CN105074077A - 具有催化有效表面的家用器具及其运行方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种家用器具，所述家用器具在一表面上包含有至少一种催化有效物，其特征在于，所述催化有效物是包含在所述家用器具的内表面和/或外表面上的多金属氧酸盐，如果所述家用器具是具有用于接收待清洁的物体的容器的含水家用器具，则使得所述多金属氧酸盐至少包含在所述家用器具的外表面上。本发明还涉及一种该家用器具的运行方法。

Description

具有催化有效表面的家用器具及其运行方法
技术领域
本发明涉及一种家用器具，所述家用器具在一表面上包含有至少一种催化有效物，并且还涉及一种运行该家用器具的优选方法。
背景技术
家用器具会与灰尘、污垢、食物、潮气、或诸如人类或动物的生物接触。这会由于微生物在家用器具上的积聚和繁殖而导致卫生问题。特别地，这会导致家用器具被污染并且不再干净，或至少导致家用器具具有难看的污斑。在最坏的情况下，这会对健康形成危害。由此，家用器具需要定期清洁，而这样的清洁的简易性和有效性取决于具有微生物的污渍的类型和数量。在一些情况下，生物膜可能形成或者已经出现。含有诸如微生物和养分的有机物的生物膜产生令人讨厌的气味和/或能够被看见的污渍。
这尤其与这样的家用器具相关：在该家用器具中，内表面和/或外表面与例如在家用器具中存储的、处理的或制备的食物接触。
然而，其它倾向于产生具有微生物的污渍的家用器具还例如可以是抽油烟机和吸尘器。
在含水的家用器具中，往往需要清洁以不同方式被污染的物体。由此，食物残留会落入洗碗机内，并且对于洗衣机中的待清洁的衣物的污渍的类型通常会越来越多。对于所有的含水家用器具都存在的是，污渍会在潮湿温暖的气氛中、尤其在很少被接近的位置点处发展并积聚。这种污渍会形成用于微生物如细菌或真菌的良好的养分基。
无论什么类型的家用器具，都具有这样的问题：为了运行，家用器具的控制单元必须总是被用户触碰。由此，控制单元尤其会被微生物污染，并且这会在不同用户使用家用器具的过程中被传递。
另外的问题在于微生物在潮湿的气氛中更容易并且更迅速地繁殖。这尤其发生在通风不良的区域中，这样的区域往往难以接近。例如，对于冰箱，冷凝水的出现会促进微生物的生长。无论如何，在理论上，诸如水和牛奶等液体的存储区域例如咖啡机中是容易出现微生物生长的区域。
由此，期待提供一种能够被简单且有效地清洁的和/或能够尽可能多地阻止生物膜的形成的家用器具。
为了消除和/或防止生物膜，不同的手段被使用。特别地，器具的清洁程序被提供，该清洁程序在高温下、借助去污剂、并且部分通过提高洗涤液水平和/或通过增大滚筒速度即增加机械能的输入而将含水家用器具中的杂质去除。利用臭氧去除有机污渍已经被知晓。
还类似地建议利用UV-C辐射以透射原理去除有机污渍，这样的去除是以下述方式进行的：即通过破坏这样的污渍中的微生物的基因组成而最终将这些微生物杀死。光催化方法同样被知晓，所述光催化方法例如利用氧化钛涂层来除臭、消毒以及清洁。在此，需要借助UV辐射来活化催化剂。
利用洗涤液中的或与洗涤液接触的材料表面上的Ag+或Cu+离子杀死微生物的手段也同样被知晓。
其它方法致力于借助直接或间接的能量传输(水、流动、微波)来增加构件的表面的温度从而热清除可能存在的微生物。
这些已知的方法和手段在一些情况下需要较高的能量支出和较高的设备和/或运行成本以实现足够高的效果，因此是不利的。Ag+或Cu+离子的使用还具有土壤和水污染方面的不利效果。对于一些方法，侵害性的手段、例如臭氧或UV辐射被使用，因此需要附加的安全保护手段。
多金属氧酸盐(Polyoxometalate)在许多领域被使用，例如用在分析化学和临床化学中、用在催化(包括光催化)中、用在生物化学(抑制电子转移过程)中，用在医学(抗肿瘤和抗病毒活性)中以及用在集成电路的制造中。多金属氧酸盐尤其被知晓作为氧化催化剂在造纸和塑料行业使用。
在家用中，多金属氧酸盐作为漂白催化剂的用途被知晓。在漂白中，着色染料的结构被强氧化剂(漂白剂)破坏。基于氧的漂白剂如过氧化物、以及基于氯的漂白剂尤其被知晓。为了增强相对温和的基于氧的漂白剂的特别是在上至60℃的洗涤温度下的效果，漂白活化剂和/或漂白催化剂的使用是被知晓的。
文献EP0761809B1描述了一种含有作为漂白催化剂的多金属氧酸盐的催化剂组合物。在这样的情况下，少量的多金属氧酸盐已经能够提高诸如过氧化氢、无机过酸和有机过酸、或CAROAT的漂白效率。该文献所描述的催化剂组合物包括漂白剂(过氧化物)和漂白催化剂(多金属氧酸盐)并且可用在例如洗涤剂、清洁剂、去污剂以及清洁溶液中。
文献EP1141210B1描述了一种漂白衣物或室内表面的方法，在该方法中，含有多金属氧酸盐的去污剂与被污染的基底接触。在这种情况下，空气被用作用于漂白的主要氧原子源。
文献WO2005/059226A1描述了一种在洗衣机中洗涤衣物的方法，在该方法中，水的离子强度在洗涤周期内被改变以优化水的清洗能力。在这种情况下，去污剂水可能含有漂白剂系统。在该文献中，无机多金属氧酸盐被描述成与过氧化物漂白剂和空气一起作用的漂白氧化催化剂。
文献DE102009026712描述了一种家用器具，该家用器具具有至少一个构件，所述至少一个构件具有会被有机杂质加载的一个表面，其中，所述表面包括光催化剂。用于向光催化剂照射活化用电磁辐射的光源配属于该表面，该表面由主成形第一材料形成，光催化剂分散在该材料中。具有氧化钛及其改性体的材料作为光催化剂的用途被详细说明。
发明内容
在这种技术背景上，本发明的目的在于提供一种家用器具及其运行方法，在该家用器具中，污渍可被轻易并且尤其干净地去除或防止、或者可被至少大部分地去除或防止。具有微生物的污渍优选地被去除或防止。
该目的是根据本发明、通过具有对应的独立权利要求的特征的家用器具及其运行方法而实现的。本发明的家用器具的优选实施例在对应的从属权利要求中被引用。即使本文中没有明确指出，本发明的家用器具的优选实施例对应于本发明的方法的优选实施例并且反之亦然。
本发明的主题由此是一种家用器具，该家用器具在一表面上包含有至少一种催化有效物，其中，催化有效物是包含在家用器具的内表面和/或外表面上的多金属氧酸盐，尤其，在家用器具是一种具有用于接收待清洁的物体的容器的含水家用器具的情况下，多金属氧酸盐包含在家用器具的外表面上。
在此，家用器具的“外表面”通常指的是家用器具的用户在家用器具常规运行过程中能够不会干扰该运行地接近的表面。这往往意味着家用器具的外表面可以在不干扰家用器具的运行情况下被触碰和观察。与此相反的是，家用器具的“内表面”通常指的是家用器具的用户在家用器具的常规运行过程中不干扰运行就难以接近的表面。在本发明范畴下的“内表面”由此还可以例如是咖啡机的水容器的内表面或者冰箱的内侧。“外表面”由此尤其指的是家用器具的控制元件和壳体。
多金属氧酸根是无机金属-氧簇。他们通常呈现为具有下述特征的多原子阴离子，该多原子阴离子由三种或三种以上过渡金属-氧离子尤其是钨酸离子、钼酸离子、钒酸离子、铌酸离子和/或钽酸离子组成并且通过氧原子桥接在一起的。多金属氧酸根可以利用限定的低聚合物或聚合物结构单元形成较大的三维网络结构。
根据其结构，多金属氧酸根被分成异多金属氧酸根和杂多金属氧酸根。异多金属氧酸盐是多金属氧酸根的最简单形式并且可被描述成二元的、即仅仅含有金属离子和氧的氧化物阴离子。这样的异多金属氧酸根的典型示例是[Mo2O7]2-、[W6O24]12-、[Mo6O16]2-、[Mo36O112]8-。对此相对的，被广泛用作氧化催化剂的杂多金属氧酸根甚至还含有非金属离子、半金属离子和/或过渡金属离子。因此，掺杂有过渡金属、即化学式为[APW11O39]7-/8--所谓的Keggin阴离子(A＝Zn，Co，Ni，Mn)和Dawson阴离子[AP2W17O61]7-/8(A＝Mn，Fe，Co，Ni，Cu)被知晓，这些阴离子还已经结合了化合水。还可以作为替代的是，过渡金属离子、例如[WZnMn2(ZnW9O34)2]12-或[SiV3W9O40]7-被知晓。前述阴离子的电荷平衡在包含有对应的多酸的情况下通过质子实现，或者通过借助阳离子形成多酸盐(杂多金属氧酸盐)而实现。
本文所使用的术语“多金属氧酸盐”包括多酸盐以及对应的多酸。前文所引用的多金属氧酸盐以及例如EP0761809B1和EP1141210B1中所描述的多金属氧酸盐形成本发明所使用的多金属氧酸盐的一部分。
多金属氧酸盐优选的是钨酸盐。该钨酸盐可以是异聚钨酸盐或杂聚钨酸盐。尤其优选的是使用钛改性的钨酸盐或钒改性的钨酸盐。根据本发明，钨酸盐尤其优选地含有钒。在此，钨酸盐优选地包括阴离子[SiV3W9O40]7-。
根据本发明，多金属氧酸盐优选地呈现为由合适的阳离子和多金属氧酸阴离子组成或者包括合适的阳离子和多金属氧酸阴离子的盐。合适的阳离子例如是四烷基铵阳离子。通过适当地选取阴离子和阳离子，能够获得用作家用器具的内表面和/或外表面的涂层的多金属氧酸盐。多金属氧酸盐优选地至少部分地呈现为四烷基铵盐。
在家用器具的优选实施例中，包含有至少一种多金属氧酸盐的外表面包括家用器具的控制元件。该控制元件尤其指的是通过压力、接近或触碰而被控制的元件，家用器具的运行通常通过这样的控制元件而被控制。控制元件尤其是按钮、开关、拨动把手、旋转选择开关、滑动并旋转控制件、触敏显示器尤其例如诸如电容触屏等的触屏。
此外，控制单元还尤其包括门把手、例如含水家用器具、冰箱、或烤箱的门把手、或者其它的使用家用器具所需要的例如吸尘器或混合装置的把手。
在家用器具的另外的优选实施例中，含有多金属氧酸盐的内表面是家用器具的水容器和/或通流元件的内壁。
水容器例如可以是咖啡机或自动咖啡制备机的水容器。
通流元件通常被理解成布置在家用器具中的水样液体或气体的流动中的构件。这些构件优选的具有网格型或过滤型结构。在这种情况下，根据本发明，由于其它用途已经呈现在家用器具的通流元件可以设置有含有多金属氧酸盐的内表面，或者在内表面上含有多金属氧酸盐的附加的通流元件可以布置在家用器具内。通过这样的简单改型，含有多金属氧酸盐的内表面可以通过通流元件的布置而被进一步扩大并且湍流可在流动的液体介质或气体介质中有利地生成从而促进多金属氧酸盐上的氧化反应。
家用器具的通流元件尤其指的是气体介质或液体介质流动所通过的元件，在这样的元件内，可能粘附至内壁的微生物、或生物膜的其它组分可以在流动过程中被带走。在另一方面，微生物或促进微生物生长的组分可能出现在气体介质或液体介质中。本发明范畴内的通流元件尤其是指咖啡机中的流体管路、抽油烟机中的载送空气的管道、或吸尘器中的载送空气的管道。
在优选实施例中，根据本发明的家用器具包括一容器，食物在该容器中被保存、处理或制备。在此，“保存”尤其指的是在安全的环境中、例如在防止或减慢食物的腐坏的冷却或寒冷的环境条件下的保存。“处理”尤其指的是切割、剁碎或捣碎食物如蔬菜和水果。“制备”指的是例如烹调、榨取、煮沸、或油煎食物。
在优选实施例中，家用器具选自包括冰箱、咖啡机、烤箱、微波炉、切菜机和榨汁机的组。
在咖啡机和自动咖啡制备机中，本发明尤其对于水储存器、水管路、过滤器支撑件、滴漏架、牛奶起泡器和咖啡渣容器具有意义。此外，本发明对于水壶、茶浸泡器和热水分配器是有意义的。
在还包括冷冻机在内的冰箱中，本发明还用来使得内表面和出现在内表面上和冷凝水容器及供应管路中的冷凝水干净。
在另一优选的方面，本文要求保护的家用器具是具有用于接收待处理的物体的容器的含水家用器具，这样的含水家用器具选自包括洗衣机、滚筒式烘干机、烘干机和洗碗机的组。在本发明的范畴内，这样的含水家用器具例如在控制单元或壳体部件上具有至少一个含有多金属氧酸盐的外表面。
本发明的家用器具还可以是吸尘器和地板护理器具，在这些家用器具中，含有多金属氧酸盐的表面尤其位于过滤部和起绒布(Vliese)的区域内、以及集尘袋和集尘袋接收部的区域内。
此外，根据本发明的家用器具还可以是烤箱、微波炉或蒸锅、电饭煲或炉灶，在这些器具中，表面能够由于多金属氧酸盐成分而得以卫生化。
根据本发明的家用器具的进一步的示例是流动加热器、蒸汽座及蒸汽熨斗、空气加湿器、A/C系统和空调。在此，所述表面以及待加热的水的卫生均是重要的。在此还重要的是，由于表面的卫生性，可能致病的微生物或真菌通过皮肤接触而出现的传递得以阻止。
在根据本发明的家用器具的另外的示例是抽油烟机的情况下，所述表面尤其是过滤器和过滤垫的表面的卫生化以及空气的消毒处理是重要的。
具体实施方式
在本发明的范畴内所使用的多金属氧酸盐可以以多种的方式被使用，尤其是以颗粒形式用作涂层或涂层的一部分。
含有多金属氧酸盐的表面可以以任何方式形成，只要能够实现根据本发明的催化作用即可。该表面例如通过形成含有多金属氧酸盐的膜、或者例如通过将多金属氧酸盐颗粒定位在多孔材料的表面上而形成。具体的形成方式取决于应用的位置和类型。
在本发明的尤其适合用于含有微生物或促进微生物生长的物质的液体媒介或气体介质要被清洁的家用器具的优选实施例中，至少一个内表面由含有盐的颗粒在家用器具中形成，所述盐含有至少一种多金属氧酸盐或由至少一种多金属氧酸盐组成，其中，所述颗粒定位在气体介质或液体介质可渗透的过滤单元上。根据本发明，过滤单元没有被具体限定，只要其能够实现过滤的目的即可。由此，过滤单元可以是多孔刚性容器也可以是由织物组成的可渗透口袋或封围件。
特别是在多金属氧酸盐的运行模式通过与含有处理剂的氧化剂、例如与呈水溶液形式的氧化剂的接触而被加强时，本发明能够使得诸如微生物和养分的有机物分解并且由此能够防止在家用器具中形成生物膜。在这种情况下，多金属氧酸盐的作用是用来充当氧化催化剂。在存在氧化剂如氧气、过氧化氢或臭氧的情况下，家用器具中的含有多金属氧酸盐的内表面或外表面通常会形成氧自由基(或含氧自由基，下文中被称作“氧自由基”)。由于氧自由基的化学反应性，这些氧自由基尤其能够破坏有机化合物并且由此破坏微生物。采用这种方式，与家用器具的涂覆有多金属氧酸盐的内表面和/或外表面接触的有机物、例如水中的有机物被分解并且由此对抗生物膜的形成。
在氧化反应过程中，多金属氧酸盐通常用作与氧化剂一起作用的氧化催化剂。根据本发明，该氧化剂没有被具体限制。含有氧的氧化剂被优选使用。在此，氧气、无机或有机过氧化物、和/或臭氧尤其优选地用作氧化剂。尤其，氧气更优选地用作氧化剂，这是因为这样可以防止额外地引入可能产生破坏或干扰的物质。特别地，空气被用作氧源。
在具有臭氧发生器的家用器具中，臭氧是优选的氧化剂。这种类型的家用器具优选地具有用于除去过量的臭氧的臭氧除去设备。
为了使得氧化反应能够连续进行，需要为在含有用作氧化催化剂的多金属氧酸盐的内表面上所产生的氧化物、例如氧自由基提供充分的流动性。期待的流动程度通常取决于应用场合，尤其取决于控制元件是否要卫生地配置或者在周围介质中是否要对抗微生物。
因此，根据本发明的家用器具优选地包括配属于过滤单元的循环元件和/或空气引入元件。由此，能够提高与含有多金属氧酸盐的催化有效表面的相互作用的可能性。此外，向含有多金属氧酸盐的表面提供氧化剂的可能性也得以提高。采用这种方式，确保了催化剂表面上所产生的氧化物如氧自由基具有足够的流动性，从而实现连续反应。此外，能够使得氧浓度足够高，以便提供尽可能完全的催化反应。
在家用器具的进一步优选实施例中，该家用器具由此包括产生或引入氧化剂的结构，通过所述氧化剂与家用器具的含有多金属氧酸盐的内表面或外表面的相互作用，增强了氧化剂在微生物上的氧化作用。在此，氧化剂优选为氧气、臭氧或过氧化物。根据本发明优选的实施例，家用器具的含有多金属氧酸盐的内表面或外表面的厚度没有大于50μm并且尤其优选没有大于10μm。
此外，本发明的主题还在于一种运行家用器具的方法，该家用器具在一表面上含有至少一种催化有效物，其中，该催化有效物是包含在家用器具的内表面和/或外表面上的多金属氧酸盐，在家用器具是具有用于接收待清洁的物体的容器的含水家用器具的情况下，使得多金属氧酸盐至少包含在家用器具的外表面上，并且其中，含有多金属氧酸盐的内表面和/或外表面被含有氧化剂的处理剂处理。
在存在氧化剂的情况下，在家用器具的含有多金属氧酸盐的内表面或外表面上产生例如氧自由基，该氧化剂例如溶解在水中或者与水或空气混合。如果这些极具活性的氧自由基与包括微生物的有机物接触的话，就会发生氧化反应，这导致有机物的分解和/或导致微生物的病理过程。采用这种方式，阻碍了生物膜的形成。
在优选实施例中，如上所述，含有氧的氧化剂尤其是氧气被使用，在使用氧气的情况下，空气被用作氧源。在这种情况下，氧气例如呈现为溶解在水中。此外，通过相应地移动含有氧气的空气或含有氧气的水，会产生空气和水的混合物，例如在水中形成空气泡。这样的空气-水混合物可与含有多金属氧酸盐的表面接触，其中，气态氧气被用作氧化剂。
在所述方法的进一步优选实施例中，过氧化物或臭氧被用作氧化剂。臭氧在具有臭氧发生器的装置中有利地用作氧化剂。含有多金属氧酸盐的表面此时布置成使得该表面能够与臭氧接触。
本发明的优点在于家用器具能够采用简易并且具有成本效益地方式获得，这样的家用器具很少出现污渍、尤其是具有微生物的污渍，并且在污渍发展后易于清洁。
在这种情况下，使用含有多金属氧酸盐的内表面和外表面一个特别的优点在于这样的表面能够在好多年内用作催化系统而无需额外的活化或额外的能量消耗。额外的能量消耗仅仅发生在额外的循环元件或空气引入元件被使用时，这相对于其它清洁方法来说是极少的。此外，不需要添加任何额外的反应物，并且省略了催化剂的活化、例如借助UV辐射的活化。此外，多金属氧酸盐可以具有杀病毒作用。因此，本发明提供的用于家用器具的卫生系统几乎没有任何运行成本并且具有较长的使用寿命。
清洁过程由于特别的表面而变得更简单。特别地，所需的清洁的频率更低或者完全不需要清洁。此外，本发明还实现了远距离的作用而不仅仅只有含有多金属氧酸盐的表面被保护或者容易地免于微生物。发生在含有多金属氧酸盐的表面上的氧化反应还可以影响家用器具中相邻区域并且对抗这些区域中的微生物。

Claims (16)

1.一种家用器具，所述家用器具在一表面上包含有至少一种催化有效物，其特征在于，所述催化有效物是包含在所述家用器具的内表面和/或外表面上的多金属氧酸盐，如果所述家用器具是具有用于接收待清洁的物体的容器的含水家用器具，则使得所述多金属氧酸盐至少包含在所述家用器具的外表面上。
2.根据权利要求1所述的家用器具，其特征在于，所述多金属氧酸盐是钨酸盐。
3.根据权利要求2所述的家用器具，其特征在于，所述多金属氧酸盐含有钒。
4.根据权利要求3所述的家用器具，其特征在于，所述钨酸盐包括阴离子[SiV3W9O40]7-。
5.根据权利要求1或2所述的家用器具，其特征在于，所述钨酸盐是钛改性的钨酸盐。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的家用器具，其特征在于，至少一个含有多金属氧酸盐的外表面包括所述家用器具的控制元件。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的家用器具，其特征在于，含有多金属氧酸盐的内表面是所述家用器具的水容器的内壁和/或通流元件的内壁。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的家用器具，其特征在于，所述家用器具包括容器，食物在所述容器中被储存、处理或制备。
9.根据权利要求8所述的家用器具，其特征在于，所述家用器具选自以下组：冰箱、咖啡机、烤箱、微波炉、切菜机和榨汁机。
10.根据权利要求1至7中的任一项所述的家用器具，其特征在于，所述家用器具是具有用于接收待处理的物体的容器的含水家用器具，所述含水家用器具选自以下组：洗衣机、滚筒烘干机、烘干机和洗碗机。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的家用器具，其特征在于，至少一个内表面由含有至少一种盐的颗粒形成，所述至少一种盐包含多金属氧酸盐或者由所述多金属氧酸盐组成，所述颗粒定位在能够被气体介质或液体介质渗透的过滤单元上。
12.根据权利要求11所述的家用器具，其特征在于，所述家用器具具有配属于所述过滤单元的循环元件和/或空气引入元件。
13.根据权利要求1至12中的任一项所述的家用器具，其特征在于，所述家用器具包括产生或引入氧化剂的装置，所述氧化剂对微生物的氧化作用通过所述氧化剂与所述家用器具的含有多金属氧酸盐的所述内表面或所述外表面的相互作用而得以增强。
14.根据权利要求13所述的家用器具，其特征在于，所述氧化剂是氧气、臭氧或过氧化物。
15.根据权利要求1至14中的任一项所述的家用器具，其特征在于，所述多金属氧酸盐至少部分地呈现为四烷基铵盐。
16.一种运行家用器具的方法，所述家用器具在一表面上包含有至少一种催化有效物，所述催化有效物是包含在所述家用器具的内表面和/或外表面上的多金属氧酸盐，如果所述家用器具是具有用于接收待清洁的物体的容器的含水家用器具，则使得所述多金属氧酸盐至少包含在所述家用器具的外表面上，其特征在于，含有多金属氧酸盐的内表面和/或外表面被含有氧化剂的处理剂处理。
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