JP2017053589A - 冷蔵庫 - Google Patents

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Toshiyuki Mizuno
敏之 水野
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Abstract

【課題】貯蔵空間から冷却器に戻る空気の湿気を充分に除湿することができ、冷却器への着霜量を低減することができる冷蔵庫を提供する。
【解決手段】内箱3と外箱との間に断熱空間4が形成された断熱箱体5と、内箱3の内部に設けられた貯蔵空間及び冷却器室と、圧縮機と凝縮器と減圧装置と冷却器室に収納された冷却器27とを配管接続した冷凍サイクル装置と、貯蔵空間の空気を冷却器室へ戻すリターンダクト142とを備えた冷蔵庫において、リターンダクト142から冷却器室に設けられた冷却器27までの流路を流れる空気を冷却する冷熱源31を備える。
【選択図】図5

Description

本発明は、冷蔵庫に関する。
従来の冷蔵庫では、冷凍サイクルを構成している冷却器が低温になると、冷却器の外面に霜が付着するが、この冷却器への霜の付着により冷却器の冷却能力が低下することが知られている。そこで、従来、冷却に設けられた放熱フィンの間隔を大きく設定したり、除霜ヒータによって冷却器を加熱することで霜を融解するようになっている。
しかし、放熱フィンの間隔を大きく設定すると、冷蔵庫内の空気と熱交換しにくくなり冷却効率が低下し、除霜ヒータによって霜を融解すると、ヒータを通電することになり、いずれにおいても電力消費量を増加させる要因となる。
そこで、下記特許文献1では、冷蔵室から冷却器に戻される冷気を除湿する除霜装置を設け冷却器への着霜量を低減することで、放熱フィンの間隔を大きく設定することなく除霜ヒータの通電量を低減する冷蔵庫が提案されている。
しかしながら、下記特許文献1では、冷蔵室内の空気を冷却する除湿装置が冷凍室の戻り冷気によって冷却されており、除湿装置が冷凍室の戻り冷気を冷熱源としているため、除湿装置を充分に冷却することができず、冷却器への着霜量を低減するのが困難である。
また、除湿装置は冷凍室温度より低温に冷却することができないため、冷凍室から冷却器に戻る空気を除湿することができない。
特開昭58−178173号公報
そこで、貯蔵室から冷却器に戻る空気の湿気を充分に除湿することができ、冷却器への着霜量を低減することができる冷蔵庫を提供することを目的とする。
一実施形態の冷蔵庫は、内箱と外箱との間に断熱空間が形成された断熱箱体と、前記内箱の内部に設けられた貯蔵空間及び冷却器室と、圧縮機と凝縮器と減圧装置と前記冷却器室に収納された冷却器とを配管接続した冷凍サイクル装置と、前記冷却器で冷却された空気を前記冷却器室から前記貯蔵室へ送風する供給ダクトと、前記貯蔵室の空気を前記冷却器室へ戻すリターンダクトとを備えた冷蔵庫において、前記リターンダクトから前記冷却器室に設けられた前記冷却器までの流路を流れる空気を冷却する冷熱源を備えるものである。
本発明の第1実施形態に係る冷蔵庫の縦断側面図である。 冷凍サイクル装置の概略構成を示す図である。 扉を外した状態の冷蔵庫の正面図である。 背面方向から見た内箱の斜視図である。 図1のA−A断面図である。 図5のB−B断面図である。 第1実施形態の変更例2に係る冷蔵庫の要部を示す断面図である。 図7のC−C断面図である。 第1実施形態の変更例3に係る冷蔵庫の要部を示す断面図である。 図9のD−D断面図である。 第1実施形態の変更例4に係る冷蔵庫の要部を示す断面図である。 第1実施形態の変更例5に係る冷蔵庫の要部を示す断面図である。 第1実施形態の変更例6に係る冷蔵庫の要部を示す断面図である。 本発明の第2実施形態に係る冷蔵庫の要部を示す断面図である。
(第1実施形態)
以下、図面に基づき本発明の第1実施形態について説明する。
図1に示すように、本実施形態に係る冷蔵庫1は、鋼板製の外箱2と合成樹脂製の内箱3との間に形成された断熱空間4に断熱材を設けた断熱箱体5の内部に貯蔵空間を形成し、断熱箱体5に組み込まれた冷凍サイクル装置20によって貯蔵空間内を冷却するように構成されている。冷蔵庫1の貯蔵空間は、仕切壁によって内部が冷蔵温帯(例えば、1〜6℃)に冷却される冷蔵室6及び野菜室7と、冷凍温度帯(例えば、−20〜−10℃)に冷却される冷凍室8に区分されている。
冷蔵庫1の断熱箱体5に組み込まれた冷凍サイクル装置20は、図2に示すように、高温高圧の冷媒ガスを吐出する圧縮機21の吐出側から順番に、凝縮器22、放熱パイプ24、ドライヤ25、減圧装置26、冷却器27、アキュムレータ28及びサクションパイプ29が接続され、サクションパイプ29の下流側が圧縮機21の吸込側に接続されている。
冷凍サイクル装置20では、冷媒が圧縮機21で圧縮されて高温高圧の気体状の冷媒に変化し、凝縮器22と放熱パイプ24で放熱しながら液体状の冷媒となる。液体状の冷媒は、ドライヤ25を介してキャピラリーチューブからなる減圧装置26に送られ気化し易いように減圧され、その後に冷却器27で気化し、周囲から熱を奪うことにより冷気が発生する。周囲から熱を奪った冷媒は、アキュムレータ28において気体状の冷媒と液体状の冷媒とにそれぞれ分離され、気体状の冷媒のみがサクションパイプ29を経て圧縮機21へ戻り、再び圧縮され高温高圧の気体状の冷媒となる。
圧縮機21は、回転数を変えることができる能力可変型の圧縮機であって、図1に示すように、冷蔵庫1の背面下端部に形成された機械室9内に設けられている。また、機械室9には、圧縮機21以外に凝縮器22や、圧縮機21及び凝縮器22を冷却する放熱ファン(不図示)や、制御装置10などが設けられている。
冷却器27は、この例では、幅方向両端でU字状に折り返され蛇行状に形成された冷媒パイプ27aに多数のフィン27bを取り付け、蛇行状の冷媒パイプ27aの左右両端部を端板27cで連結してなるフィンチューブ型の冷却器であり、その下流側に冷却器27の端板27cに連結固定されていないサクションパイプ29が、アキュムレータ28を介して接続されている。冷却器27は、野菜室7及び冷凍室8の背部に設けられた冷却器室11に収納され、断熱箱体5内部に設けられた冷蔵室6、野菜室7及び冷凍室8を冷却するための冷気を生成する。
冷却器室11には、冷却器27以外にも、冷却器27で冷却された空気を貯蔵室6,7,8に送風する冷却器ファン12と、冷却器27から発生した除霜水を受ける水受部13が設けられている。水受部13は、冷却器27に下方と、後述するリターンダクト142の下方を覆うように設けられている。水受部13で受けた除霜水は、排水ホース131(図7参照)を介して、機械室9内に設けられた不図示の蒸発皿に排水され、機械室9内で発生する熱を受けて蒸発するようになっている。
また、冷却器室11は、図1及び図3に示すように、冷蔵ダクト14によって冷蔵温度帯に冷却される冷蔵室6及び野菜室7と接続されるとともに、冷凍ダクト15によって冷凍温度帯に冷却される冷凍室8と接続されている。
具体的には、冷蔵ダクト14は、野菜室7に設けられた吸入口141と冷却器室11とを接続するリターンダクト142と、冷蔵室6の背面に設けられた複数の吹出口143と冷却器室11とを接続する供給ダクト144と、供給ダクト144を開閉する冷蔵ダンパ145とを有している。リターンダクト142は、野菜室7に設けられた吸入口141から冷却器室11の側方(この例では、正面から見て右側)を通って下方へ延び、その下端部が水受部13の上方において下方に向かって開口しており、冷却器室11の下端部に接続されている。
冷凍ダクト15は、冷凍室8に設けられた吸入口151と冷却器室11とを接続するリターンダクト152と、冷凍室8において吸入口151より上方に設けられた複数の吹出口153と冷却器室11とを接続する供給ダクト154とを有している。リターンダクト152は、冷却器室11の下方に設けられた吸入口151から上方へ延び冷却器室11の下端部に接続されている。
そして、冷蔵ダンパ145が冷蔵ダクト14を閉塞した状態で圧縮機21及び冷却器ファン12が駆動すると、冷凍室8内の空気が吸入口151からリターンダクト152を通って冷却器室11へ戻り、冷却器室11において冷却器27を通過している間に冷却されて冷気となり、供給ダクト154を通って吹出口153から冷凍室8内へ供給される。冷凍室8内へ供給された冷気は、冷凍室8内を冷却した後、再び吸入口151からリターンダクト152内へ吸い込まれる。このようにして冷気が循環し、冷凍室8を冷却する。
また、冷蔵ダンパ145が冷蔵ダクト14を開放した状態で圧縮機21及び冷却器ファン12が駆動すると、上記したように冷凍室8及び冷却器室11の間を冷気が循環して冷凍室8を冷却するとともに、冷蔵室6及び野菜室7にも冷気が循環して冷蔵室6及び野菜室7を冷却する。
つまり、冷却器ファン12の送風作用によって、冷凍室8内の空気が吸入口151からリターンダクト152を通って冷却器室11へ戻るとともに、野菜室7内の空気が吸入口141からリターンダクト142を通って冷却器室11へ戻り、冷却器室11においてリターンダクト152から戻ってきた冷凍室8を流れた空気と合流し、冷却器27を通過している間に冷却されて冷気となる。そして、冷却器室11で生成された冷気の一部は、供給ダクト154を通って吹出口153から冷凍室8内へ供給され冷凍室8を冷却し、他の一部は、供給ダクト144を通って吹出口143から冷蔵室6内へ供給される。冷蔵室6内へ供給された冷気は、冷蔵室6内を冷却した後、冷蔵室6の底面に設けられた通気口16を通って野菜室7内に流入する。野菜室7に流入した冷気は、野菜室7を冷却した後、再び吸入口141からリターンダクト142内へ吸い込まれる。このようにして冷気が循環し、冷凍室8に加え、冷蔵室6及び野菜室7が冷却される。
このような構成の冷蔵庫1において、冷凍サイクル装置20では、冷却器27を流れた後の低温の冷媒が流れるサクションパイプ29が、減圧装置26と熱交換可能に一体化されパイプ体31を構成する。
このパイプ体31は、図4に示すように、内箱3の内側(庫内側)に設けられた冷却器27から内箱3の背板に穿設された導出孔3aを通って、外箱2と内箱3との間に形成される断熱空間4内へ進入し、断熱箱体5の左右一方の角部(この例では、正面からみて左側の角部)まで引き出される。左右一方の角部まで引き出されたパイプ体31は、角部に沿って上昇し、断熱箱体5の上端部において幅方向反対側に向かって延び、左右他方の角部(この例では、正面からみて右側の角部)に達すると下方に折れ曲がり該角部に沿って降下する。
そして、パイプ体31は、野菜室7に設けられた吸入口141と冷却器室11とを接続するリターンダクト142の側方位置に達すると、リターンダクト142の内方に向けて突出するように折れ曲がり屈曲部51を形成する。
屈曲部51は、伝熱部52とともに除湿部50を構成し、サクションパイプ29を流れる低温の冷媒によってリターンダクト142を流れる空気を冷却することで、野菜室7から冷却器27に戻る空気を除湿し、冷却器27への着霜を抑制する。
この例では、図5及び図6に示すように、内箱3には、リターンダクト142の内方へ突出する突溝3bが形成され、この突溝3bの断熱空間4側に沿って屈曲部51が設けられている。その際、パイプ体31(屈曲部51)を構成するサクションパイプ29が内箱3と接触するように屈曲部51を突溝3bに設けることが好ましい。
伝熱部52は、アルミニウムなどの金属製の金網からなり、内箱3の突溝3bの外側(リターンダクト142側)と接触し内箱3を介して屈曲部51を構成するサクションパイプ29と熱交換可能な状態でリターンダクト142の断面全体を覆うように設けられている。
そして、屈曲部51の下流側は、再び、断熱箱体5の角部に沿って降下し、機械室9へ進入する。機械室9に進入したパイプ体31は、サクションパイプ29と減圧装置26に分離し、サクションパイプ29の先端が圧縮機21の吸込側に接続され、減圧装置26の先端がドライヤ25の下流側に接続されている。
以上のような本実施形態の冷蔵庫1では、野菜室7に設けられた吸入口141と冷却器室11とを接続するリターンダクト142を流れる空気を冷却する除湿部50が設けられているため、冷蔵室6及び野菜室7を流れた多湿状態の空気を冷却器27に至る前に除湿部50において除湿することができ、冷却器27への着霜を抑制することができる。
しかも、本実施形態では、除湿部50は、冷却器27を流れた後であっての−30℃〜−40℃程度の冷媒が流れるサクションパイプ29を冷熱源としているため、冷蔵室6や野菜室7から冷却器27に戻る空気の湿気を充分に除湿することができ、冷却器27への着霜量を大幅に低減することができる。
また、本実施形態では、屈曲部51を構成するサクションパイプ29と熱交換可能に設けられた伝熱部52が設けられているため、リターンダクト142を流れる空気を効率的に冷却することができる。しかも、伝熱部52は、金属製の金網で形成されているため、リターンダクト142の断面全体に容易に配設することができる。
また、本実施形態では、水受部13が、リターンダクト142の下方を覆うように設けられ、除湿部50の下方にも設けられているため、除湿部50による除湿の際に伝熱部52や突溝3bのリターンダクト142側に付着した結露水が滴り落ちても、水受部13でこれを受け止めて排水ホース131を介して機械室9の蒸発皿に排水することができる。
(変更例1)
上記した第1実施形態の冷蔵庫1では、サクションパイプ29と減圧装置26とを熱交換可能に一体化したパイプ体31の一部を、リターンダクト142の内方へ突出させて屈曲部51としたが、例えば、屈曲部51より上流側においてサクションパイプ29から減圧装置26を分離し、サクションパイプ29のみをリターンダクト142の内方へ突出させてもよい。
このように、屈曲部51より上流側においてサクションパイプ29から減圧装置26を分離することで、屈曲部51におけるサクションパイプ29の温度が低くなり、冷蔵室6や野菜室7から冷却器27に戻る空気の湿気を充分に除湿することができ、冷却器27への着霜量を大幅に低減することができる。
(変更例2)
上記した第1実施形態の冷蔵庫1では、野菜室7に設けられた吸入口141と冷却器室11とを接続するリターンダクト142の内部に除湿部50を設ける場合について説明したが、リターンダクト142と冷却器室11との接続部分など、リターンダクト142から冷却器室11に設けられた冷却器27までの流路内に除湿部50を設けてもよい。
図7及び図8に示すように、リターンダクト142と冷却器室11との接続部分に除湿部50を設ける場合、少なくとも、リターンダクト142の下端部に近接する冷却器27の右側端部において、冷却器27の下方への投影面より前後方向に広い範囲に屈曲部51を設け、除湿部50を冷却器27の奥行き全体(前後方向全体)にわたって設けてもよい。このように除湿部50を冷却器27の奥行き全体にわたって設けることで、冷蔵室6及び野菜室7を流れた比較的湿度を多く含んだ空気が滞留しやすいリターンダクト142の下端部とその下端部に近接する冷却器27の右側端部下方において効果的に除湿することができ、冷却器27への着霜を防ぐことができる。
(変更例3)
上記した第1実施形態の冷蔵庫1では、野菜室7に設けられた吸入口141と冷却器室11とを接続するリターンダクト142の内部に除湿部50を設ける場合について説明したが、冷凍室8に設けられた吸入口151と冷却器室11とを接続するリターンダクト152から冷却器27までの流路内に除湿部50を設け、冷凍室8から戻る空気の湿気を除湿するように構成してもよい。
除湿部50は、冷却器27を流れた後の−30℃〜−40℃程度の冷媒が流れるサクションパイプ29を冷熱源としているため、冷凍室8から冷却器27に戻る空気を冷却して除湿することができ、冷却器27への着霜量を大幅に低減することができる。
また、本変更例において、図9及び図10に示すように、冷却器27の下方への投影面より幅方向に広い範囲に屈曲部51を設け、除湿部50を冷却器27の全幅(左右方向全体)にわたって設けることで、着霜を冷却器27の全体で防ぐことができる。
(変更例4)
上記した第1実施形態の冷蔵庫1では、内箱3をリターンダクト142の内方へ向けて突出させて突溝3bを形成し、この突溝3bの断熱空間4側に屈曲部51を接触させ、屈曲部51を構成するサクションパイプ29が内箱3を介してリターンダクト142の空気や、伝熱部52を冷却する場合について説明したが、例えば、図11に示すように、パイプ体31が、屈曲部51において内箱3を貫通してリターンダクト142内方へ突出し、サクションパイプ29がリターンダクト142の空気や伝熱部52を直接冷却してもよい。このような場合、リターンダクト142を流れる空気をより低い温度まで冷却することができるため、冷却器27への着霜量を大幅に低減することができる。
また、図示しないが、アキュムレータ28の下流側であって断熱空間4に進入する前のサクションパイプ29をリターンダクト142内に設け、当該部分を除湿部50の屈曲部51としてもよい。このような場合であると、サクションパイプ29の中でも温度の低い部分を屈曲部51とすることができるため、冷却器27に戻る空気の湿気を充分に除湿することができ、冷却器27への着霜量を大幅に低減することができる。
(変更例5)
上記した第1実施形態の冷蔵庫1では、屈曲部51を構成するサクションパイプ29と熱交換可能な状態で設けた伝熱部52が、リターンダクト142の断面全体を覆う金属製の金網である場合について説明したが、例えば、図12に示すように、内箱3の突溝3bの外側と接触し内箱3を介してサクションパイプ29と熱交換可能に設けた金属製のフィンを伝熱部52としてもよい。その際、金属製のフィンは、リターンダクト142の空気流方向に平行に配置された平板状の金属板で有ることが好ましく、これにより、流路抵抗を小さくすることができる。
(変更例6)
上記した第1実施形態の冷蔵庫1では、内箱3に設けた突溝3bの断熱空間4側に沿わせてパイプ体31を設けることで、コ字状に屈曲したパイプ体31を除湿部50の冷熱源としてリターンダクト142内に設けたが、例えば、図13に示すように、螺旋状に巻き回したパイプ体31をリターンダクト142内へ突出させて除湿部50の冷熱源としてリターンダクト142を流れる空気を冷却してもよい。このような場合、小さくスペースに長いパイプ体31を配設することができ、リターンダクト142の流路抵抗を小さくしつつ、リターンダクト142内の空気をより低い温度まで冷却することができる。
(第2実施形態)
第1実施形態では、冷蔵室6や野菜室7から冷却器27へ戻る空気に含まれる湿気を除湿する除湿部50が、冷却器27と圧縮機21との間に設けられたサクションパイプ29を冷熱源とする場合について説明したが、本実施形態では、除湿部50がペルチェ素子53を冷熱源とする。
具体的には、図14に示すように、野菜室7に設けられた吸入口141と冷却器室11とを接続するリターンダクト142の内部には、制御装置10に接続されたペルチェ素子53と伝熱部52とから構成される除湿部50が設けられている。
ペルチェ素子53は、第一面53aが伝熱部52と熱交換可能な状態で接触し、第一面53aと対向する第二面53bが内箱3側に沿わせて設けられている。伝熱部52は、リターンダクト142の断面全体を覆う金属製の金網からなり、ペルチェ素子53の第一面53aで発生した冷熱をリターンダクト142の断面全体へ伝達する。この例では、ペルチェ素子53の第二面53bが内箱3を介してパイプ体31と対向している。
このような構成において、第一面53aを吸熱側となるように制御装置10がペルチェ素子53を通電すると、第一面53a及びこれに接触して設けられた伝熱部52が冷却される。これにより、第一面53a及び伝熱部52が、リターンダクト142を流れる空気を冷却して除湿することができる。また、除湿時に発熱側となる第二面53bは、パイプ体31と内箱3を介して対向しているため、サクションパイプ29の冷熱によって冷却される。
また、本実施形態では、第一面53aが発熱側となるように制御装置10がペルチェ素子53を通電することで、リターンダクト142内に設けられた伝熱部52を加熱することができるため、除湿部50による除湿の際に伝熱部52に付着した露が凍結して霜となっても、伝熱部52を加熱して伝熱部52に生じた霜を簡単に取り除くことができる。
なお、その他の構成及び作用効果は上記した第1実施形態と同様であるため、詳細な説明を省略する。
(他の実施形態)
以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
1…冷蔵庫、2…外箱、3…内箱、3b…突溝、4…断熱空間、5…断熱箱体、6…冷蔵室、7…野菜室、8…冷凍室、10…制御装置、11…冷却器室、12…冷却器ファン、13…水受部、14…冷蔵ダクト、15…冷凍ダクト、20…冷凍サイクル装置、21…圧縮機、22…凝縮器、26…減圧装置、27…冷却器、28…アキュムレータ、29…サクションパイプ、31…パイプ体、50…除湿部、51…屈曲部、52…伝熱部、53…ペルチェ素子、53a…第一面、53b…第二面、131…排水ホース、141…吸入口、142…リターンダクト、143…吹出口、144…供給ダクト、145…冷蔵ダンパ、151…吸入口、152…リターンダクト、153…吹出口、154…供給ダクト

Claims (9)

  1. 内箱と外箱との間に断熱空間が形成された断熱箱体と、前記内箱の内部に設けられた貯蔵空間及び冷却器室と、圧縮機と凝縮器と減圧装置と前記冷却器室に収納された冷却器とを配管接続した冷凍サイクル装置と、前記冷却器で冷却された空気を前記冷却器室から前記貯蔵空間へ送風する供給ダクトと、前記貯蔵空間の空気を前記冷却器室へ戻すリターンダクトとを備えた冷蔵庫において、
    前記リターンダクトから前記冷却器室に設けられた前記冷却器までの流路を流れる空気を冷却する冷熱源を備えた冷蔵庫。
  2. 前記冷熱源は前記冷却器と前記圧縮機とを接続するサクションパイプを備える請求項1に記載の冷蔵庫。
  3. 前記サクションパイプは、前記断熱箱体の前記断熱空間内に設けられた第1の部分、及び前記第1の部分より冷媒流れ方向下流側において前記内箱の内部に設けられた第2の部分の少なくともいずれか一方の部分が、前記リターンダクトから前記冷却器室に設けられた前記冷却器までの流路を流れる空気と熱交換して除湿する請求項1に記載の冷蔵庫。
  4. 前記冷熱源はペルチェ素子を備える請求項1に記載の冷蔵庫。
  5. 前記冷熱源は、前記冷却器より空気流れ方向上流側に前記冷却器の全幅にわたって対向配置されている請求項1〜4のいずれか1項に記載の冷蔵庫。
  6. 前記冷熱源は、前記冷却器より空気流れ方向上流側に前記冷却器の奥行き全体にわたって対向配置されている請求項1〜5のいずれか1項に記載の冷蔵庫。
  7. 前記冷熱源は、前記冷熱源に熱交換可能に取り付けられたフィンを備える請求項1〜6のいずれか1項に記載の冷蔵庫。
  8. 前記冷熱源は、前記冷熱源に熱交換可能に取り付けられた金網を備える請求項1〜6のいずれか1項に記載の冷蔵庫。
  9. 前記金網が、前記リターンダクトの断面を覆うように設けられている請求項8に記載の冷蔵庫。
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