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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit zumindest einem Kältemittelkreislauf, der wenigstens einen Verdampfer aufweist, der derart angeordnet ist, dass er im Betrieb des Kältemittelkreislaufes wenigstens ein Kompartiment des Kühl- und/oder Gefriergerätes kühlt. Der Kältemittelkreislauf verfügt des Weiteren über wenigstens ein Kapillarrohr, das mit dem Verdampfer in Verbindung steht und durch das im Betrieb des Kältemittelkreislaufes das Kältemittel in den Verdampfer geleitet wird.
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Aus dem Stand der Technik bekannte Geräte weisen zumindest einen Kältemittelkreislauf auf, der einen Verdampfer, einen Kompressor, einen Verflüssiger sowie ein Kapillarrohr umfasst. Während des Betriebes des Kompressors, das heißt während des Betriebes des Kältemittelkreislaufes durchströmt das Kältemittel den Verdampfer, nimmt bei seinem Phasenwechsel flüssig – gasförmig Wärme aus dem zu kühlenden Kompartiment auf und strömt dann in den Kompressor, in dem es verdichtet wird. Nach dem Kompressor gelangt das Kältemittel in den Verflüssiger, gibt hier Wärme ab, wobei es teilweise oder vollständig in den flüssigen Aggregatzustand übergeht, durchströmt dann die genannte Kapillare und gelangt schließlich vom Auslass der Kapillare in den Verdampfer.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, die Abkühlleistung beispielsweise dadurch zu erhöhen, dass der Kompressor mit höherer Drehzahl betrieben wird. Aus dem Stand der Technik sind sogenannte VCC-Kompressoren bekannt, das heißt drehzahlgeregelte Kompressoren, mittels derer die Kälteleistung durch Erhöhung der Kompressordrehzahl entsprechend erhöht werden kann.
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Auch ist es möglich, die Abkühlleistung durch Ventilatorschaltungen oder Elektronikschaltungen zu erhöhen, wie beispielsweise dadurch, dass ein im gekühlten Innenraum des Gerätes befindlicher Ventilator bei höherer Drehzahl betrieben wird und dadurch eine höhere Luftmenge an einem Verdampfer vorbeigeführt wird.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühl- und/oder Gefriergerät der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass eine Erhöhung der Abkühlleistung auf besonders effiziente Art und Weise möglich ist.
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Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Kühl- und/oder Gefriergerät der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass zwei oder mehr als zwei Kapillarrohre vorhanden sind, die mit dem Verdampfer in Verbindung stehen und dass wenigstens ein Mittel vorgesehen ist, mittels dessen eine oder mehrere der Kapillarrohre je nach Position bzw. Schaltung des genannten Mittels absperrbar sind, so dass kein oder nur vergleichsweise wenig Kältemittel durch die betreffende Leitung strömt, oder für die Durchströmung mit Kältemittel freigebbar sind, d. h. geöffnet werden.
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Der Erfindung liegt somit der Gedanke zugrunde, nicht nur ein einziges Kapillarrohr zu verwenden, sondern zwei oder mehr als zwei Kapillarrohre, die sich in dem Bereich zwischen Verflüssiger und Verdampfer erstrecken, und des weiteren das genannte Mittel vorzusehen, über das beeinflußbar ist, welches der Kapillarrohre mit Kältemittel durchströmt, d. h. geöffnet wird.
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Auf diese Weise ist es möglich, im Normalbetrieb des Gerätes, beispielsweise nur ein Kapillarrohr oder eine relativ geringe Anzahl von Kapillarrohren durch die genannten Mittel freizuschalten, das heißt im Betrieb des Kältemittelkreislaufes wird beispielsweise nur ein Kapillarrohr von Kältemittel durchströmt. Wird eine erhöhte Abkühlleistung benötigt, etwa weil ein Nutzer vergleichsweise viel bzw. warmes Gut in den Kühlraum eingebracht hat, ist es möglich, durch die genannten Mittel wenigstens ein weiteres Kapillarrohr oder eine relativ größere Anzahl von Kapillarrohren freizuschalten, das heißt für die Durchströmung mit Kältemittel zu öffnen, was zur Folge hat, dass der gesamte Massenstrom an Kältemittel, der insgesamt in den Verdampfer gelangt, entsprechend erhöht ist.
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Aufgrund des erhöhten Massenstroms an Kältemittel kommt es zu einer erhöhten Kälteleistung des Verdampfers und damit zu der angestrebten Erhöhung der Abkühlleistung.
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Denkbar ist es weiterhin, dass für den Fall, dass nach dem Einbringen von warmen Gut in den Kühl- bzw. Gefrierraum wieder der gewünschte Temperaturwert erreicht ist und eine oder mehrere Kapillaren wieder abgeschaltet werden, das heißt für die Durchströmung mit Kältemittel nicht mehr zur Verfügung stehen, und der Verdampfer dann wieder mit seiner normalen Abkühlleistung betrieben wird.
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Vorzugsweise sind die zwei oder mehr als zwei Kapillarrohre parallel zueinander (und nicht in Serie) geschaltet, das heißt die zur Verfügung stehende Strömungsfläche und damit der dem Verdampfer zugeführte Massenstrom an Kältemittel kann durch die Hinzunahme weiterer Kapillarrohre vergrößert und durch das Absperren von Kapillarrohren entsprechend verringert werden. Die zwei oder mehr Kapillarrohre können, müssen jedoch nicht in geometrischer Hinsicht parallel zueinander verlaufen.
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Sie können beispielsweise unmittelbar nebeneinander angeordnet sein und durch geeignete Haltemittel miteinander verbunden sein.
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Wird beispielsweise eine höhere Kälteleistung benötigt, werden über eine Steuer- oder Regelungseinheit oder dergleichen mehr Kapillarrohre geöffnet als in dem Zustand, in dem eine geringere Kälteleistung benötigt wird.
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Insgesamt lässt sich in diesem Fall somit durch die Einstellung der Anzahl der zur Durchströmung freigeschalteten Kapillarrohre der Massestrom an Kältemittel, der in den Verdampfer gelangt, entsprechend erhöhen oder erniedrigen.
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So ist es denkbar, dass im Normalbetrieb beispielsweise nur ein Kapillarrohr durchströmt wird und das bei Einlagerung von warmen Gut, das heißt bei erhöhtem Abkühlbedarf ein weiteres oder mehrere weitere Kapillarrohre zugeschaltet werden und damit ebenfalls zur Durchströmung von Kältemittel zur Verfügung stehen. Durch das Öffnen oder Schließen von Kapillarrohren vergrößert oder verkleinert sich der insgesamt für das Kältemittel zur Verfügung stehende Strömungsquerschnitt sowie der Massenstrom an Kältemittel, der dem Verdampfer zugeleitet wird.
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Bei dem genannten Mittel, mittels dessen die Anzahl der abgesperrten bzw. zur Durchströmung geöffneten Kapillarrohre einstellbar ist bzw. mittels dessen wenigstens eines der Kapillarrohre geöffnet oder geschlossen werden kann, kann es sich beispielsweise um ein oder mehrere Magnetventile handeln, das/die mit den Kapillarrohren entsprechend in Verbindung steht/stehen.
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Denkbar ist es beispielsweise, dass das wenigstens eine Magnetventil am Ausgang des Verflüssigers angeordnet ist oder an andere Stelle zwischen Verflüssiger und Verdampfer und dass ausgehend von dem Magnetventil die mehreren Kapillarrohre beginnen und von dort aus zum Verdampfer führen, in den sie einmünden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kältemittelkreislauf wenigstens einen Verflüssiger aufweist, mittels dessen im Betrieb des Kältemittelkreislaufes Kältemittel wenigstens teilweise in den flüssigen Zustand übergeht und dass die mehreren Kapillarrohre unmittelbar mit dem Verflüssigerausgang in Verbindung stehen.
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In diesem Fall beginnen die mehreren Kapillarrohre somit bereits am Verflüssigerausgang und erstrecken sich dann bis zum Verdampfer bzw. bis zu dessen Einspritzstelle.
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Alternativ dazu ist es auch denkbar, dass die mehreren Kapillarrohre nicht bereits direkt am Verflüssigerausgang beginnen, sondern dass der Verflüssiger vorzugsweise eine einzige Auslassleitung aufweist, durch die das Kältemittel aus dem Verflüssigen abströmt und dass an einer Steile der Auslassleitung diese in die mehreren Kapillarrohre aufgetrennt wird bzw. dass eine Abzweigung vorgesehen ist oder eine Verzweigungsstelle, an der die genannte Auslassleitung auf die mehreren Kapillarrohre verteilt wird. Diese Auslassleitung weist vorzugsweise einen größeren Innendurchmesser auf, als jedes der einzelnen Kapillarrohre. Denkbar ist es beispielsweise, dass die Summe der Innendurchmesser der Kapillarrohre im wesentlichen dem Innendurchmesser der genannten Auslassleitung entspricht.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gerät wenigstens eine Steuer- oder Regelungseinheit aufweist, die das genannte Mittel, wie beispielsweise ein Magnetventil ansteuert oder regelt.
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Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Gerät wenigstens ein Erfassungsmittel aufweist, mittels dessen der Kältebedarf bzw. die erforderliche Abkühlleistung feststellbar ist, wobei das Erfassungsmittel mit der Steuer- oder Regelungseinheit in Verbindung steht und wobei die Steuer- oder Regelungseinheit derart ausgebildet ist, dass sie das genannte Mittel, beispielsweise das genannte Ventil in Abhängigkeit von dem seitens des Erfassungsmittels erhaltenen Signals ansteuert oder regelt. So ist es denkbar, dass die Erfassungsmittel beispielsweise als Temperaturfühler ausgebildet sind, die in dem gekühlten Innenraum oder auch an anderer Stelle, beispielsweise am Verdampfer angeordnet sind und die die Temperatur in dem gekühlten Innenraum und/oder eine Temperaturänderung über die Zeit erfassen und diese Werte permanent oder zumindest zeitweise oder auf Anfrage der Steuer- oder Regelungseinheit melden.
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Wird beispielsweise durch die genannten Erfassungsmittel, das heißt beispielsweise durch einen oder mehreren der Temperaturfühler festgestellt, dass eine relativ starke Zunahme der Temperatur in dem Kühl- bzw. Gefrierraum vorliegt, ist es denkbar, dass die Steuer- oder Regelungseinheit diesen Zustand zum Anlass nimmt, die Abkühlleistung des Verdampfers bzw. des Kältemittelkreislaufes dadurch zu erhöhen, dass ein oder mehrere weitere Kapillarrohre hinzugeschaltet werden, um den Massenstrom an Kältemittel, der den Verdampfer durchströmt, entsprechend zu erhöhen.
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Auch ist es denkbar, dass nicht die Temperaturänderung über die Zeit, sondern der Absolutwert der Temperatur beispielsweise in einem Kühlfach oder in einem Gefrierfach als Maßstab dafür herangezogen wird, wie viele Kapillarrohre zur Durchströmung mit Kältemittel freigeschaltet werden.
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Grundsätzlich ist es denkbar, dass die Steuer- oder Regelungseinheit ein Vergleichsmittel aufweist, das die aktuell gemessene Temperatur oder die aktuelle Temperaturänderung über die Zeit dahingehend mit gespeicherten Daten abgleicht, dass in Abhängigkeit der gemessenen Temperatur oder der gemessenen Temperaturänderung über die Zeit ermittelt wird, wie viele Kapillarrohre zur Durchströmung mit Kältemittel zur Verfügung gestellt werden sollen.
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Die Steuer- oder Regelungseinheit steht beispielsweise derart mit den genannten Mitteln, das heißt beispielsweise mit einem oder mehreren Magnetventilen in Verbindung, dass die entsprechend gespeicherte Anzahl von Kapillaren sodann freigeschaltet wird.
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Die Zuordnung zwischen Temperatur bzw. Temperaturänderung über die Zeit und der Anzahl der erforderlichen Kapillarrohre, die von Kältemittel zu durchströmen sind, kann in einem geeigneten Speicher des Gerätes abgelegt sein, wobei dieser Speicher Bestandteil der Steuer oder Regelungseinheit sein kann oder auch an anderer Stelle im Gerät angeordnet werden kann. Diese genannte Zuordnung kann beispielsweise in Form einer Tabelle oder dergleichen abgelegt sein.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die mehreren Kapillarrohe alle denselben Innendurchmesser aufweisen oder dass wenigstens zwei der Kapillarrohre einen unterschiedlichen Innendurchmesser aufweisen.
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Weisen alle Kapillarrohre denselben Durchmesser auf, lässt sich durch eine Hinzuschaltung weiterer Kapillarrohre eine lineare Erhöhung der Durchflussrate bzw. des Massenstroms an Kältemittel durch den Verdampfer erzielen.
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Denkbar ist es jedoch auch, dass wenigstens zwei der Kapillarrohre einen unterschiedlichen Innendurchmesser aufweisen. So ist es möglich, dass zumindest ein Kapillarrohr einen relativ gesehen großen Innendurchmesser und damit einen großen Strömungsquerschnitt aufweist und dass dieses Kapillarrohr beispielsweise dann freigeschaltet wird und damit zur Durchströmung mit Kältemittel zur Verfügung steht, wenn ein besonders hoher Abkühlbedarf festgestellt wird.
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Denkbar ist es alternativ oder zusätzlich durch die genannten Mittel die Durchflussmenge pro Zeiteinheit einstellen zu können. Vorzugsweise sind die Mittel somit nicht nur als Auf-/Zu-Ventil oder dergleichen ausgeführt sondern dazu geeignet, eine Veränderung der Durchflussrate bzw. des freien Strömungsquerschnittes zu bewirken. Diese Ausgestaltung der Erfindung ist selbstverständlich sowohl in dem Fall möglich, dass alle Kapillarrohre denselben Innendurchmesser aufweisen sowie auch in dem Fall, dass zumindest zwei der Kapillarrohre einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen.
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Die genannte Steuer- oder Regelungseinheit kann derart ausgebildet sein, dass sie je nach Kältebedarf den Durchfluss durch das oder die Kapillarrohre einstellt. Auf diese Weise können verschiedene Durchflussausführungen gezielt eingestellt werden, um die jeweiligen Gerätebedingungen auszugleichen bzw. die gewünschten Soll-Bedingungen einzustellen.
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Denkbar ist es, dass die Steuer- oder Regelungseinheit so ausgebildet ist, dass bei vollbeladenem Gerät und/oder wenigen Türöffnungen mit einem kleinen Durchfluss Kältemittel eingespritzt wird und bei Wärmelast und/oder häufigen Türöffnungen ein relativ dazu größerer Durchfluss.
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Diese unterschiedlichen Durchflussraten können beispielsweise dadurch eingestellt werden, dass eine entsprechende Anzahl an Kapillaren zugeschaltet wird und/oder dadurch, dass der Durchfluss mittels der genannten Mittel, beispielsweise mittels eines Magnetventils auf den erforderlichen Wert eingestellt wird, der zur Erzielung der gewünschten Kälteleistung benötigt wird.
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In bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass bis zu vier Kapillaren in dem Verdampfer angeordnet sind bzw. in diesem enden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die mehreren Kapillarrohre an einer Einspritzstelle des Verdampfers zusammengeführt sind.
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Aus dem Stand der Technik bekannte Verdampfer weisen üblicherweise eine Einspritzstelle auf, an der das Kapillarrohr endet und an der das durch das Kapillarrohr geführte Kältemittel in den Verdampfer eingespritzt wird. In dieser Ausgestaltung der Erfindung ist nun vorgesehen, dass die mehreren Kapillarrohre an dieser Einspritzstelle enden und somit in den Verdampfer münden. Je nach Anzahl der durch die genannten Mittel freigeschalteten bzw. geöffneten Kapillarrohre liegt somit an der Einspritzstelle eine unterschiedliche Durchströmungsmenge an Kältemittel vor und somit wird eine unterschiedliche Kälteleistung des Verdampfers erzielt.
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Die vorliegende Erfindung betrifft des weiteren ein Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Gefriergerätes, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass die Anzahl der von Kältemittel durchströmten Kapillarrohre in Abhängigkeit von der gewünschten Abkühlleistung bzw. von dem gewünschten Kältebedarf verändert wird. Wie bereits oben ausgeführt ist es denkbar, das Verfahren so auszuführen, dass der Kältebedarf bzw. die erforderliche Abkühlleistung gemessen wird und in Abhängigkeit davon der Massestrom an Kältemittel, der dem Verdampfer zugeführt wird, eingestellt wird. Diese Einstellung erfolgt durch die Anzahl der Kältemittelleitungen, durch die das Kältemittel im Betrieb des Kältemittelkreislaufes strömt. Diese Einstellung kann alternativ oder zusätzlich dadurch erfolgen, dass die Durchflussrate bezogen auf die einzelne Kapillare in geeigneter Weise eingestellt wird.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Das vorliegende Ausführungsbeispiel betrifft ein Kühl- und/oder Gefriergerät, mit zumindest einem Kältemittelkreislauf, der einen Kompressor, einen Verflüssiger, eine Mehrzahl von Kapillarrohren sowie einen Verdampfer umfasst, wobei sich die Mehrzahl der genannten Kapillarrohre zwischen dem Verflüssiger und dem Verdampfer erstreckt. Ausgehend von dem Verflüssiger erstrecken sich z. B. vier Kapillarrohre, die an einer gemeinsamen Einspritzstelle des genannten Verdampfers enden.
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Diese vier Kapillarrohre beginnen an dem Auslass des Verflüssigers oder beginnen an einem bestimmten Abschnitt der Auslassleitung des Verflüssigers.
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Des weiteren ist wenigstens ein oder auch mehrere Magnetventile oder sonstige Mittel vorgesehen, die mit den Kapillarrohren derart in Verbindung stehen, dass je nach Schaltung dieser Mittel die Kapillarrohre geöffnet oder abgesperrt werden. Somit ist das oder die Ventile derart angeordnet, dass beispielsweise jedes einzelne der Kapillarrohre absperrbar oder zur Durchströmung freigebbar ist oder dass beispielsweise Gruppen von Kapillarrohren absperrbar oder freigebbar sind.
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Auch ist eine Verschaltung dahingehend möglich, dass nicht alle Kapillarrohre mit dem Mittel bzw. Ventil in Verbindung stehen, sondern beispielsweise ein oder mehrere Kapillarrohre stets geöffnet sind. So ist es beispielsweise denkbar, dass wenigstens ein Kapillarrohr immer offen ist, da es im Normalbetrieb eine Durchflussrate bzw. eine Durchflussmenge bereitstellt, die zur im Normalbetrieb erforderlichen Kälteleistung ausreichend und auch erforderlich ist. In diesem Fall ist es ausreichend, wenn das oder die Ventile oder sonstige Mittel nur mit weiteren Kapillarrohren in Verbindung stehen und diese je nach Stellung der Mittel öffnen oder schließen, wobei von der Erfindung auch der Fall umfaßt ist, dass die Mittel das oder die Kapillarrohre nur teilweise freigeben. Denkbar ist es somit, dass die Mittel nicht nur das oder die Kapillarrohre vollständig absperren oder ganz öffnen, sondern der Begriff „freigeben” oder „öffnen” umfaßt auch den Fall, dass eine teilweise Öffnung des Strömungsquerschnittes des Kapillarrohres vorliegt.
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Von der Erfindung ist jedoch auch der Fall umfasst, dass sämtliche der Kapillarrohre mit den genannten Mitteln in Verbindung stehen und durch diese freigegeben oder abgesperrt werden können.
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In dem gekühlten Innenraum, das heißt beispielsweise im Kühlraum und/oder im Gefrierraum des Gerätes befindet sich wenigstens ein Temperaturfühler, der die Temperatur des gekühlten Innenraums misst.
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Des weiteren weist das Gerät wenigstens eine Steuer- oder Regelungseinheit auf, die mit dem zumindest einen Temperaturfühler in Verbindung steht.
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Wird nun seitens der Steuer- oder Regelungseinheit festgestellt, dass ein relativ hoher Temperaturwert vorliegt oder dass eine relativ hohe Temperaturerhöhung pro Zeiteinheit gemessen wurde, steuert die Steuer- oder Regelungseinheit das oder die genannten Mittel, das heißt beispielsweise das oder die genannten Magnetventile derart an, dass die Anzahl der geöffneten Kapillarrohre erhöht wird. Diese Erhöhung der Anzahl von Kapillarrohren kann davon abhängen, wie hoch die tatsächlich gemessene Temperatur ist bzw. wie hoch der Temperaturanstieg pro Zeiteinheit ist.
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So ist es beispielsweise denkbar, dass im Normalbetrieb eine Durchflussrate des Kältemittels von beispielsweise 5 l/min ausreicht. Dies kann einen energetisch optimierten Durchfluss darstellen. Wird ein höherer Kältebedarf bzw. erhöhte Abkühlleistung gemeldet, ist es denkbar, wenigstens ein weiteres Kapillarrohr hinzuzuschalten, wodurch die Durchflussrate insgesamt beispielsweise auf 12 l/min erhöht werden kann. Es ergibt sich dann ein entsprechend erhöhter Massenstrom durch den Verdampfer.
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Das heißt bei der Stellung des Magnetventils in Stellung „1” wird beispielsweise nur ein Kapillarrohr durchströmt, das heißt die insgesamt vorliegende Strömungsrate durch den Verdampfer liegt beispielsweise bei 5 l/min. Bei Einlagerung von warmer Last wird eine weitere Stellung (Stellung „2”) des Magnetventils eingestellt, wodurch ein oder mehrere weitere Kapillarrohre hinzugeschalten werden. Dadurch kann sich die Durchflussrate beispielsweise auf oder um 7 l/min erhöhen, was eine entsprechend erhöhte Abkühlleistung zur Folge hat.
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Bei komplexer Geräteanwendungen ist es möglich, auch mehrere unterschiedliche Kapillarrohre zu verwenden um stets für die Geräteanwendung den optimalen Betriebszustand zu ermöglichen.
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In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel sind vier Kapillarrohre vorgesehen, von denen eines eine Durchflussmenge von 4 l/min, eines eine Durchflussmenge von 5 l/min, eines eine Durchflussmenge von 6 l/min und eines eine Durchflussmenge von 7 l/min ermöglicht. So kann durch die gezielte Einstellung der Kombination dieser Kapillarrohre stets die gewünschte Flussrate an Kältemittel eingestellt werden und dadurch der optimale Betriebszustand für den Verdampfer eingestellt werden.