ターボ冷凍機の性能評価装置およびその方法
【課題】損失のない理想的な環境下でのＣＯＰ特性に対して実際に生じる機器損失分を補正項として与えることにより、目標ＣＯＰを算出する場合において、蒸発器の性能に応じた損失相当温度差を与えることにより、目標ＣＯＰの算出精度を向上させることを目的とする。
【解決手段】演算部１０３は、損失のない理想的な環境下でのＣＯＰ特性を表わす式に、実際に生じる機器損失分を補正項として与えた演算式を用いて、ターボ冷凍機が発揮可能な最大のＣＯＰである目標ＣＯＰを算出する。目標ＣＯＰを算出するための演算式に、負荷率をパラメータとした関数を用いて算出される蒸発器の熱交換損失を補正項として含めることにより、蒸発器の熱交換損失を目標ＣＯＰに反映させる。
【解決手段】演算部１０３は、損失のない理想的な環境下でのＣＯＰ特性を表わす式に、実際に生じる機器損失分を補正項として与えた演算式を用いて、ターボ冷凍機が発揮可能な最大のＣＯＰである目標ＣＯＰを算出する。目標ＣＯＰを算出するための演算式に、負荷率をパラメータとした関数を用いて算出される蒸発器の熱交換損失を補正項として含めることにより、蒸発器の熱交換損失を目標ＣＯＰに反映させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ冷凍機の性能評価装置およびその方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ターボ冷凍機の性能を評価する方法として、特許文献１に開示される方法が知られている。特許文献１には、損失のない理想的な環境下でのＣＯＰ特性が逆カルノーサイクルに近似している点に着目し、逆カルノーサイクルを表わす式に圧縮機特性を表わす修正係数を加えてターボ冷凍機が発揮可能な最大ＣＯＰ（以下「目標ＣＯＰ」という。）を算出する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１０６７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された目標ＣＯＰの算出方法は、逆カルノーサイクルの式で表わされた損失のない理想的な環境下でのＣＯＰ特性に対して、実際に生じる機器損失分を補正項として与えるという技術思想に基づいている。
特許文献１に開示の方法では、圧縮機による機器損失が相対負荷率をパラメータとする修正係数Ｃｆとして与えられているが、ターボ冷凍機を構成する圧縮機以外の機器、例えば、蒸発器や凝縮器などの熱交換器の損失分については、損失相当温度差Ｔｄという項で一定値として与えられていた。
【０００５】
本発明は、損失のない理想的な環境下でのＣＯＰ特性に対して実際に生じる機器損失分を補正項として与えることにより、目標ＣＯＰを算出する場合において、蒸発器の性能に応じた損失相当温度差を与えることにより、目標ＣＯＰの算出精度を向上させるターボ冷凍機の性能評価装置およびその方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、圧縮機および熱交換器として蒸発器を備えるターボ冷凍機の性能評価装置であって、損失のない理想的な環境下でのＣＯＰ特性を表わす式に、実際に生じる機器損失分を補正項として与えた演算式を用いて、当該冷凍機が発揮可能な最大のＣＯＰである目標ＣＯＰを算出する演算手段を備え、前記演算式には、前記蒸発器の熱交換損失が前記補正項として含まれており、前記蒸発器の熱交換損失は、負荷率をパラメータとした関数を用いて算出されるターボ冷凍機の性能評価装置を提供する。
【０００７】
本発明によれば、損失のない理想的な環境下でのＣＯＰ特性を表わす式に、実際に生じる機器損失分を補正項として与えた演算式を用いて冷凍機が発揮可能な最大のＣＯＰである目標ＣＯＰが算出される。この場合において、該演算式には、蒸発器の熱交換損失が補正項として含められ、かつ、この蒸発器の熱交換損失は負荷率をパラメータとした関数で表わされているので、目標ＣＯＰの算出に、負荷率に依存する蒸発器の熱交換損失を反映させることが可能となる。これにより、目標ＣＯＰの算出精度を向上させることができる。
【０００８】
上記ターボ冷凍機の性能評価装置において、前記蒸発器の熱交換損失を算出するための関数は、負荷率と前記蒸発器の熱交換損失との関係を冷却水入口温度ごとに求め、該関係から導出されることが好ましい。
【０００９】
このように、負荷率と前記蒸発器の熱交換損失との関係を冷却水入口温度ごとに求め、この関係から導かれる関数を用いて蒸発器の熱交換損失を算出するので、信頼性の高い蒸発器の熱交換損失を得ることができる。
【００１０】
上記ターボ冷凍機の性能評価装置において、前記関数は、各冷却水入口温度における負荷率と蒸発器の熱交換損失との関係を示す複数の特性を一つの特性に近似した関数で与えられることとしてもよい。
【００１１】
これにより、冷却水入口温度、換言すると、遠心式圧縮機の断熱ヘッドにかかわらず、一つの特性を用いて負荷率から蒸発器の熱交換損失を一意的に決定することができる。上記関数は、例えば、負荷率が高いほど蒸発器の熱交換損失が大きくなるような関数である。
【００１２】
上記ターボ冷凍機の性能評価装置において、前記損失のない理想的な環境下でのＣＯＰ特性は、逆カルノーサイクルを表わす式により表わされていてもよい。
【００１３】
このように、損失のない理想的な環境下でのＣＯＰ特性を表わす式として、逆カルノーサイクルを表わす式を用いることにより、目標ＣＯＰの演算式を簡素化することができ、目標ＣＯＰの算出に要する時間の短縮、処理負担の軽減を図ることができる。
【００１４】
上記ターボ冷凍機の性能評価装置において、前記演算式には、前記圧縮機の性能による機械損失が前記補正項として与えられていてもよい。
【００１５】
目標ＣＯＰを算出する演算式に、圧縮機の性能による機械損失が補正項として与えられていることにより、圧縮機による機械損失を目標ＣＯＰに反映させることが可能となる。これにより、目標ＣＯＰの算出精度を更に向上させることが可能となる。
【００１６】
本発明は、圧縮機および熱交換器として蒸発器を備えるターボ冷凍機の性能評価方法であって、損失のない理想的な環境下でのＣＯＰ特性を表わす式に、実際に生じる機器損失分を補正項として与えた演算式を用いて、当該冷凍機が発揮可能な最大のＣＯＰである目標ＣＯＰを算出する演算工程を備え、前記演算式には、前記蒸発器の熱交換損失が前記補正項として含まれており、前記蒸発器の熱交換損失は、負荷率をパラメータとした関数を用いて算出されるターボ冷凍機の性能評価方法を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、目標ＣＯＰの算出精度を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係るインバータターボ冷凍機の概略構成を示した図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るインバータターボ冷凍機の性能評価装置が備える機能を展開して示した機能ブロック図である。
【図３】満液式蒸発器における伝熱状態を示した図である。
【図４】冷却水入口温度を変化させたときの負荷率と蒸発器の熱交換性能との関係を示した図である。
【図５】蒸発器におけるチューブと冷媒液の状況を説明するための図であり、図５（ａ）は負荷率１００％のときのチューブと冷媒液の状況を示した図、図５（ｂ）は部分負荷のときのチューブと冷媒液の状況を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明に係るターボ冷凍機の性能評価装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。また、本実施形態では、ターボ冷凍機の性能評価装置がターボ冷凍機の制御を行う制御装置に設けられている場合について説明する。なお、以下の説明では、インバータターボ冷凍機を例示して説明するが、本発明に係るターボ冷凍機の性能評価装置は、インバータターボ冷凍機に限られることなく、固定速のターボ冷凍機に対しても適用可能である。
【００２０】
図１は、インバータターボ冷凍機１の概略構成を示した図である。インバータターボ冷凍機１は、冷媒を圧縮する圧縮機１１、ターボ圧縮機１１によって圧縮された高温高圧のガス冷媒を凝縮する凝縮器１２、および凝縮器１２を経由した液冷媒を蒸発させる蒸発器１３、インバータターボ冷凍機１の制御を行う制御装置１４を主な構成として備えている。
【００２１】
また、インバータターボ冷凍機１には、冷水入口温度Ｔｉｎを測定する温度センサ３０、冷水出口温度Ｔｏｕｔを測定する温度センサ３１、冷水流量Ｆ１を測定する流量センサ３２、冷却水入口温度Ｔｃｉｎを測定する温度センサ３３、冷却水出口温度Ｔｃｏｕｔを測定する温度センサ３４、冷却水流量Ｆ２を測定する流量センサ３５などが設けられている。これら各センサ３０〜３５の計測値は、制御装置１４に送信される。
【００２２】
なお、図１に示したインバータターボ冷凍機１の構成は一例であり、この構成に限定されない。例えば、凝縮器１２に代えて空気熱交換器を配置し、冷やされた外気と冷媒との間で熱交換を行うような構成としてもよい。また、インバータターボ冷凍機１は冷房機能のみを有する場合に限定されず、例えば、暖房機能のみ、或いは、冷房機能及び暖房機能の両方を有しているものであってもよい。
【００２３】
制御装置１４は、各センサから受信した測定値や上位システムから送られてくる負荷率などに基づいて圧縮機１１の回転数などを制御する機能や、本冷凍機の性能評価を行う機能を有している。
【００２４】
制御装置１４は、例えば、図示しないＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体等から構成されている。後述の各種機能を実現するための一連の処理の過程は、プログラムの形式で記録媒体等に記録されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、後述の各種機能が実現される。
【００２５】
図２は、制御装置１４が備える機能のうち、性能評価に関する機能を展開して示した機能ブロック図である。図２に示されるように、制御装置１４は、データ取得部１０１、記憶部１０２、演算部１０３を備えている。
【００２６】
データ取得部１０１は、インバータターボ冷凍機１の運転データを入力データとして取得する。運転データとしては、例えば、温度センサ３０により計測された冷水入口温度Ｔｉｎ、温度センサ３１により計測された冷水出口温度Ｔｏｕｔ、温度センサ３３により計測された冷却水入口温度Ｔｃｉｎ、温度センサ３４により計測された冷却水出口温度Ｔｃｏｕｔ、および現在の負荷率等が挙げられる。
【００２７】
記憶部１０２には、インバータターボ冷凍機１が各運転点において性能上出し得る最大ＣＯＰである目標ＣＯＰを算出するための演算式などが格納されている。以下、記憶部１０２に格納されている演算式について説明する。
【００２８】
ＣＯＰct＝{（Ｔｏｕｔ＋２７３．１５）／（Ｔｃｏｕｔ−Ｔｏｕｔ＋Ｔｄ）}／Ｃｆ
（１）
【００２９】
上記（１）式は、逆カルノーサイクルの式で表わされた損失のない理想的な環境下でのＣＯＰ特性（以下「実機理想ＣＯＰ」という。）に対して、実際に生じる機器損失分を補正項Ｃｆ、Ｔｄとして与えた演算式である。この（１）式を用いることで、目標ＣＯＰctが算出される。
（１）式において、補正項Ｃｆはターボ圧縮機１１の機器特性による機器損失を実機理想ＣＯＰに反映させるための補正項であり、Ｔｄは蒸発器および凝縮器による損失相当温度差を実機理想ＣＯＰに反映させるための補正項である。また、Ｔｏｕｔは冷水出口温度、Ｔｃｏｕｔは冷却水出口温度であり、上記温度センサ３１、３４の計測値が代入される。
【００３０】
補正項Ｃｆは、具体的には以下の（２）式で求められる。
Ｃｆ＝ｆ(Ｑｆｒ） （２）
【００３１】
ここで、Ｑｆｒは以下の（３）式で表わされる。
【００３２】
Ｑｆｒ＝Ｑｆ／Ｑｒ （３）
【００３３】
上記（３）式は、ターボ圧縮機１１の機器特性に基づいて導出された演算式であり、運転基準点として設定された所定の冷却水出口温度と所定の冷水出口温度との差における所定の負荷率に対する、現在の冷却水出口温度と現在の冷水出口温度との差における現在の負荷率を相対値で表わした相対負荷率Ｑｆｒを算定するための演算式である。（３）式において、Ｑｆは現在の負荷率、Ｑｒは以下の（４）式で与えられる。
【００３４】
Ｑｒ＝φ／μａｄ1/2・（Ｈａｄ／ｋ１００）1/2＝０．１＊（Ｈａｄ／１９．４）1/2
（４）
【００３５】
（４）式におけるＨａｄは、熱力学の特性から以下の（５）式で与えられる。
【００３６】
Had=(-2.7254＊10-4Tout2-9.0244＊10-3Tout+47.941)＊{log10Pc-log10Pe}＊1000/9.8067
（５）
【００３７】
上記（５）式において、Ｐｃは凝縮器の飽和圧力[MPa]、Ｐｅは蒸発器の飽和圧力[MPa]、Ｔｏｕｔは冷水出口温度[℃]である。
【００３８】
また、補正項Ｔｄは、具体的には以下の（６）式で求められる。
Ｔｄ＝Ｔｄｅ＋Ｔｄｃ （６）
【００３９】
（６）式において、Ｔｄｅは蒸発器の熱交換損失を考慮した損失相当温度差であり、Ｔｄｃは凝縮器の熱交換損失を考慮した損失相当温度差である。ここで、蒸発器の熱交換損失を考慮した損失相当温度差Ｔｄｅは、本発明の主たる特徴の一つであり、この導出方法については後に詳細に述べる。また、凝縮器の熱交換損失を考慮した損失相当温度差については、負荷率と損失相当温度差との関係から適切な値を設定し、その値を定数として採用してもよいし、負荷率などをパラメータとして有する所定の関数を用いて算出することとしてもよい。
【００４０】
上述のように、記憶部１０２には、目標ＣＯＰを演算するために主として機能する演算式の他、これらの演算式で用いられる各種パラメータを演算するための付随的な演算式が格納されている。
【００４１】
演算部１０３は、データ取得部１０１によって入力データが取得されると、記憶部１０２から各種演算式を読み出し、これら演算式を用いて現在の運転点における目標ＣＯＰを算出する。具体的には、演算部１０３は、上記（２）式から（５）式を用いて現在の運転点に対応する補正項Ｃｆを得るとともに、（６）式を用いて現在の運転点に対応する補正項Ｔｄを得る。そして、得た補正項ＣｆおよびＴｄを（１）式に代入することで、現在の運転点に対応する目標ＣＯＰを得る。
【００４２】
次に、上記（６）式における蒸発器の熱交換損失を考慮した損失相当温度差の導出方法について、図３から図５を参照して説明する。ここで、本実施形態に係る蒸発器１３は、満液式蒸発器であり、膨張弁で減圧された冷媒液が流入され、この冷媒液とチューブ内を通る冷水やブラインとの間で熱交換を行うものである。熱交換により、冷媒液は蒸発し、その蒸発潜熱によりチューブ内を通る冷水やブラインが冷却される。
【００４３】
ここで、蒸発器における熱交換の一般的な式を（７）式に示す。
【００４４】
Ｑ＝Ｋ×Ａ×ΔＴｍ （７）
【００４５】
上記（７）式において、Ｑは熱交換量（ｋＷ）、Ｋは平均熱通過率（ｋＷ／ｍ２・Ｋ）、Ａは有効伝熱面積（ｍ２）、ΔＴｍは平均温度差（Ｋ）であり、以下の（８）式で与えられる。
【００４６】
ΔＴｍ＝（ΔＴ１＋ΔＴ２）／２ （８）
ΔＴ１＝冷水入口温度−蒸発温度＝Ｔｗ１−Ｔｅ（Ｋ）
ΔＴ２＝冷水出口温度−蒸発温度＝Ｔｗ２−Ｔｅ（Ｋ）
【００４７】
上記（７）式において、平均熱通過率Ｋ及び有効伝熱面積Ａが一定である場合、冷水入口温度Ｔｗ１、冷水出口温度Ｔｗ２が与えられれば、交換熱量Ｑに対して蒸発温度Ｔｅは一意に決まることが分かる。また、平均熱通過率Ｋ及び有効伝熱面積Ａが一定である場合、熱交換を行うための伝熱推進力は、冷媒液とチューブ内を流れる冷水またはブラインの温度差となる。そのため、交換熱量Ｑが大きいほど伝熱推進力、換言すると、前記温度差が必要となる。
【００４８】
図３は、上記満液式蒸発器における伝熱状態を示した図である。図３において、蒸発温度は所定値Ｔｅで一定である。蒸発器の入口において温度Ｔｗ１であった冷水は（図３におけるＡ点）、蒸発器において冷却水と熱交換が行われることにより徐々に冷やされ（図３における領域Ｂ）、蒸発器の出口において温度Ｔｗ２まで冷やされることがわかる（図３におけるＣ点）。冷水出口温度Ｔｗ２と蒸発温度Ｔｅとの温度差ΔＴ２が小さいほど、蒸発器の熱交換損失が小さいことを示している。
【００４９】
発明者らは、負荷率が大きいほど冷水出口温度Ｔｗ２と蒸発温度Ｔｅとの温度差ΔＴ２が大きくなるとの経験上の知見から、蒸発器の熱交換損失は負荷率に依存する、より具体的には、負荷率が高いほど蒸発器の熱交換損失も大きくなるのではないかと考え、負荷率と蒸発器の熱交換損失の関係を検証すべく、実際に実験を行った。
図４は、各冷却水入口温度における負荷率と蒸発器の熱交換損失との関係を示した図である。図４において、横軸は負荷率、縦軸は蒸発器の熱交換損失であり、冷水出口温度と蒸発温度との差分で表わされる。また、図４では、冷却水入口温度を１３℃、１５℃、２０℃、２５℃、２９℃、３２℃としたときのそれぞれの関係を示している。
【００５０】
図４に示されるように、負荷率が大きいほど蒸発器の熱交換損失が大きくなることが検証された。
ここで、部分負荷の領域、特に、負荷率２０％などの低負荷領域における熱交換損失はもう少し小さい数値（すなわち、図４に示したグラフにおいて、Ｙ軸の値がもう少し小さい値）を示すことが予測されたが、予測に反し、それほど小さい数値を示していないことがわかった。
この点について、検討したところ、負荷率が所定の値よりも低い領域においては、有効伝熱面積が減少することに起因する性能低下が生じることが新たな知見として得られた。
【００５１】
例えば、図５（ａ）に示すように、負荷率が１００％のときには、蒸発してガス化する冷媒の体積により冷媒のフロス面が上昇し、全てのチューブが冷媒液に接しながら熱交換が行われる。一方、図５（ｂ）に示すように、部分負荷の場合には、冷媒循環流量および蒸発してガス化する冷媒の量が少なくなり、蒸発器内の冷媒液位が低下するため、冷媒液と接する面積でいうチューブの有効伝熱面積が小さくなる。
【００５２】
また、発明者らは、有効伝熱面積の変化に着目し、各運転点における蒸発器の熱交換性能について実験を行った。この結果、ある有効伝熱面積に対して、有効伝熱面積が２０％低下すると、交換熱量Ｑを確保するために必要な平均温度差ΔＴｍが１．２倍になる、換言すると、熱交換性能が低下することがわかった。
【００５３】
以上のことから、図４に示された負荷率と蒸発器の熱交換損失との関係には、有効伝熱面積に依存する熱交換性能の変化も含まれていることがわかった。
【００５４】
また、図４に示した各冷却水入口温度における負荷率と蒸発器の熱交換損失との関係を検討すると、冷却水入口温度が変化しても、負荷率が低いほど蒸発器の熱交換損失が大きくなるという傾向は同じであり、かつ、各冷却水入口温度における特性はほぼ重なっていることがわかった。すなわち、負荷率と蒸発器の熱交換損失との関係は、冷却水入口温度に依存せず、よって、一つの関数で表わされることがわかった。
【００５５】
以上のことから、各冷却水入口温度における負荷率と蒸発器の熱交換損失との関係を示す特性を近似曲線で表わし、この特性を用いて（６）式における蒸発器の損失相当温度差Ｔｄｅを算出することとした。これにより、冷却水入口温度に関わらず共有の特性を用いて蒸発器の損失相当温度差Ｔｄｅを求めることができるという利点がある。
【００５６】
本実施形態では、各負荷率における各冷却水入口温度の熱交換損失の平均値を算出し、算出した平均値を通る近似式を作成した。近似式は、例えば、以下の（９）式で表わされる。
【００５７】
Ｔｄｅ＝ａ＊Ｑｆ＋ｂ （９）
【００５８】
（９）式において、Ｔｄｅは蒸発器の損失相当温度差、Ｑｆは現在の負荷率、ａ，ｂは定数である。また、（９）式では、負荷率をパラメータとした１次関数として表わしたが、多項式で表わされてもよい。
【００５９】
次に、本実施形態に係るターボ冷凍機の性能評価装置の作用について説明する。
まず、データ取得部１０１は、インバータターボ冷凍機１の運転データを入力データとして取得し、取得した入力データを演算部１０３に出力する。演算部１０３は、記憶部１０２に格納されている上記演算式と、データ取得部１０１から入力された運転データとを用いて、現在の運転点における目標ＣＯＰを算出する。
【００６０】
具体的には、上記（２）式から（５）式を用いて現在の運転点に対応する補正項Ｃｆを得るとともに、（６）式および（９）式を用いて熱交換器の熱交換損失Ｔｄを算出する。より具体的には、（９）式のＱｆに現在の負荷率を代入することで、蒸発器の損失相当温度差Ｔｄｅを算出し、算出した蒸発器の損失相当温度差Ｔｄｅを（６）式に代入することで、蒸発器および凝縮器による損失相当温度差Ｔｄを得る。
そして、補正項ＣｆとＴｄとを得ると、この補正項を（１）式に代入することで現在の運転点に対応する目標ＣＯＰを算出する。
【００６１】
算出されたＣＯＰは、通信媒体を介して図示しない監視装置へ送信される。また、制御装置１４では、上述した目標ＣＯＰの算出処理と並行して、例えば、出力熱量、現在の運転点における実測ＣＯＰ（出力熱量[ｋＷ]を消費電力[ｋＷ]で除算した値）等が演算されており、これらの演算結果についても通信媒体を介して監視装置へ送信される。
監視装置では、制御装置１４から受信した目標ＣＯＰ、実測ＣＯＰ、出力熱量等がモニタに表示され、ユーザにこれらの情報が提供される。
【００６２】
以上、説明してきたように、本実施形態に係るターボ冷凍機の性能評価装置およびその方法によれば、従来は定数として与えられていた熱交換器の熱交換損失に対して、負荷率を考慮した蒸発器の熱交換損失を採用するので、目標ＣＯＰの算出精度を向上させることが可能となる。これにより、ターボ冷凍機の性能評価の精度を向上させることが可能となる。
【００６３】
なお、上述した実施形態では、制御装置１４がターボ冷凍機の性能評価装置の機能を有している場合について述べたが、ターボ冷凍機の性能評価装置は、単独のシステムとして成立していてもよい。この場合、ターボ冷凍機の性能評価装置は、制御装置１４からターボ冷凍機に関する運転データを所定の通信媒体を介して受信し、これらの情報を用いて目標ＣＯＰなどを算出することとなる。また、本発明のターボ冷凍機の性能評価装置は、ターボ冷凍機の運転制御を監視する監視装置にその機能が内蔵されていてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１ ターボ冷凍機
１１ 圧縮機
１２ 凝縮器
１３ 蒸発器
１４ 制御装置
１０１ データ取得部
１０２ 記憶部
１０３ 演算部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ冷凍機の性能評価装置およびその方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ターボ冷凍機の性能を評価する方法として、特許文献１に開示される方法が知られている。特許文献１には、損失のない理想的な環境下でのＣＯＰ特性が逆カルノーサイクルに近似している点に着目し、逆カルノーサイクルを表わす式に圧縮機特性を表わす修正係数を加えてターボ冷凍機が発揮可能な最大ＣＯＰ（以下「目標ＣＯＰ」という。）を算出する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１０６７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された目標ＣＯＰの算出方法は、逆カルノーサイクルの式で表わされた損失のない理想的な環境下でのＣＯＰ特性に対して、実際に生じる機器損失分を補正項として与えるという技術思想に基づいている。
特許文献１に開示の方法では、圧縮機による機器損失が相対負荷率をパラメータとする修正係数Ｃｆとして与えられているが、ターボ冷凍機を構成する圧縮機以外の機器、例えば、蒸発器や凝縮器などの熱交換器の損失分については、損失相当温度差Ｔｄという項で一定値として与えられていた。
【０００５】
本発明は、損失のない理想的な環境下でのＣＯＰ特性に対して実際に生じる機器損失分を補正項として与えることにより、目標ＣＯＰを算出する場合において、蒸発器の性能に応じた損失相当温度差を与えることにより、目標ＣＯＰの算出精度を向上させるターボ冷凍機の性能評価装置およびその方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、圧縮機および熱交換器として蒸発器を備えるターボ冷凍機の性能評価装置であって、損失のない理想的な環境下でのＣＯＰ特性を表わす式に、実際に生じる機器損失分を補正項として与えた演算式を用いて、当該冷凍機が発揮可能な最大のＣＯＰである目標ＣＯＰを算出する演算手段を備え、前記演算式には、前記蒸発器の熱交換損失が前記補正項として含まれており、前記蒸発器の熱交換損失は、負荷率をパラメータとした関数を用いて算出されるターボ冷凍機の性能評価装置を提供する。
【０００７】
本発明によれば、損失のない理想的な環境下でのＣＯＰ特性を表わす式に、実際に生じる機器損失分を補正項として与えた演算式を用いて冷凍機が発揮可能な最大のＣＯＰである目標ＣＯＰが算出される。この場合において、該演算式には、蒸発器の熱交換損失が補正項として含められ、かつ、この蒸発器の熱交換損失は負荷率をパラメータとした関数で表わされているので、目標ＣＯＰの算出に、負荷率に依存する蒸発器の熱交換損失を反映させることが可能となる。これにより、目標ＣＯＰの算出精度を向上させることができる。
【０００８】
上記ターボ冷凍機の性能評価装置において、前記蒸発器の熱交換損失を算出するための関数は、負荷率と前記蒸発器の熱交換損失との関係を冷却水入口温度ごとに求め、該関係から導出されることが好ましい。
【０００９】
このように、負荷率と前記蒸発器の熱交換損失との関係を冷却水入口温度ごとに求め、この関係から導かれる関数を用いて蒸発器の熱交換損失を算出するので、信頼性の高い蒸発器の熱交換損失を得ることができる。
【００１０】
上記ターボ冷凍機の性能評価装置において、前記関数は、各冷却水入口温度における負荷率と蒸発器の熱交換損失との関係を示す複数の特性を一つの特性に近似した関数で与えられることとしてもよい。
【００１１】
これにより、冷却水入口温度、換言すると、遠心式圧縮機の断熱ヘッドにかかわらず、一つの特性を用いて負荷率から蒸発器の熱交換損失を一意的に決定することができる。上記関数は、例えば、負荷率が高いほど蒸発器の熱交換損失が大きくなるような関数である。
【００１２】
上記ターボ冷凍機の性能評価装置において、前記損失のない理想的な環境下でのＣＯＰ特性は、逆カルノーサイクルを表わす式により表わされていてもよい。
【００１３】
このように、損失のない理想的な環境下でのＣＯＰ特性を表わす式として、逆カルノーサイクルを表わす式を用いることにより、目標ＣＯＰの演算式を簡素化することができ、目標ＣＯＰの算出に要する時間の短縮、処理負担の軽減を図ることができる。
【００１４】
上記ターボ冷凍機の性能評価装置において、前記演算式には、前記圧縮機の性能による機械損失が前記補正項として与えられていてもよい。
【００１５】
目標ＣＯＰを算出する演算式に、圧縮機の性能による機械損失が補正項として与えられていることにより、圧縮機による機械損失を目標ＣＯＰに反映させることが可能となる。これにより、目標ＣＯＰの算出精度を更に向上させることが可能となる。
【００１６】
本発明は、圧縮機および熱交換器として蒸発器を備えるターボ冷凍機の性能評価方法であって、損失のない理想的な環境下でのＣＯＰ特性を表わす式に、実際に生じる機器損失分を補正項として与えた演算式を用いて、当該冷凍機が発揮可能な最大のＣＯＰである目標ＣＯＰを算出する演算工程を備え、前記演算式には、前記蒸発器の熱交換損失が前記補正項として含まれており、前記蒸発器の熱交換損失は、負荷率をパラメータとした関数を用いて算出されるターボ冷凍機の性能評価方法を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、目標ＣＯＰの算出精度を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係るインバータターボ冷凍機の概略構成を示した図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るインバータターボ冷凍機の性能評価装置が備える機能を展開して示した機能ブロック図である。
【図３】満液式蒸発器における伝熱状態を示した図である。
【図４】冷却水入口温度を変化させたときの負荷率と蒸発器の熱交換性能との関係を示した図である。
【図５】蒸発器におけるチューブと冷媒液の状況を説明するための図であり、図５（ａ）は負荷率１００％のときのチューブと冷媒液の状況を示した図、図５（ｂ）は部分負荷のときのチューブと冷媒液の状況を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明に係るターボ冷凍機の性能評価装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。また、本実施形態では、ターボ冷凍機の性能評価装置がターボ冷凍機の制御を行う制御装置に設けられている場合について説明する。なお、以下の説明では、インバータターボ冷凍機を例示して説明するが、本発明に係るターボ冷凍機の性能評価装置は、インバータターボ冷凍機に限られることなく、固定速のターボ冷凍機に対しても適用可能である。
【００２０】
図１は、インバータターボ冷凍機１の概略構成を示した図である。インバータターボ冷凍機１は、冷媒を圧縮する圧縮機１１、ターボ圧縮機１１によって圧縮された高温高圧のガス冷媒を凝縮する凝縮器１２、および凝縮器１２を経由した液冷媒を蒸発させる蒸発器１３、インバータターボ冷凍機１の制御を行う制御装置１４を主な構成として備えている。
【００２１】
また、インバータターボ冷凍機１には、冷水入口温度Ｔｉｎを測定する温度センサ３０、冷水出口温度Ｔｏｕｔを測定する温度センサ３１、冷水流量Ｆ１を測定する流量センサ３２、冷却水入口温度Ｔｃｉｎを測定する温度センサ３３、冷却水出口温度Ｔｃｏｕｔを測定する温度センサ３４、冷却水流量Ｆ２を測定する流量センサ３５などが設けられている。これら各センサ３０〜３５の計測値は、制御装置１４に送信される。
【００２２】
なお、図１に示したインバータターボ冷凍機１の構成は一例であり、この構成に限定されない。例えば、凝縮器１２に代えて空気熱交換器を配置し、冷やされた外気と冷媒との間で熱交換を行うような構成としてもよい。また、インバータターボ冷凍機１は冷房機能のみを有する場合に限定されず、例えば、暖房機能のみ、或いは、冷房機能及び暖房機能の両方を有しているものであってもよい。
【００２３】
制御装置１４は、各センサから受信した測定値や上位システムから送られてくる負荷率などに基づいて圧縮機１１の回転数などを制御する機能や、本冷凍機の性能評価を行う機能を有している。
【００２４】
制御装置１４は、例えば、図示しないＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体等から構成されている。後述の各種機能を実現するための一連の処理の過程は、プログラムの形式で記録媒体等に記録されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、後述の各種機能が実現される。
【００２５】
図２は、制御装置１４が備える機能のうち、性能評価に関する機能を展開して示した機能ブロック図である。図２に示されるように、制御装置１４は、データ取得部１０１、記憶部１０２、演算部１０３を備えている。
【００２６】
データ取得部１０１は、インバータターボ冷凍機１の運転データを入力データとして取得する。運転データとしては、例えば、温度センサ３０により計測された冷水入口温度Ｔｉｎ、温度センサ３１により計測された冷水出口温度Ｔｏｕｔ、温度センサ３３により計測された冷却水入口温度Ｔｃｉｎ、温度センサ３４により計測された冷却水出口温度Ｔｃｏｕｔ、および現在の負荷率等が挙げられる。
【００２７】
記憶部１０２には、インバータターボ冷凍機１が各運転点において性能上出し得る最大ＣＯＰである目標ＣＯＰを算出するための演算式などが格納されている。以下、記憶部１０２に格納されている演算式について説明する。
【００２８】
ＣＯＰct＝{（Ｔｏｕｔ＋２７３．１５）／（Ｔｃｏｕｔ−Ｔｏｕｔ＋Ｔｄ）}／Ｃｆ
（１）
【００２９】
上記（１）式は、逆カルノーサイクルの式で表わされた損失のない理想的な環境下でのＣＯＰ特性（以下「実機理想ＣＯＰ」という。）に対して、実際に生じる機器損失分を補正項Ｃｆ、Ｔｄとして与えた演算式である。この（１）式を用いることで、目標ＣＯＰctが算出される。
（１）式において、補正項Ｃｆはターボ圧縮機１１の機器特性による機器損失を実機理想ＣＯＰに反映させるための補正項であり、Ｔｄは蒸発器および凝縮器による損失相当温度差を実機理想ＣＯＰに反映させるための補正項である。また、Ｔｏｕｔは冷水出口温度、Ｔｃｏｕｔは冷却水出口温度であり、上記温度センサ３１、３４の計測値が代入される。
【００３０】
補正項Ｃｆは、具体的には以下の（２）式で求められる。
Ｃｆ＝ｆ(Ｑｆｒ） （２）
【００３１】
ここで、Ｑｆｒは以下の（３）式で表わされる。
【００３２】
Ｑｆｒ＝Ｑｆ／Ｑｒ （３）
【００３３】
上記（３）式は、ターボ圧縮機１１の機器特性に基づいて導出された演算式であり、運転基準点として設定された所定の冷却水出口温度と所定の冷水出口温度との差における所定の負荷率に対する、現在の冷却水出口温度と現在の冷水出口温度との差における現在の負荷率を相対値で表わした相対負荷率Ｑｆｒを算定するための演算式である。（３）式において、Ｑｆは現在の負荷率、Ｑｒは以下の（４）式で与えられる。
【００３４】
Ｑｒ＝φ／μａｄ1/2・（Ｈａｄ／ｋ１００）1/2＝０．１＊（Ｈａｄ／１９．４）1/2
（４）
【００３５】
（４）式におけるＨａｄは、熱力学の特性から以下の（５）式で与えられる。
【００３６】
Had=(-2.7254＊10-4Tout2-9.0244＊10-3Tout+47.941)＊{log10Pc-log10Pe}＊1000/9.8067
（５）
【００３７】
上記（５）式において、Ｐｃは凝縮器の飽和圧力[MPa]、Ｐｅは蒸発器の飽和圧力[MPa]、Ｔｏｕｔは冷水出口温度[℃]である。
【００３８】
また、補正項Ｔｄは、具体的には以下の（６）式で求められる。
Ｔｄ＝Ｔｄｅ＋Ｔｄｃ （６）
【００３９】
（６）式において、Ｔｄｅは蒸発器の熱交換損失を考慮した損失相当温度差であり、Ｔｄｃは凝縮器の熱交換損失を考慮した損失相当温度差である。ここで、蒸発器の熱交換損失を考慮した損失相当温度差Ｔｄｅは、本発明の主たる特徴の一つであり、この導出方法については後に詳細に述べる。また、凝縮器の熱交換損失を考慮した損失相当温度差については、負荷率と損失相当温度差との関係から適切な値を設定し、その値を定数として採用してもよいし、負荷率などをパラメータとして有する所定の関数を用いて算出することとしてもよい。
【００４０】
上述のように、記憶部１０２には、目標ＣＯＰを演算するために主として機能する演算式の他、これらの演算式で用いられる各種パラメータを演算するための付随的な演算式が格納されている。
【００４１】
演算部１０３は、データ取得部１０１によって入力データが取得されると、記憶部１０２から各種演算式を読み出し、これら演算式を用いて現在の運転点における目標ＣＯＰを算出する。具体的には、演算部１０３は、上記（２）式から（５）式を用いて現在の運転点に対応する補正項Ｃｆを得るとともに、（６）式を用いて現在の運転点に対応する補正項Ｔｄを得る。そして、得た補正項ＣｆおよびＴｄを（１）式に代入することで、現在の運転点に対応する目標ＣＯＰを得る。
【００４２】
次に、上記（６）式における蒸発器の熱交換損失を考慮した損失相当温度差の導出方法について、図３から図５を参照して説明する。ここで、本実施形態に係る蒸発器１３は、満液式蒸発器であり、膨張弁で減圧された冷媒液が流入され、この冷媒液とチューブ内を通る冷水やブラインとの間で熱交換を行うものである。熱交換により、冷媒液は蒸発し、その蒸発潜熱によりチューブ内を通る冷水やブラインが冷却される。
【００４３】
ここで、蒸発器における熱交換の一般的な式を（７）式に示す。
【００４４】
Ｑ＝Ｋ×Ａ×ΔＴｍ （７）
【００４５】
上記（７）式において、Ｑは熱交換量（ｋＷ）、Ｋは平均熱通過率（ｋＷ／ｍ２・Ｋ）、Ａは有効伝熱面積（ｍ２）、ΔＴｍは平均温度差（Ｋ）であり、以下の（８）式で与えられる。
【００４６】
ΔＴｍ＝（ΔＴ１＋ΔＴ２）／２ （８）
ΔＴ１＝冷水入口温度−蒸発温度＝Ｔｗ１−Ｔｅ（Ｋ）
ΔＴ２＝冷水出口温度−蒸発温度＝Ｔｗ２−Ｔｅ（Ｋ）
【００４７】
上記（７）式において、平均熱通過率Ｋ及び有効伝熱面積Ａが一定である場合、冷水入口温度Ｔｗ１、冷水出口温度Ｔｗ２が与えられれば、交換熱量Ｑに対して蒸発温度Ｔｅは一意に決まることが分かる。また、平均熱通過率Ｋ及び有効伝熱面積Ａが一定である場合、熱交換を行うための伝熱推進力は、冷媒液とチューブ内を流れる冷水またはブラインの温度差となる。そのため、交換熱量Ｑが大きいほど伝熱推進力、換言すると、前記温度差が必要となる。
【００４８】
図３は、上記満液式蒸発器における伝熱状態を示した図である。図３において、蒸発温度は所定値Ｔｅで一定である。蒸発器の入口において温度Ｔｗ１であった冷水は（図３におけるＡ点）、蒸発器において冷却水と熱交換が行われることにより徐々に冷やされ（図３における領域Ｂ）、蒸発器の出口において温度Ｔｗ２まで冷やされることがわかる（図３におけるＣ点）。冷水出口温度Ｔｗ２と蒸発温度Ｔｅとの温度差ΔＴ２が小さいほど、蒸発器の熱交換損失が小さいことを示している。
【００４９】
発明者らは、負荷率が大きいほど冷水出口温度Ｔｗ２と蒸発温度Ｔｅとの温度差ΔＴ２が大きくなるとの経験上の知見から、蒸発器の熱交換損失は負荷率に依存する、より具体的には、負荷率が高いほど蒸発器の熱交換損失も大きくなるのではないかと考え、負荷率と蒸発器の熱交換損失の関係を検証すべく、実際に実験を行った。
図４は、各冷却水入口温度における負荷率と蒸発器の熱交換損失との関係を示した図である。図４において、横軸は負荷率、縦軸は蒸発器の熱交換損失であり、冷水出口温度と蒸発温度との差分で表わされる。また、図４では、冷却水入口温度を１３℃、１５℃、２０℃、２５℃、２９℃、３２℃としたときのそれぞれの関係を示している。
【００５０】
図４に示されるように、負荷率が大きいほど蒸発器の熱交換損失が大きくなることが検証された。
ここで、部分負荷の領域、特に、負荷率２０％などの低負荷領域における熱交換損失はもう少し小さい数値（すなわち、図４に示したグラフにおいて、Ｙ軸の値がもう少し小さい値）を示すことが予測されたが、予測に反し、それほど小さい数値を示していないことがわかった。
この点について、検討したところ、負荷率が所定の値よりも低い領域においては、有効伝熱面積が減少することに起因する性能低下が生じることが新たな知見として得られた。
【００５１】
例えば、図５（ａ）に示すように、負荷率が１００％のときには、蒸発してガス化する冷媒の体積により冷媒のフロス面が上昇し、全てのチューブが冷媒液に接しながら熱交換が行われる。一方、図５（ｂ）に示すように、部分負荷の場合には、冷媒循環流量および蒸発してガス化する冷媒の量が少なくなり、蒸発器内の冷媒液位が低下するため、冷媒液と接する面積でいうチューブの有効伝熱面積が小さくなる。
【００５２】
また、発明者らは、有効伝熱面積の変化に着目し、各運転点における蒸発器の熱交換性能について実験を行った。この結果、ある有効伝熱面積に対して、有効伝熱面積が２０％低下すると、交換熱量Ｑを確保するために必要な平均温度差ΔＴｍが１．２倍になる、換言すると、熱交換性能が低下することがわかった。
【００５３】
以上のことから、図４に示された負荷率と蒸発器の熱交換損失との関係には、有効伝熱面積に依存する熱交換性能の変化も含まれていることがわかった。
【００５４】
また、図４に示した各冷却水入口温度における負荷率と蒸発器の熱交換損失との関係を検討すると、冷却水入口温度が変化しても、負荷率が低いほど蒸発器の熱交換損失が大きくなるという傾向は同じであり、かつ、各冷却水入口温度における特性はほぼ重なっていることがわかった。すなわち、負荷率と蒸発器の熱交換損失との関係は、冷却水入口温度に依存せず、よって、一つの関数で表わされることがわかった。
【００５５】
以上のことから、各冷却水入口温度における負荷率と蒸発器の熱交換損失との関係を示す特性を近似曲線で表わし、この特性を用いて（６）式における蒸発器の損失相当温度差Ｔｄｅを算出することとした。これにより、冷却水入口温度に関わらず共有の特性を用いて蒸発器の損失相当温度差Ｔｄｅを求めることができるという利点がある。
【００５６】
本実施形態では、各負荷率における各冷却水入口温度の熱交換損失の平均値を算出し、算出した平均値を通る近似式を作成した。近似式は、例えば、以下の（９）式で表わされる。
【００５７】
Ｔｄｅ＝ａ＊Ｑｆ＋ｂ （９）
【００５８】
（９）式において、Ｔｄｅは蒸発器の損失相当温度差、Ｑｆは現在の負荷率、ａ，ｂは定数である。また、（９）式では、負荷率をパラメータとした１次関数として表わしたが、多項式で表わされてもよい。
【００５９】
次に、本実施形態に係るターボ冷凍機の性能評価装置の作用について説明する。
まず、データ取得部１０１は、インバータターボ冷凍機１の運転データを入力データとして取得し、取得した入力データを演算部１０３に出力する。演算部１０３は、記憶部１０２に格納されている上記演算式と、データ取得部１０１から入力された運転データとを用いて、現在の運転点における目標ＣＯＰを算出する。
【００６０】
具体的には、上記（２）式から（５）式を用いて現在の運転点に対応する補正項Ｃｆを得るとともに、（６）式および（９）式を用いて熱交換器の熱交換損失Ｔｄを算出する。より具体的には、（９）式のＱｆに現在の負荷率を代入することで、蒸発器の損失相当温度差Ｔｄｅを算出し、算出した蒸発器の損失相当温度差Ｔｄｅを（６）式に代入することで、蒸発器および凝縮器による損失相当温度差Ｔｄを得る。
そして、補正項ＣｆとＴｄとを得ると、この補正項を（１）式に代入することで現在の運転点に対応する目標ＣＯＰを算出する。
【００６１】
算出されたＣＯＰは、通信媒体を介して図示しない監視装置へ送信される。また、制御装置１４では、上述した目標ＣＯＰの算出処理と並行して、例えば、出力熱量、現在の運転点における実測ＣＯＰ（出力熱量[ｋＷ]を消費電力[ｋＷ]で除算した値）等が演算されており、これらの演算結果についても通信媒体を介して監視装置へ送信される。
監視装置では、制御装置１４から受信した目標ＣＯＰ、実測ＣＯＰ、出力熱量等がモニタに表示され、ユーザにこれらの情報が提供される。
【００６２】
以上、説明してきたように、本実施形態に係るターボ冷凍機の性能評価装置およびその方法によれば、従来は定数として与えられていた熱交換器の熱交換損失に対して、負荷率を考慮した蒸発器の熱交換損失を採用するので、目標ＣＯＰの算出精度を向上させることが可能となる。これにより、ターボ冷凍機の性能評価の精度を向上させることが可能となる。
【００６３】
なお、上述した実施形態では、制御装置１４がターボ冷凍機の性能評価装置の機能を有している場合について述べたが、ターボ冷凍機の性能評価装置は、単独のシステムとして成立していてもよい。この場合、ターボ冷凍機の性能評価装置は、制御装置１４からターボ冷凍機に関する運転データを所定の通信媒体を介して受信し、これらの情報を用いて目標ＣＯＰなどを算出することとなる。また、本発明のターボ冷凍機の性能評価装置は、ターボ冷凍機の運転制御を監視する監視装置にその機能が内蔵されていてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１ ターボ冷凍機
１１ 圧縮機
１２ 凝縮器
１３ 蒸発器
１４ 制御装置
１０１ データ取得部
１０２ 記憶部
１０３ 演算部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機および熱交換器として蒸発器を備えるターボ冷凍機の性能評価装置であって、
損失のない理想的な環境下でのＣＯＰ特性を表わす式に、実際に生じる機器損失分を補正項として与えた演算式を用いて、当該冷凍機が発揮可能な最大のＣＯＰである目標ＣＯＰを算出する演算手段を備え、
前記演算式には、前記蒸発器の熱交換損失が前記補正項として含まれており、
前記蒸発器の熱交換損失は、負荷率をパラメータとした関数を用いて算出されるターボ冷凍機の性能評価装置。
【請求項２】
前記蒸発器の熱交換損失を算出するための関数は、負荷率と前記蒸発器の熱交換損失との関係を冷却水入口温度ごとに求め、該関係から導出される請求項１に記載のターボ冷凍機の性能評価装置。
【請求項３】
前記関数は、各冷却水入口温度における負荷率と蒸発器の熱交換損失との関係を示す複数の特性を一つの特性に近似した関数で与えられる請求項２に記載のターボ冷凍機の性能評価装置。
【請求項４】
前記損失のない理想的な環境下でのＣＯＰ特性は、逆カルノーサイクルを表わす式により表わされている請求項１から請求項３のいずれかに記載のターボ冷凍機の性能評価装置。
【請求項５】
前記演算式には、前記圧縮機の性能による機械損失が前記補正項として与えられている請求項１から請求項４のいずれかに記載のターボ冷凍機の性能評価装置。
【請求項６】
圧縮機および熱交換器として蒸発器を備えるターボ冷凍機の性能評価方法であって、
損失のない理想的な環境下でのＣＯＰ特性を表わす式に、実際に生じる機器損失分を補正項として与えた演算式を用いて、当該冷凍機が発揮可能な最大のＣＯＰである目標ＣＯＰを算出する演算工程を備え、
前記演算式には、前記蒸発器の熱交換損失が前記補正項として含まれており、
前記蒸発器の熱交換損失は、負荷率をパラメータとした関数を用いて算出されるターボ冷凍機の性能評価方法。
【請求項１】
圧縮機および熱交換器として蒸発器を備えるターボ冷凍機の性能評価装置であって、
損失のない理想的な環境下でのＣＯＰ特性を表わす式に、実際に生じる機器損失分を補正項として与えた演算式を用いて、当該冷凍機が発揮可能な最大のＣＯＰである目標ＣＯＰを算出する演算手段を備え、
前記演算式には、前記蒸発器の熱交換損失が前記補正項として含まれており、
前記蒸発器の熱交換損失は、負荷率をパラメータとした関数を用いて算出されるターボ冷凍機の性能評価装置。
【請求項２】
前記蒸発器の熱交換損失を算出するための関数は、負荷率と前記蒸発器の熱交換損失との関係を冷却水入口温度ごとに求め、該関係から導出される請求項１に記載のターボ冷凍機の性能評価装置。
【請求項３】
前記関数は、各冷却水入口温度における負荷率と蒸発器の熱交換損失との関係を示す複数の特性を一つの特性に近似した関数で与えられる請求項２に記載のターボ冷凍機の性能評価装置。
【請求項４】
前記損失のない理想的な環境下でのＣＯＰ特性は、逆カルノーサイクルを表わす式により表わされている請求項１から請求項３のいずれかに記載のターボ冷凍機の性能評価装置。
【請求項５】
前記演算式には、前記圧縮機の性能による機械損失が前記補正項として与えられている請求項１から請求項４のいずれかに記載のターボ冷凍機の性能評価装置。
【請求項６】
圧縮機および熱交換器として蒸発器を備えるターボ冷凍機の性能評価方法であって、
損失のない理想的な環境下でのＣＯＰ特性を表わす式に、実際に生じる機器損失分を補正項として与えた演算式を用いて、当該冷凍機が発揮可能な最大のＣＯＰである目標ＣＯＰを算出する演算工程を備え、
前記演算式には、前記蒸発器の熱交換損失が前記補正項として含まれており、
前記蒸発器の熱交換損失は、負荷率をパラメータとした関数を用いて算出されるターボ冷凍機の性能評価方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−３６６３８（Ｐ２０１３−３６６３８Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７１１５２（Ｐ２０１１−１７１１５２）
【出願日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
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