(57)【要約】【課題】製造時に手間が掛からず素材コストも抑えることを可能とし、さらに発電に寄与するアクティブ領域に形成される窒化層の厚みを十分に確保して電気伝導性及び耐食性を十分に確保することを実現する。【解決手段】燃料電池用セパレータ３は、遷移金属又は遷移金属の合金からなる基材よりなり、前記基材表面に燃料又は酸化剤の通路６が形成された基層７と、この基層７上に形成された立方晶の結晶構造を有する窒化層８とを備える。そして、窒化層８は、発電に寄与するアクティブ領域ＡＥ以外の少なくとも一部について、アクティブ領域ＡＥよりもその窒化量が少なくされている。【選択図】図３
2007311326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遷移金属又は遷移金属の合金からなる基材よりなり、前記基材表面に燃料又は酸化剤の通路が形成された基層と、前記基層上に形成された立方晶の結晶構造を有する窒化層とを備えた燃料電池用セパレータであって、
前記窒化層は、発電に寄与するアクティブ領域以外の少なくとも一部について、アクティブ領域よりも窒化量が少ない
ことを特徴とする燃料電池用セパレータ。
【請求項２】
燃料又は酸化剤の通路が形成された遷移金属又は遷移金属の合金からなる基材を支持して窒化処理を行い、基材表面に立方晶の結晶構造を有する窒化層を形成するに際して、発電に寄与するアクティブ領域以外の部位を支持して窒化処理を行う
ことを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料電池用セパレータの製造方法であって、
前記窒化処理時に、前記基材を縦回転または横回転させる
ことを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料電池用セパレータの製造方法であって、
前記窒化処理は減圧した窒化炉内で行うと共に、窒化炉外からの磁力により前記基材を回転させる
ことを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料電池用セパレータの製造方法であって、
前記窒化炉の本体は、非磁性体で構成されている
ことを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の燃料電池用セパレータの製造方法であって、
更に前記窒化炉外からの磁力による前記基材の回転方向とは異なる方向に前記基材を回転させる
ことを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の燃料電池用セパレータの製造方法であって、
前記窒化炉内の内壁に取付けたレールに、前記基材を支持する支持部を案内させることにより、前記窒化炉外からの磁力による前記基材の回転方向とは異なる方向に基材を回転させる
ことを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の燃料電池用セパレータの製造方法であって、
前記レールは、前記窒化炉の本体から絶縁する絶縁体を介在して取り付けられている
ことを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項９】
請求項３に記載の燃料電池用セパレータの製造方法であって、
前記基材を１枚ずつ回転させる
ことを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項１０】
請求項２に記載の燃料電池用セパレータの製造方法であって、
少なくとも２枚接続して環状にした基材を回転させて所定位置に配置させた後、窒化処理を行い、その後、切断して各セパレータとする
ことを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項１１】
燃料又は酸化剤の通路が形成された遷移金属又は遷移金属の合金からなる基材を支持して窒化処理を行い、基材表面に立方晶の結晶構造を有する窒化層を形成するための燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置であって、
発電に寄与するアクティブ領域以外の部位を支持する基材支持部材を備える
ことを特徴とする燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置であって、
前記基材支持部材は、放射状に複数のスリットが形成された二つの円板部材を上下に対向配置し、それぞれのスリットに前記基材の相対向する二辺の端縁部を挿入して、前記基材を支持させる
ことを特徴とする燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置であって、
上下の円板部材にそれぞれ形成されるスリットを、平面視して上下でそのスリット形成位置をずらして基材を斜めに支持する
ことを特徴とする燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置。
【請求項１４】
請求項１１に記載の燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置であって、
前記基材支持部材は、複数のスリットが平行にそれぞれ形成された支持部材を上下に対向配置し、それぞれのスリットに前記基材の相対向する二辺の端縁部を挿入して、前記基材を支持させる
ことを特徴とする燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置。
【請求項１５】
請求項１１から請求項１４の何れか一つに記載の燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置であって、
前記基材支持部材を縦回転または横回転させる回転手段を備えた
ことを特徴とする燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置。
【請求項１６】
請求項１１に記載の燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置であって、
前記窒化処理は減圧した窒化炉内で行うと共に、窒化炉外からの磁力により前記基材支持部材を回転させる
ことを特徴とする燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置であって、
前記窒化炉の本体は、非磁性体で構成されている
ことを特徴とする燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置。
【請求項１８】
請求項１６又は請求項１７に記載の燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置であって、
更に前記窒化炉外からの磁力による前記基材支持部材の回転方向とは異なる方向に前記基材を回転させる
ことを特徴とする燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置であって、
前記窒化炉内の内壁に取付けたレールに、前記基材を支持する基材支持部材の支持部を案内させることにより、前記窒化炉外からの磁力による前記基材支持部材の回転方向とは異なる方向に前記基材を回転させる
ことを特徴とする燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置であって、
前記レールは、前記窒化炉の本体から絶縁する絶縁体を介在して取り付けられている
ことを特徴とする燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置。
【請求項２１】
請求項１２から請求項１４の何れか一つに記載の燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置であって、
前記窒化処理をプラズマ窒化法により処理した場合に、前記スリットの間隔を、隣り同士の基材表面に立つプラズマが重ならない距離とした
ことを特徴とする燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置。
【請求項２２】
請求項１１から請求項２１の何れか一つに記載の燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置であって、
前記基材支持部材を、前記基材と同じオーステナイト系ステンレス鋼とした
ことを特徴とする燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用セパレータ、燃料電池用セパレータの製造方法及び燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置に関し、特に基材表面に窒化層を形成するための燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置に関する。  
【背景技術】
【０００２】
燃料電池用セパレータには、各単セル間を電気的に接続する機能を有することから、電気伝導性が良く、且つガス拡散層等の構成材料との接触抵抗が低いことが要求される。また、固体高分子型電解質膜は、スルホン酸基を多数有する高分子から形成されており、湿潤状態においてスルホン酸基をプロトン交換として用いるため、プロトン伝導性を有する。固体高分子型電解質膜は、強酸性であるため、燃料電池用セパレータにはｐＨ２〜３程度の硫酸酸性に対する耐食性が要求される。さらに、燃料電池に供給される各ガスの温度は、８０〜９０[℃]と高温であり、また、水素極ではＨ+が生じるだけでなく、酸素や空気等が通過する酸素極は、標準水素極電位に対して０．６〜１[ＶvsＳＨＥ]程度の電位が負荷される酸化性環境下にある。
【０００３】
このため、酸素極及び水素極と同様に燃料電池用セパレータには、強酸性雰囲気下で耐え得る耐食性が要求される。なお、ここで要求される耐食性とは、燃料電池用セパレータが強酸性の酸化環境下においても電気伝導性能を維持できる耐久性を意味する。つまり、カチオンが加湿水又は生成した水に溶け出すことにより、カチオンが本来プロトンの通り道となるべきスルホン酸基と結合してスルホン酸基を占有し、電解質膜の発電特性を劣化させる環境で、耐食性を測定する必要がある。
【０００４】
そこで、燃料電池用セパレータには、電気伝導性が良く、耐食性に優れたステンレス鋼又は工業用純チタン等のチタン材を使用する試みがなされている。ステンレス鋼の表面には、クロムを主金属元素とした酸化物、水酸化物又はこれらの水和物等の緻密な不動態皮膜が形成されている。チタンも同様に、その表面には、酸化チタン、水酸化チタン又はこれらの水和物等の緻密な不動態皮膜が形成されている。このため、ステンレス鋼やチタンは耐食性が良好である。
【０００５】
しかし、上記した不動態皮膜は、通常ガス拡散層として用いられるカーボンペーパとの間で接触抵抗を生じる。燃料電池内の抵抗分極による過電圧は、定置型用途ではコージェネレーション等により排熱を回収できるため、トータルとしての熱効率が向上する。一方、自動車用用途では、接触抵抗に基づく発熱ロスは冷却水を通してラジエータから外部に捨てるしかないため、接触抵抗が大きくなると発電効率の低下に繋がる。また、発電効率低下は発熱が大きくなることと等価であり、より大きな冷却系を装備する必要性が生じるため、接触抵抗の増大は解決すべき重要な課題となっている。
【０００６】
燃料電池では、単位セル当りの理論的な電圧は例えば１．２３[Ｖ]となるが、反応分極、ガス拡散分極、抵抗分極により実際に取り出せる電圧が降下し、取り出す電流が大きくなるほど電圧は降下する。また、自動車用用途では、単位体積・重量当りの出力密度を大きくしたいことから、定置用より高電流密度側、例えば、電流密度１[Ａ／ｃｍ2]で使用される。電流密度が１[Ａ／ｃｍ2]の時には、セパレータとカーボンペーパ間の接触抵抗が４０[ｍΩ・ｃｍ2]以下であれば接触抵抗による効率低下が抑えられると考えられている。
【０００７】
そこで、ステンレス鋼をプレス成形した後、電極との接触面に直接金めっき層を形成した燃料電池用セパレータが提案されている（例えば、特許文献１など参照）。また、ステンレス鋼を成形して燃料電池用セパレータの形状に加工した後、電極との接触により接触抵抗を生じる面の不動態皮膜を除去して、貴金属又は貴金属合金を付着させた燃料電池用セパレータが提案されている（例えば、特許文献２など参照）。
【特許文献１】特開平１０−２２８９１４号公報（第２頁、第２図）
【特許文献２】特開２００１−６７１３号公報（第２頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、貴金属を燃料電池用セパレータの表面にメッキ又はコーティングさせた場合には、製造時に手間が掛かるだけではなく、素材コストもかかる。
【０００９】
そこで本発明は、製造時に手間が掛からず素材コストも抑えることを可能とし、さらに発電に寄与するアクティブ領域に形成される窒化層の厚みを十分に確保して電気伝導性及び耐食性を十分に確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る燃料電池用セパレータは、遷移金属又は遷移金属の合金からなる基材よりなり、前記基材表面に燃料又は酸化剤の通路が形成された基層と、前記基層上に形成された立方晶の結晶構造を有する窒化層とを備える。そして、前記窒化層は、発電に寄与するアクティブ領域以外の少なくとも一部について、アクティブ領域よりも窒化量が少ないことを特徴としている。
【００１１】
また、本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法は、燃料又は酸化剤の通路が形成された遷移金属又は遷移金属の合金からなる基材を支持して窒化処理を行い、基材表面に立方晶の結晶構造を有する窒化層を形成するに際して、発電に寄与するアクティブ領域以外の部位を支持して窒化処理を行うことを特徴としている。
【００１２】
また、本発明に係る燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置は、燃料又は酸化剤の通路が形成された遷移金属又は遷移金属の合金からなる基材を支持して窒化処理を行い、基材表面に立方晶の結晶構造を有する窒化層を形成するための装置であって、発電に寄与するアクティブ領域以外の部位を支持する基材支持部材を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の燃料電池用セパレータによれば、アクティブ領域以外に形成される部位の窒化層の量（厚み）をアクティブ領域よりも少なくして、アクティブ領域に十分な窒化量を確保したので、発電に寄与するアクティブ領域の全ての部位を、電気伝導性及び耐食性の両方を十分に満足し得るものとすることができる。
【００１４】
本発明の燃料電池用セパレータの製造方法によれば、アクティブ領域以外の部位を支持して窒化処理を行うので、発電に寄与するアクティブ領域の全てに対して十分な厚みとした窒化層を形成することができる。
【００１５】
本発明の燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置によれば、基材支持部材によって発電に寄与するアクティブ領域以外の部位を支持するので、発電に寄与するアクティブ領域を基材支持部材で覆うことなく、当該アクティブ領域の全ての部位に十分な量（厚み）とした窒化層を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
実施の形態１
「燃料電池用セパレータの構成」
図１は本実施の形態に係る燃料電池用セパレータを用いて構成した燃料電池スタックの斜視図、図２は図１に示す燃料電池スタックの分解斜視図、図３は燃料電池用セパレータを示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）はＶ−Ｖ線位置の断面図、（ｃ）はＡ部の要部拡大断面図、（ｄ）はＢ部の要部拡大断面図である。
【００１８】
燃料電池スタック１は、図１及び図２に示すように、電気化学反応により発電を行う基本単位となる単セル２と、燃料電池用セパレータ３とを交互に複数個積層して構成される。各単セル２は、酸化剤極を有するガス拡散層と、燃料極を有するガス拡散層とで、固体高分子型電解質膜をその両側から挟み込んで膜電極接合体を形成し、その膜電極接合体の両側にそれぞれ燃料電池用セパレータ３を配置して構成される。そして、燃料電池用セパレータ３には、酸化剤の通路となる酸化剤ガス流路と、燃料の通路となる燃料ガス流路とが各々形成されている。固体高分子型電解質膜としては、スルホン酸基を有するパーフルオロカーボン重合体膜（Nafion1128（登録商標）、デュポン株式会社）等を使用することができる。
【００１９】
燃料電池スタック１は、単セル２と燃料電池用セパレータ３とを複数積層した後、両端部にエンドフランジ４を配置し、そのエンドフランジ４の外周部を締結ボルト５により締結して構成される。また、燃料電池スタック１には、各単セル２に水素ガス等の水素を含有する燃料ガスを供給するための水素供給ラインと、酸化剤ガスとして空気を供給する空気供給ラインと、冷却水を供給する冷却水供給ラインが設けられている。
【００２０】
燃料電池用セパレータ３は、図３に示すように、遷移金属又は遷移金属の合金からなる基材よりなり、その基材表面に燃料又は酸化剤の通路６が形成された基層７と、その基層７上に形成された立方晶の結晶構造を有する窒化層８とを備えた構造とされている。なお、図３では、基層７の一方の面にのみ窒化層８を形成した図としているが、実際には基層７の両面に窒化層８が形成されているものである。
【００２１】
通路６は、断面略コ字状の溝として発電に寄与するアクティブ領域ＡＥに複数形成されている。アクティブ領域以外の部位には、燃料、酸化剤、冷却水のそれぞれをアクティブ領域ＡＥに流通させ、またアクティブ領域ＡＥを通過した燃料、酸化剤、冷却水を回収するそれぞれの開口（マニホールド孔）９と、各開口９とアクティブ領域ＡＥ間を結ぶディフューザー部（図示は省略する）と、シール部１０とが形成されている。
【００２２】
基材としては、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ及びＭｏの群から選ばれる少なくとも一種以上の金属元素を含むステンレス鋼であることが好ましい。このような元素を含有するステンレス鋼としては、オーステナイト系、オーステナイト・フェライト系、析出硬化系などのステンレス鋼が挙げられる。これらの中でも、基材は、特にオーステナイト系ステンレス鋼から形成することが好ましい。オーステナイト系ステンレス鋼としては、例えば、何れもＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１７Ｊ１、ＳＵＳ３１７Ｊ２、ＳＵＳ３２１、ＳＵＳ３２９Ｊ１、ＳＵＳ８３６等が挙げられる。
【００２３】
窒化層８は、窒素ガス及び水素ガスを放電させた雰囲気中で基材にバイアス電圧を掛ける窒化処理にて形成される。窒化処理は、プラズマ窒化法であることが好ましい。窒化処理には、ガス窒化法、ガス軟窒化法、塩浴法、プラズマ窒化法などを利用することが可能である。ガス軟窒化法は、窒化処理中の酸素分圧が高いため窒化層中の酸素量が高くなる。これに対し、窒化処理のうち、プラズマ窒化法は、被処理物を陰極とし、直流電圧を印加して発生するグロー放電によって窒素ガスをイオン化し、イオン化した窒素が被処理物の表面へ高速加速衝突することで窒化する方法である。
【００２４】
このため、プラズマ窒化法では、イオン衝撃によるスパッタリング作用により被処理物であるステンレス鋼表面の不動態皮膜を容易に除去しつつ窒化するためステンレス鋼に適した窒化方法であり、かつ非平衡反応によって基材中に窒素イオンを浸透させるために、上記結晶構造を短時間で容易に得ることができ、耐食性が向上する。
【００２５】
そして、特に本実施の形態では、前記窒化層８は、アクティブ領域ＡＥと、アクティブ領域以外の部位とでその厚みが異なり、アクティブ領域ＡＥの窒化層８の厚みＴ１がアクティブ領域以外の部位の厚みＴ２よりも厚くされている。換言すれば、本実施の形態では、アクティブ領域以外の少なくとも一部について、アクティブ領域ＡＥよりもその窒化量が少なくされている。
【００２６】
このように本実施の形態では、遷移金属又は遷移金属の合金からなる基層７の上に立方晶の結晶構造を有する窒化層８を設けた構造としたので、窒化層８中の遷移金属原子が窒素原子との間で共有性に富んだ結合を形成していることに加え、金属原子間には金属結合が形成されているため、電気伝導性に優れた燃料電池用セパレータ３を得ることができる。また、立方晶の結晶構造を有する窒化層８は、燃料電池として通常使用されるｐＨ２〜３の強酸性雰囲気においても化学的に安定であるため耐食性に優れる。このため、燃料電池用セパレータ３とカーボンペーパとの間の接触抵抗を低く抑え、強酸性雰囲気においても継続的に良好な電気伝導性を示す燃料電池用セパレータ３が得られる。
【００２７】
また、本実施の形態によれば、従来のように、電極と接触する面に直接金メッキ層を施さなくても接触抵抗を抑えることができるため、低コスト化を実現することが可能となる。
【００２８】
「窒化装置の構成」
図４は窒化装置の概略構成図、図５は窒化装置のシステム図である。
【００２９】
窒化装置３０は、図４及び図５に示すように、バッチ式の窒化炉３１と、この窒化炉３１に雰囲気ガスを供給するガス供給装置３２と、窒化炉３１内でプラズマを発生させるプラズマ電極３３ａ、３３ｂ及びこれらの電極３３ａ、３３ｂに直流電圧を供給する直流電源３３と、窒化炉３１内のガスを排出するポンプ３４と、窒化炉３１内の温度を検知する温度センサ３７とを含んでいる。
【００３０】
窒化炉３１は、内壁３１ａ、外壁３１ｂ、天井部３１ｃ及び底部３１ｅを有している。内壁３１ａの底部３１ｅには、燃料電池用セパレータ３の形状に加工したステンレス鋼箔４４を複数枚支持する燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置５０を載置させるワーク載置台３６が設けられている。
【００３１】
ガス供給装置３２は、ガス室３８とガス供給管路３９とを有している。ガス室３８には、開口３２ａ、３２ｂ、３２ｃ及び３２ｄが設けられている。開口３２ａ、３２ｂ及び３２ｃは、それぞれガス供給弁Ｖ１、ガス供給弁Ｖ２及びガス供給弁Ｖ３を備えるＨ２ガス供給ライン３２ｅ、Ｎ２ガス供給ライン３２ｆ、Ａｒガス供給ライン３２ｇと連通する。開口３２ｄは、ガス供給管路３９の一端と連通している。
【００３２】
窒化炉３１の天井部３１ｃには、ガス供給管路３９の他端と連通する開口３１ｄが形成されている。ガス供給管路３９には、ガス供給弁Ｖ４が設けられている。窒化炉３１内のガス圧は、底部３１ｅに設けられたガス圧センサ４０によって検知される。そして、この窒化炉３１には、冷却水流路（図示は省略する）が設けられている。冷却水は、窒化炉３１の外壁３１ｂに設けられた開口３１ｆから冷却水流路に流入し、開口３１ｇより流出される。冷却水入口となる開口３１ｆには、冷却水の流入量を調節する冷却水供給弁Ｖ５が設けられている。ポンプ３４は、底部３１ｅに設けられた開口３１ｈと連通する排出管路４１に接続されている。温度センサ３７は、窒化炉３１の外壁３１ｂに設けられた設置口３１ｉに設置されている。
【００３３】
窒化装置３０には、グロー放電のために操作盤４３から制御される直流電源３３の他に、バイアス用のポテンショメータ３５が設けられている。直流電源３３は、陽（＋）極３３ａが窒化炉３１の内壁３１ａに接続され、陰（−）極３３ｂが接地（アース）されている。ポテンショメータ３５は、バイアス用直流電源端子３５ｃと接地回路３５ｄとの間の電位差を、可動接触子３５ｅにより０[Ｖ]からバイアス電圧の範囲で分圧し、それにより得た電圧をバイアス回路３５ａを介して各ステンレス鋼箔４４に供給する。
【００３４】
直流電源３３は、制御盤４３からの制御信号によりオン（ＯＮ）、オフ（ＯＦＦ）される。ポテンショメータ４５は、制御盤３３からバイアス制御回路３５ｂを介してバイアス制御信号が供給され、この制御信号に応じて可動接触子３５ｅが摺動する。したがって、各ステンレス鋼箔４４は、内壁３１ａに対し、直流電源３３の端子間電圧と、可動接触子３５ｅを介して供給されるバイアス電圧とを加えた電圧差を有する。なお、ガス供給装置３２及びガス圧センサ４０は、何れも操作盤４３によって制御すされる。
【００３５】
プラズマ窒化には、炉内雰囲気ガスとして窒素ガス及び水素ガスを使用し、窒素ガス及び水素ガスを放電させた低温非平衡プラズマ中においてステンレス鋼箔４４にマイナスのバイアス電圧を掛けることにより、ステンレス鋼箔４４を４００〜５００[℃]の温度で窒化を行うことが好ましい。
【００３６】
プラズマ窒化処理では、イオン衝撃によるスパッタリング作用により金属材料表面の不動態皮膜を容易に除去することができる。一方、通常使用されるガス窒化や塩浴窒化を用いて窒化処理を行った場合には、窒化層の数〜数十［ｎｍ］オーダの最表層では酸化が起きて絶縁性酸化物が形成されるため、燃料電池のガス拡散層として通常使用されるカーボンペーパとの間の接触抵抗が増大する。
【００３７】
これに対し、本発明のようにプラズマ窒化の手法を用いた窒化処理では、金属材料表面の酸素を除去しながら窒化反応を進めることができるため、窒化後の金属材料の最表層の酸素レベルを十分に低く抑えることが可能となる。さらに、本実施の形態では、カーボンペーパとの間の接触抵抗を、燃料電池として好適となるように低い値に維持することが可能となる。
【００３８】
また、プラズマ窒化処理をする際の処理条件としては、温度４００〜５００[℃]、処理時間１〜６０[分]、ガス混合比Ｎ2：Ｈ2＝１：５〜７：３、処理圧力３〜７[Ｔｏｒｒ]（＝３９９〜９３１[Ｐａ]）とすることが好ましい。窒化処理条件を本範囲に規定したのは、処理時間が１[分]未満になると窒化層が形成されないからであり、逆に、処理時間が６０[分]を超えると製造コストが高騰するからである。
【００３９】
さらに、ガス混合比を本範囲に規定したのは、ガス中の窒素の割合が減少すると窒化層８を形成することができないからであり、逆に、窒素の割合が増大すると還元剤として作用する水素量が減少して、基材表面が酸化されてしまうからである。このような処理条件下でプラズマ窒化処理をすることにより、Ｍ4Ｎ型の結晶構造を有する窒化層を基材表面に形成することができる。
【００４０】
窒化処理は、プラズマ窒化処理の他にプラズマＣＶＤ法が使用できる。プラズマＣＶＤ法では、原料となる元素を含んだ化合物をプラズマで分解して化学反応を起こし、加熱された基材表面に上記結晶構造を形成する。プラズマＣＶＤ法で処理した場合には、イオン窒化法と同様に減圧下で処理することにより、低酸素分圧雰囲気でガス状元素をプラズマで分解・イオン化して窒化化合物層を形成することができるため、基材表面を酸素含有量が少なく、且つ窒素量の多い窒化化合物層とすることができる。このため、プラズマＣＶＤ法では、基材表面の接触抵抗を低くおさえることができるという利点が得られる。
【００４１】
このように、本実施の形態の窒化装置３０を使用すれば、後述するアクティブ領域に電気伝導性及び耐食性を十分に確保し得る窒化層８を有した燃料電池用セパレータ３を簡便な操作により、低コストにて製造することができる。
【００４２】
「燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置の構成及び燃料電池用セパレータの製造方法」
図６は燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置の斜視図、図７は燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置の要部を取り出して示す斜視図、図８は燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置に形成されるスリットの形成例を示す図である。
【００４３】
燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置５０は、図６に示すように、放射状に複数のスリット５１が形成された二つの円板部材５２と、これら円板部材５２を上下に所定距離を置いて対向配置させるように連結させる複数本の支柱５３とを有している。これら円板部材５２と支柱５３は、何れもステンレス鋼箔４４と同様、オーステナイト系ステンレス鋼から形成されており、装置から出るコンタミがセパレータの性能へ及ぼす悪影響が無いようになっている。
【００４４】
円板部材５２には、外周面からその中心位置に向かって放射線上にスリット５１が複数形成されている。スリット５１には、ステンレス鋼箔４４の相対向する二辺の端縁部が挿入される。かかるスリット５１は、ステンレス鋼箔４４を挿入させたときに、このスリット５１から抜け出ない程度のスリット幅とされており、その摩擦抵抗によりステンレス鋼箔４４を支持し保持するようになっている。
【００４５】
スリット５１の間隔Ｈは、隣り同士のステンレス鋼箔４４の基材表面に立つプラズマが重ならない距離とされる。具体的には、スリット５１の間隔Ｈは、１０ｍｍ以上に設定される。１０ｍｍ未満になると、強グロー放電が発生し、隣り同士のプラズマが影響し合って窒化層８の膜厚が不均一になる。
【００４６】
上下の円板部材５２に形成されたスリット５１は、図８（ａ）に示すように、平面視して上下でそのスリット形成位置が同一線上であってもよく、または図８（ｂ）に示すように、平面視して上下でスリット形成位置をずらしてステンレス鋼箔４４を斜めに支持し保持させるようにしてもよい。
【００４７】
このように構成された燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置５０を前記した窒化炉３１内のワーク載置台３６上にセットしてプラズマ窒化処理を行えば、ステンレス鋼箔４４の端縁部を除いてアクティブ領域ＡＥの全ての部位がプラズマ窒化処理されることから均一な膜厚とされた窒化層８を形成することができる。したがって、発電に寄与するアクティブ領域ＡＥが全て窒化層８で被覆されることから電気導電性が高まると共に耐食性も向上し、この燃料電池用セパレータ３を燃料電池に使用することで発電性能がより一層高まる。
【００４８】
また、本実施の形態によれば、ステンレス鋼箔４４の相対向する二辺の端縁部を支持することで、基材にバイアス電圧を掛けるための通電面積を増やすことができ、プラズマ窒化処理を安定して行うことができる。
【００４９】
また、本実施の形態によれば、上下に対向配置した二つの円板部材５２に形成したそれぞれのスリット５１にステンレス鋼箔４４を挿入して支持保持させてプラズマ窒化処理を行うので、処理できる量を大幅に増やすことができると共にステンレス鋼箔４４を装置にセットし易くなり、生産性を高めることができる。
【００５０】
また、本実施の形態によれば、スリット５１の間隔Ｈを、隣り同士の基材表面に立つプラズマが重ならない距離としたことで、プラズマを均一に立たせることができ、窒化層８の厚みのばらつきを無くすことができる。
【００５１】
また、本実施の形態によれば、上下の円板部材５２にそれぞれ形成されたスリット５１を、平面視して上下でそのスリット形成位置をずらしてステンレス鋼箔４４を斜めに支持しているため、ステンレス鋼箔４４と円板部材５２との接触面積が斜めになった分だけ増えることから通電面積をより一層増加させることができる。また、ステンレス鋼箔４４を支持できる面積が増えることから衝撃などによりステンレス鋼箔４４が装置から落ちることを防止できる。
【００５２】
実施の形態２
「燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置の他の例」
図９は燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置の他の例を示し、（ａ）はステンレス鋼箔を載せる前の斜視図、（ｂ）はステンレス鋼箔を載せた状態の斜視図である。
【００５３】
この燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置６０は、ステンレス鋼箔４４を水平且つ縦方向に複数段となるように配置させる。例えば、鋼線（金属ワイヤー）を使用してステンレス鋼箔４４を載置することのできる大きさの矩形枠６１を複数形成し、それら矩形枠６１を同様に鋼線で縦方向に連結して形成することで、ステンレス鋼箔４４を複数段載置可能な燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置６０を作成する。矩形枠６１は、アクティブ領域ＡＥよりも大きくし、アクティブ領域以外の部位を載置させるようにする。
【００５４】
この実施の形態によれば、各矩形枠６１の上にステンレス鋼箔４４を単に載せるだけなので、簡単にステンレス鋼箔４４をセットしてプラズマ窒化処理することができる。
【００５５】
実施の形態３
図１０は燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置のさらに他の例を示す斜視図である。
【００５６】
この燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置７０は、二枚の平板７１をクリップ７２にて固定し、そのクリップ７２のバネ力でそれら平板７１の間にステンレス鋼箔４４を挟み込んで支持するように構成されている。この平板７１は、ステンレス鋼箔４４をその長手方向に複数枚クランプすることができる程度の長さとされ、また、アクティブ領域以外の部位を挟み込むようになっている。
【００５７】
そして、この平板７１の長手方向の両端には、所定間隔を置いて平行配置した支持部材７３に対して引っ掛けるフック７４が形成されている。したがって、複数枚のステンレス鋼箔４４を二枚の平板７１でクランプした燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置７０のそれぞれを、前記平行配置された支持部材７３にフック７４を引っ掛けることで複数配置することができる。このとき、燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置７０の配置間隔は、隣り同士のステンレス鋼箔４４の表面に立つプラズマが重ならない距離にする。
【００５８】
この実施の形態によれば、二枚の平板７１の間に複数枚のステンレス鋼箔４４を複数クランプすることができ、さらにその燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置７０を、所定間隔を置いてフック７４にて支持部材７３に引っ掛けるだけ簡単に多数のステンレス鋼箔４４をセットすることができる。
【００５９】
実施の形態４
図１１は燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置のさらに他の例を示す図である。
【００６０】
この燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置８０は、ステンレスなどからなる金属ワイヤー８１をステンレス鋼箔４４に形成された開口９に通し、支持部材８２に吊り下げるようにしたものである。
【００６１】
この実施の形態によれば、アクティブ領域ＡＥを覆うことなく簡単にステンレス鋼箔４４を支持することができる。
【００６２】
実施の形態５
図１２は燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置のさらに他の例を示し、（ａ）はステンレス鋼箔を取り付ける前の状態を示す斜視図、（ｂ）はステンレス鋼箔を取り付ける前の状態を示す平面図である。
【００６３】
この燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置９０は、複数のスリット９１が平行にそれぞれ形成された二つの支持部材９２、９３と、これら支持部材９２、９３を上下に所定距離を置いて対向配置させるように連結させる複数本の支柱９４とを有している。
【００６４】
支持部材９２、９３は、例えばステンレス鋼箔４４と同じオーステナイト系ステンレス鋼により平面視長方形状として形成されている。この支持部材９２、９３には、隣同士のステンレス鋼箔４４同士の基材表面にプラズマが重ならない間隔（１０ｍｍ以上）で且つ平行に複数のスリット９１が形成されている。
【００６５】
このように支持部材９２、９３に形成した各スリット９１を平行にすれば、スリット９１に挿入保持されるステンレス鋼箔４４の間隔が一定となることから、プラズマが均一となり、アクティブ領域ＡＥにおける窒化層８の膜厚をを均一なものとすることができる。
【００６６】
実施の形態６
図１３は燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置のさらに他の例を示し、（ａ）はステンレス鋼箔を取り付ける前の状態を示す斜視図、（ｂ）はステンレス鋼箔を取り付ける前の状態を示す平面図、図１４は図１３の燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置にステンレス鋼箔を取り付けた状態を示す斜視図である。
【００６７】
この燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置１００は、複数のスリット１０１が平行に形成された平面視矩形状をなす支持部材１０２を、支柱１０３によって上下に所定距離を置いて対向配置させた二つの円板部材１０４、１０５に対して円周方向に複数配置させたものである。前記支持部材１０２は、円板部材１０４、１０５の一面に形成された溝部１０６に嵌め込まれるようにして取り付けられている。
【００６８】
この燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置１００は、図１２に示した装置と同様、各スリット１０１が平行であるから、スリット１０１に挿入保持されるステンレス鋼箔４４の間隔が一定なるため、プラズマが均一となってアクティブ領域ＡＥにおける窒化層８の膜厚を均一なものとすることができる。
【００６９】
実施の形態７
図１５は燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置のさらに他の例を示す斜視図である。この例では、図６で示した燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置５０を、前記した窒化炉３１内において横回転させるように構成してある。すなわち、下側の円板部材５２に回転手段を取り付け、この回転手段によって燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置５０を同図中矢印Ａで示す方向（横方向）に回転させる。
【００７０】
回転手段は、直流電源３３を駆動源とするモーター１０６と、このモーター１０６の駆動シャフト１０７に連結される連結部材１０８とからなる。連結部材１０８は、円板部材５２の中心孔に平面視略十字状として一体的に設けられている。また、駆動シャフト１０７は、電位が掛かっている環境下で装置を回転できるように、窒化炉３１に対して電気的に絶縁させる絶縁部材１０９にてその周囲が覆われている。
【００７１】
このように、燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置５０を、モーター１０６にて横回転（円板部材５２の周方向に回転）させれば、窒化炉３１内の炉内温度を均一化することができ、窒化処理をバラツキなく処理することができる。その結果、ステンレス鋼箔４４に形成される窒化層８の厚みを均一なものとすることができる。
【００７２】
実施の形態８
図１６は燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置のさらに他の例を示す斜視図である。この例では、図６で示した燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置５０を、回転手段によって、前記した窒化炉３１内において縦回転（図１６中矢印Ｂ方向に回転）させるように構成してある。
【００７３】
回転手段は、直流電源３３を駆動源とするモーター１０６と、このモーター１０６の駆動シャフト１０７に連結される連結部材１１０とからなる。連結部材１１０は、平面視Ｔ字形状とされ、上下の円板部材５２、５２を連結する一対の支柱５３、５３間を連結するように固定される。この例の駆動シャフト１０７も先の図１５と同様、窒化炉３１に対して電気的に絶縁させる絶縁部材１０９にてその周囲が覆われている。
【００７４】
このように、燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置５０を、モーター１０６にて縦回転（円板部材５２の周方向と直交する方向に回転）させれば、窒化炉３１内の炉内温度を均一化することができ、窒化処理をバラツキなく処理することができる。その結果、ステンレス鋼箔４４に形成されるアクティブ領域ＡＥにおける窒化層８の厚みを均一なものとすることができる。
【００７５】
実施の形態９
図１７は燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置のさらに他の例を示す図である。なお、図１７（ｂ）中、点線はステンレス鋼箔４４の回転軌跡を示してある。この燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置２００は、窒化炉３１の天面より吊り下げた円板部材５２に、複数枚のステンレス鋼箔４４を吊り下げ糸２０１にて吊り下げると共に、各ステンレス鋼箔４４を回転手段にてそれぞれ独立して回転させるように構成してある。
【００７６】
回転手段は、直流電源３３を駆動源とするモーター１０６と、このモーター１０６の駆動シャフト１０７に連結される連結糸２０２とからなる。連結糸２０２は、回転によりよじれることのない剛性の高い金属製糸からなり、駆動シャフト１０７の先端に固定されている。ステンレス鋼箔４４には、その長手方向両端（アクティブ領域ＡＥに掛からない部分）にそれぞれ、前記吊り下げ糸２０１及び連結糸２０２を縛るための取り付け用の孔２０３が形成されている。この例の駆動シャフト１０７も先の図１５と同様、窒化炉３１に対して電気的に絶縁させる絶縁部材１０９にてその周囲が覆われている。
【００７７】
このように、各ステンレス鋼箔４４をそれぞれ独立して設けられたモーター１０６にて図中Ｃ方向（ステンレス鋼箔４４の長手方向を回転中心とする方向）に回転させれば、窒化炉３１内の炉内温度を均一化することができ、窒化処理をバラツキなく処理することができる。その結果、ステンレス鋼箔４４に形成されるアクティブ領域ＡＥにおける窒化層８の厚みを均一なものとすることができる。
【００７８】
実施の形態１０
図１８は燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置のさらに他の例を示す図である。この燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置３００は、２枚接続して環状にしたステンレス鋼箔４４を回転させて所定位置に配置させた後、窒化処理を行う装置である。ステンレス鋼箔４４は、２枚のステンレス鋼箔４４を溶接するなどして接合一体化することで環状とされている。この環状とされたステンレス鋼箔４４を回転させる回転手段としては、上下部分に配置される一対の回転ローラ３０１，３０２、３０３，３０４と、これらローラのうちの一つの回転ローラ３０３を回転させるモーター１０６と、モーター１０６の回転を前記回転ローラ３０３に伝達させるギヤ３０５，３０６及び駆動ベルト３０７からなる。
【００７９】
この燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置３００では、窒化炉３１の上下部分に温度差があるので、そのまま窒化処理を行うとステンレス鋼箔４４の上下部分に形成される窒化層８の膜厚にばらつきが生じることから、一度窒化処理を行った後、モーター１０６を駆動してステンレス鋼箔４４の向きを天地逆になるまで回転させ、その後、もう一度窒化処理を行うようにする。そして、窒化処理が終了したら環状のステンレス鋼箔４４を窒化炉３１から取り出し、切断して各ステンレス鋼箔４４とする。なお、ステンレス鋼箔４４は、２枚に限らず複数枚接続して環状にしても構わない。
【００８０】
このように、複数枚を接合一体化して環状としたステンレス鋼箔４４を回転させ所定向きとして窒化処理すれば、窒化炉３１内の温度バラツキに影響されることなく均一に窒化層８を形成することができる。
【００８１】
実施の形態１１
図１９は燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置のさらに他の例を示す図である。この燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置４００は、環状としたステンレス鋼箔４４の複数個を同時に窒化処理できるようにした装置である。この装置によれば、同時に複数枚のステンレス鋼箔４４を処理することができ、窒化処理能力を高めることができる。
【００８２】
実施の形態１２
図２０は燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置のさらに他の例を示す図である。この燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置５００は、ステンレス鋼箔４４に形成されたマニホールド孔５０１に基材支持部材５０２，５０３を挿入して複数枚のステンレス鋼箔４４を支持する構造とされている。
【００８３】
このように、マニホールド孔５０１に基材支持部材５０２，５０３を挿入させてステンレス鋼箔４４を支持すれば、アクティブ領域ＡＥを把持することがないため、アクティブ領域ＡＥに形成される窒化層８の厚みを十分に確保して電気伝導性及び耐食性を十分に確保することができる。
【００８４】
実施の形態１３
図２１は燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置のさらに他の例を示す図、図２１の燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置におけるステンレス鋼箔支持部材を示し、（Ａ）はその正面図、（Ｂ）はその断面図である。この燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置６００は、窒化処理を減圧した窒化炉３１内で行うと共に、窒化炉３１外からの磁力によりステンレス鋼箔４４を回転させる構造とされている。
【００８５】
実施の形態７では、燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置５０を窒化炉３１外に設けたモーター１０６により直接回転させるようにしたが、実施の形態１３では、窒化炉３１外の底部３１ｅと対向する位置にモーター６０１の回転軸６０２に取り付けられた駆動ギア６０３と歯合する歯車６０４を回転自在に設け、その歯車６０４の一面６０４ａに駆動側磁石６０５を設ける一方、窒化炉３１内の底部３１ｅを挟んで前記駆動側磁石６０５と対極する従動側磁石６０６をステンレス鋼箔４４を支持する燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置６００の底面６００ａに設け、これら駆動側磁石６０５と従動側磁石６０６との磁力により燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置６００を回転させる。
【００８６】
駆動側磁石６０５は、例えば歯車６０４の回転中心を通る同一線上の両端に、一方をＮ極、他方をＳ極として設けられる。これに対して、従動側磁石６０６は、Ｎ極とされる駆動側磁石６０５と対向する位置にＳ極が配置され、Ｓ極とされる駆動側磁石６０５と対向する位置にＮ極が配置される。
【００８７】
また、この実施の形態の燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置６００は、窒化炉３１の底部３１ｅに内方へ突出するように設けられた回転支持軸６０７に回転自在とされると共に、前記底部３１ｅと燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置６００の底面６００ａとの間に配されたベアリング６０８によりスムーズに回転可能とされている。
【００８８】
燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置６００は、二つの円環状部材６０９と、これら円環状部材６０９を上下に所定距離を置いて対向配置させ且つ連結させる複数本の支柱部材６１０と、各支柱部材６１０のそれぞれにステンレス鋼箔４４を取付け支持させるためのステンレス鋼箔支持部材６１１とを、有している。
【００８９】
ステンレス鋼箔支持部材６１１は、前記支持部材６１０に対してその長手方向中心位置からほぼ垂直（直角）に連結された連結アーム６１２の先端に取り付けられている。このステンレス鋼箔支持部材６１１には、ステンレス鋼箔４４に形成されたマニホールド孔９に挿入係合する突部６１３が設けられている。前記突部６１３をマニホールド孔９に挿入係合させることで、前記ステンレス鋼箔４４を前記ステンレス鋼箔支持部材６１１に対して支持し保持させることができる。なお、この突部６１３は、ステンレス鋼箔４４のアクティブ領域ＡＥにはかからない位置とされている。
【００９０】
また、本実施の形態では、窒化炉３１の本体を、例えばオーステナイト系ステンレス鋼等の非磁性体で形成している。同じく、前記円環状部材６０９、支柱部材６１０、ステンレス鋼箔支持部材６１１及び連結アーム６１２もオーステナイト系ステンレス鋼で形成している。
【００９１】
本実施の形態では、モーター６０３を回転させると歯車６０４が回転し、この歯車６０４の上に設けた駆動側磁石６０５の回転により従動側磁石６０６に磁力が作用し、これら駆動側磁石６０５と従動側磁石６０６の磁気吸引力により、回転支持軸６０７を中心として前記燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置６００が回転する。これにより、各ステンレス鋼箔支持部材６１１に支持されたステンレス鋼箔４４が回転することになる。
【００９２】
本実施の形態によれば、窒化炉３１外からの磁力によりステンレス鋼箔４４を回転させるようにしたので、窒化炉３１内とモーター回転部を完全に分割することができ、窒化炉３１内の真空漏れの発生を抑えることができると共に窒化炉としての性能がよくなる。また、この装置を使用すれば、ステンレス鋼箔４４を回転させることで窒化炉３１内部の温度が均一となり、窒化層８の厚みのばらつきを無くすことができ、歩留まりを高めることができる。
【００９３】
また、本実施の形態によれば、窒化炉３１を非磁性体で構成したので、窒化炉３１外からの磁力を炉内に十分作用させて確実に回転させることができる。
【００９４】
実施の形態１４
図２３は燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置のさらに他の例を示す図である。本実施の形態では、実施の形態１３とは異なり、窒化炉３１外の底部３１ｅと対向する位置に回転円盤体６１４を設け、その回転円盤体６１４の一面６１４ａに電磁コイル６１５を配置し、この電磁コイル６１５への通電により発生させた磁力で前記従動側磁石６０６を引き付けることにより、前記燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置６００を回転させる。
【００９５】
このようにすれば、実施の形態１３と同様、窒化炉３１内と回転部を完全に分割することができ、窒化炉３１内の真空漏れの発生を抑えることができると共に窒化炉としての性能がよくなる。また、この装置を使用すれば、ステンレス鋼箔４４を回転させることで窒化炉３１内部の温度が均一となり、窒化層８の厚みのばらつきを無くすことができ、歩留まりを高めることができる。
【００９６】
なお、この実施の形態において、従動側磁石６０６に代えてアルミ板を設け、前記電磁コイル６１５によりアルミ板に渦電流を発生させることにより、前記燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置６００を回転させるようにしてもよい。
【００９７】
実施の形態１５
図２４は燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置のさらに他の例を示す図、図２５はステンレス鋼箔支持部材とレールとの関係を示す要部拡大斜視図である。この燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置７００は、実施の形態１３及び実施の形態１４の構成に加えて、窒化炉３１外からの磁力によるステンレス鋼箔支持部材６１１の円周方向への回転方向とは異なる方向に前記ステンレス鋼箔４４を回転させる構造とされている。
【００９８】
具体的には、窒化炉３１の内壁３１ａに、天井部３１ｃ側から底部３１ｅ側へ向かって斜め下方に螺旋状を描くようにレール７０１を設け、前記ステンレス鋼箔支持部材６１１の長手方向両端部に突設させた一方の突起部（支持部）７０２を前記レール７０１にスライド自在に係合させるようにする。また、ステンレス鋼箔４４は長尺であるから均一に窒化させるべく、ステンレス鋼箔支持部材６１１と連結アーム６１２の連結部７０３を回転自在として当該ステンレス鋼箔４４を上下反転させるようにする。
【００９９】
なお、この実施の形態では、上側の円環状部材６１０に連結アーム６１２を固定させている。
【０１００】
本実施の形態では、窒化炉３１外からの磁力により燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置７００が回転すると、ステンレス鋼箔支持部材６１１に突設された突起部７０２が窒化炉３１の内壁３１ａに設けられた螺旋状をなすレール７０１のレール溝７０４内に入り、このレール７０１に沿ってステンレス鋼箔支持部材６１１が案内されることで、前記ステンレス鋼箔４４がほぼ１８０度その向きを反転する。そして、１８０度その向きが反転すると、今度は、反対側の突起部７０２がレール７０１に案内され、再び反転されて元の向きに戻る。この反転動作が繰り返し行われながらステンレス鋼箔４４のアクティブ領域ＡＥに窒化層８が形成される。
【０１０１】
本実施の形態によれば、ステンレス鋼箔４４を磁力により周方向に回転させると共に、この回転方向とは異なる方向に回転（１８０度反転）させることにより、長尺なステンレス鋼箔４４に対して均一に窒化させることができ、また窒化炉３１内部の温度が均一となり、窒化層８の厚みのばらつきを無くすことができ、歩留まりを高めることができる。
【０１０２】
実施の形態１６
図２６は燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置のさらに他の例を示し、レールを窒化炉に絶縁体を介して固定した部分の要部拡大断面図である。本実施の形態では、レール７０１を、窒化炉３１の本体から絶縁する絶縁体７０５を介して前記窒化炉３１の内壁３１ａにボルト７０６にて固定している。絶縁体７０５としては、例えば石英などが使用される。
【０１０３】
このように、絶縁体７０５を介して窒化炉３１にレール７０１をボルト７０６にて固定すれば、窒化炉３１とレール７０１を絶縁することができ、ステンレス鋼箔４４の窒化処理を適切に行うことができる。
【０１０４】
実施の形態１７
図２７は燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置のさらに他の例を示し、突起部をステンレス鋼箔支持部材に絶縁体を介して固定した部分の要部拡大断面図である。本実施の形態では、レール７０１と係合する突起部（支持部）７０２を、前記ステンレス鋼箔支持部材６１１に対して石英などからなる絶縁体７０７を介してボルト７０８にてこのステンレス鋼箔支持部材６１１に固定している。この実施の形態では、突起部（支持部）７０２を円筒形状とし、その中心孔にボルト７０８を挿入させるようにしている。
【０１０５】
このように、絶縁体７０７を介して突起部７０２をステンレス鋼箔支持部材６１１にボルト７０８にて固定すれば、突起部７０２とステンレス鋼箔支持部材６１１とを絶縁することができ、しいては窒化炉３１とステンレス鋼箔４４とを絶縁することができるため、ステンレス鋼箔４４の窒化処理を適切に行うことができる。
【０１０６】
以上、本発明を適用した具体的な実施の形態について説明したが、本発明は、これら実施の形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本実施の形態に係る燃料電池用セパレータを用いて構成した燃料電池スタックの斜視図である。
【図２】図１に示す燃料電池スタックの分解斜視図である。
【図３】燃料電池用セパレータを示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）はＶ−Ｖ線位置の断面図、（ｃ）はＡ部の要部拡大断面図、（ｄ）はＢ部の要部拡大断面図である。
【図４】窒化装置の概略構成図である。
【図５】窒化装置のシステム図である。
【図６】燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置の斜視図である。
【図７】燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置の要部を取り出して示す斜視図である。
【図８】燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置に形成されるスリットの形成例を示す図である。
【図９】燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置の他の例を示し、（ａ）はステンレス鋼箔を載せる前の斜視図、（ｂ）はステンレス鋼箔を載せた状態の斜視図である。
【図１０】燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置のさらに他の例を示す斜視図である。
【図１１】燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置のさらに他の例を示す図である。
【図１２】燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置のさらに他の例を示し、（ａ）はステンレス鋼箔を取り付ける前の状態を示す斜視図、（ｂ）はステンレス鋼箔を取り付ける前の状態を示す平面図である。
【図１３】燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置のさらに他の例を示し、（ａ）はステンレス鋼箔を取り付ける前の状態を示す斜視図、（ｂ）はステンレス鋼箔を取り付ける前の状態を示す平面図である。
【図１４】図１３の燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置にステンレス鋼箔を取り付けた状態を示す斜視図である。
【図１５】燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置のさらに他の例を示す斜視図である。
【図１６】燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置のさらに他の例を示す斜視図である。
【図１７】燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置のさらに他の例を示す図である。
【図１８】燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置のさらに他の例を示す図である。
【図１９】燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置のさらに他の例を示す図である。
【図２０】燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置のさらに他の例を示す図である。
【図２１】燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置のさらに他の例を示す斜視図である。
【図２２】図２１の燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置におけるステンレス鋼箔支持部材を示し、（Ａ）はその正面図、（Ｂ）はその断面図である。
【図２３】燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置のさらに他の例を示す斜視図である。
【図２４】燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置のさらに他の例を示す図である。
【図２５】ステンレス鋼箔支持部材とレールとの関係を示す要部拡大斜視図である。
【図２６】燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置のさらに他の例を示し、レールを窒化炉に絶縁体を介して固定した部分の要部拡大断面図である。
【図２７】燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置のさらに他の例を示し、突起部をステンレス鋼箔支持部材に絶縁体を介して固定した部分の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１…燃料電池スタック
２…単セル
３…燃料電池用セパレータ
６…燃料又は酸化剤の流路
７…基層
８…窒化層
３０…窒化装置
４４…ステンレス鋼箔
５０、６０、７０、８０、６００、７００…燃料電池用セパレータ製造用窒化処理装置
５１…スリット
５２…円板部材
１０６、６０１…モーター
１０９…絶縁部材
６０５…駆動側磁石
６０６…従動側磁石
６１１…ステンレス鋼箔支持部材
６１５…電磁コイル
７０１…レール
７０２…ステンレス鋼箔支持部材に設けられた突起部
７０５、７０７…絶縁体
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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