DE1601013A1 - Verfahren zum Kuehlen und Abtauen eines Normalkuehlraumes und eine Einrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

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Dr.-ing. DipL-Pfcye. OSKAR KÖNIG Patentanwalt 1 6 0 1*0 1 ?

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zur Burobfühvimg i©B ¥erfafer©ns

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen und Abtauen eines NormalkUhlraumes einer Kühlvorrichtung, bei dem dem Normalkühlraum während KUhlungsphasen mittels eines zugeordneten Verdampfers Wärme entzogen und während Absohaltphasen der Wärmeentzug unterbrochen wird. Unter Normalkühlraun ist hierbei ein Kühlraum verstanden, der auf Tenperaturwerte geregelt wird, die höher als der Gefrierpunkt von Wasser sind.

Bei den bekannten Kühlschränken bereitet es erhebliche Schwierigkeiten, die sich während der Kühlungsphasen au den Kühlflächen des Verdampfers oder dergleichen bildenden gefrorenen Niederschläge wieder abzutauen. Um ein sicheres Abtauen zu erreich©"; sind bei bekannten Kühlelnriehtungen elektrische Beheizungen oder Heißgaabeheinn^en der gefrorenen niederschlage vorgesehen. Durch diese Heisvorriohtungen werden jedoch den betreffenden Kühlraum««* erhebliche Wäntemengen sugeftthrt, die In der nachfolgenden KUhlungepbase susätslloh zu der durch die KUhlraunwände eindringenden Wärme abgeführt werden müssen. Auch sind diese bekannten Abtauvorrichtungen kompliziert und erhöhen den Energieverbrauch. Ferner wird bei diesen bekannten Kuhleinrichtungen das Abtauen dadurch verlangsamt und erschwert, daß das sich In dem Verdampfer befindliche flüssige Kältemittel während äer Afcashaltphasen langes» woitorverdampfen kann und so der Verdampfer und damit die gefrorenen Niederschläge auch während der Abschaltphasen fortlauf βπδ gekühlt -werden,

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Zur Vermeidung dieser uad anderer Nachteile der bekannten Kühlelnriehtungen wird ein Verfahren sum Kühlen und Abtauan el nee HormalkUb,"*.räumee einer eine Kältemaschine aufweisenden KUhIeinrlehtuug, bei dem dem NormalkUhlraum während Kühlungsphaeen mittels eines zugeordneten ersten Verdampfers Wärme entBogen und während Absohaltphasen der Wäre©- " ent zug unterbrochen wird, vorgeschlagen, das erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet let« daß nach Beginn äiner Abachaltpbase in dem ereten Verdampfer befindliches flüssiges Kältemittel unter WärmeRufuhr, die von· warmem Kältemittel der Kältemaschine augeführt wird, schnell verdampft und im wesentlichen in einem tiefgekühlten S&tumelkanalystem rückkondenalert und dort bis mvm Beginn der nächsten KUhlungsphase gesammelt wird« Durch dieses Verfahren wird in Abweichung von dem herkömmlichen Weg das sich mu Beginn einer Abschaltphase lh dem ereten Verdampfer befindliche Kältemittel durch Einwirkung von warnen Kältemittel raeoh verdaspft und so dieser Verdampfer von flüssigem Kältemittel rasch entleert, wobei sich bereits der Verdampfer erwärmt, so daß das Abtauen hierdurch wesentlich verbessert wird. Auch wird das Abtauen nach Entleerung des Verdampfere noch weiter beschleunigt. Auf diese Weise erfolgt während leder AbschaUphase ein rasches Abtauen von gefrorenen Niederschlägen, die sich auf den duroh die Wirkung dee Verdampfers unterkühlten Kühlflächen des KUhlraumes während

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der Kühlungsphaoon gebildet haben. Unter Abschaltphase let hierbei die duroh die !Temperaturregelung bedingte Stillstandzeit der Kältemaschine verstanden.

Dieses Verfahren hat u.a. auch nooh den Vorteil, daß auf gesonderte Auffanggafässe im Saugleitungsayatem der Kältemaschine verzichtet werden kann, da daa Im ersten Verdampfer befindliche flüssige Kältemittel während der Abschaltphasen nicht in die Saugleitung gelangt.

Bevorzugt ist vorgesehen, daß zu Beginn einer Kühlungsphaae das in dem Sammelkanalaystem angesammelt© flüaalge Kältemittel dem ersten Verdampfer zugeleitet wird und bewirkt so, daß sofort nach Sinsehalten des Zwangsumlaufes des Kältemittels de« «raten Verdampfer tiefgekühltes flUsalgaa Kältemittel BU deeeen rascher Kühlung zugeleitet wird.

Dieses Verfahren macht es überflüssig, im Normalkühlraum befindliche gefrorene Niederschläge duroh gesonderte elektrleohe Beheizung oder Beheizung mit HeiBgaaen abzutauen, da ein sicheres Abtauen auch ohne derartige Heizvorrichtungen erreicht werden kann.

Die Beheizung durch daa wärme Kältemittel kann in vielen Fällen zweckmäßig mindestens während de? gesamten Abochaltphase anhalten, so daß dem ersten Verdampfer ständig Wärme zugeführt wird, wodurch das Abtauen noch weiter verbessert werden kann. Zu diesem Zweck kann mit Vorteil dem Verflüssiger

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aln Speicher für warmes Kältemittel zugeordnet sein, dessen Kapazität so groß ist, daß praktisch während der vorkommenden Abschaltphasen trotz; Stillstand des Kompressors ständig warmes Kältemittel durch das Kapillarrohr strömt.

Zur Durchführung des neuartigen Verfahrens 1st vorteilhaft eine Kühleinrlchtung, vorzugsweise ein Kühlschrank, mit mindestens einem Kühlraum und einer mindestens einen Verdampfer aufweisenden Kälteraas chine, vorzugsweise einer Komjpreseorkaltemaschitte» vorgesehen, die dadurch gekennzeichnet let, daß mindestens ein Kühlraum der Kühleinrichtung ein Normalkühlraum let» dem ein erster Verdampfer asu dessen Kühlung zugeordnet ist* daß ferner in Reihe mit dem ersten Verdampfer ein In einem tiefgekühlten Kälteraum der Kühleinrichtung angeordnetes Sammelkanalsystem vorgesehen ist» das zum Rückkondensieren und Sammeln dee aus dem ersten Verdampfer verdampften Kältemittels auegebildet ist« und daß dem Verdampfer eine HeiζVorrichtung zugeordnet let» die von warmem Kältemittel beheizbar let«

Zu diesem Zweck steht das Kapillarrohr mindestens während der Abachaltphasen in wärmeaustauschender Verbindung mit dem oder den betreffenden Bereichen des ersten Verdampfers. Bas Kapillarrohr kann hierbei unmittelbar mit der betreffenden Leitung des ersten Verdampfers verbunden sein oder in vielen Fällen mit Vorteil auoh im Xnnenraum der betreffenden Leitung angeordnet sein·

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Dae Sammelkanalsystem kann irgendeine geeignete Ausbildung aufweisen und ist mit dem ersten Verdampfer so zu verbinden, dad das im ersten Verdampfer während der Absohaltphasen verdampfte Kältemittel ohne wesentliche Behinderung in das Sammelkanalsvetem überströmen kann. Bas Samnelkanal·* system speichert das rüekkondensierte Kältemittel während der Absehaltphasen, wobei es so ausgebildet ist» daß nach Wiedereinsetzen des Zwangsumlaufa den Kältemittels, d,h. zu Beginn jeder Kühlungsphase, das gespeicherte flüssige Kältemittel zwangsläufig entfernt wird und an dem Kalter!ttelumlauf teilnimmt*

Zur Beheizung des ersten Verdampfers kann zweckmäßig mindestens der Seil des Leitungssysteme des ersten Verdampfers, in welchem sich flüssiges Kältemittel unter Einwirkung der Schwerkraft sammelt, mittels der Heizvorrichtung beheizbar sein.

Besondere Vorteile weist die neuartige Kühleinrichtung auch dann auf, wenn sie einen Tiefktthlraum sum Kühlen von Kühlgut hat, da dieser flefkühlraum als Kälteraum für das Sammelkanalsystem vorgesehen sein kann« Hierbei kann eine weitere Vereinfachung der Kühleinrichtung dadurch erzielt werden, dafi der zweite Verdampfer das Sammelkanalsyetem auf*» weist«

Im allgemeinen ist es besondere vorteilhaft, den Wärme-

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aus taxis ch zwischen dera orsten Verdampfer und dem Kapillarrohr auch während der KUhlungsphasen aufrechtzuerhalten, da hierdurch eine besondere wirksame Vorkühlung des Im Kapillarrohr befindlichen flüssigen Kältemittels erslelt wird, durch die die Kühlleistung verbessert wird.

FaIIs es dagegen In manchen Fällen erwünscht 1st, das Kaplllarrohr nur während der Abschaltphasen zur Beheizung des ersten tfrdampfers su verwenden, so kann diea zweckmäßig dadurch erfolgen, daß der Durchfluß durch dae betreffende Kaplllarrohr während der Kühlungepbasen mittels einer geeigneten Schließ- und Steuervorrichtung, die zweckmäßig 7cn dem Temperaturregler gesteuert wird, unterbunden wird. Hierzu kann diesem Kaplllarrohr vorteilhaft ein weiteres, nicht «it dem ersten Verdampfer In wärmeaus tauschend er Verbindung stehendes Kaplllarrohr parallel geschaltet sein, das gegebenenfalls während der Absobütphaeen selbsttätig geschlossen wird. Da die Ausbildung geeigneter Steuervorrichtungen, Um-Bohaltventile oder dergleichen im DuroheohnlttsktSnnen des Fachmannes liegt, sei hierauf nloht in weiteren Einzelheiten eingegangen·

Weitere Merkmal« der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung beschrieben bsw. dargestellt, wobei es sich versteht, daß die Erfindung tthlrelohe Abwandlungen zuläßt, ohne den Erfindungsgedanken su verlassen.

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Zn der Zeichnung seigern

Flg. 1 ein Schema einer ©rf indungsgemSJ ausgebildeten Kältemaschine«

FIg₉ 2 ©ine Variante dee in Pig. 1 dargestellten Schemas« ?lg» 3 eine Vorderansicht eines strichpunktiert dargestellten Kühl schrank© s mit zwei ¥©11 ausgesog@n dergestellten Verdampfern,
PIg. 4 ein© Seitenansicht der Pig«, 3t.

Fig. !5 einen Querschnitt eines Verdampferrohree mit zugeordnet em Kapillarrohr,
Pig. 6 eine Variante der Pig. 5.

In der Zeichnung sind sieh entsprechende Seile mit gleichen Besugszeichen versehen.

Die In PIg. 1 dargestellte Eompr@saorkältemaschlne weist einen Kompressor It einen Verflüssiger 2, ein Kapillarrohr 3, einen eweiteu Verdampfer 4» der einen Tiefktthlraum 5 kühlt« einen Speicher 6, einen ersten Verdampfer 7« der einen NoroalkUhlraua 8 kühlt, und eine Saugleitung 9 auf. Diese Kältemaschine wird mittels eines nicht dargestellten Temperaturregiere aufeinanderfolgend eingeschaltet (Ktthlungsphase) und abgeschaltet (Abschaltphase). Das In dem Verflüssiger 2 verflüssigte Kältemittel wird mittels des Kaplllarrohree 3 dem Eingang des Verdampfers 4 zugeführt. Das Kapillarrohr 3 ist hierbei in'an eich bekannter Weise Im Gegenstrom entlang dem

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Saugrohr 9 geführt und steht anschließend über den Teilbereich 10 mit einer Leitung dos Verdampfers 7 im Ctegenatrom In wärmeauatauschender Verbindung» Anschließend ist das Kapillarrohr 2SU dom Verdampfer 4 geführt.

Sie Wirkungsweise dieser Kältemaschine ist wie folgt: Während der KUhlungsphaean wird das in dem Kapillarrohr befindliche flüssige warme Kältemittel zunächst im Gagenstrom in vUrmeaus tauschend er Verbindung entlang der Saugleitung 9 geführt und erfährt hier ein«) erste Yorkühlung» Anschließend wird das in dem Kapillarrohr 3 befindliche flüssige Kältemittel während Durohströmens der Teilstrecke 10 durch den Verdampfer noch weiter vorgekühlt und gelangt so bereits stark abgekühlt in den Verdampfer 4* wodurch die Kühlleistung verbessert wird· Hierbei ist es gleichseitig vorteilhaft, daß das Kapillarrohr während der Kühlungsphase dea Verdampfer 7 im Wärmeaustausch Wärme zuführt, da dieser Verdampfer sioh in einem Normalkühlraum befindet und es hler erwünscht 1st, wenn dieser Verdampfer eine höhere Temperatur als dor Verdampfer 4 aufweist, da hierdurch die Austrooknung von in dem Normalkühlraum befindlichen feuohten Kühlgut und damit die Bildung von gefrorenen Niederschlägen an der Kühlfläche des Verdampfers reduziert wird. Auch sind diese gefrorenen Niederschläge infolge ihrer höheren Temperatur leichter abzutauen. Nachdem das flüssige Kältemittel 4n den Verdampfer 4 gelangt ist, wird es hler teilweise

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verdampft und kühlt so den Tiefkühlraum 5. Zwischen dem Verdampfer 4 und dem Verdampfer 7 ist in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel noch in Reihe ein Speicher 6 vorgesehen, der gegebenenfalls ein Teil des Verdampfers 4 sein kann und syphonartig so ausgebildet 1st, daß er während der Abschaltphasen ein Abfließen oder Zurückfließen von In dem Verdampfer befindlichen bzw. sich durch RUckkondensatlon sammelndem flüssigen Kältemittel in den Verdampfer 7 verhindert. Auch wirkt dieser Speicher 6 bei der EU ckkond ensat lon mit. Die Rohrleitung 11 swlsohen dem Speicher 6 und dem Verdampfer 7 ist eine Rohrleitung geringen Strömungswiderstand es, so daß naoh Beendigung einer Kühlungephase, d.h., sobald der Kompressor 1 durch den Temperaturregler ausgeschaltet wird, da· In dem Verdampfer 7 befindliche flüssige Kältemittel mit durch die bleibende tiefe Temperatur der das Sammelkanalsystem bildenden Speicher 6 und Verdampfer 4 rasch verdampft und in diesem Sameelkanalayetem rttckkondensiert und während der Ab* sohaltphasen gesammelt wird. Das rasche Verdampfen wird hierbei noch durch die Beheizung des Verdampfers 7 durch den Teilbereich 10 des Kapillarrohre β 3 unterstützt, in welchem sioh Infolge eines fortlaufenden Gefälles der Verdampferrohre das flüssige Kältemittel nach Beginn einer Abschaltphase durch die Schwerkraft sammelt. Diese Verhältnisse sind sweckmäBlg so abgestimmt, daß die bei der zu Beginn einer Absohmltphase β Inset »end β rasche Entleerung des Verdampf ere 7 benötigte Ver-

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dastpfungewftrae i« wesentlichen, von Mm im IapiXXms^te¹ 3 findliehen flüssigen Kältemittel ©rsetst

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wesentllohe VtetereoMefl s% 7Ig₀ 1 besteht ä&rii&₉ SeJ Terdaapfer 7" des VorBalktthlmumes 8* de« Veröeepf«^? 4* des TiefkUhlr*iaiee S* vorgeschaltet let. Der Speicher 6' hat la wesentlichen nur die funktion, ein ZurUokflleden von in dea 1« Slefkühlrauw vorgesehenen Samelkmnalsyetea, das aus den fellen 6* und 4* besteht, während der Abeohaltphaeon sloh saaaelndea flttsslgen Kftlteaittel in den Terdaapfer 7* durch Speicherung su verhindern. Das Tellstüok 10' des Kapillarrohre 3* 1st ferner in diesem Ausführungebeispiel la

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wesentlichen mit dem gesamten Leitungeaystem des Verdampfers 7 ' in vctirraaauß tauschend er Verbindung, wobei ferner noch das das Kapillerrohr 10' durchströmende flüssige Kältemittel gleichsinnig wie das im Verdampfer 7'strömende Kältemittel fließt. Letzteres hat u.a. den Vorteil, daß der Ausgang des Verdampfers 7^J mit bereits sehr stark abgekühltem flüssigen Kältemittel, das in dem Kapillarrohr 10* strömt, In wärmeaustauschender Verbindung steht und so dieser Auegang eine tiefere Temperatur aufweist, als wenn das im Kapillarrohr 10' strömende Kältemittel im Gegenstrom an dem Verdampfer 7¹ vorbeigeführt wird.

Der in den Fig. 3 und 4 dargestellte Kühlschrank weist ein im Ganzen mit 15 bezeichnetes Gehäuse auf, das einen Tiefkühlraum 5 und einen Normalkühlraum 8 aufweist, die durch eine wärmeisolierendβ Zwischenwand 19 getrennt sind. Die Kältemaschine dieses Kühlschrankes 1st naoh 71g. 1 ausgebildet, so daß die In Flg. 3 und 4 dargestellten Teile dieser Kältemaschine mit gleichen Besugszeichen versehen sind. Die beiden Verdampfer 4 und 7 sind hler als Plattenverdampfer ausgebildet und können la wesentlichen ttbllohen Plattenrerdampfern entepreohen· Auf die obere horlsontale Platte 20 des Verdampfen 1st ein Kältespeicher 21 großer Wärmekapazität aufgelegt, der hler aus einer Flüssigkeit besteht, die in einer ßchlappen Bälle 22 eingeschlossen 1st. Diese Flüssigkeit weist zweckmäßig einen Gefrierpunkt auf, der einer vorgesehenen Temperatur des Tlefkühlrauaee entspricht. Durch diesen Kältespeicher

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wird die Temperaturkonetanz des Tlefkühlraumes verbessert und bewirkt, daß die Kondensatlonswärme des während der Absohaltphasen in den Verdampfer 4 bzw, den Speloher 6 rückkondenslerten Kältemittels diese Teile und den Tief kühlraum nicht störend erwärmen kann· Der Speloher 6 ist hieÄal - wie dargestellt - so ausgebildet, dafl das in Ihn befindliche flüssige Kältemittel sofort nach Einschalten des Kompressors 1 (71g. 1) «wangeläufig aus ihn entfernt wird. Wie zu erkennen ist, 1st das Kapillarrohr 3 (71g. 3) sunächst entlang der In die Saugleitung 9 mündenden Steigleitung 24 des Verdampfers 7 in Oegenetron bis zum tiefsten Punkt 25 dieses Verdampfers geführt, von wo es entlang den unteren Verdampferrohr 26 bis sur Stelle 27 geführt ist. An dar Stelle 27 überspringt es den Zwischenraum _ au den darUberllegenden Verdampferrohr 28 und führt ab dar Stella 29 senkrecht nach.oben In den Verdampfer 4. Durch diese Rohrführung wird eine besonders rasche Entleerung das Tardampf are naoh Beginn einer Absehaltphaae erreicht·

Ba versteht eich, daJ die Erfindung nicht auf Verdampfer der dargestellten Art beschränkt let. Beispielsweise kann dar Verdampfer 7 auch ala Rohrschlange ausgebildet sein. Auch tat es nicht erforderlich, dafi dar Verdampfer 7 in lomelkUhlraun angeordnet ist. Vielmehr bietet dia Erfindung auch bei anderem Anordnungen diese* Verdampfers besondere Vorteile. Beispielsweise kann d>r Verdampfer 7 la tine· an dan Hormalktthlraum ma-

grenzenden ^sonderten Kalteraum angeordnet sein, von wo er

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duroh eine Begrennungsvand dea Kälteraums hindurch den HormaUcUhlraum mit' Kälte beaufschlagt.

In Aueftthrungebelsplel nach den Pig· 3 und 4 let daa Kapillarrohr ale gesondertes Bohr ausgeführt, daa auf den betreffenden Verdampferleltungen,beispielsweise wie In 71g, 5 dargestellt, duroh 10tea befestigt 1st. In manchen fällen kann mit Vorteil J ed ο oh auch rorgeaehen sein, dal daa Kaplllarrohr In die Verdampferplatte mit eingeprägt oder, wie In ?lg. 6, In das betreffende Verdampferrohr elngeeetst ist.

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Claims (11)

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   le Verfahren mvm

   einer eine Kältemaschine &iaf%reieetid«n bei de· dem fformallciihlrauia während Kühltuigepliaee& Mttele elnee sugeordneten ernten Tei^siEpf«re Wttra® enta@g®& und wtthrend Absehaltpfaaaxm der

   dßdn?oli gekesmaeioteetg de

   phase In ies eret®n TttfSsepfe? bafinfili©!^®® flues ig© β

   Kältemittel imtei¹ Msmesuf^älufg i'ie von wmsme» 181t@@ittel

   der XKLteauehine sag@l®£t©t ^iSi₉ eobaell feftiaapft toad im «oaemtllohem im eimern tiefgekühlten SaaMUcanalayateB rllokkondenaleri «ad dort ble snm Beelm der allohaten nhlunseptaaae geaammelt wird.

   2. Verfahren naoh Inapruoh 1, dadurch gekennzeichnet * dai su Beginn einer Hlhluneaphaae dae in dem Sammellcanaleyatem anf«aammelte flttaeige Kältemittel dem ersten Terdampfer ■»- geleitet wird.

   5· Kühleinrichtung, Toreugeveiee Ktthleohraak, mit mindesten« einem Kühlraum und einer mindestens einen Terdampfer auf-

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   welsenden Kältemaschine, vorsugswelse einer Kompressorkältemaschine, sur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dad mindestens ein Kühlraum der Kühleinrichtung ein Normalkühlraum (δ) ist, dem ein erster Verdampfer su dessen Kühlung augeordnet 1st, daß ferner In Reihe mit dem ersten Verdampfer (7) ein in einem tiefgekühlten Kälteraum der Kühleinrichtung angeordnetes Sammelkanaieyetem vorgesehen !,st, das sum Rüokkondensleren und Sammeln des aus dem ereten Verdampfer verdampften Kältemittels ausgebildet 1st, und daJ dem Verdampfer (7) eine Heilvorrichtung zugeordnet 1st, die mit warmem Kältemittel beheizbar 1st.
4. 4. Kühleinrichtung oaeh Anepruoh 3, dadtuwh gekeonselohnet, daß mindestem* der Seil den Leitungssystems des ersten Verdampfers, in welohem sich flüssiges Kältemittel unter Einwirkung der Schwerkraft sammelt, mindestens während der Absohaltphasen mittels der Heizvorrichtung beheisbar ist.
5. 5. Kühleinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dsJ die Kühleinrichtung einen durch einen «weiten Verdampfer (4) gekühlten liefkUhlraum sum Kühlen von Kühlgut aufweist, und daß dieser Tiefkühlraum als Kälte-

   raum vorgesehen ist.

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6. 6· Kühleinrichtung naoh Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daS der zweite Verdampfer das Sammelkanalsystem aufweist.
7. 7· Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 3 - 6, daduroh gekennzeichnet, dad das Samaielkanalgyatem (4» 6) alt dem ersten Verdampfer über eine Rohrleitung geringen StrSmungswiderstandes verbunden ist und daß das Sammelkanalsystem rorzugewelse höher als der erste Verdampfer angeordnet ist.
8. 8. Kühleinrichtung naoh einem der Ansprüche 3-7» daduroh gekennzeichnet, daß dem EUteraum ein Kältespeicher (21) groSer Wärmekapazität zugeordnet ist«
9. 9. Kühleinrichtung nsoh einem der Anspruchs 3 - 8, daduroh gekennzeichnet, daJ das Kaplllarroor Im Innern des betreffenden Teilkanale des straiten Terdampfers angeordnet ist.
10. 10. Kühleinrichtung naoh einem der Ansprache 5 - 9» dadurch gekennzeichnet, dad das Sammellcanaleystem einen syphonartig ausgebildeten Speicher (6) für das rüekkondenslerte Kältemittel aufweist.

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11. 11. Kühleinrichtung naoh einem der Ansprüche 3-10, daduroh gekennselohnet, daß dem Verflüssiger der Kältemaschine ein Speicher für warmes Kältemittel zugeordnet 1st.

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