(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２層が積層された長尺帯状の基材である第１基材および第２基材の端部同士を接続する接続方法であって、
ａ）保持プレートの上面において、前記第１基材の端部と前記第２基材の端部とを、前記基材の長手方向に重複させた状態で保持する工程と、
ｂ）前記工程ａ）の後、前記第１基材の端部と前記第２基材の端部との重複箇所を、前記基材の幅方向に延びる切断基準線に沿って、同時に切断する工程と、
ｃ）前記工程ｂ）の後、前記切断基準線に沿って、前記第１基材と前記第２基材とを跨ぐように、テープを貼り付ける工程と、
を有し、
前記工程ｃ）は、
ｃ−１）前記第１基材の一方の面と前記第２基材の一方の面とを跨ぐように、前記第１基材および前記第２基材の両側部からはみ出した状態で、切断基準線に沿って前記テープを貼り付ける工程と、
ｃ−２）前記保持プレートの上面と、前記第１基材および前記第２基材との間に、ラバーマットを挿入し、前記工程ｃ−１）で貼り付け、前記第１基材および前記第２基材の両側部からはみ出した前記テープの両端部を除去する工程と、
ｃ−３）前記ラバーマットの上面に前記テープを配置し、前記第１基材の他方の面と前記第２基材の他方の面とを跨ぐように、前記第１基材および前記第２基材の両側部からはみ出した状態で、前記テープを貼り付ける工程と、
ｃ−４）前記工程ｃ−３）で貼り付けられ、前記第１基材および前記第２基材の両側部からはみ出した前記テープの両端部を除去する工程と、
を有する接続方法。
【請求項２】
請求項１に記載の接続方法であって、
前記工程ａ）では、複数の吸着孔を有する保持プレートの上面に、前記第１基材の端部と前記第２基材の端部とを吸着させる接続方法。
【請求項３】
請求項２に記載の接続方法であって、
前記保持プレートの上面は、
前記幅方向に延びる第１溝と、
前記第１溝とは前記長手方向の異なる位置において前記幅方向に延びる、前記切断基準線としての第２溝と、
を有し、
前記工程ａ）は、
ａ−１）前記保持プレートの上面に、前記第１基材を保持する工程と、
ａ−２）前記第１基材を、前記第１溝に沿って切断する工程と、
ａ−３）切断後の前記第１基材の端部と重複するように、前記保持プレートの上面に、前記第２基材の端部を保持する工程と、
を有し、
前記工程ｂ）では、前記重複箇所を、前記第２溝に沿って切断する接続方法。
【請求項４】
請求項３に記載の接続方法であって、
前記工程ａ−１）では、水平に配置された前記第１基材の下面に、前記保持プレートの上面を接近させる接続方法。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の接続方法であって、
前記工程ａ−１）では、前記保持プレートよりも搬送方向の下流側において、前記第１基材を固定し、
前記工程ａ−３）では、前記保持プレートよりも搬送方向の上流側において、前記第２基材を固定する接続方法。
【請求項６】
請求項２から請求項５までのいずれか１項に記載の接続方法であって、
前記工程ａ−３）では、前記第１基材の端部の幅方向の両側に配置された一対の位置決め部材の間に、前記第２基材の端部を配置する接続方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の接続方法であって、
前記第１基材および前記第２基材は、支持フィルムおよび電解質膜の２層を有し、
前記工程ａ）では、前記第１基材および前記第２基材は、前記電解質膜を前記保持プレート側に向けた状態で配置される接続方法。
【請求項８】
支持フィルムと電解質膜の２層が積層された長尺帯状の基材である第１基材および第２基材の表面に、触媒インクを塗工する塗工方法であって、
ｘ）請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の接続方法により、前記第１基材および前記第２基材の端部同士を接続する工程と、
ｙ）接続後の基材を搬送しながら、前記基材の表面に触媒インクを塗工する工程と、
を有する塗工方法。
【請求項９】
２層が積層された長尺帯状の基材である第１基材および第２基材の端部同士を接続する接続装置であって、
水平に配置された前記基材の下面に接触する上面を有する保持プレート
を備え、
前記保持プレートの上面は、前記第１基材の端部と、前記第２基材の端部とを、前記基材の長手方向に重複させた状態で配置する配置領域を有し、かつ、前記基材の幅方向に延びる切断基準線を有し、
前記保持プレートを上下に移動させる昇降機構を備え、
前記第１基材および前記第２基材の一方の面および他方の面にテープを貼り付ける機構を備え、
前記保持プレートが下降位置にある時に、前記保持プレートの上面と前記第１基材および前記第２基材との間に対して挿入および除去され、前記保持プレートとともに上昇するラバーマットを備え、
前記第１基材および前記第２基材の両側部からはみ出した前記テープの両端部は、前記ラバーマットが挿入された後に、カッターによって除去される接続装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の接続装置であって、
前記保持プレートの上面は、複数の吸着孔を有する接続装置。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０に記載の接続装置であって、
前記保持プレートの上面は、
前記幅方向に延びる第１溝と、
前記第１溝とは前記長手方向の異なる位置において前記幅方向に延びる、前記切断基準線としての第２溝と、
を有する接続装置。
【請求項１２】
請求項９から請求項１１までのいずれか１項に記載の接続装置であって、
前記保持プレートよりも搬送方向の下流側において、前記第１基材を固定する下流側クランプ機構と、
前記保持プレートよりも搬送方向の上流側において、前記第２基材を固定する上流側クランプ機構と、
をさらに備える接続装置
【請求項１３】
請求項９から請求項１２までのいずれか１項に記載の接続装置であって、
前記切断基準線に沿って進退可能なカッター
をさらに備える接続装置。
【請求項１４】
請求項９から請求項１３までのいずれか１項に記載の接続装置であって、
前記第１基材および前記第２基材は、支持フィルムおよび電解質膜の２層を有し、
前記保持プレートの前記上面は、前記電解質膜に接触する接続装置。
【請求項１５】
支持フィルムと電解質膜の２層が積層された長尺帯状の基材である第１基材および第２基材の表面に、触媒インクを塗工する塗工装置であって、
前記基材を搬送経路に沿って搬送する搬送機構と、
前記搬送経路上に配置された、請求項９から請求項１４までのいずれか１項に記載の接続装置と、
前記搬送経路上の前記接続装置よりも下流側に配置され、前記基材の表面に触媒インクを塗工する塗工部と、
を備える塗工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支持フィルムと電解質膜の２層が積層された長尺帯状の基材に触媒インクを塗工する装置において、連続して搬送される第１基材と第２基材とを接続する技術に関する。
【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（Ｈ２）と空気中の酸素（Ｏ２）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。ただし、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。このため、膜・触媒層接合体の製造時には、電解質膜が、シート状の支持フィルムに張り合わされた状態で供給される。
【０００６】
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（段落００７１参照）および特許文献２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１５−５８３７２号公報
【特許文献２】特開２０１４−２２９３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この種の塗工装置では、ロール状に巻かれた長尺帯状の基材が巻出ローラから繰り出される。そして、先に搬送された基材（第１基材）が無くなると、巻出ローラに新しいロール状の基材（第２基材）をセットする。そして、第１基材の搬送方向の後端部と第２基材の搬送方向の前端部とを接続して、基材の搬送を再開する。これにより、第１基材と第２基材とに、触媒インクを連続的に塗工する。
【０００９】
しかしながら、基材の接続時に、第１基材と第２基材とが斜めに接続されると、ローラを通過するときに基材に掛かる張力が局所的に大きくなる。これにより、触媒インク中の溶媒の電解質膜への浸透が不均一となり、支持フィルムから電解質膜が剥離する場合がある。
【００１０】
また、第１基材の後端部と第２基材と前端部とは、例えば、両面にテープを貼り付けることによって、接続される。このとき、第１基材と第２基材との間に隙間があると、両面に貼り付けられたテープ同士が強固に密着する。このようなテープ同士の密着が生じると、電解質膜から支持フィルムを剥離することが困難となる。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、第１基材および第２基材の端部同士を接続し、かつ、両基材の間に、傾きや隙間が発生することを抑制できる技術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】
【００１２】
上記課題を解決するため、本願の第１発明は、２層が積層された長尺帯状の基材である第１基材および第２基材の端部同士を接続する接続方法であって、ａ）保持プレートの上面において、前記第１基材の端部と前記第２基材の端部とを、前記基材の長手方向に重複させた状態で保持する工程と、ｂ）前記工程ａ）の後、前記第１基材の端部と前記第２基材の端部との重複箇所を、前記基材の幅方向に延びる切断基準線に沿って、同時に切断する工程と、ｃ）前記工程ｂ）の後、前記切断基準線に沿って、前記第１基材と前記第２基材とを跨ぐように、テープを貼り付ける工程と、を有し、前記工程ｃ）は、ｃ−１）前記第１基材の一方の面と前記第２基材の一方の面とを跨ぐように、前記第１基材および前記第２基材の両側部からはみ出した状態で、切断基準線に沿って前記テープを貼り付ける工程と、ｃ−２）前記保持プレートの上面と、前記第１基材および前記第２基材との間に、ラバーマットを挿入し、前記工程ｃ−１）で貼り付け、前記第１基材および前記第２基材の両側部からはみ出した前記テープの両端部を除去する工程と、ｃ−３）前記ラバーマットの上面に前記テープを配置し、前記第１基材の他方の面と前記第２基材の他方の面とを跨ぐように、前記第１基材および前記第２基材の両側部からはみ出した状態で、前記テープを貼り付ける工程と、ｃ−４）前記工程ｃ−３）で貼り付けられ、前記第１基材および前記第２基材の両側部からはみ出した前記テープの両端部を除去する工程と、を有する。
【００１３】
本願の第２発明は、第１発明の接続方法であって、前記工程ａ）では、複数の吸着孔を有する保持プレートの上面に、前記第１基材の端部と前記第２基材の端部とを吸着させる。
【００１４】
本願の第３発明は、第２発明の接続方法であって、前記保持プレートの上面は、前記幅方向に延びる第１溝と、前記第１溝とは前記長手方向の異なる位置において前記幅方向に延びる、前記切断基準線としての第２溝と、を有し、前記工程ａ）は、ａ−１）前記保持プレートの上面に、前記第１基材を保持する工程と、ａ−２）前記第１基材を、前記第１溝に沿って切断する工程と、ａ−３）切断後の前記第１基材の端部と重複するように、前記保持プレートの上面に、前記第２基材の端部を保持する工程と、を有し、前記工程ｂ）では、前記重複箇所を、前記第２溝に沿って切断する。
【００１５】
本願の第４発明は、第３発明の接続方法であって、前記工程ａ−１）では、水平に配置された前記第１基材の下面に、前記保持プレートの上面を接近させる。
【００１６】
本願の第５発明は、第３発明または第４発明の接続方法であって、前記工程ａ−１）では、前記保持プレートよりも搬送方向の下流側において、前記第１基材を固定し、前記工程ａ−３）では、前記保持プレートよりも搬送方向の上流側において、前記第２基材を固定する。
【００１７】
本願の第６発明は、第２発明から第５発明までのいずれか１発明の接続方法であって、前記工程ａ−３）では、前記第１基材の端部の幅方向の両側に配置された一対の位置決め部材の間に、前記第２基材の端部を配置する。
【００１８】
本願の第７発明は、第１発明から第６発明までのいずれか１発明の接続方法であって、前記第１基材および前記第２基材は、支持フィルムおよび電解質膜の２層を有し、前記工程ａ）では、前記第１基材および前記第２基材は、前記電解質膜を前記保持プレート側に向けた状態で配置される。
本願の第８発明は、支持フィルムと電解質膜の２層が積層された長尺帯状の基材である第１基材および第２基材の表面に、触媒インクを塗工する塗工方法であって、ｘ）第１発明から第７発明までのいずれか１発明の接続方法により、前記第１基材および前記第２基材の端部同士を接続する工程と、ｙ）接続後の基材を搬送しながら、前記基材の表面に触媒インクを塗工する工程と、を有する。
【００１９】
本願の第９発明は、２層が積層された長尺帯状の基材である第１基材および第２基材の端部同士を接続する接続装置であって、水平に配置された前記基材の下面に接触する上面を有する保持プレートを備え、前記保持プレートの上面は、前記第１基材の端部と、前記第２基材の端部とを、前記基材の長手方向に重複させた状態で配置する配置領域を有し、かつ、前記基材の幅方向に延びる切断基準線を有し、前記保持プレートを上下に移動させる昇降機構を備え、前記第１基材および前記第２基材の一方の面および他方の面にテープを貼り付ける機構を備え、前記保持プレートが下降位置にある時に、前記保持プレートの上面と前記第１基材および前記第２基材との間に対して挿入および除去され、前記保持プレートとともに上昇するラバーマットを備え、前記第１基材および前記第２基材の両側部からはみ出した前記テープの両端部は、前記ラバーマットが挿入された後に、カッターによって除去される。
【００２０】
本願の第１０発明は、第９発明の接続装置であって、前記保持プレートの上面は、複数の吸着孔を有する。
【００２１】
本願の第１１発明は、第９発明または第１０発明の接続装置であって、前記保持プレートの上面は、前記幅方向に延びる第１溝と、前記第１溝とは前記長手方向の異なる位置において前記幅方向に延びる、前記切断基準線としての第２溝と、を有する。
【００２３】
本願の第１２発明は、第９発明から第１１発明までのいずれか１発明の接続装置であって、前記保持プレートよりも搬送方向の下流側において、前記第１基材を固定する下流側クランプ機構と、前記保持プレートよりも搬送方向の上流側において、前記第２基材を固定する上流側クランプ機構と、をさらに備える。
【００２４】
本願の第１３発明は、第９発明から第１２発明までのいずれか１発明の接続装置であって、前記切断基準線に沿って進退可能なカッターをさらに備える。
【００２５】
本願の第１４発明は、第９発明から第１３発明までのいずれか１発明の接続装置であって、前記第１基材および前記第２基材は、支持フィルムおよび電解質膜の２層を有し、前記保持プレートの前記上面は、前記電解質膜に接触する。
本願の第１５発明は、支持フィルムと電解質膜の２層が積層された長尺帯状の基材である第１基材および第２基材の表面に、触媒インクを塗工する塗工装置であって、前記基材を搬送経路に沿って搬送する搬送機構と、前記搬送経路上に配置された、請求項９から請求項１４までのいずれか１項に記載の接続装置と、前記搬送経路上の前記接続装置よりも下流側に配置され、前記基材の表面に触媒インクを塗工する塗工部と、を備える。
【発明の効果】
【００２６】
第１発明〜第８発明によれば、第１基材および第２基材の端部同士を接続し、かつ、両基材の間に、傾きや隙間が発生することを抑制できる。
【００２７】
特に、第２発明によれば、第１基材の端部と第２基材の端部とを、安定した状態で保持できる。
【００２８】
特に、第３発明によれば、工程ａ−１）と工程ｂ）とで、第１基材の異なる箇所を切断する。これにより、工程ｂ）の後に、第１基材と第２基材との間に隙間が残ることを、より抑制できる。
【００２９】
特に、第４発明によれば、基材の搬送経路の高さを変更することなく、保持プレートの上面に第１基材を保持できる。
【００３０】
特に、第５発明によれば、第１基材および第２基材の保持プレート上での位置ずれを、より抑制できる。
【００３１】
特に、第６発明によれば、第１基材の端部と第２基材の端部とを、幅方向に容易に位置決めできる。
【００３２】
また、第９発明〜第１５発明によれば、保持プレートの上面に、第１基材の端部と第２基材の端部とを重複するように保持し、その重複箇所を切断して、両基材を接続できる。これにより、両基材の間に、傾きや隙間が生じることを抑制できる。
【００３３】
特に、第１０発明によれば、第１基材の端部と第２基材の端部とを、安定した状態で保持できる。
【００３４】
特に、第１１発明によれば、第１溝および第２溝に沿って、基材を２段階に切断できる。これにより、第１基材と第２基材との間に隙間が残ることを、より抑制できる。
【００３６】
特に、第１２発明によれば、第１基材および第２基材の保持プレート上での位置ずれを、より抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】第１面塗工装置の構成を示した図である。
【図２】第１面塗工装置における制御ブロック図である。
【図３】第２面塗工装置の構成を示した図である。
【図４】剥離ローラ２１１の付近の拡大図である。
【図５】ラミネートローラの付近の拡大図である。
【図６】第２面塗工装置における制御ブロック図である。
【図７】接続装置の上面図である。
【図８】接続装置の側面図である。
【図９】接続装置における基材の接続処理の様子を示した図である。
【図１０】接続装置における基材の接続処理の様子を示した図である。
【図１１】接続装置における基材の接続処理の様子を示した図である。
【図１２】接続装置における基材の接続処理の様子を示した図である。
【図１３】接続装置における基材の接続処理の様子を示した図である。
【図１４】接続装置における基材の接続処理の様子を示した図である。
【図１５】接続装置における基材の接続処理の様子を示した図である。
【図１６】接続装置における基材の接続処理の様子を示した図である。
【図１７】接続装置における基材の接続処理の様子を示した図である。
【図１８】接続装置における基材の接続処理の様子を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
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。
【００３９】
＜１．第１面塗工装置の構成＞
図１は、本発明に係る塗工装置の一例である第１面塗工装置１の構成を示した図である。この第１面塗工装置１は、固体高分子形燃料電池用の膜・触媒層接合体の製造工程において、長尺帯状の基材９０を長手方向に搬送しつつ、基材９０の一方の面に、電極となる触媒層を形成する装置である。図１中に拡大して示したように、基材９０は、支持フィルム９１および電解質膜９２の２層が積層された構造を有する。第１面塗工装置１は、電解質膜９２の支持フィルム９１に覆われていない面（以下、「第１面」と称する）に、触媒インクを塗工し、当該触媒インクを乾燥させることによって、触媒材料層９ａを形成する。
【００４０】
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。
【００４１】
支持フィルム９１は、電解質膜９２の変形を抑制するためのフィルムである。支持フィルム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。支持フィルム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。支持フィルム９１の膜厚は、例えば２５μｍ〜１００μｍとされる。
【００４２】
図１に示すように、第１面塗工装置１は、搬送機構１１、塗工部１２、乾燥部１３および制御部１４を備えている。
【００４３】
搬送機構１１は、基材９０をその長手方向に沿う搬送方向に搬送する機構である。本実施形態の搬送機構１１は、基材巻出ローラ１１１、複数の搬送ローラ１１２および基材巻取ローラ１１３を有する。基材９０は、基材巻出ローラ１１１から繰り出され、複数の搬送ローラ１１２により規定される搬送経路に沿って搬送される。各搬送ローラ１１２は、水平軸を中心として回転することによって、基材９０を搬送経路の下流側へ案内する。搬送後の基材９０は、基材巻取ローラ１１３へ回収される。なお、搬送ローラ１１２の位置や数は、必ずしも図１の通りでなくてもよい。
【００４４】
塗工部１２は、搬送機構１１により搬送される基材９０の表面に、触媒インクを塗工するための機構である。
【００４５】
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。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。
【００４６】
基材９０は、後述する接続装置７０よりも搬送経路の下流側、かつ、乾燥部１３よりも搬送経路の上流側において、搬送ローラの役割も兼ねたバックアップローラ１１４に支持される。バックアップローラ１１４は、円柱状または円筒状のローラであり、基材９０の支持フィルム９１に接触しながら、水平軸を中心として回転する。塗工部１２は、バックアップローラ１１４に支持された基材９０の表面に対向する塗工ノズル１２１を有する。塗工ノズル１２１には、例えば、幅方向（基材の長手方向に直交する水平方向）に沿って延びるスリット状の吐出口を有する、いわゆるスリットノズルが用いられる。
【００４７】
塗工ノズル１２１は、給液配管１２２を介して、触媒インク供給源１２３と流路接続されている。また、給液配管１２２には、開閉弁１２４が介挿されている。このため、開閉弁１２４を開放すると、触媒インク供給源１２３から給液配管１２２を通って塗工ノズル１２１に触媒インクが供給される。そして、塗工ノズル１２１の吐出口から、バックアップローラ１１４に支持された基材９０の電解質膜９２へ向けて、触媒インクが吐出される。これにより、電解質膜９２の第１面に、触媒インクが塗工される。
【００４８】
本実施形態では、開閉弁１２４を一定の周期で開閉することによって、塗工ノズル１２１の吐出口から、触媒インクを断続的に吐出する。これにより、電解質膜９２の第１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１２４を連続的に開放して、電解質膜９２の第１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。
【００４９】
なお、塗工ノズル１２１は、必ずしもバックアップローラ１１４に支持された基材９０の表面に対して、塗工液を吐出するものでなくてもよい。例えば、隣り合うローラの間に掛け渡された基材９０の表面に対して、塗工液を吐出するものであってもよい。
【００５０】
乾燥部１３は、塗工ノズル１２１よりも搬送経路の下流側に配置されている。乾燥部１３は、触媒インクを乾燥させるための乾燥炉１３１を有する。乾燥炉１３１内では、搬送機構１１により搬送される基材９０の電解質膜９２に、加熱された気体（熱風）が吹き付けられる。そうすると、電解質膜９２の第１面に塗工された触媒インクが加熱され、触媒インク中の溶剤が気化する。これにより、触媒インクが乾燥して、電解質膜９２の第１面に触媒材料層９ａが形成される。ただし、触媒インクを乾燥させるための方法は、必ずしも熱風の供給でなくてもよい。乾燥部１３は、光照射や減圧などの他の方法で、触媒インクを乾燥させるものであってもよい。
【００５１】
このように、第１面塗工装置１では、基材巻出ローラ１１１からの基材９０の繰り出し、電解質膜９２の第１面への触媒インクの塗工、乾燥炉１３１による乾燥、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に用いられる膜・触媒層接合体の一方の触媒材料層９ａが、電解質膜９２の第１面に形成される。なお、この第１面塗工装置１では、電解質膜９２は、支持フィルム９１に常に保持されている。これにより、電解質膜９２の膨潤・収縮等の変形が抑制される。
【００５２】
制御部１４は、第１面塗工装置１内の各部を動作制御するための手段である。図２は、制御部１４と、第１面塗工装置１内の各部との接続を示したブロック図である。図２中に概念的に示したように、制御部１４は、ＣＰＵ等の演算処理部１４１、ＲＡＭ等のメモリ１４２およびハードディスクドライブ等の記憶部１４３を有するコンピュータにより構成されている。記憶部１４３内には、塗工・乾燥処理を実行するためのコンピュータプログラムＰ１が、インストールされている。また、図２に示すように、制御部１４は、搬送機構１１、開閉弁１２４および乾燥炉１３１と、それぞれ通信可能に接続されている。また、後述する接続装置７０が搭載される場合には、制御部１４は、接続装置７０内の負圧発生装置７１５および複数のエアシリンダ７１２，７２２，７３２とも、通信可能に接続される。
【００５３】
制御部１４は、記憶部１４３に記憶されたコンピュータプログラムＰ１やデータを、メモリ１４２に一時的に読み出し、当該コンピュータプログラムＰ１およびデータに基づいて、演算処理部１４１が演算処理を行うことにより、第１面塗工装置１内の各部を動作制御する。これにより、第１面塗工装置１における塗工・乾燥処理が進行する。
【００５４】
＜２．第２面塗工装置の構成＞
図３は、本発明に係る塗工装置の他の例である第２面塗工装置２の構成を示した図である。この第２面塗工装置２は、固体高分子形燃料電池用の膜・触媒層接合体の製造工程において、第１面塗工装置１とともに使用される装置である。第２面塗工装置２は、第１面塗工装置１で第１面に触媒材料層９ａが形成された電解質膜９２の反対側の面（以下「第２面」と称する）に、第１面の触媒材料層９ａとは逆極性の触媒材料層９ｂを形成する。
【００５５】
図３に示すように、第２面塗工装置２は、導入剥離部２１、吸着ローラ２２、塗工部２３、乾燥炉２４、貼付部２５、表面冷却部２６および制御部２７を備えている。
【００５６】
導入剥離部２１は、支持フィルム９１および電解質膜９２の２層を有する基材９０を吸着ローラ２２の外周面に導入するとともに、電解質膜９２から支持フィルム９１を剥離する部位である。図３に示すように、導入剥離部２１は、剥離ローラ２１１、導入部２１２および排出部２１３を有する。
【００５７】
剥離ローラ２１１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２１１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２１１の外周面と、後述する吸着ローラ２２の外周面とは、基材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２１１は、図示を省略したエアシリンダによって、吸着ローラ２２側へ加圧されている。
【００５８】
導入部２１２は、基材巻出ローラ３１および第１検知ローラ３２を有する。基材巻出ローラ３１および第１検知ローラ３２は、いずれも、剥離ローラ２１１と平行に配置される。作業者は、第１面塗工装置１の基材巻取ローラ１１３から取り出されたロール状の基材９０を、第２面塗工装置２の基材巻出ローラ３１にセットする。基材巻出ローラ３１は、図示を省略したモータの動力により回転する。基材巻出ローラ３１が回転すると、基材巻出ローラ３１にセットされた基材９０が、搬送経路へ繰り出される。
【００５９】
基材巻出ローラ３１から繰り出された基材９０は、第１検知ローラ３２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２１１側へ搬送される。第１検知ローラ３２は、基材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２１２において基材９０にかかる張力を検知する。後述する制御部２７は、第１検知ローラ３２により検知される基材９０の張力が、予め設定された値となるように、基材巻出ローラ３１の回転数を制御する。
【００６０】
図４は、剥離ローラ２１１の付近の拡大図である。図４に示すように、第１検知ローラ３２を通過した基材９０は、剥離ローラ２１１と吸着ローラ２２との間の隙間へ導入される。このとき、支持フィルム９１は剥離ローラ２１１の外周面に接触し、電解質膜９２は吸着ローラ２２の外周面に接触する。また、基材９０は、剥離ローラ２１１から受ける圧力で、吸着ローラ２２の外周面に押し付けられる。そうすると、吸着ローラ２２の後述する負圧によって、吸着ローラ２２の外周面に電解質膜９２の第１面が吸着される。このとき、第１面塗工装置１において形成された触媒材料層９ａも、吸着ローラ２２の外周面に吸着される。
【００６１】
排出部２１３は、フィルム巻取ローラ４１および第２検知ローラ４２を有する。フィルム巻取ローラ４１および第２検知ローラ４２は、いずれも、剥離ローラ２１１と平行に配置される。剥離ローラ２１１と吸着ローラ２２との隙間を通過した支持フィルム９１は、吸着ローラ２２から離れて、第２検知ローラ４２の方向へ搬送される。これにより、電解質膜９２から支持フィルム９１が剥離される。剥離された支持フィルム９１は、第２検知ローラ４２の外周面に接触することにより向きを変えて、フィルム巻取ローラ４１側へ搬送される。
【００６２】
フィルム巻取ローラ４１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、フィルム巻取ローラ４１に支持フィルム９１が巻き取られる。第２検知ローラ４２は、支持フィルム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２１３において支持フィルム９１にかかる張力を検知する。後述する制御部２７は、第２検知ローラ４２により検知される支持フィルム９１の張力が、予め設定された値となるように、フィルム巻取ローラ４１の回転数を制御する。
【００６３】
吸着ローラ２２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２２は、剥離ローラ２１１よりも径の大きい円筒状の外周面を有する。吸着ローラ２２の直径は、例えば、４００ｍｍ〜１６００ｍｍとされる。吸着ローラ２２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２１１と平行）に延びる軸心周りに回転する。吸着ローラ２２の回転方向である第１方向と、剥離ローラ２１１の回転方向である第２方向とは、互いに反対方向となる。
【００６４】
吸着ローラ２２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（Ａｌ２Ｏ３）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２２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２２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２２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。
【００６５】
吸着ローラ２２の端面には、吸引口２２１が設けられている。吸引口２２１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２２の吸引口２２１に負圧が生じる。そして、吸着ローラ２２内の気孔を介して、吸着ローラ２２の外周面にも、負圧が生じる。例えば、吸引口２２１に９０ｋＰａ以上の負圧を発生させることによって、吸着ローラ２２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２２外周面に吸着保持されつつ、吸着ローラ２２の回転によって円弧状に搬送される。
【００６６】
また、図３中に破線で示すように、吸着ローラ２２の内部には、複数の水冷管２２２が設けられている。水冷管２２２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。第２面塗工装置２の動作時には、吸着ローラ２２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２２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。
【００６７】
塗工部２３は、吸着ローラ２２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。図３に示すように、塗工部２３は、塗工ノズル２３１を有する。塗工ノズル２３１は、吸着ローラ２２による電解質膜９２の搬送方向において、剥離ローラ２１１よりも下流側に設けられている。塗工ノズル２３１は、吸着ローラ２２の外周面に対向する吐出口を有する。吐出口は、吸着ローラ２２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。
【００６８】
塗工ノズル２３１は、供給配管２３２を介して、触媒インク供給源２３３と流路接続されている。また、供給配管２３２の経路上には、開閉弁２３４が介挿されている。このため、開閉弁２３４を開放すると、触媒インク供給源２３３から、供給配管２３２を通って塗工ノズル２３１に、触媒インクが供給される。そして、塗工ノズル２３１の吐出口から電解質膜９２の第２面へ向けて、触媒インクが吐出される。その結果、吸着ローラ２２に保持された電解質膜９２の第２面に、触媒インクが塗工される。
【００６９】
本実施形態では、開閉弁２３４を一定の周期で開閉することによって、塗工ノズル２３１の吐出口から、触媒インクを断続的に吐出する。これにより、電解質膜９２の第２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２３４を連続的に開放して、電解質膜９２の第２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。
【００７０】
乾燥炉２４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２４は、吸着ローラ２２による電解質膜９２の搬送方向において、塗工部２３よりも下流側に配置されている。また、乾燥炉２４は、吸着ローラ２２の外周面に沿って、円弧状に設けられている。乾燥炉２４は、吸着ローラ２２に保持される電解質膜９２の第２面に向けて、加熱された気体（熱風）を吹き付ける。そうすると、電解質膜９２の第２面に塗工された触媒インクが加熱され、触媒インク中の溶剤が気化する。これにより、触媒インクが乾燥して、電解質膜９２の第２面に触媒材料層９ｂが形成される。ただし、触媒インクを乾燥させるための方法は、必ずしも熱風の供給でなくてもよい。乾燥部１３は、光照射や減圧などの他の方法で、触媒インクを乾燥させるものであってもよい。
【００７１】
貼付部２５は、触媒材料層９ｂが形成された電解質膜９２の第２面に、帯状のカバーフィルム９３を貼り付ける部位である。貼付部２５は、吸着ローラ２２による電解質膜９２の搬送方向において、乾燥炉２４よりも下流側に配置されている。図３に示すように、貼付部２５は、ラミネートローラ２５１、フィルム供給部２５２および接合体回収部２５３を有する。
【００７２】
図５は、ラミネートローラ２５１の付近の拡大図である。ラミネートローラ２５１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２５１は、吸着ローラ２２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２５１の外周面と、吸着ローラ２２の外周面とは、電解質膜９２およびカバーフィルム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２５１は、図示を省略したエアシリンダによって、吸着ローラ２２側へ加圧されている。
【００７３】
ラミネートローラ２５１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２５１の内部には、通電により発熱するヒータ２５１ａが設けられている。ヒータ２５１ａには、例えば、シーズヒータを用いることができる。ヒータ２５１ａに通電すると、ヒータ２５１ａから生じる熱によって、ラミネートローラ２５１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２５１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２５１の外周面が一定の温度となるように、ヒータ２５１ａの出力を制御してもよい。
【００７４】
図３に戻る。フィルム供給部２５２は、フィルム巻出ローラ５１および第３検知ローラ５２を有する。フィルム巻出ローラ５１および第３検知ローラ５２は、いずれも、ラミネートローラ２５１と平行に配置される。供給前のカバーフィルム９３は、フィルム巻出ローラ５１に巻き付けられている。フィルム巻出ローラ５１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５１が回転すると、カバーフィルム９３は、フィルム巻出ローラ５１から繰り出される。
【００７５】
カバーフィルム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。カバーフィルム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。カバーフィルム９３は、支持フィルム９１と同じものであってもよい。また、フィルム巻取ローラ４１によって巻き取った支持フィルム９１を、カバーフィルム９３としてフィルム巻出ローラ５１から繰り出すようにしてもよい。
【００７６】
繰り出されたカバーフィルム９３は、第３検知ローラ５２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２５１側へ搬送される。第３検知ローラ５２は、カバーフィルム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２５２においてカバーフィルム９３にかかる張力を検知する。後述する制御部２７は、第３検知ローラ５２により検知されるカバーフィルム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５１の回転数を制御する。
【００７７】
第３検知ローラ５２を通過したカバーフィルム９３は、吸着ローラ２２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２５１との間へ導入される。このとき、カバーフィルム９３は、ラミネートローラ２５１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２５１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、カバーフィルム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層９ｂは、電解質膜９２とカバーフィルム９３との間に挟まれる。これにより、電解質膜９２、触媒材料層９ａ，９ｂおよびカバーフィルム９３で構成される膜・触媒層接合体９４が形成される。
【００７８】
接合体回収部２５３は、接合体巻取ローラ６１および第４検知ローラ６２を有する。接合体巻取ローラ６１および第４検知ローラ６２は、いずれも、ラミネートローラ２５１と平行に配置される。吸着ローラ２２とラミネートローラ２５１との間を通過した膜・触媒層接合体９４は、吸着ローラ２２から離れて、第４検知ローラ６２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６２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６１側へ搬送される。
【００７９】
接合体巻取ローラ６１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６１に膜・触媒層接合体９４が巻き取られる。第４検知ローラ６２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２５３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２７は、第４検知ローラ６２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６１の回転数を制御する。
【００８０】
表面冷却部２６は、吸着ローラ２２の外周面を冷却するための機構である。表面冷却部２６は、吸着ローラ２２の外周面のうち、貼付部２５と導入剥離部２１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２６は、例えば、吸着ローラ２２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２４およびラミネートローラ２５１により加熱された吸着ローラ２２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。
【００８１】
このように、本実施形態の第２面塗工装置２では、基材巻出ローラ３１からの基材９０の繰り出し、電解質膜９２からの支持フィルム９１の剥離、電解質膜９２の第２面への触媒インクの塗工、乾燥炉２４による乾燥、電解質膜９２へのカバーフィルム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、支持フィルム９１、吸着ローラ２２、またはカバーフィルム９３に、常に保持されている。これにより、第２面塗工装置２における電解質膜９２の膨潤・収縮等の変形が抑制される。
【００８２】
なお、本実施形態では、基材巻出ローラ３１、第１検知ローラ３２、剥離ローラ２１１、第２検知ローラ４２、フィルム巻取ローラ４１、吸着ローラ２２、ラミネートローラ２５１、第４検知ローラ６２および接合体巻取ローラ６１の各ローラによって、基材を搬送経路に沿って搬送する搬送機構が構成されている。ただし、搬送機構を構成するローラの位置や数は、必ずしも図３の通りでなくてもよい。
【００８３】
制御部２７は、第２面塗工装置２内の各部を動作制御するための手段である。図６は、制御部２７と、第２面塗工装置２内の各部との接続を示したブロック図である。図６中に概念的に示したように、制御部２７は、ＣＰＵ等の演算処理部２７１、ＲＡＭ等のメモリ２７２およびハードディスクドライブ等の記憶部２７３を有するコンピュータにより構成される。記憶部２７３内には、塗工・乾燥処理を実行するためのコンピュータプログラムＰ２が、インストールされている。
【００８４】
また、図６に示すように、制御部２７は、上述した基材巻出ローラ３１のモータ、第１検知ローラ３２のロードセル、フィルム巻取ローラ４１のモータ、第２検知ローラ４２のロードセル、吸着ローラ２２のモータ、吸着ローラ２２の吸引機構、吸着ローラ２２の給水機構、開閉弁２３４、乾燥炉２４、ヒータ２５１ａ、フィルム巻出ローラ５１のモータ、第３検知ローラ５２のロードセル、接合体巻取ローラ６１のモータ、第４検知ローラ６２のロードセルおよび表面冷却部２６と、それぞれ通信可能に接続されている。また、後述する接続装置７０が搭載される場合には、制御部２７は、接続装置７０内の負圧発生装置７１５および複数のエアシリンダ７１２，７２２，７３２とも、通信可能に接続される。
【００８５】
制御部２７は、記憶部２７３に記憶されたコンピュータプログラムＰ１やデータをメモリ２７２に一時的に読み出し、当該コンピュータプログラムＰ１およびデータに基づいて、演算処理部２７１が演算処理を行うことにより、第２面塗工装置２内の各部を動作制御する。これにより、第２面塗工装置２における塗工・乾燥処理が進行する。
【００８６】
＜３．接続装置について＞
第１面塗工装置１および第２面塗工装置２には、基材９０を接続するための接続装置７０を搭載することができる。第１面塗工装置１に接続装置７０を搭載する場合には、接続装置７０は、例えば、基材巻出ローラ１１１よりも搬送経路の下流側、かつ、バックアップローラ１１４よりも搬送経路の上流側の位置（図１中の破線の位置）に配置される。第２面塗工装置２に接続装置７０を搭載する場合には、接続装置７０は、例えば、基材巻出ローラ３１よりも搬送経路の下流側、かつ、第１検知ローラ３２よりも搬送経路の上流側に（図３中の破線の位置）配置される。
【００８７】
第１面塗工装置１および第２面塗工装置２のいずれの装置においても、ロール状に巻かれた基材９０が、基材巻出ローラ１１１，３１から繰り出される。そして、先に搬送される基材９０が基材巻出ローラ１１１，３１から全て繰り出されると、基材巻出ローラ１１１，３１に新しいロール状の基材９０をセットする。接続装置７０は、このような基材９０の交換時に、基材９０の端部同士を接続するための装置である。
【００８８】
なお、第１面塗工装置１および第２面塗工装置２では、基材９０の前端部および後端部の付近における塗工不良を低減するために、基材９０の前後に、基材９０と同数の層を有するダミー基材を接続して搬送する場合がある。接続装置７０は、このようなダミー基材の端部と基材９０の端部とを接続するために使用されてもよい。
【００８９】
以下では、先に搬送される基材９０を「第１基材９０１」と称し、後に搬送される基材９０を「第２基材９０２」と称する。第１基材９０１および第２基材９０２のうちのいずれか一方は、ダミー基材であってもよい。
【００９０】
図７は、接続装置７０の上面図である。図８は、接続装置７０の側面図である。図７および図８に示すように、本実施形態の接続装置７０は、保持プレート７１と、下流側クランプ機構７２と、上流側クランプ機構７３とを有する。
【００９１】
保持プレート７１は、第１基材９０１および第２基材９０２を下面側から保持する板状の部材である。第１基材９０１および第２基材９０２は、図７および図８において一点鎖線で示した搬送経路Ｔに沿って、水平に搬送される。保持プレート７１は、当該搬送経路Ｔの下方に、水平姿勢で配置される。保持プレート７１の上面は、平坦な保持面であり、基材９０の下面に対向する。また、保持プレート７１の上面は、第１基材９０１の搬送方向の後端部と、第２基材９０２の搬送方向の前端部とを、基材９０の長手方向に重複させた状態で配置するために十分な広さの配置領域を有する。
【００９２】
図７中に拡大して示したように、保持プレート７１の上面には、複数の吸着孔７１１が設けられている。複数の吸着孔７１１は、保持プレート７１内に形成された流路を介して、負圧発生装置７１５と接続されている。負圧発生装置７１５には、例えば、排気ポンプが用いられる。負圧発生装置７１５を動作させると、複数の吸着孔７１１に負圧が生じる。第１基材９０１および第２基材９０２の各々の下面は、複数の吸着孔７１１の当該負圧によって、保持プレート７１の上面に吸着する。これにより、第１基材９０１および第２基材９０２が、保持プレート７１の上面に、安定した状態で保持される。
【００９３】
また、保持プレート７１の上面には、第１溝７１３と第２溝７１４とが設けられている。第１溝７１３および第２溝７１４は、いずれも、基材９０の幅方向に沿って直線状に延びている。また、第２溝７１４は、第１溝７１３よりも搬送方向の下流側に位置している。第１溝７１３は、後述する接続処理において、第１基材９０１を単独で切断する際の切断基準線となる。第２溝７１４は、後述する接続処理において、第１基材９０１および第２基材９０２を同時に切断する際の切断基準線となる。
【００９４】
保持プレート７１には、昇降機構としてのエアシリンダ７１２が接続されている。図８に示すように、本実施形態では、エアシリンダ７１２のピストンロッドの先端が、保持プレート７１の下面に固定されている。エアシリンダ７１２を動作させると、保持プレート７１が、上昇位置（図８中の二点鎖線の位置）と下降位置（図８中の実線の位置）との間で、上下に移動する。保持プレート７１を上昇位置に配置すると、保持プレート７１の上面が、基材９０の下面に接触する。一方、保持プレート７１を下降位置に配置すると、保持プレート７１の上面が、基材９０の下面から離れる。
【００９５】
このように、本実施形態の接続装置７０は、保持プレート７１を上下に移動させることができる。このため、第１基材９０１および第２基材９０２の高さを変更することなく、保持プレート７１の上面を、第１基材９０１および第２基材９０２に接触させることができる。なお、保持プレート７１を上下に移動させるための昇降機構に、エアシリンダ以外の機構を用いてもよい。例えば、モータとボールねじとを用いた機構によって、保持プレート７１を上下に移動させてもよい。
【００９６】
下流側クランプ機構７２は、保持プレート７１よりも搬送方向の下流側において、第１基材９０１を固定する機構である。下流側クランプ機構７２は、一対のクランプ部材７２１を有する。一対のクランプ部材７２１には、それぞれ、エアシリンダ７２２が接続されている。エアシリンダ７２２を駆動させると、一対のクランプ部材７２１は、接触位置（図８中の二点鎖線の位置）と退避位置（図８中の実線の位置）との間で、上下に移動する。第１基材９０１を固定するときには、下流側クランプ機構７２の一対のクランプ部材７２１を接触位置に配置する。一方、第１基材９０１の固定を解除するときには、下流側クランプ機構７２の一対のクランプ部材７２１を退避位置に配置する。
【００９７】
上流側クランプ機構７３は、保持プレート７１よりも搬送方向の上流側において、第２基材９０２を固定する機構である。上流側クランプ機構７３は、一対のクランプ部材７３１を有する。一対のクランプ部材７３１には、それぞれ、エアシリンダ７３２が接続されている。エアシリンダ７３２を駆動させると、一対のクランプ部材７３１は、接触位置（図８中の二点鎖線の位置）と退避位置（図８中の実線の位置）との間で、上下に移動する。第２基材９０２を固定するときには、上流側クランプ機構７３の一対のクランプ部材７３１を接触位置に配置する。一方、第２基材９０２の固定を解除するときには、上流側クランプ機構７３の一対のクランプ部材７３１を退避位置に配置する。
【００９８】
＜４．接続手順について＞
続いて、上述した接続装置７０において、第１基材９０１の搬送方向の後端部と、第２基材９０２の搬送方向の前端部とを接続するときの手順について、説明する。図９〜図１８は、当該接続処理の各工程の様子を示した図である。図９〜図１８の各図には、接続装置７０の上面図および側面図の双方が示されている。
【００９９】
接続処理の開始前には、図９のように、保持プレート７１の上方に、第１基材９０１が水平に配置されている。このとき、保持プレート７１の上面は、第１基材９０１から離れている。また、下流側クランプ機構７２の一対のクランプ部材７２１と、上流側クランプ機構７３の一対のクランプ部材７３１とは、いずれも、第１基材９０１から離れている。
【０１００】
接続処理を開始するときには、まず、負圧発生装置７１５を動作させて、保持プレート７１の複数の吸着孔７１１に、負圧を発生させる。そして、エアシリンダ７１２を動作させて、保持プレート７１を上昇させる。これにより、第１基材９０１の下面に、保持プレート７１の上面を接近させる。すると、図１０のように、第１基材９０１は、複数の吸着孔７１１の吸引力によって、保持プレート７１の上面に保持される。
【０１０１】
保持プレート７１の上面に第１基材９０１が吸着された後、下流側クランプ機構７２は、エアシリンダ７２２を動作させて、一対のクランプ部材７２１を、互いに接近させる。そして、一対のクランプ部材７２１の間に第１基材９０１を挟むことによって、第１基材９０１を固定する。これにより、保持プレート７１の上面における第１基材９０１の位置ずれが、より抑制される。
【０１０２】
次に、保持プレート７１の上面において、第１基材９０１を切断する。ここでは、図１０中の鎖線矢印のように、保持プレート７１の上面に設けられた第１溝７１３に沿って、第１基材９０１を幅方向に切断する。この切断作業は、例えば、作業者がカッターを用いて行う。切断が完了すると、第１溝７１３よりも搬送方向の上流側に位置する第１基材９０１を、基材巻出ローラ１１１，３１から取り外す。これにより、図１１のように、保持プレート７１の上面のうち、第１溝７１３よりも搬送方向下流側の部分のみに、第１基材９０１が保持された状態となる。
【０１０３】
続いて、作業者は、基材巻出ローラ１１１，３１に、ロール状の第２基材９０２をセットする。そして、第２基材９０２の搬送方向の前端部を、基材巻出ローラ１１１，３１から繰り出し、図１２のように、保持プレート７１の上面に、第２基材９０２の前端部を載置する。このとき、本実施形態では、治具８０を用いて、第２基材９０２を幅方向に位置決めする。図１２に示すように、治具８０は、搬送方向に延びる一対の位置決め部材８１を有する。一対の位置決め部材８１の幅方向の間隔は、第１基材９０１および第２基材９０２の幅方向の寸法と、略同一となっている。治具８０は、第１基材９０１の幅方向の両側に一対の位置決め部材８１が配置されるように、保持プレート７１の上面に載置される。そして、これらの一対の位置決め部材８１の間に、第２基材９０２が配置される。
【０１０４】
これにより、第２基材９０２の搬送方向の前端部は、第１基材９０１に対する傾斜や幅方向の位置ずれが抑制された状態で、保持プレート７１の上面に載置される。第２基材９０２の搬送方向の前端部は、第１基材９０１の後端部の上面側に、長手方向に重複した状態で載置される。また、第２基材９０２の搬送方向の前端部は、第１基材９０１の搬送方向の後端部とともに、複数の吸着孔７１１の吸引力によって、保持プレート７１の上面に保持される。なお、図１２の側面図においては、治具８０の図示を省略している。
【０１０５】
保持プレート７１の上面に第２基材９０２の前端部が配置された後、上流側クランプ機構７３は、エアシリンダ７３２を動作させて、一対のクランプ部材７３１を、互いに接近させる。そして、図１３のように、一対のクランプ部材７３１の間に第２基材９０２を挟むことによって、第２基材９０２を固定する。これにより、保持プレート７１の上面における第２基材９０２の位置ずれが、より抑制される。
【０１０６】
次に、保持プレート７１の上面において、第１基材９０１および第２基材９０２を切断する。ここでは、図１３中の鎖線矢印のように、保持プレート７１の上面に設けられた第２溝７１４に沿って、第１基材９０１と第２基材９０２との重複箇所を、幅方向に切断する。すなわち、本実施形態では、第２溝７１４が、第１基材９０１と第２基材９０２とを同時に切断するための切断基準線となる。その後、第２溝７１４よりも搬送方向の下流側に位置する第２基材９０２を、第１基材９０１の上面から除去する。これにより、図１４のように、保持プレート７１の上面のうち、第２溝７１４よりも搬送方向上流側の部分のみに、第２基材９０２が保持された状態となる。
【０１０７】
このように、本実施形態では、第１基材９０１の搬送方向の後端部と、第２基材９０２の搬送方向の前端部とを、長手方向に重複させた後、その重複箇所において、第１基材９０１と第２基材９０２とを同時に切断する。このため、第１基材９０１の切断箇所と第２基材９０２の切断箇所とが、高精度に重なる。これにより、第１基材９０１と第２基材９０２との間に隙間が生じることを抑制できる。
【０１０８】
特に、本実施形態では、まず、第１基材９０１を第１溝７１３に沿って切断し、その後、第１基材９０１および第２基材９０２を、第１溝７１３とは異なる第２溝７１４に沿って切断する。このように、第１基材９０１を２段階に切断することで、第１基材９０１の後端部と第２基材９０２の前端部との間に隙間が残ることを、より抑制できる。
【０１０９】
続いて、第１基材９０１の上面と第２基材９０２の上面とを跨ぐように、テープ８２を貼り付ける。図１５のように、テープ８２は、切断基準線である第２溝７１４に沿って貼り付けられる。テープ８２は、その下面に粘着層を有する。このため、第１基材９０１の後端部の上面側の層と、第２基材９０２の前端部の上面側の層とは、テープ８２を介して接続される。テープ８２の貼り付けは、例えば、作業者が手作業で行う。
【０１１０】
その後、負圧発生装置７１５を停止させて吸着孔７１１の吸引を解除するとともに、エアシリンダ７１２を動作させて、保持プレート７１を下降させる。これにより、第１基材９０１および第２基材９０２から、保持プレート７１の上面を引き離す。そして、保持プレート７１の上面の第１溝７１３と第２溝７１４との間に残っている第１基材９０１の切れ端を除去する。
【０１１１】
続いて、保持プレート７１の上面と、第１基材９０１および第２基材９０２との間に、ラバーマット８３を挿入する。そして、エアシリンダ７１２を動作させて、保持プレート７１を再び上昇させる。これにより、図１６のように、第１基材９０１および第２基材９０２の下面に、ラバーマット８３の上面を接触させる。その後、作業者が、図１６中の鎖線矢印のように、第１基材９０１および第２基材９０２の両側部に沿って、テープ８２をカッターで切断する。これにより、第１基材９０１および第２基材９０２の両側部からはみ出したテープ８２の両端部を除去する。
【０１１２】
その後、エアシリンダ７１２を動作させて、保持プレート７１を再び下降させる。これにより、第１基材９０１および第２基材９０２から、ラバーマット８３の上面を引き離す。そして、ラバーマット８３の上面に、未使用のテープ８４を配置する。このとき、テープ８４は、粘着層を上面側に向けた状態で、ラバーマット８３の上面に載置される。
【０１１３】
その後、エアシリンダ７１２を動作させて、保持プレート７１を再び上昇させる。これにより、図１７のように、第１基材９０１および第２基材９０２の下面に、テープ８４およびラバーマット８３の上面を接触させる。すると、第１基材９０１および第２基材９０２の下面に、テープ８４が貼り付けられる。テープ８４は、第１基材９０１の下面と第２基材９０２の下面とを跨ぐように、かつ、切断基準線である第２溝７１４に沿って、貼り付けられる。その結果、第１基材９０１の後端部の下面側の層と、第２基材９０２の前端部の下面側の層とが、テープ８４を介して接続される。
【０１１４】
テープ８４の貼り付けが完了すると、作業者は、図１７中の鎖線矢印のように、第１基材９０１および第２基材９０２の両側部に沿って、テープ８４をカッターで切断する。これにより、第１基材９０１および第２基材９０２の両側部からはみ出したテープ８４の両端部を除去する。
【０１１５】
その後、エアシリンダ７１２を動作させて、保持プレート７１を下降させる。そして、保持プレート７１の上面に載置されたラバーマット８３を、側方へ引き抜く。また、下流側クランプ機構７２は、エアシリンダ７２２を動作させて、一対のクランプ部材７２１による第１基材９０１の固定を解除する。また、上流側クランプ機構７３は、エアシリンダ７３２を動作させて、一対のクランプ部材７３１による第２基材９０２の固定を解除する。以上の処理により、図１８のように、第１基材９０１と第２基材９０２とがテープ８２，８４で接続された一連の基材が形成される。
【０１１６】
＜５．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。
【０１１７】
上記の実施形態では、接続装置７０にカッターが搭載されていなかった。このため、保持プレート７１の上面に保持された第１基材９０１および第２基材９０２を、作業者がカッターで切断していた。しかしながら、接続装置７０自体にカッターを搭載してもよい。例えば、第１溝７１３および第２溝７１４に沿って進退可能なカッターを設け、当該カッターを、モータの動力によって幅方向に進退させることにより、第１基材９０１および第２基材９０２を切断するようにしてもよい。
【０１１８】
また、上記の実施形態では、テープ８２，８４を貼り付ける作業も、作業者が行っていた。しかしながら、接続装置７０は、第１基材９０１および第２基材９０２の両面に、テープ８２，８４を自動的に貼り付ける機構を備えていてもよい。
【０１１９】
また、上記の実施形態では、電解質膜９２の第１面に触媒材料層９ａを形成する工程と、電解質膜９２の第２面に触媒材料層９ｂを形成する工程とが、別々の装置で実施されていた。しかしながら、これらの２つの工程を、１つの塗工装置の中で、連続的に実施するようにしてもよい。
【０１２０】
また、接続装置や塗工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】
【０１２１】
１  第１面塗工装置
２  第２面塗工装置
９ａ，９ｂ  触媒材料層
１１  搬送機構
１２  塗工部
１３  乾燥部
１４  制御部
２１  導入剥離部
２２  吸着ローラ
２３  塗工部
２４  乾燥炉
２５  貼付部
２６  表面冷却部
２７  制御部
３１  基材巻出ローラ
７０  接続装置
７１  保持プレート
７２  下流側クランプ機構
７３  上流側クランプ機構
８０  治具
８１  位置決め部材
８２  テープ
８３  ラバーマット
８４  テープ
９０  基材
９１  支持フィルム
９２  電解質膜
９３  カバーフィルム
９４  膜・触媒層接合体
１１１  基材巻出ローラ
７１１  吸着孔
７１２  エアシリンダ
７１３  第１溝
７１４  第２溝
７１５  負圧発生装置
７２１，７３１  クランプ部材
７２２，７３２  エアシリンダ
９０１  第１基材
９０２  第２基材
【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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