JP3404299B2 - 冷蔵庫 - Google Patents

冷蔵庫

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JP3404299B2
JP3404299B2 JP29826598A JP29826598A JP3404299B2 JP 3404299 B2 JP3404299 B2 JP 3404299B2 JP 29826598 A JP29826598 A JP 29826598A JP 29826598 A JP29826598 A JP 29826598A JP 3404299 B2 JP3404299 B2 JP 3404299B2
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heater
pipe
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正昭 田中
武 清水
晃一 西村
豊志 上迫
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松下冷機株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は可燃性冷媒を使用し
た冷蔵庫に関するものである。 【0002】 【従来の技術】近年、可燃性冷媒を使用した冷蔵庫に関
するものとしては、特開平8−54172号公報が挙げ
られる。 【0003】以下、図面を参照しながら上記従来の冷蔵
庫を説明する。図10は、従来の冷蔵庫の要部の縦断面
図である。図10において、1は冷蔵庫本体、2は冷蔵
庫本体1の内部にある冷凍室、3は冷蔵庫本体1の内部
にある冷蔵室、4は冷凍室扉、5は冷蔵室扉、6は冷凍
室2と冷蔵室3を仕切る仕切壁、7は冷凍室2内の空気
を吸い込む冷凍室吸込口、8は冷蔵室3内の空気を吸込
む冷蔵室吸込口、9は冷気を吐出する吐出口、10は蒸
発器、11は冷気を循環させるファン、12は蒸発器1
0と冷凍室2を仕切る蒸発器仕切壁、13は桶、14は
排水口、15はニクロム線をコイル状にしたものをガラ
ス管で覆った除霜用管ヒータ、16は除霜水が除霜用管
ヒーター15に直接滴下して接触するときに発する蒸発
音を防止するための屋根、17は桶13と除霜用管ヒー
ター15の間に設置され絶縁保持された金属製の底板で
ある。 【0004】次に動作について説明する。冷凍室2や冷
蔵室3を冷却する場合は、蒸発器10に冷媒が流通して
蒸発器10が冷却される。これと同じくしてファン11
の作動により、冷凍室吸込口7や冷蔵室吸込口8から冷
凍室2や冷蔵室3の昇温空気を冷却室20に送り、蒸発
器10で熱交換して冷却されて吐出口9から冷却風を冷
凍室2内に送り、冷凍室2から図示していない連通口を
通って冷蔵庫に冷気を送る。ここで、蒸発器10と熱交
換する空気は、冷凍室扉4及び冷蔵室扉5の開閉による
高温外気の流入や冷凍室2及び冷蔵室3の保存食品の水
分の蒸発等により高湿化された空気であることから、そ
の空気より低温である蒸発器10に空気中の水分が霜と
なって着霜する。 【0005】このように、蒸発器10が着霜すると着霜
量が増加するに従って蒸発器10表面と熱交換する空気
との伝熱が阻害されると共に通風抵抗となって風量が低
下するために熱通過率が低下して冷却不足が発生する。 【0006】このことから、除霜用管ヒーター15のニ
クロム線に通電により放射される熱線により蒸発器10
や桶13や排水口14付近に着いた霜を水に融解する。 【0007】また、このようにして融解した除霜水は一
部は直接に桶13に落ち、その他は屋根16により除霜
用管ヒーター15を避けて桶13に落ちて排水口14か
ら庫外に排水される。このとき、除霜用管ヒーター15
から桶13に放射された熱線は底板17により一部反射
され蒸発器10方向に散乱する。 【0008】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、可燃性冷媒を使用した冷凍サイクルにお
いて、可燃性冷媒は比較的に潜熱が大きいことから可燃
性冷媒が溜まる蒸発器10の配管部において熱量が他の
配管部に比べてかなり大きくなることから除霜不足とな
り、霜取りを生じて、除霜終了後の冷却運転時に残った
霜により熱伝達が阻害され不冷が発生する。 【0009】また、一般的に除霜用管ヒーター15のニ
クロム線表面は言うまでもなくガラス表面温度は非常に
高温度であり、可燃性冷媒が蒸発器10等の庫内と連通
している部分にある配管から漏洩した場合に、除霜用管
ヒーター15の通電により発火して爆発し大災害を招く
危険性がきわめて高くなるという課題を有していた。 【0010】本発明は上記課題に鑑み、可燃性冷媒が除
霜手段の設置雰囲気に漏洩した環境下で除霜が行われた
場合に可燃性冷媒の発火による爆発を防止することで爆
発による災害を防止し、霜残りによる不冷を防止する除
霜手段を備えた可燃性冷媒を使用した冷蔵庫を提供する
ことを目的とする。 【0011】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の冷蔵庫は、可燃性冷媒を使用した冷凍サイクル
の蒸発器と、前記蒸発器を除霜する除霜手段とを設置し
た冷却室を備え、前記除霜手段は蒸発器の最下位配管の
近傍に設置したものである。 【0012】このことから、除霜時において、除霜を均
一にできることから、除霜効率が向上して霜残りが無く
なる。さらに、除霜手段の動作時間が短縮でき、除霜手
段の発熱時間が短縮できることから、除霜手段の表面温
度が可燃性冷媒の発火温度に到達する以前に除霜ができ
る。 【0013】 【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、冷凍室と、冷蔵室と、可燃性冷媒を使用した冷凍サ
イクルの蒸発器と前記蒸発器を除霜するガラス管ヒータ
とを設置した冷却室と、前記冷蔵室への空気流を制御す
るダンパとを備え、前記ガラス管ヒータは前記蒸発器の
最下位配管の近傍に設置し、前記冷凍室及び冷蔵室から
の空気を前記冷却室に吸い込むための冷却室吸込口を前
記ガラス管ヒータより下方に設置し、除霜時に前記ガラ
ス管ヒータの作動に先立って一定時間前記ダンパを開放
させ、その後前記ダンパを閉じて前記ガラス管ヒータを
作動させて除霜を行うので、可燃性冷媒が漏洩した場
合、除霜ヒータ通電の直前のダンパの開放により空気よ
り比重の重い可燃性冷媒が冷却室吸込口を通って冷却室
から流出し庫内の下部に溜まる。その後ダンパが閉じて
対流がなくなって冷却室に再び逆流することがないの
で、ガラス管ヒータが設置されている雰囲気で可燃性冷
媒に発火することなく除霜が行われる、という作用を有
する。 【0014】 【0015】 【0016】 【0017】 【0018】 【0019】 【0020】 【0021】 【0022】以下、本発明の実施の形態について、図1
から図9を用いて説明する。 (実施の形態1)本発明による実施の形態1について、
図面を参照しながら説明する。なお、従来と同一構成に
ついては、同一符号を付して詳細な説明は省略する。 【0023】図1は本発明の実施の形態1による冷蔵庫
の要部の縦断面図である。図1に示すように、18は蒸
発器10やその周辺に付着した霜を除霜するための加熱
タイプの除霜手段であり、19は蒸発器10やファン1
1や屋根16や除霜手段19が設置されている冷却室で
あり、20は蒸発器10の最下位配管であり、除霜手段
18は最下位配管20の近傍に設置されている。 【0024】以上のように構成された冷蔵庫について、
以下にその動作を説明する。任意の時間が経過すると蒸
発器10の着霜を除霜するために、ファン11が停止
し、蒸発器10の冷媒流通が停止した後、除霜手段18
が作動し、図示していない除霜完了検知手段により除霜
完了を検知して除霜手段18の作動を停止して除霜は終
了する。ここで、ファン11の停止により蒸発器10内
の可燃性冷媒の液は自重により蒸発器10の最下位配管
20に最も多量に溜まる。その後、除霜手段18の作動
により、最下位配管20内に多量に溜まっている潜熱の
大きい可燃性冷媒は蒸発する。 【0025】このとき、除霜手段18は最下位配管20
の近傍にあることから最下位配管20の内部に溜まった
多量の可燃性冷媒は蒸発を促進される。このように蒸発
した可燃性冷媒は、蒸発器10の上部の配管へ高温気体
となって移動する。蒸発器10の上部の配管へ移動した
可燃性冷媒の高温気体は、蒸発器10の上部の配管は着
霜により低温であることから、配管及びフィンを通して
霜から吸熱して液化し、この液化に必要な熱を蒸発器1
0上部の霜から吸熱することで除霜が行われる。 【0026】このとき、可燃性冷媒は潜熱が大きいため
に液化するために大きな熱量を霜から奪うために除霜が
促進される。 【0027】そして、再度に液化した可燃性冷媒は自重
により蒸発器10の最下位配管19に溜まる。このよう
に、サーモサイフォン現象により蒸発器10の除霜が行
われる。また、サーモサイフォンによる除霜に加えて、
除霜手段18からの直接受熱により、蒸発器10や周辺
の部品及び壁の霜が融けると共に周辺の空気が暖められ
て対流することで、蒸発器10全体の除霜が行われる。 【0028】このように、蒸発器10周辺及び蒸発器1
0は配管内の可燃性冷媒のサーモサイフォン効果と除霜
手段18の直接的な熱影響により全体を均一に除霜を行
い、除霜効率が向上することで、霜残りが無くなると共
に、除霜手段18の動作時間の短縮により除霜手段18
の発熱時間が短縮し、除霜手段18の表面温度が可燃性
冷媒の発火温度に到達する以前に図示していない除霜完
了検知手段により除霜の完了を検知して除霜が完了す
る。 【0029】(実施の形態2)本発明による実施の形態
2について、図面を参照しながら説明する。なお、従来
と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明は
省略する。 【0030】図2は本発明の実施の形態2による冷蔵庫
の要部の縦断面図である。図2に示すように、蒸発器1
0は同熱交換面積で形状を冷蔵庫の扉を正面として奥行
きまたは横方向より高さ方向の寸法が小さい。 【0031】以上のように構成された冷蔵庫について、
以下にその動作を説明する。除霜時において、除霜手段
18から遠い蒸発器10上部への距離が短縮することか
ら、除霜手段18から蒸発器10上部への除霜手段18
の熱が早期に伝熱し、蒸発器10上下への伝熱時間差が
小さくなる。このことから、より均一に蒸発器及び周辺
の除霜を行い、除霜効率が向上するので霜残りが無く、
さらに、短い時間の除霜手段18の動作により除霜が完
了する。 【0032】(実施の形態3)本発明による実施の形態
3について、図面を参照しながら説明する。なお、従来
と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を
省略する。 【0033】図3は本発明の実施の形態3による冷蔵庫
の要部の縦断面図である。図3に示すように、21は冷
凍室吸込口7からの吸込空気と冷蔵室吸込口8からの吸
込空気が合流して冷却室19に吸い込む冷却室吸込口で
あり、22は冷蔵室吸込口8内にある冷蔵室吸込口8に
流入する冷蔵室の空気の流入を制御するダンパであり、
23は冷蔵室を冷却するために冷凍室の低温空気を冷蔵
室3へ送流するための連通口である。 【0034】以上のように構成された冷蔵庫について、
以下にその動作を説明する。除霜時の直前にファン11
を一定時間停止させると共にガンパ22を開く。その
後、ダンパ22を閉じて除霜手段18を作動させて除霜
を行い、図示していない除霜完了検知手段により除霜完
了を検知して除霜が終了する。 【0035】ここで、除霜直前のファン11の停止とダ
ンパ22の開により、庫内に可燃性冷媒が漏洩していた
場合は、可燃性冷媒は空気より比重の重いことから、冷
却室18は比重の軽い空気が存在し、比重の重たい可燃
性冷媒は冷却室吸込口21を通って冷蔵室3に溜まり、
冷凍室2に洩れたものも連通口23を通って冷蔵室3に
溜まる。 【0036】その後、ダンパ22は閉じられることか
ら、対流がなくなり冷蔵室3に溜まった可燃性冷媒が冷
却室19に逆流することが無くなる。そして、除霜手段
18が作動するが、除霜手段18が設置されている冷却
室19は空気雰囲気であるため、可燃性冷媒に発火する
ことなく除霜が完了する。 【0037】(実施の形態4)本発明による実施の形態
4について、図面を参照しながら説明する。なお、従来
と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明は
省略する。 【0038】図4は本発明の実施の形態4による要部の
断面図である。図4に示すように、24は蒸発器10を
形成している蒸発器配管であり内部に可燃性冷媒が封入
されており、25は蒸発器10を形成しているフィンで
あり、26は金属抵抗材料からなるヒーター線を熱伝導
性の良好な絶縁体で覆い、絶縁体の表面に金属膜で覆わ
れたパイプヒーターであり、27は蒸発器10と接触し
たパイプヒーター26の直管部である。 【0039】以上のように構成された冷蔵庫について、
以下にその動作を説明する。除霜時はパイプヒーター2
6のヒーター線に通電してパイプヒーター26表面を加
熱させる。パイプヒーター26で加熱された熱は直管部
27と接触している蒸発器10の部分から蒸発器10全
体に熱伝導により伝熱し、蒸発器10全体に伝熱した熱
は空気及び輻射により蒸発器周辺に伝熱する。 【0040】また、パイプヒーター26の直管27以外
の部分で発熱した熱は空気を介しての伝熱と輻射により
蒸発器10及び蒸発器10周辺を加熱する。 【0041】このように、蒸発器10の除霜はパイプヒ
ーター26からの直接的な伝熱とそれによる配管内の可
燃性冷媒のサーモサイフォンにより行われ、パイプヒー
ター26の金属表面と金属からなる蒸発器10が接触し
ていることからパイプヒーター26表面と蒸発器10の
温度差は小さくなる。 【0042】このことから、パイプヒーター26の表面
温度が蒸発器10の霜が融解する温度以上に加熱される
ことは無く、可燃性冷媒の発火温度以上になる前に除霜
が完了する。 【0043】(実施の形態5)本発明による実施の形態
5について、図面を参照しながら説明する。なお、従来
と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明は
省略する。 【0044】図5は本発明の実施の形態5による冷蔵室
の要部の縦断面図である。図5に示すように、28は除
霜手段18の構成要素の一つである金属抵抗材料からな
るヒーター線であり、従来に対して発熱量は同等、径は
太く、全長は長くして可燃性冷媒の発火温度未満となる
ように設計しており、スパイラル状で形成されている。
29は除霜手段18の構成要素の一つであり、内部にヒ
ーター線28を設置したガラス管である。また、Lはヒ
ーター線28のスパイラル状を形成した後の長さ、Dは
ヒーター線28のスパイラルの直径であり、Lは従来同
等で、Dは大きくなっている。 【0045】以上のように構成された冷蔵庫について、
以下にその動作を説明する。除霜時にヒーター線28に
通電されると、単位長さ当たりの発熱量は従来に対して
低下して可燃性冷媒の発火温度未満となる。しかしなが
ら、発熱量は従来同等であることから除霜は従来同等で
行われる。このことから、除霜能力は従来同等を維持し
つつ可燃性冷媒の発火温度未満で除霜が行われる。 【0046】なお、本実施の形態では除霜手段18はヒ
ーター線28をガラス管29で覆ったガラス管ヒーター
であるが、ヒーター線28を使用した除霜手段であるな
らどんなものでも同様の効果は得られる。 【0047】(実施の形態6)本発明による実施の形態
6について、図面を参照しながら説明する。なお、従来
と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明は
省略する。 【0048】図6は本発明の実施の形態6による冷蔵庫
の要部の縦断面図である。図6に示すように、31は第
2の除霜手段である。 【0049】以上のように構成された冷蔵庫について、
以下にその動作を説明する。除霜時は除霜手段18と第
2の除霜手段31に通電が行われ、除霜手段18は従来
の半分の量を発熱し、第2の除霜手段も従来の半分の量
を発熱する。このことから、全体の発熱量は従来同等以
上であるので従来以上の除霜能力を確保し、さらに、1
本当たりの発熱量は半減することから除霜手段18及び
第2の除霜手段31の表面温度は低下して可燃性冷媒の
発火温度未満で除霜が行われる。 【0050】なお、本実施の形態では第2の除霜手段3
1を蒸発器10に設置しているが、蒸発器10の形状や
着霜状態によって除霜手段18と第2の除霜手段31に
よる除霜が同等となるような位置に設置することで同様
の効果は得られる。 【0051】(実施の形態7)本発明による実施の形態
7について、図面を参照しながら説明する。なお、従来
と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を
省略する。 【0052】図7は本発明の実施の形態7によるヒータ
ー線28の抵抗変化係数Rと表面温度の関係を示した図
である。ヒーター線28の一般的な特性としては表面温
度が上昇するに従い抵抗が上昇する。ここで、抵抗変化
係数Rはヒーター線28の表面温度が上昇した時の抵抗
値を低温時の初期値で除した値である。 【0053】以上のように構成された冷蔵庫について、
以下にその動作を説明する。除霜時はヒーター線28に
通電が行われると共に活線抵抗法によりヒーター線28
の抵抗を測定する。そして、常時、抵抗変化係数Rを算
出してヒーター線28の抵抗変化係数Rと表面温度Tの
関係から表面温度を算出する。このとき、算出したヒー
ター線28の表面温度が可燃性冷媒の発火温度未満の近
傍になった場合に除霜手段18のヒーター線28への通
電を遮断する。その後、任意の低温にヒーター線28の
表面温度が低下した時に通電を開始する。この繰り返し
によりヒーター線28の表面温度を可燃性冷媒の発火温
度未満に確実に制御して除霜を行う。 【0054】なお、本実施の形態では抵抗変化係数Rと
表面の温度Tとの関係は図7のごとくなっているが、ヒ
ーター線の使用材料によって特性が違うので、使用する
ヒーター線の特性を把握することで同様の効果は得られ
る。 【0055】(実施の形態8)本発明による実施の形態
8について、図面を参照しながら説明する。なお、従来
と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を
省略する。 【0056】図8は本発明の実施の形態8による要部の
概略図である。図8に示すように、32は除霜手段18
の構成要素であるヒーター線28に印可する電圧を制御
する電圧可変器である。 【0057】以上のように構成された冷蔵庫について、
以下にその動作を説明する。除霜は任意の時間経過後に
ヒーター線28に通電が開始され、図示していない除霜
完了検知手段により除霜完了を検知してヒーター線28
への通電が停止して除霜は終了する。ヒーター線28は
表面温度が可燃性冷媒の発火温度未満の近傍になった場
合に電圧可変器32によりヒーター線28の印可電圧を
低下させる。 【0058】(実施の形態9)本発明による実施の形態
9について、図面を参照しながら説明する。なお、従来
と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を
省略する。 【0059】図9は本発明の実施の形態9による冷蔵庫
の要部の断面図である。図9に示すように、蒸発器10
の構成要素である可燃性冷媒が内部に封入された配管は
下方に傾斜して設置されている。 【0060】以上のように構成された冷蔵庫について、
以下にその動作を説明する。除霜時において、配管内の
可燃性冷媒はサーモサイフォン現象により蒸発器10の
上下で凝縮と蒸発を繰り返している。このとき、蒸発器
10の上部で凝縮した可燃性冷媒は傾斜している配管を
通って最下位配管20に移動する。このとき、蒸発器1
0の配管の傾斜により、液冷媒が蒸発器上部から最下位
配管20への移動が促進されるのでサーモサイフォン現
象が活発に行われ、サーモサイフォンによる除霜が促進
される。 【0061】以上説明したように本発明は、冷凍室と、
冷蔵室と、可燃性冷媒を使用した冷凍サイクルの蒸発器
と前記蒸発器を除霜するガラス管ヒータとを設置した冷
却室と、前記冷蔵室への空気流を制御するダンパとを備
え、前記ガラス管ヒータは前記蒸発器の最下位配管の近
傍に設置し、前記冷凍室及び冷蔵室からの空気を前記冷
却室に吸い込むための冷却室吸込口を前記ガラス管ヒー
タより下方に設置し、除霜時に前記ガラス管ヒータの作
動に先立って一定時間前記ダンパを開放させ、その後前
記ダンパを閉じて前記ガラス管ヒータを作動させて除霜
を行うので、可燃性冷媒が漏洩した場合、除霜ヒータ通
電の直前のダンパの開放により空気より比重の重い可燃
性冷媒が冷却室吸込口を通って冷却室から流出し庫内の
下部に溜まる。その後ダンパが閉じて対流がなくなって
冷却室に再び逆流することがないので、ガラス管ヒータ
が設置されている雰囲気で可燃性冷媒に発火することな
く除霜を行うことができる。 【0062】 【0063】 【0064】 【0065】 【0066】 【0067】 【0068】 【0069】 【0070】 【0071】 【0072】 【0073】 【0074】 【0075】 【0076】 【0077】
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施の形態1における冷蔵庫の要部の
縦断面図 【図2】本発明の実施の形態2における冷蔵庫の要部の
縦断面図 【図3】本発明の実施の形態3における冷蔵庫の要部の
縦断面図 【図4】本発明の実施の形態4における要部の外観略図 【図5】本発明の実施の形態5における要部の断面図 【図6】本発明の実施の形態6における冷蔵室の要部の
縦断面図 【図7】本発明の実施の形態7における要部の特性図 【図8】本発明の実施の形態8における要部の概略図 【図9】本発明の実施の形態9における要部の外観略図 【図10】従来の冷蔵庫の要部の縦断面図 【符号の説明】 1 冷蔵庫本体 2 冷凍室 3 冷蔵室 10 蒸発器 18 除霜手段 19 冷却室 20 最下位配管 21 冷却室吸込口 24 蒸発器配管 26 パイプヒーター 28 ヒーター線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上迫 豊志 大阪府東大阪市高井田本通4丁目2番5 号 松下冷機株式会社内 (56)参考文献 特開 平9−61041(JP,A) 特開 平9−250863(JP,A) 実開 平3−10185(JP,U) 実開 昭62−141179(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25D 21/08

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 冷凍室と、冷蔵室と、可燃性冷媒を使用
    した冷凍サイクルの蒸発器と前記蒸発器を除霜するガラ
    ス管ヒータとを設置した冷却室と、前記冷蔵室への空気
    流を制御するダンパとを備え、前記ガラス管ヒータは前
    記蒸発器の最下位配管の近傍に設置し、前記冷凍室及び
    冷蔵室からの空気を前記冷却室に吸い込むための冷却室
    吸込口を前記ガラス管ヒータより下方に設置し、除霜時
    に前記ガラス管ヒータの作動に先立って一定時間前記ダ
    ンパを開放させ、その後前記ダンパを閉じて前記ガラス
    管ヒータを作動させて除霜を行うことを特徴とする冷蔵
    庫。
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