CN111602015A - 制冰***以及用于该制冰***的蒸发温度的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种制冰***(50)，包括进行蒸汽压缩式冷冻循环的制冷剂回路(60)、制冷剂回路(60)的冷却对象即溶液的循环回路(70)以及对制冷剂回路(60)的制冷剂的蒸发温度进行控制的控制装置(80)。循环回路(70)包括冰发生器(1)的溶液流路(12A)、储存溶液的溶液容器(8)以及向溶液流路(12A)压送溶液的泵(9)。制冷剂回路(60)包括冰发生器(1)的蒸发器(20)、压缩机(2)、冷凝器(3)以及膨胀阀(5)。控制装置(80)具有控制部(81)，该控制部随着溶液的溶质浓度变高而将蒸发器(20)的蒸发温度调低。

Description

制冰***以及用于该制冰***的蒸发温度的控制方法
技术领域
本公开涉及一种适用于冰浆制造的制冰***以及用于该制冰***的蒸发温度的控制方法。
背景技术
在产生冰浆的制冰***中，在制冰运转中，若制冷剂的蒸发温度过度降低，那么，制冰量变得过多而使制冰器的内部冻结，从而可能导致设备的破损。因此，在制冰运转中，使制冷剂的蒸发温度不过度降低是重要的。
在专利文献1中记载有一种制冰器的蒸发压力控制装置，其通过防止制冰器的冰堵塞，能够在不进行除霜运转的情况下进行长时间连续制冰。
在专利文献1的蒸发压力控制装置中，根据溶液结晶温度TF和温度差设定值ΔT算出制冰器的制冷剂蒸发温度(TF-ΔT)，通过将该制冷剂蒸发温度(TF-ΔT)的饱和压力换算值设为设置于制冷剂出口配管的蒸发压力调节阀的目标值，从而防止制冰器内的传热管(供溶液流动的流路)的冰堵塞。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-19428号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在专利文献1的蒸发压力控制装置中，无论溶液浓度如何，从溶液结晶温度TF中减去的温度差设定值ΔT始终恒定。
因此，在小于规定的溶液浓度的范围，有时容易发生冰堵塞(冰锁)，在规定的溶液浓度以上的范围，有时无法提高制冰能力，并且无法执行与溶液浓度的变化相应的合适的制冰运转。
本公开的目的在于在以溶液为冷却对象的制冰***中抑制冰锁，并且确保所期望的制冰能力。
解决技术问题所采用的技术方案
(1)本公开的一形态的制冰***包括进行蒸汽压缩式冷冻循环的制冷剂回路、所述制冷剂回路的冷却对象即溶液的循环回路以及对所述制冷剂回路的制冷剂的蒸发温度进行控制的控制装置。
所述循环回路包括冰发生器的溶液流路、储存溶液的溶液容器以及向所述溶液流路压送溶液的泵，所述制冷剂回路包括所述冰发生器的蒸发器、压缩机、冷凝器以及膨胀阀。
此外，所述控制装置具有控制部，所述控制部随着溶液的溶质浓度变高而将所述蒸发器的蒸发温度调低。
根据本公开的制冰***，溶液的溶质浓度越高，则控制部将蒸发器的蒸发温度调节得越低，因此，即使溶质浓度在制冰运转中变化，也能够抑制冰锁并确保期望的制冰能力。
(2)在本公开的制冰***中，所述控制部根据溶质浓度与制冷剂的蒸发温度的相关关系算出目标蒸发温度，并且调节所述蒸发器的蒸发温度以使该蒸发温度成为算出的目标蒸发温度，其中，溶质浓度与制冷剂的蒸发温度的相关关系被定义为溶液的结冰温度与制冷剂的蒸发温度的温度差随着溶质浓度的增加而变大。
(3)在本公开的制冰***中，优选，在所述冰发生器由包括内管和外管的双重管式制冰机构成的情况下，所述相关关系包括对所述内管的内表面粗糙度进行调节的情况下的第一相关关系；以及不对所述内管的内表面粗糙度进行调节的情况下的第二相关关系。
(4)在该情况下，在自有***所采用的所述冰发生器是对内表面粗糙度进行调节的类型的情况下，只要所述控制部利用所述第一相关关系对所述蒸发器的蒸发温度进行调节即可，在自有***所采用的所述冰发生器是不对内表面粗糙度进行调节的类型的情况下，只要所述控制部利用所述第二相关关系对所述蒸发器的蒸发温度进行调节即可。
如此一来，能够根据制冰***所采用的冰发生器的类型来设定准确的目标蒸发温度，因此，与不考虑是否进行内表面粗糙度调节而采用相同的相关关系的情况相比，能够更适当地进行蒸发器的蒸发温度的调节。
(5)在本公开的制冰***中，优选，在溶质浓度的测量值小于第一阈值的情况下，所述控制部输出警报信息，所述警报信息用于提醒用户注意溶质浓度的测量值小于第一阈值。
如此一来，能够向用户通知由于溶质浓度较低而没有制冰能力这一情况。因此，能够敦促用户执行向制冰***的溶液容器补充溶质等规定的作业。
(6)在本公开的制冰***中，在溶质浓度的测量值小于第二阈值的情况下，所述控制部执行避免结冰优先于制冰能力的可靠性优先模式，在溶质浓度的测量值为第二阈值以上的情况下，所述控制部执行制冰能力优先于避免结冰的能力优先模式。
如此一来，能够根据溶质浓度的多少来执行合适的制冰运转。
(7)在本公开的制冰***中，所述蒸发器的蒸发温度的调节是下述定义的第一调节至第六调节中的任意一者：
第一调节：变频方式的压缩机的频率的调节；
第二调节：卸载方式的压缩机的满载/卸载期间以及卸载率中的至少一者的调节；
第三调节：膨胀阀的开度调节；
第四调节：送风风扇的转速的调节；
第五调节：对蒸发器的流入侧配管进行加热的加热构件的输出调节；
第六调节：溶液流量的调节。
(8)本公开的控制方法是对冰发生器的蒸发器的蒸发温度进行控制的方法，所述冰发生器的蒸发器包含于进行以溶液为冷却对象的蒸汽压缩式冷冻循环的制冷剂回路，其中，所述控制方法包括下述步骤：根据溶质温度与制冷剂的蒸发温度的相关关系算出目标蒸发温度，其中，溶质温度与制冷剂的蒸发温度的相关关系被定义为制冰量随着溶液的溶质浓度变高而变多；以及调节所述蒸发器的蒸发温度以使该蒸发温度成为算出的目标蒸发温度。
根据本公开的控制方法，包括下述步骤：根据溶质温度与制冷剂的蒸发温度的相关关系算出目标蒸发温度，其中，溶质温度与制冷剂的蒸发温度的相关关系被定义为制冰量随着溶液的溶质浓度变高而变多。
因此，仅通过增长制冰运转的持续时间而使制冰量增加，就能够使溶液的溶质浓度自然变高，从而提高制冰能力。此外，通过向溶液的循环回路追加投入溶质来提高溶质浓度，也能够提高制冰能力。
发明效果
根据本公开，能够抑制冰锁并确保期望的制冰能力。
附图说明
图1是本公开的实施方式的制冰***的概略结构图。
图2是表示冰发生器的结构例的侧视图。
图3是表示海水的盐分浓度与凝固点以及蒸发温度的关系的图表。
图4是表示基于盐分浓度的蒸发温度控制的一例的流程图。
图5是表示基于盐分浓度的警报控制的一例的流程图。
图6是表示基于盐分浓度的模式切换控制的一例的流程图。
图7是本公开的第四变形例的制冰***的概略结构图。
图8是表示冰发生器的出口的海水温度的历时变化的图表。
图9是表示第四变形例的海水的盐分浓度的计算处理的一例的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本公开的实施方式的细节进行说明。
[制冰***的整体结构]
图1是本公开的实施方式的制冰***50的概略结构图。
本实施方式的制冰***50是以存储于海水容器8的海水为原料并通过制冰机1U、1L连续地生成冰浆，并且将生成后的冰浆存储于海水容器8的***。
本实施方式的制冰机(以下，也称为“冰发生器”)1U、1L例如由双重管式制冰机构成。
在本实施方式中，在对多个(图例中为两个)制冰机(冰发生器)进行总称的情况下使用附图标记“1”，在进行区分的情况下使用附图标记“1U”和“1L”。“第一膨胀阀”的情况也同样如此。
所谓冰浆是指在水或水溶液中混有细微的冰的果子露状的冰。冰浆也被称为冰浆液、浆液冰、碎冰、液态冰。
本实施方式的制冰***50能够连续地生成以海水为基础的冰浆。因此，本实施方式的制冰***50例如设置于渔船以及渔港等，返回海水容器8的冰浆用于鲜鱼的保冷等。
如图1所示，制冰***50包括：制冷剂回路60，该制冷剂回路60进行蒸汽压缩式的冷冻循环；循环回路70，该循环回路70在海水容器8与冰发生器1U、1L之间使制冷剂回路60的冷却对象即海水循环。
制冰***50还包括：控制装置(控制器)80，该控制装置80对该制冰***50所包含的各设备的动作进行控制；输入输出装置90，该输入输出装置90与控制装置80以能够通信的方式连接。
制冷剂回路60包括冰发生器1的热交换部20(参照图2)、压缩机2、热源侧热交换器3、四通换向阀4、第一膨胀阀5、过热器6、第二膨胀阀11以及储罐7等。制冷剂回路60通过以图示的路径对上述各设备进行配管的方式构成。
冰发生器1的热交换部20作为制冷剂回路60的利用侧热交换器起作用。压缩机2由容量通过变频控制而可变的变频压缩机构成。
第一膨胀阀5是利用侧的膨胀阀，其由能够根据控制信号进行开度调节的电子膨胀阀构成。第二膨胀阀11是热源侧膨胀阀，其由能够根据控制信号进行开度调节的电子膨胀阀构成。
循环回路70包括冰发生器1的海水流路12A(参照图2)、海水容器8以及泵9等。循环回路70通过以图示的路径对上述各设备进行配管的方式构成。
冰发生器1的海水流路12A在循环回路70中作为果子露状的冰浆的生成区段起作用。
泵9从海水容器8吸入海水并将海水压送至冰发生器1的海水流路12A。海水流路12A中生成的冰浆在泵压的作用下与海水一起返回至海水容器8。
本实施方式的循环回路70包括多个冰发生器1U、1L。冰发生器1U、1L的海水流路12A串联地连接。
因此，从泵9压送而来的海水在下段侧的冰发生器1L处进行制冰后，被供给至上段侧的冰发生器1U，进一步在上段侧的冰发生器1U处进行制冰，随后，返回至海水容器8。
制冷剂回路60的第一膨胀阀5U、5L以及过热器6设置于各冰发生器1U、1L。在图1的制冷剂回路60中，第一膨胀阀5U与冰发生器1U对应，第一膨胀阀5L与冰发生器1L对应。
过热器6例如由双重管式热交换器构成，相对各冰发生器1U、1L设置有多个(图例中为两个)。与冰发生器1U、1L对应的多个过热器6分别包括外管和内管。
制冰运转中从储罐7供给制冷剂的排出侧的配管包括与冰发生器1U、1L的台数对应地分岔的排出侧分支管。
过热器6的外管相对排出侧分支管串联地连接。在相对排出侧分支管串联排列的多个过热器6中，在制冰运转中构成制冷剂行进方向的下游侧的过热器6的外管与第一膨胀阀5U、5L相通。
制冰运转中供制冷剂返回压缩机2的返回侧的配管包括与冰发生器1U、1L的台数对应地分岔的返回侧分支管。
过热器6的内管相对返回侧分支管串联地连接。在相对返回侧分支管串联排列的多个过热器6中，在制冰运转中构成制冷剂行进方向的上游侧的过热器6的内管与冰发生器1的制冷剂的流出口19(参照图2)相通。
[冰发生器的结构]
图2是表示冰发生器1的结构例的侧视图。
如图2所示，本实施方式的冰发生器1由包括内管12和外管13的横向放置型双重管式制冰机构成。
内管12由轴向(图2中的左右方向)的两端被封闭的金属制的圆筒构件构成。内管12的内部空间构成供海水和冰浆通过的海水流路12A。在内管12的海水流路12A处设置有叶片机构15。
叶片机构15将生成于内管12的内周面的冰颗粒向内侧刮起而使之分散于内管12的内部。在内管12的轴向一端侧(图2的右端侧)设置有海水的流入口16。在内管12的轴向另一端侧(图2的左端侧)设置有海水的流出口17。
外管13由直径大于内管12的直径且长度比内管12的长度短的金属制的圆筒构件构成。外管13在与内管12同轴心的状态下覆盖内管12的外周面。外管13的轴向两端通过圆环状的密封壁(未图示)相对内管12的外周面被密封。
由内管12的外周面和外管13的内周面划分且横截面形状为圆环状的环状空间构成供制冷剂通过的制冷剂流路13A。冰发生器1的热交换部20由构成制冷剂流路13A的内管12和外管13的周壁部分构成。
在外管13的下部设置有多个(图例中为三个)制冷剂的流入口18。在外管13的上部设置有多个(图例中为两个)制冷剂的流出口19。
如图2所示，用于刮起冰颗粒的叶片机构15包括转轴21、支承杆22以及叶片23。
转轴21在与内管12同轴心的状态下收容于海水流路12A。转轴21的轴向两端部被安装成在将内管12的轴向两端密封的密封壁24的中心部处自由旋转。
在转轴21的轴向一端部(图2的左端部)连接有马达25。马达25作为使叶片机构15沿规定方向旋转的驱动部起作用。
支承杆22由从转轴21的外周面向径向外侧突出的棒状构件构成。沿转轴21的轴向每隔规定间隔配置有支承杆22。叶片23固定于各支承杆22的前端。叶片23例如由树脂制的带板构件构成。叶片23的旋转方向的前侧的端缘形成为锋利的前端变细形状。
冰发生器1具有由一对叶片23、23构成的刮刀组件(以下，简称为“组件”)。
构成一个组件的一对叶片23、23的轴向位置相同且旋转方向位置错开180度。组件沿着转轴21的轴向设置有多组(图例中为六组)。
[制冰***的运转模式]
在本实施方式的制冰***50的制冰运转中，四通换向阀4被保持为图1的实线的状态。在该情况下，压缩机2排出的高温高压的气体制冷剂流入在制冰运转中作为冷凝器起作用的热源侧热交换器3。
流入热源侧热交换器3的气体制冷剂与送风风扇10送来的空气进行热交换而冷凝、液化。在热源侧热交换器3中液化后的制冷剂经由第二膨胀阀11(制冰运转中完全打开)、储罐7以及过热器6的外管分别流入第一膨胀阀5U、5L。
液化后的制冷剂通过第一膨胀阀5U、5L被减压至规定的低压，从冰发生器1的流入口18(参照图2)流入在制冰运转中作为蒸发器起作用的冰发生器1U、1L的热交换部20。
流入冰发生器1的热交换部20的制冷剂在泵9的作用下与被压送至内管12的海水流路12A的海水进行热交换而蒸发。若海水在制冷剂的蒸发作用下被冷却，则在内管12的内表面及其附近会生成冰颗粒。
生成的冰颗粒被叶片机构15刮起，在海水流路12A的内部与海水混合而构成冰浆。冰浆从内管12的流出口17流出而返回海水容器8。在冰发生器1U、1L的热交换部20中蒸发并汽化的制冷剂经由过热器6的内管和四通换向阀4返回压缩机2。
如上所述，循环回路70具有内管12被串联连接的两台冰发生器1U、1L。因此，循环回路70的处理的顺序如下：
1)从泵9朝向下段侧的冰发生器1L供给原料；
2)在下段侧的冰发生器1L处生成冰浆；
3)从下段侧的冰发生器1L朝向上段侧的冰发生器1U移送冰浆和海水；
4)在上段侧的冰发生器1U处生成冰浆；
5)从上段侧的冰发生器1U朝向海水容器8回送冰浆和海水。
[控制装置的结构]
如图1所示，控制装置80具有包括CPU等的控制部81以及包括易失性存储器等的存储部82。存储部82还包括储存计算机程序的HDD或SSD等存储装置。
控制部81通过执行从存储部82读取的计算机程序来实现与制冰***50的运转相关的各种控制。
例如，控制装置80的控制部81能够根据设置于制冷剂回路60各处的压力传感器、温度传感器以及电流传感器等的测量值执行四通换向阀4的切换操作、第一膨胀阀5和第二膨胀阀11的开度调节控制以及压缩机2的容量控制等。
作为在制冰运转中实施的控制，控制装置80的控制部81能够执行下述控制。另外，在下述说明中，对制冰运转的情况进行假定，并且将冰发生器1的“热交换部20”称为“蒸发器20”。
1)蒸发温度控制(图4)
该控制是在制冰运转中调节蒸发器20的制冷剂的蒸发温度的控制。在本实施方式中，采用即使盐分浓度变化也能使稳定的制冰运转和期望的制冰能力同时成立的关系式(参照图3)，进行对制冷剂的蒸发温度进行调节的控制。
在此，“稳定的制冰运转”是指下述运转：不会发生过冷所产生的冰层附着于内管12的内表面而在叶片23处作用过大的负载的现象(冰锁)，叶片机构15处于稳定运转的状态。
2)警报控制(图5)
该控制根据制冰运转中的海水的盐分浓度来执行用于对制冰***50的用户进行规定的提醒注意的通知(例如，显示盐分浓度的当前值以及敦促追加投入盐分等)。
如后文所述，在本实施方式的制冰***50中，海水的盐分浓度越低，则制冰能力越低。因此，为了运用制冰***50以使海水的盐分浓度不极端地下降，需要上述警报控制。
3)模式切换控制(图6)
该控制根据制冰运转中的海水的盐分浓度将制冰运转中的控制模式切换至“可靠性优先模式”或“能力优先模式”中的任意一者。
可靠性优先模式是指避免结冰优先于制冰能力的控制模式，其在海水的盐分浓度小于规定值的情况下执行。“能力优先模式”是指制冰能力优先于避免结冰的控制模式，其在海水的盐分浓度为规定值以上的情况下执行。
上述三种类型的控制所需的传感器是设置于制冰***50的下述传感器31～33。
吸入压力传感器31是安装于压缩机2的吸入配管且对在吸入配管中流动的制冷剂的压力进行测量的压力传感器。吸入压力传感器31的测量值与制冷剂回路60中进行的冷冻循环的低压实质上相等。
盐分浓度传感器32是安装于下段侧的冰发生器1L的海水的入口配管且对在该入口配管中流动的海水的盐分浓度进行测量的传感器。盐分浓度传感器32的测量值与流入下段侧的冰发生器1L的海水的盐分浓度实质上相等。
海水温度传感器33是安装于下段侧的冰发生器1L的海水的入口配管且对在该入口配管中流动的海水的温度进行测量的传感器。海水温度传感器33的测量值与流入下段侧的冰发生器1L的海水的温度实质上相等。
控制装置80的存储部82对用于上述各控制的控制信息进行存储。控制信息包括盐分浓度C与蒸发温度T1、T2的多种关系式(T1＝A1×C，T2＝A2×C)以及第一阈值Th1和第二阈值Th2。
通过用户对输入输出装置90或者与该输入输出装置90以能够通信的方式连接的用户终端进行规定的操作输入，上述关系式和阈值被记录于存储部82。
上述关系式(T1＝A1×C，T2＝A2×C)是用于在蒸发温度控制(图4)中计算制冷剂的理想的蒸发温度T1、T2的关系式。
第一阈值Th1是用于警报控制(图5)的盐分浓度C的阈值(以下，也称为“警报阈值”)。第二阈值Th2是用于模式切换控制(图6)的盐分浓度C的阈值(以下，也称为“切换阈值”)。
输入输出装置90由能够与控制装置80进行通信的用户界面构成。控制装置80与输入输出装置90的通信可以是有线通信和无线通信中的任意一者。
输入输出装置90可以是与控制装置80分体的通信装置(例如，遥控器、笔记本电脑、平板电脑或者移动终端等)，也可以是与控制装置80一起收容于单一壳体的操作用界面。
输入输出装置90包括输入部、显示部以及扬声器等，其中，所述输入部包括接受操作输入的触摸面板或各种输入键等，所述显示部是向用户显示从控制装置80接收到的信息的显示器等，所述扬声器以声音的方式输出规定的信息。
输入输出装置90包括用于与笔记本电脑等用户终端进行通信的通信端口(例如，USB端口或RS-232端口等)。在该情况下，若将用户终端与输入输出装置90连接，则能够进行用户终端与控制装置80的通信。
[控制参数的具体例]
图3是表示海水的盐分浓度与凝固点以及蒸发温度的关系的图表。
在图3中，横轴表示海水的盐分浓度(重量％)，纵轴表示温度(℃)。
图3的直线L0是表示海水的理论凝固点(℃)的图线。
若将海水的盐分浓度设为C，并将海水在理论上的结冰温度设为T0，则表示两者的相关关系的直线L0构成为T0＝A0×C的一次函数。A0是表示海水的凝固点相对盐分浓度C的下降程度的系数(斜率)。
比直线L0靠上侧的温度范围R0表示海水无法结冰的温度范围。比直线L0靠下侧的范围表示海水能够结冰的温度范围。
图3的函数L1是确定不发生冰锁而能够进行稳定的制冰运转的温度范围R1与可能发生冰锁的温度范围R2的边界的图线。
若将海水的盐分浓度设为C且将制冷剂的蒸发温度设为T1，则函数L1例如能够定义为T1＝A1×C的一次函数。函数L1表示对内管12的内表面进行粗糙度调节的情况下的相关性，其根据海水中有无冰核而不同。对于每一制冰***50，通过试验运转或仿真试验等预先确定函数L1。
图3的函数L2也是确定不发生冰锁而能够进行稳定的制冰运转的温度范围R1与可能发生冰锁的温度范围R2的边界的图线。
若将海水的盐分浓度设为C且将制冷剂的蒸发温度设为T2，则函数L2例如能够定义为T2＝A2×C的一次函数。函数L2表示不对内管12的内表面进行粗糙度调节的情况下(镜面加工的情况下)的相关性，其根据海水中有无冰核而不同。对于每一制冰***50，通过试验运转或仿真试验等预先确定函数L1。
直线L3是表示基于专利文献1(以下，称为“现有例”)的技术思想的蒸发温度T3的直线。在现有例中，通过从溶液结晶温度(海水的结冰温度)减去规定的温度差ΔT来求出制冷剂的蒸发温度T3。因此，直线L3表示成T3＝A0×C-ΔT的一次函数。
在图3中，点P是函数L1与直线L3的交点。在图3中，作为一例，交点P处的盐分浓度C为6％。
如图3所示，本实施方式的函数L1、L2由通过原点且系数A1、A2的值(负值)小于系数A0的值(绝对值较大)的直线构成。以下，以函数L1为例，对其理由进行说明。
直线L3是与直线L0平行且相对直线L0向下方偏移规定的温度差ΔT的直线。因此，无论盐分浓度C如何变化，制冷剂的蒸发温度T3始终为比海水的结冰温度T0低规定的温度差ΔT的温度。
在该情况下，在交点P的左侧的浓度范围(C＜6％)，直线L3位于函数L1的下侧。因此，若将在该浓度范围(C＜6％)处通过直线L3求出的蒸发温度T3设为目标值，那么，制冰量将变得过多，从而可能发生冰锁。
另一方面，在交点P的右侧的浓度范围(C≥6％)，直线L3位于函数L1的上侧。因此，若将在该浓度范围(C≥6％)处通过直线L3求出的蒸发温度T3设为目标值，那么，虽然能够防止冰锁，但会在过分高的蒸发温度T3下进行制冰运转。
如此一来，若采用无论盐分浓度C如何而温度差ΔT均恒定的直线L3的蒸发温度T3作为目标值，那么，在小于规定的盐分浓度的范围，容易发生冰锁，在规定的盐分浓度以上的范围，无法最大限度地提高制冰能力。
与此相对地，函数L1定义温度范围R1与温度范围R2的边界，其由通过原点且系数A1的绝对值大于系数A0的绝对值的直线构成。因此，若将通过函数L1求出的蒸发温度T1设为目标值，那么，即使盐分浓度C发生变化，也能够进行抑制冰锁且最大限度地发挥制冰能力的制冰运转。
如此一来，若将从与直线L0的温度差随着盐分浓度C的增加而变大的函数L1的关系式求出的蒸发温度T1设为目标值，那么，无论对于怎样的盐分浓度C，均能够维持稳定的制冰运转并发挥期望的制冰能力。
另外，系数A1、A2的绝对值为A1＞A2的理由是，若进行使冰发生器1的内管12的内表面***糙的处理，那么，与内表面光滑的情况(镜面)相比，开始结冰的制冰量较少，冰难以附着，因此，即使使蒸发温度T1低于蒸发温度T2，也不容易发生冰锁。
图3中，加了阴影线的粗框部分表示海水的制冰***50的制冰运转过程中推荐的海水的盐分浓度C的一般浓度范围W。
如图3所示，海水的盐分浓度C的浓度范围W大致为5％～7％。在本实施方式中，警报阈值Th1被设定为盐分浓度C的一般浓度范围W的下限值(＝5％)。
切换阈值Th2被设定为与制冰***50所要求的制冰能力(以下，称为“要求能力”)对应的盐分浓度C。
具体而言，在制冰***50中，在能够得到用户期望的要求能力的盐分浓度C例如为6％的情况下，只要将切换阈值Th2设为6％即可。
[基于盐分浓度的蒸发温度控制]
图4是表示基于盐分浓度C的蒸发温度控制的一例的流程图。
在制冰运转中，控制装置80的控制部81针对每个规定的控制周期(例如20～60秒)执行图4的流程图所示的蒸发温度控制。
如图4所示，控制部81首先执行对目前的海水的盐分浓度C进行测量的处理(步骤S10)。
海水的盐分浓度C的测量值Cd例如是盐分浓度传感器32的测量值。海水的盐分浓度C的测量值Cd也可是将海水温度传感器33的测量值假定成冰发生器1中的海水的结冰温度而算出的盐分浓度的计算值。
接着，控制部81根据盐分浓度C的测量值Cd算出目标蒸发温度Tg(步骤S11)。具体而言，控制部81在执行以制冰***50的制冰能力为优先的控制模式(以下，称为“能力优先模式”)的情况下，通过下述式(1)或式(2)算出制冷剂的目标蒸发温度Tg。
Tg＝T1＝A1×Cd……(1)进行内表面粗糙度调节的情况
Tg＝T2＝A2×Cd……(2)不进行内表面粗糙度调节的情况
即，在自有***所采用的冰发生器1是对内管12的内表面粗糙度进行调节的类型的情况下，控制部81将式(1)算出的蒸发温度T1设为制冷剂的目标蒸发温度Tg。
此外，在自有***所采用的冰发生器1是不对内管12的内表面粗糙度进行调节(镜面加工)的类型的情况下，控制部81将式(2)算出的蒸发温度T2设为制冷剂的目标蒸发温度Tg。
另一方面，在控制部81执行以稳定的制冰运转的准确性(制冰***50的可靠性)为优先的控制模式(以下，称为“可靠性优先模式”)的情况下，将在上述蒸发温度T1、T2的基础上加上规定的余量α(例如+2℃)而成的温度设为目标蒸发温度Tg。
接着，控制部81算出根据制冷剂的物性确定的、相当于目标蒸发温度Tg的饱和压力(以下，称为“目标饱和压力”)Psg(步骤S12)。
然后，控制部81读入吸入压力传感器31的测量值Pd(步骤S13)。控制部81对测量值Pd与目标饱和压力Psg是否相等进行判定(步骤S14)。
在步骤S14的判定结果是肯定结果(Pd＝Psg)的情况下，控制部81维持压缩机2的变频器的频率(步骤S15)。因此，压缩机2的输出未被改变。
在步骤S14的判定结果是否定结果(Pd≠Psg)的情况下，控制部81对吸入压力传感器31的测量值Pd是否大于目标饱和压力Psg进行判定(步骤S16)。
在步骤S16的判定结果是肯定结果(Pd＞Psg)的情况下，控制部81使压缩机2的变频器的频率上升规定量(步骤S17)，从而使压缩机2的输出增加。
在步骤S16的判定结果是否定结果(Pd＜Psg)的情况下，控制部81使压缩机2的变频器的频率下降规定量(步骤S18)，从而使压缩机2的输出减少。
如上所述，根据本实施方式的制冰***50，存储部82对盐分浓度C与制冷剂的蒸发温度T1、T2的相关式(T1＝A1×C，T2＝A2×C)进行存储，其中，上述相关式被定义成海水的结冰温度T0与制冷剂的蒸发温度T1、T2的温度差随着盐分浓度C的增加而变大。
此外，控制部81根据上述关系式(T1＝A1×C，T2＝A2×C)算出与盐分浓度C的测量值Cd对应的目标蒸发温度Tg，并且调节压缩机2的输出以形成与算出的目标蒸发温度Tg相当的目标饱和压力Psg。
因此，即使在制冰运转中盐分浓度C发生变化，也能够抑制冰锁并确保期望的制冰能力，从而能够同时实现稳定的制冰运转和制冰能力。
在本实施方式的制冰***50中，由于采用了结冰温度T0与制冷剂的蒸发温度T1、T2的温度差随着盐分浓度C的增加而变大的关系式(T1＝A1×C，T2＝A2×C)，因此，控制装置80的控制部81算出目标值温度Tg(即，制冰量变多的目标蒸发温度Tg)，其中，盐分浓度C的测量值Cd越高，则该目标值温度Tg相对结冰温度T0向负数侧的背离就越大。
因此，换言之，控制部81所执行的蒸发温度控制(图4)可以说是包括下述第一处理和第二处理的控制。
第一处理：根据盐分浓度C越高则制冰量越多的关系式(T1＝A1×C等)，算出目标蒸发温度Tg的处理(图4的步骤S10、S11)。
第二处理：调节蒸发器20的蒸发温度，以成为算出的目标蒸发温度Tg的处理(图4的步骤S12～S18)。
如此一来，根据本实施方式的制冰***50，通过控制部81根据盐分浓度C越高则制冰量越多的关系式(T1＝A1×C等)算出目标蒸发温度Tg(图4的步骤S10、S11)，因此，仅通过增长制冰运转的持续时间而使制冰量增加，就能使循环回路70中的海水的盐分浓度C自然变高，从而能够提高制冰能力。
此外，通过向循环回路70的海水容器8追加投入盐分来提高盐分浓度C，也能够提高制冰能力。
根据本实施方式的制冰***50，存储部82对根据是否进行内管12的内表面粗糙度调节而不同的关系式(T1＝A1×C，T2＝A2×C)进行存储。
此外，在自有***的冰发生器1是进行内表面粗糙度调节这一类型的情况下，控制部81利用该类型的关系式(T1＝A1×C)调节蒸发器20的蒸发温度，在自有***的冰发生器1是不进行内表面粗糙度调节这一类型的情况下，控制部81利用该类型的关系式(T2＝A2×C)调节蒸发器20的蒸发温度。
因此，能够设定与制冰***50所采用的冰发生器1的类型相应的准确的目标蒸发温度Tg。因此，与不考虑是否进行内表面粗糙度调节而使用相同的关系式的情况相比，能够更适当地进行蒸发器20的蒸发温度的调节。
[基于盐分浓度的警报控制]
如图3所示，在盐分浓度C低于运用范围W(5％～7％)的浓度范围，函数L1(或函数L2)靠近直线L0，两者的温度差(即，能够在不发生冰锁的情况下降低制冷剂的蒸发温度的温度差)变小。
因此，在低于运用范围W(5％～7％)的浓度范围，有时无法充分地降低蒸发温度，从而无法如期望的那样提高制冰能力。
因此，优选，在制冰***50的运转刚开始后等海水的盐分浓度C小于5％的情况下，用户进行向海水容器8投入盐分的作业等，以使循环回路70所包含的海水的盐分浓度C上升至运用范围(5％～7％)。
因此，在本实施方式的制冰***50中，为了向用户通知浓度盐分C无法确保制冰能力，执行基于盐分浓度C的警报控制。
图5是表示基于盐分浓度C的警报控制的一例的流程图。
在制冰运转中，控制装置80的控制部81对每一规定的控制周期(例如20～60秒)执行图5的流程图所示的警报控制。
如图5所示，控制部81首先执行对目前的海水的盐分浓度C进行测量的处理(步骤S20)。
海水的盐分浓度C的测量值Cd例如是盐分浓度传感器32的测量值。海水的盐分浓度C的测量值Cd也可是将海水温度传感器33的测量值假定成冰发生器1中的海水的结冰温度而算出的盐分浓度的计算值。
接着，控制部81对盐分浓度C的测量值Cd是否小于规定的警报阈值Th1(例如5％)进行判定(步骤S21)。
在步骤S21的判定结果是肯定结果(Cd＜Th1)的情况下，控制部81向输入输出装置90发送规定的警报信息。
在步骤S21的判定结果是否定结果(Cd≥Th1)的情况下，控制部81不发送上述警报信息，结束处理。
接收到警报信息的输入输出装置90将该警报信息以能够识别的形态向用户通知。警报信息由目前的盐分浓度C的测量值Cd、在该测量值Cd下不具有制冰能力这一情况或需要进行增加盐分的作业这一情况的信息等构成。
通过显示器显示以及声音输出中的至少一种方法进行警报信息的通知。输入输出装置90显示或以声音的方式输出“目前的盐分浓度是2.5％，请补充盐分直至盐分浓度为5％以上”等警报信息。
如上所述，根据本实施方式的制冰***50，在制冰运转中的海水的盐分浓度C的测量值Cd小于第一阈值Th1的情况下，控制部81向输入输出装置90输出用于提醒制冰***50的用户注意到上述情况的警报信息。
因此，能够向用户通知由于海水的盐分浓度C低而没有制冰能力这一情况，能够敦促用户执行向制冰***50的海水容器8补充盐分等规定的作业。
[基于盐分浓度的模式切换控制]
图6是表示基于盐分浓度C的模式切换控制的一例的流程图。
在制冰运转中，控制装置80的控制部81针对每个规定的控制周期(例如20～60秒)执行图6的流程图所示的蒸发温度控制。
如图6所示，控制部81首先执行对目前的海水的盐分浓度C进行测量的处理(步骤S30)。
海水的盐分浓度C的测量值Cd例如是盐分浓度传感器32的测量值。海水的盐分浓度C的测量值Cd也可是将海水温度传感器33的测量值假定成冰发生器1中的海水的结冰温度而算出的盐分浓度的计算值。
接着，控制部81对盐分浓度C的测量值是否为规定的切换阈值Th1(例如6％)以上进行判定(步骤S31)。
在步骤S31的判定结果是肯定结果(Cd≥Th2)的情况下，控制部81作为制冰运转中的控制模式执行“能力优先模式”。
具体而言，控制部81采用蒸发温度T1(＝A1×C)或蒸发温度T2(＝A2×C)作为上述蒸发温度控制中的目标蒸发温度Tg，并对压缩机2的输出进行调节以使制冰***50的制冰能力达到最大限度。
在步骤S31的判定结果是否定结果(Cd＜Th2)的情况下，控制部81作为制冰运转中的控制模式执行“可靠性优先模式”。
具体而言，控制部81采用蒸发温度T1+α(＝A1×C+α)或蒸发温度T2+α(＝A2×C+α)作为上述蒸发温度控制中的目标蒸发温度Tg，并且使压缩机2以能够可靠地抑制冰锁发生的输出进行动作。
如上所述，根据本实施方式的制冰***50，在制冰运转中的海水的盐分浓度C的测量值Cd小于第二阈值Th2的情况下，控制部81执行以避免结冰为优先的可靠性优先模式，在制冰运转中的海水的盐分浓度C的测量值Cd为第二阈值Th2以上的情况下，控制部81执行以制冰能力为优先的能力优先模式。因此，能够根据盐分浓度C的多少来执行合适的制冰运转。
[第一变形例]
在上述实施方式中，控制部81调节变频方式的压缩机2的频率以形成与目标蒸发温度Tg相当的目标饱和压力Psg，从而调节蒸发器20的蒸发温度以使其成为目标蒸发温度Tg(图4的步骤S12～S18)。
当然，作为蒸发器20的蒸发温度的调节方法，除了上述调节方法以外，还可考虑各种调节方法。以下，对可在本实施方式的制冰***50中采用的蒸发器20的蒸发温度的调节方法进行列举，其中也包括前述调节方法。
第一调节：针对变频方式的压缩机2的频率的调节
第一调节是上述实施方式中说明的调节方法。
第二调节：卸载方式的压缩机2的满载/卸载期间以及卸载率中的至少一者的调节
第二调节是在压缩机2为卸载方式的压缩机的情况下可采用的调节方法。在该情况下，控制部81对压缩机2的满载/卸载期间以及卸载率中的至少一者进行调节以形成与目标蒸发温度Tg相当的目标饱和压力Psg，从而将蒸发器20的蒸发温度调节成目标蒸发温度Tg。
第三调节：膨胀阀5的开度调节
第三调节是在膨胀阀5是能够进行开度调节的电子膨胀阀的情况下可采用的调节方法。在该情况下，控制部81调节膨胀阀5的开度以形成与目标蒸发温度Tg相当的目标饱和压力Psg，从而将蒸发器20的蒸发温度调节成目标蒸发温度Tg。
第四调节：送风风扇10的转速调节
第四调节是在能够调节送风风扇10的转速的情况下可采用的调节方法。在该情况下，控制部81对送风风扇10的转速进行调节以形成与目标蒸发温度Tg相当的目标饱和压力Psg，从而将蒸发器20的蒸发温度调节成目标蒸发温度Tg。
第五调节：对蒸发器20的流入侧配管进行加热的加热构件的输出调节
第五调节是在设置有对蒸发器20的流入侧配管进行加热的加热构件(例如电热加热器等)的情况下可采用的调节方法。在该情况下，控制部81对加热构件的输出进行调节以使设置于蒸发器20的流入侧配管的温度传感器(未图示)成为目标蒸发温度Tg，从而将蒸发器20的蒸发温度调节成目标蒸发温度Tg。
第六调节：海水流量的调节
第六调节是通过调节海水泵9的输出来调节冰发生器1的海水流路12A的海水流量的方法。在该情况下，控制部81调节海水流量以使设置于蒸发器20的流入侧配管的温度传感器(未图示)成为目标蒸发温度Tg，从而将蒸发器20的蒸发温度调节成目标蒸发温度Tg。
[第二变形例]
在上述实施方式中，通过规定的关系式(T1＝A1×C，T2＝A2×C)定义了海水的盐分浓度C与制冷剂的蒸发温度T1、T2的相关关系，不过，两者的关系式不限定于一次函数，也可是二次函数或三次函数。此外，两者的相关关系也可通过参照表格的方式定义，还可以图3所示的图表形式进行定义。
即，只要存储部82以关系式、表格形式以及图表形式中的任一形式存储盐分浓度C与蒸发温度T1、T2的相关关系即可。
[第三变形例]
如上述实施方式所述的那样，在具有多台冰发生器1U、1L的制冰***50的情况下，优选，在任一冰发生器1U中发生了冰锁的情况下，执行对其余的冰发生器1L进行保护的紧急控制。
例如，在制冰***50包含两台冰发生器1U、1L且冰发生器1U的运转停止条件(马达25的电流值急剧上升等)成立的情况下，控制部81在使叶片机构15实际停止前降低压缩机2的输出。
在该情况下，优选，压缩机2的输出下降率与叶片机构15的个数成比例地确定。例如，在使两台冰发生器1U、1L中的一台冰发生器1U的运转停止的情况下，只要在其停止前将压缩机2的输出设置成一半即可。
若执行上述紧急控制，那么，就能够避免由于就这样维持压缩机2的输出而引起的蒸发器20的蒸发温度的急剧下降，也能够预先防止其余的冰发生器1L的叶片机构15的破损。
[第四变形例]
图7是本公开的第四变形例的制冰***的概略结构图。
在上述实施方式中，作为海水的盐分浓度C，采用了安装于下段侧的冰发生器1L的海水的入口配管的盐分浓度传感器32的测量值Cd。在第四变形例中，将对根据海水的结冰温度算出海水的盐分浓度C这一例进行说明。该计算值能够用于上述实施方式中的蒸发温度控制、警报控制以及模式切换控制。
如图7所示，本变形例的制冰***在上段侧的冰发生器1U的海水的出口配管处具有海水温度传感器34。该海水温度传感器34的测量值与从上段侧的冰发生器1U排出的海水的温度实质上相等。
图8是表示上段侧的冰发生器的出口配管的海水温度的历时变化的图表。如图8所示，冰发生器1U的出口配管的海水温度T4在制冰***开始运转后逐渐降低，即使达到结冰温度，也还进一步降低，从而形成过冷状态。接着，通过消除过冷状态，使海水的温度T4上升至结冰温度，从而开始冰的生成。
如图3所示，海水的结冰温度T0与海水的浓度C存在一次函数L0所示那样的比例关系。因此，若能够对海水的结冰温度T0进行检测，则能够利用该结冰温度T0算出海水的浓度C。因此，在本变形例中，利用图8所示的温度的推移来检测出海水成为了结冰温度这一情况，并根据该结冰温度求出海水的浓度C。
图9是表示第四变形例的海水的盐分浓度的计算处理的一例的流程图。
如图9所示，控制装置80的控制部81首先设定海水的盐分浓度C的初始值C0(步骤S41)。该初始值C0例如可设定成C0＝3.5％。在该情况下，初始值C0构成为比前述一般的浓度范围W更低的浓度。因此，制冷剂的目标蒸发温度以不发生冰锁的方式设定得较高。
接着，控制部81对由海水温度传感器34检测出的海水的温度是否满足规定的制冰条件进行判定(步骤S42)。例如，对海水温度传感器34的测量值T4是否满足T4＜1℃进行判别。接着，控制部81对结冰温度是否满足规定的稳定条件进行判定(步骤S43)。如图8所示，当过冷状态消除时，海水的温度上升至结冰温度，制冰开始。此时，若正常地进行制冰，那么，海水的温度不会较大地变动而稳定在结冰温度。步骤S43如上所述那样对海水的温度是否稳定在结冰温度进行判定，当稳定时，才将海水温度传感器34的测量值T4确定为结冰温度。
根据是否满足以下三个条件中的一个或多个条件进行上述步骤S43的判定：
(条件1)海水温度传感器34的测量值T4的规定时间(例如，1分钟时间)的最大值和最小值之差控制在规定的温度范围ΔT4内(例如，0.5℃以内)；
(条件2)海水温度传感器34的测量值T4的规定时间(例如，1分钟时间)的最大值和最小值控制在以所述规定时间中的测量值的平均值为中心的规定范围内(例如，±0.25℃以内)；
(条件3)满足条件1以及/或者条件2的状态持续规定时间t(例如，5分钟时间)。
当结冰温度T0确定时，控制部81利用图3所示的函数L0算出海水的浓度C(步骤S44)。接着，控制部81利用以上述方式算出的海水的浓度C来执行上述蒸发温度控制、警报控制以及模式切换控制。
另外，在步骤S43中，若用于判定海水温度传感器34的测量值是否稳定的持续时间t设定为过长的时间，那么，伴随制冰的海水的盐分浓度的变化可能表现为结冰温度的变化，因此，难以求出稳定的结冰温度。因此，例如，优选以海水的浓度变化1％前满足结冰温度的稳定条件的方式设定持续时间t。
[其他的变形例]
本次公开的实施方式在所有方面均为例示而非限制。本公开的保护范围由权利要求书示出，包含与权利要求书等同的含义及其范围内的所有改变。
在上述实施方式中，对由“横向型”的双重管式制冰机构成的冰发生器1进行了例示，不过，冰发生器1也可是“纵向型”或“倾斜型”的双重管式制冰机。
在上述实施方式中，对包含有两台冰发生器1的制冰***50进行了例示，不过，冰发生器1也可是一台，还可是三台以上。
在上述实施方式中，对制冷剂回路60的冷却对象是“海水”的制冰***50进行了例示，不过，制冷剂回路60的冷却对象不限定于海水，也可一般化为包含海水在内的“溶液”。
在将冷却对象一般化为溶液的情况下，只要将上述实施方式所记载的“海水”替换成“溶液”即可。此外，只要将上述实施方式所记载的海水的“盐分浓度”替换成溶液的“溶质浓度”即可。
符号说明
1 双重管式制冰机(冰发生器)
1U 上段侧的双重管式制冰机(冰发生器)
1L 下段侧的双重管式制冰机(冰发生器)
2 压缩机
3 热源侧热交换器(冷凝器)
4 四通换向阀；
5 第一膨胀阀
5U 上段侧的第一膨胀阀
5L 下段侧的第一膨胀阀
7 储罐
8 海水容器(溶液容器)
9 泵
10 送风风扇
11 第二膨胀阀
12A 海水流路(溶液流路)
12 内管
13 外管
13A 制冷剂流路
15 叶片机构
16 流入口(海水用)
17 流出口(海水用)
18 流入口(制冷剂用)
19 流出口(制冷剂用)
20 热交换部(蒸发器)
20A 满液式蒸发器
21 转轴
22 支承杆
23 叶片
24 密封壁
25 马达
31 吸入压力传感器
32 盐分浓度传感器(溶质浓度传感器、测量部)
33 海水温度传感器(溶液温度传感器、测量部)
50 制冰***
60 制冷剂回路
70 循环回路
80 控制装置
81 控制部
82 存储部
90 输入输出装置
Th1 警报阈值(第一阈值)
Th2 切换阈值(第二阈值)。

Claims (8)

1.一种制冰***(50)，所述制冰***(50)包括进行蒸汽压缩式冷冻循环的制冷剂回路(60)、所述制冷剂回路(60)的冷却对象即溶液的循环回路(70)以及对所述制冷剂回路(60)的制冷剂的蒸发温度进行控制的控制装置(80)，其特征在于，
所述循环回路(70)包括冰发生器(1)的溶液流路(12A)、储存溶液的溶液容器(8)以及向所述溶液流路(12A)压送溶液的泵(9)，
所述制冷剂回路(60)包括所述冰发生器(1)的蒸发器(20)、压缩机(2)、冷凝器(3)以及膨胀阀(5)，
所述控制装置(80)具有控制部(81)，所述控制部(81)随着溶液的溶质浓度变高而将所述蒸发器(20)的蒸发温度调低。
2.如权利要求1所述的制冰***(50)，其特征在于，
所述控制部(81)根据溶质浓度与制冷剂的蒸发温度的相关关系算出目标蒸发温度，并且调节所述蒸发器(20)的蒸发温度以使该蒸发温度成为算出的目标蒸发温度，其中，溶质浓度与制冷剂的蒸发温度的相关关系被定义为溶液的结冰温度与制冷剂的蒸发温度的温度差随着溶质浓度的增加而变大。
3.如权利要求2所述的制冰***(50)，其特征在于，
所述冰发生器(1)由包括内管(12)和外管(13)的双重管式制冰机构成，
所述相关关系包括：
对所述内管(12)的内表面粗糙度进行调节的情况下的第一相关关系；以及
不对所述内管(12)的内表面粗糙度进行调节的情况下的第二相关关系。
4.如权利要求3所述的制冰***(50)，其特征在于，
在自有***所采用的所述冰发生器(1)是对内表面粗糙度进行调节的类型的情况下，所述控制部(81)利用所述第一相关关系对所述蒸发器(20)的蒸发温度进行调节，
在自有***所采用的所述冰发生器(1)是不对内表面粗糙度进行调节的类型的情况下，所述控制部(81)利用所述第二相关关系对所述蒸发器(20)的蒸发温度进行调节。
5.如权利要求1至4中任一项所述的制冰***(50)，其特征在于，
在溶质浓度的测量值小于第一阈值(Th1)的情况下，所述控制部(81)输出警报信息，所述警报信息用于提醒用户注意溶质浓度的测量值小于第一阈值(Th1)。
6.如权利要求1至5中任一项所述的制冰***(50)，其特征在于，
在溶质浓度的测量值小于第二阈值(Th2)的情况下，所述控制部(81)执行避免结冰优先于制冰能力的可靠性优先模式，
在溶质浓度的测量值为第二阈值(Th2)以上的情况下，所述控制部(81)执行制冰能力优先于避免结冰的能力优先模式。
7.如权利要求1至6中任一项所述的制冰***(50)，其特征在于，
所述蒸发器(20)的蒸发温度的调节是下述定义的第一调节至第六调节中的任意一者，
第一调节：变频方式的压缩机(2)的频率的调节，
第二调节：卸载方式的压缩机的满载/卸载期间以及卸载率中的至少一者的调节，
第三调节：膨胀阀(5)的开度调节，
第四调节：送风风扇(10)的转速的调节，
第五调节：对蒸发器(20)的流入侧配管进行加热的加热构件的输出调节，
第六调节：溶液流量的调节。
8.一种蒸发温度的控制方法，是对冰发生器(1)的蒸发器(20)的蒸发温度进行控制的方法，所述冰发生器(1)的蒸发器(20)包含于进行以溶液为冷却对象的蒸汽压缩式冷冻循环的制冷剂回路(60)，其特征在于，所述控制方法包括下述步骤：
根据溶质温度与制冷剂的蒸发温度的相关关系算出目标蒸发温度，其中，溶质温度与制冷剂的蒸发温度的相关关系被定义为制冰量随着溶液的溶质浓度变高而变多；以及
调节所述蒸发器(20)的蒸发温度以使该蒸发温度成为算出的目标蒸发温度。
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