(57)【要約】【課題】冷熱用蒸発性液体を減圧で沸騰蒸発する蒸発器１と，蒸気を凝縮する凝縮器２と，負荷１４側の冷熱用間接式熱交換器６と，冷却用熱交換器１１と，蒸発器の冷熱用蒸発性液体を冷熱用間接式熱交換器との間を循環する冷熱用循環手段５，７と，凝縮器の冷却用蒸発性液体を冷却用熱交換器との間を循環する冷却用循環手段１０，１２とを備え，蒸発器から凝縮器への蒸気ダクト１９中にルーツブロワー２０を設け，蒸気ダクト１９に設けられて圧縮機を迂回するバイパス蒸気通路２２に開閉弁２３を設ける。冬季などにおいて，ルーツブロワー２０を利用して発電することで省エネを図る。【解決手段】蒸発器１側の圧力（Ｐｅ）から凝縮器２側の圧力（Ｐｃ）を差し引いた圧力差が所定値（Ｐα）以上となったときには，蒸気ダクト１９を通過する蒸気圧にてルーツブロワー２０を回転させ電動モータ２１及びインバータ３２を介して回生エネルギーを得るように制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷熱用蒸発性液体を大気圧より低い減圧で沸騰蒸発させる蒸発器と，この蒸発器にて発生した蒸気を冷却用蒸発性液体にて凝縮させる凝縮器と，負荷側に設置した冷熱用間接式熱交換器と，気体または液体を冷却源とする冷却用熱交換器と，前記蒸発器における冷熱用蒸発性液体を前記冷熱用間接式熱交換器との間で循環させる冷熱用循環手段と，前記凝縮器における冷却用蒸発性液体を前記冷却用熱交換器との間で循環させる冷却用循環手段とを備え，前記蒸気ダクトに，前記ルーツブロワーを迂回するバイパス蒸気通路を設けて，このバイパス蒸気通路に開閉弁を設け，更に，前記蒸発器から前記凝縮器への蒸気ダクト中にルーツブロワーを設けて前記蒸発器側の温度（Ｔｅ）が冷却負荷側で所望する温度に対応して設定される所定温度（Ｔｘ）より高い場合には，前記開閉弁を閉じる一方，電動モータの駆動により前記ルーツブロワーの運転を実行するように制御して成る蒸発式冷却装置において，
前記電動モータはインバータを介して電気エネルギーを授受可能とするように構成され，
前記蒸発器側の温度（Ｔｅ）が冷却負荷側から定まる所定温度（Ｔｘ）より低い場合であって，前記凝縮器側の圧力（Ｐｃ）が前記蒸発器側の圧力（Ｐｅ）より大きい場合には，前記開閉弁を閉じる一方，前記電動モータの駆動により前記ルーツブロワーの運転を実行するように制御し，
前記蒸発器側の圧力（Ｐｅ）から前記凝縮器側の圧力（Ｐｃ）を差し引いた圧力差（Ｐｅ−Ｐｃ）が，蒸発器側にて発生した蒸気で前記ルーツブロワーを回転させるのに必要な所定値（Ｐα）よりも低く，且つ零以上であるときには，前記ルーツブロワーの運転を停止する一方，前記開閉弁を開くように制御し，
前記蒸発器側の圧力（Ｐｅ）から前記凝縮器側の圧力（Ｐｃ）を差し引いた圧力差（Ｐｅ−Ｐｃ）が，前記所定値（Ｐα）以上の場合には，前記開閉弁を閉じる一方，前記蒸気ダクトを流れる蒸気により前記ルーツブロワーの回転により前記電動モータから回生エネルギーを得るように制御する制御手段を備えたことを特徴とする液体の蒸発式冷却装置。
【請求項２】
冷熱用蒸発性液体を大気圧より低い減圧で沸騰蒸発させる蒸発器と，この蒸発器にて発生した蒸気を冷却用蒸発性液体にて凝縮させる凝縮器と，負荷側に設置した冷熱用間接式熱交換器と，気体または液体を冷却源とする冷却用熱交換器と，前記蒸発器における冷熱用蒸発性液体を前記冷熱用間接式熱交換器との間で循環させる冷熱用循環手段と，前記凝縮器における冷却用蒸発性液体を前記冷却用熱交換器との間で循環させる冷却用循環手段とを備え，前記蒸気ダクトに，前記ルーツブロワーを迂回するバイパス蒸気通路を設けて，このバイパス蒸気通路に開閉弁を設け，更に，前記蒸発器から前記凝縮器への蒸気ダクト中にルーツブロワーを設けて前記蒸発器側の温度（Ｔｅ）が冷却負荷側で所望する温度に対応して設定される所定温度（Ｔｘ）より高い場合には，前記開閉弁を閉じる一方，電動モータの駆動により前記ルーツブロワーの運転を実行するように制御して成る蒸発式冷却装置において，
前記電動モータはインバータを介して電気エネルギーを授受可能とするように構成され，
前記凝縮器側の温度（Ｔｃ）が前記蒸発器側の温度（Ｔｅ）より高い場合には，前記開閉弁を閉じるように制御する一方，前記電動モータの駆動により前記ルーツブロワーの運転を実行するように制御し，
前記蒸発器側の温度（Ｔｅ）から前記凝縮器側の温度（Ｔｃ）を差し引いた温度差（Ｔｅ−Ｔｃ）が，蒸発器側にて発生した蒸気で前記ルーツブロワーを回転させるのに必要な所定温度差（Ｔα）よりも低く，且つ零以上であるときには，前記ルーツブロワーの運転を停止する一方，前記開閉弁を開くように制御し，
前記蒸発器側の温度（Ｔｅ）から前記凝縮器側の温度（Ｔｃ）を差し引いた温度差（Ｔｅ−Ｔｃ）が，前記所定温度差（Ｔα）以上である場合には，前記開閉弁を閉じる一方，前記蒸気ダクトを通過する蒸気により前記ルーツブロワーを回転させて前記電動モータから回生エネルギーを得るように制御する制御手段を備えたことを特徴とする液体の蒸発式冷却装置。
【請求項３】
請求項２の記載において，前記開閉弁が開いているときにおける開度を，前記凝縮器側の温度又は前記蒸発器側の温度に応じて，この温度が下がると小さく，この温度が上がると大きくするように制御することを特徴とする液体の蒸発式冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，水等のような蒸発性を有する液体，つまり，冷熱用蒸発性液体を冷房箇所等のような負荷側に供給する場合に際し，前記冷熱用蒸発性液体を，その減圧での沸騰蒸発と，大気や液体による冷却とを利用して，前記負荷側において必要とする所定温度に冷却するようにした液体の蒸発式冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
先行技術としての特許文献１には，
「冷熱用蒸発性液体を大気圧より低い減圧で沸騰蒸発する蒸発器と，この蒸発器にて発生した蒸気を冷却用蒸発性液体にて凝縮する凝縮器と，負荷側に設置した冷熱用間接式熱交換器と，大気空気を冷却源とする冷却用熱交換器と，前記蒸発器における冷熱用蒸発性液体を前記冷熱用間接式熱交換器との間を循環する冷熱用循環手段と，前記凝縮器における冷却用蒸発性液体を前記冷却用熱交換器との間を循環する冷却用循環手段とを備え，更に，前記蒸発器から前記凝縮器への蒸気ダクト中に蒸気圧縮機を設け成る蒸発式冷却装置において，
前記蒸気ダクトに，前記蒸気圧縮機を迂回するバイパス蒸気通路を設けて，このバイパス蒸気通路に開閉弁を設け，前記凝縮器側の温度が前記蒸発器側の温度よりも低くなったとき，前記蒸気圧縮機の運転を停止する一方，前記開閉弁を開くように構成したことを特徴とする液体の蒸発式冷却装置。」
が記載されている。
【０００３】
この先行技術の蒸発式冷却装置においては，蒸発器における沸騰蒸発にて冷熱用蒸発性液体を，冷房箇所等の負荷側において必要とする所定温度に冷却し，この沸騰蒸発にて発生した蒸気を凝縮器に導いて，大気空気を冷却源とする冷却用蒸発性液体にて凝縮するというものであって，蒸発器で発生した蒸気を蒸気圧縮機にて圧縮して凝縮器に押し込むことにより，蒸発器と前記凝縮器との間に，蒸気圧縮機を使用しない場合よりも圧縮比の分だけ高い温度差を持たせることができるから，冷却源としての大気の温度が高い状態においても，負荷側に供給する冷媒用蒸発性液体の温度を，大気の温度よりも前記圧縮比に相当する温度差の分だけ低くすることができる。
【０００４】
例えば，前記蒸気圧縮機としてルーツ式圧縮機を使用した場合，蒸気の圧縮比を温度差で約１５℃程度にできることから，冷却用熱交換器の冷却源としての大気における温度が夏期等において，この大気にて冷却された後の冷却用蒸発性液体の温度，つまり，凝縮器に供給される冷却用蒸発性液体の温度が最高で３２〜３５℃になるとしても，負荷側に供給する蒸発性液体を，約１７〜２０℃の低い温度にまで確実に冷却することができる。
【０００５】
そして，季節の変化等により，春秋季等において，大気温度が低くなることで，凝縮器側の温度が，蒸発器側の温度よりも低くなる状態になった場合（中間時季）には，ルーツ式圧縮機が運転停止される一方，バイパス蒸気通路における開閉弁が開いて，蒸発器において発生した蒸気は，バイパス蒸気通路を通って凝縮器側に流れることになる。従って，蒸発器における沸騰蒸発が，ルーツ式圧縮機の運転停止で止まることを確実に防止でき，ひいては，蒸発器における沸騰蒸発による冷熱用蒸発性液体の冷却を持続できることにより，蒸発器から負荷（例えば，サーバーを多数台収容して管理しているサーバー室のように，年間を通じて冷房を必要とする室内）側に供給する冷熱用蒸発性液体の温度が，ルーツ式圧縮機の運転停止で所定温度を越えて上昇することを確実に阻止できる（このような運転状態を，ルーツ式圧縮機を運転停止することで，フリークーリングと称する）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２３２４８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら，冬季等において，大気温度が低くなり過ぎ，凝縮器側の温度と蒸発器側の温度との差が，たとえば１０度程度に広がると，蒸発器において発生した蒸気がバイパス蒸気通路を通って凝縮器側に流れる量が大きくなり，蒸発器において必要とする冷熱用蒸発性液体の温度，つまり，負荷側の温度が必要以上に下がり過ぎるという問題があった。この問題を解消するため，例えば，バイパス蒸気通路における開閉弁の開き度を，大気温度に応じてこまめに自動制御することが考えられる。しかし，この方式の自動制御のために，電気エネルギーも必要となることによりランニングコストが嵩むという問題もあった。
【０００８】
本発明は，これらの問題を解消し，年間を通じて冷却を必要と負荷側の温度を所定の温度範囲内に維持しながら，冬季などにおいて，蒸発器側の圧力と凝縮器側の圧力との差，または蒸発器側の温度と凝縮器側の温度との温度差が所定値以上など所定の条件にて，バイパス蒸気通路における開閉弁を閉じる一方，蒸発器側から凝縮器側に流れる蒸気を駆動源とし，蒸気圧縮機に連結されている電動機を発電機として利用することにより，電気エネルギーの回生を図って，エネルギーの省力化を達成できる蒸発式冷却装置を提供することを技術的課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記技術的課題を達成するため請求項１に記載の発明は，
「冷熱用蒸発性液体を大気圧より低い減圧で沸騰蒸発させる蒸発器と，この蒸発器にて発生した蒸気を冷却用蒸発性液体にて凝縮させる凝縮器と，負荷側に設置した冷熱用間接式熱交換器と，気体または液体を冷却源とする冷却用熱交換器と，前記蒸発器における冷熱用蒸発性液体を前記冷熱用間接式熱交換器との間で循環させる冷熱用循環手段と，前記凝縮器における冷却用蒸発性液体を前記冷却用熱交換器との間で循環させる冷却用循環手段とを備え，前記蒸気ダクトに，前記ルーツブロワーを迂回するバイパス蒸気通路を設けて，このバイパス蒸気通路に開閉弁を設け，更に，前記蒸発器から前記凝縮器への蒸気ダクト中にルーツブロワーを設けて前記蒸発器側の温度（Ｔｅ）が冷却負荷側で所望する温度に対応して設定される所定温度（Ｔｘ）より高い場合には，前記開閉弁を閉じる一方，電動モータの駆動により前記ルーツブロワーの運転を実行するように制御して成る蒸発式冷却装置において，
前記電動モータはインバータを介して電気エネルギーを授受可能とするように構成され，
前記蒸発器側の温度（Ｔｅ）が冷却負荷側から定まる所定温度（Ｔｘ）より低い場合であって，前記凝縮器側の圧力（Ｐｃ）が前記蒸発器側の圧力（Ｐｅ）より大きい場合には，前記開閉弁を閉じる一方，前記電動モータの駆動により前記ルーツブロワーの運転を実行するように制御し，
前記蒸発器側の圧力（Ｐｅ）から前記凝縮器側の圧力（Ｐｃ）を差し引いた圧力差（Ｐｅ−Ｐｃ）が，蒸発器側にて発生した蒸気で前記ルーツブロワーを回転させるのに必要な所定値（Ｐα）よりも低く，且つ零以上であるときには，前記ルーツブロワーの運転を停止する一方，前記開閉弁を開くように制御し，
前記蒸発器側の圧力（Ｐｅ）から前記凝縮器側の圧力（Ｐｃ）を差し引いた圧力差（Ｐｅ−Ｐｃ）が，前記所定値（Ｐα）以上の場合には，前記開閉弁を閉じる一方，前記蒸気ダクトを通過する蒸気により前記ルーツブロワーを回転させて前記電動モータから回生エネルギーを得るように制御する制御手段を備えた」
ことを特徴としている。
【００１０】
請求項２に記載の発明は，
「冷熱用蒸発性液体を大気圧より低い減圧で沸騰蒸発させる蒸発器と，この蒸発器にて発生した蒸気を冷却用蒸発性液体にて凝縮させる凝縮器と，負荷側に設置した冷熱用間接式熱交換器と，気体または液体を冷却源とする冷却用熱交換器と，前記蒸発器における冷熱用蒸発性液体を前記冷熱用間接式熱交換器との間で循環させる冷熱用循環手段と，前記凝縮器における冷却用蒸発性液体を前記冷却用熱交換器との間で循環させる冷却用循環手段とを備え，前記蒸気ダクトに，前記ルーツブロワーを迂回するバイパス蒸気通路を設けて，このバイパス蒸気通路に開閉弁を設け，更に，前記蒸発器から前記凝縮器への蒸気ダクト中にルーツブロワーを設けて前記蒸発器側の温度（Ｔｅ）が冷却負荷側で所望する温度に対応して設定される所定温度（Ｔｘ）より高い場合には，前記開閉弁を閉じる一方，電動モータの駆動により前記ルーツブロワーの運転を実行するように制御して成る蒸発式冷却装置において，
前記電動モータはインバータを介して電気エネルギーを授受可能とするように構成され，
前記凝縮器側の温度（Ｔｃ）が前記蒸発器側の温度（Ｔｅ）より高い場合には，前記開閉弁を閉じるように制御する一方，前記電動モータの駆動により前記ルーツブロワーの運転を実行するように制御し，
前記蒸発器側の温度（Ｔｅ）から前記凝縮器側の温度（Ｔｃ）を差し引いた温度差（Ｔｅ−Ｔｃ）が，蒸発器側にて発生した蒸気で前記ルーツブロワーを回転させるのに必要な所定温度差（Ｔα）よりも低く，且つ零以上であるときには，前記ルーツブロワーの運転を停止する一方，前記開閉弁を開くように制御し，
前記蒸発器側の温度（Ｔｅ）から前記凝縮器側の温度（Ｔｃ）を差し引いた温度差（Ｔｅ−Ｔｃ）が，前記所定温度差（Ｔα）以上である場合には，前記開閉弁を閉じる一方，前記蒸気ダクトを通過する蒸気により前記ルーツブロワーを回転させて前記電動モータから回生エネルギーを得るように制御する制御手段を備えた」
ことを特徴としている。
【００１１】
請求項３は，
「請求項２の記載において，前記開閉弁が開いているときにおける開度を，前記凝縮器側の温度又は前記蒸発器側の温度に応じて，この温度が下がると小さく，この温度が上がると大きくするように制御する」
ことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載した構成によれば，前記蒸発器側の圧力（Ｐｅ）から前記凝縮器側の圧力（Ｐｃ）を差し引いた圧力差（Ｐｅ−Ｐｃ）が，蒸発器側にて発生した蒸気で前記ルーツブロワーを回転させるのに必要な所定値（Ｐα）よりも低く，且つ零以上であるときには，前記ルーツブロワーを迂回するバイパス蒸気通路中の開閉弁が開くことにより，前記蒸発器において発生した蒸気は前記バイパス蒸気通路を通って凝縮器に流れることになるから，前記蒸発器における沸騰蒸発が，前記ルーツブロワーの運転停止で止まることを確実に防止でき，ひいては，前記蒸発器における沸騰蒸発による冷熱用蒸発性液体の冷却を持続できることにより，前記蒸発器から負荷側に供給する冷熱用蒸発性液体の温度が，前記ルーツブロワーの運転停止で所定温度を越えて上昇することを確実に阻止できる。
【００１３】
その一方で，冬季等において，前記蒸発器側の圧力（Ｐｅ）から前記凝縮器側の圧力（Ｐｃ）を差し引いた圧力差（Ｐｅ−Ｐｃ）が，蒸発器側にて発生した蒸気で前記ルーツブロワーを回転させるのに必要な所定値（Ｐα）以上の場合には，前記開閉弁を閉じる一方，前記ルーツブロワーの回転により前記電動モータから回生エネルギーを得ることで，負荷側の温度を必要以上に下げることなく，省エネを図ることができ，温度が低い状態でのランニングコストの低減を達成することができる。
【００１４】
請求項２に記載した構成によれば，前記蒸発器側の温度（Ｔｅ）から前記凝縮器側の温度（Ｔｃ）を差し引いた温度差（Ｔｅ−Ｔｃ）が，蒸発器側にて発生した蒸気で前記ルーツブロワーを回転させるのに必要な所定温度差（Ｔα）よりも低く，且つ零以上であるときには，前記ルーツブロワーを迂回するバイパス蒸気通路中の開閉弁が開くことにより，前記蒸発器において発生した蒸気は前記バイパス蒸気通路を通って凝縮器に流れることになるから，前記蒸発器における沸騰蒸発が，前記ルーツブロワーの運転停止で止まることを確実に防止でき，ひいては，前記蒸発器における沸騰蒸発による冷熱用蒸発性液体の冷却を持続できることにより，前記蒸発器から負荷側に供給する冷熱用蒸発性液体の温度が，前記ルーツブロワーの運転停止で所定温度を越えて上昇することを確実に阻止できる。
【００１５】
その一方で，冬季等において，前記蒸発器側の温度（Ｔｅ）から前記凝縮器側の温度（Ｔｃ）を差し引いた温度差（Ｔｅ−Ｔｃ）が，前記所定温度差（Ｔα）以上である場合には，前記開閉弁を閉じる一方，前記ルーツブロワーの回転により前記電動モータから回生エネルギーを得ることで，負荷側の温度を必要以上に下げることなく，省エネを図ることができ，温度が低い状態でのランニングコストの低減を達成することができる。
【００１６】
次に，前記請求項２の記載を前提として請求項３に記載した構成にすることにより，凝縮器側の温度又は前記蒸発器側の温度が下がると，前記開閉弁の開度が小さくなって，蒸発器から凝縮器に流れる蒸気の流量が減少されるから，これにより低い側への温度低下を防止できる一方，凝縮器側の温度又は前記蒸発器側の温度が上がると，開閉弁の開度が大きくなって，蒸発器から凝縮器に流れる蒸気の流量が増加されるから，これにより高い側への温度上昇を防止できて，負荷側に供給する冷熱用蒸発性液体の温度を所定温度に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図である。
【図２】本発明の第１の制御フローチャート図である。
【図３】本発明の第２の制御フローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下，本発明の実施の形態を図面について説明する。
【００１９】
第１の実施の形態を示す図１において，符号１は，密閉構造にした蒸発器を，符号２は，同じく密閉構造にした凝縮器を各々示し，凝縮器２には，当該凝縮器２及び蒸発器１内の両方を大気圧より低い減圧にするための真空ポンプ３等の真空発生装置が接続されている。
【００２０】
蒸発器１内に入れた水等の冷熱用蒸発性液体は，循環ポンプ４にて汲み出し冷熱用循環管路５を介して冷熱用間接式熱交換器６に送られたのち，冷熱用循環管路７を介して再び前記蒸発器１内の上部にノズル８から噴出するように戻るという循環を行うように構成されている。
【００２１】
また，凝縮器２内に入れた水等の冷却用蒸発性液体は，汲み出し冷却用循環管路１０を介して密閉型に構成した冷却用熱交換器１１に，循環ポンプ９にて送られたのち，冷却用循環管路１２を介して再び凝縮器２内の上部にノズル１３から噴出するように戻るという循環を行うように構成されている。
【００２２】
この場合，冷熱用間接式熱交換器６は，室内における冷房箇所等のように，所定温度の冷熱用蒸発性液体を必要とする負荷１４側に設置されている。負荷１４側としては，最近の商業用大型ビルや事務所用ビル，または，多数のサーバー（クライアントコンピュータに対して各種の機能やサービスを提供する管理用のコンピュータ）を収容したサーバー室のように，多量の電力を消費し，多量の廃熱があるため，年間を通じて室内を一定温度に保持する必要のある個所などがある。
【００２３】
一方，前記密閉型の冷却用熱交換器１１は，屋外に設置した通風塔１５内に密閉構造の伝熱管１１ａを設けて，この伝熱管１１ａの内部と凝縮器２との間を冷却用蒸発性液体が循環するように構成する一方，通風塔１５内において，伝熱管１１ａの外側を，ポンプ１６にて循環する水を散布することに加えて，フアン１７にて大気の空気を強制通風するように構成している。
【００２４】
なお，蒸発器１と凝縮器２の相互間は，その各々における水等の蒸発性液体が互いに往来するように，底部における連通路１８を介して接続されている。
【００２５】
また，蒸発器１の上部と凝縮器２の上部の間は，蒸気ダクト１９を介して接続され，この蒸気ダクト１９の途中には，蒸発器１内において発生した蒸気を凝縮器２に向かって圧縮する容積形蒸気圧縮機における一つの例であるところのルーツブロワー２０が設けられている。
【００２６】
更に，蒸気ダクト１９には，ルーツブロワー２０を迂回するバイパス蒸気通路２２が設けられ，このバイパス蒸気通路２２の途中には，開閉弁２３が設けられている。この開閉弁２３は比例ソレノイドなどのアクチュエータ２３ａにより，開閉度が大小調節可能となるように構成されている。
【００２７】
なお，系統電源（商用電源）３０からワットメータ３１及びインバータ３２を介して電動モータ２１が接続されている。また，インバータ３２には，蓄電池３３及びヒータなどの補助負荷３４が接続されている。このインバータ３２は後述する制御手段としてのコントローラ２４に接続され，コントローラ２４の指令により制御される。
【００２８】
ルーツブロワー２０は，誘導電動機である電動モータ２１に直接又はベルト等を介しての動力伝達にて一定方向に回転するように接続されている。また，本発明において適用するルーツブロワー２０は，摩擦抵抗など機械的抵抗が小さく，いわゆる低トルク回転型（低負荷回転形）であり，開閉弁２３が閉じられた状態において，蒸気ダクト１９内でのルーツブロワー２０を挟んで蒸発器１側の蒸気圧が高く，凝縮器２側の蒸気圧が低く，且つその圧力差が所定値以上になったとき，蒸気ダクト１９内を通過する蒸気のエネルギーにてルーツブロワー２０のロータを回転させることが可能なものである。
【００２９】
系統電源３０から電動モータ２１に電気エネルギーが供給されるときには，インバータ３２により電動モータ２１の単位時間当りの回転数，ひいてはルーツブロワー２０の単位時間当りの回転数を変更できるように制御されている。他方，後述するように，ルーツブロワー２０が動力源側となるときには，電動モータ２１は発電機として機能する。その場合，電動モータ２１により回生される電気エネルギーは，インバータ３２を介して系統電源３０に合流させて交流電気エネルギーとして回収されたり，補助負荷３４に供給する。他方，直流電気エネルギーとして蓄電池３３に蓄積することができる。
【００３０】
図１において，制御手段としてのコントローラ２４には，蒸発器１又は冷熱用循環管路５，７に設けた温度センサ２５及び蒸発器１内の蒸気圧力を検出する圧力センサ２７と，凝縮器２又は冷却用循環管路１０，１２に設けた温度センサ２６及び凝縮器２内の蒸気圧力を検出する圧力センサ２８と，大気温度を検出する大気温度センサ２９と，上記ワットメータ３１とが入力として接続されている。上記アクチュエータ２３ａ及びインバータ３２がコントローラ２４に接続されて，開閉弁２３の制御と，電動モータ２１の制御とを以下に述べるように実行する。
【００３１】
なお，本発明の蒸発式冷却装置の冷却サイクルを立ち上げる場合（最初の運転開始時及びメンテナンス作業終了による一時中断後の運転再開時）には，開閉弁２３を閉じた状態で，大気温度の如何に拘らず，通風塔１５内において，伝熱管１１ａの外側を，ポンプ１６にて循環する水を散布することに加えて，フアン１７にて大気の空気を強制通風する一方，循環ポンプ９を駆動する。他方，真空ポンプ３を駆動し，凝縮器２内を真空にすると共に，系統電源３０から電動モータ２１に電気エネルギーを供給して，ルーツブロワー２０を駆動し，蒸発器１内の蒸気を圧縮して凝縮器２内に送る。また，循環ポンプ４を駆動して負荷１４側と蒸発器１の間で冷熱用蒸発性液体を循環させ，冷房サイクルを確立させておく。
【００３２】
次に，コントローラ２４による制御の第１実施例のフローチャートを図２に示す。まず，コントローラ２４は，圧力センサ２７の検出による蒸発器１内の蒸気圧力（Ｐｅ）のデータ，同じく温度センサ２５の検出による蒸発器１内の温度（Ｔｅ）のデータ，圧力センサ２８の検出による凝縮器２内の蒸気圧力（Ｐｃ）のデータとを所定の時間間隔にて取得する。また，冷却（冷房）すべき負荷１４側で所望する温度に対応して設定される所定温度（Ｔｘ）を設定し，コントローラ２４のメモリ部に記憶させる。例えば，冷却すべきサーバー室の温度を２０℃とするとき，この温度が所定温度（Ｔｘ）となる。さらに，圧力差の所定値（Ｐα）もコントローラ２４のメモリ部に記憶させる。ここで，所定値（Ｐα）とは，蒸発器１側の高い蒸気圧力と凝縮器２内の低い蒸気圧力との落差により低負荷型のルーツブロワー２０を駆動として回転させることができ，後述するように発電可能となる圧力差をいい，実施例では，所定値（Ｐα）＝１ｋＰａとする。
【００３３】
次いで，蒸発器１内の温度（Ｔｅ）が上記所定温度（Ｔｘ）より高いか否かを判別する（Ｓ１）。蒸発器１内の温度（Ｔｅ）が上記所定温度（Ｔｘ）より高いとき（Ｓ１；yes ），ルーツブロワー２０の運転を実行する一方，開閉弁２３を閉じるように制御する（Ｓ２）。また，蒸発器１内の温度（Ｔｅ）が上記所定温度（Ｔｘ）と等しいかそれ以下である場合（Ｓ１；no），凝縮器２側の蒸気圧力（Ｐｃ）が蒸発器１側の蒸気圧力（Ｐｅ）より高いか否かを判別し（Ｓ３），凝縮器２側の蒸気圧力（Ｐｃ）が蒸発器１側の蒸気圧力（Ｐｅ）より高い状態（Ｓ３；yes ）では，電動モータ２１に電力が供給されてルーツブロワー２０の運転を実行する一方，開閉弁２３を閉じるように制御する（Ｓ２）。
【００３４】
このように制御することにより，蒸発器１内の温度（Ｔｅ）が上記所定温度（Ｔｘ）より高い場合，または凝縮器２側の蒸気圧力（Ｐｃ）が蒸発器１側の蒸気圧力（Ｐｅ）より高い状態のときには，ルーツブロワー２０が運転され，バイパス蒸気通路２２における開閉弁２３が閉じていることにより，蒸発器１において冷熱用蒸発性液体の沸騰蒸発が行われ，この沸騰蒸発にて冷却された冷熱用蒸発性液体は，この蒸発器１から負荷１４側に冷熱として供給され，冷房等に使用されることで温度が高くなったのち蒸発器１に戻って沸騰蒸発にて冷却されることを繰り返す。
【００３５】
蒸発器１における沸騰蒸発にて発生した蒸気は，全て，ルーツブロワー２０にて圧縮されたのち凝縮器２に送り込まれ，この凝縮器２において，当該凝縮器２と，大気の空気を冷却源とする冷却用熱交換器１１との間を循環する冷却用蒸発性液体によって冷却されて凝縮される。この場合，蒸発器１における冷熱用蒸発性液体の温度は，凝縮器２側の温度，ひいては，その冷却源としての大気温度の変化によって変動することに加えて，負荷１４側における熱負荷の増減によっても変動する。
【００３６】
本実施例では，ルーツブロワー２０における回転数を，凝縮器２側の圧力（Ｐｃ）又は蒸発器１側の圧力（Ｐｅ）に応じて，この圧力が高くなると加速し，この圧力が低くなると減速するように制御することにより，負荷１４に供給する冷熱用蒸発性液体の温度を，当該負荷１４において必要とする所定温度（Ｔｘ）に維持できることになる。
【００３７】
これにより，例えば，夏季のように，冷房すべき負荷１４側の温度を所定温度（２０℃）に維持することができる。
【００３８】
次に，凝縮器２側の蒸気圧力（Ｐｃ）が蒸発器１側の蒸気圧力（Ｐｅ）と等しいか低い状態（Ｓ３；no）のときは，蒸発器１側の蒸気圧力（Ｐｅ）から凝縮器２側の蒸気圧力（Ｐｃ）を差し引いた圧力差（Ｐｅ−Ｐｃ）が所定値（Ｐα）よりも低く，且つ零以上であるか否かを判別する（Ｓ４）。そして，Ｐα＞（Ｐｅ−Ｐｃ）≧０の場合（Ｓ４；yes ）には，ルーツブロワー２０の運転を停止する一方，前記開閉弁２３を開くように制御する（Ｓ５）。
【００３９】
一般的に，春または秋季の中間季には，蒸発器１側の蒸気圧力（Ｐｅ）から凝縮器２側の蒸気圧力（Ｐｃ）を差し引いた圧力差（Ｐｅ−Ｐｃ）が所定値（Ｐα）より低くなる。
【００４０】
従って，季節の変化等により，春秋季等の中間季のように，夏季よりも大気温度が低くなって，蒸発器１側の圧力（Ｐｃ）が凝縮器２側の圧力（Ｐｅ）以下になった場合であって，Ｐα＞（Ｐｅ−Ｐｃ）≧０の場合には，ルーツブロワー２０が運転停止される一方，バイパス蒸気通路２２における開閉弁２３を開くことにより，蒸発器１において発生した蒸気は，バイパス蒸気通路２２を通って凝縮器２側に流れることになるから，蒸発器１における沸騰蒸発が，ルーツブロワー２０の運転停止で止まることを確実に防止でき，ひいては，蒸発器１における沸騰蒸発による冷熱用蒸発性液体の冷却を持続できる。これにより，蒸発器１から負荷１４側に供給する冷熱用蒸発性液体の温度が，ルーツブロワー２０の運転停止で所定温度（Ｔｘ）を越えて上昇することを確実に阻止できる（このような運転状態を，ルーツブロワー２０を運転停止することで，フリークーリングと称する）。
【００４１】
実施例では，例えば，負荷１４において必要とする所定温度（Ｔｘ）が２０℃である場合には，例えば，蒸発器１側の蒸気圧力（Ｐｅ≒2.3kPa）から凝縮器２側の蒸気圧力（Ｐｃ≒1.3kPa）を差し引いた圧力差（Ｐｅ−Ｐｃ）が所定値（Ｐα）である１ｋＰａより低い値になったときに，ルーツブロワー２０を運転停止して開閉弁２３を開くに切り換えるように制御する。
【００４２】
なお，ルーツブロワー２０を運転し且つ開閉弁２３を閉じている状態から，ルーツブロワー２０を運転停止して開閉弁２３を開くに切り換えるときにおける温度は，蒸発器１における蒸気のバイパス蒸気通路２２を通って凝縮器２への流れを確保するために，凝縮器２側の温度が蒸発器１側の温度よりも約５℃以上に低い温度に設定することが好ましい。
【００４３】
次に，ステップＳ４がnoの場合であって，蒸発器１側の圧力（Ｐｅ）から凝縮器２側の圧力（Ｐｃ）を差し引いた圧力差（Ｐｅ−Ｐｃ）が上記の所定値（Ｐα）以上の場合（Ｓ６：yes ）には，開閉弁２３を閉じる一方，蒸気ダクト１９を通過する蒸気によりルーツブロワー２０を回転させて電動モータ２１から回生エネルギーを得るように制御する（Ｓ７）。
【００４４】
冬季のように，気温（温度）が低い状態では，凝縮器２と大気の空気を冷却源とする冷却用熱交換器１１との間を循環する冷却用蒸発性液体によって，当該凝縮器２における冷熱用蒸発性液体が過度に冷却されて凝縮されるから，開閉弁２３を開いたままにしておくと，蒸発器１における蒸気のバイパス蒸気通路２２を通って凝縮器２への流れが加速される。その結果，蒸発器１における冷熱用蒸発性液体の温度が益々低下し，負荷１４側で必要とする所定温度（Ｔｘ），例えば，サーバー室のように，当該室内に設置されたサーバーで発生する廃熱量により，当該サーバーシステムダウンが発生するのを防止するために必要な２０℃を大幅に下回ることになる。このような事態を防止し，以下のように発電させて回生エネルギーを得ることで，省エネルギー対策（商用電源の無駄遣いを無くし，ＣＯ２の削減による環境対策）も図ることができる。
【００４５】
その場合，負荷１４側で必要とする温度が２０℃の場合，開閉弁２３を閉じることで，蒸発器１側の圧力（Ｐｅ）から凝縮器２側の圧力（Ｐｃ）を差し引いた圧力差（Ｐｅ−Ｐｃ）が所定値（Ｐα）（例えば，１ｋＰａ程度）以上になった場合には，ルーツブロワー２０が低トルク回転型（機械的抵抗などが小さく，またルーツブロワー２０のロータが軽量なタイプ）であることにより，蒸気ダクト１９内を通過する蒸気にて，ルーツブロワー２０を所定方向に回転させてこれに連結している誘導モータである電動モータ２１を回転させて電動モータ２１から回生エネルギーを得るようにインバータ３２の制御を実行する。この回生エネルギーを系統電源３０（商用電源）に戻したり，蓄電池３３に蓄電したり，他の補助負荷３４のために使用するのである。他方，凝縮器２側へ吐出する蒸気もある程度抑制することができるので，負荷１４側である室内の温度を２０℃程度に維持することができる。
【００４６】
図２に示す第２実施例の制御では，コントローラ２４は，温度センサ２５の検出による蒸発器１内の温度（Ｔｅ）のデータと，温度センサ２６の検出による凝縮器２側の温度（Ｔｃ）のデータとを所定の時間間隔にて取得する。また，冷却すべき負荷１４側で所望される温度に対応して設定される所定温度（Ｔｘ）を設定し，コントローラ２４のメモリ部に記憶させる。例えば，冷却すべきサーバー室の温度を２０℃とするとき，この温度が所定温度（Ｔｘ）となる。さらに，所定温度差（Ｔα）もコントローラ２４のメモリ部に記憶させる。ここで，所定温度差（Ｔα）とは，蒸発器１側の高い蒸気圧力により低負荷型のルーツブロワー２０を駆動して回転させることができ，後述するように発電可能となる温度差をいう。
【００４７】
次いで，蒸発器１内の温度（Ｔｅ）が上記所定温度（Ｔｘ）より高いか否かを判別する判別する（Ｓ１１）。蒸発器１内の温度（Ｔｅ）が上記所定温度（Ｔｘ）より高いとき（Ｓ１１；yes ），ルーツブロワー２０の運転を実行する一方，開閉弁２３を閉じるように制御する（Ｓ１２）。また，蒸発器１内の温度（Ｔｅ）が上記所定温度（Ｔｘ）と等しいかそれ以下である場合（Ｓ１１；no）には，次いで，凝縮器側の温度（Ｔｃ）が蒸発器側の温度（Ｔｅ）より高いか否かを判別する（Ｓ１３）。そして，凝縮器側の温度（Ｔｃ）が蒸発器側の温度（Ｔｅ）より高い場合（Ｓ１３；yes ）にも，ルーツブロワー２０の運転を実行する一方，開閉弁２３を閉じるように制御する（Ｓ１２）。
【００４８】
このように制御することにより，蒸発器１内の温度（Ｔｅ）が上記所定温度（Ｔｘ）より高い場合，または凝縮器２側の温度（Ｔｃ）が蒸発器１側の温度（Ｔｅ）より高い状態のときには，電動モータ２１に電力が供給されてルーツブロワー２０が運転され，バイパス蒸気通路２２における開閉弁２３が閉じていることにより，蒸発器１において冷熱用蒸発性液体の沸騰蒸発が行われ，この沸騰蒸発にて冷却された冷熱用蒸発性液体は，この蒸発器１から負荷１４側に冷熱として供給され，冷房等に使用されることで温度が高くなったのち蒸発器１に戻って沸騰蒸発にて冷却されることを繰り返す。
【００４９】
蒸発器１における沸騰蒸発にて発生した蒸気は，全て，ルーツブロワー２０にて圧縮されたのち凝縮器２に送り込まれ，この凝縮器２において，当該凝縮器２と，大気の空気を冷却源とする冷却用熱交換器１１との間を循環する冷却用蒸発性液体によって冷却されて凝縮される。この場合，蒸発器１における冷熱用蒸発性液体の温度は，凝縮器２側の温度，ひいては，その冷却源としての大気温度の変化によって変動することに加えて，負荷１４側における熱負荷の増減によっても変動する。本発明では，ルーツブロワー２０における回転数を，凝縮器２側の温度（Ｔｃ）又は蒸発器１側の温度（Ｔｅ）に応じて，この温度が高くなると加速し，この温度が低くなると減速するように制御することにより，負荷１４に供給する冷熱用蒸発性液体の温度を，当該負荷１４において必要とする所定温度（Ｔｘ）に維持できることになる。
【００５０】
これにより，例えば，夏季のように，冷房すべき負荷１４側の温度を所定温度（Ｔｘ≒２０℃）に維持することができる。
【００５１】
次に，凝縮器２側の温度（Ｔｃ）が蒸発器１側の温度（Ｔｅ）と等しいか低い状態（Ｓ１３；no）のときは，蒸発器１側の温度（Ｔｅ）から凝縮器２側の温度（Ｔｃ）を差し引いた温度差（Ｔｅ−Ｔｃ）が所定温度差（Ｔα）よりも低く，且つ零以上であるか否かを判別する（Ｓ１４）。そして，Ｔα＞（Ｔｅ−Ｔｃ）≧０の場合（Ｓ１４；yes ）には，ルーツブロワー２０の運転を停止する一方，前記開閉弁２３を開くように制御する（Ｓ１５）。
【００５２】
一般的に，春または秋季の中間季には，蒸発器１側の温度（Ｔｅ）から凝縮器２側の温度（Ｔｃ）を差し引いた温度差（Ｔｅ−Ｔｃ）が所定温度差（Ｔα）より低くなる。
【００５３】
従って，季節の変化等により，春秋季等の中間季のように，夏季よりも大気温度が低くなって，凝縮器２側の温度（Ｔｃ）が，蒸発器１側の温度（Ｔｅ）よりも低くなる状態になった場合であって，Ｔα＞（Ｔｅ−Ｔｃ）≧０の場合には，ルーツブロワー２０が運転停止される一方，バイパス蒸気通路２２における開閉弁２３を開くことにより，蒸発器１において発生した蒸気は，バイパス蒸気通路２２を通って凝縮器２側に流れることになるから，蒸発器１における沸騰蒸発が，ルーツブロワー２０の運転停止で止まることを確実に防止でき，ひいては，蒸発器１における沸騰蒸発による冷熱用蒸発性液体の冷却を持続できる。これにより，蒸発器１から負荷１４側に供給する冷熱用蒸発性液体の温度が，ルーツブロワー２０の運転停止で所定温度（Ｔｘ）を越えて上昇することを確実に阻止できる（このような運転状態を，ルーツブロワー２０を運転停止することで，フリークーリングと称する）。
【００５４】
なお，ルーツブロワー２０を運転し且つ開閉弁２３を閉じている状態から，ルーツブロワー２０を運転停止して開閉弁２３を開くに切り換えるときにおける所定温度差（Ｔα）は，蒸発器１における蒸気のバイパス蒸気通路２２を通って凝縮器２への流れを確保するために，凝縮器２側の温度（Ｔｃ）が蒸発器１側の温度（Ｔｅ）よりも約５℃以上に低い値に設定することが好ましい。
【００５５】
実施例では，例えば，負荷１４において必要とする所定温度（Ｔｘ）が２０℃である場合には，蒸発器１側の温度（Ｔｅ≒２０℃）から凝縮器２側の温度（Ｔｃ≒１０℃）を差し引いた温度差（Ｔｅ−Ｔｃ）が所定温度差（Ｔα）である１０℃より低い値になったときに，ルーツブロワー２０を運転停止して開閉弁２３を開くに切り換えるように制御する。
【００５６】
次に，ステップＳ１４がnoの場合であって，蒸発器１側の温度（Ｔｅ）から凝縮器２側の温度（Ｔｃ）を差し引いた温度差（Ｔｅ−Ｔｃ）が所定値（Ｔα）以上の場合（Ｓ１６：yes ）には，開閉弁２３を閉じる一方，前記蒸気ダクト１９を流れる蒸気によりルーツブロワー２０を回転させて電動モータ２１から回生エネルギーを得るように制御する（Ｓ１７）。
【００５７】
冬季のように，気温が低い状態では，凝縮器２と大気の空気を冷却源とする冷却用熱交換器１１との間を循環する冷却用蒸発性液体によって，当該凝縮器２における冷熱用蒸発性液体が過度に冷却されて凝縮されるから，開閉弁２３を開いたままにしておくと，蒸発器１における蒸気のバイパス蒸気通路２２を通って凝縮器２への流れが加速される。その結果，蒸発器１における冷熱用蒸発性液体の温度が益々低下し，負荷１４側で必要とする所定温度（Ｔｘ），例えば，サーバー室のように，当該室内に設置されたサーバーで発生する廃熱量により，当該サーバーシステムダウンが発生するのを防止するために必要な２０℃を大幅に下回ることになる。このような事態を防止し，以下のように発電させて回生エネルギーを得ることで，省エネルギー対策（商用電源の無駄遣いを無くし，ＣＯ２の削減による環境対策）も図ることができる。
【００５８】
その場合，負荷１４側で必要とする温度が２０℃の場合，開閉弁２３を閉じることで，蒸発器１側の蒸気圧力（Ｐｅ）と凝縮器２側の蒸気圧力（Ｐｃ）との圧力差（Ｐｅ−Ｐｃ）が所定値（Ｐα）（例えば，１ｋＰａ程度）以上になった場合には，ルーツブロワー２０が低トルク回転型（機械的抵抗などが小さく，またルーツブロワー２０のロータが軽量なタイプ）であることにより，蒸気ダクト１９内を通過する蒸気にて，ルーツブロワー２０を所定方向に回転させてこれに連結している誘導モータである電動モータ２１を回転させて電動モータ２１から回生エネルギーを得るようにインバータ３２の制御を実行する。この回生エネルギーを系統電源３０（商用電源）に戻したり，蓄電池３３に蓄電したり，他の補助負荷３４のために使用するのである。他方，凝縮器２側へ吐出する蒸気もある程度抑制することができるので，負荷１４側である室内の温度を２０℃程度に維持することができる。
【００５９】
上記第１実施例において，ステップＳ１の判別の如何に拘らず，ステップＳ３の判別を実行することや，第２実施例においてステップＳ１１の判別の如何に拘らず，ステップＳ１３の判別を実行することであっても良い。
【００６０】
請求項のうち「気体または液体を冷却源とする冷却用熱交換器」には，「密閉型の冷却用熱交換器」は勿論のこと，「開放型の冷却用熱交換器」を当然に含み，また，冷却源の気体として大気，液体として井戸水や地下水を含むものである。
【００６１】
また，前記各実施の形態において，冷熱用蒸発性液体及び冷却用蒸発性液体としては，前記実施の形態として説明した水か，又は各種の水溶液に限らず，アルコール等のようなその他の蒸発性液体を使用することができるほか，これら水等の蒸発性液体に不凍結剤，防蝕剤，防錆剤又は防スケール剤を適宜添加しても良いことはいうまでもない。
【符号の説明】
【００６２】
１                      蒸発器
２                      凝縮器
３                      真空ポンプ
５，７                  冷熱用循環管路
６                      冷熱用間接式熱交換器
１０，１２              冷却用循環管路
１１                    冷却用熱交換器
１４                    負荷
１５                    通風塔
１９                    蒸気ダクト
２０                    ルーツブロワー（容積形圧縮機）
２１                    電動モータ
２２                    バイパス蒸気通路
２３                    開閉弁
２４                    コントローラ
２５，２６              温度センサ
２７，２８              圧力センサ
２９                    大気温度センサ
３０                    系統電源
３１                    ワットメータ
３２                    インバータ
３３                    蓄電池
３４                    補助負荷
【図１】
2011017518.tif 000003
【図２】
2011017518.tif 000004
【図３】
2011017518.tif 000005