JP2021105499A - 製氷システム - Google Patents

Abstract

【課題】製氷装置を連続運転させて製氷効率を向上させることができる製氷システムを提供する。【解決手段】貯氷タンクＴと、前記貯氷タンクＴから供給される塩水を用いて氷を生成する製氷装置Ｉと、前記貯氷タンクＴ内の塩水を排出する、第１開閉弁９１を有する排出路９０と、前記貯氷タンクＴに塩水又は水を供給する、第２開閉弁７３を有する補給路７０と、前記第１開閉弁９１及び第２開閉弁７３を制御する制御部とを備えた製氷システム。前記貯氷タンクＴは、当該貯氷タンクＴ内の塩水の塩分濃度を検出する濃度検出手段９２を有する。前記制御部は、前記濃度検出手段９２により検出された塩分濃度が所定値を超えた場合、前記第１開閉弁９１及び第２開閉弁７３を制御する。【選択図】図１

Description

本開示は製氷システムに関する。

海水魚等を冷蔵するために海水等の塩水から生成されるシャーベット氷を用いる場合がある。製氷装置で生成されたシャーベット氷は貯氷タンクに貯留され、随時、ポンプによりユーザに供給される。

かかる製氷装置及び貯氷タンクを含む製氷システムでは、通常、製氷装置と貯氷タンクとの間で塩水又はシャーベット氷を循環させて、所望のＩＰＦ（Ｉｃｅ Ｐａｃｋｉｎｇ Ｆａｃｔｏｒ：全体の重量に対する氷の重量の割合）を有するシャーベット氷を生成するようにしている。そして、製氷装置による製氷運転が終わると、必要に応じて真水の注水により塩分濃度が調整された貯氷タンク内のシャーベット氷がユーザに供給される。シャーベット氷の供給が終わると、貯氷タンク内に残っている塩水を排出し、ついで新たな塩水を貯氷タンク内に供給してから製氷装置の運転を再開させている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５−１５２２４８号公報

しかし、特許文献１記載の製氷システムの製氷装置はバッチ式の製氷運転であるため、製氷効率を上げることが難しい。

本開示は、製氷装置を連続運転させて製氷効率を向上させることができる製氷システムを提供することを目的としている。

本開示の製氷システムは、
（１）貯氷タンクと、前記貯氷タンクから供給される塩水を用いて氷を生成する製氷装置と、前記貯氷タンク内の塩水を排出する、第１開閉弁を有する排出路と、前記貯氷タンクに塩水又は水を供給する、第２開閉弁を有する補給路と、前記第１開閉弁及び第２開閉弁を制御する制御部とを備えた製氷システムであって、
前記貯氷タンクは、当該貯氷タンク内の塩水の塩分濃度を検出する濃度検出手段を有し、
前記制御部は、前記濃度検出手段により検出された塩分濃度が所定値を超えた場合、前記第１開閉弁及び第２開閉弁を制御する。

本開示の製氷システムでは、濃度検出手段により検出された貯氷タンク内の海水等の塩水の塩分濃度が所定値を超えた場合、制御部は、貯氷タンク内の塩水を排出する排出路の第１開閉弁及び貯氷タンクに塩水又は水を供給する補給路の第２開閉弁を制御する。製氷装置の運転を続けると貯氷タンク内の塩水の塩分濃度が高くなる。塩分濃度が高くなりすぎると製氷が難しくなり製氷効率が低下する。本開示の製氷システムでは、これを回避するために、貯氷タンク内の塩水の塩分濃度が所定値を超えた場合、貯氷タンク内の塩水の排出、及び、貯氷タンクへの塩水又は水の供給を行っている。これにより、製氷装置を連続して運転することができる。なお、本明細書における「水」には、実質的に塩分を含まない工業用水、水道水、真水が含まれる。

（２）前記（１）の製氷システムにおいて、前記制御部は、前記濃度検出手段により検出された塩分濃度が所定値を超えた場合、前記第１開閉弁を開放し、その後、第１所定条件を満たすと当該第１開閉弁を閉止し、前記第２開閉弁を開放することが望ましい。第１開閉弁を開放して第１所定条件が満たされるまで貯氷タンク内の塩水を排出し、その後、第２開閉弁を開放して当該貯氷タンクに塩水又は水を供給することで貯氷タンク内の塩水濃度を所定値未満にすることができる。これにより、製氷装置を連続して運転することができる。

（３）前記（１）又は（２）の製氷システムにおいて、前記制御部は、前記第１所定条件を満たした後、第２所定条件を満たすと、前記第２開閉弁を閉止することが望ましい。

（４）前記（１）〜（３）の製氷システムにおいて、前記濃度検出手段は温度センサであることが望ましい。塩水の温度と当該塩水の塩分濃度との間には相関関係が存在するので、温度センサにより検出された塩水の温度から間接的に当該塩水の塩分濃度を求めることができる。

本開示の製氷システムの一実施形態の説明図である。 図１に示される製氷システムにおける製氷機の説明図である。 図１に示される製氷システムにおける貯氷タンクを含む氷供給装置の説明図である。 図３に示される氷供給装置の制御装置の説明図である。 貯氷タンク内の平面説明図である。 貯氷タンク内の海水の塩分濃度を調整する制御の一例のフローチャートである。

以下、添付図面を参照しつつ、本開示の製氷システムを詳細に説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

図１は、本開示の一実施形態に係る製氷システムＳの説明図であり、図２は、図１に示される製氷システムＳにおける製氷機１の説明図であり、図３は、図１に示される製氷システムＳにおける貯氷タンクＴを含む氷供給装置Ｃの説明図である。
製氷システムＳは、製氷装置Ｉと、氷供給装置Ｃとを備えている。製氷装置Ｉと、氷供給装置Ｃの構成要素である貯氷タンクＴとは配管により接続されている。

〔製氷装置Ｉ〕
製氷装置Ｉは、冷媒との熱交換により被冷却媒体からシャーベット氷を生成する。本実施形態では、被冷却媒体として海水が用いられており、製氷装置Ｉは、海水を原料として微細な氷を生成し、生成した微細な氷と海水が混合した海水混合のシャーベット氷を貯氷タンクＴに戻す。シャーベット氷は、スラリー氷、アイススラリー、スラリーアイス、スラッフアイス、リキッドアイスとも呼ばれる。なお、被冷却媒体としては、海水以外に、例えば水に塩分を含有させた塩水を用いることもできる。本明細書における「水」には、実質的に塩分を含まない工業用水、水道水、真水が含まれる。

製氷装置Ｉは、利用側熱交換器を構成する製氷機１以外に、圧縮機２、熱源側熱交換器３、四路切換弁４、利用側膨張弁５、熱源側膨張弁６、内部熱交換器７、及びレシーバ８を備えている。

製氷機１は、図１〜２に示されるように、内管１１と外管１２とからなる蒸発器１３と、氷掻き取り部１４とを備えている。製氷機１は、内管１１及び外管１２の各軸が水平になるように配置された横置き型の二重管式製製氷機である。蒸発器１３は、内管１１と外管１２との間の環状スペース２４の大部分を液冷媒が通過する。

内管１１は、内部を被冷却媒体である海水が通過する要素であり、ステンレスや鉄等の金属材料で作製されている。内管１１は円筒形状を呈しており、外管１２内に配設される。内管１１の両端は閉止されている。内管１１の内部には、当該内管１１の内周面に生成された氷を掻き上げて内管１１内の海水中に分散させる氷掻き取り部１４が配設されている。内管１１の軸方向一端側に貯氷タンクＴ内の海水を当該内管１１内に供給する海水配管１５が接続されている。また、内管１１の軸方向他端側に内管１１からの海水を貯氷タンクＴに戻すシャーベット配管１６が接続されている。

外管１２は円筒形状を呈しており、内管１１と同様にステンレスや鉄等の金属材料で作製されている。外管１２の下部には、利用側膨張弁５の下流側で分岐した複数（図示例では３つ）の冷媒入口管１７が接続されている。また、外管１２の上部には内部熱交換器７に至る冷媒出口管１８が接続されている。本実施形態では、３つの冷媒入口管１７が設けられているが、冷媒入口管１７の数は２以下でもよいし、４以上であってもよい。また、冷媒出口管１８の数は１であるが、２以上であってもよい。

氷掻き取り部１４は、回転軸１９と、支持バー２０と、ブレード２１と、モータ２２とを備えている。回転軸１９の軸方向の他端は内管１１の軸方向他端に設けられたフランジ２３から外部に延びて設けられ、回転軸１９を駆動させるモータ２２に接続されている。回転軸１９の周面には所定間隔で支持バー２０が立設されており、この支持バー２０の先端にブレード２１が取り付けられている。ブレード２１は、例えば合成樹脂で作製された帯状の部材からなり、回転方向の前方側は先細形状とされている。

通常の製氷運転時には、四路切換弁４が、図１において実線で示される状態に保持される。圧縮機２から吐出された高温高圧のガス状冷媒は四路切換弁４を経て凝縮器として機能する熱源側熱交換器３に流入し、送風ファン１０の作動により空気と熱交換して凝縮・液化する。液化した冷媒は、全開状態の熱源側膨張弁６、レシーバ８及び内部熱交換器７を経て利用側膨張弁５に流入する。冷媒は、利用側膨張弁５により所定の低圧に減圧され、冷媒入口管１７から蒸発器１３を構成する内管１１と外管１２との間の環状スペース２４内に供給される。

環状スペース２４内に噴出された冷媒は、内管１１内に供給された海水と熱交換して蒸発する。冷媒の蒸発による冷却で生成された微細な氷を含む海水は、シャーベット配管１６から流出して貯氷タンクＴに戻る。製氷機１で蒸発して気化した冷媒は圧縮機２に吸い込まれる。その際、製氷機１で蒸発しきれずに液体を含んだ状態の冷媒が圧縮機２に入ると、急激な圧縮機シリンダー内部圧力上昇（液圧縮）や冷凍機油の粘度低下により圧縮機２が故障する原因となる。そこで、圧縮機２を保護するために製氷機１を出た低圧冷媒は、レシーバ８を通過した高圧冷媒と、内部熱交換器７において熱交換し、加熱されて圧縮機２に戻る。内部熱交換器７は二重管式であり、製氷機１を出た低圧冷媒は、内部熱交換器７の内管と外管との間のスペースを通る間に高圧冷媒との間で熱交換され、加熱されて、圧縮機２に戻る。

また、製氷機１の内管１１内の海水の流れが滞り、内管１１内に氷が蓄積される（アイスアキュームレーション）と、当該製氷機１の運転ができなくなる。この場合、内管１１内の氷を溶かすためにデフロスト運転（暖房運転）が行われる。このとき、四路切換弁４は、図１において破線で示される状態に保持される。圧縮機２から吐出された高温高圧のガス状冷媒は四路切換弁４及び内部熱交換器７を経て製氷機１の内管１１と外管１２との間の環状スペース内に流入し、内管１１内の氷を含む海水と熱交換して凝縮・液化する。液化した冷媒は、全開状態の利用側膨張弁５、内部熱交換器７及びレシーバ８を経て熱源側膨張弁６に流入し、当該熱源側膨張弁６により所定の低圧に減圧され、蒸発器として機能する熱源側熱交換器３に流入する。デフロスト運転時には蒸発器として機能する熱源側熱交換器３に流入した冷媒は、送風ファン１０の作動により空気と熱交換して気化し、圧縮機２に吸い込まれる。

〔氷供給装置Ｃ〕
氷供給装置Ｃは、図３に示されるように、製氷装置Ｉにより生成されたシャーベット氷をユーザに供給する装置である。氷供給装置Ｃは、シャーベット氷を貯留する貯氷タンクＴと、供給路３１と、この供給路３１に合流する、水が流れる水流路８０とを備えている。供給路３１は開閉弁を有している。開閉弁を開放することにより、ユーザにシャーベット氷が供給される。本実施形態では、開閉弁は電磁弁３７であるが、ユーザが手動で開放する弁等でもよい。また、氷供給装置Ｃは、制御部である制御装置２５を備えている。制御装置２５は、図４に示されるように、ＣＰＵ２５ａと、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリ２５ｂと、外部の機器やセンサ等との受発信を行う受発信部２５ｃとを備えている。制御装置２５は、メモリ２５ｂに格納されたコンピュータプログラムをＣＰＵ２５ａが実行することにより、氷供給装置Ｃの運転制御を含む、製氷システムＳの運転に関する種々の制御を実現する。制御装置２５は、電磁弁３７、７３（請求項の第２開閉弁に該当する。詳細は後述する）、９１（請求項の第１開閉弁に該当する。詳細は後述する）、比例制御弁８３、及びポンプ３２、３８等の駆動部ないしアクチュエータの駆動を制御する。また、制御装置２５は、温度センサ８４、９２や水位センサ３３からの検知信号を受発信部２５ｃで受信する。また、制御装置２５は、製氷装置Ｉの制御部２７と通信可能に接続されており、当該制御部２７を経由して製氷装置Ｉの運転を制御するとともに、当該制御部２７を経由して製氷装置Ｉのセンサ等からの信号を受信する。なお、製氷システムＳのメインの制御部を製氷装置Ｉ側に付設することもできる。

貯氷タンクＴは、ステンレスや鉄等の金属材料で作製されている。貯氷タンクＴは水平断面が矩形の角筒形状を呈している。貯氷タンクＴは、蓋部を有する密閉された容器であるが、図１及び図３においては、貯氷タンクＴ内上部の構成を分かり易くするために、当該蓋部の図示は省略している。

貯氷タンクＴ内の底部近傍には、当該貯氷タンクＴ内の海水を海水配管１５により製氷機１の内管１１内に移送するポンプ３２が配設されている。底面付近に配置されたポンプ３２を駆動して、貯氷タンクＴ内の海水を製氷機１の内管１１内に移送することで、当該貯氷タンクＴ内のシャーベット氷に流動性を与えることができる。

貯氷タンクＴ内には水位センサ３３が設けられている。この水位センサ３３からの検知信号に基づいて、後述する海水の補充や排出が行われる。水位センサ３３は、貯氷タンクＴ内の複数の水位を検知することが可能となっており、例えば、貯氷タンクＴの高さの下から９０％、７０％、４５％、３０％、２５％の位置を検知することができるように配置されている。水位センサ３３は、一般的に知られているセンサを用いることができる。また、貯氷タンクＴの底部近傍に、当該貯氷タンクＴ内の海水を排出する排出路９０が接続されている。排出路９０は電磁弁９１を有している。

供給路３１は、製氷装置Ｉで生成され、貯氷タンクＴ内に貯留されているシャーベット氷をユーザに供給するための流路又は通路である。供給路３１は、下流側端部に、貯氷タンクＴから取り出したシャーベット氷を放出する供給口３９を有している。供給路３１としては、配管、ホース、又はそれらを組み合わせたものを用いることができる。供給路３１にはポンプ３８が配設されており、このポンプ３８を駆動させることで貯氷タンクＴ内のシャーベット氷を吸引して外部に取り出すことができる。

フロート４０は、貯氷タンクＴの内壁３０から離間して当該貯氷タンクＴ内に浮遊する部材である。本実施形態におけるフロート４０は中空体であり、塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）等の合成樹脂で作製することができる。フロート４０は、平面視で正方形状を呈しており、側面視でほぼひし形形状を呈している。より詳細には、フロート４０の上面４０ａは外縁から当該フロート４０の中央に向かって液面から遠ざかるように傾斜する上傾斜面を有している。同様に、フロート４０の底面４０ｂは外縁から当該フロート４０の中央に向かって液面から遠ざかるように傾斜する下傾斜面を有している。なお、フロート４０の形状は、本開示において特に限定されず、平面視で円形状を呈するものや、三角形状を呈するものや、五角形以上の多角形状を呈するものを用いることもできる。また、フロート４０の上面及び／又は底面を傾斜面とせずに、平坦な面とすることもできる。

フロート４０のサイズは、本開示において特に限定されないが、平面視で内壁が矩形状の貯氷タンクＴ内に平面視が正方形のフロート４０を浮かべる場合、貯氷タンクＴの１辺の長さ（短い方の長さ）をＷとすると、正方形のフロート４０の１辺の長さを例えば０．３〜０．５Ｗとすることができる。また、平面視が円形の貯氷タンクＴ内に平面視が円形のフロート４０を浮かべる場合、貯氷タンクＴの内径をＤとすると、円形のフロート４０の外径を例えば０．３〜０．５Ｄとすることができる。

フロート４０の中央（平面視における中央）には上下方向に貫通する開口４１が形成されている。この開口４１は平面視で円形状である。本実施形態では、供給路３１の一部を構成するホース３４の先端部３４ａが開口４１内に挿入されてフロート４０に固定されている。ホース３４は、先端部３４ａの根元側に蛇腹部３４ｂを有している。この蛇腹部３４ｂは、ホース３４の長手方向又は軸方向に沿って所定距離だけ伸縮自在である。また、蛇腹部３４ｂの先端部３４ａと反対側の端部は供給路３１を構成する配管３５の端部の拡径部３５ａに接続されている。この配管３５は、図示しない固定具によってその位置が固定されている。

正方形状のフロート４０の４つの角部にはそれぞれチェーン３６の一端が固定されている。チェーン３６の他端は貯氷タンクＴの内壁３０に係止されている。各チェーン３６の長さは、フロート４０一定範囲内の上下動及び水平移動を許容する長さに設定されている。フロート４０は、蛇腹部３４ｂの存在により一定の範囲内で上下動が可能である。また、フロート４０は、チェーン３６の存在により一定の範囲を超える水平移動が規制される。

本実施形態では、前述した配管３５、ホース３４及び開口４１により供給路３１が構成されている。供給路３１の先端部であるフロート４０の開口４１の先端（開口縁）が、貯氷タンクＴ内に貯留されているシャーベット氷を吸引して取り出すための取出口４２として機能する。この取出口４２は、フロート４０の底面４０ｂに位置している。換言すれば、タンク本体３０内に貯留されているシャーベット氷の液面下に位置している。取出口４２の上下方向の位置は、本開示において特に限定されないが、例えばシャーベット氷の液面Ｌより１０〜４０ｃｍ程度下方に位置するようにフロート４０のサイズ、形状及び重量等を選定することができる。

氷は海水よりも比重が小さいことから浮力により上方に移動するので、貯氷タンクＴ内において液面付近のシャーベット氷は底面付近のシャーベット氷よりも高いＩＰＦを有している。本実施形態では、供給路３１の先端部の取出口４２が、貯氷タンクＴの上下方向において下部や中央部ではなく、その上部に配置されているので、ＩＰＦが高いシャーベット氷をユーザに供給することができる。その際、供給路３１の先端部の取出口４２がシャーベット氷の液面下に配置されているので、取出口４２からシャーベット氷を吸引するに際し当該取出口４２から空気が吸い込まれるのを抑制することができる。そして、吸い込まれた空気によってポンプ３８が破損するのを抑制することができる。

また、フロート４０の底面４０ｂは、当該フロート４０の外縁から取出口４２に向かって液面から遠ざかるように傾斜する下傾斜面を有しているので、当該取出口４２周辺の液中の空気を前記傾斜面に沿って上方に逃がすことができる。これにより、供給路３１の先端部の取出口４２からの空気の吸い込みをさらに抑制することができる。

本実施形態に係る氷供給装置Ｃは、供給路３１に配設されたポンプ３８の下流側において当該供給路３１から分岐しており、貯氷タンクＴにシャーベット氷を戻す還流路５０を有している。還流路５０は、製氷機１で生成された氷を含む海水を貯氷タンクＴに戻すシャーベット配管１６に接続されている。また、還流路５０には安全弁５１が配設されている。この安全弁５１は、還流路５０内の圧力が所定圧を超えて大きくなったときに、開放する。また、安全弁５１は、供給路３１に設けられた電磁弁３７が故障し、供給口３９からシャーベット氷の供給ができなくなったにもかかわらずポンプ３８が駆動している場合に、当該供給路３１から分岐している還流路５０内の圧力が所定圧を超えて大きくなったときに、開放して、シャーベット氷を貯氷タンクＴ内に戻す役割も果たしている。このシャーベット氷は、貯氷タンクＴ内に貯留されているシャーベット氷の液面Ｌの上方に配設されている、後述する放出管の放出口から落下するので、液面付近のシャーベット氷を乱すことができる。また、シャーベット氷が凍結するのを抑制することができる。また、安全弁５１が開放してシャーベット氷の流路内の圧力を下げることで、過大圧力によりポンプ３８が故障するのを回避することができる。

なお、安全弁５１に代えて開閉制御可能な電磁弁を用いることもできる。この場合、電磁弁は、制御装置２５のＣＰＵ２５ａにより、供給路３１の供給口３９によってシャーベット氷のユーザへの供給が行われている場合に閉となるように制御され、排出路３１の供給口３９からシャーベット氷の供給が行われていない場合に開となるように制御される。シャーベット氷の供給が行われていない場合に、ポンプ３８を作動させるとともに電磁弁が開となるように制御することで、シャーベット氷を貯氷タンクＴ内に戻すことができる。これにより、貯氷タンクＴ内に貯留されているシャーベット氷に流動性を与え、当該シャーベット氷が凍結するのを抑制することができる。

供給路３１に配設されたポンプ３８は、貯氷タンクＴ内のシャーベット氷を供給口３９よりユーザに供給するためのポンプとして機能するとともに、当該供給路３１から分岐する還流路５０を介して貯氷タンクＴから取り出したシャーベット氷を当該貯氷タンクＴに戻すためのポンプとして機能することができる。シャーベット氷の供給用ポンプと還流用ポンプを共用化することができる。

制御装置２５のＣＰＵ２５ａにより、ポンプ３８の運転と、前述した開閉制御可能な電磁弁の開閉制御とを、連動させることで、貯氷タンクＴ内のシャーベット氷が凍結するのを抑制することができる。具体的に、製氷装置Ｃが運転している間、常時又は定期的にポンプ３８を駆動させることで、常に又は定期的に貯氷タンクＴ内のシャーベット氷を還流路に流して循環させることができ、これにより製氷中に液面付近のシャーベット氷が凍結するのを抑制することができる。電磁弁の開閉は、ポンプ３８の駆動と連動するように制御装置２５のＣＰＵ２５ａにより制御される。なお、製氷装置Ｃが運転していないときに、常に又は定期的に貯氷タンクＴ内のシャーベット氷を還流路に流して循環させることにより、貯氷タンクＴ内のシャーベット氷が凍結することを抑制することもできる。

シャーベット配管１６の下流側の端部は、図５に示されるように、４本の枝管６０に分岐している。各枝管６０の下流側の端部には放出管６１が取り付けられている。放出管６１の下面には複数（図５に示される例では６個）の放出口６２が形成されている。枝管６０及び放出管６１は、貯氷タンクＴ内に貯留されているシャーベット氷の液面Ｌよりも上方に配置されている。シャーベット氷の液面Ｌより上方に位置する放出口６２からシャーベット氷を落下させることで、液面付近のシャーベット氷に流動性を与えることができる。これにより、液面付近のシャーベット氷が凍結するのを抑制することができる。

本実施形態では、貯氷タンクＴに海水を補給する海水補給管７０の下流側の端部がシャーベット配管１６に接続されている。図示しないポンプにより海水取得口から吸引された海水は、殺菌・ろ過装置７２、及び電磁弁７３を経由してシャーベット配管１６に合流し、前述した放出管６１の放出口６２から貯氷タンクＴに供給される。殺菌・ろ過装置７２は、海水に含まれている異物を除去したり、海水中に含まれる菌を滅菌したりするための装置である。海水補給管７０を用いた海水の貯氷タンクＴへの補給は、前述した水位センサ３３の検知信号に基づいて行うことができる。

また、本実施形態に係る製氷システムＳは、貯氷タンクＴからシャーベット氷を取り出す供給路３１に合流する、水が流れる水流路８０を有している。この水流路８０は、貯氷タンクＴからシャーベット氷を吸引して取り出すためのポンプ３８よりもシャーベット氷の流れ方向上流側において供給路３１に合流している。これにより、２台必要であったポンプの数を１台に減らすことができる。所定量のシャーベット氷をユーザに供給した後に、例えば、種類が異なる海水魚を保冷するためのシャーベット氷が必要になったときでも、供給路３１に合流させる水流路からの水の流量を調整するだけでシャーベット氷の塩分濃度を調整することができるので、製氷システムの使い勝手がよくなる。なお、水に代えて、水に塩分を含有した塩水を用いることもできる。

本実施形態では、制御装置２５に通信可能に接続された入力部２６（図４参照）が設けられている。ユーザは、貯氷タンクＴから取り出すシャーベット氷の塩分濃度及び量を入力することで、所望の塩分濃度を有するシャーベット氷を所望の量だけ供給口３９から取り出すことができる。

本実施形態では、水タンク８１に貯留されている水はポンプ３８により吸引され、流量制御弁である比例制御弁８３を経由して供給路３１に合流する。また、水流路８０と供給路３１との合流部よりも下流側であり且つポンプ３８の下流側にシャーベット氷の温度を検知する、第１温度センサである温度センサ８４が設けられている。シャーベット氷の塩分濃度と温度の間には相関関係が存在するので、温度センサ８４によりシャーベット氷の温度を検出することで、検出した温度から塩分濃度を演算することができる。この演算は、制御装置２５のＣＰＵ２５ａで行うことができる。そして、演算された塩分濃度に基づいて、当該塩分濃度が目標値となるように制御装置２５のＣＰＵ２５ａによって比例制御弁８３の開度及び／又は開時間を調整することで、所望の塩分濃度を有するシャーベット氷を得ることができる。例えば、比例制御弁８３の開度を全開とした場合、供給路３１を流れるシャーベット氷の流量と水流路８０を流れる流量がほぼ等しくなるように構成されている。これにより、電磁弁３７から取り出すシャーベット氷の濃度を、貯氷タンクＴ内に貯留されているシャーベット氷の濃度の約半分の濃度とすることができる。また、例えば、比例制御弁８３の開度を５０％とした場合、供給路３１を流れるシャーベット氷の流量と水流路８０を流れる流量の比が、２対１となる。これにより、電磁弁３７から取り出すシャーベット氷の濃度を、貯氷タンクＴ内に貯留されているシャーベット氷の濃度の約３分の２とすることができる。また、比例制御弁８３を全開とする時間を、ポンプ３８を運転している時間のうちの約半分の時間とした場合、電磁弁３７から取り出すシャーベット氷の濃度を、貯氷タンクＴ内に貯留されているシャーベット氷の濃度の約３分の２とすることができる。なお、温度センサ８４に代えて塩分濃度を検出する濃度センサ（第１濃度センサ）を用いてもよい。この場合、検出された塩分濃度に基づいて、当該塩分濃度が目標値となるように制御装置２５によって比例制御弁８３の開度及び／又は開時間を調整することができる。

また、本実施形態では、貯氷タンクＴ内に当該貯氷タンクＴ内のシャーベット氷の温度を検出する、第２温度センサである温度センサ９２が配設されている。この温度センサ９２により検出される運転前の海水の温度及び運転開始後のシャーベット氷の温度に基づいて、制御装置２５のＣＰＵ２５ａによって当該シャーベット氷の塩分濃度を求めることができる。そして、制御装置２５のＣＰＵ２５ａは、塩分濃度に基づいて、比例制御弁８３の開度及び／又は開時間を変化させることにより、水流路８０から供給路３１に合流させる水の流量を調整する。これにより、ユーザに供給されるシャーベット氷の塩分濃度を調整することができる。なお、第２温度センサである温度センサ９２の代わりに、第２濃度センサである濃度センサ９２を用いることも可能である。この場合、制御装置２５のＣＰＵ２５ａは、当該貯氷タンクＴ内のシャーベット氷の濃度を、濃度センサ９２により得ることができる。

また、シャーベット氷の塩分濃度と温度との間には相関関係が存在するので、温度センサ９２でシャーベット氷の温度を検出することで、当該検出した温度から制御装置２５のＣＰＵ２５ａで塩分濃度を演算することができる。そして、制御装置２５のＣＰＵ２５ａは、演算された塩分濃度が所定範囲内でない場合、貯氷タンクＴ内のシャーベット氷の取出操作を禁止する。貯氷タンクＴ内のシャーベット氷の塩分濃度が低すぎる場合、当該シャーベット氷のＩＰＦも低く、シャーベット氷としての利用が不十分である。検出された塩分濃度が所定範囲内でない場合に、貯氷タンク内のシャーベット氷の取出操作を禁止することで、ユーザに不十分な状態のシャーベット氷が供給されるのを抑制することができる。なお、第２温度センサである温度センサ９２の代わりに、第２濃度センサである濃度センサ９２を用いる場合、制御装置２５のＣＰＵ２５ａは、濃度センサ９２により検出されたシャーベット氷の塩分濃度が所定範囲でない場合、貯氷タンクＴ内のシャーベット氷の取出操作を禁止する。

本実施形態では、濃度検出手段である温度センサ９２により検出された温度に基づいて貯氷タンクＴ内の海水の塩分濃度を制御装置２５のＣＰＵ２５ａによって算出している。これは、海水の塩分濃度と温度との間に相関関係が存在することに基づいている。制御装置２５のＣＰＵ２５ａは、温度センサ９２により検出された温度に基づいて算出された塩分濃度が所定値を超えていると判断すると、電磁弁９１と電磁弁７３を制御する。具体的に、制御装置２５のＣＰＵ２５ａは、算出された塩分濃度が所定値を超えた場合、電磁弁９１を開放する。これにより、貯氷タンクＴ内の海水を排出路９０を経由して外部に排出する。そして、第１所定条件が満たされると、ＣＰＵ２５ａは電磁弁９１を閉止し、その後電磁弁７３を開放して貯氷タンクＴに海水を供給する。そして、第２所定条件が満たされると、ＣＰＵ２５ａは、電磁弁７３を閉止する。このように、貯氷タンクＴ内の海水の塩分濃度に基づいて当該貯氷タンクＴ内の海水の排出及び当該貯氷タンクＴへの海水の供給を行うことで、貯氷タンクＴ内の海水の塩分濃度を所定値未満に下げることができ、その結果、製氷装置Ｉを連続して運転することができる。これにより、製氷システムＳの製氷効率を向上させることができる。なお、貯氷タンクＴ内の海水の濃度を検出する手段として、塩分濃度センサを用いることもできる。

前述した「所定値」は、本開示において特に限定されないが、例えば７％とすることができる。貯氷タンクＴ内のシャーベット氷の塩分濃度が７％を超えると、製氷機１における製氷が難しくなり製氷効率が低下する恐れがある。所定値は、図示しない制御装置２５の入力部を介して、適宜設定することが可能である。設定された所定値は、メモリ２５ｂに記憶される。また、「第１所定条件」及び「第２所定条件」としては、例えば水と氷との分かれ目としての水位が一定位置まで下がったときとすることができる。第１所定条件では、制御装置２５のＣＰＵ２５ａは、水位が第１位置まで下がったことを、水位センサ３３により検知する。第１位置としては、例えば、前述した水位センサ３３により検知される複数の水位のうち、タンク高さの下から４５％の位置を選択することができる。氷だけを扱うとポンプが破損する可能性があることから、前述した水位が第１位置まで下がると、排水を止めて給水を始めるように構成されている。また、第２所定条件では、制御装置２５のＣＰＵ２５ａは、水位が第２位置まで上がったことを、水位センサ３３により検知する。第２位置としては、例えば、前述した水位センサ３３により検知される複数の水位のうち、タンク高さの下から９０％の位置を選択することができる。第１位置および第２位置は、図示しない制御装置２５の入力部を介して、適宜設定することが可能である。設定された第１位置および第２位置は、メモリ２５ｂに記憶される。本実施形態では、図６に示されるように、以下の様な制御フローが実行されている。制御装置２５のＣＰＵ２５ａは、貯氷タンクＴ内に配設された温度センサ９２により当該貯氷タンクＴ内のシャーベット氷の塩分濃度を検知する（ステップＳ１）。制御装置２５のＣＰＵ２５ａは、当該塩分濃度が７％を超えているか否かを判断し（ステップＳ２）、塩分濃度が７％を超えていると判断するとステップＳ３に処理を進める。ステップＳ３で、ＣＰＵ２５ａは、製氷装置Ｉの制御部２７に対して、製氷装置Ｉの運転を停止するよう指令を送信する。ＣＰＵ２５ａは、貯氷タンクＴに接続されている排水路９０に設けられた電磁弁９１を開放する（ステップＳ４）。これにより、貯氷タンクＴの底面付近の海水が排出される。なお、排出される海水は、多少シャーベット氷を含有していることもある。

ついでＣＰＵ２５ａは、ステップＳ５において、水位センサ３３により検知される水位が、第１所定条件より低い水位まで下がったか否かを判断する。ＣＰＵ２５ａは、ステップＳ５において、水位が、第１所定条件より低い水位まで下がったと判断すると、ステップＳ６に処理を進め、当該ステップＳ６において電磁弁９１を閉止する。次に、ＣＰＵ２５ａは、電磁弁７３を開放する（ステップＳ７）。これにより、海水（塩分濃度約３．５％）が貯氷タンクＴ内に供給される。ついでＣＰＵ２５ａは、ステップＳ８において、水位センサ３３により検知される水位が、第２所定条件より高い水位まで上がったか否かを判断する。ＣＰＵ２５ａは、ステップＳ８において、水位が、第２所定条件より高い水位まで上がったと判断すると、ステップＳ９に処理を進め、当該ステップＳ９において電磁弁７３を閉止する。その後、ＣＰＵ２５ａは、ステップＳ１０において、製氷装置Ｉの制御部に対して、製氷装置Ｉの運転を開始させる指令を送信する。ステップＳ１０を行った後、ステップＳ１へ戻り、制御装置２５のＣＰＵ２５ａは、貯氷タンクＴ内に配設された温度センサ９２により当該貯氷タンクＴ内のシャーベット氷の塩分濃度の検知を行う。このようなステップＳ１からステップＳ１０を繰り返すことによって、製氷装置Ｉを連続して運転することができる。貯氷タンクＴ内の目標塩分濃度としては、例えば３．５〜７％とすることができる。このような制御を行うことにより、製氷装置Ｉを連続して運転することができる。

なお、温度センサ９２により検出された貯氷タンクＴの海水の塩分濃度が所定値を超えた場合、制御装置２５のＣＰＵ２５ａは、当該貯氷タンクＴ内の海水の塩分濃度が目標塩分濃度となるように、排出路９０の電磁弁９１及び海水補給管７０の電磁弁７３を制御するようにしてもよい。この場合の制御としては、以下のように制御することができる。制御装置２５のＣＰＵ２５ａは、海水補給管７０より供給される海水の塩分濃度を認識している。制御装置２５のＣＰＵ２５ａは、貯氷タンクＴ内の海水の塩分濃度が所定値となったときに、貯氷タンクＴから排出する海水の量および海水補給管７０から供給される海水の量を演算することによって、貯氷タンクＴ内で異なる濃度の塩水が混ざったときの塩分濃度が目標塩分濃度となるように、電磁弁９１及び電磁弁７３を制御することができる。この場合、第１所定条件は、貯氷タンクＴから排出する海水の量とすることができ、第２所定条件は、海水補給菅７０から供給される海水の量とすることができる。

水タンク８１には制御弁８６を経由して水が供給される。水タンク８１内にはフロートスイッチ８７が配置されており、このフロートスイッチ８７からの検知信号に基づいて制御弁８６が開閉制御され、水タンク８１への水の供給の開始及び停止操作が行われる。

〔実施形態の作用効果〕
前述した実施形態では、温度センサ９２により検出された貯氷タンクＴの海水の塩分濃度が所定値を超えた場合、制御装置２５のＣＰＵ２５ａは、排出路９０の電磁弁９１及び海水補給管７０の電磁弁７３を制御して、当該貯氷タンクＴ内の塩水の塩分濃度を所定値未満に下げる運転を行っている。製氷装置Ｉの運転を続けると貯氷タンクＴ内の塩水の塩分濃度が高くなり、この塩分濃度が高くなりすぎると製氷が難しくなり製氷効率が低下する。本実施形態の製氷システムＳでは、これを回避するために、前記のように貯氷タンクＴ内の塩水の塩分濃度が所定値を超えた場合、貯氷タンクＴ内の海水の排出、及び、貯氷タンクＴへの海水の供給を行っている。これにより、製氷装置を連続して運転することができる。

また、前述した実施形態では、温度センサ９２により検出された塩分濃度が所定値を超えた場合、制御装置２５のＣＰＵ２５ａは、電磁弁９１を開放し、その後、第１所定条件を満たすと当該電磁弁９１を閉止し、電磁弁７３を開放している。これにより、貯氷タンクＴ内の塩水の塩水濃度を所定値未満にすることができ、製氷装置を連続して運転することができる。

また、前述した実施形態では、制御装置２５のＣＰＵ２５ａは、第１所定条件を満たした後、第２所定条件を満たすと、電磁弁７３を閉止している。これにより、貯氷タンクＴ内の塩水の塩分濃度を所定値未満にすることができ、製氷装置を連続して運転することができる。

また、前述した実施形態では、貯氷タンクＴ内の海水の濃度を検出するために温度センサ９２を用いている。海水の温度と当該海水の塩分濃度との間には相関関係が存在するので、温度センサ９２により検出された海水の温度から間接的に当該海水の塩分濃度を求めることができる。

〔その他の変形例〕
本開示は前述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、前述した実施形態では、被冷却媒体として海水を用いているが、水に塩分を含有させた塩水を用いることもできる。この場合、貯氷タンクＴに被冷却媒体を供給する補給路としては、塩水を供給する塩水補給管を用いることができる。また、貯氷タンクＴ内の海水又は塩水の塩分濃度を所定値未満に小さくするという観点からは、海水又は塩水に代えて真水等の水を補給路で当該貯氷タンクＴに供給してもよい。

また、前述した実施形態では、貯氷タンクは、水平断面が矩形の角筒形状を呈しているが、本開示はこれに限定されない。貯氷タンクは、水平断面が円形の円筒形状を呈するタンクとしてもよいし、水平断面が多角形状を呈するタンクとしてもよい。
また、前述した実施形態の蒸発器の代わりに、例えば、内管と外管との間の環状スペース内にノズルで冷媒を噴出するタイプの蒸発器を用いることもできる。

また、前述した実施形態では、製氷機として、内管及び外管の各軸が水平になるように配置された横置き型の二重管式製製氷機を例示したが、製氷機の構成は本開示において特に限定されるものではなく、内管及び外管の各軸が垂直になるように配置された縦置き型の二重管式製製氷機等、種々の形状及び構造の製氷機を採用することができる。

また、前述した実施形態では、入力部２６に入力された、ユーザに供給されるシャーベット氷の塩分濃度及び量の調整について例示されていないが、例えば、第１温度センサ８４により検知される値が目標塩分濃度に対応した温度になるように比例制御弁８３の開度を制御することで当該シャーベット氷の塩分濃度を調整することができる。また、電磁弁３７の近傍に流量を測定することができるセンサ（図示せず）を設け、目標とする量のシャーベット氷が供給されるまでの時間、当該電磁弁３７を開放することでシャーベット氷の供給量を調整することができる。

１ ： 製氷機
２ ： 圧縮機
３ ： 熱源側熱交換器
４ ： 四路切換弁
５ ： 利用側膨張弁
６ ： 熱源側膨張弁
７ ： 内部熱交換器
８ ： レシーバ
１０ ： 送風ファン
１１ ： 内管
１２ ： 外管
１３ ： 蒸発器
１４ ： 氷掻き取り部
１５ ： 海水配管
１６ ： シャーベット配管
１７ ： 冷媒入口管
１８ ： 冷媒出口管
１９ ： 回転軸
２０ ： 支持バー
２１ ： ブレード
２２ ： モータ
２３ ： フランジ
２４ ： 環状スペース
２５ ： 制御装置
２６ ： 入力部
２７ ： 制御部
３０ ： 内壁
３１ ： 供給路
３２ ： ポンプ
３３ ： 水位センサ
３４ ： ホース
３４ａ： 先端部
３４ｂ： 蛇腹部
３５ ： 配管
３６ ： チェーン
３７ ： 電磁弁
３８ ： ポンプ
４０ ： フロート
４０ａ： 上面
４０ｂ： 底面
４１ ： 開口
４１ａ： 開口縁
４２ ： 取出口
４４ ： フロート
４５ ： 開口
４７ ： フロート
４８ ： 開口
５０ ： 還流路
５１ ： 安全弁
６０ ： 枝管
６１ ： 放出管
６２ ： 放出口
７０ ： 海水補給管（補給路）
７１ ： 開閉弁
７２ ： 殺菌・ろ過装置
７３ ： 電磁弁（第２開閉弁）
８０ ： 水流路
８１ ： 水タンク
８２ ： 電磁弁
８３ ： 比例制御弁
８４ ： 第１温度（濃度）センサ
８５ ： 開閉弁
８６ ： 制御弁
８７ ： フロートスイッチ
９０ ： 排出路
９１ ： 電磁弁（第１開閉弁）
９２ ： 第２温度（濃度）センサ
Ｃ ： 氷供給装置
Ｉ ： 製氷装置
Ｌ ： 液面
Ｓ ： 製氷システム
Ｔ ： 貯氷タンク

Claims (4)

1. 貯氷タンク（Ｔ）と、前記貯氷タンク（Ｔ）から供給される塩水を用いて氷を生成する製氷装置（Ｉ）と、前記貯氷タンク（Ｔ）内の塩水を排出する、第１開閉弁（９１）を有する排出路（９０）と、前記貯氷タンク（Ｔ）に塩水又は水を供給する、第２開閉弁（７３）を有する補給路（７０）と、前記第１開閉弁（９１）及び第２開閉弁（７３）を制御する制御部（２５）とを備えた製氷システム（Ｓ）であって、
   前記貯氷タンク（Ｔ）は、当該貯氷タンク（Ｔ）内の塩水の塩分濃度を検出する濃度検出手段（９２）を有し、
   前記制御部（２５）は、前記濃度検出手段（９２）により検出された塩分濃度が所定値を超えた場合、前記第１開閉弁（９１）及び第２開閉弁（７３）を制御する、製氷システム（Ｓ）。
2. 前記制御部（２５）は、前記濃度検出手段（９２）により検出された塩分濃度が所定値を超えた場合、前記第１開閉弁（９１）を開放し、その後、第１所定条件を満たすと当該第１開閉弁（９１）を閉止し、前記第２開閉弁（７３）を開放する、請求項１に記載の製氷システム（Ｓ）。
3. 前記制御部（２５）は、前記第１所定条件を満たした後、第２所定条件を満たすと、前記第２開閉弁（７３）を閉止する、請求項１又は請求項２に記載の製氷システム（Ｓ）。
4. 前記濃度検出手段（７３）は温度センサである、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の製氷システム（Ｓ）。
   

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