特許 6612904 シャーベット氷の製氷システム、及びシャーベット氷の製氷方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6612904

(24)【登録日】2019年11月8日

(45)【発行日】2019年11月27日

(54)【発明の名称】シャーベット氷の製氷システム、及びシャーベット氷の製氷方法

(51)【国際特許分類】

   F25C 1/00 20060101AFI20191118BHJP

   F25C 5/18 20180101ALI20191118BHJP

【ＦＩ】

   F25C1/00 A

   F25C1/00 301Z

   F25C5/18

【請求項の数】8

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2018-4176(P2018-4176)

(22)【出願日】2018年1月15日

(62)【分割の表示】特願2014-156858(P2014-156858)の分割

【原出願日】2014年7月31日

(65)【公開番号】特開2018-54289(P2018-54289A)

(43)【公開日】2018年4月5日

【審査請求日】2018年2月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000169499

【氏名又は名称】高砂熱学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100100549

【弁理士】

【氏名又は名称】川口 嘉之

(74)【代理人】

【識別番号】100123098

【弁理士】

【氏名又は名称】今堀 克彦

(72)【発明者】

【氏名】佐部利 俊和

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 基

(72)【発明者】

【氏名】松平 章宏

(72)【発明者】

【氏名】万尾 達徳

(72)【発明者】

【氏名】三上 貴彦

【審査官】 石黒 雄一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−０１０１２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２６５１８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−３１３０１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−３４０５６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２４２４８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２２９５６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２１９６０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１５２２４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１５２２４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２５Ｃ １／００

Ｆ２５Ｃ ５／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

塩水を過冷却状態にし、過冷却状態を解除してシャーベット氷を製氷する製氷装置と、
前記製氷装置で製氷されたシャーベット氷を攪拌しながら貯氷し、当該シャーベット氷を供給する供給装置と、
前記供給装置が貯氷するシャーベット氷の氷充填率を算出し、算出された氷充填率に基づいて、前記シャーベット氷を撹拌する際の撹拌のレベルを調整する制御装置と、を備え、
前記製氷装置は、前記塩水を過冷却状態にする熱交換器と、前記熱交換器へ供給するブラインを冷却する冷凍機と、を有し、
前記制御装置は、前記供給装置が貯氷するシャーベット氷の氷充填率を、前記ブラインの温度と流量を用いて算出される前記冷凍機の生産熱量から演算する、
シャーベット氷の製氷システム。

【請求項2】

前記制御装置は、氷充填率に応じて予め定められた動力の大きさとなるように攪拌のレベルを調整する、
請求項１に記載のシャーベット氷の製氷システム。

【請求項3】

前記制御装置は、前記攪拌のレベルを増減する、
請求項１または２に記載のシャーベット氷の製氷システム。

【請求項4】

前記制御装置は、氷充填率が高くなるにしたがって攪拌のレベルを高くする、
請求項１から３の何れか一項に記載のシャーベット氷の製氷システム。

【請求項5】

前記制御装置は、前記製氷装置と前記供給装置に備わるセンサから取得されるプロセス値を用いて算出される前記製氷装置の積算生産熱量と前記供給装置の水量とを用いて前記氷充填率を算出し、算出された氷充填率に基づいて、前記シャーベット氷を撹拌する際の撹拌のレベルを調整する、
請求項１から４の何れか一項に記載のシャーベット氷の製氷システム。

【請求項6】

前記製氷装置は、前記供給装置に出入する循環経路の途中に設けられた熱交換器で塩水を過冷却状態にし、前記循環経路の途中に設けられた過冷却解除器で塩水の過冷却状態を
解除する、
請求項１から５の何れか一項に記載のシャーベット氷の製氷システム。

【請求項7】

前記撹拌のレベルとは、攪拌に要する動力の大きさである、
請求項１から６の何れか一項に記載のシャーベット氷の製氷システム。

【請求項8】

塩水を過冷却状態にし、過冷却状態を解除してシャーベット氷を製氷する製氷工程と、
前記製氷工程で製氷されたシャーベット氷を攪拌しながら貯氷し、当該シャーベット氷を供給する供給工程と、を備え、
前記供給工程では、貯氷するシャーベット氷の氷充填率を算出し、算出された氷充填率に基づいて、前記シャーベット氷を撹拌する際の撹拌のレベルを調整し、
前記製氷工程では、前記塩水を過冷却状態にする熱交換器と、前記熱交換器へ供給するブラインを冷却する冷凍機と、を有する製氷装置で製氷し、
前記供給工程では、貯氷するシャーベット氷の氷充填率を、前記ブラインの温度と流量を用いて算出される前記冷凍機の生産熱量から演算する、
シャーベット氷の製氷方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、シャーベット氷の製氷システム、及びシャーベット氷の製氷方法に関する。

【背景技術】

【0002】

シャーベット氷を製氷する技術がある。例えば、特許文献１には、製氷用流体として塩化ナトリウム水溶液を使用し、製氷熱交換器に導入される塩化ナトリウム水溶液の温度が蓄熱槽内の水溶液の氷液共存温度より所定温度だけ高温となるように、また、製氷熱交換器に導かれるブラインの温度が氷液共存温度より所定温度だけ低温になるように、それぞれ制御し製氷熱交換器に導入することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６−１１２６５２号公報

【特許文献2】特開２０１４−２０５９６号公報

【特許文献3】特開２００７−４０５４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

塩化ナトリウム水溶液を含め、塩水を利用してシャーベット氷を製氷する場合、塩水は濃度によって凍結温度が変わるため、製氷を安定して行えないことが懸念される。

【0005】

本発明は、上記の問題に鑑み、塩水を利用したシャーベット氷を安定して製氷する技術を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、上述した課題を解決するため、本出願人が空調用氷蓄熱で長年培った過冷却式製氷技術を応用して塩水のシャーベット氷を製氷するとともに、塩水の濃度に応じて過冷却媒体の温度と、塩水が過冷却媒体と熱交換する前に予熱される際の予熱温度とのうち少なくとも何れか一方を調整することとした。

【0007】

詳細には、本発明は、塩水を過冷却状態にし、過冷却状態の塩水を解除してシャーベット氷を製氷する製氷装置と、前記製氷装置で製氷されたシャーベット氷を貯氷し、当該シャーベット氷を供給する供給装置と、前記塩水と熱交換する過冷却媒体を供給する過冷却装置と、前記製氷装置と、前記供給装置と、前記過冷却装置とのうち、少なくとも何れか一つを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記塩水の濃度に応じて前記過冷却媒体の温度を変更する過冷却媒体の制御処理と、前記塩水の濃度に応じて、前記塩水が過冷却媒体と熱交換する前に予熱される際の予熱温度を調整する予熱制御処理とのうち、少なくとも何れか一方の処理を行う、シャーベット氷の製氷システムである。

【0008】

本発明に係るシャーベット氷の製氷システムによれば、塩水を過冷却し、解除することで、水を原料とする場合と比較して、氷結晶粒の直径が小さいシャーベット氷を製氷することができる。氷結晶粒の直径とは、氷結晶粒が球形以外の場合は、最大径を意味する。また、塩水を過冷却する場合、濃度によって、凍結温度が変わってくるため、安定的に製氷できないことが懸念されるが、本発明に係るシャーベット氷の製氷システムによれば、塩水の濃度に応じて、過冷却媒体の温度と海水の予熱温度とのうち、少なくとも何れか一方の温度調整を行うことで、安定した製氷を実現することができる。

【0009】

また、本発明に係るシャーベット氷の製氷システムで製氷されたシャーベット氷は、氷結晶粒の表面が曲面状で、粒が揃っており、氷結晶粒同士が凝結し難いため、肥大化しにくい。その結果、シャーベット氷の流動性が従来よりも優れている。そのため、配管等の詰まりも発生しにくく、また、従来よりも小さい動力でシャーベット氷を供給することができる。したがって、熱媒としてのシャーベット氷を生成地点から消費地点まで車両で搬送するなどの使用方法も考えられる。また、シャーベット氷は、塩水での鮮度保持が必要とされる水産物などの生鮮品の保存等にも好適に用いることができる。

【0010】

ここで、前記製氷装置は、海水を過冷却状態にし、過冷却状態の海水を解除するようにしてもよい。本発明によれば、海水を活用して、海水のシャーベット氷を製氷することができる。海水は、殺菌された海水であることが好ましい。また、海水は、塩分調整された殺菌海水であることがより好ましい。塩分調整は、海水に真水を混合することで調整することができる。塩分調整された殺菌海水の濃度は、水産物に応じて調整することができる。塩分調整された殺菌海水の濃度は、海水濃度（例えば、３．５％）よりも低い、例えば３％以下とすることができる。

【0011】

また、過冷却媒体の温度や予熱温度の制御（調整）に際しては、予め被処理塩水（例えば、海水）の濃度と凍結温度との関係を求めておき、運転中の過冷却装置に入る塩水（例えば、海水）の濃度を計測することで適切な運転が実施できる。

【0012】

また、前記制御装置は、前記冷却媒体の制御処理において、前記塩水の濃度から当該塩水の凍結温度を算出し、前記塩水の温度と前記凍結温度との比較結果に基づいて、前記過冷却媒体の温度を調整し、前記予熱制御処理において、前記塩水の濃度から当該塩水の凍結温度を算出し、前記塩水の温度と前記凍結温度との比較結果に基づいて、前記予熱温度を調整することができる。塩水の濃度から塩水の凍結温度を算出し、実測による塩水の温度と比較し、比較結果に基づいて冷却媒体の温度と、予熱温度とのうち少なくとも何れか一方の温度を調整することで、濃度の違いによる製氷の低下を抑制することができる。

【0013】

ここで、貯氷タンク内のシャーベット氷の流動性を確保するためには、貯氷されるシャーベット氷を常に撹拌していることが望ましい。しかしながら、貯氷されるシャーベット氷が多い状態の撹拌レベルに合わせて同じレベルで運転し続けると、動力の無駄が生じることも考えられる。

【0014】

そこで、本発明に係るシャーベット氷の製氷システムでは、氷充填率（ＩＰＦ：Ｉｃｅ
Ｐａｃｋｉｎｇ Ｆａｃｔｏｒ）に基づいて、撹拌のレベルを調整してもよい。具体的には、前記供給装置は、前記シャーベット氷を撹拌しながら貯氷し、前記制御装置は、前記供給装置が貯氷するシャーベット氷の氷充填率を算出し、算出された氷充填率に基づいて、前記シャーベット氷を撹拌する際の撹拌のレベルを調整するようにしてもよい。これにより、撹拌に要する動力を低減することができ、省力化を実現することができる。撹拌のレベルとは、撹拌に要する動力の違いを表現できるものであればよく、電力量、動力源の回転数、動力源の出力などが含まれる。

【0015】

また、前記製氷装置は、塩水が流れる往き配管と、前記往き配管と接続され、塩水を過冷却状態にする熱交換器と、前記過冷却状態の塩水が流れる還り配管と、前記還り配管と接続され、前記過冷却状態の塩水を解除する解除器と、を有し、前記供給装置は、前記製氷装置で製氷されたシャーベット氷を貯氷する貯氷タンクと、貯氷されたシャーベット氷を圧送するポンプと、前記貯氷タンク及び前記ポンプと接続され、前記シャーベット氷が流れる供給配管と、を有する構成とすることができる。

【0016】

往き配管は、一端を貯氷タンクに接続し、他端を熱交換器に接続することができる。往
き配管には、貯氷タンクからの塩水を流すことができる。貯氷タンクからの塩水は、原水が貯氷タンクによって温度低下したものである。往き配管には、貯氷タンク内の塩水を汲み上げ、熱交換器へ圧送する製氷装置のポンプ、貯氷タンクからの塩水に含まれる微細な氷を融解する予熱器、各種弁、温度センサ、流量計等のうち少なくとも何れか一つを更に設けるようにしてもよい。過冷却水のポンプは、熱交換器へ供給する流量を一定化するため、インバータ制御するようにしてもよい。

【0017】

熱交換器は、冷凍機から供給される過冷却媒体（水やブラインなど）と塩水とを熱交換し、塩水を過冷却状態とする。熱交換器には、プレート式、シェル・アンド・チューブ式を含む各種熱交換器を用いることができる。解除器は、例えば、超音波により過冷却状態を解除する。解除器は、過冷却状態を解除できるものであれば、上記に限定されない。還り配管は、一端を熱交換器に接続し、他端を解除器に接続することができる。還り配管には、各種弁、温度センサ、流量計等のうち少なくとも何れか一つを更に設けるようにしてもよい。

【0018】

貯氷タンクは、製氷されたシャーベット氷を貯氷するもので、撹拌部を有する構成とすることができる。撹拌部を有することで、貯氷タンクは、シャーベット氷に含まれる氷の凝結を抑制して、シャーベット氷の流動性を維持することができる。本発明に係るシャーベット氷の製氷システムでは、貯氷タンクのＩＰＦは５０〜６０％とすることができる。撹拌部は、軸と、軸に接続された羽と、軸を回転させるモータとを含む構成とすることができる。貯氷タンクには、塩水（原水）を受け入れる原水受入口、原水を送り出す原水送出口、シャーベット氷を受け入れる氷受入口、シャーベット氷を送り出す氷送出口、残ったシャーベット氷を排出する氷排出口を含む構成とすることができる。また、貯氷タンクは、タンク内のシャーベット氷を氷送出口側の領域に収容するとともに塩水が通過自在な仕切り部（例えば、複数の孔が形成された板状の物、網状の物、これらの組合せなど）を含む構成とすることができる。仕切り部を有することで、貯氷タンクは、過冷却装置に送られる塩水に氷が混入されるのを抑制することができる。

【0019】

ポンプは、貯氷されたシャーベット氷を圧送する。本発明に係るシャーベット氷の製氷システムで製氷されたシャーベット氷は流動性に優れているため、本発明に係るポンプは、従来よりも小さい動力でシャーベット氷を供給することができる。また、本発明に係るポンプは、スラリー状の液体を圧送する専用のポンプである必要は無く、水を圧送する汎用のポンプを用いることができる。供給配管は、一端を解除器に接続し、他端を供給先に接続し、配管途中に貯氷タンクやポンプを設けることができる。供給配管は、一端を解除器に接続し、他端を貯氷タンクに接続する第一供給配管と、一端を貯水タンクに接続し、他端を供給先に接続する第二供給配管とを含む構成でもよい。供給配管には、各種弁、温度センサ、流量計等のうち少なくとも何れか一つを更に設けるようにしてもよい。

【0020】

なお、本発明は、上述した製氷装置として特定することもできる。また、本発明は、上述した供給装置や過冷却装置として特定することもできる。

【0021】

ここで、本発明は、シャーベット氷の製氷方法として特定することもできる。例えば、本発明は、塩水を過冷却状態にし、過冷却状態の塩水を解除してシャーベット氷を製氷する製氷工程と、前記製氷装置で製氷されたシャーベット氷を貯氷し、当該シャーベット氷を供給する供給工程と、前記塩水と熱交換する過冷却媒体を供給する過冷却供給工程と、前記製氷工程と、前記供給工程と、前記過冷却供給工程とのうち、少なくとも何れか一つを制御する制御工程と、を備え、前記制御工程では、前記塩水の濃度に応じて前記過冷却媒体の温度を調整する過冷却媒体の制御処理と、前記塩水の濃度に応じて、前記塩水が過冷却媒体と熱交換する前に予熱される際の予熱温度を調整する予熱制御処理とのうち、少なくとも何れか一方の処理を行う、シャーベット氷の製氷方法である。

【0022】

本発明に係るシャーベット氷の製氷方法によれば、塩水を過冷却し、解除することで、水を原料とする場合と比較して、氷結晶粒の直径が小さいシャーベット氷を製氷することができる。氷結晶粒の直径とは、氷結晶粒が球形以外の場合は、最大径を意味する。また、塩水を過冷却する場合、濃度によって、凍結温度が変わってくるため、安定的に製氷できないことが懸念されるが、本発明に係るシャーベット氷の製氷システムによれば、塩水の濃度に応じて、過冷却媒体の温度と海水の予熱温度とのうち、少なくとも何れか一方の温度調整を行うことで、安定した製氷を実現することができる。

【0023】

前記制御工程では、前記冷却媒体の制御処理において、前記塩水の濃度から当該塩水の凍結温度を算出し、前記塩水の温度と前記凍結温度との比較結果に基づいて、前記過冷却媒体の温度を調整し、前記予熱制御処理において、前記塩水の濃度から当該塩水の凍結温度を算出し、前記塩水の温度と前記凍結温度との比較結果に基づいて、前記予熱温度を調整してもよい。また、前記供給工程では、前記シャーベット氷を撹拌しながら貯氷し、前記制御工程では、前記供給工程で貯氷するシャーベット氷の氷充填率を算出し、算出された氷充填率に基づいて、前記シャーベット氷を撹拌する際の撹拌のレベルを調整してもよい。

【発明の効果】

【0024】

本発明によれば、塩水を利用したシャーベット氷を安定して製氷する技術を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】図１は、実施形態に係るシャーベット氷の製氷システムのブロック図を示す。

【図2】図２は、実施形態に係る貯氷タンクの拡大断面図を示す。

【図3】図３は、実施形態に係るシャーベット氷の製氷システムの動作フローを示す。

【図4】図４は、海水の流量制御の処理フローを示す。

【図5】図５は、海水の予熱制御の処理フローを示す。

【図6】図６は、塩分濃度と凍結温度との関係のマップを示す。

【図7】図７は、ブラインの温度制御の処理フローを示す。

【図8】図８は、ＩＰＦ、取水塩分濃度、取水温度の関係のマップを示す。

【図9】図９は、撹拌制御の処理フローを示す。

【図10】図１０は、撹拌制御テーブルの一例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0026】

次に、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。以下の説明では、海水を原料としてシャーベット氷を製氷する場合を例に説明する。また、以下に説明する実施形態は例示にすぎず、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。

【0027】

＜シャーベット氷の製氷システム＞
実施形態に係るシャーベット氷の製氷システム１は、海水を過冷却状態にし、過冷却状態の海水を解除し、氷結晶粒の直径が０．０１〜０．１ｍｍ（本実施形態では、０．０５ｍｍ程の氷結晶粒が多く含まれている）のシャーベット氷を製氷する製氷装置２と、製氷装置２で製氷されたシャーベット氷を貯氷し、氷結晶粒の直径が０．０１〜０．１ｍｍ（本実施形態では、０．０５ｍｍ程の氷結晶粒が多く含まれている）のシャーベット氷を供給する供給装置３と、冷凍機４と、これらを制御する制御装置５と、を備える。なお、氷結晶粒の直径とは、氷結晶粒が球形以外の場合（例えば、楕円体）は、最大径を意味する。

【0028】

製氷装置２は、往き配管２１、還り配管２２、製氷装置のポンプ２３、予熱器２４、製氷装置のフィルタ２５、熱交換器２６、解除器２７を主な構成とする。供給装置３は、給水配管３１、供給配管３２（第一供給配管３２１、第二供給配管３２２）、貯氷タンク３３、供給装置のポンプ３４、予熱温度調整器５２１、電力調整器５２２、流量調整器５２３を主な構成とする。以下、海水の給水、過冷却、解除、シャーベット氷の供給の流れに沿って、上記各構成について説明する。

【0029】

＜＜給水配管＞＞
給水配管３１は、一端が海水処理装置６に接続され、他端が貯氷タンク３３の上部に接続され、海水が流れる。海水処理装置６は、殺菌された海水と真水を混合し、０〜３％の塩分濃度の殺菌海水を生成する。海水処理装置６は、漁港等に設置されている既存の設備を用いることができる。海水処理装置６は、一例として、塩分濃度調整タンク、塩分濃度設定器、真水量調整バルブ、海水供給用のポンプ、固液分離フィルタを含む構成とすることができる。塩分濃度調整タンクに殺菌された海水が充填され、塩分濃度設定器によって設定された塩分濃度（０〜３％）に基づいて真水調整バルブが開放され、所定量の真水が導入される。これにより、海水濃度（例えば、３．５％）よりも低い、塩分濃度３％以下の殺菌海水が生成される。

【0030】

また、給水配管３１には、海水の流れにおいて、上流側から順に、海水供給装置の自動弁３５、海水供給装置のフィルタ３６が設けられている。海水供給装置の自動弁３５は、制御装置５の制御装置Ｃによって制御され、貯氷タンク３３に海水を充填する際、貯氷タンク３３の水位が低下すると、開状態となり、水位が上昇すると閉状態となる。貯氷タンク３３の水位は、後述する貯氷タンク３３に設けられた水位計３４１によって取得することができる。海水供給装置のフィルタ３６は、例えば、濾過径２０μｍのフィルタによって構成され、海水に含まれる不純物を捕捉する。不純物とは、製氷において有害となり得る固形物で、換言すると、過冷却状態にある海水を解除するトリガとなり得るものである。不純物には、海藻の小片、砂が例示される。

【0031】

＜＜貯氷タンク＞＞
貯氷タンク３３は、海水を受け入れるとともに、製氷されたシャーベット氷を貯氷する。ここで、図２は、実施形態に係る貯氷タンクの拡大断面図を示す。貯氷タンク３３は、筐体３３１、軸３３２、羽３３３、モータ３３４、パンチング板３３５、海水受入口３３６、海水送出口３３７、氷受入口３３８、氷送出口３３９、排出口３４０、水位計３４１を含む。軸３３２、羽３３３、モータ３３４は、本発明の撹拌部を構成する。筐体３３１は、円筒形の側壁３４２、円形の蓋部３４３及び底部３４４を有し、内部に海水とともにシャーベット氷を貯氷する。軸３３２は、蓋部３４３から鉛直下向きにパンチング板３３５に接触しない高さまで延びている。軸３３２は、撹拌性能を向上するため、筐体３３１の中心から偏芯した位置に設けられている。羽３３３は、シャーベット氷を撹拌する。羽３３３は、軸３３２を中心に左右一対の羽からなり、上下に２か所設けられている。下段の羽３３３は、パンチング板３３５の近傍に設けられている。ここで、貯氷タンク３３内の海水は、製氷装置のポンプ２３によって汲み上げられ、パンチング板３３５付近では、鉛直下向きの吸引力が作用している。そのため、パンチング板３３５の近傍にはシャーベット氷が堆積しやすく、下段の羽３３３の下端とパンチング板３３５との間隔が大きいと、十分に撹拌できないことが懸念される。本実施形態では、下段の羽３３３をパンチング板３３５の近傍に設けることで、シャーベット氷を十分に撹拌することができる。上段の羽３３３は、下段の羽３３３と蓋部３４３の中間付近に設けられている。なお、羽３３３の形状、大きさ、設置個数等は、上記に限定されるものではない。モータ３３４は、蓋部３４３に設けられ、軸３３２を回転させる。モータ３３４は、制御装置５によって、ＯＮ／ＯＦＦ、回転数が制御される。

【0032】

パンチング板３３５は、本発明の仕切り部に相当し、貯氷タンク３３のシャーベット氷を氷送出口３３９側の領域に収容するとともに、パンチング板３３５に形成された複数の孔により海水が通過自在である。パンチング板３３５は、筐体３３１の内径とほぼ同じ大きさの円形であり、孔の径が０．８ｍｍ、開口率が２４％である。なお、上記孔の径や開口率は、一例であり、例えば、孔の径は、０．３〜２．０ｍｍ、開口率は２０〜３０％とすることができる。パンチング板３３５は、底部３４４近傍に設けられた海水送出口３３７の上側近傍に設けられている。パンチング板３３５の位置は、上記に限定されないが、貯氷タンク３３内で、ＩＰＦ５０〜６０％を確保するためには、貯氷タンク３３の上下方向における中心よりも下方であることが好ましく、また、底部３４４近傍に設けられた海水送出口３３７よりも上側であることが好ましい。パンチング板３３５に代えて、網状構造体（例えば、メッシュ）を用いてもよい。網状構造体は、平面状のもの、立体的なもの、何れでもよい。立体的なものには、三次元網目構造体（例えば、焼結金属フィルターなど）が例示される。また、パンチング板３３５、網状構造体を適宜組み合わせて配置するようにしてもよい。

【0033】

海水受入口３３６は、蓋部３４３に設けられ、給水配管３１と接続されて、海水を受け入れる。海水受入口３３６は、貯氷タンク３３の側壁３４２に設けてもよい。海水受入口３３６は、貯水タンク３３が満水時の水面よりも上側に設けられていればよく、設置位置は上記に限定されない。海水送出口３３７は、側壁３４２における底部３４４近傍に設けられ、往き配管２１と接続されて、海水を送り出す。氷受入口３３８は、側壁３４２における蓋部３４３近傍に設けられ、還り配管２２と接続されて、シャーベット氷を受け入れる。氷受入口３３８は、例えば、蓋部３４３に設けることもできる。氷送出口３３９は、パンチング板３３５の近傍上側に設けられ、供給配管３２（第二供給管３２２）と接続されて、氷結晶粒の直径が０．０１〜０．１ｍｍのシャーベット氷を送り出す。氷送出口３３９は、少なくともパンチング板３３５の近傍上側に設けられていればよく、複数設けられていてもよい。排出口３４０は、底部３４４に設けられ、排出配管３７と接続されて、貯氷タンク３３内の水やシャーベット氷を排出する。排出配管３７には、排出用の自動弁３８が設けられている。排出用の自動弁３８は、制御装置５によって制御され、海水受入前において開状態となり、貯氷タンク３３内の水やシャーベット氷を排出し、貯氷タンク３３内の水やシャーベット氷が全て排出されると閉状態となる。水位計３４１は、貯氷タンク３３内に設けられ、貯氷タンク３３内の海水の水位を検知する。水位計３４１には、水位センサなど、既存のセンサを適宜用いることができる。

【0034】

＜＜往き配管＞＞
往き配管２１は、一端が貯氷タンク３３の海水送出口３３７に接続され、他端が熱交換器２６に接続され、貯氷タンク３３で冷却された海水が流れる。往き配管２１には、海水の流れにおいて、上流側から順に、温度センサＴ４、塩分濃度計５２４、製氷装置のポンプ２３、流量計Ｍ１、予熱器２４、製氷装置のフィルタ２５、温度センサＴ３が設けられている。温度センサＴ４は、貯氷タンク３３で冷却された海水の温度（取水温度ともいう）を検知する。温度センサＴ４で取得された取水温度は、制御装置５の演算装置Ｂに入力される。塩分濃度計５２４は、往き配管２１を流れる冷却された海水の濃度を検知する。塩分濃度計５２４で検知された海水の濃度は、制御装置５の演算装置Ｂに入力される。製氷装置のポンプ２３は、貯氷タンク３３から海水を汲み上げ熱交換器２６へ圧送する。製氷装置のポンプ２３近傍にはゲート弁が設けられており、ゲート弁の開度を調整することで、熱交換器２６へ供給する海水の流量を一定化することができる。流量計Ｍ１は、往き配管２１を流れる冷却された海水の流量を検知する。流量計Ｍ１で検知された海水の流量は、流量調整器５２３に入力される。流量調整器５２３は、制御装置５の演算装置Ｂによって制御され、流量計Ｍ１から送られる海水の流量情報に基づいて、製氷装置のポンプ２３の回転数を制御する。つまり、制御装置５により、熱交換器２６と製氷装置のポンプ２
３との間に設けられた流量計Ｍ１から取得される海水の流量情報に基づいて、熱交換器２６へ供給される海水の流量が一定化するよう、ゲート弁の開度やポンプの圧力が調整される。

【0035】

予熱器２４は、貯氷タンク３３からの海水に含まれる微細な氷を融解する。予熱器２４は、ヒータで構成することができ、ＯＮ／ＯＦＦ及び加熱温度が制御装置５の演算装置Ｂによって制御される。温度センサＴ３は、往き配管２１の下流側（熱交換器２６側）に設けられ、貯氷タンク３３で冷却された海水のうち、熱交換器２６近傍の海水の温度を検知する。温度センサＴ３で検知された海水の温度は、予熱温度調整器５２１に入力される。予熱温度調整器５２１は、制御装置５の演算装置Ｂからの予熱温度目標値に基づいて、電力調整器５２２に対して、予熱器２４の出力値の指令を出す。電力調整器５２２は、予熱温度調整器５２１からの予熱器２４の出力値に基づいて、予熱器２４を制御する。例えば、温度センサＴ３から取得される海水の温度情報に基づいて、熱交換器２６へ供給する海水の温度が既定温度（例えば、０度）に維持されるよう予熱器２４を制御する。具体的には、例えば、制御装置５は、海水の温度が既定温度より低い場合、予熱器２４の加熱温度を上げる。また、例えば、制御装置５は、海水の温度が既定温度より高い場合、予熱器２４の加熱温度を下げる。既定温度は、海水の濃度等に応じて、実験などにより予め定めることができる。製氷装置のフィルタ２５は、凝結した氷や海水に含まれる不純物を補足する。不純物には、海藻の小片、砂、微細な氷粒子が例示される。

【0036】

熱交換器２６は、貯氷タンク３３と接続される往き配管２１及び解除器２７と接続される還り配管２２、更に、冷凍機４と接続されるブライン往き配管４２及びブライン還り配管４３と接続され、冷凍機４から供給される過冷却媒体としてのブラインと海水とを熱交換し、海水を過冷却状態とする。熱交換器２６は、プレート式の熱交換器によって構成されている。熱交換器２６は、シェル・アンド・チューブ式の熱交換器など、既存の各種熱交換器を用いることができる。

【0037】

＜＜冷凍機＞＞
冷凍機４は、ブラインを冷却する。ブラインの温度は、例えば、熱交換前が−６℃、熱交換後が−３℃である。冷凍機４は、制御装置５のブライン温度調整器５１１によって制御される。ブラインの往き配管４２は、一端が冷凍機４に接続され、他端が熱交換器２６に接続され、冷凍機４で冷却され、かつ、熱交換前のブラインが流れる。ブラインの往き配管４２には、ブラインの流れにおいて上流側から順に、ブラインのポンプ４１、温度センサＴ１が設けられている。ブラインのポンプ４１は、冷凍機４で冷却されたブラインを熱交換器２６へ圧送する。ブラインのポンプ４１近傍にはゲート弁が設けられており、ゲート弁の開度を調整することで、ブラインの流量が制御されている。温度センサＴ１は、ブラインの往き配管４２を流れるブラインの温度を検知する。温度センサＴ１で検知されたブラインの温度は、制御装置５の演算装置Ａに入力される。

【0038】

ブラインの還り配管４３は、一端が熱交換器２６に接続され、他端が冷凍機４に接続され、熱交換後のブラインが流れる。ブラインの還り配管４３には、ブラインの流れにおいて上流側から順に、温度センサＴ２、流量計Ｍ２、凍結解除ヒータ５１２が設けられている。温度センサＴ２は、ブラインの還り配管４３を流れるブラインの温度を検知する。温度センサＴ２で検知されたブラインの温度は、制御装置５の演算装置Ａに入力される。流量計Ｍ２は、ブラインの往き配管４２を流れるブラインの流量を検知する。流量計Ｍ２で検知されたブラインの流量は、制御装置５の演算装置Ａに入力される。凍結解除ヒータ５１２は、制御装置５の演算装置Ａによって制御され、ブラインの還り配管４３の凍結を抑制する。なお、制御装置５は、予熱器２４のように、温度調整器や電力調整器を介して、凍結解除ヒータ５１２を制御してもよい。流量計Ｍ１、温度センサＴ１，Ｔ２で検知されたブラインの流量、ブラインの温度に基づいて、ＩＰＦが算出される。

【0039】

＜＜解除器＞＞
還り配管２２は、一端が熱交換器２６に接続され、他端が解除器２７に接続され、過冷却状態の海水が流れる。解除器２７は、超音波により過冷却状態を解除する。解除器２７は、過冷却状態を解除できるものであれば、上記に限定されない。

【0040】

＜＜供給配管＞＞
供給配管３２は、第一供給配管３２１、及び第二供給配管３２２によって構成されている。第一供給配管３２１は、一端が解除器２７に接続され、他端が貯氷タンク３３の氷受入口３３８に接続され、解除器２７で解除されたシャーベット氷が流れる。第二供給配管３２２は、一端が貯氷タンク３３の氷送出口３３９に接続され、他端が供給先に接続され、貯氷タンク３３に貯氷されたＩＰＦ５０〜６０％のシャーベット氷が流れる。本実施形態の供給先は、水産物を鮮度保持するための船舶に設けられた水槽である。供給先は、水産物を鮮度保持するのに必要とされる箇所であればよく、上記に限定されない。第二供給配管３２２は、シャーベット氷の流れにおいて、上流側から順に、氷供給装置のポンプ３４、氷供給装置の自動弁３９が設けられている。なお、水産物には、魚（サンマ、マグロ、アジ、サバなど）、甲殻類（カニ、エビなど）が例示される。これらは、一例であり、水産物は、これらに限定されない。

【0041】

氷供給装置のポンプ３４は、貯氷タンク３３からシャーベット氷を汲み上げ供給先へ圧送する。氷供給装置のポンプ３４近傍にはゲート弁が設けられている。氷供給装置のポンプ３４及びゲート弁は、制御装置５の演算装置Ｃによって制御されている。制御装置５は、ゲート弁の開度やポンプの圧力を調整する。氷供給装置の自動弁３９は、制御装置５によって制御され、貯氷タンク３３にシャーベット氷が充填された状態で供給開始の指示（スイッチＯＮ）になると、開状態となり、シャーベット氷が無くなるか、供給停止の指示（スイッチＯＦＦ）になると閉状態となる。

【0042】

制御装置５は、演算装置Ａ、Ｂ、Ｃを含み、シャーベット氷の製氷システムの各種装置、機器類を制御する。制御装置５は、ＣＰＵ（中央処理演算装置）、メモリ、操作部、表示部等を備え、ＣＰＵがメモリに格納された制御プログラムを実行することで、各種装置、機器類を制御する。制御装置５は、一例として、ＰＬＣ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）によって構成することができる。なお、本実施形態では、制御装置５は、演算装置Ａ、Ｂ、Ｃを含み、演算装置Ａが主に冷凍機４を制御し、演算装置Ｂが主に製氷装置２を制御し、演算装置Ｃが主に供給装置３を制御する。但し、制御装置５の構成は、一例であり、例えば、各演算装置を個別の制御装置によって構成してもよい。

【0043】

＜動作＞
次に、実施形態に係るシャーベット氷の製氷システム１の動作について、制御装置５による制御処理も交えて説明する。図３は、実施形態に係るシャーベット氷の製氷システムの動作フローを示す。

【0044】

＜＜海水の充填＞＞
ステップＳ０１では、貯氷タンク３３に海水が充填される。制御装置５（演算装置Ｃ）は、排出用の自動弁３８を開状態とし、貯氷タンク３３の残海水を排出させる。これにより、繰り返し製氷を行うことで懸念される、海水の塩分濃度上昇を抑制することができる。制御装置５（演算装置Ｃ）は、貯氷タンク３３の水位計３４１から水位情報を取得し、貯氷タンク３３内の海水の水位が所定水位以下（空状態）まで低下すると、排出用の自動弁３８を閉状態とする。次に、制御装置５（演算装置Ｃ）は、海水供給装置の自動弁３５を開状態とする。貯氷タンク３３への海水は、海水処理装置６側に設けられた海水処理装
置のポンプによって圧送することができる。これにより、０〜３％の塩分濃度の殺菌海水（例えば、２０℃）が圧送される。上記海水は、海水供給装置のフィルタ３６を通過することで、海水に含まれる不純物（例えば、海藻の小片や砂）が捕捉される。制御装置５（演算装置Ｃ）は、貯氷タンク３３の水位計３４１から水位情報を取得し、貯氷タンク３３内の海水の水位が所定水位以上まで上昇すると、排出用の自動弁３８を閉状態とする。なお、貯氷タンク３３内の塩分濃度を取得してもよく、この場合には、制御装置５は、モータ３３４をＯＮにして羽３３３を回転させ、海水を撹拌するようにしてもよい。

【0045】

＜＜製氷＞＞
ステップＳ０２では、シャーベット氷が製氷される。制御装置５（演算装置Ｂ）は、製氷装置のポンプ２３をＯＮにし、貯氷タンク３３内の海水を汲み上げ、熱交換器２６へ圧送する。

【0046】

＜＜海水の流量制御＞＞
制御装置５（演算装置Ｂ）は、熱交換器２６へ供給する海水の流量を一定化するため、流量計Ｍ１から取得される海水の流量情報に基づいて、熱交換器２６へ供給する海水の流量を一定化するよう、製氷装置のポンプ２３をインバータ制御する（海水の流量制御）。図４は、海水の流量制御の処理フローを示す。ステップＳ１１では、流量計Ｍ１によって、往き配管２１を流れる海水の流量が検知される。流量計Ｍ１で検知された海水の流量に関する流量情報は、流量調整器５２３に入力される。ステップＳ１２では、流量調整器５２３によって、製氷装置のポンプ２３がインバータ制御される。すなわち、制御装置５の演算装置Ｂの制御の下、流量調整器５２３は、流量計Ｍ１から送られる海水の流量情報に基づいて、製氷装置のポンプ２３の回転数、ゲート弁の開度を調整する。

【0047】

＜＜海水の予熱制御＞＞
また、制御装置５（演算装置Ｂ）は、熱交換器２６へ供給する海水の温度が既定温度に維持されるよう予熱器２４を制御する（海水の予熱制御）。図５は、海水の予熱制御の処理フローを示す。ステップＳ２１では、海水の凍結温度が算出される。具体的には、まず、塩分濃度計５２４により、往き配管２１を流れる冷却された海水の濃度が検知される。制御装置５（演算装置Ｂ）は、検知された海水の濃度と、以下の式１（近似曲線式）から、海水の凍結温度を算出する。
凍結温度［℃］＝−０．０１３１×（塩分濃度［％］）２−０．５４１８×塩分濃度［％］・・・式１（近似曲線式）

【0048】

ここで、図６は、塩分濃度と凍結温度との関係のマップを示す。制御装置５（演算装置Ｂ）は、メモリに図６に示すようなマップを格納しておき、マップにアクセスして、取得した塩分濃度から凍結温度を算出してもよい。

【0049】

なお、凍結温度の算出は、撹拌部（軸３３２、羽３３３、モータ３３４）、及び製氷装置のポンプ２３が動作した状態で行われる。これにより、往き配管２１、及び還り配管２２内の残海水と、貯氷タンク３３内の海水が混合され、海水の正確な濃度を検知することが可能となる。その結果、凍結温度も正確に算出することができる。海水の凍結温度が取得されると、ステップＳ２２へ進む。

【0050】

ステップＳ２２では、予熱器２４が制御される。具体的には、まず、温度センサＴ３、Ｔ４によって、海水の温度が検知される。次に、制御装置５（演算装置Ｂ）は、温度センサＴ３で検知された海水の温度（貯氷タンク３３からの取水温度）と算出した凍結温度を比較する。次に、制御装置５（演算装置Ｂ）は、温度センサＴ３で検知された海水の温度が凍結温度と同じか高い場合（予冷中）、熱交換器２６近傍の海水の温度、つまり温度センサＴ３で検知される海水の温度が、海水の凍結温度よりも所定値（例えば、０．５℃）
高くなるように、予熱器２４の出力を制御する。また、制御装置５（演算装置Ｂ）は、温度センサＴ３で検知された海水の温度が凍結温度よりも低い場合（予冷終了後）、熱交換器２６近傍の海水の温度、つまり温度センサＴ３で検知される海水の温度が、海水の凍結温度よりも所定値（例えば、０．５℃）高くなるように、予熱器２４の出力を制御する。なお、制御装置５（演算装置Ｂ）は、温度センサＴ３で検知された海水の温度が凍結温度と同じか高い場合（予冷中）、予熱器２４による予熱は行わず、温度センサＴ３で検知された海水の温度が凍結温度よりも低い場合（予冷終了後）、熱交換器２６近傍の海水の温度、つまり温度センサＴ３で検知される海水の温度が、海水の凍結温度よりも所定値（例えば、０．５℃）高くなるように、予熱器２４の出力を制御するようにしてもよい。以上により、海水の予熱制御が完了する。

【0051】

海水は、製氷装置のフィルタ２５を通過することで、凝結した氷や海水に含まれる不純物が補足される。不純物には、海藻の小片、砂、微細な氷粒子が例示される。製氷装置のフィルタ２５を通過した海水は、熱交換器２６によって、冷凍機４から供給されるブラインと熱交換され、過冷度約２ｄｅｇの過冷却状態まで冷却される。例えば、海水は、熱交換器２６によって、−２．５℃から−５℃に冷却される。過冷却状態の海水は、解除器２７の超音波により過冷却状態が解除される。なお、制御装置５は、冷凍機４及び解除器２７のＯＮ／ＯＦＦも行うことができる。

【0052】

＜＜ブラインの温度制御＞＞
図７は、ブラインの温度制御の処理フローを示す。ステップＳ３１では、海水の凍結温度が算出される。海水の凍結温度は、ステップＳ２１と同様に算出することができる。よって、説明は、割愛する。海水の凍結温度が算出されると、ステップＳ３２へ進む。

【0053】

ステップＳ３２では、冷凍機が制御される。具体的には、まず、温度センサＴ３、Ｔ４によって海水の温度が検知され、温度センサＴ２によって、ブラインの温度が検知される。次に、制御装置５（演算装置Ａ）は、温度センサＴ４で検知された海水の温度（貯氷タンク３３からの取水温度）と算出した凍結温度を比較する。次に、制御装置５（演算装置Ａ）は、温度センサＴ３で検知された海水の温度が凍結温度と同じか高い場合（予冷中）、熱交換前のブラインの温度、つまり温度センサＴ１で検知されるブラインの温度が、海水の凍結温度よりも所定値（例えば、３℃）低くなるように、冷凍機４を制御する。また、制御装置５（演算装置Ａ）は、温度センサＴ３で検知された海水の温度が凍結温度よりも低い場合、熱交換前のブラインの温度、つまり温度センサＴ１で検知されるブラインの温度が、海水の凍結温度よりも所定値（例えば、３℃）低くなるように、冷凍機４を制御する。

【0054】

過冷却状態が解除されることで製氷されたシャーベット氷は、第一供給配管３２１を流れ、貯氷タンク３３に圧送される。制御装置５（演算装置Ａ）は、冷凍機４の生産熱量から貯氷タンク３３内のＩＰＦを演算し、ＩＰＦに応じてモータ３３４をＯＮにして羽３３３を回転させる。

【0055】

＜＜ＩＰＦの算出＞＞
ＩＰＦは、以下の式２，３，４，５によって算出することができる。ＩＰＦの算出は、例えば、貯氷タンク３３から送り出される海水の温度が所定温度（０℃）になると開始される。式２において、演算積算生産熱量は、式３によって算出することができる。タンク水量は、水位計３４１によって取得することができる。原水密度は、海水の密度であり、海水の物性値として取得することができる。凝固潜熱は、貯氷タンク３３の水が全て氷になる上で必要となる熱量である。式３において、瞬時演算生産熱量は、式４によって算出することができる。式４において、ブライン流量は、流量計Ｍ２によって取得することができる。ブライン密度、およびブライン比熱は、ブラインの物性値として取得することが
できる。ブラインの過冷却器出口温度は、温度センサ２で取得することができる。ブラインの過冷却器入口温度は、温度センサＴ１で取得することができる。予熱量は、式５によって算出することができる。演算周期は、適宜設定することができる。式５において、循環水流量は、流量計Ｍ１によって取得することができる。原水密度、及び原水比熱は、海水の物性値として取得することができる。過冷却器入口の循環水温度は、温度センサＴ３によって取得することができる。タンク取水温度は、温度センサＴ４によって取得することができる。

【0056】

ＩＰＦ［％］＝演算積算生産熱量［ｋＪ］÷｛タンク水量［ｍ３］×原水密度［ｋｇ／ｍ３］×凝固潜熱［ｋＪ／ｋｇ］｝×１００・・・式２
演算積算生産熱量［ｋＪ］＝瞬時演算生産熱量［ｋＪ］＋前回演算積算熱量［ｋＪ］・・・式３
瞬時演算生産熱量［ｋＪ］＝｛ブライン流量［Ｌ／ｍｉｎ］×ブライン密度［ｋｇ／Ｌ］×ブライン比熱［ｋＪ／ｋｇＫ］×（ブラインの過冷却器入口温度［℃］−ブラインの過冷却器出口温度［℃］）−予熱量［ｋＪ／ｍｉｎ］｝×演算周期［ｍｉｎ］・・・式４
予熱量［ｋＪ／ｍｉｎ］＝循環水流量［Ｌ／ｍｉｎ］×原水密度［ｋｇ／Ｌ］×原水比熱［ｋＪ／ｋｇＫ］×（過冷却器入口の循環水温度[℃]−タンク取水温度[℃])・・・式
５

【0057】

以上により、ＩＰＦが算出される。制御装置５（演算装置Ａ）は、算出したＩＰＦが所定値（例えば、５０％）になると、製氷を終了する。具体的には、制御装置５（演算装置Ａ）は、製氷装置のポンプ２３、冷凍機４、解除器２７をＯＦＦとし、製氷を終了する。

【0058】

なお、ＩＰＦは、式６，７，８によって算出してもよい。式６において、演算積算生産熱量は、式７によって算出することができる。タンク水量は、水位計３４１によって取得することができる。原水密度は、海水の密度であり、海水の物性値として取得することができる。式７において、瞬時演算生産熱量は、式８によって算出することができる。式８において、循環水流量は、流量計Ｍ１によって取得することができる。原水密度は、海水の物性値として取得することができる。過冷却器入口の循環水温度は、温度センサＴ３によって取得することができる。過冷却器出口の過冷却水温度は、還り配管２２の熱交換器２６近傍に温度センサを設け、この温度センサによって取得することができる。過冷却水比熱は、過冷却水の物性値として取得することができる。凝固潜熱は、貯氷タンク３３の水が全て氷になる上で必要となる熱量である。演算周期は、適宜設定することができる。

【0059】

ＩＰＦ［％］＝演算積算製氷量［ｋｇ］÷タンク水量［ｍ３］×原水密度［ｋｇ／ｍ３］×１００・・・式６
演算積算製氷量［ｋｇ］＝瞬時演算製氷量［ｋｇ］＋前回演算製氷量［ｋｇ］・・・式７
瞬時演算製氷量［ｋｇ］＝循環水流量［Ｌ／ｍｉｎ］×原水密度［ｋｇ／Ｌ］×（過冷却器入口の循環水温度［℃］−過冷却器出口の過冷却水温度［℃］）×過冷却水比熱［ｋＪ／ｋｇＫ］÷凝固潜熱［ｋＪ／ｋｇ］×演算周期［ｍｉｎ］・・・式８

【0060】

ここで、図８は、ＩＰＦ、取水塩分濃度、取水温度の関係のマップを示す。図８は、塩分濃度が３％の場合のマップであるが、製氷が進み貯氷タンク３３内の氷量が増えるほど、取水の塩分濃度が高くなり、取水温度が低下する傾向がある。そこで、制御装置５（演算装置Ａ）は、メモリに図８に示すようなマップを塩分濃度毎に格納しておき、マップにアクセスして、後述するＩＰＦ取得した塩分濃度からブラインの供給温度の目標値を設置してもよい。例えば、ＩＰＦが２０％のブラインの供給温度の目標値は、取水温度が−２．０℃、海水の凍結温度よりも低く設定する所定値が３℃とすると、取水温度（−２．０℃）から所定値（３℃）を減算して、−５．０℃となる。また、ＩＰＦが４０％のブライ
ンの供給温度の目標値は、取水温度（−３．０℃）から所定値（３℃）を減算して、−６．０℃となる。

【0061】

＜＜供給＞＞
ステップＳ０３では、シャーベット氷が供給される。制御装置５（演算装置Ｃ）は、貯氷タンク３３にシャーベット氷が充填された状態で供給開始の指示（例えば、制御装置５の操作部に設けられたスイッチＯＮ）を受けると、氷供給装置の自動弁３９を開状態とする。その結果、ＩＰＦ５０〜６０％であり、氷結晶粒の直径が０．０１〜０．１ｍｍのシャーベット氷が第二供給配管３２２を流れて、供給先に圧送される。また、制御装置５（演算装置Ｃ）は、水位計３４１から水位情報を取得し、貯氷タンク３３内の海水の水位が所定水位以下（空状態）になるか、供給停止の指示（例えば、制御装置の操作部に設けられたスイッチＯＦＦ）を受けると、氷供給装置の自動弁３９を閉状態とする。これにより、氷結晶粒の直径が０．０１〜０．１ｍｍのシャーベット氷の供給が完了する。ステップＳ０３の工程が完了すると、再度ステップＳ０１の工程が開始される。

【0062】

＜＜撹拌制御＞＞
図９は、撹拌制御の処理フローを示す。本実施形態では、貯氷タンク３３内のシャーベット氷の流動性を確保するため、貯氷タンク３３内の撹拌が行われる。また、本実施形態では、撹拌の動力を削減するため、ＩＰＦに応じて、撹拌する際の回転数が制御される。

【0063】

ステップＳ４１では、ＩＰＦが算出される。ＩＰＦは、上述したように、式２，３，４，５、若しくは式６，７，８に基づいて算出することができる。ＩＰＦが算出されると、ステップＳ４２へ進む。

【0064】

ステップＳ４２では、モータ３３４の回転数が制御される。ここで、図１０は、撹拌制御テーブルの一例を示す。このテーブルでは、製氷時において、ＩＰＦが１０％以内では、撹拌なし、ＩＰＦが１１〜２０％では、回転数３５（ｒｐｍ）で撹拌あり、ＩＰＦが２１〜３０％では、回転数５２（ｒｐｍ）で撹拌あり、ＩＰＦが４１〜５０％では、回転数９０（ｒｐｍ）で撹拌あり、供給時では、回転数の最大値が１０３（ｒｐｍ）に設定されている。制御装置５（演算装置Ａ）は、メモリに格納された上記テーブルにアクセスし、算出されたＩＰＦに応じた制御を実行する。なお、回転数に代えて、最大回転数に対する割合でテーブルを構成してもよい。この場合、例えばＩＰＦが１１〜２０％では、回転数は最大回転数の３０％とすることができる。以上により、撹拌制御が完了する。

【0065】

＜効果＞
以上説明した実施形態に係るシャーベット氷の製氷システム１によれば、海水を過冷却し、解除することで、氷結晶粒の直径が、０．０１〜０．１ｍｍのシャーベット氷を製氷することができる。また、海水を過冷却する場合、濃度によって、凍結温度が変わってくるため、安定的に製氷できないことが懸念されていたが、実施形態に係るシャーベット氷の製氷システム１によれば、海水の濃度に応じて、海水の予熱制御、及びブラインの温度制御を行うことで、安定した製氷を実現することができる。特に、本実施形態に係るシャーベット氷の製氷システム１では、海水濃度から海水の凍結温度を算出し、海水の温度（取水温度）と凍結温度とを比較して、海水の予熱制御、及びブラインの温度制御を行うことで、安定した製氷を実現することができる。

【0066】

また、例えば、特許文献１に記載の技術は、氷液共存温度Ｔｋ℃を基準として水溶液制御部Ｃｗと水溶液制御部ＣｗがブラインＢの温度と水溶液Ｗの温度を制御しており、タンク内に氷が溜まっていることを前提とした技術である。換言すると、特許文献１に記載の技術は、タンク内に氷が溜まっていない状態では、実施することができない。これに対し、実施形態に係るシャーベット氷の製氷システム１は、給水される海水濃度から初期凍結
温度を演算して、その値よりも低いか否かで予冷中か製氷中かを判断し、判断結果に応じて予熱温度とブライン温度の制御目標値を決定する。そのため、予冷中に予熱温度の制御目標値を正しく設定できる。また、予冷中は取水温度に関係なくブライン温度を凍結温度−（マイナス）所定値とできるため、予冷中のブライン温度を低く設定でき、予冷時間を短くすることができる。

【0067】

また、実施形態に係るシャーベット氷の製氷システム１で製氷されたシャーベット氷は、氷結晶粒の表面が曲面状で、粒が揃っており、氷結晶粒同士が凝結し難いため、肥大化しにくい。その結果、シャーベット氷の流動性が従来よりも優れている。そのため、配管等の詰まりも発生しにくく、また、従来よりも小さい動力でシャーベット氷を供給することができる。そして、実施形態に係るシャーベット氷の製氷システム１では、撹拌制御を行い、ＩＰＦに応じてモータ３３４の回転数を制御することで、撹拌に要する動力を低減することができる。

【0068】

例えば、貯氷タンク３３の容量を３ｍ^３とし、給水する海水の温度を２０℃とし、ＩＰＦ＝５０％まで２３時間で製氷し、その後１時間でシャーベット氷の供給を完了することを想定する。

【0069】

この場合、常に撹拌した場合の撹拌部（軸３３２、羽３３３、モータ３３４）の電力量は、以下のようになる。
２．７ｋＷ×２４ｈ＝６４．８ｋＷｈ

【0070】

一方で、ＩＰＦ＝１０％までは撹拌無し、ＩＰＦ＝１０以上２０％未満までは撹拌機回転数を最大回転数の４０％、ＩＰＦ＝２０以上３０％未満までは最大回転数の７０％、ＩＰＦ＝３０以上５０％未満までは最大回転数の９０％、ＩＰＦ＝５０％では最大回転数（１００％）とした場合の撹拌部（軸３３２、羽３３３、モータ３３４）の電力量は、以下のようになる。
０ｋＷ×１０ｈ＋１．０８ｋＷ×３ｈ＋１．８９ｋＷ×３ｈ＋２．４３×６ｈ＋２．７ｋＷ×２ｈ＝２９．９ｋＷ

【0071】

したがって、実施形態に係るシャーベット氷の製氷システム１では、撹拌制御を行うことで、常に撹拌した場合と比較して、電力量を約４６％削減することができる。

【0072】

＜変形例＞
なお、例えば、シャーベット氷の製氷量が不足した場合、以下の手順によれば、更にシャーベット氷を製氷することができる。まず、貯氷タンク３３に氷が残っている状態で海水を更に供給する。次に、海水を供給後、製氷開始前の貯氷タンク３３内のＩＰＦを算出する。その後、製氷を開始する。

【0073】

この場合のＩＰＦは、式９によって算出することができる。Ｖは、給水直前の貯氷タンク３３内の水量である。ＩＰＦは、給水前のＩＰＦである。融解潜熱Ｌは、貯氷タンク３３の氷が全て水になる上で必要となる熱量である。Ｔｍは、給水される海水の温度であり、Ｔ０は、給水前の貯氷タンク３３内の温度である。Ｍは、給水量である。給水の比熱は、給水される海水の物性値として取得することができる。
給水後のＩＰＦ＝｛Ｖ［ｋｇ］×ＩＰＦ／１００×融解潜熱Ｌ［ｋＪ／ｋｇ］−（Ｔｍ−Ｔ０）［℃］×Ｍ［ｋｇ］×給水の比熱［ｋＪ／ｋｇＫ］｝ ÷｛（Ｖ＋Ｍ）［ｋｇ］×Ｌ［ｋＪ／ｋｇ］｝×１００・・・式９

【0074】

なお、式９は、式１０の関係において、成立し、式１１の関係では、給水後のＩＰＦは０となる。
｛Ｖ［ｋｇ］×ＩＰＦ／１００×融解潜熱Ｌ［ｋＪ／ｋｇ］−（Ｔｍ−Ｔ０）×Ｍ［ｋｇ］×給水の比熱［ｋＪ／ｋｇ］｝＞０・・・式１０
｛Ｖ［ｋｇ］×ＩＰＦ／１００×融解潜熱Ｌ［ｋＪ／ｋｇ］−（Ｔｍ−Ｔ０）×Ｍ［ｋｇ］×給水の比熱［ｋＪ／ｋｇ］｝＜０・・・式１１

【0075】

以上によれば、シャーベット氷の製氷量が不足した場合に、更にシャーベット氷を製氷することができる。また、給水後のＩＰＦに応じてモータ３３４の回転数を制御することで、撹拌に要する動力を低減することができる。

【0076】

なお、上記した種々の内容は、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲に於いて可能な限り組合せることができる。例えば、上記実施形態では、製氷工程終了後に供給工程を行う例について説明したが、製氷工程を行いながら供給工程を行うようにしてもよい。運転のバリエーションが増え、利便性が向上する。また、例えば、上記実施形態では、海水からシャーベット氷を製氷し、水産物などの鮮度保持に用いる場合を例に説明したが、真水からシャーベット氷を製氷し、野菜などの鮮度保持に用いるようにしてもよい。

【0077】

また、過冷却媒体の温度や予熱温度の制御（調整）に際しては、例えば、図６に示すように予め被処理海水の塩分濃度と凍結温度との関係を求めておき、熱交換器２６へ供給される海水の濃度を濃度計５２４で計測するとよい。これにより、予熱器２４や冷凍機４を予熱温度調整器５２１やブライン温度調整器５１１により適切に運転することができる。

【符号の説明】

【0078】

１・・・ 製氷システム
２・・・製氷装置
２６・・・熱交換器
２７・・・解除器
３・・・供給装置
３３・・・貯氷タンク
３３５・・・パンチング板
４・・・冷凍機
５・・・制御装置
６・・・海水処理装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】