JP2004190959A - 冷蔵庫 - Google Patents

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Shunji Ueno
俊司 上野
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Toshiba Corp
株式会社東芝
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    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D2400/00General features of, or devices for refrigerators, cold rooms, ice-boxes, or for cooling or freezing apparatus not covered by any other subclass
    • F25D2400/04Refrigerators with a horizontal mullion

Abstract

【課題】可燃性冷媒を使用した冷蔵庫の除霜に輻射ヒータを使用した際に、必要発熱量が得られるとともに、可燃性冷媒の着火の怖れがなく、組立作業工程も安全で効率よく、且つ安価な除霜ヒータ構成を有する冷蔵庫を提供する。
【解決手段】貯蔵室を形成する断熱箱体1内に配設され冷媒パイプ12と冷却フィン13とを両側に設けた端板15で保持してなる冷却器8と、この冷却器と圧縮機、凝縮器および絞り装置などを環状に連結し可燃性冷媒を封入した冷凍サイクルと、前記冷却器の下方における端板間に複数本併置した除霜用の輻射ヒータ16と、この輻射ヒータの上部を覆って冷却フィンの下端との間に配置したヒータカバー23とからなり、前記輻射ヒータおよびヒータカバーは端板に形成した係止部15b、15cに係合保持することで冷却器と一体化したことを特徴とする。
【選択図】 図2

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可燃性冷媒を使用した冷蔵庫に係り、特に冷却器の除霜ヒータ構成に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、冷蔵庫における冷凍サイクル中の冷媒は、フロンガスによるオゾン層破壊や地球温暖化問題に対応するため、従来使用されていたハイドロフルオロカーボン(HFC)から、オゾン層の破壊がなく、地球温暖化係数の低いイソブタン(R600a)など炭化水素系冷媒(以下、「HC冷媒」という。)への切換え採用が進んでいる。
【0003】
このHC冷媒、例えばイソブタンは可燃性冷媒であることから、冷媒漏れを生じた場合には火花などで引火し火災に発展する可能性があり、HC冷媒を使用する冷蔵庫では、電気部品やリレーなどの接点、除霜ヒータの発熱などにより着火して発火する可能性があるため、様々な防爆対応が考えられている。
【0004】
そして、除霜ヒータについては、可燃性冷媒であるイソブタンの着火温度の494℃に対して安全基準温度を393℃とし、発熱温度の低いアルミニウム製のパイプヒータ(150℃)を使用したり、ガラス管ヒータについてはガラス管の表面温度を250℃程度まで低くする目的で二重ガラス管を採用しているが、アルミパイプヒータは輻射熱の発生が少なく、排水樋部に別個の補助ヒータを必要とするため高価となり、二重ガラス管ヒータの場合は管表面温度が低くなるが、万一割れた場合は600℃のヒーター線が露出することになり着火する危険があった。
【0005】
これに対して、発熱温度を可燃性冷媒の発火温度より低くなるように設定した輻射ヒータを複数本使用して、冷媒洩れ時の着火を防止するとともに総発熱量を確保した除霜ヒータの構成(例えば、特許文献1参照。)が考えられている。
【0006】
【特許文献1】
特開2000−266450(第1頁、第4頁、図2)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許文献1記載の構造は、万一冷却器から可燃性冷媒が洩れ出た際に除霜ヒータに通電されても発火防止できるが、貯蔵室背部における狭い空間への輻射ヒータの取り付け構成については考慮されておらず、冷却器や除霜ヒータ配設の煩雑さや、組立時に露受樋部に配置した除霜ヒータに冷却器が接触することによる安全上の問題が依然として残っていた。
【0008】
本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、可燃性冷媒を使用した冷蔵庫の除霜に輻射ヒータを使用した際に、必要発熱量が得られるとともに、可燃性冷媒の着火の怖れがなく、組立作業工程も安全で効率よく、且つ安価な除霜ヒータ構成を有する冷蔵庫を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1記載の冷蔵庫は、貯蔵室を形成する断熱箱体内に配設され冷媒パイプと冷却フィンとを両側に設けた端板で保持してなる冷却器と、この冷却器と圧縮機、凝縮器および絞り装置などを環状に連結し可燃性冷媒を封入した冷凍サイクルと、前記冷却器の下方における端板間に複数本併置した除霜用の輻射ヒータと、この輻射ヒータの上部を覆って冷却フィンの下端との間に配置したヒータカバーとからなり、前記輻射ヒータおよびヒータカバーは端板に形成した係止部に係合保持することで冷却器と一体化したことを特徴とするものである。
【0010】
この構成により、万一庫内に可燃性冷媒が洩れた場合には、これに着火することがなく安全であるとともに、除霜ヒータが冷却器と一体に形成されているので、冷蔵庫本体への組み込み作業を容易におこなうことができ、また、除霜時における冷却器への加熱状態が安定して効率のよい除霜装置を得ることができる。
【0011】
請求項2記載の発明は、輻射ヒータの両端部を覆う弾性体からなるキャップを端板の端面に形成したスリットに嵌入することで輻射ヒータを冷却器に固定したことを特徴とするものであり、輻射ヒータをきわめて簡単に端板間に取り付けることができるとともに、冷却器と一体に組み立てることができる。
【0012】
請求項3記載の発明は、複数本の輻射ヒータは、電気的に直列に接続されていることを特徴とするものであり、この構成によって、除霜発熱のための入力を保ちながら、ヒーターコイルの長さを長くしてヒーター素線温度を低くすることができる。
【0013】
請求項4記載の発明は、輻射ヒータ個々の電気抵抗値を変えたことを特徴とするものであり、複数本のヒーターの発熱量を配置場所に応じて変えることにより、冷却器を均一に除霜することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の一実施形態について説明する。図1は、冷蔵庫の全体構成を示す縦断面図であり、本体を断熱箱体(1)で構成するとともに、内部を貯蔵空間として、上方から冷蔵室(2)、野菜室(3)、製氷室(4)、冷凍室(5)のように配置し、野菜室(3)の背面にはカバー体を介して冷蔵空間を冷却する冷蔵用冷却器(6)および冷却ファン(7)を配置し、冷凍室(5)の背方には同様に冷凍空間を冷却する冷凍用冷却器(8)および冷却ファン(9)を配置している。
【0015】
断熱箱体(1)の外部下方には冷媒圧縮機(10)を収納する機械室(11)を設けている。圧縮機(10)は、前記各冷却器などとともにHC冷媒を封入した冷凍サイクルの一環をなし、吐出した高温高圧のHC冷媒を、断熱箱体(1)を構成する外箱の背面や底面に配設した図示しない凝縮器および絞り装置などを経由して、冷蔵および冷凍用冷却器(6)(8)に導入し、生成された冷気を冷却ファン(7)(9)によって各貯蔵室内に供給し冷却作用をおこなうものである。
【0016】
上記冷蔵および冷凍冷却器の基本的構成は同一であり、例えば、冷凍用冷却器(8)はその周辺構成を示す図2から明らかなように、長尺の冷媒パイプ(12)に所定ピッチでアルミニウムの薄肉小片からなるフィン(13)を積重ねて嵌入し、その後冷媒パイプを蛇行曲折して各貯蔵室内の背面幅に対応する所定幅とフィンの奥行き寸法と曲折による高さ寸法を有する直方体としたものである。
【0017】
前記フィン(13)は冷媒パイプ(12)の直管部のみに配設しており、パイプ端部の曲成部には、冷媒パイプの上下に亙る比較的厚肉の短冊状の剛体からなる端板(15)を配置し、この端板(15)に穿設した嵌入孔(15a)を曲成部に合致させるとともに、両側から冷媒パイプ(12)とフィン(13)部を挟持固定することで冷却器(8)を形成している。
【0018】
端板(15)は、前記フィン(13)の最下縁からさらに下方に延設しており、延設部の両端板間には冷却器(8)の霜取りをおこなう除霜ヒータ(16)を架設するように構成する。
【0019】
冷却器(8)の除霜は、冷蔵用、冷凍用ともほぼ同様の構成でおこなうのが基本であるが、冷蔵用冷却器(6)については、通常冷凍用冷却器(8)より冷媒の蒸発温度を高く設定しており、非冷却時に冷気ファン(7)を回転させ付着した霜を昇華させることで、除霜ヒータを設けない場合もあるので、以下冷凍用冷却器(8)を実施例として説明する。
【0020】
冷蔵庫における冷却器の除霜用として、庫内にガラス管ヒータのような輻射ヒータを設置する場合、除霜は100〜150W程度の入力でおこなうのが一般的であるが、除霜ヒーターにおけるガラス管の長さは庫内への設置可能スペースの制約から約300mm程度に収める必要があり、この条件下で前記除霜に必要な入力を得るようにすると、ヒータ素線は600℃程度、ガラス管の表面温度では500℃程度となり、万一可燃性冷媒が漏洩したときには、イソブタンガスの場合、その着火温度である494℃以上となるため発火の危険を生じる。
【0021】
除霜ヒータ(16)は、図3に示すように、直管状のガラス管(17)中にヒーターコイル(18)を配設した輻射ヒータであり、直管のガラス管(17)部分の両端をシリコン樹脂などの絶縁体で形成したゴムキャップ(19)により封止するとともに、ヒータコイル(18)の端末部に接続したリード線(20)との端子部を端子支持板(22)で保持し、ゴムキャップ(19)を介して外部に導出している。そして、庫内の保持部で集束させた後庫外へ引き出し、電源基板部に接続しているものであり、圧縮機の運転時間を積算し、所定時間が経過したときにヒーターに通電して加熱することで、輻射熱により冷却器(8)に付着した霜を除去するよう制御される。
【0022】
そして、この除霜ヒータ(16)は、冷却フィン(13)の最下縁から下方の冷媒パイプ(12)に対応する位置に前後に2本併設する構成とすることにより、除霜のための発熱量に比例する入力を保ちながら、輻射ヒータ(16)の全長寸法を広げることなくヒータ素線温度やガラス管表面温度を下げるようにしている。
【0023】
前記前後に分離配設させた2本の輻射ヒータ(16)の他端側は、端板(15)の外方において中間リード線(21)により電気的に直列に接続されている。
【0024】
なお、一端側のリード線(20)および中間リード線(21)は、前記端末のゴムキャップ(19)から下方に向けて引き出されており、除霜水等がリード線(20)(21)を伝ってガラス管(17)内に侵入し、ヒータ線(18)を腐食断線させることのないようにしている。
しかして、端板(15)の下方延設部の前後面には、輻射ヒータ(16)を挿入支持するための奥方向を径大にした切欠き孔(15b)を設けており、輻射ヒータ(16)は、そのゴムキャップ(19)部の弾性を利用して切欠き孔(15b)に嵌挿し、外側に設けた凸起(19a)を切欠き孔(15b)の凹溝と係合させて廻り止めとすることで冷却器(8)と一体に保持固定される。このとき前記中間リード線(21)は、切欠き孔(15b)への輻射ヒータ(16)の嵌め込み時に引っ張られないように、少しゆとり長さを持たしておくと嵌入作業をスムーズにおこなうことができる。
【0025】
輻射ヒータ(16)と冷却器(8)のフィン最下端部との間には、ヒータカバー(23)を配置する。ヒータカバー(23)は、輻射ヒータ(16)の上方部を保護するとともに、除霜時に冷却器(8)に付着した霜が融解し水滴となって落下する際、高温のガラス管(17)の表面に触れて蒸発音を発生させないためのものであり、前記輻射ヒータ(16)と同様に、端板(15)に形成したスリット状の係止溝(15c)に側方から嵌め込んで保持している。
【0026】
なお、ヒータカバー(23)は、前述した冷却器(8)の組立時に蛇行成形した冷媒パイプ(12)およびフィン(13)とともに端板(15)間に挟み込んで固定すればよく、その断面形状は、フィン(13)から落下してくる除霜水を受けて下方の排水樋(25)へ流れ易くするように山形に形成するとともに、中央の頂部近傍の斜面部には、庫内幅方向に亙って開口する複数のスリット(23a)を穿設している。
【0027】
ヒータカバーのスリット(23a)上部の傾斜面の角度は、下側の傾斜面よりやや立ち上がり角度を大きくして張り出し、スリット(23a)の下方を覆うようにすれば、除霜時の水滴がスリットに侵入することを防止できるものであり、このスリット(23a)によって、除霜時におけるヒーター輻射熱の放射を阻害しないで冷却器(8)を加熱することができ、冷却器の霜取り動作を良好におこなうことができるとともに、冷却時には、このスリット(25a)によって冷却器内の風路が確保され、貯蔵室内における冷気循環作用を良好におこなうことができる。
特に、ヒータカバー(23)は、併置した輻射ヒータ(16)の上方を覆う必要があるため、従来構成に比較して幅広に形成されており、しかも、冷却器(8)としての奥行き長である左右の端板(15)の間に架設されていることから、冷却器(8)の上下方向の風路を遮断することになり、スリット(23a)による冷気風路の確保は有効に作用する。
【0028】
図4に本発明の他の実施例を示す。2本の輻射ヒータ(16)を並列に配置して除霜時の発熱温度分布をみると、個々のガラス管(17)の外側の表面温度に対してガラス管間の中央部の温度は2〜3割高くなる傾向にある。これは、例えば3本の輻射ヒータ(16)を三角形状に配置して併置した場合でも同じであり、三角形の中央部の温度はより高温度となるものである。すなわち、輻射ヒータの併置本数が多くなるほどガラス管の表面温度は低くできるが、各ヒーターの中央部分については逆に高温となるものであり、洩れた可燃性冷媒への着火を確実に防止するためには、ヒーター間の局部的な高温状態をなくす必要がある。
【0029】
本実施例の場合は、図5に示すように、ヒータカバー(33)の中央部を部分的に切り欠いてスリット(33a)を形成するとともに下方への折曲片(33b)を形成し、2本の輻射ヒータ(16)(16)の間を部分的に遮蔽するように配置させたものである。
【0030】
このようにすれば、折曲片(33b)によって輻射ヒータ(16)の間に発生する局部加熱を拡散させる作用とともに、折曲片(33b)の伝熱作用によって冷却器(8)近傍まで熱が伝わるため、除霜を促進させることができ、除霜時の除霜水を輻射ヒータ(16)に落下させることなく、スリット(33a)によって冷却時の冷気の流れを確保できる。
【0031】
また、冷却運転の継続による冷却器(8)各部への霜の付着は可能な限り均一化がはかられているが、冷却器の大きさや冷気の流れ方向により着霜状態が偏ることは避けられないものである。そこで、冷却器における着霜傾向を把握し、霜の付着状態に応じて複数本配置した各輻射ヒータ(16)(16)の抵抗値に差をつけ、発熱量を変えることで、局部的な除霜残りを防止し、残氷のない冷却器の均一除霜をおこなうことができる。
【0032】
図6は、さらに他の実施形態であり、輻射ヒータ(16)を上下にずらして配置したものである。このように配置すれば、前記実施例のごとく前後に配置した場合と比較して、冷却器(8)の上下方向の風路を遮蔽する度合いが少なくなり、また、ヒータカバー(43)の前後の幅寸法も小さくすることができ、冷気循環性能をより良好に保持することができる。
【0033】
また、上下配置により、奥行き寸法への制約が少なくなるとともに、下側の輻射ヒータ(16′)は排水樋(25)に近づくことになり、輻射熱によって排水口(25a)の氷結防止に寄与させることができる。
【0034】
なお、輻射ヒータ(16)の配置は垂直線上の上下配置に限るものでなく、前後に少しずらしてた方が輻射性能上より効果的であることは言うまでもない。
【0035】
輻射ヒータ(16)の下部における排水樋(25)間には、樹脂製の排水樋の側部から一体に受け片(25b)を突出形成し、これに樹脂製板状のヒーター受け(26)を係合配置させて、前記輻射ヒータのガラス管が割れた場合のヒーター(18)の受けとしている。
【0036】
冷却器(8)を構成する冷媒パイプ(12)、フィン(13)および端板(15)はアルミニウム製であり、冷凍サイクルの配管を介して断熱箱体の鋼板製外箱と接合されているため、万一ガラス管(17)が割れてヒータ線(18)が露出し、冷却器(8)や排水樋(25)の熱伝導用のアルミ箔(27)に接触した場合には漏電することになり、このとき使用者が冷蔵庫外面の金属部分に触れると感電するおそれがある。
【0037】
そのため、ガラス管(17)が割れた場合は、前記ヒータ受け(26)により、ヒータ線(18)を受けて下方に垂れ下がらないように保持することで、他の金属部分との接触で漏電することを防止するものであり、この場合、少なくともヒータ受け(26)の端部は冷却器(8)や排水樋(25)の金属部分と接触しないように樹脂で形成するとともに、板表面には透孔(26a)を設けてヒーター(16)の輻射熱を排水樋(25)部分に及ぼし、氷塊の除去に寄与させるようにする。
【0038】
前記ヒータ受け(26)の固定は、排水樋(25)の受け部に係合する方法に限らず、前記端板(15)の下端をさらに下方延長し、これに樹脂製板状のヒーター受けを係合させてもよい。
【0039】
なお、上記実施例における複数本の除霜ヒータは電気的に直列に接続したが、個々の除霜ヒータを並列に接続し、電圧を下げることでヒータ表面温度を低く制御するようにしてもよい。
【0040】
また、上記の除霜ヒータ構成によれば、輻射熱の分散により、個々の除霜ヒータ自体の温度を低下させることができるため、従来のように耐熱温度が180℃と高いが高価であるシリコン樹脂をゴムキャップやリード線の被覆に使用する必要がなく、比較的安価な塩化ビニル樹脂で成形することができるため、コストメリットが大きい。
【0041】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の冷蔵庫によれば、万一庫内に可燃性冷媒が洩れた場合には、これに着火することがなく安全であるとともに、除霜ヒータが冷却器と一体に組立形成されているので、冷蔵庫本体への組み込み作業を容易におこなうことができ、また、除霜時における冷却器への加熱状態が安定して効率のよい除霜装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施形態を示す冷蔵庫本体の縦断面図である。
【図2】図1の冷却器周辺部の拡大断面図である。
【図3】図2の冷却器および除霜ヒータ部分の正面からの断面図である。
【図4】本発明の他の実施例を示す冷却器部分の側面図である。
【図5】図4に示すヒータカバー部の斜視図である。
【図6】本発明のさらに他の実施例を示す冷却器部分の側面図である。
【符号の説明】
1…断熱箱体 5…冷凍室 8…冷凍用冷却器
9…ファン 12…冷媒パイプ 13…フィン
15…端板 15a…嵌入孔 15b…切欠き孔
15c…係止溝 16…除霜ヒータ 17…ガラス管
18…ヒータコイル 19…ゴムキャップ 20…リード線
21…中間リード線 22…端子支持板
23、33、43…ヒータカバー 23a、33a…スリット
25…排水樋 25a…排水口 25b…受け片
26…ヒータ受け 26a…透孔 27…アルミ箔
33b…折曲片

Claims (4)

  1. 貯蔵室を形成する断熱箱体内に配設され冷媒パイプと冷却フィンとを両側に設けた端板で保持してなる冷却器と、この冷却器と圧縮機、凝縮器および絞り装置などを環状に連結し可燃性冷媒を封入した冷凍サイクルと、前記冷却器の下方における端板間に複数本併置した除霜用の輻射ヒータと、この輻射ヒータの上部を覆って冷却フィンの下端との間に配置したヒータカバーとからなり、前記輻射ヒータおよびヒータカバーは端板に形成した係止部に係合保持することで冷却器と一体化したことを特徴とする冷蔵庫。
  2. 輻射ヒータの両端部を覆う弾性体からなるキャップを端板の端面に形成したスリットに嵌入することで輻射ヒータを冷却器に固定したことを特徴とする請求項1記載の冷蔵庫。
  3. 複数本の輻射ヒータは、電気的に直列に接続されていることを特徴とする請求項1または請求項2記載の冷蔵庫。
  4. 輻射ヒータ個々の電気抵抗値を変えたことを特徴とする請求項3記載の冷蔵庫。
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