JP3208165B2 - 吸収式冷凍機の異常検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は吸収式冷凍機に関し、特
に、蒸発器の異常を検出する吸収式冷凍機の異常検出装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば特開平１−１４２３７４号公報に
は、蒸発器の内部空間に温度検出器と圧力検出器とを設
置し、それぞれの検出器からの出力信号を入力し、この
信号が所定値に達したときに冷凍機の停止信号及び警報
信号を出力する設定器を備えた冷凍機の保護装置が開示
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術におい
て、冷凍機に異常が発生しているときに負荷が増加した
場合には、蒸発器の圧力あるいは温度が上昇して冷凍機
の停止信号及び警報信号が出力されるが、冷凍機の部分
負荷時あるいは負荷がほとんどないときには蒸発器の異
常が正確に検出できないため、冷凍機の異常の検出が遅
れるという問題が発生する。また、従来、冷凍機の能力
不足か否かを例えば吸収式冷凍機の再生器の燃焼量即
ち、ＩＮＰＵＴを１００％として冷水の出入口温度差が
定格以上になっているか否かで判断している。このよう
な判断方法では、上記蒸発器の異常判断の場合と同様に
吸収式冷凍機の部分負荷時などに吸収式冷凍機の異常を
判断できないという問題が発生する。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、高温再生器４ 、凝縮器７、蒸発器１及び
吸収器２などを配管接続してなる吸収式冷凍機におい
て、蒸発器１の冷水入口温度及び出口温度をそれぞれ検
出する冷水温度検出器３６、３７と、蒸発器１の出口側
の冷媒温度を検出する冷媒温度検出器３８と、各冷水温
度検出器の検出温度の差と１００％負荷時の冷水出入口
温度差とから冷水負荷を算出し、かつ、各冷水温度検出
器及び冷媒温度検出器の検出温度から蒸発器の実際対数
平均温度差を算出し、この実際対数平均温度差と冷水負
荷とを比較して異常信号を出力する異常検出器４０とを
備え、吸収式冷凍機の部分負荷時においても蒸発器１の
異常を確実に検出する異常検出装置を提供するものであ
る。

【０００５】また、蒸発器１の冷水入口温度及び出口温
度をそれぞれ検出する冷水温度検出器３６、３７と、蒸
発器１内の圧力を検出する圧力検出器４５と、この圧力
検出器が検出した圧力から飽和温度を求め、この飽和温
度と各冷水温度検出器３６、３７の検出温度とから実際
対数平均温度差を算出し、かつ、各冷水温度検出器の検
出温度の差と１００％負荷時の冷水出入口温度差とから
冷水負荷を算出し、この冷水負荷と実際対数平均温度差
とを比較して異常信号を出力する異常検出器とを備え、
吸収式冷凍機の部分負荷時においても異常によって冷水
温度が変化する前に蒸発器１の異常を確実に検出する異
常検出装置を提供するものである。

【０００６】蒸発器１の冷水入口温度及び出口温度をそ
れぞれ検出する冷水温度検出器３６、３７と、蒸発器１
の出口側の冷媒温度を検出する冷媒温度検出器３８と、
蒸発器１が健全なときの冷水負荷と理想対数平均温度差
との関係を記憶しており、各冷水温度検出器の検出温度
の差と１００％負荷時の冷水出入口温度差とから冷水負
荷を算出し、この冷水負荷に対応した理想対数平均温度
差を上記冷水負荷と、この冷水負荷に対応した理想対数
平均温度差を上記冷水負荷と理想対数平均温度差との関
係から求め、かつ、各冷水温度検出器３６、３７及び冷
媒温度検出器３８の検出温度から蒸発器１の実際対数平
均温度差を算出し、この実際対数平均温度差と理想対数
平均温度差とを比較して理想対数平均温度差に対する実
際対数平均温度差の比が所定値以上の場合異常信号を出
力する異常検出器とを備え、冷水負荷などの変化による
冷水温度などの変化と異常による変化とを正確に区別し
て吸収式冷凍機の部分負荷時においても蒸発器１の異常
を確実に検出する異常検出装置を提供するものである。

【０００７】

【作用】吸収式冷凍機の運転時、異常検出器４０が冷水
温度検出器３６、３７及び冷媒温度検出器３８から信号
を入力して冷水出入口温度差よ１００％負荷時の冷水出
入口温度差とから負荷を算出すると共に、冷水出入口の
温度と冷媒温度とから実際の対数平均温度差を算出す
る。そして、この対数平均温度差がその時の負荷の対数
平均温度差の異常ラインを越えている場合には、異常検
出器４０が異常信号を出力して蒸発器１の異常を知らせ
るので、夏期以外の春などで吸収冷凍機が部分負荷のと
きにも異常を検出することができ、蒸発器の異常に対し
て早期に保守点検作業を行うことが可能になる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図１は冷媒に例えば水、吸収液（溶液）
に臭化リチウム（ＬｉＢｒ）溶液を用いた吸収式冷凍機
である吸収冷温水機の概略構成図であり、１は蒸発器、
２は吸収器、３は蒸発器１及び吸収器２を収納した蒸発
器吸収器胴（以下、下胴という）、４は例えばガスバー
ナ５を備え高温熱源によって加熱される高温再生器、６
は低温再生器、７は凝縮器、８は低温再生器６及び凝縮
器７を収納した低温再生器凝縮器胴（以下、上胴とい
う）、９は低温熱交換器、１０は高温熱交換器、１１な
いし１５は吸収液配管、１６は吸収液ポンプ、１７及び
１８は冷媒配管、１９は冷媒循環配管、２０は冷媒ポン
プ、２１はガスバ−ナ５に接続されたガス配管、２２は
加熱量制御弁、２３は途中に蒸発器熱交換器２４が設け
られた冷水配管であり、それぞれは図１に示したように
配管接続されている。

【０００９】また、２５は冷却水配管であり、この冷却
水配管２５の途中に吸収器熱交換器２６及び凝縮器熱交
換器２７が設けられている。２８は蒸発器１の冷媒溜り
２９と吸収器２の吸収液溜り３０とを配管接続する冷媒
バイパス管、３１は開閉弁、３２は吸収液配管１２と吸
収器２とを接続する吸収液バイパス管、３３は開閉弁、
３４は冷媒配管１７と吸収器２とを接続する冷媒蒸気バ
イパス管、３５は開閉弁であり、各開閉弁３１、３３、
３５は冷水の供給時に閉じ、温水の供給時に開く。

【００１０】３６、３７はそれぞれ冷水配管２３の蒸発
器１の入口側及び出口側に設けられた冷水出入口温度検
出器である第１、第２温度検出器、３８は冷媒循環路で
ある冷媒循環配管１９の冷媒ポンプ２０の吸い込み側に
設けられた冷媒温度検出器である。４０は異常検出器で
あり、この異常検出器は例えば吸収式冷凍機の制御盤
（図示せず）に設けられ、マイクロコンピュ−タで構成
されている。また、４１は異常検出器４０と同様に制御
盤に設けられ、異常検出器からの信号を入力して動作す
る報知装置である。この報知装置４１は例えば複数のセ
グメント素子を備えた表示装置４２とブザ−４３とから
構成されている。そして、表示装置４２は異常検出器４
０からの信号に基づいて例えばＡＬＡＲＭの文字を点滅
する。

【００１１】以下、異常検出器４０の構成について図２
に基づいて説明する。４４は第１、第２温度検出器３
６、３７、及び冷媒温度検出器３８から信号を入力して
信号変換して中央演算処理装置（以下ＣＰＵという）４
５へ出力する入力インタ−フェ−ス、４６は本発明に関
する演算プログラムなどが記憶されている記憶装置（以
下ＲＯＭという）、４７はＣＰＵ４４からの信号を入力
して報知装置４１へ出力する出力インタ−フェ−ス、４
８は所定時間毎に信号を出力する信号発生器（以下ＣＬ
ＯＯＣＫという）、４９は各温度検出器が検出した温度
を記憶する読み込み消去可能な記憶装置（以下ＲＡＭと
いう）である。

【００１２】上記ＲＯＭ４６には、冷水入口温度Ｔ１と
冷水出口温度Ｔ２と冷媒温度Ｔ３とから実際の対数平均
温度差Ｔｅｍを算出する

【００１３】

【数１】

【００１４】と、吸収式冷凍機の正常運転時における１
００％負荷時の冷水入口温度と冷水出口温度との差と実
際に検出した冷水入口温度と冷水出口温度との差とから
冷水負荷を算出するプログラム、図３に示した冷水負荷
と対数平均温度差との関係が記憶されている。図３にお
いて、イは吸収式冷凍機が正常に運転しているときの冷
水負荷と対数平均温度差との関係を示す理想ライン、ロ
は異常信号を出力する異常ラインである。

【００１５】上記吸収式冷凍機の冷水供給の運転時、従
来の吸収式冷凍機と同様に高温再生器４で蒸発した冷媒
は低温再生器６を経て凝縮器７へ流れ、凝縮器熱交換器
２７を流れる冷却水と熱交換して凝縮液化した後冷媒配
管１８を介して蒸発器１へ流れる。そして、冷媒が蒸発
器熱交換器２４を流れる水と熱交換して蒸発し、気化熱
によって蒸発器熱交換器２４を流れる水が冷却される。
そして、冷水が負荷に循環する。また、蒸発器１で蒸発
した冷媒は吸収器２で吸収液に吸収される。冷媒を吸収
して濃度が薄くなった吸収液が吸収液ポンプ１６の運転
によって低温熱交換器９及び高温熱交換器１０を経て高
温再生器４へ送られる。高温再生器４へ送られた吸収液
はバ−ナ５によって加熱されて冷媒が蒸発し、中濃度の
吸収液が高温熱交換器１０を経て低温再生器６は流れ
る。低温再生器６で吸収液は高温再生器１０から冷媒配
管１７を流れてきた冷媒蒸気によって加熱され、さらに
冷媒蒸気が分離され濃度が高くなる。高濃度になった吸
収液は低温熱交換器９を経て温度低下して吸収器２へ送
られ、散布される。

【００１６】以上のように、吸収式冷凍機が運転されて
いるときの異常検出について図４のフロ−チャ−トに基
づいて説明する。第１、第２温度検出器３６、３７及び
冷媒温度検出器３８が検出する各温度は入力インタ−フ
ェ−ス４４及びＣＰＵ４５を介してＲＡＭ４９に一時記
憶される。そして、ＣＬＯＣＫ４８からの信号に基づい
て所定時間毎にＲＡＭ４９に記憶されている冷水入口温
度、冷水出口温度及び冷媒温度がＣＰＵ４５へ読み込ま
れると共に、ＲＯＭ４６から上記式の数１、プログラム
及び冷水負荷と対数平均温度差との関係が読み込まれ
る。そして、実際の冷水出入口温度差と１００％負荷時
の冷水出入口温度差（５℃）とから負荷（％）が算出さ
れる。ここで、例えば冷水入口温度が１０℃で、冷水出
口温度が７℃であり、温度差が３℃のときには負荷は３
／５＝０．６（６０％）になる。

【００１７】また、ＣＰＵ４５にて、冷水入口温度、冷
水出口温度及び冷媒温度と上記式の数１から実際の対数
平均温度差Ｔｅｍが算出される。ここで、例えば、蒸発
器熱交換器２４の汚れなどによって蒸発器１での冷却性
能が低下して冷水入口温度が１０℃、冷水出口温度が７
℃、冷媒温度が例えば４．３℃のときには、実際の対数
平均温度差は略４．５℃になる。そして、この対数平均
温度差が図３に示した異常ラインの負荷６０％の時の値
（４．０℃）より高いため、ＣＰＵ４５は出力インタ−
フェ−ス４７を介して異常信号を出力し、異常検出器４
０から異常信号が報知装置４１へ出力される。そして、
報知装置４１の表示装置４２にＡＬＡＲＭが表示される
と共に、ブザ−４３が発音して、蒸発器１の異常が報知
される。

【００１８】また、冷水負荷が例えば６０％のとき冷水
入口温度、冷水出口温度及び冷媒温度と上記式の数１か
ら算出された実際の対数平均温度差Ｔｅｍが例えば３．
５℃であり、負荷６０％のときの異常ライン上の値
（４．０℃）より低いときにはＣＰＵ４５は異常信号を
出力せず、報知装置４１は異常を報知しない。上記実施
例によれば、異常検出器４０が冷水入口温度と冷水出口
温度と冷媒温度とに基づいて実際の対数平均温度差を算
出し、蒸発器１に異常が発生して対数平均温度差が予め
記憶されている異常ラインを越えている場合には、異常
検出器４０が信号を出力するので、夏期あるいは冬期以
外の中間期においても、蒸発器１に異常が発生した場合
には、吸収式冷温水機の部分負荷時に異常を検出して異
常発生の初期に対処することができ、この結果、吸収式
冷温水機の保守点検を一層確実に行うことができる。上
記実施例において、冷媒温度検出器３８を冷媒ポンプ２
０の入口側の冷媒配管１８に設けたが、冷媒温度検出器
３８は蒸発器熱交換器２４、冷媒溜り２９、冷媒ポンプ
２０及び冷媒配管１８からなる冷媒循環路に設ければよ
い。なお、冷媒ポンプ２０の入口側の冷媒配管１８の冷
媒温度を検出した場合には出口側の冷媒温度を検出した
場合に比べて検出した冷媒温度は蒸発器１の飽和温度に
近くなり、実際の対数平均温度差を一層正確に算出する
ことができ、冷媒温度検出器３８を冷媒溜り２９に設け
た場合には、検出した冷媒温度は蒸発器１の飽和温度に
さらに近くなり、実際の対数平均温度差をさらに正確に
算出することができる。また、冷媒温度検出器３８によ
って蒸発器１の冷媒散布温度を検出した場合にも、実際
の対数平均温度差を正確に算出することができる。

【００１９】以下本発明の第２の実施例について説明す
る。なお、特に説明がない構成については上記実施例と
同様のものとして詳細な説明は省略する。４５は蒸発器
１内の圧力を検出する圧力検出器である。この実施例に
おいて、異常検出器４０のＲＯＭ４６には蒸発器１の圧
力と飽和温度との関係が記憶されている。そして、圧力
検出器４５で蒸発器１内の圧力を検出して飽和温度を求
め、飽和温度を冷媒温度の代わりに式の数１に代入して
入口温度、冷水出口温度及び飽和温度から実際の対数平
均温度差を算出し、この値が異常ラインを越えた場合に
は異常検出装置４０は異常信号を出力する。

【００２０】上記実施例のように飽和温度を用いて実際
の対数平均温度差を求めることによって、飽和温度によ
って正確に対数平均温度差を算出することができ、この
結果異常によって冷水温度に変化が発生する前に、異常
を一層正確に検出することができる。また、上記実施例
に示したように実際の対数平均温度差を求め、この対数
平均温度差に対する冷水負荷の割合を算出し、この割合
が所定値を越えたときに異常検出装置４０が異常信号を
出力するようにした場合にも、上記実施例と同様の作用
効果を得ることができる。

【００２１】さらに、冷水入口温度、冷水出口温度及び
冷媒温度あるいは飽和温度から実際の対数平均温度差を
算出し、この値の理想対数平均温度差に対する比を算出
する。そして、この比が所定値を越えたときに異常検出
器４０が異常信号を出力する。例えば、負荷が６０％で
実際の対数平均温度差が４．５℃、理想対数平均温度差
が３．２℃のときには、上記比が４．５／３．２＝１．
４であり、所定値（例えば１．２５）より大きい場合に
は異常検出器４０が異常信号を出力する。また、上記比
の逆数である実際の熱貫流率を算出し、この熱貫流率が
所定値（例えば８０％）以下になったときに異常検出器
４０が異常信号を出力するようにした場合にも同様の作
用効果を得ることができる。

【００２２】上記実施例において、冷水或いは温水を供
給できる吸収式冷温水機に基づいて説明したが、冷水の
みを供給する吸収式冷凍機においても、上記実施例と同
様に異常検出器を設けることにより、同様の作用効果を
得ることができる。

【００２３】

【発明の効果】本発明は上記実施例のように構成された
吸収式冷凍機の異常検出装置であり、蒸発器の冷水入口
温度及び出口温度をそれぞれ冷水温度検出器で検出し、
冷媒ポンプを有した冷媒循環路の冷媒温度を冷媒温度検
出器で検出し、異常検出器が各冷水温度検出器の検出温
度の差と１００％負荷時の冷水出入口温度差とから冷水
負荷を算出し、かつ、各冷水温度検出器及び冷媒温度検
出器の検出温度から蒸発器の実際対数平均温度差を算出
し、この実際対数平均温度差と冷水負荷とを比較して異
常信号を出力するので、例えば夏以外の中間期の部分負
荷時においても蒸発器の異常を確実に検出することがで
き、この結果、吸収式冷凍機の保守点検を早期に実施し
て吸収式冷凍機の休止を回避することができる。

【００２４】また、蒸発器の冷水入口温度及び出口温度
を検出し、蒸発器内の圧力を検出して飽和温度を求め、
冷水出入口温度及び飽和温度とから蒸発器の実際対数平
均温度差を算出し、この実際対数平均温度差と冷水負荷
とを比較して異常信号を出力することによって、異常が
発生して冷水温度に変化が発生する前に蒸発器の異常を
確実に検出することができる。

【００２５】さらに、蒸発器の冷水入口温度及び出口温
度をそれぞれ検出し、冷媒ポンプを有する冷媒循環路の
冷媒温度を検出し、異常検出器が蒸発器の健全なときの
冷水負荷と理想対数平均温度差との関係を記憶してお
り、冷水負荷を算出してこの冷水負荷に対応した理想対
数平均温度差を上記冷水負荷と理想対数平均温度差との
関係から求め、かつ、各検出温度から蒸発器の実際対数
平均温度差を算出し、この実際対数平均温度差と理想対
数平均温度差とを比較して理想対数平均温度差に対する
実際対数平均温度差の比が所定値以上の場合異常信号を
出力することによって、負荷変動などに伴う冷水温度の
変化と異常発生とを確実に区別して異常を検出すること
ができ、この結果、吸収式冷凍機の保守点検作業を一層
正確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す吸収式冷凍機の概略構
成図である。

【図２】異常検出器のブロック・ダイアグラムである。

【図３】負荷と対数平均温度差との関係図である。

【図４】異常検出装置の動作を説明するフロ−チャ−ト
である。

【符号の説明】

１ 蒸発器 ２ 吸収器 ４ 高温再生器 ６ 低温再生器 ９ 低温熱交換器 １０ 高温熱交換器 ２０ 冷媒ポンプ ３６ 冷水温度検出器 ３７ 冷水温度検出器 ３８ 冷媒温度検出器 ４０ 異常検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25B 49/04

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 再生器、凝縮器、蒸発器及び吸収器など
   を配管接続してなる吸収式冷凍機において、蒸発器の冷
   水入口温度及び出口温度をそれぞれ検出する冷水温度検
   出器と、蒸発器の冷媒循環路の冷媒温度を検出する冷媒
   温度検出器と、各冷水温度検出器の検出温度の差と１０
   ０％負荷時の冷水出入口温度差とから冷水負荷を算出
   し、かつ、各冷水温度検出器及び冷媒温度検出器の検出
   温度から蒸発器の実際対数平均温度差を算出し、この実
   際対数平均温度差と冷水負荷とを比較して異常信号を出
   力する異常検出器とを備えたことを特徴とする吸収式冷
   凍機の異常検出装置。
2. 【請求項２】 再生器、凝縮器、蒸発器及び吸収器など
   を配管接続してなる吸収式冷凍機において、蒸発器の冷
   水入口温度及び出口温度をそれぞれ検出する冷水温度検
   出器と、蒸発器内の圧力を検出する圧力検出器と、この
   圧力検出器が検出した圧力から飽和温度を求め、この飽
   和温度と各冷水温度検出器の検出温度とから実際対数平
   均温度差を算出し、かつ、各冷水温度検出器の検出温度
   の差と１００％負荷時の冷水出入口温度差とから冷水負
   荷を算出し、この冷水負荷と実際対数平均温度差とを比
   較して異常信号を出力する異常検出器とを備えたことを
   特徴とする吸収式冷凍機の異常検出装置。
3. 【請求項３】 再生器、凝縮器、蒸発器及び吸収器など
   を配管接続してなる吸収式冷凍機において、蒸発器の冷
   水入口温度及び出口温度をそれぞれ検出する冷水温度検
   出器と、蒸発器の冷媒循環路の冷媒温度を検出する冷媒
   温度検出器と、蒸発器が健全なときの冷水負荷と理想対
   数平均温度差との関係を記憶しており、各冷水温度検出
   器の検出温度の差と１００％負荷時の冷水出入口温度差
   とから冷水負荷を算出し、この冷水負荷に対応した理想
   対数平均温度差を上記冷水負荷と理想対数平均温度差と
   の関係から求め、かつ、各冷水温度検出器及び冷媒温度
   検出器の検出温度から蒸発器の実際対数平均温度差を算
   出し、この実際対数平均温度差と理想対数平均温度差と
   を比較して理想対数平均温度差に対する実際対数平均温
   度差の比が所定値以上の場合異常信号を出力する異常検
   出器とを備えたことを特徴とする吸収式冷凍機の異常検
   出装置。