(57)【要約】【課題】排気中の有機化合物成分を効果的に除去し、メンテナンスも容易な有機化合物分解装置を提供することを目的としている。【解決手段】本考案の有機化合物分解装置１０は、有機化合物含有気体の流入口２２と、流出口２４と、前記流入口２２と前記流出口２４の間に前記有機化合物含有気体の流通経路２６を備えたケーシング２０と、前記流入口２２に取り付けて、前記流通経路２６で前記有機化合物含有気体の乱流を発生させる乱流発生手段３０と、前記流通経路２６で乱流状態となる前記有機化合物含有気体に紫外線を照射して有機化合物成分を分解させる紫外線照射手段４０と、を備えたことを特徴としている。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
有機化合物含有気体の流入口と、流出口と、前記流入口と前記流出口の間に前記有機化合物含有気体の流通経路を備えたケーシングと、
前記流入口に取り付けて、前記流通経路で前記有機化合物含有気体の乱流を発生させる乱流発生手段と、
前記流通経路で乱流状態となる前記有機化合物含有気体に紫外線を照射して有機化合物成分を分解させる紫外線照射手段と、
を備えたことを特徴とする有機化合物分解装置。
【請求項２】
前記乱流発生手段は、
凹部を有する断面略コ字形状の複数のプレートと、
前記プレートの長手方向の両端を支持する一対のホルダーと、
を備え、
前記プレートは、前記凹部の開部を上向きと下向きの交互に連続配置し、かつ、側壁の先端が対向する前記開部の内側に配置されて、前記側壁の先端と対向する開部の底面との間に前記有機化合物含有気体が通過する隙間を設けて前記ホルダーに取り付けたことを特徴とする請求項１に記載の有機化合物分解装置。
【請求項３】
前記乱流発生手段は、前記流入口を覆うように取り付け、前記ホルダーのいずれか一方が最下位置となるように、水平面に対して交差するように配置していることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機化合物分解装置。
【請求項４】
前記ホルダーは、前記凹部の開部を上向きと下向きの交互に連続配置したプレートの長手方向の端部が収まる枠部を備え、
前記ホルダーの枠部の底面と前記プレートの長手方向の両端の間に隙間を設けたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の有機化合物分解装置。
【請求項５】
前記乱流発生手段は、前記紫外線照射手段を中心とし、前記紫外線照射手段の長手方向に沿って外周を覆う螺旋状に形成した筒体であることを特徴とする請求項１に記載の有機化合物分解装置。
【請求項６】
前記紫外線照射手段は、照射波長２５４ｎｍ及び／又は照射波長１８４ｎｍを主波長とすることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の有機化合物分解装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、特に有機化合物成分を含む排気経路に取り付けて、排ガス中の有機化合物成分を分解する有機化合物分解装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
食品加工、飲食店の厨房、家庭用換気ダクトなどは、排気中に油成分が含まれている。特に、排気中の油成分が多い油煙は、排気の流通経路となるダクトに付着して固化すると、不衛生、着火原因となるため、定期的に固化した油成分を除去するメンテナンス作業が必要となる。また、厨房の排気中には、油成分と、蛋白質と、脂質が反応した有機生成質が高温多湿の中で気化した蒸気に溶解している。この排気成分は、フィルターに付着すると空気中を浮遊している埃等に紛れた細菌も吸着するため細菌の増殖を誘発して不衛生となる。また、炭化吸着した油成分が垂れ落ちて調理中の火炎と反応して火災の原因となるおそれがある。
【０００３】
従来の排気中の油成分を除去する手段として特許文献１，２に開示の手法を挙げることができる。
特許文献１に開示の換気装置は、加熱手段の上方に排気パイプを形成し、排気パイプの途中にフィルタボックスを設けている。フィルタボックスは、細菌類と油水成分を付着させるセパレータと、細菌類を殺菌して、油水成分を分解し、かつ蒸散させる光源を備えている。
【０００４】
特許文献２に開示のレンジフードは、油煙捕集時にフィルターの光触媒作用面をレンジフードに全面側に位置させ、付着油分解時にはフィルターの光触媒作用面をレンジフード内の紫外線光源に対向させることにより、油捕集効率及び付着油分解効率を高くしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３２９４７７号公報
【特許文献２】特開平１０−１８５２６５号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のセパレータは、煙霧に含まれる気体成分と油水成分とを分離する役割を担い、付着した油脂成分が固化してしまう。この場合、フィルタボックスからセパレータを定期的に交換する作業が必要となる。
また、特許文献２によれば、光触媒被膜金属板間の隙間を油煙が通過するときに浮遊油を光触媒層被膜層に付着させているため、紫外線照射によって金属板の油分を酸化分解するメンテナンスが必要となる。汚染されたフィルターに紫外線を照射させるためにリンクで回転させている。このため、装置が複雑化してしまうという問題があった。
【０００７】
そこで、上記従来技術の問題点を解決するため、本考案は、排気中の有機化合物成分を効果的に除去し、かつ、装置のメンテナンスも容易な有機化合物分解装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本考案の有機化合物分解装置は、有機化合物含有気体の流入口と、流出口と、前記流入口と前記流出口の間に前記有機化合物含有気体の流通経路を備えたケーシングと、前記流入口に取り付けて、前記流通経路で前記有機化合物含有気体の乱流を発生させる乱流発生手段と、前記流通経路で乱流状態となる前記有機化合物含有気体に紫外線を照射して有機化合物成分を分解させる紫外線照射手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００９】
このような構成により、ケーシング内の流通経路で乱流状態の有機化合物含有気体に対して紫外線を照射することができ、有機化合物含有気体中の有機化合物成分を効果的に除去することができる。また、装置のメンテナンスを大幅に軽減することができる。
【００１０】
前記乱流発生手段は、凹部を有する断面略コ字形状の複数のプレートと、前記プレートの長手方向の両端を支持する一対のホルダーと、を備え、前記プレートは、前記凹部の開部を上向きと下向きの交互に連続配置し、かつ、側壁の先端が対向する前記開部の内側に配置されて、前記側壁の先端と対向する開部の底面との間に前記有機化合物含有気体が通過する隙間を設けて前記ホルダーに取り付けたことを特徴としている。
このような構成により、ケーシング内に導入された有機化合物含有気体を効率的に乱流状態にすることができる。
【００１１】
前記乱流発生手段は、前記流入口を覆うように取り付け、前記ホルダーのいずれか一方が最下位置となるように、水平面に対して交差するように配置していることを特徴としている。
このような構成により、紫外線照射によって有機化合物成分が分解して発生した水は、プレートに付着して下方へと伝わって、最下位置となるホルダーへ流し込むことができる。よって、メンテナンスを容易に行なうことができる。
【００１２】
前記ホルダーは、前記凹部の開部を上向きと下向きの交互に連続配置したプレートの長手方向の端部が収まる枠部を備え、前記ホルダーの枠部の底面と前記プレートの長手方向の両端の間に隙間を設けたことを特徴としている。
このような構成により、ホルダー内に流入した水分を容易に集水して外部へ排出することができる。よって、メンテナンスを容易に行なうことができる。
【００１３】
前記乱流発生手段は、前記紫外線照射手段を中心とし、前記紫外線照射手段の長手方向に沿って外周を覆う螺旋状に形成した筒体であることを特徴としている。
このような構成により、有機化合物含有気体の乱流状態を省スペースで発生させることができ、装置全体の小型化を図ることができる。また、乱流に対して紫外線を効率的に照射させることができ、有機化合物成分の分解除去率を上げることができる。
【００１４】
前記紫外線照射手段は、照射波長２５４ｎｍ及び／又は照射波長１８４ｎｍを主波長とすることを特徴としている。
照射波長２５４ｎｍにより、長連鎖分子構造を短連鎖分子構造に分解して遊離基を生成する光分解反応を行うことができる。また、照射波長１８４ｎｍにより生成したオゾンは、排気中の有機化合物に対して光酸化反応を行って、二酸化炭素（ＣＯ２）と水（Ｈ２Ｏ）を生成させることができる。
【考案の効果】
【００１５】
上記構成による本考案の有機化合物分解装置によれば、有機化合物含有気体中の有機化合物成分を効果的に除去することができる。また、装置のメンテナンスを大幅に軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本考案の有機化合物分解装置の構成外略の説明図である。
【図２】有機化合物分解装置を側面から透視した概略図である。
【図３】有機化合物分解装置を正面から透視した概略図である。
【図４】乱流発生手段の底面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ矢視図である。
【図６】図４のＢ−Ｂ矢視図である。
【図７】紫外線照射手段の斜視図である。
【図８】本考案の有機化合物分解装置の変形例の構成概略の説明図である。
【図９】本考案の有機化合物分解装置を用いたトルエンの消臭効果のグラフである。
【考案を実施するための形態】
【００１７】
本考案の有機化合物分解装置の実施形態を添付の図面を参照しながら、以下詳細に説明する。図１は本考案の有機化合物分解装置の構成概略の説明図である。図２は有機化合物分解装置を側面から透視した概略図である。図３は有機化合物分解装置を正面から透視した概略図である。
【００１８】
本考案の有機化合物分解装置１０は、有機化合物含有気体の流入口２２と、流出口２４と、流入口２２と流出口２４の間に有機化合物含有気体の流通経路２６を備えたケーシング２０と、前記流入口２２に取り付けて、前記流通経路２６で前記有機化合物含有気体の乱流を発生させる乱流発生手段３０と、前記流通経路２６で乱流状態となる前記有機化合物含有気体に紫外線を照射して有機化合物成分を分解させる紫外線照射手段４０と、を主な基本構成としている。
【００１９】
ケーシング２０は、有機化合物含有気体の流入口２２と、流出口２４と、流入口２２と流出口２４の間に有機化合物含有気体の流通経路２６となる空間と、を備えている。流入口２２は、ケーシング２０の下面に形成されている。この流入口２２は、有機化合物含有気体、例えば、調理台などの油煙の発生源から上昇する油煙のほか、トルエン，ベンゼンなどの有機化合物を吸い込むことができるように対向する位置に配置することができる。流出口２４は、ケーシング２０の上面に形成し、流入口２２よりも開口径を小さくしている。流出口２４は、ケーシング２０内部を流通し、有機化合物成分が除去されたエアを外部へ排出するダクト２８と接続可能に形成している。ケーシング２０の本体は、有機化合物含有気体の流通経路２６となる空間であり、有機化合物含有気体の流入口２２と流出口２４以外から外部へ有機化合物含有気体が漏洩して拡散することがない。
【００２０】
図４は乱流発生手段の底面図である。図５は図４のＡ−Ａ矢視図である。図６は図４のＢ−Ｂ矢視図である。乱流発生手段３０は、複数のプレート３２と、一対のホルダー３４とからなる本体を主な基本構成としている。
プレート３２は、断面視で略コ字形状、平面視で略矩形の板部材である。本実施形態のプレート３２は、図示のように、断面視で底面３２ｄから離間する方向へ向けて側壁３２ｃが拡径したラッパ状に形成されている。プレート３２は、耐熱性と、所定の剛性を備えていれば良く、材質に、一例として、ステンレス、鋼、アルミなどの金属板を用いることができる。本実施形態のプレート３２は、底面３２ｄと側壁３２ｃからなる構成を凹部３２ａと、凹部３２ａの内側領域を開部３２ｂと、以下称する。
【００２１】
ホルダー３４は、断面視で略コ字形状の枠型の板部材である。ホルダー３４は、複数のプレート３２を短辺の横方向に等間隔で並べて、その両端を溶接、締結手段等により枠内に固定している。ホルダー３４は、プレート３２と同様に、耐熱性と、所定の剛性を備えていれば良く、材質に、一例として、ステンレス、鋼、アルミなどの金属板を用いることができる。本実施形態のホルダー３４は、底面３４ａと側壁３４ｂからなる構成を枠部３４ｃと、以下称する。
【００２２】
本実施形態の乱流発生手段３０は、全部で１４枚のプレート３２を凹部３２ａの開部３２ｂを上向きと下向きの交互となるように短辺の横方向に隙間Ａを開けて連続して配置し、かつ、側壁３２ｃの先端が対向する開部３２ｂの内側に配置されて、側壁３２ｃの先端と対向する開部３２ｂの底面３２ｄとの間に有機化合物含有気体が通過する隙間Ｂを設けるようにホルダー３４の枠部３４ａに形成されている。また、ホルダー３４は、凹部３２ａの開部３２ｂを上向きと下向きの交互に連続配置したプレート３２の長手方向の端部が収まる枠部３４ｃを備え、ホルダー３４の枠部３４ｃの底面３４ａとプレート３２の長手方向の両端の間に隙間Ｃを設けている。そして、本体の表裏の凹凸は同一の形態となるように形成されている。このような構成の乱流発生手段３０は、図２及び図３に示すように、流入口２２から導入された有機化合物含有気体が乱流発生手段３０の一方の面に形成されたプレート３２間の隙間から流入すると、対向するプレート３２の凹部３２ｄと衝突して流入方向が変化する。そして、流入側のプレート３２の凹部３２ｄと衝突して流入方向が変化して、流通経路２６へと移動する。このような流入方向の変化は、各プレート間の隙間Ａ，Ｂで発生する。これにより、流通経路２６では、有機化合物含有気体の渦流が発生して乱流状態となる。
【００２３】
なお、隣接するプレート３２（例えば、下向きと下向き）間の隙間Ａは対向するプレート３２（上向き）の凹部３２ａと対向する構成のため、ケーシング２０内で発生した紫外線が流入口２２から外部へ照射されることがない。
乱流発生手段３０は、本体のいずれか一方の面に、一対の取っ手３６をプレート３２の長手方向に沿って取り付けている。
【００２４】
図７は紫外線照射手段の斜視図である。紫外線照射手段４０は、複数の放電管を並列に並べたユニットを、流通経路２６の有機化合物含有気体の流通方向（例えば、上下方向）に対して積層する方向（例えば、上下方向）に多段に取り付けている。本実施形態の紫外線照射手段４０は、照射波長が１８４ｎｍを主波長とする放電管と、照射波長が２５４ｎｍを主波長とする放電管を用いている。照射波長が１８４ｎｍを主波長とする放電管は、主に、ラジカル原子を生成し、酸素原子と反応してオゾン（Ｏ３）を生成する。生成したオゾンは、排気中の有機化合物に光酸化反応を行って、二酸化炭素（ＣＯ２）と水（Ｈ２Ｏ）が生成する。照射波長が２５４ｎｍを主波長とする放電管は、主に、長連鎖分子構造を短連鎖分子構造に分解して遊離基を生成する光分解（Ｐｈｏｔｏｌｙｓｉｓ）を行うことができる。図示の紫外線照射手段４０は、２本の照射波長が１８４ｎｍの放電管４２と、２本の照射波長が２５４ｎｍの放電管４４を交互に並列に並べて、外枠４６で囲んだ照射ユニット４８を形成し、この照射ユニット４８を排ガスの流通経路に２段積層させた構成としている。また、紫外線照射手段４０は、照射波長が１８４ｎｍの放電管と、照射波長が２５４ｎｍの放電管のいずれも、又は何れか一方を用いる構成としても良い。
【００２５】
上記構成による本考案の有機化合物分解装置１０は、次のように作用する。
まず、有機化合物含有気体の発生源から発生した有機化合物含有気体がケーシング２０の流入口２２からケーシング２０内へ導入される。流入口２２付近には、乱流発生手段３０が取り付けられている。流入口２２から導入された有機化合物含有気体が乱流発生手段３０の一方の面に形成されたプレート３２間の隙間から流入すると、対向するプレート３２の凹部３２ａと衝突して流入方向が変化する。そして、流入側のプレート３２の凹部３２ａと衝突して流入方向がさらに変化して渦流を形成し、流通経路２６へと移動する。これにより、流通経路２６では、有機化合物含有気体の渦流が発生し乱流状態となる。そして、紫外線照射手段４０から発生した紫外線が乱流となった有機化合物含有気体に照射される。照射波長が１８４ｎｍを主波長とする放電管は、主に、ラジカル原子を生成し、酸素原子と反応してオゾン（Ｏ３）を生成する。生成したオゾンは、排気中の有機化合物に光酸化反応を行って、二酸化炭素（ＣＯ２）と水（Ｈ２Ｏ）が生成する。照射波長が２５４ｎｍを主波長とする放電管は、主に、長連鎖分子構造を短連鎖分子構造に分解して遊離基を生成する光分解（Ｐｈｏｔｏｌｙｓｉｓ）を行っている。一例として、油成分となるグルコース（Ｃ６Ｈ１２Ｏ６）は、光分解反応と、酸化分解反応によって、二酸化炭素と水となる。生成した二酸化炭素は排ガスと一緒にケーシング２０の外部へと排出される。一方、生成した水は、乱流発生手段３０に付着する。乱流発生手段３０は、流入口２２を覆うように取り付け、ホルダー３４のいずれか一方が最下位置となるように、水平面に対して交差するように配置している。このため、傾斜したプレートに付着して下方へと伝わって、最下位置となるホルダーへ流し込むことができる。そして、ホルダー３４は、凹部３２ａの開部３２ｂを上向きと下向きの交互に連続配置したプレート３２の長手方向の端部が収まる枠部３４ｃを備え、ホルダー３４の枠部３４ｃの底面３４ａとプレート３２の長手方向の両端の間に隙間Ｃを設けているため、ホルダー内に流入した水分を容易に集水して外部へ排出することができる。油成分が除去された排ガスは流出口２４からケーシング２０の外部へと流出される。
【００２６】
このような本考案の有機化合物分解装置によれば、ケーシング内の流通経路で乱流状態の有機化合物含有気体に対して紫外線を照射することができ、有機化合物含有気体中の有機化合物成分を効果的に除去することができる。また、従来のようにフィルターで油成分を除去してから紫外線を照射する構成ではなく、ケーシング内で有機化合物含有気体の乱流を発生させて滞留時間を長くすることで、効果的に有機化合物に紫外線を照射させて分解することができる。よって、装置のメンテナンスを大幅に軽減することができる。
【００２７】
図８は本考案の有機化合物分解装置の変形例の構成概略の説明図である。変形例の有機化合物分解装置は、紫外線照射手段４０の外周に乱流発生手段３０Ａが螺旋状に形成されている。図示のように乱流発生手段３０Ａは、中心に紫外線照射手段４０を挿入可能な挿入空間を設けている。そして、この挿入空間の周りを２本の筒体５０Ａ，５０Ｂが長手方向に沿って螺旋状に覆うように形成されている。筒体の両端は、挿入空間の両端にそれぞれ一対形成されて、いずれか一方が有機化合物含有気体の流入部５２となり、何れか他方が排出部５４となる。流入部５２はケーシングの流入口と接続し、流出部５４はケーシングの流出口と接続している。筒体５０Ａ，５０Ｂは、中心に配置された紫外線照射手段４０からの紫外線を透過する材質であれば良く、一例として、石英ガラス管等を用いることができる。
【００２８】
上記構成による変形例の有機化合物分解装置は、ケーシングの流入口から有機化合物含有気体の発生源から発生した有機化合物含有気体がケーシング内に配置された乱流発生手段３０Ａの流入部５２に導入される。紫外線照射手段の外側を螺旋状に覆うように形成された乱流発生手段３０Ａとなる筒体５０Ａ，５０Ｂを通過する有機化合物含有気体は、ケーシング２０の内部の紫外線照射手段の外周で渦流を発生して乱流となる。乱流となった有機化合物含有気体は、紫外線照射手段４０から照射された紫外線により光分解及び／又は光酸化反応されて二酸化炭素と水に分解される。有機化合物成分が除去された排ガスは流出部５４を介して流出口２４からケーシング２０外部へと流出する。
【００２９】
このような変形例の有機化合物分解装置であっても、有機化合物含有気体中の有機化合物成分を効果的に除去することができる。また、装置のメンテナンスを大幅に軽減することができる。
有機化合物としては、前述の油煙のほかにも、トルエン、ベンゼン、ヘキサン等の有機溶剤、アクリルモノマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＶＣ、ビニール、ポリセルロース等の樹脂成分などがある。図９は本考案の有機化合物分解装置を用いたトルエンの消臭効果のグラフである。同グラフの縦軸はトルエンの濃度（ｐｐｍ）を示し、横軸は時間（ｈｒ）をそれぞれ示している。△は照射波長２５４ｎｍを主波長とする紫外線照射手段と、リチウム触媒を用いた装置である。□は本考案の有機化合物分解装置１０となる照射波長２５４ｎｍを主波長とする紫外線照射手段を用いた装置である。●は有機化合物を分解しない紫外線照射手段を用いた装置である。○は有機化合物分解装置を用いていない場合である。また、初期濃度は、トルエンガス（４００ｍｌ）を採取し、５Ｌテトラパックにエアと共に充填したものを用いている。
【００３０】
まず、○と●はいずれも、照射波長２５４ｎｍを主波長とする紫外線照射を行っていないため、トルエンは、初期濃度を維持したまま分解することがない。一方、□の照射波長２５４ｎｍを主波長とする紫外線照射手段、乱流発生手段を有する本考案の有機化合物分解装置によれば、１時間以内にトルエンを１ｐｐｍ以下に略分解することができた。また、△の照射波長２５４ｎｍを主波長とする紫外線照射手段とリチウム触媒を用いた装置も、１時間以内にトルエンを３ｐｐｍ以下に略分解することができた。
【００３１】
従って、本考案によれば、従来の高価なレアメタルとなるリチウム、白金（Ｐｔ）を触媒として用いる必要がなくなる。また、従来加熱によって、トルエン、ベンゼンなどの有機化合物含有気体を加熱温度約８００℃で分解処理していた方法に比べて、加熱エネルギーを用いる必要がなくなり低コスト化を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
有機化合物含有気体中の有機化合物成分の除去率を向上させるとともに、装置のメンテナンスも軽減される本考案は非常に有用である。
【符号の説明】
【００３３】
１０………有機化合物分解装置、２０………ケーシング、２２………流入口、２４………流出口、２６………流通経路、２８………ダクト、３０，３０Ａ………乱流発生手段、３２………プレート、３２ａ………凹部、３２ｂ………開部、３２ｃ………側壁、３２ｄ………底面、３４………ホルダー、３４ａ………底面、３４ｂ………側壁、３４ｃ………枠部、３６………取っ手、４０………紫外線照射手段、４２………１８４ｎｍの放電管、４４………２５４ｎｍの放電管、４６………外枠、４８………照射ユニット、５０Ａ，５０Ｂ………筒体、５２………流入部、５４………流出部。
【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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