JPH0596178A - 発熱体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、暖房・給湯・乾燥・調理・冷蔵・
空調用機器等に利用される発熱体に関するもので、加熱
または暖房機能を有するとともに、長期に渡り周囲の臭
気物質を除去することを目的とする。 【構成】 電気抵抗体１を内蔵する石英またはガラス体
表面２に触媒被覆層３を設けてあるために、通電により
人体または被加熱物を加熱するとともに、触媒被覆層も
加熱する。発熱体近傍の空気が、活性化温度以上に加熱
された触媒に接触する際に、空気中の臭気成分が触媒作
用により酸化浄化される。また、触媒被覆層に、吸着特
性に優れるゼオライトを含有させることにより、通電し
ていないとき臭気物質の吸着を行なうことが可能であ
る。この場合、吸着能力が飽和に達した時点で、通電す
ることにより、吸着された臭気成分を触媒による酸化分
解し、吸着剤の再生を行なう。さらに、アルミナ表面に
貴金属を担持させているので、ゼオライト細孔中に貴金
属がある場合に比べ、貴金属の触媒機能を十分に発揮で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、暖房、給湯、乾燥、調
理、冷蔵、空調用機器等において脱臭に利用される発熱
体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の脱臭法は、活性炭やゼオライトの
ように臭気物質の吸着により脱臭を行うものや、加熱さ
れた触媒に臭気を送り酸化分解により脱臭を行うもの等
が知られている。また最近、オゾン発生機能を持たせた
機器を室内に配置して悪臭成分をオゾンガスによって酸
化分解する方法もとられてきている。

【０００３】また、従来の発熱体は、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、さらに前記管状体にコ−ジライト，粘土，ガラスあ
るい酸化ニッケル，酸化鉄等の遠赤外線高輻射材料を被
覆したもの、あるいは電気抵抗体をセラミック焼結体に
内蔵させたセラミックヒータなどの構成であった。暖房
・給湯・乾燥用機器では上記発熱体で直接加熱したり、
発熱体にファンから強制的に空気を送り温風を発生させ
たり、発熱体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・輻射で、発熱体により被加熱物の
加熱を行っている。

【０００４】しかし、このような従来の脱臭法には、以
下に示すような課題があった。すなわち、従来の活性炭
やゼオライトのような臭気物質の吸着により脱臭を行う
ものでは吸着が飽和に達すると交換が必要であった。ま
た、触媒により脱臭を行うものでは、触媒を加熱しなけ
れば、脱臭ができないといった問題があった。さらに、
オゾンによる臭気分解法では、分解脱臭に最適なオゾン
発生濃度を制御するために、特別な装置を備えなければ
ならないことや、オゾンによって分解が困難な臭気成分
種があること、オゾン発生器に寿命があることなどが問
題点としてある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記問題点を解決する
ものとして電気抵抗体を内蔵する石英またはガラス体
と、前記石英またはガラス体表面に形成されたゼオライ
トと無機バインダーと触媒とアルミナからなる触媒被覆
層より構成された発熱体が提案されている。

【０００６】本発明は上記新規技術の課題を解決するた
めになされたものであり、簡単な構成で長期にわたり臭
気や有害ガスを除去する発熱体を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、電気抵抗体を
内蔵する石英またはガラス体と、石英またはガラス体表
面に形成されたアルミナとゼオライトと無機バインダー
からなる触媒被覆層より構成され、前記アルミナ表面に
貴金属が担持されていることを特徴とする発熱体であ
る。

【０００８】

【作用】電気抵抗体を内蔵する石英またはガラス体表面
に触媒被覆層を設けてあるために、石英またはガラス体
は人体また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発熱体の周
囲を覆っているために、電気抵抗体からの輻射，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。発熱体近傍の空気が、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
用により空気中の臭気成分、例えば、アンモニアや脂肪
酸が、触媒作用により酸化、浄化される。

【０００９】さらに、触媒被覆層に、吸着特性に優れる
ゼオライトを含有させることにより、電気抵抗体に通電
していないとき臭気物質の吸着を行なうことが可能であ
る。この場合、ゼオライトの吸着能力が、飽和に達した
時点で、電気抵抗体に通電することにより、吸着された
臭気成分の触媒による酸化分解とゼオライトの再生を行
なうことができる。

【００１０】以上のように、通常は室温にて臭気物質を
吸着し、発熱体を間欠的に通電することにより、長期間
にわたり脱臭能力が維持できる。

【００１１】上記作用は発熱体近傍に生じる自然対流の
場合について説明したが、ファンなどで強制的に発熱体
に空気を供給した場合、より顕著な効果が得られる。

【００１２】また、貴金属がゼオライト表面に担持され
ていた場合、臭気物質が細孔よりも大きいとき臭気物質
が細孔に入ることができないため、ゼオライトの細孔
（約数オングストローム）に存在する貴金属は有効に機
能しないが、アルミナ表面に貴金属が存在することによ
り、担持された貴金属の機能が十分に発揮される。な
お、アルミナ表面に希土類酸化物などの助触媒も担持さ
せることにより、さらに活性の上昇が可能である。

【００１３】

【実施例】本発明におけるアルミナは、β−，γ−，δ
−，θ−，η−，ρ−，χ−アルミナなどの準安定アル
ミナである。なお、アルミナ表面に希土類酸化物などの
助触媒も担持させることにより、さらに活性の上昇が期
待できる。アルミナの含有量は、触媒被覆層中に２０〜
６０ｗｔ％であることが望ましい。アルミナの含有量が
２０ｗｔ％より少ない場合、触媒貴金属が高分散しにく
くなるため十分な触媒活性が得られず、また８０％を超
えると触媒の臭気吸着能力が減少する。ゼオライトとし
ては種々のゼオライトを用いることができる。その中で
も、銅イオン交換Ａ型ゼオライトが臭気物質の吸着特性
に最も優れている。

【００１４】さらに、無機バインダーとして、シリカが
最も結合剤として優れており、触媒特性を低下させるこ
となく、基材表面に触媒被覆層を形成したときに基材か
ら剥離しにくい被膜を形成することができる。

【００１５】本発明のシリカの含有量は触媒被覆層中に
１０〜４０ｗｔ％であることが望ましい。シリカの含有
量が４０ｗｔ％を超えると触媒被覆層中に亀裂が入りや
すくなり密着性低下を招き易い。また１０ｗｔ％未満で
はシリカの十分な密着性向上効果が得られない。

【００１６】貴金属としては、ＰｔまたはＰｄを用いる
ことが望ましく、ＰｔとＰｄの両方を用いた場合さらに
望ましい。これは、ＰｔやＰｄの酸化分解力がＲｈやＩ
ｒに比べて高く、ＰｔとＰｄの両方を用いることにより
さらに高活性となるためである。さらに、Ｒｕを用いた
場合、高温での使用により、Ｒｕが揮散し有害物質とな
る。

【００１７】触媒被覆層中に酸化セリウムを含むことが
望ましい。酸化セリウムを触媒被覆層中に含むことによ
り、炭化水素化合物に対する触媒酸化分解活性を向上す
ることができる。酸化セリウム含有量は触媒被覆層中に
２〜１５ｗｔ％であることが望ましい。酸化セリウムの
含有量が１５ｗｔ％を超えると触媒の前記酸化分解特性
が低下し始め、また２ｗｔ％未満では酸化セリウムの十
分な添加効果が得られない。

【００１８】なお、触媒被覆層中に酸化バリウムを含む
ことが望ましい。酸化バリウムを触媒被覆層中に含むこ
とにより、触媒の酸化分解特性を向上することができ
る。本発明の酸化バリウムの含有量は触媒被覆層中に
０．５〜５ｗｔ％であることが望ましい。酸化バリウム
の含有量が５ｗｔ％を超えると触媒被覆層の密着性が低
下し、また０．５ｗｔ％未満では酸化バリウムの十分な
添加効果が得られない。

【００１９】また本発明の酸化バリウムの替わりに炭酸
バリウムを用いても同様の添加効果が得られる。望まし
い炭酸バリウムの添加量は、酸化バリウム量に換算して
０．５〜５ｗｔ％である。

【００２０】本発明の触媒体の比表面積は、１０ｍ²／
ｇ以上であることが望ましい。これは、触媒体の比表面
積の増大にともない、放射される近赤外線量に比較した
遠赤外線放射量比率は増大するが、比表面積が１０ｍ²
／ｇ以上で十分な遠赤外線放射比率が得られるためであ
る。

【００２１】また、触媒被覆層を形成するとき、石英ま
たはガラス管表面を粗面化した後、触媒被覆層を設ける
か、石英またはガラス管表面を十分に脱脂した後、触媒
被覆層を設けることが望ましい。この製造方法により、
石英またはガラス管と触媒被覆層との密着性を向上する
ことができる。

【００２２】触媒被覆層形成方法は種々の方法を用いる
ことができる。例えば、スプレー塗装、ディップ塗装、
静電塗装、ロールコート法、スクリーン印刷法などがあ
る。

【００２３】本発明の発熱体の代表的な１実施例を図１
に示す。図１において１はニクロム線、２は石英管、３
は触媒被覆層、４は碍子、５は空気流である。

【００２４】以下に具体的な実施例を示す。 （実施例１）外径１０ｍｍ、内径９ｍｍ、長さ３４４ｍ
ｍの石英管外周面を脱脂洗浄した。

【００２５】一方、Ｐｔを担持したアルミナ１６０ｇ
と、無水硅酸に換算して２０ｗｔ％含む無水硅酸コロイ
ド水溶液４００ｇと、水２００ｇ及び銅イオン交換Ａ型
ゼオライト１６０ｇを、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。なお、このスラリーＡの
平均粒径は、４．５μｍであった。このスラリ−Ａを前
記石英管の外周面の両側３３ｍｍを残して全周にスプレ
−法で塗装した後、１００℃で２時間乾燥し、続いて５
００℃で１時間焼成して硅酸を反応させ、シリカ−アル
ミナ触媒被覆層３を有する石英管を調製した。被覆重量
は１．０ｇ，Ｐｔ含有量は、２５ｍｇである。

【００２６】この石英管に、４０Ωのコイル状ニクロム
線１を内蔵させ、碍子４により石英管両側で絶縁，保持
し触媒被覆層を有する発熱体Ａを作成した。

【００２７】また、塩化白金酸とアルミナと無水硅酸コ
ロイド水溶液と、水及び銅イオン交換Ａ型ゼオライトを
用いて、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。このスラリーＢを用いて、同様に発熱体
を作成し、銅イオン交換Ａ型ゼオライトやシリカにも貴
金属を担持した発熱体Ｂを作成した。なお、被覆重量及
び、Ｐｔ含有量は発熱体Ａと同量とした。

【００２８】この発熱体Ａ及びＢについてイソ吉草酸酸
化浄化試験を行い、触媒被覆層を有していない発熱体と
比較した。イソ吉草酸酸化浄化試験は、２５０ｌの立方
体のフッソ樹脂製の容器の中に発熱体を置き、発熱体の
中心の外表面の温度が４５０℃となるよう加熱したとこ
ろへ、濃度が４０ｐｐｍになるようにイソ吉草酸を容器
に注入し濃度の経時変化を調べることにより行った。イ
ソ吉草酸濃度の経時変化はガスクロマトグラフにより調
べた。結果を（表１）に示した。

【００２９】（表１）より明らかなように、発熱体に触
媒を被覆することにより、臭気成分の除去が可能とな
る。また、銅イオン交換Ａ型ゼオライトやシリカにも貴
金属を担持した発熱体Ｂは、アルミナ表面にのみ貴金属
を担持した発熱体Ａに比べて低活性であった。これは、
臭気物質がゼオライト細孔よりも大きく、臭気物質がゼ
オライト細孔内に入ることができないため、ゼオライト
の細孔（約数オングストローム）内に存在する貴金属が
有効に機能していないためと考えられる。逆にアルミナ
表面に貴金属が存在すると、担持された貴金属の機能を
十分に発揮できる。

【００３０】

【表１】

【００３１】次に、発熱体Ａについてメチルメルカプタ
ン吸着試験を行い、触媒被覆層を有していない発熱体と
比較した。メチルメルカプタン吸着試験は、２５０ｌの
立方体のフッソ樹脂製の容器の中に発熱体を置き、発熱
体を加熱せず、濃度が８ｐｐｍになるようにメチルメル
カプタンを容器に注入し濃度の経時変化を調べることに
より行った。メチルメルカプタン濃度の経時変化はガス
クロマトグラフにより調べた。

【００３２】結果を（表２）に示した。（表２）より明
らかなように、触媒被覆層にゼオライトを含有させるこ
とにより、室温で吸着による脱臭が可能となる。

【００３３】

【表２】

【００３４】（実施例２）次に、最適なゼオライトにつ
いて検討するため、各種ゼオライトの吸着能を調べた。
まず、実施例１で作成したスラリーＡにおいて、スラリ
ー中の銅ゼオライトを他のイオン交換ゼオライトに置き
換えたスラリーを作成した。これらのスラリ−それぞれ
について、膜厚が１５０μｍになるようにデイップ法に
よりコージライト製のハニカム型担体に被覆し、乾燥後
５００℃にて焼成し、触媒体を形成した。

【００３５】これらの触媒体について、室温における各
触媒体の臭気物質吸着能を、代表的な臭気物質であるメ
チルメルカプタンを用いて試験した。試験方法は、ハニ
カム型触媒を、直径２ｃｍ長さ３ｃｍの円柱状に切り出
し、それを内径２ｃｍの石英管に入れ、石英管に５０ｐ
ｐｍのメチルメルカプタンを１００ｍｌ／ｍｉｎで流通
させ、触媒体後方にメチルメルカプタンが破過して来る
までの時間を求めた。結果を（表３）に示した。

【００３６】（表３）より明らかなように、銅イオン交
換Ａ型ゼオライトが最も破過して来るまでの時間が長い
ことから、臭気物質吸着能は銅イオン交換ゼオライトが
最も優れており望ましいと考えられる。なお、ここでは
ハニカム担体に触媒を担持した例について述べたが、石
英またはガラス体に担持しても、ゼオライトの種類と吸
着能力との傾向は同じであった。

【００３７】

【表３】

【００３８】（実施例３）実施例１で作成したスラリー
Ａにおいて、スラリー中の無水硅酸コロイド水溶液を、
最終固形分中に含まれる無機バインダーの量が同じにな
るように、種々の無機バインダーに置き換えたスラリー
を調製し、同様に発熱体を作成した。これらの触媒被覆
層の膜硬度について調べるために、ＪＩＳＧ−３３２０
の鉛筆硬度試験を行った。また、それぞれの発熱体につ
いて、実施例１と同様に、イソ吉草酸浄化試験を行い、
１０分後の残存率を求めた。結果を（表４）に示した。

【００３９】（表４）に示すように、アルミナゾルやベ
ントナイトを用いると被膜硬度が低下し、Liシリケート
や水ガラスを用いると被膜硬度は向上するものの膜が多
孔質とならず触媒活性が低下することがわかった。以上
のように、無機バインダーとしてシリカを用いることに
より、触媒活性を低下させることなく強固な被膜を形成
することができる。

【００４０】

【表４】

【００４１】（実施例４）実施例１で調製したスラリー
Ａにおいて、スラリー中の全固形分に対して、無水硅酸
コロイド水溶液をシリカに換算して５〜６０ｗｔ％の間
の種々の含有量とし、シリカ増加分はアルミナを減じた
スラリーを調製し、これを用いて実施例１と同様にして
石英管外周面全周に触媒被覆層１．０ｇを形成した発熱
体を作成した。これらの発熱体について熱衝撃試験を行
い、被覆層の密着性を調べた。熱衝撃試験は、石英管に
内蔵した電気抵抗体に通電し、触媒体中央の表面温度を
２５℃毎に設定し、その温度で１０分間保持した後、室
温水中に投下して被覆層の剥離の有無を調べ、剥離を起
こさない最大温度を耐熱衝撃温度とした。結果を（表
５）に示した。

【００４２】（表５）より明らかなように、シリカの含
有量が１０ｗｔ％以上４０ｗｔ％以下で最も良好な密着
性が得られ望ましい。

【００４３】

【表５】

【００４４】

【発明の効果】以上のように本発明においては、発熱体
が置かれている雰囲気の臭気をゼオライトの吸着作用に
より浄化し、ゼオライトの吸着能が飽和に達した時点
で、発熱体を加熱することにより、触媒物質である貴金
属を活性化し、発熱体に接触した空気中の臭気物質を酸
化分解するとともに、ゼオライトに吸着された臭気物質
も酸化分解し、ゼオライトの吸着能力を再生する。この
結果、長期間にわたり脱臭能力が維持できる。さらに、
アルミナ表面に貴金属を担持させているので、ゼオライ
ト細孔中に貴金属がある場合に比べ、貴金属の触媒機能
を十分に発揮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の発熱体の構成図

【符号の説明】

１ ニクロム線 ２ 石英管 ３ 触媒被覆層 ４ 碍子 ５ 空気流

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０５Ｂ 3/44 8715−3Ｋ (72)発明者 山出 恭枝 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気抵抗体を内蔵する石英またはガラス体
   と、前記石英またはガラス体表面に形成されたゼオライ
   トと無機バインダーと表面に貴金属を担持したアルミナ
   からなる触媒被覆層より構成された発熱体。
2. 【請求項２】ゼオライトが銅イオン交換Ａ型ゼオライト
   であることを特徴とする請求項１記載の発熱体。