JPH10141818A

JPH10141818A - 吸収冷凍機の潜在的故障自動診断方法および同自動診断装置

Info

Publication number: JPH10141818A
Application number: JP29853496A
Authority: JP
Inventors: Keiji Tachibana; 慶二立花; Tadao Sakai; 忠雄酒井; Yukio Fukushima; 幸男福島
Original assignee: Hitachi Building Systems Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Building Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 1996-11-11
Filing date: 1996-11-11
Publication date: 1998-05-29

Abstract

(57)【要約】【課題】アンモニア吸収冷凍機において、アンモニア
水溶液を封入された密閉循環系内に不凝縮性ガスが混入
したとき、これを早期に（使用者が気付かない潜在的故
障の段階で）自動的に検出して、早期整備を可能ならし
める。【解決手段】蒸発器３の冷水管３ａの出口側に温度セ
ンサ５を設けて出口水温信号ａを自動演算装置７に入力
するとともに、吸収器４に圧力センサ６を設けて吸収器
圧力信号ｂを前記自動演算装置７に入力する。上記自動
演算装置７は、吸収器圧力を冷水出口温度の関数とし
て、これを予め定められた基準値（完全整備状態におけ
る吸収器圧力）と比較して、温度・圧力関係が正常であ
るか否かを診断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アンモニア吸収冷
凍機の異常が、冷凍能力の低下として感知される以前の
潜在的故障の段階で察知して、故障が顕在化しないうち
に整備して吸収冷凍機の稼働信頼性を維持し、また、故
障発生が突発的である場合には故障顕在化の直前に吸収
冷凍機を自動停止させて２次的損傷の発生を防止するこ
とによって稼働率を向上させるため、自動的診断方法、
および同装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５はアンモニア吸収冷凍機の従来例を
示す系統図である。この種の冷凍機は液状のアンモニア
（冷媒）が気化する時の気化潜熱によって冷熱を得るも
のであり、作動溶液の濃度に制約が無く、静粛性が高い
などの利点が有るため、建造物内の冷房などに広く用い
られている。密閉された循環系統の中にアンモニア水溶
液が封入されており、再生器１内でバーナ１ａで加熱さ
れて高温高圧のアンモニアガス・水蒸気混合気体とな
り、アンモニアガスは凝縮器２に送られる。この凝縮器
２内には冷却水管２ａが設けられて冷却水２ｂが循環
し、送入されたアンモニアガスを液化させる。アンモニ
ア水溶液からアンモニアガスを蒸発させた残りの希アン
モニア水溶液は吸収器４に導入される。一方、凝縮器２
で液化したアンモニア液は蒸発器３に送られて気化し、
気化潜熱を奪う。このため、冷水管３ａ内を付記矢印の
ように循環している冷水の温度が低下する。この冷水
が、例えば冷房の冷熱源として各室に供給循環されて冷
房機能を果たす。蒸発器３内で気化したアンモニアガス
は前記の吸収器４に送られて希アンモニア水に吸収され
るとともに、冷却水管４ａを循環する冷却水４ｂによっ
て冷却される。

【０００３】以上のように構成されているアンモニア冷
凍サイクルにおけるアンモニア水溶液温度は約２００
℃，濃度は１５〜４５％（重量比）であって、金属材料
に対して強い腐食性を有している。鉄鋼材料がアンモニ
アによって腐食されると水素ガスが発生し、またアンモ
ニア冷媒が局所的に加熱によって分解すると窒素ガスと
水素ガスとが発生する。また、密閉循環系の中へ大気が
漏入する虞れも無いとは言えないので、吸収冷凍サイク
ルの中へ不凝縮性のガスが混入する危険性が有る。冷凍
サイクルの中へ不凝縮性ガスが混入すると冷房能力が低
下するので、これを抜き取る「抽気」が行なわれ、抽気
の具体的な方法や装置が公知である。吸収冷凍機の定期
点検整備は専門的な知識，技能、および専用の計測機器
や特殊工具を必要とするため、多くの場合冷凍機保守整
備の専門会社に委託される。委託を受けた保守整備会社
は、中央管理室に整備用のデータ、人員，補修部品，機
器，サービスカー等を揃え、２４時間即応出動態勢をと
っている。ただし、前記の中央管理室とは仮の呼び名で
あって、各保守整備会社ごとに、サービスセンターな
ど、それぞれの呼称を用いている。本発明において中央
管理室とは、独立企業であるか否かを問わず、複数個所
の冷凍機についての保守整備（修理を含む）の責任を持
ち、所要の人員，機材類を準備している組織の司令所を
意味しているものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、多年に
亘って冷凍機の保守管理の実務を遂行した結果、先に述
べたように、冷凍能力の低下によって不凝縮ガスの混入
を感知したのでは手遅れであって、使用者が不具合を感
じる以前に、潜在的故障を発見しなければならないこと
を痛感した。冷房能力の低下を感じた時では遅すぎるこ
との理由を大別すると、季節変化に関連する問題、破損
拡大の防止、保守管理体勢の運営上の問題、および不具
合原因推定に関する問題が有る。以下、順次に説明す
る。（１）季節変化に関連する問題春が過ぎて気温が上昇し始めると、冷房用の冷凍機が運
転され始める。しかし、この季節には大気温が未だ余り
高くないので、冷凍能力が低下していても使用者は別段
の不具合を感じない。やがて真夏に近くなったとき初め
て「どうも冷え方が足りない」という形の苦情が発現す
ることになる。使用者が冷房能力不足を感じない潜在的
故障段階でこれを発見して、先行整備を遂行することの
必要性・重要性が有る。

【０００５】（２）破損拡大の防止不凝縮性ガスが混入すると、冷凍能力が低下するだけで
なく、例えば再生器（前掲の図５における符号１の部
材）を過熱させて重大な２次的故障を招くなど、故障と
いうものには拡大する特性が有る。従って、使用者が官
能的に不具合を感知する以前の潜在的な段階で故障を発
見して早期に対処することが必要である。

【０００６】（３）運営上の問題保守管理会社の中央管理室に観点を置くと、技術員，部
品，機器，サービスカーを揃えて２４時間即応出動態勢
を整えておくことは、経費的にも、身体的にも、精神的
にも少なからざる負担であるが、その責任を果たすため
に充分な整備力を待機させているのが現状である。しか
し乍ら、季節変化の影響を受け易い冷凍機の特性とし
て、同時多発的に出動要請を受けることが多い。これら
の要請の全部に応えようとすると、膨大な整備力を常時
待機させておかねばならないので経済的負担に耐えかね
る。また、もし待機整備力が充分でないと、保守管理の
責めに任じている冷凍機の稼働率維持が出来ない。こう
した観点からも、潜在的な故障を早めに発見して早期に
整備することが出来れば待機人員を遊ばせておく負担が
軽減される。これは単に保守サービス会社の採算に寄与
するといった小さい問題ではなく、国家経済の効率を向
上させるという意義を有している。

【０００７】（４）故障原因の探究について単に冷凍能力が低下したというだけの情報を受けただけ
では、どの部分が、どのように損耗しているかを推定す
ることができない。従って、当該冷凍機の設置個所に向
けてサービスカーを出発させる場合、携行すべき特殊工
具，計測器，および交換用部品の選定を適正に行なうこ
とが至難である。こうした場合、不凝縮性ガスの混入に
起因するものであることが判明していれば、携行機材，
部品を適切に選定することができるので非常に望まし
い。

【０００８】本発明は上述の事情に鑑みて為されたもの
で、アンモニア吸収冷凍機の運転状態を自動的に監視
し、密閉循環系内のアンモニア水溶液中に不凝縮性ガス
が混入した場合、使用者が不具合を感知する以前に潜在
状態の故障を自動的に発見する技術を提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに創作した本発明の基本的原理について、その実施形
態に対応する図１を参照して略述すると次のとおりであ
る。

【００１０】アンモニア吸収冷凍機は、前掲の図５につ
いて述べたように、再生器１，凝縮器２，蒸発器３，お
よび吸収器４より成る密閉循環系の中で、アンモニア水
溶液が冷凍サイクルを繰り返すものであり、この密閉系
の中で、熱力学の法則に従って温度と圧力との動バラン
スが保たれている。従って、この中に不凝縮性のガスが
混入すると正常な温度・圧力のバランスが崩れる。本発
明は上述の現象を利用して冷凍サイクル内の要所につい
て温度，圧力を検出し、正常なバランス状態と比較する
ことにより、不凝縮性ガスの混入に因る潜在的な故障を
検出する。

【００１１】以上に説明した原理に基づいて請求項１の
発明方法は、吸収冷凍機の吸収器の圧力と冷水の出口温
度とを検出し、検出した圧力・温度の関係を、あらかじ
め定められた圧力・温度の基準を比較して、冷水出口温
度に比して吸収器圧力の割合が高すぎるときは、潜在的
故障が発生しているものと判定することを特徴とする。
以上に説明した請求項１の発明によると、変動を示す吸
収器の圧力（詳しくは吸収器内のアンモニアガスの蒸気
圧）を、冷水出口温度との関係において捉える（冷水出
口温度の関数として比較検討可能な形にする）ことによ
り、これを、正常な整備状態における値（基準値）と比
較して、高すぎる場合は異常であることを察知し、さら
に、不凝縮性ガスの混入による異常が発生していてるも
のと推定することができる。

【００１２】請求項２の発明方法は、吸収冷凍機の吸収
器の圧力を検出し、運転開始後、所定時間を経過した時
の吸収器圧力が所定圧力よりも高い場合は、潜在的故障
が発生しているものと判定することを特徴とする。以上
に説明した請求項２の発明によると、運転開始の直後の
過渡期間を避けて、運転が定常状態となった時に吸収器
内のアンモニアガス蒸気圧を、予め定めてあった所定圧
力と比較することにより、潜在的故障の有無を判定する
ことができる。

【００１３】請求項３の発明方法は、冷却対象物の温度
（例えば冷房における室温）がセット温度まで降下した
とき再生器のバーナが自動的に消火され、冷却対象物の
温度がセット温度以上になると前記バーナが自動的に再
点火される構造の吸収冷凍機において、前記のバーナが
自動的に消火された時点、もしくは該バーナに対して消
火を指示する信号が出力された時点で、当該冷凍機の吸
収器の圧力を検出し、検出された吸収器圧力を、予め定
められた圧力と比較して、高すぎる場合は潜在的故障が
発生しているものと判定することを特徴とする。以上に
説明した請求項３の発明方法によると、いわゆるサーモ
スタットが働いて吸収冷凍機が断続的に運転され、これ
に伴って吸収器内のアンモニアガス蒸気圧が周期的に変
動している場合、上記の変動している運転状態の中で、
定常運転と見做し得る時点を選んで吸収器内の圧力を検
出して正確な判定をすることが出来る。なお、この場合
の時点とは、ミリ秒単位の瞬間を意味するものではな
く、アンモニアガスの熱的慣性を考慮して適宜の時間的
誤差を許容し得るものである。

【００１４】請求項５の発明方法は、吸収冷凍機の冷水
入口温度と冷水出口温度を検出し、運転開始後、所定の
時間を経過して定常的に運転されている状態での入口温
度と出口温度との温度差を算出し、上記の温度差が予め
定められた温度差以下である場合は潜在的故障が発生し
ているものと判定することを特徴とする。以上に説明し
た請求項５の発明によると、使用者が官能的に感知し得
ない程度の冷水温度差の減少を検知して潜在的な故障の
発生を判定することができるので、故障が拡大しないう
ちに整備することができる。

【００１５】よ請求項１０の発明装置の構成は、吸収
冷凍機の吸収器圧力実測値を表す信号、および、冷水出
口温度実測値を表す信号を入力される入力部と、吸収冷
凍機の吸収器圧力の基準値を冷水出口温度の関数として
表したデータを記憶する定数記憶部と、入力された圧力
信号と温度信号とに基づいて、吸収器圧力実測値を冷水
出口温度の関数として算出する演算部と、演算部で算出
された「冷水温度の関数としての吸収器圧力実測値」
を、定数記憶部に記憶されていた「冷水温度の関数とし
ての吸収器圧力基準値」と比較して、潜在的故障の有
無、および該潜在的故障の程度を判定する比較部と、上
記比較部による判定結果を出力する出力部と、を具備し
ていることを特徴とする。以上に説明した請求項１０の
発明装置によると、冷水温度の関数として表された吸収
器内圧実測値を、冷水温度の関数として表された吸収器
圧力基準値と比較することができるので、前記請求項１
に係る発明方法を容易に実施して、その効果を充分に発
揮せしめることができる。

【００１６】請求項１２の発明装置の構成は、吸収冷凍
機の冷水出口温度の実測値、および同冷水出口温度の実
測値を入力される入力部と、吸収冷凍機が運転を開始し
た時に計数を開始して所定時間を経過した時に信号を出
力するタイマ手段と、吸収冷凍機が運転を開始して上記
所定時間を経過した時点における、冷水の出口温度と入
口温度との温度差に関する許容下限値を記憶する定数記
憶部と、運転開始後所定時間を経過したことを表す信号
を入力されたとき、冷水入口温度と冷水出口温度との温
度差を算出する演算部と、上記演算部が算出した実測値
に基づく温度差と、前記定数記憶部に記憶されていた許
容下限値とを比較して、潜在的故障の有無を判定する比
較部と、を具備していることを特徴とする。以上に説明
した請求項１２の発明装置によると、診断対象である吸
収冷凍機が定常運転状態になったとき、冷水の出，入口
温度の温度差実測値と、冷水の出，入口温度の温度差の
許容下限値とを自動的に比較することが出来るので、前
記請求項５に係る発明方法を容易に実施して、その結果
を充分に発揮せしめることが出来る。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る自動診断方法
を実施するために構成した自動診断装置の１実施形態を
描いたアンモニア吸収冷凍機を示し、模式的化して描い
た系統図である。本図１に示した実施形態は、前掲の図
５に示した従来例のアンモニア吸収冷凍機に本発明を適
用して改良した１例であって、図５（従来例）と同じ符
号を付したものは前記従来例におけると同様ないし類似
の構成部分である。次に、本図１について図５（従来
例）と異なる点について説明すると、蒸発器３に設けら
れている冷水管３ａの中を流通する冷水３ｂの、出口温
度を検出する温度センサ５を設けて、その出力信号であ
る出口水温信号ａを自動演算装置７に入力せしめる。次
に、前記自動演算装置７における演算（診断）の原理に
ついて説明する。図２は、冷水出口温度を横軸にとり、
吸収器内圧力を縦軸にとって、温度・圧力の関係を示し
た図表である。実線で描いたＬ₀は、吸収冷凍機が完全
に整備されたときの温度・圧力関係を示し、図から理解
されるように、吸収器内圧力は冷水出口温度の１次関数
として表し得る値を示す。上記の完全整備状態に比し
て、アンモニア水溶液の循環系内に僅少量の不凝縮性ガ
スが混入すると、冷水出口温度に対する吸収器圧力の関
係はＬ₁のごとく、ほぼ平行移動して上昇する。差し当
たっての危険は無いが明らかに異常の発生を思わせる程
度に上昇したカーブを警戒カーブと名付ける。本実施形
態においては、正常時圧力カーブＬ₀と警戒カーブＬ₁と
の圧力差ΔＰ₁は０．１３ｋｇ／ｃｍ²ａｂｓであった。
次に、直ちに重大な２次的損傷を誘発する虞れは無い
が、放置しておくと重大な損傷を招く虞れが有る程度に
上昇したカーブを警告カーブＬ₂と名付ける。本実施形
態において、正常圧力カーブＬ₀と警告カーブＬ₂との圧
力差ΔＰ₂は０．２ｋｇ／ｃｍ²ａｂｓであった。

【００１８】上記のカーブＬ₀，Ｌ₁，Ｌ₂がほぼ平行で
あることにより、吸収器内圧力を実測して該実測値を正
常時圧力カーブＬ₀と比較する場合、任意の冷水出口温
度において比較することができる。すなわち、例えば任
意の冷水出口温度Ｔで吸収器内圧力を検出したならば、
正常時圧力カーブＬ₀の、冷水出口温度Ｔに相当する圧
力値と比較すれば良い。本実施形態では上述のように、
吸収器内圧力を冷水出口温度の関数として表すことによ
り、実測値と基準値（完全整備された状態における値）
とを比較する。さらに図２の図表上において、これ以上
に吸収器内圧力が上昇すると危険に直面するから、直ち
に非常停止しなければならないという危険カーブＬ₃を
設定する。この危険カーブを設計的計算で算出すること
は至難であるから、蓄積された経験的技術によって図示
の圧力差ΔＰ₃を設定する。本発明において吸収器圧力
と冷水出口温度との圧力・温度関係を関数として表すと
は、図２に例示したように温度−圧力図表上に特性カー
ブを求める意である。幸いに、この関係が１次関数であ
るから比較演算が容易である。

【００１９】図３は、前掲の図１に表した自動演算装置
の詳細なブロック図に、タイマおよび該タイマの入力矢
印と出力矢印とを鎖線で付記するとともに、出力手段を
模式的に付記した図である。入力部８に、吸収器内圧を
表す圧力信号ｂと、冷水の出口温度を表す出口水温信号
ａとが入力される。一方、定数記憶部９には、図２に示
した正常時圧力カーブＬ₀が記憶されている。すなわ
ち、吸収器圧力の基準値が冷水出口温度の関数として記
憶されている。１基の自動診断装置で複数機種の吸収冷
凍機を監視する場合は、前記定数記憶部９に複数機種の
それぞれに対応する複数本の正常時圧力カーブを記憶さ
せるとともに、設定部１０によって所望機種の正常時圧
力カーブを選定できるようにしておく。演算部１１は、
入力された圧力信号（実測値）ｂと、「入力された出口
水温信号ａに対応する、正常値圧力カーブＬ₀の圧力
値」との差圧を算出する。比較部１２は、上記の差圧の
正負，および絶対値に基づいて（図２参照）カーブＬ₁
よりも下方の正常域か、カーブＬ₁とＬ₂との間の警戒域
であるか、カーブＬ₂とＬ₃との間の警報域であるか、カ
ーブＬ₃以上の危険域であるかを判定する。記憶部１３
は、上記の判定結果と、判定演算の根拠データとを、時
系列的に記憶しておく。

【００２０】前記比較部１２における判定結果が警戒域
であれば、出力部１４は警告ランプ１５を点灯させ、も
しくは点滅させる。これにより、吸収冷凍機の運転担当
者は、日常見回りのとき潜在的異常の発生に気付く。判
定結果が警報域であれば、出力部１４は警音器１６を鳴
動させる。吸収冷凍機の運転担当者は、隣室に居ても警
音に気付いて、早急な整備が必要であることに気付く。
このようにして、多くの場合は警報域の段階で気付いて
整備の手配を行ない得るが、何らかの事情で潜在的故障
が急激に拡大して危険カーブＬ₃を越えたならば、重大
故障の誘発（例えば再生器の過熱）を未然に防止するた
め、吸収冷凍機の運転を非常停止させる。さらに本実施
形態においては、潜在的故障が発見されると、無線送信
機１８の自動送信機能を作動させ、もしくは通信線１９
を経由して中央管理室へ自動的に通信する。中央管理室
は、時間的余裕をもって潜在的故障発生の情報を入手
し、その他の保守担当冷凍機の状況や、整備技術員派遣
計画を勘案して、自動通信を発信した吸収冷凍機に対す
る人員配当，修復部品準備、サービスカーの割り当てな
どを行ない、効率良くサービス活動を行なうことができ
る。整備のためのサービスカーが到着したとき、プリン
タ１７は、記憶部１３に記憶されていたデータ類を時系
列的に打ち出して、整備技術員の参考に供する。整備技
術員は、その他の参考データとプリンタ１７が打ち出し
たデータとを対照して、より完全な情況判断をすること
ができる。

【００２１】次に、上述と異なる実施形態について、前
掲の図３を援用して説明する。この実施形態の演算部１
１は、鎖線で示したタイマ２０を備えている。そして定
数記憶部９には、良好な整備状態である吸収冷凍機の、
定常運転状態における吸収器内圧力変動範囲の上限値が
所定圧力として記憶されている。演算部１１は、当該吸
収冷凍機が運転を開始した直後、時々刻々変化する圧力
信号ｂ（吸収器内圧力実測値）を入力されるが、運転開
始後、定常運転状態になるまでの過渡的期間には演算を
行なわない。そして、運転開始と同時にタイマ２０がカ
ウントを開始し、該タイマ２０が所定時間の計数を終え
て過渡期間が終了したと判断したとき、該タイマ２０は
演算部１１に対して演算を指示する信号を与える。この
信号を受けて演算部は、吸収器内圧力実測値と、定数記
憶部９が記憶していた所定圧力（正常な変動範囲の上限
圧力）との差を算出して比較部１２に出力する。比較部
１２は吸収器内圧力実測値が正常な変動範囲の上限（所
定圧力）よりも高ければ、何らかの異常が有るものと判
断して、その旨の信号を出力部１４に向けて送出する。
以上に説明したように、タイマ２０によって定常運転状
態になったことを推定して圧力比較を行なう実施形態と
異なる実施形態について次に説明する。この実施形態
は、（図１参照）吸収器４の内圧を検出する圧力センサ
６に代えて、吸収器４内の溶液温度を検出する温度セン
サ５ａを設ける。吸収器内圧力と吸収器内温度とは相関
関係にあるから、吸収器内温度を知れば吸収器内圧力を
推定することができる。従って、図２に示したグラフを
修正し、該図２において吸収器圧力の目盛を付した縦軸
に吸収器内温度目盛を付して、前掲の図１に示した実施
形態におけると同様にして吸収冷凍機の潜在的故障の有
無、およびその程度を推察して診断することができる。

【００２２】前記と更に異なる実施形態として（図１参
照）再生器１に温度センサ５ｂを設けることも考えられ
る。再生器１は、運転開始に際してバーナ１ａが点火さ
れ、加熱されて次第に昇温する。従って、再生器内温度
が所定温度（設計的に、もしくは実験的に適宜に設定し
た温度）に達したならば定常運転状態になったものと判
断して、比較演算による故障診断を行ない得る運転条件
になったものと考えることができる。このように、タイ
マ２０によらないで、「溶液循環系内の温度を検出する
ことにより定常運転状態であることを確認して比較演算
を行なう」という手法は、図１に示した実施形態のみで
なく、後に説明する図４の実施形態においても適用され
る。実際問題として、温度センサは圧力センサに比して
安価であるため、溶液温度を検出して運転状態（過渡的
状態か定常状態かの別、および、負荷の軽重）を判断す
ることは実用的価値の高い手法である。さらに、定常運
転状態においては溶液循環系内の各部は互いに温度・圧
力のバランスを保っているので、理論的には該溶液循環
系内の任意の個所に温度センサを設けることができる。
実際面においては、温度センサの取付部で気密の保持を
損なう虞れの無いことを第１条件として、取付，配線が
容易で、点検に便利な個所を選べば良い。従って、本発
明において例えばＡ点の温度を検出するということは、
Ａ点の温度を一義的に決定し得る個所の温度を検出する
ことを含む意となる。同様に、例えばＢ点の圧力を検出
するということは、Ｂ点と同じ圧力に保たれている点の
圧力を検出すること、および、Ｂ点の圧力を一義的に算
出し得る点の圧力を含む意である。本発明に係る診断方
法の基本は、正常な整備状態における特定個所の物理量
（温度・圧力）を基準値として、検出した物理量（温度
・圧力）の実測値を上記の基準値と比較して異常の有無
を判定するものであるが、上記の基準値は、設計的に定
められても良く、実験的に定めても良い。ここに、実用
運転の記録を参照して基準値を定めることは、実験的に
定めることと原理的に同じである。

【００２３】次に、溶液循環系内の物理量（温度・圧
力）によらず、運転状態を判断する実施形態について、
前掲の図１を援用して説明する。吸収冷凍機にいわゆる
サーモスタットが設けられていて、冷却対象物の温度
（例えば室温）がセット値よりも下がれば自動的に運転
が停止され（バーナ１ａ消火）、冷却対象物の温度がセ
ット圧よりも上がれば自動的に運転を再開（バーナ１ａ
点火）される構造の吸収冷凍機においては、通常の場
合、断続的に自動運転される。このようなは場合、吸収
冷凍機が自動停止される直前において最大能力運転が行
なわれるので、この時点を捉えて吸収器４の内部圧力を
表す吸収器圧力信号（図１において符号ｂ）を検出し、
基準値に比して有意差をもって高ければ、何らかの異常
を発生しているものと推定される。この場合、基準値に
比して何ｋｇ／ｃｍ²高ければ異常とするかは、設計的
に、もしくは実験的に定めることができる。

【００２４】次に、吸収器内圧力が不凝縮性ガスの混入
によって上昇する状態を実験的に作り出した場合の測定
値を表１として示す。この実験は、水１０ｋｇ，アンモ
ニア７ｋｇのアンモニア水溶液の中へ、窒素ガスを混入
したものであって、混入量は「不凝縮ガス量の欄」に示
してある。

【００２５】

【表１】

【００２６】不凝縮ガスの混入量の増加に伴って吸収器
圧力および再生器壁温が上昇し、冷凍能力が低下してい
ることが分かる。

【００２７】例えば不凝縮ガスが１リットル混入した実
験１の状態では、冷凍能力が２％低下しているが、初夏
の候に冷凍能力が２％低下しても、居住者は冷房能力の
不足を感じない。この頃には、吸収冷凍機は余裕をもっ
て断続運転されているからである。このような状態にお
いて、サーモスタットから冷凍機運転中止の信号が出た
時すなわち、バーナ消火指令信号が出力された時点、も
しくはバーナが自動消火した時点で、吸収器圧力を検出
すれば、該吸収器圧力実測値が、吸収器圧力基準値より
も約０．０４ｋｇ／ｃｍ²上昇していることが判明す
る。この場合、基準値に比して許容される圧力差は任意
に設定することができる。異常と判定されたとき（図３
参照）警告ランプ１５もしくは警音器１６を作動させる
とともに、異常と判定した演算の値をプリンタ１７に印
字させ、もしくはグラフとして描かせておくと、異常個
所や故障原因の推定に有益である。

【００２８】図４は、前掲の図１と異なる実施形態を示
す系統図である。図１と異なるところは次のとおりであ
る。すなわち、図１の実施形態で設けられていた吸収器
４用の圧力センサ６および温度センサ５ａを省略すると
ともに、蒸発器３の冷水管３ａ内を流通する冷水３ｂの
入口温度を検出する温度センサ５ｄ、および、同出口温
度を検出する温度センサ５ｃを設け、それぞれの検出信
号出力を自動演算装置７′に入力させる。これにより、
吸収冷凍機の運転者や室内居住者が冷凍能力（冷房能
力）の不足を官能的に感知し得ない潜在的故障の段階
で、冷水の出，入口温度差の減少として異常の発生を検
知することができる。本図４の実施形態においては、監
視対象である吸収冷凍機が定常運転状態のときに冷水の
出，入口温度差を算出して、基準値（正常時温度差）と
比較して、所定の温度差よりも少ないときは潜在的故障
発生とした。本図４における自動演算装置７′の構成は
図３に示したブロック図においてタイマ２０を設けたも
のと類似である。これにより、所定時間の経過によって
定常運転になったものと見做して比較演算を行なうこと
ができる。

【００２９】次に、図４を援用して更に異なる実施形態
を説明する。この実施形態は、温度センサ５ｂによって
再生器１の壁温を検出し、基準値（正常時壁温）に比し
て所定値（実験的，もしくは設計的に設定）以上の温度
上昇を実測したときは潜在的故障が発生したものと診断
する。例えば吸収器内圧力や再生器内温度を検出しよう
とすると、密閉循環系の中へセンサを設置するので、い
わゆる真空破壊を生じさせないように厳重な注意を要す
るが、再生器の壁温の検出は、これらに比して極めて容
易に行なうことができる。

【００３０】上述のように、再生器壁温の上昇によって
潜在的故障（不凝縮ガス混入）と診断するための基礎実
験の１例を表２として次に示す。この表２は、前掲の表
１と同様にアンモニア溶液中に窒素ガスを混入して行な
ったものである。

【００３１】

【表２】

【００３２】上掲の表２から、不凝縮ガスの混入に伴っ
て冷凍能力が低下するとともに、再生器壁温度が上昇す
ることが分かる。

【００３３】前述のようにして再生器壁温度に基づいて
不凝縮ガスの混入を推察するのは、監視対象である吸収
冷凍機が定常運転状態であるときに行なう。この場合、
定常運転状態であることを認識するための手段は、前述
の各実施形態に適用した手段の中から適宜の手段を応用
できるが、図３に示したタイマ２０を用いることが望ま
しい。前掲の表２に示したように、不凝縮ガスの混入に
よって再生器壁温が上昇すること、すなわち、再生器壁
温が上昇したときは不凝縮ガスの混入が疑われることを
利用して潜在的故障を検知するには、図示を省略する
が、吸収冷凍機の再生器壁温を入力される入力部と、吸
収冷凍機が正常に作動している状態における再生器壁温
の許容上限値を記憶させる定数記憶部とを有し、かつ、
吸収冷凍機が定常運転状態にあるときの再生器壁温（実
測値）を前記の許容上限値と比較する比較部を具備する
自動診断回路を構成すると良い。

【００３４】前掲の表２に示した程度の不凝縮ガス混入
割合では、再生器壁温が上昇するとともに冷凍能力が約
２０％低下しているが、冷水出口温度は５℃を保ってい
る。このように、冷水出口温度が一定の値（５℃）を保
っていれば、室内居住者は冷房能力の不足を感じない。
前述のようにして再生器壁温の上昇を検出すれば、官能
的に不具合を感知しない潜在的な故障の段階で不凝縮ガ
スの混入を察知することができる。なお、潜在的な故障
の成長が非常に急速である場合は、それ以上の故障拡大
を防止するために緊急停止させる必要を生じることも考
えられる。前述した各実施形態においても、それぞれ緊
急停止信号を発せしめることが出来るが、図４に示した
温度センサ５ｃと温度センサ５ｄとの温度差（実測値）
が所定の温度差（例えば４．５℃）よりも少なくなった
とき、自動演算装置７′が非常停止信号を出力するよう
に構成することも有効である。

【００３５】

【発明の効果】以上に本発明の実施形態を挙げてその構
成・機能を明らかならしめたように、請求項１の発明に
よると、運転中に変動する吸収器内の圧力を、冷水出口
温度との関係において捉えることにより、これを基準値
と比較して潜在的な故障を診断することができる。請求
項２の発明によると、運転開始直後の過渡的期間を避け
て、定常運転状態における吸収器内のアンモニアガス圧
力を、予め定めておいた圧力と比較することによって潜
在的故障の有無を診断することができる。請求項３の発
明によると、サーモスタットが働いて断続運転されてい
る吸収冷凍機の潜在的故障を診断することができる。請
求項５の発明によると、使用者が官能的に感知し得ない
程度の冷水温度差の減少を検知して、潜在的な故障を早
期に発見することができる。

【００３６】請求項１０の発明装置によると、前記請求
項１に係る発明方法を容易に実施して、その効果を充分
に発揮させることができる。請求項１２の発明装置によ
ると、前記請求項５に係る発明方法を容易に実施して、
その効果を充分に発揮させることができる。

【００３７】請求項１８の発明装置によると、計測が容
易な再生器壁温を検出することによって吸収冷凍機の潜
在的故障を早期に発見することができる。

【００３８】上述のようにして、吸収冷凍機の密閉循環
系内に不凝縮ガスが混入して、何らかの形で温度・圧力
のバランスが崩れたとき、これを早期に発見して対処す
ることが可能になり、イ．気候が夏に向かっているとき、使用者が官能的に冷
凍能力（冷房能力）の不足を感じ始めないうちに潜在的
不具合を発見，整備することができるので、真夏になっ
て冷凍機の故障による被害が大きい季節に故障が顕在化
するといった事態を未然に防止でき、ロ．故障が潜在的な段階で早期発見，早期整備すること
ができるので、例えば再生器の過熱や、密閉循環系の温
度上昇による腐食の促進などの重大な２次的損傷の誘発
を未然に防止することができ、ハ．吸収冷凍機の保守管理を効率的に運営することがで
き、その結果として吸収冷凍機のユーザーの費用負担が
軽減され、ニ．故障発見を早期に行ない得るだけでなく、その故障
が不凝縮ガスの混入に因る確率が高いことを予知し得る
ため、整備修復の作業を能率良く適確に遂行することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る自動診断方法を実施するために構
成した自動診断装置の１実施形態を備えた吸収冷凍機の
系統図である。

【図２】冷水出口温度と吸収器内圧力との関係を示す図
表である。

【図３】前掲の図１に示した自動演算装置の詳細なブロ
ック図である。

【図４】前掲の図１と異なる実施形態を示す系統図であ
る。

【図５】アンモニア吸収冷凍機の従来例を示す系統図で
ある。

【符号の説明】

１…再生器、１ａ…バーナ、２…凝縮器、２ａ…冷却水
管、２ｂ…冷却水、３…蒸発器、３ａ…冷水管、３ｂ…
冷水、４…吸収器、４ａ…冷却水管、４ｂ…冷却水、
５，５ａ〜５ｅ…温度センサ、６…圧力センサ、７，
７′…自動演算装置、８…入力部、９…定数記憶部、１
０…設定部、１１…演算部、１２…比較部、１３…記憶
部、１４…出力部、１５…警戒ランプ、１６…警音器、
１７…プリンタ、１８…無線送信機、１９…通信線、２
０…タイマ、ａ…冷水の出口温度信号、ｂ…吸収器内圧
力信号、Ｌ₀…正常時圧力カーブ、Ｌ₁…警戒カーブ、Ｌ
₂…警告カーブ、Ｌ₃…危険（非常停止）カーブ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者福島幸男茨城県土浦市木田余東台１−９−１日立ビル施設エンジニアリング株式会社開発研究部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸収冷凍機の吸収器の圧力と冷水の出口
温度とを検出し、検出した圧力・温度の関係を、あらかじめ定められた圧
力・温度の基準を比較して、冷水出口温度に比して吸収器圧力の割合が高すぎるとき
は、潜在的故障が発生しているものと判定することを特
徴とする、吸収冷凍機の潜在的故障自動診断方法。
【請求項２】吸収冷凍機の吸収器の圧力を検出し、運転開始後、所定時間を経過した時の吸収器圧力が所定
圧力よりも高い場合は、潜在的故障が発生しているもの
と判定することを特徴とする、吸収冷凍機の潜在的故障
自動診断方法。
【請求項３】冷却対象物の温度がセット温度まで降下
したとき再生器のバーナが自動的に消火され、冷却対象
物の温度がセット温度以上になると前記バーナが自動的
に再点火される構造の吸収冷凍機において、前記のバーナが自動的に消火された時点、もしくは該バ
ーナに対して消火を指示する信号が出力された時点で、
当該冷凍機の吸収器の圧力を検出し、検出された吸収器圧力を、予め定められた圧力と比較し
て、高すぎる場合は潜在的故障が発生しているものと判
定することを特徴とする、吸収冷凍機の潜在的故障自動
診断方法。
【請求項４】診断対象である吸収冷凍機、もしくは、
これと同一型式の吸収冷凍機が、完全に整備されている
状態で、吸収器圧力と冷水出口温度とを複数回測定し
て、吸収器圧力を冷水出口温度の関数として求め、これ
を前記の圧力・温度の基準として用いることを特徴とす
る、請求項１に記載した吸収冷凍機の潜在的故障自動診
断方法。
【請求項５】吸収冷凍機の冷水入口温度と冷水出口温
度とを検出し、運転開始後、所定の時間を経過して定常的に運転されて
いる状態での入口温度と出口温度との温度差を算出し、上記の温度差が予め定められた温度差以下である場合は
潜在的故障が発生しているものと判定することを特徴と
する、吸収冷凍機の潜在的故障自動診断方法。
【請求項６】冷水出口温度の関数として求められた圧
力・温度の基準に対して、設計的に、もしくは実験的に
許容限度の圧力差ΔＰ₁を設定しておき、ある温度Ｔにおける吸収器圧力の実測値が、上記の温度
Ｔにおける基準圧に比してΔＰ₁以上高いときは、潜在
的故障の成長状態が警戒を要する程度と判定して警告ラ
ンプを点灯せしめることを特徴とする、請求項１に記載
した吸収冷凍機の潜在的故障自動診断方法。
【請求項７】前記の圧力差ΔＰ₁よりも大きい圧力差
ΔＰ₂を、設計的に、もしくは実験的に設定しておき、ある温度Ｔ′における吸収器圧力の実測値が、上記の温
度Ｔ′における基準圧に比してΔＰ₂以上高いときは、
潜在的故障の成長状態が緊急の整備を要する程度と判定
して警音器を作動せしめることを特徴とする、請求項６
に記載した吸収冷凍機の潜在的故障自動診断方法。
【請求項８】前記の圧力差ΔＰ₂よりも更に大きい圧
力差ΔＰ₃を、設計的に、もしくは実験的に設定してお
き、ある温度Ｔ″における吸収器圧力の実測値が、上記の温
度Ｔ″における基準圧に比してΔＰ₃以上高いときは、
潜在的故障の成長状態が、これ以上の運転継続が危険で
あるとされる程度と判定して、当該吸収冷凍機を非常停
止せしめることを特徴とする、請求項７に記載した吸収
冷凍機の潜在的故障自動診断方法。
【請求項９】警戒を要する程度の潜在的故障が有ると
判定されたとき、もしくは緊急の整備を要する程度の潜
在的故障が有ると判定されたとき、および／または運転
継続が危険であると判定されたとき、温度・圧力の検出
データを自動的に中央管理室へ送信することを特徴とす
る、請求項８に記載した吸収冷凍機の潜在的故障自動診
断方法。
【請求項１０】吸収冷凍機の吸収器圧力実測値を表す
信号、および、冷水出口温度実測値を表す信号を入力さ
れる入力部と、吸収冷凍機の吸収器圧力の基準値を冷水出口温度の関数
として表したデータを記憶する定数記憶部と、入力された圧力信号と温度信号とに基づいて、吸収器圧
力実測値を冷水出口温度の関数として算出する演算部
と、演算部で算出された「冷水温度の関数としての吸収器圧
力実測値」を、定数記憶部に記憶されていた「冷水温度
の関数としての吸収器圧力基準値」と比較して、潜在的
故障の有無、および該潜在的故障の程度を判定する比較
部と、上記比較部による判定結果を出力する出力部と、を具備
していることを特徴とする、吸収冷凍機の潜在的故障自
動診断装置。
【請求項１１】前記の運残部はタイマ手段を備えてお
り、前記の定数記憶部は吸収冷凍機が運転を開始して所定時
間を経過した時点における吸収器圧力の許容上限値を記
憶する機能を併せ備えており、前記の入力部は吸収冷凍機の運転開始を表す信号を併せ
て入力されるようになっており、かつ、前記の比較部は、吸収冷凍機が運転を開始して所
定時間を経過した時点における吸収器圧力実測値と、記
憶部が記憶していた許容上限値とを比較して潜在的故障
の有無を判定する機能を併せ有していることを特徴とす
る、請求項１０に記載した吸収冷凍機の潜在的故障自動
診断装置。
【請求項１２】吸収冷凍機の冷水入口温度の実測値、
および同冷水出口温度の実測値を入力される入力部と、吸収冷凍機が運転を開始した時に計数を開始して所定時
間を経過した時に信号を出力するタイマ手段と、吸収冷凍機が運転を開始して上記所定時間を経過した時
点における、冷水の出口温度と入口温度との温度差に関
する許容下限値を記憶する定数記憶部と、運転開始後所定時間を経過したことを表す信号を入力さ
れたとき、冷水入口温度と冷水出口温度との温度差を算
出する演算部と、上記演算部が算出した温度差と、前記定数記憶部が記憶
している許容下限値とを比較して、潜在的故障の有無を
判定する比較部と、を具備していることを特徴とする、
吸収冷凍機の潜在的故障自動診断装置。
【請求項１３】前記の比較部は、比較演算結果、およ
び比較演算に用いられた入力データを記憶する記憶部を
備えており、かつ、前記の出力部はプリンタを備えていて、潜在的故障が発見されたとき、潜在的故障発生に至るま
での期間における入力データを経時的に印字および／ま
たは作図する機能を有していることを特徴とする、請求
項１０または請求項１２の何れかに記載した吸収冷凍機
の潜在的故障自動診断装置。
【請求項１４】前記の出力部は警告ランプもしくは警
音器、および自動送信機を備えていて、潜在的故障が有る旨の信号を受けたとき、前記警告ラン
プもしくは警音器を作動せしめるとともに、潜在的故障
が発生した旨を自動的に中央管理室へ通信する機能を有
するものであることを特徴とする、請求項１０ないし請
求項１３の何れかに記載した吸収冷凍機の潜在的故障自
動診断装置。
【請求項１５】吸収器の圧力と併せて、吸収器内溶液
の温度を検出し、もしくは吸収器の圧力に代えて吸収器
内溶液の温度を検出し、検出された吸収器内温度と検出された冷水出口温度との
関係を、予め定められた「吸収器内温度と冷水出口温度との関
係」と比較して、吸収器内温度実測値の、冷水出口温度実測値に対する比
率が、予め定められた値よりも高ければ、潜在的故障が
発生しているものと判定することを特徴とする、請求項
１に記載した吸収冷凍機の潜在的故障自動診断方法。
【請求項１６】再生器の温度を併せて検出し、再生器
温度が所定の温度範囲内であれば当該吸収冷凍機が定常
的な運転状態であると判断して冷水入口温度と出口温度
との温度差実測値を予め定められた温度差と比較し、再生器温度が所定の温度範囲外であれば、予め定められ
た比率に従って上記の温度差実測値を補正して、予め定
められた温度差と比較することを特徴とする、請求項５
に記載した吸収冷凍機の潜在的故障自動診断方法。
【請求項１７】前記吸収器の圧力検出に代えて再生器
の壁温度を検出し、吸収器圧力が所定圧力よりも高い場
合に代えて、再生器壁温が所定温度よりも高い場合に、
潜在的故障が発生しているものと判定することを特徴と
する、請求項２に記載した吸収冷凍機の潜在的故障自動
診断方法。
【請求項１８】吸収冷凍機の再生器の壁温度を入力さ
れる入力部と、吸収冷凍機が正常に作動している状態における再生器壁
温の許容上限値を記憶する定数記憶部と、監視対象の吸収冷凍機が定常的な運転状態であるときの
再生器壁温実測値を、前記記憶部が記憶している許容上
限値とを比較して、潜在的故障の有無を判定する比較部
と、を具備していることを特徴とする、吸収冷凍機の潜
在的故障自動診断装置。