JP7022658B2 - 吸収冷凍機の性能診断システム - Google Patents

Description

本発明は、吸収冷凍機の性能診断システムに関する。

吸収冷凍機は、冷媒として水を用い、吸収液として臭化リチウム等の水溶液を用い、この水溶液を加熱して駆動する方式であるため、長期間運転を継続した場合に、特有の異常現象や劣化が生じる場合がある。

特許文献１には、吸収冷凍機の異常を検知し、故障や運転停止に至る前に異常発生箇所と異常原因を究明し、故障の未然防止をはかることを目的として、吸収冷凍機の冷凍サイクルにおける濃度の高くなった吸収液の温度、吸収液の濃度、再生器の加熱温度、再生器の圧力、冷媒の飽和温度、蒸発器の冷媒の温度、蒸発器の圧力などの運転状態値を監視し、それらの運転状態値が予め設定されたしきい値から外れた場合に、吸収液の過冷却による結晶、吸収液の濃縮による結晶、冷媒への吸収液の混入といった異常を診断する方法が記載されている。

特開平９－４２８１０号公報

特許文献１に記載の方法においては、比較対象のデューリング線図が表示されないため、表示されているデューリング線図が異常であるか異常でないかについて、直感的に判断しにくい面がある。また、冷水の入口温度が高い場合や、冷却水の入口温度が高い場合など、吸収冷凍機の本体以外の部分における変動による運転状態を考慮して、異常かどうかを判断する作業員の経験が必要であると考えられる。

本発明の目的は、吸収冷凍機について、定格運転時だけでなく、冷房負荷などが定格運転時と異なる場合であっても、性能が変化した場合に、生じている現象を視覚的に把握し、適切な保全を行うことにある。

本発明は、蒸発器、吸収器、再生器及び凝縮器を有する吸収冷凍機の性能を診断する、吸収冷凍機の性能診断システムにおいて、データベースに格納された少なくとも溶液濃度を含むデータから無問題状態のデューリング線図を作成するための計算をし、少なくとも再生器の溶液の温度を計測するための再生器温度センサ及び再生器の圧力センサからのデータにより実運転時のデューリング線図を作成するための計算を行う計算部と、無問題状態のデューリング線図と実運転時のデューリング線図とを同じスケールのグラフに出力するための出力部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、吸収冷凍機の性能が変化した場合に、生じている現象を視覚的に把握することができ、適切な保全を行うことができる。

一重効用の吸収冷凍機の例を示す模式構成図である。 一重効用の吸収冷凍機の定格運転時におけるデューリング線図の例を示すグラフである。 一重効用の吸収冷凍機について定格運転時のデューリング線図と実運転時のデューリング線図とを同時に表示した画像の例である。 低負荷運転時のデューリング線図と実運転時のデューリング線図とを同時に表示した画像の例である。 本発明の吸収冷凍機の性能診断システムの例を示す概略構成図である。 二重効用の吸収冷凍機の例を示す模式構成図である。 二重効用の吸収冷凍機について定格運転時のデューリング線図と実運転時のデューリング線図とを同時に表示した画像の例である。

本発明は、蒸発器、吸収器、再生器及び凝縮器を有する吸収冷凍機の状態を監視するために吸収冷凍機の性能を診断するシステムである。

本明細書においては、吸収液の過冷却による結晶、吸収液の濃縮による結晶、冷媒への吸収液の混入、冷水配管、冷却水配管等の汚れといった要因により、吸収冷凍機の性能が低下していない状態を「無問題状態」と呼ぶ。後述の「定格運転時」及び「低負荷運転時」は、「無問題状態」を表したものである。これに対して、実際の運転を継続している状態であって上記の要因により吸収冷凍機の性能が低下した状態を含む状態を「実運転時」と呼ぶ。

本発明の吸収冷凍機の性能診断システムは、演算装置と、出力部と、を備えている。演算装置は、実運転時のデューリング線図を作成するための計算をする。出力部は、無問題状態のデューリング線図と実運転時のデューリング線図とを同じスケールのグラフに出力する。ここで、同じスケールのグラフとは、縦軸、横軸等の目盛を合わせたグラフをいう。したがって、出力部は、無問題状態のデューリング線図と実運転時のデューリング線図とを、１つのグラフに重ねて、又は１つの画面に並べて表示するためのデータを出力する。実運転時のデューリング線図及び無問題状態のデューリング線図を画面に同時に表示するということもできる。これにより、吸収冷凍機の状態が正常であるか、異常であるか、を判断することができる。

なお、出力部は、グラフを表示する画面を有することが望ましい。また、出力部とは別に、表示装置を備え、この表示装置にグラフを表示する画面を設けてもよい。

このシステムは、再生器の温度及び圧力並びに冷却水出口温度、冷水入口温度及び冷水出口温度を計測する手段を有する。そして、実運転時のデューリング線図を作成するためのデータは、これらの手段による計測値から算出する。

デューリング線図を表示する画面には、冷水入口温度、冷水出口温度、冷却水入口温度、冷却水出口温度及び負荷率のうち少なくとも一つを表示する機能を有することが望ましい。

実運転時のデューリング線図を作成する際には、再生器の温度及び圧力から再生器の溶液濃度を求めてもよい。これにより、デューリング線図を高精度で描画することができる。

冷水入口温度と冷水出口温度との温度差から負荷率を推定し、この負荷率から再生器の濃度差及び吸収器の濃度差を推定してもよい。ここで、再生器の濃度差は、再生器の入口の溶液濃度と出口の溶液濃度との差を、吸収器の濃度差は、吸収器の入口の溶液濃度と出口の溶液濃度との差を意味する。

実運転時のデューリング線図を定格運転時のデューリング線図と比較することにより、溶液濃度の上昇による不具合を早期に検出することができる。

以下、実施例について図面を用いて説明する。

図１は、本実施例の一重効用の吸収冷凍機の例を示す模式構成図である。

本図に示す一重効用の吸収冷凍機の基本的な構成要素は、蒸発器５０、吸収器５１、再生器５２及び凝縮器５３である。ここでは、冷媒として水を、吸収液として臭化リチウム水溶液（溶液）を用いた場合について説明する。ただし、冷媒及び吸収液の組み合わせは、これに限定されるものではない。

蒸発器５０は、冷水が通る伝熱管を有する。蒸発器５０の内部は、空気が除去され、大気圧よりも低い状態である減圧状態としてあり、気相は実質的に水蒸気のみで満たされた状態に保たれている。蒸発器５０の底に溜まった冷媒は、冷媒ポンプ（図示していない。）によって冷熱伝熱管に散布され、蒸発する。冷水伝熱管内の水は、冷媒の蒸発熱により熱を奪われるため、冷却される。蒸発器５０の内部の冷媒（水）は、冷水との熱交換により４℃程度で蒸発するように設定されている。

蒸気となった水蒸気９２（冷媒）は、吸収器５１で臭化リチウム水溶液に吸収される。臭化リチウム水溶液は、温度が低いほど蒸気を吸収しやすいため、吸収器５１の内部に設けた冷却水伝熱管内に冷却水を流し、臭化リチウム水溶液を管外に散布することにより、冷却されるようになっている。

冷媒蒸気を吸収することにより臭化リチウムの濃度が低下した吸収液は、吸収器５１から再生器５２に送られる。再生器５２においては、加熱源９１により吸収液を加熱することにより、吸収液の濃度を高くする。濃度が高くなった吸収液は、再び吸収器５１に送られる。再生器５２で発生した蒸気は、凝縮器５３に入る。凝縮器５３は、冷却水が通る伝熱管を有しており、再生器５２で発生した蒸気は、冷却水が通る伝熱管との熱交換により液体となり、凝縮器５３の底部に溜まる。溜まった冷媒は、蒸発器５０に送られる。

冷水配管は室内機（図示していない。）に繋がっており、冷却水配管は冷却塔（図示していない。）に接続されている。

吸収冷凍機並びに冷水配管及び冷却水配管には、温度又は圧力を計測するためのセンサが取り付けられている。

具体的には、冷水配管には、冷水の入口温度を計測するための冷水入口温度センサ１と冷水の出口温度を計測するための冷水出口温度センサ２とが設けられている。冷却水配管には、冷却水の入口温度を計測するための冷却水入口温度センサ３と冷却水の出口温度を計測するための冷却水出口温度センサ４とが設けられている。

吸収器５１には、吸収液の温度を計測するための吸収器出口温度センサ７が設けられている。

再生器には、再生器の圧力を計測するための再生器圧力センサ５と溶液の温度を計測するための再生器温度センサ６とが設けられている。

蒸発器５０には、その内部で循環する冷媒（液）の温度を計測するための蒸発器出口温度センサ８が設けられている。

凝縮器５３には、蒸発器５０に送られる冷媒（液）の温度を計測するための凝縮器出口温度センサ９が設けられている。

上記の各センサにより計測される温度及び圧力の値を用いて、実際に運転している状態（実運転時）におけるデューリング線図を描画することができる。

図２は、一重効用の吸収冷凍機の「無問題状態」の一種である定格運転時におけるデューリング線図を示したものである。図中、右側の略平行四辺形状の領域は溶液の変化を、左側の直線は冷媒（水）の温度変化を示している。それぞれの点は、再生器出口１０、吸収器溶液入口１１、吸収器溶液出口１２、再生器入口１３、凝縮温度１４、蒸発温度１５である。このほか、等濃度線と溶液の結晶ラインも示している。

定格運転時のデューリング線図については、設計仕様や試験成績結果等を用いてサイクル計算を行い、描画する。定格運転時のデューリング線図を描画するためのデータは、予めメモリ部（図５の符号７７）にデータベースとして保存しておいてもよい。

図３は、一重効用の吸収冷凍機について定格運転時のデューリング線図と実運転時のデューリング線図とを同時に表示した画像の例である。

本図においては、定格運転時のデューリング線図２０（破線及び〇印）と実運転時のデューリング線図２１（実線及び△印）とを表示している。なお、冷水出口温度２２は、定格運転時及び実運転時において同一の温度となるように制御している。

このように一つの画像に表示するにより、定格運転時と実運転時とのデューリング線図が視覚的に容易に対比可能となる。

本図は、一例として、吸収冷凍機の溶液が濃くなる、という異常が発生した場合を示している。この場合、実運転時のデューリング線図２１が左側に偏り、結晶ラインに近づく。実運転時のデューリング線図２１が結晶ラインに近づくと、溶液の結晶が析出するおそれがある状態となる。

このように視覚的に対比可能となるため、冷房負荷が大きく、吸収冷凍機に負担がかかるような運転状態になっているかどうかなどが容易に判別することができるようになる。

ここで、一重効用の吸収冷凍機の場合において、定格運転時のデューリング線図２０と同時に実運転時のデューリング線図２１を描画する方法について詳細に説明する。以下の説明においては、センサに関する符号は、図１に記載されている符号を示している。

一重効用の場合、描画に用いる値及び数式は、次のとおりである。

定格冷水入口温度、定格冷水出口温度、（定格冷水温度差）、（定格冷却水入口温度）、定格冷却水出口温度、（定格冷水流量）、定格再生器濃度差（Ｇ_ＲΔＣ）、定格吸収器濃度差（Ａ_ＲΔＣ）、定格蒸発器ＬＴＤ（Ｅ_{Ｒ＿ＬＴＤ}）、定格凝縮器ＬＴＤ（Ｃ_{Ｒ＿ＬＴＤ}）、冷媒の飽和圧力と飽和温度との関係式、冷媒の飽和温度と溶液温度と溶液濃度との関係式である。ここで、ＬＴＤは、Ｌｅａｖｉｎｇ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅの略称である。

また、描画に用いる計測値は、冷水入口温度、冷水出口温度、（冷水流量）、再生器圧力、再生器温度、冷却水出口温度、（蒸発器出口温度）、（凝縮器出口温度）、（吸収器出口温度）、（冷却水入口温度）である。

これらの値のうち、かっこ書きとしたものは、必須ではないが、用いることが望ましい値である。

（一重効用の場合におけるデューリング線図の描画方法）
１．純粋冷媒（溶液濃度０％）の直線を引き、等濃度線及び結晶ラインを引く。ここで、予めデータベースとして保持している定格運転時のデューリング線図を表示する。

２．実運転時の冷水入口温度と冷水出口温度との差ΔＴ_Ａと、定格の冷水入口温度と冷水出口温度との差ΔＴ_Ｒとを用いて、下記式（１）により吸収冷凍機の負荷率Ｑ_Ａを求める。この場合に、実運転時の冷水の流量Ｖ_ｗＡ及び定格の冷水流量Ｖ_ｗＲのデータが得られれば、下記式（２）により更に正確な負荷率Ｑ_Ａ ^’が求まる。

３．実運転時の再生器濃度差Ｇ_ＡΔＣ、吸収器濃度差Ａ_ＡΔＣ、蒸発器ＬＴＤ（Ｅ_{Ａ＿ＬＴＤ}）及び凝縮器ＬＴＤ（Ｃ_{Ａ＿ＬＴＤ}）の値は、定格値に対して、負荷率で比例すると仮定する。下記式（３）～（６）により、それぞれの値を算出しておく。これらの値が必要となる計算の途中で算出してもよい。

４．描画に際しては、まず、再生器の出口の状態をプロットする。

計測した再生器圧力から、冷媒（水）の飽和圧力と飽和温度との関係式を用いて、冷媒の飽和温度を求める。計測した再生器の温度（溶液温度）から、再生器出口のプロットができる。プロットができれば、再生器出口の濃度Ｇ_{Ａ＿Ｃ＿ｏ}が求まる。

５．上記４で求めた再生器出口の濃度Ｇ_{Ａ＿Ｃ＿ｏ}と、上記式（３）により求めた再生器濃度差Ｇ_ＡΔＣとから、下記式（７）により再生器入口の濃度Ｇ_{Ａ＿Ｃ＿Ｉ}を求め、再生器入口をプロットする。

６．冷水出口温度Ｔ_{Ａ＿Ｗ＿Ｏ}及び蒸発器ＬＴＤ（Ｅ_{Ａ＿ＬＴＤ}）を用いて、下記式（８）により蒸発温度Ｅ_Ａ＿Ｔを求め、プロットする。

この時に、蒸発器出口の冷媒温度Ｅ_{Ａ＿Ｔ＿Ｏ}を計測し、その値を係数α（例えば負荷率等）で補正して求めてもよい。蒸発器内の伝熱管の性能低下等により、蒸発器ＬＴＤの値が大きくなっている場合は、下記式（９）を用いるほうが、実運転状態を反映できる。

７．冷却水出口温度Ｔ_{Ａ＿ＣＷ＿Ｏ}及び凝縮器ＬＴＤ（Ｃ_{Ａ＿ＬＴＤ}）を用いて、下記式（１０）により凝縮温度Ｃ_Ａ＿Ｔを求め、プロットする。

この時に、凝縮器出口の冷媒温度Ｃ_{Ａ＿Ｔ＿Ｏ}を計測し、その値を係数β（例えば負荷率等）で補正して求めてもよい。凝縮器内の伝熱管の性能低下等により、凝縮器ＬＴＤの値が大きくなっている場合は、下記式（１１）を用いるほうが、実運転状態を反映できる。

８．吸収器の出口濃度と再生器の入口濃度とは等しいため、上記５で求めた再生器入口の濃度Ｇ_{Ａ＿Ｃ＿Ｉ}と吸収器濃度差Ａ_ＡΔＣとを用いて、下記式（１２）により吸収器の入口濃度Ａ_{Ａ＿Ｃ＿Ｉ}を求める。

蒸発温度に対応する吸収器の圧力が等しいことから、吸収器の入口及び出口のプロットができる。

上述の説明においては、定格運転時のデューリング線図と実運転時のデューリング線図とを同時に表示する画像を作成する手順を示したが、計測した冷水の入口温度、出口温度及び流量を用いてサイクル計算を行い、実際の低負荷運転時のデューリング線図のデータを計算して表示してもよい。

図４は、低負荷運転時のデューリング線図（無問題状態）と、実運転時のデューリング線図とを同時に表示した画像の例である。

本図においては、低負荷運転時のデューリング線図４０（破線及び〇印）と実運転時のデューリング線図４１（実線及び△印）とを表示している。なお、冷水出口温度２２及び冷却水出口温度２３は、定格運転時及び実運転時において同一の温度となるように制御している。

本図においては、低負荷運転であるため、定格運転時の場合に比べ、凝縮器及び再生器の温度が低くなっている。

画像を作成する手順については、図３の場合と同様である。

なお、低負荷運転時のデューリング線図４０は、予めデータベースとして保持しておいてもよいし、冷水の入口と出口の温度等を用いてサイクル計算を行ってもよい。サイクル計算を行うと、冷水の入口温度の変化量が大きい場合等に対応しやすくなる。

なお、冷水出口温度２２と蒸発温度１５との温度差は、冷水配管の汚れの指標値となる。冷却水出口温度２３と凝縮温度１４との温度差は、冷却水配管の汚れの指標値となる。これらの温度差を視覚的に表示することにより、メンテナンスの必要性を分かりやすく示すことができる。さらに、実際の具体的な数値を表示してもよい。

吸収冷凍機本体の異常だけではなく、センサの異常も診断できる。例えば、冷水出口温度２２よりも蒸発温度１５の温度が高い、冷却水出口温度２３よりも凝縮温度１４が低い等の場合は、センサの異常の可能性が高い。

図５は、吸収冷凍機の性能診断システムの例を示す概略構成図である。

本図において、吸収冷凍機の性能診断システムは、演算装置７１と出力部７２とを基本的な構成要素としている。演算装置７１は、計算部７６とメモリ部７７と判定部７８とを有する。判定部７８は、計算部７６と出力部７２との間に設けられている。また、吸収冷凍機の性能診断システムは、吸収冷凍機に設置した各センサの計測データ７０を有している。計測データ７０には、冷水入口温度、冷水出口温度、冷却水入口温度、冷却水出口温度、再生器圧力等のデータが含まれる。メモリ部７７には、定格再生器濃度差、定格吸収器濃度差、定格蒸発器ＬＴＤ、定格凝縮器ＬＴＤ、定格運転時のデューリング線図を表示するためのデータ等が保持されている。

なお、定格の蒸発器ＬＴＤ（Ｅ_{Ｒ＿ＬＴＤ}）は、定格の冷水出口温度Ｔ_{Ｒ＿Ｗ＿Ｏ}及び定格の凝縮温度Ｅ_Ｒ＿Ｔで定義される。また、定格の凝縮器ＬＴＤ（Ｃ_{Ｒ＿ＬＴＤ}）は、定格の冷却水出口温度Ｔ_{Ｒ＿ＣＷ＿Ｏ}及び定格の凝縮温度Ｃ_Ｒ＿Ｔで定義される。これらは、下記式（１３）及び（１４）のとおりである。

ここで、凝縮器ＬＴＤ（Ｃ_{Ｒ＿ＬＴＤ}）は、凝縮器と冷却水配管の伝熱性能の低下を表す指標で、冷却水配管汚れの状態で、値が大きくなる。

計測データ７０は、演算装置７１の計算部７６に送られる。計算部７６においては、計測データ７０及びメモリ部７７のデータを用いて、デューリング線図を作成するために必要な計算が行われる。計算部７６は、実運転時における溶液濃度及び凝縮器ＬＴＤも算出する。なお、メモリ部７７は、吸収冷凍機の性能診断システムの外部に設けたサーバー（例えば、イントラネットのサーバー）で代用してもよい。計測データ７０も、当該サーバーに保存してもよい。計算部７６における計算も、当該サーバーで行うようにしてもよい。

計算部７６で得られたデューリング線図を作成するためのデータは、出力部７２に送られる。そして、出力部７２が表示部を有する場合には、その表示部の画面等に、定格運転時のデューリング線図又は実際の低負荷運転時のデューリング線図と、実運転時のデューリング線図とが描画される。この際に、判定部７８は、溶液濃度が閾値以上かどうか、凝縮器ＬＴＤが閾値以上かどうかなどを判定し、出力部７２に対して、警告を表示するように命令する信号や、冷却水配管の洗浄を命令する信号などを発する。これにより、メンテナンスすべき内容をメンテナンス員に伝えることができる。この場合に、メンテナンス員の技量に左右されることなく伝えることができる。

なお、吸収冷凍機の性能診断システムの構成要素として、出力部７２とは別に、画面等を有する表示装置７４を設けてもよい。

出力部７２で表示する内容は、ネットワーク７３を通じて、遠隔地にある表示装置７４に表示することもできる。作業員等のユーザーが所有する端末等（パーソナルコンピュータ、携帯端末等）であってもよい。これにより、吸収冷凍機から離れた場所においても、吸収冷凍機の状態を把握することができる。

また、計測データ７０やデューリング線図の表示結果は、記録装置７５に記録してもよい。これにより、過去の結果を比較することができ、吸収冷凍機の変化の傾向を判断することが容易になる。

図５においては、出力部７２と表示装置７４との間にネットワーク７３を配置したが、その他の場所、例えば計測データ７０と演算装置７１との間にネットワークを配置し、演算装置７１をサーバーなどに設置してもよい。サーバーに設置することにより、計算速度やメモリ容量などを大きくできる利点がある。

本実施例においては、一重効用の吸収冷凍機の場合について説明したが、二重効用の吸収冷凍機やその他のサイクルを有する吸収冷凍機についても、本システムを用いて同様に診断することができる。

本実施例は、二重効用の吸収冷凍機の場合である。以下においては、実施例１と異なる構成等について説明する。

図６は、本実施例の二重効用の吸収冷凍機の例を示す模式構成図である。

本図に示す二重効用の吸収冷凍機は、蒸発器３０、吸収器３１、凝縮器３３、高温再生器６０及び低温再生器６１を備えている。高温再生器６０は、加熱源８１により加熱される。なお、本明細書においては、二重効用の吸収冷凍機の高温再生器６０及び低温再生器６１のように、再生器が２つ以上設置されている場合には、これらをまとめて「再生器」と呼ぶことにする。

高温再生器６０で発生する蒸気は、低温再生器６１の加熱に利用され、ドレン配管を介して凝縮器３３に送られる。

吸収器３１の底部に溜まった吸収液は、高温再生器６０及び低温再生器６１に送られる。その途中には、低温熱交換器６２及び高温熱交換器６３が設けられている。これらの熱交換器により、吸収器３１から送られる吸収液は、高温再生器６０及び低温再生器６１で濃縮された高温の吸収液と熱交換して予熱される。これにより、加熱源８１の燃料が節約される。

吸収器３１からの吸収液の一部は、低温熱交換器６２を通過した後、低温再生器６１に送られ、スプレーされ、ドレン配管を通過する高温の冷媒と熱交換する。低温再生器６１で加熱された吸収液から発生する冷媒蒸気は、凝縮器３３に送られる。高温再生器６０及び低温再生器６１で濃縮された吸収液は、低温熱交換器６２を通過し、吸収器３１に戻される。

高温再生器６０及び低温再生器６１で発生した冷媒蒸気は、凝縮器３３に送られ、冷却水の配管との熱交換により液体となり、凝縮器３３の底部に溜まる。溜まった冷媒は、蒸発器３０に送られる。

なお、高温再生器圧力センサ６４、高温再生器温度センサ６５及び吸収器出口温度センサ６６の配置は、本図に示すとおりである。また、蒸発器３０の蒸発器出口温度センサ８、及び凝縮器３３の凝縮器出口温度センサ９は、図１と同様の位置に設けられている。

図７は、二重効用の吸収冷凍機について定格運転時のデューリング線図と実運転時のデューリング線図とを同時に表示した画像の例である。

本図においては、定格運転時のデューリング線図１２０（破線及び〇印）と実運転時のデューリング線図１２１（実線及び△印）とを表示している。なお、冷水出口温度１２２は、定格運転時及び実運転時において同一の温度となるように制御している。

高温再生器の濃度は、一重効用の場合の再生器の濃度と同様に求める。

データベースとして、定格運転時の冷房能力時の高温再生器の入口と出口の濃度差、及び低温再生器の入口と出口の濃度差を保持している。

低温再生器の入口濃度は、凝縮温度と高温再生器の入口濃度とを用い、濃度と冷媒の飽和温度との関係から求める。

二重効用の場合、描画に用いる値及び数式は、次のとおりである。

定格冷水入口温度、定格冷水出口温度、（定格冷水温度差）、定格冷却水入口温度、定格冷却水出口温度、（定格冷水流量）、定格高温再生器濃度差（ＨＧ_ＲΔＣ）、定格低温再生器濃度差（ＬＧ_ＲΔＣ）、定格吸収器濃度差（Ａ_ＲΔＣ）、定格蒸発器ＬＴＤ（Ｅ_{Ｒ＿ＬＴＤ}）、定格凝縮器ＬＴＤ（Ｃ_{Ｒ＿ＬＴＤ}）、冷媒の飽和圧力と飽和温度との関係式、冷媒の飽和温度と溶液温度と溶液濃度との関係式である。

また、描画に用いる計測値は、冷水入口温度、冷水出口温度、（冷水流量）、高温再生器圧力、高温再生器温度、冷却水出口温度、（蒸発器出口温度）、（凝縮器出口温度）、（吸収器出口温度）、（冷却水入口温度）である。

これらの値のうち、かっこ書きとしたものは、必須ではないが、用いることが望ましい値である。

（二重効用の場合におけるデューリング線図の描画方法）
１．純粋冷媒（溶液濃度０％）の直線を引き、等濃度線及び結晶ラインを引く。ここで、予めデータベースとして保持している定格運転時のデューリング線図を表示する。

２．実運転時の冷水入口温度と冷水出口温度との差ΔＴ_Ａと、定格の冷水入口温度と冷水出口温度の差ΔＴ_Ｒとを用いて、下記式（１５）により吸収冷凍機の負荷率Ｑ_Ａを求める。この場合に、実運転時の冷水の流量Ｖ_ｗＡ及び定格の冷水流量Ｖ_ｗＲのデータが得られれば、下記式（１６）により更に正確な負荷率Ｑ_Ａ ^’が求まる。

３．実運転時の、高温再生器濃度差ＨＧ_ＡΔＣ、低温再生器濃度差ＬＧ_ＡΔＣ、吸収器濃度差Ａ_ＡΔＣ、蒸発器ＬＴＤ（Ｅ_{Ａ＿ＬＴＤ}）及び凝縮器ＬＴＤ（Ｃ_{Ａ＿ＬＴＤ}）の値は、定格値に対して、負荷率で比例すると仮定する。下記式（１７）～（２１）により、それぞれの値を算出しておく。これらの値が必要となる計算の途中で算出してもよい。

４．描画に際しては、まず、再生器の出口の状態をプロットする。

計測した高温再生器圧力から、冷媒（水）の飽和圧力と温度との関係式を用いて、冷媒の温度を求める。計測した高温再生器の温度（溶液温度）から、高温再生器出口のプロットができる。プロットができれば、高温再生器出口の濃度ＨＧ_{Ａ＿Ｃ＿ｏ}が求まる。

５．上記４で求めた高温再生器出口の濃度ＨＧ_{Ａ＿Ｃ＿ｏ}と、上記式（１７）により求めた高温再生器濃度差ＨＧ_ＡΔＣとから、下記式（２２）により高温再生器入口の濃度ＨＧ_{Ａ＿Ｃ＿Ｉ}を求め、高温再生器入口をプロットする。

６．冷水出口温度Ｔ_{Ａ＿Ｗ＿Ｏ}及び蒸発器ＬＴＤ（Ｅ_{Ａ＿ＬＴＤ}）を用いて、下記式（２３）により蒸発温度Ｅ_Ａ＿Ｔを求め、プロットする。

この時に、蒸発器出口の冷媒温度Ｅ_{Ａ＿Ｔ＿Ｏ}を計測し、その値を係数α（例えば負荷率等）で補正して求めてもよい。蒸発器内の伝熱管の性能低下等により、蒸発器ＬＴＤの値が大きくなっている場合は、下記式（２４）を用いるほうが、実運転状態を反映できる。

７．冷却水出口温度Ｔ_{Ａ＿ＣＷ＿Ｏ}及び凝縮器ＬＴＤ（Ｃ_{Ａ＿ＬＴＤ}）を用いて、下記式（２５）により凝縮温度Ｃ_Ａ＿Ｔを求め、プロットする。

この時に、凝縮器出口の冷媒温度Ｃ_{Ａ＿Ｔ＿Ｏ}を計測し、その値を係数β（例えば負荷率等）で補正して求めてもよい。凝縮器内の伝熱管の性能低下等により、凝縮器ＬＴＤの値が大きくなっている場合は、下記式（２６）を用いるほうが、実運転状態を反映できる。

８．吸収器の出口濃度と高温再生器の入口濃度とは等しいため、上記５で求めた高温再生器入口の濃度ＨＧ_{Ａ＿Ｃ＿Ｉ}と吸収器濃度差Ａ_ＡΔＣとを用いて、下記式（２７）により吸収器の入口濃度Ａ_{Ａ＿Ｃ＿Ｉ}を求める。

蒸発温度に対応する吸収器の圧力が等しいことから、吸収器の入口及び出口のプロットができる。

９．高温再生器の入口濃度と低温再生器の入口濃度とは等しいため、上記５で求めた高温再生器入口の濃度ＨＧ_{Ａ＿Ｃ＿Ｉ}と、低温再生器濃度差ＬＧ_ＡΔＣとを用いて、下記式（２８）により、低温再生器出口の濃度ＬＧ_{Ａ＿Ｃ＿ｏ}を求める。

凝縮温度に対応する低温再生器の圧力が等しいことから、低温再生器の入口と出口のプロットができる。

上述の説明においては、定格運転時のデューリング線図と実運転時のデューリング線図とを同時に表示する画像を作成する手順を示したが、計測した冷水の入口温度、出口温度及び流量等を用いてサイクル計算を行い、実際の低負荷運転時のデューリング線図を計算して表示してもよい。

なお、次のような方法により、吸収冷凍機の性能低下を診断することもできる。

吸収器の出口温度Ａ_{Ａ＿Ｔ＿Ｏ}と冷却水の入口温度Ｔ_{Ａ＿ＣＷ＿Ｉ}とを計測し、これらの温度差である吸収器ＡＴＤ（Ａｐｐｒｏａｃｈｉｎｇ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）を下記式（２９）により算出する。

吸収器ＡＴＤと凝縮器ＬＴＤ（Ｃ_{Ａ＿ＬＴＤ}）とを比較することにより、吸収式冷凍機の性能低下の原因が、チューブ汚れなのか、それ以外なのかを診断できる。例えば、凝縮器ＬＴＤが変わらず、吸収器ＡＴＤが増加している場合は、チューブ汚れ以外で不具合が発生していると診断できる。また、凝縮器ＬＴＤ及び吸収器ＡＴＤの両方が増加している場合は、チューブ汚れの可能性が高いと診断できる。本実施例の場合、図１に示すように、冷却水は、吸収器５１を通過した後、凝縮器５３を通過するように、冷却水配管が設けられているからである。

このような診断の結果については、図３、図４等に示す画像に追加的に表示してもよい。その場合に、凝縮器ＬＴＤ及び吸収器ＡＴＤの数値等も併せて表示してもよい。

１：冷水入口温度センサ、２：冷水出口温度センサ、３：冷却水入口温度センサ、４：冷却水出口温度センサ、５：再生器圧力センサ、６：再生器温度センサ、７：吸収器出口温度センサ、８：蒸発器出口温度センサ、９：凝縮器出口温度センサ、１０：再生器出口、１１：吸収器溶液入口、１２：吸収器溶液出口、１３：再生器入口、１４：凝縮温度、１５：蒸発温度、２０、１２０：定格運転時のデューリング線図、２１、４１、１２１：実運転時のデューリング線図、２２、１２２：冷水出口温度、２３、１２３：冷却水出口温度、３０、５０：蒸発器、３１、５１：吸収器、３３、５３：凝縮器、４０：低負荷運転時のデューリング線図、５２：再生器、６０：高温再生器、６１：低温再生器、６２：低温熱交換器、６３：高温熱交換器、６４：高温再生器圧力センサ、６５：高温再生器温度センサ、６６：吸収器出口温度センサ、７０：計測データ、７１：演算装置、７２：出力部、７３：ネットワーク、７４：表示装置、７５：記録装置、７６：計算部、７７：メモリ部、７８：判定部、８１、９１：加熱源、９２：水蒸気。

Claims (4)

1. 蒸発器、吸収器、再生器及び凝縮器を有する吸収冷凍機の性能を診断する、吸収冷凍機の性能診断システムにおいて、
   データベースに格納された少なくとも溶液濃度を含むデータから無問題状態のデューリング線図を作成するための計算をし、少なくとも前記再生器の溶液の温度を計測するための再生器温度センサ及び前記再生器の圧力センサからのデータにより実運転時のデューリング線図を作成するための計算を行う計算部と、
   前記無問題状態のデューリング線図と前記実運転時のデューリング線図とを同じスケールのグラフに出力するための出力部と、を備えることを特徴とする吸収冷凍機の性能診断システム。
2. 前記計算部が求めた実運転時の溶液濃度及び凝縮器ＬＴＤが予め定められた値を超えたとき、前記出力部へ警告を出すよう指示する判定部を備えることを特徴とする請求項１に記載の吸収冷凍機の性能診断システム。
3. 前記出力部は、冷水入口温度、冷水出口温度、冷却水入口温度、冷却水出口温度及び負荷率のうち少なくとも一つを出力することを特徴とする請求項２に記載の吸収冷凍機の性能診断システム。
4. 前記計算部は、前記冷水入口温度と前記冷水出口温度との温度差から前記負荷率を求め、前記負荷率から前記再生器の入口の溶液濃度と出口の溶液濃度との差である濃度差及び前記吸収器の入口の溶液濃度と出口の溶液濃度との差である濃度差を求める請求項３記載の吸収冷凍機の性能診断システム。

Images