(57)【要約】【課題】ＩＰＦを正確に測定できるシャーベット氷製造システムを提供する。【解決手段】シャーベット氷１２を製造する製氷装置１０と、製氷装置１０で製造されたシャーベット氷１２を蓄えるタンク１４と、シャーベット氷１２に光を照射する照射部５４と、照射部５４によって照射された光のうち、シャーベット氷１２を透過した光を受光する受光部５６と、受光部５６によって受光された光の受光強度に基づいてシャーベット氷１２のＩＰＦを算出する制御装置３４とを備える。【選択図】図１
2010169322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製造されたシャーベット氷を蓄えるタンクと、
上記シャーベット氷に光を照射する照射部と、
上記照射部によって照射された光のうち、上記シャーベット氷を透過した光を受光する受光部と、
上記受光部によって受光された光の受光強度に基づいて、上記シャーベット氷のＩＰＦを算出する制御装置とを備える
ことを特徴とするシャーベット氷製造システム。
【請求項２】
上記制御装置は、
上記受光強度を取得する受光強度取得手段と、
上記受光強度の変化を求めるための基準となる基準強度として、シャーベット氷の原料となる溶液が凍り始める前の状態における受光強度を記憶している基準強度記憶手段と、
上記基準強度に対する上記受光強度の変化度合いである受光変化度を算出する変化度算出手段と、
受光変化度とＩＰＦとの関係が予め設定されており、当該受光変化度合とＩＰＦとの関係を参照することによって、上記受光変化度算出手段によって算出された受光変化度に基づいてＩＰＦを算出するＩＰＦ算出手段とを備える
ことを特徴とする請求項１に記載のシャーベット氷製造システム。
【請求項３】
上記タンクに設けられ、上記シャーベット氷が流動するバイパス管と、
上記バイパス管の壁部に対向して設けられた、投光窓部と受光窓部とを備え、
上記投光窓部には、上記バイパス管の中に光を照射できるように上記照射部が対応付けて配置され、
上記受光窓部には、上記バイパス管の中から射出される光を受光できるように上記受光部が対応付けて配置される
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシャーベット氷製造システム。
【請求項４】
上記タンクに設けられ、上記タンクの中に光を照射できるように上記照射部が対応付けて配置される投光窓部と、
上記タンクに設けられ、上記タンクの中から射出される光を受光できるように上記受光部が対応付けて配置される受光窓部とを備える
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシャーベット氷製造システム。
【請求項５】
上記投光窓部と上記受光窓部とは、単一の窓部であり、
上記照射部及び上記受光部は、少なくとも窓部近傍において組み合わされて一体となった照射受光部であって、上記単一の窓部に対応付けて配置可能である
ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載のシャーベット氷製造システム。
【請求項６】
上記単一の窓部と、上記一体の上記照射部及び上記受光部との間に介在し、上記単一の窓部の内側面での反射光を、受光部が受光する光から除去できる反射光除去機構と、
上記照射部の光源が照射する光を受光する光源受光部と、
上記受光強度の変化を求めるための基準となる基準強度として、上記光源受光部によって受光された光の光源強度を記憶している基準強度記憶手段とを備える
ことを特徴とする請求項５に記載のシャーベット氷製造システム。
【請求項７】
上記反射光除去機構は、
上記照射受光部に接して、または上記照射受光部の近傍に、配置される偏光子と、
上記単一の窓部に接して、または上記単一の窓部の近傍に、配置される１／４波長板とを有する
ことを特徴とする請求項６に記載のシャーベット氷製造システム。
【請求項８】
上記反射光除去機構は、上記単一の窓部の内側で反射される光の光路から外れるように、上記照射受光部が有する受光部を位置付ける光学系部材である
ことを特徴とする請求項６に記載のシャーベット氷製造システム。
【請求項９】
上記制御装置は、
上記照射部による光の照射を制御する照射制御手段と、
上記受光強度に基づいて上記シャーベット氷のＩＰＦを算出するＩＰＦ算出手段とを有する
ことを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載のシャーベット氷製造システム。
【請求項１０】
上記制御装置は、
利用者によって設定された目標ＩＰＦを取得する目標状態取得手段と、
上記目標ＩＰＦを参照し、上記ＩＰＦ算出手段によって算出されたＩＰＦが上記目標ＩＰＦと等しいか否かを判断する製氷状態判断手段と、
上記製氷状態判断手段によって、上記算出されたＩＰＦが上記目標ＩＰＦと等しくないと判断された場合に、上記算出されたＩＰＦが上記目標ＩＰＦと等しくないことを利用者に通知するための制御を行う通知制御手段とを有する
ことを特徴とする請求項９に記載のシャーベット氷製造システム。
【請求項１１】
シャーベット氷の原料として使用する海水を注ぎ込む海水管と、
シャーベット氷の原料として使用する真水を注ぎ込む真水管と、
上記海水の塩分濃度を出力する濃度センサとを備え、
上記制御装置は、
利用者によって設定された、目標ＩＰＦと目標温度と目標容積とを含む目標状態を取得する目標状態取得手段と、
塩水の塩分濃度毎に製造可能なシャーベット氷の状態が予め設定されており、当該予め設定された塩水の塩分濃度毎に製造可能なシャーベット氷の状態を参照することによって、上記目標状態の上記シャーベット氷を製造可能な塩水の塩分濃度と容積とを含む塩水条件を算出する塩水条件算出手段と、
上記海水の塩分濃度と上記塩水条件とに基づいて、上記タンクに注ぎ込むべき上記海水の容積及び上記真水の容積をそれぞれ算出する注水量算出手段と、
上記注水量算出手段によって算出された海水の容積及び真水の容積に応じて、上記海水管から注ぎ込む容積と上記真水管から注ぎ込む容積とをそれぞれ制御する注水制御手段とを有する
ことを特徴とする請求項９又は１０に記載のシャーベット氷製造システム。
【請求項１２】
上記製造されたシャーベット氷の温度を出力する温度センサと、
上記製造されたシャーベット氷の容積を出力する容積センサとを備え、
上記塩水条件算出手段は、上記ＩＰＦ算出手段と上記温度センサと上記容積センサとから上記製造されたシャーベット氷の状態を取得し、塩水の塩分濃度とシャーベット氷の状態との関係を参照し、上記製造されたシャーベット氷の状態と上記目標状態とに基づいて、上記目標状態のシャーベット氷を製造可能な、上記製造されたシャーベット氷に追加的に注ぐべき塩水の塩分濃度及び容積を含む塩水条件を算出する
ことを特徴とする請求項１１に記載のシャーベット氷製造システム。
【請求項１３】
シャーベット氷の原料として使用する真水を注ぎ込む真水管と、
シャーベット氷を製造する製氷装置とを備え、
上記制御装置は、
利用者によって設定された、目標ＩＰＦと目標温度とを含む目標状態を取得する目標状態取得手段と、
上記タンク内のシャーベット氷の温度が上記目標温度以下であるか否かを判断し、上記目標温度以下であると判断した場合に、さらに、上記ＩＰＦ算出手段によって算出されたＩＰＦが上記目標ＩＰＦと等しいか否かを判断する製氷状態判断手段と、
上記製氷状態判断手段によって、上記目標温度以下であると判断された場合に、上記タンク内の上記シャーベット氷の状態と目標状態とのずれに応じて、上記真水管から上記真水を注ぎ込むように制御する注水制御手段と、
上記製氷状態判断手段によって、上記目標温度以下ではないと判断された場合と、上記目標ＩＰＦと等しくないと判断された場合とに、タンク内のシャーベット氷の状態と目標状態とのずれに応じて製氷を制御する製氷制御手段とを有する
ことを特徴とする請求項９に記載のシャーベット氷製造装置。
【請求項１４】
シャーベット氷に光を照射する照射部と、
上記照射部によって照射された光のうち、上記シャーベット氷を透過した光を受光する受光部と、
上記受光部によって受光された光の受光強度に基づいて、上記シャーベット氷のＩＰＦを算出する制御装置とを備える
ことを特徴とするシャーベット氷の氷量測定装置。
【請求項１５】
シャーベット氷に光を照射する照射部と、
上記照射部によって照射された光のうち、上記シャーベット氷を透過した光を受光する受光部とを備える装置において実行されるシャーベット氷の氷量測定方法であって、
上記受光強度に基づいて上記シャーベット氷のＩＰＦを算出する
ことを特徴とするシャーベット氷の氷量測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャーベット氷製造システム、シャーベット氷の氷量測定装置及びシャーベット氷の氷量測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
魚類を運送する時、鮮度を維持するために、魚は氷で冷やされる。魚を冷やすための氷には、氷塊ではなく、シャーベット氷がよく使用される。シャーベット氷は、氷の粒子が細かく、魚体に触れたときに短時間で融解するため、氷塊よりも魚を素早く冷却でき、鮮度の劣化をより抑えることができるという利点があり、また、シャーベット氷は氷塊と異なり魚の表面を傷つけることが殆どないため、魚の見た目を維持できるという利点があるからである。
【０００３】
さらに、シャーベット氷は、水道水のように配管によって搬送できる。また、ホースのような管でシャーベット氷を流し込むだけで、魚と容器のすき間がシャーベット氷で充填される。このように、シャーベット氷は、氷塊のように重い塊を運び粉砕する手間がかからず、取り扱いが容易であるという利点もある。
【０００４】
魚を冷やすためのシャーベット氷は、塩水から製造される。塩水を利用することによって、氷の結晶の肥大化が抑制されて細かな氷が生成され、シャーベット氷を作ることができる。また、塩分を含むことにより凝固点降下の効果で温度を零度以下にすることができ、低温で魚体を保持することにより、鮮度の低下を抑えることができる。さらに、魚を真水でなく塩水に浸漬するため、魚体の浸透圧に近く、より鮮度の低下を抑えることができる。そのため、シャーベット氷の原料に塩水を用いることによって、魚の鮮度を維持することができる。
【０００５】
シャーベット氷をよりよく利用するためには、例えば、シャーベット氷に含まれる氷の重量割合であるＩＰＦ（Ice Packing Factor，氷量）を適切に制御することが重要である。例えば、ＩＰＦが大きい場合、流動性がなくなり配管での搬送が困難になり、上述のシャーベット氷の利点が乏しくなる。これに対して、ＩＰＦが小さい場合、シャーベット氷が早く溶けきってしまい、十分な時間、魚を冷却することができない。
【０００６】
所望のＩＰＦのシャーベット氷を製造するために、シャーベット氷の原料となる塩水の塩分濃度とシャーベット氷の温度を利用する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
一般に、シャーベット氷の原料となる塩水の塩分濃度に応じて、シャーベット氷の製造過程におけるＩＰＦと温度との組み合わせが１つに決まる。特許文献１に記載の技術は、このような塩水とシャーベット氷の状態との関係を利用して、製造開始時の塩水の塩分濃度を測定または調整した後、シャーベット氷の温度が設定値と等しくなった時にシャーベット氷の製氷を終了することによって、所望のＩＰＦのシャーベット氷を製造する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１８９２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しなしながら、シャーベット氷の原料が塩水である場合、海水を調整して使用することが多く、海水中に含まれる組成の地域差等により塩分濃度の測定誤差が生じるため、従来技術では製造されるＩＰＦの誤差が大きくなるという問題がある。さらに、従来技術では測定温度に基づいて製氷を終了するが、測定温度には高い精度が要求され、測定温度に僅かな誤差が発生した場合であっても、ＩＰＦに大きな誤差が発生するという問題がある。
【００１０】
本発明は、この問題を解決するためになされたものであり、ＩＰＦを正確に測定できるシャーベット氷製造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】
【００１１】
本発明に係るシャーベット氷製造システムは、
製造されたシャーベット氷を蓄えるタンクと、
上記シャーベット氷に光を照射する照射部と、
上記照射部によって照射された光のうち、上記シャーベット氷を透過した光を受光する受光部と、
上記受光部によって受光された光の受光強度に基づいて、上記シャーベット氷のＩＰＦを算出する制御装置とを備える。
【００１２】
また、本発明に係るシャーベット氷の氷量測定装置は、
シャーベット氷に光を照射する照射部と、
上記照射部によって照射された光のうち、上記シャーベット氷を透過した光を受光する受光部と、
上記受光部によって受光された光の受光強度に基づいて、上記シャーベット氷のＩＰＦを算出する制御装置とを備える。
【００１３】
また、本発明に係るシャーベット氷製造方法は、
シャーベット氷に光を照射する照射部と、
上記照射部によって照射された光のうち、上記シャーベット氷を透過した光を受光する受光部とを備える装置において実行されるシャーベット氷の氷量測定方法であって、
上記受光強度に基づいて上記シャーベット氷のＩＰＦを算出する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、シャーベット氷に光を照射するとともにシャーベット氷から放出された光の強度を測定し、それによって、シャーベット氷を透過した光の強度の測定結果に基づいてＩＰＦを算出する。このため、シャーベット氷の原料となった溶液の濃度が不明であっても、ＩＰＦを正確に測定することができ、利用者が望むＩＰＦのシャーベット氷を確実に製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１に係るシャーベット氷製造システムの概要を示す図である。
【図２】図１の点線で囲まれたバイパス管の近傍の拡大図である。
【図３】実施の形態１に係るタンクを上方から見た断面図である。
【図４】実施の形態１に係る制御装置のブロック図である。
【図５】実施の形態１に係るシャーベット氷製造システムが実行するＩＰＦ測定処理のフローチャートである。
【図６】到達率ＤとＩＰＦとの関係の一例を示す図である。
【図７】受光強度と冷却時間との関係の一例を示す図である。
【図８】実施の形態１に係るシャーベット氷製造システムが実行する基準強度設定処理のフローチャートである。
【図９】実施の形態１に係るシャーベット氷製造システムがシャーベット氷を製造するために実行する全体的な処理の一例を示すフローチャートである。
【図１０】実施の形態１に係るシャーベット氷製造システムが実行する初回製氷処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１１】塩水の塩分濃度毎に製造可能なシャーベット氷の状態の一例を示す図である。
【図１２】実施の形態１に係るシャーベット氷製造システムが実行する温度一定型初回製氷処理の詳細の前半を示すフローチャートである。
【図１３】温度一定型初回製氷モードにおけるシャーベット氷の状態の推移の一例を示す図である。
【図１４】実施の形態１に係るシャーベット氷製造システムが実行する継ぎ足し製氷処理の詳細の前半を示すフローチャートである。
【図１５】実施の形態１に係るシャーベット氷製造システムが実行する継ぎ足し製氷処理の詳細の後半を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の実施の形態２に係るタンクを側方から見た部分断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態２に係るタンクを上方から見た断面図である。
【図１８】本発明の実施の形態３に係るシャーベット氷製造システムが備える照射部及び受光部の近傍を拡大して示す部分断面図である。
【図１９】図１８のＡ−Ａにおける断面図である。
【図２０】実施の形態３に係る受光方式における到達率ＤとＩＰＦとの関係を示す図である。
【図２１】実施の形態３に係る受光方式における冷却時間と受光強度との関係を示す図である。
【図２２】窓部２０４の内側面での反射光の光路を示す図である。
【図２３】本発明の実施の形態４に係るシャーベット氷製造システムが備える照射部及び受光部の近傍を拡大して示す部分断面図である。
【図２４】図２３のＢ−Ｂにおける断面図である。
【図２５】実施の形態４に係る受光方式における反射率ＲとＩＰＦとの関係を示す図である。
【図２６】実施の形態４に係る受光方式における冷却時間と受光強度との関係を示す図である。
【図２７】本発明の実施の形態５に係るシャーベット氷製造システムが備える照射部及び受光部の近傍を拡大して示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施の形態について図を参照して説明する。全図を通じて同一の参照符号は、同一の部位または処理を示す。
【００１７】
実施の形態１．
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態１に係るシャーベット氷製造システムの概要を示す図である。本図に示すシャーベット氷製造システム１０は、利用者が所望する状態のシャーベット氷を製造するシステムである。
【００１９】
ここで、シャーベット氷の「状態」には、シャーベット氷のＩＰＦと、温度と、容積とを含む。また「ＩＰＦ（Ice Packing Factor，氷量）」とは、シャーベット氷の全重量のうち、そのシャーベット氷に含まれる氷の重量の割合をいう。
【００２０】
シャーベット氷製造システム１０は、原料となる塩水や製造されたシャーベット氷１２を蓄える容器であるタンク１４と、冷媒流路１６の内周面１８に生じる氷をモータ２０の力で回転するスクレーバ２２で掻き取ることによって、シャーベット氷１２を製造する製氷装置２４と、圧縮機２６と凝縮器２８と膨張弁３０とに順に冷媒を通過させることによって、冷媒の温度を下げる冷凍機３２と、シャーベット氷製造システム１０に設けられた各種センサからの情報に基づいて各部を制御する制御装置３４とを備える。
【００２１】
タンク１４と製氷装置２４とは、タンク１４から製氷装置２４へシャーベット氷１２の原料となる凍り始める前の塩水またはシャーベット氷が流れる配管３６と、製氷装置２４からタンク１４へ製氷された氷を含むシャーベット氷が流れる配管３８とによって接続される。また、製氷装置２４と冷凍機３２とは、冷媒流路１６から圧縮機２６へガス状の冷媒が流れる配管４０と、膨張弁３０を介して凝縮器２８から冷媒流路１６へ液状の冷媒が流れる配管４２とによって接続される。
【００２２】
これらの配管には、バルブ４４、ポンプ４６、圧力センサ４８等が制御装置３４と通信可能に設けられる。なお、これらは図示するものに限られず、適宜設けられる。
【００２３】
タンク１４は、シャーベット氷１２の原料となる塩水が注ぎこまれ、次第に製造されるシャーベット氷１２を撹拌しながら蓄える容器である。タンク１４は、上方から内部に光が入射することを防ぐために、蓋体（図示せず）を有する。タンク１４の材料は、遮光性を有し、好ましくは断熱性を有する。
【００２４】
タンク１４は、タンク１４内のシャーベット氷１２を回転動作によって撹拌できる撹拌翼５０を備える。撹拌翼５０は、制御装置３４の制御の下で動作する撹拌モータ５２の力で回転する。このような撹拌によって、タンク１４内のシャーベット氷１２について、氷が均等に分布した状態を保つことができる。
【００２５】
タンク１４は、両端が側壁５８に接続されたバイパス管１５を備える。図２は、図１の点線で囲まれたバイパス管１５の近傍の拡大図であり、図３は、バイパス管１５の中央を通る水平面におけるタンク１４の断面を上方から見た断面図である。
【００２６】
バイパス管１５は、バイパス管流路１７をその内部に有する。バイパス管流路１７は、タンク１４の内部と連通し、それによって、バイパス管流路１７とタンク１４の中との間をシャーベット氷１２が流動できる。上述のように撹拌翼５０がタンク１４の中を撹拌するため、バイパス管流路１７には、タンク１４の中と同じ状態のシャーベット氷１２が常に流動する。
【００２７】
なお、バイパス管流路１７にシャーベット氷１２をより確実に流動させるために、専用の回転翼等が適宜設けられてもよい。また、図示するバイパス管１５は、水平方向にシャーベット氷１２が流動するように設けられるが、バイパス管１５の方向はこれに限られず、垂直方向、斜め方向等であってもよい。
【００２８】
照射部５４と受光部５６とは、シャーベット氷１２のＩＰＦを随時測定するための部位である。照射部５４と受光部５６とは、ともにバイパス管１５の外壁に接してまたはその近傍に設けられ、バイパス管流路１７を挟んで互いに対向する位置に設けられる。本実施の形態の照射部５４と受光部５６とは、バイパス管１５の長手方向に垂直な断面の直径上に互いに対向して設けられるが、必ずしも直径上に設けられなくてもよい。
【００２９】
照射部５４は、制御装置３４による制御の下、バイパス管流路１７の中に光を照射し、例えば、制御装置３４による制御が可能なように接続された光源としてのＬＥＤ（発光ダイオード）６２と、ＬＥＤ６２が発する光を投光窓部６０へ導く光学系部材である光ファイバ６４とを有する。照射部５４は、バイパス管１５の壁部に設けられた投光窓部６０を介して光を照射できるように配置される。
【００３０】
受光部５６は、バイパス管流路１７を流動するシャーベット氷１２を透過した光を受光し、受光した光の強度（受光強度）を示す情報を制御装置３４に出力する。ここで、シャーベット氷１２を透過した光とは、塩水及び氷を含むシャーベット氷１２での直進、反射、散乱等を経て、シャーベット氷１２を通ってきた光のことである。
【００３１】
受光部５６は、例えば、制御装置３４に通信可能に接続され、受光強度を示す情報を出力する光電素子６８と、受光窓部６６から受光された光を光電素子６８へ導く光学系部材としての光ファイバ７０とを有する。受光部５６は、バイパス管１５の壁部に設けられた受光窓部６６を介して光を受光できるように配置される。
【００３２】
このような構成によって、受光部５６は、照射部５４がバイパス管流路１７に照射した光のうち、バイパス管流路１７の中の塩水またはシャーベット氷を透過した光を受光し、受光強度を測定することができる。シャーベット氷を透過する光量はＩＰＦに応じて決まり、そのため、ＩＰＦと受光強度とは互いに対応付けられる関係にある。そのため、受光部５６が受光した光の強度に基づいてバイパス管流路１７の中のシャーベット氷１２、すなわちタンク１４の中のシャーベット氷１２のＩＰＦを測定することができる。このように、シャーベット氷を透過した光の強度に基づいてＩＰＦを測定するため、シャーベット氷の原料となる塩水やシャーベット氷に含まれる塩水に溶ける塩その他不純物を含む物質の濃度にかかわらず、正確なＩＰＦを測定することが可能になる。
【００３３】
また、バイパス管１５の中には、照射部５４から照射される光以外が入り難いため、外部からの漏れ入る光の変化等の影響を受けることがなく、正確にＩＰＦを測定することが可能になる。
【００３４】
また、バイパス管１５の径は、タンク１４等の径に比べると小さく、照射部５４と受光部５６との距離を比較的短くすることができる。そのため、照射部５４が有する光源が照射する光の強度が比較的弱く、また受光部５６の感度が劣るものであっても、シャーベット氷１２を透過した光を受光してＩＰＦを測定することが可能になる。従って、照射部５４及び受光部５６をコンパクトかつ安価に実現することが可能になる。
【００３５】
また、上述のように、タンク１４内のシャーベット氷１２は撹拌され、それによって、タンク１４の中のシャーベット氷１２及びバイパス管１５の中のシャーベット氷１２は、常にほぼ等しい状態で分布する。そのため、氷の偏在を原因とする測定誤差をなくすまたは低減することができ、製造されたシャーベット氷１２のＩＰＦを正確に測定することができる。
【００３６】
投光窓部６０及び受光窓部６６は、バイパス管１５の壁部に設けられた窓に、光を透過する部材が、内部のシャーベット氷が漏れないシールドを施して嵌め込まれた部位である。各窓部６０，６６に嵌め込む部材の材料は、好ましくは、バイパス管１５の中を流動するシャーベット氷によって傷付きにくい材料であり、例えばガラス等である。
【００３７】
このように、照射部５４及び受光部５６を配置するための専用の窓部６０，６６をバイパス管１５の壁部等に設けることによって、外部からタンク１４内に入射する光の影響を受けることなく、照射部５４から照射された光のうち、バイパス管流路１７を透過した光の光量を正確に測定することが可能になる。
【００３８】
タンク１４は、シャーベット氷１２の温度を出力する温度センサ７２と、シャーベット氷１２の容積を示す情報を出力する容積センサ７４とを備え、これらのセンサ７２，７４が出力した情報は制御装置３４によって取得される。そのため、制御装置３４を用いて、利用者が所望する状態（目標状態）のシャーベット氷が製造されたか否かを自動的に判断することができる。
【００３９】
タンク１４は、海水を注ぎ込むための海水管７６と、真水を注ぎ込むための真水管７８とを上部ないし上方に備える。海水管７６と真水管７８は、それぞれ、注水量を調整し、止水できる海水バルブ８０と真水バルブ８２とを備える。また、海水管７６は、経時的に変化する海水の塩分濃度を示す情報を出力する濃度センサ８４を備える。このように、注ぎ込む海水の塩分濃度を測定するとともに、真水を注ぎ込む真水管７８を備えることにより、タンク１４に注ぎ込む塩水の塩分濃度を適宜調整することが可能になる。
【００４０】
タンク１４は、利用者の要求に応じてタンク１４のシャーベット氷１２を排出するための排出管８６と、タンク１４から排出されるシャーベット氷の量を制御するための排出ポンプ８８とを備える。これにより、タンク１４に蓄えられたシャーベット氷１２を利用者は適宜使用することができる。
【００４１】
図４は、実施の形態１に係る制御装置３４のブロック図である。
【００４２】
制御装置３４は、利用者が入力に利用する図１のキーパッドのような入力部９０から取得する情報と、各センサ７２，７４，８４から取得する測定情報とに基づいて、目標状態のシャーベット氷１２を製造するように各バルブ８０，８２及び各装置２４，３２を制御する。また、制御装置３４は、製造されたシャーベット氷１２の状態と目標状態との違いが許容範囲内にあるか否かを利用者に、ディスプレイ、スピーカ等の通知部９２によって通知する。
【００４３】
ここで、「目標状態」は、利用者が所望するシャーベット氷の状態であり、利用者によって設定される。
【００４４】
動作モード取得部９４は、利用者が指定する動作モードを入力部９０から取得する。実施の形態１の動作モードには、例えば、従来型初回製氷モードと、温度一定型初回製氷モードと、継ぎ足し製氷モードとがある。
【００４５】
「初回製氷モード」は、タンク１４内に塩水のみがある状態から、目標状態のシャーベット氷１２を製造するモードであり、「従来型」と「温度一定型」がある。
【００４６】
「従来型初回製氷モード」では、目標状態のシャーベット氷１２を作ることができる濃度に塩水を予め調整し、その塩水を目標状態になるまで冷却することによってシャーベット氷１２を製造する。
【００４７】
「温度一定型初回製氷モード」では、目標状態のシャーベット氷１２を作ることができる濃度よりも濃い濃度に塩水を予め調整し、その塩水を目標状態の温度となるまで冷却した後に、真水を追加しながら冷却することによってシャーベット氷１２を製造する。
【００４８】
「継ぎ足し製氷モード」では、製造システム１０は、タンク１４にシャーベット氷１２が残存する状態から、利用者が所望する任意の状態のシャーベット氷１２を追加的に製造する。
【００４９】
残存情報取得部９６は、継ぎ足し製氷等の所定のモードが指定された場合に、タンク１４の中に残っているシャーベット氷１２の状態を示す情報を各センサ７２，７４及び後述するＩＰＦ算出部１２０それぞれから取得する。
【００５０】
目標状態取得部９８は、利用者が入力部９０に入力した目標状態を示す情報を取得する。目標状態記憶部１００は、目標状態を示す情報を記憶している。
【００５１】
塩水条件算出部１０２は、塩水の塩分濃度毎に製造可能なシャーベット氷の状態が予め設定されており、当該予め設定された塩水の塩分濃度毎に製造可能なシャーベット氷の状態を参照することによって、目標状態のシャーベット氷が製造可能な、タンク１４に注がれるべき塩水の塩分濃度及び容積を含む塩水条件を算出する。
【００５２】
注水量算出部１０４は、塩水条件算出部１０２によって算出された塩水条件と濃度センサ８４から取得する情報が示す海水の塩分濃度とに基づいて、海水及び真水それぞれの注水量を算出する。
【００５３】
バルブ制御部（注水制御部）１０６は、海水バルブ８０及び真水バルブ８２を独立に制御し、タンク１４に注ぎ込む海水と真水それぞれの注水容積及び注水速度を制御する。これによって、タンク１４に注がれる塩水の濃度を制御することができる。
【００５４】
塩水温度判断部１０８は、温度センサ７２が出力する情報に基づいて、タンク１４内の塩水の温度が氷点以上であるか否かを判断する。ここで、「氷点」とは、塩水が凍り始める温度をいう。
【００５５】
冷凍製氷制御部１１０は、製氷の開始と中止、冷却の強度等を含む冷凍機１２及び製氷装置２４ｂの動作を制御する。
【００５６】
照射制御部１１２は、照射部５４による光の照射の強度、タイミング等を制御する。受光強度取得部１１４は、受光強度を示す情報を取得する。基準強度記憶部１１６は、受光強度の変化度合いを算出するための基準となる受光強度（基準強度）を示す情報を記憶している。本実施の形態の基準強度は、塩水の状態、すなわちタンク１４内の塩水が凍り始める前の状態における受光強度である。
【００５７】
到達率算出部（受光変化度算出手段）１１８は、基準強度に対する受光強度の割合を到達率Ｄとして算出する。「到達率Ｄ」は、基準強度に対する受光強度の変化の度合いを示す値である受光変化度の一例である。
【００５８】
ＩＰＦ算出部１２０は、到達率ＤとＩＰＦとの関係が予め設定され、当該予め設定された到達率ＤとＩＰＦとの関係を参照することによって、到達率Ｄに応じたＩＰＦを算出する。
【００５９】
製氷状態判断部１２２は、タンク１４内のシャーベット氷の状態（ＩＰＦ、温度及び残量）を示す情報の一部またはすべてをそれぞれＩＰＦ算出部１２０と温度センサ７２と容積センサ７４とから取得するとともに、目標状態記憶部１００が記憶している目標状態を示す情報を取得し、製氷状態が目標状態と所定の関係にあるか否かを判断する。
【００６０】
通知制御部１２４は、スピーカ、モニタ等の通知部９２を制御する。これによって、通知制御部１２４は、製氷状態判断部１２２の判断結果を利用者に通知する。
【００６１】
以上、実施の形態１に係るシャーベット氷製造システム１０の構成について説明した。このような構成を備えることによって、シャーベット氷の中に照射される光のうち、シャーベット氷を透過した光の強度を測定可能になる。
【００６２】
次に、シャーベット氷製造システム１０が実行する処理について、図を参照して説明する。
【００６３】
（ＩＰＦ測定処理）
【００６４】
図５は、実施の形態１に係るシャーベット氷製造システム１０が実行するＩＰＦ測定処理のフローチャートである。
【００６５】
照射部５４は、照射制御部１１２の制御の下、バイパス管１５の中へ光を照射する（Ｓ１１）。照射された光は、バイパス管１５の中のシャーベット氷１２を透過して受光窓部６６から出射される。受光部５６は、受光窓部６６から出射された光を受光し、受光強度を示す情報を出力する（Ｓ１２）。
【００６６】
受光強度取得部１１４は、受光強度出力処理（Ｓ１２）において受光部５６から出力された受光強度を示す情報を取得する（Ｓ１３）。到達率算出部１１８は、基準強度記憶部１１６が記憶している基準強度を示す情報を取得する（Ｓ１４）。
【００６７】
到達率算出部１１８は、受光強度取得部１１４から受光強度を示す情報を取得し、取得された当該情報が示す受光強度Ｉｒｅｃの、基準強度記憶部１１６によって記憶される情報が示す基準強度Ｉｒｅｆに対する割合を到達率Ｄ（＝受光強度Ｉｒｅｃ／基準強度Ｉｒｅｆ）として算出する（Ｓ１５）。
【００６８】
ＩＰＦ算出部１２０は、到達率算出部１１８から到達率Ｄを示す情報を取得し、図５に示すような予め設定された到達率ＤとＩＰＦとの関係に基づいて、取得した情報が示す到達率Ｄに対応するＩＰＦを算出する（Ｓ１６）。これによって、ＩＰＦ測定処理は終了する。
【００６９】
ここで、図６は、到達率ＤとＩＰＦとの関係の一例を示す図である。到達率Ｄは、上述のように、基準強度Ｉｒｅｆに対する受光強度Ｉｒｅｃの割合である。図６に示すＩＰＦと到達率Ｄとの関係は、図７に示す基準強度Ｉｒｅｆと受光強度Ｉｒｅｃとの関係に基づいて得られるものであって、ＩＰＦがＩＰＦ１である場合に到達率ＤがＤ１となる例を含み、ＩＰＦが大きくなる程到達率Ｄが小さくなる関係を示す。
【００７０】
図７に示す基準強度Ｉｒｅｆは、塩水が凍り始める結氷時刻Ｔａまでに受光部５６によって受光される光の強度であり、一定の値（Ｉｒｅｆ１）である。これに対して、結氷時刻Ｔａ以降において、受光強度Ｉｒｅｃは、ＩＰＦの変化に伴って変化し（例えば、時刻Ｔｂである場合に受光強度Ｉｒｅｃ１）、図７に示す例ではＩＰＦが大きくなると受光強度が次第に小さくなる。これは、ＩＰＦが大きくなることによって、反射又は散乱する光が増えて受光部によって受光される光が少なくなるためと考えられる。
【００７１】
このように、到達率ＤとＩＰＦとは一対一に対応付けることができる。従って、ＩＰＦ測定処理を実行することにより、シャーベット氷１２に照射された光が受光部５６に到達する割合である到達率Ｄに基づいて、ＩＰＦを算出することができる。
【００７２】
光の到達率Ｄを用いたＩＰＦ測定処理によると、バイパス管流路１７のシャーベット氷１２を透過した光の強度によってＩＰＦを測定するため、シャーベット氷の原料となった溶液の濃度が不明であっても、製造されたシャーベット氷１２のＩＰＦを正確に測定することができる。そのため、利用者が望むＩＰＦのシャーベット氷を確実に製造することが可能になる。
【００７３】
（基準強度設定処理）
【００７４】
ＩＰＦ測定処理では、ＩＰＦを測定するために、上述のように基準強度を用いる。シャーベット氷製造システム１０は、初回製氷において製氷が始まる前に、基準強度を設定するための処理である基準強度設定処理を実行する。図８は、実施の形態１に係るシャーベット氷製造システム１０が実行する基準強度設定処理のフローチャートである。
【００７５】
塩水温度判断部１０８は、タンク１４内に注がれた塩水の温度を示す情報を温度センサ７２から取得し（Ｓ２１）、塩水の温度が氷点以上であるか否かを判断する（Ｓ２２）。
【００７６】
温度判定処理において氷点以上であると判断された場合（Ｓ２２でＹｅｓ）、照射部５４が光を照射し（Ｓ１１）、受光部５６が受光強度を示す情報を出力し（Ｓ１２）、受光強度取得部１１４がその受光強度を示す情報を取得する（Ｓ１３）。これらの一連の処理は、ＩＰＦ測定処理（図４参照）において同一の参照符号を付した処理と同じであるため、詳細な説明は省略する。
【００７７】
受光強度取得部１１４は、受光強度取得処理（Ｓ１３）において取得した受光強度を示す情報を基準強度記憶部１１６に格納し（Ｓ２３）、受光強度を示す情報を格納したことを塩水温度判断部１０８に通知する（Ｓ２４）。これによって、基準強度設定処理は、基準強度設定処理を終了する。
【００７８】
以上の処理によって、タンク１４に注がれた塩水が凍り始める前の液体のみの状態において、照射部５４が照射した光の受光強度を基準強度として、基準強度記憶部１１６に格納することによって、基準強度が設定される。
【００７９】
温度判定処理において氷点以上ではないと判断された場合（Ｓ２２でＮｏ）、塩水温度判断部１０８は、基準強度設定処理を終了する。
【００８０】
塩水の温度が氷点以上ではない場合、塩水が凍り始めている。そのため、このような判断に基づく処理を実行することによって、凍り始めた塩水を透過して受光された光の強度を誤って基準強度として設定されることを防ぐことができる。この場合、基準強度には、利用者が予め設定した基準強度、以前の製氷において設定された基準強度等が適宜、シャーベット氷製造システム１０の初期設定に従って使用されるとよい。
【００８１】
（全体的な処理の一例）
【００８２】
シャーベット氷製造システム１０は、上述のＩＰＦ測定処理（図５参照）を含む処理を実行することによって、シャーベット氷を製造する。図９は、実施の形態１に係るシャーベット氷製造システム１０がシャーベット氷を製造するために実行する全体的な処理の一例を示すフローチャートである。
【００８３】
利用者は、予め定められた動作モードを選択して入力部９０に入力する（Ｓ３１）。動作モードは、上述のように、従来型初回製氷モード、温度一定型初回製氷モード、及び継ぎ足し製氷モードの３つのモードを含む。
【００８４】
動作モード取得部９４は、動作モード入力処理（Ｓ３１）において入力された動作モードを示す情報を入力部９０から取得し、選択された動作モードを判断する（Ｓ３２）。従来型初回製氷モードが選択された場合（Ｓ３２でＣａｓｅ１）、シャーベット氷製造システム１０は、従来型初回製氷処理を実行して（Ｓ３３）、処理を終了する。温度一定型初回製氷モードが選択された場合（Ｓ３２でＣａｓｅ２）、シャーベット氷製造システム１０は、温度一定型初回製氷処理を実行して（Ｓ３４）、処理を終了する。継ぎ足し製氷モードが選択された場合（Ｓ３２でＣａｓｅ３）、シャーベット氷製造システム１０は、継ぎ足し製氷処理を実行して（Ｓ３５）、処理を終了する。各モードで実行される具体的な処理の一例について、以下に説明する。
【００８５】
なお、これらの動作モードは、上述のような、シャーベット氷１２に照射された光が受光部５６に到達する割合である到達率Ｄに基づいてＩＰＦを算出するＩＰＦ測定処理を利用して、シャーベット氷１２を製造する例であり、ＩＰＦ測定処理の適用がこれら以外の動作モードに限定されるものではない。
【００８６】
（従来型初回製氷処理）
【００８７】
図１０は、実施の形態１に係るシャーベット氷製造システム１０が実行する初回製氷処理の詳細を示すフローチャートである。
【００８８】
利用者は、所望の目標状態を入力部９０に入力する（Ｓ４１）。目標状態取得部９８は、目標入力処理（Ｓ４１）において入力された目標状態を示す目標状態を示す情報を取得し（Ｓ４２）、目標状態記憶部１００に目標状態を示す情報を格納する（Ｓ４３）。
【００８９】
塩水条件算出部１０２は、目標状態を示す情報を目標状態取得部９８から取得し、予め設定された塩水の塩分濃度毎に製造可能なシャーベット氷の状態を参照することによって、取得した情報が示す目標状態に含まれる温度とＩＰＦとに基づいて塩水の塩分濃度を算出する（Ｓ４４）。
【００９０】
ここで、塩水の塩分濃度を算出する方法について、図１１を参照して説明する。図１１は、塩水の塩分濃度毎に製造可能なシャーベット氷の状態の一例を示す図である。縦軸は温度を示す。横軸は、単位重量当たりの冷却熱量を示しており、製氷時間に相当する。図中の各曲線は、種々の塩分濃度Ｃの塩水を原料とした場合に製造可能なシャーベット氷の状態を示す。例えば、Ｃ＝２．５（％）の塩水を冷却する場合、氷点は−１．４９℃であり、ＩＰＦ＝１０のときに−１．６５℃のシャーベット氷となり、ＩＰＦ＝２０のときに−１．８７℃のシャーベット氷となり、ＩＰＦ＝３０のときに−２．１４７℃のシャーベット氷となることを示す。このように、シャーベット氷の温度とＩＰＦを含む目標状態が決まると、そのシャーベット氷を製造できる塩水の塩分濃度Ｃも１つに定まる。例えば、目標状態の温度が−２．１４℃であり、ＩＰＦが３０である場合、塩水条件算出部１０２は、塩水の塩分濃度Ｃ１を２．５（％）と算出する。なお、図中の氷量限界は、シャーベット氷に含まれる氷量（ＩＰＦ）の最大値であり、目標状態として設定可能なＩＰＦの上限になる。
【００９１】
注水量算出部１０４は、続けて、塩水条件算出部１０２によって算出された塩分濃度を示す情報を塩水条件算出部１０２から取得し、海水の塩分濃度を示す情報を濃度センサ８４から取得し、目標状態を示す情報を塩水条件算出部１０２から取得し、取得したこれらの情報に基づいて、目標状態のシャーベット氷を製造可能な海水の容積と真水の容積とを算出する（Ｓ４５）。
【００９２】
注水量算出部１０４が海水及び真水の容積を算出する方法の一例を詳細に説明する。注水量算出部１０４は、目標状態のシャーベット氷を製造可能な塩水の塩分濃度Ｃ２を算出し、海水の塩分濃度を参照することによって、塩分濃度Ｃ２の塩水を生成できる海水の容積と真水の容積との比を求める。その容積の比に従って、目標状態に含まれる目標容積を按分することによって、注水量算出部１０４は、タンク１４に注ぐべき海水の容積と真水の容積とを算出する。なお、タンク１４に注ぐべき海水の容積と真水の容積とを算出する方法は、これに限られない。
【００９３】
バルブ制御部１０６は、注水量算出処理（Ｓ４５）において算出された容積の海水と真水とがタンク１４に注がれるように、海水バルブ８０と真水バルブ８２とのそれぞれを制御する（Ｓ４６）。
【００９４】
続けて、上述の基準強度設定処理（Ｓ４７）が、実行される。一般に、光源からの光の強度は、経時的な劣化、外部環境の影響によって変化し得る。このように、製氷を始める直前に基準強度を設定することによって、光源からの光の強度変動による影響を除去することが可能になり、安定した測定が可能になる。
【００９５】
その後、冷凍製氷制御部１１０は、製氷装置２４と冷凍装置３２との各々を制御して、製氷する（Ｓ４８）。これによって、タンク１４内の塩水またはシャーベット氷１２に含まれる氷量（ＩＰＦ）が次第に増加するとともに、図１１に示す曲線に従って温度が低下する。
【００９６】
製氷状態判断部１２２は、シャーベット氷１２が目標温度になったことを直ちに検知できるように、温度センサ７２からシャーベット氷１２の温度を示す情報を取得し（Ｓ４９）、目標状態記憶部１００に格納されている情報が示す目標状態に含まれる目標温度を参照することによって、シャーベット氷１２の温度が目標温度以下であるか否かを判断する（Ｓ５０）。
【００９７】
シャーベット氷１２の温度が目標温度以下ではないと判断された場合（Ｓ５０でＮｏ）、冷凍製氷制御部１１０は、さらに製氷処理（Ｓ４８）を継続する。ここで、「シャーベット氷１２の温度が目標温度以下である」とは、シャーベット氷１２の温度が実質的に目標温度以下であることを意味しており、一定の誤差を許容するものであり、以下においても同様である。
【００９８】
シャーベット氷の温度が目標温度以下であると判断された場合（Ｓ５０でＹｅｓ）、製氷状態判断部１２２は、上述のＩＰＦ測定処理（図５参照）を実行することによって測定されるＩＰＦを示す情報をＩＰＦ算出部１２０から取得し（Ｓ５１）、目標状態記憶部１００に格納された情報が示す目標状態に含まれる目標ＩＰＦを参照することによって、ＩＰＦ測定処理（Ｓ５１）によって測定されたＩＰＦと目標ＩＰＦとが等しいか否かを判断する（Ｓ５２）。ここで、「等しい」とは、実質的に等しいことを意味し、一定の誤差を許容するものであり、以下においても同様である。
【００９９】
測定されたＩＰＦと目標ＩＰＦとが等しくないと判断された場合（Ｓ５２でＮｏ）、通知制御部１２４は、通知部９２を制御して、許容誤差の範囲外のシャーベット氷が製造されたことを利用者に通知する（Ｓ５３）。これにより、利用者が望ましくないＩＰＦのシャーベット氷を誤って使用することを防ぐことが可能になる。この場合、好ましくは、製造されたシャーベット氷の状態も利用者に通知される。これによって、利用者は、製造されたシャーベット氷が所望のシャーベット氷になるように調整する等、適切に対処することが可能になる。利用者がＩＰＦが許容範囲外のシャーベットと判断された通知を受け取った場合、例えば温度を重視する場合、仮にＩＰＦがずれていても、そのまま利用可能であるし、ＩＦＰを重視する場合、設定温度を変えて再製氷、あるいは真水を混合してＩＰＦを調整してもよい。また、異常にＩＰＦ値が外れている場合、塩分濃度計の異常、温度計の異常が考えられ、それらのセンサのチェックが可能となる。
【０１００】
測定されたＩＰＦと目標ＩＰＦとが等しいと判断された場合（Ｓ５２でＹｅｓ）、通知制御部１２４は、通知部９２を制御して、シャーベット氷の製造が完了したことを利用者に通知する（Ｓ５４）。これによって、従来型初回製氷処理は終了する。図１のディスプレイ９２は、「ＩＰＦ正常」と表示しており、利用者が所望するＩＰＦのシャーベット氷が製造されたことを通知する例を示す。
【０１０１】
このように、製造されたシャーベット氷の温度だけでなくＩＰＦについても、利用者の望むものであるか否かを判定する。特に、本発明に係る装置及び方法によると、ＩＰＦを正確に測定できる。そのため、シャーベット氷を用いて冷却するものに適したシャーベット氷を使用することが可能になる。例えば魚介類の運送時の冷却にシャーベット氷を使用する場合、魚介類の種類に応じた温度で、運送中に溶けきらないだけの十分な氷を含むシャーベット氷を使用することができ、それによって、運送中に魚介類の鮮度が劣化することを防ぐことが可能になる。
【０１０２】
（温度一定型初回製氷モード）
【０１０３】
図１２は、実施の形態１に係るシャーベット氷製造システム１０が実行する温度一定型初回製氷処理の詳細を示すフローチャートである。本図において、図１０を参照して説明した従来型初回製氷処理に含まれる各処理と共通する処理については、同一の符号を付している。
【０１０４】
シャーベット氷製造システム１０は、利用者による目標入力処理（Ｓ４１）に応じて、目標状態取得処理（Ｓ４２）から塩水条件算出処理（Ｓ４４）までを実行する。
【０１０５】
注水量算出部１０４は、塩水条件算出部１０２によって算出された塩分濃度を示す情報を塩水条件算出部１０２から取得し、海水の塩分濃度を示す情報を濃度センサ８４から取得し、目標状態を示す情報を塩水条件算出部１０２から取得し、取得したこれらの情報に基づいて、目標状態のシャーベット氷を製造可能な濃度よりも濃い濃度の海水を作るための海水の容積と真水の容積とを算出する（Ｓ５５）。
【０１０６】
図１３は、温度一定型初回製氷モードにおけるシャーベット氷の状態の推移の一例を示す図である。「目標状態のシャーベット氷を製造可能な濃度よりも濃い濃度」は、図１３において、塩水が凍り始める温度（約−１．９℃）に対応した濃度であり、約３．２％である。なお、このような濃度の一例として、目標温度を氷点とする濃度（目標温度＝−２．１４７℃の場合、約３．５５％）またはその近傍（目標温度を氷点とする濃度より所定の割合、例えば１０％だけ薄い濃度等）を挙げることができる。
【０１０７】
ここで、「目標状態のシャーベット氷を製造可能な濃度」とは、海水または真水を追加する等によって濃度を調整することなく、目標状態のシャーベット氷を製造することが可能な濃度のことであり、例えば、図１３に示す例では目標温度＝−２．１４７℃，目標ＩＰＦ＝３０のときは、その濃度は２．５％となる。
【０１０８】
シャーベット氷製造システム１０は、バルブ制御部１０６による海水及び真水の注水処理（Ｓ４６）から、シャーベット氷１２の温度判断処理（Ｓ５０）までを実行する。シャーベット氷１２の温度が目標温度以下ではないと判断された場合（Ｓ５０でＮｏ）、従来型初回製氷処理の場合と同様に、冷凍製氷制御部１１０は、さらに製氷処理（Ｓ４８）を継続する。
【０１０９】
シャーベット氷１２の温度が目標温度以下であると判断された場合（Ｓ５０でＹｅｓ）、すなわち図１３に示す例では点Ｒの状態である場合、バルブ制御部１０６は、予め決められた一定容量の真水を追加するように、真水バルブ８２を制御する（Ｓ５６）。この時、冷却を継続するが真水を追加するため、温度をほぼ一定に保ちつつＩＰＦを増加させることが可能になる。
【０１１０】
製氷状態判断部１２２は、上述のＩＰＦ測定処理（図５参照）を実行することによって測定されるＩＰＦを示す情報をＩＰＦ算出部１２０から取得し（Ｓ５１）、目標状態記憶部１００に格納された情報が示す目標状態に含まれる目標ＩＰＦを参照することによって、ＩＰＦ測定処理（Ｓ５１）によって測定されたＩＰＦと目標ＩＰＦとが等しいか否かを判断する（Ｓ５７）。
【０１１１】
測定されたＩＰＦと目標ＩＰＦとが等しくないと判断された場合（Ｓ５７でＮｏ）、冷凍製氷制御部１１０は、さらに製氷処理（Ｓ４８）を継続する。測定されたＩＰＦと目標ＩＰＦとが等しいと判断された場合（Ｓ５２でＹｅｓ）、通知制御部１２４は、通知処理（Ｓ５４）を実行する。これによって、温度一定型初回製氷処理は終了する。
【０１１２】
以上の温度一定型初回製氷では、目標温度まで冷却し、その後温度を一定に保持しつつ目標ＩＰＦとなるまでＩＰＦを増加させる。そのため、最初の塩分濃度の測定に誤差があっても、少なくとも温度及びＩＰＦが目標値であるシャーベット氷を確実に製造することが可能になる。
【０１１３】
（継ぎ足し製氷モード）
【０１１４】
図１４及び図１５は、実施の形態１に係るシャーベット氷製造システム１０が実行する継ぎ足し製氷処理の詳細を示すフローチャートである。
【０１１５】
残存情報取得部９６は、タンク１４内に残存するシャーベット氷１２の容積（残存容積）を示す情報を容積センサ７４から取得し（Ｓ６１）、タンク１４内に残存するシャーベット氷１２の温度（残存温度）を示す情報を温度センサ７２から取得し（Ｓ６２）、上述のＩＰＦ測定処理（図５参照）を実行することによって得られるＩＰＦ（残存ＩＰＦ）を示す情報をＩＰＦ算出部１２０から取得する（Ｓ６３）。
【０１１６】
続けて、利用者によってシャーベット氷の目標状態が入力されると（Ｓ４１）、目標状態取得部９８は、目標取得処理（Ｓ４２）と目標格納処理（Ｓ４３）とを順に実行する。
【０１１７】
塩水条件算出部１０２は、残存情報取得部９６が取得した残存温度及び残存ＩＰＦを含むシャーベット氷１２の状態（残存状態）を示す情報と、目標状態を示す情報とを目標状態取得部９８から取得し、目標状態のシャーベット氷を製造するための塩水の塩水条件を算出する（Ｓ６４）。
【０１１８】
塩水条件算出部１０２が塩水の濃度と容積を算出する方法の一例を詳細に説明する。塩水条件算出部１０２は、図１１に示す関係に従って、タンク１４に残存する状態のシャーベット氷１２を製造する場合に原料となる塩水の塩分濃度（残存塩分濃度）Ｃ３を取得する。また、塩水条件算出部１０２は、目標状態（目標温度及び目標ＩＰＦ）のシャーベット氷を製造可能な塩水の塩分濃度（目標塩分濃度）Ｃ４を算出する。塩水条件算出部１０２は、残存塩分濃度Ｃ３と残存容積と目標塩分濃度Ｃ４と目標容積とに基づいて、追加すべき塩水の塩水条件として、追加すべき塩水の塩分濃度（追加塩分濃度）Ｃ５及び容積を算出する。なお、タンク１４に追加すべき塩水の塩分濃度及び容積を算出する方法は、これに限られない。
【０１１９】
注水量算出部１０４は、塩水条件算出部１０２によって算出された塩水条件を示す情報を塩水条件算出部１０２から取得し、海水の塩分濃度を示す情報を濃度センサ８４から取得し、取得したこれらの情報に基づいて、タンク１４に注ぐべき海水の容積と真水の容積とを算出する（Ｓ６５）。
【０１２０】
注水量算出部１０４が海水及び真水の容積を算出する方法の一例を詳細に説明する。注水量算出部１０４は、海水の塩分濃度を参照することによって、追加塩分濃度Ｃ５の塩水を生成できる海水と真水との注水量の比を求める。その注水量の比に従って、タンク１４に追加すべき塩水の容積を按分することによって、注水量算出部１０４は、タンク１４に注ぐべき海水の容積と真水の容積とを算出する。なお、タンク１４に注ぐべき海水の容積と真水の容積とを算出する方法は、これに限られない。
【０１２１】
続けて、制御装置３４は、製氷処理（Ｓ４８）以降の処理を、図１０を参照して説明した初回製氷処理の製氷処理（Ｓ４８）以降と同様に実行して、継ぎ足し製氷処理を終了する。
【０１２２】
継ぎ足し製氷をする場合、海水や真水の継ぎ足す容積を決定するために、タンク１４内のシャーベット氷に含まれる塩水濃度が必要である。継ぎ足し製氷したシャーベット氷の温度とＩＰＦを利用者が望むものにするためには、シャーベット氷に含まれる塩水濃度は正確である方が望ましい。本発明によると、温度だけでなくＩＰＦも正確に測定できるため、例えば図１１に示すような原料となる塩水の濃度毎の温度とＩＰＦの関係を参照することによって、タンク１４内のシャーベット氷に含まれる塩水の塩分濃度を正確に算出できる。そのため、継ぎ足し製氷のための濃度センサをタンク１４に設ける必要がなく、装置の複雑化を抑えることができる。
【０１２３】
実施の形態２．
【０１２４】
図１６は、本発明の実施の形態２に係るタンク１１４を側方から見た部分断面図であり、図１７は、本発明の実施の形態２に係るタンク１１４を上方から見た断面図である。図１６は、タンク１１４の底部近傍を示す。本図に示さない部分は、実施の形態１と概ね同様である。また、本実施の形態のシャーベット氷製造システムが実行する処理も、実施の形態１と概ね同様である。ここでは、本実施の形態の特徴に関して説明し、実施の形態１と同じ説明は省略する。
【０１２５】
本実施の形態の照射部５４及び受光部５６は、図示するように、タンク１１４の側壁１５８に設けられた投光窓部１６０及び受光窓部１６６に接してまたは近傍に、それぞれ対応付けて配置される。この場合、温度センサ１７２もタンク１１４に取り付けられる。このように、照射部５４及び受光部５６をタンク１１４に設けることによっても、実施の形態１と同様の方法を用いてシャーベット氷１２のＩＰＦを測定することができる。
【０１２６】
実施の形態３．
【０１２７】
図１８は、本発明の実施の形態３に係るシャーベット氷製造システムが備える照射部及び受光部の近傍を拡大して示す部分断面図である。本図に示さない部分は、実施の形態１と概ね同様である。また、本実施の形態のシャーベット氷製造システムが実行する処理も、実施の形態１と概ね同様である。ここでは、本実施の形態の特徴に関して説明し、実施の形態１と同じ説明は省略する。
【０１２８】
実施の形態３に係るシャーベット氷製造システムは、図１８に示すように、照射受光部２０２と、窓部（単一の窓部）２０４とを備える。
【０１２９】
照射受光部２０２は、照射部１５４と受光部１５６とを備えており、実施の形態１に係るシャーベット氷製造システム１０が備える照射部５４の一部と受光部５６の一部とがタンク２１４の近傍において一体的に組み合わされたものである。照射受光部２０２は、タンク２１４の外側に、窓部２０４を介して光を照射し且つ受光できるように配置される。
【０１３０】
照射部１５４は、実施の形態１の照射部５４と同様に、ＬＥＤ１６２と光ファイバ１６４とを有する。受光部１５６は、実施の形態１の受光部５６と同様に、光電素子１６８と光ファイバ１７０とを有する。実施の形態３において、照射部１５４の光ファイバ１６４と受光部１５６の光ファイバ１７０とは、光ファイバ１７０の軸方向に垂直な、図１８のＡ−Ａにおける断面図（図１９）に示すように、カバー２０６（図１８では省略）の中において、同心円内に束ねられており、内側に照射部１５４の光ファイバ１６４が円形に配置され、その外側に受光部１５６の光ファイバ１７０が環状に配置される。
【０１３１】
窓部２０４は、実施の形態１に係るシャーベット氷製造システム１０が備える投光窓部６０と受光窓部６６との機能を有する単一のものである。従って、窓部２０４は、照射部１５４が発した光がタンク２１４の中へ照射される時に透過する窓部であるとともに、タンク２１４の中を透過した光が外部へ出射される時に透過する窓部でもある。
【０１３２】
窓部２０４は、照射受光部２０２の光ファイバ１７０の軸方向に垂直な断面と同じまたはそれより大きい透光性の部材（例えば、ガラス）がタンク２１４の側壁２５８に密閉して設けられた部位である。実施の形態１と同様に、外部からタンク２１４内に入射する光の影響を受けることなく、照射部１５４から照射された光のうち、タンク２１４内を透過して、タンク内から放出された光の光量を効率的に測定するために、窓部２０４の断面積は、照射受光部２０２の断面積以上であることが好ましい。
【０１３３】
実施の形態３では、図２０に示すように、照射部１５４から照射された光の一部２０８が窓部２０４の内側面で反射されて、受光部１５６に受光される。窓部２０４の内側面での反射光は、一定のノイズとして基準強度Ｉｒｅｆに含まれる。そのため、実施の形態３の到達率Ｅは、好ましくは、基準強度（Ｉｒｅｆ）に対する、ノイズを除去した受光強度（Ｉｒｅｃ−Ｉｒｅｆ）の割合として定義される。すなわち、Ｅ＝（Ｉｒｅｃ−Ｉｒｅｆ）／Ｉｒｅｆとする。これによって、ノイズの影響を低減することができる。このように、ノイズを除去した受光強度に基づく到達率Ｅも、受光変化度の一例である。
【０１３４】
実施の形態３のように、タンク２１４の中に照射した光がシャーベット氷１２の中で散乱及び反射して、シャーベット氷１２を透過してきた光を受光する方式においては、図２１に示すように、到達率ＥはＩＰＦの増加に伴い、増加する。また、図２２に示すように、冷却時間が長くなるにつれ受光強度は増加する。このように、実施形態３においては、実施の形態１及び２と受光強度変化の傾向が逆になるが、受光変化度とＩＰＦとは１対１に対応付けることができることから、受光変化度によるＩＰＦの算出は可能となり、実施形態１と同様の方法によるシャーベット氷の製造は実現できる。
【０１３５】
このように、照射部と受光部とを一体化することによって、タンク２１４の外部の構成を簡素化することが可能になる。また、投光窓部と受光窓部とを一体化することもでき、タンク２１４に設ける窓の数を減らすことができるため、タンク２１４の構造を簡素化でき、製造を容易にすることが可能になる。
【０１３６】
実施の形態４．
【０１３７】
図２３は、本発明の実施の形態４に係るシャーベット氷製造システムが備える照射部及び受光部の近傍を拡大して示す部分断面図である。本図に示さない部分は、実施の形態１と概ね同様である。また、本実施の形態のシャーベット氷製造システムが実行する処理も、実施の形態１と概ね同様である。ここでは、本実施の形態の特徴に関して説明し、実施の形態１と同じ説明は省略する。
【０１３８】
実施の形態４に係るシャーベット氷製造システムは、図２３に示すように、照射受光部３０２と、窓部２０４と、反射光除去機構２１０と、光源１６２の発光強度を測定する光源強度測定部２２０とを備える。照射受光部３０２と、窓部２０４とは、実施の形態２のそれぞれと同様であるため、ここでの説明は省略する。
【０１３９】
反射光除去機構２１０は、窓部２０４の内側面での反射光（ノイズ）を、受光部１５６が受光する光から除去できる機構である。これにより、受光強度に含まれるノイズを除去又は低減することが可能になる。
【０１４０】
実施の形態４の反射光除去機構２１０は、偏光子２１２と１／４（４分の１）波長板２１４とを重ね合わせたものであり、照射受光部２０２と窓部２０４との間に配置される。偏光子２１２は、照射受光部２０２に接するように、またはその近傍に配置される。１／４波長板２１４は、窓部２０４に接するように、またはその近傍に配置される。
【０１４１】
これによって、照射部１５４から照射された光は、偏光子２１２によって第１方向の直線偏光となり、次に、１／４波長板２１４によって円偏光になる。窓部２０４の内側面で反射した光は、１／４波長板２１４によって第１方向に対して垂直な第２方向の直線偏光となり、偏光子２１２によって遮断される結果、受光部１５６に受光されない。従って、受光強度に窓部２０４の内側面での反射光が含まれなくなり、ノイズの除去が可能になる。
【０１４２】
これに対して、シャーベット氷で散乱、反射等した後、窓部２０４の内側面から出射された光は偏光特性が崩れていることから、１／４波長板２１４によって種々の方向の直線偏光成分が発生することとなり、第１方向の直線偏光成分をもつ光が受光部１５６に受光される。
【０１４３】
光源受光部２２０は、照射受光部３０２のＬＥＤ１６２が照射する光を受光し、受光した光の強度（受光強度）を示す情報を制御装置３４に送信する。光源受光部２２０は、光電素子６８と、光源１６２からの光を光電素子６８に導く光ファイバ２１８とを有する。光源強度を示す情報は、受光強度取得部１１４によって取得され、基準強度記憶部１１６に基準強度して記憶される（図４参照）。
【０１４４】
図２４は、図２３のＢ−Ｂにおける断面図であり、光源強度測定部２２０を取り付けた照射受光部３０２の光ファイバ１６４，１７０，２１８の構成例を示す。図２４に示すように、光ファイバ２１８は、光ファイバ１６４の一部に含まれるように配置される。光ファイバ１７０は、光ファイバ２６４及び２１８の周囲に設けられ、その周囲をカバー１７１が覆う。
【０１４５】
実施の形態３で説明したように照射受光部３０２では、主にシャーベット氷１２の中で反射・散乱した光がシャーベット氷１２を透過して受光される。そのため、実施の形態４のように反射光除去機構２１０を備える場合、塩水が凍り始める前に照射受光部３０２が受光する光は殆どない。そこで実施の形態４では、光源強度測定部２２０によって測定された光の強度を基準強度Ｉｒｅｆとし、反射率Ｒ＝（Ｉｒｅｆ−Ｉｒｅｃ）／Ｉｒｅｆを実施の形態１の到達率の代わりに算出する。すなわち、反射率Ｒは受光変化度の一例である。
【０１４６】
図２５は、実施の形態４に係る受光方式における反射率ＲとＩＰＦとの関係を示す図である。図２５に示すように、氷初めの反射率Ｒは、ＩＰＦ３に対応しており、ほとんど１に等しい。そして、ＩＰＦが大きくなる程、反射率Ｒが小さくなり、例えば、ＩＰＦ４（＞ＩＰＦ３）の場合、反射率ＲはＲ１（＜Ｒ０）である。
【０１４７】
また、図２６は、実施の形態４に係る受光方式における冷却時間と受光強度との関係を示す図である。図２６に示すように、凍り始めの時間ＴｅにおいてＩｒｅｃ３で示す受光強度は、冷却時間が経過するに従って大きくなり、例えば、冷却時間Ｔｆ（＞Ｔｅ）の場合、受光強度ＩｒｅｃはＩｒｅｃ４（＞Ｉｒｅｃ３）である。このように取得された基準強度Ｉｒｅｆを用いて、反射率Ｒを適用することによって、実施の形態２において算出されるＩＰＦよりも正確なＩＰＦを算出することができる。
【０１４８】
以上のように、反射光除去機構を備えることによって、照射部と受光部とが一体化した照射受光部を用いる利点に加えて、より正確なＩＰＦの測定が可能になる。
【０１４９】
実施の形態５．
【０１５０】
図２７は、本発明の実施の形態５に係るシャーベット氷製造システムが備える照射部及び受光部の近傍を拡大して示す部分断面図である。本図に示さない部分は、実施の形態１と概ね同様である。また、本実施の形態のシャーベット氷製造システムが実行する処理も、実施の形態１と概ね同様である。ここでは、本実施の形態の特徴に関して説明し、実施の形態１と同じ説明は省略する。
【０１５１】
実施の形態５に係るシャーベット氷製造システムは、図２７に示すように、照射受光部３０２と、窓部２０４と、反射光除去機構３１０とを備える。照射受光部３０２と、窓部２０４とは実施の形態２と、光源強度測定部２２０は実施形態４とそれぞれと同様であるため、ここでの説明は省略する。
【０１５２】
反射光除去機構３１０は、実施の形態４の反射除去機構２１０と同様に窓部２０４の内側面での反射光（ノイズ）３１６を受光部１５６が受光する光から除去できる機構である。実施の形態５の反射光除去機構３１０は、照射部１５４と受光部１５６とが隣接するように組み合わされた照射受光部３０２の受光部１５６を、窓部２０４の内側面での反射光３１６の光路から外れるように位置付ける光学系部材であり、例えば三角プリズムである。
【０１５３】
照射部１５４から照射された光は、三角プリズム３１０を介することによって窓部２０４に斜めに入射する。窓部２０４に入射した光は、窓部２０４の内側において入射側の反対側へ斜めに反射するため、照射部１５４に隣接する受光部１５６に受光されることがない。照射部１５４から照射される光の窓部２０４への入射角を規定する三角プリズム３１０の断面である三角形の形状は、反射光３１６が受光部１５６に受光されないように、照射部１５４と窓部２０４の内側と受光部１５６との位置関係に応じて決められる。
【０１５４】
好ましくは、三角プリズム３１０と窓部２０４とは、屈折率が同じ材料で作られる。これによって、窓部２０４の外側における反射光３１８の影響を低減することができる。なお、窓部２０４の外側における反射光３１８の影響を低減するために、反射光３１８も受光部１５６に受光されない角度を規定できる三角プリズム３１０を設定する等の構成を備えてもよい。
【０１５５】
なお、反射光除去機構３１０は、三角プリズムの他に、例えばミラー、プリズム等の光学系部材の１つまたは複数を組み合わせたものであってもよい。
【０１５６】
このように、反射光除去機構を備えることによって、照射部と受光部とが一体化した照射受光部を用いる利点に加えて、より正確なＩＰＦの測定が可能になる。
【０１５７】
以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形がなされ得る。
【０１５８】
例えば、実施の形態では、シャーベット氷の原料として塩水を例に説明したが、シャーベット氷の原料は塩に限らず、どのような種類の溶質が溶ける溶液であってもよい。
【０１５９】
例えば、照射部５４，１５４の光源６２，１６２は、ＬＥＤに限らず、ランプ等のＩＰＦの測定に適切な光を発することができるものであればよい。
【０１６０】
例えば、照射部５４（１５４）及び受光部５６（１５６）は、発光または受光した光を導く光学系部材６４，７０（１６４，１７０）を備えず、それぞれ光源６２（１６２）及び光電素子６８（１６８）のみを備えてもよい。その場合、光源及び光電素子はそれぞれの窓部６０，６６（２０４）の近傍に備えられる。また、光学系部材を備える場合であっても、それは、光ファイバに限らず、例えばミラー、プリズム、レンズ等が組み合わされてもよい。また、光源、光電素子はタンクより離れた位置に設置し、光ファイバ等によりタンクの近接位置に設置した窓部６０，６６まで導く構成としてもよい。
【０１６１】
例えば、実施の形態３の照射受光部２０２を対応付けて配置するための窓部２０４は、タンク２１４に設けられ、照射受光部２０２は窓部２０４に対応付けて配置されることとしたが、窓部は、実施の形態１と同様にタンクに接続したバイパス管の壁部に設けられてもよい。この場合、実施の形態３と同様の照射受光部が窓部に対応付けて配置される。また、この場合も実施の形態４及び５において説明した反射光除去機構が、各実施の形態と同様に配置されてもよい。
【０１６２】
例えば、フローチャートを参照して説明した各処理は、矛盾しない限り、順序を適宜入れ替えて実行されてもよく、また同時に並行して実行されてもよい。具体例を挙げると、図４に示すＩＰＦ測定処理において、基準強度取得処理（Ｓ１４）は、到達率算出処理（Ｓ１５）までに実行されていればよく、例えば、光照射処理（Ｓ１１）の前に行われてもよく、また例えば、光照射処理（Ｓ１１）から受光強度取得処理（Ｓ１３）までの任意の時点で行われてよい。さらに例えば、基準強度取得処理（Ｓ１４）は、到達率算出処理（Ｓ１５）までに、いずれかの処理と並行して実行されてもよい。また、他の具体例を挙げると、図１１に示す容積測定処理（Ｓ６１）と温度測定処理（Ｓ６２）とＩＰＦ測定処理（Ｓ６３）とは、順序を任意に入れ替えて実行されてもよく、また同時に並行して実行されてもよい。
【０１６３】
例えば、実施の形態において、受光部５６（１５６）が受光した光の強度に基づいてＩＰＦを算出する場合に、照射強度（Ｉｒｅｆ）に対する受光強度（Ｉｒｅｃ）の割合である到達率ＤとＩＰＦとの関係を用いる例を挙げたが、受光部５６（１５６）が受光した光の強度に基づいて得られる他の指標とＩＰＦとの関係を用いてもよい。例えば、照射強度（Ｉｒｅｆ）に対する減衰した光の強度（Ｉｒｅｆ−Ｉｒｅｃ）の割合を減衰率Ｅとして、減衰率ＥとＩＰＦとの関係を用いて、ＩＰＦを算出してもよい。また例えば、受光強度（Ｉｒｅｃ）とＩＰＦとの関係、または減衰した光の強度（Ｉｒｅｆ−Ｉｒｅｃ）とＩＰＦとの関係を用いて、ＩＰＦを算出してもよい。これらの減衰率Ｅ、受光強度（Ｉｒｅｃ）及び減衰した光の強度（Ｉｒｅｆ−Ｉｒｅｃ）も、受光変化度の例である。
【０１６４】
例えば、実施の形態では真水追加処理（Ｓ５６）において、一定容量の真水を追加することとしており、断続的に真水が追加されることになるが、ＩＰＦ判断処理（Ｓ５７）において目標ＩＰＦである（Ｓ５７でＹｅｓ）と判断されるまで、一定の容量を継続的に、またはシャーベット氷１２の温度と目標温度との差に応じて調整された容量を継続的に追加してもよい。
【０１６５】
例えば、冷凍機や製氷機の構成は、実施の形態に限らず、同様の機能を備えるものと置き換えられてもよい。本発明に係るシャーベット氷のＩＰＦを正確に測定するための構成及び方法は、いかなる冷凍機や製氷機とも組み合わせることができる。シャーベットを蓄えるタンクは、製氷機と一体になっていてもよい。本発明に係るシャーベット氷のＩＰＦを正確に測定するための構成及び方法は、製氷機と一体化したタンクにも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【０１６６】
本発明は、シャーベット氷を製造するシステム等に利用できる。
【符号の説明】
【０１６７】
１０  シャーベット氷製造システム，１２  シャーベット氷，１４・１１４・２１４  タンク，１６  冷媒流路，２２  スクレーバ，２４  製氷装置，３２  冷凍機，３４  制御装置，５０  撹拌翼，５４・１５４  照射部，５６・１５６  受光部，５８  側壁，６０・１６０  投光窓部，６２・１６２  ＬＥＤ，６４・１６４・７０・１７０  光ファイバ，６６・１６６  受光窓部，７２・１７２  温度センサ，７４  容積センサ，７６  海水管，７８  真水管，８０  海水バルブ，８２  真水バルブ，８４  濃度センサ，８８  排出ポンプ，９４  動作モード取得部，９６  残存情報取得部，９８  目標状態取得部，１００  目標状態記憶部，１０２  塩水条件算出部，１０４  注水量算出部，１０６  バルブ制御部，１０８  塩水温度判断部，１１０  冷凍製氷制御部，１１２  照射制御部，１１４  受光強度取得部，１１６  基準強度記憶部，１１８  到達率算出部，１２０  ＩＰＦ算出部，１２２  製氷状態判断部，１２４  通知制御部１２４，２０２・３０２  照射受光部，２０４  窓部，２１０・３１０  反射光除去機構
【図１】
2010169322.tif 000003
【図２】
2010169322.tif 000004
【図３】
2010169322.tif 000005
【図４】
2010169322.tif 000006
【図５】
2010169322.tif 000007
【図６】
2010169322.tif 000008
【図７】
2010169322.tif 000009
【図８】
2010169322.tif 000010
【図９】
2010169322.tif 000011
【図１０】
2010169322.tif 000012
【図１１】
2010169322.tif 000013
【図１２】
2010169322.tif 000014
【図１３】
2010169322.tif 000015
【図１４】
2010169322.tif 000016
【図１５】
2010169322.tif 000017
【図１６】
2010169322.tif 000018
【図１７】
2010169322.tif 000019
【図１８】
2010169322.tif 000020
【図１９】
2010169322.tif 000021
【図２０】
2010169322.tif 000022
【図２１】
2010169322.tif 000023
【図２２】
2010169322.tif 000024
【図２３】
2010169322.tif 000025
【図２４】
2010169322.tif 000026
【図２５】
2010169322.tif 000027
【図２６】
2010169322.tif 000028
【図２７】
2010169322.tif 000029