(57)【要約】【課題】冷凍機の性能が変化した場合に、性能変化の原因となっている構成要素を特定し、メンテナンスの優先順位に応じて、適切な保全を行うための診断を行う。【解決手段】冷凍機の構成要素ごとの性能指標値と冷凍機の効率との関係に関するデータベースを有する、冷凍機の性能診断システムであって、当該データベースに含まれる値と冷凍機の計測データから求めた構成要素ごとの性能指標値が効率に与える影響度とを比較した結果を含む判定材料を用いることにより、冷凍機のメンテナンス箇所を特定する。【選択図】図１
2019090586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍機の性能を診断するシステムにおいて、
前記冷凍機の構成要素ごとの性能指標値と前記冷凍機の効率との関係に関するデータベースを有し、
前記データベースに含まれる値と前記冷凍機の計測データから求めた前記構成要素ごとの前記性能指標値が前記効率に与える影響度とを比較した結果を含む判定材料を用いることにより、前記冷凍機のメンテナンス箇所を特定することを特徴とする冷凍機の性能診断システム。
【請求項２】
請求項１記載の冷凍機の性能診断システムにおいて、
前記データベースは、前記冷凍機のシミュレーションの結果、又は出荷前の製品試験のデータを含む、冷凍機の性能診断システム。
【請求項３】
請求項１記載の冷凍機の性能診断システムにおいて、
前記冷凍機は、吸収式冷凍機であり、
前記性能指標値は、凝縮器ＬＴＤ、蒸発器ＬＴＤ、吸収器ＡＴＤ、熱交換器の温度効率及び溶液濃度のいずれか一つ以上を含む、冷凍機の性能診断システム。
【請求項４】
請求項１記載の冷凍機の性能診断システムにおいて、
前記冷凍機の総合性能、入熱性能及びサイクル性能を表示する機能を有する、冷凍機の性能診断システム。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の冷凍機の性能診断システムにおいて、
前記メンテナンス箇所を自動で判定する機能を有する、冷凍機の性能診断システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍機の性能診断システム及び性能診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍機の性能が低下した場合に、原因を速やかに特定して、メンテナンスを行う必要がある。
【０００３】
特許文献１には、冷凍機の性能劣化に対して実施すべきメンテナンス内容としてチューブ洗浄とオーバーホールとを正確に切り分けることを目的として、評価運転状況データに基づいて評価運転状況下における実性能を示す評価実ＣＯＰと評価実ＬＴＤとを計算し、当該評価実ＣＯＰと評価基準ＣＯＰとの差分を示すＣＯＰ変化量と、当該評価実ＬＴＤと評価基準ＬＴＤとの差分を示すＬＴＤ変化量とを計算し、評価時点におけるＣＯＰ変化量とＬＴＤ変化量との変化量比Ｒが一定の判定領域Ｑ内であるか否かで場合分けをする、冷凍機劣化診断装置及び冷凍機劣化診断方法が開示されている。また、特許文献１には、変化量比Ｒが一定の判定領域Ｑ内である場合は冷凍機にメンテナンスを実施する際のメンテナンス種別としてチューブ洗浄を選択し、変化量比Ｒが判定領域Ｑ外である場合はメンテナンス種別としてオーバーホールを選択することが開示されている。ここで、ＬＴＤは、冷凍機の性能を示す指標のひとつであるLeaving Temperature Differenceの略称である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−２０５６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の冷凍機劣化診断方法においては、ＣＯＰの変化の原因がチューブ内の汚れ以外とされた場合は、オーバーホールとの判定になり、どこで不具合が発生しているのかがわからない。また、判定がオーバーホールの場合は、交換の必要がない箇所の部品も交換してしまう可能性があるため、修理費用が必要以上に高価となるおそれがある。
【０００６】
本発明は、冷凍機の性能が変化した場合に、性能変化の原因となっている構成要素を特定し、メンテナンスの優先順位に応じて、適切な保全を行うための診断を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の冷凍機の性能診断システムは、冷凍機の構成要素ごとの性能指標値と冷凍機の効率との関係に関するデータベースを有し、このデータベースに含まれる値と冷凍機の計測データから求めた構成要素ごとの性能指標値が効率に与える影響度とを比較した結果を含む判定材料を用いることにより、冷凍機のメンテナンス箇所を特定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、冷凍機の性能が変化した場合に、性能変化の原因となっている構成要素を特定し、メンテナンスの優先順位に応じて、適切な保全を行うための診断を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の冷凍機の性能診断システムを示す構成図である。
【図２】本発明の冷凍機の性能診断システムの例を示す構成図である。
【図３】二重効用吸収式冷凍機の構成及び計測センサの設置位置を示す構成図である。
【図４】実施例の冷凍機の性能診断方法を示すフローチャートである。
【図５】冷凍機の効率低下の原因の内訳である性能指標値の寄与率の一例を示すグラフである。
【図６】冷凍能力と効率との関係を示すグラフである。
【図７】構成要素の性能指標値と冷凍機の効率との関係を示すグラフである。
【図８Ａ】凝縮器ＬＴＤの増加量とサイクルＣＯＰとの関係を示すグラフである。
【図８Ｂ】凝縮器ＬＴＤの増加量と冷凍機の効率への寄与率との関係を示すグラフである。
【図９】性能指標値及び冷凍機の効率に関するデータベースの一例である。
【図１０Ａ】性能指標値と効率の関係と、その劣化要因と、を対応させたデータベースの一例である。
【図１０Ｂ】メンテナンス項目を決定するためのデータと、その計算結果と、を併記したデータベースの一例である。
【図１１Ａ】図２の計測データ５０の一部、性能指標値及びメンテナンス箇所を示す表示画面の一例である。
【図１１Ｂ】吸収式冷凍機の性能指標値等の詳細情報を表示する第二の画面の例である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施例について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本実施例における冷凍機の性能診断システムの構成例を示したものである。
【００１２】
本図においては、冷凍機の性能診断システムは、冷凍機に接続された演算装置５１、演算装置５１に接続された出力部、表示装置、記録装置、性能指標値の正常値のデータベース（第一のデータベース）、及び性能指標値と冷凍機の効率との関係に関するデータベース（第二のデータベース）を備えている。演算装置５１は、計測データ、演算部、診断部及び判定部を有している。ここで、性能指標値は、冷凍機の性能を診断するために指標となる値である。また、第一のデータベース及び第二のデータベースは、後述のメンテナンスの要否の判定をするための基準となるものであり、冷凍機のシミュレーション結果、出荷前の製品試験における詳細なデータ等を用いることができる。なお、冷凍機の例としては、ターボ冷凍機、吸収式冷凍機等を挙げられる。
【００１３】
計測データは、冷凍機の実際の温度データ等を含む。計測データは、演算部で、冷凍機の効率と性能指標値とを算出する際に用いられる。算出された冷凍機の効率及び性能指標値は、診断部で、第一のデータベースと比較され、正常かどうか判定される。判定部においては、計測データから算出された性能指標値と第二のデータベースとを用いて、メンテナンス箇所を判定する。判定結果は、出力部に送られ、必要に応じてネットワークを介して、表示装置及び記録装置に送信される。
【００１４】
図２は、吸収式冷凍機の性能診断システムの構成例の一部を示したものである。
【００１５】
本図においては、性能診断装置は、計測データ５０及び演算装置５１を有する。計測データ５０には、冷水入口温度、冷水出口温度、冷水流量等が含まれる。演算装置５１は、効率演算部、性能判定部、要素診断部及びメンテナンス判定部を有する。
【００１６】
効率演算部は、計測データ５０を取り込み、冷凍能力、冷凍機の効率等を算出する。
【００１７】
算出された冷凍機の効率は、性能判定部で、正常値と比較することにより、異常値かどうか判定される。要素診断部で、各構成要素の性能指標値を算出する。得られた性能指標値は、性能指標値と冷凍機の効率の関係のデータベースから、冷凍機の効率に与える影響を求め、メンテナンス判定部で、メンテナンスの要否を決定する。出力部では、画面や紙面などに、結果を表示する。
【００１８】
計算結果は、ネットワークを通じて、別の表示装置に表示することができる。また、ネットワークを通じて、記録装置に計算結果を保存することもできる。ネットワークは無くても構わないが、ネットワークがあることにより、遠隔地でも装置の状態を把握することができる。
【００１９】
また、演算装置５１は、吸収式冷凍機の機能として吸収式冷凍機に取り付けてもよいが、計測データ５０をネットワークに接続して、演算装置５１をサーバー等に配置してもよい。
出力部からネットワークを介して表示装置と記録装置に接続したが、冷凍機と演算装置の間をネットワーク接続してもよい。
【００２０】
また、演算装置５１をサーバー等に配置することにより、計算速度や記録容量等の制限がほぼ無くなり、計算処理能力を向上させ、計測データ５０および計算結果を何十年分も記録しておくことができる。また、計算処理は、ネットワークを通じて分散処理をしてもよい。記録した計測データおよび計算結果は、ネットワークに通じていれば、セキュリティによるアクセス制限はあるが、世界中のどこからでも見ることができる。
【００２１】
図３は、本発明を適用した二重効用の吸収式冷凍機の構成及び計測センサの設置位置を示す構成図である。
【００２２】
本図においては、吸収式冷凍機は、蒸発器１、吸収器２、高温再生器３、低温再生器４、凝縮器５、低温熱交換器６及び高温熱交換器７を備えている。低温熱交換器６及び高温熱交換器７は、溶液熱交換器と呼んでもよい。
【００２３】
冷媒として水を、吸収液として臭化リチウム水溶液を用いた場合の例について説明する。
【００２４】
蒸発器１は、冷水が通る伝熱管を有する。蒸発器１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１の底に溜まった冷媒は、冷媒ポンプ４０によって冷水伝熱管に散布され、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１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。
【００２５】
蒸気となった冷媒は、吸収器２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２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。
【００２６】
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２から溶液ポンプ４１により高温再生器３に送られる。その間、吸収液は、低温熱交換器６及び高温熱交換器７を経由する。加熱部８で吸収液を加熱することにより、吸収液中の冷媒を蒸発分離し、吸収液を濃縮する。加熱部８の加熱源には、都市ガス、重油、蒸気等を用いる。なお、高温再生器３内の吸収液の温度は、高温再生器温度センサ１７により測定する。
【００２７】
高温再生器３で蒸発した冷媒は、ドレン配管を介して凝縮器５に送られる。ドレン配管は、その途中で、低温再生器４の内部を通過する。その際、ドレン伝熱管を通過する高温の冷媒と、低温再生器４の内部に送られスプレーされた吸収液とが熱交換される。低温再生器４に送られる吸収液は、低温熱交換器６と高温熱交換器７との間で分岐された配管を介して送られるものである。低温再生器４で加熱された吸収液から発生する冷媒は、凝縮器５に送られる。高温再生器３及び低温再生器４で濃縮された吸収液は、溶液スプレーポンプ４２によって低温熱交換器６に送られ、吸収器２で冷媒蒸気を吸収して希釈された吸収液と熱交換をし、吸収器２に戻される。
【００２８】
凝縮器５は、冷却水が通る伝熱管を有している。高温再生器３及び低温再生器４で発生した冷媒蒸気は、凝縮器５に送られ、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５の底部に溜まる。溜まった冷媒は、蒸発器１に送られる。
【００２９】
低温熱交換器６及び高温熱交換器７は、吸収液が吸収器２から高温再生器３に流れ込むまでの過程で、高温の吸収液の熱を低温の吸収液に与える。これにより、低温の吸収液は予熱され、加熱部８の加熱源の燃料が節約される。
【００３０】
冷水配管は室内機に繋がっており、冷却水配管は冷却塔に接続されている。
【００３１】
図３に示すように、吸収式冷凍機には、各構成要素の性能を診断するためのセンサが取り付けられている。
【００３２】
冷水配管には、冷水の入口温度Ｔａ＿ｉｎを計測するための冷水入口温度センサ１１、冷水の出口温度Ｔａ＿ｏｕｔを計測するための冷水出口温度センサ１２、及び冷水流量Ｖａを計測するための冷水流量センサ６０が設けられている。冷水の流量を計測するには、超音波流量計等を用いてもよいが、冷水の入口圧力と冷水の出口圧力との差圧から流量を求めてもよい。流量計は圧力計よりも高価であるため、圧力計を用いることにより、流量計測にかかるコストを低減することができる。
【００３３】
冷凍能力Ｒｃは、冷水流量Ｖａ、冷水比熱Ｃａ及び冷水密度Ρａを用いて、下記式（１）により算出される。
【００３４】
【数１】
2019090586.tif 000003
【００３５】
冷却水配管には、冷却水の入口温度Ｔｃｏ＿ｉｎを計測するための冷却水入口温度センサ１４、冷却水の出口温度Ｔｃｏ＿ｏｕｔを計測するための冷却水出口温度センサ１５、及び冷却水の流量Ｖｃｏを計測するための冷却水流量センサ６１が設けられている。冷却水の流量Ρｃｏを計測するには、冷水と同様に超音波流量計や圧力計を用いる。
【００３６】
また、流量が変化しないことが予め判明している箇所や、流量計測のためのセンサ設置が難しい場合には、冷凍能力や放熱量の算出に、装置設置時の流量の値を用い、流量を常時計測しなくても構わない。流量を常時計測しないことにより、電気代やデータのメモリを削減できる。
【００３７】
放熱量Ｒｒは、冷却水の流量Ｖｃｏ、冷却水比熱Ｃｃｏ及び冷却水密度Ρｃｏを用いて、下記式（２）により算出される。
【００３８】
【数２】
2019090586.tif 000004
【００３９】
冷凍機の効率は、下記式（３）又は（４）により算出される。
【００４０】
【数３】
2019090586.tif 000005
【００４１】
【数４】
2019090586.tif 000006
【００４２】
ガスや重油等の加熱部８の加熱源の流量を計測できる場合は、上記式（３）のＣＯＰ（効率）を計算する。ガスや重油等であっても、加熱部８の加熱源の流量を計測できない場合や、蒸気焚きや温水焚きなどの加熱部８の消費熱量の計測が難しい場合は、上記式（４）のサイクルＣＯＰを計算する。これらの計算は、効率演算部で行う。なお、上記式（４）の分母である（（放熱量）−（冷凍能力））は、「入熱量」と定義する。
【００４３】
図４は、本発明の冷凍機の性能診断システムにおける診断処理プロセスを示すフローチャートである。
【００４４】
効率演算部にて冷凍機の効率を算出し（ステップＳ１）、性能判定部で冷凍機の効率が正常かどうかを判定する（ステップＳ２）。正常である場合は、冷凍機が正常に稼働している「正常時」と呼ぶ。
【００４５】
要素診断部にて各構成要素（構成部品）の性能指標値の算出及び診断を行う（ステップＳ３）。冷凍機の効率と各構成要素の性能指標値との関係に関するデータベースを用いて、ステップ３で算出した各構成要素の性能指標値がどの程度効率に影響を与えているか、言い換えると、各構成要素の性能指標値の影響度（後述の「寄与率」）を算出する（ステップＳ４）。これにより、当該影響度の比較が可能となる。
【００４６】
メンテナンス判定部にてメンテナンスの要否を判定する（ステップＳ５）。この場合に、当該影響度が大きい構成要素について、メンテナンスの必要性が高いものと判定する。他方、当該影響度が小さくても所定値に達した場合にはメンテナンスを必要とする構成要素がある場合には、その構成要素のメンテナンスを優先してもよい。よって、ステップＳ５においては、当該影響度以外も、メンテナンスの要否の判定材料となる場合がある。言い換えると、ステップＳ５における判定は、当該影響度の大小を比較するだけではない場合もあり得る。まとめると、ステップＳ５においては、データベースに含まれる値と冷凍機の計測データから求めた構成要素ごとの性能指標値が冷凍機の効率に与える影響度とを比較した結果を含む判定材料を用いることにより、冷凍機のメンテナンス箇所を特定する。
【００４７】
出力部（端末の画面、データの印刷機等）において、各要素の異常度、影響度等のうち作業担当者等が認識する必要があるものを表示する（ステップＳ６）。この際、メンテナンスの必要性が高いもの、メンテナンスの優先順位等を表示することが望ましい。
【００４８】
これにより、表示に従ってメンテナンス（修理）をすることができ、必要以上の規模の部品交換等を回避することができる。
【００４９】
図５は、冷凍機の効率が１０％低下した場合における効率低下の原因の内訳を例示したものである。図中の内訳として記載した百分率は、冷凍機の効率に与える各構成要素の性能指標値の影響度を当該効率の減分として表したものであり、本明細書においては性能指標値の「寄与率」と呼ぶ。寄与率は、図４のステップＳ４にて算出されるものである。
【００５０】
図５に示す例では、冷却水のチューブ汚れによる効率低下の影響が一番大きい。その寄与率は、５％であり、冷凍機の効率低下の半分を占めている。また、性能指標値と冷凍機の効率のデータベースに当てはまらないものがあれば、「その他」として取り扱う。この場合においても、複数の性能指標値を組み合わせて性能低下の原因を判断することにより、効率低下の原因となっている構成要素を特定することができる。
【００５１】
これにより、効率が低下している場合に、原因となっている要素を可視化し、確認することができる。原因となっている要素を可視化することにより、速やかに冷凍機の保全を行うことができる。また、メンテナンス判定部でメンテナンスの要否を判定することにより、メンテナンスが必要な箇所のみを保全できる。
【００５２】
また、冷凍機の効率、各要素の異常度を予め算出しておいてから、冷凍機の性能を診断してもよいが、冷凍機の効率を先に求めて判定することにより、処理時間を削減することができる。
【００５３】
図６は、定格の冷凍能力を１とした場合の冷凍能力に対する正常時のＣＯＰ（効率）の例を示すグラフである。横軸に定格冷凍能力に対する割合（冷凍能力割合）、縦軸にＣＯＰ（効率）をとっている。ここで、冷凍能力割合は、実測した冷凍能力と定格冷凍能力との比である。
【００５４】
本図においては、曲線は上に凸となり、ＣＯＰ（効率）は、冷凍能力割合が０．４付近のときに最大となっている。
【００５５】
運転時の冷凍能力については、運転時のＣＯＰと正常時のＣＯＰとを比較することが望ましい。しかし、すべてのＣＯＰの値について、各構成要素の性能指標が与える影響のデータベースを持つと、データ量が膨大となる。ＣＯＰは、各能力に対する値の変化量が小さいことから、正常時のＣＯＰの平均値、例えば、図６のグラフの場合の平均値１．３５に対しての影響度としてもよい。
【００５６】
要素診断部では、吸収式冷凍機の構成要素の性能判定を行う。蒸発器１（図３）の診断には、冷水出口温度Ｔａ＿ｏｕｔ及び蒸発温度Ｔｅｖａを用いる。蒸発温度Ｔｅｖａは、蒸発器１内の冷水伝熱管近傍に温度センサを設置して計測することは難しいため、蒸発器１の出口付近に蒸発器冷媒温度センサ１３を設置し、必要に応じて計測値を補正して蒸発温度Ｔｅｖａとする。冷水流量が一定の場合に、蒸発温度Ｔｅｖａが上昇している場合は、蒸発器１の真空度の劣化が考えられる。
【００５７】
蒸発器１には冷水伝熱管が通っており、冷水伝熱管内が汚れると、蒸発器ＬＴＤ（Leaving Temperature Difference）の値が、正常値と比較して大きくなる。蒸発器ＬＴＤは、下記式（５）により算出される。蒸発器ＬＴＤの値は、冷水伝熱管の汚れを示している。
【００５８】
【数５】
2019090586.tif 000007
【００５９】
また、蒸発器１の性能を判定する別の方法として、下記式（６）に示すＫＡｅの値を用いてもよい。冷水伝熱管の汚れ等により伝熱性能が低下すると、ＫＡｅの値は低下する。
【００６０】
【数６】
2019090586.tif 000008
【００６１】
また、蒸発器１の性能を診断する別の方法として、下記式（７）に示す温度効率ηＡを用いて評価してもよい。
【００６２】
【数７】
2019090586.tif 000009
【００６３】
上記式（５）〜（７）は、いずれか一つのみを用いて蒸発器１の性能を診断してもよいし、全てを用いてもよい。全てを用いることにより、より正確に診断可能となる。
【００６４】
吸収器２の診断には、吸収器２の中に含まれる吸収剤（臭化リチウム）の濃度を用いる。吸収液を送るための溶液ポンプや溶液スプレーポンプの異常、結晶析出等による伝熱管の詰まり等が発生すると、吸収器２の中に含まれる吸収剤の濃度が変化する。吸収剤の濃度は、吸収器出口温度センサ１６に、必要に応じて補正をかけて、吸収器２内部の吸収液の平衡温度を算出し、冷水出口温度から、必要に応じて補正をかけて、冷媒の飽和温度を求めることにより、算出する。
【００６５】
また、下記式（８）で示す吸収器ＡＴＤ（Approaching Temperature Difference）の値を用いて吸収器の性能を判定してもよい。ここで、ＴｓＡｏは吸収器出口温度、ＴＣＤ＿ｉｎは冷却水入口温度である。
【００６６】
【数８】
2019090586.tif 000010
【００６７】
高温再生器３の診断には、高温再生器３の中に含まれる吸収剤の濃度と、高温再生器３の圧力とを用いる。吸収液を送るための溶液ポンプや溶液スプレーポンプの異常、結晶析出等による伝熱管の詰まり等が発生すると、吸収剤の濃度が正常値よりも高くなる。高温再生器３に含まれる吸収剤の濃度は、高温再生器出口温度センサ２２で測定される高温温再生器出口温度から高温再生器３内の吸収液の平衡温度を算出し、低温再生器冷媒温度センサ２０から、高温再生器３内の飽和温度を求めることにより、算出する。
【００６８】
低温再生器冷媒温度センサ２０を設置できない場合には、高温再生器３の圧力から、高温再生器３内の吸収剤の濃度を算出する。また、高温再生器３の圧力値で性能を診断してもよい。
【００６９】
低温再生器４の診断には、低温再生器４の中に含まれる吸収剤の濃度を用いる。低温再生器溶液出口温度センサ２１に、必要に応じて補正をかけて、低温再生器４内部の吸収液の平衡温度を算出し、凝縮器５の出口付近に設置した凝縮器冷媒温度センサ１９から、必要に応じて補正をかけて、低温再生器４内部の冷媒の飽和温度を算出し、低温再生器４の中に含まれる吸収剤の濃度を算出する。
【００７０】
凝縮器５の診断には、冷却水出口温度ＴＣＤ＿ｏｕｔ及び凝縮温度ＴＣｅを用いる。凝縮温度ＴＣｅは、凝縮器５内の冷却水伝熱管近傍に温度センサを設置して計測することは難しいため、凝縮器冷媒温度センサ１９を設置し、必要に応じて計測値を補正して凝縮温度ＴＣｅとする。
【００７１】
凝縮器５には、冷却水伝熱管が通っており、冷却水伝熱管内が汚れると、凝縮器ＬＴＤの値が、正常値と比較して大きくなる。凝縮器ＬＴＤは、下記式（９）により算出される。凝縮器ＬＴＤは、冷却水伝熱管の汚れを示している。
【００７２】
【数９】
2019090586.tif 000011
【００７３】
また、凝縮器５の性能を判定する別の方法として、下記式（１０）で示すＫＡｃの値を用いてもよい。冷却水伝熱管の汚れ等により伝熱性能が低下すると、ＫＡｃの値は低下する。
【００７４】
【数１０】
2019090586.tif 000012
【００７５】
また、凝縮器５の性能を診断する別の手段として、下記式（１１）で示す温度効率ηＣを用いて評価してもよい。
【００７６】
【数１１】
2019090586.tif 000013
【００７７】
上記式（９）〜（１１）は、これらの式のうちいずれか一つを用いて凝縮器５の性能を診断してもよいし、全てを用いてもよい。全てを用いることにより、より正確に診断可能となる。
【００７８】
吸収器２の出口から凝縮器５入口までの間の冷却水温度を計測することが可能であれば、その温度を冷却水中間温度ＴＣＤ＿ｍｉｄとして、上記式（９）〜（１１）において、冷却水入口温度ＴＣＤ＿ｉｎの替わりにＴＣＤ＿ｍｉｄを用いて、値を算出する。冷却水中間温度ＴＣＤ＿ｍｉｄを用いることで、より正確に診断が可能となる。
【００７９】
低温熱交換器６の性能は、低温側流体の温度効率ηｌＬＸで診断する。低温熱交換器稀溶液出口温度センサ２８の温度を低温熱交換器稀溶液出口温度ＴｓＬＸｗｏとし、低温熱交換器濃溶液入口温度センサ２６の温度を低温熱交換器濃溶液入口温度ＴｓＬＸｓｉとし、吸収器出口温度センサ１６の温度を吸収器出口温度ＴｓＡｏとし、これらの値から低温側流体の温度効率ηｌＬＸを下記式（１２）により算出する。
【００８０】
【数１２】
2019090586.tif 000014
【００８１】
また、低温熱交換器６の性能は、高温側流体の温度効率ηｈＬＸで診断してもよい。この場合は、低温熱交換器濃溶液出口温度センサ２７の温度を低温熱交換器濃溶液出口温度ＴｓＬＸｓｏとして、下記式（１３）を用いてηｈＬＸを算出する。
【００８２】
【数１３】
2019090586.tif 000015
【００８３】
伝熱管に孔が開いたり、伝熱管の内側に結晶が析出したりすると、温度効率は低下する。よって、温度効率で熱交換器の性能を診断することができる。
【００８４】
高温熱交換器７の性能は、低温側流体の温度効率ηｈＨＸで診断する。高温熱交換器稀溶液出口温度センサ２４の温度を高温熱交換器稀溶液出口温度ＴｓＨＸｗｏとし、高温再生器出口温度センサ２２の温度を高温再生器出口温度ＴｓＦＢｏとし、高温熱交換器稀溶液入口温度センサ２３の温度を高温熱交換器稀溶液入口温度ＴｓＨＸｗｉとして、下記式（１４）を用いてηｌＨＸを算出する。
【００８５】
【数１４】
2019090586.tif 000016
【００８６】
また、高温熱交換器７の性能は、高温側流体の温度効率ηｈＨＸで診断してもよい。この場合は、高温熱交換器濃溶液出口温度センサ２５の温度を高温熱交換器濃溶液出口温度ＴｓＨＸｓｏとして、下記式（１５）を用いてηｈＨＸを算出する。
【００８７】
【数１５】
2019090586.tif 000017
【００８８】
加熱部８の加熱源として燃焼時にスス等が発生する燃料（重油等）を用いた場合には、高温再生器の伝熱管表面に汚れが発生し、加熱部８の熱が高温再生器３に伝わりにくくなるため、吸収式冷凍機の効率が低下する。高温再生器の伝熱管表面の汚れは、高温再生器温度センサ１７で計測した高温再生器温度ＴＨＧと、排ガス温度センサ１８で計測した排ガス温度ＴＥＸＧとにより、下記式（１６）を用いて算出される高温再生器ＬＴＤにより評価する。
【００８９】
【数１６】
2019090586.tif 000018
【００９０】
本実施例では、二重効用の場合の吸収式冷凍機の例で説明したが、一重効用や三重効用等の他方式の吸収式冷凍機に用いてもよい。その場合は、構成要素に合わせて温度センサを増減させる。
【００９１】
これらの数式を用いることにより、各構成要素の状態を診断することができる。
【００９２】
また、吸収式冷凍機のサイクル内部の異常なのか、ガスや温水等の加熱源側の異常なのかを判定することができる。異常個所を特定することにより、適切なメンテナンスを行うことができる。
【００９３】
メンテナンス判定部では、上記式（５）〜（１６）に示す性能指標値が冷凍機の効率に与える影響のデータベースを持っている。
【００９４】
図７は、構成要素の性能指標値と冷凍機の効率との関係を一般化して示したものである。構成要素は、図５に例示されるものを含む。
【００９５】
本図に示すように、構成要素の性能指標値が増加すると、冷凍機の効率は低下する。
【００９６】
吸収式冷凍機の場合、性能指標値としては、凝縮器ＬＴＤ、蒸発器ＬＴＤ、吸収器ＡＴＤ、熱交換器の温度効率及び溶液濃度が挙げられる。
【００９７】
冷凍機の効率が低下した場合に、各構成要素の効率低下に関する寄与分を足し合わせていくと、下記式（１７）で示す「効率の低下率」となる。
【００９８】
【数１７】
2019090586.tif 000019
【００９９】
図８Ａは、構成要素の性能指標値と冷凍機の効率との関係を示す一例として、吸収式冷凍機の凝縮器ＬＴＤの増加量と冷凍機の効率（サイクルＣＯＰ）との関係を示したものである。
【０１００】
本図に示すように、凝縮器ＬＴＤが２Ｋ変化すると、サイクルＣＯＰは約４％減少する。
【０１０１】
図８Ｂは、図８Ａの縦軸について、冷凍機の効率の低下分を冷凍機の効率への寄与率とし、凝縮器ＬＴＤが効率に与える影響度を示したものである。
【０１０２】
本発明のシステムは、各構成要素の性能指標値が変化した場合に、冷凍機の効率に及ぶ影響の度合（効率への寄与率）に関するデータベースを保有している。
【０１０３】
図９は、そのデータベースの一例を示したものである。
【０１０４】
本図に示すように、本発明のシステムは、各構成要素の構成指標値が変化した場合に効率がどの程度変化するのか、について、各構成要素の性能指標値ごとにデータを保有している。
【０１０５】
例えば、凝縮器ＬＴＤの場合は、１Ｋ増加すると、冷凍機の効率が１．９％低下する。テーブルデータとして保有している場合は、性能指標値が中間値、例えば１．６Ｋを示している場合は、四捨五入をし、２Ｋの値の効率の影響度を参照してもよい。
【０１０６】
データベースの形としては、テーブルではなく、性能指標値と冷凍機の効率との関係を示す関数を用いてもよい。例えば、図８Ｂに示す凝縮器ＬＴＤの場合には、下記式（１８）で示す関数をデータベースとする。
【０１０７】
【数１８】
2019090586.tif 000020
【０１０８】
このような関数を用いることにより、テーブルデータを用いて中間値を四捨五入するよりも、正確な値を算出することができる。
【０１０９】
性能指標値と冷凍機の効率とを示すデータベースは、機種ごとに予め算出したデータをメモリに保存しておく。また、出荷時の性能試験の試験結果から、機器ごとにデータベースを作成してもよい。機器ごとにデータベースを作成することにより、個々の冷凍機の個体差を反映できるため、より正確に診断できる。
【０１１０】
メンテナンスは、各構成要素の性能指標値の寄与率が高いものから行えばよい。すなわち、各構成要素の性能指標値の寄与率を算出した上で、冷凍機の効率に与える影響が大きいものからメンテナンスの優先順位を決めることができる。これにより、冷凍機の適切なメンテナンスを行うことができ、結果として、最小限の修理・部品交換の作業で冷凍機の効率を維持することができる。このため、冷凍機のランニングコストである修理等のコストや燃料費を減らすことができる。
【０１１１】
また、メンテナンスの優先順位は、冷凍機の効率に与える影響のほかに、メンテナンスにかかる費用、期間、修理時の冷凍機の非稼働時間、劣化の進行速度などを考慮して決定するとよい。例えば、効率に与える影響度が小さくても、装置の故障に直結するような異常個所は先にメンテナンスするとよい。それにより、冷凍機の故障を未然に防ぐことができ、効率的にメンテナンスを行うことができる。効率的にメンテナンスを行うことにより、メンテナンス費用を最小限に抑えることができ、冷凍機の性能を確保することができる。
【０１１２】
また、メンテナンスの優先順位を決めるロジックを予めプログラムしておき、装置（システム）が自動で判定し、その判定結果を表示するように設定してもよい。自動で判定することにより、メンテナンスの優先順位が一目瞭然となり、保守員が迷わずにメンテナンスを行うことができる。
【０１１３】
また、冷凍機の効率が変化していない場合に、性能指標値が予め定められた閾値以上の値や、計測値が無い等の場合は、センサ異常としてメンテナンスを表示する。
【０１１４】
つぎに、メンテナンス項目を決定するために必要なデータベースについて説明する。
【０１１５】
図１０Ａは、性能指標値と効率の関係と、その劣化要因と、を対応させたデータベースの一例である。
【０１１６】
図１０Ｂは、メンテナンス項目を決定するためのデータと、その計算結果と、を併記したデータベースの一例である。
【０１１７】
本発明のシステムは、図１０Ａに示すように、各性能指標値が変化した場合に、冷凍機の効率に及ぶ影響の度合（効率への寄与率）のデータベースを保有する。また、劣化要因及び対応するメンテナンス内容をデータベースとして予め保有している。
【０１１８】
各性能指標値が変化した場合に、その変化量が冷凍機の効率に与える影響を、図４のステップＳ４で計算し、メンテナンスによる冷凍機の効率の回復見込み量を算出する。効率回復量が高いものをメンテナンスしてもよいが、例えばメンテナンスにかかるコストの値または重み付け係数を予めデータベースとして保存しておくと、コスト当たりの効率改善効果が高いものを優先的にメンテナンスすることができる。
【０１１９】
図１０Ｂで示す例の場合は、メンテナンス内容として、冷却水伝熱管の洗浄を行う。
【０１２０】
ここで、冷凍機のメンテナンスを考えた場合に、吸収式冷凍機の場合はボイラー等の熱源に関する性能を入熱性能とし、凝縮器等の冷凍機の内側に関する性能をサイクル性能として、分けて考えるとよい。総合性能（冷凍機の効率）は、下記式（１９）のとおり、入熱性能とサイクル性能とを足し合わせたものである。
【０１２１】
【数１９】
2019090586.tif 000021
【０１２２】
入熱性能とサイクル性能とに分けることにより、冷凍機外側か、冷凍機内側かのどちらで異常が発生しているのが分かりやすくなる。冷凍機内側の場合は、メンテナンス作業が大掛かりになることが多いが、異常が進行すると冷凍機が動作しなくなるおそれがある。よって、メンテナンスの優先順位を決める際に役立つ。
【０１２３】
なお、入熱性能及びサイクル性能については、更に具体的には、次のように区別する。
【０１２４】
吸収式冷凍機の場合は、入熱性能は、冷凍機の外側すなわち大気側の性能であり、ボイラー等の熱源、吸収器、凝縮器等の冷却水、蒸発器で発生する冷熱と熱交換をする冷水等に関する性能である。例えば、ガス焚きボイラーの場合、吸収液を加熱して濃縮する高温再生器の燃焼ガスが接する面（吸収液との熱交換面、燃焼ガスの流路等）に付着する煤、錆等が影響すると考えられる。冷却水、冷水等については、これらの伝熱管内のスケール（汚れ）等が影響すると考えられる。
【０１２５】
一方、サイクル性能は、冷凍機の内側すなわち吸収式冷凍機の場合は減圧領域側の性能であり、吸収器、高温再生器、凝縮器、蒸発器等の内側に関する性能である。例えば、吸収器、高温再生器等における吸収液からの結晶の析出、凝縮器、蒸発器等への溶質の混入、大気の混入、吸収液と容器内壁面の材料との化学反応によるガスの発生等が影響すると考えられる。
【０１２６】
ターボ冷凍機その他の機械式冷凍機の場合は、入熱性能は、冷凍機の外側の性能であり、圧縮機の電源、電気配線、電子回路等の不具合、凝縮器の冷却水、蒸発器で発生する冷熱と熱交換をする冷水等の伝熱管内のスケール等が影響すると考えられる。
【０１２７】
一方、サイクル性能は、冷凍機の内側の性能であり、冷媒の流路、膨張弁、圧縮機の内部の汚れ、異物等、冷媒とともに流れる潤滑油の分布等が影響すると考えられる。
【０１２８】
以下、出力部における出力の例について説明する。
【０１２９】
図１１Ａは、図２の計測データ５０の一部及び性能指標値の表示画面（第一の画面）の一例を示したものである。
【０１３０】
本図においては、冷凍機の冷凍能力、効率、冷水出口温度及び冷却水出口温度の定格値及び現在値が表示されている。また、冷凍機の総合性能、入熱性能及びサイクル性能も表示されている。そして、冷凍機の状態として、凝縮器のメンテナンスが表示されている。
【０１３１】
図１１Ｂは、各構成要素の状態等の詳細情報を表示する第二の画面の例を示したものである。
【０１３２】
本図のように表示することにより、画面の大きさに制約されることなく必要な情報を提供することができる。本図と同様にして、必要に応じて、第三の画面、第四の画面と切替られるようにすることもできる。
【０１３３】
図１１Ｂの表示例では、蒸発器と凝縮器の性能が低下しているが、凝縮器の性能低下と冷凍機の効率に与える影響が大きく、凝縮器に対してメンテナンスが必要であると表示されている。各構成要素の状態は、正常・注意・異常等のように、言葉で表示してもよいし、棒グラフなどで表示してもよい。
【０１３４】
また、図３のような構成図を簡略化して表示し、図中の各位置に温度等を表示してもよい。構成図として表示することにより、数値だけで表示するよりも直感的に分かりやすくなる利点がある。
【０１３５】
本発明によれば、冷凍機の効率が変化した場合に、不具合の発生箇所を特定し、メンテナンスの優先順位を決定することが可能となる。結果として、燃料代の上昇を抑えることができる。
【符号の説明】
【０１３６】
１：蒸発器、２：吸収器、３：高温再生器、４：低温再生器、５：凝縮器、６：低温熱交換器、７：高温熱交換器、８：加熱部、１１：冷水入口温度センサ、１２：冷水出口温度センサ、１３：蒸発器冷媒温度センサ、１４：冷却水入口温度センサ、１５：冷却水出口温度センサ、１６：吸収器出口温度センサ、１７：高温再生器温度センサ、１８：排ガス温度センサ、１９：凝縮器冷媒温度センサ、２０：低温再生器冷媒温度センサ、２１：低温再生器溶液出口温度センサ、２２：高温再生器出口温度センサ、２３：高温熱交換器稀溶液入口温度センサ、２４：高温熱交換器稀溶液出口温度センサ、２５：高温熱交換器濃溶液出口温度センサ、２６：低温熱交換器濃溶液入口温度センサ、２７：低温熱交換器濃溶液出口温度センサ、２８：低温熱交換器稀溶液出口温度センサ、２９：排ガス熱交換器稀溶液出口温度センサ、３０：ドレン熱交換器稀溶液出口温度センサ、３１：ドレン熱交換器ドレン出口温度センサ、４０：冷媒ポンプ、４１：溶液ポンプ、４２：溶液スプレーポンプ、５０：計測データ、５１：演算装置、６０：冷水流量センサ、６１：冷却水流量センサ。
【図１】
2019090586.tif 000022
【図２】
2019090586.tif 000023
【図３】
2019090586.tif 000024
【図４】
2019090586.tif 000025
【図５】
2019090586.tif 000026
【図６】
2019090586.tif 000027
【図７】
2019090586.tif 000028
【図８Ａ】
2019090586.tif 000029
【図８Ｂ】
2019090586.tif 000030
【図９】
2019090586.tif 000031
【図１０Ａ】
2019090586.tif 000032
【図１０Ｂ】
2019090586.tif 000033
【図１１Ａ】
2019090586.tif 000034
【図１１Ｂ】
2019090586.tif 000035