(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池の電極基材を載置する載置面を有する載置台と、上記載置面と水平な方向に移動することで上記電極基材にシール材を充填または塗布するローラを保持するローラユニットと、上記シール材を上記ローラで押圧して上記電極基材に上記シール材を充填する充填モード、及び、上記シール材を上記ローラで押圧せずに上記電極基材上に上記シール材を塗布する塗布モードの両モードを有する充填・塗布手段とを備えたことを特徴とする燃料電池の製造装置。
【請求項２】
充填・塗布手段は、ローラの軸方向と垂直な一方の方向とその反対の方向に、ローラまたは載置台が移動するように、ローラユニットまたは上記載置台を移動させる前後移動手段を有していることを特徴とする請求項１記載の燃料電池の製造装置。
【請求項３】
載置面と垂直な方向にローラまたは載置台が移動するように、ローラユニットまたは上記載置台を移動させる上下移動手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の燃料電池の製造装置。
【請求項４】
ローラユニットまたは載置台に、電極基材の凹凸、または、傾きに追従するコンプライアンス機構を設けたことを特徴とする請求項３記載の燃料電池の製造装置。
【請求項５】
ローラを軸方向に移動させる軸方向移動手段を備えたことを特徴とする請求項１または請求項３に記載の燃料電池の製造装置。
【請求項６】
ローラの軸方向の幅が、シール材を形成すべき領域の幅とほぼ同じであることを特徴とする請求項１または請求項３に記載の燃料電池の製造装置。
【請求項７】
請求項１または請求項２に記載の燃料電池の製造装置の載置台に燃料電池の電極基材を載置する載置工程と、上記製造装置の充填・塗布手段を充填モードにし、この充填モード時の製造装置により載置された上記電極基材にシール材を充填する充填工程と、上記充填工程後に、上記充填・塗布手段を塗布モードに切り替え、この塗布モード時の製造装置により上記電極基材上にシール材を塗布する塗布工程とを含んでいることを特徴とする燃料電池の製造方法。
【請求項８】
請求項３または請求項４に記載の燃料電池の製造装置の載置台に燃料電池の電極基材を載置する載置工程と、ローラを上記電極基材から離した状態で、上記ローラを上記電極基材の端辺から所定距離へだてた開始位置に設定する設定工程と、上記移動手段により上記開始位置に設定されたローラを上記電極基材に接触させる接触工程と、上記電極基材に接触したローラを上記電極基材の端辺から所定距離へだてた終了位置まで移動させ、上記電極基材にシール材を塗布または充填するシール形成工程と、上記終了位置まで移動したローラを上記移動手段により上記電極基材から離す工程とを含んでいることを特徴とする燃料電池の製造方法。
【請求項９】
ローラの軸方向の幅が、シール材を形成すべき領域の幅とほぼ同じであることを特徴とする請求項８記載の燃料電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は燃料電池、特にはリン酸型燃料電池の製造装置およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池は、燃料を改質して得られる水素と空気中の酸素とを電気化学的に反応させて直流電圧を得るもので、特にリン酸型燃料電池では、リン酸等の電解質からなるマトリクスを挟持する空気極の電極基材、燃料極の電極基材に水素、酸素を供給し、この供給された水素と酸素とをマトリクスを介して反応させるようにしている。
【０００３】
そして、この反応時に、各電極基材の端部や電極基材と接合される接合部材（ガス供給用のカーボン板やマトリクス）の接合部から反応ガスが漏れないように、リーク防止策として、各電極基材の端部に充填シール層、さらに、各電極の触媒層の周辺部に周辺シール層が形成されている。
【０００４】
このような周辺シールを形成する方法としては、特開平６−３８３４２号公報に記載されている、樹脂製の多孔質シートを母体としたシムを用いたものや、特願平１１−１７８９５１号に記載されている、触媒層周辺にペーストを塗布し、ウエットシールを形成するものがある。
【０００５】
なお、端部に充填シール層を形成する方法としては、特開昭６２−１６０６６２号公報に記載されている、シール材を電極基材に充填するもや、シール材を電極基材に塗布後、ハンドローラで押圧して充填する方法がある。
【０００６】
図１５、図１６は上記従来の充填シール層、及び周辺シールの作成方法を示す工程図である。
まず、図１５（ａ）に示すように、シール材を電極基材１０１に塗布後、ハンドローラで押圧して充填シール層１０２を形成する。次に、図１５（ｂ）に示すように、充填シール層１０２が形成された電極基材１０１の将来周辺シールになる部分をマスク１０３で覆いマスキングを行う。マスキング後、図１５（ｃ）に示すように、シール供給用ローラ１１１、搬送用ローラ１１２を有する従来のリバースロールコータ（ＲＲＣ）（図１７参照）を用いて、触媒層１０４と周辺シール１０５ａを一斉に塗布する。その後、図１５（ｄ）に示すように、マスク１０３をはずして、触媒層１０４の一部を除去する。
【０００７】
そして、図１６（ａ）に示すように、除去した部分にプリンタマスク１０６をあてがい、スキージで周辺シール１０５ｂを手作業で塗布するか（特願平１１−１７８９５１号の手法）、図１６（ｂ）に示すように、除去した部分にシム１０７を貼付し、手作業でロール圧着し整形するようにする（特開平６−３８３４２号公報の手法）。このようにして、図１６（ｃ）に示すような四方に周辺シール１０５ａ、１０５ｂが形成された電極基材１０１が得られる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の燃料電池の製造方法は上記のようになされていたので、プリンタ塗布及びシム貼付けによる方法では、作業が煩雑で時間がかかり、部品点数も多くなるため量産には向いておらず、ハンドロールによる方法では、供給するシール材の全体量や面内位置によるばらつきが生じたり、ローラで刷り込む力の強弱によって充填量や充填量分布にばらつきが生じるため、品質が安定せず、量産に向かないという問題点があった。
【０００９】
また、上記のような手作業ではなく、従来のロールコータを用いた方法では、電極基材の端辺から端辺までの塗布または充填はできるが、端辺から所定距離隔てた位置（中途位置）からの塗布または充填、あるいは、端辺から所定距離へだてた位置（中途位置）までの塗布または充填をすることができない。そのため、中途位置から中途位置への塗布が必要である四方を取り囲むような周辺シールを、このロールコータのみで形成できないという問題点があった。
【００１０】
また、従来のロールコータでは、電極基材に対してシール供給用ローラが一方向にのみ移動可能なように設計されていたので、１つのロールコータで充填シール層と周辺シールの両方を形成することができなかった。
【００１１】
また、従来のロールコータでは、シール供給用ローラと搬送用ローラの間隔（図１７参照）を一定に設定することにより塗布・充填を行うため、電極基材やパレットに凹凸がある場合には、ペーストを充填する圧力を均一にしにくいという問題点があった。
【００１２】
さらにまた、従来のロールコータでは、ペースト類を電極基材全面に塗布する必要があるため、シール材供給用ローラの軸方向の幅を電極基材の幅よりも大きく設計していた。そのため、ローラの接地面積が大きくなることより、ローラに均等に圧力がかかりにくく、またサイズが大きいためクリーニング等のメンテナンスも煩雑で、さらに、長軸のローラを精密に加工するためには、多くの費用や時間がかかるという問題点があった。
【００１３】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、電極基材に充填または塗布されるシール材の量と面内分布を均一化させる燃料電池の製造装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
また、本発明は、１つの装置で電極基材に充填シール層と周辺シールの両方を形成することが可能な燃料電池の製造装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１５】
また、本発明は、電極基材の中途位置からのシール材の塗布または充填、あるいは、中途位置までのシール材の塗布または充填が可能な燃料電池の製造装置およびその製造装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる燃料電池の製造装置は、燃料電池の電極基材を載置する載置面を有する載置台と、上記載置面と水平な方向に移動することで上記電極基材にシール材を充填または塗布するローラを保持するローラユニットと、上記シール材を上記ローラで押圧して上記電極基材に上記シール材を充填する充填モード、及び、上記シール材を上記ローラで押圧せずに上記電極基材上に上記シール材を塗布する塗布モードの両モードを有する充填・塗布手段とを備えている。
【００１７】
また、充填・塗布手段が、ローラの軸方向と垂直な一方の方向とその反対の方向に、ローラまたは載置台が移動するように、ローラユニットまたは上記載置台を移動させる前後移動手段を有するようにしてもよい。
【００１８】
さらにまた、載置面と垂直な方向にローラまたは載置台が移動するように、ローラユニットまたは上記載置台を移動させる上下移動手段とを備えるようにしてもよい。
【００１９】
また、ローラユニットまたは載置台に、電極基材の凹凸、または、傾きに追従するコンプライアンス機構を設けてもよい。
【００２０】
また、ローラを軸方向に移動させる軸方向移動手段を備えてもよい。
【００２１】
さらに、ローラの軸方向の幅を、シール材を形成すべき領域の幅とほぼ同じでにしてもよい。
【００２２】
また、本発明にかかる燃料電池の製造方法は、上記燃料電池の製造装置の載置台に燃料電池の電極基材を載置する載置工程と、上記製造装置の充填・塗布手段を充填モードにし、この充填モード時の製造装置により載置された上記電極基材にシール材を充填する充填工程と、上記充填工程後に、上記充填・塗布手段を塗布モードに切り替え、この塗布モード時の製造装置により上記電極基材上にシール材を塗布する塗布工程とを含んでいる。
【００２３】
また、上記燃料電池の製造装置の載置台に燃料電池の電極基材を載置する載置工程と、ローラを上記電極基材から離した状態で、上記ローラを上記電極基材の端辺から所定距離へだてた開始位置に設定する設定工程と、上記移動手段により上記開始位置に設定されたローラを上記電極基材に接触させる接触工程と、上記電極基材に接触したローラを上記電極基材の端辺から所定距離へだてた終了位置まで移動させ、上記電極基材にシール材を塗布または充填するシール形成工程と、上記終了位置まで移動したローラを上記移動手段により上記電極基材から離す工程とを含んでいる。
【００２４】
さらに、ローラの軸方向の幅を、シール材を形成すべき領域の幅とほぼ同じにしてもよい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの実施の形態１の燃料電池の製造装置を示す構成図である。図において、１は充填シール層あるいは周辺シールを形成すべき燃料電池の電極基材（燃料極の電極基材、あるいは空気極の電極基材）、２は電極基材１を載置する載置面を有する載置台、３は載置台２に立設された支持部材である。
【００２６】
４は支持部材３に取り付けられ、載置面と水平な方向に延在するリニアガイド、５はリニアガイド４に沿って移動する前後移動部材で、この前後移動部材はボールネジ６に取り付けられ、ボールネジ６の一端に取り付けられたモータ（図示は省略する）の回動によりリニアガイド４の延在方向に移動可能になっている。これらリニアガイド４、前後移動部材５、ボールネジ６、モータにより前後移動手段が構成されている。
【００２７】
７は前後移動部材５に取り付けられている軸方向移動部材、８は軸方向移動部材７に取り付けられている上下移動部材で、駆動手段及び制御装置（図示は省略する）により移動できるようになっている。これら上下移動部材８、駆動手段及び制御装置により上下移動手段が構成されている。９は上下移動部材８に保持されているローラユニットで、載置面と水平な方向に移動することで電極基材１にシール材を充填または塗布するシール材供給用ローラ（以下単にローラという）９１を保持している。
【００２８】
このように、ローラユニット９は前後移動手段によって、前後方向（載置面に平行な方向で、かつローラ９１の軸方向と垂直な方向）に移動可能であるとともに、上下移動手段によって、上下方向（載置面と垂直な方向で、かつローラ９１の軸方向と垂直な方向）に移動可能なようになっている。なお、ローラユニット９には、ローラ９１の着地を検知するセンサ装置（図示せず）が設けられている。
【００２９】
さらに、前後移動手段、ローラユニット９で構成される充填・塗布手段によって、電極基材１にシール材を塗布するとともに、この塗布されたシール材をローラ９１で押圧して電極基材１にシール材を充填する充填モード、及び、ローラ９１で押圧せずに電極基材１上にシール材を塗布する塗布モードの両モードの動作が可能になっている。
【００３０】
次に、ローラユニット９の構成を説明する。図２は図１に示したローラユニット９を示す側面図である。図において、９１は回動可能なシール材供給用ローラ、９２はローラ９１に所定距離へだてて付設された調整用部材で、この調整用部材は切り込みが設けられた丸棒で構成されている。９３はローラ９１と調整用部材９２上に配設されたペースト溜で、ローラ９１と調整用部材９２間の隙間（ギャップ）にペースト（シール材９４）を流すようになっている。９５はローラ９１を回転させるローラ回転用モータである。
【００３１】
ここで、ローラ９１の軸方向の幅は、形成すべき充填シール層、あるいは周辺シール層の幅とほぼ同じ、すなわち、電極基材１の幅よりも小さく、充填シール層、あるいは周辺シールの幅よりも少し大きくなるように設定する。
【００３２】
従来のロールコータでは、ペースト類を電極基材の全面に塗布する必要があるため、ローラの軸方向の幅は電極基材の幅よりも大きく設定していたが、このような構造のロールコータでは充填シールを形成する場合、ローラ全体に均一な力がかかりにくく、均一な充填が行われないという問題点があった。そこで、上記のようにローラ９１の軸方向の幅を小さくすることで、このような問題を解決することができるようになった。実際には、ローラ９１の軸方向の幅は、シール幅に加えてしきり板を２枚配置できる幅を持っていればよく、シール幅３６ｍｍに対して幅６０ｍｍのものを用いた。
【００３３】
なお、図１、図２では、周辺シールと充填シール層のみを形成するためのローラユニットを示しているが、周辺シールと触媒層とを同時に形成することができるように、上記のローラユニットに代えて、ローラの軸方向の幅が広いローラユニットを取り付けるようにしてもよい。図３はローラ幅の広いローラユニットの要部斜視図ある。図において、９１ａは電極基材の幅とほぼ同じ軸幅を有するシール材供給用ローラ、９２ａは調整用部材、９３ａはペースト溜で、このペースト溜は、２枚のしきり板により３つの領域に分割されており、中央の領域に触媒材を、残りの端の領域にシール材を供給することで、ローラ９１ａに触媒材とシール材とを同時に供給できるようになっている。なお、しきり板は厚さ５ｍｍのテフロン板を切削加工して形成することができる。
【００３４】
この実施の形態では、ローラ９１として、直径５０ｍｍ、軸幅６０ｍｍのステンレス製丸棒を用い、シール材厚さ調整用部材９２として、直径４０ｍｍ、軸幅６０ｍｍのステンレス丸棒に切り込みを切削加工にて施したものを用いた。なお、この切り込みの角度はローラ９１の中心から見て水平より１５°とした。
【００３５】
次に、図１に示した燃料電池の製造装置の動作について説明する。この実施の形態の燃料電池の製造装置では、充填シール層を形成するための充填モードと、周辺シールを形成するための塗布モードの２つの動作を実現することが可能になっている。以下、これらの２つのモードについて説明する。
【００３６】
まず、充填モードについて説明する。図４は図１に示した燃料電池の製造装置の充填モード時の動作を示す図である。なお、４１はローラユニットの進行方向を示す矢印である。図４に示すように、充填モード時には、ローラユニット９をローラ９１のペーストが供給される側方向、すなわち、前方向（図４では左側方向）に移動させるとともに、ローラ９１がペーストを電極基材１側へ送り出す方向、すなわち、順方向（図４では時計と反対周り）に回転させる。
【００３７】
このとき、シール材９４はローラ９１に付着しながら直ちに電極基材１まで達し、ローラ９１と電極基材１の接点で、シール材９４がローラ９１から電極基材１へ転写されながらローラ９１で加圧される。その結果、シール材９４を電極基材１に均一に充填することができる。このような工程を乾燥させながら、電極基材１の表裏について行うことによって、電極基材１の端部に充填シール層を形成することができる。
【００３８】
次に塗布モードについて説明する。図５は図１に示した燃料電池の製造装置の塗布モード時の動作を示す図である。なお、５１はローラユニットの進行方向を示す矢印である。図５に示すように、塗布モード時には、ローラユニット９をローラ９１のペーストが供給される側方向と反対方向、すなわち、後方向（図５では右側方向）に移動させるとともに、ローラ９１を順方向（図５では時計と反対周り）に回転させる。
【００３９】
このとき、シール材９４はローラ９１に付着しながら直ちに電極基材１まで達し、ローラ９１と電極基材１の接点で、シール材９４がローラ９１から電極基材１へ擦りつけられながら転写される。その結果、シール材９４を電極基材１に均一に塗布することができる。このようにして、電極基材１の周辺に周辺シールを形成することができる。
【００４０】
なお、両モード時において、ローラ９１が回転していない時は、ペースト溜９３の内部に蓄積されたシール材９４は、粘性が高いためギャップから漏れ出すことはなく、また、周辺シールと触媒層とを同時に形成する場合には、一対のしきり板の間隔、すなわち、シール材が供給される領域の幅を調整することにより、充填・塗布するシール幅を調整することができる。
【００４１】
次に、図１に示した燃料電池の製造装置を用いて燃料電池の電極を製造する方法を説明する。図６、図７はこの実施の形態１の燃料電池の製造方法を示す工程図である。
まず、図１に示した燃料電池の製造装置の載置台２上にパレット（図示は省略する）を介して電極基材１を固定する（載置工程）。なお、電極基材１のパレットへの固定は粘着テープによって行った。また、パレットの載置台２への位置決めは角部の突き当てによって行い、固定はパレット自身の摩擦力により行った。
【００４２】
この載置工程後に、充填・塗布手段を充填モードにし、図６（ａ）に示すように、この充填モード時の製造装置により、電極基材１の両端部に充填シール層１０を形成する（充填工程）。すなわち、充填モードにすることで、シール材が電極基材１表面に塗布されるとともにローラ９１により押圧されて電極基材１にシール材が充填される。
【００４３】
そして、この充填工程後に、充填・塗布手段を塗布モードに切り替え、この塗布モード時の製造装置により電極基材１上にシール材を塗布することで電極基材１に触媒層１２と周辺シール１３ａを形成する。
【００４４】
以下、上記周辺シールの形成方法をより詳細に説明する。
まず、図６（ｂ）に示すように、充填シール層１０が形成された電極基材１の将来周辺シールとなる部分をマスク１１で覆いマスキングする。そして、図６（ｃ）に示すように、従来のＲＲＣを用いて触媒層１２と周辺シール１３ａを一斉に塗布する。その後、図７（ａ）に示すように、マスク１１をはずして、マスク１１上の触媒層１２を除去する。
【００４５】
なお、ここでは従来のＲＲＣを用いているが、図１に示した製造装置のローラを図３に示すような電極基材の幅に対応したローラに代え、供給部にしきりを設けたものを用いれば図１に示した製造装置でも行うことができる。
【００４６】
このようにして電極基材１上に触媒層１２と周辺シール１３ａとを形成した後、製造装置の上下移動手段によりローラを電極材１より離し、電極基材１を９０゜回転させて再配置するとともに、製造装置の軸方向移動部材の位置を調整して、ローラ９１の位置が形成すべき周辺シールの位置に対応するように位置合わせをする。そして、ローラ９１を電極基材１から離した状態で、電極基材１の端辺から所定距離へだてた開始位置（マスキングされていた領域の一方の端辺）にローラ９１が設定されるようにする（設定工程）。
【００４７】
この設定工程後に、上下移動手段によりローラ９１を電極基材１に接触させ、この接触した状態で、ローラ９１を電極基材１の端辺から所定距離へだてた終了位置（マスキングされていた他方の端辺）まで電極基材１表面に沿って移動させ、電極基材１のマスクがされていた領域にシール材を塗布して周辺シール１３ｂを形成する（シール形成工程）。
【００４８】
最後に、移動手段によりローラを電極基材１より離し、図７（ｂ）に示すように、触媒層１２の四方に周辺シール１３ａ、１３ｂが形成された電極基材１を載置台から取り出す。
【００４９】
この実施の形態では、充填シール層１０の製作実施に際しては、ローラユニット９の並進速度を１．５０ｍ／ｍｉｎ、ローラ９１の回転速度を１．５７ｍ／ｍｉｎ、ローラ９１の加圧推力を７．６ｋｇｆ、ギャップの間隔を０．２ｍｍとした。また、空気極及び燃料極の電極基材１として、縦横のサイズが１０７２ｍｍ×５４２ｍｍ、厚さが０．２ｍｍのものを用い、空気極、燃料極共に、幅３１ｍｍの充填シール層を形成した。
【００５０】
シール材９４として、固形分としてカーボンブラック粉体とテフロンのディスパージョンに水溶性溶媒及び助材を加えて混合したものを用い、固形分率１２〜２０％、粘度は４０００ｃｐ〜１００００ｃｐとなるように調整した。また、ローラ回転用モータ９５には、最大トルク１３ｋｇｆ・ｍ、可変速度範囲１０００〜８０００ｍｍ／ｍｉｎを満たす、例えばオリエンタル社製ＤＣ２４Ｖモーター（型式ＨＢＬ２１０Ｋ−ＧＮ）を用いた。
【００５１】
なお、周辺シール１３ｂの製作の実施に際しては、ローラユニット９の並進速度を２．１０ｍ／ｍｉｎ、ローラ９１の回転速度を４．７１ｍ／ｍｉｎとした。また、周辺シール１３ｂ（１３ａ）の幅は空気極、燃料極共に３６ｍｍとした。
【００５２】
実際に、手作業で行っていた従来方式とこの実施の形態による方法用いた場合とで、１バッチ３０セル（空気極３０枚、燃料極３０枚）の生産に要する時間を計測した。その結果、この実施の形態の方式で行ったものは、従来方式の約２分の１の時間で生産することができた。
【００５３】
また、図１では、各上下移動部材８が共通の前後移動部材５に取り付けられ、この前後移動部材５が前後に移動するようにしているが、図８に示すように、各上下移動部材８がそれぞれ異なる前後移動部材５ａ、５ｂに取り付けられるようにし、この前後移動部材５ａ，５ｂをそれぞれ前後に移動させるようにしてもよい。
【００５４】
この実施の形態では、シール材をローラで押圧して電極基材にシール材を充填する充填モードと、シール材をローラで押圧せずに電極基材上にシール材を塗布する塗布モードの両モードを有する充填・塗布手段とを備えているので、１つの製造装置で電極基材に充填シール層と周辺シールとの両方を形成することができる。
【００５５】
また、軸方向と垂直な一方の方向とその反対の方向に、ローラが移動するように、ローラユニットを移動させる前後移動手段を設けているので、作業スペースを小さくすることができる。
【００５６】
また、載置面と垂直な方向にローラが移動するように、ローラユニットを移動させる上下移動手段とを備えているので、電極基材の端辺から所定距離へだてた開始位置から充填または塗布を開始することができ、さらに、電極基材の端辺から所定距離へだてた終了位置で充填または塗布を終了することができる。
【００５７】
また、ローラを軸方向に移動させる軸方向移動手段を備えているので、ローラの軸方向の任意の位置に周辺シール（充填シール層）を形成することができる。そのため、縦横で採寸の違う電極基材に対しても、形成すべき位置にローラの位置を合わせることで、周辺シール（充填シール層）を形成することができる。
【００５８】
また、ローラの軸方向の幅が、シール材を形成すべき領域の幅とほぼ同じであるので、周辺シール層の形成時に、他の領域（触媒層が形成されている領域）がローラにより押圧されることがなく、精度の良い触媒層を形成することができる。
【００５９】
実施の形態２．
実施の形態１の燃料電池の製造装置では、前後移動手段によって、ローラユニットを前後に移動させるようにしているが、この実施の形態２では、ローラユニットを前後に移動させる代わりに、電極基材を載置する載置台を前後に移動させるようにしたものである。
【００６０】
図９はこの実施の形態２の燃料電池の製造装置を示す斜視図である。図において、２ａは前後移動手段、及び載置台としてのコンベヤで、このコンベヤのベルト部分の平面部分（載置面）に電極基材１が載置される。また、このコンベヤ２ａの回転により、コンベヤ２ａ上に載置される電極基材１を前後方向に移動できるようになっている。ここでは、前後移動手段としてコンベヤを用いているが、これは特に限定するものではなく、例えば、電極基材１を載置する載置面を前後方向に移動できるものであればよい。なお、３ａは支持部材で、この支持部材に各上下移動部材８が取り付けられている。
【００６１】
その他は実施の形態１と同様であるので説明は省略する。なお、動作については、実施の形態１で前後移動手段によりローラユニットを上下に移動させる代わりに、前後移動手段により載置台（電極基材１）を前後に移動させる以外実施の形態１と同様であるので説明は省略する。
【００６２】
この実施の形態では、軸方向と垂直な一方の方向とその反対の方向に、載置台が移動するように、載置台を移動させる前後移動手段を設けているので、実施の形態１と同様の効果を奏する。
【００６３】
なお、図１に示した前後移動手段と、図９に示した前後移動手段とを合わせたものにして良いことは言うまでもない。
【００６４】
実施の形態３．
実施の形態１の燃料電池の製造装置では、上下移動手段によって、ローラユニットを上下に移動させるようにしているが、この実施の形態３では、ローラユニットを上下させる代わりに、電極基材を載置する載置台を上下に移動させるようにしたものである。
【００６５】
図１０はこの実施の形態３の燃料電池の製造装置を示す斜視図である。図において、８ａは基盤、８ｂは基盤８ａ上に設けられた上下移動部材で、この上下移動部材が上下方向に移動することで、この上に取り付けられている載置台２が上下方向に移動するようになっている。この上下移動部材８ｂとしてはジャッキ等、載置台２を上下移動方向に移動できるものであればよい。なお、動作については、実施の形態１で上下移動手段によりローラユニットを上下に移動させる代わりに、上下移動手段により載置台（電極基材１）を上下に移動させる以外実施の形態１と同様であるので説明は省略する。
【００６６】
この実施の形態では、載置面と垂直な方向に載置台が移動するように、載置台を移動させる上下移動手段とを備えているので、実施の形態１と同様の効果を奏する。
【００６７】
実施の形態４．
この実施の形態４では、ローラと調整部材とのギャップの間隔を調整することにより、ローラに供給するシール材の供給量を調整するようにしたものである。
【００６８】
ギャップの間隔を調整するには、調整部材の位置をスライドさせ、所望のギャップの間隔になる位置で固定することで調整することができる。なお、間隔の調整は既知の厚さを有する隙間ゲージを用いて行った。実験の結果、このギャップの間隔は０．１ｍｍ〜０．３ｍｍにするのが好適であることがわかった。
【００６９】
この実施の形態では、ローラと調整部材とのギャップの間隔を調整するようにしているので、間隔を大きくすることでローラへのシール材の供給量を増加させることができ、逆に小さくすることでシール材の供給量を減少させることができる。
【００７０】
実施の形態５．
この実施の形態５では、ローラの回転速度を調整することにより、ローラに供給するシール材の供給量を調整するようにしたものである。
【００７１】
回転速度を調整するには、ローラ９１の軸に回転伝達用ベルトを介して取り付けられているローラ回転用モータ９５の回転速度を調整することにより調整できる。なお、ローラ回転用モータ９５に供給する電圧を増加（減少）させることにより回転速度を速く（遅く）することができる。
【００７２】
なお、ローラ９１の軸への回転伝達手段として、回転伝達用ベルトを用いる代わりに、ギア機構を用いた伝達方法や、ローラ９１の軸とローラ回転用モータ９５を同軸にする方法でも同様の効果が得られる。
【００７３】
実験の結果、ローラ回転用モータ９５の回転速度とローラユニット９の移動速度との速度比が、充填モードで１．０５〜１．５７、塗布モードで１．１２〜２．２４にするのが好適であった
【００７４】
この実施の形態では、ローラの回転速度を調整するようにしているので、回転数を上げることでローラへのシール材の供給量を増加させることができ、逆に下げることでシール材の供給量を減少させることができる。
【００７５】
実施の形態６．
従来のロールコータにように、ローラと調整部材の間隔を一定に設定するだけで塗布する量を制御する方法では、電極基材やパレットに凹凸や傾きがある場合に、これらに起因して、ローラが電極基材を押圧する圧力が不均一になり、均一な充填シール層を形成しにくかった。そこで、この実施の形態６では、ローラユニットまたは載置台に、電極基材の凹凸、または、傾きに追従するコンプライアンス機構を設け、ローラが電極基材を押圧する圧力が均一になるようにしたものである。
【００７６】
図１１はこの実施の形態６のローラユニットを示す側面図である。図において、９６は支持用ローラの脚部、及び、ローラユニット９の上部に取り付けられたダンパ機構（ばね）からなるコンプライアンス機構である。
【００７７】
この実施の形態では、コンプライアンス機構９６を設け、ローラ９１が電極基材の凹凸、傾きに追従できるようしているので、従来のロールコータでは行えなかった面内圧力ばらつきの少ないシール材の充填、あるいは塗布を行うことができ、シール材の面内量ばらつきを抑えることが可能となった。
【００７８】
実際に、空気極の電極基材の端部に形成される充填シールのシール材充填重量を、手作業による従来方法とこの実施の形態による方法とで、１バッチ３０枚ずつ比較した。その結果、従来方法では±１５％のばらつきがあったのに対し、この実施の形態の方法では±７％のばらつきに抑制することができた。
【００７９】
実施の形態７．
実施の形態１では、触媒層と周辺シールとを同時に形成するようにしているが、この実施の形態７では、触媒層と周辺シールとを別々に形成するようにしたものである。
【００８０】
図１２はこの実施の形態７の燃料電池の製造方法を示す工程図である。
まず、図６（ａ）、図６（ｂ）に示すのと同様にして、電極基材１に充填シール層１０を形成後、周辺シール形成領域をマスキングする。そして、従来のＲＲＣを用いて、図１２（ａ）に示すように、電極基材１の端部を残して触媒層１２のみを塗布する。その後、図１２（ｂ）に示すように、実施の形態１の製造装置を塗布モードにし、この製造装置により残された端部に周辺シール１３ａを形成する。なお、その後の工程は、図１２（ｃ）、図１２（ｄ）に示すように、図７（ａ）、図７（ｂ）の工程と同様であるので説明は省略する。
【００８１】
図１３はこの実施の形態７の他の燃料電池の製造方法を示す工程図である。
まず、図６（ａ）、図６（ｂ）、及び図１２（ａ）と同様にして電極基材１の端部を残して触媒層１２のみを塗布する。その後、図１３（ｂ）に示すように、マスク１１をはずして、マスク１１上の触媒層１２を除去する。そして、実施の形態１の製造装置を塗布モードにし、図１３（ｃ）に示すように、この製造装置により触媒層形成時に残された端部に周辺シール１３ａを形成する。なお、その後の工程は、図１２（ｃ）、図１２（ｄ）と同様であるので説明は省略する。
【００８２】
図１４はこの実施の形態７の他の燃料電池の製造方法を示す工程図である。
まず、図６（ａ）、図６（ｂ）、図１３（ａ）、及び図１３（ｂ）と同様にして周辺部が残された触媒層１２を電極基材１上に形成する。その後、実施の形態１の製造装置を塗布モードにし、図１４に示すように、この製造装置により触媒層形成時に残された端部に周辺シール１３ｃを形成する。このとき、マスク１１がされていた側の両端部には周辺シール１３ｃが形成されないようにする。このように周辺シール１３ｃを形成後、電極基材１を９０゜回転させて配置し、電極基材１、充填シール層１０が露出している端部に周辺シールを形成する。
【００８３】
この実施の形態では、電極基材の端辺から所定距離へだてた開始位置から塗布を開始し、電極基材の端辺から所定距離へだてた終了位置で塗布を終了するようにしているので、ローラを用いた製造装置１つで触媒層の四方を取り囲む周辺シール層を形成することができる。
【００８４】
【発明の効果】
本発明にかかる燃料電池の製造装置は、燃料電池の電極基材を載置する載置面を有する載置台と、上記載置面と水平な方向に移動することで上記電極基材にシール材を充填または塗布するローラを保持するローラユニットと、上記シール材を上記ローラで押圧して上記電極基材に上記シール材を充填する充填モード、及び、上記シール材を上記ローラで押圧せずに上記電極基材上に上記シール材を塗布する塗布モードの両モードを有する充填・塗布手段とを備えているので、１つの製造装置で電極基材に充填シール層と周辺シールとの両方を形成することができる。
【００８５】
また、充填・塗布手段が、ローラの軸方向と垂直な一方の方向とその反対の方向に、ローラまたは載置台が移動するように、ローラユニットまたは上記載置台を移動させる前後移動手段を有している場合には、作業スペースを小さくすることができる。
【００８６】
さらにまた、載置面と垂直な方向にローラまたは載置台が移動するように、ローラユニットまたは上記載置台を移動させる上下移動手段を備えた場合には、電極基材の端辺から所定距離へだてた開始位置から充填または塗布を開始することができ、さらに、電極基材の端辺から所定距離へだてた終了位置で充填または塗布を終了することができる。
【００８７】
また、ローラユニットまたは載置台に、電極基材の凹凸、または、傾きに追従するコンプライアンス機構を設けた場合には、面内圧力ばらつきを少なくすることができる。
【００８８】
また、ローラを軸方向に移動させる軸方向移動手段を備えた場合には、ローラの軸方向の任意の位置に周辺シール（充填シール）層を形成することができる。
【００８９】
さらに、ローラの軸方向の幅を、シール材を形成すべき領域の幅とほぼ同じにした場合には、周辺シール層の形成時に、他の領域（触媒層が形成されている領域）がローラにより押圧されることがなく、精度の良い触媒層を形成することができる。
【００９０】
また、本発明にかかる燃料電池の製造方法は、上記燃料電池の製造装置の載置台に燃料電池の電極基材を載置する載置工程と、上記製造装置の充填・塗布手段を充填モードにし、この充填モード時の製造装置により載置された上記電極基材にシール材を充填する充填工程と、上記充填工程後に、上記充填・塗布手段を塗布モードに切り替え、この塗布モード時の製造装置により上記電極基材上にシール材を塗布する塗布工程とを含んでいるので、１つの製造装置で電極基材に充填シール層と周辺シールとの両方を形成することができる。
【００９１】
また、上記燃料電池の製造装置の載置台に燃料電池の電極基材を載置する載置工程と、ローラを上記電極基材から離した状態で、上記ローラを上記電極基材の端辺から所定距離へだてた開始位置に設定する設定工程と、上記移動手段により上記開始位置に設定されたローラを上記電極基材に接触させる接触工程と、上記電極基材に接触したローラを上記電極基材の端辺から所定距離へだてた終了位置まで移動させ、上記電極基材にシール材を塗布または充填するシール形成工程と、上記終了位置まで移動したローラを上記移動手段により上記電極基材から離す工程とを含んでいるので、電極基材の端辺から所定距離へだてた開始位置から充填または塗布を開始することができ、さらに、電極基材の端辺から所定距離へだてた終了位置で充填または塗布を終了することができる。そのため、触媒層の四方を取り囲んだ周辺シールを形成することができる。
【００９２】
さらに、ローラの軸方向の幅を、シール材を形成すべき領域の幅とほぼ同じにした場合には、周辺シール層の形成時に、他の領域（触媒層が形成されている領域）がローラにより押圧されることがなく、精度の良い触媒層を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１の燃料電池の製造装置を示す構成図である。
【図２】  図１に示したローラユニットを示す側面図である。
【図３】  ローラ幅の広いローラユニットの要部斜視図ある。
【図４】  図１に示した燃料電池の製造装置の充填モード時の動作を示す図である。
【図５】  図１に示した燃料電池の製造装置の塗布モード時の動作を示す図である。
【図６】  本発明の実施の形態１の燃料電池の製造方法を示す工程図である。
【図７】  本発明の実施の形態１の燃料電池の製造方法を示す工程図である。
【図８】  本発明の実施の形態１の他の燃料電池の製造装置を示す構成図である。
【図９】  本発明の実施の形態２の燃料電池の製造装置を示す斜視図である。
【図１０】  本発明の実施の形態３の燃料電池の製造装置を示す斜視図である。
【図１１】  本発明の実施の形態６のローラユニットを示す側面図である。
【図１２】  本発明の実施の形態７の燃料電池の製造方法を示す工程図である。
【図１３】  本発明の実施の形態７の燃料電池の製造方法を示す工程図である。
【図１４】  本発明の実施の形態７の燃料電池の製造方法を示す工程図である。
【図１５】  従来の充填シール層、及び周辺シールの作成方法を示す工程図である。
【図１６】  従来の充填シール層、及び周辺シールの作成方法を示す工程図である。
【図１７】  従来のリバースロールコータ（ＲＲＣ）の要部を示す斜視図である。
【符号の説明】
１    燃料電池の電極基材      ２    載置台
２ａ  コンベヤ                ３、３ａ    支持部材
４    リニアガイド            ５、５ａ、５ｂ    前後移動部材
６    ボールネジ              ７    軸方向移動部材
８    上下移動部材            ８ａ  基盤
８ｂ  上下移動部材            ９    ローラユニット
１０    充填シール層          １１    マスク
１２    触媒層
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ  周辺シール
４１、５１  進行方向          ９１、９１ａ  シール材供給用ローラ
９２、９２ａ  調整用部材      ９３、９３ａ  ペースト溜
９４    シール材              ９５    ローラ回転用モータ
９６    コンプライアンス機構
１０１  電極基材              １０２  充填シール層
１０３  マスク                １０４  触媒層
１０５ａ、１０５ｂ  周辺シール
１０６  プリンタマスク        １０７  シム
１１１  シール供給用ローラ    １１２  搬送用ローラ
【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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【図１６】
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【図１７】
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