JP4379095B2 - 冷蔵庫 - Google Patents

Description

本発明は、紫外線ランプおよび光触媒を具備した脱臭装置を備えた冷蔵庫に関するものである。

従来、この種の紫外線ランプを用いた脱臭装置は、冷気を紫外線ランプの円筒胴の軸方向に対して垂直に送風されるように構成されている。（例えば、特許文献１参照）。

図７は特許文献１に記載された従来の脱臭装置を示すものである。図８は、特許文献１に記載された従来の脱臭装置を使用した冷蔵庫を示す概略断面図である。

図７において、１０は脱臭装置であり、包囲体１、紫外線光源３、光触媒ビーズ４から構成されている。包囲体１は、複数の通気孔２が形成された主面１aと側板１ｂとから構成されている。主面１ａは、厚さ約１ｍｍの1枚のアルミニウム板から上面、正面、底面および背面を有するように折り曲げ加工されている。通気孔２は直径２ｍｍの孔が３ｍｍピッチで縦横に配列するように構成されている。

側面１bは、厚さ約１ｍｍのアルミニウム板から形成されており、主面１ａの側方開放部分に接着剤などによって固定されている。紫外線光源３は蛍光ランプで、内管としての発光管３１とこの発光管３１の周囲の外管３２とから構成されている。脱臭装置１０は悪臭成分を含んだ気体が一定方向に送風されるように構成された風路に配置され、この気体が主面１ａの対向する一対の面にそれぞれ形成された通気孔２を介して通気される。通気孔２から流入された気体の悪臭物質は、まんべんなく光触媒層に接触して光触媒活性により分解され、清掃な気体となって通気孔２から排出される。

図８において、脱臭装置１０を使用した冷蔵庫５０の内部には、上部に冷凍室５１、５２に通じる通気路５３が設けられている。脱臭装置１０は通気路５３の中間に包囲体１の通気孔２が臨むように配設されており、送風ファン５４によって下方から上方に向かって冷蔵庫５０内の気体が循環通気される。
特開２００１−１８７１２４号公報

しかしながら、上記従来の構成では、ビーズ状の光触媒を包囲体内に配置しているので、通風抵抗が大きく、大容量のファンを必要とし、また、通風抵抗低減のためにビーズ状の光触媒をなくし、包囲体内面に光触媒を配置すると、蛍光ランプの通風下流側に空気の滞留が生じて脱臭性能が低下するという課題を有していた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、小容量の送風ファンを用いて、高い脱臭性能を有する脱臭装置を備えた冷蔵庫を提供することを目的とする。

さらに、上記従来の構成では設置横幅は蛍光ランプの横幅以上の幅を必要とすることから、例えば冷却風路内に設置する場合などは、設置横幅から設置場所が限られるという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、設置スペースの横幅をコンパクト化した脱臭装置を備えた冷蔵庫を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の冷蔵庫は、冷蔵庫本体内に、略円筒状の紫外線ランプと、前記紫外線ランプを包囲する光触媒部材と、前記紫外線ランプと前記光触媒部材の間に形成された風路と送風ファンとを備え、前記風路を前記紫外線ランプの円筒胴の軸方向に対して水平方向に構成するようにしたものである。

これによって、脱臭装置内の損失抵抗を低減し、且つ、紫外線ランプ近傍や、紫外線ランプから円周方向に放射される紫外線により活性化する光触媒部材の近傍に、滞留無く空気が通過することとなる。

また、本発明の冷蔵庫は、紫外線ランプを冷蔵庫の縦方向に設置したものである。

これによって、設置スペースの横幅を小さくすることができる。

本発明の冷蔵庫は、小容量の送風ファンを用いて高い脱臭性能を有することができる。

また、本発明の冷蔵庫は脱臭装置の設置スペースの横幅をコンパクト化して、庫内容積率を向上することができる。

請求項１に記載の発明は、貯蔵室を備えた冷蔵庫本体に、紫外線ランプと、前記紫外線ランプの周囲に形成された風路と、送風ファンとを備え、前記紫外線ランプは前記貯蔵室の背面パネルと断熱壁との間でかつ前記冷蔵庫本体に対して縦方向に設置されているとともに前記風路は前記紫外線ランプの長手方向に沿って構成されており、前記紫外線ランプは前記送風ファンによって前記紫外線ランプよりも下方に位置する吸込み口から吸込まれた冷気が前記紫外線ランプの周囲を縦方向に上方へ向かって流れて、前記紫外線ランプよりも上方に位置する吹出し口に向けて送風するように設置されていることにより、紫外線ランプから発する紫外線を有効に使うことができ、紫外線使用効率を向上することができ、脱臭装置内の損失抵抗を低減し、且つ、紫外線ランプ近傍に、滞留なく空気が通過することとなる。また、紫外線ランプを冷蔵庫に対して縦方向に設置することにより、脱臭装置の横幅をコンパクト化することとなり、庫内容積率を向上することができる。また吸込み口は前記貯蔵室の中段に位置するとともに吹出し口は貯蔵室の上方に位置することにより、貯蔵室中段と貯蔵室上方との間で循環が成立することから、比較的オゾン濃度の高い貯蔵庫中段の空気とオゾン濃度の低い貯蔵室上段の空気のオゾン濃度が均一となる。

請求項２に記載の発明は、前記紫外線ランプは波長１８５ｎｍと波長２５４ｎｍの紫外光を照射することにより、波長１８５ｎｍの紫外線のエネルギーによって空気中の酸素が反応してオゾンが生成するとともに波長２５４ｎｍの紫外線のエネルギーによってオゾンからラジカル酸素が生成されるので、冷蔵室の下部に位置する壁面付着菌はラジカル酸素によって溶菌され除菌される。

請求項３に記載の発明は請求項１または２に記載の発明の遮光体の軸方向の長さは少なくとも紫外線ランプの発光部の長さより長くすることにより、紫外線ランプの両端からの紫外線漏れを防止すると同時に、紫外線直視を防止することとなり、冷蔵庫のダクト内や脱臭装置近傍の庫内部品の紫外線劣化を防止するとともに、人体への安全性も確保することができる。

請求項４に記載の発明は請求項３に記載の発明の遮光体をシート状の光触媒部材を筒状に成形するとすることにより、円周方向に放射された紫外線により活性化された光触媒の表面近傍に滞留なく風が流れることとなり、送風ファンの小容量化と脱臭性能を向上することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項４記載の発明の紫外線ランプを光触媒部材の筒状断面部の中央近傍に設置するとすることにより、紫外線ランプから照射される紫外線が光触媒部材表面に均一に照射することとなり、光触媒の活性度合が均等化され、脱臭性能が向上する。

請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載の発明の光触媒部材の内表面と紫外線ランプの外表面との距離を所定値範囲内にすることにより、光触媒部材の面積と風量と光触媒部材表面での照射強度とバイパスファクターとの関係を最適にすることとなり、脱臭性能を向上することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における冷蔵庫の冷蔵室の正面図である。図２は本発明の実施の形態１における冷蔵庫のＡ−Ａ断面図である。図３は本発明の実施の形態１における脱臭装置の構成図である。図４は本発明の実施の形態１における脱臭装置のＢ−Ｂ断面図である。

図１、図２、図３、図４において、Ａ、Ｂは断面方向であり、Ｃは冷蔵庫１００の縦方向であり、Ｄは紫外線ランプ１２１の円筒胴の軸方向である。食品などを貯蔵する冷蔵室１００は、冷蔵庫本体１の前面に配置されており、断熱壁６０により前面を除く部分を覆われている。背面パネル１０１は、冷蔵室１００の背面に位置する断熱壁６０との間に所定の間隔を隔てて冷蔵室１００の背面に設置されている。

冷却器１０２は、背面パネル１０１と冷蔵室１００の背面に位置する断熱壁５０との間にそれぞれ所定の間隔を経て設置されており、アルミ製の平面板に冷却管を取付けたプレート式の冷却器である。リブ１０３、１０４は、背面パネル１０１の後方に縦方向に形成された仕切りであり、背面パネル１０１が冷蔵室１００に取付けられた状態において、リブ１０３、１０４の後方端面は断熱壁６０に当接する。送風吸込み口１０５は、背面パネル１０１の上方に形成された切欠きである。

送風吹出し口１０６は、背面パネル１０１の下方に形成された切欠きである。送風路１０７は、冷蔵室１００への冷気の流路であり、冷却器１０２と背面パネル１０１および冷却器１０２と断熱壁６０の間で、かつリブ１０３、１０４の間の空間を経由して、送風吸込み口１０５と送風吹出し口１０６の間を連通している。庫内ファン１０８は、送風路１０７の内部でかつ冷蔵室１００の上方に位置する送風吸込み口１０５の後方に設置された軸流式の送風機であり、冷蔵室１００の上方に位置する送風吸込み口１０５から、冷蔵室１００の下方に位置する送風吹出し口１０６に向けて送風するように取付けられている。

脱臭風路１１０は、背面パネル１０１と断熱壁６０の間で、かつリブ１０３とリブ１１５により送風路１０７と仕切られている。脱臭風路の吹出し口１１１は、背面パネル１０１に形成された切欠きであり、送風吹出し口１０６の横に近接するように形成されている。脱臭風路の吸込み口１１２は、背面パネル１０１に形成された複数の孔穴であり、冷蔵室１００の中段１０９近傍に位置している。

脱臭用ファン１１３は、脱臭風路１１０の内部でかつ冷蔵室１００の上方に位置する脱臭風路の吹出し口１１１の後方に設置された軸流式の送風機であり、冷蔵室１００の中段１０９に位置する脱臭風路の吸込み口１１２から、冷蔵室１００の上方に位置する脱臭風路の吹出し口１１１に向けて送風するように取付けられている。
脱臭装置１２０は、脱臭風路１１０内に設置されており、主に紫外線ランプ１２１、と光触媒部材１２５と風路１２７とから構成されている。

紫外線ランプ１２１は、冷蔵庫本体１のＣ軸方向に設置されており、冷気を紫外線ランプ１２１の円筒胴の軸方向に対して、Ｄ方向に流すように配置されている。紫外線ランプ１２１は発光部１２２と、発光部１２２の両端に電極１２３とセラミックホルダー１２４を配しており、取付部材１２５で背面体６０に固定されている。取付部材１２５は電気絶縁性の高い樹脂材料が好ましく、本実施例ではＡＢＳを用いている。

発光部１２２は純度の高い石英ガラスを材料としたランプ管を使用しており、ランプ管内には低圧の水銀蒸気とアルゴン、キセノン等の不活性ガスが封入されている。電極１２３はランプ管外の両端に位置し、インバータ回路（図示せず）を通じて高周波高電圧が印加されるようになっている。

ここで、紫外線ランプ１２１が点灯すると、紫外線ランプ１２２のランプ管は純度の高い石英ガラスを材料としているので、ランプ管内の水銀蒸気下での放電により発生した低波長の紫外線が遮蔽されずにガラス管壁を透過するという作用があり、波長１８５ｎｍの紫外光と波長２５４ｎｍの紫外光がランプ管外へ照射され、波長１８５ｎｍの紫外線のエネルギーによって空気中の酸素が反応してオゾンが生成する。また、波長２５４ｎｍの紫外線のエネルギーによって、オゾンからラジカル酸素が生成される。

遮光体１２６は、紫外線ランプ１２１を中央にして包囲する筒状を形成しており、紫外線ランプ１２１の発光部１２２の長さよりも遮光体１２６の長さＬの方が長くなるように配置されている。遮光体１２６の材料としては、シート状のシリカ主成分基材の表面にＴｉＯ_２を焼結した光触媒部材を用いている。以下遮光体１２６を光触媒部材として説明します。

封止部材１１６は脱臭風路１１０と光触媒部材１２６の間の隙間に設けられ、脱臭風路内を通過する空気の全てが光触媒部材１２６の円筒内を通過するように構成されている。

風路１２７は光触媒部材１２６と紫外線ランプ１２１の間に空気を通過させるための風路で、光触媒部材１２６内表面から紫外線ランプ１２１外表面までの円周方向離間距離Ｒを一定に保って形成される空間である。

図５は離間距離Ｒと脱臭特性の相関図である。

図５において、風量とは脱臭ファン１１３と脱臭風路１１０と風路抵抗とのバランスにより決定されるもので、離間距離Ｒが５ｍｍ未満では風量が非常に少なく、且つ、通過風速が大きくなり、バイパスファクターも大きくなることから、脱臭性能が低下する。また、離間距離Ｒが３０ｍｍより大きい場合では、光触媒部材１２６の面積は大きくなるが、紫外線ランプ１２１の放射強度が一定の場合、光触媒部材表面の紫外線強度が低下し且つ、風路の断面積が大きくなることからバイパスファクターも大きくなり、脱臭性能が低下する。

以上の特性から、光触媒１２６の内表面から紫外線ランプ１２１の外表面までの円周方向離間距離Ｒは５〜３０ｍｍとすることが望ましい。

以上のように構成された脱臭装置を備えた冷蔵庫について、以下その動作、作用を説明する。

図６は本発明実施の形態１における冷蔵庫の動作図である。

図６において、まず、冷蔵室１００の温度が上昇すると、冷蔵室１００に取付けられてサーミスタ（図示せず）により、圧縮機（図示せず）が運転されるとともに、冷却器１０２に冷媒が送液されて冷却器１０２が運転状態となる。同時に庫内ファン１０８が運転されることにより、冷蔵室１００の上方の空気が、送風吸込み口１０５から吸込まれて送風路１０７を通り、冷却器１０２で冷却された後、送風吹出し口１０６から冷蔵室１００の下方へ吹出される。

次に、冷蔵室１００の温度が低下すると、冷蔵室１００に取付けられてサーミスタ（図示せず）により、冷却器１０２に冷媒の送液が停止され、冷蔵庫１の他空間を冷却する冷却サイクルに切り替わる。この状態においては、圧縮機（図示せず）は運転状態であり、庫内ファン１０８は、冷却器１０２から冷蔵室１００への湿度回収のために所定時間運転状態を継続する。この時、冷蔵室１００内の温度は除々に上昇することで、冷却運転と停止を繰り返す。

一方、脱臭運転については、冷蔵室１００の冷却運転開始時点では、既に脱臭用ファン１１３が運転しており、さらに紫外線ランプ１２１も通電状態となる。

冷蔵庫内には保存される食材から、例えばにんにくや玉ねぎ等の臭いであるメチルメルカプタン、二硫化メチル、硫化メチルといった硫黄系ガスや魚の腐敗集であるトリメチルアミンといったアミン系ガスが発生する。

このような臭気成分を含んだ空気は、冷蔵室中段１０９の、脱臭風路の吸込み口１１２から吸込まれて、脱臭装置１２０を経由する。このとき、光触媒部材１２６は紫外線ランプ１２１の点灯により、紫外線エネルギーを受けるため、高活性となり、Ｏ_２−、あるいはＯＨラジカルを生成する。

そして、臭気成分は光触媒部材１２６表面を通過することで、これらの活性酸素の強い酸化分解力にによって、酸化分解される。脱臭装置１２０内を通過する浮遊菌についても紫外線と活性酸素によって除菌される。

一方、紫外線ランプ１２１から紫外線が照射され、１８５ｎｍの波長でＯ_３が発生し、２５６ｎｍの波長でＯ３がＯ２と・Ｏに分解されて強い酸化力を持つラジカル酸素が発生する。そして発生したラジカル酸素は空気中の臭気成分を強力に酸化分解する。脱臭装置１２０内を通過する浮遊菌についてもラジカル酸素によって、溶菌し除菌される。

本実施例では、紫外線ランプ１２１の円筒胴の軸方向に対して、水平方向に空気を通気させるため、空気中の酸素と１８５ｎｍの波長の紫外線との接触機会が多く、オゾン発生率が高くなる。同様に２５６ｎｍ波長の紫外線とオゾンとの接触機会も多く、ラジカル酸素発生率も高くなり、総合的に脱臭及び除菌性能が高くなる。

一方、このようにして、脱臭、除菌が行われた空気は脱臭風路内で臭気成分や、浮遊菌と未反応であったオゾンガス、ラジカル酸素が脱臭風路１１０の吹き出し口１１１から吹き出される。この時、脱臭風路１１０の吹き出し口１１１と送風路の吸込み口１０５は近接する位置に構成されていることから、庫内ファン１０７や冷却器１０２の脱臭及び除菌が行われ、送風吹き出し口１０６から冷蔵室１００の下方に吹き出される。

このとき、冷蔵室１００の下方に送風吹出し口１０６が形成されていることと、オゾンの比重が空気より大きいことから、冷蔵室１００の下部から順にオゾン濃度が高くなり、冷蔵室１００の下部に付着する壁面付着菌はラジカル酸素によって、溶菌され除菌される。

脱臭用ファン１０８および紫外線ランプ１２１の運転完了については、冷蔵室の冷却運転開始から所定時間運転するように設定してある。

次に、冷蔵室１００の冷却運転が完了し、さらに湿度回収のための庫内ファン１０８の運転が停止すると同時に脱臭用ファン１１３が運転を開始する。このとき、紫外線ランプ１２２は非通電状態であり、冷蔵室中段１０９周辺の空気が、脱臭風路１１０の吸込み口１１２から吸込まれ、脱臭風路１１０の吹出し口１１１から冷蔵室１００の上方へ吹出される。このとき、庫内ファン１０８は停止しているため、脱臭風路１１０の吹出し口１１１から送風路１０７への空気の流れはほとんどない。

これにより、冷蔵室中段１０９と冷蔵室１００の上方との間で循環が成立することから、比較的オゾン濃度の高い冷蔵室中段１０９の空気とオゾン濃度の低い冷蔵室１００上方の空気のオゾン濃度が均一となる。さらに、冷蔵室１００内の温度分布が均一となる。

以上のように、本実施の形態においては、冷蔵庫本体内に、略円筒状の紫外線ランプと、前記紫外線ランプを包囲する遮光体と、前記紫外線ランプと前記遮光体の間に形成された風路と送風手段とを備え、前記風路を前記紫外線ランプの円筒胴の軸方向に対して水平方向に構成することにより、紫外線ランプから発する紫外線を３６０℃有効に使えることとなり、紫外線使用効率を向上することができる。更には、紫外線を漏らさないこととなり、風路内や庫内部品の紫外線による劣化を防止することができる。

また、本実施の形態では紫外線ランプを冷蔵庫に対して縦方向に設置するとすることにより、脱臭装置の横幅方向をコンパクト化することとなり、庫内容積率を向上することができる。

また、本実施の形態では、遮光体の軸方向の長さは少なくとも紫外線ランプの発光部の長さより長いことにより、紫外線ランプの両端からの紫外線漏れを防止すると同時に、紫外線直視を防止することとなり、冷蔵庫のダクト内や脱臭装置近傍の庫内部品の紫外線劣化を防止するとともに、人体への安全性も確保することができる。

また、本実施の形態においては、紫外線ランプを遮光体の筒状断面部の中央近傍に設置するとすることにより、紫外線ランプ近傍と円周方向に放射された紫外線により活性化された光触媒の表面近傍に滞留なく風が流れることとなり、送風ファンの小容量化と脱臭性能を向上することができる。

また、本実施の形態では、遮光体の内表面と紫外線ランプの外表面との距離を所定範囲内にすることにより、光触媒部材の面積と風量と光触媒部材表面での照射強度とバイパスファクターとの関係を最適にすることとなり、脱臭性能を向上することができる。

以上のように、本発明にかかる冷蔵庫は、脱臭装置は紫外線ランプを筒状の光触媒部材出包囲するように構成し、光触媒部材と紫外線ランプの間の風路に紫外線ランプの円筒胴の軸方向に対して水平方向に空気を流すようにしたため、脱臭性能の向上と設置スペースの横幅方向での省スペース化が可能になるので、空調機や空気清浄機及び業務用の冷蔵庫の用途にも適用できる。

本発明による冷蔵庫の実施例１の正面図 本発明による冷蔵庫の実施例１のＡ−Ａ断面図 本発明による冷蔵庫の実施例１の脱臭装置の構成図 本発明による冷蔵庫の実施例１の脱臭装置のＢ−Ｂ断面図 本発明による冷蔵庫の実施例１の脱臭装置の離間距離Ｒと脱臭特性との相関図 本発明による冷蔵庫の実施例１の動作図 従来の脱臭装置の断面図 従来の脱臭装置を使用した冷蔵庫を示す概略断面図

符号の説明

１ 冷蔵庫
１１３ 送風ファン
１２１ 紫外線ランプ
１２２ 発光部
１２６ 光触媒部材
１２７ 風路

Claims (6)

1. 貯蔵室を備えた冷蔵庫本体に、紫外線ランプと、前記紫外線ランプの周囲に形成された風路と、送風ファンとを備え、前記紫外線ランプは前記貯蔵室の背面パネルと断熱壁との間でかつ前記冷蔵庫本体に対して縦方向に設置されているとともに前記風路は前記紫外線ランプの長手方向に沿って構成されており、前記紫外線ランプは前記送風ファンによって前記紫外線ランプよりも下方に位置する吸込み口から吸込まれた冷気が前記紫外線ランプの周囲を縦方向に上方へ向かって流れて、前記紫外線ランプよりも上方に位置する吹出し口に向けて送風するように設置されているとともに前記吸込み口は前記貯蔵室の中段に位置するとともに前記吹出し口は前記貯蔵室の上方に位置することを特徴とする冷蔵庫。
2. 前記紫外線ランプは波長１８５ｎｍと波長２５４ｎｍの紫外光を照射することを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
3. 前記紫外線ランプの周囲に備えられた遮光体の長さは少なくとも、前記紫外線ランプの発光部の長さより長いことを特徴とする請求項１または２記載の冷蔵庫。
4. 前記遮光体はシート状の光触媒部材を筒状体に成形したことを特徴とする請求項３に記載の冷蔵庫。
5. 前記紫外線ランプは、前記遮光体の筒状断面部の中央近傍に設置されていることを特徴とする請求項４に記載の冷蔵庫。
6. 前記遮光体の内表面と前記紫外線ランプの外表面の距離が所定範囲以内であることを特徴とする請求項４または５記載の冷蔵庫。

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