(57)【要約】【課題】  溶液を冷却対象とする製氷システムにおいて、アイスロックを抑制しつつ所望の製氷能力を確保する。【解決手段】  本開示は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路６０と、冷媒回路６０の冷却対象である溶液の循環回路７０と、冷媒回路６０の冷媒の蒸発温度を制御する制御装置８０とを備える製氷システム５０に関する。循環回路７０は、アイスジェネレータ１の溶液流路１２Ａと、溶液を貯める溶液タンク８と、溶液流路１２Ａに溶液を圧送するポンプ９とを含む。冷媒回路６０は、アイスジェネレータ１の蒸発器２０と、圧縮機２と、凝縮器３と、膨張弁５とを含む。制御装置８０は、溶液の溶質濃度が高いほど蒸発器２０の蒸発温度を低く調整する制御部８１を有する。【選択図】      図１
2019124453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路（６０）と、前記冷媒回路（６０）の冷却対象である溶液の循環回路（７０）と、前記冷媒回路（６０）の冷媒の蒸発温度を制御する制御装置（８０）とを備える製氷システム（５０）であって、
前記循環回路（７０）は、
アイスジェネレータ（１）の溶液流路（１２Ａ）と、溶液を貯める溶液タンク（８）と、前記溶液流路（１２Ａ）に溶液を圧送するポンプ（９）とを含み、
前記冷媒回路（６０）は、
前記アイスジェネレータ（１）の蒸発器（２０）と、圧縮機（２）と、凝縮器（３）と、膨張弁（５）とを含み、
前記制御装置（８０）は、
溶液の溶質濃度が高いほど前記蒸発器（２０）の蒸発温度を低く調整する制御部（８１）とを有する製氷システム（５０）。
【請求項２】
前記制御部（８１）は、溶液の氷結温度と冷媒の蒸発温度との温度差が溶質濃度の増加に応じて大きくなるように定義された、溶質濃度と冷媒の蒸発温度との相関関係に基づいて、目標蒸発温度を算出し、算出した目標蒸発温度となるように前記蒸発器（２０）の蒸発温度を調整する、請求項１に記載の製氷システム（５０）。
【請求項３】
前記アイスジェネレータ（１）は、
内管（１２）と外管（１３）を含む二重管式製氷機よりなり、
前記相関関係には、
前記内管（１２）の内面粗度調整ありの場合の第１相関関係と、
前記内管（１２）の内面粗度調整なしの場合の第２相関関係とが含まれる請求項２に記載の製氷システム（５０）。
【請求項４】
前記制御部（８１）は、
自システムが採用する前記アイスジェネレータ（１）が内面粗度調整ありのタイプである場合は、前記第１相関関係を用いて前記蒸発器（２０）の蒸発温度を調整し、
自システムが採用する前記アイスジェネレータ（１）が内面粗度調整なしのタイプである場合は、前記第２相関関係を用いて前記蒸発器（２０）の蒸発温度を調整する請求項３に記載の製氷システム（５０）。
【請求項５】
前記制御部（８１）は、
溶質濃度の計測値が第１閾値（Ｔｈ１）未満である場合に、その旨をユーザに注意喚起するためのアラーム情報を出力する請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の製氷システム（５０）。
【請求項６】
前記制御部（８１）は、
溶質濃度の計測値が第２閾値（Ｔｈ２）未満である場合に、製氷能力よりも氷結回避を優先する信頼性優先モードを実行し、
溶質濃度の計測値が第２閾値（Ｔｈ２）以上である場合に、氷結回避よりも製氷能力を優先する能力優先モードを実行する請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の製氷システム（５０）。
【請求項７】
前記蒸発器（２０）の蒸発温度の調整は、下記に定義する第１調整〜第６調整のうちのいずれかである請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の製氷システム（５０）。
第１調整：インバータ方式の圧縮機（２）に対する周波数の調整、
第２調整：アンロード方式の圧縮機に対するフルロード／アンロード期間及びアンロード率のうちの少なくとも１つの調整
第３調整：膨張弁（５）の開度調整
第４調整：送風ファン（１０）の回転速度の調整
第５調整：蒸発器（２０）の流入側配管を加熱する加熱部材の出力調整
第６調整：溶液流量の調整
【請求項８】
溶液を冷却対象とする蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路（６０）に含まれる、アイスジェネレータ（１）の蒸発器（２０）の蒸発温度を制御する方法であって、
溶液の溶質濃度が高いほど製氷量が多くなるように定義された、溶質温度と冷媒の蒸発温度との相関関係に基づいて、目標蒸発温度を算出するステップと、
算出した目標蒸発温度となるように、前記蒸発器（２０）の蒸発温度を調整するステップと、を含む蒸発温度の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、氷スラリーの製造に適した製氷システムとこれに用いる蒸発温度の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
氷スラリーを生成する製氷システムでは、製氷運転中に冷媒の蒸発温度を下げ過ぎると、製氷量が多くなり過ぎて製氷器の内部が凍り付き、機器の破損に至る可能性がある。従って、製氷運転中に冷媒の蒸発温度を下げ過ぎないことが重要である。
特許文献１には、製氷器の氷閉塞を防止することにより、デフロスト運転しなくても長時間連続製氷することができる製氷器の蒸発圧力制御装置が記載されている。
【０００３】
特許文献１の蒸発圧力制御装置では、溶液晶析温度ＴＦと温度差設定値ΔＴとから、製氷器の冷媒蒸発温度（ＴＦ−ΔＴ）を算出し、その冷媒蒸発温度（ＴＦ−ΔＴ）の飽和圧力換算値を、冷媒出口配管に設けた蒸発圧力調整弁の目標値とすることにより、製氷器内の伝熱管（溶液が流れる流路）の氷閉塞を防止するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１９４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の蒸発圧力制御装置では、溶液晶析温度ＴＦから減算する温度差設定値ΔＴが、溶液濃度に関係なく常に一定である。
このため、所定の溶液濃度未満の範囲では、氷閉塞（アイスロック）が発生し易くなったり、所定の溶液濃度以上の範囲では、製氷能力を向上できなくなったりし、溶液濃度の変化に応じた適切な製氷運転を実行できない場合がある。
【０００６】
本開示は、溶液を冷却対象とする製氷システムにおいて、アイスロックを抑制しつつ所望の製氷能力を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）  本開示の一態様に係る製氷システムは、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路と、前記冷媒回路の冷却対象である溶液の循環回路と、前記冷媒回路の冷媒の蒸発温度を制御する制御装置とを備える。
前記循環回路は、アイスジェネレータの溶液流路と、溶液を貯める溶液タンクと、前記溶液流路に溶液を圧送するポンプとを含み、前記冷媒回路は、前記アイスジェネレータの蒸発器と、圧縮機と、凝縮器と、膨張弁とを含む。
【０００８】
また、前記制御装置は、溶液の溶質濃度が高いほど前記蒸発器の蒸発温度を低く調整する制御部とを有する。
【０００９】
本開示の製氷システムによれば、制御部が、溶液の溶質濃度が高いほど蒸発器の蒸発温度を低く調整するので、製氷運転中に溶質濃度が変化しても、アイスロックを抑制しつつ所望の製氷能力を確保することができる。
【００１０】
（２）  本開示の製氷システムにおいて、前記制御部は、溶液の氷結温度と冷媒の蒸発温度との温度差が溶質濃度の増加に応じて大きくなるように定義された、溶質濃度と冷媒の蒸発温度との相関関係に基づいて、目標蒸発温度を算出し、算出した目標蒸発温度となるように前記蒸発器の蒸発温度を調整する。
【００１１】
（３）  本開示の製氷システムにおいて、前記アイスジェネレータが、内管と外管を含む二重管式製氷機よりなる場合には、前記相関関係には、前記内管の内面粗度調整ありの場合の第１相関関係と、前記内管の内面粗度調整なしの場合の第２相関関係とが含まれることが好ましい。
【００１２】
（４）  この場合、前記制御部は、自システムが採用する前記アイスジェネレータが内面粗度調整ありのタイプである場合は、前記第１相関関係を用いて前記蒸発器の蒸発温度を調整し、自システムが採用する前記アイスジェネレータが内面粗度調整なしのタイプである場合は、前記第２相関関係を用いて前記蒸発器の蒸発温度を調整すればよい。
このようにすれば、製氷システムに採用されたアイスジェネレータのタイプに応じて正確な目標蒸発温度を設定できるので、内面粗度調整の有無を考慮せずに同じ相関関係を用いる場合に比べて、蒸発器の蒸発温度の調整をより適切に行える。
【００１３】
（５）  本開示の製氷システムにおいて、前記制御部は、溶質濃度の計測値が第１閾値未満である場合に、その旨をユーザに注意喚起するためのアラーム情報を出力することが好ましい。
このようにすれば、溶質濃度が低いために製氷能力が出ないことを、ユーザに通知することができる。従って、製氷システムの溶液タンクに溶質を補給するなど、所定の作業の実行をユーザに促すことができる。
【００１４】
（６）  本開示の製氷システムにおいて、前記制御部は、溶質濃度の計測値が第２閾値未満である場合に、製氷能力よりも氷結回避を優先する信頼性優先モードを実行し、溶質濃度の計測値が第２閾値以上である場合に、氷結回避よりも製氷能力を優先する能力優先モードを実行することが好ましい。
このようにすれば、溶質濃度の多寡に応じて適切な製氷運転を実行できる。
【００１５】
（７）  本開示の製氷システムにおいて、前記蒸発器の蒸発温度の調整は、下記に定義する第１調整〜第６調整のうちのいずれかを採用することができる。
第１調整：インバータ方式の圧縮機に対する周波数の調整、
第２調整：アンロード方式の圧縮機に対するフルロード／アンロード期間及びアンロード率のうちの少なくとも１つの調整
第３調整：膨張弁の開度調整
第４調整：送風ファンの回転速度の調整
第５調整：蒸発器の流入側配管を加熱する加熱部材の出力調整
第６調整：溶液流量の調整
【００１６】
（８）  本開示の制御方法は、溶液を冷却対象とする蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路に含まれる、アイスジェネレータの蒸発器の蒸発温度を制御する方法であって、溶液の溶質濃度が高いほど製氷量が多くなるように定義された、溶質温度と冷媒の蒸発温度との相関関係に基づいて、目標蒸発温度を算出するステップと、算出した目標蒸発温度となるように、前記蒸発器の蒸発温度を調整するステップと、を含む。
【００１７】
本開示の制御方法によれば、溶液の溶質濃度が高いほど製氷量が多くなるように定義された、溶質温度と冷媒の蒸発温度との相関関係に基づいて、目標蒸発温度を算出するステップが含まれる。
従って、製氷運転の継続時間を長くして製氷量を増加させるだけで、溶液の溶質濃度が自然に高くなり、製氷能力を向上することができる。また、溶液の循環回路に溶質を追加投入して溶質濃度を高めることにより、製氷能力を向上することもできる。
【発明の効果】
【００１８】
本開示によれば、アイスロックを抑制しつつ所望の製氷能力を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本開示の実施形態に係る製氷システムの概略構成図である。
【図２】アイスジェネレータの構成例を示す側面図である。
【図３】海水の塩分濃度と凝固点及び蒸発温度との関係を示すグラフである。
【図４】塩分濃度に基づく蒸発温度制御の一例を示すフローチャートである。
【図５】塩分濃度に基づくアラーム制御の一例を示すフローチャートである。
【図６】塩分濃度に基づくモード切替制御の一例を示すフローチャートである。
【図７】本開示の第４の変形例に係る製氷システムの概略構成図である。
【図８】アイスジェネレータの出口の海水温度の経時的変化を示すグラフである。
【図９】第４の変形例における海水の塩分濃度の算出処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しつつ、本開示の実施形態の詳細を説明する。
［製氷システムの全体構成］
図１は、本開示の実施形態に係る製氷システム５０の概略構成図である。
本実施形態の製氷システム５０は、海水タンク８に貯めた海水を原料として製氷機１Ｕ，１Ｌ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海水タンク８に貯めるシステムである。
【００２１】
本実施形態の製氷機（以下、「アイスジェネレータ」ともいう。）１Ｕ，１Ｌは、例えば二重管式製氷機よりなる。
本実施形態において、複数（図例では２つ）の製氷機（アイスジェネレータ）を総称する場合は参照符号「１」を用い、それらを区別する場合は参照符号「１Ｕ」及び「１Ｌ」を用いる。「第１膨張弁」の場合も同様である。
【００２２】
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、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。
本実施形態の製氷システム５０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５０は、例えば漁船や漁港などに設置され、海水タンク８に戻された氷スラリーは鮮魚の保冷などに利用される。
【００２３】
図１に示すように、製氷システム５０は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路６０と、海水タンク８とアイスジェネレータ１Ｕ，１Ｌとの間で冷媒回路６０の冷却対象である海水を循環させる循環回路７０と、を備える。
製氷システム５０は、更に、当該製氷システム５０に含まれる各機器の動作を制御する制御装置（コントローラ）８０と、制御装置８０と通信可能に接続された入出力装置９０と、を備える。
【００２４】
冷媒回路６０は、アイスジェネレータ１の熱交換部２０（図２参照）、圧縮機２、熱源側熱交換器３、四路切換弁４、第１膨張弁５、過熱器６、第２膨張弁１１、及びレシーバ７などを備える。冷媒回路６０は、これらの各機器を図示の経路で配管することにより構成されている。
【００２５】
アイスジェネレータ１の熱交換部２０は、冷媒回路６０の利用側熱交換器として機能する。圧縮機２は、インバータ制御により容量が可変のインバータ圧縮機よりなる。
第１膨張弁５は、利用側の膨張弁であり、制御信号に応じて開度の調整が可能な電子膨張弁よりなる。第２膨張弁１１は、熱源側の膨張弁であり、制御信号に応じて開度の調整が可能な電子膨張弁よりなる。
【００２６】
循環回路７０は、アイスジェネレータ１の海水流路１２Ａ（図２参照）、海水タンク８、及びポンプ９などを備える。循環回路７０は、これらの各機器を図示の経路で配管することにより構成されている。
【００２７】
アイスジェネレータ１の海水流路１２Ａは、循環回路７０においてシャーベット状の氷スラリーの生成区間として機能する。
ポンプ９は、海水タンク８から海水を吸い込んでアイスジェネレータ１の海水流路１２Ａに海水を圧送する。海水流路１２Ａ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海水タンク８に戻される。
【００２８】
本実施形態の循環回路７０は、複数のアイスジェネレータ１Ｕ，１Ｌを備える。アイスジェネレータ１Ｕ，１Ｌの海水流路１２Ａは直列に接続されている。
従って、ポンプ９から圧送された海水は、下段側のアイスジェネレータ１Ｌでの製氷が行われたあと、上段側のアイスジェネレータ１Ｕに供給され、更に上段側のアイスジェネレータ１Ｕでの製氷が行われてから、海水タンク８に戻される。
【００２９】
冷媒回路６０の第１膨張弁５Ｕ，５Ｌ及び過熱器６は、アイスジェネレータ１Ｕ，１Ｌごとに設けられている。図１の冷媒回路６０では、アイスジェネレータ１Ｕに第１膨張弁５Ｕが対応し、アイスジェネレータ１Ｌに第１膨張弁５Ｌが対応している。
過熱器６は、例えば二重管式熱交換器よりなり、各アイスジェネレータ１Ｕ，１Ｌに対して複数（図例では２つ）設けられている。アイスジェネレータ１Ｕ，１Ｌに対応する複数の過熱器６は、それぞれ外管と内管とを備える。
【００３０】
製氷運転においてレシーバ７から冷媒が供給される吐出側の配管には、アイスジェネレータ１Ｕ，１Ｌの台数分だけ分岐する吐出側分岐管が含まれる。
過熱器６の外管は、吐出側分岐管に対して直列に接続されている。吐出側分岐管に対して直列に並ぶ複数の過熱器６のうち、製氷運転において冷媒進行方向の下流側となる過熱器６の外管は、第１膨張弁５Ｕ，５Ｌに通じている。
【００３１】
製氷運転において圧縮機２に冷媒を戻す戻り側の配管には、アイスジェネレータ１Ｕ，１Ｌの台数分だけ分岐する戻り側分岐管が含まれる。
過熱器６の内管は、戻り側分岐管に対して直列に接続されている。戻り側分岐管に対して直列に並ぶ複数の過熱器６のうち、製氷運転において冷媒進行方向の上流側となる過熱器６の内管は、アイスジェネレータ１の冷媒の流出口１９（図２参照）に通じている。
【００３２】
［アイスジェネレータの構成］
図２は、アイスジェネレータ１の構成例を示す側面図である。
図２に示すように、本実施形態のアイスジェネレータ１は、内管１２及び外管１３を含む横置き型の二重管式製氷機よりなる。
【００３３】
内管１２は、軸方向（図２では左右方向）の両端が封止された金属製の円筒部材よりなる。内管１２の内部スペースは、海水及び氷スラリーが通過する海水流路１２Ａを構成する。内管１２の海水流路１２Ａには、ブレード機構１５が設けられている。
ブレード機構１５は、内管１２の内周面に生成された氷粒子を内側に掻き取って内管１２の内部に分散させる。内管１２の軸方向一端側（図２の右端側）には、海水の流入口１６が設けられている。内管１２の軸方向他端側（図２の左端側）には、海水の流出口１７が設けられている。
【００３４】
外管１３は、内管１２よりも直径が大きくかつ長さが短い金属製の円筒部材よりなる。外管１３は、内管１２と同軸心の状態で内管１２の外周面を覆っている。外管１３の軸方向両端は、ドーナツ状の封止壁（図示せず）により、内管１２の外周面に対して封止されている。
【００３５】
内管１２の外周面と外管１３の内周面とで区画される、横断面形状がドーナツ状の環状スペースは、冷媒が通過する冷媒流路１３Ａを構成する。アイスジェネレータ１の熱交換部２０は、冷媒流路１３Ａを構成する内管１２及び外管１３の周壁部分よりなる。
外管１３の下部には、複数（図例では３つ）の冷媒の流入口１８が設けられている。外管１３の上部には、複数（図例では２つ）の冷媒の流出口１９が設けられている。
【００３６】
図２に示すように、氷粒子を掻き取るためのブレード機構１５は、回転軸２１、支持バー２２、及びブレード２３を備える。
回転軸２１は、内管１２と同軸心の状態で海水流路１２Ａに収容されている。回転軸２１の軸方向両端部は、内管１２の軸方向両端を封止する封止壁２４の中心部に回転自在に取り付けられている。
【００３７】
回転軸２１の軸方向一端部（図２の左端部）には、モータ２５が接続されている。モータ２５は、ブレード機構１５を所定方向に回転させる駆動部として機能する。
支持バー２２は、回転軸２１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２２は、回転軸２１の軸方向に所定間隔おきに配置されている。ブレード２３は、各支持バー２２の先端に固定されている。ブレード２３は、例えば樹脂製の帯板部材よりなる。ブレード２３の回転方向の前側の端縁は鋭利な先細り形状となっている。
【００３８】
アイスジェネレータ１は、一対のブレード２３，２３よりなるスクレーパーアセンブリ（以下、「アセンブリ」と略記する。）を有する。
１つのアセンブリを構成する一対のブレード２３，２３は、軸方向位置が同じでかつ回転方向位置が１８０度ずれている。アセンブリは、回転軸２１の軸方向に沿って複数組（図例では６組）設けられている。
【００３９】
［製氷システムの運転モード］
本実施形態の製氷システム５０の製氷運転では、四路切換弁４が図１の実線の状態に保持される。この場合、圧縮機２が吐出する高温高圧のガス冷媒は、製氷運転において凝縮器として機能する熱源側熱交換器３に流入する。
【００４０】
熱源側熱交換器３に流入したガス冷媒は、送風ファン１０が送風する空気と熱交換して凝縮・液化する。熱源側熱交換器３において液化した冷媒は、第２膨張弁１１（製氷運転では全開）、レシーバ７及び過熱器６の外管を経由して、第１膨張弁５Ｕ，５Ｌにそれぞれ流入する。
液化した冷媒は、第１膨張弁５Ｕ，５Ｌにより所定の低圧に減圧され、アイスジェネレータ１の流入口１８（図２参照）から、製氷運転において蒸発器として機能するアイスジェネレータ１Ｕ，１Ｌの熱交換部２０に流入する。
【００４１】
アイスジェネレータ１の熱交換部２０に流入した冷媒は、ポンプ９により内管１２の海水流路１２Ａに圧送された海水と熱交換して蒸発する。冷媒の蒸発により海水が冷却されると、内管１２の内面及びその近傍に氷粒子が生成される。
生成された氷粒子は、ブレード機構１５により掻き取られ、海水流路１２Ａの内部で海水と混合して氷スラリーとなる。氷スラリーは、内管１２の流出口１７から流出して海水タンク８に戻る。アイスジェネレータ１Ｕ，１Ｌの熱交換部２０で蒸発して気化した冷媒は、過熱器６の内管及び四路切換弁４を経由して、圧縮機２に戻される。
【００４２】
上述の通り、循環回路７０は、内管１２が直列接続された２台のアイスジェネレータ１Ｕ，１Ｌを有する。従って、循環回路７０における処理は、以下の順序となる。
１）ポンプ９から下段側のアイスジェネレータ１Ｌへの原料供給
２）下段側のアイスジェネレータ１Ｌにおける氷スラリーの生成
３）下段側のアイスジェネレータ１Ｌから上段側のアイスジェネレータ１Ｕへの氷スラリー及び海水の移送
４）上段側のアイスジェネレータ１Ｕにおける氷スラリーの生成
５）上段側のアイスジェネレータ１Ｕから海水タンク８への氷スラリー及び海水の返送
【００４３】
［制御装置の構成］
図１に示すように、制御装置８０は、ＣＰＵなどを含む制御部８１と、揮発性メモリなどを含む記憶部８２とを有する。記憶部８２には、コンピュータプログラムを格納するＨＤＤ又はＳＳＤなどのストレージも含まれる。
制御部８１は、記憶部８２から読み出したコンピュータプログラムを実行することにより、製氷システム５０の運転に関する各種の制御を実現する。
【００４４】
例えば、制御装置８０の制御部８１は、冷媒回路６０の随所に設けられた圧力センサ、温度センサ、及び電流センサなどの計測値に基づいて、四路切換弁４の切換操作、第１及び第２膨張弁５，１１の開度調整制御、及び圧縮機２の容量制御などを実行可能である。
制御装置８０の制御部８１は、製氷運転中に実施する制御として、以下の制御を実行可能である。なお、以下の説明では、製氷運転の場合を想定して、アイスジェネレータ１の「熱交換部２０」を「蒸発器２０」という。
【００４５】
１）蒸発温度制御（図４）
この制御は、製氷運転中に蒸発器２０の冷媒の蒸発温度を調整する制御である。本実施形態では、塩分濃度が変化しても、安定した製氷運転と所望の製氷能力とが両立する関係式（図３参照）を用いて、冷媒の蒸発温度を調整する制御が行われる。
ここで、「安定した製氷運転」とは、過冷却による氷層が内管１２の内面に付着してブレード２３に過大な荷重がかかる現象（アイスロック）が発生せず、ブレード機構１５が安定して回転する状態の運転のことをいう。
【００４６】
２）アラーム制御（図５）
この制御は、製氷運転中の海水の塩分濃度に応じて、製氷システム５０のユーザに所定の注意喚起のための報知（例えば、塩分濃度の現在値と塩分の追加投入を促す旨の表示など）を実行する制御である。
後述の通り、本実施形態の製氷システム５０では、海水の塩分濃度が低いほど製氷能力が低下する。このため、海水の塩分濃度が極端に下がらないように製氷システム５０を運用するため、上記のアラーム制御が必要となる。
【００４７】
３）モード切替制御（図６）
この制御は、製氷運転中の海水の塩分濃度に応じて、製氷運転中の制御モードを、「信頼性優先モード」又は「能力優先モード」のいずれかに切り替える制御である。
信頼性優先モードとは、製氷能力よりも氷結回避を優先する制御モードであり、海水の塩分濃度が所定値未満の場合に実行される。「能力優先モード」とは、氷結回避よりも製氷能力を優先する制御モードであり、海水の塩分濃度が所定値以上の場合に実行される。
【００４８】
上記の３種類の制御に必要なセンサは、製氷システム５０に設けられる以下のセンサ３１〜３３である。
吸入圧力センサ３１：圧縮機２の吸入配管に取り付けられ、吸入配管を流れる冷媒の圧力を計測する圧力センサである。吸入圧力センサ３１の計測値は、冷媒回路６０で行われる冷凍サイクルの低圧と実質的に等しい。
【００４９】
塩分濃度センサ３２：下段側のアイスジェネレータ１Ｌの海水の入口配管に取り付けられ、当該入口配管を流れる海水の塩分濃度を計測するセンサである。塩分濃度センサ３２の計測値は、下段側のアイスジェネレータ１Ｌに流入する海水の塩分濃度と実質的に等しい。
【００５０】
海水温度センサ３３：下段側のアイスジェネレータ１Ｌの海水の入口配管に取り付けられ、当該入口配管を流れる海水の温度を計測するセンサである。海水温度センサ３３の計測値は、下段側のアイスジェネレータ１Ｌに流入する海水の温度と実質的に等しい。
【００５１】
制御装置８０の記憶部８２は、上記の各制御に用いる制御情報を記憶している。制御情報には、塩分濃度Ｃと蒸発温度Ｔ１，Ｔ２との複数種類の関係式（Ｔ１＝Ａ１×Ｃ，Ｔ２＝Ａ２×Ｃ）と、第１及び第２閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２とが含まれる。
上記の関係式及び閾値は、入出力装置９０又はこれに通信可能に接続されたユーザ端末にユーザが所定の操作入力を行うことにより、記憶部８２に記録される。
【００５２】
上記の関係式（Ｔ１＝Ａ１×Ｃ，Ｔ２＝Ａ２×Ｃ）は、蒸発温度制御（図４）において冷媒の好適な蒸発温度Ｔ１，Ｔ２の算出に用いる関係式である。
第１閾値Ｔｈ１は、アラーム制御（図５）に用いる塩分濃度Ｃの閾値（以下、「アラーム閾値」ともいう。）である。第２閾値Ｔｈ２は、モード切替制御（図６）に用いる塩分濃度Ｃの閾値（以下、「切替閾値」ともいう。）である。
【００５３】
入出力装置９０は、制御装置８０と通信可能なユーザインタフェースよりなる。制御装置８０と入出力装置９０の通信は、有線通信及び無線通信のいずれであってもよい。
入出力装置９０は、制御装置８０と別体の通信装置（例えば、リモコン、ノートＰＣ、タブレット型ＰＣ或いは携帯端末など）であってもよいし、制御装置８０とともに単一の筐体に収納された操作用インタフェースであってもよい。
【００５４】
入出力装置９０は、操作入力を受け付けるタッチパネル又は各種の入力ボタンなどを含む入力部、制御装置８０から受信した情報をユーザに表示するディスプレイなどの表示部、及びその所定の情報を音声で出力するスピーカなどを備える。
入出力装置９０は、ノートＰＣなどのユーザ端末と通信するための通信ポート（例えば、ＵＳＢポート又はＲＳ−２３２ポートなど）を備える。この場合、ユーザ端末を入出力装置９０に接続すれば、ユーザ端末と制御装置８０との通信が可能となる。
【００５５】
［制御パラメータの具体例］
図３は、海水の塩分濃度と凝固点及び蒸発温度との関係を示すグラフである。
図３において、横軸は海水の塩分濃度（重量％）を示し、縦軸は温度（℃）を示す。
図３の直線Ｌ０は、海水の理論凝固点（℃）を表すグラフである。
【００５６】
海水の塩分濃度をＣとし、海水の理論上の氷結温度をＴ０とすると、両者の相関関係を表す直線Ｌ０は、Ｔ０＝Ａ０×Ｃの一次関数となる。Ａ０は、塩分濃度Ｃに対する海水の凝固点降下の度合いを表す係数（傾き）である。
直線Ｌ０より上側の温度範囲Ｒ０は、海水からの氷結が不能な温度範囲を示す。直線Ｌ０より下側は、海水からの氷結が可能な温度範囲を示す。
【００５７】
図３の関数Ｌ１は、アイスロックが発生しない安定した製氷運転が可能な温度範囲Ｒ１と、アイスロックが発生し得る温度範囲Ｒ２との境界を定めるグラフである。
海水の塩分濃度をＣとし、冷媒の蒸発温度をＴ１とすると、関数Ｌ１は、例えばＴ１＝Ａ１×Ｃの一次関数で定義することができる。関数Ｌ１は、内管１２の内面に対する粗度調整がある場合の相関を表し、海水中の氷核の有無により異なる。関数Ｌ１は、試験運転又はシミュレーション試験などにより製氷システム５０ごとに予め決定される。
【００５８】
図３の関数Ｌ２も、アイスロックが発生しない安定した製氷運転が可能な温度範囲Ｒ１と、アイスロックが発生し得る温度範囲Ｒ２との境界を定めるグラフである。
海水の塩分濃度をＣとし、冷媒の蒸発温度をＴ２とすると、関数Ｌ２は、例えばＴ２＝Ａ２×Ｃの一次関数で定義することができる。関数Ｌ２は、内管１２の内面に対する粗度調整がない場合（鏡面仕上げの場合）の相関を表し、海水中の氷核の有無により異なる。関数Ｌ１は、試験運転又はシミュレーション試験などにより製氷システム５０ごとに予め決定される。
【００５９】
直線Ｌ３は、特許文献１（以下、「従来例」という。）の考え方に基づく蒸発温度Ｔ３を表す直線である。従来例では、溶液晶析温度（海水の氷結温度）から所定の温度差ΔＴを減算することにより、冷媒の蒸発温度Ｔ３を求める。従って、直線Ｌ３は、Ｔ３＝Ａ０×Ｃ−ΔＴの一次関数で表される。
図３において、点Ｐは関数Ｌ１と直線Ｌ３の交点である。図３では、一例として交点Ｐにおける塩分濃度Ｃが６％となっている。
【００６０】
図３に示すように、本実施形態の関数Ｌ１，Ｌ２は、原点を通りかつ係数Ａ１，Ａ２の値（負の値）が係数Ａ０の値よりも小さい（絶対値が大きい）直線よりなる。以下、関数Ｌ１を例にとって、その理由を説明する。
直線Ｌ３は、直線Ｌ０と平行であり、かつ、直線Ｌ０に対して所定の温度差ΔＴだけ下方にずらした直線である。従って、冷媒の蒸発温度Ｔ３は、塩分濃度Ｃの変化に関係なく、常に海水の氷結温度Ｔ０から所定の温度差ΔＴだけ低い温度となる。
【００６１】
この場合、交点Ｐの左側の濃度範囲（Ｃ＜６％）では、直線Ｌ３が関数Ｌ１の下側となる。従って、当該濃度範囲（Ｃ＜６％）において直線Ｌ３で求めた蒸発温度Ｔ３を目標値とすると、製氷量が多くなり過ぎてアイスロックが発生し得る。
一方、交点Ｐの右側の濃度範囲（Ｃ≧６％）では、直線Ｌ３が関数Ｌ１の上側となる。従って、当該濃度範囲（Ｃ≧６％）において直線Ｌ３で求めた蒸発温度Ｔ３を目標値とすると、アイスロックは防止できるが無駄に高い蒸発温度Ｔ３で製氷運転が行われる。
【００６２】
このように、塩分濃度Ｃに関係なく温度差ΔＴが一定である直線Ｌ３の蒸発温度Ｔ３を目標値に採用すると、所定の塩分濃度未満の範囲では、アイスロックが発生し易くなり、所定の塩分濃度以上の範囲では、製氷能力を最大限に向上することができない。
これに対して、関数Ｌ１は、温度範囲Ｒ１と温度範囲Ｒ２との境界を定義する、原点を通りかつ係数Ａ１が係数Ａ０より絶対値の大きい直線よりなる。このため、関数Ｌ１で求めた蒸発温度Ｔ１を目標値とすれば、塩分濃度Ｃが変化しても、アイスロックを抑制しつつ製氷能力を最大限に発揮する製氷運転が可能となる。
【００６３】
このように、直線Ｌ０との温度差が塩分濃度Ｃの増加に応じて大きくなる関数Ｌ１の関係式から求まる蒸発温度Ｔ１を目標値とすれば、どの塩分濃度Ｃに対しても、安定した製氷運転を維持しつつ所望の製氷能力を発揮することができる。
なお、係数Ａ１，Ａ２の絶対値がＡ１＞Ａ２となる理由は、アイスジェネレータ１の内管１２の内面を粗くする処理を行えば、内面が滑らかな場合（鏡面）に比べて氷結し始めの製氷量が少なく、氷が付着し難くなるので、蒸発温度Ｔ１を蒸発温度Ｔ２より低くしてもアイスロックが発生し難いからである。
【００６４】
図３において、ハッチングを施した太い枠部分は、海水の製氷システム５０の製氷運転中において推奨される、海水の塩分濃度Ｃの一般的な濃度範囲Ｗを表す。
図３に示すように、海水の塩分濃度Ｃの濃度範囲Ｗは、概ね５％〜７％となる。本実施形態では、アラーム閾値Ｔｈ１は、塩分濃度Ｃの一般的な濃度範囲Ｗの下限値（＝５％）に設定されている。
【００６５】
切替閾値Ｔｈ２は、製氷システム５０に要求される製氷能力（以下、「要求能力」という。）に対応する塩分濃度Ｃに設定される。
具体的には、製氷システム５０において、ユーザが所望する要求能力を出せる塩分濃度Ｃが例えば６％である場合には、切替閾値Ｔｈ２を６％に設定すればよい。
【００６６】
［塩分濃度に基づく蒸発温度制御］
図４は、塩分濃度Ｃに基づく蒸発温度制御の一例を示すフローチャートである。
制御装置８０の制御部８１は、製氷運転中において、図４のフローチャートに示す蒸発温度制御を所定の制御周期（例えば２０〜６０秒）ごとに実行する。
【００６７】
図４に示すように、制御部８１は、まず、現時点における海水の塩分濃度Ｃを計測する処理を実行する（ステップＳ１０）。
海水の塩分濃度Ｃの計測値Ｃｄは、例えば、塩分濃度センサ３２による計測値である。海水の塩分濃度Ｃの計測値Ｃｄは、海水温度センサ３３による計測値をアイスジェネレータ１における海水の氷結温度と仮定して算出した塩分濃度の算出値であってもよい。
【００６８】
次に、制御部８１は、塩分濃度Ｃの計測値Ｃｄから目標蒸発温度Ｔｇを算出する（ステップＳ１１）。具体的には、制御部８１は、製氷システム５０の製氷能力を優先する制御モード（以下、「能力優先モード」という。）を実行する場合には、冷媒の目標蒸発温度Ｔｇを、次の式（１）又は式（２）により算出する。
Ｔｇ＝Ｔ１＝Ａ１×Ｃｄ  ……（１）  内面粗度調整ありの場合
Ｔｇ＝Ｔ２＝Ａ２×Ｃｄ  ……（２）  内面粗度調整なしの場合
【００６９】
すなわち、制御部８１は、自システムが採用するアイスジェネレータ１が内管１２の内面粗度調整ありのタイプである場合には、式（１）で算出される蒸発温度Ｔ１を冷媒の目標蒸発温度Ｔｇとする。
また、制御部８１は、自システムが採用するアイスジェネレータ１が内管１２の内面粗度調整なし（鏡面仕上げ）のタイプである場合には、式（２）で算出される蒸発温度Ｔ２を冷媒の目標蒸発温度Ｔｇとする。
【００７０】
一方、制御部８１は、安定した製氷運転の確実性（製氷システム５０の信頼性）を優先する制御モード（以下、「信頼性優先モード」という。）を実行する場合には、上記の蒸発温度Ｔ１，Ｔ２に対して所定のマージン量α（例えば＋２℃）を加えた温度を目標蒸発温度Ｔｇとする。
【００７１】
次に、制御部８１は、冷媒の物性に応じて定まる、目標蒸発温度Ｔｇに相当する飽和圧力（以下、「目標飽和圧力」という。）Ｐｓｇを算出する（ステップＳ１２）。
次に、制御部８１は、吸入圧力センサ３１の計測値Ｐｄを読み込み（ステップＳ１３）。計測値Ｐｄが目標飽和圧力Ｐｓｇに等しいか否かを判定する（ステップＳ１４）。
【００７２】
ステップＳ１４の判定結果が肯定的（Ｐｄ＝Ｐｓｇ）である場合は、制御部８１は、圧縮機２のインバータの周波数を維持する（ステップＳ１５）。従って、圧縮機２の出力は変更されない。
ステップＳ１４の判定結果が否定的（Ｐｄ≠Ｐｓｇ）である場合は、制御部８１は、吸入圧力センサ３１の計測値Ｐｄが目標飽和圧力Ｐｓｇよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１６）。
【００７３】
ステップＳ１６の判定結果が肯定的（Ｐｄ＞Ｐｓｇ）である場合は、制御部８１は、圧縮機２のインバータの周波数を所定量だけ上昇させ（ステップＳ１７）、圧縮機２の出力を増加させる。
ステップＳ１６の判定結果が否定的（Ｐｄ＜Ｐｓｇ）である場合は、制御部８１は、圧縮機２のインバータの周波数を所定量だけ下降させ（ステップＳ１８）、圧縮機２の出力を減少させる。
【００７４】
以上の通り、本実施形態の製氷システム５０によれば、記憶部８２が、海水の氷結温度Ｔ０と冷媒の蒸発温度Ｔ１，Ｔ２との温度差が塩分濃度Ｃの増加に応じて大きくなるように定義された、塩分濃度Ｃと冷媒の蒸発温度Ｔ１，Ｔ２との相関式（Ｔ１＝Ａ１×Ｃ，Ｔ２＝Ａ２×Ｃ）を記憶する。
【００７５】
また、制御部８１が、上記の関係式（Ｔ１＝Ａ１×Ｃ，Ｔ２＝Ａ２×Ｃ）に基づいて、塩分濃度Ｃの計測値Ｃｄに対応する目標蒸発温度Ｔｇを算出し、算出した目標蒸発温度Ｔｇに相当する目標飽和圧力Ｐｓｇとなるように圧縮機２の出力を調整する。
従って、製氷運転中に塩分濃度Ｃが変化しても、アイスロックを抑制しつつ所望の製氷能力を確保でき、安定した製氷運転と製氷能力の両立が可能となる。
【００７６】
本実施形態の製氷システム５０では、塩分濃度Ｃの増加に応じて氷結温度Ｔ０と冷媒の蒸発温度Ｔ１，Ｔ２との温度差が大きくなる関係式（Ｔ１＝Ａ１×Ｃ，Ｔ２＝Ａ２×Ｃ）を採用するので、制御装置８０の制御部８１は、塩分濃度Ｃの計測値Ｃｄが高いほど、氷結温度Ｔ０に対するマイナス側の乖離が大きい目標蒸発温度Ｔｇ（すなわち、製氷量が多くなる目標蒸発温度Ｔｇ）を算出することになる。
【００７７】
このため、制御部８１が実行する蒸発温度制御（図４）は、換言すると、次の第１及び第２処理を含む制御であると言える。
第１処理：  塩分濃度Ｃが高いほど製氷量が多くなる関係式（Ｔ１＝Ａ１×Ｃなど）に基づいて、目標蒸発温度Ｔｇを算出する処理（図４のステップＳ１０，Ｓ１１）
第２処理：  算出した目標蒸発温度Ｔｇとなるように、蒸発器２０の蒸発温度を調整する処理（図４のステップＳ１２〜Ｓ１８）
【００７８】
このように、本実施形態の製氷システム５０によれば、制御部８１が、塩分濃度Ｃが高いほど製氷量が多くなる関係式（Ｔ１＝Ａ１×Ｃなど）に基づいて、目標蒸発温度Ｔｇを算出するので（図４のステップＳ１０，Ｓ１１）、製氷運転の継続時間を長くして製氷量を増加させるだけで、循環回路７０における海水の塩分濃度Ｃが自然に高くなり、製氷能力を向上することができる。
また、循環回路７０の海水タンク８に塩分を追加投入して塩分濃度Ｃを高めることにより、製氷能力を向上することもできる。
【００７９】
本実施形態の製氷システム５０によれば、記憶部８２が、内管１２の内面粗度調整の有無ごとに異なる関係式（Ｔ１＝Ａ１×Ｃ，Ｔ２＝Ａ２×Ｃ）を記憶する。
そして、制御部８１が、自システムのアイスジェネレータ１が内面粗度調整ありのタイプである場合は、当該タイプの関係式（Ｔ１＝Ａ１×Ｃ）を用いて蒸発器２０の蒸発温度を調整し、自システムのアイスジェネレータ１が内面粗度調整なしのタイプである場合は、当該タイプの関係式（Ｔ２＝Ａ２×Ｃ）を用いて蒸発器２０の蒸発温度を調整する。
【００８０】
このため、製氷システム５０に採用されたアイスジェネレータ１のタイプに応じた正確な目標蒸発温度Ｔｇを設定することができる。従って、内面粗度調整の有無を考慮せずに同じ関係式を用いる場合に比べて、蒸発器２０の蒸発温度の調整をより適切に行うことができる。
【００８１】
［塩分濃度に基づくアラーム制御］
図３に示すように、塩分濃度Ｃが運用範囲Ｗ（５％〜７％）よりも低い濃度範囲では、関数Ｌ１（又は関数Ｌ２）が直線Ｌ０に近接し、両者の温度差（すなわち、アイスロックを発生させずに冷媒の蒸発温度を下げることができる温度差）が小さくなる。
このため、運用範囲Ｗ（５％〜７％）を下回る濃度範囲では、蒸発温度を余り下げることができず、製氷能力を所望通りに向上できない場合がある。
【００８２】
そこで、製氷システム５０の運転開始直後など、海水の塩分濃度Ｃが５％未満である場合には、循環回路７０に含まれる海水の塩分濃度Ｃが運用範囲（５％〜７％）まで上昇するように、ユーザが海水タンク８に塩分を投入する作業などを行うことが好ましい。
このため、本実施形態の製氷システム５０では、製氷能力を確保できない塩分濃度Ｃであることをユーザに報知するため、塩分濃度Ｃに基づくアラーム制御が実行される。
【００８３】
図５は、塩分濃度Ｃに基づくアラーム制御の一例を示すフローチャートである。
制御装置８０の制御部８１は、製氷運転中において、図５のフローチャートに示すアラーム制御を所定の制御周期（例えば２０〜６０秒）ごとに実行する。
【００８４】
図５に示すように、制御部８１は、まず、現時点における海水の塩分濃度Ｃを計測する処理を実行する（ステップＳ２０）。
海水の塩分濃度Ｃの計測値Ｃｄは、例えば、塩分濃度センサ３２による計測値である。海水の塩分濃度Ｃの計測値Ｃｄは、海水温度センサ３３による計測値をアイスジェネレータ１における海水の氷結温度と仮定して算出した塩分濃度の算出値であってもよい。
【００８５】
次に、制御部８１は、塩分濃度Ｃの計測値Ｃｄが所定のアラーム閾値Ｔｈ１（例えば５％）未満であるか否かを判定する（ステップＳ２１）。
ステップＳ２１の判定結果が肯定的（Ｃｄ＜Ｔｈ１）である場合は、制御部８１は、入出力装置９０に所定のアラーム情報を送信する。
ステップＳ２１の判定結果が否定的（Ｃｄ≧Ｔｈ１）である場合は、制御部８１は、上記のアラーム情報を送信せずに、処理を終了する。
【００８６】
アラーム情報を受信した入出力装置９０は、当該アラーム情報をユーザに認識可能な態様で報知する。アラーム情報は、現時点の塩分濃度Ｃの計測値Ｃｄ、この計測値Ｃｄでは製氷能力が出ない旨、或いは、塩分を増加する作業が必要な旨の情報などよりなる。
アラーム情報の報知は、ディスプレイ表示及び音声出力のうちの少なくとも１つにより行われる。入出力装置９０は、「現在の塩分濃度は２．５％  塩分濃度が５％以上になるまで塩分を補給してください。」などのアラーム情報を表示したり音声出力したりする。
【００８７】
以上の通り、本実施形態の製氷システム５０によれば、制御部８１が、製氷運転中の海水の塩分濃度Ｃの計測値Ｃｄが第１閾値Ｔｈ１未満である場合に、その旨を製氷システム５０のユーザに注意喚起するためのアラーム情報を入出力装置９０に出力する。
従って、海水の塩分濃度Ｃが低いために製氷能力が出ないことを、ユーザに通知することができ、製氷システム５０の海水タンク８に塩分を補給するなど、所定の作業の実行をユーザに促すことができる。
【００８８】
［塩分濃度に基づくモード切替制御］
図６は、塩分濃度Ｃに基づくモード切替制御の一例を示すフローチャートである。
制御装置８０の制御部８１は、製氷運転中において、図６のフローチャートに示す蒸発温度制御を所定の制御周期（例えば２０〜６０秒）ごとに実行する。
【００８９】
図６に示すように、制御部８１は、まず、現時点における海水の塩分濃度Ｃを計測する処理を実行する（ステップＳ３０）。
海水の塩分濃度Ｃの計測値Ｃｄは、例えば、塩分濃度センサ３２による計測値である。海水の塩分濃度Ｃの計測値Ｃｄは、海水温度センサ３３による計測値をアイスジェネレータ１における海水の氷結温度と仮定して算出した塩分濃度の算出値であってもよい。
【００９０】
次に、制御部８１は、塩分濃度Ｃの計測値が所定の切替閾値Ｔｈ１（例えば６％）以上であるか否かを判定する（ステップＳ３１）。
ステップＳ３１の判定結果が肯定的（Ｃｄ≧Ｔｈ２）である場合は、制御部８１は、製氷運転中の制御モードとして「能力優先モード」を実行する。
具体的には、制御部８１は、上述の蒸発温度制御における目標蒸発温度Ｔｇとして、蒸発温度Ｔ１（＝Ａ１×Ｃ）又は蒸発温度Ｔ２（＝Ａ２×Ｃ）を採用し、製氷システム５０の製氷能力が最大限となるように圧縮機２の出力を調整する。
【００９１】
ステップＳ３１の判定結果が否定的（Ｃｄ＜Ｔｈ２）である場合は、制御部８１は、製氷運転中の制御モードとして「信頼性優先モード」を実行する。
具体的には、制御部８１は、上述の蒸発温度制御における目標蒸発温度Ｔｇとして、蒸発温度Ｔ１＋α（＝Ａ１×Ｃ＋α）又は蒸発温度Ｔ２＋α（＝Ａ２×Ｃ＋α）を採用し、アイスロックの発生を確実に抑制できる出力で圧縮機２を動作させる。
【００９２】
以上の通り、本実施形態の製氷システム５０によれば、制御部８１が、製氷運転中の海水の塩分濃度Ｃの計測値Ｃｄが第２閾値Ｔｈ２未満である場合に、氷結回避を優先する信頼性優先モードを実行し、製氷運転中の海水の塩分濃度Ｃの計測値Ｃｄが第２閾値Ｔｈ２以上である場合に、製氷能力を優先する能力優先モードを実行する。従って、塩分濃度Ｃの多寡に応じて適切な製氷運転を実行することができる。
【００９３】
［第１の変形例］
上述の実施形態では、制御部８１は、目標蒸発温度Ｔｇに相当する目標飽和圧力Ｐｓｇとなるように、インバータ方式の圧縮機２の周波数を調整することにより、蒸発器２０の蒸発温度を目標蒸発温度Ｔｇとなるように調整する（図４のステップＳ１２〜Ｓ１８）。
もっとも、蒸発器２０の蒸発温度の調整方法としては、上記以外にも種々の調整方法が考えられる。以下、既述の調整方法も含めて、本実施形態の製氷システム５０において採用し得る、蒸発器２０の蒸発温度の調整方法を列挙する。
【００９４】
第１調整：インバータ方式の圧縮機２に対する周波数の調整
第１調整は、上述の実施形態において説明した調整方法である。
【００９５】
第２調整：アンロード方式の圧縮機２に対するフルロード／アンロード期間及びアンロード率のうちの少なくとも１つの調整
第２調整は、圧縮機２がアンロード方式である場合に採用し得る調整方法である。この場合、制御部８１は、目標蒸発温度Ｔｇに相当する目標飽和圧力Ｐｓｇとなるように、圧縮機２のフルロード／アンロード期間及びアンロード率のうちの少なくとも１つを調整することにより、蒸発器２０の蒸発温度を目標蒸発温度Ｔｇに調整する。
【００９６】
第３調整：膨張弁５の開度調整
第３調整は、膨張弁５が開度の調整が可能な電子膨張弁である場合に採用し得る調整方法である。この場合、制御部８１は、目標蒸発温度Ｔｇに相当する目標飽和圧力Ｐｓｇとなるように、膨張弁５の開度を調整することにより、蒸発器２０の蒸発温度を目標蒸発温度Ｔｇに調整する。
【００９７】
第４調整：送風ファン１０の回転速度の調整
第４調整は、送風ファン１０の回転速度を調整可能である場合に採用し得る調整方法である。この場合、制御部８１は、目標蒸発温度Ｔｇに相当する目標飽和圧力Ｐｓｇとなるように、送風ファン１０の回転速度を調整することにより、蒸発器２０の蒸発温度を目標蒸発温度Ｔｇに調整する。
【００９８】
第５調整：蒸発器２０の流入側配管を加熱する加熱部材の出力調整
第５調整は、蒸発器２０の流入側配管を加熱する加熱部材（例えば電熱ヒータなど）を設ける場合に採用し得る調整方法である。この場合、制御部８１は、蒸発器２０の流入側配管に設けた温度センサ（図示せず）が目標蒸発温度Ｔｇとなるように、加熱部材の出力を調整することにより、蒸発器２０の蒸発温度を目標蒸発温度Ｔｇに調整する。
【００９９】
第６調整：海水流量の調整
第６調整は、海水ポンプ９の出力を調整することにより、アイスジェネレータ１の海水流路１２Ａに対する海水流量を調整する方法である。この場合、制御部８１は、蒸発器２０の流入側配管に設けた温度センサ（図示せず）が目標蒸発温度Ｔｇとなるように、海水流量を調整することにより、蒸発器２０の蒸発温度を目標蒸発温度Ｔｇに調整する。
【０１００】
［第２の変形例］
上述の実施形態では、海水の塩分濃度Ｃと冷媒の蒸発温度Ｔ１，Ｔ２との相関関係を、所定の関係式（Ｔ１＝Ａ１×Ｃ，Ｔ２＝Ａ２×Ｃ）で定義しているが、両者の関係式は一次関数に限定されるものではなく、二次関数や三次関数でもよい。また、両者の相関関係は参照テーブルで定義してもよいし、図３のようなグラフ形式で定義してもよい。
すなわち、記憶部８２は、塩分濃度Ｃと蒸発温度Ｔ１，Ｔ２との相関関係を、関係式、テーブル形式、及びグラフ形式のうちのいずれかで記憶すればよい。
【０１０１】
［第３の変形例］
上述の実施形態のように、複数台のアイスジェネレータ１Ｕ，１Ｌを備える製氷システム５０の場合には、いずれか１つのアイスジェネレータ１Ｕにアイスロックが発生した場合に、残りのアイスジェネレータ１Ｌを保護する緊急制御を実行することが好ましい。
例えば、２台のアイスジェネレータ１Ｕ，１Ｌが製氷システム５０に含まれ、アイスジェネレータ１Ｕの運転オフ条件（モータ２５の電流値の急上昇など）が成立した場合に、制御部８１は、ブレード機構１５を実際に停止する前に圧縮機２の出力を低下させる。
【０１０２】
この場合、圧縮機２の出力低下率は、ブレード機構１５の本数に比例して定めることが好ましい。例えば、２台のアイスジェネレータ１Ｕ，１Ｌのうちの一方のアイスジェネレータ１Ｕの運転を停止する場合には、その停止前に圧縮機２の出力を半分にすればよい。
かかる緊急制御を実行すれば、圧縮機２の出力をそのまま維持することによる、蒸発器２０の蒸発温度の急低下を回避でき、残りのアイスジェネレータ１Ｌのブレード機構１５の破損を未然に防止することができる。
【０１０３】
［第４の変形例］
図７は、本開示の第４の変形例に係る製氷システムの概略構成図である。
上述の実施形態では、海水の塩分濃度Ｃとして、下段側のアイスジェネレータ１Ｌの海水の入口配管に取り付けられた塩分濃度センサ３２の計測値Ｃｄが用いられていた。第４の変形例では、海水の塩分濃度Ｃを海水の氷結温度から算出する例について説明する。この算出値は、上述の実施形態における蒸発温度制御、アラーム制御、及びモード切替制御に用いることができる。
【０１０４】
図７に示すように、本変形例における製氷システムは、上段側のアイスジェネレータ１Ｕの海水の出口配管に、海水温度センサ３４を備えている。この海水温度センサ３４の計測値は、上段側のアイスジェネレータ１Ｕから排出される海水の温度と実質的に等しい。
【０１０５】
図８は、上段側のアイスジェネレータの出口配管の海水温度の経時的変化を示すグラフである。図８に示すように、アイスジェネレータ１Ｕにおける出口配管の海水温度Ｔ４は、製氷システムが運転を開始してから徐々に低下し、氷結温度に到達してもさらに低下して過冷却状態となる。そして、過冷却状態が解消されることによって海水の温度Ｔ４が氷結温度まで上昇し、氷の生成が始まる。
【０１０６】
図３に示すように、海水の氷結温度Ｔ０と海水の濃度Ｃとは１次関数Ｌ０で示されるような比例関係がある。そのため、海水の氷結温度Ｔ０を検出することができれば、この氷結温度Ｔ０を用いて海水の濃度Ｃを算出することができる。そこで、本変形例では、図８に示すような温度の経過を利用して海水が氷結温度となったことを検出し、その氷結温度から海水の濃度Ｃを求める。
【０１０７】
図９は、第４の変形例における海水の塩分濃度の算出処理の一例を示すフローチャートである。
図９に示すように、制御装置８０の制御部８１は、まず、海水の塩分濃度Ｃの初期値Ｃ０を設定する（ステップＳ４１）。この初期値Ｃ０は、例えば、Ｃ０＝３．５％に設定することができる。この場合、初期値Ｃ０は、前述の一般的な濃度範囲Ｗよりもさらに低い濃度となっている。このため、冷媒の目標蒸発温度は、アイスロックが生じないように高めに設定されることになる。
【０１０８】
次いで、制御部８１は、海水温度センサ３４によって検出される海水の温度が、所定の製氷条件を満たしているか否かを判定する（ステップＳ４２）。例えば、海水温度センサ３４の計測値Ｔ４が、Ｔ４＜１℃を満たすか否かを判別する。さらに、制御部８１は、氷結温度が所定の安定条件を満たしているか否かを判定する（ステップＳ４３）。図８に示すように、海水は、過冷却状態が解消されると氷結温度まで上昇し、製氷が開始する。このとき、正常に製氷が行われていれば、海水の温度は大きく変動することなく氷結温度で安定する。ステップＳ４３は、このように海水が氷結温度で安定しているか否かを判定し、安定しているときにはじめて、海水温度センサ３４の計測値Ｔ４を氷結温度として決定する。
【０１０９】
このステップＳ４３の判定は、次の３つの条件のうち１又は複数が満たされるか否かにより行われる。
（条件１）海水温度センサ３４の計測値Ｔ４の所定時間（例えば、１分間）における最大値と最小値の差が所定の温度範囲ΔＴ４内（例えば、０．５℃以内）に収まること
（条件２）海水温度センサ３４の計測値Ｔ４の所定時間（例えば、１分間）における最大値と最小値とが、前記所定時間における計測値の平均値を中心とする所定範囲内（例えば、±０．２５℃以内）に収まること
（条件３）条件１及び／又は条件２を満たす状態が、所定時間ｔ（例えば、５分間）継続すること
【０１１０】
氷結温度Ｔ０が決定すると、制御部８１は、図３に示す関数Ｌ０を用いて海水の濃度Ｃを算出する（ステップＳ４４）。そして、制御部８１は、このように算出された海水の濃度Ｃを用いて、上述の蒸発温度制御、アラーム制御、及びモード切替制御を実行する。
【０１１１】
なお、ステップＳ４３において、海水温度センサ３４の計測値が安定しているか否かを判定するための継続時間ｔは、あまりに長い時間に設定すると、製氷に伴う海水の塩分濃度の変化が氷結温度の変化となって現れる可能性があるため、安定した氷結温度を求めることが困難になる。そのため、例えば、海水の濃度が１％変化するまでに氷結温度の安定条件が満たされるように継続時間ｔを設定することが好ましい。
【０１１２】
［その他の変形例］
今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではない。本開示の権利範囲は、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。
【０１１３】
上述の実施形態では、「横型」の二重管式製氷機よりなるアイスジェネレータ１を例示しているが、アイスジェネレータ１は「縦型」或いは「傾斜型」の二重管式製氷機であってもよい。
上述の実施形態では、アイスジェネレータ１を２台備えた製氷システム５０を例示したが、アイスジェネレータ１は１台であってもよいし、３台以上であってもよい。
【０１１４】
上述の実施形態では、冷媒回路６０の冷却対象が「海水」である製氷システム５０を例示したが、冷媒回路６０の冷却対象は、海水に限定されるものではなく、海水を含む「溶液」に一般化することができる。
冷却対象を溶液に一般化する場合には、上述の実施形態に記載の「海水」を「溶液」と読み替えればよい。また、上述の実施形態に記載の海水の「塩分濃度」を溶液の「溶質濃度」と読み替えればよい。
【符号の説明】
【０１１５】
１  二重管式製氷機（アイスジェネレータ）
１Ｕ  上段側の二重管製氷機（アイスジェネレータ）
１Ｌ  下段側の二重管製氷機（アイスジェネレータ）
２  圧縮機
３  熱源側熱交換器（凝縮器）
４  四路切換弁
５  第１膨張弁
５Ｕ  上段側の第１膨張弁
５Ｌ  下段側の第１膨張弁
７  レシーバ
８  海水タンク（溶液タンク）
９  ポンプ
１０  送風ファン
１１  第２膨張弁
１２Ａ  海水流路（溶液流路）
１２  内管
１３  外管
１３Ａ  冷媒流路
１５  ブレード機構
１６  流入口（海水用）
１７  流出口（海水用）
１８  流入口（冷媒用）
１９  流出口（冷媒用）
２０  熱交換部（蒸発器）
２０Ａ  満液式蒸発器
２１  回転軸
２２  支持バー
２３  ブレード
２４  封止壁
２５  モータ
３１  吸入圧力センサ
３２  塩分濃度センサ（溶質濃度センサ：計測部）
３３  海水温度センサ（溶液温度センサ：計測部）
５０  製氷システム
６０  冷媒回路
７０  循環回路
８０  制御装置
８１  制御部
８２  記憶部
９０  入出力装置
Ｔｈ１  アラーム閾値（第１閾値）
Ｔｈ２  切替閾値（第２閾値）
【図１】
2019124453.tif 000003
【図２】
2019124453.tif 000004
【図３】
2019124453.tif 000005
【図４】
2019124453.tif 000006
【図５】
2019124453.tif 000007
【図６】
2019124453.tif 000008
【図７】
2019124453.tif 000009
【図８】
2019124453.tif 000010
【図９】
2019124453.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】令和1年5月10日(2019.5.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路（６０）と、前記冷媒回路（６０）の冷却対象である溶液の循環回路（７０）と、前記冷媒回路（６０）の冷媒の蒸発温度を制御する制御装置（８０）とを備える製氷システム（５０）であって、
前記循環回路（７０）は、
アイスジェネレータ（１）の溶液流路（１２Ａ）と、溶液を貯める溶液タンク（８）と、前記溶液流路（１２Ａ）に溶液を圧送するポンプ（９）とを含み、
前記冷媒回路（６０）は、
前記アイスジェネレータ（１）の蒸発器（２０）と、圧縮機（２）と、凝縮器（３）と、膨張弁（５）とを含み、
前記制御装置（８０）は、
溶液の溶質濃度が高いほど前記蒸発器（２０）の蒸発温度を低く調整する制御部（８１）とを有し、
前記制御部（８１）は、前記蒸発器（２０）内でアイスロックが発生しない安定した製氷運転が可能な冷媒の温度範囲とアイスロックが発生し得る冷媒の温度範囲との境界を定めかつ溶液の氷結温度と冷媒の蒸発温度との温度差が溶質濃度の増加に応じて大きくなるように定義された、溶質濃度と冷媒の蒸発温度との相関関係に基づいて、前記温度差が溶質濃度の増加に応じて大きくなるように目標蒸発温度を求め、求められた目標蒸発温度となるように前記蒸発器（２０）の蒸発温度を調整する製氷システム（５０）。
【請求項２】
前記アイスジェネレータ（１）は、
内管（１２）と外管（１３）を含む二重管式製氷機よりなり、
前記相関関係には、
前記内管（１２）の内面粗度調整ありの場合の第１相関関係と、
前記内管（１２）の内面粗度調整なしの場合の第２相関関係とが含まれる請求項１に記載の製氷システム（５０）。
【請求項３】
前記制御部（８１）は、
自システムが採用する前記アイスジェネレータ（１）が内面粗度調整ありのタイプである場合は、前記第１相関関係を用いて前記蒸発器（２０）の蒸発温度を調整し、
自システムが採用する前記アイスジェネレータ（１）が内面粗度調整なしのタイプである場合は、前記第２相関関係を用いて前記蒸発器（２０）の蒸発温度を調整する請求項２に記載の製氷システム（５０）。
【請求項４】
前記制御部（８１）は、
溶質濃度の計測値が第１閾値（Ｔｈ１）未満である場合に、その旨をユーザに注意喚起するためのアラーム情報を出力する請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の製氷システム（５０）。
【請求項５】
前記制御部（８１）は、
氷結回避よりも製氷能力を優先する能力優先モードと、前記能力優先モードよりも目標蒸発温度を所定温度高く設定することによって製氷能力よりも氷結回避を優先する信頼性優先モードとを実行可能であり、
さらに、前記制御部（８１）は、
溶質濃度の計測値が第２閾値（Ｔｈ２）未満である場合に、前記信頼性優先モードを実行し、
溶質濃度の計測値が第２閾値（Ｔｈ２）以上である場合に、前記能力優先モードを実行する請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の製氷システム（５０）。
【請求項６】
前記蒸発器（２０）の蒸発温度の調整は、下記に定義する第１調整〜第６調整のうちのいずれかである請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の製氷システム（５０）。
第１調整：インバータ方式の圧縮機（２）に対する周波数の調整、
第２調整：アンロード方式の圧縮機に対するフルロード／アンロード期間及びアンロード率のうちの少なくとも１つの調整
第３調整：膨張弁（５）の開度調整
第４調整：送風ファン（１０）の回転速度の調整
第５調整：蒸発器（２０）の流入側配管を加熱する加熱部材の出力調整
第６調整：溶液流量の調整
【請求項７】
溶液を冷却対象とする蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路（６０）に含まれる、アイスジェネレータ（１）の蒸発器（２０）の蒸発温度を制御する方法であって、
前記蒸発器（２０）内でアイスロックが発生しない安定した製氷運転が可能な冷媒の温度範囲とアイスロックが発生し得る冷媒の温度範囲との境界を定めかつ溶液の溶質濃度が高いほど製氷量が多くなるように定義された、溶質濃度と冷媒の蒸発温度との相関関係に基づいて、溶液の氷結温度と冷媒の蒸発温度との温度差が溶質濃度の増加に応じて大きくなるように目標蒸発温度を求めるステップと、
求められた目標蒸発温度となるように、前記蒸発器（２０）の蒸発温度を調整するステップと、を含む蒸発温度の制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
（２）  本開示の製氷システムにおいて、前記制御部は、前記蒸発器内でアイスロックが発生しない安定した製氷運転が可能な冷媒の温度範囲とアイスロックが発生し得る冷媒の温度範囲との境界を定めかつ溶液の氷結温度と冷媒の蒸発温度との温度差が溶質濃度の増加に応じて大きくなるように定義された、溶質濃度と冷媒の蒸発温度との相関関係に基づいて、前記温度差が溶質濃度の増加に応じて大きくなるように目標蒸発温度を求め、求められた目標蒸発温度となるように前記蒸発器の蒸発温度を調整する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
（６）  本開示の製氷システムにおいて、前記制御部は、氷結回避よりも製氷能力を優先する能力優先モードと、前記能力優先モードよりも目標蒸発温度を所定温度高く設定することによって製氷能力よりも氷結回避を優先する信頼性優先モードとを実行可能であり、さらに、前記制御部は、溶質濃度の計測値が第２閾値未満である場合に、前記信頼性優先モードを実行し、溶質濃度の計測値が第２閾値以上である場合に、前記能力優先モードを実行することが好ましい。
このようにすれば、溶質濃度の多寡に応じて適切な製氷運転を実行できる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
（８）  本開示の制御方法は、溶液を冷却対象とする蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路に含まれる、アイスジェネレータの蒸発器の蒸発温度を制御する方法であって、前記蒸発器内でアイスロックが発生しない安定した製氷運転が可能な冷媒の温度範囲とアイスロックが発生し得る冷媒の温度範囲との境界を定めかつ溶液の溶質濃度が高いほど製氷量が多くなるように定義された、溶質濃度と冷媒の蒸発温度との相関関係に基づいて、溶液の氷結温度と冷媒の蒸発温度との温度差が溶質濃度の増加に応じて大きくなるように目標蒸発温度を求めるステップと、求められた目標蒸発温度となるように、前記蒸発器の蒸発温度を調整するステップと、を含む。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本開示の制御方法によれば、前記蒸発器内でアイスロックが発生しない安定した製氷運転が可能な冷媒の温度範囲とアイスロックが発生し得る冷媒の温度範囲との境界を定めかつ溶液の溶質濃度が高いほど製氷量が多くなるように定義された、溶質濃度と冷媒の蒸発温度との相関関係に基づいて、溶液の氷結温度と冷媒の蒸発温度との温度差が溶質濃度の増加に応じて大きくなるように目標蒸発温度を求めるステップが含まれる。
従って、製氷運転の継続時間を長くして製氷量を増加させるだけで、溶液の溶質濃度が自然に高くなり、製氷能力を向上することができる。また、溶液の循環回路に溶質を追加投入して溶質濃度を高めることにより、製氷能力を向上することもできる。