(57)【要約】【課題】表面が防カビ作用を備えたフィン、フィンを有する熱交換器、および殺菌作用を備えた表面を有する金属部材を提供する。【解決手段】フィンは、金属基材１２と、金属基材上に形成されたポーラス陽極酸化層１４とを有し、ポーラス陽極酸化層の表面は、表面の法線方向から見たときの２次元的な大きさが１００ｎｍ超５００ｎｍ未満である複数の凹部１４Ａｐを含み、表面は、隣接する複数の凹部の間に形成された突起部１５を有し、突起部は、隣接する複数の凹部の側面が交わることにより形成された稜線１４ｒを有し、表面が防カビ作用を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基材と、前記金属基材上に形成されたポーラス陽極酸化層とを有し、
前記ポーラス陽極酸化層の表面は、前記表面の法線方向から見たときの２次元的な大きさが１００ｎｍ超５００ｎｍ未満である複数の凹部を含み、
前記表面は、隣接する前記複数の凹部の間に形成された突起部を有し、
前記突起部は、隣接する前記複数の凹部の側面が交わることにより形成された稜線を有し、
前記表面が防カビ作用を有する、フィン。
【請求項２】
前記複数の凹部の側面は、前記表面の法線方向に対して傾斜している、請求項１に記載のフィン。
【請求項３】
前記複数の凹部の側面の少なくとも一部は、階段状である、請求項１または２に記載のフィン。
【請求項４】
前記表面のヘキサデカンに対する静的接触角が１１０．４°以下である、請求項１から３のいずれかに記載のフィン。
【請求項５】
前記表面のヘキサデカンに対する静的接触角が２９．３°以下である、請求項１から４のいずれかに記載のフィン。
【請求項６】
前記表面の水に対する静的接触角が１０９．６°以下である、請求項１から５のいずれかに記載のフィン。
【請求項７】
前記表面は、表面処理剤によって処理されている、請求項１から６のいずれかに記載のフィン。
【請求項８】
前記表面処理剤はアミノ基を有する、請求項７に記載のフィン。
【請求項９】
前記表面に抗菌性塗料が付与されている、請求項１から６のいずれかに記載のフィン。
【請求項１０】
前記複数の凹部は、不規則に配置されている、請求項１から９のいずれかに記載のフィン。
【請求項１１】
前記複数の凹部の隣接間距離は、１００ｎｍ超５００ｎｍ未満である、請求項１から１０のいずれかに記載のフィン。
【請求項１２】
前記複数の凹部の前記２次元的な大きさは、１４０ｎｍ以上である、請求項１から１１のいずれかに記載のフィン。
【請求項１３】
前記金属基材は、バルブ金属である、請求項１から１２のいずれかに記載のフィン。
【請求項１４】
前記ポーラス陽極酸化層は、バルブ金属を陽極酸化することによって形成された、請求項１から１３のいずれかに記載のフィン。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれかに記載のフィンを有する、熱交換器。
【請求項１６】
金属基材と、前記金属基材上に形成されたポーラス陽極酸化層とを備え、
前記ポーラス陽極酸化層の表面は、前記表面の法線方向から見たときの２次元的な大きさが１００ｎｍ超５００ｎｍ未満である複数の凹部を含み、
前記表面は、隣接する前記複数の凹部の間に形成された突起部を有し、
前記突起部は、隣接する前記複数の凹部の側面が交わることにより形成された稜線を有し、
前記表面が殺菌効果を有する、金属部材。
【請求項１７】
前記複数の凹部の側面は、前記表面の法線方向に対して傾斜している、請求項１６に記載の金属部材。
【請求項１８】
前記複数の凹部の側面の少なくとも一部は、階段状である、請求項１６または１７に記載の金属部材。
【請求項１９】
前記表面のヘキサデカンに対する静的接触角が１１０．４°以下である、請求項１６から１８のいずれかに記載の金属部材。
【請求項２０】
前記表面のヘキサデカンに対する静的接触角が２９．３°以下である、請求項１６から１９のいずれかに記載の金属部材。
【請求項２１】
前記表面の水に対する静的接触角が１０９．６°以下である、請求項１６から２０のいずれかに記載の金属部材。
【請求項２２】
前記表面は、表面処理剤によって処理されている、請求項１６から２１のいずれかに記載の金属部材。
【請求項２３】
前記表面処理剤はアミノ基を有する、請求項２２に記載の金属部材。
【請求項２４】
前記表面に抗菌性塗料が付与されている、請求項１６から２１のいずれかに記載の金属部材。
【請求項２５】
前記複数の凹部は、不規則に配置されている、請求項１６から２４のいずれかに記載の金属部材。
【請求項２６】
前記複数の凹部の隣接間距離は、１００ｎｍ超５００ｎｍ未満である、請求項１６から２５のいずれかに記載の金属部材。
【請求項２７】
前記複数の凹部の前記２次元的な大きさは、１４０ｎｍ以上である、請求項１６から２６のいずれかに記載の金属部材。
【請求項２８】
前記金属基材は、バルブ金属である、請求項１６から２７のいずれかに記載の金属部材。
【請求項２９】
前記ポーラス陽極酸化層は、バルブ金属を陽極酸化することによって形成された、請求項１６から２８のいずれかに記載の金属部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面が殺菌作用を備えたフィンを有する熱交換器、殺菌作用を備えた表面を有する金属部材、熱交換器のフィンの表面または金属部材の表面を用いたカビの発生を抑制する方法および殺菌方法、ならびに、金属部材を有する電気湯沸かし器、飲料供給器および弁当箱のふたに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、ブラックシリコン、セミやトンボの羽が有するナノ表面構造が殺菌作用を有することが発表された（非特許文献１）。例えば、ブラックシリコンは、高さが５００ｎｍのナノピラーを有し、このナノピラーの物理的な構造が、殺菌作用を発現するとされている。セミやトンボの羽は、高さが２４０ｎｍのナノピラーを有している。
【０００３】
非特許文献１によると、グラム陰性菌に対する殺菌作用は、ブラックシリコンが最も強く、トンボの羽、セミの羽の順に弱くなる。また、これらの表面の水に対する静的接触角（以下、単に「接触角」ということがある。）は、ブラックシリコンが８０°であるのに対し、トンボの羽は１５３°、セミの羽は１５９°である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４２６５７２９号公報
【特許文献２】特開２００９−１６６５０２号公報
【特許文献３】国際公開第２０１１／１２５４８６号
【特許文献４】国際公開第２０１３／１８３５７６号
【特許文献５】特開２０１０−１７５１３１号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ivanova,  E. P. et al., "Bactericidal activity of black silicon", Nat. Commun. 4:2838 doi: 10.1038/ncomms3838(2013).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献１に記載の結果からは、ナノピラーによって細菌が殺されるメカニズムは明らかではない。さらに、ブラックシリコンがトンボやセミの羽よりも強い殺菌作用を有する理由が、ナノピラーの高さや形状の違いにあるのか、表面自由エネルギー（接触角で評価され得る）の違いにあるのか、不明である。また、ナノピラーを有する物質（ブラックシリコンおよびその他の物質（例えば金属））に依存して、殺菌作用が変化するのか否かも不明である。
【０００７】
さらに、ブラックシリコンの殺菌作用を利用するにしても、ブラックシリコンは、量産性に乏しく、また、硬く脆いので、形状加工性が低いという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その主な目的は、表面が殺菌作用を備えたフィンを有する熱交換器、殺菌作用を備えた表面を有する金属部材、熱交換器のフィンの表面または金属部材の表面を用いたカビの発生を抑制する方法および殺菌方法、ならびに、金属部材を有する電気湯沸かし器、飲料供給器および弁当箱のふたを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施形態による熱交換器は、金属基材と、前記金属基材上に形成されたポーラス陽極酸化層とを有するフィンを有し、前記ポーラス陽極酸化層の表面は、サブミクロンオーダーの凹凸構造を有し、前記凹凸構造は、前記表面の法線方向から見たときの２次元的な大きさが１００ｎｍ超５００ｎｍ未満である複数の凹部を含む。
【００１０】
ある実施形態において、前記凹凸構造は、隣接する前記複数の凹部の間に形成された突起部を有する。
【００１１】
ある実施形態において、前記突起部は、隣接する前記複数の凹部の側面が交わることにより形成された稜線を有する。
【００１２】
ある実施形態において、前記複数の凹部の隣接間距離は、前記複数の凹部の前記２次元的な大きさよりも大きい。
【００１３】
ある実施形態において、前記複数の凹部の側面は、前記表面の法線方向に対して傾斜している。
【００１４】
ある実施形態において、前記複数の凹部の側面の少なくとも一部は、階段状である。
【００１５】
ある実施形態において、前記表面のヘキサデカンに対する静的接触角が１１０．４°以下である。
【００１６】
ある実施形態において、前記表面のヘキサデカンに対する静的接触角が２９．３°以下である。
【００１７】
ある実施形態において、前記表面は、表面処理剤によって処理されている。
【００１８】
ある実施形態において、前記表面処理剤はアミノ基を有する。
【００１９】
ある実施形態において、前記複数の凹部の隣接間距離は、２０ｎｍ超５００ｎｍ未満である。
【００２０】
ある実施形態において、前記複数の凹部の前記２次元的な大きさは、１４０ｎｍ以上である。
【００２１】
ある実施形態において、前記金属基材は、バルブ金属である。
【００２２】
ある実施形態において、前記ポーラス陽極酸化層は、バルブ金属を陽極酸化することによって形成されている。
【００２３】
本発明の実施形態による金属部材は、金属基材と、前記金属基材上に形成されたポーラス陽極酸化層とを備え、前記ポーラス陽極酸化層の表面は、サブミクロンオーダーの凹凸構造を有し、前記表面が殺菌効果を有する。
【００２４】
ある実施形態において、前記凹凸構造は、前記表面の法線方向から見たときの２次元的な大きさが１００ｎｍ超５００ｎｍ未満である複数の凹部を含む。
【００２５】
ある実施形態において、前記表面のヘキサデカンに対する静的接触角が１１０．４°以下である。
【００２６】
ある実施形態において、前記表面のヘキサデカンに対する静的接触角が２９．３°以下である。
【００２７】
ある実施形態において、前記表面は、表面処理剤によって処理されている。
【００２８】
本発明の実施形態によるカビの発生を抑制する方法は、上記のいずれかの熱交換器の前記フィンの前記表面に、水蒸気を接触させる。
【００２９】
本発明の実施形態による気体または液体を殺菌する方法は、上記のいずれかの熱交換器の前記フィンの前記表面に、気体または液体を接触させる。
【００３０】
本発明の他の実施形態によるカビの発生を抑制する方法は、上記のいずれかの金属部材の前記表面に、水蒸気を接触させる。
【００３１】
本発明の他の実施形態による気体または液体を殺菌する方法は、上記のいずれかの金属部材の前記表面に、気体または液体を接触させる。
【００３２】
本発明の実施形態による電気湯沸かし器は、飲用水を収容し、収容した前記飲用水を加熱する容器と、加熱された前記飲用水を外部に吐き出す注ぎ口と、前記容器および前記注ぎ口の間に設けられた揚水パイプとを有する電気湯沸かし器であって、前記揚水パイプは、金属基材と、前記金属基材上に形成されたポーラス陽極酸化層とを内側に有し、前記ポーラス陽極酸化層の表面は、サブミクロンオーダーの凹凸構造を有し、前記凹凸構造は、前記表面の法線方向から見たときの２次元的な大きさが１００ｎｍ超５００ｎｍ未満である複数の凹部を含む。前記電気湯沸かし器は、例えば電気ポットである。
【００３３】
本発明の実施形態による飲料供給器は、飲用水を収容し、収容した前記飲用水を加熱する容器と、加熱された前記飲用水を含む飲料を外部に吐き出す注ぎ口と、前記容器および前記注ぎ口の間に設けられた給水管とを有する飲料供給器であって、前記給水管は、金属基材と、前記金属基材上に形成されたポーラス陽極酸化層とを内側に有し、前記ポーラス陽極酸化層の表面は、サブミクロンオーダーの凹凸構造を有し、前記凹凸構造は、前記表面の法線方向から見たときの２次元的な大きさが１００ｎｍ超５００ｎｍ未満である複数の凹部を含む。前記飲料供給器は、例えばコーヒーメーカーである。
【００３４】
本発明の実施形態による弁当箱のふたは、金属基材と、前記金属基材上に形成されたポーラス陽極酸化層とを有し、前記ポーラス陽極酸化層の表面は、サブミクロンオーダーの凹凸構造を有し、前記凹凸構造は、前記表面の法線方向から見たときの２次元的な大きさが１００ｎｍ超５００ｎｍ未満である複数の凹部を含む。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の実施形態によると、表面が殺菌作用を備えたフィンを有する熱交換器、殺菌作用を備えた表面を有する金属部材、熱交換器のフィンの表面または金属部材の表面を用いたカビの発生を抑制する方法および殺菌方法、ならびに、金属部材を有する電気湯沸かし器、飲料供給器および弁当箱のふたが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】（ａ）は、本発明の実施形態による金属部材１００Ａの模式的な断面図であり、（ｂ）は、本発明の他の実施形態による金属部材１００Ｂの模式的な断面図である。
【図２】（ａ）は、金属部材１００Ａの模式的な斜視図の一例であり、（ｂ）は、金属部材１００Ａの模式的な平面図の一例である。
【図３】（ａ）は、金属部材１００Ａの模式的な平面図の一例であり、（ｂ）は、（ａ）中の３Ｂ−３Ｂ’線に沿った、金属部材１００Ａの模式的な断面図の一例であり、（ｃ）は、（ａ）中の３Ｃ−３Ｃ’線に沿った、金属部材１００Ａの模式的な断面図の一例である。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は、金属部材１００Ａの製造方法および金属部材１００Ａの構造を説明するための図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、金属部材１００Ｂの製造方法および金属部材１００Ｂの構造を説明するための図である。
【図６】（ａ）は、本発明のさらに他の実施形態による金属部材１００Ａ’の模式的な断面図であり、（ｂ）は、本発明のさらに他の実施形態による金属部材１００Ｂ’の模式的な断面図であり、（ｃ）は、金属部材１００Ａ’および金属部材１００Ｂ’の製造方法を説明するための模式的な図である。
【図７】（ａ）は、サンプルＮｏ．３の表面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）で観察したＳＥＭ像であり、（ｂ）は、サンプルＮｏ．３の断面をＳＥＭで観察したＳＥＭ像である。
【図８】サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．４における、経過時間（ｈ）に対する、菌希釈液Ｂ中の菌数（ＣＦＵ／ｍＬ）を示すグラフである。
【図９】（ａ）は、サンプルＮｏ．５の表面を、表面の法線方向から４５°傾斜した角度からＳＥＭで観察したＳＥＭ像であり、（ｂ）は、サンプルＮｏ．６の表面を、表面の法線方向から４５°傾斜した角度からＳＥＭで観察したＳＥＭ像であり、（ｃ）は、サンプルＮｏ．５〜Ｎｏ．７の、経過時間（ｈ）に対する、菌希釈液Ｂ中の菌数（ＣＦＵ／ｍＬ）を示すグラフであり、（ｄ）は、サンプルＮｏ．８〜Ｎｏ．９の、経過時間（ｈ）に対する、菌希釈液Ｂ中の菌数（ＣＦＵ／ｍＬ）を示すグラフである。
【図１０】サンプルＮｏ．１３の透明になった箇所の表面をＳＥＭで観察したＳＥＭ像を示す図である。
【図１１】（ａ）は、本発明による実施形態の熱交換器が有するフィン５０の模式的な断面図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態による熱交換器２００Ａの模式的な断面図であり、（ｃ）は、本発明の他の実施形態による熱交換器２００Ｂの模式的な断面図である。
【図１２】（ａ）は、本発明の実施形態による放熱器２１０Ａの模式的な平面図であり、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、（ａ）中の１２Ｂ−１２Ｂ’線および１２Ｃ−１２Ｃ’線に沿った放熱器２１０Ａの断面図である。（ｄ）は、本発明の他の実施形態による放熱器２１０Ｂの模式的な平面図であり、（ｅ）および（ｆ）は、それぞれ、（ｄ）中の１２Ｅ−１２Ｅ’線および１２Ｆ−１２Ｆ’線に沿った放熱器２１０Ｂの断面図である。
【図１３】本発明による実施形態のインテリア建材を用いて製造された椅子６０Ａを模式的に示す図である。
【図１４】（ａ）は、本発明の実施形態による電気湯沸かし器７０Ａを模式的に示す断面図であり、（ｂ）は、本発明の他の実施形態による電気湯沸かし器７０Ｂを模式的に示す断面図である。
【図１５】本発明の実施形態による飲料供給器８０を模式的に示す断面図である。
【図１６】本発明の実施形態による弁当箱９０ａおよび弁当箱のふた９０ｂを模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下で、図面を参照して、本発明の実施形態による金属部材および熱交換器を説明する。なお、本発明は以下で例示する実施形態に限られない。以下の図面において、実質的に同じ機能を有する構成要素は共通の参照符号で示し、その説明を省略することがある。
【００３８】
なお、本明細書においては、以下の用語を用いることにする。
【００３９】
「殺菌（sterilization（microbicidal））」は、物体や液体といった対象物や、限られた空間に含まれる、増殖可能な微生物（microorganism）の数を、有効数減少させることをいう。
【００４０】
「微生物」は、ウィルス、細菌（バクテリア）、真菌（カビ）を包含する。
【００４１】
「抗菌（antimicrobial）」は、微生物の繁殖を抑制・防止することを広く含み、微生物に起因する黒ずみやぬめりを抑制することを含む。
【００４２】
本出願人は、モスアイ構造を有する反射防止膜（反射防止表面）を製造するために、反転されたモスアイ構造を表面に有する陽極酸化ポーラスアルミナ層を用いる方法を開発した（例えば、特許文献１〜４）。参考のために、特許文献１〜４の開示内容のすべてを本明細書に援用する。
【００４３】
本発明者は、上記の技術を応用することによって、殺菌作用を備えた表面を有する金属部材、および、表面が殺菌作用を備えたフィンを有する熱交換器を開発するに至った。
【００４４】
図１、図２および図３を参照して、本発明の実施形態による金属部材の構造を説明する。図１（ａ）は、本発明の実施形態による金属部材１００Ａの模式的な断面図を示す。図１（ｂ）は、本発明の他の実施形態による金属部材１００Ｂの模式的な断面図を示す。図２（ａ）および図２（ｂ）は、それぞれ、金属部材１００Ａの模式的な斜視図および平面図の一例を示す。図３（ａ）は、金属部材１００Ａの模式的な平面図の一例を示す。図３（ｂ）は、図３（ａ）中の３Ｂ−３Ｂ’線に沿った、金属部材１００Ａの模式的な断面図の一例を示す。図３（ｃ）は、図３（ａ）中の３Ｃ−３Ｃ’線に沿った、金属部材１００Ａの模式的な断面図の一例を示す。
【００４５】
図１（ａ）に示すように、金属部材１００Ａは、金属基材１２と、金属基材１２上に形成されたポーラス陽極酸化層１４とを備える。ポーラス陽極酸化層１４の表面は、サブミクロンオーダーの凹凸構造を有する。ポーラス陽極酸化層１４の表面は、殺菌効果を有する。本発明の実施形態による金属部材が殺菌効果を有することについては、後に実験例を示す。
【００４６】
ポーラス陽極酸化層１４の表面の凹凸構造は、例えば、複数の凹部１４Ａｐを含む。図１（ａ）に例示するように、凹部１４Ａｐが密に配列されており、隣接する凹部１４Ａｐ間に間隙が存在しない（例えば、図２（ａ）および図２（ｂ）に例示するように、円錐の底面が部分的に重なる）場合には、凹部１４Ａｐの２次元的な大きさＤｐは凹部１４Ａｐの隣接間距離Ｄｉｎｔと等しい。ここで、凹部１４Ａｐの「２次元的な大きさ」とは、表面の法線方向から見たときの凹部１４Ａｐの面積円相当径を指す。例えば、凹部１４Ａｐが円錐形の場合、凹部１４Ａｐの２次元的な大きさは、円錐の底面の直径に相当する。凹部１４Ａｐの２次元的な大きさＤｐは、例えば、１００ｎｍ超５００ｎｍ未満である。また、凹部１４Ａｐの隣接間距離Ｄｉｎｔは、例えば２０ｎｍ超５００ｎｍ未満である。凹部１４Ａｐの典型的な深さは、５０ｎｍ以上１０００ｎｍ未満である。
【００４７】
金属部材１００Ａは、金属基材１２の上に形成された無機材料層１６をさらに有してもよい。金属部材１００Ａは、ポーラス陽極酸化層１４の下に金属残存層１８ｒをさらに有してもよい。
【００４８】
図２（ａ）および図２（ｂ）に例示するように、凹部１４Ａｐが円錐形の場合、円錐の底面は部分的に重なってもよい。隣接する凹部１４Ａｐの間には、稜線１４ｒが形成され得る。稜線１４ｒは、例えば、隣接する凹部１４Ａｐが交わることにより形成される。例えば、凹部１４Ａｐが円錐形である場合、円錐の側面が交わることにより、稜線１４ｒを形成し得る。図２（ｂ）に例示するように、ポーラス陽極酸化層１４の表面の法線方向から見たとき、凹部１４Ａｐの中心１４ｏが正三角格子状に配置されている場合、稜線１４ｒは、中心１４ｏを中心とした正六角形状に形成される。さらに、正六角形の頂点にあたる箇所には、尖状突起１４ｃが形成され得る。稜線１４ｒおよび尖状突起１４ｃを含めて、突起部１５ということにする。尖状突起１４ｃは、稜線１４ｒに比べて突起しているので、突起部１５の先端は複数の点（例えば尖状突起１４ｃ）であり得る。突起部１５の先端とは、例えば、ポーラス陽極酸化層１４の表面の法線方向における先端である。金属部材１００Ａは、突起部１５を表面に有することにより、殺菌作用を有すると考えられる。
【００４９】
図２（ａ）および図２（ｂ）中に点線で示した円は、凹部１４Ａｐの中心１４ｏを中心とし、正六角形の頂点にあたる箇所に形成された尖状突起１４ｃを通る円である。この円の直径を、凹部１４Ａｐの「仮想的な直径Ｄｈｄ」ということがある。図２（ａ）および図２（ｂ）に例示される場合において、凹部１４Ａｐの仮想的な直径Ｄｈｄは、隣接間距離Ｄｉｎｔおよび２次元的な大きさＤｐよりも大きい（Ｄｈｄ＞Ｄｉｎｔ＝Ｄｐ）。
【００５０】
図３（ａ）に例示するように、凹部１４Ａｐが円錐形の場合、円錐の底面は互いに重ならなくてもよい。図３（ａ）に例示するように、円錐の底面の円は、互いに接していてもよい。この場合、隣接する凹部１４Ａｐの間に稜線１４ｒは形成されなくてもよい。図３（ａ）に例示されるように、ポーラス陽極酸化層１４の表面の法線方向から見たとき、例えば、凹部１４Ａｐの中心１４ｏが正三角格子状に配置されている場合には、突起部１５は、中心１４ｏを中心とした正六角形の頂点にあたる点１４ｃ、および、点１４ｃに囲まれた突起領域１４ｃ’を含む。突起領域１４ｃ’は、例えば、表面の法線方向から見たときに、凹部１４Ａｐを形成しない領域である。
【００５１】
図３（ｂ）に示すように、図３（ａ）中の３Ｂ−３Ｂ’線に沿った断面においては、点１４ｃは、隣接する凹部１４Ａｐの間に形成された尖状突起１４ｃとなる。図３（ｃ）に示すように、図３（ａ）中の３Ｃ−３Ｃ’線に沿った断面においては、点１４ｃよりも突起領域１４ｃ’の方が突起し得る。この場合の突起部１５の先端は、例えば、点ではなく、複数の領域（例えば突起領域１４ｃ’）である。突起部１５の先端は、例えば、突起領域１４ｃ’と同じ２次元的な大きさを有し得る。突起領域１４ｃ’の２次元的な大きさは、表面の法線方向から見たときの突起領域１４ｃ’の面積円相当径を指す。突起領域１４ｃ’は、サブミクロンオーダーの凹部１４Ａｐの間に形成されているので、突起部１５の先端の２次元的な大きさは、数百ナノメートルオーダー以下であり得る。従って、突起部１５は殺菌性を有し得る。
【００５２】
図３（ａ）〜（ｃ）に例示される場合において、凹部１４Ａｐの仮想的な直径Ｄｈｄは、隣接間距離Ｄｉｎｔおよび２次元的な大きさＤｐと等しい（Ｄｈｄ＝Ｄｉｎｔ＝Ｄｐ）。表面の物理的構造が優れた殺菌作用を有するという観点からは、図２（ａ）および図２（ｂ）に例示されるように、凹部１４Ａｐの仮想的な直径Ｄｈｄは、隣接間距離Ｄｉｎｔおよび２次元的な大きさＤｐよりも大きい（Ｄｈｄ＞Ｄｉｎｔ＝Ｄｐ）ことが好ましいと考えられる。突起部１５が尖状突起１４ｃを有し、突起部の先端が点になり得るからである。ただし、金属部材の有する殺菌作用には、表面の物理的構造だけでなく、表面の化学的性質（例えば親油性）も寄与することが考えられる。すなわち、後で実験例を示して説明するように、ポーラス陽極酸化層１４の表面に、表面処理剤が付与されていてもよい。表面処理剤は、例えば、離型剤、シランカップリング剤、親水性塗料、腐食防止剤等を含む。表面処理剤が表面に付与されることによって、金属部材の表面の親水性および／または親油性が調整され得る。例えば、ポーラス陽極酸化層１４の表面のヘキサデカンに対する静的接触角が１１０．４°以下であってもよく、さらには２９．３°以下であってもよい。また、ポーラス陽極酸化層１４の表面に、抗菌性塗料を付与してもよい。抗菌性塗料を表面に付与することで、殺菌作用はさらに向上され得る。
【００５３】
凹部１４Ａｐの配置は図２および図３に例示したものに限られず、規則的に配置されていてもよいし、不規則に（ランダムに）配置されていてもよい。
【００５４】
次に、図１（ｂ）を参照して、本発明の他の実施形態による金属部材１００Ｂを説明する。図１（ｂ）に示す金属部材１００Ｂは、ポーラス陽極酸化層１４の表面の凹凸構造が、複数の凹部１４Ｂｐを含む点において、金属部材１００Ａと異なる。金属部材１００Ｂは、複数の凹部１４Ｂｐを除いて、金属部材１００Ａと同じであってよい。
【００５５】
図１（ｂ）に示すように、凹部１４Ｂｐの隣接間距離Ｄｉｎｔは、凹部１４Ｂｐの２次元的な大きさＤｐよりも大きい（Ｄｉｎｔ＞Ｄｐ）。凹部１４Ｂｐの仮想的な直径Ｄｈｄは、凹部１４Ｂｐの２次元的な大きさＤｐと等しい（Ｄｐ＝Ｄｈｄ）。この場合には、隣接する凹部１４Ｂｐが交わらないので、隣接する凹部１４Ｂｐの間に稜線１４ｒは形成されない。ポーラス陽極酸化層１４の表面の法線方向における先端は、例えば、面を形成し、その中に複数の凹部１４Ｂｐが点在する。金属部材１００Ｂが殺菌性を有するためには、例えば、凹部１４Ｂｐの２次元的な大きさＤｐと、凹部１４Ｂｐの隣接間距離Ｄｉｎｔとの関係において、（Ｄｉｎｔ−Ｄｐ）／Ｄｉｎｔが０．９以下であること（すなわち、Ｄｐ／Ｄｉｎｔが０．１以上であること）が好ましい。金属部材１００Ｂが殺菌性を有するためには、例えば、ポーラス陽極酸化層１４の表面は、表面処理されていることが好ましい。例えば、ポーラス陽極酸化層１４の表面のヘキサデカンに対する静的接触角が１１０．４°以下である。より好ましくは、ポーラス陽極酸化層１４の表面のヘキサデカンに対する静的接触角は、２９．３°以下であってもよい。
【００５６】
本発明の実施形態による金属部材１００Ａおよび１００Ｂの製造方法は、例えば、以下に例示するように、特許文献２〜４に記載の反射防止膜を作製するための型の製造方法を援用することができる。これにより、凹部の大きさおよび深さを精度よく制御することが可能になる。また、均一に配置された凹部を得ることができる。ただし、表面の殺菌作用を用いるためには、反射防止膜において要求されるような高い均一性は求められないので、型の製造方法を簡略化することができる。例えば、図６を参照して後述する金属部材１００Ａ’および１００Ｂ’のように、金属基材（例えばバルブ金属から形成される）の表面を直接陽極酸化して製造してもよい。
【００５７】
図４（ａ）〜図４（ｅ）を参照して、金属部材１００Ａの製造方法を説明する。
【００５８】
まず、図４（ａ）に示すように、型基材として、金属基材１２と、金属基材１２の表面に形成された無機材料層１６と、無機材料層１６の上に堆積された金属膜１８とを有する型基材１０を用意する。
【００５９】
金属基材１２は、例えば、アルミニウム基材である。金属膜１８は、例えば、アルミニウム膜である。以下、アルミニウム基材１２およびアルミニウム膜１８の例を説明する。ただし、本発明の実施形態による金属部材は、これに限られない。金属基材１２および金属膜１８は、それぞれ、例えば、バルブ金属から形成される。バルブ金属は、陽極酸化される金属の総称であって、アルミニウムの他、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、Ｍｏ（モリブデン）、チタン（Ｔｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、タングステン（Ｗ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）を含む。バルブ金属の陽極酸化は、公知の方法で行われる。電解液の種類や電圧等の条件は、個々の金属に応じて適宜選択・設定され得る。また、陽極酸化膜のエッチング液も個々の金属に応じて選択され得る。例えば、Ｔｉの陽極酸化は、例えば、エチレングリコールとフッ化アンモニウムとの混合水溶液、硫酸および／または燐酸を含む水溶液等の電解液中で行うことができる。Ｔｉのエッチング液としては、例えば、濃燐酸、熱濃硫酸、熱濃塩酸からなる群から選択される酸を含む水溶液、または、フッ酸混合水溶液（例えば、フッ酸／硝酸混合水溶液、フッ酸／過酸化水素水混合水溶液、フッ化アンモニウム／フッ酸混合水溶液等を含む）を用いることができる。
【００６０】
金属基材１２および金属膜１８は、それぞれ、例えば、ステンレス鋼から形成されてもよい。ステンレス鋼はバルブ金属には属さないが、陽極酸化によって、サブミクロンオーダーの自己組織化構造を形成することが知られている。３０４タイプのステンレス鋼を用いて、サブミクロンオーダーの凹部を有する陽極酸化膜が形成されることは、例えば、K. Kure et al., "Formation of self-organized nanoporous anodic film on Type 304 stainless steel", Electrochemistry Communications 21(2012)1-4.に記載されている。参考のために、この文献の開示内容の全てを本明細書に援用する。なお、ステンレス鋼のエッチング液としては、例えば、王水（濃塩酸および濃硝酸を体積比３：１で混合したもの）等を用いることができる。
【００６１】
金属基材１２および金属膜１８は、それぞれ、抗菌効果が高いとされる金属（例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、または銅（Ｃｕ））を含んでもよい。金属基材１２および金属膜１８は、同じ金属から形成されてもよい。例えば、金属膜１８がチタンから形成される場合、ポーラス陽極酸化層１４は酸化チタンから形成される。酸化チタンは光触媒活性物質であるので、金属部材は、光が照射されることにより、光触媒による殺菌作用も有し得る。
【００６２】
アルミニウム基材１２としては、アルミニウムの純度が９９．５０ｍａｓｓ％以上９９．９９ｍａｓｓ％未満である比較的剛性の高いアルミニウム基材を用いる。アルミニウム基材１２に含まれる不純物としては、鉄（Ｆｅ）、ケイ素（Ｓｉ）、銅（Ｃｕ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、鉛（Ｐｂ）、スズ（Ｓｎ）およびマグネシウム（Ｍｇ）からなる群から選択された少なくとも１つの元素を含むことが好ましく、特にＭｇが好ましい。エッチング工程におけるピット（窪み）が形成されるメカニズムは、局所的な電池反応であるので、理想的にはアルミニウムよりも貴な元素を全く含まず、卑な金属であるＭｇ（標準電極電位が−２．３６Ｖ）を不純物元素として含むアルミニウム基材１２を用いることが好ましい。アルミニウムよりも貴な元素の含有率が１０ｐｐｍ以下であれば、電気化学的な観点からは、当該元素を実質的に含んでいないと言える。Ｍｇの含有率は、全体の０．１ｍａｓｓ％以上であることが好ましく、約３．０ｍａｓｓ％以下の範囲であることがさらに好ましい。Ｍｇの含有率が０．１ｍａｓｓ％未満では十分な剛性が得られない。一方、含有率が大きくなると、Ｍｇの偏析が起こり易くなる。モスアイ用型を形成する表面付近に偏析が生じても電気化学的には問題とならないが、Ｍｇはアルミニウムとは異なる形態の陽極酸化膜を形成するので、不良の原因となる。不純物元素の含有率は、アルミニウム基材１２の形状、厚さおよび大きさに応じて、必要とされる剛性に応じて適宜設定すればよい。例えば圧延加工によって板状のアルミニウム基材１２を作製する場合には、Ｍｇの含有率は約３．０ｍａｓｓ％が適当であるし、押出加工によって円筒などの立体構造を有するアルミニウム基材１２を作製する場合には、Ｍｇの含有率は２．０ｍａｓｓ％以下であることが好ましい。Ｍｇの含有率が２．０ｍａｓｓ％を超えると、一般に押出加工性が低下する。
【００６３】
アルミニウム基材１２として、例えば、ＪＩＳ  Ａ１０５０、Ａｌ−Ｍｇ系合金（例えばＪＩＳ  Ａ５０５２）、またはＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金（例えばＪＩＳ  Ａ６０６３）で形成された円筒状のアルミニウム管を用いる。
【００６４】
アルミニウム基材１２の表面は、バイト切削が施されていることが好ましい。アルミニウム基材１２の表面に、例えば砥粒が残っていると、砥粒が存在する部分において、アルミニウム膜１８とアルミニウム基材１２との間で導通しやすくなる。砥粒以外にも、凹凸が存在するところでは、アルミニウム膜１８とアルミニウム基材１２との間で局所的に導通しやすくなる。アルミニウム膜１８とアルミニウム基材１２との間で局所的に導通すると、アルミニウム基材１２内の不純物とアルミニウム膜１８との間で局所的に電池反応が起こる可能性がある。
【００６５】
無機材料層１６の材料としては、例えば酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）または二酸化シリコン（ＳｉＯ2）を用いることができる。無機材料層１６は、例えばスパッタ法により形成することができる。無機材料層１６として、酸化タンタル層を用いる場合、酸化タンタル層の厚さは、例えば、２００ｎｍである。
【００６６】
無機材料層１６の厚さは、１００ｎｍ以上５００ｎｍ未満であることが好ましい。無機材料層１６の厚さが１００ｎｍ未満であると、アルミニウム膜１８に欠陥（主にボイド、すなわち結晶粒間の間隙）が生じることがある。また、無機材料層１６の厚さが５００ｎｍ以上であると、アルミニウム基材１２の表面状態によって、アルミニウム基材１２とアルミニウム膜１８との間が絶縁されやすくなる。アルミニウム基材１２側からアルミニウム膜１８に電流を供給することによってアルミニウム膜１８の陽極酸化を行うためには、アルミニウム基材１２とアルミニウム膜１８との間に電流が流れる必要がある。円筒状のアルミニウム基材１２の内面から電流を供給する構成を採用すると、アルミニウム膜１８に電極を設ける必要がないので、アルミニウム膜１８を全面にわたって陽極酸化できるとともに、陽極酸化の進行に伴って電流が供給され難くなるという問題も起こらず、アルミニウム膜１８を全面にわたって均一に陽極酸化することができる。
【００６７】
また、厚い無機材料層１６を形成するためには、一般的には成膜時間を長くする必要がある。成膜時間が長くなると、アルミニウム基材１２の表面温度が不必要に上昇し、その結果、アルミニウム膜１８の膜質が悪化し、欠陥（主にボイド）が生じることがある。無機材料層１６の厚さが５００ｎｍ未満であれば、このような不具合の発生を抑制することもできる。
【００６８】
アルミニウム膜１８は、例えば、特許文献３に記載されているように、純度が９９．９９ｍａｓｓ％以上のアルミニウムで形成された膜（以下、「高純度アルミニウム膜」ということがある。）である。アルミニウム膜１８は、例えば、真空蒸着法またはスパッタ法を用いて形成される。アルミニウム膜１８の厚さは、約５００ｎｍ以上約１５００ｎｍ以下の範囲にあることが好ましく、例えば、約１μｍである。
【００６９】
また、アルミニウム膜１８として、高純度アルミニウム膜に代えて、特許文献４に記載されている、アルミニウム合金膜を用いてもよい。特許文献４に記載のアルミニウム合金膜は、アルミニウムと、アルミニウム以外の金属元素と、窒素とを含む。本明細書において、「アルミニウム膜」は、高純度アルミニウム膜だけでなく、特許文献４に記載のアルミニウム合金膜を含むものとする。
【００７０】
上記アルミニウム合金膜を用いると、反射率が８０％以上の鏡面を得ることができる。アルミニウム合金膜を構成する結晶粒の、アルミニウム合金膜の法線方向から見たときの平均粒径は、例えば、１００ｎｍ以下であり、アルミニウム合金膜の最大表面粗さＲｍａｘは６０ｎｍ以下である。アルミニウム合金膜に含まれる窒素の含有率は、例えば、０．５ｍａｓｓ％以上５．７ｍａｓｓ％以下である。アルミニウム合金膜に含まれるアルミニウム以外の金属元素の標準電極電位とアルミニウムの標準電極電位との差の絶対値は０．６４Ｖ以下であり、アルミニウム合金膜中の金属元素の含有率は、１．０ｍａｓｓ％以上１．９ｍａｓｓ％以下であることが好ましい。金属元素は、例えば、ＴｉまたはＮｄである。但し、金属元素はこれに限られず、金属元素の標準電極電位とアルミニウムの標準電極電位との差の絶対値が０．６４Ｖ以下である他の金属元素（例えば、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｚｒ、ＶおよびＰｂ）であってもよい。さらに、金属元素は、Ｍｏ、ＮｂまたはＨｆであってもよい。アルミニウム合金膜は、これらの金属元素を２種類以上含んでもよい。アルミニウム合金膜は、例えば、ＤＣマグネトロンスパッタ法で形成される。アルミニウム合金膜の厚さも約５００ｎｍ以上約１５００ｎｍ以下の範囲にあることが好ましく、例えば、約１μｍである。
【００７１】
次に、図４（ｂ）に示すように、アルミニウム膜１８の表面１８ｓを陽極酸化することによって、複数の凹部（細孔）１４Ａｐを有するポーラス陽極酸化層（ポーラスアルミナ層）１４を形成する。ポーラスアルミナ層１４は、凹部１４Ａｐを有するポーラス層と、バリア層（凹部（細孔）１４Ａｐの底部）とを有している。隣接する凹部１４Ａｐの間隔（中心間距離）は、バリア層の厚さのほぼ２倍に相当し、陽極酸化時の電圧にほぼ比例することが知られている。この関係は、図４（ｅ）に示す最終的なポーラスアルミナ層１４についても成立する。
【００７２】
ポーラスアルミナ層１４は、例えば、酸性の電解液中で表面１８ｓを陽極酸化することによって形成される。ポーラスアルミナ層１４を形成する工程で用いられる電解液は、例えば、蓚酸、酒石酸、燐酸、硫酸、クロム酸、クエン酸、リンゴ酸からなる群から選択される酸を含む水溶液である。例えば、アルミニウム膜１８の表面１８ｓを、蓚酸水溶液（濃度０．３ｍａｓｓ％、液温１０℃）を用いて、印加電圧８０Ｖで５５秒間陽極酸化を行うことにより、ポーラスアルミナ層１４を形成する。
【００７３】
次に、図４（ｃ）に示すように、ポーラスアルミナ層１４をアルミナのエッチャントに接触させることによって所定の量だけエッチングすることにより凹部１４Ａｐの開口部を拡大する。凹部１４Ａｐの開口部が拡大されることによって、凹部１４Ａｐの２次元的な大きさＤｐが大きくなる。凹部１４Ａｐの２次元的な大きさＤｐが、凹部１４Ａｐの隣接間距離Ｄｉｎｔと等しくなると、隣接する凹部１４Ａｐの間に突起部１５が形成され得る。エッチング液の種類・濃度、およびエッチング時間を調整することによって、エッチング量（すなわち、凹部１４Ａｐの大きさ、深さ、および、突起部１５の先端の大きさ）を制御することができる。エッチング液としては、例えば１０ｍａｓｓ％の燐酸や、蟻酸、酢酸、クエン酸などの有機酸や硫酸の水溶液やクロム酸燐酸混合水溶液を用いることができる。例えば、燐酸水溶液（１０ｍａｓｓ％、３０℃）を用いて２０分間エッチングを行う。
【００７４】
この後、図４（ｄ）に示すように、再び、アルミニウム膜１８を部分的に陽極酸化することにより、凹部１４Ａｐを深さ方向に成長させるとともにポーラスアルミナ層１４を厚くしてもよい。ここで凹部１４Ａｐの成長は、既に形成されている凹部１４Ａｐの底部から始まるので、凹部１４Ａｐの側面は階段状になる。
【００７５】
さらにこの後、必要に応じて、ポーラスアルミナ層１４をアルミナのエッチャントに接触させることによってさらにエッチングすることにより凹部１４Ａｐの孔径をさらに拡大することもできる。エッチング液としては、ここでも上述したエッチング液を用いることが好ましく、現実的には、同じエッチング浴を用いればよい。
【００７６】
このように、上述した陽極酸化工程およびエッチング工程を、例えば交互に複数回繰り返して、図４（ｅ）に示すように、表面に突起部１５を有する金属部材１００Ａが得られ得る。金属部材１００Ａにおいて、凹部１４Ａｐの２次元的な大きさＤｐは凹部１４Ａｐの隣接間距離Ｄｉｎｔと等しい。
【００７７】
図４（ｅ）に示すポーラスアルミナ層１４（厚さｔp）は、ポーラス層（厚さは凹部１４Ａｐの深さＤｄに相当）とバリア層（厚さｔb）とを有する。ポーラスアルミナ層１４の厚さｔpは、例えば、約１μｍ以下である。ポーラスアルミナ層１４が有する凹部１４Ａｐは、例えば円錐形であり、階段状の側面を有してもよい。上述したように、凹部１４Ａｐの隣接間距離Ｄｉｎｔは、バリア層の厚さｔbのほぼ２倍に相当する。
【００７８】
なお、図４（ｅ）に示すポーラスアルミナ層１４の下には、アルミニウム膜１８のうち、陽極酸化されなかった金属残存層（アルミニウム残存層）１８ｒが存在している。必要に応じて、アルミニウム残存層１８ｒが存在しないように、アルミニウム膜１８を実質的に完全に陽極酸化してもよい。例えば、無機材料層１６が薄い場合には、アルミニウム基材１２側から容易に電流を供給することができる。
【００７９】
ここで例示した金属部材の製造方法は、特許文献２〜４に記載の反射防止膜を作製するための型を製造することができる。高精細な表示パネルに用いられる反射防止膜は、先端が尖った凸部を有することが好ましい。従って、反射防止膜を作製するための型の製造方法においては、上述した陽極酸化工程およびエッチング工程を交互に複数回（例えば５回：陽極酸化を５回とエッチングを４回）繰り返し、陽極酸化工程で終わることによって、凹部１４Ａｐの底部を点にすることが好ましい。
【００８０】
これに対して、金属部材の殺菌作用に、凹部１４Ａｐの底部が点であることは求められないので、上記の型の製造方法を簡略化することができる。例えば、金属部材の製造工程は、陽極酸化工程で終わってもよいし、エッチング工程で終わってもよい。陽極酸化工程およびエッチング工程をそれぞれ１回ずつ行うことにより、金属部材１００Ａを製造してもよい。凹部１４Ａｐの底部は、図４（ｅ）に例示するように、点であってもよい。凹部１４Ａｐの底部は、これに限られず、丸みを帯びていてもよい。凹部１４Ａｐの底部は、平らであってもよく、すなわち、凹部１４Ａｐの形状は、略円錐台であってもよい。
【００８１】
ただし、突起部１５を形成するためには、エッチング工程を少なくとも１回行うことが好ましい。凹部１４Ａｐの２次元的な大きさＤｐは、エッチング工程により拡大されるためである。例えば、凹部１４Ａｐの２次元的な大きさＤｐが、凹部１４Ａｐの隣接間距離Ｄｉｎｔと等しくなるまで、適宜エッチング工程を行ってもよい。
【００８２】
陽極酸化工程およびエッチング工程を交互に行うことにより、凹部１４Ａｐの側面は、例えば、表面の法線方向に対して傾斜する。凹部１４Ａｐの側面の少なくとも一部は、例えば、階段状であってもよい。
【００８３】
金属部材が優れた殺菌作用を有するためには、突起部１５の先端は、点であることがより好ましいと考えられる。凹部１４Ａｐを形成した後、隣接する凹部１４Ａｐの間の突起部１５の先端が点になるまで、陽極酸化工程および／またはエッチング工程を適宜繰り返してもよい。例えば、略円錐体状の凹部１４Ａｐの開口部が拡大されると、凹部１４Ａｐの底面の中心１４ｏから最も離れた部分が最終的に残って、尖状突起１４ｃを形成し得る。
【００８４】
上記の製造工程によって金属部材１００Ａを得た後、必要に応じて、金属部材１００Ａの表面を安定させる処理（例えば熱処理）を行ってもよい。安定化処理は、凹部１４Ａｐを封孔することなく行われ得る。例えば、金属部材１００Ａをオーブンに入れて熱処理を行うことで、金属部材１００Ａの表面を安定させることができる。
【００８５】
安定化処理を施さない金属部材は、例えば水と一定時間接触した後に変色することがあった。金属部材が変色して透明になることもあった。このような変色（透明化を含む）は、目視で確認することができた。金属部材の表面の、反転されたモスアイ構造の形状が変化したことによって、金属部材の表面が変色したと考えられる。安定化処理を行うと、金属部材の変色および表面の反転されたモスアイ構造の形状の変化を防ぐことができる。例えば、後に実験例を示すように、１００℃以上２５０℃以下のオーブンで３時間熱処理を行った金属部材は、水と４９時間接触した後も変色しなかった。安定化処理の具体的な条件については、実験例を参照して後述する。
【００８６】
図１（ｂ）に示した金属部材１００Ｂも、例えば、上述した陽極酸化工程とエッチング工程とを組み合わせることによって製造することができる。図５（ａ）〜（ｃ）を参照して、金属部材１００Ｂの製造方法を説明する。
【００８７】
まず、図４（ａ）および（ｂ）を参照して説明したのと同様に、型基材１０を用意し、アルミニウム膜１８の表面１８ｓを陽極酸化することによって、複数の凹部（細孔）１４Ｂｐを有するポーラスアルミナ層１４を形成する。
【００８８】
次に、図５（ａ）に示すように、ポーラスアルミナ層１４をアルミナのエッチャントに接触させることによって所定の量だけエッチングすることにより凹部１４Ｂｐの開口部を拡大する。このとき、図４（ｃ）を参照して説明したエッチング工程よりも、エッチング量を少なくする。すなわち、凹部１４Ｂｐの開口部の大きさを小さくする。例えば、燐酸水溶液（１０ｍａｓｓ％、３０℃）を用いて１０分間エッチングを行う。
【００８９】
この後、図５（ｂ）に示すように、再び、アルミニウム膜１８を部分的に陽極酸化することにより、凹部１４Ｂｐを深さ方向に成長させるとともにポーラスアルミナ層１４を厚くしてもよい。このとき、例えば、図４（ｄ）を参照して説明した陽極酸化工程よりも、凹部１４Ｂｐを深く成長させる。例えば、蓚酸水溶液（濃度０．３ｍａｓｓ％、液温１０℃）を用いて、印加電圧８０Ｖで１６５秒間陽極酸化を行う（図４（ｄ）では５５秒間）。
【００９０】
その後、図４（ｅ）を参照して説明したのと同様に、エッチング工程および陽極酸化工程を交互に複数回くり返してもよい。例えば、エッチング工程を３回、陽極酸化工程を３回、交互に繰り返すことによって、図５（ｃ）に示すように、金属部材１００Ｂが得られる。このとき、凹部１４Ｂｐの２次元的な大きさＤｐは隣接間距離Ｄｉｎｔより小さい（Ｄｐ＜Ｄｉｎｔ）。陽極酸化工程およびエッチング工程によって形成される凹部１４Ｂｐは、２次元的な大きさＤｐが隣接間距離Ｄｉｎｔより小さい点を除いて、凹部１４Ａｐと同じであってもよい。凹部１４Ｂｐの製造工程は、例えば、図５（ａ）のエッチング工程におけるエッチング量を除いて、凹部１４Ａｐの製造工程と同じであってもよい。
【００９１】
ここで例示した金属部材１００Ａおよび１００Ｂの製造方法は、特許文献２〜４に記載の反射防止膜を作製するための型を製造することができる。高精細な表示パネルに用いられる反射防止膜には、高い均一性が要求されるので、上記のようにアルミニウム基材の材料の選択、アルミニウム基材の鏡面加工、アルミニウム膜の純度や成分の制御を行うことが好ましいが、殺菌作用に高い均一性は求められないので、上記の型の製造方法を簡略化することができる。例えば、アルミニウム基材の表面を直接、陽極酸化してもよい。また、このときアルミニウム基材に含まれる不純物の影響でピットが形成されても、最終的に得られる金属部材の凹凸構造に局所的な構造の乱れが生じるだけで、殺菌作用に与える影響はほとんどないと考えられる。
【００９２】
図６を参照して、本発明のさらに他の実施形態による金属部材１００Ａ’および本発明のさらに他の実施形態による金属部材１００Ｂ’の構造および製造方法について説明する。図６（ａ）は、本発明のさらに他の実施形態による金属部材１００Ａ’の模式的な断面図を示す。図６（ｂ）は、本発明のさらに他の実施形態による金属部材１００Ｂ’の模式的な断面図を示す。図６（ｃ）は、金属部材１００Ａ’および金属部材１００Ｂ’の製造方法を説明するための模式的な図である。
【００９３】
金属部材１００Ａ’は、図６（ｃ）に例示する金属基材１８Ｘの表面１８ｓを直接陽極酸化することによって製造される点において、金属部材１００Ａと異なる。金属部材１００Ａ’は、図４（ａ）に例示した型基材１０を用意することなく製造される。金属部材１００Ａ’は、金属部材１００Ａが有する金属基材１２、無機材料層１６、および金属残存層１８ｒに代えて、金属基材１８Ｘｒを有する点において、金属部材１００Ａと異なる。金属部材１００Ａ’は、上記点を除いて金属部材１００Ａと同じであってよい。
【００９４】
金属部材１００Ａ’の製造方法は、金属基材１８Ｘを用意する点を除いて、金属部材１００Ａの製造方法と同じであってよい。例えば、金属基材１８Ｘを用意した後、図４（ｂ）〜図４（ｅ）を参照して上述したポーラス陽極酸化層１４を生成する条件を用いることで、凹部１４Ａｐを形成することができる。凹部１４Ａｐを有するポーラス陽極酸化層１４が、残存した金属基材１８Ｘｒの上に形成されることで、図６（ａ）に示す金属部材１００Ａ’を得ることができる。
【００９５】
金属基材１８Ｘは、陽極酸化可能な金属から形成される。金属基材１８Ｘは、例えばバルブ金属またはステンレス鋼である。金属基材１８Ｘは、抗菌効果が高いとされる金属（例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、または銅（Ｃｕ））を含んでもよい。
【００９６】
規則的に配列された凹部を有する金属部材（例えばアルミニウムから形成される）１００Ａ’は、例えば、以下のようにして製造されてもよい。特許文献２〜４に記載の反射防止膜を作製するための型は、凹部の配列の規則性が低いことが好ましいが、ポーラス陽極酸化層の凹凸構造の殺菌性を利用する場合には、凹部の配列の規則性は影響しないと考えられる。
【００９７】
アルミニウム基材１８Ｘを用意した後、以下の工程を行う。例えば厚さが約１０μｍのポーラスアルミナ層を形成した後、生成されたポーラスアルミナ層をエッチングにより除去してから、上述のポーラスアルミナ層を生成する条件で陽極酸化を行えばよい。厚さが１０μｍのポーラスアルミナ層は、陽極酸化時間を長くすることによって形成される。このように比較的厚いポーラスアルミナ層を生成し、このポーラスアルミナ層を除去すると、アルミニウム膜またはアルミニウム基材の表面に存在するグレインによる凹凸や加工ひずみの影響を受けることなく、規則的に配列された凹部を有するポーラスアルミナ層を形成することができる。なお、ポーラスアルミナ層の除去には、クロム酸と燐酸との混合液を用いることが好ましい。長時間にわたるエッチングを行うとガルバニック腐食が発生することがあるが、クロム酸と燐酸との混合液はガルバニック腐食を抑制する効果がある。
【００９８】
図６（ｂ）に示す金属部材１００Ｂ’は、ポーラス陽極酸化層１４の表面の凹凸構造が、複数の凹部１４Ｂｐを含む点において、金属部材１００Ａ’と異なる。金属部材１００Ｂ’は、複数の凹部１４Ｂｐを除いて、金属部材１００Ａ’と同じであってよい。金属部材１００Ｂ’の製造工程は、複数の凹部１４Ｂｐを形成する工程を除いて、金属部材１００Ａ’と同じであってよい。
【００９９】
金属部材１００Ｂおよび金属部材１００Ｂ’の製造方法は、上述したものに限られない。金属部材１００Ｂおよび金属部材１００Ｂ’は、エッチング工程を行わずに、陽極酸化工程のみによって製造することもできる（例えば後述するサンプルＮｏ．５参照）。この場合、凹部１４Ｂｐの形状は、例えば、略円筒状であってもよい。凹部１４Ｂｐの側面は、表面の法線方向とほぼ平行であってもよい。
【０１００】
以下に、実験例を示して、本発明の実施形態による金属部材が殺菌性を有することを説明する。
【０１０１】
各サンプルを作製するために、ガラス板上に、酸化タンタル層およびアルミニウム合金層（Ａｌ−Ｔｉ層）を順に成膜した。上述した陽極酸化工程およびエッチング工程を交互に行い（陽極酸化工程を５回、エッチング工程を４回）、ガラス板上に反転されたモスアイ構造を表面に有するポーラスアルミナ層を作製することにより、サンプルＮｏ．１を得た。
【０１０２】
サンプルＮｏ．２は、サンプルＮｏ．１と同じものの表面に離型剤を付与することにより得た。離型剤は、ダイキン工業株式会社製のオプツールＤＳＸを用いた。離型剤を、上から流しかけるように付与した後、ガラス板上に離型剤が均一に行き渡るように、スピナーによりサンプルを回転させた。
【０１０３】
サンプルＮｏ．３およびサンプルＮｏ．４は、それぞれ、サンプルＮｏ．１と同じものの表面に、シランカップリング剤Ｓ１およびシランカップリング剤Ｓ２を付与することにより得た。シランカップリング剤Ｓ１は、信越化学工業株式会社製のＫＢＭ−１４０３であり、アミノ基を含まない。シランカップリング剤Ｓ２は、信越化学工業株式会社製のＫＢＭ−６０３であり、アミノ基を含む。シランカップリング剤Ｓ１およびシランカップリング剤Ｓ２は、それぞれ、以下の化学式（構造式）（１）および（２）で表される。
【化１】
2018028148.tif 000003
(CH3O)3SiC3H6NHC2H4NH2 （２）
【０１０４】
シランカップリング剤Ｓ１およびＳ２は、原液を用いた。サンプルＮｏ．３およびサンプルＮｏ．４についても、シランカップリング剤を表面に付与した後、スピナーによりサンプルを回転させた。
【０１０５】
サンプルＮｏ．２〜４について、ポーラスアルミナ層の表面の反転されたモスアイ構造が、離型剤またはシランカップリング剤により埋まっていないことを走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察して確認した。図７（ａ）にサンプルＮｏ．３の表面をＳＥＭで観察したＳＥＭ像を示し、図７（ｂ）にサンプルＮｏ．３の断面をＳＥＭで観察したＳＥＭ像を示す。図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、凹部が埋まっていないことが確認できる。他のサンプルについても同様に確認した。
【０１０６】
各サンプルに対する、２２℃における水およびヘキサデカンの接触角を測定した。測定には接触角計（協和界面科学社製、ＰＣＡ−１）を用いた。５回測定した接触角の平均値を下記の表１に示す。
【０１０７】
【表１】
2018028148.tif 000004
【０１０８】
殺菌性の評価は、以下の手順で行った。
【０１０９】
１．菌数が１Ｅ＋０５ＣＦＵ／ｍＬのオーダーである菌希釈液Ａ’を用意した。菌希釈液Ａ’中の菌数をカウントすると、４．２Ｅ＋０５ＣＦＵ／ｍＬだった。
【０１１０】
２．栄養源として１／５００ＮＢ培地（ＮＢ培地（栄研化学株式会社製、普通ブイヨン培地Ｅ−ＭＣ３５）を滅菌水で５００倍に希釈）を１．の菌希釈液Ａ’に入れた（ＪＩＳ２８０１の５．４ａ）に準拠）。この菌希釈液を菌希釈液Ａとする。
【０１１１】
３．菌希釈液ＡをサンプルＮｏ．１〜４のそれぞれの表面に４００μＬずつ滴下し、ふたをした。
【０１１２】
４．サンプルＮｏ．１〜４をそれぞれ透明容器に入れた。容器の中には、乾燥を防ぐために、４００μＬの滅菌水を滴下した脱脂綿も入れた。
【０１１３】
５．３通りの時間（０．１時間、４時間、および２４時間）経過後における結果を調べるために、上記３．および４．によるサンプルＮｏ．１〜４のセットを３セット作製した。
【０１１４】
６．４時間および２４時間経過後の結果を調べるサンプルのセットは、それぞれ、大きな容器に入れた。大きな容器内には、乾燥をさらに防ぐために、１５０ｍＬの滅菌水を入れたビーカーと、４０ｍＬの滅菌水を含ませたキムタオルとをさらに入れた。大きな容器のふたをし、３５℃でそれぞれの所定の時間培養した。
【０１１５】
７．所定の時間（０．１時間、４時間、および２４時間）経過後、菌の洗い出しを行った。濾過袋に９．６ｍＬの滅菌水を入れた。ふたおよびサンプルごと濾過袋に入れて、よく揉み洗いをした。この菌液を菌希釈液Ｂとする。
【０１１６】
８．菌希釈液Ｂを滅菌水で希釈した。菌希釈液Ｂを１０倍に希釈したものを菌希釈液Ｃ、菌希釈液Ｂを１００倍に希釈したものを菌希釈液Ｄとする。
【０１１７】
９．菌希釈液をペトリフィルムにまき、３５℃で２日間培養し、菌希釈液Ｂ中の菌数を数えた。ペトリフィルムにまいた菌希釈液は、それぞれ、０．１時間経過後においては菌希釈液Ｃ１ｍＬおよび菌希釈液Ｄ１ｍＬ、４時間経過後においては菌希釈液Ｃ１ｍＬおよび菌希釈液Ｄ１ｍＬ、２４時間経過後においては菌希釈液Ｂ１ｍＬ、菌希釈液Ｃ１ｍＬおよび菌希釈液Ｄ１ｍＬである。
【０１１８】
結果を下記の表２および図８に示す。図８は、経過時間（ｈ）に対する、菌希釈液Ｂ中の菌数（ＣＦＵ／ｍＬ）を示すグラフである。なお、図８において、見やすさのために、菌数が０の場合は０．０１としてプロットしている。
【０１１９】
【表２】
2018028148.tif 000005
【０１２０】
菌希釈液Ｂは、菌希釈液Ａ（菌数が１Ｅ＋０５ＣＦＵ／ｍＬのオーダー）を２５倍に希釈して得たので、サンプルによる殺菌効果がなければ、菌数は１Ｅ＋０４ＣＦＵ／ｍＬのオーダーであるはずである。すなわち、菌希釈液Ａ’中の菌数は４．２Ｅ＋０５ＣＦＵ／ｍＬだったので、サンプルによる殺菌効果がなければ、菌希釈液Ｂ中の菌数はおよそ１．７Ｅ＋０４ＣＦＵ／ｍＬであると考えられる。
【０１２１】
表２および図８から分かるように、全てのサンプルＮｏ．１〜４において、菌数が減少し、殺菌作用が認められた。特に、サンプルＮｏ．１、サンプルＮｏ．３およびサンプルＮｏ．４は、０．１時間経過後においても菌数が減少しているので、殺菌作用に即効性があることが認められた。また、サンプルＮｏ．４は、０．１時間経過後に菌数が２桁減少し、４時間経過後に菌数はゼロとなった。サンプルＮｏ．４は、殺菌効果が特に高いことが認められた。
【０１２２】
サンプルＮｏ．１およびサンプルＮｏ．３は、それぞれの経過時間における菌数のオーダーが同じである。上記表１に示したように、サンプルＮｏ．１およびサンプルＮｏ．３は、水およびヘキサデカンに対する接触角の値が、それぞれ近い値である。殺菌効果の結果が近いのは、サンプルＮｏ．１およびサンプルＮｏ．３が、同じような撥水性および親油性を有することに起因しているかもしれない。
【０１２３】
サンプルＮｏ．３よりサンプルＮｏ．４の方が優れた殺菌作用を有しているのは、シランカップリング剤Ｓ２に含まれるアミノ基に起因していることも考えられる。
【０１２４】
上記表１に示した接触角の結果および上記表２の結果から、金属部材が優れた殺菌性を有するためには、例えば、ヘキサデカンに対する接触角が１１０．４°以下であることが好ましいことが分かる。ヘキサデカンに対する接触角は、２９．３°以下であることがさらに好ましい。
【０１２５】
次に、サンプルＮｏ．５〜７について、殺菌性を評価した。
【０１２６】
サンプルＮｏ．５は、サンプルＮｏ．１と同じ材料を用いて形成した。ただし、エッチング工程を行わず、陽極酸化工程を１回のみ行うことにより、表面の凹凸構造を形成した。
【０１２７】
サンプルＮｏ．６は、サンプルＮｏ．１と同じ材料および同じ方法で作製した。下記表３に示すように、水およびヘキサデカンに対する接触角は、サンプルＮｏ．１とほぼ同じ値を示した。
【０１２８】
サンプルＮｏ．７は、表面に凹凸構造のないＰＥＴフィルムである。サンプルＮｏ．５〜７の表面には、表面処理剤は付与していない。
【０１２９】
サンプルＮｏ．５およびサンプルＮｏ．６の表面をＳＥＭで観察したＳＥＭ像を、図９（ａ）および図９（ｂ）に示す。図９（ａ）および図９（ｂ）は、それぞれ、サンプルＮｏ．５およびサンプルＮｏ．６の表面を、表面の法線方向から４５°傾斜した角度からＳＥＭで観察したＳＥＭ像である。図９（ｂ）から明らかなように、サンプルＮｏ．６の表面には、隣接する凹部（ＳＥＭ像中の黒い部分）の間に突起部が形成されている。これに対し、図９（ａ）から、サンプルＮｏ．５の表面には突起部が形成されていないことがわかる。表面の凹部（ＳＥＭ像中の黒い部分）の間は、ほぼ平らな面または緩やかなカーブを有している。
【０１３０】
各サンプルの表面の水およびヘキサデカンに対する接触角は、上述と同じ方法で測定した。結果を表３に示す。
【０１３１】
【表３】
2018028148.tif 000006
【０１３２】
サンプルＮｏ．５〜Ｎｏ．７の殺菌性の評価は、上記表２について説明した手順と基本的に同じである。ただし、調べた経過時間は、０．０５時間、３時間、６時間、および２４時間の４通りとした。また、菌希釈液Ａ’中の菌数は、１．１Ｅ＋０５ＣＦＵ／ｍＬだった。従って、サンプルによる殺菌効果がなければ、菌希釈液Ａを２５倍にして得た菌希釈液Ｂ中の菌数はおよそ４．４Ｅ＋０３ＣＦＵ／ｍＬであると考えられる。
【０１３３】
結果を下記の表４および図９（ｃ）に示す。図９（ｃ）は、サンプルＮｏ．５〜７について、経過時間（ｈ）に対する、菌希釈液Ｂ中の菌数（ＣＦＵ／ｍＬ）を示すグラフである。なお、図９（ｃ）において、見やすさのために、菌数が０の場合は１としてプロットしている。
【０１３４】
【表４】
2018028148.tif 000007
【０１３５】
表４および図９（ｃ）から明らかなように、サンプルＮｏ．５およびサンプルＮｏ．６において、ともに殺菌作用が確認できた。特に、サンプルＮｏ．６は、サンプルＮｏ．５に比べて優れた殺菌性を有する。サンプルＮｏ．５およびサンプルＮｏ．６は、ともに表面に何も付与していないので、表面の物理的構造においてのみ異なる。表面の物理的構造のみを比較した場合、サンプルＮｏ．６のように突起部を有する場合は、サンプルＮｏ．５のように突起部を有さない場合よりも優れた殺菌作用を有することが確かめられた。サンプルＮｏ．７（ＰＥＴ）は、殺菌作用を有さず、経過時間とともに菌数が増加した。
【０１３６】
次に、サンプルＮｏ．８およびサンプルＮｏ．９について、殺菌性を評価した。
【０１３７】
サンプルＮｏ．８は、サンプルＮｏ．４と同じ材料および同じ方法で作製した。下記表５に示すように、水およびヘキサデカンに対する接触角は、サンプルＮｏ．４とほぼ同じ値を示した。
【０１３８】
サンプルＮｏ．９は、素ガラスの表面にシランカップリング剤Ｓ２（サンプルＮｏ．４に用いたものと同じ）を塗布することにより得た。
【０１３９】
サンプルＮｏ．８およびＮｏ．９の表面の水およびヘキサデカンに対する接触角は、上述と同じ方法で測定した。結果を表５に示す。
【０１４０】
【表５】
2018028148.tif 000008
【０１４１】
サンプルＮｏ．８およびＮｏ．９の殺菌性の評価は、上記表２について説明した手順と基本的に同じである。ただし、調べた経過時間は、０．０８時間、０．５時間、１時間、３時間および２４時間の５通りとした。また、菌希釈液Ａ’中の菌数は、２．６Ｅ＋０５ＣＦＵ／ｍＬだった。従って、サンプルによる殺菌効果がなければ、菌希釈液Ａを２５倍にして得た菌希釈液Ｂ中の菌数はおよそ１．０Ｅ＋０４ＣＦＵ／ｍＬであると考えられる。
【０１４２】
結果を下記の表６および図９（ｄ）に示す。図９（ｄ）は、サンプルＮｏ．８およびＮｏ．９について、経過時間（ｈ）に対する、菌希釈液Ｂ中の菌数（ＣＦＵ／ｍＬ）を示すグラフである。なお、図９（ｄ）において、見やすさのために、菌数が０の場合は０．１としてプロットしている。
【０１４３】
【表６】
2018028148.tif 000009
【０１４４】
表６および図９（ｄ）から明らかなように、サンプルＮｏ．８およびサンプルＮｏ．９において、ともに殺菌作用が確認できた。特に、サンプルＮｏ．８は、サンプルＮｏ．９に比べて優れた殺菌性を有する。サンプルＮｏ．８は、表面の物理的構造と、表面に付与されたシランカップリング剤Ｓ２とによって、特に優れた殺菌性を有することが分かった。
【０１４５】
続いて、本発明の実施形態による金属部材に施した安定化処理の効果を調べた。
【０１４６】
サンプルＮｏ．１と同じ材料および同じ方法で作製したサンプルを３個用意し、それぞれ異なる条件で安定化処理（ここでは熱処理）を施すことでサンプルＮｏ．１０〜Ｎｏ．１２を得た。具体的には、加熱前のオーブンにサンプルＮｏ．１０〜Ｎｏ．１２を入れた後、所定の温度に達するまでオーブンを加熱した。所定の温度とは、サンプルＮｏ．１０については２５０℃、サンプルＮｏ．１１については１２０℃、サンプルＮｏ．１２については１００℃である。サンプルは、オーブン内に投入されたとき、自然乾燥された状態である（すなわち、サンプルの表面は乾いている）。それぞれの所定の温度に達してから３時間その温度を保った後、オーブンの電源を切った。オーブンが常温になった後、サンプルをオーブンから取り出した。
【０１４７】
安定化処理を施した後、サンプルＮｏ．１０〜Ｎｏ．１２のいずれにも変色は見られなかった。従って、安定化処理によって、サンプルが表面に有する反転されたモスアイ構造の形状に変化は生じなかったと考えられる。
【０１４８】
サンプルＮｏ．１３は、サンプルＮｏ．１と同じ材料および同じ方法で作製したサンプルであり、安定化処理は施されていない。サンプルＮｏ．１０〜Ｎｏ．１３のポーラスアルミナ層１４の厚さｔp（図４（ｅ）参照）は、１００ｎｍ〜３００ｎｍである。
【０１４９】
サンプルＮｏ．１０〜Ｎｏ．１３のそれぞれの表面に、純水を４００μＬ滴下し、ふたをした。サンプルＮｏ．１０〜Ｎｏ．１３をそれぞれ透明容器に入れ、３７℃の恒温槽に入れた。それぞれのサンプルについて、所定の時間（３時間、６時間、２１時間、４９時間、１２０時間および１４４時間）経過後に変色が生じているかどうかを目視で観察して調べた。
【０１５０】
結果を下記表７に示す。
【０１５１】
【表７】
2018028148.tif 000010
【０１５２】
表７中、「○」は、変色がなかったことを示し、「×」は、変色があったことを示す。「×」は、サンプルのうち純水と接触していた箇所が透明になっていたことをも含む。透明化した箇所は、実験後、空気に触れる状態で放置しておくと、黒く変色することもあった。図１０に、サンプルＮｏ．１３のうち、透明になった箇所の表面をＳＥＭで観察したＳＥＭ像を示す。図１０から分かるように、金属部材のうち透明になった箇所では、表面の反転されたモスアイ構造の形状が変化している。
【０１５３】
表７から分かるように、安定化処理を施さなかったサンプルＮｏ．１３は、４９時間経過時に変色が見られた。１００℃で安定化処理を施したサンプルＮｏ．１２は、１２０時間経過時に変色が見られた。１２０℃および２５０℃で安定化処理を施したサンプルＮｏ．１１およびＮｏ．１０は、１４４時間経過後も変色が見られなかった。
【０１５４】
比較のために、陽極酸化工程およびエッチング工程を一切行わずに作製したサンプルを用いて、上記サンプルＮｏ．１０〜Ｎｏ．１３と同様の実験を行った。この場合は、全ての条件（安定化処理の有無、安定化処理の温度、経過時間）において、変色は見られなかった。
【０１５５】
金属部材の変色のメカニズムについて、発明者は以下のように考察する。
【０１５６】
金属部材の変色は、金属部材の表面の、反転されたモスアイ構造の形状が変化したことによると考えられる。本出願人は、ポーラスアルミナ層１４の厚さｔpおよび／または凹部１４Ａｐの形状によって、ポーラスアルミナ層１４が異なる色に見える（すなわち、反射光が着色して見える）ことを見出し、系統的に調べた結果を国際公開第２０１１／１４５６２５号に開示している。参考のために、国際公開第２０１１／１４５６２５号の開示内容のすべてを本明細書に援用する。金属部材の変色は、例えばポーラスアルミナ層１４の少なくとも一部が水と反応し、水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）3）もしくは酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3・ｎＨ2Ｏ）またはその水和物（Ａｌ2Ｏ3・ｎＨ2Ｏ）が形成され、ポーラスアルミナ層１４の厚さｔpおよび／または凹部１４Ａｐの形状が変化したことによると考えられる。金属部材の変色は、ポーラス陽極酸化層の封孔処理において用いられている水和反応と同様の反応によって起こると考えられる。
【０１５７】
さらに、ポーラスアルミナ層１４が水と反応するだけでなく、ポーラスアルミナ層１４の下のアルミニウム残存層１８ｒも、水や酸と反応し、水酸化アルミニウムもしくは酸化アルミニウムまたはその水和物となることで、金属部材が透明になると考えられる。発明者によると、部分的に変色および透明化したあるサンプルにおいて、透明になった箇所は、変色していない箇所に比べて、およそ３μｍ厚いことが分かった。透明化した箇所は、上記酸化物または水酸化物が形成されることによって、その他の部分よりも厚くなったと考えられる。
【０１５８】
ポーラス陽極酸化層（例えばポーラスアルミナ層）の表面を安定化させる処理として、一般的には、封孔処理がよく知られている。陽極酸化によって形成されたポーラスアルミナ層は、そのままでは耐食性がよくないが、封孔処理を施されることによって、優れた耐食性を得ることができる。封孔処理は、ポーラスアルミナを、例えば、高温加圧水蒸気中で処理すること、または、沸騰させた純水中で煮沸することによって行われる。封孔処理を行うと、ポーラスアルミナ層の一部が水和反応を起こすことによって、細孔（凹部）が封じられる、または、狭小化すると考えられている。封孔処理は、高温で行うほど好ましいとされている。
【０１５９】
本発明の実施形態による金属部材に施される安定化処理は、一般的に知られている封孔処理とは、以下の点で異なる。安定化処理は、ポーラスアルミナ層１４の細孔（凹部）１４Ａｐを封孔することなく行われる。安定化処理は、表面に有する反転されたモスアイ構造の形状に変化を与えることなく行われることが好ましい。このような安定化処理によって、本発明の実施形態による金属部材が有する殺菌効果に影響を与えることなく、金属部材の耐食性を向上させることができる。安定化処理（例えば熱処理）は、例えば、乾いた金属部材に対して行うことが好ましい。
【０１６０】
表７の結果から、安定化処理（例えば熱処理）の温度は、例えば１００℃以上であることが好ましい。熱処理の温度は、例えば１２０℃以上であることがさらに好ましい。熱処理の時間は、例えば３時間である。
【０１６１】
一般的に、加工された金属に熱処理（焼き鈍し）を行うと、回復、再結晶および粒成長と呼ばれる３つの過程が生じる。加工された金属の温度を徐々に上げると、比較的低温でまず回復が起こる。回復過程では、塑性変形によって結晶中に生じた格子欠陥（例えば点欠陥や転移）が消滅する。温度を上げると、ひずみのない新しい結晶粒が形成され（再結晶）、さらに温度を上げると、結晶粒がさらに大きく成長する（粒成長）。例えばアルミニウムにおいて、回復はおよそ２００℃以下、再結晶はおよそ２００℃以上３５０℃以下、粒成長はおよそ３５０℃以上において起こる。
【０１６２】
本発明の実施形態による金属部材に施される安定化処理は、ポーラスアルミナ層１４の反転されたモスアイ構造の形状を変化させないために、結晶粒の大きさを変化させない、すなわち粒成長を生じさせないことが好ましい。また、再結晶も生じさせないことがさらに好ましい。従って、安定化処理（熱処理）の温度は、例えば３５０℃以下であることが好ましく、２５０℃以下であることがさらに好ましい。また、処理温度が高いと、ポーラスアルミナ層１４を支える金属基材１２、１８Ｘｒが変形するおそれがある。また、消費電力を抑制する観点からも、処理温度は低い方が好ましい。このような観点からは、安定化処理（熱処理）の温度は例えば１５０℃未満であることが好ましい。
【０１６３】
実験例から明らかなように、本発明の実施形態による金属部材の表面に安定化処理を施すことによって、金属部材が水と一定時間接触しても、金属部材の変色および表面の反転されたモスアイ構造の形状の変化を抑制することができる。従って、表面構造の形状の変化に伴う殺菌効果の低下が抑制され得る。本発明の実施形態による金属部材は、例えば高温多湿の環境における殺菌作用（防カビ作用を含む）のニーズにも応えることができる。本発明の実施形態による金属部材は、安定化処理を施すことによって、高温多湿の環境においてもその殺菌効果が失われることなく好適に用いられる。また、本発明の実施形態による金属部材は、安定化処理を施すことによって、その外観が変化することが抑制され得る。従って、本発明の実施形態による金属部材は、安定化処理を施すことによって、例えば後述するインテリア建材にも、その意匠性が損なわれることなく好適に用いられる。
【０１６４】
安定化処理は、表面処理剤による処理の前に行ってもよいし、表面処理剤による処理の後に行ってもよい。
【０１６５】
（実施形態１）
本発明による実施形態の金属部材は、例えば、熱交換器に好適に用いられる。本発明による実施形態１は、本発明による実施形態の金属部材を備える熱交換器である。本発明による実施形態の金属部材から形成されたフィンを備えることで、殺菌作用を有する熱交換器を得ることができる。熱交換器のフィンには、空気中の水分が凝縮されることによって生成された水が付着し得る。本発明の実施形態による熱交換器は、フィンに付着した水滴に起因してカビが発生することを抑制することができる。なお、本発明による実施形態１の熱交換器は、以下で例示するものに限られない。
【０１６６】
図１１（ａ）〜図１１（ｃ）を参照して、本発明の実施形態による熱交換器２００Ａおよび本発明の他の実施形態による熱交換器２００Ｂを説明する。図１１（ａ）は、本発明による実施形態１の熱交換器が有するフィン５０の模式的な断面図である。図１１（ｂ）および図１１（ｃ）は、それぞれ、本発明の実施形態による熱交換器２００Ａおよび熱交換器２００Ｂの模式的な断面図である。
【０１６７】
図１１（ａ）に示すように、フィン５０は、例えば、金属部材１００Ａ’から形成される。フィン５０は、金属基材１８Ｘｒと、金属基材１８Ｘｒ上に形成されたポーラス陽極酸化層１４とを有する。ポーラス陽極酸化層１４の表面は、サブミクロンオーダーの凹凸構造を有する。凹凸構造は、表面の法線方向から見たときの２次元的な大きさが１００ｎｍ超５００ｎｍ未満である複数の凹部１４Ａｐを含む。フィン５０は、金属部材１００Ａ’と同じ表面構造（物理的構造および化学的性質を含む）を有する。
【０１６８】
図１１（ｂ）に示すように、熱交換器２００Ａは、フィン５０を有する。フィン５０が殺菌作用を備えた表面を有するので、熱交換器２００Ａは殺菌効果を有し得る。
【０１６９】
熱交換器２００Ａのフィン５０は、金属部材１００Ａ’に限られず、上述の本発明による実施形態の金属部材のいずれから形成されてもよい。
【０１７０】
熱交換器２００Ａは、例えば、チューブ６０をさらに有する。例えば、チューブ６０は冷媒で満たされ、冷媒と、熱交換器２００Ａ内の気体または液体との間で熱エネルギーの交換が行われる。熱エネルギーの交換は、フィン５０を介して行われる。熱エネルギーの交換効率を向上させるためには、フィン５０の表面積が大きいことが好ましい。図１１（ｂ）に示す熱交換器２００Ａのように、例えば、ほぼ平行に配置されたチューブ６０の間に、波型のフィン５０が配置されている。または、図１１（ｃ）に示す熱交換器２００Ｂのように、ほぼ平行に配置されたフィン５０を貫通するように、チューブ６０が波型に配置されていてもよい。熱交換器２００Ｂは、フィン５０とチューブ６０との配置を除いて、熱交換器２００Ａと同じであってよい。
【０１７１】
本発明による実施形態１の熱交換器は、例えば、エアコン（空気調和機）、冷蔵庫、または冷凍庫に用いることができる。エアコンは、ルームエアコンおよびカーエアコンを含む。本発明による実施形態１の熱交換器において、フィンの表面が殺菌性を有するので、フィンに付着した水滴に起因してカビが発生することを抑制することができる。熱交換器内の液体または気体に対する殺菌作用も有し得る。本発明による実施形態１の熱交換器において、フィンの表面がサブミクロンオーダーの凹凸構造を有するので、フィンの表面積が大きくなり、熱交換効率を向上させることができる。
【０１７２】
上記の特許文献５は、フィンの表面に陽極酸化によって形成された細孔を有する熱交換器を開示している。特許文献５の熱交換器は、フィンの表面に細孔を有することにより、水切り性能の向上を図っている。特許文献５の熱交換器において、フィンの細孔はエッチング工程を行わずに陽極酸化工程によって形成されているため、隣接する細孔の間に突起部が形成されない。
【０１７３】
本発明による実施形態１の熱交換器は、フィンの物理的構造のみによって殺菌作用を有することができる。従って、コストおよび／または製造工程を増加させることなく殺菌作用を有することができる。さらに、上述したように、フィンの表面に表面処理剤（例えば離型剤またはカップリング剤）が付与されることにより、殺菌作用がより向上され得る。
【０１７４】
フィンが有する金属基材は、例えばバルブ金属から形成される。フィンが有するポーラス陽極酸化層は、例えばバルブ金属を陽極酸化することによって形成される。金属部材および／またはポーラス陽極酸化層を形成する金属として、ステンレス鋼を用いてもよい。フィンが有する金属基材は、例えばアルミニウム基材であり、フィンが有するポーラス陽極酸化層は、例えばポーラスアルミナ層である。アルミニウムは、例えば、軽い、コストが低い、熱導電性に優れている、容易に加工することができるという特徴を有するので、フィンに用いられることが多い。
【０１７５】
フィンのポーラス陽極酸化層がチタンを陽極酸化することにより形成される場合、酸化チタンは光触媒活性物質であるので、フィンに光（例えば紫外線）を照射することにより、光触媒による殺菌効果も得られ得る。熱交換器の殺菌効果がさらに向上し得る。例えば、室内の蛍光灯の光があたるエアコン、または、屋外に設置され太陽光があたる室外機等に用いられる場合は、光（例えば紫外線）をわざわざ照射することなく、光触媒による殺菌効果も得られる可能性がある。
【０１７６】
次に、図１２（ａ）〜図１２（ｆ）を参照して、本発明の実施形態による放熱器（ヒートシンク）２１０Ａおよび本発明の他の実施形態による放熱器２１０Ｂを説明する。図１２（ａ）および図１２（ｄ）は、それぞれ、本発明の実施形態による放熱器２１０Ａおよび放熱器２１０Ｂの模式的な平面図である。図１２（ｂ）および図１２（ｃ）は、それぞれ、図１２（ａ）中の１２Ｂ−１２Ｂ’線および１２Ｃ−１２Ｃ’線に沿った放熱器２１０Ａの断面図である。図１２（ｅ）および図１２（ｆ）は、それぞれ、図１２（ｄ）中の１２Ｅ−１２Ｅ’線および１２Ｆ−１２Ｆ’線に沿った放熱器２１０Ｂの断面図である。
【０１７７】
放熱器２１０Ａおよび放熱器２１０Ｂにおいて、フィン５０が殺菌作用を備えた表面を有するので、放熱器２１０Ａおよび放熱器２１０Ｂは殺菌効果を有し得る。放熱器内の気体に対して殺菌作用を有し得る。フィン５０の表面がサブミクロンオーダーの凹凸構造を有するので、フィン５０の表面積が大きくなり、放熱効率を向上させることができる。
【０１７８】
放熱器２１０Ａは、例えば、プレート７０をさらに有する。プレート７０上に、フィン５０が設けられている。プレート７０の法線方向から見たとき、フィン５０は、例えば、図１２（ａ）〜図１２（ｃ）に例示するようにストライプ状である。図１２（ｄ）〜図１２（ｆ）に示す放熱器２１０Ｂのように、プレート７０の法線方向から見たとき、フィン５０は、例えば、正方格子状に配列されていてもよい。本発明の実施形態による放熱器は、これらに限られず、フィン５０の形状および配置は任意のものであってよい。例えば、フィン５０は破線状に配置されていてもよい。例えば、フィン５０は、チェッカーボード状に配置されていてもよい。プレート７０の形状も図示されたものに限られず、円形のプレート７０の上に、フィンが例えば放射線状に配置されていてもよい。
【０１７９】
本明細書において熱交換器は、例えば、ラジエータ、エバポレータ、コンデンサ、クーラ、ヒータ、放熱器（ヒートシンク）等、種々の熱交換器を含み、例示されるものに限られない。
【０１８０】
例えば、本発明による実施形態１の熱交換器は、冷風扇に用いてもよい。冷風扇は、水の気化熱を利用して、空気の温度を下げるものである。
【０１８１】
（実施形態２）
本発明による実施形態の金属部材は、例えば、インテリア建材にも好適に用いられる。本発明による実施形態２は、本発明による実施形態の金属部材を備えるインテリア建材である。なお、本発明による実施形態２のインテリア建材は、以下で例示するものに限られない。
【０１８２】
本発明による実施形態の金属部材は、例えばドアノブまたは手すりに用いることができる。本発明による実施形態の金属部材と同じ表面構造（物理的構造および化学的性質を含む）を備えることで、殺菌作用を有し得る。ドアノブまたは手すりは、頻繁に手で触れられるので、水分および微生物の栄養源である有機物が付着することがある。本発明の実施形態によるインテリア建材は、水分および／または有機物に起因して微生物（カビを含む）が発生することを抑制することができる。
【０１８３】
本発明による実施形態の金属部材は、例えば、窓枠に用いられるサッシに用いることができる。本発明による実施形態の金属部材と同じ表面構造（物理的構造および化学的性質を含む）を備えることで、殺菌作用を有するインテリア建材を得ることができる。サッシは例えば結露により水滴が付着することがあるが、殺菌作用を有することで、水滴に起因してカビが発生することを抑制することができる。
【０１８４】
ドアノブやサッシなどのインテリア建材の材料としては、例えば、アルミニウムまたはステンレス鋼を好適に用いることができる。
【０１８５】
本実施形態によるインテリア建材は、例えば椅子に用いることができる。図１３に本実施形態によるインテリア建材を用いて製造された椅子６０Ａを模式的に示す。
【０１８６】
椅子６０Ａは、例えば金属部材１００Ａ’を用いて製造される。椅子６０Ａは、金属基材１８Ｘｒと、金属基材１８Ｘｒ上に形成されたポーラス陽極酸化層１４とを有する。ポーラス陽極酸化層１４の表面は、サブミクロンオーダーの凹凸構造を有する。凹凸構造は、表面の法線方向から見たときの２次元的な大きさが１００ｎｍ超５００ｎｍ未満である複数の凹部１４Ａｐを含む。椅子６０Ａ全体が、金属部材１００Ａ’から形成されていてもよいし、椅子６０Ａの表面の一部（例えば座面６０ａおよび背もたれ６０ｂの表面）のみが、金属部材１００Ａ’から形成されていてもよい。椅子６０Ａは、金属部材１００Ａ’に限られず、上述の本発明による実施形態の金属部材のいずれを用いて製造されてもよい。
【０１８７】
椅子６０Ａの形状は、図示されるものに限られず、種々の公知の形状であってよい。例えば背もたれを有しなくてもよい。
【０１８８】
椅子６０Ａは、例えば不特定多数に使用される椅子としてもよい。椅子６０Ａは、公共の場所（例えば駅や公園など）に設置されてもよい。椅子６０Ａは、屋内に限られず屋外に設置されてもよい。
【０１８９】
本発明による実施形態の金属部材の用途は、上述した実施形態に限られない。例えば、日用雑貨に用いることもできる。例えば、弁当箱のふたに用いてもよい。あるいは、キッチン家電に用いられる、例えばアルミニウム製またはステンレス製の部品または管に用いてもよい。キッチン家電は、例えば電気ポット、コーヒーメーカー等を広く含む。例えば、電気ポットまたはコーヒーメーカーの水を入れる内容器と注ぎ口との間に設けられる管に用いてもよい。
【０１９０】
図１４（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態による電気湯沸かし器（例えば電気ポット）７０Ａおよび７０Ｂを模式的に示す断面図である。
【０１９１】
図１４（ａ）に示すように、電気湯沸かし器７０Ａは、飲用水を収容し、収容した飲用水を加熱する容器７２と、加熱された飲用水を外部に吐き出す注ぎ口７４と、容器７２および注ぎ口７４の間に設けられた揚水パイプ５０Ａ（１００Ａ’）とを有する。揚水パイプ５０Ａは、例えば金属部材１００Ａ’から形成される。揚水パイプ５０Ａは、金属基材１８Ｘｒと、金属基材１８Ｘｒ上に形成されたポーラス陽極酸化層１４とを内側に有する。ポーラス陽極酸化層１４の表面は、サブミクロンオーダーの凹凸構造を有する。凹凸構造は、表面の法線方向から見たときの２次元的な大きさが１００ｎｍ超５００ｎｍ未満である複数の凹部１４Ａｐを含む。揚水パイプ５０Ａの内側の表面は、金属部材１００Ａ’と同じ表面構造（物理的構造および化学的性質を含む）を有する。揚水パイプ５０Ａは、金属部材１００Ａ’に限られず、上述の本発明による実施形態の金属部材のいずれから形成されてもよい。
【０１９２】
図１４（ａ）に示すように、容器７２および／または注ぎ口７４も、金属部材１００Ａ’から形成されていてもよい。すなわち、容器７２は、金属基材１８Ｘｒと、金属基材１８Ｘｒ上に形成されたポーラス陽極酸化層１４とを内側に有してもよい。容器７２の内側は、例えば、容器７２の内側の側面および底面を含む。注ぎ口７４は、金属基材１８Ｘｒと、金属基材１８Ｘｒ上に形成されたポーラス陽極酸化層１４とを内側に有してもよい。注ぎ口７４の内側とは、飲用水と接する表面をいう。さらに、容器７２のふた７２ｃも、金属基材１８Ｘｒと、金属基材１８Ｘｒ上に形成されたポーラス陽極酸化層１４とを内側に有してもよい。
【０１９３】
電気湯沸かし器の形状は図示されるものに限られず、種々の公知の形状であってよい。例えば、図１４（ｂ）に示す電気湯沸かし器７０Ｂのように、揚水パイプを有しないタイプのものであってもよい。電気湯沸かし器７０Ｂの容器７２および／または注ぎ口７４は、金属部材１００Ａ’から形成されていてもよい。
【０１９４】
電気湯沸かし器の詳細な構造については、よく知られているので説明を省略する。
【０１９５】
図１５は、本発明の実施形態による飲料供給器（例えばコーヒーメーカー）８０を模式的に示す断面図である。
【０１９６】
図１５に示すように、飲料供給器８０は、飲用水を収容し、収容した飲用水を加熱する容器８２と、加熱された飲用水を含む飲料を外部に吐き出す注ぎ口８４と、容器８２および注ぎ口８４の間に設けられた給水管５０Ｂ（１００Ａ’）とを有する。給水管５０Ｂは、例えば金属部材１００Ａ’から形成される。給水管５０Ｂは、金属基材１８Ｘｒと、金属基材１８Ｘｒ上に形成されたポーラス陽極酸化層１４とを内側に有する。ポーラス陽極酸化層１４の表面は、サブミクロンオーダーの凹凸構造を有する。凹凸構造は、表面の法線方向から見たときの２次元的な大きさが１００ｎｍ超５００ｎｍ未満である複数の凹部１４Ａｐを含む。すなわち、給水管５０Ｂの内側の表面は、金属部材１００Ａ’と同じ表面構造（物理的構造および化学的性質を含む）を有する。給水管５０Ｂは、金属部材１００Ａ’に限られず、上述の本発明による実施形態の金属部材のいずれから形成されてもよい。
【０１９７】
図１５に示すように、容器８２および／または注ぎ口８４も、金属部材１００Ａ’から形成されていてもよい。すなわち、容器８２は、金属基材１８Ｘｒと、金属基材１８Ｘｒ上に形成されたポーラス陽極酸化層１４とを内側に有してもよい。容器８２の内側は、例えば、容器８２の内側の側面および底面を含む。注ぎ口８４は、金属基材１８Ｘｒと、金属基材１８Ｘｒ上に形成されたポーラス陽極酸化層１４とを内側に有してもよい。注ぎ口８４の内側とは、飲料と接する表面をいう。飲料供給器８０は、注ぎ口８４から吐き出される飲料を受ける飲料サーバー８６をさらに有してもよい。飲料サーバー８６は、金属部材１００Ａ’から形成されていてもよい。すなわち、飲料サーバー８６は、金属基材１８Ｘｒと、金属基材１８Ｘｒ上に形成されたポーラス陽極酸化層１４とを内側に有してもよい。
【０１９８】
飲料供給器の形状は図示されるものに限られず、種々の公知の形状であってよい。飲料供給器の詳細な構造については、よく知られているので説明を省略する。
【０１９９】
図１６は、本発明の実施形態による弁当箱９０ａおよび弁当箱のふた９０ｂを模式的に示す図である。
【０２００】
図１６に示すように、弁当箱９０ａおよび弁当箱のふた９０ｂは、それぞれ、例えば金属部材１００Ａ’を用いて製造される。弁当箱９０ａおよび弁当箱のふた９０ｂは、それぞれ、金属基材１８Ｘｒと、金属基材１８Ｘｒ上に形成されたポーラス陽極酸化層１４とを有する。ポーラス陽極酸化層１４の表面は、サブミクロンオーダーの凹凸構造を有する。凹凸構造は、表面の法線方向から見たときの２次元的な大きさが１００ｎｍ超５００ｎｍ未満である複数の凹部１４Ａｐを含む。すなわち、弁当箱９０ａおよび弁当箱のふた９０ｂの表面は、金属部材１００Ａ’と同じ表面構造（物理的構造および化学的性質を含む）を有する。弁当箱９０ａおよび弁当箱のふた９０ｂは、それぞれ、金属部材１００Ａ’に限られず、上述の本発明による実施形態の金属部材のいずれから形成されてもよい。
【０２０１】
図１６に示すように、弁当箱９０ａおよび弁当箱のふた９０ｂは、外側および内側に凹凸構造を有する。弁当箱９０ａおよび弁当箱のふた９０ｂは、少なくとも内側に凹凸構造を有することが好ましい。外側および内側の表面に、同一の工程（陽極酸化工程およびエッチング工程を含む）で凹凸構造を形成するときは、製造工程を増やすことなく、外側および内側の両方に凹凸構造を設けることができる。
【０２０２】
弁当箱９０ａおよび弁当箱のふた９０ｂの形状は図示されるものに限られず、種々の公知の形状であってよい。
【産業上の利用可能性】
【０２０３】
本発明の実施形態による表面が殺菌作用を備えたフィンを有する熱交換器は、例えば、エアコン（空気調和機）、冷蔵庫、冷凍庫等、種々の用途に用いられ得る。本発明の実施形態による殺菌作用を備えた表面を有する金属部材は、インテリア建材または日用雑貨等、種々の用途に用いることができる。
【符号の説明】
【０２０４】
１２、１８Ｘｒ    金属基材
１４    ポーラス陽極酸化層
１４Ａｐ、１４Ｂｐ  凹部
１５    突起部
５０    フィン
５０Ａ    揚水パイプ
５０Ｂ    給水管
７０Ａ、７０Ｂ    電気湯沸かし器
７２    容器
７４    注ぎ口
８０    飲料供給器
８２    容器
８４    注ぎ口
９０ａ  弁当箱
９０ｂ  弁当箱のふた
１００Ａ、１００Ｂ、１００Ａ’、１００Ｂ’    金属部材
２００Ａ、２００Ｂ    熱交換器
２１０Ａ、２１０Ｂ    放熱器
【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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