JP2011047540A - Evaporation type cooling device of liquid - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To save energy by generating power using a Roots blower 20 in winter, etc., in an evaporation type cooling device, comprising an evaporator 1 for boiling/evaporating evaporative liquid for cold by decompression, a condenser 2 for condensing vapor, an indirect type heat exchanger 6 for cold on a load 14 side, a cooling heat exchanger 11, circulation means 5, 7 for cold which circulate the evaporative liquid for cold of the evaporator between the indirect type heat exchanger for cold and themselves, and cooling circulation means 10, 12 for circulating the cooling evaporative liquid of the condenser between the cooling heat exchanger and themselves, and provided with the Roots blower 20 in a vapor duct 19 from the evaporator to the condenser. <P>SOLUTION: When difference between evaporator-side temperature (Te) and condenser-side temperature (Tc) becomes predetermined temperature difference (T&alpha;) or larger, the cooling device is controlled to obtain regeneration energy by vapor pressure passing the vapor duct 19 through the Roots blower 20, an electric motor 21, and an inverter 32. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

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。   The present invention provides an evaporating liquid such as water, that is, a cooling evaporating liquid to a load side such as a cooling unit or a cooling point, and the cooling evaporating liquid is reduced at the reduced pressure. The present invention relates to a liquid evaporative cooling device that cools to a predetermined temperature required on the load side by using boiling evaporation of air and cooling with air or liquid.

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。 Patent Document 1 as a prior art includes:
"Evaporator for boiling evaporating liquid for cooling such as water at a pressure lower than atmospheric pressure, condenser for condensing vapor generated in this evaporator with evaporating liquid for cooling such as water, and cooling location Between the indirect heat exchanger for cooling installed on the load side, the heat exchanger for cooling using air as a cooling source, and the indirect heat exchanger for cooling the evaporating liquid for cooling in the evaporator. A cooling circulation means for circulating cooling, and a cooling circulation means for circulating the cooling evaporative liquid in the condenser between the cooling heat exchanger, and further roots in a steam duct from the evaporator to the condenser. An evaporative cooling system equipped with a steam compressor such as a blower. "
Is described.

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。   In this prior art evaporative cooling device, the evaporating liquid for cooling is cooled to a predetermined temperature required on the load side such as the cooling part by boiling evaporation in the evaporator, and the vapor generated by boiling evaporation is used. Is condensed with a cooling evaporating liquid using atmospheric air as a cooling source, and the vapor generated in the evaporator is compressed by a roots blower and pushed into the condenser. Since the temperature difference between the evaporator and the condenser can be higher by the compression ratio than when the roots blower is not used, even when the temperature of the air as the cooling source is high, The temperature of the refrigerant evaporating liquid to be supplied can be made lower than the temperature of the atmosphere by the temperature difference corresponding to the compression ratio.

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。   For example, when a roots blower is used as a steam compressor, the steam compression ratio can be set to about 15 ° C. with a temperature difference. Therefore, the temperature in the atmosphere as the cooling source of the heat exchanger for cooling is reduced to this atmosphere in summer. Even if the temperature of the evaporating liquid for cooling after being cooled, that is, the temperature of the evaporating liquid for cooling supplied to the condenser reaches a maximum of 32 to 35 ° C., the evaporating liquid supplied to the load side , It can be reliably cooled to a low temperature of about 17-20 ° C.

特開２００６−９７９８９号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-97989

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。   As described above, the prior art evaporative cooling device uses air as a cooling source, but the air temperature is different in the four seasons, and in the winter season when the air temperature becomes low, the condenser side The temperature of the refrigerant evaporating liquid supplied to the load side such as the cooling location, that is, a predetermined temperature required on the load side of the refrigerant evaporating liquid may be lowered. When the temperature on the evaporator side is lower than the required temperature on the load side, that is, the temperature on the evaporator side, the vapor generated in the evaporator is led to the condenser without using a roots blower. Can condense.

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。   However, in the above-described prior art evaporative cooling system, the rotational speed of the roots blower is automatically controlled using an inverter so that the temperature on the evaporator side maintains the predetermined temperature required on the load side. The roots blower from the evaporator to the condenser is always operated regardless of whether the automatic control is performed or not, and as described above, the condenser is used in winter. When the side temperature is lower than the predetermined temperature on the evaporation side, the Roots blower is operated wastefully, and there is a problem that running cost increases due to this wasteful operation.

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。   In order to reduce the running cost, it may be configured to stop the operation of the Roots blower when the temperature of the condenser becomes lower than a predetermined temperature on the evaporation side. In the evaporator, the vapor flow from the evaporator to the condenser is almost closed by the shutdown of the roots blower, and the boiling evaporation in the evaporator stops. The cooling of the evaporating liquid for cold heat cannot be continued, and as a result, the temperature of the evaporating liquid for cold heat rises due to the heat load on the load side. This leads to a situation in which the temperature of the evaporating liquid for cooling supplied to the load side cannot be maintained at the predetermined temperature required on the load side. For example, as in a server room (load side) that houses and manages a large number of servers, which are a type of computer, it prevents the room temperature from rising too much due to waste heat from the indoor heat source. There arises a situation where the temperature cannot be kept constant.

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。   The present invention is technically intended to solve these problems and provide an evaporative cooling device capable of reducing running costs while maintaining the predetermined temperature required on the load side in winter and the like. It is to be an issue.

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。 In order to achieve the above technical problem, the evaporative cooling device according to the first aspect of the present invention includes an “evaporator for boiling and evaporating an evaporating liquid for cooling at a pressure lower than atmospheric pressure, and an evaporator generated in the evaporator. A condenser for condensing the vapor with the evaporating liquid for cooling, an indirect heat exchanger for cooling, installed on the load side, a heat exchanger for cooling with a gas or liquid as a cooling source, and for cooling in the evaporator Cooling circulation means for circulating evaporable liquid between the indirect heat exchanger for cooling and cooling circulation means for circulating evaporating liquid for cooling in the condenser between the heat exchanger for cooling. Furthermore, a roots blower is provided in the steam duct from the evaporator to the condenser, and the evaporator side temperature (Te) is set to a desired temperature on the cooling load side. If higher than (Tx), electric motor The drive, in the evaporation-type cooling device comprising running operation of the Roots blower,
The electric motor is configured to be able to send and receive electrical energy via an inverter,
A temperature difference (Te−Tc) obtained by subtracting the temperature (Tc) on the condenser side from the temperature (Te) on the evaporator side is necessary for rotating the Roots blower with the steam generated on the evaporator side. When the temperature difference is lower than a predetermined temperature difference (Tα), control is performed so that electric energy is supplied to the electric motor and the operation of the Roots blower is executed.
When the temperature difference (Te−Tc) obtained by subtracting the condenser side temperature (Tc) from the evaporator side temperature (Te) is equal to or larger than the predetermined temperature difference (Tα), the evaporator It has a control means for controlling the root blower to rotate by steam flowing in the steam duct to the condenser so as to obtain regenerative energy from the electric motor. "

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。 The evaporative cooling device according to the second aspect of the present invention provides an “evaporator for boiling and evaporating cold evaporating liquid at a reduced pressure lower than atmospheric pressure, and evaporating liquid generated by the evaporator with evaporating liquid for cooling. A condenser for condensing, a cold heat indirect heat exchanger installed on the load side, a cooling heat exchanger using a gas or liquid as a cooling source, and the cold evaporating liquid in the evaporator as the cold heat indirect type A cooling circulation means for circulating between the heat exchanger and a cooling circulation means for circulating the evaporating liquid for cooling in the condenser between the cooling heat exchanger and the evaporator. When a roots blower is provided in the steam duct from the condenser to the condenser and the evaporator side temperature (Te) is higher than a predetermined temperature (Tx) set corresponding to the desired temperature on the cooling load side, The roots blower is driven by an electric motor. In formed by executing the driving evaporative cooling device,
The electric motor is configured to be able to send and receive electrical energy via an inverter,
The pressure difference (Pe−Pc) obtained by subtracting the condenser side pressure (Pc) from the evaporator side pressure (Pe) is necessary for rotating the Roots blower with steam generated on the evaporator side. If it is lower than the predetermined value (Pα), control is performed so that electric energy is given to the electric motor to execute the operation of the Roots blower.
When the pressure difference (Pe−Pc) obtained by subtracting the pressure (Pc) on the condenser side from the pressure (Pe) on the evaporator side is equal to or larger than the predetermined value (Pα), the condensation from the evaporator It has a control means for controlling the root blower to rotate by steam flowing through the steam duct to the vessel so as to obtain regenerative energy from the electric motor. "

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。 The evaporative cooling device according to the third aspect of the present invention provides an “evaporator for boiling and evaporating a cold evaporating liquid at a reduced pressure lower than atmospheric pressure, and a vapor generated by the evaporator as a cooling evaporating liquid. A condenser for condensing, a cold heat indirect heat exchanger installed on the load side, a cooling heat exchanger using a gas or liquid as a cooling source, and the cold evaporating liquid in the evaporator as the cold heat indirect type A cooling circulation means for circulating between the heat exchanger and a cooling circulation means for circulating the evaporating liquid for cooling in the condenser between the cooling heat exchanger and the evaporator. In an evaporative cooling device comprising a roots blower connected to an electric motor in a steam duct from a to a condenser,
The electric motor is configured to be able to send and receive electrical energy via an inverter,
A supply wattmeter is inserted between the inverter and the system power supply for supplying electric energy;
When the detected value of the wattmeter for supply is not zero, control is performed so that the electric motor is supplied with electric energy from the system power supply and the operation of the Roots blower is executed.
When the detected value of the supply wattmeter becomes zero, the roots blower is rotated by steam flowing in a steam duct from the evaporator to the condenser so as to obtain regenerative energy from the electric motor. It has a control means for controlling. ”

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。   According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the regenerative energy is controlled to be returned to a commercial power source or stored in a storage battery. .

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。   According to the invention of claim 1, when the temperature (Te) on the evaporator side is higher than a predetermined temperature (Tx) set corresponding to a desired temperature on the cooling (cooling) load side, such as in summer, The temperature difference (Te−Tc) between the evaporator side temperature (Te) and the condenser side temperature (Tc) is necessary to rotate the Roots blower with the steam generated on the evaporator side. When the temperature difference is lower than the predetermined temperature difference (Tα), electric power is supplied to the electric motor and the roots blower is operated, so that the evaporating liquid for cooling is boiled and evaporated in the evaporator. The cooled cold evaporating liquid is supplied from the evaporator to the load side as cold heat, and can be used for cooling (cooling) or the like.

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。   On the other hand, when the temperature difference (Te−Tc) obtained by subtracting the temperature (Tc) on the condenser side from the temperature (Te) on the evaporator side is equal to or greater than the predetermined temperature difference (Tα), as in winter. When the roots blower is driven by applying electric energy to the electric motor, it is necessary on the load side by the evaporating liquid for cooling that circulates between the condenser and the cooling heat exchanger that uses atmospheric air as a cooling source. By generating power so as to obtain regenerative energy from the electric motor by rotating the roots blower with steam flowing in the steam duct from the evaporator to the condenser. This eliminates the waste of commercial power and reduces running costs.

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。   According to the invention of claim 2, when the temperature (Te) on the evaporator side is higher than a predetermined temperature (Tx) set corresponding to a desired temperature on the cooling (cooling) load side, such as in summer, The pressure difference (Pe−Pc) obtained by subtracting the pressure (Pc) on the condenser side from the pressure (Pe) on the evaporator side is necessary for rotating the Roots blower with the steam generated on the evaporator side. When it is lower than the predetermined value (Pα), electric energy is supplied to the electric motor and the roots blower is operated, whereby boiling evaporation of the cold evaporating liquid is performed in the evaporator. The cold evaporating liquid cooled in this way is supplied as cold heat from the evaporator to the load side and can be used for cooling or the like.

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。   On the other hand, when the pressure difference (Pe−Pc) obtained by subtracting the pressure (Pc) on the condenser side from the pressure (Pe) on the evaporator side is equal to or greater than the predetermined value (Pα) as in winter. When the roots blower is driven by applying electric energy to the electric motor, it is required on the load side by the evaporative liquid for cooling that circulates between the condenser and the cooling heat exchanger that uses atmospheric air as a cooling source. By generating electricity so as to obtain regenerative energy from the electric motor by rotating the roots blower with steam flowing in a steam duct from the evaporator to the condenser, because it is significantly lower than a predetermined temperature (Tx). This eliminates the waste of commercial power and reduces running costs.

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。   According to a third aspect of the present invention, the control means monitors the detection value of the supply wattmeter inserted between the inverter and the system power supply for supplying electric energy, and the control means detects the supply wattmeter. If the value is not zero, control is performed so that the electric motor is supplied with electric energy from the system power supply and the operation of the Roots blower is executed. On the other hand, the detected value of the supply wattmeter becomes zero According to the first and second aspects of the present invention, the roots blower is rotated by the steam flowing in the steam duct from the evaporator to the condenser so as to obtain regenerative energy from the electric motor. As with the invention, in addition to eliminating wasteful commercial power and reducing running costs, it is not necessary to monitor the temperature of the location (site) to be cooled. In and of easy an effect that automatic control is performed.

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。   According to the fourth aspect of the invention, since the regenerative energy is returned to the commercial power source or is controlled so as to be stored in the storage battery, it is possible to select a configuration with high energy saving effect.

本発明の蒸発式冷却（空調）装置のシステム構成図である。1 is a system configuration diagram of an evaporative cooling (air conditioning) device of the present invention. 本発明の第１実施例の制御フローチャートである。It is a control flowchart of 1st Example of this invention. 本発明の第２実施例の制御フローチャートである。It is a control flowchart of 2nd Example of this invention. 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。It is a system block diagram of the evaporative cooling (air conditioning) apparatus of 3rd Example of this invention. 本発明の第３実施例の制御フローチャートである。It is a control flowchart of the 3rd example of the present invention.

以下，本発明の実施の形態を図面について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

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。   In FIG. 1 showing the first embodiment, reference numeral 1 denotes an evaporator having a sealed structure, reference numeral 2 denotes a condenser having the same sealed structure, and the condenser 2 includes the condenser 2 and A vacuum generator such as a vacuum pump 3 for connecting both the evaporator 1 to a pressure lower than the atmospheric pressure is connected.

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。   The cold evaporating liquid such as water put in the evaporator 1 is pumped out by the circulation pump 4 and sent to the cold heat indirect heat exchanger 6 through the cold heat circulation line 5, and then the cold heat circulation. It is configured to perform circulation such that it returns to the upper part of the evaporator 1 again through the pipe line 7 so as to be ejected from the nozzle 8.

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。   Further, the evaporating liquid for cooling, such as water, put in the condenser 2 is pumped out by the circulation pump 9 and sent to the cooling heat exchanger 11 configured in a sealed form through the cooling circulation line 10. After that, it is configured to perform circulation such that it returns to the upper part of the condenser 2 through the cooling circulation line 12 so as to be ejected from the nozzle 13.

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。   In this case, the cold heat indirect heat exchanger 6 is installed on the side of the load 14 that requires a cold evaporating liquid having a predetermined temperature, such as a cooling (cooling) place in a room. As the load 14 side, a recent commercial building or office building, or a server room containing a large number of servers (management computers that provide various functions and services to client computers) Because there is a lot of electricity consumed and a lot of waste heat, there are places where the room needs to be kept at a constant temperature throughout the year.

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。   On the other hand, the hermetic cooling heat exchanger 11 is provided with a heat transfer tube 11a having a sealed structure in a ventilation tower 15 installed outdoors, and the space between the heat transfer tube 11a and the condenser 2 is used for cooling. While the evaporating liquid is configured to circulate, in the ventilation tower 15, in addition to spraying water circulating by the pump 16 on the outside of the heat transfer pipe 11 a, atmospheric air is circulated by the fan 17. It is configured to forcibly ventilate.

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。   Note that the evaporator 1 and the condenser 2 are connected to each other via a communication path 18 at the bottom so that evaporating liquid such as water can pass between them.

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。   The upper part of the evaporator 1 and the upper part of the condenser 2 are connected via a steam duct 19, and the steam generated in the evaporator 1 is placed in the middle of the steam duct 19. A roots blower 20 is provided as an example of a steam compressor that compresses toward the position 2.

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。   An electric motor 21 is connected from a system power supply (commercial power supply) 30 via a wattmeter 31 and an inverter 32. The inverter 32 is connected to an auxiliary load 34 such as a storage battery 33 and a heater. The inverter 32 is connected to a controller 24 as control means described later, and is controlled by a command from the controller 24.

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。   The roots blower 20 is connected to an electric motor 21 that is an induction motor so as to rotate in a certain direction by power transmission directly or via a belt or the like. Further, the roots blower 20 applied in the present invention has a small mechanical resistance such as a frictional resistance and is a so-called low torque rotation type (low load rotation type), and the evaporator 1 sandwiching the roots blower 20 in the steam duct 19. When the steam pressure on the condenser side is high, the steam pressure on the condenser 2 side is low, and the pressure difference exceeds a predetermined value, the rotor of the roots blower 20 is rotated by the energy of the steam passing through the steam duct 19. Is possible.

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。   When electric energy is supplied from the system power supply 30 to the electric motor 21, the inverter 32 is controlled so as to change the rotational speed per unit time of the electric motor 21, and consequently the rotational speed per unit time of the roots blower 20. . On the other hand, as will be described later, when the roots blower 20 is on the power source side, the electric motor 21 functions as a generator. In that case, the electric energy regenerated by the electric motor 21 is combined with the system power supply 30 via the inverter 32 and recovered as AC electric energy or supplied to the auxiliary load 34. On the other hand, it can be stored in the storage battery 33 as direct current electric energy.

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。   In FIG. 1, a controller 24 as a control means includes a temperature sensor 25 provided in the evaporator 1 or the cooling circulation lines 5 and 7, a pressure sensor 27 for detecting the vapor pressure in the evaporator 1, and the condenser 2. Alternatively, the temperature sensor 26 provided in the cooling circulation pipes 10 and 12, the pressure sensor 28 for detecting the vapor pressure in the condenser 2, the atmospheric temperature sensor 29 for detecting the atmospheric temperature, and the wattmeter 31 are used as inputs. It is connected. The inverter 32 is connected to the controller 24, and the control (drive and power generation) of the electric motor 21 is executed as described below.

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。   When the cooling (cooling) cycle of the evaporative cooling device of the present invention is started up (at the start of the first operation and when the operation is resumed after a temporary interruption due to the end of the maintenance work), the ventilation rate is not affected by the air temperature. In the tower 15, in addition to spraying water circulated by the pump 16 on the outside of the heat transfer tube 11 a, atmospheric air is forcibly ventilated by the fan 17, while the circulation pump 9 is driven. On the other hand, the vacuum pump 3 is driven to evacuate the condenser 2 and electric energy is supplied from the system power supply 30 to the electric motor 21 to drive the roots blower 20 to compress the vapor in the evaporator 1. To the condenser 2. The circulation pump 4 is driven to circulate the evaporating liquid for cooling between the load 14 side and the evaporator 1 to establish a cooling (cooling) cycle.

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。   Next, a flowchart of the first embodiment of the control by the controller 24 is shown in FIG. First, the controller 24 uses the temperature (Te) data in the evaporator 1 detected by the temperature sensor 25 and the temperature (Tc) data on the condenser 2 side detected by the temperature sensor 26 at predetermined time intervals. get. Further, a predetermined temperature (Tx) set in correspondence with a desired temperature on the load 14 side to be cooled (cooled) is set and stored in the memory unit of the controller 24. For example, when the temperature of the server room to be cooled is 20 ° C., this temperature becomes the predetermined temperature (Tx). Further, the predetermined temperature difference (Tα) is also stored in the memory unit of the controller 24. Here, the predetermined temperature difference (Tα) refers to a temperature difference at which the low-load type root blower 20 can be driven and rotated by a high vapor pressure on the evaporator 1 side and power generation is possible as will be described later. .

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）。   Next, it is determined whether or not the temperature (Te) in the evaporator 1 is higher than the predetermined temperature (Tx) (S1). When the temperature (Te) in the evaporator 1 is higher than the predetermined temperature (Tx) (S1; yes), electric energy is given to the electric motor 24 to control the operation of the roots blower 20 (S2). . When the temperature (Te) in the evaporator 1 is equal to or lower than the predetermined temperature (Tx) (S1; no), the temperature on the evaporator 1 side (Te) is changed to the temperature on the condenser 2 side. It is determined whether or not a difference (Te−Tc) obtained by subtracting (Tc) is higher than a predetermined temperature difference (Tα) (S3). And also in the case of Tα> (Te−Tc) (S3; no), the electric motor 24 is supplied with electric energy and controlled to execute the operation of the roots blower 20 (S2).

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。   By controlling in this way, in summer or the like, when the temperature (Te) in the evaporator 1 is higher than the predetermined temperature (Tx) or from the temperature (Te) on the evaporator 1 side to the temperature on the condenser 2 side (Te) When the difference (Te−Tc) obtained by subtracting Tc) is lower than the predetermined temperature difference (Tα), electric power is supplied to the electric motor 21 and the roots blower 20 is operated, whereby the evaporator 1 cools and evaporates for cooling heat. The evaporative liquid for cold heat cooled by boiling evaporation is supplied as cold heat from the evaporator 1 to the load 14 side and used for cooling (cooling) or the like. Is returned to the evaporator 1 and cooled by boiling evaporation.

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。   All the steam generated by boiling evaporation in the evaporator 1 is compressed by the roots blower 20 and then sent to the condenser 2, and in this condenser 2, the condenser 2 and atmospheric air are used as a cooling source. The cooling evaporating liquid circulating between the cooling heat exchanger 11 and the cooling heat exchanger 11 is cooled and condensed. In this case, the temperature of the evaporating liquid for cooling in the evaporator 1 fluctuates due to the change in the temperature on the condenser 2 side, and hence the atmospheric temperature as the cooling source, and the increase or decrease in the thermal load on the load 14 side. It also varies depending on. In the present invention, the rotational speed of the Roots blower 20 is accelerated when the temperature is increased, depending on the temperature (Tc) on the condenser 2 side or the temperature (Te) on the evaporator 1 side, and is decelerated when the temperature is lowered. By controlling as described above, the temperature of the evaporating liquid for cooling supplied to the load 14 can be maintained at a predetermined temperature (Tx) required for the load 14.

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。   Thereby, the temperature on the load 14 side to be cooled can be maintained at a predetermined temperature (Tx = 20 ° C.), for example, in summer.

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）。   Next, the temperature difference (Te−Tc) obtained by subtracting the temperature (Tc) on the condenser 2 side from the temperature (Te) on the evaporator 1 side is equal to or greater than a predetermined temperature difference (Tα) ((Te−Tc) ≧ Tα). ) (S3; yes), control is performed so that the roots blower 20 is rotated by the steam flowing in the steam duct from the evaporator 1 to the condenser 2 to obtain regenerative energy from the electric motor 21 (S4).

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。   When the temperature is low as in winter, when electric energy is supplied to the electric motor 21 and the roots blower 20 is driven, it circulates between the condenser 2 and the cooling heat exchanger 11 that uses atmospheric air as a cooling source. Due to the cooling evaporating liquid, the cooling evaporating liquid in the condenser 2 is excessively cooled and condensed. As a result, the temperature of the evaporative liquid for cooling in the evaporator 1 is gradually decreased, and is generated at a predetermined temperature (Tx) required on the load 14 side, for example, a server installed in the room such as a server room. Depending on the amount of waste heat, it will be significantly below the 20 ° C. required to prevent the server system from going down. By preventing this situation and generating regenerative energy by generating electricity as follows, energy conservation measures (eliminate waste of commercial power sources (can reduce running costs) and reduce environmental impact by reducing CO2) can be achieved. it can.

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。   For example, when the temperature required on the load 14 side is 20 ° C., the temperature difference (Te−Tc) obtained by subtracting the temperature on the condenser 2 side (Tc = 10 ° C.) from the temperature on the evaporator 1 side (Te = 20 ° C.). = 10 ° C) or more, the pressure difference (Pe-Pc) obtained by subtracting the vapor pressure (Pc) on the condenser 2 side from the vapor pressure (Pe) on the evaporator 1 side is a predetermined value (Pα) (for example, about 1 kPa) In this case, since the roots blower 20 is of a low torque rotation type (mechanical resistance is small and the rotor of the roots blower 20 is lightweight), the steam passing through the steam duct 19 is obtained. Then, the inverter 32 is controlled so that the roots blower 20 is rotated in a predetermined direction and the electric motor 21 which is an induction motor connected thereto is rotated to obtain regenerative energy from the electric motor 21. This regenerative energy is returned to the system power supply 30 (commercial power supply), stored in the storage battery 33, or used for another auxiliary load 34. On the other hand, since the steam discharged to the condenser 2 side can be suppressed to some extent, it is possible to prevent the temperature of the room on the load 14 side from being significantly lower than 20 ° C.

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。   The roots blower 20 is rotated in a predetermined direction by steam passing through the steam duct 19 from the state in which the electric motor 24 is operated to operate the roots blower 20 and connected to the roots blower 20. In the embodiment, the predetermined temperature difference (Tα) at the time of switching, in which regenerative energy is obtained from the electric motor 21, is, for example, when the predetermined temperature (Tx) required in the load 14 is 20 ° C., the evaporator 1 The temperature difference (Te−Tc) obtained by subtracting the temperature (Tc) on the condenser 2 side from the temperature (Te) on the side is preferably set to a low value of 10 ° C. or less, which is a predetermined temperature difference (Tα).

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。   Next, FIG. 3 shows a flowchart of the second embodiment of the control by the controller 24. First, the controller 24 detects the vapor pressure (Pe) data in the evaporator 1 detected by the pressure sensor 27, the temperature (Te) data in the evaporator 1 detected by the temperature sensor 25, and the pressure sensor 28 detects. Data on the vapor pressure (Pc) in the condenser 2 is acquired at predetermined time intervals. Further, a predetermined temperature (Tx) set corresponding to a desired temperature on the load 14 side to be cooled (cooled) is set and stored in the memory unit of the controller 24. For example, when the temperature of the server room to be cooled is 20 ° C., this temperature becomes the predetermined temperature (Tx). Further, a predetermined value (Pα) of the pressure difference is also stored in the memory unit of the controller 24. Here, the predetermined value (Pα) means that the low load type roots blower 20 can be rotated by a drop between a high vapor pressure on the evaporator 1 side and a low vapor pressure in the condenser 2, as will be described later. This refers to the pressure difference that enables power generation. In the embodiment, the pressure difference has a predetermined value (Pα) = 1 kPa.

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）。   Next, it is determined whether or not the temperature (Te) in the evaporator 1 is higher than the predetermined temperature (Tx) (S11). When the temperature (Te) in the evaporator 1 is higher than the predetermined temperature (Tx) (S11; yes), the electric motor 24 is supplied with electric energy to control the operation of the roots blower 20 (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（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）。   When the temperature (Te) in the evaporator 1 is equal to or lower than the predetermined temperature (Tx) (S1; no), the vapor pressure on the condenser 2 side is changed from the vapor pressure (Pe) on the evaporator 1 side. It is determined whether or not the pressure difference (Pe−Pc) obtained by subtracting (Pc) is equal to or greater than a predetermined value (Pα) of the pressure difference (S13). And also when (Pe-Pc) <P (alpha) (S13; no), it controls so that electric power is supplied to the electric motor 21 and the operation of the roots blower 20 is performed (S12).

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。   By controlling in this way, when the temperature (Te) in the evaporator 1 is higher than the predetermined temperature (Tx), or from the vapor pressure (Pe) on the evaporator 1 side to the vapor pressure (Pc) on the condenser 2 side. When the pressure difference obtained by subtracting (Pe−Pc) is lower than a predetermined value (Pα) of the pressure difference and the vapor pressure (Pc) on the condenser 2 side is lower than the vapor pressure (Pe) on the evaporator 1 side, When the roots blower 20 is operated, the evaporating liquid for cooling is boiled and evaporated in the evaporator 1, and the evaporating liquid for cooling is cooled by the boiling evaporation from the evaporator 1 to the load 14 side. The temperature is raised by being supplied as cold heat and used for cooling or the like, and then returned to the evaporator 1 to be cooled by boiling evaporation.

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。   All the steam generated by boiling evaporation in the evaporator 1 is compressed by the roots blower 20 and then sent to the condenser 2, and in this condenser 2, the condenser 2 and atmospheric air are used as a cooling source. The cooling evaporating liquid circulating between the cooling heat exchanger 11 and the cooling heat exchanger 11 is cooled and condensed. In this case, the temperature of the evaporating liquid for cooling in the evaporator 1 fluctuates due to the change in the temperature on the condenser 2 side, and hence the atmospheric temperature as the cooling source, and the increase or decrease in the thermal load on the load 14 side. It also varies depending on.

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。   In this embodiment, the rotational speed of the Roots blower 20 is accelerated when this pressure increases, depending on the pressure (Pc) on the condenser 2 side or the pressure (Pe) on the evaporator 1 side, and decelerates when this pressure decreases. By controlling to do so, the temperature of the evaporating liquid for cooling supplied to the load 14 side can be maintained at a predetermined temperature (Tx) required in the load 14.

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。   Thereby, the temperature on the load 14 side to be cooled (cooled) can be maintained at a predetermined temperature (20 ° C.), for example, in summer.

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）。   Next, when step S11 is no, the pressure difference (Pe−Pc) obtained by subtracting the pressure (Pc) on the condenser 2 side from the pressure (Pe) on the evaporator 1 side is equal to or larger than a predetermined value (Pα). In the case (S13: yes), the roots blower 20 is rotated by the steam pressure passing through the steam duct 19 and the regenerative energy is controlled from the electric motor 21 connected thereto (S14).

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。   In a state where the temperature (temperature) is low as in winter, the cooling evaporative liquid circulating between the condenser 2 and the cooling heat exchanger 11 using air in the atmosphere as a cooling source causes Since the cold evaporating liquid is excessively cooled and condensed, the temperature of the cold evaporating liquid in the evaporator 1 gradually decreases, and a predetermined temperature (Tx) required on the load 14 side, for example, the server room As described above, the amount of waste heat generated in the server installed in the room significantly lowers 20 ° C. necessary to prevent the server system from going down. By preventing such a situation and generating regenerative energy by generating electricity as follows, energy saving measures (environmental measures by reducing waste of commercial power and reducing CO2) can be achieved.

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。   For example, when the temperature required on the load 14 side is 20 ° C., the pressure difference (Pe−Pc) between the vapor pressure (Pe) on the evaporator 1 side and the vapor pressure (Pc) on the condenser 2 side is a predetermined value (Pα ) (For example, about 1 kPa) or more, the roots blower 20 is of a low torque rotation type (mechanical resistance is small and the rotor of the roots blower 20 is lightweight). The inverter 32 is controlled so that regenerative energy is obtained from the electric motor 21 by rotating the roots blower 20 in a predetermined direction with the steam passing through the inside and rotating the electric motor 21 which is an induction motor connected thereto. Execute. This regenerative energy is returned to the system power supply 30 (commercial power supply), stored in the storage battery 33, or used for another auxiliary load 34. On the other hand, since the steam discharged to the condenser 2 side can be suppressed to some extent, it is possible to prevent the temperature of the room on the load 14 side from being significantly lower than 20 ° C.

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。   In the first and second embodiments, the determination of step S3 is performed when step S1 is no, or the determination of step S13 is performed when step S11 is no. The determination in step S3 or step S13 may be executed independently of the determination in S11.

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。   Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS. In the third embodiment, as will be described later, an operation mode in which the roots blower 20 is driven by the electric motor 21 and the load 14 side is actively cooled based on the detected value of the supply wattmeter 31, and the vapor pressure Thus, the roots blower 20 is rotated, and the electric motor 21 is used as a generator to switch to a power generation mode for generating regenerative electric energy.

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。   Therefore, the electric motor 21 is connected from the system power source (commercial power source) 30 via the supply wattmeter 31 and the inverter 32, and the electric motor 21 is driven by the electric energy supplied from the system power source (commercial power source) 30. . When the regenerative electric energy (regenerative current) flows backward to the system power supply (commercial power supply) 30, the supply wattmeter 31 is of a backflow prevention type so that the supply wattmeter 31 does not reversely rotate.

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。   The inverter 32 is connected to an auxiliary load 34 such as a storage battery 33 and a heater. In addition, the inverter 32 and the system power supply are used to measure regenerative electrical energy (regenerative current) to be returned to the system power supply (commercial power supply) 30. It is desirable to insert a regeneration wattmeter 35 between the (commercial power source) 30. The inverter 32 is connected to a controller 24 as control means described later, and is controlled by a command from the controller 24. The supply watt meter 31 and the regeneration watt meter 35 are connected to the controller 24 in order to make the controller 24 recognize the detection values (measured values) of the supply watt meter 31 and the regeneration watt meter 35.

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。   When electric energy is consumed by the electric motor 21 from the system power supply 30, the inverter 32 is controlled so as to change the rotation speed per unit time of the electric motor 21, and hence the rotation speed per unit time of the Roots blower 20. Yes. On the other hand, as will be described later, when the roots blower 20 is on the power source side, the electric motor 21 functions as a generator. In this case, the electric energy regenerated by the electric motor 21 can be collected by the system power supply 30 via the inverter 32 and recovered as AC electric energy or supplied to the auxiliary load 34. On the other hand, it can be stored in the storage battery 33 as direct current electric energy. Since other configurations are the same as those of the first and second embodiments, the same reference numerals are given and detailed description thereof is omitted.

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。   A flowchart of a third embodiment of the control by the controller 24 is shown in FIG. In the third embodiment, the detected value of the supply wattmeter 31, the detected value of the regenerative wattmeter 35, and the temperatures on the evaporator 1 side and the condenser 2 side just in case (the detected value of the temperature sensor 25 and the detected value of the temperature sensor 26). Value), steam pressure (Pe) data in the evaporator 1 detected by the pressure sensor 27, and steam pressure (Pc) data in the condenser 2 detected by the pressure sensor 28 at predetermined time intervals. Is constantly monitored. Further, a predetermined temperature (Tx) set corresponding to a desired temperature on the load 14 side to be cooled (cooled) is set and stored in the memory unit of the controller 24.

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。   For example, when the temperature of the server room to be cooled is 20 ° C., this temperature becomes the predetermined temperature (Tx). Further, a predetermined value (Pα) of the pressure difference is also stored in the memory unit of the controller 24. Here, the predetermined value (Pα) means that the low load type roots blower 20 can be rotated by a drop between a high vapor pressure on the evaporator 1 side and a low vapor pressure in the condenser 2, as will be described later. This is the pressure difference that enables power generation. In this embodiment, the pressure difference has a predetermined value (Pα) = 1 kPa.

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。   The controller 24 executes control (drive and power generation) of the electric motor 21 as described below. Since the rotational speed of the roots blower 20 is controlled by an inverter, the controller 24 changes the amount of consumed (supplied) power so as to change the rotational speed of the roots blower 20 while observing the temperature on the evaporator 1 side. When the temperature on the evaporator 1 side decreases, the rotational speed of the Roots blower 20 is decreased, and control is performed so that the temperature on the load 14 side (location to be cooled) does not decrease too much.

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。   Further, when the temperature on the evaporator 1 side is lowered, it is not necessary to rotate the Roots blower 20 by the consumed (supplied) power, so the consumed (supplied) power amount becomes zero. In this case, since the vapor pressure on the evaporator 1 side is higher than that on the condenser 2 side, the vapor generated on the evaporator 1 side moves to the condenser 2 side through the roots blower 20. Therefore, the roots blower 20 can rotate without requiring consumption (supply) power. In this state, the mode is switched to the power generation mode.

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）。   Accordingly, it is determined whether or not the detection value W of the supply wattmeter 31 is greater than zero (S31). If the detection value W of the supply wattmeter 31 is greater than zero (S31; yes), the electric motor 24 is electrically connected. It is set as the mode which gives energy and performs the driving | running | working of the roots blower 20 (S32). When the detected value W of the supply wattmeter 31 is less than zero (S31; no), and when the detected value W is zero (S33; yes), the mode is switched to the power generation mode and passes through the steam duct 19 The inverter 32 is controlled so as to rotate the roots blower 20 in a predetermined direction and rotate the electric motor 21, which is an induction motor connected thereto, with the steam to obtain regenerative energy from the electric motor 21 ( S34).

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。   In the third embodiment, the inverter 32 controls the operating rotational speed of the Roots blower 20 while observing the temperature on the evaporator 1 side (load 14 side). Supply) It is only necessary to selectively switch the operation mode of the roots blower 20 between the driving mode and the power generation mode by determining whether the electric energy is positive or zero, and the temperature of the evaporator 1 side (load 14 side) There is less error than detection, and it can be determined accurately. Of course, in the same manner as in the first and second embodiments, the steam discharged to the condenser 2 side can also be suppressed to some extent, so that the temperature inside the room on the load 14 side is prevented from being significantly below 20 ° C. be able to.

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。   Of the claims, “cooling heat exchangers using gas or liquid as a cooling source” include “open-type cooling heat exchangers” as well as “open-type cooling heat exchangers”. In addition, it includes air as cooling source gas and well water and groundwater as liquid.

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。   In each of the above embodiments, the evaporating liquid for cooling and the evaporating liquid for cooling are not limited to the water described in the above embodiment or various aqueous solutions, but other evaporables such as alcohol. Needless to say, a liquid can be used, and an anti-freezing agent, a corrosion inhibitor, a rust inhibitor, or a scale preventive agent may be appropriately added to the evaporating liquid such as water.

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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Evaporator 2 Condenser 3 Vacuum pump 5,7 Cooling circulation line 6 Cold indirect heat exchanger 10,12 Cooling circulation line 11 Cooling heat exchanger 14 Load 15,30 Ventilation tower 19 Steam duct 20 Roots blower 21 Electric motor 24 Controller 25, 26 Temperature sensor 27, 28 Pressure sensor 29 Atmospheric temperature sensor 30 System power supply 31 Supply watt meter 32 Inverter 33 Storage battery 34 Auxiliary load 35 Regeneration watt meter

Claims (4)

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。 An evaporator for boiling and evaporating the evaporating liquid for cooling at a pressure lower than the atmospheric pressure, a condenser for condensing the vapor generated in the evaporator with the evaporating liquid for cooling, and an indirect cooling system installed on the load side A heat exchanger, a cooling heat exchanger using a gas or liquid as a cooling source, and a cooling circulation means for circulating the cooling evaporating liquid in the evaporator between the cooling heat indirect heat exchanger, A cooling circulation means for circulating the cooling evaporative liquid in the condenser between the cooling heat exchanger, and a roots blower in a vapor duct from the evaporator to the condenser. When the temperature (Te) on the evaporator side is higher than a predetermined temperature (Tx) set corresponding to the desired temperature on the cooling load side, the roots blower is operated by driving the electric motor. An evaporative cooling device consisting of ,
The electric motor is configured to be able to send and receive electrical energy via an inverter,
A temperature difference (Te−Tc) obtained by subtracting the temperature (Tc) on the condenser side from the temperature (Te) on the evaporator side is necessary for rotating the Roots blower with the steam generated on the evaporator side. When the temperature difference is lower than a predetermined temperature difference (Tα), control is performed so that electric energy is supplied to the electric motor and the operation of the Roots blower is executed.
When the temperature difference (Te−Tc) obtained by subtracting the condenser side temperature (Tc) from the evaporator side temperature (Te) is equal to or larger than the predetermined temperature difference (Tα), the evaporator A liquid evaporative cooling device comprising control means for controlling the root blower to rotate by steam flowing in a steam duct to a condenser so as to obtain regenerative energy from the electric motor. 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。 An evaporator for boiling and evaporating the evaporating liquid for cooling at a pressure lower than the atmospheric pressure, a condenser for condensing the vapor generated in the evaporator with the evaporating liquid for cooling, and an indirect cooling system installed on the load side A heat exchanger, a cooling heat exchanger using a gas or liquid as a cooling source, and a cooling circulation means for circulating the cooling evaporating liquid in the evaporator between the cooling heat indirect heat exchanger, A cooling circulation means for circulating the cooling evaporative liquid in the condenser between the cooling heat exchanger, and a roots blower in a vapor duct from the evaporator to the condenser. When the temperature (Te) on the evaporator side is higher than a predetermined temperature (Tx) set corresponding to the desired temperature on the cooling load side, the roots blower is operated by driving the electric motor. An evaporative cooling device consisting of ,
The electric motor is configured to be able to send and receive electrical energy via an inverter,
The pressure difference (Pe−Pc) obtained by subtracting the condenser side pressure (Pc) from the evaporator side pressure (Pe) is necessary for rotating the Roots blower with steam generated on the evaporator side. If it is lower than the predetermined value (Pα), control is performed so that electric energy is given to the electric motor to execute the operation of the Roots blower.
When the pressure difference (Pe−Pc) obtained by subtracting the pressure (Pc) on the condenser side from the pressure (Pe) on the evaporator side is equal to or larger than the predetermined value (Pα), the condensation from the evaporator A liquid evaporative cooling device, comprising control means for controlling the root blower to rotate by steam flowing in a steam duct to a vessel to obtain regenerative energy from the electric motor. 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。 An evaporator for boiling and evaporating the evaporating liquid for cooling at a pressure lower than the atmospheric pressure, a condenser for condensing the vapor generated in the evaporator with the evaporating liquid for cooling, and an indirect cooling system installed on the load side A heat exchanger, a cooling heat exchanger using a gas or liquid as a cooling source, and a cooling circulation means for circulating the cooling evaporating liquid in the evaporator between the cooling heat indirect heat exchanger, Cooling circulation means for circulating the evaporating liquid for cooling in the condenser to the heat exchanger for cooling, and further connected to an electric motor in a vapor duct from the evaporator to the condenser. In an evaporative cooling device provided with a roots blower,
The electric motor is configured to be able to send and receive electrical energy via an inverter,
A supply wattmeter is inserted between the inverter and the system power supply for supplying electric energy;
When the detected value of the wattmeter for supply is not zero, control is performed so that the electric motor is supplied with electric energy from the system power supply and the operation of the Roots blower is executed.
When the detected value of the supply wattmeter becomes zero, the roots blower is rotated by the steam flowing in the steam duct from the evaporator to the condenser so as to obtain regenerative energy from the electric motor. A liquid evaporative cooling device comprising a control means for controlling. 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。   4. The liquid evaporative cooling device according to claim 1, wherein the regenerative energy is controlled to be returned to a commercial power source or stored in a storage battery. 5.

Images