JP5747307B2 - 調理時オイルミストの捕集状況検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、調理時に発生するオイルミストの捕集状況を検出する調理時オイルミストの捕集状況検出装置に関する。

調理は特殊な場合を除いて厨房内で行われ、調理排気のオイルミストを捕集する排気システムが種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。調理器具としては、ガス調理器やＩＨ調理器による加熱調理が広く実施されている。調理排気を吸引する排気フードに関し、ガス加熱器を用いた場合、吸引するオイルミストに加えて燃焼に用いた空気を吸引して屋外に排出する必要がある。一方、ＩＨ調理器を用いた場合、加熱に燃焼を伴わないため、排気フードでは、発生したオイルミストだけを捕集するのに十分な面風速があればよい。

このようなことから、調理排気（調理時オイルミスト）の捕集効率を検証・評価することにより、調理器具の違いによる最適な面風速を選択して効率の良い排気システムを構築することができる。調理排気（調理時オイルミスト）の捕集効率を検証・評価するため、硫黄成分や二酸化炭素等を含むトレーサガスを用いた模擬試験が行われている。

しかし、調理に伴い発生する調理時オイルミストは粒径が様々であり、極小粒径のミストはトレーサガスにある程度相関した挙動を得ることができると考えられるが、数μｍ以上のミストはガスと一緒に搬送されるとは限らず、トレーサガスの挙動に相関させることは不可能であり、捕集効率を検証・評価することができないのが現状である。

特開２０１０−９１２２３号公報

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、調理排気（調理時オイルミスト）を的確に模擬したトレーサオイルミストにより調理時オイルミストの捕集状況を検出することができる調理時オイルミストの捕集状況検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の調理時オイルミストの捕集状況検出装置は、調理用食材及び調理用オイルと異なるオイルが貯留される貯留槽と、前記貯留槽に気体を供給して前記貯留槽の内部の前記オイルの中に気泡を発生させる気泡発生手段と、前記貯留槽の内部に発生した気泡に基づいたオイルミスト雰囲気を排出するミスト排出手段と、前記ミスト排出手段から排出されるオイルミストをトレーサオイルミストとして調理中のレンジフードに流通させるオイルミスト流通手段と、前記レンジフードを流通した後のトレーサオイルミストの状況に基づいて調理時オイルミストの捕集状況を導出する捕集状況検出手段と、前記ミスト排出手段から排出されるミストの粒子径分布を制御する粒子径分布制御手段とを備えたことを特徴とする。

請求項１に係る本発明では、気泡発生手段により貯留槽内のオイルに気泡を発生させて調理時オイルミストを模擬したオイルミストを生成し、生成されたオイルミストをトレーサオイルとして調理中のレンジフードに流通させ、レンジフードを流通した後のトレーサオイルミストの状況により、レンジフードで捕集される調理時オイルミストの状況を導出する。このため、調理排気（調理時オイルミスト）を的確に模擬したトレーサオイルミストにより調理時オイルミストの捕集状況を検出することが可能になる。
そして、粒子径分布制御手段により、調理の種類に応じてミストの粒径分布を制御し、調理毎のオイルミストを模擬した粒子径分布のオイルミストを生成してトレーサオイルミストとすることができる。

また、請求項２に係る本発明の調理時オイルミストの捕集状況検出装置は、請求項１に記載の調理時オイルミストの捕集状況検出装置において、前記粒子径分布制御手段は、前記貯留槽の内部の前記流体の温度を制御する温度制御手段と、前記気泡発生手段により前記貯留槽に供給される前記気体の流量を制御する流量制御手段とを含み、前記温度制御手段及び前記流量制御手段を制御することで、前記ミスト排出手段から排出されるミストの粒子径分布を制御し、前記ミスト排出手段から排出されるオイルミストの粒子径分布を調理時に発生する調理時オイルミストの粒子径分布に相関させることを特徴とする。

請求項２に係る本発明では、温度制御手段により貯留槽内部のオイル温度を所定の温度に制御すると共に、流量制御手段により気体の流量を制御して気泡の発生状態を制御し、調理時オイルミストの粒径分布を模擬した粒子径分布とされたオイルミストを生成してトレーサオイルミストとする。

粒子径分布制御手段の態様としては、貯留槽の大きさや形状を変更したり、貯留槽の大きさに対する気泡の出口の状態（大きさ、場所等）を変更することが可能である。

また、請求項３に係る本発明の調理時オイルミストの捕集状況検出装置は、請求項１もしくは請求項２に記載の調理時オイルミストの捕集状況検出装置において、前記気泡発生手段は、気泡を発生させるための多孔部材を備えたことを特徴とする。

請求項３に係る本発明では、多孔部材を用いることで所望の大きさの気泡を発生させることができる。

また、請求項４に係る本発明の調理時オイルミストの捕集状況検出装置は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の調理時オイルミストの捕集状況検出装置において、前記捕集状況検出手段は、前記レンジフードを流通した後の調理時オイルミスト及び前記トレーサオイルミストをサンプリングし、サンプリングしたミストから前記トレーサオイルミストを分析することで、前記レンジフードで捕集されるトレーサオイルミストの状況を検証し、検証状況に基づいて前記レンジフードで捕集される前記調理時オイルミストの状況を導出することを特徴とする。

請求項４に係る本発明では、レンジフードを流通した後の調理時オイルミスト及びトレーサオイルミストをサンプリングして分析することで、レンジフードにおけるトレーサミストの捕集状況を検証し、調理時オイルミストを模擬したトレーサオイルミストの捕集状況により、レンジフードでの調理時オイルミストの捕集状況を導出する。

調理時オイルミストの捕集状況検出方法は、調理時に発生する調理時オイルミストを模擬したトレーサオイルミストを用い、調理中に前記トレーサオイルミストをレンジフードに流通させ、前記レンジフードを流通したオイルミストをサンプリングし、サンプリングした前記オイルミスト中の前記トレーサオイルミストを分析することで、前記調理時オイルミストの捕集状況を検出することができる。

これにより、調理排気のミスト（調理時オイルミスト）を的確に模擬したトレーサオイルミストにより調理時オイルミストの捕集状況を検出することが可能になる。

本発明の調理時オイルミストの捕集状況検出装置は、調理排気（調理時オイルミスト）を的確に模擬したトレーサオイルミストにより調理時オイルミストの捕集状況を検出することが可能になる。

ミスト発生装置の全体を表す概略系統図である。 窒素吐出部位の詳細図である。 窒素吐出部位の他の例の説明図である。 トレーサオイルミストの粒子径分布を表すグラフである。 本発明の一実施例に係る調理時オイルミストの捕集状況検出装置の全体を表す概略系統図である。 調理排気及びトレーサオイルミストの粒子径分布を表すグラフである。 調理排気及びトレーサオイルミストの粒子径分布を表すグラフである。

本発明の調理時オイルミストの捕集状況検出装置におけるミスト発生装置は、オイルに（不活性ガス：例えば、窒素）を送り込み、オイルの中に気泡を発生させてミストを生成することで、調理排気を模擬したトレーサオイルミストを発生させる装置であり、気泡を発生させるための窒素の流量やオイルの加熱温度を制御することで、粒子径分布を所望状態に制御する装置である。また、多孔部材を介してオイルに窒素を送り込むことで、粒子径分布を制御する。オイルに送り込む流体は、不活性ガスに代えて空気を用いることも可能である。

ミストを発生させるためのオイルは、調理用の食材や調理用オイル、環境中に含まれないオイル、または、環境中に極微量にしか含まれないオイルであり、また、調理用の食材や調理用オイルと物性が類似しているものが適用される。例えば、ヘプタデカン酸やノナデカン酸を適用することが望ましい。また、分子中の炭素や水素等を同位元素で置き換えたリノール酸、ステアリン酸等を適用することも可能である。また、脂肪酸に類似したオイル、例えば、脂肪酸エステル（ヘプタデカン酸エチル、へプタデカン酸プロピル等）を用いることも可能である。

図１から図４に基づいてミスト発生装置を説明する。

図１には本発明の一実施例に係る調理時オイルミストの捕集状況検出装置に適用されるミスト発生装置の全体を表す概略系統、図２には窒素吐出部位の詳細、図３には窒素吐出部位の他の例、図４にはトレーサオイルミストの粒子径分布を示してある。

図１に示すように、ミスト発生装置１には、オイル（ヘプタデカン酸）２を貯留する貯留槽３が備えられている。貯留槽３の周囲には温度制御手段としてのヒータ４が設けられ、ヒータ４によりオイルが昇温される。また、貯留槽３のオイル２に気泡５を発生させる気泡発生手段６が備えられている。オイルの温度を高くすることにより、オイルの粘性を下げることができ、気泡の膜厚を薄くして弾けやすくすることができ、ミストを微小化することができる。

オイルとしては、調理時に発生するオイルミストに類似した物理化学的特性を有し、実際の調理排気に含まれる成分の妨害を受けないものが適用される。このため、脂肪酸ないしそれに類似する成分のものが使用され、本実施例ではヘプタデカン酸が適用されている。

気泡発生手段６には、気泡発生用のガス（不活性ガス：窒素）を供給するための窒素供給手段７が備えられている。窒素供給手段７と貯留槽３は供給管８で接続され、供給管８の先端が貯留槽３のオイル２の内部に臨んでいる。供給管８には乾燥部９及び流量制御手段１０が備えられ、流量制御手段１０により湿度が管理された窒素が所望の流量に制御されてオイル２の内部に供給される。

気泡発生用のガスとして、窒素（不活性ガス）を用いたので、オイルが酸化されることがなく、オイルの色が変化することがない。気泡発生用のガスとしては、空気を用いることも可能である。空気を用いた場合、オイルの粘性を上げることができ、気泡の膜厚を厚くしてはじけ難くすることができる。また、空気を用いた場合、オイルの酸化が生じることがあるため、酸化したオイルに基づく調理排気の挙動を把握することができる。

図１、図２に示すように、供給管８の先端（窒素吐出部）には多孔部材としての板フィルター１１が取り付けられている。板フィルター１１は、例えば、ガラス繊維の板状のフィルターであり、板面が貯留槽３の底面に沿って配置されるように供給管８の先端に取り付けられている。供給管８から送られた窒素は、板フィルター１１で平面状に分散されて多数の微小の泡となり、微小の泡が会合して気泡５が形成される。

貯留槽３の内部で気泡５を発生させることにより、気泡５がオイル２を浮上して貯留槽３のオイル２の気液界面に達する。気液界面に達した気泡５は膜厚が薄くなって弾け、弾けた際にミスト（オイルミスト）が飛散する。流量制御手段１０で制御される窒素の流量、ヒータ４で制御されるオイル２の昇温状態、板フィルター１１のメッシュで規制される気泡５の大きさや分散状況、オイル２の量等により、オイルミストの粒子径分布が任意の状態に制御される（粒子径分布制御手段）。また、貯留槽３の大きさや形状等によりオイルミストの粒子径分布が任意の状態に制御される。

図３（ａ）に示すように、多孔部材を取り付けずに供給管８の先端をオイル２の内部に臨ませ、供給管８の径に応じた気泡５を発生させることも可能である。また、図３（ｂ）に示すように、供給管８の先端口に供給管８の径と同径のフィルター１２を取り付け、供給管８の先端口で小さな気泡５を多数発生させることも可能である。フィルターの形状は図示のものに限定されず、任意の形状のフィルターを適用することが可能である。

図１に示すように、オイル２の上部の貯留槽３にはミスト排出手段としての排出管１５が接続され、貯留槽３の上部に生成されたオイルミストが排出管１５から排出される。排出管１５の出口部には希釈管１６が取り付けられ、希釈管１６には測定機器１７が接続されるようになっている。希釈管１６の中に排出されたオイルミストは、測定機器１７で、例えば、粒子径分布が測定される。

上述したミスト発生装置１では、ヒータ４を所定の温度（例えば、１８０℃、２００℃等）に制御して貯留槽３のオイル２を所定の温度に昇温し、流量制御手段１０により所定の流量（例えば、１Ｌ／ｍｉｎから４Ｌ／ｍｉｎ等）に制御して窒素をオイル２に送り込む。窒素が送り込まれたオイル２の内部に気泡５が発生し、気泡５がオイル２を浮上して気液界面で弾けてミスト（オイルミスト）が飛散する。生成されたオイルミスト１８は排出管１５から排出される。

ヒータ４を所定の温度（例えば、１８０℃、２００℃等）に制御してオイル２を昇温することにより、オイル２の粘性や表面張力が低下し、気液界面に到達する気泡５の膜厚を薄くすることができる。このため、気液界面で弾けて飛散するミストを微小化することができ、オイルミスト１８の発生量を増加させることができる。

排出管１５から排出されるオイルミスト１８は、例えば、調理中にレンジフードに流通させ、レンジフードを流通した調理排気と共にオイルミスト１８がサンプリングされる。サンプリングされたミスト中のオイルミスト１８を分析して検証することにより、レンジフードでのオイルミスト１８の捕集効率を求めることができる。

流量制御手段１０で制御される窒素の流量、ヒータ４の加熱温度（オイルの昇温状態）、板フィルター１１のメッシュで規制される気泡５の大きさや分散状況により、オイルミスト１８の粒子径分布が任意の状態に制御されるので、調理排気の粒子分布に近似した粒子分布のオイルミスト１８を生成することができる。

希釈管１６の中に排出されたオイルミスト１８の粒子径分布を測定機器１７で測定した結果の一例を図４に示す。

図４に示すように、例えば、ヒータ４の加熱温度を１８０℃に制御し（１８０℃でオイルを昇温し）、流量制御手段１０により窒素の流量を１Ｌ／ｍｉｎ（○）、２Ｌ／ｍｉｎ（△）、４Ｌ／ｍｉｎ（□）に制御することで、極微細な径（ｎｍレベル）の粒子と微細な径（数μｍレベル）の粒子がピークを示す粒子径分布を有するオイルミストにすることができる。

また、図４に示すように、例えば、ヒータ４の加熱温度を２００℃に制御し（２００℃でオイルを昇温し）、流量制御手段１０により窒素の流量を２Ｌ／ｍｉｎ（▲）、４Ｌ／ｍｉｎ（■）に制御することで、同様に極微細な径（ｎｍレベル）の粒子と微細な径（数μｍレベル）の粒子がピークを示す粒子径分布を有するオイルミストにすることができる。

図４に示すように、極微細な径（ｎｍレベル）と微細な径（数μｍレベル）の両方にピークを持つ二山の粒径分布を持たせたオイルミスト１８とすることができる。

このため、粒子径分布を実際の調理時の排気に合わせることで、オイルミスト１８を調理排気（調理時オイルミスト）のトレーサオイルミストとして用いることができる。トレーサオイルミストを用いることで、レンジフードでの調理時オイルミストの捕集効率を導出（類推）することができる。

上述したミスト発生装置１を用いた調理時オイルミストの捕集状況検出装置を説明する。

本発明の調理時オイルミストの捕集状況検出装置は、上述したミスト発生装置１でオイルミストを発生させ、発生したオイルミストを調理排気のトレーサオイルミストとして用いたものである。即ち、調理排気を模擬した状態のオイルミストを発生させてトレーサオイルミストとし、調理排気と共にトレーサオイルミストをレンジフードに通し、レンジフードを通過したトレーサオイルミストを評価し、レンジフードでのトレーサオイルミストの捕集効率を求める。そして、トレーサオイルミストの捕集効率に基づいて実際の調理における調理排気のレンジフードでの捕集効率を導出（検出）する。

このため、調理排気（調理時オイルミスト）を的確に模擬したトレーサオイルミストにより、レンジフードでの調理時オイルミストの捕集状況（捕集効率）を検出することが可能になる。調理に応じて調理時オイルミストの捕集効率を検出することで、調理器具（ガス加熱器、ＩＨ調理器等）に応じたレンジフードの能力の規格を設定することが可能になる。また、調理の種類に応じてレンジフードの能力を制御したり、指標として表示したりすることができる。

図５には本発明の一実施例に係る調理時オイルミストの捕集状況検出装置の全体を表す概略系統、図６、図７には調理排気及びトレーサオイルミストの粒子径分布を示してある。

調理器具（ガス加熱器、ＩＨ調理器等）２１の上部にはレンジフード２２が配され、レンジフード２２にはダクト２３が接続されている。ダクト２３には図示しない駆動機構が接続され、駆動機構により調理排気がレンジフード２２に吸引される。吸引速度は、例えば、４ｍ^３／ｍｉｎとされる。

レンジフード２２の後流側のダクト２３から分岐してサンプリングダクト２６が備えられ、サンプリングダクト２６には捕集状況検出制御手段としての分析機器３１が設けられている。レンジフード２２のレンジフィルター２４を通過した調理時オイルミストを含むミストの一部（例えば、７００Ｌ／ｍｉｎ）がサンプリングダクト２６を通してサンプリングされる。サンプリングされたミストの状況は、分析機器３１で分析される。

調理器具２１の近傍にはミスト発生装置１が備えられている。ミスト発生装置１の排出管１５から排出されるオイルミスト１８がトレーサオイルミストとして調理排気２５に混入され、レンジフード２２ではトレーサオイルミストが混入した調理排気２５（ミスト）が吸引される。

オイルミスト１８は、流量制御手段１０で制御される窒素の流量、ヒータ４の加熱によるオイル２の温度、板フィルター１１のメッシュで規制される気泡５の大きさや分散状況、オイル２の量、貯留槽３の形状等により、粒子径分布が調理排気２５の粒子分布に近似した状態に制御されている。

また、オイル２が調理用の食材や調理用オイル、環境中に含まれないオイル２であり、また、調理用の食材や調理用オイルと物性が類似しているオイル２であるので、オイルミスト１８（トレーサオイルミスト）の挙動は調理排気２５の挙動とほぼ同じであり、トレーサオイルミストと調理排気２５を区別することができる。

上述した調理時オイルミストの捕集状況検出装置では、調理の種類に応じた調理排気２５を模擬したオイルミスト１８をミスト発生装置１で発生させ、オイルミスト１８をトレーサオイルミストとする。トレーサオイルミストを調理排気２５に混入し、レンジフード２２で吸引する。レンジフード２２を流通した後の調理排気２５及びトレーサオイルミストの一部がサンプリングダクト２６を通してサンプリングされ、分析機器３１でミストの状況が分析される。

具体的には、分析機器３１でトレーサオイルミストの量が検出されることで、レンジフード２２で捕集されたトレーサオイルミストの量が評価される。これにより、レンジフード２２でのトレーサオイルミストの捕集効率を求める（検証する）ことができる。レンジフード２２でのトレーサオイルミストの捕集効率を検証することで、トレーサオイルミストの捕集効率に基づいて実際の調理における調理排気２５のレンジフード２２での捕集効率を導出（検出）する。

このため、調理排気（調理時オイルミスト）２５を的確に模擬したトレーサオイルミストにより、レンジフード２２での調理時オイルミストの捕集状況（捕集効率）を検出することが可能になる。調理に応じて調理時オイルミストの捕集効率を検出することで、調理器具（ガス加熱器、ＩＨ調理器等）に応じたレンジフードの能力の規格を設定することが可能になる。また、調理の種類に応じてレンジフードの能力を制御したり、指標として表示したりすることができる。

図６、図７に基づいて実際の調理における調理排気とトレーサオイルミストの粒子径分布の状況を説明する。

図６に示した調理排気の粒子径分布は、ＩＨ調理器でハンバーグ焼きを行った際のものである。

図に△印で示したように、実際にハンバーグ焼きを実施した際の調理排気の粒子径分布は、ｎｍレベルの粒子が増減してピークを示すと共に、数μｍレベルの粒子が増減してピークを示す粒子径分布となった。

これに対し、１１０ｍＬのオイル２を２００℃で加熱して昇温し、流量制御手段１０により窒素の流量を２Ｌ／ｍｉｎに制御（係数を乗じて補正）した場合のトレーサオイルミストは、図に▲印で示したように、実際にハンバーグ焼きを実施した際の調理排気の粒子径分布に沿った状態の粒子径分布となった。

このため、所定の状態に制御して発生させたトレーサオイルミストを用いることで、ＩＨ調理器でハンバーグ焼きを行った際の調理排気の捕集効率を検出することが可能になることが判る。

図７に示した調理排気の粒子径分布は、ＩＨ調理器で魚（秋刀魚）焼きを行った際のものである。

図に□印で示したように、実際に魚（秋刀魚）焼きを実施した際の調理排気の粒子径分布は、ｎｍレベルの粒子が徐々に増加してピークを示し、ピーク後に急激に減少すると共に、数μｍレベルの粒子が徐々に増減してピークを示す粒子径分布となった。

これに対し、１１０ｍＬのオイル２を２００℃で加熱して昇温し、流量制御手段１０により窒素の流量を４Ｌ／ｍｉｎに制御（係数を乗じて補正）した場合のトレーサオイルミストは、図に■印で示したように、実際に魚（秋刀魚）焼きを実施した際の調理排気の粒子径分布に沿った状態の粒子径分布となった。この場合のミスト発生装置では、板フィルターに代えて供給管の径と同径の棒状のフィルター１２（図３（ｂ）参照）を用いた。

このため、所定の状態に制御して発生させたトレーサオイルミストを用いることで、ＩＨ調理器で魚（秋刀魚）焼きを行った際の調理排気の捕集効率を検出することが可能になることが判る。

上述したミスト発生装置１を用いた調理時オイルミストの捕集状況検出装置及び方法は、調理排気（調理時オイルミスト）を的確に模擬したトレーサオイルミストにより調理時オイルミストの捕集効率（捕集状況）を検出することが可能になる。

本発明は、調理時に発生するオイルミストの捕集状況を検出する調理時オイルミストの捕集状況検出装置の産業分野で利用することができる。

１ ミスト発生装置
２ オイル
３ 貯留槽
４ ヒータ
５ 気泡
６ 気泡発生手段
７ 窒素供給手段
８ 供給管
９ 乾燥部
１０ 流量制御手段
１１ 板フィルター
１２ フィルター
１５ 排出管
１６ 希釈管
１７ 測定機器
１８ オイルミスト
２１ 調理器具
２２ レンジフード
２３ ダクト
２４ レンジフィルター
２５ 調理排気（調理時オイルミスト）
２６ サンプリングダクト
３１ 分析機器

Claims (4)

1. 調理用食材及び調理用オイルと異なるオイルが貯留される貯留槽と、
   前記貯留槽に気体を供給して前記貯留槽の内部の前記オイルの中に気泡を発生させる気泡発生手段と、
   前記貯留槽の内部に発生した気泡に基づいたオイルミスト雰囲気を排出するミスト排出手段と、
   前記ミスト排出手段から排出されるオイルミストをトレーサオイルミストとして調理中のレンジフードに流通させるオイルミスト流通手段と、
   前記レンジフードを流通した後のトレーサオイルミストの状況に基づいて調理時オイルミストの捕集状況を導出する捕集状況検出手段と、
   前記ミスト排出手段から排出されるミストの粒子径分布を制御する粒子径分布制御手段とを備えた
   ことを特徴とする調理時オイルミストの捕集状況検出装置。
2. 請求項１に記載の調理時オイルミストの捕集状況検出装置において、
   前記粒子径分布制御手段は、
   前記貯留槽の内部の前記流体の温度を制御する温度制御手段と、
   前記気泡発生手段により前記貯留槽に供給される前記気体の流量を制御する流量制御手段と含み、
   前記温度制御手段及び前記流量制御手段を制御することで、前記ミスト排出手段から排出されるミストの粒子径分布を制御し、
   前記ミスト排出手段から排出されるオイルミストの粒子径分布を調理時に発生する調理時オイルミストの粒子径分布に相関させる
   ことを特徴とする調理時オイルミストの捕集状況検出装置。
3. 請求項１もしくは請求項２に記載の調理時オイルミストの捕集状況検出装置において、
   前記気泡発生手段は、気泡を発生させるための多孔部材を備えた
   ことを特徴とする調理時オイルミストの捕集状況検出装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の調理時オイルミストの捕集状況検出装置において、
   前記捕集状況検出手段は、
   前記レンジフードを流通した後の調理時オイルミスト及び前記トレーサオイルミストをサンプリングし、サンプリングしたミストから前記トレーサオイルミストを分析することで、前記レンジフードで捕集されるトレーサオイルミストの状況を検証し、検証状況に基づいて前記レンジフードで捕集される前記調理時オイルミストの状況を導出する
   ことを特徴とする調理時オイルミストの捕集状況検出装置。

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