JP4966921B2 - 冷熱供給システムの劣化診断装置、劣化診断方法、及び劣化診断システム - Google Patents

Description

本発明は、冷熱供給システムの劣化診断装置、劣化診断方法、及び劣化診断システムに関する。

まず、冷熱供給システムの構成について説明する。図７は、冷熱供給システムの構成の概要を示した図である。図７に示すように、冷熱供給システム２０は、気体状の冷媒を圧縮する圧縮機２３と、この圧縮した冷媒と冷却水との間で熱交換を行うことで冷媒を凝縮・液化させる凝縮器２１と、この凝縮・液化した液冷媒を減圧する膨張弁２４と、減圧された液冷媒と冷水との間で熱交換を行うことで液冷媒を蒸発・気化させる蒸発器２２とから構成されている。

このような冷熱供給システム２０の保全に関する従来の劣化診断においては、凝縮器２１、蒸発器２２の圧力を検出し、凝縮器２１は凝縮器圧力と設定凝縮温度から算出される設定凝縮器圧力との差分をとり凝縮器２１の劣化状態を評価し、冷却水によるチューブ汚れを監視する。また、蒸発器２２も同様に、蒸発器圧力と設定蒸発温度より算出される設定蒸発圧力との差分をとり、蒸発器２２の劣化状態を評価し、冷水によるチューブ汚れを監視する技術がある(例えば、特許文献１参照)。

また、劣化診断用の基礎データとして、冷熱供給システム２０に備えらえた温度センサや圧力センサ等の各センサからの測定値だけでなく、凝縮器２１の伝熱面積や冷却水の流路断面積等の機器形状データを用いる。そして、それらのデータから、熱通過率、管内熱伝達率、汚れ係数等の劣化現象に直結した劣化診断指標を算出して診断を行う技術がある(例えば、特許文献２参照)。
特開２００５−３４５０４６号公報 特開２００１−１５３５０５号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の技術は、凝縮器２１や蒸発器２２、圧縮機２３等の機器の経年劣化を考慮していないものであり、チューブ汚れのみにより劣化診断を行う劣化診断システムである。そのため、冷熱供給システム２０の機器の汚れによる劣化を加味しておらず、正確に劣化の度合いを把握することができない。その結果、機器の汚れによる劣化に伴う、機器のリプレースもしくはオーバホール等の保守対策のための定期点検を、機器の性能が劣化していなくても行わなければならない。また、機器の性能が劣化しているにもかかわらず、点検が行われず、保守対策が遅れてしまうという問題がある。

このような背景に鑑みて本発明がなされたのであり、チューブ汚れと機器汚れによる劣化を分離して把握し、その診断結果と保守対策案とを表示させることができる、冷熱供給システムの劣化診断装置、劣化診断方法、及び劣化診断システムを提供することを目的とする。

前記した課題を解決するために本発明に係る冷熱供給システムの劣化診断装置、劣化診断方法、及び劣化診断システムにおいては、劣化診断装置の工場出荷時性能演算部が、冷熱供給システムの工場出荷時における性能を算出し、チューブ汚れ劣化演算部が、冷熱供給システムから取得した測定データと冷熱供給システム仕様データベースとを用いて、チューブ汚れによる性能劣化を算出する。また、チューブ及び機器汚れ劣化演算部が、チューブ汚れと機器汚れによる全体の性能劣化を算出し、機器汚れ劣化演算部が、その算出結果からチューブ汚れによる劣化分を減算することにより、機器汚れによる性能劣化を算出する。さらに、表示制御部は、劣化状態の診断結果とその保守対策案とを表示部（表示装置）に表示させることを特徴とする。

本発明によれば、チューブ汚れと機器汚れによる劣化を分離して把握し、その診断結果と保守対策案とを表示させることができる、冷熱供給システムの劣化診断装置、劣化診断方法、及び劣化診断システムを提供することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態（「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係る冷熱供給システムの劣化診断を行う劣化診断システムの構成例を示す機能ブロック図である。
図１に示すように、本実施形態に係る劣化診断システム１は、測定データ収録データベース（ＤＢ：Database）２００（２００ａ、…、２００ｎ）を備えた冷熱供給システム２０（２０ａ、…、２０ｎ）と、その冷熱供給システム２０に情報通信ネットワーク３０を介して接続される劣化診断装置１０とを含んで構成される。

冷熱供給システム２０は、図７に示すように、凝縮器２１と、蒸発器２２と、圧縮機２３、膨張弁２４とを含んで構成される熱源機器である。
また、この冷熱供給システム２０には、温度や圧力等を測定するための各種センサが設置される。そして、冷熱供給システム２０は、各種センサが測定した測定データを測定データ収録データベース２００に収録し、その収録した測定データを、情報通信ネットワーク３０を介して劣化診断装置１０へ送信する。

図１に戻り、測定データ収録データベース２００は、ハードディスクやフラッシュメモリ等の補助記憶装置からなり、冷熱供給システム２０に備えられた、例えば温度センサが測定した凝縮器冷却水入口（出口）温度や、圧力センサが測定した凝縮器圧力測定値等の、冷熱供給システム２０の劣化診断に必要であり、各種センサが測定した測定データを収録する。

次に、劣化診断装置１０は、制御部１０１と、記憶部３００と、通信部５００と、表示部（表示装置）６００とを含んで構成される。

制御部１０１は、劣化診断演算部１００と、表示制御部４００とを含んで構成される。なお、この制御部１０１は、例えば劣化診断装置１０の記憶部３００に格納されたプログラムをＣＰＵ（Central Processing Unit）がＲＡＭ（Random Access Memory）に展開し実行することで実現される。

劣化診断演算部１００は、工場出荷時性能演算部１１０と、チューブ汚れ劣化演算部１２０と、チューブ及び機器汚れ劣化演算部１３０と、機器汚れ劣化演算部１４０とを含んで構成される。

工場出荷時性能演算部１１０は、後記する記憶部３００内の冷熱供給システム仕様データベース３１０の仕様データから、工場出荷時（初期設置時）の性能を示す成績係数（ＣＯＰ：Coefficient Of Performance）を算出する。なお、ここで工場出荷時の成績係数を「ＣＯＰ０」とする。

チューブ汚れ劣化演算部１２０は、冷熱供給システム２０から取得した測定データと、冷熱供給システム仕様データベース３１０の仕様データと、工場出荷時性能演算部１１０が算出した工場出荷時の成績係数とから、冷熱供給システム２０のチューブ汚れによる劣化の度合いを示すチューブ汚れ劣化成績係数（「ＣＯＰ１」）を算出する。

チューブ及び機器汚れ劣化演算部１３０は、冷熱供給システム２０から取得した測定データと、冷熱供給システム仕様データベース３１０の仕様データと、負荷率、冷却水及び冷水に関する補正情報が記憶されている補正データベース３３０とからチューブ汚れ及び機器汚れの双方が含まれている冷熱供給システム２０の劣化の度合いを示すチューブ及び機器汚れ劣化成績係数（「ＣＯＰ２」）を算出する。

機器汚れ劣化演算部１４０は、チューブ及び機器汚れ劣化演算部１３０が算出したチューブ汚れ及び機器汚れの双方が含まれる劣化の度合いと、チューブ汚れ劣化演算部１２０が算出したチューブ汚れによる劣化の度合いとの差分を取り、機器汚れの劣化の度合いを示す機器汚れ劣化成績係数（「ＣＯＰ３」）を算出する。

次に、表示制御部４００は、劣化診断演算結果表示部４１０と保守対策案表示部４２０とが含まれ、劣化診断演算部１００が算出した劣化診断の結果や、その診断結果に基づく保守対策案を、表示部６００に表示させる処理を行う。

劣化診断演算結果表示部４１０は、劣化診断演算部１００で算出した劣化診断演算結果を表示させる。具体的には、劣化診断演算結果表示部４１０は、劣化診断演算部１００内のチューブ汚れ劣化演算部１２０が算出したチューブ汚れ劣化成績係数（「ＣＯＰ１」）と、機器汚れ劣化演算部１４０が算出した機器汚れ劣化成績係数（「ＣＯＰ３」）とを区別して、劣化診断演算結果として時系列で表示部６００に表示させる（後記する図５参照）。

保守対策案表示部４２０は、劣化診断演算結果表示部４１０の処理結果をもとに、メンテナンス情報を格納しているメンテナンス情報データベース３５０に記憶される所定の閾値を用いて、チューブ汚れ及び機器汚れについて保守対策が必要か否かを判定し、その結果として、劣化の種類並びに劣化度合いに応じた診断結果と保守対策案とを表示部６００に表示させる（後記する図６参照）。

図１に戻り、記憶部３００は、ハードディスクやフラッシュメモリ等の補助記憶装置からなり、冷熱供給システム仕様データベース（ＤＢ）３１０と、補正データベース（ＤＢ）３３０と、劣化履歴データベース（ＤＢ）３４０と、メンテナンス情報データベース（ＤＢ）３５０とを含んで構成される。

冷熱供給システム仕様データベース３１０には、工場出荷時もしくは初期設置時の、凝縮器管外径（内径）等の形状データや、伝熱特性データ等の各種仕様データが記憶される。
また、補正データベース３３０には、負荷率情報、冷却水情報及び冷水情報が記憶される。これらの補正情報は、外気温や冷熱供給システム２０の運転状況に基づいて、標準状態に補正するための情報である。
また、劣化履歴データベース３４０には、各冷熱供給システム２０毎に、劣化診断演算部１００が算出した、工場出荷時成績係数と、チューブ汚れ劣化成績係数と、チューブ及び機器汚れ劣化成績係数と、機器汚れ劣化成績係数とを示す劣化診断演算結果情報が、劣化診断の履歴として記憶される。
メンテナンス情報データベース３５０には、チューブ汚れや機器汚れの性能劣化に対し、メンテナンスを実行すべきか否かを判断するための閾値と、それに対応した対応策とが記憶される。

次に、通信部５００は、冷熱供給システム２０の測定データ収録データベース２００に収録された測定データを、情報通信ネットワーク３０を介して受信し、制御部１０１に受け渡す。
また、表示部６００は、例えば液晶ディスプレイ等で構成されており、表示制御部４００の制御のもとに、劣化診断演算結果や性能劣化の診断結果、その保守対策案等を表示する。

次に、図１を参照しつつ、図２〜図６に沿って、本実施形態に係る劣化診断装置の処理の流れ説明する。

図２は、本実施形態に係る工場出荷時性能演算部の処理の流れを説明するための図である。図２に示すように、工場出荷時性能演算部１１０は、記憶部３００内の冷熱供給システム仕様データベース３１０に記憶される仕様データを用いて演算処理を行い工場出荷時成績係数（「ＣＯＰ０」）を算出する処理を行う。

まず、工場出荷時性能演算部１１０は、冷熱供給システム仕様データベース３１０に記憶されている凝縮器冷却水流量３１１と、凝縮器冷却水比熱３１２と、凝縮器冷却水密度３１３と、凝縮器冷却水温度差３１４とを取得し、計算式（数１）により凝縮器交換熱量（工場出荷時凝縮器交換熱量）１１１を算出する。

ＱＣ＝Ｇｗ・ｃｐｗ・ρｗ・Ｔｗｄ ・・・（数１）

ここで、ＱＣは凝縮器交換熱量１１１、Ｇｗは凝縮器冷却水流量３１１、ｃｐｗは凝縮器冷却水比熱３１２、ρｗは凝縮器冷却水密度３１３、Ｔｗｄは凝縮器冷却水温度差３１４を示している。また、凝縮器冷却水比熱３１２は、出荷時の冷却水入口温度や冷却水出口温度から算出してもよい。

次に、工場出荷時性能演算部１１０は、（数１）で算出した凝縮器交換熱量１１１と電動機出力３１５とから、計算式（数２）により蒸発器交換熱量（工場出荷時蒸発器交換熱量）１１２を算出する。

ＱＥ＝ＱＣ−Ｍｏ ・・・（数２）

ここで、ＱＥは蒸発器交換熱量１１２、Ｍｏは電動機出力３１５を示している。

次に、工場出荷時性能演算部１１０は、（数２）で算出した蒸発器交換熱量１１２と電動機出力３１５とから、計算式（数３）により工場出荷時成績係数１１３を算出する。

ＣＯＰ０＝ＱＥ／Ｍｏ ・・・（数３）

ここで、「ＣＯＰ０」は工場出荷時成績係数１１３を示している。
また、工場出荷時性能演算部１１０は、（数３）で求めた工場出荷時成績係数１１３を劣化履歴データベース３４０に保存する。
このようにして、工場出荷時性能演算部１１０は、冷熱供給システム２０の工場出荷時成績係数（「ＣＯＰ０」）１１３を得ることができる。

次に、図１に示す劣化診断演算部１００内のチューブ汚れ劣化演算部１２０の処理を説明する。
図３は、本実施形態に係るチューブ汚れ劣化演算部の処理の流れを説明するための図である。図３に示すように、チューブ汚れ劣化演算部１２０は、冷熱供給システム２０の測定データ収録データベース２００から情報通信ネットワーク３０を介して取得した測定データと、冷熱供給システム仕様データベース３１０に記憶された仕様データとを用いて演算処理を行いチューブ汚れ劣化成績係数（「ＣＯＰ１」）を算出する処理を行う。
なお、ここでは、冷熱供給システム２０（２０ａ、…、２０ｎ）のうちの一つ例えば冷熱供給システム２０ａの測定データ収録データベース２００ａから、劣化診断装置１０が情報通信ネットワーク３０を介して、測定データを取得したものとして説明する。また、劣化診断装置１０は、ユーザが設定する所定のタイミングで各冷熱供給システム２０（２０ａ、…、２０ｎ）から測定データ収録データ−ベース２００（２００ａ、…、２００ｎ）に収録された測定データを取得できるものである。

まず、チューブ汚れ劣化演算部１２０は、冷熱供給システム２０の測定データ収録データベース２００から取得した測定データである凝縮器圧力測定値２０３を用いて、計算式（数４）により冷媒凝縮温度１２１を算出する。

ＴＣ＝ｆｔ(ｐＣ) ・・・（数４）

ここで、ＴＣは冷媒凝縮温度１２１、ｆｔは冷媒の種類によって決まる関数、ｐＣは凝縮器圧力測定値２０３を示している。

次に、チューブ汚れ劣化演算部１２０は、凝縮器冷却水入口温度測定値２０１と凝縮器冷却水出口温度測定値２０２と冷媒凝縮温度１２１とから、計算式（数５）により凝縮器熱交換温度差１２２を算出する。

ΔＴＣ＝{(ＴＣ−ＴｗＣｉ)＋(ＴＣ−ＴｗＣo)}／２ ・・・（数５）

ここで、ΔＴＣは凝縮器熱交換温度差１２２、ＴｗＣｉは凝縮器冷却水入口温度測定値２０１、ＴｗＣｏは凝縮器冷却水出口温度測定値２０２を示している。
また、凝縮器熱交換温度差１２２は、計算式（数６）に示す対数平均温度差ΔＬＴＣにより求めてもよい。

ΔＬＴＣ＝{(ＴＣ−ＴｗＣｉ)−(ＴＣ−ＴｗＣｏ)}
／ｌｎ{(ＴＣ−ＴｗＣｉ)／(ＴＣ−ＴｗＣｏ)} ・・・(数６)

次に、チューブ汚れ劣化演算部１２０は、凝縮器冷却水入口温度測定値２０１と凝縮器冷却水出口温度測定値２０２と凝縮器冷却水流量測定値２０４と凝縮器冷却水比熱測定値２０５と凝縮器冷却水密度測定値２０６とから、計算式（数７）により凝縮器交換熱量１２３を算出する。

ＱＣｃ＝Ｇｗｃ・ρｗｃ・ｃｐｗｃ・(ＴｗＣｏ−ＴｗＣｉ) ・・・(数７)

ここで、ＱＣｃは凝縮器交換熱量１２３、Ｇｗｃは凝縮器冷却水流量測定値２０４、ρｗｃは凝縮器冷却水密度測定値２０６、ｃｐｗｃは凝縮器冷却水比熱測定値２０５、ＴｗＣｏは凝縮器冷却水出口温度測定値２０２、ＴｗＣｉは凝縮器冷却水入口温度測定値２０１を示している。
また、凝縮器冷却水比熱測定値２０５は、凝縮器冷却水入口温度測定値２０１や凝縮器冷却水出口温度測定値２０２から、計算式（数８）により算出してもよい。

ｃｐｗｃ＝ｆｃ(ＴｗＣ) ・・・(数８)

ここで、ＴｗＣは凝縮器冷却水温度を示しており、（数８）は凝縮器冷却水温度から凝縮器の冷却水比熱を求める関数である。

次に、チューブ汚れ劣化演算部１２０は、凝縮器熱交換温度差１２２と凝縮器交換熱量１２３と冷熱供給システム仕様データベース３１０に記憶された凝縮器伝熱面積３１６とから、計算式（数９）により凝縮器熱通過率１２４を算出する。

ＫＣ＝ＱＣｃ／(ＡＣ・ΔＴＣ) ・・・(数９)

ここで、ＫＣは凝縮器熱通過率１２４、ＡＣは凝縮器伝熱面積３１６、ΔＴＣは凝縮器熱交換温度差１２２を示している。
なお、凝縮器伝熱面積３１６は、本実施形態において管外面積を用いるものとする。

次に、チューブ汚れ劣化演算部１２０は、冷熱供給システム仕様データベース３１０に記憶された凝縮器伝熱面積３１６と凝縮器交換熱量定格値３１７と凝縮器温度差定格値３１８とから、計算式（数１０）により凝縮器熱通過率定格値１２５を算出する。

ＫＣｏ＝ＱＣｏ／(ＡＣ・ΔＴＣo) ・・・(数１０)

ここで、ＫＣoは凝縮器熱通過率定格値１２５、ＱＣｏは凝縮器交換熱量定格値３１７、ΔＴＣoは凝縮器温度差定格値３１８を示している。

次に、チューブ汚れ劣化演算部１２０は、凝縮器熱通過率１２４と凝縮器熱通過率定格値１２５と冷熱供給システム仕様データベース３１０に記憶された凝縮器管外径３１９と凝縮器管内径３２０とから、計算式（数１１）により凝縮器管内汚れ係数１２６を算出する。

γｃ＝(ｄｏｃ／ｄｉｃ)・｛(１／ＫＣ)−(１／ＫＣｏ)｝ ・・・(数１１)

ここで、γｃは凝縮器管内汚れ係数１２６、ｄｏｃは凝縮器管外径３１９、ｄｉｃは凝縮器管内径３２０、ＫＣは凝縮器熱通過率１２４、ＫＣｏは凝縮器熱通過率定格値１２５を示している。

次に、チューブ汚れ劣化演算部１２０は、（数１１）で算出した凝縮器管内汚れ係数１２６を用いて、計算式（数１２）によりチューブ汚れ劣化成績係数１２７を算出する。

ＣＯＰ１＝ＣＯＰ０・α・γｃ ・・・(数１２)

ここで、「ＣＯＰ１」はチューブ汚れ劣化成績係数１２７、αは機器の特性を表している係数である。
また、チューブ汚れ劣化演算部１２０は、（数１１）及び（数１２）で求めた凝縮器管内汚れ係数１２６とチューブ汚れ劣化成績係数１２７とを、劣化履歴データベース３４０に保存する。
このようにして、チューブ汚れ劣化演算部１２０は、冷熱供給システム２０のチューブ汚れ劣化成績係数（「ＣＯＰ１」）１２７を得ることができる。

次に、図１に示す劣化診断演算部１００内のチューブ及び機器汚れ劣化演算部１３０の処理を説明する。
図４は、本実施形態に係るチューブ及び機器汚れ劣化演算部の処理の流れを説明するための図である。図４に示すように、チューブ及び機器汚れ劣化演算部１３０は、冷熱供給システム２０の測定データ収録データベース２００から情報通信ネットワーク３０を介して取得した測定データと、冷熱供給システム仕様データベース３１０に記憶された仕様データと、補正データベース３３０とを用いて演算処理を行いチューブ及び機器汚れ劣化成績係数（「ＣＯＰ２」）を算出する。
また、機器汚れ劣化演算部１４０は、チューブ及び機器汚れ劣化演算部１３０が算出したチューブ及び機器汚れ劣化成績係数（「ＣＯＰ２」）と、図３においてチューブ汚れ劣化演算部１２０が算出した凝縮器管内汚れ係数１２６とを用いて、機器汚れ劣化成績係数（「ＣＯＰ３」）を算出する処理を行う。

まず、チューブ及び機器汚れ劣化演算部１３０は、冷熱供給システム仕様データベース３１０に記憶されている電動機入力３２１と電動機出力３１５と、測定データ収録データベース２００から取得した測定データである圧縮機電流値測定値２０７とから、計算式（数１３）により圧縮機消費電力１３１を算出する。

Ｗｃ＝Ｃｉ・Ｖｉ・Ｍｏ／Ｍｉ ・・・(数１３)

ここで、Ｗｃは圧縮機消費電力１３１、Ｃｉは圧縮機電流値測定値２０７、Ｖｉは受電電圧、Ｍｏは電動機出力３１５、Ｍｉは電動機入力３２１である。
また、凝縮器交換熱量１３２は、計算式（数７）で求められる。

次に、チューブ及び機器汚れ劣化演算部１３０は、圧縮機消費電力１３１と凝縮器交換熱量１３２とから、計算式（数１４）により蒸発器交換熱量１３３を算出する。

ＱＥｃ＝ＱＣｃ―Ｗｃ ・・・(数１４)

ここで、ＱＥｃは蒸発器交換熱量１３３、ＱＣｃは凝縮器交換熱量１３２である。

次に、チューブ及び機器汚れ劣化演算部１３０は、圧縮機消費電力１３１と蒸発器交換熱量１３３とから、計算式（数１５）により実測値成績係数（ＣＯＰ）１３４を算出する。

ＣＯＰ実測値＝ＱＥｃ／Ｗｃ ・・・(数１５)

ここで、ＣＯＰ実測値は実測値成績係数（ＣＯＰ）１３４である。

次に、チューブ及び機器汚れ劣化演算部１３０は、冷熱供給システム仕様データベース３１０に記憶された冷凍容量３２２と実測値成績係数（ＣＯＰ）１３４とから、計算式（数１６）により負荷率１３５を算出する。

ｘ＝ＱＥｃ´／ＱＣ ・・・(数１６)

ここで、ｘは負荷率１３５、ＱＥｃ´は冷凍容量３２２、ＱＣは計算式（数１）の凝縮器交換熱量１１１である。

次に、チューブ及び機器汚れ劣化演算部１３０は、測定データ収録データベース２００から取得した測定データである凝縮器冷却水入口温度測定値２０１と負荷率１３５とから、計算式（数１７）により計算値成績係数（ＣＯＰ）１３６を算出する。

ＣＯＰ計算値＝ｆｒ(ＴｗＣｉ、ｘ) ・・・(数１７)

ここで、ＣＯＰ計算値は計算値成績係数（ＣＯＰ）１３６を示しており、（数１７）は凝縮器冷却水入口温度測定値（ＴｗＣｉ）２０１と負荷率１３５とからＣＯＰ計算値を求める関数である。

次に、チューブ及び機器汚れ劣化演算部１３０は、補正データベース３３０に記憶された負荷率情報を用いて、負荷率補正係数３３１を計算式（数１８）から算出する。

ＣＬ＝ｆＬ(ｘ) ・・・(数１８)

ここで、ＣＬは負荷率補正係数３３１を示しており、負荷率１３５の関数で求められる。

次に、チューブ及び機器汚れ劣化演算部１３０は、補正データベース３３０に記憶された冷却水情報を用いて、冷却水補正係数３３２を計算式（数１９）から算出する。

ＣＣ＝ｆＴｗＣ(ＴｗＣｉ) ・・・(数１９)

ここで、ＣＣは冷却水補正係数３３２を示しており、凝縮器冷却水入口温度測定値（ＴｗＣｉ)２０１による関数で求められる。

次に、チューブ及び機器汚れ劣化演算部１３０は、補正データベース３３０に記憶された冷水情報を用いて、冷水補正係数３３３を計算式（数２０）から算出する。

ＣＥ＝ｆＴｗＥ(ＴｗＥｏ) ・・・(数２０)

ここで、ＣＥは冷水補正係数３３３を示しており、冷水出口温度測定値（ＴｗＥｏ)２０８による関数で求められる。

次に、チューブ及び機器汚れ劣化演算部１３０は、実測値成績係数（ＣＯＰ）１３４と負荷率補正係数３３１と冷却水補正係数３３２と冷水補正係数３３３とから、チューブ及び機器汚れ劣化成績係数１３７を、計算式（数２１）から算出する。

ＣＯＰ２＝ＣＯＰ実測値・ＣＬ・ＣＣ・ＣＥ ・・・(数２１)

ここで、「ＣＯＰ２」はチューブ及び機器汚れ劣化成績係数１３７を示している。

このようにして、チューブ及び機器汚れ劣化演算部１３０は、冷熱供給システム２０のチューブ及び機器汚れ劣化成績係数（「ＣＯＰ２」）１３７を得ることができる。

次に、機器汚れ劣化演算部１４０は、チューブ汚れ劣化演算部１２０により算出された凝縮器管内汚れ係数１２６（図３参照）と、チューブ及び機器汚れ劣化演算部１３０が算出したチューブ及び機器汚れ劣化成績係数１３７とから、計算式（数２２）により機器汚れ劣化成績係数１４１を算出する。

ＣＯＰ３＝ＣＯＰ２／(１−β・γｃ) ・・・(数２２)

ここで、「ＣＯＰ３」は機器汚れ劣化成績係数１４１、βは機器の特性係数、γｃは凝縮器管内汚れ係数１２６である。

このようにして、チューブ汚れ及び機器汚れを併せた劣化から、チューブ汚れによる劣化分を取り除くことで機器汚れ劣化分を算出することができる。
チューブ及び機器汚れ劣化演算部１３０は、（数２１）で算出したチューブ及び機器汚れ劣化成績係数（「ＣＯＰ２」）１３７を劣化履歴データベース３４０に保存する。また、機器汚れ劣化演算部１４０は、（数２２）で算出した機器汚れ劣化成績係数（「ＣＯＰ３」）１４１を劣化履歴データベース３４０に保存する。

次に、図１に示す表示制御部４００内の劣化診断演算結果表示部４１０と保守対策案表示部４２０の処理について説明する。

図５は、本実施形態に係る劣化診断演算結果表示部が、劣化診断演算部が算出した劣化診断演算結果をグラフ化し表示部に表示させる図である。
劣化診断演算結果表示部４１０は、劣化診断演算部１００が算出した各成績係数（ＣＯＰ）を示す劣化診断演算結果情報を、劣化履歴データベース３４０（図１参照）から取得する。そして、図５に示すように、チューブ汚れ分の劣化であるチューブ汚れ劣化成績係数「ＣＯＰ１」と、機器汚れ分の劣化である機器汚れ劣化成績係数「ＣＯＰ３」とを区別して、時系列で並べて表示する。
このように、チューブ汚れ分と機器汚れ分の性能劣化を区別し表示することで、それぞれの劣化の経時的な変化を個別に把握することができる。

次に、保守対策案表示部４２０（図１参照）の処理について説明する。
図６は、本実施形態に係る保守対策案表示部が、劣化の度合いを判断した診断結果と保守対策案とを表示部に表示させる図である。
図６に示すように、保守対策案表示部４２０は、劣化診断演算結果表示部４１０により表示される経時的な劣化の度合いの変化を示す劣化診断演算結果のグラフとともに、劣化診断演算部１００により算出された現状の劣化の度合いについての診断結果と保守対策案とを表示させる。

具体的には、保守対策案表示部４２０は、劣化診断演算部１００により算出された現状の劣化の度合いと、前回保守対策を行ってからの現在までの期間についての情報とを取得する。そして、これらの情報を、メンテナンス情報データベース３５０（図１参照）に記憶された保守対策を実施するか否かの閾値に関する情報と比較する。そして、保守対策案表示部４２０は、機器汚れ分の劣化とチューブ汚れ分の劣化それぞれについて、その診断結果と保守対策案とを表示させる。

例えば、チューブ汚れ分の性能劣化が所定の閾値を超えている場合には、図６に示すように「チューブ汚れが増えています。」のように表示させる。そして、その保守対策案として、化学薬品洗浄、ボール洗浄、中性洗剤洗浄、ブラシ洗浄等の中から、「（案１）ブラシ洗浄を実施して下さい。」「（案２）ボール洗浄を実施して下さい。」等を、その汚れ具合や前回の保守対策の実施時期の情報等をもとに表示させる。
また、機器汚れ分の性能劣化が所定の閾値を超えている場合には、機器のリプレースもしくはオーバホール等を実施することを表示させる。

なお、図６に示すグラフの例では、チューブ汚れ分と機器汚れ分の劣化による冷熱供給システム２０の性能が、両者とも所定の閾値を超えた場合に、チューブ汚れ分と機器汚れ分の両方の劣化について同時に保守対策している例を示している。ただし、機器汚れ分とチューブ汚れ分の保守対策を同時期に行わず、保守対策案表示部４２０による診断結果とその保守対策案とに基づき、汚れによる性能劣化が大きいどちらかの汚れ分のみの保守対策を適切な時期に行うことも可能である。
このようにすることで、チューブ汚れの場合には、劣化の度合いに応じて最適な洗浄時期に最適な洗浄方法を実施することが可能となる。また、機器汚れの場合には、各冷熱供給システム２０の運転状況に応じた機器の劣化を把握し、適切な時期に保守対策を行うことが可能となる。さらに、その結果、冷熱供給システム２０全体の維持コストを低下させ、性能低下に伴うＣＯ２排出の増大を防ぐことができる。

以上のように、本実施形態に係る冷熱供給システムの劣化診断装置、劣化診断方法、及び劣化診断システムによれば、チューブ汚れと機器汚れを分離して性能劣化の度合いを定量的に把握することで、それぞれの汚れに適した保守対策を適切な時期に実施することが可能となる。

本実施形態に係る冷熱供給システムの劣化診断を行う劣化診断システムの構成例を示す機能ブロック図である。 本実施形態に係る工場出荷時性能演算部の処理の流れを説明するための図である。 本実施形態に係るチューブ汚れ劣化演算部の処理の流れを説明するための図である。 本実施形態に係るチューブ及び機器汚れ劣化演算部の処理の流れを説明するための図である。 本実施形態に係る劣化診断演算結果表示部が、劣化診断演算部が算出した劣化診断演算結果を表示部に表示させる図である。 本実施形態に係る保守対策案表示部が、劣化の度合いを判断した診断結果と保守対策案とを表示部に表示させる図である。 冷熱供給システムの構成の概要を示した図である。

符号の説明

１ 劣化診断システム
１０ 劣化診断装置
２０ 冷熱供給システム
２１ 凝縮器
２２ 蒸発器
２３ 圧縮機
２４ 膨張弁
３０ 情報通信ネットワーク
１００ 劣化診断演算部
１０１ 制御部
１１０ 工場出荷時性能演算部
１１１ 凝縮器交換熱量（工場出荷時凝縮器交換熱量）
１１２ 蒸発器交換熱量（工場出荷時蒸発器交換熱量）
１１３ 工場出荷時成績係数（ＣＯＰ０）
１２０ チューブ汚れ劣化演算部
１２１ 冷媒凝縮温度
１２３，１３２ 凝縮器交換熱量
１２２ 凝縮器熱交換温度差
１２４ 凝縮器熱通過率
１２５ 凝縮器熱通過率定格値
１２６ 凝縮器管内汚れ係数
１２７ チューブ汚れ劣化成績係数（ＣＯＰ１）
１３０ チューブ及び機器汚れ劣化演算部
１３１ 圧縮機消費電力
１３３ 蒸発器交換熱量
１３４ 実測値成績係数（ＣＯＰ）
１３５ 負荷率
１３６ 計算値成績係数（ＣＯＰ）
１３７ チューブ及び機器汚れ劣化成績係数（ＣＯＰ２）
１４０ 機器汚れ劣化演算部
１４１ 機器汚れ劣化成績係数（ＣＯＰ３）
２００ 測定データ収録データベース（ＤＢ）
２０１ 凝縮器冷却水入口温度測定値
２０２ 凝縮器冷却水出口温度測定値
２０３ 凝縮器圧力測定値
２０４ 凝縮器冷却水流量測定値
２０５ 凝縮器冷却水比熱測定値
２０６ 凝縮器冷却水密度測定値
２０７ 圧縮機電流値測定値
２０８ 冷水出口温度測定値
３００ 記憶部
３１０ 冷熱供給システム仕様データベース（ＤＢ）
３１１ 凝縮器冷却水流量
３１２ 凝縮器冷却水比熱
３１３ 凝縮器冷却水密度
３１４ 凝縮器冷却水温度差
３１５ 電動機出力
３１６ 凝縮器伝熱面積
３１７ 凝縮器交換熱量定格値
３１８ 凝縮器温度差定格値
３１９ 凝縮器管外径
３２０ 凝縮器管内径
３２１ 電動機入力
３２２ 冷凍容量
３３０ 補正データベース（ＤＢ）
３３１ 負荷率補正係数
３３２ 冷却水補正係数
３３３ 冷水補正係数
３４０ 劣化履歴データベース（ＤＢ）
３５０ メンテナンス情報データベース（ＤＢ）
４００ 表示制御部
４１０ 劣化診断演算結果表示部
４２０ 保守対策案表示部
５００ 通信部
６００ 表示部

Claims (8)

1. 外部から冷却水が供給される冷熱供給システムと通信可能に接続され、前記冷熱供給システムの性能劣化の診断を行う劣化診断装置であって、
   前記冷熱供給システムの工場出荷時もしくは初期設置時の仕様データが記憶される冷熱供給システム仕様データベースと、
   負荷率、冷却水及び冷水に関する補正情報が記憶される補正データベースと、
   前記冷熱供給システムのチューブ汚れに基づく性能劣化及び機器汚れに基づく性能劣化それぞれについて、保守対策が必要か否かを判断する所定の閾値と、前記保守対策が必要な場合の保守対策案とが記憶されるメンテナンス情報データベースと、
   前記仕様データを用いて前記冷熱供給システムの工場出荷時の性能を演算する工場出荷時性能演算部と、
   前記仕様データと、前記冷熱供給システムに備わる測定データ収録データベースから取得した運転状況に関する測定データとを用いて、前記チューブ汚れに基づく性能劣化を演算するチューブ汚れ劣化演算部と、
   前記仕様データと、前記測定データと、前記補正データベースに記憶される前記補正情報とを用いて、前記冷熱供給システムのチューブ及び機器汚れに基づく性能劣化を演算するチューブ及び機器汚れ劣化演算部と、
   前記チューブ及び機器汚れに基づく性能劣化と、前記チューブ汚れに基づく性能劣化とを用いて、前記機器汚れに基づく性能劣化を演算する機器汚れ劣化演算部と、
   前記チューブ汚れに基づく性能劣化と前記機器汚れに基づく性能劣化とを区分して前記冷熱供給システムの性能劣化を表示装置に表示させる劣化診断演算結果表示部と、
   前記メンテナンス情報データベースに記憶される前記閾値を用いて、前記冷熱供給システムの劣化診断を行い、前記劣化診断の診断結果と、前記保守対策が必要な場合に前記保守対策案とを表示装置に表示させる保守対策案表示部と
   を備えることを特徴とする冷熱供給システムの劣化診断装置。
2. 前記工場出荷時性能演算部は、
   前記冷熱供給システム仕様データベースに記憶される、凝縮器冷却水流量と、凝縮器冷却水比熱と、凝縮器冷却水密度と、凝縮器冷却水温度差とから、工場出荷時凝縮器交換熱量を算出し、
   前記算出した工場出荷時凝縮器交換熱量と、前記冷熱供給システム仕様データベースに記憶される電動機出力とから、工場出荷時蒸発器交換熱量を算出し、
   前記算出した工場出荷時蒸発器交換熱量と、前記電動機出力とから、工場出荷時成績係数を算出すること
   を特徴とする請求項１に記載の冷熱供給システムの劣化診断装置。
3. 前記チューブ汚れ劣化演算部は、
   前記測定データ収録データベースから取得する凝縮器圧力測定値から、冷媒凝縮温度を算出し、
   前記測定データ収録データベースから取得する、凝縮器冷却水入口温度測定値と、凝縮器冷却水出口温度測定値とから、凝縮器熱交換温度差を算出し、
   前記凝縮器冷却水入口温度測定値と、前記凝縮器冷却水出口温度測定値と、前記測定データ収録データベースから取得する、凝縮器冷却水流量測定値、凝縮器冷却水比熱測定値及び凝縮器冷却水密度測定値とから、凝縮器交換熱量を算出し、
   前記算出した凝縮器熱交換温度差及び凝縮器交換熱量と、前記冷熱供給システム仕様データベースに記憶される凝縮器伝熱面積とから、凝縮器熱通過率を算出し、
   前記凝縮器伝熱面積と、前記冷熱供給システム仕様データベースに記憶される凝縮器交換熱量定格値及び凝縮器温度差定格値とから、凝縮器熱通過率定格値を算出し、
   前記算出した凝縮器熱通過率及び凝縮器熱通過率定格値と、前記冷熱供給仕様データベースに記憶される凝縮器管外径及び凝縮器管内径とから、凝縮器管内汚れ係数を算出し、
   前記算出した凝縮器管内汚れ係数と、前記工場出荷時性能演算部が算出した前記工場出荷時成績係数とから、チューブ汚れ劣化成績係数を算出すること
   を特徴とする請求項２に記載の冷熱供給システムの劣化診断装置。
4. 前記チューブ及び機器汚れ劣化演算部は、
   前記測定データ収録データベースから取得する圧縮機電流値測定値と、前記冷熱供給システム仕様データベースに記憶される電動機入力と、前記電動機出力とから、圧縮機消費電力を算出し、
   前記算出した圧縮機消費電力と、前記チューブ汚れ劣化演算部が算出した前記凝縮器交換熱量とから、蒸発器交換熱量を算出し、
   前記算出した圧縮機消費電力及び蒸発器交換熱量から、実測値成績係数を算出し、
   前記算出した実測値成績係数と、前記冷熱供給システム仕様データベースに記憶される冷凍容量とから、負荷率を算出し、
   前記算出した負荷率と、前記凝縮器冷却水入口温度測定値とから、計算値成績係数を算出し、
   前記算出した負荷率と、前記補正データベースに記憶される前記負荷率に関する前記補正情報とから、負荷率補正係数を算出し、
   前記凝縮器冷却水入口温度測定値と、前記補正データベースに記憶される前記冷却水に関する前記補正情報とから、冷却水補正係数を算出し、
   前記測定データ収録データベースから取得する冷水出口温度測定値と、前記補正データベースに記憶される前記冷水に関する前記補正情報とから、冷水補正係数を算出し、
   前記算出された実測値成績係数、負荷率補正係数、冷却水補正係数及び冷水補正係数から、チューブ及び機器汚れ劣化成績係数を算出すること
   を特徴とする請求項３に記載の冷熱供給システムの劣化診断装置。
5. 前記機器汚れ劣化演算部は、
   前記チューブ及び機器汚れ劣化演算部が算出した前記チューブ及び機器汚れ劣化成績係数と、前記チューブ汚れ劣化演算部が算出した前記凝縮器管内汚れ係数とから、機器汚れ劣化成績係数を算出すること
   を特徴とする請求項４に記載の冷熱供給システムの劣化診断装置。
6. 前記工場出荷時性能演算部が算出した前記工場出荷時成績係数と、前記チューブ汚れ劣化演算部が算出した前記チューブ汚れ劣化成績係数と、前記チューブ及び機器汚れ劣化演算部が算出した前記チューブ及び機器汚れ劣化成績係数と、前記機器汚れ劣化演算部が算出した前記機器汚れ劣化成績係数と、を含んでなる劣化診断演算結果情報を記憶する劣化履歴データベースをさらに備え、
   前記劣化診断演算結果表示部は、前記劣化履歴データベースに記憶された前記劣化診断演算結果情報に基づいて、前記冷熱供給システムの性能劣化を時系列に表示させること
   を特徴とする請求項５に記載の冷熱供給システムの劣化診断装置。
7. 外部から冷却水が供給される冷熱供給システムと通信可能に接続され、前記冷熱供給システムの性能劣化の診断を行う劣化診断装置に用いられる劣化診断方法であって、
   前記劣化診断装置は、
   前記冷熱供給システムの工場出荷時もしくは初期設置時の仕様データが記憶される冷熱供給システム仕様データベースと、
   負荷率、冷却水及び冷水に関する補正情報が記憶される補正データベースと、
   前記冷熱供給システムのチューブ汚れに基づく性能劣化及び機器汚れに基づく性能劣化それぞれについて、保守対策が必要か否かを判断する所定の閾値と、前記保守対策が必要な場合の保守対策案とが記憶されるメンテナンス情報データベースと、を備え、
   前記仕様データを用いて前記冷熱供給システムの工場出荷時の性能を演算し、
   前記仕様データと、前記冷熱供給システムに備わる測定データ収録データベースから取得した運転状況に関する測定データとを用いて、前記チューブ汚れに基づく性能劣化を演算し、
   前記仕様データと、前記測定データと、前記補正データベースに記憶される前記補正情報とを用いて、前記冷熱供給システムのチューブ及び機器汚れに基づく性能劣化を演算し、
   前記チューブ及び機器汚れに基づく性能劣化と、前記チューブ汚れに基づく性能劣化とを用いて、前記機器汚れに基づく性能劣化を演算し、
   前記チューブ汚れに基づく性能劣化と前記機器汚れに基づく性能劣化とを区分して前記冷熱供給システムの性能劣化を表示装置に表示させ、
   前記メンテナンス情報データベースに記憶される前記閾値を用いて、前記冷熱供給システムの劣化診断を行い、前記劣化診断の診断結果と、前記保守対策が必要な場合に前記保守対策案とを表示装置に表示させること
   を特徴とする冷熱供給システムの劣化診断方法。
8. 外部から冷却水が供給される冷熱供給システムと、前記冷熱供給システムと通信可能に接続され、前記冷熱供給システムの性能劣化の診断を行う劣化診断装置とを備えた劣化診断システムであって、
   前記冷熱供給システムは、
   前記冷熱供給システムの性能劣化に関係する運転状況に関する測定データを収録する測定データ収録データベースを備え、
   前記測定データ収録データベースに収録された前記測定データを、前記劣化診断装置に送信し、
   前記劣化診断装置は、
   前記冷熱供給システムから前記測定データを受信する通信部と、
   前記冷熱供給システムの工場出荷時もしくは初期設置時の仕様データが記憶される冷熱供給システム仕様データベースと、
   負荷率、冷却水及び冷水に関する補正情報が記憶される補正データベースと、
   前記冷熱供給システムのチューブ汚れに基づく性能劣化及び機器汚れに基づく性能劣化それぞれについて、保守対策が必要か否かを判断する所定の閾値と、前記保守対策が必要な場合の保守対策案とが記憶されるメンテナンス情報データベースと、
   前記仕様データを用いて前記冷熱供給システムの工場出荷時の性能を演算する工場出荷時性能演算部と、
   前記仕様データと、前記測定データ収録データベースから取得した前記測定データとを用いて、前記チューブ汚れに基づく性能劣化を演算するチューブ汚れ劣化演算部と、
   前記仕様データと、前記測定データと、前記補正データベースに記憶される前記補正情報とを用いて、前記冷熱供給システムのチューブ及び機器汚れに基づく性能劣化を演算するチューブ及び機器汚れ劣化演算部と、
   前記チューブ及び機器汚れに基づく性能劣化と、前記チューブ汚れに基づく性能劣化とを用いて、前記機器汚れに基づく性能劣化を演算する機器汚れ劣化演算部と、
   前記チューブ汚れに基づく性能劣化と前記機器汚れに基づく性能劣化とを区分して前記冷熱供給システムの性能劣化を表示装置に表示させる劣化診断演算結果表示部と、
   前記メンテナンス情報データベースに記憶される前記閾値を用いて、前記冷熱供給システムの劣化診断を行い、前記劣化診断の診断結果と、前記保守対策が必要な場合に前記保守対策案とを表示装置に表示させる保守対策案表示部と
   を備えることを特徴とする劣化診断システム。

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