(57)【要約】【課題】家庭の台所、あるいは業務用の換気装置に関し、調理等で発生する油煙等の油汚れを加熱分解、気化させて浄化することができる換気装置を提供すること。【解決手段】フィルタ４、ファン２、換気装置本体１の通風路内部を被覆する触媒７と、触媒７を加熱する加熱手段５を有する換気装置であり、前記触媒７をＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓから選択される１種以上の金属化合物を含む第１の触媒と、ＣｕとＶの複合酸化物からなる第２の触媒からなる触媒とする。油汚れが付着した触媒被覆面を加熱することにより、油を加熱分解、気化させることができるため、常に清潔な状態を保つことができる換気装置を提供することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通風路を有する本体と、前記通風路内に設けられたファンとこれを駆動するモーターと、通過する空気をろ過するフィルタと、フィルタ、ファン、通風路内部のいずれか１つ以上を被覆する触媒と、前記触媒を加熱する加熱手段からなる換気装置であり、前記触媒がＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓから選択される１種以上の金属化合物を含む第１の触媒と、ＣｕとＶの複合酸化物からなる第２の触媒からなる触媒であることを特徴とする換気装置。
【請求項２】
第２の触媒がＣｕ5Ｖ2Ｏ10、ＣｕＶ2Ｏ6、Ｃｕ3Ｖ2Ｏ8から選ばれるいずれか一つ以上の複合金属酸化物を含むことを特徴とする請求項１記載の換気装置。
【請求項３】
Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、ＬｉＯ2などのケイ酸塩からなるアルカリシリケート、シリカゾル、アルミナゾルなどの無機コロイド、ケイ素、チタン、アルミニウムなどのアルコキシド類とその加水分解物、リン酸アルミニウム、重クロム酸塩、セメント、シリコーン樹脂、フッ素樹脂のいずれか一つ以上を含むバインダーを用いて、触媒をフィルタ、ファン、通風路内部のいずれか１つ以上に固定化したことを特徴とする請求項１または２記載の換気装置。
【請求項４】
第１の触媒と第２の触媒のモル比として１：３〜５：１の範囲であることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の換気装置。
【請求項５】
加熱手段がヒーターであることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の換気装置。
【請求項６】
加熱手段が、触媒温度を１５０℃から３００℃の温度に加熱することを特徴とした請求項１乃至５いずれかに記載の換気装置。
【請求項７】
加熱手段が、触媒温度を１５０℃から３００℃の温度に加熱し、その温度で２０分以上保持することを特徴とした請求項１乃至６いずれかに記載の換気装置。
【請求項８】
加熱手段の動作・停止を制御するスイッチを設けたことを特徴とする請求項１乃至７いずれかに記載の換気装置。
【請求項９】
ファンおよびモーターと連動して、加熱手段が作動開始する制御部を設けたことを特徴とする請求項１乃至８いずれかに記載の換気装置。
【請求項１０】
フィルタが多孔質形状の金属からなることを特徴とする請求項１乃至９いずれかに記載の換気装置。
【請求項１１】
フィルタを複数枚重ねたことを特徴とする請求項１乃至１０いずれかに記載の換気装置。
【請求項１２】
フィルタおよび／またはファンが着脱自在であることを特徴とする請求項１乃至１１いずれかに記載の換気装置。
【請求項１３】
フィルタ表裏の形状が同じであり、通風方向に対してどちらの面を上流にしても使用可能であることを特徴とする請求項１乃至１２いずれかに記載の換気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家庭の台所、あるいは業務用の換気装置に関し、調理等で発生する油煙等の油汚れにより不快な状態になるのを防止する、自己浄化機能を有する換気装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
家庭の台所用、あるいは業務用の換気装置は、調理時に発生する油煙や水蒸気を吸い込み外部に排出する機能を持っているが、長期間の使用により、その通風経路内が油で汚染されてしまうという課題があった。これらの課題を解決するため、油汚れが自己分解し、常に清潔でクリーンな状態に換気装置を維持する方法が提案されている（例えば特許文献１）。以下、その構成について、図５を参照しながら説明する。
【０００３】
図５に示すように、本体１０１の内部にファンモータ１０２が設けられ、本体１０１の吸気口１０３にフィルタ１０４が設けられている。本体１０１に排気口１０５が設けられ、本体１０１の内部に遠赤外線熱源１０６が設けられている。フィルタ１０４には加熱触媒１０７が塗布されている。
【０００４】
上記構成において、遠赤外線熱源１０６を通電加熱するとフィルタ１０４が熱せられ、加熱触媒１０７の作用により、フィルタ１０４の表面に付着した調理油が、触媒分解、気化することになる。
【特許文献１】実開昭５９−１５１０２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような従来の換気装置では、加熱触媒１０７を活性化させるために、フィルタ１０４を３００℃以上の高温に上げる必要があり、エネルギーロスが大きいという課題があった。
【０００６】
また、Ｐｔ、Ｐｄ等の貴金属触媒を主成分とした低温で活性を示す触媒も種々提案されているが、貴金属触媒を主成分としたものは経済性に劣るため、利用範囲が限られるという課題があった。
【０００７】
そこで本発明は、安価で、より低温で油を加熱分解、気化させることができる換気装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明の換気装置は、請求項１記載の通り、通風路を有する本体と、前記通風路内に設けられたファンとこれを駆動するモーターと、通過する空気をろ過するフィルタと、フィルタ、ファン、通風路内部のいずれか１つ以上を被覆する触媒と、前記触媒を加熱する加熱手段からなる換気装置であり、前記触媒がＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓから選択される１種以上の金属化合物を含む第１の触媒と、ＣｕとＶの複合酸化物からなる第２の触媒とからなる触媒であることを特徴としたものである。
【０００９】
また、請求項２記載の換気装置は、第２の触媒がＣｕ5Ｖ2Ｏ10、ＣｕＶ2Ｏ6、Ｃｕ3Ｖ2Ｏ8から選ばれるいずれか一つ以上の複合金属酸化物を含むことを特徴としたものである。
【００１０】
また、請求項３記載の換気装置は、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、ＬｉＯ2などのケイ酸塩からなるアルカリシリケート、シリカゾル、アルミナゾルなどの無機コロイド、ケイ素、チタン、アルミニウムなどのアルコキシド類とその加水分解物、リン酸アルミニウム、重クロム酸塩、セメント、シリコーン樹脂、フッ素樹脂のいずれか一つ以上を含むバインダーを用いて、触媒をフィルタ、ファン、通風路内部のいずれか１つ以上に固定化したことを特徴としたものである。
【００１１】
また、請求項４記載の換気装置は、第１の触媒と第２の触媒のモル比として１：３〜５：１の範囲であることを特徴としたものである。
【００１２】
また、請求項５記載の換気装置は、加熱手段がヒーターであることを特徴としたものである。
【００１３】
また、請求項６記載の換気装置は、加熱手段が、触媒温度を１５０℃から３００℃の温度に加熱することを特徴としたものである。
【００１４】
また、請求項７記載の換気装置は、加熱手段が、触媒温度を１５０℃から３００℃の温度に加熱し、その温度で２０分以上保持することを特徴としたものである。
【００１５】
また、請求項８記載の換気装置は、加熱手段の動作・停止を制御するスイッチを設けたことを特徴としたものである。
【００１６】
また、請求項９記載の換気装置は、ファンおよびモーターと連動して、加熱手段が作動開始する制御部を設けたことを特徴としたものである。
【００１７】
また、請求項１０記載の換気装置は、フィルタが多孔質形状の金属からなることを特徴としたものである。
【００１８】
また、請求項１１記載の換気装置は、フィルタを複数枚重ねたことを特徴としたものである。
【００１９】
また、請求項１２記載の換気装置は、フィルタおよび／またはファンが着脱自在であることを特徴としたものである。
【００２０】
また、請求項１３記載の換気装置は、フィルタ表裏の形状が同じであり、通風方向に対してどちらの面を上流にしても使用可能であることを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、調理等で発生する油煙等の油汚れをより低温で加熱分解、気化させることができ、自己浄化機能を有し、安価な換気装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の換気装置は、例えば図１に示す通り、換気装置本体１の内部にファン２およびこれを駆動させるモーター３が設けられている。本体１のファン２の上流側にはフィルタ４と加熱手段５が設けられ、フィルタ４の表面とファン２の表面とフロントフード６の内面には油分解触媒７が被覆されている。フロントフード６には、加熱手段５およびファン２の制御手段１０が設けられている。
【００２３】
上記構成により、調理時に発生した油煙や水蒸気を含む空気は、換気装置本体１のファン２を駆動させることにより、吸気口８から吸いこまれ、排気口９に排出される。油煙が換気装置本体１を通過する際、大部分の油はフィルタ４に捕集され、一部はフロントフード６の内面とファン２に付着する。これらの油が付着する部分は触媒７が被覆されており、制御手段１０によって加熱手段５を加熱することによって換気装置本体１内の温度をあげると触媒７が活性化され、触媒７の表面に付着した油は加熱分解、気化するため、油汚れが蓄積することなく換気装置を清潔な状態に保つことができる。制御手段１０はフロントフードに設けてあり、加熱手段５の動作、停止を制御することができるため、本発明の換気装置の使用者が油汚れに気付いた任意のタイミングで制御手段１０のスイッチを入れ、汚れの浄化を行うことができる。
【００２４】
従来例では、触媒表面温度を３００℃以上に上げる必要があったが、本発明では、触媒７は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓから選択される１種以上の金属化合物を含む第１の触媒と、ＣｕとＶの複合酸化物からなる第２の触媒から構成されるため、従来に比べてより低温で油を加熱分解することができ、より少ないエネルギーで換気装置内を清潔に保つことができるとともに、ファン２やモーター３にかかる熱負荷を低減することができる。
【００２５】
本発明の触媒７の成分としては、第１の触媒としてＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓから選択される１種以上の金属化合物が必要であり、金属化合物としては硝酸塩、硫酸塩、酸化物のいずれであってもよい。第２の触媒としては、ＣｕとＶの複合酸化物が必要であり、Ｃｕ5Ｖ2Ｏ10、ＣｕＶ2Ｏ6、Ｃｕ3Ｖ2Ｏ8から選ばれるいずれか一つ以上の複合金属酸化物が含まれているとさらに好ましい。油の分解活性に寄与する主たる触媒はＣｕとＶの複合酸化物であり、これらが少なすぎると十分な酸化反応が発揮されないため、これらの触媒は、第１の触媒と第２の触媒のモル比として１：３〜５：１の範囲であることが望ましい。
【００２６】
本発明の加熱手段としては、触媒表面温度を上げることができれば特に制限はなく、ヒーター、温水やガスを利用した熱交換器、ＩＨヒーター、ハロゲンランプなどが利用できる。中でも通電型のヒーターは安価で加熱温度が制御しやすく、温度の立ち上がりが比較的早いため好適である。
【００２７】
触媒表面に付着した油を加熱分解、気化させるためには、触媒温度を１５０℃以上にする必要があるが、温度が高すぎるとモーターや換気装置全体に熱負荷が加わって故障の原因となりやすく、また省エネルギーに反するため、好ましくは１５０℃から３００℃、より好ましくは１８０℃から２５０℃に制御するのが良い。触媒被覆を施す面には熱が加わるため、耐熱性のある材質である必要があり、ステンレス、アルミ、銅、ニッケル、クロム、チタンなどの金属や合金、ガラス、ＳｉＣ、アルミナなどのセラミックなどを利用することができる。できるだけ早く所定の温度に上げるためには比熱の小さい材料が好ましく、かつ触媒に対する耐食性の問題を考慮すると、ステンレスまたはアルミが好適である。
【００２８】
また、本発明のフィルタは、網状、繊維状、発泡体状、スポンジ状、ハニカム状、スリット状、貫通孔を開けた板状など任意の形状のものが使用でき、油汚れを含む空気や水蒸気が流通できる多孔質形状であればなんら限定するものではない。しかしながら、油煙は比較的粗大な粒子であるため、物理的な衝突によって高効率に捕集することができるため、油煙の通風方向に対して直線的に衝突する部位がある形状が好ましく、例えは図２に示す貫通孔を開けた板状である場合には、油煙２０の進行方向に対し第１の網状フィルタ２１と第２の網状フィルタ２２の複数のフィルタを利用して、それぞれの貫通孔の位置をずらして配置する方法が好ましい。
【００２９】
また、本発明の換気装置は、ファンおよびモーターと連動して、加熱手段が作動開始する制御部を設けたことを特徴としたものである。加熱手段を単独で作動すると、加熱手段周辺のみが局所的に高温になり、わずかな範囲の触媒しか温度を上げることができないが、ファンと連動して加熱手段を作動させることにより、熱風を装置全体に拡散することができる。
【００３０】
また、本発明の換気装置は、フィルタおよび／またはファンが着脱自在であることを特徴とする。フィルタやファンには、触媒で浄化できないほこりや繊維、あるいは炭化成分が固着することがあるが、着脱自在であるため取り外して清掃することができ、清潔な状態に保つことができる。フィルタおよび／またはファンの固定には留め金やねじを利用することによって容易に着脱自在、着脱可能な形状となる。
【００３１】
上記フィルタは、フィルタ表裏が同じ形状であるならば、表裏を入れ替えて設置することが可能となる。この構成によればフィルタの上流側が特に汚れた場合などに、表裏を入れ替えることにより、汚れの多い上流側を加熱手段により近づけることができ、温風だけでなくヒーターの輻射熱を利用することができるようになるため、触媒の加熱分解能力をより有効に引き出すことができる。また、上記の操作をすることにより、フィルタを洗浄するまでの期間を延ばすことができるという効果が得られる。
【実施例】
【００３２】
以下、本発明を実施例にて詳細に説明するが、本発明は、以下の記載に何ら限定して解釈されるものではない。
【００３３】
（実施例１）触媒の油分解性能
純水に硫酸銅五水和物と酸化硫酸バナジウムｎ水和物と硫酸セシウムをそれぞれのモル比として１：２：３の割合で混合溶解させた溶液を乾燥し、焼成温度６８０〜７００℃で５時間保持して触媒粉末を得た。触媒は乳鉢にて十分に粉砕し、以下の試験に用いた。
【００３４】
調理油の主成分であるオレイン酸１（ｍｇ）と前記触媒１０（ｍｇ）を混合し、空気流量１００ｍｌ／分、昇温速度１０℃／分の条件で熱重量分析を行った。
【００３５】
図３に測定結果を示す。オレイン酸単独では１８０℃付近までほとんど変化はなく、２５０℃でも約４０％の油残存率であり、約４６０℃付近まで油の残存が見られた。一方、前記触媒を混合した場合、５０℃付近から重量の減少が見られ、１５０℃で約６０％の残存量であり、２５０℃でほぼ全量が、熱分解、蒸発した。油は触媒によって、酸化分解およびガス化作用を受けていると思われ、触媒なしにくらべて低温で油を除去できることがわかった。
【００３６】
（実施例２）触媒被覆フィルタの油分解
実施例１で作成した触媒７００（ｇ）とコロイダルシリカ２９０（ｇ）と界面活性剤１０（ｇ）を混合し、ボールミルに入れて３時間混合粉砕した。作成した触媒液に、脱脂したアルミ製のパンチングメタルフィルタをディップし、３００℃で乾燥する方法を３回繰返し、触媒被覆フィルタを作成した。
【００３７】
フィルタの重量を測定した後、市販のサラダ油を１０（ｍｇ）スポット状に塗布した後、２５０℃の恒温槽にいれた。比較として、触媒塗布していないフィルタに同様のオレイン酸塗布を行った。１０分後、３０分後にフィルタを取り出して重量を測定した。温度をかける前後の重量の変化量からサラダ油の分解、気化状態を比較した。図４に加熱時間と油残存率の関係を示す。触媒塗布フィルタでは３０分で９８％以上の浄化率であったが、比較フィルタでは７５％の浄化率であった。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明によれば、調理等で発生する油煙等の油汚れをより低温で加熱分解、気化させることができる換気装置を提供することができ、家庭の台所用レンジフード、業務用の換気装置などの用途がある。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の換気装置の概略断面図
【図２】フィルタの油捕集の概念図
【図３】オレイン酸の熱重量測定結果のグラフ
【図４】加熱時間と油残存率の関係を示すグラフ
【図５】従来例の換気装置の概略断面図
【符号の説明】
【００４０】
１  換気装置本体
２  ファン
３  モーター
４  フィルタ
５  加熱手段
６  フロントフード
７  触媒
８  吸気口
９  排気口
１０  制御手段
２０  油煙
２１  第１の網状フィルタ
２２  第２の網状フィルタ
１０１  本体
１０２  ファンモータ
１０３  吸気口
１０４  フィルタ
１０５  排気口
１０６  遠赤外線熱源
１０７  加熱触媒
【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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