(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質の導電性部材によって形成される陰極側電極と、
前記陰極側電極に隣接しかつ電気的に接続される陰極側触媒層と、
陽極側給電体と、
水の電気分解反応を促進する陽極側触媒層と、
複数の貫通孔が形成され、一部分が前記陽極側触媒層に接触し、他の一部が前記陽極側給電体に電気的に接続されかつ前記陽極側給電体と接合されて、該陽極側給電体と一体に形成される多孔形成部と、
前記陰極側触媒層および前記多孔形成部に隣接しかつ電気的に接続される電解質膜とを含み、
前記陽極側給電体と、前記多孔形成部のうち前記陽極側給電体に接続される前記他の一部とは、前記陽極側給電体および前記多孔形成部を成す金属と同一種類の金属を含む導電性のろう材で接合され、前記他の一部に形成される前記貫通孔は前記導電性のろう材で満たされる、除湿膜。
【請求項２】
前記導電性のろう材、前記陽極側給電体および前記多孔形成部は、同一種類の金属によって形成される請求項１に記載の除湿膜。
【請求項３】
前記導電性のろう材に含まれる金属と、前記陽極側給電体および前記多孔形成部を成す金属とは、チタンである請求項１または請求項２に記載の除湿膜。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の除湿膜と、
筒状に形成され、前記除湿膜を格納するハウジングとを含む除湿素子。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の除湿膜と、
前記陰極側電極、前記陰極側触媒層、前記多孔形成部、および前記電解質膜の外縁部を覆う外層フィルムとを含む除湿素子。
【請求項６】
陽極側給電体と、複数の貫通孔が形成される多孔形成部とを接合して一体化された状態で形成する一体形成工程と、
陰極側電極の一方側に隣接して陰極側触媒層の前駆体を塗布する陰極側触媒層塗布工程と、
前記一体形成工程で処理された前記多孔形成部に電解質膜を隣接させ、前記陰極側触媒層塗布工程で塗布された前記陰極側触媒層の前駆体を前記電解質膜に隣接させて積層する積層工程と、
前記積層工程で積層された前記多孔形成部、前記電解質膜、前記陰極側触媒層の前駆体および前記陰極側電極を加圧プレスすることによって前記陰極側触媒層の前駆体を陰極側触媒層とするプレス工程と、
前記プレス工程で処理された前記多孔形成部の一部に隣接して陽極側触媒層を形成する陽極側触媒層形成工程とを含み、
前記一体形成工程では、前記陽極側給電体と、前記多孔形成部のうち前記陽極側給電体に接続される接続領域とが、前記陽極側給電体および前記多孔形成部を成す金属と同一種類の金属を含む導電性のろう材で接合され、前記接続領域に形成される前記貫通孔は前記導電性のろう材で満たされる、除湿膜の作製方法。
【請求項７】
前記導電性のろう材、前記陽極側給電体および前記多孔形成部は、同一種類の金属によって形成される請求項６に記載の除湿膜の作製方法。
【請求項８】
前記導電性のろう材に含まれる金属と、前記陽極側給電体および前記多孔形成部を成す金属とは、チタンである請求項６または請求項７に記載の除湿膜の作製方法。
【請求項９】
請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の除湿膜の作製方法と、
前記陰極側電極に隣接して陰極側給電体を配置し、前記多孔形成部、前記電解質膜、前記陰極側触媒層、および前記陰極側電極を筒状に形成されるハウジングに格納する格納工程と、
筒状に形成される筒状部の端部にフランジが形成されたフランジ部材の、前記筒状部の少なくとも一部を前記格納工程で処理された前記ハウジングに挿入する挿入工程と、
前記挿入工程で処理された前記ハウジングおよび前記フランジ部材を接合するハウジング接合工程とを含む除湿素子の作製方法。
【請求項１０】
前記ハウジング接合工程では、前記ハウジングおよび前記フランジ部材が超音波接合によって接合される請求項９に記載の除湿素子の作製方法。
【請求項１１】
請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の除湿膜の作製方法と、
前記陰極側電極、前記陰極側触媒層、前記多孔形成部、および前記電解質膜の外縁部を外層フィルムの前駆体で覆うフィルム配置工程と、
前記フィルム配置工程で処理された前記陰極側電極、前記陰極側触媒層、前記多孔形成部、前記電解質膜および前記外層フィルムの前駆体を加圧保持する加圧保持工程とを含む除湿素子の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力で稼働して一方側の空気を除湿する除湿膜、除湿膜を用い設置された筐体内部の空気を除湿する除湿素子、除湿膜の作製方法、および除湿素子の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、たとえば屋外に設置される監視カメラに設置され、監視カメラの筐体内の空気を除湿する除湿素子が知られる。従来技術に係る除湿素子は電力によって稼働し、監視カメラの筐体内に陽極側を向け、筐体の外部に陰極側を向けて設置される。陽極側では、筐体内の空気中の水分が電気分解されることによって酸素と水素イオンとが生成され、陰極側では、筐体の外部の酸素に水素イオンと電子が供給されることによって水が生成される（たとえば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１５９０９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術に係る除湿素子では、水の電気分解によって生じた酸素によって陽極の一部が酸化され、除湿効率が下がるという問題点があった。【０００５】
本発明の目的は、水の電気分解によって生じた酸素によって陽極の一部が酸化されることを低減し、除湿効果が下がることを防止する除湿膜、除湿素子、除湿膜の作製方法、および除湿素子の作製方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による除湿膜は、多孔質の導電性部材によって形成される陰極側電極と、前記陰極側電極に隣接しかつ電気的に接続される陰極側触媒層と、陽極側給電体と、水の電気分解反応を促進する陽極側触媒層と、複数の貫通孔が形成され、一部分が前記陽極側触媒層に接触し、他の一部が前記陽極側給電体に電気的に接続されかつ前記陽極側給電体と接合されて、該陽極側給電体と一体に形成される多孔形成部と、前記陰極側触媒層および前記多孔形成部に隣接しかつ電気的に接続される電解質膜とを含み、前記陽極側給電体と、前記多孔形成部のうち前記陽極側給電体に接続される前記他の一部とは、前記陽極側給電体および前記多孔形成部を成す金属と同一種類の金属を含む導電性のろう材で接合され、前記他の一部に形成される前記貫通孔は前記導電性のろう材で満たされる。
【０００７】
また本発明による除湿素子は、前記除湿膜と、筒状に形成され、前記除湿膜を格納するハウジングとを含む。【０００８】
また本発明による除湿素子は、前記除湿膜と、前記陰極側電極、前記陰極側触媒層、前記多孔形成部、および前記電解質膜の外縁部を覆う外層フィルムとを含む。【０００９】
また本発明による除湿膜の作製方法は、陽極側給電体と、複数の貫通孔が形成される多孔形成部とを接合して一体化された状態で形成する一体形成工程と、陰極側電極の一方側に隣接して陰極側触媒層の前駆体を塗布する陰極側触媒層塗布工程と、前記一体化形成工程で処理された前記多孔形成部に電解質膜を隣接させ、前記陰極側触媒層塗布工程で塗布された前記陰極側触媒層の前駆体を前記電解質膜に隣接させて積層する積層工程と、前記積層工程で積層された前記多孔形成部、前記電解質膜、前記陰極側触媒層の前駆体および前記陰極側電極を加圧プレスすることによって前記陰極側触媒層の前駆体を陰極側触媒層とするプレス工程と、前記プレス工程で処理された前記多孔形成部の一部に隣接して陽極側触媒層を形成する陽極側触媒層形成工程とを含み、前記一体形成工程では、前記陽極側給電体と、前記多孔形成部のうち前記陽極側給電体に接続される接続領域とが、前記陽極側給電体および前記多孔形成部を成す金属と同一種類の金属を含む導電性のろう材で接合され、前記接続領域に形成される前記貫通孔は前記導電性のろう材で満たされる。
【００１０】
また本発明による除湿素子の作製方法は、前記除湿膜の作製方法と、前記陰極側電極に隣接して前記陰極側給電体を配置し、前記多孔形成部、前記電解質膜、前記陰極側触媒層、および前記陰極側電極を筒状に形成されるハウジングに格納する格納工程と、筒状に形成される筒状部の端部にフランジが形成されたフランジ部材の、前記筒状部の少なくとも一部を前記格納工程で処理された前記ハウジングに挿入する挿入工程と、前記挿入工程で処理された前記ハウジングおよび前記フランジ部材を接合するハウジング接合工程とを含む。【００１１】
また本発明による除湿素子の作製方法は、前記除湿膜の作製方法と、前記陰極側電極、前記陰極側触媒層、前記多孔形成部、および前記電解質膜の外縁部を外層フィルムの前駆体で覆うフィルム配置工程と、前記フィルム配置工程で処理された前記陰極側電極、前記陰極側触媒層、前記多孔形成部、前記電解質膜および前記外層フィルムの前駆体を加圧保持する加圧保持工程とを含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明による除湿膜、除湿素子、除湿膜の作製方法、および除湿素子の作製方法によれば、陽極側給電体のうち多孔形成部に接続される表面部が酸化されることを防止でき、除湿効果が下がることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１における除湿膜の構成を表す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１における陽極側給電体および多孔形成部の分解斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１における陽極側給電体および多孔形成部の斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態１における陽極側給電体および多孔形成部を図３に示す切断面線Ａ−Ａで切断して見た図である。
【図５】本発明の実施の形態１における除湿素子を軸線方向内方から見た平面図である。
【図６】本発明の実施の形態１における除湿素子を軸線方向外方から見た底面図である。
【図７】本発明の実施の形態１における除湿素子を図５に示す切断面線Ｂ−Ｂで切断して見た断面図である。
【図８】本発明の実施の形態１における除湿膜における水素イオン、酸素および電子の移動経路を示す断面図である。
【図９】本発明の比較対象となる除湿膜の構成を表す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態１における除湿膜の作製方法を表すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態１における除湿素子の作製方法を表すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態２における除湿素子を軸線方向内方から見た平面図である。
【図１３】本発明の実施の形態２における除湿素子を軸線方向外方から見た底面図である。
【図１４】本発明の実施の形態２における除湿素子を図１２に示す切断面線Ｄ−Ｄで切断して見た断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態２における陽極側給電体および多孔形成部の分解斜視図である。
【図１６】本発明の実施の形態２における陽極側給電体および多孔形成部の斜視図である。
【図１７】本発明の実施の形態２における陽極側給電体および多孔形成部を図１６に示す切断面線Ｅ−Ｅで切断して見た断面図である。
【図１８】本発明の実施の形態２における除湿素子の作製方法を表すフローチャートである。
【図１９】本発明の実施の形態３における陽極側給電体および多孔形成部を軸線方向内方Ｚ１から見た平面図である。
【図２０】本発明の実施の形態３における陽極側給電体および多孔形成部の斜視図である。
【図２１】本発明の実施の形態３において陽極側給電体および多孔形成部の材料となる給電体材料の斜視図である。
【図２２】本発明の実施の形態３における開口率および給電距離を説明する図である。
【図２３】本発明の実施の形態３における除湿素子の作製方法を表すフローチャートである。
【図２４】本発明の実施の形態４における陽極側給電体および多孔形成部の平面図である。
【図２５】本発明の実施の形態５における陽極側給電体および多孔形成部の斜視図である。
【図２６】本発明の実施の形態５における陽極側給電体および多孔形成部の材料となる給電体材料の斜視図である。
【図２７】本発明の実施の形態５における陽極側給電体および多孔形成部の平面図である。
【図２８】本発明の実施の形態６における陽極側給電体および多孔形成部の平面図である。
【図２９】本発明の実施の形態７における陽極を軸線方向に平行な切断面で切断して見た断面図である。
【図３０】本発明の実施の形態７における除湿素子の作製方法を表すフローチャートである。
【図３１】本発明の実施の形態８における陽極を軸線方向に平行な切断面で切断して見た断面図である。
【図３２】本発明の実施の形態８における除湿素子の作製方法を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態について説明する。以下の説明においては、各形態に先行する形態ですでに説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略す場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。またそれぞれの実施の形態は、本発明に係る技術を具体化するために例示するものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。以下の説明は、除湿膜１、除湿素子２、除湿膜の作製方法および除湿素子の作製方法についての説明をも含む。
【００１５】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１における除湿膜１および除湿素子２を、図に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態１における除湿膜１の構成を表す断面図である。図１に示すように、除湿膜１は、陰極側電極３と、陰極側触媒層４と、陽極側給電体５と、多孔形成部６と、電解質膜７とを含んで構成される。陰極側電極３は、多孔質の導電性部材によって形成される。陰極側触媒層４は、陰極側電極３に隣接しかつ電気的に接続される。陽極側触媒層８は、水の電気分解反応を促進する。多孔形成部６は、複数の貫通孔６０が形成され、一部分が陽極側触媒層８に接触し、他の一部が陽極側給電体５に電気的に接続されかつ陽極側給電体５と一体に形成される。電解質膜７は、陰極側触媒層４および多孔形成部６に隣接しかつ電気的に接続される。多孔形成部６のうち陽極側給電体５に電気的に接続される部分は、陽極側給電体５と金属で接合される。
【００１６】
実施の形態１の除湿膜１は、除湿素子２の一部として作製され、除湿素子２は、屋外に設置される防犯カメラの筐体に設置される。屋外設置用の監視カメラなどの光学機器は、筐体内の水分が結露の原因となり、レンズ内面の曇りなどが発生するおそれがある。これを防止するため、監視カメラの筐体内は除湿され、水分の少ない乾燥した空気の状態を保つことが望ましい。除湿素子２は、外部電源に接続され、電力供給によって稼働し、監視カメラの筐体内の空気中の水分を電気分解することによって、筐体内の空気を除湿する。
【００１７】
陽極側給電体５は、外部電源の陽極に接続され、陰極側給電体９は外部電源の陰極に接続される。これによって除湿膜１には電圧が印加され、陽極側では式（１）で示される反応が起き、これによって水が電気分解される。
２Ｈ２Ｏ  →  Ｏ２  ＋  ４Ｈ＋  ＋  ４ｅ−  ・・・（１）
【００１８】
除湿素子２は、除湿膜１の陽極側を監視カメラの筐体内に向けて設置され、これによって陰極側が監視カメラの筐体の外部に向けて設置される。以下、監視カメラの筐体の内方に向かう向きを「軸線方向内方Ｚ１」と称し、筐体の外部に向かう向きを「軸線方向外方Ｚ２」と称する。除湿膜１よりも軸線方向内方Ｚ１に位置する空気が除湿の対象となる空気である。除湿膜１においては、陽極側触媒層８、多孔形成部６、電解質膜７、陰極側触媒層４、および陰極側電極３がこの順序で、軸線方向内方Ｚ１から軸線方向外方Ｚ２に向けて積層して配置される。実施の形態１において陽極側給電体５と多孔形成部６とを接合する金属は、導電性のろう材１４である。一体化された陽極側給電体５および多孔形成部６を「陽極２７」と称する。実施の形態１で陽極２７には導電性のろう材１４も含まれる。
【００１９】
陽極側触媒層８、多孔形成部６、電解質膜７、陰極側触媒層４、および陰極側電極３が積層される方向を、内方外方合わせて「軸線方向Ｚ」と称する。除湿膜１は軸線方向Ｚに見て円形に形成され、除湿膜１の中央を通り軸線方向Ｚに延びる仮想線を除湿膜１の「軸線」とする。軸線方向内方Ｚ１から陽極側触媒層８に接触した空気中の水分は、前記式（１）の反応によって電気分解され、これによって酸素が発生する。発生した酸素は陽極側触媒層８よりも軸線方向内方Ｚ１の空間に放出される。前記式（１）の反応で生じた電子は多孔形成部６を経て陽極側給電体５に回収され、また同時に生じた水素イオンは多孔形成部６、電解質膜７を経て陰極側触媒層４に到達する。
【００２０】
陰極側では、式（２）で示される反応が起き、これによって水が生成する。
Ｏ２  ＋  ４Ｈ＋  ＋  ４ｅ−  →  ２Ｈ２Ｏ  ・・・（２）
【００２１】
陰極側では、軸線方向外方Ｚ２の空気から供給される酸素と、陰極側触媒層４に到達した水素イオンと、陰極側給電体９から陰極側電極３を経て陰極側触媒層４に供給される電子とが前記式（２）の反応によって水を生じる。これによって見かけ上は監視カメラの筐体内の水分が除湿膜１の軸線方向内方Ｚ１から軸線方向外方Ｚ２に移動し、監視カメラの筐体内の空気の除湿が達成される。
【００２２】
図２は、本発明の実施の形態１における陽極側給電体５および多孔形成部６の分解斜視図である。図３は、本発明の実施の形態１における陽極側給電体５および多孔形成部６の斜視図である。図４は、本発明の実施の形態１における陽極側給電体５および多孔形成部６を図３に示す切断面線Ａ−Ａで切断して見た図である。陽極側給電体５は、陽極側板状リング１０と陽極側板状部１１とを含んで構成され、これらは厚さ０．５ｍｍのチタン部材である。陽極側板状リング１０は内径８ｍｍ、外径８．４ｍｍの円形リング状に形成され、厚み方向を軸線方向Ｚに一致させて配置される。陽極側板状部１１は、陽極側板状リング１０の外縁部の一部から軸線方向内方Ｚ１に延びて細長い形状に形成される。陽極側板状部１１の厚み方向は軸線の径方向に一致する。陽極側板状部１１の軸線方向内方Ｚ１の端部近傍には、軸線の径方向に貫通する陽極側貫通孔１２が形成される。陽極側貫通孔１２を規定する部分には、電力供給路の一部を形成するリード線が接続される。
【００２３】
多孔形成部６は厚さ１００μｍのチタン製のメッシュ材であり、厚み方向に貫通する複数の貫通孔６０が形成されている。複数の貫通孔６０内の空間を「孔内空間１３」と称する。空気および空気中の水分は、孔内空間１３において多孔形成部６の厚み方向に移動可能である。多孔形成部６は直径８．２ｍｍの円形に形成され、厚み方向を軸線方向Ｚに一致させた状態で、陽極側板状リング１０よりも軸線方向外方Ｚ２に配置される。多孔形成部６は、一部分が陽極側触媒層８に接触し、他の一部が陽極側給電体５に電気的に接続されかつ陽極側給電体５と一体に形成される。図４に示すように、多孔形成部６のうち、陽極側給電体５に電気的に接続されかつ陽極側給電体５と一体に形成される前記他の一部を「接続領域Ｃ１」と称する。
【００２４】
陽極側板状リング１０のうち多孔形成部６に臨む表面部と、多孔形成部６の接続領域Ｃ１とは、導電性のろう材１４によって接合される。多孔形成部６のうち、一部分は陽極側触媒層８に接触し、他の一部、すなわち接続領域Ｃ１が陽極側給電体５に電気的に接続されかつ陽極側給電体５と一体に形成される。導電性のろう材１４は、陽極側給電体５および多孔形成部６を成す金属と同一種類の金属を含む。導電性のろう材１４の作製には、前駆体としてペースト状のチタンろう材を用いる。陽極側板状リング１０と多孔形成部６の外縁部とがペースト状のチタンろう材によって接着された状態で真空下で焼成することによって、陽極側給電体５と多孔形成部６とが導電性のろう材１４によって一体化されて形成される。陽極側では前記式（１）に示されるように酸素が発生するので、多孔形成部６および陽極側給電体５には高い耐腐食性が求められる。陽極側給電体５、導電性のろう材１４および多孔形成部６は一体化された後に貴金属めっきが施される。作製方法の詳細については後述する。
【００２５】
多孔形成部６には複数の貫通孔６０が形成され、実施の形態１では接続領域Ｃ１においても複数の貫通孔６０が形成される。接続領域Ｃ１に形成される複数の貫通孔６０は、導電性のろう材１４によって満たされる。換言すれば、陽極側給電体５と多孔形成部６の接続領域Ｃ１とを接合する導電性のろう材１４は、接続領域Ｃ１に形成される複数の貫通孔６０の孔内空間１３を満たす。異種金属が水分を含む環境下で共存する場合、イオン化傾向に差異が生じ、イオン化傾向の大きな金属の腐食が促進され、異種金属接触腐食が進行する。除湿膜１は、水の電気分解を行う素子であり、陽極２７の近傍には多量の水分が存在する。接続領域Ｃ１において互いに接触する陽極側給電体５、多孔形成部６および導電性のろう材１４は、全て同一種類の金属とし、本実施の形態ではチタン材とする。これによって、異種金属接触腐食の進行を防ぐことができる。
【００２６】
陽極側触媒層８は、貴金属粒子と電解質膜７とを水またはアルコールの溶媒に分散したものを前駆体として用い、多孔形成部６の軸線方向内方Ｚ１に配置される。実施の形態１において陽極側触媒層８は、白金粒子とデュポン社製のナフィオン（登録商標）とを水に分散させて陽極側触媒層８の前駆体として用い、多孔形成部６に軸線方向内方Ｚ１から塗布し乾燥させることによって形成される。陽極側触媒層８は、前記式（１）の反応において正触媒として機能する。多孔形成部６には軸線方向Ｚに貫通する複数の貫通孔６０が形成されるので、孔内空間１３において陽極側触媒層８の一部は電解質膜７に接触する。陽極側給電体５のうち接続領域Ｃ１に臨む表面には、導電性のろう材１４が設けられるので、陽極側触媒層８は接触しない。さらに接続領域Ｃ１に形成される貫通孔６０の孔内空間１３は、導電性のろう材１４によって満たされるので、仮に作製過程において接続領域Ｃ１に陽極側触媒層８の前駆体が近づいたとしても、接続領域Ｃ１においては孔内空間１３に陽極側触媒層８は進入しない。
【００２７】
陽極側板状リング１０のうち多孔形成部６に臨む表面部と、多孔形成部６の接続領域Ｃ１とは、導電性のろう材１４によって接合されるので、軸線方向Ｚに隣り合う各部材が互いに接触しているというだけでなく、互いに強固に結合することによって一体化し導電経路を形成している。具体的には、陽極側給電体５および導電性のろう材１４の各部材を成す金属原子が互いに結合して導電経路を形成し、導電性のろう材１４および多孔形成部６の各部材を成す金属原子も、互いに結合して導電経路を形成している。これによって、陽極側給電体５と多孔形成部６との間に外部空間から空気中の水分が侵入することがなく、したがって電気分解によって生じた酸素原子または酸素分子が陽極側給電体５の表面部に接触することが防止される。また陽極側触媒層８において空気中の水分が電気分解されても、陽極側触媒層８は陽極側給電体５に接触しないので、電気分解によって生じた酸素原子および酸素分子が陽極側給電体５に接触することが防止される。
【００２８】
電解質膜７は、陽イオンのイオン伝導性を有する固体高分子電解質の膜であり、前述したナフィオン（登録商標）を用いる。除湿膜１において水が電気分解されるときには、軸線方向内方Ｚ１から軸線方向外方Ｚ２に向けて電解質膜７の中を水素イオンが透過する。電解質膜７は、厚み方向を軸線方向Ｚに一致させて配置される。
【００２９】
陰極側給電体９は、陰極側板状リング１５と陰極側板状部１６とを含んで構成され、これらは厚さ０．５ｍｍのステンレス（ＳＵＳ３０４）部材である。陰極側板状リング１５は内径８ｍｍ、外径８．４ｍｍの円形リング状に形成され、厚み方向を軸線方向Ｚに一致させて配置される。陰極側板状部１６は、陰極側板状リング１５の外縁部の一部から軸線方向内方Ｚ１に延びて細長い形状に形成される。陰極側板状部１６の厚み方向は軸線の径方向に一致する。陰極側板状部１６の軸線方向内方Ｚ１の端部近傍には、軸線の径方向に貫通する陰極側貫通孔１７が形成される。陰極側貫通孔１７を規定する部分には、電力供給路の一部を形成するリード線が接続される。
【００３０】
陰極側電極３は多孔質電極であり、カーボンペーパによって形成される。カーボンペーパは炭素繊維と炭素との複合材料であり、多孔質状の部材である。陰極側電極３は厚み方向を軸線方向Ｚに一致させて配置され、軸線方向Ｚに見て円形に形成される。陰極側電極３よりも軸線方向内方Ｚ１には、陰極側電極３に隣接して陰極側触媒層４が形成される。陰極側触媒層４は、白金を担持したカーボン粉末であり、前記式（２）の反応において正触媒として機能する。作製方法の詳細については後述する。
【００３１】
図５は、本発明の実施の形態１における除湿素子２を軸線方向内方Ｚ１から見た平面図である。図６は、本発明の実施の形態１における除湿素子２を軸線方向外方Ｚ２から見た底面図である。図７は、本発明の実施の形態１における除湿素子２を図５に示す切断面線Ｂ−Ｂで切断して見た断面図である。除湿素子２は、除湿膜１とハウジング１８とを含んで構成される。ハウジング１８は筒状に形成され、除湿膜１を格納する。筒状のハウジング１８が除湿膜１を格納した状態において、ハウジング１８の軸線方向は除湿膜１の軸線方向Ｚに平行である。除湿膜１のうち、陽極側板状リング１０、導電性のろう材１４、多孔形成部６、陽極側触媒層８、電解質膜７、陰極側触媒層４、陰極側電極３、陰極側板状リング１５はハウジング１８の内部に配置され、陽極側板状部１１のうち陽極側貫通孔１２を規定する部分と、陰極側板状部１６のうち陰極側貫通孔１７を規定する部分とは、ハウジング１８よりも軸線方向内方Ｚ１に露出して配置される。
【００３２】
ハウジング１８は樹脂によって形成され、具体的にはエチレンプロピレン共重合体にスチレンおよびアクリロニトリルをグラフト共重合させたグラフト共重合体を用いる。これはテクノポリマー性のＡＥＳ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ  Ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ−ｄｉｅｎｅ  Ｓｔｙｒｅｎｅ）樹脂と称されることがある。この材料を射出成型することによってハウジング１８を形成する。ハウジング１８は絶縁性の部材によって形成されるので、陽極側板状部１１および陰極側板状部１６の両方に接触しても、ハウジング１８が導電経路を形成することはない。ハウジング１８の径方向外方の外周面部にはねじ山が形成される。これによってハウジング１８は雄ねじとして機能し、軸線の周方向に回転させることによってハウジング１８の周囲を包囲する部材に対して螺合する。除湿素子２が取り付けられる監視カメラの筐体には孔が形成され、孔を規定する内周面部には雌ねじが形成される。軸線方向外方Ｚ２側からハウジング１８を見てハウジング１８を時計回りに回転させることによってハウジング１８は監視カメラの筐体に対して軸線方向内方Ｚ１に移動し、螺合によって機器に取り付けられる。
【００３３】
嵌合部材２１は、陽極側板状リング１０よりも軸線方向内方Ｚ１に設けられる。嵌合部材２１は樹脂によって形成され、およそ円形リング状に形成される。実施の形態１において嵌合部材２１は、ハウジング１８と同様の材料を射出成型することによって形成される。嵌合部材２１の外径は、ハウジング１８の内径とほぼ同じでかつわずかに小さく設定される。嵌合部材２１は軸線方向内方Ｚ１側からハウジング１８の内部に挿入されることによってハウジング１８の径方向内方に嵌合し、これによってハウジング１８と共に除湿膜１の位置を固定する。嵌合部材２１は、その軸線方向外方Ｚ２の端部において陽極側板状リング１０の軸線方向内方Ｚ１に臨む表面に接触し、陽極側板状部１１および陰極側板状部１６に対しては径方向内方から接触する。嵌合部材２１は絶縁性の部材によって形成されるので、陽極側板状部１１および陰極側板状部１６の両方に接触しても、嵌合部材２１が導電経路を形成することはない。
【００３４】
嵌合部材２１は、陽極側板状部１１および陰極側板状部１６に臨む表面を除く他の径方向外方の外周面においてハウジング１８に臨み、ハウジング１８を径方向内方から径方向外方に押圧することによってハウジング１８に嵌合している。嵌合部材２１の径方向外方の外周面のうち、陽極側板状部１１および陰極側板状部１６に臨む表面は、この部分の表面を除く他の外周面よりも径方向内方に位置する。嵌合部材２１がこのような形状に形成されることによって、陽極側板状部１１および陰極側板状部１６は嵌合部材２１とハウジング１８との間に形成される間隙に挿通され、嵌合部材２１の軸線方向外方Ｚ２から軸線方向内方Ｚ１にわたって配置される。嵌合部材２１は円形リング状に形成されるので、軸線方向内方Ｚ１からの空気が、嵌合部材２１の径方向内方の孔を通り陽極側触媒層８および多孔形成部６に到達する。実施の形態１において嵌合部材２１はハウジング１８と別体に形成されるけれども、本発明の他の実施の形態において嵌合部材は、ハウジング１８と同様の筒状部材と一体に形成され、その筒状部材と共にハウジングを形成してもよい。その場合ハウジングには、軸線方向内方Ｚ１の端部に、陽極側給電体５の陽極側板状部１１が挿通される孔と、陰極側給電体９の陰極側板状部１６が挿通される孔とが形成される。
【００３５】
除湿膜１よりも軸線方向外方Ｚ２には、フランジ部材２２が配置される。フランジ部材２２は筒状に形成される筒状部２３と、筒状部２３の端部に形成されたフランジ２４とを含んで構成される。筒状部２３の外径はハウジング１８の内径よりも小さく形成され、筒状部２３の少なくとも一部はハウジング１８の内部に軸線方向外方Ｚ２から挿入される。筒状部２３の軸線は筒状に形成されるハウジング１８の軸線に一致する。フランジ２４は、筒状部２３の軸線方向外方Ｚ２の端部から径方向外方に広がって形成される。
【００３６】
フランジ部材２２は、ハウジング１８と同様の材料を射出成型することによって形成される。フランジ部材２２はフランジ２４を軸線方向外方Ｚ２に向けた姿勢で筒状部２３がハウジング１８に挿入され、これによって、フランジ２４がハウジング１８の軸線方向外方Ｚ２の端面に対して軸線方向外方Ｚ２側から接触する。ハウジング１８の軸線方向外方Ｚ２の端面部と、これに臨むフランジ２４の軸線方向内方Ｚ１の表面部とを「接合領域Ｃ２」と称する。ハウジング１８とフランジ部材２２とは、接合領域Ｃ２において接合され、これによって互いに一体化される。実施の形態１においてハウジング１８とフランジ部材２２とは、超音波接合によって互いに接合される。
【００３７】
フランジ部材２２の軸線方向内方Ｚ１の端面部、すなわち筒状部２３の軸線方向内方Ｚ１の端面部は、パッキン２５を介して除湿膜１を軸線方向内方Ｚ１に向けて押圧する。パッキン２５は、軸線方向Ｚに見て円形リング状に形成され、内径８ｍｍ、厚さ５００μｍのシリコン樹脂製のシートによって形成される。パッキン２５は、筒状部２３と陰極側板状部１６との間に配置され、空気および水の透過を遮断する。これによって軸線方向外方Ｚ２の空気および水が除湿膜１を経由せずに除湿素子２よりも軸線方向内方Ｚ１に移動することを阻止する。したがって、屋外に設置された監視カメラの筐体内に、除湿素子２を経由して水が浸入することは防止される。したがって雨天などにおいても監視カメラの筐体内に除湿素子２を介して雨水が浸入することは防がれる。
【００３８】
図８は、本発明の実施の形態１における除湿膜１における水素イオン、酸素および電子の移動経路を示す断面図である。除湿膜１よりも軸線方向内方Ｚ１から陽極側触媒層８に到達した空気中の水分は、陽極側触媒層８において前記式（１）の反応で電気分解され、水素イオンと酸素と電子とを生じる。水素イオンは陽極側触媒層８から電解質膜７の中を軸線方向外方Ｚ２に向けて移動し、陰極側触媒層４に到達する。電気分解で発生した酸素のほとんどは陽極側触媒層８よりも軸線方向内方Ｚ１の空気中に放出されるけれども、一部は電解質膜７の中に拡散し、多孔形成部６の近傍および導電性のろう材１４の近傍に到達する。多孔形成部６、導電性のろう材１４および陽極側給電体５は導電経路を形成しているので、接続領域Ｃ１に臨む陽極側給電体５の表面部に、空気中の酸素、水分および電気分解によって生じた酸素が接触することはない。
【００３９】
電気分解で生成した電子は、多孔形成部６を経て陽極側給電体５に回収される。電解質膜７の中を軸線方向外方Ｚ２に移動した水素イオンは前記式（２）に示す反応によって、陰極側触媒層４において水を生成する。具体的には水素イオンが酸素と反応し、電子を得て水を生成する。陰極側触媒層４には、除湿膜１よりも軸線方向外方Ｚ２の空気中から酸素が供給され、陰極側給電体９から陰極側電極３を経て電子が供給される。陰極側触媒層４において生成した水は、除湿膜１よりも軸線方向外方Ｚ２の空間へと放出される。
【００４０】
図９は、本発明の比較対象となる除湿膜２６の構成を表す断面図である。比較対象となる除湿膜２６において陽極側給電体は、貴金属めっきが施された状態で多孔形成部と接触している。陽極側給電体と多孔形成部とは、一体化されない状態で互いに接触して配置される。互いに接触しているので、陽極側給電体と多孔形成部とは通電可能である。多孔形成部に形成される貫通孔内には陽極側触媒層の一部が配置されるので、この位置において陽極側給電体は陽極側触媒層に接触している。陽極側触媒層で前記式（１）の反応によって酸素が発生すると、酸素が陽極側給電体の表面部に到達し、陽極側給電体の表面部が酸化される。
【００４１】
比較対象となる除湿膜２６を用いて加速寿命試験を行い、陽極側給電体の組成を調べると、陽極側給電体の軸線方向外方Ｚ２の表面部では、加速寿命試験の前に比べて酸素の組成が高くなる。更に加速寿命試験後の陽極側給電体の表面部における酸素の組成は、陽極側触媒層に接触する領域のほうが陽極側触媒層に接触していない領域よりも高くなる。陽極側給電体の表面部は貴金属被膜によって被覆されていても尚、前記式（１）で示される水の電気分解で生じた酸素によって酸化される。陽極側給電体の表面部が酸化されると、陽極側給電体の抵抗が増大し、電導性が低下する。
【００４２】
本発明の実施の形態１によれば、除湿膜１は、一部分が陽極側触媒層８に接触する多孔形成部６の他の一部が陽極側給電体５と一体に形成されるので、多孔形成部６と陽極側給電体５との接続部分に導通経路が形成される。これによって陽極側触媒層８における水の電気分解で酸素が発生しても、酸素が陽極側給電体５に到達することを防止でき、陽極側給電体５の酸素との接触を防止できる。したがって、陽極側給電体５のうち多孔形成部６に接続される表面部が酸化されることを防止でき、経時変化によって陽極側給電体５の電気抵抗が上昇することを抑制できる。これによって従来技術に比べて除湿膜１を長寿命化でき、除湿素子２の交換の頻度を下げることができる。したがって、除湿素子２が他の機器の筐体に取り付けられて使用される場合などには、除湿膜１の劣化が原因となる機器のメンテナンス作業の頻度を下げることができ、メンテナンス作業のインターバルを長期化できる。これによって、メンテナンス作業が煩雑であったり困難であったりする他の機器に除湿素子２を設置しても、除湿素子２が他の機器の長期的な信頼度を低減してしまうことを防ぐことができる。
【００４３】
また本発明の実施の形態１によれば、一部分が陽極側触媒層８に接触する多孔形成部６の他の一部が陽極側給電体５と金属で接合されるので、多孔形成部６と陽極側給電体５との接続部分に導通経路が形成される。これによって陽極側触媒層８における水の電気分解で酸素が発生しても、酸素が陽極側給電体５に到達することを防止でき、陽極側給電体５の酸素との接触を低減できる。したがって、陽極側給電体５のうち多孔形成部６に接続される表面部が酸化されることを防止でき、経時変化によって陽極側給電体５の電気抵抗が上昇することを抑制できる。これによって従来技術に比べて除湿膜１を長寿命化できる。
【００４４】
また本発明の実施の形態１によれば、一部分が陽極側触媒層８に接触する多孔形成部６の他の一部が陽極側給電体５と導電性のろう材１４で接合されるので、多孔形成部６と陽極側給電体５との接続部分に導通経路が形成される。これによって陽極側触媒層８における水の電気分解で酸素が発生しても、酸素が陽極側給電体５に到達することを防止でき、陽極側給電体５の酸素との接触を防止できる。さらに接続領域Ｃ１に形成される貫通孔６０の孔内空間１３は、導電性のろう材１４によって満たされるので、接続領域Ｃ１においては孔内空間１３に陽極側触媒層８は存在しない。したがって陽極側触媒層８において酸素が生成したときに、接続領域Ｃ１の貫通孔６０の孔内空間１３を介して酸素が陽極側給電体５に近づくことも阻止される。したがって、陽極側給電体５のうち多孔形成部６に接続される表面部が酸化されることを低減でき、経時変化によって陽極側給電体５の電気抵抗が上昇することを抑制できる。これによって従来技術に比べて除湿膜１を長寿命化できる。また導電性のろう材１４は、陽極側給電体５および多孔形成部６を成す金属と同一種類の金属を含むので、陽極２７の近傍に多量の水分が存在しても、異種金属接触腐食が進行することを防ぐことができる。
【００４５】
また本発明の実施の形態１によれば、陽極側給電体５、多孔形成部６および導電性のろう材１４は、同一の金属から成り、具体的にはチタン材である。チタン材は、表面に酸化皮膜が形成されることによって不動態となる。チタン材の酸化皮膜は酸素を透過しないので、チタン材は耐腐食性が強い。除湿膜１のように、近傍に多量の水分が存在し、かつ電力によって水分子から電子を奪う現場となる陽極２７は、腐食されやすい過酷な環境である。この陽極２７を成す陽極側給電体５、多孔形成部６および導電性のろう材１４を、いずれも同一のチタン材によって形成することによって、耐腐食性の強い除湿膜１を実現できる。これによって、除湿膜１および除湿素子２を長寿命化できる。
【００４６】
また本発明の実施の形態１によれば、除湿素子２は、除湿膜１とハウジング１８とを含んで構成され、ハウジング１８は筒状に形成されるとともに除湿膜１を格納するので、筒状のハウジング１８を他の機器の筐体などの孔に挿入することで、除湿素子２を設置できる。したがって除湿素子２が他の機器の内部空間を大きく占有することを防ぐことができ、かつ除湿素子２の簡便な取付けが可能となる。除湿素子２は、孔が形成されていればどのような機器に設置することも取り付けることができるので、様々な機器に除湿素子２を適用できる。したがって汎用性の高い除湿素子２を実現できる。
【００４７】
また本発明の実施の形態１によれば、筒状のハウジング１８の外周面にはねじ山が形成されるので、除湿素子２が取り付けられる他の機器の筐体に形成される孔に対して、除湿素子２を螺合によって挿入することが可能となる。したがって、他の機器に対して簡便かつ強固に除湿素子２を取り付けることができる。これによって外部から雨水などの水分が除湿素子２および他の機器の内部に侵入することを容易に防止できる。したがって、メンテナンス作業のインターバルを長期化できる。これによって、メンテナンス作業が煩雑であったり困難であったりする他の機器に除湿素子２を設置しても、除湿素子２が他の機器の長期的な信頼度を低減してしまうことを防ぐことができる。
【００４８】
また本発明の実施の形態１によれば、筒状のハウジング１８の軸線方向外方Ｚ２の端部には、フランジ部材２２が設けられ、フランジ部材２２は径方向外方に広がるフランジ２４を有する。これによってハウジング１８の外周面に形成されたねじ山によって除湿素子２を他の機器の筐体に螺合によって取り付けるときに、除湿素子２の軸線方向Ｚの位置をフランジ２４によって固定できる。またハウジング１８とフランジ部材２２とは超音波接合によって接合されるので、ハウジング１８およびフランジ部材２２を互いに強固に接合できる。したがって、除湿素子２を筐体に螺合によって取り付けたときに、ハウジング１８を可及的に軸線方向内方Ｚ１に位置させることで、フランジ２４と筐体との接触部においてフランジ２４と筐体とが互いに押圧する圧力を高くできる。これによって、除湿素子２の軸線方向内方Ｚ１に位置する、除湿の対象となる筐体内の空間の機密性を高くすることができる。
【００４９】
図１０は、本発明の実施の形態１における除湿膜の作製方法を表すフローチャートである。除湿膜の作製方法は、一体形成工程と、陰極側触媒層塗布工程と、積層工程と、プレス工程と、陽極側触媒層形成工程とを含んで構成される。一体形成工程では、陽極側給電体５と、複数の貫通孔６０が形成される多孔形成部６とを一体化して形成する。陰極側触媒層塗布工程では、陰極側電極３の一方側に隣接して陰極側触媒層４の前駆体を塗布する。積層工程では、一体形成工程で処理された多孔形成部６に電解質膜７を隣接させ、陰極側触媒層塗布工程で形成された陰極側触媒層４の前駆体を電解質膜７に隣接させて積層する。プレス工程では、積層工程で積層された多孔形成部６、電解質膜７、陰極側触媒層４および陰極側電極３を加圧プレスする。実施の形態１におけるプレス工程では、陽極側給電体５のうち多孔形成部６に隣接して一体化された部分をも含めて加圧プレスする。陽極側触媒層形成工程では、多孔形成部６の一部に隣接して陽極側触媒層８を形成する。
【００５０】
次に本処理について、具体的に述べる。本処理開始前の段階で陽極側給電体５は、前述した陽極側給電体５の形状に形成されている。本処理開始後、ステップａ１の一体形成工程に移行し、陽極側給電体５と多孔形成部６とを、導電性のろう材１４の前駆体であるペースト状のチタンろう材を介して積層し、真空炉に入れる。真空炉では、９×１０−４Ｐａの真空雰囲気中で８８０℃にまで加熱した状態を１０分間保持し、その後冷却する。これによって多孔形成部６の接続領域Ｃ１と陽極側給電体５とが電気的にも接続され、一体化される。接続領域Ｃ１には貫通孔６０が形成されるので、貫通孔６０内の孔内空間１３に導電性のろう材１４が配置される。実施の形態１において接続領域Ｃ１に形成される孔内空間１３は、導電性のろう材１４によって満たされる。導電性のろう材１４の前駆体は、粉状のチタン材と有機物とを含む固液混合体であり、ステップａ１の一体形成工程において加熱されることによって、有機物は蒸発または燃焼し、チタン材が残る。これによって、導電性のろう材１４が形成される。ステップａ１の一体形成工程で形成された導電性のろう材１４は、わずかに有機物を含んでいても導電性に問題がなければ良い。
【００５１】
次にステップａ２の貴金属めっき工程に移行し、一体化された陽極側給電体５、導電性のろう材１４および多孔形成部６の外表面にプラチナ（元素記号：Ｐｔ）めっきを施す。ステップａ１およびステップａ２は除湿膜１の陽極２７を作製する工程ｂ１であり、これによって形成される一体化した部品が、除湿膜１の陽極２７である。実施の形態１では導電性のろう材１４としてチタンろう材を用いたが、他の実施の形態では導電性を有する接合性の良いろう材であり、かつ陽極側給電体５および多孔形成部６を成す金属と同一種類の金属を含んでいればよく、チタンろう材に限定するものではない。また実施の形態１では貴金属めっきとしてプラチナめっきを施したが、他の実施の形態では耐腐食性の高いめっき膜が形成されればよく、プラチナめっきに限定するものではない。
【００５２】
次にステップａ３の陰極側触媒層塗布工程に移行し、陰極側電極３の一方側に隣接して陰極側触媒層４の前駆体を塗布する。ステップａ３の工程は、ステップａ１およびステップａ２とは別途の工程であるので、ステップａ１およびステップａ２との順序は問わない。陰極側触媒層塗布工程では、カーボンペーパの一方の表面上に陰極側触媒層４の前駆体となる固液混合体をスプレー型の塗布装置によって塗布する。陰極側触媒層４の前駆体は、白金粒子を担持したカーボン粉末が混合された固液混合体である。
【００５３】
次にステップａ４の積層工程に移行し、陰極側触媒層４の前駆体と電解質膜７とを隣接させて、陽極２７、電解質膜７、陰極側触媒層４および陰極側電極３をこの順序で積層する。陽極２７において、電解質膜７には多孔形成部６が隣接して配置される。次にステップａ５のプレス工程に移行し、陽極側板状リング１０、導電性のろう材１４、多孔形成部６、電解質膜７、陰極側触媒層４の前駆体、および陰極側電極３を加圧プレスする。陽極側板状リング１０は、陽極側給電体５のうち多孔形成部６に隣接して一体化された部分であるので、多孔形成部６を加圧プレスするときには陽極側板状リング１０をも含めて加圧プレスする。プレス工程における加圧プレスにはホットプレス機を用い、１９０℃、５０ｋｇｆ／ｃｍ２の温度および圧力下でこれらの材料を５分間保持する。これによって陽極側板状リング１０、導電性のろう材１４、多孔形成部６、電解質膜７、陰極側触媒層４、および陰極側電極３が４００μｍ〜５００μｍの厚さとなり、一体化される。
【００５４】
ステップａ５のプレス工程の後、ステップａ６の陽極側触媒層形成工程において、陽極側触媒層８を形成する。陽極側触媒層８は、前述のように、白金粒子と前述のナフィオン（登録商標）とを水に分散させた固液混合体を前駆体として用いて形成される。陽極側触媒層形成工程では、陽極側触媒層８の前駆体を、多孔形成部６のうち電解質膜７と隣接している側とは反対側から、多孔形成部６に塗布する。多孔形成部６のうち、接続領域Ｃ１は陽極側給電体５に接続されるので、陽極側触媒層８は多孔形成部６のうち、接続領域Ｃ１を除く領域に塗布される。多孔形成部６には厚み方向に貫通する複数の貫通孔６０が形成されるので、多孔形成部６のうち接続領域Ｃ１を除く領域では、陽極側触媒層８の前駆体の一部は多孔形成部６の複数の孔内空間１３において電解質膜７の一部に接する。具体的には陽極側触媒層８の前駆体である固液混合体を４０ｋｗの出力で１０分間、超音波分散し、スプレー型の塗布装置を用い、厚さ２０μｍ〜４０μｍで塗布する。その後これを乾燥させることによって固液混合体の中の水分を揮発させる。その後、本処理は終了する。
【００５５】
図１１は、本発明の実施の形態１における除湿素子の作製方法を表すフローチャートである。図１１に示した複数のステップのうち、二点鎖線ｂ２で示した工程は、前述した除湿膜の作製方法と同じである。除湿素子の作製方法は、除湿膜の作製方法と、格納工程と、挿入工程と、ハウジング接合工程とを含んで構成される。格納工程では、多孔形成部６、電解質膜７、陰極側触媒層４および陰極側電極３を筒状のハウジング１８に格納する。挿入工程では、筒状に形成される筒状部２３の端部にフランジ２４が形成されるフランジ部材２２の、筒状部２３の少なくとも一部を、格納工程で処理されたハウジング１８に挿入する。ハウジング接合工程では、挿入工程で処理されたハウジング１８およびフランジ部材２２を接合する。
【００５６】
次に本処理について、具体的に述べる。本処理開始前の段階でハウジング１８は、前述したハウジング１８の形状に形成されている。本処理開始後、除湿膜の作製方法の説明において前述したように、ステップａ１の一体形成工程からステップａ５のプレス工程までを終了し、次にステップｃ６の格納工程に移行する。ステップｃ６の格納工程では、ステップａ５のプレス工程で処理された材料、すなわち多孔形成部６、陽極側給電体５の陽極側板状リング１０、電解質膜７、陰極側触媒層４および陰極側電極３のこれらの材料と、陰極側給電体９とを積層してハウジング１８の内部に格納する。このとき、陰極側給電体９を含め格納される全ての材料は、除湿素子２の説明において前述したとおりの位置関係で配置される。
【００５７】
次にステップｃ７の嵌合工程に移行し、嵌合部材２１を軸線方向内方Ｚ１からハウジング１８に嵌合させる。このとき、陽極側板状部１１および陰極側板状部１６は嵌合部材２１とハウジング１８との間に形成される間隙に挿通して配置される。仮に、他の実施の形態において嵌合部材と筒状の部材とが一体に形成されてハウジングを成す場合には、そのハウジングの軸線方向内方Ｚ１の端部に形成される複数の孔に、陽極側板状部１１および陰極側板状部１６を挿通する。その場合にはステップｃ７の嵌合工程は不要となる。
【００５８】
次にステップｃ８の挿入工程に移行し、陰極側板状リング１５の軸線方向外方Ｚ２にパッキン２５およびフランジ部材２２を配置し、パッキン２５を陰極側板状リング１５とフランジ部材２２の筒状部２３とで押圧して挟持する。この状態において、フランジ部材２２のフランジ２４とハウジング１８の軸線方向外方Ｚ２の端面とは接触する。次にステップｃ９のハウジング接合工程に移行し、ハウジング１８とフランジ部材２２のフランジ２４とを接合する。実施の形態１では、ハウジング接合工程においてハウジング１８とフランジ部材２２とは超音波接合によって接合される。超音波接合では、出力を４０ｋＨｚとし、加圧力を５ｋｇｆ／ｃｍ２として０．２秒間、保持する。
【００５９】
次にステップａ６の陽極側触媒層形成工程に移行し、多孔形成部６の表面に隣接させて陽極側触媒層８を形成する。ステップａ６の陽極側触媒層形成工程は、除湿膜の作製方法の説明において前述したとおりである。その後、本処理は終了する。
【００６０】
本発明の実施の形態１に係る除湿膜の作製方法によれば、陽極側給電体５と複数の貫通孔６０が形成される多孔形成部６とが一体形成工程で一体化して形成されるので、多孔形成部６と陽極側給電体５との接続部分に導通経路を形成できる。これによって陽極側触媒層８における水の電気分解で酸素が発生しても、酸素が陽極側給電体５に到達することを防止でき、陽極側給電体５の酸素との接触を防止できる。したがって、陽極側給電体５のうち多孔形成部６に接続される表面部が酸化されることを防止でき、経時変化によって陽極側給電体５の電気抵抗が上昇することを抑制できる。これによって従来技術に比べて除湿膜１を長寿命化でき、除湿素子２の交換の頻度を下げることができる。したがって、除湿素子２が他の機器の筐体に取り付けられて使用される場合などには、除湿膜１の劣化が原因となる機器のメンテナンス作業の頻度を下げることができ、メンテナンス作業のインターバルを長期化できる。これによって、メンテナンス作業が煩雑であったり困難であったりする他の機器に除湿素子２を設置しても、除湿素子２が他の機器の長期的な信頼度を低減してしまうことを防ぐことができる。また陽極側給電体５と、多孔形成部６の接続領域Ｃ１とを接続する導電性のろう材１４は、陽極側給電体５および多孔形成部６を成す金属と同一種類の金属を含むので、陽極２７の近傍に多量の水分が存在しても異種金属接触腐食の進行を防ぐことのできる除湿膜１を作製できる。
【００６１】
また本発明の実施の形態１に係る除湿膜の作製方法によれば、陽極側給電体５、多孔形成部６および導電性のろう材１４を同一の金属によって形成し、具体的にはチタン材である。チタン材は耐腐食性が強いので、陽極２７が過酷な環境にあっても腐食されにくい、強い除湿膜１を作製することができる。これによって、除湿膜１および除湿素子２を長寿命化できる。
【００６２】
また本発明の実施の形態１に係る除湿素子の作製方法によれば、多孔形成部６、電解質膜７、陰極側触媒層４、および陰極側電極３が格納工程において、筒状に形成されるハウジング１８に格納されるので、筒状のハウジング１８を他の機器の筐体などの孔に挿入することで、除湿素子２を設置できる。したがって除湿素子２が他の機器の内部空間を大きく占有することを防ぐことができ、かつ除湿素子２の簡便な取付けが可能となる。除湿素子２は、孔が形成されていればどのような機器に設置することも取り付けることができるので、様々な機器に除湿素子２を適用できる。したがって汎用性の高い除湿素子２を実現できる。さらに、設置の対象となる筐体において、孔を規定する内周面部にねじ山を形成できる場合には、除湿素子２を孔に挿入するときに、螺合によって取り付けることができるので、除湿素子２を筐体に対して強固に取り付けることが可能となる。
【００６３】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２における除湿膜１、除湿素子２、除湿膜の作製方法および除湿素子の作製方法を、図に基づいて以下に説明する。この実施の形態２は、先に説明した実施の形態１に類似しており、以下、実施の形態１に対する実施の形態２の相違点を中心に説明する。図１２は、本発明の実施の形態２における除湿素子２を軸線方向内方Ｚ１から見た平面図である。図１３は、本発明の実施の形態２における除湿素子２を軸線方向外方Ｚ２から見た底面図である。図１４は、本発明の実施の形態２における除湿素子２を図１２に示す切断面線Ｄ−Ｄで切断して見た断面図である。
【００６４】
実施の形態２における除湿膜１は、軸線方向Ｚに見て、およそ矩形に形成される。除湿素子２は、除湿膜１と外層フィルム２２８とを含んで構成され、外層フィルム２２８は陰極側電極２０３、陰極側触媒層２０４、多孔形成部２０６、および電解質膜２０７の外縁部を覆う。陽極側給電体２０５は、陽極側環状部２３１と陽極側引き出し部２３２とを含んで構成される。陽極側環状部２３１および陽極側引き出し部２３２は、厚み方向を軸線方向Ｚに一致させて配置される板状の部材であり、陽極側環状部２３１と陽極側引き出し部２３２とを併せて１つの部材として形成される。陽極側環状部２３１は、軸線方向Ｚに見て矩形を成す環状の部分として形成される。陽極側環状部２３１の径方向内方の中央部は厚み方向に部材が切り抜かれて中央の空間領域２３３が形成され、この中央の空間領域２３３において陽極側触媒層２０８が多孔形成部２０６に配置される。
【００６５】
図１５は、本発明の実施の形態２における陽極側給電体２０５および多孔形成部２０６の分解斜視図である。図１６は、本発明の実施の形態２における陽極側給電体２０５および多孔形成部２０６の斜視図である。図１７は、本発明の実施の形態２における陽極側給電体２０５および多孔形成部２０６を図１６に示す切断面線Ｅ−Ｅで切断して見た断面図である。陽極側給電体２０５および多孔形成部２０６は導電性のろう材２１４によって接合された状態で、陽極２２７を成す。陽極側給電体２０５は厚さ０．５ｍｍのチタン製の板状部材によって形成され、陽極側環状部２３１は、厚み方向に見たとき、一辺の長さ９０ｍｍの正方形に形成される。陽極側環状部２３１の径方向内方の内周面は、一辺の長さが８０ｍｍの正方形を成し、中央の空間領域２３３を規定する。
【００６６】
陽極側引き出し部２３２は、陽極側環状部２３１の外周部のうち、直線状を成す一辺の途中位置から径方向外方に突出して細長く形成される。また陽極側引き出し部２３２は、辺の中央の位置を避けて陽極側環状部２３１に連続しており、これによって陽極側給電体２０５と同様の形状に形成される陰極側給電体２０９と重ね合わせるときに、陽極側引き出し部２３２の位置と陰極側引き出し部２３４の位置とを互いにずらして配置できる。陽極側引き出し部２３２には、電力供給路の一部を形成するリード線が接続される。
【００６７】
多孔形成部２０６は、軸線方向Ｚに見て矩形に形成される。多孔形成部２０６は、厚さ１００μｍのチタン製のメッシュ材であり、一辺の長さが９０ｍｍの正方形を成す。陽極側環状部２３１と多孔形成部２０６とは、軸線方向Ｚに見て両方の外周部が互いに重なる位置に配置され、陽極側環状部２３１のうち多孔形成部２０６に臨む表面部と、多孔形成部２０６のうち陽極側環状部２３１に臨む接続領域Ｃ１とは、導電性のろう材２１４で互いに接合される。
【００６８】
電解質膜２０７および陰極側電極２０３は、厚み方向に見て多孔形成部２０６と同様の形状および大きさに形成され、多孔形成部２０６と電解質膜２０７と陰極側電極２０３とは、軸線方向Ｚに見て外周部が互いに重なる位置に配置される。陰極側電極２０３と電解質膜２０７との間には、陰極側触媒層２０４が配置される。
【００６９】
陰極側給電体９は、陰極側環状部２３５と陰極側引き出し部２３４とを含んで構成され、陰極側給電体９はステンレス（ＳＵＳ３０４）の板状部材によって形成され、陽極側給電体２０５と同様の形状および大きさに形成される。陰極側環状部２３５は、陰極側電極２０３に導通可能に接触して配置され、軸線方向Ｚに見て陽極側環状部２３１、多孔形成部２０６、電解質膜２０７、陰極側電極２０３、および陰極側環状部２３５は、外縁部が互いに重なる位置に配置される。陽極側環状部２３１のうちの陽極側引き出し部２３２に連続する一辺と、陰極側環状部２３５のうちの陰極側引き出し部２３４に連続する一辺とは、軸線方向Ｚに見て互いに重なる位置に配置されるけれども、陽極側引き出し部２３２と陰極側引き出し部２３４とは、軸線方向Ｚに見て互いにずれて配置される。これによって、陽極側引き出し部２３２と陰極側引き出し部２３４とが互いに接触することを避けることができる。
【００７０】
除湿膜１のうち、陽極側引き出し部２３２および陰極側引き出し部２３４を除く、積層された部分、すなわち陽極側環状部２３１、導電性のろう材２１４、多孔形成部２０６、電解質膜２０７、陰極側触媒層２０４、陰極側電極２０３および陰極側環状部２３５を「積層体２３６」と称する。外層フィルム２２８は積層体２３６の外縁部を覆い、陽極側引き出し部２３２および陰極側引き出し部２３４の少なくとも一部は外層フィルム２２８よりも径方向外方に突出して配置される。外層フィルム２２８の径方向内方の中央には、開口空間が形成されており、これによって軸線方向内方Ｚ１には陽極側触媒層２０８が、軸線方向外方Ｚ２には陰極側電極２０３が露出する。外層フィルム２２８の開口空間は、矩形に形成され、その矩形は一辺の長さが８２ｍｍの正方形である。外層フィルム２２８を軸線方向Ｚに見たときの外縁は、矩形に形成され、外層フィルム２２８の外縁の４つの辺は、一辺の長さが１０８ｍｍの正方形に内接する大きさに設定される。外層フィルム２２８を軸線方向Ｚに見たときの四隅において、外層フィルム２２８の径方向外方の外縁部は、積層体２３６よりも径方向外方において円弧状に形成され、軸線方向Ｚに見たときの積層体２３６の外縁部を覆う。作製方法の詳細については後述する。
【００７１】
軸線方向Ｚに見たときの陽極側環状部２３１の外縁部は外層フィルム２２８に覆われるけれども、中央の空間領域２３３を規定する部分は外層フィルム２２８から露出し、除湿膜１よりも軸線方向内方Ｚ１の空間に露出している。軸線方向Ｚに見たときの陰極側環状部２３５の外縁部は外層フィルム２２８に覆われるけれども、中央の空間領域２３３を規定する部分は外層フィルム２２８から露出し、除湿膜１よりも軸線方向外方Ｚ２の空間に露出している。
【００７２】
除湿素子２が設置される他の機器の筐体には、孔が形成され、除湿素子２は、機器の筐体に形成された孔に対して筐体の内方から、筐体の孔を規定する部分に接着して取り付けられる。外層フィルム２２８は、積層体２３６を一体に保持すると共に、他の機器の筐体に対して除湿素子２を取り付けることを可能とする。これによって外層フィルム２２８は、機器に形成された孔に対する除湿素子２の位置を固定する。また外層フィルム２２８は、機器の筐体の外部から孔を経由して空気および水分が侵入することを防ぐ。
【００７３】
本発明の実施の形態２によれば、外層フィルム２２８は積層体２３６を一体に保持し、他の機器の筐体に対して除湿素子２を取り付けることを可能とするので、他の機器の筐体を成す部材が薄い場合にも、除湿素子２の取付けを可能にできる。また積層体２３６、陽極側触媒層２０８、陽極側引き出し部２３２および陰極側引き出し部２３４は径方向に広がる薄形形状に形成されるので、他の機器の筐体内に設置された場合にも、他の機器の筐体内における除湿素子２の占有空間を小さくできる。これによって、除湿素子２が他の機器の筐体内の他の部品に対して邪魔になることを抑制できる。したがって汎用性の高い除湿素子２を実現できる。
【００７４】
また本発明の実施の形態２によれば、軸線方向Ｚに見たときの陽極側環状部２３１および陰極側環状部２３５の外縁部は、それぞれ外層フィルム２２８に覆われるけれども、それぞれの中央の空間領域２３３を規定する部分は外層フィルム２２８から露出し、除湿膜１よりも軸線方向内方Ｚ１の空間および軸線方向外方Ｚ２の空間にそれぞれ露出している。したがって、それぞれの中央の空間領域２３３を規定する部分を超えて外層フィルム２２８が径方向内方に配置されることを防止できる。したがって、外層フィルム２２８が陽極側環状部２３１および陰極側環状部２３５よりも径方向内方にまで配置される場合に比べて、陽極側触媒層２０８の広い範囲に軸線方向内方Ｚ１の空気が接触でき、陰極側触媒層２０４の広い範囲に軸線方向外方Ｚ２の空気が接触できる。これによって、除湿素子２による除湿の効率を高くすることができる。
【００７５】
また本発明の実施の形態２によれば、陽極側環状部２３１のうちの陽極側引き出し部２３２に連続する一辺と、陰極側環状部２３５のうちの陰極側引き出し部２３４に連続する一辺とは、軸線方向Ｚに見て互いに重なる位置に配置され、かつ陽極側引き出し部２３２と陰極側引き出し部２３４とは、軸線方向Ｚに見て互いにずれて配置されるので、陽極側引き出し部２３２と陰極側引き出し部２３４とが互いに接触することを避けることができ、かつ陽極側引き出し部２３２と陰極側引き出し部２３４とを互いに近い位置に配置できる。したがって、除湿素子２に対する電力供給路の一部を形成するリード線を陽極側引き出し部２３２および陰極側引き出し部２３４に取り付けるときに、リード線が占有する空間を可及的に小さくできる。
【００７６】
実施の形態２における除湿膜の作製方法を、実施の形態１における除湿膜の作製方法と比較すると、取り扱う材料の形状および大きさは異なるけれども、図１０に示した各工程は実施の形態１と実施の形態２とで類似する。実施の形態１において陽極側板状リング１０に施した工程は、実施の形態２においては陽極側環状部２３１に施す。
【００７７】
図１８は、本発明の実施の形態２における除湿素子の作製方法を表すフローチャートである。実施の形態２における除湿素子の作製方法は、除湿膜の作製方法と、フィルム配置工程と、加圧保持工程とを含んで構成される。フィルム配置工程では、陰極側電極２０３、陰極側触媒層２０４、多孔形成部２０６および電解質膜２０７の外縁部を外層フィルム２２８の前駆体で覆う。加圧保持工程では、フィルム配置工程で処理された陰極側電極２０３、陰極側触媒層２０４、多孔形成部２０６、電解質膜２０７および外層フィルム２２８の前駆体を加圧保持する。
【００７８】
実施の形態２におけるフィルム配置工程では、陽極側環状部２３１および陰極側環状部２３５の外縁部をも含めて外層フィルム２２８の前駆体で覆い、加圧保持工程では、陽極側環状部２３１および陰極側環状部２３５をも含めて加圧保持する。陽極側環状部２３１は、陽極側給電体２０５のうち多孔形成部２０６に隣接して一体化された部分であり、陰極側環状部２３５は、陰極側給電体２０９のうち陰極側電極２０３に隣接し接触する部分である。
【００７９】
次に本処理について、具体的に述べる。図１８に示した複数のステップのうち、二点鎖線ｂ３で示した工程は、除湿膜の作製方法である。本処理開始前の段階で陽極側給電体２０５、多孔形成部２０６、電解質膜２０７、陰極側電極２０３および陰極側給電体２０９は、前述した形状に形成されている。本処理開始後、ステップａ１の一体形成工程からステップａ５のプレス工程までを終了し、次にステップｄ６の接着準備工程に移行する。ステップａ１の一体形成工程からステップａ５のプレス工程までは、前述した除湿膜の作製方法におけるステップａ１の一体形成工程からステップａ５のプレス工程までと類似する。実施の形態１において陽極側板状リング１０に施した工程は、実施の形態２においては陽極側環状部２３１に施す。
【００８０】
ステップａ５のプレス工程では、陽極側環状部２３１、導電性のろう材２１４、多孔形成部２０６、電解質膜２０７、陰極側触媒層２０４の前駆体、および陰極側電極２０３を加圧プレスする。陽極側環状部２３１は、陽極側給電体２０５のうち多孔形成部２０６に隣接して一体化された部分であるので、多孔形成部２０６を加圧プレスするときには陽極側環状部２３１をも含めて加圧プレスする。これによって陽極側環状部２３１、導電性のろう材２１４、多孔形成部２０６、電解質膜２０７、陰極側触媒層２０４、および陰極側電極２０３が一体化される。
【００８１】
次に、ステップｄ６の接着準備工程に移行し、ステップａ５のプレス工程で処理された材料、すなわち多孔形成部２０６、陽極側給電体２０５のうち多孔形成部２０６と一体化された陽極側環状部２３１、電解質膜２０７、陰極側触媒層２０４および陰極側電極２０３のこれらの材料と、陰極側環状部２３５とを積層し、これらの外縁部に外層フィルム２２８を接着する準備をする。このステップで積層されるのは、すなわち前述した積層体２３６である。積層体２３６に含まれる各部材は、除湿膜１および除湿素子２の説明において前述した通りの位置関係に配置される。ステップｄ６では、積層体２３６のうち外層フィルム２２８との接着が予定される領域に、エポキシ樹脂の前駆体である溶液を塗布する。
【００８２】
接着が予定される領域とは、積層体２３６の表面のうち径方向外方に臨む外周面と、軸線方向内方Ｚ１に臨む陽極側環状部２３１の径方向外方の外縁部表面と、軸線方向外方Ｚ２に臨む陰極側環状部２３５の径方向外方の外縁部表面とである。エポキシ樹脂の前駆体の溶液としては、東亞合成社製、エポキシ樹脂アロンマイティ（登録商標）ＢＸ−６０を用い、これを２０μｍの厚みに塗布する。これをプリプレグ（半硬化）状態とすると接着性が付与される。
【００８３】
次に、ステップｄ７のフィルム配置工程に移行し、外層フィルム２２８の前駆体を配置する。外層フィルム２２８の前駆体としては、厚み方向に見たときの外形が一辺の長さが１０８ｍｍの正方形を成すポリエチレンテレフタラートのフィルムを用いる。外層フィルム２２８の前駆体の厚さは１００μｍであり、これを厚み方向に見たときの中央の領域には、一辺の長さが８２ｍｍの正方形の開口空間が形成される。この外層フィルム２２８の前駆体を軸線方向内方Ｚ１側から１枚、軸線方向外方Ｚ２側から１枚、積層体２３６の軸線に対して開口空間の軸線を一致させて、予定された位置に配置する。２枚の外層フィルム２２８は、互いに軸線方向Ｚに重なる位置に配置する。
【００８４】
次にステップｄ８の加圧保持工程に移行し、１８０℃の温度、５０ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力下で１５分間保持する。これによって外層フィルム２２８の前駆体は、積層体２３６の外縁部に接着され、積層体２３６よりも径方向外方においては軸線方向Ｚに並ぶ２枚の外層フィルム２２８の前駆体が互いに接着され、外層フィルム２２８が形成される。
【００８５】
次にステップａ６の陽極側触媒層形成工程に移行し、多孔形成部２０６の軸線方向内方Ｚ１から、多孔形成部２０６に対して陽極側触媒層２０８を配置する。ステップａ６の陽極側触媒層形成工程は、図１０において説明したステップａ６と同様である。その後、本処理は終了する。
【００８６】
本発明の実施の形態２の除湿素子の作製方法によれば、除湿膜の作製方法に加えてフィルム配置工程を含み、フィルム配置工程では、積層体２３６の外縁部を覆う外層フィルム２２８を配置するので、薄形形状の除湿素子２を実現できる。したがって除湿素子２を他の機器に設置する場合に、除湿素子２が他の機器の内部空間を大きく占有することを防ぐことができ、汎用性の高い除湿素子２を実現できる。
【００８７】
また本発明の実施の形態２の除湿素子の作製方法によれば、除湿素子２を他の機器の筐体に設置するときに、筐体の内側から除湿素子２を貼り付けることによって除湿素子２を設置できるので、筐体に対する挿入または螺合によって除湿素子２を取り付けるには機器の筐体を成す部材の厚さが薄い場合であっても、除湿素子２を取り付けることが可能となる。したがって汎用性の高い除湿素子２を実現できる。
【００８８】
実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３における除湿膜１、除湿素子２、除湿膜の作製方法および除湿素子の作製方法を、図に基づいて以下に説明する。この実施の形態３は、先に説明した実施の形態１に類似しており、以下、実施の形態１に対する実施の形態３の相違点を中心に説明する。図１９は、本発明の実施の形態３における陽極側給電体３０５および多孔形成部３０６を軸線方向内方Ｚ１から見た平面図である。図２０は、本発明の実施の形態３における陽極側給電体３０５および多孔形成部３０６の斜視図である。図２１は、本発明の実施の形態３において陽極側給電体３０５および多孔形成部３０６の材料となる給電体材料３３７の斜視図である。
【００８９】
実施の形態３において陽極側給電体３０５と多孔形成部３０６とは、１つの部材として形成され、陽極３２７を形成する。陽極側給電体３０５は、陽極側板状部３１１と陽極側板状リング３１０とを含んで構成され、陽極側板状リング３１０の径方向内方には、陽極側板状リング３１０と連続する同一部材によって多孔形成部３０６が形成される。多孔形成部３０６は孔内空間３１３を規定する部分である。実施の形態１において、多孔形成部６の貫通孔６０は、多孔形成部６の全体に形成され、接続領域Ｃ１にも形成される。これに対し実施の形態３において陽極側給電体３０５に接続されるのは、多孔形成部３０６の外周部であり、多孔形成部３０６の外周部には陽極側給電体３０５に臨む貫通孔は形成されていない。
【００９０】
給電体材料３３７は板状の材料であり、円形部分と、この部分に垂直にその外縁の一部から延びて形成される細長い板状の部分とを含んで構成され、これらは１つの部材として形成される。円形部分のうち、径方向外方の外縁部と、この外縁部の一部から厚み方向に細長く延びて形成される板状の部分は陽極側給電体３０５であり、多孔形成部３０６への電力供給路の一部を成す。円形部分は、直径が８．４ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのチタン製の板であり、チタン製の金属板の円形部分をレーザ加工によって穿孔処理することによって、厚み方向に貫通する孔内空間１３を形成する。孔内空間１３を規定する部分は、多孔形成部３０６である。実施の形態１において多孔形成部６は、陽極側給電体５の陽極側板状リング１０に対し軸線方向外方Ｚ２に配置されたけれども、実施の形態３において多孔形成部３０６は、円形板状の陽極側板状リング３１０に対し、径方向内方に位置する。
【００９１】
多孔形成部３０６は、給電体材料３３７の円形部分が穿孔処理によって切り抜かれることによって残った部分として形成される。穿孔処理では給電体材料３３７の円形部分に対し、円形部分の外周円に関する１つの直径と、この直径に３０度の角度で交差する直径と、６０度の角度で交差する直径と、９０度の角度で交差する直径とを想定し、これら複数の直径に沿う細長い部分を残して円形部分を穿孔する。また穿孔処理では給電体材料３３７の円形部分に対し、外周円よりも小さく外周円と中心を同じくして配置される多角形を想定し、これに沿う細長い部分を残して円形部分を穿孔する。これによって、想定された多角形よりも径方向内方には１２個の三角形を成す孔内空間１３が形成され、想定された多角形よりも径方向外方には１２個の台形を成す孔内空間１３が形成される。
【００９２】
図２２は、本発明の実施の形態３における開口率および給電距離を説明する図である。陽極側給電体３０５の円形板状の陽極側板状リング３１０および多孔形成部３０６を軸線方向Ｚに垂直な面内に正射影したときに、陽極側給電体３０５の外縁が成す円の面積に対して孔内空間３１３が占める面積を「開口率」と称する。実施の形態３において開口率は、６５％に設定した。多孔形成部３０６を軸線方向Ｚに見たときの、孔内空間３１３に内接する最大の内接円３３８の半径をその孔内空間３１３における「給電距離」と称する。実施の形態３において給電距離は、最大のものを０．７ｍｍに設定した。給電距離は小さければ小さいほど、前記式（１）の反応で発生した電子は陽極側給電体３０５に到達しやすい。開口率は大きければ大きいほど、陽極側触媒層３０８において前記式（１）の反応で発生した水素イオンは、電解質膜３０７を経て軸線方向Ｚに移動しやすい。
【００９３】
本発明の実施の形態３によれば、陽極側給電体３０５と多孔形成部３０６とは１つの部材として形成されるので、陽極側触媒層３０８における水の電気分解で酸素が発生しても、酸素が陽極側給電体３０５に到達することを防止でき、陽極側給電体３０５の酸素との接触を防止できる。したがって、陽極側給電体３０５のうち多孔形成部３０６に接続される表面部が酸化されることを防止でき、経時変化によって陽極側給電体３０５の電気抵抗が上昇することを抑制できる。これによって従来技術に比べて除湿膜１を長寿命化でき、除湿素子２の交換の頻度を下げることができる。したがって、除湿素子２が他の機器の筐体に取り付けられて使用される場合などには、除湿膜１の劣化が原因となる機器のメンテナンス作業の頻度を下げることができ、メンテナンス作業のインターバルを長期化できる。これによって、メンテナンス作業が煩雑であったり困難であったりする他の機器に除湿素子２を設置しても、除湿素子２が他の機器の長期的な信頼度を低減してしまうことを防ぐことができる。
【００９４】
また本発明の実施の形態３によれば、多孔形成部３０６および陽極側給電体３０５の円形板状の部分において開口率を６５％に設定し、給電距離の平均を０．７ｍｍに設定した。これによって水の電気分解反応で発生した電子が陽極側給電体３０５に到達しやすく、水の電気分解反応で発生した水素イオンが電解質膜３０７を軸線方向Ｚに移動しやすい除湿膜１を実現できる。したがって、効率的な除湿効果を発揮する除湿素子２を実現できる。
【００９５】
図２３は、本発明の実施の形態３における除湿素子の作製方法を表すフローチャートである。本処理開始後、ステップａ１０の一体形成工程に移行し、陽極側給電体３０５と多孔形成部３０６を一体化された部分として形成する。厚さ０．５ｍｍのチタン製の板状部材をレーザ加工することによって穿孔処理を行い、前述の形状および大きさに加工する。次にステップａ２の貴金属めっき工程に移行し、プラチナめっきを施す。この工程は図１１に示した実施の形態１におけるステップａ２と同様である。これによって陽極側給電体３０５および多孔形成部３０６の表面に耐腐食性を有する貴金属膜が形成される。実施の形態３ではプラチナめっきを施したが、本発明においてプラチナめっきに限定するものではない。本発明の他の実施の形態では、耐腐食性に優れためっき材料を用いればよい。
【００９６】
実施の形態１における陽極側板状リング１０と、実施の形態３における円形板状の陽極側板状リング３１０では、多孔形成部６（多孔形成部３０６）との位置関係は異なるけれども、除湿素子の作製方法においては、ステップａ３からステップａ５、ステップｃ６からステップｃ９、およびステップａ６は、実施の形態１と同様である。陽極側触媒層形成工程を終了した後、本処理は終了する。図２３に示した複数のステップのうち、二点鎖線ｂ４で示した工程は除湿膜の作製方法である。
【００９７】
本発明の実施の形態３の除湿膜の作製方法および除湿素子の作製方法によれば、一体形成工程において陽極側給電体３０５および多孔形成部３０６を１つの部材として形成した。したがって陽極側触媒層３０８における水の電気分解で酸素が発生しても、酸素が陽極側給電体３０５に到達することを防止でき、陽極側給電体３０５の酸素との接触を防止できる。したがって従来技術に比べて除湿素子２を長寿命化できる。また陽極側給電体３０５と多孔形成部３０６とを別体に形成しこれらを互いに接合する場合に比べて、一体形成工程に係る作業を簡単化できる。したがって信頼度の高い除湿素子２を容易に作製できる。
【００９８】
実施の形態４．
実施の形態４は、先に説明した実施の形態３に類似しており、以下、実施の形態３に対する実施の形態４の相違点を中心に説明する。図２４は、本発明の実施の形態４における陽極側給電体４０５および多孔形成部４０６の平面図である。陽極４２７は、陽極側給電体と多孔形成部４０６を含んで構成される。実施の形態４において陽極側給電体４０５の円形板状の部分には、厚み方向に貫通する複数の孔内空間４１３が形成され、厚み方向に見てそれぞれの孔内空間４１３は円形状に形成される。孔内空間４１３を規定する部分が多孔形成部４０６である。孔内空間４１３が成す円の大きさは、全ての孔内空間４１３に関して同じに形成され、隣り合う孔内空間４１３は互いに近接して形成される。したがって、隣り合う孔内空間４１３を隔てる部分は細長い形状に形成される。
【００９９】
これによって開口率を大きくでき、水の電気分解で発生する水素イオンが軸線方向Ｚに効率的に移動できる除湿膜１を実現できる。また陽極側給電体４０５と多孔形成部４０６とは１つの部材として形成されるので、陽極側触媒層４０８における水の電気分解で酸素が発生しても、酸素が陽極側給電体４０５に到達することを防止でき、陽極側給電体４０５の酸素との接触を防止できる。したがって、陽極側給電体４０５のうち多孔形成部４０６に接続される表面部が酸化されることを防止でき、従来技術に比べて除湿膜１および除湿素子２を長寿命化できる。
【０１００】
実施の形態５．
次に、本発明の実施の形態５における除湿膜１、除湿素子２、除湿膜の作製方法および除湿素子の作製方法を、図に基づいて以下に説明する。この実施の形態５は、先に説明した実施の形態２に類似しており、以下、実施の形態２に対する実施の形態５の相違点を中心に説明する。図２５は、本発明の実施の形態５における陽極側給電体５０５および多孔形成部５０６の斜視図である。図２６は、本発明の実施の形態５における陽極側給電体５０５および多孔形成部５０６の材料となる給電体材料５３７の斜視図である。
【０１０１】
実施の形態５において陽極側給電体５０５と多孔形成部５０６とは、１つの部材として形成され、陽極５２７を形成する。陽極側給電体５０５は、陽極側引き出し部５３２と陽極側環状部５３１とを含んで構成され、陽極側環状部５３１の径方向内方には、陽極側環状部５３１と連続する同一部材によって多孔形成部５０６が形成される。多孔形成部５０６は孔内空間５１３を規定する部分である。
【０１０２】
給電体材料５３７は、矩形板状の部分と、この部分の外縁の一部から径方向外方に突出して形成される細長い板状の陽極側引き出し部５３２とを含んで構成され、これらは１つの部材として形成される。矩形板状の部分の外縁部は矩形を成し、陽極側引き出し部５３２は矩形板状の部分の一辺の途中から突出する。矩形板状の部分の外縁部のうち、陽極側引き出し部５３２と連続する一辺に垂直でありかつ矩形板状の部分の厚み方向に垂直な方向を「第１方向Ｘ」とし、矩形板状の部分の外縁部のうち、第１方向Ｘと垂直でありかつ矩形板状の部分の厚み方向に垂直な方向を「第２方向Ｙ」とする。
【０１０３】
矩形板状の部分のうち、径方向外方の外縁部と、この外縁部の一部から径方向外方に突出して形成される細長い板状の部分は陽極側給電体５０５であり、多孔形成部５０６への電力供給路の一部を成す。矩形板状の部分は、一辺の長さが９０ｍｍの正方形を成し、厚さが０．５ｍｍのチタン製の板であり、チタン製の金属板の円形部分をレーザ加工によって穿孔処理することによって、厚み方向に貫通する孔内空間５１３を形成する。孔内空間５１３を規定する部分は、多孔形成部５０６である。実施の形態２において多孔形成部２０６は、陽極側環状部２３１に対し軸線方向外方Ｚ２に配置されたけれども、実施の形態５において多孔形成部５０６は、陽極側給電体５０５の矩形板状の部分に対し、径方向内方に位置する。
【０１０４】
多孔形成部５０６は、給電体材料５３７の矩形部分が穿孔処理によって切り抜かれることによって残った部分として形成される。穿孔処理では給電体材料５３７の矩形部分に対し、第１方向Ｘに平行な複数の細長い領域を切り抜くことによって孔内空間５１３を形成する。切り抜かれる複数の細長い領域は、第１方向Ｘに長く、第１方向Ｘの長さは給電体材料５３７の矩形部分の一辺よりもわずかに短く、第２方向Ｙに並ぶ。この切り抜きによって残る多孔形成部５０６は、第１方向Ｘに延びて形成され第２方向Ｙに並ぶ複数の細長い部分を含んで形成される。
【０１０５】
図２７は、本発明の実施の形態５における陽極側給電体５０５および多孔形成部５０６の平面図である。具体的には実施の形態５では、図２７に示すように、第２方向Ｙに並ぶ多数の孔内空間５１３を形成する。前述したように、給電距離は短いほど、開口率は高いほど好ましい。実施の形態５では、給電距離は１ｍｍに、開口率は６２％に設定する。これによって効率の良い水の電気分解が可能となり、水素イオンの移動効率を高くでき、高効率な除湿膜１および除湿素子２を実現できる。
【０１０６】
多孔形成部５０６が第１方向Ｘに延びる複数の細長い部分を含み、これらの部分によって規定される孔内空間５１３も第１方向Ｘに細長く形成されるので、孔内空間５１３を他の形状に形成する場合に比べて、孔内空間５１３の数を少なく、換言すればレーザ加工による穿孔処理の回数を少なく、かつ給電距離を短く、かつ開口率を高く設定できる。したがって除湿効率の高い除湿膜１および除湿素子２を実現できる。
【０１０７】
実施の形態５における除湿膜の作製方法および除湿素子の作製方法では、一体形成工程において陽極側給電体５０５と多孔形成部５０６を一体化された部分として形成する。厚さ０．５ｍｍのチタン製の板状部材をレーザ加工することによって穿孔処理を行い、前述の形状および大きさに加工する。その次の貴金属めっき工程から陽極側触媒層形成工程までは、実施の形態２と同様であるけれども、実施の形態２において陽極側環状部５３１に施す処理は、実施の形態５では陽極側給電体５０５の矩形板状の部分に施す。
【０１０８】
本発明の実施の形態５の除湿膜の作製方法および除湿素子の作製方法によれば、一体形成工程において陽極側給電体５０５および多孔形成部５０６を１つの部材として形成した。したがって陽極側触媒層５０８における水の電気分解で酸素が発生しても、酸素が陽極側給電体５０５に到達することを防止でき、陽極側給電体５０５の酸素との接触を防止できる。したがって従来技術に比べて除湿素子２を長寿命化できる。また陽極側給電体５０５と多孔形成部５０６とを別体に形成しこれらを互いに接合する場合に比べて、一体形成工程に係る作業を簡単化できる。したがって信頼度の高い除湿素子２を容易に作製できる。
【０１０９】
実施の形態６．
実施の形態６は、先に説明した実施の形態５に類似しており、以下、実施の形態５に対する実施の形態６の相違点を中心に説明する。図２８は、本発明の実施の形態６における陽極側給電体６０５および多孔形成部６０６の平面図である。陽極６２７は、陽極側給電体６０５および多孔形成部６０６を含んで構成される。実施の形態５と同様に、矩形板状の部分の外縁部のうち、陽極側引き出し部６３２と連続する一辺に垂直でありかつ矩形板状の部分の厚み方向に垂直な方向を「第１方向Ｘ」とし、矩形板状の部分の外縁部のうち、第１方向Ｘと垂直でありかつ矩形板状の部分の厚み方向に垂直な方向を「第２方向Ｙ」とする。
【０１１０】
多孔形成部６０６は、矩形部分が穿孔処理によって切り抜かれることによって残った部分として形成される。穿孔処理では給電体材料６３７の矩形部分に対し、厚み方向に見て複数の円形の領域を切り抜くことによって、複数の円形の孔内空間６１３を形成する。複数の円の直径は同じに設定される。孔内空間６１３は、第１方向Ｘに近接して３つ以上が形成されて列を成し、第１方向Ｘにおいて隣り合う孔内空間６１３において、孔内空間６１３の円の中心は一定の距離に設定される。この一定の距離を「中心間距離」と称する。
【０１１１】
孔内空間６１３は第１方向Ｘに並んで列を成し、孔内空間６１３による複数のこの列が第２方向Ｙに並んで形成される。第２方向Ｙにおいて隣り合う孔内空間６１３は、厚み方向に垂直であって第１方向Ｘに対して６０度の角度で交差する２つの方向において、互いに最も近接する。この第１方向Ｘに６０度の角度を成す２つの方向において、隣り合う孔内空間６１３の円の中心は一定の間隔に設定され、この距離は前述した中心間距離と同じに設定される。近接して隣り合う孔内空間６１３の中心間距離は、孔内空間６１３の円の直径よりもわずかに長く設定される。これによって円形の領域が切り抜かれて残った部分として形成される多孔形成部６０６は、厚み方向に見てハニカム構造に近い構造となる。このようにして形成された多孔形成部６０６は除湿膜１および除湿素子２において、厚み方向を軸線方向Ｚに一致させて配置される。
【０１１２】
孔内空間６１３の円の直径を小さく設定し、かつ孔内空間６１３の数を多く設定すればするほど、給電距離を小さくかつ開口率を大きく設定できる。これによって水の電気分解の効率と、水素イオンの移動効率、両方の効率を高くできる。したがって高効率な除湿膜１および除湿素子２を実現できる。
【０１１３】
実施の形態７．
次に、本発明の実施の形態７における除湿膜１、除湿素子２、除湿膜の作製方法および除湿素子の作製方法を、図に基づいて以下に説明する。この実施の形態７は、先に説明した実施の形態１に類似しており、以下、実施の形態１に対する実施の形態７の相違点を中心に説明する。図２９は、本発明の実施の形態７における陽極７２７を軸線方向Ｚに平行な切断面で切断して見た断面図である。図３０は、本発明の実施の形態７における除湿素子の作製方法を表すフローチャートである。
【０１１４】
実施の形態７において陽極７２７は、陽極側給電体７０５、多孔形成部７０６、およびめっき膜７４１を含んで構成される。陽極側給電体７０５は、円形リング状に形成される陽極側板状リング７１０と、陽極側板状リング７１０の外縁部の一部から軸線方向内方Ｚ１に細長く延びて形成される陽極側板状部７１１とを含んで構成される。陽極側板状リング７１０と陽極側板状部７１１とは１つの部材として形成され、陽極側板状部７１１の軸線方向内方Ｚ１の端部近傍には、径方向に貫通する陽極側貫通孔７１２が形成される。陽極側板状リング７１０および多孔形成部７０６は、めっき膜７４１によって互いに接合され、一体化している。めっき膜７４１の厚さは、数十μｍに設定され、これによって両者を一体化することが可能となる。めっき膜７４１はニッケル（元素記号：Ｎｉ）とすることによって、貴金属めっきよりも厚さを厚くしても安価な処理とすることができる。また、めっきは無電解めっきとした。仮に直流を使用した電気めっきを行おうとすると、陽極側給電体７０５と多孔形成部７０６との間の電流密度は周囲に比べて低くなるので、効率よく成膜できない。無電解めっきとすることによって、陽極側給電体７０５および多孔形成部７０６の間においても十分な厚さのめっき膜７４１を形成でき、両者を一体化することが可能となる。
【０１１５】
図３０に示すように、実施の形態７における除湿膜１および除湿素子の作製方法では、本処理開始後、ステップａ２０の一体形成工程に移行し、めっき処理を行う。次にステップａ２の貴金属めっき工程に移行し、一体形成工程において一体化された陽極側給電体７０５、めっき膜７４１および多孔形成部７０６の表面にさらにめっき処理を施し、プラチナめっきを施す。ステップａ３からステップａ５、ステップｃ６からステップｃ９、およびステップａ６は、実施の形態１と同様であるけれども、実施の形態１において導電性のろう材１４に施した処理は、実施の形態７ではめっき膜７４１に対して施す。その後、本処理は終了する。図３０に示した複数のステップのうち、二点鎖線ｂ５で示した工程は除湿膜の作製方法である。
【０１１６】
実施の形態７における一体形成工程では、接合のためにニッケルめっきを施し、貴金属めっき工程ではプラチナめっきを施したけれども、本発明において一体形成工程および貴金属めっき工程で形成する金属膜は、ニッケルおよびプラチナに限定するものではない。本発明の他の実施の形態においては、一体形成工程において接合性に優れた他の金属膜を形成してもよいし、貴金属めっき工程において耐腐食性に優れた他の金属膜を形成してもよい。
【０１１７】
実施の形態８．
次に、本発明の実施の形態８における除湿膜１、除湿素子２、除湿膜の作製方法および除湿素子の作製方法を、図に基づいて以下に説明する。この実施の形態８は、先に説明した実施の形態２に類似しており、以下、実施の形態２に対する実施の形態８の相違点を中心に説明する。図３１は、本発明の実施の形態８における陽極８２７を軸線方向Ｚに平行な切断面で切断して見た断面図である。図３２は、本発明の実施の形態８における除湿素子の作製方法を表すフローチャートである。
【０１１８】
実施の形態８において陽極側給電体８０５および多孔形成部８０６は、めっき膜８４１によって互いに接合され、一体化している。前述した実施の形態７と同様に、めっき膜８４１の厚さは数十μｍに設定され、これによって両者を一体化することが可能となる。めっき膜８４１はニッケルとすることによって、貴金属めっきよりも厚さを厚くしても安価な処理とすることができる。また、めっきは無電解めっきとした。仮に直流を使用した電気めっきを行おうとすると、陽極側給電体８０５と多孔形成部８０６との間の電流密度は周囲に比べて低くなるので、効率よく成膜できない。無電解めっきとすることによって、陽極側給電体８０５および多孔形成部８０６の間においても十分な厚さのめっき膜８４１を形成でき、両者を一体化することが可能となる。
【０１１９】
図３２に示すように、実施の形態８における除湿膜の作製方法および除湿素子の作製方法では、本処理開始後、ステップａ２０の一体形成工程に移行し、めっき処理を行う。次にステップａ２の貴金属めっき工程に移行し、一体形成工程において一体化された陽極側給電体８０５、めっき膜８４１および多孔形成部８０６の表面にさらにめっき処理を施し、プラチナめっきを施す。ステップａ３からステップａ５、ステップｄ６からステップｄ８、およびステップａ６は、実施の形態２と同様であるけれども、実施の形態２において導電性のろう材２１４に施した処理は、実施の形態８ではめっき膜８４１に対して施す。その後、本処理は終了する。図３０に示した複数のステップのうち、二点鎖線ｂ６で示した工程は除湿膜の作製方法である。
【０１２０】
実施の形態８における一体形成工程では、接合のためにニッケルめっきを施し、貴金属めっき工程ではプラチナめっきを施したけれども、本発明において一体形成工程および貴金属めっき工程で形成する金属膜は、ニッケルおよびプラチナに限定するものではない。本発明の他の実施の形態においては、一体形成工程において接合性に優れた他の金属膜を形成してもよいし、貴金属めっき工程において耐腐食性に優れた他の金属膜を形成してもよい。
【０１２１】
尚、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、省略することが可能である。
【符号の説明】
【０１２２】
１  除湿膜、２  除湿素子、３  陰極側電極、４  陰極側触媒層、５  陽極側給電体、６  多孔形成部、７  電解質膜、８  陽極側触媒層、９  陰極側給電体、１０  陽極側板状リング、１１  陽極側板状部、１２  陽極側貫通孔、１３  孔内空間、１４  導電性のろう材、１５  陰極側板状リング、１６  陰極側板状部、１７  陰極側貫通孔、１８  ハウジング、２１  嵌合部材、２２  フランジ部材、２３  筒状部、２４  フランジ、２５  パッキン、２７  陽極、６０  貫通孔、２２８  外層フィルム、２３１  陽極側環状部、２３２  陽極側引き出し部、２３３  中央の空間領域、２３４  陰極側引き出し部、２３５  陰極側環状部、２３６  積層体、３３７  給電体材料、３３８  内接円、７４１  めっき膜、Ｃ１  接続領域、Ｃ２  接合領域、Ｚ１  軸線方向内方、Ｚ２  軸線方向外方、Ｚ  軸線方向、Ｘ  第１方向、Ｙ  第２方向。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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