(57)【要約】【課題】電解質膜をロールで搬送する際、品質を確保しながらロールとの滑りを防止すること。【解決手段】ガイドロール６を介して搬送される電解質膜１は、搬送上の要求仕様に応じて表面粗さを最適に設定する。具体的には、ロールの表面粗さ及び電解質膜の搬送速度に応じて、電解質膜１の表面の凹凸高さ及び凹凸形状を最適に設定する。ここで、ガイドロール６の表面粗さを一定とした場合に、電解質膜１の搬送速度が増すほど表面の凹凸高さを大きくする。電解質膜１の表面の凹凸高さは、表面粗さで０.０５〜５μｍの範囲の値に設定する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロールを介して搬送される電解質膜であって、搬送上の要求仕様に応じて表面粗さを設定したことを特徴とする電解質膜。
【請求項２】
前記搬送上の要求仕様は、前記ロールの表面粗さ及び電解質膜の搬送速度を要素として含み、前記表面粗さは、表面の凹凸高さ及び凹凸形状を要素として含むことを特徴とする請求項１に記載の電解質膜。
【請求項３】
前記ロールの表面粗さを一定とした場合に、前記電解質膜の搬送速度が増すほど前記表面の凹凸高さを大きくしたことを特徴とする請求項２に記載の電解質膜。
【請求項４】
前記表面の凹凸高さは、表面粗さで０.０５〜５μｍであることを特徴とする請求項２又は３に記載の電解質膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池に使用され、ロールを介して搬送される電解質膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池に使用される電解質膜は、薄く伸びやすいものとなっている。このため、電解質膜を触媒塗布等のためにガイドロール等により搬送してハンドリングするには、最低限塑性変形を起こさない低いテンションでハンドリングする必要がある。ところが、低いテンションでハンドリングすると、ガイドロール等を駆動するトルクが不足して電解質膜とガイドロールとの間に滑りが生じる。滑りが生じると、電解質膜に傷が入り、製品不良となる懸念がある。
【０００３】
ここで、下記の特許文献１には、熱可塑性樹脂シートを帯電したロールによって加熱・延伸することにより、表面欠点のない高品質なシートを生産性よく製造することが記載される。下記の特許文献２には、プリンタに使用される紙送りローラの外周表面に複数の波形状の微細凹溝を形成することにより、強い摩擦力を得て紙送りの直進性を向上させることが記載される。特許文献１及び２に記載の技術とも、電解質膜の搬送に使用することが考えられる。一方、下記の特許文献３には、電解質膜の一方面又は両面を粗面化することにより、触媒層との密着性を向上させて最終製品となる燃料電池の性能向上を図ることが記載される。ここで、電解質膜の粗面化として、サイン波形又は三角波形類似の表面形状が記載され、「１〜１０μｍ」程度の表面粗さが記載される。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２１８６９０号公報
【特許文献２】特開２００５−１５１１０号公報
【特許文献３】特開２００５−６３８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１に記載の技術では、電解質膜の搬送に使用した場合に、電解質膜とロールとの間の摩擦を増やして滑りを防止できるものの、電解質膜が加熱・延伸されることとなり、品質確保の点で不向きである。また、特許文献２に記載の技術では、電解質膜の搬送に使用した場合に、電解質膜とロールとの間の摩擦を増やして滑りを防止できるものの、ローラの外表面凹溝によって電解質膜の表面に傷が生じるおそれがある。一方、特許文献３に記載の技術では、粗面化した電解質膜をガイドロール等により搬送することも考えられるが、製品不良を起こさないように品質を確保しながらロールとの間の滑りを防止できる電解質膜の表面粗さについては何も検討されていない。
【０００６】
この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ロールによる搬送の際、品質を確保しながらロールとの間の滑りを防止することを可能とした電解質膜を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ロールを介して搬送される電解質膜であって、搬送上の要求仕様に応じて表面粗さを設定したことを趣旨とする。
【０００８】
上記発明の構成によれば、搬送上の要求仕様に応じて表面粗さが設定されるので、搬送上の要求仕様に応じてロールとの間に適度な摩擦が与えられる。
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、搬送上の要求仕様は、ロールの表面粗さ及び電解質膜の搬送速度を要素として含み、表面粗さは、表面の凹凸高さ及び凹凸形状を要素として含むことを趣旨とする。
【００１０】
上記発明の構成によれば、ロールの表面粗さ及び電解質膜の搬送速度に応じて、電解質膜の表面の凹凸高さ及び凹凸形状が設定されるので、ロールの表面粗さ及び電解質膜の搬送速度に応じてロールとの間に適度な摩擦が与えられる。
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、ロールの表面粗さを一定とした場合に、電解質膜の搬送速度が増すほど表面の凹凸高さを大きくしたことを趣旨とする。
【００１２】
上記発明の構成によれば、請求項２に記載の発明の作用に加え、電解質膜の搬送速度に応じてロールとの間に適度な摩擦が与えられる。
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項２又は３に記載の発明において、表面の凹凸高さを、表面粗さで０.０５〜５μｍとしてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の発明によれば、電解質膜をロールにより搬送する際、電解質膜の品質を確保しながらロールと電解質膜との間の滑りを防止することができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、電解質膜をロールにより搬送する際、電解質膜の品質を確保しながらロールと電解質膜との間の滑りを防止することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の効果に加え、電解質膜の搬送速度に応じてロールと電解質膜との間の滑りを防止することができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、請求項２又は３に記載の発明の効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明における電解質膜を具体化した一実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
図１に、搬送装置により搬送される電解質膜１を概略的に斜視図により示す。この搬送装置は、モータ２により回転される繰り出し軸３と、モータ４により回転される巻き取り軸５と、それら繰り出し軸３と巻き取り軸５との間に適宜配置された複数のガイドロール６とを備える。そして、各モータ２，４を駆動することにより、繰り出し軸２に巻き取られた電解質膜１が繰り出されて、各ガイドロール６を介して案内されながら巻き取り軸５に巻き取られるようになっている。
【００２０】
この実施形態で、各ガイドロール６を介して搬送される電解質膜１は、その両面の全面の表面粗さが、搬送上の要求仕様に応じて最適に設定される。ここで、搬送上の要求仕様は、各ガイドロール６の表面粗さと、搬送装置による電解質膜１の搬送速度を要素として含む。また、電解質膜１の表面粗さは、表面の凹凸高さ及び凹凸形状を要素として含む。図２に、図１の電解質膜１における四角Ｑ１の部分の表面を顕微鏡で拡大した状態を模式図により示す。図２に示すように、電解質膜１の表面は、顕微鏡で拡大視することにより凹凸状をなすことが分かる。
【００２１】
この実施形態では、各ガイドロール６の表面粗さ及び電解質膜１の搬送速度に応じた最適形状として、電解質膜１の表面の凹凸形状が「サインカーブ形」に設定される。図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、表面の凹凸形状として、「サインカーブ形」、「矩形波形」及び「三角波形」が挙げられる。この実施形態では、接触点のつぶれ方や製造のし易さを考慮すると、「サインカーブ形」が最も好適となり、次いで「矩形波形」、「三角波形」の順で好適性が低下する。そこで、この実施形態では、電解質膜１の表面の凹凸形状として、「サインカーブ形」が最適形状として設定される。
【００２２】
図４に、電解質膜１の表面の凹凸形状に係る凹凸高さを概念的に示す。この凹凸高さは、「サインカーブ形」の凹凸形状の振幅に相当することが分かる。この実施形態では、各ガイドロール６の表面粗さ及び電解質膜１の搬送速度に応じた電解質膜１の表面の最適な凹凸高さは、「０.０２〜２０ｍ／秒」の搬送速度に対して、表面粗さ（ＲＭＳ）として「０.０５〜５μｍ」程度の値、好ましくは「０.１〜２μｍ」程度の値に設定することができる。この実施形態では、各ガイドロール６の表面粗さを、電解質膜１の表面に傷が付かない程度の表面粗さに一定とした場合に、電解質膜１の搬送速度が増すほど、電解質膜１の表面の凹凸高さを大きくすることで、最適な表面粗さ（ＲＭＳ）の値を設定することができる。
【００２３】
ここで、電解質膜１の表面に上記したような凹凸形状を付与するために、図５と図６に示す製造方法が考えられる。すなわち、図５に示す製造方法では、キャリアフィルム１１の表面形状をサインカーブ形としておき、その上に電解質膜１を押し付けることで凹凸形状を付与する。また、図６に示す製造方法では、外周に凹凸状のシボを付けたシボロール１２により電解質膜１の表面をプレス加工することで凹凸形状を付与する。何れの方法も電解質膜１の製造方法の一工程として実施される。
【００２４】
以上説明したようにこの実施形態の電解質膜１によれば、電解質膜１の搬送上の要求仕様に応じて電解質膜１の表面粗さが最適に設定される。具体的には、各ガイドロール６の表面粗さ及び電解質膜１の搬送速度に応じて、電解質膜１の表面の凹凸高さ及び凹凸形状が最適に設定される。従って、搬送上の要求仕様、すなわち各ガイドロール６の表面粗さ及び電解質膜１の搬送速度に応じて、各ガイドロール６と電解質膜１との間に適度な摩擦が与えられる。このため、電解質膜１を各ガイドロール６により搬送する際、電解質膜１に傷などを生じさせることなく品質を確保しながら各ガイドロール６と電解質膜１との間の滑りを防止することができる。
【００２５】
この実施形態では、各ガイドロール６の表面粗さを一定とした場合に、電解質膜１の搬送速度が増すほど電解質膜２の表面の凹凸高さを大きく設定するので、電解質膜１の搬送速度に応じて各ガイドロール６との間に適度な摩擦が与えられる。このため、電解質膜１の搬送速度に応じて各ガイドロール６との間の滑りを防止することができる。
【００２６】
また、この実施形態の電解質膜１によれば、その表面が凹凸形状により粗面化される分だけ電解質膜１の表面積が増大することとなる。このため、この電解質膜１を最終製品である燃料電池に使用した場合に、燃料電池の発電効率を向上させることができる。
【００２７】
なお、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して以下のように実施することもできる。
【００２８】
（１）前記実施形態では、電解質膜１の両面の表面粗さを最適に設定したが、電解質膜の片面のみ表面粗さを最適に設定してもよい。
【００２９】
（２）前記実施形態では、電解質膜１の両面の凹凸形状を「サインカーブ形」に設定したが、必要に応じて「矩形波形」又は「三角波形」に設定してもよい。
【００３０】
（３）前記実施形態では、電解質膜１の両面の全面の表面粗さを搬送上の要求仕様に応じて最適に設定した。これに対し、電解質膜の両面又は片面の長手方向における両側部分だけの表面粗さを搬送上の要求仕様に応じて最適に設定してもよい。この場合、前記実施形態と同等の作用効果を得ることができ、しかも、表面粗さの最適化を電解質膜の両側部分に限定した分だけコスト削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】搬送装置により搬送される電解質膜を概略的に示す斜視図。
【図２】図１の四角部分の表面を顕微鏡で拡大して示す模式図。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、表面の凹凸形状を示す説明図。
【図４】表面の凹凸形状に係る凹凸高さを概念的に示す説明図。
【図５】電解質膜の製造方法の一工程を示す説明図。
【図６】電解質膜の製造方法の一工程を示す説明図。
【符号の説明】
【００３２】
１    電解質膜
３    繰り出し軸
５    巻き取り軸
６    ガイドロール
【図１】
2009123350.tif 000003
【図２】
2009123350.tif 000004
【図３】
2009123350.tif 000005
【図４】
2009123350.tif 000006
【図５】
2009123350.tif 000007
【図６】
2009123350.tif 000008