JPH04341787A - 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
ってきた。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セラミックヒータと併
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、通風路中に紫外線ランプ
と光励起触媒を設置することにより、通風路内を通過す
る空気中に含まれる臭気を分解する方法である（特開昭
６０−１８７３２２及び、同６２−２５２８７５号公報
）。

【０００５】しかし、このようなセラミックヒータと光
励起触媒による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光励起触媒を担持
するための担体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
焼結体からなり、ハニカム状の構造をもち、その表面に
光励起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、上記光励起触媒粒子
担持面（最表面）にさらに貴金属系触媒粒子が担持され
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
押出成形し、上記集合焼結を行うことにより得ることが
できる。

【００１０】かかるＳｉＣ系セラミック焼結体の表面に
光励起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。

【００１１】ここで、光励起触媒粒子とは、光エネルギ
ーによって活性化し、臭気成分を光化学的に分解しうる
粒状物を意味する。例えば、紫外線等の光エネルギーの
照射により、正孔を発生して臭気成分を酸化分解しうる
ｐ型無機半導体や、これと逆の作用を示すｎ型無機半導
体の微粒子が挙げられ、その好ましい例としては、Ｔｉ
Ｏ２、ＺｎＯ、ＳｎＯ２等が挙げられる。

【００１２】このような光励起触媒粒子の担持は、例え
ば、無機酸化物系光励起触媒の場合、対応する無機イオ
ン、無機酸イオン、水酸化物等を含む水溶液をＳｉＣ系
セラミック焼結体の表面に含浸又は塗布等により酸化物
や水酸化物として析出させ、次いで高温加熱処理するこ
とにより行なうことができる。この担持量は、例えばハ
ニカム成形体外寸容量１０００ｃｍ３に対して２０〜１
００ｇ程度が適切である。

【００１３】また、かかる光励起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
水溶液等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。

【００１４】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
て電源系並びに光エネルギ付与手段（例えば、紫外線ラ
ンプ）と共に所定の気体流路内に配置される。

【００１５】

【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
体としての機能をもつと共に表面に光触媒粒子が担持し
てあるため、紫外線等の光エネルギを照射することによ
り脱臭機能を発現する。ことに、構造がハニカム状とな
っているため表面積が大きく、温風発生ヒータとしての
効率が優れると共に触媒効果も優れている。そして、脱
臭の目的で、紫外線等の光エネルギを照射中、臭気を含
む空気が、ハニカムヒータと接触した場合、表面の光励
起触媒により臭気が分解される。この光励起触媒粒子を
担持した上に、さらに貴金属触媒粒子を担持した場合に
は、光励起触媒の活性が向上すると共に、ヒータとして
加温した場合、紫外線等の照射なしでも貴金属触媒の触
媒作用により脱臭することができる。

【００１６】

【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。本発明のセラミックヒータの作成方法を以
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　　５．９
μｍ　）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
ンティニアスニーダーで充分混練した後に高圧真空押出
成形機で外寸１４０×４０ｍｍ、セル寸法２．２×２．
２ｍｍ、リブ厚０．５ｍｍの角型ハニカムを成形圧力６
０ｋｇ／ｃｍ２　で押出成形し、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。

【００１８】このハニカム焼結体を、チタン化合物（光
励起触媒の原料）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二酸化チタン又は水酸化チタ
ンを担持させた後、乾燥させて約５００°Ｃで焼き付け
することにより、二酸化チタン粒子（光励起触媒粒子）
が表面担持された本発明のセラミックヒータ（サンプル
Ａ）を得た。

【００１９】その後、白金の酸水溶液中に上記焼結体を
浸漬し、前記と同様に処理することにより、最表面に白
金粒子（貴金属系触媒粒子）がさらに担持された本発明
の別のセラミックヒータ（サンプルＢ）を得た。

【００２０】上記Ａ及びＢサンプル共に厚さ約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。

【００２１】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
のリブ５で囲われた空孔で奥行方向に貫通している。図
２にハニカムヒータ１の表面に光励起触媒を担持した時
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
や窒化珪素繊維７ｂがとり囲み、これらの微細粒子７の
表面に二酸化チタンからなる光励起触媒粒子８が担持さ
れている（図２（ロ）：Ａ部拡大図）。また図２（ハ）
では、微細窒化珪素粒子７の表面あるいは光励起触媒粒
子８の表面上に、さらに貴金属系触媒粒子である白金粒
子９が担持されている。

【００２２】図３は、図１で示したセラミック（ハニカ
ム）ヒータ１を利用した光励起触媒による脱臭機能付き
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に臭気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紫外線ランプ１３
から発生した紫外線は、反射板１４によりハニカムヒー
タ１に効率的に照射される。送風路１２に送り込まれた
臭気を含む冷風は、ハニカムヒータ１を通過する際に、
その表面に担持され紫外線により活性化された光励起触
媒粒子と接触することにより臭気成分は分解され、無臭
に近い冷風となる。

【００２３】即ち、光エネルギーを化学的エネルギーに
変える物質であり半導体である光励起触媒に、紫外線に
よるバンドギャップ以上のエネルギーが付与されると、
価電子帯にある電子が伝導帯に飛び上って二極分化した
状態になり、励起された電子や価電子体内に生じた正孔
が化学的反応を誘引することになる。例えば光励起触媒
表面に存在するわずかな水酸基は正孔によりＯＨラジカ
ルとなり、オゾンなどよりも酸化力の大きいこのＯＨラ
ジカルの酸化力により臭気成分は酸化分解されることに
なる。なお、励起用の光線としては紫外線が用いられる
が、もともと紫外線は殺菌力を有しているため、通過す
る空気中の浮遊細菌の細胞中にある核酸の不活性化、破
壊を起こし、通過空気を殺菌することもできる。

【００２４】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の交流を引加
することによって無臭に近い温風が出てくる。送風量毎
分０．８ｍ３にした時、平均温風温度が約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。

【００２５】最表面に白金粒子を担持した場合は、暖房
時、紫外線の照射なしでも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、加熱された白金粒子９と接触し、その
結果、白金粒子９により直接酸化脱臭され、無臭に近い
温風を放出することができるためである。当然のことで
あるが、この際、光励起触媒による脱臭も併用すれば、
脱臭効果はさらに向上することになり、しかも殺菌効果
も熱と紫外線により向上する。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、ハニカム状の構造をも
つ多孔質状でその表面に光励起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紫外線等の
光エネルギの併用により脱臭及び殺菌の機能を合わせ持
ち、さらに最表面に白金のような貴金属系触媒粒子を担
持することにより、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
機で冬期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】この発明の実施例のセラミックヒータの構成説
明図である。

【図２】光励起触媒粒子及び最表面に貴金属系粒子を担
持したこの発明のセラミックヒータの摸式図である。

【図３】この発明のセラミックヒータを用いた空気清浄
機械機能付き温風発生機を例示する構成説明図である。

【符号の説明】

１　　　　セラミックヒータ ２　　　　電極 ３　　　　リード線 ４　　　　セル ５　　　　リブ ６　　　　ＳｉＣ粒子 ７　　　　窒化珪素粒子 ８　　　　光励起触媒粒子 ９　　　　白金粒子 １０　　モータ １１　　ファン １２　　送風路 １３　　紫外線ランプ １４　　反射板

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、その表面に光励起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。