(57)【要約】【課題】燃料電池の電解質膜の両面の同じ領域に正確に触媒インクを塗工することができる塗工技術、および、燃料電池の膜・触媒層接合体の製造技術を提供する。【解決手段】電解質膜巻出ローラ１２からバックシート付き電解質膜が送り出され、剥離ローラ１１によってバックシートが剥離された電解質膜が吸着ローラ２０に吸着され、塗工ノズル３０から電解質膜に触媒インクが塗工される。バックシートが貼り合わされている電解質膜の表面に予め形成されている触媒層の長さをファイバーセンサー７６が検知するとともに、そのバックシートが剥離された後の電解質膜の表面に形成されている触媒層の長さをファイバーセンサー７１が検知する。バックシートの剥離前後での触媒層の伸び率に基づいて、電解質膜の表面における触媒層の形成領域と同じ裏面の塗工領域に触媒インクを塗工する。【選択図】図１
2016046091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池の電解質膜に触媒インクを塗工する塗工装置であって、
一方面に所定の間隔を隔てて断続的に触媒層が形成された電解質膜の他方面に支持フィルムが貼り合わされた積層体を送出する送出手段と、
前記電解質膜の他方面から前記支持フィルムを剥離する剥離手段と、
前記支持フィルムが剥離された前記電解質膜の一方面を支持するローラと、
前記ローラに支持された前記電解質膜の他方面に触媒インクを塗工する塗工手段と、
前記送出手段から送出されて前記剥離手段に至るまでの前記電解質膜の一方面に形成された触媒層の長さを検知する第１検知手段と、
前記剥離手段にて支持フィルムが剥離されてから前記ローラに至るまでの前記電解質膜の一方面に形成された触媒層の長さを検知する第２検知手段と、
前記第１検知手段および前記第２検知手段による検知結果に基づいて、前記支持フィルムの剥離前後での前記触媒層の伸び率を算定する伸び率算定手段と、
前記伸び率算定手段によって算定された前記触媒層の伸び率に基づいて、前記電解質膜の一方面における触媒層の形成領域と同じ他方面の塗工領域に触媒インクを塗工するように前記塗工手段を制御する塗工制御手段と、
を備えることを特徴とする塗工装置。
【請求項２】
請求項１記載の塗工装置において、
前記塗工制御手段は、前記伸び率算定手段によって算定された前記触媒層の伸び率に基づいて、前記電解質膜の一方面側の触媒層を形成するのに使用したのと同じ量の触媒インクを他方面の前記塗工領域に塗工するように前記塗工制御手段の塗工流量を制御することを特徴とする塗工装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の塗工装置において、
前記電解質膜の一方面に形成された触媒層の位置を検知する第３検知手段をさらに備え、
前記塗工制御手段は、前記第３検知手段による検知結果に基づいて、前記塗工手段による塗工開始タイミングを制御することを特徴とする塗工装置。
【請求項４】
燃料電池の膜・触媒層接合体の製造装置であって、
請求項１から請求項３のいずれかに記載の塗工装置と、
前記電解質膜の他方面に塗工された触媒インクを乾燥させて触媒層を形成する乾燥手段と、
を備えることを特徴とする膜・触媒層接合体の製造装置。
【請求項５】
燃料電池の電解質膜に触媒インクを塗工する塗工方法であって、
一方面に所定の間隔を隔てて断続的に触媒層が形成された電解質膜の他方面に支持フィルムが貼り合わされた積層体を送出する送出工程と、
送出された前記電解質膜の他方面から前記支持フィルムを剥離する剥離工程と、
前記支持フィルムが剥離された前記電解質膜の一方面をローラで支持しつつ、前記電解質膜の他方面に触媒インクを塗工する塗工工程と、
前記送出工程にて送出されて前記剥離工程に至るまでの前記電解質膜の一方面に形成された触媒層の長さを検知する第１検知工程と、
前記剥離工程にて支持フィルムが剥離されてから前記ローラに至るまでの前記電解質膜の一方面に形成された触媒層の長さを検知する第２検知工程と、
前記第１検知工程および前記第２検知工程での検知結果に基づいて、前記支持フィルムの剥離前後での前記触媒層の伸び率を算定する伸び率算定工程と、
を備え、
前記塗工工程では、前記伸び率算定工程にて算定された前記触媒層の伸び率に基づいて、前記電解質膜の一方面における触媒層の形成領域と同じ他方面の塗工領域に触媒インクを塗工することを特徴とする塗工方法。
【請求項６】
請求項５記載の塗工方法において、
前記塗工工程では、前記伸び率算定工程にて算定された前記触媒層の伸び率に基づいて、前記電解質膜の一方面側の触媒層を形成するのに使用したのと同じ量の触媒インクを他方面の前記塗工領域に塗工するように触媒インクの塗工流量を調整することを特徴とする塗工方法。
【請求項７】
請求項５または請求項６記載の塗工方法において、
前記電解質膜の一方面に形成された触媒層の位置を検知する第３検知工程をさらに備え、
前記塗工工程では、前記第３検知工程での検知結果に基づいて、触媒インクの塗工開始タイミングを規定することを特徴とする塗工方法。
【請求項８】
燃料電池の膜・触媒層接合体の製造方法であって、
請求項５から請求項７のいずれかに記載の塗工方法と、
前記電解質膜の他方面に塗工された触媒インクを乾燥させて触媒層を形成する乾燥工程と、
を備えることを特徴とする膜・触媒層接合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の電解質膜に触媒インクを塗工する塗工装置および塗工方法、並びに、その塗工技術を用いた燃料電池の膜・触媒層接合体の製造装置および製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車、家庭用、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り、発電効率が高く環境への負荷も軽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しているが、そのうちの一つに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）がある。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を積層して構成されている。１つのセル（単セル）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んで構成されている。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、そのうちの一方が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ことにより電気化学反応によって電力が作り出される。
【０００５】
このように、燃料電池の膜・触媒層接合体においては、電解質膜の一方面側にアノード電極の触媒層が形成され、それと同じ領域の他方面側にカソード電極の触媒層が形成される。触媒層は、その極性にかかわらず、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）を断続的に間欠塗工し、その触媒インクを乾燥させることによって形成される。典型的には、まず電解質膜の一方面にアノード用またはカソード用の触媒インクを間欠塗工して乾燥し、次いで一方面側に塗工したのと同一の領域の他方面側に一方面側とは反対極性の触媒インクを間欠塗工して乾燥させる。
【０００６】
このような両面塗工を行うときには、電解質膜の一方面側と他方面側とで触媒層の形成領域にずれが生じると燃料電池の特性が低下するため、可能な限り両面における触媒層の形成領域を一致させておくことが望ましい。例えば、特許文献１，２には、一方面側に形成されている塗布膜の位置をカメラ等のセンサによって検出し、その検出結果に基づいて他方面の同じ領域に塗工を行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−２０６６４１号公報
【特許文献２】特開２０１２−２１２６１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、特許文献１，２に開示されるのは、主にリチウムイオン二次電池の製造に際して、アルミニウム箔や銅箔などの金属箔の両面に塗工処理を行う技術である。金属箔の場合、常温であれば多少の張力を付与してもほとんど変形することはない。このため、特許文献１，２に開示される技術によって、一方面側に形成されている塗布膜と同じ領域の他方面側に比較的容易に塗工処理を行うことができる。
【０００９】
しかしながら、燃料電池に使用される高分子電解質膜は金属とは異なり、わずかな応力によっても簡単に変形する。また、高分子電解質膜は空気中の水分などを吸収することによっても容易に変形する。このため、電解質膜には形状保持のための樹脂製の支持フィルムが貼り合わされていることが多い。かかる支持フィルムは電解質膜への両面塗工の支障となるため、塗工処理時には当然に電解質膜から剥離される。支持フィルムが剥離された電解質膜は簡単に変形するため、一方面に形成されている触媒層の位置をセンサによって検出しても、それと同じ領域の他方面側に触媒インクを塗工することは困難であり、その結果電解質膜の両面で触媒層の形成領域にずれが生じやすくなる。
【００１０】
また、電解質膜が伸びた状態で塗工処理を行うと、想定している長さよりも短い領域に対して多量の触媒インクを塗工することとなり、電解質膜の両面で触媒層の膜厚も異なることとなる。このように電解質膜の両面において触媒層の形成領域や膜厚にずれが生じると、燃料電池としての性能が劣化するという問題が発生する。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、燃料電池の電解質膜の両面の同じ領域に正確に触媒インクを塗工することができる塗工技術、および、燃料電池の膜・触媒層接合体の製造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、請求項１の発明は、燃料電池の電解質膜に触媒インクを塗工する塗工装置において、一方面に所定の間隔を隔てて断続的に触媒層が形成された電解質膜の他方面に支持フィルムが貼り合わされた積層体を送出する送出手段と、前記電解質膜の他方面から前記支持フィルムを剥離する剥離手段と、前記支持フィルムが剥離された前記電解質膜の一方面を支持するローラと、前記ローラに支持された前記電解質膜の他方面に触媒インクを塗工する塗工手段と、前記送出手段から送出されて前記剥離手段に至るまでの前記電解質膜の一方面に形成された触媒層の長さを検知する第１検知手段と、前記剥離手段にて支持フィルムが剥離されてから前記ローラに至るまでの前記電解質膜の一方面に形成された触媒層の長さを検知する第２検知手段と、前記第１検知手段および前記第２検知手段による検知結果に基づいて、前記支持フィルムの剥離前後での前記触媒層の伸び率を算定する伸び率算定手段と、前記伸び率算定手段によって算定された前記触媒層の伸び率に基づいて、前記電解質膜の一方面における触媒層の形成領域と同じ他方面の塗工領域に触媒インクを塗工するように前記塗工手段を制御する塗工制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る塗工装置において、前記塗工制御手段は、前記伸び率算定手段によって算定された前記触媒層の伸び率に基づいて、前記電解質膜の一方面側の触媒層を形成するのに使用したのと同じ量の触媒インクを他方面の前記塗工領域に塗工するように前記塗工制御手段の塗工流量を制御することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係る塗工装置において、前記電解質膜の一方面に形成された触媒層の位置を検知する第３検知手段をさらに備え、前記塗工制御手段は、前記第３検知手段による検知結果に基づいて、前記塗工手段による塗工開始タイミングを制御することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項４の発明は、燃料電池の膜・触媒層接合体の製造装置において、請求項１から請求項３のいずれかの発明に係る塗工装置と、前記電解質膜の他方面に塗工された触媒インクを乾燥させて触媒層を形成する乾燥手段と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項５の発明は、燃料電池の電解質膜に触媒インクを塗工する塗工方法において、一方面に所定の間隔を隔てて断続的に触媒層が形成された電解質膜の他方面に支持フィルムが貼り合わされた積層体を送出する送出工程と、送出された前記電解質膜の他方面から前記支持フィルムを剥離する剥離工程と、前記支持フィルムが剥離された前記電解質膜の一方面をローラで支持しつつ、前記電解質膜の他方面に触媒インクを塗工する塗工工程と、前記送出工程にて送出されて前記剥離工程に至るまでの前記電解質膜の一方面に形成された触媒層の長さを検知する第１検知工程と、前記剥離工程にて支持フィルムが剥離されてから前記ローラに至るまでの前記電解質膜の一方面に形成された触媒層の長さを検知する第２検知工程と、前記第１検知工程および前記第２検知工程での検知結果に基づいて、前記支持フィルムの剥離前後での前記触媒層の伸び率を算定する伸び率算定工程と、を備え、前記塗工工程では、前記伸び率算定工程にて算定された前記触媒層の伸び率に基づいて、前記電解質膜の一方面における触媒層の形成領域と同じ他方面の塗工領域に触媒インクを塗工することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項６の発明は、請求項５の発明に係る塗工方法において、前記塗工工程では、前記伸び率算定工程にて算定された前記触媒層の伸び率に基づいて、前記電解質膜の一方面側の触媒層を形成するのに使用したのと同じ量の触媒インクを他方面の前記塗工領域に塗工するように触媒インクの塗工流量を調整することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項７の発明は、請求項５または請求項６の発明に係る塗工方法において、前記電解質膜の一方面に形成された触媒層の位置を検知する第３検知工程をさらに備え、前記塗工工程では、前記第３検知工程での検知結果に基づいて、触媒インクの塗工開始タイミングを規定することを特徴とする。
【００１９】
また、請求項８の発明は、燃料電池の膜・触媒層接合体の製造方法において、請求項５から請求項７のいずれかの発明に係る塗工方法と、前記電解質膜の他方面に塗工された触媒インクを乾燥させて触媒層を形成する乾燥工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１から請求項４の発明によれば、支持フィルムの剥離前後での触媒層の伸び率に基づいて、電解質膜の一方面における触媒層の形成領域と同じ他方面の塗工領域に触媒インクを塗工するため、燃料電池の電解質膜の両面の同じ領域に正確に触媒インクを塗工することができる。
【００２１】
特に、請求項２の発明によれば、支持フィルムの剥離前後での触媒層の伸び率に基づいて、電解質膜の一方面側の触媒層を形成するのに使用したのと同じ量の触媒インクを他方面の塗工領域に塗工するため、電解質膜の両面に同じ膜厚の触媒層を形成することができる。
【００２２】
請求項５から請求項８の発明によれば、支持フィルムの剥離前後での触媒層の伸び率に基づいて、電解質膜の一方面における触媒層の形成領域と同じ他方面の塗工領域に触媒インクを塗工するため、燃料電池の電解質膜の両面の同じ領域に正確に触媒インクを塗工することができる。
【００２３】
特に、請求項６の発明によれば、支持フィルムの剥離前後での触媒層の伸び率に基づいて、電解質膜の一方面側の触媒層を形成するのに使用したのと同じ量の触媒インクを他方面の塗工領域に塗工するため、電解質膜の両面に同じ膜厚の触媒層を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る膜・触媒層接合体の製造装置の全体構成を示す側面図である。
【図２】張力付与部の概略構成を示す図である。
【図３】吸着ローラ近傍の斜視図である。
【図４】吸着ローラおよび乾燥炉の構成を示す図である。
【図５】吸着ローラおよび乾燥炉の正面図である。
【図６】製造装置において膜・触媒層接合体が製造される手順を示すフローチャートである。
【図７】製造装置において膜・触媒層接合体が製造される手順を示すフローチャートである。
【図８】電解質膜巻出ローラから巻き出される時点での電解質膜の断面図である。
【図９】電解質膜の表面に形成された触媒層を示す図である。
【図１０】バックシートが剥離された電解質膜の断面図である。
【図１１】電解質膜に触媒インクが間欠塗工された状態を示す図である。
【図１２】触媒インクが間欠塗工された電解質膜の断面図である。
【図１３】表裏両面に触媒層が形成された電解質膜の断面図である。
【図１４】電解質膜の塗工面に支持フィルムを貼り合わせるラミネート処理の様子を示す図である。
【図１５】支持フィルムが貼り合わされた電解質膜の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明に係る膜・触媒層接合体の製造装置１の全体構成を示す側面図である。この膜・触媒層接合体の製造装置１は、帯状の薄膜である電解質膜２に触媒インク（電極ペースト）を塗工し、その触媒インクを乾燥させて電解質膜２上に触媒層を形成して固体高分子形燃料電池用の膜・触媒層接合体を製造する装置である。なお、図１および以降の各図には、それらの方向関係を明確にするためＺ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系を適宜付している。また、図１および以降の各図においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数を誇張または簡略化して描いている。
【００２７】
製造装置１は、主たる要素として、電解質膜２からバックシート６を剥離する剥離部１０と、バックシート６が剥離された電解質膜２に一定の張力を付与する張力付与部８０と、電解質膜２を吸着支持して搬送する吸着ローラ２０と、電解質膜２の表面に触媒インクを塗工する塗工ノズル３０と、塗工された触媒インクを加熱して乾燥させる乾燥炉４０と、乾燥工程を経た電解質膜２に支持フィルムを貼り合わせる貼付部５０と、を備える。また、製造装置１は、装置全体を管理する制御部９０を備える。
【００２８】
剥離部１０は、剥離ローラ１１およびニップローラ１６を備える。また、製造装置１は、電解質膜巻出ローラ１２、バックシート巻取ローラ１４およびテンション検知ローラ１３，１５を備える。電解質膜巻出ローラ１２は図示省略のモータによって連続的に回転される。電解質膜巻出ローラ１２にはバックシート６付きの電解質膜２が巻回されており、電解質膜巻出ローラ１２はそのバックシート６付きの電解質膜２を連続的に送り出す。
【００２９】
電解質膜巻出ローラ１２から送り出されたバックシート６付きの電解質膜２は、テンション検知ローラ１３に懸架され、剥離ローラ１１とニップローラ１６とによって挟み込まれる。剥離ローラ１１とニップローラ１６との間隔は、バックシート６付き電解質膜２の厚さよりも小さい。従って、剥離ローラ１１とニップローラ１６とは圧力をかけつつバックシート６付きの電解質膜２を挟み込む。
【００３０】
電解質膜巻出ローラ１２から送り出されて剥離ローラ１１に至るまでのバックシート付き電解質膜２の張力はテンション検知ローラ１３によって検知される。テンション検知ローラ１３は、軸に作用する荷重をロードセルによって測定することにより作用する張力を検知する。制御部９０は、テンション検知ローラ１３によって検知されるバックシート付き電解質膜２の張力が予め設定された値となるように電解質膜巻出ローラ１２の回転を制御する。
【００３１】
また、剥離ローラ１１では、バックシート６が電解質膜２から剥離され、テンション検知ローラ１５に懸架されてバックシート巻取ローラ１４に巻き取られる。バックシート巻取ローラ１４は、図示省略のモータによって連続的に回転されることにより、バックシート６を連続的に巻き取るとともに、剥離ローラ１１にて電解質膜２から剥離されたバックシート６に一定の張力を付与する。バックシート巻取ローラ１４がバックシート６に与える張力はテンション検知ローラ１５によって検知される。テンション検知ローラ１５は、テンション検知ローラ１３と同じく、軸に作用する荷重をロードセルによって測定することにより作用する張力を検知する。制御部９０は、テンション検知ローラ１５によって検知されるバックシート６の張力が予め設定された値となるようにバックシート巻取ローラ１４の回転を制御する。
【００３２】
剥離部１０にてバックシート６が剥離された電解質膜２は後述する貼付ローラ１９によって吸着ローラ２０に吸着されるまで補強のための支持部材無しで搬送されることとなる。燃料電池用の電解質膜２は極めて変形しやすいため、バックシート６のような補強部材無しで電解質膜２を搬送するときには皺防止のために弱い張力を与えることが好ましい。張力付与部８０は、剥離部１０にてバックシート６が剥離されてから吸着ローラ２０によって吸着されるまでの電解質膜２に一定の張力を与える。
【００３３】
図２は、張力付与部８０の概略構成を示す図である。張力付与部８０は、主たる要素としてテンションローラ８１、前ローラ８２、後ローラ８３およびシリンダー８７を備える。テンションローラ８１は、シリンダー８７によって図２中矢印ＡＲ２にて示す方向に移動可能とされているローラである。一方、前ローラ８２および後ローラ８３は軸の位置が固定されているローラである。シリンダー８７は、例えばエアシリンダーであり、空気圧によってテンションローラ８１を矢印ＡＲ２に示す方向に移動させる。シリンダー８７の空気圧は電空レギュレーター８６によって規定されている。
【００３４】
図２に示すように、軸位置が固定された前ローラ８２と後ローラ８３とに懸架された電解質膜２は、それら両ローラの間でテンションローラ８１に巻きかけられており、この構成によって電解質膜２に張力が与えられる。シリンダー８７がテンションローラ８１を矢印ＡＲ２に示す方向に移動させると、電解質膜２に与える張力を調整することができる。シリンダー８７がテンションローラ８１を図２中左向きに移動させると電解質膜２に作用する張力が大きくなる。逆に、シリンダー８７がテンションローラ８１を図２中右向きに移動させると電解質膜２に作用する張力が小さくなる。
【００３５】
前ローラ８２および後ローラ８３の少なくともいずれか一方には、軸に作用する荷重を測定するロードセルなどのテンションセンサー８４が付設されている（図２の例では後ローラ８３に付設されている）。テンションセンサー８４は、後ローラ８３の軸に作用する荷重を測定することによって後ローラ８３に懸架されている電解質膜２に作用する張力を検知する。
【００３６】
テンションセンサー８４によって検知された電解質膜２に作用する張力はテンションコントローラ８５に伝達される。テンションコントローラ８５は、テンションセンサー８４による検知結果に基づいて、電解質膜２に作用する張力が一定となるように電空レギュレーター８６がシリンダー８７に与える空気圧を制御する。このような構成により、張力付与部８０は剥離部１０にてバックシート６が剥離されてから吸着ローラ２０によって吸着されるまでの電解質膜２に一定の張力を付与するのである。
【００３７】
剥離ローラ１１とニップローラ１６とは圧力をかけつつバックシート６付きの電解質膜２を挟み込むため、張力付与部８０が電解質膜２に与える張力は剥離ローラ１１よりも上流側（電解質膜巻出ローラ１２側）の電解質膜２に対しては作用しない。すなわち、張力付与部８０が電解質膜２に与える張力は、電解質膜２の搬送方向上流側に向けては剥離ローラ１１およびニップローラ１６によって遮断される。同様に、貼付ローラ１９と吸着ローラ２０とは圧力をかけつつ電解質膜２を挟み込むため、張力付与部８０が電解質膜２に与える張力は貼付ローラ１９よりも下流側の電解質膜２に対しては作用しない。すなわち、張力付与部８０が電解質膜２に与える張力は、電解質膜２の搬送方向下流側に向けては貼付ローラ１９および吸着ローラ２０によって遮断される。従って、張力付与部８０は剥離ローラ１１から貼付ローラ１９に至るまでの電解質膜２に一定の張力を与えることとなる。なお、剥離ローラ１１から貼付ローラ１９に至るまでの搬送区間内においては、その位置によらず電解質膜２に作用する張力は一定である。
【００３８】
図１に戻り、吸着ローラ２０の外周面に接するように貼付ローラ１９が設けられている。貼付ローラ１９は、吸着ローラ２０との間に電解質膜２を挟み込み、電解質膜２に圧力をかけつつ吸着ローラ２０の外周面に電解質膜２を吸着させる。なお、貼付ローラ１９自体に電解質膜２が貼り付くのを防止するために、貼付ローラ１９の外周面から空気を噴出するエアーパージ機構を設けるようにしても良い。
【００３９】
図３は、吸着ローラ２０近傍の斜視図である。吸着ローラ２０は、中心軸がＹ軸方向に沿うように設置された円柱形状の部材である。吸着ローラ２０の大きさは、例えば、高さ（Ｙ軸方向の長さ）が４００ｍｍであり、直径が４００ｍｍ〜１６００ｍｍである。吸着ローラ２０は、図示省略のモータによってＹ軸方向に沿った中心軸を回転中心として図３中矢印ＡＲ３に示す向きに回転される。
【００４０】
吸着ローラ２０は、多孔質カーボンまたは多孔質セラミックスにて形成された多孔質ローラである。多孔質セラミックスとしては、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）または炭化ケイ素（ＳｉＣ）の焼結体を用いることができる。多孔質の吸着ローラ２０における気孔径は５μｍ以下であり、気孔率は１５％〜５０％の範囲内である。また、吸着ローラ２０の外周面（円柱の周面）の表面粗さは、Ｒｚ（最大高さ）が５μｍ以下であり、この値は小さいほど好ましい。さらに、回転時の吸着ローラ２０の全振れ（回転軸から外周面までの距離の変動）は１０μｍ以下とされている。
【００４１】
図４は、吸着ローラ２０および乾燥炉４０の構成を示す図である。吸着ローラ２０の上面および／または底面には吸引口２１が設けられている。吸引口２１は、図外の吸引機構（例えば、排気ポンプ）によって吸引されて負圧が与えられる。吸着ローラ２０は、気孔率が１５％〜５０％の多孔質であるため、吸引口２１に負圧が付与されると、内部の気孔を介して吸着ローラ２０の外周面にも所定値の負圧（周辺雰囲気から外周面に吸引する圧力）が均一に作用することとなる。例えば、本実施形態では、吸引口２１に９０ｋＰａ以上の負圧が付与されることによって、吸着ローラ２０の外周面には１０ｋＰａ以上の負圧が均一に作用することとなる。これにより、吸着ローラ２０は、電解質膜２を幅方向（Ｙ軸方向）の全域にわたって均等に吸着することができる。
【００４２】
また、吸着ローラ２０には、複数の水冷管２２が設けられている。水冷管２２は、吸着ローラ２０の内部を巡るように均一な配設密度にて設けられている。水冷管２２には図外の給水機構から所定温度に温調された恒温水が供給される。水冷管２２の内部を流れた恒温水は図外の排液機構へと排出される。水冷管２２に恒温水を流すことによって、吸着ローラ２０は冷却されることとなる。
【００４３】
図１，３に戻り、吸着ローラ２０の外周面に対向して塗工ノズル３０が設けられている。塗工ノズル３０は、吸着ローラ２０による電解質膜２の搬送方向において、貼付ローラ１９よりも下流側に設けられている。塗工ノズル３０は、先端（（＋Ｘ）側の端部）にスリット状の吐出口を備えたスリットノズルである。そのスリット状の吐出口の長手方向はＹ軸方向である。塗工ノズル３０は、スリット状の吐出口が吸着ローラ２０の外周面から所定間隔を隔てる位置に設けられている。また、塗工ノズル３０は、図示しない駆動機構によって吸着ローラ２０に対する位置および姿勢が調整可能に設けられている。
【００４４】
塗工ノズル３０には、塗工液供給機構３５から塗工液として触媒インクが供給される。塗工液供給機構３５は、触媒インクを貯留するタンク、当該タンクと塗工ノズル３０とを連通接続する供給配管、および、当該供給配管に設けられた開閉バルブなどを有する。塗工液供給機構３５は、開閉バルブを開放し続けることによって塗工ノズル３０に連続して触媒インクを供給することも可能であるし、開閉バルブを繰り返し開閉することによって塗工ノズル３０に断続的に触媒インクを供給することも可能である。
【００４５】
塗工液供給機構３５から塗工ノズル３０に至る供給配管の経路中には流量調整バルブ３３が介挿されている。流量調整バルブ３３は、制御部９０の制御に従って、塗工液供給機構３５から塗工ノズル３０に送給する触媒インクの流量を調整する。
【００４６】
塗工液供給機構３５から供給された触媒インクは、吸着ローラ２０に吸着支持されて搬送される電解質膜２に塗工ノズル３０から塗工される。塗工液供給機構３５が連続して触媒インクを供給する場合には電解質膜２に触媒インクが連続的に塗工され、断続的に触媒インクを供給する場合には電解質膜２に触媒インクが間欠塗工される。塗工ノズル３０が電解質膜２に対して単位時間当たりに塗工する触媒インクの量は流量調整バルブ３３によって規定される。
【００４７】
乾燥炉４０は、吸着ローラ２０の外周面の一部を覆うように設けられている。図４に示すように、乾燥炉４０は、３つの乾燥ゾーン４１，４２，４３、および、２つの熱遮断ゾーン４４，４５の合計５つのゾーンに分割されている。３つの乾燥ゾーン４１，４２，４３のそれぞれは、図外の熱風送風部からの熱風送風により、吸着ローラ２０の外周面に向けて熱風を吹き付ける。乾燥炉４０からの熱風の吹き付けによって、電解質膜２に塗工された触媒インクが乾燥される。
【００４８】
３つの乾燥ゾーン４１，４２，４３は、吹き付ける熱風の温度が異なる。３つの乾燥ゾーン４１，４２，４３が吹き付ける熱風の温度は、吸着ローラ２０による電解質膜２の搬送方向の上流側から下流側に向けて（図４の紙面上にて時計回りに）順次高くなる。例えば、最も上流側の乾燥ゾーン４１の熱風温度は室温〜４０℃であり、中間の乾燥ゾーン４２の熱風温度は４０℃〜８０℃であり、最も下流側の乾燥ゾーン４３の熱風温度は５０℃〜１００℃である。
【００４９】
２つの熱遮断ゾーン４４，４５は、電解質膜２の搬送方向に沿って乾燥ゾーン４１，４２，４３の両端に設けられている。熱遮断ゾーン４４は乾燥ゾーン４１の上流側に設けられ、熱遮断ゾーン４５は乾燥ゾーン４３の下流側に設けられている。２つの熱遮断ゾーン４４，４５は、図外の排気部からの排気により、吸着ローラ２０の外周面近傍の雰囲気を吸引する。これによって、乾燥ゾーン４１，４２，４３から吹き出された熱風が乾燥炉４０を超えて吸着ローラ２０の上流側および下流側に流れ出るのを防止するとともに、乾燥時に触媒インクから生じた溶媒蒸気などが乾燥炉４０の外部に漏出するのを防止することができる。なお、少なくとも上流側の熱遮断ゾーン４４が設けられていれば、乾燥ゾーン４１，４２，４３から吹き出された熱風が塗工ノズル３０に流れ込んで吐出口近傍を乾燥させることに起因した塗工不良の発生を防止することができる。
【００５０】
図５は、吸着ローラ２０および乾燥炉４０の正面図である。乾燥炉４０には、吸着ローラ２０の幅方向（Ｙ軸方向）に沿った両端にも吸引部４６，４７が設けられている。吸引部４６，４７は、熱遮断ゾーン４４，４５と同様に、周辺の雰囲気を吸引する。これによって、乾燥炉４０の幅方向両端から漏出しようとする熱風および溶媒蒸気などをも吸引回収することができる。
【００５１】
図１，３に戻り、吸着ローラ２０による電解質膜２の搬送方向に沿って乾燥炉４０よりも下流側に貼付部５０が設けられている。貼付部５０はラミネートローラ５１を備える。ラミネートローラ５１は、図示を省略するシリンダーによって吸着ローラ２０の外周面から所定の間隔を隔てた位置に近接支持されている。ラミネートローラ５１と吸着ローラ２０の外周面との間隔は、乾燥処理後の電解質膜２の厚さ（電解質膜２と触媒層との合計厚さ）よりも小さい。従って、乾燥処理後の電解質膜２がラミネートローラ５１と吸着ローラ２０との間を通過するときに、ラミネートローラ５１によって電解質膜２が吸着ローラ２０の外周面に押し付けられる。ラミネートローラ５１が押圧する力は、上記のシリンダーによってラミネートローラ５１と吸着ローラ２０との間隔を調整することによって制御される。
【００５２】
ラミネートローラ５１は、例えば吸着ローラ２０と同程度の幅を有する金属ローラとすることができる。ラミネートローラ５１の内部にはヒータ９５が設けられている（図１４参照）。ヒータ９５としては、例えばシーズヒータが用いられる。ヒータ９５は、ラミネートローラ５１を所定の温度に温調する。ラミネートローラ５１のローラ表面の温度は図示省略の放射温度計によって計測されており、その放射温度計の計測結果に基づいてローラ表面が所定温度となるように制御部９０がヒータ９５を制御する。なお、ラミネートローラ５１の径は適宜のものとすることができる。
【００５３】
製造装置１には、さらに支持フィルム巻出ローラ５５、接合体巻取ローラ５６およびテンション検知ローラ５２，５３が設けられている。支持フィルム巻出ローラ５５は図示省略のモータによって連続的に回転される。支持フィルム巻出ローラ５５には帯状の支持フィルム７が巻回されており、支持フィルム巻出ローラ５５はその支持フィルム７を吸着ローラ２０に向けて連続的に供給する。支持フィルム巻出ローラ５５から送り出された支持フィルム７は、テンション検知ローラ５２に懸架され、ラミネートローラ５１および吸着ローラ２０によるラミネート処理によって電解質膜２に貼り合わされるが、このラミネート処理についてはさらに後述する。
【００５４】
支持フィルム巻出ローラ５５から送り出されて吸着ローラ２０に供給される支持フィルム７の張力はテンション検知ローラ５２によって検知される。テンション検知ローラ５２は、テンション検知ローラ１３と同じく、軸に作用する荷重をロードセルによって測定することにより作用する張力を検知する。制御部９０は、テンション検知ローラ５２によって検知される支持フィルム７の張力が予め設定された値となるように支持フィルム巻出ローラ５５の回転を制御する。
【００５５】
ラミネートローラ５１および吸着ローラ２０によるラミネート処理によって支持フィルム７が貼り合わされた膜・触媒層接合体５は、吸着ローラ２０の外周面から離れてテンション検知ローラ５３に懸架され、接合体巻取ローラ５６によって巻き取られる。接合体巻取ローラ５６は、図示省略のモータによって連続的に回転されることにより、膜・触媒層接合体５を巻き取るとともに、吸着ローラ２０から離れた膜・触媒層接合体５に一定の張力を付与する。接合体巻取ローラ５６が膜・触媒層接合体５に与える張力はテンション検知ローラ５３によって検知される。テンション検知ローラ５３は、テンション検知ローラ１３と同じく、軸に作用する荷重をロードセルによって測定することにより作用する張力を検知する。制御部９０は、テンション検知ローラ５３によって検知される膜・触媒層接合体５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５６の回転を制御する。
【００５６】
また、製造装置１は、表面冷却部６０を備える。表面冷却部６０は、吸着ローラ２０の外周面に対向する位置であって、貼付ローラ１９とラミネートローラ５１との間に設けられている。表面冷却部６０は、エアーノズルを備えており、吸着ローラ２０の外周面に向けて冷却エアー（例えば５℃程度に冷却されている）を吹き付ける。表面冷却部６０が冷却エアーを吹き付けることによって吸着ローラ２０の外周面が冷却される。なお、表面冷却部６０は、貼付ローラ１９とラミネートローラ５１との間に設けられているため、電解質膜２が吸着されていない吸着ローラ２０の外周面にエアーを吹き付けることとなる。
【００５７】
また、製造装置１は、塗工ノズル３０からの塗工前に予め電解質膜２に形成されている触媒層の形態を検知するための３つのセンサーとして、ファイバーセンサー７１，７２，７６を備える。ファイバーセンサー７１，７２，７６は、光ファイバー内を伝送された光を照射し、その反射光によって対象物の存在を非接触にて検出するセンサーである。
【００５８】
ファイバーセンサー７６（第１検知手段）は、電解質膜２の搬送経路のうち電解質膜巻出ローラ１２から剥離ローラ１１に至るまでのいずれかの任意の位置に設置される（本実施形態では剥離ローラ１１の直前に設置）。ファイバーセンサー７６は、電解質膜巻出ローラ１２から送出されて剥離ローラ１１に至るまでのバックシート６付き電解質膜２に形成された触媒層の長さを検知する。触媒層の長さとは、電解質膜２の搬送方向に沿った長さである（以下、同様）。
【００５９】
ファイバーセンサー７１（第２検知手段）は、電解質膜２の搬送経路のうち剥離ローラ１１から吸着ローラ２０に至るまでのいずれかの任意の位置に設置される（本実施形態では後ローラ８３に対向する位置に設置）。ファイバーセンサー７１は、剥離部１０にてバックシート６が剥離されてから吸着ローラ２０に至るまでの電解質膜２に形成された触媒層の長さを検知する。
【００６０】
ファイバーセンサー７２（第３検知手段）は、吸着ローラ２０の外周面に対向する位置であって、電解質膜２の搬送方向に沿って塗工ノズル３０よりも上流側に設けられている。ファイバーセンサー７２は、塗工処理前の電解質膜２に形成されている触媒層の搬送方向に沿った位置（吸着ローラ２０の周方向に沿った位置）を検知する。
【００６１】
また、製造装置１は、塗工ノズル３０による塗工状態を検査するためのセンサーとして、検査カメラ７５、ファイバーセンサー７４、レーザ変位計７３を備える。検査カメラ７５は、例えばＣＣＤカメラにて構成される。検査カメラ７５は、吸着ローラ２０の外周面に対向する位置であって、電解質膜２の搬送方向に沿って塗工ノズル３０よりも下流側に設けられている。検査カメラ７５は、塗工ノズル３０によって塗工された直後の塗膜の幅方向位置（Ｙ軸方向の位置）を検出する。
【００６２】
ファイバーセンサー７４は、吸着ローラ２０の外周面に対向する位置であって、電解質膜２の搬送方向に沿って塗工ノズル３０よりも下流側に設けられている。ファイバーセンサー７４は、塗工ノズル３０によって塗工された直後の塗膜の搬送方向に沿った位置（吸着ローラ２０の周方向に沿った位置）を検出する。
【００６３】
レーザ変位計７３は、照射したレーザ光の反射光から対象物までの変位量を検出する。レーザ変位計７３は、吸着ローラ２０の外周面に対向する位置であって、電解質膜２の搬送方向に沿って塗工ノズル３０よりも下流側に設けられている。レーザ変位計７３は、塗工ノズル３０によって塗工された直後の塗膜の厚さを検出する。なお、図１では、電解質膜２の搬送方向に沿って上流側からレーザ変位計７３、ファイバーセンサー７４、検査カメラ７５の順に配置されているが、これら３つのセンサーの配置順序はこれに限定されるものではなく任意である。
【００６４】
さらに、製造装置１は、装置に設けられた各機構を制御する制御部９０を備える。制御部９０のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部９０は、各種演算処理を行うＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスクを備えて構成される。制御部９０のＣＰＵが所定の処理プログラムを実行することによって、製造装置１に設けられた各動作機構が制御されて膜・触媒層接合体５の製造処理が進行する。
【００６５】
次に、上記の構成を有する膜・触媒層接合体の製造装置１における処理手順について説明する。図６，７は、製造装置１において膜・触媒層接合体５が製造される手順を示すフローチャートである。以下に説明する膜・触媒層接合体５の製造手順は、制御部９０が製造装置１の各動作機構を制御することにより進行する。
【００６６】
まず、電解質膜巻出ローラ１２がバックシート６付きの電解質膜２を巻き出す（ステップＳ１）。電解質膜２としては、従来より固体高分子形燃料電池の膜・触媒層接合体用途に用いられているフッ素系や炭化水素系などの高分子電解質膜を使用することができる。例えば、電解質膜２として、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）など）を使用することができる。
【００６７】
上記の電解質膜２は、非常に薄くて機械的強度が弱く、大気中の少量の湿気によっても容易に膨潤する一方で湿度が低くなると収縮する特性を有しており、極めて変形しやすい。このため、電解質膜巻出ローラ１２には、電解質膜２の変形を防止するために初期状態としてバックシート６付きの電解質膜２が巻回されている。電解質膜２は大気中に含まれる少量の湿気によっても極めて容易に変形するため、電解質膜２の製造時に巻き取られる段階で形状保持のための帯状の樹脂フィルムであるバックシート６が貼り付けられた状態となっている。
【００６８】
バックシート６としては、機械的な強度に富んで形状保持機能に優れた樹脂材料、例えば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）のフィルムを用いることができる。本実施形態では、電解質膜２の裏面にバックシート６が貼り合わされている。なお、電解質膜２の表面と裏面とでは電解質膜としての性質に相違があるものではなく、単に区別のための便宜上、バックシート６が貼り合わされている側の面を裏面としているに過ぎない。
【００６９】
電解質膜巻出ローラ１２に巻回された初期状態のバックシート６付き電解質膜２において、電解質膜２の膜厚は５μｍ〜３０μｍであり、幅は最大で３００ｍｍ程度である。また、バックシート６の膜厚は２５μｍ〜１００μｍであり、その幅は電解質膜２の幅と同等かそれより若干大きい。
【００７０】
また、本実施形態においては、電解質膜２の表面側には既に触媒層が形成されている。表面側の触媒層は、本発明に係る製造装置１とは別途の塗工装置にて、バックシート６が貼り合わされた状態の電解質膜２をそのままロール・ツー・ロール方式で搬送しつつ、電解質膜２の表面に触媒インクを間欠塗工し、その塗膜を乾燥させることによって形成される。表面側の触媒層形成は、電解質膜２の裏面にバックシート６が貼り合わされたまま行われるため、電解質膜２の変形は生じない。
【００７１】
図８は、電解質膜巻出ローラ１２から巻き出される時点での電解質膜２の断面図である。図９は、電解質膜２の表面に形成された触媒層９を示す図である。図８，９に示すように、電解質膜２の表面には一定サイズの触媒層９が所定の間隔を隔てて断続的に形成されている。また、電解質膜２の裏面にはバックシート６が貼り合わされている。
【００７２】
図８に示すようなバックシート６付きの電解質膜２が電解質膜巻出ローラ１２から巻き出され、テンション検知ローラ１３に懸架されて剥離部１０へと送り出される。電解質膜巻出ローラ１２から送り出されて剥離ローラ１１に至るまでのバックシート付き電解質膜２の張力はテンション検知ローラ１３によって検知され、その測定値が予め設定された値となるように電解質膜巻出ローラ１２の回転が制御される。なお、テンション検知ローラ１３は、バックシート６と接触するため、つまり電解質膜２とは直接には接触しないため、テンション検知ローラ１３との接触によって電解質膜２が変形することは防止される。
【００７３】
また、バックシート６付きの電解質膜２が電解質膜巻出ローラ１２から巻き出されて剥離ローラ１１へと向けて搬送されるときに、電解質膜２の表面に形成されている触媒層９の搬送方向に沿った長さｄ１がファイバーセンサー７６によって検知される（ステップＳ２）。ファイバーセンサー７６は、電解質膜巻出ローラ１２から剥離ローラ１１に向けて搬送される電解質膜２の表面に対向するように設けられているため、電解質膜２の表面に形成されている触媒層９の長さｄ１を確実に検知することができる。ファイバーセンサー７６が検知したバックシート６付き電解質膜２の表面に形成された触媒層９の長さｄ１は制御部９０に伝達される。
【００７４】
剥離部１０では、剥離ローラ１１とニップローラ１６とに挟み込まれた電解質膜２の裏面からバックシート６が剥離される（ステップＳ３）。電解質膜２から剥離されたバックシート６は、テンション検知ローラ１５に懸架されてバックシート巻取ローラ１４によって巻き取られる。剥離ローラ１１にて電解質膜２から剥離されてバックシート巻取ローラ１４に至るまでのバックシート６の張力はテンション検知ローラ１５によって検知され、その測定値が予め設定された値となるようにバックシート巻取ローラ１４の回転が制御される。
【００７５】
図１０は、バックシート６が剥離された電解質膜２の断面図である。バックシート６が剥離された電解質膜２は、剥離ローラ１１から前ローラ８２、テンションローラ８１、後ローラ８３を経て貼付ローラ１９へと搬送される。前ローラ８２、テンションローラ８１、後ローラ８３を備える張力付与部８０は、剥離ローラ１１にてバックシート６が剥離されてから吸着ローラ２０によって吸着されるまでの電解質膜２に一定の張力を付与する（ステップＳ４）。具体的には、剥離ローラ１１から吸着ローラ２０に至るまでの電解質膜２に一定の張力が作用するようにシリンダー８７がテンションローラ８１の位置を調整する。
【００７６】
剥離ローラ１１にてバックシート６が剥離されてから吸着ローラ２０によって吸着されるまでの電解質膜２に一定の張力を付与するのは以下のような理由による。上述したように、燃料電池用の電解質膜２は、非常に薄くて機械的強度が弱く、極めて変形しやすい。このような脆弱な電解質膜２を補強するために裏面にバックシート６が貼り合わされているのであるが、燃料電池の膜・触媒層接合体を製造するためには電解質膜２の両面に異なる極性の触媒層を形成する必要があり、そのためには電解質膜２の裏面からバックシート６を剥離せざるを得ない。補強のためのバックシート６が剥離された電解質膜２は不安定な状態となって変形することもあり、その結果電解質膜２が吸着ローラ２０に吸着されたときに皺が発生するおそれもある。このため、剥離ローラ１１にてバックシート６が剥離されてから吸着ローラ２０によって吸着されるまでの電解質膜２に張力付与部８０が一定の張力を与えることによって、吸着時に電解質膜２に皺が生じるのを防止しているのである。
【００７７】
ところが、高分子電解質膜２に張力を作用させるとその張力の大きさに応じた電解質膜２の伸びが発生する。電解質膜２が伸びると、触媒層９にも伸びが生じることとなる。なお、触媒層９も高分子樹脂材であり、張力が作用すると伸びる。そこで、本実施形態においては、バックシート６が剥離されて張力付与部８０から張力が付与されている電解質膜２に形成されている触媒層９の長さを測定している。
【００７８】
バックシート６が剥離された電解質膜２が剥離ローラ１１から吸着ローラ２０へと向けて搬送されるときに、電解質膜２の表面に形成されている触媒層９の搬送方向に沿った長さｄ２がファイバーセンサー７１によって検知される（ステップＳ５）。ファイバーセンサー７１は、剥離ローラ１１から吸着ローラ２０に向けて搬送される電解質膜２の表面に対向するように設けられているため、電解質膜２の表面に形成されている触媒層９の長さｄ２を確実に検知することができる。ファイバーセンサー７６が検知したバックシート６剥離後の電解質膜２の表面に形成された触媒層９の長さｄ２は制御部９０に伝達される。
【００７９】
次に、制御部９０は、ファイバーセンサー７６およびファイバーセンサー７１による検知結果に基づいて、バックシート６の剥離前後での触媒層９の伸び率を算定する（ステップＳ６）。ファイバーセンサー７６は、バックシート６が貼り合わされている電解質膜２の表面に形成されている触媒層９の長さｄ１を検知している（図８）。一方、ファイバーセンサー７１は、バックシート６が剥離された後の電解質膜２の表面に形成されている触媒層９の長さｄ２を検知している（図１０）。バックシート６が剥離された後の電解質膜２には張力付与部８０から一定の張力が付与されるため、通常はｄ２＞ｄ１となる。制御部９０は、これらの検知結果に基づいて、電解質膜２からバックシート６が剥離される前後での触媒層９の伸び率ｅ＝（ｄ２−ｄ１）／ｄ１×１００を算定する。なお、伸び率ｅの単位は％である。
【００８０】
バックシート６が剥離された後に、吸着ローラ２０に到達した電解質膜２は貼付ローラ１９によって吸着ローラ２０の外周面に吸着される（ステップＳ７）。貼付ローラ１９は、電解質膜２の表面を吸着ローラ２０に押し付けることにより、電解質膜２を吸着ローラ２０に吸着支持させる。電解質膜２の表面には触媒層９が形成されているのであるが、その触媒層９とともに電解質膜２の表面が吸着ローラ２０の外周面に吸着される。
【００８１】
吸着ローラ２０は、電解質膜２の表面を吸着する。気孔率が１５％〜５０％の多孔質セラミックスにて形成された吸着ローラ２０の吸引口２１に９０ｋＰａ以上の負圧を付与することによって、電解質膜２を吸着しているか否かに関わらず、吸着ローラ２０の外周面には１０ｋＰａ以上の負圧が均一に作用する。従って、電解質膜２の幅の大小に関わらず、吸着ローラ２０は電解質膜２を一定の吸引圧にて安定して吸着支持することができる。また、吸着ローラ２０の吸着による電解質膜２の変形も抑制することができる。
【００８２】
また、吸着ローラ２０の外周面の表面粗さは、Ｒｚが５μｍ以下であるとともに、吸着ローラ２０の気孔径は５μｍ以下であるため、電解質膜２には吸着支持にともなう吸着痕は生じにくい。すなわち、本実施形態の吸着ローラ２０は、脆弱な機械的性質を有する電解質膜２を変形させたり吸着痕を生じさせることなく安定して吸着支持することができるのである。
【００８３】
電解質膜２を吸着支持した吸着ローラ２０がＹ軸方向に沿った中心軸を回転中心として回転することにより、電解質膜２が吸着ローラ２０の外周面に支持されて搬送される。吸着ローラ２０に吸着支持されて搬送される電解質膜２が塗工ノズル３０に到達する前に、電解質膜２の表面に形成されている触媒層９の搬送方向に沿った位置（吸着ローラ２０の周方向に沿った位置）がファイバーセンサー７２によって検知される（ステップＳ８）。このとき、触媒層９が形成されている電解質膜２の表面側は吸着ローラ２０によって吸着されているため、ファイバーセンサー７２は電解質膜２の裏面側から検出することになるのであるが、電解質膜２は半透明であるため、ファイバーセンサー７２は電解質膜２の裏面側からであっても表面の電解質膜２を検出することができる。ファイバーセンサー７２によって検出された触媒層９の搬送方向に沿った位置は制御部９０に伝達される。
【００８４】
次に、吸着ローラ２０に吸着支持されて搬送される電解質膜２の裏面には、塗工ノズル３０から触媒インクが塗工される（ステップＳ９）。本実施形態で使用される触媒インクは、例えば、触媒粒子、イオン伝導性電解質および分散媒を含有する。触媒粒子としては、公知または市販のものを使用することができ、高分子形燃料電池のアノードまたはカソードにおける燃料電池反応を起こさせるものであれば特に限定されず、例えば白金（Ｐｔ）、白金合金、白金化合物等を用いることができる。このうち白金合金としては、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、カソード用の触媒インクの触媒粒子には白金、アノード用の触媒インクの触媒粒子には上述の白金合金が用いられる。
【００８５】
また、触媒粒子は、触媒微粒子が炭素粉に担持された、いわゆる触媒担持炭素粉であっても良い。触媒担持炭素の平均粒子径は、通常１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度、好ましくは２０ｎｍ〜８０ｎｍ程度、最も好ましくは４０ｎｍ〜５０ｎｍ程度である。触媒微粒子を担持する炭素粉は特に制限されるものではなく、例えば、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、ランプブラック等のカーボンブラック、黒鉛、活性炭、カーボン繊維、カーボンナノチューブ等が挙げられる。これらは、１種単独で使用しても良いし、２種以上併用しても良い。
【００８６】
上記のような触媒粒子に溶媒を加えてスリットノズルから塗布可能なペーストとする。溶媒としては、水、エタノール、ｎ−プロパノールおよびｎ−ブタノールなどのアルコール系、並びに、エーテル系、エステル系およびフッ素系などの有機溶剤を用いることができる。
【００８７】
さらに、触媒粒子に溶媒を加えた溶液にイオン交換基を有するアイオノマーを上記溶媒中に分散させた高分子電解質溶液を加える。一例として、白金を５０ｗｔ％担持したカーボンブラック（田中貴金属工業（株）製の「TEC10E50E」）を水、エタノールおよび高分子電解質溶液（米国DuPont社製のNafion液「D2020」）に分散させて触媒インクを得ることができる。
【００８８】
このようにして混合されたペーストを触媒インクとして塗工液供給機構３５から塗工ノズル３０に供給する。塗工液供給機構３５から供給された触媒インクは、塗工ノズル３０から電解質膜２の裏面に塗工される。なお、電解質膜２に塗工する触媒インクは、カソード用であってもアノード用であっても良いが、表面に形成されている触媒層９とは逆極性の触媒インクが裏面に塗工される。
【００８９】
また、本実施形態では、塗工液供給機構３５が触媒インクを断続的に塗工ノズル３０に供給することによって、吸着ローラ２０に吸着支持されて搬送される電解質膜２の裏面に塗工ノズル３０から間欠塗工を行っている。このとき、制御部９０は、ステップＳ６で算定した表面側の触媒層９の伸び率ｅおよびステップＳ８で検知した触媒層９の位置情報に基づいて、塗工ノズル３０からの触媒インクの吐出を制御する。具体的には、制御部９０は、塗工液供給機構３５から塗工ノズル３０に触媒インクを供給するタイミングを制御するとともに、触媒インクを供給する流量を調整する。
【００９０】
まず、制御部９０は、ステップＳ８でファイバーセンサー７２によって検知した触媒層９の位置情報に基づいて、電解質膜２の表面側の触媒層９の先端に対応する裏面側の位置から触媒インクの塗工を開始するように、塗工ノズル３０の塗工開始タイミングを制御する。そして、制御部９０は、ステップＳ６で算定した表面側の触媒層９の伸び率ｅに基づいて、電解質膜２の表面側の触媒層９の長さと同じ長さにて裏面側に触媒インクが塗工されるように、塗工ノズル３０の塗工時間を制御する。電解質膜２は吸着ローラ２０によって一定速度で搬送されているため、塗工ノズル３０の塗工時間によって触媒インクの塗工長さは規定される。電解質膜２の表面側の触媒層９の先端に対応する裏面側の位置から当該触媒層９と同じ長さにて触媒インクが塗工されることにより、表面における触媒層９の形成領域と同じ裏面の塗工領域に触媒インクが塗工されることとなる。
【００９１】
さらに、制御部９０は、ステップＳ６で算定した表面側の触媒層９の伸び率ｅに基づいて、塗工ノズル３０から吐出する触媒インクの流量を制御する。すなわち、制御部９０は、流量調整バルブ３３を制御して塗工液供給機構３５から塗工ノズル３０に送給する触媒インクの流量を調整する。塗工ノズル３０から吐出する触媒インクの流量については、乾燥後の触媒層の膜厚が規定値となるように、基準となる値が設定されている。電解質膜２の表面側にはその基準値の流量にて触媒インクが塗工されている。ところが、バックシート６の剥離後に電解質膜２の表面側の触媒層９が伸びている場合にはその触媒層９の膜厚が上記規定値よりも薄くなっている。そのような薄くなっている表面側の触媒層９に対して裏面側に基準値の流量にて触媒インクを塗工すると、裏面側の触媒層９の膜厚が相対的に厚くなって電解質膜２の表面と裏面とで触媒層の膜厚が相違することとなる。
【００９２】
このような触媒層の膜厚のずれを生じさせないようにするために、表面側の触媒層９の伸び率ｅに基づいて、制御部９０は、電解質膜２の表面側の触媒層９を形成するのに使用したのと同じ量の触媒インクを裏面の上記塗工領域に塗工するように、塗工ノズル３０から吐出する触媒インクの流量を制御している。より具体的には、制御部９０は、基準値の流量に対してｄ１／ｄ２を乗じた流量にて塗工ノズル３０から電解質膜２の裏面に触媒インクを吐出するように流量調整バルブ３３を制御する。このようにすれば、電解質膜２の表面側と裏面側とで使用する触媒インクの量は同じであるため、乾燥後の触媒層の膜厚も同じになる。
【００９３】
図１１は、電解質膜２に触媒インクが間欠塗工された状態を示す図である。また、図１２は、触媒インクが間欠塗工された電解質膜２の断面図である。上述のようにして塗工ノズル３０からの触媒インクの吐出を制御することにより、電解質膜２の表面における触媒層９の形成領域と同じ裏面の塗工領域に触媒インクが塗工されて触媒インク層８が一定間隔で不連続に形成される。
【００９４】
続いて、塗工ノズル３０からの塗工によって形成された塗膜である触媒インク層８の検査が行われる（ステップＳ１０）。この検査は触媒インク層８の塗工状態について行われるものであり、具体的には触媒インク層８の幅方向位置、搬送方向に沿った位置および膜厚の検査が行われる。これらの検査は、電解質膜２の搬送方向に沿って塗工ノズル３０よりも下流側に設けられているレーザ変位計７３、ファイバーセンサー７４および検査カメラ７５によって実施される。
【００９５】
レーザ変位計７３は、塗工ノズル３０からの塗工によって形成された直後の触媒インク層８の厚さを検出する。ファイバーセンサー７４は、その触媒インク層８の搬送方向に沿った位置を検出する。検査カメラ７５は、その触媒インク層８の幅方向位置を検出する。これらの検出結果は制御部９０に伝達される。制御部９０は、レーザ変位計７３、ファイバーセンサー７４および検査カメラ７５の検出結果に基づいて、電解質膜２の表面側における触媒インク層８の塗工状態を判定する。
【００９６】
図１１の最も下側には、仮に触媒インク層８の塗工領域が表面側の触媒層９の形成領域からずれていた場合を例示している。この例では、電解質膜２の搬送方向に沿った触媒インク層８の長さが表面側の触媒層９の長さよりも短い。バックシート６が剥離されたときの電解質膜２および触媒層９の伸びを考慮することなく、表面側への塗工処理時と同様の設定値に従って塗工ノズル３０から裏面側へ触媒インクを塗工するとこのようなずれが生じるおそれがある。
【００９７】
次いで、吸着ローラ２０の回転によって、電解質膜２の裏面側の触媒インク層８が乾燥炉４０に対向する位置にまで搬送され、触媒インク層８の乾燥処理が行われる（ステップＳ１１）。触媒インク層８の乾燥処理は、乾燥炉４０から触媒インク層８に熱風を吹き付けることによって行われる。熱風が吹き付けられることによって触媒インク層８が加熱されて溶媒成分が揮発し、触媒インク層８が乾燥される。溶媒成分が揮発することによって触媒インク層８が乾燥されて触媒層９となる。
【００９８】
図１３は、表裏両面に触媒層９が形成された電解質膜２の断面図である。触媒層９は、白金などの触媒粒子が担持された電極層である。触媒層９は、触媒インク層８から溶媒成分が揮発して固化したものであるため、その厚さは触媒インク層８よりも薄い。図１３に示すような、電解質膜２の表裏両面に触媒層９が形成されたものが膜・触媒層接合体５である。
【００９９】
また、乾燥炉４０は、３つの乾燥ゾーン４１，４２，４３を備えており、それらからは異なる温度の熱風が吹き付けられる。具体的には、吸着ローラ２０による電解質膜２の搬送方向の最も上流側に位置する乾燥ゾーン４１から中間の乾燥ゾーン４２を経て最も下流側の乾燥ゾーン４３の順に熱風温度が高くなる。乾燥ゾーンを分割することなく、塗工直後の触媒インク層８に直ちに高温の熱風を吹き付けると、触媒インク層８が急激に乾燥されて表面にクラックが生じることがある。或いは、吸着ローラ２０にヒータを内蔵して塗工直後の触媒インク層８を急激に乾燥した場合も同様である。
【０１００】
本実施形態では、乾燥炉４０を３つの乾燥ゾーン４１，４２，４３に分割し、電解質膜２の搬送方向の上流側から下流側に向けて乾燥温度を順次に高くしている。すなわち、最も上流側の乾燥ゾーン４１は、塗工直後の触媒インク層８に比較的低温の熱風を吹き付けることによって、触媒インク層８を僅かに昇温させる。次に、中間の乾燥ゾーン４２がやや高温の熱風を吹き付けることによって、触媒インク層８を緩やかに乾燥させる。そして、最も下流側の乾燥ゾーン４３が高温の熱風を吹き付けることによって、触媒インク層８を強く乾燥させる。このように、乾燥温度を徐々に高くして触媒インク層８を段階的に乾燥させることにより、乾燥処理時のクラックの発生を防止することができる。
【０１０１】
クラックの発生を防止しつつ触媒インク層８を適切に乾燥させるためには、乾燥処理時間も適切に管理する必要があり、例えば約６０秒とするのが好ましい。乾燥処理時間は、１つの触媒インク層８が３つの乾燥ゾーン４１，４２，４３を通過する合計時間である。例えば、吸着ローラ２０の直径が４００ｍｍで３つの乾燥ゾーン４１，４２，４３が吸着ローラ２０の外周面の半周を覆っていたとすると、その長さは約６２８ｍｍとなる。この条件で乾燥処理時間として６０秒を確保するためには、電解質膜２の搬送速度を１０．４ｍｍ／秒とすれば良い。電解質膜２の搬送速度は吸着ローラ２０の回転速度によって規定される。
【０１０２】
また、乾燥炉４０は、電解質膜２の搬送方向に沿って最も上流側に熱遮断ゾーン４４を備え、最も下流側に熱遮断ゾーン４５を備えている。これにより、乾燥ゾーン４１，４２，４３から吹き出された熱風が乾燥炉４０を超えて吸着ローラ２０の上流側および下流側に流れ出るのを防止することができる。その結果、乾燥炉４０の上流側に位置する塗工ノズル３０や下流側に位置する貼付部５０が不必要に加熱されるのを防止することができる。
【０１０３】
さらに、乾燥炉４０には、熱遮断ゾーン４４，４５に加えて吸引部４６，４７も設けられており、これらによって乾燥炉４０の周囲に熱風が流れ出るのを防止するとともに、乾燥時に触媒インク層８から揮発した溶媒の蒸気等が漏出するのを防止することができる。
【０１０４】
次に、吸着ローラ２０のさらなる回転によって、乾燥後の裏面側の触媒層９が貼付部５０に到達する。貼付部５０は、電解質膜２の裏面に支持フィルム７を貼り合わせるラミネート処理を行う（ステップＳ１２）。すなわち、貼付部５０は、製造装置１にて塗工処理を行った電解質膜２の塗工面に対して支持フィルム７を貼り合わせる。
【０１０５】
図１４は、電解質膜２の塗工面に支持フィルム７を貼り合わせるラミネート処理の様子を示す図である。貼付部５０が設けられている位置近傍の吸着ローラ２０の外周面に向けて、支持フィルム巻出ローラ５５から帯状の支持フィルム７が連続的に供給される。支持フィルム７としては、機械的な強度に富んで形状保持機能に優れた樹脂フィルム、例えば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）のフィルムを用いることができる。すなわち、支持フィルム７はバックシート６と同じものであっても良く、剥離部１０が剥離してバックシート巻取ローラ１４によって巻き取ったバックシート６を支持フィルム７として支持フィルム巻出ローラ５５から送り出すようにしても良い。
【０１０６】
支持フィルム巻出ローラ５５から送り出された支持フィルム７は、テンション検知ローラ５２に懸架されて吸着ローラ２０へと供給される。支持フィルム巻出ローラ５５から送り出されてラミネート処理に供されるまでの支持フィルム７の張力はテンション検知ローラ５２によって検知され、その測定値が予め設定された値となるように支持フィルム巻出ローラ５５の回転が制御される。
【０１０７】
支持フィルム７は、電解質膜２の搬送方向において、貼付部５０のラミネートローラ５１よりも少し上流側に供給される。すなわち、支持フィルム７は、ラミネートローラ５１と乾燥炉４０との間に供給される。そして、供給された支持フィルム７は、図１４に示すように、ラミネートローラ５１の回転に巻き込まれるようにして電解質膜２の裏面に重ね合わされる。電解質膜２の裏面には塗工ノズル３０から塗工されて乾燥炉４０にて乾燥された触媒層９が形成されている。電解質膜２の裏面に支持フィルム７が重ね合わされると、裏面側の触媒層９は電解質膜２と支持フィルム７との間に挟み込まれることとなる。
【０１０８】
触媒層９が形成された電解質膜２の裏面に支持フィルム７を重ね合わせた積層体が吸着ローラ２０およびラミネートローラ５１の回転にともなってそれら両ローラの間に挟み込まれる。これにより、電解質膜２の裏面に支持フィルム７を重ね合わせた積層体が吸着ローラ２０およびラミネートローラ５１から押圧されることとなる。吸着ローラ２０およびラミネートローラ５１が当該積層体を押圧する力は、吸着ローラ２０の外周面とラミネートローラ５１との間隔によって規定される。吸着ローラ２０とラミネートローラ５１との間隔はラミネートローラ５１を支持するシリンダーによって調整される。
【０１０９】
電解質膜２の裏面に支持フィルム７を重ね合わせた積層体が吸着ローラ２０およびラミネートローラ５１から押圧されることによって、支持フィルム７が電解質膜２の裏面に貼り合わされるラミネート処理が進行する。図１５は、支持フィルム７が貼り合わされた電解質膜２の断面図である。支持フィルム７は、電解質膜２の裏面のうち触媒層９が形成されていない領域（非塗工領域）にて電解質膜２に貼り付く。その一方、支持フィルム７は触媒層９には貼り付かない。
【０１１０】
また、ラミネートローラ５１はヒータ９５によって所定の温度に温調されている。ヒータ９５によって温調されたラミネートローラ５１が電解質膜２を加熱することによって、電解質膜２の粘着力を高めて支持フィルム７が電解質膜２に確実に貼り付くこととなる。ヒータ９５による温調温度は電解質膜２の粘着力に依存している。具体的には、電解質膜２自体の粘着力が弱いほどヒータ９５はラミネートローラ５１を高温に温調する。電解質膜２自体の粘着力が十分に強く、特段に加熱しなくても支持フィルム７が電解質膜２に貼り付く場合には、ヒータ９５がラミネートローラ５１を常温に温調すれば足りる。逆に、電解質膜２自体の粘着力が弱く、加熱しなければ支持フィルム７が電解質膜２に貼り付かないような場合には、ヒータ９５がラミネートローラ５１を高温に温調する。
【０１１１】
但し、ヒータ９５がラミネートローラ５１を温調する温度の上限は、触媒層９に含有されている上記アイオノマーのガラス転移点Ｔｇである。これは、ラミネートローラ５１の温調温度が触媒層９に含有されているアイオノマーのガラス転移点Ｔｇを超えると、ラミネートローラ５１によって加熱された触媒層９が溶融して支持フィルム７に貼り付くおそれがあるためである。すなわち、ヒータ９５は、ラミネートローラ５１を常温以上触媒層９に含有されているアイオノマーのガラス転移点Ｔｇ以下に温調するのである。
【０１１２】
ラミネートローラ５１は、支持フィルム７を電解質膜２の裏面に貼り合わせるとともに、支持フィルム７を貼り合わせた当該電解質膜２の表面を吸着ローラ２０の外周面から剥離する。そして、吸着ローラ２０およびラミネートローラ５１によるラミネート処理により支持フィルム７が貼り合わされた膜・触媒層接合体５は、テンション検知ローラ５３に懸架されて接合体巻取ローラ５６によって巻き取られる（ステップＳ１３）。支持フィルム７が貼り合わされて吸着ローラ２０から剥離されてから接合体巻取ローラ５６に至るまでの支持フィルム７付き膜・触媒層接合体５の張力はテンション検知ローラ５３によって検知され、その測定値が予め設定された値となるように接合体巻取ローラ５６の回転が制御される。支持フィルム７付きの膜・触媒層接合体５が接合体巻取ローラ５６によって巻き取られることにより、一連の膜・触媒層接合体５の製造プロセスが完了する。なお、テンション検知ローラ５３は、支持フィルム７と接触するため、つまり電解質膜２とは直接には接触しないため、テンション検知ローラ５３との接触によって電解質膜２が変形することは防止される。
【０１１３】
ところで、上記の製造装置１においては、吸着ローラ２０の外周面の一部を覆うように乾燥炉４０を設け、触媒インク層８の乾燥のために吸着ローラ２０の外周面に熱風を吹き付けている。このため、多孔質セラミックスにて形成された吸着ローラ２０が徐々に蓄熱して昇温する。吸着ローラ２０が所定値を超えて高温になると、塗工ノズル３０から電解質膜２に塗工された触媒インクが直ちに加熱されて急激に乾燥し、触媒インク層８の表面にクラックが生じるおそれがある。
【０１１４】
このため、吸着ローラ２０に複数の水冷管２２を設け（図４）、その水冷管２２に恒温水を流すことによって吸着ローラ２０を冷却して所定値以上に昇温するのを防いでいる。但し、多孔質セラミックスにて形成された吸着ローラ２０は熱伝導度が低い場合もあり、しかも乾燥炉４０は吸着ローラ２０の外周面に熱風を吹き付けるため、当該外周面の温度上昇を十分に抑制できない場合もあり得る。
【０１１５】
このような場合であっても、表面冷却部６０（図１）から吸着ローラ２０の外周面に向けて冷却エアーを吹き付けることにより、乾燥炉４０からの熱風により蓄熱された吸着ローラ２０の外周面を冷却して除熱することができる。これにより、塗工ノズル３０から電解質膜２に塗工された触媒インクが直ちに加熱されるのを防ぐことができる。
【０１１６】
本実施形態においては、補強材であるバックシート６が貼り合わされている電解質膜２の表面に形成された触媒層９の長さｄ１を検知するとともに、そのバックシート６が剥離された後の電解質膜２の表面に形成された触媒層９の長さｄ２を検知し、バックシート６の剥離前後での触媒層９の伸び率ｅを算定している。また、塗工ノズル３０による塗工の直前に、電解質膜２の表面に形成されている触媒層９の搬送方向に沿った位置を検知している。そして、その表面側の触媒層９の伸び率ｅおよび位置情報に基づいて、電解質膜２の表面における触媒層９の形成領域と同じ裏面の塗工領域に触媒インクを塗工するように、制御部９０が塗工液供給機構３５および塗工ノズル３０を制御している。
【０１１７】
燃料電池用の電解質膜２は極めて変形しやすいため、補強材たるバックシート６が剥離されると容易に伸びるのであるが、本実施形態のようにバックシート６の剥離前後での触媒層９の伸び率ｅを算定し、それに基づいて電解質膜２の裏面に塗工処理を行うようにすれば、表面の触媒層９と対応する裏面側の同じ領域に触媒インクを塗工することができ、燃料電池の電解質膜２の両面の同じ領域に正確に触媒インクを塗工することができる。
【０１１８】
また、本実施形態においては、表面側の触媒層９の伸び率ｅに基づいて、電解質膜２の表面側の触媒層９を形成するのに使用したのと同じ量の触媒インクを裏面の塗工領域に塗工するように、制御部９０が流量調整バルブ３３を制御している。これにより、電解質膜２の表面と裏面とで触媒層９の膜厚も同じにすることができる。その結果、燃料電池の電解質膜２の両面の同じ領域に同じ膜厚にて触媒層９を形成することができ、燃料電池の性能劣化を防止することができる。
【０１１９】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態においては、電解質膜２の裏面からバックシート６を剥離してその裏面に触媒インクを塗工するようにしていたが、電解質膜２の表面に触媒インクを塗工して触媒層９を形成するようにしても良い。既述したように、電解質膜２の表面と裏面とは単なる便宜上の区別にすぎず、既に一方面に触媒層９が形成されている電解質膜２の他方面に触媒インクを塗工して触媒層９を形成する形態であれば良い。
【０１２０】
また、ファイバーセンサー７１によって、バックシート６が剥離された後の電解質膜２の表面に形成された触媒層９の長さｄ２を検知するとともに、触媒層９の搬送方向に沿った位置を検知するようにしても良い。すなわち、ファイバーセンサー７２の機能をファイバーセンサー７１によって併せて実現するようにしても良い。もっとも、触媒層９の搬送方向に沿った位置を検知は、塗工ノズル３０の塗工開始タイミングを制御するために行うものであるため、上記実施形態のように、専用のファイバーセンサー７２を塗工ノズル３０の近傍に設けて実行するのが好ましい。
【０１２１】
また、バックシート６が貼り合わされている電解質膜２の表面に形成された触媒層９の長さｄ１については、ファイバーセンサー７６による検知に代えて、予め規定されている設定値を用いるようにしても良い。但し、バックシート６が貼り合わされている状態の電解質膜２であっても若干の伸びが生じるため、上記実施形態のように、ファイバーセンサー７６によって触媒層９の長さｄ１を実測する方が好ましい。
【０１２２】
また、ファイバーセンサー７１，７２，７６に代えて、非接触にて電解質膜２上の触媒層９を検知することができる機構、例えばＣＣＤカメラで撮像した画像に所定の画像処理を施して触媒層９を検知する機構を設けるようにしても良い。
【０１２３】
また、上記各実施形態においては、乾燥炉４０に３つの乾燥ゾーン４１，４２，４３を設けていたが、乾燥ゾーンの分割数は３つに限定されるものではなく、２つであっても良いし、４つ以上であっても良い。いずれであっても、乾燥炉４０が吹き付ける熱風の温度は、吸着ローラ２０による電解質膜２の搬送方向の上流側から下流側に向けて順次に高くなる。
【０１２４】
また、隣り合う乾燥ゾーンの間に上記実施形態と同様の熱遮断ゾーンを設けるようにしても良い。このようにすれば、隣り合う乾燥ゾーンから吹き出された熱風の相互干渉を防止することができる。
【０１２５】
また、乾燥炉４０は、熱風を吹き付けて触媒インク層８の乾燥を行うようにしていたが、これに代えて、遠赤外線ヒータなどによって触媒インク層８の乾燥を行うようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
本発明は、変形しやすい高分子電解質膜に電極インクを塗工して乾燥させることにより当該電解質膜上に触媒層を形成する膜・触媒層接合体の製造技術に適用することができ、特に固体高分子形燃料電池の膜・触媒層接合体の製造に好適である。
【符号の説明】
【０１２７】
１  製造装置
２  電解質膜
５  膜・触媒層接合体
６  バックシート
７  支持フィルム
８  触媒インク層
９  触媒層
１０  剥離部
１１  剥離ローラ
１２  電解質膜巻出ローラ
１３，１５，５２，５３  テンション検知ローラ
１４  バックシート巻取ローラ
１９  貼付ローラ
２０  吸着ローラ
２１  吸引口
２２  水冷管
３０  塗工ノズル
３３  流量調整バルブ
３５  塗工液供給機構
４０  乾燥炉
４１，４２，４３  乾燥ゾーン
４４，４５  熱遮断ゾーン
５０  貼付部
５１  ラミネートローラ
５５  支持フィルム巻出ローラ
５６  接合体巻取ローラ
６０  表面冷却部
７１，７２，７６  ファイバーセンサー
８０  張力付与部
８１  テンションローラ
８７  シリンダー
９０  制御部
９５  ヒータ
【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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