JP2019130476A - 光触媒装置及びこれを備える冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】光触媒の反応効率を高くし、光触媒における光反応領域を広くすること。【解決手段】脱臭モジュール１（光触媒装置）は、予め決められた方向に光を照射するように配置されたＬＥＤランプ１２を備える光源１３と、光源１３から照射された光を反射する反射板３０とを備え、光源１３と反射板３０との間に、光源１３からの光の照射方向を横切る方向に空気を流す空気流路５０を配置し、この空気流路５０内に、空気の流れの方向に沿って光触媒部材２０を配置している。光触媒部材２０は、光源１３から照射された光を前面２０ｆの側から背面２０ｂの側へと通過させる複数個の開口２４を有する基材２２を担体として、この基材２２の前面２０ｆ及び背面２０ｂに光触媒２３を担持させている。【選択図】図１

Description

本発明は、光触媒装置及びこれを備える冷蔵庫に関する。

近年、空間の脱臭や除菌を行ったり、二酸化炭素の生成作用を生じたりする光触媒を利用した光触媒装置が開発されている。

光触媒は、触媒表面に吸着した空気中の酸素と水分とを光反応によって分解し、反応性の高いスーパーオキサイドアニオン(Ｏ２−)とＯＨラジカル（・ＯＨ）とを生成する。スーパーオキサイドアニオンとＯＨラジカルとは臭気成分を分解したり、雑菌を除去したりすることができ、さらにはエチレンガスを分解して食品の鮮度低下を抑制したりすることもできる。

特許文献１には、光触媒を内蔵した冷蔵庫が開示されている。この冷蔵庫は、内箱（１１）内に貯蔵室（２）〜（５）を収納し、これらの貯蔵室（２）〜（５）の背面側に背面パネル（２５）を設置している。内箱（１１）と背面パネル（２５）との間には冷気通路（３５）が形成され、この冷気通路（３５）内に光触媒装置が設けられている。

特許文献１に記載された光触媒装置は、貯蔵室（２）〜（５）側に光触媒層（３９）を露出させるようにして、触媒基台（３７）を背面パネル（２５）に取り付けている。触媒基台（３７）はガラス材で作られたもので、光触媒層（３９）を一面側に形成している。そして内箱（１１）の内壁面には発光ダイオードからなる光源（３２）を取り付け、光源（３２）から照射された光を光触媒層（３９）に導くようにしている。

特開２０１４−２１９１３０号公報

特許文献１に記載されている光触媒装置は、つぎのような課題を有している。

光源（３２）から照射された光は、ガラス材で作られた触媒基台（３７）を透過して光触媒層（３９）に到達する。触媒基台（３７）を透過した光は、触媒基台（３７）との界面から光触媒層（３９）に入射して減衰しながら進行し、貯蔵室（２）〜（５）側の空間との界面へと到達する。分解対象となる物質はこの海面、つまり貯蔵室（２）〜（５）側の空間との界面において、初めて光触媒層（３９）と接触する。

このため分解対象となる物質が接触する領域では光エネルギーの減衰が進み、光触媒の反応効率が低くなってしまうという課題がある。

また光触媒層（３９）は、貯蔵室（２）〜（５）側の空間との界面における一面でのみ分解対象となる物質と接触するため、光反応を起こす領域がその一面にのみ限られてしまうという課題もある。

本発明の課題は、光触媒の反応効率を向上させることである。

本発明の別の課題は、光触媒の光反応領域を拡大することである。

本発明の光触媒装置は、光源と、前記光源から照射された光を反射する反射板と、前記光源からの光の照射方向を横切る方向に空気を流す空気流路と、前記空気流路における空気の流れの方向に沿って配置され、前記光源から照射された光を前面側から背面側へと通過させる複数個の開口を有する担体の前面及び背面に光触媒を担持させた光触媒部材と、を備えることによって上記課題を解決する。

本発明の冷蔵庫は、貯蔵室と、前記貯蔵室の内部に連絡する脱臭空間と、前記脱臭空間内に配置された前記光触媒装置と、を備えることによって上記課題を解決する。

本発明によれば、空気流路を流れる空気は、開口に乱流を発生させて光触媒部材の前面及び背面に回り込み、また光源からの光は、光触媒部材の前面に担持されている光触媒に直接照射され、そればかりか開口を通過後に反射板を反射して光触媒部材の背面に担持されている光触媒にも直接照射されるので、光触媒の反応効率を向上させ、光触媒の光反応領域を拡大することができる。

第１の実施の形態として、脱臭モジュール（光触媒装置）の概略構成を示す縦断側面図である。 透明板の近くで生じる上昇気流を白抜き矢印で示す脱臭モジュールの縦断側面図である。 （ａ）は脱臭モジュールが備える光触媒部材を示す正面図、（ｂ）は光触媒部材をなす光触媒要素（担体と光触媒）を拡大して示す断面図である。 脱臭モジュールにおける直接光と反射光との光路を示す模式図である。 支持部材の構造を示す脱臭モジュールの縦断側面図である。 第２の実施の形態として、脱臭モジュールを備える冷蔵庫の概略構成を示す縦断側面図である。 第３の実施の形態として、脱臭モジュール（光触媒装置）の概略構成を示す斜視図である。 透明板の近くで生じる上昇気流を白抜き矢印で示す脱臭モジュールの縦断側面図である。 第４の実施の形態として、脱臭モジュール（光触媒装置）の概略構成を示す正面図である。 光触媒部材の近くで生じる気流を破線矢印で示す脱臭モジュールの縦断側面図である。 第５の実施の形態として、脱臭モジュール（光触媒装置）の概略構成を示す正面図である。 光触媒部材の近くで生じる気流を破線矢印で示す脱臭モジュールの縦断側面図である。 第４の実施の形態と第５の実施の形態との脱臭モジュールにおけるアセトアルデヒドの除去性能を比較したグラフである。 第６の実施の形態として、脱臭モジュール（光触媒装置）の概略構成を示す縦断側面図である。

以下、図面に基づいて実施の形態を説明する。これらの実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などはあくまで一つの実施態様にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。

〔第１の実施の形態〕
第１の実施の形態を、図１〜図５に基づいて説明する。本実施の形態は、光触媒装置の一形態である。光触媒装置は、脱臭モジュール１として実現されている。

（脱臭モジュールの概要）
図１に示すように、脱臭モジュール１は、光源としての光源ユニット１０、光触媒部材２０、反射板３０、及び支持部材４０を備えている。光触媒部材２０は、光源ユニット１０と反射板３０との間に介在し、これらの光触媒部材２０及び反射板３０は支持部材４０に支持され、光源ユニット１０からの光の照射方向を横切るように配置されている。

光触媒部材２０が配置されている空間、つまり光源ユニット１０と反射板３０との間の空間は、空気流路５０となっている。空気流路５０は、光源ユニット１０からの光の照射方向を横切る方向に空気を流す半閉鎖空間である。

（光源ユニット）
光源ユニット１０は、ＬＥＤ基台１１上にＬＥＤランプ１２を搭載した光源１３と、ＬＥＤランプ１２から発せられた光を透過させる透明板１４とを備えている。光源１３はハウジング１５の内部に収納され、透明板１４はハウジング１５の開口した一面に取り付けられている。

ＬＥＤランプ１２は、ＬＥＤ基台１１の上に、光触媒部材２０の前面２０ｆ側、つまり光源ユニット１０と対向する側の全体を照射するように配置されている。ＬＥＤランプ１２は、その出射光が図１中の上下方向に拡がる複数個のＬＥＤ素子である。ＬＥＤ基台１１は、図１中の奥行き方向に長い形状を有しており、ＬＥＤランプ１２はその奥行き方向に所定間隔で整列されている。

ＬＥＤ基台１１の形状、ＬＥＤ基台１１上のＬＥＤランプ１２の配置、ＬＥＤランプ１２から発せられる光の配光分布という各種の条件は、光触媒部材２０の前面２０ｆ全体を照射することができるように設定されている。このためＬＥＤ基台１１の形状とＬＥＤランプ１２の配置位置とは、光触媒部材２０の形状及び大きさとＬＥＤランプ１２の配光分布とに応じて決定される。

ＬＥＤランプ１２は、光触媒部材２０が担持する光触媒２３（図３（ａ）（ｂ）参照）が光反応を起こす波長領域の光を発するものであるように、光触媒２３の種類に応じて選択される。例えば紫外線により光触媒反応を起こす光触媒２３に対しては、紫外線を発するＬＥＤランプが用いられ、可視光により光触媒反応を起こす光触媒２３に対しては、可視光を発するＬＥＤランプが用いられる。

透明板１４としては、光触媒部材２０が担持する光触媒２３が光反応を起こす波長領域の光に対して、透過性が高いものが用いられる。その他の波長領域の光に対しては、透過性は高くなくてもよい。むしろ上昇気流を発生させるためには（詳しくは後述）、その他の波長領域の光を吸収し、透明板１４の温度を上昇させ得るようにすることが望ましい。

一例としては、ガラス、アクリル樹脂、又はメタクリル樹脂等で透明板１４を形成することができる。

このような透明板１４は、光源１３を覆うことによって光源１３を保護する役割と、発光するＬＥＤランプ１２の発熱で温められることによって上昇気流を発生させる役割とを兼ねている。

図２に示すように、透明板１４の外面、つまり光源ユニット１０の外側に露出している面が鉛直になるように脱臭モジュール１を設置した場合、発光するＬＥＤランプ１２の発熱によって透明板１４が温められることで、上昇気流５１が発生する。上昇気流５１は、水平面に対する透明板１４の外面の迎角又は俯角が０度超９０度未満の場合に発生する。

本実施の形態では、透明板１４を反射板３０に対向するように配置することにより、半閉鎖空間５２を形成している。この半閉鎖空間５２は、空気流路５０を構成する。光触媒部材２０は、空気流路５０内で、透明板１４及び反射板３０と平行に配置されている。したがって上昇気流５１は、空気流路５０内を光触媒部材２０に沿って上昇し、半閉鎖空間５２内の空気を交換する。そこで光触媒部材２０は、ＬＥＤランプ１２から照射される光を受光することで光反応を起こし、これによって空間の脱臭や除菌を行う。このとき水平面に対する透明板１４の外面の角度が９０度に近いほど効率的に上昇気流５１が発生し、脱臭や除菌の効率が向上する。

本実施の形態の別の実施態様として、光源１３は、例えば蛍光灯等の別の種類の発光源を用いた構成としてもよく、導光板等を用いてより均一な面状の光を出射するように構成してもよい。あるいは導光板等によって導入された外光を用いるようにしてもよい。外光を導入する場合、脱臭モジュール１を電源に接続しなくてもよいため、脱臭モジュール１の設置の自由度が高まり、設置可能な場所の可能性を広げることができる。

本実施の形態のさらに別の実施態様として、透明板１４を設けない光源ユニット１０も実施可能である（図１４参照）。光源１３の保護を必要とせず、あるいは上昇気流の発生を必要としない場合などは、透明板１４を設ける必要性が希薄となる。

（光触媒部材）
図３（ａ）に示すように、光触媒部材２０は、線状をなす光触媒要素２１を複数本用意し、これらの光触媒要素２１を格子状に編み、平坦な矩形形状に形成したものである。図３（ｂ）に示すように、光触媒要素２１は、断面円形形状をなす線状の基材２２を担体として、その表面に光触媒部材２０を担持させている。つまり光触媒要素２１は、光触媒２３を含む層で基材２２の表面を覆っている。このような光触媒部材２０は、光触媒要素２１を編むという構造上網状に形成されており、多数の網目を有している。これらの網目は、光触媒部材２０に設けられた複数個の開口２４を形成している。したがって光触媒部材２０は、その前面２０ｆ、反射板３０に対面する背面２０ｂ、そして開口２４の内部に光触媒２３を担持している。

基材２２は、例えばガラス等の光透過性材料、セラミック、又はステンレス鋼やアルミニウム等の金属を材料として形成されている。光触媒２３を含む層を基材２２の表面上に形成することができるのであれば、基材２２の材質や表面加工方法などは特に限定されない。

光触媒２３は、例えば酸化亜鉛（ＺｎＯ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、三酸化タングステン（ＷＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）等を材料とする。

開口２４は、光触媒２３が励起する波長の光を通過させることができればよく、その他の波長領域の光は通過させることができなくてもよい。

本実施の形態の別の実施態様として、光触媒部材２０と開口２４とは上記態様に限ることなく、例えば複数個の開口２４を開けた薄板状の基材２２を設け、その両面に光触媒２３を含む層を形成するようにしてもよい。この場合、光触媒部材２０は網状ではなく、薄板状となる。

本実施の形態の別の実施態様として、光触媒２３が光反応を起こす波長の光に対する透過性が高い平板を基材２２として用意し、開口２４となるべきパターンを除いたその両面に光触媒２３を含む層を形成してもよい。この場合、光触媒２３を含む層が形成されていないパターンの部分が開口２４となる。

本実施の形態のさらに別の実施態様として、光触媒部材２０の網状形状は、図３（ａ）に示す格子状の他に、蜂の巣状、柵状などであってもよい。

なお実施に際しては、開口２４の数は特に限定されない。１つであってもよい。

（反射板）
図４に示すように、反射板３０は、支持板３１と反射シート３２とを有しており、光触媒部材２０の開口２４を通過した光を反射シート３２で反射し、光触媒部材２０の背面２０ｂ全体に導くように配置されている。反射シート３２は、光触媒２３が光反応を起こす波長の光を反射することができればよく、その他の波長の光は反射することができなくてもよい。

支持板３１は、反射シート３２を支持する平板状の部材であり、光触媒部材２０全体を覆う形状と面積とを有し、光触媒部材２０と対向する面に反射シート３２を備えている。支持板３１はまた、脱臭モジュール１の外装としての役割も担い、光源ユニット１０と光触媒部材２０とを機械的に保護し、埃などの汚れも防ぐ。

反射シート３２は、光触媒２３が光反応を起こす波長の光を反射する光学機能シートであり、支持板３１に接着剤によって接着されている。もっとも実施に際しては、反射シート３２は、接着以外の手法で支持板３１に固定されていてもよい。

図４に示すように、ＬＥＤランプ１２の出射光は、その一部が直接光５４として光触媒部材２０の前面２０ｆと、開口２４内における前面２０ｆ側の領域に照射され、残りの一部が開口２４を通過する。開口２４を通過した光は、反射板３０を反射して反射光５５となり、光触媒部材２０の背面２０ｂと、開口２４内における背面２０ｂ側の領域に照射される。このとき直接光５４及び反射光５５として光触媒２３を含む層へ入射する光の割合が高いほど、脱臭モジュール１における光の利用効率が向上する。

本実施の形態の別の実施態様として、反射板３０は上記構成に限ることなく、例えば反射シート３２の代わりに、反射機能を付与する表面加工を支持板３１の光源１３側の面に施したような構成であってもよい。

（支持部材）
図５に示すように、支持部材４０は、第１中間部材４１と第２中間部材４２とを固定ネジ４３で連結した四個の支持ユニット４４によって構成されている。支持部材４０は、光源ユニット１０のハウジング１５と反射板３０との四隅を四個の支持ユニット４４でそれぞれ連結し、第１中間部材４１と第２中間部材４２との間に光触媒部材２０を着脱自在に取り付けている。

第１中間部材４１は、光源ユニット１０に固定されている。固定の方法は、特に限定されない。例えば接着剤による接着でも、光源ユニット１０のハウジング１５と第１中間部材４１との一体成形でもよい。

第２中間部材４２は、反射板３０の四隅に設けられたネジ通し孔４５に挿入した固定ネジ４３を貫通させる貫通孔４６を軸方向に沿って設けている。第１中間部材４１は、固定ネジ４３のねじ込みを許容するネジ溝４７を軸方向に沿って設けている。光触媒部材２０は、貫通孔４５を貫通した固定ネジ４３を通すネジ通し孔２５を四隅に設けている。反射板３０の四隅に設けたネジ通し孔４５と、光触媒部材２０の四隅に設けたネジ通し孔２５とは、ともに第１中間部材４１の設置位置に位置合わせされている。

そこで反射板３０の背面側からネジ通し孔４５に挿入し、第２中間部材４２の貫通孔４６を貫通させ、光触媒部材２０のネジ通し孔２５を通した固定ネジ４３の先端部を、第１中間部材４１のネジ溝４７にねじ込んで締め付けることで、光源ユニット１０のハウジング１５に対して、光触媒部材２０と反射板３０とが固定される。

反対に締め付けた固定ネジ４３を緩め、第１中間部材４１のネジ溝４７からの螺合を外せば、光触媒部材２０と反射板３０とは光源ユニット１０から離脱し、光触媒部材２０は単体でその着脱が可能となる。

そこで使用を継続する間に、埃などの汚れや過吸着によって光触媒２３の性能が劣化した場合、煩雑な作業を要することなく簡単に光触媒部材２０を取り外し、その清掃や交換を行うことができる。この点は、例えば特許文献１に記載されているような従来の光触媒装置に対して、優位性の根拠となる。特許文献１に記載されている光触媒装置は、貯蔵室（２）〜（５）の背面側に設置された背面パネル（２５）の背後に光触媒基台（３７）及び光触媒層（３９）を収納しているため、これらの光触媒基台（３７）及び光触媒層（３９）の取り外しに煩雑な作業が要求され、気軽にその掃除や交換をすることができないからである。

以上のように構成された支持部材４０において、第１中間部材４１は、光源ユニット１０と光触媒部材２０とを離し、所定間隔を維持するためのスペーサーとしての役割も兼ねている。第２中間部材４２は、光触媒部材２０と反射板３０とを離し、所定間隔を維持するためのスペーサーとしての役割も兼ねている。

実施に際しては、使用可能な第１及び第２中間部材４１、４２、並びに固定ネジ４３は特に限定されないが、固定ネジ４３を外すときに備えて、錆などにより固まることが少ないものを選択することが好ましい。

本実施の形態では、光源ユニット１０の側に第１中間部材４１を固定し、光触媒部材２０及び反射板３０を光源ユニット１０に対して着脱する一態様を例示した。これに対して別の実施態様として、反射板３０の側に第１中間部材４１を固定しておき、光触媒部材２０及び光源ユニット１０を反射板３０に対して着脱するように構成してもよい。

本実施の形態では、支持部材４０として四個の支持ユニット４４を用いたが、用いる支持ユニット４４の数は特に限定されず、光触媒部材２０や反射板３０のサイズや形状などに応じて適宜選択することができる。

なお支持部材４０は上記構成に限らず、光触媒部材２０を脱着可能に支持することができる構成であればよい。

（透明板、光触媒部材、及び反射板の形状と相対位置）
透明板１４、光触媒部材２０、及び反射板３０の形状と相対位置とについて説明する。透明板１４を設けない場合には、光源１３から発せられた光が通る光源ユニット１０のハウジング１５の開口を、透明板１４に準じたものとして想定する。

光触媒部材２０は、平坦な矩形形状をしている。このため透明板１４は、光触媒部材２０の前面２０ｆの全体へ光を照射することができるように、光触媒部材２０と同様の矩形形状とされている。また反射板３０は、光触媒部材２０の背面２０ｂの全体へ反射光５５を導くことができるように、光触媒部材２０と同様の矩形形状とされている。

透明板１４のサイズは、光触媒部材２０よりも少し小さく設定されている。支持部材４０を用いて各部を固定するという構造上の制約からである。このような制約がないのであれば、透明板１４と光触媒部材２０との大小関係は、このような関係に限定されない。

反射板３０のサイズは、光触媒部材２０よりも少し大きく設定されている。光源ユニット１０と光触媒部材２０とを保護しながら、上昇気流５１による空気流路５０中での空気の動きを妨げないようにするためである。ただし反射板３０と光触媒部材２０との大小関係は、このような関係に限定されない。

透明板１４は、光源１３に設けられたＬＥＤランプ１２に対して正対するように配置されている。つまり透明板１４は、ＬＥＤランプ１２の光軸が、透明板１４と平行な面に対して直交するように配置されている。光源１３から発せられる光の透過率が高くなるようにするためである。もっともＬＥＤランプ１２と透明板１４との配置位置は、このような位置関係に限定されない。

透明板１４と光触媒部材２０と反射板３０とは、この順番で互いに平行に配列されている。これによって構造が簡略化し、製造コストを低廉に抑えることが可能である。しかも装置全体の薄型化にも貢献する。

光触媒部材２０と反射板３０との間の間隔は、透明板１４と光触媒部材２０との間の間隔よりも狭くなっている。光触媒部材２０の開口２４を通過する際に生ずる光量の減少を考慮し、反射光５５の減衰を少しでも抑制するためである。

実施に際しては、透明板１４、光触媒部材２０、及び反射板３０の形状と相対位置とは上記の構成に限らず、図４に示すように、光源１３から発せられる光の一部が直接光５４として光触媒部材２０の前面２０ｆ側へ照射され、光源１３から発せられる光の別の一部が反射板３０の反射光５５として光触媒部材２０の背面２０ｂ側へ照射される構成であればよい。例えば光源１３として鉛直方向に延びる線状光源を用い、透明板１４と光触媒部材２０と反射板３０とを半円筒形状として、光源１３を中心軸とするように配置した構成であってもよい。

（作用と効果）
このような構成において、空気流路５０を流れる空気は開口２４に乱流を発生させ、光触媒部材２０の前面２０ｆ及び背面２０ｂに回り込む。光源１３からの光は、光触媒部材２０の前面２０ｆ及び前面２０ｆ側の開口２４内に担持されている光触媒２３に直接照射され、そればかりか開口２４を通過後に反射板３０を反射して、光触媒部材２０の背面２０ｂ及び背面２０ｂ側の開口２４内に担持されている光触媒２３にも直接照射される。

したがって本実施の形態の脱臭モジュール１は、光触媒の内部に光を透過させる構成の光触媒装置、例えば特許文献１に記載されているような光触媒装置と比較して、光エネルギーの減衰がほとんど生じないので、光触媒２３の反応効率を向上させることができる。

また本実施の形態の脱臭モジュール１は、ＬＥＤランプ１２から照射された光を、光触媒部材２０の前面２０ｆと背面２０ｂとの両面で受光させることができるので、光触媒２３の光反応領域を拡大することができる。

しかも本実施の形態の脱臭モジュール１は、分解対象となる物質を含む空気を流す空気流路５０内に光触媒部材２０を配置しているため、分解対象となる物質を開口２４内に捕捉し、速やかに分解することができる。

〔第２の実施の形態〕
第２の実施の形態を、図６に基づいて説明する。第１の実施の形態と同一部分は同一符号で示し、その説明も省略する。

本実施の形態は、第１の実施の形態の脱臭モジュール１と同様の構成を有する脱臭モジュール２を用いた冷蔵庫６０である。脱臭モジュール２は、冷蔵庫６０への設置に適合するように大きさと形状とを調整した他は、第１の実施の形態の脱臭モジュール１と同様の構造を備えている。冷蔵庫６０は、脱臭モジュール２が設置されている他は一般的な冷蔵庫と変わらない当業者に周知のものであるので、その構造等は特に説明せず、外観なども図示しない。

図６に示すように、冷蔵庫６０は、内部に貯蔵室６１を備えている。冷蔵庫６０の図示しない扉を開いた状態で貯蔵室６１の内部を見たとき、貯蔵室６１の背面は、貯蔵室内壁６２によって規定されている。脱臭モジュール２は、この貯蔵室内壁６２の位置に設けられている。したがって貯蔵室６１は、脱臭モジュール２によって脱臭及び除菌がなされる脱臭空間６３となる。

光源ユニット１０は、貯蔵室６１内から見て、その一部が貯蔵室内壁６２に埋設されるように取り付けられている。このとき光源ユニット１０は、透明板１４の外面、つまり光源ユニット１０の外側に露出している面を、貯蔵室内壁６２における貯蔵室６１側の面と略一致させている。このような配置上、透明板１４、光触媒部材２０、反射板３０、及び支持部材４０は貯蔵室６１の内部に位置づけられ、光源ユニット１０は貯蔵室内壁６２の裏側に位置づけられている。このため冷蔵庫６０の制御装置や各種配線（いずれも図示せず）の収納位置に、電気的な配線が必要となる光源１３が配置され、光源１３を電源（図示せず）に接続するための配線構成や、そのための作業の容易化を図ることができる。

冷蔵庫６０が正しく設置されたとき、貯蔵室内壁６２は略鉛直になる。このため脱臭モジュール１の透明板１４も略鉛直になり、発光するＬＥＤランプ１２の発熱によって上昇気流５１の発生が促される（図２参照）。すると貯蔵室６１内部において、図６に二点鎖線で図示するような気流５３が発生する。この気流５３は、貯蔵室６１の内部を循環する循環気流となる。したがって本実施の形態によれば、循環気流を発生させるための循環用のファンを用いることなく、脱臭モジュール２によって貯蔵室６１の内部を効率的に脱臭したり、除菌したりすることができる。

本実施の形態によれば、透明板１４の外面は、貯蔵室内壁６２における貯蔵室６１側の面と略一致する。このため透明板１４は、気流５３の流通を妨げない。

本実施の形態によれば、光触媒部材２０と反射板３０、そしてこれらを支持する支持部材４０が貯蔵室６１の内部に配置されており、固定ネジ４３の締め込みを緩めて取り外すことで、光触媒部材２０及び反射板３０を着脱することができる。したがって光触媒部材２０の掃除や交換などのメンテナンス作業の容易化を図ることができる。

なお本実施の形態では、第１の実施の形態の脱臭モジュール１と同様の構成を有する脱臭モジュール２を用いた構成例としたが、実施に際してはこれに限定されず、後述脱臭モジュール３〜６を用いた冷蔵庫６０としてもよい。

〔第３の実施の形態〕
第３の実施の形態を、図７〜図８に基づいて説明する。第１の実施の形態と同一部分は同一符号で示し、その説明も省略する。

図７及び図８に示すように、本実施の形態の脱臭モジュール３は、大きな密閉空間の脱臭に適合するように大型化し、これに応じて光源１３の数を増やした他は、第１の実施の形態の脱臭モジュール１と同様の構造を備えている。

より詳細には、より拡大された面積を有する光触媒部材２０が用いられ、これに対応して光源ユニット１０のハウジング１５、透明板１４、及び反射板３０の面積も拡大されている。こうして面積が拡大された光触媒部材２０及び反射板３０に対して十分な光を照射することができるように光源１３は複数個設けられ、それぞれの光源１３は垂直方向に並べて配列されている。

支持部材４０は、第１の実施の形態の脱臭モジュール１と同様に、光源ユニット１０のハウジング１５の四隅に設けた四個の支持ユニット４４によって、光触媒部材２０と反射板３０とを支持するようにしている。実施に際しては、支持ユニット４４の数は四個に限定されず、面積が拡大された光触媒部材２０と反射板３０との支持をより強固かつ安定させるために、より多くの支持ユニット４４を用いるようにしてもよい。

図８に示すように、本実施の形態では光源１３が複数個設けられ、垂直方向に配列されていることから、透明板１４の全面に対応する位置には、万遍なくＬＥＤランプ１２が配置される。このため透明板１４は、その面積が拡大したとしても、数が増やされたＬＥＤランプ１２の発光による発熱によって、上昇気流５１を生じさせるのに十分な程度温められる。

このため脱臭モジュール３は、光触媒部材２０の周りの空気を入れ替えるための循環用ファンを用いることなく、光触媒部材２０に沿って上昇気流５１を生じさせることができる。このとき第１の実施の形態の脱臭モジュール１と比較して、光触媒部材２０及び反射板３０の面積が拡大されているため、より広い空間内を脱臭したり、除菌したりすることができる。

したがって本実施の形態の脱臭モジュール３は、より大きな密閉空間を有する場所、例えば靴箱などの収納庫、あるいはトイレなどへの設置にも有効である。

〔第４の実施の形態〕
第４の実施の形態を、図９〜１０に基づいて説明する。第１の実施の形態と同一部分は同一符号で示し、その説明も省略する。

図９及び図１０に示すように、本実施の形態の脱臭モジュール４は、脱臭効率を上げるために送風ファン７０を設け（図１０参照）、透明板１４と反射板３０との間に空洞化された空間Ｓを形成している。この空間Ｓは、空気流路５０を形成する。

また第１の実施の形態の脱臭モジュール１は、単一の光源１３を備える構成であったのに対して、本実施の形態の脱臭モジュール４は、二つの光源１３を備えている。もっとも光源１３の数、光源１３に設けられるＬＥＤランプ１２の数などは、光触媒部材２０の面積に応じて適宜変更することができる。

脱臭モジュール４は、図１０中の右側を正面Ｆ、左側を背面Ｒとしており、空気流路５０の気流取入口５７を背面Ｒに、気流排気口５８を正面Ｆ側にそれぞれ設けている。

図９に示すように、脱臭モジュール４は、正面Ｆ側から見て両側部分に、透明板１４と反射板３０との間の空間を全面的に塞ぐ風洞壁５９を設けている。これによって風洞となる空間Ｓが形成され、この空間Ｓによって形成される空気流路５０は、気流取入口５７及び気流排気口５８のみが開口する流路となる。

風洞壁５９は、透明板１４を配置する光源ユニット１０に固定され、光触媒部材２０と反射板３０とを支持する。したがって本実施の形態の脱臭モジュール４は、第１〜第３の実施の形態の脱臭モジュール１〜３が備えている支持部材４０を備えず、風洞壁５９にその役割を担わせている。

送風ファン７０は、空気を引っ張ることによって空気流路５０内に気流５３を発生させる。そこで送風ファン７０は、空気流路５０に生じさせる気流５３の下流側、つまり脱臭モジュール４の正面Ｆの側で、気流排気口５８に対面させて配置されている。

このような構成において、送風ファン７０が動作すると、空気の引き込み作用が生ずる。これによって脱臭モジュール４の背面Ｒ側の空気が送風ファン７０に引き込まれ、気流取入口５７から空気流路５０内に取り込まれて気流排気口５８へと抜けていく。このように送風ファン７０は強制的に気流５３を生じさせるため、空気流路５０内で光触媒部材２０に接触する空気の量を増加させ、空気の循環効率を高める。その結果、光触媒２３の反応効率が向上し、気流５６に含まれる物質を効率よく分解することが可能となる。

また本実施の形態の脱臭モジュール４によれば、第１〜第３の実施の形態の脱臭モジュール１〜３のように上昇気流５１に頼ることなく、空気流路５０内に空気の流れを強制的に作り出すことができるため、空気流路５０を鉛直方向に向けなければならないという設置上の制約がない。したがって脱臭モジュール４の設置角度の自由度を高めることができる。

〔第５の実施の形態〕
第５の実施の形態を、図１１〜１３に基づいて説明する。第４の実施の形態と同一部分は同一符号で示し、その説明も省略する。

図１１、図１２に示すように、本実施の形態の脱臭モジュール５は、空気流路５０の三カ所に、気流制御壁７１を設けている。これらの気流制御壁７１は、気流取入口５７において、光触媒部材２０の一方（前面２０ｆ）の側から取り入れた空気をもう一方（背面２０ｂ）の側に導き、再び一方（前面２０ｆ）の側に導いて気流排気口５８から排気するような波状の気流５６を作り出すための構造である。

気流制御壁７１のうちの一つである気流制御壁７１ａは、気流取入口５７の開口部分に設けられている。この気流制御壁７１ａは、気流取入口５７中、光触媒部材２０と反射板３０との間の領域を全面的に塞いでいる。

気流制御壁７１のうちの一つである気流制御壁７１ｂは、空気流路５０内において、気流取入口５７と気流排気口５８とのちょうど中間となる位置に設けられている。この気流制御壁７１ｂは、空気流路５０中、透明板１４と光触媒部材２０との間の領域を全面的に覆っている。

気流制御壁７１のうちの一つである気流制御壁７１ｃは、気流排気口５８の開口部分に設けられている。この気流制御壁７１ｃは、気流排気口５８中、光触媒部材２０と反射板３０との間の領域を全面的に塞いでいる。

そこで空気流路５０は、三つの流路に分割される。一つ目は、気流取入口５７に接して透明板１４と光触媒部材２０の前面２０ｆとの間の空間に形成される流路である。二つ目は、光触媒部材２０の背面２０ｂと反射板３０との間の空間に形成される流路である。そして三つ目は、気流排気口５８に接して透明板１４と光触媒部材２０の前面２０ｆとの間に形成される流路である。説明の便宜上から、一つ目の流路を第１の流路５０ａ、二つ目の流路を第２の流路５０ｂ、そして三つ目の流路を第３の流路５０ｃと呼ぶ。

このような構成において、送風ファン７０が動作すると、脱臭モジュール４の背面Ｒ側の空気が送風ファン７０に引き込まれ、気流取入口５７から空気流路５０内に取り込まれる。このとき気流取入口５７の一部は気流制御壁７１ａによって塞がれているため、空気は、第１の流路５０ａに引き込まれる。

第１の流路５０ａに引き込まれた空気は、気流制御壁７１ｂにその流通を堰き止められるため、光触媒部材２０の開口２４を通過して、第２の流路５０ｂへと進路を変える。

第２の流路５０ｂへと進路を変えて流れる空気は、気流制御壁７１ｃにその流通を堰き止められるため、光触媒部材２０の開口２４を通過して、第３の流路５０ｃへと進路を変える。そして気流排気口５８から抜けていく。

こうして空気流路５０に引き込まれた空気は波状に連続する気流５６となり、光触媒部材２０を通り抜け、開口２４に乱流を生じさせる。したがって気流５６に含まれる分解対象の物質が光触媒部材２０により多く接触するため、気流５６に含まれる物質をより効率よく分解することが可能となる。このため光分解性能に優れた小型の脱臭モジュール５を得ることができる。

図１３は、第４の実施の形態の脱臭モジュール４と本実施の形態（第５の実施の形態）の脱臭モジュール５とを比較するために、アセトアルデヒドの除去性能を実験によって検証した結果を示すグラフである。横軸は脱臭を開始してからの時間、縦軸は脱臭している閉鎖空間内におけるアセトアルデヒドの除去率をそれぞれ示している。

図１３に示すグラフから見て取れるように、本実施の形態の脱臭モジュール５のアセトアルデヒドの除去率は、脱臭開始から４分経過時に２０％弱、７分３０秒経過時には約２０％、第４の実施の形態の脱臭モジュール４よりも勝っている。その後両者の間のアセトアルデヒドの除去率の差は徐々に縮まり、脱臭開始から１５分経過時には同程度に収束している。

以上の実験結果より、気流制御壁７１を設けて空気流路５０を流通する気流５６を波状にすることによって、脱臭開始後の初期段階において、アセトアルデヒドをより効率よく除去することができることが裏付けられた。

本実施の形態では、波状の気流５６を作り出すための構造として、三つの気流制御壁７１（７１ａ，７１ｂ，７１ｃ）を設けている。このような構造については、各種の変形や変更が可能である。

例えば気流取入口５７中、透明板１４と光触媒部材２０との間に気流制御壁７１ａを配置し、空気流路５０中の中間位置では、光触媒部材２０と反射板３０との間に気流制御壁７１ｂを配置し、気流排気口５８中、透明板１４と光触媒部材２０との間に気流制御壁７１ａを配置するようにしてもよい。これによって光触媒部材２０と反射板３０との間の気流取入口５７に面する位置に第１の流路５０ａが形成され、透明板１４と光触媒部材２０との間に第２の流路５０ｂが形成され、光触媒部材２０と反射板３０との間の気流排気口５８に面する位置に第３の流路５０ｃが形成される。この場合には、図１２に示す気流５６とは１８０度位相がずれた波状の気流が作り出される。

気流制御壁７１の枚数も、三枚に限らない。二枚であってもよく、あるいは四枚以上であってもよい。

気流制御壁７１は、気流５６の流れを完全に遮るものに限らず、気流５６の流れを弱める程度のものであってもよい。気流制御壁７１の形状は、傾斜面を有する突起であってもよく、台形であってもよい。

〔第６の実施の形態〕
第６の実施の形態を、図１４に基づいて説明する。第５の実施の形態と同一部分は同一符号で示し、その説明も省略する。

図１４に示すように、本実施の形態の脱臭モジュール６は、光源ユニット１０に透明板１４を設けていない。そこで第５の実施の形態の脱臭モジュール５では透明板１４によって位置を定めていた気流制御壁７１ｂの一端側を、ハウジング１５の底部にまで届く長さとしている。

このような構成において、本実施の形態の脱臭モジュール６は、透明板１４を設けることなく、第５の実施の形態の脱臭モジュール５と同様の波状の気流５６を作り出すことができる。脱臭性能も、脱臭モジュール５と同等である。

したがって本実施の形態によれば、透明板１４を設けない分だけ安価に、脱臭モジュール５と同等の脱臭性能を発揮する装置（脱臭モジュール６）を製造することができる。

なお第５の実施の形態の脱臭モジュール５と同様に、本実施の形態においても、波状の気流５６を作り出すための構造については、各種の変形や変更が可能である。

〔まとめ〕
本実施の形態の光触媒装置（脱臭モジュール１〜６）は、光を照射する光源１３と、光源１３から照射された光を反射する反射板３０と、光源１３からの光の照射方向を横切る方向に空気を流す空気流路５０と、空気流路５０における空気の流れの方向に沿って配置され、光源１３から照射された光を前面２０ｆ側から背面２０ｂ側へと通過させる複数個の開口２４を有する基材２２（担体）の前面及び背面に光触媒２３を担持させた光触媒部材２０とを備えている。

したがって光エネルギーの減衰がほとんど生じないので、光触媒２３の反応効率を向上させることができる。また光触媒部材２０の前面２０ｆと背面２０ｂとの両面に光を受光させることができるので、光触媒２３の光反応領域を拡大することができる。しかも分解対象となる物質を開口２４内に捕捉し、速やかに分解することができる。

本実施の形態の光触媒装置（脱臭モジュール１〜６）の光触媒部材２０は、開口２４内にも光触媒２３を担持している。

したがって光触媒２３の反応効率の向上、光触媒２３の光反応領域の拡大、及び開口２４内に捕捉した物質の速やかな分解という作用効果を、より一層促進することができる。

本実施の形態の光触媒装置（脱臭モジュール１〜６）の光触媒部材２０は、網状である。

したがって多数の開口２４を均一に形成することができ、開口２４の通過後に反射板３０を反射した反射光５５（図４参照）によって、光触媒部材２０の背面２０ｂを均一に照射することができる。

本実施の形態の光触媒装置（脱臭モジュール１〜６）は、光触媒部材２０を脱着可能に支持する支持部材４０を備えている。

したがって光触媒部材２０を取り外すことができるので、光触媒部材２０の掃除や交換などのメンテナンス作業の容易化を図ることができる。

本実施の形態の光触媒装置（脱臭モジュール１〜５）は、光源１３と空気流路５０との間に透明板１４（透光性を有する透光板）を設けている。

したがって発光する光源１３の発熱によって透明板１４が温められ、透明板１４と光触媒部材２０との間に上昇気流５１を発生させ、空気流路５０内での空気の移動を促すことができる。

本実施の形態の光触媒装置（脱臭モジュール１〜５）は、光触媒部材２０を脱着可能に支持する支持部材４０を備え、光源１３と空気流路５０との間に透明板１４（透光性を有する透光板）を設けている。

したがって支持部材４０による光触媒部材２０の支持位置を適宜設定することで、透明板１４と光触媒部材２０との間の間隔を所望の間隔に設定し、例えば透明板１４と光触媒部材２０との間に円滑な空気の流れを生じさせるようにすることも可能となる。

本実施の形態の光触媒装置（脱臭モジュール１〜６）は、空気流路５０中に、この空気流路５０を流れる気流５６を横切る位置に配置され、光触媒部材２０の開口２４を通過する方向に気流５６の方向を制御する気流制御壁７１（７１ａ，７１ｂ，７１ｃ）を設けている。

したがって光触媒部材２０の開口２４を通り抜ける波状の気流５６が作り出され、気流５６に含まれる分解対象の物質を光触媒部材２０により多く接触させることができる。これによって気流５６に含まれる物質をより効率よく分解することが可能となる。このため光分解性能に優れた小型の脱臭モジュール５を得ることができる。

本実施の形態の光触媒装置（脱臭モジュール４〜６）は、送風ファン７０によって空気流路５０内に気流５３，５６を発生させるようにした。

したがって光触媒部材２０が配置されている空気流路５０内での通気量が増大し、空気の循環効率を向上させることができる。また空気流路５０を鉛直方向に向けなければならないという上昇気流５１を利用するときのような設置上の制約がないため、脱臭モジュール４の設置角度の自由度を高めることができる。

本実施の形態の冷蔵庫６０は、貯蔵室６１と、貯蔵室６１の内部に連絡する脱臭空間６３と、脱臭空間６３内に配置された上記光触媒装置（脱臭モジュール１〜６）とを備えている。

したがって貯蔵室６１の中の空気を脱臭及び除菌することができる。また光触媒反応によって酸素濃度が低下するため、貯蔵室６１の中の野菜等の鮮度を保持することも可能になる。

冷蔵庫６０は、その一態様として、透明板１４の位置が貯蔵室内壁６２とほぼ一致するように、脱臭モジュール１〜５を貯蔵室６１に備えている。これによって透明板１４が貯蔵室６１の中に物を収納する際の邪魔にならず、また透明板１４によって貯蔵室６１の中の循環気流が妨げられないようにすることが可能となる。

冷蔵庫６０は、その一態様として、貯蔵室内壁６２がほぼ鉛直に配置されるようにしている。これによって発光する光源１３によって温められた透明板１４によって、上昇気流５１を生じさせることができる。この上昇気流５１によって脱臭空間６３となる貯蔵室６１内に循環気流が生ずるため、その脱臭及び除菌が可能となる。

冷蔵庫６０は、その一態様として、光触媒部材２０と反射板３０とを貯蔵室６１の内部に配置し、支持部材４０に着脱自在に支持させている。これによって貯蔵室６１の内部から光触媒部材２０と反射板３０とを取り外すことができ、その掃除や交換などのメンテナンス作業が容易になる。

冷蔵庫６０は、その一態様として、光源ユニット１０を貯蔵室内壁６２の裏側に位置づけている。これによって冷蔵庫６０の制御装置や各種配線（いずれも図示せず）の収納位置に、電気的な配線が必要となる光源１３が配置され、光源１３を電源（図示せず）に接続するための配線構成や、そのための作業の容易化が図られる。

上記第１〜第６の実施の形態においては、各種の変更や変形が可能である。例えば異なる実施の形態としてそれぞれ示した技術的手段を適宜組み合わせることもできる。上記第１〜第６の実施の形態は、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

本発明は、脱臭装置、除菌装置、二酸化炭素発生装置、冷蔵庫などに適用することができる。

１〜６ 脱臭モジュール（光触媒装置）
１０ 光源ユニット（光源）
１１ ＬＥＤ基台
１２ ＬＥＤランプ
１３ 光源
１４ 透明板
１５ ハウジング
２０ 光触媒部材
２０ｂ 背面
２０ｆ 前面
２１ 光触媒要素
２２ 基材（担体）
２３ 光触媒
２４ 開口
２５ ネジ通し孔
３０ 反射板
３１ 支持板
３２ 反射シート
４０ 支持部材
４１ 第１中間部材
４２ 第２中間部材
４３ 固定ネジ
４４ 支持ユニット
４５ ネジ通し孔
４６ 貫通孔
４７ ネジ溝
５０ 空気流路
５１ 上昇気流
５２ 半閉鎖空間
５３ 気流
５４ 直接光
５５ 反射光
５６ 気流
５７ 気流取入口
５８ 気流排気口
５９ 風洞壁
６０ 冷蔵庫
６１ 貯蔵室
６２ 貯蔵室内壁
７０ 送風ファン
７１ 気流制御壁
７１ａ 気流制御壁
７１ｂ 気流制御壁
７１ｃ 気流制御壁
Ｆ 正面
Ｒ 背面
Ｓ 空間

Claims (8)

1. 光源と、
   前記光源から照射された光を反射する反射板と、
   前記光源からの光の照射方向を横切る方向に空気を流す空気流路と、
   前記空気流路における空気の流れの方向に沿って配置され、前記光源から照射された光を前面側から背面側へと通過させる複数個の開口を有する担体の前面及び背面に光触媒を担持させた光触媒部材と、
   を備えることを特徴とする光触媒装置。
2. 前記光触媒部材は、前記開口内にも前記光触媒を担持している、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光触媒装置。
3. 前記光触媒部材は、網状である、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光触媒装置。
4. 前記光触媒部材を脱着可能に支持する支持部材を備える、
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一に記載の光触媒装置。
5. 前記光源と前記空気流路との間には、透光性を有する透光板が設けられている、
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一に記載の光触媒装置。
6. 前記空気流路中には、この空気流路を流れる気流を横切る位置に配置され、前記光触媒の開口を通過する方向に気流の方向を制御する気流制御壁が設けられている、
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一に記載の光触媒装置。
7. 送風ファンによって前記空気流路内に気流を発生させるようにした、
   ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一に記載の光触媒装置。
8. 貯蔵室と、
   前記貯蔵室の内部に連絡する脱臭空間と、
   前記脱臭空間内に配置された請求項１ないし７のいずれか一に記載の光触媒装置と、
   を備える冷蔵庫。

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