(57)【要約】【課題】製氷機内のアイスロックの発生を抑制することが可能な製氷システムを提供する。【解決手段】製氷システムＡは、製氷用の溶液の流入口１６及び排出口１７を有しかつ内部に溶液を流動させて冷却する冷却室１２、及び、冷却室１２の内面で生成された氷を掻き取る掻き取り機構１５を有する製氷機１と、掻き取り機構１５の動作を制御する制御装置５０とを備えており、制御装置５０は、冷却室１２内における溶液が製氷間近と想定される所定の製氷前条件を満たしたときに、掻き取り機構１５の作動速度を定常運転よりも高めに切り換えるアイスロック回避運転を実行する。【選択図】図２
2020026923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製氷用の溶液の流入口（１６）及び排出口（１７）を有しかつ内部に溶液を流動させて冷却する冷却室（１２）、及び、前記冷却室（１２）の内面で生成された氷を掻き取る掻き取り機構（１５）を有する製氷機（１）と、
前記掻き取り機構（１５）の動作を制御する制御装置（５０）と、を備えており、
前記制御装置（５０）は、前記冷却室（１２）内における溶液が製氷間近と想定される所定の製氷前条件を満たしたときに、前記掻き取り機構（１５）の作動速度を定常運転よりも高めに切り換えるアイスロック回避運転を実行する、製氷システム。
【請求項２】
前記制御装置（５０）が、前記アイスロック回避運転における前記掻き取り機構（１５）の作動速度を、前記冷却室（１２）の冷却能力に応じて設定する、請求項１に記載の製氷システム。
【請求項３】
前記制御装置（５０）が、前記アイスロック回避運転における前記掻き取り機構（１５）の作動速度を、アイスロックが発生すると想定される製氷量に応じて設定する、請求項１又は２に記載の製氷システム。
【請求項４】
前記制御装置（５０）が、前記アイスロック回避運転中、前記冷却室（１２）内における溶液が所定の安定製氷条件を満たしたときに、前記掻き取り機構（１５）の作動速度を定常運転に戻す制御を実行する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の製氷システム。
【請求項５】
前記安定製氷条件が、前記流入口（１６）側の溶液温度と前記排出口（１７）側の溶液温度との差が所定の閾値以下になることである、請求項４に記載の製氷システム。
【請求項６】
前記製氷前条件が、前記排出口（１７）側の溶液温度が所定の閾値以下になることである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の製氷システム。
【請求項７】
前記製氷前条件は、前記流入口（１６）側の溶液温度が所定の閾値以下になることである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の製氷システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、製氷システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、海水等の製氷用の溶液を流動させる内管と、この内管を内装する外管とを有する二重管式の満液式蒸発器を備えた製氷機が開示されている。この製氷機は、内管内に導入された溶液を、内管と外管との間に導入された冷媒で冷却して内管の内面に氷を生成し、この氷を内管内で回転するブレードで掻き取ってスラリー状の氷とし、内管から排出するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−２０４５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の製氷機は、内管の内周面に氷が固まって付着し、ブレードが氷に引っ掛かって回転負荷が大きくなる現象（以下、この現象を「アイスロック」ともいう）が生じることがある。アイスロックが生じると、ブレードを駆動するモータの電流値が上昇するため、特許文献１記載の製氷機は、検出したモータの電流値に基づいてディアイス（解氷）運転を行うように構成されている。
しかし、電流値が上昇した時点で既にアイスロックが生じているため、ブレードに過大な荷重が加わって疲労が蓄積し、ブレードの寿命が短くなる。
【０００５】
本開示は、製氷機内のアイスロックの発生を抑制することが可能な製氷システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本開示の製氷システムは、
製氷用の溶液の流入口及び排出口を有しかつ内部に溶液を流動させて冷却する冷却室、及び、前記冷却室の内面で生成された氷を掻き取る掻き取り機構を有する製氷機と、
前記掻き取り機構の動作を制御する制御装置と、を備えており、
前記制御装置は、前記冷却室内における溶液が製氷間近と想定される所定の製氷前条件を満たしたときに、前記掻き取り機構の作動速度を定常運転よりも高めに切り換えるアイスロック回避運転を実行する。
【０００７】
以上の構成によれば、冷却室内の溶液が製氷間近の状態になると、掻き取り機構の作動速度が定常運転よりも高めに切り換えられ、アイスロック回避運転に移行する。そのため、アイスロックが発生する前に早期に氷を掻き取ることができる。
【０００８】
（２）好ましくは、前記制御装置が、前記アイスロック回避運転における前記掻き取り機構の作動速度を、前記冷却室の冷却能力に応じて設定する。
冷却室は、その冷却能力によって氷の生成速度が異なるので、当該冷却能力に応じて掻き取り機構の作動速度を設定することで、アイスロックが発生する前に確実に氷を掻き取ることができる。
【０００９】
（３）好ましくは、前記制御装置が、前記アイスロック回避運転における前記掻き取り機構の作動速度を、アイスロックが発生すると想定される製氷量に応じて設定する。
この構成によれば、アイスロックが発生すると想定される量の氷が生成される前に掻き取り機構によって氷を掻き取ることができるように、掻き取り機構の作動速度を設定することができる。
【００１０】
（４）好ましくは、前記制御装置が、前記アイスロック回避運転中、前記冷却室内における溶液が所定の安定製氷条件を満たしたときに、前記掻き取り機構の作動速度を定常運転に戻す制御を実行する。
この構成によれば、アイスロック回避運転中、アイスロックが発生しないような安定した製氷に移行したときに、掻き取り機構の作動速度を定常運転に戻すことによって掻き取り機構の摩耗等を抑制することができる。
【００１１】
（５）好ましくは、前記安定製氷条件が、前記流入口側の溶液温度と前記排出口側の溶液温度との差が所定の閾値以下になることである。
冷却室内の全体で安定して製氷が行われると、冷却室の流入口側と排出口側との溶液温度がともに氷結温度となり、その差が小さくなるので、当該差が所定の閾値以下となることを条件として、掻き取り機構の作動速度をロック回避運転から定常運転に戻すことができる。
【００１２】
（６）好ましくは、前記製氷前条件が、前記排出口側の溶液温度が所定の閾値以下になることである。
冷却室内に流入した溶液は、通常、排出口から排出されるまでの間に徐々に温度が低下して過冷却状態となり、さらに排出口側から順次過冷却が解消されて氷が生成される。そのため、冷却室の排出口側の溶液温度が所定の閾値以下（例えば、氷結温度以下）となることで、製氷間近であると想定することができる。
【００１３】
（７）また、前記製氷前条件は、前記流入口側の溶液温度が所定の閾値以下になることであってもよい。
冷却室内を流動する溶液の速度が速い場合など、冷却室の流入口側と排出口側との溶液の温度差があまりない状況下では、冷却室の流入口側から過冷却が解消されて氷が生成される場合がある。このような場合は、冷却室の流入口側の溶液温度が所定の閾値以下（例えば、氷結温度以下）となることで、製氷間近であると判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係る製氷システムの概略構成図である。
【図２】製氷機の側面説明図である。
【図３】製氷機の横断面を概略的に示す説明図である。
【図４】アイスロック回避運転の流れを説明する図である。
【図５】アイスロック回避運転に係るブレード機構の動作制御手順を示すフローチャートである。
【図６】製氷機内で氷が生成される様子を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照しつつ、製氷システムの実施形態を詳細に説明する。なお、本開示は以下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。
【００１６】
＜製氷システムの全体構成＞
図１は、実施形態に係る製氷システムＡの概略構成図である。
本実施形態の製氷システムＡは、タンク８に貯めた溶液を原料として製氷機１により氷スラリーを連続的に生成し、生成した氷スラリーをタンク８に貯めるシステムである。
【００１７】
氷スラリーとは、水または水溶液に微細な氷が混濁したシャーベット状の氷のことをいう。氷スラリーは、スラリー氷、アイススラリー、スラリーアイス、スラッシュアイス、リキッドアイスとも呼ばれる。
【００１８】
製氷システムＡは、海水を被冷却媒体（被冷却物）とする。海水は、溶質として塩分を含む溶液である。また、本実施形態の製氷システムＡは、海水をベースとした氷スラリーを連続的に生成可能である。このため、本実施形態の製氷システムＡは、例えば漁船や漁港などに設置され、タンク８に貯められた氷スラリーが鮮魚の保冷などに利用される。
【００１９】
本実施形態の製氷システムＡは、製氷機１において製氷を行う製氷運転と、製氷機１内の氷を溶かす解氷運転とを切り換えて行うように構成されている。さらに製氷システムＡは、製氷運転中、状況に応じて定常運転とアイスロック回避運転とを切り替えて行うように構成されている。各運転の詳細については後述する。
【００２０】
製氷システムＡは、製氷機１、圧縮機２、熱源側熱交換器３、四路切換弁４、利用側膨張弁（膨張機構）５、レシーバ（受液器）７、熱源側膨張弁（膨張機構）２７、送風ファン１０、タンク（貯氷タンク）８、及びポンプ９等を備えている。また、製氷システムＡは、制御装置５０を備えている。
【００２１】
圧縮機２、熱源側熱交換器３、熱源側膨張弁２７、レシーバ７、利用側膨張弁５、及び製氷機１は、この順で冷媒配管により接続されて冷媒回路を構成している。
製氷機１、タンク８、及びポンプ９は海水配管により接続されて循環回路を構成している。
【００２２】
四路切換弁４は、圧縮機２の吐出側に接続されている。四路切換弁４は、圧縮機２から吐出された冷媒を熱源側熱交換器３側及び製氷機１側のいずれかに切り換えて流す機能を有する。この四路切換弁４によって、製氷運転と解氷運転とが切り換えられる。
【００２３】
圧縮機２は、冷媒を圧縮し、冷媒回路内で冷媒を循環させるものである。圧縮機２は、可変容量型（能力可変型）である。具体的に、圧縮機２は、内蔵されているモータをインバータ制御することによって、このモータの運転回転数を段階的又は連続的に変更することができる。ただし、圧縮機２は定量型であってもよい。
【００２４】
送風ファン１０は、熱源側熱交換器３を空冷するものである。送風ファン１０は、インバータ制御によって運転回転数が段階的又は連続的に変更されるモータを備えている。
利用側膨張弁５及び熱源側膨張弁２７は、例えばパルスモータ駆動方式の電子膨張弁で構成され、開度を調整可能である。
【００２５】
図２は、製氷機の側面説明図である。図３は、製氷機の横断面を概略的に示す説明図である。
製氷機１は、二重管式製氷機により構成されている。この製氷機１は、利用側熱交換器である蒸発器１Ａと、掻き取り機構１５とを備える。蒸発器１Ａは、満液式蒸発器により構成され、円筒形状に形成された内管１２と外管１３とを備えている。内管１２は、外管１３内に外管１３と同心状に配置されている。また、内管１２は、外管１３から軸方向両側に突出している。本実施形態の蒸発器１Ａは、横置き型であり、内管１２及び外管１３の軸心が水平に配置されている。
【００２６】
内管１２は、内部を被冷却媒体である海水が流動し通過する要素である。内管１２は、海水を冷却する「冷却室」を構成している。また、内管１２の「内周面」は、冷却室の「内面」を構成している。内管１２は、金属材料で形成されている。内管１２の軸心方向の両端は閉止されている。
【００２７】
内管１２の軸方向一端側（図２において右側）には、海水の流入口１６が設けられている。海水は、流入口１６から内管１２内に供給される。内管１２の軸方向他端側（図２において左側）には、海水の排出口１７が設けられている。内管１２内の海水は、排出口１７から排出される。
【００２８】
内管１２には掻き取り機構１５が配設されている。掻き取り機構１５は、内管１２の内周面に生成された氷を掻き取り、内管１２内に分散させる。
本実施形態の掻き取り機構１５は、掻き取り用のブレード２２を有するブレード機構である。このブレード機構１５は、ブレード２２のほか、回転軸２０と、支持バー２１と、駆動部２４とを備えている。回転軸２０は、内管１２と同心状に内管１２内に回転自在に支持されている。回転軸２０は、内管１２の軸方向一端に設けられたフランジ２３から外部に突出し、駆動部２４としてのモータに接続されている。
【００２９】
支持バー２１は、回転軸２０の外周面から径方向外側に突出する棒状部材よりなる。支持バー２１は、回転軸２０の軸方向に所定間隔おきに設けられている。ブレード２２は支持バー２１の先端に固定されている。ブレード２２は例えば樹脂製又は金属製の帯板部材よりなる。ブレード２２の回転方向の前方側の側縁は鋭利な先細り形状とされている。
【００３０】
ブレード機構１５は、一対のブレード２２よりなるスクレーパアセンブリ２５を有する。１つのスクレーパアセンブリ２５を構成する一対のブレード２２は、軸方向位置が同じでかつ回転方向位置が１８０°ずれている。スクレーパアセンブリ２５は、回転軸２０の軸方向に沿って複数組（図示例では６組）設けられている。
【００３１】
外管１３は、内管１２の径方向外側において当該内管１２と同心状に設けられている。外管１３は、金属材料で形成されている。外管１３の下部には１又は複数（本実施形態では３つ）の冷媒入口１８が設けられている。外管１３の上部には１又は複数（本実施形態では２つ）の冷媒出口１９が設けられている。外管１３の内周面と内管１２の外周面との間の環状スペース１４は、海水との間で熱交換を行う冷媒が流入する領域である。冷媒入口１８から供給された冷媒は、環状スペース１４を通過して冷媒出口１９から排出される。
【００３２】
図１に示すように、製氷システムＡは、制御装置５０を備えている。制御装置５０は、ＣＰＵとメモリとを備える。メモリには、ＲＡＭ、ＲＯＭなどが含まれる。
制御装置５０は、メモリに格納されたコンピュータプログラムをＣＰＵが実行することにより、製氷システムＡの運転に関する各種の制御を実現する。
【００３３】
具体的に、制御装置５０は、利用側膨張弁５、熱源側膨張弁２７の開度を制御する。また、制御装置５０は、圧縮機２及び送風ファン１０の運転周波数を制御する。また、制御装置５０は、ブレード機構１５の駆動部２４及びポンプ９の動作を制御する。なお、制御装置５０は、製氷機１側と、熱源側熱交換器３側とに分けて設けられていてもよい。この場合、例えば、熱源側膨張弁２７、送風ファン１０、圧縮機２の動作制御を熱源側熱交換器３側の制御装置で行い、利用側膨張弁５、駆動部２４、ポンプ９の動作制御を製氷機１側の制御装置で行うことができる。
【００３４】
製氷システムＡには、複数のセンサが設けられている。具体的には、図１に示すように、圧縮機２の冷媒吸入配管には、冷媒の圧力を検出する圧力センサ３１が設けられている。また、製氷機１の内管１２の流入口１６には、内管１２に流入する海水の温度を検出する温度センサ３２が設けられている。製氷機１の内管１２の排出口１７には、内管１２から排出された海水（及び氷スラリー）の温度を検出する温度センサ３３が設けられている。内管１２の流入口１６には、流入口１６から内管１２内に流入する海水の塩分濃度を計測する濃度センサ３４が設けられている。流入口１６に設けられた温度センサ３２及び濃度センサ３４の検出値は、内管１２内に流入する海水の温度及び濃度と実質的に等しい。また、排出口１７に設けられた温度センサ３３の検出値は、内管１２から排出される海水の温度と実質的に等しい。
【００３５】
圧力センサ３１、温度センサ３２，３３、及び濃度センサ３４の検出信号は制御装置５０に入力され、各種の制御のために利用される。具体的に本実施形態では、内管１２内におけるアイスロックを回避するための運転（アイスロック回避運転）を行うために各センサ３１〜３４の検出値が用いられる。アイスロックは、内管１２の内周面に氷が固まって付着し、ブレード２２が氷に引っ掛かって回転負荷が大きくなる現象をいい、アイスロック回避運転の具体的な制御方法については後述する。
【００３６】
＜製氷システムの動作＞
（製氷運転）
製氷運転を行う場合、四路切換弁４が、図１において実線で示される状態に維持される。圧縮機２から吐出された高温高圧のガス冷媒は四路切換弁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２７を通り、レシーバ７を経て利用側膨張弁５に流れる。
【００３７】
冷媒は、利用側膨張弁５により所定の低圧に減圧され、気液二相冷媒となり、製氷機１の冷媒入口１８（図２参照）から当該製氷機１を構成する内管１２と外管１３との間の環状スペース１４内に供給される。環状スペース１４内に供給された冷媒は、ポンプ９により内管１２内に流入した海水と熱交換して蒸発する。製氷機１で蒸発した冷媒は、圧縮機２に吸い込まれる。
【００３８】
ポンプ９は、タンク８から海水を吸い込んで製氷機１の内管１２内に海水を圧送する。内管１２内で生成された氷スラリーは、ポンプ圧によって海水とともにタンク８に戻される。タンク８に戻された氷スラリーは、タンク８内で浮力によって上昇し、タンク８の上部に集積された状態となる。
【００３９】
（解氷運転）
以上のような製氷運転を行った結果、前述したように、内管１２の内周面に氷が固まって付着し、ブレード機構１５のブレード２２が氷に引っ掛かって回転負荷が大きくなるアイスロックが生じることがある。また、内管１２内に氷スラリーが蓄積され、内管内の海水の流れが滞る現象（この現象を「アイスアキュームレーション」ともいう）が生じることがある。これらの現象が生じると、製氷機１を継続して運転することが困難となるので、内管１２内の氷を溶かすために解氷運転（クリーニング運転）が行われる。
【００４０】
制御装置５０は、上記のようなアイスロックやアイスアキュームレーションが生じていることを検知すると、四路切換弁４を、図１において点線で示される状態に切り替える。圧縮機２から吐出された高温のガス冷媒は、四路切換弁４を経て蒸発器１Ａの内管１２と外管１３との間の環状スペース１４内に流入し、内管１２内の氷を含む海水と熱交換して凝縮・液化する。このとき、内管１２内の氷は冷媒によって加熱され解氷される。蒸発器１Ａから排出された液冷媒は、全開状態の利用側膨張弁５を通過し、レシーバ７を経て熱源側膨張弁２７に流入する。液冷媒は熱源側膨張弁２７よって減圧された後、熱源側熱交換器３において蒸発し、圧縮機２に吸い込まれる。
【００４１】
続けて、制御装置５０は、ブレード機構１５を停止する。これにより、ブレード機構１５に対する負荷を軽減し、ブレード機構１５の破損等を抑制することができる。また、制御装置５０は、ポンプ９を停止し、製氷機１における海水の循環を止める。これにより、タンク８内の温度上昇を抑制し、タンク８に蓄積された氷が溶けてしまうのを抑制することができる。
【００４２】
アイスロック及びアイスアキュームレーションの検知は、種々の方法で行うことができる。例えば、制御装置５０は、ブレード機構１５の駆動部２４の電流値が所定の閾値よりも高いことをもってアイスロックの発生を検知することができる。また、制御装置５０は、製氷機１の内管１２に流入する海水の圧力と内管１２から排出される海水（氷スラリー）の圧力との差圧が所定の閾値よりも高いことをもってアイスアキュームレーションの発生を検知することができる。
【００４３】
（アイスロック回避運転）
本実施形態の製氷システムＡは、上記のような製氷運転中にアイスロックが発生するのを防止するため、「アイスロック回避運転」を実行可能に構成されている。
本実施形態の製氷システムＡは、製氷運転中にブレード機構１５のブレード２２を所定の回転数（定常回転数）で回転させる「定常運転」を実行する。また、製氷システムＡは、図４に示すように、定常運転で稼働を開始してから安定して製氷が行われるまでの間に、所定の条件を満たすことによって上記のアイスロック回避運転を実行する。アイスロック回避運転とは、定常運転よりも高い回転数でブレード２２を回転させる運転である。
【００４４】
製氷システムＡを稼働した直後、タンク８内には氷が存在しておらず、タンク８内の海水の温度は海水の氷結温度よりも高い。そして、ポンプ９によってタンク８内の海水が製氷機１に送られ、冷却されることによって海水の温度は次第に低下する。内管１２内において、通常、海水は氷結温度になっても氷にはならず、氷結温度よりも低温の過冷却状態となる。そして、海水の過冷却状態が解消されることで氷の生成が開始する。しかし、海水の過冷却が解消されるときの潜熱により内管１２の内面で急速に氷が生成されるので、アイスロックが生じやすくなる。本実施形態では、過冷却状態が解消されるまでの製氷間近の段階でアイスロック回避運転を行うことによって、アイスロックの発生を抑制している。
【００４５】
図５は、アイスロック回避運転に係るブレード機構の動作制御手順を示すフローチャートである。
製氷システムＡが稼働を開始すると、制御装置５０は、図５のステップＳ１において、温度センサ３３によって計測された内管（冷却室）１２の排出口１７における出口温度Ｔｏｕｔと、塩分濃度センサ３４によって計測された内管１２の流入口１６における海水の塩分濃度とを取得する。そして、制御装置５０は、ステップＳ２において、取得した海水の塩分濃度から、海水の氷結温度Ｔｉを算出する。
【００４６】
次いで、制御装置５０は、ステップＳ３において、所定の製氷前条件を満たしているか否かを判別する。この製氷前条件は、次の２つ条件α１，α２からなり、ステップＳ３では、双方の条件α１及びα２を満たすか否かを判別する。
α１：ブレード機構１５におけるブレード２２の回転数Ｎが定常運転の回転数Ｎｔ（以下、「定常回転数」ともいう）であること。
α２：取得した海水出口温度Ｔｏｕｔが、氷結温度Ｔｉ以下であること。
【００４７】
製氷システムＡが稼働を開始するときは、ブレード２２は定常回転数で運転されるので、製氷が始まるまでは条件α１が満たされる。また、製氷システムＡが稼働を開始するときは、製氷機１に流入する海水の温度Ｔが氷結温度Ｔｉよりも高くなるが、海水が製氷機１で冷却されることによって次第に温度が低下し、製氷間近になると、海水出口温度Ｔｏｕｔが氷結温度Ｔｉ以下になり、条件α２が満たされる。
【００４８】
制御装置５０は、ステップＳ３において、製氷前条件が満たされていないことを判別すると処理をステップＳ６に進める。また、制御装置５０は、ステップＳ３において、製氷前条件が満たされたことを判別すると、ステップＳ４において、アイスロックを回避するためのブレード２２の目標回転数Ｎｍを演算により求める。
【００４９】
目標回転数Ｎｍは、製氷機１の内管１２の内周面で生成される氷が、ブレード機構１５のブレード２２が引っ掛かる程度にまで蓄積される前に、当該ブレード２２によって掻き取ることが可能な値として設定される。具体的には、図６に示すように、本実施形態のブレード機構１５は各スクレーパアセンブリ２５が一対（２つ）のブレード２２を備えているので、各ブレード２２が半回転する間に生成される氷を、各ブレード２２によって掻き取ることができるように目標回転数Ｎｍが設定される。
【００５０】
具体的に、目標回転数Ｎｍは、内管（冷却室）１２における冷却能力Ｑｅと、その冷却能力によって生成される氷の量（製氷量）とに応じて求められる。内管１２における冷却能力は、例えば環状スペース１４を流れる冷媒の温度（蒸発温度）と、内管１２内を流れる海水の温度との差分に基づいて求めることができる。海水の温度は、例えば、温度センサ３２，３３（図１参照）により計測される内管１２の流入口１６と排出口１７とにおける海水温度の平均値とすることができる。環状スペース１４を流れる冷媒の温度は、温度センサ等によって直接計測してもよいが、本実施形態では、冷媒圧力センサ３１（図１参照）により計測される飽和圧力から演算によって求めることができる。
【００５１】
図６に示されるように、内管１２内の製氷量は、ブレード機構１５の各ブレード２２が内管１２内を半回転する間に生成される氷の量である。２つのブレード２２間の距離Ｅや製氷される軸方向の領域（環状スペース１４の軸方向長さ）は一定であるので、製氷量は、ブレード２２によって掻き取られる氷の厚さｔで換算することができる。
【００５２】
以上より、目標回転数Ｎｍは、内管１２における冷却能力によって内管１２内で生成される氷の厚さｔが、アイスロックが生じる程度にまで増大する前に、ブレード２２によって掻き取ることができる回転数に設定される。
【００５３】
制御装置５０は、ステップＳ５において、ブレード２２の回転数Ｎが、目標回転数Ｎｍとなるように、ブレード２２の駆動部２４の出力を上昇させる。これにより、定常運転のときよりも内管１２内でブレード２２が高速で回転するので、海水の過冷却が解消され氷が一気に生成されたとしても内管１２の内周面で氷が堆積しなくなり、アイスロックの発生を抑制することができる。
【００５４】
以上のようにアイスロック回避運転が行われると、制御装置５０は、ステップＳ６において、安定製氷条件を満たすか否かを判別する。この安定製氷条件は、内管１２内で氷の生成が開始された後も、アイスロックが生じることなく安定して氷が生成されていることを判別するための条件である。本実施形態では、内管１２の流入口１６における海水の温度（海水入口温度）Ｔｉｎと、排出口１７における海水の温度（海水出口温度）Ｔｏｕｔとの温度差ΔＴが、所定の閾値ΔＴｔｈ以下であることを安定製氷条件としている。
【００５５】
製氷システムＡを稼働した後、氷が生成されるまで、流入口（海水入口）１６から流入した海水は排出口（海水出口）１７へ到るまでに徐々に温度が低下していき、排出口１７側から流入口１６側へ向けて順次過冷却状態となる。そして、排出口１７側から流入口１６側へ向けて順次過冷却が解消され、氷が生成される。したがって、内管１２内の全体で安定して氷が生成されているときは、排出口１７側と流入口１６側との双方で過冷却が解消され、ともに海水温度が氷結温度Ｔｉとなる。したがって、本実施形態においては、安定製氷条件として、海水入口温度Ｔｉｎと海水出口温度Ｔｏｕｔとの差ΔＴが所定の閾値ΔＴｔｈ以下であることを採用している。この閾値ΔＴｔｈは、例えば内管１２内の冷却能力が２４ｋｗであり、かつ流入口１６における海水の濃度が６％、排出口１７における海水の濃度が７％である場合に、ΔＴｔｈ＝１ｄｅｇとすることができる。
【００５６】
制御装置５０は、ステップＳ６において安定製氷条件が満たされたと判別すると、ステップＳ７において、ブレード２２の回転数Ｎが定常回転数Ｎｔとなるように、ブレード２２の駆動部２４の出力を低下させる。このようにアイスロックが発生する可能性が低く安定して製氷が行われているときに、ブレード２２の回転数を低下させることにより、ブレード２２の摩耗や損傷を抑制し、耐久性を高めることができる。
【００５７】
［実施形態の作用効果］
以上、説明したように、上記実施形態の製氷システムＡは、海水を流動させて冷却する内管（冷却室）１２、及び、内管１２の内周面で生成された氷を掻き取る掻き取り機構であるブレード機構１５を有する製氷機１と、ブレード機構１５の動作を制御する制御装置５０と、を備えており、制御装置５０は、内管１２内における海水が製氷間近となる所定の製氷前条件を満たしたときに、ブレード機構１５の作動速度、すなわちブレード２２の回転数を定常運転よりも高めに切り換えるアイスロック回避運転を実行する。このような構成によって、内管１２内の海水が製氷間近の状態になると、ブレード機構１５の作動速度が定常運転よりも高めに切り換えられ、アイスロック回避運転に移行されるので、アイスロックが発生する前に早期に内管１２の内周面から氷を掻き取ることができる。
【００５８】
制御装置５０は、アイスロック回避運転におけるブレード機構１５の目標回転数Ｎｍを、内管１２における製氷能力（冷却能力）に応じて設定している。内管１２内で氷が生成される速度は、内管１２内の冷却能力によって異なるので、この冷却能力に応じてブレード２２の目標回転数Ｎｍを設定することで、アイスロックが発生する前に確実に氷を掻き取ることができる。
【００５９】
制御装置５０は、アイスロック回避運転におけるブレード機構１５の目標回転数Ｎｍを、アイスロックが発生すると想定される製氷量に応じて設定している。つまり、アイスロックが発生すると想定される量の氷が生成される前にブレード機構１５によって氷を掻き取ることができるように、ブレード機構１５の作動速度を設定している。そのため、内管１２内におけるアイスロックの発生を好適に抑制することができる。
【００６０】
制御装置５０は、アイスロック回避運転中、内管１２内における海水が所定の安定製氷条件を満たしたときに、ブレード機構１５の回転数を定常運転の回転数に戻す制御を実行するので、アイスロック回避運転中に、アイスロックが発生しないような安定した製氷に移行したときに、ブレード機構１５の作動速度を定常運転に戻すことによってブレード機構１５の摩耗等を抑制することができる。
【００６１】
内管１２内の略全体で安定して製氷が行われると、内管１２の流入口１６側と排出口１７側との海水温度Ｔｉｎ，Ｔｏｕｔがともに氷結温度となり、その差ΔＴが小さくなる。そのため、本実施形態では、当該差ΔＴが所定の閾値ΔＴｔｈ以下となることを安定製氷条件とすることで、ブレード機構１５の作動速度をアイスロック回避運転から定常運転に適切に戻すことができる。
【００６２】
内管１２内に流入口１６から流入した海水は、通常、排出口１７から排出されるまでの間に徐々に温度が低下し、排出口１７側から順次過冷却が解消されて氷が生成されるので、内管１２の排出口１７側における海水温度が所定の閾値以下（例えば、氷結温度Ｔｉ以下）となることを製氷前条件とすることで、製氷間近であると判断することができる。
【００６３】
［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、上記実施形態においては、アイスロック回避運転を行う条件である製氷前条件の一つが、内管１２の排出口１７における海水温度が所定の閾値（氷結温度）以下になることであったが、次のような場合には、内管１２の流入口１６における海水温度が所定の閾値（例えば氷結温度）以下になることとしてもよい。具体的には、内管１２内を流動する海水の速度が速い場合など、内管１２の流入口１６側と排出口１７側との海水温度差があまりない状況下では、内管１２の流入口１６側から過冷却が解消されて氷が生成される場合がある。このような場合は、内管１２の流入口１６側における海水温度Ｔｉｎが所定の閾値以下となることで、製氷間近であると判断することができる。
【００６４】
ブレード機構１５は、内管１２の円周方向に２枚のブレード２２を有するスクレーパアセンブリ２５を備えていたが、１枚又は３枚以上のブレード２２を有するスクレーパアセンブリ２５を備えていてもよい、また、製氷機１は、ブレード機構１５に代えて、他の形式の掻き取り機構、例えばスクリューを有するオーガ式の掻き取り機構を備えていてもよい。
【００６５】
冷媒回路において、レシーバ７は省略することができ、この場合、膨張機構としての膨張弁５，２７を熱源側熱交換器と利用側熱交換器との間の液側冷媒配管に一つだけ設けてもよい。
製氷用の溶液は、海水に限らず、エチレングリコール等の他の溶液であってもよい。
また、上記実施形態の製氷システムＡは、１台の製氷機１を備えていたが、複数台の製氷機１を直列に接続して備えていてもよい。また、上記実施形態では、圧縮機２が１台であったが、複数台の圧縮機２を並列に接続してもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１        ：製氷機
１２      ：内管（冷却室）
１５      ：ブレード機構（掻き取り機構）
１６      ：流入口
１７      ：排出口
５０      ：制御装置
Ａ        ：製氷システム
【図１】
2020026923.tif 000003
【図２】
2020026923.tif 000004
【図３】
2020026923.tif 000005
【図４】
2020026923.tif 000006
【図５】
2020026923.tif 000007
【図６】
2020026923.tif 000008