(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺な基材が巻回された一のロールと当該一のロールから前記基材を巻き取る他のロールとの間で搬送される前記基材に膜を形成する表面処理工程と、前記基材に形状を付与する成形工程と、を有し、
前記表面処理工程は前記成形工程前に行われ、前記表面処理工程において、前記膜の形成は、前記一のロールおよび前記他のロール、ならびにこれらの間で搬送される前記基材が真空炉内に収容された状態で連続的に行われ、
前記表面処理工程において、前記基材が前記一のロールから前記他のロールに搬送される間に、前記膜の厚みが、真空引きされた前記真空炉内で分光計によって計測され、
計測された前記膜の厚みが規格外の場合、前記表面処理工程を中止する、燃料電池の製造方法。
【請求項２】
長手方向に搬送される前記基材に対し前記分光計を前記基材の短手方向に移動させ、前記基材の長手方向に対し斜めに前記膜の厚みを計測する、請求項１に記載の燃料電池の製造方法。
【請求項３】
計測された前記膜の厚みが修正範囲内にある場合、前記表面処理工程における成膜条件を変更する、請求項１または請求項２に記載の燃料電池の製造方法。
【請求項４】
前記表面処理工程において、前記基材は、前記膜の形成前に電圧を印加されつつボンバード処理される、請求項１〜請求項３のうちのいずれか１つに記載の燃料電池の製造方法。
【請求項５】
長尺な基材が巻回された一のロールと当該一のロールから前記基材を巻き取る他のロールとの間で前記基材を搬送しつつ、前記基材に膜を形成する表面処理装置と、前記基材に形状を付与する成形装置と、を有し、
前記表面処理装置は、真空炉と、当該真空炉内に配置された分光計とを有し、前記真空炉内に、前記一のロールおよび前記他のロール、ならびにこれらの間で搬送される前記基材を収容した状態で連続的に前記膜を形成するとともに、前記基材が前記一のロールから前記他のロールに搬送される間に、真空引きされた前記真空炉内で、前記分光計によって前記膜の厚みを計測し、計測された前記膜の厚みが規格外の場合、前記膜の形成を中止し、
前記成形装置は、前記表面処理装置によって成膜された前記基材に形状を付与する、燃料電池の製造装置。
【請求項６】
前記分光計は、長手方向に搬送される前記基材に対し前記基材の短手方向に移動し、前記膜の厚みは、前記基材の長手方向に対し斜めに計測される、請求項５に記載の燃料電池の製造装置。
【請求項７】
計測された前記膜の厚みが修正範囲内にある場合、前記表面処理装置は、成膜条件を変更する、請求項５または請求項６に記載の燃料電池の製造装置。
【請求項８】
前記表面処理装置は、前記基材に前記膜を形成する成膜位置よりも前記基材の搬送方向上流側において、前記基材に電圧を印加しつつボンバード処理を施す、請求項５〜請求項７のうちのいずれか１つに記載の燃料電池の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の製造方法および燃料電池の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の工程を連続的に行うインライン式の燃料電池の製造方法が提案されている。例えば特許文献１に記載の発明は、セパレータとなる長尺な基材をロールから引き出して搬送し、複数の工程を連続的に行う。特許文献１に記載の発明は、まず成形工程において基材に形状を付与した後、基材を止めることなくそのまま搬送しつつ、表面処理工程において基材表面に膜を形成する。
【０００３】
セパレータの表面に形成する膜の材料として、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）が注目されている。ＤＬＣは、一般的に、真空下でＣＶＤ法（化学気相蒸着法）またはＰＶＤ法（物理気相蒸着法）によって成膜される。
【０００４】
真空下で成膜する表面処理を特許文献１に記載の発明のように基材を搬送しつつ成形工程後に連続的に行うとすると、基材の搬送経路に真空炉を設け、そこに基材を通過させつつ成膜しなければならない。このため、基材を通過させるための開口部を真空炉に設ける必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４５２９４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、そのような開口部と基材との間の隙間管理は難しく、その隙間を通じ外部から真空炉内に空気が流入するため、所望の真空度を得るまでに非常に多くの時間が費やされる。従って、生産性が低下する。特にＤＬＣの成膜のように高い真空度が要求される場合、そのことが顕著になる。一方、時間短縮のため低い真空度のまま成膜すると、膜の品質が低下する虞がある。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、真空下での成膜をともなう燃料電池の製造において、膜の品質低下を防ぎつつ生産性向上を図り得る燃料電池の製造方法および燃料電池の製造装置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】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の燃料電池の製造方法は、長尺な基材が巻回された一のロールと一のロールから基材を巻き取る他のロールとの間で搬送される基材に膜を形成する表面処理工程と、基材に形状を付与する成形工程と、を有する。表面処理工程は成形工程前に行われ、表面処理工程において、膜の形成は、一のロールおよび他のロール、ならびにこれらの間で搬送される基材が真空炉内に収容された状態で連続的に行われる。
【０００９】
上記目的を達成するための本発明の燃料電池の製造装置は、長尺な基材が巻回された一のロールと一のロールから基材を巻き取る他のロールとの間で基材を搬送しつつ、基材に膜を形成する表面処理装置と、基材に形状を付与する成形装置と、を有する。表面処理装置は、真空炉を有し、真空炉内に、一のロールおよび他のロール、ならびにこれらの間で搬送される基材を収容した状態で連続的に膜を形成し、成形装置は、表面処理装置によって成膜された基材に形状を付与する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、一のロールおよび他のロール、ならびにこれらの間で搬送される基材が真空炉内に収容された状態で成膜される。このため、特許文献１のように一のロールおよび他のロールが真空炉の外に配置され、これらの間で搬送される基材が真空炉を通過するための開口部を真空炉に設ける必要がない。従って、真空炉の気密性が確保され、真空引きの時間を短縮できる。また、ロールおよび基材が真空炉内に収容される成膜を成形前に済ませておくため、成形以後の処理の途中で成膜のためにロールおよび基材を真空炉へ収容する手間がなく、成形以後の複数の処理を連続して行える。これらのことから生産性を向上できる。また、前述のように真空炉の気密性が確保され、高い真空状態が維持されるので、膜の品質低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態の燃料電池の製造装置の概略構成を示す図である。
【図２】実施形態の燃料電池の製造方法の概略を示すフローチャートである。
【図３】実施形態の表面処理工程の概略を示すフローチャートである。
【図４】膜厚計測を示す斜視図である。
【図５】膜厚の計測軌跡を示す基材の平面図である。
【図６】膜厚の計測結果に基づく装置の制御を示すフローチャートである。
【図７】図５の計測軌跡に沿った膜厚の変化を示す図である。
【図８】長尺な基材に成形されたセパレータを示す斜視図である。
【図９】図１の９−９線に沿う断面図である。
【図１０】長尺なセパレータが重ね合わされて接合されたセパレータ接合体が切断された状態を示す斜視図である。
【図１１】交互に積層されるセパレータ接合体および膜電極接合体の斜視図である。
【図１２】燃料電池本体の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率と異なる。
【００１３】
図１に示すように、実施形態の燃料電池の製造装置１０は、表面処理装置１００と、成形装置１４０と、溶接装置１５０と、洗浄装置１６０と、接着剤塗布装置１７０と、モジュール化装置１８０と、乾燥炉１９０と、を有する。
【００１４】
表面処理装置１００は、真空炉１０１を有する。表面処理装置１００は、真空炉１０１と連通するポンプ１０２を有する。表面処理装置１００は、真空炉１０１と連通するボンベ１０３を有する。
【００１５】
表面処理装置１００は、長尺な基材１０４が巻回された一のロール１０５と、基材１０４を巻き取る他のロール１０６と、を有する。基材１０４はロール１０５とロール１０６との間で搬送される。ロール１０６は例えばモータによって回転される。表面処理装置１００は、基材１０４を引き出すローラ１０７と、基材１０４の曲がりを取るローラ１０８と、基材１０４を送るローラ１０９と、を有する。
【００１６】
表面処理装置１００は、基材１０４に対向する電極１１０を有する。表面処理装置１００は、電極１１０よりも基材１０４の搬送方向下流側に設けられたスパッタ源１１１を有する。表面処理装置１００は、スパッタ源１１１よりも基材１０４の搬送方向下流側に設けられたスパッタ源１１２を有する。表面処理装置１００は、スパッタ源１１２よりも搬送方向下流側に設けられた分光計１１３を有する。表面処理装置１００は、基材１０４に電圧を印加する電源１１４および電源１１５を有する。表面処理装置１００は、構成要素の動作を制御する制御装置１１６を有する。
【００１７】
真空炉１０１は、ロール１０５およびロール１０６、ならびにこれらの間で搬送される基材１０４を収容する。真空炉１０１は、電極１１０、スパッタ源１１１、スパッタ源１１２、および分光計１１３を収容する。電極１１０、スパッタ源１１１、スパッタ源１１２、および分光計１１３は、それぞれ仕切られている。
【００１８】
ポンプ１０２は真空炉１０１内から気体を排出する。真空炉１０１内の真空度は、例えば１０−３Ｐａ程度である。ボンベ１０３は、例えばアルゴン等の不活性ガスを真空炉１０１内に供給する。
【００１９】
電極１１０は、平板形状を有する。電極１１０は、電源（不図示）と電気的に接続している。不活性ガス中において電極１１０に電圧が印加されることによって、電極１１０と基材１０４との間でプラズマが発生し、不活性ガスがイオン化される。
【００２０】
スパッタ源１１１は、クロムによって形成されたターゲットを含む。スパッタ源１１１は、不活性ガス中においてこのターゲットに電圧（以下、スパッタ電圧と称す）を印加し、基材１０４に向かってターゲットから粒子をはじき飛ばして成膜する。
【００２１】
スパッタ源１１１に含まれるターゲットを形成する材料は、クロムに限定されず、ニッケル、亜鉛、銅、タングステン、チタン、コバルト、モリブデン、ジルコニウム、ハフニウム及びバナジウム等であってもよい。
【００２２】
スパッタ源１１２は、炭素によって形成されたターゲットを含む。スパッタ源１１２は、不活性ガス中において炭素からなるターゲットにスパッタ電圧を印加し、基材１０４に向かってターゲットから粒子をはじき飛ばして成膜する。
【００２３】
分光計１１３は、基材１０４に向かって光を出射する投光部と、基材１０４から反射した光を受ける受光部と、を含む。分光計１１３は、投光部に光学的に接続する光源を含む。光源は、例えばハロゲンランプおよび青色ＬＥＤである。分光計１１３は、受光部で受けた光を分光する。分光計１１３は、例えばフォトダイオードや光電子倍増管等を含み、分光した光の強度に応じた出力信号を制御装置１１６へ出力する。分光計１１３と制御装置１１６とは電気的に接続している。
【００２４】
制御装置１１６は、例えばパーソナルコンピュータおよびエンジニアリングワークステーション等のコンピュータである。
【００２５】
制御装置１１６は、ロール１０６の回転を制御することによって、基材１０４の搬送速度を制御する。制御装置１１６は、電極１１０に印加される電圧を制御する。制御装置１１６は、スパッタ源１１１のスパッタ電圧を制御する。これによって、基材１０４上に形成される中間層の性状が制御される。制御装置１１６は、スパッタ源１１２のスパッタ電圧を制御する。これによって、中間層の上に形成される被膜の性状が制御される。
【００２６】
制御装置１１６は、分光計１１３が受ける基材１０４からの反射光に基づき、基材１０４の上に形成された被膜の膜厚を算出する。膜厚の算出方法は、基材１０４への入射光と基材１０４からの反射光との間の偏光状態の変化から膜厚を算出する分光エリプソメトリである。
【００２７】
成形装置１４０は、成膜された基材１２１を挟んで押圧するローラ１４１を含む。ローラ１４１の外周面には、燃料電池で用いられるセパレータの外面形状に対応する凹凸形状が設けられている。
【００２８】
溶接装置１５０は、レーザ１５１を照射して溶接する。
【００２９】
洗浄装置１６０は、溶媒１６１を溜めた容器１６２を有する。溶媒１６１として、例えば、エタノール、エーテル、アセトン、イソプロピルアルコール、トリクロロエチレン、および苛性アルカリ剤が挙げられる。洗浄装置１６０は、超音波洗浄を行う。
【００３０】
接着剤塗布装置１７０は、外周に接着剤が付着したローラ１７１を備える。ローラ１７１の外周に付着した接着剤は、図示しない転写ローラからローラ１７１に転写される。
【００３１】
モジュール化装置１８０は、シャー方式のさい断機１８１を有する。また、モジュール化装置１８０は、さい断機１８１によって切断された切断物と膜電極接合体１２４（以下、ＭＥＡ１２４と称す）とを交互に積層するロボットアーム（不図示）を有する。
【００３２】
次に、燃料電池の製造方法について述べる。
【００３３】
図２に示すように、実施形態の燃料電池の製造方法は、表面処理工程Ｓ１と、成形工程Ｓ２と、溶接工程Ｓ３と、洗浄工程Ｓ４と、接着剤塗布工程Ｓ５と、モジュール化工程Ｓ７と、を有する。燃料電池の製造方法は、モジュール化工程Ｓ７の前に、ＭＥＡ１２４に備わるフレームを粗面化するＭＥＡフレーム粗面化工程Ｓ６を有する。燃料電池の製造方法は、接着剤硬化工程Ｓ８と、リーク検査工程Ｓ９と、スタック化工程Ｓ１０と、荷重調整スペーサ選択工程Ｓ１１と、本体組立工程Ｓ１２と、性能測定工程Ｓ１３と、を有する。
【００３４】
図３に示すように、表面処理工程Ｓ１は、ロールセット工程Ｓ１０１と、真空引き工程Ｓ１０２と、加熱工程Ｓ１０３と、を有する。また、表面処理工程Ｓ１は、ボンバード工程Ｓ１０４と、中間層形成工程Ｓ１０５と、被膜形成工程Ｓ１０６と、膜厚計測工程Ｓ１０７と、大気戻し工程Ｓ１０８と、ロール取出し工程Ｓ１０９と、を有する。表面処理工程Ｓ１は、表面処理装置１００によって実行される。
【００３５】
ロールセット工程Ｓ１０１では、作業者はロール１０５を真空炉１０１内にセットする。真空引き工程Ｓ１０２では、真空炉１０１が密閉された状態で、ポンプ１０２が真空炉１０１内を真空引きする。加熱工程Ｓ１０３では、基材１０４が、ロール１０５から引き出されて電極１１０と対向する位置に達するまでの間に加熱される。基材１０４は、例えば輻射によって加熱される。または、基材１０４は、例えばヒータを内蔵するローラが接することによって加熱される。
【００３６】
ボンバード工程Ｓ１０４では、電極１１０への電圧印加によってイオン化された不活性ガスが、基材１０４を叩き、基材１０４の表面の酸化膜を除去する。このとき、電源１１４から基材１０４に電圧が印加される。電源１１４からの電圧は、ローラ１０９を介して基材１０４に印加される。基材１０４を形成する材料は、例えばステンレス鋼板、もしくは、鉄、ニッケル、クロムの主成分組成を適宜変更した改良鋼板である。
【００３７】
中間層形成工程Ｓ１０５では、物理気相蒸着法（ＰＶＤ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって基材１０４の表面に中間層が形成される。基材１０４がスパッタ源１１１と対向しつつ搬送される際、スパッタ源１１１内のターゲットからはじき出された粒子が基材１０４に衝突し、中間層が形成される。
【００３８】
被膜形成工程Ｓ１０６では、物理気相蒸着法（ＰＶＤ）によって基材１０４の上に被膜が形成される。基材１０４がスパッタ源１１２と対向しつつ搬送される際、スパッタ源１１２内のターゲットからはじき出された粒子が基材１０４の上に衝突し、被膜が形成される。被膜は中間層の上に形成される。被膜を形成する材料は、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ：Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）である。被膜は導電性および耐食性を有する。基材１０４がスパッタ源１１２と対向する際、電源１１５から基材１０４に電圧が印加される。これによって、スパッタ源１１２からはじき出された粒子が、基材１０４に向かって引き寄せられる。
【００３９】
中間層形成工程Ｓ１０５および被膜形成工程Ｓ１０６で行われる物理気相蒸着法は、高出力インパルス・マグネトロン・スパッタリング（ＨＩＰＩＭＳ：Ｈｉｇｈ  Ｐｏｗｅｒ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｍａｇｎｅｔｒｏｎ  Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）である。物理気相蒸着法は、ＨＩＰＩＭＳに限定されず、他のスパッタリング法またはイオンビームデポジッション等であってもよい。
【００４０】
図４に示すように、膜厚計測工程Ｓ１０７では、長手方向に搬送される基材１０４に対し分光計１１３が短手方向に移動することによって、長手方向に対し斜めに膜厚が計測される。短手方向は、長手方向と直交する方向である。計測される膜厚は、中間層の上に形成されたＤＬＣ被膜の膜厚である。
【００４１】
基材１０４の上に設けられた駆動装置１１７が分光計１１３を短手方向に移動させる。駆動装置１１７は、例えば分光計１１３に連結したボールネジをモータによって回転させて分光計１１３を移動させる。
【００４２】
分光計１１３は、基材１０４の短手方向で往復する。分光計１１３が短手方向に移動し、基材１０４に当っている光が短手方向における基材１０４の縁に達すると、分光計１１３は折り返して反対方向に移動する。基材１０４に当った光のスポット径は、例えば約５００ｎｍである。
【００４３】
長手方向に搬送される基材１０４に対し分光計１１３が短手方向に往復する結果、図５に示すように、膜厚の計測軌跡１１８はジグザグ状になる。
【００４４】
駆動装置１１７による分光計１１３の移動は、制御装置１１６によって制御される。また、制御装置１１６は、計測された膜厚を判別し、その結果に基づきスパッタ源１１２のスパッタ電圧を制御する。
【００４５】
図６に示すように、被膜の形成Ｓ１００１、および膜厚計測Ｓ１００２の後、膜厚が規格内か否か判別される（Ｓ１００３）。その後、膜厚が修正不要な範囲内にあるか否か判別される（Ｓ１００４）。被膜の形成Ｓ１００１は、図３の被膜形成工程Ｓ１０６に相当し、膜厚計測Ｓ１００２は、図３の膜厚計測工程Ｓ１０７に相当する。
【００４６】
膜厚が規格内か否かの判別Ｓ１００３では、図７に示すように、計測された被膜の膜厚が、上限規格値Ｖ１と下限規格値Ｖ２との間にあるか否かが判別される。計測された膜厚が規格外の場合、具体的には、計測された膜厚が厚く上限規格値Ｖ１より大きい場合、または、計測された膜厚が薄く下限規格値Ｖ２より小さい場合、制御装置１１６は、表面処理装置１００の動作を停止させ、成膜を中止する（図６のＳ１００５）。
【００４７】
膜厚が修正不要な範囲内にあるか否かの判別Ｓ１００４では、計測された膜厚が、修正不要上限値Ｖ３と修正不要下限値Ｖ４との間にあるか否かが判別される。
【００４８】
計測された膜厚が、修正不要上限値Ｖ３と修正不要下限値Ｖ４との間の修正不要な範囲にある場合、制御装置１１６は、スパッタ源１１２のスパッタ電圧（成膜条件）を維持する。
【００４９】
計測された膜厚が修正不要上限値Ｖ３より大きく、修正不要上限値Ｖ３と上限規格値Ｖ１との間の修正範囲内にある場合、制御装置１１６は、スパッタ源１１２のスパッタ電圧を調整し、計測される膜厚が修正不要上限値Ｖ３以下になるようにする（図６のＳ１００６）。
【００５０】
計測された膜厚が修正不要下限値Ｖ４より小さく、修正不要下限値Ｖ４と下限規格値Ｖ２との間の修正範囲内にある場合、制御装置１１６は、スパッタ源１１２のスパッタ電圧を調整し、膜厚が修正不要下限値Ｖ４以上になるようにする（図６のＳ１００６）。
【００５１】
被膜の形成Ｓ１００１、膜厚計測Ｓ１００２、および膜厚の判別Ｓ１００３、Ｓ１００４は、所定の長さの基材１０４がロール１０６に巻き取られるまで連続的に行われる（図６のＳ１００７）。所定の長さの基材１０４がロール１０６に巻き取られた後、次の工程である大気戻し工程Ｓ１０８（図３）が行われる。
【００５２】
大気戻し工程Ｓ１０８では、真空状態の真空炉１０１内にガスが導入され、真空炉１０１内の真空状態が解除される。
【００５３】
ロール取出し工程Ｓ１０９では、作業者は真空炉１０１からロール１０６を取り出す。取り出されたロール１０６は、成膜された基材１２１を成形装置１４０へ供給するロール１２０として用いられる（図１）。成形装置１４０は、成形工程Ｓ２を実行する（図２）。
【００５４】
図８に示すように、成形工程Ｓ２では、溝状の流路１２２ａおよび貫通孔であるマニホールド１２２ｂ、１２２ｃが設けられたセパレータ１２２が成形される。ローラ１４１（図１）が基材１２１をプレスすることによって、流路１２２ａおよびマニホールド１２２ｂ、１２２ｃが形成される。複数のマニホールド１２２ｂのうちのいずれか１つは、流路１２２ａと連通する。複数のマニホールド１２２ｃのうちのいずれか１つは、流路１２２ａと連通する。
【００５５】
成形工程Ｓ２の後、セパレータ１２２とセパレータ１２２とが重ね合わされ、溶接工程Ｓ３において溶接される（図１、図２）。
【００５６】
図９に示すように、溶接工程Ｓ３では、流路１２２ａ同士が合わさった部分１２２ｅにレーザ１５１（図１）が照射され、セパレータ１２２同士が溶接される。
【００５７】
セパレータ１２２同士の接合したセパレータ接合体１２３は、洗浄工程Ｓ４において、洗浄装置１６０の溶媒１６１内を搬送され、連続的に脱脂および洗浄される（図１、図２）。
【００５８】
その後、セパレータ接合体１２３は、接着剤塗布工程Ｓ５において、回転するローラ１７１（図１）の外周と接しつつ搬送され、接着剤をローラ１７１から転写される。
【００５９】
図１０に示すように、モジュール化工程Ｓ７において、セパレータ接合体１２３は、さい断機１８１（図１）によって矩形形状に切断される。
【００６０】
また、モジュール化工程Ｓ７では、図１１に示すように、切断されたセパレータ接合体１２３とＭＥＡ１２４とが交互に積層される。燃料電池の最小単位である単セル１２６は、ＭＥＡ１２４をセパレータ接合体１２３によって挟んだ構成を有する。モジュール１２５（図１）は、複数の単セル１２６が積層されるとともに電気的に接続した構成を有する。
【００６１】
ＭＥＡ１２４は、電解質膜１２４ａと、電解質膜１２４ａの両面に形成される電極１２４ｂと、電解質膜１２４ａの両面で電極１２４ｂのまわりに配置されたフレーム１２４ｃと、を有する。
【００６２】
電解質膜１２４ａは、固体高分子材料、例えば、フッ素系樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜であり、湿潤状態で良好な電気伝導性を呈する。電極１２４ｂは、触媒層の上にガス拡散層が形成された構成を有する。電解質膜１２４ａの一方の面に形成された電極１２４ｂの触媒層は、酸素の還元反応に触媒作用を有する触媒成分を含む。電解質膜１２４ａの他方の面に形成された電極１２４ｂの触媒層は、水素の酸化反応に触媒作用を有する触媒成分を含む。触媒層の上に設けられるガス拡散層は、導電性およびガス拡散性を有する。ガス拡散層は例えば金網からなる。
【００６３】
フレーム１２４ｃは、ＭＥＡフレーム粗面化工程Ｓ６（図２）において、モジュール化工程Ｓ７の前に予め粗面化される。フレーム１２４ｃは、表面にレーザまたはプラズマが照射されることによって、粗面化される。フレーム１２４ｃを形成する材料は例えば樹脂である。
【００６４】
モジュール１２５（図１）は、接着剤硬化工程Ｓ８において、乾燥炉１９０に所定の温度で所定の時間収容され、セパレータ接合体１２３に塗布された接着剤が乾燥される。接着剤の乾燥によって、互いに隣接するセパレータ接合体１２３とＭＥＡ１２４とが接着する。乾燥後、モジュール１２５は乾燥炉１９０から取り出される。
【００６５】
リーク検査工程Ｓ９（図２）において、作業者は、モジュール１２５にガスを流し、ガス漏れを検査する。
【００６６】
図１２に示すように、スタック化工程Ｓ１０では、モジュール１２５が複数積層され、スタック１２７が形成される。積層された複数のモジュール１２５同士は電気的に接続する。
【００６７】
導電性を有する集電板１３１が、モジュール１２５の積層方向におけるスタック１２７の両端外側に配置される。集電板１３１はスタック１２７と電気的に接続する。集電板１３１の外側に、集電板１３１と絶縁されたエンドプレート１３０が配置される。一対のエンドプレート１３０はスタック１２７を挟む。これら一対のエンドプレート１３０は、スタック１２７のまわりを覆う側板１３４によって締結され、スタック１２７を保持する。
【００６８】
エンドプレート１３０には、スタック１２７に燃料ガスを供給する供給口１３０ａ、およびスタック１２７内を通った燃料ガスが排出される排出口１３０ｂが設けられている。
【００６９】
エンドプレート１３０には、スタック１２７に酸化剤ガスを供給する供給口１３０ｃ、およびスタック１２７内を通過した酸化剤ガスが排出される排出口１３０ｄが設けられている。
【００７０】
エンドプレート１３０には、スタック１２７に冷却流体を供給する供給口１３０ｅ、およびスタック１２７内を通過した冷却流体が排出される排出口１３０ｆが設けられている。
【００７１】
スタック１２７からの電力を取り出す出力端子１３３が、エンドプレート１３０から突出している。出力端子１３３は、集電板１３１と電気的に接続している。
【００７２】
荷重調整スペーサ選択工程Ｓ１１（図２）において、エンドプレート１３０と集電板１３１との間に配置されるスペーサ１３２が選択される。一対のエンドプレート１３０が側板１３４によって締結された際にスタック１２７に積層方向から加わる荷重は、スペーサ１３２の厚みによって調整される。
【００７３】
本体組立工程Ｓ１２（図２）では、一対のエンドプレート１３０が側板１３４によって締結され、燃料電池本体が出来上がる。
【００７４】
その後、性能測定工程Ｓ１３（図２）において、作製された燃料電池本体の発電性能が測定される。発電性能の測定は、作製された燃料電池本体に例えば水素ガスおよび窒素ガスを流して発電運転と同一条件でしばらく作動させるエージングの後、窒素ガスを空気等の酸化剤ガスに代えて行われる。
【００７５】
本実施形態の作用効果を述べる。
【００７６】
本実施形態によれば、ロール１０５およびロール１０６、ならびに基材１０４の全体が真空炉１０１内に収容された状態で成膜される。このため、本実施形態と異なり例えばロール１０５およびロール１０６が真空炉１０１の外に配置され、これらの間で搬送される基材１０４が真空炉１０１を通過する場合のように、基材１０４を通過させるための開口部を真空炉１０１に設ける必要がない。従って真空炉１０１の気密性が確保され、真空引きの時間を短縮できる。また、ロール１０５、１０６および基材１０４が真空炉１０１内に収容される成膜を成形前に済ませておくため、成形以後の処理の途中でロール１０５、１０６および基材１０４を真空炉１０１内へ収容する手間がなく、成形以後の処理を連続して行える。これらのことから生産性を向上できる。また、前述のように真空炉１０１の気密性が確保され、高い真空状態が維持されるので、膜の品質低下を防止できる。
【００７７】
本実施形態では、分光計１１３が真空炉１０１内で膜厚を計測する。真空炉１０１内は大気の対流がなく、温度変化が抑えられる。このため、分光計１１３による計測精度がばらつき難い。その結果、安定した計測が連続で可能となり、適正な膜厚確保に寄与する。適正な膜厚が確保されることによって、燃料電池の使用中の異常な性能低下が防止され、品質が維持される。
【００７８】
本実施形態では、長手方向に搬送される基材１０４に対し、分光計１１３が短手方向に移動し、長手方向に対し斜めに膜厚が計測される。このような動作によって、１つの分光計１１３が基材１０４の短手方向における膜厚を計測することを可能にしている。本実施形態と異なり基材１０４の短手方向に複数の分光計１１３を並べて短手方向における膜厚を計測するようにすると、分光計１１３が複数設けられるため、真空炉１０１が大型化する。しかしながら本実施形態では１つの分光計１１３が移動して短手方向における膜厚を計測するため、真空炉１０１の大きさを抑えることができる。真空炉１０１の大きさが抑えられることによって、真空引きに要する時間、ひいてはリードタイムが短縮されるので、製造コストを抑えられる。
【００７９】
計測された膜厚が、上限規格値Ｖ１より大きい、または下限規格値Ｖ２より小さく、規格外の場合、成膜が中止される。このため不良品の発生が抑えられる。
【００８０】
また、計測された膜厚が、修正不要上限値Ｖ３と上限規格値Ｖ１との間、または修正不要下限値Ｖ４と下限規格値Ｖ２との間の修正範囲内にある場合、膜厚が上限規格値Ｖ１または下限規格値Ｖ２を超えないようにスパッタ電圧が変更されるため、不良品の発生がより効果的に抑えられる。
【００８１】
電源１１４から基材１０４に電圧が印加されつつボンバード処理されるため、電極１１０と基材１０４との間でイオンが基材１０４に向かって誘導され、エッチング効果が増す。従って基材１０４の表面の酸化被膜を効果的に除去できる。
【００８２】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内で種々改変できる。
【００８３】
例えば、成形工程より後の工程が上記実施形態と異なっていてもよく、成形工程より後の工程に従来公知の工程を適用してもよい。
【００８４】
また、基材に形成される被膜の材料はＤＬＣに限定されず、例えば金等の他の材料によって形成された被膜を含む。
【符号の説明】
【００８５】
１０    燃料電池の製造装置、
１００    表面処理装置、
１０１    真空炉、
１０４    基材、
１０５    ロール（一のロール）、
１０６    ロール（他のロール）、
１１０    電極、
１１１    スパッタ源、
１１２    スパッタ源、
１１３    分光計、
１１４    電源、
１１５    電源、
１１６    制御装置、
１１７    駆動装置、
１１８    膜厚の計測軌跡、
１２０    ロール、
１２１    成膜された基材、
１２２    セパレータ、
１２３    セパレータ接合体、
１２４    膜電極接合体（ＭＥＡ）、
１２５    モジュール、
１２６    単セル、
１２７    スタック、
１３０    エンドプレート、
１３１    集電板、
１３２    スペーサ、
１３３    出力端子、
１３４    側板、
１４０    成形装置、
１５０    溶接装置、
１６０    洗浄装置、
１７０    接着剤塗布装置、
１８０    モジュール化装置、
１９０    乾燥炉。
【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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