JPS63297974A - 冷凍機の特性診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、冷凍機の冷凍特性および観１１された異常の
因果関係を診断する特性診断装置に関する。

（従来の技術） 地域冷暖房などの熱供給システムでは、安定した動作を
確保するため主機である冷凍機の冷凍特性の監視診断装
置を設置し、予め定められた監視点に設けられた圧力計
、温度計等による観測値を所定のしきい値と比較するこ
とにより特性診断を行っている。

このような特性診断においては監視点をシステム全体で
非常に多く確保する必要があり、また、それぞれの観測
値にしきい値を設定すると共に、異常発生時に、異常観
測値から異常原因を探索する作業は、熟練した運転日に
とっても大きな負担となっている。

また、このような監視診断装置による特性診断において
、冷凍機の運転条件が変化すると、これに応じて圧力や
温度の観測値も変動するので、異常判定のしきい値は、
観測値の変化幅を考慮して設定しなければならず、異常
の徴候を検知するような厳しい設定はできない。

さらに、圧力計や温度計に故障が発生した場合には、冷
凍特性の異常と故障との区別がつかないため多くの観測
量の中から、短時間で実際とは異なる異常原因を判断す
る結果となり、誤った運転操作を行ってしまい、必要な
処置をとるのが遅れる可能性もある。

（発明が解決しようとする問題点） このように、従来の監視診断装置にあっては、異常検知
感度が低く、たとえ一旦異常を検知しても異常原因の究
明が迅速に行えないという問題がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたも
ので、冷凍特性の異常を早期に検知し、異常原因の究明
を迅速に行うことのできる冷凍機の特性診断装置を提供
することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明にかかる冷凍機の特性診断装置によれば、冷凍機
内に設けられた、冷凍サイクルをなす蒸発器、圧縮器、
凝縮器および膨張弁のサイクル相互間における冷媒の圧
力および温度を検出するセンサと、このセンサからの出
力信号をもとに観測状態での圧力とエンタルピとの関係
を示すモリエル線図を作成する第１の演算部と、正常状
態のモリエル線図を作成する第２の演算部と、これら両
演算部で得られた２つのモルエル線図を重ね合わせ、こ
れらの不一致箇所および関連情報から異常の発生の有無
および異常の因果関係を推論する推論部とを備えたこと
を特徴としている。

（作　用） このような構成を採用することにより蒸発器、圧縮器、
凝縮器および膨張弁から成る冷凍サイクル各部に限って
冷凍特性の観測を行うようにし、圧力とエンタルピとの
関係を表すモルエル線図のグラフパターンから特性診断
が行われる。すなわち、モルエル線図グラフパターンで
、センサ（圧力計および温度計）が故障のときは、故障
点のデータのみにずれが生じるのに対し、冷凍特性自体
が異常のときは、ある冷凍サイクル部分の開始点と終了
点のデータにずれが生じることから容易にセンサ故障と
冷凍特性異常とを区別できることになる。このため、冷
凍特性の異常を少ないセンサで迅速に知ることができる
。

（実施例） 第１図は本発明にかかる冷凍機の特性診断装置の一実施
例を診断対象である冷凍機と併せて示したブロック図で
ある。同図において、冷凍機１は、フロン２２等の冷媒
が水等の肢冷却体より気化熱を奪って蒸発する蒸発器２
、蒸発したガスを圧縮して高温・高圧のガスとする圧縮
器３、それを冷却して液体にもどす凝縮器４、その液体
の圧力と温度を低下させる膨張弁５とを備えている。膨
張弁５と蒸発器２、蒸発器２と圧縮器３、圧縮器３と凝
縮器４、凝縮器４と膨張弁５との間の４箇所には、それ
ぞれ圧力計と温度計を設置したセンサ部ａ、　　ｂ、　
　ｃ、　　ｄが設けられており、それらの観測値ｐは、
モルエル線図を作成する第１の演算部７に入力され、こ
こで生成されたモルエル線図信号ｑは表示部１０と推論
部１１に送出される。一方、正常な種々の運転状態にお
いて出力されるであろうセンサ出力値を予め記憶したメ
モリである運転条件設定部８から出力された設定値ｒは
、正規状態のモルエル線図を作成する第２の演算部９に
送出され、モルエル線図信号Ｓとなって表示器１０と推
論部１１に送出される。

表示部１０は、２つのモルエル線図信号ｑおよびＳを同
じスケールで重ね合わせて表示するもので、運転員が確
認するためのものである。推論部１１は、これら２つの
モルエル線図信号ｑ、Ｓの不一致（ずれ）の状況から、
異常の因果関係を推論し、最も可能性の高い異常原因候
補とその決定理由の信号ｔを表示部１０へ送る。

第２図は、本発明で使用したモルエル線図を説明するた
めの図である。圧力と温度の観測から、熱力学的換算を
行って得たエンタルピｅ　（ｋｃａｌ／ｋｇ）を横軸、
圧力ｆ　（ｋｇ／ｃシ）を縦軸としてグラフに示したも
のである。同図においてａ、ｂ、ｃ。

ｄの各点は、第１図に示したものに対応している。

冷凍サイクルは、 ｈ：　冷媒ガスは圧縮器３で圧縮され、高温・高圧のガ
スとなる。

ｉ：　凝縮器４で冷却水により冷却され、液冷媒となる
。

ｊ：　膨張弁５で膨張し、低温・低圧となって蒸発器２
にはいる。

ｋ：　蒸発器２内の冷媒は冷水より熱を奪って蒸発し、
飽和蒸気となる。

という４段階の変化をすることになる。

また、曲線ｍは、飽和液線、曲線ｎは飽和ガス線である
。冷媒は、曲線ｍの左側で酸体、曲線ｎの右側でガス、
曲線ｍ、　　ｎ間で湿り蒸気となる。

第３図は、第１図の装置で得られたモリエル線図の重ね
表示の一例を示しており、低圧が低すぎるずれが生じた
場合を示す。正規状態でに１の線が蒸気圧低下を起すと
水の冷え方も悪くなり、さらに蒸気圧力が低下すると冷
水の凍結事故を発生することがある。

第４図は、モルエル線図の重ね表示の他の例を示してお
り、高圧が高すぎるずれが生じた場合を示す。正規状態
で１　の線が１２に上がると冷凍■ 能力は減退し、軸馬力はある点まで上昇し、冷凍機の効
率は低下する。さらに高圧の上昇が続くとサージングゾ
ーンにはいり、冷凍機の運転が阻害される。

第５図は、モルエル線図の重ね表示のさらに他の例を示
しており、０点の圧力が高すぎるずれが生じた場合を示
す。第４図と異なる所はｄ点の圧力が高くなっていない
ことである。従来の冷凍機では０点の圧力だけで異常判
定していたので、第４図と第５図の区別がつかなかった
。本発明では、点Ｃと点ｄは同じ圧力であるべきとの判
断から、第５図の場合には０点での圧力計の故障である
と推定することになる。

第３図、第４図、第５図は、それぞれ異常現象が異なっ
ていることは明らかであり、それを生じさせた異常原因
も異なっているはずである。これらの異常原因を究明す
るために、本発明の特性診断装置では推論部１１を設け
ている。

表は、推論部に内蔵された知識ベースの一部を示すもの
であり、第３図の蒸気圧力が低すぎる場合の異常原因候
補とこれを決定づける理由の対応を示している。

表 次に異常原因を求める過程を説明する。

運転員は、まず表示部１０でモリエル線図を観察し、２
つのグラフパターンにずれがあるかどうかをまず確認す
る。次に画面を切換えて推論部１１からの信号ｔにより
異常の発生と異常推定原因の候補が表示される。続いて
運転状況に関する運転員との対話による入力、運転関連
情報のキーボード等からの直接人力Ｕにより、表から異
常原因候補の絞り込みを行い、最も可能性の高い異常原
因候補とその決定理由を表示部１０で表示する。

なお、この推論部１１は公知の知識工学ツールを用いて
、考えられる原因と異常の態様を入力すれば容易に構成
できる。

なお、異常発生時に異常警報を出力するようにし、この
異常警報信号が発せられたときには画面を自動的に切換
えるようにしてもよい。

第６図は本発明の他の実施例の構成を示すブロック図で
あり図中、第１図と同一の符号を付したものはそれぞれ
同一の要素を示し、その詳細な説明は省略する。この実
施例では第１図の運転条件設定部８の代りに、ＲＡＭ等
でなるデータ記憶部１２を設け、第１の演算部７に入れ
る観測値ｐを正常な動作を行っている任意の時点で、記
憶させておき、その記憶データｒを第２の演算部９に送
っている。

このような構成を採用することにより正規状態を任意の
過去のデータとすることができる。また、データ記憶部
１２に複数の記憶要素を入れておけば、経年変化等によ
って生じる時系列的なデータの推移をモリエル線図上の
ずれの推移として把握することとができる。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように本発明によれば、冷凍特性の
異常をモリエル線図のグラフパターンの不一致として把
握し、その異常現象を生じた異常原因候補を知識工学的
手段等で探索して推論するようにしているので異常原因
の究明を少ないセンサで正確かつ迅速に検出することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる特性診断装置の一実施例を適用
対象と併せて示したブロック図、第２図は本発明で使用
するモリエル線図を示すグラフ、第３図は低圧が低すぎ
る場合のモルエル線図の重ね表示を示すグラフ、第４図
は高圧が高すぎる場合のモルエル線図の重ね表示を示す
グラフ、第５図は０点の圧力が高すぎる場合のモルエル
線図の重ね表示を示すグラフ、第６図は本発明の他の実
施例を示すブロック図である。 １・・・冷凍機、２・・・蒸発器、３・・・圧縮器、４
・・・凝縮器、５・・・膨張弁、６・・・特性診断装置
、７・・・第１の演算部、８・・・運転条件設定部、９
・・・第２の演算部、１０・・・表示部、１１・・・推
論部、１２・・・データ記憶部。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 第１図 第２図 ｅ 第５図 第６図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．　冷凍機内に設けられた、冷凍サイクルをなす蒸発
   器、圧縮器、凝縮器および膨張弁のサイクル相互間にお
   ける冷媒の圧力および温度を検出するセンサと、 このセンサからの出力信号をもとに圧力とエンタルピと
   の関係を示すモリエル線図を作成する第１の演算部と、 正常状態のモリエル線図を作成する第２の演算部と、 これら両演算部で得られた２つのモルエル線図を重ね合
   わせ、これらの不一致箇所および関連情報から異常の発
   生の有無および異常の因果関係を推論する推論部と、 この推論部での推論結果を表示する表示部とを備えたこ
   とを特徴とする冷凍機の特性診断装置。
2. ２．　第２の演算部で正常状態のモルエル線図を作成す
   るためのデータが、正常運転状態におけるセンサ出力予
   測値を予め記憶した運転条件設定部から出力されるもの
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の冷
   凍機の特性診断装置。
3. ３．　第２の演算部で正常状態のモルエル線図を作成す
   るためのデータが、ある時点における各センサから出力
   された出力値を取込んで正常値として記憶する記憶部か
   ら出力されるものであることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の冷凍機の特性診断装置。
4. ４．　正常状態と観測状態の２つのモルエル線図の重ね
   合わせが表示部で表示されることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の冷凍機の
   特性診断装置。