JPH02213080A

JPH02213080A - 加熱装置およびその製造方法

Info

Publication number: JPH02213080A
Application number: JP3398389A
Authority: JP
Inventors: Yukiyoshi Ono; 之良小野; Atsushi Nishino; 敦西野; Hironao Numamoto; 浩直沼本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-02-14
Filing date: 1989-02-14
Publication date: 1990-08-24

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、暖房・給湯會乾燥等に利用される加熱装置に
関するものである。

従来の技術従来の加熱装置は、ニクロム線やカンタル線などの金属
線をコイル状にしたものや、これらを金属管あるいは石
英管、セラミック管等に内蔵したもの、あるいは電気抵
抗体をセラミック内に含有させたセラミックヒータなど
の加熱装置で直接加熱したり、加熱装置にファンから強
制的に空気を送り温風を発生させたり、加熱装置の後方
に反射板を設けて輻射加熱を行うなどの、熱伝導・対流
の輻射で、加熱装置により被加熱物の加熱を行っている
。

発明が解決しようとする課題このような従来の加熱装置には、以下に示すような課題
があった。

たとえば電気ストーブで暖房する場合、室内の空気を加
熱するとともに、室内に漂っているタバコの煙や室内の
臭気なども加熱することになる。

一般に、臭気というものは温度が高いほど、人間の鼻に
は強く感じるものである。このため電気ストーブを使用
すると、電気ストーブを使用しないときに比べて臭気が
きつくなるという問題が生じる。

このように、周囲に臭気や有害ガスが存在するときに、
前記従来の加熱装置で加熱を行うと、被加熱物を加熱す
ることは勿論であるが、臭気や有害ガスも同時に加熱し
てしまうために、かえって臭気がきつくなるという問題
が生じる。

本発明は上記従来の問題に鑑み、簡単な構成で、臭気や
有害ガスを除去できる加熱装置を提供するものである。

課題を解決するための手段本発明の加熱装置は、表面に触媒被覆層を有することを
特徴とするものである。

触媒被覆層は、好ましくは少なくとも活性アルミナと白
金族金属よりなり、酸化セリウムや遠赤外線高輻射材料
を含むことができる。又、ガス供給手段を具備してもよ
い。さらに触媒被覆層は発熱体表面を粗面化した後その
上に形成するとよい。

作　　　用本発明の加熱装置によると、表面に触媒被覆層を設けで
あるために、加熱装置は被加熱物を加熱するとともに、
触媒被覆層も加熱することになる。

ここで触媒被覆層は加熱装置の周囲を覆っているために
、発熱体からの伝熱により、熱を効率よく吸収し、触媒
被覆層は短時間で触媒の活性化温度まで加熱される。さ
らに加熱装置は加熱装置近傍の空気も加熱するために、
加熱装置近傍に対流としての空気流が多くなる。そして
、この空気流が加熱装置の加熱により活性化温度以上に
加熱された触媒に接触する際に、触媒作用により酸化、
浄化され、臭気が除去されて加熱装置から放出される。

上記作用は加熱装置近傍に生じる自然対流について説明
したが、加熱装置にファンなどで強制的に空気を供給し
た場合、より顕著な効果が得られる。

本発明の加熱装置に用いる発熱体としては、ニクロム線
やカンタル線などの金属線をコイル状にしたものや、こ
れらを金属管あるいは石英管、セラミック管、例えば、
コージライト管、ムライト管、アルミナ管、ジルコニア
管、マグネシア管、カルシア管、等に内蔵したもの、あ
るいは電気抵抗体をセラミック内に含宵させたセラミッ
クヒータなどがある。

また、上記触媒被覆層は、二酸化マンガン、ペロブスカ
イト形金属酸化物、ヘキサアルミネート等の金属酸化物
、及びアルミナ担持白金族金属等の触媒物質を、適当な
結合剤、例えば、水酸化アルミナ、アルミナゾル、シリ
カゾル等とともに用いて形成する。

このうち、耐熱性、耐被毒性の観点より、アルミナ担持
白金族金属を触媒物質として用いることが望ましい。

前記触媒被覆層に酸化セリウムを含むことにより、触媒
層の耐熱特性を向上することができる。

さらに、触媒被覆層に遠赤外線高輻射材料を含むことに
より、発熱体からの伝熱の輻射変換率を高められ、暖房
に用いる場合には、暖房効果が高められ、さらに、触媒
温度が、伝熱の輻射変換により低減できるため、高温で
の長時間使用時の耐久性を向上できる。

前記遠赤外線高輻射材料には、酸化ニッケル、酸化鉄、
酸化コバルト、チタニア、シルコニ乙マグネシア、酸化
クロムの群より選ばれる金属酸化物が好適である。

また、前記触媒被覆層を形成するとき、発熱体表面を粗
面化した後、触媒被覆層を設けることにより、発熱体と
触媒被覆層との密着性を向上することができる。

実施例以下、本発明の詳細な説明する。

〈実施例１〉外径１０ｍ！Ｉｈ　　内径９ｍｍ１　長さ１５ｃｒｎの
石英管の外周面を、両側２５ｍ、ｍ残して、ブラスト装
置により粗面化した。

一方、活性アルミナ粉末ｉ　ｏ　ｏ　ｏ　ｇ、　　アル
ミナ含有率１０ｗｔ％のウォブシュコートバインターｉ
　ｏ　ｏ　ｏ　ｇ、　　硝酸アルミニウム九水塩を１０
０　ｇｓ水を１２００ｇおよび塩化白金酸をＰｔとして
３０ｇ１　塩化パラジウムをＰｄとして１５ｇ加え、ボ
ールミルを用いて充分に混合して、スラリーＡを調製し
た。このスラリーＡを前記石英管の粗面化部にスプレー
法で塗装した後、１００℃で２時間乾燥し、続いて５０
０℃で１時間焼成して触媒被覆層ををする石英管を調製
した。触媒被覆層量は０．２ｇ１　　含育白金族金属量
は、Ｐｔ５．１２ｍｇ、Ｐｄ２．５８ｍｇである。この
触媒被覆層を有する石英管を用いて加熱装置Ａを作製し
た。

第１図にその構成を示す。

第１図において、加熱装置ｉｔＡは３００Ｗのニクロム
線１と前記石英管２とその外周面に形成した前記触媒被
覆層３により構成され、碍子４により絶縁、保持されて
いる。

ニクロム線１に通電すると、ニクロム線１から熱線が全
周方向に放射される。ところが、触媒被覆層３は石英管
２の全外周を覆うように設置しであるために、ニクロム
線１から全周方向に放射された熱線が触媒被覆層３にす
べて放射されるために、触媒被覆層３の輻射加熱が効率
よく行われ、触媒はその活性化温度まで短時間で加熱さ
れ、かつ触媒被覆層３の温度を高温にすることができる
。

一方、加熱装置Ａは加熱装置Ａ近傍の空気も加熱するた
めに、第１図（ｂ）に示すように、加熱装置Ａ近傍に対
流として空気流５が生じる。そして、この空気流５がニ
クロム線１からの加熱により触媒の活性化温度まで加熱
された触媒被覆層３に接触、あるいは拡散する際に、加
熱装！Ａ近傍の空気に含まれる臭気や存寄成分、例えば
、−酸化炭素（以下ＣＯと記す）が、触媒作用により浄
化される。

したがって、加熱装置Ａが置かれている雰囲気に臭気や
タバコの煙、ＣＯ等の存寄ガスが漂っていても、加熱あ
るいは使用の際に浄化され、快適な加熱環境をつくるこ
とができる。

〈実施例２〉金属酸化物として二酸化マンガン粉末１０００ｇ１　　
アルミナ含有率１０ｗｔ％のウォッシュコートバインダ
ー１０００　ｇ、　　硝酸アルミニウム九水塩を１００
　ｇｓ　水を１２００ｇ加え、ボールミルを用いて充分
に混合して、スラリーＢを調製した。

また、上記調製法の二酸化マンガン粉末のかわりに、ペ
ロプスカイト型複合酸化物として、Ｌａ５ｒＯ！を１０
００ｇ用いてスラリーＣを調製した。

以上調製したスラＩＪ−８１Ｃを用い、実施例１と同様
の石英管、電熱線等を用いて、それぞれ本発明の加熱装
置Ｂ、　　Ｃを作製した。

また、比較のために、加熱装置Ａで触媒被覆層３のない
従来加熱装置りを作成した。

次に、上記加熱装置Ａ−Ｄについて、以下に示す耐熱性
試験、および耐被毒性試験を行った。

耐熱性試験：加熱装置Ａ−Ｄを４００℃、空気中８００
℃でそれぞれ５０時間焼成後、ＣＯ浄化特性を測定した
。Ｃ０ｔｌ化特性の測定は、前記焼成後の加熱装ｍＡ〜
Ｄを、内径１５ｍｍの石英管内に置き、これにＮ　　Ｃ
Ｃ０１Ｏ０Ｏｐｐ含有空気を、触媒被覆層基準の空間速
度で１００００　ｈ−１となる量流通させ、触媒被覆層
温度を２５０℃として、加熱装置前後でのＣＯ？１１化
特性を測定した。

結果を第１表に示す。

第１表より、明らかなように、４００℃の焼成後では、
従来加熱装置りを除く全ての加熱装置Ａ〜Ｃが良好な耐
熱性を示した。特に、アルミナ担持白金族金属を用いて
触媒被覆第１表１ａ３を形成した加熱装置Ａが、最も良好な耐熱性能を
示し望ましい。また、加熱装置Ａを用い、臭気成分とし
てトリメチルアミンを５ｏｐｐｍ含有空気を、触媒被覆
層基準の空間速度で１ｏｏｏ。

ｈ−１となる量流通させ、触媒被覆層温度を４００℃と
して、加熱装置前後でのトリメチルアミン浄化特性を測
定した。この条件で、トリメチルアミン浄化率は９６％
が得られ、臭気成分浄化にも良好な性能を示した。

〈実施例３〉活性アルミナ粉末８３０　ｇｌ　　アルミナ含育率工Ｏ
ｗｔ％のウォッシュコートバインダー１０００ｇ１　　
硝酸アルミニウム九水塩を１００　Ｌ　硝酸セリウム六
水塩４２８　ｇｌ　　水を１２００ｇおよび塩化白金酸
をＰｔとして３０ｇ、塩化パラジウムをＰｄとして１５
ｇ加え、ボールミルを用いて充分に混合して、セリウム
含有スラリーＤを調製した。

このスラリーＤを用いて、実施例１と同様の方法により
、粗面化した石英管２表面に加熱装置Ａと同量の触媒被
覆層３を形成し、本発明の加熱装置を作製した。この加
熱装置の前記８００℃での耐熱性は、ＣＯ浄化率９３％
得られ、セリウムを含まない加熱装置Ａの８７％より良
好な結果が得られた。

〈実施例４〉粗面化処理のない石英管を用いて、実施例１のスラリー
Ａにより、実施例１の加熱装置Ａとほぼ同様の加熱装置
Ｅを作製した。この加熱袋ｆｆＥと加熱袋［Ａについて
、室温の発熱体に通電することにより、５分間でその触
媒被覆層温度を８００℃とし、続いて通電をやめ、送風
機を用いて１０分間で急速に室温まで冷却するという急
加熱急冷却を１０００回行う加熱冷却サイクルを行った
後、加熱装置Ｅと加熱装置Ａをそれぞれ毎分５００回振
動する振動機にかけ、そのときの触媒被覆層３の減少重
量率を測定する触媒被覆層密着性試験を行った。減少重
量率の計算方法は、減少重量率（％）二減少重量／触媒
被覆層重量×１００で計算した。

結果を第２表に示した。

第２表より明らかなように、粗面化処理を行うことによ
り、触媒被覆層３の密着性を向上することができ望まし
い。

第２表実施例４で示した触媒被覆層密着性試験を行った。

結果を第３表に示した。

第３表〈実施例５〉本発明の加熱装置に用いる発熱体として、実施例１の加
熱装置Ａで用いた、コイル状ニクロム線を石英管に内蔵
した発熱体の代わりに、コイル状ニクロム線単独で構成
した発熱体、およびニクロム線を絶縁剤の酸化マグネシ
ウムとともに金属管内に封入したシーズヒータを発熱体
として用い、これらの表面を粗面化処理した後、スラ＋
Ｊ−Ａを用いて実施例１と同様にして、加熱装置Ａと同
量の触媒被覆層３を各々に形成した加熱装置Ｆ、　　Ｇ
を作製した。

また、加熱装置Ａと同じ構成で１石英管の代わりに、同
形状のムライト製管を用いた加熱装置Ｈ１同形状のコー
ジライト製管を用いた加熱装置工を作製した。この加熱
装置Ｆ、　　Ｇ、　　Ｈｌｌについて、第３表より明ら
かなように、金属表面に触媒被覆層３を形成した加熱装
置Ｆ、　　Ｇに比べ、石英管、ムライト製管、コージラ
イト製管に触媒被覆層３を形成した加熱装置Ａ、　　Ｈ
ｌｌは、触媒被覆層３の減少重量率が小さく望ましい。

〈実施例６〉活性アルミナ粉末８００　ｇｌ　遠赤外線高輻射材料２
００ｇ、　　アルミナ含有率１０ｗｔ％のウォッシュコ
ートバインダー１０００　ｇ、　　硝酸アルミニウム九
水塩を１００　ｇ、　水を１２００ｇおよび塩化白金酸
をＰｔとして３０ｇ、塩化パラジウムをＰｄとして１５
ｇ加え、ボールミルを用いて充分に混合して、スラリー
を調製した。ここで、遠赤外線高輻射材料として、酸化
ニッケル、酸化鉄、酸化コバルト、チタニア、ジルコニ
ア、マグネシア、酸化クロムを用い、スラリーＪ−Ｐを
調製した。このスラリーＪ−Ｐを用いて、前記実施例１
の加熱装置Ａと同様にして、前記粗面化処理した石英管
２に加熱装置Ａと同量の触媒被覆層３を形成した加熱装
置Ｊ−Ｐを作製した。

上記加熱装置各々について、それぞれの発熱体に２５０
Ｗの電力を１００時間通電後、実施例２と同様の方法に
より、ＣＯｔ！！４化特性を測定した。

結果を第４表に示した。

第４表第４表より明らかなように、遠赤外線高輻射材料を触媒
被覆層３に添加することにより、触媒被覆層３の耐熱性
が向上し、特に、その中でも、チタニア、ジルコニアが
望ましい。

〈実施例７〉５０ｃｍＸ５０ｃｍＸ５０ｃｍの大きさの立方体形状の
密閉容器内に、加熱装置Ａおよび内部ガスが加熱装置Ａ
に強制的に接触するよう循環装置を設置し、加熱装置Ａ
には、その触媒被覆１１３の温度が３００℃となるよう
通電した。次に、この密閉容器内を一度窒素置換した後
、ここにアンモニアガスを密閉容器内濃度が１１００ｐ
ｐとなる量注入し、注入直後より密閉容器内アンモニア
ガス濃度を測定した。密閉容器内アンモニアガス濃度が
初期値の１／３となるまでの注入直後からの時間を、脱
臭時間とした。また、同様の試験を、前記内部ガス循環
装置を止めた状態でも測定した。

結果を第５表に示した。

第５表より明らかなように、ガス循環装置を具備するこ
とにより本発明の加熱装置による脱臭時間を著しく短縮
することができ、望ましい。

第５表次に、加熱装置に対するガス供給手段を有する電気こた
つに適用した実施例を第２図を参照して説明する。

第２図において、６は加熱装置、７はファン、８は木製
の電気こたつの骨格構造体である。こたつ内部は、しば
しば悪臭がすることが多く、第２図に示すような本実施
例の加熱装置を用いることにより、この様な悪臭除去を
前述したような作用により行うことができる。

以上のように、自然対流でなく、触媒体にファンなどで
強制的に空気を供給した場合、より顕著な脱臭効果が得
られ望ましい。

なお、前記触媒被覆層３は、第１図あるいは第３図（ａ
）に示すように発熱体外周全体を必ずしも被覆する必要
はなく、必要により、種々の被覆形状をとることができ
る。例えば、第３図（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すよう
に、格子状、斑点状、あるいは部分円筒状等に形成して
もよい。

また、本発明の触媒被覆層は、第１図に示したような、
スプレー法によって形成する以外に、印刷法や溶射法に
よっても形成できる。

また、本発明の触媒被覆層を石油ストーブのチム二−ガ
ラス外周面に形成してもよい。

発明の効果以上のように本発明においては、加熱装置が置かれてい
る雰囲気の臭気やタバコの煙等の有害ガスは、触媒作用
により浄化、除去される。このため加熱装置を使用する
際に、快適な加熱環境を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の加熱装置の一実施例を示し、同図（ａ
）は加熱装置の構成を示す縦断面図、同図（ｂ）は同横
断面図、第２図は本発明の加熱装置を用いた電気こたつ
の一実施例の断面図、第３図（ａ）〜（ｄ）は加熱装置
表面に形成する触媒被覆層の形状例を示す正面図である
。１．５．ニクロム線、２．、、石英管、３゜１．触媒被
覆層、８．、、加熱装置、７．８．ファン、Ａ−Ｐ、、
、加熱装置。代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１８第　１　図第３図２図６−戸弊袋工７−ファント−二グＣＴＡ課？・−石一芙會３−　触様積１１ＡＮＰ−・・声「然」１！

Claims

【特許請求の範囲】

（１）表面に触媒被覆層を有することを特徴とする加熱
装置。
（２）触媒被覆層が少なくとも活性アルミナと白金族金
属よりなることを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
（３）触媒被覆層に酸化セリウムを含むことを特徴とす
る請求項１又は２記載の加熱装置。
（４）触媒被覆層に遠赤外線高輻射材料を含有すること
を特徴とする請求項１、２又は３記載の加熱装置。
（５）ガス供給手段を具備したことを特徴とする請求項
１、２、３又は４記載の加熱装置。
（６）発熱体表面を粗面化した後、触媒被覆層を形成す
ることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の
加熱装置の製造方法。