特許 6940983 吸収式冷凍機の性能診断装置及び性能診断方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6940983

(24)【登録日】2021年9月7日

(45)【発行日】2021年9月29日

(54)【発明の名称】吸収式冷凍機の性能診断装置及び性能診断方法

(51)【国際特許分類】

   F25B 49/00 20060101AFI20210916BHJP

   F25B 15/00 20060101ALI20210916BHJP

【ＦＩ】

   F25B49/00 A

   F25B15/00 Z

【請求項の数】7

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2017-114164(P2017-114164)

(22)【出願日】2017年6月9日

(65)【公開番号】特開2018-204920(P2018-204920A)

(43)【公開日】2018年12月27日

【審査請求日】2020年1月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000232955

【氏名又は名称】株式会社日立ビルシステム

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】青山 亜紀子

(72)【発明者】

【氏名】藤居 達郎

(72)【発明者】

【氏名】関口 恭一

(72)【発明者】

【氏名】平山 哲行

(72)【発明者】

【氏名】竹中 浩一

(72)【発明者】

【氏名】山本 啓太

【審査官】 森山 拓哉

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０６−２４９５３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１５１４１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１４５０７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０２００７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１２７５６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２５Ｂ ４９／００

Ｆ２５Ｂ １５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

吸収式冷凍機の効率を算出する効率演算部と、
前記吸収式冷凍機の前記効率が正常か否かを判定する性能判定部と、
前記吸収式冷凍機の各構成要素の性能を計算する要素診断部と、を含む、前記吸収式冷凍機の性能を診断する装置において、
前記性能判定部が、前記吸収式冷凍機の前記効率が正常であると判定したときは、処理を終了し、
前記性能判定部が、前記吸収式冷凍機の前記効率が予め定められている範囲から逸脱していると判定したときは、
前記要素診断部は、前記吸収式冷凍機の複数の構成要素のうちいずれか一つ以上の指標の測定値の診断をし、前記測定値のいずれかが当該指標について予め定められている範囲から逸脱しているときは、当該構成要素に異常があると判定することを特徴とする、吸収式冷凍機の性能診断装置。

【請求項2】

請求項１記載の吸収式冷凍機の性能診断装置において、
前記構成要素は、前記吸収式冷凍機の蒸発器、凝縮器、溶液熱交換器、再生器及び吸収器を含むことを特徴とする、吸収式冷凍機の性能診断装置。

【請求項3】

請求項１記載の吸収式冷凍機の性能診断装置において、
前記構成要素に異常があると判定されたときは、その内容を出力することを特徴とする、吸収式冷凍機の性能診断装置。

【請求項4】

請求項１記載の吸収式冷凍機の性能診断装置において、
前記要素診断部は、前記測定値と、実測した冷凍能力との関係を示す予測近似線の式を算出し、定格冷凍能力に対応する前記測定値に係る前記指標の予測値を算出し、前記指標の正常値と前記予測値とを比較することを特徴とする、吸収式冷凍機の性能診断装置。

【請求項5】

請求項４記載の吸収式冷凍機の性能診断装置において、
前記要素診断部は、前記定格冷凍能力に対応する前記正常値と前記予測値との差である異常度を算出し、時系列的に管理することを特徴とする、吸収式冷凍機の性能診断装置。

【請求項6】

請求項５記載の吸収式冷凍機の性能診断装置において、
前記要素診断部は、前記異常度が予め定められている閾値を超えている場合、又は前記異常度の増加率が予め定められている値よりも大きい場合には、異常を示している構成要素についての警報を出力することを特徴とする、吸収式冷凍機の性能診断装置。

【請求項7】

効率演算部、性能判定部及び要素診断部を有する演算装置を用いて吸収式冷凍機の性能を診断する方法において、
前記効率演算部が、前記吸収式冷凍機の効率を算出する第一の工程と、
前記性能判定部が、前記吸収式冷凍機の前記効率が正常か否かを判定する第二の工程と、
前記要素診断部が、前記吸収式冷凍機の各構成要素の性能を計算する第三の工程と、を含み、
前記第二の工程にて、前記吸収式冷凍機の前記効率が正常であると判定したときは、処理を終了し、
前記第二の工程にて、前記吸収式冷凍機の前記効率が予め定められている範囲から逸脱していると判定したときは、
前記第三の工程にて、前記吸収式冷凍機の複数の構成要素のうちいずれか一つ以上の指標の測定値の診断をし、前記測定値のいずれかが当該指標について予め定められている範囲から逸脱しているときは、当該構成要素に異常があると判定することを特徴とする、吸収式冷凍機の性能診断方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、吸収式冷凍機の性能診断装置及び性能診断方法に関する。

【背景技術】

【0002】

冷凍機の効率が低下した場合に、原因を速やかに特定して、保全を行う必要がある。

【0003】

特許文献１には、冷凍機の性能劣化に対して実施すべきメンテナンス内容としてチューブ洗浄とオーバーホールとを正確に切り分けることを目的として、評価運転状況データに基づいて評価運転状況下における実性能を示す評価実ＣＯＰと評価実ＬＴＤとを計算し、当該評価実ＣＯＰと評価基準ＣＯＰとの差分を示すＣＯＰ変化量と、当該評価実ＬＴＤと評価基準ＬＴＤとの差分を示すＬＴＤ変化量とを計算し、評価時点におけるＣＯＰ変化量とＬＴＤ変化量との変化量比Ｒが一定の判定領域Ｑ内であるか否かで場合分けをする、冷凍機劣化診断装置及び冷凍機劣化診断方法が開示されている。また、特許文献１には、変化量比Ｒが一定の判定領域Ｑ内である場合は冷凍機にメンテナンスを実施する際のメンテナンス種別としてチューブ洗浄を選択し、変化量比Ｒが判定領域Ｑ外である場合はメンテナンス種別としてオーバーホールを選択することが開示されている。ここで、ＬＴＤは、冷凍機の性能を示す指標の１つであるLeaving Temperature Differenceの略称である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６−２０５６４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の冷凍機劣化診断方法においては、ＣＯＰの変化の原因が冷却水の配管の汚れ以外とされた場合は、オーバーホールとの判定になり、どこで不具合が発生しているのかがわからない。このため、修理費用が必要以上に高価となるおそれがある。

【0006】

本発明は、吸収式冷凍機の性能が変化した場合に、性能変化の原因となっている構成要素を特定することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の吸収式冷凍機の性能診断装置は、吸収式冷凍機の効率を算出する効率演算部と、吸収式冷凍機の効率が正常か否かを判定する性能判定部と、吸収式冷凍機の各構成要素の性能を計算する要素診断部と、を含む。性能判定部が、吸収式冷凍機の効率が予め定められている範囲から逸脱していると判定したときは、要素診断部は、吸収式冷凍機の複数の構成要素のうちいずれか一つ以上の指標の測定値の診断をし、上記の測定値のいずれかが当該指標について予め定められている範囲から逸脱しているときは、当該構成要素に異常があると判定することを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、吸収式冷凍機の性能が変化した場合に、性能変化の原因となっている構成要素を特定することができる。これにより、妥当な修理費用で吸収式冷凍機の性能を回復することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施例１の二重効用吸収式冷凍機の構成及び計測センサの設置位置を示す構成図である。

【図2】吸収式冷凍機の性能診断装置の例を示す構成図である。

【図3】実施例の冷凍機の性能診断方法を示すフローチャートである。

【図4】冷凍能力と効率との関係を示すグラフである。

【図5】冷凍能力と高温再生器における吸収剤濃度との関係を示すグラフである。

【図6】異常度の求め方の例を示すグラフである。

【図7】異常度の経時変化を示すグラフである。

【図8】図６に例示する異常度の算出工程を示すフローチャートである。

【図9】実施例２の二重効用吸収式冷凍機の構成及び計測センサの設置位置を示す構成図である。

【図10A】図２の計測データ５０の一部及び性能指標値の表示画面の一例である。

【図10B】吸収式冷凍機の異常度等の詳細情報を表示する第二の画面の例である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明は、冷凍機の性能が変化した場合に、その原因を診断するものである。本発明を用いることにより、冷凍能力が低い状態でも、性能および原因の診断を行うことができる。また、本発明によれば、冷凍機の構成要素ごとに診断を行い、性能が劣化している箇所を特定することができる。

【0011】

本発明においては、冷凍能力と消費熱量または入熱量から、冷凍機の効率を求め、各構成要素の正常値と、計測値または計測値から算出した指標測定値とを比較することで、各構成要素の状態を診断する。

【0012】

吸収式冷凍機の場合、構成要素は、蒸発器、凝縮器、溶液熱交換器、再生器及び吸収器を含む。

【0013】

構成要素に異常があると判定されたときは、その内容を出力する。

【0014】

要素診断部は、複数の構成要素のうちいずれか一つ以上の指標の測定値と、実測した冷凍能力との関係を示す予測近似線の式を算出し、定格冷凍能力に対応する当該測定値に係る指標の予測値を算出し、指標の正常値と予測値とを比較する。

【0015】

要素診断部は、定格冷凍能力に対応する正常値と予測値との差である異常度を算出し、時系列的に管理する。

【0016】

要素診断部は、異常度が予め定められている閾値を超えている場合、又は異常度の増加率が予め定められている値よりも大きい場合には、異常を示している構成要素についての警報を出力する。

【0017】

以下、実施例について図面を用いて説明する。

【実施例1】

【0018】

図１は、実施例の二重効用の吸収式冷凍機を示したものである。

【0019】

本図においては、吸収式冷凍機は、蒸発器１、吸収器２、高温再生器３、低温再生器４、凝縮器５、低温熱交換器６及び高温熱交換器７を備えている。低温熱交換器６及び高温熱交換器７は、溶液熱交換器と呼んでもよい。

【0020】

冷媒として水を、吸収液として臭化リチウム水溶液を用いた場合の例について説明する。

【0021】

蒸発器１は、冷水が通る配管を有する。蒸発器１の内部は、空気が除去され、大気圧よりも低い状態である減圧状態としてあり、気相は実質的に水蒸気のみで満たされた状態に保たれている。蒸発器１の底に溜まった冷媒は、冷媒ポンプ４０によって冷水配管に散布され、蒸発する。冷水配管内の水は、冷媒の蒸発熱により熱を奪われるため、冷却される。蒸発器１の内部の冷媒（水）は、冷水との熱交換により約４℃で蒸発するように設定されている。

【0022】

蒸気となった冷媒は、吸収器２で臭化リチウム水溶液に吸収される。臭化リチウム水溶液は、温度が低いほど蒸気を吸収しやすいため、吸収器２の内部に設けた冷却水配管内に冷却水を流し、臭化リチウム水溶液を管外に散布することにより、冷却されるようになっている。

【0023】

冷媒蒸気を吸収することにより臭化リチウムの濃度が低下した吸収液は、吸収器２から溶液ポンプ４１により高温再生器３に送られる。その間、吸収液は、低温熱交換器６及び高温熱交換器７を経由する。加熱部８で吸収液を加熱することにより、吸収液中の冷媒を蒸発分離し、吸収液を濃縮する。加熱部８の加熱源には、都市ガス、重油、蒸気等を用いる。なお、高温再生器３内の吸収液の温度は、高温再生器温度センサ１７により測定する。

【0024】

高温再生器３で蒸発した冷媒は、ドレン配管を介して凝縮器５に送られる。ドレン配管は、その途中で、低温再生器４の内部を通過する。その際、ドレン配管を通過する高温の冷媒と、低温再生器４の内部に送られスプレーされた吸収液とが熱交換される。低温再生器４に送られる吸収液は、低温熱交換器６と高温熱交換器７との間で分岐された配管を介して送られるものである。低温再生器４で加熱された吸収液から発生する冷媒は、凝縮器５に送られる。高温再生器３及び低温再生器４で濃縮された吸収液は、溶液スプレーポンプ４２によって低温熱交換器６に送られ、吸収器２で冷媒蒸気を吸収して希釈された吸収液と熱交換をし、吸収器２に戻される。

【0025】

凝縮器５は、冷却水が通る配管を有している。高温再生器３及び低温再生器４で発生した冷媒蒸気は、凝縮器５に送られ、冷却水の配管との熱交換により液体となり、凝縮器５の底部に溜まる。溜まった冷媒は、蒸発器１に送られる。

【0026】

低温熱交換器６及び高温熱交換器７は、吸収液が吸収器２から高温再生器３に流れ込むまでの過程で、高温の吸収液の熱を低温の吸収液に与える。これにより、低温の吸収液は予熱され、加熱部８の加熱源の燃料が節約される。

【0027】

冷水配管は室内機に繋がっており、冷却水配管は冷却塔に接続されている。

【0028】

図２は、吸収式冷凍機の性能診断装置の構成例を示したものである。

【0029】

本図においては、性能診断装置は、計測データ５０及び演算装置５１を有する。計測データ５０には、冷水入口温度、冷水出口温度、冷水流量等が含まれる。演算装置５１は、効率演算部、性能判定部及び要素診断部を有する。

【0030】

効率演算部は、計測データ５０を取り込み、冷凍能力、冷凍機の効率等を算出する。

【0031】

算出された冷凍機の効率は、性能判定部で、異常値かどうか判定される。異常値である場合は、要素診断部に値が送られ、要素診断部で各構成要素の性能が計算される。要素診断部で、各構成要素の性能指標値、あるいは異常度を算出し、出力部に結果を出力する。

【0032】

計算結果は、ネットワークを通じて、別の表示装置に表示することができる。また、ネットワークを通じて、記録装置に計算結果を保存することもできる。ネットワークは無くても構わないが、ネットワークがあることにより、遠隔地でも装置の状態を把握することができる。

【0033】

また、演算装置５１は、吸収式冷凍機の機能として吸収式冷凍機に取り付けてもよいが、計測データ５０をネットワークに接続して、演算装置５１をサーバー等に配置してもよい。演算装置５１をサーバー等に配置することにより、計算速度や記録容量等の制限がほぼ無くなり、計算処理能力を向上させ、計測データ５０および計算結果を何十年分も記録しておくことができる。また、計算処理は、ネットワークを通じて分散処理をしてもよい。記録した計測データおよび計算結果は、ネットワークに通じていれば、セキュリティによるアクセス制限はあるが、世界中のどこからでも見ることができる。

【0034】

図１に示すように、吸収式冷凍機には、各構成要素の性能を診断するためのセンサが取り付けられている。

【0035】

冷水配管には、冷水の入口温度Ｔ_ａ＿ｉｎを計測するための冷水入口温度センサ１１、冷水の出口温度Ｔ_{ａ＿ｏｕｔ}を計測するための冷水出口温度センサ１２、及び冷水流量Ｖ_ａを計測するための冷水流量センサ６０が設けられている。冷水の流量を計測するには、超音波流量計等を用いてもよいが、冷水の入口圧力と、冷水の出口圧力の差圧から流量を求めてもよい。流量計は圧力計よりも高価であるため、圧力計を用いることにより、流量計測にかかるコストを低減することができる。

【0036】

冷凍能力Ｒ_ｃは、冷水流量Ｖ_ａ、冷水比熱Ｃ_ａ及び冷水密度Ρ_ａを用いて、下記式（１）により算出される。

【0037】

【数1】

【0038】

冷却水配管には、冷却水の入口温度Ｔ_{ｃｏ＿ｉｎ}を計測するための冷却水入口温度センサ１４、冷却水の出口温度Ｔ_{ｃｏ＿ｏｕｔ}を計測するための冷却水出口温度センサ１５、及び冷却水の流量Ｖ_ｃｏを計測するための冷却水流量センサ６１が設けられている。冷却水の流量Ρ_ｃｏを計測するには、冷水と同様に超音波流量計や圧力計を用いる。

【0039】

また、流量が変化しないことが予め判明している箇所や、流量計測のためのセンサ設置が難しい場合には、冷凍能力や放熱量の算出に、装置設置時の流量の値を用い、流量を常時計測しなくても構わない。流量を常時計測しないことにより、電気代やデータのメモリを削減できる。

【0040】

放熱量Ｒ_ｒは、冷却水の流量Ｖ_ｃｏ、冷却水比熱Ｃ_ｃｏ及び冷却水密度Ρ_ｃｏを用いて、下記式（２）により算出される。

【0041】

【数2】

【0042】

冷凍機の効率は、下記式（３）又は（４）により算出される。

【0043】

【数3】

【0044】

【数4】

【0045】

ガスや重油等の加熱部８の加熱源の流量を計測できる場合は、上記式（３）のＣＯＰ（効率）を計算する。ガスや重油等であっても、加熱部８の加熱源の流量を計測できない場合や、蒸気焚きや温水焚きなどの加熱部８の消費熱量の計測が難しい場合は、上記式（４）のサイクルＣＯＰを計算する。これらの計算は、効率演算部で行う。

【0046】

図３は、本発明の冷凍機の性能診断装置における診断処理プロセスを示すフローチャートである。

【0047】

効率演算部にて冷凍機の効率を算出し（ステップＳ１）、性能判定部で冷凍機の効率が正常かどうかを判定する（ステップＳ２）。ステップＳ２において、冷凍機の効率が正常であれば、処理を終了する。一方、冷凍機の効率が異常であれば、要素診断部にて各構成要素（構成部品）の診断を行う（ステップＳ３）。

【0048】

出力部（端末の画面、データの印刷機等）において、各要素の異常度を表示する（ステップＳ４）。これにより、効率が低下している場合に、原因となっている要素を可視化し、確認することができる。原因となっている要素を可視化することにより、速やかに吸収式冷凍機の保全を行うことができる。また、吸収式冷凍機の効率、各要素の異常度を予め算出しておいてから、冷凍機の性能を診断してもよいが、冷凍機の効率を先に求めて判断することにより、処理時間を削減することができる。

【0049】

図４は、定格の冷凍能力を１とした場合の冷凍能力に対する正常時のＣＯＰ（効率）の例を示すグラフである。横軸に定格冷凍能力に対する割合（冷凍能力割合）、縦軸にＣＯＰ（効率）をとっている。ここで、冷凍能力割合は、実測した冷凍能力と定格冷凍能力との比である。

【0050】

本図においては、曲線は上に凸となり、ＣＯＰ（効率）は、冷凍能力割合が０．４付近のときに最大となっている。

【0051】

運転時の冷凍能力については、運転時のＣＯＰと正常時のＣＯＰとを比較することが望ましい。性能判定部では、例えば、ＣＯＰの値が正常時の±７％以内の範囲に入っている場合は正常、この範囲外の場合は異常と判定することとする。

【0052】

また、ＣＯＰは各能力に対する値の変化量が小さいことから、正常状態の平均値のＣＯＰ、例えば、図４のグラフの場合の平均値１．３５に対して±１０％以内であれば正常、この範囲外の場合は異常と判断してもよい。

【0053】

要素診断部では、吸収式冷凍機の構成要素の性能判定を行う。蒸発器１の診断には、冷水出口温度Ｔ_{ａ＿ｏｕｔ}及び蒸発温度Ｔ_ｅｖａを用いる。蒸発温度Ｔ_ｅｖａは、蒸発器１内の冷水配管近傍に温度センサを設置して計測することは難しいため、蒸発器１の出口付近に蒸発器冷媒温度センサ１３を設置し、必要に応じて計測値を補正して蒸発温度Ｔ_ｅｖａとする。冷水流量が一定の場合に、蒸発温度Ｔ_ｅｖａが上昇している場合は、蒸発器１の真空度の劣化が考えられる。

【0054】

蒸発器１には冷水配管が通っており、冷水配管内が汚れると、蒸発器ＬＴＤ（Leaving Temperature Difference）の値が、正常値と比較して大きくなる。蒸発器ＬＴＤは、下記式（５）により算出される。

【0055】

【数5】

【0056】

また、蒸発器１の性能を判断する別の方法として、下記式（６）に示すＫＡｅの値を用いてもよい。冷水配管の汚れ等により伝熱性能が低下すると、ＫＡｅの値は低下する。

【0057】

【数6】

【0058】

また、蒸発器１の性能を診断する別の方法として、下記式（７）に示す温度効率η_Ａを用いて評価してもよい。

【0059】

【数7】

【0060】

上記式（５）〜（７）は、いずれか一つのみを用いて蒸発器１の性能を診断してもよいし、全てを用いてもよい。全てを用いることにより、より正確に診断可能となる。

【0061】

吸収器２の診断には、吸収器２の中に含まれる吸収剤（臭化リチウム）の濃度を用いる。吸収液を送るための溶液ポンプや溶液スプレーポンプの異常、結晶析出等による配管の詰まり等が発生すると、吸収器２の中に含まれる吸収剤の濃度が変化する。吸収剤の濃度は、吸収器出口温度センサ１６に、必要に応じて補正をかけて、吸収器２内部の吸収液の平衡温度を算出し、冷水出口温度から、必要に応じて補正をかけて、冷媒の飽和温度を求めることにより、算出する。

【0062】

高温再生器３の診断には、高温再生器３の中に含まれる吸収剤の濃度と、高温再生器３の圧力とを用いる。吸収液を送るための溶液ポンプや溶液スプレーポンプの異常、結晶析出等による配管の詰まり等が発生すると、吸収剤の濃度が正常値よりも高くなる。高温再生器３に含まれる吸収剤の濃度は、高温再生器出口温度センサ２２で測定される高温温再生器出口温度から高温再生器３内の吸収液の平衡温度を算出し、低温再生器冷媒温度センサ２０から、高温再生器３内の飽和温度を求めることにより、算出する。

【0063】

低温再生器冷媒温度センサ２０を設置できない場合には、高温再生器３の圧力から、高温再生器３内の吸収剤の濃度を算出する。また、高温再生器３の圧力値で性能を診断してもよい。

【0064】

図５は、定格の冷凍能力を１とした場合の冷凍能力に対する正常時の高温再生器３の吸収剤濃度の例を示すグラフである。横軸に定格冷凍能力に対する割合、縦軸に高温再生器３の吸収剤濃度をとっている。

【0065】

本図に示すように、冷凍能力に対して正常時の高温再生器３の吸収剤濃度は変化する。冷凍能力が高くなるに従って、高温再生器３の吸収剤濃度が高くなる傾向がある。このため、運転時の冷凍能力において、正常時の濃度と比較して、正常か否かを診断する。例えば、正常時の高温再生器３の吸収剤濃度の±５％以内を正常と判断し、それ以外を異常と判断する。計測値が図中の正常範囲外になった場合は、異常と判断する。

【0066】

低温再生器４の診断には、低温再生器４の中に含まれる吸収剤の濃度を用いる。低温再生器溶液出口温度センサ２１に、必要に応じて補正をかけて、低温再生器４内部の吸収液の平衡温度を算出し、凝縮器５の出口付近に設置した凝縮器冷媒温度センサ１９から、必要に応じて補正をかけて、低温再生器４内部の冷媒の飽和温度を算出し、低温再生器４の中に含まれる吸収剤の濃度を算出する。

【0067】

凝縮器５の診断には、冷却水出口温度Ｔ_{ＣＤ＿ｏｕｔ}及び凝縮温度Ｔ_Ｃｅを用いる。凝縮温度Ｔ_Ｃｅは、凝縮器５内の冷却水配管近傍に温度センサを設置して計測することは難しいため、凝縮器冷媒温度センサ１９を設置し、必要に応じて計測値を補正して凝縮温度Ｔ_Ｃｅとする。

【0068】

凝縮器５には、冷却水配管が通っており、冷却水配管内が汚れると、凝縮器ＬＴＤの値が、正常値と比較して大きくなる。蒸発器ＬＴＤは、下記式（８）により算出される。

【0069】

【数8】

【0070】

また、凝縮器５の性能を判断する別の方法として、下記式（９）で示すＫＡｃの値を用いてもよい。冷却水配管の汚れ等により伝熱性能が低下すると、ＫＡｃの値は低下する。

【0071】

【数9】

【0072】

また、凝縮器５の性能を診断する別の手段として、下記式（１０）で示す温度効率η_Ｃを用いて評価してもよい。

【0073】

【数10】

【0074】

上記式（８）〜（１０）は、これら式のうちいずれか一つを用いて凝縮器５の性能を診断してもよいし、全てを用いてもよい。全てを用いることにより、より正確に診断可能となる。

【0075】

吸収器２の出口から凝縮器５入口までの間の冷却水温度を計測することが可能であれば、その温度を冷却水中間温度Ｔ_{ＣＤ＿ｍｉｄ}として、上記式（８）〜（１０）において、冷却水入口温度Ｔ_{ＣＤ＿ｉｎ}の替わりにＴ_{ＣＤ＿ｍｉｄ}を用いて、値を算出する。冷却水中間温度Ｔ_{ＣＤ＿ｍｉｄ}を用いることで、より正確に診断が可能となる。

【0076】

低温熱交換器６の性能は、低温側流体の温度効率η_ｌＬＸで診断する。低温熱交換器稀溶液出口温度センサ２８の温度を低温熱交換器稀溶液出口温度Ｔ_{ｓＬＸｗｏ}とし、低温熱交換器濃溶液入口温度センサ２６の温度を低温熱交換器濃溶液入口温度Ｔ_{ｓＬＸｓｉ}とし、吸収器出口温度センサ１６の温度を吸収器出口温度Ｔ_ｓＡｏとし、これらの値から低温側流体の温度効率η_ｌＬＸを下記式（１１）により算出する。

【0077】

【数11】

【0078】

また、低温熱交換器６の性能は、高温側流体の温度効率η_ｈＬＸで診断してもよい。この場合は、低温熱交換器濃溶液出口温度センサ２７の温度を低温熱交換器濃溶液出口温度Ｔ_{ｓＬＸｓｏ}として、下記式（１２）を用いてη_ｈＬＸを算出する。

【0079】

【数12】

【0080】

配管に孔が開いたり、配管の内側に結晶が析出したりすると、温度効率は低下する。よって、温度効率で熱交換器の性能を診断することができる。

【0081】

高温熱交換器７の性能は、低温側流体の温度効率η_ｈＨＸで診断する。高温熱交換器稀溶液出口温度センサ２４の温度を高温熱交換器稀溶液出口温度Ｔ_{ｓＨＸｗｏ}とし、高温再生器出口温度センサ２２の温度を高温再生器出口温度Ｔ_ｓＦＢｏとし、高温熱交換器稀溶液入口温度センサ２３の温度を高温熱交換器稀溶液入口温度Ｔ_{ｓＨＸｗｉ}として、下記式（１３）を用いてη_ｌＨＸを算出する。

【0082】

【数13】

【0083】

また、高温熱交換器７の性能は、高温側流体の温度効率η_ｈＨＸで診断してもよい。この場合は、高温熱交換器濃溶液出口温度センサ２５の温度を高温熱交換器濃溶液出口温度Ｔ_{ｓＨＸｓｏ}として、下記式（１４）を用いてη_ｈＨＸを算出する。

【0084】

【数14】

【0085】

加熱部８の加熱源として燃焼時にスス等が発生する燃料（重油等）を用いた場合には、煙道の汚れが発生し、加熱部８の熱が高温再生器３に伝わりにくくなるため、吸収式冷凍機の効率が低下する。煙道の汚れは、高温再生器温度センサ１７で計測した高温再生器温度Ｔ_ＨＧと、排ガス温度センサ１８で計測した排ガス温度Ｔ_ＥＸＧとにより、下記式（１５）を用いて算出される高温再生器ＬＴＤにより評価する。

【0086】

【数15】

【0087】

本実施例では、二重効用の場合の吸収式冷凍機の例で説明したが、一重効用や三重効用等の他方式の吸収式冷凍機に用いてもよい。その場合は、構成要素に合わせて温度センサを増減させる。

【0088】

これらの数式を用いることにより、各構成要素の状態を診断することができる。

【0089】

各構成要素の診断は、ある冷凍能力値において、計測値が正常値とどの程度離れているのか、という判断とは別に、異常度という数値で判断することもできる。

【0090】

図６は、異常度の求め方の例を示すグラフである。横軸に定格冷凍能力に対する冷凍能力割合、縦軸に凝縮器ＬＴＤをとっている。

【0091】

本図においては、凝縮器ＬＴＤの正常値（実線）と、定格冷凍能力に対する冷凍能力割合が０．８の場合の凝縮器ＬＴＤの計測値（測定値）とを示している。計測値に対して、各冷凍能力における予測近似線（破線）の式を算出する。そして、定格に対する冷凍能力割合が１（定格の冷凍能力）の場合の凝縮器ＬＴＤの値を予測する。予測した凝縮器ＬＴＤの値をＣ_{ｐｒｅ＿ＬＴＤ}、正常値の凝縮器ＬＴＤの値をＣ_{ｎｏｒ＿ＬＴＤ}とすると、凝縮器ＬＴＤの異常度Ｃ_{ａｂ＿ＬＴＤ}は、下記式（１６）〜（１８）のいずれかにより定義される。

【0092】

【数16】

【0093】

【数17】

【0094】

【数18】

【0095】

定格の冷凍能力に換算することにより、経年的な比較をすることが可能となる。

【0096】

なお、予測近似線の式は、変動する凝縮器ＬＴＤ及び冷凍能力を実測し、実測値の対応関係から算出することができる。また、異常度は、その経時変化を記録装置等に記録しておくことが望ましい。経時変化の記録は、「時系列的に管理する」ことと同義である。

【0097】

図７は、異常度の経時変化を示すグラフである。横軸に運転を継続している時期として年月日をとり、縦軸に異常度をとっている。

【0098】

本図に示すように、ある期間、運転を継続すると、異常度が上昇する場合がある。異常度が予め設定していた閾値を超えた場合、あるいは異常度が急激に増加している場合等には、アラート（警報）等を表示する。もし、異常度が急激に増加している場合があれば、増加傾向を予め知ることで、装置が故障する前に対策を行うことが可能となる。

【0099】

凝縮器５以外の構成要素についても、凝縮器と同様に定格の冷凍能力における値を予測し、それぞれの構成要素について異常度を算出して診断を行う。

【0100】

図８は、図６に例示する異常度の算出工程を示すフローチャートである。

【0101】

図８においては、それぞれの構成要素について、稼働条件における指標（図６の例では凝縮器ＬＴＤ）の計測値（測定値）を算出する（Ｓ１１）。つぎに、それぞれの構成要素について、定格における指標の予測値を算出する（Ｓ１２）。そして、それぞれの構成要素について、定格における異常度を算出する（Ｓ１３）。

【0102】

これにより、図６に例示するグラフを表示することができる。

【0103】

さらに、それぞれの構成要素について、定格における異常度を閾値と比較する（Ｓ１４）。

【0104】

図８の工程により得られた異常度のデータを蓄積し、過去から現在に至るグラフとして出力したものの一例が図７である。

【実施例2】

【0105】

本実施例は、高効率の二重効用の吸収式冷凍機の例である。

【0106】

図９は、実施例１（図１）よりも高効率の吸収式冷凍機の構成を示したものである。

【0107】

図９において図１と異なる点は、ドレン熱交換器９及び排ガス熱交換器１０が設けられている点である。これらにより、投入した熱の回収率が向上するため、加熱部８の燃料を節約することができる。

【0108】

各熱交換器の性能は、実施例１と同様に、温度効率を算出して診断する。

【0109】

ドレン熱交換器９の性能は、低温側流体の温度効率η_ｌＤＸで診断する。ドレン熱交換器稀溶液出口温度センサ３０をドレン熱交換器稀溶液出口温度Ｔ_ｓＤＸｏとし、吸収器出口温度センサ１６を吸収器出口温度Ｔ_ｓＡｏとし、低温再生器冷媒温度センサ２０を低温再生器冷媒温度Ｔ_ＬＧｄとし、これらの値から低温側流体の温度効率η_ｌＤＸを下記式（１９）で算出する。

【0110】

【数19】

【0111】

ドレン熱交換器９の性能は、高温側流体の温度効率η_ｈＤＸで診断してもよい。この場合は、ドレン熱交換器ドレン出口温度センサ３１をドレン熱交換器ドレン出口温度Ｔ_ｒＤＸｏとし、高温側流体の温度効率η_ｈＤＸを下記式（２０）で算出する。

【0112】

【数20】

【0113】

排ガス熱交換器１０についても、他の熱交換器と同様に温度効率で性能を診断する。排ガス熱交換器稀溶液出口温度センサ２９を排ガス熱交換器稀溶液出口温度Ｔ_ｓＥＸｏとし、排ガス温度センサ１８を排ガス温度Ｔ_ＥＸＧとし、高温熱交換器稀溶液入口温度センサ２３を高温熱交換器入口温度Ｔ_{ｓＨＸｗｉ}として、下記式（２１）を用いて低温側流体の温度効率η_ｌＥＸを算出して診断する。

【0114】

【数21】

【0115】

排ガス熱交換器１０の出口側の排ガス温度を計測し、高温側の温度効率η_ｈＥＸを算出してもよい。

【0116】

配管に孔が開いたり、配管の内側に結晶が析出したりすると、温度効率は低下する。よって、温度効率で熱交換器の性能を診断することができる。その他の構成要素は、実施例１と同様にして診断を行う。

【0117】

以下、実施例１及び２の吸収式冷凍機の性能診断装置における出力の例について説明する。

【0118】

図１０Ａは、図２の計測データ５０の一部及び性能指標値の表示画面の一例を示したものである。

【0119】

本図においては、冷凍能力、効率、冷水出口温度及び冷却水出口温度の定格値及び現在値が表示されている。また、冷凍機の状態として、凝縮器に関する注意喚起が表示されている。

【0120】

図１０Ｂは、冷凍機の異常度等の詳細情報を表示する第二の画面の例を示したものである。

【0121】

本図のように表示することにより、画面の大きさに制約されることなく必要な情報を提供することができる。本図と同様にして、必要に応じて、第三の画面、第四の画面と切替られるようにすることもできる。

【0122】

図１０Ｂの表示例では、凝縮器の異常度が増加しているため、凝縮器に対してアラート（警報）を表示する。各構成要素の状態は、正常・注意・異常等のように、言葉で表示してもよいし、異常度とその閾値を表示してもよい。

【0123】

また、図１や図９のような構成図を簡略化して表示し、図中の各位置に温度等を表示してもよい。構成図として表示することにより、数値だけで表示するよりも直感的に分かりやすくなる利点がある。

【0124】

本発明によれば、吸収式冷凍機の効率が変化した場合に、不具合の発生箇所を特定することが可能となる。

【符号の説明】

【0125】

１：蒸発器、２：吸収器、３：高温再生器、４：低温再生器、５：凝縮器、６：低温熱交換器、７：高温熱交換器、８：加熱部、９：ドレン熱交換器、１０：排ガス熱交換器、１１：冷水入口温度センサ、１２：冷水出口温度センサ、１３：蒸発器冷媒温度センサ、１４：冷却水入口温度センサ、１５：冷却水出口温度センサ、１６：吸収器出口温度センサ、１７：高温再生器温度センサ、１８：排ガス温度センサ、１９：凝縮器冷媒温度センサ、２０：低温再生器冷媒温度センサ、２１：低温再生器溶液出口温度センサ、２２：高温再生器出口温度センサ、２３：高温熱交換器稀溶液入口温度センサ、２４：高温熱交換器稀溶液出口温度センサ、２５：高温熱交換器濃溶液出口温度センサ、２６：低温熱交換器濃溶液入口温度センサ、２７：低温熱交換器濃溶液出口温度センサ、２８：低温熱交換器稀溶液出口温度センサ、２９：排ガス熱交換器稀溶液出口温度センサ、３０：ドレン熱交換器稀溶液出口温度センサ、３１：ドレン熱交換器ドレン出口温度センサ、４０：冷媒ポンプ、４１：溶液ポンプ、４２：溶液スプレーポンプ、５０：計測データ、５１：演算装置、６０：冷水流量センサ、６１：冷却水流量センサ、Ｓ１：効率演算部、Ｓ２：性能判定部、Ｓ３：要素診断部、Ｓ４：出力部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】