(57)【要約】【課題】  吸収式冷温水機、圧縮式冷凍機などの冷暖房機のシステム管理を容易に行えるようにする。【解決手段】  冷暖房機本体の性能評価に利用する各種流量計５０（５４、５８）の少なくとも１つに近接して監視用センサー５２（５６、６０）を設け、この監視用センサーに熱量計算・性能評価用管理盤６２を接続し、この管理盤６２に運転・制御盤６４を接続して、監視用センサーから送られる信号を数値に変換し、冷暖房機本体の温度センサーＴ１〜Ｔ８で計測した温度と、数値に変換した流量信号の値を用いて、冷暖房機の能力を常時監視するようにして、監視用センサーからの信号を流量計算に用いられるような数値に変換する機能を備え、運転中の能力監視及び評価をすることができるように構成される。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷暖房機本体の性能評価に利用する各種流量計の少なくとも１つに近接して監視用センサーを設け、該監視用センサーに熱量計算・性能評価用管理盤を接続し、この管理盤に運転・制御盤を接続して、監視用センサーから送られる信号を数値に変換し、冷暖房機本体の温度センサーで計測した温度と、数値に変換した流量信号の値を用いて、冷暖房機の能力を常時監視するようにして、監視用センサーからの信号を流量計算に用いられるような数値に変換する機能を備え、運転中の能力監視及び評価をすることができるようにしたことを特徴とする流量センサー機能付き冷暖房機。
【請求項２】
流量計が外部の流量計測器であり、冷暖房機本体で計測する温度の他に、外部の流量計測器のカウント数値を監視センサーで読み取り、冷暖房機本体自身の演算データに利用する機能を備えた請求項１記載の流量センサー機能付き冷暖房機。
【請求項３】
監視用センサーが、流量計の表示盤の図形を読み取るための図形読取手段と、読み取った図形をデジタル数値に変換するためのデジタル数値変換手段と、このデジタル数値を流量データ信号として演算するための演算手段とを有している請求項１又は２記載の流量センサー機能付き冷暖房機。
【請求項４】
冷暖房機が、吸収式冷温水機、圧縮式冷凍機、ヒートポンプ式冷暖房機及びボイラーのいずれかである請求項１、２又は３記載の流量センサー機能付き冷暖房機。
【請求項５】
冷暖房機が吸収式冷温水機であり、流量計が冷却水流量計、冷温水流量計及び加熱用燃料流量計の少なくともいずれかである請求項１、２又は３記載の流量センサー機能付き冷暖房機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流量センサー機能付き冷暖房機、詳しくは、吸収器、低温再生器、高温再生器、蒸発器、凝縮器、溶液熱交換器などを有する吸収式冷温水機、蒸発器、凝縮器、圧縮機を有する圧縮式冷凍機などの冷暖房機の本体自身が、常時運転中の能力を計算し、外部計測機器から直接信号を受ける手段などを装備しなくても、冷暖房機本体自身が運転時の能力、不具合などを評価できるようにした簡易計測方式による装置を備えた冷暖房機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷暖房機、例えば、吸収式冷温水機は自身の運転状態を監視し、制御するために、通常は冷温水、冷却水、熱源の温度を計測する温度センサーを装備している。また、運転する条件によっては、圧力センサーや電流計を装備する機械もある。しかし、運転時の能力（熱量）を計算するのに必要となる流量を計測する装置を装備している冷温水機は皆無である。このために、従来は、冷温水機とは別に独立した流量計、温度計、熱量計、電力量などを装備し、冷温水機単独の能力評価とは別に、システム側又はプラント側からの能力評価を行っていた。
【０００３】
このため、冷温水機自身の運転中の能力は間接的にしか確認できず、直接機械の運転データで能力を評価したり、運転中の各部位の温度データと比較して運転中の能力が妥当な値か、各部位の温度が運転中の負荷能力に比べて妥当な温度かどうかを判断することができなかった。したがって、機械自身が不調で効率の悪い運転をしていても、客観的に容易に発見することが困難で、機械トラブルによる冷温水機停止又は設備停止が起きるまで、不調を発見できないケースもあった。
【０００４】
従来、吸収式冷温水機として、図４に例示したようなものが知られている。この吸収式冷温水機は、吸収液（例えば、臭化リチウム水溶液）が吸収器１０から低温再生器１４を経て高温再生器１８に流されるというリバースサイクルを構成している。この吸収式冷温水機における吸収サイクルを説明すると、まず、吸収器１０で多量の冷媒蒸気を吸収して濃度が薄められた吸収液（稀吸収液）が吸収器１０から低温熱交換器１２に送給され、この低温熱交換器１２により加熱された後に低温再生器１４に送給される。前記稀吸収液は、この低温再生器１４において低温再生され、吸収している冷媒の一部を放出し濃度がその分高くなって中間濃度の吸収液（中間吸収液）となる。つぎに、この中間吸収液は、低温再生器１４から高温熱交換器１６に送給され、この高温熱交換器１６により加熱された後に高温再生器１８に送給される。
【０００５】
前記中間吸収液は、この高温再生器１８において高温再生され、吸収している冷媒（例えば、水蒸気）の一部を放出し濃度がさらに高くなって高濃度の吸収液（濃吸収液）となる。そして、この濃吸収液が前記高温熱交換器１６の加熱側に前記中間吸収液を加熱する加熱源として戻され、さらに、低温熱交換器１２の加熱側に前記稀吸収液を加熱する加熱源として戻された後、前記吸収器１０に帰還する。この帰還した濃吸収液は吸収器１０において伝熱管上に散布され、冷却水により冷却されながら再び冷媒蒸気を吸収して前記稀吸収液となる。３２、３４は吸収液ポンプ、３６は冷媒ポンプ、３８は冷却水ポンプ、４０は冷温水ポンプ、４２は冷暖切替弁である。
【０００６】
このような吸収式冷温水機においては、前記高温再生器１８に燃焼部２０が設けられており、中間吸収液が加熱されて吸収していた冷媒が放出され、この放出された冷媒蒸気は、低温再生器１４にこの低温再生器１４での加熱源として利用された後、凝縮器２２に戻されて凝縮する。例えば冷水運転の場合には、凝縮器２２からの冷媒液（例えば、水）は蒸発器２４に入り、この凝縮した冷媒液が冷媒ポンプ３６により蒸発器２４の伝熱管（水が流通している）に散布され蒸発潜熱により冷却されて冷水が得られる。なお、高温再生器に燃焼部を設ける代りに、ボイラーから発生した水蒸気（スチーム）又は温水を高温再生器に導入するように構成されることもある。低温再生器１４からの吸収液配管２６と、高温熱交換器１６と低温熱交換器１２との間の加熱側の吸収液配管２８とを接続するバイパス管３０が設けられ、低温再生器１４を出て高温再生器１８へ供給される中間濃縮吸収液の一部を、吸収器１０へ戻る濃吸収液配管にバイパスさせるように構成されている。このように、従来の吸収式冷温水機の一例として、図４に示すものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−３９６４３号公報（第４頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の冷暖房機、例えば吸収式冷温水機においては、冷温水機自身が、運転中の能力を自身で評価しようとすると、冷温水機本体に流量計を装備するか、外部の流量計から流量信号を直接取り込んで演算するしか方法がなかった。しかし、これでは冷温水機自身に膨大な装置を付属することになり、取付け位置や価格の面で現実的ではない。
また、流量信号を取り込む場合には、客先設備毎に異なる信号の種類や条件により、冷温水機側で準備する信号変換装置が複雑となり、仕様条件の対応や価格面で現実的ではない。さらに、既設設備を用いてこのような計測をしようとすると、さらに複雑になり、割高になってしまうという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、冷暖房機本体の運転中の能力監視及び評価をするために、各種流量センサーから送られる信号を数値に変換し、冷暖房機本体の温度センサーで計測した温度と、数値に変換した流量信号の値を用いて冷暖房機の能力を常時監視できるようにした、流量センサーからの信号を流量計算に用いられるような数値に変換する機能を装備したことを最も主要な特徴としている。また、本発明は、冷暖房機本体が計測する温度の他に、外部の流量計測器のカウント数値を読み取り、自身の演算データに利用する機能を設けたことを特徴としている。
【０００９】
本発明においては、従来の信号伝達手段とは異なり、客先設備の流量計や既設の流量計の表示数値を画像センサー（監視用センサー）により数値を画像で取り込み、それを予め登録した数値の画像と対比して一致した画像の数値をデジタル信号に変換し、データとして演算器に取り込む機能を持つ制御装置を備える制御システムを備えた冷暖房機を特徴としている。なお、画像センサーや、画像データを数値データや文字データに変換するような機器はすでに良く知られているが、それらを利用して冷暖房機の能力、熱量管理に利用した例はない。
【００１０】
このように、画像センサーで一旦数値を読み取り、それをデジタル信号に変換する機能を持つ制御装置を備えると、既設の機器、新説の機器、信号の種類などにとらわれることなく、容易に冷暖房機側で演算処理を行うことができるので、システム管理が容易になる。
本発明の目的は、これら既存の機器を利用して容易にデータ管理を行えるようにした制御機能と、これらを用いて冷暖房機の運転状態、能力を管理する制御機器とを装備した冷暖房機を提供することにある。
【００１１】
本発明の流量センサー機能付き冷暖房機は、冷暖房機本体の性能評価に利用する各種流量計の少なくとも１つに近接して監視用センサーを設け、この監視用センサーに熱量計算・性能評価用管理盤を接続し、この管理盤に運転・制御盤を接続して、監視用センサーから送られる信号を数値に変換し、冷暖房機本体の温度センサーで計測した温度と、数値に変換した流量信号の値を用いて、冷暖房機の能力を常時監視するようにして、監視用センサーからの信号を流量計算に用いられるような数値に変換する機能を備え、運転中に能力監視及び評価をすることができるようにしたことを特徴としている。
【００１２】
また、本発明の流量センサー機能付き冷暖房機は、上記の冷暖房機において、流量計が外部の流量計測器であり、冷暖房機本体で計測する温度の他に、外部の流量計測器のカウント数値を監視センサーで読み取り、冷暖房機本体自身の演算データに利用する機能を備えたことを特徴としている。
【００１３】
これらの流量センサー機能付き冷暖房機において、監視用センサーが、流量計の表示盤の図形（陰影）を読み取るための図形読取手段と、読み取った図形をデジタル数値に変換するためのデジタル数値変換手段と、このデジタル数値を流量データ信号として演算するための演算手段とを有するように構成される。
また、冷暖房機は、吸収式冷温水機、ターボ冷凍機などの圧縮式冷凍機、ヒートポンプ式冷暖房機及びボイラーのいずれかである。
冷暖房機の一例としては、吸収冷温水機であり、流量計は冷却水流量計、冷温水流量計及び加熱用燃料流量計の少なくともいずれかである。
【００１４】
前記画像センサー（監視用センサー）としては、０から９までの数値を識別するセンサー、又は０から９までの数値が回転して表示が次々に反転する回数をカウントするセンサーを用いることが好ましい。また、冷暖房機とは、前述のように、吸収式冷温水機、ターボ冷凍機などの圧縮式冷凍機、ヒートポンプ式冷暖房機、ボイラー式冷暖房機など冷暖房能力と熱量管理を必要とする機器を言う。
流量計には、０から９までのデジタル数値を４〜８桁表示するものや、又は０から９までの数値が回転して表示が次々に反転し４〜８桁を表示するカウント式のものなどがある。画像センサーでこれらの数値を識別し読み取る方法（パターン認識）としては、予め設定する桁数とそれぞれの桁の数値を読み、全体を数値データに置きかえ瞬時値を演算する方式と、最終桁の数値が回転するのを読み取りカウントして積算する方式がある。
【００１５】
冷暖房機の運転状態、能力を監視する場合に利用する外部情報で役に立つ情報は、冷暖房機の能力（性能）評価に利用するための冷温水の流量であり、冷暖房機への入熱評価に利用するための、吸収式の場合におけるガス、油、蒸気、温水の流量、又は電機式の場合における電力量である。
例えば、冷暖房機が持つ温度センサーからの温度信号と、外部情報である冷温水流量、加熱源の流量がわかると、冷温水熱量として外部から冷暖房機へ入る熱を冷熱又は温熱に変換する熱量（能力）が評価できる。同じように外部から冷暖房機へ入る加熱源の熱量が評価でき、同時に冷暖房機の燃料消費熱量が評価できる。
電気式の場合には、外部情報である電力量がわかると、外部から冷暖房機へ動力源として入る動力の熱量が評価でき、同時に冷暖房機の電気消費量が評価できる。冷熱又は温熱に変換する熱量（能力）と加熱源（動力源）の熱量がわかると、冷暖房機の成績係数又は効率が分かる。すなわち、〔冷熱又は温熱に変換する熱量（能力）÷加熱源の熱量＝成績係数又は熱交換効率〕
【００１６】
また同じように、冷暖房機の運転状態、能力を監視する場合に利用する外部情報で役に立つ情報としては、冷却塔へ熱を放出するための冷却水の流量がある。冷却水流量が分かると、冷暖房機が持つ温度センサーの温度信号とで、冷暖房機から冷却塔へ放出する冷却熱量が評価できる。この冷却熱量は、冷温水熱量として冷暖房機へ入った熱と加熱源として冷暖房機へ入った熱の両方を含めた熱量とほぼイコールとなる熱量である。そこで、これらの熱量が分かると、冷暖房機の運転状態を評価する際に使用する熱収支と言うものが分かる。暖房運転の場合には冷却水は流さないので、冷房運転の場合に利用する。すなわち、〔（冷熱に変換する熱量（能力）＋加熱源の熱量）÷冷却熱量＝熱収支≒１〕
【００１７】
外部の流量計から冷温水流量と加熱源の流量が分かると、熱効率が分かり、さらに冷却水流量が分かると熱収支が分かる。通常、冷暖房機で装備することがないこれら外部の流量を、監視センサーで読み取り、熱量計算・性能評価に利用することにより、冷暖房機自体の運転・制御盤で熱量監視、運転状態の監視が可能となり、冷暖房機の機能アップと信頼性向上につなげることが可能となる。本発明は、新設の設備だけでなく、既設の設備を流用し冷暖房機だけを更新するようなリニューアル設備にも利用可能な監視システム、監視機能を備えた冷暖房機となる。
冷温水流量、冷却水流量、加熱源流量それぞれの計測位置が冷暖房機の設置位置に比べて遠方にある場合には、流量監視センサーに信号発信機を設け、無線で冷暖房機へ流量信号を送るようにしてもよい。この場合、冷暖房機には当然受信機を設け対応する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の流量センサー付き冷暖房機は、流量計の数値を監視用センサーで一旦読み取り、これをデジタル信号に変換し、流量データ信号として演算する機能を備えているので、既設の冷暖房機、新設の冷暖房機、信号の種類などにとらわれることなく、容易に冷暖房機側で演算処理を行うことができ、このためシステム管理が容易になるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
冷暖房機のシステム管理を容易に行えるようにするという目的を、流量計の表示数値を監視用センサーにより画像で取り込み、これを予め登録した数値の画像と対比して一致した画像の数値をデジタル信号に変換しデータとして演算手段に取り込む機能を持つ制御装置を備えることにより実現した。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定されるものではなく、適宜変更して実施できるものである。図１は、本発明の実施の第１形態による流量センサー機能付き冷暖房機を示し、一例として吸収式冷温水機の系統的概略構成図、図２は流量計及び監視用センサーの説明図、図３は監視用センサーの構成の一例を示す説明図である。なお、図１における機器番号１０〜４２は、図４に示す従来例における機器番号１０〜４２をそのまま使用している。
【００２１】
図１に示すように、蒸発器２４からの冷温水ラインに冷温水流量計５０が設けられ、この流量計５０に近接して監視用センサー５２が設けられている。また、高温再生器１８への燃料供給ラインに加熱用燃料流量計５４が設けられ、この流量計５４に近接して監視用センサー５６が設けられている。さらに、凝縮器２２からの冷却水ラインに冷却水流量計５８が設けられ、この流量計５８に近接して監視用センサー６０が設けられている。
そして、これらの監視用センサー５２、５６、６０は熱量計算・性能評価用管理盤６２に接続され、この管理盤６２は吸収式冷温水機運転・制御盤６４に接続されている。Ｔ１は蒸発器入口冷温水温度センサー、Ｔ２は蒸発器出口冷温水温度センサー、Ｔ３は冷媒ポンプ出口冷媒温度センサー、Ｔ４は凝縮器出口冷媒温度センサー、Ｔ５は吸収器入口冷却水温度センサー、Ｔ６は吸収器出口冷却水温度センサー、Ｔ７は凝縮器出口冷却水温度センサー、Ｔ８は排ガス温度センサーであり、これらの温度センサーＴ１〜Ｔ８は吸収式冷温水機運転・制御盤６４に接続されている。
【００２２】
図２は流量計と監視用センサーを示すイメージ図である。監視用センサー５２（５６、６０）で、流量計５０（５４、５８）の表示盤６６に表示される数値を、図形（陰影）として読み取る。すなわち、パターン認識する。この場合、下一桁の数値が回転するのをカウントして積算する方式と、一桁づつ全体を読み取り、瞬時値を演算する方式がある。
【００２３】
図３は画像読取用の監視用センサーの構成の一例を示している。監視用センサー５２（５６、６０）は、図３に示すように、流量計の表示盤の図形（陰影）を読み取るための図形（陰影）読取手段６８と、読み取った図形（陰影）をデジタル数値に変換するためのデジタル数値変換手段７０と、このデジタル数値を流量データ信号として演算するための演算手段７２とを有している。そして、演算手段７２で演算された信号は熱量計算・性能評価用管理盤６２へ送られ、能力（熱量）評価用データとして利用される。なお、図形（陰影）を読み取るための図形読取手段６８として、光センサー、ＣＣＤカメラ、変位センサー、パターンセンサー、反射光センサー、レーザーなどの手段が用いられる。
【００２４】
上記のような構成であるから、監視用センサー５２（５６、６０）から送られる信号を数値に変換し、冷温水機本体の温度センサーＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７及びＴ８の少なくともいずれかで計測した温度と、数値に変換した流量信号の値を用いて、冷温水機の能力を常時監視するようにして、監視用センサーからの信号を流量計算に用いられるような数値に変換することができる。流量計及び監視用センサーは、吸収式冷温水機の場合は図１に示すように、冷温水ライン、燃料供給ライン及び冷却水ラインの３組に設けることが好ましいが、このうち、少なくとも１組を設けることも可能である。
【００２５】
また、冷温水機本体で計測する温度の他に、外部の流量計測器のカウント数値を読み取り、冷温水機本体自身の演算データに利用する機能を備えるように構成する場合もある。図１では、一例として二重効用形吸収式冷温水機の場合について説明したが、三重効用形吸収式冷温水機など多重効用形吸収式冷温水機、又は単効用形（一重効用形）吸収式冷温水機にも本発明を勿論適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の第１形態による流量センサー機能付き冷暖房機を示し、一例として吸収式冷温水機の系統的概略構成図である。
【図２】図１における流量計及び監視用センサーの説明図である。
【図３】図１、図２に示す監視用センサーの構成の一例を示す説明図である。
【図４】従来の吸収式冷温水機の一例を示す系統的概略構成図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０  吸収器
１２  低温熱交換器
１４  低温再生器
１６  高温熱交換器
１８  高温再生器
２０  燃焼部
２２  凝縮器
２４  蒸発器
２６、２８  吸収液配管
３０  バイパス管
３２、３４  吸収液ポンプ
３６  冷媒ポンプ
３８  冷却水ポンプ
４０  冷温水ポンプ
４２  冷暖切換弁
５０  冷温水流量計
５２、５６、６０  監視用センサー
５４  加熱用燃料流量計
５８  冷却水流量計
６２  熱量計算・性能評価用管理盤
６４  吸収式冷温水機運転・制御盤
６６  表示盤
６８  図形（陰影）読取手段
７０  デジタル数値変換手段
７２  演算手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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