CN113227680A - 制冰系统以及制冰方法 - Google Patents

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Abstract

制冰系统包括：循环回路(70)，循环回路供制冰用的溶液循环；制冰机(1)，制冰机包括冷却室(12)以及刮落机构(15)，冷却室具有溶液的流入口(16)以及排出口(17)，并且冷却室供溶液在内部流动，刮落机构将在冷却室(12)的内表面生成的冰刮落，制冰机设置于循环回路(70)中；冷却机构(60)，冷却机构对冷却室(12)内的溶液进行冷却；第一检测装置，第一检测装置对冷却室(12)的流入口(16)处是否存在冰核进行检测；以及调节装置，调节装置根据第一检测装置的检测结果来调节溶液的冷却温度。

Description

制冰系统以及制冰方法
技术领域
本公开涉及一种制冰系统以及制冰方法。
背景技术
已知一种制冰系统，该制冰系统具有多个制冰机，所述制冰机具有供制冰用溶液流通的冷却室以及供制冷剂流通的制冷剂室，通过使冷却室内的溶液与制冷剂室内的制冷剂进行热交换而进行制冰(例如，参照专利文献1)。在该专利文献1记载的制冰系统中，多个制冰机的冷却室通过制冰用溶液管串联连接，多个制冰机的制冷剂室通过气体侧分支管和液体侧分支管并联连接。此外，气体侧分支管与压缩机的吸入侧连接，液体侧分支管与冷凝器的制冷剂排出端连接，并且，冷凝器的制冷剂流入端与压缩机的排出侧连接。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平3-204575号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
通常而言，从制冰系统开始运转后到在制冰机内实际生成冰之前，在制冰机内，溶液的温度处于比结冰温度低的过冷状态。然后，过冷状态在制冰机内消除，使得溶液温度变为结冰温度，开始制冰。
在制冰机的冷却室内设置将附着于冷却室的内表面的冰刮落的旋转叶片。此外，若由于溶液的过冷状态消除而在制冰室的内表面急速生成冰，那么，有时，会发生旋转叶片卡在冰上而旋转叶片过载的现象(以下，将该现象也称为“冰锁”)。制冰机中的溶液的冷却温度(制冷剂的蒸发温度)越低，则该冰锁发生的可能性越高，因此，制冰系统只能以不发生冰锁的一定的冷却温度进行制冰。
本公开的目的是提供一种制冰系统以及制冰方法，能够根据制冰机内的溶液的状态调节冷却温度，从而能够高效地进行制冰。
解决技术问题所采用的技术方案
(1)本公开的制冰系统包括：
循环回路，所述循环回路供制冰用的溶液循环；
制冰机，所述制冰机包括冷却室以及刮落机构，所述冷却室具有溶液的流入口以及排出口，并且所述冷却室供溶液在内部流动，所述刮落机构将在所述冷却室的内表面生成的冰刮落，所述制冰机设置于所述循环回路中；
冷却机构，所述冷却机构对所述冷却室内的溶液进行冷却；
第一检测装置，所述第一检测装置对所述冷却室的流入口处是否存在冰核进行检测；以及
调节装置，所述调节装置根据所述第一检测装置的检测结果来调节所述溶液的冷却温度。
已知，在冷却室内，不使冰锁在刮落机构产生的冷却温度的下限(冰锁临界温度)根据是否存在流入冷却室的冰核而不同。具体而言，在存在流入冷却室的冰核的情况下以及在不存在流入冷却室的冰核的情况下，前者的所述冷却温度的下限较低。具有上述结构的制冰系统通过第一检测装置对在冷却室的流入口处是否存在冰核进行检测，调节装置根据该检测结果调节溶液的冷却温度。因此，在通过第一检测装置检测到存在流入冷却室的冰核的情况下，能够在不产生冰锁的范围进一步降低冷却温度，能够提高制冰能力，能够高效地进行制冰。
(2)优选，在所述循环回路中串联地设置有多个所述制冰机，
所述第一检测装置对各所述制冰机的所述冷却室的流入口处是否存在冰核进行分别检测，
所述调节装置根据所述第一检测装置的检测结果来控制所述冷却机构，对各所述制冰机的所述冷却室中的溶液的冷却温度进行单独调节。
根据上述结构，通过对是否存在流入各制冰机的冷却室的冰核进行检测并针对各制冰机调节冷却温度，能够高效地提高各制冰机的制冰能力。
(3)优选，所述冷却机构与多个所述制冰机对应地包括多个系统的制冷剂回路，
各所述制冷剂回路通过蒸气压缩式的冷冻循环将制冷剂单独供给至对应的所述制冰机，
在各所述制冷剂回路分别设置有通过所述调节装置控制的可变容量型的压缩机。
根据该结构，通过调节装置控制各制冷剂回路的压缩机的容量，能够调节向各制冰机供给的制冷剂的蒸发温度(即，冷却温度)。
(4)优选，所述冷却机构包括将多个所述制冰机并联连接的单个系统的制冷剂回路，
所述制冷剂回路通过蒸气压缩式的冷冻循环将制冷剂分别供给至多个所述制冰机，
所述制冷剂回路包括流量调节阀和压缩机，所述流量调节阀通过所述调节装置控制，且至少对流过溶液流向的上游侧的所述制冰机而蒸发的气体状制冷剂的流量进行调节，所述压缩机对经过了所述流量调节阀的气体状制冷剂进行吸引。
根据该结构，通过调节装置控制流量调剂阀来调节流过各制冰机的气体状制冷剂的流量，能够对向各制冰机供给的制冷剂的蒸发温度(即，冷却温度)进行单独调节。
(5)优选，第一检测装置将下述情况设为存在冰核的条件：在一定时间，所述冷却室的流入口处的溶液温度小于0度且溶液的温度变化量小于规定值。
根据该结构，能够通过第一检测装置来检测是否存在流入冷却室的冰核。
(6)优选，第一检测装置进一步将下述情况设为存在冰核的条件：在一定时间，所述冷却室的流入口与排出口的溶液的温度差小于规定值。
根据该结构，能够通过第一检测装置更准确地检测是否存在流入冷却室的冰核。
(7)优选，制冰系统包括第二检测装置，所述第二检测装置对所述冷却室的排出口处的过冷消除进行检测，
第一检测装置进一步将下述情况设为存在冰核的条件：通过所述第二检测装置检测到过冷消除后经过了一定时间。
根据该结构，通过同时采用第二检测装置，能够更准确地检测是否存在流入冷却室的冰核。
(8)优选，第二检测装置将下述情况设为过冷消除的条件：在一定时间，所述冷却室的排出口处的溶液温度小于0度且溶液的温度变化量小于规定值。
根据该结构，能够通过第二检测装置来检测冷却室的排出口附近的过冷状态。
(9)本公开的制冰方法是在制冰机的冷却室内对在循环回路中循环的溶液进行冷却而制冰的方法，包括下述工序：
对所述冷却室的流入口处是否存在冰核进行检测的工序；以及
根据是否存在冰核来控制所述冷却室中的溶液的冷却温度的工序。
附图说明
图1是第一实施方式的制冰系统的概略结构图。
图2是制冰机的侧视说明图。
图3是示意性地表示制冰机的横截面的说明图。
图4是通过与海水的浓度的关系示出不产生冰锁的蒸发温度的下限的图表。
图5是表示内管的流入口以及排出口处的海水的温度变化的图表。
图6是第二实施方式的制冰系统的概略结构图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本公开的实施方式的细节进行说明。
<第一实施方式>
[制冰系统的整体结构]
图1是第一实施方式的制冰系统的概略结构图。
本实施方式的制冰系统50是以贮存于海水容器8的海水(制冰用的溶液)为原料且通过制冰机(冰发生器)1U、1L连续生成冰浆并使生成后的冰浆返回至海水容器8的系统。
本实施方式的制冰机1U、1L例如由双重管式制冰机构成。本实施方式的制冰系统50包括多个(图示例中为两个)制冰机1U、1L。
另外，在本实施方式中，在对多个制冰机进行统称的情况下采用附图标记“1”，而在对这些制冰机进行区分的情况下采用附图标记“1U”以及“1L”。关于“制冷剂回路”，也同样如此。
所谓冰浆是指在水或水溶液中混有细微的冰的果子露状的冰。冰浆也被称为冰浆液、浆液冰、碎冰、液态冰。
本实施方式的制冰系统50能够连续地生成以海水为基础的冰浆。因此，本实施方式的制冰系统50例如设置于渔船或渔港等，返回海水容器8的冰浆用于鲜鱼的保冷等。
如图1所示，制冰系统50包括制冷剂回路60和循环回路70，其中，制冷剂回路60进行蒸气压缩式的冷冻循环，循环回路70使冷却对象即海水在海水容器8与制冰机1U、1L之间循环。本实施方式的制冰系统50包括与多个制冰机1U、1L对应的多个系统的制冷剂回路60U、60L。这些制冷剂回路60U、60L作为对制冰机1内的海水进行冷却的冷却机构起作用。
制冰系统50还包括控制装置(控制器)80，所述控制装置80对该制冰系统50所包括的各设备的动作进行控制。
[制冷剂回路60的结构]
各制冷剂回路60包括制冰机1、压缩机2、热源侧热交换器3、四通换向阀4、第一膨胀阀5、第二膨胀阀11以及储罐7等。通过制冷剂配管连接上述各设备，从而构成制冷剂回路60。
制冰机1作为制冷剂回路60的利用侧热交换器起作用。
压缩机2对制冷剂进行压缩并使制冷剂在制冷剂回路60内循环。此外，本实施方式的压缩机2是容量可变型(能力可变型)的压缩机。具体而言，通过对内置的马达进行逆变控制，能够逐级或连续地改变压缩机2的运转频率。通过控制压缩机2的运转频率，能够对向制冰机1供给的制冷剂的蒸发温度进行调节。
四通换向阀4与压缩机2的排出侧连接。四通换向阀4具有使从压缩机2排出的制冷剂向热源侧热交换器3侧以及制冰机1侧中的任意一者切换流动的功能。通过该四通换向阀4，对制冰运转和脱冰运转进行切换。
第一膨胀阀5是利用侧的膨胀阀，其由能够根据控制信号进行开度调节的电子膨胀阀构成。第二膨胀阀11是热源侧膨胀阀，其由能够根据控制信号进行开度调节的电子膨胀阀构成。
送风风扇10对热源侧热交换器3进行空冷。送风风扇10包括通过逆变控制逐级或连续地改变运转转速的马达。
[循环回路70的结构]
循环回路70包括制冰机1、海水容器8以及泵9等。通过海水配管将上述各设备连接，从而构成循环回路70。
泵9从海水容器8吸入海水并将海水压送至制冰机1的冷却室12。在冷却室12中生成的冰浆在泵压的作用下与海水一起返回至海水容器8。
在循环回路70中，多个制冰机1U、1L通过海水配管串联连接。因此，从泵9压送而来的海水在被供给至该海水的流动方向的上游侧的制冰机1U后，被供给至下游侧的制冰机1L，然后，返回海水容器8。供给至各制冰机1U、1L的海水被冷却，从而作为冰浆从各制冰机1U、1L排出。
[制冰机1的结构]
图2是制冰机的侧视说明图。图3是示意性地表示制冰机的横截面的说明图。
本实施方式的制冰机1由双重管式制冰机构成。该制冰机1包括形成为圆筒形状的内管12和外管13、刮落机构15。内管12的外径小于外管13的外径，内管12在外管13内与外管13呈同心状地配置。此外，内管12从外管13向轴向两侧突出。本实施方式的制冰机1是横向放置型的制冰机，内管12以及外管13的轴心水平地配置。
内管12是供作为被冷却介质的海水在内部流动并通过的元件。内管12构成对海水进行冷却的“冷却室”。此外，内管12的“内周面”构成冷却室的“内表面”。内管12由金属材料形成。内管12的轴心方向的两端被封闭。
在内管12的轴向一端侧(图2中的右侧)设置有海水的流入口16。海水从流入口16被供给至内管12内。在内管12的轴向另一端侧(图2中的左侧)设置有海水的排出口17。内管12内的海水从排出口17排出。
在内管12配设有刮落机构15。刮落机构15将在内管12的内周面生成的冰刮落并使之分散在内管12内。
本实施方式的刮落机构15是具有刮落用的叶片22的叶片机构。该叶片机构15除了包括叶片22以外，还包括转轴20、支承杆21、驱动部24。转轴20与内管12呈同心状且在内管12内被支承为自由旋转。转轴20从设置于内管12的轴向一端的凸缘23向外部突出，并且与作为驱动部的马达24连接。
支承杆21由从转轴20的外周面向径向外侧突出的棒状构件构成。支承杆21在转轴20的轴向上每隔规定间隔设置。叶片22固定于支承杆21的前端。叶片22例如由树脂制或金属制的带板构件构成。叶片22的旋转方向的前方侧的侧缘形成为锋利的前端变细形状。
外管13在内管12的径向外侧与该内管12呈同心状地设置。外管13由金属材料形成。在外管13的下部设置有一个或多个(本实施方式中为三个)制冷剂入口18。在外管13的上部设置有一个或多个(本实施方式中为两个)制冷剂出口19。外管13的内周面与内管12的外周面之间的环状空间14是构成供与海水之间进行热交换的制冷剂流入的制冷剂室的区域。从制冷剂入口18供给的制冷剂流过环状空间14而从制冷剂出口19排出。
[控制装置80的结构]
如图1所示，制冰系统50包括控制装置80。控制装置80包括CPU和存储器。存储器包括RAM、ROM、闪存等。
通过CPU执行保存于存储器的计算机程序，控制装置80实现与制冰系统50的运转有关的各种控制。
具体而言，控制装置80对利用侧膨胀阀5、热源侧膨胀阀11的开度进行控制。此外，控制装置80对压缩机2以及送风风扇10的运转频率进行控制。此外，控制装置80对叶片机构15的驱动部24以及泵9的动作进行控制。另外，控制装置80也可分开设置于制冰机1侧和热源侧热交换器3侧。在该情况下，例如，能够通过热源侧热交换器3侧的控制装置进行热源侧膨胀阀11、送风风扇10以及压缩机2的动作控制，并且，能够通过制冰机1侧的控制装置进行利用侧膨胀阀5、驱动部24以及泵9的动作控制。
此外，如后文所述的那样，控制装置80还构成为下述装置的一构成元件：用于检测内管12内的过冷的消除的检测装置(第二检测装置)、用于检测内管12内是否存在冰核的检测装置(第一检测装置)以及对压缩机2的运转频率进行控制，并且对蒸发温度进行调节的调节装置。
制冰系统50设置有多个传感器。具体而言，如图1所示，在压缩机2的制冷剂吸入配管设置有对制冷剂的压力进行检测的压力传感器31。在各制冰机1的内管12的流入口16设置有检测海水(以及冰浆)的温度的温度传感器32以及测量海水的盐分浓度的浓度传感器34。在制冰机1的内管12的排出口17设置有检测海水(以及冰浆)的温度的温度传感器33。设置于流入口16的温度传感器32以及浓度传感器34的检测值与流入内管12内的海水的温度以及浓度实质相等。此外，设置于排出口17的温度传感器33的检测值与从内管12排出的海水的温度实质相等。
压力传感器31、温度传感器32、33以及浓度传感器34的检测信号被输入控制装置80，用于各种控制。特别地，在本实施方式中，利用传感器的检测信号以进行制冰机1中的海水的冷却温度(制冷剂的蒸发温度)的控制。
[制冰系统50的动作]
(制冰运转)
在进行制冰运转的情况下，各制冷剂回路60的四通换向阀4被维持成图1中实线所示的状态。从压缩机2排出的高温高压的气体制冷剂经由四通换向阀4流入作为冷凝器起作用的热源侧热交换器3，通过送风风扇10的工作，与空气进行热交换而冷凝、液化。液化后的制冷剂流过处于全开状态的热源侧膨胀阀11，经由储罐7向利用侧膨胀阀5流动。
制冷剂通过利用侧膨胀阀5被减压至规定的低压，变为气液两相制冷剂，并且从制冰机1的制冷剂入口18(参照图2)被供给至构成该制冰机1的内管12与外管13之间的环状空间(制冷剂室)14内。被供给至环状空间14内的制冷剂在泵9的作用下与流入内管12内的海水进行热交换而蒸发。此时的制冷剂的饱和温度(蒸发温度)变为冷却海水的冷却温度。在制冰机1中蒸发后的制冷剂被吸入压缩机2。
泵9从容器8吸入海水并将海水压送至各制冰机1的内管12内。由于海水在内管12内冷却，因此，在内管12的内表面及其附近生成冰颗粒。生成的冰颗粒被叶片机构15刮落，在内管12内与海水混合而成为冰浆。生成后的冰浆在泵压的作用下从内管12的排出口17排出并返回海水容器8。返回容器8的冰浆在容器8内由于浮力的作用而上升，从而构成聚集在容器8的上部的状态。
(脱冰运转)
作为进行上述制冰运转的结果，有时，在内管12的内周面凝固并附着有冰，会产生叶片机构15的叶片22卡在冰上而使得旋转负载变大的现象(将该现象也称为“冰锁”)。此外，有时，冰浆堆积在内管12内，从而产生内管12的海水的流动停滞的现象(将该现象也称为“积冰”)。若产生这些现象，则使制冰机1持续运转变得困难，因此，为了使内管12内的冰融化，要进行脱冰运转。
若控制装置80检测到产生了上述冰锁或积冰的情况，则将各制冷剂回路60的四通换向阀4切换至图1中虚线所示的状态。从压缩机2排出的高温的气体制冷剂经由四通换向阀4流入制冰机1的内管12与外管13之间的环状空间14内，与内管12内的包含冰的海水进行热交换而冷凝、液化。此时，内管12内的冰受到制冷剂加热而解冻。从制冰机1排出的液体制冷剂流过处于全开状态的利用侧膨胀阀5，并经由储罐7流入热源侧膨胀阀11。液体制冷剂通过热源侧膨胀阀11减压后，在热源侧热交换器3中蒸发，被吸入压缩机2。
[根据是否存在冰核调节蒸发温度]
在使制冰系统50工作以进行上述制冰运转的情况下，在刚开始工作后，在容器8内不存在冰，容器8内的海水的温度处于比海水的结冰温度高的状态。接着，在泵9的作用下，容器8内的海水被送至各制冰机1冷却，由此，海水的温度逐渐降低。通常而言，海水的温度即使达到了结冰温度也不会立刻变成冰，会形成温度比结冰温度低的过冷状态。然后，海水的过冷消除，开始生成冰。然而，由于在海水的过冷消除时的潜热的作用下，在内管12的内表面急速地生成冰，因此，容易产生前文所述的冰锁。
此外，根据内管12内是否存在被称为冰核的冰的颗粒，冰锁产生的难易度不同。在内管12内不存在冰核的情况下，如前文所述，海水处于温度比结冰温度低的过冷状态，若过冷状态消除，则容易产生冰锁。另一方面，若内管12内存在冰核，则海水不会过冷，从而使得海水的温度降低至结冰温度，由此，生成冰。
图4是通过与海水的浓度的关系示出不产生冰锁的蒸发温度(冷却温度)的下限(冰锁临界温度)的图表。图4中，内管12内不存在冰核的情况下的冰锁临界温度由L1示出，存在冰核的情况下的冰锁临界温度由L2示出。在内管12内不存在冰核的情况和存在冰核的情况下，无论海水的浓度如何，与后者相比，前者的冰锁临界温度总是较高的。因此，在内管12内存在冰核的情况下，由于不容易产生冰锁，因此，能够进一步降低蒸发温度来促进冰的生成。在内管12内不存在冰核的情况下，若与存在冰核的情况相比未提高蒸发温度，则产生冰锁的可能性变高，因此，不得不进一步提高蒸发温度，制冰会耗费时间。
因此，本实施方式的制冰系统50对各制冰机1的内管12内是否存在冰核进行检测，在不存在冰核的情况下，提高蒸发温度来防止冰锁的产生，另一方面，在存在冰核的情况下，降低蒸发温度来促进冰的生成，由此，作为制冰系统50整体，能够高效地进行制冰。
以下，针对具体的控制进行说明。
当本实施方式的制冰系统50制冰运转时，控制装置80进行下述(a)、(b)所示的两阶段的处理。
(a)对内管12的排出口17处的过冷消除进行检测
(b)对内管12的流入口16处是否存在冰核进行检测
图5是表示内管的流入口以及排出口处的海水的温度变化的图表。
若制冰系统50开始制冰运转，那么，从流入口16流入内管12内的海水随着朝向排出口17而温度逐渐降低。因此，内管12的排出口17处的海水的温度变得比流入口16处的海水的温度低。此外，从上游侧的制冰机1U的内管12排出的海水以大致相同的温度流入下游侧的制冰机1L的内管12。
如图5所示，在各制冰机1中，内管12的排出口17处的温度T2随着时间的经过而逐渐降低，在时间t1时，低于结冰温度而变为过冷状态。另一方面，内管12的流入口16处的温度T1迟于排出口17处的温度T2而逐渐降低。此外，内管12的排出口17处的温度T2由于过冷消除而在时间t2时上升至结冰温度。由此，在内管12内开始生成冰。
在上述处理(a)中，本实施方式的控制装置80检测到过冷确实消除的情况，由此，辨别出过冷在海水的温度上升至结冰温度且稳定的时刻t3时消除。另一方面，在内管12的流入口16处，海水的温度T1逐渐接近结冰温度并稳定。因此，在上述处理(b)中，控制装置80辨别出海水的温度达到结冰温度且在温度稳定的时刻t5时存在冰核。
通过控制装置80对下述条件1～3是否成立进行辨别，进行上述(a)中的过冷消除的检测。
(条件1)制冰系统50的运转时间经过了规定时间以上
(条件2)各内管12的排出口17处的海水温度在一定时间小于0℃
(条件3)各内管12的排出口17处的海水温度的变化量在一定时间小于规定值
通过控制装置80对下述条件4～7是否成立进行辨别，进行上述(b)中的是否存在冰核的检测。
(条件4)各内管12的流入口16处的海水温度在一定时间小于0℃
(条件5)各内管12的流入口16处的海水温度的变化量在一定时间小于规定值
(条件6)各内管12的流入口16与排出口17的海水的温度差在一定时间小于规定值
(条件7)在各内管12的排出口17处，过冷消除后经过了一定时间
在上述各条件下，内管12的流入口16处的温度T1通过图1所示的温度传感器32检测。内管12的排出口17处的温度T2通过温度传感器33检测。因此，这些温度传感器32、33构成用于检测过冷的消除的检测装置(第二检测装置)或用于检测是否存在冰核的检测装置(第一检测装置)的一构成元件。
(过冷消除的检测处理)
作为用于进行上述(a)中的过冷消除的检测的“条件1”，控制装置80对制冰系统50开始运转后是否经过了规定时间以上进行辨别。这是因为，内管12内的海水的温度不经过某一程度的时间是不会降低的，经过了过冷状态，过冷也不会消除。该条件1的运转时间例如可设为20分钟。
此外，作为用于进行过冷消除的检测的“条件2”，控制装置80对各内管12的排出口17处的海水的温度T2是否在一定时间小于0℃进行辨别。这是因为，有时，运转开始后，海水的温度T2在逐渐降低的过程中会暂时达到0℃，并且，从过冷状态到过冷消除而达到结冰温度为止始终小于0℃。在条件2下，作为一定时间，例如，可以将在15分钟期间持续小于0℃设为条件。
作为“条件3”，控制装置80对内管12的排出口17处的海水的温度T2的变化量是否在一定时间小于规定值进行辨别。如图5所示，若在时间t2时温度T2从过冷状态上升至结冰温度，则能够认为过冷状态暂时消除。不过，由于也考虑到由于温度传感器33的故障或其他因素导致的错误检测，因此，在本实施方式中，设定条件3以能够对过冷确实消除这一情况进行检测。具体而言，在将目前的排出口17处的海水的目前的温度设为T2且将在此之前规定时间(例如，15分钟前)的温度设为T2’时，对由下式(1)所示的状态是否持续一定时间(图5中的Δta，例如，15分钟期间)进行辨别。
|T2-T2’|＜α…(1)
在式(1)中，将目前的温度T2与规定时间前的温度T2’的变化量小于规定值α的状态持续一定时间设为条件。规定值α例如能够设为0.4℃。因此，在式(1)中，将海水的温度T2几乎不变化而保持稳定设为条件。
当上述条件1～3成立时，控制装置80对内管12的排出口17处过冷消除这一情况进行检测。
(是否存在冰核的检测)
作为用于进行上述(b)中的是否存在冰核的检测的“条件4”，控制装置80对各内管12的流入口16处的温度T1在一定时间(例如，15分钟期间)小于0℃进行辨别。这是因为，在流入口16处的海水的温度为0℃以上的情况下，流入口16处存在冰核的可能性非常低。
作为用于进行是否存在冰核的检测的“条件5”，控制装置80对各内管12的流入口16处的海水温度T1的变化量在一定时间小于规定值进行辨别。如图5所示，流入口16处的海水的温度T1在时间t4时突破0℃，然后还降低而达到结冰温度。接着，若处于结冰温度的状态持续一定时间，则在流入口16处存在冰核，能够判断为正在生成冰。因此，在该条件5下，在将目前的流入口16处的海水的目前的温度设为T1且将在此之前规定时间(例如，15分钟之前)的温度设为T1’时，对由下式(2)所示的状态是否持续一定时间(图5中的Δtb，例如，15分钟期间)进行辨别。
|T1-T1’|＜β…(2)
式(2)表示目前的温度T1与规定时间前的温度T1’的变化量小于规定值β的情况。规定值β例如能够设为0.4℃。因此，在式(2)中，将海水的温度T1几乎不变化而保持稳定设为条件。
作为用于进行是否存在冰核的检测的“条件6”，控制装置80对各内管12的流入口16与排出口17的制冷剂的温度差在一定时间小于规定值进行辨别。如图5所示，若流入口16处的海水的温度T1稳定在结冰温度附近，则与排出口17处的海水的温度T2的温度差变小。因此，在该条件5下，对流入口16处的海水的温度T1与排出口17处的海水的温度T2进行比较，从而对由下式(3)所示的状态是否持续一定时间(图5中的Δtb，例如，15分钟期间)进行辨别。
|T1-T2|＜γ…(3)
式(3)表示流入口16的温度T1与排出口17的温度T2的差值小于规定值γ。规定值γ例如能够设为0.4℃。因此，在式(3)中，将内管12内整体的海水的温度几乎恒定设为条件。
作为用于进行是否存在冰核的检测的“条件7”，控制装置80对各内管12的排出口17处过冷消除后经过了一定时间(例如，15分钟期间)进行辨别。通过前文所述的条件1～3的辨别来进行内管12的排出口17处过冷消除的检测。
当上述条件4～7成立时，控制装置80检测出在内管12的流入口16处存在冰核。
[蒸发温度的调节]
当通过上述处理检测到在制冰机1的内管12的流入口16处存在冰核时，控制装置80对设置有该制冰机1的制冷剂回路60的压缩机2进行控制，调节制冷剂的蒸发温度。具体而言，控制装置80将图4所示的冰锁临界温度L2作为下限，根据流入该制冰机1的海水的浓度(由浓度传感器34检测出的浓度)设定目标蒸发温度。此外，控制装置80对压缩机2的运转频率进行控制，以使设置有该制冰机1的制冷剂回路60中的制冷剂的蒸发温度达到目标蒸发温度。例如，控制装置80以使通过压力传感器31检测到的低压压力达到与目标蒸发温度对应的目标蒸发压力的方式控制压缩机2的运转频率。由此，能够促进冰的生成，能够高效地进行制冰。
本实施方式的制冰系统50包括多个制冰机1U、1L以及与各制冰机1U、1L对应设置的多个制冷剂回路60U、60L，该制冰系统50针对每一制冰机1U、1L检测是否存在冰核，根据该检测结果对与各制冰机1U、1L对应的制冷剂回路60U、60L的制冷剂的蒸发温度进行控制。
在各制冰机1U、1L中，从流入口16流入内管12内的海水由于朝向排出口17流动而温度逐渐降低，因此，与流入口16侧相比，排出口17侧的温度降低，从温度较低的排出口17侧开始变为过冷状态，同样从排出口17侧开始过冷消除，开始制冰。在上游侧的制冰机1U中，若在排出口17侧过冷消除而生成冰核，则该冰核从排出口17排出，并立即流入下游侧的制冰机1L的内管12。因此，在下游侧的制冰机1L中，相对较早地在内管12的流入口16处形成存在冰核的状态。与之相对地，在下游侧的制冰机1L的排出口17侧生成的冰核从排出口17排出后返回至容器8，因此，冰核随后从容器8流入上游侧的制冰机1U的内管12会耗费时间。因此，通常而言，以在下游侧的制冰机1中首先在内管12的流入口16处形成存在冰核的状态并且向该制冰机1供给的制冷剂的蒸发温度变低的方式控制，促进冰的生成。
＜第二实施方式＞
图6是第二实施方式的制冰系统的概略结构图。
本实施方式的制冰机系统50在包括多个制冰机1这一点与第一实施方式是相同的，不过，本实施方式的制冰系统50包括与多个制冰机1对应的单个系统的制冷剂回路60，而非包括与多个制冰机1分别对应的多个制冷剂回路60。在该制冷剂回路60中，多个制冰机1并联连接，与各制冰机1对应地设置有膨胀阀5U、5L。此外，在上游侧的制冰机1U与四通换向阀4之间的制冷剂配管设置有流量调节阀35，该流量调节阀35对从制冰机1U排出的气体制冷剂的流量进行调节。
与第一实施方式相同的是，本实施方式的控制装置80进行各制冰机1的内管12的排出口17处的过冷的消除的检测以及内管12的流入口16处是否存在冰核的检测。此外，在检测到在下游侧的制冰机1L中首先存在冰核的情况下，控制装置80控制压缩机2的运转频率而使制冷剂的蒸发温度降低。
此处，对于下游侧的制冰机1L而言，由于存在冰核，因此，即使降低蒸发温度也不会产生冰锁，能够促进冰的生成，但是，在上游侧的制冰机1U中，由于处于不存在冰核的状态，因此，若使蒸发温度降低，则会形成容易产生冰锁的状态。为此，在本实施方式中，控制装置80以下述方式进行调节：将流量调节阀35朝向关闭的方向控制以使从上游侧的制冰机1U排出的气体制冷剂的流量降低，提高制冰机1U中的制冷剂的蒸发压力，并且使蒸发温度不降低。由此，对于上游侧的制冰机1U，能够在不产生冰锁的高蒸发温度的作用下进行制冰运转。
另外，第二实施方式的制冰系统50也可包括对从下游侧的制冰机1L排出的气体制冷剂的流量进行调节的流量调节阀，也可通过该流量调节阀对向下游侧的制冰机1L供给的制冷剂的蒸发温度进行调节。
＜其他实施方式＞
在上述实施方式中，为了检测在制冰机1的内管12的流入口16处是否存在冰核而进行了条件4～7的辨别，不过，也可仅采用其中的一个或多个条件。例如，能够仅采用用于检测是否存在冰核的条件4和条件5。此外，除了条件4和条件5，还能够采用条件6或条件7。此外，在上述实施方式中，为了检测制冰机1的内管12的排出口17处的过冷消除而进行了条件1～3的辨别，不过，例如，也可仅进行条件1和条件2的辨别。
在上述实施方式中，对由“横置型”的双重管式制冰机构成的制冰机1进行了例示，不过，制冰机1也可以是“纵置型”或“倾斜型”的双重管式制冰机。
在上述实施方式中，对包括两台制冰机1的制冰系统50进行了例示，不过，制冰机1也可以是一台，还可以是三台以上。
在上述实施方式中，对冷却对象即溶液是“海水”的制冰系统50进行了例示，不过，冷却对象不限定于海水，也可以是乙二醇等其他溶液。
上述实施方式的刮落机构15是包括绕内管12的中心旋转的叶片22的叶片机构，不过，也可以是其他形式的刮落机构，例如，也可以是具有螺杆的螺旋式刮落机构。
在上述实施方式中，将在用于检测过冷消除或是否存在冰核的式(1)～(3)中采用的规定值α、β、γ设为0.4℃，不过，并不限定于此，也能够进行适当变更。
＜实施方式的作用效果＞
(1)上述各实施方式的制冰系统50包括：循环回路70，所述循环回路70供制冰用的溶液(海水)循环；制冰机1，所述制冰机1包括冷却室(内管)12以及刮落机构(叶片机构)15，所述冷却室12具有溶液的流入口16以及排出口17，并且所述冷却室12供溶液在内部流动，所述刮落机构15将在冷却室12的内表面生成的冰刮落，所述制冰机1设置于所述循环回路70中；冷却机构(制冷剂回路)60，所述冷却机构60对冷却室12内的海水进行冷却；第一检测装置(温度传感器32、33、控制装置80)，所述第一检测装置对内管12的流入口16处是否存在冰核进行检测；以及调节装置(控制装置80)，所述调节装置根据第一检测装置的检测结果来调节海水的冷却温度(制冷剂的蒸发温度)。
具有上述结构的制冰系统50通过第一检测装置对冷却室12的流入口16处是否存在冰核进行检测，调节装置根据该检测结果控制冷却机构60来调节溶液的冷却温度。因此，在通过第一检测装置检测到存在流入冷却室12的冰核的情况下，能够在不产生冰锁的范围进一步降低冷却温度，能够提高制冰能力，能够高效地进行制冰。
(2)在上述各实施方式中，在循环回路70中串联地设置有多个制冰机1U、1L，第一检测装置对各制冰机1U、1L的冷却室12的流入口16处是否存在冰核进行分别检测，调节装置根据第一检测装置的检测结果来控制冷却机构60，对各制冰机1U、1L的冷却室12中的溶液的冷却温度进行单独调节。
因此，通过检测是否存在流入各制冰机1U、1L的冷却室12的冰核并针对各制冰机1U、1L调节冷却温度，能够更高效地提高各制冰机1U、1L的制冰能力。
(3)在上述第一实施方式中，冷却机构60与多个制冰机1U、1L对应地包括多个系统的制冷剂回路60U、60L，各制冷剂回路60U、60L通过蒸气压缩式的冷冻循环将制冷剂单独供给至对应的制冰机1U、1L，在各制冷剂回路60U、60L分别设置有通过调节装置控制的可变容量型的压缩机2。
根据该结构，通过调节装置对各制冷剂回路60U、60L的压缩机2的容量进行控制，能够对向各制冰机1U、1L供给的制冷剂的蒸发温度(即，冷却温度)进行调节。
(4)在上述第二实施方式中，冷却机构60包括将多个制冰机1U、1L并联连接的单个系统的制冷剂回路60，通过蒸气压缩式的冷冻循环将制冷剂分别供给至多个制冰机1U、1L，制冷剂回路60包括流量调节阀35和压缩机2，所述流量调节阀35通过调节装置控制，且至少对流过溶液流向的上游侧的制冰机1U而蒸发的气体状制冷剂的流量进行调节，所述压缩机2对经过了流量调节阀35的气体状制冷剂进行吸引。
根据该结构，通过调节装置控制流量调节阀35，能够至少对流过上游侧的制冷剂1U的气体状制冷剂的流量进行调节，能够对向该制冰机1U供给的制冷剂的蒸发温度(即，冷却温度)进行调节。
(5)在上述各实施方式中，第一检测装置将下述情况下设为存在冰核的条件：在一定时间，冷却室12的流入口16处的溶液温度小于0度且溶液的温度变化量小于规定值。因此，通过第一检测装置，能够检测是否存在流入冷却室12的冰核。
(6)在上述各实施方式中，第一检测装置进一步将下述情况设为存在冰核的条件：在一定时间，冷却室12的流入口16与排出口17的溶液的温度差小于规定值。
因此，通过第一检测装置，能够更准确地检测是否存在流入冷却室12的冰核。
(7)在上述各实施方式中，制冰系统50包括第二检测装置(温度传感器33、控制装置80)，第二检测装置对冷却室12的排出口17处的过冷消除进行检测，第一检测装置进一步将下述情况设为存在冰核的条件：通过第二检测装置检测到过冷消除。
根据该结构，通过同时采用第二检测装置，能够更准确地检测是否存在流入冷却室12的冰核。
(8)在上述各实施方式中，第二检测装置将下述情况设为过冷消除的条件：在一定时间，冷却室12的排出口17处的溶液温度小于0度且溶液的温度变化量小于规定值。
因此，通过第二检测装置，能够检测冷却室12的排出口17处的过冷消除。
另外，本次公开的实施方式在所有方面均为例示而非限制。本公开的保护范围由权利要求书示出，包含与权利要求书等同的含义及其范围内的所有改变。
符号说明
1、1L、1U：制冰机
2：压缩机
12：内管(冷却室)
15：刮落机构
16：流入口
17：排出口
32：温度传感器
33：温度传感器
35：流量调节阀
50：制冰系统
60、60L、60U：制冷剂回路(冷却机构)
70：循环回路
80：控制装置(检测装置、供给装置)。

Claims (9)

1.一种制冰系统，其特征在于，包括：
循环回路(70)，所述循环回路供制冰用的溶液循环；
制冰机(1)，所述制冰机包括冷却室(12)以及刮落机构(15)，所述冷却室具有溶液的流入口(16)以及排出口(17)，并且所述冷却室供溶液在内部流动，所述刮落机构将在所述冷却室(12)的内表面生成的冰刮落，所述制冰机设置于所述循环回路(70)中；
冷却机构(60)，所述冷却机构对所述冷却室(12)内的溶液进行冷却；
第一检测装置，所述第一检测装置对所述冷却室(12)的流入口(16)处是否存在冰核进行检测；以及
调节装置，所述调节装置根据所述第一检测装置的检测结果来调节所述溶液的冷却温度。
2.如权利要求1所述的制冰系统，其特征在于，
在所述循环回路(70)中串联地设置有多个所述制冰机(1U、1L)，
所述第一检测装置对各所述制冰机(1U、1L)的所述冷却室(12)的流入口(16)处是否存在冰核进行分别检测，
所述调节装置根据所述第一检测装置的检测结果来控制所述冷却机构(60)，对各所述制冰机(1U、1L)的所述冷却室(12)中的溶液的冷却温度进行单独调节。
3.如权利要求2所述的制冰系统，其特征在于，
所述冷却机构(60)与多个所述制冰机(1U、1L)对应地包括多个系统的制冷剂回路(60U、60L)，
各所述制冷剂回路(60U、60L)通过蒸气压缩式的冷冻循环将制冷剂单独供给至对应的所述制冰机(1U、1L)，
在各所述制冷剂回路(60U、60L)分别设置有通过所述调节装置控制的可变容量型的压缩机(2)。
4.如权利要求2所述的制冰系统，其特征在于，
所述冷却机构(60)包括将多个所述制冰机(1U、1L)并联连接的单个系统的制冷剂回路，
所述制冷剂回路通过蒸气压缩式的冷冻循环将制冷剂供给至多个所述制冰机(1U、1L)，
所述制冷剂回路包括流量调节阀(35)和压缩机(2)，所述流量调节阀通过所述调节装置控制，且至少对流过溶液流向的上游侧的所述制冰机(1U)而蒸发的气体状制冷剂的流量进行调节，所述压缩机对经过了所述流量调节阀(35)的气体状制冷剂进行吸引。
5.如权利要求1至4中任一项所述的制冰系统，其特征在于，
所述第一检测装置将下述情况设为存在冰核的条件：在一定时间，所述冷却室(12)的流入口(16)处的溶液温度小于0度且溶液的温度变化量小于规定值。
6.如权利要求5所述的制冰系统，其特征在于，
所述第一检测装置将下述情况设为存在冰核的条件：在一定时间，所述冷却室(12)的流入口(16)与排出口(17)的溶液的温度差小于规定值。
7.如权利要求5或6所述的制冰系统，其特征在于，
所述制冰系统包括第二检测装置，所述第二检测装置对所述冷却室(12)的排出口(17)处的过冷消除进行检测，
所述第一检测装置进一步将下述情况设为存在冰核的条件：通过所述第二检测装置检测到过冷消除后经过了一定时间。
8.如权利要求7所述的制冰系统，其特征在于，
所述第二检测装置将下述情况设为过冷消除的条件：在一定时间，所述冷却室(12)的排出口(17)处的溶液温度小于0度且溶液的温度变化量小于规定值。
9.一种制冰方法，所述制冰方法是在制冰机(1)的冷却室(12)内对在循环回路(70)中循环的溶液进行冷却而制冰的方法，其特征在于，包括下述工序：
对所述冷却室(12)的流入口(16)处是否存在冰核进行检测的工序；以及
根据是否存在冰核来控制所述冷却室(12)中的溶液的冷却温度的工序。
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