加熱器１の間に電解質膜−電極接合体７を配置する工程と、電解質膜−電極接合体の全領域を一対の加熱器１で、電解質膜２のガラス転移温度以上にならない程度に非接触で加熱する工程とを有する。これにより、電解質膜２の水分量を精度良く一定にし、電解質膜−電極接合体７の寸法安定性を確保して、電解質膜２のシワを抑制することができる。【選択図】図１
2018116823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜の両主面に電極が配置された電解質膜−電極接合体の製造装置であって、前記電解質膜−電極接合体の周縁部を含む全領域を、前記電解質膜のガラス転移温度以上にならない程度に非接触で加熱する加熱器を備えた、電解質膜−電極接合体の製造装置。
【請求項２】
前記電解質膜−電極接合体は、前記電解質膜−電極接合体の周縁部の少なくとも一部が額縁状の枠体に保持されている、請求項１に記載の電解質膜−電極接合体の製造装置。
【請求項３】
前記枠体を介して前記電解質膜−電極接合体を支持する支持部を備え、前記支持部が前記枠体のみを支持する、請求項２に記載の電解質膜−電極接合体の製造装置。
【請求項４】
前記枠体の温度昇温を抑制する部材を有する、請求項３に記載の電解質膜−電極接合体の製造装置。
【請求項５】
前記電解質膜−電極接合体を非接触で加熱保持した状態で、前記電解質膜−電極接合体の両主面にガス拡散層を貼合する貼り合せ装置を備えた、請求項１または２に記載の電解質膜−電極接合体の製造装置。
【請求項６】
前記電解質膜−電極接合体を、一定時間、非接触で加熱保持し、前記電解質膜−電極接合体の両主面にガス拡散層を貼合する、請求項１から５のいずれか１項に記載の電解質膜−電極接合体の製造装置。
【請求項７】
前記電解質膜−電極接合体のシワの有無を検知するシワ検知センサと、前記シワ検知センサの検知結果に基づいて前記加熱器を制御する制御器と、を備えた、請求項１から６のいずれか１項に記載の電解質膜−電極接合体の製造装置。
【請求項８】
前記制御器は、前記加熱器による加熱を開始する前に、前記シワ検知センサが、前記シワが無いことを検知すると、前記加熱器による加熱を行わない、請求項７に記載の電解質膜−電極接合体の製造装置。
【請求項９】
前記制御器は、前記加熱器による加熱を開始した後に、前記シワ検知センサが、前記シワが無いことを検知すると、前記加熱器による加熱を停止する、請求項７に記載の電解質膜−電極接合体の製造装置。
【請求項１０】
電解質膜の両主面に電極が配置された電解質膜−電極接合体の製造方法であって、前記電解質膜−電極接合体の周縁部を含む全領域を、前記電解質膜のガラス転移温度以上にならない程度に非接触で加熱する加熱工程を有する、電解質膜−電極接合体の製造方法。
【請求項１１】
前記電解質膜−電極接合体の周縁部の少なくとも一部を額縁状の枠体で保持する工程を有する、請求項１０に記載の電解質膜−電極接合体の製造方法。
【請求項１２】
前記枠体を介して前記電解質膜−電極接合体を支持する支持部によって前記枠体のみを支持する支持工程を有する、請求項１１に記載の電解質膜−電極接合体の製造方法。
【請求項１３】
前記電解質膜−電極接合体を非接触で加熱保持した状態で、前記電解質膜−電極接合体の両主面にガス拡散層を貼合する貼り合せ工程を有する、請求項１０または１１に記載の電解質膜−電極接合体の製造方法。
【請求項１４】
前記電解質膜−電極接合体を、一定時間、非接触で加熱保持して、前記電解質膜−電極接
合体の両主面にガス拡散層を貼合する工程を有する、請求項１０から１３のいずれか１項に記載の電解質膜−電極接合体の製造方法。
【請求項１５】
前記電解質膜−電極接合体のシワの有無を検知するシワ検知工程を有する、請求項１０から１４のいずれか１項に記載の電解質膜−電極接合体の製造方法。
【請求項１６】
前記加熱工程を開始する前に前記シワ検知工程を行って、シワが無いことを検知した場合は、前記加熱工程を省略する、請求項１５に記載の電解質膜−電極接合体の製造方法。
【請求項１７】
前記加熱工程を開始した後に前記シワ検知工程を行って、シワが無いことを検知すると、前記加熱工程を終了する、請求項１５に記載の電解質膜−電極接合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解質膜−電極接合体の製造装置および製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水素を燃料とし、酸素を酸化剤とする固体高分子型燃料電池において、アノードでは（化１）の反応が進行する。
【０００３】
【化１】
2018116823.tif 000003
（化１）で生じる電子は、外部回路を経由して、カソードに到達する。そして、（化１）式で生じたプロトンは、水と水和した状態で、電気浸透により電解質膜内をアノード側からカソード側に移動する。
【０００４】
一方、カソードでは（化２）の反応が進行する。
【０００５】
【化２】
2018116823.tif 000004
固体高分子型燃料電池は、電解質膜のプロトン伝導性を確保するため、加湿した反応ガスを、しばしば用い、（化２）に示すようなカソードの電極反応により水が生成する。
【０００６】
固体高分子型燃料電池の電解質膜−電極接合体は、電解質膜の両主面において順に触媒層とガス拡散層が積層した構造を有するものである。触媒層は、（化１）または（化２）の電極反応が進行する場であり、白金や白金合金等の触媒をカーボン等の導電性粒子に担持させたものと、高分子電解質（アイオノマー）とを主成分とする。
【０００７】
ガス拡散層は、触媒層への反応ガスの拡散性の確保や電極の導電性の確保を目的として設けられており、一般的にカーボンペーパー等の導電性多孔質体が用いられる。
【０００８】
電解質膜は、一般的に、水を吸収して膨潤しやすい特性を有しており、電解質膜−電極接合体の含水状態の変化に伴って、湿潤時に膨張し、乾燥時には収縮する性質を持つ。
【０００９】
電解質膜−電極接合体において、電解質膜は外周端近傍を含む領域が拘束された状態の場合、乾湿状態の変化により収縮する場合、電解質膜内に応力が発生する。その結果、電解質膜に割れや破れ等の損傷が生じ、発生したシワや歪により、触媒層と電解質膜との界面において剥離が生じやすい。さらに、電解質膜のシワは外部または内部にガスリークする経路になる。
【００１０】
これらの電解質膜の損傷や触媒層との剥離およびシワによるガスリークは、電解質膜−電極接合体の発電性能を著しく低下させ、燃料電池の耐久性低下の大きな要因の１つとなる。
【００１１】
そこで、従来は、電解質膜のガラス転移温度以上、かつ、融点未満の第１の温度で加熱しつつ、均一に延伸する延伸工程と、延伸された電解質膜の全周部をガスケットによって固定することにより、延伸された電解質膜の平面方向の収縮を拘束する収縮拘束工程と、
収縮が拘束された電解質膜に対して、第１の温度以上、かつ、電解質膜の融点未満の第２の温度で熱処理を施す熱処理工程とを有する製造方法によって、電解質膜−電極接合体を製造することによって、電解質膜の変形を抑え、耐久性を確保している（例えば、特許文献１参照）。
【００１２】
図１７は、特許文献１に記載された従来の燃料電池の基本構成（セル）の要部概略断面図であり、図１８は、従来の燃料電池の電解質膜−電極接合体の製造工程を示すフローチャートである。
【００１３】
図１７に示すように、燃料電池１００は、カソードガス流路１１０を設けたカソード側セパレータ１０１とアノードガス流路１１１を設けたアノード側セパレータ１０２との間に、電解質膜１０７の両主面にそれぞれカソード触媒層１０５およびアノード触媒層１０６とカソードガス拡散層１０３およびアノードガス拡散層１０４を有する電解質膜−電極接合体１０８を挟んだ構造とし、さらに、この電解質膜−電極接合体１０８の周縁部は、ガスケット１０９で固定され、構成されている。
【００１４】
次に図１８に示すように、電解質膜−電極接合体の製造工程において、ステップＳ２００で電解質膜１０７のガラス転移温度（Ｔｇ）以上かつ融点（Ｔｍ）未満の第１の温度Ｔ１で加熱しつつ延伸を行う。次にステップＳ２１０で、電解質膜１０７をホットプレスしたまま保持する。
【００１５】
ステップＳ２１０の後、延伸された電解質膜１０７の表面にカソード触媒層１０５およびアノード触媒層１０６を形成する（ステップＳ２２０）。次に、カソード触媒層１０５およびアノード触媒層１０６が形成された電解質膜１０７の全周部をフレーム状のガスケット１０９によって固定する（ステップＳ２３０）。
【００１６】
次に、電解質膜１０７に対して、第１の温度Ｔ１以上、かつ、融点Ｔｍ未満の第２の温度Ｔ２でホットプレスによる熱処理を施す（ステップＳ２４０）。次に、カソード触媒層１０５およびアノード触媒層１０６の表面にそれぞれカソードガス拡散層１０３およびアノードガス拡散層１０４をホットプレスで接合する（ステップＳ２５０）。以上の製造工程によって、電解質膜−電極接合体１０８は完成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２０１０−２５７５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、従来の構成では、ステップＳ２３０において、フレーム状のガスケット１０９で固定した後、ステップＳ２４０において、電解質膜１０７にホットプレスで熱処理を施すことで、電解質膜１０７の熱収縮により、均一に張力を加えているが、ホットプレスのジグとフレーム状のガスケット１０９との間には、公差に伴う隙間が生じるため、完全に全領域を加熱することができない。
【００１９】
このため、電解質膜１０７の加熱された領域と加熱されてない領域では、電解質膜内の水分量に差が生じるため、ガスケット１０９の近傍では、電解質膜１０７の伸縮に伴う微小シワが発生し易く、電解質膜１０７の損傷や触媒層との剥離を引き起こし易くなり、発電性能を著しく低下させ、燃料電池の耐久性が低下するという課題を有していた。
【００２０】
本発明は、従来の課題を解決するもので、電解質膜の破れや触媒層との界面剥離を抑制
することができる電解質膜−電極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】
【００２１】
従来の課題を解決するために、本発明の電解質膜−電極接合体の製造装置は、電解質膜−電極接合体の周縁部を含む全領域を、電解質膜のガラス転移温度以上にならない程度に非接触で加熱する加熱器を備えたことを特徴とし、本発明の電解質膜−電極接合体の製造方法は、電解質膜−電極接合体の周縁部を含む全領域を、電解質膜のガラス転移温度以上にならない程度に非接触で加熱する加熱工程を備えたことを特徴とする。
【００２２】
電解質膜−電極接合体の周縁部を含む全領域を、電解質膜のガラス転移温度以上にならない程度に非接触で加熱することにより、電解質膜内の水分量を精度良く一定にすることができる。これにより、乾湿変化による電解質膜の破れや触媒層との界面剥離を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、電解質膜−電極接合体の周縁部を含む全領域を、電解質膜のガラス転移温度以上にならない程度に非接触で加熱することにより、電解質膜内の水分量を精度良く一定にすることができる。これにより、乾湿変化による電解質膜の破れや触媒層との界面剥離を抑制することができ、発電性能を向上させると共に、燃料電池の信頼性を向上させるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態１の電解質膜−電極接合体の製造装置によって電解質膜−電極接合体の両主面を加熱している状態を示す断面図
【図２】本発明の実施の形態１の電解質膜−電極接合体の製造工程を示すフローチャート
【図３】本発明の実施の形態２の電解質膜−電極接合体の製造装置によって枠体一体電解質膜−電極接合体の両主面を加熱している状態を示す断面図
【図４】本発明の実施の形態２の電解質膜−電極接合体の製造装置によって両主面が加熱される枠体一体電解質膜−電極接合体の平面模式図
【図５】本発明の実施の形態２の電解質膜−電極接合体の製造工程を示すフローチャート
【図６】本発明の実施の形態３および４の枠体を介して枠体一体電解質膜−電極接合体を支持する支持部を有した電解質膜−電極接合体の製造装置によって枠体一体電解質膜−電極接合体の両主面を加熱している状態を示す断面図
【図７】本発明の実施の形態３の別形態の電解質膜−電極接合体の製造装置によって枠体一体電解質膜−電極接合体の両主面を加熱している状態を示す断面図
【図８】本発明の実施の形態３の電解質膜−電極接合体の製造工程を示すフローチャート
【図９】本発明の実施の形態４の電解質膜−電極接合体の製造装置が枠体一体電解質膜−電極接合体の両主面にガス拡散層を配置しようとしている状態を示す断面図
【図１０】本発明の実施の形態４の電解質膜−電極接合体の製造装置によって枠体一体電解質膜−電極接合体の両主面にガス拡散層を貼合している状態を示す断面図
【図１１】本発明の実施の形態４の別形態の電解質膜−電極接合体の製造装置が枠体一体電解質膜−電極接合体の両主面にガス拡散層を配置しようとしている状態を示す断面図
【図１２】本発明の実施の形態４の別形態の電解質膜−電極接合体の製造装置によって枠体一体電解質膜−電極接合体の両主面にガス拡散層を貼合している状態を示す断面図
【図１３】本発明の実施の形態４の電解質膜−電極接合体の製造工程を示すフローチャート
【図１４】本発明の実施の形態５の電解質膜−電極接合体の製造装置が枠体一体電解質膜−電極接合体の両主面の表面をセンシングしている状態を示す断面図
【図１５】本発明の実施の形態５の電解質膜−電極接合体の製造工程を示すフローチャート
【図１６】本発明の実施の形態５の電解質膜−電極接合体の別の製造工程を示すフローチャート
【図１７】従来の燃料電池の基本構成（セル）の要部概略断面図
【図１８】従来の燃料電池の電解質膜−電極接合体の製造工程を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００２５】
第１の発明は、電解質膜の両主面に電極が配置された電解質膜−電極接合体の製造装置であって、電解質膜−電極接合体の周縁部を含む全領域を、電解質膜のガラス転移温度以上にならない程度に非接触で加熱する加熱器を備えたことを特徴とする。
【００２６】
上記構成の製造装置により、電解質膜−電極接合体の周縁部を含めた全体を加熱することで、電解質膜の水分量を精度良く一定にし、電解質膜−電極接合体の寸法安定性を保持することで、電解質膜のシワを抑制する。これにより、ガスリークの経路を無くすことで電池性能低下を防ぐことができる。
【００２７】
第２の発明は、特に第１の発明における電解質膜−電極接合体が、電解質膜−電極接合体の周縁部の少なくとも一部が額縁状の枠体に保持されていることを特徴とする。
【００２８】
これにより、電解質膜−電極接合体の取り扱いがし易くなり、また枠体を含めた全体を加熱することで、電解質膜の水分量を精度良く一定にし、電解質膜−電極接合体の寸法安定性を保持することができる。
【００２９】
第３の発明は、特に第２の発明に加えて、枠体を介して電解質膜−電極接合体を支持する支持部を備え、支持部が枠体のみを支持することを特徴とする。
【００３０】
上記構成の製造装置により、非接触で加熱する加熱器との間の位置を精密に管理でき、また枠体を介する支持部が額縁状であるため、電解質膜−電極接合体の内周側を加熱する場合の妨げになることなく枠体を含めた全体を加熱することで、電解質膜のシワを抑制する。これにより、ガスリークの経路を無くし、電池性能の低下を防ぐことができる。
【００３１】
第４の発明は、特に第３の発明に加えて、枠体の温度昇温を抑制する部材を有することを特徴とする。
【００３２】
上記構成の製造装置により、枠体を含めた全体を加熱した場合の枠体の熱変形を抑制することができる。
【００３３】
第５の発明は、特に第１または第２の発明に加えて、電解質膜−電極接合体を非接触で加熱保持した状態で、電解質膜−電極接合体の両主面にガス拡散層を貼合する貼り合せ装置を備えたことを特徴とする。
【００３４】
上記構成の製造装置により、電解質膜が大気に触れることを抑制し、また電解質膜の水分量を精度良く一定にし、電解質膜−電極接合体の寸法安定性を保持することで、電解質膜のシワを抑制する。これにより、ガスリークの経路を無くし、電池性能低下を防ぐことができる。
【００３５】
第６の発明は、特に第１から第５の発明における電解質膜−電極接合体の製造装置が、電解質膜−電極接合体を、一定時間、非接触で加熱保持し、電解質膜−電極接合体の両主面にガス拡散層を貼合することを特徴とする。
【００３６】
上記構成の製造装置により、加熱器に特別なセンシング装置を有することなく、加熱することで、装置を簡便にすることができる。
【００３７】
第７の発明は、特に第１から第６の発明に加えて、電解質膜−電極接合体のシワの有無を検知するシワ検知センサと、シワ検知センサの検知結果に基づいて加熱器を制御する制御器と、を備えたことを特徴とする。
【００３８】
上記構成の製造装置により、シワの状況に応じて加熱する、または、シワを検知しない場合は、加熱を止めるか、加熱をしないことにより、適切に無駄なくシワなどの電解質膜−電極接合体の寸法変化を抑制できる。
【００３９】
第８の発明は、特に第７の発明における制御器が、加熱器による加熱を開始する前に、シワ検知センサがシワが無いことを検知すると、加熱器による加熱を行わないことを特徴とする。
【００４０】
上記構成の製造装置により、シワが無い場合は、加熱を行わないので、加熱が不要な場合は加熱を省略して生産性を高めることができる。また、無駄に加熱のエネルギーを消費することを防止できる。
【００４１】
第９の発明は、特に第７の発明における制御器が、加熱器による加熱を開始した後に、シワ検知センサが、シワが無いことを検知すると、加熱器による加熱を停止することを特徴とする。
【００４２】
上記構成の製造装置により、加熱開始後にシワが無いことを検知した場合、または、加熱によってシワが無くなった場合に、加熱を停止するので、加熱が不要な場合、または、加熱が不要になった場合は、加熱を止めて生産性を高めることができる。また、無駄に加熱のエネルギーを消費することを防止できる。
【００４３】
第１０の発明は、電解質膜の両主面に電極が配置された電解質膜−電極接合体の製造方法であって、電解質膜−電極接合体の周縁部を含む全領域を、電解質膜のガラス転移温度以上にならない程度に非接触で加熱する加熱工程を有することを特徴とする。
【００４４】
上記製造方法で電解質膜−電極接合体を製造することにより、電解質膜−電極接合体の周縁部を含めた全体を加熱することで、電解質膜の水分量を精度良く一定にし、電解質膜−電極接合体の寸法安定性を保持することで、電解質膜のシワを抑制する。これにより、ガスリークの経路を無くすことで電池性能低下を防ぐことができる。
【００４５】
第１１の発明は、特に第１０の発明に加えて、電解質膜−電極接合体の周縁部の少なくとも一部を額縁状の枠体で保持する工程を有することを特徴とする。
【００４６】
上記製造方法で電解質膜−電極接合体を製造することにより、電解質膜−電極接合体の生産時の取り扱いがし易くなり、また枠体を含めた全体を加熱することで、電解質膜の精度良く水分量を一定にし、電解質膜−電極接合体の寸法安定性を保持する電解質膜−電極接合体を製造することができる。
【００４７】
第１２の発明は、特に第１１の発明に加えて、枠体を介して電解質膜−電極接合体を支
持する支持部によって枠体のみを支持する支持工程を有することを特徴とする。
【００４８】
上記製造方法で電解質膜−電極接合体を製造することにより、電解質膜−電極接合体の内周側へ非接触で加熱する加熱工程の妨げになることなく、全体を加熱することで、電解質膜のシワを抑制する。これにより、ガスリークの経路を無くし、電池性能低下を防ぐ電解質膜−電極接合体を製造することができる。
【００４９】
第１３の発明は、特に第１０または第１１の発明に加えて、電解質膜−電極接合体を非接触で加熱保持した状態で、電解質膜−電極接合体の両主面にガス拡散層を貼合する貼り合せ工程を有することを特徴とする。
【００５０】
上記製造方法で電解質膜−電極接合体を製造することにより、電解質膜が大気に触れることを抑制し、電解質膜の水分量を精度良く一定にするため、電解質膜−電極接合体の寸法安定性を保持することで、電解質膜のシワを抑制する電解質膜−電極接合体を製造することができる。
【００５１】
第１４の発明は、特に第１０から第１３の発明に加えて、電解質膜−電極接合体を、一定時間、非接触で加熱保持して、電解質膜−電極接合体の両主面にガス拡散層を貼合する工程を有することを特徴とする。
【００５２】
上記製造方法で電解質膜−電極接合体を製造することにより、加熱器に特別なセンシング装置を有することなく、加熱することで、簡便な工程で電解質膜のシワを抑制することができる。
【００５３】
第１５の発明は、特に第１０から第１４の発明に加えて、電解質膜−電極接合体のシワの有無を検知するシワ検知工程を有することを特徴とする。
【００５４】
上記製造方法で電解質膜−電極接合体を製造することにより、シワの状況に応じて加熱する、または、シワを検知しない場合は、加熱を止めるか、加熱をしないことにより、適切に無駄なくシワなどの電解質膜−電極接合体の寸法変化を抑制できる。
【００５５】
第１６の発明は、特に第１５の発明において、加熱工程を開始する前にシワ検知工程を行って、シワが無いことを検知した場合は、加熱工程を省略することを特徴とする。
【００５６】
上記製造方法で電解質膜−電極接合体を製造することにより、シワが無い場合は、加熱を行わないので、加熱が不要な場合は加熱を省略して生産性を高めることができ、また、無駄に加熱のエネルギーを消費することを防止できる。
【００５７】
第１７の発明は、特に第１５の発明において、加熱工程を開始した後にシワ検知工程を行って、シワが無いことを検知すると、加熱工程を終了することを特徴とする。
【００５８】
上記製造方法で電解質膜−電極接合体を製造することにより、加熱開始後にシワが無いことを検知した場合、または、加熱によってシワが無くなった場合に、加熱を終了するので、加熱が不要な場合、または、加熱が不要になった場合は、加熱を終了して生産性を高めることができる。また、無駄に加熱のエネルギーを消費することを防止できる。
【００５９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、以下では全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
【００６０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の電解質膜−電極接合体の製造装置によって電解質膜−電極接合体の両主面を加熱している状態を示す断面図である。図２は、本発明の実施の形態１の電解質膜−電極接合体の製造工程を示すフローチャートである。
【００６１】
図１に示すように、電解質膜−電極接合体７は、電解質膜２の一方の主面の略中央部に電解質膜２よりも面積が小さいアノード触媒層３が配置され、電解質膜２の他方の主面の略中央部に電解質膜２よりも面積が小さいカソード触媒層４が配置されている。
【００６２】
電解質膜−電極接合体７におけるアノード触媒層３またはカソード触媒層４で覆われていない周縁部は、発電に寄与しない非発電領域９である。電解質膜−電極接合体７におけるアノード触媒層３またはカソード触媒層４で覆われている部分は、発電に寄与する発電領域８である。
【００６３】
電解質膜−電極接合体７の両主面を加熱する一対の加熱器１は、電解質膜−電極接合体７の両主面に対向するように配置されている。言い換えると、電解質膜−電極接合体７の両主面に加熱器１が対向するように、一対の加熱器１の間に電解質膜−電極接合体７を配置している。
【００６４】
以上のように構成された電解質膜−電極接合体の製造装置について、以下その動作、作用について、図１を参照して説明する。
【００６５】
まず、電解質膜−電極接合体７を、加熱器１にて電解質膜−電極接合体７の周縁部を含めた全領域を加熱する。
【００６６】
図２に示すように、電解質膜−電極接合体７の製造工程は、電解質膜２の一方の主面にアノード触媒層３を形成すると共に、電解質膜２の一方の主面にカソード触媒層４を形成して、電解質膜−電極接合体７を得る工程（Ｓ１００）、電解質膜−電極接合体７の両主面に加熱器１が対向するように、一対の加熱器１の間に電解質膜−電極接合体７を配置する工程（Ｓ１１０）、電解質膜−電極接合体の全領域を一対の加熱器１で非接触で加熱する工程（Ｓ１２０）とを有する。
【００６７】
以上の工程から成る電解質膜−電極接合体の製造方法について、以下その動作、作用について図２を参照して説明する。
【００６８】
図２に示すように、電解質膜−電極接合体７の製造工程は、Ｓ１００で電解質膜２の両主面に触媒層を形成した後、Ｓ１１０で電解質膜−電極接合体７の両主面と加熱器１との間隔が１０ｍｍとなるように電解質膜−電極接合体７を一対の加熱器１の間に配置する。その後、Ｓ１２０で電解質膜−電極接合体７の全領域を一対の加熱器１で非接触で加熱する。この処理温度は、電解質膜のガラス転移温度未満とする。
【００６９】
以上のように、本実施の形態においては、電解質膜２の両主面にアノード触媒層３およびカソード触媒層４を配置された電解質膜−電極接合体７を加熱器１の間に配置し、電解質膜−電極接合体７の周縁部を含む全領域を非接触で加熱することで、電解質膜２の水分量を精度良く一定にし、電解質膜−電極接合体７の寸法安定性を確保して、電解質膜２のシワを抑制する。これにより、シワ起因によるガスリークの経路を無くすことで電池性能低下を防ぐことができる。
【００７０】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２の電解質膜−電極接合体の製造装置によって枠体一体電
解質膜−電極接合体の両主面を加熱している状態を示す断面図である。図４は、本発明の実施の形態２の電解質膜−電極接合体の製造装置によって両主面が加熱される枠体一体電解質膜−電極接合体の平面模式図である。図５は、本発明の実施の形態２の電解質膜−電極接合体の製造工程を示すフローチャートである。
【００７１】
図３に示すように、電解質膜−電極接合体７は、電解質膜２の一方の主面の略中央部に電解質膜２よりも面積が小さいアノード触媒層３が配置され、電解質膜２の他方の主面の略中央部に電解質膜２よりも面積が小さいカソード触媒層４が配置されている。
【００７２】
電解質膜−電極接合体７におけるアノード触媒層３またはカソード触媒層４で覆われていない周縁部と、アノード触媒層３とカソード触媒層４の周縁部は、額縁状の枠体１０で覆われて固定されており、枠体一体電解質膜−電極接合体１１となる。
【００７３】
枠体一体電解質膜−電極接合体１１における枠体１０が存在する周縁部は、発電に寄与しない非発電領域９である。枠体一体電解質膜−電極接合体１１における額縁状の枠体１０の内周側の部分は、発電に寄与する発電領域８である。
【００７４】
また図４に示すように、非発電領域９は、発電領域８を囲むように額縁状に配置されている。枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面を加熱する一対の加熱器１は、枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面に対向するように配置されている。言い換えると、枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面に加熱器１が対向するように、一対の加熱器１の間に枠体一体電解質膜−電極接合体１１を配置している。
【００７５】
以上のように構成された電解質膜−電極接合体の製造装置について、以下その動作、作用について図３および図４を参照して説明する。
【００７６】
まず、図３および図４に示すように、電解質膜２の両主面にアノード触媒層３およびカソード触媒層４を配置した電解質膜−電極接合体７の周縁部を額縁状の枠体１０で固定した枠体一体電解質膜−電極接合体１１を、一対の加熱器１の間に配置する。非発電領域９を含めた枠体一体電解質膜−電極接合体１１の全領域は、加熱器１により非接触状態で加熱する。
【００７７】
次に、図５に示すように、枠体一体電解質膜−電極接合体１１の製造工程は、電解質膜２の両主面に触媒層を形成し、電解質膜−電極接合体７とする工程（Ｓ１００）、電解質膜−電極接合体７の周縁部を枠体１０で固定して、枠体一体電解質膜−電極接合体１１とする工程（Ｓ１３０）、一対の加熱器１の間に枠体一体電解質膜−電極接合体１１を、主面が加熱器１に対向するよう設置する工程（Ｓ１５０）、枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面から全領域を加熱器１で非接触で加熱する工程（Ｓ１６０）から成る。
【００７８】
以上の工程から成る電解質膜−電極接合体の製造方法について、以下その動作、作用について図５を参照して説明する。
【００７９】
図５に示すように、電解質膜−電極接合体７の製造工程は、Ｓ１００で電解質膜２の両主面に触媒層を形成した後、Ｓ１３０で電解質膜−電極接合体７の周縁部を枠体１０で覆って枠体一体電解質膜−電極接合体１１を構成する。
【００８０】
その後、Ｓ１５０で枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面と加熱器１との間隔が１０ｍｍとなるように枠体一体電解質膜−電極接合体１１を一対の加熱器１の間に配置する。その後、Ｓ１６０で枠体一体電解質膜−電極接合体１１の全領域を加熱器１で非接触で加熱する。この処理温度は、電解質膜のガラス転移温度未満とする。
【００８１】
以上のように、本実施の形態においては、電解質膜−電極接合体７の周縁部が額縁状の枠体１０に保持された枠体一体電解質膜−電極接合体１１を、非接触で加熱する加熱器１を備えた電解質膜−電極接合体７（枠体一体電解質膜−電極接合体１１）の製造装置を用いることにより、電解質膜−電極接合体７（枠体一体電解質膜−電極接合体１１）の取り扱いがし易くなり、また枠体１０を含めた枠体一体電解質膜−電極接合体１１の全体を非接触で加熱することで、電解質膜２の水分量を精度良く一定にし、電解質膜−電極接合体７（枠体一体電解質膜−電極接合体１１）の寸法安定性を保持することができる。
【００８２】
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３の枠体を介して枠体一体電解質膜−電極接合体を支持する支持部を有した電解質膜−電極接合体の製造装置によって枠体一体電解質膜−電極接合体の両主面を加熱している状態を示す断面図である。図７は、本発明の実施の形態３の別形態の電解質膜−電極接合体の製造装置によって枠体一体電解質膜−電極接合体の両主面を加熱している状態を示す断面図である。図８は、本発明の実施の形態３の電解質膜−電極接合体の製造工程を示すフローチャートである。
【００８３】
図６に示すように、電解質膜−電極接合体７は、電解質膜２の一方の主面の略中央部に電解質膜２よりも面積が小さいアノード触媒層３が配置され、電解質膜２の他方の主面の略中央部に電解質膜２よりも面積が小さいカソード触媒層４が配置されている。
【００８４】
電解質膜−電極接合体７におけるアノード触媒層３またはカソード触媒層４で覆われていない周縁部と、アノード触媒層３とカソード触媒層４の周縁部は、額縁状の枠体１０で覆われて固定されており、枠体一体電解質膜−電極接合体１１となる。
【００８５】
枠体一体電解質膜−電極接合体１１における枠体１０が存在する周縁部は、発電に寄与しない非発電領域９である。枠体一体電解質膜−電極接合体１１における額縁状の枠体１０の内周側の部分は、発電に寄与する発電領域８である。
【００８６】
また枠体を介して枠体一体電解質膜−電極接合体１１を支持する額縁状の支持部１２の内径は、額縁状の枠体１０の内径と略同じであり、額縁状の支持部１２の外径は、額縁状の枠体１０の外径よりも大きい。
【００８７】
枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面を加熱する一対の加熱器１は、一対の支持部１２の間に枠体１０を介して固定された状態の枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面に対向するように配置されている。言い換えると、一対の支持部１２の間に枠体１０を介して固定された状態の枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面に加熱器１が対向するように、一対の加熱器１の間に、支持部１２で固定された枠体一体電解質膜−電極接合体１１を配置している。
【００８８】
以上のように構成された電解質膜−電極接合体の製造装置について、以下その動作、作用について図６を参照して説明する。
【００８９】
まず、図６に示すように、電解質膜２の両主面にアノード触媒層３およびカソード触媒層４を配置した電解質膜−電極接合体７の周縁部を額縁状の枠体１０で固定した枠体一体電解質膜−電極接合体１１は、枠体１０を介して支持部１２で支持されており、この支持部１２を覆うように加熱器１によって、非接触状態で加熱している。
【００９０】
図７に示す実施の形態３の別形態の電解質膜−電極接合体の製造装置は、加熱器１が発電領域８により接近した位置で加熱するように、加熱器１の外径を額縁状の支持部１２の
内径と略同じにして、加熱器１を額縁状の支持部１２の内周側に配置している。
【００９１】
次に、図８に示すように、電解質膜−電極接合体７の製造工程は、電解質膜２の両主面に触媒層を形成し、電解質膜−電極接合体７とする工程（Ｓ１００）、電解質膜−電極接合体７の周縁部を枠体１０で固定し、枠体一体電解質膜−電極接合体１１とする工程（Ｓ１３０）、枠体一体電解質膜−電極接合体１１を、枠体１０を介して支持部１２で支持（固定）する支持工程（Ｓ１４０）、一対の加熱器１の間に枠体一体電解質膜−電極接合体１１を、主面が加熱器１に対向するよう設置する工程（Ｓ１５０）、枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面から全領域を加熱器１で非接触で加熱する工程（Ｓ１６０）から成る。
【００９２】
以上の工程から成る電解質膜−電極接合体の製造方法について、以下その動作、作用について図８を参照して説明する。
【００９３】
図８に示すように、枠体一体電解質膜−電極接合体１１の製造工程は、Ｓ１００で電解質膜２の両主面に触媒層を形成した後、Ｓ１３０で電解質膜−電極接合体７の周縁部を枠体１０で覆って枠体一体電解質膜−電極接合体１１を構成する。
【００９４】
その後、Ｓ１４０で枠体一体電解質膜−電極接合体１１を、枠体１０を介して支持部１２で固定する。さらにＳ１５０で枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面と加熱器１との間隔が１０ｍｍとなるように枠体一体電解質膜−電極接合体１１を一対の加熱器１の間に配置する。その後、Ｓ１６０で枠体一体電解質膜−電極接合体１１の全領域を加熱器１で非接触で加熱する。この処理温度は、電解質膜のガラス転移温度未満とする。
【００９５】
以上のように、本実施の形態においては、枠体１０を介して枠体一体電解質膜−電極接合体１１を支持する支持部１２を有した電解質膜−電極接合体７（枠体一体電解質膜−電極接合体１１）の製造装置を用いることにより、非接触で枠体一体電解質膜−電極接合体１１を加熱する加熱器１と枠体一体電解質膜−電極接合体１１との間隔を精密にすることで、より均一な加熱ができる。
【００９６】
また枠体１０を介して枠体一体電解質膜−電極接合体１１を支持する支持部１２が額縁状であるため、枠体一体電解質膜−電極接合体１１の内周側を加熱する場合の妨げになることなく、枠体１０を含めた全体を加熱することで、電解質膜２のシワを抑制する。これにより、ガスリークの経路を無くし、電池性能の低下を防ぐことができる。
【００９７】
なお、枠体一体電解質膜−電極接合体１１において、枠体１０の昇温を抑制するため、枠体１０を介して枠体一体電解質膜−電極接合体１１を支持する支持部１２の材料に、放熱性の高い金属材料であるアルミ材を用いる。
【００９８】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４の枠体を介して枠体一体電解質膜−電極接合体を支持する支持部を有した電解質膜−電極接合体の製造装置によって枠体一体電解質膜−電極接合体の両主面を加熱している状態を示す断面図は、図６に示す実施の形態３の枠体を介して枠体一体電解質膜−電極接合体を支持する支持部を有した電解質膜−電極接合体の製造装置によって枠体一体電解質膜−電極接合体の両主面を加熱している状態を示す断面図と同じである。
【００９９】
図９は、本発明の実施の形態４の電解質膜−電極接合体の製造装置が枠体一体電解質膜−電極接合体の両主面にガス拡散層を配置しようとしている状態を示す断面図である。図１０は、本発明の実施の形態４の電解質膜−電極接合体の製造装置によって枠体一体電解
質膜−電極接合体の両主面にガス拡散層を貼合している状態を示す断面図である。
【０１００】
図１１は、本発明の実施の形態４の別形態の電解質膜−電極接合体の製造装置が枠体一体電解質膜−電極接合体の両主面にガス拡散層を配置しようとしている状態を示す断面図である。図１２は、本発明の実施の形態４の別形態の電解質膜−電極接合体の製造装置によって枠体一体電解質膜−電極接合体の両主面にガス拡散層を貼合している状態を示す断面図である。
【０１０１】
図１３は、本発明の実施の形態４の電解質膜−電極接合体の製造工程を示すフローチャートである。
【０１０２】
図６に示すように、電解質膜−電極接合体７は、電解質膜２の一方の主面の略中央部に電解質膜２よりも面積が小さいアノード触媒層３が配置され、電解質膜２の他方の主面の略中央部に電解質膜２よりも面積が小さいカソード触媒層４が配置されている。
【０１０３】
電解質膜−電極接合体７におけるアノード触媒層３またはカソード触媒層４で覆われていない周縁部と、アノード触媒層３とカソード触媒層４の周縁部は、額縁状の枠体１０で覆われて固定されており、枠体一体電解質膜−電極接合体１１となる。
【０１０４】
枠体一体電解質膜−電極接合体１１における枠体１０が存在する周縁部は、発電に寄与しない非発電領域９である。枠体一体電解質膜−電極接合体１１における額縁状の枠体１０の内周側の部分は、発電に寄与する発電領域８である。
【０１０５】
また枠体を介して枠体一体電解質膜−電極接合体１１を支持する額縁状の支持部１２の内径は、額縁状の枠体１０の内径と略同じであり、額縁状の支持部１２の外径は、額縁状の枠体１０の外径よりも大きい。
【０１０６】
枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面を加熱する一対の加熱器１は、一対の支持部１２の間に枠体１０を介して固定された状態の枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面に対向するように配置されている。言い換えると、一対の支持部１２の間に枠体１０を介して固定された状態の枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面に加熱器１が対向するように、一対の加熱器１の間に、支持部１２で固定された枠体一体電解質膜−電極接合体１１を配置している。
【０１０７】
また、図９に示すように、ガス拡散層搬送ジグ１３は、枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面の発電領域８（アノード触媒層３とカソード触媒層４が露出する部分）にアノードガス拡散層５とカソードガス拡散層６を移載する。
【０１０８】
また、ガス拡散層搬送ジグ１３は、アノードガス拡散層５とカソードガス拡散層６を吸着するための吸着配管１４を有する。移載後のアノードガス拡散層５とカソードガス拡散層６は、図１０に示すように、加熱器１により加熱加圧されて、アノードガス拡散層５がアノード触媒層３に固定され、カソードガス拡散層６がカソード触媒層４に固定される。
【０１０９】
また、図１１は、図６、図９および図１０に示す実施の形態４の電解質膜−電極接合体７（枠体一体電解質膜−電極接合体１１）の製造装置の別形態を示しており、支持部１２で枠体１０を介して固定された枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面のアノード触媒層３またはカソード触媒層４が露出した部分にガス拡散層を移載すると同時に非接触で枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面を加熱する加熱器兼用ガス拡散層搬送ジグ１５を備えている。
【０１１０】
加熱器兼用ガス拡散層搬送ジグ１５で移載されたアノードガス拡散層５とカソードガス拡散層６は、図１２に示すように、加熱器兼用ガス拡散層搬送ジグ１５により、加熱加圧されて、アノードガス拡散層５がアノード触媒層３に固定され、カソードガス拡散層６がカソード触媒層４に固定される。
【０１１１】
以上のように構成された電解質膜−電極接合体の製造装置について、以下その動作、作用について図６、図９、図１０、図１１および図１２を参照して説明する。
【０１１２】
まず、図６に示すように、電解質膜２の両主面にアノード触媒層３およびカソード触媒層４を配置した電解質膜−電極接合体７の周縁部を額縁状の枠体１０で固定した枠体一体電解質膜−電極接合体１１は、枠体１０を介して支持部１２で支持されており、この支持部１２を覆うように加熱器１によって、非接触状態で加熱している。
【０１１３】
次に図９に示すように、ガス拡散層を吸着搬送するガス拡散層搬送ジグ１３にて枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面の発電領域８にアノードガス拡散層５およびカソードガス拡散層６を移載する。その後、図１０に示すように、移載されたアノードガス拡散層５およびカソードガス拡散層６は、加熱器１による加熱加圧によって、アノードガス拡散層５がアノード触媒層３に固定され、カソードガス拡散層６がカソード触媒層４に固定されて、枠体一体電解質膜−電極接合体１１が完成する。
【０１１４】
また、図１１および図１２は、図６、図９および図１０に示す実施の形態４の電解質膜−電極接合体７（枠体一体電解質膜−電極接合体１１）の製造装置の別形態を示しているが、図１１および図１２に示すように、支持部１２で固定された枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面の発電領域８と非発電領域９を加熱器兼用ガス拡散層搬送ジグ１５で加熱保持した状態で、枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面の発電領域８にガス拡散層を移載し、加熱加圧によってガス拡散層を触媒層に固定する。
【０１１５】
次に、図１３に示すように、電解質膜−電極接合体７（枠体一体電解質膜−電極接合体１１）の製造工程は、電解質膜２の両主面に触媒層を形成し、電解質膜−電極接合体７とする工程（Ｓ１００）、電解質膜−電極接合体７の周縁部を枠体１０で固定し、枠体一体電解質膜−電極接合体１１とする工程（Ｓ１３０）、枠体一体電解質膜−電極接合体１１を、枠体１０を介して支持部１２で支持する支持工程（Ｓ１４０）、一対の加熱器１の間に枠体一体電解質膜−電極接合体１１を、主面が加熱器１に対向するよう設置する工程（Ｓ１５０）、枠体一体電解質膜−電極接合体１１の全領域を加熱器１で非接触で加熱する工程（Ｓ１６０）、枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面の発電領域８にガス拡散層を貼合する工程（Ｓ１７０）から成る。
【０１１６】
以上の工程から成る電解質膜−電極接合体の製造方法について、以下その動作、作用について図１３を参照して説明する。
【０１１７】
図１３に示すように、枠体一体電解質膜−電極接合体１１の製造工程は、Ｓ１００で電解質膜２の両主面に触媒層を形成した後、Ｓ１３０で電解質膜−電極接合体７の周縁部を枠体１０で覆って枠体一体電解質膜−電極接合体１１を構成する。
【０１１８】
その後、Ｓ１４０で枠体一体電解質膜−電極接合体１１を、枠体１０を介して支持部１２で固定する。さらにＳ１５０で枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面と加熱器１との間隔が１０ｍｍとなるように枠体一体電解質膜−電極接合体１１を一対の加熱器１の間に配置する。その後、Ｓ１６０で枠体一体電解質膜−電極接合体１１の全領域を加熱器１で非接触で加熱する。この処理温度は、電解質膜のガラス転移温度未満とする。
【０１１９】
そして、最後に、Ｓ１７０で枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面にガス拡散層を貼合する。
【０１２０】
以上のように、本実施の形態においては、枠体一体電解質膜−電極接合体１１を非接触で加熱保持した状態で、枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面の発電領域８にガス拡散層を貼合する貼り合せ装置を有した電解質膜−電極接合体７（枠体一体電解質膜−電極接合体１１）の製造装置を用いることにより、枠体一体電解質膜−電極接合体１１を加熱保持した状態で枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面の発電領域８にガス拡散層を移載できるため、電解質膜２に吸湿することで生じる寸法変形をより低減し、枠体一体電解質膜−電極接合体１１の寸法安定性を保持することでき、電解質膜２のシワを抑制する。これにより、ガスリークの経路を無くすことで電池性能低下を防ぐことができる。
【０１２１】
（実施の形態５）
図１４は、本発明の実施の形態５の電解質膜−電極接合体の製造装置が枠体一体電解質膜−電極接合体の両主面の表面をセンシングしている状態を示す断面図である。図１５は、本発明の実施の形態５の電解質膜−電極接合体の製造工程を示すフローチャートである。図１６は、本発明の実施の形態５の電解質膜−電極接合体の別の製造工程を示すフローチャートである。
【０１２２】
図１４に示すように、電解質膜−電極接合体７は、電解質膜２の一方の主面の略中央部に電解質膜２よりも面積が小さいアノード触媒層３が配置され、電解質膜２の他方の主面の略中央部に電解質膜２よりも面積が小さいカソード触媒層４が配置されている。
【０１２３】
電解質膜−電極接合体７におけるアノード触媒層３またはカソード触媒層４で覆われていない周縁部と、アノード触媒層３とカソード触媒層４の周縁部は、額縁状の枠体１０で覆われて固定されており、枠体一体電解質膜−電極接合体１１となる。
【０１２４】
枠体一体電解質膜−電極接合体１１における枠体１０が存在する周縁部は、発電に寄与しない非発電領域９である。枠体一体電解質膜−電極接合体１１における額縁状の枠体１０の内周側の部分は、発電に寄与する発電領域８である。
【０１２５】
枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面の発電領域８のシワを検知する一対のシワ検知器１６は、枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面の発電領域８に対向するように配置されている。言い換えると、枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面にシワ検知器１６が対向するように、一対のシワ検知器１６の間に、枠体一体電解質膜−電極接合体１１を配置している。
【０１２６】
以上のように構成された電解質膜−電極接合体の製造装置について、以下その動作、作用について図１４を参照して説明する。
【０１２７】
図１４に示すように、枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面の発電領域８に対向するように配置されたシワ検知器１６は、枠体一体電解質膜−電極接合体１１の発電領域８のシワなどの寸法変化を検知し、その後の制御に反映する。
【０１２８】
次に、図１５に示すように、電解質膜−電極接合体７（枠体一体電解質膜−電極接合体１１）の製造工程は、電解質膜２の両主面に触媒層を形成し、電解質膜−電極接合体７とする工程（Ｓ１００）、電解質膜−電極接合体７の周縁部を枠体１０で固定し、枠体一体電解質膜−電極接合体１１とする工程（Ｓ１３０）、シワ検知器１６で枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面の発電領域８のシワの有無を判断する工程（Ｓ１３５）、一対の加熱器１の間に枠体一体電解質膜−電極接合体１１を、主面が加熱器１に対向するよう
設置する工程（Ｓ１５０）、枠体一体電解質膜−電極接合体１１の全領域を加熱器１で非接触で加熱する工程（Ｓ１６０）、枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面の発電領域８にガス拡散層を貼合する工程（Ｓ１７０）から成る。
【０１２９】
なお、Ｓ１３５で、枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面の発電領域８にシワが無いと判断した場合は、Ｓ１５０とＳ１６０の工程を省略して、枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面の発電領域８にガス拡散層を貼合する工程（Ｓ１７０）に進み、Ｓ１３５で、枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面の発電領域８にシワが有ると判断した場合は、Ｓ１５０に進む。
【０１３０】
また、図１６に示すように、電解質膜−電極接合体７（枠体一体電解質膜−電極接合体１１）の別の製造工程は、電解質膜２の両主面に触媒層を形成し、電解質膜−電極接合体７とする工程（Ｓ１００）、電解質膜−電極接合体７の周縁部を枠体１０で固定し、枠体一体電解質膜−電極接合体１１とする工程（Ｓ１３０）、一対の加熱器１の間に、枠体一体電解質膜−電極接合体１１を、主面が加熱器１に対向するよう設置する工程（Ｓ１５０）、枠体一体電解質膜−電極接合体１１の全領域を加熱器１で非接触で加熱する工程（Ｓ１６０）、シワ検知器１６で枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面の発電領域８のシワの有無を判断する工程（Ｓ１６５）、枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面の発電領域８にガス拡散層を貼合する工程（Ｓ１７０）から成る。
【０１３１】
なお、Ｓ１６５で、枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面の発電領域８にシワが無いと判断した場合は、Ｓ１７０に進むが、Ｓ１６５で、枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面の発電領域８にシワが有ると判断した場合は、Ｓ１６０に戻る。
【０１３２】
以上の工程から成る電解質膜−電極接合体の製造方法について、以下その動作、作用について図１５および図１６を参照して説明する。
【０１３３】
図１５に示すように、枠体一体電解質膜−電極接合体１１の製造工程は、Ｓ１００で電解質膜２の両主面に触媒層を形成した後、Ｓ１３０で電解質膜−電極接合体７の周縁部を枠体１０で覆って枠体一体電解質膜−電極接合体１１を構成する。そして、Ｓ１３５でシワ検知器１６を用いて枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面の発電領域８のシワの有無を判断して、発電領域８にシワがあると判断した場合は、Ｓ１５０で枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面と加熱器１との間隔が１０ｍｍとなるように枠体一体電解質膜−電極接合体１１を一対の加熱器１の間に配置する。その後、Ｓ１６０で枠体一体電解質膜−電極接合体１１の全領域を加熱器１で非接触で加熱する。この処理温度は、電解質膜のガラス転移温度未満とする。
【０１３４】
そして、最後に、Ｓ１７０で枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面にガス拡散層を貼合する。Ｓ１３５で発電領域８にシワが無いと判断した場合は、Ｓ１５０とＳ１６０の工程を省略して、Ｓ１７０に進む。
【０１３５】
また、図１６に示すように、枠体一体電解質膜−電極接合体１１の別の製造工程は、Ｓ１００で電解質膜２の両主面に触媒層を形成した後、Ｓ１３０で電解質膜−電極接合体７の周縁部を枠体１０で覆って枠体一体電解質膜−電極接合体１１を構成する。次にＳ１５０で枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面と加熱器１との間隔が１０ｍｍとなるように枠体一体電解質膜−電極接合体１１を一対の加熱器１の間に配置する。その後、Ｓ１６０で枠体一体電解質膜−電極接合体１１の全領域を加熱器１で非接触で加熱する。この処理温度は、電解質膜のガラス転移温度未満とする。
【０１３６】
そして、Ｓ１６５でシワ検知器１６を用いて枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主
面の発電領域８のシワの有無を判断して、発電領域８にシワがあると判断した場合は、Ｓ１６０に戻り、Ｓ１６５で発電領域８にシワが無いと判断した場合は、Ｓ１７０で枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面にガス拡散層を貼合する。
【０１３７】
以上のように、枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面に対して、加熱器１による非接触の加熱を開始する前に、シワ検知器１６を用いて枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面の発電領域８のシワの有無を判断する場合は、発電領域８にシワが無い場合は加熱工程を省いて、生産性を高めることができ、無駄に加熱のエネルギーを消費することを防止できる。
【０１３８】
また、枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面に対して、加熱器１による非接触の加熱を開始した後に、シワ検知器１６を用いて枠体一体電解質膜−電極接合体１１の両主面の発電領域８のシワの有無を判断する場合は、シワが無いことを検知すると、加熱器１による加熱を停止するので、加熱により発電領域８のシワが無くなって、これ以上の加熱が不要になった時点で、加熱を終了することで、生産性を高めることができ、無駄に加熱のエネルギーを消費することを防止できる。
【０１３９】
なお、加熱器１による非接触の加熱方法は、特に限定しないが、赤外線を含む光加熱、温風加熱など一般的な加熱方法を用いることができ、また、それらの非接触の加熱方法を組み合わせても良い。
【０１４０】
加熱温度においては、装置の機密性にもよるが、１００℃から２００℃の範囲で用いることができる。特にガス拡散層の貼り合せの温度においては、１５０℃から２００℃の範囲が好適である。
【０１４１】
加熱保持の時間においては、電解質膜−電極接合体７の寸法や電解質膜２や触媒層の厚みに依存するが、シワなどの寸法変化を抑制できる熱量を与える時間であれば、特に限定しないが、生産性の観点から、１０ｍｉｎ以内であることが好ましい。
【０１４２】
本実施の形態では、体積固有抵抗が、１．０×１０５Ω・ｃｍで、曲げ強度が、８．０ＭＰａで、表面粗度Ｒａが、０．１μｍで、変性ポリフェニレンエーテル樹脂で構成された枠体１０を用いた。
【０１４３】
枠体１０の体積固有抵抗は、１．０×１０５Ω・ｃｍ以上であることが好ましく、枠体１０の体積固有抵抗が、１．０×１０５Ω・ｃｍ以上であれば、セパレータ間の非発電領域（図示せず）に流れる電気の絶縁性を確保でき、燃料電池の信頼性を確保することができる。
【０１４４】
また、枠体１０の曲げ方向の強度は、３．０ＭＰａ以上であることが好ましく、８．０ＭＰａ以上であることがより好ましい。
【０１４５】
枠体１０の表面粗度Ｒａは、０．１から０．５μｍであることが好ましい。枠体１０の表面粗度Ｒａが、０．１から０．５μｍである場合は、電解質膜−電極接合体７の周縁部の電解質膜２との密着性を高めることができ、ガスの外部リークを防ぐことができる。
【０１４６】
また、枠体１０の材料としては、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリイミド系樹脂、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリプロピレン、液晶性ポリマー、ポリフェニレンサルファイド樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリスルホン、ガラス繊維強化樹脂を用いることができ、これらの化合物に限定されない。
【０１４７】
また、これらの化合物を単体で用いても、あるいは２種類以上を混合もしくは複合して用いてもよい。
【０１４８】
枠体１０を用いる場合、静電除去を行うのが望ましく、インラインで除電できるものであれば、特に限定しないが、常温２５℃±２℃および相対湿度を５０±５％ＲＨに制御した環境において、コロナ放電式や電離放射線の手法を用いることができる。
【０１４９】
支持部１２の材料としては、放熱性の高い金属材料であれば、特に限定しないが、アルミ、鉄、銅およびＳＵＳなどの材料を用いることができる。
【０１５０】
加熱器１、ガス拡散層搬送ジグ１３および加熱器兼用ガス拡散層搬送ジグ１５の移動は、移動アームによって行われ、移動可能であれば、どのような形態でもよく、垂直多関節ロボット、水平多関節ロボット、直交ロボットおよびパラレルリンクロボットを用いることができ、これらを単体あるいは複数連携して用いても良い。
【０１５１】
ガス拡散層搬送ジグ１３および加熱器兼用ガス拡散層搬送ジグ１５の吸着配管１４による吸着は、ガス拡散層を吸着固定できる範囲であれば、特に限定されないが、ガス拡散層を破損させない程度の１．０×１０−２ｋＰａ〜８．０×１０ｋＰａ（対大気圧：１０１．３３ｋＰａ）の範囲で用いることが望ましい。
【０１５２】
シワ検知器１６は、非接触で検知できるものであれば、特に限定しないが、各種レーザーや、カメラセンサなどの光学式が好適に用いられる。
【産業上の利用可能性】
【０１５３】
本発明の電解質膜−電極接合体の製造装置および製造方法は、電解質膜の破れや触媒層との界面剥離を抑制できるので、固体高分子型燃料電池を用いた燃料電池システムに適用できる。
【符号の説明】
【０１５４】
１  加熱器
２  電解質膜
３  アノード触媒層
４  カソード触媒層
５  アノードガス拡散層
６  カソードガス拡散層
７  電解質膜−電極接合体
８  発電領域
９  非発電領域
１０  枠体
１１  枠体一体電解質膜−電極接合体
１２  支持部
１３  ガス拡散層搬送ジグ
１４  吸着配管
１５  加熱器兼用ガス拡散層搬送ジグ
１６  シワ検知器
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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