JPH09306643A

JPH09306643A - 発熱体

Info

Publication number: JPH09306643A
Application number: JP11721996A
Authority: JP
Inventors: Yukiyoshi Ono; 之良小野; Hidenobu Wakita; 英延脇田; Yasuhiro Fujii; 康浩藤井; Kimiyasu Honda; 公康本田; Kunio Kimura; 邦夫木村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-05-13
Filing date: 1996-05-13
Publication date: 1997-11-28

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、暖房、給湯、乾燥、調理、冷蔵、
空調、焼却用機器等において加熱に利用される発熱体に
関するものである。【構成】少なくとも、略四角柱状あるいは略四角板状
のSiC製ハニカム状抵抗体１と、前記ハニカム体の対向
する一対の外周壁面に形成したアルミニウム、ニッケ
ル、銅、真鍮、銀より選択される少なくとも１種よりな
る導電極２からなり、かつ導電極２が電極形成壁面の両
側面にはみ出して構成した発熱体で、NTC特性を有するS
iC製ハニカム状抵抗体１に印加する電力を変化させるこ
とにより、冷却手段の有無に関わらず発熱体１からの熱
量出力を変化させることができる。また、導電極３が電
極形成壁面の両側面にはみ出して構成することによりハ
ニカム状発熱体側面の温度低下を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、暖房、給湯、乾
燥、調理、冷蔵、空調、焼却用機器等において加熱に利
用される発熱体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のハニカム状発熱体はPTCヒータを
用いるものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のPTC
ヒータはその素材が固有するキュリー温度で制御される
ため、送風などのヒータの冷却手段を用いなければヒー
タにほとんど電流が流れず、ヒータから出力できる熱量
が非常に少なくなる。また、大風量の送風をおこなえば
熱量の出力は増大するが、発生する温風の温度は低いも
のになってしまうという問題点があった。

【０００４】本発明は上記課題を解決するもので、冷却
手段なしにヒータからの熱量出力を増減でき、かつ均質
な加熱ができるハニカム状発熱体を提供することを目的
としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、少なくとも、実質上四角柱状あるいは四
角板状のSiC製ハニカム状抵抗体と、前記ハニカム体の
対向する一対の外周壁面に形成した例えばアルミニウ
ム、ニッケル、銅、真鍮、銀-Ｐｄ、銀-Ｐｔ、Ｐｔより
選択される少なくとも１種よりなる導電極からなり、か
つ導電極が電極形成壁面の両側面にはみ出して構成した
ものである。

【０００６】そもそもPTCセラミックはその素材が固有
するキュリー温度で制御されるため、送風などのヒータ
の冷却手段を用いなければヒータにほとんど電流が流れ
ず、ヒータから出力できる熱量が非常に少なくなるのに
対し、NTC特性を有するSiC製ハニカム状抵抗体は印加す
る電力を変化させることにより、冷却手段の有無に関わ
らず発熱体からの熱量出力を変化させることができる。

【０００７】本発明の電極材料としてはアルミニウム、
ニッケル、銅、真鍮、銀-Ｐｄ、銀-Ｐｔ、Ｐｔを用いる
ことができ、目的に応じてこれらのうち複数の電極材料
を合わせて用いてもよい。また、電極形成方法も種々の
方法を用いることができる。例えば、電極材料のペース
トを塗布後焼き付けたり、直接金属のスパッタ、蒸着や
溶射により塗布してもよい。このうち溶射によって電極
を形成することが最も電極とSiCとの接触抵抗を少なく
できることから望ましい。

【０００８】また、本発明では、導電極が電極形成壁面
の両側面にはみ出して構成される。これは、ハニカム状
発熱体側面の温度低下を防止できるからである。電極形
成壁面の両側面にはみ出して形成された導電極部は端面
より１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが望ましい。これ
は前記はみ出し電極の範囲においてハニカム状発熱体の
非常に均一な温度分布が得られるためである。

【０００９】さらに本発明の抵抗体表面に触媒被覆層を
形成することにより、発熱体の使用環境に存在する有害
ガスや、不快ガスの除去が行えるため望ましい。特に非
加熱時には臭気を吸着し、加熱時には酸化分解する機能
を有する触媒材料を用いれば、発熱体の非加熱時にも前
記ガス成分除去が可能となり望ましい。触媒材料として
は活性アルミナ、白金族金属、ゼオライトなどがあり、
これらを無機バインダーで結合させて用いることにより
構成材料の相乗効果が得られ望ましい。

【００１０】このような触媒被覆層をSiC抵抗体表面に
形成した場合、高温では触媒被覆層によるSiCの酸化反
応が進行するため、触媒被覆層とハニカム状抵抗体との
間に触媒被覆層とハニカム状抵抗体との反応を防止する
酸化反応防止層を設けることが望ましい。さらに高温で
はSiCは触媒被覆層がなくても空気による酸化を受け、
抵抗値が変化する。これを防止するためにも酸化反応防
止層を設けることが望ましい。

【００１１】酸化反応防止層に用いる材料としては、ガ
ラス、シリカ、アルミナ、チタニア、チタノカーボシラ
ン、あるいはペルヒドロポリシラザンがある。これらの
１種若しくは２種以上の材料を用いることが可能であ
る。これらの材料のうち酸化反応防止層とSiCヒータお
よび酸化反応防止層と触媒被覆層との密着性の観点か
ら、シリカおよび、チタノカーボシランが優れており望
ましい。

【００１２】本発明は上記構成により、NTC特性を有す
るSiC製ハニカム状抵抗体に印加する電力を変化させる
ことにより、冷却手段の有無に関わらず発熱体からの熱
量出力を変化させることができる。また、導電極が電極
形成壁面の両側面にはみ出して構成することによりハニ
カム状発熱体側面の温度低下を防止できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００１４】図１で１はSiCハニカム状抵抗体、２は導
電極、３は導電極の電極形成壁面の両側面にはみ出した
部分の長さを示し、４は酸化反応防止層、５は発熱体温
度分布測定部位を示している。左上の図は円で囲まれた
部分の拡大図である。

【００１５】導電極２に通電すると、SiCハニカム状抵
抗体１が発熱し印加電力に相当する温度で安定化する。
印加電力量を上げてSiCハニカム状抵抗体１を高温化さ
せても抵抗体１の表面には酸化反応防止層４が設けてあ
るため抵抗値変化が抑制される。また導電極２は電極形
成壁面の両側面にはみ出して形成してあるため、抵抗体
１は発熱中に両側面の温度低下がない。

【００１６】

【実施例】以下に更に具体的に本発明の実施例を説明す
る。＜実施例１＞縦１００ｍｍ、横１００ｍｍ，厚さ１０ｍ
ｍでセル密度１００セル/in²の、SiCハニカム状抵抗体
を用い、これに図１に示すような構成で、導電極として
銅電極を溶射により形成した。導電極の電極形成壁面の
両側面にはみ出した部分の長さは０〜７ｍｍと変化させ
たものをそれぞれ調製した。次にシリカゾルを用いて各
抵抗体に銀電極部分を除いて厚さ約６０μｍのシリカ質
の酸化反応防止層を形成し、本発明の発熱体とした。調
製した発熱体の冷時の抵抗値は５Ωであった。調製した
発熱体に５００Ｗの電力を印加して、図１に示した発熱
体中央部の左端から右端までの温度分布を測定した。結
果を図２に示す。なお、温度計測部の中央位置の温度は
４００〜４２０℃であった。図２より明らかなように導
電極の電極形成壁面の両側面にはみ出した部分の長さが
０ｍｍの場合、発熱体端面の温度が中央部よりかなり低
くなってしまうのに対し、はみ出し部が増加するに従い
端面温度は上昇する。特にはみ出した部分の長さが１〜
５ｍｍの間で、発熱体温度分布が均一となり望ましい。＜実施例２＞実施例１と同形状のSiCハニカム状抵抗体
を用い、これに実施例１と同様にして銅導電極を溶射に
より形成した。導電極の電極形成壁面の両側面にはみ出
した部分の長さは３ｍｍとした。次にシリカゾルを用い
て各抵抗体に銀電極部分を除いて厚さ約６０μｍのシリ
カ質の酸化反応防止層を形成した本発明の発熱体Ａと、
酸化反応防止層を形成してない本発明の発熱体Ｂを調製
した。

【００１７】この発熱体Ａ，Ｂに通電し発熱体温度が９
００℃となる電力負荷をかけ、連続通電による抵抗値変
化を測定した。結果を図３に示す。図３より明らかなよ
うに、酸化反応防止層を形成してない発熱体Ｂは９００
℃の高温では抵抗値が通電時間とともに増大,変化した
のに対し、酸化反応防止層を形成した発熱体Ａは抵抗値
変化がほとんど見られず、望ましい。なお、発熱体温度
が５００℃での同様の試験では発熱体Ａ，Ｂどちらも抵
抗値変化は観察されなかった。＜実施例３＞活性アルミナ1000ｇ，アルミナ含有率10wt
%のコロイダルアルミナ1000ｇ，硝酸アルミニウム9水塩
100ｇ，シリカ含有率20wt%のコロイダルシリカ1000ｇ，
水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15ｇ加え、ボールミルを用い十分に混合
してスラリーＡを調製した。

【００１８】このスラリーＡを実施例２の発熱体Ａ，Ｂ
にそれぞれ塗布し触媒被覆層を形成した発熱体Ｃ，Ｄを
調製した。触媒被覆量はどちらも５．０ｇであった。

【００１９】この発熱体Ｃについてメルカプタン酸化浄
化試験を行った。メチルメルカプタン酸化浄化試験は、
０．５ｍ³の立方体のフッソ樹脂製の容器の中に発熱体
を置き、ファンで５０ｌ／ｍｉｎの流量の容器内空気を
発熱体に送風しながら、発熱体の中心の外表面の温度が
４５０℃となるよう通電したところへ、濃度が１０ｐｐ
ｍ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。その結果通電１０分後の容器内メチルメルカプタン
濃度は１ｐｐｍまで減少し、脱臭が速やかに行われた。
発熱体Ｄについても同様の脱臭特性を得た。次に発熱
体Ｃを、ファンで５０ｌ／ｍｉｎの流量の容器内空気を
発熱体に送風しながら、フッソ樹脂で内壁面を被覆した
容積０．５ｍ³の密閉ボックスに入れ、ボックス内の空
気希釈した１０ｐｐｍの濃度のメチルメルカプタンを未
通電状態で吸着させ、発熱体Ｃを入れた直後から３０分
後の残存メチルメルカプタン量を測定した。残存メチル
メルカプタン量は７％となり、脱臭が速やかに行われ
た。発熱体Ｄについても同様の脱臭特性を得た。＜実施例４＞実施例２，３で調製した発熱体Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄに通電し発熱体温度が５００℃となる電力負荷を
かけ、連続通電１０００ｈ後の抵抗値変化を測定した。
結果を（表１）にしめす。

【００２０】

【表１】

【００２１】（表１）より明らかなように、酸化防止層
のある発熱体Ａ，Ｃは、触媒被覆層の有無に関わらず抵
抗値は変化しないが、酸化防止層のない発熱体Ｂ，Ｄで
は、触媒被覆層を形成した発熱体Ｄのみに抵抗値変化が
見られた。この結果から、触媒被覆層を形成する場合、
触媒被覆層とハニカム状発熱体との間に触媒被覆層とハ
ニカム状発熱体との反応を防止する酸化反応防止層を設
けることが望ましいことがわかる。＜実施例５＞発熱体Ａと同様の構成で、導電極の材質を
（表２）のように種々変化させて発熱体を調製した。各
発熱体の初期抵抗値はすべて５．０Ωであった。つぎに
各発熱体に通電し発熱体温度が５００℃となる電力負荷
をかけ、連続通電１０００ｈ後の抵抗値を測定した。結
果を（表２）に示した。

【００２２】

【表２】

【００２３】（表２）より明らかなようにニッケル、
銅、真鍮、銀-Ｐｔ、銀-Ｐｄ、Ｐｔが抵抗値変化が少な
く望ましい。特に銀-Ｐｄ/真鍮、銀-Ｐｔ/真鍮は抵抗値
変化がなく導電極を２層構成とすることが望ましいこと
がわかる。＜実施例６＞発熱体Ｃと同様の構成で、酸化防止層の材
質を（表３）のように種々変化させて発熱体を調製し
た。

【００２４】

【表３】

【００２５】（表３）より明らかなようにシリカ、チタ
ノカーボシランが耐熱衝撃温度が高く望ましい。また上
層にシリカ、下層にチタノカーボシランを形成した２層
構造の酸化防止層をもうけた場合、耐熱衝撃温度が７５
０℃となり良好な結果を得た。チタノカーボシランは
（表３）に示す酸化防止層材料のうち耐湿性が最も優れ
ており、このような２層化により耐湿性と、触媒被覆層
の密着性の両方に優れた酸化防止層が得られ望ましい。＜実施例７＞発熱体Ａと同様の構成で、導電極の形成方
法を（表４）のように種々変化させて発熱体を調製し
た。各発熱体の初期抵抗値を（表４）に示した。

【００２６】

【表４】

【００２７】（表４）より明らかなように導電極形成方
法として溶射法が最も抵抗値の低い値が得られ望ましい
ことがわかる。

【００２８】

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明によれば、冷却手段なしにヒータからの熱量出力
を増減でき、かつハニカム状発熱体全面に渡り均一な温
度分布ハニカム状発熱を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の代表的な１実施の形態を示す模式図で
ある。

【図２】本発明の発熱体の導電極形状と通電時の発熱体
温度分布を示すグラフである。

【図３】本発明の発熱体の連続通電による抵抗値変化を
示すグラフである。

【符号の説明】

１ SiCハニカム状抵抗体２導電極３導電極の電極形成壁面の両側面にはみ出した部分の
長さ４酸化反応防止層５発熱体温度分布測定部位

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者本田公康大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者木村邦夫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

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも、実質上四角柱状あるいは実質
上四角板状のSiC製ハニカム状抵抗体と、前記ハニカム
状抵抗体の対向する一対の外周壁面に形成した導電極と
を備え、さらに前記導電極が電極形成壁面の両側面側に
はみ出して形成されたことを特徴とする発熱体。
【請求項２】電極形成壁面の両側面側にはみ出して形成
された導電極部が端面より１ｍｍ以上５ｍｍ以下である
請求項１記載の発熱体。
【請求項３】導電極が溶射により形成された請求項１又
は２記載の発熱体。
【請求項４】SiC製ハニカム状抵抗体が触被覆媒層を有
する請求項１記載の発熱体。
【請求項５】SiC製ハニカム状抵抗体が酸化反応防止層
を有する請求項１記載の発熱体。
【請求項６】触媒被覆層とハニカム状抵抗体との間に酸
化反応防止層を設けてなる請求項４又は５記載の発熱
体。
【請求項７】酸化反応防止層がガラス、シリカ、アルミ
ナ、チタニア、チタノカーボシラン、ペルヒドロポリシ
ラザン、より選択される少なくとも１種よりなる請求項
４〜６のいずれかに記載の発熱体。
【請求項８】導電極が、アルミニウム、ニッケル、銅、
真鍮、銀-Ｐｄ、銀-Ｐｔ、Ｐｔより選択される少なくと
も１種よりなることを特徴とする請求項１〜７のいずれ
かに記載の発熱体。