JPH04280088A - 暖房機を兼ねる空気清浄機 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、温風発生装置に用いる
セラミックヒータに関し、特に脱臭機能を兼ね備えたセ
ラミックヒータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の温風発生装置に用いる電気ヒータ
は次の２つに大別される。 （１）金属系電気抵抗体を使用したもの。 （２）正特性セラミックヒータ素子を使用したもの。 これらのヒータは共に、ヒータとしての機能を充分に有
しているが、通常、脱臭機能は持ち合わせてはいなかっ
た。ところが、最近家庭での利用に伴ない、かかる温風
発生装置に脱臭機能を有するものが要望されるようにな
ったきた。例えば電気温風暖房機による室内の煙草等の
脱臭や、調理機器、特にコンベクション型電子レンジに
於ける調理時の食品からでる臭いの脱臭である。そこで
、本発明者らは、先にヒータ機能と脱臭機能を合わせ持
つセラミックヒータを提案している（実願平２−１２２
２７号）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記提
案のセラミックヒータにおいては、貴金属系触媒だけが
セラミックヒータ表面に担持されているため、次の様な
問題点があった。 （１）ヒータ温度が低い場合に触媒効果が充分でなく脱
臭性が劣る。 （２）温風暖房機として使用した場合、冬期の温風発生
時には脱臭できるが、夏 期の温風が不必要な時には、脱臭機として使用すること
ができない。

【０００４】これらの問題を解決するために常温でも脱
臭できる方法であるオゾン脱臭を併用することが考えら
れる。この方法は、すでに冷蔵庫の脱臭装置にも利用さ
れており、通風路中へオゾン発生装置によりオゾンを送
り込み、臭気成分をオゾンで分解し、残ったオゾンはオ
ゾン分解触媒（通常二酸化マンガン系のハニカム構造体
）を通過させることにより分解（酸素に変換）する方法
である。

【０００５】しかし、前記提案のセラミックヒータとオ
ゾン脱臭を併用しようとした場合、発熱体としてのハニ
カム状セラミックヒータとオゾン分解のためのオゾン分
解用ハニカムセラミックの両方が必要となり、構造上、
複雑に成るばかりか、大きな容積が必要となり、コスト
も高いものとなる欠点があった。

【０００６】本発明はかかる状況下さなれたものであり
、ことに、脱臭性能に優れ、ヒータ温度が低い場合にお
いても、高い脱臭効果が得られ、脱臭機のみとしても使
用できるセラミックヒータを提供しようとするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かくして本発明によれば
、炭化珪素を主成分とする多孔質状の導電性セラミック
焼結体から成り、ハニカム状の構造をもち、その表面に
二酸化マンガン系触媒粒子が担持されてなるセラミック
ヒータが提供される。さらに本発明によれば、上記二酸
化マンガン系触媒粒子担持面（最表面）にさらに貴金属
系触媒が担持されたセラミックヒータが提供される。

【０００８】この発明のセラミックヒータにおける多孔
質状の導電性セラミック焼結体は、炭化珪素（ＳｉＣ）
の粒子を、非酸化雰囲気（例えば、窒素、アルゴン中等
）で加熱集合焼結することにより得られる。ここで炭化
珪素以外にも窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）等の粒子が含まれ
ていてもよく少なくともセラミックヒータとして機能す
る炭化珪素を主体とするセラミック焼結体であればよい
。

【０００９】かかる焼結体の形態は、ハニカム状とされ
る。かかるハニカム状には、六角格子状のみならず、四
角格子状、三角格子状、円格子状等の種々の格子状のも
のが含まれる。かかる形態の焼結体は、対応する型内で
上記集合焼結を行うことにより得ることができるる

【０
０１０】かかるＳｉＣ系セラミック焼結体の表面に二酸
化マンガン系触媒粒子を担持することにより、この発明
のセラミックヒータが得られる。ここで二酸化マンガン
系触媒粒子とは、二酸化マンガンを主体とする無機粒子
を意味する。

【００１１】かかる触媒粒子の担持は、例えば、マンガ
ンイオンや水酸化マンガンを含む水溶液を含浸、塗布等
により上記導電性セラミック焼結体の表層にマンガンの
酸化物あるいは水酸化物として析出させ、その後高温加
熱処理で二酸化マンガンに変換することにより行うこと
ができる。この担持量はハニカム成形体外寸容量１００
０ｃｍ３に対して２０〜１００ｇ程度が適している。

【００１２】また、かかる二酸化マンガン系触媒粒子担
持セラミックヒータの表面への貴金属粒子の担持も、前
記と同様に貴金属（例えば、白金、パラジウム、ロジウ
ム等）の酸水溶液を用いて同様に表面含浸及び加熱処理
することにより行なうことができる。

【００１３】このようにして得られる本発明のセラミッ
クヒータには通常、一対の電極が備えられ、必要に応じ
て電源系と共に所定の気体流路内に配置される。

【００１４】

【作用】本発明のセラミックヒータは、導電性を有する
ＳｉＣ系の材料であるため、電流を流すことにより発熱
体としての機能を持つと共に、表面に二酸化マンガン系
触媒粒子が担持されているため、オゾンの分解機能を持
つ。そして構造がハニカム状となっているため表面積も
大きく、温風発生ヒータとしての効率が優れている。さ
らに脱臭の目的でオゾンを含む空気が、このハニカムヒ
ータと接触した場合、表面の二酸化マンガンによりオゾ
ンが分解されると共に臭気成分等も分解される。この二
酸化マンガン系触媒を担持した上に、さらに貴金属触媒
を担持した場合には、ヒータとして加温の際、オゾンを
用いることなく貴金属触媒との触媒併用作用により脱臭
することができる。

【００１５】

【実施例】以下、この発明の実施例により更に具体的に
説明するが、この発明は、これらの実施例に限定される
ことはない。

【００１６】本発明のセラミックヒータの作製方法を以
下述べる。

【００１７】炭化珪素粉末（平均粒径５．５μｍ）７０
重量部、金属シリコン粉末（平均粒径５．９μｍ）３０
重量部、成形助剤としてメチルセルロース系有機樹脂バ
インダー及び脂肪酸ソルビタンエステルポリエチレング
リコール　　合計１２重量部並びに水２１重量部を加え
、ミキサーで約５分混合した。この混合物をコンテイニ
アスニーダーで充分混練した後に高圧真空押出成型機で
外寸約１４０×４０ｍｍ、セル寸法２．２×２．２ｍｍ
、リブ厚０．５ｍｍの角形ハニカムを成型圧力６０ｋｇ
／ｃｍ２で押出成型し、適当な寸法に切断後乾燥し、そ
の後、窒素雰囲気で５００°Ｃ・３時間脱バインダーし
た後に窒素雰囲気中１４００°Ｃ・６時間反応焼結させ
、炭化珪素と窒化珪素の複合体から成る多孔質のセラミ
ック焼結体を形成した。 このハニカム焼結体を、マンガンイオン又は水酸化マン
ガンを含む水溶液中に浸漬し、多孔質体のセラミック焼
結体の表面にマンガンの酸化物又は水酸化物を含浸させ
た後乾燥させて約５００°Ｃで焼き付けすることにより
本発明のセラミックヒータ（サンプルＡ）を得た。その
後、白金の酸水溶液中に焼結体を浸漬し、前記と同様に
処理して最表面に白金系触媒粒子を担持することにより
本発明の別のセラミックヒータ（サンプルＢ）を得た。

【００１８】上記サンプルＡ及びＢ共に厚さ約１５ｍｍ
に切断し、相対する２面に溶射によりアルミ皮膜を形成
し電極とした。

【００１９】この様にして作成したセラミックヒータの
説明図を図１に示す。ハニカムヒータ１は常温抵抗１２
Ω（約２５０°Ｃでは８．３ΩのＮＴＣ特性をもつ）を
もち外寸法１４０（幅）×４０（高）×１５（奥行）ｍ
ｍで高さ方向に相対する電極２が形成されており、この
電極２にリード板３を介して電圧を印加させ発熱させる
。 セル４は、寸法２．２×２．２ｍｍで厚み０．５ｍｍの
ノブ５で囲われた空孔で奥行方向に貫通している。

【００２０】図２にハニカムヒータ１の表面に二酸化マ
ンガン系触媒を担持した時又さらにその表面に白金系触
媒を担持した時の模式図を示す。このようにＳｉＣ粒子
６の廻りを金属シリコンが一旦気相を介して、窒化され
た微細な窒化珪素粒子７ａや窒化珪素粒子７ｂがとり囲
み、これらの微細粒子７の表面に二酸化マンガン粒子８
が担持されている（図２（ロ）：Ａ部拡大図）。また図
２（ハ）は微細窒化珪素粒子７の表面あるいは二酸化マ
ンガン粒子８の表面上に、さらに白金粒子９が担持され
ている状態（Ａ部：拡大図）を示す。

【００２１】図３は、図１で示したハニカムヒータ１を
利用したオゾン脱臭機能付き温風発生機の説明図であり
、モータ１０に接続されたファン１１により送風路１２
に煙草臭等を含む冷風が送り込まれる。通風路１２内に
設置されているオゾン発生素子１３は、高圧発生機１４
と接続されており通電によりオゾンを発生する。通風路
１２に送り込まれた煙草臭等を含む冷風は、オゾン発生
素子１３から発生するオゾンと混合され、臭気はオゾン
と接触することにより分解脱臭される。

【００２２】その後、冷風は整流板１５で整流されハニ
カムヒータ１を通過する。この時、冷風中には、オゾン
で完全に脱臭されなかった一部の残存臭気とオゾンの一
部がふくまれているが、ハニカムヒータ１を通過する際
にその表面に担持されている二酸化マンガン系触媒粒子
と接触することによりオゾンは分解され酸素に変換され
る。また、この時、同時に残存臭気も分解され、ハニカ
ムヒータ１を通過してきた冷風は、脱臭された無臭に近
い冷風となる。従って、暖房として使用するときには、
ハニカムヒータ１に形成されている電極２に１００Ｖの
交流を印加することによって無臭に近い温風が出てくる
。例えば、送風量毎分０．８ｍ３にした時、平均温風温
度は約１２０°Ｃ（室温２０°Ｃ時）で、ヒータの平均
温度は約２５０°Ｃ、電力は１２００Ｗである。

【００２３】最表面に白金系触媒粒子を担持した場合は
、暖房時、オゾンを発生させずに脱臭することもできる
。これは、臭気を含む冷風が、発熱しているハニカムヒ
ータ１を通過する際に、過熱された白金系触媒粒子９と
接触し、臭気は、白金系触媒粒子９により直接酸化脱臭
され、無臭に近い温風となってでてくる事になる。当然
のことであるが、この時オゾン脱臭も併用すれば、脱臭
効果はさらに向上することになる。

【００２４】図４は、二酸化マンガン系触媒をヒータ外
寸容量１０００ｃｍ３に対して約６０ｇ担持した時の、
ヒータ温度に対するオゾン除去率を示したクラフである
（ＳＶ値１００，０００／ｈｒ）。また、図５は、アン
モニア８０ｐｐｍを含む空気にオゾン１００ｐｐｍを混
合させ二酸化マンガン系触媒が担持されたハニカムヒー
タを通過させた時のヒータ温度に対するアンモニア除去
率を示したグラフである。（ＳＶ値　　１８０，０００
／ｈｒ）。この図からわかるように、セラミックヒータ
を１パス通過時では、完全に除去するこ事は困難である
が、通常空気清浄機として使用する場合はパス回数が多
くなり、運転時間の経過と共に除去率は上昇する。

【００２５】図６及び図７、最表面に白金系触媒をヒー
タ外寸容量１０００ｃｍ３に対し約１ｇ担持した時のヒ
ータ温度に対するＣＯ除去率及びアンモニア除去率を示
すグラフであり、優れた脱臭効果が表されていることが
判る。

【００２６】

【発明の効果】この発明によれば、ハニカム状の構造を
もつ多孔質状でその表面に二酸化マンガン系触媒粒子が
担持された導電性ＳｉＣ焼結体は、発熱体としての機能
とオゾン分解触媒としての機能を合わせ持ち、さらに最
表面に白金系触媒粒子を担持する事により、通常の酸化
触媒機能も奏される。従って、本発明によりオールシー
ズンタイプの空気清浄機で冬季には暖房機にもなるセラ
ミックヒータの提供が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のハニカムヒータの構成説明図。

【図２】二酸化マンガン系触媒粒子及び最表面に白金系
粒子を担持したこの発明のセラミックヒータの模式図で
ある。

【図３】この発明のセラミックヒータを用いた空気清浄
機機能付き温風発生機の構成説明図である。

【図４】この発明のセラミックヒータのヒータ温度に対
するオゾン除去率の関係を例示するグラフ図である。

【図５】この発明のセラミックヒータのオゾン併用時に
おけるヒータ温度に対するアンモニア除去率の関係を例
示するグラフ図である。

【図６】この発明のセラミックヒータの白金系触媒を担
持した時のヒータ温度に対するＣＯ除去率の関係を示す
グラフ図である。

【図７】この発明のセラミックヒータの白金系触媒を担
持した時のヒータ温度に対するアンモニア除去率の関係
を示すグラフ図である。

【符号の説明】

１　　　　セラミックヒータ ２　　　　電極 ３　　　　リード板 ４　　　　セル ５　　　　リブ ６　　　　ＳｉＣ粒子 ７　　　　窒化珪素粒子 ８　　　　二酸化マンガン粒子 ９　　　　白金粒子 １０　　モータ １１　　ファン １２　　送風機 １３　　オゾン発生素子 １４　　高圧発生機 １５　　整流板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　炭化珪素を主成分とする多孔質状の導
   電性セラミック焼結体から成り、ハニカム状の構造をも
   ち、その表面に二酸化マンガン系触媒粒子が担持されて
   なるセラミックヒータ。
2. 【請求項２】　　最表面に貴金属系触媒粒子が担持され
   てなる請求項１のセラミックヒータ。