(57)【要約】【課題】低い冷却水温度のデータが取れない状況の実測運転データからでも、冷凍機の性能を精度良く予測することができる冷凍機性能評価方法を提供する。【解決手段】冷却水入口温度計ＴＣＴ１１により冷凍機Ｒ−１の冷却水入口温度を測定するとともに、冷水入口温度計ＴＲ１１の出力と冷水出口温度計ＴＲ１２の出力との差と、流量計ＦＲ１１の出力とに基づいて、冷凍機Ｒ−１の消費電力若しくはＣＯＰを計算する。次に、冷凍機Ｒ−１の負荷率別に、冷凍機Ｒ−１の冷却水入口温度を横軸にとり、冷凍機Ｒ−１の消費電力若しくはＣＯＰを縦軸にとったグラフ上にデータをプロットする。そして、冷凍機Ｒ−１の負荷率別に、グラフ上にプロットされたデータ間の関係を所定の次数の近似式で近似する。【選択図】図１
2018096554.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数台の冷凍機が負荷設備に並列に接続され、前記複数台の冷凍機と前記負荷設備との間で冷水を循環させるように構成された冷凍機システムであって、前記冷凍機ごとに設けられ前記冷凍機が供給する冷水の流量を計測する流量計と、前記冷凍機ごとに設けられ前記冷凍機に入る冷水の温度を計測する冷水入口温度計と、前記冷凍機ごとに設けられ前記冷凍機から出た冷水の温度を計測する冷水出口温度計と、前記冷凍機ごとに設けられ前記冷凍機に入る冷却水の温度を計測する冷却水入口温度計と、前記負荷設備に供給された冷水の流量を計測する二次側流量計と備える冷凍機システム、における冷凍機性能評価方法であって、
前記複数台の冷凍機のうち第１の冷凍機のみが運転しているときに前記二次側流量計の出力と前記第１の冷凍機に設けられた流量計である第１の流量計の出力とをそれぞれ取得し、前記二次側流量計の出力と前記第１の流量計の出力との比較に基づいて、前記二次側流量計を基準にして前記第１の流量計を校正するための第１の校正データを作成する工程と、
前記第１の冷凍機が運転されるとき、前記第１の校正データを用いて前記第１の流量計の出力を補正する工程と、
前記第１の冷凍機に設けられた冷水入口温度計である第１の冷水入口温度計と前記第１の冷凍機に設けられた冷水出口温度計である第１の冷水出口温度計のそれぞれの設置場所を流れる冷水の温度を同じにする工程と、
前記第１の冷水入口温度計と前記第１の冷水出口温度計のそれぞれの設置場所を同じ温度の冷水が流れているときに前記第１の冷水入口温度計の出力と前記第１の冷水出口温度計の出力とをそれぞれ取得し、前記第１の冷水入口温度計の出力と前記第１の冷水出口温度計の出力との差を基本出力差として決定する工程と、
前記第１の冷凍機が運転されるとき、前記基本出力差を用いて前記第１の冷水出口温度計の出力と前記第１の冷水入口温度計の出力との差を補正する工程と、
前記第１の冷凍機に設けられた冷却水入口温度計である第１の冷却水入口温度計により冷却水入口温度を測定するとともに、前記第１の冷水入口温度計の出力と前記第１の冷水出口温度計の出力との差と、前記第１の流量計の出力とに基づいて、前記第１の冷凍機の消費電力若しくは成績係数を計算する工程と、
前記第１の冷凍機の負荷率別に、前記第１の冷凍機の冷却水入口温度を横軸にとり、前記第１の冷凍機の消費電力若しくは成績係数を縦軸にとったグラフ上にデータをプロットする工程と、
前記第１の冷凍機の負荷率別に、前記グラフ上にプロットされたデータ間の関係を所定の次数の近似式で近似する工程と、を有する
ことを特徴とする冷凍機性能評価方法。
【請求項２】
複数台の冷凍機が負荷設備に並列に接続され、前記複数台の冷凍機と前記負荷設備との間で冷水を循環させるように構成された冷凍機システムであって、前記冷凍機ごとに設けられ前記冷凍機が供給する冷水の流量を計測する流量計と、前記負荷設備に供給された冷水の流量を計測する二次側流量計とを備える冷凍機システムにおける流量計校正方法であって、
前記複数台の冷凍機のうち第１の冷凍機のみが運転しているときに前記二次側流量計の出力と前記第１の冷凍機に設けられた流量計である第１の流量計の出力とをそれぞれ取得し、前記二次側流量計の出力と前記第１の流量計の出力との比較に基づいて、前記二次側流量計を基準にして前記第１の流量計を校正するための第１の校正データを作成する工程と、
前記第１の冷凍機が運転されるとき、前記第１の校正データを用いて前記第１の流量計の出力を補正する工程と、を有する
ことを特徴とする流量計校正方法。
【請求項３】
前記複数台の冷凍機のうち前記第１の冷凍機と第２の冷凍機のみが運転しているときに前記二次側流量計の出力と前記第１の流量計の出力と前記第２の冷凍機に設けられた流量計である第２の流量計の出力とをそれぞれ取得し、前記二次側流量計の出力と前記第１の流量計の出力との差分と前記第２の流量計の出力との比較に基づいて、前記二次側流量計を基準にして前記第２の流量計を校正するための第２の校正データを作成する工程と、
前記第２の冷凍機が運転されるとき、前記第２の校正データを用いて前記第２の流量計の出力を補正する工程と、をさらに有する
ことを特徴とする請求項２に記載の流量計校正方法。
【請求項４】
複数台の冷凍機が負荷設備に並列に接続され、前記複数台の冷凍機と前記負荷設備との間で冷水を循環させるように構成された冷凍機システムであって、前記冷凍機ごとに設けられ前記冷凍機に入る冷水の温度を計測する冷水入口温度計と、前記冷凍機ごとに設けられ前記冷凍機から出た冷水の温度を計測する冷水出口温度計とを備える冷凍機システム、における温度計校正方法であって、
前記複数台の冷凍機のうちの第１の冷凍機に設けられた冷水入口温度計である第１の冷水入口温度計と前記第１の冷凍機に設けられた冷水出口温度計である第１の冷水出口温度計のそれぞれの設置場所を流れる冷水の温度を同じにする工程と、
前記第１の冷水入口温度計と前記第１の冷水出口温度計のそれぞれの設置場所を同じ温度の冷水が流れているときに前記第１の冷水入口温度計の出力と前記第１の冷水出口温度計の出力とをそれぞれ取得し、前記第１の冷水入口温度計の出力と前記第１の冷水出口温度計の出力との差を基本出力差として決定する工程と、
前記第１の冷凍機が運転されるとき、前記基本出力差を用いて前記第１の冷水出口温度計の出力と前記第１の冷水入口温度計の出力との差を補正する工程と、を有する
ことを特徴とする温度計校正方法。
【請求項５】
前記第１の冷水入口温度計と前記第１の冷水出口温度計の少なくとも一方を一時的に移設することにより、前記第１の冷水入口温度計と前記第１の冷水出口温度計のそれぞれの設置場所を流れる冷水の温度を同じにする
ことを特徴とする請求項４に記載の温度計校正方法。
【請求項６】
前記第１の冷凍機が停止しているときに、前記第１の冷水入口温度計から前記第１の冷水出口温度計へと向かう冷水の流れを生じさせることにより、前記第１の冷水入口温度計と前記第１の冷水出口温度計のそれぞれの設置場所を流れる冷水の温度を同じにする
ことを特徴とする請求項４に記載の温度計校正方法。
【請求項７】
複数台の冷凍機が負荷設備に並列に接続され、前記複数台の冷凍機と前記負荷設備との間で冷水を循環させるように構成された冷凍機システムであって、前記冷凍機ごとに設けられ前記冷凍機が供給する冷水の流量を計測する流量計と、前記冷凍機ごとに設けられ前記冷凍機に入る冷水の温度を計測する冷水入口温度計と、前記冷凍機ごとに設けられ前記冷凍機から出た冷水の温度を計測する冷水出口温度計と、前記冷凍機ごとに設けられ前記冷凍機に入る冷却水の温度を計測する冷却水入口温度計とを備える冷凍機システム、における冷凍機性能評価方法において、
前記複数台の冷凍機のうちの第１の冷凍機に設けられた冷却水入口温度計により冷却水入口温度を測定するとともに、前記第１の冷凍機に設けられた冷水入口温度計の出力と前記第１の冷凍機に設けられた冷水出口温度計の出力との差と、前記第１の冷凍機に設けられた流量計の出力とに基づいて、前記第１の冷凍機の消費電力若しくは成績係数を計算する工程と、
前記第１の冷凍機の負荷率別に、前記第１の冷凍機の冷却水入口温度を横軸にとり、前記第１の冷凍機の消費電力若しくは成績係数を縦軸にとったグラフ上にデータをプロットする工程と、
前記第１の冷凍機の負荷率別に、前記グラフ上にプロットされたデータ間の関係を所定の次数の近似式で近似する工程と、を有する
ことを特徴とする冷凍機システムの冷凍機性能評価方法。
【請求項８】
前記複数台の冷凍機の間で負荷率の分担を調整することによって前記第１の冷凍機の負荷率を変化させる工程をさらに有する
ことを特徴とする請求項７に記載の冷凍機性能評価方法。
【請求項９】
データのない冷却水入口温度での前記第１の冷凍機の消費電力若しくは成績係数を、前記近似式を用いて予測する工程をさらに有する
ことを特徴とする請求項７又は８に記載の冷凍機性能評価方法。
【請求項１０】
前記近似式を用いて予測した前記第１の冷凍機の消費電力若しくは成績係数と、実際の前記第１の冷凍機の消費電力若しくは成績係数との比較に基づいて、前記第１の冷凍機の性能の変化を評価する工程をさらに有する
ことを特徴とする請求項７乃至９の何れか１項に記載の冷凍機性能評価方法。
【請求項１１】
複数台の冷凍機が負荷設備に並列に接続され、前記複数台の冷凍機と前記負荷設備との間で冷水を循環させるように構成された冷凍機システムであって、前記負荷設備に供給された冷水の流量を計測する二次側流量計と、前記負荷設備に入る冷水の温度を計測する二次側冷水入口温度計と、前記負荷設備から出た冷水の温度を計測する二次側冷水出口温度計と、前記冷凍機ごとに設けられ前記冷凍機に入る冷却水の温度を計測する冷却水入口温度計とを備える冷凍機システム、における冷凍機性能評価方法であって、
前記複数台の冷凍機のなかから性能評価の対象とする対象冷凍機を選択する工程と、
前記対象冷凍機のみが運転しているときに、前記対象冷凍機に設けられた冷却水入口温度計により冷却水入口温度を測定するとともに、前記二次側冷水入口温度計の出力と前記二次側冷水出口温度計の出力との差と、前記二次側流量計の出力とに基づいて、前記対象冷凍機の消費電力若しくは成績係数を計算する工程と、
前記対象冷凍機の負荷率別に、前記対象冷凍機の冷却水入口温度を横軸にとり、前記対象冷凍機の消費電力若しくは成績係数を縦軸にとったグラフ上にデータをプロットする工程と、
前記対象冷凍機の負荷率別に、前記グラフ上にプロットされたデータ間の関係を所定の次数の近似式で近似する工程と、を有し、
前記複数台の冷凍機の間で前記対象冷凍機となる冷凍機を順番に交代させ、前記の各工程を前記複数台の冷凍機の全てについて実行することにより、前記複数台の冷凍機のそれぞれについて前記近似式を得る
ことを特徴とする冷凍機性能評価方法。
【請求項１２】
前記複数台の冷凍機のそれぞれについて得た前記近似式を用いて、任意の運転条件のもとにおいて前記複数台の冷凍機のそれぞれの消費電力若しくは成績係数を予測し、予測結果に基づいて優先的に運転する冷凍機を決定する
ことを特徴とする請求項１１に記載の冷凍機性能評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍機性能評価方法、及びそれに関連する流量計校正方法、並びにそれに関連する温度計校正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍機の性能を評価するには、冷凍機本体の消費電力と冷凍機が発生する熱量を把握する必要があり、そのためには、冷凍機に出入りする冷水の往還温度差と流量とを測定する必要がある。往還温度差と流量の測定精度は冷凍機の性能の評価結果に影響する。ゆえに、往還温度差と流量を精度良く測定することは、冷凍機の性能評価の精度を高める上で重要な事項である。ところが、従来の性能評価には、往還温度差と流量の測定に関して以下のような問題があった。
【０００３】
往還温度差の計測には、冷凍機の冷水の入口と出口に配置された一対の温度計が用いられる。測定対象である冷水の往還温度差は、冷凍機の定格温度差である５℃程度、少ない場合は１〜２℃程度である。これに対し、一般的に用いられるＰＴ１００の温度計が持つ測定精度は、許容差クラスＡ（JIS C1604-2013）の温度計であれば±０．２℃程度である。ゆえに、往還２つの温度計の温度差は±０．４℃程度となる。これは、測定対象の温度差が４．０℃の場合、約１０％の誤差を含んでいる可能性がある事を意味している。
【０００４】
流量の計測には、冷水の管路に配置された流量計が用いられる。流量計には超音波式流量計と電磁流量計とがあり、超音波式電流計にはさらに接液型とクランプ型とがある。超音波式流量計と電磁流量計との比較では、電磁流量計のほうが高精度であるが、純水の測定ができず且つコストが高い。超音波式流量計の接液型とクランプ型との比較では、クランプ型のほうが低コストであるが、精度が低い。ゆえに、流量の測定精度を確保するためには電磁流量計が好ましいが、コストや冷水系統が純水である等の理由により電磁流量計を選択できない場合がある。また、これらの流量計を管路に設置する場合、流量計の前後に各メーカより推奨された直管長を確保する必要があるが、実際には、様々な事情で必要とされる直管長を確保できない場合も多い。このため、一般的には、システム全体として流量計には±３％程度以上の誤差が含まれていると認識されている。
【０００５】
従来の性能評価では、個々のセンサの絶対的な精度を高めた上で、冷凍機の流量、温度、電力データを実測し、これを冷凍機の設計値と比較して性能の合否判定を行う方法がとられている。しかしながら、センサの絶対的な精度の向上には限界があり、従来の方法では、少なくとも温度計で±１０％、流量計で±３％、合計±１３％%程度の誤差が含まれる可能性がある。このため、性能評価に係るパラメータに不審な値が得られたとしても、それが冷凍機等の装置の性能の低下によるものか、センサの測定値自体の誤差によるものかを判別することは容易ではなかった。
【０００６】
また、温度差と流量の測定に関する上述の問題とは別に、冷凍機の性能評価の方法そのものにも以下のような問題があった。
【０００７】
冷凍機の性能評価を行う方法として、以下の２つの方法が考えられる。第１の方法は、冷凍機の実測データを設計の性能データと比較して、設計値に対する満足度を評価する方法である。第２の方法は、メンテナンス終了直後等の正常な状態時、冷凍機の運転実測データをグラフにプロットし、予想されるＣＯＰ（成績係数）或いは電力を算出する近似式を求め、この近似式によって求められるＣＯＰ或いは電力と、長時間経過後の冷凍機の運転実測データを比較する事で、性能の劣化状況を把握する方法である。
【０００８】
第１の方法については、上述の往還温度差と流量の測定に関する問題により、冷凍機の絶対的な性能を測定する事は難しい。仮に設計値との比較を行っても、測定データ自体の信頼性が低いため、劣化状況の判定は困難である。第２の方法については、一般的に用いられている性能評価のためのグラフに問題がある。このグラフは、負荷率を横軸にとりＣＯＰを縦軸にとったものであって、冷却水温度別に冷凍機の性能がプロットされる。このグラフに表示されたデータの関係を近似式で表した場合、性能を示す線は曲線状となる。性能線が曲線状の場合、低負荷率から高負荷率までの広範囲のデータがなければ、性能線１本ごとの精度は上がりにくい。また、冷却水温度については、初期性能の測定時が中間期や夏季等である場合、冷却水温度が下がる条件を作ることできないために、一定温度以下の近似式を作ることができない可能性がある。つまり、第２の方法では、性能線の作成のために、負荷率と冷却水温度の両方について広範囲のデータ測定できる環境を必要とするという問題があった。
【０００９】
以上述べたように、従来の性能評価の方法は信頼性において不十分であった。このため、簡単に現場に適用することが可能であり、且つ、信頼性と実用性の高い性能評価の方法が求められていた。なお、冷凍機の性能評価に関する文献としては、例えば、以下に列挙した文献が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１５−１２４９８７号公報
【特許文献２】国際公開第２０１４／０１０７３８号
【特許文献３】特許第５９０１１９１号公報
【特許文献４】特許第５３９０９６０号公報
【特許文献５】特許第４３０１０８５号公報
【特許文献６】特許第４２２４２７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述のような課題を解決するため、本出願は、冷凍機が供給する冷水の流量の測定結果の信頼性を向上させ、それにより冷凍機の性能評価の精度を高めることを可能にする流量計校正方法を提供することを第１の目的とする。
【００１２】
また、本出願は、冷凍機に出入りする冷水の往還温度差の測定結果の信頼性を向上させ、それにより冷凍機の性能評価の精度を高めることを可能にする温度計校正方法を提供することを第２の目的とする。
【００１３】
さらに、本出願は、低い冷却水温度のデータが取れない状況の実測運転データからでも、冷凍機の性能を精度良く予測することができる冷凍機性能評価方法を提供することを第３の目的とする。
【００１４】
さらに、本出願は、複数の冷凍機の相対的な性能差を高い信頼性で把握することができる冷凍機性能評価方法を提供することを第４の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本出願が提供する流量計校正方法、温度計校正方法及び冷凍機性能評価方法は、何れも、複数台の冷凍機が負荷設備に並列に接続され、複数台の冷凍機と負荷設備との間で冷水を循環させるように構成された冷凍機システムに適用される。
【００１６】
まず、本出願が提供する流量計校正方法の概要について説明する。本出願が提供する流量計校正方法が適用される冷凍機システムは、冷凍機ごとに設けられ冷凍機が供給する冷水の流量を計測する流量計と、負荷設備に供給された冷水の流量を計測する二次側流量計とを備える。各流量計及び二次側流量計は超音波式流量計でもよいし電磁流量計でもよいが、それら全てが同一種類であることが好ましい。
【００１７】
本出願が提供する流量計校正方法は、上記の第１の目的を達成するために、少なくとも次の２つの工程を有する。第１の工程では、複数台の冷凍機のうち第１の冷凍機のみが運転しているときに二次側流量計の出力と第１の冷凍機に設けられた流量計である第１の流量計の出力とをそれぞれ取得し、二次側流量計の出力と第１の流量計の出力との比較に基づいて、二次側流量計を基準にして第１の流量計を校正するための第１の校正データを作成することが行われる。なお、“第１の冷凍機”は、複数台の冷凍機のうちの特別な一台ではなく任意の一台である。第２の工程では、第１の冷凍機が運転されるとき、第１の工程で作成した第１の校正データを用いて第１の流量計の出力を補正することが行われる。
【００１８】
本出願が提供する流量計校正方法は、さらに次の２つ工程を有してもよい。第３の工程では、複数台の冷凍機のうち第１の冷凍機と第２の冷凍機のみが運転しているときに二次側流量計の出力と第１の流量計の出力と第２の冷凍機に設けられた流量計である第２の流量計の出力とをそれぞれ取得し、二次側流量計の出力と第１の流量計の出力との差分と第２の流量計の出力との比較に基づいて、二次側流量計を基準にして第２の流量計を校正するための第２の校正データを作成することが行われる。なお、“第２の冷凍機”は、複数台の冷凍機のうちの特別な一台ではなく第１の冷凍機以外の任意の一台である。第４の工程では、第２の冷凍機が運転されるとき、第３の工程で作成した第２の校正データを用いて第２の流量計の出力を補正することが行われる。
【００１９】
次に、本出願が提供する温度計校正方法の概要について説明する。本出願が提供する温度計校正方法が適用される冷凍機システムは、冷凍機ごとに設けられ冷凍機に入る冷水の温度を計測する冷水入口温度計と、冷凍機ごとに設けられ冷凍機から出た冷水の温度を計測する冷水出口温度計とを備える。冷水入口温度計と冷水出口温度計の種類は同一であることが好ましい。
【００２０】
本出願が提供する温度計校正方法は、上記の第２の目的を達成するために、少なくとも次の３つの工程を有する。第１の工程では、複数台の冷凍機のうちの第１の冷凍機に設けられた冷水入口温度計である第１の冷水入口温度計と第１の冷凍機に設けられた冷水出口温度計である第１の冷水出口温度計のそれぞれの設置場所を流れる冷水の温度を同じにすることが行われる。なお、先にも述べたように、“第１の冷凍機”は、複数台の冷凍機のうちの特別な一台ではなく任意の一台である。第２の工程では、第１の冷水入口温度計と第１の冷水出口温度計のそれぞれの設置場所を同じ温度の冷水が流れているときに第１の冷水入口温度計の出力と第１の冷水出口温度計の出力とをそれぞれ取得し、第１の冷水入口温度計の出力と第１の冷水出口温度計の出力との差を基本出力差として決定することが行われる。そして、第３の工程では、第１の冷凍機が運転されるとき、第２の工程で決定した基本出力差を用いて第１の冷水出口温度計の出力と第１の冷水入口温度計の出力との差を補正することが行われる。
【００２１】
上記第１の工程では、第１の冷水入口温度計と第１の冷水出口温度計の少なくとも一方を一時的に移設することにより、第１の冷水入口温度計と第１の冷水出口温度計のそれぞれの設置場所を流れる冷水の温度を同じにしてもよい。或いは、上記第１の工程では、第１の冷凍機が停止しているときに、第１の冷水入口温度計から第１の冷水出口温度計へと向かう冷水の流れを生じさせることにより、第１の冷水入口温度計と第１の冷水出口温度計のそれぞれの設置場所を流れる冷水の温度を同じにしてもよい。
【００２２】
次に、本出願が提供する冷凍機性能評価方法について説明する。本出願が提供する冷凍機性能評価方法には、上記の第３の目的を達成するための第１の冷凍機性能評価方法と、上記の第４の目的を達成するための第２の冷凍機性能評価方法とが含まれる。
【００２３】
まず、本出願が提供する第１の冷凍機性能評価方法の概要について説明する。本出願が提供する第１の冷凍機性能評価方法は、詳しくは、冷凍機単体の性能評価方法である。本出願が提供する第１の冷凍機性能評価方法が適用される冷凍機システムは、冷凍機ごとに設けられ冷凍機が供給する冷水の流量を計測する流量計と、冷凍機ごとに設けられ冷凍機に入る冷水の温度を計測する冷水入口温度計と、冷凍機ごとに設けられ冷凍機から出た冷水の温度を計測する冷水出口温度計と、冷凍機ごとに設けられ冷凍機に入る冷却水の温度を計測する冷却水入口温度計とを備える。各流量計は超音波式流量計でもよいし電磁流量計でもよいが、それら全てが同一種類であることが好ましい。冷水入口温度計と冷水出口温度計の種類は同一であることが好ましい。
【００２４】
本出願が提供する第１の冷凍機性能評価方法は、上記の第３の目的を達成するために、少なくとも次の３つの工程を有する。第１の工程では、複数台の冷凍機のうちの第１の冷凍機に設けられた冷却水入口温度計により冷却水入口温度を測定するとともに、第１の冷凍機に設けられた冷水入口温度計の出力と第１の冷凍機に設けられた冷水出口温度計の出力との差と、第１の冷凍機に設けられた流量計の出力とに基づいて、第１の冷凍機の消費電力若しくは成績係数を計算することが行われる。第２の工程では、第１の冷凍機の負荷率別に、第１の冷凍機の冷却水入口温度を横軸にとり、第１の冷凍機の消費電力若しくは成績係数を縦軸にとったグラフ上にデータをプロットすることが行われる。そして、第３の工程では、第１の冷凍機の負荷率別に、グラフ上にプロットされたデータ間の関係を所定の次数の近似式で近似することが行われる。なお、第１の工程において、第１の冷凍機の冷却水入口温度の代わりに冷却水出口温度を測定し、第２の工程において、第１の冷凍機の冷却水入口温度に代えて冷却水出口温度をグラフの横軸にとってもよい。
【００２５】
本出願が提供する第１の冷凍機性能評価方法は、さらに次の３つの工程（第４乃至第６の工程）の何れか１つ又は何れか２つ或いは全てを有してもよい。第４の工程では、複数台の冷凍機の間で負荷率の分担を調整することによって第１の冷凍機の負荷率を変化させることが行われる。第５の工程では、データのない冷却水入口温度での第１の冷凍機の消費電力若しくは成績係数を、近似式を用いて予測することが行われる。第６の工程では、近似式を用いて予測した第１の冷凍機の消費電力若しくは成績係数と、実際の第１の冷凍機の消費電力若しくは成績係数との比較に基づいて、第１の冷凍機の性能の変化を評価することが行われる。
【００２６】
本出願が提供する第１の冷凍機性能評価方法は、さらに、複数台の冷凍機の間で第１の冷凍機となる冷凍機を順番に交代させ、上述の各工程を複数台の冷凍機の全てについて実行することにより、複数台の冷凍機のそれぞれについて近似式を取得することを含んでもよい。その場合、複数台の冷凍機のそれぞれについて得た近似式を用いて、任意の運転条件のもとにおいて複数台の冷凍機のそれぞれの消費電力若しくは成績係数を予測し、予測結果に基づいて優先的に運転する冷凍機を決定してもよい。
【００２７】
なお、本出願が提供する第１の冷凍機性能評価方法は、前述の流量計校正方法と温度計校正方法を組み合わせることができる。それらを組み合わせることにより、上記の第３の目的の達成度をより高めることができる。本出願の請求項１に係る発明は、本出願が提供する流量計校正方法と温度計校正方法とを、本出願が提供する第１の冷凍機性能評価方法に組み合わせたものに相当する。
【００２８】
次に、本出願が提供する第２の冷凍機性能評価方法の概要について説明する。本出願が提供する第２の冷凍機性能評価方法は、詳しくは、冷凍機間の比較による性能評価方法である。本出願が提供する第２の冷凍機性能評価方法が適用される冷凍機システムは、負荷設備に供給された冷水の流量を計測する二次側流量計と、負荷設備に入る冷水の温度を計測する二次側冷水入口温度計と、負荷設備から出た冷水の温度を計測する二次側冷水出口温度計と、冷凍機ごとに設けられ冷凍機に入る冷却水の温度を計測する冷却水入口温度計とを備える。二次側冷水入口温度計と二次側冷水出口温度計の種類は同一であることが好ましい。
【００２９】
本出願が提供する第２の冷凍機性能評価方法は、上記の第４の目的を達成するために、少なくとも次の３つの工程を有する。第１の工程では、複数台の冷凍機のなかから性能評価の対象とする対象冷凍機を選択することが行われる。第１の工程では、対象冷凍機のみが運転しているときに、対象冷凍機に設けられた冷却水入口温度計により冷却水入口温度を測定するとともに、二次側冷水入口温度計の出力と二次側冷水出口温度計の出力との差と、二次側流量計の出力とに基づいて、対象冷凍機の消費電力若しくは成績係数を計算することが行われる。第２の工程では、対象冷凍機の負荷率別に、対象冷凍機の冷却水入口温度を横軸にとり、対象冷凍機の消費電力若しくは成績係数を縦軸にとったグラフ上にデータをプロットすることが行われる。第３の工程では、対象冷凍機の負荷率別に、グラフ上にプロットされたデータ間の関係を所定の次数の近似式で近似することが行われる。さらに、本出願が提供する第２の冷凍機性能評価方法では、複数台の冷凍機の間で対象冷凍機となる冷凍機を順番に交代させ、上述の各工程を複数台の冷凍機の全てについて実行することにより、複数台の冷凍機のそれぞれについて近似式を得ることが行われる。
【００３０】
本出願が提供する第２の冷凍機性能評価方法は、さらに、複数台の冷凍機のそれぞれについて得た近似式を用いて、任意の運転条件のもとにおいて複数台の冷凍機のそれぞれの消費電力若しくは成績係数を予測し、予測結果に基づいて優先的に運転する冷凍機を決定することを含んでもよい。
【発明の効果】
【００３１】
本出願が提供する流量計校正方法によれば、負荷設備の側に設けられた二次側流量計を基準にして冷凍機の側に設けられた流量計を校正することによって、流量計の絶対的な精度を追及せずとも、冷凍機が供給する冷水の流量の測定結果の信頼性を向上させ、それにより冷凍機の性能評価の精度を高めることができる。
【００３２】
本出願が提供する温度計校正方法によれば、同じ温度条件で得られた冷水入口温度計の出力と冷水出口温度計の出力との差を基本出力差として往還温度差を補正することによって、各温度計の絶対的な精度を追及せずとも、冷凍機に出入りする冷水の往還温度差の測定結果の信頼性を向上させ、それにより冷凍機の性能評価の精度を高めることができる。
【００３３】
本出願が提供する第１の冷凍機性能評価方法によれば、冷却水入口温度を横軸にとり消費電力若しくは成績係数を縦軸にとったグラフ上に負荷率別にプロットしたデータ間の関係を低次の近似式で近似することにより、低い冷却水温度のデータが取れない状況の実測運転データからでも、冷凍機の性能を予測することができる。これによれば冷凍機の性能低下をより早く察知することできる。
【００３４】
本出願が提供する第２の冷凍機性能評価方法によれば、複数台の冷凍機のそれぞれについて、冷却水入口温度を横軸にとり消費電力若しくは成績係数を縦軸にとったグラフ上に負荷率別にプロットしたデータ間の関係を低次の近似式で近似することにより、複数の冷凍機の相対的な性能差を高い信頼性で把握することができる。これに基づき運転する冷凍機を選択すれば、システム全体で消費するエネルギーを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本実施の形態の冷凍機システムの構成を示す図である。
【図２】親流量計の出力と子流量計の出力との関係を示す図である。
【図３】冷水入口温度計の出力と冷水出口温度計の出力との差と冷水の温度との関係を示す図である。
【図４】冷却水入口温度ごとの負荷率とＣＯＰとの関係を示す図である。
【図５】負荷率ごとの冷却水入口温度と消費電力との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００３７】
１．冷凍機システムの構成
図１は本実施の形態の冷凍機システムの構成を示す図である。冷凍機システムは一次側システムと二次側システムとからなる。図１において、一次側システムには複数の冷凍機Ｒ−１，Ｒ−２，Ｒ−３，Ｒ−４が含まれ、二次側システムには負荷設備ＬＳが含まれる。図１は、一次側システムに４台の冷凍機Ｒ−１，Ｒ−２，Ｒ−３，Ｒ−４が設けられている場合について例示しているが、冷凍機の台数は任意に決定することができる。また、冷凍機Ｒ−１，Ｒ−２，Ｒ−３，Ｒ−４に接続される二次側システムの負荷設備ＬＳの台数についても任意に決定することができる。
【００３８】
冷凍機Ｒ−１，Ｒ−２，Ｒ−３，Ｒ−４はターボ冷凍機である。ただし、吸収式冷凍機であってもよい。各冷凍機Ｒ−１，Ｒ−２，Ｒ−３，Ｒ−４は負荷設備ＬＳに並列に接続され、冷凍機Ｒ−１，Ｒ−２，Ｒ−３，Ｒ−４と負荷設備ＬＳとの間で冷水が循環する。各冷凍機Ｒ−１，Ｒ−２，Ｒ−３，Ｒ−４と負荷設備ＬＳとを接続する並列管路において、冷水の流れから見た各冷凍機Ｒ−１，Ｒ−２，Ｒ−３，Ｒ−４の上流側には、冷水を圧送する冷水ポンプＣＰ−１，ＣＰ−２，ＣＰ−３，ＣＰ−４が設置されている。上記の並列管路において、各冷凍機Ｒ−１，Ｒ−２，Ｒ−３，Ｒ−４と各冷水ポンプＣＰ−１，ＣＰ−２，ＣＰ−３，ＣＰ−４との間には、各冷凍機Ｒ−１，Ｒ−２，Ｒ−３，Ｒ−４に入る冷水の温度を測定するための冷水入口温度計ＴＲ１１，ＴＲ２１，ＴＲ３１，ＴＲ４１が取り付けられている。また、上記の並列管路において、冷水の流れから見た各冷凍機Ｒ−１，Ｒ−２，Ｒ−３，Ｒ−４の下流側には、各冷凍機Ｒ−１，Ｒ−２，Ｒ−３，Ｒ−４から出た冷水の温度を測定するための冷水出口温度計ＴＲ１２，ＴＲ２２，ＴＲ３２，ＴＲ４２と、各冷凍機Ｒ−１，Ｒ−２，Ｒ−３，Ｒ−４が供給する冷水の流量を計測する流量計ＦＲ１１，ＦＲ２１，ＦＲ３１，ＦＲ４１が取り付けられている。
【００３９】
負荷設備ＬＳは、例えば、空調装置や生産装置等である。上記並列管路が集合する二次側のヘッダー管路において、冷水の流れから見た負荷設備ＬＳの上流側には、負荷設備ＬＳに入る冷水の温度を測定するための二次側冷水入口温度計Ｔ２０が取り付けられている。また、上記ヘッダー管路において、冷水の流れから見た負荷設備ＬＳの下流側には、負荷設備ＬＳから出た冷水の温度を測定するための二次側冷水出口温度計Ｔ２１と、負荷設備ＬＳに供給された冷水の流量を測定するための二次側流量計Ｆ２１が取り付けられている。
【００４０】
一次側システムには、冷却塔ＣＴ１，ＣＴ２が含まれる。図１において、冷却塔ＣＴ１には、３台の冷凍機Ｒ−１，Ｒ−２，Ｒ−３が並列に接続され、冷却塔ＣＴ１と冷凍機Ｒ−１，Ｒ−２，Ｒ−３との間で冷却水が循環する。各冷凍機Ｒ−１，Ｒ−２，Ｒ−３と冷却塔ＣＴ１とを接続する並列管路において、冷却水の流れから見た各冷凍機Ｒ−１，Ｒ−２，Ｒ−３の上流側には、冷却水を圧送する冷却水ポンプＣＤＰ−１，ＣＤＰ−２，ＣＤＰ−３が設置されている。冷却水の流れから見た冷却塔ＣＴ１の下流には、冷却塔ＣＴ１から出て各冷凍機Ｒ−１，Ｒ−２，Ｒ−３に入る冷却水の温度を測定するための冷却水入口温度計ＴＣＴ１１が取り付けられている。冷却水の流れから見た冷却塔ＣＴ１の上流には、各冷凍機Ｒ−１，Ｒ−２，Ｒ−３から出て冷却塔ＣＴ１に入る冷却水の温度を測定するための冷却水出口温度計ＴＣＴ１２が取り付けられている。
【００４１】
冷却塔ＣＴ２には、１台の冷凍機Ｒ−４が接続されている。冷凍機Ｒ−４と冷却塔ＣＴ２とを接続する循環管路において、冷却水の流れから見た冷凍機Ｒ−４の上流側には、冷却水を圧送する冷却水ポンプＣＤＰ−４が設置されている。冷却水の流れから見た冷却塔ＣＴ２の下流には、冷却塔ＣＴ２から出て冷凍機Ｒ−４に入る冷却水の温度を測定するための冷却水入口温度計ＴＣＴ２１が取り付けられている。冷却水の流れから見た冷却塔ＣＴ２の上流には、冷凍機Ｒ−４から出て冷却塔ＣＴ２に入る冷却水の温度を測定するための冷却水出口温度計ＴＣＴ２２が取り付けられている。
【００４２】
冷凍機システムは性能評価装置ＣＯＭを備える。上述の温度計と流量計の全ては性能評価装置ＣＯＭに接続されている。性能評価装置ＣＯＭは、少なくとも１つのＣＰＵと、少なくとも１つのＲＯＭと、少なくとも１つのＲＡＭとを備えるコンピュータである。性能評価装置ＣＯＭは、各温度計や流量計から得た情報に基づいて各冷凍機Ｒ−１，Ｒ−２，Ｒ−３，Ｒ−４の消費電力やＣＯＰを計算し、また、各冷凍機Ｒ−１，Ｒ−２，Ｒ−３，Ｒ−４の性能を評価するための性能評価指数を計算する。
【００４３】
２．流量計の校正方法
本実施の形態では、従来のように流量計ごとに絶対的な精度を追及することは行わない。冷凍機システムの流量計のうち、一次側に配置される流量計ＦＲ１１，ＦＲ２１，ＦＲ３１，ＦＲ４１は、その設置位置に関する制約が大きく、必要な直管長を確保することができないことが多い。これに対し、二次側流量計Ｆ２１は設置位置に関する制約が比較的少ないため、必要な直管長を確保して高い精度を確保できている場合が多い。ゆえに、本実施の形態では、二次側流量計Ｆ２１を基準である親流量計として、それとの比較によって各流量計ＦＲ１１，ＦＲ２１，ＦＲ３１，ＦＲ４１を校正する。以下、本実施の形態の流量計校正方法の手順について説明する。
【００４４】
２−１．親流量計との１対１による校正
まず、４台の冷凍機Ｒ−１，Ｒ−２，Ｒ−３，Ｒ−４のうち冷凍機Ｒ-１のみを運転する。そして、冷凍機Ｒ-１のみの運転中に、二次側流量計Ｆ２１の出力と、冷凍機Ｒ−１に設けられた流量計である流量計ＦＲ１１の出力とをそれぞれ取得する。冷凍機Ｒ-１のみが運転している場合、流量計ＦＲ１１を通過する冷水の流量と二次側流量計Ｆ２１を通過する冷水の流量とは一致する。しかし、設置条件や個体差等による出力特性の違いにより、両者の出力にはずれが生じる。図２は、二次側流量計Ｆ２１（親流量計）の出力と流量計ＦＲ１１（子流量計）の出力との関係の一例を示す図である。図２において、２つの流量計の出力にずれがなければ、両者の関係は図２において実線で示す関係になる。ところが、両者の出力にずれがある場合、流量計が超音波式流量計であるなら、両者の関係は例えば図２において点線で示すような関係になる。また、流量計が電磁流量計であるなら、両者の関係は例えば図２において１点鎖線で示すような関係になる。
【００４５】
二次側流量計Ｆ２１の出力と流量計ＦＲ１１の出力のそれぞれについて十分なデータが得られたら、それらの比較に基づいて、二次側流量計Ｆ２１を基準にして流量計ＦＲ１１を校正するための校正データを作成する。校正データは、図２において点線或いは１点鎖線で示す関係を実線で示す関係に補正するための補正式で表される。この校正データを用いて流量計ＦＲ１１の出力を補正することにより、流量計ＦＲ１１を信頼性の確保できる状態にすることができる。性能評価装置ＣＯＭは、今後、冷凍機Ｒ−１が運転されるときには、ここで作成した校正データを用いて流量計ＦＲ１１の出力を補正する。
【００４６】
以上の処理を他の冷凍機Ｒ−２，Ｒ−３，Ｒ−４についても繰り返し行うことにより、残りの流量計ＦＲ２１，ＦＲ３１，ＦＲ４１についても信頼性を確保するための校正データを得ることができる。
【００４７】
２−２．親流量計と校正済み子流量計との組み合わせによる校正
また、残りの流量計ＦＲ２１，ＦＲ３１，ＦＲ４１についての校正データは、次の方法でも作成することができる。例えば、流量計ＦＲ２１についての校正データを作成する場合には、４台の冷凍機Ｒ−１，Ｒ−２，Ｒ−３，Ｒ−４のうち冷凍機Ｒ-１と冷凍機Ｒ−２のみを運転する。そして、冷凍機Ｒ-１と冷凍機Ｒ−２の運転中に、二次側流量計Ｆ２１の出力と、冷凍機Ｒ−１に設けられた流量計である流量計ＦＲ１１の出力と、冷凍機Ｒ−２に設けられた流量計である流量計ＦＲ２１の出力とをそれぞれ取得する。２つの冷凍機Ｒ-１，Ｒ−２が運転している場合、流量計ＦＲ１１を通過する冷水の流量と流量計ＦＲ２１を通過する冷水の流量との和は、二次側流量計Ｆ２１を通過する冷水の流量と一致する。
【００４８】
流量計ＦＲ１１の出力は先に作成した校正データにより補正されているので、流量計ＦＲ２１の出力が二次側流量計Ｆ２１の出力と流量計ＦＲ１１の出力との差分に一致するように補正することができれば、流量計ＦＲ２１を信頼性の確保できる状態にすることができる。よって、この場合、二次側流量計Ｆ２１の出力と流量計ＦＲ１１の出力との差分と流量計ＦＲ２１の出力との比較に基づいて、二次側流量計Ｆ２１を基準にして流量計ＦＲ２１を校正するための校正データ（補正式で表される）を作成する。性能評価装置ＣＯＭは、今後、冷凍機Ｒ−２が運転されるときには、ここで作成した校正データを用いて流量計ＦＲ２１の出力を補正する。
【００４９】
以上の処理を他の冷凍機Ｒ−３，Ｒ−４についても繰り返し行うことにより、残りの流量計ＦＲ３１，ＦＲ４１についても信頼性を確保するための校正データを得ることができる。なお、ここでは冷凍機Ｒ−１の流量計ＦＲ１１から順に校正する場合について説明したが、校正の順番はこれに限るものではない。
【００５０】
３．温度計の校正方法
温度計に誤差を生じさせる要因は様々であるが、全体の中でも導線抵抗のばらつきによる影響が最も大きい。ただし、本実施の形態では、従来のように温度計ごとに絶対的な精度を追及することは行わない。冷凍機システムでは、熱量を算出する際に往還温度差が用いられる。本実施の形態では、導線抵抗のばらつきによる誤差を解消することを目的に、２つの温度計で同じ温度の水を測定できる条件を作り、この時の往還温度差を測定してその測定値をオフセットとして温度差に加算することを行う。以下、本実施の形態の温度計校正方法の手順について説明する。
【００５１】
３−１．往還温度計を一時的に直近の配管に移設
例えば、冷凍機Ｒ−１の往還温度差の誤差を解消したい場合、往還温度計、すなわち、対となる冷水入口温度計ＴＲ１１と冷水出口温度計ＴＲ１２の少なくとも一方を一時的に移設することにより、往還温度計ＴＲ１１，ＴＲ１２のそれぞれの設置場所を流れる冷水の温度を同じにする。具体的には、冷水入口温度計ＴＲ１１を冷水出口温度計ＴＲ１２の直近に設けられたさや管に移設する。この状態で冷水ポンプＣＰ−１を運転することにより、それぞれの設置場所を同じ温度の冷水が流れるようにする。このとき冷凍機Ｒ−１それ自体は運転していてもよいし停止していてもよい。
【００５２】
ＣＰ−１を運転しながら、冷水入口温度計ＴＲ１１の出力と冷水出口温度計ＴＲ１２の出力とをそれぞれ取得する。図３は、冷水入口温度計ＴＲ１１の出力と冷水出口温度計ＴＲ１２の出力との差の絶対値と冷水の温度との関係を示す図である。２つの温度計ＴＲ１１，ＴＲ１２の出力特性に違いがなければ、冷水の温度に関係なく出力差は生じない。しかし、実際には導線抵抗のばらつき等によって２つの温度計ＴＲ１１，ＴＲ１２には出力差が生じる。そして、この出力差は冷水の温度が高いほど大きくなる傾向がある。測定を長時間継続して安定した出力値が得られるようになったら、冷水入口温度計ＴＲ１１の出力と冷水出口温度計ＴＲ１２の出力との差を基本出力差として決定する。基本出力差は、図３に示すように冷水の温度をパラメータとする関数（例えば一次関数）として表すことができる。性能評価装置ＣＯＭは、今後、冷凍機Ｒ−１が運転されるときには、ここで決定した基本出力差を用いて冷水入口温度計ＴＲ１１の出力と冷水出口温度計ＴＲ１２の出力との差、すなわち、冷凍機Ｒ−１の往還温度差を補正する。
【００５３】
以上の処理を他の冷凍機Ｒ−２，Ｒ−３，Ｒ−４についても繰り返し行うことにより、それらについても往還温度差の誤差を解消するための往還温度計の基本出力差を得ることができる。
【００５４】
負荷設備ＬＳの往還温度差の誤差を解消したい場合は、往還温度計Ｔ２０，Ｔ２１の少なくとも一方を一時的に移設することにより、往還温度計Ｔ２０，Ｔ２１のそれぞれの設置場所を流れる冷水の温度を同じにする。具体的には、二次側冷水入口温度計Ｔ２０を二次側冷水出口温度計Ｔ２１の直近に設けられたさや管に移設する。そして、長時間の測定により得られた出力差を両者の基本出力差として決定する。
【００５５】
校正済みの校正用温度計が用意されているのであれば、この校正用温度計を二次側冷水出口温度計Ｔ２１の直近に設けられたさや管に取り付けてもよい。この場合、両者の出力差を二次側冷水出口温度計Ｔ２１の出力を補正する補正値として用いることができる。また、校正用温度計を二次側冷水入口温度計Ｔ２０の直近に設けられたさや管に取り付けて両者の温度差を取得すれば、それを二次側冷水入口温度計Ｔ２０の出力を補正する補正値として用いることができる。
【００５６】
３−２．バイパス配管により往還温度計に同温の冷水を供給
冷凍機Ｒ−１が停止しているときに、冷水入口温度計ＴＲ１１から冷水出口温度計ＴＲ１２へと向かう冷水の流れを生じさせることによっても、冷水入口温度計ＴＲ１１と冷水出口温度計ＴＲ１２のそれぞれの設置場所を流れる冷水の温度を同じにすることができる。具体的には、冷凍機Ｒ−１の入口と出口のそれぞれにバルブＶＲ１２，ＶＲ１３を設けるとともに、バルブＶＲ１２の上流とバルブＶＲ１２の下流とを接続するバルブＶＲ１１を設ける。そして、バルブ弁ＶＲ１２，ＶＲ１３を閉じてバルブＶＲ１１を開く。
【００５７】
この状態でＣＰ−１を運転することにより、冷水は冷凍機Ｒ−１をバイパスし、同じ温度の冷水が冷水入口温度計ＴＲ１１と冷水出口温度計ＴＲ１２を流れるようになる。冷水入口温度計ＴＲ１１の出力と冷水出口温度計ＴＲ１２の出力とをそれぞれ長時間継続して取得し、安定した出力値が得られるようになったら、冷水入口温度計ＴＲ１１の出力と冷水出口温度計ＴＲ１２の出力との差を基本出力差として決定する。性能評価装置ＣＯＭは、今後、冷凍機Ｒ−１が運転されるときには、ここで決定した基本出力差を用いて冷水入口温度計ＴＲ１１の出力と冷水出口温度計ＴＲ１２の出力との差、すなわち、冷凍機Ｒ−１の往還温度差を補正する。
【００５８】
以上の処理を他の冷凍機Ｒ−２，Ｒ−３，Ｒ−４についても繰り返し行うことにより、それらについても往還温度差の誤差を解消するための往還温度計の基本出力差を得ることができる。
【００５９】
３−２．冷凍機の停止状態又は無負荷状態で冷水を供給
冷凍機Ｒ−１が停止状態又は無負荷状態のときであれば、ＣＰ−１を運転することによって、同じ温度の冷水が冷水入口温度計ＴＲ１１と冷水出口温度計ＴＲ１２を流れるようになる。この状態で冷水入口温度計ＴＲ１１の出力と冷水出口温度計ＴＲ１２の出力とをそれぞれ長時間継続して取得し、安定した出力値が得られるようになったら、冷水入口温度計ＴＲ１１の出力と冷水出口温度計ＴＲ１２の出力との差を基本出力差として決定する。性能評価装置ＣＯＭは、今後、冷凍機Ｒ−１が運転されるときには、ここで決定した基本出力差を用いて冷水入口温度計ＴＲ１１の出力と冷水出口温度計ＴＲ１２の出力との差、すなわち、冷凍機Ｒ−１の往還温度差を補正する。
【００６０】
以上の処理を他の冷凍機Ｒ−２，Ｒ−３，Ｒ−４についても繰り返し行うことにより、それらについても往還温度差の誤差を解消するための往還温度計の基本出力差を得ることができる。
【００６１】
４．冷凍機単体の性能評価方法
冷凍機の性能低下の要因には、主に、熱交換チューブの汚れや冷媒の漏れ等が挙げられる。正常時には、冷媒温度と冷水温度との温度差(アプローチ温度)を計測して熱交換チューブの汚れの進行を管理し、チューブ清掃の要不要を見極めている。アプローチ温度は、一度計測を始めればチューブの汚れの進行につれて確実に拡大して行くことから、アプローチ温度に基づいて性能を評価する方法は、信頼性の高い方法であると言える。しかしながら、この方法だけでは、熱交換チューブの汚れ以外の要因が複合して発生している場合、チューブ汚れによって性能が低下しているのか、それ以外の要因が有るのか判断が難しかった。
【００６２】
そこで、図４に示すような性能評価のためのグラフを用いて、冷凍機がチューブ汚れ以外の異常が無い状態での性能評価指数を算出することが検討された。図４に示すグラフは従来知られている冷凍機の性能評価のためのグラフである。（Ａ）は冷凍機がインバータ機である場合のグラフ、（Ｂ）は冷凍機が固定速機である場合のグラフである。このグラフから得られた性能評価指数を実際の性能評価指数と比較することで、チューブ汚れ以外の異常の有無を推定することができる。ただし、このグラフは、横軸に負荷率をとり縦軸にＣＯＰをとったものであって、冷却水温度別に冷凍機の性能がプロットされる。このため、測定時に実現可能な冷却水温度、つまり、外気の湿球温度よりも低い温度の近似式を作ることができない。また、特性曲線が非線形であるため、広範囲・高密度のデータ測定が必要であり、近似式の精度を上げることは難しい。
【００６３】
上記の問題に対する解決策として、本性能評価方法では、図５に示すような性能評価のためのグラフを用いる。このグラフは、冷凍機の負荷率別に、冷凍機の冷却水入口温度を横軸にとり、冷凍機の消費電力若しくはＣＯＰを縦軸にとったものである。（Ａ）は冷凍機がインバータ機である場合のグラフ、（Ｂ）は冷凍機が固定速機である場合のグラフである。図５（Ａ）或いは（Ｂ）に示すような性能評価のためのグラフは、例えば次のように作成される。
【００６４】
冷凍機Ｒ−１の性能評価のためのグラフを作成する場合、まず、冷却水入口温度計ＴＣＴ１１により冷凍機Ｒ−１の冷却水入口温度を測定する。また、冷水入口温度計ＴＲ１１の出力と冷水出口温度計ＴＲ１２の出力との差と、流量計ＦＲ１１の出力とに基づいて、公知の計算式を用いて冷凍機Ｒ−１の消費電力若しくはＣＯＰを計算する。そして、冷凍機Ｒ−１の負荷率別に、例えば５％刻みで、冷凍機Ｒ−１の冷却水入口温度を横軸にとり、冷凍機Ｒ−１の消費電力若しくはＣＯＰを縦軸にとったグラフ上にデータをプロットして行く。冷凍機Ｒ−１，Ｒ−２，Ｒ−３，Ｒ−４間で負荷率を分担することで、冷凍機Ｒ−１の負荷率を意図的に変化させることができる。そして、冷凍機Ｒ−１の負荷率別に、グラフ上にプロットされたデータ間の関係を所定の次数、具体的には、１次又は２次の近似式で近似する。
【００６５】
このようにして得られた近似式を使用すれば、実際に計測できていない冷却水温度のデータ、詳しくは、測定時に実現可能な最低の冷却水温度、つまり、外気の湿球温度よりも低温でのデータも予測計算可能となる。例えば、実際の冷却水温度が２０℃程度までしか下がらない夏季においても、近似式による予測計算によって、冷却水温度が大きく低下する冬季における性能を予測することができる。また、初期状態での消費電力若しくはＣＯＰに対する現在の消費電力若しくはＣＯＰの比率を性能評価指数（１００％が初期状態）として表すことにより、性能の低下を定量化することができる。例えばアフタークーラの詰りによる性能低下が発生した場合、アプローチ温度の変化は無いにもかかわらず冷凍機Ｒ−１の性能評価指数が低下する。このことから、何らかの異常が冷凍機Ｒ−１に発生していることを認識することができ、原因究明に向けた行動を素早く起こすことも可能となる。
【００６６】
以上の処理を他の冷凍機Ｒ−２，Ｒ−３，Ｒ−４についても繰り返し行うことにより、それらについても図５（Ａ）或いは（Ｂ）に示すような性能評価のためのグラフを作成することができる。なお、グラフの横軸を外気の露点温度とし、縦軸の消費電力には冷却塔と冷却水ポンプの消費電力を含めてもよい。
【００６７】
本性能評価方法を実施する場合には、それに先立ち、前述の流量計の校正方法によって、流量計ＦＲ１１，ＦＲ２１，ＦＲ３１，ＦＲ４１の出力を補正するための校正データを得ておくことが望ましい。また、前述の温度計の校正方法によって、各冷凍機Ｒ−１、Ｒ−２，Ｒ−３，Ｒ−４の往還温度差の誤差を解消するための往還温度計の基本出力差を得ておくことが望ましい。これらの方法を予め実施しておくことにより、本性能評価方法による冷凍機単体の性能評価の精度を向上させることができる。
【００６８】
５.冷凍機間の比較による性能評価方法
冷凍機の性能を評価する方法には、上記のように冷凍機の個々の性能評価指数を計算する方法の他にも、冷凍機間の比較によって性能を評価する方法がある。以下、この方法について説明する。
【００６９】
まず、４台の冷凍機Ｒ−１，Ｒ−２，Ｒ−３，Ｒ−４のなかから性能評価の対象とする冷凍機を選択する。ここでは、冷凍機Ｒ−１を最初の性能評価の対象とする。
【００７０】
冷凍機Ｒ−１のみが運転しているときに、冷却水入口温度計ＴＣＴ１１により冷却水入口温度を測定する。また、二次側冷水入口温度計Ｔ２０の出力と二次側冷水出口温度計Ｔ２１の出力との差と、二次側流量計Ｆ２１の出力とに基づいて、公知の計算式を用いて冷凍機Ｒ−１の消費電力若しくはＣＯＰを計算する。そして、冷凍機Ｒ−１の負荷率別に、例えば５％刻みで、冷凍機Ｒ−１の冷却水入口温度を横軸にとり、冷凍機Ｒ−１の消費電力若しくはＣＯＰを縦軸にとったグラフ上にデータをプロットして行く。冷凍機Ｒ−１，Ｒ−２，Ｒ−３，Ｒ−４間で負荷率を分担することで、冷凍機Ｒ−１の負荷率を意図的に変化させることができる。そして、冷凍機Ｒ−１の負荷率別に、グラフ上にプロットされたデータ間の関係を所定の次数、具体的には、１次又は２次の近似式で近似する。
【００７１】
以上の処理を他の冷凍機Ｒ−２，Ｒ−３，Ｒ−４についても繰り返し行う。これにより、全ての冷凍機Ｒ−１，Ｒ−２，Ｒ−３，Ｒ−４について性能評価のための近似式を得ることができる。
【００７２】
そして、冷凍機Ｒ−１，Ｒ−２，Ｒ−３，Ｒ−４のそれぞれについて得た近似式を用いて、任意の運転条件のもとにおいて冷凍機Ｒ−１，Ｒ−２，Ｒ−３，Ｒ−４のそれぞれの消費電力若しくはＣＯＰを予測する。予測が行われる運転条件は、例えば、負荷率や冷却水温度等であり、冷水の負荷熱量や外気温湿度等の実際の条件に応じて決定される。それぞれの冷凍機について予測結果が得られたら、予測結果に基づいて優先的に運転する冷凍機を決定する。例えば、性能が高い冷凍機から順に運転を行うように、冷凍機間の運転順序が決定される。
【００７３】
本性能評価方法では、冷凍機ごとに設けられた往還温度計と流量計ではなく、二次側の往還温度計Ｔ２０，Ｔ２１と流量計Ｆ２１を使用し、二次側の熱量を使って各冷凍機の冷水熱量を算出する。これによれば、冷凍機ごとに設けられた往還温度計や流量計の校正ができていない場合であっても、消費電力若しくはＣＯＰを精度良く計算することができるので、冷凍機ごとに設けられた往還温度計と流量計を用いる場合に比較して高い信頼性を持った評価を行うことができる。
【００７４】
背景技術の章で説明したように、従来の性能評価の方法は、個々のセンサの絶対的な精度の向上を目指したものとなっている。しかし、センサの誤差を考慮するとその評価結果に対する信頼性は十分とは言えなかった。つまり、仮に２台の冷凍機の内、片方がもう一台より５％性能が高いと言う評価結果が出ていたとしても、その評価結果に従って冷凍機の運転の優先順位を決定する動機に繋がるものではなかった。
【００７５】
本性能評価方法によれば、複数台の冷凍機を低精度の異なる天秤にかけるのではなく、低精度ではあるが、共通の天秤にかけることで、絶対的精度に拘らずに、相対的にどちらの冷凍機の方の性能が高いのかをより高い信頼性で認識することが可能となる。本性能評価方法による評価結果に基づき運転すべき冷凍機を決定することで、実際の消費電力を確実に低減させることができるとともに、何故、複数の冷凍機間で性能差が出るのかを追及して行くことも可能となる。
【符号の説明】
【００７６】
Ｒ−１，Ｒ−２，Ｒ−３，Ｒ−４  冷凍機
ＬＳ  負荷設備
ＣＴ１，ＣＴ２  冷却塔
ＣＰ−１，ＣＰ−２，ＣＰ−３，ＣＰ−４  冷水ポンプ
ＣＤＰ−１，ＣＤＰ−２，ＣＤＰ−３，ＣＤＰ−４  冷却水ポンプ
ＴＲ１１，ＴＲ２１，ＴＲ３１，ＴＲ４１  冷水入口温度計
ＴＲ１２，ＴＲ２２，ＴＲ３２，ＴＲ４２  冷水出口温度計
Ｔ２０  二次側冷水入口温度計
Ｔ２１  二次側冷水出口温度計
ＦＲ１１，ＦＲ２１，ＦＲ３１，ＦＲ４１  流量計
Ｆ２１  二次側流量計
ＴＣＴ１１，ＴＣＴ２１  冷却水入口温度計
ＴＣＴ１２，ＴＣＴ２２  冷却水出口温度計
ＣＯＭ  制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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