(57)【要約】【課題】  （１）スパッタリング処理時の発熱でマスキングとワークが膨張してもセパレータの表面処理する範囲がずれない、および（２）マスキングの板厚で表面処理領域の範囲がぼけない、燃料電池セパレータの表面処理方法および装置の提供。【解決手段】（１）部分的に表面処理が施される面をもつ燃料電池セパレータ用ワーク１と、マスキング２とを重ね合わせる第１の工程と、スパッタリング処理する第２の工程を有する燃料電池セパレータの表面処理方法および装置であって、第１の工程で、ワーク縁位置で、ワークとマスキングをワーク面内方向に基準５に当て、基準から離れる方向にはワークとマスキングをフリーとする、燃料電池セパレータの表面処理方法および装置。（２）ワーク１とマスキング２の熱膨張をあわせる。（３）マスキング２の厚さをスパッタリングで影ができない程度に薄くする。【選択図】      図１
2005317301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部分的に表面処理が施される面をもち表面処理が施される表面処理領域と表面処理が施されない非表面処理領域を有する燃料電池セパレータ用ワークと、該ワークの表面処理領域を露出させる開口部を有しワークの非表面処理領域をマスクするマスキングとを重ね合わせる第１の工程と、真空中にてスパッタリング処理を行って、ワークの表面処理領域のみをスパッタリング処理する第２の工程を有する燃料電池セパレータの表面処理方法であって、
前記第１の工程で、ワーク縁位置で、ワークとマスキングをワーク面内方向に基準に当てて、ワークとマスキングの位置を合わせるとともに拘束し、ワーク面内方向で基準から離れる方向にワークとマスキングをフリーとする、燃料電池セパレータの表面処理方法。
【請求項２】
マスキングをワークと同等の熱膨張係数をもつ材料から構成した請求項１記載の燃料電池セパレータの表面処理方法。
【請求項３】
マスキングをスパッタリングの影にならない程度の薄厚とした請求項１記載の燃料電池セパレータの表面処理方法。
【請求項４】
ワークとマスキングとを、基準にて上下方向と左右方向の何れか少なくとも一方において支持した請求項１記載の燃料電池セパレータの表面処理方法。
【請求項５】
部分的に表面処理が施される面が、燃料電池セパレータのＭＥＡと接触する側の面である請求項１記載の燃料電池セパレータの表面処理方法。
【請求項６】
部分的に表面処理が施される面が、燃料電池セパレータのＭＥＡと接触する側の面と燃料電池セパレータの冷却水と接触する側の面である請求項１記載の燃料電池セパレータの表面処理方法。
【請求項７】
部分的に表面処理が施される面をもつ燃料電池セパレータ用ワークに重ねられるマスキングと、
マスキングと別ピースとされ、ワークとマスキングとを重ね合わせたものを両側から挟んで保持するワーク保持具と、
を有し、
前記ワーク保持具は、ワーク縁位置で、ワークとマスキングにワーク面内方向に当たってワークとマスキングの位置を合わせるとともに拘束する基準を有しており、ワーク面内方向で基準から離れる方向にはワークとマスキングをフリーに保持している、
燃料電池セパレータの表面処理装置。
【請求項８】
マスキングをワークと同等の熱膨張係数をもつ材料から構成した請求項７記載の燃料電池セパレータの表面処理装置。
【請求項９】
マスキングをスパッタリングの影にならない程度の薄厚とした請求項７記載の燃料電池セパレータの表面処理装置。
【請求項１０】
基準は、ワーク上下方向の一端の縁とワーク左右方向の一端の縁との何れか少なくとも一方の縁でワークに当たっている請求項７記載の燃料電池セパレータの表面処理装置。
【請求項１１】
部分的に表面処理が施される面が、燃料電池セパレータのＭＥＡと接触する側の面である請求項７記載の燃料電池セパレータの表面処理装置。
【請求項１２】
部分的に表面処理が施される面が、燃料電池セパレータのＭＥＡと接触する側の面と燃料電池セパレータの冷却水と接触する側の面である請求項７記載の燃料電池セパレータの表面処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池セパレータの表面処理方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
単位燃料電池（セル）は、膜−電極アッセンブリ（ＭＥＡ：Membrane-Electrode Assembly ）とセパレータとの積層体からなる。ＭＥＡは、イオン交換膜からなる電解質膜と、この電解質膜の一面に配置されたアノードおよび電解質膜の他面に配置されたカソードとからなる。ＭＥＡとセパレータとの間には、アノード側、カソード側に、それぞれ、ガスを拡散する拡散層が設けられることが望ましい。アノード側セパレータには燃料ガス流路が形成されてアノードに燃料ガス（水素）が供給され、カソード側セパレータには酸化ガス流路が形成されてカソードに酸化ガス（エア）が供給される。セルは複数積層されて燃料電池スタックとされる。
各セルの、アノード側では、水素を水素イオン（プロトン）と電子にする電離反応が行われ、水素イオンは電解質膜中をカソード側に移動し、カソード側では酸素と水素イオンおよび電子（隣りのＭＥＡのアノードで生成した電子がセパレータを通してくる、またはセル積層方向一端のセルのアノードで生成した電子が外部回路を通して他端のセルのカソードにくる）から水を生成するつぎの反応が行われ、かくして発電が行われる。
アノード側：Ｈ2 →２Ｈ+ ＋２ｅ- 
カソード側：２Ｈ+ ＋２ｅ- ＋（１／２）Ｏ2 →Ｈ2 Ｏ
【０００３】
各セルでは、発電部の周囲部およびマニホールド部のまわりにおいて、セパレータ間は、接着剤によりシール接着される。また、隣接するセル間では、発電部の周囲部およびマニホールド部のまわりにおいて、セパレータ間は、ゴムガスケットによりシールされる。隣接するセル間のゴムガスケットは、接着剤によるシール接着に代えられることもある。  セパレータがメタルセパレータの場合、各セルのセパレータと拡散層との間の接触抵抗を低減させるため、および積層セル間のセパレータとセパレータ間の接触抵抗を低減させるために、セパレータの両面には表面処理が施される。たとえば、セパレータ材料がステンレス、表面処理層がスパッタリングで蒸着された金属（金）蒸着層といった具合である。
しかし、セパレータの表面のうち、接着剤シール部またはガスケットシール部となる部位は表面処理層の形成が必要でなく、形成するとかえってコストアップ、接着剤と表面処理層との接着性低下をまねくので、それを避けるため、表面処理層の形成はメタルセパレータに対して全面ではなく、部分的に行われる。
【０００４】
たとえば、従来公知技術ではないが、比較例としては、セパレータの表面処理層形成を真空下でのスパッタリングで行い、メタルセパレータ搬送用の金属製の保持具（ホルダー）をスパッタリングにおけるマスキングとして用い、セパレータに部分表面処理を施すことが考えられる。
しかし、この比較例にはつぎの問題がある。
１）使用環境（スパッタリングによる発熱（２００〜３００℃）、真空下の処理）が厳しいため、マスキングには金属を用いざるを得ず（マスキングに有機物を使用すると真空条件を維持しにくいので、金属を用いざるを得ない）、マスキングの熱膨張率が大きい。マスキングはセパレータの長辺方向に２〜３ｍｍ熱膨張して伸びる。
２）処理時のスパッタリングのエネルギーによる発熱でマスキング、ワークがそれぞれ異なる熱膨張率で熱膨張するため、また、マスキングやワークの熱膨張変形を相対的に押さえ付けると歪みが生じるため、セパレータの表面処理する範囲が所定の範囲からずれてしまう。その結果、接着剤を塗布する領域までスパッタリングによる金属蒸着層が形成されてしまって、接着剤層とセパレータとの接着性が低下する。
３）保持具と兼用するため、マスキングの板厚が厚く（保持の剛性のためにマスキング厚さが厚くなる）、スパッタリング処理において影を生じ、表面処理領域と非表面処理領域の境界部で表面処理層の厚さが薄くなり、かつ境界がぼける。
４）保持具とマスキングを兼用した場合、処理範囲の変更が困難である。処理範囲の変更は、保持状態の検討を必要とする。
【０００５】
他方、メタルセパレータへのスパッタリング処理ではないが、特開２００３−１３２９１３号公報が、カーボンセパレータを比較的厚いマスキングでマスクして、ショットをかけ、部分表面処理をする技術を開示している。
特開２００３−１３２９１３号公報の部分表面処理技術をメタルセパレータのスパッタリングに適用しても、上記２）の、処理時の発熱でマスキングが膨張しひずむためセパレータの表面処理する範囲がずれる問題と、上記３）の、マスキングの板厚が厚くスパッタリング処理において影を生じ表面処理領域の境界部で表面処理層の厚さが薄くなり、かつ境界がぼける問題を、解決することはできない。
【特許文献１】特開２００３−１３２９１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、特開２００３−１３２９１３号公報の部分表面処理技術を燃料電池メタルセパレータのスパッタリングに適用した場合に生じる問題、すなわち、処理時の発熱でマスキングとワークがそれぞれ異なる熱膨張係数で膨張したり、熱膨張変形により生じた歪みのためセパレータの表面処理をする範囲がずれるという問題である。
本発明が解決しようとするもう一つの課題は、マスキングの板厚が厚くスパッタリング処理において影を生じ表面処理領域の境界部で表面処理層の厚さが薄くなり、かつ境界がんぼけるという問題である。
【０００７】
本発明の目的は、スパッタリング処理時の発熱でマスキングとワークが膨張してもセパレータの表面処理をする範囲がずれない、燃料電池セパレータの表面処理方法および装置を提供することにある。
本発明のもう一つの目的は、マスキングの板厚が厚くても表面処理領域の境界部で表面処理層の厚さが薄くならずかつ境界がぼけない、燃料電池セパレータの表面処理方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する、そして上記目的を達成する、本発明はつぎの通りである。
（１）  部分的に表面処理が施される面をもち表面処理が施される表面処理領域と表面処理が施されない非表面処理領域を有する燃料電池セパレータ用ワークと、該ワークの表面処理領域を露出させる開口部を有しワークの非表面処理領域をマスクするマスキングとを重ね合わせる第１の工程と、真空中にてスパッタリング処理を行って、ワークの表面処理領域のみをスパッタリング処理する第２の工程を有する燃料電池セパレータの表面処理方法であって、
前記第１の工程で、ワーク縁位置で、ワークとマスキングをワーク面内方向に基準に当てて、ワークとマスキングの位置を合わせるとともに拘束し、ワーク面内方向で基準から離れる方向にワークとマスキングをフリーとする、燃料電池セパレータの表面処理方法。
（２）  マスキングをワークと同等の熱膨張係数をもつ材料から構成した（１）記載の燃料電池セパレータの表面処理方法。
（３）  マスキングをスパッタリングの影にならない程度の薄厚とした（１）記載の燃料電池セパレータの表面処理方法。
（４）  ワークとマスキングとを、基準にて上下方向と左右方向の何れか少なくとも一方において支持した（１）記載の燃料電池セパレータの表面処理方法。
（５）  部分的に表面処理が施される面が、燃料電池セパレータのＭＥＡと接触する側の面である（１）記載の燃料電池セパレータの表面処理方法。
（６）  部分的に表面処理が施される面が、燃料電池セパレータのＭＥＡと接触する側の面と燃料電池セパレータの冷却水と接触する側の面である（１）記載の燃料電池セパレータの表面処理方法。
（７）  部分的に表面処理が施される面をもつ燃料電池セパレータ用ワークに重ねられるマスキングと、
マスキングと別ピースとされ、ワークとマスキングとを重ね合わせたものを両側から挟んで保持するワーク保持具と、
を有し、
前記ワーク保持具は、ワーク縁位置で、ワークとマスキングにワーク面内方向に当たってワークとマスキングの位置を合わせるとともに拘束する基準を有しており、ワーク面内方向で基準から離れる方向にはワークとマスキングをフリーに保持している、
燃料電池セパレータの表面処理装置。
（８）  マスキングをワークと同等の熱膨張係数をもつ材料から構成した（７）記載の燃料電池セパレータの表面処理装置。
（９）  マスキングをスパッタリングの影にならない程度の薄厚とした（７）記載の燃料電池セパレータの表面処理装置。
（１０）  基準は、ワーク上下方向の一端の縁とワーク左右方向の一端の縁との何れか少なくとも一方の縁でワークに当たっている（７）記載の燃料電池セパレータの表面処理装置。
（１１）  部分的に表面処理が施される面が、燃料電池セパレータのＭＥＡと接触する側の面である（７）記載の燃料電池セパレータの表面処理装置。
（１２）  部分的に表面処理が施される面が、燃料電池セパレータのＭＥＡと接触する側の面と燃料電池セパレータの冷却水と接触する側の面である（７）記載の燃料電池セパレータの表面処理装置。
【発明の効果】
【０００９】
上記（１）の燃料電池セパレータの表面処理方法および上記（７）の燃料電池セパレータの表面処理装置によれば、ワークとマスキングとを、ワーク縁位置で、基準にそろえて一方向から面内方向に支持するとともにそれと反対方向にはフリーとするので、ワークとマスキングの熱膨張、ひずみの基準位置をそろえることができる。また、片側がフリーのため熱圧力を大幅に軽減することもできる。セパレータの表面処理をする範囲がずれないようにするためには、熱膨張、変形の始端となる基準の位置をそろえることと、基準位置からのワークとマスキングの熱膨張、変形量を合わせることとの２つの要件が必要であるが、この２つの要件のうちの熱膨張、変形の基準の位置をそろえるという要件を充足することができる。また、熱圧力を大幅に軽減することもできる。
上記（２）の燃料電池セパレータの表面処理方法および上記（８）の燃料電池セパレータの表面処理装置によれば、マスキングをワークと同等の熱膨張係数をもつ材料から構成したので、セパレータの表面処理をする範囲がずれないようにするための上記２つの要件のうちの基準からのワークとマスキングの熱膨張、変形量を合わせるという要件を充足することができる。
上記（３）の燃料電池セパレータの表面処理方法および上記（９）の燃料電池セパレータの表面処理装置によれば、マスキングをスパッタリングの影にならない程度の薄厚としたので、マスキングの板厚で表面処理領域の境界部で表面処理層の厚さが薄くなり、かつ境界がぼけることを防止できる。
上記（４）の燃料電池セパレータの表面処理方法および上記（１０）の燃料電池セパレータの表面処理装置によれば、ワークとマスキングとを、基準にて上下方向と左右方向の何れか少なくとも一方において支持したので、その支持方向においてワークとマスキングの伸び方向および伸び量をほぼ同じにすることができ、部分表面処理範囲のずれを最小限に抑えることができる。また、上下方向と左右方向の両方向で支持する場合は、ワークとマスキングとを二次元面内のすべての点でワークとマスキングの伸び方向および伸び量をほぼ同じにすることができ、部分表面処理範囲のずれを面内の全域で最小限に抑えることができる。
上記（５）の燃料電池セパレータの表面処理方法および上記（１１）の燃料電池セパレータの表面処理装置によれば、部分的に表面処理が施される面が、燃料電池セパレータのＭＥＡと接触する側の面であるので、セパレータの接着剤塗布範囲と非表面処理範囲とのずれを抑制することができる。
上記（６）の燃料電池セパレータの表面処理方法および上記（１２）の燃料電池セパレータの表面処理装置によれば、部分的に表面処理が施される面が、燃料電池セパレータのＭＥＡと接触する側の面と燃料電池セパレータの冷却水と接触する側の面との両面であるので、セパレータの接着剤塗布範囲と非表面処理範囲とのずれを抑制することができるとともに、ガスケットと接触する範囲も非表面処理範囲として蒸着金属量を減らしてコストダウンをはかることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明の燃料電池セパレータの表面処理方法および燃料電池セパレータの表面処理装置（治具）を、図１〜図９を参照して説明する。
本発明の燃料電池セパレータの表面処理方法および装置が適用される燃料電池は、たとえば固体高分子電解質型燃料電池である。該燃料電池は、たとえば燃料電池自動車に搭載される。ただし、自動車以外に用いられてもよい。
【００１１】
図７〜図９に示すように、燃料電池（セル）１０は、膜−電極アッセンブリ１１（ＭＥＡ：Membrane-Electrode Assembly ）とセパレータ１との積層体からなる。ＭＥＡ１１は、イオン交換膜からなる電解質膜１２と、この電解質膜１２の一面に配置されたアノード１３および電解質膜１２の他面に配置された触媒層カソード１４とからなる。図８に示すように、ＭＥＡ１１とセパレータ１との間には、アノード側、カソード側に、それぞれ、ガスを拡散する拡散層１５、１６が設けられる。
各セル１０の、アノード１３側では、水素を水素イオン（プロトン）と電子にする電離反応が行われ、水素イオンは電解質膜１２中をカソード１４側に移動し、カソード１４側では酸素と水素イオンおよび電子（隣りのＭＥＡのアノードで生成した電子がセパレータを通してくる、またはセル積層方向一端のセルのアノードで生成した電子が外部回路を通して他端のセルのカソードにくる）から水を生成するつぎの反応が行われ、かくして発電が行われる。
アノード側：Ｈ2 →２Ｈ+ ＋２ｅ- 
カソード側：２Ｈ+ ＋２ｅ- ＋（１／２）Ｏ2 →Ｈ2 Ｏ
【００１２】
１以上のセル１０を積層してモジュールとし、複数のモジュールをセル積層方向に積層し、セル積層体のセル積層方向両端にそれぞれターミナル１７、インシュレータ１８、エンドプレート１９を配置し、セル積層方向に締めつけ、両エンドプレートを締結手段（たとえば、テンションプレート２０、ボルト・ナット２１）で締結して、スタック２２とする。
【００１３】
アノード側セパレータ１には、アノード１３に燃料ガス（水素）を供給するための燃料ガス流路２３が形成され、カソード側セパレータ１にはカソード１４に酸化ガス（酸素、通常は空気）を供給するための酸化ガス流路２４が形成されている。また、セパレータ１のガス流路２３、２４と反対側の面には冷却水を流すための冷却水流路２５が形成される。
【００１４】
スタック２２には、セル積層方向に延びる、入側・出側の燃料ガスマニホールド２６、入側・出側の酸化ガスマニホールド２７、冷却水マニホールド２８が形成される。入側・出側の燃料ガスマニホールド２６、入側・出側の酸化ガスマニホールド２７、冷却水マニホールド２８は、それぞれ、燃料ガス流路２３、酸化ガス流路２４、冷却水流路２５に接続している。
各セル１０において、電解質膜１２、燃料ガス流路２３、酸化ガス流路２４がある領域は発電が行われる発電部２９を形成する。
【００１５】
各セル１０において、発電部２９の周囲部およびマニホールド２６、２７、２８のまわりにおいて、膜１２を挟む一対のセパレータ１間は、接着剤３０によりシール接着される。また、隣接するセルとセルの間は、発電部２９の周囲部およびマニホールド２６、２７、２８のまわりにおいて、ゴムガスケット３１によりシールされる。ただし、隣接するセル間のゴムガスケット３１は、接着剤３０によるシール接着に代えられてもよい。
【００１６】
セパレータ１がメタルセパレータの場合、各セル１０におけるセパレータ１と拡散層１５、１６との間の接触抵抗を低減するため、および積層されたセル１０とセル１０との間の（セパレータ間の）接触抵抗を低減するために、セパレータ１の両面には表面処理が施される。たとえば、セパレータ１の材料がステンレス、表面処理層１ａがスパッタリングで蒸着された金属層（蒸着金属は、たとえば、金、クロム等である）である。
しかし、セパレータ１の表面のうち、接着剤シール部またはガスケットシール部となる部分（発電部２９の周囲部およびマニホールド２６、２７、２８の周囲部）は導電性である必要がないため表面処理層１ａの形成が必要でなく、形成するとかえってコストアップ、接着剤と表面処理層１ａとの接着性低下をまねくので（たとえば、蒸着金属が金である場合、金は化学的に安定しているため、接着剤と接着しにくいので）、それを避けるため、表面処理層１ａは、ＭＥＡ１１と接触する側の面（接着剤３０と接触する側の面）には、メタルセパレータに対して全面ではなく、部分的に形成され、冷却水と接触する側の面（ガスケット３１と接触する側の面）には、部分的の形成されるか、または全面に形成される。
【００１７】
セパレータ１は、セパレータの平板（たとえば、ステンレス平板）からほぼ矩形状のワークを打ち抜く工程と、マニホールドとなる穴を打ち抜くとともに、反応ガス流路２３、２４や冷却水流路２５となる凹凸をプレス成形する工程と、ワークの必要部分に部分表面処理を施す工程により製作される。プレス成形工程と部分表面処理工程は、何れが先に行われてもよいが、通常は、プレス成形後に部分表面処理工程を行う。
【００１８】
この部分的な表面処理層１ａをもつ燃料電池セパレータ１の表面処理方法は、
（イ）部分的に表面処理が施される面（ＭＥＡ１１と接触する側の面および／または冷却水と接触する側の面）をもち表面処理が施される表面処理領域７と表面処理が施されない非表面処理領域８を有する燃料電池セパレータ用ワーク１（製造途中の段階にあるセパレータであるため、符号はセパレータと同じ「１」とする）と、該ワーク１の表面処理領域７を露出させる開口部９を有しワーク１の非表面処理領域８をマスクするマスキング２とを重ね合わせる第１の工程と、
（ロ）真空中（スパッタリング機の真空室中）にてスパッタリング処理を行って、ワーク１の表面処理領域７のみをスパッタリング処理する第２の工程、
を有する。
スパッタリング表面処理は、図４または図６に示すように、ワーク１とマスキング２を、マスキング２と別ピースの一対のワーク保持具（ホルダー）３で挟み、それをクリップ４で固定し、ワーク１とマスキング２の表面を鉛直方向（ほぼ鉛直方向でもよい）にした姿勢で、行う（図４または図６）。
【００１９】
表面処理領域７にスパッタリングが施され非表面処理領域８にスパッタリングが施されないようにするために、マスキング２はマスクすべき部位（非表面処理領域８）からずれないようにする必要がある。
そのため、第１の工程で、図１に示すように、ワーク１の縁位置で、ワーク１とマスキング２をワーク面内方向に基準５に当てて、基準５部位でワーク１とマスキング２の位置を合わせるとともに（基準５に当接する方向に）拘束し、基準５から離れる方向（基準５に当接する方向と反対方向）にワーク１とマスキング２をフリーとする（拘束しないで自由に熱膨張や変形ができるようにする）。
【００２０】
マスキング２は、スパッタリングの真空条件を充足するために金属材料から構成される。スパッタリング中に、スパッタリングのエネルギーにより、マスキング２もワーク１も発熱し、２００℃〜３００℃になる。
マスキング２はワーク１と同等の熱膨張係数をもつ材料から構成される。たとえば、ワーク１がステンレスの場合、マスキング２はステンレスがまたはステンレスと同等の熱膨張係数をもつ材料から構成される。これは、基準５からの熱膨張量を、マスキング２とワーク１とで、合わせるためである。
【００２１】
また、マスキング２をスパッタリングの影にならない程度の薄厚とする。たとえば、ワーク１の厚さが約０．１ｍｍである場合、マスキング２の厚さは０．０５〜５ｍｍ程度とされ、より好ましくは、０．１ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下とされる。マスキングをワーク保持具と兼用する場合は、セパレータ搬送のための剛性が必要であるためマスキングは２ｍｍ程度に厚くする必要があるが、本発明では、ワーク保持具３とマスキング２を別ピースとしたので、ワーク保持具３を厚くすることで、マスキング２をセパレータ搬送のための剛性と無関係に薄くすることができる。
【００２２】
ワーク１とマスキング２とは、基準５にて、上下方向と左右方向の何れか少なくとも一方において支持される。基準５はワーク保持具３に取り付けられ、ワーク保持具３の面に直交する方向に短く延びる。
図示例では、ワーク１とマスキング２は、上下方向基準５ａにて、上下方向に、下側から支持され（上側にはフリー）、左右方向基準５ｂにて、左右方向に、左側と右側との何れか一側から支持されている（それと反対側にはフリー）。
ワーク１は、ワーク下縁で上下方向基準５ａに当接し、ワーク左右の何れか一縁で左右方向基準５ｂに当接する。
マスキング２は、基準５が挿通する穴６を有し、穴６ａの縁で上下方向基準５ａに当接し、穴６ｂの縁で左右方向基準５ｂに当接する。
アノード側セパレータとカソード側セパレータとの一対のセパレータ１は、２枚１セットで、搬送され、表面処理される。２枚のセパレータ１は、１枚のマスキング２の左右の部分に配置される。
【００２３】
部分的に表面処理が施される面が、燃料電池セパレータのＭＥＡと接触する側の面だけである場合は、図１〜図５に示すように、一対のワーク保持具３のうちの第１のワーク保持具３を水平姿勢にしてその上に１枚のマスキング２を置き、その上に左右に１枚ずつアノード側セパレータ用ワーク１とカソード側セパレータ用ワーク１を、ＭＥＡに接触する側の面を下にして、置き、その上に一対のワーク保持具３のうちの第２のワーク保持具３を置いてワークの冷却水接触面を周囲のワーク保持具引っ掛かり部だけを除いて全域露出させ、クリップ４で一対のワーク保持具３を固定し、ワーク１の面が上下方向に向くように立てる。この状態で、ワーク１をマスキング２、ワーク保持具３ごと搬送し、スパッタリング機に入れて真空中でスパッタリングし、スパッタリング終了後にスパッタリング機から大気中に出して、ワーク１を一対のワーク保持具３とマスキング２から外す。一対のワーク保持具３とマスキング２は、つぎに処理される、ワーク１の搬送、表面処理に繰り返し使用される。
【００２４】
部分的に表面処理が施される面が、燃料電池セパレータのＭＥＡと接触する側の面と冷却水に接触する側の面との両方である場合は、図６に示すように、一対のワーク保持具３のうちの第１のワーク保持具３を水平姿勢にしてその上に１枚の第１のマスキング２を置き、その上に左右に１枚ずつアノード側セパレータ用ワーク１とカソード側セパレータ用ワーク１を、ＭＥＡに接触する側の面と冷却水に接触する側の面の一方の面を下にして、置き、その上に１枚の第２のマスキング２を置き、ついで第２のマスキング２の上に一対のワーク保持具３のうちの第２のワーク保持具３を置き、クリップ４で一対のワーク保持具３を固定し、ワーク１の面が上下方向に向くように立てる。この状態で、ワーク１をマスキング２、ワーク保持具３ごと搬送し、スパッタリング機に入れて真空中でスパッタリングし、スパッタリング終了後にスパッタリング機から大気中に出して、ワーク１を一対のワーク保持具３とマスキング２から外す。一対のワーク保持具３とマスキング２は、つぎに処理される、ワーク１の搬送、表面処理に繰り返し使用される。
【００２５】
つぎに、上記の燃料電池セパレータの表面処理方法に直接使用する燃料電池セパレータの表面処理装置（治具）を説明する。
本発明の燃料電池セパレータの表面処理装置（治具）は、図４に示すように、部分的に表面処理が施される面をもつ燃料電池セパレータ用ワーク１に重ねられるマスキング２と、マスキング２と別ピースとされワーク１とマスキング２とを重ね合わせものを両側から挟んで保持するワーク保持具３と、を有する。
ワーク保持具３は、図１に示すように、基準５を有しており、この基準５は、ワーク１の縁位置で、ワーク１とマスキング２にワーク面内方向に当たってワーク１とマスキング２の位置を合わせるとともに基準５に当接する方向にワーク１とマスキング２を拘束する。ワーク保持具３は、基準５から離れる方向にはワーク１とマスキング２をフリーに保持している。
【００２６】
マスキング２はワーク１と同等の熱膨張係数をもつ材料から構成されている。
また、マスキング２は、スパッタリングの影にならない程度の薄厚とされている。ワーク１の厚さの０．５倍〜５倍程度の厚さ、望ましくは、１倍以上、３．５倍以下の厚さとされる。
基準５は、ワーク上下方向の一端の縁とワーク左右方向の一端の縁との何れか少なくとも一方の縁でワーク１に当たって、ワーク１を位置決めしている。マスキング２には穴６が設けられており、基準５は穴６を挿通している。
基準５は、ワーク１、マスキング２を上下方向に位置決めする上下方向基準５ａと、ワーク１、マスキング２を左右方向に位置決めする左右方向基準５ｂとを有する。
【００２７】
図４に示すように、部分的に表面処理が施される面が、燃料電池セパレータ１のＭＥＡと接触する側の面である場合は、マスキング２は１枚設けられる（図４）。
図６に示すように、部分的に表面処理が施される面が、燃料電池セパレータ１のＭＥＡと接触する側の面と燃料電池セパレータの冷却水と接触する側の面である場合は、マスキング２は２枚設けられる（図６）。
【００２８】
つぎに、本発明の燃料電池セパレータの表面処理方法と装置（治具）の作用・効果を説明する。
ワーク１とマスキング２とを、ワーク縁位置で、基準５にて一方向（基準５に当接する方向）から面内方向に支持するとともにそれと反対方向にはフリーとするので、ワーク１とマスキング２の熱膨張、ひずみの基準位置をそろえることができる。また、片側がフリーのため熱圧力を大幅に軽減することができる。セパレータ１の表面処理する範囲がずれないようにするためには、熱膨張、変形の始端となる基準５の位置をそろえることと、基準５の位置からのワーク１とマスキング２の熱膨張、変形量を合わせることとの２つの要件が必要であるが、この２つの要件のうちの熱膨張、変形の基準５の位置をそろえるという要件を充足することができる。
また、マスキング２をワーク１と同等の熱膨張係数をもつ材料（材料が同一でなくもよい、熱膨張係数が同等であればよい）から構成したので、セパレータ１の表面処理する範囲がずれないようにするための上記２つの要件のうちの基準５からのワーク１とマスキング２の熱膨張、変形量を合わせるという要件を充足することができる。
【００２９】
また、マスキング２をワーク保持具３と別ピースとして、搬送上必要な剛性はワーク保持具３にもたせマスキング２は搬送上必要な剛性と無関係に厚さを決めることができるようにし、マスキング２をスパッタリングの影にならない程度の薄厚としたので、マスキング２の板厚で表面処理領域７の境界部で正面処理層の厚さが薄くなり、かつ範囲がぼけることを防止できる。
【００３０】
ワーク１とマスキング２とを、基準５にて上下方向と左右方向の何れか少なくとも一方において支持したので、その支持方向においてワーク１とマスキング２の伸び方向および伸び量をほぼ同じにすることができ、部分表面処理範囲７のずれを最小限に抑えることができる。
また、上下方向と左右方向の両方向で支持する場合は、ワーク１とマスキング２とを、二次元面内のすべての点で、伸び方向および伸び量をほぼ同じにすることができ、部分表面処理範囲７のずれを面内の全域で最小限に抑えることができる。
【００３１】
部分的に表面処理が施される面が、燃料電池セパレータ１のＭＥＡ１１と接触する側の面である場合は、セパレータの接着剤３０塗布範囲と非表面処理範囲８とのずれを抑制することができる。
また、部分的に表面処理が施される面が、燃料電池セパレータ１のＭＥＡ１１と接触する側の面と燃料電池セパレータ１の冷却水と接触する側の面との両面である場合は、セパレータ１の接着剤３０塗布範囲と非表面処理範囲８とのずれを抑制することができるとともに、ガスケット３１と接触する範囲も非表面処理範囲８として表面処理の蒸着金属量を減らしてコストダウンをはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の燃料電池セパレータの表面処理方法で直接使用する装置の、ワーク面を鉛直方向に向けた姿勢における、冷却水と接触する側から見た、正面図である。
【図２】図１の装置の背面図（ＭＥＡと接触する側から見た図）である。
【図３】図１の装置の側面図である。
【図４】図１の装置の平面図である。
【図５】図１の装置のワーク、マスキングの膨張の方向を示す正面図である。
【図６】ワークの両面にマスキングを配置した場合の平面図である。
【図７】燃料電池スタックの側面図である。
【図８】図７の一部の断面図である。
【図９】図７のスタックのうち、セルの正面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  セパレータ
１ａ  表面処理層
２  マスキング
３  ワーク保持具（ホルダー）
４  クリップ
５  基準
５ａ  上下方向基準
５ｂ  左右方向基準
６  穴
６ａ  上下方向位置決め穴
６ｂ  左右方向位置決め穴
７  表面処理領域
８  非表面処理領域
９  開口部
１０  燃料電池（単セル）
１１  ＭＥＡ
１２  電解質膜
１３  アノード
１４  カソード
１５、１６  拡散層
１７  ターミナル
１８  インシュレータ
１９  エンドプレート
２０  テンションプレート
２１  ボルト・ナット
２２  スタック
２３  燃料ガス流路
２４  酸化ガス流路
２５  冷却水流路
２６  燃料ガスマニホールド
２７  酸化ガスマニホールド
２８  冷却水マニールド
２９  発電部
３０  接着剤
３１  ガスケット
【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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