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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit wenigstens einem Kältemittelkreislauf, der zumindest einen Verflüssiger und zumindest einen in Strömungsrichtung des Kältemittels stromabwärts des Verflüssigers angeordneten Verdampfer aufweist, wobei sich zwischen dem Verflüssiger und dem Verdampfer zumindest eine Kapillare befindet, die wenigstens einen Einlass für das Kältemittel aufweist.
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Aus dem Stand der Technik bekannte Kältemittelkreisläufe weisen einen Kompressor, einen Verflüssiger, eine Kapillare und einen Verdampfer auf. Von dem Verdampfer strömt das Kältemittel über die Saugleitung zum Kompressor und wird dort verdichtet und dem Verflüssiger zugeführt, in dem das Kältemittel unter Wärmeabgabe verflüssigt wird. In der auf den Verflüssiger folgenden Kapillare tritt eine Entspannung des Kältemittels ein. In dem sich an die Kapillare anschließenden Verdampfer verdampft das Kältemittel unter Wärmeaufnahme, d. h. unter Wärmeentzug aus dem gekühlten Innenraum. Bei bekannten Kältemittelkreisläufen kann es am Ausgang der Kapillare, d. h. am Verdampfereinlass zu störenden Geräuschen kommen, die durch das Einströmen des Kältemittels in den Verdampfer bedingt sind.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühl- und/oder Gefriergerät der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass die Entstehung von Geräuschen am Kapillarende bzw. am Verdampfereinlass gegenüber bekannten Geräten verringert oder ganz vermieden wird.
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Diese Aufgabe wird durch ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist vorgesehen, dass der Einlass der Kapillare sowie das Bauteil des Kältemittelkreislaufes, in oder an dem sich der Einlass der Kapillare befindet, derart ausgebildet sind, dass sich oberhalb des Einlasses der Kapillare eine Schicht flüssigen Kältemittels befindet.
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Alternativ oder zusätzlich zu dieser Maßnahme können ein oder mehrere Mittel vorgesehen sein, durch die die Wirbelbildung im Kältemittel beim Eintritt in die Kapillare verhindert oder gegenüber bekannten Geräten verringert wird.
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Die Erfindung basiert somit auf der Erkenntnis, dass das im Verflüssiger des Kältemittelkreislaufes verflüssigte Gas, am Kapillareinlass als Flüssigkeit und nicht als eine Mischung aus Gas und Flüssigkeit vorliegt. Dies wird dadurch erreicht, dass sich über den Kapillareinlass stets Flüssigkeit befindet, so dass kein gasförmiges Kältemittel in die Kapillare eintritt. Diese Maßnahme hat zur Folge, dass am Austritt der Kapillare, aus dem das Kältemittel in den Verdampfer eintritt, Geräusche vermieden oder verringert werden.
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Auch durch die Verhinderung oder durch die Verringerung der Ausbildung von Wirbeln im Kältemittel am Kapillareingang wird erreicht, dass gegenüber bekannten Anordnungen die Geräuschbildung durch aus der Kapillare in den Verdampfer einströmendes Kältemittel verringert oder ganz verhindert wird.
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Denkbar ist es, dass das Bauteil, in oder an dem sich der Einlass der Kapillare befindet, mit einer sich zur Kapillare hin verkleinernden Querschnittsfläche für das Kältemittel ausgeführt ist. Durch eine Verjüngung der Innenquerschnittsfläche kann erreicht werden, dass der Pegel des flüssigen Kältemittels gegenüber einer Ausführung ohne eine solche Verjüngung angehoben wird, so dass sichergestellt wird, dass der Kapillareinlass stets mit flüssigem Kältemittel bedeckt ist.
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Denkbar ist es, dass das genannte Bauteil zum Zwecke der Verkleinerung des Querschnitts Kühl- und/oder Gefriergerät definiert verformt ist, was z. B. durch Quetschen, Rollen oder Kneten möglich ist.
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Eine Verkleinerung der für das Kältemittel zur Verfügung stehenden Querschnittsfläche ist auch dadurch erreichbar, dass sich in dem Bauteil zumindest ein Inlet und/oder wenigstens eine Masse befindet, in die die Kapillare eingeschoben ist. Durch ein solches in dem Bauteil befindliches Inlet kann der Pegel des flüssigen Kältemittels angehoben werden. Entsprechendes gilt für eine Masse, in die die Kapillare eingeschoben wird und die sich in dem Bauteil befindet.
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Abgesehen davon lassen sich durch das Inlet und/oder durch die genannte Masse definierte Strukturen erzeugen, die einer Wirbelbildung des Kältemittels gegenüber eine Ausführungsform ohne Inlet bzw. ohne die genannte Masse entgegenwirken.
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Die Masse kann in das Bauteil eingegossen werden. Sie kann vor, während oder nach dem Aushärten so bearbeitet werden, dass die Kapillare eingefügt werden kann. Auch ist es denkbar, in der Masse optimierte Geometrien einzubringen, die einer Wirbelbildung beim Eintritt des Kältemittels in die Kapillare entgegenwirken.
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Denkbar ist es, dass die Mittel durch eine Rille oder durch ein Gewinde oder durch ein Gitter oder durch ein Sieb gebildet werden.
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So kann das Bauteil wenigstens eine z. B. eingefräste Rille, wenigstens ein Inlet in Gitterform oder wenigstens ein zur Strömungsrichtung des Kältemittels gegenläufiges Gewinde aufweisen.
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Das Bauteil kann jede beliebige Form aufweisen. Es kann beispielsweise zylindrisch mit ebenen Endflächen oder auch zylindrisch mit einem sich zum Kapillareinlass verjüngenden Ende ausgebildet sein.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kältemittelkreislauf zumindest einen Trockner aufweist und dass das Bauteil durch den Trockner gebildet wird, oder dass das Bauteil durch den Ausgang des Verflüssigers oder durch den Ausgang eines in dem Kältemittelkreislauf befindlichen Ventils oder durch ein separates Bauteil gebildet wird, das bei herkömmlichen Kühl- bzw. Gefriergeräten nicht vorhanden ist.
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Wie oben ausgeführt, kann das Bauteil auch durch eine Masse gebildet werden, die aushärtbar ist und in die der Kapillareinlass eingefügt wird. Vorzugsweise befindet sich diese Masse in dem Bauteil, wie z. B. in einem Trockner.
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Das Bauteil und/oder die Mittel können aus einen porösen Material, wie z. B. aus Zeolith, aus Kunststoff, wie z. B. aus PMMA, aus einem Kunststoff der hitzebeständig ist oder unter Hitze verformbar ist, oder aus Metall, wie z. B. aus Aluminium und/oder aus Kupfer bestehen. Eine Kombination der vorgenannten Materialien ist denkbar und von der Erfindung mit umfasst.
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Handelt es sich um einen bei Hitze verformbaren Kunststoff, bringt dies den Vorteil mit sich, dass das Kältemittel aufgrund der hohen Temperatur auf eine vergleichsweise weiche Oberfläche bzw. auf ein vergleichsweise weiches Material trifft, was der Wirbelbildung entgegenwirkt.
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Denkbar ist es, dass die Kapillare mit dem Bauteil so abschließt, dass sich um die Kapillare kein Totvolumen an flüssigem Kältemittel ergibt oder dass die Kapillare derart im Inneren des Bauteils übersteht, dass sich um die Kapillare ein Totvolumen an flüssigem Kältemittel ergibt.
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Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines Kühl- und/oder Gefriergerätes nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Kältemittelkreislauf derart ausgebildet ist und derart betrieben wird, dass sich oberhalb des Einlasses der Kapillare eine Schicht flüssigen Kältemittels befindet und/oder dass die Wirbelbildung im Kältemittel beim Eintritt in die Kapillare verhindert oder verringert wird.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass sich in dem Kältemittelkreislauf zumindest ein Stoppventil befindet, das in der Stehzeit des Kompressors des Kältemittelkreislaufes geschlossen wird. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass der Flüssigkeitsspiegel am Kapillareinlass auch dann erhalten bleibt, wenn der Kompressor steht, da der Druck im Kältemittelkreislauf durch das Ventil aufrechterhalten wird.
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Das Bauteil kann bzgl. seiner Längsachse parallel oder in einer Linie mit der Kapillare bzw. mit dem Kapillareinlass liegen. Auch ist eine Ausführungsform denkbar, bei der die Längsachse des Bauteils im Winkel zu der Kapillare verläuft.
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Das Bauteil, insbesondere der Trockner, kann im Kältemittelkreislauf vertikal eingebaut sein. Auch eine Ausführung schräg dazu ist denkbar und von der Erfindung mit umfasst.
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Bei dem genannten Inlet kann es sich um ein Teil handeln, das in dieser Form üblicherweise keinen Bestandteil eines Kältemittelkreislaufes bildet. Von der Erfindung ist jedoch auch der Fall umfasst, dass ausschließlich Elemente verwendet werden, die in einem üblichen Kältemittelkreislauf angeordnet sind, die jedoch z. B. durch Verformung etc. so verändert sind, das sich gewünschten Eigenschaften ergeben.
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Unter „Bauteil” wird im Rahmen der Erfindung jede Komponente im Bereich des Kapillareintritts verstanden, wie z. B. ein Rohr, der Trockner des Kältemittelkreislaufes, das Trocknermaterial selbst, ein Sieb etc.
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Unter dem Begriff „Inlet” wird im Rahmen der Erfindung vorzugsweise eine Komponente im Bereich des Kapillareintritts verstanden, die in einem herkömmlichen Kältemittelkreislauf nicht vorhanden ist, wie z. B. ein Einlegeteil aus Kunststoff oder aus Metall oder eine Komponente, die verändert wurde, wie z. B. das Trocknermaterial in spezieller Form.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
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1–7: unterschiedliche Ausführungen eines Trockners mit dem daran angeordneten Einlass der Kapillare.
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1 zeigt mit dem Bezugszeichen 10 einen Trockner, der in dem Kältemittelkreislauf eines Kühl- und/oder Gefriergerätes angeordnet ist.
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Der Kältemittelkreislauf umfasst einen wenigstens einen Kompressor, wenigstens einen diesem nachgeschalteten Verflüssiger, wenigstens eine sich an den Verflüssiger anschließende Kapillare und wenigstens einen Verdampfer, in den die Kapillare mündet und wenigstens eine Saugleitung, die von dem Verdampfer wieder zu dem Kompressor führt.
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Die Kapillare erstreckt sich somit zwischen dem Verflüssiger und dem Verdampfer des Kältemittelkreislaufes.
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Wie dies aus den 1 bis 7 weiter hervorgeht, befindet sich zwischen dem Einlass der Kapillare und dem Auslass des Verflüssigers ein Trockner 10, der ein Trockenmittel enthält, über das das flüssige Kältemittel geführt wird. Das Trockenmittel kann z. B. Zeolith sein und ist in 1 mit dem Bezugszeichen 12 gekennzeichnet.
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Der Trockner 10 weist z. B. eine zylindrische Form auf und ist zu seinem unteren Ende hin zulaufend ausgeführt, d. h. die Innenquerschnittsfläche verkleinert sich in dem unteren Abschnitt des Trockners 10 von oben nach unten bzw. zur Kapillare hin.
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Diese Verkleinerung der freien Querschnittsfläche, die dem Kältemittel zur Verfügung steht, kann grundsätzlich durch eine Formgebung des Bauteils und/oder durch ein Inlet erreicht werden, das sich in dem Bauteil befindet.
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In den dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Trockner 10 in seinem unteren Ende konisch ausgebildet.
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An der untersten Stelle des Trockners 10 befindet sich eine Öffnung, durch die sich die Kapillare 20 mit ihrem einlassseitigen Ende erstreckt.
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Das Ende bzw. der Einlass der Kapillare 20 ist mit dem Bezugszeichen 22 gekennzeichnet.
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Das Kältemittel weist das Bezugszeichen K auf. Die Oberfläche des flüssigen Kältemittels K ist mit dem Bezugszeichen O gekennzeichnet.
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Wie dies aus 1 hervorgeht, befindet sich über dem Ende 22 der Kapillare 20 flüssiges Kältemittel. Durch die zulaufende Form des Trockners wird erreicht, dass sich in dem unteren Ende des Trockners 10 flüssiges Kältemittel in einer Menge ansammelt, so dass das Einlassende 22 der Kapillare 20 im Betrieb des Gerätes stets mit flüssigem Kältemittel überdeckt ist, so dass kein Gas in die Kapillare 20 eintreten kann.
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Als Trockner kann ein herkömmlicher Trockner verwendet werden, der durch Verformung in die in 1 gezeigte Form gebracht wird. In Betracht kommt beispielsweise ein Quetschen des unteren Trocknerendes.
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In den 2 bis 7 werden für gleiche oder für funktionsgleiche Teile dieselben Bezugszeichen verwendet wie in 1. Die Strömungsrichtung des Kältemittels ist in den 2 bis 6 entsprechend der zu 1 angegebenen Richtung, in dem Fall der 7 ist die Strömungsrichtung schräg, parallel zur Längsachse des Trockners 10.
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In 2 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der sich in dem Trockner 10 ein Inlet 30 befindet. Bei dem Inlet 30 handelt es sich um ein in den Trockner 10 eingesetztes Teil.
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Durch das Inlet 30 wird der freie Strömungsquerschnitt im Inneren des Trockners 10 verkleinert, so dass der Flüssigkeitspegel an Kältemittel entsprechend ansteigt und die Oberfläche O der Flüssigkeit über dem Kapillareintritt 22 liegt.
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Bei dem Inlet 30 kann es sich beispielsweise um ein ringförmiges Bauteil mit einer zentralen Öffnung und/oder mit einem Spalt zwischen dem Inlet 30 und der Innenseite der Wandung des Bauteils 10 handeln.
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3 zeigt eine Ausführungsform entsprechend der zu 2, wobei zusätzlich Mittel 40 vorhanden sind, um die Ausbildung von Strudeln im Kältemittel zu verhindern.
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Diese Mittel können grundsätzlich Bestandteil des Inlets 30 und/oder des Trockners 10 sein. Es kann sich bei diesen Mittel z. B. um eine oder mehrere Rillen und/oder Vorsprünge in dem Trockner 10 handeln. Diese können horizontal verlaufen oder gegenüber der Horizontalen geneigt verlaufen.
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Die Rillen oder Vorsprünge können in Form von geschlossenen Ringen oder in Form eines Gewindes vorgesehen sein.
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4 zeigt eine Ausführungsform mit Mitteln 40, um die Ausbildung von Strudeln im Kältemittel zu verhindern. Diese Mittel 40 können grundsätzlich an dem Trockner 10 oder auch einem Inlet angeordnet sein.
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5 zeigt eine zu 1 ähnliche Ausführungsform, bei der die Kapillare 20 mit ihren Endabschnitt in den Trockner 10 hineinragt, wie dies auch bei den Ausführungen gemäß der 1 bis 4 der Fall ist.
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In diesen Fällen ergibt sich um das Ende der Kapillare 20 herum ein geringes Totvolumen des flüssigen Kältemittels, wie dies mit dem Bezugszeichen T gekennzeichnet ist.
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Die Kapillare kann auch bündig mit der Wand und insbesondere mit dem Boden des Trockners 10 abschließen, so dass sich um das Ende der Kapillare 20 herum kein Totvolumen ergibt. Dies ist in 6 mit dem Pfeil angedeutet.
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In den Ausführungsformen der 1 bis 6 ist der Trockner als längliches, vorzugsweise zylindrisches Bauteil ausgeführt, das stehend angeordnet ist. In bzw. an der unteren Wandung des Trockners 10 befindet sich das Ende der Kapillare 20.
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Der Trockner kann grundsätzlich auch liegend oder relativ zur Senkrechten geneigt angeordnet sein, wie dies aus 7 hervorgeht.
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Die Kapillare 20 erstreckt sich in diesem Fall ausgehend von dem Trockner 10 senkrecht nach unten, verläuft also in einem Winkel zur Längsachse des Trockners. Auch in diesem Fall wird durch ein Inlet 30, das sich im Endbereich des Trockners 10 befindet sichergestellt, dass sich oberhalb des Endes 22 der Kapillare ein Flüssigkeitsvolumen an Kältemittel K befindet.
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Der Begriff „Kapillare” umfasst im Rahmen der vorliegenden Erfindung sowohl die gesamte Kapillare, die sich zwischen Verflüssiger und Verdampfer erstreckt, als auch den Endabschnitt der Kapillare, die mit dem Trockner oder sonstigen Bauteil in Verbindung steht.
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Das Ausführungsbeispiel zeigt als Bauteil, das mit dem Einlass der Kapillare in Verbindung steht einen Trockner.
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Der Trockner steht stellvertretend für jedes beliebige andere Bauteil, an dem die Kapillare beginnen kann bzw. an oder in dem der Kapillareinlass angeordnet ist. Es kann sich dabei auch um den Ausgang des Verflüssigers, insbesondere um das Verflüssigerrohr, um ein sonstiges Rohr, um den Ausgang eines in dem Kältemittelkreislauf befindlichen Ventils, insbesondere eines Stoppventils, um ein separates Inlet, um eine Masse, in die die Kapillare eingebettet ist, etc. handeln.
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Bei dem Inlet kann es sich beispielsweise um ein Teil aus Kunststoff oder aus Metall handeln. Es kann sich auch um ein ohnehin im Kältemittelkreislauf befindliches Material handeln, wie z. B. um das Trocknungsmittel (wie z. B. Zeolith), das sich im Trockner befindet.
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Das Inlet kann als poröser oder als nicht poröser Körper ausgebildet sein. Es kann sich um ein kompaktes Bauteil ohne Durchlässe etc. handeln oder auch um einen Körper, der eine oder mehrere Durchlässe für das Kältemittel aufweist.
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Durch die vorliegende Erfindung wird erreicht, dass im Betrieb des Kompressors in die Kapillare stets reine Flüssigkeit, also kein Gas und auch keine Mischung aus Gas und Flüssigkeit gelangt bzw. das keine oder allenfalls geringe Verwirbelungen im Eintritt in der Kapillare bzw. keine oder nur geringe Schwankungen flüssig/gasförmig auftreten. In beiden Fällen wird erreicht, dass die Geräuschentwicklung beim Austritt des Kältemittels in den Verdampfer verringert wird.
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Vorzugsweise ist in dem Kältemittelkreislauf wenigstens ein Ventil vorhanden, dass in der Stehzeit des Kompressors schließt und somit ein Druckgefälle im Kältemittelkreislauf aufrechterhält, auch wenn der Kompressor steht. Dies hat zur Folge, dass der Flüssigkeitsspiegel oberhalb des Endes der Kapillare auch in der Stehzeit des Kompressors erhalten bleibt.
