JP2015016494A - 金網および金網の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な生産性を有しかつほつれ防止および耐食性の向上を達成し得る金網および金網の製造方法を提供する。【解決手段】複数の線材を織って形成される金網素材を加熱した状態で圧延する温間圧延工程を有しており、前記温間圧延工程において、圧延による前記金網素材の厚さ減少および拡散接合による線間接合が同時に実施される。【選択図】図５

Description

本発明は、金網および金網の製造方法に関する。

燃料電池の単セルに配置されるガス拡散層として、線材を組み合わせて構成されるものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

しかし、線材を組み合わせて構成されたガス拡散層は、線材のほつれが生じると、離脱した線材により、ガス拡散層に隣接して配置される高分子電解質膜に損傷（例えば、膜破れ）を引き起こす要因となるため、線材のほつれが生じ易い部位（例えば、切断加工が施された端部）を溶接している。

国際公開０３／０８１７００号

しかし、溶接による工数の増加により、生産性を向上させることが困難である問題を有する。

本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、良好な生産性を有しかつほつれ防止および耐食性の向上を達成し得る金網および金網の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一様相は、複数の線材を織って形成される金網素材を加熱した状態で圧延する温間圧延工程を有する金網の製造方法である。そして、前記温間圧延工程において、圧延による前記金網素材の厚さ減少および拡散接合による線間接合が同時に実施される。

上記目的を達成するための本発明の別の様相は、複数の線材を織って形成される金網素材を加熱した状態で圧延して製造された金網である。そして、前記金網素材を加熱した状態で圧延する際、圧延による前記金網素材の厚さ減少および拡散接合による前記線材同士の接合が同時に実施されており、前記圧延によって厚さが減少して平滑化された表面と、前記線材同士が接合されてなる線間接合部と、を有する。

本発明によれば、製造された金網は、圧延による平滑化および接触面積（線材同士の接触面積）の増加に加えて拡散接合による線間接合が実施されているため、ほつれ防止および耐食性の向上が図られる。また、拡散接合による線間接合（線材同士の接合）は、圧延と同時に実施され、圧延工程を別途設ける必要がないため、処理時間の短縮および加熱温度の低下を実現することが可能である。つまり、良好な生産性を有しかつほつれ防止および耐食性の向上を達成し得る金網および金網の製造方法を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る金網を説明するための平面図である。 図１に示される金網の断面図である。 図１に示される金網の用途の一例を説明するための分解斜視図である。 図３に示される単セルを説明するための断面図である。 本発明の実施の形態に係る金網の製造方法を説明するためのフローチャートである。 図５に示されるＭＰＬ接合工程後における金網素材を説明するための断面図である。 図５に示されるほつれ防止処理工程および温間圧延機を説明するための側面図である。 本発明の実施の形態に係る変形例１を説明するための側面図である。 本発明の実施の形態に係る変形例２を説明するための側面図である。 本発明の実施の形態に係る変形例３を説明するための側面図である。 本発明の実施の形態に係る変形例４を説明するための側面図である。 変形例４に係る金網を説明するための側面図である。 本発明の実施の形態に係る変形例５を説明するための側面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る金網を説明するための平面図、図２は、図１に示される金網の断面図、図３は、図１に示される金網の用途の一例を説明するための分解斜視図、図４は、図３に示される単セルを説明するための断面図である。図３は、図１に示される金網の用途の一例を説明するための分解斜視図、図４は、図３に示される単セルを説明するための断面図である。

本発明の実施の形態に係る金網１０は、例えば、水素を燃料とする固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）１００（図３参照）を構成する単セル１２０（図４参照）のガス拡散層（ＧＤＬ：Ｇａｓ Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）として利用され、図１に示されるように、複数の線材１２を織って形成されている。固体高分子形燃料電池は、小型化、高密度化および高出力化が可能であり、搭載スペースが限定される車両などの移動体の駆動用電源等に適用される。線材１２の織り方（編み方）は、特に限定されず、例えば、平織、綾織、平畳織、綾畳織を適用することも可能である。

金網１０は、図２に示されるように、表面が平滑化されており、かつ線間接合部１４を有する。平滑化された表面および線間接合部１４は、後述される温間圧延工程に係る圧延による厚さの減少および拡散接合による線間接合（線材同士の接合）によって形成されている。拡散接合は、接合面に生じる原子の拡散を利用した接合であり、ほつれ防止および耐食性の向上が図られている。なお、符号１６は、温間圧延工程における圧延方向Ｆと直交する幅方向Ｗに関する端部であって切断加工が施された端部（切断端部）１６を示しており、符号１８は、切断端部１６間に位置する中間部を示している。

燃料電池１００は、図３に示されるように、スタック部１１０、締結板１３０、補強板１３５、集電板１４０、スペーサ１４５、エンドプレート１５０およびボルト１５５を有する。

スタック部１１０は、単セル１２０の積層体から構成される。単セル１２０は、後述するように、膜電極接合体（ＭＥＡ：ｍｅｍｂｒａｎｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ）およびセパレータを有する。

締結板１３０は、スタック部１１０の底面および上面に配置され、補強板１３５は、スタック部１１０の両側に配置される。締結板１３０および補強板１３５は、スタック部１１０の周囲を取り囲むケーシングを構成している。

集電板１４０は、緻密質カーボンや銅板などガス不透過な導電性部材から形成され、スタック部１１０で生じた起電力を出力するための出力端子が設けられており、単セル１２０の積層方向の両端（スタック部１１０の正面および背面）に配置される。

スペーサ１４５は、スタック部１１０の背面に配置される集電板１４０の外側に配置される。

エンドプレート１５０は、剛性を備えた材料、例えば鋼などの金属材料から形成され、スタック部１１０の正面に配置される集電板１４０の外側と、スペーサ１４５の外側とに配置される。エンドプレート１５０は、燃料ガス（水素）、酸化剤ガス（酸素）および冷媒（冷却水）を流通させるために、燃料ガス導入口、燃料ガス排出口、酸化剤ガス導入口、酸化剤ガス排出口、冷却水導入口および冷却水排出口を有する。

ボルト１５５は、エンドプレート１５０、締結板１３０および補強板１３５を締結し、その締結力を単セル１２０の積層方向に作用させることで、内部に位置するスタック部１１０を押し圧状態に保持するために使用される。ボルト１５５の本数およびボルト孔の位置は、適宜変更することが可能である。締結機構は、螺合に限定されず、他の手段を適用することも可能である。

単セル１２０は、図４に示されるように、膜電極接合体４０およびセパレータ５０，５５を有する。膜電極接合体４０は、高分子電解質膜２０、電極（カソード）として機能する触媒層３０、電極（アノード）として機能する触媒層３５および金網（ガス拡散層）１０を有する。

金網１０は、セパレータ５０と触媒層３０との間およびセパレータ５５と触媒層３５との間に配置され、触媒層３０，３５にガスを供給するために利用される。セパレータ５０と触媒層３０との間に位置している金網１０は、アノード側に供給される燃料ガスを分散させるためのアノードガス拡散層であり、セパレータ５５と触媒層３５との間に位置している金網１０は、カソード側に供給される酸化剤ガスを分散させるためのカソードガス拡散層である。なお、金網１０のメッシュは、ガスの供給性およびセル電圧の観点から、１００以上であることが好ましく、１００〜５００であることがより好ましい。

触媒層３０は、触媒成分と、触媒成分を担持する導電性の触媒担体と、高分子電解質とを含んでおり、水素の酸化反応が進行するアノード触媒層であり、高分子電解質膜２０の一方の側に配置される。触媒層３５は、触媒成分と、触媒成分を担持する導電性の触媒担体と、高分子電解質とを含んでおり、酸素の還元反応が進行するカソード触媒層であり、高分子電解質膜２０の他方の側に配置される。

高分子電解質膜２０は、アノード触媒層３０で生成したプロトンをカソード触媒層３５へ選択的に透過させる機能およびアノード側に供給される燃料ガスとカソード側に供給される酸化剤ガスとを混合させないための隔壁としての機能を有する。

セパレータ５０，５５は、単セルを電気的に直列接続する機能と、燃料ガス、酸化剤ガスおよび冷媒を互いに遮断する隔壁としての機能と、を有し、膜電極接合体４０と略同一形状であり、例えば、ステンレス鋼鈑にプレス加工を施すことで形成されている。ステンレス鋼鈑は、複雑な機械加工を施しやすくかつ導電性が良好である点で好ましく、必要に応じて、耐食性のコーティングを施すことも可能である。

セパレータ５０は、膜電極接合体４０のアノード側に配置されるアノードセパレータであり、触媒層３０に相対し、膜電極接合体４０とセパレータ５０との間に位置するガス流路５３を構成するリブ部５２と、水素通過用、酸素通過用および冷却水通過用にそれぞれ設けられるマニホールド穴（不図示）とを有する。ガス流路５３は、燃料ガスを触媒層３０に供給するために利用される。

セパレータ５５は、膜電極接合体４０のカソード側に配置されるカソードセパレータであり、触媒層３５に相対し、膜電極接合体４０とセパレータ５５との間に位置するガス流路５８を構成するリブ部５７と、水素通過用、酸素通過用および冷却水通過用にそれぞれ設けられるマニホールド穴（不図示）とを有する。ガス流路５８は、酸化剤ガスを触媒層３５に供給するために利用される。

次に、高分子電解質膜２０、触媒層３０，３５およびセパレータ５０，５５の材質等について詳述する。

高分子電解質膜２０は、パーフルオロカーボンスルホン酸系ポリマーから構成されるフッ素系高分子電解質膜、スルホン酸基を有する炭化水素系樹脂膜、リン酸やイオン性液体等の電解質成分を含浸した多孔質状の膜を、適用することが可能である。パーフルオロカーボンスルホン酸系ポリマーは、例えば、ナフィオン（登録商標、デュポン株式会社製）、アシプレックス（登録商標、旭化成株式会社製）、フレミオン（登録商標、旭硝子株式会社製）、Ｇｏｒｅ ｓｅｌｅｃｔシリーズ（登録商標、日本ゴア株式会社）等である。多孔質状の膜は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）から形成される。

高分子電解質膜２０の厚みは、特に限定されないが、強度、耐久性および出力特性の観点から５μｍ〜３００μｍが好ましく、より好ましくは１０〜２００μｍである。

アノード触媒層３０に用いられる触媒成分は、水素の酸化反応に触媒作用を有するものであれば、特に限定されない。カソード触媒層３５に用いられる触媒成分は、酸素の還元反応に触媒作用を有するものであれば、特に限定されない。

具体的な触媒成分は、例えば、白金、ルテニウム、イリジウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、タングステン、鉛、鉄、クロム、コバルト、ニッケル、マンガン、バナジウム、モリブデン、ガリウム、アルミニウム等の金属、及びそれらの合金等から選択される。触媒活性、一酸化炭素等に対する耐被毒性、耐熱性などを向上させるために、少なくとも白金を含むものが好ましい。カソード触媒層およびアノード触媒層に適用される触媒成分は、同一である必要はなく、適宜選択することが可能である。なお、貴金属を含まない触媒を適用することも可能である。

触媒層３０，３５に用いられる触媒の導電性担体は、触媒成分を所望の分散状態で担持するための比表面積および集電体として十分な電子導電性を有しておれば、特に限定されないが、主成分がカーボン粒子であるのが好ましい。カーボン粒子は、例えば、カーボンブラック、活性炭、コークス、天然黒鉛、人造黒鉛から構成される。

触媒層３０，３５に用いられる高分子電解質は、少なくとも高いプロトン伝導性を有する材料であれば、特に限定されず、例えば、ポリマー骨格の全部または一部にフッ素原子を含むフッ素系電解質や、ポリマー骨格にフッ素原子を含まない炭化水素系電解質が適用可能である。触媒層３０，３５に用いられる高分子電解質は、高分子電解質膜２０に用いられる高分子電解質と同一であっても異なっていてもよいが、高分子電解質膜２０に対する触媒層３０，３５の密着性を向上させる観点から、同一であることが好ましい。

セパレータ５０，５５は、ステンレス鋼鈑から構成する形態に限定されず、ステンレス鋼鈑以外の金属材料や、カーボンを適用することも可能である。例えば、ステンレス鋼鈑以外の金属材料は、アルミニウム板やクラッド材であり、カーボンは、緻密カーボングラファイトや炭素板である。

次に、金網１０の製造方法を説明する。

図５は、本発明の実施の形態に係る金網の製造方法を説明するためのフローチャート、図６は、図５に示されるＭＰＬ接合工程後における金網素材を説明するための断面図である。

金網１０の製造方法は、予備裁断工程、ほつれ防止処理工程、防食処理工程、撥水処理工程、ＭＰＬ接合工程および最終裁断工程を有する。

予備裁断工程においては、金網素材１０Ａを円筒状に巻いて構成された幅広のコイル材が、裁断され、所定の幅の金網素材１０Ａからなるコイル材が用意される。

ほつれ防止処理工程においては、耐食性の向上および切断端部１６のほつれを防止するため、金網素材１０Ａを構成する線材１２を接合することで線間接合部１４（図２参照）が形成される、
防食処理工程は、製造される金網の腐食を抑制および防止して、単セルの耐久性を向上されるために設けられており、脱脂および洗浄工程、酸化皮膜除去工程、中間層形成工程および硬質炭素皮膜形成工程に細分化される。

脱脂および洗浄工程においては、例えば、適当な溶媒を用いて、金網素材１０Ａ表面が脱脂および洗浄される。溶媒は、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などである。金網素材１０Ａ表面から除去される汚れは、例えば、金網素材１０Ａを構成する線材を編む際に塗布された潤滑剤の残留物である。

酸化皮膜除去工程においては、例えば、イオンボンバード処理によって、金網素材１０Ａ表面に形成されている酸化皮膜が除去される。

中間層形成工程においては、例えば、スパッタリング処理によって、金網素材１０Ａと硬質炭素皮膜との密着性を向上させる機能および金網素材１０Ａからのイオンの溶出を防止するという機能を有する中間層６０（図６参照）が、金網素材１０Ａの露出している表面に形成される。中間層６０を構成する材料は、例えば、クロム（Ｃｒ）である。

硬質炭素皮膜形成工程においては、例えば、スパッタリング処理によって、中間層表面上に炭素を含む層を原子レベルで積層することにより、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ；Ｄｉａｍｏｎｄ−Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）からなる硬質炭素皮膜層６２（図６参照）が形成される。これにより、防食性が向上し、かつ、硬質炭素皮膜層６２と中間層６０と金網素材１０Ａとの界面およびその近傍は、分子間力や僅かな炭素原子の進入によって、長期間にわたって密着性が保持される。なお、必要に応じ、中間層６０を省略し、硬質炭素皮膜層６２を、金網素材１０Ａの露出している表面に直接形成することも可能である。

撥水処理工程においては、硬質炭素皮膜層６２の表面に撥水剤がコーティングされ、撥水層６４（図６参照）が形成される。これにより、撥水性が向上し、製造された金網１０の網目部における水の滞留を減少させ、水によるガス供給の阻害やフラッディングを抑制し、触媒層３０，３５に対するガスの安定供給を確実とし、セル電圧の急激な低下を抑えて、セル電圧を安定させる。撥水剤は、例えば、ＰＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ポリヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）などのフッ素系の高分子材料、ポリプロピレン、ポリエチレンである。

ＭＰＬ接合工程においては、撥水性をさらに向上させるため、撥水層６４の表面にマイクロポーラス層（ＭＰＬ）６６（図６参照）が接合される。マイクロポーラス層６６は、撥水剤を含むカーボン粒子の集合体からなるカーボン粒子層である。マイクロポーラス層６６に含まれるカーボン粒子は、特に限定されず、例えば、カーボンブラック、グラファイト、膨張黒鉛である。カーボンブラッは、オイルファーネスブラック、チャネルブラック、ランプブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック等であり、電子伝導性に優れ、比表面積が大きいため、好ましい。マイクロポーラス層６６に含まれる撥水剤は、上述した撥水剤と同様のものが適用可能であり、フッ素系の高分子材料は、撥水性、電極反応時の耐食性に優れるため、好ましい。

最終裁断工程においては、例えば、シャー加工によって金網素材１０Ａが裁断され、金網１０が得られる。

次に、ほつれ防止処理工程に適用される温間圧延機を説明する。

図７は、図５に示されるほつれ防止処理工程および温間圧延機を説明するための側面図である。

ほつれ防止処理工程に適用される温間圧延機７０は、予熱装置７２と圧延ローラ部８０とを有する。

予熱装置７２は、圧延ローラ部８０より圧延方向Ｆ上流側に配置されており、金網素材１０Ａが圧延ローラ部８０に導入される前に、金網素材１０Ａを予熱するために使用される。予熱装置７２は、金網素材１０Ａに熱量を付加することにより、金網素材１０Ａを予熱する熱量付加手段７３を有する。熱量の付加は、例えば、熱風、赤外線等の照射エネルギー、あるいは、昇温されたローラ等の接触伝熱を適宜適用することも可能であり、多様な形態が存在するため、予熱装置７２の選択の自由度が高い。

圧延ローラ部８０は、予熱装置７２より圧延方向Ｆ下流に配置されており、圧延ローラ（ワークローラ）８２，８５およびバックアップローラ８８，８９を有する。

圧延ローラ８２，８５は、内部に加熱装置８４，８７を有し、また、金網素材１０Ａと接触する面積を小さくし、単位面積あたりの荷重が高くするため、小径化されている。バックアップローラ８８，８９は、圧延ローラ８２，８５を支持するために使用される。つまり、圧延ローラ８２，８５は小径であり、高荷重下での圧延時に変形して幅方向の厚みを制御するのが困難となる（圧延ローラ８２，８５がたわんで金網素材１０Ａの端部と中間部の厚みに差が生じる）可能性があるため、バックアップローラ８８，８９を配置して、圧延ローラ８２，８５の変形を抑制している。

必要に応じて、予熱装置７２を金網素材１０Ａの片面側のみに配置したり、圧延ローラ８２，８５を大型化（大径化）することでバックアップローラ８８，８９を省略したりすることも可能である。

次に、ほつれ防止処理工程を詳述する。

温間圧延機７０が適用されるほつれ防止処理工程は、予熱工程および温間圧延工程を有する。

予熱工程においては、金網素材１０Ａは、予熱装置７２の熱量付加手段７３により付加される熱量によって予熱される。

温間圧延工程においては、予熱された金網素材１０Ａは、加熱装置８４，８７によって加熱された圧延ローラ８２，８５の間を通過する際、圧延ローラ８２，８５からの熱伝導により加熱されかつ圧延ローラ８２，８５により圧延される。これにより、圧延による金網素材１０Ａの厚さ減少および拡散接合による線間接合が同時に実施される。

したがって、製造された金網は、圧延による平滑化および接触面積（線材同士の接触面積）の増加に加えて拡散接合による線間接合（線材同士の接合）が実施されているため、ほつれ防止および耐食性の向上が図られる。また、拡散接合による線間接合は、圧延と同時に実施され、圧延工程を別途設ける必要がないため、処理時間の短縮および加熱温度の低下を実現することが可能である。つまり、良好な生産性を有しかつほつれ防止および耐食性の向上を達成することができる。

圧延ローラ部８０に投入される前に金網素材１０Ａが予熱されるため、金網素材１０Ａの温度管理がより確実となる。また、加熱装置８４，８７の低容量化が可能となる。

金網素材１０Ａを構成する線材１２を編む際に塗布される潤滑剤が、ほつれ防止処理工程に投入される金網素材１０Ａに残存する場合、金網素材１０Ａの加熱温度（加熱装置８４，８７による圧延ローラ８２，８５を介する金網素材１０Ａの加熱）に基づいて、潤滑剤が除去されることが好ましい。これにより、後続の脱脂および洗浄工程を簡略化することが可能となる。例えば、潤滑剤を除去は、線材を編む際に塗布される潤滑剤として、金網素材１０Ａの加熱条件において除去される物性を有するものを選択することによって、達成される。また、拡散接合による線間接合に悪影響を及ぼさない範囲で、潤滑剤を除去するのに優位な加熱条件に調整することも可能である。

予熱装置７２は、必要に応じて省略することも可能である。この場合、予熱用設備が不要となるため、温間圧延機（設備）７０の小型化を図ることが可能である。

ほつれ防止処理工程においては、金網素材１０Ａに表面酸化膜が生成しないように抑制することが好ましい。表面酸化膜の生成抑制は、例えば、金網素材１０Ａを減圧下あるいは不活性ガス雰囲気下に置くことによって達成することが可能である。

次に、本発明の実施の形態に係る変形例１〜５を順次説明する。

図８および図９は、本発明の実施の形態に係る変形例１および変形例２を説明するための側面図である。

予熱装置の加熱機構は、金網素材１０Ａに熱量を付加する形態に限定されず、例えば、図８に示される変形例１に係る予熱装置７２Ａにように、金網素材１０Ａに内部発熱を引き起こすことにより、金網素材を予熱する内部発熱発生手段７４を有することも可能である。

内部発熱発生手段７４は、通電ローラ７５，７６および電源７７を有する。通電ローラ７５，７６は、圧延ローラ部８０より圧延方向Ｆ上流側に、離間して配置され、圧延ローラ部８０に投入される金網素材１０Ａと接触するように設定されている。電源７７は、例えば、直流電源であり、通電ローラ７５および通電ローラ７６に接続されている。

金網素材１０Ａは、電気伝導性を有するため、電源７７が作動すると、通電ローラ７５，７６経由して、通電ローラ７５と通電ローラ７６との間に位置する金網素材１０Ａの部位に、電気が流れることになる。これにより、金網素材１０Ａは、自身の電気抵抗に基づく抵抗発熱により、内部発熱が引き起こされ、予熱される（昇温する）ことになる。これにより、金網素材１０Ａは、内部発熱発生手段７４により引き起こされる内部発熱によって予熱されるため、変形例１においても、予熱時の温度管理をより確実に実施することが可能である。

通電ローラ７５は、独立して設ける形態に限定されず、図９に示される変形例２のように、圧延ローラ８２Ａ，８５Ａに兼用させることも可能であり、変形例２においても、変形例１の場合と同様に、予熱時の温度管理をより確実に実施することが可能である。

なお、内部発熱発生手段は、抵抗発熱に基づく形態に限定されず、例えば、電磁誘導を利用することも可能である。

図１０は、本発明の実施の形態に係る変形例３を説明するための側面図である。

変形例３に係る温間圧延機７０Ａは、圧延方向Ｆに順次配置される複数の圧延ローラ部８０，９０を有し、多段圧延が可能に構成されている。圧延ローラ部８０は、１段目用である。圧延ローラ部９０は、２段目用であり、圧延ローラ部８０より圧延方向Ｆ下流側に位置している。圧延ローラ部９０は、内部に加熱装置９４，９７を有する圧延ローラ（ワークローラ）９２，９５およびバックアップローラ９８，９９を備えており、圧延ローラ部８０と略同一の構成を有する。

したがって、温間圧延工程において、金網素材１０Ａは、先行の圧延ローラ部８０の加熱装置８４，８７によって加熱された圧延ローラ８２，８５の間を通過する際、圧延ローラ８２，８５からの熱伝導により加熱され、そして、その加熱された状態で、後続の圧延ローラ部９０に投入される。

つまり、変形例３においては、複数の圧延ローラ部８０，９０による多段圧延により大きな圧下率（金網素材１０Ａの厚さ減少率）を実現することが可能であり、また、後続の圧延ローラ部９０に投入される金網素材１０Ａは、先行の圧延ローラ部８０を通過することにより加熱された状態（予熱された状態）にあるため、圧延ローラ部９０の加熱装置９４，９７の低容量化が可能となる。なお、多段圧延は、３段以上の形態を適用することもでき、この場合、２段目以降の圧延ローラ部の加熱装置の低容量化が可能となる。

必要に応じて、１段目の圧延ローラ部の圧延方向Ｆ上流側に予熱装置を配置することで、１段目の圧延ローラ部の加熱装置の低容量化を図ることも可能である。

図１１は、本発明の実施の形態に係る変形例４を説明するための側面図、図１２は、変形例４に係る金網を説明するための側面図、図１３は、変形例５を説明するための側面図である。

圧延ローラ８２，８５の押圧面の形状は、圧延方向Ｆと直交する幅方向Ｗに関して一定である形態に限定されず、必要に応じて変化させることが可能である。この場合、幅方向に関する圧延ローラ８２，８５による圧延圧力の分布は、押圧面の形状に基づいて制御される。つまり、押圧面の形状を適宜変更することにより、金網素材１０Ａに対して所望の分布を有する圧延圧力を付加することが可能である。

圧延圧力は、金網素材１０Ａの圧下率（厚さ減少率）に関連しているため、例えば、製造される金網が所定の圧下率の分布を必要としている場合、圧延圧力の分布を、所定の圧下率の分布を達成できるように、圧延ローラの押圧面の形状に基づいて制御することが可能である。つまり、圧延ローラの押圧面の形状を適宜変更することにより、所定の厚さ減少率（圧下率）の分布を有する金網が得られる。

例えば、図１１に示される変形例４のように、圧延ローラ８２，８５に関し、金網素材１０Ａの切断端部（幅方向Ｗに関する両端部）１６を押圧する部位の外径を、金網素材１０Ａの中間部１８を押圧する部位の外径より大きくすることによって、圧延ローラ８２，８５の押圧面８３，８６の形状を変化させる場合、図１２に示されるように、切断端部１６の厚みが中間部１８の厚みより小さくなっている金網１０を、得ることが可能である。

また、圧延圧力は、金網素材１０Ａの圧下率（厚さ減少率）に加えて、接合強度にも関連しているため、製造される金網が所定の接合強度の分布を必要としている場合、圧延圧力の分布を、所定の接合強度の分布を達成できるように、圧延ローラの押圧面の形状に基づいて制御することが可能である。つまり、圧延ローラの押圧面の形状を適宜変更することにより、所定の接合強度の分布を有する金網を得ることが可能である。

圧延ローラ８２，８５の押圧面８３，８６の形状は、図１１に示される形態に限定されず、要求される圧下率の分布あるいは接合強度の分布に対応させて、必要に応じて変化させることが可能である。例えば、図１３に示される変形例５のように、なだらか窪んで湾曲した形状とすることも可能である。

以上のように本実施の形態は、複数の線材を織って形成される金網素材を加熱した状態で圧延する温間圧延工程を有しており、製造された金網は、圧延による平滑化および接触面積（線材同士の接触面積）の増加に加えて拡散接合による線間接合（線材同士の接合）が実施されているため、ほつれ防止および耐食性の向上が図られる。また、拡散接合による線間接合は、圧延と同時に実施され、圧延工程を別途設ける必要がないため、処理時間の短縮および加熱温度の低下を実現することが可能である。つまり、良好な生産性を有しかつほつれ防止および耐食性の向上を達成し得る金網および金網の製造方法を提供することができる。

金網素材に金網素材を構成する線材を編む際に塗布された潤滑剤が付着している場合、温間圧延工程において、金網素材に付着している潤滑剤を、金網素材の加熱温度に基づいて除去することで、後続の脱脂および洗浄工程を簡略化することが可能である。

圧延ローラ部に投入される前に金網素材を予熱する形態では、金網素材の温度管理がより確実となり、また、圧延ローラ部の加熱装置の低容量化が可能となる。

予熱装置の加熱機構として、金網素材に熱量を付加することにより、金網素材を予熱する熱量付加手段を採用する場合、熱量付加手段は多様な形態が存在するため、予熱装置の選択の自由度が高い。

予熱装置の加熱機構として、金網素材に内部発熱を引き起こすことにより、金網素材を予熱する内部発熱発生手段を採用する場合、金網素材は内部発熱によって予熱されるため、予熱時の温度管理がより確実となる。

金網素材を、予熱することなく温間圧延工程に投入する形態では、予熱用設備が不要となるため、温間圧延機（設備）の小型化を図れる。

複数の圧延ローラ部を有する形態では、多段圧延により大きな圧下率を実現することが可能であり、また、後続の圧延ローラ部に投入される金網素材は、先行の圧延ローラ部を通過することにより加熱された状態（予熱された状態）にあるため、２段目以降の圧延ローラ部の加熱装置の低容量化が可能となる。

圧延方向と直交する幅方向に関し、圧延ローラの押圧面の形状を適宜変更することにより、金網素材に対して所望の分布を有する圧延圧力を付加することが可能である。

圧延圧力は、金網素材の圧下率（厚さ減少率）および金網素材の接合強度に関連しているため、圧延ローラの押圧面の形状を適宜変更することにより、所定の厚さ減少率（圧下率）の分布を有する金網を製造したり、所定の接合強度の分布を有する金網を製造したり、することが可能である。

金網素材の露出した表面に、硬質炭素皮膜層を形成する場合、防食性を向上させることが可能である。また、金網素材と硬質炭素皮膜層との間に、中間層を形成する場合、硬質炭素皮膜層の密着性を向上させ、かつ、金網素材からのイオンの溶出を防止することが可能である。

硬質炭素皮膜層の表面に撥水層を形成する場合、撥水性を向上させることが可能である。

撥水層の表面にマイクロポーラス層を接合する場合、撥水性をさらに向上させることが可能である。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲で種々改変することができる。例えば、金網素材からなるコイル材を利用せず、所定の形状に予め裁断された平板状の金網素材を利用することも可能である。

１０ 金網、
１０Ａ 金網素材、
１２ 線材、
１４ 線間接合部、
１６ 切断端部、
１８ 中間部、
２０ 高分子電解質膜、
３０，３５ 触媒層、
４０ 膜電極接合体、
５０，５５ セパレータ、
５２，５７ リブ部、
５３，５８ ガス流路、
６０ 中間層、
６２ 硬質炭素皮膜層、
６４ 撥水層、
６６ マイクロポーラス層（ＭＰＬ）、
７０，７０Ａ 温間圧延機、
７２，７２Ａ 予熱装置、
７３ 熱量付加手段、
７４ 内部発熱発生手段、
７５，７６ 通電ローラ、
７７ 電源、
８０，９０ 圧延ローラ部、
８２，８２Ａ，８５，９３，９５ 圧延ローラ、
８３，８６ 押圧面、
８４，８７，９４，９７ 加熱装置、
８８，８９，９８，９９， バックアップローラ、
１００ 燃料電池、
１１０ スタック部、
１２０ 単セル、
１３０ 締結板、
１３５ 補強板、
１４０ 集電板、
１４５ スペーサ、
１５０ エンドプレート、
１５５ ボルト、
Ｆ 圧延方向、
Ｗ 幅方向。

Claims (19)

1. 複数の線材を織って形成される金網素材を加熱した状態で圧延する温間圧延工程を有しており、
   前記温間圧延工程において、圧延による前記金網素材の厚さ減少および拡散接合による線間接合が同時に実施されることを特徴とする金網の製造方法。
2. 前記金網素材は、前記金網素材を構成する線材を編む際に塗布された潤滑剤が付着しており、
   前記温間圧延工程において、前記金網素材に付着している前記潤滑剤が、前記金網素材の加熱温度に基づいて除去されることを特徴とする請求項１に記載の金網の製造方法。
3. 予熱装置と、圧延ローラおよび前記圧延ローラの加熱装置を有する圧延ローラ部と、を有する温間圧延機における前記予熱装置によって、前記金網素材を予熱する予熱工程を、さらに有しており、
   前記予熱工程において予熱された前記金網素材は、
   予熱された状態で前記温間圧延工程に投入され、
   前記温間圧延工程において、前記加熱装置によって加熱された前記圧延ローラの間を通過する際、前記圧延ローラからの熱伝導により加熱され、かつ前記圧延ローラにより圧延されることを特徴とする請求項１に記載の金網の製造方法。
4. 前記予熱装置は、前記金網素材に熱量を付加することにより、前記金網素材を予熱する熱量付加手段を有しており、
   前記予熱工程において、前記金網素材は、前記熱量付加手段により付加される熱量によって予熱されることを特徴とする請求項３に記載の金網の製造方法。
5. 前記予熱装置は、前記金網素材に内部発熱を引き起こすことにより、前記金網素材を予熱する内部発熱発生手段を有しており、
   前記予熱工程において、前記金網素材は、前記内部発熱発生手段により引き起こされる前記内部発熱によって予熱されることを特徴とする請求項３に記載の金網の製造方法。
6. 前記金網素材は、
   予熱されることなく前記温間圧延工程に投入され、
   前記温間圧延工程において、圧延ローラと前記圧延ローラの加熱装置とを有する圧延ローラ部を有する温間圧延機における前記加熱装置によって加熱された前記圧延ローラの間を通過する際、前記圧延ローラからの熱伝導により加熱されかつ前記圧延ローラにより圧延される
   ことを特徴とする請求項１に記載の金網の製造方法。
7. 前記温間圧延機は、圧延方向に順次配置される複数の前記圧延ローラ部を有しており、
   前記温間圧延工程において、前記金網素材は、第１の前記圧延ローラ部の前記熱装置によって加熱された前記圧延ローラの間を通過する際、当該圧延ローラからの熱伝導により加熱され、そして、加熱された状態で、前記第１の前記圧延ローラ部より圧延方向下流側に位置する第２の前記圧延ローラ部に投入される
   ことを特徴とする請求項６に記載の金網の製造方法。
8. 前記温間圧延工程において、前記金網素材は、温間圧延機の圧延ローラ部の圧延ローラの間を通過する際、前記圧延ローラにより圧延されており、
   前記圧延ローラにおける前記金網素材に対する押圧面の形状は、圧延方向と直交する幅方向に関して変化しており、
   前記圧延方向と直交する幅方向に関する前記圧延ローラによる圧延圧力の分布は、前記圧延ローラの押圧面の形状に基づいて制御される
   ことを特徴とする請求項１に記載の金網の製造方法。
9. 製造される金網は、所定の厚さ減少率の分布を必要としており、
   前記圧延圧力の分布は、前記所定の厚さ減少率の分布を達成できるように、前記圧延ローラの押圧面の形状に基づいて制御されることを特徴とする請求項８に記載の金網の製造方法。
10. 製造される金網は、所定の接合強度の分布を必要としており、
    前記圧延圧力の分布は、前記所定の接合強度の分布を達成できるように、前記圧延ローラの押圧面の形状に基づいて制御されることを特徴とする請求項８に記載の金網の製造方法。
11. 前記温間圧延工程の後において、前記金網素材の露出した表面に硬質炭素皮膜層を形成する硬質炭素皮膜形成工程をさらに有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の金網の製造方法。
12. 前記温間圧延工程の後において、前記金網素材の露出した表面に中間層を形成する中間層形成工程と、
    前記中間層の表面に、硬質炭素皮膜層を形成する硬質炭素皮膜形成工程と、
    をさらに有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の金網の製造方法。
13. 前記硬質炭素皮膜層の表面に撥水層を形成する撥水処理工程をさらに有することを特徴とする請求項１１又請求項１２に記載の金網の製造方法。
14. 前記撥水層の表面にマイクロポーラス層を接合するＭＰＬ接合工程をさらに有することを特徴とする請求項１３に記載の金網の製造方法。
15. 複数の線材を織って形成される金網素材を加熱した状態で圧延して製造された金網であって、
    前記金網素材を加熱した状態で圧延する際、圧延による前記金網素材の厚さ減少および拡散接合による前記線材同士の接合が同時に実施されており、
    前記圧延によって厚さが減少して平滑化された表面と、
    前記線材同士が接合されてなる線間接合部と、
    を有することを特徴とする金網。
16. 前記金網の露出した表面に配置された硬質炭素皮膜層をさらに有することを特徴とする請求項１５に記載の金網。
17. 前記金網の露出した表面に配置された中間層と、
    前記中間層の表面に配置された硬質炭素皮膜層と、
    をさらに有することを特徴とする請求項１５に記載の金網。
18. 前記硬質炭素皮膜層の表面に配置された撥水層をさらに有することを特徴とする請求項１６又は請求項１７に記載の金網。
19. 前記撥水層の表面に接合されたマイクロポーラス層をさらに有することを特徴とする請求項１８に記載の金網。