(57)【要約】【課題】電解質膜の製造装置において、原料同士がくっつくことなく原料を押出成形部まで良好に搬送することができる。【解決手段】電解質膜の製造装置であって、前記電解質膜の原料を搬送できる搬送部と、前記搬送部により搬送されている前記原料を冷却できる冷却部と、前記搬送部から搬送された前記原料を一時的に貯蔵できるとともに貯蔵した前記原料を送出できるホッパーと、前記ホッパーから送出された前記原料を押出成形によって膜状に成形する押出成形部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜の製造装置であって、
前記電解質膜の原料を搬送できる搬送部と、
前記搬送部により搬送されている前記原料を冷却できる冷却部と、
前記搬送部から搬送された前記原料を一時的に貯蔵できるとともに貯蔵した前記原料を送出できるホッパーと、
前記ホッパーから送出された前記原料を押出成形によって膜状に成形する押出成形部と、を備える電解質膜の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解質膜の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池に用いられる電解質膜の製造装置において、電解質膜の原料を一時的に貯蔵するとともに貯蔵した電解質膜の原料を送出する貯蔵部であるホッパーと、ホッパーから送出された原料を搬送する供給部と、供給部により搬送された原料を押し出して膜状に成形する押出成形部とを備えるものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３３９８４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、電解質膜の原料を溶融しながら搬送する供給部を備えた電解質膜の製造装置について記載されている。このような電解質膜の製造装置では、供給部において電解質膜の原料を溶融するために、供給部が大掛かりになることがある。供給部が大掛かりになることを避けるためには、原料の溶融を押出成形部のみにおいて行うことが考えられる。しかし、電解質膜の原料は常温で原料同士がくっつきやすい性質を有するため、押出成形部においてのみ原料の溶融を行う電解質膜の製造装置では、貯蔵部や供給部において原料同士がくっついてしまうことがある。原料同士がくっつくことにより貯蔵部から供給部への原料の送出および供給部による原料の搬送が妨げられることから、原料を押出成形部まで良好に搬送できないという課題があった。そのため、押出成形部においてのみ原料の溶融を行う電解質膜の製造装置において、原料を押出成形部まで良好に搬送することが可能な技術が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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なされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
本発明の一形態によれば、電解質膜の製造装置が提供される。この電解質膜の製造装置は、前記電解質膜の原料を搬送できる搬送部と、前記搬送部により搬送されている前記原料を冷却できる冷却部と、前記搬送部から搬送された前記原料を一時的に貯蔵できるとともに貯蔵した前記原料を送出できるホッパーと、前記ホッパーから送出された前記原料を押出成形によって膜状に成形する押出成形部とを備える。この形態によれば、ホッパーに投入される前に原料が冷却されることから、原料同士でくっつくことなく原料を押出成形部まで良好に搬送することができる。
【０００７】
本発明の形態は、電解質膜の製造装置に限るものではなく、例えば、燃料電池用電解質膜、その燃料電池用電解質膜を備えた燃料電池、その燃料電池を備えた燃料電池システム、その燃料電池システムを搭載した車両などの種々の形態に適用することも可能である。また、本発明は、前述の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態における製造装置を示す説明図である。
【図２】他の実施形態における電解質膜の製造装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
Ａ．第１実施例：
図１は、本発明の実施形態における製造装置１００を示す説明図である。製造装置１００は、燃料電池に用いられる電解質膜を製造する装置である。製造装置１００は、搬送部１１０と、冷却部１２０と、ホッパー１３０と、エアポンプ１４０と、供給部１５０と、押出成形部１６０とを備える。
【００１０】
搬送部１１０は、ホッパー１３０より重力方向上側から電解質膜の原料２００を投入可能に配される。搬送部１１０は、原料２００をホッパー１３０へ搬送する。本実施形態では、搬送部１１０は、ベルトコンベアである。本実施形態では、搬送部１１０であるベルトコンベアによって搬送されてきた原料２００は、ベルトコンベアの下流端より重力方向下側のホッパー１３０へ投入される。本実施形態では、搬送部１１０は、特許請求の範囲で言う「搬送部」に相当する。
【００１１】
冷却部１２０は、搬送部１１０より重力方向下側に配される。冷却部１２０は、搬送部１１０によって搬送されている原料２００を冷却する。本実施形態では、冷却部１２０は、液体窒素１２２を貯蔵した槽である。
【００１２】
本実施形態では、搬送部１１０の経路は、搬送部１１０によって原料２００が搬送される際、原料２００が冷却部１２０に貯蔵された液体窒素１２２に浸されるように設定されている。このため、原料２００は、搬送部１１０に搬送されている間に液体窒素に浸されることから、ホッパー１３０へ投入されるときの原料２００は、低温の状態となる。本実施形態では、低温の状態とは、５度である。他の実施形態では、１０度以下であってもよい。
【００１３】
ホッパー１３０に一時的に貯蔵された原料２００を冷却する場合、貯蔵された原料２００のうち内側の原料２００は外側の原料２００と比べて十分に冷却されず、原料２００間で冷却の度合いに差が生じる。その結果、内側の原料２００同士でくっついてしまうおそれがある。本実施形態では、搬送部１１０によって原料２００が搬送される際、搬送されているそれぞれの原料２００がそれぞれ液体窒素１２２に浸されることから、それぞれの原料２００を十分に冷却できる。
【００１４】
ホッパー１３０は、搬送部１１０の下流端における上面より重力方向下側に配される。ホッパー１３０は、搬送部１１０によって搬送された原料２００を一時的に貯蔵するとともに貯蔵した原料２００を供給部１５０へ送出できる。本実施形態では、ホッパー１３０は、重力方向下側を向いた開口部を有する。本実施形態では、ホッパー１３０は、開口部から原料２００を供給部１５０へ送出できる。
【００１５】
エアポンプ１４０は、ホッパー１３０より重力方向上側に配される。エアポンプ１４０は、ホッパー１３０に一時的に貯蔵された原料２００に向けて、原料２００を乾燥するための乾燥空気を供給する。原料２００表面における結露による水分付着および原料２００自身の吸湿性による水分の吸着は成形不良の原因となるため、上記構成により、そのような水分を取り除くことができる。
【００１６】
供給部１５０は、ホッパー１３０における重力方向下側を向いた開口部と接合している。供給部１５０は、ホッパー１３０より投入された原料２００を、押出成形部１６０へ供給する。本実施形態では、供給部１５０は、第１のスクリュー（図示しない）を備える。第１のスクリューは、供給部１５０から押出成形部１６０に供給する原料２００を所定の量に調整する。
【００１７】
押出成形部１６０は、供給部１５０から供給された原料２００を充填可能に形成されている。押出成形部１６０は、ホッパー１３０から送出されるとともに供給部１５０によって供給された原料２００を充填し、押出成形することによって、原料２００を膜状に成形する。本実施形態では、押出成形部１６０は、第２のスクリュー（図示しない）を備える。第２のスクリューは、押出成形部１６０から押出成形する製品の量を所定の量に調整する。第１のスクリューの回転数と第２のスクリューの回転数とは別個に調整できる。このため、押出成形部１６０に供給する原料２００の量および押出成形部１６０から押出成形する製品の量について別個に対応できる。
【００１８】
以上説明した実施形態によれば、ホッパー１３０に投入される前に原料２００が冷却されることから、原料２００同士でくっつくことなく原料２００を押出成形部１６０まで良好に搬送することができる。
【００１９】
Ｂ．第２実施例：
図２は、他の実施形態における電解質膜の製造装置１００ａの説明図である。製造装置１００ａは、搬送部１１０ａを備える点を除き、上述の実施形態における製造装置１００の構成と同様である。搬送部１１０ａは、ホッパー１３０より重力方向上側から原料２００を投入可能に配される。搬送部１１０ａは、原料２００をホッパー１３０へ搬送する。搬送部１１０ａは、フレーム１１２ａと、容器１１４ａと、突起部１１６ａとを有する。
【００２０】
フレーム１１２ａは、車輪状であるとともに回転方向Ｒに回転可能に構成される。容器１１４ａは、原料２００を収容するメッシュ状の容器である。容器１１４ａは、重力方向上側に開口部を有する。容器１１４ａは、フレーム１１２ａの周方向において、等間隔に４つ配されている。容器１１４ａは、外力が作用していない状態において、開口部が上を向くように回転可能にフレーム１１２ａに取り付けられている。突起部１１６ａは、ホッパー１３０より重力方向上側に配された弾性部材である。突起部１１６ａは、フレーム１１２ａによってホッパー１３０より重力方向上側に搬送されてきた容器１１４ａにおける開口部の縁に引っかかることで、容器１１４ａを重力方向下側に向かすことが可能なように配される。
【００２１】
原料２００が投入された容器１１４ａは、フレーム１１２ａが回転方向Ｒに回転することによって、冷却部１２０に貯蔵されている液体窒素に浸される。容器１１４ａが液体窒素に浸されることによって、容器１１４ａ内に収納された原料２００も液体窒素に浸される。容器１１４ａは、液体窒素に浸された後、さらにフレーム１１２ａが回転方向Ｒに回転することによって、ホッパー１３０より重力方向上側に搬送される。ホッパー１３０より重力方向上側に搬送されてきた容器１１４ａにおける開口部の縁は、突起部１１６ａに引っかかる。容器１１４ａにおける開口部の縁が突起部１１６ａに引っかかっていることによって、フレーム１１２ａが回転方向Ｒに回転することに伴い、その開口部は、重力方向下側に傾けられる。このとき、開口部を重力方向下側に傾けられた容器１１４ａから、原料２００はホッパー１３０へ投入される。その後、さらにフレーム１１２ａが回転方向Ｒに回転することによって、開口部の縁から突起部１１６ａがはずれるとともに、容器１１４ａの傾きは戻る。このような構成によって原料２００を搬送する搬送部１１０ａは、ベルトコンベアより簡単な構成とすることができる。
【００２２】
Ｃ．変形例：
上記第１実施例の製造装置１００では、冷却部１２０は、液体窒素１２２を貯蔵した槽であるとしたが、本発明は、これに限られない。例えば、冷却部１２０は、液体ヘリウムを貯蔵した槽であってもよいし、液体ネオンを貯蔵した槽であってもよい。原料２００を内部まで十分に冷やすには、気体よりも熱伝導率が高い液体の方が適している。このため、効率的に原料２００を十分に冷却できる液体であれば、どのような構成としてもよい。また、冷却部１２０は、揮発性の高い液体を貯蔵した槽であってもよい。冷却部１２０が揮発性の高い液体を貯蔵した槽である場合、冷却部１２０に浸されたことから原料２００の表面に付着した液体が揮発することによって、原料２００は冷却される。
【００２３】
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００２４】
１００…製造装置
１００ａ…製造装置
１１０…搬送部
１１０ａ…搬送部
１１２ａ…フレーム
１１４ａ…容器
１１６ａ…突起部
１２０…冷却部
１２２…液体窒素
１３０…ホッパー
１４０…エアポンプ
１５０…供給部
１６０…押出成形部
２００…原料
【図１】
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【図２】
2016152141.tif 000004