(57)【要約】【課題】正の抵抗温度特性を生かし、必要に応じて任意の温度にそのキュリー点温度を設定し、電力の浪費をなくし、空気を浄化できる触媒機能を用いて短時間に効率よく消臭、除菌、特定物質の除去により空気を浄化すること。【解決手段】閉鎖空間４００内の空気を排出する排気路５００と、排気路５００に設けられたＰＴＣサーミスタ特性を有する多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃと、多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃの両側の電極と、前記電極間に電圧を供給して多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃを過熱させ、多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃに担持させた無機溶剤及び／または有機溶剤で溶かした白金族触媒１９，２９とを具備し、排気路５００を流出する空気の温度に応じて、電極間に印加する電圧を決定し、電極膜１３，１４及びステンレス電極リード１５,１６及び電極端子１７，１８からなる電極間から多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃに電力を供給し、白金族触媒１９，２９の温度を所定の温度とするものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼成炉または焼却炉からなる閉鎖空間、冷蔵庫または冷凍庫からなる閉じられた閉鎖空間または畜産農家の飼育場から出た糞尿を収集する堆肥舎からなる閉鎖空間の何れかの閉鎖空間と
前記閉鎖空間に接続され、前記閉鎖空間内の空気を排出する排気路及び／または前記閉鎖空間に空気を循環させる循環路と、
前記排気路に設けられたアルミニウム粉３０〜５０ｗｔ％、黒鉛粉５〜１０ｗｔ％、粘土粉３０〜５０ｗｔ％、木粉０〜１０ｗｔ％との配合で混合した焼結原料混合物とし、前記焼結原料混合物の全体に対して、比重の違いによって移動が生じない水及び／またはバインダ０〜２５ｗｔ％を加えて混練し、圧力を加えて成形し、それを焼結して５％〜５０％の範囲内の空隙を有し、通電したとき、常温では抵抗値が低く、所定の温度に上昇すると急激に抵抗値が増大する正の抵抗温度特性を有する多孔質抵抗成型体と、
前記多孔質抵抗成型体の両側に金属を溶射させて形成した電極と、
前記多孔質抵抗成型体に担持させた無機溶剤及び／または有機溶剤で溶かした白金族触媒と
を具備し、
前記排気路を流出する空気の温度に応じて、前記電極間に印加する電圧を決定し、前記電極間から前記多孔質抵抗成型体に電力を供給することにより、前記多孔質抵抗成型体の温度を変動させ、前記白金族触媒の温度を所定の温度とすることを特徴とする空気浄化装置。
【請求項２】
前記閉鎖空間には、送風機によって外気を供給することを特徴とする請求項１に記載の空気浄化装置。
【請求項３】
前記焼結原料混合物には、更に、金属シリコン粉５〜１０ｗｔ％及び鉄粉０〜１０ｗｔ％を混合したことを特徴とする請求項１または請求項２の何れか１つに記載する空気浄化装置。
【請求項４】
前記白金族触媒は、パラジュウムと白金、パラジュウムと銀、パラジュウムとルテニュウム、パラジュウムとロジュウムのパラジュウムを含む組み合わせからなる単一の合金またはパラジュウムを含む２層構造としたことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載する空気浄化装置。
【請求項５】
前記白金族触媒は、エタノール４０〜５０ｗｔ％、ノルマルプロピルアルコール５〜１０ｗｔ％、パラジウム５ｗｔ％以下、メタノール０．５〜３ｗｔ％、分散樹脂０．５ｗｔ％以下、残余を水として配合したことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載する空気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＴＣ(Positive Temperature Coefficient)サーミスタと同様の特性を有する正の温度係数を有する多孔質抵抗成型体を利用したものであり、この正の抵抗温度特性は、常温では抵抗値が低く、所定の温度に達すると急激に抵抗値が増大するという抵抗温度特性を有しており、この正の抵抗温度特性は多孔質抵抗成型体として、触媒としての機能を高める触媒機能付の消臭、除菌、特定物質の除去により浄化する空気浄化装置に関するものである。この空気浄化装置は工場または車両の排ガス、排水、集塵、粉体、酪農の屎尿処理等に使用され、それら排ガス、排水、集塵、粉体、酪農のし尿処理等から消臭、除菌、特定物質の除去により空気を浄化するのに使用される。
【背景技術】
【０００２】
金属や金属酸化物・窒化物等の粉末を焼成してなる焼結体は、その緻密性から様々な分野での利用可能性があり、従来から多くの技術が開発されてきた。特に、金属材料としてのアルミニウム材料は、軽量、かつ、安価であり、加工性も良いことから、従来から焼結体を製造する原材料としてアルミニウム材料が検討されてきた。
しかし、アルミニウム材料は極めて酸化し易く、その表面に安定で硬い酸化皮膜が形成され易いため、これをそのまま焼結させても機械的強度の高い焼結体を得ることは困難であった。
にもかかわらず、本出願人は、先に、アルミニウム粉末を使用した焼結体の発明に係る特許文献１に記載の特許出願をした。この特許文献１に記載の焼結体の発明は、アルミニウム微粒子と有機バインダ及び／または無機バインダとを含有し、これらが均一に混合された焼結原料混合物を、常温でプレス成形し、非酸化雰囲気において１２００℃〜１８００℃の範囲内の温度で焼結したもので、これによって、優れた機械的強度を有する焼結体が得られた。
【０００３】
特許文献１においては、１２００℃〜１８００℃の範囲内の温度で焼結したことから、得られる焼結体は主にアルミナ質となり、通電発熱はなく、抵抗体、抵抗発熱体等の用途に適した導電性は備えられていなかった。このため、アルミニウム材料を使用した焼結体として応用分野の拡大を図ることはできなかった。
また、従来から使用されている発熱体として、ニクロム合金、カンタル（ニッケル・クロム）合金等の金属材料や、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等のセラミック材料からなるものが開発されている。しかし、金属材料からなる発熱体は、液体加熱用の発熱体等として使用する場合において、金属の周囲にマグネシア等の絶縁物を配設し、更に、全体を金属シースで包む必要があることから、また、金属線によって面放熱させていたことから、発熱効率が低かった。一方、セラミック材料からなる発熱体においては、脆くて急激な温度変化による熱衝撃にも弱く、急速加熱や急速冷却は困難であった。
【０００４】
本発明者はそれ等の問題点を追求し、特許文献２で正の抵抗温度特性を有する発熱体の発明を提供した。
当該正の抵抗温度特性の発熱体は、アルミニウム粉と、黒鉛粉と、粘土粉とを主材料とする焼結原料混合物を、圧縮形成または押出成形によって外形の成形と共に複数の貫通孔を設け、それを焼結させた成型抵抗体と、前記成型抵抗体に設けた電極を具備し、前記成型抵抗体は、常温では抵抗が低く、所定の温度に上昇すると急激に抵抗が増大する正の抵抗温度特性を有するものであるから、アルミニウム粉と、黒鉛粉と、陶磁器用の粘土粉が混合されてなる焼結原料混合物を、圧力を加えて成形することによって、これら焼結原料混合物は強固で緻密な固形状態となる。したがって、この状態で焼結することによって、高強度の正の抵抗温度特性を得たものである。
【０００５】
また、多孔質抵抗成型体に黒鉛粉が混合されていることによって、アルミニウム粉の表面に黒鉛粉が付着し、アルミニウム粉が黒鉛粉に被われた状態となるため、加熱過程においてアルミニウムの融点に達しても、アルミニウムが溶融して表面に噴出するという焼結不良が生じることはなく、焼成によって前記焼結原料混合物は複合化されて、空隙を有する正の抵抗温度特性発熱体となり、かかる正の抵抗温度特性発熱体は通電により発熱する。これによって、機械的強度が高く、また、通電により抵抗発熱する多孔質の正の抵抗温度特性発熱体となり、かかる多孔質の正の抵抗温度特性発熱体は、特定の温度まで上昇できる抵抗発熱体として使用可能となる。
【０００６】
特に、こうして得られた正の抵抗温度特性の多孔質発熱体は、体積が大きい割には通電による昇温速度及び通電解除による降温速度が速く、通電量によって発熱温度は一定となる。したがって、製造過程における抵抗制御が容易である。即ち、原料の粒子形状や粒度分布を選択したり、その配合量を調節したり、また、成形時の圧力調節をしたりして正の抵抗温度特性発熱体の緻密度を調節することによって、更には、焼結温度を調節して焼結密度を調節することによって、多孔質抵抗成型体の抵抗値を制御して通電による発熱温度を制御することが可能である。また、成型時の金型形状等による成形形状の調節、成形時の充填量の調節、成形時の部分的な圧力調節等で多孔質抵抗成型体の抵抗分布を調節することによって、多孔質抵抗成型体の特定部位を特定の温度に発熱させることができる。
したがって、この発明に係る正の抵抗温度特性の多孔質発熱体は、抵抗発熱体としての使用に好適であり、特に、面で加熱する発熱体等の使途に好適である。また、酸等の化学的にも強靭である。このようにして、機械的強度が高く、かつ、通電発熱性を有し、抵抗発熱体として好適に使用可能な多孔質の正特性発熱体となる。そして、ヒートショックにも強く、水滴を滴下しても瞬時に水蒸気とすることができるから、温度制御と同時に湿度制御用熱源として使用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−３６４７０
【特許文献２】特開２０１３−４３６７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
殊に、特許文献２は特許文献１の問題点を解決したものである。正の抵抗温度特性の発熱体における空隙は、本発明者が実験研究を重ねた結果、多孔質抵抗成型体における空隙が所定の範囲内においては、抵抗発熱体として使用しても、十分な強度及び通電発熱性を確保できることを見出した。即ち、多孔質抵抗成型体における空隙が少ないと、正の抵抗温度特性発熱体の抵抗値が小さく、通電による発熱性が損なわれる。一方で、多孔質抵抗成型体における空隙が多すぎると、抵抗発熱体として使用するにも、強度が足りず、また、通電性が損なわれる。
なお、この多孔質抵抗成型体の空隙は、形成した乾燥状態の多孔質抵抗成型体の体積及び重量を測定し、水を含浸させた状態の重量を測定し、再び乾燥させて重量を測定し、その重量の変化を気孔率に置き換えたものである。また、「パラフィン浸透装置（ＵＬＶＡＣ  ＤＡ−１５Ｄ）」により真空に脱気したところにパラフィンを含浸させて、その重さの変化から算出したものも、結果的に大きな差は生じなかった。したがって、ここでは前者、後者の区別なく説明する。よって、通電によって発熱し、所定の温度以上に温度上昇することなく、放熱効率がよい正の抵抗温度特性の発熱体が得られる。
このように、通電によって安定して発熱し、所定の温度以上に温度上昇することなく、放熱効率がよい大電力に耐えられる正の抵抗温度特性の抵抗体が得られるものの、その空隙による表面面積が大きくなることが生かされておらず、しかも、その用途が電熱用に限られていた。また、正の抵抗温度特性も十分に生かされていなかった。
更に、前記抵抗体に空気を浄化する触媒機能を持たせることも考えられ、焼成炉または焼却炉から排出される浄化すべき空気は、焼成炉または焼却炉が焼成中であれば高温になっているが、その焼成炉または焼却炉における焼成中の温度の利用も成されていない。また、畜産農家の飼育場から出た糞尿を収集する堆肥舎からの空気に含まれる成分によっては、必ずしも触媒の温度を高温に設定する必要がないものもある。
具体的には、一般的な冷蔵庫、冷凍庫においては、冷蔵庫、冷凍庫に保管されている果物、野菜等から放出される微量なエチレンガスが、保管している果物、野菜、生花等の腐敗を進行させる。そこで、冷蔵庫内、冷凍庫内の空気から消臭、除菌、特定物質の除去により空気を浄化しようとすると、常に触媒機能が活性化できているように触媒の温度を上げる必要性があった。それらを単一の触媒で処理しようとすると、触媒の温度を最高の温度に設定して化学反応の反応速度を速める必要があった。しかし、通常は特定のガスのみを分解し、時々、他のガス成分も分解すればよいものも存在する。
【０００９】
そこで、本発明は、かかる不具合を解決すべくなされたものであって、正の抵抗温度特性を生かし、必要に応じて任意の温度にそのキュリー点温度を設定し、電気エネルギの無駄をなくし、空気を浄化できる触媒機能を用いて短時間に効率よく消臭、除菌、特定物質の除去により浄化する空気浄化装置の提供を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の空気浄化装置は、焼成炉または焼却炉からなる閉鎖空間、冷蔵庫または冷凍庫からなる閉じられた閉鎖空間または畜産農家の飼育場から出た糞尿を収集する堆肥舎からなる閉鎖空間の何れかの閉鎖空間に接続され、前記閉鎖空間内の空気を排出する排気路及び／または前記閉鎖空間に循環させる循環路と、前記排気路及び／または前記循環路に設けられたアルミニウム粉３０〜５０ｗｔ％、黒鉛粉５〜１０ｗｔ％、粘土粉３０〜５０ｗｔ％、木粉０〜１０ｗｔ％との配合で混合した焼結原料混合物とし、前記焼結原料混合物の全体に対して、比重の違いによって移動が生じない水及び／またはバインダ０〜２５ｗｔ％を加えて混練し、圧力を加えて成形し、それを焼結して５％〜５０％の範囲内の空隙を有し、通電したとき、常温では抵抗値が低く、所定の温度に上昇すると急激に抵抗値が増大する正の抵抗温度特性を有する多孔質抵抗成型体と、前記多孔質抵抗成型体の両側に金属を溶射させて形成した電極と、前記電極間に電圧を供給して前記多孔質抵抗成型体を過熱させ、前記多孔質抵抗成型体に担持させた無機溶剤及び／または有機溶剤で溶かした白金族触媒とを具備し、前記排気路及び／または前記循環路を流出する空気の温度に応じて、前記電極間に印加する電圧を決定し、前記電極間から前記多孔質抵抗成型体に電気エネルギを供給することにより、前記多孔質抵抗成型体の温度を変動させ、前記白金族触媒の温度を所定の温度とするものである。
【００１１】
前記多孔質抵抗成型体とは、アルミニウム粉、黒鉛粉、粘土粉、木粉との配合で混合した焼結原料混合物とし、その全体に対して、水を加えて混練し、圧縮形成または押出成形によって成型し、乾燥の後、焼結させたもので、更に正確には、通電したとき、常温では抵抗が低く、所定の温度に上昇すると急激に抵抗が増大する正の抵抗温度特性を有する電気特性を有するものである。
アルミニウム粉と、黒鉛粉と、粘土粉とを主材料とする焼結原料混合物は、水を加えて混練し、金型でプレスする圧縮形成または押出成形機で押出成形することにより任意の形状に成形し、それを、例えば、温度制御電気炉内にて９００℃〜１２００℃の範囲内で焼結させたものである。温度制御電気炉内にて９００℃〜１２００℃の範囲内で焼結するのは、本発明者らが実験研究を重ねた結果、９００℃未満では十分な焼成が行われず焼結不良となってしまう確率が高いことが確認され、焼結温度の下限値を９００℃とし、また、１２００℃を超えると、得られた形成体が正特性を有さない確率が高いことが確認されたことから、焼結温度の上限値を１２００℃としたものである。
ここで、アルミニウム粉と、黒鉛粉と、陶磁器用の粘土粉が特定の配合により混合されてなる焼結原料混合物を、圧力を加えて成形することによって、これら焼結原料混合物は強固で緻密な固形状態となる。また、水に対してバインダを溶かして使用してもよい。したがって、この状態で焼結することによって、高強度の多孔質抵抗成型体を得ることができる。また、木粉は多孔質の空隙に関係するだけではなく、焼結時の還元雰囲気にも効果的であるが、多すぎると炉内を煤で劣化させる可能性があるので、少ないほうが良い。
また、粘土粉は、鉱物質粉としての陶磁器用の粘土粉であり、例えば、蛙目粘土、木節粘土、カオリン、長石、陶石の粉末等が使用される。前記蛙目粘土、木節粘土、カオリン、長石、陶石の粉末は、通常、鉱物質粉と呼ばれ、陶磁器用の粘土粉である。
アルミニウム粉と、黒鉛粉と、粘土粉とを主材料とする焼結原料混合物の多孔質抵抗成型体は、常温では抵抗が低く、所定の温度に上昇すると急激に抵抗が増大する正の抵抗温度特性を有する。更に、前記多孔質抵抗成型体に対して設けた１以上の貫通孔は、格別その断面形状を問うものではないが、空気抵抗の小さい形状で、かつ、表面積が広いものが好適である。
【００１２】
ここで、アルミニウム粉は、例えば、アトマイズ法（噴霧式）によって製造された不規則な形状（針状、紡錘形状等）のものが使用される。レーザ回折・散乱法によって測定した中位径が３０μｍ〜７５μｍの範囲内であり、ふるい試験法によって測定した粒子径が１５０μｍ未満であるもの、好ましくは、中位径が３５μｍ〜６５μｍの範囲内であり、粒子径が１００μｍ未満であるものである。
【００１３】
ところで、ＪＩＳ  Ｚ  ８９０１「試験用粉体及び試験用粒子」の本文及び解説の用語の定義によれば、中位径とは、粉体の粒径分布において、ある粒子径より大きい個数（または質量）が、全粉体のそれの５０％を占めるときの粒子径（直径）、即ち、オーバサイズ５０％の粒径であり、通常、メディアン径または５０％粒子径といいＤ50と表わされる。定義的には、平均粒子径と中位径で粒子群のサイズを表現されるが、ここでは、商品説明の表示、レーザ回折・散乱法によって測定した値である。
そして、この「レーザ回折・散乱法によって測定した中位径」とは、レーザ回折式粒度分布測定装置を用いてレーザ回折・散乱法によって得られた粒度分布において積算重量部が５０％となる粒子径（Ｄ50）をいう。
なお、上記数値は、当然、測定等による誤差を含む値であり、数割の誤差を否定するものではない。この誤差の観点から見ると、正規分布に近似している限り、平均粒子径との差も僅少であり、平均粒子径＝中位径と見做すことができる。
【００１４】
また、「ふるい分け試験（ふるい試験法）」とは、ＪＩＳ−Ｚ−８８０１によって規定された目開きをもつ標準ふるいを用いて、測定対象となる粉末をふるい分けることによって粒度分布を測定する試験方法をいうものである。標準ふるいなどを用いて行う粒径，粒径分布を測定する方法のことである。粒径と、粒径分布の表現は、使用したふるいの目開き（μｍ）とふるい上残量（オーバサイズ）またはふるい下通過量（アンダーサイズ）の全体に対する比率で表される。
【００１５】
そして、炭素粉は、例えば、熱伝導率が低く、高温下でも前記アルミニウム粉とは反応しない黒鉛粉が選択される。ここでは、前記アルミニウム粉の溶融点（６６８℃）より低い温度では状態変化しないものであればよく、例えば、黒鉛、カーボンブラック、活性炭、炭素繊維等の粉状物が挙げられる。カーボン質材料の繊維は、石油系ピッチから合成できる。更に、黒鉛粉体の純度は９０％以上が好ましい。また、黒鉛粉は、人造黒鉛であっても、また天然黒鉛であってもよい。即ち、本発明の実施の形態で使用するのは、炭素粉は前記アルミニウム粉の溶融点より低い温度では状態変化しない炭素以外の混ざりもの及び炭素を含むものであり、通常の炭素粉では、必ず１００％は存在していない。純度からすれば、ダイヤモンド、グラファイト、黒鉛の順で炭素の純度が低くなる。本発明では黒鉛等で実施する純度である。
【００１６】
更に、上記アルミニウム粉、前記炭素粉、前記無機酸化物材料の粉末が比重の違いによって移動が生じない量の水及び／またはバインダを混合した焼結原料混合物は、圧力を加えて成形し、焼結して５％〜５０％の範囲内の空隙を有するものと、前記アルミニウム粉、前記炭素粉、前記無機酸化物材料の粉末を概略的に特定し、かつ、電気的抵抗体として通電したとき、常温では抵抗値が低く、所定の温度に上昇すると急激に抵抗値増大する正の抵抗温度特性を有する多孔質抵抗成型体と特定したものである。バインダはポリビニルアルコール(polyvinyl alcohol,ＰＶＡ)の水溶液の３０％液を水０〜２５ｗｔ％として使用しています。
加えて、前記多孔質抵抗成型体に充填させた無機溶剤及び／または有機溶剤で溶かした白金族触媒とは、元素のうち周期表において、第５周期及び第６周期、第８、９、１０族に位置する元素、即ち、物理的性質や化学的性質が互いによく似ているルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金等の総称であり、ここではそれらのうちから選択した触媒であり、それを無機溶剤及び／または有機溶剤で溶かしたものである。
【００１７】
上記多孔質抵抗成型体の両側に金属を溶射させて形成した電極は、前記多孔質抵抗成型体の端部に形成されたもので、端面または外面の一部と端面または内面の一部と端面または端面または外面の一部、内面の一部とすることもできる。いずれにせよ、抵抗発熱できる面積が得られれば良い。
ここで、前記多孔質抵抗成型体の両端に形成した前記電極が、金属の溶射によって形成した電極膜の場合には、多孔質抵抗成型体との接続が表面積を大な条件で接合形成でき、電極膜側の抵抗値を小さくでき、長時間の使用に際しても、電極膜の劣化が生じ難い。前記多孔質抵抗成型体に設けた両側の電極は、金属の溶射によって形成したものであり、少なくとも金属の溶射によって形成した電極膜が必要であることを意味するものであり、ここにはステンレス電極リード及び電極端子を省略することも、接続することもできる。
また、上記排気路は、焼成炉または焼却炉からなる閉鎖空間、冷蔵庫または冷凍庫からなる閉じられた閉鎖空間、または畜産農家の飼育場から出た糞尿を収集する堆肥舎からなる閉鎖空間の何れかの閉鎖空間に接続され、前記閉鎖空間内の空気を排出するものである。また、前記排気路とは、前記多孔質抵抗成型体の内周の貫通孔及びその周囲の面を流れる外周の通路を意味する。上記循環路は、前記閉鎖空間から空気を排出し、その排出した空気を再度前記閉鎖空間に返す循環系の空気路である。この循環路は前記閉鎖空間から空気を取り出して浄化し、その浄化した空気の全部または一部を再度前記閉鎖空間に戻すものである。本発明においては、煩雑になるので前記排気路を中心に説明する。
そして、前記閉鎖空間とは、完全に閉じられた空間のみを意味するものではなく、その閉鎖空間に外部から空気が供給される程度の閉鎖を意味する。そして、排気路を排気される排出量及び／または前記循環路を循環する循環量を制御するには、前記閉鎖空間に外部の空気を送風機で送風し、それによって排出量、循環量を決定するのが望ましい。この際の排出量、循環量とは、前記閉鎖空間内の空気を排出する排出路に限定されるものではなく、前記閉鎖空間に空気を循環させる循環路とする場合もある。或いは、その両者とする場合もある。
加えて、上記多孔質抵抗成型体の温度と印加電圧との関係を一義的に決定しておけば、上記排気路及び／または上記循環路を流出する空気の温度に応じて、前記電極間に印加する電圧を決定し、前記多孔質抵抗成型体の温度を変動させ、前記白金族触媒の温度を所定の温度とすることは、前記排気路及び／または前記循環路の流出する温度が高いときにはその温度を直接触媒が使用できればよいし、また、前記排気路及び／または前記循環路の流出する温度が低いときには、触媒によって化学反応速度を速める成分の種類によって、触媒の温度を決定すべく前記電極間の印加電圧を決定できればよい。
【００１８】
請求項２の空気浄化装置は、更に、浄化すべき空気が前記排気路及び／または前記循環路を流れるように前記閉鎖空間内に外気を供給する送風機を配設したものである。
ここで、前記送風機は、前記外気を導入する設置とすることにより、送風機が温度環境化で使用されることを避けることができ、絶縁劣化等の生じない温度の低い環境で使用可能となるものである。
【００１９】
請求項３の空気浄化装置は、更に、前記焼結原料混合物が、半導体である金属シリコン粉５〜１０ｗｔ％及び鉄粉０〜１０ｗｔ％を混合したものである。
ここで、上記金属シリコン粉５〜１０ｗｔ％は、酸化しない材料としての通電性確保する通電安定性を上げるものである。また、鉄粉０〜１０ｗｔ％は、抵抗体として機能する抵抗値制御に使用でき、発熱体としての安定した性能が発揮できる。ただし、金属シリコン粉及び鉄粉の混合は、ＰＴＣサーミスタと同様の特性を有する正の温度係数を有する正特性発熱体としての性質が低下するので、大量には配合しない方がよい。
【００２０】
請求項４の空気浄化装置の前記白金族触媒は、パラジュウム、またはパラジュウムと白金、パラジュウムと銀、パラジュウムとルテニュウム、パラジュウムとロジュウムのように、パラジュウムを含む組み合わせからなる合金、またはパラジュウムを含むパラジュウムと白金、パラジュウムと銀、パラジュウムとルテニュウム、パラジュウムとロジュウムからなる２層を構成する構造とすることができる。
【００２１】
請求項５の空気浄化装置の前記白金族触媒は、エタノール４０〜５０ｗｔ％、ノルマルプロピルアルコール５〜１０ｗｔ％、パラジュウム５ｗｔ％以下、メタノール０．５〜３ｗｔ％、分散樹脂０．５ｗｔ％以下、残余を水として配合したものである。
【００２２】
ここで、白金族触媒のパラジュウムは、エタノール、ノルマルプロピルアルコール、メタノール、水を溶剤としているから、簡単に塗布、含浸ができ、前記多孔質抵抗成型体の表面に塗布とその乾燥をすることができる。基本的に、パラジュウムを無機溶剤及び／または有機溶剤で溶かしたものであればよい。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１の発明にかかる空気浄化装置は、焼結された多孔質抵抗成型体は５％〜５０％の範囲内の空隙を有しているから、その表面積は広くなり、その表面を白金族触媒として使用するものであるから、触媒の反応速度を速め、反応効率を上げることができる。実験でも、常温で白金族触媒が作用する物質に対しては、消臭効果が確認され、更に、触媒を加熱することにより高速に消臭させることができた。消臭効果については、有機物は３００℃またはそれ以下で、無機物についても６５０℃またはそれ以下で消臭除去できることが確認された。
【００２４】
前記多孔質抵抗成型体は、アルミニウム粉、黒鉛粉、粘土粉、木粉との配合で混合した焼結原料混合物とし、その全体に対して、水を加えて混練し、圧縮形成または押出成形によって成型し、乾燥の後、焼結させてなるものであるから、次の効果を奏する。
即ち、焼結原料混合物において、例えば、アルミニウム粉の含有量が３０ｗｔ％未満であると、アルミニウム粉が少なすぎて、通電性が損なわれる。一方、アルミニウム粉の含有量が５０ｗｔ％を超えると、アルミニウム粉において黒鉛粉に覆われない部分が増大し、そのことによって、焼成過程において溶融したアルミニウムが表面に噴出するという焼結不良が生じ易くなる。アルミニウム粉３０〜５０ｗｔ％であるから、通電性が維持でき、焼結不良も生じ難い。
【００２５】
また、例えば、黒鉛粉の含有量が５ｗｔ％未満であると、黒鉛粉が極めて少な過ぎてアルミニウム粉において黒鉛粉に覆われない部分が増大し、そのことによって、焼成過程において溶融したアルミニウムが表面に噴出する焼結不良が生じ易くなる。一方、黒鉛粉の含有量が１０ｗｔ％を超えると、黒鉛粉が多過ぎて多孔質抵抗成型体の強度及び純度が低下し、多孔質発熱体の抵抗発熱体としての使用において強度や通電発熱性が足りないものとなる。黒鉛粉の含有量が５〜１０ｗｔ％であるから、アルミニウムが表面に噴出する焼結不良や、多孔質抵抗成型体の強度が低下しない。
そして、陶磁器用の粘土粉の含有量が、例えば、３０ｗｔ％未満であると、陶磁器用の粘土粉が少なすぎて、得られる成型抵抗体の抵抗値が小さくなり、多孔質発熱体の抵抗発熱体としての利用において通電発熱性が足りないものとなる。一方、陶磁器用の粘土粉の含有量が５０ｗｔ％を超えると、陶磁器用の粘土粉が多過ぎて、通電性が損なわれるが、本発明はその範囲内に設定しているから、それらの問題が生じない。
【００２６】
更に、木粉は、木屑を粉砕機で微粉砕したものが使用されるが、ウィスカー状のものを用いるのが好ましい。例えば、ウィスカー状の木粉を使用することでアルミニウム粉、黒鉛粉、蛙目粘土粉等の原料がウィスカー状の髭状の隙間に絡みつくため、原料の充填性が高くなると共に、成形工程で圧力を掛けて生じたものは強固で緻密なものとなるが、木粉が入っていなくても多孔質抵抗成型体を得ることはできる。通常、０〜１０ｗｔ％配合するのが望ましい。したがって、この正の抵抗温度特性の発熱体によれば、確実に高強度で通電発熱性を有し、純度の高いものとなる。
なお、前記焼結原料混合物において、前記アルミニウム粉の含有量が４０ｗｔ％〜４５ｗｔ％の範囲内であり、前記黒鉛粉の含有量が５ｗｔ％〜１０ｗｔ％の範囲内であり、前記鉱物質粉（陶磁器用の粘土粉）の含有量が４０ｗｔ％〜４５ｗｔ％の範囲内あることによって、更に確実に多孔質の正の抵抗温度特性の発熱体において高い強度及び純度並びに通電発熱性を確保できるため、より好ましい。
そして、前記多孔質抵抗成型体に付着させた無機溶剤及び／または有機溶剤で溶かした白金族触媒は、物理的性質や化学的性質が互いによく似ているルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金等が使用でき、ここではそれらのうちから選択した触媒を、無機溶剤及び／または有機溶剤で溶かし、浸漬、塗布し、乾燥させたものであるから製造が簡単である。また、通電により高温度で触媒を使用できるから、触媒で処理する特定物質の化学反応の速度を速める場合に好適である。また、白金族触媒は電気的に低抵抗にならないので、安定した使用が可能である。特に、白金族触媒の濃度を低くできること及びアルミニウム粉体が多孔質抵抗成型体を形成する際には酸化アルミニウムとなって絶縁特性を呈するので、前記多孔質抵抗成型体から白金族触媒に通電されることがない。
【００２７】
前記排気路及び／または循環路は、焼成炉、焼却炉、冷蔵庫、冷凍庫または畜産農家の飼育場から出た糞尿を収集する堆肥舎等からなる専用の閉鎖空間の何れかの閉鎖空間に接続され、前記閉鎖空間内の空気を排出するもの及び／または循環するものである。その排気路及び／または循環路を流出する空気の温度は、閉鎖空間の専用の内容によって略一義的に特徴が決定されるので、その温度に応じて、前記電極間に印加する電圧を決定し、前記多孔質抵抗成型体の温度を触媒の処理速度に応じて変動させるものである。
このとき、焼成炉、焼却炉、冷蔵庫、冷凍庫、または畜産農家の飼育場から出た糞尿を収集する堆肥舎等からなる閉鎖空間は、使用に際し、閉鎖空間内の内容によって専用になるのが一般的であるから、前記白金族触媒の温度は専用仕様として特定され、前記排気路及び／または前記循環路の流出する温度が高いときにはその温度を直接触媒が使用できればよいし、また、前記排気路及び／または前記循環路の流出する温度が低いときには、触媒によって化学反応速度を速める成分の種類によって、触媒の温度を決定すべく前記電極間の印加電圧を決定できればよく、無駄な消費電力の使用に繋がらないので省電力として使用できる。
【００２８】
なお、発明者の行った本実施の形態の空気浄化装置による消臭試験では、他社の同一風量の電熱ヒータを用いた脱臭装置に比較して消費電力量が約１／５〜１／３になり、臭気を脱臭する装置の大きさも約１／５〜１／３になることが確認された。特に、本願発明の触媒機能付多孔質発熱体では、特定の温度に上昇する個所が限られた範囲であることから消費電力が少なくてすみ、また、通過する被浄化空気との接触面積が広い面積で行われるので、他社製品に比較して約１／５〜１／３に小型化した商品とすることができた。
これらのことから、本実施の形態の空気浄化装置は、閉鎖された室内の臭気を外に排出する場合に使用でき、また、動物舎、介護施設等の室内で空気を循環させる場合にも使用でき、そして、冷蔵庫内のエチレンガス除去、脱臭、雑菌除去等にも使用できることが確認された。特に、触媒は、前記多孔質抵抗成型体の膨大な表面の凹凸と微細な通気孔にガッチリ担持され、その中を通過する有害ガス（悪臭）、雑菌、カビ菌は、水と炭酸ガスに酸化分解され消滅することが確認された。白金族触媒は従来から自動車の排ガス（炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物）等の分解・浄化に使用されていることは周知であるが、有毒ガスや微生物を水と炭酸ガスに酸化分解する機能も有していると認識される。
【００２９】
また、本実施の形態の空気浄化装置に使用する多孔質抵抗成型体の空隙は５％〜５０％としているが、多孔質抵抗成型体自体の実用的な機械的強度及び触媒の担持される機械的強度、温度上昇させる部分的な範囲の熱伝導、被浄化空気との接触面積の広さ等を考慮すると、多孔質抵抗成型体の空隙は３０％〜４０％の範囲が好ましい。
そして、通電したとき、常温では抵抗値が低く、所定の温度に上昇すると急激に抵抗値が増大する正の抵抗温度特性を有する多孔質抵抗成型体は、温度と抵抗値の関係で一義的に設定でき、温度を維持するための制御が必要ないから、それを使用する空気浄化装置等の装置が廉価に製造できる。
【００３０】
請求項２の発明にかかる消臭、除菌、特定物質の除去により浄化する空気浄化装置には、更に、外気を供給する送風機を配設したものであるから、請求項１に記載の効果に加えて、外気を閉鎖空間に供給することにより、浄化しようとする空気を前記排気路及び／または前記循環路に導くことができるから送風機に高温度条件下に耐える耐熱性の電動機等を使用することなく設置できる。また、前記排気路及び／または前記循環路から流出される空気の量を送風機で調整することもできる。
【００３１】
請求項３の発明にかかる空気浄化装置は、更に、前記焼結原料混合物として金属シリコン粉５〜１０ｗｔ％及び鉄粉０〜１０ｗｔ％を混合したものであるから、請求項１または請求項２に該当する効果に加えて、金属シリコン粉５〜１５ｗｔ％及び鉄粉０〜５ｗｔ％を配合したものであるから、通電安定性を確保することができる。また、鉄粉は酸化により抵抗体として機能するから抵抗値制御に使用でき、必要に応じて、ＰＴＣサーミスタと同様の特性を有する正の温度係数を有する正の抵抗温度特性の発熱体とするか否かを制御できる。
特に、シリコン粉(半導体)５〜１０ｗｔ％及び鉄粉０〜１０ｗｔ％を混合したものでは、キュリー点温度を設定しやすい。
【００３２】
請求項４の発明にかかる空気浄化装置の前記白金族触媒は、パラジュウム、またはパラジュウムと白金、パラジュウムと銀、パラジュウムとルテニュウム、パラジュウムとロジュウム等のように、パラジュウムを含む組み合わせからなる合金、またはパラジュウムを含む２層構造としたものであるから、請求項１乃至請求項３の何れか１つに該当する効果に加えて、単一のパラジュウム、またはパラジュウムを含む組み合わせからなる合金、またはパラジュウムを含む２層構造によって、白金族触媒がパラジュウムを含むものであり、無機溶剤及び／または有機溶剤で溶かし、浸漬、塗布し、乾燥させたものであるから取り扱いが簡単で、製造が簡単である。
【００３３】
請求項５の発明にかかる空気浄化装置の前記白金族触媒は、エタノール４０〜５０ｗｔ％、ノルマルプロピルアルコール５〜１０ｗｔ％、パラジウム５ｗｔ％以下、メタノール０．５〜３ｗｔ％、分散樹脂０．５ｗｔ％以下、残余を水として配合したものであるから、請求項１乃至請求項３の何れか１つに該当する効果に加えて、触媒のパラジウムは、エタノール、ノルマルプロピルアルコール、メタノール、水を溶剤としているから、簡単に塗布、含浸により担持させることができ、また、その乾燥速度を速くできる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は本発明の実施の形態１にかかる空気浄化装置で使用する触媒機能付多孔質発熱体の製造方法を示すフローチャートである。
【図２】図２は本発明の実施の形態１にかかる空気浄化装置で使用する触媒機能付多孔質発熱体を示すもので、（ａ）は円筒状の多孔質抵抗成型体の斜視図、（ｂ）は円筒状の金属溶射した多孔質抵抗成型体斜視図、（ｃ）は円筒状の多孔質抵抗成型体で溶射電極を配設した斜視図、(ｄ)は触媒機能付多孔質発熱体の斜視図である。
【図３】図３は本発明の実施の形態１にかかる空気浄化装置で使用する触媒機能付多孔質発熱体を示すもので、（ａ）は四角筒状の多孔質抵抗成型体の斜視図、（ｂ）は四角筒状の金属溶射した多孔質抵抗成型体斜視図、（ｃ）は四角筒状の多孔質抵抗成型体で溶射電極を配設した斜視図、(ｄ)は触媒機能付多孔質発熱体の斜視図である。
【図４】図４は本発明の実施の形態１にかかる空気浄化装置で使用する触媒機能付多孔質発熱体の特性図で、(ａ)は温度−抵抗特性図、(ｂ)は時間−電流特性図、(ｃ)は時間−温度特性図である。
【図５】図５は本発明の実施の形態１にかかる空気浄化装置で使用する触媒機能付多孔質発熱体を組み込んだ空気浄化装置の要部概略斜視図である。
【図６】図６は本発明の実施の形態１にかかる空気浄化装置で使用する触媒機能付多孔質発熱体を組み込んだ空気浄化装置の要部断面図である。
【図７】図７は本発明の実施の形態１にかかる空気浄化装置で使用する触媒機能付多孔質発熱体の他の配置例を示す説明図である。
【図８】図８は本発明の実施の形態１にかかる空気浄化装置で使用する触媒機能付多孔質発熱体束を示すもので、（ａ）は円筒状の多孔質抵抗成型体の連続接続した斜視図、（ｂ）は円筒状の金属溶射した多孔質抵抗成型体束の斜視図、（ｃ）は円筒状の多孔質抵抗成型体で四角柱を形成すべく連続接続した斜視図、(ｄ)は円筒状の多孔質抵抗成型体で四角柱を形成した触媒機能付多孔質発熱体束の斜視図である。
【図９】図９は本発明の実施の形態１にかかる空気浄化装置で使用する触媒機能付多孔質発熱体の配置関係を示す説明図である。
【図１０】図１０は本発明の実施の形態１にかかる空気浄化装置で使用する触媒機能付多孔質発熱体の空気の移動経路を示す断面図である。
【図１１】図１１は本発明の実施の形態１にかかる空気浄化装置の全体の構成図である。
【図１２】図１２は本発明の実施の形態２にかかる空気浄化装置の触媒機能付多孔質発熱体の他の内部配置を示す変形例の説明図である。
【図１３】図１３は本発明の実施の形態２にかかる空気浄化装置の全体の構成図である。
【図１４】図１４は本発明の実施の形態２にかかる空気浄化装置で使用する触媒機能付多孔質発熱体のアンモニア消臭試験の特性図である。
【図１５】図１５は本発明の実施の形態にかかる空気浄化装置で使用する触媒機能付多孔質発熱体を利用した硫化水素ガス消臭試験の特性図である。
【図１６】図１６は本発明の実施の形態の触媒機能付多孔質発熱体を利用した空気浄化装置のエチレンガス消臭試験の特性図である。
【図１７】図１７は本発明の実施の形態の触媒機能付多孔質発熱体を利用した空気浄化装置の酢酸ガス消臭試験の特性図である。
【図１８】図１８は本発明の実施の形態３にかかる空気浄化装置で使用する触媒機能付多孔質発熱体のハウジングと空気の移動経路を示す説明斜視図である。
【図１９】図１９は本発明の実施の形態３にかかる空気浄化装置で使用する触媒機能付多孔質発熱体の境界板と空気の移動経路を示す断面図である。
【図２０】図２０は本発明の実施の形態３にかかる空気浄化装置で使用する触媒機能付多孔質発熱体の隔壁と空気の移動経路を示す正面図である。
【図２１】図２１は本発明の実施の形態３にかかる空気浄化装置で使用する触媒機能付多孔質発熱体の隔壁と空気の移動経路を示す（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図２２】図２２は本発明の実施の形態３にかかる空気浄化装置で使用する触媒機能付多孔質発熱体の境界板と隔壁とを示す断面の、（ａ）は図１２の切断線Ａ−Ａによる断面図、（ｂ）は図１２の切断線Ｂ−Ｂによる断面図である。
【図２３】図２３は本発明の実施の形態３にかかる空気浄化装置で使用する触媒機能付多孔質発熱体の境界板と隔壁と触媒機能付多孔質発熱体束の位置関係を示す断面図である。
【図２４】図２４は本発明の実施の形態３にかかる空気浄化装置で使用する触媒機能付多孔質発熱体の部品展開を示す部品展開斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の実施の形態の触媒機能付多孔質発熱体を用いた空気浄化装置について、図面を参照しながら説明する。
なお、実施の形態において、同一記号及び同一符号は、実施の形態の同一または相当する機能部分を意味し、実施の形態相互との同一記号及び同一符号は、それら実施の形態に共通する機能部分であるから、ここでは重複する詳細な説明を省略する。
【００３６】
［実施の形態１］
まず、本発明の実施の形態にかかる空気浄化装置で使用する触媒機能付多孔質発熱体について、図１乃至図４を参照して説明する。
本実施の形態にかかる空気浄化装置で使用する触媒機能付多孔質発熱体を構成する正特性の多孔質の焼結前成型体１０Ａ，２０Ａは、アルミニウム粉２、炭素粉としての黒鉛粉３、無機酸化物材料としての陶磁器用の粘土粉である蛙目粘土粉４、必要に応じて、木粉５、水及び／またはバインダ６を配合した焼結原料混合物を使用して製造されたものである。ここで、木粉５は焼成後のヒートショックを強くするのに役立つものである。また、水及び／またはバインダ６を省略し、粉体を固めたものとして焼成することもできる。木粉は焼成によって煤となるが、この煤がヒートショックの強化に直接的または間接的に役立っている可能性がある。木粉５はその性状から、黒鉛粉３によって代用することができ、その成分を省略できる。
【００３７】
図１のフローチャートに示されるように、本実施の形態にかかる空気浄化装置で使用する触媒機能付多孔質発熱体の焼結前成型体１０Ａ，２０Ａでは、最初に、ステップＳ１の焼結原料の混合工程にて、アルミニウム粉２、黒鉛粉３、蛙目粘土粉４、木粉５、水及び／またはバインダ６が混合され、ステップＳ２の成形工程で成形する焼結原料混合物１０を得る。このとき、バインダはポリビニルアルコール(polyvinyl alcohol,ＰＶＡ)の３０％水溶液を、水及び／またはバインダ６の１５〜２５ｗｔ％重量比にあてた。更に、３０％水溶液のＰＶＡには抵抗調整剤７として金属シリコン粉５〜１０ｗｔ％及び鉄粉０〜１０ｗｔ％を混合した。
勿論、焼結原料混合物１０を粉体のみで固める場合には、水が０ｗｔ％となり、また、抵抗調整剤７として金属シリコン粉及び鉄粉も混合しない成分となる。
【００３８】
ここで、アルミニウム粉２としては、市販のアルミニウム粉末を用いることができ、このようなアルミニウム粉末は、ミナルコ（株）、日本軽金属（株）、東洋アルミニウム（株）、大和金属粉工業（株）等から発売されている。また、アルミニウム粉２には、１００％アルミニウムでなく、無機物等の不純物が僅かに含まれたものや、リサイクルのアルミニウムでも使用可能であり、更には、鉄や銅等の金属を僅かに含有したアルミニウム合金の粉末等を使用することも可能である。
【００３９】
アルミニウム粉２には、レーザ回折・散乱法によって測定した中位径が３０μｍ〜７５μｍの範囲内であり、ふるい試験法によって測定した粒子径が１５０μｍ未満であるものを用いるのが好ましい。つまり、小径粒子と大径粒子の取合せによって充填性を向上させるためである。また、アルミニウム粉２の中位径が３０μｍ未満であると、焼成過程においてアルミニウム粉２が低温で溶融しやすくて表面に噴出する可能性があり、一方、アルミニウム粉２の中位径が７５μｍを超えると、黒鉛粉３に覆われない部分が増大し、そのことによって、焼成過程において溶融したアルミニウムが表面に噴出する焼結不良が生じ易くなる可能性がある。アルミニウム粉２のふるい試験法によって測定した粒子径が１５０μｍ以上の場合においても、黒鉛粉３に覆われない部分が増大し、そのことによって、焼成過程において溶融したアルミニウムが表面に噴出する焼結不良が生じ易くなる。なお、より好ましくは、レーザ回折・散乱法によって測定したアルミニウム粉２の中位径が３５μｍ〜６５μｍの範囲内であり、ふるい試験法によって測定した粒子径が１００μｍ未満である。
【００４０】
炭素粉としての黒鉛粉３は、アルミニウム粉２の溶融点より低い温度では溶融しないものであり、この黒鉛粉３には、市販の黒鉛粉末を用いることができる。そして、このような黒鉛粉末は、西村黒鉛（株）、日本黒鉛工業（株）、伊藤黒鉛工業（株）、（株）中越黒鉛工業所等から発売されている。市販の黒鉛粉末には、鱗状黒鉛や土状黒鉛等の天然黒鉛、鱗状天然黒鉛粉末を長柱状に造粒した長柱状造粒黒鉛等の人造黒鉛が存在するが、中でも、一般的に純度が高いとされる天然の鱗状黒鉛を用いるのが好ましい。鱗状黒鉛を用いることで、アルミニウム粉２に絡んで付着し易く、アルミニウム粉２の溶融によりアルミニウムが表面に噴出する焼結不良を効果的に抑制することができるからである。
【００４１】
この黒鉛粉３には、レーザ回折・散乱法によって測定した中位径が６０μｍ〜９０μｍの範囲内であり、ふるい試験法によって測定した粒子径が２００μｍ未満であるものを用いるのが好ましい。ここでも、小径粒子と大径粒子の取合せによって充填性が向上するからである。
また、黒鉛粉３の中位径が６０μｍ未満であると、焼成過程において黒鉛粉３が液状化し易く、アルミニウムが表面に噴出する焼結不良が生じ易くなる。一方、黒鉛粉３の中位径が９０μｍを超えると、黒鉛粉３が均一に分散混合され難くなって、アルミニウム粉２において黒鉛粉３に覆われない部分が増大し、そのことによって、同様に焼成過程においてアルミニウムが表面に噴出する焼結不良が生じ易くなる。黒鉛粉３のふるい試験法によって測定した粒子径が２００μｍ以上の場合においても、アルミニウム粉２において黒鉛粉３に覆われない部分が増大し、焼成過程においてアルミニウムが表面に噴出する焼結不良が生じ易くなる。なお、より好ましくは、レーザ回折・散乱法によって測定した黒鉛粉３の中位径が７０μｍ〜８０μｍの範囲内であり、ふるい試験法によって測定した粒子径が１５０μｍ未満である。
【００４２】
陶磁器用の粘土粉としての蛙目粘土粉４は、花崗岩が風化し堆積してできた風化残留粘土を水簸（珪砂と粘土の分離）し、精製して粉末状にしたものであり、アルミニウムのケイ酸塩鉱物のＡｌ2Ｓｉ4０10（ＯＨ）8であるカオリン主成分で、石英、長石、雲母等が混在する粘土粉である。そして、一般的に、化学成分析によればアルミニウム酸化物のＡｌ2Ｏ3及びケイ素酸化物ＳｉＯ2の成分量が最も多く、その他にＦｅ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ等の成分を含有しているが、成分量は産地等により異なるため、主としてＡｌ2Ｏ3及びＳｉＯ2が含有されていればその他の成分や組成比は特に限定されるものではない。この蛙目粘土粉４には、例えば、（株）ヤマス、共立マテリアル（株）等から発売されている市販の蛙目粘土粉を用いることができる。
【００４３】
また、この蛙目粘土粉４にはレーザ回折・散乱法によって測定した中位径が５μｍ〜３０μｍの範囲内であり、ふるい試験法によって測定した粒子径が１００μｍ未満であるとし、小径粒子と大径粒子の取合せによって充填性が向上するからである。
そして、蛙目粘土粉４の中位径が５μｍ未満の微細粉されたものを得るのにはコストが掛かる上に、蛙目粘土粉４の中位径が５μｍ未満であると、熱による蛙目粘土粉４の成分変化が生じやすくなり、後述の多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃにおいて安定した強度や通電発熱性等の性能を確保できない可能性がある。一方、蛙目粘土粉４の中位径が３０μｍを超えると、蛙目粘土粉４が均一に分散混同され難くてその分布に偏りが生じたり、熱による蛙目粘土粉４の成分変化が生じやすかったりする可能性があり、それによって、やはり多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃにおいて安定した強度や通電発熱性等の性能を確保できない可能性がある。
蛙目粘土粉４のふるい試験法によって測定した粒子径が、１００μｍ以上の場合においても、同様に、蛙目粘土粉４が均一に分散混同され難くてその分布に偏りが生じたり、熱による蛙目粘土粉４の成分変化が生じやすかったりする。それによって、多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃにおいて安定した強度や通電発熱性等の性能を確保できない可能性がある。
なお、より好ましくは、レーザ回折・散乱法によって測定した蛙目粘土粉４の中位径が１０μｍ〜２０μｍの範囲内であり、ふるい試験法によって測定した粒子径が７０μｍ未満である。
【００４４】
木粉５は、大鋸屑、間伐材のチップ、小径木、製材端材、樹皮等の木屑を粉砕機で微粉砕したものが使用されるが、ウィスカー状のものを用いるのが好ましい。ウィスカー状の木粉５を使用することでアルミニウム粉２、黒鉛粉３、蛙目粘土粉４等の原料がウィスカーの髭状の隙間に絡みつくため、原料の充填性が高くなると共に、この状態で後述の成形工程で圧力を掛けて生じたものは強固で緻密なものとなる。そして、この成形された焼結原料混合物を焼結することによって得られる多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃは、その強度が非常に高いものとなる。
【００４５】
また、この木粉５には、レーザ回折・散乱法によって測定した中位径が８０μｍ〜１２０μｍｍの範囲内であり、ふるい試験法による粒子径が２００μｍ未満であるものを用いることが好ましい。小径粒子と大径粒子の組み合わせによって充填性が向上するからである。また、木粉５の中位径が８０μｍ未満の微細粉されたものを得るにはコストが掛かり、一方で、木粉５の中位径が１２０μｍを超えると、木粉５が均一に分散混合され難くて焼失による空隙の分布に偏りが生じ、焼結前成型体１０Ａ，２０Ａにおいて安定した強度が確保されない可能性がある。また、木粉５のふるい試験法による粒子径が２００μｍ以上の場合においても、木粉５が均一に分散混合され難くて焼失による空隙の分布に偏りが生じ、焼結前成型体１０Ａ，２０Ａにおいて安定した強度が確保されない。なお、より好ましくは、レーザ回折・散乱法によって測定した木粉５の中位径が５０μｍ〜１００μｍの範囲内であり、ふるい試験法によって測定した粒子径が１５０μｍ未満である。
【００４６】
なお、粒子径が２００μｍ未満の木粉５を経済的に得るには、間伐材、小径木、樹皮、製材端材、大鋸屑等の木屑を、水分２０重量部以下に乾燥した後に、微粉砕する必要がある。木屑を水分２０重量部以下に乾燥することによって、粉砕物がスラリー化して微粉砕を妨げることを防止できるからである。更に、乾燥した木屑を微粉砕して、粒子径が２００μｍ未満の木粉５とするためには、周速５０ｍ／秒〜８０ｍ／秒の範囲内の微粉砕機を用いるのが好ましく、このような微粉砕機としては、例えば、河本鉄工（株）製のミクロンコロイドミル等がある。
ここで、スギ（杉）・ヒノキ（檜）等の針葉樹は、我が国において広く分布しており、建材等として大量に使用されているため、大鋸屑や間伐材並びに樹皮を容易に大量に入手することができる。更に、針葉樹の微細組織はウィスカー状であり、微粉砕して木粉５とすることが容易である。したがって、原料収集と国土保全上は、大鋸屑及び間伐材のチップ並びに樹皮としては、針葉樹の大鋸屑または針葉樹の間伐材のチップ或いは針葉樹の樹皮を用いることが好ましい。
【００４７】
そして、本実施の形態の空気浄化装置では、アルミニウム粉２、黒鉛粉３、蛙目粘土粉４、及び木粉５に、これら原料が比重の違いによって移動が生じない量（重力沈降しない量）の水及び／またはバインダ６が混合されることによって、蛙目粘土粉４が粘土鉱物質であることからこれが成形性または保形性等の確保に有利に機能して、原料同士が互いに接着され、手で握っても崩れることなくまとまった状態の焼結原料混合物１０が得られる。このようにして得られた焼結原料混合物１０は、アルミニウム粉２や木粉５の表面に黒鉛粉３が付着した状態になっている。
【００４８】
バインダは、ポリビニルアルコール(polyvinyl alcohol,ＰＶＡ)の水溶液の３０％液を水及び／またはバインダ６として１５〜２５ｗｔ％使用した。また、多孔質の焼結前成型体１０Ａ，２０Ａの抵抗値調整用としてバインダに対して金属シリコン粉５〜１０ｗｔ％及び鉄粉０〜１０ｗｔ％を混合使用した。鉄粉、金属シリコン粉は、アルミニウム粉２や木粉５、黒鉛粉３の管理状況によって増減する。また、陶磁器用の粘土粉としての蛙目粘土粉４の成分によっても変化する。鉄粉はヘガネスジャパン株式会社製で、中位径が２０μｍ〜１８０μｍの範囲内、金属シリコン粉(正確には半導体)はキンセイマテック株式会社製で、中位径が７５μｍ以下の範囲内のものを使用した。
【００４９】
なお、本実施の形態の空気浄化装置においては、これら原料の混合に精密分散混合機が用いられ、アルミニウム粉２、黒鉛粉３、蛙目粘土粉４及び木粉５、抵抗調整剤７が均一に分散混合されて焼結原料混合物１０となっている。なお、精密分散混合機としては、周速５μｍ／秒〜８０ｍ／秒の範囲内、より好ましくは、周速２０ｍ／秒〜３０ｍ／秒の範囲内の高速攪拌分散機を用いるのが好ましく、このような高速攪拌分散機としては、例えば、ホソカワミクロン（株）製の横型タービュライザ（登録商標）等が使用できる。
【００５０】
また、本実施の形態においては、原料に蛙目粘土粉４を用いることから、水(６)を少量混合するだけで容易に原料同士が接着されてまとまった状態となり、後述の成形工程においては常温で加圧するだけで、焼結前成型体１０Ａ，２０Ａが成形されて強固なものとすることができるが、本発明を実施する場合には、原料同士の接着に、有機バインダや無機バインダを使用することも可能であり、水とバインダとを併用することも可能である。
ここで、「有機バインダ」としては、例えば、合成樹脂、澱粉、合成糊、砂糖等を用いることができる。また、合成樹脂には熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂があり、熱可塑性樹脂としてはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、アクリル樹脂、ポリウレタン系樹脂等を用いることができ、熱硬化性樹脂としてはフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリオール樹脂、イソシアネート樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ウレタンプレポリマー等を用いることができる。本実施の形態のバインダはポリビニルアルコール(ＰＶＡ)の３０％水溶液を使用した。なお、中でも、ポリオール系樹脂とイソシアネート系樹脂とは常温で反応して強固な結合を成形し、特に、イソシアネート系樹脂は、木粉５等における水酸基（−ＯＨ）と反応して強固なウレタン結合を成形するため、焼結前成型体１０Ａ，２０Ａを成形したものはとても強固で緻密な状態のものとなる。
【００５１】
無機バインダとしては、セメント等の水硬性材料、磁器（タイル）・陶器の原料であるベントナイト等の粘土、ρ−アルミナ（Ａｌ2Ｏ3 ・ｎＨ2 Ｏ：ｎ≒０．５）、ケイ酸ナトリウム、水溶性アルカリケイ酸、（株）ジャパンナノコート製のシリカバインダ、グランデックス（株）製のシリカバインダである汎用バインダＦＪ２９４等を用いることができる。
なお、有機バインダは、加熱過程において焼失し空隙となり、無機バインダは、焼失せずに焼成されることになる。
【００５２】
更に、本発明を実施する場合においては、アルミニウム粉２、黒鉛粉３、蛙目粘土粉４及び木粉５に、水及び／またはバインダ６(水、必要に応じてバインダ)、抵抗調整剤７を入れ、スラリー状の焼結原料混合物１０として金型に充填し、固めた後に、ステップＳ２の成形工程に供する。また、セラミックや磁器（タイル）の製造のように、焼結原料混合物１０をスプレードライヤーによって乾燥させた後、ステップＳ２の成形工程に供することも可能である。また、水及び／またはバインダ６を使用しないで粉体のみの焼結原料混合物１０を固めることもできる。いずれにせよ、後述する焼成過程において形状が保持される程度に固化された状態のものが作製できれば、水及び／または原料同士を接着する手段やバインダの種類は特に限定されない。
【００５３】
次に、本実施の形態の空気浄化装置においては、この焼結原料混合物１０が、ステップＳ２の成形工程において、常温で加圧され強固で緻密な固形状態の焼結前成型体１０Ａ，２０Ａとなる。
ここで、ステップＳ２の成形工程においては、焼結原料混合物１０をプレス成形金型に投入し所定圧力のプレスで成形するプレス成形と、焼結前成型体１０Ａ，２０Ａを耐圧性の型枠に入れ所定圧力で押し出して成形する押出成形等が可能である。
【００５４】
因みに、本実施の形態においては、原料に蛙目粘土粉４を用いたことから、上述の如く、水及び／またはバインダ６を少量混合するか、またはなくすことができるので容易に原料同士が接着されてまとまった状態となる。このため、常温での加圧で、更に、低圧力で成形することができる。よって、高圧力や加熱装備のプレス装置を必ずしも用いなくても良く、低コスト化を図ることができる。
具体的に、水及び／またはバインダ６を混合してなる焼結原料混合物１０をプレス成形する場合、プレス圧力は１０ｋｇ／ｃｍ2〜２００ｋｇ／ｃｍ2 の範囲内とするのが好ましい。プレス成形の圧力が１０ｋｇ／ｃｍ2未満であると、焼結原料混合物１０が十分に圧縮されないため、得られる焼結前成型体１０Ａ，２０Ａの強度が弱くなり後述の焼成過程において破損する可能性がある。また、プレス成形の圧力が２００ｋｇ／ｃｍ2を超えると、焼結原料混合物１０に圧力が掛かり過ぎて高緻密度とものとなり、焼結前成型体１０Ａ，２０Ａの抵抗値が小さくなってステップＳ３の焼成後の多孔質の成型抵抗体１０Ｂ，２０Ｂの通電発熱性が損なわれる可能性がある。また、焼結不良となる可能性がある。より好ましくは、プレス成形の圧力は５０ｋｇ／ｃｍ2〜１５０ｋｇ／ｃｍ2の範囲内である。特に、水分量が多いほど低圧力での成形が可能となる。
【００５５】
そして、このように本実施の形態においては、常温の加圧によって成形でき、外部からの均一な加熱が不要であるため、プレス成形の場合には、厚い焼結前成型体１０Ａ，２０Ａ（例えば、１５０トンのプレス機で約２０ｍｍ厚まで）を得ることも可能である。更に、加熱機構が不要であることから、プレス成形機及び金型の構造を簡単にして、広い面積の焼結前成型体１０Ａ，２０Ａ（例えば、１０００ｍｍ×２０００ｍｍ）を得ることも可能である。なお、このときのプレス成形機としては、例えば、１５０トン以上の粉末成形プレス機が使用できる。このプレス機によれば、成形途中にガス抜きが出来る機構が付いているため、成形によって高強度のものが安定して得られる。勿論、例えば、後述するように、凹凸を有する金型や曲線部を有する金型枠型等を使用し、成形によって焼結原料混合物１０の意匠面に凹凸を成形し、焼結前成型体１０Ａ，２０Ａを所望形状に成形することも可能である。
【００５６】
一方、押出成形の場合には、焼結原料混合物１０を曲面形状の筒状・棒状等複雑な形状に成形することが可能である。特に、水及び／またはバインダ６を混合してなる焼結原料混合物１０は、成形性が良いため、押出成形によって各々断面円形、断面楕円形、断面長円形、断面三角形、断面四角形、断面六角形（ハニカム状）等の極めて複雑な形状に成形することも可能である。また、その貫通孔１１，２１の断面形状の大きさも任意の大きさとし、複数の大きさを組み合わせることもできる。また、その数も任意の数とすることができるし、全体の外形も任意の形状が選択できる。このようにして、図２及び図３に示す本実施の形態及びその変形例にかかる押出成形した焼結前成型体１０Ａ(図２参照)及び射出成型した焼結前成型体２０Ａ(図３参照)が得られる。
【００５７】
なお、本発明を実施する場合には、勿論、加熱加圧によって、焼結原料混合物１０を成形することも可能である。殊に、本発明においては、蛙目粘土粉４等の鉱物質粉が使用され、これが成形性または保形性等の確保に有利に機能することから、加熱加圧の場合、水やバインダを混合せずとも成形が可能である。因みに、水やバインダを混合せず加熱加圧する場合のプレス成形圧力は、５０ｋｇ／ｃｍ2〜３００ｋｇ／ｃｍ2の範囲内とするのが好ましい。プレス成形の圧力が５０ｋｇ／ｃｍ2未満であると、水やバインダを混合していない場合に焼結原料混合物１０が十分に圧縮されないため強度が弱くなり後述の焼成過程において破損する可能性がある。また、プレス成形の圧力が３００ｋｇ／ｃｍ2を超えると、焼結原料混合物１０に圧力が掛かり過ぎて高緻密度となり、得られる焼結前成型体１０Ａ，２０Ａの抵抗値が小さくなって、焼成しても成型抵抗体１０Ｂ，２０Ｂの通電発熱性が損なわれる可能性がある。より好ましくは、１００ｋｇ／ｃｍ2〜２００ｋｇ／ｃｍ2の範囲内である。しかし、抵抗値及び複合成分によっては、１００ｋｇ／ｃｍ2〜２００ｋｇ／ｃｍ2の範囲外の使用も有り得る。
【００５８】
続いて、ステップＳ２で成形された焼結原料混合物１０は、ステップＳ３の焼結工程において、温度制御電気炉内にて９００℃〜１２００℃の範囲内で焼結される。
ここで、焼結の温度が９００℃〜１２００℃の範囲内とは、本発明者らが実験研究を重ねた結果、９００℃未満では、十分な焼成が行われずに粉状態のものが得られ焼結不良となってしまうことが確認されたことから、焼結温度の下限値を９００℃とし、一方で、１２００℃を超えると、得られる成型抵抗体１０Ｂ，２０Ｂは通電発熱性を有さないことが判明したので、焼結温度の上限値を１２００℃としたものである。
なお、焼結工程の昇温プログラムは、各原料の種類、粒子径、配合量や、後述の触媒機能付多孔質発熱体１００，２００において必要とされる抵抗値、発熱温度等によって予め実験によって最適値が設定される。
そして、このように９００℃〜１２００℃の範囲内で焼結することによって、正特性の成型抵抗体１０Ｂ，２０Ｂとなる。このようにして得られた正特性の成型抵抗体１０Ｂ，２０Ｂは、常温では抵抗が低く、所定の温度に達すると急激に抵抗が増大するという抵抗温度特性を有し、通電によって容易に抵抗発熱する。特に、成型抵抗体１０Ｂ，２０Ｂは全面で放熱し、かつ、多孔質であるから表面積が広くなる。
【００５９】
ステップＳ３で正特性の成型抵抗体１０Ｂ，２０Ｂを焼成した後、ステップＳ４で成型抵抗体１０Ｂ，２０Ｂの所望の位置に金属（アルミニウムで実施）の溶射によって電極膜１３，１４，２３，２４を成形する。この電極膜１３，１４，２３，２４は、成型抵抗体１０Ｂ，２０Ｂが多孔質であるから、より堅固に成型抵抗体１０Ｂ，２０Ｂに対して接合される。この成型抵抗体１０Ｂ，２０Ｂの電極膜１３，１４，２３，２４は、成型抵抗体１０Ｂの長さ方向の端部側に成形される。その後、ステップＳ５で電極膜１３，２３に板状または線状のステンレス電極リード１５，２５、電極膜１４，２４にステンレス電極リード１６,２６を重ね、再度溶射することにより、電極膜１３，２３とステンレス電極リード１５，２５及び電極膜１４，２４とステンレス電極リード１６，２６とを一体に固着する。
ここで、電極膜１３，２３とステンレス電極リード１５，２５の対向面及び電極膜１４，２４とステンレス電極リード１６，２６の対向面は接合できないから、電極膜１３，１４，２３，２４に対向するステンレス電極リード１５，１６，２５，２６に対し、穴を穿設するか、外周のシルエットラインを葉脈状(リアス式海岸状)に凹凸を成形し、両者間の接合力を増すことが望ましい。
また、本実施の形態の電極膜１３，１４，２３，２４に対するステンレス電極リード１５,１６，２５，２６の取付は、触媒機能付多孔質発熱体１００，２００として発熱体収容装置３００に収容される形態によっては、ステンレス電極リード１５,１６，２５，２６及び電極端子１７，１８，２７，２８を省略することもできる。即ち、多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃに設けた両側の電極膜１３，２３は、金属の溶射によって成形したものであり、少なくとも金属の溶射によって成形した電極膜１３，２３が必要であることを意味するものであり、ステンレス電極リード１５，１６，２５，２６及び電極端子１７，１８，２７，２８を省略することも、接続することもできる。
【００６０】
次に、水等の無機溶剤及び／またはアルコールやアセトン、ヘキサン等の有機溶剤で溶かした白金族触媒溶液に対して多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃの全体を浸漬し、多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃの外表面に白金族触媒１９を担持させ、それを乾燥させて白金族触媒１９を多孔質部分の表面に付着固定する。
ここで、白金族触媒１９とは、元素のうち周期表において、第５及び第６周期、第８、９、１０族に位置する元素、即ち、物理的性質や化学的性質が互いによく似ているルテニウム、ロジウム、パラジュウム、オスミウム、イリジウム、白金等の総称であり、ここではそれらのうちから選択した触媒であり、それを無機溶剤及び／または有機溶剤で溶かしたものである。この実施の形態で使用できる白金族触媒１９は、パラジュウムＰｄと白金Ｐｔ、パラジュウムＰｄと銀Ａｇ、パラジュウムＰｄとルテニュウムＲｕ、パラジュウムＰｄとロジュウムＲｈのパラジュウムを含む組み合わせからなる単一の合金またはパラジュウムを含む２層構造以上の複数構造としたものである。
本実施の形態では、多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃに対し、エタノール４０〜５０ｗｔ％、ノルマルプロピルアルコール５〜１０ｗｔ％、パラジュウム５ｗｔ％以下、メタノール０．５〜３ｗｔ％、分散樹脂０．５ｗｔ％以下、残余を水として配合し、そこに全体を浸漬させている。
【００６１】
図２（ａ）は、外形が円柱状の成型抵抗体１０Ｂの両端部に溶射により、図２（ｂ）及び(ｃ)に示すように、電極膜１３とステンレス電極リード１５及び電極膜１４とステンレス電極リード１６とを一体に設けたものであり、更に、ステンレス電極リード１５，１６には、電極端子１７，１８が接続されている。そして、図２（ｄ）に示すように、円柱状の成型抵抗体１０Ｂの周囲に白金族触媒１９を付着させ、触媒機能付多孔質発熱体１００を得ている。
同様に、図３（ａ）は、外形が直方体状の成型抵抗体２０Ｂの両端部に溶射により、図３（ｂ）及び(ｃ)に示すように、電極膜２３とステンレス電極リード２５及び電極膜２４とステンレス電極リード２６とを一体に設け、更に、図３（ｄ）に示すように、四角柱状の成型抵抗体２０Ｂの周囲に白金族触媒２９を付着させ、触媒機能付多孔質発熱体２００を得る。
なお、図２に示す円柱状の成型抵抗体１０Ｂの長さ方向に対して、対向端部面に電極膜１３，１４を溶融アルミニウム槽に端部を交互に瞬間的に浸漬して一体に設けることもできる。このときの成型抵抗体１０Ｂ，２０Ｂの電流路は、貫通孔１１の肉厚によって決定される。
【００６２】
図２及び図３に示すように、多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃは、内部の貫通孔１１,２１を各々断面円形または断面四角形とし、外形が円筒状または四角筒状とし、その両端に金属を溶射して成形した１対の電極膜１３，１４，２３，２４とからなる。この１対の電極膜１３，１４，２３，２４は、焼結原料混合物１０を成形した後、成型工程のステップＳ２で金型によって１以上の貫通孔１１，２１を成形した。成型抵抗体１０Ｂ，２０Ｂを焼成した後、ステップＳ４及びステップＳ５の溶射で電極膜１３，１４，２３，２４、ステンレス電極リード１５,１６，２５，２６、電極端子１７，１８，２７，２８を成形したものである。なお、この実施の形態の電極膜１３，１４，２３，２４は、アルミニウム膜である。金属の溶射は、焼結工程の後に行うものであるから、高温にさらされて溶融することがないので、電極膜１３，１４，２３，２４は如何なる金属も使用できる。
発明者らの実験では、ステンレス電極リード１５,１６，２５，２６を、低抵抗材料として選択されたアルミニウム、銅、黄銅、ステンレス等を使用した。
【００６３】
なお、本実施の形態にかかる空気浄化装置で使用する多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃでは金属の溶射で一対の電極膜１３，１４，２３，２４を成形したが、本発明を実施する場合には、焼結前成型体１０Ａ，２０Ａ自体、即ち、焼結前成型体１０Ａ，２０Ａに図示しない電極を埋設してもよいし、または端部表面に電極を張り合わせてもよいし、焼結前成型体１０Ａ，２０Ａを強圧する構造としてもよい。何れにせよ、端子は接触抵抗が低い状態で通電できるものとするのが望ましい。
【００６４】
また、図２及び図３のように、触媒機能付多孔質発熱体１００，２００の多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃの１対の電極膜１３，１４，２３，２４は、成型抵抗体１０Ｂ，２０Ｂの長さ方向の両端側に成形したものとすることもできるし、また、図示しないが、長さ方向に対する直角方向の対向面側に成形することもできる。
特に、成型抵抗体１０Ｂ，２０Ｂの１対の電極膜１３，１４，２３，２４は、金属の溶射によって成型抵抗体１０Ｂ，２０Ｂに設けたものであり、溶射された電極膜１３，１４，２３，２４とステンレス電極リード１５,１６，２５，２６とを一体に設けてなるものであるが、金属の溶射によって成型抵抗体１０Ｂ，２０Ｂに設けた後、鋳込みで電極端子１７，１８，２７，２８を成形することもできる。
なお、触媒機能付多孔質発熱体１００，２００の多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃの電極膜１３，１４、２３，２４を配設する場合には、仕上げ精度、取付け性を良くするために成型抵抗体１０Ｂ，２０Ｂの表面、特に、電極膜１３，１４，２３，２４を成形する面を研磨し、精度を上げることもできる。機械研磨を行っても抵抗値の変化は殆ど生じなかった。
【００６５】
上記実施の形態にかかる空気浄化装置で使用する触媒機能付多孔質発熱体１００，２００について、本発明者らの実験研究によれば、次のような特徴が確認された。
原料の粒子形状や配合量や種類、また、成形時の圧力によって触媒機能付多孔質発熱体１００，２００の抵抗値が変化することが確認された。その要因は、原料の粒子形状や配合量や種類、また、成形時の圧力によって多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃの緻密度が変化するためと思われる。具体的には、例えば、原料に粗い粒子を用いた場合、細かい粒子を用いた場合よりも抵抗値が大きくなったり、成形時におけるプレス圧力が高い程、抵抗値が大きくなったりもした。
【００６６】
よって、本実施の形態にかかる空気浄化装置で使用する触媒機能付多孔質発熱体１００，２００によれば、原料の粒子形状や配合量や種類、また、成形時の圧力の調節によって多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃの緻密度を変化させることにより、多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃの抵抗値を制御することが可能である。因みに、本発明者らの実験研究により、多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃの緻密度を高めると、多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃの抵抗値が低くなることが確認されている。したがって、加熱したい所望の位置のみの発熱を高くできる。
【００６７】
特に、本実施の形態にかかる空気浄化装置で使用する触媒機能付多孔質発熱体１００，２００によれば、原料に木粉５が用いられており、焼成過程において、この木粉５が焼失することによってその部分が空隙となり、多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃの緻密性に大きく影響する。このため、木粉５の添加量を調節することで、多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃの抵抗値の制御が容易にできる。
【００６８】
また、本発明者らの実験研究によって、焼結温度の９００℃〜１２００℃の範囲内において、焼結させる温度を様々調節することで、多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃの抵抗値が変化することが判明している。これは、焼結温度によって焼結密度（焼成過程における粒子同士の密度）が変化するためと思われる。したがって、焼結温度を調節することによっても、多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃの抵抗値を制御することが可能である。
なお、触媒機能付多孔質発熱体１００，２００は、その形状によっても、抵抗値が変化したり、通電量によっても変化したりすることから、その形状や通電量を調節することによっても、正特性発熱体としての抵抗値を制御することができる。
【００６９】
更に、このように、本実施の形態にかかる空気浄化装置で使用する触媒機能付多孔質発熱体１００，２００によれば、多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃの抵抗値は、その緻密度、即ち、圧縮圧によって影響されることから、焼結原料混合物１０を成形する際に、その緻密度分布を調節することにより、多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃにおいて抵抗分布の制御が可能となる。即ち、成型抵抗体１０Ｂ，２０Ｂにおいて異なる発熱温度の設定ができ、多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃの特定部位を特定温度に発熱させることができる。
【００７０】
また、プレス成形の際に曲線部を有する金型を使用して、焼結原料混合物１０をプレス成形することによって、曲線部で緻密度が大きく変化したものを得ることができる。よって、これを焼結してなる成型抵抗体１０Ｂ，２０Ｂは、曲線部で抵抗値が大きく変化し、多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃは通電による発熱温度が部位によって大きく異なるものとなる。
そして、プレス成形の際に、プレス成形金型に焼結原料混合物１０の充填率を変化させて充填し、プレス成形することによって、また、焼結原料混合物１０を厚みが部位によって変化するようにプレス成形をすることによって、充填量や厚みの差によって緻密度が変化することから、これを焼結してなる成型抵抗体１０Ｂ，２０Ｂも、部位によって抵抗値が大きく変化し、多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃは通電による発熱温度が部位によって大きく異なったものとなる。
【００７１】
本実施の形態にかかる空気浄化装置で使用する成型抵抗体１０Ｂ，２０Ｂは、アルミニウム粉３０〜５０ｗｔ％、黒鉛粉５〜１０ｗｔ％、粘土粉３０〜５０ｗｔ％、木粉０〜１０ｗｔ％との配合で混合した混合物とし、その全体に対して、水１５〜２５ｗｔ％を加えて混練し、圧縮成形または押出成形によって成型し、乾燥の後、焼結し、触媒機能付多孔質発熱体１００，２００となるものであり、焼結した成型抵抗体１０Ｂ，２０Ｂは、常温では抵抗が低く、所定の温度に上昇すると急激に抵抗が増大する正の抵抗温度特性を有するものである。
【００７２】
このようにして得られた本実施の形態にかかる空気浄化装置で使用する触媒機能付多孔質発熱体１００，２００は軽量であると共に、アルミニウムより硬くて摩耗にも強く、各原料を混合して成形したものよりもその機械的強度は増大しており、高い機械的強度を有していた。殊に、本実施の形態の触媒機能付多孔質発熱体１００，２００が発熱している際に水を吹きつけたヒートショックに対しても割れることもなく、また後述するように、この触媒機能付多孔質発熱体１００，２００に熱勾配（温度分布）がある場合においても、発熱時に割れることはなかった。更に、酸等の化学的にも強靭であることが判明した。
【００７３】
発明者らの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：２次電子像）により、本実施の形態にかかる空気浄化装置で使用する触媒機能付多孔質発熱体１００，２００には、開口した空隙が分布しており、多孔質であることが分かった。更に、この空隙の大きさは、ガス吸着式細孔分布測定器により測定した結果、数μｍ〜数十μｍであったが、原料の粒子形状や配合量、成形時の圧力等によってこの空隙の大きさ、空隙率は制御可能である。
【００７４】
発明者の行った本実施の形態の空気浄化装置による消臭試験では、他社の同一風量の電熱ヒータを用いた空気浄化装置に比較して消費電力量が１／５〜１／３になり、装置の大きさも約１／５〜１／３になることが確認された。特に、本実施の形態の空気浄化装置では、特定の温度に上昇する個所が限られていることから消費電力が少なくなり、また、通過する被浄化空気との接触面積が広い面積で行われるので、他社製品に比較して約１／５〜１／３に小型化した商品とすることができる。
これらのことから、閉鎖された室内の臭気を外に排出する場合に使用でき、また、動物舎、介護施設等の室内で空気を循環させる場合にも使用でき、そして、冷蔵庫内のエチレンガス除去、脱臭、雑菌除去等にも使用できることが確認された。特に、触媒は、前記多孔質抵抗成型体の膨大な表面の凹凸と微細な通気孔にガッチリ担持され、その中を通過する有害ガス（悪臭）、雑菌、カビ菌は、水と炭酸ガスに酸化分解され消滅することが確認された。
【００７５】
正の抵抗温度特性を有する触媒機能付多孔質発熱体１００，２００は、図４（ａ）に示すように、抵抗は常温では低く、かつ、電源を印加して電流を流すと、その温度は上昇するが、徐々に抵抗値が低下する。しかし、ある温度（キュリー点温度）Ｃｕになると、急激に温度が上昇すると共に、急激に抵抗が増大する。このとき、温度と抵抗値とは一義的に決定される。キュリー点温度Ｃｕ以上であれば、定電力特性を示すから、横軸の特定の温度Ｔ℃とその２倍の温度２Ｔ℃を出力するには、図４（ａ）に示す特性から、抵抗値ＲＴを算出し、その抵抗値ＲＴで横軸の特定の温度Ｔ℃のときの電流との積をとれば、印加すべき電圧が一義的に決定できる。
また、定電圧電源から電圧を供給すると、図４（ｂ）に示すように、最初の電流Ｉｓは増加傾向となり、キュリー点温度Ｃｕの抵抗Ｒｃｕを若干超えたところでピーク電流Ｉｐとなり、その後、徐々に低下し、一定の定電流Ｉｔとなる。定電流Ｉｔが一定になることはその発熱量も、電力も一定であり、その際の触媒機能付多孔質発熱体１００，２００は特定温度の発熱となり、白金族触媒１９，２９の触媒温度が決定される。
【００７６】
このとき、触媒機能付多孔質発熱体１００，２００は、キュリー点温度Ｃｕまで急速に上昇し、定電流Ｉｔの制御に入るために電流はオーバーシュートする。しかし、総合的にその経過時間を見ると、キュリー点温度Ｃｕ以上の温度では、温度変化に対する抵抗値変化が大きくなり、定電流Ｉｔ状態に入りやすくなる。
したがって、キュリー点温度Ｃｕ（ピーク電流Ｉｐ）を超えて、所定の電圧を印加すると、特定の温度が維持され、白金族触媒１９，２９が所定の温度を維持し、触媒の反応速度を速め、反応効率を上げることができる。
【００７７】
常温で白金族触媒１９，２９が作用する物質に対しては、消臭効果が確認され、更に、触媒を加熱することにより高速に消臭させることができた。消臭効果については、有機物は３００℃で、無機物についても６５０℃で完全に消臭除去ができることが確認された。勿論、３００℃以下で有機物、６５０℃以下で無機物が除去できるものもある。
白金族触媒１９，２９は、触媒機能付多孔質発熱体１００，２００の外周面の多孔質面及び内周面となる貫通孔１１，２１の多孔質面に対し付着されるから、その白金族触媒１９の表面積が広く、かつ、触媒温度を所定の電圧を印加させることにより可能であるから、その触媒の影響を受ける時間は、触媒機能付多孔質発熱体１００，２００の長さ及びその直列長さに寄って任意の時間、任意の温度下に置くことができ、触媒の反応時間を反応に十分な時間とすることもできる。特に、触媒機能付多孔質発熱体１００，２００を複数段設けることにより、触媒の反応時間を任意に設定できる。しかも、触媒が触媒機能付多孔質発熱体１００，２００の多孔質面に対し担持されているから、効率良く触媒が反応することができる。
【００７８】
図５は本実施の形態にかかる空気浄化装置で使用する触媒機能付多孔質発熱体１００を利用した空気浄化装置の全体構成を示す概略斜視図であり、図６は同じく触媒機能付多孔質発熱体１００を収容したハウジング３００を示す概略説明図である。
図５及び図６において、本実施の形態の空気浄化装置は、触媒機能付多孔質発熱体１００を収納して所定の温度で触媒を活性化させて空気を浄化させるハウジング３００からなり、更に、外部空気を送給する送風機４７０(図１１参照)を有するものである。
【００７９】
ハウジング３００は、触媒機能付多孔質発熱体１００を束ねてグラスウール、セラミック系のロックウール等の燃焼温度が高く、耐熱性のある耐熱絶縁材３１３で絶縁したものである。詳しくは、ハウジング３００は全体をステンレス鋼板で成形した筐体(３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃ，３１１ｄ，３１１ｅ，３１１ｆ)及び空気等の流体をジグザグに通過させる複数枚の隔壁３１２、接続管路３２０，３３０から構成している。
ハウジング３００は６面からなる箱で成形しており、裏面板３１１ａ及び正面板３１１ｂ並びに枠体となる上面板３１１ｃ及び下面板３１１ｄと右面板３１１ｅ及び左面板３１１ｆで成形されている。また、隔壁３１２はハウジング３００を上下に６区画成形している。この隔壁３１２を設けることにより、本実施の形態の被浄化空気はハウジング３００の横幅(正面板３１１ｂの幅)の６倍の距離を進むことになり、結果、浄化される。
【００８０】
ハウジング３００の上面板３１１ｃまたは下面板３１１ｄと隔壁３１２との間、隔壁３１２相互間には、グラスウール、ロックウール等の耐熱絶縁材３１３で絶縁した触媒機能付多孔質発熱体１００が配設されている。即ち、本実施の形態の触媒機能付多孔質発熱体１００は、複数本を束ね、電極端子１７，１８相互間に通電できるように互いに電気的に接続し、それら束ねた触媒機能付多孔質発熱体１００を絶縁と同時に周囲に空気の流れが生じないようにシール性を持たせ、空気流が触媒機能付多孔質発熱体１００の貫通孔１１のみに生じるようにしている。このように触媒機能付多孔質発熱体１００を複数束ね、それを耐熱絶縁材３１３で絶縁したものを、ここでは触媒機能付多孔質発熱体束３０１〜３０６と呼ぶ。
【００８１】
このとき、上面板３１１ｃまたは下面板３１１ｄと隔壁３１２との間、隔壁３１２相互間の間隔及び触媒機能付多孔質発熱体１００の貫通孔１１の大きさは、触媒の処理能力によって決定される。
ハウジング３１０と隔壁３１２で成形された空間は、触媒機能付多孔質発熱体束３０１〜３０６を収納するものであり、触媒機能付多孔質発熱体１００の貫通孔１１を空気流が流れる前提で説明したが、触媒機能付多孔質発熱体１００相互間の外周が形成する空間も空気流が流れ、触媒の作用が期待できる。特に、本発明を実施する場合には、触媒機能付多孔質発熱体１００の外周を空気流の通過路とすると、効率の良い触媒の反応が得られる。
排気路５００は、閉鎖空間４００から排出される空気量を決定でき、触媒機能付多孔質発熱体１００、即ち、多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃの貫通孔１１となる内周面及び／または外周面の基体の通路である。
なお、本実施の形態では排気路５００として説明するが、閉鎖空間４００内の空気を排出する排気路５００に限定されるものではなく、閉鎖空間４００に空気を循環させる循環路とすることもできるし、その両者とすることもできる。
【００８２】
図７はその一部の変形を例示したものである。並行して対向する収容枠材５４は電気的導電体または電気的絶縁物からなり、全体の触媒機能付多孔質発熱体１００をまとめるものである。ジグザグ電極板５１は、ジグザグに成形した銅板または真鍮板、ステンレス鋼板からなり、弾性を有する導電体であり、また、弾性体からなる平板５２はジグザグ電極板５１の一方の面を支持するもので、収容枠材５４と共に基準となるものである。これら平板５２及びジグザグ電極板５１は、隣接する触媒機能付多孔質発熱体１００を導通状態とする弾性電極板５３を構成している。
触媒機能付多孔質発熱体１００の電極膜１３，１４から直接、弾性電極板５３の平板５２またはジグザグ電極板５１に通電できるようになっている。したがって、電極膜１３，１４としては、溶射の場合に膜厚を厚く成形するのが望ましい。勿論、本実施の形態においては、図２(ｄ)に示すステンレス電極リード１５,１６及び電極端子１７，１８を設ける必要性がないが、設けても実施できる。
【００８３】
このように、図７の実施の形態では、触媒機能付多孔質発熱体１００を束ねるのに、一対の収容枠材５４で触媒機能付多孔質発熱体１００及び弾性電極板５３を挟持し、空気の流れが、触媒機能付多孔質発熱体１００の貫通孔１１及びその触媒機能付多孔質発熱体１００の周囲としている。したがって、触媒機能付多孔質発熱体１００の貫通孔１１の内周囲面及び触媒機能付多孔質発熱体１００の外周面に付着させた白金族触媒１９が両面に作用する。
なお、本実施の形態の空気浄化装置では、周囲に配設するグラスウール、ロックウール等の耐熱絶縁材３１３は、ボルト・ナット５５による空間が周囲に成形されないように、一対の収容枠材５４の単位で触媒機能付多孔質発熱体束３０１〜３０６を成形した後、必要な量の流路を塞ぐべくグラスウールまたはロックウール等の耐熱絶縁材３１３で包み込み、或いはその周囲の充填に使用される。勿論、一対の収容枠材５４の周囲を耐熱及び絶縁物で覆って成形してもよい。
【００８４】
図８に示すように、図２及び図３においては、本実施の形態の触媒機能付多孔質発熱体１００，２００を個々のものの製造として説明したが、触媒機能付多孔質発熱体束１００Ａ，１００Ｂを直接製造することもできる。
即ち、電極付多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃには電極膜１３，１４、２３，２４を形成したものである。本実施の形態では、図８(ａ)に示すように、電極膜１３，１４、２３，２４に対してステンレス線からなるステンレス電極リード１５,１６，２５，２６を１〜３回巻回(図では１回巻回)させ、順次編みこんで行く。最後の電極付多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃを巻き込んだ後、ステンレス電極リード１５,１６，２５，２６のみを引き出し、内部に電極付多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃを束ねるように、引き出した端部をそこに巻回し、両端部を使用して捩じり込み、そこに圧着端子からなる電極端子１７，１８，２７，２８を挿着し、圧着固定する。
このように、図８(ｂ)に示すように、円筒状(円柱状)の触媒機能付多孔質発熱体束１００Ａを製造することができる。触媒機能付多孔質発熱体束１００Ｂも同様である。
【００８５】
また、電極膜１３，１４、２３，２４を形成した電極付多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃも、本実施の形態の図８(ａ)に示すように、電極膜１３，１４、２３，２４に対してステンレス線からなるステンレス電極リード１５,１６，２５，２６を１〜３回巻回(図では１回巻回)させ、順次編みこんで行く。そして、所定数の電極付多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃを一列に並べ、順次、所定数の電極付多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃの列を図８(ｃ)に示すように重ねて並べる。特定の縦、横、高さの寸法になったとき、ステンレス電極リード１５,１６，２５，２６のみを引き出し、内部に電極付多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃを入れで長方形状に束ねるように、引き出した端部をそこに巻回し、両端部を使用して捩じり込み、そこに圧着端子からなる電極端子１７，１８，２７，２８を挿着し、圧着固定する。
このように、図８(ｄ)に示すように、円筒状(円柱状)の触媒機能付多孔質発熱体束１００Ａを製造することができる。触媒機能付多孔質発熱体束１００Ｂも同様である。
【００８６】
図９はハウジング３００の背後を手前として見た上下の隔壁３１２の配置説明図であり、図１０はハウジング３００の中央断面図である。
複数の触媒機能付多孔質発熱体１００は、耐熱絶縁材３１３で束ねて絶縁した触媒機能付多孔質発熱体束３０１〜３０６は、電極膜１３，１４に成形した電極端子１７，１８が必要数直列または必要数並列に接続される。その状態で束ねて耐熱絶縁材３１３で巻き込み、そして、枠体３１１の上面板３１１ｃまたは下面板３１１ｄと隔壁３１２との間、隔壁３１２相互間の間隔に触媒機能付多孔質発熱体束３０１〜３０６が配設される。このとき、電極端子１７，１８は図示しない状態で電気的に接続されている。
【００８７】
図９及び図１０に示すように、電極膜１３，１４に設けた電極端子１７，１８が必要数並列に接続され、そこに電力が供給されると、電圧に応じた電流値が流れ、抵抗値が所定の値で温度が一定となり、温度が変動しなくなる。例えば、触媒機能付多孔質発熱体１００は、空気の温度を有機物は３００℃または３００℃以下、無機物は６５０℃または６５０℃以下と設定するとき、当該温度に対応する抵抗値から温度を決定すれば、特に、ＰＴＣサーミスタと同様の特性を有する正の温度係数を有する多孔質抵抗成型体を実測値により利用することにより、温度と電圧との関係を対応させるだけで、外部に大掛かりな制御回路を設ける必要がなくなる。なお、この被浄化空気の有機物を分解する温度３００℃、無機物６５０℃は、白金族触媒１９を用いたときに、それ以下の温度で浄化できることを示すもので、これらの温度から５０℃または１００℃低く設定しても特定の有機物または無機物においても浄化できないことを意味するものではない。
【００８８】
このように、本発明を実施する場合の空気浄化装置で使用する触媒機能付多孔質発熱体１００は、図５に示すように束ねて使用する場合があるし、図３に示す触媒機能付多孔質発熱体２００は、外部が長方形状を呈しており、かつ、多孔質の内外面を有しているので、単純に積層しても、互いに長さ方向に滑り難いことから、組付けが容易になる。しかし、触媒機能付多孔質発熱体２００の外面に塗布した白金族触媒２９の利用ができなくなる。このような場合には、ジグザグ電極板５１で空間を成形する手段として、縦方向または横方向、縦方向及び横方向に配設すると、触媒機能付多孔質発熱体２００の表面に塗布した白金族触媒２９の利用が可能となる。
【００８９】
なお、本実施の形態では、ハウジング３００の筐体(３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃ，３１１ｄ，３１１ｅ，３１１ｆ)及び空気等の流体をジグザグに通過させる複数枚の隔壁３１２、接続管路３２０，３３０から構成されることを説明したが、ハウジング３００においては、例えば、ハウジング３００外の室温または外気温の影響を受けると熱損失が大きくなる。したがって、ハウジング３００を構成する全体のステンレス鋼板をグラスウールまたはロックウール等の耐熱絶縁材３１３で断熱し、更には合成樹脂等で断熱した外層とするのが望ましい。
このハウジング３００は、単独で、室温、冷蔵庫または冷凍庫の庫内温度等の特定温度条件下において使用することができる。しかし、白金族触媒１９，２９を活性化させ、処理能力を上げるには、例えば、有機物処理には３００℃として有機系の有害ガス（悪臭）、雑菌、カビ菌は、水と炭酸ガスに酸化分解し、消滅させることが望ましい。
【００９０】
図１１は本実施の形態における空気浄化装置の全体の概略構造を示す説明図である。
図において、被浄化空気源としては、焼成炉または焼却炉からなる閉鎖空間４００、冷蔵庫または冷凍庫からなる閉じられた閉鎖空間４００または畜産農家の飼育場から出た糞尿を収集する堆肥舎からなる閉鎖空間４００の何れかを示すもので、全体が閉じられた空間である。しかし、全体が閉じられた空間であっても、全く空気を通さないものではなく、焼成炉、焼却炉、冷蔵庫、冷凍庫、畜産農家の飼育場から出た糞尿を収集する堆肥舎等からなる閉鎖空間４００内の被浄化空気を、曲がり配管４０１を介して接続管路３２０に接続している。
また、接続管路３３０も同様に、曲がり配管４０２を接続して浄化空気を上に排出している。この曲がり配管４０２の排出口には、カバー４０３が配設されている。カバー４０３は、工場内であっても埃や他の落下物が接続管路３２０に入らないように覆っており、空気の流れのみは阻止しない構造となっている。
【００９１】
この焼成炉または焼却炉からなる閉鎖空間４００、冷蔵庫または冷凍庫からなる閉じられた閉鎖空間４００または畜産農家の飼育場から出た糞尿を収集する堆肥舎等の閉鎖空間４００は、通常、鉄筋コンクリート、テント地、木材等で構成されるが、本発明を実施する場合の閉鎖空間４００は、その構成材料及び形状等を問うものではない。
この閉鎖空間４００には、作業用の開閉扉４１０が設けられていて、作業者またはリフト等の作業車両が出入り自由に形成されている。また、閉鎖空間４００には、外部の空気を供給する送風機４７０が配設されており、送風機４７０の回転速度によって、閉鎖空間４００からハウジング３００内の触媒機能付多孔質発熱体１００の貫通孔１１の内周囲面及び外周面に付着させた白金族触媒１９で形成された排気路５００を流れる概略の空気量を決定している。排気路５００は、閉鎖空間４００から排出される空気量を決定できるが、閉鎖空間４００が完全な閉鎖状態でないから概略的に空気量が排気路５００に略等しくなる。但し、閉鎖空間４００に直接送風機４７０を取付けた場合には、閉鎖空間４００に送風機４７０を配設するよりも、精度を上げることができる。
【００９２】
排気路５００は閉鎖空間４００の最高位置に配設される。即ち、通常、閉鎖空間４００内の対流、浮力で上方の温度が高くなるから、排気路５００は閉鎖空間４００の上面の最高位置に配設され、そこから閉鎖空間４００の被浄化空気を排出することになる。
排気路５００の閉鎖空間４００側には、空間側の温度を検出する供給温度センサ４８１と、排気路５００から外部に排出する排気温度を検出する排気温度センサ４８３と、両者の間に動作温度センサ４８２を配設している。
この供給温度センサ４８１は閉鎖空間４００内の温度を検出し、排気温度センサ４８３は、近似的に白金族触媒１９の触媒温度である。それら供給温度センサ５５１の出力、動作温度センサ４８２の出力は、排気温度センサ４８３の出力は、マイクロコンピュータからなる制御器４５０に入力されている。
【００９３】
また、排気路５００には、両端に電極膜１３と電極膜１４、及びステンレス電極リード１５,１６、及び電極端子１７，１８を形成した触媒機能付多孔質発熱体１００が配設されており、制御器４５０の出力によって電極膜１３と電極膜１４間の多孔質抵抗成型体１０Ｃの温度を所定の温度に設定することができる。温度設定器４６０は、多孔質抵抗成型体１０Ｃの希望する設定温度を入力し、多孔質抵抗成型体１０Ｃの電極膜１３と電極膜１４間、即ち、電極端子１７と電極端子１８間に印加する電圧を決定するものである。本発明を実施する場合の多孔質抵抗成型体１０Ｃの電極端子１７と電極端子１８間に印加する電圧は、交流でも直流でもよい。因みに、本実施の形態ではインバータを介して直流電圧の制御とした。
なお、閉鎖空間４００には、制御器４５０で制御される送風機４７０が配設されている。この送風機４７０の回転数制御は、多孔質抵抗成型体１０Ｃの温度、即ち、触媒機能付多孔質発熱体１００の温度が維持できる程度の回転数制御が可能である。
なお、温度設定器４６０は、前記多孔質抵抗成型体１０Ｃの温度と印加電圧との関係を一義的に決定してあり、排気路５００を流出する空気の温度に応じて、溶射された電極膜１３，１４とステンレス電極リード１５,１６とを一体に設けてなる電極間に印加する電圧を決定し、多孔質抵抗成型体１０Ｃの温度を変動させるものである。
【００９４】
［実施の形態２］
図１２及び図１３は、排気路５００の他の事例である。
カップリング部５０１は、ステンレス鋼板で形成した円筒部分５０１ａ及びその円筒部分５０１ａを外周としたフランジ部分５０１ｂを有し、閉鎖空間４００に排気路５００として配設するものである。このため、脚部５０１ｃにスクリューボルトを締付けることによって閉鎖空間４００の構造物に固着されるようになっている。なお、図１２の脚部５０１ｃはスクリューボルトを締付け、閉鎖空間４００の構造物に固着されるものであるが、図１１の接続管路３２０のように、閉鎖空間４００との間に管路を接続してもよい。
そのカップリング部５０１の上部には、同様にステンレス鋼板で形成した円筒部分５０２ａ及びその円筒部分５０２ａを外周としたフランジ部分５０２ｂを有し、その円筒部分５０２ａよりも小径にした触媒機能付多孔質発熱体１００の束からなる大径多孔質発熱体束５０２ｃにより、大径部５０２が構成されている。更に詳しくは、大径多孔質発熱体束５０２ｃの外周と円筒部分５０２ａの内周との間には、通常、５〜５０ｍｍ程度の隙間を形成し、その間に、グラスウールまたはロックウール等の耐熱絶縁材５０２ｄで絶縁及び断熱を施している。
大径多孔質発熱体束５０２ｃを構成する多孔質抵抗成型体１０Ｃの貫通孔１１は、１５〜３０φとし、空気抵抗を低くし、その空間の容積を大きくしている。これは、中径多孔質発熱体束５０３ｃを構成する多孔質抵抗成型体１０Ｃの貫通孔１１が１５〜２０φと空気抵抗を大きくしているから、その影響で空気流の流れが遅くなり、それだけ触媒機能が促進され易くなる。
【００９５】
そのフランジ部分５０２ｂの上部には、ステンレス鋼板で形成した円筒部分５０３ａ及びその円筒部分５０３ａを外周としたフランジ部分５０３ｂを有し、その円筒部分５０３ａよりも小径にした触媒機能付多孔質発熱体１００の束からなる中径多孔質発熱体束５０３ｃにより、中径部５０３が形成されている。
中径多孔質発熱体束５０３ｃの外周と円筒部分５０３ａの内周との間には、通常５〜５０ｍｍ程度の隙間を形成し、その間に、グラスウールまたはロックウール等の耐熱絶縁材５０３ｄで絶縁及び断熱を施している。
中径多孔質発熱体束５０３ｃを構成する多孔質抵抗成型体１０Ｃの貫通孔１１は、１５〜２０φとしている。これは、小径多孔質発熱体束５０４ｃを構成する多孔質抵抗成型体１０Ｃの貫通孔１１が１５〜２０φと空気抵抗を大きくしているから、それだけ上流側では触媒機能が促進され易くする。
【００９６】
フランジ部分５０３ｂの上部には、ステンレス鋼板で形成した円筒部分５０４ａ及びその円筒部分５０４ａを外周としたフランジ部分５０４ｂを有し、その円筒部分５０４ａよりも小径にした触媒機能付多孔質発熱体１００の束からなる小径多孔質発熱体束５０４ｃにより、小径部５０４が形成されている。小径多孔質発熱体束５０４ｃの外周と円筒部分５０４ａの内周との間には、通常５〜５０ｍｍ程度の隙間を形成し、その間に、グラスウールまたはロックウール等の耐熱絶縁材５０４ｄで絶縁及び断熱をしている。
小径多孔質発熱体束５０４ｃを構成する多孔質抵抗成型体１０Ｃの貫通孔１１は、７〜１８φとし、空気抵抗を高くしている。これは、小径多孔質発熱体束５０４ｃを構成する多孔質抵抗成型体１０Ｃの貫通孔１１が８〜１８φと空気抵抗を大きくしているから、それだけ大径部５０２、中径部５０３を通過する被浄化空気の澱みを形成し、触媒機能が促進され易くするものである。大径部５０２の小径多孔質発熱体束５０１ｃ、中径部５０３小径多孔質発熱体束５０３ｃ、小径部５０４の小径多孔質発熱体束５０４ｃと、その本数を少なくして、流体抵抗を高くしているが、更に、貫通孔１１によっても調整するものである。
【００９７】
更に、小径部５０４の上部には、雨滴防止用のカバー５０５が配設され、雨滴防止用のカバー５０５は３本の支柱によって小径部５０４の開口端部を被っている。この雨滴防止用のカバー５０５は屋内で使用する場合には、省略することができる。また、小径部５０４の上部から雨水等の水滴が侵入しない構造であれば、本実施の形態の構造に限定されるものではない。そして、小径部５０４の開口は小径多孔質発熱体束５０４ｃが離脱しない程度の大きさになっている。
また、カップリング部５０１の下面側の開口は、大径多孔質発熱体束５０２ｃが離脱、落下しないように桟をカップリング部５０１のフランジ部分５０１ｂの裏面に図示しないボルト・ナットで締め付けている。
このとき、大径部５０２の小径多孔質発熱体束５０２ｃの電極端子１７-2，１８-2、中径部５０３の小径多孔質発熱体束５０３ｃの電極端子１７-3，１８-3、小径部５０４の小径多孔質発熱体束５０４ｃの電極端子１７-4，１８-4は、リード線によって、円筒部分５０４ａ及びフランジ部分５０４ｂ、円筒部分５０３ａ及びフランジ部分５０３ｂ、円筒部分５０２ａ及びフランジ部分５０２ｂを介して、カップリング部５０１の円筒部分５０２ａの内側で電気的に接続ができるように計６本のリード線５０６が導き出されている。
【００９８】
この電極端子１７-2，１８-2、電極端子１７-3，１８-3、電極端子１７-4，１８-4は、制御器４５０の出力に接続されており、個々に大径多孔質発熱体束５０２ｃ、中径多孔質発熱体束５０３ｃ、小径多孔質発熱体束５０４ｃの発熱を制御自在となっている。したがって、大径多孔質発熱体束５０２ｃ、中径多孔質発熱体束５０３ｃ、小径多孔質発熱体束５０４ｃが、希望する所定の温度に設定でき、個々の大径多孔質発熱体束５０２ｃ、中径多孔質発熱体束５０３ｃ、小径多孔質発熱体束５０４ｃ毎に温度の異なる制御を行うことも、或いは全体を均一の温度として制御することもできる。
なお、本実施の形態では、ステンレス鋼板で形成した円筒部分５０１ａ，５０２ａ，５０３ａ，５０４ａ及びフランジ部分５０１ｂ，５０２ｂ，５０３ｂ，５０４ｂは、ハウジング３００を構成している。また、排気路５００はハウジング３００内の触媒機能付多孔質発熱体１００の貫通孔１１の内周囲面及び外周面に付着させた白金族触媒１９で形成されている。
【００９９】
図１３は、本実施の形態における空気浄化装置の全体の概略構造を示す説明図である。
図において、被浄化空気源としては、焼成炉または焼却炉からなる閉鎖空間４００、冷蔵庫または冷凍庫からなる閉じられた閉鎖空間４００または畜産農家の飼育場から出た糞尿を収集する堆肥舎からなる閉鎖空間４００の何れであってもよい。しかし、全体が閉じられた空間であっても、全く空気を通さないものではなく、焼成炉、焼却炉、冷蔵庫、冷凍庫、畜産農家の飼育場から出た糞尿を収集する堆肥舎等からなる閉鎖空間４００内の被浄化空気を排気路５００から排出できる程度に空気流が生じる隙間が存在しているか。或いは小窓が開放できるようになっている。
カップリング部５０１は、ステンレス鋼板で形成した円筒部分５０１ａ及びその円筒部分５０１ａを外周としたフランジ部分５０１ｂを有し、閉鎖空間４００に排気路５００として配設するものである。このため、脚部５０１ｃにスクリューボルトを締付けることによって閉鎖空間４００の構造物に固着されている。
【０１００】
このように、図１乃至図１１に示す空気浄化装置は、閉鎖空間４００に存在する被浄化空気が曲がり配管４０１及び接続管路３２０を介してハウジング３００に導かれると、ハウジング３００内で触媒機能付多孔質発熱体束３０１〜３０６を通過して、白金族触媒１９の作用によって浄化され、接続管路３３０側から排出される。
また、図１２及び図１３に示す空気浄化装置は、閉鎖空間４００に存在する被浄化空気が接続管路３２０を介してハウジング５１０に導かれると、ハウジング５１０内で触媒機能付多孔質発熱体束５０２ｃ〜５０４ｃを通過して、白金族触媒１９の作用によって浄化されて排出される。
このとき、触媒機能付多孔質発熱体束３０１〜３０６、５０２ｃ〜５０４ｃには、電極膜１３，１４、及びステンレス電極リード１５,１６、及び電極端子１７，１８を形成した触媒機能付多孔質発熱体１００から構成されているから、触媒によって分解しようとする温度になるように電極端子１７と電極端子１８との間に電圧を印加すれば、当該温度で触媒が反応する。
【０１０１】
しかし、ハウジング３００に供給される接続管路３２０の温度を供給温度センサ４８１，５５１の温度を検出し、それが特定の臭気ガス分解温度以上の温度である場合には、触媒機能付多孔質発熱体束３０１〜３０６、５０２ｃ〜５０４ｃに対し、熱エネルギを与えないように電力供給を遮断し、逆に、供給温度センサ４８１，５５１の温度を検出し、それが特定の臭気ガス分解温度以上の温度でない場合には、触媒機能付多孔質発熱体束３０１〜３０６に対し、熱エネルギを与えるように電力供給を行うことになる。
したがって、供給温度センサ４８１，５５１１を通過する空気の温度が高い場合と、低い場合によって白金族触媒１９の温度を変化させ、電力の無駄使いを少なくすることができる。
このとき、図１３の実施の形態のように、触媒機能付多孔質発熱体束３０１〜３０６に熱エネルギを与える３系統形成すれば、熱損失の減少及び白金族触媒１９の反応を十分に行うことができる。
【０１０２】
発明者は、臭いの種類、即ち、汗臭(アンモニア、イソ吉草酸、酢酸)、加齢臭(アンモニア、イソ吉草酸、酢酸、ノネナール)、排泄臭(アンモニア、酢酸、メチルメルカプタン、硫化水素、インドール)、生ごみ臭(アンモニア、メチルメルカプタン、トリメチルアミン、硫化水素)、タバコ臭(アンモニア、アセトアルデヒド、酢酸、ピリジン、硫化水素)の臭気物質を特定し、４大悪臭物質のうち、アンモニア、硫化水素についてのデータを添付した。他のメチルメルカプタン、トリメチルアミンについても同様であるので省略する。特に、本発明を実施する場合には、消臭効果については、有機物は３００℃、無機物についても６５０℃で完全に消臭除去ができることを確認したが、有機物は２００℃、無機物についても５００℃でも確認されており、触媒機能付多孔質発熱体１００，２００の実温度が部分的に有機物３００℃、無機物６５０℃になっておれば浄化できると思われる現象が生じていた。
【０１０３】
特に、金属触媒は１０℃温度が上がるごとに自乗で性能がアップすることから、常温付近での実験の特性は、機能しているか否かを示すものにすぎない。
また、白金触媒によって硫黄、りん、塩素等を除く無機ガスを分解する場合には、２５０℃が必要である。但し、触媒を白金としたものでは、触媒の白金が酸化して戻らないのでメンテナンス交換が必要となる。しかし、パラジュウムは硫黄、りん、塩素等を除く無機ガスを分解する場合、パラジュウムが一度は酸化するが、高温で金属化するので白金よりも有利である。この条件を満たすには、触媒温度３００℃が必要である。
そして、各種のガスを触媒で処理する温度は、ガスの種類で処理温度が変化する。エチレンガスは８０℃程度であり、アンモニアガスは最も高い温度が必要で一般に３００℃といわれている。
【０１０４】
ここで使用した白金族触媒１９のパラジュウムは、エタノール、ノルマルプロピルアルコール、メタノール、水を溶剤としているから、簡単に含浸でき、多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃの表面に塗布したり、それを乾燥したりすることができる。白金族触媒１９としては、基本的に、パラジュウムを無機溶剤及び／または有機溶剤で溶かしたものであればよい。
本実施の形態では無機溶剤及び／または有機溶剤で溶かした白金族触媒１９，２９に多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃの全体を浸漬しているが、多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃの外周のみまたは内周のみにスプレーで噴霧、刷毛等で塗布してもよい。
【０１０５】
本実施の形態では無機溶剤及び／または有機溶剤で溶かした白金族触媒１９，２９に多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃの全体を浸漬し、その後、ステップＳ７の乾燥工程で多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃの周囲に白金族触媒１９，２９を付着させた後、それを固定化している。白金族触媒１９，２９を担持させ、それを固定化させたものが、本実施の形態の触媒機能付多孔質発熱体１００，２００である。
なお、本実施の形態ではバインダとしてポリビニルアルコール(ＰＶＡ)の水溶液の３０％液を使用しており、必ずしも絶縁特性を呈しないが、電気抵抗を低減させるため、電極端子１７，１８，２７，２８は表面をエタノールで洗浄したが、機械的に表面の汚れを落とす研磨等の処理をしてもよい。これによって、電極端子１７，１８，２７，２８の接触抵抗を低くすることができる。
【０１０６】
発明者は、触媒の能力を検討するために、次のような実験を行った。
実験．１
発明者は、閉じたアクリルボックス(４１リットル)の空間でファンを回転させて循環させ、そこに２０φ、２０ｃｍの触媒機能付多孔質発熱体１００を３本を入れ、そこにアンモニアガス４１００ｐｐｍを１リットル注入した。測定器としては北川式ガス検知管１０５ＳＣ(５〜２６０ｐｐｍ)である。触媒機能付多孔質発熱体１００の間には電極膜１３，１４には１４Ｖの電圧を印加し、触媒機能付多孔質発熱体１００のピーク温度として１８０℃を得た。
表１は触媒機能付多孔質発熱体１００のアンモニア消臭能力試験結果であり、表２はブランク試験結果である。図１４は本実施の形態の触媒機能付多孔質発熱体を利用したアンモニア消臭試験の特性図である。
【０１０７】
注入時８５ｐｐｍであったアンモニア濃度は、電圧印加後４５分後には、定量下限である５ｐｐｍ未満、電圧印加１．５時間後には０ｐｐｍとなった。また、アクリルＢＯＸ(常温)のブランク試験では、アンモニアガス注入時８０ｐｐｍであったアンモニア濃度は、アンモニアガス注入２．５時間後に６０ｐｐｍになった。そして、常温でアクリルボックスに触媒機能付多孔質発熱体１００を３本収納した状態では、アンモニアガス注入時９０ｐｐｍであったアンモニア濃度は、ガス注入２．５時間後に定量下限である５ｐｐｍ未満になった。
この結果は、触媒機能付多孔質発熱体１００の電極膜１３，１４間に１４Ｖの電圧を印加しても、白金族触媒１９が急激にピーク温度(１８０℃)に到達するものでないから、ピーク温度(１８０℃)付近では、急激にアンモニアが触媒によって分解されたことを意味する。
【０１０８】
【表１】
2015202426.tif 000003
【０１０９】
【表２】
2015202426.tif 000004
【０１１０】
実験．２
発明者は、同様に、閉じたアクリルボックス(４１リットル)の空間でファンを回転させて循環させ、そこに２０φ、２０ｃｍの触媒機能付多孔質発熱体１００を３本使用し、そこに硫化水素１０００ｐｐｍを０．８リットル注入した。測定器としては北川式ガス検知管１２０ＳＥ(０．５〜４０ｐｐｍ)である。触媒機能付多孔質発熱体１００の間には電極膜１３，１４には２０Ｖの電圧を印加し、触媒機能付多孔質発熱体１００のピーク温度として２００℃を得ていた。
表３は触媒機能付多孔質発熱体１００の硫化水素ガス消臭能力試験結果であり、表４はブランク試験結果である。
【０１１１】
また、アクリルＢＯＸ(常温)のブランク試験では、硫化水素ガス注入時１７ｐｐｍであった硫化水素ガス濃度は、硫化水素ガス注入２時間後でも１７ｐｐｍを維持した。そして、硫化水素ガス注人時１０ｐｐｍであった硫化水素ガス濃度は、電圧印加後３０分後には、０ｐｐｍとなった。そして、常温でアクリルボックスに触媒機能付多孔質発熱体１００を３本収納した状態でも、硫化水素ガス注入時１３ｐｐｍであった硫化水素ガス濃度は、硫化水素ガス注入２時間後に０ｐｐｍになった。
この結果は、触媒機能付多孔質発熱体１００の電極膜１３，１４間に２０Ｖの電圧を印加しても、白金族触媒１９が急激にピーク温度(２００℃)に到達するものでないから、ピーク温度(２００℃)付近では、急激に硫化水素ガスが触媒によって分解されたことを意味する。特に、図１５及び表４のように常温でも硫化水素ガスが白金族触媒１９で分解されていることを示している。
【０１１２】
【表３】
2015202426.tif 000005
【０１１３】
【表４】
2015202426.tif 000006
【０１１４】
発明者は、福井県立大学の生物資源学部に消臭試験の協力依頼をし、各種のガスの除去試験を行ったが、アンモニア除去試験、硫化水素ガス除去試験は殆ど同じであり、図１６にエチレンガスの除去試験を検知管測定器とエチレンガス検知管で、図１７に酢酸ガスの除去試験を検知管測定器と酢酸ガス検知管で行ったもので、同様に、触媒の作用効果が確認できた。基本的に各種ガスを変更しても、金属触媒は１０℃温度が上がるごとに２乗で性能がアップすることから、有機系のガスを３００℃で処理すると短時間で処理できることになる。
【０１１５】
［実施の形態３］
更に、図１８乃至図２２は本実施の形態にかかる空気浄化装置で使用する触媒機能付多孔質発熱体１００，２００を用いた他の事例のハウジング６００である。
図において、ハウジング６００と触媒機能付多孔質発熱体１００とは、図示しないグラスウール、ロックウール等の耐火性のある耐熱絶縁材６１３でその間を絶縁したものである。詳しくは、ハウジング６００は全体をステンレス鋼板で成形した筐体及び空気等の流体をジグザグに通過させる境界板６２０、隔壁６２５，６２６、接続管路３２０，３３０から構成している。ハウジング６００は６面からなる箱で成形されており、裏面板６１１ａ及び正面板６１１ｂと枠体としての下面板６１１ｃ及び上面板６１１ｄと右面板６１１ｅ及び左面板６１１ｆで成形されている。
また、ハウジング６００の隔壁６２５，６２６は、前側と後側と区別し、夫々を上下に１０区画に成形している。この隔壁６２５，６２６を設けることにより、空気流はハウジング６００の正面板６１１ｂの横幅に対して、その１０倍の距離を進むことになる。
【０１１６】
隔壁６２５相互間、隔壁６２６相互間には、グラスウール、ロックウール等の耐熱絶縁材６１３の何れかで絶縁した触媒機能付多孔質発熱体１００の束の触媒機能付多孔質発熱体束３０１〜３０６が配設されている。即ち、本実施の形態の触媒機能付多孔質発熱体１００は、複数本を束ね、電極端子１７，１８相互間に通電できるように互いに電気的に接続し、それら束ねた触媒機能付多孔質発熱体１００を絶縁と同時に周囲のシール性を高め、空気流が触媒機能付多孔質発熱体１００の貫通孔１１のみに生じるようにしている。
この変形例においても、図３に示す実施の形態の触媒機能付多孔質発熱体２００の使用も可能であり、また、図７に示す触媒機能付多孔質発熱体１００の他の配置例を示す説明図のように、組付けることもできる。
【０１１７】
このとき、ハウジング６００の上面板６１１ｃと隔壁６２５，６２６との間、または下面板６１１ｄと隔壁６２５，６２６との間はデットスペースとなっている。勿論、この下面板６１１ｄと隔壁６２５，６２６との間のデットスペースには、ハウジング６００を安定して立設させるコンクリートまたは焼成の良くない触媒機能付多孔質発熱体、砂等の重量物を詰めてもよい。
他の隔壁６２５，６２６相互間の間隔及び触媒機能付多孔質発熱体１００の貫通孔１１の大きさは、触媒の処理能力によって決定される。
ハウジング６００(裏面板６１１ａ、正面板６１１ｂ、上面板６１１ｃ、下面板６１１ｄ、右面板６１１ｅ、左面板６１１ｆ)と隔壁６２５，６２６で成形された空間は、触媒機能付多孔質発熱体束６０１〜６０５を収納するものであり、触媒機能付多孔質発熱体１００の貫通孔１１を被浄化空気が流れる前提で説明したが、本発明を実施する場合にも、図７のように構成すると、触媒機能付多孔質発熱体１００の外周を空気流の透過路とすると、効率の良い触媒の反応が得られる。
【０１１８】
図１８乃至図２４に示す実施の形態の空気浄化装置では、触媒機能付多孔質発熱体１００を上下方向に６段積載した触媒機能付多孔質発熱体束３０１〜３０６を配設している。しかし、熱源として有機物で３００℃、無機物で６５０℃のピーク値とするよりも、その温度雰囲気を少しでも長く継続させて、有機物で３００℃、無機物で６５０℃の温度雰囲気を被浄化空気が通過する触媒の反応時間を長くし、処理能力を大きくするようにしている。
【０１１９】
図１８乃至図２４では、一方の面の触媒機能付多孔質発熱体束６０１〜６０５と、他方の面の触媒機能付多孔質発熱体束６０６〜６１０を前後２列積載し、かつ、触媒機能付多孔質発熱体束６０１〜６０５及び触媒機能付多孔質発熱体束６０６〜６１０を空気の上流が低い位置で、空気の下流が高い位置となるようにし、加熱された空気がその浮力で上昇するようにし、強制的に送風する能力を低下させても支障のないようにしている。また、ハウジング６００の全体の温度を目的の有機物で３００℃、無機物で６５０℃に到達できるようにしている。
【０１２０】
この触媒機能付多孔質発熱体束６０１〜６０５と触媒機能付多孔質発熱体束６０６〜６１０との間に配設した境界板６２０は、触媒機能付多孔質発熱体束６０１〜６０５と触媒機能付多孔質発熱体束６０６〜６１０とが対向して配設される個所が境界板６２０として、ステンレス鋼板６２１とその両端に溶接したパンチングボード６２２、接続管路３２０側の隔壁６２５で挟持された部分のみは遮蔽板６２３が配設されている。このパンチングボード６２２は、隣接する触媒機能付多孔質発熱体束６０１〜６０５と触媒機能付多孔質発熱体束６０６〜６１０との間に空気流を通過させる流路であり、また、遮蔽板６２３は空気流を最下段の触媒機能付多孔質発熱体束６０１のみに送給するためのガイドである。
【０１２１】
ハウジング６００内の上下は、隔壁６２５と反対側の隔壁６２６によって区画されており、片側５段、両側で１０段の触媒機能付多孔質発熱体束６０１〜６０５と触媒機能付多孔質発熱体束６０６〜６１０を通過することになる。このとき、各触媒機能付多孔質発熱体１００の電極膜１３，１４には所定の電圧が印加されているから、被浄化空気は所定の温度条件下にある触媒機能付多孔質発熱体束６０１〜６０５，６０６〜６１０を通過する際に各触媒機能付多孔質発熱体１００に担持されている白金族触媒１９の作用によって、触媒の反応によりクリーンな空気に浄化することができる。
【０１２２】
以上のように、本実施の形態にかかる空気浄化装置は、焼成炉または焼却炉からなる閉鎖空間４００、冷蔵庫または冷凍庫からなる閉じられた閉鎖空間４００または畜産農家の飼育場から出た糞尿を収集する堆肥舎からなる閉鎖空間４００の何れかの閉鎖空間４００に接続され、閉鎖空間４００内の空気を排出する排気路５００と、排気路５００に設けられたアルミニウム粉３０〜５０ｗｔ％、黒鉛粉５〜１０ｗｔ％、粘土粉３０〜５０ｗｔ％、木粉０〜１０ｗｔ％との配合で混合した焼結原料混合物１０とし、焼結原料混合物１０の全体に対して、比重の違いによって移動が生じない水及び／またはバインダ０〜２５ｗｔ％を加えてステップＳ１で混練し、ステップＳ２で圧力を加えて成形し、それをステップＳ３で焼結して５％〜５０％の範囲内の空隙を有し、通電したとき、常温では抵抗値が低く、所定の温度に上昇すると急激に抵抗値が増大する正の抵抗温度特性を有する多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃと、多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃの両側に金属を溶射させて形成した電極膜１３，１４及びステンレス電極リード１５,１６及び電極端子１７，１８からなる電極と、前記電極間に電圧を供給して多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃを過熱させ、多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃに担持させた無機溶剤及び／または有機溶剤で溶かした白金族触媒１９，２９を具備し、排気路５００を流出する空気の温度に応じて、電極膜１３，１４及びステンレス電極リード１５,１６及び電極端子１７，１８からなる電極間に印加する電圧を決定し、電極膜１３，１４及びステンレス電極リード１５,１６及び電極端子１７，１８からなる電極間から多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃに電力を供給することにより、多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃの温度を変動させ、白金族触媒１９，２９の温度を所定の温度とするものである。
【０１２３】
この触媒機能付多孔質発熱体１００，２００は、アルミニウム粉２、黒鉛粉３、蛙目粘土粉４、木粉５、必要に応じて抵抗調整剤７を混合し、それを焼結原料混合物１０とし、その全体に対して、比重の違いによって移動が生じない水及び／またはバインダ６を加えて混練し、圧力を加えて成形し、それを焼結して５％〜５０％の範囲内の空隙を有し、通電したとき、常温では抵抗値が低く、所定の温度に上昇すると急激に抵抗値が増大する正の抵抗温度特性を有する多孔質抵抗成型体に対し、無機溶剤及び／または有機溶剤で溶かした白金族触媒１９，２９を付着させ、それを乾燥させたものである。
したがって、焼結された多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃは５％〜５０％の範囲内の空隙を有しているから、その表面積は広くなり、その表面を白金族触媒１９，２９として使用するものであるから、触媒の反応速度を速め、反応効率を上げることができる。実験でも、常温で白金族触媒１９，２９が作用する物質に対しては、消臭効果が確認され、更に、触媒を加熱することにより高速に消臭させることができた。消臭効果については、有機物は３００℃で、無機物についても６５０℃で完全に消臭除去ができることが確認された。
【０１２４】
多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃは、アルミニウム粉３０〜５０ｗｔ％、黒鉛粉５〜１０ｗｔ％、蛙目粘土粉等の粘土粉３０〜５０ｗｔ％、木粉０〜１０ｗｔ％との配合で混合した焼結原料混合物１０とし、その全体に対して、水０〜２５ｗｔ％を加えて混練し、圧縮成形または押出成形によって成型し、乾燥の後、ステップＳ３で焼結させてなるものであるから、次の効果を奏する。
即ち、焼結原料混合物１０において、例えば、アルミニウム粉の含有量が３０ｗｔ％未満であると、アルミニウム粉が少なすぎて、通電性が損なわれる。一方、アルミニウム粉の含有量が５０ｗｔ％を超えると、アルミニウム粉において黒鉛粉に覆われない部分が増大し、そのことによって、焼成過程において溶融したアルミニウムが表面に噴出するという焼結不良が生じ易くなる。ところが、本実施の形態では、アルミニウム粉３０〜５０ｗｔ％であるから、通電性が維持でき、焼結不良も生じ難い。
【０１２５】
また、例えば、黒鉛粉３の含有量が５ｗｔ％未満であると、黒鉛粉３が極めて少な過ぎてアルミニウム粉２において黒鉛粉３に覆われない部分が増大し、そのことによって、焼成過程において溶融したアルミニウムが表面に噴出する焼結不良が生じ易くなる。一方、黒鉛粉３の含有量が１０ｗｔ％を超えると、黒鉛粉３が多過ぎて多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃの強度及び純度が低下し、多孔質発熱体の抵抗発熱体としての使用において強度や通電発熱性が足りないものとなる。ところが、本実施の形態では、黒鉛粉の含有量が５〜１０ｗｔ％であるから、アルミニウムが表面に噴出する焼結不良や、多孔質抵抗成型体の強度が低下しない。
そして、陶磁器用の蛙目粘土粉４等の粘土粉の含有量が、例えば、３０ｗｔ％未満であると、陶磁器用の粘土粉が少なすぎて、得られる成型抵抗体の抵抗値が小さくなり、多孔質発熱体の抵抗発熱体としての利用において通電発熱性が足りないものとなる。一方、陶磁器用の蛙目粘土粉４の含有量が５０ｗｔ％を超えると、陶磁器用の蛙目粘土粉４が多過ぎて、通電性が損なわれるが、本発明の実施の形態ではその範囲内に設定しているから、それらの問題が生じない。
【０１２６】
更に、木粉５は、木屑を粉砕機で微粉砕したものが使用されるが、ウィスカー状のものを用いるのが好ましい。例えば、ウィスカー状の木粉５を使用することでアルミニウム粉２、黒鉛粉３、蛙目粘土粉４等の原料がウィスカー状の髭状の隙間に絡みつくため、原料の充填性が高くなると共に、ステップＳ２の成形工程で圧力を掛けて生じたものは強固で緻密なものとなるが、木粉５が入っていなくても多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃを得ることはできる。通常、０〜１０ｗｔ％配合するのが望ましい。したがって、この発明の正の抵抗温度特性を有する多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃによれば、確実に高強度で通電発熱性を有し、純度の高いものとなる。
【０１２７】
なお、焼結原料混合物１０において、アルミニウム粉２の含有量が４０ｗｔ％〜４５ｗｔ％の範囲内であり、黒鉛粉３の含有量が５ｗｔ％〜１０ｗｔ％の範囲内であり、鉱物質粉（陶磁器用の蛙目粘土粉４）の含有量が４０ｗｔ％〜４５ｗｔ％の範囲内あることによって、更に確実に正の抵抗温度特性である多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃにおいて高い強度及び純度並びに通電発熱性を確保できるため、より好ましい。
そして、多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃに付着させた無機溶剤及び／または有機溶剤で溶かした白金族触媒１９，２９は、物理的性質や化学的性質が互いによく似ているルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金等が使用でき、ここではそれらのうちから選択した触媒を、無機溶剤及び／または有機溶剤で溶かし、浸漬、塗布し、乾燥させたものであるから製造が簡単である。
【０１２８】
このように、本発明の実施の形態にかかる空気浄化装置は、アルミニウム粉２、黒鉛粉３、蛙目粘土粉４、木粉５との配合で混合した焼結原料混合物１０とし、その全体に対して、比重の違いによって移動が生じない水及び／またはバインダ６を加えてステップＳ１で混練し、ステップＳ２で圧力を加えて成形し、それをステップＳ３で焼結して５％〜５０％の範囲内の空隙を有し、通電したとき、常温では抵抗値が低く、所定の温度に上昇すると急激に抵抗値が増大する正の抵抗温度特性を有する多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃに対し、無機溶剤及び／または有機溶剤で溶かした白金族触媒１９，２９を担持付着させ、それを乾燥させたものである。
したがって、一体化した多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃ及び電極１３，１４と白金族触媒１９，２９を収容するハウジング３００，６００を具備し、電極膜１３，１４及びステンレス電極リード１５,１６及び電極端子１７，１８からなる電極間に電圧を印加することにより、温度を制御でき、かつ、多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃ及び電極膜１３，１４及びステンレス電極リード１５,１６及び電極端子１７，１８からなる電極と白金族触媒を一体としたものをハウジング３００，６００に収容しているから、熱損失を少なく抑えることができる。
また、熱交換器４００はハウジング３００，６００から高温度の浄化空気を導入し、当該浄化空気が排出されるまでの間に、ハウジング３００，６００に供給される浄化処理すべき空気に熱エネルギを供給するものであるから、その内部のみを高温度とするものであるから熱エネルギの損失が少ない。
加えて、多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃは通電により高温度の触媒を使用できるから、触媒で処理する特定物質の化学反応の速度を速めることができる。また、白金族触媒１９，２９は電気的に多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃを短絡させることがないので、安定した使用が可能である。特に、白金族触媒１９，２９の濃度を低くできること及びアルミニウム粉体２が多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃを形成する際には酸化アルミニウムとなって絶縁特性を呈するので、多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃから白金族触媒１９，２９に通電されることがない。
そして、通電により高温度で触媒を使用できるから、触媒で処理する特定物質の化学反応の速度を速める場合に好適である。また、白金族触媒１９，２９は電気的に多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃを短絡させることがないので、安定した使用が可能である。特に、白金族触媒１９，２９の濃度を低くできること及びアルミニウム粉体２が多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃを形成する際には酸化アルミニウムとなって絶縁特性を呈するので、多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃから白金族触媒１９，２９に通電されることがない。
【０１２９】
本実施の形態の排気路５００は、焼成炉、焼却炉、冷蔵庫、冷凍庫、または畜産農家の飼育場から出た糞尿を収集する堆肥舎等からなる専用の閉鎖空間の何れかの閉鎖空間４００に接続され、閉鎖空間４００内の空気を排出するものである。その排気路５００を流出する空気の温度は、閉鎖空間４００の専用の内容によって略一義的に特徴が決定されるので、その温度に応じて、電極膜１３，１４及びステンレス電極リード１５,１６及び電極端子１７，１８からなる電極間に印加する電圧を決定し、多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃの温度を触媒の処理速度に応じて設定可能としたものである。
このとき、焼成炉、焼却炉、冷蔵庫、冷凍庫、または畜産農家の飼育場から出た糞尿を収集する堆肥舎等からなる閉鎖空間４００は、使用に際し、閉鎖空間４００内の内容によって専用になるのが常であるから、白金族触媒１９，２９の温度は専用仕様として特定され、排気路５００の流出する温度が高いときにはその温度を直接触媒が使用できればよいし、また、排気路５００の流出する温度が低いときには、触媒によって化学反応速度を速める成分の種類によって、触媒の温度を決定すべく電極膜１３，１４及びステンレス電極リード１５,１６及び電極端子１７，１８からなる電極間の印加電圧を決定できればよく、無駄な消費電力の使用に繋がらないので省電力として使用できる。
【０１３０】
上記実施の形態の空気浄化装置は、炉体には外部から送風機４７０によって閉鎖空間４００に空気を供給するものである。したがって、浄化しようとする空気を排気路５００に導くことができ、送風機４７０を高温度条件下に耐える耐熱性の電動機等を使用することなく、通常の仕様のものが使用できる。勿論、上記実施の形態の空気浄化装置は、炉体に空気を循環させる循環路によって閉鎖空間４００に空気を供給することもできる。
上記実施の形態にかかる空気浄化装置で使用する触媒機能付多孔質発熱体１００，２００は、更に、多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃには、その両側に金属の溶射によって電極膜１３，１４を設けたものであるから、高温度で触媒を使用できるから、触媒で処理する特定物質の化学反応の速度を速める場合に好適である。また、白金族触媒１９，２９は電気的に多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃを短絡させることがないので、安定した使用が可能である。特に、白金族触媒１９，２９の濃度を低くできること及びアルミニウム粉体２が多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃを成形する際には酸化アルミニウムとなって絶縁特性を呈するので、多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃから白金族触媒１９，２９に通電されることがない。
【０１３１】
そして、上記実施の形態にかかる空気浄化装置で使用する触媒機能付多孔質発熱体１００，２００は、更に、多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃの両側に金属の溶射によって電極膜１３，１４を設けたものである。ここで、多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃの両端に成形した電極膜１３，１４は、金属の溶射によって成形したものであるから、多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃとの接続が表面積を大な条件で接合成形でき、電極膜１３，１４側の抵抗値を小さくでき、長時間の使用に際しても、電極膜１３，１４の劣化が生じ難い。
【０１３２】
焼結原料混合物１０には、更に、金属シリコン粉５〜１０ｗｔ％及び鉄粉０〜１０ｗｔ％を混合したものであるから、通電安定性を確保することができる。また、鉄粉は酸化により抵抗体として機能するから抵抗値制御に使用でき、必要に応じて、ＰＴＣサーミスタと同様の特性を有する正の温度係数を有する正の抵抗温度特性の発熱体とするか否かを制御できる。特に、シリコン粉(半導体)５〜１０ｗｔ％及び鉄粉０〜１０ｗｔ％を混合したものでは、キュリー点温度を設定しやすい。
上記金属シリコン粉５〜１０ｗｔ％は、酸化しない材料としての通電性確保する通電安定性を上げるものである。また、鉄粉０〜１０ｗｔ％は、酸化により抵抗体として機能する抵抗値制御に使用でき、発熱体としての安定した性能が発揮できる。ただし、金属シリコン粉及び鉄粉の混合は、ＰＴＣサーミスタと同様の特性を有する正の温度係数を有する正特性発熱体としての性質が低下するので、大量には配合しない方がよい。
【０１３３】
更に、白金族触媒１９，２９は、パラジュウムと白金、パラジュウムと銀、パラジュウムとルテニュウム、パラジュウムとロジュウムのパラジュウムを含む組み合わせからなる単一の合金またはパラジュウムを含む２層構造としたものである。
したがって、触媒機能付多孔質発熱体１００，２００の白金族触媒１９，２９は、パラジュウム、またはパラジュウムと白金、パラジュウムと銀、パラジュウムとルテニュウム、パラジュウムとロジュウム等のように、パラジュウムを含む組み合わせからなる合金、またはパラジュウムを含む２層構造としたものであるから、白金族触媒１９，２９がパラジュウムを含むものであり、無機溶剤及び／または有機溶剤で溶かし、浸漬、塗布し、乾燥させたものであるから取り扱いが簡単で、製造が簡単である。
【０１３４】
白金族触媒１９，２９は、エタノール４０〜５０ｗｔ％、ノルマルプロピルアルコール５〜１０ｗｔ％、パラジュウム５ｗｔ％以下、メタノール０．５〜３ｗｔ％、分散樹脂０．５ｗｔ％以下、残余を水として配合したものである。
ここで、白金族触媒１９，２９のパラジュウムは、エタノール、ノルマルプロピルアルコール、メタノール、水を溶剤としているから、簡単に塗布、含浸ができ、前記多孔質抵抗成型体の表面に塗布とその乾燥をすることができる。基本的に、パラジュウムを無機溶剤及び／または有機溶剤で溶かしたものであればよい。
【０１３５】
上記実施の形態にかかる空気浄化装置では、触媒機能付多孔質発熱体１００，２００の使用として実施の形態を説明したが、本発明を実施する場合には、ステップＳ２の成形工程において成形する焼結前成型体１０Ａ，２０Ａを任意の形状に焼成することができる。特に、本実施の形態の触媒機能付多孔質発熱体１００，２００のように、複数本の多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃを用いると、多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃの異常で１本既存しても、他の多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃで運転可能であるから、触媒機能付多孔質発熱体束３０１〜３０６または触媒機能付多孔質発熱体束６０１〜６１０と複数合せた方が信頼性を高くできる。
【０１３６】
上記実施の形態にかかる空気浄化装置で使用では、触媒機能付多孔質発熱体束３０１〜３０６または触媒機能付多孔質発熱体束６０１〜６１０を束ねるのに、耐熱絶縁材３１３，６１３としてグラスウール、ロックウール等の耐熱温度の高い耐熱絶縁材３１３，６１３で、電気絶縁物を使用した。しかし、本発明を実施する場合には、多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃとした時点で表面が酸化アルミニウムの膜が成形され、絶縁状態になっているから、その表面に白金族触媒は、エタノール、ノルマルプロピルアルコール、パラジウム、メタノール、分散樹脂、残余を水として配合し、それを多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃに担持させても、ハウジング３００，６００との間に電気的絶縁は保たれているから、必ずしも電気的絶縁物を使用する必要性はない。しかし、ハウジング３００，６００のユーザの取り扱いに個人差があるから、耐熱絶縁材３１３，６１３とした仕様の方が安全性は高い。
【産業上の利用可能性】
【０１３７】
本実施の形態にかかる空気浄化装置で使用する触媒機能付多孔質発熱体１００，２００は、工場または車両の排ガス、排水、集塵、粉体等の被浄化空気の浄化を行う空気浄化装置について説明したが、本実施の形態の触媒機能付多孔質発熱体１００，２００は、有機物質、無機物質の混在する成分から特定の成分を消去する場合に使用される。また、畜産農家の所有するし尿処理装置に取付けて臭いを消去する装置としても使用できる。
また、本実施の形態にかかる空気浄化装置で使用する触媒機能付多孔質発熱体１００，２００は、貫通孔１１，１２を１個だけ設けた事例で説明したが、本発明を実施する場合には、１本の焼結前成型体１０Ａ，２０Ａに対し、２個以上の貫通孔１１，１２を設けた多孔質抵抗成型体１０Ｃ，２０Ｃとすることもできる。
【符号の説明】
【０１３８】
２    アルミニウム粉
３    黒鉛粉（黒鉛粉）
４    蛙目粘土粉
５    木粉
６    水／バインダ
７    抵抗調整剤
１０    焼結原料混合物
１１，２１    貫通孔
１０Ａ，２０Ａ    焼結前成型体
１０Ｂ，２０Ｂ    成型抵抗体
１０Ｃ，２０Ｃ    多孔質抵抗成型体
１３，１４，２３，２４    電極膜
１５,１６，２５，２６    ステンレス電極リード
１７，１８，２７，２８    電極端子
１９，２９    白金族触媒
１００，２００    触媒機能付多孔質発熱体
３００，６００    ハウジング
３１２    隔壁
３０１〜３０６    触媒機能付多孔質発熱体束
３１３，６１３    耐熱絶縁材
４００    熱交換器
５００    排気路
６０１〜６１０    触媒機能付多孔質発熱体束
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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