复合膜的制造装置以及制造方法

复合膜的制造装置以及制造方法
【专利摘要】本发明提供一种在涂敷时以及之后的整个搬送中能够抑制薄膜的变形的复合膜的制造装置以及制造方法。从电解质膜开卷辊(12)送出带底膜的电解质膜，利用第一压辊(11)在使电解质膜的第二面吸附在吸附辊(20)上的状态剥离底膜。将剥离掉底膜的电解质膜吸附支撑在吸附辊(20)上的状态下由吸附辊(20)搬送电解质膜，并且，向电解质膜的第一面涂敷电极油墨来形成电极油墨层，向电极油墨层喷出热风使其干燥，以形成触媒层。然后，在与吸附辊(20)接近配置的第二压辊(51)的外周面与电解质膜的第一面抵接支撑的状态，第三压辊(52)向电解质膜的第二面按压贴合支撑膜，以制造出膜-触媒层接合体。
【专利说明】复合膜的制造装置以及制造方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及在带状的薄膜上形成功能层而成的复合膜、例如燃料电池的膜-触媒层接合体的制造装置以及制造方法。

【背景技术】
[0002]近年来，作为汽车、家庭用、便携电话等的驱动电源，燃料电池备受关注。燃料电池是通过燃料含有的氢(H2)和空气中的氧(02)的电化学反应来产生电力的发电系统，具有发电效率高且环境污染少的优点。
[0003]作为燃料电池，因使用的电解质的不同而存在几个种类，而作为其中之一，存在使用了作为电解质的离子交换膜(电解质膜)的固体高分子型燃料电池(PEFC=Polymerelectrolyte fuel cell)。固体高分子型燃料电池能够在常温下工作以及小型轻量化,所以期待被用于汽车或便携设备。
[0004]在固体高分子型燃料电池的单元(cell)中使用的膜-触媒层接合体(CCM:Catalyst-coated membrane)是在电解质的薄膜的两面形成作为功能层的触媒层而成的复合膜。通过在该膜-触媒层接合体的两侧配置气体扩散层、隔膜(Separator)，来构成单位单元。该膜-触媒层接合体通过将电极油墨(电极膏)涂敷在电解质膜的表面来制作，其中，电极油墨是将含有钼(Pt)的触媒分散到酒精等溶媒中而形成的。但是，电解质膜具有容易吸收在电极油墨中含有的溶媒和环境中的水分而产生膨润或收缩这样的性质。因此，在涂敷电极油墨并进行干燥时，存在电解质膜产生褶皱或小孔(pinhole)这样的问题。当电解质膜产生褶皱或小孔时，导致燃料电池的发电性能下降。
[0005]为了解决上述问题，在专利文献I中公开了如下技术，即，利用吸引加热辊来吸引电解质膜并进行搬送，对涂布在该电解质膜上的电极油墨立即进行加热干燥，来抑制电解质膜的变形。另外，在专利文献2中还公开了如下技术，S卩，向吸附在辊上的电解质膜喷涂电极油墨，利用由辊进行的加热来对该电极油墨进行干燥。进而，在专利文献3中公开了如下技术，即，将在一个面上贴付有形状保持膜而成的电解质膜悬架在支撑辊(Backuproller)上，在该电解质膜的另一个面上涂布触媒油墨，在触媒油墨干燥后，在形成有触媒层的电解质膜的另一个面上也贴付形状保持膜，由此来防止电解质膜产生褶皱。
[0006]专利文献I JP特开2001-70863号公报
[0007]专利文献2 JP特开2004-351413号公报
[0008]专利文献3 JP特开2011-165460号公报
[0009]但是，在专利文献I以及专利文献2公开的技术中，由于在利用辊吸附了电解质膜的状态下涂敷电极油墨，所以虽然能够防止涂敷时的电解质膜的由膨润引起的变形，但是，在涂敷后从辊剥离了电解质膜时，因吸收电极油墨的溶媒以及干燥油墨而有可能产生膨润或收缩。另外，在专利文献3公开的技术中，由于将电解质膜仅悬架在支撑辊上，所以在涂敷使用了膨润的程度大的溶剂的电极油墨的情况下，有可能在涂敷时电解质膜从形状保持膜偏移而发生变形。即，在上述所有文献中，在制造膜-触媒层接合体时电解质膜有可能产生变形。


【发明内容】

[0010]本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于，提供一种在涂敷时及以后的整个搬送中能够抑制薄膜的变形的复合膜的制造装置以及制造方法。
[0011]为了解决上述问题，技术方案I的发明为在带状的薄膜上形成有功能层的复合膜的制造装置，其特征在于，具有:
[0012]吸附辊，利用外周面吸附支撑所述薄膜，
[0013]涂敷单元，在由所述吸附辊吸附支撑并搬送的所述薄膜的一个面上涂敷涂敷液，
[0014]干燥单元，以覆盖所述吸附辊的外周面的一部分的方式设置，用于使在所述薄膜的一个面上涂敷的所述涂敷液干燥来形成所述功能层，
[0015]贴付单元，在形成有所述功能层的所述薄膜的另一个面上贴合带状的第一支撑构件；
[0016]所述贴付单元具有第一辊，所述第一辊与所述吸附辊相接触或接近配置，并能够与所述薄膜的一个面抵接来支撑所述薄膜，在所述第一辊的外周面上抵接支撑有所述薄膜的一个面的状态下，在所述薄膜的另一个面上贴合所述第一支撑构件。
[0017]另外，技术方案2的发明是如技术方案I所述的复合膜的制造装置，其特征在于，
[0018]所述贴付单元具有第二辊，所述第二辊与所述第一辊相接触或接近配置，并能够向在由所述第一辊的外周面抵接支撑的所述薄膜的另一个面按压所述第一支撑构件。
[0019]另外，技术方案3的发明是如技术方案2所述的复合膜的制造装置，其特征在于，该制造装置还具有剥离单元，该剥离单元从在一个面上贴合有带状的第二支撑构件的所述薄膜剥离所述第二支撑构件，
[0020]所述剥离单元具有第三辊，在所述吸附辊上吸附着所述薄膜的另一个面的状态下，所述第三辊剥离所述第二支撑构件。
[0021]另外，技术方案4的发明是如技术方案I所述的复合膜的制造装置，其特征在于，所述干燥单元被分割为多个干燥区，
[0022]所述多个干燥区的干燥温度从搬送所述薄膜的搬送方向的上游侧向下游侧依次变高。
[0023]另外，技术方案5的发明是如技术方案4所述的复合膜的制造装置，其特征在于，
[0024]所述干燥单元至少在所述搬送方向的最上游侧具有隔热区。
[0025]另外，技术方案6的发明是如技术方案I所述的复合膜的制造装置，其特征在于，该制造装置还具有辅助干燥单元，该辅助干燥单元对由所述贴付单元贴合了所述第一支撑构件的所述薄膜进行加热。
[0026]另外，技术方案7的发明是如技术方案I所述的复合膜的制造装置，其特征在于，所述涂敷单元具有狭缝喷嘴，该狭缝喷嘴具有狭缝状的吐出口。
[0027]另外，技术方案8的发明是如技术方案I所述的复合膜的制造装置，其特征在于，该制造装置还具有用于冷却所述吸附辊的冷却单元。
[0028]另外，技术方案9的发明是如技术方案I所述的复合膜的制造装置，其特征在于，该制造装置还具有向所述吸附辊的外周面喷出空气的喷出单元。
[0029]另外，技术方案10的发明是如技术方案I所述的复合膜的制造装置，其特征在于，所述涂敷单元进行向所述薄膜断续地涂敷涂敷液的间歇涂敷。
[0030]另外，技术方案11的发明是如技术方案3所述的复合膜的制造装置，其特征在于，所述贴付单元将所述剥离单元所剥离的所述第二支撑构件作为所述第一支撑构件来贴合在所述薄膜的另一个面上。
[0031]另外，技术方案12的发明是如技术方案I至技术方案11中任一项所述的复合膜的制造装置，其特征在于，所述薄膜是燃料电池用的电解质膜，
[0032]所述涂敷液是电极膏。
[0033]另外，技术方案13的发明是在带状的薄膜上形成有功能层的复合膜的制造方法，其特征在于，包括:
[0034]吸附支撑工序，在吸附辊的外周面上吸附支撑所述薄膜，
[0035]涂敷工序，在由所述吸附辊吸附支撑并搬送的所述薄膜的一个面上涂敷涂敷液；
[0036]干燥工序，使在所述薄膜的一个面上涂敷的所述涂敷液干燥来形成所述功能层；
[0037]贴付工序，在形成有所述功能层的所述薄膜的另一个面上贴合带状的第一支撑构件，
[0038]在所述贴付工序中，在第一辊的外周面上抵接支撑有所述薄膜的一个面的状态下，在所述薄膜的另一个面贴合所述第一支撑构件，其中，所述第一辊与所述吸附辊相接触或接近配置，并能够与所述薄膜的一个面抵接来支撑所述薄膜。
[0039]另外，技术方案14的发明是如技术方案13所述的复合膜的制造方法，其特征在于，在所述贴付工序中，利用第二辊向由所述第一辊的外周面抵接支撑的所述薄膜的另一个面按压贴合所述第一支撑构件。
[0040]另外，技术方案15的发明是如技术方案14所述的复合膜的制造方法，其特征在于，该制造方法还具有剥离工序，在所述剥离工序中，从在一个面上贴合有带状的第二支撑构件的所述薄膜剥离所述第二支撑构件。
[0041]另外，技术方案16的发明是如技术方案13所述的复合膜的制造方法，其特征在于，所述涂敷工序进行向所述薄膜断续地涂敷涂敷液的间歇涂敷。
[0042]另外，技术方案17的发明是如技术方案15所述的复合膜的制造方法，其特征在于，在所述贴付工序中，将在所述剥离工序剥离的所述第二支撑构件作为所述第一支撑构件来贴合在所述薄膜的另一个面上。
[0043]另外，技术方案18的发明是如技术方案13至技术方案17中任一项所述的复合膜的制造方法，其特征在于，所述薄膜是燃料电池用的电解质膜，
[0044]所述涂敷液是电极膏。
[0045]根据技术方案I至技术方案12的发明，向由吸附辊吸附支撑并搬送的薄膜的一个面涂敷涂敷液，在与吸附辊相接触或接近的第一辊的外周面上抵接支撑有薄膜的一个面的状态下，向薄膜的另一个面贴合第一支撑构件，因此，在涂敷涂敷液时以及之后，薄膜由吸附辊、第一辊以及第一支撑构件连续地支撑，在涂敷时以及之后的整个搬送中能够抑制薄膜的变形。
[0046]尤其是，根据技术方案3的发明，在吸附辊上吸附有薄膜的另一个面的状态下，从一个面剥离第二支撑构件，因此能够在复合膜的整个一系列的制造工序中抑制薄膜的变形。
[0047]尤其是，根据技术方案4的发明，多个干燥区的干燥温度从搬送薄膜的搬送方向的上游侧向下游侧依次变高，因此所涂敷的涂敷液被渐渐干燥，能够防止由急剧的干燥引起在功能层上产生裂纹。
[0048]尤其是，根据技术方案5的发明，干燥单元至少在搬送方向的最上游侧具有隔热区，因此能够防止由热空气漏出引起的涂敷不良。
[0049]尤其是，根据技术方案6的发明，由于具有对贴合有第一支撑构件的薄膜进行加热的辅助干燥单元，所以能够使涂敷液充分干燥。
[0050]尤其是，根据技术方案8的发明，由于具有对吸附辊进行冷却的冷却单元，所以能够防止吸附辊的蓄热并防止在涂敷时涂敷液急剧干燥。
[0051]根据技术方案13至技术方案18的发明，向由吸附辊吸附支撑并搬送的薄膜的一个面涂敷涂敷液，在与吸附辊相接触或接近的第一辊的外周面上抵接支撑有薄膜的一个面的状态下，向薄膜的另一个面贴合第一支撑构件，因此，在涂敷涂敷液时以及之后，薄膜由吸附辊、第一辊以及第一支撑构件连续地支撑，在涂敷时以及之后的整个搬送中能够抑制薄膜的变形。
[0052]尤其是，根据技术方案15的发明，由于从在一个面上贴合有带状的第二支撑构件的薄膜剥离第二支撑构件，所以能够抑制在复合膜的整个一系列的制造工序中抑制薄膜的变形。

【专利附图】

【附图说明】
[0053]图1是表示本发明的复合膜的制造装置的整体概略结构的立体图。
[0054]图2是图1的制造装置的侧视图。
[0055]图3是表示吸附辊以及干燥炉的结构的图。
[0056]图4是吸附辊以及干燥炉的主视图。
[0057]图5是表示在图1的制造装置中制造膜-触媒层接合体的顺序的流程图。
[0058]图6是表示利用第一压棍(press roller)剥离底膜(Back sheet)并使电解质膜吸附在吸附辊上的样子的图。
[0059]图7是表示在电解质膜上间歇地涂敷有电极油墨的状态的图。
[0060]图8是间歇地涂敷有电极油墨的电解质膜的剖视图。
[0061]图9是形成有触媒层的电解质膜的剖视图。
[0062]图10是利用第二压辊以及第三压辊在电解质膜上贴付支撑膜的样子的图。
[0063]图11是第二实施方式的复合膜的制造装置的侧视图。
[0064]图12是在第二实施方式中从电解质膜开卷辊展开的带底膜的电解质膜的剖视图。
[0065]图13是在与触媒层对应的相反面间歇地涂敷有电极油墨的电解质膜的剖视图。
[0066]图14是在两面形成有触媒层的电解质膜的剖视图。
[0067]图15是贴合有支撑膜的电解质膜的剖视图。
[0068]图16是第三实施方式的复合膜的制造装置的侧视图。
[0069]图17是在第一面上层叠有触媒层的电解质膜的第二面上贴合有支撑膜的电解质膜的剖视图。
[0070]其中，附图标记说明如下:
[0071]1、la、Ib 制造装置
[0072]2电解质膜
[0073]5膜-触媒层接合体
[0074]6 底膜
[0075]7支撑膜
[0076]9触媒层
[0077]10剥离部
[0078]11第一压辊
[0079]12电解质膜开卷辊
[0080]14底膜卷取辊
[0081]20吸附辊
[0082]21 吸引口
[0083]22水冷管
[0084]30、130涂敷喷嘴
[0085]35、135涂敷液供给机构
[0086]40干燥炉
[0087]41、42、43 干燥区
[0088]44、45 隔热区
[0089]49追加干燥炉
[0090]50贴付部
[0091]51第二压辊
[0092]52第三压辊
[0093]55支撑膜开卷辊
[0094]56接合体卷取辊
[0095]60空气喷出部
[0096]70图像处理单元
[0097]90控制部

【具体实施方式】
[0098]下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
[0099]〈1.第一实施方式>
[0100]图1是表示本发明的复合膜的制造装置I的整体概略结构的立体图。另外，图2是图1的制造装置I的侧视图。该复合膜的制造装置I为如下装置:在带状的薄膜即电解质膜2的表面上涂敷电极油墨(电极膏)，并使该电极油墨干燥而在电解质膜2上形成作为功能层的触媒层(电极)，从而制造固体高分子型燃料电池用的膜-触媒层接合体5。此夕卜，在图1以及之后的各图中，为了明确它们的方向关系，适当标注了将Z轴方向作为铅垂方向、将XY平面作为水平面的XYZ正交坐标系。另外，在图1以及之后的各图中，为了便于理解，根据需要而夸大或简化描述各部的尺寸以及数量。
[0101]制造装置I主要具有:从电解质膜2剥离底膜6的剥离部10、对电解质膜2进行吸附支撑并搬送的吸附辊20、在电解质膜2的表面涂敷电极油墨的涂敷喷嘴30、对所涂敷的电极油墨进行加热来使其干燥的干燥炉40、在经过了干燥工序的电解质膜2上贴合支撑膜的贴付部50。
[0102]剥离部10具有第一压辊11 (第三辊)。另外，制造装置I具有电解质膜开卷辊12、辅助辊13以及底膜卷取辊14。电解质膜开卷辊12卷绕有带底膜6的电解质膜2，连续地送出该带底膜6的电解质膜2。
[0103]作为电解质膜2，能够使用一直以来在固体高分子型燃料电池的膜-触媒层接合体中使用的氟类或烃类等高分子电解质膜。例如，作为电解质膜2，能够使用含有全氟碳磺酸(perfluorocarbon sulfonic acid)的高分子电解质膜(例如美国DuPont公司制造的Naf1n (注册商标)、旭硝子(株式会社)制造的Flem1n (注册商标)、旭化成(株式会社)制造的Aciplex (注册商标)、戈尔(Gore)公司制造的Goreselect (注册商标)等)。
[0104]上述的电解质膜2具有如下特性，从而极易发生变形，即，非常薄且机械强度弱，即使利用大气中的少量的湿气也容易发生膨润，另一方面，当湿度变低时发生收缩。因此，为了防止电解质膜2的变形，在电解质膜开卷辊12上作为初始状态卷绕有带底膜6的电解质膜2。作为底膜6，能够使用富有机械强度且形状保持功能优良的树脂材料、例如PEN (Polyethylene naphthalate:聚萘二甲酸乙二醇酯)或PET(Polyethyleneterephthalate:聚对苯二甲酸乙二醇酯)的膜。
[0105]在卷绕在电解质膜开卷辊12上的初始状态的带底膜6的电解质膜2中，电解质膜2的膜厚为5 μ m?30 μ m，宽度最大为300mm左右。另外，底膜6的膜厚为25 μ m?100 μ m，其宽度与电解质膜2的宽度相同或比其大一些。在第一实施方式中，在电解质膜2的第一面上贴合有底膜6。
[0106]从电解质膜开卷辊12送出的带底膜6的电解质膜2悬架在辅助辊13上，并被第一压辊11按压在吸附辊20上。第一压辊11被省略图示的气缸接近支撑在与吸附辊20的外周面隔开规定的间隔的位置上。第一压辊11和吸附辊20的外周面之间的间隔小于带底膜6的电解质膜2的厚度。因此，在带底膜6的电解质膜2通过第一压辊11和吸附辊20之间时，电解质膜2的第二面被按压在吸附辊20上。第一压辊11将带底膜6的电解质膜2按压在吸附辊20上的力通过由上述的气缸调整第一压辊11和吸附辊20的间隔来控制。
[0107]第一压辊11将电解质膜2的第二面按压在吸附辊20上，由此电解质膜2被吸附在吸附辊20的外周面上。此时，底膜6从电解质膜2的第一面剥离，并卷取在底膜卷取辊14上。S卩，剥离部10的第一压辊11具有从带底膜6的电解质膜2上剥离底膜6，并且将电解质膜2向吸附辊20按压来使其吸附在吸附辊20上的作用。底膜卷取辊14通过未图示的马达连续旋转，由此连续地卷取底膜6，并且，对从电解质膜开卷辊12经辅助辊13到达第一压辊11的带底膜6的电解质膜2赋予一定的张力。
[0108]吸附辊20是以中心轴沿Y轴方向的方式设置的圆柱形的构件。就吸附辊20的大小而言，例如高度(Y轴方向的长度)为400mm，直径为400mm?1600mm。吸附辊20通过未图示的马达以沿着Y轴方向的中心轴为旋转中心，向图2中箭头AR2所示的方向旋转。
[0109]吸附辊20是由多孔碳或多孔陶瓷形成的多孔辊。作为多孔陶瓷，能够使用例如氧化铝(A1203)或碳化硅(SiC)的烧结体。多孔的吸附辊20中的气孔直径为5μπι以下，气孔率在15%?50%的范围内。另外，就吸附辊20的外周面(圆柱的周面)的表面粗糙度而言，Rz(最大高度)在5μπι以下，该值越小越好。进而，旋转时的吸附辊20的全振动(从旋转轴至外周面的距离的变动)在10 μ m以下。
[0110]图3是表示吸附辊20以及干燥炉40的结构的图。吸附辊20的上表面及/或底面上设置有吸引口 21。吸引口 21由图外的吸引机构(例如排气泵)吸引而被赋予负压。吸附辊20是气孔率为15%?50%的多孔辊，因此，当对吸引口 21赋予负压时，经由内部的气孔在吸附辊20的外周面也均匀地作用有规定值的负压(将周边空气向外周面吸引的压力)。例如，在本实施方式中，对吸引口 21赋予90kPa以上的负压，在吸附辊20的外周面均匀地作用有1kPa以上的负压。由此，吸附辊20能够在整个宽度方向(Y轴方向)上均匀地吸附电解质膜2。
[0111]另外，在吸附辊20上设置有多个水冷管22。水冷管22以在吸附辊20的内部循环的方式以均一的配设密度设置。从图外的供水机构向水冷管22供给被调节到规定温度的恒温水。流经水冷管22的内部的恒温水被排出到图外的排液机构。通过使恒温水流经水冷管22，吸附辊20被冷却。
[0112]返回到图1、2，与吸附辊20的外周面相向地设置有涂敷喷嘴30。涂敷喷嘴30在吸附辊20对电解质膜2的搬送方向上，设置在第一压辊11的下游侧。涂敷喷嘴30是在顶端((+X)侧的端部)具有狭缝状的吐出口的狭缝喷嘴。该狭缝状的吐出口的长度方向是Y轴方向。涂敷喷嘴30设置在狭缝状的吐出口与吸附辊20的外周面隔开规定间隔的位置。另外，涂敷喷嘴30通过未图示的驱动机构能够调整相对吸附辊20的位置以及姿势。
[0113]从涂敷液供给机构35向涂敷喷嘴30供给作为涂敷液的电极油墨。在本实施方式使用的电极油墨含有例如触媒粒子、离子传导性电解质以及分散剂。作为触媒粒子，能够使用公知或市场上销售的触媒粒子，只要能够引起高分子型燃料电池的阳极或阴极中的燃料电池反应即可，并不特别限定，例如能够使用钼(Pt)、钼合金、钼化合物等。其中，作为钼合金，能够举出从由例如钌(Ru)、钯(Pd)、镍(Ni)、钥(Mo)、铟(Ir)、铁(Fe)等构成的组中选择的至少一种金属和钼的合金。一般而言，作为阴极用的电极油墨的触媒粒子使用钼，作为阳极用的电极油墨的触媒粒子使用上述的钼合金。
[0114]另外，触媒粒子也可以是触媒微粒子担载在碳粉上的所谓的担载触媒碳粉。担载触媒碳粉的平均粒子直径通常为1nm?10nm左右，优选为20nm?80nm左右，最优选为40nm?50nm左右。担载触媒微粒子的碳粉并不受特别限制，能够举出例如槽法碳黑(Channel black)、炉法碳黑(Furnace black)、科琴碳黑(Ketjen black)、乙块(Acetyleneblack)、灯黑(Lamp black)等碳黑、石墨、活性碳、碳纤维、碳纳米管等。这些可以单独使用一种，也可以同时使用两种以上。
[0115]在上述那样的触媒粒子中加入溶媒来作成能够从狭缝喷嘴涂敷的膏。作为溶媒，能够使用水、乙醇、η-丙醇以及η- 丁醇等醇类、醚类、酯类以及氟类等有机溶剂。
[0116]进而，在溶媒中分散触媒粒子而成的溶液中加入具有离子交换基的高分子电解质溶液。作为一例，能够将担载了 50wt%的钼的碳黑(田中贵金属工业(株式会社株)制造的“TEC10E50E”)分散到水、乙醇、丙二醇以及高分子电解质溶液(美国DuPont公司制造的Naf1n液“D2020”)来得到电极油墨。将这样混合得到的膏作为电极油墨，从涂敷液供给机构35向涂敷喷嘴30供给。
[0117]涂敷液供给机构35具有贮存上述的电极油墨的罐、使该罐和涂敷喷嘴30连通连接的供给配管、以及在该供给配管上设置的开闭阀等。涂敷液供给机构35既可以通过持续打开开闭阀，向涂敷喷嘴30连续地供给电极油墨，也可以通过反复开闭开闭阀，向涂敷喷嘴30断续地供给电极油墨。
[0118]从涂敷液供给机构35供给的电极油墨从涂敷喷嘴30涂敷在被吸附辊20吸附支撑并搬送的电解质膜2的第一面上。在涂敷液供给机构35连续地供给电极油墨的情况下，向电解质膜2连续地涂敷电极油墨，在断续地供给电极油墨的情况下，向电解质膜2间歇地涂敷电极油墨。
[0119]干燥炉40以覆盖吸附辊20的外周面的一部分的方式设置。如图3所示，干燥炉40被分割为3个干燥区41、42、43、以及2个隔热区44、45共计5个区。3个干燥区41、42、43各自通过来自图外的热风送风部的热风送风，向吸附辊20的外周面喷出热风。通过从干燥炉40喷出热风，对在电解质膜2的第一面上涂敷的电极油墨进行干燥。
[0120]3个干燥区41、42、43各自喷出的热风的温度不同。3个干燥区41、42、43喷出的热风的温度从吸附辊20对电解质膜2的搬送方向的上游侧向下游侧(在图3的纸面上沿顺时针方向)依次变高。例如，最上游侧的干燥区41的热风温度为室温?40°C，中间的干燥区42的热风温度为40°C?80°C，最下游侧的干燥区43的热风温度为50°C?100°C。
[0121]2个隔热区44、45沿电解质膜2的搬送方向设置在干燥区41、42、43的两端。隔热区44设置在干燥区41的上游侧，隔热区45设置在干燥区43的下游侧。2个隔热区44、45通过来自图外的排气部的排气，对吸附辊20的外周面附近的空气进行吸引。由此，能够防止从干燥区41、42、43吹出的热风越过干燥炉40而流出到吸附辊20的上游侧以及下游侧，并且能够防止在干燥时从电极油墨产生的溶媒蒸气等漏出到干燥炉40的外部。此外，如果至少设置上游侧的隔热区44，则能够防止发生因从干燥区41、42、43吹出的热风流入到涂敷喷嘴30而使吐出口附近干燥引起的涂敷不良。
[0122]图4是吸附辊20以及干燥炉40的主视图。在干燥炉40上，在沿着吸附辊20的宽度方向(Y轴方向)的两端还设置有吸引部46、47。吸引部46、47与隔热区44、45同样对周边空气进行吸引。由此，要从干燥炉40的宽度方向两端漏出的热风以及溶媒蒸气等也能够被吸引回收。
[0123]返回到图1、2，沿着吸附辊20对电解质膜2的搬送方向，在干燥炉40的下游侧设置有贴付部50。贴付部50具有第二压辊51 (第一辊)以及第三压辊52 (第二辊)。第二压辊51由省略图示的气缸接近支撑在与吸附辊20的外周面隔开规定的间隔的位置上。第二压辊51和吸附辊20的外周面之间的间隔小于干燥处理后的电解质膜2的厚度(电解质膜2和触媒层的合计厚度)。因此，在干燥处理后的电解质膜2通过第二压辊51和吸附辊20之间时，包含触媒层的电解质膜2的第一面被第二压辊51按压。
[0124]第三压辊52由省略图示的气缸接近支撑在与第二压辊51隔开规定的间隔的位置上。第三压辊52和第二压辊51之间的间隔小于在电解质膜2和触媒层的合计厚度上又加上后述的支撑膜7的厚度而得到的值。此外，第一压辊11、第二压辊51以及第三压辊52既可以是具有与吸附辊20相同程度的宽度的金属辊，也可以是树脂制造的辊。另外，第一压辊11、第二压辊51以及第三压辊52的直径为适当的直径。
[0125]制造装置I还设置有支撑膜开卷辊55以及接合体卷取辊56。支撑膜开卷辊55卷绕有支撑膜7，并能够连续地送出该支撑膜7。作为支撑膜7，能够使用富有机械强度且形状保持功能优良的树脂膜、例如PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)或PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)的膜。即，支撑膜7可以使用与底膜6相同的膜，也可以将剥离部10剥离并由底膜卷取辊14卷取的底膜6作为支撑膜7从支撑膜开卷辊55送出。另外，支撑膜7也可以是在上述树脂膜的一面(与电解质膜2的贴合面)涂敷粘接剂而成的单面轻微(粘接力小)粘接月旲。
[0126]从支撑膜开卷辊55送出的支撑膜7悬架在第三压辊52上。另一方面，干燥处理后的形成有触媒层的电解质膜2由第二压辊51从吸附辊20剥离并悬架在第二压辊51上。并且，通过第二压辊51以及第三压辊52，在电解质膜2的第二面上按压贴合支撑膜7。经由该工序，制造出带支撑膜7的膜-触媒层接合体5。
[0127]带支撑膜7的膜-触媒层接合体5由接合体卷取棍56卷取。接合体卷取棍56卷取膜-触媒层接合体5，并且，对从吸附辊20剥离并悬架在第二压辊51上的电解质膜2赋予一定的张力。制造装置I在贴付部50和接合体卷取辊56之间具有追加干燥炉49。由贴付部50贴合有支撑膜7的膜-触媒层接合体5在通过追加干燥炉49之后，由接合体卷取辊56卷取。作为追加干燥炉49，能够使用公知的热风干燥炉。带支撑膜7的膜-触媒层接合体5通过追加干燥炉49的内部，从而进行触媒层的最后加工的干燥。
[0128]另外，制造装置I具有空气喷出部60。空气喷出部60设置在贴付部50和剥离部10之间。空气喷出部60具有向吸附辊20喷出空气的机构和吸引周边空气的机构。空气喷出部60喷出的空气被冷却到例如5°C左右。此外，空气喷出部60设置在贴付部50和剥离部10之间，因此，对未吸附电解质膜2的吸附辊20的外周面喷出空气。
[0129]通过空气喷出部60向吸附辊20喷出被冷却的空气，吸附辊20的外周面被冷却。另外，空气喷出部60向吸附辊20喷出空气，并且，通过吸引周边的空气，从而能够除去在吸附辊20的外周面附着的异物。
[0130]进而，制造装置I具有对在装置上设置的各机构进行控制的控制部90。控制部90的硬件的结构，与一般的计算机相同。即，控制部90具有进行各种运算处理的CPU、存储基本程序的读取专用的存储器即ROM、存储各种信息的自由读写的存储器即RAM以及存储控制用软件和数据等的磁盘。通过控制部90的CPU执行规定的处理程序，对在制造装置I设置的各动作机构进行控制，进行膜-触媒层接合体5的制造处理。
[0131]接着，对具有上述结构的复合膜的制造装置I中的处理顺序进行说明。图5是表示在制造装置I中制造膜-触媒层接合体5的顺序的流程图。以下说明的膜-触媒层接合体5的制造顺序通过控制部90对制造装置I的各动作机构进行控制来进行。
[0132]首先，电解质膜开卷辊12展开带底膜6的电解质膜2 (步骤SI)。如上所述，用于固体高分子型燃料电池的电解质膜2即使因大气中含有的少量的湿气也极容易变形，因此，处于在制造电解质膜2时被卷取的阶段，贴付有用于保持形状的带状的树脂膜即底膜6的状态。底膜6贴合在电解质膜2的第一面上。从电解质膜开卷辊12连续地拉出的带底膜6的电解质膜2悬架在辅助辊13上，并向剥离部10的第一压辊11送出。
[0133]在剥离部10中，由第一压辊11将带底膜6的电解质膜2的第二面按压在吸附辊20上，从而剥离底膜6使电解质膜2吸附支撑在吸附辊20上(步骤S2)。换言之，第一压辊11在电解质膜2的第二面被吸附在吸附辊20上的状态剥离底膜6。图6示出由第一压辊11剥离底膜6并使电解质膜2吸附在吸附辊20上的样子的图。在第一压辊11和吸附辊20之间，底膜6从电解质膜2剥离，电解质膜2吸附在吸附辊20上。
[0134]第一压辊11以能够不使强度小的电解质膜2变形并使其可靠地吸附在吸附辊20的外周面上的范围的力，将电解质膜2按压在吸附辊20上。但是，第一压辊11设置为与吸附辊20的外周面隔开规定的间隔接近。第一压辊11将带底膜6的电解质膜2向吸附辊20按压的力由该间隔调整。
[0135]吸附辊20吸附电解质膜2的第二面。对由气孔率为15%?50%的多孔陶瓷形成的吸附辊20的吸引口 21赋予90kPa以上的负压，从而与是否吸附电解质膜2无关，在吸附辊20的外周面均匀作用有1kPa以上的负压。因此，与电解质膜2的宽度的大小无关，吸附辊20能够以一定的吸引压稳定地吸附支撑电解质膜2。另外，还能够抑制由吸附辊20的吸附引起的电解质膜2的变形。
[0136]另外，就吸附辊20的外周面的表面粗糙度而言，Rz在5μπι以下，并且，吸附辊20的气孔直径在5 μ m以下，因此，在电解质膜2上难以产生伴随吸附支撑引起的吸附痕。即，本实施方式的吸附辊20能够不会使具有脆弱的机械性质的电解质膜2变形或产生吸附痕而稳定地吸附支撑电解质膜2。
[0137]如图6所示，吸附支撑着电解质膜2的吸附辊20以沿着Y轴方向的中心轴为旋转中心进行旋转，由此，剥离掉底膜6的电解质膜2被支撑在吸附辊20的外周面上并被搬送。另一方面，从电解质膜2剥离掉的底膜6由底膜卷取辊14卷取。
[0138]接着，从涂敷喷嘴30向由吸附辊20吸附支撑并搬送的电解质膜2的第一面涂敷电极油墨(步骤S3)。在固体高分子型燃料电池的电解质膜2上涂敷的电极油墨含有例如钼或钼合金等触媒粒子、例子传导性电解质以及分散剂。要涂敷的电极油墨既可以用于阴极，也可以用于阳极。
[0139]另外，在本实施方式中，通过涂敷液供给机构35断续地向涂敷喷嘴30供给电极油墨，从而由涂敷喷嘴30对由吸附辊20吸附支撑并搬送的电解质膜2的第一面间歇地进行涂敷。图7是示出向电解质膜2间歇地涂敷电极油墨的状态的图。另外，图8是间歇地涂敷有电极油墨的电解质膜2的剖视图。通过从涂敷喷嘴30向由吸附辊20吸附支撑并以一定速度搬送的电解质膜2断续地吐出电极油墨，从而如图7、8所示，在电解质膜2的第一面上以一定间隔不连续地形成一定尺寸的电极油墨层8。
[0140]旋转时的吸附辊20的全振动在10 μ m以下，并且就吸附辊20的外周面的表面粗糙度而言，Rz在5 μ m以下，因此，旋转的吸附辊20的外周面和涂敷喷嘴30的狭缝状吐出口之间的间隔几乎稳定在一定值。因此，通过从涂敷喷嘴30间歇地进行涂敷，能够以高精度形成均一的电极油墨层8。
[0141]在电解质膜2的第一面形成的各电极油墨层8的宽度由涂敷喷嘴30的狭缝状吐出口的宽度规定。各电极油墨层8的长度由涂敷喷嘴30的电极油墨吐出时间和电解质膜2的搬送速度(即吸附辊20的旋转速度)规定。另外，电极油墨层8的厚度(高度)由涂敷喷嘴30的吐出口和电解质膜2的第一面之间的距离、电极油墨的吐出流量和电解质膜2的搬送速度规定，例如为ΙΟμπι?300μπι。电极油墨是能够由涂敷喷嘴30涂敷的膏，具有在电解质膜2上能够维持电极油墨层8的形状的程度的粘性。
[0142]接着，通过吸附辊20的旋转，电极油墨层8被搬送到干与燥炉40相向的位置，对电极油墨层8进行干燥处理(步骤S4)。通过从干燥炉40向电极油墨层8喷出热风来对电极油墨层8进行干燥处理。通过喷出热风，电极油墨层8被加热，使溶媒成分挥发，从而电极油墨层8被干燥。通过使溶媒成分挥发，电极油墨层8被干燥而成为触媒层9。此外，在本实施方式中，由于设置追加干燥炉49来进行最终的加工干燥，所以在干燥炉40中，干燥到油墨不从触媒层9附着在第二压辊51上的程度即可。
[0143]图9是形成有触媒层9的电解质膜2的剖视图。触媒层9是担载有钼等触媒粒子的电极层。触媒层9是溶媒成分从电极油墨层8挥发并固化而形成的，所以其厚度比电极油墨层8薄。干燥后的触媒层9的厚度例如为3 μ m?50 μ m。
[0144]另外，干燥炉40具有3个干燥区41、42、43，从它们喷出不同温度的热风。具体地说，在吸附辊20对电解质膜2的搬送方向上，从位于最上游侧的干燥区41经由中间的干燥区42到最下游侧的干燥区43，热风温度依次变高。当不分割干燥区而向刚涂敷后的电极油墨层8立即喷出高温的热风时，电极油墨层8会急剧被干燥而在表面产生裂纹。或者，在吸附辊20内置加热器而对刚涂敷后的电极油墨层8进行急剧干燥的情况也同样。
[0145]在本实施方式中，将干燥炉40分割为3个干燥区41、42、43，并从电解质膜2的搬送方向的上游侧向下游侧，使干燥温度依次变高。即，最上游侧的干燥区41向刚涂敷后的电极油墨层8喷出比较低温的热风，而使电极油墨层8稍微升温。接着，中间的干燥区42喷出稍微高温的热风，而使电极油墨层8缓慢干燥。然后，最下游侧的干燥区43喷出高温的热风，而使电极油墨层8显著干燥。这样，使干燥温度渐渐变高而使电极油墨层8阶段性地干燥，能够防止干燥处理时的裂纹的发生。
[0146]为了防止发生裂纹并使电极油墨层8适当干燥，还需要适当管理干燥处理时间，优选为例如约60秒。干燥处理时间是一个电极油墨层8通过3个干燥区41、42、43的合计时间。例如当吸附辊20的直径为400mm且3个干燥区41、42、43覆盖吸附辊20的外周面的半周时，其长度为约628mm。为了在该条件下确保干燥处理时间为60秒，使电解质膜2的搬送速度为10.4mm/秒即可。电解质膜2的搬送速度由吸附辊20的旋转速度规定。
[0147]另外，干燥炉40在电解质膜2的搬送方向上在最上游侧具有隔热区44，在最下游侧具有隔热区45。由此，能够防止从干燥区41、42、43吹出的热风越过干燥炉40而流出到吸附辊20的上游侧以及下游侧。其结果，能够防止位于干燥炉40的上游侧的涂敷喷嘴30和位于下游侧的贴付部50不必要地被加热。
[0148]进而，在干燥炉40上，除了隔热区44、45外，还设置有吸引部46、47，由此，能够防止热风流出到干燥炉40的周围，并且能够防止在干燥时从电极油墨层8挥发的溶媒的蒸气等漏出。
[0149]接着，通过吸附辊20的进一步的旋转，干燥后的触媒层9到达贴付部50。当形成有触媒层9的电解质膜2到达贴付部50时，电解质膜2从吸附辊20剥离并由第二压辊51悬架。即，电解质膜2的第二面从吸附辊20的外周面剥离，并且，电解质膜2的第一面由第二压辊51的外周面抵接支撑(步骤S5)。此时，在电解质膜2上形成的触媒层9与第二压辊51接触。另一方面，从支撑膜开卷辊55送出的支撑膜7悬架在第三压辊52上。
[0150]第二压辊51和第三压辊52隔着规定的间隔设置，其间隔小于电解质膜2、触媒层9和支撑膜7的合计厚度。因此，在电解质膜2以及支撑膜7通过第二压辊51和第三压辊52之间时，在电解质膜2的第二面上按压贴合支撑膜7 (步骤S6)。
[0151]图10是示出通过第二压辊51以及第三压辊52在电解质膜2上贴付支撑膜7的样子的图。卷绕架设在第二压辊51上的电解质膜2的第二面和卷绕架设在第三压辊52上的支撑膜7接触。此时，向电解质膜2的第二面按压支撑膜7的力由第二压辊51和第三压辊52之间的间隔规定。电解质膜2在表面具有一些粘接性，因此，即使支撑膜7是PEN等树脂膜，通过向电解质膜2的第二面按压支撑膜7，也能够贴付支撑膜7。如果支撑膜7是在一面涂敷了粘接剂的单面微粘接膜，则能够可靠地将支撑膜7贴付在电解质膜2上。
[0152]通过电解质膜2的第二面贴付支撑膜7，制造出带支撑膜7的膜-触媒层接合体
5。该膜-触媒层接合体5由接合体卷取辊56卷取而被搬送。在该过程中，带支撑膜7的膜-触媒层接合体5通过追加干燥炉49的内部。由此，对触媒层9进行最终的加工干燥(步骤S7)。即使触媒层9在干燥炉40未被充分干燥的情况下，也能通过追加干燥炉49使触媒层9可靠地干燥。通过了追加干燥炉49的带支撑膜7的膜-触媒层接合体5由接合体卷取辊56卷取，从而完成一系列的膜-触媒层接合体5的制造工艺(步骤S8)。
[0153]但是，在上述的制造装置I中，以覆盖吸附辊20的外周面的一部分的方式设置干燥炉40，并为了干燥电极油墨层8，而向吸附辊20的外周面喷出热风。因此，由多孔陶瓷形成的吸附辊20渐渐蓄热升温。当吸附辊20超过规定值而变为高温时，从涂敷喷嘴30向电解质膜2涂敷的电极油墨立即被加热而急剧干燥，有可能在电极油墨层8的表面上产生裂纹。
[0154]因此，通过在吸附辊20内设置多个水冷管22 (图3)并使恒温水流经该水冷管22，能够冷却吸附辊20，来防止升温到规定值以上。但是，还存在由多孔陶瓷形成的吸附辊20的热传导率低的情况，而且，干燥炉40向吸附辊20的外周面喷出热风，因此有时无法充分抑制该外周面的温度上升。
[0155]即使在这样的情况下，通过从空气喷出部60(图2)向吸附辊20的外周面喷出冷却空气，能够对因来自干燥炉40的热风而蓄热的吸附辊20的外周面进行冷却来除热。由此，能够防止从涂敷喷嘴30涂敷到电解质膜2上的电极油墨立即被加热。另外，空气喷出部60向吸附辊20喷出空气，并且通过对周边空气进行吸引，而能够除去在吸附辊20的外周面附着的异物。
[0156]在第一实施方式中，从电解质膜开卷辊12送出带底膜6的电解质膜2，由第一压辊11在使电解质膜2的第二面吸附在吸附辊20上的状态下剥离底膜6。并且，在使电解质膜2吸附支撑在吸附辊20上状态下搬送电解质膜2，并在电解质膜2的第一面上涂敷电极油墨来形成电极油墨层8,向电极油墨层8喷出热风使其干燥,来形成触媒层9。之后,在与吸附辊20接近配置的第二压辊51的外周面抵接支撑电解质膜2的第一面的状态下，在该电解质膜2的第二面上贴合支撑膜7。
[0157]因此，从电解质膜开卷辊12经吸附辊20到接合体卷取辊56，由辊到辊(roll-to-roll)搬送的电解质膜2总是由某构件连续支撑。具体地说，在初始阶段，电解质膜2的第一面由底膜6支撑，在底膜6被剥离时，电解质膜2的第二面由吸附辊20的外周面支撑，在触媒层9干燥后从吸附辊20分离时，电解质膜2的第一面由于第二压辊51支撑。进而，在电解质膜2的第一面抵接支撑在第二压辊51的外周面上的状态下，在电解质膜2的第二面贴合支撑膜7，并卷取在接合体卷取辊56上。
[0158]如上所述，在制造装置I使用的电解质膜2具有如下特性，从而极易发生变形，SP，非常薄且机械强度弱，即使利用大气中的少量的湿气也容易发生膨润，另一方面，当湿度变低时发生收缩。当在没有进行任何支撑的电解质膜2上涂敷电极油墨时，电解质膜2因电极油墨含有的溶媒而发生膨润，在电极油墨干燥时，电解质膜2还发生收缩。另外，在触媒层9未由干燥炉40充分干燥的情况下，在由干燥炉40干燥处理后，电解质膜2有时也发生膨润或收缩。当电解质膜2发生膨润或收缩时，有可能在电解质膜2上产生褶皱或小孔。即，特别是在涂敷了含有溶媒的电极油墨以后，电解质膜2容易发生膨润或收缩，产生褶皱或小孔成为问题。当电解质膜2产生这样的褶皱或小孔时，成为使燃料电池的发电性能下降的主要原因。
[0159]在本实施方式中，在涂敷电极油墨时由吸附辊20对电解质膜2进行吸附支撑，并且，之后在电解质膜2从吸附辊20分离后，还由第二压辊51以及支撑膜7连续支撑电解质膜2。因此，能够在涂敷电极油墨时以及之后的整个搬送中，能够抑制电解质膜2发生由膨润或收缩引起的变形，能够防止发生褶皱或小孔。其结果，能够防止使用了由本发明的制造装置I制造的膜-触媒层接合体5的燃料电池的发电性能下降。
[0160]另外，在制造装置I中，不仅在涂敷电极油墨时以及之后，从电解质膜2由电解质膜开卷辊12送出起到卷取在接合体卷取辊56上为止，总是由某构件连续支撑电解质膜。因此，在膜-触媒层接合体5的一系列的整个制造工序中，能够抑制电解质膜2的因膨润或收缩引起的变形，能够防止发生褶皱或小孔。
[0161]〈2.第二实施方式〉
[0162]接着，对本发明的第二实施方式进行说明。在第一实施方式中，在电解质膜2的一面涂敷电极油墨来形成触媒层9，但是在第二实施方式中，在一面形成有触媒层9的电解质膜2的相反面涂敷电极油墨来形成触媒层9。通过在电解质膜2的两面形成阳极以及阴极的触媒层9，来作为固体高分子型燃料电池的膜-触媒层接合体5发挥功能。
[0163]图11是第二实施方式的复合膜的制造装置Ia的侧视图。在该图中，对与第一实施方式相同的构件标注相同的附图标记。第二实施方式的制造装置Ia与第一实施方式的制造装置I不同之处在于，具有图像处理单元70。图像处理单元70设置在电解质膜开卷辊12和剥离部10的第一压辊11之间的某个位置(在第二实施方式中，设置在辅助辊13和第一压辊11之间)。图像处理单元70具有拍摄照相机以及图像数据分析设备，由拍摄照相机对从电解质膜开卷辊12送出并向剥离部10搬送的电解质膜2的表面进行拍摄。图像处理单元70对拍摄照相机所拍摄得到的图像数据实施规定的图像处理，来确定在电解质膜2上的触媒层9的形成位置。图像处理单元70的分析结果传送到控制部90。除了图像处理单元70之外的第二实施方式的制造装置Ia的剩余结构与第一实施方式的制造装置I相同。
[0164]第二实施方式的制造装置Ia中的处理顺序也与第一实施方式相同(参照图5)。但是，在第二实施方式中，在已经在一面形成有触媒层9的电解质膜2的相反面上涂敷电极油墨。因此，在电解质膜开卷辊12上卷绕有在一面形成有触媒层9的电解质膜2的相反面上贴付了底膜6的构件。例如,可以将在第一实施方式中在第一面上形成有触媒层9的电解质膜2的第二面上贴合有支撑膜7并卷绕在接合体卷取辊56上的构件，直接从电解质膜开卷辊12展开。支撑膜7和底膜6可以为相同的构件，也可以将在第一实施方式制造的膜-触媒层接合体5直接作为在第二实施方式中从电解质膜开卷辊12展开的材料。
[0165]图12是从电解质膜开卷辊12展开的带底膜6的电解质膜2的剖视图。在电解质膜2的第一面上断续地形成有触媒层9，并且在第二面上贴合有底膜6。从电解质膜开卷辊12连续拉出的带底膜6的电解质膜2悬架在辅助辊13上，并向剥离部10的第一压辊11送出。
[0166]在电解质膜2从电解质膜开卷辊12向剥离部10送出的过程中，通过图像处理单元70对电解质膜2的第一面进行拍摄，通过图像处理确定在电解质膜2上的触媒层9的形成位置。由图像处理单元70确定的触媒层9的形成位置传送到控制部90。图像处理单元70连续或以短的周期断续地拍摄电解质膜2的第一面，针对所有的触媒层9，确定其形成位置。
[0167]在剥离部10中，利用第一压辊11将电解质膜2的第一面向吸附辊20按压，由此从第二面剥离底膜6，并使电解质膜2吸附支撑在吸附辊20上。换言之，第一压辊11在电解质膜2的第一面被吸附在吸附辊20上的状态下从第二面剥离底膜6。在将在第一实施方式中制造的膜-触媒层接合体5直接用于第二实施方式的情况下，电解质膜2的表里朝向相反地吸附支撑在吸附辊20上。
[0168]对电解质膜2的第一面进行吸附支撑的吸附辊20以沿着Y轴方向的中心轴为旋转中心进行旋转，由此剥离掉底膜6的电解质膜2支撑在吸附辊20的外周面并被吸附辊20搬送。另一方面，从电解质膜2剥离的底膜6由底膜卷取辊14卷取。
[0169]接着，从涂敷喷嘴30向由吸附辊20吸附支撑并搬送的电解质膜2的第二面涂敷电极油墨。在第二实施方式中，在第二面上涂敷与已经在电解质膜2的第一面上形成的触媒层9反极性的电极油墨。例如，在电解质膜2的第一面上形成有阴极的触媒层9的情况下，在电解质膜2的第二面上涂敷阳极用的电极油墨。反之，在电解质膜2的第一面上形成有阳极的触媒层9的情况下，在电解质膜2的第二面上涂敷阴极用的电极油墨。
[0170]另外，在第二实施方式中，基于图像处理单元70对触媒层9的形成位置的确定结果，控制部90进行涂敷控制，以从涂敷喷嘴30向与该触媒层9的形成位置对应的电解质膜2的第二面上间歇地涂敷电极油墨。具体地说，关于在电解质膜2的搬送方向上的对位，控制部90对从涂敷喷嘴30吐出电极油墨的吐出时机进行控制。另外，关于在电解质膜2的宽度方向上的对位，控制部90调整涂敷喷嘴30的Y轴方向位置。
[0171]图13是在与触媒层9相对应的相反面上间歇地涂敷有电极油墨的电解质膜2的剖视图。如该图所示，在与在第一面上形成的触媒层9的形成位置相对应的电解质膜2的第二面上涂敷电极油墨，来形成电极油墨层8。此外，在电解质膜2的第二面上形成的电极油墨层8的位置也可以不与触媒层9的形成位置完全对应，也可以偏移一些。
[0172]接着，利用吸附辊20的旋转，电极油墨层8被搬送到与干燥炉40相向的位置，对电极油墨层8进行干燥处理。电极油墨层8的干燥处理与第一实施方式同样，通过从干燥炉40向电极油墨层8喷出热风来进行。通过喷出热风，电极油墨层8被加热使溶媒成分挥发，从而电极油墨层8被干燥。通过使溶媒成分挥发，电极油墨层8被干燥而成为触媒层9。
[0173]另外，干燥炉40的3个干燥区41、42、43从吸附辊20对电解质膜2的搬送方向的上游侧向下游侧，使热风温度(干燥温度)依次变高。由此，电极油墨层8被阶段性地干燥，能够防止在干燥处理时发生裂纹。
[0174]图14是在两面形成有触媒层9的电解质膜2的剖视图。在电解质膜2的第一面上形成有触媒层9，与其相反极性的触媒层9形成在第二面上。第二面的触媒层9形成在与第一面上的触媒层9的形成位置对应的位置上，因此如图14所示，在阴极以及阳极的触媒层9之间夹入电解质膜2。
[0175]接着，通过吸附辊20的进一步的旋转，干燥后的触媒层9到达贴付部50。当在第二面上形成有触媒层9的电解质膜2到达贴付部50时，电解质膜2从吸附辊20剥离并由第二压辊51悬架。S卩，电解质膜2的第一面从吸附辊20的外周面剥离，并且电解质膜2的第二面由第二压辊51的外周面抵接支撑。另一方面，从支撑膜开卷辊55送出的支撑膜7悬架在第三压辊52上。
[0176]在两面形成有触媒层9的电解质膜2以及支撑膜7通过第二压辊51和第三压辊52之间时，在电解质膜2的第一面上按压贴合支撑膜7。图15是贴合有支撑膜7的电解质膜2的剖视图。卷绕架设在第二压辊51上的电解质膜2的第一面和卷绕架设在第三压辊52上的支撑膜7相接触。此时，向电解质膜2的第一面按压支撑膜7的力由第二压辊51和第三压辊52之间的间隔规定。通过向电解质膜2的第一面按压支撑膜7，在电解质膜2的第一面上贴合支撑膜7，制造出带支撑膜7的膜-触媒层接合体5。此外，在图15中，夸大描绘触媒层9的厚度，但是实际上为3 μ m?50 μ m的极薄的厚度，所以能够从触媒层9之上向电解质膜2的第一面适当贴付支撑膜7。
[0177]带支撑膜7的膜-触媒层接合体5通过追加干燥炉49的内部后，由接合体卷取辊56卷取。在膜-触媒层接合体5通过追加干燥炉49的内部时，进行触媒层9的最终的加工干燥。带支撑膜7的膜-触媒层接合体5由接合体卷取辊56卷取，由此完成一系列的膜-触媒层接合体5的制造工艺。
[0178]在第二实施方式中，也是在涂敷电极油墨时，由吸附辊20吸附支撑电解质膜2，并且之后，在电解质膜2从吸附辊20分离后，还由第二压辊51以及支撑膜7连续支撑电解质膜2。因此，能够在涂敷电极油墨时以及之后的整个搬送中，能够抑制电解质膜2发生由膨润或收缩引起的变形，能够防止发生褶皱或小孔。其结果，能够防止使用了由本发明的制造装置Ia制造的膜-触媒层接合体5的燃料电池的发电性能下降。
[0179]另外，在第二实施方式的制造装置Ia中，不仅在涂敷电极油墨以及之后，从电解质膜2由电解质膜开卷辊12送出起到卷取在接合体卷取辊56上为止，总是由某构件连续支撑电解质膜。因此，在膜-触媒层接合体5的一系列的整个制造工序中，能够抑制电解质膜2的因膨润或收缩引起的变形，能够防止发生褶皱或小孔。
[0180]〈3.第三实施方式〉
[0181]接着，对本发明的第三实施方式进行说明。在第三实施方式中，对电解质膜2的一面涂敷两次电极油墨，并进行干燥处理。图16是第三实施方式的复合膜的制造装置Ib的侧视图。在该图中，对与第一实施方式相同的构件标注相同的附图标记。第三实施方式的制造装置Ib与第一实施方式的制造装置I不同之处在于，具有两个涂敷喷嘴30、130。
[0182]制造装置Ib的涂敷喷嘴30以及涂敷液供给机构35与第一实施方式相同。第三实施方式的制造装置Ib还具有涂敷喷嘴130。涂敷喷嘴130设置为，在吸附辊20对电解质膜2的搬送方向上，在涂敷喷嘴30的下游侧分割干燥炉40。即，隔着涂敷喷嘴130在前后设置有干燥炉40。例如，将干燥炉40的3个干燥区中的一个配置在涂敷喷嘴130的上游侦牝并且，将两个配置在涂敷喷嘴130的下游侧即可。
[0183]涂敷喷嘴130以及涂敷液供给机构135的结构本身与涂敷喷嘴30以及涂敷液供给机构35相同。即，涂敷喷嘴130是在顶端具有狭缝状的吐出口的狭缝喷嘴。涂敷液供给机构135具有贮存电极油墨的罐和开闭阀，向涂敷喷嘴130输送电极油墨。第三实施方式的制造装置Ib中的除了具有两个涂敷喷嘴30、130之外的剩余的结构与第一实施方式的制造装置I相同。
[0184]第三实施方式的制造装置Ib的处理顺序与第一实施方式大致相同。首先，在吸附辊20上吸附有电解质膜2的第二面的状态下，底膜6从第一面剥离，从涂敷喷嘴30向由吸附辊20吸附支撑并搬送的电解质膜2的第一面间歇地进行第一次的电极油墨的涂敷，至此为止的工序与第一实施方式完全相同。
[0185]接着，通过吸附辊20的旋转，电极油墨层8被搬送到与前段的干燥炉40 (比涂敷喷嘴130靠上游侧的干燥炉40)相向的位置，对通过第一次的电极油墨的涂敷而形成的电极油墨层8进行干燥处理。在该干燥处理中，可以不使电极油墨层8完全干燥，而使其干燥到触摸表面时不会粘附的程度即可。
[0186]在第三实施方式中，还从涂敷喷嘴130对通过第一次的电极油墨的涂敷而在电解质膜2的第一面上形成的电极油墨层8进行第二次的电极油墨的间歇涂敷。由此，在电解质膜2的第一面上层叠双层的电极油墨层8。
[0187]通过吸附辊20的旋转，以双层层叠在电解质膜2的第一面上的电极油墨层8被搬送到与后段的干燥炉40(比涂敷喷嘴130靠下游侧的干燥炉40)相向的位置，对电极油墨层8进行干燥处理。通过从干燥炉40向电极油墨层8喷出热风，电极油墨层8被加热使溶媒成分挥发，层叠的电极油墨层8被干燥。通过使溶媒成分挥发，电极油墨层8被干燥，形成以双层层叠的触媒层9。
[0188]然后，通过吸附辊20的进一步的旋转，干燥后的触媒层9到达贴付部50，在电解质膜2的第二面上按压贴合支撑膜7，而该工序与第一实施方式相同。图17是在第一面上层叠有触媒层9的电解质膜2的第二面上贴合有支撑膜7的电解质膜2的剖视图。与第一实施方式同样，通过向电解质膜2的第一面按压支撑膜7,在电解质膜2的第一面贴合有支撑膜7，从而制造出带支撑膜7的膜-触媒层接合体5。
[0189]然后，带支撑膜7的膜-触媒层接合体5通过追加干燥炉49的内部后，由接合体卷取辊56卷取。在膜-触媒层接合体5通过追加干燥炉49的内部时，进行被层叠的触媒层9的最终的加工干燥。带支撑膜7的膜-触媒层接合体5由接合体卷取辊56卷取，由此完成一系列的膜-触媒层接合体5的制造工艺。
[0190]在第三实施方式中，也是在涂敷电极油墨时，由吸附辊20吸附支撑电解质膜2，并且之后，在电解质膜2从吸附辊20分离后，还由第二压辊51以及支撑膜7连续支撑电解质膜2。因此，在进行电极油墨的第一次的涂敷时以及之后的整个搬送中，能够抑制电解质膜2发生由膨润或收缩引起的变形，能够防止发生褶皱或小孔。其结果，能够防止使用了由本发明的制造装置Ib制造的膜-触媒层接合体5的燃料电池的发电性能下降。
[0191]另外，在第三实施方式的制造装置Ib中，不仅在涂敷电极油墨时以及之后，从电解质膜2由电解质膜开卷辊12送出起到卷取在接合体卷取辊56上为止，总是由某构件连续支撑电解质膜。因此，在膜-触媒层接合体5的一系列的整个制造工序中，能够抑制电解质膜2的因膨润或收缩引起的变形，能够防止发生褶皱或小孔。
[0192]<4.变形例 >
[0193]以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明在不脱离其宗旨的范围内，除了上述以外，还能够进行各种变更。例如，在上述各实施方式中，第一压辊11以及第二压辊51与吸附辊20的外周面隔着规定的间隔接近设置，当也可以使它们与吸附辊20的外周面接触配置。同样，也可以使第三压辊52与第二压辊51接触配置。即使使这些辊相互接触配置，也由于从电解质膜2由电解质膜开卷辊12送出起到卷取在接合体卷取辊56上为止，总是由某构件连续支撑电解质膜，能够抑制电解质膜2的因膨润或收缩引起的变形。其中，在使辊相互接触配置的情况下，比上述实施方式更强的力作用于电解质膜2和触媒层9。
[0194]另外，在上述各实施方式中，在干燥炉40上设置3个干燥区41、42、43，但是干燥区的分割数并不限于3个，也可以是2个，也可以是4个以上。无论如何，干燥炉40喷出的热风的温度从吸附辊20对电解质膜2的搬送方向的上游侧向下游侧依次变高。
[0195]另外，也可以在相邻的干燥区之间设置与上述实施方式同样的隔热区。这样一来，能够防止从相邻的干燥区吹出的热风的相互干涉。
[0196]另外，在触媒层9由干燥炉40充分干燥的情况下，也可以不设置追加干燥炉49。
[0197]另外，干燥炉40喷出热风来对电极油墨层8进行干燥，但是，也可以取而代之，利用远红外线加热器等对电极油墨层8进行干燥。
[0198]另外，也可以取代空气喷出部60，使用于吸附异物的粘接辊或刷子与吸附辊20的外周面。或者，也可以设置向吸附辊20的外周面发射超声波来除去异物的机构。
[0199]另外，也可以在第二压辊51的内部流经冷却水，利用从吸附辊20向第二压辊51的热传导，来冷却吸附辊20的外周面进行除热。
[0200]另外，也可以使用第二实施方式的制造装置la，确定在电解质膜2的一面上形成的触媒层9的位置，在该触媒层9上涂敷新的电极油墨，并进行干燥处理。这样一来，与第三实施方式同样，能够制造出层叠了触媒层9的膜-触媒层接合体5。
[0201]另外，本发明的制造技术并不限于应用于制造燃料电池的膜-触媒层接合体5，也适用于在其他种类的薄膜上形成功能层的复合膜的制造。特别是，要制造复合膜，优选使用本发明的制造技术，该复合膜是如下形成的，在如上述的电解质膜2那样因膨润或收缩而容易发生变形的薄膜上涂敷含有溶媒的涂敷液并使其干燥，从而在薄膜上形成有功能层。
[0202]本发明是能够适用于在容易因膨润或收缩发生变形的薄膜上涂敷涂敷液并使其干燥而在该薄膜上形成功能层的复合膜的制造技术，特别适合制造固体高分子型燃料电池的膜-触媒层接合体。
【权利要求】
1.一种复合膜的制造装置，该复合膜在带状的薄膜上形成有功能层，其特征在于， 具有: 吸附辊，利用外周面吸附支撑所述薄膜， 涂敷单元，在由所述吸附辊吸附支撑并搬送的所述薄膜的一个面上涂敷涂敷液， 干燥单元，以覆盖所述吸附辊的外周面的一部分的方式设置，用于使在所述薄膜的一个面上涂敷的所述涂敷液干燥来形成所述功能层， 贴付单元，在形成有所述功能层的所述薄膜的另一个面上贴合带状的第一支撑构件；所述贴付单元具有第一辊，所述第一辊与所述吸附辊相接触或接近，并能够与所述薄膜的一个面抵接来支撑所述薄膜，在所述第一辊的外周面上抵接支撑有所述薄膜的一个面的状态下，在所述薄膜的另一个面上贴合所述第一支撑构件。
2.如权利要求1所述的复合膜的制造装置，其特征在于， 所述贴付单元具有第二辊，所述第二辊与所述第一辊相接触或接近，并能够向由所述第一辊的外周面抵接支撑的所述薄膜的另一个面按压所述第一支撑构件。
3.如权利要求2所述的复合膜的制造装置，其特征在于， 该制造装置还具有剥离单元，该剥离单元从在一个面上贴合有带状的第二支撑构件的所述薄膜剥离所述第二支撑构件， 所述剥离单元具有第三辊，在所述吸附辊上吸附着所述薄膜的另一个面的状态下，所述第三辊剥离所述第二支撑构件。
4.如权利要求1所述的复合膜的制造装置，其特征在于， 所述干燥单元被分割为多个干燥区， 所述多个干燥区的干燥温度从搬送所述薄膜的搬送方向的上游侧向下游侧依次变高。
5.如权利要求4所述的复合膜的制造装置，其特征在于， 所述干燥单元至少在所述搬送方向的最上游侧具有隔热区。
6.如权利要求1所述的复合膜的制造装置，其特征在于， 该制造装置还具有辅助干燥单元，该辅助干燥单元对由所述贴付单元贴合了所述第一支撑构件的所述薄膜进行加热。
7.如权利要求1所述的复合膜的制造装置，其特征在于， 所述涂敷单元具有狭缝喷嘴，该狭缝喷嘴具有狭缝状的吐出口。
8.如权利要求1所述的复合膜的制造装置，其特征在于， 该制造装置还具有用于冷却所述吸附辊的冷却单元。
9.如权利要求1所述的复合膜的制造装置，其特征在于， 该制造装置还具有向所述吸附辊的外周面喷出空气的喷出单元。
10.如权利要求1所述的复合膜的制造装置，其特征在于， 所述涂敷单元进行向所述薄膜断续地涂敷涂敷液的间歇涂敷。
11.如权利要求3所述的复合膜的制造装置，其特征在于， 所述贴付单元将所述剥离单元所剥离的所述第二支撑构件作为所述第一支撑构件来贴合在所述薄膜的另一个面上。
12.如权利要求1至11中任一项所述的复合膜的制造装置，其特征在于， 所述薄膜是燃料电池用的电解质膜， 所述涂敷液是电极膏。
13.一种复合膜的制造方法，该复合膜在带状的薄膜上形成有功能层，其特征在于， 包括: 吸附支撑工序，在吸附辊的外周面上吸附支撑所述薄膜， 涂敷工序，在由所述吸附辊吸附支撑并搬送的所述薄膜的一个面上涂敷涂敷液； 干燥工序，使在所述薄膜的一个面上涂敷的所述涂敷液干燥来形成所述功能层； 贴付工序，在形成有所述功能层的所述薄膜的另一个面上贴合带状的第一支撑构件，在所述贴付工序中，在第一辊的外周面上抵接支撑有所述薄膜的一个面的状态下，在所述薄膜的另一个面上贴合所述第一支撑构件，其中，所述第一辊与所述吸附辊相接触或接近，并能够与所述薄膜的一个面抵接来支撑所述薄膜。
14.如权利要求13所述的复合膜的制造方法，其特征在于， 在所述贴付工序中，利用第二辊向由所述第一辊的外周面抵接支撑的所述薄膜的另一个面按压贴合所述第一支撑构件。
15.如权利要求14所述的复合膜的制造方法，其特征在于， 该制造方法还具有剥离工序，在所述剥离工序中，从在一个面上贴合有带状的第二支撑构件的所述薄膜剥离所述第二支撑构件。
16.如权利要求13所述的复合膜的制造方法，其特征在于， 所述涂敷工序进行向所述薄膜断续地涂敷涂敷液的间歇涂敷。
17.如权利要求15所述的复合膜的制造方法，其特征在于， 在所述贴付工序中，将在所述剥离工序剥离的所述第二支撑构件作为所述第一支撑构件来贴合在所述薄膜的另一个面上。
18.如权利要求13至17中任一项所述的复合膜的制造方法，其特征在于， 所述薄膜是燃料电池用的电解质膜， 所述涂敷液是电极膏。
【文档编号】H01M8/10GK104183857SQ201410210408
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年5月19日 优先权日:2013年5月20日
【发明者】高木善则 申请人:大日本网屏制造株式会社