JP3253189B2 - 吸収式冷温水機のダンパ開度診断システム - Google Patents

吸収式冷温水機のダンパ開度診断システム

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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、特に吸収液ポンプの出口に
設けられたダンパの開度が適正であるかどうかを診断す
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】吸収器(22)を経て下胴(2)の底部に溜まっ
た吸収液(稀液)は吸収液ポンプ(6)及びダンパ(7)を経
て高温再生器(3)へ送り込まれる。吸収液ポンプ(6)の
回転数は、高温再生器(3)の温度と吸収器(22)の冷却水
の温度に応じて自動制御される。ダンパ(7)は、手動に
よって開度調整が可能であり、工場出荷時には適正な開
度に設定されている。そして、その後の冷凍機の運転過
程にて、何らかの原因で吸収液ポンプ(6)が起動停止を
繰り返したり、定格の冷凍能力が得られない等の異常が
発生した場合には、ダンパ(7)の開度が調整される。
【0005】ダンパ開度が過大の場合、冷凍能力が比較
的低い運転状態にて吸収器流量が過大となって、高温再
生器内の液面が上昇する。これによって、低温再生器へ
向かう冷媒蒸気に吸収液が混入する事態を招来する。こ
の結果、冷凍機の安全装置が作動して、吸収器ポンプが
停止することになる。その後、液面が下がると、吸収器
ポンプは再起動する。この様にしてポンプの起動停止が
頻繁に繰り返されることは、機器の寿命に悪影響を及ぼ
す。
【0006】一方、ダンパ開度が過小の場合は、冷却水
流量が減少して、高温再生器へ流入する吸収液の量に不
足が生じ、冷凍能力が低下する。又、吸収液流量の最大
値が低下する結果、ガス入力を最大に設定しても、冷凍
能力が100%に達しない。更に、高温再生器へ充分な
量の吸収液を供給出来ず、高温再生器の液面が異常に低
下したときは、冷凍機全体の運転を継続出来なくなる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、冷凍機
の運転状態に異常が生じた場合に、ダンパを初期開度よ
りも開くべきか、閉じるべきか、どの程度の開度変更を
行なうべきかの判断は、熟練者にとっても困難であり、
試行錯誤による調整に時間がかかる問題があった。本発
明の目的は、吸収液ポンプの出口に設けられたダンパの
開度の適否を適確に判断することが出来るダンパ開度診
断システムを提供し、これによって開度調整の迅速化を
図ることである。
【0008】
【課題を解決する為の手段】本発明に係る吸収式冷温水
機のダンパ開度診断システムは、冷凍負荷と冷却水温度
の現在値を検出する第1検出手段と、吸収液ポンプ(6)
の制御量の現在値を検出する第2検出手段と、吸収液ポ
ンプ(6)の制御量の基準値が冷凍負荷及び冷却水温度を
変数として関数化されて格納されている基準制御量格納
手段と、冷凍負荷と冷却水温度の現在値に基づいて前記
基準制御量格納手段から吸収液ポンプ(6)の制御量の基
準値を導出する演算手段と、制御量の基準値と現在値の
大小比較に基づいてダンパ(7)の開度の適否を判断し、
その結果を出力する診断手段とを具えている。尚、格納
手段における関数化の手段としては、冷凍負荷及び冷却
水温度を変数とする関数式に表わす方法の他、冷凍負荷
及び冷却水温度をパラメータとするテーブルに表わす方
法等が採用出来る。
【0009】具体的構成において、吸収液ポンプ(6)の
回転数はインバータ制御回路(94)によって制御され、吸
収液ポンプ(6)の制御量はインバータ周波数である。
又、診断手段は、制御量の現在値から基準値を差し引い
た偏差が正の所定値よりも大きいときは、ダンパ開度が
過小であることを表わす診断データを出力し、前記偏差
が所定値よりも小さいときは、ダンパ開度が過大である
ことを表わす診断データを出力するものである。
【0010】
【作用】先ず、本発明に係るダンパ開度診断システムの
原理について説明する。図3は、吸収液ポンプ(6)の回
転数をインバータ制御する場合において、ダンパ開度が
適正値に設定されている状態でのインバータ周波数を、
冷凍負荷及び冷却水温度をパラメータとしてプロットし
たものである。図示の如く、冷却水温度が一定であれ
ば、インバータ周波数の適正値は冷凍負荷に比例して上
昇する。
【0011】又図4は、吸収液ポンプ(6)の回転数をイ
ンバータ制御する場合の制御則を表わしており、高温再
生器(3)の温度が高い程、又冷却水温度が低い程、イン
バータ周波数(ポンプ回転数)は高くなる様、制御され
る。この場合、仮にダンパ開度が適正値よりも大きく設
定されたとすると、吸収液の流動抵抗が小さくなるか
ら、同じインバータ周波数であっても、より多くの吸収
液が高温再生器(3)へ流れ込むことになる。この結果、
入熱量に変化がないとすると、高温再生器(3)の温度は
低下する。従って、図4の制御則に基づいてインバータ
周波数が図3の適正値よりも低下することになる。逆
に、ダンパ開度が適正値よりも小さく設定されたとする
と、吸収液の流動抵抗が大きくなるから、高温再生器
(3)へ流れ込む吸収液の量が減少して、高温再生器(3)
の温度は上昇する。従って、図4の制御則に基づいてイ
ンバータ周波数が図3の適正値よりも上昇するすること
になる。
【0012】即ち、ダンパ開度が不適切であると、イン
バータ周波数の現在値は図3の適正値からずれて、この
周波数の差に基づいてダンパ開度の適否を診断すること
が出来るのである。
【0013】本発明に係るダンパ開度診断システムにお
いては、予め図3に実線で示す様に正常運転時における
吸収液ポンプ(6)のインバータ周波数を関数化して、こ
れを基準の制御量として格納しておく。診断時には、冷
凍負荷、冷却水温度、及び吸収液ポンプ(6)の制御量
(インバータ周波数)の現在値を検出する。そして、図3
の関数関係から、冷凍負荷と冷却水温度の現在値に対応
する制御量の基準値を導出する。更に、制御量の基準値
と現在値の大小比較に基づいてダンパ開度の適否が判断
され、制御量の現在値から基準値を差し引いた偏差が正
の所定値よりも大きいときは、ダンパ開度が過小である
ことを表わす診断データが出力される。又、前記偏差が
所定値よりも小さいときは、ダンパ開度が過大であるこ
とを表わす診断データが出力される。
【0014】
【発明の効果】本発明に係る吸収式冷温水機のダンパ開
度診断システムによれば、吸収液ポンプ出口に設けられ
たダンパの開度の適否を示す診断データが、リアルタイ
ムに出力されるから、運転員は、出力された診断データ
に応じて、ダンパの開度を適確且つ迅速に調整すること
が出来る。
【0015】
【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。
【0016】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。
【0017】下胴(2)の下部に溜まった吸収液(稀液)は
吸収液ポンプ(6)及びダンパ(7)を経て高温再生器(3)
へ送り込まれる。図2に示す如く、吸収液ポンプ(6)を
回転駆動するモータ(61)には、周知のインバータ制御回
路(94)が接続されており、吸収液ポンプ(6)の回転数
は、図4に示す制御則に従って制御されている。一方、
ダンパ(7)は、手動によって開度調整を施すものであっ
て、工場出荷時に、予め適正な開度に設定されている
が、現場へ設置する際の調整のずれや冷凍機ごとの特性
のばらつきが存在し、或いは、その後の冷凍機の経年変
化が発生した場合には、後述のダンパ開度診断を行なっ
て、適正値に調整する。
【0018】図2は、本発明に係るバンパ開度診断シス
テムの構成を示しており、センサー群(8)は、蒸発器(2
1)の冷水入口温度Tc_in、冷水出口温度Tc_ou
t、冷水流量Vc、吸収器(22)の冷却水入口温度Tco
_in、冷却水中間温度Tco_mid、冷却水出口温
度Tco_out等を夫々測定するための温度計や流量
計を具えている。
【0019】演算処理回路(9)はマイクロコンピュータ
によって構成され、冷凍負荷計算部(91)、インバータ周
波数特性格納部(92)、及び比較部(93)を具えている。冷
凍負荷計算部(91)は、センサー群(8)から送られてくる
冷水入口温度Tc_in、冷水出口温度Tc_out及
び冷水流量Vcの現在値に基づいて、下記数1から冷凍
負荷の現在値Lcを算出するものである。
【0020】
【数1】Lc=Vc(Tc_in−Tc_out)
【0021】インバータ周波数特性格納部(92)には、図
3に示す様に冷凍負荷Lcを変数、冷却水入口温度Tc
o_inをパラメータとしたインバータ周波数特性Fi
nv_nが、下記数2に示す関数式として格納されてい
る。
【0022】
【数2】Finv_n=K・Lc+C 但し、 K=a・Tco_in+b C=c・Tco_in+d ここで、a、b及びcは実験によって求められる定数で
ある。
【0023】そして、インバータ周波数特性格納部(92)
は、冷凍負荷計算部(91)から送られてくる冷凍負荷の現
在値と、センサー群(8)から送られてくる冷却水入口温
度Tco_inに基づいて、上記数2からインバータ周
波数の適正値Finv_nを算出する。
【0024】比較部(93)には、インバータ周波数特性格
納部(92)から得られるインバータ周波数の適正値Fin
v_nと、インバータ制御回路(94)から得られるインバ
ータ周波数の現在値Finvとが入力される。これに応
じて比較部(93)は、下記数3から両周波数の差dFを算
出する。
【0025】
【数3】dF=Finv−Finv_n そして、比較部(93)は、両周波数の差dFの大小に応じ
て、下記の如く診断データDを作成する。 dF>aのとき D=“ダンパ開度の設定が過小” dF<−bのとき D=“ダンパ開度の設定が過大”
【0026】上記診断データDは、ディスプレイやプリ
ンター等の出力装置(90)へ送られて、その内容が表示さ
れ、或いは印字される。従って、運転員は、出力された
診断データに応じて、ダンパ(7)の開度を迅速且つ適確
に調整することが出来る。この場合、周波数の差dFの
大きさに応じた開度調整量を定量的に表示することも可
能であり、これによって更に正確な開度調整が実現され
る。
【0027】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。例えば図3に示すインバータ周波数特性の
パラメータとしては、冷却水入口温度に限らず、冷却水
中間温度や冷却水出口温度を採用することが出来る。
【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】本発明に係るダンパ開度診断システムのブロッ
ク図である。
【図3】冷却水温度及び冷凍負荷をパラメータとしてイ
ンバータ周波数の実測値をプロットしたグラフである。
【図4】インバータ制御の制御則を表わすグラフであ
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) 吸収液ポンプ (7) ダンパ (8) センサー群 (9) 演算処理回路
───────────────────────────────────────────────────── 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18番地 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18番地 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18番地 三 洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−166361(JP,A) 特開 平3−67966(JP,A) 特開 昭64−28455(JP,A) 特開 平3−294757(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25B 15/00 306 F25B 49/04

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吸収器(22)を経た吸収液を再生器(3)へ
    送り込む吸収液ポンプ(6)の出口に、開度調整可能なダ
    ンパ(7)が配置されている吸収式冷温水機において、 冷凍負荷と冷却水温度の現在値を検出する第1検出手段
    と、 吸収液ポンプ(6)の制御量の現在値を検出する第2検出
    手段と、 吸収液ポンプ(6)の制御量の基準値が、冷凍負荷及び冷
    却水温度を変数として関数化されて格納されている基準
    制御量格納手段と、 冷凍負荷と冷却水温度の現在値に基づいて、前記基準制
    御量格納手段から吸収液ポンプ(6)の制御量の基準値を
    導出する演算手段と、 制御量の基準値と現在値の大小比較に基づいて、ダンパ
    (7)の開度の適否を判断し、その結果を出力する診断手
    段とを具えたことを特徴とする吸収式冷温水機のダンパ
    開度診断システム。
  2. 【請求項2】 吸収液ポンプ(6)の回転数は、再生器
    (3)の温度と吸収器(22)の冷却水の温度に基づいて、イ
    ンバータ制御回路(94)によって自動制御され、吸収液ポ
    ンプ(6)の制御量はインバータ周波数である請求項1に
    記載のダンパ開度診断システム。
  3. 【請求項3】 診断手段は、制御量の現在値から基準値
    を差し引いた偏差が正の所定値よりも大きいときは、ダ
    ンパ開度が過小であることを表わす診断データを出力
    し、前記偏差が所定値よりも小さいときは、ダンパ開度
    が過大であることを表わす診断データを出力する請求項
    1に記載のダンパ開度診断システム。
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