JP4442702B2 - 冷蔵庫 - Google Patents

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Description

本発明は、調理機能を備えた専用室を有する冷蔵庫に関するものである。
近年、急冷や、急凍や、解凍などの調理機能を有した冷蔵庫が普及している(例えば、特許文献1参照。)。
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8は、従来の冷蔵庫の可変温度室の概略断面図である。図8に示すように、従来の冷蔵庫は、可変温度室1内に冷気導入口2と、冷気攪拌ファン3と、解凍用ヒータ4と、温度保障ヒータ5と、冷気戻り口6とから構成されており、可変温度室を冷却する為の蒸発器7と温度制御するダンパ8とから構成されている。
以上のように構成された冷蔵庫について、以下その動作を説明する。
可変温度室1を冷却する場合、まず蒸発器7で冷却された冷却空気は、ダンパ8を通して冷気導入口2から可変温度室1へ流入される。次に、可変温度室1へ流入された冷却空気が冷却攪拌ファン3にて攪拌され、食品へ直接冷気をあてることで冷却される。可変温度室1内の空気は、冷気戻り口6を通して、蒸発器7へ戻る。
可変温度室1を解凍する場合、まず冷気攪拌ファン3が運転され、ダンパ8が閉じられる。次に、解凍用ヒータ4と温度保障ヒータ5が通電され、可変温度室1を温められ、冷気攪拌ファン3により食品へ直接暖気をあてることで温められる。
特開2002−188877号公報
しかしながら上記従来の冷蔵庫は、冷却、解凍ともに、空気による熱伝達の為、冷却、解凍するための能力が小さく時間がかかるという欠点があった。
本発明は上記従来の課題を解決するもので、冷却プレートと食品を接することによる固体熱伝達で、冷却解凍を行う上、冷却源、加熱源を冷却プレートに取り付けることで熱伝達効率を更に向上させることができ、急速な冷却、解凍ができる冷蔵庫を提供することを目的とする。
上記従来の課題を解決するために、本発明に記載の冷蔵庫の発明は、食品の急速冷却や解凍を行うことができる独立した冷却調理可能な専用室において、固体熱伝導で食品への熱伝導を促進させる冷却プレートを前記冷却調理可能な専用室の下面に設置したものであり、風による熱伝達に比べ、より高い熱伝達を行えることができるという作用を有する。
以上説明したように本発明は、被冷却体への熱伝達を促進させる為に、冷却プレートを用いて固体熱伝導としたので、熱伝導効率が向上し、冷却速度および解凍速度を向上させることができる。
本発明の請求項1に記載の冷蔵庫の発明は、食品の急速冷却や解凍を行うことができる独立した冷却調理可能な専用室において、固体熱伝導で食品への熱伝導を促進させる冷却プレートを前記冷却調理可能な専用室の下面に設置するとともに、前記冷却調理可能な専用室は切替え室として使用することが可能であり、前記切替え室へ導入された冷却空気が前記切替え室内へ吹き出される吐出孔を備え、前記吐出孔の吐出孔位置や吐出孔面積を可変することで、集中的に前記食品へと冷却空気の供給を行うことができるものであり、風による熱伝達のみに比べ、より高い熱伝達での冷却を行えることができ、吐出孔位置や吐出孔面積を可変することで、集中的に大風速の空気を食品へ供給でき、さらに効率的に冷却を行うことができるという作用を有する。
請求項2に記載の冷蔵庫の発明は、請求項1記載の発明に加えて、前記冷却プレートを収納できるスペースを保有する前記冷却調理可能な専用室の下面の仕切り板と、前記冷却プレートとからなり、前記冷却調理可能な専用室の下面の仕切り板と前記冷却プレートとの間に風路を設けたものであり、冷却プレート底面に生成した結露水もしくは着霜を蒸発もしくは昇華することができる上、冷却プレートの熱を冷却調理可能な専用室へ循環できるという作用を有する。
請求項3に記載の冷蔵庫の発明は、請求項1または2記載の発明に加えて、冷却調理可能な専用室の天面に空気吐出用の風路を設けたものであり、冷却物に風を供給することで、食品表面の熱伝導を促進させるという作用を有する。
請求項4に記載の冷蔵庫の発明は、請求項1から3記載の発明に加えて、冷却調理可能な専用室のドア下部に空気遮断装置を設けるものであり、冷却された冷却プレートがドア付近からの熱と湿気流入を遮断させるという作用を有する。
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1による冷蔵庫の調理機能を備えた専用室の概略断面図である。図2は冷却プレートの下視平面図である。図3は飲料急冷装置を兼ね備えた第1容器の断面図である。
図1に示すように、本実施の形態の調理機能機能付き冷蔵庫は、調理機能を備えた専用室9の底面に冷却プレート10が設けられている。冷却プレート10は、熱伝導性がよく、熱収縮による応力変化に耐えうる強度があり、好ましくは図2に示すように、冷凍サイクル(図示せず)に接続されている冷却配管11と加熱装置12により構成される。
食品を専用室に設置する場合、冷却プレート10上に直接設置しても良いが、好ましくは冷却プレート10上に第1容器13を設置する。第1容器13としては、トレイ形状や図3に示すような缶急冷装置を備えた容器等が使用でき、トレイ形状は出し入れの容易さの点から好ましい。また、缶急冷装置を備えた容器としては急冷のニーズの高い缶飲料水を早く冷却できる点から望ましい。
調理したい食材が液体の場合、第1容器13の上に第2容器14を設置する。第2容器14は、好ましくは2L以上の深さ80mm以上の形状とし、取っ手15があり、その取っ手15が取り外せる機構で構成されており、取れた取っ手15を冷蔵庫ドアの取っ手収納部16に収納できる。
庫内を循環する風路としては、冷凍サイクル(図示せず)により冷却された蒸発器(図示せず)で、冷却された冷却空気が冷却調理可能な専用室の奥面風路17へ流入される。冷却調理可能な専用室の奥面風路17の前方に冷気循環ファン18が取り付けられており、冷気循環ファン18により吐出された冷却空気は、天面吐出風路19から、天面吐出風路19の底面に取り付けられている冷却空気吐出穴20を通して冷却調理可能な専用室に流入する。冷却空気吐出穴20は、穴位置や穴面積を可変できる吐出穴切替え装置21が取り付けられている。
冷却調理可能な専用室内の冷気は、一部は冷却調理可能な専用室の下面の仕切り板22と冷却プレート10の下面との間に構成された、冷却プレート下面風路23に流入され、一部は冷却調理可能な専用室背面に取り付けられている冷却調理可能な専用室背面風路24に流入され、冷却プレート下面風路23と冷却調理可能な専用室背面風路24のいずれか一方は冷却調理可能な専用室の奥面風路17に流入し、循環され、もう一方は冷凍サイクル(図示せず)により冷却された蒸発器(図示せず)に戻される。
以上のように構成された本実施の形態の冷蔵庫について、以下その動作を説明する。
従来は冷却調理室に冷却または加熱したい食品を設置し、それを空気により熱交換していた。しかし、空気の場合の熱交換は、冷却空気が−22℃、1m/s(通常の冷蔵庫から吐出される風速)で被冷却物に当てた場合の境膜伝熱係数は約8W/m・Kとなり、仮にこの30倍の風速(30m/s)をあてた場合においても120W/m・K程度である。これに対し、金属による熱伝導の場合(アルミニウムの場合)、熱伝導度が237W/m・K、厚みを1mmとした場合、237kW/m・Kとなる。接触熱伝導は空気熱伝達に比べて、接触面積は低下するが、これらを考慮しても、熱伝達能力2から4倍程度大きくなる。
また、通常の冷蔵庫の場合では、冷却調理可能な専用室は切替え室として使用され、この切替え室と冷凍室との風量配分を行う為、切替え室風量は、全冷凍室風量の3割程度の冷却量しか保有していない。これに冷凍室冷却器と空気の熱交換効率を考慮すると、圧縮機の持つ冷却能力の2割程度しか活用できない。
しかしながら、冷却プレート10に冷却配管11を取り付けた場合、少なくとも冷却配管には、圧縮機が保有する全冷却能力が運搬される為、冷却プレート10の冷却量は冷却プレート10と冷却配管11の取り付けによって、決定されてくる。
冷却プレート10と、冷却配管11との取り付けについては、熱伝導性を考慮して、金属結合による取り付けを行う。例えば、溶接、半田等があるが、いずれの場合においても作業性等を考慮して、同一金属、例えば銅を使用するとロウや半田の融点も比較的低くコストも安い。
また、食品との接触を考慮した場合、冷却配管の板厚を1.0mm以上とすることで、冷却プレート10に冷却配管11を取り付け時の熱による変形を抑制することができ、冷却プレート10の平面度を確保することが可能となる。
なお、別の取り付け手段としては、冷却プレート10と、冷却配管11をカシメ等により取り付け、コスト、作業性を向上させる方法もある。
なお、別の取り付け手段としては、冷却配管11上に単に置くだけで、冷却プレートを清掃できるような構造とすることも可能である。
まお、冷却プレート自身が冷媒の流れる冷却器とする構造とし、熱伝達効率を更に向上させることができる。更には、冷却プレート10内部の冷媒流通経を導入配管径より大きくすることにより、冷媒を膨張させ、冷却器温度を低下させることも可能である。
冷却プレートを用いた冷却は、食品底面からの冷却であり、食品全体を均一に冷却する為には天面から冷却する必要があり、これには、冷却能力を十分に持った大風量、境膜伝熱係数を低下させる高風速が必要となる。
冷却調理可能な専用室への冷却風量を増大させる手段としては、冷凍室蒸発器(図示せず)から吐出された冷却空気が導入される、冷却調理可能な専用室奥面風路17に冷気循環ファン18を設置し、風量を増加させることができる。
さらに、戻り空気の全てを冷凍室蒸発器に戻すことなく、一部を循環させることにより、冷凍室蒸発器との風路抵抗を排除でき、より大風量が可能となる。一部の循環風路としては、冷却プレート下面風路23と冷却調理可能な専用室背面風路24とが考えられる。
冷却プレート下面風路23を循環風路とした場合、冷却プレート底面を図4で示すような突起物若しくは介在物25を構成することにより、冷却プレート10の表面積が増加させ、冷却プレート下面風路23内を通過する循環空気を効率良く冷却することができ、天面吐出空気の大風量化に加えて、低温化も実現することができる。
なお、その他の冷却風量を増大させる手段として、冷却器(図示せず)の直後に設置されている冷却ファン(図示せず)の回転数を増加させたり、冷凍室への吐出空気を遮断する為、冷凍室吐出前に吐出空気遮断装置を設ける(図示せず)事ができる。
冷却調理可能な専用室への冷却風速を増大させる手段として、大風量化にともなう風速増大の他に、吐出穴切替え装置21を用いて、吐出面積や吐出穴位置を可変できる構造とすることにより、食品等の被冷却物を集中的に冷却することが可能となり、冷却効率を向上することができる。
従来は冷却調理室の一部に加熱源を設置し、これを空気により熱交換し、食品を加熱していた。しかし、冷却で説明した場合と同様に、食品を温める場合、空気による熱伝達に比べ、直接熱伝導の方が効率は良い。加熱装置12を、冷却プレート10に取り付ける場合、加熱装置12がヒータ線の場合、アルミテープにより貼り付けると、ヒータ熱を比較的広範囲に冷却プレートへ伝達でき、低コストで、且つ作業性も容易である。
なお、別の取り付け手段として、熱伝導性シーラで取り付けることにより、冷却プレートへの熱伝導性が向上され、アルミ同等広範囲の熱伝達が可能となる。
冷却プレート10上に第1容器13を設置する場合、冷却プレート10の上面と、第1容器13の下面のいずれか一方、若しくは両面に撥水処理を施すことにより、冷却プレート10を冷却した場合に、冷却プレート10と第1容器13の間に存在する結露水や、食品屑等が凍結し、第1容器13が取り出せなくなるのを防止する事ができる。
第1容器13が金属製の場合は、冷却、解凍による温度変動による熱ストレスを受けにくく、熱伝導性がよく、強度に優れている。
なお、撥水処理は、濡れ角度が75度以上で、温度変動に強く、食品との接触の可能であるものが必要であり、例えばフッ素加工等が考えられる。
なお、図3に示すように、第1容器13にφ67.0±1.0mmの窪み部を設けることにより、缶飲料を設置でき、缶と冷却プレート10の距離が狭まり、熱伝達効率が向上する。使用する場合、缶急冷部に直接設置することも可能であるが、1.0mmの厚みのある熱伝導媒体を設置するのが好ましい。
熱伝導媒体としては、水や熱伝導性シーラが考えられるが、水を用いた場合、身近に存在する為、手軽である点から望ましい。熱伝導性シーラは缶を設置するだけでよく、使用時の手間がなく便利である点から望ましい。熱伝導性シーラは1.0W/m・K以上のもので、柔軟性に富むものが好ましい。
冷却プレート10上若しくは第1容器13上に設置する第2容器14が容積2L以上、高さ80mm以上で容器底面に凹凸を無くすことで、液状の食品を効率よく冷却解凍することが可能となる。容器体積としては、例えばカレー6人前の必要体積が2Lであり、これは立方体の高さ方向を2分の1に切断した形状であり、液体の含有している第2容器を出し入れする場合にこぼれにくく、加熱時も均等に加熱しやすい。
なお、第2容器14は、取り外し可能な専用の取っ手15を設けることにより、取っ手による無効スペースを排除でき、冷却調理可能な専用室を有効利用できる。また、冷蔵庫のドアに取っ手収納部16を設けることにより、使用時以外に取っ手が紛失することを防止する事ができる。なお、この取っ手収納部16は冷蔵庫ドア部の庫内、若しくは庫外に設ける。庫内に取り付けた場合、外観デザインを損うことがない上に、出っ張りのない設計とすることができる。また、庫外に取り付けた場合、取っ手を使用する時に、冷蔵庫のドアを開閉することなく使用することができる。
冷却調理可能な専用室の扉は、図5に示すように下辺を軸とした回転式扉26の構造とすることにより、従来の引き出し式扉では斜めにしなければ取り出せなかった大きな容器においても、水平に取り出すことができる為、液状の食品を容器一杯に充填することができる。
なお、回転式扉26と第1容器13を連動させる構造とすることにより、回転扉26を開けると第1容器13が出てくることで、食品等の被冷却物を取り出しやすくすることができる。回転式扉26が開けられ、第1容器13が出てくる時、扉が開けられた時僅かに斜めに上昇し、その後水平に移動する構造とすることにより、冷却プレート10と第1容器13とが摩擦することがない為、金属磨耗による酸化、腐食等の抑制や、撥水処理等の表面処理を施した場合の剥れ等を抑制することができる。
回転式扉26の構造とした場合、従来の引き出し式に比べ、ドアと冷蔵庫本体の隙間がおおきくなる。空気遮断装置を用いることで、隙間からの熱リークを抑制でき、温度上昇抑制、省エネルギー化を実現することができる。
空気遮断装置としては、一般的に冷蔵庫で使用されているヒレを使用すると、安価で、作業性も容易である。
以上のように本実施の形態の調理機能機能付き冷蔵庫は、冷却プレート10と、冷却プレート下面風路23と、冷気循環ファン17と、天面吐出風路19から構成され、冷却プレート10に冷却配管11と、加熱装置12を取りつけている為、食品への熱伝達を固体熱伝導とすることができ、効率的に冷却、加熱調理ができる。
また、冷却プレート下面風路23と、天面吐出風路19を連動し、間に冷気循環ファン18を取り付けることにより、冷却プレート底面で冷却された低温または加熱された大風量の空気を循環でき、かつ天面吐出風路に取りつけられた吐出孔切替え装置21によって吐出孔位置や吐出孔面積を可変することで、集中的に大風速の空気を食品へ供給でき、さらに効率的に冷却、加熱調理ができる。
(実施の形態2)
図6は本発明の実施の形態2による冷蔵庫の調理機能を備えた専用室の概略断面図である。なお、実施の形態1と同一構成については、同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
図6に示すように、本実施の形態の調理機能機能付き冷蔵庫は、冷却調理可能な専用室の下面の仕切り板22と、その上に設置された冷却プレート10と、専用室の下面の仕切り板22と冷却プレート10との間の隙間を埋めるシール手段28により構成されている。シール手段としては、例えば、ゴムパッキン等が使用でき、シール性、安価の点から望ましい。
以上のように構成された本実施の形態の冷蔵庫について、以下、実施の形態1と異なる部分を中心に、その動作を説明する。
冷却調理可能な専用室の下面の仕切り板22と冷却プレート10との隙間にシール手段28を取りつけ、冷却プレート10の底面を機密構造としたので、加湿空気が冷却プレート10底面に流入することを防止することができる。
以上のように本実施の形態の冷蔵庫は冷却調理可能な専用室の下面の仕切り板22と、冷却プレート10と、シール手段28とから構成されているので冷却プレート10の底面を機密構造とすることにより、着霜、結露を防止することができる。
なお、本実施の形態の冷蔵庫は冷却調理可能な専用室の下面の仕切り板22と冷却プレート10との隙間にシール手段28を取りつけ、冷却プレート10の底面を機密構造としたが、冷却調理可能な専用室の下面の仕切り板22と冷却プレート10を一体構造として、冷却プレート10底面にウレタン等の断熱材を充填してもよい。断熱材を充填すると、冷却プレート10の底面への熱ロスを低減できるという効果が得られる。
(実施の形態3)
図7は本発明の実施の形態3による冷蔵庫の調理機能を備えた専用室の概略断面図である。なお、実施の形態1と同一構成については、同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
図7に示すように、本実施の形態の冷蔵庫は、冷却調理可能な専用室の下面の仕切り板22と、その上に設置された冷却プレート10と、専用室の下面の仕切り板22と冷却プレート10との間に冷却プレート10の底面に生成される結露水を処理する結露水処理手段29により構成されている。結露水処理手段としては、例えば、ドレン、吸湿剤等が使用でき、特にドレンは交換の必要性がなく、比較的衛生的の点から望ましい。
以上のように構成された本実施の形態の冷蔵庫について、以下、実施の形態1と異なる部分を中心に、その動作を説明する。
冷却調理可能な専用室の下面の仕切り板22と冷却プレート10との間に結露水処理手段29を取りつけ、冷却プレート10の底面に生成する結露、着霜した水を溜まることなく排除することができ、これにより、水溜りによる菌の繁殖や、臭いの発生等を抑制することができる。
以上のように冷却調理可能な専用室の下面の仕切り板22と、冷却プレート10と、結露水処理手段29とから構成されているので冷却プレート10の底面の結露水を処理することにより、菌の繁殖や、臭いの発生等を抑制することができる。
以上説明したように本発明は、被冷却体への熱伝達を促進させる為に、冷却プレートを用いて固体熱伝導としたので、熱伝導効率が向上し、冷却速度および解凍速度を向上させることができる。
また、冷却プレートに冷却配管を備えることにより、冷蔵庫の冷却サイクルから冷却プレートの熱伝達経路の熱ロスを大幅に低減でき、冷却プレートの冷却能力を向上することができる。
また、冷却プレートと冷却配管を銅で構成し、冷却プレートの厚みを1.0mm以上とすることにより、冷却プレートと冷却配管を容易に溶接、ハンダ等で金属結合することができ、尚且つ冷却プレートの平面度を確保することができる。
また、冷却プレートに加熱装置を取りつけることにより、加熱装置から冷却プレートへの熱伝達時の熱ロスを低減でき、加熱効率向上による省時間化と省エネルギー化ができる。
また、冷却プレート上に食品を直接設置できる第1容器を設置し、冷却プレートと、第1容器の少なくともいずれか一方に撥水処理を施すことにより、冷却プレートと、第1容器の凍結によるくっつきを防止できる。
また、第1容器を金属製とすることにより、冷却加熱による温度ストレスに対する耐久性や強度を確保でき、また熱伝達性が向上できる。
また、第1容器にφ67.0±1.0mmの窪み部を設けることにより、缶飲料を効率良く急速冷却することができる。
また冷却プレート上若しくは第1容器上に2L以上高さが80mm以上で凹凸のない第2容器を設置することにより、液状の食品を効率良く、且つ早く冷却することができる。
また、第2容器に取り外し可能な取っ手が取りつけられ、取り外した取っ手は冷蔵庫のドア部に収納できる機構としたので、従来取っ手のあった無効空間を排除することができ、さらに取り外した取っ手を収納できる為、紛失防止ができる。
また、冷却プレートと冷却調理可能な専用室の底面仕切り板との間に風路を構成することにより、冷却調理室内の空気を循環させ、冷却空気の風量を増大させることができる。
また、冷却プレート下面に凹凸若しくは介在物を設置することにより、冷却プレート底面の表面積を増大させ、循環空気の温度を低下させることで、低温大風量の冷気で、食品の冷却速度を向上できる。
また、冷却プレートと冷却調理可能な専用室の底面仕切り板との間を機密構造とすることにより、冷却プレート底面の着霜、結露を防止できる。
また、冷却プレートと冷却調理可能な専用室の底面仕切り板との間にドレンを設けることにより、冷却調理可能な専用室の底面仕切り板上に水が溜まる事で発生する菌の繁殖や、臭いの発生を抑制できる。
また、天面風路からの吐出穴面積や吐出穴位置を切替えることのできる吐出穴切替え装置を設けることにより、冷却空気の風速を早くでき、伝熱効率向上による冷却速度の向上ができる。
また、ドア機構を、下辺を軸にした回転式扉にすることにより、液状の食品等を冷蔵庫庫外に取り出す場合、水平に取り出すことができ、食品のこぼれ等を抑制することができる。
また、ドアと第1容器を連動させ、ドア閉時は第1容器と、冷却プレートが接触しており、ドアを開けると、前方斜め上に移動したのち引き出されることにより、冷却時は、冷却プレートと第1容器が接触熱伝導で効率良く冷却され、ドア開閉時は、冷却プレートと、第1容器が接触することがなく、磨耗や、表面処理の剥れ等を防止することができる。
また、ドア部下に空気遮断装置を設けることにより、ドア周囲からの熱リークが抑制でき、低温化、省エネルギー化ができ、また、加湿空気の進入による冷却プレートの結露、着霜を抑制することができる。
本発明は、調理機能を備えた専用室を有する冷蔵庫に関するものである。
本発明による冷蔵庫の実施の形態1の調理機能を備えた専用室概略断面図 同実施の形態の冷却プレートの下視平面図 同実施の形態の飲料急冷装置を兼ね備えた第1容器の断面図 同実施の形態の突起物若しくは介在物付きの冷却プレートの縦断面図 同実施の形態の回転式扉の開閉機構を示す断面図 本発明による冷蔵庫の実施の形態2の調理機能を備えた専用室概略断面図 本発明による冷蔵庫の実施の形態3の調理機能を備えた専用室概略断面図 従来の冷蔵庫の概略断面図
符号の説明
10 冷却プレート
11 冷却配管
12 加熱装置
13 第1容器
14 第2容器
15 取っ手
16 取っ手収納部
19 天面吐出風路
20 冷却空気吐出孔
21 吐出孔切替え装置
22 仕切り板
23 冷却プレート下面風路
25 突起物若しくは介在物
26 回転式扉
27 空気遮断装置
29 結露水処理手段

Claims (4)

  1. 食品の急速冷却や解凍を行うことができる独立した冷却調理可能な専用室と冷凍室とを備えた冷蔵庫であって、前記専用室において、固体熱伝導で食品への熱伝導を促進させる冷却プレートを前記冷却調理可能な専用室の下面に設置するとともに、前記冷却調理可能な専用室は切替え室として使用することが可能であり、前記切替え室へ導入された冷却空気が前記切替え室内へと吹き出される吐出孔を備え、前記吐出孔の吐出孔位置や吐出孔面積を可変することができるとともに、前記冷凍室への吐出空気を遮断する吐出空気遮断装置を備えることで、集中的に前記専用室の前記食品へと冷却空気の供給を行うことができる冷蔵庫。
  2. 冷却プレートを収納できるスペースを保有する前記冷却調理可能な専用室の下面の仕切り板と、前記冷却プレートとからなり、前記冷却調理可能な専用室の下面の仕切り板と前記冷却プレートとの間に風路を設ける請求項1記載の冷蔵庫。
  3. 冷却調理可能な専用室の天面に空気吐出用の風路を設けた請求項1または2記載の冷蔵庫。
  4. 冷却調理可能な専用室のドア下部に空気遮断装置を設ける請求項1から3のいずれか一項記載の冷蔵庫。
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