JP3243492B2 - 電熱触媒体及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電熱触媒体及びそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電熱触媒体は、それに通電することによ
って空気中に含まれる希薄有害物質を分解できるので、
それらを除去するために利用されている。一般に、電熱
触媒体は、金属電熱線或いは電熱線を内包する発熱体の
表面にホーロー層等を設け、その表面に触媒層としての
酸化物層を形成させて製造されている。これに対し、熱
伝導率を改善することを目的として電熱線表面に酸化物
層を直接形成させる方法がある。

【０００３】しかしながら、電熱線表面に酸化物層を直
接形成させた場合、酸化物層と電熱線とのなじみが悪い
ため、酸化物層の剥離が起こりやすくなるだけでなく、
触媒作用も不十分であり、これらの点においてなお改善
する余地があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、電
熱線と触媒層との親和性が良好であり、優れた触媒作用
を発揮する電熱触媒体を提供することを主な目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、従来技術の
問題点に鑑み、鋭意研究を重ねたところ、予め酸化物層
を形成させた後に一定の化合物で処理した場合には、上
記目的を達成できることを見出し、ついに本発明を完成
するに至った。

【０００６】すなわち、本発明は、下記の電熱触媒体及
びその製造方法に係るものである。

【０００７】１．電熱線表面上に当該電熱線金属成分の
酸化物被膜が形成され、さらに当該酸化物被膜上に第二
層となる金属酸化物被膜が形成されていることを特徴と
する電熱触媒体。

【０００８】２．表面上に酸化物被膜が形成された電熱
線を金属石鹸溶液で処理し、次いで当該金属石鹸におけ
る金属成分の酸化物被膜を形成させることを特徴とする
電熱触媒体の製造方法。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態と
ともに説明する。

【００１０】本発明の電熱触媒体は、電熱線表面上に当
該電熱線金属成分の酸化物被膜が形成され、さらに当該
酸化物被膜上に第二層となる金属酸化物被膜が形成され
ていることを特徴とする。

【００１１】電熱線における材質（金属成分）として
は、特に制限されず、電熱線として使用されている公知
のものもそのまま使用することができる。例えば、Ｆｅ
−Ｃｒ−Ａｌ系合金等のように、鉄、クロム、ニッケル
及びアルミニウムの少なくとも１種からなる金属又は合
金を用いることができ、この中でもＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系
合金、Ｎｉ−Ｃｒ系合金等が好ましい。

【００１２】酸化物被膜は、電熱体の材質における金属
の酸化物と同種であっても良く、また異なっていても良
い。特に、電熱体との親和性という観点から同種である
ことが好ましい。例えば、電熱線がＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系
合金であれば、酸化物被膜として酸化鉄、酸化クロム、
酸化アルミニウム或いはこれらの複合酸化物、これらの
混合物であることが好ましい。酸化物被膜の厚さは、電
熱線の直径、用途等に応じて適宜設定すれば良いが、通
常は０．０１〜１０μｍ程度とすれば良い。

【００１３】本発明の電熱触媒体は、上記酸化物被膜上
にさらに第二層が形成されており、これが主として触媒
層として役割を果たす。第二層は、金属酸化物被膜であ
り、その種類は電熱触媒体の用途等に応じて適宜変更す
れば良い。本発明では、特にバナジウム、クロム、マン
ガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅及び亜鉛の少なくと
も１種の酸化物を第二層とすることが好ましい。第二層
の厚さは、電熱線の直径、用途等に応じて適宜設定すれ
ば良いが、通常は０．０１〜１０μｍ程度、好ましくは
０．０１〜０．１μｍとする。

【００１４】本発明の電熱触媒体は、例えば表面上に酸
化物被膜が形成された電熱線を金属石鹸溶液で処理し、
次いで当該金属石鹸における金属成分の酸化物被膜を形
成させることによる製造することができる。

【００１５】酸化物被膜の形成は、電熱線自体を酸化処
理しても良く、また別途に形成させた被膜であっても良
いが、本発明では前者を採用することが好ましい。前者
の場合は、例えば電熱線を酸化性雰囲気中で加熱処理し
たり、好ましくは酸化性雰囲気中で電熱線に通電して加
熱処理することによって酸化物被膜を形成させることが
できる。後者の場合は、電熱線を金属塩の溶液で処理
し、必要に応じて乾燥した後、前者の場合と同様の加熱
処理を行えば良い。これらの加熱処理は、酸化性雰囲気
中（例えば大気中）で通常３００〜１０００℃程度、好
ましくは３００〜９００℃とすれば良い。

【００１６】次いで、金属石鹸の溶液で処理する。用い
る金属石鹸としては、第二層が形成できる限り特に制限
されず、例えば金属オクチル酸塩、金属ナフテン酸塩等
を用いることができる。溶媒としては、例えばベンゼ
ン、トルエン、キシレン、エタノール、プロパノール、
ブタノール、ペンタノール等を用いることができる。溶
液の濃度は、第二層の厚さ等に応じて適宜変更できる
が、通常は０．５〜２０重量％程度、好ましくは０．５
〜６重量％とすれば良い。処理する方法としては、溶液
を電熱線上表面に一定量付与できればいずれの方法であ
っても良く、例えば上記溶液を塗布したり、溶液中に浸
漬することにより実施できる。金属石鹸の溶液で処理し
た後、必要に応じて乾燥する。乾燥条件は、特に制限さ
れず、例えば空気中で１０〜８０℃程度とすれば良い。

【００１７】酸化物被膜を形成させる方法としては、例
えば電熱線を酸化性雰囲気中で加熱処理したり、好まし
くは酸化性雰囲気中で電熱線に通電して加熱処理するこ
とによって酸化物被膜を形成させることができる。これ
らの加熱処理は、酸化性雰囲気中（例えば大気中）で通
常３００〜９００℃程度、好ましくは３００〜５００℃
とすれば良い。第二層である酸化物被膜を形成させるこ
とによって本発明電熱触媒体を得ることができる。

【００１８】本発明の電熱触媒体は、それに通電するこ
とによって空気中の有害物質を分解除去することができ
る。具体的な方法としては、例えば反応器中に電熱触媒
体を設置し、その反応器に所定のガスを流通させ、電熱
触媒体が所定の電熱線温度となるように電熱触媒体に通
電すれば良い。通電量は、電熱線温度等に応じて適宜設
定すれば良く、例えば電熱線温度が１０〜５００℃程度
となるように調節すれば良い。

【００１９】本発明の電熱触媒体で処理できる有害物質
としては、第二層の種類によっても異なるが、一般に含
酸素化合物（例えば、アセトアルデヒド、ホルムアルデ
ヒド等）、含窒素化合物（例えば、トリメチルアミン、
アンモニア等）、含硫黄化合物（例えば、メチルメルカ
プタン、硫化水素等）、芳香族系化合物（例えば、スチ
レン等）が挙げられ、これらを二酸化炭素、水等に変換
することができる。分解すべき有害物質のガス中濃度
は、特に制限されないが、通常は１〜１０００００ｐｐ
ｍ程度、好ましくは１０〜１００００ｐｐｍとすれば良
い。

【００２０】

【発明の効果】本発明の電熱触媒体は、電熱線と第二層
との親和性に優れるため、従来技術に比して優れた耐久
性を発揮することができる。また、従来の単層タイプの
電熱触媒体に比べて優れた触媒作用を発揮できる。

【００２１】このような特徴をもつ本発明の電熱触媒体
は、例えば一般家庭における空気清浄化装置等の用途に
好適に用いることができる。

【００２２】

【実施例】以下、実施例及び比較例を示し、本発明の特
徴とするところをより一層明確にする。

【００２３】実施例１〜５ Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金からなる電熱線（長さ１０ｃ
ｍ）の両端に直流電源を接続し、電熱線温度が８００℃
となる条件で３０分間通電することにより、電熱線表面
に酸化物被膜を形成した。次いで、金属オクチル酸の各
溶液をトルエンで希釈し、金属含有量が５重量％となる
溶液を調製した。得られた溶液を前記の電熱線表面に滴
下し、空気中で乾燥した。その後、電熱線の両端に直流
電源を接続し、電熱線温度が５００℃となる条件で３０
分間通電し、オクチル酸塩の金属成分を金属酸化物被膜
とした。

【００２４】比較例１ Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金からなる電熱線（長さ１０ｃ
ｍ）の両端に直流電源を接続し、電熱線温度が８００℃
となる条件で３０分間通電することにより、電熱線表面
に酸化物被膜を形成した。

【００２５】試験例１ 実施例及び比較例で作製された電熱触媒体を用い、ホル
ムアルデヒドの分解を行った。

【００２６】各電熱触媒体を反応器（内径６ｍｍのガラ
ス管）内にセットし、ホルムアルデヒド２４００ｐｐｍ
及び水蒸気４６００ｐｐｍを含む空気ガスを５０ｍｌ／
分の流量で流通した。電熱触媒体に電流を通ずることに
より、所定の電熱線温度に設定し、ホルムアルデヒドの
分解を行った。ホルムアルデヒドが完全に酸化分解すれ
ば等濃度の二酸化炭素が生成することから反応器出口の
二酸化炭素濃度を測定し、下記式によりホルムアルデヒ
ド分解率を算出した。

【００２７】分解率(%)＝[反応器出口の二酸化炭素濃度
(ppm)×１００]／ [反応器入口の二酸化炭素濃度(ppm)] 各電熱線温度におけるホルムアルデヒド分解率を図１に
示す。図１の結果より、比較例１（ｂｌａｎｋ）に比し
て、本発明の電熱触媒体は特に２５０〜４００℃の範囲
で優れた触媒作用を発揮することがわかる。殊に、Ｆｅ
酸化物被膜を形成させた場合が３００℃以上の温度で１
００％近い分解率を達成できることがわかる。

【図面の簡単な説明】

【図１】試験例１におけるホルムアルデヒド分解率を示
す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｂ０１Ｊ 23/75 Ｈ０５Ｂ 3/12 Ａ 23/755 Ｂ０１Ｊ 23/74 ３０１Ｍ 37/02 ３０１ ３１１Ｍ Ｈ０５Ｂ 3/12 ３２１Ｍ (56)参考文献 特開 平８−155266（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−313348（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−245858（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−196448（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01J 21/00 - 38/74 B01D 53/86

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鉄、クロム、ニッケル及びアルミニウム並
   びにその合金の少なくとも１種からなる電熱線表面上に
   当該電熱線金属成分の酸化物被膜が形成され、さらに当
   該酸化物被膜上にバナジウム、クロム、マンガン、鉄、
   コバルト、ニッケル、銅及び亜鉛の少なくとも１種の酸
   化物からなる金属酸化物触媒被膜が形成されていること
   を特徴とする線状電熱触媒体。
2. 【請求項２】鉄、クロム、ニッケル及びアルミニウム並
   びにその合金の少なくとも１種からなり、表面上に酸化
   物被膜が形成された電熱線を、バナジウム、クロム、マ
   ンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅及び亜鉛の少なく
   とも１種を含む金属石鹸の溶液で処理し、次いで酸化性
   雰囲気中で電熱線に通電して加熱処理することにより、
   当該金属石鹸における金属成分の酸化物被膜を形成させ
   ることを特徴とする線状電熱触媒体の製造方法。
3. 【請求項３】加熱処理を３００〜９００℃で行う請求項
   ２に記載の製造方法。