JP3688869B2

JP3688869B2 - 冷蔵庫内浄化装置

Info

Publication number: JP3688869B2
Application number: JP30595697A
Authority: JP
Inventors: 隆雄服部; 徹山口; 亨久保田
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Digital Media Engineering Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Development and Engineering Corp
Priority date: 1997-11-07
Filing date: 1997-11-07
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2017-11-07
Also published as: JPH11138014A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高脱臭性能を有する冷蔵庫内浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、膜状光触媒体として、酸化チタンを光触媒材料とする場合、基体として紫外線透過性を有するバルブの表面上や光反射板の金属表面上にアルコキシチタネート化合物を塗布した後、焼成して膜厚がサブミクロンオーダーで、表面が平滑な薄膜状物を形成するようにしたものがある。このような構成とすることにより膜状光触媒体の表面は平滑で、膜厚がサブミクロンオーダーのため可視光線を透過することができ、可視光を利用する照明ランプと兼用する光触媒体等が提案されている（特開平９−５７１１３号公報）。他方、従来の冷蔵庫内脱臭装置は、冷蔵室外の空気循環経路中に、▲１▼ハニカム形状に形成された酸化マンガン等の無機酸化物触媒を設置する、▲２▼再生用ヒータを具備する白金族触媒を設ける、▲３▼ハニカムブロック状光触媒と別置きの励起用紫外線ランプから構成されるもの、の何れかの構成をとるようにしたものがある（特許第２５７４８４０号公報等）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光触媒体自体の触媒活性という本質的な問題に着目したとき、従来の膜状光触媒体は表面が平滑になっていたため、粒子状体等と比べると比表面積が小さく、臭気成分分子との接触率を高めにくい。このため、触媒活性を十分に発現させることが難しい。さらに、紫外線の波長の光を利用する場合、従来の膜状光触媒体においては、表面が平滑な薄膜状物であっても、殆どの紫外線を吸収してしまう。このため、紫外線ランプ表面に従来の膜状光触媒体を設けると紫外線ランプから気相中への紫外線の放射は殆ど遮られてしまい、気相中に浮遊する細菌の殺菌を同時に行わせることは不可能に近い。他方、従来の冷蔵庫内浄化装置である前述の▲１▼においては、触媒はメルカプタン等の特定の臭気成分に対しては分解再生効果を呈するが、エタノール、アミン等の他の臭気成分に対しては単なる吸着材としての作用を示すだけである。このため、脱臭寿命設計に難があった。▲２▼の場合、長寿命で脱臭効果も高いがヒータ表面が２００℃位にまで上がるので冷蔵庫にとって熱負荷を新たに抱え込むという問題があった。さらに▲３▼では寿命や性能の点では実用に耐え得る特性を有しているが、触媒と紫外線ランプを別置きとするため複雑な構造とならざるを得なかった。
【０００４】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、高脱臭性能および殺菌性能を有する長寿命の冷蔵庫内浄化装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の冷蔵庫内浄化装置は、基材表面上に、紫外線透過性媒体に光触媒粒子を分散・組み合わせた層を設けた光触媒体と、この光触媒体の基体として、この光触媒体を励起する冷陰極殺菌ランプもしくは冷陰極型ブラック蛍光ランプのいずれかからなる庫内紫外線照明とを有し、前記紫外線照明であるランプの表面のうち、庫内循環空気流に対向する側にのみ前記光触媒体を設けてなることを要旨とする。この構成により、庫内紫外線照明から放射された紫外線が光触媒体に入射し、光触媒粒子に効率よく吸収されて光触媒体が活性化され、高い脱臭性能が得られ、また、これと同時に、放射された紫外線自体による庫内浮遊細菌の殺菌作用が得られる。特に、限られた光触媒の使用量で汚染分子と光触媒体との接触率を高めることが可能となり、また、庫内循環空気流に対向しない側からは光触媒体による紫外線の吸収がないので庫内浮遊細菌を効率よく殺菌することが可能となる。一方、冷陰極殺菌ランプもしくは冷陰極型ブラック蛍光ランプから放射された紫外線が光触媒体に直接入射し、光触媒粒子に一層効率よく吸収されて高脱臭性能が得られ、また、冷陰極殺菌ランプもしくは冷陰極型ブラック蛍光ランプを用いることで、庫内の比較的低温雰囲気において実用上十分な装置寿命が確保される。
【００１５】
請求項２記載の冷蔵庫内浄化装置は、基材表面上に、紫外線透過性媒体に光触媒粒子を分散・組み合わせた層を設けた光触媒体と、この光触媒体を励起する庫内紫外線照明と、冷蔵庫庫内に設けられた冷気循環用ファンとを有し、この冷気循環用ファンの稼働を検知して前記庫内紫外線照明を点灯制御することを要旨とする。この構成により、庫内紫外線照明が定期的に点灯して光触媒体が効果的に活性化され、常に高い浄化性能が得られるとともに、庫内紫外線照明の長寿命化、即ち装置の長寿命化が可能となる。
【００１６】
請求項３記載の冷蔵庫内浄化装置は、上記請求項２記載の冷蔵庫内浄化装置において、前記冷気循環用ファンの稼働に連動して作動するタイマを有し、前記冷気循環用ファンの稼働を検知した時点で前記タイマが作動し、前記冷気循環用ファンが１５分間以上稼働しない場合は前記タイマの作動が優先し前記冷気循環用ファンが１５分間以上稼働する場合はこの稼働が優先して前記庫内紫外線照明を１５分間以上の所定時間点灯させることを要旨とする。この構成により、庫内紫外線照明が定期的に、かつ十分な時間点灯して光触媒体が確実に活性化され、常に高浄化性能が得られる。
【００１７】
請求項４記載の冷蔵庫内浄化装置は、上記請求項３記載の冷蔵庫内浄化装置において、３時間以内に前記冷気循環用ファンの動作がない場合は、前記庫内紫外線照明が１５分間以上の所定時間点灯することを要旨とする。この構成により、長時間冷気循環用ファンの動作がない場合でも、庫内紫外線照明は定期的に、かつ十分な時間点灯して光触媒体が確実に活性化され、常に高い浄化性能が確保される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１および図２を用いて、光触媒体の実施の形態を説明する。図１において、１は光触媒体を形成するための基体（基材）であり、その材質としてはガラス、無機焼結体もしくは金属の何れかで、光触媒体の焼成温度（５００℃程度）に耐え得るものであれば何を用いてもよい。基体１表面上に、アルコキシシリコーン系化合物に酸化チタン微粒子を懸濁させた溶液をコーティングした後、焼成を行うことにより、酸化ケイ素化合物膜からなる紫外線透過性媒体３の中および表面に光触媒粒子２が分散した層状の光触媒体４が形成されている。光触媒粒子２は半導体であり、エネルギーバンドギャップを有している。この半導体に紫外領域の光線が照射されると、価電子帯にある電子が紫外線のエネルギーを得て伝導帯に飛び上がり、電子が飛び出たホールが価電子帯にできる。この励起状態における半導体即ち光触媒粒子２の表面からＯＨラジカルが発生する。
【００２０】
ホール＋表面水酸基（ＯＨ⁻）→ＯＨラジカル
このＯＨラジカルは非常に酸化力が強く、光触媒粒子２表面に吸着した悪臭成分はこの酸化力によって酸化分解し、脱臭効果が得られる。同じ光触媒でも、粒子状の方が、図２に比較例として示す従来の薄膜状の光触媒体２′よりも触媒活性が強いという特性がある。この光触媒粒子２は、在質的にも活性度の高いアナターゼ型酸化チタンもしくは酸化亜鉛が用いられ、その粒径は０．３μｍ以下とするのが望ましい。０．３μｍ以下とすることで、十分に紫外線吸収能を高めることが可能となる。本実施の形態では触媒活性の、より強い光触媒粒子２を光触媒体４の表面に固定して形成できるので、高い脱臭性能を引き出すことができる。また光触媒体４の表面粗さは、被処理空気との接触率を向上させて高い浄化性能を発現させる上でＲmax ０．３μｍ以上必要であり、膜強度保持の観点からＲmax １００μｍ以下とする必要がある。
【００２１】
また、本実施の形態では、紫外線透過性媒体３により光触媒粒子２を固定するので、基体１に石英ガラスのような紫外線に対し透明な材料を用いると、紫外線を基体１側から入射させても基体１および紫外線透過性媒体３で紫外線が吸収されず、効率よく光触媒粒子２に到達させることができ、高い脱臭性能を実現できる。逆に、基体１の反対側、即ち光触媒体４の側から紫外線を照射する場合も、表面粗度が大きく光触媒粒子２を多く担持させることができるため同様に高い脱臭性能が得られる。
【００２２】
図３および図４を用いて、冷蔵庫内浄化装置の第１の実施の形態を説明する。図３は庫内浄化装置を示しており、同図（ａ）は斜視図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。光触媒体４は庫内紫外線照明としての冷陰極殺菌ランプ５の石英ガラス管の表面にコーティングされている。６は冷陰極殺菌ランプ５のリード線、７は電極ブッシングである。冷陰極殺菌ランプ５から放射された紫外線は光触媒体４に直接入射し、光触媒体４を活性化する。先の光触媒体の実施の形態でも述べたように、光触媒体４は紫外線透過性媒体３中および表面に光触媒粒子２が分散しているため、入射した紫外線は光触媒粒子２に効率よく吸収され高い触媒活性、即ち高い脱臭性能を示す。図４は、庫内浄化装置８を搭載した冷蔵庫を示している。１１は冷蔵庫本体であり、上方から冷蔵室１２、低温野菜室１３、第１冷凍室１４および第２冷凍室１５が備えられている。各部屋はそれぞれの開閉扉１６，１７，１８，２０の開閉により食品の出し入れが行えるようになっている。２０は冷蔵室蒸発器、９は冷蔵室１２における冷気循環用ファン、１０は、冷蔵室１２、低温野菜室１３の循環冷気流が冷蔵室蒸発器２０にリターンするダクト、２１は冷凍室蒸発器、２２はコンプレッサである。庫内浄化装置８は、冷蔵室１２、低温野菜室１３における食品や野菜などから発生する臭気成分を分解脱臭および浮遊細菌を殺菌するためダクト１０内に設置されている。冷気流は庫内浄化装置８を内部に備えるダクト１０内を流れ、冷気中に含まれる臭気成分分子が庫内浄化装置８の光触媒体４に接触すると、そこで酸化分解され無臭成分となり脱臭される。冷陰極殺菌ランプ５からの発熱量は小さいので、冷蔵庫の冷却性能への影響が極めて少なくなる点で優れたものとなる。この点で、再生用ヒータと白金族触媒とを組み合わせた従来の浄化装置と比較すると、この比較例では再生用ヒータを用いるため、その熱負荷が冷蔵庫の冷却性能を悪化させる。また、比較例では、再生用ヒータの近傍で空気の加熱による対流が生じ、臭気成分分子と浄化装置の触媒との接触を妨げる要因ともなり、触媒本来の脱臭効果を得にくい。
【００２３】
光触媒体４は紫外線により励起されるので、光触媒体４の基体、即ち紫外線光源としては紫外線を放射することのできる全てのランプを用いることができるが、５℃程度という低温域での浄化装置寿命の観点からは特に、冷陰極殺菌ランプもしくは冷陰極型ブラック蛍光ランプを使用することが望ましい。また、図４のダクト１０の内表面、冷気循環用ファン９の翼表面、庫内紫外線照明装置における図示省略のトラフもしくは反射板等にも光触媒体４をコーティングすると光触媒体４の面積、即ち搭載される光触媒粒子の量が増え、脱臭性能をさらに向上させることができる。
【００２４】
上記の庫内紫外線照明（ランプ５）の点灯制御として、冷気循環用ファン９の稼働を検知して制御する方法か、時間制御する方法をとれば、光触媒体４の活性化上効果的でかつランプ寿命、即ち冷蔵庫内浄化装置寿命を向上させたシステムとすることができる。具体的には、冷気循環用ファン９の稼働検知による点灯制御方法としては、冷気循環用ファン９の稼働を検知した時点で、これに連動して図示省略のタイマが作動し、冷気循環用ファン９が１５分間以上稼働しない場合はタイマの作動が優先し、冷気循環用ファン９が１５分間以上稼働する場合はこちらを優先して庫内紫外線照明を１５分間以上の所定時間点灯させる。一方、時間制御方法としては、３時間以内に冷気循環用ファン９の動作がない場合、庫内紫外線照明を点灯し、１５分間以上の所定時間点灯させるようにする。
【００２５】
図５には、冷蔵庫内浄化装置の第２の実施の形態を示す。本実施の形態は、基体である冷陰極殺菌ランプ５の循環冷気流と対向する側に選択的に光触媒体４を設けたものである。このような構造にすれば、循環冷気流中の臭気成分分子は、主として循環冷気流と対向する側の表面と衝突するため、限られた光触媒体４の使用量で高い脱臭性能を得ることができる。また、これと同時に、反対側の光触媒体４の設けられていない側のランプ５表面からは紫外線が光触媒体４に全く遮られることなくダクト１０内に放射されるのでダクト１０内空間に浮遊する細菌を効率よく殺菌することができる。庫内紫外線照明（ランプ５）の点灯制御は、上記第１の実施の形態と同様にして行う。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の冷蔵庫内浄化装置によれば、庫内紫外線照明から放射された紫外線が光触媒粒子に効率よく吸収されて高脱臭性能化することができ、これとともに放射された紫外線自体により庫内浮遊細菌を殺菌することができる。特に、少ない光触媒の使用量で高脱臭性能化することができ、また、庫内循環空気流に対向しない側からは光触媒体による紫外線の吸収がないので庫内浮遊細菌を効率よく殺菌することができる。前記光触媒体の基体として前記庫内紫外線照明である冷陰極殺菌ランプもしくは冷陰極型ブラック蛍光ランプの何れかを用いたため、ランプから放射された紫外線が光触媒体に直接入射し、光触媒粒子に一層効率よく吸収されてさらに高脱臭性能化することができ、また、冷陰極殺菌ランプもしくは冷陰極型ブラック蛍光ランプを用いることで、庫内の比較的低温雰囲気において装置を長寿命化することができる。
【００３６】
請求項２記載の冷蔵庫内浄化装置によれば、光触媒体が定期的に活性化されて、常に高い浄化性能を得ることができる。また装置を長寿命化することができる。
【００３７】
請求項３記載の冷蔵庫内浄化装置によれば、前記冷気循環用ファンの稼働に連動して作動するタイマを有し、前記冷気循環用ファンの稼働を検知した時点で前記タイマが作動し、前記冷気循環用ファンが１５分間以上稼働しない場合は前記タイマの作動が優先し前記冷気循環用ファンが１５分間以上稼働する場合はこの稼働が優先して前記庫内紫外線照明を１５分間以上の所定時間点灯させるようにしたため、光触媒体が定期的に十分に活性化されて、常に高い浄化性能を確保することができる。
【００３８】
請求項４記載の冷蔵庫内浄化装置によれば、３時間以内に前記冷気循環用ファンの動作がない場合は、前記庫内紫外線照明が１５分間以上の所定時間点灯するようにしたため、長時間冷気循環用ファンの動作がない場合でも、光触媒体が定期的に十分に活性化されて、常に高い浄化性能を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光触媒体の実施の形態の断面構造を示す図である。
【図２】上記光触媒体の実施の形態の比較例の断面構造を示す図である。
【図３】本発明に係る冷蔵庫内浄化装置の第１の実施の形態を示す斜視図および断面図である。
【図４】上記冷蔵庫内浄化装置の実施の形態が搭載された冷蔵庫の縦断面図である。
【図５】本発明に係る冷蔵庫内浄化装置の第２の実施の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１基体（基材）
２光触媒粒子
３紫外線透過性媒体
４光触媒体
５冷陰極殺菌ランプ
８庫内浄化装置
９冷気循環用ファン
１０ダクト

Claims

基材表面上に、紫外線透過性媒体に光触媒粒子を分散・組み合わせた層を設けた光触媒体と、
この光触媒体の基体として、この光触媒体を励起する冷陰極殺菌ランプもしくは冷陰極型ブラック蛍光ランプのいずれかからなる庫内紫外線照明とを有し、
前記紫外線照明であるランプの表面のうち、庫内循環空気流に対向する側にのみ前記光触媒体を設けてなることを特徴とする冷蔵庫内浄化装置。
基材表面上に、紫外線透過性媒体に光触媒粒子を分散・組み合わせた層を設けた光触媒体と、
この光触媒体を励起する庫内紫外線照明と、
冷蔵庫庫内に設けられた冷気循環用ファンとを有し、
この冷気循環用ファンの稼働を検知して前記庫内紫外線照明を点灯制御することを特徴とする冷蔵庫内浄化装置。
前記冷気循環用ファンの稼働に連動して作動するタイマを有し、前記冷気循環用ファンの稼働を検知した時点で前記タイマが作動し、前記冷気循環用ファンが１５分間以上稼動しない場合は前記タイマの作動が優先し前記冷気循環用ファンが１５分間以上稼動する場合はこの稼動が優先して前記庫内紫外線照明を１５分間以上の所定時間点灯させることを特徴とする請求項２記載の冷蔵庫内浄化装置。
３時間以内に前記冷気循環用ファンの動作がない場合は、前記紫外線照明が１５分間以上の所定時間点灯することを特徴とする請求項３記載の冷蔵庫内浄化装置。