JPH0480578A - 熱源機器の効率診断装置 - 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） 本発明は例えば冷凍機等の熱源機器の効率診断を行なう
装置に係り、特に効率診断を所要の精度で行ない得るよ
うにした熱源機器の効率診断装置に関するものである。

（従来の技術） 従来から、熱源機器、例えば冷凍機の効率評価を行なう
方法としては、生成した冷水の熱量で表わされる冷房能
力と、冷媒圧縮機用電動機への入力電力との比である成
績係数が用いられている。

しかし、このような方法では、冷媒を凝縮させる凝縮器
への冷却水人口温度の変動の影響を受けて、成績係数か
大幅に変動するため、経済的な指標としての意味しか持
ち得なかった。

一方、最近では、かかる成績係数を基準化して、変動を
減らすための理論的手段として、以下に示すようなサイ
クル効率が知られている。すなわち、ある定まった蒸発
温度、凝縮温度で冷凍機を運転した場合、最大、の成績
係数を示すのは、逆カルノーサイクルであり、その時の
成績係数はＴｏ　／　（Ｔｃ　　Ｔｏ　） にて与えられる。ここで、Ｔｏ、Ｔｃはそれぞれ蒸発、
凝縮圧力に相当する冷媒の飽和温度を絶対温度で表わし
たものである。そして、サイクル効率は、実際の成績係
数と逆カルノーサイクルの成績係数との比で定義される
。

しかしながら、このサイクル効率は、冷却水入口温度や
流量の短時間変動には追随できず、効率評価の精度が不
足がちであることから、理論的検討に用いられているの
みであった。

（発明か解決しようとする課題） 以上のように、従来では、冷凍機のような熱源機器の効
率評価を所要の精度で行なうことが困難であるという問
題かあり、この種の効率診断装置は実現されていないの
か実状である。

本発明の目的は、サイクル効率の算出精度を高めて熱源
機器の効率診断を所要の精度で行なうことか可能な極め
て信頼性の高い熱源機器の効率診断装置を提供すること
にある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために本発明では、冷凍機等の熱
源機器の効率診断を行なう装置を、診断対象となる熱源
機器の各部データ（入力電力、冷房能力、冷却水熱量、
凝縮器圧力、蒸発器圧力等）を入力するデータ入力手段
と、データ入力手段により入力された各部データに基づ
いて、効率計算式より瞬時効率を算出する効率演算手段
と、効率演算手段により算出された瞬時効率の時間平均
効率を算出する平均処理手段と、平均処理手段により算
出された時間平均効率と基準効率とを比較して効率低下
の有無を診断する効率低下診断手段とを備えて構成し、
さらに必要に応じて、効率低下診断手段による診断結果
を表示する表示手段を付加して構成している。

（作用） 従って、本発明による熱源機器の効率診断装置において
は、熱源機器の運転中の各部データが、データ入力手段
を介して時系列データとして収集され、まず各時点での
実際の成績係数が算出され、次に逆カルノーサイクルで
の成績係数を算出する際に、所定の時間幅でのデータよ
り冷却水熱量から冷房能力への熱伝達の遅れ時間が算出
され、ある時点の凝縮温度Ｔｃに対し、上記遅れ時間分
だけ遅れた時点での蒸発温度Ｔ。を用いて成績係数Ｔｏ
　／　（Ｔｃ　　Ｔｏ　） が算出され、各時点での瞬時効率が算出される。

その後、瞬時効率の時間平均処理が行なわれ、基準値と
比較して効率低下の有無が診断され、必要に応じてこの
診断結果が表示される。この場合、基準値は、定常時の
データや設計値から得られるものである。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は、本発明を熱源機器であるビルや工場の冷暖房
用の冷凍機に適用した場合の構成例を示すブロック図で
ある。第１図において、診断対象となる冷凍機１は、蒸
発器１１、圧縮機１２、凝縮器１３、膨張弁１４の基本
要素から構成されている。

一方、本実施例による効率診断装置２は、データ入力部
３と、効率演算部４と、平均処理部５と、効率低下診断
部６と、基準効率データファイル７と、表示部８とから
構成している。

ここで、データ入力部３は、診断対象となる冷凍機１の
各部データ、すなわち入力電力ｗ１冷房能力ｑ１冷却水
熱量ｃ１凝縮器圧力ｐｃ、蒸発器圧力ｐＥを入力するも
のである。また、効率演算部４は、データ入力部３によ
り入力された各部デ−夕に基づいて、効率計算式より瞬
時効率を算出するものである。さらに、平均処理部５は
、効率演算部４により算出された瞬時効率の時間平均効
率を算出するものである。

一方、効率低下診断部６は、平均処理部５により算出さ
れた時間平均効率と、基準効率データファイル７に記憶
されている基準効率とを比較して、効率低下の有無を診
断するものである。また、基準効率データファイル７は
、冷凍機１の基準効率をあらかじめファイル化して記憶
しているものである。さらに、表示部８は、効率低下診
断部６による診断結果を表示するものである。

次に、以上のように構成した冷凍機１の効率診断装置２
の作用について、第２図に示すフロー図を用いて説明す
る。

第１図において、冷凍機１から、入力電力Ｗ、冷房能力
ｑ、冷却水熱量Ｃ１凝縮器圧力ｐＣｓ蒸発器圧力１）Ｅ
等のデータが効率診断装置２に入力される。すると、効
率診断装置２では、これらのデータを受けて第２図に示
す処理内容が実行される。

すなわち、データ入力部３に人力された各データは効率
演算部４に入力され、まず実際の成績係数ｑ　／　ｗか
算出される。次に、冷却水熱量Ｃの変動か冷房能力ｑに
伝わる送れ時間の算出が行なわれるか、その内容を第３
図（ａ）〜Ｃｄ）を用いて述べる。冷却水熱量Ｃと冷房
能力ｑは、振動的に変動している。これらのデータは、
同一のサンプリングピッチで、ＣＩ　　　Ｃ２＋　　Ｃ
３＋　”°やｑ＋４２＋Ｑ３＋　・・・のように、時系
列データとして得られる。そこで、遅れ時間を想定して
時間をずらした残差系列か、所定の数たけ生成され（例
えば、第３図のようにＣ１−Ｑ　１１＋１１１　　Ｃｎ
　　ｑａ＋２　＋Ｃ，，ｑ、、＋３か生成され）、それ
ぞれの自乗和（ｐ：遅れ時間、Ｎ１〜Ｎ２　：所定の区
間）がとられ、自乗和が最小となる残差系列（第３図の
場合、Ｃｎ　　ｑｎ＋２）でのすらした時間（第３図の
場合、ｐ−２）が、熱伝達の遅れ時間とみなされる。第
３図では、サンプリングを２ステツプずらした残差系列
が、自乗和最小となる。

次に、効率計算部４では、逆カルノーサイクルでの成績
係数か算出される。第３図に示す蒸発温度Ｔ。、凝縮温
度Ｔｃは、冷媒の飽和曲線上の蒸発器圧力ｐＥ１凝縮器
圧力ｐｃから換算して算出される。第３図の例では２ス
テツプの遅れ時間があるので、蒸発温度Ｔ。に対し、凝
縮温度Ｔｃを２ステツプ前の値を使って成績係数が算出
される。

例えば、Ｎ３時刻での成績係数は Ｔｏ（Ｎ３）／ｆＴｃ（ｔ＋）　　Ｔｏ（ｔｉ）１とし
て算出される。

その後、効率計算部４では、以上の算出処理の結果であ
る、実際の成績係数と、逆カルノーサイクルでの成績係
数との比が各時間ステップで演算され、時系列データと
して瞬時効率が算出される。

次に、平均処理部５では、効率計算部４により算出され
た瞬時効率が所定のステップ区間で平均処理され、時間
平均効率が算出される。この処理は、熱源機器である冷
凍機１の冷房能力ｑのパラメータである、冷水入口温度
と流量が一定とみなせる区間で有効であり、効率演算の
誤差を小さくするためのものである。

次に、効率低下診断部６では、平均処理部５により算出
された時間平均効率を入力し、基準効率データファイル
７に記憶されている基準効率と比較して、効率低下の有
無が診断され、その診断結果かメツセージやグラフ表示
として表示部８に表示される。この場合、比較の方法と
しては、単なるしきい値判定からトレンドの分析まで種
々の方法を利用することができる。

上述したように、本実施例の効率診断装置においては、
サイクル効率の変動の主要因である冷却水熱量Ｃから冷
房能力ｑへの熱伝達の時間遅れを補償し、さらに平均処
理を行なうようにしているので、次のような種々の効果
を奏することができるものである。

（ａ）熱源機器である冷凍機ｌの効率評価の精度が不足
がちであった点を解消して、時系列的に効率の値を管理
できるため、冷凍機１の効率診断を所要の精度で行なう
ことかでき、冷凍機１の運転計画や保全計画に大きく貢
献することか可能となる。

（ｂ）効率低下か診断された場合には、冷凍機１の入力
電力Ｗか定常よりも大きくなったのか、または冷房能力
ｑか小さくなったのかにより、異常箇所を推定するため
の貴重なデータも得ることが可能となる。

すなわち、入力電力Ｗの異常は電動機の焼損、冷房能力
ｑの異常は熱交換器の汚れ等の恐れがあり、解体検査を
伴なうこともあることから、効率低下の診断か正しく行
なわれることは、結果として経済上、安全上での多大な
効果につながるものである。

尚、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく
、次のようにしても実施することができるものである。

（ａ）上記実施例において、表示部８は本発明に必すし
も不可欠なものではない。

（ｂ）上記実施例では、本発明を冷凍機１の効率診断に
適用した場合について述べたか、これに限らす冷凍機以
外の熱源機器の効率診断についても、本発明を同様に適
用することか可能であることは言うまでもない。

（Ｃ）上記実施例において、現在の状態の診断のみてな
く、保全時期の予測まで行なわせる機能を効率低下診断
部６に持たせることにより、効率の基準値からの単離率
を評価して、保全時期を予測できるように構成すること
も可能である。

第４図は、時間平均効率の基準値からの単離率ｄのトレ
ンドグラフを示す図、第５図はこのトレンドグラフから
保全時期を予測するための処理内容を示すフローである
。第４図において、単離率ｄがマイナスに転じた時点ｔ
１からトレンドグラフを延長し、単離率ｄ＝ｍとなる時
点ｔ２を保全時期とみなすことができる。

これにより、保全時期の予測が実現できれば、計画的に
保全実施できることになり、熱源機器を所要の効率を維
持しながら長寿命で運用することが可能となる。

（ｄ）上記実施例では、実際の成績係数と逆カルノーサ
イクルでの成績係数との比を瞬時効率として算出するよ
うにした場合について述べたが、これに限らず例えば実
際の成績係数と設計上の成績係数との比を瞬時効率とし
て算出するようにしてもよい。

（ｅ）上記実施例において、効率演算部４による瞬時効
率、あるいは効率低下診断部６による診断結果に基づい
て、冷凍機１の運転ポイントを補正する（具体的には、
例えば圧縮機１２への媒体の流量を調整するためのベー
ンの開度を補正する）ようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、サイクル効率の算
出精度を高めて熱源機器の効率診断を所要の精度で行な
うことが可能な極めて信頼性の高い熱源機器の効率診断
装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による効率診断装置を熱源機器である冷
凍機に適用した場合の一実施例を示すブロック図、 第２図は同実施例における作用を説明するためのフロー
図、 第３図は冷却水熱量の変動が冷房能力に伝わる遅れ時間
の演算内容を説明する図、 第４図は本発明を保全時期の予測に適用した場合の処理
内容を説明するための図、 第５図は第４図における処理内容の作用を説明するため
のフロー図である。 １・・・冷凍機、１１・・・蒸発器、１２・・・圧縮機
、１３・・・凝縮器、１４・・・膨脂弁、２・・・効率
診断装置、３・・・データ入力部、４・・・効率演算部
、５・・・平均処理部、６・・・効率低下診断部、７・
・・基準効率データファイル、８・・・表示部。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）冷凍機等の熱源機器の効率診断を行なう装置にお
   いて、 診断対象となる前記熱源機器の各部データを入力するデ
   ータ入力手段と、 前記データ入力手段により入力された各部データに基づ
   いて、効率計算式より瞬時効率を算出する効率演算手段
   と、 前記効率演算手段により算出された瞬時効率の時間平均
   効率を算出する平均処理手段と、前記平均処理手段によ
   り算出された時間平均効率と基準効率とを比較して効率
   低下の有無を診断する効率低下診断手段と、 を備えて成ることを特徴とする熱源機器の効率診断装置
   。
2. （２）前記効率低下診断手段による診断結果を表示する
   表示手段を付加したことを特徴とする請求項（１）項に
   記載の熱源機器の効率診断装置。
3. （３）前記効率演算手段としては、実際の成績係数を算
   出すると共に逆カルノーサイクルでの成績係数を算出し
   、これら実際の成績係数と逆カルノーサイクルでの成績
   係数との比を時系列データとして瞬時効率を算出するよ
   うにしたことを特徴とする請求項（１）項に記載の熱源
   機器の効率診断装置。