JP2011158132A

JP2011158132A - 冷凍サイクルの動作制御方法及び装置

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Publication number: JP2011158132A
Application number: JP2010018593A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Kofuchi; 充雄小淵
Original assignee: Orion Machinery Co Ltd
Current assignee: Orion Machinery Co Ltd
Priority date: 2010-01-29
Filing date: 2010-01-29
Publication date: 2011-08-18
Anticipated expiration: 2030-01-29
Also published as: JP5224548B2

Abstract

【課題】電子膨張弁のゼロ点ズレによる冷凍サイクルの動作の停止を事前に回避するとともに、ゼロリセット処理を行うことに伴う冷凍サイクルの動作開始の遅れや時間的なロスを招く不具合を回避する。
【解決手段】冷媒の循環経路内に接続した電子膨張弁を備える冷凍サイクルの動作制御を行うに際し、冷凍サイクルに対する通常時の制御モード（通常制御モード）による動作中に、冷媒の蒸発圧力を検出し、検出した蒸発圧力が予め設定したモード切換圧力まで低下したなら、電子膨張弁をゼロリセットするゼロリセットモードに切換え、循環経路内に接続した冷媒圧縮機を動作させた状態で、電子膨張弁を全閉状態に制御するゼロリセット処理を行い、このゼロリセット処理が終了したなら、少なくとも電子膨張弁の全閉状態を解除する制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷媒の循環経路内に接続した電子膨張弁を備える冷凍サイクルの動作制御方法及び装置に関する。

一般に、冷媒の循環経路に沿って、圧縮機，凝縮器，膨張弁，蒸発器等を順次接続して構成した冷凍サイクルは知られている。この場合、膨張弁には、通常、電子膨張弁が用いられ、この電子膨張弁は、冷凍サイクルの動作時に、蒸発器の過熱度を目標値としてＰＩＤ制御される。

ところで、電子膨張弁は、制御信号（制御パルス）が付与されることにより、このパルス数に応じてステッピングモータが回転し、この回転角に比例した弁開度となるように制御される。しかし、この種の電子膨張弁は、原理上、使用に伴ってパルス数と弁開度（実開度）にズレ（ゼロ点ズレ）が発生しやすく、特に、負荷が低下して弁開度が小さくなった際には、ゼロ点ズレの影響が大きくなり電子膨張弁が全閉状態になりやすくなる。電子膨張弁が全閉状態になった場合、冷媒の蒸発圧力が０又は０以下まで低下し、異常が発生したものとして冷凍サイクルの動作が停止してしまう。したがって、冷凍サイクルを、例えば、空気調和を行う圧縮空気除湿装置に用いる場合には、圧縮空気除湿装置の運転停止を来すことになり、使用している工場のクリーンルームや病院の室内環境等を目的とする環境に維持できなくなる。

このため、従来においては、電子膨張弁のゼロ点ズレを矯正するゼロリセット処理（初期化処理）を行っており、例えば、特許文献１には、利用者の操作によってリモコンから運転開始指令が出力されると、弁開度制御手段は、自己の内部に保有するメモリを参照して前回のコンプレッサの停止が正常な停止か異常な停止であるかを判別し、正常な停止のときは５４０パルスで初期化を行うとともに、異常な停止の場合は、７００パルスにより初期化を行う点が開示されており、また、特許文献２には、負荷温度Ｔと予め定められた設定温度Ａを比較し、Ｔ≦Ａのときは負荷が設定温度Ａよりも低温に制御されているから、負荷が小さいと判断し、冷凍装置の運転を停止させて電子膨張弁の初期化を実行するとともに、Ｔ＞Ａのときは電子膨張弁の初期化を実行せず、冷凍装置の運転を続け、運転を続ける間に、負荷温度Ｔが下がり、設定温度Ａに到達した時に、冷凍装置の運転を停止させて初期化を実行する点が開示されている。

特開平９−８９３８７号公報（段落００３３，００３４）特開２００５−２４９２６１号公報（段落００２６）

しかし、上述した従来における電子膨張弁に対するゼロリセット処理の方法は、次のような問題点があった。

第一に、電子膨張弁のゼロ点ズレによる一番の問題は、異常が発生したものとして冷凍サイクルの動作が停止してしまうことにある。したがって、冷凍サイクルの動作が停止する前に必要な処理を行い、動作の停止を事前に防止することが重要となるが、従来の方法は、ゼロ点ズレによる異常が発生した後の処理方法を主眼とするため、異常が発生する前、即ち、冷凍サイクルの動作の停止を事前に回避する観点からは用をなさない。

第二に、ゼロリセット処理は、電子膨張弁を全閉状態又は全開状態に制御する必要があるため、冷凍サイクルの動作中に行うことは制御を乱すことになり、ゼロリセット処理を行う際には冷凍サイクルの動作（運転）を停止させ、別途の処理期間を設けている。この結果、この処理期間がそのまま冷凍サイクルの動作開始の遅れや時間的なロスを招いてしまう。

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した冷凍サイクルの動作制御方法及び装置の提供を目的とするものである。

本発明に係る冷凍サイクルの動作制御方法は、上述した課題を解決するため、冷媒Ｋの循環経路内に接続した電子膨張弁２を備える冷凍サイクルＣの動作制御を行うに際し、冷凍サイクルＣに対する通常時の制御モード（通常制御モード）Ｍｓによる動作中に、冷媒Ｋの蒸発圧力Ｐｅを検出し、検出した蒸発圧力Ｐｅが予め設定したモード切換圧力Ｐｅｃまで低下したなら、電子膨張弁２をゼロリセットするゼロリセットモードＭｒに切換え、循環経路内に接続した冷媒圧縮機３を動作させた状態で、電子膨張弁２を全閉状態に制御するゼロリセット処理を行い、このゼロリセット処理が終了したなら、少なくとも電子膨張弁２の全閉状態を解除する制御を行うようにしたことを特徴とする。

この場合、発明の好適な態様により、ゼロリセットモードＭｒに切換えた際には、電子膨張弁２のゼロ点ズレによる異常の検出時に行う異常処理を中止することができるとともに、異常処理を中止した後、予め設定した中止時間Ｔｓが経過したなら当該異常処理の中止を解除することができる。また、モード切換圧力Ｐｅｃは、電子膨張弁２のゼロ点ズレによる異常を検出する際に用いる閾値としての異常検出圧力Ｐｃｘに対して、所定圧力だけ高く設定することができる。さらに、ゼロリセット処理が終了したなら、電子膨張弁２を全開状態に制御した後、予め設定した所定のモード復帰条件を満たしたなら通常制御モードに復帰させることができるとともに、このモード復帰条件には、蒸発圧力Ｐｅが予め設定した復帰条件圧力Ｐｅｒ以上になること，又は蒸発器出口温度Ｔｏが予め設定した復帰条件温度Ｔｏｓ以下になること，を条件とすることができる。

一方、本発明に係る冷凍サイクルの動作制御装置１は、上述した課題を解決するため、冷媒Ｋの循環経路内に接続した電子膨張弁２を備える冷凍サイクルの動作制御装置であって、冷凍サイクルＣに対する通常制御モードＭｓによる動作中に冷媒Ｋの蒸発圧力Ｐｅを検出する圧力検出手段４と、少なくとも、圧力検出手段４により検出した蒸発圧力Ｐｅが予め設定したモード切換圧力Ｐｅｃまで低下したなら電子膨張弁２をゼロリセットするゼロリセットモードＭｒに切換えるゼロリセットモード切換機能，ゼロリセットモードに切換わったなら循環経路内に接続した冷媒圧縮機３を動作させた状態で電子膨張弁２を全閉状態に制御するゼロリセット処理を行うゼロリセット処理機能，及びこのゼロリセット処理が終了したなら少なくとも電子膨張弁２の全閉状態を解除するゼロリセットモード解除機能を備える制御手段５とを設けてなることを特徴とする。

この場合、発明の好適な態様により、ゼロリセットモード解除機能には、ゼロリセット処理が終了したなら、電子膨張弁２を全開状態に制御した後、予め設定した所定のモード復帰条件を満たしたなら通常制御モードに復帰させる機能を設けることができる。なお、冷凍サイクルＣは、圧縮空気除湿装置１００に適用することができる。

このような本発明に係る冷凍サイクルの動作制御方法及び装置１によれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１）通常制御モードＭｓによる冷凍サイクルＣの動作中に、蒸発圧力Ｐｅが予め設定したモード切換圧力Ｐｅｃまで低下したなら、冷凍サイクルＣの動作を維持したまま、電子膨張弁２に対するゼロリセット処理を行い、この後、少なくとも電子膨張弁２の全閉状態を解除する制御を行うようにしたため、電子膨張弁２のゼロ点ズレによる冷凍サイクルＣの動作の停止を事前に回避することができる。

（２）冷凍サイクルＣの動作中に電子膨張弁２のゼロリセット処理が可能なため、ゼロリセット処理を行う際に、冷凍サイクルの動作を停止させたり、或いは冷凍サイクルの動作開始前にゼロリセット処理を行うタイミング設定などが不要となり、冷凍サイクルの動作開始の遅れや時間的なロスを招く不具合を回避することができる。特に、蒸発圧力Ｐｅが予め設定したモード切換圧力Ｐｅｃまで低下したことを条件に行うため、定期的又は半定期的に行う場合と異なり、ゼロリセット処理の回数を低減できる。

（３）好適な態様により、ゼロリセットモードＭｒに切換えた際に、電子膨張弁２のゼロ点ズレによる異常の検出時に行う異常処理を中止するようにすれば、冷凍サイクルＣが誤って停止してしまう不具合を確実に回避できるとともに、不要なアラーム音の出力や異常発生表示等を回避できる。

（４）好適な態様により、異常処理を中止した後、予め設定した中止時間Ｔｓが経過したなら当該異常処理の中止を解除するようにすれば、何らかの原因によりゼロリセット処理の時間が延びた場合、或いは電子膨張弁２以外の原因で蒸発圧力Ｐｅが低下している場合等であっても、一定の時間が経過したなら異常処理の中止が解除されるため、ゼロ点ズレ以外の異常を的確に知ることができるとともに、ゼロリセット処理を動作中に行うことに伴う冷凍サイクルＣへの悪影響を回避することができる。

（５）好適な態様により、モード切換圧力Ｐｅｃを、電子膨張弁２のゼロ点ズレによる異常を検出する際に用いる閾値としての異常検出圧力Ｐｃｘに対して、所定圧力だけ高く設定するようにすれば、異常検出圧力Ｐｃｘに対して適切な圧力差を設定できるため、電子膨張弁２におけるゼロ点ズレの発生を迅速に検出し、かつ的確なゼロリセット処理を行うことができる。

（６）好適な態様により、ゼロリセット処理が終了したなら、電子膨張弁２を全開状態に制御した後、予め設定した所定のモード復帰条件を満たしたなら通常制御モードに復帰させるようにすれば、ゼロリセットモードＭｒにより中断したことによる通常制御モードの動作分を速やかに補填できるため、ゼロリセットモードＭｒを実行したことに伴う悪影響を最小限に抑えることができる。

（７）好適な態様により、モード復帰条件を、蒸発圧力Ｐｅが予め設定した復帰条件圧力Ｐｅｒ以上になること，又は蒸発器出口温度Ｔｏが予め設定した復帰条件温度Ｔｏｓ以下になること，を条件とすれば、ゼロリセットモードＭｒによる低下分を速やかに相殺できるため、通常制御モードへの復帰を円滑かつ安定に行うことができる。

（８）好適な態様により、冷凍サイクルＣを、圧縮空気除湿装置１００に適用すれば、運転中の圧縮空気除湿装置１００の無用な停止を回避できるため、例えば、使用している工場のクリーンルームや病院室内等の環境を常に最適な状態に維持することができる。

本発明の好適実施形態に係る冷凍サイクルの動作制御方法の処理手順を説明するためのフローチャート、同動作制御方法を実施した際における時間対蒸発圧力の変化特性図、同冷凍サイクルを用いた圧縮空気除湿装置の外観斜視図、本発明の好適実施形態に係る動作制御装置を備える冷凍サイクルの回路構成図、同冷凍サイクルに用いるデジタル制御冷媒圧縮機の断面構成図、同デジタル制御冷媒圧縮機の動作説明図、

次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

まず、本実施形態に係る動作制御方法を実施できる冷凍サイクルＣの構成について、図４〜図６を参照して説明する。

図４中、Ｃは冷凍サイクルの全体構成を示す。この冷凍サイクルＣは主要機能部として、順次接続した、凝縮器（コンデンサ）１１，冷媒ドライヤ１２，電子膨張弁２，熱交換器群１３及び冷媒圧縮機３を備えており、これらにより、矢印Ｆｋ方向に冷媒Ｋが循環する冷媒回路を構成する。

この場合、凝縮器１１には、この凝縮器１１を空冷する凝縮器ファン１５を付設するとともに、この凝縮器ファン１５はインバータ１６によりインバータ制御される。また、熱交換器群１３は、複数の熱交換器（蒸発器）１３ｐ…を備えており、各熱交換器１３ｐ…の冷媒流入口はディストリビュータ１７に接続するとともに、各熱交換器１３ｐ…の冷媒流出口はヘッダ１８に接続する。なお、１９ｉは熱交換器群１３に圧縮空気Ａを流入させるエア流入口、１９ｅは熱交換器群１３から熱交換及び除湿された圧縮空気Ａｃを流出させるエア流出口を示す。したがって、エア流入口１９ｉから流入した圧縮空気Ａは各熱交換器１３ｐ…内で冷媒Ｋと熱交換及び除湿される。さらに、冷媒圧縮機３には、デジタル制御冷媒圧縮機３ｄを用いる。このデジタル制御冷媒圧縮機３ｄは、ロード状態「１」とアンロード状態「０」の時間軸を可変するデジタル制御を行うことができ、インバータ制御、即ち、圧縮器の回転周波数（大きさ）を可変するアナログ制御とは制御形態が基本的に異なる。

図５及び図６に、デジタル制御冷媒圧縮機３ｄの構成を示す。デジタル制御冷媒圧縮機３ｄは、圧縮機本体２０とデジタル切換機構部２１を備える。圧縮機本体２０には、軌道スクロール２２と固定スクロール２３を有する冷媒圧縮部２４を備えるとともに、デジタル切換機構部２１は、固定スクロール２３を軸方向Ｆｃに変位させることによりロード状態又はアンロード状態に切換えることができ、このデジタル制御冷媒圧縮機３ｄは、次のように動作する。今、圧縮機モータ２５を作動させれば、軌道スクロール２２は軌道上を旋回運動するとともに、固定スクロール２３は、軸方向Ｆｃに対して直角方向の位置が固定（規制）されているため、軌道スクロール２２の螺旋翼２２ｆと固定スクロール２３の螺旋翼２３ｆは、図６（ａ），（ｂ）に示すような相対運動を行う。一方、冷媒Ｋは、冷媒吸入口２６から吸入室Ｃｉに供給される。

この際、電磁バルブ２７のプランジャ２７ｐが、図５に示すように突出した状態、即ち、連通配管２８が閉状態にあれば、シリンダ室２９の内圧は、低圧側となる吸入室Ｃｉの内圧よりも高くなるため、固定スクロール２３の螺旋翼２３ｆは、ラム部３０を押し上げる不図示のスプリングに抗して軌道スクロール２２に圧接する。図５はこの状態となる。この状態において、固定スクロール２３の螺旋翼２３ｆに対する軌道スクロール２２の螺旋翼２２ｆの相対位置が、図６（ａ）に示す状態にあれば、吸入室Ｃｉに存在する冷媒Ｋは、点線矢印方向に沿って外側から螺旋翼２２ｆと２３ｆ間に進入するとともに、軌道スクロール２２が軌道上を旋回運動し、螺旋翼２２ｆに対する螺旋翼２２ｆの相対位置が、図６（ｂ）に示す状態になれば、螺旋翼２２ｆと２３ｆ間に進入した冷媒Ｋは、螺旋翼２２ｆと２３ｆ間に形成される三日月形の密閉空間Ｐｍ…に封入される。そして、軌道スクロール２２が旋回運動するに従って、三日月形の密閉空間Ｐｍ…の容積は、次第に小さくなり、冷媒Ｋに対する圧縮が行われるとともに、冷媒Ｋが中心空間Ｐｃに達すれば、冷媒Ｋの圧力は最大になる。この後、中心空間Ｐｃにおける圧縮された冷媒Ｋは、通気路３１を通って吐出室Ｃｏに至り、さらに、冷媒吐出口３２から吐出する。このときの冷媒Ｋの流通経路を、図５中に点線矢印で示す。よって、この状態がデジタル制御冷媒圧縮機３ｄにより冷媒圧縮を行うロード状態となり、１００〔％〕出力となる。

他方、電磁バルブ２７を制御し、プランジャ２７ｐを引込めることにより連通配管２８を開状態に切換えれば、低圧側となる吸入室Ｃｉとシリンダ室２９が連通配管２８により連通し、シリンダ室２９の内圧と吸入室Ｃｉの内圧が同圧になるため、不図示のスプリングによりラム部３０は上昇変位する。この結果、固定スクロール２３も上昇変位し、固定スクロール２３の螺旋翼２３ｆは、軌道スクロール２２から上方へ離間し、軌道スクロール２２と固定スクロール２３間に隙間が発生する。これにより、冷媒Ｋに対する圧縮は行われなくなる。よって、この状態がデジタル制御冷媒圧縮機３ｄによる冷媒圧縮が解除されたアンロード状態となり、０〔％〕出力となる。

したがって、電磁バルブ２７を、バルブ制御信号によりＯＮ／ＯＦＦ制御すれば、ＯＦＦ時にロード状態（１００〔％〕出力状態）、ＯＮ時にアンロード状態（０〔％〕出力状態）となるため、ロード状態の時間をＴｒ、アンロード状態の時間をＴｎとすれば、ロード率Ｒｒ＝Ｔｒ／（Ｔｒ＋Ｔｎ）を変化させることによりデジタル制御冷媒圧縮機３ｄの出力をデジタル制御することができる。

一方、冷凍サイクルＣにおいて、３５は、デジタル制御冷媒圧縮機３ｄの冷媒吐出口と冷媒吸入口間を接続したホットガスバイパス回路であり、このホットガスバイパス回路３５には、電磁開閉弁３６と容量制御弁（ＣＣＶ）３７を直列に接続する。その他、図４に示す冷凍サイクルＣにおいて、４１は高圧側の圧力検出器、４２は高圧側圧力スイッチ、４３は低圧側の圧力検出器、４４は圧縮機吐出口温度センサ、４５は蒸発器（熱交換器）出口温度センサ、をそれぞれ示す。圧力検出器４３は熱交換器群１３の下流側における冷媒Ｋの蒸発圧力Ｐｅを検出する圧力検出手段４を構成する。

他方、５１は制御部である。この制御部５１は、主に、温度，圧力等のセンサ類から得る検出結果に基づいて、各部のアクチュエータ類をシーケンス制御する機能を備えるとともに、各種の処理及び制御を実行することができるコンピュータ機能及び通信機能等を備えている。この制御部５１は、制御手段５を構成し、少なくとも、圧力検出手段４により検出した蒸発圧力Ｐｅが予め設定したモード切換圧力Ｐｅｃまで低下したなら電子膨張弁２をゼロリセットするゼロリセットモードＭｒに切換えるゼロリセットモード切換機能，ゼロリセットモードに切換わったなら循環経路内に接続した冷媒圧縮機３を動作させた状態で電子膨張弁２を全閉状態に制御するゼロリセット処理を行うゼロリセット処理機能，及びこのゼロリセット処理が終了したなら少なくとも電子膨張弁２の全閉状態を解除するゼロリセットモード解除機能を備えている。したがって、この制御手段５と圧力検出手段４が本実施形態に係る動作制御装置１を構成する。

また、制御部５１の入力ポートには、前述した高圧側の圧力検出器４１、低圧側の圧力検出器４３、圧縮機吐出口温度センサ４４、蒸発器出口温度センサ４５等をそれぞれ接続するとともに、制御部５１の出力ポートには、電子膨張弁２、インバータ１６、圧縮機本体２０に内蔵する圧縮機モータ２５、電磁バルブ２７、電磁開閉弁３６、容量制御弁３７をそれぞれ接続する。

このような本実施形態に係る動作制御方法を実施できる冷凍サイクルＣは、特に、図３に示す圧縮空気除湿装置１００に用いて好適である。図３は、圧縮空気除湿装置１００の外観斜視図を示す。この圧縮空気除湿装置１００は、全体がハウジング１０１に覆われ、このハウジング１０１の上面１０１ｕには、内部に備える冷凍サイクルＣの熱交換器群１３におけるエア流入口１９ｉ及びエア流出口１９ｅを配設するとともに、前面１０１ｆには、運転スイッチ１０２ｓ等の操作部及び表示部等を有する操作パネル１０２を配設する。これにより、不図示の導入管から送られる圧縮空気Ａをエア流入口１９ｉに流入させれば、流入した圧縮空気Ａは、各熱交換器１３ｐ…内で冷媒Ｋと熱交換及び除湿され、この熱交換及び除湿された圧縮空気Ａｃはエア流出口１９ｉから、不図示の導出管を通して目的のエリアに供給される。このように、冷凍サイクルＣを、圧縮空気除湿装置１００に適用すれば、運転中の圧縮空気除湿装置１００の無用な停止を回避できるため、例えば、使用している工場のクリーンルームや病院の室内等の環境を常に最適な状態に維持することができる。

次に、本実施形態に係る冷凍サイクルＣの動作制御方法について、図２〜図４を参照しつつ図１に示すフローチャートに従って説明する。

まず、本実施形態に係る動作制御方法では、冷凍サイクルＣに対する通常時の制御モード（通常制御モード）Ｍｓに加えて、ゼロリセットモードＭｒを使用する。このゼロリセットモードＭｒは、冷凍サイクルＣの冷媒Ｋの循環経路内に接続したデジタル制御冷媒圧縮機３ｄを動作させた状態で、電子膨張弁２を全閉状態に制御するゼロリセット機能を備えるとともに、電子膨張弁２のゼロ点ズレによる異常の検出時に行う異常処理を中止する機能を備える。

また、予め、蒸発圧力Ｐｅに対するモード切換圧力Ｐｅｃを設定する。このモード切換圧力Ｐｅｃは、電子膨張弁２のゼロ点ズレによる異常を検出する際の閾値である異常検出圧力Ｐｃｘに対して、所定圧力だけ高く設定する。本実施形態では、図２に示すように、モード切換圧力Ｐｅｃとして、０．１〔ＭＰａ〕に設定した場合を例示する。本実施形態では、異常検出圧力Ｐｃｘは０に設定されるため、モード切換圧力Ｐｅｃは異常検出圧力Ｐｃｘよりも０．１〔ＭＰａ〕高い値となる。このように、モード切換圧力Ｐｅｃを、異常検出圧力Ｐｃｘに対して所定圧力だけ高く設定すれば、異常検出圧力Ｐｃｘに対して適切な圧力差を設定できるため、電子膨張弁２におけるゼロ点ズレの発生を迅速に検出し、的確なゼロリセット処理を行うことができる。

さらに、予め、ゼロリセット処理が終了した後におけるモード復帰条件を設定する。本実施形態に係る動作制御方法では、ゼロリセット処理が終了したなら、電子膨張弁２を全開状態に制御し、この後、予め設定した所定のモード復帰条件を満たしたなら電子膨張弁２を通常制御モードに復帰させるため、この際のモード復帰条件を設定する。本実施形態では、モード復帰条件として、蒸発圧力Ｐｅが予め設定した復帰条件圧力Ｐｅｒに達することを条件に設定する。本実施形態では、図２に示すように、０．７〔ＭＰａ〕に設定した場合を例示する。このようなモード復帰条件を設定すれば、ゼロリセットモードＭｒによる低下分を速やかに相殺できるため、通常制御モードへの復帰を円滑かつ安定に行うことができる。その他のモード復帰条件としては、蒸発器出口温度Ｔｏが予め設定した復帰条件温度Ｔｏｓ以下になることを条件としてもよく、この場合も同様の効果を得ることができる。この復帰条件温度Ｔｏｓとしては、例えば、１〔℃〕に設定することができる。なお、ホットガスバイパス回路３５の電磁開閉弁３６は蒸発器出口温度センサ４５により検出する蒸発器出口温度が１〔℃〕以下で開くため、復帰条件温度Ｔｏｓに達することの条件の代わりに、電磁開閉弁３６が開いたことを条件にしてもよい。

次に、具体的な処理手順について説明する。今、運転スイッチ１０２ｓをＯＮにすれば、通常制御モードＭｓによる運転が行われる（ステップＳ１，Ｓ２）。通常制御モードＭｓでは、エア流出口１９ｅから流出する圧縮空気Ａｃの温度が、図示を省略したエア流出口温度センサにより検出され、この検出信号が制御部５１に付与される。制御部５１では、検出信号に基づいてデジタル制御冷媒圧縮機３ｄを制御、即ち、上述した電磁バルブ２７を開閉するデジタル制御を行い、圧縮空気Ａｃの温度が目標温度になるようにフィードバック制御する。この場合、圧力検出器４３から得る蒸発圧力Ｐｅの変化は、図２に示すように、正常範囲である０．４〜０．６〔ＭＰａ〕程度の範囲に制御される。

一方、通常制御モードＭｓによる運転の継続中は、制御部５１により蒸発圧力Ｐｅの監視を行う（ステップＳ３，Ｓ４）。今、運転中に、電子膨張弁２にゼロ点ズレが発生するとともに、低負荷での運転が行われているものとする。低負荷の運転とは、例えば、前述した圧縮空気除湿装置１００の場合、導入される圧縮空気Ａの温度と目標温度の差が小さく、熱交換器群１３における熱交換量が少ない場合等を想定できる。したがって、この場合、図２に示すように、圧力検出器４３から得る蒸発圧力Ｐｅの大きさは負荷の大きさに対応して低下する。そして、蒸発圧力Ｐｅが低下した状態において、電子膨張弁２にゼロ点ズレが発生し、もし、本実施形態に係る動作制御方法を行わない場合には、本来、全閉状態にはならないにも拘わらず、ゼロ点ズレにより全閉状態になり、蒸発圧力Ｐｅが０又は０以下まで低下して異常処理が行われてしまう。なお、異常処理には、通常、運転の停止、アラーム音の出力、異常発生表示等が含まれる。

そこで、本実施形態に係る動作制御方法では、制御部５１により蒸発圧力Ｐｅの大きさを監視し、蒸発圧力Ｐｅがモード切換圧力Ｐｅｃとなる０．１〔ＭＰａ〕まで低下したなら、ゼロリセットモード切換機能により、通常制御モードＭｓからゼロリセットモードＭｒに切換えるようにした（ステップＳ５，Ｓ６）。ゼロリセットモードＭｒにおいては、デジタル制御冷媒圧縮機３ｄは動作状態をそのまま維持する。また、電子膨張弁２のゼロ点ズレによる異常の検出時に行う異常処理を中止する（ステップＳ７）。これにより、冷凍サイクルＣが誤って停止してしまう不具合を確実に回避できるとともに、不要なアラーム音の出力や異常発生表示等を回避できる。図２中、ｔａはゼロリセットモードＭｒに切換えた時点を示す。

さらに、ゼロリセットモードＭｒに切換えたなら、ゼロリセット処理機能により制御部５１によるゼロリセット処理を行う（ステップＳ８）。ゼロリセット処理では、制御部５１から、電子膨張弁２を全閉状態にする正規のパスル数（例えば、４８０パルス）よりも若干多いパスル数（例えば、５００パスル）を付与することにより、電子膨張弁２を全閉状態に制御する。これにより、完全に全閉状態にすることができるため、この全閉位置が矯正されたゼロ点となる。なお、ゼロリセット処理に要する時間は、通常、１０〔秒〕前後となる。図２中、ｔｂがゼロリセット処理の終了した時点を示す。

ところで、このように、冷凍サイクルＣの動作中に、ゼロリセット処理を行うことは、本来の制御を不能にすることになるが、モード切換圧力Ｐｅｃとなる０．１〔ＭＰａ〕の蒸発圧力Ｐｅを検出している状態は、かなり低負荷になっているため、１０〔秒〕前後の間、制御を不能にしても冷凍サイクルＣの動作、さらには使用環境に悪影響を及ぼすことはない。一方、ゼロリセット処理を行っている間は、本来の異常処理を、いわば例外的に中止しているため、この中止期間が長く続くことは適切ではない。このため、異常処理を中止した後、予め設定した中止時間Ｔｓ（例えば、１〔分〕間）が経過したなら当該異常処理の中止を解除するようにした。これにより、何らかの原因によりゼロリセット処理の時間が延びた場合、或いは電子膨張弁２以外の原因で蒸発圧力Ｐｅが低下している場合等であっても、一定の時間が経過したなら異常処理の中止が解除されるため、ゼロ点ズレ以外の異常を的確に知ることができるとともに、動作中にゼロリセット処理を行うことに伴う冷凍サイクルＣへの悪影響を回避することができる。

他方、ゼロリセット処理が終了したなら、リセットモード解除機能により、制御部５１は、少なくとも電子膨張弁２の全閉状態を解除する。この場合、本実施形態では、ゼロリセット処理の終了後、直ちに電子膨張弁２を全開状態に制御する（ステップＳ９，Ｓ１０）。そして、蒸発圧力Ｐｅを監視し、蒸発圧力Ｐｅが予め設定したモード復帰条件である復帰条件圧力Ｐｅｒ（０．７〔ＭＰａ〕）に達したなら、ゼロリセットモード解除機能により、通常制御モードＭｓに復帰させる（ステップＳ１１，Ｓ１２）。図２中、ｔｃが通常制御モードＭｓに復帰した時点を示す。このように、ゼロリセット処理が終了したなら、電子膨張弁２を全開状態に制御した後、予め設定した所定のモード復帰条件を満たしたなら通常制御モードに復帰させるようにすれば、ゼロリセットモードＭｒにより中断したことによる通常制御モードの動作分を速やかに補填できるため、ゼロリセットモードＭｒを実行したことに伴う悪影響を最小限にすることができる。そして、通常制御モードＭｓに復帰したなら、本来の通常制御モードＭｓが再開し、以降も通常制御モードＭｓによる運転の継続中は同様の処理が行われる（ステップＳ１…）。

よって、本実施形態に係る動作制御方法によれば、通常制御モードＭｓによる冷凍サイクルＣの動作中に、蒸発圧力Ｐｅが予め設定したモード切換圧力Ｐｅｃまで低下したなら、冷凍サイクルＣの動作を維持したまま、電子膨張弁２に対するゼロリセット処理を行い、この後、少なくとも電子膨張弁２の全閉状態を解除する制御を行うようにしたため、電子膨張弁２のゼロ点ズレによる冷凍サイクルＣの動作の停止を事前に回避することができる。また、冷凍サイクルＣの動作中に電子膨張弁２のゼロリセット処理が可能なため、ゼロリセット処理を行う際に、冷凍サイクルの動作を停止させたり、或いは冷凍サイクルの動作開始前にゼロリセット処理を行うタイミング設定などが不要となり、冷凍サイクルの動作開始の遅れや時間的なロスを招く不具合を回避することができる。特に、蒸発圧力Ｐｅが予め設定したモード切換圧力Ｐｅｃまで低下したことを条件に行うため、定期的又は半定期的に行う場合と異なり、ゼロリセット処理の回数を低減できる。

以上、好適実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，数値，手法等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。

例えば、冷媒Ｋの蒸発圧力Ｐｅに対してモード切換圧力Ｐｅｃを設定した場合を示したが、蒸発圧力Ｐｅの変化と一定の相関をもって変動する物理量を検出し、この物理量に対してモード切換圧力Ｐｅｃに対応する閾値を設定してもよい。また、ゼロリセットモードＭｒに切換えた際に、電子膨張弁２のゼロ点ズレによる異常の検出時に行う異常処理の中止は、異常処理として複数の処理項目が設定されている場合、その一部を中止してもよいし全部を中止してもよい。例えば、冷凍サイクルＣの停止のみを中止し、アラーム音の出力や異常発生表示を行うようにすれば、ゼロリセットモードＭｒが実行されていることを知ることができる。一方、ゼロリセット処理の終了後、電子膨張弁２を全開状態に制御した後、予め設定した所定のモード復帰条件を満たしたなら通常制御モードに復帰させる場合を示したが、ゼロリセット処理の終了後、直ちに通常制御モードに復帰させる場合を排除するものではない。さらに、冷媒圧縮機３として、デジタル制御冷媒圧縮機３ｄを用いた場合を示したが、インバータ制御（アナログ制御）により冷媒圧縮器の回転周波数（大きさ）を可変する一般的な冷媒圧縮器であってもよい。

本発明に係る冷凍サイクルＣの動作制御方法及び動作制御装置１は、例示した圧縮空気除湿装置１００等の空気調和機器をはじめ、冷凍サイクルＣを搭載する各種の機器類に利用することができる。

１：動作制御装置，２：電子膨張弁，３：冷媒圧縮機，４：圧力検出手段，５：制御手段，１００：圧縮空気除湿装置，Ｋ：冷媒，Ｃ：冷凍サイクル，Ｍｓ：通常制御モード，Ｍｒ：ゼロリセットモード，Ｐｅ：蒸発圧力，Ｐｅｃ：モード切換圧力，Ｐｃｘ：異常検出圧力，Ｐｅｒ：復帰条件圧力

Claims

冷媒の循環経路内に接続した電子膨張弁を備える冷凍サイクルの動作制御方法において、冷凍サイクルに対する通常時の制御モード（通常制御モード）による動作中に、冷媒の蒸発圧力を検出し、検出した蒸発圧力が予め設定したモード切換圧力まで低下したなら、前記電子膨張弁をゼロリセットするゼロリセットモードに切換え、前記循環経路内に接続した冷媒圧縮機を動作させた状態で、前記電子膨張弁を全閉状態に制御するゼロリセット処理を行い、このゼロリセット処理が終了したなら、少なくとも前記電子膨張弁の全閉状態を解除する制御を行うことを特徴とする冷凍サイクルの動作制御方法。
前記ゼロリセットモードに切換えた際には、前記電子膨張弁のゼロ点ズレによる異常の検出時に行う異常処理を中止することを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクルの動作制御方法。
前記異常処理を中止した後、予め設定した中止時間が経過したなら当該異常処理の中止を解除することを特徴とする請求項２記載の冷凍サイクルの動作制御方法。
前記モード切換圧力は、前記電子膨張弁のゼロ点ズレによる異常を検出する際に用いる閾値としての異常検出圧力に対して、所定圧力だけ高く設定することを特徴とする請求項１，２又は３記載の冷凍サイクルの動作制御方法。
前記ゼロリセット処理が終了したなら、前記電子膨張弁を全開状態に制御した後、予め設定した所定のモード復帰条件を満たしたなら通常制御モードに復帰させることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の冷凍サイクルの動作制御方法。
前記モード復帰条件は、蒸発圧力が予め設定した復帰条件圧力以上になること，又は蒸発器出口温度が予め設定した復帰条件温度以下になること，を条件とすることを特徴とする請求項５記載の冷凍サイクルの動作制御方法。
冷媒の循環経路内に接続した電子膨張弁を備える冷凍サイクルの動作制御装置において、冷凍サイクルに対する通常時の制御モード（通常制御モード）による動作中に冷媒の蒸発圧力を検出する圧力検出手段と、少なくとも、前記圧力検出手段により検出した蒸発圧力が予め設定したモード切換圧力まで低下したなら前記電子膨張弁をゼロリセットするゼロリセットモードに切換えるゼロリセットモード切換機能，前記ゼロリセットモードに切換わったなら前記循環経路内に接続した冷媒圧縮機を動作させた状態で前記電子膨張弁を全閉状態に制御するゼロリセット処理を行うゼロリセット処理機能，及びこのゼロリセット処理が終了したなら少なくとも前記電子膨張弁の全閉状態を解除するゼロリセットモード解除機能を備える制御手段とを設けたことを特徴とする冷凍サイクルの動作制御装置。
前記ゼロリセットモード解除機能は、前記ゼロリセット処理が終了したなら、前記電子膨張弁を全開状態に制御した後、予め設定した所定のモード復帰条件を満たしたなら通常制御モードに復帰させる機能を備えることを特徴とする請求項７記載の冷凍サイクルの動作制御装置。
前記冷凍サイクルは、圧縮空気除湿装置に備えることを特徴とする請求項７又は８記載の冷凍サイクルの動作制御装置。