JP2006017358A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】 冷蔵庫に光触媒を用いた脱臭装置を搭載することが提案されているが、紫外線の発光源としてダイオードを用いた場合、照射強度が弱く、多数のダイオードが必要であった。
【解決手段】 光触媒を用いて脱臭を行う脱臭装置において、光触媒として可視光反応型光触媒を用いた。光触媒を備えるハニカム型のフィルタを用いて脱臭を行う脱臭装置において、前記光触媒を励起させる紫外線の光源としての紫外線発光ダイオードを用いると共に、前記紫外線発光ダイオードからの前記紫外線が前記フィルタの片側から半分ぐらいまで照射されるように紫外線発光ダイオードの照射角度を設定すると共に、この片側に前記光触媒を配し、残りの側に酸化触媒を配する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光触媒で脱臭する冷蔵庫及び光触媒の脱臭装置に関するものである。

紫外線ランプと光触媒を用いたフィルタを組み合わせてこのフィルタを通過する空気中の臭気成分を分解して脱臭することが知られている。この光触媒によれば、ほとんどの臭気分子を分解することが出来る。紫外線ランプとしては、蛍光管ランプを用いるものと、紫外線発光ダイオードランプ（以下Ｖ−ＬＥＤと称す）を用いるものが、提案されている。

しかし、Ｖ−ＬＥＤの１個の紫外線照射量は極めて少ないために、Ｖ−ＬＥＤを使用する場合は、多数のＶ−ＬＥＤを使用しなければならなかった。

特許文献１には、Ｖ−ＬＥＤを使用した冷蔵庫の脱臭装置が開示されている。

特許文献２には、光触媒と酸化触媒を両方使用した冷蔵庫の脱臭装置が開示されている。

特許文献３には、透明樹脂でモールドされた通常の発光ダイオードにおいて、この透明樹脂の劣化を防止するために間欠駆動することが開示されている。
特開２００３−４２６４４号公報 特開２００３−２８７３５３号公報 特開２００１−２４２３９号公報

本件出願は、少ない紫外線照射量でも、脱臭を実用上充分に行える冷蔵庫を提案するものである。

さらに本件出願は、この光触媒とＶ−ＬＥＤの最適な配置場所を提案するものである。

本発明は、光触媒を用いて脱臭を行う冷蔵庫において、前記光触媒を励起させる紫外線光源としてＶ−ＬＥＤを用いると共に、前記光触媒として可視光反応型光触媒を用いたことを特徴とする。

また、本発明は、光触媒を備えるハニカム型のフィルタを用いて脱臭を行う冷蔵庫において、前記光触媒を励起させる紫外線の光源としてのＶ−ＬＥＤを用いると共に、前記Ｖ−ＬＥＤからの前記紫外線が前記フィルタの片側から半分ぐらいまで照射されるように前記Ｖ−ＬＥＤの照射角度を設定すると共に、この片側に前記光触媒を配し、残りの片側に酸化触媒を配したことを特徴とする。

また、本発明は、前記酸化触媒とは、酸化マンガン、酸化銅、白金、パラジウムから選ばれる1つ以上の金属触媒であることを特徴とする。

また、本発明は、前記冷蔵庫はファン冷却式冷蔵庫であり、前記Ｖ−ＬＥＤは発光素子が透明樹脂でモールドされておらず、且つ、前記Ｖ−ＬＥＤと前記ハニカム型フィルタとは、戻り冷気が流れる戻りダクト内に配置されたことを特徴とする。

また、本発明は、前記Ｖ−ＬＥＤは扉の開時から一定期間の間駆動されることを特徴とする。

また、本発明は、前記Ｖ−ＬＥＤは間欠駆動されることを特徴とする。

また、本発明は、前記Ｖ−ＬＥＤは一定時間毎に駆動されることを特徴とする。

また、本発明は、前記Ｖ−ＬＥＤの前記フィルタへの紫外線強度を５０〜２００μＷ／ｃｍ^２としたことを特徴とする。

また、本発明は、光触媒を用いて脱臭を行う冷蔵庫において、前記光触媒を励起させる紫外線光源としてＶ−ＬＥＤを用いると共に、前記光触媒として可視光反応型酸化チタンを担持した吸着剤の微粉末と紫外線励起型酸化チタンを担持した吸着剤の微粉末とを懸濁させた水溶液をフィルタに塗布したことを特徴とする。

また、本発明は、光触媒の粒子径を１０ｎｍ以下としたことを特徴とする。

また、本発明は、前記Ｖ−ＬＥＤを２個使用したことを特徴とする。

本発明は、光触媒を用いて脱臭を行う脱臭装置において、前記光触媒を励起させる紫外線光源としてＶ−ＬＥＤを用いると共に、前記光触媒として可視光反応型光触媒を用いたことを特徴とする。

また、本発明は、光触媒を備えるハニカム型のフィルタを用いて脱臭を行う脱臭装置において、前記光触媒を励起させる紫外線の光源としてのＶ−ＬＥＤを用いると共に、前記Ｖ−ＬＥＤからの前記紫外線が前記フィルタの片側から半分ぐらいまで照射されるように前記Ｖ−ＬＥＤの照射角度を設定すると共に、この片側に前記光触媒を配し、残りの片側に酸化触媒を配したことを特徴とする。

また、本発明は、光触媒を用いて脱臭を行う脱臭装置において、前記光触媒を励起させる紫外線光源としてＶ−ＬＥＤを用いると共に、前記光触媒として可視光反応型酸化チタンを担持した吸着剤の微粉末と紫外線励起型酸化チタンを担持した吸着剤の微粉末とを懸濁させた水溶液をフィルタに塗布したことを特徴とする。

本発明の請求項１記載の冷蔵庫は、可視光反応型光触媒を用いているので、Ｖ−ＬＥＤからの微弱な光でも効率よく臭気を分解することができる。

本発明の請求項２〜８記載の冷蔵庫は、酸化触媒により光触媒だけでは分解不十分なメチルメカプタンを２硫化ジメチルに変換し、光触媒は低温酸化触媒だけでは分解不十分な２硫化ジメチルを分解するので、相互補完的な効率のよい脱臭を行うことができる。

本発明の請求項４記載の冷蔵庫は、戻り冷気が流れる戻りダクト内に酸化触媒が配されるので、酸化触媒による分解能力が低下することもない。

本発明の請求項９記載の冷蔵庫は、光触媒の含有量が多い懸濁液を作成でき、多くの光触媒をフィルタに塗布することができる。

本発明の請求項１２記載の脱臭装置は、可視光反応型光触媒を用いているので、Ｖ−ＬＥＤからの微弱な光でも効率よく臭気を分解することができる。

本発明の請求項１３記載の脱臭装置は、酸化触媒により光触媒だけでは分解不十分なメチルメカプタンを２硫化ジメチルに変換し、光触媒は低温酸化触媒だけでは分解不十分な２硫化ジメチルを分解するので、相互補完的な効率のよい脱臭を行うことができる。

本発明の請求項１４記載の脱臭装置は、光触媒の含有量が多い懸濁液を作成でき、多くの光触媒をフィルタに塗布することができる。

本発明の実施例１を図を参照しつつ詳細に説明する。図１は、実施例１の光触媒フィルタを備えた冷蔵庫の冷蔵室部分の断面説明図である。図２は、図１の一部拡大図である。図３はフィルタを示す図である。図４はフィルタとＶ−ＬＥＤからなる脱臭装置を示す図である。図５はフィルタにおける紫外線照射領域を説明するための図である。

図において、１０は家庭用の冷蔵庫である。Ｒは冷蔵室である。この冷蔵庫１０は、少なくとも圧縮器、凝縮器、蒸発器等からなる冷凍サイクルを有するものであり、冷凍温度帯室用の冷却器と冷蔵温度帯室用の冷却器１７とを有し、冷却器はエバポレータ（蒸発器）とも呼ばれることから、２エバ・タイプと呼ばれるものである。庫内には複数の棚を有して食品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。

１５は冷蔵庫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を介して庫内の上方側から冷蔵室Ｒへ吐出させている。

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Ｒに伝わるのを抑制している。

２２は、除霜用のガラス管ヒータであり、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、冷蔵室および野菜室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。

２４は、波長380ｎｍの紫外線を照射するＶ−ＬＥＤであり、ここでは２個使用している。そして、Ｖ−ＬＥＤ２４は戻りダクト２３内に紫外線を照射する。

２５は、光触媒フィルタである。この光触媒フィルタ２５の紫外線が照射される側には、光触媒が塗布され、フィルタの孔の内部も含めて光触媒が配される。紫外線が照射されない側には、酸化触媒が塗布され、フィルタの孔の内部も含めて酸化触媒が配される。

このフィルタ２５とＶ−ＬＥＤ２４により光触媒を利用した脱臭装置が形成される。

この冷蔵庫での臭気およびその無臭化について説明する。

野菜・肉類等の食品より発生し、冷蔵庫で検討しなければならない臭気としては、硫化水素、メチルメルカプタン、硫化メチル、２硫化メチル、アンモニア、トリメチルアミンがある。

これらの全てをＶ−ＬＥＤ数個と光触媒フィルタの組み合わせだけで、実用上問題の無いレベルまで分解するのは困難である。

メチルメルカプタン、アンモニア、トリメチルアミンが問題となる。

例えば、メチルメルカプタンは、冷蔵庫内での臭気発生量が多いと考えられており、また、嗅覚閾値も小さいため、異臭の原因となりやすいが、実用上十分なレベルまで分解できない。

例えば、２硫化ジメチルは、嗅覚閾値はメチルメルカプタンに比べれば大きいが、冷蔵庫内での臭気発生量が多い。この２硫化ジメチルは、実用上十分なレベルまで分解できる。

例えば、アンモニアは、嗅覚閾値はメチルメルカプタンに比べれば非常に大きく、冷蔵庫内での臭気発生量も非常に多い。このアンモニアは、実用上十分なレベルまで分解できない。

例えば、トリメチルアミンは、冷蔵庫内での臭気発生量は小さいが、嗅覚閾値はメチルメルカプタンに比べれば非常に小さい。このトリメチルアミンは、実用上十分なレベルまで分解できない。

しかし、アンモニアとトリメチルアミンは易水溶性であるため、冷却器１７についた霜に取り込まれヒータ２２による除霜時にドレン水として庫外に排出される。このため、この２つの臭気については、光触媒の分解能力が小さくても実用上十分である。

したがって、実用上問題となる臭気は、メチルメルカプタンである。

そこで、酸化触媒を用いている。この実施例の酸化触媒としては、酸化マンガンを用いている。酸化触媒は、メチルメルカプタンから２硫化ジメチル生成することにより脱臭する。しかし、酸化触媒は、冷蔵庫の庫内温度状況下においては、２硫化ジメチルの分解能力は弱く、酸化触媒だけでは実用上十分ではない場合も発生する恐れがある。

そこで、この実施例では、光触媒と酸化触媒を組み合わせ、光触媒では不十分なメチルメルカプタンを酸化触媒により２硫化ジメチルに変え、この生成された２硫化ジメチルおよび食品から発生した２硫化ジメチルを光触媒で分解する。

これにより、冷蔵庫で問題となる臭気を解決することができる。

なお、この実施例では、酸化触媒として、酸化マンガンを採用したが、酸化マンガン、酸化銅、白金、パラジウムから選ばれる1つ以上の金属触媒であってもよい。

次に、光触媒について説明する。

フィルタの紫外線照射側に塗布された光触媒は、可視光反応型酸化チタンを担持した吸着剤の微粉末と紫外線励起型酸化チタンを担持した吸着剤の微粉末を５０％と５０％で混ぜたものである。

この可視光反応型酸化チタンを担持した吸着剤は石原産業(株)製の＃ＭＰＴ−６０であり、紫外線励起型酸化チタンを担持した吸着剤は石原産業(株)製の＃ＳＴ−０１である。

このように、この実施例１では、可視光反応型酸化チタン（可視光反応型酸化触媒）を採用することにより、可視光領域の光も利用し、分解能力を向上させている。

可視光反応型酸化触媒によれば、紫外領域および４００ｎｍ以上の可視光領域の光も分解に寄与させることができる。つまり、可視光反応型光触媒と紫外線励起型光触媒では吸収波長幅が僅かながらずれているため、この２つを混合することにより、より広い吸収波長幅を持つ光触媒フィルタとなり、分解効率がよくなった。

さらに、可視光反応型光触媒のみを懸濁させた水溶液では、光触媒の沈殿のため光触媒を多く混ぜることができなかった。しかし、可視光反応型光触媒と紫外線励起型光触媒の両方を懸濁させた水溶液は、光触媒を多く混ぜることができ、多くの光触媒をフィルタに塗布できた。

尚、光触媒の分解能力は、光触媒の一次粒子径が小さい程、能力が大きいことが知られているが、この実施例１の紫外線励起型光触媒では、１０μｍ以下のものを採用している。

次にフィルタ２５とＶ―ＬＥＤ２４について述べる。

Ｖ−ＬＥＤ２４は、日亜化学工業（株）製のＮＳＨＵ５５０Ａであり、指向特性は１００度ある。このＶ−ＬＥＤ２４を２個使用し、フィルタ２５と１０ｍｍ離間させている。

このＶ−ＬＥＤ２４を２個使用した場合の、フィルタ表面での強度は約１００μＷ／ｃｍ^２である。

フィルタ２５のサイズは、８０ｍｍ×２５ｍｍ×５．５ｍｍである。

フィルタは、ハニカム型フィルタである。ハニカム型とは、小さな孔が無数に集まった構造をしている。この実施例では、断面コルゲート形状のダンボール紙を積層した形状である。そのため、空気の流れがスムーズである。この孔は、２．５ｍｍ間隔で設けられており、この孔は真っ直ぐに設けられた場合に比べて３０度傾いて形成されている。

前述のようにフィルタ２５には、多数の孔があいているので、この孔に沿って紫外線を照射すると光が通過してしまう。このため、この実施例１では、図５に示される様にフィルタ２５とＶ−ＬＥＤ２４を対向配置しているが、フィルタ２５の孔は傾斜して設けられているので、Ｖ−ＬＥＤ２４からの紫外線がフィルタの片側から半分ぐらいまで照射される。この片側には、前述の如く、光触媒が配されている。

分解にについて述べる。

メチルメルカプタンは酸化触媒により２硫化ジメチルに分解される。酸化分解触媒は冷蔵庫のような低温では、２硫化ジメチルの分解は困難であるため、２硫化ジメチルは残存する。２硫化ジメチルも悪臭のひとつであるが、光触媒によりこの臭気は更に分解され、２酸化炭素と水となり脱臭される。このように、酸化触媒と光触媒を併用することにより、効率的な脱臭が冷蔵庫で行える。

次に、Ｖ−ＬＥＤ２４の配置場所について説明する。

特許文献３に示されるように、通常のダイオードは、透明樹脂で発光素子をモールドしている。この透明樹脂が、外気との温度差により発光ダイオードの駆動時に劣化してしまう。このため、ダイオードは、低温の場所には配置せず、かつ、駆動は間欠駆動することが知られている。

しかし、本実施例１のＶ−ＬＥＤ２４は、紫外線を発するため、ガラスにて発光素子を覆っている。また、低温のほうが、寿命が長い。

したがって、Ｖ−ＬＥＤ２４は、低温の場所に配置する方がよい。

しかしながら、この実施例１では、酸化触媒をフィルタの裏側に塗布しているので、酸化触媒による分解を良好に行うために、冷蔵室または野菜室からの冷気（戻り冷気）が再び冷却器に導かれる戻りダクト２３内に設けたので、臭気の分解が良好に行える。

Ｖ−ＬＥＤ２４の駆動について説明する。

このＶ−ＬＥＤ２４は、冷蔵庫の扉１５が、開放されたことを検出し、５分間駆動される。

つまり、庫内灯の点灯のための検出回路のプログラムに追加して、このＶ−ＬＥＤ２４を点灯させる。なお、扉１５が５分以上開け放たれた場合は、扉が開いていても５分たてば消灯する。また、１時間扉１５が開放されなかった場合も、５分間点灯する。このように、Ｖ−ＬＥＤは、一日（２４時間÷（６０分＋５分）＝約２２回）において、少なくても２２回ほど間欠駆動され、光触媒は脱臭を行う。

次に、メチルメルカプタンの脱臭作用を説明する。

冷蔵庫１０のファン１８が作動し、庫内冷気が風路２０を循環すると、冷気中のメチルメルカプタンも同時に循環して流れる。このメチルメルカプタンは、光触媒でも分解されるが、多くはフィルタ２５の紫外線照射側とは反対側（裏側）の酸化触媒により２硫化ジメチルに変わる。この２硫化ジメチルは、フィルタ２５の紫外線照射側（表側）に流れ、表側に位置する光触媒を担持する吸着剤に吸着して集められる。そしてＶ−ＬＥＤ２４が駆動されると、このＶ−ＬＥＤ２４からの紫外線により励起された光触媒により分解される。

なお、通常の酸化触媒は、酸化触媒金属を坦持したゼオライト（吸着剤）と共に、活性炭（吸着剤）も配置して、メチルメルカプタンを吸着して分解すると共に、生成された２硫化ジメチルもこの活性炭（吸着剤）に吸着される。

しかし、この実施例１では、吸着剤は酸化触媒金属坦持用の吸着剤のみとして、最小限に留めている。これにより、酸化触媒で生成された２硫化ジメチルは、容易にこの酸化触媒部分から離れ、光触媒側の吸着剤に吸着される。なお、このように、従来とは異なり生成物を容易に放出する酸化触媒を生成物放出型酸化触媒と称する。

また、本実施例１の冷蔵庫は、ファン冷却式冷蔵庫であるので、酸化触媒および光触媒による分解不十分な容水溶性臭気（アンモニア、トリメチルアミン）を冷却器１７の着霜に取り込ませ除霜時にドレン水と共に庫外に排出するので、触媒による分解能力が低くても脱臭を実用上十分に行うことができる。

本実施例は、Ｖ−ＬＥＤ２４とファイル２５からなる脱臭装置を、冷蔵庫に置いて、実用充分な性能にするための工夫を述べた。これは、紫外線の照射量が少ない光触媒型の脱臭装置の工夫であり、冷蔵庫以外にも応用することができる。

本発明の冷蔵庫の実施例１を説明する説明図である。 図１の一部拡大図である。 実施例１のハニカム型光触媒フィルタの外観を説明する図である。 実施例１のフィルタとＶ−ＬＥＤの配置を説明するための図である。 実施例１のＶ−ＬＥＤからの照射範囲を説明するための図である。

符号の説明

１５ 回転扉、
１７ 冷却器、
１８ ファン、
２３ 戻りダクト、
２４ 紫外線発光ダイオード（Ｖ−ＬＥＤ）、
２５ ハニカム型のフィルタ。

Claims (15)

1. 光触媒を用いて脱臭を行う冷蔵庫において、
   前記光触媒を励起させる紫外線光源として紫外線発光ダイオードを用いると共に、前記光触媒として可視光反応型光触媒を用いたことを特徴とする冷蔵庫。
2. 光触媒を備えるハニカム型のフィルタを用いて脱臭を行う冷蔵庫において、
   前記光触媒を励起させる紫外線の光源としての紫外線発光ダイオードを用いると共に、前記紫外線発光ダイオードからの前記紫外線が前記フィルタの片側から半分ぐらいまで照射されるように紫外線発光ダイオードの照射角度を設定すると共に、この片側に前記光触媒を配し、残りの片側に酸化触媒を配したことを特徴とする冷蔵庫。
3. 前記酸化触媒とは、酸化マンガン、酸化銅、白金、パラジウムから選ばれる1つ以上の金属触媒であることを特徴とする請求項２に記載の冷蔵庫。
4. 前記冷蔵庫はファン冷却式冷蔵庫であり、前記紫外線発光ダイオードは発光素子が透明樹脂でモールドされておらず、且つ、前記紫外線発光ダイオードと前記フィルタとは、戻り冷気が流れる戻りダクト内に配置されたことを特徴とする請求項２に記載の冷蔵庫。
5. 前記紫外線発光ダイオードは扉の開時から一定期間の間駆動されることを特徴とする請求項４に記載の冷蔵庫。
6. 前記紫外線発光ダイオードは間欠駆動されることを特徴とする請求項４に記載の冷蔵庫。
7. 前記紫外線発光ダイオードは一定時間毎に駆動されることを特徴とする請求項４に記載の冷蔵庫。
8. 前記紫外線発光ダイオードの前記フィルタへの照射面での紫外線強度を５０〜２００μＷ／ｃｍ^２としたことを特徴とする請求項２に記載の冷蔵庫。
9. 光触媒を用いて脱臭を行う冷蔵庫において、
   前記光触媒を励起させる紫外線光源として紫外線発光ダイオードを用いると共に、前記光触媒として可視光反応型酸化チタンを担持した吸着剤の微粉末と紫外線励起型酸化チタンを担持した吸着剤の微粉末とを懸濁させた水溶液をフィルタに塗布したことを特徴とする冷蔵庫。
10. 光触媒の粒子径を１０ｎｍ以下としたことを特徴とする請求項９に記載の冷蔵庫。
11. 前記紫外線発光ダイオードを２個使用したことを特徴とする請求項８に記載の冷蔵庫。
12. 光触媒を用いて脱臭を行う脱臭装置において、
    前記光触媒を励起させる紫外線光源として紫外線発光ダイオードを用いると共に、前記光触媒として可視光反応型光触媒を用いたことを特徴とする脱臭装置。
13. 光触媒を備えるハニカム型のフィルタを用いて脱臭を行う脱臭装置において、
    前記光触媒を励起させる紫外線の光源としての紫外線発光ダイオードを用いると共に、前記紫外線発光ダイオードからの前記紫外線が前記フィルタの片側から半分ぐらいまで照射されるように紫外線発光ダイオードの照射角度を設定すると共に、この片側に前記光触媒を配し、残りの片側に酸化触媒を配したことを特徴とする脱臭装置。
14. 前記紫外線発光ダイオードの前記フィルタへの照射面での紫外線強度を５０〜２００μＷ／ｃｍ^２としたことを特徴とする請求項１３に記載の脱臭装置。
15. 光触媒を用いて脱臭を行う脱臭装置において、
    前記光触媒を励起させる紫外線光源として紫外線発光ダイオードを用いると共に、前記光触媒として可視光反応型酸化チタンを担持した吸着剤の微粉末と紫外線励起型酸化チタンを担持した吸着剤の微粉末とを懸濁させた水溶液をフィルタに塗布したことを特徴とする冷蔵庫。

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