(57)【要約】  本発明は、膜電極接合体（ＭＥＡ）の全範囲を迅速に検査し、微小な内部異物および微小な内部欠陥を検出するための連続非破壊検査方法と検査装置を提供する。  本発明の膜電極接合体の連続非破壊検査方法は、Ｘ線撮像部と、前記のＸ線撮像部に対向して配置される焦点寸法５０μｍ以下のＸ線源とに挟まれた撮影位置に膜電極接合体を搬送するステップと、前記の膜電極接合体の搬送を一時停止し、撮影位置に膜電極接合体が静止した状態で、Ｘ線源からＸ線撮像部に向けてＸ線を照射して透過Ｘ線像を撮影するステップと、前記の膜電極接合体の搬送を再開し、撮影位置から膜電極接合体を移動させるステップとを繰り返して得られた透過Ｘ線像を用いて、膜電極接合体中の内部異物および内部欠陥の有無を検出するステップを有する膜電極接合体の連続非破壊検査方法である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜電極接合体の連続非破壊検査方法であって、Ｘ線撮像部と、前記Ｘ線撮像部に対向して配置される焦点寸法５０μｍ以下のＸ線源とに挟まれた撮影位置に膜電極接合体を搬送するステップと、前記膜電極接合体の搬送を一時停止し、前記撮影位置に前記膜電極接合体が静止した状態で、前記Ｘ線源から前記Ｘ線撮像部に向けてＸ線を照射して透過Ｘ線像を撮影するステップと、前記膜電極接合体の搬送を再開し、前記撮影位置から前記膜電極接合体を移動させるステップと、を繰り返して得られた透過Ｘ線像を用いて、前記膜電極接合体中の内部異物および内部欠陥の有無を検出するステップを有することを特徴とする膜電極接合体の連続非破壊検査方法。
【請求項２】
Ｘ線源の加速電圧を２０ｋＶ以上１２０ｋＶ以下とする請求項１に記載の膜電極接合体の連続非破壊検査方法。
【請求項３】
撮影位置において、膜電極接合体を固定プレート上に載置固定する請求項１または２記載の膜電極接合体の連続非破壊検査方法。
【請求項４】
固定プレートが、膜電極接合体の検査領域をＸ線源側に露出する開口部を有する請求項３記載の膜電極接合体の連続非破壊検査方法。
【請求項５】
Ｘ線源およびＸ線撮像部が、一体となって、膜電極接合体と平行な方向に同時に移動しながら撮影を行う請求項１〜４のいずれかに記載の膜電極接合体の連続非破壊検査方法。
【請求項６】
内部異物および内部欠陥の有無を検出するステップで用いる透過Ｘ線像として、前記Ｘ線撮像部で得られた原画像にフィルタリング処理および明暗コントラスト処理を組み合わせたデジタル画像処理を行って得られた画像を用いる、請求項１〜５のいずれかに記載の膜電極接合体の連続非破壊検査方法。
【請求項７】
前記膜電極接合体中の内部欠陥が、膜電極接合体を構成する部材の位置ずれによる欠陥である、請求項１〜６のいずれかに記載の膜電極接合体の連続非破壊検査方法。
【請求項８】
Ｘ線源の加速電圧を５０ｋＶ以上１２０ｋＶ以下とする請求項１〜７のいずれかに記載の膜電極接合体の連続非破壊検査方法。
【請求項９】
Ｘ線源の加速電圧を２０ｋＶ以上６０ｋＶ以下とする請求項１〜８のいずれかに記載の膜電極接合体の連続非破壊検査方法。
【請求項１０】
Ｘ線撮像部と、前記Ｘ線撮像部に対向して配置される焦点寸法５０μｍ以下のＸ線源と、膜電極接合体の搬送手段を有する膜電極接合体の連続非破壊検査装置であって、前記Ｘ線撮像部と、前記Ｘ線源とに挟まれた位置に撮影位置を定め、
前記撮影位置に膜電極接合体を搬送する搬送手段と、膜電極接合体の搬送を一時停止し、前記撮影位置に膜電極接合体が静止した状態で、前記Ｘ線源から前記Ｘ線撮像部に向けてＸ線を照射して透過Ｘ線像を撮影する撮像手段と、前記膜電極接合体の搬送を再開し、前記撮影位置から前記膜電極接合体を移動させる搬送手段と、を繰り返し実行して得られた透過Ｘ線像を用いて、膜電極接合体中の内部異物および内部欠陥の有無を検出する検出手段、を備え、前記搬送手段は、前記膜電極接合体を送り出し側搬送手段と受け取り側搬送手段から構成され、前記送り出し側搬送手段と前記受け取り側搬送手段の中間に、前記膜電極接合体の搬送方向に沿って前記撮影位置が配置されていることを特徴とする膜電極接合体の連続非破壊検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池などに用いられる膜電極接合体の連続非破壊検査方法およびその連続非破壊検査方法で用いられる連続非破壊検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
膜電極接合体（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）は、高分子電解質膜の両面に触媒が塗布あるいは転写された触媒付き電解質膜と、さらにその両面に取り付けられた電極からなる複層構造体である。このＭＥＡを基本部品として構成される単セルを複数積層することにより、化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換する固体高分子形燃料電池が組み立てられる。【０００３】
また、近年では、電気エネルギーを用いて水素を製造する水素ガス製造装置などにもＭＥＡが用いられ始めている。【０００４】
ＭＥＡの機能としては、電子絶縁性能、イオン伝導性能およびガス非透過性能が求められている。触媒付き電解質膜に異物や欠陥が存在していると、これらの機能が毀損されるため、前記の触媒付き電解質膜および前記の電極をそれぞれ個別に事前検査したうえで、ＭＥＡの組み立てが行われる。ここで、ＭＥＡの異物とは、ＭＥＡ外側の電極部あるいはＭＥＡ内部の触媒付き電解質膜近辺に混入された固形物である。また、ＭＥＡの欠陥とは、ＭＥＡ内部の触媒付き電解質膜の破れやクラックなどの欠損、さらには触媒の欠落に加えて、触媒付き電解質膜の重なり皺などを指す。【０００５】
従来、電解質膜の片側に第１の電極触媒層を設けて光学的欠陥検出法により欠陥を外部から事前検査し、さらに第２の電極触媒層の欠陥を外部から事前検査した後に、電解質膜の第１の電極触媒層の反対側に貼り合わせる燃料電池用膜電極接合体の製造方法が提案されている（特許文献１参照。）。【０００６】
また、帯状に連続する検査対象を移動させながら、複数段の時間遅延積分方式センサーを用いて透過Ｘ線像を検出する透過Ｘ線分析装置が提案されている（特許文献２参照。）。【０００７】
また、ＭＥＡの内部欠陥を非破壊で検査する目的で、欠陥に起因する熱伝導の乱れを熱分布で検出する装置が提案されている（特許文献３参照。）。【０００８】
さらに、Ｘ線断層撮影を行うＸ線ＣＴ装置を用いてＭＥＡの内部欠陥を検出する技術が提案されている（特許文献４および特許文献５参照。）。【０００９】
さらに、燃料電池の電極あるいは固体高分子膜を例に、表面の欠損（窪みなどの欠落）の有無および異物の有無を効率的に検出するプログラムおよび前記プログラムを応用した検査方法と検査装置が提案されている（特許文献６参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１５−１４９２０１号公報
【特許文献２】特開２０１３−１７０９２４号公報
【特許文献３】特開２００６−４７３１３号公報
【特許文献４】特開２０１５−１５９０５８号公報
【特許文献５】特開２００７−２６５９７０号公報
【特許文献６】特開２０１３−１６７５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
電解質膜あるいは触媒付き電解質膜に損傷がないことがＭＥＡの組み立て前に確認されていたとしても、ＭＥＡの組み立て時に損傷が発生する場合がある。そこで、ＭＥＡ内部の損傷、なかでも内部欠陥や内部異物を検査する方法が求められている。【００１２】
特許文献１で提案されている電極触媒層の事前検査では、電極触媒層の貼り合わせ工程で生じた内部欠陥や内部異物を検出することができないという課題がある。【００１３】
特許文献２で提案されている透過Ｘ線分析装置では、異物の検出は可能であるが検出感度が充分でなく、また外部・内部に関わらず欠損や欠落を検出することができないという課題がある。【００１４】
特許文献３の提案では、複層構造体であるＭＥＡの内部欠陥をＸ線あるいは超音波により非破壊検査することは困難であるとの判断から、熱伝導の乱れにより内部欠陥を検出する試験方法を試みているが、内部欠陥の検出感度が低く、微小な内部欠陥を検出することができないという課題がある。【００１５】
特許文献４と５で提案されているＸ線ＣＴ装置を用いれば、３次元的な画像解析により前記のＭＥＡの内部にある異物あるいは内部欠落や内部クラックなどのＭＥＡ内部欠陥を検出することは可能であるが、検出視野が狭い上に、一つの検出視野に対して異なる角度で数百の測定を実施する必要があるため、ＭＥＡの全範囲を複数の検出視野で検査するには極めて長時間を有するという課題がある。【００１６】
また、特許文献６で提案されている検査方法ならびに検査装置は、燃料電池電極あるいは固体電解質膜を対象に表面欠落の有無および表面異物の有無を検査する画像診断のプログラムを開示しているが、電極、触媒および電解質膜が一体となったＭＥＡのような複層構造体に対して、その内部の欠陥や内部の異物を検出することができないという課題がある。【００１７】
そこで本発明の目的は、ＭＥＡの全範囲を迅速に検査し、微小な内部異物および微小な内部欠陥を検出するための膜電極接合体の連続非破壊検査方法と、その連続非破壊検査方法で用いられる連続非破壊検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するための本発明の膜電極接合体の連続非破壊検査方法は、膜電極接合体の連続非破壊検査方法であって、Ｘ線撮像部と、前記のＸ線撮像部に対向して配置される焦点寸法５０μｍ以下のＸ線源とに挟まれた撮影位置に膜電極接合体を搬送するステップと、前記の膜電極接合体の搬送を一時停止し、撮影位置に膜電極接合体が静止した状態で、前記のＸ線源からＸ線撮像部に向けてＸ線を照射して透過Ｘ線像を撮影するステップと、前記の膜電極接合体の搬送を再開し、撮影位置から膜電極接合体を移動させるステップと、を繰り返して得られた透過Ｘ線像を用いて膜電極接合体中の内部異物および内部欠陥の有無を検出するステップを有する膜電極接合体の連続非破壊検査方法である。【００１９】
本発明の膜電極接合体の連続非破壊検査方法の好ましい態様によれば、前記のＸ線源の加速電圧は２０ｋＶ以上１２０ｋＶ以下である。【００２０】
本発明の膜電極接合体の連続非破壊検査方法の好ましい態様によれば、前記の撮影位置において、前記の膜電極接合体が固定プレート上に載置固定されていることである。【００２１】
本発明の膜電極接合体の連続非破壊検査方法の好ましい態様によれば、前記の固定プレートは、前記の膜電極接合体の検査領域を前記のＸ線源側に露出する開口部を有することである。【００２２】
本発明の膜電極接合体の連続非破壊検査方法の好ましい態様によれば、前記のＸ線源および前記のＸ線撮像部が、一体となって、前記の膜電極接合体と平行な方向に同時に移動しながら撮影を行うことである。【００２３】
本発明の膜電極接合体の連続非破壊検査方法の好ましい態様によれば、前記の内部異物および内部欠陥の有無を検出するステップで用いる透過Ｘ線像として、前記のＸ線撮像部で得られた原画像にフィルタリング処理および明暗コントラスト処理を組み合わせたデジタル画像処理を行って得られた画像を用いる。【００２４】
本発明の膜電極接合体の連続非破壊検査方法の好ましい態様によれば、前記の膜電極接合体中の内部欠陥が、膜電極接合体を構成する部材の位置ずれによる欠陥であり、部材の位置ずれによる欠陥を検出することである。【００２５】
本発明の膜電極接合体の連続非破壊検査方法の好ましい態様によれば、前記のＸ線源の加速電圧を５０ｋＶ以上１２０ｋＶ以下とすることである。【００２６】
本発明の膜電極接合体の連続非破壊検査方法の好ましい態様によれば、前記のＸ線源の加速電圧を２０ｋＶ以上６０ｋＶ以下とすることである。【００２７】
本発明の膜電極接合体の連続非破壊検査装置は、Ｘ線撮像部と、前記のＸ線撮像部に対向して配置される焦点寸法５０μｍ以下のＸ線源と、膜電極接合体の搬送手段を有する膜電極接合体の連続非破壊検査装置であって、前記Ｘ線撮像部と、前記Ｘ線源とに挟まれた位置に撮影位置を定め、前記撮影位置に膜電極接合体を搬送する搬送手段と、膜電極接合体の搬送を一時停止し、前記撮影位置に膜電極接合体が静止した状態で、前記Ｘ線源から前記Ｘ線撮像部に向けてＸ線を照射して透過Ｘ線像を撮影する撮像手段と、前記膜電極接合体の搬送を再開し、前記撮影位置から前記膜電極接合体を移動させる搬送手段と、得られた複数の透過Ｘ線像を用いて、膜電極接合体中の内部異物および内部欠陥の有無を検出する検出手段、を備え、前記搬送手段は、前記膜電極接合体を送り出し側搬送手段と受け取り側搬送手段から構成され、前記送り出し側搬送手段と前記受け取り側搬送手段の中間に、前記膜電極接合体の搬送方向に沿って前記撮影位置が配置されていることを特徴とする膜電極接合体の連続非破壊検査装置である。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、膜電極接合体の微小な内部異物および内部欠陥を連続的かつ非破壊的に検出することが可能になる。事前の部材検査では検出できない膜電極接合体の製造工程において内部に混入した異物・欠陥を高感度で検出できるため、連続かつ非破壊であることから、工程内品質検査や出荷前製品検査に有用である。【００２９】
また、本発明によれば、膜電極接合体の０．１ｍｍ以下の異物および内部欠陥を非破壊かつ効率的に検出することが可能であり、特に膜電極接合体を構成する部材の位置ずれによる欠陥である、膜電極接合体の内部欠陥を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明の膜電極接合体の連続非破壊検査方法を実施する連続非破壊検査装置の一実施形態を示す概念側面図である。
【図２】図２は、本発明の膜電極接合体の連続非破壊検査方法を実施する連続非破壊検査装置における検査倍率を説明する図である。
【図３】図３は、本発明の膜電極接合体の連続非破壊検査方法を実施する連続非破壊検査装置の実施形態の変形例を説明する図である。
【図４】図４は、本発明の膜電極接合体の連続非破壊検査方法を実施して得られた内部欠陥の検出例を説明する図である。
【図５】図５は、本発明の膜電極接合体の連続非破壊検査方法を実施して得られた微小内部欠陥の検出例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の膜電極接合体の連続非破壊検査方法は、膜電極接合体の連続非破壊検査方法であって、Ｘ線撮像部と、前記のＸ線撮像部に対向して配置される焦点寸法５０μｍ以下のＸ線源とに挟まれた撮影位置に膜電極接合体を搬送するステップと、前記の膜電極接合体の搬送を一時停止し、撮影位置に膜電極接合体が静止した状態で、前記のＸ線源からＸ線撮像部に向けてＸ線を照射して透過Ｘ線像を撮影するステップと、前記の膜電極接合体の搬送を再開し、撮影位置から膜電極接合体を移動させるステップと、を繰り返して得られた透過Ｘ線像を用いて膜電極接合体中の内部異物および内部欠陥の有無を検出するステップを有する膜電極接合体の連続非破壊検査方法である。
【００３２】
次に、本発明のＭＥＡの連続非破壊検査方法（以下、単に「本発明の検査方法」ということがある。）ならびに本発明のＭＥＡの連続非破壊検査装置を、図１および図２に示す実施形態を適宜参照しつつ説明する。
【００３３】
図１は本発明の膜電極接合体の連続非破壊検査方法を実施するための連続非破壊検査装置の構成を示す概念側面図である。このうち２重線で示す電気配線で接続した高圧電源８とデジタル画像処理機構９については、配置場所を変更することが可能である。
【００３４】
図１の連続非破壊検査装置においては、ＭＥＡ３は送り側搬送手段６により、Ｘ線撮像部１と、そのＸ線撮像部１に対向して配置されたＸ線源２とに挟まれた撮影位置１０に搬送される。そして、ＭＥＡ３の搬送を撮影位置１０で一時停止し、撮影位置１０にＭＥＡ３が静止した状態で、Ｘ線源２からＸ線５を照射して、Ｘ線撮像部１で透過Ｘ線を検出することにより、透過Ｘ線像を撮影する。Ｘ線撮像部１で得られた原画像をデジタル画像処理機構によりデジタル画像処理した透過Ｘ線像を用いることで、異物ならびに欠陥の検出感度を高める。
【００３５】
本明細書において「透過Ｘ線像」とは、Ｘ線源から照射されたＸ線が、検査対象であるＭＥＡを透過してＸ線撮像部で検出されたＸ線画像に基づいて得られる画像であり、ＭＥＡを透過する際に生じるＸ線の減衰の多寡によって得られる濃淡画像（原画像）そのものか、あるいは原画像に対し信号増幅や画像処理を行って得られる画像を指す。原画像はデジタル画像であってもアナログ画像であっても良いが、Ｘ線撮像部により検出した透過Ｘ線量を濃淡階調でデジタル数値化した階調画像であることが好ましく、その階調精度は８ビット（２５６階調）以上であることが好ましい。８ビット未満では、後述するデジタル画像処理による検出感度向上が不十分であるためである。
【００３６】
そして、撮影が終了すると、ＭＥＡ３は受け取り側搬送手段７により撮影位置１０から移動させられる。また、それと同時に次の被検体であるＭＥＡ３が送り側搬送手段６により撮影位置１０に搬送され、撮影が行われる。この操作を繰り返すことにより、多数のＭＥＡを効率的に検査することができる。
【００３７】
本発明の膜電極接合体の連続非破壊検査方法は、帯状に連続した連続シート状のＭＥＡ、および積層して燃料電池として組み立てる目的に適した任意のサイズに切り分けられた個片シート状のＭＥＡのいずれにも適用することができる。連続シート状のＭＥＡに適用する場合には、ＭＥＡは一続きであるため、撮影終了後、ＭＥＡ３のうち撮影対象となった範囲を受け取り側搬送手段７により撮影位置から移動すると同時に、次に撮影対象となる範囲が送り側搬送手段６により撮影位置１０に搬送され、撮影が行われる。
【００３８】
また、個片シート状のＭＥＡを検査する場合には、搬送用フィルムなどの帯状の搬送体に所定間隔で取り付けて搬送すると、ロール搬送により効率的に検査を実施することができるため好ましい態様である。帯状の搬送体に開口部を設けて、開口部に個片シート状のＭＥＡを取り付けると、搬送体によるＸ線の減衰を回避することができるためより好ましい態様である。また、個片シート状のＭＥＡの場合は、任意のサイズに切り分けた後、さらにそれを樹脂枠に取り付けることができる。
【００３９】
ＭＥＡの搬送は、ＭＥＡの形態や搬送体の有無によって適切な方法を選択することができる。連続シート状のＭＥＡや個片シート状のＭＥＡが、帯状の搬送体に所定間隔で取り付けられている場合であれば、搬送手段としてロール搬送を用いることが好ましい。また、個片シート状のＭＥＡを搬送体に取り付けずに、そのまま単独で検査する場合には、個片シート状のＭＥＡを吸着保持しながら移動させる搬送手段を用いることもできる。例えば、個片シート状ＭＥＡを吸着保持しながら移動させることのできる搬送ロボットアームを用いて、個片シートを搬送すれば、撮影位置を固定することができ好ましい態様である。
【００４０】
搬送手段は、ＭＥＡの撮影中は搬送を停止してＭＥＡを静止させ、撮影後に搬送を再開し、間歇的にＭＥＡを搬送する。連続シート状のＭＥＡや個片シート状のＭＥＡが、帯状の搬送体に取り付けられている場合であれば、搬送距離は、連続して撮影された透過Ｘ線像を順次つなぎ合わせることにより、ＭＥＡの全領域を撮影できるように設定することが好ましい。
【００４１】
図１の実施形態では、撮影位置１０において、ＭＥＡ３は固定プレート４上に載置固定されている。固定プレート４を設けることにより、撮影中にＭＥＡを一時的に固定することで欠陥検出の再現性が向上し、検査の信頼性が高くなる。固定プレート４としては、プラスチックなどのＸ線吸収係数の小さい材料で構成されたものを用いることが好ましい。さらに好ましい形態は、Ｘ線源２からＭＥＡ３にＸ線５が照射される範囲について、固定プレート４に開口部を設けることである。これにより、固定プレート４によるＸ線５の減衰を防ぐことができる。
【００４２】
そして、撮影位置１０において、Ｘ線発生用の高圧電源で駆動されるＸ線源２から照射されたＸ線５は、固定プレート４と、その上に静止した状態にあるＭＥＡ３を透過する過程で減衰し、Ｘ線撮像部１により検出される。すなわち、ＭＥＡの透過Ｘ線像（原画像）の撮影が行われる。
【００４３】
本発明で用いられるＸ線源２は、真空排気装置による真空排気を行いつつＸ線を発生する開放型のＸ線源であっても、真空排気装置が不要な密閉型のＸ線源であっても良く、何れも用いられる。
【００４４】
本発明の膜電極接合体の連続非破壊検査方法により、０．１ｍｍ以下の微小な異物あるいは内部欠陥を検出するためには、Ｘ線源の焦点寸法が５０μｍ以下であることが必要であり、２０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以下であることがより好ましい態様である。Ｘ線源の焦点寸法は、開放型Ｘ線源を用いる場合には、高圧電源で加速された電子線を収束コイルによる磁界で微小サイズに絞り込むことで微小焦点とすることが一般的である。密閉型のＸ線源を用いる場合には、電子発生源である加熱フィラメントを微小化して、高圧電源で電子線を加速し、静電レンズ方式で電子線を絞込む方式で焦点サイズを小さくすることが一般的である。これらのＸ線源の方式については、「Ｘ線ハンドブック」（平成９年発行：財団法人電子科学研究所）に記載されている。
【００４５】
Ｘ線は、電子線を高圧電源から供給される電圧で加速し、加速された電子線が耐熱性金属等で構成されるターゲットに衝突して減速することで発生するため、Ｘ線の透過力やＸ線強度は加速電圧により制御することができる。
【００４６】
本発明の膜電極接合体の連続非破壊検査方法では、加速電圧として２０ｋＶ以上１２０ｋＶ以下のＸ線を用いることが好ましい。加速電圧が低すぎると、検査対象であるＭＥＡでＸ線が吸収され、Ｘ線撮像部で透過Ｘ線像の検出が困難になり、特に内部異物の検出感度が低下する傾向がある。また、加速電圧が高すぎると、Ｘ線源から発生するＸ線強度と透過力がともに上昇し、ＭＥＡによるＸ線吸収量が減少するため、Ｘ線撮像部に入射するＸ線強度が検出強度上限を越えたり、ＭＥＡの内部欠陥の検出感度が低下したりする傾向がある。
【００４７】
Ｘ線撮像部のＸ線検出感度がＸ線源加速電圧によって著しく変動する場合には、加速電圧として、２０ｋＶ以上１２０ｋＶ以下の範囲から、さらにＸ線撮像部が高感度となる加速電圧を選定することができる。一般的には、Ｘ線撮像部の感度は、Ｘ線源加速電圧が高い場合に高感度となる。
【００４８】
加速電圧として、検査対象であるＭＥＡの内部にある触媒付き電解質膜の触媒層部分の内部欠陥を特に検出したい場合には、加速電圧は５０ｋＶ以上１２０ｋＶ以下であることが好ましい。これは、触媒層が金属原子を含有していることから、ＭＥＡを構成する他の部分と比較して相対的にＸ線吸収係数が高いため、加速電圧を高く設定しても透過Ｘ線像から内部欠陥を検出することが容易になるためである。
【００４９】
また、電解質膜部分の内部欠陥を特に検出したい場合には、加速電圧は２０ｋＶ以上６０ｋＶ以下であることが好ましい。これは、電解質膜は相対的にＸ線吸収係数が低いため、加速電圧を低くすることにより、透過Ｘ線像から内部欠陥を検出することが容易になるためである。
【００５０】
Ｘ線撮像部としては、Ｘ線を吸収して蛍光を発する蛍光体と２次元に配列した光電変換素子から構成される平面型の２次元Ｘ線シンチレータ検出器が代表的に用いられる。また、複数の２次元Ｘ線シンチレータ検出器をつなぎ合わせて、大面積のＸ線撮像部とすることができる。
【００５１】
検査倍率は、Ｘ線撮像部１とＭＥＡ３との間隔変更により設定することができる。Ｘ線撮像部１をＭＥＡ３に十分に近接させると、検査倍率はほぼ１倍となる。
【００５２】
図２は、本発明の膜電極接合体の連続非破壊検査方法を実施する連続非破壊検査装置における検査倍率を説明する図であり、検査倍率を約１倍とした場合の撮影位置周辺の模式図である。
【００５３】
図２において、ＭＥＡ３とＸ線源２の距離をＡとし、Ｘ線撮像部１とＸ線源２との距離をＢとすると、図２の場合、ＭＥＡ３とＸ線源２の距離ＡとＸ線撮像部１とＸ線源２との距離Ｂはほぼ等しいため、検査倍率は約１倍となる。図２において、ＭＥＡ３は、固定プレート４上に静止し、さらにＸ線撮像部１に十分に近接している。下方のＸ線源２から照射されたＸ線は、固定プレート４とＭＥＡ３を順に透過し、Ｘ線撮像部１で透過Ｘ線像として検出される。Ｘ線撮像部１とＭＥＡ３との距離を大きくする、すなわちＢ／Ａ比を大きくすることにより、より微小な欠陥を検出することができる。
【００５４】
検査倍率は、１倍〜２００倍が好ましく、より好ましくは２０倍〜１２０倍である。これは、検査倍率が高すぎる場合、ＭＥＡの全範囲を検査するために要する検査時間が長くなり、検査倍率が低い場合、内部異物や内部欠陥の検出感度が低下するためである。
【００５５】
本発明の膜電極接合体の連続非破壊検査方法において、ＭＥＡが撮影位置で静止している間、Ｘ線源およびＸ線撮像部が一体となって、平面状のＭＥＡに対して平行な方向に同時に移動することにより、撮影範囲を拡大することが好ましい態様である。
【００５６】
Ｘ線源の移動方向は、搬送方向と直角方向および搬送方向のいずれでもよく、また、これらを組み合わせた移動を行うように構成することにより、更に撮影範囲を拡大することができる。これにより、検査倍率を拡大したとしても、ＭＥＡの全面積を検査することが容易になる。また、Ｘ線撮像部よりも大きなＭＥＡであっても、その全面積を検査することができる。Ｘ線源もしくはＸ線撮像部の移動が困難な場合には、撮影中は静止しつつ、固定プレートとともにＭＥＡを間歇的に移動させることもできる。
【００５７】
図３は、本発明の膜電極接合体の連続非破壊検査方法を実施する連続非破壊検査装置の実施形態の変形例を説明する図である。図３において、検査倍率を４倍（Ｂ／Ａ＝４）とし、Ｘ線源とＸ線撮像部をＭＥＡに対して、相対的に移動させて検査範囲を拡大する場合を例示説明する。
【００５８】
図３（ａ）に示すとおり、Ｘ線撮像部１をＭＥＡ３から離れた場所に配置し、下方のＸ線源２からＸ線を照射することにより、検査倍率４倍の透過Ｘ線像が得られる。ＡはＸ線源２からＭＥＡ３までの距離であり、ＢはＸ線源２からＸ線撮像部１までの距離であり、ＢはＡの４倍の距離に設定されている。
【００５９】
Ｘ線撮像部１とＸ線源２を、図３（ｂ）と図３（ｃ）に示す位置に逐次移動して撮影することで、それぞれの位置における３つの４倍検査画像が得られ、これらをつなぎ合わせることにより、広い範囲の透過Ｘ線像を撮影することができる。
【００６０】
本発明の膜電極接合体の連続非破壊検査方法においては、Ｘ線撮像部１で得られた原画像をデジタル画像処理した画像を用いて、微小異物あるいは微小内部欠陥を検出することが好ましい。デジタル画像処理によって、検出感度を高めてより微小な異物と欠陥を検出することができるからである。
【００６１】
原画像に対するデジタル画像処理としては、フィルタリング処理および明暗コントラスト処理を組み合わせることが好ましい態様である。フィルタリング処理とは、デジタル画像である原画像もしくは予めアナログ画像からデジタル画像に変換した原画像を２次元フーリエ変換処理した後に低周波成分と高周波成分を除去するバンドパスフィルター処理を行い、さらに２次元逆フーリエ変換を実施する画像処理を指す。フィルタリング処理により前記低周波成分が除去され、特に複数の検査画像をつなぎ合わせた場合の画像間の感度を揃えることができる。さらに、前記の高周波成分の除去により画像全面のノイズが減少することで、微小な内部欠陥の検出が容易になるためである。明暗コントラスト処理は、フィルタリング処理によって得られた画像に対して明暗度調整（輝度調整）とコントラスト調整を実施する画像処理である。これにより、内部欠陥の検出が容易になる。
【００６２】
本発明でいうＭＥＡの内部異物とは、ＭＥＡ両最外層にある電極の内側にあって、外観検査では検出できない混入固形物などを指し、電極の内部に含有される混入固形物なども含まれる。
【００６３】
本発明でいうＭＥＡの内部欠陥とは、ＭＥＡ両最外層にある電極の内側にあって、外観検査では検出できない、触媒付き電解質膜の破れ、クラックなどの欠損、触媒の塗布欠陥や欠落に加え、触媒付き電解質膜の重なり皺など、ＭＥＡの機能を毀損する欠陥を指す。ＭＥＡを構成する部材の位置がずれて不正確である場合も、ＭＥＡの機能が毀損されるため、外観検査で検出できない場合には、内部欠陥に含まれる。
【００６４】
ＭＥＡを構成する部材としては、電極、触媒および電解質膜などに加え、接着剤、イオン伝導性密着剤、電解質膜の補強膜や補強枠、触媒付き電解質膜や電極やＭＥＡ等の補強枠、および密封シール用の部材などが挙げられる。
【００６５】
本発明の膜電極接合体の連続非破壊検査方法で、ＭＥＡを構成する部材の位置ずれを検査することが好ましい。このような位置ずれは、ＭＥＡの製造工程で発生する内部欠陥であり、事前の部材検査では検出できないからである。
【００６６】
ＭＥＡを構成する部材の位置ずれは、検査で得られた透過Ｘ線像から判定される部材の位置を、検査員により目視検査する方法で位置異常を検出することができる。部材の形状は単純な幾何学形状であり、部材相互が相対的に回転していた場合、あるいは位置ずれがあった場合に容易に判定できるからである。検査で得られた透過Ｘ線像を、部材が正常な位置にある透過Ｘ線像と目視比較する方法、もしくはデジタル画像の差分をとることにより位置異常を検出する方法も好ましい。正常／異常、あるいは良品／不良品の判定について客観的な検査基準を定めることが容易になるからである。
【００６７】
図４は、本発明の膜電極接合体の連続非破壊検査方法を実施して得られた内部欠陥の検出例を説明する図である。
【００６８】
次に、図４において、デジタル画像処理によって内部欠陥と異物を検出するＭＥＡの検査方法を説明する。
【００６９】
図４（Ａ）は、焦点サイズ５μｍのＸ線源を用い、加速電圧１００ｋＶとしてＭＥＡを５１倍の検査倍率で検査し、ＭＥＡをＸ線源およびＸ線撮像部に対して相対的に逐次移動させて検査領域を横方向に１０列、縦方向に９行、次々と検査領域をつなぎ合わせて得られた透過Ｘ線像（原画像）、ならびにその一部拡大画像（１３６倍）である。また、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のデジタル画像に対し、２次元フィルタリング処理を行って得た処理画像ならびにその一部拡大画像（１３６倍）である。また、図４（Ｃ）は、図４（Ｂ）の画像に明暗コントラスト処理を行った最終処理画像、ならびにその一部拡大画像（１３６倍）である。
【００７０】
図４（Ａ）、図４（Ｂ）および図４（Ｃ）において、それらの一部拡大画像の検出異物位置を、矢印１１で示している。原画像のデジタル画像処理によって、異物検出の判別が容易になり、約１ｍｍ程度の内部異物を検出できることを示す例である。
【００７１】
図５は、本発明の膜電極接合体の連続非破壊検査方法を実施して得られた微小内部欠陥の検出例を説明する図である。図５において、さらに微小な内部異物の検出例を示す。
【００７２】
図５（Ａ）は、図４（Ａ）の一部拡大画像（１３６倍：再掲）、ならびにその再拡大画像（５１０倍）である。図５（Ｂ）は、図４（Ｂ）の一部拡大画像（１３６倍：再掲）、ならびにその再拡大画像（５１０倍）である。図５（Ｃ）は、図４（Ｃ）の一部拡大画像（１３６倍：再掲）、ならびにその再拡大画像（５１０倍）である。
【００７３】
これらは、デジタル画像処理により、図４とは別の位置（図５（Ｃ）の再拡大画像（５１０倍）の矢印１２で示す位置）にある約０．０５ｍｍの内部異物を検出できることを示す例である。
【００７４】
本発明の膜電極接合体の連続非破壊検査方法および連続非破壊検査装置は、燃料電池あるいは水素ガス製造装置などに用いられる膜電極接合体の製造工程における品質管理や製品管理などの工業的用途に適用することができる。具体的には、膜電極接合体の製造工程内における良品検査や、製造後の出荷前検査などに用いられる。さらには、膜電極接合体が着荷した場合の受入検査などにも有用である。
【符号の説明】
【００７５】
１：Ｘ線撮像部
２：Ｘ線源
３：ＭＥＡ
４：固定プレート
５：Ｘ線
６：送り側搬送手段
７：受け取り側搬送手段
８：高圧電源
９：デジタル画像処理機構
１０：撮影位置
１１：大きさ約１ｍｍの異物を示す矢印
１２：大きさ約０．０５ｍｍの異物を示す矢印
Ａ：Ｘ線源とＭＥＡとの距離
Ｂ：Ｘ線源とＸ線撮像部との距離
【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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【国際調査報告】
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