JP2909368B2

JP2909368B2 - 吸収式冷温水機の冷却水汚れ診断システム

Info

Publication number: JP2909368B2
Application number: JP29956693A
Authority: JP
Inventors: 隆一郎川上; 和明水上; 芳男小澤; 雅裕古川; 泰司鎌田
Original assignee: Sanyo Denki Co Ltd
Current assignee: Sanyo Denki Co Ltd
Priority date: 1993-11-30
Filing date: 1993-11-30
Publication date: 1999-06-23
Anticipated expiration: 2014-06-23
Also published as: JPH07151416A

Description

【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、特に冷却水汚れを診断する
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】吸収式冷凍機においては、屋外のクーリン
グタワーとの間で冷却水が循環するため、その過程で冷
却水が外気中の塵埃等を吸収する。この様な冷却水が吸
収器や凝縮器等の熱交換ユニットを通過すると、伝熱面
が汚れて熱交換率が低下する。吸収式冷凍機の冷却水系
が汚れてくると、その汚れの度合いに比例して冷凍機の
効率が低下する。そして、この症状が進行すると、高温
再生器の異常や吸収液の結晶化等の重大な故障を引き起
こして、運転継続が出来なくなる。

【０００５】そこで従来は、先ず、冷凍負荷に対して
ガスインプット量が異常に多い、定格の冷凍能力がで
ない、高温再生器の温度が異常に上昇する等の現象を
発見することによって、冷凍機の効率低下を判断し、そ
の後、更に、吸収液稀液溜り温度と冷却水入口温度の
差が異常に大きい、冷媒凝縮温度と凝縮器の冷却水温
度の差が異常に大きいこと等を確認することによって、
冷却水汚れの発生と診断していた。

【０００６】ところで、出願人は、熱交換ユニットの伝
熱性能を監視するための指標として、下記数１で定義さ
れる異常度Ａを導入した。異常度Ａは、異常時の熱交換
ユニットの対数平均温度差ΔＴを正常時の対数平均温度
差ΔＴｓによって正規化したものである。

【０００７】

【数１】Ａ＝(ΔＴ−ΔＴｓ)／ΔＴｓこの異常度を監視すれば、熱交換ユニットの性能低下を
適確に監視することが出来る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来の冷
却水汚れの診断方法は極めて煩雑であり、迅速且つ正確
な判断が困難である問題があった。又、冷却水汚れの診
断に際して、熱交換ユニットの異常度を指標として伝熱
性能の低下を監視するにしても、何れの熱交換ユニット
の異常度が監視に有効であるかは明らかでなかった。

【０００９】更に、冷却水が汚れていない場合でも、冷
凍機の負荷変動等、冷凍機の運転状態が過渡的に変化す
る際には、熱交換ユニットの異常度が一時的に増大する
場合がある。又、冷却水の汚れが一時的なものであっ
て、その後のフィルター処理等によって徐々に汚れが解
消する場合にも、異常度が一時的に増大することにな
る。この様な場合に冷却水汚れと判定されると、不必要
に冷凍機の運転停止を招く問題がある。

【００１０】本発明の目的は、冷却水汚れの異常を簡易
且つ適確に診断することが出来る診断システムを提供す
ることである。本発明の他の目的は、長期に持続する虞
れのある冷却水汚れだけを適確に判定出来る診断システ
ムを提供することである。

【００１１】

【課題を解決する為の手段】本発明に係る吸収式冷温水
機の第１の冷却水汚れ診断システムは、凝縮器(11)の対
数平均温度差を検出する第１検出手段と、吸収器(22)の
対数平均温度差を検出する第２検出手段と、凝縮器(11)
での冷媒の凝縮温度と凝縮器(11)の冷却水出口温度の差
を検出する第３検出手段と、診断時における凝縮器(11)
の対数平均温度差を正常時の対数平均温度差によって正
規化した凝縮器異常度を算出する第１演算手段と、診断
時における吸収器(22)の対数平均温度差を正常時の対数
平均温度差によって正規化した吸収器異常度を算出する
第２演算手段と、診断時における凝縮器(11)の前記温度
差を正常時の温度差によって正規化した温度差異常度を
算出する第３演算手段と、前記第１乃至第３演算手段の
算出データに基づいて冷却水汚れを判定する判定手段と
を具えている。

【００１２】又、本発明に係る吸収式冷温水機の第２の
冷却水汚れ診断システムは、吸収器(22)及び凝縮器(11)
を通過する冷却水配管の伝熱面の汚れによって影響を受
けることとなる１或いは複数箇所の温度を検出するセン
サー手段と、センサー手段の出力に基づいて伝熱性能の
低下を表わす評価データを作成する第１演算手段と、第
１演算手段から得られる評価データの時間平均(時間軸
についての移動平均)を算出する第２演算手段と、第２
演算手段から得られる平均値を基準値と比較することに
よって、冷却水汚れを判定する比較判定手段とを具えて
いる。尚、上記平均処理の対象は、例えば８時間程度の
比較的長い期間に設定される。

【００１３】上記第１演算手段によって作成される評価
データは、具体的には、診断時における凝縮器(11)の対
数平均温度差を正常時の対数平均温度差によって正規化
した凝縮器異常度と、診断時における吸収器(22)の対数
平均温度差を正常時の対数平均温度差によって正規化し
た吸収器異常度と、診断時における凝縮器(11)での冷媒
の凝縮温度と凝縮器(11)の冷却水出口温度の差を正常時
の温度差で正規化した温度差異常度の３つのデータから
構成される。そして、上記３つの評価データの夫々の平
均値の内、少なくとも１つの平均値が基準値を上回った
とき、或いは、これらの平均値の組合せが基準値を上回
ったとき、冷却水汚れを判定する。

【００１４】

【作用】出願人は、上記目的を達成するべく鋭意研究を
重ねた結果、冷却水汚れの判定には、凝縮器(11)の異常
度と、吸収器(22)の異常度と、凝縮器(11)での冷媒の凝
縮温度と凝縮器(11)の冷却水出口温度の差の正常値に対
する異常度の３つの評価データが有効であることを明ら
かにした(図４〜図６参照)。冷却水が汚れているときに
は、これら３つの評価データに異常が生じるため、上記
第１の診断システムによって、冷却水汚れを適確に判定
出来、冷却水管の洗浄等の対策を講じることが出来るの
である。

【００１５】上記第２の診断システムにおいては、評価
データの時間平均に基づいて冷却水汚れが判定されるか
ら、一時的な汚れに因る評価データの変化は平滑化され
て、異常値には至らない。これに対し、冷却水管内に堆
積するスケールの原因となる様な、長期的に持続する冷
却水汚れのみが評価データの異常となって現われる。
又、評価データとして上記３つのデータを採用すること
によって、冷却水汚れは適確に判定出来る。

【００１６】

【発明の効果】本発明に係る吸収式冷温水機の冷却水汚
れ診断システムによれば、冷却水汚れの異常を簡易且つ
適確に診断することが出来、然も長期に持続する虞れの
ある冷却水汚れだけを判定することが出来る。

【００１７】

【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。

【００１８】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。

【００１９】図４乃至図６は、冷却水汚れの判定におい
ては、凝縮器(11)の異常度と、吸収器(22)の異常度と、
凝縮器(11)での冷媒の凝縮温度と凝縮器(11)の冷却水出
口温度の差の正常値に対する異常度の３つの評価データ
が有効であることを実証するグラフである。図４の如
く、凝縮器(11)の対数平均温度差は、正常な場合には冷
凍負荷に対して一定の割合で増大しているが、冷却水汚
れの程度が進行するにつれて、正常時よりも大きく増大
している。従って、診断時における凝縮器(11)の対数平
均温度差を正常時の対数平均温度差によって正規化した
凝縮器異常度は、冷却水汚れの程度を定量的に示すこと
になる。

【００２０】又、図５の如く、吸収器(22)の対数平均温
度差も、正常な場合には冷凍負荷に対して一定の割合で
増大しているが、冷却水汚れの程度が進行するにつれ
て、正常時よりも大きく増大している。従って、診断時
における吸収器(22)の対数平均温度差を正常時の対数平
均温度差によって正規化した吸収器異常度は、冷却水汚
れの程度を定量的に示すことになる。

【００２１】更に、図６の如く、凝縮器(11)の冷媒の凝
縮温度と凝縮器(11)の冷却水出口温度の差(凝縮器温度
差)についても、正常な場合には冷凍負荷に対して一定
の割合で増大しているが、冷却水汚れの程度が進行する
につれて、正常時よりも大きく増大している。従って、
診断時における凝縮器温度差を正常時の凝縮器温度差に
よって正規化した温度差異常度は、冷却水汚れの程度を
定量的に示すことになる。

【００２２】第１実施例図２は、冷却水汚れを診断するシステムの構成を示して
いる。センサー群(６)は、図１に示す上胴(１)内の圧
力、凝縮器(11)の冷媒出口温度Ｔｃｏｎｄ＿ｏｕｔ、吸
収器(22)内の吸収液の溜り温度Ｔａ＿ｏｕｔ、吸収器(2
2)内の吸収液の散布温度Ｔａ＿ｉｎ、凝縮器(11)から流
出する冷却水の出口温度Ｔｃｏ＿ｏｕｔ、吸収器(22)と
凝縮器(11)間の冷却水中間温度Ｔｃｏ＿ｍｉｄ、吸収器
(22)へ供給される冷却水の入口温度Ｔｃｏ＿ｉｎを夫々
測定するための圧力計、温度計から構成される。

【００２３】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、５つの計算部(71)〜(75)(70)の他、
演算処理部(９)及び比較判定部(91)を具えている。凝縮
器対数平均温度差計算部(71)は、センサー群(６)から送
られてくる上胴圧力、冷媒出口温度Ｔｃｏｎｄ＿ｏｕ
ｔ、冷却水出口温度Ｔｃｏ＿ｏｕｔ、及び冷却水中間温
度Ｔｃｏ＿ｍｉｄに基づいて、凝縮器の対数平均温度差
を算出する。又、吸収器対数平均温度差計算部(72)は、
吸収液溜り温度Ｔａ＿ｏｕｔ、吸収液散布温度Ｔａ＿ｉ
ｎ、冷却水中間温度Ｔｃｏ＿ｍｉｄ、及び冷却水入口温
度Ｔｃｏ＿ｉｎに基づいて、吸収器の対数平均温度差を
算出する。

【００２４】具体的には、吸収器の対数平均温度差ΔＴ
(ａｂｓｏ)は次の数２によって、凝縮器の対数平均温度
差ΔＴ(ｃｏｎｄ)は数３によって算出される。

【数２】 ΔT(abso) ＝(Ta_in-Tco_mid-Ta_out+Tco_in)／ln{(Ta_in-Tco_mid)／(Ta_out-Tco_in)}

【数３】 ΔT(cond) ＝(Tcond-Tco_out-Tcond+Tco_mid)／ln{(Tcond-Tco_out)／(Tcond-Tco_mid)}

【００２５】ここで、Ｔｃｏｎｄは凝縮器内の飽和蒸気
温度であって、上胴(１)内の圧力から求められる。

【００２６】温度差計算部(73)は、冷媒出口温度と冷却
水出口温度の差を算出するものである。凝縮器異常度計
算部(74)及び吸収器異常度計算部(75)は、凝縮器対数平
均温度差及び吸収器対数平均温度差に基づいて、前記数
１で定義される異常度を凝縮器(11)及び吸収器(22)につ
いて夫々算出する。又、温度差異常度計算部(70)は、温
度差計算部(73)から得られる冷媒出口温度と冷却水出口
温度の差に基づき、前記数１と同様の正規化式を適用し
て、温度差異常度を算出するものである。

【００２７】演算処理部(９)は、凝縮器異常度と吸収器
異常度の和を算出するものである。汚れ判定部(91)は、
上記異常度の和がその基準値(例えば２００％)を上回
り、且つ温度差異常度がその基準値(例えば１００％)を
上回っているとき、冷却水汚れと判定する。該判定結果
は表示装置(８)へ送られて、警報として表示される。

【００２８】第２実施例図３は、冷却水汚れを診断するシステムの第２の構成を
示している。センサー群(６)は上記第１実施例と同一構
成である。演算処理回路(７)は、第１実施例と同一構成
の５つの計算部(70)(71)〜(75)の他、記憶装置(76)、カ
ウンター(77)、タイマー(78)、平均処理部(79)、及び比
較判定部(80)を具えている。

【００２９】上記５つの計算部(71)〜(75)は互いに同期
して動作し、一定周期で演算処理を実行して、計算結果
を出力するものであって、凝縮器異常度計算部(74)、吸
収器異常度計算部(75)、及び温度差異常度計算部(70)が
夫々１つの計算結果を出力する都度、カウンター(77)へ
信号が送られて、カウンター(77)がカウントアップされ
る。又、凝縮器異常度計算部(74)、吸収器異常度計算部
(75)、及び温度差異常度計算部(70)の計算結果は記憶装
置(76)へ書き込まれる。

【００３０】演算処理回路(７)には、現在時刻を計時す
るべくタイマー(78)が装備されており、上記移動平均の
対象期間(例えば８時間)が計時される度に、信号が出力
される。平均処理部(79)は、タイマー(78)から計時信号
が送られてくる度に、カウンター(77)のカウント値だ
け、記憶装置(76)から３種類のデータ（凝縮器異常度、
吸収器異常度及び温度差異常度）を読み出して、各デー
タの合計値を前記カウント値で除して、凝縮器異常度、
吸収器異常度及び温度差異常度の平均値を算出する。

【００３１】比較判定部(80)は、凝縮器異常度、吸収器
異常度及び温度差異常度の平均値を夫々の基準値と比較
して、３つの平均値の何れもが基準値よりも大きいと
き、冷却水汚れと判定する。該判定結果は表示装置(８)
へ送られて、警報として表示される。

【００３２】尚、平均処理部(79)による平均処理は、例
えば８時間毎に過去の８時間についての平均値を計算す
る方法の他、例えば１時間毎に過去の８時間のついての
移動平均値を計算する方法も採用可能である。

【００３３】第３実施例本実施例において、冷却水汚れを診断するためのシステ
ム構成は上記第２実施例と同一であるが、記憶装置(76)
の容量を小さくするため、演算処理の手続きに工夫が施
されている。即ち、凝縮器異常度計算部(74)、吸収器異
常度計算部(75)、及び温度差異常度計算部(70)の夫々に
おいて、下記数４に基づき、各計算結果の累積値Ｂ_nを
算出する。

【００３４】

【数４】Ｂ_n＝ｒＡ_n＋（１−ｒ）Ｂ_n-1 ここで、Ａ_n ：現在時刻のデータＢ_n-1 ：ひとつ前の時刻の累積値Ｂ_n ：現在時刻の累積値ｒ：重み係数(０＜ｒ＜１)

【００３５】上記数４によれば、適正な重み係数の設定
によって、現在時刻に近いデータの影響が大きくなる様
に重み付けが行なわれ、現在時刻を基準とした移動平均
処理が施されることになる。

【００３６】これと同時にカウンター(77)をカウントア
ップし、凝縮器異常度、吸収器異常度及び温度差異常度
の夫々についての累積値Ｂ_nを記憶装置(76)に格納す
る。平均処理部(79)では、タイマー(78)から計時信号が
送られてくる度に、記憶装置(76)に格納されている凝縮
器異常度、吸収器異常度及び温度差異常度の累積値を読
み出して、カウンター(77)のカウント値によって平均値
を算出する。

【００３７】比較判定部(80)は、凝縮器異常度、吸収器
異常度及び温度差異常度の平均値を夫々の基準値(正常
時の値)と比較して、冷却水汚れを判定し、該判定結果
は表示装置(８)へ送られる。

【００３８】第３実施例によれば、記憶装置(76)は現在
時刻の３つのデータのみを記憶すればよいから、記憶容
量が大幅に削減される。

【００３９】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。例えば上記実施例では、３つの評価データ
の組合せから冷却水汚れを判定しているが、少なくとも
１つの評価データが基準値を上回ったとき、異常と判定
することも有効である。

【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】冷却水汚れ診断システムの第１の構成を示すブ
ロック図である。

【図３】冷却水汚れ診断システムの第２の構成を示すブ
ロック図である。

【図４】冷凍負荷に対する凝縮器対数平均温度差の変化
を示すグラフである。

【図５】冷凍負荷に対する吸収器対数平均温度差の変化
を示すグラフである。

【図６】冷凍負荷に対する凝縮器温度差の変化を示すグ
ラフである。

【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) 表示装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小澤芳男大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者古川雅裕大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者鎌田泰司大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (56)参考文献特開平４−64873（ＪＰ，Ａ) 特開平２−130363（ＪＰ，Ａ) 特開平５−203297（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F25B 15/00 306 F25B 49/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】吸収式冷温水機において、吸収器(22)及
び凝縮器(11)を通過する冷却水配管の伝熱面の汚れを診
断するシステムであって、凝縮器(11)の対数平均温度差
を検出する第１検出手段と、吸収器(22)の対数平均温度
差を検出する第２検出手段と、凝縮器(11)での冷媒の凝
縮温度と凝縮器(11)の冷却水出口温度の差を検出する第
３検出手段と、診断時における凝縮器(11)の対数平均温
度差を正常時の対数平均温度差によって正規化した凝縮
器異常度を算出する第１演算手段と、診断時における吸
収器(22)の対数平均温度差を正常時の対数平均温度差に
よって正規化した吸収器異常度を算出する第２演算手段
と、診断時における凝縮器(11)の前記温度差を正常時の
温度差によって正規化した温度差異常度を算出する第３
演算手段と、前記第１乃至第３演算手段の算出データに
基づいて冷却水汚れを判定する判定手段とを具えた吸収
式冷温水機の冷却水汚れ診断システム。
【請求項２】判定手段は、第１演算手段から得られる
凝縮器異常度と、第２演算手段から得られる吸収器異常
度と、第３演算手段から得られる温度差異常度の３つの
異常度の内、少なくとも１つが基準値を上回るとき、冷
却水汚れの異常を判定する請求項１に記載の冷却水汚れ
診断システム。
【請求項３】吸収式冷温水機において、吸収器(22)及
び凝縮器(11)を通過する冷却水配管の伝熱面の汚れによ
って影響を受けることとなる１或いは複数箇所の温度に
基づいて、冷却水の汚れを診断するシステムであって、
前記１或いは複数箇所の温度を検出するセンサー手段
と、センサー手段の出力に基づいて伝熱性能の低下を表
わす評価データを作成する第１演算手段と、第１演算手
段から得られる評価データの時間平均値を算出する第２
演算手段と、第２演算手段から得られる平均値を基準値
と比較することによって、冷却水汚れを判定する比較判
定手段とを具え、第１演算手段によって作成される評価
データは、診断時における凝縮器(11)の対数平均温度差
を正常時の対数平均温度差によって正規化した凝縮器異
常度と、診断時における吸収器(22)の対数平均温度差を
正常時の対数平均温度差によって正規化した吸収器異常
度と、診断時における凝縮器(11)での冷媒の凝縮温度と
凝縮器(11)の冷却水出口温度の差を正常時の温度差によ
って正規化した温度差異常度の３つのデータから構成さ
れる冷却水汚れ診断システム。