JPH0374074A - 発熱体 - 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】 産業上の利用分野 本発明（亀　暖房・給湯・乾燥用機器等に利用される発
熱体に関するものであム 従来の技術 従来の発熱体は　ニクロム線やカンタルＩＩＩ　ナトの
金属線をコイル状にしたもの負　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へ　さらに前記
管状体にコージライト、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Ｑ　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九　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へ　熱伝導・
対流・輻射型　発熱体により被加熱物の加熱を行ってい
も 発明が解決しようとする課題 このような従来の発熱体にζよ　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姦　発熱体は室内の
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ん　一般に　臭気
物質は温度が高いほど、人間の鼻には強く感じるもので
あり、また室内に一度吸着した臭気成分も加熱されるこ
とにより再び気化して室内雰囲気に漂うことになん　こ
こにおいて従来の発熱体は臭気成分の浄化能を持たない
た△　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現象がしば
しば生じ問題であっ１゜ 本発明は上記従来技術の課題を解決するためになされた
ものであり、簡単な構成で臭気や有害ガスを除去する発
熱体を提供するものであん課題を解決するための手段 本発明Ｃ友　　電気抵抗体を内蔵する石英管と、石英管
表面に少なくとも活性アルミナとシリカと白金族金属か
らなる触媒被覆層より構成した発熱体であも 作用 発熱体表面に触媒被覆層を設けであるために発熱体は被
加熱物を加熱するとともに　触媒被覆層も加熱すること
になん　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
で加熱されも　ここで本発明の触媒被覆層にはシリカを
含むた幽　石英管との強固な密着性が得られ　また石英
管からの熱伝導も非常に速やかに行われも　さらに発熱
体は発熱体近傍の空気も加熱するために発熱体近傍に対
流としての空気流が多くなん　そして、この空気流が発
熱体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　触媒作用により空気中の臭気成分や有害成
分が酸化　浄化されて発熱体から放出されも 上記作用は発熱体近傍に生じる自然対流について説明し
た力ｔ　発熱体にファンなどで強制的に空気を供給した
場合、より顕著な効果が得られも実施例 本発明の発熱体に用いる電気抵抗体（友　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をそのま
ま用いたり、タングステン線などをアルゴンなどの不活
性ガスとともに石英管中に封入して用いも　また本発明
の石英管（よ　シリカを９５ｗｔ％以上含むガラスであ
も 本発明の触媒被覆層はシリカを念仏　シリカを触媒被覆
層に含むことにより、石英管への触媒被覆層の密着性を
強固にすることができも本発明のシリカの含有量は触媒
被覆層中に６〜４０ｖｔ％であることが望まし鶏　シリ
カの含有量が４０ｖｔ％を超えると触媒被覆層に亀裂が
入りやすくなり密着性低下を招く。また６ｖｔ％未満で
はシリカの充分な密着特性向上効果が得られなＬ１本発
明の触媒被覆層の比表面積にＬ　　１０ｍ”／ｇ以上で
あることが望まし鶏゛これ（よ　触媒被覆層の比表面積
の増大にともなへ　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パ比表面積ＩＡ　　１０ｍ
”／ｇ以上で充分な遠赤外線放射比率が得られるためで
あも 本発明の触媒被覆層に酸化セリウムを含むことことが望
ましも〜　酸化セリウムを触媒被覆層に含むことにより
、触媒層の耐熱特性を向上することができるとともに　
炭化水素化合物に対する触媒酸化活性を向上することが
出来も 本発明の酸化セリウムの含有量は触媒被覆層中に５〜３
０ｗｔ％であることが望ましく１　酸化セリウムの含有
量が３０ｗｔ％を超えると触媒被覆層。

耐熱特性が低下し　また５ｗｔ％未満では酸化セリウム
の充分な添加効果が得られな九 本発明の触媒被覆層に酸化バリウムを含むことが望まし
鶏　酸化バリウムを触媒被覆層に含むことにより、触媒
層の耐熱特性を向上することができも 本発明の酸化バリウムの含有量は触媒被覆層中に１〜１
０ｗｔ％であることが望ましへ　酸化バリウムの含有量
が１０ｗｔ％を超えると触媒被覆屑の密着特性が低下し
　また１　ｖｔＸ未満では酸化バリウムの充分な添加効
果が得られな（ち 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も　望ましい炭酸バリウ
ムの添加量＆上　酸化バリウム量に換算して１〜１０ｗ
ｔ％であも 本発明の触媒被覆層に酸化チタンを含むことが望まし八
　酸化チタンを触媒被覆層に含むことにより、アンモニ
ア等の窒素化合物に対する触媒酸化活性を向上すること
が出来も 本発明の酸化チタンの含有量は触媒被覆層中に４〜３０
ｗｔ％であることが望ましＬ〜　酸化チタンの含有量が
３０ｗｔ％を超えると触媒被覆層の密着特性が低下し　
また４ｖｔ％未満では酸化チタンの充分な添加効果が得
られな鶏 本発明の触媒被覆層の比表面積ζ友　１０ｍ”／ｇ以上
であることが望１い１　これ（↓　触媒被覆層の比表面
積の増大にともなＣＸ、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爪比表面積パ　１０ｍ
”／ｇ以上で充分な遠赤外線放射比率が得られるためで
あも また　本発明の触媒被覆層を形成するとき、石英管表面
を粗面化した眞　触媒被覆層を設ける力＼石英管表面を
十分に脱脂した抵　触媒被覆層を設けることが望ましｌ
、％　　この製造方法により、発熱体と触媒被覆層との
密着性を向上することができも 本発明の触媒被覆層形成方法は種々の方法を用いること
ができも　例えば　スプレー塗装　デイツプ塗装　静電
塗装　ロールコート法　スクリーン印刷法等があも 本発明の混合スラリー中の粒子の中心粒径ε友１μｍ以
上　９μｍ以下であることが望ましＬ１９μｍを超える
と被覆層がやわらかくなり、また１μｍよりも細かくな
ると、被覆層に亀裂が入りやすくなも 本発明のシリカと（上　二酸化ケイ素である力ｔケイ酸
を代わりに用いてもよ鶏 以下、本発明の具体的実施例を説明すもぐ実施例１〉 活性アルミナ粉末１０００ｇ、アルミナ含有率１０ｗｔ
％のコロイダルアルミナ１０００　ｇ、　　硝酸アルミ
ニウム９水塩　ｉ　ｏ　ｏ　ｇ、　　シリカ含有率２０
ｗｔ％のコロイダルシリカ１０００　ｇ、　　水　１２
００ｇ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加九　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ｔ４　　このスラリ
ーＡを外径１０ｍｍ、内径９ｍ八へさ１５ｃｒｎの石英
管表面にスプレー法で塗装した＆　　１００℃で２時間
乾燥し　続いて５００℃で１時間焼成して触媒被覆層を
有する石英管としこれと電気抵抗体としてニクロム颯　
および碍子とを用いて本発明の発熱体Ａを調製しｔラ　
　触媒被覆層量は０．２ｇ、含有白金族金属量ζＬ　　
Ｐｔ５．１２ｍｇ、　　Ｐ　ｄ　２．５６ｍ　ｇであっ
ｔ４　本発明の発熱体Ａの構成を第１図に示しｔら 第１図において、本発明の発熱体Ａは３００Ｗ仕様のニ
クロム線ｌ２石英管２と、その表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
ていも ニクロム線ｌに通電すると、ニクロム線ｌから熱線が全
周方向に放射されも　この隊　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　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
触媒被覆層の温度を高温にすることができも 一方、発熱体Ａは発熱体Ａ近傍の空気も加熱するために
発熱体Ａ近傍に対流として空気流５が生じも　そして、
この空気流５がニクロム線１からの加熱により活性化温
度まで加熱された触媒被覆層に接詠　あるいは被覆層内
に拡散する際に　発熱体Ａ近傍の空気に含まれる臭気や
有害成分、例えば　−酸化炭素（以下ＣＯと記す）やア
ンモニア爪　触媒作用により浄化されも したがって、発熱体Ａが置かれている雰囲気に臭気やタ
バコの燻　ＣＯ等の有害ガスが漂っていてＬ　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
ができも 〈実施例２〉 実施例１で調製したスラリーＡにおいて、スラリー中の
全固形成分に対して、コロイダルシリカの含有量がシリ
カに換算して１〜６０ｗｔ％の間の種々の含有量とし　
シリカ増加分はアルミナ量を減じたスラリーを調製し　
これを用いて本発明の触媒被覆層０．２ｇを実施例Ａと
同様にして石英管外周面全周に形成した発熱体を作成し
九　これらの発熱体について熱衝撃試験を行（＼　被覆
層の密着性を調べｔ４　　熱衝撃試験ｉｔ　　石英管に
内蔵した電気抵抗体に通電し　発熱体中央の表面温度を
２５℃毎に設定し　その温度で１０分間保持した抵　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ｔ４　　結果を第
１表に示しｔも 第１表より明らかなように　シリカの含有量が６ｗｔ％
以上４０ｗｔＸ以下で最も良好な密着性（耐熱衝撃性）
が得られ望ましＬ〜 〈実施例３〉 アルミナ含有率１０ｖｔ％のウォッシュコートバインダ
ー１０００　ｇ、　　硝酸アルミニウム９水塩１００　
ｇ、　　シリカ含有率２０ｗｔ％のコロイダルシリカ１
０００ｇ、水　１２００　ｇ、　　塩化白金酸をｐｔと
して３０　ｇ、　　塩化パラジウムをＰｄとして１５　
ｇ、　　および種々の量比の硝酸セリウム６水塩と活性
アルミナ粉末を、硝酸セリウムの酸化セリウム換算量と
活性アルミナ量の合計が１０００ｇとなる量を加九　ボ
ールミルを用いて充分に混合して、種々のセリウム含有
スラリーを調製し１゜以下余白 第１表 次にこれらのスラリーを用いて、実施例１と同様の方法
により、石英管表面に発熱体Ａと同量の触媒被覆層量℃
　酸化セリウム含有量が第２表のように異なる発熱体を
形成しｔ４　　これらの発熱体の耐熱性試験結果を第２
表に示した な叙　耐熱性試験は発熱体を空気中８００℃でそれぞれ
５０時間焼成眞　Ｃ○浄化特、性を測定した　Ｃ○浄化
特性の測定（よ　前記焼成後の発熱体を、内径１５ｍｍ
の石英管内に置き、これに　Ｃ○１１０００ｐｐ含有空
気を、触媒被覆層体積基準の空間速度で１００００ｈ−
’となる量流通させ、触媒被覆層温度を２５０℃として
、発熱体前後でのＣＯ浄化特性を測定しｔら 第２表より明らかなように酸化セリウムの含有量が５〜
３０ｗｔ％の範囲で良好な耐熱性が得られ特に１０〜２
８ｗｔ％で最も良好な結果が得られ望ましくｔ 〈実施例４〉 活性アルミナ粉末８３０　ｇ、　　アルミナ含有率１０
ｗｔ％のウォッシュコートバインダー１０００　ｇ。

第２表 硝酸アルミニウム９水塩　１００　ｇ、　　シリカ含有
率２０ｖｔ％のコロイダルシリカ１０００ｇ、水１２０
０　ｇ、　　塩化白金酸をＰｔとして３０ｇ、塩化パラ
ジウムをＰｄとして１５ｇおよび種々の量比の水酸化バ
リウムと活性アルミナ粉末を、水酸化バリウムの酸化バ
リウム換算量と活性アルミナ量の合計が１０００ｇとな
る量を加九　ボールミルを用いて充分に混合して、バリ
ウム含有スラリーを調製した　次にこのスラリーを用い
て、実施例１と同様の方法により、石英管表面に発熱体
Ａと同量の触媒被覆要式　酸化バリウム含有量が第２表
のように異なる発熱体を形成し１．　　これら発熱体の
耐熱性試験結果および被膜の密着性試験結果を第３表に
示しｔも　　なお耐熱性試験は実施例３と、また密着性
試験は実施例２と同様に行った第３表より明らかなよう
に　酸化バリウムを含むことにより触媒被覆層の耐熱性
は向上し　特に酸化バリウムの含有量が１＝１０ｗｔ％
で耐熱衝撃ｉ　　ＣＯ浄化率とも良好な添加効果が得ら
れ望ましく１　なお本発明の酸化バリウム源として（上
　酸化物以外に　水酸化惧　硝酸塩等加熱により熱分解
して酸化バリウムとなる化合物を用いることができも 第３表 〈実施例５〉 実施例４と同様のスラリーで、水酸化バリウムの替わり
に炭酸バリウムを用〜＼　炭酸バリウムを酸化バリウム
に換算して５　ｖｔＸ含む触媒被覆層を有する発熱体を
調製しｔ４ この発熱体について耐熱性試験および被膜の密着性試験
を行（＼　実施例４の結果と比較し　第４表に示しｔら 第４表 を有する本発明の発熱体を調製し　その耐熱性試験を行
い実施例３，４の結果と比較しｔも　　結果を表５に示
しｔも 第５表 １）水酸化バリウム使用 ２）炭酸バリウム使用 第４表より明らかなように炭酸バリウムを用いても酸化
バリウムと同様の良好な特性が得られもぐ実施例６〉 実施例３，４と同様の方法により酸化セリウム５ｗｔ％
　酸化バリウム３ｗｔ％含有する触媒被覆層第５表より
明らかなように　発熱体後のＣＯ漏れ全力（酸化バリウ
ム単独では１０％　酸化セリウム単独では８％であるの
に対し　酸化バリウムと酸化セリウムを単独で用いるよ
り、　２戒分を同時に用いることにより、５％とほぼ半
減し　耐熱性向上を計ることが出来望まし鶏 〈実施例７〉 実施例１で調製したスラリーＡにおいて、スラリー中の
全固形成分に対して、酸化チタンの含有量が０ｗｔ％〜
３５ｗｔ％の間の種々の含有量とし酸化チタン増加分は
アルミナ量を減じたスラリーを調製し　これを用いて本
発明の触媒被覆層０゜２ｇを実施例Ａと同様にして石英
管外周面全周に形成した発熱体を作成しｔラ　　これら
の発熱体についてアンモニア浄化試験および被覆層の密
着性を試験するため熱衝撃試験を行った　結果を第６表
に示し九 第６表より明らかなように酸化チタン添加によりアンモ
ニア浄化性能が低温化（向上）し　特に含有量が４ｗｔ
％以上の範囲で十分なアンモニア浄化性が得られ九一方
　　酸化チタンの含有量が３０ｗｔ％以上では耐熱衝撃
性が低下するため酸化チタンの望ましい添加量は４〜３
０ｗｔ％であも〈実施例８〉 実施例１で調製したスラリーＡ及び石英管を用へ　第２
図示すように　スラリーＡを前記石英管の外周面のそれ
ぞれ１／１８〜１８／１８周鳳　実施例１と同様のスプ
レー法で塗装した衡　１００℃で２時間乾燥し　続いて
５５０℃で１時間焼成して、触第６表 媒被覆層を有する本発明の１２種の発熱体を調製し１．
　　被覆層量はそれぞれ０．０１１〜０．２０ｇであり
、被Ｍ層の膜厚を略一定としｔもこれらの発熱体につい
て熱衝撃試験を行１．％　　被覆層の密着性を調べ１．
　　熱衝撃試験（よ　石英管に内蔵した電気抵抗体に通
電し　発熱体中央の表面温度を２５℃毎に設定し　その
温度で１０分間保持した檄　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１．　　結果を第７表に示しｔう第７表よ
り明らかなように　半周より犬なる面積を被覆すること
により、より熱衝撃に強い被覆層が得られることか転　
高比表面積多孔質被覆層（上　石英管外周面の半周より
大なる面積を被覆することが望まし鶏 以下余白 第７表 〈実施例９〉 実施例１のスラリーＡ調製時に　、３９−／レミルでの
ミル引き時間を調整して、中心粒径７！ｌ＜０．８μｍ
〜１５μｍの種々異なるスラリーを調製しｔらこれらの
スラリーを用いて、実施例１と同様にして脱脂洗浄した
石英管の外周面に０．２ｇの触媒被覆層を有する発熱体
を作成し１゜ つぎにここで形成した被覆層の膜硬度をＪＩＳＧ−３３
２０のエンピッ硬度試験を行っｔ４　　結果を第８表に
示した 第８表 第８表より明らかなように　９μｍを超えると被覆層が
やわらかくなり、また１μｍよりも細かくなると、被覆
層に亀裂が入りゃすくなも従って、本発明の混合スラリ
ー中の粒子の中心粒径ば　１μｍ以上　９μｍ以下であ
ることが望ましくち な耘　本発明の触媒被覆層への白金族金属を含有させる
方法として、前記スラリーＡ中に白金族塩を含ませて調
製する方法を実施例中で示したパこの方法以外は　白金
族金属をスラリーＡ中に含有させ哄　石英管上にアルミ
ナ−シリカ被覆層を形成した抵　デイツプ法により白金
族金属を後担持してもよ鶏　両方法を比較すると、前者
の初めからスラリーＡ中に白金族金属を含有させた方戟
より良好な触媒特性が得られ　望ましもち発明の効果 以上のように本発明において４１　　発熱体が置かれて
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（？、　　除去されも　このため発熱体を使
用する際に　快適な加熱環境を提供することかできも

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の発熱体の構成は第２図は同
発熱体における石英管と触媒被覆層の関係図であも　　
１・・ニクロムｌＬ　２・・石英管、３・・触媒被覆層

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）電気抵抗体を内蔵する石英管と、前記石英管表面
   に少なくとも活性アルミナとシリカと白金族金属からな
   る触媒被覆層より構成した発熱体。
2. （２）シリカの含有量が触媒被覆層中に６〜４０ｗｔ％
   である請求項１記載の発熱体。
3. （３）触媒被覆層に酸化バリウムあるいは炭酸バリウム
   を含むことを特徴とする請求項１記載の発熱体。
4. （４）酸化バリウムあるいは炭酸バリウムの含有量が酸
   化バリウムに換算して触媒被覆層中に１〜１０ｗｔ％で
   あることを特徴とする請求項３記載の発熱体。
5. （５）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記載の発熱体。
6. （６）酸化セリウムの含有量が触媒被覆層中に５〜３０
   ｗｔ％であることを特徴とする請求項５記載の発熱体。
7. （７）触媒被覆層に酸化チタンを含むことを特徴とする
   請求項１から６のいずれかに記載の発熱体。
8. （８）酸化チタンの含有量が触媒被覆層中に４〜３０ｗ
   ｔ％であることを特徴とする請求項７記載の発熱体。
9. （９）触媒被覆層が石英管外周面の半周より大なる面積
   を被覆してなることを特徴とする請求項１記載の発熱体
   。
10. （１０）少なくともシリカと、活性アルミナおよび／あ
    るいは水酸化アルミニウムと、白金族金属塩とを含み、
    スラリー中の粒子の中心粒径が１μｍ以上・９μｍ以下
    の混合スラリーを、電気抵抗体を内蔵する石英管外周面
    に塗装・乾燥・焼成して触媒被覆層を形成してなる請求
    項１記載の発熱体。