EP2422144A2 - Verdampfer und damit ausgestattetes kältegerät - Google Patents

Verdampfer und damit ausgestattetes kältegerät

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EP2422144A2
EP2422144A2 EP10713687A EP10713687A EP2422144A2 EP 2422144 A2 EP2422144 A2 EP 2422144A2 EP 10713687 A EP10713687 A EP 10713687A EP 10713687 A EP10713687 A EP 10713687A EP 2422144 A2 EP2422144 A2 EP 2422144A2
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EP
European Patent Office
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evaporator
bottleneck
connection point
line piece
line
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Withdrawn
Application number
EP10713687A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernd Schlögel
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BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
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Filing date
Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00Evaporators; Condensers
    • F25B39/02Evaporators
    • F25B39/022Evaporators with plate-like or laminated elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B5/00Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00Problems to be solved
    • F25B2500/18Optimization, e.g. high integration of refrigeration components
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/37Capillary tubes

Definitions

  • the present invention relates to an evaporator, in particular a Rollbond or Z-Bond evaporator and a refrigerator, in which such an evaporator is installed.
  • Plate-type evaporators such as Rollbond or Z-Bond evaporators conventionally have at the edge of their evaporator boards a single port from which a line branching on the board immediately expands.
  • One of the branches of this line has a bottleneck adjacent to the junction.
  • This structure is provided to directly mount at the junction a suction pipe with a large cross-section, which leads to a compressor of the refrigerator, whereas a pressure line through which refrigerant is supplied, is guided a little way in countercurrent to the suction line and in the bottleneck the evaporator board is mounted. This technique allows for easy installation of the evaporator, since only a single tube leaving the evaporator needs to be handled.
  • evaporator Since the bottleneck can not be preceded by another evaporator, such an evaporator is not suitable for combination refrigerators with two or more temperature zones, in which the evaporator of a temperature zone can be supplied either directly or following an upstream evaporator with refrigerant.
  • the object of the present invention is to provide an evaporator, in particular a roll-bond or Z-bond evaporator, which is suitable for use in a combination refrigerator of the type described above.
  • an evaporator in particular a Rollbond or Z-Bond evaporator, with an evaporator plate and a on the
  • Evaporator board preferably extending refrigerant line, which has a first connection point at an edge of the evaporator plate and a bottleneck adjacent to the junction, limited over the bottleneck piece of refrigerant line is bounded on both sides by branches and the evaporator has a second connection point separate from the first connection point.
  • This second connection point can serve to feed expanded refrigerant from an upstream second evaporator, in which case it is preferably connected to the branch at the side of the bottleneck facing away from the first connection point.
  • the first connection point can thus serve as a suction connection in a manner known per se.
  • the two branches are connected by a bypass line piece, which is arranged in shunt to the line piece extending over the bottleneck.
  • the first connection point may be connected to an upstream second evaporator, while the second connection point serves as a suction connection.
  • the over the bottleneck running line piece and the bypass line piece meet at a meeting point on a side facing away from the first junction side of the bottleneck preferably at an acute angle to both a refrigerant flow fed through the bottleneck and a resulting from the second junction refrigerant flow as low as possible flow resistance oppose.
  • the refrigerant line extends from the meeting point of the line piece running over the bottleneck and the bypass line piece in extension of one of these two line pieces or within an angle spanned in extension of these two line pieces.
  • a particularly compact arrangement of the refrigerant line can be realized if the refrigerant line extends from the meeting point in extension of the pipe section running over the bottleneck.
  • the length of the bypass pipe section should be kept small, in practice a length of not more than twice the length of the pipe section running over the bottleneck is sufficient. Thus, much of the area of the evaporator plate remains available for the downstream part of the refrigerant line.
  • the invention further relates to a refrigerator, in particular a household refrigerator, with at least two thermally separated cold compartments different temperatures, each of which is cooled by an evaporator, and the evaporator can be selectively controlled via a solenoid valve, and with an evaporator as described above, at which is one connection point of the evaporator, preferably the first, an upstream connection point connected in series with another evaporator and the other, preferably the second connection point, a downstream connection point.
  • a capillary for the direct injection of refrigerant into the evaporator can then be guided in a line connecting the two evaporators.
  • FIG. 1 shows a partial view of an evaporator plate and the lines connected to it according to a first embodiment of the invention.
  • Figure 2 is a schematic representation of the evaporator of Figure 1 and a second evaporator, which are connected to a combination refrigerator together.
  • FIG. 3 is a view similar to FIG. 1 of a roll bond evaporator according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 4 is a view similar to FIG. 2 of the representation in a combination
  • Refrigerating appliance connected to a second evaporator Rollbondverdampfers of Fig. 3rd
  • Fig. 1 shows schematically a plan view of a part of the board 1 of a Rollbond- or Z-Bond evaporator according to the invention. From a connection 2 in a left upper corner of the circuit board 1, a refrigerant line 3 initially extends straight along the upper edge of the circuit board 1. A rectilinear on this - A -
  • Line piece formed bottleneck 4 is bridged by a bypass line piece 5.
  • the bypass line piece 5 branches at a first branch 6 at an acute angle from the line 3 and meets at a second branch 7 at a corresponding acute angle back to this. Following the branch 7, the line 3 extends in uniformly distributed over the board 1 meanders to a second terminal eighth
  • connection 8 serves as a suction connection
  • the circuit board 1 can optionally be charged with compressed refrigerant via a capillary 9 fixed in the bottleneck 4, which expands in a short line section 10 between the end of the capillaries 9 and the branching 7, immediately upstream of the branching 7 and this line piece 10 makes the coldest point of the board 1.
  • the refrigerant line 3 extends downstream of the branch 7 in rectilinear extension of the conduit 10, the refrigerant freely expands into the conduit 3 and there is no backflow into the bypass conduit 5. Rather, the flow of expanding refrigerant may even be considered acting a jet pump, which causes a negative pressure in the bypass line piece 5.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of two evaporators of a combination refrigerator, in which the evaporator of Fig. 1, denoted by 1 1, a normal refrigeration compartment is assigned, while a second evaporator 12, expediently also a Rollbondverdampfer, a freezer or a cold storage compartment cools.
  • the evaporator 12 is connected in a conventional manner, with a capillary 13, which extends before reaching the evaporator 12 a little way within a spacious pipe 14, which serves as the evaporator 12 as a suction line.
  • This pipeline extends from a downstream connection of the evaporator 12 to the connection 2 of the evaporator 1 1. Shortly before the connection 2, a puncture is formed in the pipeline 14, through which the capillary 9 enters.
  • a pipe 15 leads from the downstream port 8 of the evaporator 1 1 to a compressor, not shown.
  • FIG. 3 shows a second embodiment of an evaporator 16 according to the invention
  • FIG. 4 shows the interconnection of the evaporator 16 in the refrigerant circuit of FIG Combination refrigerator, each in analogy to FIGS. 1 and 2.
  • a coming from an upstream evaporator 17 pipe 18 opens into the evaporator 16 at a port 19.
  • a leading to the compressor pipe 21 is connected.
  • a bottleneck 4 is formed in which a within the pipe 21 supplied capillary 9 is anchored.

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Abstract

Auf der Verdampferplatine (1) eines Rollbond-Verdampfers erstreckt sich eine Kältemittelleitung (323), die eine erste Anschlussstelle (219) an einem Rand der Verdampferplatine (1) und einen zu der Anschlussstelle (2, 19) benachbarten Engpass (4) aufweist. Ein über den Engpass (4) verlaufendes Stück der Kältemittelleitung (323) ist beiderseits von Verzeigungen (6, 7, 22, 24) begrenzt. Die Verdampferplatine (1) weist eine von der ersten Anschlussstelle (2, 19) getrennte zweite Anschlussstelle (8, 20) auf.

Description

Verdampfer und damit ausgestattetes Kältegerät
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verdampfer, insbesondere einen Rollbond- oder Z-Bond-Verdampfer und ein Kältegerät, in dem ein solcher Verdampfer eingebaut ist.
Plattenförmige Verdampfer wie etwa Rollbond- oder Z-Bond-Verdampfer haben herkömmlicherweise am Rand ihrer Verdampferplatinen einen einzigen Anschluss, von dem eine sich auf der Platine alsbald verzweigende Leitung ausdehnt. Einer der Zweige dieser Leitung weist einen zur Anschlussstelle benachbarten Engpass auf. Dieser Aufbau ist vorgesehen, um unmittelbar an der Anschlussstelle eine Saugleitung mit großem Querschnitt zu montieren, die zu einem Verdichter des Kältegeräts führt, wohingegen eine Druckleitung, über die Kältemittel zugeführt wird, ein Stück weit im Gegenstrom in der Saugleitung geführt ist und in dem Engpass der Verdampferplatine montiert wird. Diese Technik ermöglicht einen einfachen Einbau des Verdampfers, da nur ein einziges vom Verdampfer abgehendes Rohr gehandhabt werden muss. Da dem Engpass kein anderer Verdampfer vorgeschaltet sein kann, ist ein solcher Verdampfer nicht geeignet für Kombinations-Kältegeräte mit zwei oder mehr Temperaturzonen, bei denen der Verdampfer einer Temperaturzone wahlweise direkt oder im Anschluss an einen vorgelagerten Verdampfer mit Kältemittel versorgbar ist,.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Verdampfer, insbesondere einen Rollbondoder Z-Bond-Verdampfer anzugeben, der zur Verwendung in einem Kombinations- Kältegerät der oben beschriebenen Art geeignet ist.
Die Aufgabe wird gelöst, indem bei einem Verdampfer, insbesondere einem Rollbond- oder Z-Bond-Verdampfer, mit einer Verdampferplatine und einer sich auf der
Verdampferplatine vorzugsweise erstreckenden Kältemittelleitung, die eine erste Anschlussstelle an einem Rand der Verdampferplatine und einen zu der Anschlussstelle benachbarten Engpass aufweist, ein über den Engpass verlaufendes Stück der Kältemittelleitung beiderseits von Verzweigungen begrenzt ist und der Verdampfer eine von der ersten Anschlussstelle getrennte zweite Anschlussstelle aufweist. Diese zweite Anschlussstelle kann zur Einspeisung von expandiertem Kältemittel aus einem stromaufwärts angeordneten zweiten Verdampfer dienen, in diesem Fall ist sie vorzugsweise mit der Verzweigung an der von der ersten Anschlussstelle abgewandten Seite des Engpasses verbunden. Die erste Anschlussstelle kann somit in an sich bekannter Weise als Sauganschluss dienen.
Einer bevorzugten zweiten Ausgestaltung zufolge sind die zwei Verzweigungen durch ein Umgehungs-Leitungsstück verbunden, das im Nebenschluss zu dem über den Engpass verlaufenden Leitungsstück angeordnet ist. In diesem Fall kann die erste Anschlussstelle mit einem stromaufwärtigen zweiten Verdampfer verbunden sein, während die zweite Anschlussstelle als Sauganschluss dient.
Das über den Engpass verlaufende Leitungsstück und das Umgehungs-Leitungsstück treffen in einem Treffpunkt an einer von der ersten Anschlussstelle abgewandten Seite des Engpasses vorzugsweise spitzwinklig aufeinander, um sowohl einem über den Engpass eingespeisten Kältemittelstrom als auch einem von der zweiten Anschlussstelle herrührenden Kältemittelstrom einen möglichst geringen Strömungswiderstand entgegenzusetzen.
Ebenfalls zur Optimierung des Strömungswiderstandes ist bevorzugt, dass die Kältemittelleitung sich vom Treffpunkt des über den Engpass verlaufenden Leitungsstücks und des Umgehungsleitungsstücks in Verlängerung eines dieser beiden Leitungsstücke oder innerhalb eines in Verlängerung dieser beiden Leitungsstücke aufgespannten Winkels erstreckt.
Eine besonders kompakte Anordnung der Kältemittelleitung ist realisierbar, wenn sich die Kältemittelleitung vom Treffpunkt in Verlängerung des über den Engpass verlaufenden Leitungsstücks erstreckt.
Die Länge des Umgehungs-Leitungsstücks sollte gering gehalten sein, in der Praxis genügt eine Länge von nicht mehr als dem Doppelten der Länge des über den Engpass verlaufenden Leitungsstücks. So bleibt ein großer Teil der Fläche der Verdampferplatine für den stromabwärts vom Treffpunkt liegenden Teil der Kältemittelleitung verfügbar. Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Kältegerät, insbesondere ein Haushaltskältegerät, mit wenigstens zwei thermisch voneinander getrennten Kältefächern unterschiedlicher Temperaturen, von denen jedes von einem Verdampfer gekühlt ist, und die Verdampfer über ein Magnetventil wahlweise ansteuerbar sind, und mit einem Verdampfer wie oben beschrieben, bei dem eine Anschlussstelle des Verdampfers, vorzugsweise die erste, eine mit einem anderen Verdampfer in Reihe verbundene stromaufwärtige Anschlussstelle und die andere, vorzugsweise die zweite Anschlussstelle eine stromabwärtige Anschlussstelle ist. Eine Kapillare zum direkten Einspritzen von Kältemittel in den Verdampfer kann dann in einer die beiden Verdampfer verbindenden Leitung entlang geführt sein.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
Fig. 1 eine Teilansicht einer Verdampferplatine und der an sie angeschlossenen Leitungen gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Verdampfers aus Fig. 1 und eines zweiten Verdampfers, die einem Kombinations-Kältegerät miteinander verbunden sind;
Fig. 3 eine zu Fig. 1 analoge Ansicht eines Rollbondverdampfers gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung; und
Fig. 4 eine zu Fig. 2 analoge Darstellung des in einem Kombinations-
Kältegerät mit einem zweiten Verdampfer verbundenen Rollbondverdampfers aus Fig. 3.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Draufsicht auf einen Teil der Platine 1 eines erfindungsgemäßen Rollbond- oder Z-Bond-Verdampfers. Von einem Anschluss 2 in einer linken oberen Ecke der Platine 1 aus erstreckt sich eine Kältemittelleitung 3 zunächst geradlinig entlang des oberen Randes der Platine 1. Ein auf diesem geradlinigen - A -
Leitungsstück gebildeter Engpass 4 ist durch ein Umgehungs-Leitungsstück 5 überbrückt. Das Umgehungs-Leitungsstück 5 zweigt an einer ersten Verzweigung 6 spitzwinklig von der Leitung 3 ab und trifft an einer zweiten Verzweigung 7 unter einem entsprechenden spitzen Winkel wieder auf diese. Im Anschluss an die Verzweigung 7 verläuft die Leitung 3 in gleichmäßig über die Platine 1 verteilten Mäandern zu einem zweiten Anschluss 8.
Wenn der Anschluss 8 als Sauganschluss dient, ist die Platine 1 wahlweise über eine im Engpass 4 fixierte Kapillare 9 mit verdichtetem Kältemittel beschickbar, welches in einem kurzen Leitungsstück 10 zwischen dem Ende der Kapillaren 9 und der Verzweigung 7, unmittelbar stromaufwärts von der Verzweigung 7 expandiert und dieses Leitungsstück 10 zum kältesten Punkt der Platine 1 macht. Da sich die Kältemittelleitung 3 stromabwärts von der Verzweigung 7 in geradliniger Verlängerung des Leitungsstücks 10 erstreckt, expandiert das Kältemittel frei in die Leitung 3 hinein, und es kommt zu keinem Rückstau in das Umgehungs-Leitungsstück 5. Vielmehr kann der Strom des expandierenden Kältemittels sogar als eine Strahlpumpe wirken, die in dem Umgehungs-Leitungsstück 5 einen Unterdruck hervorruft.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung von zwei Verdampfern eines Kombinations- Kältegeräts, bei dem der Verdampfer der Fig. 1 , mit 1 1 bezeichnet, einem Normalkühlfach zugeordnet ist, während ein zweiter Verdampfer 12, zweckmäßigerweise ebenfalls ein Rollbondverdampfer, ein Gefrierfach oder ein Kaltlagerfach kühlt. Der Verdampfer 12 ist in herkömmlicher Weise angeschlossen, mit einer Kapillare 13, die vor Erreichen des Verdampfers 12 ein Stück weit innerhalb einer geräumigen Rohrleitung 14 verläuft, die dem Verdampfer 12 als Saugleitung dient.
Diese Rohrleitung verläuft von einem stromabwärtigen Anschluss des Verdampfers 12 zum Anschluss 2 des Verdampfers 1 1. Kurz vor dem Anschluss 2 ist in der Rohrleitung 14 ein Durchstich gebildet, durch den die Kapillare 9 eintritt.
Eine Rohrleitung 15 führt vom stromabwärtigen Anschluss 8 des Verdampfers 1 1 zu einem nicht dargestellten Verdichter.
Fig. 3 zeigt eine zweite Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verdampfers 16, und Fig. 4 zeigt die Verschaltung des Verdampfers 16 im Kältemittelkreislauf eines Kombinations-Kältegeräts, jeweils in Analogie zu den Fig. 1 und 2. Eine von einem vorgeschalteten Verdampfer 17 kommende Rohrleitung 18 mündet in den Verdampfer 16 an einem Anschluss 19. An einem benachbarten zweiten Anschluss 20 ist eine zum Verdichter führende Rohrleitung 21 angeschlossen. In einem von dem Anschluss 20 ausgehenden geradlinigen Leitungsstück des Verdampfers 16 ist ein Engpass 4 gebildet, in dem eine innerhalb der Rohrleitung 21 zugeführte Kapillare 9 verankert ist.
Stromabwärts vom Engpass 4 treffen die von den Anschlüssen 19, 20 kommenden Leitungen an einer Verzweigung 22 spitzwinklig aufeinander. Eine in Verlängerung der Kapillare 9 von der Verzweigung 22 ausgehende Kältemittelleitung 23 läuft in Mäandern über die Platine des Verdampfers 16, bis sie an eine Verzweigung 24, unmittelbar vor Erreichen des Anschlusses 20, auf die Kapillare 9 trifft.

Claims

Patentansprüche
1. Verdampfer, insbesondere Rollbond- oder Z-Bond-Verdampfer, mit einer Verdampferplatine (1 ), die eine Kältemittelleitung (3;23) aufweist, die eine erste Anschlussstelle (2; 19) an einem Rand der Verdampferplatine und einen zu der
Anschlussstelle (2; 19) benachbarten Engpass (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein über den Engpass (4) verlaufendes Stück der Kältemittelleitung (3, 23) beiderseits von Verzweigungen (6, 7; 22, 24) begrenzt ist und dass der Verdampfer eine von der ersten Anschlussstelle (2; 19) getrennte zweite Anschlussstelle (8; 20) aufweist.
2. Verdampfer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Verzweigungen (6, 7) durch ein im Nebenschluss zu dem über den Engpass (4) verlaufenden Leitungsstück angeordnetes Umgehungs-Leitungsstück (5) verbunden sind.
3. Verdampfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das über den Engpass (4) verlaufende Leitungsstück und das Umgehungs-Leitungsstück (5) an einer von der ersten Anschlussstelle (2) abgewandten Seite des Engpasses (4) in einem Treffpunkt (7) spitzwinklig aufeinandertreffen.
4. Verdampfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kältemittelleitung (3, 23) sich vom Treffpunkt (7) des über den Engpass (4) verlaufenden Leitungsstücks und des Umgehungs-Leitungsstücks (5) in Verlängerung eines dieser beiden Leitungsstücke oder innerhalb eines in
Verlängerung der beiden Leitungsstücke aufgespannten Winkels erstreckt.
5. Verdampfer nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kältemittelleitung (3, 23) sich vom Treffpunkt (7) des über den Engpass (4) verlaufenden Leitungsstücks und des Umgehungs-Leitungsstücks (5) in
Verlängerung des über den Engpass (4) verlaufenden Leitungsstücks erstreckt.
6. Verdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Umgehungs-Leitungsstücks (5) nicht größer als das Doppelte der Länge des über den Engpass (4) verlaufenden Leitungsstücks ist.
7. Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät, mit wenigstens zwei thermisch voneinander getrennten Kältefächern unterschiedlicher Temperaturen, von denen jedes von einem Verdampfer gekühlt ist, und die Verdampfer über ein Magnetventil wahlweise ansteuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Verdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist und dass eine der Anschlussstellen des Verdampfers eine mit einem anderen
Verdampfer (12; 17) in Reihe verbundene stromaufwärtige Anschlussstelle (2; 19) ist und die andere Anschlusstelle eine stromabwärtige Anschlussstelle (8; 20) ist.
8. Kältegerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem anderen
Verdampfer in Reihe verbundene stromaufwärtige Anschlussstelle die erste Anschlussstelle (2) und die stromabwärtige Anschlussstelle die zweite Anschlussstelle (8) ist.
9. Kältegerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kapillare (9) in einer die Verdampfer (1 1 , 12; 16, 17) verbindenden Leitung (14; 18) entlanggeführt und in dem Engpass (4) befestigt ist.
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