JP2644552B2

JP2644552B2 - ハニカム状積層体

Info

Publication number: JP2644552B2
Application number: JP63281068A
Authority: JP
Inventors: 閃一増田; 一夫松田
Original assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Current assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date: 1988-11-07
Filing date: 1988-11-07
Publication date: 1997-08-25
Anticipated expiration: 2012-08-25
Also published as: JPH02129887A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、セラミックハニカムヒーター或は加熱機能
を有する触媒として、或は更に集塵器の構成材料等とし
て最適なハニカム状積層体に関するものである。

［従来の技術］ガスを電気加熱して清浄化する技術として、セラミッ
ク材料をハニカム状に成形し、該セラミック全体を電気
抵抗体（いわゆるセラミックハニカムヒーター）として
通電加熱しつつガスを流す方法が知られている。また燃
焼を伴う接触反応を加熱と同時に進行させてオゾン分
解，脱臭，殺菌等の機能を発揮する触媒ヒーターにおい
ても、セラミックヒーターの表面に触媒物質をコーティ
ングしたものが用いられ、該セラミックを通電加熱して
いる。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら上記の技術はいずれも、セラミックの両
末端から電圧を印加して通電加熱するものであるので、
相当な高電圧を必要とし、電源のコストが高くなり、ま
た安全性の点でも問題があった。

本発明はこうした技術的課題を解決する為になされた
ものであって、その目的とするところは、比較的低い電
圧でも使用可能で安全且つ経済的であり、上記セラミッ
クハニカムヒーターや触媒ヒーター等に最適である様な
電気的特性を備えたハニカム状積層体を提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成し得た本発明とは、比抵抗値が１×10
⁵〜１×10¹³Ωcmの電気半導性シート素材と、当該電気
半導性シート素材の1/10以下の比抵抗を有する電気良導
性シート素材とを、各シート素材の相互間に空隙が残る
様に、かつ少なくとも１層の電気半導性シート素材を介
して電気良導性シート素材を積層してなる点に要旨を有
するハニカム状積層体である。

［作用］本発明は上述の如く構成されるが、要するにガスの流
れ方向と平行となる様な間隙を残して電気良導性シート
素材Ａと一層又は複数層の電気半導性シート素材Ｂを交
互に積層したものであり、隣り合った２枚の電気良導性
シート素材Ａ−Ａ間に電圧を印加して電位差を形成する
ことにより、該電気良導性シート素材間の空間に該電気
半導性シート素材Ｂを介して電界を形成することができ
る様にしたものである。この様な構成であると、強電工
学的には上記電気半導性シート素材Ｂは絶縁層として、
また上記電気良導性シート素材Ａは導電層（又は電極）
として働き、電気良導性シート素材Ａ−Ａ間に電圧を印
加できてその間に電気半導性シート素材Ｂを介して電界
を形成できるとともに、静電工学的には電気半導性シー
ト素材Ｂは導体として働くのでその表面に電荷が貯って
電気良導性シート素材Ａ−Ａ間の電界を歪ませることも
ない。また短い距離にある電気抵抗体間に均一に通電し
て加熱することができ、セラミックの両末端から通電す
る従来のものと比較して低い電圧でも使用可能で安全且
つ経済的である。

上記の様な構成は例えばガスを清浄化するセラミック
ハニカムヒーターの素材として最適であるが、前記シー
ト素材に触媒を含有することによって、いわゆる触媒ヒ
ーターとしても使用できる。更に上記構成のハニカム積
層体は、積層体内部に電位差を形成することができ、こ
の電位差を利用して空気中の塵をも捕捉できるので、高
い集塵効率を有する集塵器の構成素材としても利用でき
る。

本発明に係るハニカム積層体の基本的構造としては、
第２図に示す如く波状シート素材２同士を交互に積層し
て相互間に空隙が残る様にしたもの、または第３図に示
す如く波状シート素材２と平板状シート素材１を交互に
水平に積層したもの、更には第４図に示す如く上記波状
シート素材２と平板状シート素材１とを円柱状に巻回し
て積層したもの等のいずれの構造をも採用できる。

尚ここで「波状」とは、ハニカム積層体に形成した後
のセル（孔）の形状が格子状，三角形状，六角形状等の
各種の形状をも含む趣旨である。またこうした構成は各
シート素材を接着又は焼結等の一般的手法によって容易
に一体化できる。

第５〜７図は、本発明の具体的構成例を示す概略説明
図である。第５〜７図はいずれも波状シート素材２と平
板状シート素材１を交互に積層したものであるが、第５
図では全ての平板状シート素材１を電気良導性シート素
材Ａとしたものであり（従って波状シート素材２は電気
半導性シート素材Ｂである）、第６図では１つおきの平
板状シート素材1aを電気良導性シート素材Ａとしたもの
であり（従って３層の電気半導性シート素材Ｂが介在さ
れている）、第７図では１つおきの波状シート素材2aを
電気良導性シート素材Ａとしたものである。

第５〜７図に示したいずれの構成を採用するにして
も、電気半導性シート素材Ｂの１層又は複数層の間に電
気良導性シート素材Ａを１層ずつ狭んで積層することに
よって、希望する電気的特性を有するハニカム状積層体
を工業的に且つ安価に製造することができる。

本発明で用いる電気半導性シート素材Ｂとしては、珪
素やチタンの炭化物若しくは窒素物または金属酸化物等
一般に電気半導性といわれる物質を含有するセラミック
紙等のシート素材が好適に使用できるが、その比抵抗値
は１×10⁵〜１×10¹³Ωcmであることが必要である。こ
れは比抵抗値が１×10⁵未満であると、電気抵抗が低す
ぎて電圧を印加すると電流が流れすぎて発熱したり電力
消費が多くなるからであり、１×10¹³Ωcmを超えると、
電気抵抗が高すぎて電荷がその表面に蓄積するからであ
る。

一方本発明で用いる電気良導性シート素材Ａとして
は、上記電気半導性シート素材Ｂの組成を変えることに
よっても使用できるが、その他金属箔や導電紙または金
属，グラファイト等を混入したセラミックシート等が使
用できる。また電気良導性シート素材Ａの比抵抗値はハ
ニカム状積層体の使用目的に応じ上記電気半導性シート
素材Ｂの比抵抗値との関係で適宜設定されるが、少なく
とも電気半導性シート素材Ｂの比抵抗値の1/10以下とす
る必要がある。これは1/10を超えると電気良導性シート
素材Ａと電気半導性シート素材Ｂの電気的差異が少なく
なって、電気半導性シート素材Ｂを絶縁層、電気良導性
シート素材Ａを導電層として使用する本発明の主旨が達
成できなくなるからであるからである。尚電気良導性シ
ート素材Ａの比抵抗値の好ましい範囲は、電気半導性シ
ート素材Ｂの比抵抗値の1/100以下であり、この範囲で
あると上記主旨がもっとも明確に達成できるのである。

尚本発明で必要により用いられる触媒としては、所定
の金属若しくは金属酸化物を担体に担持させたものが挙
げられる。この金属若しくは金属酸化物としては、マン
ガン，鉄，ニッケル，コバルト，銀，白金，パラジウ
ム，ロジウム，クロム，モリブデン，鉛，タングステ
ン，銅，バナジウム及びこれらの酸化物等が挙げられ、
単独若しくは混合して用いられる。また担体としては、
アルミナ，シリカ，アルミナ−シリカ，ベントナイト，
珪藻土，シリコンカーバイド，チタニア，ジルコニア，
マグネシア，コーディライト，ムライト，活性炭等が挙
げられ、より好ましくはチタン−珪素からなる二元系複
合酸化物、チタン−ジルコニアからなる二元系複合酸化
物およびチタン−珪素−ジルコニアからなる三元系複合
酸化物等が挙げられる。

以下本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、
下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前
・後記の趣旨に徴して設計変更することはいずれも本発
明の技術的範囲に含まれるものである。

［実施例］実施例１ SiC 65％、MnO₂ 5％、SiO₂ 5％、アルミナ繊維20％、
有機質結合剤５％からなるセラミック紙（厚さ0.2mm）
を、常法に従って抄造し、電気半導性シート素材Ｂを得
た。そしてこの紙を波付けローラを通し、ピッチ1mmの
鋸刃状に波付けした。一方SnO₂被覆針状酸化チタン65
％、SnO₂ 5％、SiO₂ 5％、アルミナ繊維20％、有機結合
剤５％からなるセラミック紙（厚さ0.2mm）を常法に従
って抄造し、平板状の電気良導性シート素材Ａを得た。

上記波形の電気半導性シート素材Ｂと平板状の電気良
導性シート素材Ａとを交互に水平に積層した後、1200℃
で焼成、焼結して第１図に示す様なセラミックハニカム
状積層体３を得た。そして第１図に示す様に、電気良導
性シート素材Ａの１つおきを両端面で導電塗料４によっ
て夫々連結して電極とし、一方を＋極、他方を−極とし
た。尚電気半導性シート素材Ｂおよび電気良導性シート
素材Ａにおける焼成後の比抵抗値は、夫々２×10⁵Ωc
m、1.5×10²Ωcmであった。

この様にして得られたハニカム状積層体３は、両電極
間に適当な電位を付加することによって、各種ガス加熱
用セラミックヒーターとして使用できる。尚得られたハ
ニカム状積層体３を用いてオキシダント濃度0.05ppmの
空気をSV（空間速度）２万hr^-1で40℃に加熱したとこ
ろ、上記空気のオキシダント濃度は0.001ppm以下に清浄
化された。

実施例２チタニアシリカ粉末（平均粒径１μ）65％、SiO₂ 5
％、シリカアルミナ繊維15％、木材パルプ10％、有機結
合剤５％からなるセラミック紙（厚さ0.15mm）を、常法
に従って抄造し、平板状の電気半導性シート素材Ｂを得
た。この紙を波付けローラによって通し、一辺1.5mmの
正三角形の波状のシート素材B₁とした。一方SnO₂被覆酸
化チタン65％、SiO₂ 5％、シリカアルミナ繊維15％、木
材パルプ10％、有機結合剤５％からなるセラミック紙
（厚さ0.15mm）を常法に従って抄造し、平板状の電気良
導性シート素材Ａを得た。

上記平板状の電気半導性シート素材Ｂ、波状の電気半
導性シート素材B₁及び平板状の電気良導性シート素材Ａ
を用い、（B₁,B,B₁,A）を一組として円柱状に順次積層
し、550℃以上で焼成、焼結してハニカム状積層体（セ
ラミック構造体）とした。該積層体３の構成を第８図
（部分拡大図）に示す。

こうして得られたハニカム状積層体３を硝酸マンガン
水溶液に浸漬後400℃で焼成し、20％のMnO₂を含有させ
た。このハニカム状積層体３における電気半導性シート
素材B,B₁および電気良導性シート素材Ａの比抵抗値は、
夫々５×10⁷Ωcm（B,B₁は同じ）、２×10⁴Ωcmであっ
た。

上記ハニカム状積層体３は、第８図に示す様に、電気
良導性シート素材Ａを電極として例えば100Vの電位を付
加することによって、加熱機能を有するオゾン分解脱臭
触媒として使用できる。尚この触媒は触媒性能が劣化し
た場合には、400℃以上で焼成することによって再生
し、反復使用できる。

［発明の効果］以上述べた如く本発明によれば、セラミックハニカム
ヒーターや触媒ヒーター等の構成素材として最適な電気
的特性を備えたハニカム状積層体が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略説明図、第２〜４
図はハニカム状積層体の基本的構造を示す概略説明図、
第５〜７図は本発明に係るハニカム状積層体の具体的構
成例を示す要部拡大図、第８図は本発明の他の実施例を
示す要部拡大図である。１……平板状シート素材２……波状シート素材３……ハニカム状積層体４……導電塗料Ａ……電気良導性シート素材 B,B₁……電気半導性シート素材

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ３２Ｂ 7/02 １０４Ｂ３２Ｂ 7/02 １０４Ｈ０５Ｂ 3/14 Ｈ０５Ｂ 3/14 Ｂ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】比抵抗値が１×10⁵〜１×10¹³Ωcmの電気
半導性シート素材と、当該電気半導性シート素材の1/10
以下の比抵抗を有する電気良導性シート素材とを、各シ
ート素材の相互間に空隙が残る様に、かつ少なくとも１
層の電気半導性シート素材を介して電気良導性シート素
材を積層してなることを特徴とするハニカム状積層体。
【請求項２】前記シート素材に触媒物質を含有させたも
のである請求項（１）に記載のハニカム状積層体。