JP2007506546A - 減圧水ろ過装置 - Google Patents

Abstract

減圧水ろ過装置は、装置および構成要素が著しく小さい水圧に曝されるように、減圧水ろ過装置が潜在的に損傷する静的圧力に曝されることを防止しながら、管路圧力より低い圧力における水ろ過を提供する。減圧水ろ過装置は、分配モジュールと、少なくとも１つのフィルタエレメントと、ろ過水貯蔵モジュールと、制御ユニットとを含むことができる。ろ過水貯蔵モジュールおよび制御ユニットを、分配マニホールドおよび／またはフィルタエレメントと物理的に連結してもしなくてもよい。減圧水ろ過装置の下流側が雰囲気にベントされ、非流れモードにおいて減圧水ろ過装置への入口バルブを閉じることが、いかなる静的圧力もベントされることをもたらす。

Description

[関連出願の相互参照]
本出願は、２００３年９月２３日に出願された、「減圧水ろ過装置（ＲＥＤＵＣＥＤ ＰＲＥＳＳＵＲＥ ＷＡＴＥＲ ＦＩＬＴＲＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ）」という名称の、米国仮特許出願第６０／５０５，１５２号の優先権を主張し、その開示を本開示と不一致でない程度に引用によりここに援用する。

本開示は、一般に、水ろ過装置の分野に関する。より具体的には、本発明は、管路圧力より低い圧力において作動し、かつ、不使用の期間の間、水ろ過装置が潜在的に損傷する静的圧力に曝されることを防止するように設計された、消費者の住宅で使用されるような水ろ過装置に関する。

たとえば、冷蔵庫およびアンダーシンク装置などの、家での使用のために設計された水ろ過装置を使用して、水供給から汚染物質を除去することができる。地方自治体水供給および井戸水供給に対する、増加する質および健康の問題によって、そのようなろ過装置の人気が近年著しく増加している。たとえば、かつて豪華な特徴と考えられた、水ろ過装置を冷蔵庫に含めることは、現在、エントリレベル以外のすべての冷蔵庫設計において標準特徴として含まれる。

典型的な住宅用水ろ過装置は、一般に、（プリパッケージされた）特別に設計されたカートリッジフィルタを受け入れるように構成された分配マニホールドを含む。分配マニホールドは、典型的には、住宅用給水設備におよび使用の点に、直接または間接的に作動可能に連結するように適合され、排水管連結を考慮さえしてもよい。一般に、プリパッケージされた特別に設計されたカートリッジフィルタは、入口フローチャネルが住宅用給水設備およびカートリッジフィルタを連結し、少なくとも１つの出口フローチャネルがカートリッジフィルタならびに使用の点および／または排水管を連結するように、分配マニホールドと密封係合する。

典型的な住宅用水ろ過装置は、フィルタの上流側の入口バルブ、ならびに装置の下流側の少なくとも１つの分配バルブを有する。入口バルブは、ろ過水が要求されたときのみ開いている電気駆動バルブであってもよいし、フィルタ装置または個別のフィルタエレメントの設置および交換の間以外は開いた位置のままにされる手動バルブであってもよい。少なくとも１つの分配バルブは、装置が使用されていないときに閉じることができ、ろ過水が使用者によって手動で要求されるか、アイスメーカなどの別の装置によって自動的に要求されるときに開けられる。流れの制御手段としての分配バルブの使用によって、水ろ過装置が、分配バルブまで住宅用管路圧力に曝されて、要求次第ろ過水を迅速に分配するための駆動力をもたらす。

本開示の代表的な減圧水ろ過装置は、装置および構成要素が著しく小さい水圧に曝されるように、減圧水ろ過装置が潜在的に損傷する静的圧力に曝されることを防止しながら、管路圧力より低い圧力における水ろ過を提供する。一般に、減圧水ろ過装置は、現在好ましい配列において、分配モジュールと、少なくとも１つのフィルタエレメントと、ろ過水貯蔵モジュールと、制御ユニットとを含むことができる。ろ過水貯蔵モジュールおよび制御ユニットを、分配マニホールドおよび／またはフィルタエレメントと物理的に連結してもしなくてもよい。

分配マニホールドは、入口ポートと、少なくとも１つの出口ポートと、少なくとも１つのフィルタエレメントと密封係合するように適合された界面とを含むことができる。分配マニホールドは、入口バルブと、フローセンサと、出口ダイバータバルブとをさらに含むことができる。いくつかの代表的な実施形態において、分配マニホールドは、直列または並列流れ配列で複数のフィルタエレメントを取付けるための多数の界面を含むことができる。入口バルブなどの、分配マニホールドのさまざまなエレメントは、単一構造の一部であってもなくてもよい。たとえば、入口バルブを、フィルタコネクタにつながる入口管路に沿って取付けることができる。

いくつかの代表的な実施形態において、フィルタエレメントが、フィルタハウジングと、内部ろ過媒体と、分配マニホールドの界面と密封係合するように適合されたフィルタキャップとを含むことができる、特別に設計された密封されたカートリッジフィルタであることができる。フィルタハウジングは、たとえばシリンダの形態をとってもよいし、略平坦または略矩形配向を含んでもよい。内部ろ過媒体は、いかなる適切な水ろ過媒体、たとえば、粉末状および粒状活性炭媒体、セラミックろ過媒体、粉末状ポリマーろ過媒体、マンガン生砂、イオン交換媒体、クロスフローろ過媒体、ポリマーバリヤろ過媒体、鉱物ベースの繊維、顆粒および粉末、または他の適切なフィルタ媒体であってもよい。

ろ過水貯蔵モジュールは、たとえばタンクまたは取り出し可能なピッチャーの形態をとってもよい。いくつかの代表的な実施形態において、ろ過水貯蔵モジュールは、水レベルセンサおよび／または近接もしくは位置決めセンサを含むことができる。１つの代替実施形態において、タンクは、使用者による手動作動のために適合された分配バルブを有してもよい。別の代替実施形態において、取り出し可能なピッチャーは、使用者による取り出しおよび取り扱いを促進するためにハンドルを有してもよい。

いくつかの代表的な実施形態において、制御ユニットは、分配マニホールドとろ過水貯蔵モジュールとの間の伝達を促進する。制御ユニットは、スイッチおよびリレー、またはターミナルストリップを含むプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、マイクロプロセッサ、電子論理回路を含んでもよい。制御ユニットは、減圧水ろ過装置に固有であってもよいし、ホームネットワークまたはインターネットに一体化された冷蔵庫などの「スマート」家庭電化製品に使用されるかもしれないような他の装置の制御に責任がある集中化モジュールであってもよい。制御ユニットは、入口バルブ、フローセンサ、ダイバータバルブ、レベルセンサ、および近接または位置決めセンサなどのさまざまな制御エレメントと通信し、および／またはこれらを制御してもよい。

減圧水ろ過装置の一実施形態において、非流れモードにおける静的圧力が決して雰囲気圧力を超えないように、減圧水ろ過装置の下流側が雰囲気に連続的にベントされる。下流側は、流れを、所望の分配回路を通して、たとえば、貯蔵タンク、ろ過水タップまたはスピゴット、アイスメーカ、およびそれらの組合せに選択的にそらすダイバータバルブを含むことができる。非流れモードにおいて、減圧水ろ過装置内のいかなる静的圧力もベントされる間、減圧水ろ過装置への入口流れを防止するために、入口バルブを閉じることができる。

減圧水ろ過装置の別の実施形態において、装置は、凍結誘起故障の増加された回避をもたらす。ろ過水貯蔵がフィルタから下流であるので、構成要素、たとえば分配マニホールドおよび少なくとも１つのフィルタエレメントを、これらのエレメントが凍結温度に曝されないように、冷蔵領域の外側に物理的に配置することができる。また、以下で詳細に説明されるように、減圧水ろ過装置は、氷結晶の形成が妨げられるように、継続している低容量水流を促進することができるが、流れ停止があることができる。構成要素が、また、決して高圧環境に曝されないので、凍結に耐える増加された可能性を有する。そのような減圧環境において、構成要素が比較的膨張せず応力を加えられない状態のままであり、凍結状態が生じた場合、高圧装置と比較してより大きい量の膨張を考慮する。いくつかの代表的な実施形態において、減圧水ろ過装置を構成する構成要素が、低減された材料コストをもたらす、より頑丈でない構造、たとえば低減された壁厚さを必要としてもよく、というのは、凍結誘起応力、および／またはより高い水圧からの応力に曝される可能性を著しく低減することができるからである。耐凍結性設計エレメントを組入れることによって、低減された破裂危険があるので、本発明の減圧水ろ過装置は既存の装置より構造的に安全であることができる。

減圧水ろ過装置のさらに別の実施形態において、装置は、比較的大きい容量の、すぐに利用可能な冷却ろ過水を提供することができる。一実施形態において、減圧水ろ過装置は、冷蔵チャンバ内に取付けられた、取り出し可能なピッチャーなどの大容量溜めを含み、溜め内の容量のろ過水が、冷蔵チャンバ内に取付けられたときに連続的に冷却される。取り出し可能なピッチャーの場合、使用者がグラスの水を個別に注ぐことができるような使用のため、または料理もしくは他の家事用途での使用のため、ピッチャーを取り出してもよい。取り出し可能なピッチャーのさらなる利点は、ピッチャーを日常的にきれいにし衛生的にする機会である。別の実施形態において、溜めは、使用者が要求に応じてタンクから冷却ろ過水にアクセスすることができるように、分配バルブを含む大容量水タンクを含む。さらに別の実施形態において、減圧水ろ過装置が、水分配回路内のろ過水の送出を推進し促進するためにポンプを含むことができる。

本開示の別の態様において、減圧水ろ過装置が、使用者の好みまたは源水ろ過質に基づいてろ過方法を考案する際に設計フレキシビリティをもたらす。たとえば、低圧およびしたがって低流量で作動することによって、増加された接触時間、および低減されたろ過媒体内のチャネルによって、ろ過水の質を増加させることができる。複数のフィルタエレメントを使用する装置の例において、活性炭または生砂などのプレフィルタが源水を前処理することができ、逆浸透媒体を使用する第２のエレメントが溶解した固形分を除去することができ、洗練エレメントが、残りのイオン汚染物質、有機汚染物質、および／または生物学的汚染物質を除去することができる。別の実施形態において、減圧水ろ過装置のろ過速度を増加させるために、多数のフィルタエレメントを並列に使用することができる。別の例において、減圧水ろ過装置が、出口を雰囲気に連続的に曝すことによって非流れ状態における高静的圧力の可能性を防止しながら、管路圧力における高ろ過速度を提供することができる。

本開示のさまざまな態様の上記要約は、本開示の各々の示された実施形態または詳細またはあらゆる実現を詳細に説明することが意図されていない。次の詳細な説明における図は、これらの代表的な実施形態をより具体的に例示する。本開示のこれらのならびに他の目的および利点は、添付の図面と関連して、次の、本開示の説明される代表的な例示的な実施形態のより詳細な説明を参照することによって、より完全に理解され認識されるであろう。

冷蔵庫または水ディスペンサなどの家庭電化製品と関連する使用のための減圧水ろ過装置は、一般に、分配マニホールドと、少なくとも１つのフィルタエレメントと、貯蔵モジュールと、制御ユニットとを含むことができる。いくつかの代表的な実施形態において、装置が凍結状態に曝されることを制限するか、内部空間をセーブするために、分配マニホールド、少なくとも１つのフィルタエレメント、および任意に制御ユニットを、冷蔵チャンバの外側に物理的に配置することができる。分配マニホールドは、直列または並列に配管された複数のフィルタエレメントとの使用のために適合させることができ、全ろ過質および全ろ過容量に対するフレキシビリティを可能にする。減圧水ろ過装置は、いくつかの利点、たとえば、耐凍結性設計、増加されたろ過汎用性、および大容量の要求に応じたろ過冷却水を提供することができる。装置を、一般により低い圧力で作動するように設計することによって、フィルタを、対応して、より薄い壁で、またはより高価でない材料で設計することができ、材料コストを著しく低減することができる。

図１に示されているように、減圧水ろ過装置１００の実施形態が、分配マニホールド１０２と、複数のフィルタエレメント１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃと、貯蔵タンク１０６と、制御モジュール１０８とを含む。示されているように、減圧水ろ過装置１００は、入口水源１１０と、１対のろ過水出口１１２ａ、１１２ｂとを有する。いくつかの代表的な実施形態において、分配マニホールド１０２、フィルタエレメント１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、および制御ユニット１０８は、冷蔵チャンバの外側に物理的に配置され、貯蔵タンク１０６は冷蔵チャンバ内に存在する。フィルタエレメント１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃは、１つのバルブの出力が直列の隣のバルブの入力であるように、直列に連結されて示される。３つのフィルタエレメントが直列に連結されて示されるが、必要に応じて、大きい個数または２などのより小さい個数を使用することができる。

分配マニホールド１０２は、入口連結部１１４と、１対の出口連結部１１６ａ、１１６ｂとを含む。入口バルブ１１８を入口連結部１１４に近接して配置することができる。入口バルブ１１８は、分配マニホールド１０２の上流に取付けられた別個の構成要素を含むことができるか、分配マニホールドへの一体型構成要素を含んでもよい。入口バルブ１１８は、制御モジュール１０８に作動可能に連結された駆動バルブアセンブリを含むことができる。入口バルブ１１８を、制御モジュール１０８の指令で、たとえば、電気的に、空気圧によって、または液圧によって駆動することができる。入口バルブ１１８は、ソレノイドバルブ、ボールバルブ、ダイヤフラムバルブ、ゲートバルブ、ニードルバルブなどの、いかなる適切なフローバルブも含むことができる。入口バルブ１１８は、水ろ過装置１００の作動が所定の最大圧力未満で起こるように、水入口圧力を所定の最大圧力未満に低減または抑制するために、チョーク流れ（ｃｈｏｋｅｄ−ｆｌｏｗ）オリフィスまたは変形可能なオリフィスなどのオリフィスを含むことができる。別の代替実施形態において、入口バルブ１１８は、水入口圧力を抑制または低減するために圧力調整バルブを含むことができる。適切な圧力調整バルブまたは圧力低減バルブの例としては、Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ、Ｍｏｒｒｉｓ ＴｏｗｎｓｈｉｐのＨｏｎｅｙｗｅｌｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｃ．およびＳｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ、ＳｃｈａｆｆｈａｕｓｅｎのＧｅｏｒｇｅ Ｆｉｓｃｈｅｒ Ｌｔｄ．によって製造されるような圧力調整バルブが挙げられる。入口バルブ１１８は、約６９．０ｋＰａ・ｇ（１０ｐｓｉｇ）から約８２７．４ｋＰａ・ｇ（１２０ｐｓｉｇ）の動的ろ過圧力をもたらすように、水入口圧力を抑制するように構成することができる。

分配マニホールド１０２は、さらに、フィルタ連結部１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃにおいてフィルタエレメント１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃと密封係合するように適合される。分配マニホールド１０２は、フィルタ連結部１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃを直列に流体連結する内部フローチャネル１２２を含む。分配マニホールド１０２は、内部フローチャネル１２２内に取付けられ、かつ制御ユニット１０８に電気的に連結されたフローセンサ１２４を含むことができる。分配マニホールド１０２は、また、流れを２つ以上の代替出口連結部のうちに選択的に向けるように制御ユニット１０８に電気的に連結された、出口連結部１１６ａ、１１６ｂ直前に２位置ダイバータバルブ１２６を含むことができる。あるいは、分配マニホールド１０２は、各出口連結部１１６ａ、１１６ｂに近接して取付けられた出口バルブを含むことができ、前記出口バルブの少なくとも１つが常に開いた位置にある。

フィルタエレメント１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃは、たとえば分配マニホールド１０２との回転可能なまたは線状の相互連結による密封係合のための、予め組立てられたフィルタアセンブリおよび対応するフィルタ連結部を含むことができる。回転可能な密封係合での使用のための適切なフィルタアセンブリおよび連結部の例が、米国特許出願第０９／６１８，６８６号明細書、米国特許出願第０９／９１８，３１６号明細書、米国特許出願第１０／１９６，３４０号明細書、米国特許出願第１０／２０２，２９０号明細書、および米国特許出願第１０／４０６，６３７号明細書に開示されており、摺動可能な係合のためのアセンブリおよび連結部が、米国特許出願第１０／２１０，８９０号明細書に開示されており、先の出願の各々を、本開示と不一致でない程度に引用により援用する。フィルタエレメント１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃは、粉末状および粒状活性炭媒体、セラミックろ過媒体、粉末状ポリマーろ過媒体、マンガン生砂、イオン交換媒体、クロスフローろ過媒体、ポリマーバリヤろ過媒体、鉱物ベースの繊維、顆粒および粉末、または他の適切なフィルタ媒体などの、いかなる適切な水ろ過媒体も含むことができる。図１に示されているような減圧水ろ過装置１００の使用および機能の例を説明する目的のため、フィルタエレメント１０４ａはメルトブローンポリプロピレンプレフィルタを含むことができ、フィルタエレメント１０４ｂは活性炭フィルタを含むことができ、フィルタエレメント１０４ｃは、アニオンおよびカチオン交換樹脂の適切な混合物を有する脱イオンフィルタを含むことができる。

ろ過マニホールド１０２は、水ろ過装置１００のメンテナンスの間水漏れが実質的に低減されるかなくされるように、フィルタエレメント１０４ａ、１０４ｂ、１０４の取り出しおよび交換を考慮する特徴を含むことができる。たとえば、ろ過マニホールド１０２は、各フィルタエレメント１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃへの入口流内に取付けられたスプリングバルブを含むことができる。スプリングバルブは、選択的に、フィルタエレメントがろ過マニホールド１０２に取付けられているときに流れを可能にし、フィルタエレメントがろ過マニホールドに取付けられてないときに流れを防止する。スプリングバルブを使用する適切な流れ配列および係合機構の例が、先に引例により援用された出願の範囲内に開示され記載されている。

別の代替配列において、フィルタエレメント１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃは、自己外れ（ｓｅｌｆ−ｄｉｓｅｎｇａｇｅｍｅｎｔ）機構を含むことができ、フィルタエレメント１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃは、所望の最大動的ろ過圧力を超える圧力において、分配マニホールド１０２から意図的に外れる。たとえば、２００２年７月２４日に出願され、「熱分離交換可能水フィルタアセンブリ（ＨＯＴ ＤＩＳＣＯＮＮＥＣＴ ＲＥＰＬＡＣＥＡＢＬＥ ＷＡＴＥＲ ＦＩＬＴＥＲ ＡＳＳＥＭＢＬＹ）」という名称の米国特許出願第１０／２０２，２９０号明細書に記載されているように、たとえば、傾斜ランプ、周囲ランプ、およびタブの相互作用によって、フィルタエレメント１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃを分配マニホールド１０２に取付けるために回転可能な密封係合を用いる配列が、フィルタエレメント１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃおよび分配マニホールド１０２上の摩擦係合部材を含むことができ、フィルタエレメントは、所望の最大動的ろ過圧力を超えて、分配マニホールド１０２から、回転可能に外れるか、後退し（ｂａｃｋ ｄｒｉｖｅ）、先の出願を、本開示と不一致でない程度に引用により援用する。摩擦係合部材は、フィルタエレメントランプ上の突出部、および分配マニホールドランプ上のノッチまたはディボットなどの変形を含むことができ、突出部およびディボットは、フィルタエレメントおよび分配マニホールドが連結されているときに、摩擦係合される。摩擦係合の量を制御して、所望の最大値を超える動的ろ過圧力がこの摩擦係合を圧倒し、フィルタエレメントが分配マニホールドから回転するように外れるようにすることができ、上述のスプリングバルブを閉じて、漏れを防止し、フィルタエレメントが所望の最大動的圧力を超える圧力に曝されることを防止することができる。

水ろ過装置１００が、たとえば、精密ろ過、限外ろ過、ナノろ過、または逆浸透ろ過のための膜ろ過媒体を含むフィルタエレメント１０４ｂを含む、クロスフローろ過のために設計された少なくとも１つのフィルタエレメントを含む配列において、本開示と不一致でない程度に引例によりここに援用する、２００４年５月３日に出願され、「速乾変化エレメントを備えたクロスフローろ過装置（ＣＲＯＳＳＦＬＯＷ ＦＩＬＴＲＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ ＷＩＴＨ ＱＵＩＣＫ ＤＲＹ ＣＨＡＮＧＥ ＥＬＥＭＥＮＴＳ）」という名称の米国特許出願第１０／８３８，１４０号明細書に記載されているように、フィルタエレメント１０４ｂおよび分配マニホールド１０２は、相互連結し、透過および集中（ｐｅｒｍｅａｔｅ ａｎｄ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ）フローチャネルを形成するように構成することができる。

貯蔵タンク１０６は、熱交換器として作用することができるタンクまたはある長さのチューブなどの、いかなる適切な水溜め構成も含むことができる。図１に示されているように、貯蔵タンク１０６は、支持構造体１３０内に取付けられた取り出し可能なピッチャー１２８の形態で示される。取り出し可能なピッチャー１２８は、たとえば、オープントップ１２９と、ハンドル１３２と、出口ポート１３４とを有することができるが、他の構成が企図される。ピッチャー１２８は、使用者に、存在する水の量の目に見える表示を与えるために、透明または半透明ポリマー材料から製造することができる。取り出し可能なピッチャー１２８は、ピッチャー内に存在する水の容量を表示するためのマーキングを有してもよい。いくつかの実施形態において、貯蔵タンク１０６は、１．８９〜３．７９リットル（０．５〜１．０ガロン）のろ過水容量を有してもよい。支持構造体１３０は、フロア１３６と、周壁１３８とを含む。フロア１３６は、出口ポート１３４内に一体的に取付けられたチェックバルブ１４２と界接する（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ように適合された分配ポート１４０を含む。支持構造体１３０は、ピッチャー１２８と界接するように適合され、かつ制御ユニット１０８に電気的に連結されたレベルセンサ１４４および近接センサ１４６をさらに含む。レベルセンサ１４４は、貯蔵タンク１０６の水レベルを、フロートスイッチ、圧力変換器、超音波レベルセンサ、光学センサ、またはキャパシタンス測定スイッチなどの制御ユニット１０８に通信することができるいかなる適切なレベルセンサも含むことができる。

制御ユニット１０８は、ターミナルストリップ上のスイッチおよびリレーおよび／または複数のコンタクトを含むマイクロプロセッサ、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、電子論理回路を含んでもよい。一般に、入口バルブ１１８、フローセンサ１２４、ダイバータバルブ１２６、レベルセンサ１４４、および近接センサ１４６は、制御ユニット１０８に通信可能に連結され、制御ユニット１０８は、１つの位置に配置してもよいし、いくつかの位置に構成要素を有してもよい。フローセンサ１２４、レベルセンサ１４４、近接センサ１４６、および減圧水ろ過装置１００と関連するまたは減圧水ろ過装置１００の外部のいかなる他の入力から受けられた入力に基いて、制御ユニット１０８は入口バルブ１１８の作動を制御する。制御ユニット１０８は、減圧水ろ過装置１００の固有の構成要素であってもよいし、多数の装置を制御する家庭電化製品制御ユニットであってもよい。

完全に組立てられると、ある長さの入口チューブ１４８が、入口水源１１０を入口連結部１１４と流体連結することができ、ある長さの出口チューブ１５０ａが、ろ過水出口１１２ａをオープントップ１２９に流体連結することができ、ある長さの出口チューブ１５０ｂが、ろ過水出口１１２ｂを、代替の使用の点、たとえば自動アイスメーカに流体連結することができ、ある長さの送出チューブ１５２が、分配ポート１４０を蛇口または他の使用の点に流体連結することができる。

図２に示されているように、減圧水ろ過装置２００の実施形態が、分配マニホールド２０２と、複数のフィルタエレメント２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃと、貯蔵タンク２０６と、制御モジュール２０８とを含む。示されているように、減圧水ろ過装置２００は、入口水源２１０と、ろ過水出口２１２とを有する。分配マニホールド２０２、フィルタエレメント２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、および制御ユニット２０８は、冷蔵チャンバの外側に物理的に配置することができ、貯蔵タンク２０６は冷蔵チャンバ内に存在する。

分配マニホールド２０２は、入口連結部２１４と、出口連結部２１６とを含む。制御ユニット２０８に配線された入口バルブ２１８が、入口連結部２１４に配置される。分配マニホールド２０２は、さらに、フィルタ連結部２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃにおいてフィルタエレメント２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃと密封係合するように適合される。フィルタ連結部２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃは、１つの連結点、または示されているような入口および出口点の形態をとることができる。分配マニホールド２０２は、水を複数のフィルタを通して流すことによってろ過容量が増加されるように、フィルタ連結部２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃを並列に流体連結する内部供給フローチャネル２２２および内部分配フローチャネル２２３を含む。装置は、３つのフィルタエレメントとともに示されるが、より大きい個数または２などのより小さい個数のフィルタエレメントを使用することができる。さらに、各対のエレメントが直列に連結され、対が互いに対して並列に連結される２対のフィルタエレメントなどの、直列および並列のフィルタエレメントの組合せを使用することができる。

フィルタエレメント２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃは、先に開示されたような予め組立てられたフィルタアセンブリを含むことができるが、他の適切なフィルタエレメントを使用することができる。フィルタエレメント２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃは、先に開示されたように、回転可能にまたは摺動するようにフィルタ連結部２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃと密封係合するように適合させることができる。フィルタエレメント２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃは、マンガン生砂、活性炭、逆浸透膜、またはイオン交換樹脂などの、いかなる適切な水ろ過媒体も含むことができる。減圧水ろ過装置２００の使用および機能を説明する目的のため、フィルタエレメント２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃは、活性炭媒体を含む。

貯蔵タンク２０６は、再び、支持構造体２３０内に取付けられた取り出し可能なピッチャー２２８の形態で示されるが、いかなる適切な溜め構成も使用することができる。取り出し可能なピッチャー２２８は、たとえば、オープントップ２２９と、ハンドル２３２と、出口ポート２３４とを含む。ピッチャー２２８は、使用者に、存在する水の量の目に見える表示を与えるために、透明または半透明ポリマー材料から製造することができる。取り出し可能なピッチャー２２８は、ピッチャー２２８内に存在する水の容量を表示するためのマーキングを含んでもよい。支持構造体２３０は、フロア２３６と、周壁２３８とを含む。フロア２３６は、出口ポート２３４内に一体的に取付けられたチェックバルブ２４２と界接するように適合された分配ポート２４０を含む。支持構造体２３０は、ピッチャー２２８と界接するように適合され、かつ制御ユニット２０８に電気的に連結されたレベルセンサ２４４および近接センサ２４６をさらに含む。

制御ユニット２０８は、ターミナルストリップ上のスイッチおよびリレーおよび／または複数のコンタクトを含むプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、マイクロプロセッサ、電子論理回路を含んでもよい。一般に、入口バルブ２１８、レベルセンサ２４４、および近接センサ２４６は、制御ユニット２０８に電気的に連結される。レベルセンサ２４４、近接センサ２４６、および減圧水ろ過装置２００と関連するまたは減圧水ろ過装置２００の外部のいかなる他の入力から受けられた入力に基いて、制御ユニット２０８は入口バルブ２１８の作動を制御することができる。制御ユニット２０８は、減圧水ろ過装置２００の固有の構成要素であってもよいし、多数の装置を制御するために使用されるコントローラを含んでもよい。

完全に組立てられると、ある長さの入口チューブ２４８が、入口水源２１０を入口連結部２１４と流体連結することができ、ある長さの出口チューブ２５０が、ろ過水出口２１２からオープントップ２２９に走ることができ、ある長さの送出チューブ２５２が、分配ポート２４０から蛇口または他の使用の点に走ることができる。

使用において、減圧水ろ過装置１００は、入口水源１１０をろ過し、ろ過水を、ろ過水出口１１２ａ、１１２ｂを通して分配する。入口水源１１０は、入口チューブ１４８、入口連結部１１４を通って、入口バルブ１１８を過ぎて、分配マニホールド１０２内に流れる。１つの代表的な実施形態において、入口バルブ１１８は、入口水源１１０の圧力が、分配マニホールド１０２に入る前に著しく低減されるように、オリフィスまたは他の制限を含んでもよい。入口バルブ１１８を使用して、入口流量を、たとえば水流毎分１．８９リットル（毎分０．５ガロン（ｇｐｍ））から毎時１．８９リットル（毎時０．５ガロン（ｇｐｈ））に低減することができ、フィルタエレメント１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ内の接触時間が増加される。増加されたろ材との接触時間は、たとえば、高流量設計と比較して低減された媒体容量での高いろ過効率または汚染物質除去効率を含む利点を有することができる。

分配マニホールド１０２内で、ろ過されるべき水は、内部フローチャネル１２２を介して、フィルタエレメント１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃを通って直列に向けられる。上述されたいくつかの代表的な実施形態において、フィルタエレメント１０４ａは微粒子を除去することができ、フィルタエレメント１０４ｂは塩素および溶解した有機物質を除去することができ、フィルタエレメント１０４ｃは溶解したイオン不純物を除去する。いくつかの代表的な実施形態において、フィルタエレメント１０４ｃは、ろ過水の味を向上させるために特定の望ましい鉱物および／またはフレーバーを与えるように設計されたテーストカートリッジを含むことができる。水が内部フローチャネル１２２を通って流れると、フローセンサ１２４は流量を制御ユニット１０８に伝達する。

ろ過水がフィルタエレメント１０４ｃを出ると、水は、ダイバータバルブ１２６の位置によって、ろ過水出口１１２ａまたは１１２ｂを通って向けられる。ダイバータバルブ１２６は、おそらくは外部要求入力に基いて、制御ユニット１０８からの信号に基いて、位置決めすることができる。ろ過水がろ過水出口１１２ａを通って向けられると、水は、出口連結部１１６ａから出口チューブ１５０ａ内に流れ、その後、オープントップ１２９を通って取り出し可能なピッチャー１２８内に流れる。ろ過水がろ過水出口１１２ｂを通って向けられると、水は、出口連結部１１６ｂから出口チューブ１５０ｂ内に流れ、自動アイスメーカなどの使用の点内に流れる。

望ましい場合、使用者が、異なった代表的な実施形態について異なることができるさまざまな方法でろ過水にアクセスすることができる。第１に、使用者は、たとえば冷蔵庫ドアの、タップまたはスピゴットを通して水にアクセスすることができ、ろ過水は、出口ポート１３４を通って、チェックバルブ１４２を過ぎて、送出チューブ１５２を通って、使用の点に流れる。あるいは、使用者が、ハンドル１３２をつかみ、取り出し可能なピッチャー１２８を、ろ過水が使用されるべきである点に運ぶことができる。取り出し可能なピッチャー１２８が支持構造体１３０から取り出されると、チェックバルブ１４２は出口ポート１３４からの水漏れを防止する。同時に、近接センサ１４６は、取り出し可能なピッチャー１２８が存在しない間にろ過水が出口チューブ１５０ａを通って向けられないように、信号を制御モジュール１０８に送る。

制御ユニット１０８は、減圧水ろ過装置１００を作動するための論理回路を含むことができる。レベルセンサ１４４からの要求入力に基いて、または、ドア取付けスピゴットもしくはタップまたはアイスメーカなどの代替の使用の点の要求で、制御ユニット１０８は、ろ過水が適切な行先に向けられるように、入口バルブ１１８および位置ダイバータバルブ１２６を開ける。ろ過水が取り出し可能なピッチャー１２８に向けられている場合、レベルセンサ１４４からの高レベル表示に基いて、制御ユニット１０８はさらなる水ろ過を止めることができるか、取り出し可能なピッチャー１２８が取り出されている場合、近接センサ１４６からの信号に基いて、制御ユニット１０８はさらなる水ろ過を止めることができる。制御ユニット１０８は、フィルタエレメント１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃの交換のための望ましいタイミングを定める目的のため、フローセンサ１２４によって供給される容量流れ情報を連続的にモニタしトラックしてもよい。

減圧水ろ過装置１００の作動状態、流れモードまたは非流れモードに関わらず、減圧水ろ過装置１００は、ろ過水出口１１２ａ、１１２ｂのいずれかを通して雰囲気にベントされたままである。したがって、減圧水ろ過装置１００は、決して管路圧力状態を経験しない。さらに、減圧ろ過装置１００は、非流れ状態の間、決して静的圧力状態を経験せず、入口バルブ１１８から下流の構成要素は、雰囲気圧力を超える圧力を経験する。動的圧力状態または流れ状態の間、減圧水ろ過装置１００は、入口バルブ１１８の設計、分配マニホールド１０２を通る流路、フィルタエレメント１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃの選択された媒体および潜在的な汚れまたは詰まり、ならびにさまざまな使用の点への流路に基いて、装置全体にわたって典型的な圧力降下を経験する。減圧水ろ過装置１００内で、静的圧力状態の可能性を効果的になくし、管路圧力状態に潜在的に近づくことによって、減圧水ろ過装置１００の構成要素をより低い圧力作動状態のために設計することができ、減圧水ろ過装置１００のライフを延ばすことができる。

減圧水ろ過装置１００の代表的な設置構成が図３および図４に示されている。減圧水ろ過装置１００を、冷蔵庫３００などの家庭電化製品に一体的に取付け、これに含めることができる。冷蔵庫３００は、冷蔵部３０２と、フリーザ部３０４とを含む。図３に示されているように、分配マニホールド１０２、およびろ過エレメント１０４ａなどのろ過エレメントを、冷蔵庫３００の外壁３０６上に取付けることができる。図４に示されているような代替配列において、分配マニホールド１０２およびろ過エレメント１０４ａを冷蔵部３０２内の内壁３０８に作動可能に取付けることができる。図３および図４に示された取付け配向にかかわりなく、ろ過水を、分配マニホールド１０２から、出口チューブ１５０ａを通って貯蔵タンク１０６に、または出口チューブ１５０ｂを通ってアイスメーカ３１０内に向けることができる。

本発明の減圧水ろ過装置２００は、減圧水ろ過装置１００と同様に機能し、主な差は、フィルタエレメント２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃが、先に説明されたような直列作動と対照的に、並列作動にあることである。並列作動によって、フィルタエレメント２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃは、同時に水をろ過し、減圧水ろ過装置２００の全流れ容量は増加される。このように、フィルタエレメント２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃの各々の中の増加された接触時間という利益をもたらしながら、減圧水ろ過装置２００の全流れ容量を増加させることができる。

図１および図２に示された装置は、雰囲気圧力を遮断する（ｃｌｏｓｅ ｏｆｆ）ことができる、フィルタから下流のバルブを有さないが、下流バルブを装置に含めることができる。そのような下流バルブは、ボールバルブなどの手動バルブ、または上述されたそれらのバルブなどの自動バルブであることができる。手動バルブは、輸送、または不活動もしくはメンテナンスの他の時間の間、閉じることができる。しかし、手動バルブを使用前に開けなければならない。同様に、フィルタが決して静的流れ環境において管路圧力に曝されないように、流入バルブが開けられるべきであるときはいつでも、自動バルブが開いていなければならない。したがって、装置は、フィルタが、静的管路圧力より幾分小さい圧力において動的流れ環境下で管路圧力を経験するだけであるように設計される。フィルタにおける実際の圧力は、装置のフィルタおよび出口部を通る流量による。それにもかかわらず、フィルタを静的管路圧力に曝さないことによって、フィルタの圧力環境は、他の設計に対して著しく和らげられ、フィルタの設計パラメータを対応して緩和することができる。

本発明のさまざまな代表的な実施形態を例示のために開示したが、本発明の精神または範囲から逸脱することなく、さまざまな変更、修正、および代替を組入れてもよいことが理解されるべきである。

減圧水ろ過装置の代表的な実施形態の概略図である。 減圧水ろ過装置の別の代表的な実施形態の概略図である。 家庭電化製品における図１の減圧水ろ過装置の代表的な設置の部分断面図である。 家庭電化製品における図１の減圧水ろ過装置の別の代表的な設置の部分断面図である。

Claims (23)

1. 入口バルブと、
   入口、フローチャネル、および出口を有するマニホールドと、前記フローチャネルが少なくとも１つのフィルタ連結部を含み、
   ハウジング、密閉されたろ過媒体、およびフィルタコネクタを含む少なくとも１つのカートリッジフィルタと、
   を含み、
   ここで、前記フィルタコネクタが、前記フィルタ連結部と密封係合して、前記入口および前記出口を流体連結する流体回路を画定し、
   前記入口バルブが、前記入口への流れを制御するように構成され、
   前記出口が、前記入口バルブが開いているとき作動のモードにおいて雰囲気に対して開いている、減圧水ろ過装置。
2. 前記フローチャネルが、少なくとも２つのカートリッジフィルタに流体連結された少なくとも２つのフィルタ連結部を含む、請求項１に記載の減圧水ろ過装置。
3. 前記フローチャネルが、供給流れを、直列流れ構成の前記少なくとも２つのカートリッジフィルタを通して向ける、請求項２に記載の減圧水ろ過装置。
4. 前記フローチャネルが、供給流れを、並列流れ構成の前記少なくとも２つのカートリッジフィルタを通して向ける、請求項２に記載の減圧水ろ過装置。
5. 前記入口バルブが、供給圧力および供給速度を低減するためのフローオリフィスを含む、請求項１に記載の減圧水ろ過装置。
6. 前記少なくとも１つのカートリッジフィルタが、前記フィルタコネクタとの回転可能な相互連結のために適合される、請求項１に記載の減圧水ろ過装置。
7. 前記入口バルブに作動可能に連結された制御ユニットを含み、前記制御ユニットが、前記制御ユニットへの装置入力に基いて、前記入口バルブを選択的に開閉する、請求項１に記載の減圧水ろ過装置。
8. 前記装置入力が、手動入力または自動化入力を含む、請求項７に記載の減圧水ろ過装置。
9. 前記出口が、前記制御ユニットに作動可能に連結されたダイバータバルブを含み、前記ダイバータバルブが、少なくとも２つの出口流路を画定し、前記出口流路の少なくとも１つが、雰囲気に対して開いており、前記制御ユニットが、ろ過水流を前記出口流路を通して選択的に向ける、請求項７に記載の減圧水ろ過装置。
10. 前記出口が、貯蔵タンクの上部に流体連結され、前記貯蔵タンクが、ろ過水を貯蔵するための貯蔵容量と、前記ろ過水を選択的に分配するための分配回路とを含み、前記貯蔵タンクが、入口バルブがタンクレベルに基いて選択的に開閉するように、前記制御ユニットに作動可能に連結されたレベルセンサを含む、請求項７に記載の減圧水ろ過装置。
11. 前記貯蔵タンクが、前記貯蔵タンクが前記減圧水ろ過装置から取り出し可能に分離される場合に前記制御ユニットが前記貯蔵タンクへの水流を防止するように、前記制御ユニットに作動可能に連結された近接センサを含む、請求項９に記載の減圧水ろ過装置。
12. 前記貯蔵タンクが、取り出し可能なピッチャーを含む、請求項１０に記載の減圧水ろ過装置。
13. 前記出口が、アイスメーカに流体連結される、請求項７に記載の減圧水ろ過装置。
14. 前記密閉されたろ過媒体が、粉末状および粒状の活性炭媒体、セラミックろ過媒体、粉末状ポリマーろ過媒体、マンガン生砂、イオン交換媒体、クロスフローろ過媒体、ポリマーバリヤろ過媒体、鉱物ベースの繊維、顆粒、および粉末を含む、請求項１に記載の減圧水ろ過装置。
15. 冷却コンパートメントと、請求項１に記載の減圧水ろ過装置とを含む家庭電化製品。
16. 前記少なくとも１つのカートリッジフィルタが前記冷却コンパートメントの外側に取付けられる、請求項１５に記載の家庭電化製品。
17. 水ろ過装置内の水流圧力が上流供給バルブを閉じると消散されるように、前記水ろ過装置の下流側を雰囲気にベントする工程を含む、水ろ過装置内の静的圧力状態をなくすための方法。
18. 前記水ろ過装置への要求入力に基いて、前記上流供給バルブを流れ構成または非流れ構成に位置決めする工程を含む、請求項１７に記載の方法。
19. 前記水ろ過装置の下流側をベントする工程が、前記要求入力に基いて、水流を分配回路を通して向けるように、下流ダイバータバルブを選択的に位置決めする工程を含む、請求項１８に記載の方法。
20. 取り出し可能なピッチャーがろ過水で所望の貯蔵レベルに充填されるように、前記水流を前記分配回路を通して前記取り出し可能なピッチャーに向ける工程を含む、請求項１９に記載の方法。
21. 前記分配回路から前記取り出し可能なピッチャーを分離すると共に前記取り出し可能なピッチャーから前記ろ過水を注ぐことによって、前記取り出し可能なピッチャー内の前記ろ過水を分配する工程を含む、請求項２０に記載の方法。
22. 入口バルブと、
    入口、フローチャネル、および出口を有するマニホールドと、前記フローチャネルが少なくとも１つのフィルタ連結部を含み、
    ハウジング、密閉されたろ過媒体、およびフィルタコネクタを含む少なくとも１つのカートリッジフィルタと、
    前記出口に流体連結された貯蔵タンクと、
    を含み、
    ここで、前記フィルタコネクタが前記フィルタ連結部と密封係合して、前記入口および前記出口を流体連結する流体回路を画定し、
    前記入口バルブが、前記入口への流れを制御するように構成され、
    前記出口が、前記入口バルブが開いているとき、作動のモードにおいて雰囲気に対して開いている、減圧水ろ過装置。
23. 入口、フローチャネル、および出口を有するマニホールドと、前記フローチャネルが、少なくとも１つのフィルタ連結部を含み、
    ハウジング、密閉されたろ過媒体、およびフィルタコネクタを含む少なくとも１つのカートリッジフィルタと、
    前記マニホールドを通る流れを制御するように、前記マニホールドに作動可能に連結された流れ制御バルブと、
    前記出口に流体連結されると共に冷却コンパートメントと熱的接触する取り出し可能な流体溜めと、
    を含み、
    前記フィルタコネクタが前記フィルタ連結部と密封係合して、前記入口および前記出口を流体連結する流体回路を画定する、
    冷却コンパートメントと水ろ過装置とを含む家庭電化製品。
    
    

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