(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス拡散層を含む膜電極接合体を、積層方向に沿って裁断面が形成されるように裁断する膜電極接合体の製造方法であって、
８０度から直角までの角度に形成された第１の角部を有する上型を、８０度から直角までの角度に形成された第２の角部を有する下型に対して前記積層方向において相対移動することで、前記第１の角部と前記第２の角部によるせん断加工によって前記裁断面を形成する、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、
前記上型と前記下型のうちの一方は、
４方に縦壁を有した凹形状であり、
前記縦壁の内側面が前記積層方向に沿う方向に形成され、
前記内側面と前記縦壁の先端面との間に前記第１または第２の角部が形成され、
前記凹形状の開口が前記膜電極接合体と向かい合うように配置され、
前記上型と前記下型のうちの他方は、
４方に縦壁を有した凹形状であり、
前記縦壁の外側面が前記積層方向に沿う方向に形成され、
前記外側面と前記縦壁の先端面との間に前記第２または第１の角部が形成され、
前記凹形状の開口が前記膜電極接合体と向かい合うように配置された、膜電極接合体の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の膜電極接合体の製造方法であって、
前記内側面と前記外側面との間の前記積層方向に垂直な方向の距離が、５μｍ〜１０μｍの間隔を有するように、前記上型および下型の配置を行う、膜電極接合体の製造方法。
【請求項４】
ガス拡散層を含む膜電極接合体を、積層方向に沿って裁断面が形成されるように裁断する膜電極接合体の製造装置であって、
８０度から直角までの角度に形成された第１の角部を有する上型と、
８０度から直角までの角度に形成された第２の角部を有する下型と、
前記上型を前記下型に対して前記積層方向において相対移動することで、前記第１の角部と前記第２の角部によるせん断加工によって前記裁断面を形成する裁断制御部と
を備える膜電極接合体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用の膜電極接合体を製造する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、燃料電池用の膜電極接合体の製造の際には、電解質膜に触媒層およびガス拡散層を積層し、裁断刃によってその積層体を定型に裁断することが行われている。そして、この裁断を、積層体の積層方向に対して垂直方向に裁断刃を移動させることで行うことが提案されている（特許文献１）。この手法によれば、裁断面から突き出る毛羽の発生を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１６１０３９号公報
【０００４】
しかしながら、前記膜電極接合体の製造方法によれば、裁断刃の刃先は鋭利であることから摩耗し易く、刃の寿命が短いといった問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、裁断のための刃部の寿命を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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以下の形態または適用例として実現することが可能である。本発明の一形態は、
ガス拡散層を含む膜電極接合体を、積層方向に沿って裁断面が形成されるように裁断する膜電極接合体の製造方法であって、
８０度から直角までの角度に形成された第１の角部を有する上型を、８０度から直角までの角度に形成された第２の角部を有する下型に対して前記積層方向において相対移動することで、前記第１の角部と前記第２の角部によるせん断加工によって前記裁断面を形成する、膜電極接合体の製造方法。
本発明の他の形態は、
ガス拡散層を含む膜電極接合体を、積層方向に沿って裁断面が形成されるように裁断する膜電極接合体の製造装置であって、
８０度から直角までの角度に形成された第１の角部を有する上型と、
８０度から直角までの角度に形成された第２の角部を有する下型と、
前記上型を前記下型に対して前記積層方向において相対移動することで、前記第１の角部と前記第２の角部によるせん断加工によって前記裁断面を形成する裁断制御部と
を備える膜電極接合体の製造装置。
その他、本発明は、以下の形態又は適用例として実現することも可能である。
【０００７】
［適用例１］  ガス拡散層を含む膜電極接合体を、積層方向に裁断面が形成されるように裁断する膜電極接合体の製造方法であって、
前記裁断面と平行な第１平面を有する上型を、前記裁断面を含む平面位置の一方側に前記第１平面が位置するように配置し、
前記裁断面と平行な第２平面を有する下型を、前記裁断面を含む平面位置の他方側に前記第２平面が位置するように配置し、
前記上型を前記下型に対して前記積層方向において相対移動することで、せん断加工によって前記裁断面を形成する、膜電極接合体の製造方法。
【０００８】
適用例１の燃料電池によれば、上型と下型を用いたせん断加工によって裁断がなされる。せん断加工は、上型と下型の各角部の組み合わせによってなされるが、この角部は鋭利である必要もない。このために、摩耗しにくく、刃部の寿命を向上することができる。
【０００９】
［適用例２］  適用例１に記載の膜電極接合体の製造方法であって、
前記上型と下型のうちの前記膜電極接合体の外周側に位置する型の有する前記第１平面または第２平面の位置と前記裁断面の位置との間に所定距離の間隙を有し、
前記裁断面の形成後、前記外周側に位置する型の先端面から引き離れる方向に前記膜電極接合体を移動する、膜電極接合体の製造方法。
この構成によれば、裁断面における層の剥がれを防止することができる。
【００１０】
［適用例３］  適用例１または２に記載の膜電極接合体の製造方法であって、
前記第１平面の位置と前記第２平面の位置との間に、５μｍ〜１０μｍの間隙を有するように、前記上型および下型の配置を行う、膜電極接合体の製造方法。
この構成によれば、裁断面の毛羽の発生を抑制することができる。
【００１１】
［適用例４］  ガス拡散層を含む膜電極接合体を、積層方向に裁断面が形成されるように裁断する膜電極接合体の製造装置であって、
前記裁断面と平行な第１平面を有し、前記裁断面を含む平面位置の一方側に前記第１平面が位置するように配置された上型と、
前記裁断面と平行な第２平面を有し、前記裁断面を含む平面位置の他方側に前記第２平面が位置するように配置された下型と、
前記上型を前記下型に対して前記積層方向において相対移動することで、せん断加工によって前記裁断面を形成する裁断制御部と
を備える膜電極接合体の製造装置。
この膜電極接合体の製造装置によれば、前記膜電極接合体の製造方法と同様に、刃部の寿命を向上することができる。
【００１２】
本発明は、前記適用例のほか、種々の形態にて実現され得る。例えば、本発明は、前記膜電極接合体の製造方法を含む燃料電池製造方法、前記膜電極接合体の製造装置を含む燃料電池製造装置、前記膜電極接合体の製造方法によって製造された燃料電池、前記膜電極接合体の製造装置によって製造された燃料電池として実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例としての膜電極接合体の製造方法において用いられる積層シートを示す説明図である。
【図２】裁断工程の概容を示す説明図である。
【図３】裁断工程に用いられる裁断システムを積層シートとともに示す説明図である。
【図４】Ｘ方向における下型と上型と間の相対的な位置関係を示す説明図である。
【図５】膜電極接合体製造処理の詳細を示すフローチャートである。
【図６】膜電極接合体製造処理において積層シートと裁断装置がどのように変化するかを示す最初の図である。
【図７】膜電極接合体製造処理において積層シートと裁断装置がどのように変化するかを示す次の図である。
【図８】膜電極接合体製造処理において積層シートと裁断装置がどのように変化するかを示す次の図である。
【図９】膜電極接合体製造処理において積層シートと裁断装置がどのように変化するかを示す次の図である。
【図１０】膜電極接合体製造処理において積層シートと裁断装置がどのように変化するかを示す次の図である。
【図１１】ステップＳ４０による裁断の様子を詳しく示す説明図である。
【図１２】ステップＳ５０によってリフターを上昇させた後の状態を示す説明図である。
【図１３】ステップＳ６０によって上型を上昇させた後の状態を示す説明図である。
【図１４】切断断面がどういった加工法で裁断されるかを本実施例と従来例とで比較した説明図である。
【図１５】クリアランスと毛羽の長さとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施態様に係る燃料電池について、図面を参照しつつ、実施例に基づいて説明する。
【００１５】
Ａ．積層シートの構成：
図１は、本発明の一実施例としての膜電極接合体の製造方法において用いられる積層シートを示す説明図である。図１（ａ）は積層シート１０の平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視図であり、図１（ｃ）は積層シート１０の底面図である。これら図に示すように、積層シート１０は、長尺状の矩形である電解質膜２２を含む積層体である。電解質膜２２の一方側の面には、電解質膜２２と同一形状のアノード側触媒層２４が設けられている。電解質膜２２の他方側の面における周辺部を除く領域には、矩形のカソード側触媒層２６が複数、設けられている。なお、複数のカソード側触媒層２６は、電解質膜２２の長尺方向に等間隔で配列されている。アノード側触媒層２４と電解質膜２２とカソード側触媒層２６とから構成される積層体は、膜−電極アセンブリ（ＭＥＡ：Membrane-Electrode Assembly ）２０と呼ばれる。
【００１６】
電解質膜２２は、固体高分子材料、例えばフッ素系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。本実施例では、ナフィオン膜（デュポン社製）を使用した。「ナフィオン」は登録商標である。
【００１７】
アノード側触媒層２４およびカソード側触媒層２６は、触媒としての白金または白金と他の金属からなる合金を有する層であり、アノード（水素極）とカソード（酸素極）の役割を果たす。また、アノード側触媒層２４およびカソード側触媒層２６は、触媒金属を担持したカーボンブラックや、ナフィオン（登録商標）等の電解質等を溶媒に分散させたいわゆる触媒インクを、電解質膜２２の両面にそれぞれ塗布して、乾燥させることによって形成される。
【００１８】
ＭＥＡ２０におけるアノード側触媒層２４側の面には、アノード側ガス拡散層３０が複数、設けられている。各アノード側ガス拡散層３０は、矩形であり、アノード側触媒層２４の面における周辺部を除く領域に、電解質膜２２の長尺方向に等間隔で配置されている。アノード側ガス拡散層３０の表面積はカソード側触媒層２６の表面積より大きく、積層方向（図１（ｂ）のＺ方向）に見たときに、アノード側ガス拡散層３０の周縁は、カソード側触媒層２６の周縁を含む。
【００１９】
積層シート１０はＭＥＡ２０にアノード側ガス拡散層３０を積層したもので、この積層シート１０をワークとして定型に裁断する裁断工程を、本実施例の膜電極接合体の製造方法は含む。図２は、この裁断工程の概容を示す説明図である。図示するように、積層シート１０から図中ハッチングで示した領域ＣＡを、せん断加工により打ち抜くことにより、積層シート１０を定型に裁断している。領域ＣＡは、矩形で、カソード側触媒層２６よりも大きく、かつアノード側ガス拡散層３０よりも小さい領域である。裁断工程終了後の積層シート１０には、続く工程によって、カソード側ガス拡散層が積層されることで、膜−電極−ガス拡散層アセンブリ（ＭＥＧＡ：Membrane Electrode Gas diffusion layer Assembly）が完成する。
【００２０】
Ｂ．裁断工程の詳細：
裁断工程の詳細を次に詳述する。図３は、裁断工程に用いられる裁断システム１００を積層シート１０とともに示す説明図である。裁断システム１００は、搬送ローラ１１０、１０２と、裁断装置１２０と、上下動装置１８０、エアーシリンダー１８２、１８４、制御ユニット１９０とを備える。搬送ローラ１１０、１０２は、積層シート１０をその長尺方向（図中Ｘ方向）に搬送する。その搬送路の途中に、裁断装置１２０が設けられている。裁断装置１２０は、制御ユニット１９０からの制御指令を受けて、積層シート１０の裁断を行う。
【００２１】
裁断装置１２０は、下型１３０と、下型１３０の上方に対面して配置される上型１４０と、下型１３０の外側に配置される下側押え１５０と、上型１４０の内側に配置される上側押え１６０とを備える。さらに、下型１３０の内側には積層シート１０を上昇または降下させるリフター１７０を備える。
【００２２】
下型１３０は、積層シート１０の搬送路よりも下側に配置された金型であり、縦断面が図示のように凹字状となっている。すなわち、下型１３０は、全体としては立方体形で、その立方体の上側の面に同じく立方体形状の開口部１３０ａを有する、いわゆる升形状をしている。換言すれば、下型１３０は、直方体形状の底部１３１と、底部１３１の周縁に立設される縦壁１３２とを有する。なお、この縦壁１３２の外側面１３２Ｓは、搬送ローラ１１０、１０２によって搬送される積層シート１０の積層方向Ｚと平行となっている。縦壁１３２の上側の先端面１３２Ｔは、積層方向Ｚに対して垂直である。四方の外側面１３２Ｓによって構成される外周のサイズは、カソード側触媒層２６よりも大きく、かつアノード側ガス拡散層３０よりも小さい。なお、本実施例で「上側」、「下側」とは、積層方向Ｚにおける上側、下側を意味する。外側面１３２Ｓは、適用例１に係る発明における「第２平面」に相当する。
【００２３】
上型１４０は、積層シート１０の搬送路よりも上側に配置された金型であり、縦断面が図示のように凹字を上下反転させた形状となっている。すなわち、上型１４０は、全体としては立方体形で、その立方体の下側の面に同じく立方体形状の開口１４０ａを有する、いわゆる升形状をしている。換言すれば、上型１４０は、直方体形状の底部１４１と、底部１４１の周縁に立設される縦壁１４２とを有する。なお、この縦壁１４２の内側面１４２Ｓは、搬送ローラ１１０、１０２によって搬送される積層シート１０の積層方向Ｚと平行となっている。縦壁１４２の下側の先端面１４２Ｔは、積層方向Ｚに対して垂直である。四方の内側面１４２Ｓによって構成される開口１４０ａのサイズは、カソード側触媒層２６よりも大きく、かつアノード側ガス拡散層３０よりも小さい。内側面１４２Ｓは、適用例１に係る発明における「第１平面」に相当する。
【００２４】
本実施例では、積層シート１０の搬送方向（図中のＸ方向）および図中のＹ方向（Ｘ方向とＺ方向に垂直な方向）における下型１３０と上型１４０との間の相対的な位置関係は常に一定となっているが、その位置関係は次の条件を満たすものである。
【００２５】
図４は、Ｘ方向における下型１３０と上型１４０と間の相対的な位置関係を示す説明図である。図示するように、Ｘ方向における、内側面１４２Ｓの位置（平面位置）と下型１３０における外側面１３２Ｓの位置（平面位置）との間は、所定距離のクリアランス（間隙）Ｈを持つ。ここで、所定距離は、後述する裁断が可能な距離であればいずれの値であってもよいが、好ましくは５μｍ〜１０μｍとなっている。なお、Ｙ方向においても、内側面１４２Ｓの位置と下型１３０における外側面１３２Ｓとの位置との間は、Ｘ方向と同じ所定距離のクリアランスＨを持つ。
【００２６】
上型１４０は、上下動装置１８０によって、積層方向Ｚに沿って下降し、また上昇する。これにより、Ｚ方向における下型１３０と上型１４０と間の相対的な位置関係は変動する。
【００２７】
下側押え１５０は、積層シート１０を下側から押さえるもので、バネによって積層方向Ｚに沿って上下動する。下側押え１５０の平面形状は、矩形の枠状である。
【００２８】
上側押え１６０は、積層シート１０を上側から押さえるもので、エアーシリンダー１８２によって、積層方向Ｚに沿って下降し、また上昇する。なお、上側押え１６０は、上型１４０の上下動に追随して上下動し、また、上型１４０とは個別に上下動も可能な構成となっている。なお、上側押え１６０は、原位置においては、上型１４０の下面より突出している。
【００２９】
リフター１７０は、積層シート１０を下側から持ち上げるもので、エアーシリンダー１８４によって、積層方向Ｚに沿って上下動する。なお、リフター１７０の上側の平面（吸着面と呼ぶ）には、複数の孔が空いており、吸引が可能となっている。これによって、積層シート１０をリフター１７０の吸着面１７０Ｓに吸着することができる。
【００３０】
制御ユニット１９０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備える周知のコンピュータであり、搬送ローラ１１０、１１２や、裁断装置１２０のアクチュエータ（上下動装置１８０、エアーシリンダー１８２、１８４等）を駆動制御する。制御ユニット１９０は、ＲＯＭに記憶されたプログラムをＣＰＵによって実行することで、前述した裁断工程を含む膜電極接合体製造方法を行う。膜電極接合体製造方法に対応した膜電極接合体製造処理について、以下に詳述する。
【００３１】
図５は、膜電極接合体製造処理の詳細を示すフローチャートである。図示するように、処理が開始されると、制御ユニット１９０は、まず、搬送ローラ１１０、１０２を駆動して、裁断位置に積層シート１０を搬送する処理を行う（ステップＳ１０）。図３に示した状態が、裁断位置に搬送後の状態である。次いで、制御ユニット１９０は、リフター１７０の吸着機構を動作させて、積層シート１０を吸着し、その後、リフター１７０を所定の距離だけ下降する（ステップＳ２０）。
【００３２】
裁断位置において、図３に示すように、積層シート１０とリフター１７０の上側の平面とは、微小距離だけ離れていたが、ステップＳ２０による吸着機構の動作によって、積層シート１０はリフター１７０の吸着面１７０Ｓに吸着し、ステップＳ２０によるリフター１７０の下降動作により、リフター１７０に吸着している積層シート１０はさらに下側に移動する。これにより裁断しやすいように、積層シート１０にテンションをかけることができ、下型１３０に積層シート１０を固定することができる。
【００３３】
図６〜図１０に、膜電極接合体製造処理において、積層シート１０および裁断装置１２０がどのように変化するかを示した。図６が、ステップＳ２０の実行後の状態である。
【００３４】
図４のステップＳ２０の実行後、制御ユニット１９０は、上下動装置１８０を駆動して、上型１４０を下降する（ステップＳ３０）。ここでは、上型１４０が下降することで、図７に示すように、上側押え１６０も併せて下降し、上側押え１６０が上型１４０よりも先に積層シート１０のカソード側触媒層２６表面に当たる。積層シート１０は、上側押え１６０とリフター１７０によって挟まれ保持されることによって、裁断時のずれを防止する。
【００３５】
ステップＳ３０の実行後、制御ユニット１９０は、上下動装置１８０を駆動して、上型１４０をさらに下降することで積層シート１０を裁断する（ステップＳ４０）。図８は積層シート裁断前の状態を示す図である。図７の状態から上型１４０がさらに下降すると、図８に示すように、上型１４０は、リフター１７０と下側押え１５０を押し込む形で積層シート１０を押さえる。このとき、下側押え１５０はバネが縮むことで下側方向に逃れ、リフター１７０もエアーシリンダー１８４が縮むことで下側方向に逃れる。
【００３６】
ステップＳ４０によって上型１４０がさらに下降されると、上型１４０の内側面１４２Ｓと下型１３０の外側面１３２Ｓとが組み合わされることで、積層シート１０が裁断される。図９が、積層シート１０が裁断された後の状態である。図９に示すように、積層シート１０におけるカソード側触媒層２６よりも一回り外側、すなわち、電解質膜２２、アノード側触媒層２４、およびアノード側ガス拡散層３０が重なった部位に裁断面が形成されるように裁断される。裁断面は積層方向Ｚに沿って形成される。
【００３７】
図１１は、ステップＳ４０による裁断の様子を詳しく示す説明図である。上型１４０が下降し（図１１（ａ））、さらに下降すると、上型１４０の縦壁１４２が積層シート１０を押さえることにより積層シート１０内に圧縮力が発生する（図１１（ｂ））。さらに、上型１４０が下降すると、積層シート１０内にせん断力が発生する（図１１（ｃ））。このせん断力は、積層シート１０における、上型１４０の内側面１４２Ｓ側の角部Ｐ１と下型１３０の外側面１３２Ｓ側の角部Ｐ２との間の部分に発生する。このとき、せん断力は、ＭＥＡ２０とアノード側ガス拡散層３０が接合された層間に加圧力として加わり、これらの層間の接合力を向上する働きをする。
【００３８】
上型１４０がさらに下降すると、さらに強いせん断力を積層シート１０は受け、積層シート１０は分断（裁断）される（図１１（ｄ））。すなわち、せん断力によって裁断されるせん断加工がなされることになる。この結果、積層シート１０から製品となる部分（以下、「膜電極接合体」と呼ぶ）１０Ａが打ち抜かれ、積層シート１０の残った部分は破材１０Ｂとなる。裁断面は、積層方向Ｚに沿った方向である。
【００３９】
図５に戻って、ステップＳ４０によって裁断がなされた後に、制御ユニット１９０は、リフター１７０を所定の距離だけ上昇する（ステップＳ５０）。
【００４０】
図１２は、ステップＳ５０によってリフター１７０を上昇させた後の状態を示す説明図である。この図１２は図１１（ｄ）に続く図である。図１１（ｄ）の状態から、リフター１７０を所定の距離だけ上昇すると、図１２に示すように、膜電極接合体１０Ａはリフター１７０によって上側に持ち上げられる。これにより、上型１４０の縦壁１４２の先端面１４２Ｔから引き離れる方向に、膜電極接合体１０Ａは移動する。
【００４１】
図５に戻って、ステップＳ５０の実行後、制御ユニット１９０は、上型１４０を上昇する（ステップＳ６０）。なお、上型１４０の内側面１４２Ｓの位置と下型１３０の外側面１３２Ｓの位置との間は、前述したように、５μｍ〜１０μｍのクリアランスを持っているが、この内側面１４２Ｓの位置とせん断加工による裁断面の位置と間も所定の距離の間隙を持っている。このために、ステップＳ６０による上型１４０の上昇の際に、膜電極接合体１０Ａの切断面に上型１４０の内側面１４２Ｓが接触することがない。また、上型１４０を上昇する前に、膜電極接合体１０Ａを上側に移動していることから、上型１４０を上昇させた際に破材１０Ｂが持ち上がって、膜電極接合体１０Ａの切断面に破材１０Ｂが接触することもない。
【００４２】
図１３は、ステップＳ６０によって上型１４０を上昇させた後の状態を示す説明図である。この図１３は図１２に続く図である。図１３に示すように、膜電極接合体１０Ａは、上型１４０の内部および下側１３０の内部の外側に位置することになる。図１０には、ステップＳ６０によって上型１４０を上昇させた後の裁断システム１００を示している。図１０からも、膜電極接合体１０Ａは上型１４０の外側に位置することが判る。
【００４３】
図５に戻って、ステップＳ６０の実行後、制御ユニット１９０は、上型１４０と下型１３０の間から、膜電極接合体１０Ａを搬出する（ステップＳ７０）。この搬出は、例えば、上型１４０と下型１３０の間に吸着パッドを挿入し、吸着パッドによってを膜電極接合体１０Ａを吸着して外へ出す構成等、種々の方法によって行うことができる。ステップＳ７０の実行後、この膜電極接合体製造処理を終了する。
【００４４】
Ｃ．実施例効果：
以上のように構成された本実施例の膜電極接合体の製造方法によれば、上型１４０と下型１３０を用いたせん断加工によって、積層シート１０から膜電極接合体１０Ａを打ち抜くことができる。せん断加工は、上型１４０の内側面１４２Ｓ側の角部Ｐ１と下型１３０の外側面１３２Ｓ側の角部Ｐ２との組み合わせによってなされることになるが、これら角部Ｐ１，Ｐ２は直角としているため、摩耗しにくい。したがって、本実施例によれば、刃部の寿命を向上することができるという効果を奏する。
【００４５】
また、本実施例では、せん断の際に、前述したように、せん断力は、ＭＥＡ２０とアノード側ガス拡散層３０が接合された層間に加圧力として加わり、層間の接合力を向上する働きをする。このために、製造後の膜電極接合体の接合力を向上する効果を奏する。
【００４６】
図１４は、切断断面がどういった加工法で裁断されるかを本実施例と従来例とで比較した説明図である。ここで、従来例は、［背景技術］の欄で説明した裁断刃を用いた押し切り法によるもので、ＭＥＡ２０側から押し切ったものである。図１４（ｂ）に示すように、従来例によれば、ＭＥＡ９２０とアノード側ガス拡散層９３０とが積層されたワークにおいては、積層方向において、アノード側ガス拡散層９３０の表面側の一部がせん断されているだけで、他の大部分は切断されている。これに対して、本実施例によれば、図１４（ａ）に示すように、ＭＥＡ２０とアノード側ガス拡散層３０とが積層されたワークの全体においてせん断がなされている。このために、本実施例では、前述したように、膜電極接合体の接合力を向上することができるのに対して、前記従来例によれば、せん断加工が一部でなされるだけであることから、ＭＥＡとアノード側ガス拡散層との間の接合力を向上することができない。
【００４７】
さらに、本実施例では、前述したように、裁断後に、膜電極接合体１０Ａの切断面に上型１４０の内側面１４２Ｓが接触したり、その切断面に破材１０Ｂが接触したりすることがない。従来の押し切り法、シャーリング切断法によれば、裁断後、刃が戻る際に触媒層端面が接触するために、接合された触媒層がめくれ上がり剥がれることがあったが、本実施例では、その戻りの際に、前述したように接触がないことから、アノード側触媒層２４が剥がれることを防止することができる。
【００４８】
図１５は、クリアランスＨと毛羽の長さとの関係を示すグラフである。クリアランスＨは、前述したように、上型１４０の内側面１４２Ｓの位置と下型１３０の外側面１３２Ｓの位置との間の距離である。毛羽は、裁断面から突き出る細かい毛状のものである。実験によって、クリアランスＨを変えて膜電極接合体を製造し、その膜電極接合体の切断面に発生する毛羽の長さを測定した。クリアランスＨの大きさと毛羽の長さとは、図１５のグラフに示すような相関がある。本実施例では、クリアランスＨを５μｍ〜１０μｍとすることで、毛羽の長さを所定値ＣＬ以下とすることができ、毛羽の発生を抑制することができる。所定値ＣＬは、押し切り法によって発生する毛羽の長さと同程度の値である。すなわち、クリアランスＨを５μｍ〜１０μｍとすることで、鋭利な刃を用いる押し切り法と同程度に毛羽の発生を抑えることができる。
【００４９】
Ｄ．変形例：
なお、この発明は上記の各実施例や各変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００５０】
・変形例１：
前記実施例および各変形例では、膜電極接合体の製造方法において裁断するワークは、ＭＥＡ２０にアノード側ガス拡散層３０を積層したものとしたが、本発明はこれに限らない。例えば、ＭＥＡ２０の両側にアノード側ガス拡散層とカソード側ガス拡散層とを積層したもの、単にＭＥＡだけのものとすることもできる。さらには、ガス拡散層を、常温での接合が可能な接着性ＭＰＬ（ＭＰＬ：Micro Porous Layer）が塗られた構成としたものとすることもできる。この場合には、せん断によって、裁断面付近のＭＥＡとガス拡散層との接合力をより向上させることができる。
【００５１】
・変形例２：
前記実施例および各変形例では、下型１３０を固定し上型１４０を下降することで裁断を行っていたが、これに換えて、上型１４０を固定し下型１３０を上昇することで裁断を行う構成としてもよいし、下型１３０を上昇し、かつ上型１４０を下降することで裁断を行う構成としてもよい。また、前記実施例および各変形例では、上型１４０を外側の型、すなわち、膜電極接合体の外周側に位置する型としていたが、これに換えて、下型１３０を外側の型としてもよい。
【００５２】
・変形例３：
前記実施例および各変形例では、上型１４０の内側面１４２Ｓ側の角部Ｐ１、および下型１３０の外側面１３２Ｓ側の角部はそれぞれ直角としたが、本発明はこれに限らない。例えば、８５度、８０度としてもよい。いずれにしろこうすれば、刃部の寿命を向上する効果を損ねることはない。
【００５３】
・変形例４：
前記実施例および各変形例では、燃料電池に固体高分子型燃料電池を用いたが、リン酸型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池、固体酸化物形燃料電池等、種々の燃料電池に本発明を適用してもよい。
【００５４】
・変形例５：
前述した実施例および各変形例における構成要素の中の、独立請求項で記載された要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１０…積層シート
１０Ａ…膜電極接合体
１０Ｂ…破材
２０…ＭＥＡ
２２…電解質膜
２４…アノード側触媒層
２６…カソード側触媒層
３０…アノード側ガス拡散層
１００…裁断システム
１１０…搬送ローラ
１２０…裁断装置
１３０…下型
１３０ａ…開口部
１３１…底部
１３２…縦壁
１３２Ｓ…外側面
１３２Ｔ…先端面
１４０…上型
１４０ａ…開口
１４１…底部
１４２…縦壁
１４２Ｓ…内側面
１４２Ｔ…先端面
１５０…下側押え
１６０…上側押え
１７０…リフター
１７０Ｓ…吸着面
１９０…制御ユニット
【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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