JP2007255811A - 冷凍空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】除霜運転の開始、終了時期を正確に判断できて、装置の信頼性の確保、除霜運転の効率化、及びシステムの効率向上を図れるようにするとともに、安価な光学式着霜検知手段を得てコスト削減できるようにする。
【解決手段】圧縮機１、凝縮器２、膨張弁４、蒸発器５を有する冷凍空調装置において、ＬＥＤからなる発光素子とＬＥＤからなる受光素子とで構成された着霜検知手段７と、着霜検知手段からの出力を算出し、除霜運転制御する制御手段とを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍空調装置、特に光学的検知による着霜検知手段によって蒸発器への着霜を的確に検知できる冷凍空調装置に関する。

一般に、この種の冷凍空調装置は、圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器と、デフロストヒータとで構成され、その冷凍サイクル内に冷媒が充填されている。圧縮機で圧縮された冷媒は、高温高圧のガス冷媒となり、凝縮器に送り込まれる。凝縮器に流れ込んだ冷媒は、空気に熱を放出することにより液化する。液化した冷媒は、膨張弁で減圧されて気液二相流状態となり、蒸発器にて周囲空気から熱を吸収することでガス化し、圧縮機へ戻される。

ところで、冷凍・冷蔵倉庫においては、倉庫内を１０℃より低い温度帯に制御しなければならない。そして、倉庫内を１０℃より低い温度帯に制御するためには、冷媒の蒸発温度を０℃より低くする必要がある。このため、時間とともに庫内熱交換器（蒸発器）のフィンには霜が発生し、熱抵抗が増加し、風量が小さくなり、冷却能力が低下する。この問題を、従来は蒸発器にヒータを取り付け、定期的にヒータに通電して霜取り運転を行うことで解消していた。しかし、このように一定時間毎に霜取り運転を行うように制御するものにあっては、次のような問題が発生する。
ａ．霜取り運転が必要でないときに、霜取り運転を行ってしまうことがあり、この場合には、エネルギの浪費につながる。
ｂ．逆に、霜取り運転が必要なときに、霜取り運転にならないことがあり、この場合には、既述した冷却能力低下に起因する冷凍・冷蔵倉庫の庫内温度の上昇を招き、冷凍・冷蔵倉庫内に収納されている品物の品質が劣化する。

また、住居で使用される空気調和機のように、外気温度と冷媒蒸発温度との差と運転時間とから着霜状態を検出して、室外熱交換器（蒸発器）の霜取り運転をスタートさせるようにしたものも知られているが、このようなものにあっても、外気の相対湿度等や室外熱交換器（蒸発器）のフィンの経年劣化等の影響により、霜取り運転のスタートのタイミングを正確に判断できておらず、霜取り運転のタイミングが遅かったり、早かったりして、霜取り運転が効率的に行われていないのが実情である。

そこで、発光部と受光部とからなる着霜量検出器を、室外熱交換器（蒸発器）の着霜の進行が早い低温低圧冷媒入口近傍に設置し、着霜量検出手段が検出した着霜着氷状態に基づいて除霜運転を開始するようにしたヒートポンプ冷凍サイクルが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平８−６１８１３号公報（図５、図６）

しかしながら、着霜着氷状態を光学的に検知する着霜量検出器を室外熱交換器の着霜の進行が早い低温低圧冷媒入口近傍に設置し、その着霜量検出器の検出結果に基づいて除霜運転を開始するようにしたものにあっては、除霜運転開始のタイミングを最適にすることができるものの、着霜が早く進行する箇所と、除霜の進行が遅い箇所とは必ずしも一致せず、除霜運転終了のタイミングを最適化を安定して得ることができず、安定したシステムの効率化が図れない。

すなわち、除霜運転終了の判断を誤り、除霜運転を早く終了させた場合、霜の融け残りが発生する。霜の融け残りが発生すると、これが最終的には根氷へと成長する。根氷は通常の除霜運転で溶かしきることができないため、蒸発器の伝熱面積を小さくすることに繋がり、その結果、冷却性能が大幅に低下する。

また、除霜運転終了の判断を誤り、逆に、除霜運転を遅く終了させた場合は、除霜運転の熱により、蒸発器周辺の雰囲気温度を急上昇させる。

したがって、このような室外熱交換器に用いる除霜技術を、室内側の冷却を目的とする冷凍・冷蔵倉庫内の熱交換器（蒸発器）の除霜に用いた場合、除霜運転終了タイミングの最適化が図られていないため、除霜運転に伴い冷凍・冷蔵倉庫内の温度が上昇し、冷凍・冷蔵倉庫内に収納されている品物の品質を低下させ、大きな損害に繋がる可能性がある。要するに除霜運転終了のタイミングの判断は、冷凍空調装置の信頼性を確保する上で非常に重要である。また、着霜着氷状態を光学的に検知する着霜量検出器すなわち一般に使用されている発光素子と受光素子（例えばフォトダイオードなど）の組合せからなる光学式センサは高価であり、その分、コスト高となる。

本発明の技術的課題は、除霜運転の開始、終了時期を正確に判断できて、装置の信頼性の確保、除霜運転の効率化、及びシステムの効率向上を図れるようにするとともに、安価な光学式着霜検知手段を得てコスト削減できるようにすることにある。

本発明に係る冷凍空調装置は、下記の構成からなるものである。すなわち、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器を有する冷凍空調装置において、ＬＥＤからなる発光素子とＬＥＤからなる受光素子とで構成された着霜検知手段と、着霜検知手段からの出力を算出し、除霜運転制御する制御手段と、を備えたものである。

本発明の冷凍空調装置によれば、安価で市販されているＬＥＤを発光側だけでなく、受光側にも用いて着霜検知手段を構成しているので、安価な光学式着霜検知手段を得ることができ、その分、コストを削減することができる。また、除霜運転の開始と終了を的確に判断することができて、無駄な除霜運転を無くすことができる。このため、冷凍空調装置の信頼性が大幅に向上し、システムの効率化が図れる。

実施の形態１．
以下、本発明を図示実施形態に基づき説明する。
図１は本発明の実施の形態１に係る冷凍空調装置のシステム構成を概略的に示す図であり、図中の矢印１００は冷媒の流れる方向を示している。図２は本実施形態装置の要部である蒸発器を示す斜視図、図３はその蒸発器を上からみた平面図であり、図中の矢印１０１は風の流れる方向を示している。図４は図３のＡ部拡大図、図５は蒸発器に霜が着くことによって冷却能力が低下する様子を示すグラフで、縦軸に初期冷却能力に対する現在の冷却能力の割合を、横軸に時間をとったものである。図６は本実施形態の着霜検知手段の概略構成図である。図７は本実施形態の受光側ＬＥＤの放電した時の電位と時間の関係を示すクラフで、縦軸に電圧を、横軸に時間をとったものである。図８は冷却運転時における光強度と着霜量との関係を示すグラフで、縦軸に光強度を、横軸に時間をとったものである。図９は除霜運転時における光強度と着霜量との関係を示すグラフで、縦軸に光強度を、横軸に時間をとったものである。図１０は本実施形態装置の運転動作を示すフローチャートである。

本実施形態の冷凍空調装置は、図１乃至図４のように基本的に圧縮機１と、凝縮器２と、液だめ３と、膨張弁４と、ファン９を有する蒸発器５と、アキュムレータ６とからなり、これらが配管により閉ループに連結されている。また、この閉ループ内には図示しない電磁弁が設けられているとともに、冷媒が封入されており、これによって冷媒回路が形成されている。蒸発器５は、プレートフィンチューブ熱交換器からなり、フィン５ａと伝熱管５ｂとを有し、霜取り用の加熱手段であるヒータ８と着霜検知手段７が取り付けられている。なお、冷媒として、ここでは冷凍機用で広く用いられているR404A が封入されているが、これに限るものでなく、他の冷媒、例えばR407C 、R410A 、CO₂ 、プロパン、イソブタン、アンモニア等の使用も可能である。また、ヒータ８は、蒸発器５の上部と下部に配置され、それぞれ独立してＯＮ／ＯＦＦ制御可能となっている。

着霜検知手段７は、図６のように赤外領域の波長をもった光を照射できる安価な発光ダイオード（ＬＥＤ）からなる発光素子７ａと、同じく安価な発光ダイオード（ＬＥＤ）からなる受光素子７ｂとから構成され、これら発光素子７ａと受光素子７ｂが制御手段１３に接続されている。ＬＥＤ（発光ダイオード）は、電流を光に変えるものであるが、構造的にはＰ型・Ｎ型の半導体の接合を利用しており、フォトダイオード（太陽電池）と同じ仲間である。半導体のＰＮ接合に光を照射すると、Ｐ側はプラス、Ｎ側はマイナスの電位をもつようになり、光起電力が発生する。本実施形態のＬＥＤからなる受光素子７ｂは、光強度を時間軸に変換し、時間の長短を評価して出力を得る逆バイアス方式の回路に構成している。制御手段１３は、受光素子７ｂの出力から光強度Ｐを算出し、光強度Ｐから着霜状態を判定する機能を有する。このように、発光素子７ａと受光素子７ｂを共に安価なＬＥＤから構成することで、着霜検知手段７の製造原価を非常に安くすることができるとともに、小型化できる。さらに、赤外領域の波長をもった光は周囲の光の影響を受けにくいため、検知感度が影響されにくい特性を有している。

プレートフィンチューブ熱交換器の場合、隣り合うフィン５ａとフィン５ａの間隔（以下フィンピッチと呼ぶ）は、伝熱面積を大きくするためと風路の圧力損失の制約から、２〜１０[mm]と狭い。着霜検知手段７は、このように間隔がせまいフィン５ａ，５ａ間で、発光素子７ａから出た光を反射させ、受光素子７ｂで検出する必要がある。また、着霜検知手段７は、循環空気が通過する風路内に設置されるため、可能な限り熱交換器の風速分布に影響を与えないようにする必要がある。発光素子７ａと受光素子７ｂを共にＬＥＤから構成した着霜検知手段７は小型化できるため、冷凍空調装置の熱交換器（蒸発器）に対して特に有効である。さらに、着霜検知手段７を、蒸発器５に着脱可能な別部品から形成して、既存の冷凍空調装置にも取り付け可能に構成すれば、既存設備の信頼性が向上し、システム効率も向上させることができる。

前述の構成を有する本実施形態の冷凍空調装置において、圧縮機１で圧縮された冷媒は高温高圧のガス冷媒となり、凝縮器２に送り込まれる。凝縮器２に流れ込んだ冷媒は、空気に熱を放出することにより液化する。液化した冷媒は液だめ３に流れ込み、そこから膨張弁４に流れ込む。液状態の冷媒は膨張弁４で減圧されて気液二相流状態となり、蒸発器５に送り込まれ、蒸発器５にて周囲空気から熱を吸収することでガス化し、アキュムレータ６を経て、圧縮機１へ戻される。

蒸発器５での蒸発温度が０℃以下の場合、空気中に存在している水分が蒸発器５に付着し、霜５０となって堆積する。その堆積量は時間とともに増加する。その結果、フィン５ａに付着した霜５０の熱抵抗と蒸発器５でのファン９の風量低下により、図５のように時間とともに冷却能力が低下する。そのため、冷凍・冷蔵倉庫に用いられている冷却装置の蒸発器５ではヒータ８を設け、ヒータ８の熱を利用して、後述の除霜運転により霜を融かすことができるようにしている。

蒸発器５のフィン５ａに霜５０が付着すると、発光素子７ａから発せられた光が霜で反射・吸収され、受光素子７ｂにあたる。受光素子７ｂは、予め逆バイアスの電圧が印加され、充電されている。そして、霜５０で反射された光が受光素子７ｂにあたると、放電する。放電した時の受光側ＬＥＤの電位と時間の関係は図７のとおりであり、ある電圧Ｖt になるまでの時間を測定することで、光強度Ｐを求めることができる。光強度Ｐと電圧Ｖt になるまでの時間ｔとの関係は下式で表せ、光強度Ｐを求めることが可能である。

ここで、ａは定数、Ｑo は受光素子ＬＥＤの初期帯電量、Ｖ₀ は時間０における電位である。

光強度Ｐが変化する物理量（着霜量）であれば、光強度Ｐと着霜量との関係を予めデータとして持っておけば、光強度Ｐから着霜量を求めることができる。なお、光強度Ｐではなく、直接、ある時間の出力電圧Ｖを用いても、着霜量を求めることができる。

ところで、除霜運転終了の判断が遅れ、霜が着いていない状態で除霜運転を続けた場合、既述したように冷凍・冷蔵倉庫の温度を上昇させることに、電力を費やすことになる。さらに冷凍・冷蔵倉庫内の温度が上昇してしまうと、冷却装置で所定の温度まで冷やし込むための電力が必要となり、無駄が生じる。また、冷凍・冷蔵倉庫内温度が上昇すると、冷凍・冷蔵倉庫内に収納されている品物の品質が劣化し、損害を受ける。このようなことから、無着霜状態の除霜運転時間はできるだけ短くする必要があり、霜の融けるのが一番遅いところに、着霜検知手段７を設置し、除霜運転完了の判断を行うことが、システム効率の観点から最も効率が良い。したがって、本実施形態のようなヒータ式デフロストの場合、着霜検知手段７は熱交換器すなわち蒸発器５の下部（段方向）の霜が融けにくい部位に配置することが望ましい。ヒータ８の熱はフィン５ａを介して、霜５０を融かすだけではなく、ヒータ８の周囲空気の温度をも上昇させる。暖められた空気は上部へ行くため、フィン５ａからの熱と空気からの熱により、蒸発器上部の霜は、蒸発器熱下部の霜より融け易い。

また、上部から滴下する露（上部の霜が融けた水）が下部のヒータ８の熱を奪うため、下部のヒータ効率は悪い。また、除霜運転終了は、蒸発器５の露が無くなった状態で終了とするため、上部から滴下する露の影響を受ける下部は露が無くなるのが遅いところである。露が着いた状態で、再び通常運転モード（冷却運転）へ移行すると、再びその露が凍結したり、蒸発器５より露が吹き飛ばされる現象が発生するので、装置の信頼性を落す結果を招く。そのため、蒸発器５に露が無い状態で、冷却運転を再開することが望ましい。。

本発明者による長年の研究の結果、着霜量が多い箇所は、特殊な条件を除き（冷凍・冷蔵倉庫の扉の開閉回数が多く冷凍・冷蔵倉庫内が０℃付近を上下する場合）、風の吸込み側（蒸発器の風上側）であり、さらに風上側の霜は融かすのに時間を要することが解っている。

したがって、蒸発器５の下部で、なおかつ風上側に、ＬＥＤからなる発光素子７ａと同じくＬＥＤからなる受光素子７ｂとから構成される着霜検知手段７を取り付ければ、蒸発器５で最も霜が融ける（又は露が無くなる）のに時間がかかるところを計測することとなり、除霜運転の開始・終了の検知精度を向上させることができ、システム効率の向上を図ることができる。

フィン５ａの表面に霜が付着していない状態から着霜状態に変化するときの光強度の変化（電圧と時間との関係でもよい）は図８のとおりである。図８において、Ａ区間は霜が着いていない状態、点Ｂは霜が着き始めたところ、点Ｃは蒸発器５に霜が着いて冷却能力が１０％低下したところ、点Ｄは蒸発器５に霜が着いて冷却能力が２０％低下したところ、点Ｅは蒸発器５に霜が着いて冷却能力が３０％低下したところである。

図８から明らかなように、着霜量（能力低下量）と光強度とは相関関係があり、この関係を利用して、着霜量（冷却能力低下量）を判断することができる。具体的には、予め実験によって着霜量（能力低下量）と光強度のデータを採取しておき、冷却能力が何％低下したら、除霜運転を開始するという制御にする。例えば、能力が２０％低下したときに、除霜運転に切り替える場合は、点Ｄの光強度Ｐ_D になったら、除霜運転になるようにする。つまり点Ｄの光強度Ｐ_D の値をしきい値として、除霜運運転開始の判定を行う。

着霜状態からフィン５ａの表面に露が無い（乾燥した）状態に変化するときの光強度の変化（電圧と時間との関係でもよい）は図９のとおりである。図９において、点Ｆは除霜運転を開始したところ、点Ｇは霜が融け、露になったところ、点Ｈは露が蒸発あるいは下に垂れ、フィンの表面が乾いたところである。

図９から明らかなように、除霜運転時のフィン５ａの表面状態を、光強度Ｐから知ることができる。この情報を利用して、除霜運転終了を判断することができる。つまり、光強度が点Ｐ_H となった時点で、除霜運転を終了させる。

次に、本実施形態の冷凍空調装置における着霜検知手段７の出力に基づく運転動作について図１０のフローチャートに基づき図１乃至図９を参照しながら説明する。まず、冷凍空調装置の運転が開始されると（ステップＳ１１１）、着霜検知手段７で反射してくる光を測定し（ステップＳ１１２）、光強度Ｐを算出する。次いで、図８の冷却能力が１０％低下する点Ｃのときの光強度をＰc （予め実験によって採取されたもの）とし、算出されたＰとＰc との差の絶対値ΔＰ（＝｜Ｐ−Ｐc ｜）を制御手段１３で算出する（ステップＳ１１３）。そして、ΔＰが所定の差εcより小さくなったか否かを判断し（ステップＳ１１４）、ΔＰ＜εcとなった時、冷却能力が１０％低下する着霜量になったと判定し、除霜運転を開始する（ステップＳ１１５）。またステップＳ１１４にてΔＰが所定の差εcより小さくなっていないと判定された場合は、再び着霜検知手段７で反射してくる光を測定するステップＳ１１２に戻る。

除霜運転になると、冷媒回路内の電磁弁を閉じ（ステップＳ１１６）、続いてファン９を停止させ（ステップＳ１１７）、除霜運転用のヒータ８に通電する（ステップＳ１１８）。次いで、着霜検知手段７で反射してくる光を測定し（ステップＳ１１９）、制御手段１３において光強度Ｐを算出する。次いで、図９のフィン表面が乾燥した状態である点Ｈのときの光強度をＰ_H （予め試験によって採取されたもの）とし、算出されたＰとＰ_H の差の絶対値ΔＰ（＝｜Ｐ−Ｐ_H ｜）を制御手段１３で算出する（ステップＳ１２０）。そして、ΔＰが所定の差ε_H より小さくなったか否かを判断し（ステップＳ１２１）、ΔＰ＜ε_H となった時、氷が融け、フィン表面から水滴が無くなったと判定し、ヒータ８への通電を止め（ステップＳ１２２）、除霜運転を終了する（ステップＳ１２３）。

次いで、予冷運転を開始する（ステップＳ１２４）。すなわち、除霜運転時にヒータ８で蒸発器５が加熱されて熱くなっているため、この状態でファン９を運転させると、周囲に熱い空気を吹き出すことになり、冷凍・冷蔵倉庫内の温度上昇に繋がる。そこで、ファン９を運転させずに、冷媒回路内の電磁弁を開き（ステップＳ１２５）、圧縮機１をＯＮし（ステップＳ１２６）、予冷タイマをセットし（ステップＳ１２７）、予冷時間を計測する。これにより、蒸発器５に冷媒が流れ、蒸発器５が冷却される。そして、予冷時間が経過すれば（ステップＳ１２８）、ファン９の運転を開始し（ステップＳ１２９）、予冷タイマをリセットし（ステップＳ１３０）、予冷運転を終了し（ステップＳ１３１）、通常運転モードへ移行する（ステップＳ１３２）。

このように、本実施形態の冷凍空調装置は、着霜検知手段７を、赤外領域の波長をもった光を照射できる安価な発光ダイオード（ＬＥＤ）からなる発光素子７ａと、同じく安価な発光ダイオード（ＬＥＤ）からなる受光素子７ｂとから構成して、着霜検知手段７の出力に基づき除霜運転の開始と終了を判定するようにしているので、周囲の光の影響を受けにくい安価な光学式着霜検知手段を得ることができ、その分、コストを削減することができるとともに、小型化できる。また、除霜運転の開始と終了を的確に判断することができ、無駄な除霜運転を無くすことができる。このため、冷凍空調装置の信頼性が大幅に向上し、システムの効率化が図れる。

また、受光素子７ａと発光素子７ｂを共に安価な発光ダイオード（ＬＥＤ）から構成した着霜検知手段７を、蒸発器５に取り付けているので、低コストで、除霜運転の開始と終了を的確に判断することができ、無駄な除霜運転を無くすことができるようになり、冷凍空調装置の信頼性が大幅に向上し、システムの効率を向上させることができる。

また、受光素子７ａと発光素子７ｂを共に安価な発光ダイオード（ＬＥＤ）から構成した着霜検知手段７を、蒸発器５の風上側に取り付けているので、低コストで、除霜運転の開始と終了をより的確に判断することができ、無駄な除霜運転を無くすことができるようになり、冷凍空調装置の信頼性が大幅に向上し、システムの効率を向上させることができる。

また、受光素子７ａと発光素子７ｂを共に安価な発光ダイオード（ＬＥＤ）から構成した着霜検知手段７を、蒸発器５の風上側の下部（段方向）に取り付けたので、霜の融けるのが一番遅いところのフィンの５ａの状態を検知することができて、除霜運転終了の判断の確実性を高めることができ、冷凍・冷蔵倉庫内の温度上昇を防止し得、冷凍・冷蔵倉庫内に収納されている品物の品質低下を防ぐことができて、冷凍空調装置の消費電力を低減することができた。

また、蒸発器５にヒータ８を設け、制御手段１３が前記ＬＥＤからなる着霜検知手段７の出力を電圧Ｖあるいは光強度Ｐに変換し、所定の電圧ＶONあるいは光強度ＰON（例えば図８中の点Ｄの光強度Ｐ_D や点Ｃのときの光強度をＰc ）になると、前記除霜用加熱手段を運転し、所定の電圧ＶOFF あるいは光強度ＰOFF （例えば図９中の点Ｈの光強度Ｐ_H ）になると、除霜用加熱手段を停止させるようにしたので、低コストで、除霜運転の開始と終了をより的確に判断することができ、無駄な除霜運転を無くすことができるようになり、冷凍空調装置の信頼性が大幅に向上し、システムの効率を向上させることができた。

また、蒸発器５にヒータ８を設け、制御手段１３が前記ＬＥＤからなる着霜検知手段７の出力を電圧Ｖあるいは光強度Ｐに変換し、所定の電圧ＶONあるいは光強度ＰON（例えば図８中の点Ｃのときの光強度をＰc ）との差（ΔＶONあるいはΔＰON）を算出し、所定の差（ΔＶONあるいはΔＰON）がεON＞ΔＶONあるいはεc ＞ΔＰONを満たしたとき、除霜用加熱手段を運転させ、また所定の電圧ＶOFF あるいは光強度ＰOFF との差（ΔＶOFF あるいはΔＰOFF ）を算出し、所定の差（ΔＶOFF あるいはΔＰOFF ）がεOFF ＞ΔＶOFF あるいはε_H ＞ΔＰOFF を満たしたとき、除霜用の加熱手段を停止させるようにしたので、低コストで、除霜運転の開始と終了をより的確に判断することができ、無駄な除霜運転を無くすことができるようになり、冷凍空調装置の信頼性が大幅に向上し、システムの効率を向上させることができた。

また、ここでは、冷却能力が１０％又は２０％低下した時点で、除霜運転に切り替えるようにしたものを例に挙げて説明したが、冷却能力が３０％低下した段階で除霜運転に切替えるようにしてもよい。

また、ディップスイッチなどで、任意の能力低下の時点で、除霜運転に切り替えるように設定変更することも可能であり、これにより冷却能力重視の運転、運転時間重視など、ユーザのニーズに合わせた除霜運転が実現でき、ユーザの利便性を向上させることができる。

また、受光素子７ａと発光素子７ｂを共に安価な発光ダイオード（ＬＥＤ）から構成した着霜検知手段７を、蒸発器５に着脱可能な別部品から構成したので、既存の冷凍空調装置に取り付けることができて、既存設備の信頼性およびシステム効率も向上させることができる。

なお、本実施形態では着霜検知手段７の受光素子７ａと発光素子７ｂを共に安価な発光ダイオード（ＬＥＤ）から構成したものを例に挙げて説明したが、着霜検知手段７の受光素子７ａと発光素子７ｂを共にフォトダイオードから構成できることは技術的に可能である。

実施の形態２．
図１１は本発明の実施の形態２に係る冷凍空調装置の蒸発器と着霜検知手段の位置関係を示す平面図と正面図、図１２及び図１３はいずれも本実施形態装置の運転動作を示すフローチャートであり、図１１中、前述の実施の形態１と同一部部分には同一符号を付してある。

本実施形態の冷凍空調装置は、図１１のように蒸発器５の吸込み側（風上側）下部に第１の着霜検知手段７Ａを設けるとともに、蒸発器５の吹き出し側（風下側）下部に第２の着霜検知手段７Ｂを取り付けている点が前述の実施形態１のものと異なっており、それ以外の構成および個々の着霜検知手段７Ａ，７Ｂの検知原理は、前述の実施の形態１のものと同じである。

ところで、希にではあるが、冷凍・冷蔵倉庫の扉の開閉回数が多く冷凍・冷蔵倉庫内が０℃付近を上下する場合、蒸発器５の風下側の着霜量が風上側の着霜量よりも上回ることがある。その場合、蒸発器５の風上側のみに着霜検知手段が配置されているものにあっては、除霜運転の開始・終了の検知精度を十分に向上させることはできない。

本実施形態のように蒸発器５の風上側の下部と風下側の下部にそれぞれ第１と第２の着霜検知手段７Ａ，７Ｂを設けることで、蒸発器５の風下側の着霜量が風上側の着霜量よりも上回ることがあっても、除霜運転の開始・終了の検知精度を確実に向上させることができる。

次に、本実施形態の冷凍空調装置における第１と第２の着霜検知手段７Ａ，７Ｂの出力に基づく運転動作について図１２及び図１３のフローチャートに基づき図２、図６、図８、図９、及び図１１を参照しながら説明する。なお、ここでは冷却能力が１０％低下した時点で除霜運転に切り替えるものとし、冷却能力が１０％低下したときの風上側の光強度をＰfc、風下側の光強度をＰbcとする（いずれも予め実験によって採取されたもの）。また、ここでは氷が融けフィン表面から水滴が無くなった時点で除霜運転を終了するものとし、フィン表面から水滴が無くなったときの風上側の光強度をＰf_H、風下側の光強度をＰb_Hとする（いずれも予め実験によって採取されたもの）。

まず、冷凍空調装置の運転が開始されると（ステップＳ２１１）、風上側に配置されている第１の着霜検知手段７Ａで反射してくる光を測定し（ステップＳ２１２）、光強度Ｐf を算出する。次いで、検出されたＰf と風上側において冷却能力が１０％低下するときの（図８の点Ｃ）光強度Ｐfcとの差の絶対値ΔＰf （＝｜Ｐf −Ｐfc｜）を制御手段１３で算出する（ステップＳ２１３）。そして、ΔＰf が所定の差εfcより小さくなったか否かを判断し（ステップＳ２１４）、ΔＰf が所定の差εfcより小さくなっていなければ、次に風下側に配置されている第２の着霜検知手段７Ｂで反射してくる光を測定し（ステップＳ２１５）、光強度Ｐb を算出する。次いで、検出されたＰb と風下側において冷却能力が１０％低下するときの（図８の点Ｃ）光強度Ｐbcとの差の絶対値ΔＰb （＝｜Ｐb −Ｐbc｜）を制御手段１３で算出する（ステップＳ２１６）。そして、ΔＰb が所定の差εbcより小さくなったか否かを判断し（ステップＳ２１７）、ΔＰb が所定の差εbcより小さくなっていなければ、ステップＳ２１２に戻る。

また、ステップＳ２１４にてΔＰf ＜εfcとなった時、もしくはステップＳ２１７にてΔＰb ＜εbcとなった時は、冷却能力が１０％低下する着霜量になったと判定し、除霜運転を開始する（ステップＳ２１８）。

除霜運転になると、冷媒回路内の電磁弁を閉じ（ステップＳ２１９）、続いてファン９を停止させ（ステップＳ２２０）、除霜運転用のヒータ８に通電する（ステップＳ２２１）。次いで、第１の着霜検知手段７Ａで反射してくる光を測定し（ステップＳ２２２）、制御手段１３において光強度Ｐf を算出する。次いで、検出されたＰf と風上側においてフィン表面が乾燥した状態にあるときの（図９の点Ｈ）光強度をＰf_Hとの差の絶対値ΔＰf （＝｜Ｐf −Ｐf_H｜）を制御手段１３で算出する（ステップＳ２２３）。そして、ΔＰf が所定の差εf_Hより小さくなったか否かを判断し（ステップＳ２２４）、ΔＰf ＜εf_Hとなった時、風上側においては氷が融け、フィン表面から水滴が無くなったと判定するが、この段階では除霜運転を終了することはなく、続けて風下側の第２の着霜検知手段７Ｂで反射してくる光を測定し（ステップＳ２２５）、制御手段１３において光強度Ｐb を算出する。次いで、検出されたＰb と風上側においてフィン表面が乾燥した状態にあるときの（図９の点Ｈ）光強度をＰb_Hとの差の絶対値ΔＰb （＝｜Ｐb −Ｐb_H｜）を制御手段１３で算出する（ステップＳ２２６）。そして、ΔＰb が所定の差εb_Hより小さくなったか否かを判断し（ステップＳ２２７）、ΔＰb ＜εb_Hとなった時、風下側においても氷が融け、フィン表面から水滴が無くなったと判定し、ヒータ８への通電を止め（ステップＳ２２８）、除霜運転を終了する（ステップＳ２２９）。

また、ステップＳ２２４にてΔＰf ＜εf_Hとなっていないと判定された時、もしくはステップＳ２２７にてΔＰb ＜εb_Hとなっていないと判定された時は、ステップＳ２２２に戻る。なお、ステップＳ２２７にてΔＰb ＜εb_Hとなっていないと判定された時は、ステップＳ２２５に戻すようにしてもよい。

ステップＳ２２９にて除霜運転を終了すると、続けて予冷運転を開始する（ステップＳ２３０）が、この予冷運転開始から予冷運転終了後の通常運転モードへの移行（ステップＳ２３８）までのステップＳ２３０〜ステップＳ２３８の動作は、前述の図１０で説明したステップＳ１２４〜ステップＳ１３２の動作の説明を適用できるため、説明を省略する。

このように、本実施形態の冷凍空調装置は、蒸発器５の風上側の下部と風下側の下部にそれぞれ第１と第２の着霜検知手段７Ａ，７Ｂを設け、第１と第２の着霜検知手段７Ａ，７Ｂのいずれかが除霜すべき着霜量になったことを検知すれば、除霜運転に切り替え、また第１と第２の着霜検知手段７Ａ，７Ｂの両方で、氷が融けフィン表面から水滴が無くなったことを検知した段階で除霜運転を終了するようにしたので、蒸発器５の風下側の着霜量が風上側の着霜量よりも上回ることがあっても、除霜運転の開始・終了の検知精度を確実に向上させることができる。このため、無駄な除霜運転を無くすことができ、冷凍空調装置の信頼性が大幅に向上し、除霜運転の効率化を図ることができて、消費電力を低減することができる。

実施の形態３．
図１４（ａ）（ｂ）はいずれも本発明の実施の形態３に係る冷凍空調装置における蒸発器フィンと着霜検知手段との位置関係を示す平面図、図１５及び図１６はいずれも本実施形態装置の運転動作を示すフローチャートであり、図１４中、前述の実施の形態１と同一部部分には同一符号を付してある。

本実施形態の冷凍空調装置は、図１４のように着霜検知手段７０を、発光機能と受光機能を併せ持ち、発光機能と受光機能を交互に切り替えることができる一対のＬＥＤ７０ａ，７０ｂから構成して、これらＬＥＤ７０ａ，７０ｂを、蒸発器のフィン５ａを挟む風上側と風下側に配置して、それぞれの光軸が反射点１６に向かうように角度を調整して取付、着霜検知時に各ＬＥＤ７０ａ，７０ｂが有する発光機能と受光機能を交互に切り替えるようにした点が前述の実施形態１のものと異なっている。それ以外の構成および着霜検知手段７０の基本的な検知原理は、前述の実施の形態１のものと同じである。なお、以下の説明ではＬＥＤがどの機能を発揮しているかをＬＥＤの前に「発光」「受光」の機能表示を付けて説明する。

本実施形態においては、着霜検知手段７０として一対のＬＥＤを利用しているため、発光側のＬＥＤを受光側のＬＥＤに、また逆に受光側のＬＥＤを発光側のＬＥＤに変えることが容易にできる。取り付け位置としては、伝熱管が通っているところは、光を遮断してしまうため、段方向に対して、下部の位置でなおかつ伝熱管が通っていないところである。

図１４（ａ）において、風下側の発光ＬＥＤ７０ｂから照射された光は、フィン５ａに付着した霜で乱反射し、風上側の受光ＬＥＤ７０ａにあたる。逆に、図１４（ｂ）においては、風上側の発光ＬＥＤ７０ａから照射された光が、フィン５ａに付着した霜で乱反射し、風下側の受光ＬＥＤ７０ｂにあたる。このように、発光機能と受光機能が切り替わっても、反射点１６が同じであるが、光が霜で乱反射されるため、受光側での光強度が変化する。このため、本実施形態のような設置状態にしても、風上側あるいは風下側に付着した霜を検知することができる。

次に、本実施形態の冷凍空調装置における着霜検知手段７０の出力に基づく運転動作について図１５及び図１６のフローチャートに基づき図２、図６、図８、図９、及び図１４を参照しながら説明する。なお、ここでも冷却能力が１０％低下した時点で除霜運転に切り替えるものとし、冷却能力が１０％低下したときの風上側の光強度をＰfc、風下側の光強度をＰbcとする（いずれも予め実験によって採取されたもの）。また、ここでは氷が融けフィン表面から水滴が無くなった時点で除霜運転を終了するものとし、フィン表面から水滴が無くなったときの風上側の光強度をＰf_H、風下側の光強度をＰb_Hとする（いずれも予め実験によって採取されたもの）。さらに、ここでも予冷運転開始から予冷運転終了後の通常運転モードへの移行するまでのステップＳ３３４〜ステップＳ３４２の動作は、前述の図１０で説明したステップＳ１２４〜ステップＳ１３２の動作の説明を適用できるため、説明を省略する。

まず、冷凍空調装置の運転が開始されると（ステップＳ３１１）、発光部と受光部の設定を行う。つまり風上側のＬＥＤを発光ＬＥＤ７０ａに、風下側のＬＥＤを受光ＬＥＤ７０ｂに、それぞれ設定する（ステップＳ３１２）。次いで、図１４（ｂ）のように風上側の発光ＬＥＤ７０ａから照射されて、反射点１６や霜で反射してくる光を風下側の受光ＬＥＤ７０ｂで測定し（ステップＳ３１３）、光強度Ｐf を算出する。そして、検出されたＰf と風上側において冷却能力が１０％低下するときの（図８の点Ｃ）光強度Ｐfcとの差の絶対値ΔＰf （＝｜Ｐf −Ｐfc｜）を制御手段１３で算出する（ステップＳ３１４）。次いで、ΔＰf が所定の差εfcより小さくなったか否かを判断し（ステップＳ３１５）、ΔＰf が所定の差εfcより小さくなっていなければ、発光部と受光部の切り替え設定を行う。つまり風上側のＬＥＤを受光ＬＥＤ７０ａに、風下側のＬＥＤを発光ＬＥＤ７０ｂに、それぞれ設定する（ステップＳ３１６）。次いで、図１４（ａ）のように風下側の発光ＬＥＤ７０ｂから照射されて、反射点１６や霜で反射してくる光を風上側の受光ＬＥＤ７０ａで測定し（ステップＳ３１７）、光強度Ｐb を算出する。そして、検出されたＰb と風下側において冷却能力が１０％低下するときの（図８の点Ｃ）光強度Ｐbcとの差の絶対値ΔＰb （＝｜Ｐb −Ｐbc｜）を制御手段１３で算出する（ステップＳ３１８）。そして、ΔＰb が所定の差εbcより小さくなったか否かを判断し（ステップＳ３１９）、ΔＰb が所定の差εbcより小さくなっていなければ、ステップＳ３１２に戻り、各ＬＥＤの機能（「発光」と「受光」の機能関係）を元に戻す。

また、ステップＳ３１５にてΔＰf ＜εfcとなった時、もしくはステップＳ３１９にてΔＰb ＜εbcとなった時は、冷却能力が１０％低下する着霜量になったと判定し、除霜運転を開始する（ステップＳ３２０）。

除霜運転になると、冷媒回路内の電磁弁を閉じ（ステップＳ３２１）、続いてファン９を停止させ（ステップＳ３２２）、除霜運転用のヒータ８に通電する（ステップＳ３２３）。次いで、発光部と受光部の設定を行う。つまり風上側のＬＥＤを発光ＬＥＤ７０ａに、風下側のＬＥＤを受光ＬＥＤ７０ｂに、それぞれ設定し（ステップＳ３２４）、風上側の発光ＬＥＤ７０ａから照射されて、反射点１６や霜で反射してくる光を風下側の受光ＬＥＤ７０ｂで測定し（ステップＳ３２５）、制御手段１３において光強度Ｐf を算出する。そして、検出されたＰf と風上側においてフィン表面が乾燥した状態にあるときの（図９の点Ｈ）光強度をＰf_Hとの差の絶対値ΔＰf （＝｜Ｐf −Ｐf_H｜）を制御手段１３で算出する（ステップＳ３２６）。次いで、ΔＰf が所定の差εf_Hより小さくなったか否かを判断し（ステップＳ３２７）、ΔＰf ＜εf_Hとなった時、風上側においては氷が融け、フィン表面から水滴が無くなったと判定するが、この段階では除霜運転を終了することはなく、続けて発光部と受光部の切り替え設定を行う。つまり風上側のＬＥＤを受光ＬＥＤ７０ａに、風下側のＬＥＤを発光ＬＥＤ７０ｂに、それぞれ設定する（ステップＳ３２８）。そして、風下側の発光ＬＥＤ７０ｂから照射されて、反射点１６や霜で反射してくる光を風上側の受光ＬＥＤ７０ａで測定し（ステップＳ３２９）、制御手段１３において光強度Ｐb を算出する。次いで、検出されたＰb と風上側においてフィン表面が乾燥した状態にあるときの（図９の点Ｈ）光強度をＰb_Hとの差の絶対値ΔＰb （＝｜Ｐb −Ｐb_H｜）を制御手段１３で算出する（ステップＳ３３０）。そして、ΔＰb が所定の差εb_Hより小さくなったか否かを判断し（ステップＳ３３１）、ΔＰb ＜εb_Hとなった時、風下側においても氷が融け、フィン表面から水滴が無くなったと判定し、ヒータ８への通電を止め（ステップＳ３３２）、除霜運転を終了する（ステップＳ３３３）。

また、ステップＳ３２７にてΔＰf ＜εf_Hとなっていないと判定された時、もしくはステップＳ３３１にてΔＰb ＜εb_Hとなっていないと判定された時は、ステップＳ３２４に戻り、各ＬＥＤの機能（「発光」と「受光」の機能関係）を元に戻す。なお、ステップＳ３３１にてΔＰb ＜εb_Hとなっていないと判定された時は、ステップＳ３２９に戻すようにしてもよい。

このように、本実施形態の冷凍空調装置は、着霜検知手段７０を、発光機能と受光機能を併せ持ち、発光機能と受光機能を交互に切り替えることができる一対のＬＥＤ７０ａ，７０ｂから構成しているので、これらＬＥＤ７０ａ，７０ｂを、例えば蒸発器のフィン５ａを挟む風上側と風下側に配置することで、一つの着霜検知手段７０で、風上側と風下側の霜着状態を検知するができる。このため、低コストで、除霜運転の開始と終了の判断を的確にすることができる。その結果、冷凍空調装置の信頼性が大幅に向上し、除霜運転の効率化を図ることができて、消費電力を低減することができる。

なお、ここではＬＥＤ７０ａ，７０ｂを、蒸発器のフィン５ａを挟む風上側と風下側に配置して、それぞれの光軸がフィン５ａの面（反射点１６）に向かうように角度を調整して取り付けるようにしたものを例に挙げて説明したが、これに限るものでなく、例えば図１７に示すように各ＬＥＤ７０ａ，７０ｂの光軸がフィン５ａの面に平行となるように設定してもよい。この場合、図１７では説明の都合上、各ＬＥＤ７０ａ，７０ｂの光軸が隣接するフィン５ａ，５ａの中間部に位置するようにしたものを例に挙げて示しているが、各ＬＥＤ７０ａ，７０ｂの光軸ができるだけ片側のフィン５ａの面に近付くように配置することが望ましい。

実施の形態４．
図１８は本発明の実施の形態４に係る冷凍空調装置の蒸発器と着霜検知手段の位置関係を示す平面図と正面図、図１９は霜の密度と光強度との関係を示すグラフで、縦軸に霜の密度を、横軸に光強度をとったものであり、図１８中、前述の実施の形態１と同一部部分には同一符号を付してある。なお、説明にあたっては前述の図２、図６、図８、図９を参照するものとする。

本実施形態の冷凍空調装置は、図１８のように蒸発器５の風上側に、ＬＥＤからなる発光素子とＬＥＤからなる受光素子とで構成された着霜検知手段７１と、ＬＥＤからなる発光素子とＬＥＤからなる受光素子とで構成された霜密度検知手段７２とを配置して、制御手段１３により、着霜検知手段７１の出力に基づいて除霜運転の開始・終了を判断するとともに、蒸発器５の上部と下部に配置されてそれぞれ独立制御可能なヒータ８（図２参照）への通電を霜密度検知手段７２の出力に基づいて制御するようにしたものである。
それ以外の構成、着霜検知手段７１および霜密度検知手段７２の基本的な検知原理は前述の実施の形態１のものと同じであるが、霜密度検知手段７２については、検知対象が異なるため、照射波長が着霜検知手段７１の照射波長とは異なっている。

すなわち、霜の密度と光強度には、図１９に示すように霜の密度が大きくなる程、光強度が弱くなるような相関があるので、この関係を利用して光強度から霜の密度を算出することができる。密度が小さい霜は、ふわふわした柔らかい霜であり、密度が大きい霜は、硬く氷のような状態にある霜である。

密度の小さいふわふわした霜は、ヒータ８の発熱量が大きくても、霜が塊で落下することはないが、密度が大きい霜の場合は、ヒータ８の発熱量が大き過ぎると、部分的に霜が融け、融け残りが塊で落下することがあり、除霜運転の信頼性を低下させる。したがって、霜密度検知手段７２で光強度あるいは電圧を計測し、その光強度あるいは電圧から、制御手段１３によって霜の密度を算出し、ヒータ８の電力制御によって発熱量を調節し、霜が塊で落下するのを防止する。具体的には、霜の密度が所定値より大きいと判定された場合、まず下部のヒータ８を運転状態にし、所定時間後、上部のヒータ８を運転状態にする制御を行う。つまり、下部のヒータ８を先に運転状態にすることで、この下部ヒータ８により暖められて上昇する空気とフィン５ａからの熱により蒸発器上部の霜は緩やかに融かし、その後、上部のヒータ８を運転状態にすることで、霜の部分的（急激な）な融解を防ぐ。このように、ヒータ８のＯＮとＯＦＦのみで加熱量を制御でき、蒸発器５から霜（氷）が塊となって落下することを低コストで防止することができる。

このように、本実施形態の冷凍空調装置は、霜の密度を検知して、検知した霜の密度に基づいてヒータ８の発熱量を調節するようにしているので、霜が塊で落下するのを防止することができ、冷凍空調装置の信頼性を向上させることができる。

なお、ＬＥＤからなる発光素子とＬＥＤからなる受光素子とで構成された霜密度検知手段７２は、霜密度の検知専用だけでなく、除霜運転終了の判断用として、つまり乾燥したフィンの検知専用に利用することができる。このようにすることで、着霜検知手段７１による霜の検知（除霜運転開始判定）の精度と、霜密度検知手段７２による乾燥フィンの検知（除霜運転終了判定）の精度を向上させることができる。すなわち、光を利用してあるものを検知する場合、対象物によって最適な波長が存在する。対象物（霜）に最適な波長を用いた方が検知感度が向上するのは言うまでもなく、このようにすることで精度よい検知ができ、除霜運転の開始・終了の判断の確実性が増し、信頼性を向上させることができる。

本発明の実施の形態１に係る冷凍空調装置のシステム構成図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍空調装置の蒸発器を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍空調装置の蒸発器の平面図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍空調装置の図３のＡ部拡大図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍空調装置の蒸発器に霜が着くことによって冷却能力が低下する様子を示すグラフである。 本発明の実施の形態１に係る冷凍空調装置の着霜検知手段の概略構成図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍空調装置の受光側ＬＥＤの放電した時の電位と時間の関係を示すクラフである。 本発明の実施の形態１に係る冷凍空調装置の冷却運転時における光強度と着霜量との関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態１に係る冷凍空調装置の除霜運転時における光強度と着霜量との関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態１に係る冷凍空調装置の運転動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る冷凍空調装置の蒸発器と着霜検知手段の位置関係を示す平面図と正面図である。 本発明の実施の形態２に係る冷凍空調装置の運転動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る冷凍空調装置の運転動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３に係る冷凍空調装置の蒸発器フィンと着霜検知手段との位置関係を示す平面図である。 本発明の実施の形態３に係る冷凍空調装置の運転動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３に係る冷凍空調装置の運転動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３に係る冷凍空調装置の蒸発器フィンと着霜検知手段との位置関係の変形例を示す平面図である。 本発明の実施の形態４に係る冷凍空調装置の蒸発器と着霜検知手段の位置関係を示す平面図と正面図である。 本発明の実施の形態４に係る冷凍空調装置の霜の密度と光強度との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 圧縮機、２ 凝縮器、４ 膨張弁、５ 蒸発器、７，７Ａ，７Ｂ，７０，７１ 着霜検知手段、７ａ 発光素子（ＬＥＤ）、７ｂ 受光素子（ＬＥＤ）、８ ヒータ（除霜用加熱手段）、１３ 制御手段、７０ａ，７０ｂ ＬＥＤ、７２ 霜密度検知手段。

Claims (13)

1. 圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器を有する冷凍空調装置において、
   ＬＥＤからなる発光素子とＬＥＤからなる受光素子とで構成された着霜検知手段と、
   前記着霜検知手段からの出力を算出し、除霜運転制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする冷凍空調装置。
2. 前記着霜検知手段を前記蒸発器に取り付けたことを特徴とする請求項１記載の冷凍空調装置。
3. 前記着霜検知手段を前記蒸発器の風上側に取り付けたことを特徴とする請求項１記載の冷凍空調装置。
4. 前記着霜検知手段を前記蒸発器の風上側かつ下部に取り付けたことを特徴とする請求項１記載の冷凍空調装置。
5. 前記着霜検知手段を前記蒸発器の風上側の下部と該蒸発器の風下側の下部にそれぞれ取り付けたことを特徴とする請求項１記載の冷凍空調装置。
6. 圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器を有する冷凍空調装置において、
   発光機能と受光機能を併せ持ち、発光機能と受光機能が交互に切り替わる一対のＬＥＤからなる着霜検知手段と、
   前記着霜検知手段からの出力を算出し、除霜運転制御する制御手段とを備え、
   前記着霜検知手段を前記蒸発器に設けたことを特徴とする冷凍空調装置。
7. 圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器を有する冷凍空調装置において、
   ＬＥＤからなる発光素子とＬＥＤからなる受光素子とで構成された第１着霜検知手段と、
   ＬＥＤからなる発光素子とＬＥＤからなる受光素子とで構成された第２着霜検知手段と、
   前記第１着霜検知手段と前記第２着霜検知手段からの出力を算出し、除霜運転制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記第１着霜検知手段の出力に基づいて除霜運転を開始し、前記第２着霜検知手段の出力に基づいて除霜運転を終了することを特徴とする冷凍空調装置。
8. 前記蒸発器に除霜用加熱手段を設け、
   前記制御手段は、前記着霜検知手段の出力を電圧Ｖあるいは光強度Ｐに変換し、所定の電圧ＶONあるいは光強度ＰONになると、前記除霜用加熱手段を運転し、所定の電圧ＶOFF あるいは光強度ＰOFF になると、除霜用加熱手段を停止させることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の冷凍空調装置。
9. 前記蒸発器に除霜用加熱手段を設け、
   前記制御手段は、前記着霜検知手段の出力を電圧Ｖあるいは光強度Ｐに変換し、所定の電圧ＶONあるいは光強度ＰONとの差（ΔＶONあるいはΔＰON）を算出し、所定の差（ΔＶONあるいはΔＰON）がεON＞ΔＶONあるいはεON＞ΔＰONを満たしたとき、除霜用加熱手段を運転させ、また所定の電圧ＶOFF あるいは光強度ＰOFF との差（ΔＶOFF あるいはΔＰOFF ）を算出し、所定の差（ΔＶOFF あるいはΔＰOFF ）がεOFF ＞ΔＶOFF あるいはεOFF ＞ΔＰOFF を満たしたとき、除霜用の加熱手段を停止させることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の冷凍空調装置。
10. 圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器を有する冷凍空調装置において、
    ＬＥＤからなる発光素子とＬＥＤからなる受光素子とで構成された着霜検知手段と、
    ＬＥＤからなる発光素子とＬＥＤからなる受光素子とで構成された霜密度検知手段と、
    除霜用加熱手段と、
    前記着霜検知手段の出力に基づいて除霜運転の開始・終了を判断するとともに、前記霜密度検知手段の出力に基づいて前記除霜用加熱手段を制御する制御手段とを備え、
    前記制御手段は、前記霜密度検知手段の出力を、電圧あるいは光強度に変換し、前記電圧あるいは光強度から霜の密度を判定し、霜の密度によって、除霜用加熱手段の容量を制御することを特徴とする冷凍空調装置。
11. 前記除霜用加熱手段は、蒸発器の上部と下部に設けられており、前記制御手段は、前記霜密度検知手段の検知結果から霜の密度が所定値より大きいと判定されると、下部の加熱手段を運転状態にし、所定時間後、上部の加熱手段を運転状態にする制御を行うことを特徴とする請求項１０記載の冷凍空調装置。
12. ＬＥＤからなる発光素子は赤外線を照射することを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の冷凍空調装置。
13. 着霜検知手段は蒸発器に着脱可能に構成されてなることを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載の冷凍空調装置。
    

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