JPH02208460A - 吸収冷凍機の運転監視装置 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、吸収冷凍機や、吸収ヒートポンプあるいは吸
収冷温水機（以下、吸収冷凍機という）の運転監視装置
に関し、特に、現在の運転状ものモニタリング、運転状
況の時系列変化の表示、吸収冷凍機の内部サイクルを表
すデユーリング線図の表示及び故障発生時の故障個所特
定のための故障診断エキスパートシステム等の複数の情
報をリアルタイムに表示、切替られる吸収冷凍機の運転
監視装置に関する。

（ロ）従来の技術 吸収冷凍機の運転管理に関しては、たとえば（社団法人
）日本冷凍空調工業会発行（昭和５７年２月改訂第１版
）　「ガス吸収冷温水機、吸収冷凍機の正しい運転方法
」に従って行われている。

それによると、吸収冷凍機各部の温度、圧力等のデータ
を一定時間毎に運転管理者が手作業で計測し、記録用紙
に記載し、日報データとして集計保存している。

そして、運転管理者は、この日報データから吸収冷凍機
の運転状況を判断し、不具合がある場合はしかるべき処
理をしている。また、吸収冷凍機に故障が生じた場合、
どの系統の異常であるかが制御盤上のランプに表示され
るので、運転管理者が経験から故障個所を特定していた
。

このような運転保守・管理は、運転管理者に知識と経験
を要求し、またその作業についても非常に多い、そこで
運転管理の高率化を目指し、吸収冷凍機用駆動機器の運
転記録装置（特開昭６２−１０８９６８号広報参照）等
が提案されている。

これは吸収冷凍機用駆動機器の発停回数と運転時間を人
手にかわって自動的に積算記録し、表やグラフにしたデ
ータとして取り出せるものであり、メンテナンス時期の
目安として利用される。

ところで冷温水出口温度制御のためにＰＩＤ制御を行う
吸収冷凍機も増えているが、ＰＩＤパラメータの最適値
の設定は非常に困難であり、理論的にはＺ　ｉｅｇｌｅ
ｒ−Ｎ　１ｃｈｏｌｓ法等が利用できるが、必ずしもう
まくいくとはかぎらない、そこで通常は計測データの時
系列変化をグラフ化してＰＩＤパラメータの微調整が行
われている。そのためのグラフ化を自動化した吸収冷凍
機は今だ開発されていない。

一方、故障診断用エキスパートシステムについては、ラ
ップトツブパソコンによるシステム（日経パソコン１９
８８年ｌＯ月２４０号ｐ１８７参照）が開発されている
が、エキスパートシステム内蔵型の吸収冷凍機は末だ開
発されていない。

（ハ）　発明が解決しようとする課題 −ａに吸収冷凍機の運転管理上の問題点としては、 ■　吸収冷凍機を常に最適な状態で運転させるために、
吸収冷凍機の動特性を知る必要がある。

そのため、運転管理者が一定時間毎に吸収冷凍機各部の
温度、圧力等を計測し、表あるいはグラフを作成してい
る。この作業は非常に煩雑で多大な労力を要する。

■　吸収冷凍機の内部サイクルの状況を視覚的に把握す
るための図としてデユーリング線図があるが、現在は手
作業で作図しており、時々刻々の変化を見るためには多
数のデユーリング線図を作図しなければならない。

■　吸収冷凍機の故障発生時に適切な処置を行うために
は故障個所の特定、故障発生原因の解析を行い、しかる
べき処理を行わなければならないが、現在は、運転管理
者の知識・経験に大きく依存している。故障発生からの
すみやかな復旧は、他への悪影響を最小限にとどめ、ま
たサービスコールによるメンテナンス経費の節約にもつ
ながる。しかるに故障個所特定の系統的手段がない。

本発明はこのような問題点に鑑み、吸収冷凍機の運転管
理に必要な情報を人間の理解し易い表やグラフとして提
示できることを可能とする吸収冷凍機の運転監視装置の
提供を目的としたものである。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明の吸収冷凍機の運転監視装置は吸収冷凍機の発生
器内の温度、蒸気圧、液位や冷温水流路の温度、流量な
どの物理量を感知する検出手段と、発生器の加熱装置、
吸収液用ポンプ、冷媒液用ポンプなどの吸収冷凍機用駆
動機器のそれぞれの発停を指令する運転手段と、検出信
号、運転指令信号値を時系列に記憶するデータ記憶手段
と、故障診断のための知識データベースと推論機構を有
する故障個所推論手段と、データ記録手段の記憶素子に
記憶させたデータを表やグラフにして表示し、また故障
診断のための質問や推論結果を表示するための表示手段
と、上記表示を任意に選択するための表示切替及び表示
に対する応答入力のための入力手段と、吸収冷凍機用制
御部とがインタフェースを介して接続されていることを
特徴としている。

（ホ）作　用 本発明によれば、吸収冷凍機の運転管理に必要な情報を
、自動的に収気、記憶し、人間の理解し易いグラフや表
、たとえばデユーリング線図やトレンド図として運転管
理者に提供でき、かつそれらの情報をメニュー形式で１
つの表示装置に表示することができる。

（へ）実施例 第１図に示したものは本発明の一実施例を示すブロック
図である。

（１）はＣＰ［Ｊ、（２）は吸収冷凍機各部の温度、圧
力等を計測するための各種センサ、（３）はそのインタ
フェース、（４）は計測データを記憶するメモリ、（５
）は表示装置で液晶デイスプレィやプラズマデイスプレ
ィ、ＣＲＴ等である。（６）はそのインタフェース、（
７）は表示装置（５）に表示される各種情報を切替える
ための入力装置でありキーボードやタッチパネルである
。（８）はそのインタフェース、（９）は制御プログラ
ムやデータ処理、表示処理プログラム等を記憶するメモ
リ、（ｌＯ）はカレンダータイマ、　＋１１）は吸収冷
凍機用駆動機器であり、（１２）はそれらの発停を行う
ためのインタフェースである。第２図は第１図に示す表
示装置（５）に描画された吸収冷凍機の系統図であり、
表たとえば゛系統図パと表示されている個所を指でふれ
るとタッチパネルが指の動きを検出し“系統図″の画面
が選択されたことをＣＰ　Ｕ　（１）は認識する。よっ
てＣＰ　Ｕ　（１）は第２図に示した“系統図″を表示
装置（５）に表示する。この“系統図″は、吸収冷凍機
各部に配されて各種センサ（２）から得られる計測デー
タをリアルタイムに該当個所に表示する。また、各ポン
プの発停状態についてについては燃焼時ガスバーナの炎
を左右に移動させることにより表現する。この“系統図
“によって吸収冷凍機内の各状態をビジュアルに運転管
理者に提示することにより、吸収冷凍機の全体の動作を
１に理解させられるという効果を奏する。

第３図は、第２図のメニュー画面［１］において“デユ
ーリング線図”を選択した時に表示される画面である。

各センサ（２）で計測したデータを基にＣＰ　Ｕ　（１
）が作画する。その作画方法を第４図に示す二重効用吸
収冷凍機に基づき以下説明する。この二重効用吸収冷凍
機は、冷媒に水（８２０）を吸収剤（吸収液）に臭化リ
チウム（Ｌ　ｉ　Ｂｒ）水溶液を使用したものである。

第４図において、（２１）はガスバーナ（Ｂ）を備えた
高温再生器、（２２）は低温再生器、（２３）は凝縮器
、（２４）は蒸発器、（２５）は吸収器、（２６）は低
温熱交換器、（２７）は高温熱交換器、（２８）ないし
く３２）は吸収液配管、（３３）は吸収液ポンプ、（３
４）ないしく３６）は冷媒配管、（３７）は冷媒ポンプ
、（３８）はガスバーナ（Ｂ）に接続されたガス配管、
（３９）は冷水配管、（４０）は冷却水配管であり、そ
れぞれ図示の如く配管接続されている。また、（４１）
は高温再生器（２１）に設けられた高温再生圧力検出器
、（４２）は高温再生器（２１）に設けられた高温再生
温度検出器、（４３）は低温再生器（２２）に設けられ
た低温再生温度検出器、（４４）は凝縮器（２３）に設
けられた凝縮温度検出器、（４５）は吸収器（２５）に
設けられた吸収温度検出器、（４６）は蒸発器（２４）
に設けられた蒸発温度検出器である。さらに（４７）は
各検出器（４１３，（４２１，（４３）、　（４４）、
　（４５）、　（４６）から信号を入力してプラズマデ
イスプレィ（４８）にデユーリング線図としての画面を
出力するマイクロコンピュータ等の制御装置である。

上記二重効用吸収冷凍機の運転時、高温再生器（２１）
で蒸発した冷媒は低温再生器（２２）を経て、凝縮器（
２３）に入り、冷却水配管（４０）内を流れる水と熱交
換して凝縮液化した後、冷媒配管（３５）を介して蒸発
器（２４）へ流れる。そして冷媒液が冷水配管（３９）
内の水と熱交換して蒸発し、気化熱によって冷水配管（
３９）内の水が冷却される。また、蒸発器（２４）で蒸
発した冷媒は吸収器（２５）で吸収液に吸収される。そ
して、冷媒を吸収して、濃度の薄くなった吸収液が吸収
液ポンプ（３３）の運転により低温熱交換器（２６）、
高温熱交換器（２７）を経て高温再生器（２１）へ送ら
れる。高温再生器（２１）に入った吸収液はバーナ（Ｂ
）によって加熱され冷媒が蒸発し、中濃度の吸収液が高
温熱交換器（２７）を経て低温再生器（２２）に入る。

そして、吸収液は高温再生器（２Ｉ）から冷媒配管（３
４）を流れて来た冷媒蒸気により加熱され、さらに冷媒
が蒸発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（２６）を経て温度低下して吸収器（２
５）へ流れ散布される。

上記のように二重効用吸収冷凍機の運転が行われている
ときの吸収液の状態を第５図のデユーリング線図に基づ
いて説明する。第５図において、実！１１（ｊ）は水の
飽和水蒸気の温度−圧力線図、実線（ｋ）は臭化リチウ
ムの結晶析出線である。また、点（ｇ）は高温再生温度
（ａ）と、高温再生圧力（ｂ）から求まる吸収液（中間
液）の状態、点（ｈ）は低温再生温度（ｃ）と凝縮温度
（ｄ）から求まる吸収液（濃液）の状態、点（１）は吸
収温度（ｅ）と蒸発温度（ｆ）から求まる吸収液（稀液
）の状態である。ここでマイクロコンピュータで使用す
る計算式は２つありまず１つは温度と圧力より吸収液の
濃度を算出する式ｆ１である。すなわち、濃度ζ＝ｆｌ
（Ｔ、Ｐ）である、Ｔ：温度、Ｐ：圧力もう一つは冷媒
法度より水の飽和水蒸気圧力を算出する式で２である。

すなわち、飽和水蒸気圧力Ｐ＝ｆ２（Ｔ）である、Ｔ：
温度　デユーリング線図上に吸収冷凍機の吸収液の状態
を表示する手順を第６図に従って以下に示す、高温再生
温度（ａ）と高温再生圧力（ｂ）より（ｇ）点の吸収液
（中間液）濃度を上式ξ＝ｆｘ（Ｔ、Ｐ）より求める。

また、凝縮濃度（ｄ）より凝縮圧力（４２）を上式Ｐ　
＝　ｆ　ｚ（Ｔ）より求める。

（Ｔ、Ｐ）より求める。また、蒸発温度（ｆ）より蒸発
圧力（ｍ）を上式Ｐ＝ｆｚ（Ｔ）より求める。さらに求
められた蒸発圧力（ｍ）により（ｉ）点の吸収液（稀液
）濃度を上式ξ＝ｆ　ｔ（’ｒ、　ｐ）より求める。

以上のように濃液、稀液、中間液の濃度を夫々算出した
ら、あとは濃度の線にそってデユーリング線図を完成さ
せる。すなわち（ｇ）点の高温再生器量口の中間液は濃
度一定のまま配管（２９）を通り高温熱交換器（２７）
で稀液と熱交換し温度を下げつつ、配管（３０）を通り
低温再生器（２２）に流入する。

この低温再生器（２２）の圧力（Ｒ）は先はど求められ
ているのでここの中間液の状Ｂ（ｎ）の点が求まる。

この（ｎ）の状態の中間液は（ｈ）の状態の濃液まで濃
縮され、低温再生器（２２）から流出する。この濃液は
濃度一定のまま配管（３１）を通り低温熱交換器（２６
）で稀液と熱交換し、温度を下げつつ配管（３２）を通
り吸収器（２５）に流入する。この吸収器（２５）の圧
力（ｍ）は先はど求められているので、この濃液の状態
（０）の点が求まる。この（０）点の状態の濃液は吸収
器（２５）で冷媒蒸気を吸収し、（１）点の状態の稀液
となる。この（ｉ）点の状態の稀液は吸収液ポンプ（３
３）で再び高温再生器（２１）へ送られる。（ｉ）点の
状態の稀液は低温熱交換器（２６）で濃混再生器（２１
）へ流入する。高温再生圧力（ｂ）を圧力検出器（４１
）により検知されているのでここへ流入した稀液の状態
は（ｐ）点として表される。再び稀液は（ｇ）点まで濃
度を上げられこれでデユーリング線図上におけるサイク
ルが完成する。

これらの計算で得られたデータはＣＰＵによりグラフィ
ックデータに変換されプラズマデイスプレィに表示され
る。吸収冷凍機の運転マン、あるいはサービスマンはこ
のグラフィック表示されたデユーリング線図を見ること
により視覚的に吸収冷凍機の運転状態を把握することが
でき、従来数値データを見ながら運転状態を判断してい
た時に比べ判断の早さが飛躍的に向上し、正確な処理を
行うことができるという効果を奏す。

尚、高温再生圧力検出器（４１）の代わりに低温再生器
（２２）における冷媒凝縮温度（ｇ）を温度検出器（４
９）により検出し、ｐ　＝　ｆ　２（Ｔ）により高温再
生圧力（ｂ）を求めても良いことは言うまでもない。

さらに凝縮器（２３）の凝縮圧力（ｊ２）、蒸発器（２
４）の蒸発圧力（ｍ）を直接圧力検出器で検出してもよ
いに表示装置に表示される画面である。

このように表示装置（５）に各部の温度や圧力のデータ
を運転時間に従ってトレンドを取る（チャートを表示す
る）ことは吸収冷凍機の動特性を視覚的に表現でき、吸
収冷凍機の運転状態を的確に把握するのに大変役立つ、
さらに各部の関連のある温度を同一チャード上で同時に
傾向（トレンド）を見られることは吸収冷凍機の運転さ
れている環境変化をも的確に把握するのに役立つ。

すなわち負荷の動向や、冷却水温度の変化さらには負荷
変動に対する制御特性までも一目で的確に把握すること
ができ運転マンは吸収冷凍機を的確に運転することがで
きる。また、サービスマンは吸収冷凍機やその運転され
ている環境変化を的確に把握することができ的確なサー
ビスメンテナンスを行うことができるという効果を奏す
、また、視覚的に動特性を見ることができるため、制御
上の設定値、例えばＰＩＤ制御の定数（Ｐ：比例定数１
＝積分定数　Ｄ：ａ分定数）が適切であるかどうか即座
に判断することが可能となるなどの効果も奏す、さらに
、オペレータが見ないトレンドを選択することができる
ため不必要なトレンドは表示せずに必要なものだけをは
っきりと見ることができ、より迅速かつ的確な判断を下
すことが可能となる。また、時間軸や温度軸を自由に拡
大縮小することができるため、全体的な傾向を見ること
もでき又、瞬間的な動特性ら見ることができ吸収冷凍機
を常に最適な状態に維持することが可能となるという効
果を奏す。

画面 第８図はメニュ）ｇ“故障診断″を選択した時に表示さ
れる画面である０本発明の運転監視装置は故障診断モー
ドに入っている。

画面（Ｉ）：質問ウィンド 故障診断を行う際の質問の一覧を表示する。

画面（Ｖ）の［ｌ［ｌキーにより質問を選択する。

画面（Ｉ）：解答ウィンド 各質問に対する解答例を表示する。

初期状態では考えられる全ての検討事項を表示している
。

画面（■）：結果ウィンド（Ａ） 画面（１）と＜１）で設定した条件から導かれる結論の
件数を示す。

画面（■）：結果ウィンド（Ｂ） 画面（１）と（１）で設定した条件から導かれる結論の
内容を示す。

画面（Ｖ）：操作ウィンド 現在操作可能な項目が表示される。

故障診断方法について、吸収冷凍機が運転できない場合
の例を取り上げ説明する。まず画面（Ｉ）（Ｉｆ）に表
示されている故障の症状を選択する。この例では゛運転
できないパを選択する０画面（Ｉｆ）で斜線をほどこし
た部位は輝度反転していることを表している。すなわち
この項目が選択されていることを示している。この状態
で画面［Ｖ）の“解答設定″を選択すると全体の画面は
、第９図のように変わる。゛運転できない”という症状
に対し、考えられる結果は２．１件にしぼられたことが
画れば、さらに結果がしぼり込まれていく０画面（１）
に対し、質問を選択し、その症状に解答していくことに
より最終的な結論が、故障診断エキスパートシステムか
ら導き出される。

上述のような故障診断が行えるため、吸収冷凍機の運転
管理に不慣れな運転管理者であっても故障個所を容易に
特定でき適切な処置をすみやかにほどこせるという効果
を奏する。

画面 第１０図は、メニューの“′モニタ″′を選択したへ 時に表示される画面である。従来の制御慇ではランプや
数字表示器にて構成されていたが、本発明では前述の各
情報表示を行う表示装置上にグラフィック表示している
０本画面は、従来の商品にる− 行っていた作業が自動的に行われ、しかもそれらがリア
ルタイムで任意に表示として得られるため吸収冷凍機の
運転・保守・管理の効率向上が図れるという効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による吸収冷凍機の運転監視装置のブロ
ック図、第２図及び第３図は第１図における表示装置へ
の表示例を示す説明図、第４図は二重効用吸収冷凍機の
系統図、第５図及び第６図はデユーリング線図の作画法
を示す説明図、第７図から第１０図は表示装置への表示
例を示す説明図である。 （１）・・・ｃｐｕ、（２）・・・各種センサ、（３）
（６）（８）　（１２）・・・インタフェース、（４１
（９）・・・メモリ、（５）・・・表示装置、（７）・
・・入力装置、（１０）・・・カレンダータイマ、（１
１）・・・駆動機器。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸収冷凍機の発生器内の温度、蒸気圧、液位や冷
   温水流路の温度、流量などの物理量を感知する検出手段
   と、発生器の加熱装置、吸収液用ポンプ、冷媒液用ポン
   プなどの吸収冷凍機用駆動機器のそれぞれの発停を指令
   する運転手段と、検出信号、運転指令信号値を時系列に
   記憶するデータ記憶手段と、故障診断のための知識デー
   タベースと推論機構を有する故障個所推論手段と、デー
   タ記録手段の記憶素子に記憶させたデータを表やグラフ
   にして表示し、また故障診断のための質問や推論結果を
   表示するための表示手段と、上記表示を任意に選択すめ
   ための表示切替及び表示に対する応答入力のための入力
   手段と、吸収冷凍機用制御部とがインタフェースを介し
   て接続されていることを特徴とした吸収冷凍機の運転監
   視装置。