JP4496405B2 - 冷蔵庫 - Google Patents

Description

本発明は、タンク内に貯留する水から残留塩素等を除去する技術及び冷蔵庫の製氷に関するものである。

従来の給水装置を有する冷蔵庫として、例えば仕切壁に設けられているタンクコーナーにタンクがセットされ、タンクからポンプを使用して給水を行う給水管が冷蔵室と冷凍室を貫通する形で設けられ、給水管の流出口の先の製氷皿へ水が供給される。（特許文献１参照）

特開２００２−２８６３３８号公報

従来の技術においては、水道水をタンクに貯蔵し、それをすぐにポンプで製氷皿に供給し，製氷していた。そのため、水道水中には残留塩素が約１mg／Ｌ含有されており、氷もカルキ臭がするという欠点があった。冷水などを供給する給水装置でもタンクに貯蔵する水に不純物などが入っている場合にはそのまま飲むときに臭うという問題があった。

本発明はこのような点を解決するものであって、水道水中等タンク内の水の残留塩素等を除去し、おいしい水とされる０．４ｍｇ／Ｌ以下(厚生省諮問機関「おいしい水研究会」推奨値)に改質した後に、飲み水として供給する事を目的とする。

本発明に係る冷蔵庫は、氷を生成する製氷皿に給水する水を貯留するタンクと、タンクに貯留された水を吸い込み、タンクの外に設けられた給水管を介して製氷皿へ供給するポンプと、ポンプを少なくとも低速回転と高速回転の２段階で駆動するモーターと、タンク内に配置され、一端がポンプに、他端が給水管に接続する連結管と、連結管の途中に設けられた噴射口と、モーターの回転速度を制御する制御部と、を備え、制御部は、モーターを高速回転させポンプの揚程を高めてタンクに貯留された水を製氷皿へ給水する時間帯以外の時間帯に、モーターを低速回転させてポンプの揚程を低くし、ポンプに吸い込まれた水を噴射口から流出させることにより、タンクに貯留された水をタンク内で循環させるものである。

本発明に係る冷蔵庫は、タンク内でタンクの貯留水を循環させることで、タンクの貯留水が含有する残留塩素に活性化エネルギーを付与することができるので、効率的に残留塩素を除去しておいしい水に改質でき、おいしい氷を作ることができる。

実施の形態１．
本発明は、水道水などの水をタンクに貯留してから、残留塩素等を除去し、おいしい水に改質する。改質した水を効果的に外部に、例えばおいしい水を製氷皿へ供給する。更にはこの構造的にて、部品点数の削減が図れ、小型化も図れる。冷蔵庫の製氷に用いる場合の給水装置は、残留塩素の除去モード、製氷皿への給水モードを時間軸で制御するもので、確実に残留塩素を除去したおいしい水を製氷皿に供給できる。

本発明の残留塩素の除去原理を下記する。残留塩素である次亜塩素酸イオンに活性化エネルギーを印加すると、式(1)のごとく、次亜塩素酸イオンが分解し塩化ナトリウムと酸素が生成する。このように、活性化エネルギーを印加することで、残留塩素を分解できる。分解を促進させるためには、活性化エネルギーの印加と同時に、発生した酸素の除去が必要である。

ＮａＣｌＯ（Ｎａプラスイオン＋ＣｌＯマイナスイオン）＋活性化エネルギー→塩化ナトリウム＋１／２酸素ガス （活性化エネルギー：６８ｋＪ／ｍｏｌ） （１）

本発明の実施例について図１及び図２にて説明する。図１は冷蔵庫の説明図であり、図は給水装置の説明図である。図１において、冷蔵庫２５の冷蔵室２６と冷凍室２７とを区割する仕切壁３０に設けられているタンクコーナー２８に図２に示すタンク１が設けられている。タンク１の中に配置されたポンプ５とポンプ５とつながっている吐出口１０がセットされ、タンクコーナー２８に一体で設けられた水受け部１１に吐出口１０が差し込まれている。このタンク１の上部には着脱可能に蓋２が設けられており、蓋２を閉めることによりこのタンク１は密閉される。水受け部１１には一体で設けられた給水管１２が冷蔵室２６と冷凍室２７を貫通する形で設けられており、給水管１２の流出口１３から冷凍室２７に配置された製氷コーナー２９の製氷皿１４へ給水が行われる。給水を行うポンプ５を駆動するモータ４はタンクコーナー２８の中に収納され固定されている。

次に図１、図２の動作について説明する。タンク１を冷蔵庫２５のタンクコーナー２８から取り出し、水道にて給水する。満水としたタンク１を再びタンクコーナー２８にセットする。図２の給水装置説明図に示すように、給水を行うポンプ５はタンク内に設けられているが、このポンプ駆動用のモーター４はタンク１外の冷蔵庫仕切り壁３０に固定されている。このモータ４及び製氷皿１４は制御部７にて、製氷された氷が貯氷室に満氷で無い限り、あらかじめ設定された手順でタンク１から製氷皿１４へ給水し、製氷皿１４にて製氷し、製氷皿１４から貯氷室へ移すように制御されている。タンク１内に設置したポンプ５はモーターにより駆動されてタンク１内の水を吸い込み口６から吸い込み、ポンプ５と接続する連結管８は水受け部１１を介して、給水管１２とつながっており、この先には製氷皿１４が位置している。更に、連結管８の水面からでている上方の位置に噴射口９を設ける。なお、噴射口９は連通管に穴あけ加工をしたものでもよい。

このように構成された給水装置の動作について、図１、図２を用いて説明する。制御部７からの低速回転信号で回転するモーター４の回転力を非接触で受け、ポンプ5が駆動する。しかし、ポンプ５の回転が低速のため、揚程も低く、吸い込んだ水は噴射口９からタンク１内の水面に落下し、循環を繰り返す。この工程で、上記式（１）のごとく、残留塩素が分解され、酸素が発生する。発生した酸素は、蓋２に設けた空気抜きの穴３からタンク１の外に放出される。このようにポンプと噴射口とでタンク内の水を循環して活性化エネルギーを付与している。

この後、制御部７からの高速信号で回転したモーター４の回転力を非接触で受け、ポンプ５は高速で回転する。そのため、ポンプ５の揚程も上がり、吸い込んだおいしい水の一部は循環するが、大半の給水は連結管８の最高部からそのまま水受け部１１、給水管１２、流出口１３を介して製氷皿１４に給水され、製氷されておいしい氷ができる。なおポンプを高速で回転させる時間によって規定量の水を給水する。

なお、タンク１中に例えば、麦飯石、珊瑚、医王石などのミネラルを溶出する物質を入れておけば、ミネラルが豊富な氷のできることは言うまでもない。また、ポンプ５に固定された連結管８の最高部からの曲げ部は９０度よりも角度を小さくして、管内に水滴が残存しないようにする。また連結管８の吐出口１０は水受け部１１に差し込まれているだけで簡単に外せる。ポンプ５はタンク１へ差込で固定されているのでこれも簡単に外せ、この結果、後述するようにポンプ５が分解清掃可能なためタンク１、タンクの蓋２、ポンプ５、連結管８は冷蔵庫の外で分離して清掃が可能である。

なお水の循環は水面から上の噴射口９でなく、水面から下の噴射口でも循環可能であり良いことは当然である。またモーターを高速度、低速度の２段階で制御して給水の揚程を変化させる場合には噴射口９の位置は連結管８の最高部の半分程度にしておくと制御がラフで良く簡単である。

タンク内部に水受け部１１を備えた構造とすると、連結管８を傾けておりタンクが満水としても蓋との間で吐出口１０以下とするので上部に空間が設けられる。１Lの水道水からカルキカットした場合に発生する酸素量は微量、約０．２mＬであり、したがって特に空気抜き３の孔を設ける必要性は実用上少ない。但し蓋２を密閉状態にすると、給水時の水温を約２０度と仮定し、冷蔵庫運転中のタンク温度は５度以下を考えると、この温度差によりタンク内部の圧力が低減する。これにより蓋があけにくくなる対策としても空気孔を設けることが望ましい。この空気抜き孔３からタンク取り扱い時に水が漏れるのを防止するため水分子の大きさ、１０オングストローム、より小さな孔を有する膜を空気抜き穴３に取り付けても良い。酸素分子の大きさが１オングストロームであり１０オングストロームより小さな孔であれば良いことになる。

図３は別の給水装置の例を示すもので、ポンプ5の2段駆動を1段とし、その替わりに、ポンプ用とは別のモーター１５で駆動する回転子１６で水流を起こし、これによって、式（１）のごとく残留塩素を除去するものである。

図４は更に、別の例を示すもので、モーター駆動で回転する回転子１６の替わりに超音波振動子１７を用いて、水に超音波を照射することで、上記式（１）のごとく、残留塩素を除去するものである。このほかの手段で、モーター駆動で別の構造の攪拌装置を使用し水を攪拌してもよく、また、タンクの外部から発光ダイオードやタングステンランプ、あるいはネオンランプなど光を発生する光発生手段にてタンク内に光を照射してもよく、更にはこの光もしくはヒーターなどで温度を上げてもよい。また、様様な上記のものを組み合わせても良い。つまり、何かの手段でタンクの中の水に活性化エネルギーをを与えればよい。

図５は別の給水装置の概略構成図を示し、貯留水タンク１と給水タンク１８とに区分けした構造で、給水タンク１８内でモーター１５にて駆動される回転子１６の回転速度による水面状態を図６、図７、図８に示す。図６は回転子１６が停止している状態、図７は回転子１６が低速で回転して水に活性化エネルギーを付与している状態、図８は回転子１６が高速で回転して製氷皿１４へ水を給水している状態を示す。なお貯流水タンク１は蓋２に空気抜き孔３を有し蓋を開けやすい密閉型にするとともに内部に固定しているポンプ５を壁から離す方向に引くとポンプをタンクから分離できる。給水タンク１８にも清掃用の蓋１９に酸素ガスを抜く空気抜き孔２０を設けてある。このようにタンク１内のポンプ５とつながっている連結管８は小型のタンク１８に接続され、このタンク１８からは給水管１２がでており、この先には製氷皿１４が位置する。タンク１８の底面には回転子１６、これと対向する位置に外には回転子１６を駆動するモーター１５が設置されており、このモーター１５及びポンプ５を駆動するモーター４はこれらを制御する制御部７とつながっている。

上記のように構成された給水装置の動作について、図６、７、８を用いて説明する。制御部７からの信号で、一定時間、モーター４が回転し、この回転力を非接触で受け、ポンプ５も駆動する。そのため、タンク１内の水が規定量、タンク１８に移動する。この後、モーター１５を制御部７からの信号で回転させ、回転子１６を駆動する。モーター１５の回転がゼロ、つまり、回転子１６が回転していない時のタンク１８内の水面は、図６のように一定である。しかし、回転数を設定の低に設定すると、図７のように、タンク１８の壁面の水位が少し高くなり、水流が発生する。この水流の発生によって、式（１）ごとく、残留塩素が分解され、酸素が発生する。この酸素は、蓋１９に設けられた空気抜きの穴２０からタンク１８の外に放出される。そして、タンク１８内の水はおいしい水へと改質される。

この水は、回転子１６の回転数を高速にすることで、壁面の水位を高くし、給水管１２を介して、製氷皿１４に給水され、製氷されおいしい氷となる。製氷皿14への給水手段は、ポンプほかの手段を用いても良いことは当然である。なおこの給水タンク１８は製氷皿１回分の水量を蓄えれば良いので貯流水タンク１より大幅に小型か出る。また、回転子１６の構造も水を低エネルギーで給水させることを主体に考えると、小型で、且つ、タンクの回転部だけを小径にし上に行くほど大きな径にする構造でも良いし、回転子の形を上下に回転羽根を設けるなど水の循環と給水に力をかけない構造も可能である。

図９は本発明の給水装置の別の構造を説明する概略構成図を示す。なお、図９において、上述の説明と同一又は相当部分には同一の符合を付し説明を省略する。タンク１内を仕切板２１で大小２つの部屋に分割し、狭い方がポンプ設置室２３、広い方が貯水室２４として、これらの両方の室を仕切板２１の下部に設けた連通管２２で水が流れるようにつなげる。また、タンク１の外にはモーター４が設置されており、この回転数は制御部７からの信号によって、高・低速度に設定されている。

上記図９のように構成された給水装置の動作について説明する。制御部７からの低速信号でモーター４が回転すると、この回転力を非接触で受けポンプ５が駆動する。しかし、ポンプ５の回転が低速のため、揚程も低く、吸い込んだ水は噴射口９からタンク１内の水面に落下し、循環を繰り返す。この工程で、上記式（１）のごとく、残留塩素が分解され、酸素が発生する。発生した酸素は、蓋２に付いた空気抜きの穴３からタンク１外に放出される。

この後、制御部７からの高速信号で回転したモーター４の回転力を非接触で受け、ポンプ５も高速で駆動する。そのため、ポンプ５の揚程も上がり、吸い込んだおいしい水の一部は循環、規定量は水受け部１１、給水管１２、流出口１３を介して製氷皿１４に供給される。このことによって、ポンプ設置室側２３の水位が低下する。ポンプ５による給水速度が連通管２２を通じた水供給速度よりも速いため、一時的に左右の水位がアンバランスとなる。この時間遅れを持って連通管２２を通じて残留塩素が除去されていない水が流入し、水位が一定となる。

上記のように、貯水室側２４とは内径の細い連通管２２で連結されているため、貯水室側２４の残留塩素のポンプ設置室側２３への拡散速度は遅いものとなっている。つまり、流れのショートを故意に起こすことによって、残留塩素の除去を効率的に行っている。ポンプ設置室側２３の連通管２２出口に逆止弁などを設置すれば、ショートは確実なものとなる。更に残留塩素を蓄える部分とは異なる部分で１回だけ使用する分の残留塩素を除去するので、保存用には塩素が残り腐食対策となるし、使用する分は塩素を除去されおいしい氷が得られることになる。

図１０は本発明の給水タンク装置の制御例を示す。制御部７によりポンプ５を駆動するモーターの制御と製氷皿から氷を離氷させるため製氷皿へねじりを加える反転の駆動のみならず製氷室の温度調整をも受け持っている。図１０の横軸は時間経過を示し、上に示すのは製氷モード、すなわち製氷中がオン、製氷していないときがオフの信号が発せられる。制御部７の製氷モード制御は時間で制御されており、信号は制御部７から、上述の説明のようにモーター４、モーター１５、超音波振動子１７などへ伝達される。残留塩素除去モードは製氷モードオン直後にオンし、製氷モードオフ直前にオフする。給水モードは製氷モードがオフ中にオンする。これらのタイミングには遅延があり、各動作がラップすることはない。

冷蔵庫の製氷時間（１００ｍＬの水を製氷する時間）は約５０ｍｉｎであるが、残留塩素除去モードを駆動すると約１．０ｍｇ／Lの水道水１００ｍＬを約４０ｍｉｎで０．４ｍｇ／Ｌ以下にできる。そのため、製氷中に残留塩素の除去が完了するため、遅延時間を設けても問題ないものとなっている。

図１０の製氷モードは給水された後の製氷時間及び最終段階における製氷皿１４にねじりを加えて氷を製氷皿から製氷室へ分離する工程を示す。残留塩素除去モードは、水を循環させるなどの水に活性化エネルギーを付与している時間で、この時間でモードを制御していたが、残留塩素濃度を計測し、この値を用いて制御すれば、必要以上に残留塩素濃度を下げることがなくなり、省エネにもなる。製氷皿への給水モードでは給水用のポンプ５や１５を駆動してタンク１または１８から製氷更に給水する時間帯で、この間は製氷も活性化エネルギーの付与も行わない。

次に図１１にてポンプ５について説明する。制御部７からの信号によりモータ４がオンして回転するとモータ４に接続された着磁板３１とこの着磁板３１に接着されたマグネット３２が回転する。マグネット３２とポンプ５側の着磁板３３に接着されたマグネット３４はタンク１の壁及び両側の隙間をはさんでタンク１の内部と外部で磁界を形成しており、磁力によってお互いに引き合っているため、マグネット３２とマグネット３４は同回転数で回転し、モーター４が回転するとマグネット３４が固定されているインペラ３５も同様に回転する。図１１（ａ）に示すような方向にインペラ３５が回転すると吸込口６からタンク１内の水を吸い込み、連結管８を介して吐出口１０から水が流出する。吐出口１０から流出した水は、水受け部１１、給水管１２、流出口１３を通って製氷皿１４へ供給される。あい対向するマグネット３２、３４は図１１（c）のように２極でも４極でも、あるいはそれ以上の極数でも構わない。

以上のように本発明の給水装置は、空気抜きの穴３のある蓋２を有するタンク１の外に設置したモーター４とこの回転数を低速、高速の少なくとも２段に制御する制御部７とモーターの回転力を非接触で受け駆動するタンク内に設置したポンプ５とポンプに接続した連結管８と連結管の途中で、かつ、タンクの水面より上方もしくは水中にこのタンク内を循環可能な位置に設けた噴射口９と連結管に接続する水受け部１１と水受け部に接続する給水管１２を備えたものである。

またこの発明の給水装置は、空気抜きの穴のある蓋を有するタンクの外に設置したモーターとモーターの回転力を非接触で受け駆動するタンク内に設置したポンプとポンプに接続した連結管と連結管と接続する空気抜きの穴のある蓋を有する別のタンクとこの別のタンクの外に設置した別のモーターとモーターの回転力を非接触で受け回転する攪拌子と別のタンクに接続した給水管と両方のモーターを制御する制御部を備えたものである。

またこの発明の給水装置は、空気抜きの穴のある蓋を有するタンクの外に設置したモーターとこの回転数を低速、高速の２段に制御する制御部とモーターの回転力を非接触で受け駆動するタンク内に設置したポンプとポンプに接続した連結管と連結管の途中で、かつ、水面より上方のタンク内の位置に設けた噴射口と連結管に接続する水受け部と水受け部に接続する給水管とタンク内を２部屋に分割する仕切り板と仕切り板内に連通管を設けたものである。

またこの発明は水の循環、製氷皿への給水のタイミングを時間軸で行うものを説明してきた。しかし残留塩素濃度を検出しても良い。この検出は光学的手段や化学的手段で行い、設定値より高い場合は低いポンプ速度などの残留塩素除去モード運転を行う設定値以下になったらポンプ運転などを停止する。その後設定時間に到達したら給水モード運転、すなわちポンプを高速にして外部へ給水する。

以上のように本発明に係る給水装置では、水を循環させたり、攪拌させたり、超音波を照射したりすることで、効率的に残留塩素が除去でき、水道水をおいしい水に改質できる。そのため、おいしい水を使ったおいしい氷が作れる。

この給水装置では、水を貯留するタンクの一部の水を別の給水用小型タンクに移動し、この少量の水の残留塩素を０．４mg／Ｌ以下にするものである。そのため、製氷皿１４に供給する水のみをおいしい水に改質でき、タンク内の貯留水は塩素が残留しているため、衛生的である。

この給水装置は、タンク内を仕切板２１で大小２つに部屋に分割し、その間を連通管２２で接続すると共に、小部屋に設置したポンプを少なくとも２段の回転数で駆動とする。低速時は、ポンプで吸い込んだ水を気液界面ができるように小部屋内で循環させて、残留塩素を除去し、おいしい水に改質する。ポンプ５を高速運転することで揚程をあげ、改質した水の更なる循環とこのおいしい水を製氷皿１４へ供給する。構造的には、部品点数の削減が図れ、小型化も図れる。

この給水装置は、残留塩素の除去モード、製氷皿１４への給水モードを時間軸で制御するもので、確実に残留塩素を除去したおいしい水を製氷皿１４に供給できる。

この発明の残留塩素の除去は、残留塩素である次亜塩素酸イオンに活性化エネルギーを印加して次亜塩素酸イオンが分解し塩化ナトリウムと酸素を生成させる。このように、活性化エネルギーを印加することで、残留塩素を分解できる。

以上の説明では冷蔵庫の製氷皿へ給水する給水装置を例に説明してきたが、飲料水を直接給水管１２の流出口１３から外部のコップに給水する場合でも一旦タンクに貯留する際に活性化エネルギーを付与する構成は上記説明と同じで残留塩素を分解できる効果は同一である。給水スイッチが押される前においしい水にしておけばそのまま飲料として使用できる。特に図５のように給水用の小タンクを準備したり、図９のように仕切り板を設けると使用時間が不定期の場合は貯留水保存に有効である。一般の給水装置において本発明の一時用と長期用に区分けする構成を使用すればおいしく且つ安心して飲料に使用できる信頼性の高い装置が得られる。また冷蔵庫の冷蔵室にタンクを設け、そのタンクから直接外に給水管を配設して給水ボタンを押すと飲料水が供給できる構造などでは図２他の給水装置がそのまま同様に使用できる。

また残留塩素を分解する例で説明したが、その他の臭いを発する成分に対しても活性化させて分解すればにおいを除くことが出来、おいしい水が得られることは本発明の構成、効果と同一である。

この発明の実施の形態１における冷蔵庫の説明図である。 この発明の実施の形態１における給水装置の説明図である。 この発明の実施の形態１における別の給水装置の説明図である。 この発明の実施の形態1における別の給水装置の説明図である。 この発明の実施の形態１における給水装置の説明図である。 この発明の実施の形態１における給水装置の動作説明図である。 この発明の実施の形態１における給水装置の動作説明図である。 この発明の実施の形態１における給水装置の動作説明図である。 この発明の実施の形態1における別の給水装置の説明図である。 この発明の実施の形態１における給水装置の制御動作説明図である。 この発明の実施の形態１における給水装置のポンプの説明図である。

符号の説明

１ タンク、 ２蓋、 ３ 空気抜きの穴、 ４ モーター、 ５ ポンプ、 ６ 吸込口、 ７ 制御部、 ８ 連結管、 ９ 噴射口、 １０ 吐出口、 １１ 水受け部、 １２ 給水管、 １３ 流出口、 １４ 製氷皿、１５ モーター、 １６ 回転子、 １７ 超音波振動子、 １８ タンク、 １９ 蓋、 ２０ 空気抜きの穴、 ２１ 仕切り板、 ２２ 連通管、 ２３ ポンプ設置室、 ２４ 貯水室、 ２５冷蔵庫、 ２６ 冷蔵室、 ２７ 冷凍室、 ２８ タンクコーナー、 ２９ 製氷コーナー、 ３０ 仕切壁、 ３１ 着磁板、 ３２ マグネット、 ３３着磁板、 ３４ マグネット、 ３５ インペラ。

Claims (4)

1. 氷を生成する製氷皿に給水する水を貯留するタンクと、
   前記タンクに貯留された水を吸い込み、前記タンクの外に設けられた給水管を介して前記製氷皿へ供給するポンプと、
   前記ポンプを少なくとも低速回転と高速回転の２段階で駆動するモーターと、
   前記タンク内に配置され、一端が前記ポンプに、他端が前記給水管に接続する連結管と、
   前記連結管の途中に設けられた噴射口と、
   前記モーターの回転速度を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記モーターを高速回転させ前記ポンプの揚程を高めて前記タンクに貯留された水を前記製氷皿へ給水する時間帯以外の時間帯に、
   前記モーターを低速回転させて前記ポンプの揚程を低くし、前記ポンプに吸い込まれた水を前記噴射口から流出させることにより、前記タンクに貯留された水を前記タンク内で循環させることを特徴とする冷蔵庫。
2. 前記噴射口が、前記タンク内に貯留された水の水面より上方に位置するものであって、
   前記制御部が前記モーターを低速回転させて前記タンクに貯留された水を前記タンク内で循環させる際には、前記ポンプに吸い込まれた水は、前記噴射口から前記水面に落下するものであることを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
3. 前記噴射口は、前記連結管に穴あけ加工されたものであることを特徴とする請求項１または２記載の冷蔵庫。
4. 前記タンクの上部に着脱可能に設けられた蓋と、
   この蓋に設けられた空気抜き孔と、
   この空気抜き孔に取り付けられ、水分子の大きさよりも小さく、酸素分子の大きさよりも大きい孔を有する膜と、を備え、
   前記タンクに貯留された水が含有する残留塩素が分解されて発生する酸素を、前記空気抜き孔から放出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の冷蔵庫。

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