吸収式冷温水機の故障診断システム
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、吸収式冷凍機に代表される吸収式冷温水機に関し、特に冷媒に吸収液が混入したことを検知し、該検知に基づいて故障を診断するシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】吸収式冷凍機においては、凝縮器、蒸発器、吸収器、再生器等を相互に配管接続して１つの冷凍サイクルが構成される。特に二重効用型の吸収式冷凍機は冷凍効率が高いため、広く採用されている(例えば特開昭62-77567号〔F25B15/00〕参照)。
【０００３】図１は二重効用型の吸収式冷凍機の構成を示しており、凝縮器(11)及び低温再生器(12)からなる上胴(１)、蒸発器(21)及び吸収器(22)からなる下胴(２)、バーナ(31)を内蔵した高温再生器(３)、高温熱交換器(４)、低温熱交換器(５)等が相互に配管接続されている。
【０００４】ところで吸収式冷凍機においては、冷媒に吸収液が混入することがある。この原因の１つは、高温再生器(３)にて吸収液の液面が過度に上昇して、吸収液が蒸気配管に混入する事態が発生し、この結果、凝縮器(11)の冷媒へ吸収液が混入して、蒸発器(21)へ至るものである。又、他の原因は、低温再生器(12)の圧力が低い状態で、急に高温の蒸気が低温再生器(12)の伝熱管内を通過する等の事態が発生し、この結果、吸収液が急激に沸騰して、低温再生器(12)から凝縮器(11)側へ蒸気と一緒に吸収液が混入するものである。
【０００５】冷媒に吸収液が混入すると、障害の程度に比例して冷凍機の効率が低下し、症状が進行すると、高温再生器の異常や吸収液の結晶化等、重大な故障を引き起こして運転を継続することが困難となる。
【０００６】そこで従来より、冷凍効率の低下、即ち冷凍出力に対する熱入力が過大となっり、定格の熱入力を与えても定格の冷凍出力が得られない等の症状や、高温再生器の異常が頻発する等の現象を、定期的に監視することが行なわれている。そして、異常が発見されたときには、その原因が吸収液の混入であるのか、或いは他の原因によるものであるのかを確認する。従来は、この確認のために、下胴(２)内に溜まった冷媒を真空ポンプによって抽出し、冷媒の比重を測定する煩雑な判定方法が採用されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来においては、冷媒に吸収液が混入したかどうかの判定に、上記の如く冷媒のサンプリングよる煩雑な手続きが必要であるため、迅速な故障診断が困難である問題があった。本発明の目的は、冷媒をサンプリングすることなく、冷媒に吸収液が混入したかどうかを適確且つ迅速に判定出来る故障診断システムを提供することである。
【０００８】
【課題を解決する為の手段】本発明に係る吸収式冷凍機の故障診断システムは、蒸発器(21)での熱交換に関与する冷媒の温度を測定する第１測定手段と、下胴(２)内の蒸気温度を測定する第２測定手段と、測定された冷媒温度と蒸気温度の差(実測温度差ｄＴｅｐ)を算出する第１演算手段と、冷凍負荷Ｌｃに基づいて、正常運転時の冷媒温度と蒸気温度の差(適正温度差ｄＴｅｐ＿ｎ)を算出する第２演算手段と、前記実測温度差と適正温度差の偏差ｄｄＴｅｐに基づいて、冷媒に混入した吸収液の濃度或いは冷媒の比重に応じた評価データを作成し、出力するデータ処理手段とを具えている。
【０００９】蒸発器(21)での熱交換に関与する冷媒の温度としては、蒸発器(21)の伝熱管へ向けて散布される冷媒の温度(冷媒散布温度Ｔ0)、下胴の冷媒溜りの冷媒の温度(冷媒溜り温度Ｔ1)、或いは冷媒溜りから冷媒散布のために循環される冷媒の温度(冷媒循環温度Ｔ2)を採用することが出来る。
【００１０】具体的構成において、第２演算手段は、冷凍負荷Ｌｃを算出する演算部と、冷凍負荷Ｌｃと適正温度差ｄＴｅｐ＿ｎの関係が予め関数化されて格納されている関数格納部と、第１演算部によって算出された冷凍負荷Ｌｃに基づいて関数格納部から対応する適正温度差ｄＴｅｐ＿ｎを導出するデータ処理部とを具えている。更に具体的構成においては、データ処理手段から出力される評価データを基準値と比較して、冷媒に吸収液が混入したことを判断し、その判断結果を出力する判定手段を具えている。
【００１１】又、故障診断システムの他の構成において、第２演算手段は、冷凍負荷に基づいて正常運転時の冷媒温度と蒸気温度の差を算出すると共に、該温度差に冷媒温度或いは冷水出口温度に応じた補正を施して、正確な適正温度差を算出するものである。
【００１２】
【作用】先ず、本発明に係る吸収式冷温水機の故障診断の原理について、図３乃至図６に基づいて説明する。吸収式冷温水機が正常な状態では、蒸発器(21)内を循環している冷媒は、伝熱管内を流れる水から気化熱を奪うことで、伝熱管内の水を、下胴の蒸気圧から決る一定温度に冷却することが出来る。例えば図６に示す如く、冷媒としての水の飽和液線において、下胴の蒸気圧が例えば６.１mmHgの場合、冷媒の温度は４℃となる(図６中のａ点)。
【００１３】しかし、冷媒(水)に吸収液(臭化リチウム)が混入すると、その飽和液線は図示の如く下方に移動し、温度４℃に対応する蒸気圧が６.１mmHgから低下することになる(図６中のｂ点)。この結果、伝熱管を流れる水から正常時の充分な気化熱を奪うことが出来ず、冷水温度と冷媒温度が上昇する(図６のｃ点)。このとき、冷水出口温度の上昇が高温再生器のガス弁開度にフィードバックされて、正常時よりも多くのガスが流れることになる。この結果、より高濃度になった臭化リチウム溶液が下胴の蒸気をより多く吸収し、圧力の減小、即ち蒸気温度の低下を引き起こすのである(図６のｄ点)。
【００１４】従って、冷媒に対する吸収液の混入の程度に応じて、冷媒温度と下胴蒸気温度の差が増大する。図３R>３のグラフは、この関係を実測値に基づいて裏付けるものである。吸収液の混入によって冷媒の比重が増大するにつれて、冷媒循環温度と下蒸気温度の差(実測温度差ｄＴｅｐ)が増大している。
【００１５】一方、正常な運転状態においても、図４に示す如く冷凍負荷Ｌｃの増大につれて、冷媒循環温度と下胴蒸気温度の差(適正温度差ｄＴｅｐ＿ｎ)がある程度増大することが知られている。
【００１６】従って、前記実測温度差ｄＴｅｐから適正温度差ｄＴｅｐ＿ｎを差し引けば、冷凍負荷の変動に起因する実測温度差の変動成分が除去されることになる。そこで、前記実測温度差ｄＴｅｐから適正温度差ｄＴｅｐ＿ｎを差し引いた値(偏差)を図５に示す如く、異なる冷凍負荷、異なる吸収液濃度毎にプロットしたところ、該偏差は、冷凍負荷には拘わらず、濃度に応じて変化することが判明した。
【００１７】本発明は以上の考察から生れたものであって、第１測定手段によって測定された冷媒温度と、第２測定手段によて測定された蒸気温度が第１演算手段に送られて、両温度差(実測温度差ｄＴｅｐ)が算出される。一方、正常運転時の冷媒温度と蒸気温度の差(適正温度差ｄＴｅｐ＿ｎ)の算出に際しては、予め冷凍負荷Ｌｃと適正温度差ｄＴｅｐ＿ｎの関係を関数化しておく。そして、故障診断時における冷凍負荷Ｌｃを前記関数に入力して、適正温度差ｄＴｅｐ＿ｎを導出する。データ処理手段は、実測温度差ｄＴｅｐから適正温度差ｄＴｅｐ＿ｎを差し引くことによって、偏差ｄｄＴｅｐを作成する。
【００１８】前記偏差ｄｄＴｅｐに基づいて評価データを作成する際は、例えば図５の如く偏差と濃度の関係を予め関数化しておき、該関数に偏差ｄｄＴｅｐを入力することによって、評価データとしての濃度を算出する。算出された濃度は、必要に応じ、予め設定されている基準値と比較して、濃度が基準値を越えているとき、冷媒に吸収液が混入したことを表わす警報等を発する。
【００１９】又、上記故障診断システムの他の構成は、適正温度差ｄＴｅｐ＿ｎの計算精度を更に向上させたものである。即ち、図６において、冷媒に対する吸収液の混入量が同じであっても、圧力が異なると、これによって生じる温度差(純水と臭化リチウム溶液の温度差)は、圧力の上昇に応じて増大する。従って、下胴圧力の測定値から推定される冷媒飽和蒸気温度と冷媒循環温度との差は、冷媒中の臭化リチウムの濃度が同じであっても、そのときの冷媒循環温度によって異なるのである。そこで、適正温度差を算出する際には、冷凍負荷に基づいて正常運転時の冷媒温度と蒸気温度の差を算出すると共に、該温度差に対し、冷媒温度或いは該温度に追随して変化する冷水出口温度に応じた補正を施すのである。これによってより正確な適正温度差ｄＴｅｐ＿ｎが得られ、その後の偏差ｄｄＴｅｐの算出、評価データの作成、冷媒に吸収液が混入したことの診断が適確に行なわれる。
【００２０】
【発明の効果】本発明に係る吸収式冷温水機の故障診断システムによれば、冷媒に吸収液が混入したかどうかを判定する際に冷媒のサンプリングは不要であり、単に冷媒温度と蒸気温度を実測するだけで、適確且つ迅速な判定が可能である。
【００２１】
【実施例】以下、本発明を二重効用型の吸収式冷凍機に実施した一例につき、図面に沿って詳述する。図１に示す如く吸収式冷凍機は、冷媒として水、吸収液として臭化リチウム(ＬｉＢｒ)溶液を用いたもので、凝縮器(11)及び低温再生器(12)からなる上胴(１)、蒸発器(21)及び吸収器(22)からなる下胴(２)、バーナ(31)を内蔵した高温再生器(３)、高温熱交換器(４)、低温熱交換器(５)等を相互に配管接続して構成されている。尚、これら複数の機器の媒体入出力部には、必要なセンサー(図示省略)が取り付けられており、後述の各種物理量が測定される。
【００２２】クーリングタワー(図示省略)から供給される温度の低い冷却水は、先ず吸収器(22)を通過した後、凝縮器(11)を通過し、これによって温度が上昇した冷却水は再びクーリングタワーへ戻される。又、室内ユニット(図示省略)からの温度の高い冷水は蒸発器(21)を通過し、これによって冷却された温度の低い冷水が室内ユニットへ供給される。
【００２３】第１実施例図２は、冷媒に吸収液が混入したかどうかの診断を行なうシステムの構成を示している。センサー群(６)は、図１R>１に示す下胴(２)内の蒸気圧Ｐ0、蒸発器(21)を循環する冷媒の循環温度Ｔ2、蒸発器(21)の冷水出口温度Ｔｃ＿ｏｕｔ、冷水入口温度Ｔｃ＿ｉｎ、及び冷水流量Ｖｃを夫々測定するための圧力計、温度計、流量計を具えている。
【００２４】演算処理回路(７)はマイクロコンピュータによって構成され、次の６つの計算部(71)〜(76)と１つの判定部(77)を具えている。下胴蒸気温度計算部(71)には、冷媒の蒸気線図が関数化されて格納されており、センサー群(６)から送られてくる下胴蒸気圧Ｐ0に基づいて、飽和液線上にて対応する蒸気温度Ｔsが算出される。又、冷媒循環温度と蒸気温度の差の計算部(72)では、センサー群(６)から送られてくる冷媒循環温度Ｔ2と下胴蒸気温度計算部(71)から送られてくる蒸気温度Ｔsの差ｄＴｅｐを算出する。
【００２５】一方、冷凍負荷計算部(74)では、センサー群(６)から送られてくる冷水出口温度Ｔｃ＿ｏｕｔ、冷水入口温度Ｔｃ＿ｉｎ、及び冷水流量Ｖｃを下記数１に入力して、冷凍負荷Ｌｃを算出する。
【００２６】
【数１】Ｌｃ＝Ｖｃ(Ｔｃ＿ｉｎ−Ｔｃ＿ｏｕｔ)
【００２７】正常の冷媒温度と蒸気温度の差計算部(75)には、図４に示す正常時における冷媒循環温度Ｔ2と下胴蒸気温度の差ｄＴｅｐ＿ｎと、冷凍負荷Ｌｃの関係が、下記数２の２次関数によって記述されている。尚、図４においては、実測値がグラフ中にプロットされており、これらの実測値に最小二乗法を適用して求めた数２の２次関数が、実線で描かれている。
【００２８】
【数２】ｄＴｅｐ＿ｎ＝−１.４＋１.８×１０-2×Ｌｃ＋８.８×１０-5×Ｌｃ2
【００２９】そして、正常の冷媒温度と蒸気温度の差計算部(75)は、冷凍負荷計算部(74)から送られてくる冷凍負荷Ｌｃを数２に代入して、適正温度差ｄＴｅｐ＿ｎを算出するのである。
【００３０】温度差の正常値と測定値の差の計算部(73)では、冷媒循環温度と蒸気温度の差の計算部(72)から送られてくる実測温度差ｄＴｅｐと、正常の冷媒温度と蒸気温度の差計算部(75)から送られてくる適正温度差ｄＴｅｐ＿ｎに基づいて、下記数３から温度差の偏差ｄｄＴｅｐを算出する。
【００３１】
【数３】ｄｄＴｅｐ＝ｄＴｅｐ−ｄＴｅｐ＿ｎ
【００３２】冷媒中の臭化リチウム濃度の計算部(76)には、図５に示す偏差ｄｄＴｅｐ(℃)と臭化リチウムの濃度Ｄｅｖａ(％)との関係が予め、下記数４に示す如く関数化されて格納されている。
【００３３】
【数４】■ ｄｄＴｅｐ＜０.０の場合Ｄｅｖａ＝０■ ０.０＜ｄｄＴｅｐ＜０.５の場合Ｄｅｖａ＝２０×ｄｄＴｅｐ■ ０.５＜ｄｄＴｅｐ＜３.０の場合Ｄｅｖａ＝１０×(ｄｄＴｅｐ−０.５)＋１０
【００３４】そして、冷媒中の臭化リチウム濃度の計算部(76)は、温度差の正常値と測定値の差の計算部(73)から送られてくる偏差ｄｄＴｅｐを上記数４に代入して、臭化リチウムの濃度Ｄｅｖａ(％)を算出するのである。
【００３５】この様にして算出された臭化リチウムの濃度Ｄｅｖａは混入判定部(77)へ送られて、臭化リチウムの濃度が１０％のときは“注意”の判定、濃度が１５％以上のときは“異常”の判定が下される。該判定結果及び臭化リチウム濃度は、ディスプレイ、プリンター等の表示出力部(８)へ送られて、表示或いは印字されることになる。
【００３６】上記故障診断システムによれば、冷媒に吸収液が混入する異常を迅速且つ適確に判定出来るから、例えば春先等の冷凍負荷の低い時期に故障を早期発見して、これを修理することが可能である。これによって、従来は夏場の冷凍負荷の高い時期に集中していた故障によるダウンを時期的に分散させることが出来る。
【００３７】第２実施例本実施例は、適正温度差ｄＴｅｐ＿ｎに後述の補正を施すことによって、より的確な診断を行なうものである。即ち、第１実施例においては、実測温度差ｄＴｅｐと適正温度差ｄＴｅｐ＿ｎの偏差ｄｄＴｅｐが同じであれば、冷媒に対する吸収液の混入量も同じ程度であるとの前提を採っていたが、第２実施例では、更に精度を上げるべく、適正温度差ｄＴｅｐ＿ｎを下記数５或いは数６に基づいて補正する。
【００３８】
【数５】ｄＴｅｐ＿ｎ′＝ｄＴｅｐ＿ｎ＋ｐ×Ｔ2＋ｑ
【数６】ｄＴｅｐ＿ｎ′＝ｄＴｅｐ＿ｎ＋ｒ×Ｔｃ＿ｏｕｔ＋ｓここで、ｐ、ｑ、ｒ、ｓは夫々実験的に決定される定数であって、例えばｒ＝０.２２、ｓ＝−１.５４に設定される。
【００３９】数５を採用する場合、図７に示す如く演算処理回路(７)には、温度差正常値の補正計算部(78)を設け、正常の冷媒温度と蒸気温度の差の計算部(75)から送られてくる適正温度差ｄＴｅｐ＿ｎと、センサー群(６)から得られる冷媒循環温度Ｔ2に基づいて、補正された適正温度差ｄＴｅｐ＿ｎ′を算出し、これを温度差の正常値と測定値の差の計算部(73)へ供給する。これによって得られる実測温度差ｄＴｅｐと適正温度差ｄＴｅｐ＿ｎ′の偏差ｄｄＴｅｐは、臭化リチウムの濃度と正確に対応することとなり、混入判定部(77)での判定がより的確なものとなる。
【００４０】上記実施例の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施すべき吸収式冷凍機の構成図である。
【図２】本発明に係る故障診断システムのブロック図である。
【図３】冷媒比重と実測温度差ｄＴｅｐの関係を示すグラフである。
【図４】冷凍負荷と適正温度差ｄＴｅｐ＿ｎの関係を示すグラフである。
【図５】吸収液濃度をパラメータとして、冷凍負荷と温度差の偏差ｄｄＴｅｐとの関係を示すグラフである。
【図６】本発明による故障診断の原理を説明するグラフである。
【図７】故障診断システムの他の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
(１) 上胴
(11) 凝縮器
(12) 低温再生器
(２) 下胴
(21) 蒸発器
(22) 吸収器
(３) 高温再生器
(６) センサー群
(７) 演算処理回路
(８) 出力部
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、吸収式冷凍機に代表される吸収式冷温水機に関し、特に冷媒に吸収液が混入したことを検知し、該検知に基づいて故障を診断するシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】吸収式冷凍機においては、凝縮器、蒸発器、吸収器、再生器等を相互に配管接続して１つの冷凍サイクルが構成される。特に二重効用型の吸収式冷凍機は冷凍効率が高いため、広く採用されている(例えば特開昭62-77567号〔F25B15/00〕参照)。
【０００３】図１は二重効用型の吸収式冷凍機の構成を示しており、凝縮器(11)及び低温再生器(12)からなる上胴(１)、蒸発器(21)及び吸収器(22)からなる下胴(２)、バーナ(31)を内蔵した高温再生器(３)、高温熱交換器(４)、低温熱交換器(５)等が相互に配管接続されている。
【０００４】ところで吸収式冷凍機においては、冷媒に吸収液が混入することがある。この原因の１つは、高温再生器(３)にて吸収液の液面が過度に上昇して、吸収液が蒸気配管に混入する事態が発生し、この結果、凝縮器(11)の冷媒へ吸収液が混入して、蒸発器(21)へ至るものである。又、他の原因は、低温再生器(12)の圧力が低い状態で、急に高温の蒸気が低温再生器(12)の伝熱管内を通過する等の事態が発生し、この結果、吸収液が急激に沸騰して、低温再生器(12)から凝縮器(11)側へ蒸気と一緒に吸収液が混入するものである。
【０００５】冷媒に吸収液が混入すると、障害の程度に比例して冷凍機の効率が低下し、症状が進行すると、高温再生器の異常や吸収液の結晶化等、重大な故障を引き起こして運転を継続することが困難となる。
【０００６】そこで従来より、冷凍効率の低下、即ち冷凍出力に対する熱入力が過大となっり、定格の熱入力を与えても定格の冷凍出力が得られない等の症状や、高温再生器の異常が頻発する等の現象を、定期的に監視することが行なわれている。そして、異常が発見されたときには、その原因が吸収液の混入であるのか、或いは他の原因によるものであるのかを確認する。従来は、この確認のために、下胴(２)内に溜まった冷媒を真空ポンプによって抽出し、冷媒の比重を測定する煩雑な判定方法が採用されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来においては、冷媒に吸収液が混入したかどうかの判定に、上記の如く冷媒のサンプリングよる煩雑な手続きが必要であるため、迅速な故障診断が困難である問題があった。本発明の目的は、冷媒をサンプリングすることなく、冷媒に吸収液が混入したかどうかを適確且つ迅速に判定出来る故障診断システムを提供することである。
【０００８】
【課題を解決する為の手段】本発明に係る吸収式冷凍機の故障診断システムは、蒸発器(21)での熱交換に関与する冷媒の温度を測定する第１測定手段と、下胴(２)内の蒸気温度を測定する第２測定手段と、測定された冷媒温度と蒸気温度の差(実測温度差ｄＴｅｐ)を算出する第１演算手段と、冷凍負荷Ｌｃに基づいて、正常運転時の冷媒温度と蒸気温度の差(適正温度差ｄＴｅｐ＿ｎ)を算出する第２演算手段と、前記実測温度差と適正温度差の偏差ｄｄＴｅｐに基づいて、冷媒に混入した吸収液の濃度或いは冷媒の比重に応じた評価データを作成し、出力するデータ処理手段とを具えている。
【０００９】蒸発器(21)での熱交換に関与する冷媒の温度としては、蒸発器(21)の伝熱管へ向けて散布される冷媒の温度(冷媒散布温度Ｔ0)、下胴の冷媒溜りの冷媒の温度(冷媒溜り温度Ｔ1)、或いは冷媒溜りから冷媒散布のために循環される冷媒の温度(冷媒循環温度Ｔ2)を採用することが出来る。
【００１０】具体的構成において、第２演算手段は、冷凍負荷Ｌｃを算出する演算部と、冷凍負荷Ｌｃと適正温度差ｄＴｅｐ＿ｎの関係が予め関数化されて格納されている関数格納部と、第１演算部によって算出された冷凍負荷Ｌｃに基づいて関数格納部から対応する適正温度差ｄＴｅｐ＿ｎを導出するデータ処理部とを具えている。更に具体的構成においては、データ処理手段から出力される評価データを基準値と比較して、冷媒に吸収液が混入したことを判断し、その判断結果を出力する判定手段を具えている。
【００１１】又、故障診断システムの他の構成において、第２演算手段は、冷凍負荷に基づいて正常運転時の冷媒温度と蒸気温度の差を算出すると共に、該温度差に冷媒温度或いは冷水出口温度に応じた補正を施して、正確な適正温度差を算出するものである。
【００１２】
【作用】先ず、本発明に係る吸収式冷温水機の故障診断の原理について、図３乃至図６に基づいて説明する。吸収式冷温水機が正常な状態では、蒸発器(21)内を循環している冷媒は、伝熱管内を流れる水から気化熱を奪うことで、伝熱管内の水を、下胴の蒸気圧から決る一定温度に冷却することが出来る。例えば図６に示す如く、冷媒としての水の飽和液線において、下胴の蒸気圧が例えば６.１mmHgの場合、冷媒の温度は４℃となる(図６中のａ点)。
【００１３】しかし、冷媒(水)に吸収液(臭化リチウム)が混入すると、その飽和液線は図示の如く下方に移動し、温度４℃に対応する蒸気圧が６.１mmHgから低下することになる(図６中のｂ点)。この結果、伝熱管を流れる水から正常時の充分な気化熱を奪うことが出来ず、冷水温度と冷媒温度が上昇する(図６のｃ点)。このとき、冷水出口温度の上昇が高温再生器のガス弁開度にフィードバックされて、正常時よりも多くのガスが流れることになる。この結果、より高濃度になった臭化リチウム溶液が下胴の蒸気をより多く吸収し、圧力の減小、即ち蒸気温度の低下を引き起こすのである(図６のｄ点)。
【００１４】従って、冷媒に対する吸収液の混入の程度に応じて、冷媒温度と下胴蒸気温度の差が増大する。図３R>３のグラフは、この関係を実測値に基づいて裏付けるものである。吸収液の混入によって冷媒の比重が増大するにつれて、冷媒循環温度と下蒸気温度の差(実測温度差ｄＴｅｐ)が増大している。
【００１５】一方、正常な運転状態においても、図４に示す如く冷凍負荷Ｌｃの増大につれて、冷媒循環温度と下胴蒸気温度の差(適正温度差ｄＴｅｐ＿ｎ)がある程度増大することが知られている。
【００１６】従って、前記実測温度差ｄＴｅｐから適正温度差ｄＴｅｐ＿ｎを差し引けば、冷凍負荷の変動に起因する実測温度差の変動成分が除去されることになる。そこで、前記実測温度差ｄＴｅｐから適正温度差ｄＴｅｐ＿ｎを差し引いた値(偏差)を図５に示す如く、異なる冷凍負荷、異なる吸収液濃度毎にプロットしたところ、該偏差は、冷凍負荷には拘わらず、濃度に応じて変化することが判明した。
【００１７】本発明は以上の考察から生れたものであって、第１測定手段によって測定された冷媒温度と、第２測定手段によて測定された蒸気温度が第１演算手段に送られて、両温度差(実測温度差ｄＴｅｐ)が算出される。一方、正常運転時の冷媒温度と蒸気温度の差(適正温度差ｄＴｅｐ＿ｎ)の算出に際しては、予め冷凍負荷Ｌｃと適正温度差ｄＴｅｐ＿ｎの関係を関数化しておく。そして、故障診断時における冷凍負荷Ｌｃを前記関数に入力して、適正温度差ｄＴｅｐ＿ｎを導出する。データ処理手段は、実測温度差ｄＴｅｐから適正温度差ｄＴｅｐ＿ｎを差し引くことによって、偏差ｄｄＴｅｐを作成する。
【００１８】前記偏差ｄｄＴｅｐに基づいて評価データを作成する際は、例えば図５の如く偏差と濃度の関係を予め関数化しておき、該関数に偏差ｄｄＴｅｐを入力することによって、評価データとしての濃度を算出する。算出された濃度は、必要に応じ、予め設定されている基準値と比較して、濃度が基準値を越えているとき、冷媒に吸収液が混入したことを表わす警報等を発する。
【００１９】又、上記故障診断システムの他の構成は、適正温度差ｄＴｅｐ＿ｎの計算精度を更に向上させたものである。即ち、図６において、冷媒に対する吸収液の混入量が同じであっても、圧力が異なると、これによって生じる温度差(純水と臭化リチウム溶液の温度差)は、圧力の上昇に応じて増大する。従って、下胴圧力の測定値から推定される冷媒飽和蒸気温度と冷媒循環温度との差は、冷媒中の臭化リチウムの濃度が同じであっても、そのときの冷媒循環温度によって異なるのである。そこで、適正温度差を算出する際には、冷凍負荷に基づいて正常運転時の冷媒温度と蒸気温度の差を算出すると共に、該温度差に対し、冷媒温度或いは該温度に追随して変化する冷水出口温度に応じた補正を施すのである。これによってより正確な適正温度差ｄＴｅｐ＿ｎが得られ、その後の偏差ｄｄＴｅｐの算出、評価データの作成、冷媒に吸収液が混入したことの診断が適確に行なわれる。
【００２０】
【発明の効果】本発明に係る吸収式冷温水機の故障診断システムによれば、冷媒に吸収液が混入したかどうかを判定する際に冷媒のサンプリングは不要であり、単に冷媒温度と蒸気温度を実測するだけで、適確且つ迅速な判定が可能である。
【００２１】
【実施例】以下、本発明を二重効用型の吸収式冷凍機に実施した一例につき、図面に沿って詳述する。図１に示す如く吸収式冷凍機は、冷媒として水、吸収液として臭化リチウム(ＬｉＢｒ)溶液を用いたもので、凝縮器(11)及び低温再生器(12)からなる上胴(１)、蒸発器(21)及び吸収器(22)からなる下胴(２)、バーナ(31)を内蔵した高温再生器(３)、高温熱交換器(４)、低温熱交換器(５)等を相互に配管接続して構成されている。尚、これら複数の機器の媒体入出力部には、必要なセンサー(図示省略)が取り付けられており、後述の各種物理量が測定される。
【００２２】クーリングタワー(図示省略)から供給される温度の低い冷却水は、先ず吸収器(22)を通過した後、凝縮器(11)を通過し、これによって温度が上昇した冷却水は再びクーリングタワーへ戻される。又、室内ユニット(図示省略)からの温度の高い冷水は蒸発器(21)を通過し、これによって冷却された温度の低い冷水が室内ユニットへ供給される。
【００２３】第１実施例図２は、冷媒に吸収液が混入したかどうかの診断を行なうシステムの構成を示している。センサー群(６)は、図１R>１に示す下胴(２)内の蒸気圧Ｐ0、蒸発器(21)を循環する冷媒の循環温度Ｔ2、蒸発器(21)の冷水出口温度Ｔｃ＿ｏｕｔ、冷水入口温度Ｔｃ＿ｉｎ、及び冷水流量Ｖｃを夫々測定するための圧力計、温度計、流量計を具えている。
【００２４】演算処理回路(７)はマイクロコンピュータによって構成され、次の６つの計算部(71)〜(76)と１つの判定部(77)を具えている。下胴蒸気温度計算部(71)には、冷媒の蒸気線図が関数化されて格納されており、センサー群(６)から送られてくる下胴蒸気圧Ｐ0に基づいて、飽和液線上にて対応する蒸気温度Ｔsが算出される。又、冷媒循環温度と蒸気温度の差の計算部(72)では、センサー群(６)から送られてくる冷媒循環温度Ｔ2と下胴蒸気温度計算部(71)から送られてくる蒸気温度Ｔsの差ｄＴｅｐを算出する。
【００２５】一方、冷凍負荷計算部(74)では、センサー群(６)から送られてくる冷水出口温度Ｔｃ＿ｏｕｔ、冷水入口温度Ｔｃ＿ｉｎ、及び冷水流量Ｖｃを下記数１に入力して、冷凍負荷Ｌｃを算出する。
【００２６】
【数１】Ｌｃ＝Ｖｃ(Ｔｃ＿ｉｎ−Ｔｃ＿ｏｕｔ)
【００２７】正常の冷媒温度と蒸気温度の差計算部(75)には、図４に示す正常時における冷媒循環温度Ｔ2と下胴蒸気温度の差ｄＴｅｐ＿ｎと、冷凍負荷Ｌｃの関係が、下記数２の２次関数によって記述されている。尚、図４においては、実測値がグラフ中にプロットされており、これらの実測値に最小二乗法を適用して求めた数２の２次関数が、実線で描かれている。
【００２８】
【数２】ｄＴｅｐ＿ｎ＝−１.４＋１.８×１０-2×Ｌｃ＋８.８×１０-5×Ｌｃ2
【００２９】そして、正常の冷媒温度と蒸気温度の差計算部(75)は、冷凍負荷計算部(74)から送られてくる冷凍負荷Ｌｃを数２に代入して、適正温度差ｄＴｅｐ＿ｎを算出するのである。
【００３０】温度差の正常値と測定値の差の計算部(73)では、冷媒循環温度と蒸気温度の差の計算部(72)から送られてくる実測温度差ｄＴｅｐと、正常の冷媒温度と蒸気温度の差計算部(75)から送られてくる適正温度差ｄＴｅｐ＿ｎに基づいて、下記数３から温度差の偏差ｄｄＴｅｐを算出する。
【００３１】
【数３】ｄｄＴｅｐ＝ｄＴｅｐ−ｄＴｅｐ＿ｎ
【００３２】冷媒中の臭化リチウム濃度の計算部(76)には、図５に示す偏差ｄｄＴｅｐ(℃)と臭化リチウムの濃度Ｄｅｖａ(％)との関係が予め、下記数４に示す如く関数化されて格納されている。
【００３３】
【数４】
【００３４】そして、冷媒中の臭化リチウム濃度の計算部(76)は、温度差の正常値と測定値の差の計算部(73)から送られてくる偏差ｄｄＴｅｐを上記数４に代入して、臭化リチウムの濃度Ｄｅｖａ(％)を算出するのである。
【００３５】この様にして算出された臭化リチウムの濃度Ｄｅｖａは混入判定部(77)へ送られて、臭化リチウムの濃度が１０％のときは“注意”の判定、濃度が１５％以上のときは“異常”の判定が下される。該判定結果及び臭化リチウム濃度は、ディスプレイ、プリンター等の表示出力部(８)へ送られて、表示或いは印字されることになる。
【００３６】上記故障診断システムによれば、冷媒に吸収液が混入する異常を迅速且つ適確に判定出来るから、例えば春先等の冷凍負荷の低い時期に故障を早期発見して、これを修理することが可能である。これによって、従来は夏場の冷凍負荷の高い時期に集中していた故障によるダウンを時期的に分散させることが出来る。
【００３７】第２実施例本実施例は、適正温度差ｄＴｅｐ＿ｎに後述の補正を施すことによって、より的確な診断を行なうものである。即ち、第１実施例においては、実測温度差ｄＴｅｐと適正温度差ｄＴｅｐ＿ｎの偏差ｄｄＴｅｐが同じであれば、冷媒に対する吸収液の混入量も同じ程度であるとの前提を採っていたが、第２実施例では、更に精度を上げるべく、適正温度差ｄＴｅｐ＿ｎを下記数５或いは数６に基づいて補正する。
【００３８】
【数５】ｄＴｅｐ＿ｎ′＝ｄＴｅｐ＿ｎ＋ｐ×Ｔ2＋ｑ
【数６】ｄＴｅｐ＿ｎ′＝ｄＴｅｐ＿ｎ＋ｒ×Ｔｃ＿ｏｕｔ＋ｓここで、ｐ、ｑ、ｒ、ｓは夫々実験的に決定される定数であって、例えばｒ＝０.２２、ｓ＝−１.５４に設定される。
【００３９】数５を採用する場合、図７に示す如く演算処理回路(７)には、温度差正常値の補正計算部(78)を設け、正常の冷媒温度と蒸気温度の差の計算部(75)から送られてくる適正温度差ｄＴｅｐ＿ｎと、センサー群(６)から得られる冷媒循環温度Ｔ2に基づいて、補正された適正温度差ｄＴｅｐ＿ｎ′を算出し、これを温度差の正常値と測定値の差の計算部(73)へ供給する。これによって得られる実測温度差ｄＴｅｐと適正温度差ｄＴｅｐ＿ｎ′の偏差ｄｄＴｅｐは、臭化リチウムの濃度と正確に対応することとなり、混入判定部(77)での判定がより的確なものとなる。
【００４０】上記実施例の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施すべき吸収式冷凍機の構成図である。
【図２】本発明に係る故障診断システムのブロック図である。
【図３】冷媒比重と実測温度差ｄＴｅｐの関係を示すグラフである。
【図４】冷凍負荷と適正温度差ｄＴｅｐ＿ｎの関係を示すグラフである。
【図５】吸収液濃度をパラメータとして、冷凍負荷と温度差の偏差ｄｄＴｅｐとの関係を示すグラフである。
【図６】本発明による故障診断の原理を説明するグラフである。
【図７】故障診断システムの他の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
(１) 上胴
(11) 凝縮器
(12) 低温再生器
(２) 下胴
(21) 蒸発器
(22) 吸収器
(３) 高温再生器
(６) センサー群
(７) 演算処理回路
(８) 出力部
【特許請求の範囲】
【請求項１】 上胴(１)には凝縮器(11)、下胴(２)には蒸発器(21)及び吸収器(22)を配置した吸収式冷温水機において、蒸発器(21)での熱交換に関与する冷媒の温度を測定する第１測定手段と、下胴(２)内の蒸気温度を、実測又は演算を含む計測によって測定する第２測定手段と、測定された冷媒温度と蒸気温度の差(実測温度差)を算出する第１演算手段と、冷凍負荷に基づいて、正常運転時の冷媒温度と蒸気温度の差(適正温度差)を算出する第２演算手段と、前記実測温度差と適正温度差の偏差に基づいて、冷媒に混入した吸収液の濃度或いは冷媒の比重に応じた評価データを作成し、出力するデータ処理手段とを具えたことを特徴とする吸収式冷温水機の故障診断システム。
【請求項２】 第２演算手段は、冷凍負荷を算出する演算部と、冷凍負荷と適正温度差の関係が予め関数化されて格納されている関数格納部と、第１演算部によって算出された冷凍負荷に基づいて関数格納部から対応する適正温度差を導出するデータ処理部とを具えている請求項１に記載の故障診断システム。
【請求項３】 更に、データ処理手段が出力する評価データを基準値と比較して、冷媒に吸収液が混入したことを判断し、その判断結果を出力する判定手段を具えている請求項１に記載の故障診断システム。
【請求項４】 上胴(１)には凝縮器(11)、下胴(２)には蒸発器(21)及び吸収器(22)を配置した吸収式冷温水機において、蒸発器(21)での熱交換に関与する冷媒の温度を測定する第１測定手段と、下胴(２)内の蒸気温度を、実測又は推定を含む計測によって測定する第２測定手段と、測定された冷媒温度と蒸気温度の差(実測温度差)を算出する第１演算手段と、冷凍負荷に基づいて正常運転時の冷媒温度と蒸気温度の差を算出すると共に、該温度差に冷媒温度或いは冷水出口温度の測定値に応じた補正を施して、適正温度差を算出する第２演算補正手段と、前記実測温度差と適正温度差の偏差に基づいて、冷媒に混入した吸収液の濃度或いは冷媒の比重に応じた評価データを作成し、出力するデータ処理手段とを具えたことを特徴とする吸収式冷温水機の故障診断システム。
【請求項５】 第２演算手段は、冷凍負荷を算出する演算部と、冷凍負荷及び、冷媒温度又は冷水出口温度を変数として、適正温度差が予め関数化されて格納されている関数格納部と、第１演算部によって算出された冷凍負荷及び、冷媒温度又は冷水出口温度の測定値に基づいて、関数格納部から対応する適正温度差を導出するデータ処理部とを具えている請求項４に記載の故障診断システム。
【請求項６】 更に、データ処理手段が出力する評価データを基準値と比較して、冷媒に吸収液が混入したことを判断し、その判断結果を出力する判定手段を具えている請求項４に記載の故障診断システム。
【請求項１】 上胴(１)には凝縮器(11)、下胴(２)には蒸発器(21)及び吸収器(22)を配置した吸収式冷温水機において、蒸発器(21)での熱交換に関与する冷媒の温度を測定する第１測定手段と、下胴(２)内の蒸気温度を、実測又は演算を含む計測によって測定する第２測定手段と、測定された冷媒温度と蒸気温度の差(実測温度差)を算出する第１演算手段と、冷凍負荷に基づいて、正常運転時の冷媒温度と蒸気温度の差(適正温度差)を算出する第２演算手段と、前記実測温度差と適正温度差の偏差に基づいて、冷媒に混入した吸収液の濃度或いは冷媒の比重に応じた評価データを作成し、出力するデータ処理手段とを具えたことを特徴とする吸収式冷温水機の故障診断システム。
【請求項２】 第２演算手段は、冷凍負荷を算出する演算部と、冷凍負荷と適正温度差の関係が予め関数化されて格納されている関数格納部と、第１演算部によって算出された冷凍負荷に基づいて関数格納部から対応する適正温度差を導出するデータ処理部とを具えている請求項１に記載の故障診断システム。
【請求項３】 更に、データ処理手段が出力する評価データを基準値と比較して、冷媒に吸収液が混入したことを判断し、その判断結果を出力する判定手段を具えている請求項１に記載の故障診断システム。
【請求項４】 上胴(１)には凝縮器(11)、下胴(２)には蒸発器(21)及び吸収器(22)を配置した吸収式冷温水機において、蒸発器(21)での熱交換に関与する冷媒の温度を測定する第１測定手段と、下胴(２)内の蒸気温度を、実測又は推定を含む計測によって測定する第２測定手段と、測定された冷媒温度と蒸気温度の差(実測温度差)を算出する第１演算手段と、冷凍負荷に基づいて正常運転時の冷媒温度と蒸気温度の差を算出すると共に、該温度差に冷媒温度或いは冷水出口温度の測定値に応じた補正を施して、適正温度差を算出する第２演算補正手段と、前記実測温度差と適正温度差の偏差に基づいて、冷媒に混入した吸収液の濃度或いは冷媒の比重に応じた評価データを作成し、出力するデータ処理手段とを具えたことを特徴とする吸収式冷温水機の故障診断システム。
【請求項５】 第２演算手段は、冷凍負荷を算出する演算部と、冷凍負荷及び、冷媒温度又は冷水出口温度を変数として、適正温度差が予め関数化されて格納されている関数格納部と、第１演算部によって算出された冷凍負荷及び、冷媒温度又は冷水出口温度の測定値に基づいて、関数格納部から対応する適正温度差を導出するデータ処理部とを具えている請求項４に記載の故障診断システム。
【請求項６】 更に、データ処理手段が出力する評価データを基準値と比較して、冷媒に吸収液が混入したことを判断し、その判断結果を出力する判定手段を具えている請求項４に記載の故障診断システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図６】
【図４】
【図５】
【図７】
【図２】
【図３】
【図６】
【図４】
【図５】
【図７】
【特許番号】特許第３２５３２１１号（Ｐ３２５３２１１）
【登録日】平成１３年１１月２２日（２００１．１１．２２）
【発行日】平成１４年２月４日（２００２．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平６−２６５８３
【出願日】平成６年２月２４日（１９９４．２．２４）
【公開番号】特開平７−１３９８４３
【公開日】平成７年６月２日（１９９５．６．２）
【審査請求日】平成１２年７月１２日（２０００．７．１２）
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【参考文献】
【文献】特開 昭６１−３９６１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平３−６７９６６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平２−１７６３７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平２−２０３１６６（ＪＰ，Ａ）
【登録日】平成１３年１１月２２日（２００１．１１．２２）
【発行日】平成１４年２月４日（２００２．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成６年２月２４日（１９９４．２．２４）
【公開番号】特開平７−１３９８４３
【公開日】平成７年６月２日（１９９５．６．２）
【審査請求日】平成１２年７月１２日（２０００．７．１２）
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【参考文献】
【文献】特開 昭６１−３９６１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平３−６７９６６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平２−１７６３７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平２−２０３１６６（ＪＰ，Ａ）
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