DE10302356A1

DE10302356A1 - Kältekreislauf mit Ejektorpumpe

Info

Publication number: DE10302356A1
Application number: DE10302356A
Authority: DE
Inventors: Hirotsugu Takeuchi; Yasushi Yamanaka; Atsushi Inaba
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-01-30
Filing date: 2003-01-22
Publication date: 2003-07-31
Also published as: US6675609B2; US20030140651A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kältekreislauf mit einer Ejektorpumpe (30). In eine Düse (31) der Ejektorpumpe einzuleitendes Kältemittel wird in einem Wärmetauscher (40) unter Nutzung von Abwärme von einem Fahrzeugmotor als Wärmequelle erwärmt und eine der folgenden Betriebsarten, eine erste Betriebsart, eine zweite Betriebsart und eine dritte Betriebsart, kann wahlweise auf Grundlage einer Wärmelast des Verdampfers (10) gewählt werden. In der ersten Betriebsart zirkuliert Kältemittel von dem Verdampfer in Richtung auf einen Radiator (20) ausschließlich durch die Ejektorpumpe. In der zweiten Betriebsart zirkuliert Kältemittel von dem Verdampfer in Richtung auf den Radiator ausschließlich durch einen Verdichter (60). In der dritten Betriebsart zirkuliert Kältemittel von dem Verdampfer in Richtung auf den Radiator sowohl unter Nutzung der Ejektorpumpe wie unter Nutzung des Verdichters. Die Abwärme kann dadurch wirksam rückgewonnen werden, während der Strömumgswiderstand des Kältemittels begrenzt werden kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kältekreislauf mit einer Ejektorpumpe, die als Kältemittelpumpe genutzt wird, um eine Kältemittelförderung durch einen Kältemittelstrom durchzuführen, der mit hoher Geschwindigkeit ausgestrahlt wird.

In einem in der J PA-49-132739 erläuterten herkömmlichen Kältekreislauf ist eine Ejektorpumpe vorgesehen, die unter Verwendung eines Kältemittelstroms betrieben wird, der durch Abwärme als Antriebsquelle erwärmt wird. Außerdem sind ein Verdichter und die Ejektorpumpe derart kombiniert, dass der Energieverbrauch des Verdichters verringert ist. Das herkömmliche System ist jedoch mit den nachfolgend aufgeführten Problemen (1) bis (5) behaftet.

1. In dem herkömmlichen System sind der Verdichter und die Ejektorpumpe in einem Kältemittelstrom einfach in Reihe geschaltet. Wenn deshalb das Kältemittel ausschließlich durch die Ejektorpumpe umgewälzt und der Betrieb des Verdichters nicht benötigt wird, wird der Kältemittelströmungswiderstand in dem Verdichtet erhöht und Rückgewinnungswärme kann nicht effektiv genutzt werden.
2. Wenn das herkömmliche System auf eine Fahrzeugklimaanlage angewendet wird, wobei ein Fahrzeugmotor als Abwärmequelle für das System genutzt wird, wird je nach Fahrzeugfahrzustand eine Abwärmemenge des Fahrzeugmotors mitunter größer. In diesem Fall wird das vorstehend angesprochene Problem (1) hervorgerufen. Wenn der Verdichter nicht vorgesehen ist, um das Problem (1) zu überwinden, kann die Kältemittelzirkulation ausschließlich durch die Ejektorpumpe nicht durchgeführt werden, wenn die Abwärmemenge von dem Fahrzeugmotor klein ist.
3. In dem herkömmlichen System wird R114 bzw. R12 als Kältemittel genutzt. Es findet sich diesbezüglich keine Erläuterung im Hinblick auf einen überkritischen Kältemittelkreislauf, bei dem der Druck des Kältemittels, das in die Ejelctorpumpe strömt, höher als der kritische Druck des Kältemittels ist.
4. Da in dem herkömmlichen System in den Verdampfer strömendes Kältemittel verdichtet und durch Isoenthalpie expandiert wird, kann der Energieverlust beim Dekomprimieren und Expandieren nicht rückgewonnen werden und der Betriebswirkungsgrad ist verringert.
5. In einem Elektrofahrzeug, wie etwa einem Hybridfahrzeug und einem Kraftstoffzellenfahrzeug, muss eine Batterie gekühlt werden, die im Fahrzeug vorgesehen ist. In dem herkömmlichen System findet sich jedoch keine Erläuterung im Hinblick auf eine Anwendung auf ein Elektrofahrzeug.

Angesichts der vorstehend angesprochenen Probleme besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Kältekreislauf mit Ejektorpumpe zu schaffen, der die vorstehend angesprochenen Probleme (1) bis (5) überwindet.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Demnach umfasst ein Kältekreislauf erfindungsgemäß einen Verdampfer, der durch internes Verdampfen von Kältemittel eine Kühlkapazität bereit stellt, einen Radiator zum Abkühlen von Kältemittel, das aus dem Verdampfer ausströmt, eine Ejektorpumpe mit einer Düse, wobei die Pumpe dazu dient, Kältemittel von einer Seite des Verdampfers anzusaugen und das angesaugte Kältemittel in Richtung auf den Radiator durch einen Kältemittelstrom auszutragen, der aus der Düse ausgestrahlt wird, einen Verdichter, der dazu ausgelegt ist, Kältemittel von der Seite des Verdampfers anzusaugen und das angesaugte Kältemittel in Richtung auf den Radiator auszutragen, und eine Heizeinheit zum Heizen von Kältemittel, das in die Düse eingeleitet werden soll. In dem Kältekreislauf sind die Ejektorpumpe und der Verdichter dazu ausgelegt, verschiedene Betriebsarten auszuwählen, umfassend eine erste Betriebsart, in der Kältemittel aus dem Verdampfer in Richtung auf den Radiator ausschließlich durch die Ejektorpumpe zirkuliert, eine zweite Betriebsart, demnach Kältemittel aus dem Verdampfer in Richtung auf den Radiator ausschließlich durch den Verdichter zirkuliert, und eine dritte Betriebsart, demnach Kältemittel aus dem Verdampfer in Richtung auf den Radiator durch sowohl die Ejektorpumpe wie den Verdichter zirkuliert. Eine der ersten, zweiten und dritten Betriebsarten kann selektiv gewählt werden auf Grundlage einer Wärmelast bzw. Wärmebelastung des Verdampfers und dergleichen. Wenn beispielsweise der Betrieb der Verdichters nicht erforderlich ist, wird das Kältemittel ausschließlich durch Betätigung der Ejektorpumpe umgewälzt. Wenn ein Heizgrad der Heizeinheit klein bzw. gering ist, werden sowohl der Verdichter wie die Ejektorpumpe betrieben, so dass der Betriebswirkungsgrad des Kältekreislaufs verbessert ist. Wenn die Heizeinheit das Kältemittel unter Verwendung von Abwärme heizt, wie etwa Abwärme von Motorkühlwasser (heißes Wasser) von einem Fahrzeugmotor als Heizquelle, kann die Abwärme in dem Fahrzeugmotor effektiv rückgewonnen werden, während ein Kältemittelströmungswiderstand effektiv in dem Kältekreislauf verringert werden kann. In dem Kältekreislauf können der Verdichter und die Ejektorpumpe in Reihe oder parallel relativ zu einem Kältemittelstrom von dem Verdampfer zu dem Radiator geschaltet sein.

Bevorzugt umfasst der Kältekreislauf außerdem ein Schaltventil zum Öffnen und Schließen eines Umgehungsdurchlasses, durch den Kältemittel aus dem Verdampfer in Richtung auf den Radiator unter Umgehung des Verdichters strömt. Wenn der Betrieb des Verdichters nicht erforderlich ist, umgeht das Kältemittel den Verdichter und es kann verhindert werden, dass der Kältemittelströmungswiderstand in dem Verdichter größer wird.

In dem Kältekreislauf kann der Druck des Kältemittels, das von der Heizeinheit zur Düse der Ejektorpumpe: strömt, gleich oder höher als der kritische Druck des Kältemittels gewählt werden. In diesem Fall kann der Betriebswirkungsgrad der Ejektorpumpe wirksam verbessert werden.

In dem erfindungsgemäßen Kältekreislauf kann der Verdampfer dazu ausgelegt sein, Luft zu kühlen, die in die Fahrgastzelle geblasen wird, um diese abzukühlen. Alternativ kann der Verdampfer dazu ausgelegt sein, ein Wärme erzeugendes Element zu kühlen, das im Betrieb Wärme erzeugt. Das Wärme erzeugende Element kann eine im Fahrzeug vorgesehene Batterie sein.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung umfasst ein Kältekreislauf eine erste Ejektorpumpe und eine zweite Ejektorpumpe. Die erste Ejektorpumpe umfasst eine Düse zum Umsetzen von Druckenergie von dem Kältemittel in Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitsenergie, so dass das Kältemittel dekomprimiert und expandiert wird, und sie ist dazu ausgelegt, Kältemittel von einer Seite des Verdampfers anzusaugen und das angesaugte Kältemittel in Richtung auf den Radiator durch einen Kältemittelstrom auszutragen, der aus der Düse ausgestrahlt wird. Andererseits umfasst die zweite Ejektorpumpe eine Düse zum Umsetzen von Druckenergie von dem Kältemittel in Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitsenergie, so dass das Kältemittel, das aus dem Radiator in Richtung auf den Verdampfer strömt, dekomprimiert und expandiert wird, und einen Druckerhöhungsabschnitt, in dem die Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitsenergie in die Druckenergie umgesetzt wird, so dass der Druck des Kältemittels, das ausgetragen werden soll, erhöht wird, während das aus der Düse ausgestrahlte Kältemittel und das von dem Verdampfer angesaugte Kältemittel gemischt werden. Der Energieverlust beim Dekomprimieren und Expandieren kann dadurch wirksam rückgewonnen werden und der Betriebswirkungsgrad kann zusätzlich wirksam verbessert werden.

In Übereinstimmung mit der Erfindung ist in einem Kältekreislauf außerdem eine Zufuhreinheit für gasförmiges Kältemittel vorgesehen, um gasförmiges Kältemittel, das von dem Radiator abgezweigt wird, zur Heizeinheit zuzuführen. Es ist deshalb nicht erforderlich, die Abwärme zum Sieden zu bringen und Verdampfen von Kältemittel in der Heizeinheit zu nutzen und eine große Wärmemenge kann zum Durchführen des Pumpbetriebs bzw. Pumpvorgangs rückgewonnen werden. Der Wirkungsgrad des Kältekreislaufs kann dadurch wirksam verbessert werden. Die Zufuhreinheit für gasförmiges Kältemittel kann dabei aus einem Gas-/Flüssigkeitsseparator zum Trennen von Kältemittel in gasförmiges Kältemittel und flüssiges Kältemittel erstellt sein, und aus einem Verdichter zum Übertragen von gasförmigem Kältemittel unter Druck, das von dem Gas- /Flüssigkeitsseparator zugeführt wird, zu der Heizeinheit. Der Radiator kann außerdem einen ersten Radiator und einen zweiten Radiator umfassen, die durch einen Kältemitteldurchlass verbunden sind. In diesem Fall ist der Gas- /Flüssigkeitsseparator mit dem Kältemitteldurchlass zwischen dem ersten Radiator und dem zweiten Radiator verbunden.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand der Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Kältekreislaufs mit Ejektorpumpe in Übereinstimmung mit einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 eine vergrößerte schematische Ansicht der Ejektorpumpe, die in dem Kältekreislauf in Übereinstimmung mit der ersten bevorzugten Ausführungsform verwendet wird,
Fig. 3 eine schematische Ansicht eines Kältemittelstroms des Kältekreislaufs in einer ersten Betriebsart in Übereinstimmung mit der ersten bevorzugten Ausführungsform,
Fig. 4 ein Mollierdiagramm (P-H-Diagramm) unter Darstellung eines Betriebs des Kältekreislaufs in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform,
Fig. 5 eine Kurvendarstellung der Beziehung zwischen der Außenlufttemperatur TAM und der Kühlfähigkeit des Kältekreislaufs in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform,
Fig. 6A eine schematische Ansicht eines Kältekreislaufs in Übereinstimmung mit einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 6B eine schematische Ansicht eines Kältekreislaufs in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform,
Fig. 7 eine schematische Ansicht eines Kältekreislaufs in Übereinstimmung mit einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 8 eine schematische Ansicht eines Kältekreislaufs in Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform,
Fig. 9 eine schematische Ansicht eines Kältekreislaufs in Übereinstimmung mit einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 10 eine schematische Ansicht eines Kältekreislaufs in Übereinstimmung mit einer fünften bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 11 eine schematische Ansicht eines Kältekreislaufs in Übereinstimmung mit der fünften Ausführungsform,
Fig. 12 eine schematische Ansicht eines Kältekreislaufs in Übereinstimmung mit der fünften Ausführungsform,
Fig. 13 eine schematische Ansicht eines Kältekreislaufs in Übereinstimmung mit einer sechsten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und
Fig. 14 eine schematische Ansicht eines Kältekreislaufs in Übereinstimmung mit einer siebten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Eine erste bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nunmehr unter Bezug auf Fig. 1 bis 5 erläutert. In der ersten Ausführungsform kommt ein Kältekreislauf mit einer Ejektorpumpe in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung typischerweise für eine Fahrzeugklimaanlage zum Einsatz.
Fig. 1 zeigt den Kältekreislauf. In der ersten Ausführungsform wird Kohlendioxid beispielsweise als Kältemittel genutzt.
In Fig. 1 handelt es sich bei einem Verdampfer 10 um einen niederdruckseitigen Wärmetauscher, in dem Kältemittel durch Absorbieren von Wärme aus Luft, die den Verdampfer 10 durchsetzt, so dass in die Fahrgastzelle geblasene Luft abgekühlt werden kann. Ein Radiator 20 bildet einen hochdruckseitigen Wärmetauscher, der das in dem Verdampfer 10 durch Außenluft verdampfte Kältemittel kühlt.
Bei einer Ejektorpumpe 30 handelt es sich um eine erste Pumpe, die zum Umwälzen des Kältemittels von bzw. aus dem Verdampfer 10 in Richtung auf den Radiator 20 in der ersten Ausführungsform verwendet wird. Die Ejektorpumpe 30 saugt Kältemittel von bzw. aus dem Verdampfer 10 an und trägt das angesaugte Kältemittel in Richtung auf den Radiator 20 aus. Wie in Fig. 2 gezeigt, umfasst der Ejektor 30 insbesondere eine Düse 31, einen Mischabschnitt 32 und einen Diffusor 33. Die Düse 31 dekomprimiert und expandiert das Kältemittel auf der Hochdruckseite unter Umsetzen von Druckenergie (Druckgefälle) des Kältemittels in Geschwindigkeitsenergie (Geschwindigkeitsgefälle) von diesem. In der Ejektorpumpe 30 wird das in dem Verdampfer 10 auf der Niederdruckseite verdampfte Kältemittel durch Hochgeschwindigkeitskältemittel angesaugt, das aus der Düse 31 ausgestrahlt wird. Das aus der Düse 31 ausgestrahlte Kältemittel und das von dem Verdampfer 10 angesaugte Kältemittel werden in dem Mischabschnitt 32 gemischt. In dem Diffusor 33 wird außerdem die Geschwindigkeitsenergie des Kältemittels von bzw. aus dem Mischabschnitt 32 in die Druckenergie derart umgesetzt, dass der Druck des auszutragenden Kältemittels erhöht ist. Da in der ersten Ausführungsform Kohlendioxid als Kältemittel verwendet wird, kann der Druck von Kältemittel, das in die Düse 31 strömt, auf einen Druck gleich oder höher als der kritische Druck des Kältemittels erhöht werden.
Da in der Ejektorpumpe 30 der Kältemitteldruck nicht nur in dem Diffusor 33, sondern auch in dem Mischabschnitt 32 erhöht wird, ist der Druckerhöhungsabschnitt durch sowohl den Mischabschnitt 32 wie den Diffusor 33 erstellt. In der erster. Ausführungsform ist die Querschnittsfläche des Mischabschnitts 32 bis zum Diffusor 33 konstant ausgelegt. Der Mischabschnitt 32 kann jedoch verjüngt verlaufen, so dass seine Querschnittsfläche in Richtung auf den Diffusor 33 größer wird. Die Düse 31 weist einen Drosselabschnitt auf, in dem die Durchlassquerschnittsfläche auf ein Maximum verringert ist.
Wie in Fig. 1 gezeigt, dient ein Abwärmewärmetauscher 40 dazu, einen Wärmetausch zwischen Kältemittel und Motorkühlwasser (d. h., Motorabwärme) von einem Fahrzeugmotor durchzuführen. D. h., bei dem Wärmetauscher 40 handelt es sich um eine Heizeinheit zum Heizen des Kältemittels, das in die Düse 31 der Ejektorpumpe 30 strömt, unter Verwendung des Motorkühlwassers als Heizquelle. Aus dem Radiator 20 ausgetragenes Kältemittel strömt in den Gas-/Flüssigkeitsseparator 50 und wird in gasförmiges Kältemittel und flüssiges Kältemittel in dem Gas-/Flüssigkeitsseparator 50 getrennt. Flüssiges Kältemittel in dem Gas-/Flüssigkeitsseparator 50 wird in Richtung auf den Wärmetauscher 40 und den Verdampfer 10 zugeführt.
In dem Wärmetauscher 40 gemäß der ersten Ausführungsform werden Motorkühlwasser und Kältemittel zum Wärmetausch gebracht, während sie in entgegengesetzten Strömungsrichtungen strömen, oder während sie gekreuzt in in etwa senkrechten Strömungsrichtungen strömen.
In der ersten Ausführungsform wird der Verdichter 60 durch Energie von dem Fahrzeugmotor durch ein Energieübertragungselement, wie etwa eine Kupplung, betätigt, die Energie diskontinuierlich überträgt. Bei dem Verdichter 60 handelt es sich um eine zweite Pumpe, die zum Umwälzen des Kältemittels von dem Verdampfer 10 in Richtung auf den Radiator 20 genutzt wird. Der Verdichter 60 saugt das Kältemittel von bzw. aus dem Verdampfer 10 an und trägt das angesaugte Kältemittel in Richtung auf den Radiator 20 aus. Eine Kältemittelpumpe 70ist außerdem vorgesehen, um das flüssige Kältemittel in dem Gas-/Flüssigkeitsseparator 50 zu dem Wärmetauscher 40 umzuwälzen. Die Kältemittelpumpe 70 bildet eine dritte Pumpe in der ersten Ausführungsform.
Eine Dekompressionseinheit 80 ist in einem Kältemitteldurchlass vorgesehen, der den Gas-/Flüssigkeitsseparator 50 und den Verdampfer 10 verbindet, um Kältemittel durch Isoenthalpie zu dekomprimieren. In der ersten Ausführungsform wird ein Wärmeexpansionsventil als Dekompressionseinheit 80 verwendet, so dass der Überhitzungsgrad an einem Kältemittelauslass des Verdampfers 10 einen vorbestimmten Wert einnimmt.
Als nächstes wird die Arbeitsweise des Kältekreislaufs in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform erläutert.
In der ersten Ausführungsform haben sowohl die Ejektorpumpe 30 wie der Verdichter 60 Pumpfunktion zum Umwälzen des Kältemittels von dem Verdampfer 10 zu dem Radiator 20 in dem Kältekreislauf. Wenn beispielsweise der Verdichter 60 gestoppt und die Kältemittelpumpe 70 betätigt wird, wird eine erste Betriebsart derart gewählt, dass ausschließlich der Ejektor 30 die Pumpfunktion zum Umwälzen des Kältemittels von dem Verdampfer 10 zu dem Radiator 20 hat. Wenn die Kältemittelpumpe 70 gestoppt und der Verdichter 60 betätigt wird, wird eine zweite Betriebsart derart gewählt, dass ausschließlich der Verdichter 60 die Pumpfunktion zum Umwälzen des Kältemittels von dem Verdampfer 10 zu dem Radiator 20 hat. Wenn sowohl der Verdichter 60 wie die Kältemittelpumpe 70 betätigt sind, wird eine dritte Betriebsart derart gewählt, dass sowohl die Ejektorpumpe 30 wie der Verdichter 60 die Pumpfunktion zum Umwälzen des Kältemittels von dem Verdampfer 10 zu dem Radiator 20 haben. Wenn der Verdichter 60 gestoppt und die Kältemittelpumpe 70 betätigt wird, wird die erste Betriebsart gewählt und ausschließlich der Ejektor 30 hat die Pumpfunktion. In der ersten Betriebsart und wie in Fig. 3 gezeigt, strömt Kältemittel durch den Gas-/Flüssigkeitsseparator 50, die Kältemittelpumpe 70, den Wärmetauscher 40, die Ejektorpumpe 30, den Radiator 20 und den Gas-/Flüssigkeitsseparator 50 in dieser Abfolge, während Kältemittel durch den Gas-/Flüssigkeitsseparator 50, die Dekompressionseinheit 80, den Verdampfer 10, die Ejektorpumpe 30, den Radiator 20 und den Gas-/Flüssigkeitsseparator 50 in dieser Abfolge strömt. Das heißt, der Kältemittelkreis bildet eine Treiberkältemittelleitung, in der das erwärmte Kältemittel von bzw. aus dem Wärmetauscher 40 durch die Düse 31 der Ejektorpumpe 30 strömt, um aus der Düse 31 ausgestrahlt zu werden, und eine Saugkältemittelleitung, in der Kältemittel in die Ejektorpumpe 30 aus dem Verdampfer 10 gesaugt wird.
Fig. 4 zeigt ein P-H-Diagramm unter Darstellung des Kältemittelstroms in dem Kältekreislauf in der ersten Betriebsart, in der der Verdichter 60 gestoppt ist und der Ejektor 30 Pumpenfunktion hat. In Fig. 4 bezeichnen die Bezugsziffern C1, C2 . . . C8 Kältemittelzustände entsprechend den Bezugszifferpositionen in Fig. 3.
In der Treiberkältemittelleitung gemäß der ersten Betriebsart erhöht die Kältemittelpumpe 70 den Kältemitteldruck auf einen Grad, dass das Kältemittel in ausreichender Weise zu dem Wärmetauscher 40 zirkulieren kann. In den Wärmetauscher 40 strömendes Kältemittel absorbiert Abwärme aus dem Motorkühlwasser, so dass die Enthalpie von Kältemittel, das in die Düse 31 der Ejektorpumpe 30 eingeleitet werden soll, erhöht wird. In die Düse 31 des Ejektors 30 strömendes Kältemittel wird in Iso-Enthalpie dekomprimiert und expandiert. D. h., die Ejektorpumpe 30 führt den Pumpvorgang entsprechend einer Enthalpiehöhe durch, die in der Düse 31 verringert wurde.
Die Enthalpie des Kältemittels wird erhöht, während dieses durch den Wärmetauscher 40 strömt. Die Kältemittelpumpe 70 saugt deshalb hauptsächlich flüssiges Kältemittel aus dem Gas-/Flüssigkeitsseparator 50 an und führt dass angesaugte Kältemittel dem Wärmetauscher 40 zu. Dem Kältemittel aus dem Motorkühlwasser in den Wärmetauscher 40 zugeführte Wärmeenergie wird deshalb zum Sieden und Verdampfen des flüssigen Kältemittels verbraucht und außerdem zum Heizen des zum Sieden gebrachten Kältemittels.
Von der an das Kältemittel in den Wärmetauscher 40 übertragenen Wärmeenergie bildet andererseits eine Rückgewinnungsenergiemenge zum Rückgewinnen als Pumpbetätigung (mechanische Energie) eine Energiemenge unter Subtrahieren einer internen Energie U von der Enthalpie H (d. h., H = U + pV). D. h., die Rückgewinnungsenergiehöhe ist die Energiehöhe pV, die für zusätzliches Heizen des zum Sieden gebrachten Kältemittels verbraucht wird.
Zum Erhöhen der Rückgewinnungsenergiemenge aus der Abwärme in dem Wärmetauscher 40 ist es deshalb günstiger, gasförmiges Kältemittel in den Wärmetauscher 40 anstelle von flüssigem Kältemittel umzuwälzen. Wenn jedoch das gasförmige Kältemittel, das aus dem Gas-/Flüssigkeitsseparator 50 angesaugt wird, dem Wärmetauscher 40 zugeführt wird, wird das gasfö rmige Kältemittel in der Kältemittelpumpe 70 komprimiert und die Temperatur des in den Wärmetauscher 40 strömenden Kältemittels wird erhöht. Eine Temperaturdifferenz zwischen dem Kältemittel und dem Motorkühlwasser, bei dem es sich um eine Abwärmequelle handelt, wird deshalb in dem Wärmetauscher 40kleiner und die dem Kältemittel aus dem Motorkühlwasser zugeführte Wärmemenge wird kleiner. Die Pumpmenge zum Rückgewinnen von Abwärme aus dem Motorkühlwasser wird dadurch verringert.
Wenn das gasförmige Kältemittel in der Kältemittelpumpe 70 komprimiert wird, wird außerdem der Pumpwirkungsgrad der Kältemittelpumpe 70 im Vergleich zu dem Fall beeinträchtigt, dass das flüssige Kältemittel angesaugt und in der Kältemittelpumpe 70 komprimiert wird. Der Pumpwirkungsgrad bildet dabei das Verhältnis einer Massenströmungsmenge des Kältemittels, das durch die Kältemittelpumpe 70 umgewälzt wird, zu der Energie, die der Kältemittelpumpe 70 zugeführt wird. In der ersten Ausführungsform ist die Kältemittelpumpe 70 so aufgebaut, dass sie hauptsächlich flüssiges Kältemittel von dem Gas-/Flüssigkeitsseparator 50 dem Wärmetauscher 40 zuführt.
Wenn die Kältemittelpumpe 70 gestoppt und der Verdichter 60 betätigt wird, wird die zweite Betriebsart derart gewählt, dass ausschließlich der Verdichter 60 die Pumpfunktion hat. In diesem Fall wird der Kältekreislauf ähnlich betätigt wie ein üblicher Dampfverdichtungskältekreislauf. In der zweiten Betriebsart wird deshalb der Zustand geändert in der Abfolge C1 → C2 → C3 → C7 → C1 in Fig. 4. Alternativ wird in der zweiten Betriebsart der Kältemittelzustand geändert in der Abfolge C1 → C6 → C5 → C4 → C3 → C7 → C1.
Wenn sowohl der Verdichter 60 wie die Kältemittelpumpe 70 betätigt werden, wird die dritte Betriebsart derart gewählt, dass sowohl die Ejektorpumpe 30 wie der Verdichter 60 Pumpfunktion haben. In der dritten Betriebsart wird deshalb der Kältekreislauf in der Kombination aus erster und zweiter Betriebsart betätigt. In der dritten Betriebsart wird Kältemittel in den Verdampfer 10 sowohl durch den Verdichter 60 wie die Ejektorpumpe 30 gesaugt.
Fig. 4 zeigt ein Betriebsbeispiel in dem Kältekreislauf und die Beziehung zwischen dem Kältemitteldruck und der Kältemitteltemperatur ist nicht auf die in Fig. 4 gezeigte Beziehung beschränkt. In Fig. 4 wird der Druck des Kältemittels, das in die Düse 31 der Ejektorpumpe 30 strömt, beispielsweise gleich oder höher als der kritische Druck des Kältemittels (beispielsweise Kohlendioxid) gewählt. Der Druck von Kältemittel, das in die Düse 31 der Ejektorpumpe 30 strömt, kann jedoch auf Grundlage der Außenlufttemperatur oder der Kühlfähigkeit geändert werden, die in dem Verdampfer 10 benötigt wird. Wenn die Außenlufttemperatur abnimmt, nimmt die Klimatisierungslast ab und der Druck in dem Radiator 20 wird kleiner. Wenn das Pumpausmaß zum Rückgewinnen aus der Ejektorpumpe 30 konstant gewählt wird, kann deshalb der Durchsatz des Kältemittels, das durch den Verdampfer 10 strömt, erhöht werden.
Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen der Außenlufttemperatur TAM und der Kühlfähigkeit bzw. -kapazität, die im Verdampfer 10 erzeugt wird, wenn die Abwärmetemperatur T(EH) als Parameter herangezogen wird. In Fig. 5 bezeichnet Q(N) eine erforderliche Kühlkapazität bzw. Sollkühlkapazität in der Fahrzeugklimaanlage. In dem Fall, dass Kohlendioxid als Kältemittel verwendet wird, kann, wie in Fig. 5 gezeigt, dann, wenn die Abwärmetemperatur T(EH) gleich oder höher als 150°C ist, eine Kühlfähigkeit größer als die Sollkühlfähigkeit ausschließlich durch Betätigung der Ejektorpumpe 30 erhalten werden. Fig. 5 zeigt zwei Fälle, demnach Kohlendioxid (CO₂) als Kältemittel bzw. R134a als Kältemittel verwendet wird.
In Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform kann entweder die erste Betriebsart, die zweite Betriebsart oder die dritte Betriebsart auf Grundlage der Klimatisierungslast (Außenlufttemperatur TAM) und der Sollkühlfähigkeit in der Fahrzeugklimaanlage automatisch gewählt werden. I:n der ersten Betriebsart zirkuliert Kältemittel von bzw. aus dem Verdampfer 10 in Richtung auf den Radiator 20 ausschließlich durch Betätigung der Ejektorpumpe 30. In der zweiten Betriebsart zirkuliert Kältemittel von bzw. aus dem Verdampfer 10 in Richtung auf den Radiator 20 ausschließlich durch die Betätigung des Verdichters 60. In der dritten Betriebsart zirkuliert auß erdem Kältemittel von bzw. aus dem Verdampfer 10 in Richtung auf den Radiator 20 durch sowohl den Verdichter 60 wie d.ie Ejektorpumpe 30. Wenn deshalb der Betrieb bzw. die Betätigung des Verdichters 60 nicht erforderlich ist, umgeht Kältemittel den Verdichter 60, so dass verhindert werden kann, dass der Kältemittelströmungswiderstand im Verdichter 60 steigt. Da in beliebiger Weise entweder die erste Betriebsart, die zweite Betriebsart oder die dritte Betriebsart auf Grundlage der Klimatisierungslast und der Sollkühlkapazität automatisch gewählt werden kann, kann der Kältekreislauf wirksam betätigt werden, während die Abwärme aus dem Motorkühlwasser wirksam genutzt werden kann.
Wenn der Druck des Kältemittels, das in die Düse 31 der Ejektorpumpe 30 strömt, gleich oder höher als der kritische Druck des Kältemittels wird, wird der Energieverlust beim Dekompressionsvorgang größer und die Rückgewinnungspumpenergie der Ejektorpumpe 30 wird erhöht. Selbst dann, wenn die Außenlufttemperatur TAM gleich oder höher als 35°C ist, kann, wie in Fig. 5 gezeigt, deshalb die Sollkühlkapazität Q(N) ausschließlich unter Verwendung der Ejektorpumpe 30 erzielt. werden. D. h., in dem Kältekreislauf, in dem der hochdruckseitige Kältemitteldruck höher als der kritische Druck des Kältemittels wird, kann die Betriebswirkung gemäß der vorliegenden Erfindung verbessert werden.
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nunmehr unter Bezug auf Fig. 6A und 6B erläutert. In der zweiten Ausführungsform und wie in Fig. 6A gezeigt, ist zusätzlich ein Umschaltventil 61 zum Öffnen und Schließen eines Kältemitteldurchlasses zwischen dem Verdampfer 10 und der Ejektorpumpe 30 vorgesehen. Wie in Fig. 6A gezeigt, sind der Verdichter 60 und die Ejektorpumpe 30 parallel relativ zu dem Kältemittelstrom aus dem Verdampfer 10 zum Radiator 20 ähnlich wie in der vorstehend erläuterten ersten Ausführungsform vorgesehen. In dem Beispiel gemäß Fig. 6A kann entweder die erste Betriebsart, die zweite Betriebsart oder die dritte Betriebsart durch den Umschaltvorgang des Umschaltventils 61 exakt gewählt werden. Selbst in diesem Fall können ähnliche Wirkungen wie in der ersten Ausführungsform erzielt werden.
Wie in Fig. 6B gezeigt, können der Verdichter 60 und die Ejektorpumpe 30 in dem Kältemittelstrom von dem Verdampfer 10 zum Radiator 20 in Reihe vorgesehen sein. Das Umschaltventil 61 ist außerdem in einem Kältemitteldurchlass vorgesehen, der den Verdampfer 10 mit der Ejektorpumpe 30 verbindet. In diesem Fall sind das Umschaltventil 61 und der Verdichter 60 parallel zu dem Kältemittelstrom zwischen dem Verdampfer 10 und der Ejektorpumpe 30 vorgesehen. Wenn der Betrieb des Verdichters 60 nicht erforderlich ist, wird das Umschaltventil 61 geöffnet, so dass das Kältemittel von dem Verdampfer 10 in Richtung auf den Radiator 20 ausschließlich durch die Betätigung der Ejektorpumpe 30 unter Umgehung des Verdichters 60 zirkuliert. Wenn andererseits die Betätigung cles Verdichters 60 erforderlich ist, wird das Umschaltventil 61 geöffnet oder geschlossen, so dass Kältemittel von dem Verdampfer 10 in Richtung auf den Radiator 20 zumindest durch die Betätigung des Verdichters 60 zirkuliert. In der zweiten Ausführungsform sind die übrigen Teile ähnlich zu denjenigen der vorstehend erläuterten ersten Ausführungsform. Ein ähnlicher Vorteil wie im Fall der ersten Ausführungsform kann deshalb erzielt werden.
Eine dritte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nunmehr unter Bezug auf Fig. 7 und 8 erläutert. In der vorstehend erläuterten ersten Ausführungsform sind die Ejektorpumpe 30 und der Verdichter 60, die Pumpfunktion haben, parallel relativ zu dem Kältemittelstrom von dem Verdampfer 10 in Richtung auf den Radiator 20 angeordnet. In der dritten Ausführungsform und wie in Fig. 7 und 8 gezeigt, sind der Verdichter 60 und die Ejektorpumpe 30 jedoch in Reihe relativ zu dem Kältemittelstrom von dem Verdampfer 10 zu dem Radiator 20 angeordnet, wie in Fig. 7 und 8 gezeigt. In Fig. 7 ist eine Kältemittelansaugseite des Verdichters 60 mit einer Kältemittelaustragseite der Ejektorpumpe 30 verbunden. Andererseits ist in Fig. 8 die Kältemittelaustragseite des Verdichters 60 mit der Kältemittelansaugseite der Ejektorpumpe 30 verbunden. Selbst in der dritten Ausführungsform kann eine der ersten, zweiten und dritten Betriebsarten wahlweise umgeschaltet werden auf Grundlage der Klimatisierungslast und der Sollkühlfähigkeit sowie der Abwärmemenge u. dgl.
In Fig. 7 und 8 kann ein Umgehungsdurchlass, durch den Kältemittel den Verdichter 60 umgeht, vorgesehen sein, und das Umschaltventil 61 kann in dem Umgehungsdurchlass ähnlich wie bei der vorstehend erläuterten zweiten Ausführungsform vorgesehen sein. Wenn in diesem Fall die Betätigung des Verdichters 60 nicht erforderlich ist, wird das Umschaltventil 61 derart geöffnet, dass Kältemittel den Verdichter 60 durch den Umgehungsdurchlass umgeht. Wenn der Verdichter 60 nicht erforderlich ist, kann dadurch verhindert werden, dass der Kältemittelströmungswiderstand in dem Verdichter 60 größer wird.
In der dritten Ausführungsform sind die übrigen Teile ähnlich zu denjenigen der vorstehend erläuterten ersten Ausführungsform.
Eine vierte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nunmehr unter Bezug auf Fig. 9 erläutert. In der vierten Ausführungsform wird Kohlendioxid als Kältemittel beispielsweise verwendet, so dass der Druck des Kältemittels, das in die Düse 31 der Ejektorpumpe 30 strömt, gleich oder höher als der kritische Druck das Kältemittels ist. In diesem Fall wird die Verlustenergie bei der Dekompression und Expansion in der Ejektorpumpe 30 größer und die rückgewonnene Pumpenergie wird in der Ejektorpumpe 30 erhöht. Selbst dann, wenn die Außenlufttemperatur TAM etwa gleich oder höher als 35°C ist, kann deshalb die Sollkühlfähigkeit ausreichend lediglich durch Betätigung der Ejektorpumpe 30 erzielt werden. In der vierten Ausführungsform kann demnach der Verdichter in dem Kältekreislauf entfallen und Kältemittel zirkuliert von dem Verdampfer 10 in Richtung auf den Radiator 20 ausschließlich unter Verwendung der Ejektorpumpe 30. In der vierten. Ausführungsform sind die übrigen Teile ähnlich zu denjenigen der vorstehend erläuterten ersten Ausführungsform.
Eine fünfte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nunmehr unter Bezug auf Fig. 10 bis 12 erläutert. In den vorstehend erläuterten Ausführungsformen wird das in den Verdampfer 10 einzuleitende Kältemittel in der Dekompressionseinheit 80 unter Isoenthalpie dekomprimiert und expandiert. D. h., die Isothalpieexpansion wird in dem Expansionsventil 80 durchgeführt. In der fünften Ausführungsform wird jedoch eine weitere Ejektorpumpe 90 mit demselben Aufbau wie die Ejektorpumpe 30 anstelle der Dekompressionseinheit 80 verwendet und der Gas-/Flüssigkeitsseparator 50 ist auf einer Kältemittelauslassseite der Ejektorpumpe 90 vorgesehen. In der fünften Ausführungsform ist die Ejektorpumpe 30 als erste Ejektorpumpe 30 definiert und die Ejektorpumpe 90 ist als zweite Ejektorpumpe 90 definiert.
In der fünften Ausführungsform kann die Verlustenergie bei der Dekompression und Expansion der Dekompressionseinheit 80 in der zweiten Ejektorpumpe als Pumpenergie rückgewonnen werden. Die Verlustenergie bei der Dekompression und Expansion kann deshalb außerdem rückgewonnen werden und der Wirkungsgrad des Kältekreislaufs kann zusätzlich verbessert werden.
Fig. 10 zeigt einen Kältekreislauf, in dem die zweite Ejektorpumpe 90 anstelle der Dekompressionseinheit 80 in dem Kältekreislauf in Fig. 1 verwendet wird. In diesem Fall und wie vorstehend erläutert, kommt der Gas-/Flüssigkeitsseparator 50 auf der Kältemittelauslassseite der zweiten Ejektorpumpe 90 zu liegen.
Fig. 11 zeigt einen Kältekreislauf, in dem die zweite Eje ktorpumpe 90 anstelle der Dekompressionseinheit 80 in dem Kältekreislauf in Fig. 6B verwendet wird. Außerdem kommt der Gas-/Flüssigkeitsseparator 50 auf der Kältemittelauslassseite der zweiten Ejektorpumpe 90 zu liegen.
Fig. 12 zeigt einen Kältekreislauf, in dem die zweite Ejektorpumpe 90 anstelle der Dekompressionseinheit 80 in dem Kältekreislauf in Fig. 8 verwendet wird. Außerdem kommt der Gas- /Flüssigkeitsseparator 50 auf der Kältemittelauslassseite der zweiten Ejektorpumpe 90 zu liegen.
In der fünften Ausführungsform sind die übrigen Teile ähnlich zu denjenigen der vorstehend erläuterten Ausführungsformen und ihre detaillierte Erläuterung erübrigt sich. In der fünften Ausführungsform werden demnach die in den Fig. 1, 6B und 8 gemäß den vorstehend erläuterten Ausführungsformen erreichbaren Vorteile erzielt.
Eine sechste bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nunmehr unter Bezug auf Fig. 13 erläutert. In der vorstehend erläuterten ersten Ausführungsform wird das flüssige Kältemittel, das in dem Gas-/Flüssigkeitsseparator 50 abgetrennt wird, dem Wärmetauscher 40 durch die Kältemittelpumpe 70 zugeführt. In der sechsten Ausführungsform wird hingegen gasförmiges Kältemittel dem Wärmetauscher 40 zugeführt.
Wie in Fig. 13 gezeigt, ist insbesondere ein Radiator 20 in einen ersten Radiator 21 und einen zweiten Radiator 22 unterteilt und der Gas-/Flüssigkeitsseparator 50 ist in einem. Kältemitteldurchlass zwischen dem ersten Radiator 21 und dem zweiten Radiator 22 vorgesehen. Der Gas-/Flüssigkeitsseparator 50 ist derart angeordnet, dass das gasförmige Kältemittel von dem Gas-/Flüssigkeitsseparator 50 zugeführt wird, während es von dem Radiator 20 abgezweigt wird, und es wird durch einen zweiten Verdichter 62 dem Wärmetauscher 40 unter Druck zugeführt.
Eine Ölrückführleitung 51 ist derart vorgesehen, dass Schmieröl, das in dem Gas-/Fiüssigkeitsseparator 50abgetrennt wird, einer Kältemittelansaugseite des Verdichter 62 zugeführt wird. Das Schmieröl wird den Verdichtern 60, 62 zum Schmieren ihrer Gleitelemente zugeführt.
In der sechsten Ausführungsform werden sowohl der Verdichter 62 wie der Verdichter 60 durch den Fahrzeugmotor betätigt. Zumindest der Verdichter 62 oder der Verdichter 60 kann jedoch durch einen Elektromotor oder durch Wärme energie, wie etwa Abwärme, angetrieben sein.
In Übereinstimmung mit der sechsten Ausführungsform kann gasförmiges Kältemittel dem Wärmetauscher 40 durch den Gas- /Flüssigkeitsseparator 50 und den Verdichter 62 zugeführt werden. Es ist deshalb nicht erforderlich, die Wärme zum Sieden zu bringen und das Verdampfen des flüssigen Kältemittels in dem Wärmetauscher 40 zu nutzen und eine große Pumpenergiemenge kann aus der Abwärme in dem Wärmetauscher 40 rückgewonnen werden.
Außerdem wird dem Wärmetauscher 40 zuzuführendes gasförmiges Kältemittel in dem Verdichter 62 verdichtet und erwärmt. Überhitztes dampfförmiges Hochtemperatur-Hochdruckkältemittel kann deshalb aus dem Wärmetauscher 40 ausgetragen werden, während die Größe des Wärmetauschers 40 klein gehalten werden kann. Selbst in der sechsten Ausführungsform kann entweder die erste, die zweite oder die dritte Betriebsart auf Grundlage der Wärmelast des Verdampfers 10 u. dgl automatisch ausgewählt werden.
Eine siebte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nunmehr unter Bezug auf Fig. 14 erläutert. Die siebte Ausführungsform stellt eine Modifikation der vorstehend erläuterten sechsten Ausführungsform dar. In der siebten Ausführungsform ist die Kältemittelansaugseite des Verdichters 62 mit einem Kältemitteldurchlass verbunden, der den Gas-/Flüssigkeitsseparator 50 mit dem zweiten Radiator 22 verbindet. In der siebten Ausführungsform sind die übrigen Teile ähnlich zu denjenigen der vorstehend erläuterten sechsten Ausführungsform und es können deshalb die in der sechsten Ausführungsform erzielten Wirkungen erzielt werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit ihren bevorzugten Ausführungsformen unter Bezug auf die anliegenden Zeichnungen vollständig erläutert wurde, wird bemerkt, dass sie zahlreichen Abwandlungen und Modifikationen zugänglich ist, wie sich dem Fachmann auf diesem Gebiet der Technik erschließt.
In den vorstehend erläuterten Ausführungsformen ist der Verdampfer 10 gemäß der vorliegenden Erfindung beispielsweise typischerweise für eine Fahrzeugklimaanlage zum Kühlen der Fahrgastzelle eingesetzt. Der Verdampfer 10 gemäß der vorliegenden Erfindung kann jedoch auch zum Kühlen einer Batterie verwendet werden, die in dem Fahrzeug vorgesehen ist. Der Kältekreislauf mit der Ejektorpumpe 30 kann deshalb als Kühlvorrichtung zum Kühlen eines Wärme erzeugenden Elements, wie etwa der Batterie, genutzt werden.
In den vorstehend erläuterten Ausführungsformen wird Kohlendioxid als Kältemittel verwendet, so dass der hochdruckseitige Kältemitteldruck in dem Kältemittelkreislauf höher gemacht werden kann als der kritische Druck des Kältemittels. Ein übliches Kältemittel, wie etwa Fluorkohlenstoff (beispielsweise R134a), kann jedoch ebenfalls verwendet werden. Ein Kältemittel aus der Kohlenwasserstoffgruppe, wie etwa Ethylen und Ethan, Stickoxid und Propan, kann ebenfalls als Kältemittel verwendet werden. Ein gemischt es Kältemittel, bei dem zumindest zwei unterschiedliche Kältemittel gemischt sind, kann als Kältemittel verwendet werden.
Wenn der Fluorkohlenstoff, das Kältemittel aus der Kohlenwasserstoffgruppe oder das gemischte Kältemittel als Kältemittel in dem Kältekreislauf verwendet wird, ist es nicht erforderlich, den Druck des Kältemittels, das in die Düse 31 strömt, auf den kritischen Druck des Kältemittels zu erhöhen. Wie in Fig. 5 gezeigt, kann selbst in der Fahrzeugklimaanlage, in der R134a als Kältemittel verwendet wird, wenn die Außenlufttemperatur etwa gleich oder niedriger als 30°C ist, ausreichend Kühlfähigkeit selbst dann erzielt werden, wenn Kältemittel von dem Verdampfer 10 in Richtung auf den Radiator 20 ausschließlich durch die Ejektorpumpe 30 umgewälzt wird.
In den vorstehend erläuterten Ausführungsformen ist eine Steuereinheit (ECU) zum Steuern des Betriebs des Kältekreislaufs nicht angeführt. Tatsächlich ist jedoch eine Steuereinheit zum Steuern des Betriebs des Kältekreislaufs vorgesehen. In diesem Fall kann entweder die erste, die zweite oder die dritte Betriebsart automatisch durch die Steuereinheit auf Grundlage der Wärmelast des Verdampfers 10 u. dgl. gewählt werden.
Die vorstehend angeführten Abwandlungen und Modifikationen fallen sämtliche unter den Umfang der vorliegenden Erfindung, die in den anliegenden Ansprüchen festgelegt ist.

Claims

1. Kältekreislauf, aufweisend:
Einen Verdampfer (10), der durch in ihm enthaltenes verdampftes Kältemittel Kühlkapazität aufweist;
einen Radiator (20) zum Kühlen von Kältemittel, das aus dem Verdampfer ausströmt;
eine Ejektorpumpe (30) mit einer Düse (31) zum Umsetzen einer Druckenergie von Kältemittel in eine Geschwindigkeitsenergie desselben, so dass das Kältemittel dekomprimiert und expandiert wird, wobei die Ejektorpumpe dazu ausgelegt ist, Kältemittel von einer Seite des Verdampfers anzusaugen und das angesaugte Kältemittel in Richtung auf den Radiator durch einen Kältemittelstrom auszutragen, der aus der Düse ausgestrahlt wird;
einen Verdichter (60) zum Verdichten von Kältemittel, wobei das Kältemittel dazu ausgelegt ist, Kältemittel von der Seite des Verdampfers anzusaugen und das angesaugte Kältemittel in Richtung auf den Radiator auszutragen; und
eine Heizeinheit (40) zum Heizen von Kältemittel, das in die Düse eingeleitet werden soll, wobei
die Ejektorpumpe und der Verdichter dazu ausgelegt sind, eine von mehreren Betriebsarten auszuwählen, nämlich eine erste Betriebsart, demnach Kältemittel von dem Verdampfer in Richtung auf den Radiator ausschließlich durch die Ejektorpumpe zirkuliert, eine zweite Betriebsart, demnach Kältemittel von dem Verdampfer in Richtung auf den Radiator ausschließlich durch den Verdampfer zirkuliert, und eine dritte Betriebsart, demnach Kältemittel von dem Verdampfer in Richtung auf den Radiator sowohl durch die Ejektorpumpe wie den Verdichter zirkuliert.

2. Kältekreislauf nach Anspruch 1, wobei der Verdichter einen Kältemittelaustraganschluss aufweist, der mit einem Kältemittelansauganschluss der Ejektorpumpe verbunden ist.

3. Kältekreislauf nach Anspruch 1, wobei der Verdichter und die Ejektorpumpe in Reihe relativ zu dem Kältemittelstrom von dem Verdampfer zu dem Radiator geschaltet sind.

4. Kältekreislauf nach Anspruch 3, außerdem aufweisend ein Umschaltventil (61) zum Öffnen und Schließen eines Umgehungsdurchlasses, durch den Kältemittel von dem Verdampfer in Richtung auf den Radiator unter Umgehung des Verdichters strömt.

5. Kältekreislauf nach Anspruch 1, wobei der Verdichter und die Ejektorpumpe parallel zu dem Kältemittelstrom von dem Verdampfer zu dem Radiator angeordnet sind.

6. Kältekreislauf nach Anspruch 5, außerdem aufweisend ein Umschaltventil (61) zum Öffnen und Schließen eines Umgehungsdurchlasses, durch den Kältemittel von dem Verdampfer in Richtung auf den Radiator unter Umgehung des Verdichters strömt.

7. Kältekreislauf nach einem, der Ansprüche 1 bis 6, außerdem aufweisend
einen Gas-/Flüssigkeitsseparator (50) zum Trennen von Kältemittel von dem Radiator in gasförmiges Kältemittel und flüssiges Kältemittel; und
eine Kältemittelpumpe (70) zum Umwälzen von Kältemittel von dem Gas-/Flüssigkeitsseparator in Richtung auf die Düse des Ejektors, nachdem es die Heizeinheit durchsetzt hat.

8. Kältekreislauf nach Anspruch 7, wobei die Kältemittelpumpe dazu ausgelegt ist, hauptsächlich flüssiges Kältemittel von dem Gas-/Flüssigkeitsseparator anzusaugen.

9. Kältekreislauf nach Anspruch 7, wobei die Kältemittelpumpe dazu ausgelegt ist, hauptsächlich gasförmiges Kältemittel von dem Gas-/Flüssigkeitsseparator anzusaugen.

10. Kältekreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das von der Heizeinheit zu der Düse der Ejektorpumpe strömende Kältemittel einen Druck gleich oder höher als der kritische Druck des Kältemittels aufweist.

11. Kältekreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei entweder Kohlendioxid, Fluorkohlenstoff, Kohlenwasserstoff oder ein Kältemittelgemisch als Kältemittel verwendet wird.

12. Kältekreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Verdampfer dazu ausgelegt ist, Luft abzukühlen, die in die Fahrgastzelle geblasen wird, um diese zu kühlen.

13. Kältekreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Verdampfer dazu ausgelegt ist, ein Wärme erzeugendes Element zu kühlen, das im Betrieb Wärme erzeugt.

14. Kältekreislauf nach Anspruch 13, wobei das Wärme erzeugende Element eine im Fahrzeug vorgesehene Batterie ist.

15. Kältekreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Heizeinheit dazu ausgelegt ist, das Kältemittel unter Verwendung von heißem Wasser von einem Fahrzeugmotor als Wärmequelle zu nutzen.

16. Kältekreislauf, aufweisend:
einen Verdampfer (10), der durch in ihm enthaltenes verdampftes Kältemittel Kühlkapazität aufweist;
einen Radiator (20) zum Kühlen von Kältemittel, das aus dem Verdampfer ausströmt;
eine erste Ejektorpumpe (30) mit einer Düse (31) zum Umsetzen einer Druckenergie von Kältemittel in eine Geschwindigkeitsenergie desselben, so dass das Kältemittel dekomprimiert und expandiert wird, wobei die erste Ejektorpumpe dazu ausgelegt ist, Kältemittel von einer Seite des Verdampfers anzusaugen und das angesaugte Kältemittel in Richtung auf den Radiator durch einen Kältemittelstrom auszutragen, der von der Düse ausgestrahlt wird;
eine Heizeinheit (40) zum Heizen von Kältemittel, das in die Düse der ersten Ejektorpumpe eingeleitet werden soll; und
eine zweite Ejektorpumpe (90) mit einer Düse zum Umsetzen einer Druckenergie von Kältemittel in eine Geschwindigkeitsenergie desselben, so dass das vom Radiator in Richtung auf den Verdampfer strömende Kältemittel dekomprimiert und expandiert wird, und einen Druckerhöhungsabschnitt, in dem die Geschwindigkeitsenergie in die Druckenergie derart umgesetzt wird, dass der Druck von Kältemittel erhöht wird, während aus der Düse ausgestrahltes Kältemittel und vom Verdampfer angesaugtes Kältemittel gemischt werden.

17. Kältekreislauf nach Anspruch 16, wobei in die Düse der ersten Ejektorpumpe strömendes Kältemittel einen Druck gleich oder höher als der kritische Druck des Kältemittels aufweist.

18. Kältekreislauf, aufweisend:
Einen Verdampfer (10), der durch in ihm enthaltenes verdampftes Kältemittel Kühlfähigkeit aufweist;
einen Radiator (20) zum Kühlen von Kältemittel, das aus dem Verdampfer ausströmt;
eine Ejektorpumpe (30) mit einer Düse (31) zum Umsetzen einer Druckenergie von Kältemittel in eine Geschwindigkeitsenergie desselben, so dass das Kältemittel dekomprimiert und expandiert wird, wobei die Ejektorpumpe dazu ausgelegt ist, Kältemittel von einer Seite des Verdampfers anzusaugen und das angesaugte Kältemittel in Richtung auf den Radiator durch einen Kältemittelstrom auszutragen, der aus der Düse ausgestrahlt wird;
eine Heizeinheit (40) zum Heizen von Kältemittel, das in die Düse eingeleitet werden soll; und
eine Einheit (50, 62) zum Zuführen von gasförmigem Kältemittel zu der Heizeinheit,
wobei die Einheit zum Zuführen des gasförmigen Kältemittels gasförmiges Kältemittel, das von dem Radiator abgezweigt ist, der Heizeinheit zuführt.

19. Kältekreislauf nach Anspruch 18, wobei die Einheit zum Zuführen von gasförmigem Kältemittel durch einen Gas- /Flüssigkeitsseparator (50) zum Trennen des Kältemittels in gasförmiges Kältemittel und flüssiges Kältemittel und einen Verdichter (62) zum Zuführen von gasförmigem Kältemittel erstellt ist, das von dem Gas- /Flüssigkeitsseparator der Heizeinheit zugeführt wird.

20. Kältekreislauf nach Anspruch 19, wobei der Radiator einen ersten Radiator (21) und einen zweiten Radiator (22) aufweist, die durch einen Kältemitteldurchlass verbunden sind; und der Gas-/Flüssigkeitsseparator mit dem Kältemitteldurchlass zwischen dem ersten Radiator und dem zweiten Radiator verbunden ist.