CN109983163A - 除湿膜、除湿元件、除湿膜的制造方法及除湿元件的制造方法 - Google Patents

除湿膜、除湿元件、除湿膜的制造方法及除湿元件的制造方法 Download PDF

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Abstract

除湿膜(1)包括阴极侧电极(3)、阴极侧催化剂层(4)、阳极侧供电体(5)、促进水的电解反应的阳极侧催化剂层(8)、多孔形成部(6)及电解质膜(7),所述多孔形成部形成有多个贯通孔(60),一部分与阳极侧催化剂层(8)接触,另一部分与阳极侧供电体(5)电连接,且与阳极侧供电体(5)一体地形成。阳极侧供电体(5)和多孔形成部(6)中的与阳极侧供电体(5)连接的所述另一部分(C1)用导电性的焊料(14)接合,形成于所述另一部分(C1)的所述贯通孔(60)由导电性的焊料(14)填满,所述导电性的焊料包含与形成阳极侧供电体(5)及多孔形成部(6)的金属同一种类的金属。

Description

除湿膜、除湿元件、除湿膜的制造方法及除湿元件的制造方法
技术领域
本发明涉及用电力运转并对一侧的空气进行除湿的除湿膜、使用除湿膜对设置的框体内部的空气进行除湿的除湿元件、除湿膜的制造方法及除湿元件的制造方法。
背景技术
作为现有技术,例如已知如下除湿元件,其设置在设于室外的监视摄像机中,并对监视摄像机的框体内的空气进行除湿。现有技术的除湿元件利用电力运转,并设置成使阳极侧朝向监视摄像机的框体内,使阴极侧朝向框体的外部。在阳极侧,通过将框体内的空气中的水分电解,从而生成氧和氢离子,在阴极侧,通过向框体的外部的氧供给氢离子和电子,从而生成水(例如参照专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2006-159091号公报
发明内容
发明要解决的课题
在现有技术的除湿元件中,存在如下问题:阳极的一部分会由于通过水的电解而产生的氧而被氧化,除湿效率下降。
本发明的目的在于提供一种减少阳极的一部分由于通过水的电解而产生的氧而被氧化的情况并防止除湿效果下降的除湿膜、除湿元件、除湿膜的制造方法及除湿元件的制造方法。
用于解决课题的方案
本发明的除湿膜包括:阴极侧电极,所述阴极侧电极利用多孔质的导电性构件形成;阴极侧催化剂层,所述阴极侧催化剂层与所述阴极侧电极相邻且电连接;阳极侧供电体;阳极侧催化剂层,所述阳极侧催化剂层促进水的电解反应;多孔形成部,所述多孔形成部形成有多个贯通孔,所述多孔形成部的一部分与所述阳极侧催化剂层接触,另一部分与所述阳极侧供电体电连接且与所述阳极侧供电体一体地形成;以及电解质膜,所述电解质膜与所述阴极侧催化剂层及所述多孔形成部相邻且电连接,所述阳极侧供电体和所述多孔形成部中的与所述阳极侧供电体连接的所述另一部分用导电性的焊料接合,形成于所述另一部分的所述贯通孔由所述导电性的焊料填满,所述导电性的焊料包含与形成所述阳极侧供电体及所述多孔形成部的金属同一种类的金属。
另外,本发明的除湿元件包括:所述除湿膜;以及壳体,所述壳体形成为筒状且收纳所述除湿膜。
另外,本发明的除湿元件包括:所述除湿膜;以及外层薄膜,所述外层薄膜覆盖所述阴极侧电极、所述阴极侧催化剂层、所述多孔形成部及所述电解质膜的外缘部。
另外,本发明的除湿膜的制造方法包括:一体形成工序,使阳极侧供电体和形成有多个贯通孔的多孔形成部在一体化的状态下形成;阴极侧催化剂层涂敷工序,与阴极侧电极的一侧相邻地涂敷阴极侧催化剂层的前体;层叠工序,使电解质膜与在所述一体形成工序中处理后的所述多孔形成部相邻,使在所述阴极侧催化剂层涂敷工序中涂敷的所述阴极侧催化剂层的前体与所述电解质膜相邻并层叠;冲压工序,通过加压冲压在所述层叠工序中层叠的所述多孔形成部、所述电解质膜、所述阴极侧催化剂层的前体及所述阴极侧电极,从而使所述阴极侧催化剂层的前体成为阴极侧催化剂层;以及阳极侧催化剂层形成工序,与在所述冲压工序中处理后的所述多孔形成部的一部分相邻地形成阳极侧催化剂层,在所述一体形成工序中,所述阳极侧供电体和所述多孔形成部中的与所述阳极侧供电体连接的连接区域用导电性的焊料接合,形成于所述连接区域的所述贯通孔由所述导电性的焊料填满,所述导电性的焊料包含与形成所述阳极侧供电体及所述多孔形成部的金属同一种类的金属。
另外,本发明的除湿元件的制造方法包括:所述除湿膜的制造方法;收纳工序,与所述阴极侧电极相邻地配置所述阴极侧供电体,并将所述多孔形成部、所述电解质膜、所述阴极侧催化剂层及所述阴极侧电极收纳在形成为筒状的壳体中;插入工序,将在形成为筒状的筒状部的端部形成有凸缘的凸缘构件的、所述筒状部的至少一部分插入到在所述收纳工序中处理后的所述壳体中;以及壳体接合工序,将在所述插入工序中处理后的所述壳体及所述凸缘构件接合。
另外,本发明的除湿元件的制造方法包括:所述除湿膜的制造方法;薄膜配置工序,用外层薄膜的前体覆盖所述阴极侧电极、所述阴极侧催化剂层、所述多孔形成部及所述电解质膜的外缘部;以及加压保持工序,加压保持在所述薄膜配置工序中处理后的所述阴极侧电极、所述阴极侧催化剂层、所述多孔形成部、所述电解质膜及所述外层薄膜的前体。
发明的效果
根据本发明的除湿膜、除湿元件、除湿膜的制造方法及除湿元件的制造方法,能够防止阳极侧供电体中的与多孔形成部连接的表面部被氧化,能够防止除湿效果下降。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1中的除湿膜的结构的剖视图。
图2是本发明的实施方式1中的阳极侧供电体及多孔形成部的分解立体图。
图3是本发明的实施方式1中的阳极侧供电体及多孔形成部的立体图。
图4是在图3所示的剖切线A-A处将本发明的实施方式1中的阳极侧供电体及多孔形成部剖开并观察得到的图。
图5是从轴线方向内方观察本发明的实施方式1中的除湿元件得到的俯视图。
图6是从轴线方向外方观察本发明的实施方式1中的除湿元件得到的仰视图。
图7是在图5所示的剖切线B-B处将本发明的实施方式1中的除湿元件剖开并观察得到的剖视图。
图8是示出本发明的实施方式1的除湿膜中的氢离子、氧及电子的移动路径的剖视图。
图9是示出成为本发明的比较对象的除湿膜的结构的剖视图。
图10是示出本发明的实施方式1中的除湿膜的制造方法的流程图。
图11是示出本发明的实施方式1中的除湿元件的制造方法的流程图。
图12是从轴线方向内方观察本发明的实施方式2中的除湿元件得到的俯视图。
图13是从轴线方向外方观察本发明的实施方式2中的除湿元件得到的仰视图。
图14是在图12所示的剖切线D-D处将本发明的实施方式2中的除湿元件剖开并观察得到的剖视图。
图15是本发明的实施方式2中的阳极侧供电体及多孔形成部的分解立体图。
图16是本发明的实施方式2中的阳极侧供电体及多孔形成部的立体图。
图17是在图16所示的剖切线E-E处将本发明的实施方式2中的阳极侧供电体及多孔形成部剖开并观察得到的剖视图。
图18是示出本发明的实施方式2中的除湿元件的制造方法的流程图。
图19是从轴线方向内方Z1观察本发明的实施方式3中的阳极侧供电体及多孔形成部得到的俯视图。
图20是本发明的实施方式3中的阳极侧供电体及多孔形成部的立体图。
图21是在本发明的实施方式3中成为阳极侧供电体及多孔形成部的材料的供电体材料的立体图。
图22是说明本发明的实施方式3中的开口率及供电距离的图。
图23是示出本发明的实施方式3中的除湿元件的制造方法的流程图。
图24是本发明的实施方式4中的阳极侧供电体及多孔形成部的俯视图。
图25是本发明的实施方式5中的阳极侧供电体及多孔形成部的立体图。
图26是成为本发明的实施方式5中的阳极侧供电体及多孔形成部的材料的供电体材料的立体图。
图27是本发明的实施方式5中的阳极侧供电体及多孔形成部的俯视图。
图28是本发明的实施方式6中的阳极侧供电体及多孔形成部的俯视图。
图29是在与轴线方向平行的剖切面处剖开本发明的实施方式7中的阳极并观察得到的剖视图。
图30是示出本发明的实施方式7中的除湿元件的制造方法的流程图。
图31是在与轴线方向平行的剖切面处剖开本发明的实施方式8中的阳极并观察得到的剖视图。
图32是示出本发明的实施方式8中的除湿元件的制造方法的流程图。
具体实施方式
以下,参照附图说明多个用于实施本发明的方式。在以下的说明中,有时对已经在先于各方式的方式中说明过的事项所对应的部分标注相同的附图标记并省略重复的说明。在仅说明结构的一部分的情况下,结构的其他部分与在先说明的方式相同。另外,各个实施方式是为了将本发明的技术具体化而例示的,并不限定本发明的技术范围。以下的说明也包含关于除湿膜1、除湿元件2、除湿膜的制造方法及除湿元件的制造方法的说明。
实施方式1.
以下,基于附图说明本发明的实施方式1中的除湿膜1及除湿元件2。图1是示出本发明的实施方式1中的除湿膜1的结构的剖视图。如图1所示,除湿膜1构成为包括阴极侧电极3、阴极侧催化剂层4、阳极侧供电体5、多孔形成部6及电解质膜7。阴极侧电极3利用多孔质的导电性构件形成。阴极侧催化剂层4与阴极侧电极3相邻且电连接。阳极侧催化剂层8促进水的电解反应。多孔形成部6形成有多个贯通孔60,一部分与阳极侧催化剂层8接触,另一部分与阳极侧供电体5电连接且与阳极侧供电体5一体地形成。电解质膜7与阴极侧催化剂层4及多孔形成部6相邻且电连接。多孔形成部6中的与阳极侧供电体5电连接的部分用金属与阳极侧供电体5接合。
实施方式1的除湿膜1作为除湿元件2的一部分而被制造,除湿元件2设置在设于室外的防止犯罪摄像机的框体上。室外设置用的监视摄像机等光学设备的框体内的水分会导致结露,有可能发生镜头内表面的起雾等。为了防止该情况,优选对监视摄像机的框体内进行除湿,并保持水分较少的干燥的空气的状态。除湿元件2与外部电源连接并通过电力供给而运转,通过将监视摄像机的框体内的空气中的水分电解,从而对框体内的空气除湿。
阳极侧供电体5与外部电源的阳极连接,阴极侧供电体9与外部电源的阴极连接。由此,向除湿膜1施加电压,在阳极侧,发生用式(1)示出的反应,由此,水被电解。
2H2O→O2+4H++4e-…(1)
除湿元件2使除湿膜1的阳极侧设置成朝向监视摄像机的框体内,由此,阴极侧设置成朝向监视摄像机的框体的外部。以下,将朝向监视摄像机的框体的内方的方向称为“轴线方向内方Z1”,将朝向框体的外部的方向称为“轴线方向外方Z2”。位于除湿膜1的轴线方向内方Z1的空气是成为除湿的对象的空气。在除湿膜1中,阳极侧催化剂层8、多孔形成部6、电解质膜7、阴极侧催化剂层4及阴极侧电极3按该顺序从轴线方向内方Z1朝向轴线方向外方Z2层叠地配置。在实施方式1中,将阳极侧供电体5与多孔形成部6接合的金属是导电性的焊料14。将一体化的阳极侧供电体5及多孔形成部6称为“阳极27”。在实施方式1中,在阳极27中也包含导电性的焊料14。
对层叠阳极侧催化剂层8、多孔形成部6、电解质膜7、阴极侧催化剂层4及阴极侧电极3的方向而言,将内方外方合在一起地称为“轴线方向Z”。在轴线方向Z上观察时除湿膜1形成为圆形,将通过除湿膜1的中央并在轴线方向Z上延伸的假想线作为除湿膜1的“轴线”。从轴线方向内方Z1与阳极侧催化剂层8接触的空气中的水分通过所述式(1)的反应而电解,由此产生氧。产生的氧放出到比阳极侧催化剂层8靠轴线方向内方Z1的空间中。在所述式(1)的反应中产生的电子经由多孔形成部6由阳极侧供电体5回收,另外,同时产生的氢离子经由多孔形成部6、电解质膜7到达阴极侧催化剂层4。
在阴极侧,发生用式(2)示出的反应,由此,生成水。
O2+4H++4e-→2H2O…(2)
在阴极侧,从轴线方向外方Z2的空气供给的氧、到达阴极侧催化剂层4的氢离子及从阴极侧供电体9经由阴极侧电极3供给到阴极侧催化剂层4的电子通过所述式(2)的反应而产生水。由此,外观上,监视摄像机的框体内的水分从除湿膜1的轴线方向内方Z1向轴线方向外方Z2移动,实现监视摄像机的框体内的空气的除湿。
图2是本发明的实施方式1中的阳极侧供电体5及多孔形成部6的分解立体图。图3是本发明的实施方式1中的阳极侧供电体5及多孔形成部6的立体图。图4是在图3所示的剖切线A-A处将本发明的实施方式1中的阳极侧供电体5及多孔形成部6剖开并观察得到的图。阳极侧供电体5构成为包括阳极侧板状环10和阳极侧板状部11,它们是厚度为0.5mm的钛构件。阳极侧板状环10形成为内径8mm、外径8.4mm的圆形环状,使厚度方向与轴线方向Z一致地配置。阳极侧板状部11从阳极侧板状环10的外缘部的一部分向轴线方向内方Z1延伸并形成为细长的形状。阳极侧板状部11的厚度方向与轴线的径向一致。在阳极侧板状部11的轴线方向内方Z1的端部附近,形成有在轴线的径向上贯通的阳极侧贯通孔12。在规定阳极侧贯通孔12的部分连接有形成电力供给路径的一部分的引线。
多孔形成部6是厚度为100μm的钛制的网格件,形成有在厚度方向上贯通的多个贯通孔60。将多个贯通孔60内的空间称为“孔内空间13”。空气及空气中的水分能够在孔内空间13中在多孔形成部6的厚度方向上移动。多孔形成部6形成为直径为8.2mm的圆形,在使厚度方向与轴线方向Z一致的状态下配置在比阳极侧板状环10靠轴线方向外方Z2的位置。多孔形成部6的一部分与阳极侧催化剂层8接触,另一部分与阳极侧供电体5电连接且与阳极侧供电体5一体地形成。如图4所示,将多孔形成部6中的与阳极侧供电体5电连接且与阳极侧供电体5一体地形成的所述另一部分称为“连接区域C1”。
阳极侧板状环10中的面向多孔形成部6的表面部与多孔形成部6的连接区域C1利用导电性的焊料14接合。多孔形成部6中的一部分与阳极侧催化剂层8接触,另一部分即连接区域C1与阳极侧供电体5电连接且与阳极侧供电体5一体地形成。导电性的焊料14包含与形成阳极侧供电体5及多孔形成部6的金属同一种类的金属。在导电性的焊料14的制造中,使用糊状的钛焊料作为前体。通过阳极侧板状环10与多孔形成部6的外缘部在利用糊状的钛焊料粘接的状态下在真空下烧结,从而阳极侧供电体5与多孔形成部6利用导电性的焊料14一体化地形成。由于在阳极侧如所述式(1)所示那样产生氧,所以对多孔形成部6及阳极侧供电体5要求较高的耐腐蚀性。阳极侧供电体5、导电性的焊料14及多孔形成部6在一体化后被实施贵金属镀覆。将在后面说明制造方法的详细情况。
在多孔形成部6形成有多个贯通孔60,在实施方式1中,在连接区域C1中也形成有多个贯通孔60。形成于连接区域C1的多个贯通孔60由导电性的焊料14填满。换句话说,将阳极侧供电体5与多孔形成部6的连接区域C1接合的导电性的焊料14填满形成于连接区域C1的多个贯通孔60的孔内空间13。在异种金属在包含水分的环境下共存的情况下,离子化倾向产生差异,促进离子化倾向较大的金属的腐蚀,异种金属接触腐蚀加剧。除湿膜1是进行水的电解的元件,在阳极27的附近存在大量的水分。在连接区域C1中相互接触的阳极侧供电体5、多孔形成部6及导电性的焊料14全部为同一种类的金属,在本实施方式中为钛材料。由此,能够防止异种金属接触腐蚀的加剧。
阳极侧催化剂层8使用将贵金属颗粒与电解质膜7分散在水或乙醇的溶剂中而成的混合体作为前体,并配置在多孔形成部6的轴线方向内方Z1。在实施方式1中,通过使铂颗粒与杜邦公司制的Nafion(注册商标)分散到水中并作为阳极侧催化剂层8的前体使用,从轴线方向内方Z1涂敷于多孔形成部6并使其干燥,从而形成阳极侧催化剂层8。阳极侧催化剂层8在所述式(1)的反应中作为正催化剂发挥功能。由于在多孔形成部6形成有在轴线方向Z上贯通的多个贯通孔60,所以在孔内空间13中阳极侧催化剂层8的一部分与电解质膜7接触。由于在阳极侧供电体5中的面向连接区域C1的表面上设置有导电性的焊料14,所以阳极侧催化剂层8不与电解质膜7接触。而且,由于形成于连接区域C1的贯通孔60的孔内空间13由导电性的焊料14填满,所以假如在制造过程中阳极侧催化剂层8的前体接近连接区域C1,在连接区域C1中,阳极侧催化剂层8也不会进入孔内空间13。
由于阳极侧板状环10中的面向多孔形成部6的表面部与多孔形成部6的连接区域C1利用导电性的焊料14接合,所以在轴线方向Z上相邻的各构件不仅相互接触,而且通过相互牢固地结合,从而一体化并形成导电路径。具体而言,形成阳极侧供电体5及导电性的焊料14的各构件的金属原子相互结合而形成导电路径,形成导电性的焊料14及多孔形成部6的各构件的金属原子也相互结合而形成导电路径。由此,空气中的水分不会从外部空间侵入到阳极侧供电体5与多孔形成部6之间,因此,防止通过电解而产生的氧原子或氧分子与阳极侧供电体5的表面部接触。另外,即使在阳极侧催化剂层8中空气中的水分被电解,由于阳极侧催化剂层8不与阳极侧供电体5接触,所以也可以防止通过电解而产生的氧原子及氧分子与阳极侧供电体5接触。
电解质膜7是具有阳离子的离子传导性的固体高分子电解质的膜,使用上述Nafion(注册商标)。在除湿膜1中水被电解时,氢离子从轴线方向内方Z1朝向轴线方向外方Z2在电解质膜7中透过。使厚度方向与轴线方向Z一致地配置电解质膜7。
阴极侧供电体9构成为包括阴极侧板状环15和阴极侧板状部16,它们是厚度0.5mm的不锈钢(SUS304)构件。阴极侧板状环15形成为内径8mm、外径8.4mm的圆形环状,使厚度方向与轴线方向Z一致地配置。阴极侧板状部16从阴极侧板状环15的外缘部的一部分向轴线方向内方Z1延伸并形成为细长的形状。阴极侧板状部16的厚度方向与轴线的径向一致。在阴极侧板状部16的轴线方向内方Z1的端部附近,形成有在轴线的径向上贯通的阴极侧贯通孔17。在规定阴极侧贯通孔17的部分连接有形成电力供给路径的一部分的引线。
阴极侧电极3是多孔质电极,利用碳纸(carbon paper)形成。碳纸是碳纤维与碳的复合材料,是多孔质状的构件。使厚度方向与轴线方向Z一致地配置阴极侧电极3,阴极侧电极3在轴线方向Z上观察时形成为圆形。在比阴极侧电极3靠轴线方向内方Z1的位置,与阴极侧电极3相邻地形成有阴极侧催化剂层4。阴极侧催化剂层4是担载铂的碳粉末,在所述式(2)的反应中作为正催化剂发挥功能。将在后面说明制造方法的详细情况。
图5是从轴线方向内方Z1观察本发明的实施方式1中的除湿元件2得到的俯视图。图6是从轴线方向外方Z2观察本发明的实施方式1中的除湿元件2得到的仰视图。图7是在图5所示的剖切线B-B处将本发明的实施方式1中的除湿元件2剖开并观察得到的剖视图。除湿元件2构成为包括除湿膜1和壳体18。壳体18形成为筒状,并收纳除湿膜1。在筒状的壳体18收纳除湿膜1的状态下,壳体18的轴线方向与除湿膜1的轴线方向Z平行。除湿膜1中的阳极侧板状环10、导电性的焊料14、多孔形成部6、阳极侧催化剂层8、电解质膜7、阴极侧催化剂层4、阴极侧电极3及阴极侧板状环15配置在壳体18的内部,阳极侧板状部11中的规定阳极侧贯通孔12的部分和阴极侧板状部16中的规定阴极侧贯通孔17的部分配置成在比壳体18靠轴线方向内方Z1的位置露出。
壳体18利用树脂形成,具体而言,使用使苯乙烯及丙烯腈与乙烯丙烯共聚物接枝共聚而成的接枝共聚物。它有时被称为大科能聚合物(Techno Polymer)性的AES(Acrylonitrile Ethylene-propylene-diene Styrene:丙烯腈乙烯-丙烯-二烯苯乙烯)树脂。通过将该材料注射成型,从而形成壳体18。由于壳体18利用绝缘性的构件形成,所以即使壳体18与阳极侧板状部11及阴极侧板状部16双方接触,也不会形成导电路径。在壳体18的径向外方的外周面部形成有螺纹。由此,壳体18作为外螺纹发挥功能,通过使其在轴线的周向上旋转,从而相对于包围壳体18的周围的构件螺纹配合。在安装有除湿元件2的监视摄像机的框体上形成有孔,在规定孔的内周面部形成有内螺纹。通过在从轴线方向外方Z2侧观察壳体18时使壳体18顺时针旋转,从而壳体18相对于监视摄像机的框体向轴线方向内方Z1移动,并通过螺纹配合安装于设备。
嵌合构件21设置于比阳极侧板状环10靠轴线方向内方Z1的位置。嵌合构件21利用树脂形成,大致形成为圆形环状。在实施方式1中,嵌合构件21通过将与壳体18相同的材料注射成型而形成。嵌合构件21的外径设定为与壳体18的内径大致相同且稍小。通过将嵌合构件21从轴线方向内方Z1侧插入到壳体18的内部,从而与壳体18的径向内方嵌合,由此,与壳体18一起固定除湿膜1的位置。嵌合构件21在其轴线方向外方Z2的端部与阳极侧板状环10的面向轴线方向内方Z1的表面接触,从径向内方与阳极侧板状部11及阴极侧板状部16接触。由于嵌合构件21利用绝缘性的构件形成,所以即使嵌合构件21与阳极侧板状部11及阴极侧板状部16双方接触,也不会形成导电路径。
嵌合构件21通过在除去面向阳极侧板状部11及阴极侧板状部16的表面的、其他径向外方的外周面处面向壳体18,并从径向内方向径向外方推压壳体18,从而与壳体18嵌合。嵌合构件21的径向外方的外周面中的、面向阳极侧板状部11及阴极侧板状部16的表面位于比除去该部分的表面的其他外周面靠径向内方的位置。通过将嵌合构件21形成为这样的形状,从而阳极侧板状部11及阴极侧板状部16插通到形成于嵌合构件21与壳体18之间的间隙中,从嵌合构件21的轴线方向外方Z2到轴线方向内方Z1地配置。由于嵌合构件21形成为圆形环状,所以来自轴线方向内方Z1的空气通过嵌合构件21的径向内方的孔,到达阳极侧催化剂层8及多孔形成部6。在实施方式1中,嵌合构件21与壳体18分体地形成,但在本发明的其他实施方式中,嵌合构件可以同与壳体18相同的筒状构件一体地形成,与该筒状构件一起形成壳体。在该情况下,在壳体上,在轴线方向内方Z1的端部形成有供阳极侧供电体5的阳极侧板状部11插通的孔和供阴极侧供电体9的阴极侧板状部16插通的孔。
在比除湿膜1靠轴线方向外方Z2的位置配置有凸缘构件22。凸缘构件22构成为包括形成为筒状的筒状部23和形成于筒状部23的端部的凸缘24。筒状部23的外径形成为比壳体18的内径小,筒状部23的至少一部分从轴线方向外方Z2插入到壳体18的内部。筒状部23的轴线与形成为筒状的壳体18的轴线一致。凸缘24从筒状部23的轴线方向外方Z2的端部向径向外方扩展地形成。
凸缘构件22通过将与壳体18相同的材料注射成型而形成。凸缘构件22以使凸缘24朝向轴线方向外方Z2的姿势将筒状部23插入壳体18,由此,凸缘24从轴线方向外方Z2侧与壳体18的轴线方向外方Z2的端面接触。将壳体18的轴线方向外方Z2的端面部和面向它的凸缘24的轴线方向内方Z1的表面部称为“接合区域C2”。壳体18与凸缘构件22在接合区域C2接合,由此相互一体化。在实施方式1中,壳体18与凸缘构件22通过超声波接合而相互接合。
凸缘构件22的轴线方向内方Z1的端面部即筒状部23的轴线方向内方Z1的端面部经由密封件25朝向轴线方向内方Z1推压除湿膜1。密封件25在轴线方向Z上观察时形成为圆形环状,利用内径8mm、厚度500μm的硅树脂制的片材形成。密封件25配置于筒状部23与阴极侧板状部16之间,阻隔空气及水的透过。由此,阻止轴线方向外方Z2的空气及水不经由除湿膜1而移动到比除湿元件2靠轴线方向内方Z1的位置。因此,防止水经由除湿元件2侵入到设置在室外的监视摄像机的框体内。因此,在雨天等时也能防止雨水经由除湿元件2侵入到监视摄像机的框体内。
图8是示出本发明的实施方式1的除湿膜中的氢离子、氧及电子的移动路径的剖视图。从除湿膜1的轴线方向内方Z1到达阳极侧催化剂层8的空气中的水分在阳极侧催化剂层8中通过所述式(1)的反应被电解,产生氢离子、氧及电子。氢离子从阳极侧催化剂层8起在电解质膜7中朝向轴线方向外方Z2移动,并到达阴极侧催化剂层4。虽然通过电解产生的氧的大部分放出到比阳极侧催化剂层8靠轴线方向内方Z1的空气中,但一部分会扩散到电解质膜7中,到达多孔形成部6的附近及导电性的焊料14的附近。由于多孔形成部6、导电性的焊料14及阳极侧供电体5形成导电路径,所以空气中的氧、水分及通过电解而产生的氧不会与面向连接区域C1的阳极侧供电体5的表面部接触。
通过电解生成的电子经由多孔形成部6由阳极侧供电体5回收。在电解质膜7中向轴线方向外方Z2移动的氢离子通过所述式(2)所示的反应在阴极侧催化剂层4中生成水。具体而言,氢离子与氧反应,得到电子并生成水。从比除湿膜1靠轴线方向外方Z2的空气中向阴极侧催化剂层4供给氧,从阴极侧供电体9经由阴极侧电极3供给电子。在阴极侧催化剂层4中生成的水放出到比除湿膜1靠轴线方向外方Z2的空间中。
图9是示出成为本发明的比较对象的除湿膜26的结构的剖视图。在成为比较对象的除湿膜26中,阳极侧供电体在实施了贵金属镀覆的状态下与多孔形成部接触。阳极侧供电体与多孔形成部在未被一体化的状态下相互接触地配置。由于相互接触,所以阳极侧供电体与多孔形成部能够通电。由于在形成于多孔形成部的贯通孔内配置有阳极侧催化剂层的一部分,所以在该位置,阳极侧供电体与阳极侧催化剂层接触。当在阳极侧催化剂层中通过所述式(1)的反应产生氧时,氧到达阳极侧供电体的表面部,阳极侧供电体的表面部被氧化。
当使用成为比较对象的除湿膜26进行加速寿命试验并调查阳极侧供电体的组成时,在阳极侧供电体的轴线方向外方Z2的表面部,与加速寿命试验之前相比,氧的组成变高。而且,关于加速寿命试验后的阳极侧供电体的表面部中的氧的组成,与阳极侧催化剂层接触的区域比不与阳极侧催化剂层接触的区域高。即使阳极侧供电体的表面部由贵金属覆膜覆盖,也会由通过用所述式(1)示出的水的电解而产生的氧氧化。当阳极侧供电体的表面部被氧化时,阳极侧供电体的电阻增大,导电性下降。
根据本发明的实施方式1,由于在除湿膜1中,一部分与阳极侧催化剂层8接触的多孔形成部6的另一部分与阳极侧供电体5一体地形成,所以在多孔形成部6与阳极侧供电体5的连接部分形成导通路径。由此,即使通过阳极侧催化剂层8中的水的电解而产生氧,也能够防止氧到达阳极侧供电体5,能够防止阳极侧供电体5与氧的接触。因此,能够防止阳极侧供电体5中的与多孔形成部6连接的表面部被氧化,能够抑制随时间的变化而阳极侧供电体5的电阻上升。由此,与现有技术相比,能够使除湿膜1长寿命化,能够降低除湿元件2的更换频率。因此,在除湿元件2安装于其他设备的框体来使用等情况下,能够降低由于除湿膜1的劣化而进行的设备维护作业的频率,能够使维护作业的间隔长期化。由此,即使在维护作业较烦杂或困难的其他设备中设置除湿元件2,也能够防止除湿元件2降低其他设备的长期的可靠度。
另外,根据本发明的实施方式1,由于一部分与阳极侧催化剂层8接触的多孔形成部6的另一部分与阳极侧供电体5用金属接合,所以在多孔形成部6与阳极侧供电体5的连接部分形成导通路径。由此,即使通过阳极侧催化剂层8中的水的电解而产生氧,也能够防止氧到达阳极侧供电体5,能够减少阳极侧供电体5与氧的接触。因此,能够防止阳极侧供电体5中的与多孔形成部6连接的表面部被氧化,能够抑制随时间的变化而阳极侧供电体5的电阻上升。由此,与现有技术相比,能够使除湿膜1长寿命化。
另外,根据本发明的实施方式1,由于一部分与阳极侧催化剂层8接触的多孔形成部6的另一部分与阳极侧供电体5用导电性的焊料14接合,所以在多孔形成部6与阳极侧供电体5的连接部分形成导通路径。由此,即使通过阳极侧催化剂层8中的水的电解而产生氧,也能够防止氧到达阳极侧供电体5,能够防止阳极侧供电体5与氧的接触。而且,由于形成于连接区域C1的贯通孔60的孔内空间13由导电性的焊料14填满,所以在连接区域C1中,在孔内空间13中不存在阳极侧催化剂层8。因此,在阳极侧催化剂层8中生成氧时,也阻止氧经由连接区域C1的贯通孔60的孔内空间13接近阳极侧供电体5。因此,能够减少阳极侧供电体5中的与多孔形成部6连接的表面部被氧化,能够抑制随时间的变化而阳极侧供电体5的电阻上升。由此,与现有技术相比,能够使除湿膜1长寿命化。另外,由于导电性的焊料14包含与形成阳极侧供电体5及多孔形成部6的金属同一种类的金属,所以即使在阳极27的附近存在大量的水分,也能够防止异种金属接触腐蚀加剧。
另外,根据本发明的实施方式1,阳极侧供电体5、多孔形成部6及导电性的焊料14由同一金属构成,具体而言是钛材料。钛材料通过在表面形成氧化皮膜而钝化。由于钛材料的氧化皮膜不透过氧,所以钛材料的耐腐蚀性较强。如除湿膜1那样,在附近存在大量的水分且成为利用电力从水分子夺取电子的现场的阳极27是容易腐蚀的严苛的环境。通过均利用同一钛材料形成构成该阳极27的阳极侧供电体5、多孔形成部6及导电性的焊料14,从而能够实现耐腐蚀性较强的除湿膜1。由此,能够使除湿膜1及除湿元件2长寿命化。
另外,根据本发明的实施方式1,由于除湿元件2构成为包括除湿膜1和壳体18,壳体18形成为筒状并且收纳除湿膜1,所以能够通过将筒状的壳体18插入到其他设备的框体等的孔中,从而设置除湿元件2。因此,能够防止除湿元件2较大地占有其他设备的内部空间,且能够简便地安装除湿元件2。由于只要形成有孔,则除湿元件2能够设置并安装于任意的设备,所以能够将除湿元件2应用于各种设备。因此,能够实现通用性较高的除湿元件2。
另外,根据本发明的实施方式1,由于在筒状的壳体18的外周面上形成有螺纹,所以能够通过螺纹配合将除湿元件2插入到孔中,所述孔形成在要安装除湿元件2的其他设备的框体上。因此,能够简便且牢固地将除湿元件2安装于其他设备。由此,能够容易地防止雨水等水分从外部侵入到除湿元件2及其他设备的内部。因此,能够使维护作业的间隔长期化。由此,即使在维护作业较烦杂或困难的其他设备中设置除湿元件2,也能够防止除湿元件2降低其他设备的长期的可靠度。
另外,根据本发明的实施方式1,在筒状的壳体18的轴线方向外方Z2的端部设置有凸缘构件22,凸缘构件22具有向径向外方扩展的凸缘24。由此,在利用形成在壳体18的外周面上的螺纹将除湿元件2通过螺纹配合安装于其他设备的框体时,能够利用凸缘24固定除湿元件2的轴线方向Z的位置。另外,由于通过超声波接合将壳体18与凸缘构件22接合,所以能够使壳体18及凸缘构件22相互牢固地接合。因此,在通过螺纹配合将除湿元件2安装于框体时,通过使壳体18尽可能地位于轴线方向内方Z1,从而能够在凸缘24与框体的接触部提高凸缘24与框体相互推压的压力。由此,能够提高位于除湿元件2的轴线方向内方Z1的、成为除湿的对象的框体内的空间的气密性。
图10是示出本发明的实施方式1中的除湿膜的制造方法的流程图。除湿膜的制造方法构成为包括一体形成工序、阴极侧催化剂层涂敷工序、层叠工序、冲压工序及阳极侧催化剂层形成工序。在一体形成工序中,使阳极侧供电体5和形成有多个贯通孔60的多孔形成部6一体化地形成。在阴极侧催化剂层涂敷工序中,与阴极侧电极3的一侧相邻地涂敷阴极侧催化剂层4的前体。在层叠工序中,使电解质膜7与在一体形成工序中处理后的多孔形成部6相邻,使在阴极侧催化剂层涂敷工序中形成的阴极侧催化剂层4的前体与电解质膜7相邻并层叠。在冲压工序中,加压冲压在层叠工序中层叠的多孔形成部6、电解质膜7、阴极侧催化剂层4及阴极侧电极3。在实施方式1的冲压工序中,也将阳极侧供电体5中的、与多孔形成部6相邻并一体化的部分包含在内地进行加压冲压。在阳极侧催化剂层形成工序中,与多孔形成部6的一部分相邻地形成阳极侧催化剂层8。
接着,具体地说明本处理。在本处理开始前的阶段中,阳极侧供电体5形成为上述阳极侧供电体5的形状。在本处理开始后,转移至步骤a1的一体形成工序,经由作为导电性的焊料14的前体的糊状的钛焊料将阳极侧供电体5和多孔形成部6层叠,并放入真空炉。在真空炉中,将在9×10-4Pa的真空环境中加热到880℃的状态保持10分钟,之后进行冷却。由此,多孔形成部6的连接区域C1与阳极侧供电体5也电连接并一体化。由于在连接区域C1中形成有贯通孔60,所以导电性的焊料14配置在贯通孔60内的孔内空间13中。在实施方式1中,形成于连接区域C1的孔内空间13由导电性的焊料14填满。导电性的焊料14的前体是包含粉状的钛材料和有机物的固液混合体,通过在步骤a1的一体形成工序中被加热,从而有机物蒸发或燃烧,钛材料残留。由此,形成导电性的焊料14。在步骤a1的一体形成工序中形成的导电性的焊料14即使稍微包含有机物,只要导电性没有问题就能够使用。
接着,转移至步骤a2的贵金属镀覆工序,在一体化的阳极侧供电体5、导电性的焊料14及多孔形成部6的外表面实施铂(元素符号:Pt)镀覆。步骤a1及步骤a2是制造除湿膜1的阳极27的工序b1,由此形成的一体化的部件是除湿膜1的阳极27。在实施方式1中使用钛焊料作为导电性的焊料14,但在其他实施方式中,只要是具有导电性的接合性良好的焊料,且包含与形成阳极侧供电体5及多孔形成部6的金属同一种类的金属即可,并不限定于钛焊料。另外,在实施方式1中实施铂镀覆作为贵金属镀覆,但在其他实施方式中形成耐腐蚀性较高的镀覆膜即可,并不限定于铂镀覆。
接着,转移至步骤a3的阴极侧催化剂层涂敷工序,与阴极侧电极3的一侧相邻地涂敷阴极侧催化剂层4的前体。由于步骤a3的工序是独立于步骤a1及步骤a2的工序,所以不论与步骤a1及步骤a2的顺序如何均可。在阴极侧催化剂层涂敷工序中,利用喷射型涂敷装置在碳纸的一方的表面上涂敷成为阴极侧催化剂层4的前体的固液混合体。阴极侧催化剂层4的前体是混合有担载铂颗粒的碳粉末的固液混合体。
接着,转移至步骤a4的层叠工序,使阴极侧催化剂层4的前体与电解质膜7相邻,将阳极27、电解质膜7、阴极侧催化剂层4及阴极侧电极3按该顺序层叠。在阳极27中,多孔形成部6与电解质膜7相邻地配置。接着,转移至步骤a5的冲压工序,加压冲压阳极侧板状环10、导电性的焊料14、多孔形成部6、电解质膜7、阴极侧催化剂层4的前体及阴极侧电极3。由于阳极侧板状环10是阳极侧供电体5中的与多孔形成部6相邻并一体化的部分,所以在加压冲压多孔形成部6时,也包含阳极侧板状环10在内地进行加压冲压。在冲压工序的加压冲压中,使用热冲压机,在190℃、50kgf/cm2的温度及压力下,将这些材料保持5分钟。由此,阳极侧板状环10、导电性的焊料14、多孔形成部6、电解质膜7、阴极侧催化剂层4及阴极侧电极3的厚度成为400μm~500μm并一体化。
在步骤a5的冲压工序之后,在步骤a6的阳极侧催化剂层形成工序中,形成阳极侧催化剂层8。如上所述,使用将铂颗粒和上述Nafion(注册商标)分散到水中而成的固液混合体作为前体来形成阳极侧催化剂层8。在阳极侧催化剂层形成工序中,从多孔形成部6中的与电解质膜7相邻的一侧的相反侧在多孔形成部6上涂敷阳极侧催化剂层8的前体。由于多孔形成部6中的连接区域C1与阳极侧供电体5连接,所以阳极侧催化剂层8涂敷在多孔形成部6中的除去连接区域C1的区域。由于在多孔形成部6形成有在厚度方向上贯通的多个贯通孔60,所以在多孔形成部6中的除去连接区域C1的区域中,阳极侧催化剂层8的前体的一部分在多孔形成部6的多个孔内空间13中与电解质膜7的一部分接触。具体而言,用40kw的输出对作为阳极侧催化剂层8的前体的固液混合体进行10分钟的超声波分散,使用喷射型涂敷装置,以20μm~40μm的厚度涂敷。之后,通过使其干燥,从而使固液混合体中的水分挥发。之后,本处理结束。
图11是示出本发明的实施方式1中的除湿元件的制造方法的流程图。图11所示的多个步骤中的用双点划线b2示出的工序与上述除湿膜的制造方法相同。除湿元件的制造方法构成为包括除湿膜的制造方法、收纳工序、插入工序及壳体接合工序。在收纳工序中,将多孔形成部6、电解质膜7、阴极侧催化剂层4及阴极侧电极3收纳在筒状的壳体18中。在插入工序中,将凸缘构件22的筒状部23的至少一部分插入到在收纳工序中处理后的壳体18中,所述凸缘构件22在形成为筒状的筒状部23的端部形成凸缘24。在壳体接合工序中,将在插入工序中处理后的壳体18及凸缘构件22接合。
接着,具体地说明本处理。在本处理开始前的阶段中,壳体18形成为上述壳体18的形状。在本处理开始后,在除湿膜的制造方法的说明中,如上所述,结束从步骤a1的一体形成工序到步骤a5的冲压工序为止的工序,接着,转移至步骤c6的收纳工序。在步骤c6的收纳工序中,将在步骤a5的冲压工序中处理后的材料,即多孔形成部6、阳极侧供电体5的阳极侧板状环10、电解质膜7、阴极侧催化剂层4及阴极侧电极3这些材料与阴极侧供电体9层叠,并收纳在壳体18的内部。此时,包含阴极侧供电体9在内地收纳的全部材料以在除湿元件2的说明中说明的位置关系配置。
接着,转移至步骤c7的嵌合工序,从轴线方向内方Z1使嵌合构件21与壳体18嵌合。此时,阳极侧板状部11及阴极侧板状部16插通并配置在形成于嵌合构件21与壳体18之间的间隙中。假如在其他实施方式中嵌合构件与筒状的构件一体地形成而形成壳体的情况下,将阳极侧板状部11及阴极侧板状部16插通到形成在该壳体的轴线方向内方Z1的端部的多个孔中。在该情况下,不需要步骤c7的嵌合工序。
接着,转移至步骤c8的插入工序,在阴极侧板状环15的轴线方向外方Z2配置密封件25及凸缘构件22,用阴极侧板状环15和凸缘构件22的筒状部23推压并夹持密封件25。在该状态下,凸缘构件22的凸缘24与壳体18的轴线方向外方Z2的端面接触。接着,转移至步骤c9的壳体接合工序,将壳体18与凸缘构件22的凸缘24接合。在实施方式1中,在壳体接合工序中,通过超声波接合将壳体18与凸缘构件22接合。在超声波接合中,将输出设为40kHz,将加压力设为5kgf/cm2并保持0.2秒。
接着,转移至步骤a6的阳极侧催化剂层形成工序,与多孔形成部6的表面相邻地形成阳极侧催化剂层8。步骤a6的阳极侧催化剂层形成工序如在除湿膜的制造方法的说明中说明的那样。之后,本处理结束。
根据本发明的实施方式1的除湿膜的制造方法,由于阳极侧供电体5和形成有多个贯通孔60的多孔形成部6在一体形成工序中一体化地形成,所以能够在多孔形成部6与阳极侧供电体5的连接部分形成导通路径。由此,即使通过阳极侧催化剂层8中的水的电解而产生氧,也能够防止氧到达阳极侧供电体5,能够防止阳极侧供电体5与氧的接触。因此,能够防止阳极侧供电体5中的与多孔形成部6连接的表面部被氧化,能够抑制随时间的变化而阳极侧供电体5的电阻上升。由此,与现有技术相比,能够使除湿膜1长寿命化,能够降低除湿元件2的更换频率。因此,在除湿元件2安装于其他设备的框体来使用等情况下,能够降低由于除湿膜1的劣化而进行的设备维护作业的频率,能够使维护作业的间隔长期化。由此,即使在维护作业较烦杂或困难的其他设备中设置除湿元件2,也能够防止除湿元件2降低其他设备的长期的可靠度。另外,由于将阳极侧供电体5与多孔形成部6的连接区域C1连接的导电性的焊料14包含与形成阳极侧供电体5及多孔形成部6的金属同一种类的金属,所以能够制造即使在阳极27的附近存在大量的水分也能够防止异种金属接触腐蚀的加剧的除湿膜1。
另外,根据本发明的实施方式1的除湿膜的制造方法,利用同一金属形成阳极侧供电体5、多孔形成部6及导电性的焊料14,具体而言为钛材料。由于钛材料的耐腐蚀性较强,所以能够制造即使在严苛的环境中阳极27也难以腐蚀的较结实的除湿膜1。由此,能够使除湿膜1及除湿元件2长寿命化。
另外,根据本发明的实施方式1的除湿元件的制造方法,由于多孔形成部6、电解质膜7、阴极侧催化剂层4及阴极侧电极3在收纳工序中收纳于形成为筒状的壳体18中,所以能够通过将筒状的壳体18插入到其他设备的框体等的孔中,从而设置除湿元件2。因此,能够防止除湿元件2较大地占有其他设备的内部空间,且能够简便地安装除湿元件2。由于只要形成有孔,则除湿元件2能够设置并安装于任意的设备,所以能够将除湿元件2应用于各种设备。因此,能够实现通用性较高的除湿元件2。而且,在成为设置的对象的框体上在规定孔的内周面部能够形成螺纹的情况下,由于在将除湿元件2插入到孔中时能够通过螺纹配合进行安装,所以能够将除湿元件2牢固地安装于框体。
实施方式2.
接着,以下基于附图说明本发明的实施方式2中的除湿膜1、除湿元件2、除湿膜的制造方法及除湿元件的制造方法。该实施方式2与在先说明的实施方式1类似,以下,以实施方式2相对于实施方式1的不同点为中心进行说明。图12是从轴线方向内方Z1观察本发明的实施方式2中的除湿元件2得到的俯视图。图13是从轴线方向外方Z2观察本发明的实施方式2中的除湿元件2得到的仰视图。图14是在图12所示的剖切线D-D处将本发明的实施方式2中的除湿元件2剖开并观察得到的剖视图。
实施方式2中的除湿膜1在轴线方向Z上观察时形成为大致矩形。除湿元件2构成为包括除湿膜1和外层薄膜228,外层薄膜228覆盖阴极侧电极203、阴极侧催化剂层204、多孔形成部206及电解质膜207的外缘部。阳极侧供电体205构成为包括阳极侧环状部231和阳极侧引出部232。阳极侧环状部231及阳极侧引出部232是使厚度方向与轴线方向Z一致地配置的板状构件,将阳极侧环状部231和阳极侧引出部232一并形成为一个构件。阳极侧环状部231形成为在轴线方向Z上观察时呈矩形的环状的部分。在阳极侧环状部231的径向内方的中央部,在厚度方向上切除构件而形成中央的空间区域233,在该中央的空间区域233中,阳极侧催化剂层208配置于多孔形成部206。
图15是本发明的实施方式2中的阳极侧供电体205及多孔形成部206的分解立体图。图16是本发明的实施方式2中的阳极侧供电体205及多孔形成部206的立体图。图17是在图16所示的剖切线E-E处将本发明的实施方式2中的阳极侧供电体205及多孔形成部206剖开并观察得到的剖视图。在阳极侧供电体205及多孔形成部206利用导电性的焊料214接合的状态下,形成阳极227。阳极侧供电体205利用厚度为0.5mm的钛制的板状构件形成,阳极侧环状部231在厚度方向上观察时形成为一条边的长度为90mm的正方形。阳极侧环状部231的径向内方的内周面形成一条边的长度为80mm的正方形,并规定中央的空间区域233。
阳极侧引出部232从阳极侧环状部231的外周部中的呈直线状的一条边的中途位置向径向外方突出并细长地形成。另外,阳极侧引出部232避开边的中央的位置并与阳极侧环状部231连续,由此,在使阳极侧供电体205与形成为同样的形状的阴极侧供电体209重叠时,能够使阳极侧引出部232的位置与阴极侧引出部234的位置相互错开地配置。在阳极侧引出部232连接有形成电力供给路径的一部分的引线。
多孔形成部206在轴线方向Z上观察时形成为矩形。多孔形成部206是厚度为100μm的钛制的网格件,形成一条边的长度为90mm的正方形。阳极侧环状部231和多孔形成部206配置于在轴线方向Z上观察时双方的外周部相互重叠的位置,阳极侧环状部231中的面向多孔形成部206的表面部与多孔形成部206中的面向阳极侧环状部231的连接区域C1用导电性的焊料214相互接合。
电解质膜207及阴极侧电极203形成为在厚度方向上观察时与多孔形成部206相同的形状及大小,多孔形成部206、电解质膜207及阴极侧电极203配置于在轴线方向Z上观察时外周部相互重叠的位置。在阴极侧电极203与电解质膜207之间配置有阴极侧催化剂层204。
阴极侧供电体9构成为包括阴极侧环状部235和阴极侧引出部234,阴极侧供电体9利用不锈钢(SUS304)的板状构件形成,并形成为与阳极侧供电体205同样的形状及大小。阴极侧环状部235与阴极侧电极203能够导通地接触而配置,在轴线方向Z上观察时,阳极侧环状部231、多孔形成部206、电解质膜207、阴极侧电极203及阴极侧环状部235配置于外缘部相互重叠的位置。阳极侧环状部231中的与阳极侧引出部232连续的一条边、和阴极侧环状部235中的与阴极侧引出部234连续的一条边配置于在轴线方向Z上观察时相互重叠的位置,但阳极侧引出部232与阴极侧引出部234在轴线方向Z上观察时相互错开地配置。由此,能够避免阳极侧引出部232与阴极侧引出部234相互接触。
将除湿膜1中的除去阳极侧引出部232及阴极侧引出部234的、层叠的部分,即阳极侧环状部231、导电性的焊料214、多孔形成部206、电解质膜207、阴极侧催化剂层204、阴极侧电极203及阴极侧环状部235称为“层叠体236”。外层薄膜228覆盖层叠体236的外缘部,阳极侧引出部232及阴极侧引出部234的至少一部分向外层薄膜228的径向外方突出地配置。在外层薄膜228的径向内方的中央形成有开口空间,由此,阳极侧催化剂层208在轴线方向内方Z1露出,阴极侧电极203在轴线方向外方Z2露出。外层薄膜228的开口空间形成为矩形,该矩形是一条边的长度为82mm的正方形。在轴线方向Z上观察外层薄膜228时的外缘形成为矩形,外层薄膜228的外缘的4条边设定为与一条边的长度为108mm的正方形内切的大小。在沿轴线方向Z观察外层薄膜228时的四个角落处,外层薄膜228的径向外方的外缘部在层叠体236的径向外方形成为圆弧状,并覆盖在轴线方向Z上观察时的层叠体236的外缘部。将在后面说明制造方法的详细情况。
在轴线方向Z上观察时的阳极侧环状部231的外缘部由外层薄膜228覆盖,但规定中央的空间区域233的部分从外层薄膜228露出,并向比除湿膜1靠轴线方向内方Z1的空间露出。在轴线方向Z上观察时的阴极侧环状部235的外缘部由外层薄膜228覆盖,但规定中央的空间区域233的部分从外层薄膜228露出,并向比除湿膜1靠轴线方向外方Z2的空间露出。
在设置除湿元件2的其他设备的框体上形成有孔,除湿元件2相对于形成在设备的框体上的孔从框体的内方粘接并安装于规定框体的孔的部分。外层薄膜228能够一体地保持层叠体236,并且将除湿元件2安装于其他设备的框体。由此,外层薄膜228固定除湿元件2相对于形成在设备上的孔的位置。另外,外层薄膜228防止空气及水分从设备的框体的外部经由孔侵入。
根据本发明的实施方式2,由于外层薄膜228能够一体地保持层叠体236,并将除湿元件2安装于其他设备的框体,所以在形成其他设备的框体的构件较薄的情况下,也能够进行除湿元件2的安装。另外,由于层叠体236、阳极侧催化剂层208、阳极侧引出部232及阴极侧引出部234形成为在径向上扩展的薄形形状,所以在设置于其他设备的框体内的情况下,也能够减小其他设备的框体内的除湿元件2的占有空间。由此,能够抑制除湿元件2相对于其他设备的框体内的其他部件成为障碍物。因此,能够实现通用性较高的除湿元件2。
另外,根据本发明的实施方式2,在轴线方向Z上观察时的阳极侧环状部231及阴极侧环状部235的外缘部分别由外层薄膜228覆盖,但规定各自的中央的空间区域233的部分从外层薄膜228露出,并分别向除湿膜1的轴线方向内方Z1的空间及轴线方向外方Z2的空间露出。因此,能够防止外层薄膜228超过规定各自的中央的空间区域233的部分地配置于径向内方。因此,与外层薄膜228配置于比阳极侧环状部231及阴极侧环状部235靠径向内方的位置的情况相比,轴线方向内方Z1的空气能够与阳极侧催化剂层208的较广的范围接触,轴线方向外方Z2的空气能够与阴极侧催化剂层204的较广的范围接触。由此,能够提高由除湿元件2进行的除湿的效率。
另外,根据本发明的实施方式2,由于阳极侧环状部231中的与阳极侧引出部232连续的一条边、和阴极侧环状部235中的与阴极侧引出部234连续的一条边配置于在轴线方向Z上观察时相互重叠的位置,且阳极侧引出部232与阴极侧引出部234在轴线方向Z上观察时相互错开地配置,所以能够避免阳极侧引出部232与阴极侧引出部234相互接触,且能够将阳极侧引出部232和阴极侧引出部234配置在相互接近的位置。因此,在将引线安装于阳极侧引出部232及阴极侧引出部234时,能够尽可能地减小引线占有的空间,所述引线形成相对于除湿元件2的电力供给路径的一部分。
当将实施方式2中的除湿膜的制造方法与实施方式1中的除湿膜的制造方法进行比较时,虽然处理的材料的形状及大小不同,但在实施方式1及实施方式2中,图10所示的各工序类似。在实施方式1中对阳极侧板状环10实施的工序在实施方式2中对阳极侧环状部231实施。
图18是示出本发明的实施方式2中的除湿元件的制造方法的流程图。实施方式2中的除湿元件的制造方法构成为包括除湿膜的制造方法、薄膜配置工序及加压保持工序。在薄膜配置工序中,用外层薄膜228的前体覆盖阴极侧电极203、阴极侧催化剂层204、多孔形成部206及电解质膜207的外缘部。在加压保持工序中,加压保持在薄膜配置工序中处理后的阴极侧电极203、阴极侧催化剂层204、多孔形成部206、电解质膜207及外层薄膜228的前体。
在实施方式2的薄膜配置工序中,也将阳极侧环状部231及阴极侧环状部235的外缘部包含在内地用外层薄膜228的前体覆盖,在加压保持工序中,也将阳极侧环状部231及阴极侧环状部235包含在内地进行加压保持。阳极侧环状部231是阳极侧供电体205中的与多孔形成部206相邻并一体化的部分,阴极侧环状部235是阴极侧供电体209中的与阴极侧电极203相邻并接触的部分。
接着,具体地说明本处理。图18所示的多个步骤中的用双点划线b3示出的工序是除湿膜的制造方法。在本处理开始前的阶段中,阳极侧供电体205、多孔形成部206、电解质膜207、阴极侧电极203及阴极侧供电体209形成为上述形状。在本处理开始后,结束从步骤a1的一体形成工序到步骤a5的冲压工序为止的工序,接着,转移至步骤d6的粘接准备工序。从步骤a1的一体形成工序到步骤a5的冲压工序为止的工序与上述除湿膜的制造方法中的从步骤a1的一体形成工序到步骤a5的冲压工序为止的工序类似。在实施方式1中对阳极侧板状环10实施的工序在实施方式2中对阳极侧环状部231实施。
在步骤a5的冲压工序中,加压冲压阳极侧环状部231、导电性的焊料214、多孔形成部206、电解质膜207、阴极侧催化剂层204的前体及阴极侧电极203。由于阳极侧环状部231是阳极侧供电体205中的与多孔形成部206相邻并一体化的部分,所以在加压冲压多孔形成部206时,也将阳极侧环状部231包含在内地进行加压冲压。由此,阳极侧环状部231、导电性的焊料214、多孔形成部206、电解质膜207、阴极侧催化剂层204及阴极侧电极203一体化。
接着,转移至步骤d6的粘接准备工序,进行如下准备:将在步骤a5的冲压工序中处理后的材料,即多孔形成部206、阳极侧供电体205中的与多孔形成部206一体化的阳极侧环状部231、电解质膜207、阴极侧催化剂层204及阴极侧电极203这些材料与阴极侧环状部235层叠,并在它们的外缘部粘接外层薄膜228。在该步骤中层叠的部件即为上述层叠体236。层叠体236包含的各构件配置成在除湿膜1及除湿元件2的说明中说明的位置关系。在步骤d6中,在层叠体236中的预定粘接外层薄膜228的区域中,涂敷作为环氧树脂的前体的溶液。
预定粘接的区域是指层叠体236的表面中的面向径向外方的外周面、面向轴线方向内方Z1的阳极侧环状部231的径向外方的外缘部表面、以及面向轴线方向外方Z2的阴极侧环状部235的径向外方的外缘部表面。作为环氧树脂的前体的溶液,使用东亚合成公司制的环氧树脂Aron Mighty(注册商标)BX-60,将其涂敷成20μm的厚度。当使其成为预浸料(半固化)状态时,赋予粘接性。
接着,转移至步骤d7的薄膜配置工序,配置外层薄膜228的前体。作为外层薄膜228的前体,使用在厚度方向上观察时的外形呈一条边的长度为108mm的正方形的聚对苯二甲酸乙二醇酯的薄膜。外层薄膜228的前体的厚度为100μm,在厚度方向上观察它时的中央区域中,形成一条边的长度为82mm的正方形的开口空间。使开口空间的轴线相对于层叠体236的轴线一致地在预定的位置,从轴线方向内方Z1侧配置一块该外层薄膜228的前体,从轴线方向外方Z2侧配置一块该外层薄膜228的前体。两块外层薄膜228配置于相互在轴线方向Z上重叠的位置。
接着,转移至步骤d8的加压保持工序,在180℃的温度、50kgf/cm2的压力下保持15分钟。由此,外层薄膜228的前体与层叠体236的外缘部粘接,在比层叠体236靠径向外方的位置,在轴线方向Z上排列的两块外层薄膜228的前体相互粘接,从而形成外层薄膜228。
接着,转移至步骤a6的阳极侧催化剂层形成工序,从多孔形成部206的轴线方向内方Z1相对于多孔形成部206配置阳极侧催化剂层208。步骤a6的阳极侧催化剂层形成工序与在图10中说明的步骤a6相同。之后,本处理结束。
根据本发明的实施方式2的除湿元件的制造方法,在除湿膜的制造方法的基础之上包括薄膜配置工序,在薄膜配置工序中,由于配置覆盖层叠体236的外缘部的外层薄膜228,所以能够实现薄形形状的除湿元件2。因此,能够防止在将除湿元件2设置于其他设备的情况下除湿元件2较大地占有其他设备的内部空间,能够实现通用性较高的除湿元件2。
另外,根据本发明的实施方式2的除湿元件的制造方法,由于在将除湿元件2设置于其他设备的框体时,能够通过从框体的内侧贴附除湿元件2,从而设置除湿元件2,所以在通过相对于框体的插入或螺纹配合来安装除湿元件2时,即使在形成设备的框体的构件的厚度较薄的情况下,也能够安装除湿元件2。因此,能够实现通用性较高的除湿元件2。
实施方式3.
接着,以下基于附图说明本发明的实施方式3中的除湿膜1、除湿元件2、除湿膜的制造方法及除湿元件的制造方法。该实施方式3与在先说明的实施方式1类似,以下,以实施方式3相对于实施方式1的不同点为中心进行说明。图19是从轴线方向内方Z1观察本发明的实施方式3中的阳极侧供电体305及多孔形成部306得到的俯视图。图20是本发明的实施方式3中的阳极侧供电体305及多孔形成部306的立体图。图21是在本发明的实施方式3中成为阳极侧供电体305及多孔形成部306的材料的供电体材料337的立体图。
在实施方式3中,阳极侧供电体305和多孔形成部306形成为一个构件,并形成阳极327。阳极侧供电体305构成为包括阳极侧板状部311和阳极侧板状环310,在阳极侧板状环310的径向内方,利用与阳极侧板状环310连续的同一构件形成多孔形成部306。多孔形成部306是规定孔内空间313的部分。在实施方式1中,多孔形成部6的贯通孔60形成于多孔形成部6的整体,也形成在连接区域C1中。与此相对,在实施方式3中,与阳极侧供电体305连接的是多孔形成部306的外周部,在多孔形成部306的外周部不形成面向阳极侧供电体305的贯通孔。
供电体材料337是板状的材料,构成为包括圆形部分、和与该部分垂直地从其外缘的一部分延伸而形成的细长板状的部分,它们形成为一个构件。圆形部分中的径向外方的外缘部、从该外缘部的一部分在厚度方向上细长地延伸而形成的板状的部分是阳极侧供电体305,形成向多孔形成部306的电力供给路径的一部分。圆形部分是直径为8.4mm且厚度为0.5mm的钛制板,通过利用激光加工对钛制的金属板的圆形部分进行穿孔处理,从而形成在厚度方向上贯通的孔内空间13。规定孔内空间13的部分是多孔形成部306。在实施方式1中,多孔形成部6相对于阳极侧供电体5的阳极侧板状环10配置在轴线方向外方Z2,在实施方式3中,多孔形成部306相对于圆形板状的阳极侧板状环310位于径向内方。
多孔形成部306形成为通过利用穿孔处理切除供电体材料337的圆形部分而残留的部分。在穿孔处理中,对于供电体材料337的圆形部分,假想与圆形部分的外周圆相关的一个直径、以30度的角度与该直径交叉的直径、以60度的角度交叉的直径及以90度的角度交叉的直径,残留沿着上述多个直径的细长的部分并对圆形部分进行穿孔。另外,在穿孔处理中,对于供电体材料337的圆形部分,假想比外周圆小且使中心与外周圆相同地配置的多边形,残留沿着该多边形的细长的部分并对圆形部分进行穿孔。由此,在比假想的多边形靠径向内方的位置形成有形成12个三角形的孔内空间13,在比假想的多边形靠径向外方的位置形成有形成12个梯形的孔内空间13。
图22是说明本发明的实施方式3中的开口率及供电距离的图。将阳极侧供电体305的圆形板状的阳极侧板状环310及多孔形成部306正投影到与轴线方向Z垂直的面内时,将孔内空间313占据的面积相对于阳极侧供电体305的外缘形成的圆的面积的比率称为“开口率”。在实施方式3中,开口率设定为65%。将在轴线方向Z上观察多孔形成部306时的、与孔内空间313内切的最大的内切圆338的半径称为该孔内空间313中的“供电距离”。在实施方式3中,供电距离最大设定为0.7mm。供电距离越小,在所述式(1)的反应中产生的电子越容易到达阳极侧供电体305。开口率越大,在阳极侧催化剂层308中在所述式(1)的反应中产生的氢离子越容易经由电解质膜307在轴线方向Z上移动。
根据本发明的实施方式3,由于阳极侧供电体305和多孔形成部306形成为一个构件,所以即使通过阳极侧催化剂层308中的水的电解而产生氧,也能够防止氧到达阳极侧供电体305,能够防止阳极侧供电体305与氧的接触。因此,能够防止阳极侧供电体305中的与多孔形成部306连接的表面部被氧化,能够抑制随时间的变化而阳极侧供电体305的电阻上升。由此,与现有技术相比,能够使除湿膜1长寿命化,能够降低除湿元件2的更换频率。因此,在除湿元件2安装于其他设备的框体来使用等情况下,能够降低由于除湿膜1的劣化而进行的设备维护作业的频率,能够使维护作业的间隔长期化。由此,即使在维护作业较烦杂或困难的其他设备中设置除湿元件2,也能够防止除湿元件2降低其他设备的长期的可靠度。
另外,根据本发明的实施方式3,在多孔形成部306及阳极侧供电体305的圆形板状的部分,将开口率设定为65%,将供电距离的平均值设定为0.7mm。由此,能够实现如下除湿膜1:在水的电解反应中产生的电子容易到达阳极侧供电体305,且在水的电解反应中产生的氢离子容易在电解质膜307中在轴线方向Z上移动。因此,能够实现发挥高效的除湿效果的除湿元件2。
图23是示出本发明的实施方式3中的除湿元件的制造方法的流程图。在本处理开始后,转移至步骤a10的一体形成工序,阳极侧供电体305和多孔形成部306形成为一体化的部分。通过对厚度为0.5mm的钛制的板状构件进行激光加工,从而进行穿孔处理,并加工成上述形状及大小。接着,转移至步骤a2的贵金属镀覆工序,实施铂镀覆。该工序与图11所示的实施方式1中的步骤a2相同。由此,在阳极侧供电体305及多孔形成部306的表面上形成具有耐腐蚀性的贵金属膜。在实施方式3中实施铂镀覆,但在本发明中并不限定于铂镀覆。在本发明的其他实施方式中,使用耐腐蚀性优异的镀覆材料即可。
在实施方式1中的阳极侧板状环10和实施方式3中的圆形板状的阳极侧板状环310中,与多孔形成部6(多孔形成部306)的位置关系不同,但在除湿元件的制造方法中,步骤a3至步骤a5、步骤c6至步骤c9及步骤a6与实施方式1相同。在结束阳极侧催化剂层形成工序后,本处理结束。图23所示的多个步骤中的用双点划线b4示出的工序是除湿膜的制造方法。
根据本发明的实施方式3的除湿膜的制造方法及除湿元件的制造方法,在一体形成工序中,将阳极侧供电体305及多孔形成部306形成为一个构件。因此,即使通过阳极侧催化剂层308中的水的电解而产生氧,也能够防止氧到达阳极侧供电体305,能够防止阳极侧供电体305与氧的接触。因此,与现有技术相比,能够使除湿元件2长寿命化。另外,与分体地形成阳极侧供电体305和多孔形成部306并将它们相互接合的情况相比,能够简化一体形成工序的作业。因此,能够容易地制造可靠度较高的除湿元件2。
实施方式4.
实施方式4与在先说明的实施方式3类似,以下,以实施方式4相对于实施方式3的不同点为中心进行说明。图24是本发明的实施方式4中的阳极侧供电体405及多孔形成部406的俯视图。阳极427构成为包括阳极侧供电体和多孔形成部406。在实施方式4中,在阳极侧供电体405的圆形板状的部分上形成有在厚度方向上贯通的多个孔内空间413,在厚度方向上观察时,各个孔内空间413形成为圆形。规定孔内空间413的部分是多孔形成部406。关于孔内空间413形成的圆的大小,全部孔内空间413都形成为相同,相邻的孔内空间413相互接近地形成。因此,将相邻的孔内空间413隔开的部分形成为细长的形状。
由此,可以实现能够增大开口率且在水的电解中产生的氢离子能够在轴线方向Z上高效地移动的除湿膜1。另外,由于阳极侧供电体405和多孔形成部406形成为一个构件,所以即使通过阳极侧催化剂层408中的水的电解而产生氧,也能够防止氧到达阳极侧供电体405,能够防止阳极侧供电体405与氧的接触。因此,能够防止阳极侧供电体405中的与多孔形成部406连接的表面部被氧化,与现有技术相比,能够使除湿膜1及除湿元件2长寿命化。
实施方式5.
接着,以下基于附图说明本发明的实施方式5中的除湿膜1、除湿元件2、除湿膜的制造方法及除湿元件的制造方法。该实施方式5与在先说明的实施方式2类似,以下,以实施方式5相对于实施方式2的不同点为中心进行说明。图25是本发明的实施方式5中的阳极侧供电体505及多孔形成部506的立体图。图26是成为本发明的实施方式5中的阳极侧供电体505及多孔形成部506的材料的供电体材料537的立体图。
在实施方式5中,阳极侧供电体505和多孔形成部506形成为一个构件,并形成阳极527。阳极侧供电体505构成为包括阳极侧引出部532和阳极侧环状部531,在阳极侧环状部531的径向内方,利用与阳极侧环状部531连续的同一构件形成多孔形成部506。多孔形成部506是规定孔内空间513的部分。
供电体材料537构成为包括矩形板状的部分、和从该部分的外缘的一部分向径向外方突出地形成的细长板状的阳极侧引出部532,它们形成为一个构件。矩形板状的部分的外缘部呈矩形,阳极侧引出部532从矩形板状的部分的一条边的中途突出。将垂直于矩形板状的部分的外缘部中的与阳极侧引出部532连续的一条边且与矩形板状的部分的厚度方向垂直的方向设为“第一方向X”,将垂直于矩形板状的部分的外缘部中的第一方向X且与矩形板状的部分的厚度方向垂直的方向设为“第二方向Y”。
矩形板状的部分中的径向外方的外缘部、和从该外缘部的一部分向径向外方突出地形成的细长的板状部分是阳极侧供电体505,形成向多孔形成部506的电力供给路径的一部分。矩形板状的部分是呈一条边的长度为90mm的正方形且厚度为0.5mm的钛制板,通过利用激光加工对钛制的金属板的圆形部分进行穿孔处理,从而形成在厚度方向上贯通的孔内空间513。规定孔内空间513的部分是多孔形成部506。在实施方式2中,多孔形成部206相对于阳极侧环状部231配置在轴线方向外方Z2,但在实施方式5中,多孔形成部506相对于阳极侧供电体505的矩形板状的部分位于径向内方。
多孔形成部506形成为通过利用穿孔处理切除供电体材料537的矩形部分而残留的部分。在穿孔处理中,通过对供电体材料537的矩形部分切除与第一方向X平行的多个细长的区域,从而形成孔内空间513。切除的多个细长的区域在第一方向X上较长,第一方向X的长度比供电体材料537的矩形部分的一条边稍短,并在第二方向Y上排列。通过该切除而残留的多孔形成部506形成为包括在第一方向X上延伸地形成并在第二方向Y上排列的多个细长的部分。
图27是本发明的实施方式5中的阳极侧供电体505及多孔形成部506的俯视图。具体而言,在实施方式5中,如图27所示,形成在第二方向Y上排列的多个孔内空间513。如上所述,供电距离越短,开口率越高,越优选。在实施方式5中,供电距离设定为1mm,开口率设定为62%。由此,可以实现能够进行高效的水的电解并能够提高氢离子的移动效率且高效率的除湿膜1及除湿元件2。
由于多孔形成部506包括在第一方向X上延伸的多个细长的部分,且利用这些部分规定的孔内空间513也在第一方向X上细长地形成,所以与将孔内空间513形成为其他形状的情况相比,能够减少孔内空间513的数量,换句话说减少利用激光加工进行的穿孔处理的次数,且较短地设定供电距离且较高地设定开口率。因此,能够实现除湿效率较高的除湿膜1及除湿元件2。
在实施方式5的除湿膜的制造方法及除湿元件的制造方法中,在一体形成工序中,阳极侧供电体505和多孔形成部506形成为一体化的部分。通过对厚度为0.5mm的钛制的板状构件进行激光加工,从而进行穿孔处理,并加工成上述形状及大小。从接着的贵金属镀覆工序到阳极侧催化剂层形成工序为止的工序与实施方式2相同,但在实施方式2中对阳极侧环状部531实施的处理在实施方式5中对阳极侧供电体505的矩形板状的部分实施。
根据本发明的实施方式5的除湿膜的制造方法及除湿元件的制造方法,在一体形成工序中,将阳极侧供电体505及多孔形成部506形成为一个构件。因此,即使通过阳极侧催化剂层508中的水的电解而产生氧,也能够防止氧到达阳极侧供电体505,能够防止阳极侧供电体505与氧的接触。因此,与现有技术相比,能够使除湿元件2长寿命化。另外,与分体地形成阳极侧供电体505和多孔形成部506并将它们相互接合的情况相比,能够简化一体形成工序的作业。因此,能够容易地制造可靠度较高的除湿元件2。
实施方式6.
实施方式6与在先说明的实施方式5类似,以下,以实施方式6相对于实施方式5的不同点为中心进行说明。图28是本发明的实施方式6中的阳极侧供电体605及多孔形成部606的俯视图。阳极627构成为包括阳极侧供电体605及多孔形成部606。与实施方式5同样地,将垂直于矩形板状的部分的外缘部中的与阳极侧引出部632连续的一条边且与矩形板状的部分的厚度方向垂直的方向设为“第一方向X”,将垂直于矩形板状的部分的外缘部中的第一方向X且与矩形板状的部分的厚度方向垂直的方向设为“第二方向Y”。
多孔形成部606形成为通过利用穿孔处理切除矩形部分而残留的部分。在穿孔处理中,通过对供电体材料637的矩形部分切除多个在厚度方向上观察时为圆形的区域,从而形成多个圆形的孔内空间613。多个圆的直径设定为相同。孔内空间613在第一方向X上接近地形成三个以上并形成列,在第一方向X上相邻的孔内空间613中,孔内空间613的圆的中心设定为一定的距离。将该一定的距离称为“中心间距离”。
孔内空间613在第一方向X上排列并形成列,孔内空间613形成的多个该列在第二方向Y上排列地形成。在第二方向Y上相邻的孔内空间613在与厚度方向垂直且相对于第一方向X以60度的角度交叉的两个方向上相互最接近。在与该第一方向X成60度的角度的两个方向上,相邻的孔内空间613的圆的中心设定为一定的间隔,该距离设定为与上述中心间距离相同。接近并相邻的孔内空间613的中心间距离设定为比孔内空间613的圆的直径稍长。由此,形成为切除圆形的区域而残留的部分的多孔形成部606成为在厚度方向上观察时与蜂窝构造相似的构造。由此形成的多孔形成部606在除湿膜1及除湿元件2中使厚度方向与轴线方向Z一致地配置。
将孔内空间613的圆的直径设定得越小,且将孔内空间613的数量设定得越多,则能够将供电距离设定得越小,且将开口率设定得越大。由此,能够提高水的电解的效率和氢离子的移动效率双方的效率。因此,能够实现高效率的除湿膜1及除湿元件2。
实施方式7.
接着,以下基于附图说明本发明的实施方式7中的除湿膜1、除湿元件2、除湿膜的制造方法及除湿元件的制造方法。该实施方式7与在先说明的实施方式1类似,以下,以实施方式7相对于实施方式1的不同点为中心进行说明。图29是在与轴线方向Z平行的剖切面处剖开本发明的实施方式7中的阳极727并观察得到的剖视图。图30是示出本发明的实施方式7中的除湿元件的制造方法的流程图。
在实施方式7中,阳极727构成为包括阳极侧供电体705、多孔形成部706及镀覆膜741。阳极侧供电体705构成为包括形成为圆形环状的阳极侧板状环710及从阳极侧板状环710的外缘部的一部分向轴线方向内方Z1细长地延伸而形成的阳极侧板状部711。阳极侧板状环710和阳极侧板状部711形成为一个构件,在阳极侧板状部711的轴线方向内方Z1的端部附近,形成有在径向上贯通的阳极侧贯通孔712。阳极侧板状环710及多孔形成部706利用镀覆膜741相互接合而一体化。镀覆膜741的厚度设定为数十μm,由此能够使两者一体化。通过将镀覆膜741设为镍(元素符号:Ni),从而即使使厚度比贵金属镀覆厚,也能够实现廉价的处理。另外,镀覆设为无电解镀覆。假如要进行使用直流电的电镀,由于阳极侧供电体705与多孔形成部706之间的电流密度比周围低,所以不能高效地成膜。通过设为无电解镀覆,从而在阳极侧供电体705及多孔形成部706之间也能够形成足够的厚度的镀覆膜741,能够使两者一体化。
如图30所示,在实施方式7的除湿膜1及除湿元件的制造方法中,在本处理开始后,转移至步骤a20的一体形成工序,并进行镀覆处理。接着,转移至步骤a2的贵金属镀覆工序,对在一体形成工序中一体化而成的阳极侧供电体705、镀覆膜741及多孔形成部706的表面进一步实施镀覆处理,并实施铂镀覆。步骤a3至步骤a5、步骤c6至步骤c9及步骤a6与实施方式1相同,但在实施方式1中对导电性的焊料14实施的处理在实施方式7中对镀覆膜741实施。之后,本处理结束。图30所示的多个步骤中的用双点划线b5示出的工序是除湿膜的制造方法。
在实施方式7的一体形成工序中,为了接合而实施镍镀覆,在贵金属镀覆工序中实施铂镀覆,但在本发明中,在一体形成工序及贵金属镀覆工序中形成的金属膜并不限定于镍及铂。在本发明的其他实施方式中,可以在一体形成工序中形成接合性优异的其他金属膜,可以在贵金属镀覆工序中形成耐腐蚀性优异的其他金属膜。
实施方式8.
接着,以下基于附图说明本发明的实施方式8中的除湿膜1、除湿元件2、除湿膜的制造方法及除湿元件的制造方法。该实施方式8与在先说明的实施方式2类似,以下,以实施方式8相对于实施方式2的不同点为中心进行说明。图31是在与轴线方向Z平行的剖切面处剖开本发明的实施方式8中的阳极827并观察得到的剖视图。图32是示出本发明的实施方式8中的除湿元件的制造方法的流程图。
在实施方式8中,阳极侧供电体805及多孔形成部806利用镀覆膜841相互接合而一体化。与上述实施方式7同样地,镀覆膜841的厚度设定为数十μm,由此能够使两者一体化。通过将镀覆膜841设为镍,从而即使使厚度比贵金属镀覆厚,也能够实现廉价的处理。另外,镀覆设为无电解镀覆。假如要进行使用直流电的电镀,由于阳极侧供电体805与多孔形成部806之间的电流密度比周围低,所以不能高效地成膜。通过设为无电解镀覆,从而在阳极侧供电体805及多孔形成部806之间也能够形成足够的厚度的镀覆膜841,能够使两者一体化。
如图32所示,在实施方式8的除湿膜的制造方法及除湿元件的制造方法中,在本处理开始后,转移至步骤a20的一体形成工序,并进行镀覆处理。接着,转移至步骤a2的贵金属镀覆工序,对在一体形成工序中一体化而成的阳极侧供电体805、镀覆膜841及多孔形成部806的表面进一步实施镀覆处理,并实施铂镀覆。步骤a3至步骤a5、步骤d6至步骤d8及步骤a6与实施方式2相同,但在实施方式2中对导电性的焊料214实施的处理在实施方式8中对镀覆膜841实施。之后,本处理结束。图30所示的多个步骤中的用双点划线b6示出的工序是除湿膜的制造方法。
在实施方式8的一体形成工序中,为了接合而实施镍镀覆,在贵金属镀覆工序中实施铂镀覆,但在本发明中,在一体形成工序及贵金属镀覆工序中形成的金属膜并不限定于镍及铂。在本发明的其他实施方式中,可以在一体形成工序中形成接合性优异的其他金属膜,可以在贵金属镀覆工序中形成耐腐蚀性优异的其他金属膜。
此外,本发明在其发明的范围内,能够将各实施方式自由地组合,或者能够对各实施方式适当地进行变形、省略。
附图标记的说明
1除湿膜,2除湿元件,3阴极侧电极,4阴极侧催化剂层,5阳极侧供电体,6多孔形成部,7电解质膜,8阳极侧催化剂层,9阴极侧供电体,10阳极侧板状环,11阳极侧板状部,12阳极侧贯通孔,13孔内空间,14导电性的焊料,15阴极侧板状环,16阴极侧板状部,17阴极侧贯通孔,18壳体,21嵌合构件,22凸缘构件,23筒状部,24凸缘,25密封件,27阳极,60贯通孔,228外层薄膜,231阳极侧环状部,232阳极侧引出部,233中央的空间区域,234阴极侧引出部,235阴极侧环状部,236层叠体,337供电体材料,338内切圆,741镀覆膜,C1连接区域,C2接合区域,Z1轴线方向内方,Z2轴线方向外方,Z轴线方向,X第一方向,Y第二方向。

Claims (11)

1.一种除湿膜,其中,所述除湿膜包括:
阴极侧电极,所述阴极侧电极利用多孔质的导电性构件形成;
阴极侧催化剂层,所述阴极侧催化剂层与所述阴极侧电极相邻且电连接;
阳极侧供电体;
阳极侧催化剂层,所述阳极侧催化剂层促进水的电解反应;
多孔形成部,所述多孔形成部形成有多个贯通孔,所述多孔形成部的一部分与所述阳极侧催化剂层接触,另一部分与所述阳极侧供电体电连接且与所述阳极侧供电体一体地形成;以及
电解质膜,所述电解质膜与所述阴极侧催化剂层及所述多孔形成部相邻且电连接,
所述阳极侧供电体和所述多孔形成部中的与所述阳极侧供电体连接的所述另一部分用导电性的焊料接合,形成于所述另一部分的所述贯通孔由所述导电性的焊料填满,所述导电性的焊料包含与形成所述阳极侧供电体及所述多孔形成部的金属同一种类的金属。
2.根据权利要求1所述的除湿膜,其中,
所述导电性的焊料、所述阳极侧供电体及所述多孔形成部利用同一种类的金属形成。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的除湿膜,其中,
所述导电性的焊料包含的金属和形成所述阳极侧供电体及所述多孔形成部的金属是钛。
4.一种除湿元件,其中,所述除湿元件包括:
权利要求1至权利要求3中任一项所述的除湿膜;以及
壳体,所述壳体形成为筒状且收纳所述除湿膜。
5.一种除湿元件,其中,所述除湿元件包括:
权利要求1至权利要求3中任一项所述的除湿膜;以及
外层薄膜,所述外层薄膜覆盖所述阴极侧电极、所述阴极侧催化剂层、所述多孔形成部及所述电解质膜的外缘部。
6.一种除湿膜的制造方法,其中,所述除湿膜的制造方法包括:
一体形成工序,使阳极侧供电体和形成有多个贯通孔的多孔形成部在一体化的状态下形成;
阴极侧催化剂层涂敷工序,与阴极侧电极的一侧相邻地涂敷阴极侧催化剂层的前体;
层叠工序,使电解质膜与在所述一体形成工序中处理后的所述多孔形成部相邻,使在所述阴极侧催化剂层涂敷工序中涂敷的所述阴极侧催化剂层的前体与所述电解质膜相邻并层叠;
冲压工序,通过加压冲压在所述层叠工序中层叠的所述多孔形成部、所述电解质膜、所述阴极侧催化剂层的前体及所述阴极侧电极,从而使所述阴极侧催化剂层的前体成为阴极侧催化剂层;以及
阳极侧催化剂层形成工序,与在所述冲压工序中处理后的所述多孔形成部的一部分相邻地形成阳极侧催化剂层,
在所述一体形成工序中,所述阳极侧供电体和所述多孔形成部中的与所述阳极侧供电体连接的连接区域用导电性的焊料接合,形成于所述连接区域的所述贯通孔由所述导电性的焊料填满,所述导电性的焊料包含与形成所述阳极侧供电体及所述多孔形成部的金属同一种类的金属。
7.根据权利要求6所述的除湿膜的制造方法,其中,
所述导电性的焊料、所述阳极侧供电体及所述多孔形成部利用同一种类的金属形成。
8.根据权利要求6或权利要求7所述的除湿膜的制造方法,其中,
所述导电性的焊料包含的金属和形成所述阳极侧供电体及所述多孔形成部的金属是钛。
9.一种除湿元件的制造方法,其中,所述除湿元件的制造方法包括:
权利要求6至权利要求8中任一项所述的除湿膜的制造方法;
收纳工序,与所述阴极侧电极相邻地配置阴极侧供电体,并将所述多孔形成部、所述电解质膜、所述阴极侧催化剂层及所述阴极侧电极收纳在形成为筒状的壳体中;
插入工序,将在形成为筒状的筒状部的端部形成有凸缘的凸缘构件的、所述筒状部的至少一部分插入到在所述收纳工序中处理后的所述壳体中;以及
壳体接合工序,将在所述插入工序中处理后的所述壳体及所述凸缘构件接合。
10.根据权利要求9所述的除湿元件的制造方法,其中,
在所述壳体接合工序中,通过超声波接合将所述壳体与所述凸缘构件接合。
11.一种除湿元件的制造方法,其中,所述除湿元件的制造方法包括:
权利要求6至权利要求8中任一项所述的除湿膜的制造方法;
薄膜配置工序,用外层薄膜的前体覆盖所述阴极侧电极、所述阴极侧催化剂层、所述多孔形成部及所述电解质膜的外缘部;以及
加压保持工序,加压保持在所述薄膜配置工序中处理后的所述阴极侧电极、所述阴极侧催化剂层、所述多孔形成部、所述电解质膜及所述外层薄膜的前体。
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