JP3592402B2 - 換気装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、家庭の台所用、あるいは業務用の換気装置に関し、油煙等の油汚れにより、不快な状態となることを防止する、自己油浄化機能を有する換気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、衛生、清潔感の高まり、および省力化から、家庭の台所用、あるいは業務用の換気装置は、油汚れが自己分解し、常に清潔でクリーンな状態に維持されることが求められている。
【０００３】
従来、この種の換気装置は、実開昭５９−１５１０２９号公報に示すような構成が一般的であった。以下、その構成について図５を参照しながら説明する。 図に示すように、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後面には排気口１０５が設けられ、本体１０１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、触媒分解され、気化することになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
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、火災および火傷等に対する安全性、およびエネルギーロスが大きいという課題があった。
【０００６】
本発明は上記課題を解決するもので、常温で調理時の付着油を浄化することができる換気装置を提供することを第１の目的とする。
【０００７】
第２の目的は、効率良く、短時間で、調理時の付着油を分解気化することにある。
【０００８】
第３の目的は、固定容易性、耐候性、および耐久性に優れている二酸化チタンを基体とする光触媒を含むシリカ膜を得ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の換気装置は上記した第１、第２、および第３の目的を達成するために、第１の手段は、室内空気を室外へ排気する送風ファンと、この送風ファンを駆動回転させる送風用モータと、波長が３００〜５００ｎｍの光を発する光源を配置した換気装置本体の少なくとも排気流の接触する部分である基体の表面に樹脂層を形成し、ＳＯ３ 分を０．２〜２０重量％含有し、比表面積が５０〜３００ｍ２／ｇ、結晶子径が８０〜２５０オングストロームの範囲にある二酸化チタンを基体とする光触媒を、前記樹脂層上に、シリカ膜と共に固定化してなる構成とする。
【００１０】
また、第１、第２、および第３の目的を達成するために、第２の手段は、室内空気を換気口を通して室外へ排気させる送風ファンと、この送風ファンを駆動回転する送風用モータと、この送風用モータを支持し、かつ排気口を設けたフード本体内にフィルタと、波長が３００〜５００ｎｍの光を発する光源を配置し、少なくとも前記フード本体の内面とフィルタである基体表面に樹脂層を形成し、ＳＯ３ 分を０．２〜２０重量％含有し、比表面積が５０〜３００ ｍ２／ｇ 、結晶子径が８０〜２５０オングストロームの範囲にある二酸化チタンを基体とする光触媒を、前記樹脂層上に、シリカ膜と共に固定化してなる構成とする。
【００１１】
また、第２の目的を達成するための第３の手段は、第１の手段または第２の手段において、二酸化チタンを基体とする光触媒が、未乾燥水酸化チタンスラリに対して、硫酸または硫安をＴｉ Ｏ２ に対するＳＯ３ 分が０．２〜２０重量％となる量を添加して、１００〜７００℃で加熱することにより得られたものである。
【００１２】
また、第２の目的を達成するための第４の手段は、第１の手段または第２の手段において、二酸化チタンを基体とする光触媒の原料を、ミセル径が、１０〜８０ｎｍの範囲にある水酸化チタンとすることである。
【００１３】
また、第２の目的を達成するための第５の手段は、第１の手段または第２の手段において、二酸化チタンを基体とする光触媒の原料を、３００ｎｍでの光透過率が１７．５±０．５％のとき、５００ｎｍの光透過率が８０％以上となるように解膠する水酸化チタンスラリとすることである。
【００１４】
また、第２の目的を達成するための第６の手段は、第１の手段または第２の手段において、二酸化チタンを基体とする光触媒が、硫酸または硫安添加時のスラリ濃度が１０〜４００ｇ／ｌ である水酸化チタンを原料とし、スラリ乾燥後のケーキを５ｍｍ以下に粉砕した後に加熱を行うことにより得られたものである。
【００１５】
また、第３の目的を達成するための第７の手段は、第１の手段または第２の手段において、前記基体を、アルミニウム、鉄、ニッケル、および銅からなる群より選ばれる少なくとも１種を主成分とする金属材料、ガラス、セラミックス、樹脂、布、繊維、またはこれらの組み合わせから選択された構成とする。
【００１６】
また、第３の目的を達成するための第８の手段は、第１の手段または第２の手段において、シリカ膜が、ケイ酸エステルおよび水に二酸化チタンを基体とする光触媒を分散させた塗料で、前記基体表面に作製された樹脂層表面を被覆後、４００℃以下で加熱処理することにより得られたものである。
【００１７】
また、第３の目的を達成するための第９の手段は、第１の手段または第２の手段において、シリカ膜が、ケイ酸エステル、水および有機溶剤に二酸化チタンを基体とする光触媒を分散させた塗料で、前記基体表面に作製された樹脂層表面を被覆後、４００℃以下で加熱処理することにより得られたものである。
【００１８】
また、第３の目的を達成するための第１０の手段は、第１の手段または第２の手段において、シリカ膜が、二酸化チタンを基体とする光触媒１００重量部に対して、ケイ酸エステル２０〜５０００重量部、有機溶剤０〜１０００重量部および水１０〜１１００重量部の割合で混合、分散させた塗料で、基体表面に作製された樹脂層表面を被覆後、４００℃以下で加熱処理することにより得られたものである。
【００１９】
【作用】
本発明は上記した第１の手段および第２の手段の構成により、調理時に発生した油煙は、換気装置本体やフィルタやフード本体に付着するが、この換気装置本体やフィルタやフード本体の基体表面は、シリカ膜により二酸化チタンを基体とする光触媒が固定化されており、さらにこの基体表面に光源の光が照射され、二酸化チタンを基体とする光触媒が励起、活性化され、調理時の付着油を常温で浄化することができることにある。
【００２０】
また、第３、第４、第５、および第６の手段の構成により、第１および第２の手段の上記作用に加え、効率良く、短時間で、付着した調理油を分解気化することができることにある。
【００２１】
また、第７、第８、第９、および第１０の手段の構成により、第１および第２の手段の上記作用に加え、固定容易性、耐候性、および耐久性に優れている二酸化チタンを基体とする光触媒を含むシリカ膜を得ることができることにある。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の第１実施例について、図１、図２、および図３を参照しながら説明する。
【００２３】
図に示すように、１はガスまたは電気を熱源とするテーブルコンロで、このテーブルコンロ１の上には調理鍋２が設置され、油滴１２を含んだ油煙１１を発生している。前記テーブルコンロ１の下には置き台であるコンロ台３が壁面４に設置されている。換気装置本体１０は、前記壁面４の換気口９に設置され、その換気装置本体１０内には、送風ファン７を装着した送風用モータ８が固定枠１６で固定されている。さらに、換気装置本体１０前面に反射板２１とともに、波長が３００〜５００ｎｍの光を発する光源２０が支持具２２で支持されている。また、排気流が接触する前記送風ファン７、送風用モータ８、換気装置本体１０の表面に樹脂層１７を形成し、さらに、ＳＯ３ 分を０．２〜２０重量％含有し、比表面積が５０〜３００ｍ２／ｇ、結晶子径が８０〜２５０オングストロームの範囲にある二酸化チタンを基体とする光触媒１８が、前記樹脂層１７上に、シリカ膜１９と共に固定化されている。また、前記樹脂層１７と前記シリカ膜１９の境界には、樹脂とシリカが混じりあった混合層２１を形成してなる構成とする。
【００２４】
上記構成において、調理時は送風用モータ８を駆動させ送風ファン７を回転し、調理鍋２より発生する油煙１１を排気させる。この時、一部の油滴１２は送風ファン７、送風用モータ８、換気装置本体１０の表面に付着する。この付着した油滴１２は、樹脂層１７上に混合層２１を介しシリカ膜１９と共に固定化した二酸化チタンを基体とする光触媒１８に接する。さらに、二酸化チタンを基体とする光触媒１８に光源２０の光を照射すると、光により価電子帯から伝導帯に電子が移行して、生成した電子と正孔が二酸化チタンを基体とする光触媒１８の表面に移動して、この電子と正孔が油滴１２を分解する。
【００２５】
このように本発明の実施例の換気装置によれば、調理時に発生した油煙は、送風ファンや換気装置本体の表面に接し、この時油滴が付着するが、送風ファンや換気装置本体表面は、シリカ膜により二酸化チタンを基体とする光触媒が固定化されており、さらにこの表面に光源の光が照射され、二酸化チタンを基体とする光触媒が励起、活性化され、調理時の付着油を常温で浄化することができる。
【００２６】
また、二酸化チタンを基体とする光触媒の製造は、まず、硫酸法メタチタン酸スラリ（ＰＨ２．０、濃度３００ｇ／ｌ ）にカセイソーダを添加して中和し、ろ過洗浄して、Ｔｉ Ｏ２ に対するＳＯ３ 分が０．２％以下のスラリとする。つぎに、スラリ濃度を１００ｇ／ｌ として、濃塩酸を添加、スラリＰＨを１．０まで下げて一昼夜撹拌を続ける。つぎに、日本分光（株）のＵ−Ｂｅｓｔ５０を用いて、純水で希釈したスラリを石英セル（４．０ｃｍ×１．０ｃｍ、厚さ０．１ｃｍ）に入れ光透過率を測定し、３００ｎｍの光透過率が１７．３％に調整したところ、５００ｎｍの光透過率が９７．５％であった。
【００２７】
再度カセイソーダを添加してスラリＰＨを６．５とし、液の電気電導度が１００μＳ／ｃｍ２になるまで洗浄したスラリ（１００ｇ／ｌ ）に濃硫酸を、Ｔｉ Ｏ２ に対するＳＯ３ 分が１０．０重量％となる量添加、室温で３０分間撹拌した後、スラリ全量を１００℃で乾燥した。つぎに、石川式擂潰機で乾燥ケーキを５ｍｍ以下の粒径まで粉砕した後、５００℃に設定した炉内で３０分間焼成したところ、島津製作所製フローソーブによる比表面積１２４ｍ２／ｇ、Ｘ線結晶子径１１９オングストロームで、ＬＥＣＯ社製炭素硫黄分析装置によるＳＯ３ 量７．３２％のアナターゼ型二酸化チタンを基体とする光触媒が得られた。
【００２８】
また、二酸化チタンを基体とする光触媒６ｇ 、ケイ酸エチル９ｇ 、塩酸０．５モル／リットルの水３ｇ およびブチルセロソルブ６ｇ を３ｍｍφのガラスビーズ９０ｇ とともに１２０ｍｌのマヨネーズ瓶に仕込み、レッドデビル社製のペイントコンディショナーで１０分間分散、混合して、シリカゾルを含有する塗料とした。
【００２９】
つぎに、スカイアルミニウム（株）製スカイコート（カラーアルミニウム板）６０ｍｍ×１５０ｍｍのエポキシ樹脂塗布面に前記の塗料を塗布し、一昼夜乾燥後、１５０℃で焼き付けしてシリカ膜を作製した。この時、エポキシ樹脂の表面の一部が有機溶剤であるブチルセロソルブに溶解し、エポキシ樹脂とシリカ膜の境界に、エポキシ樹脂とシリカ膜の混合層が形成された。
【００３０】
図３は、本発明の換気装置の調理油の油滴を分解浄化した時の浄化率測定グラフであり、本発明の二酸化チタンを基体とする光触媒は、ゾルゲル法により成膜後に焼成した二酸化チタンを基体とする光触媒Ａ、および気相法による二酸化チタンを基体とする光触媒である市販品Ｂと比べ、油滴の浄化性能が著しく高いことを示している。
【００３１】
なお、換気装置本体にフィルタを設置し、この表面に樹脂層を形成し、その上に二酸化チタンを基体とする光触媒をシリカ膜と共に固定化してもよく、その作用効果に差異を生じない。
【００３２】
なお、光触媒の基体である二酸化チタンとしては、ルチル型、アナターゼ型のどちらも使用できるが、アナターゼ型が好ましい。
【００３３】
なお、二酸化チタンを基体とする光触媒の粒子径は、塗膜強度のためには１μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは０．１μｍ以下である。
【００３４】
本発明の光触媒は、Ｗ、Ｓｎ 、Ｍｏ 、Ｖ、Ｍｎ 、Ｚｎ 、Ｚｒ 、Ｎｂ 、Ｃｄ 、Ａｇ 、Ｐｂ 、Ｆｅ 、Ｐｔ 、Ｐｄ 、Ｎｉ およびＣｕ 等の金属またはその酸化物等の触媒活性を向上させる物質をさらに含むことも好ましい。
【００３５】
つぎに本発明の第２実施例について図４を参照しながら説明する。なお、第１実施例と同一箇所には、同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３６】
図に示すように、テーブルコンロ１上を覆うように設けたフード本体６は、壁面４に設置され、そのフード本体６内の背部には気流案内板１５が設置され、送風ファン７を装着した送風用モータ８が固定枠１６で固定され、送風ファン７は壁面４の換気口９に臨んでいる。送風ファン７に対面するフード本体６内部には調理鍋２より発生する油煙１１中の油滴１２を補足するフィルタ１３が設置されている。さらに、フード本体６の前面部５内に反射板２１とともに、波長が３００〜５００ｎｍの光を発する光源２０を設けている。また、排気流が接触する前記送風ファン７、送風用モータ８、排気口１４を設けたフード本体６と、このフード本体６の前面部５と、フィルタ１３および気流案内板１５等の表面に樹脂層１７を形成し、さらに、ＳＯ３ 分を０．２〜２０重量％含有し、比表面積が５０〜３００ｍ２／ｇ、結晶子径が８０〜２５０オングストロームの範囲にある二酸化チタンを基体とする光触媒１８を、前記樹脂層１７上に混合層２１を介しシリカ膜１９と共に固定化してなる構成とする。
【００３７】
上記構成において、調理時は送風用モータ８を駆動させ送風ファン７を回転し、調理鍋２より発生する油煙１１を排気流に乗せてフィルタ１３に吸引させ、油煙１１中の油滴１２をフィルタ１３に付着捕集させる。また、一部の油滴１２は、フード本体６の内部にも付着する。ここで、フィルタ１３や、フード本体６に付着した油滴１２は、樹脂層１７上に混合層２１を介しシリカ膜１９と共に固定化した二酸化チタンを基体とする光触媒１８に接する。さらに、二酸化チタンを基体とする光触媒１８に光源２０の光を照射すると、光により価電子帯から伝導帯に電子が移行して、生成した電子と正孔が二酸化チタンを基体とする光触媒１８の表面に移動して、この電子と正孔が油滴１２を分解する。
【００３８】
このように本発明の実施例の換気装置によれば、調理時に発生した油煙は、排気流に乗ってフィルタやフード本体に付着するが、フィルタやフード本体の表面は、シリカ膜により二酸化チタンを基体とする光触媒が固定化されており、さらにこの表面に光源の光が照射され、二酸化チタンを基体とする光触媒が励起、活性化され、調理時の付着油を常温で浄化することができる。
【００３９】
なお、実施例では、送風ファンがフード本体に内設されているが、送風ファンとフード本体を別置きし、ダクトで接続してもよく、その作用効果に差異を生じない。
【００４０】
つぎに本発明の第３実施例について説明する。
【００４１】
二酸化チタンを基体とする光触媒は、未乾燥水酸化チタンスラリに対して、硫酸または硫安をＴｉ Ｏ２ に対するＳＯ３ 分が０．２〜２０重量％となる量を添加して、１００〜７００℃で加熱するものである。
【００４２】
上記組成物において、二酸化チタンを基体とする光触媒に光を照射すると、光により価電子帯から伝導帯に電子が移行して、生成した電子と正孔が二酸化チタンを基体とする光触媒の表面に移動して、この電子と正孔が油滴を効率良く、短時間で分解する。
【００４３】
このように本発明の実施例の換気装置によれば、効率良く、短時間で、調理時の付着油を分解気化することができる。
【００４４】
なお、ＳＯ３ の添加量は、０．２％〜２０重量％が好ましく、より好ましくは、１．０〜２０．０重量％であり、もっとも好ましくは、２．０〜１５．０重量％である。比表面積は５０〜３００ｍ２／ｇ、好ましくは７０〜３００ｍ２／ｇである。
【００４５】
つぎに本発明の第４実施例について説明する。
【００４６】
二酸化チタンを基体とする光触媒は、ミセル径が、１０〜８０ｎｍの範囲にある水酸化チタンを原料とするものである。
【００４７】
上記組成物において、二酸化チタンを基体とする光触媒に光を照射すると、光により価電子帯から伝導帯に電子が移行して、生成した電子と正孔が二酸化チタンを基体とする光触媒の表面に移動して、この電子と正孔が油滴を効率良く、短時間で分解する。
【００４８】
このように本発明の実施例の換気装置によれば、効率良く、短時間で、調理時の付着油を分解気化することができる。
【００４９】
つぎに本発明の第５実施例について説明する。
【００５０】
二酸化チタンを基体とする光触媒は、３００ｎｍでの光透過率が１７．５±０．５％のとき、５００ｎｍの光透過率が８０％以上となるように解膠する水酸化チタンスラリを原料とするものである。
【００５１】
上記組成物において、二酸化チタンを基体とする光触媒に光を照射すると、光により価電子帯から伝導帯に電子が移行して、生成した電子と正孔が二酸化チタンを基体とする光触媒の表面に移動して、この電子と正孔が油滴を効率良く、短時間で分解する。
【００５２】
このように本発明の実施例の換気装置によれば、効率良く、短時間で、調理時の付着油を分解気化することができる。
【００５３】
なお、水酸化チタンスラリの解膠率は高い程良く、解膠の目安として波長３００ｎｍでの光透過率が１７．５±０．５％のときに５００ｎｍの光透過率８０％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより一層好ましい。
【００５４】
さらに水酸化チタンをミセルまで解膠した後、硫酸分を添加すると、より微細な二酸化チタン粒子が得られ、より活性の高い光触媒を得ることができ、よりいっそう好ましい。
【００５５】
つぎに本発明の第６実施例について説明する。
【００５６】
二酸化チタンを基体とする光触媒は、硫酸または硫安の添加時のスラリ濃度が１０〜４００ｇ／ｌ である水酸化チタンを原料とし、スラリ乾燥後のケーキを５ｍｍ以下に粉砕した後に加熱を行うものである。
【００５７】
上記組成物において、二酸化チタンを基体とする光触媒に光を照射すると、光により価電子帯から伝導帯に電子が移行して、生成した電子と正孔が二酸化チタンを基体とする光触媒の表面に移動して、この電子と正孔が油滴を効率良く、短時間で分解する。
【００５８】
このように本発明の実施例の換気装置によれば、効率良く、短時間で、調理時の付着油を分解気化することができる。
【００５９】
なお、硫酸、または硫安の添加時の二酸化チタンまたは水酸化チタンのスラリ濃度が１０ｇ／ｌ 以下では、スラリ乾燥時の水分蒸発量が多いため、また過乾燥時には硫酸または硫安の流失割合が多く、経済的でない。スラリ濃度が４００ｇ／ｌ 以上では、粘度が高く、硫酸の均一添加処理が困難なため、好ましくない。
【００６０】
さらに加熱の際に、ケーキが大きいとＳＯ３ 分の偏析が生じやすいので、５ｍｍ以下に粉砕して行うのが好ましい。
【００６１】
また、水酸化チタン、二酸化チタンに酸化ジルコニウムや酸化タングステンを添加した後、硫酸分を加えることによっても、光触媒活性を向上させることができる。
【００６２】
つぎに本発明の第７実施例について説明する。
【００６３】
基体がアルミニウム、鉄、ニッケル、および銅を主成分とする金属材料、ガラス、セラミックス、樹脂、布、繊維、またはこれらの組み合わせからなるものである。
【００６４】
上記構成において、基体に樹脂層を形成し、この樹脂層上に、二酸化チタンを基体とする光触媒をシリカ膜とともに、容易に固定できる。
【００６５】
このように本発明の実施例の換気装置によれば、固定容易性、耐候性、および耐久性に優れている二酸化チタンを基体とする光触媒を含むシリカ膜を得ることができる。
【００６６】
つぎに本発明の第８実施例について説明する。
【００６７】
シリカ膜は、ケイ酸エステルおよび水に二酸化チタンを基体とする光触媒を分散させた塗料で、基体表面に作製された樹脂層表面に被覆し、４００℃以下で加熱処理されるものである。
【００６８】
上記構成において、ケイ酸エステルおよび水に二酸化チタンを基体とする光触媒を分散させた塗料を、基体表面に作製された樹脂層表面に直接被覆できるので、二酸化チタンを基体とする光触媒をシリカ膜とともに、容易に固定できる。
【００６９】
このように本発明の実施例の換気装置によれば、固定容易性、耐候性、および耐久性に優れている二酸化チタンを基体とする光触媒を含むシリカ膜を得ることができる。
【００７０】
なお、ケイ酸エステルとしては、公知のいずれのものも使用できるが、ケイ酸メチル、ケイ酸エチル、ケイ酸ブチルが好ましく、ケイ酸エチルが最も好ましい。
【００７１】
塗料に添加する水は、ケイ酸エステルの加水分解に使用されるものであるが、塗料中での二酸化チタンを基体とする光触媒の分散性、塗膜強度を上げるためには塗料は酸性が好ましく、ＰＨ４以下が好ましく、ＰＨ２以下が特に好ましい。
【００７２】
塗料ＰＨを下げる方法としては、水に少量の酸を添加して塗料ＰＨを下げることが好ましい。
【００７３】
水に添加する酸は、塩酸、硫酸、硝酸等いずれも使用できる。
【００７４】
さらに、樹脂層の種類は、基体への付着性、および二酸化チタンを分散させた塗料への溶解性があれば、エポキシ、アクリル、ウレタン樹脂等、何でも使用し得る。また樹脂に顔料を入れて着色させたり、紫外線吸収剤を添加して耐光性を向上させることも可能である。樹脂の厚みは１μｍ以上あれば十分である。
【００７５】
塗布した後の加熱処理は、樹脂層および基体の酸化、変質、および変形が生じない温度で行うことが好ましい。一般的には４００℃以下で行うのが好ましいが、１００℃以下ではシリカゾルのゲル化に長時間を要し、膜強度を得にくいため、１００〜４００℃がさらに好ましい。
【００７６】
なお、塗膜を６０℃以上の温水で洗浄して、遊離シリカ、樹脂等を除去した後、紫外線を照射して二酸化チタンを基体とする光触媒粒子表面に付着した樹脂を分解しておくと触媒活性が一段と強くなる。
【００７７】
つぎに本発明の第９実施例について説明する。
【００７８】
シリカ膜は、ケイ酸エステル、水および有機溶剤に二酸化チタンを基体とする光触媒を分散させた塗料で、基体表面に作製された樹脂層表面に被覆し、４００℃以下で加熱処理されるものである。
【００７９】
上記構成において、ケイ酸エステル、水および有機溶剤に二酸化チタンを基体とする光触媒を分散させた塗料を、基体表面に作製された樹脂層表面に直接被覆できるので、二酸化チタンを基体とする光触媒をシリカ膜とともに、容易に固定できる。
【００８０】
このように本発明の実施例の換気装置によれば、固定容易性、耐候性、および耐久性に優れている二酸化チタンを基体とする光触媒を含むシリカ膜を得ることができる。
【００８１】
なお、有機溶剤は、親水性の二酸化チタン粒子、およびケイ酸エステルの加水分解で生成するシリカゾルと親和しやすく、ケイ酸エステルおよびその分解生成物であるアルコールと混和し、かつシリカ膜を基体に良好に接着させるために、樹脂層を溶解できることが必要である。またケイ酸エステルの加水分解で生じるアルコールが樹脂層を溶解できる性質を有し、かつその量が充分である場合には溶剤は加える必要はない。
【００８２】
さらに、有機溶剤の種類は、使用する樹脂の種類に応じて、適当な溶解性を有するものを適宜選択できるが、代表的なものとしては、セロソルブ類、カルビトール類、アルコール類が挙げられる。セロソルブ類では、アルキル基を有するものが好ましく、特にブチル基を有するブチルセロソルブが好ましい。カルビトール類では、カルビトール、および酢酸カルビトールが好ましい。アルコール類では、エタノール、ブタノールが好ましい。
【００８３】
つぎに本発明の第１０実施例について説明する。
【００８４】
シリカ膜は、二酸化チタン１００重量部に対して、ケイ酸エステル２０〜５０００重量部、有機溶剤０〜１０００重量部および水１０〜１１００重量部の割合で混合、分散させた塗料で、基体表面に作製された樹脂層表面を被覆後、４００℃以下で加熱処理されるものである。
【００８５】
上記構成において、ケイ酸エステル、水および有機溶剤に二酸化チタンを基体とする光触媒を分散させた塗料を、基体表面に作製された樹脂層表面に直接被覆できるので、二酸化チタンを基体とする光触媒をシリカ膜とともに、容易に固定できる。
【００８６】
このように本発明の実施例の換気装置によれば、固定容易性、耐候性、および耐久性に優れている二酸化チタンを基体とする光触媒を含むシリカ膜を得ることができる。
【００８７】
なお、シリカ膜を作製するための配合割合は、二酸化チタン１００重量部に対し、ケイ酸エステルとしてケイ酸エチルを使用した場合、ケイ酸エチルは３０〜３２００重量部、好ましくは６０〜１４００重量部、さらに好ましくは８０〜５２０重量部であり、ケイ酸エステルとしてケイ酸メチル、ケイ酸ブチルを使用した場合、好ましい量はそれぞれの分子量の比に対応した係数、０．７３、１．５４をケイ酸エチルでの数値に乗じた値となる。溶剤は０〜１０００重量部、好ましくは０〜５００重量部、また水は１０〜１１００重量部、好ましくは２０〜２００重量部、さらに好ましくは３０〜２００重量部である。
【００８８】
上記の、配合割合において、二酸化チタンを基体とする光触媒が該配合割合より少なくなると、膜としての光触媒活性が低くなり、多くなるとシリカ膜の付着性、強度が劣るので好ましくない。
【００８９】
【発明の効果】
以上の実施例から明らかなように、本発明によれば、調理時に発生した油煙は、換気装置本体や送風ファンに付着するが、換気装置本体や送風ファンの表面は、シリカ膜により二酸化チタンを基体とする光触媒が固定化されており、さらにこの表面に光が照射され、二酸化チタンを基体とする光触媒が励起、活性化され、調理時の付着油を常温で浄化することができる換気装置が提供できる。
【００９０】
また、調理時に発生した油煙は、換気装置本体、フードおよびフィルタに付着するが、換気装置本体、フードおよびフィルタの表面は、シリカ膜により二酸化チタンを基体とする光触媒が固定化されており、さらにこの表面に光が照射され、二酸化チタンを基体とする光触媒が励起、活性化され、調理時の付着油を常温で浄化することができる換気装置が提供できる。
【００９１】
また、効率良く、短時間で、付着した調理油を分解気化することができる換気装置が提供できる。
【００９２】
また、固定容易性、耐候性、および耐久性に優れている二酸化チタンを基体とする光触媒を含むシリカ膜を得る換気装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の換気装置の縦断面図。
【図２】同実施例の要部断面図。
【図３】同実施例の油浄化性能測定グラフ。
【図４】同第２実施例の換気装置の縦断面図。
【図５】従来の換気装置の縦断面図。
【符号の説明】
６ フード本体
７ 送風ファン
８ 送風用モータ
９ 換気口
１０ 換気装置本体
１３ フィルタ
１７ 樹脂層
１８ 二酸化チタンを基体とする光触媒
１９ シリカ膜
２０ 光源
【産業上の利用分野】
本発明は、家庭の台所用、あるいは業務用の換気装置に関し、油煙等の油汚れにより、不快な状態となることを防止する、自己油浄化機能を有する換気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、衛生、清潔感の高まり、および省力化から、家庭の台所用、あるいは業務用の換気装置は、油汚れが自己分解し、常に清潔でクリーンな状態に維持されることが求められている。
【０００３】
従来、この種の換気装置は、実開昭５９−１５１０２９号公報に示すような構成が一般的であった。以下、その構成について図５を参照しながら説明する。 図に示すように、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後面には排気口１０５が設けられ、本体１０１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、触媒分解され、気化することになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
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、火災および火傷等に対する安全性、およびエネルギーロスが大きいという課題があった。
【０００６】
本発明は上記課題を解決するもので、常温で調理時の付着油を浄化することができる換気装置を提供することを第１の目的とする。
【０００７】
第２の目的は、効率良く、短時間で、調理時の付着油を分解気化することにある。
【０００８】
第３の目的は、固定容易性、耐候性、および耐久性に優れている二酸化チタンを基体とする光触媒を含むシリカ膜を得ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の換気装置は上記した第１、第２、および第３の目的を達成するために、第１の手段は、室内空気を室外へ排気する送風ファンと、この送風ファンを駆動回転させる送風用モータと、波長が３００〜５００ｎｍの光を発する光源を配置した換気装置本体の少なくとも排気流の接触する部分である基体の表面に樹脂層を形成し、ＳＯ３ 分を０．２〜２０重量％含有し、比表面積が５０〜３００ｍ２／ｇ、結晶子径が８０〜２５０オングストロームの範囲にある二酸化チタンを基体とする光触媒を、前記樹脂層上に、シリカ膜と共に固定化してなる構成とする。
【００１０】
また、第１、第２、および第３の目的を達成するために、第２の手段は、室内空気を換気口を通して室外へ排気させる送風ファンと、この送風ファンを駆動回転する送風用モータと、この送風用モータを支持し、かつ排気口を設けたフード本体内にフィルタと、波長が３００〜５００ｎｍの光を発する光源を配置し、少なくとも前記フード本体の内面とフィルタである基体表面に樹脂層を形成し、ＳＯ３ 分を０．２〜２０重量％含有し、比表面積が５０〜３００ ｍ２／ｇ 、結晶子径が８０〜２５０オングストロームの範囲にある二酸化チタンを基体とする光触媒を、前記樹脂層上に、シリカ膜と共に固定化してなる構成とする。
【００１１】
また、第２の目的を達成するための第３の手段は、第１の手段または第２の手段において、二酸化チタンを基体とする光触媒が、未乾燥水酸化チタンスラリに対して、硫酸または硫安をＴｉ Ｏ２ に対するＳＯ３ 分が０．２〜２０重量％となる量を添加して、１００〜７００℃で加熱することにより得られたものである。
【００１２】
また、第２の目的を達成するための第４の手段は、第１の手段または第２の手段において、二酸化チタンを基体とする光触媒の原料を、ミセル径が、１０〜８０ｎｍの範囲にある水酸化チタンとすることである。
【００１３】
また、第２の目的を達成するための第５の手段は、第１の手段または第２の手段において、二酸化チタンを基体とする光触媒の原料を、３００ｎｍでの光透過率が１７．５±０．５％のとき、５００ｎｍの光透過率が８０％以上となるように解膠する水酸化チタンスラリとすることである。
【００１４】
また、第２の目的を達成するための第６の手段は、第１の手段または第２の手段において、二酸化チタンを基体とする光触媒が、硫酸または硫安添加時のスラリ濃度が１０〜４００ｇ／ｌ である水酸化チタンを原料とし、スラリ乾燥後のケーキを５ｍｍ以下に粉砕した後に加熱を行うことにより得られたものである。
【００１５】
また、第３の目的を達成するための第７の手段は、第１の手段または第２の手段において、前記基体を、アルミニウム、鉄、ニッケル、および銅からなる群より選ばれる少なくとも１種を主成分とする金属材料、ガラス、セラミックス、樹脂、布、繊維、またはこれらの組み合わせから選択された構成とする。
【００１６】
また、第３の目的を達成するための第８の手段は、第１の手段または第２の手段において、シリカ膜が、ケイ酸エステルおよび水に二酸化チタンを基体とする光触媒を分散させた塗料で、前記基体表面に作製された樹脂層表面を被覆後、４００℃以下で加熱処理することにより得られたものである。
【００１７】
また、第３の目的を達成するための第９の手段は、第１の手段または第２の手段において、シリカ膜が、ケイ酸エステル、水および有機溶剤に二酸化チタンを基体とする光触媒を分散させた塗料で、前記基体表面に作製された樹脂層表面を被覆後、４００℃以下で加熱処理することにより得られたものである。
【００１８】
また、第３の目的を達成するための第１０の手段は、第１の手段または第２の手段において、シリカ膜が、二酸化チタンを基体とする光触媒１００重量部に対して、ケイ酸エステル２０〜５０００重量部、有機溶剤０〜１０００重量部および水１０〜１１００重量部の割合で混合、分散させた塗料で、基体表面に作製された樹脂層表面を被覆後、４００℃以下で加熱処理することにより得られたものである。
【００１９】
【作用】
本発明は上記した第１の手段および第２の手段の構成により、調理時に発生した油煙は、換気装置本体やフィルタやフード本体に付着するが、この換気装置本体やフィルタやフード本体の基体表面は、シリカ膜により二酸化チタンを基体とする光触媒が固定化されており、さらにこの基体表面に光源の光が照射され、二酸化チタンを基体とする光触媒が励起、活性化され、調理時の付着油を常温で浄化することができることにある。
【００２０】
また、第３、第４、第５、および第６の手段の構成により、第１および第２の手段の上記作用に加え、効率良く、短時間で、付着した調理油を分解気化することができることにある。
【００２１】
また、第７、第８、第９、および第１０の手段の構成により、第１および第２の手段の上記作用に加え、固定容易性、耐候性、および耐久性に優れている二酸化チタンを基体とする光触媒を含むシリカ膜を得ることができることにある。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の第１実施例について、図１、図２、および図３を参照しながら説明する。
【００２３】
図に示すように、１はガスまたは電気を熱源とするテーブルコンロで、このテーブルコンロ１の上には調理鍋２が設置され、油滴１２を含んだ油煙１１を発生している。前記テーブルコンロ１の下には置き台であるコンロ台３が壁面４に設置されている。換気装置本体１０は、前記壁面４の換気口９に設置され、その換気装置本体１０内には、送風ファン７を装着した送風用モータ８が固定枠１６で固定されている。さらに、換気装置本体１０前面に反射板２１とともに、波長が３００〜５００ｎｍの光を発する光源２０が支持具２２で支持されている。また、排気流が接触する前記送風ファン７、送風用モータ８、換気装置本体１０の表面に樹脂層１７を形成し、さらに、ＳＯ３ 分を０．２〜２０重量％含有し、比表面積が５０〜３００ｍ２／ｇ、結晶子径が８０〜２５０オングストロームの範囲にある二酸化チタンを基体とする光触媒１８が、前記樹脂層１７上に、シリカ膜１９と共に固定化されている。また、前記樹脂層１７と前記シリカ膜１９の境界には、樹脂とシリカが混じりあった混合層２１を形成してなる構成とする。
【００２４】
上記構成において、調理時は送風用モータ８を駆動させ送風ファン７を回転し、調理鍋２より発生する油煙１１を排気させる。この時、一部の油滴１２は送風ファン７、送風用モータ８、換気装置本体１０の表面に付着する。この付着した油滴１２は、樹脂層１７上に混合層２１を介しシリカ膜１９と共に固定化した二酸化チタンを基体とする光触媒１８に接する。さらに、二酸化チタンを基体とする光触媒１８に光源２０の光を照射すると、光により価電子帯から伝導帯に電子が移行して、生成した電子と正孔が二酸化チタンを基体とする光触媒１８の表面に移動して、この電子と正孔が油滴１２を分解する。
【００２５】
このように本発明の実施例の換気装置によれば、調理時に発生した油煙は、送風ファンや換気装置本体の表面に接し、この時油滴が付着するが、送風ファンや換気装置本体表面は、シリカ膜により二酸化チタンを基体とする光触媒が固定化されており、さらにこの表面に光源の光が照射され、二酸化チタンを基体とする光触媒が励起、活性化され、調理時の付着油を常温で浄化することができる。
【００２６】
また、二酸化チタンを基体とする光触媒の製造は、まず、硫酸法メタチタン酸スラリ（ＰＨ２．０、濃度３００ｇ／ｌ ）にカセイソーダを添加して中和し、ろ過洗浄して、Ｔｉ Ｏ２ に対するＳＯ３ 分が０．２％以下のスラリとする。つぎに、スラリ濃度を１００ｇ／ｌ として、濃塩酸を添加、スラリＰＨを１．０まで下げて一昼夜撹拌を続ける。つぎに、日本分光（株）のＵ−Ｂｅｓｔ５０を用いて、純水で希釈したスラリを石英セル（４．０ｃｍ×１．０ｃｍ、厚さ０．１ｃｍ）に入れ光透過率を測定し、３００ｎｍの光透過率が１７．３％に調整したところ、５００ｎｍの光透過率が９７．５％であった。
【００２７】
再度カセイソーダを添加してスラリＰＨを６．５とし、液の電気電導度が１００μＳ／ｃｍ２になるまで洗浄したスラリ（１００ｇ／ｌ ）に濃硫酸を、Ｔｉ Ｏ２ に対するＳＯ３ 分が１０．０重量％となる量添加、室温で３０分間撹拌した後、スラリ全量を１００℃で乾燥した。つぎに、石川式擂潰機で乾燥ケーキを５ｍｍ以下の粒径まで粉砕した後、５００℃に設定した炉内で３０分間焼成したところ、島津製作所製フローソーブによる比表面積１２４ｍ２／ｇ、Ｘ線結晶子径１１９オングストロームで、ＬＥＣＯ社製炭素硫黄分析装置によるＳＯ３ 量７．３２％のアナターゼ型二酸化チタンを基体とする光触媒が得られた。
【００２８】
また、二酸化チタンを基体とする光触媒６ｇ 、ケイ酸エチル９ｇ 、塩酸０．５モル／リットルの水３ｇ およびブチルセロソルブ６ｇ を３ｍｍφのガラスビーズ９０ｇ とともに１２０ｍｌのマヨネーズ瓶に仕込み、レッドデビル社製のペイントコンディショナーで１０分間分散、混合して、シリカゾルを含有する塗料とした。
【００２９】
つぎに、スカイアルミニウム（株）製スカイコート（カラーアルミニウム板）６０ｍｍ×１５０ｍｍのエポキシ樹脂塗布面に前記の塗料を塗布し、一昼夜乾燥後、１５０℃で焼き付けしてシリカ膜を作製した。この時、エポキシ樹脂の表面の一部が有機溶剤であるブチルセロソルブに溶解し、エポキシ樹脂とシリカ膜の境界に、エポキシ樹脂とシリカ膜の混合層が形成された。
【００３０】
図３は、本発明の換気装置の調理油の油滴を分解浄化した時の浄化率測定グラフであり、本発明の二酸化チタンを基体とする光触媒は、ゾルゲル法により成膜後に焼成した二酸化チタンを基体とする光触媒Ａ、および気相法による二酸化チタンを基体とする光触媒である市販品Ｂと比べ、油滴の浄化性能が著しく高いことを示している。
【００３１】
なお、換気装置本体にフィルタを設置し、この表面に樹脂層を形成し、その上に二酸化チタンを基体とする光触媒をシリカ膜と共に固定化してもよく、その作用効果に差異を生じない。
【００３２】
なお、光触媒の基体である二酸化チタンとしては、ルチル型、アナターゼ型のどちらも使用できるが、アナターゼ型が好ましい。
【００３３】
なお、二酸化チタンを基体とする光触媒の粒子径は、塗膜強度のためには１μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは０．１μｍ以下である。
【００３４】
本発明の光触媒は、Ｗ、Ｓｎ 、Ｍｏ 、Ｖ、Ｍｎ 、Ｚｎ 、Ｚｒ 、Ｎｂ 、Ｃｄ 、Ａｇ 、Ｐｂ 、Ｆｅ 、Ｐｔ 、Ｐｄ 、Ｎｉ およびＣｕ 等の金属またはその酸化物等の触媒活性を向上させる物質をさらに含むことも好ましい。
【００３５】
つぎに本発明の第２実施例について図４を参照しながら説明する。なお、第１実施例と同一箇所には、同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３６】
図に示すように、テーブルコンロ１上を覆うように設けたフード本体６は、壁面４に設置され、そのフード本体６内の背部には気流案内板１５が設置され、送風ファン７を装着した送風用モータ８が固定枠１６で固定され、送風ファン７は壁面４の換気口９に臨んでいる。送風ファン７に対面するフード本体６内部には調理鍋２より発生する油煙１１中の油滴１２を補足するフィルタ１３が設置されている。さらに、フード本体６の前面部５内に反射板２１とともに、波長が３００〜５００ｎｍの光を発する光源２０を設けている。また、排気流が接触する前記送風ファン７、送風用モータ８、排気口１４を設けたフード本体６と、このフード本体６の前面部５と、フィルタ１３および気流案内板１５等の表面に樹脂層１７を形成し、さらに、ＳＯ３ 分を０．２〜２０重量％含有し、比表面積が５０〜３００ｍ２／ｇ、結晶子径が８０〜２５０オングストロームの範囲にある二酸化チタンを基体とする光触媒１８を、前記樹脂層１７上に混合層２１を介しシリカ膜１９と共に固定化してなる構成とする。
【００３７】
上記構成において、調理時は送風用モータ８を駆動させ送風ファン７を回転し、調理鍋２より発生する油煙１１を排気流に乗せてフィルタ１３に吸引させ、油煙１１中の油滴１２をフィルタ１３に付着捕集させる。また、一部の油滴１２は、フード本体６の内部にも付着する。ここで、フィルタ１３や、フード本体６に付着した油滴１２は、樹脂層１７上に混合層２１を介しシリカ膜１９と共に固定化した二酸化チタンを基体とする光触媒１８に接する。さらに、二酸化チタンを基体とする光触媒１８に光源２０の光を照射すると、光により価電子帯から伝導帯に電子が移行して、生成した電子と正孔が二酸化チタンを基体とする光触媒１８の表面に移動して、この電子と正孔が油滴１２を分解する。
【００３８】
このように本発明の実施例の換気装置によれば、調理時に発生した油煙は、排気流に乗ってフィルタやフード本体に付着するが、フィルタやフード本体の表面は、シリカ膜により二酸化チタンを基体とする光触媒が固定化されており、さらにこの表面に光源の光が照射され、二酸化チタンを基体とする光触媒が励起、活性化され、調理時の付着油を常温で浄化することができる。
【００３９】
なお、実施例では、送風ファンがフード本体に内設されているが、送風ファンとフード本体を別置きし、ダクトで接続してもよく、その作用効果に差異を生じない。
【００４０】
つぎに本発明の第３実施例について説明する。
【００４１】
二酸化チタンを基体とする光触媒は、未乾燥水酸化チタンスラリに対して、硫酸または硫安をＴｉ Ｏ２ に対するＳＯ３ 分が０．２〜２０重量％となる量を添加して、１００〜７００℃で加熱するものである。
【００４２】
上記組成物において、二酸化チタンを基体とする光触媒に光を照射すると、光により価電子帯から伝導帯に電子が移行して、生成した電子と正孔が二酸化チタンを基体とする光触媒の表面に移動して、この電子と正孔が油滴を効率良く、短時間で分解する。
【００４３】
このように本発明の実施例の換気装置によれば、効率良く、短時間で、調理時の付着油を分解気化することができる。
【００４４】
なお、ＳＯ３ の添加量は、０．２％〜２０重量％が好ましく、より好ましくは、１．０〜２０．０重量％であり、もっとも好ましくは、２．０〜１５．０重量％である。比表面積は５０〜３００ｍ２／ｇ、好ましくは７０〜３００ｍ２／ｇである。
【００４５】
つぎに本発明の第４実施例について説明する。
【００４６】
二酸化チタンを基体とする光触媒は、ミセル径が、１０〜８０ｎｍの範囲にある水酸化チタンを原料とするものである。
【００４７】
上記組成物において、二酸化チタンを基体とする光触媒に光を照射すると、光により価電子帯から伝導帯に電子が移行して、生成した電子と正孔が二酸化チタンを基体とする光触媒の表面に移動して、この電子と正孔が油滴を効率良く、短時間で分解する。
【００４８】
このように本発明の実施例の換気装置によれば、効率良く、短時間で、調理時の付着油を分解気化することができる。
【００４９】
つぎに本発明の第５実施例について説明する。
【００５０】
二酸化チタンを基体とする光触媒は、３００ｎｍでの光透過率が１７．５±０．５％のとき、５００ｎｍの光透過率が８０％以上となるように解膠する水酸化チタンスラリを原料とするものである。
【００５１】
上記組成物において、二酸化チタンを基体とする光触媒に光を照射すると、光により価電子帯から伝導帯に電子が移行して、生成した電子と正孔が二酸化チタンを基体とする光触媒の表面に移動して、この電子と正孔が油滴を効率良く、短時間で分解する。
【００５２】
このように本発明の実施例の換気装置によれば、効率良く、短時間で、調理時の付着油を分解気化することができる。
【００５３】
なお、水酸化チタンスラリの解膠率は高い程良く、解膠の目安として波長３００ｎｍでの光透過率が１７．５±０．５％のときに５００ｎｍの光透過率８０％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより一層好ましい。
【００５４】
さらに水酸化チタンをミセルまで解膠した後、硫酸分を添加すると、より微細な二酸化チタン粒子が得られ、より活性の高い光触媒を得ることができ、よりいっそう好ましい。
【００５５】
つぎに本発明の第６実施例について説明する。
【００５６】
二酸化チタンを基体とする光触媒は、硫酸または硫安の添加時のスラリ濃度が１０〜４００ｇ／ｌ である水酸化チタンを原料とし、スラリ乾燥後のケーキを５ｍｍ以下に粉砕した後に加熱を行うものである。
【００５７】
上記組成物において、二酸化チタンを基体とする光触媒に光を照射すると、光により価電子帯から伝導帯に電子が移行して、生成した電子と正孔が二酸化チタンを基体とする光触媒の表面に移動して、この電子と正孔が油滴を効率良く、短時間で分解する。
【００５８】
このように本発明の実施例の換気装置によれば、効率良く、短時間で、調理時の付着油を分解気化することができる。
【００５９】
なお、硫酸、または硫安の添加時の二酸化チタンまたは水酸化チタンのスラリ濃度が１０ｇ／ｌ 以下では、スラリ乾燥時の水分蒸発量が多いため、また過乾燥時には硫酸または硫安の流失割合が多く、経済的でない。スラリ濃度が４００ｇ／ｌ 以上では、粘度が高く、硫酸の均一添加処理が困難なため、好ましくない。
【００６０】
さらに加熱の際に、ケーキが大きいとＳＯ３ 分の偏析が生じやすいので、５ｍｍ以下に粉砕して行うのが好ましい。
【００６１】
また、水酸化チタン、二酸化チタンに酸化ジルコニウムや酸化タングステンを添加した後、硫酸分を加えることによっても、光触媒活性を向上させることができる。
【００６２】
つぎに本発明の第７実施例について説明する。
【００６３】
基体がアルミニウム、鉄、ニッケル、および銅を主成分とする金属材料、ガラス、セラミックス、樹脂、布、繊維、またはこれらの組み合わせからなるものである。
【００６４】
上記構成において、基体に樹脂層を形成し、この樹脂層上に、二酸化チタンを基体とする光触媒をシリカ膜とともに、容易に固定できる。
【００６５】
このように本発明の実施例の換気装置によれば、固定容易性、耐候性、および耐久性に優れている二酸化チタンを基体とする光触媒を含むシリカ膜を得ることができる。
【００６６】
つぎに本発明の第８実施例について説明する。
【００６７】
シリカ膜は、ケイ酸エステルおよび水に二酸化チタンを基体とする光触媒を分散させた塗料で、基体表面に作製された樹脂層表面に被覆し、４００℃以下で加熱処理されるものである。
【００６８】
上記構成において、ケイ酸エステルおよび水に二酸化チタンを基体とする光触媒を分散させた塗料を、基体表面に作製された樹脂層表面に直接被覆できるので、二酸化チタンを基体とする光触媒をシリカ膜とともに、容易に固定できる。
【００６９】
このように本発明の実施例の換気装置によれば、固定容易性、耐候性、および耐久性に優れている二酸化チタンを基体とする光触媒を含むシリカ膜を得ることができる。
【００７０】
なお、ケイ酸エステルとしては、公知のいずれのものも使用できるが、ケイ酸メチル、ケイ酸エチル、ケイ酸ブチルが好ましく、ケイ酸エチルが最も好ましい。
【００７１】
塗料に添加する水は、ケイ酸エステルの加水分解に使用されるものであるが、塗料中での二酸化チタンを基体とする光触媒の分散性、塗膜強度を上げるためには塗料は酸性が好ましく、ＰＨ４以下が好ましく、ＰＨ２以下が特に好ましい。
【００７２】
塗料ＰＨを下げる方法としては、水に少量の酸を添加して塗料ＰＨを下げることが好ましい。
【００７３】
水に添加する酸は、塩酸、硫酸、硝酸等いずれも使用できる。
【００７４】
さらに、樹脂層の種類は、基体への付着性、および二酸化チタンを分散させた塗料への溶解性があれば、エポキシ、アクリル、ウレタン樹脂等、何でも使用し得る。また樹脂に顔料を入れて着色させたり、紫外線吸収剤を添加して耐光性を向上させることも可能である。樹脂の厚みは１μｍ以上あれば十分である。
【００７５】
塗布した後の加熱処理は、樹脂層および基体の酸化、変質、および変形が生じない温度で行うことが好ましい。一般的には４００℃以下で行うのが好ましいが、１００℃以下ではシリカゾルのゲル化に長時間を要し、膜強度を得にくいため、１００〜４００℃がさらに好ましい。
【００７６】
なお、塗膜を６０℃以上の温水で洗浄して、遊離シリカ、樹脂等を除去した後、紫外線を照射して二酸化チタンを基体とする光触媒粒子表面に付着した樹脂を分解しておくと触媒活性が一段と強くなる。
【００７７】
つぎに本発明の第９実施例について説明する。
【００７８】
シリカ膜は、ケイ酸エステル、水および有機溶剤に二酸化チタンを基体とする光触媒を分散させた塗料で、基体表面に作製された樹脂層表面に被覆し、４００℃以下で加熱処理されるものである。
【００７９】
上記構成において、ケイ酸エステル、水および有機溶剤に二酸化チタンを基体とする光触媒を分散させた塗料を、基体表面に作製された樹脂層表面に直接被覆できるので、二酸化チタンを基体とする光触媒をシリカ膜とともに、容易に固定できる。
【００８０】
このように本発明の実施例の換気装置によれば、固定容易性、耐候性、および耐久性に優れている二酸化チタンを基体とする光触媒を含むシリカ膜を得ることができる。
【００８１】
なお、有機溶剤は、親水性の二酸化チタン粒子、およびケイ酸エステルの加水分解で生成するシリカゾルと親和しやすく、ケイ酸エステルおよびその分解生成物であるアルコールと混和し、かつシリカ膜を基体に良好に接着させるために、樹脂層を溶解できることが必要である。またケイ酸エステルの加水分解で生じるアルコールが樹脂層を溶解できる性質を有し、かつその量が充分である場合には溶剤は加える必要はない。
【００８２】
さらに、有機溶剤の種類は、使用する樹脂の種類に応じて、適当な溶解性を有するものを適宜選択できるが、代表的なものとしては、セロソルブ類、カルビトール類、アルコール類が挙げられる。セロソルブ類では、アルキル基を有するものが好ましく、特にブチル基を有するブチルセロソルブが好ましい。カルビトール類では、カルビトール、および酢酸カルビトールが好ましい。アルコール類では、エタノール、ブタノールが好ましい。
【００８３】
つぎに本発明の第１０実施例について説明する。
【００８４】
シリカ膜は、二酸化チタン１００重量部に対して、ケイ酸エステル２０〜５０００重量部、有機溶剤０〜１０００重量部および水１０〜１１００重量部の割合で混合、分散させた塗料で、基体表面に作製された樹脂層表面を被覆後、４００℃以下で加熱処理されるものである。
【００８５】
上記構成において、ケイ酸エステル、水および有機溶剤に二酸化チタンを基体とする光触媒を分散させた塗料を、基体表面に作製された樹脂層表面に直接被覆できるので、二酸化チタンを基体とする光触媒をシリカ膜とともに、容易に固定できる。
【００８６】
このように本発明の実施例の換気装置によれば、固定容易性、耐候性、および耐久性に優れている二酸化チタンを基体とする光触媒を含むシリカ膜を得ることができる。
【００８７】
なお、シリカ膜を作製するための配合割合は、二酸化チタン１００重量部に対し、ケイ酸エステルとしてケイ酸エチルを使用した場合、ケイ酸エチルは３０〜３２００重量部、好ましくは６０〜１４００重量部、さらに好ましくは８０〜５２０重量部であり、ケイ酸エステルとしてケイ酸メチル、ケイ酸ブチルを使用した場合、好ましい量はそれぞれの分子量の比に対応した係数、０．７３、１．５４をケイ酸エチルでの数値に乗じた値となる。溶剤は０〜１０００重量部、好ましくは０〜５００重量部、また水は１０〜１１００重量部、好ましくは２０〜２００重量部、さらに好ましくは３０〜２００重量部である。
【００８８】
上記の、配合割合において、二酸化チタンを基体とする光触媒が該配合割合より少なくなると、膜としての光触媒活性が低くなり、多くなるとシリカ膜の付着性、強度が劣るので好ましくない。
【００８９】
【発明の効果】
以上の実施例から明らかなように、本発明によれば、調理時に発生した油煙は、換気装置本体や送風ファンに付着するが、換気装置本体や送風ファンの表面は、シリカ膜により二酸化チタンを基体とする光触媒が固定化されており、さらにこの表面に光が照射され、二酸化チタンを基体とする光触媒が励起、活性化され、調理時の付着油を常温で浄化することができる換気装置が提供できる。
【００９０】
また、調理時に発生した油煙は、換気装置本体、フードおよびフィルタに付着するが、換気装置本体、フードおよびフィルタの表面は、シリカ膜により二酸化チタンを基体とする光触媒が固定化されており、さらにこの表面に光が照射され、二酸化チタンを基体とする光触媒が励起、活性化され、調理時の付着油を常温で浄化することができる換気装置が提供できる。
【００９１】
また、効率良く、短時間で、付着した調理油を分解気化することができる換気装置が提供できる。
【００９２】
また、固定容易性、耐候性、および耐久性に優れている二酸化チタンを基体とする光触媒を含むシリカ膜を得る換気装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の換気装置の縦断面図。
【図２】同実施例の要部断面図。
【図３】同実施例の油浄化性能測定グラフ。
【図４】同第２実施例の換気装置の縦断面図。
【図５】従来の換気装置の縦断面図。
【符号の説明】
６ フード本体
７ 送風ファン
８ 送風用モータ
９ 換気口
１０ 換気装置本体
１３ フィルタ
１７ 樹脂層
１８ 二酸化チタンを基体とする光触媒
１９ シリカ膜
２０ 光源
Claims (10)
- 室内空気を室外へ排気する送風ファンと、この送風ファンを駆動回転させる送風用モータと、波長が３００〜５００ｎｍの光を発する光源を配置した換気装置本体の少なくとも排気流の接触する部分である基体の表面に樹脂層を形成し、ＳＯ３ 分を０．２〜２０重量％含有し、比表面積が５０〜３００ｍ２／ｇ、結晶子径が８０〜２５０オングストロームの範囲にある二酸化チタンを基体とする光触媒を、前記樹脂層上に、シリカ膜と共に固定化してなる換気装置。
- 室内空気を換気口を通して室外へ排気させる送風ファンと、この送風ファンを駆動回転する送風用モータと、この送風用モータを支持し、かつ排気口を設けたフード本体内にフィルタと、波長が３００〜５００ｎｍの光を発する光源を配置し、少なくとも前記フード本体の内面とフィルタである基体表面に樹脂層を形成し、ＳＯ３ 分を０．２〜２０重量％含有し、比表面積が５０〜３００ｍ２／ｇ、結晶子径が８０〜２５０オングストロームの範囲にある二酸化チタンを基体とする光触媒を、前記樹脂層上に、シリカ膜と共に固定化してなる換気装置。
- 二酸化チタンを基体とする光触媒は、未乾燥水酸化チタンスラリに対して、硫酸または硫安をＴｉ Ｏ２ に対するＳＯ３ 分が０．２〜２０重量％となる量を添加して、１００〜７００℃で加熱することにより得られたものである、請求項１または２記載の換気装置。
- 二酸化チタンを基体とする光触媒は、ミセル径が、１０〜８０ｎｍの範囲にある水酸化チタンを原料とするものである、請求項１または２記載の換気装置。
- 二酸化チタンを基体とする光触媒は、３００ｎｍでの光透過率が１７．５±０．５％のとき、５００ｎｍの光透過率が８０％以上となるように解膠する水酸化チタンスラリを原料とするものである、請求項１または２記載の換気装置。
- 二酸化チタンを基体とする光触媒は、硫酸または硫安の添加時のスラリ濃度が１０〜４００ｇ／ｌ である水酸化チタンを原料とし、スラリ乾燥後のケーキを５ｍｍ以下に粉砕した後に加熱を行うことにより得られたものである、請求項１または２記載の換気装置。
- 基体がアルミニウム、鉄、ニッケル、および銅からなる群より選ばれる少なくとも１種を主成分とする金属材料、ガラス、セラミックス、樹脂、布、繊維、またはこれらの組み合わせから選択される請求項１または２記載の換気装置。
- シリカ膜は、ケイ酸エステルおよび水に二酸化チタンを基体とする光触媒を分散させた塗料で、基体表面に作製された樹脂層表面を被覆後、４００℃以下で加熱処理することにより得られたものである、請求項１または２記載の換気装置。
- シリカ膜は、ケイ酸エステル、水および有機溶剤に二酸化チタンを基体とする光触媒を分散させた塗料で、基体表面に作製された樹脂層表面を被覆後、４００℃以下で加熱処理することにより得られたものである、請求項１または２記載の換気装置。
- シリカ膜は、二酸化チタンを基体とする光触媒１００重量部に対して、ケイ酸エステル２０〜５０００重量部、有機溶剤０〜１０００重量部および水１０〜１１００重量部の割合で混合、分散させた塗料で、基体表面に作製された樹脂層表面を被覆後、４００℃以下で加熱処理することにより得られたものである、請求項１または２記載の換気装置。
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