(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を設けて成るものにおいて，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】蒸発器側の温度（Ｔｅ）と凝縮器側の温度（Ｔｃ）と差が所定温度差（Ｔα）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と電動モータ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，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，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）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）よりも低い場合には，前記電動モータに電気エネルギーを与えて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，前記所定温度差（Ｔα）以上である場合には，前記蒸発器から前記凝縮器への蒸気ダクト中を流れ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，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，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）よりも低い場合には，前記電動モータに電気エネルギーを与えて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，前記所定値（Ｐα）以上である場合には，前記蒸発器から前記凝縮器への蒸気ダクト中を流れ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】
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，更に，前記蒸発器から前記凝縮器への蒸気ダクト中に電動モータに接続されたルーツブロワーを設けてな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，
前記インバータと電気エネルギーを供給する系統電源との間に供給用ワットメータを介挿し，
前記供給用ワットメータの検出値が零でない場合には，前記電動モータに前記系統電源から電気エネルギーを与えて前記ルーツブロワーの運転を実行するように制御し，
前記供給用ワットメータの検出値が零となった場合には，前記蒸発器から前記凝縮器への蒸気ダクト中を流れ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４】
前記回生エネルギーを商用電源に返還するか，若しくは蓄電池に蓄電させるように制御することを特徴とする前記請求項１乃至３のいずれかの記載の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や冷却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，
「水等の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水等の冷却用蒸発性液体にて凝縮する凝縮器と，冷房箇所等の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，蒸発器における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と，凝縮器における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とを備え，更に，蒸発器から凝縮器への蒸気ダクト中にルーツブロワー等の蒸気圧縮機を設けて成る蒸発式冷却装置。」
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，前記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ルーツブロワーにて圧縮して凝縮器に押し込むことにより，蒸発器と凝縮器との間に，ルーツブロワー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，蒸気圧縮機としてルーツブロワーを使用した場合，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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−９７９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記先行技術の蒸発式冷却装置は，前記したように，大気を冷却源とするものであるが，大気の温度は，四季において相違し，大気の温度が低くなる冬季等においては，凝縮器側の温度が，前記冷房箇所等の負荷側に供給する冷媒用蒸発性液体の温度，つまり，冷媒用蒸発性液体の負荷側において必要とする所定温度よりも下がる場合があり，このように，凝縮器側の温度が負荷側において必要とする所定温度，つまり，蒸発器側の温度よりも低くなった状態においては，蒸発器で発生した蒸気を，ルーツブロワーを使用することなく凝縮器に導いて凝縮することができる。
【０００７】
しかし，前記した先行技術の蒸発式冷却装置においては，そのルーツブロワーにおける回転数をインバーターを使用して蒸発器側における温度が，負荷側において必要とする所定温度を維持するように自動制御している場合，及び，前記の自動制御を行わない場合のいずれの場合においても，蒸発器から凝縮器へのルーツブロワーを常時運転するという構成にしているから，前記したように，冬季等において凝縮器側の温度が蒸発側における所定温度よりも低くなった状態においては，ルーツブロワーが無駄に運転されることになり，この無駄な運転によりランニングコストが嵩むという問題があった。
【０００８】
このランニングコストの低減を図るには，凝縮器の温度が蒸発側の所定温度よりも低くなった場合に，前記ルーツブロワーの運転を停止するように構成すれば良いが，この構成にした場合には，蒸発器から凝縮器への蒸気の流れが，前記ルーツブロワーの運転停止によって殆ど閉ざされた状態になって，蒸発器での沸騰蒸発が止まることになるから，前記蒸発器での沸騰蒸発による冷熱用蒸発性液体の冷却を持続することができず，ひいては，冷熱用蒸発性液体の温度が，負荷側における熱負荷を受けて上昇する。これにより，負荷側に供給する冷熱用蒸発性液体における温度を，当該負荷側において必要とする所定温度に維持することができないという事態を招来する。例えば，コンピュータの一種であるサーバーを多数台収容して管理しているサーバー室（負荷側）のように，室内の熱源からの廃熱で室温が上昇しすぎるのを防止し，年間を通じてサーバー室内の温度を一定に保持できないという事態が生じる。
【０００９】
本発明は，これらの問題を解消し，冬季等において，負荷側において必要とする所定温度に維持するものでありながら，ランニングコストを低下させることが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】
【００１０】
上記技術的課題を達成するため，請求項１に記載の発明の蒸発式冷却装置は，「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，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，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）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）よりも低い場合には，前記電動モータに電気エネルギーを与えて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，前記所定温度差（Ｔα）以上である場合には，前記蒸発器から前記凝縮器への蒸気ダクト中を流れ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」ことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項２に記載の発明の蒸発式冷却装置は，「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，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，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）よりも低い場合には，前記電動モータに電気エネルギーを与えて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，前記所定値（Ｐα）以上である場合には，前記蒸発器から前記凝縮器への蒸気ダクト中を流れ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」ことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３に記載の発明の蒸発式冷却装置は，「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，更に，前記蒸発器から前記凝縮器への蒸気ダクト中に電動モータに接続されたルーツブロワーを設けてな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，
前記インバータと電気エネルギーを供給する系統電源との間に供給用ワットメータを介挿し，
前記供給用ワットメータの検出値が零でない場合には，前記電動モータに前記系統電源から電気エネルギーを与えて前記ルーツブロワーの運転を実行するように制御し，
前記供給用ワットメータの検出値が零となった場合には，前記蒸発器から前記凝縮器への蒸気ダクト中を流れ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」ことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項４に記載の発明は，前記請求項１乃至３のいずれかの記載において，前記回生エネルギーを商用電源に返還するか，若しくは蓄電池に蓄電させるように制御することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば，夏季のように，前記蒸発器側の温度（Ｔｅ）が冷却（冷房）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）より高い場合や，前記蒸発器側の温度（Ｔｅ）と前記凝縮器側の温度（Ｔｃ）との温度差（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）よりも低い場合には，電動モータに電力が供給されてルーツブロワーが運転されることにより，蒸発器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，この蒸発器から負荷側に冷熱として供給され，冷房（冷却）等に使用され得る。
【００１５】
他方，冬季のように，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，電動モータに電気エネルギーを与えてルーツブロワーを駆動すると，凝縮器と大気の空気を冷却源とする冷却用熱交換器との間を循環する冷却用蒸発性液体によって，負荷側で必要とする所定温度（Ｔｘ）より大幅に下回るので，前記蒸発器から前記凝縮器への蒸気ダクト中を流れ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発電することよにより，商用電源の無駄遣いを無くし，ランニングコストを低減できる。
【００１６】
請求項２の発明によれば，夏季のように，前記蒸発器側の温度（Ｔｅ）が冷却（冷房）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）より高い場合や，前記蒸発器側の圧力（Ｐｅ）から前記凝縮器側の圧力（Ｐｃ）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）よりも低い場合には，前記電動モータに電気エネルギーを与えて前記ルーツブロワーを運転されることにより，蒸発器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，この蒸発器から負荷側に冷熱として供給され，冷房等に使用され得る。
【００１７】
他方，冬季のように，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）以上である場合には，電動モータに電気エネルギーを与えてルーツブロワーを駆動すると，凝縮器と大気の空気を冷却源とする冷却用熱交換器との間を循環する冷却用蒸発性液体によって，負荷側で必要とする所定温度（Ｔｘ）より大幅に下回るので，前記蒸発器から前記凝縮器への蒸気ダクト中を流れ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発電することよにより，商用電源の無駄遣いを無くし，ランニングコストを低減できる。
【００１８】
請求項３の発明によれば，前記インバータと電気エネルギーを供給する系統電源との間に介挿された供給用ワットメータの検出値を監視して，制御手段は，前記供給用ワットメータの検出値が零でない場合には，前記電動モータに前記系統電源から電気エネルギーを与えて前記ルーツブロワーの運転を実行するように制御し，他方，前記供給用ワットメータの検出値が零となった場合には，前記蒸発器から前記凝縮器への蒸気ダクト中を流れ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ものであるから，請求項１及び２に係る発明と同様に，商用電源の無駄遣いを無くし，ランニングコストを低減できることに加えて，冷却すべき個所（現場）の温度などを監視する必要がなく，正確且つの簡単に自動制御が行なえるという効果を奏する。
【００１９】
請求項４の発明によれば，回生エネルギーを商用電源に返還するか，若しくは蓄電池に蓄電させるように制御するので，省エネルギーの効果の高い構成を選択できるという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の蒸発式冷却（空調）装置のシステム構成図である。
【図２】本発明の第１実施例の制御フローチャートである。
【図３】本発明の第２実施例の制御フローチャートである。
【図４】本発明の第３実施例の蒸発式冷却（空調）装置のシステム構成図である。
【図５】本発明の第３実施例の制御フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下，本発明の実施の形態を図面について説明する。
【００２２】
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及び前記蒸発器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。
【００２３】
前記蒸発器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。
【００２４】
また，前記凝縮器２内に入れた水等の冷却用蒸発性液体は，循環ポンプ９にて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に送られたのち，冷却用循環管路１２を介して再び前記凝縮器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。
【００２５】
この場合，前記冷熱用間接式熱交換器６は，室内における冷房（冷却）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。
【００２６】
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の内部と前記凝縮器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，前記通風塔１５内において，前記伝熱管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。
【００２７】
なお，前記蒸発器１と前記凝縮器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。
【００２８】
また，前記蒸発器１の上部と前記凝縮器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，前記蒸発器１内において発生した蒸気を前記凝縮器２に向かって圧縮する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。
【００２９】
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。
【００３０】
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，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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。上記インバータ３２がコントローラ２４に接続されて，電動モータ２１の制御（駆動と発電と）を以下に述べるように実行する。
【００３３】
なお，本発明の蒸発式冷却装置の冷房（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，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（冷却）サイクルを確立させておく。
【００３４】
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，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（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，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。
【００３５】
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 ），電動モータ２４に電気エネルギーを与えて，ルーツブロワー２０の運転を実行するように制御する（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）には，蒸発器１側の温度（Ｔｅ）から凝縮器２側の温度（Ｔｃ）を差し引いた差（Ｔｅ−Ｔｃ）が所定温度差（Ｔα）以上高いか否かを判別する（Ｓ３）。そして，Ｔα＞（Ｔｅ−Ｔｃ）の場合（Ｓ３；no）にも，電動モータ２４に電気エネルギーを与えて，ルーツブロワー２０の運転を実行するように制御する（Ｓ２）。
【００３６】
このように制御することにより，夏季などにおいて，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）を差し引いた差（Ｔｅ−Ｔｃ）が所定温度差（Ｔα）より低い状態のときには，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（冷却）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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
次に，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）以上である（（Ｔｅ−Ｔｃ）≧Ｔα）の場合（Ｓ３；yes ）には，蒸発器１から凝縮器２への蒸気ダクト中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（Ｓ４）。
【００４０】
冬季のように，気温が低い状態では，電動モータ２１に電気エネルギーを与えてルーツブロワー２０を駆動すると，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。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（ランニングコストを低減でき），ＣＯ２の削減による環境対策）も図ることができる。
【００４１】
例えば，負荷１４側で必要とする温度が２０℃の場合，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＝１０℃）以上になると，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）（例えば，１ｋＰａ程度）以上になり，その場合には，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℃を大幅に下回ることを防止することができる。
【００４２】
なお，電動モータ２４に電気エネルギーを与えてルーツブロワー２０を運転している状態から，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電動モータ２１から回生エネルギーを得るという，切り換えるときにおける所定温度差（Ｔα）は，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）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）である１０℃以下の低い値に設定することが好ましい。
【００４３】
次に，コントローラ２４による制御の第２実施例のフローチャートを図３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た所定温度（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，圧力差の所定値（Ｐα）＝１ｋＰａとする。
【００４４】
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（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 ），電動モータ２４に電気エネルギーを与えてルーツブロワー２０の運転を実行するように制御する（Ｓ１２）。
【００４５】
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），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）が圧力差の所定値（Ｐα）以上であるか否かを判別する（Ｓ１３）。そして，（Ｐｅ−Ｐｃ）＜Ｐαの場合（Ｓ１３；no）にも，電動モータ２１に電力が供給されてルーツブロワー２０の運転を実行するように制御する（Ｓ１２）。
【００４６】
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）が圧力差の所定値（Ｐα）より低くて，凝縮器２側の蒸気圧力（Ｐｃ）が蒸発器１側の蒸気圧力（Ｐｅ）より低い状態のときには，ルーツブロワー２０が運転されることにより，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。
【００４７】
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。
【００４８】
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側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。
【００４９】
これにより，例えば，夏季のように，冷房（冷却）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。
【００５０】
次に，ステップＳ１１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）が所定値（Ｐα）以上の場合（Ｓ１３：yes ）には，蒸気ダクト１９を通過する蒸気圧により，ルーツブロワー２０を回転させ，これに連結された電動モータ２１から回生エネルギーを得るように制御する（Ｓ１４）。
【００５１】
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，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。
【００５２】
例えば負荷１４側で必要とする温度が２０℃の場合，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℃を大幅に下回ることを防止することができる。
【００５３】
なお，第１及び第２実施例において，ステップＳ１がnoの場合にステップＳ３の判断を行なったり，あるいはステップＳ１１がnoの場合にステップＳ１３の判断を行なったりしているが，ステップＳ１やステップＳ１１の判別とは独立的にステップＳ３やステップＳ１３の判別を実行するようにしても良い。
【００５４】
次に，第３実施例について，図４及び図５を参照しながら説明する。第３実施例では，後述するように，供給用ワットメータ３１の検出値に基づいて，ルーツブロワー２０を電動モータ２１にて駆動し，負荷１４側を積極的に冷却する運転モードと，蒸気圧によりルーツブロワー２０を回転させ，電動モータ２１を発電機として回生電気エネルギーをする発電モードとに切換え制御するものである。
【００５５】
そのため，系統電源（商用電源）３０から供給用ワットメータ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，系統電源（商用電源）３０から供給される電気エネルギーにて電動モータ２１を駆動する。回生電気エネルギー（回生電流）が系統電源（商用電源）３０へ逆流するときに，供給用ワットメータ３１が逆回転しないように，当該供給用ワットメータ３１は，逆流防止タイプのものを使用する。
【００５６】
なお，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が接続されている他，系統電源（商用電源）３０へ戻す回生電気エネルギー（回生電流）を計測するために，インバータ３２と系統電源（商用電源）３０と間に回生用ワットメータ３５を介挿することが望ましい。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。供給用ワットメータ３１及び回生用ワットメータ３５の検出値（計測値）をコントローラ２４に認識させるため，供給用ワットメータ３１及び回生用ワットメータ３５がコントローラ２４に接続されている。
【００５７】
系統電源３０から電気エネルギーが電動モータ２１にて消費されるときには，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に供給することができる。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。その他の構成は第１，第２実施例と同じであるので，同じ符合を付して詳細な説明は省略する。
【００５８】
コントローラ２４による制御の第３実施例のフローチャートを図５に示す。第３実施例では供給用ワットメータ３１の検出値，回生用ワットメータ３５の検出値並びに念のため蒸発器１側及び凝縮器２側の温度（温度センサ２５の検出値と温度センサ２６の検出値）や，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，圧力センサ２８の検出による凝縮器２内の蒸気圧力（Ｐｃ）のデータを所定の時間間隔にてコントローラ２４に読み込ませて常時監視している。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た所定温度（Ｔｘ）を設定し，コントローラ２４のメモリ部に記憶させる。
【００５９】
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，圧力差の所定値（Ｐα）＝１ｋＰａとする。
【００６０】
コントローラ２４は，電動モータ２１の制御（駆動と発電と）を以下に述べるように実行する。ルーツブロワー２０の回転数はインバータ制御されているので，コントローラ２４は，蒸発器１側の温度を見ながら，ルーツブロワー２０の回転数を変更させるべく，消費（供給）電力量を変化させる。蒸発器１側の温度が下がって来ると，ルーツブロワー２０の回転数を減少させて，負荷１４側（冷却すべき個所）の温度が下がり過ぎないように制御する。
【００６１】
さらに蒸発器１側の温度が下がって来ると，消費（供給）電力によりルーツブロワー２０を回転させる必要がなくなるため，消費（供給）電力量が零となる。この場合，蒸発器１側の蒸気圧が凝縮器２側よりも高いため，蒸発器１側で発生した蒸気がルーツブロワー２０を通って凝縮器２側に移動する。従って，ルーツブロワー２０は消費（供給）電力を要せずに回転できる。この状態の時に発電モードに切り換えるのである。
【００６２】
従って，供給用ワットメータ３１の検出値Ｗが零より大きいか否かを判別し（Ｓ３１），供給用ワットメータ３１の検出値Ｗが零より大きい場合（Ｓ３１；yes ），電動モータ２４に電気エネルギーを与えてルーツブロワー２０の運転を実行するモードとする（Ｓ３２）。供給用ワットメータ３１の検出値Ｗが零以下の場合であって（Ｓ３１；no），検出値Ｗが零の場合には（Ｓ３３；yes ），発電モードに切り換えて，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（Ｓ３４）。
【００６３】
第３実施例では，インバータ３２は蒸発器１側（負荷１４側）の温度を観察しながらルーツブロワー２０の運転回転数を制御しているため，この回転数を制御する際に変動する消費（供給）電力量の正か零かの判別にてルーツブロワー２０の運転モードを駆動モードと発電モードとのいずれかに選択的に切り換えるだけで良く，蒸発器１側（負荷１４側）の温度の検出よりも誤差が少なく，且つ正確に判別できる。勿論，第１及び第２実施例と同様にして，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℃を大幅に下回ることを防止することができる。
【００６４】
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。
【００６５】
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】
【００６６】
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
１５，３０              通風塔
１９                    蒸気ダクト
２０                    ルーツブロワー
２１                    電動モータ
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                    供給用ワットメータ
３２                    インバータ
３３                    蓄電池
３４                    補助負荷
３５                    回生用ワットメータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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