(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の電解質膜を原反ロールから取り出して搬送する電解質膜供給手段と、
前記電解質膜供給手段から搬送された電解質膜に電極触媒層を形成する触媒層形成手段と、
前記電解質膜供給手段と前記触媒層形成手段との間に設けられ、前記電解質膜供給手段から搬送される電解質膜を余剰に取り込み、前記触媒層形成手段における電解質膜の搬送速度に同期して前記余剰に取り込んだ電解質膜を前記触媒層形成手段に送出する蓄膜手段と、を有し、
前記電解質膜供給手段は、隔壁により区画される第１領域に収容されており、
前記原反ロールを切り替えるとき、前記第１領域の圧力を、外部の圧力よりも大きくなるように増加させることを特徴とする膜電極接合体の製造装置。
【請求項２】
前記触媒層形成手段によって電極触媒層が形成された電解質膜を巻取り回収する電解質膜回収手段をさらに有し、
前記蓄膜手段および前記触媒層形成手段は、隔壁により区画される第２領域に収容されており、前記電解質膜回収手段は、隔壁により区画される第３領域に収容されていることを特徴とする請求項１に記載の膜電極接合体の製造装置。
【請求項３】
前記第１〜第３領域の温度をそれぞれ調整する第１〜第３の温度調整手段と、
前記第１〜第３領域の湿度をそれぞれ調整する第１〜第３の湿度調整手段と、をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の膜電極接合体の製造装置。
【請求項４】
前記電解質膜供給手段は、第１の電解質膜が取り出される第１の原反ロールと、前記第１の電解質膜の終端部に接続される第２の電解質膜が取り出される第２の原反ロールと、を有し、
前記相互に接続される前記第１の電解質膜の終端部および前記第２の電解質膜の始端部は、傾斜角が互いに補角をなすように、送り方向に対してそれぞれ傾斜していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の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、膜電極接合体の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境負荷の少ない電源として、燃料電池が注目されている。燃料電池は、酸素などの酸化剤および水素などの燃料剤の供給を受けて電力を生成するものである。
【０００３】
固体高分子形の燃料電池は、電解質膜の両面に電極触媒層およびガスケットなどが形成されてなる膜電極接合体（以下、ＭＥＡと称する）が、セパレータを介して複数積層されてなる。ＭＥＡを製造する技術としては、たとえば、下記の特許文献１に示す燃料電池セルの製造装置が知られている。
【０００４】
特許文献１に開示されている燃料電池セルの製造装置は、原反ロールから帯状の電解質膜を取り出して搬送する電解質膜搬送装置と、２個の原反ロールを保持可能な２個の支持軸が配置された保持装置と、を備える。このような構成の製造装置によれば、原反ロールから引き出される帯状の電解質膜上に電極触媒層などを形成することによって、帯状の電解質膜から複数の燃料電池セルを製造することができる。
【０００５】
なお、関連する公知技術文献としては、下記の特許文献２〜４が挙げられる。
【特許文献１】特開２００５−１８３１８２号公報
【特許文献２】特表２０００−５０３１５８号公報
【特許文献３】特表２００７−５０３７０４号公報
【特許文献４】特開２００６−１８５７６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１の製造装置では、一の原反ロールに巻回されている電解質膜の残量が僅かとなって、他の原反ロールに切り替える場合、製造ラインを停止、または製造ラインにおける電解質膜の搬送速度を遅くしなければならないという問題がある。このような製造ラインにおける電解質膜の搬送速度の変化は、製造される燃料電池セルの品質劣化を引き起こす。
【０００７】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものである。したがって、本発明の目的は、製造ラインにおける電解質膜の搬送速度を維持しつつ連続的にＭＥＡを製造することができる膜電極接合体の製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。
【０００９】
本発明の膜電極接合体の製造装置は、電解質膜供給手段、触媒層形成手段、および蓄膜手段を有する。前記電解質膜供給手段は、帯状の電解質膜を原反ロールから取り出して搬送する。前記触媒層形成手段は、前記電解質膜供給手段から搬送された電解質膜に電極触媒層を形成する。前記蓄膜手段は、前記電解質膜供給手段と前記触媒層形成手段との間に設けられ、前記電解質膜供給手段から搬送される電解質膜を余剰に取り込み、前記触媒層形成手段における電解質膜の搬送速度に同期して前記余剰に取り込んだ電解質膜を前記触媒層形成手段に送出する。前記電解質膜供給手段は、隔壁により区画される第１領域に収容されており、本発明の膜電極接合体の製造装置は、前記原反ロールを切り替えるとき、前記第１領域の圧力を、外部の圧力よりも大きくなるように増加させる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の膜電極接合体の製造装置によれば、余剰に取り込まれた電解質膜が触媒層形成手段に送出されている間に、原反ロールを切り替えることができる。したがって、製造ラインにおける電解質膜の搬送速度を維持しつつ連続的にＭＥＡを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図中、同様の部材には同一の符号を用いた。
【００１３】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態における膜電極接合体の製造装置（以下、ＭＥＡ製造装置と称する）の概略構成を示す図である。本実施の形態のＭＥＡ製造装置は、製造ラインを搬送される電解質膜を供給する供給ロール（原反ロール）および回収する回収ロールを、製造ラインにおける電解質膜の搬送速度を変化させることなく切り替えることによって、ＭＥＡを連続的に製造するものである。なお、本実施の形態の電解質膜は、フッ素系イオン交換膜（たとえば、ナフィオン（登録商標））であって、その両面は保護フィルムによって覆われている。
【００１４】
図１に示すとおり、本実施の形態におけるＭＥＡ製造装置は、電解質膜供給部１０、供給側蓄膜部２０、ガスケット形成部３０、触媒層形成部４０、回収側蓄膜部５０、電解質膜回収部６０、および制御部７０を備える。電解質膜供給部１０、触媒層形成部４０、および電解質膜回収部６０は、隔壁８０によって第１〜第３領域に区画されており、空調機９０によって互いに独立に温度および湿度が調整される。供給側蓄膜部２０、ガスケット形成部３０、および回収側蓄膜部５０は、触媒層形成部４０と同じ第２領域に設けられている。
【００１５】
電解質膜供給部１０は、電解質膜供給手段として、帯状の電解質膜を供給ロール１１から取り出して搬送するものである。電解質膜供給部１０は、第１および第２供給ロール１１ａ，１１ｂの中空軸をそれぞれ支持する第１および第２支持軸１２ａ，１２ｂを有し、第１および第２供給ロール１１ａ，１１ｂの一方から電解質膜を供給する。供給ロール１１ａから取り出された帯状の電解質膜は、当該電解質膜を上下から挟み込む２つの駆動ベルトを備える送出機１３によって水平方向に送出され、第１ガイドローラ１５を通じて上方に搬送される。
【００１６】
供給側蓄膜部２０は、蓄膜手段として、電解質膜供給部１０から搬送される電解質膜を余剰に取り込み、製造ラインにおける電解質膜の搬送速度に同期して余剰に取り込んだ電解質膜を製造ラインに送出するものである。供給側蓄膜部２０は、固定ガイドローラ２１と、固定ガイドローラ２１に対して近接離間可能に設けられた移動ガイドローラ２２と、移動ガイドローラ２２を移動させる駆動部２３と、を有する。電解質膜供給部１０から搬送される電解質膜は、固定ガイドローラ２１、移動ガイドローラ２２、および第２ガイドローラ２４を順次に通過して下方に搬送される。供給側蓄膜部２０についての詳細な説明は後述する。
【００１７】
ガスケット形成部３０は、ガスケット形成手段として、電解質膜供給部１０から搬送される電解質膜にガスケットを形成するものである。ガスケット形成部３０は、第３ガイドローラ２５を通じて水平方向に搬送される電解質膜の上面および下面にそれぞれガスケットを形成する第１および第２ガスケット形成部３０ａ，３０ｂを有する。第１および第２ガスケット形成部３０ａ，３０ｂは、第１および第２保護フィルム巻取機３４ａ，３４ｂによって保護フィルムが引き剥がされた電解質膜の表面にガスケットを形成する。ガスケット形成部３０ａ，３０ｂは、ガスケットフィルムが巻回されてなるガスケット供給ロール３１ａ，３１ｂと、ガスケット供給ロール３１ａ，３１ｂから送出されるガスケットフィルムに開口部を形成する打抜き部３２ａ，３２ｂと、を有する。ガスケット供給ロール３１ａ，３１ｂから搬送されるガスケットフィルムは、補助ガイドローラ３９ｂ，３９ｄによって水平方向に向きを変えつつ電解質膜に接合される。なお、ガスケットが形成される前の電解質膜は、寸法測定器３３ａ，３３ｂによって幅および厚さが測定される。また、本実施の形態のガスケット表面には、ガスケットへの電極触媒層などの付着を防止するためのマスキングフィルムが設けられている。
【００１８】
触媒層形成部４０は、触媒層形成手段として、ガスケットが形成された電解質膜に電極触媒層を形成するものである。触媒層形成部４０は、ガスケットフィルムに所定間隔で設けられた開口部から露出される電解質膜に電極触媒層を形成する。触媒層形成部４０は、電解質膜の上面および下面にそれぞれ電極触媒層を形成する第１および第２触媒層形成部４０ａ，４０ｂを有し、第１および第２ガスケット形成部３０ａ，３０ｂから搬送される電解質膜に電極触媒層を形成する。本実施の形態の触媒層形成部４０ａ，４０ｂは、樹脂シート（たとえば、ＰＴＦＥシート）上に予め形成された電極触媒層を電解質膜に転写することによって電解質膜上に電極触媒層を形成する。電極触媒層が形成された電解質膜は、加熱プレス機４１ａ，４１ｂによって熱プレスされ、電極触媒層の下面は、保護シート供給ロール３６より供給される帯状の保護シートによって保護される。保護シート供給ロール３６から搬送される保護シートは、補助ガイドローラ３９ｅによって水平方向に向きを変えつつ電解質膜に接合される。なお、製造ラインを搬送される電解質膜の側部には、第１突起付ローラ１１０によって所定間隔で位置検出用孔が設けられ、位置検出用孔に従動する第２突起付ローラ１２０によって電解質膜の搬送距離が正確に検出される。位置検出用孔が設けられた電解質膜は、縁部切断用ローラ１３０によって側部を除去されたのち、第４ガイドローラ５５を通じて上方に搬送される。
【００１９】
回収側蓄膜部５０は、回収側膜蓄積手段として、触媒層形成部４０から搬送される電解質膜を、製造ラインにおける電解質膜の搬送速度に同期して余剰に取り込むものである。回収側蓄膜部５０は、固定ガイドローラ５１と、固定ガイドローラ５１に対して近接離間可能に設けられた移動ガイドローラ５２と、移動ガイドローラ５２を移動させる駆動部５３と、を有する。触媒層形成部４０から搬送された電解質膜は、第５ガイドローラ５４、移動ガイドローラ５２、および固定ガイドローラ５１を順次に通過して下方に搬送される。
【００２０】
電解質膜回収部６０は、電解質膜回収手段として、電極触媒層が形成された電解質膜を巻取り回収するものである。回収側蓄膜部５０から搬送される電解質膜は、第６ガイドローラ５６を通じて水平方向に搬送され、電解質膜回収部６０は、所定の間隔で電極触媒層が形成された帯状の電解質膜を巻き取ってロール状に回収する。電解質膜回収部６０は、第１および第２回収ロール６１ａ，６１ｂを支持する回転軸である第１および第２巻取機６２ａ，６２ｂを備える。ガスケットおよび電極触媒層が形成された帯状の電解質膜は、当該電解質膜を上下から挟み込む２つの駆動ベルトを備える引取機６３によって引き取られ、第１および第２巻取機６２ａ，６２ｂの一方に巻き取られる。
【００２１】
制御部７０は、電解質膜供給部１０、供給側蓄膜部２０、ガスケット形成部３０、触媒層形成部４０、回収側蓄膜部５０、電解質膜回収部６０、および空調機９０を制御するものである。制御部７０は、製造ライン上に設けられる張力検出器３７および速度検出器３８などから信号を受け付けて、送出機１３、巻取機６２、引取機６３、駆動部２３，５３、および空調機９０などを制御する。また、本実施の形態の制御部７０は、第２突起付ローラ１２０から信号を受けて、打抜き部３２ａ，３２ｂおよび触媒層形成部４０ａ，４０ｂを制御する。制御部７０の具体的な処理内容については、後述する。
【００２２】
次に、図２を参照して、本実施の形態の蓄膜部について詳細に説明する。
【００２３】
図２は、本実施の形態における供給側蓄膜部の概略構成を示す斜視図である。図２（Ａ）に示すとおり、本実施の形態の供給側蓄膜部２０は、固定ガイドローラ２１、移動ガイドローラ２２、および駆動部２３を有する。
【００２４】
固定ガイドローラ２１は、帯状の電解質膜の搬送方向を変更するアイドルローラである。固定ガイドローラ２１の回転軸は、隔壁８０に固定されており、下方から搬送される電解質膜に当接して、当該電解質膜を移動ガイドローラ２２に案内する。
【００２５】
移動ガイドローラ２２は、固定ガイドローラ２１に対して近接離間するアイドルローラである。移動ガイドローラ２２の回転軸は、駆動部２３の駆動ステージ２３ａに連結されている。移動ガイドローラ２２は、固定ガイドローラ２１から水平方向に搬送される電解質膜に当接して、電解質膜を固定ガイドローラ２１の下部に設けられた第２ガイドローラ２４に案内する。
【００２６】
駆動部２３は、駆動手段として、移動ガイドローラ２２を移動させるものである。駆動部２３は、移動ガイドローラ２２のローラ面を固定ガイドローラ２１のローラ面に対して近接離間させる。駆動部２３は、ボールネジ、リニアステージ、およびモータなどからなり、制御部７０からの信号を受けて移動ガイドローラ２２の移動速度を制御することができる。
【００２７】
以上のとおり、構成される本実施の形態の供給側蓄膜部２０では、移動ガイドローラ２２が固定ガイドローラ２１から離れる向きに移動することによって、ガイドローラ２１，２２間に電解質膜が余剰に取り込まれて蓄積される（図２（Ｂ）参照）。一方、移動ガイドローラ２２が固定ガイドローラ２１に向かって移動することによって、余剰に取り込んだ電解質膜が製造ラインに送出される。本実施の形態では、移動ガイドローラ２２の移動速度が制御され、製造ラインにおける電解質膜の搬送速度に同期して供給側蓄膜部２０から電解質膜が送出される。以下、図３〜図８を参照しつつ、本実施の形態のＭＥＡ製造方法について詳細に説明する。
【００２８】
図３は、本実施の形態のＭＥＡ製造装置における基本的な処理を示すフローチャートである。本実施の形態のＭＥＡ製造処理では、製造されるＭＥＡの品質が維持されるように、製造ラインを搬送される電解質膜の搬送速度が一定速度Ｖに維持される。また、ガスケット形成部３０ａ，３０ｂおよび触媒層形成部４０ａ，４０ｂは、製造ラインを搬送される電解質膜とは独立的に制御され、電解質膜にガスケットおよび電極触媒層を形成する。
【００２９】
図３に示すとおり、本実施の形態におけるＭＥＡ製造処理では、まず、ＭＥＡ製造ラインの稼動が開始される（ステップＳ１０１）。具体的には、ＭＥＡ製造ラインに設けられる種々の機器が稼動されることにより、電解質膜の搬送、すなわち、ＭＥＡの製造が開始される。
【００３０】
次に、ＭＥＡ製造ラインの温度および湿度が調整される（ステップＳ１０２）。本実施の形態では、電解質膜の品質を維持するために、温度および湿度調整手段である空調機９０によって製造ラインの温度および湿度が維持される。ステップＳ１０２に示す温度・湿度調整処理については後述する。
【００３１】
次に、製造ラインを搬送される電解質膜の張力および搬送速度が制御される（ステップＳ１０３）。本実施の形態では、電解質膜に形成される電極触媒層の品質（形状精度を含む）を維持することができるように、製造ラインの第１〜第３ポイントに設けられる張力検出器３７および速度検出器３８が検出する信号に基づいて、電解質膜の張力および搬送速度が維持される。ステップＳ１０３に示す張力・速度調整処理については後述する。
【００３２】
次に、第１供給ロール１１ａに巻回されている電解質膜の残量が許容値未満か否かが判断される（ステップＳ１０４）。本実施の形態では、制御部７０が、まず、予め第１供給ロール１１ａに巻回されていた電解質膜の長さと、速度検出器３８ａの速度情報に基づいて算出される電解質膜の長さとの差分により電解質膜の残量を算出する。そして、算出された電解質膜の残量を、予め設定されている許容値と比較する。なお、ここで設定される許容値は、供給側蓄膜部２０に十分な電解質膜が取り込まれるだけの長さである。電解質膜の残量が許容値以上の場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、電解質膜の供給源を第１供給ロール１１ａから第２供給ロール１１ｂに切り替える必要はないと判断され、ステップＳ１０６以下の処理に移行する。
【００３３】
一方、電解質膜の残量が許容値未満の場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、電解質膜の供給源を第１供給ロール１１ａから第２供給ロール１１ｂに切り替える必要があると判断され、供給ロール切替処理に移行する（ステップＳ１０５）。本実施の形態では、まず、供給側蓄膜部２０の移動ガイドローラ２２が固定ガイドローラ２１と離れる向きに移動することによって、電解質膜供給部１０から搬送される電解質膜を余剰に取り込む。そして、移動ガイドローラ２２が固定ガイドローラ２１に向かって移動しつつ、余剰に取り込んだ電解質膜を製造ラインに速度Ｖで送出する。供給側蓄膜部２０が電解質膜供給部１０に代わって速度Ｖで電解質膜を製造ラインに送出している間に、第１供給ロール１１ａの電解質膜の終端部に第２供給ロール１１ｂの電解質膜が接続されて、供給ロール１１が切り替えられる。ステップＳ１０５に示す供給ロール切替処理については後述する。
【００３４】
次に、第１回収ロール６１ａに巻取られた電解質膜の回収量が許容値以上か否かが判断される（ステップＳ１０６）。本実施の形態では、制御部７０が、まず、速度検出器３８ｃの速度情報に基づいて、第１回収ロール６１ａに巻き取られた電解質膜の長さを算出する。そして、算出された電解質膜の長さを、予め設定されている許容値と比較する。第１回収ロール６１ａに巻取られた電解質膜の回収量が許容値未満の場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）、電極触媒層が形成された電解質膜を回収している第１回収ロール６１ａを空のロールに切り替える必要はないと判断され、ステップＳ１０８以下の処理に移行する。
【００３５】
一方、第１回収ロール６１ａに巻取られた電解質膜の回収量が許容値以上の場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、第１回収ロール６１ａを空のロールに切り替える必要があると判断され、回収ロール切替処理に移行する（ステップＳ１０７）。本実施の形態では、回収側蓄膜部５０の移動ガイドローラ５２が固定ガイドローラ５１と離れる向きに移動することによって触媒層形成部４０から搬送される電解質膜を速度Ｖで取り込む。回収側蓄膜部５０が、電解質膜回収部６０に代わって速度Ｖで電解質膜を取り込んでいる間に、引取機６３を通過した電解質膜が空の回収ロールに取り付けられて、回収ロール６１が切り替えられる。ステップＳ１０７に示す回収ロール切替処理については後述する。
【００３６】
次に、必要量のＭＥＡが製造されたか否かが判断される（ステップＳ１０８）。ＭＥＡが必要量製造されていない場合（ステップＳ１０８：ＮＯ）、必要量のＭＥＡが製造されるまでステップＳ１０２以下の処理が繰り返される。一方、必要量のＭＥＡが製造された場合（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）、製造ラインの稼動が停止されて処理が終了される（ステップＳ１０９）。
【００３７】
以上のとおり、図３に示すフローチャートの処理によれば、製造ラインにおける電解質膜の搬送速度Ｖを維持しつつ、必要量のＭＥＡを連続的に製造することができる。具体的には、供給ロールの残量が僅かになった場合でも、電解質膜供給部１０に代わって供給側蓄膜部２０が電解質膜を速度Ｖで送出している間に、供給ロールを切り替えることができる。同様に、回収ロールの回収量が限界に近付いた場合でも、電解質膜回収部６０に代わって回収側蓄膜部５０が電解質膜を速度Ｖで取り込んでいる間に、回収ロールを切り替えることができる。したがって、製造ラインにおける電解質膜の搬送速度Ｖを維持しつつ、連続的にＭＥＡを製造することができる。
【００３８】
そして、このような構成のＭＥＡ製造装置によれば、製造ラインを停止することなく供給ロールおよび回収ロールを切り替えることができるため、機器の立ち下げおよび立ち上げに起因する損失が低減される。さらに、製造ラインに搬送される電解質膜の速度が一定に維持されるため、電解質膜の搬送速度の変化に起因する電解質膜の品質劣化、材料損失が抑制される。具体的には、たとえば、電解質膜の搬送速度が遅くなることに起因して、加熱プレス機４１ａ，４１ｂの下部に電解質膜が長時間滞在してしまうことにより、ＭＥＡの品質が低下してしまう現象などが防止される。また、本実施の形態とは異なり、触媒層形成部が吹き付け塗布により電極触媒層を形成する場合において、不要な部位に電極触媒層が長時間吹き付けられるなどの材料損失が防止される。以下、図４〜図８を参照して、図３のフローチャートに示す処理の詳細について説明する。
【００３９】
図４は、図３のステップＳ１０２に示す温度・湿度調整処理を説明するためのフローチャートである。上述したとおり、本実施の形態のＭＥＡ製造装置では、電解質膜の品質を維持することができるように、隔壁手段である隔壁８０によって区画される第１〜第３領域の温度および湿度が適正に維持される。
【００４０】
図４に示すとおり、本実施の形態の温度・湿度調整処理では、まず、第３領域の温度および湿度が適正か否かが判断される（ステップＳ２０１）。本実施の形態では、制御部７０が、第３領域に設けられた温度検出器および湿度検出器（不図示）から信号を受信して、第３領域の温度および湿度が適正範囲内にあるか否かを判断する。第３領域の温度および湿度が適正でない場合（ステップＳ２０１：ＮＯ）、第３空調機９０ｃによって、第３領域の温度および湿度が調整される（ステップＳ２０２）。
【００４１】
一方、第３領域の温度および湿度が適正な場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、第２領域の温度および湿度が適正か否かが判断される（ステップＳ２０３）。本実施の形態では、制御部７０が、第２領域に設けられた温度検出器および湿度検出器（不図示）から信号を受信して、第２領域の温度および湿度が適正範囲内にあるか否かを判断する。第２領域の温度および湿度が適正でない場合（ステップＳ２０３：ＮＯ）、第２空調機９０ｂによって、第２領域の温度および湿度が調整される（ステップＳ２０４）。
【００４２】
一方、第２領域の温度および湿度が適正な場合（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）、第１領域の温度および湿度が適正か否かが判断される（ステップＳ２０５）。本実施の形態では、制御部７０が、第１領域に設けられた温度検出器および湿度検出器（不図示）から信号を受信して、第１領域の温度および湿度が適正範囲内にあるか否かを判断する。第１領域の温度および湿度が適正でない場合（ステップＳ２０５：ＮＯ）、第１空調機９０ａによって、第１領域の温度および湿度が調整される（ステップＳ２０６）。一方、第１領域の温度および湿度が適正な場合（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）、処理が終了される。
【００４３】
以上のとおり、図４に示すフローチャートの処理によれば、第３領域、第２領域、および第１領域の温度および湿度が順次に独立的に調整され、適正範囲に維持される。
【００４４】
次に、図５および図６を参照しつつ、図３のフローチャートのステップＳ１０３に示す張力・速度調整処理について説明する。上述したとおり、本実施の形態のＭＥＡ製造装置では、製造されるＭＥＡの品質を維持することがでるように、製造ラインを搬送される電解質膜の張力および搬送速度が適正に維持される。
【００４５】
図５に示すとおり、本実施の形態の張力・速度調整処理では、まず、巻取機６２と引取機６３の速度差が適正か否かが判断される（ステップＳ３０１）。本実施の形態では、制御部７０が、巻取機６２および引取機６３に設けられた速度検出器（不図示）から信号を受信して、巻取機６２と引取機６３との速度差を算出する。そして、算出した速度差が適正範囲内にあるか否かを判断する。巻取機６２と引取機６３との速度差が適正な場合（ステップＳ３０１：ＹＥＳ）、ステップＳ３０８以下の処理に移行する。一方、巻取機６２と引取機６３との速度差が適正でない場合（ステップＳ３０１：ＮＯ）、巻取機６２の回転速度が適正か否かが判断される（ステップＳ３０２）。巻取機６２の回転速度が適正でない場合（ステップＳ３０２：ＮＯ）、巻取機６２の回転速度を適正に調整して（ステップＳ３０３）、ステップＳ３０１以下の処理が繰り返される。一方、巻取機６２の回転速度が適正な場合（ステップＳ３０２：ＹＥＳ）、引取機６３の引取速度が適正か否かが判断される（ステップＳ３０４）。引取機６３の引取速度が適正でない場合（ステップＳ３０４：ＮＯ）、引取機６３の引取速度を適正に調整して（ステップＳ３０５）、ステップＳ３０１以下の処理が繰り返される。一方、引取機６３の引取速度が適正な場合（ステップＳ３０４：ＹＥＳ）、保護シートの張力が適正か否かが判断される（ステップＳ３０６）。本実施の形態では、制御部７０が、保護シートの搬送経路に設けられた張力検出器３７ｈから信号を受信して、保護シートの張力が適正範囲内にあるか否かを判断する。保護シートの張力が適正でない場合（ステップＳ３０６：ＮＯ）、保護シート供給ロール３６の回転速度が制御されることにより保護シートの張力が調整され（ステップＳ３０７）、ステップＳ３０１以下の処理が繰り返される。一方、保護シートの張力が適正な場合（ステップＳ３０６：ＹＥＳ）、ステップＳ３０８以下の処理に移行する。
【００４６】
次に、第１ポイントにおける電解質膜の張力および搬送速度が適正か否かが判断される（ステップＳ３０８）。本実施の形態では、制御部７０が、電解質膜の搬送経路に設けられた張力検出器３７ｃおよび速度検出器３８ｃから信号を受信して、受信した値が適正範囲内か否かを判断する。電解質膜の張力および搬送速度が適正な場合（ステップＳ３０８：ＹＥＳ）、図６のステップＳ３１１以下の処理に移行する。一方、電解質膜の張力および搬送速度が適正でない場合（ステップＳ３０８：ＮＯ）、ガスケットの張力が適正範囲内か否かが判断される（ステップＳ３０９）。本実施の形態では、制御部７０が、ガスケットの搬送経路に設けられた張力検出器３７ｇから信号を受信して、ガスケットの張力が適正範囲内にあるか否かを判断する。ガスケットの張力が適正でない場合（ステップＳ３０９：ＮＯ）、ガスケット供給ロール３１ｂの回転速度が制御されることによりガスケットの張力が調整され（ステップＳ３１０）、ステップＳ３０８以下の処理が繰り返される。一方、ガスケットの張力が適正な場合（ステップＳ３０９：ＹＥＳ）、図６のステップＳ３１１に示す処理に移行する。
【００４７】
次に、第２ポイントにおける電解質膜の張力および搬送速度が適正か否かが判断される（ステップＳ３１１）。本実施の形態では、制御部７０が、電解質膜の搬送経路に設けられた張力検出器３７ｂおよび速度検出器３８ｂから信号を受信して、受信した値が適正範囲内か否かを判断する。電解質膜の張力および搬送速度が適正な場合（ステップＳ３１１：ＹＥＳ）、ステップＳ３１６以下の処理に移行する。一方、電解質膜の張力および搬送速度が適正でない場合（ステップＳ３１１：ＮＯ）、保護フィルムの引取速度が適正か否かが判断される（ステップＳ３１２）。本実施の形態では、制御部７０が、保護フィルムの搬送経路に設けられた引取機３５ｂから信号を受信して、保護フィルムの引取速度が適正範囲内にあるか否かを判断する。保護フィルムの引取速度が適正でない場合（ステップＳ３１２：ＮＯ）、引取機３５ｂが制御されることにより保護フィルムの引取速度が調整され（ステップＳ３１３）、ステップＳ３１１以下の処理が繰り返される。一方、保護フィルムの引取速度が適正な場合（ステップＳ３１２：ＹＥＳ）、ガスケットの張力が適正か否かが判断される（ステップＳ３１４）。本実施の形態では、制御部７０が、ガスケットの搬送経路に設けられた張力検出器３７ｅから信号を受信して、ガスケットの張力が適正範囲内にあるか否かを判断する。ガスケットの張力が適正でない場合（ステップＳ３１４：ＮＯ）、ガスケット供給ロール３１ａの回転速度が制御されることによりガスケットの張力が調整され（ステップＳ３１５）、ステップＳ３１１以下の処理が繰り返される。一方、ガスケットの張力が適正な場合（ステップＳ３１４：ＹＥＳ）、ステップＳ３１６に示す処理に移行する。
【００４８】
次に、第３ポイントにおける電解質膜の張力および搬送速度が適正か否かが判断される（ステップＳ３１６）。本実施の形態では、制御部７０が、電解質膜の搬送経路に設けられた張力検出器３７ａおよび速度検出器３８ａから信号を受信して、受信した値が適正範囲内か否かを判断する。電解質膜の張力および搬送速度が適正な場合（ステップＳ３１６：ＹＥＳ）、処理が終了される。一方、電解質膜の張力および搬送速度が適正でない場合（ステップＳ３１６：ＮＯ）、保護フィルムの引取速度が適正か否かが判断される（ステップＳ３１７）。本実施の形態では、制御部７０が、保護フィルムの搬送経路に設けられた引取機３５ａから信号を受信して、保護フィルムの引取速度が適正範囲内にあるか否かを判断する。保護フィルムの引取速度が適正でない場合（ステップＳ３１７：ＮＯ）、引取機３５ａが制御されることにより保護フィルムの引取速度が調整され（ステップＳ３１８）、ステップＳ３１６以下の処理が繰り返される。一方、保護フィルムの引取速度が適正な場合（ステップＳ３１７：ＹＥＳ）、送出機１３の送出速度が適正か否かが判断される（ステップＳ３１９）。本実施の形態では、制御部７０が、送出機１３に設けられた速度検出器（不図示）から信号を受信して、送出機１３の送出速度が適正範囲内にあるか否かを判断する。送出機１３の送出速度が適正でない場合（ステップＳ３１９：ＮＯ）、送出機１３の送出速度が調整され（ステップＳ３２０）、ステップＳ３１６以下の処理が繰り返される。一方、送出機１３の送出速度が適正な場合（ステップＳ３１９：ＹＥＳ）、処理が終了される。
【００４９】
以上のとおり、図５および図６に示すフローチャートの処理によれば、製造ラインを搬送される電解質膜の張力および搬送速度が調整され、適正範囲に維持される。その結果、製造されるＭＥＡの品質が維持される。
【００５０】
次に、図７を参照しつつ、本実施の形態における供給ロール切替処理について説明する。
【００５１】
図７は、図３のフローチャートのステップＳ１０５に示す供給ロール切替処理を説明するためのフローチャートである。本実施の形態の供給ロール切替処理では、まず、供給側蓄膜部２０が電解質膜供給部１０から搬送される電解質膜を余剰に取り込む。そして、供給側蓄膜部２０が製造ラインにおける電解質膜の搬送速度Ｖに同期して余剰に取り込んだ電解質膜を製造ラインに送出している間に、作業者が供給ロール１１を切り替える。なお、本実施の形態の供給ロール切替処理では、移動ガイドローラ２２は、固定ガイドローラ２１の近傍側に予め位置している。
【００５２】
図７に示すとおり、本実施の形態の供給ロール切替処理では、まず、第１および第２領域の圧力が増加される（ステップＳ４０１）。本実施の形態では、空調機９０ａ，９０ｂから流入される空気（あるいは、窒素ガス）の流入量が増加することによって、第１および第２領域の圧力が外部の圧力よりも大きくなる。
【００５３】
次に、移動ガイドローラ２２が移動を開始する（ステップＳ４０２）。本実施の形態では、制御部７０が駆動部２３を制御することにより、移動ガイドローラ２２が固定ガイドローラ２１から離れる向きに移動を開始する。移動ガイドローラ２２は、たとえば、製造ラインにおける電解質膜の搬送速度Ｖの半分の速度０．５Ｖで移動する。
【００５４】
そして、移動ガイドローラ２２の移動開始にともなって、電解質膜の供給速度が増加する（ステップＳ４０３）。本実施の形態では、移動ガイドローラ２２の移動開始と同時に、送出機１３の送出速度が増加することにより、電解質膜の供給速度が増加する。送出機１３は、移動ガイドローラ２２の移動速度の２倍に該当する速度Ｖと電解質膜の搬送速度Ｖとの和に該当する送出速度２Ｖで電解質膜を送出する。
【００５５】
以上のとおり、ステップＳ４０２〜Ｓ４０３に示す処理によれば、移動ガイドローラ２２が固定ガイドローラ２１から離れる向きに移動することによって、移動ガイドローラ２２と固定ガイドローラ２１との間に電解質膜が余剰に取り込まれる。このとき、移動ガイドローラ２２の移動速度の２倍の速度Ｖと、製造ラインにおける電解質膜の搬送速度Ｖとの和に該当する送出速度２Ｖで、送出機１３は電解質膜を送出する。したがって、移動ガイドローラ２２が電解質膜を余剰に取り込んでいる間も、ガスケット形成部３０および触媒層形成部４０などが設けられた製造ラインを搬送される電解質膜の搬送速度Ｖは維持される。本実施の形態では、移動ガイドローラ２２が駆動部２３の遠方側の端部まで移動することにより、移動ガイドローラ２２と固定ガイドローラ２１との間隔の２倍の長さに相当する電解質膜が供給側蓄膜部２０に取り込まれる。
【００５６】
次に、移動ガイドローラ２２の移動方向が逆転される（ステップＳ４０４）。本実施の形態では、駆動部２３の遠方側の端部まで速度０．５Ｖで移動した移動ガイドローラ２２が、固定ガイドローラ２１に向かって速度０．５Ｖで移動するように制御される。
【００５７】
そして、移動ガイドローラ２２の移動方向の逆転にともなって、電解質膜供給部１０からの電解質膜の供給が停止される（ステップＳ４０５）。本実施の形態では、移動ガイドローラ２２の移動方向が逆転すると同時に、送出機１３が停止して電解質膜の送出を停止する。このとき、第１供給ロール１１ａの回転は、支持軸１２ａに設けられたブレーキ機構（不図示）によって停止される。
【００５８】
以上のとおり、ステップＳ４０４〜Ｓ４０５に示す処理によれば、移動ガイドローラ２２が固定ガイドローラ２１に向かって速度０．５Ｖで移動すると同時に、送出機１３が電解質膜の送出を停止することによって、移動ガイドローラ２２と固定ガイドローラ２１との間に取り込まれた電解質膜が、速度Ｖで製造ラインに送出される。したがって、製造ラインにおける電解質膜の搬送速度Ｖを維持しつつ、電解質膜供給部１０が停止される。
【００５９】
次に、供給ロール１１を切り替えるために、第１領域が開放される（ステップＳ４０６）。本実施の形態では、たとえば、作業者が隔壁８０に設けられた扉８１（不図示）を開放することにより、第１領域が外部と連通される。このとき、ステップＳ４０１に示す処理で、第１領域および第２領域の圧力が外部の圧力よりも大きくなるように増加されていたため、第１領域の開放部を通じて、外気が第２領域まで流入することが防止される。
【００６０】
次に、第１供給ロール１１ａの電解質膜に、第２供給ロール１１ｂの電解質膜が接続される（ステップＳ４０７）。本実施の形態では、作業者が、第１供給ロール１１ａに巻回されている電解質膜を全て引き出し、第１供給ロール１１ａに巻回されていた電解質膜の終端部と、第２供給ロール１１ｂに巻回されている電解質膜の始端部とを接続する。
【００６１】
このとき、第１供給ロール１１ａに巻回されていた電解質膜の終端部は、電解質膜の送り方向に対して４５度傾斜するように形成されている。また、第２供給ロール１１ｂから展開される電解質膜の始端部も傾斜角度が、第１供給ロール１１ａの電解質膜の終端部の傾斜角と補角の関係を有するように傾斜している。互いに対向するように傾斜した電解質膜は、複数の接続部材を通じて接続される。なお、電解質膜を接続する時間にかけられる作業時間は、供給側蓄膜部２０に取り込まれる電解質膜の長さと電解質膜の搬送速度とによって決定される。電解質膜の接続部についての詳細な説明は後述する。
【００６２】
次に、第１供給ロール１１ａが入れ替えられる（ステップＳ４０８）。本実施の形態では、空になった第１供給ロール１１ａが支持軸１２ａから取り外され、新たな供給ロールが支持軸１２ａに取り付けられる。
【００６３】
次に、第１領域が閉鎖される（ステップＳ４０９）。本実施の形態では、扉８１が閉じられることによって第１領域が閉鎖され、第１領域の雰囲気が第２領域の雰囲気と同じになる。
【００６４】
以上のとおり、ステップＳ４０６〜Ｓ４０９に示す処理によれば、電解質膜供給部１０に代わって供給側蓄膜部２０が電解質膜を供給している間を利用して、供給ロールが切り替えられる。本実施の形態は、第１供給ロール１１ａから送出されている電解質膜の終端部に、第２供給ロール１１ｂから展開される電解質膜の始端部が接続されることにより、第２供給ロール１１ｂからの電解質膜の供給が可能となる。
【００６５】
次に、移動ガイドローラ２２の移動が停止する（ステップＳ４１０）。本実施の形態では、駆動部２３の固定ガイドローラ２１近傍側の端部に移動ガイドローラ２２が到達して停止する。
【００６６】
そして、移動ガイドローラ２２の停止にともなって、電解質膜供給部１０からの電解質膜の供給が開始される（ステップＳ４１１）。本実施の形態では、移動ガイドローラ２２の停止と同時に、送出機１３が電解質膜の送出を送出速度Ｖで再開する。その結果、第２供給ロール１１ｂから電解質膜が供給される。
【００６７】
以上のとおり、図７に示すスローチャートの処理によれば、第１供給ロール１１ａの残量が許容値未満になった場合、移動ガイドローラ２２が固定ガイドローラ２１と離れる向きに移動することにより電解質膜供給部１０から搬送される電解質膜を余剰に取り込む。次に、移動ガイドローラ２２が固定ガイドローラ２１に向かって電解質膜の搬送速度の半分の移動速度で移動することによって、速度Ｖで製造ラインに電解質膜を送出する。そして、電解質膜供給部１０の代わりに供給側蓄膜部２０から電解質膜が送出されている間に、第１供給ロール１１ａの電解質膜の端部に第２供給ロール１１ｂの電解質膜の端部が接続されて供給ロール１１が切り替えられる。その結果、製造ラインを搬送される電解質膜の搬送速度Ｖが維持されつつ連続的にＭＥＡが製造される。
【００６８】
次に、図８を参照しつつ、本実施の形態における回収ロール切替処理について説明する。
【００６９】
図８は、図３のフローチャートのステップＳ１０７に示す回収ロール切替処理を説明するためのフローチャートである。本実施の形態の回収ロール切替処理では、回収側蓄膜部５０が、製造ラインにおける電解質膜の搬送速度に同期して電解質膜を取り込んでいる間に、作業者が回収ロールを切り替える。なお、本実施の形態の回収ロール切替処理では、移動ガイドローラ５２は、固定ガイドローラ５１の近傍側に予め位置している。
【００７０】
図８に示すとおり、本実施の形態の回収ロール切替処理では、まず、第２および第３領域の圧力が増加される（ステップＳ５０１）。本実施の形態では、空調機９０ｂ，９０ｃから流入される空気（あるいは、窒素ガス）の流入量が増加することによって、第２および第３領域の圧力が外部の圧力よりも大きくなる。
【００７１】
次に、移動ガイドローラ５２が移動を開始する（ステップＳ５０２）。本実施の形態では、制御部７０が駆動部５３を制御することにより、移動ガイドローラ５２が固定ガイドローラ５１から離れる向きに移動を開始する。移動ガイドローラ５２は、たとえば、製造ラインにおける電解質膜の搬送速度Ｖの半分の速度０．５Ｖで移動する。
【００７２】
そして、移動ガイドローラ５２の移動開始にともなって、電解質膜の回収が停止される（ステップＳ５０３）。本実施の形態では、移動ガイドローラ５２の移動開始と同時に、引取機６３および巻取機６２が停止されることにより、電解質膜の巻取り回収が停止される。
【００７３】
以上のとおり、ステップＳ５０２〜Ｓ５０３に示す処理によれば、移動ガイドローラ５２が固定ガイドローラ５１から離れる向きに移動すると同時に、引取機６３および巻取機６２が停止する。その結果、移動ガイドローラ５２と固定ガイドローラ５１との間に、触媒層形成部４０から搬送される電解質膜が速度Ｖで余剰に取り込まれる。
【００７４】
次に、回収ロール６１を切り替えるために、第３領域が開放される（ステップＳ５０４）。本実施の形態では、たとえば、作業者が隔壁８０に設けられた扉８２（不図示）を開放することにより、第３領域が外部と連通される。このとき、ステップＳ５０１に示す処理で、第２領域および第３領域の圧力が外部の圧力よりも大きくなるように増加されていたため、第３領域の開放部を通じて、外気が第２領域まで流入することが防止される。
【００７５】
次に、第１回収ロール６１ａに巻き取られている電解質膜が切断される（ステップＳ５０５）。本実施の形態では、作業者が、第１回収ロール６１ａに巻き取られている回収されている電解質膜を、第１回収ロール６１ａと引取機６３との間で切断する。
【００７６】
そして、切断された電解質膜が第２回収ロール６１ｂに固定される（ステップＳ５０６）。本実施の形態では、空の状態である第２回収ロール６１ｂの中空軸に電解質膜の端部が連結される。
【００７７】
次に、第１回収ロール６１ａが入れ替えられる（ステップＳ５０７）。本実施の形態では、巻回している電解質膜の回収量が許容量以上になった第１回収ロール６１ａが巻取機６２ａから取り外され、新たな空の回収ロールが巻取機６２ａに取り付けられる。
【００７８】
次に、第３領域が閉鎖される（ステップＳ５０８）。本実施の形態では、扉８２が閉じられることによって第３領域が閉鎖され、第３領域の雰囲気が第２領域の雰囲気と同じになる。
【００７９】
以上のとおり、ステップＳ５０４〜Ｓ５０８に示す処理によれば、電解質膜回収部６０に代わって回収側蓄膜部５０が電解質膜を回収している間を利用して、回収ロールが切り替えられる。本実施の形態では、第１回収ロール６１ａに巻き取られている電解質膜が切断され、第２回収ロール６１ｂの中空軸に固定されることにより、第２回収ロール６１ｂによる電解質膜の回収が可能となる。
【００８０】
次に、移動ガイドローラ５２の移動方向が逆転される（ステップＳ５０９）。本実施の形態では、駆動部５３の遠方側の端部まで速度０．５Ｖで移動した移動ガイドローラ５２が、固定ガイドローラ５１に向かって速度０．５Ｖで移動するように制御される。
【００８１】
そして、移動ガイドローラ５２の移動方向の逆転にともなって、電解質膜の回収が開始される（ステップＳ５１０）。本実施の形態では、移動ガイドローラ５２の移動方向が逆転すると同時に、引取機６３および巻取機６２ｂが稼動して、電解質膜の回収を開始する。引取機６３および巻取機６２ｂは、移動ガイドローラ５２の移動速度の２倍に該当する速度Ｖと電解質膜の搬送速度Ｖとの和に該当する速度２Ｖで、電解質膜の回収を開始する。
【００８２】
以上のとおり、ステップＳ５０９〜Ｓ５１０に示す処理によれば、移動ガイドローラ５２の移動方向が逆転すると同時に、引取機６３および巻取機６２ｂが稼動されることによって、ガイドローラ５１，５２間に蓄積された電解質膜が回収される。このとき、移動ガイドローラ５２の移動速度の２倍に該当する速度Ｖと電解質膜の搬送速度Ｖとの和に該当する速度２Ｖで巻取機６２ｂが電解質膜を巻き取ることにより、触媒層形成部４０から搬送される電解質膜の搬送速度Ｖは維持される。
【００８３】
次に、移動ガイドローラ５２の移動が停止する（ステップＳ５１１）。本実施の形態では、駆動部５３の固定ガイドローラ５１近傍側の端部に移動ガイドローラ５２が到達して停止する。
【００８４】
そして、移動ガイドローラ５２の停止にともなって、電解質膜の回収速度が減少され（ステップＳ５１２）、処理が終了される。本実施の形態では、移動ガイドローラ５２の停止と同時に、引取機６３および巻取機６２ｂの速度２Ｖが、製造ラインにおける電解質膜の搬送速度Ｖと同じになるまで減速される。
【００８５】
以上のとおり、図８に示すフローチャートの処理によれば、第１回収ロール６１ａの回収量が許容値以上になった場合、移動ガイドローラ５２が固定ガイドローラ５１と離れる向きに搬送速度の半分の速度で移動することによって電解質膜を取り込む。そして、電解質膜回収部６０に代わり回収側蓄膜部５０が電解質膜を回収している間に、第２回収ロール６１ｂの中空軸に触媒層形成部４０から搬送される電解質膜の端部が連結される。その結果、製造ラインを搬送される電解質膜の搬送速度Ｖが維持されつつ連続的にＭＥＡが製造される。
【００８６】
次に、図９を参照して、電解質膜供給部１０における電解質膜の接続方法について説明する。
【００８７】
図９は、本実施の形態における帯状の電解質膜の接続部を説明するための図である。図９（Ａ）に示すとおり、本実施の形態の供給ロール１１に巻回されている電解質膜の始端部５１０ｂおよび終端部５１０ａは、傾斜角が互いに補角の関係を有するように送り方向に対して傾斜している。第１供給ロール１１ａの電解質膜と第２供給ロール１１ｂの電解質膜とは、図９（Ｂ）に示すとおり、第１供給ロール１１ａの終端部５１０ａが第２供給ロールの始端部５１０ｂと対向した状態で接着性を有する接続部材５１４によって接続される。
【００８８】
図９（ｃ）は、図９（Ｂ）のI−I線に沿った断面図である。上述したとおり、本実施の形態の電解質膜５１１の両面は、第１および第２の保護フィルム５１２，５１３によって覆われている。本実施の形態における電解質膜の接続部は、接続部材５１４ａ、第２の保護フィルム５１２、接続部材５１４ｂ、電解質膜５１１、第１の保護フィルム５１３、および接続部材５１４ｃが順次に積層されてなる。
【００８９】
このような構成にすると、たとえば、電解質膜の継ぎ目が送り方向に対して傾斜しているため、たとえば、電解質膜の送り方向を変更するガイドローラ１５のローラ面に継ぎ目全体が同時に接触することが回避される。したがって、水平方向に搬送される電解質膜がガイドローラ１５を通過して上方に搬送される場合であっても、ガイドローラ１５による曲げに起因して発生する局所な応力によって電解質膜の接続部が引張破断することが防止される。
【００９０】
なお、上述した実施の形態では、供給ロール１１に巻回されている電解質膜の端部が送り方向に対して傾斜するように予め形成されている。しかしながら、供給ロール１１に巻回されている電解質膜の端部は予め傾斜してなくともよく、供給ロール切替時に電解質膜の端部を斜めに切断することにより、送り方向に対して傾斜した端部を形成してもよい。
【００９１】
以上のとおり、説明された本実施の形態は、以下の効果を奏する。
【００９２】
（ａ）本実施の形態のＭＥＡ製造装置は、電解質膜供給部と、触媒層形成部と、供給側蓄膜部と、を有する。電解質膜供給部は、帯状の電解質膜を供給ロールから取り出して搬送する。触媒層形成部は、電解質膜供給部から搬送された電解質膜に電極触媒層を形成する。供給側蓄膜部は、電解質膜供給部と触媒層形成部との間に設けられ、電解質膜供給部から搬送される電解質膜を余剰に取り込み、触媒層形成部における電解質膜の搬送速度に同期して余剰に取り込んだ電解質膜を触媒層形成部に送出する。したがって、触媒層形成部における電解質膜の搬送速度に同期して余剰に取り込まれた電解質膜が触媒層形成部に送出されている間に、供給ロールを切り替えることができる。その結果、製造ラインにおける電解質膜の搬送速度を維持しつつ連続的にＭＥＡを製造することができる。より具体的には、製造ラインにおける電解質膜の搬送速度が維持されるため、製造ラインの停止または減速にともなう触媒層形成部の調整に起因する損失の発生が防止される。また、電解質膜の搬送速度の変動に起因するＭＥＡの品質劣化が防止され、品質劣化により廃棄されるＭＥＡの数が減少する。
【００９３】
（ｂ）本実施の形態のＭＥＡ製造装置は、供給側蓄膜部と触媒層形成部との間に設けられ、電解質膜にガスケットを形成するガスケット形成部をさらに有する。したがって、製造ラインの停止または減速にともなうガスケット形成部の調整に起因する損失の発生が防止される。
【００９４】
（ｃ）本実施の形態のＭＥＡ製造装置は、電解質膜回収部と、回収側蓄膜部と、をさらに有する。電解質膜回収部は、触媒層形成部によって電極触媒層が形成された電解質膜を巻取り回収する。回収側蓄膜部は、触媒層形成部と電解質膜回収部との間に設けられ、触媒層形成部から搬送される電解質膜を、触媒層形成部における電解質膜の搬送速度に同期して余剰に取り込む。したがって、製造ラインにおける電解質膜の搬送速度に同期して回収側蓄膜部が電解質膜を取り込んでいる間に回収ロールが切り替えられるため、製造ラインにおける電解質膜の搬送速度を維持しつつ連続的にＭＥＡを製造することができる。
【００９５】
（ｄ）本実施の形態のＭＥＡ製造装置は、電解質膜供給部が設けられている第１領域と、供給側蓄膜部および触媒層形成部が設けられている第２領域と、電解質膜回収部が設けられている第３領域とを区画する隔壁をさらに有する。したがって、電解質膜供給部、電解質膜回収部、および触媒層形成部といった小さな管理単位で雰囲気を管理することができる。
【００９６】
（ｅ）本実施の形態のＭＥＡ製造装置は、第１〜第３領域の温度および湿度をそれぞれ調整する第１〜第３空調機をさらに有する。したがって、第１領域および第３領域とは独立に、第２領域の温度および湿度が維持され、第１領域および第３領域の開放時であっても、製造ラインを搬送される電解質膜の膨潤および収縮が抑制される。その結果、製造されるＭＥＡの品質劣化が抑制される。また、供給ロールおよび回収ロールの入れ替え後に、第１領域および第３領域の雰囲気を短時間で、かつ、少ない調整量で第２領域と同じにすることができる。
【００９７】
（ｆ）電解質膜供給部は、第１の電解質膜が取り出される第１供給ロールと、第１の電解質膜の端部に接続される第２の電解質膜が取り出される第２供給ロールと、を有する。また、相互に接続される第１の電解質膜の端部および第２の電解質膜の端部は、傾斜角が互いに補角をなすように送り方向に対してそれぞれ傾斜している。したがって、電解質膜に張力が加わった状態で、ガイドローラに沿って膜厚方向に向きを変える場合であっても、継ぎ目全体に力が同時に作用することが防止される。その結果、電解質膜の接続部が引張破断することが防止される。
【００９８】
（ｇ）第１の電解質膜の端部の傾斜角は４５度である。したがって、電解質膜の送り方向に対する強度と送り方向に垂直な方向に対する強度とのバランスが確保される。
【００９９】
（ｈ）供給ロールに巻回されている帯状の電解質膜の始端部および終端部は、傾斜角が互いに補角をなすように、送り方向に対してそれぞれ傾斜している。したがって、電解質膜に張力が加わった状態で、ガイドローラに沿って膜厚方向に向きを変える場合であっても、継ぎ目全体に力が同時に作用することが防止される。その結果、電解質膜の接続部が引張破断することが防止される。また、供給ロールの切り替え時に、電解質膜の端部を切断して形状を整える処理が省略される。さらに、切除による無駄の発生も抑制される。
【０１００】
（ｉ）帯状の電解質膜の始端部の傾斜角は４５度である。したがって、電解質膜の送り方向に対する強度と送り方向に垂直な方向に対する強度とのバランスが確保される。
【０１０１】
（ｊ）本実施の形態のＭＥＡ製造方法は、蓄膜段階と、送出段階と、を有する。蓄膜段階は、供給ロールから取り出されて搬送される帯状の電解質膜を余剰に取り込む。送出段階は、電解質膜に電極触媒層を形成する触媒層形成部における電解質膜の搬送速度に同期して、余剰に取り込んだ電解質膜を触媒層形成部に送出する。したがって、触媒層形成部における電解質膜の搬送速度に同期して余剰に取り込まれた電解質膜が触媒層形成部に送出されている間に、供給ロールを切り替えることができる。その結果、製造ラインにおける電解質膜の搬送速度を維持しつつ連続的にＭＥＡを製造することができる。
【０１０２】
なお、上述した実施の形態では、帯状の電解質膜にガスケットおよび電極触媒層を順次に形成した。しかしながら、電極触媒層の上部にガス拡散層がさらに形成されてもよい。この場合、ガスケット、電極触媒層、およびガス拡散層が形成された電解質膜が、回収ロールに巻き取り回収される。
【０１０３】
（第２の実施の形態）
次に、図１０を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【０１０４】
第２の実施の形態は、電解質膜を巻き取り回収することなく、複数のＭＥＡに分離して回収する実施の形態である。
【０１０５】
図１０に示すとおり、本実施の形態のＭＥＡ製造装置は、電解質膜供給部１０、供給側蓄膜部２０、ガスケット形成部３０、触媒層形成部４０、電解質膜回収部６０、制御部７０、およびガス拡散層形成部２００を備える。なお、電極触媒層が形成された電解質膜の上部にガス拡散層を形成する点、および、電解質膜回収部６０がＭＥＡを分離して回収している点を除いては、本実施の形態の構成は、第１の実施の形態における構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【０１０６】
ガス拡散層形成部２００は、電極触媒層が形成された電解質膜の上部にガス拡散層を形成する。ガス拡散層形成部２００は、電解質膜の上面および下面にガス拡散層を形成する第１および第２のガス拡散層形成部２００ａ，２００ｂを有する。ガス拡散層が形成された電解質膜は、キャリアシール供給ロール２１０ａ，２1０ｂからキャリアシールが供給されて接合される。キャリアシール供給ロール２１０ａ，２1０ｂから搬送されるキャリアシールは、補助ガイドローラ３９ｆ，３９ｇによって水平方向に向きを変えつつ電解質膜に接合される。
【０１０７】
電解質膜回収部６０は、ガス拡散層およびキャリアシールが設けられた電解質膜を所定の間隔で切断する切断機６８を有する。電解質膜回収部６０に搬送された電解質膜は、切断機６８によって切断され、電解質膜回収部６０の底部に収容される。本実施の形態の切断機６８は、第１突起付ローラ１１０によって位置検出用孔が設けられ電解質膜の側部を除去する側部切断手段を兼ねる。このような構成にすると、別工程で電解質膜を切断する処理が省略される。また、回収側蓄膜部が省略されるため、ＭＥＡ製造装置の構成および制御が簡素化される。
【０１０８】
以上のとおり、説明された本実施の形態は、第１の実施の形態における効果に加えて、以下の効果を奏する。
【０１０９】
（ｋ）本実施の形態のＭＥＡ製造装置は、電解質膜を所定の間隔で切断する切断機を有する。したがって、別工程で電解質膜を切断する処理が省略される。また、回収側蓄膜部が省略されるため、ＭＥＡ製造装置の構成および制御が簡素化される。
【０１１０】
（第３の実施の形態）
次に、図１１を参照して、本発明の第３の実施の形態について説明する。
【０１１１】
第３の実施の形態は、製造ラインにおいてガスケットおよび電極触媒層が形成される電解質膜が鉛直方向上向きに搬送される実施の形態である。
【０１１２】
図１１に示すとおり、本実施の形態におけるＭＥＡ製造装置は、電解質膜供給部１０、供給側蓄膜部２０、ガスケット形成部３０、触媒層形成部４０、回収側蓄膜部５０、電解質膜回収部６０、および制御部７０を備える。なお、電解質膜が鉛直方向上向きに搬送される点を除いては、本実施の形態の構成は、第１の実施の形態における構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【０１１３】
供給側蓄膜部２０の移動ガイドローラ２２は、上方に移動することによって電解質膜供給部１０から搬送される電解質膜を取り込み、下方に移動することによって取り込んだ電解質膜を製造ラインに送出する。また、回収側蓄膜部５０の移動ガイドローラ５１は、下方に移動することによって触媒層形成部４０から搬送される電解質膜を取り込み、上方に移動することによって取り込んだ電解質膜を電解質膜回収部６０に送出する。
【０１１４】
このような構成にすると、電解質膜が重力によって下方に引っ張られるため、ガスケット形成部３０および触媒層形成部４０が設けられた製造ラインを搬送される電解質膜の撓みが防止される。その結果、電解質膜の撓みに起因する電極触媒層などの形状精度および位置精度の劣化が防止される。
【０１１５】
以上のとおり、説明された本実施の形態は、第１および第２の実施の形態における効果に加えて、以下の効果を奏する。
【０１１６】
（ｌ）本実施の形態のＭＥＡ製造装置は、鉛直方向上向きに搬送される電解質膜の搬送経路を有する。したがって、電解質膜の撓みに起因する電極触媒層の形状精度および位置精度の劣化が防止される。
【０１１７】
（第４の実施の形態）
次に、図１２を参照して、本発明の第４の実施の形態について説明する。
【０１１８】
第４の実施の形態は、供給側蓄膜部２０に固定ガイドローラおよび移動ガイドローラが各々複数設けられる実施の形態である。
【０１１９】
図１２に示すとおり、本実施の形態における供給側蓄膜部２０は、第１および第２の固定ガイドローラ２１ａ，２１ｂ、第１および第２の移動ガイドローラ２２ａ，２２ｂ、ならびに駆動部２３を有する。
【０１２０】
第１および第２の固定ガイドローラ２１ａ，２１ｂは、同一の回転軸に設けられ、互いに独立して回転することができるアイドルローラである。第１および第２の移動ガイドローラ２２ａ，２２ｂは、駆動部２３の駆動ステージ２３ａに連結される同一の回転軸に設けられ、互いに独立して回転することができるアイドルローラである。駆動部２３は、第１および第２の移動ガイドローラ２２ａ，２２ｂを、第１および第２の固定ガイドローラ２１ａ，２１ｂに対して近接離間するように移動させる。
【０１２１】
このように構成される供給側蓄膜部２０では、電解質膜は、第１の固定ガイドローラ２１ａ、第１の移動ガイドローラ２２ａ、第２の固定ガイドローラ２１ｂ、第２の移動ガイドローラ２２ｂ、および第２ガイドローラ２４を順次に通過して下方に搬送される。第１および第２の移動ガイドローラ２２ａ，２２ｂが、第１および第２の固定ガイドローラ２１ａ，２１ｂから離れる向きに移動することによって、ガイドローラ２１，２２間に電解質膜が余剰に取り込まれる。
【０１２２】
そして、このような構成にすると、より長い電解質膜を供給側蓄膜部２０が余剰に取り込むことができる。その結果、供給ロールを切り替えるための作業時間がより長く確保される。
【０１２３】
以上のとおり、説明された本実施の形態は、第１〜第３の実施の形態における効果に加えて、以下の効果を奏する。
【０１２４】
（ｍ）本実施の形態の供給側蓄膜部は、複数の固定ガイドローラおよび複数の移動ガイドローラを有する。したがって、より長い電解質膜を余剰に取り込むことができる。その結果、供給ロールを切り替えるための作業時間がより長く確保される。
【０１２５】
以上のとおり、第１〜第４の実施の形態において、本発明のＭＥＡ製造装置およびＭＥＡ製造方法を説明した。しかしながら、本発明は、その技術思想の範囲内において当業者が適宜に追加、変形、および省略することができることはいうまでもない。
【０１２６】
たとえば、上述した実施の形態では、供給側蓄膜部の移動ガイドローラの移動速度に応じて、電解質膜を送出する送出機の送出速度が制御された。しかしながら、電解質膜を送出する送出機は省略されることができる。この場合、供給ロールの回転時の摩擦抵抗を小さくすることにより、引取機によって電解質膜に作用される力により自動的に電解質膜の送出速度が調整される。
【０１２７】
また、上述した実施の形態では、接続部の強度を確保するために、送り方向に対して傾斜した端部を有する電解質膜同士を接続した。しかしながら、図１３に示すとおり、一方の電解質膜の端部が他方の電解質膜の端部と重畳するように接続して、接続部の強度を確保することもできる。
【０１２８】
また、上述した実施の形態では、供給側蓄膜部と触媒層形成部との間にガスケット形成部が設けられた。しかしながら、ガスケット形成部は、触媒層形成部の後流側に設けられてもよい。
【０１２９】
また、上述した実施の形態では、サブガスケットおよびキャリアシールを帯状で供給しているが、樹脂の射出成形であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるＭＥＡ製造装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示すＭＥＡ製造装置における供給側蓄膜部の概略構成を示す斜視図である。
【図３】図１に示すＭＥＡ製造装置における基本的な処理を示すフローチャートである。
【図４】図３のステップＳ１０２に示す温度・湿度調整処理を説明するためのフローチャートである。
【図５】図３のステップＳ１０３に示す張力・速度調整処理を説明するためのフローチャートである。
【図６】図５に後続するフローチャートである。
【図７】図３のステップＳ１０５に示す供給ロール切替処理を説明するためのフローチャートである。
【図８】図３のステップＳ１０７に示す回収ロール切替処理を説明するためのフローチャートである。
【図９】図１に示すＭＥＡ製造装置における帯状の電解質膜の接続部を説明するための図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態におけるＭＥＡ製造装置の概略構成を示す図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態におけるＭＥＡ製造装置の概略構成を示す図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態におけるＭＥＡ製造装置の供給側蓄膜部を示す斜視図である。
【図１３】図９に示す帯状の電解質膜の接続部の変形例を説明するための斜視図である。
【符号の説明】
【０１３１】
１０    電解質膜供給部（電解質膜供給手段）、
１１    供給ロール（原反ロール）、
２０    供給側蓄膜部（蓄膜手段）、
３０    ガスケット形成部（ガスケット形成手段）、
４０    触媒層形成部（触媒層形成手段）、
５０    回収側蓄膜部（回収側蓄膜手段）、
６０    電解質膜回収部（電解質膜回収手段）、
７０    制御部、
８０    隔壁（隔壁手段）、
９０    空調機（温度調整手段、湿度調整手段）、
５１０    電解質膜の端部。
【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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