JP2004144324A

JP2004144324A - 冷蔵庫用脱臭装置及びこれを備えた冷蔵庫

Info

Publication number: JP2004144324A
Application number: JP2002306824A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Hoshino; 星野　仁; Toshimitsu Tsukui; 津久井　利光; Hiromichi Mogi; 茂木　弘道
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-10-22
Filing date: 2002-10-22
Publication date: 2004-05-20

Abstract

【課題】光触媒による脱臭効果が高く、かつ広範な臭い成分を分解除去することができる脱臭装置を備えた冷蔵庫及び冷蔵庫用脱臭装置を提供すること。
【解決手段】２００ｎｍ以下の波長の光を放射し、その少なくとも片面に光触媒被膜を形成した平面状の紫外線放射ランプを有する冷蔵庫用脱臭装置、及び開閉自在な扉と、被冷却物を収納する収納部と、該収納部と連通しその中を空気が通る風路と、この風路中に設けられ風路内の空気を冷却する冷却器、この冷却された空気を強制的に前記収納部の上方からその内部へ循環させる送風機、及び前記冷蔵庫用脱臭装置を前記風路中の冷却器の風上に設けた冷蔵庫。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光触媒及びオゾンにより臭気成分が分解され、かつ殺菌作用を有する冷蔵庫用脱臭装置及びこれを備えた冷蔵庫に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
冷蔵庫は様々な食品を保存するため、庫内には、食品から発せられる種々雑多な臭い成分が存在する。従来、冷蔵庫内の脱臭は活性炭等の吸着剤で行なわれていたが、吸着効果が早い時期に消失するなどの問題があった。最近では、冷蔵庫そのものに脱臭装置を備えた冷蔵庫が種々提案されている。
例えば以下の特許文献１には、冷蔵庫の空気循環路に置かれたカバー内面に吸着型熱分解触媒（吸着剤と熱分解触媒を混合したもの）を設け、この触媒を除霜ヒータにより加熱して触媒の再生を行なう脱臭装置が記載されている。触媒の加熱は除霜時のヒータ加熱と兼ねて行なわれるので、新たなヒータを必要としないものの、除霜ヒータは空気循環路中において冷却器と触媒の両方を加熱する必要があるため除霜ヒータを置く場所におのずと制限があることと、触媒はカバー内面に設けられていることがあいまって、循環路内の空気が必ずしも有効に触媒に接するとは限らない。
【０００３】
また以下の特許文献２には、除霜運転時に用いるガラス管ヒータの外周面に、吸着型熱分解触媒を被覆し、冷却器からの冷気の流入を制御するダンパ装置の積算開口時間（冷蔵庫運転率に相当）が所定値以下になった場合にヒータを通電する制御装置により、前記加熱時間を制御し、冷蔵庫内の臭気成分を除去する冷蔵庫が記載されている。この冷蔵庫は除霜運転時に用いるガラス管ヒータを触媒加熱に用いるので、触媒加熱のための新たな熱源は要しないものの、前記のようにダンパ装置の積算開口時間に基づくヒータ通電制御装置が必要となる。
【０００４】
さらに以下の特許文献３には、触媒をカバー内面に設ける代わりに除霜ヒータ管の外表面に被覆し、さらに触媒層の下に吸着体の層を形成し、吸着体で吸着した臭気成分を除霜ヒータ通電時に触媒で分解させる冷蔵庫が記載されている。しかしながら、この方法で脱臭する方法は、吸着体と触媒の量で脱臭能力が決まり、そのため被膜を厚くして脱臭能力を上げると、除霜ヒータとしての加熱能力が低下して除霜ヒータ本来の能力が得られず、加熱能力と吸着体・触媒の量との兼ね合いから十分な脱臭能力を設定できないという問題がある。
特許文献１ないし３に記載の吸着型熱分解触媒を用いる脱臭装置は、前記のごとき問題がある他、吸着型熱分解触媒が冷蔵庫内の種々雑多な臭気成分をすべて吸着できるものでもないという問題点を有する。
【０００５】
これらの問題及び要請に基づき、本発明者らは特願２００１−２２７３７５号出願として、光触媒を用いて脱臭する冷蔵庫を提案した。この冷蔵庫は、冷却器の風上に設けられる平面状の紫外線放射ランプと、この紫外線放射ランプの照射範囲内にコルゲート型またはハニカム型の通風路が構成された光触媒フィルタを設けたもので、光触媒フィルタの紫外線が照射される側の表層に、紫外線照射により励起されて通風路を通過する空気中の臭い分子を分解する機能を有する光触媒を配置し、光触媒フィルタの紫外線が照射されない側の表層には、前記庫内の雰囲気において前記通風路を通過する空気中の臭い分子を分解する機能を有する酸化触媒を配置したものである。この冷蔵庫は、フィルタの各部分まで距離がほぼ均等になり、光触媒に対する紫外線の照射強度がほぼ均一になるので、光触媒の活性化が均一で十分となり脱臭効率や殺菌効率が向上するとともに、光触媒フィルタの表層の裏表を有効に利用して、紫外線の照射中は勿論のこと、紫外線の照射を停止したり間欠的に行って紫外線照射を行わない間も脱臭できる。
しかし、光触媒の効果を高めるため紫外線放射ランプと光触媒を近づけ過ぎると空気の循環が円滑に行なわれなくなり、また、光触媒と酸化触媒によりすべての臭い成分、特に分子量の大きい臭い成分は除去しにくく改善の余地が残されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−２０６４５７号公報
【特許文献２】
特開平５−１１８７３７号公報
【特許文献３】
特開平５−１６８８５５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記のごとき要請に基づいてなされたもので、その目的は、光触媒による脱臭効果が高く、かつ広範な臭い成分を分解除去することができる脱臭装置を備えた冷蔵庫及び冷蔵庫用脱臭装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、以下の冷蔵庫及び冷蔵庫用脱臭装置を提供することにより解決される。
（１）開閉自在な扉と、被冷却物を収納する収納部と、該収納部と連通しその中を空気が通る風路と、この風路中に設けられ風路内の空気を冷却する冷却器及びこの冷却された空気を強制的に前記収納部の上方からその内部へ循環させる送風機と、前記風路中の前記冷却器の風上に設けられ、２００ｎｍ以下の波長の光を放射し、その少なくとも片面に光触媒被膜を有する平面状の紫外線放射ランプとを備える冷蔵庫。
（２）前記光触媒被膜が３０ｎｍ以下の光触媒粒子を含むことを特徴とする前記（１）に記載の冷蔵庫。
（３）前記光触媒被膜の厚さが１μｍ以下であることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の冷蔵庫。
（４）前記触媒被膜が平面状紫外線放射ランプの両面に設けられることを特徴とする前記（１）ないし（３）のいずれか１に記載の冷蔵庫。
（５）前記平面状紫外線放射ランプの片面が紫外線を遮蔽する材料で構成されていることを特徴とする前記（１）ないし（３）のいずれか１に記載の冷蔵庫。
（６）２００ｎｍ以下の波長の光を放射し、その少なくとも片面に光触媒被膜を形成した平面状の紫外線放射ランプを有する冷蔵庫用脱臭装置。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の冷蔵庫に用いられる脱臭装置について以下に詳細に説明する。
本発明における脱臭装置は、２００ｎｍ以下の波長の光を放射し、その少なくとも片面に光触媒被膜を有する平板状の紫外線放射ランプからなる。
２００ｎｍ以下の波長の光は、光触媒を励起し、かつオゾンを発生させる機能を有する。したがって本発明において用いる紫外線放射ランプから放射される光はランプの少なくとも片面に形成されている光触媒を励起するとともに、風路中の酸素を酸化しオゾンを発生させる。励起された光触媒は、その表面に吸着されているあるいはその表面上を流れる空気中の臭い成分を分解し、また発生したオゾンも臭い成分を分解する。オゾンは比較的分子量が大きい臭い成分を分解することができる。オゾン分解によって生成するより低分子量の成分は、さらに光触媒により分解される。したがって、本発明における脱臭装置は、光触媒による臭い成分分解機能と、オゾンによる臭い成分分解機能を有し、この両機能により冷蔵庫内の臭いを有効に除去することができる。
また、本発明の紫外線放射ランプにより放射される紫外線は短波領域であるので、殺菌作用を得ることもできる。紫外線により死滅した細菌の残骸は光触媒により分解される。
しかも、光触媒被膜は平板状の紫外線放射ランプの表面に設けられ、光源と光触媒被膜との間の距離が非常に短いので、光触媒機能が強く発現する。さらに、従来より知られている管状の紫外線放射ランプは空気の流れを阻害するのに対し、本発明の紫外線放射ランプは平板状であるため、冷蔵庫の風路に設置した場合、冷気の循環を妨げることがなく、その結果静音効果が得られる。
【００１０】
図１に本発明の脱臭装置の一例を示す。図１は紫外線放射ランプの片面に光触媒被膜を設けた例である。図１（Ａ）は紫外線放射ランプ３０の斜視図を、図１（Ｂ）はその長手方向の一部断面図を示す。図中、３２は可視光を通し有害な３００ｎｍ以下の紫外線を遮断する板（例えばソーダガラス板）、３４は２００ｎｍ以下の紫外線を透過させる板（例えば石英ガラス板）、３６は光触媒被膜、３８ａ及び３８ｂは電極をそれぞれ示す。アルカリガラス板と石英ガラス板で区画される空間には水銀、キセノンガス等が封入されている。本発明で用いる紫外線放射ランプはこれに限定されるものでなく、２００ｎｍ以下の波長の光を放射する平板状の紫外線放射ランプであれば制限なく用いることができる。
図１で示す紫外線放射ランプの、ソーダガラス板で構成される面は冷蔵庫の収納室に露出するように配置され、紫外線放射ランプから放射される光のうち可視光は収納室内部に照射される（図２参照）。
【００１１】
前記図１で示す紫外線放射ランプは、片面を可視光を通し有害な３００ｎｍ以下の紫外線を遮断する板（例えばソーダガラス板）で、他の面を波長２００ｎｍ以下の光を透過させる板（例えば石英ガラス）で構成したが、両面を波長２００ｎｍ以下の光を透過させる板とし、その両面あるいは片面に光触媒層を形成することもできる。片面に形成する場合はオゾン発生作用が強まる。
また、光触媒層は面全体に設ける必要はなく、光触媒機能とオゾン発生機能の割合に応じて適宜決めることができる。なお、オゾンは毒性があるので、循環する冷気中の濃度が０．１ｐｐｍ程度以下にするように制御することが好ましい。
前記平板状紫外線放射ランプの大きさは、それによって得られる脱臭機能、それが用いられる冷蔵庫の機種等に配慮しながら、風路内において空気流れを可及的に阻害しないようなものであれば特に制限はない。
【００１２】
紫外線放射ランプに用いられる光源は、主ピークの波長が２００ｎｍ以下の光を放射するものが用いられ、例えば、水銀灯より発する光、ハロゲンランプ等のフィラメントランプより生ずる光、ショートアークキャノン光、半導体レーザー光線、紫外線ランプ、ブラックライト、蛍光燈（例えば、冷陰極蛍光ランプ）、青色ＬＥＤまたは紫外線ＬＥＤなどのＬＥＤ等の人工光源が挙げられる。これらは１つ以上組み合わせて使用してもよい。
【００１３】
本発明で用いる光触媒は、光の照射によってその触媒反応を促進させるものであり、その種類は限定されることはないが、例えば酸化チタン（ＴｉＯ_２　）、酸化鉄（Ｆｅ_２　Ｏ_３　）、酸化タングステン（ＷＯ_３　）、酸化スズ（ＳｎＯ_２　）、酸化ビスマス（Ｂｉ_２　Ｏ_３　）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ_３　）、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２　）、硫化モリブデン（ＭｏＳ_２　）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、インジウム鉛（ＩｎＰｂ）等のｎ型及びＰ型半導体、あるいはさらに高活性にするため該半導体に白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｕ）、ニオブ（Ｎｂ）、銅（Ｃｕ）、スズ（Ｓｎ）、酸化ルテニウム（ＲｕＯ_２　）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）等の金属または金属酸化物を担持した半導体の固体光触媒及びルテニウムビピリジル錯体等のルテニウム（Ｒｕ）錯体、ポルフイリン類、クロロフイル等の分子光触媒が挙げられる。本発明においては、これら光触媒のうち１種または２種以上を使用することができる。中でもアナターゼ型酸化チタンが好ましく用いられ、特に中性タイプのアナターゼ型酸化チタンが好ましい。
光触媒は市販のものを用いることができる他、金属の高温焼成、電解酸化、化学的蒸着法、真空蒸着法、塗布法、共沈法、金属ハロゲン化物等の蒸発酸化法等により調製することもできる。
【００１４】
紫外線放射ランプの少なくとも片面に設けられる光触媒被膜は、前記のごとき光触媒の微粒子をバインダーとともに分散させた液を、たとえばスプレー塗布、ロール塗布等により形成することができる。
光触媒の粒子の平均粒径は小さい方が光触媒活性の点で好ましく、平均粒径は３０ｎｍ以下であることが好ましい。粒径の下限に特に制限はないが、製造の容易性又は入手の容易性等から、平均粒径は１０〜３０ｎｍ、好ましくは２５〜３０ｎｍであることが好ましい。
バインダーとしては無機質セラミックバインダー、オルガノポリシロキサン等を用いることができる。紫外線放射ランプをオゾン発生管として機能させるためには、放射光が光触媒被膜を透過する必要があるので、このバインダーとしてオルガノポリシロキサンを用いることが好ましい。
光触媒とバインダーとの混合比（質量比）は、５０：５０〜９０：１０の範囲が好ましく、より好ましくは７０：３０〜８０：２０の範囲である。この範囲にあると、光触媒機能とオゾン発生作用を両立させることができる。
光触媒被膜は１μｍ程度あれば十分に光触媒機能を発揮することができ、特に厚く形成する必要はない。（必要以上に厚くすると放射光が被膜を透過できずオゾン発生作用が望めない。）使用しうる塗布方法や光触媒機能の点からみて、光触媒被膜は０．１〜１０μｍ程度、好ましくは０．５〜１μｍ程度が適切である。
本発明の紫外線放射ランプは平板状の形状を有しているため、塗布法に制限がなく、所望の厚さの光触媒被膜を容易に、例えば前記のごとき塗布法により、形成することができる。
前記図１に示す紫外線放射ランプの一例を示すと、ランプの大きさは２０ｍｍ×１４０ｍｍ×５ｍｍで、片面はソーダガラス板で構成され、他の面は表面に光触媒被膜が形成された石英ガラスで構成される。また、光触媒被膜は、アナターゼ型ＴｉＯ_２（平均径３０ｎｍ）、オルガノポリシロキサン及び硬化触媒（Ｚｎ）を含む塗布液を、ディップ（浸漬）法により、石英ガラスの表面に１μｍの乾燥膜厚になるように塗布形成される。
【００１５】
次に、本発明の脱臭装置により、光触媒被膜による脱臭とオゾンガスによる脱臭が行なわれるが、両者を併用した場合の脱臭効果について具体的に説明する。
図６に、硫黄化合物臭気を有するメチルメルカプタンを、光触媒とオゾン（５．２０Ｖ）を併用して脱臭した例と、オゾン（５．２０Ｖ）だけを用いて脱臭した例について、メチルメルカプタンの初期濃度に対する残存濃度の割合（残存率（％））の経時的変化（分）をグラフに示す。図６中、Ａは併用する場合の曲線を、Ｂはオゾン単独の場合を示す曲線である。試験は、メチルメルカプタンの初期濃度を、光触媒及びオゾン併用の場合１１ｐｐｍに、オゾン単独の場合１３ｐｐｍにし、デシケータを用いて行なった。
図６が示すように、本発明のように光触媒とオゾンによる脱臭を併用すると、オゾン単独の場合よりも、初期の脱臭速度がより大きく、また、光触媒は、脱臭器出口での残存オゾンの分解とともにメチルメルカプタンの分解にも寄与していることが分かる。
【００１６】
次に、前記のごとき脱臭装置を備えた冷蔵庫について具体的に説明するが、本発明の冷蔵庫はこれに限定されるものではない。
図２は前記図１で示す本発明の脱臭装置を備えた冷蔵庫の冷蔵室部分の断面説明図である。図３は、図２に示した本発明の冷蔵庫の背面板の説明図であり、図４は、図２の一部拡大図である。
図２において、１０は家庭用冷蔵庫である。この家庭用冷蔵庫１０は、上から被冷却物を収納する収納部である冷蔵室Ｒ（冷蔵温度帯エリア）、野菜室冷蔵室Ｖ（冷蔵温度帯エリア）、冷凍室（図示せず）の順で配置されている。この冷蔵庫１０は、少なくとも圧縮器、凝縮器、蒸発器からなる冷凍サイクルを有するものであり、蒸発器（エバ）を蒸発温度を違えて２つ有し、２エバ・タイプと呼ばれるものである。冷蔵温度帯エリア冷却用の冷蔵用の蒸発器（以下、冷却器１７という）と、冷凍温度帯エリア冷却用の冷凍用の蒸発器（冷却器）（図示せず）とを備えている。収納部は複数の棚１１を有して被冷却物を収納可能にしている。１２は外箱、１３は内箱であり、１４はこの両者（１２、１３）間に発泡充填された断熱材である。
【００１７】
１５は家庭用冷蔵庫１０の前面に備えられた冷蔵室用の開閉自在な回転扉であり、片側に設けた回転軸を中心に開閉する。１６は冷蔵室の背面板である。この背面板１６は冷蔵庫１０の内箱１３との間に冷蔵庫内の空気を循環させる風路２０を形成している。この風路２０中に冷蔵室用の冷却器１７、冷蔵庫内の空気を循環させるファン１８、庫内灯１９が設置されており、風路２０を通って冷却器１７で冷却された冷気をファン１８を介して庫内の上段の棚１１の上方側から冷蔵室へ吐出させる。
２１は、断熱材であり、背面板１６の内箱１３側でファン１８、冷却器１７の低温の冷熱（冷気）が冷蔵室に伝わるのを抑制している。
２２は、除霜用のヒータであり、冷却器１７を下方から加熱して冷却器１７の除霜を行うものである。２３は、冷蔵室Ｒおよび野菜室Ｖを経た冷蔵室内の戻り空気を、冷却器１７に循環するための風路２０の一部を構成する戻りダクトである。
【００１８】
３０は、ピーク波長１８５ｎｍの紫外線を照射する、本発明の脱臭装置たる平面状の紫外線放射ランプである。この紫外線放射ランプは、前記図１に示すような、紫外線放射ランプの片面をソーダガラス板で、他の面を表面に光触媒被膜が形成された石英ガラスで構成されている。
紫外線放射ランプ３０は、ソーダガラス板の面が冷蔵室Ｒ側になるように、背面板１６にはめ込まれ、風路２０に向けて紫外線が照射され、冷蔵室Ｒ側には可視光が照射される。なお、戻りダクト２３内の紫外線照射領域には、紫外線照射による内箱１３の樹脂の変形や劣化を防止するための図示しないアルミなどの紫外線を反射できる反射材を貼付してもよい。
【００１９】
冷蔵庫１０のファン１８が作動し、庫内冷気が風路２０に循環すると、冷気中の臭い分子（例えば、アンモニア、アセトアルデヒド、メチルメルカプタン、硫化水素、ホルムアルデヒドなどやエチレンなどの有機化合物分子）も同時に循環して流れる。この臭い分子は、光触媒被膜の上を流れると同時にその一部は光触媒被膜に吸着される。
一方、紫外線放射ランプに通電すると波長が２００ｎｍ以下の紫外線が放射され、紫外線放射ランプ表面に被覆された光触媒被膜を励起するとともに、光触媒被膜を透過した紫外線は、空気中の酸素を酸化してオゾンを発生せしめる。そうすると、励起された光触媒被膜は該被膜に吸着された臭い成分を分解し、また、発生したオゾンは風路内の臭い成分を分解する。オゾンは比較的高い分子量の臭い成分を分解すると考えられるが、その分解によって生成するより低分子量の成分は、さらに光触媒により分解される。また、本発明の紫外線放射ランプにより殺菌作用を得ることもできる。紫外線により死滅した細菌の残骸は光触媒により分解される。
【００２０】
本発明の脱臭装置として、その両面が波長２００ｎｍ以下の光を透過する板で構成され、その両方または片方に光触媒被膜を設けたものを用いる場合には、脱臭装置は、戻りダクト２３内であって、空気の循環を著しく妨げない任意の位置に設置することができる。例えば図５に両面に光触媒被膜を設けた平板状紫外線放射ランプを設置する場合の例を示す。この例の冷蔵庫では、光触媒被膜を紫外線放射ランプの両面に被覆しているので、さらに脱臭機能が強化される。
【００２１】
【発明の効果】
本発明における脱臭装置は、光触媒による臭い成分分解機能と、オゾンによる臭い成分分解機能を有し、この両機能により冷蔵庫内の臭いを有効に除去することができる。また、本発明の紫外線放射ランプにより放射される紫外線は短波領域であるので、殺菌作用を得ることもできる。紫外線により死滅した細菌の残骸は光触媒により分解される。
しかも、光触媒被膜は平板状の紫外線放射ランプの表面に設けられ、光源と光触媒被膜との間の距離が非常に短いので、光触媒機能が強く発現する。さらに、従来紫外線放射ランプは管状のものが知られているが、管状のランプは空気の流れを阻害するのに対し、本発明の紫外線放射ランプは平板状であるため、冷蔵庫の風路に設置した場合、冷気の循環を妨げることがなく、その結果静音効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の紫外線放射ランプの一例を示す概略図で、（Ａ）は斜視図を（Ｂ）は長手方向における一部断面図を示す。
【図２】本発明の脱臭装置を設けた冷蔵庫の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の冷蔵庫の背面板を説明する図である。
【図４】図２の冷蔵庫の一部拡大図である。
【図５】本発明の他の脱臭装置を設けた冷蔵庫の一部拡大図である。
【図６】光触媒とオゾン併用による脱臭及びオゾン単独による脱臭の経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１０　冷蔵庫
１６　背面板
１７　冷却器
１８　ファン（送風機）
２０　風路
３０　平面状の紫外線放射ランプ
３６　光触媒被膜

Claims

開閉自在な扉と、被冷却物を収納する収納部と、該収納部と連通しその中を空気が通る風路と、この風路中に設けられ風路内の空気を冷却する冷却器及びこの冷却された空気を強制的に前記収納部の上方からその内部へ循環させる送風機と、前記風路中の前記冷却器の風上に設けられ、２００ｎｍ以下の波長の光を放射し、その少なくとも片面に光触媒被膜を有する平面状の紫外線放射ランプとを備える冷蔵庫。
前記光触媒被膜が３０ｎｍ以下の光触媒粒子を含むことを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
前記光触媒被膜の厚さが１μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷蔵庫。
前記触媒被膜が平面状紫外線放射ランプの両面に設けられることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の冷蔵庫。
前記平面状紫外線放射ランプの片面が紫外線を遮蔽する材料で構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の冷蔵庫。
２００ｎｍ以下の波長の光を放射し、その少なくとも片面に光触媒被膜を形成した平面状の紫外線放射ランプを有する冷蔵庫用脱臭装置。