JP2015211980A - 金属メッシュ及びその製作方法並びに金属メッシュを用いた除湿素子及びその製作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】めっき処理時の貴金属の使用量を抑制するため、局所的にめっき膜が形成された金属メッシュ及びその製作方法並びに金属メッシュを用いた除湿素子及びその製作方法を得ることを目的としている。【解決手段】除湿素子１０は、陰極多孔質電極４と、陰極側触媒層６と、固体高分子電解質膜７と、陽極多孔質電極３とが順に積層され、固体高分子電解質膜７と陽極多孔質電極３の表面に塗布形成された陽極側触媒層５と、で構成されている。ここで、陽極多孔質電極３は、Ｔｉ製板材１２上にめっき処理によりＰｔの貴金属膜８が形成された後、Ｔｉ製板材１２が形成されたスリット１９の長手方向に対して直交する方向に伸長され、金属メッシュ２２に加工成形されたものである。【選択図】図１

Description

本発明は、めっき膜が形成された金属メッシュ及びその製作方法並びに金属メッシュを用いた除湿素子及びその製作方法に関するものである。

水の電気分解反応を利用した除湿素子は、固体高分子電解質膜、多孔質電極、触媒層を積層させた構造のものが広く用いられており、多孔質電極に外部電源から電圧を印加することで除湿素子として機能する。一般的な除湿器の断面は図１７に示すような構造であり、外部電源１より導線２を通して陽極多孔質電極３、陰極多孔質電極４に電圧を印加すると、陽極側触媒層５では反応式（１）の化学反応が、陰極側触媒層６では反応式（２）の化学反応が生じる。
陽極多孔質電極３近傍の陽極側触媒層５で生じる反応式（１）の化学反応では、Ｏ_２の発生を伴うので、陽極多孔質電極３は酸素に対するに高い耐腐食性が求められる。また、反応式（１）の化学反応で発生するＨ^＋は、固体高分子電解質膜７を経由して陰極側触媒層６に至り、反応式（２）の化学反応に使用される。このため、陽極多孔質電極３は反応式（１）の化学反応で発生したＨ^＋を透過させる多孔質体である必要がある。上記の要求から、特許文献１では、多孔質体としてＴｉ製メッシュを用い、耐腐食性の高いＰｔ、Ａｕ等の貴金属膜８をＴｉ製メッシュの両面にめっきすることで長期の使用に耐えうる導電性を確保している。

特開２００５−６６５１８号公報

上述したように、反応式（１）、反応式（２）に示す化学反応は、それぞれ陽極側触媒層５と陰極側触媒層６で起こる。電気分解反応により発生する物質の移動経路を示す図１８の模式図で、電気分解反応により発生するｅ⁻，Ｈ^＋，Ｏ_２の移動経路を示す。ｅ⁻は、水の電気分解反応が起こる位置Ａを起点として、陽極側触媒層５を経由して、位置Ｂの陽極多孔質電極３に移動する。陽極多孔質電極３はメッシュ形状の一つの金属であるため、位置Ｂと位置Ｃは電気的に繋がっており、ｅ⁻は、メッシュを通して導線２と接点を持つ位置Ｃに移動する。その後、導線２、位置Ｄの外部電源１を経由して位置Ｅの陰極多孔質電極４まで移動する。このｅ⁻は、位置Ｆで反応式（２）に示す水（Ｈ_２Ｏ）の発生反応に用いられる。Ｈ^＋は、水の電気分解により発生し、陽極側触媒層５を経由して、固体高分子電解質膜７内の位置Ｇを通過して陰極側触媒層６内の位置Ｆで反応式（２）に示す化学反応に用いられる。Ｏ_２は、水の電気分解反応で発生した後、大気中に放出される。また、位置Ｆでの水の発生反応において、Ｏ_２は大気より供給される。上記の水の電気分解、発生に伴う各物質の移動は、大気と接する陽極側触媒層５と陰極側触媒層６の全面で起こっており、ｅ⁻の挙動に注目すると、ｅ⁻は、図１９に示すような経路で陽極多孔質電極３に移動する。

しかしながら、電子の移動経路を示す図１９からも明らかなように、電子の移動経路として機能するのは、陽極側触媒層５と直接接する接触面９のみであり、この面以外の領域を耐腐食性の高い物質で被覆する必要は無い。一方、特許文献１では、Ｔｉ製メッシュの両面にめっきが施されており、この場合でも、除湿素子としての必要な機能を満たしているが、より好ましくは、除湿反応に寄与する領域にのみにめっき膜を析出させた方が良く、めっき膜のコストを抑制することができる。一般に、このＴｉ製メッシュは、Ｔｉ製の板材にスリットを形成して、伸長後にめっき膜を形成する。この場合には、Ｔｉ製メッシュの形状が複雑であるため、マスキング等の方法によりめっきの析出領域を限定することは困難であるという課題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、めっき処理時の貴金属の使用量を抑制するため、局所的にめっき膜が形成された金属メッシュ及びその製作方法並びに金属メッシュを用いた除湿素子及びその製作方法を得ることを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明に係る金属メッシュの一つは、直線上に不連続に配置され、不連続部が互いに異なる位置になるように隣接して配置された複数のスリットを有する金属板の少なくとも一方の面にめっき膜を形成した後、金属板をスリットの長手方向に対して直交する方向に伸長し、メッシュ状に加工成形されていることを特徴とするものである。

本発明に係る金属メッシュの製作方法の一つは、金属板に、直線上に不連続に配置され、不連続部が互いに異なる位置になるように隣接して配置された複数のスリットを形成する工程と、スリットを形成後、金属板の少なくとも一方の面にめっき膜を形成する工程と、めっき膜を形成後、金属板をスリットの長手方向に対して直交する方向に伸長し、メッシュ状に加工成形する工程と、を含むことを特徴とするものである。

本発明に係る除湿素子の一つは、陰極多孔質電極と、陰極多孔質電極上に設けられ、酸素と反応して水を発生させる機能を有する陰極側触媒層と、陰極触媒層上に設けられ、水素分離機能を有する固体高分子電解質膜と、固体高分子電解質膜上に設けられ、上述の金属メッシュを用いた陽極多孔質電極と、水を分解して酸素を放出する機能を有し、少なくとも陽極多孔質電極の表面を覆うように形成された陽極側触媒層と、で構成されていることを特徴とするものである。

本発明に係る除湿素子の製作方法の一つは、陰極多孔質電極、酸素と反応して水を発生させる機能を有する陰極側触媒層、水素分離機能を有する固体高分子電解質膜及び上述の金属メッシュを用いた陽極多孔質電極を順に積層しプレスする工程と、水を分解して酸素を放出する機能を有するとともに、少なくとも陽極多孔質電極の表面を覆う陽極側触媒層を形成する工程と、を含むことを特徴とするものである。

本発明の除湿素子によれば、陽極多孔質電極に使用される金属メッシュの製作において、金属板を伸長する前にめっき膜を形成することで、金属メッシュに局所的にめっき膜を形成することが可能となり、除湿性能に寄与しない領域でのめっき膜の析出を抑制することができるという効果がある。

実施の形態１に係る除湿素子の概略断面図である。 実施の形態１に係る除湿素子の製作方法の処理工程を示すフロー図である。 実施の形態１における金属板のめっき処理に使用するめっき治具を示す図である。 実施の形態１におけるスリットの形成方法を示す図である。 実施の形態１におけるスリットの寸法の定義を示す図である。 実施の形態１における金属メッシュの寸法定義を示す図である。 実施の形態１における除湿素子の積層構造を示す図である。 実施の形態１におけるスリットの最小構成単位を示す図である。 実施の形態１における金属メッシュの最小構成単位を示す図である。 図９の金属メッシュの最小構成単位部分の拡大図である。 実施の形態２に係る除湿素子の製作方法の処理工程を示すフロー図である。 実施の形態３に係る除湿素子の製作方法の処理工程を示すフロー図である。 実施の形態４に係る除湿素子の製作方法の処理工程を示すフロー図である。 陽極側触媒層の酸化の進展を示す図である。 実施の形態４における除湿素子の陽極側触媒層の要部を示す図である。 本発明の除湿素子と従来の除湿素子における使用時間と除湿能力の関係を比較した図である。 従来の除湿素子の概略断面図である。 従来の除湿素子における電気分解により発生する物質の移動経路を示す模式図である。 従来の除湿素子における電子の移動経路を示す模式図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る除湿素子の概略断面図であり、図２は、除湿素子の製作方法の処理工程を示すフロー図であり、図３は、金属板のめっき処理に使用するめっき治具を示す図である。

まず、図１を用いて、実施の形態１に係る金属メッシュの製作方法による除湿素子の構成について説明する。除湿素子１０は、固体高分子電解質膜７と、この固体高分子電解質膜７の陰極側に配置された陰極側触媒層６と、さら陰極側触媒層６上に配置された陰極多孔質電極４と、固体高分子電解質膜７の陽極側に配置された陽極多孔質電極３と、固体高分子電解質膜７と陽極多孔質電極３の表面に形成された陽極側触媒層５と、で構成されている。なお、陽極多孔質電極３は、後述するめっき治具１１を使用しない場合（図１（ａ））には、陽極側触媒層５と接する面とその対面に貴金属膜８が形成された陽極多孔質電極３となり、めっき治具１１を使用する場合（図１（ｂ））には、陽極側触媒層５と接する面にのみ貴金属膜８が形成された陽極多孔質電極３となる。

次に、実施の形態１における除湿素子の動作について、図１を参照して説明する。
除湿素子１０は、陽極多孔質電極３と陰極多孔質電極４に導線２により外部電源１と接続され、通電されることで化学反応により除湿機能を発揮する。具体的には、除湿素子１０は、水の電気分解反応が起こる陽極側が閉空間となるように設置され、外部電源１に接続することで、閉空間内を除湿することができる。外部電源１から陽極多孔質電極３、陰極多孔質電極４に電流を流すと、従来例で説明したと同様、陽極側触媒層５で反応式（１）の化学反応が、陰極側触媒層６で反応式（２）の化学反応が生じる。

陽極多孔質電極３の表面で起こる反応式（１）の化学反応は、Ｏ_２の発生を伴うので、陽極多孔質電極３は酸素に対するに高い耐腐食性が求められる。このため、Ｐｔ（白金）、Ａｕ（金）等の貴金属を電極として用いることが望ましいが、貴金属材料は高価であるため、実際には、陽極多孔質電極３としては、Ｔｉ（チタン）製板表面にＰｔ、Ａｕ等の貴金属のめっき膜が形成された金属メッシュが用いられる。本実施の形態では、貴金属材料としてＰｔを用いた場合について説明する。

反応式（１）の化学反応で発生するＨ^＋は、陽極側触媒層５、固体高分子電解質膜７を経由して陰極側触媒層６に至り、反応式（２）の化学反応に使用される。このため、陽極多孔質電極３は、反応式（１）の化学反応で発生したＨ^＋を透過し得る構造である必要があり、一般的には、メッシュ構造のものが使用される。本発明において特徴的であるのは、Ｔｉ製メッシュにおいて除湿反応に寄与する領域にのみ貴金属であるＰｔのめっき膜が形成されている点であり、この形状はめっき後に伸長することで得ることができる。

続いて、図２に示す除湿素子の製作方法の処理工程を示すフロー図を用いて説明する。実施の形態１における金属メッシュの製作方法は、Ｔｉ製板材１２に所定の間隔でスリット１９を形成するスリット形成工程（ステップＳ０１）と、Ｔｉ製板材１２の表面の無機、有機汚れを取り除く脱脂工程（ステップＳ０２）と、Ｔｉ製板材１２の表面の酸化膜を除去する酸活性（１）工程（ステップＳ０３）と、Ｔｉ製板材１２に対するめっき膜のアンカー効果を得るため、Ｔｉ製板材１２をエッチング液に浸漬させ、Ｔｉ製板材１２の表面に微細な凹凸を形成するエッチング工程（ステップＳ０４）と、エッチング中に形成されたＴｉ製板材１２の表面の凹凸を消失させることなく、エッチング工程において形成されたＴｉ製板材１２の表面の酸化膜を取り除く酸活性（２）工程（ステップＳ０５）と、Ｔｉ製板材１２をめっき原料を含むめっき浴に浸漬して貴金属膜８を形成させるめっき工程（ステップＳ０６）と、スリット１９が形成されたＴｉ製板材１２を伸張し、メッシュ状に加工成形するエキスパンド工程（ステップＳ０７）とで構成され、これらを連続的に行うことにより局所的に貴金属膜８が形成された金属メッシュ２２を得ることができる。なお、脱脂からめっき工程までの各工程間では純水による水洗を行う。このようにして製作された金属メッシュ２２を陽極多孔質電極３として用いて、これに固体高分子電解質膜７と、陰極側触媒層６と、陰極多孔質電極４とを積層して、ホットプレスを行うプレス工程（ステップＳ０８）と、陽極多孔質電極３の表面に陽極側触媒層５を形成するために触媒を塗布する触媒塗布工程（ステップＳ０９）を実施することで除湿素子１０の作製が完了する。

ここで使用されるＴｉ製板材１２としては、例えば、寸法が１２０ｍｍ×１２０ｍｍで厚さｔが５０μｍのものを用いる。めっき膜が必要な面は板材の片面のみであるため、非めっき面側をめっき治具本体１６に密着させることでめっき処理される領域を限定する。生産性向上のためには、例えば、図３に示すようなめっき治具１１を用い、めっき治具１１の両面側にＴｉ製板材１２を設置することが好ましい。ここで、図３（ａ）は、めっき治具１１の正面図であり、図３（ｂ）は、側面図である。Ｔｉ製板材１２を把持するために把持部１３には、ねじ孔１４が形成されており、ねじ１５をねじ孔１４に螺合させることで、Ｔｉ製板材１２をめっき治具本体１６への取り付けが可能な構造となっている。この把持部１３を用いて、Ｔｉ製板材１２をめっき治具１１に固定する。なお、Ｔｉ製板材１２と把持部１３が接する領域はめっき処理液に直接接触しないため、非めっき領域となる。好ましくは、この把持部１３はスリット１９が形成されていない領域と同一になるようにする。脱脂およびめっき処理時に電流を流すための接点である導線部１７は金属製とし、それ以外の部分は樹脂製の材料を用いる。

次に、図２に示す除湿素子の製作方法の各処理工程の詳細について説明する。
＜スリット形成工程＞
スリット形成工程（ステップＳ０１）は、Ｔｉ製板材１２にスリット１９を形成する工程である。図４に示すように、Ｔｉ製板材１２に対して金属製の刃１８を押し込むことでスリット１９が形成される。刃１８は、Ｙ軸方向の往復動作を繰り返しながら、一定間隔で刃１８をＴｉ製板材１２に押し込むＺ軸方向の往復動作を繰り返す。一方、Ｔｉ製板材１２は、ローラ２０でＴｉ製板材の端部２１が挟持され、Ｘ方向に一定速度で送り出される。Ｙ軸往復動作の移動量、押し込み動作の間隔、Ｔｉ製板材１２の送り速度等を適宜設定することで、所望の形状のスリット１９を形成することができる。例えば、図５に示すようにスリット１９の長さａを１，０００μｍ、Ｙ軸方向のスリットの形成間隔ｂを１４０μｍ、Ｘ軸方向のスリットの形成間隔ｃを１００μｍとして、千鳥状の配置されたスリット１９を形成する。隣り合うスリット１９の中心位置のＹ軸方向の距離ｄは（図５のｄ’−ｄ”のＹ軸方向の距離）、（１／２）ａ＋（１／２）ｂとなるようにする。

＜脱脂工程＞
本工程から、Ｐｔめっき工程までの工程は、全て液体の中で行われる工程である。したがって、スリット１９間には処理液が入り込む可能性があるが、各工程間で行う水洗工程を入念に行うことで取り除くことができる。脱脂工程（ステップＳ０２）は、Ｔｉ素地表面の、有機異物、無機異物を洗浄除去する工程である。この工程で用いられる脱脂液としては、脱脂のための従来公知の液が使用できる。例えば、６ｗｔ％の水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、珪酸ナトリウム（Ｎａ_２ＳｉＯ_３）、炭酸ナトリウム（Ｎａ_２ＣＯ_３）等を含んだ脱脂液を使用することができる。本実施の形態においては、特に断らない限りｗｔ％は、調整した混液全体に対する値をいう。脱脂条件については、温度、浸漬時間は、適正な清浄度を得るために適宜設定することができる。図３に示すめっき治具１１にスリット１９が形成されたＴｉ製板材１２が取り付けられた後、例えば、液温を５０℃、電流密度を５Ａ／ｄｍ^２、処理時間を１分とした電解脱脂を行うことで、Ｔｉ表面の油分を取り除くことができる。

＜酸活性（１）工程＞
酸活性（１）工程（ステップＳ０３）は、次工程となるエッチング工程の際の凹凸形成処理を確実に行うために、予めＴｉ表面の酸化膜を取り除く工程である。この工程で表面の酸化膜を完全に取り除くことができなかった場合、エッチング液による凹凸形成が、酸化膜により妨げられ、所望の凹凸が形成されなくなる。この工程に用いられる酸活性液は、酸活性のための従来公知の液を使用することができる。例えば、５％ｗｔの酸性フッ化アンモニウム、１％ｗｔの有機酸類、３０％ｗｔの塩酸等を含んだ酸洗浄液を使用することができる。酸活性（１）処理の条件については、温度、浸漬時間は、Ｔｉ素地上の酸化膜の厚さに応じて適宜設定することができる。例えば、液温を２５℃、処理時間を１分として酸活性を行うことで、Ｔｉ表面の酸化膜を取り除くことができる。

＜エッチング工程＞
エッチング工程（ステップＳ０４）は、Ｔｉ表面に微細な凹凸を形成するための工程である。この工程に用いられるエッチング液としては、チタンエッチングのための従来公知の液を使用することができる。例えば、２０％ｗｔの硫酸と１０％ｗｔの有機酸等を含んだ混合液をエッチング液として使用することができる。エッチング条件については、Ｔｉ製板材１２のチタンエッチング液への浸漬時間と温度は、所望のエッチング量とアンカー効果が得られるように適宜設定することができる。例えば、液温を９０℃、エッチング時間を５分以上とすることでＴｉ素地の凹凸形成による密着強化の効果が得られる。

＜酸活性（２）工程＞
酸活性（２）工程（ステップＳ０５）は、エッチング工程（ステップＳ０４）で残存した酸化膜を除去する工程である。この工程に用いられる処理液としては、酸活性（１）工程（ステップＳ０３）と同じ処理液を使用することができる。処理温度、浸漬時間に関しては、処理温度は２５℃、浸漬時間は、エッチング工程で形成されたＴｉ素地表面の凹凸を消失させないために、処理時間は３〜１０秒とし、ごく短時間の処理にとどめる。

＜Ｐｔめっき工程＞
Ｐｔめっき工程（ステップＳ０６）は、エッチング工程（ステップＳ０４）でＴｉ素地表面の凹凸が形成され、酸活性（２）工程（ステップＳ０５）で酸化膜が取り除かれたＴｉ素地上に、Ｐｔめっき膜を形成する工程である。この処理には、例えば、１０％ｗｔの硫酸にＰｔとして、３％の水溶性白金塩を含んだめっき液等を使用することができる。めっき条件については、所望の膜厚に応じて適宜設定することができる。例えば、液温を５０℃、めっき時間を８分とし、電流密度を１．０Ａ／ｄｍ^２とすることで、０．２５μｍ程度のＰｔめっき膜を得ることができる。

＜水洗工程＞
上記の全ての処理工程の間には、Ｔｉ製板材１２を純水中で揺動させながら、Ｔｉ製板材１２の表面に付着した処理液を洗い流す水洗工程が存在する。この工程は、次工程への前工程の処理液の持ち込みを防ぐために行われる。この工程の処理温度と浸漬時間に関しては、処理温度は特に調整を要せず、室温と同程度で良い。処理時間に関しては、洗浄と同時に水中でＴｉ表面に酸化膜が形成されるため、望ましくは１分以内にこの処理を終えることが好ましい。

＜エキスパンド工程＞
エキスパンド工程（ステップＳ０７）は、Ｐｔめっき工程でＰｔめっき膜が形成されたＴｉ製板材１２を伸長し、メッシュ状に加工成形する工程である。このため、Ｔｉ製板材１２は、形成されたスリット１９の長手方向に対して直交する方向（図５のＸ軸方向）に伸長される。図６に伸長後の金属メッシュ２２の概略形状を示す。このとき、菱形となる孔部２３の辺の長さｅは、スリット形成工程（ステップＳ０１）におけるスリット長さａの１／２、伸長後の線幅ｆは、スリット形成工程におけるＸ軸方向のスリットの形成間隔ｃと同じ長さとなる。孔部２３の頂角αは伸長の程度により調整できるが、例えば、αが９０°となるように伸長することで最も効率的に金属メッシュ２２の製作が可能となる。

＜プレス工程＞
プレス工程（ステップＳ０８）は、エキスパンド処理工程（ステップＳ０７）で得られた金属メッシュ２２を陽極多孔質電極３として用いて除湿素子の構造に製作する工程である。まず、金属メッシュ２２の非めっき領域の部分を取り除き、陽極多孔質電極３として用いる。次に、図７に示すように、陽極多孔質電極３を、必ずＰｔめっき膜である貴金属膜８が外気と触れる面となるようにして、陰極多孔質電極４、陰極側触媒層６、固体高分子電解質膜７、陽極多孔質電極３の順に積層して、ホットプレスを実施する。各材料については、例えば、固体高分子電解質膜７としては、市販の固体高分子電解質膜、陰極側触媒層６としてＰｔの微粉末、陰極多孔質電極４としてカーボンペーパを用いることができる。ホットプレスの条件は、例えば、温度を１９０℃、圧力を５０ｋｇｆ／ｃｍ^２、保持時間を５分とする。

＜触媒塗布工程＞
触媒塗布工程（ステップＳ０９）は、プレス工程（ステップＳ０８）後の陽極多孔質電極３の表面に陽極側触媒層５を形成するために触媒を塗布する工程である。触媒としては、例えば、Ｐｔを担持したカーボン粉末を触媒として用いることができる。塗布方法としては、例えば、塗布ロボットを用い陽極多孔質電極３の表面に厚さが約３０μｍとなるように触媒を塗布することにより陽極側触媒層５が形成される。これにより除湿素子１０の作製が完了する。

本発明の除湿素子の主な特徴は、貴金属使用量の抑制と、生産性の向上にあり、これらの効果を得るためには、Ｔｉ製板材１２の厚さｔ、スリットの長さａ、Ｙ軸方向のスリットの形成間隔ｂ、Ｘ軸方向のスリットの形成間隔ｃ、伸長後の孔部の頂角αが特に重要である。この根拠について、次に説明する。

まず、貴金属使用量の抑制について説明する。図８に伸長前のＴｉ製板材１２の模式図を示す。スリット１９は等間隔で形成されており、このＴｉ製板材１２の全体の構造は、図８の破線部で示す伸長前メッシュ部の単位領域２５を最小単位として、敷き詰めた構造であると考えることができる。すなわち、伸長前メッシュ部の単位領域２５において、従来の方法を用いた場合のＰｔの量と、本発明の方法を用いた場合のＰｔの量を比較することで、本発明の効果を評価することができる。

従来の金属メッシュの製作方法では、金属板がメッシュ状に伸長された後に貴金属のめっき膜が形成される。めっき液が接触する領域の全ての部分にめっき膜が形成されるので、伸長後メッシュ部の単位領域２６における、被めっき領域の表面積をＳ_１とすると、Ｓ_１は、数式（１）のように表される。右辺の第一項は、金属板の表面及び裏面の表面積、右辺の第二項は、スリット部の表面積である。
これに対して、本発明の金属メッシュの製作方法では、スリット形成前の金属板に貴金属のめっき膜が形成される。めっき治具１１を使用しない場合には、金属板の両面が、めっき治具１１を使用する場合には、金属板の片面のみが被めっき領域となる。それぞれの表面積をＳ_２，Ｓ_３とすると、Ｓ_２，Ｓ_３は、それぞれ数式（２），（３）により求めることができる。
貴金属のめっき膜の膜厚が同じであれば、析出量は表面積に比例するので、本発明の方法による数式（２），（３）から求められた表面積Ｓ_２，Ｓ_３を従来の方法による数式（１）から求められた表面積Ｓ_１で除し、めっき治具１１を使用しない場合とめっき治具１１を使用した場合の値を貴金属使用量の削減係数Ｘ_１，Ｘ_２として定義すると、Ｘ_１，Ｘ_２は、それぞれ数式（４），（５）により求めることができる。
ここで、スリットの長さａ、Ｙ軸方向のスリットの形成間隔ｂ、Ｘ軸方向のスリットの形成間隔ｃ、厚さｔは、正の値であるからＸ_２の値は、０．５より小さくなり、めっき治具１１を使用した場合には、貴金属のめっき膜の析出量を半分以下に抑制することができる。また、ａ，ｂ，ｃ，ｔに、値ａ＝１，０００μｍ、ｂ＝１４０μｍ、ｃ＝１００μｍ、ｔ＝５０μｍを代入して、めっき治具１１を使用した場合の貴金属使用量の削減係数Ｘの値を計算すると、数式（５）からＸ_２の値は、０．３５となる。

［生産性の向上について］
一度のめっき処理で処理可能な被処理物の量は、金属板やメッシュのような平面状の物体であれば、平面部が占有する面積に反比例する。図６において、孔部２３の占める面積をＳ_４、メッシュ部２４の占める面積をＳ_５とすると、従来の方法では、メッシュ部２４の面積Ｓ_５と孔部２３の面積Ｓ_４の和Ｓ_４＋Ｓ_５が、平面部の占有する面積となり、本発明の方法では、伸長前にめっき処理をしているため、メッシュ部２４の占める面積Ｓ_５が、平面部の占有する面積となる。めっき治具１１を使用する場合はこれに加え、図２に示すように、めっき治具１１の両面側にめっきされる金属板を固定する治具を用いているため、メッシュ材をめっきする場合に比べ２倍の処理能力を持つ。これより、本発明の方法を適用することにより、同時に処理可能な被処理物の量は、めっき治具を使用しない場合で（Ｓ_４＋Ｓ_５）／Ｓ_５倍に、めっき治具を使用する場合は２×（（Ｓ_４＋Ｓ_５）／Ｓ_５）倍になると見込まれる。この値を、生産性増加係数Ｙ_１，Ｙ_２として定義する。

Ｙ_１，Ｙ_２を求めるにあたり、メッシュ部２４と孔部２３の面積比が必要となる。金属メッシュ２２の全体の構造は、図９に示す破線部の伸長後メッシュ部の単位領域２６を最小単位として、敷き詰めた構造であると考えることができるので、この領域におけるメッシュ部２４と孔部２３の面積を求めることで、Ｙ_１，Ｙ_２を求めることができる。図１０に、伸長後メッシュ部の単位領域２６の拡大図を示す。幾何的な情報により求められる各部分の長さおよび角度を併せて示す。孔部の面積Ｓ_４、メッシュ部の面積Ｓ_５は、数式（６）、（７）により求めることができる。
求められたＳ_４，Ｓ_５を用いて、Ｙ_１，Ｙ_２は、数式（８）、（９）により求めることができる。
ここで、ｓｉｎα≦１であることから、右辺第二項は、ｓｉｎα＝１のとき最も大きい値をとり、α＝９０°のとき生産性が最大となる。また、ａ，ｃ，αに、本実施の形態で示す値ａ＝１，０００μｍ、ｃ＝１００μｍ、α＝９０°を代入し、めっき治具１１を使用した場合の生産性増加係数Ｙ_２を求めると、数式（９）からＹ_２の値は、６．５となる。

貴金属使用量の削減係数Ｘは、低い値であるほどＰｔの使用量の削減効果が高く、生産性増加係数Ｙは、高い値であるほど生産性の向上効果が高い。貴金属使用量の削減係数Ｘと生産性増加係数Ｙに対する、スリット長さａ、スリットの形成間隔（Ｙ軸）ｂ、スリットの形成間隔（Ｘ軸）ｃ、板厚ｔ、孔部の頂角αの影響をまとめたものを表１に示す。
表１より、ｔ，ａ，ｓｉｎαが大きいほど、ｂ，ｃが、小さいほど本発明の効果が顕著に現れることがわかる。

このように、実施の形態１に係る除湿素子によれば、陽極多孔質電極に使用される金属メッシュを、スリットが形成された金属板に、めっき膜を形成した後、伸長することにより製作することで、局所的にめっき膜が形成された金属メッシュを得ることが可能となり、除湿性能に寄与しない領域でのめっき膜の析出を抑制したものが得られ、めっき処理に使用される貴金属の使用量を低減させる効果があるとともに、伸長前にめっき処理を行うことで、めっき処理槽における被処理物の占有領域が従来の方法に比べ小さくなり、一度の処理で多数の金属板のめっき処理を行うことが可能となり、被処理物の量を増大させることができるので、生産性の向上にも効果がある。

実施の形態２．
図１１は、実施の形態２に係る除湿素子の製作方法の処理工程を示すフロー図である。図３に示す実施の形態１に係る除湿素子の製作方法の処理工程と図１１に示す実施の形態２に係る除湿素子の製作方法の処理工程との相違点は、実施の形態１の処理工程では、スリット形成処理が最初に実施されていたが、実施の形態２の処理工程では、スリット形成処理がＰｔめっき処理の後に実施されている点である。その他の工程については、実施の形態１と同じである。

実施の形態１では、スリット形成後にめっき処理を行うため、スリット形成時のめっき膜に加わる応力が小さく、剥離が生じにくいが、その一方で、スリット間に処理液が入り込むため、処理液の持ち出し量が多くなる。持ち出し量を抑制するためには、本実施の形態のように、めっき処理後にスリットを形成する方法を用いることが好ましい。本実施の形態の処理工程のフローを図１１に示す。

実施の形態２における金属メッシュの製作方法は、Ｔｉ製板材１２の表面の無機、有機汚れを取り除く脱脂工程（ステップＳ１１）と、Ｔｉ製板材１２の表面の酸化膜を除去する酸活性（１）工程（ステップＳ１２）と、Ｔｉ製板材１２に対するめっき膜のアンカー効果を得るため、Ｔｉ製板材１２をエッチング液に浸漬させ、Ｔｉ製板材１２の表面に微細な凹凸を形成するエッチング工程（ステップＳ１３）と、エッチング中に形成されたＴｉ製板材１２の表面の凹凸を消失させることなく、エッチング工程において形成されたＴｉ製板材１２の表面の酸化膜を取り除く酸活性（２）工程（ステップＳ１４）と、Ｔｉ製板材１２をめっき原料を含むめっき浴に浸漬して貴金属膜８を形成させるめっき工程（ステップＳ１５）と、貴金属膜８が形成されたＴｉ製板材１２に所定の間隔でスリット１９を形成するスリット形成工程（ステップＳ１６）と、スリット１９が形成されたＴｉ製板材１２を伸張し、メッシュ状に加工成形するエキスパンド工程（ステップＳ１７）とで構成され、これらを連続的に行うことにより局所的に貴金属膜８が形成された金属メッシュ２２を得ることができる。なお、脱脂からめっき工程までの各工程間では純水による水洗を行う。このようにして製作された金属メッシュ２２を陽極多孔質電極３として用いて、これに固体高分子電解質膜７と、陰極側触媒層６と、陰極多孔質電極４とを積層して、ホットプレスを行うプレス工程（ステップＳ１８）と、陽極多孔質電極３の表面に陽極側触媒層５を形成するために触媒を塗布する触媒塗布工程（ステップＳ１９）を実施することで除湿素子１０の作製が完了する。

各処理工程の詳細については、実施の形態１におけるものと同様であるので、説明を省略する。

このように、実施の形態２に係る除湿素子によれば、陽極多孔質電極に使用される金属メッシュを、めっき膜が形成された金属板に、スリットを形成した後、伸長することにより製作することで、実施の形態１の除湿素子と同様の効果を有するとともに、実施の形態１に比べ、めっき処理後にスリットが形成されているため、スリットにめっき処理液が入り込むことがなく、めっき処理液の持ち出し量を抑制することができる。

実施の形態３．
図１２は、実施の形態３に係る除湿素子の製作方法の処理工程を示すフロー図である。図１１に示す実施の形態２に係る除湿素子の製作方法の処理工程と図１２に示す実施の形態２に係る除湿素子の製作方法の処理工程との相違点は、実施の形態２の処理工程では、脱脂工程の後に実施されていた、酸活性（１）、エッチング、酸活性（２）の各工程の替わりに、実施の形態３の処理工程では、ウェットブラスト工程が実施され、この後に脱脂工程が実施されている点である。その他の工程については、実施の形態２と同じである。

実施の形態３では、被処理物であるＴｉ製板材の酸化膜除去を、ウェットブラスト処理の物理処理により行うものである。ウェットブラスト処理による酸化膜除去は、高圧力の液体を被処理物に噴射する処理であるため、化学処理に比べ、被処理物への負荷が高く、メッシュ材に対してウェットブラスト処理を行った場合には、細線部が破断するという問題があった。従来の方法において、メッシュの状態でウェットブラスト処理を行うと、メッシュの線幅が１００μｍ以下で細線部が破断するが、図１２に示すように、本実施の形態では、スリット形成を行う前に、ウェットブラスト処理を行っているので、被処理物が板材であるため破断が生じず、メッシュの仕様に関わらず物理処理を用いることができる。なお、ウェットブラスト処理は、処理液を被処理物に叩きつける処理方法である。スリットが形成されている場合には、ウェットブラスト処理時の衝撃によりスリットが開く可能性があるため、実施の形態２と同様に、めっき処理後にスリットを形成する。図１２の工程において、ウェットブラスト工程以外は、実施の形態１に示す方法と同じ方法で処理が可能であるので説明を省略する。本実施の形態の処理工程のフローを図１１に示す。

実施の形態３における金属メッシュの製作方法は、Ｔｉ製板材１２の表面の酸化膜除去を行うウェットブラスト工程（ステップＳ３１）と、Ｔｉ製板材１２の表面の無機、有機汚れを取り除く脱脂工程（ステップＳ３２）と、Ｔｉ製板材１２をめっき原料を含むめっき浴に浸漬して貴金属膜８を形成させるめっき工程（ステップＳ３３）と、貴金属膜８が形成されたＴｉ製板材１２に所定の間隔でスリット１９を形成するスリット形成工程（ステップＳ３４）と、スリット１９が形成されたＴｉ製板材１２を伸張し、メッシュ状に加工成形するエキスパンド工程（ステップＳ３５）とで構成され、これらを連続的に行うことにより局所的に貴金属膜８が形成された金属メッシュ２２を得ることができる。なお、ウェットブラストからめっき工程までの各工程間では純水による水洗を行う。このようにして製作された金属メッシュ２２を陽極多孔質電極３として用いて、これに固体高分子電解質膜７と、陰極側触媒層６と、陰極多孔質電極４とを積層して、ホットプレスを行うプレス工程（ステップＳ３６）と、陽極多孔質電極３の表面に陽極側触媒層５を形成するために触媒を塗布する触媒塗布工程（ステップＳ３７）を実施することで除湿素子１０の作製が完了する。

ウェットブラスト工程を除く各処理工程の詳細については、実施の形態１におけるものと同様であるので、説明を省略する。ウェットブラスト工程の詳細は以下の通りである。

＜ウェットブラスト工程＞
ウェットブラスト工程（ステップＳ３１）は、Ｔｉ製板材１２の表面の酸化膜を除去するとともに、Ｔｉ製板材１２に対するめっき膜のアンカー効果を得るため、Ｔｉ製板材１２の表面に微細な凹凸を形成する工程である。ウェットブラスト工程では、例えば、粒度が♯１００〜２００の炭化珪素を用い、流速が５０〜１５０ｍ／ｓｅｃで被処理物に噴射することで、Ｔｉ製板材１２の表面の酸化膜を除去することができる。ウェットブラスト処理後は、常温の純水、あるいはメタノールで２分以上洗浄し、板材表面に残留した研磨材を除去する。

このように、実施の形態３に係る除湿素子によれば、陽極多孔質電極に使用される金属メッシュを、めっき膜が形成された金属板に、スリットを形成した後、伸長することにより製作することで、実施の形態１及び実施の形態２の除湿素子と同様の効果を有するとともに、実施の形態２における酸化膜除去、凹凸形成を化学処理で行う方法に比べ、物理処理で行うことにより、工程を簡素化することができる。

実施の形態４．
図１３は、実施の形態４に係る除湿素子の製作方法の処理工程を示すフロー図である。図１１に示す実施の形態２に係る除湿素子の製作方法の処理工程と図１３に示す実施の形態４に係る除湿素子の製作方法の処理工程との相違点は、実施の形態２の処理工程では、エキスパンド工程、プレス工程の後に触媒塗布工程が実施されているのに対して、実施の形態４の処理工程では、触媒塗布工程後に、エキスパンド工程、プレス工程が実施されている点である。その他の工程については、実施の形態２と同じである。

実施の形態４では、電気分解反応に寄与しない陽極側触媒の量を減らし、より効率的に触媒を利用するものである。水の電気分解反応は、陽極側触媒面で起こる。この反応は、酸素の発生を伴う反応であるため、陽極側触媒で使用されているカーボン粉末表面のＰｔは次第に酸化していき、電子を流さなくなる領域が形成される。例えば、この導電性を持たない絶縁領域２７は、図１４に示すような推移で増大して行くものと考えられる。この時、図１４に示す絶縁領域に囲まれた触媒層２８では、その領域の触媒層自体には劣化がなく電子を流すことができても、周囲に導電性を持たない絶縁領域２７が存在するため、陽極多孔質電極３との電流経路が無く、反応が起こらない。このような、触媒の無駄を無くすためには、図１５に示すように、Ｐｔが被覆された面上のみに触媒が塗布されている状態が好ましい。この状態は、図１３に示すように、スリット形成後に触媒を塗布し、その後伸長することで実現することができる。一方で、反応領域が陽極多孔質電極３の金属メッシュ上面に限られるため、除湿能力は実施の形態１，２，３に比べ低くなる。

このように、実施の形態４に係る除湿素子によれば、陽極多孔質電極に使用される金属メッシュを、めっき膜が形成された金属板に、スリットを形成した後、伸長することにより製作することで、実施の形態１及び実施の形態２の除湿素子と同様の効果を有するとともに、実施の形態２に比べ、スリット形成後に触媒を塗布し、その後伸長することにより、触媒の使用量を低減することができる。

次に、実施の形態１から実施の形態４の製作方法により作製された除湿素子と、従来の製作方法により作製された除湿素子との除湿性能を比較したものを図１６に示す。なお、いずれの除湿素子も、金属板の寸法が１２０ｍｍ×１２０ｍｍで、厚さｔが５０μｍの純Ｔｉ製板材に、めっき治具を使用して、めっき治具の両面に板材を取り付けてめっき膜が形成されている。スリットの長さａは１，０００μｍ、Ｙ軸方向のスリットの形成間隔ｂは１４０μｍ、Ｘ軸方向のスリットの形成間隔ｃは１００μｍ、孔部の頂角αは９０℃である。

図１６は、除湿素子の使用日数に対する除湿能力の推移を示すものである。除湿素子の性能評価における使用環境としては、温度が６０℃、湿度が９０％に保たれた閉空間の場合である。実施の形態１から実施の形態３による除湿素子の除湿能力は、従来例の除湿素子の除湿能力とほぼ同じに推移した。実施の形態１から実施の形態３による除湿素子の除湿能力は、いずれもＸ_２＝０．３５８，Ｙ_２＝６．５の場合であり、Ｐｔの使用量を抑制し、生産性を向上させた上で、従来の製作方法による除湿素子のＸ＝１，Ｙ＝１の場合と同等の性能を確保できていることを示している。

また、実施の形態４による除湿素子の除湿能力は、触媒が塗布されている面が陽極多孔質電極３の金属メッシュ上のみであり、電気分解反応が起こる領域が狭いため、除湿能力は、従来の製作方法による除湿素子や他の実施の形態による除湿素子と比べて低い。しかし、推移の傾向は、実施の形態１から実施の形態３による除湿素子と従来例の除湿素子の除湿能力と較べ緩やかで急激な低下が無い。初期の除湿能力に対する半減期で比較すると、比較例が約１８０日であるのに対して、実施の形態４による除湿素子では２４０日であり、初期能力として必要な除湿能力さえ満たせば、長期間の使用に適することを示している。

なお、上記本実施の形態では、めっき膜の貴金属材料としてＰｔを用いる場合について説明したが、他の貴金属材料を用いた場合であっても同様の効果が得られる。

また、上記実施の形態では、巻線からの交流電流を通電させる回路は、多出力トランスの複数の巻線の全てに設けられている場合について説明したが、必ずしも全ての巻線に設けられていなくてもよい。

また、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

また、図中、同一符号は、同一または相当部分を示す。

１ 外部電源、２ 導線、３ 陽極多孔質電極、４ 陰極多孔質電極、５ 陽極側触媒層、６ 陰極側触媒層、７ 固体高分子電解質膜、８ 貴金属膜、９ 接触面、１０ 除湿素子、１１ めっき治具、１２ Ｔｉ製板材、１３ 把持部、１４ ねじ孔、１５ ねじ、１６ 治具本体、１７ 導線部、１８ 刃、１９ スリット、２０ ローラ、２１ Ｔｉ製板材の端部、２２ 金属メッシュ、２３ 孔部、２４ メッシュ部、２５ 伸長前メッシュ部の単位領域、２６ 伸長後メッシュ部の単位領域、２７ 導電性を持たない絶縁領域、２８ 絶縁領域に囲まれた触媒層。

Claims (11)

1. 直線上に不連続に配置され、前記不連続の部分が互いに異なる位置になるように隣接して配置された複数のスリットを有する金属板の少なくとも一方の面にめっき膜を形成した後、前記金属板を前記スリットの長手方向に対して直交する方向に伸長し、メッシュ状に加工成形されていることを特徴とする金属メッシュ。
2. 少なくとも一方の面にめっき膜が被覆された金属板に、直線上に不連続に配置され、前記不連続の部分が互いに異なる位置になるように隣接して配置される複数のスリットを形成した後、前記金属板を前記スリットの長手方向に対して直交する方向に伸長し、メッシュ状に加工成形されていることを特徴とする金属メッシュ。
3. 直線上に不連続に配置され、前記不連続の部分が互いに異なる位置になるように隣接して配置された複数のスリットを有する金属板の少なくとも一方の面にめっき膜を形成し、水を分解し酸素を放出する機能を有する触媒膜を被覆した後、前記金属板を前記スリットの長手方向に対して直交する方向に伸長し、メッシュ状に加工成形されていることを特徴とする金属メッシュ。
4. 前記金属板の材料がＴｉであり、めっき膜の材料がＰｔ、Ａｕ及びＰｄの少なくとも一つを含む貴金属であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の金属メッシュ。
5. 金属板に、直線上に不連続に配置され、前記不連続の部分が互いに異なる位置になるように隣接して配置された複数のスリットを形成する工程と、
   前記スリットを形成後、前記金属板の少なくとも一方の面にめっき膜を形成する工程と、
   前記めっき膜を形成後、前記金属板を前記スリットの長手方向に対して直交する方向に伸長し、メッシュ状に加工成形する工程と、を含むことを特徴とする金属メッシュの製作方法。
6. 金属板の少なくとも一方の面にめっき膜を形成する工程と、
   前記めっき膜を形成後、前記金属板に、直線上に不連続に配置され、前記不連続の部分が互いに異なる位置になるように隣接して配置された複数のスリットを形成する工程と、
   前記スリットを形成後、前記金属板を前記スリットの長手方向に対して直交する方向に伸長し、メッシュ状に加工成形する工程と、を含むことを特徴とする金属メッシュの製作方法。
7. 金属板の少なくとも一方の面にめっき膜を形成する工程と、
   前記めっき膜を形成後、前記金属板に、直線上に不連続に配置され、前記不連続の部分が互いに異なる位置になるように隣接して配置された複数のスリットを形成する工程と、
   前記スリットを形成後、水を分解して酸素を放出する機能を有する触媒膜を形成する工程と、
   前記触媒膜を形成後、前記金属板を前記スリットの長手方向に対して直交する方向に伸長し、メッシュ状に加工成形する工程と、を含むことを特徴とする金属メッシュの製作方法。
8. 陰極多孔質電極と、
   前記陰極多孔質電極上に設けられ、酸素と反応して水を発生させる機能を有する陰極側触媒層と、
   前記陰極触媒層上に設けられ、水素分離機能を有する固体高分子電解質膜と、
   前記固体高分子電解質膜上に設けられ、請求項１または請求項２に記載の金属メッシュを用いた陽極多孔質電極と、
   水を分解して酸素を放出する機能を有し、少なくとも前記陽極多孔質電極の表面を覆うように形成された陽極側触媒層と、で構成されていることを特徴とする除湿素子。
9. 陰極多孔質電極と、
   前記陰極多孔質電極上に設けられ、酸素と反応して水を発生させる機能を有する陰極側触媒層と、
   前記陰極触媒層上に設けられ、水素分離機能を有する固体高分子電解質膜と、
   前記固体高分子電解質膜上に設けられ、請求項３に記載の金属メッシュを用いた陽極多孔質電極と、で構成されていることを特徴とする除湿素子。
10. 陰極多孔質電極、酸素と反応して水を発生させる機能を有する陰極側触媒層、水素分離機能を有する固体高分子電解質膜及び請求項１または請求項２に記載の金属メッシュを用いた陽極多孔質電極を順に積層しプレスする工程と、
    水を分解して酸素を放出する機能を有するとともに、少なくとも前記陽極多孔質電極の表面を覆う陽極側触媒層を形成する工程と、を含むことを特徴とする除湿素子の製作方法。
11. 陰極多孔質電極、酸素と反応して水を発生させる機能を有する陰極側触媒層、水素分離機能を有する固体高分子電解質膜及び請求項３に記載の金属メッシュを用いた陽極多孔質電極を順に積層しプレスする工程と、を含むことを特徴とする除湿素子の製作方法。