JP2010107173A - 汚染物質排出装置およびその汚染物質排出装置を使用したエアカーテン式レンジフード - Google Patents

Abstract

【課題】汚染物質排出装置およびその汚染物質排出装置を使用したエアカーテン式レンジフード。
【解決手段】後側が壁６９に隣接して、給気装置６および吸気フード６１を備える。給気装置６は、基台６’または調理台７７の前側に設置されてスリット状給気部６３が設けられ、空気噴流を上方に噴出する。吸気フード６１は、基台６’上方に設けられ、スリット状吸気部６０を有し、吸気装置７２が接続されて上方への排気の吸引を行なう。
スリット状吸気部６０とスリット状給気部６３は、長さ方向に平行に配置されて、吸気装置７２が運転されると、スリット状吸気部６０とスリット状給気部６３との間に略二次元の傾斜したエアカーテンが形成され、油煙の拡散を低減し、周辺の干渉気流に対する抵抗力を強化する。
【選択図】図４

Description

本発明は、汚染物質排出装置に関し、特に、空気力学の原理を応用し、基台上方に単一の傾斜したエアカーテンが形成され、単一の傾斜したエアカーテンと壁との間の汚染物質を包囲して排出することができ、また、周辺の干渉気流に対する抵抗力が強化され、一般家庭の厨房のレンジフード、業務用厨房、実験室、粉塵が発生する作業場およびその他の汚染気体が発生する作業場に適用される汚染物質排出装置およびその汚染物質排出装置を使用したエアカーテン式レンジフードに関する。

一般のレストランの厨房、実験室、粉塵が発生する作業場またはその他の汚染物質が発生する作業場において作業を行う者にとって、油煙または有毒気体の拡散は環境汚染を招くだけでなく、人体にも悪影響を及ぼす。

従来技術によるレンジフードを例とすると、その構造および配置はおよそ図１４に示すようなものであり、レンジフード１０は上方のダクトカバー１５の下方に固定され、後端は後方の壁板１４に支持される。側辺には壁１３が存在することもある。ダクトカバー１５の横には通常、上部戸棚１６が設けられる。レンジフード１０の内にはファン１１が設けられ、ファンが回転することによってコンロ上方の油煙または有毒気体は上方に吸引され、レンジフード１０上方に設置されたダクト１２から屋外に排出される。レンジフード１０、ダクトカバー１５および上部戸棚１６の下方は調理台１７である。レンジフード１０の真下にはコンロ１８が設置され、コンロ１８上にはガスバーナ１９、電気コンロまたは電磁調理器が設けられる。調理台１７の下方には一般に下部戸棚２０が設けられる。

上述の従来技術によるレンジフードは、一般の作業場で使用されるキャノピーフード（canopy hood）とさほど相違点がない。この種のレンジフードまたはキャノピーフードの有効捕集範囲は吸気口下方の吸気口直径の１．５倍（または更に短い）以内であり、図１５に示すように、この範囲を超える範囲においては流体が上方に移動する速度は非常に遅く、吸引力が不足し、人の移動、ファンによる風、エアコンの運転または窓の開閉などによる干渉気流の影響を容易に受ける。側辺に干渉気流がある場合、通常、従来技術によるレンジフードまたはキャノピーフード周辺の気体の流路は図１６に示すように変化する。このような状況が発生すると、有効な捕集範囲（capture zone）は、図１６に示す区分流線（dividing streamline）によって隔てられる小さな範囲に縮小される。横風速度の吸気速度に対する比率が大きくなるほど、有効捕集範囲は小さくなる。汚染物質は干渉気流によって拡散され、厨房の壁が油分で汚れたり、厨房内で調理を行なう人の健康が影響を受けたりする。コンロ上方には調理器具を操作するための空間が必要なので、レンジフードの設置位置を下げすぎることはできず、一般の厨房においては、多かれ少なかれ、人の移動、ファンによる風、エアコンの運転または窓の開閉が行なわれるので、従来技術によるレンジフードでは効果的に厨房の油煙および汚染物質を除去することはできない。

図１７は従来技術によるレンジフードに改良を加えた製品を示し、本改良を加えた従来技術によるレンジフードは、調理台のコンロの左、右および前方にクロスファン２１（またはスリット状給気部）がそれぞれ設置され、空気を上方に噴出し、後方の壁板１４と共にレンジフードの下方空間の四方を包囲する。この設計によって従来技術によるレンジフードの干渉気流がないときにおける捕集効果を改善することができるが、四方が噴流空気および壁板によって包囲されているので、レンジフードを運転させたとき、レンジフード下方空間の気体の流れは安定せず（空気力学の基本原理の一つ）、動態である流体の渦巻きはコンロを包囲して三次元の撹拌運動を行なう。このときの長時間における平均流場は安定した渦巻きおよび停滞点を表すように見えるが、時間経過に伴う瞬間的な状況は、実際には、非常に乱れたものである。また、この種の上方から吸引する方式は従来技術によるレンジフードにおける「大面積の吸気」を行なうものであるので、気流に対して長い距離のプッシュプル効果を生成することが難しく、噴出気流は容易に拡散して破壊される。物理的に述べると、本設計は「プッシュプル型エアカーテン」の原理に符合せず、隔離および排出効果を有する「エアカーテン」を形成できない。従って、（１）油煙および汚染物質は気体の壁と固体の壁とに包囲され、コンロ付近の撹拌される流体の渦巻きと共に運動し、包囲された範囲に停滞する時間（residence time）が大幅に長くなり（コンロ付近に煙を放出すると、コンロ上方および四方の煙が撹拌され、上方のレンジフードからあまり吸引されないのを確認することができる）、側辺の干渉気流の影響を受けたとき、これらの油煙および汚染物質は容易に拡散する。（２）コンロ上の流体の渦巻きはコンロを包囲して撹拌され、炎を揺動させるので、燃焼効率が低下するという二つの問題を有する。

以上のように、従来技術によるレンジフードは、不良な流場形態によって油煙が漏れやすく、この種の不良な流場形態は基本的な流体力学の特性によって発生するものである。従って、従来技術に改良を加えても改善効果は少ない。この問題を解決するために、本発明は従来技術によるレンジフードとは異なる構造を提供するものであり、空気力学の原理に符合し、実験結果から性能が非常に優れたものであることが証明された。
特開平５−２０３２１０号公報

本発明の第１の目的は、コンロなど汚染物資排出源のある基台一側にスリット状給気部が設けられ、スリット状給気部の斜め上方にスリット状吸気部が平行に設置されることによって、単一の傾斜したエアカーテンが形成され、単一の傾斜したエアカーテンと壁との間に包囲された油煙または有害気体が排出され、汚染物質の拡散を低減し、周辺の干渉気流に対する抵抗力を強化することができる汚染物質排出装置を提供することにある。
本発明の第２の目的は、調理台の前面にスリット状給気部が設けられ、調理台の後側には壁があり、スリット状給気部の斜め上方にスリット状吸気部が設置されることによって、空気は調理台の左右両側から吸入されて空気の補充が行なわれ、単一の略二次元のエアカーテンが形成され、油煙の拡散を低減し、油煙がコンロ後側の壁に付着するのを低減し、エアカーテンと壁との流場を安定させ、三次元的な不安定な撹拌を形成せず、炎を安定させ、単一の傾斜したエアカーテンと壁との間の油煙および有毒気体は気流によって安定的に上方の吸気フードから排出され、効果的に油煙および有害気体の隔離および排出を行なうことができるエアカーテン式レンジフードを提供することにある。

上述の課題を解決するために、本発明の汚染物質排出装置は、その後側が壁に隣接して配置された給気装置および吸気フードを備える。給気装置にはスリット状給気部が設けられ、スリット状給気部は基台の汚染物質発生源の前側に設置され、空気噴流を上方に噴出する。吸気フードは基台の上方に設けられ、吸気フードにはスリット状吸気部が設けられ、スリット状吸気部には吸気装置が接続され、スリット状吸気部とスリット状給気部は平行であり、スリット状吸気部はスリット状給気部の真上から壁方向の前方に位置する。
本発明のエアカーテン式レンジフードは、その後側が壁に隣接して配置され、給気装置および吸気フードを備える。給気装置にはスリット状給気部が設けられ、スリット状給気部は調理台上に設置され、コンロの前側に位置し、空気噴流を上方に噴出する。吸気フードは調理台の上方に設けられ、吸気フードにはスリット状吸気部が設けられ、スリット状吸気部には吸気装置が接続され、スリット状吸気部とスリット状給気部は平行であり、スリット状吸気部はスリット状給気部の真上から壁方向の前方に位置する。

本発明の吸気装置が運転してスリット状吸気部から吸気が行なわれ、スリット状給気部から空気噴流が上方に噴出されるとき、スリット状吸気部とスリット状給気部との間に略二次元の傾斜したエアカーテンが形成され、油煙の拡散を低減し、周辺の干渉気流に対する抵抗力を強化することができる。

本発明の目的、特徴および効果を示す実施例を図に沿って詳細に説明する。

図１から図３は、本発明の汚染物質排出装置およびその汚染物質排出装置を使用したエアカーテン式レンジフードに応用される基本原理を示し、流体力学上の噴出と吸込との間に形成されるプルプッシュ現象に属する。図１に示すように、噴流５０が噴出ノズル５１から左から右に噴出されるとき、この噴流５０は周囲の流体を巻き込み、噴出ノズルから離れるに従って徐々に拡散される。拡散方式はレイノルズ数の範囲によって決定される。噴出空気は噴出口直径の約８０倍の距離の運動量保存段階後、噴出口直径の１００〜１５０倍離れた位置において徐々に消失する。噴流５０の変遷過程において、噴流５０は外界環境の流体と運動量、質量および熱量の交換を常に行なう。図２に示すように、吸気口５３は左から右に吸気を行い、吸気口５３付近の流体は符合５２に示される。有効な吸引範囲は吸気口５３直径の１．５倍（または更に短い）以内である。図３に示すように、噴出ノズル５１および吸気口５３が一定の距離を隔てた相対する位置に設置された場合、噴出口から吸気口５３までの距離、噴流５０のレイノルズ数および吸気強度の違いによって、噴出口と吸気口５３との間に形成される流場は異なる。以上のパラメータを調整することによって、エアカーテンを生成させることができ、このエアカーテンは一定程度の収束力および強度を有し、ある程度の横向きの干渉気流に対する抵抗力を有する。

図４は、本発明の汚染物質排出装置の実施例を示す模式図である。後側は壁６９に隣接し、給気装置６および吸気フード６１を備える。給気装置６にはスリット状給気部６３が設けられ、スリット状給気部６３は基台６’の汚染物質発生源６４の前側に設置され、空気噴流を上方に噴出する。吸気フード６１は基台６’の上方に設けられ、スリット状吸気部６０を備え、スリット状吸気部６０には下方に吸気口が形成され、スリット状吸気部６０には吸気装置（図示せず）が接続され、スリット状吸気部６０から空気が吸引される。スリット状吸気部６０とスリット状給気部６３は長さ方向に平行に配置され、スリット状吸気部６０はスリット状給気部６３の真上から壁６９方向の前方に位置する。実施に際してスリット状吸気部６０は複数の吸気孔を配列して構成することができる。

実施時、基台６’から所定距離離れた上方にはスリット状吸気部６０を有する吸気フード６１が設置され、スリット状吸気部６０の両側には弧形フード６２がそれぞれ延長される。基台６’の前側には横向きの給気溝が設置され、スリット状給気部６３とされる。スリット状給気部６３が空気噴流を上方に噴出し、スリット状吸気部６０が上方に吸気を行なうとき、基台６’上の流場は図５に示すような上方に傾斜した二次元に近いエアカーテン６５を形成し、エアカーテン６５と壁６９との間の流体をスムーズに上方に移動させ、スリット状吸気部６０から外部に排出する。基台６’の両側には空間が保留されるか、溝孔を有する板または柵が設置され、吸気フード６１と壁６９との間に空間が形成され、両側および吸気フード６１上方の流体は単一の傾斜したエアカーテン６５と壁６９との間に吸入され、空気補充が行なわれ、図５に示すように流場の構造が安定し、渦巻きが発生しない。

実施時、スリット状吸気部６０の一側の壁６９の方向に延長されたフード６２は平板としてもよく、その一端は壁上に支持される。フード６２は固定板６２１および伸縮板６２２を備えることができ（図６を参照）、固定板６２１はスリット状吸気部６０の一側から壁６９方向へと延長され、伸縮板６２２を固定板６２１に対して伸縮させ、吸気フード６１と壁６９との間の隙間を開閉することができる。

図７に示すように、スリット状給気部６３の給気方向６３１は壁６９方向に傾斜した方向が好ましく、給気方向６３１と基台６’との間には傾斜角度θが形成され、角度θは３０度から９０度の間である。

実施時、基台６’上の汚染物質発生源６４の後側、即ち、スリット状給気部６３と壁６９との間には他のスリット状給気部６６を設置することができ（図８を参照）、二つのスリット状給気部６３、６６は基台６’の汚染物質発生源６４の前後両側に平行に設置され、それぞれ空気噴流を上方に噴出する。

図９は、本発明の汚染物質排出装置を使用したエアカーテン式レンジフードの好適な実施例を示す模式図である。後側は壁８２に隣接し、給気装置７および吸気フード７０を備える。給気装置７にはスリット状給気部８０が設けられ、スリット状給気部８０は調理台７７のコンロ７８の前側に設置され、空気噴流を上方に噴出する。吸気フード７０は調理台７７の上方に設けられ、吸気フード７０にはスリット状吸気部８１が設けられ、スリット状吸気部８１には吸気装置７２が接続され、スリット状吸気部８１とスリット状給気部８０は平行であり、スリット状吸気部８１はスリット状給気部８０の真上から壁方向の前方に位置する。実施に際してスリット状吸気部８１は複数の吸気孔を有する柵とすることができる。

吸気フード７０はスリット状吸気部８１を有し(図１３参照)、スリット状吸気部８１には下方を向いた吸気口が形成され、スリット状吸気部８１の両側にはフード７１がそれぞれ延長されてコンロ７８の上方に一定距離を隔てて横向きに設置され、上方に空気を吸引する。吸気フード７０のスリット状吸気部８１には吸気装置７２が接続される。吸気装置７２はコンロ７８上方のダクトカバー７５内に設置されて騒音を低減し、ダクト７２１を通じて室外に排出するか、或いはフィルタ、油分離器または集塵器と接続され、その後、室外に排出する。また、吸気フード７０のスリット状吸気部８１の両側にはフード７１が設けられる。給気装置７は調理台７７上のコンロ７８のバーナ７９の前側に配列される。実施時、給気装置７はスリット状給気溝であり、スリット状給気溝は送風機（図示せず）と接続される。送風機と吸気装置７２は同期運転される。給気装置７はクロスファンとすることができ、クロスファンと吸気装置７２は同期運転され、同様に空気噴流を上方に噴出する。

コンロ７８上方のスリット状吸気部８１が設けられて上方に吸気を行なう吸気フード７０と、調理台７７のバーナ７９前側に横向きに配列されて空気噴流を上方に噴出する給気装置７とがプッシュプル方式で同期作動することによって、調理台７７の前側に単一の略二次元の上方に傾斜したエアカーテンが形成され、このエアカーテンの形成によって油煙の拡散を効果的に低減することができ、油煙がコンロ７８後方の壁８２上に付着するのを防止する。また、調理台７７の左右両側には空間が保たれ、空気は両側からエアカーテン間に吸引されて空気が補充され、エアカーテンと壁８２との間の流場を安定させ、不安定な三次元的な撹拌は発生しない。調理台７７の左右両側には孔が開設された平板または柵を設置することができる。上述の構造によって、炎は安定して揺動することがなく、エアカーテンと壁８２との間の油煙は気流によって安定して上方の吸気フード７０に移動し、スリット状吸気部８１から排出され、効果的な油煙および有害気体の隔離および排出が行なわれる。

図９に示すレンジフードに対してトレースガス法を使用して汚染物質除去効果の実験を行ない、その効果を確認した。吸気フードを調理台から離れた位置に設置し、コンロ前方に直立させた板を０．３５ｍ／ｓの速度で往復移動させて干渉気流を発生させ、六フッ化硫黄気体をコンロ上に設置した気体放出装置から一定の流量および濃度で放出させ、上方の吸気フードのダクト遠端の六フッ化硫黄の濃度および流量を測定し、捕集効率を計算する。即ち、吸気フードのダクト遠端において測定された所定時間に流れた六フッ化硫黄の体積を気体放出装置が所定時間に放出した六フッ化硫黄の体積で割る。図１０に示すように、本発明の単一傾斜エアカーテン式レンジフードの捕集効率は従来技術によるレンジフードの捕集効率よりも明らかに高く、干渉気流に対する抵抗力も非常に強い。

実施時、調理台７７上のバーナ７９の後側、即ち、スリット状給気部８０と壁８２との間に、他のスリット状給気部８０’を設置することができ（図１１に示す）、二つのスリット状給気部８０、８０’を調理台７７のバーナ７９の前後両側に平行に設置し、空気噴流を上方に噴出する。

図１２は、油捕集装置９を示す斜視図であり、図１３は、油捕集装置９をスリット状吸気部８１に設置した状態を示す断面図である。設置された油捕集装置９によって、スリット状吸気部８１内壁に付着した液状の油が滴下するのを防止でき、容易に取り外して洗浄できる。

実施例において、スリット状吸気部８１はフード７１から下方に突出し、下側長さ方向に開口が設けられた長方形管である。油捕集装置９は上方に開口が設けられた長方形の箱体であり、底板９１、底板９１上に平行に配列される第１の側板９２、第１の立板９３、第２の立板９４および第２の側板９５を備える。底板９１上にはフィルタ９６が設けられ、第１の側板９２と第１の立板９３と底板との間には第１の貯油空間９７が形成される。第２の立板９４と第２の側板９５と底板９３との間には第２の貯油空間９８が形成される。フィルタ９６上には二つのリブ９９が設けられ、リブ９９の両側には第１の立板９３および第２の立板９４がそれぞれ接続されて支持される。

油捕集装置９が上方に押圧され、第１の側板９２および第２の側板９５がスリット状吸気部８１の外側に係合接続されると、油煙はフィルタ９６を通過してスリット状吸気部８１に進入し、その後、スリット状吸気部８１内壁に凝結された液状の油は、内壁に沿って第１の貯油空間９７および第２の貯油空間９８内に滴下され、油捕集が行なわれる。

以上の説明によって、当該技術に熟知する者は前述の目的を確実に達成することができる。以上の説明は、本発明の好適な実施例を示すものであり、本発明の実施範囲を制限するものではない。特許請求の範囲および明細書の記載内容に基づく簡単な同等効果である変更および修飾は、全て、本発明の特許請求の範囲に含まれる。

本発明において使用される「プルプッシュ式エアカーテン」の基本原理を示す模式図である。 本発明において使用される「プルプッシュ式エアカーテン」の基本原理を示す模式図である。 本発明において使用される「プルプッシュ式エアカーテン」の基本原理を示す模式図である。 本発明の汚染物質排出装置の実施例を示す断面図である。 本発明の汚染物質排出装置の実施例の流場をレーザ速度測定によって測定した結果を示す図である。 本発明の汚染物質排出装置の他の実施例を示す断面図である。 本発明の汚染物質排出装置の他の実施例を示す断面図である。 本発明の汚染物質排出装置の他の実施例を示す断面図である。 本発明の汚染物質排出装置を使用したエアカーテン式レンジフードの実施例を示す斜視図である。 六フッ化硫黄気体をトレースガスとし、コンロ前方に直立させた板を０．３５ｍ／ｓの速度で往復移動させて干渉気流を発生させたときの本発明の実施例（壁およびダクトカバーを有する）および従来技術によるレンジフードの捕集効率を計算した結果を示す図である。 本発明の汚染物質排出装置を使用したエアカーテン式レンジフードの他の実施例を示す斜視図である。 本発明の油捕集装置を示す斜視図である。 本発明の油捕集装置をスリット状吸気部に設置した状態を示す断面図である。 従来技術によるレンジフードを示す斜視図である。 従来技術によるレンジフードの吸気部開口下方の中心線上の流体が上方に移動する速度分布を示す図である。 従来技術によるレンジフードの吸気部開口下方の中心線上の流体が干渉流体の影響を受けたときの状態を示し、レーザ速度測定器によって測定された流場を示す図である。 左側、右側および前方の三面から空気が噴出される改良型の従来技術によるレンジフードを示す斜視図である。

符号の説明

５０ 噴流
５１ ノズル
５３ 吸気口
６、７ 給気装置
６’ 基台
６０、８１ スリット状吸気部
６１、７０ 吸気フード
６２、７１ フード
６２１ 固定板
６２２ 伸縮板
６３、８０ スリット状給気部
６３１ 給気方向
６４ 汚染物質発生源
６５ エアカーテン
６６、８０’ 他のスリット状給気部
６９、８２ 壁
７２ 吸気装置
７２１ ダクト
７５ ダクトカバー
７７ 調理台
７８ コンロ
７９ バーナ
９ 油捕集装置
９１ 底板
９２ 第１の側板
９３ 第１の立板
９４ 第２の立板
９５ 第２の側板
９６ フィルタ
９７ 第１の貯油空間
９８ 第２の貯油空間
９９ リブ

Claims (6)

1. 後側が壁に隣接して配置される汚染物質排出装置であって、
   前記汚染物質排出装置は、給気装置および吸気フードを備え、
   前記給気装置は、空気噴流を噴出するスリット状給気部が設けられ、前記スリット状給気部は基台の汚染物質発生源の前側に設置されて空気噴流を上方に噴出し、
   前記吸気フードは、基台の上方に設けられ、吸気装置が接続されて排気を吸引するスリット状吸気部が設けられ、
   前記スリット状吸気部と前記スリット状給気部はその長さ方向に平行であり、前記スリット状吸気部は前記スリット状給気部の真上から壁方向の前方に位置し、
   前記吸気装置が運転されるとき、前記スリット状吸気部と前記スリット状給気部との間に略二次元の傾斜したエアカーテンを形成することを特徴とする汚染物質排出装置。
2. 更に、前記基台の前記汚染物質発生源の後側に前記スリット状給気部と平行に設置された、他のスリット状給気部を備え、空気噴流を上方に噴出するようにしたことを特徴とする請求項１記載の汚染物質排出装置。
3. 前記スリット状給気部の給気方向は、前記壁の方向に傾斜し、前記給気方向と前記基台との間には傾斜角度が形成されることを特徴とする請求項１または２記載の汚染物質排出装置。
4. 後側が壁に隣接して配置されるエアカーテン式レンジフードであって、
   前記レンジフードは、給気装置および吸気フードを備え、
   前記給気装置には、スリット状給気部が設けられ、前記スリット状給気部は調理台上にコンロの前側に位置して設置されて、空気噴流を上方に噴出し、
   前記吸気フードは、前記調理台の上方に設けられ、前記吸気フードには吸気装置が接続されたスリット状吸気部が設けられ、前記スリット状吸気部と前記スリット状給気部は長さ方向に平行であり、前記スリット状吸気部は前記スリット状給気部の真上から壁方向の前方に位置し、
   前記吸気装置が運転されるとき、前記スリット状吸気部と前記スリット状給気部との間に略二次元の傾斜したエアカーテンが形成されることを特徴とする汚染物質排出装置を使用したエアカーテン式レンジフード。
5. 更に、前記調理台の前記コンロの後側に前記スリット状給気部と平行に他のスリット状給気部を設置し、空気噴流を上方に噴出することを特徴とする請求項４記載の汚染物質排出装置を使用したエアカーテン式レンジフード。
6. 前記スリット状給気部の給気方向は、前記壁の方向に傾斜し、前記給気方向と前記調理台との間には傾斜角度が形成されることを特徴とする請求項４または５記載の汚染物質排出装置を使用したエアカーテン式レンジフード。

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