JP2021076318A - 冷蔵庫 - Google Patents

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拓人 天坂
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浩俊 渡邊
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正康 津布久
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Abstract

【課題】 複数の冷却器を有していても、蒸発器からの除霜水の蒸発を効率よく行うことができる冷蔵庫を提供する。【解決手段】蒸発器と、蒸発器より下方に配された機械室と、蒸発器及び機械室の間に位置する冷凍貯蔵室及び冷蔵貯蔵室と、蒸発器下方と機械室上方とを結ぶドレンホースと、を備える冷蔵庫であって、ドレンホースを上端から下端に向けて辿っていくと、冷凍室に重なる領域で、略直進し、冷蔵貯蔵室に重なる領域で、冷凍貯蔵室に重なる領域に比して大きく曲がる冷蔵庫。【選択図】図3

Description

本発明は、冷蔵庫に関する。
特許文献1は、冷蔵室用蒸発器6から蒸発皿11まで延在するドレンホース9が、下方に向かうにつれて、冷蔵室1a背後で外箱3の側面板3bに近づき、野菜室1b及び冷凍室2a,2b背後で側面板3bに沿って延在し、冷凍室3c背後で曲がって蒸発皿11に近づく構成を開示している(図2)。
特開2007−78311号公報
ドレンホース9は、蒸発器で生成した水を機械室に向かって送る。ドレンホースの上端と下端とは、鉛直方向に真っ直ぐ延ばすことが必ずしも可能なわけではなく、水平方向にドレンホース9を曲げながら鉛直方向に延ばしていくことが通常である。曲がり部分には水が滞留しやすく、特に、概ね真っ直ぐな部分の下端で曲がる部分は、概ね真っ直ぐな部分の上端で曲がる部分に比して水が滞留しやすい。また、ドレンホース9の曲がり部分が冷凍室3c背後だと、ドレンホース内で滞留した除霜水が冷凍室3cとの伝熱で冷却され、凍結する虞がある。
上記課題を鑑みてなされた本発明は、
蒸発器と、
該蒸発器より下方に配された機械室と、
前記蒸発器及び前記機械室の間に位置する冷凍貯蔵室及び冷蔵貯蔵室と、
前記蒸発器下方と前記機械室上方とを結ぶドレンホースと、を備える冷蔵庫であって、
前記ドレンホースを上端から下端に向けて辿っていくと、
前記冷凍室に重なる領域で、略直進し、
前記冷蔵貯蔵室に重なる領域で、前記冷凍貯蔵室に重なる領域に比して大きく曲がる冷蔵庫である。
実施形態の冷蔵庫の正面図 図1のA−A断面図 図2のB−B断面図 図3に示す冷蔵ドレンホースの詳細図 図2のB−B断面図であって冷凍サイクル構成及び真空断熱材を示した図 図5のC−C断面図 実施形態の冷蔵庫における冷凍サイクル構成を示す概略図
以下、本発明の実施形態を添付の図面を参照しつつ説明する。図1は実施形態の冷蔵庫の正面図、図2は図1のA−A断面図、図3は図2のB−B断面図、図4は図3に示す冷蔵ドレンホース27aの詳細図、図5は、図2のB―B断面図である。
冷蔵庫1の箱体10は、上方から冷蔵室2、左右に併設された製氷室3と上段冷凍室4、下段冷凍室5、野菜室6の順番で貯蔵室を有している。冷蔵庫1はそれぞれの貯蔵室の開口を開閉するドアを備えている。これらのドアは、冷蔵室2の開口を開閉する、左右に分割された回転式の冷蔵室ドア2a、2bと、製氷室3、上段冷凍室4、下段冷凍室5、野菜室6の開口をそれぞれ開閉する引き出し式の製氷室ドア3a、上段冷凍室ドア4a、下段冷凍室ドア5a、野菜室ドア6aである。以下では、製氷室3、上段冷凍室4、下段冷凍室5は、まとめて冷凍室7と呼ぶ。
冷凍室7は、基本的に庫内を冷凍温度帯(0℃未満)の例えば平均的に−18℃程度にした貯蔵室であり、冷蔵室2及び野菜室は庫内を冷蔵温度帯(0℃以上)とし、例えば冷蔵室2は平均的に4℃程度、野菜室は平均的に7℃程度にした貯蔵室である。ドア2aには庫内の温度設定の操作を行う操作部26を設けている。冷蔵庫1とドア2a、2bを固定するためにドアヒンジ(図示せず)が冷蔵室2上部及び下部に設けてあり、上部のドアヒンジはドアヒンジカバー16で覆われている。
図2に示すように、外箱10aと内箱10bとの間に発泡断熱材(例えば発泡ウレタン)を充填して形成される箱体10により、冷蔵庫1の庫外と庫内は隔てられている。箱体10には発泡断熱材に加えて複数の真空断熱材25を、鋼板製の外箱10aと合成樹脂製の内箱10bとの間に実装している。
冷蔵用蒸発器14aは冷蔵室2の略背部に設けてある。冷蔵用蒸発器14aと熱交換して低温になった空気は、冷蔵用蒸発器14aの上方に設けた冷蔵用ファン9aにより、冷蔵室風路11、冷蔵室吐出口11aを介して冷蔵室2に送風され、冷蔵室2内を冷却する。
冷凍用蒸発器14bは冷凍室7の略背部に設けてある。冷凍用蒸発器14bと熱交換して低温になった空気は、冷凍用蒸発器14bの上方に設けた冷凍用ファン9bにより、冷凍室風路12、冷凍室吐出口12aを介して冷凍室7に送風され、冷凍室7内を冷却する。さらにその後、冷気は野菜室6に送風され、野菜室6内を冷却する。
冷蔵庫1の上部には、制御装置の一部であるCPU、ROMやRAM等のメモリ、インターフェース回路等を搭載した制御基板31を配置している。制御基板31は、冷蔵室温度センサ41、冷凍室温度センサ42、野菜室温度センサ43、蒸発器温度センサ40a、40b等と接続され、前述のCPUは、これらの出力値や操作部26の設定、前述のROMに予め記録されたプログラム等を基に、圧縮機24や冷蔵用ファン9a、冷蔵用ファン9b、前述の各ヒータ21、101、102、103、104及び後述する冷媒制御弁52の制御等を行っている。
図5に例示するように、冷蔵庫1は、内箱83と、外箱84と、内箱83と外箱84との間であって、上下左右の断熱壁内に配置された真空断熱材25(破線)及び背部の断熱壁内に配置された真空断熱材25a(破線)と、を有している。各真空断熱材と内箱83との隙間にはウレタン断熱材88が注入発泡され、内箱83と接着あるいは固定されている。真空断熱材25は側面が図5からは観察でき、真空断熱材25aは正面が観察できる。真空断熱材25,25aは、外箱10aの背面板10a1等に設けられている。
真空断熱材25aは、矩形の下側2つの頂点近傍が切り取られており、縁25bのように切りかかれている。冷蔵庫1の背面の上下左右の四隅には、外箱10aと内箱10bとの間に発泡断熱材を充填するための充填孔(図示せず)が設けられている。縁25bは、この充填孔の前方投影面上を避けて形成されており、充填孔から注入されたウレタンフォーム等が真空断熱材25aに接触することを回避している。
(冷凍室蒸発器14b等の霜の融解)
冷凍用蒸発器14b下方には除霜ヒータ21を設けている。除霜ヒータ21は、例えば50W〜200Wの電気ヒータで、本実施形態では150Wのラジアントヒータとしている。
(冷凍ドレンホース27b)
冷凍用蒸発器14bの除霜時に発生した除霜水(融解水)は冷凍用蒸発器室8bの下部に設けたトイ23bに落下し、排水口22b、冷凍ドレンホース27bを介して圧縮機24の上部に設けた蒸発皿32に排出される。冷凍ドレンホース27bは略鉛直方向に延び、出口部27b1は蒸発皿32の上方投影面内に設けられる。
(冷蔵室蒸発器14a等の霜の融解)
冷蔵用ファン9aを駆動させると冷蔵室2から冷蔵室蒸発器14aへの戻り空気がトイ23aに流れる。冷蔵用蒸発器14aの除霜運転時に冷蔵用ファン9aを駆動させることで、プラス温度の戻り空気でトイ23aを加熱できる。これにより、トイ23aでの除霜水の凍結抑制や融解の促進ができる。トイ23aには、トイヒータ101を設けている。また、トイ23aの集水部には残水の有無を検知するためのトイ温度センサ45が断熱材内部に埋設されている。トイ温度センサ45は、発泡ウレタン断熱材に埋設することにより、水の滴下による耐久性低下を避けるように構成されている。また、トイ温度センサ45をトイ23aの最終集水部に配置すれば、少量の残水に対して反応できる。残水に対する制御については後述する。
(冷蔵ドレンホース27a)
冷蔵用蒸発器14aの霜が融解して発生した除霜水は、冷蔵用蒸発器室8aの下部に設けたトイ23aに落下し、排水口22a(例えば図3参照)から冷蔵ドレンホース27aに流入して流れ、機械室39、例えば機械室39内の圧縮機24の上部に設けた蒸発皿32に排出される。
冷蔵ドレンホース27aには排水管上部ヒータ102、排水管中部ヒータ103、排水管下部ヒータ104を設けている。
以下、冷蔵ドレンホース27aの上端から下方に向かって辿っていく。上端は上述のトイ23aに開口しており、冷蔵用蒸発器14aから滴下する除霜水が流れ込む。トイ23aは、冷蔵庫1の正面視で、冷蔵室2と冷凍室3,4とを区切る断熱仕切り28に重なっているが、冷蔵室2に重なっていてもよい。
冷蔵ドレンホース27aの上端から或る程度の長さに亘っては、外箱10aの側面板10a3に近づいていき、冷凍室3,4の上端近傍にまで下りている。この区間には排水管上部ヒータ102が設けられている。
冷凍室3,4の上端近傍で冷蔵ドレンホース27aはやや曲がり、略鉛直方向に沿って延在する。この曲がりは、斜め延在部分から略鉛直部分上端への接続であるため、除霜水の滞留は後述の曲がり部分(略鉛直部分下端から斜め延在部分への接続部分)よりは生じにくいことから、曲がり部分は冷凍室3,4に正面視で重なっていてもよいが、冷凍室3,4より上側で曲がるようにすると、さらに除霜水の凍結を抑制できる。この曲がり角度は、後述の曲がり部分より小さいことが好ましい。
曲がった後の冷蔵ドレンホース27aは、外箱10aの内面近傍を沿って、下段冷凍室5と野菜室6とを仕切る断熱仕切り壁29の略下端位置まで延在している。また、冷蔵ドレンホース27aのこの領域には排水管中部ヒータ103を設けている。
略鉛直方向に延在している領域は、冷凍室7及び冷凍用蒸発器室8bよりも外箱10aに近接している。これにより、外箱10aを介して外気の熱により冷蔵ドレンホース27aを加熱できるため、除霜水の凍結抑制や融解の促進ができる。また、略鉛直方向に延在している領域は、真空断熱材25aの正面視投影面外に在る。
断熱仕切り壁29の略下端位置、すなわち野菜室近傍で、冷蔵ドレンホース27aは再び曲がる。曲がり方向は、外箱10aの側面板10a2から離間し、かつ蒸発皿32に近づく方向である。本実施形態では、左右内側且つ後方である。この曲がりから蒸発皿32までの区間には排水管下部ヒータ104が設けられている。曲がり部分は、正面視で冷凍室7に重ならない領域であるのが好ましい。
この曲がり部分から蒸発皿32までの間には、図3,4に例示するように1又は2以上の傾斜部27a1が配されていることができる。本実施形態では、複数の部分、具体的には上から順に傾斜部27aa、27ab、27acに区別できる態様で立体的に曲げられている。この曲がり部分から蒸発皿32までの間は、冷蔵温度帯の野菜室6に正面視で重なる領域が略全部であることから、これより上側の冷凍温度帯で冷却された除霜水を加熱できる。そして、傾斜部27によって除霜水が流れるべき道程を増やせるから、加熱できる時間を増加できる。また、傾斜部27a1は真空断熱材25aの投影領域外であるから庫外からの熱での加熱もできる。
傾斜部27a1は、背部の断熱壁内に配置された真空断熱材25aの正面視投影面外(すなわち、縁25bより左右外側)に位置し、外箱10aと接触しないようにしている。
傾斜部27aaは、外箱10a近傍から外箱10a内側に向かい、断熱仕切り壁29の下端より下方にまで延在する。
傾斜部27ab,27acは、野菜室6(冷蔵温度帯)の後方投影面上であって、少なくともその一部が真空断熱材25aの投影面外に位置する。
傾斜部27acは前方に向かうように傾斜して設けられており、機械室39天井壁から圧縮機24の上方に設けられた蒸発皿32に臨む開口27a2が設けられる。
(ヒータ制御)
除霜水の凍結を例えば、トイ23a,トイ23bに設けられた温度センサによる氷の有無の検知又は推定した場合は、対応する位置のヒータを発熱させることができる。一方、冷蔵ドレンホース27aは約0℃の除霜水が流れるため、外箱10aが除霜水により冷却され、外箱10a外表面に結露が生じるおそれがある。このため、外気が高湿の場合は排水管中部ヒータ103に通電して外箱10aの温度低下を抑え、外箱10aへの結露を抑制する。
(その他構成)
冷蔵ドレンホース27aの出口は、機械室39内に配された送風機(図示なし)及び圧縮機39の風下側に位置する。圧縮機24を通過した空気は凝縮器50a及び圧縮機24の排熱により高温となっているため、圧縮機39の風下側に配された蒸発皿32に貯留した除霜水の蒸発を促進することができる。
各ヒータ101、102,103,104は、例えば消費電力20W以下で、除霜ヒータ21よりも消費電力が低い電気ヒータであり、本実施形態ではトイヒータ101が6W,排水管上部ヒータ102が3W、排水管中部ヒータ103が1W、排水管下部ヒータ104が2W、のヒータとしている。また、排水管ヒータ102,103,104は1本の連続したヒータ線で構成し、各排水管ヒータ102,103,104に相当する箇所でヒータ線の密度を変更し、例えば、排水管ヒータ102の領域の密度は最も高く(200〜250%)、排水管ヒータ103の領域の密度は最も低く(100%)、排水管ヒータ104の領域の密度は排水管ヒータ102及び103の中間程度(150〜180%)としてもよい。
(サクションパイプ55)
図5に示すように、冷蔵用蒸発器14aに接続された冷蔵用サクションパイプ55aは、冷蔵用蒸発器14a背面の発泡材に埋設され、冷凍用蒸発器14bの冷媒との冷媒合流部57に至る。冷凍用蒸発器14bに接続された冷凍用サクションパイプ55bは、断熱仕切壁28の下面に向かって発泡材内に埋設される。次に断熱仕切壁28の背面にて逆止弁56に接続され、その後、冷媒合流部57に至る。
本実施形態では、冷媒合流部57の配置位置を冷蔵室2の背面に設けているが、冷媒合流部57における冷媒が氷点下以下であることから、断熱仕切壁28の背面や冷凍室7の背面に配置した方が、庫内の霜付等のリスクを低減できる。
サクションパイプ55a,55bが合流した後の部分55abは、略垂直上方向に延びて内箱83の上部に至り、そこから略水平方向外側に延びる。この範囲のサクションパイプ55abの温度は氷点下以下の0℃〜−15℃程度である。その後、略垂直下方向に延びて冷凍室7と野菜室6との間の断熱仕切壁29上面の高さに向かう。この範囲のサクションパイプ55abの温度は0℃〜18℃程度である。次に、断熱仕切壁29又は野菜室6の背面で略水平方向に延びる。
次に、サクションパイプ55abは、冷蔵ドレンホース27aと交差する。この範囲のサクションパイプ55abは外気温度に近いため、冷蔵ドレンホース27aを適度に温めることで、排水管ヒータの出力を抑制することができる。このように、冷蔵ドレンホース27aは、サクションパイプ55abのうち少なくとも0℃以上の部分と交差するため、内部の水が凍結する虞を抑制できる。好ましくは5℃以上又は10℃以上の部分と交差する。
ここで、図6は図5のC−C断面図である。本実施形態では、冷凍室7の後方投影面内での断面となっている。内箱10bは、背面10b1と左右側面10b2,10b3との間が貯蔵室7側に突出した突出部13を有する。図5,6に例示するように、冷蔵ドレンホース27aは、突出部13の近傍に位置する。突出部13は庫内側に突出して形成されているため、突出部13と外板10aとの間は厚さが他の部分より確保されており、冷蔵ドレンホース27aとサクションパイプ55abとを交差させやすい。
また、交差する箇所は、冷蔵庫1の背面に設けられた発泡断熱材の充填孔(図示せず)の投影面外に位置しており、発泡断熱材の充填作業時に、発泡断熱材の原液や注入用のノズル等と接触し難くしている。
その後サクションパイプ55abは、野菜室冷却風路58の近傍で略垂直方向に延び、機械室39を経て圧縮機24に接続される。
図7は、実施形態に関わる冷蔵庫の冷凍サイクル(冷媒流路)構成を示す概略図である。本実施形態の冷蔵庫1では、圧縮機24、冷媒の放熱を行う放熱手段である庫外放熱器50aと壁面放熱配管50b、断熱仕切壁28、29、30の前面部への結露を抑制する結露防止配管50c、冷媒を減圧させる減圧手段である冷蔵用キャピラリチューブ53a1、53a2と冷凍用キャピラリチューブ53b1、53b2、冷媒と庫内の空気を熱交換させて、庫内の熱を吸熱する冷蔵用蒸発器14aと冷凍用蒸発器14b、冷蔵用キャピラリチューブ53a2と熱交換を行う冷蔵用サクションパイプ55a、冷凍用キャピラリチューブ53b2と熱交換を行う冷凍用サクションパイプ55b、冷蔵用キャピラリチューブ53a1および冷凍用キャピラリチューブ53b1と熱交換を行う共用サクションパイプ55abを備え、これらにより庫内を冷却している。また、冷凍サイクル中の水分を除去するドライヤ51と、液冷媒が圧縮機24に流入するのを防止する気液分離器54a、54bを備え、さらに冷媒流路を制御する三方弁52、逆止弁56、冷媒流を接続する冷媒合流部57も備えており、これらを冷媒配管により接続することで冷凍サイクルを構成している。
なお本実施形態の冷蔵庫1は、冷媒に可燃性冷媒のイソブタンを用いている。また、本実施形態の圧縮機24はインバータを備えて回転速度を変えることができる。三方弁52は、52a、52bで示す2つの流出口を備え、流出口52a側に冷媒を流す冷蔵モードと、流出口52b側に冷媒を流す冷凍モードを備え、これらを切換えることができる部材である。また、本実施形態の三方弁52は、流出口52aと流出口52bの何れも冷媒が流れないようにする全閉、また何れも冷媒が流れるようにする全開のモードも備え、これらにも切換え可能である。
本実施形態の冷蔵庫1では、冷媒は以下のように流れる。圧縮機24から吐出した冷媒は、庫外放熱器50a、庫外放熱器50b、結露防止配管50c、ドライヤ51の順に流れ、三方弁52に至る。三方弁52の流出口52aは冷媒配管を介して冷蔵用キャピラリチューブ53a1と接続され、流出口52bは冷媒配管を介して冷凍用キャピラリチューブ53b1と接続されている。
流出口52a側に冷媒が流れるようにすると、流出口52aから流出した冷媒は、冷蔵用キャピラリチューブ53a1、53a2、冷蔵用蒸発器14a、気液分離器54a、冷蔵用サクションパイプ55a、冷媒合流部57、共用サクションパイプ55abの順に流れた後、圧縮機24に戻る。冷蔵用キャピラリチューブ53aで低圧低温になった冷媒が冷蔵用蒸発器14aを流れることで冷蔵用蒸発器14aが低温となり、冷蔵用蒸発器室8aの空気を冷却することができ、すなわち冷蔵室2を冷却することができる。
また、三方弁52を流出口52b側に冷媒が流れるようにした場合は、流出口52bから流出した冷媒は、冷凍用キャピラリチューブ53b1、53b2、冷凍用蒸発器14b、気液分離器54b、冷凍用サクションパイプ55b、逆止弁56、冷媒合流部57、共用サクションパイプ55abの順に流れた後、圧縮機24に戻る。逆止弁56は気液分離器54bから冷媒合流部57側には冷媒が流れ、冷媒合流部57から気液分離器54b側へは流れないように配設している。冷凍用キャピラリチューブ53bで低圧低温になった冷媒が冷凍用蒸発器14bを流れることで冷凍用蒸発器14bが低温となり、冷蔵用蒸発器室8aの空気を冷却することができ、すなわち冷凍室7を冷却することができる。
以上が、本実施の形態例を示す実施形態である。なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、蒸発器が2つの冷蔵庫に限らず、蒸発器が1つの冷蔵庫であっても構わない。
1 冷蔵庫
2 冷蔵室
2a、2b 冷蔵室ドア
3 製氷室
4 上段冷凍室
5 下段冷凍室冷凍室
3a,4a、5a 冷凍室ドア
6 野菜室
6a 野菜室ドア
7 冷凍室(3、4、5の総称)
8a 冷蔵用蒸発器室(冷蔵用蒸発器室)
8b 冷凍用蒸発器室(冷凍用蒸発器室)
9a 冷蔵用ファン(冷蔵用ファン)
9b 冷凍用ファン(冷凍用ファン)
10 断熱箱体
10a 外箱
10b 内箱
11 冷蔵室風路
11a 冷蔵室吐出口
12 冷凍室風路
12a 冷凍室吐出口
14a 冷蔵用蒸発器(冷蔵用蒸発器)
14b 冷凍用蒸発器(冷凍用蒸発器)
15a、b 冷蔵室戻り口
16 ヒンジカバー
17 冷凍室戻り口
18 野菜室戻り風路
18a 野菜室戻り口
21 ラジアントヒータ
22a、22b 排水口
23a、23b トイ
24 圧縮機
25 真空断熱材
25a 真空断熱材(背面側)
25b 切欠き部
27a 冷蔵ドレンホース
27a1(27aa,27ab,27ac) 傾斜部
27a2 出口部
27b 冷凍ドレンホース
27b1 出口部
28、29、30 断熱仕切壁
31 制御基板
32 蒸発皿
35 チルドルーム
39 機械室
50a、50b 放熱器
55a 冷蔵用サクションパイプ
55b 冷凍用サクションパイプ
55ab 共用サクションパイプ
83 内箱
84 外箱
88 発泡材
90 真空断熱材(背面部)
101 トイ部ヒータ
102 排水管上部ヒータ
103 排水管下部ヒータ
104 排水管出口ヒータ
110 アルミシール

Claims (4)

  1. 蒸発器と、
    該蒸発器より下方に配された機械室と、
    前記蒸発器及び前記機械室の間に位置する冷凍貯蔵室及び冷蔵貯蔵室と、
    前記蒸発器下方と前記機械室上方とを結ぶドレンホースと、を備える冷蔵庫であって、
    前記ドレンホースを上端から下端に向けて辿っていくと、
    前記冷凍室に重なる領域で、略直進し、
    前記冷蔵貯蔵室に重なる領域で、前記冷凍貯蔵室に重なる領域に比して大きく曲がる冷蔵庫。
  2. 当該冷蔵庫の外箱の背面板に配された真空断熱材を有し、
    前記ドレンホースの略直進する部分は、該真空断熱材の正面視投影面外を延在している請求項1に記載の冷蔵庫。
  3. 前記蒸発器及び圧縮機を接続し、冷媒が流れるサクションパイプを有し、
    前記ドレンホースは、前記サクションパイプの冷媒温度が0℃以上の領域と交差する請求項1又は2に記載の冷蔵庫。
  4. 当該冷蔵庫の内箱の背面部と側面部との間に設けられ、庫内側に突出した突出部を有し、
    前記ドレンホース及び前記サクションパイプは、前記突出部近傍で交差している請求項3に記載の冷蔵庫。
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