(57)【要約】【課題】薄膜積層システムにおいて、ホットプレスローラの表面温度をより均一にすることである。【解決手段】薄膜積層システム３０は、一対のホットプレスローラ３２ａ，３２ｂと、薄膜を所定の形状に切断するカッターを備えた一対のロータリダイ３４ａ，３４ｂと、搬送吸引ポンプと空吸引ポンプを備える。一対のホットプレスローラ３２ａ，３２ｂは、所定形状のシート３８ａ，３８ｂを切断位置（例えばホットプレスローラ３２ａにおける１２時位置）から積層位置（６時位置）までの実搬送区間を吸引穴５０ａ，５０ｂの吸引により搬送し、連続する電解質薄膜４０の両側にホットプレスする。その後、再び切断位置に戻るいわば空搬送区間においても吸引穴５２ａ，５２ｂから吸引を行う。各吸引穴が実搬送区間にあるときは搬送吸引ポンプにより吸引し、各吸引穴が空搬送区間にあるときは空吸引ポンプの吸引に切り替える。【選択図】        図１
2004185870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続する第１の薄膜を所定の形状のシートに切断する切断手段と、連続する第２の薄膜上に前記シートを吸引して搬送し加熱下で加圧して積層するホットプレスローラと、吸引装置とを含む薄膜積層システムであって、
吸引装置は、搬送吸引手段と空吸引手段とを備え、
ホットプレスローラは、
ローラ本体の外周に設けられ、複数の吸引穴を備える表面部材と、
ローラ本体に内蔵され、温度調節がされるヒータと、
各吸引穴が、ローラ本体の回転に応じてその位置を移動するにつれ、各吸引穴に接続して吸引を行う吸引手段を切り替える切り替え手段と、
を備え、
前記切り替え手段は、
各吸引穴が、前記シートをピックアップするピックアップ位置から、第２の薄膜上に積層する積層位置までの実搬送区間にあるときに、それらの吸引穴を前記搬送吸引手段に接続し、
各吸引穴が、前記積層位置から前記ピックアップ位置に戻る空搬送区間にあるときに、それらの吸引穴を前記空吸引手段に接続を切り替えることを特徴とする薄膜積層システム。
【請求項２】
請求項１に記載の薄膜積層システムにおいて、
前記ホットプレスローラは、
ローラ本体の円周に沿った単位角度ごとに設けられ、前記ローラ本体の内部の軸方向に沿って配置された複数の吸引パイプを備え、
各吸引穴は、前記単位角度ごとにまとめられて前記複数の吸引パイプの中の対応する各吸引パイプにそれぞれ接続され、
前記切り替え手段は、
吸引パイプに接続された吸引穴が前記実搬送区間にあるときに、その吸引パイプを前記搬送吸引手段に接続し、
吸引パイプに接続された吸引穴が、前記空搬送区間にあるときに、その吸引穴を前記空吸引手段に接続を切り替えることを特徴とする薄膜積層システム。
【請求項３】
請求項２に記載の薄膜積層システムにおいて、
前記搬送吸引手段または前記空吸引手段は、接続される各吸引パイプの両端から吸引を行うことを特徴とする薄膜積層システム。
【請求項４】
請求項１に記載の薄膜積層システムにおいて、
前記ホットプレスローラは、前記表面部材と隙間を置いて前記空搬送区間を覆う空吸引カバーを備えることを特徴とする薄膜積層システム。
【請求項５】
請求項１に記載の薄膜積層システムにおいて、
前記ホットプレスローラは、前記表面部材と隙間を置いて前記実搬送区間を覆う搬送吸引カバーを備えることを特徴とする薄膜積層システム。
【請求項６】
請求項１に記載の薄膜積層システムにおいて、
前記ホットプレスローラは、前記空搬送区間の表面部材の表面に対し、温風を供給する温風供給手段を備えることを特徴とする薄膜積層システム。
【請求項７】
請求項１に記載の薄膜積層システムにおいて、
前記ホットプレスローラは、前記実搬送区間の表面部材の表面に対し、温風を供給する温風供給手段を備えることを特徴とする薄膜積層システム。
【請求項８】
請求項１に記載の薄膜積層システムにおいて、
前記表面部材は、ローラ本体から着脱可能なベルトであって、
前記ベルトは、第１のシート粘着特性を有し前記シートを吸引して保持する保持領域と、第２のシート粘着特性を有するそれ以外の領域とを含むことを特徴とする薄膜積層システム。
【請求項９】
請求項１に記載の薄膜積層システムにおいて、
前記表面部材は、ローラ本体から着脱可能なベルトであって、
前記切断手段は、軸方向の両端側にフランジ部分を有し、
前記ベルトは、前記切断手段の各フランジで挟まれる内側の寸法より小さい幅を有することを特徴とする薄膜積層システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜積層システムに係り、特に、連続する第１の薄膜を所定の形状のシートに切断し、そのシートを連続する第２の薄膜上積層する薄膜積層システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の薄膜積層システムとしては、燃料電池に用いられる電解質薄膜の両面にガス拡散電極薄膜を積層するものが知られている。例えば特許文献１においては、連続する薄膜を所定の形状に切断する切断手段と、切断した薄膜を吸引して積層位置まで搬送するとともに、切断した先ほどの薄膜を別の連続する薄膜に積層する搬送手段とを含む薄膜積層システムが開示されている。図１１にその薄膜積層システム１０の模式図を示す。この例では、一対のホットプレスローラ１２ａ，１２ｂと、一対のカッター１４ａ，１４ｂが対称に配置される。
【０００３】
ガス拡散電極を形成する連続する薄膜１６ａ，１６ｂは、図示されていない供給装置と巻き取り装置により、ホットプレスローラ１２ａとカッター１４ａ、またはホットプレスローラ１２ｂとカッター１４ｂの間を通る間に、カッター１４ａ，１４ｂにより所定形状のシートに切断される。切断されたシートは、ホットプレスローラ１２ａ，１２ｂにより吸引されて、連続する電解質薄膜１８の両面に搬送される。そして、一対のホットプレスローラ１２ａ，１２ｂにより、連続する電解質薄膜の両面にガス拡散電極の薄膜シートが積層される。
【０００４】
ホットプレスローラ１２ａ，１２ｂの表面に設けられた吸引穴２０ａ，２０ｂを介し、図示されていない吸引ポンプによりシートの吸引が行われる。また、ホットプレスローラ１２ａ，１２ｂの内部にはヒータ２２ａ，２２ｂが取付けられ、ホットプレスローラ１２ａ，１２ｂの表面温度が所定温度になるよう調節されている。
【０００５】
【特許文献】
特開２００１−７６７４３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来例の薄膜積層システムにおいては、一対のホットプレスローラ１２ａ，１２ｂが、例えばホットプレスローラ１２ａが反時計方向に回転し、ホットプレスローラ１２ｂが時計方向に回転する。ホットプレスローラ１２ａとホットプレスローラ１２ｂとは回転方向を別にすれば同様な動きをするので、以下ホットプレスローラ１２ａの場合について説明すると、切断位置（図における１２時位置）においてシートをピックアップし、吸引して半回転して積層位置（６時位置）まで搬送し、そこでシートをホットプレスにより積層したのち、さらに半回転して再び切断位置（１２時位置）に戻る。この戻り区間においては、吸引穴からの吸引は行われていない。このように、図において、１２時位置（切断位置）から反時計方向に６時位置（積層位置）までの半回転する区間は吸引穴からの吸引が行われ、この６時位置（積層位置）からさらに反時計方向に１２時位置（切断位置）までの半回転する区間は吸引穴からの吸引が行われない。
【０００７】
この吸引が行われる側のホットプレスローラの面には、シートが吸引されているが、シートを通して通風が行われる。これに対し、吸引が行われない側のホットプレスローラの面は通風が行われないので、表面温度が上昇する。このようにホットプレスローラの表面温度にばらつきが生ずる。
【０００８】
例えば、電解質の薄膜にガス拡散電極の薄膜をホットプレスにより積層する等の場合のように、薄膜を積層する際には、ホットプレスされる温度が重要である。その温度が低いと十分に積層されず、例えば燃料電池としての性能が低下する。また、その温度が高すぎても、燃料電池としての性能が低下し、また、薄膜が溶け、あるいはホットプレスローラの表面に貼り付くことが起こる。
【０００９】
このように、従来技術では、ホットプレスローラの表面温度が場所によりばらつくので、低温部分において十分に積層されないところが生じ、これを防ぐためにヒータ温度を上げると、表面温度が高すぎる部分で薄膜が溶け、あるいは貼り付きがおこるという問題がある。
【００１０】
本発明の目的は、かかる従来技術の課題を解決し、ホットプレスローラの表面温度をより均一にできる薄膜積層システムを提供することである。他の目的は、薄膜の貼り付きを防止できる薄膜積層システムを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る薄膜積層システムは、連続する第１の薄膜を所定の形状のシートに切断する切断手段と、連続する第２の薄膜上に前記シートを吸引して搬送し加熱下で加圧して積層するホットプレスローラと、吸引装置とを含む薄膜積層システムであって、吸引装置は、搬送吸引手段と空吸引手段とを備え、ホットプレスローラは、ローラ本体の外周に設けられ、複数の吸引穴を備える表面部材と、ローラ本体に内蔵され、温度調節がされるヒータと、各吸引穴が、ローラ本体の回転に応じてその位置を移動するにつれ、各吸引穴に接続して吸引を行う吸引手段を切り替える切り替え手段と、を備え、前記切り替え手段は、各吸引穴が、前記シートをピックアップするピックアップ位置から、第２の薄膜上に積層する積層位置までの実搬送区間にあるときに、それらの吸引穴を前記搬送吸引手段に接続し、各吸引穴が、前記積層位置から前記ピックアップ位置に戻る空搬送区間にあるときに、それらの吸引穴を前記空吸引手段に接続を切り替えることを特徴とする。
【００１２】
上記構成により、実搬送区間において吸引穴から吸引するのみならず、空搬送区間においても吸引穴から吸引する。したがって、空吸引区間において吸引穴から吸引することで通風による冷却が行われ、ホットプレスローラの空搬送区間の表面温度が上昇することを防ぎ、ホットプレスローラの表面温度をより均一にできる。
【００１３】
上記構成により、実搬送区間にある吸引穴からの吸引は搬送吸引手段で行い、空吸引区間にある吸引穴からの吸引を空吸引手段で行う吸引手段の切り替えを行う。この理由は、実搬送区間の吸引穴と空搬送区間の吸引穴を区別せず同じ吸引手段で吸引すると、シートが表面にない空搬送区間の吸引穴からのみ吸引が行われ、実搬送区間においてシートを吸引できないからである。上記構成によれば、実搬送区間においてはシートを吸引し搬送でき、かつ、空搬送区間では、空吸引を行うことができる。
【００１４】
また、上記構成によれば、実搬送区間における吸引量と、空搬送区間における吸引量とを独立に制御することができ、ホットプレスローラ全体の表面温度の均一性を向上させることができる。
【００１５】
また、前記ホットプレスローラは、ローラ本体の円周に沿った単位角度ごとに設けられ、前記ローラ本体の内部の軸方向に沿って配置された複数の吸引パイプを備え、各吸引穴は、前記単位角度ごとにまとめられて前記複数の吸引パイプの中の対応する各吸引パイプにそれぞれ接続され、前記切り替え手段は、吸引パイプに接続された吸引穴が前記実搬送区間にあるときに、その吸引パイプを前記搬送吸引手段に接続し、吸引パイプに接続された吸引穴が、前記空搬送区間にあるときに、その吸引穴を前記空吸引手段に接続を切り替えることが好ましい。
【００１６】
上記構成により、ホットプレスローラの回転に応じ、吸引パイプの吸引を搬送吸引手段と空吸引手段との間で切り替える。したがって、実搬送区間において搬送吸引手段により吸引を行い、空搬送区間において空吸引手段により吸引を行うことができる。
【００１７】
また、前記搬送吸引手段または前記空吸引手段は、接続される各吸引パイプの両端から吸引を行うことが好ましい。各吸引パイプは、ローラ本体の軸方向に沿って配置されるので、両端から吸引することで、片側から吸引するのに比して、軸方向の冷却がより均一になり、ホットプレスローラの表面温度をさらにより均一にできる。
【００１８】
また、前記ホットプレスローラは、前記表面部材と隙間を置いて前記空搬送区間を覆う空吸引カバーを備えることが好ましい。また、前記ホットプレスローラは、前記表面部材と隙間を置いて前記実搬送区間を覆う搬送吸引カバーを備えることが好ましい。カバーを備えることで、通風による表面温度の均一性をさらに向上させることができる。
【００１９】
また、前記ホットプレスローラは、前記空搬送区間の表面部材の表面に対し、温風を供給する温風供給手段を備えることが好ましい。また、前記ホットプレスローラは、前記実搬送区間の表面部材の表面に対し、温風を供給する温風供給手段を備えることが好ましい。ホットプレスローラの表面温度が薄膜積層のために望ましい所定の温度になるように、十分な温風を供給することで、ホットプレスローラの表面温度を均一に維持することができる。
【００２０】
上述した搬送吸引手段または空吸引手段において接続される各吸引パイプの両端から吸引する構成、空吸引カバーを設ける構成、搬送吸引カバーを設ける構成、空搬送区間の表面部材の表面に対し温風を供給する温風供給手段を設ける構成、実搬送区間の表面部材の表面に対し温風を供給する温風供給手段を設ける構成は、それぞれ単独で設けてもよく、任意の複数の構成を組み合わせて設けることもできる。複数の構成を組み合わせることで、より一層ホットプレスローラの表面温度を均一にできる。
【００２１】
また、前記表面部材は、ローラ本体から着脱可能なベルトであって、前記ベルトは、第１のシート粘着特性を有し前記シートを吸引して保持する保持領域と、第２のシート粘着特性を有するそれ以外の領域とを含むことが好ましい。
【００２２】
ここで、シート粘着特性とは、表面部材の表面が薄膜シートとどれくらい貼り付き易いか、を示す特性で、例えば、表面部材にホットプレス過程で貼り付いた薄膜をどれくらいの剥離力ではがせるか等で評価することができる。薄膜積層システムでは、異なる薄膜を互いに積層するため、これらの薄膜の粘着特性が異なることがあり、一方の薄膜が貼り付かない材料を選択しても、他方の薄膜が貼り付くことがおこる。例えば、燃料電池に用いられる薄膜積層体においては、材料により、電解質薄膜はステンレス等の金属表面に粘着しやすい反面、テフロン（登録商標）コートされた表面には粘着しにくい場合があり、一方、ガス拡散電極薄膜は、テフロンコートされた表面には粘着しやすい反面、ステンレス等の金属表面には粘着しにくい場合がある。上記構成によれば、第１の薄膜のシートを保持する保持領域にはそのシートが貼り付かない粘着特性の材料または表面処理を用い、それ以外の領域には第２の薄膜が貼り付かない粘着特性の材料または表面処理を用いる。したがって、各薄膜の貼り付きを防止できる。
【００２３】
また、前記表面部材は、ローラ本体から着脱可能なベルトであって、前記切断手段は、軸方向の両端側にフランジ部分を有し、前記ベルトは、前記切断手段の各フランジで挟まれる内側の寸法より小さい幅を有することが好ましい。仮に、フランジとベルトが接触する構成とするときは、切断手段のフランジがベルトに大きな圧力で接触するときは、ベルトの耐久性が劣化する。本発明に係る上記構成とするときは、フランジとベルトとは干渉しない。したがって、ベルトの耐久性を向上させ、薄膜積層を安定して行える薄膜積層システムとすることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。図１は、薄膜積層システム３０において、薄膜が積層される様子を説明する図である。この薄膜積層システム３０は、燃料電池用の電解質薄膜の両面に、所定の形状に切断されたガス拡散電極薄膜シートをホットプレスにより積層するシステムである。薄膜積層システム３０は、一対のホットプレスローラ３２ａ，３２ｂと、薄膜を所定の形状に切断するカッターを備えた一対のロータリダイ３４ａ，３４ｂと、図示されていないが後述する搬送吸引ポンプと空吸引ポンプを備える。
【００２５】
ガス拡散電極薄膜のシートは、例えばカーボン繊維を織成して得られるカーボンクロスの連続する薄膜３６ａ，３６ｂを所定形状のシート３８ａ，３８ｂに切断したものである。
【００２６】
電解質薄膜は、例えばデュポン社製の商品名「ナフィオン」により厚さが１０−３００ミクロンメートル程度に形成された薄膜の両面に白金または白金と他の金属との合金からなる触媒を担持する粉末カーボンが所定形状に塗布されている連続する薄膜４０である。「ナフィオン」は、湿潤状態で良好なプロトン導電性を示す高分子材料のパーフルオロスルホネートイオノマーからなる。
【００２７】
図１において、膜供給ローラ４２ａ，４２ｂと巻き取りローラ４４ａ，４４ｂと、その間に必要に応じ設けられた搬送ローラは、ガス拡散電極薄膜の連続する薄膜３６ａ，３６ｂを図に示す矢印３７の方向に搬送する機能を有する。この搬送経路において、連続する薄膜３６ａ，３６ｂは、膜供給ローラ４２ａ，４２ｂから適当な搬送ローラを経由して図に示す矢印３３，３５の方向にそれぞれ回転するホットプレスローラ３２ａ，３２ｂと、ロータリダイ３４ａ，３４ｂとの隙間に送り込まれ、ロータリダイ３４ａ，３４ｂに設けられたカッターにより所定の形状のシート３８ａ，３８ｂに切断され、残りの端切れは、巻き取りローラ４４ａ，４４ｂに回収される。
【００２８】
連続する電解質薄膜４０は、図示されていない供給装置と巻き取り装置により、一対のホットプレスローラ３２ａ，３２ｂの対向する隙間を通り、矢印の方向に搬送される。
【００２９】
一対のホットプレスローラ３２ａ，３２ｂは、ローラ本体と、ローラ本体の外周に設けられ、複数の吸引穴５０ａ，５０ｂ，５２ａ，５２ｂを備える金属ベルトと、ローラ本体に内蔵されたヒータ５４ａ，５４ｂとを備えるローラである。これらの各構成要素、及び吸引穴と図示されていない搬送吸引ポンプと空吸引ポンプとの接続に関する詳細は後述する。
【００３０】
一対のホットプレスローラ３２ａ，３２ｂは、吸引穴５０ａ，５０ｂからの吸引により、所定形状のシート３８ａ，３８ｂを切断位置（例えばホットプレスローラ３２ａの場合、図１における１２時位置）からピックアップしてその表面に保持し、矢印３３，３５の方向に半回転することで積層位置（ホットプレスローラ３２ａの場合、６時位置）まで搬送する機能を有する。それとともに、積層位置において対向する一対のホットプレスローラ３２ａ，３２ｂによって、搬送されてきた各シート３８ａ，３８ｂを、連続する電解質薄膜４０の両側にホットプレスする機能を有する。なお、搬送されるシート３８ａ，３８ｂの表面温度を監視する温度センサを設け、その結果はヒータ５４ａ，５４ｂにフィードバックされる。
【００３１】
上記構成の薄膜積層システムによって、連続する薄膜を所定の形状のシートに切断し、ホットプレスローラによりそのシートを吸引して搬送するとともに、別の連続する薄膜にそのシートをホットプレスし、薄膜の積層を連続して行うことができる。
【００３２】
本発明の実施の形態において特徴的なことは、このようなホットプレスローラを用いた薄膜積層システム３０において、シート３８ａ，３８ｂをピックアップする切断位置から積層位置までのいわば実搬送区間において吸引穴５０ａ，５０ｂから吸引するとともに、積層位置において連続する薄膜４０にシート３８ａ，３８ｂをホットプレスした後、再び切断位置に戻るいわば空搬送区間においても吸引穴５２ａ，５２ｂから吸引することにある。このことにより、吸引穴を通した通風によって空搬送区間においてもホットプレスローラ３２ａ，３２ｂを冷却することができ、ホットプレスローラ３２ａ，３２ｂの表面温度の均一化を図ることができる。
【００３３】
ところで、実搬送区間における吸引は、シート３８ａ，３８ｂを介しての吸引であり、空搬送区間における吸引は、吸引穴５２ａ，５２ｂから直接外気を吸引する。したがって、仮に１個の真空ポンプでもって実搬送区間の吸引穴５０ａ，５０ｂからも吸引し、空搬送区間の吸引穴５２ａ，５２ｂからも吸引するとなると、ほとんどの通気は空搬送区間の吸引穴５２ａ，５２ｂを経由してしまい、シート３８ａ，３８ｂの効果的な吸引搬送が行われなくなる。そこで、本発明の実施の形態においては、実搬送区間の吸引ポンプは搬送吸引ポンプで行い、空搬送区間の吸引は空吸引ポンプで行うこととして、吸引ポンプを分ける構成とする。
【００３４】
各吸引穴は、ホットプレスローラの回転に従い、実搬送区間にあるときもあり、空搬送区間にあるときもある。そこで、各吸引穴がどの区間にあるかによって、各吸引穴に接続する吸引ポンプを切り替える切り替え手段が必要になる。
【００３５】
図２、図３は、切り替え手段を説明する図である。図２は、ホットプレスローラ３２の部分断面図であり、図においてホットプレスローラ３２の上側にシート３８を吸引している実搬送区間にある吸引穴５０を、下側に空搬送区間の吸引穴５２を示してある。ホットプレスローラ３２の内部には、ローラ本体の円周に沿った単位角度ごとに、ローラ本体の軸方向に沿って配置される複数の吸引パイプが設けられる。各吸引穴は、吸引パイプが設けられる各単位角度ごとにまとめられて複数の吸引パイプの中の対応する吸引パイプに接続される。
【００３６】
図２の例では、断面が表れている実搬送区間の各吸引穴５０は、すべて同じ角度単位に属するので、同じ１本の吸引パイプ６０に接続される。同様に、図２において断面が表れている空実搬送区間の吸引穴５２は、すべて同じ角度単位に属するので、同じ１本の吸引パイプ６２に接続される。
【００３７】
各吸引パイプの端部は、並列に配置される第１負圧室６４の一端と第２負圧室６６の一端に接続されるが、その接続は、チェックバルブ６８により制御される。チェックバルブ６８は、ばねにより付勢されたチェックボールによって構成され、通常はばねの付勢力によりチェックボールが各吸引パイプと第１負圧室６４、第２負圧室６６との間を遮断している。そして、ばねの付勢力に打ち勝ってチェックボールを移動させることで、各吸引パイプと第１負圧室６４、第２負圧室６６との間を連通させることができる。
【００３８】
各吸引パイプは、第１負圧室６４または第２負圧室６６のいずれかと連通することはできるが、同時に第１負圧室６４及び第２負圧室６６に連通することはないように制御される。そして、第１負圧室６４は接続路７０を介して搬送吸引ポンプ７４に接続され、第２負圧室６６は接続路７２を介して空吸引ポンプ７６に接続される。このように、チェックバルブ６８の制御により、各吸引パイプに接続される吸引ポンプを切り替えることができる。
【００３９】
図２の例では、チェックバルブ６８ａ，６８ｂの制御により、実搬送区間の各吸引穴５０が接続される吸引パイプ６０は第１負圧室６４に連通し、搬送吸引ポンプ７４に接続される。また、空搬送区間の各吸引穴５２が接続される吸引パイプ６２は第２負圧室６６に連通し、搬送吸引ポンプ７４に接続される。
【００４０】
図３は、チェックバルブ６８の制御を、第１カム７８と第２カム８０によって行う例を示す図である。図２において第１負圧室６４を通るＡ−Ａ線に沿った断面図を図３（ａ）に、空吸引ポンプ７６、第２負圧室６６を通るＢ−Ｂ線に沿った断面図を図３（ｂ）にそれぞれ示す。なお、ホットプレスローラ３２と第１カム７８、第２カム８０との位置関係を明らかにするため、ロータリダイ３４の位置関係を図示してある。図に示すように、第１カム７８は、切断位置（図における１２時位置）から反時計方向に回って積層位置（６時位置）至るおよそ１８０度の角度領域で、凸形状を有する。これに対し、第２カム８０は、積層位置（６時位置）から反時計方向に回って切断位置（１２時位置）至るおよそ１８０度の角度領域で、凸形状を有する。第１カム７８は図２のＡ−Ａ線を含む平面に配置され、第２カム８０は、図２のＡ−Ａ線を含む平面に配置され、ともにホットプレスローラ３２に対し固定した位置に保持される。
【００４１】
図３（ａ）においては、第１カム７８により、実搬送区間（図の１２時位置から反時計方向に回って６時位置まで）にあるチェックバルブ６８ａのチェックボールが押し上げられ、吸引穴５０に接続する吸引パイプ６０と第１負圧室６４とが連通し、吸引穴５０が、吸引パイプ６０−第１負圧室６４−接続路７０を介して図示されていない搬送吸引ポンプに接続される。
【００４２】
図３（ｂ）においては、第２カム８０により、空搬送区間（図の６時位置から反時計方向に回って１２時位置まで）にあるチェックバルブ６８ｂのチェックボールが押し上げられ、吸引穴５２に接続する吸引パイプ６２と第２負圧室６６とが連通し、吸引穴５２が、吸引パイプ６２−第２負圧室６６−接続路７２を介して図示されていない空吸引ポンプに接続される。
【００４３】
このようにして、ホットプレスローラ３２が、反時計方向に回転するにつれ、固定の第１カム７８及び第２カム８０に各チェックバルブの位置が制御され、実搬送区間にある各吸引穴は搬送吸引ポンプに、空搬送区間にある各吸引穴は空吸引ポンプに、それぞれ接続が切り替えられる。
【００４４】
以下に、通風によりホットプレスローラの表面温度の均一性をより向上することができる他の実施の形態を説明する。
【００４５】
図４は、実搬送区間にある各吸引パイプの両端にそれぞれ搬送吸引ポンプ７４ａ，７４ｂを接続し、空搬送区間にある各吸引パイプの両端にそれぞれ空吸引ポンプ７６ａ，７６ｂを接続する例を示す図である。このように各吸引パイプの両端から吸引することで、片側から吸引するのに比して、軸方向の冷却がより均一になり、ホットプレスローラの表面温度をさらにより均一にできる。
【００４６】
その様子を図５に模式的に示す。図５において、横軸は、ホットプレスローラ３２の表面における軸方向の位置を、縦軸はホットプレスローラ３２の表面温度を示す。実線が各吸引パイプの片側からのみ吸引した場合、破線が各吸引パイプの両側から吸引した場合である。
【００４７】
両側吸引は、搬送吸引ポンプと空吸引ポンプの双方について行ってもよく、いずれかを片側吸引、他方を両側吸引とすることもできる。
【００４８】
図６は、ホットプレスローラ３２の表面から適当な隙間をおいて、カバーを設けた例を示す図である。図においては、搬送吸引カバー９０を実搬送区間に設け空吸引カバー９２を空搬送区間において設けてある。いずれか一方のみを設けることもできる。このようにカバーを備えることで、吸引の通風による表面温度の均一性をさらに向上させることができる。なお、シート３８は、例えばカーボンクロス等の場合、シート３８を介して吸引による通風が行われているので、搬送吸引カバー９０による均一化効果がある。
【００４９】
カバーを設けることによる表面温度均一効果の様子を図７に示す。図において、横軸はホットプレスローラの軸方向に沿った位置を示し、縦軸はホットプレスローラの表面温度である。実線はカバーがない場合、破線は空吸引カバーを設けた場合である。このように、カバーがないときは、例えば、上述の片側吸引の場合等のように、軸方向に沿って表面温度にかなりの差が生ずるのに対し、空吸引カバーを設けることで、表面温度の均一性をあげることができる。実例では、カバーがないときの温度差が３０度あるのに対し、空吸引カバーを設けることで１５度程度の差に抑えることができた。
【００５０】
図８は、ホットプレスローラ３２の表面に温風を供給する温風ファン９４，９６を設ける例を示す図である。温風ファンは、図に示すように、実搬送区間と空搬送区間の双方に設けてもよく、あるいは実搬送区間または空搬送区間のいずれかに設けてもよい。このように、ホットプレスローラの表面温度が薄膜積層のために望ましい所定の温度になるように、十分な温風を供給することで、ホットプレスローラの表面温度を均一に維持することができる。
【００５１】
図９は、吸引穴を備えるベルト１００において、そのシート粘着特性を領域により異ならせる例を示す図である。図において、ベルト１００は、取り付け穴１０２を用いて、ローラ本体に着脱が可能である。ベルト１００は、ステンレスの板材で作られ、エッチング等により細かい貫通孔が設けられる。これらの貫通穴が、ローラ本体に設けられた吸引穴と接続することで、ベルト１００の表面にシートあるいは連続する薄膜を吸引することができる。ベルト１００は、シートを吸引し保持する保持領域１０４はステンレスの地肌そのもので、それ以外の領域１０６にはフッ素樹脂加工が施される。フッ素樹脂加工としては、例えばテフロンコーティングを用いることができる。
【００５２】
例えば、ガス拡散電極にカーボンクロス、電解質薄膜に「ナフィオン」をベースにした薄膜を用いて積層する場合、これらがベルトと加熱環境下で接触する。「ナフィオン」をベースにした薄膜は、ステンレスの金属表面に粘着しやすい反面、テフロンコートされた表面には粘着しにくい。一方、カーボンクロスは、テフロンコートされた表面には粘着しやすい反面、ステンレス等の金属表面には粘着しにくい。このような薄膜とベルトの表面との間のシート粘着特性は、例えば貼り付いた薄膜をどれくらいの剥離力ではがせるか等で評価することができる。
【００５３】
図９の構成によれば、カーボンクロスを保持する保持領域はステンレスの地肌であるので、カーボンクロスが粘着しにくく、「ナフィオン」をベースにした薄膜が接触するその他の領域はテフロンコーティング等がされているので、「ナフィオン」をベースにした薄膜が粘着しにくい。したがって、各薄膜のベルトへの貼り付きを防止できる。
【００５４】
図１０は、ベルト１００をホットプレスローラ３２に取り付けた状態を示す図である。ホットプレスローラ３２にはロータリダイ３４のフランジ１１０ａ、１１ｂが接触する。このフランジ１１０ａ、１１ｂは、ロータリダイ３４に取り付けられるカッター１１２の先端と、ホットプレスローラ３２の表面との隙間を一定に保つ等のために、ロータリダイ３４の両端側に設けられる。ベルト１００は、取り付け穴を用いてホットプレスローラ３２に巻きつけられる。ベルト１００の幅は、フランジ１１０ａ，１１０ｂで挟まれる内側の寸法より短い寸法に設定される。
【００５５】
この構成により、ベルト１００がフランジ１１０ａ，１１０ｂにより強い圧力で押し付けられることがなく、ベルトの耐久性が向上し、薄膜積層を安定して行うことができる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明に係る薄膜積層システムによれば、ホットプレスローラの表面温度をより均一にできる。本発明に係る薄膜積層システムによれば、薄膜の貼り付きを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態の薄膜積層システムにおいて、薄膜が積層される様子を説明する図である。
【図２】本発明に係る実施の形態におけるホットプレスローラの部分断面図である。
【図３】本発明に係る実施の形態におけるチェックバルブの制御を、第１カムと第２カムによって行う例を示す図である。
【図４】本発明に係る実施の形態において、各吸引パイプの両端から吸引する様子を示す図である。
【図５】ホットプレスローラの表面温度の均一性に与える効果を、各吸引パイプの片側から吸引した場合と、両側から吸引した場合とで比較した図である。
【図６】本発明に係る実施の形態において、ホットプレスローラの表面から適当な隙間をおいて、カバーを設けた例を示す図である。
【図７】カバーを設けることによるホットプレスローラの表面温度均一効果の様子を示す図である。
【図８】本発明に係る実施の形態において、温風ファンを設ける例を示す図である。
【図９】本発明に係る実施の形態において、ベルトのシート粘着特性を領域により異ならせる例を示す図である。
【図１０】本発明に係る実施の形態において、ベルトの幅とロータリダイのフランジに挟まれる内側の寸法との関係を示す図である。
【図１１】従来の薄膜積層システムの模式図である。
【符号の説明】
１０，３０  薄膜積層システム、１２ａ，１２ｂ，３２，３２ａ，３２ｂ  ホットプレスローラ、１４ａ，１４ｂ，１１２  カッター、１６ａ，１６ｂ，３６ａ，３６ｂ  （ガス拡散電極を形成する）連続する薄膜、１８，４０  連続する電解質薄膜、２０ａ，２０ｂ，５０，５０ａ，５０ｂ，５２，５２ａ，５２ｂ  吸引穴、２２ａ，２２ｂ  ヒータ、３４，３４ａ，３４ｂ  ロータリダイ、３８，３８ａ，３８ｂ  シート、５４ａ，５４ｂ  ヒータ、６０，６２  吸引パイプ、６４  第１負圧室、６６  第２負圧室、６８，６８ａ，６８ｂ  チェックバルブ、７０，７２  接続路、７４，７４ａ，７４ｂ  搬送吸引ポンプ、７６，７６ａ，７６ｂ  空吸引ポンプ、７８  第１カム、８０  第２カム、９０  搬送吸引カバー、９２  空吸引カバー、９４，９６  温風ファン、１００  ベルト、１０４  保持領域、１０６  それ以外の領域、１１０ａ，１１０ｂ  フランジ。
【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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