JP2015200459A - 流体加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱運転中の放熱器において、熱媒体回路側の流体の熱が冷媒回路側の冷媒へ奪われることを抑制する。
【解決手段】流体加熱装置は、冷媒回路（10）の高圧冷媒の温度を検出するための冷媒温度検出部（71）と、熱媒体回路（50）の熱媒体の温度を検出するための熱媒体温度検出部（72,73）とを備え、制御部（100）は、加熱運転時に圧縮機構（11,12）を運転させる圧縮機構制御部（101）と、加熱運転時の圧縮機構（11,12）の運転中に、冷媒温度検出部（71）で検出した冷媒の温度が、熱媒体温度検出部（72,73）で検出した熱媒体の温度より所定温度高い場合だけ、循環ポンプ（51）を運転させるポンプ制御部（102）とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍サイクルを行い、貯留槽内の流体を加熱する流体加熱装置に関するものである。

従来より、冷凍サイクルを行い貯留槽内の流体を加熱する流体加熱装置が知られている。

例えば特許文献１には、この種の流体加熱装置が開示されている。流体加熱装置は、圧縮機、放熱器、膨張弁、及び蒸発器が接続された冷媒回路と、循環ポンプ、加熱用熱交換器が接続された熱媒体回路とを備え、両者の回路が放熱器を介して接続されている。熱媒体回路の加熱用熱交換器は、貯留槽の内部に配置される。流体加熱装置の運転時には、圧縮機及び循環ポンプが運転され、加熱運転が行われる。

この加熱運転中の冷媒回路では、圧縮機で圧縮された高圧の冷媒が放熱器の冷媒回路側の流路を流れた後、膨張機で減圧され、蒸発器で蒸発する。つまり、冷媒回路では、冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる。また、加熱運転中の熱媒体回路では、循環ポンプによって搬送される流体が放熱器の熱媒体回路側の流路を流れ、冷媒によって加熱される。加熱された流体は、加熱用熱交換器を流れ、貯留槽内の周囲の流体へ放熱する。この結果、貯留槽内の流体が所定温度（例えば１００℃以上）まで加熱される。

特開２０１４−９９００号公報

ところで、上述したような流体加熱装置では、加熱運転を行った後、さほど時間が経過しないうちに再び加熱運転を行うことがある。ここで、例えば貯留槽の断熱性が比較的良く、熱容量も大きい場合、加熱運転を再開するまでの間に、貯留槽内の流体の温度はさほど低くならない。このような条件下で、次の加熱運転を開始し、圧縮機及び循環ポンプを運転させると、放熱器では、冷媒回路側の冷媒の温度が熱媒体回路側の流体の温度よりも低くなってしまうことがある。こうなると、冷媒の温度が上昇するまでの間、熱媒体回路の流体の熱が冷媒に奪われることになり、貯留槽の流体の温度が低下し、貯留槽の即暖性が損なわれるという問題が生じる。

また、このような条件下では、熱媒体回路の流体の熱が、放熱器を介して冷媒に伝達し、その後、温度が上昇した冷媒の熱が放熱器を介して熱媒体回路の流体へ伝達する。このように、放熱器を介した冷媒と流体の伝熱が繰り返し行われることで、熱交換に伴う伝熱ロスが生じてしまうという問題も生じる。

このように、放熱器で冷媒回路の冷媒と熱媒体回路の流体の温度が逆転してしまう現象は、加熱運転の再開時だけでなく、加熱運転の運転中にも起こりうる。この種の流体加熱装置では、貯留槽の流体の要求温度や冷媒回路の運転条件に伴い、放熱器を流れる冷媒や流体の温度も大きく変化するためである。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、加熱運転中の放熱器において、熱媒体回路側の流体の熱が冷媒回路側の冷媒へ奪われることを抑制することである。

第１の発明は、 圧縮機構（11,12）と放熱器（13）と膨張機構（14）と蒸発器（15）とが接続され、冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる冷媒回路（10）と、加熱熱交換器（52）と循環ポンプ（51）とが接続され、上記放熱器（13）で加熱される熱媒体が循環する熱媒体回路（50）と、上記加熱熱交換器（52）が内部に配置され、流体が貯留される貯留槽（60）と、上記貯留槽（60）内の流体を上記加熱熱交換器（52）で加熱する加熱運転を行うために上記圧縮機構（11,12）と上記循環ポンプ（51）とを制御する制御部（100）とを備えた流体加熱装置を対象とし、上記冷媒回路（10）の高圧冷媒の温度を検出するための冷媒温度検出部（71）と、上記熱媒体回路（50）の熱媒体の温度を検出するための熱媒体温度検出部（72,73）とを備え、上記制御部（100）は、上記加熱運転時に上記圧縮機構（11,12）を運転させる圧縮機構制御部（101）と、上記加熱運転時の上記圧縮機構（11,12）の運転中に、上記冷媒温度検出部（71）で検出した冷媒の温度が、上記熱媒体温度検出部（72,73）で検出した熱媒体の温度より所定温度高い場合だけ、上記循環ポンプ（51）を運転させるポンプ制御部（102）とを備えていることを特徴とする。

第１の発明では、加熱運転時に圧縮機構制御部（101）が圧縮機構（11,12）を運転させることで、冷媒回路（10）で冷凍サイクルが行われる。つまり、冷媒回路（10）では、圧縮機構（11,12）で圧縮された冷媒が、放熱器（13）で熱媒体回路（50）の熱媒体へ放熱する。放熱した冷媒は、膨張機構（14）で減圧され、蒸発器（15）で蒸発し、圧縮機構（11,12）で再び圧縮される。

このような冷凍サイクルが行われる条件下で、熱媒体回路（50）の熱媒体の温度が冷媒回路（10）の高圧冷媒の温度よりも十分に高い場合、上述の如く、放熱器（13）では、熱媒体から冷媒へ熱が奪われ、熱媒体が冷却されてしまう虞がある。

そこで、本発明のポンプ制御部（102）は、次の条件が成立しない限り、循環ポンプ（51）の運転を禁止する。即ち、ポンプ制御部（102）は、冷媒温度検出部（71）で検出した高圧冷媒の温度が、熱媒体温度検出部（72,73）で検出した熱媒体の温度より所定温度高い場合だけ、循環ポンプ（51）を運転し、そうでない場合には循環ポンプ（51）を運転しない。従って、放熱器（13）では、熱媒体の温度が高圧冷媒の温度を上回ってしまうことを確実に防止でき、熱媒体から冷媒へ熱が奪われてしまうことを防止できる。

その後、圧縮機構（11,12）の運転が継続されて冷媒の温度が上昇すると、高圧冷媒の温度が熱媒体温度より十分高くなる。すると、ポンプ制御部（102）は、循環ポンプ（51）を運転させる。この結果、放熱器（13）では、高圧冷媒によって熱媒体が加熱され、ひいては貯留槽（60）内の流体が加熱されていく。

第２の発明は、第１の発明において、上記熱媒体温度検出部（72）は、上記熱媒体回路（50）に設けられ、該熱媒体回路（50）の熱媒体の温度を検出するように構成されていることを特徴とする。

第２の発明の熱媒体温度検出部（72）は、熱媒体回路（50）に設けられ、熱媒体回路（50）の熱媒体の温度を直接的に検出する。

第３の発明は、第２の発明において、上記放熱器（13）は、対向流式に構成され、上記冷媒温度検出部（71）は、上記放熱器（13）の上記冷媒回路（10）側の流路（13a）に流入する冷媒の温度を検出するように構成され、上記熱媒体温度検出部（72）は、上記放熱器（13）の上記熱媒体回路（50）側の流路（13b）に流入する熱媒体の温度を検出するように構成されていることを特徴とする。

第３の発明では、放熱器（13）が対向流式で構成され、冷媒温度検出部（71）は放熱器（13）に流入する冷媒の温度を、熱媒体温度検出部（72）は放熱器（13）に流入する前の熱媒体の温度を検出する。

例えば加熱運転において、圧縮機構（11,12）及び循環ポンプ（51）が運転状態であったとする。この場合にも、ポンプ制御部（102）は、冷媒温度検出部（71）で検出した高圧冷媒の温度が、熱媒体温度検出部（72）で検出した熱媒体の温度より所定温度高くなる条件が成立するか否かを判定する。ここで、冷媒温度検出部（71）や熱媒体温度検出部（72）は、放熱器（13）で熱交換する前の冷媒や熱媒体の温度を検出するため、両者の温度差は比較的大きくなり、熱交換に伴う温度変動も小さくなる。従って、例えば放熱器（13）の流出側の冷媒や熱媒体の温度を比較する場合と比べると、ポンプ制御部（102）による判定条件の成立／不成立が交互に繰り返されることを回避できる。この結果、ポンプ制御部（102）によって循環ポンプ（51）の発停が繰り返される不具合を防止できる。

第４の発明は、第１の発明において、上記熱媒体温度検出部（73）は、上記貯留槽（60）内に設けられ、該貯留槽（60）の内部の流体の温度を検出するように構成され、上記圧縮機構制御部（101）は、上記加熱運転において、上記熱媒体温度検出部（73）で検出した流体の温度が目標温度に近づくように、上記圧縮機構（11,12）の能力を調節するように構成されることを特徴とする。

第４の発明では、熱媒体温度検出部（73）が、貯留槽（60）の内部の流体の温度を検出する。つまり、貯留槽（60）の内部の流体は、加熱熱交換器（52）を介して熱媒体と伝熱するため、この流体と熱媒体との温度は近いものとなる。そこで、熱媒体温度検出部（73）は、貯留槽（60）の内部の流体の温度を検出することで、熱媒体の温度を間接的に検出する。

また、圧縮機構制御部（101）は、この熱媒体温度検出部（73）で検出した流体の温度が目標温度に近づくように、圧縮機構（11,12）の能力を調節する。つまり、本発明の熱媒体温度検出部（73）は、循環ポンプ（51）の発停の判定と、圧縮機構（11,12）の能力調節の双方に兼用される。

本発明によれば、加熱運転時において、冷媒温度検出部（71）で検出した冷媒の温度が、熱媒体温度検出部（72,73）で検出した熱媒体の温度より所定温度高い場合だけ、循環ポンプ（51）を運転させため、熱媒体の温度が冷媒の温度より高い条件下で、循環ポンプ（51）が運転させることを禁止できる。この結果、放熱器（13）において、熱媒体から冷媒へ熱が奪われてしまうことを回避できる。

このようにすると、熱媒体回路（50）の熱媒体、ひいては貯留槽（60）内の流体の温度が低下してしまうことを防止できるため、貯留槽（60）の即暖性が損なわれることを回避できる。また、放熱器（13）における熱媒体と冷媒との熱交換に伴う伝熱ロスを抑えることができ、省エネ性を向上できる。更に、循環ポンプ（51）を無駄に運転することを防止でき、循環ポンプ（51）の動力を削減できる。

第２の発明によれば、熱媒体回路（50）の熱媒体の温度を確実に検出できる。

第３の発明によれば、ポンプ制御部（102）によって循環ポンプ（51）の発停が繰り返し行われることを回避できる。

第４の発明によれば、熱媒体温度検出部（73）を兼用でき、検出部の数量を削減できる。

図１は、実施形態１に係る流体加熱装置の概略構成を示す配管系統図である。 図２は、実施形態１に係る流体加熱装置の加熱運転時のフローチャートである。 図３は、実施形態２に係る流体加熱装置の概略構成を示す配管系統図である。 図４は、その他の実施形態に係る流体加熱装置の概略構成を示す配管系統図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

《発明の実施形態１》
本発明の実施形態１について説明する。本実施形態の流体加熱装置（1）は、産業用として用いられるものであり、対象となる流体を高温に加熱するものである。図１に示すように、流体加熱装置（1）は、冷媒回路（10）と、熱媒体回路（50）と、貯留槽（60）（恒温槽）と、各種のセンサ（71,72,73）と、コントローラ（100）とを備えている。

〈冷媒回路〉
冷媒回路（10）は、冷媒が循環して二段圧縮式の冷凍サイクルを行うものである。冷媒回路（10）は、低段側圧縮機（11）及び高段側圧縮機（12）と、放熱器（13）と、膨張弁（膨張機構）（14）と、蒸発器（15）とが順に冷媒配管によって接続されている。本実施形態では、冷媒として、Ｒ２４５ｆａが用いられている。

低段側圧縮機（11）および高段側圧縮機（12）は、図示しないが、全密閉型で構成され、圧縮部とその圧縮部を回転駆動するモータとを収容したケーシング内が吸入圧力の雰囲気になる、いわゆる低圧ドーム型に構成されている。つまり、各圧縮機（11,12）では吸入冷媒がケーシング内に流入し、圧縮部で圧縮された冷媒がケーシング内に流出することなくケーシング外へ直接吐出される。各圧縮機（11,12）は、運転回転数が可変に構成されている。両圧縮機（11,12）は、互いに直列に接続されて冷媒を二段圧縮するものであり、冷媒の圧縮機構を構成している。

放熱器（13）は、冷媒側流路（13a）と熱媒体側流路（13b）とを有している。冷媒側流路（13a）は、流入端が高段側圧縮機（12）の吐出側に接続され、流出端が後述する過冷却熱交換器（21）に接続されている。一方、放熱器（13）の熱媒体側流路（13b）は熱媒体回路（50）に接続されている。放熱器（13）では、冷媒側流路（13a）を流れる高圧冷媒と熱媒体側流路（13b）を流れる熱媒体回路（50）の熱媒体（例えば、水や油）とが熱交換し、熱媒体が１００℃以上（例えば、１２０℃）に加熱される。

放熱器（13）は、プレート型の対向流式の熱交換器で構成される。つまり、放熱器（13）では、冷媒側流路（13a）を流れる冷媒の方向と、熱媒体側流路（13b）を流れる冷媒の方向と逆向きになっている。

膨張弁（14）は、開度が調節可能な電子膨張弁で構成されている。

蒸発器（15）は、低温流路（15a）と高温流路（15b）とを有している。低温流路（15a）は、流入端が膨張弁（14）に接続され、流出端が低段側圧縮機（11）の吸入側に接続されている。一方、蒸発器（15）の高温流路（15b）は冷水回路（30）に接続されている。蒸発器（15）では、低温流路（15a）を流れる低圧冷媒と高温流路（15b）を流れる冷水回路（30）の水とが熱交換し、水が冷却される。

また、冷媒回路（10）には、過冷却熱交換器（21）とインジェクション通路（22）が設けられている。過冷却熱交換器（21）は、放熱器（13）と膨張弁（14）との間に接続されており、高温流路（21a）および低温流路（21b）を有している。インジェクション通路（22）は、流入端が放熱器（13）と過冷却熱交換器（21）との間に接続され、流出端が低段側圧縮機（11）と高段側圧縮機（12）との間に接続されている。インジェクション通路（22）には流量調節弁（23）が設けられている。流量調節弁（23）は、通過する冷媒を減圧する作用も有している。

過冷却熱交換器（21）の高温流路（21a）は、流入端が放熱器（13）と接続され、流出端が膨張弁（14）と接続されている。過冷却熱交換器（21）の低温流路（21b）は、インジェクション通路（22）における流量調節弁（23）の下流側に接続されている。過冷却熱交換器（21）では、高温流路（21a）を流れる放熱器（13）の出口冷媒と低温流路（21b）を流れる前記出口冷媒の分岐冷媒とが熱交換し、高温流路（21a）の出口冷媒が過冷却される一方、低温流路（21b）の分岐冷媒が蒸発する。インジェクション通路（22）は、過冷却熱交換器（21）で蒸発した分岐冷媒を、低段側圧縮機（11）と高段側圧縮機（12）の間の中間圧の冷媒、即ち圧縮機構における圧縮途中の冷媒と合流させるものである。

〈熱媒体回路及び貯留槽〉
熱媒体回路（50）は、熱媒体が循環し、放熱器（13）で加熱された熱媒体によって対象流体である水を加熱するものである。この熱媒体回路（50）には、循環ポンプ（51）と加熱熱交換器（52）とが接続されている。

循環ポンプ（51）は、熱媒体を循環させるものである。

加熱熱交換器（52）は、水（対象流体）を貯留する貯留槽（60）内に設けられている。加熱熱交換器（52）では、熱媒体回路（50）を流れる熱媒体と貯留槽（60）内の水とが熱交換し、その水が一定温度（例えば、８０℃）に加熱される。

〈センサ〉
流体加熱装置（1）は、冷媒温度センサ（71）と、熱媒体温度センサ（72）と、水温度センサ（73）とを備えている。

冷媒温度センサ（71）は、放熱器（13）の冷媒側流路（13a）の流入部に設けられる。冷媒温度センサ（71）は、放熱器（13）の冷媒側流路（13a）に流入する冷媒の温度Ｔｒ-inを検出するための冷媒温度検出部を構成している。

熱媒体温度センサ（72）は、放熱器（13）の熱媒体側流路（13b）の流入部に設けられる。熱媒体温度センサ（72）は、放熱器（13）の熱媒体側流路（13b）に流入する熱媒体の温度Ｔｍ-inを検出するための熱媒体温度検出部を構成している。

水温度センサ（73）は、貯留槽（60）の内部に設けられている。水温度センサ（73）は、貯留槽（60）内の水の温度を検出する。

〈コントローラ〉
コントローラ（100）は、流体加熱装置（1）の運転を制御する制御部を構成している。ものである。このコントローラ（100）は、圧縮機構制御部（101）と、ポンプ制御部（102）と、温度設定部（103）とを備えている。

圧縮機構制御部（101）は、圧縮機構を構成する低段側圧縮機（11）及び高段側圧縮機（12）の運転を制御するものである。圧縮機構制御部（101）は、加熱運転（詳細は後述する）の開始時に各圧縮機（11,12）を運転させる。また、圧縮機構制御部（101）は、水温度センサ（73）で検出される貯留槽（60）内の水の温度が、所定の目標温度Ｔsetに近づくように、各圧縮機（11,12）の能力（運転周波数）を調節する。

ポンプ制御部（102）は、循環ポンプ（51）の運転を制御するものである。ポンプ制御部（102）は、加熱運転時において、循環ポンプ（51）の運転及び停止の制御を行う。ポンプ制御部（102）の制御動作の詳細は後述する。

温度設定部（103）には、貯留槽（60）内の水の目標温度Ｔsetが任意に入力可能となっている。また、温度設定部（103）には、循環ポンプ（51）の運転及び停止の判定を行うための補正温度α（詳細は後述する）が設定可能となっている。

−運転動作−
流体加熱装置（1）の基本的な運転動作について説明する。流体加熱装置（1）は、貯留槽（60）内の水を所定温度まで加熱するための加熱運転を行うように構成される。

加熱運転の冷媒回路（10）では、低段側圧縮機（11）及び高段側圧縮機（12）が運転され、膨張弁（14）及び流量調節弁（23）の開度が適宜調節される。また、加熱運転の熱媒体回路（50）では、原則として、循環ポンプ（51）が運転される。

加熱運転では、低段側圧縮機（11）で圧縮された冷媒が高段側圧縮機（12）で更に圧縮されて高圧冷媒となる。高段側圧縮機（12）から吐出された高圧冷媒は、放熱器（13）で熱媒体回路（50）の熱媒体と熱交換して凝縮し、熱媒体が加熱される。放熱器（13）で凝縮した高圧冷媒は、一部がインジェクション通路（22）に流れ、残りが過冷却熱交換器（21）の高温流路（21a）に流れる。インジェクション通路（22）に流れた高圧冷媒は、流量調節弁（23）で減圧された後、過冷却熱交換器（21）の低温流路（21b）に流れて高温流路（21a）の高圧冷媒と熱交換する。これによって、高温流路（21a）の高圧冷媒は過冷却される一方、低温流路（21b）の冷媒は蒸発して中間圧の過熱ガス冷媒となる。高温流路（21a）の高圧冷媒は、過冷却されたことによって冷媒のエンタルピーが減少する。

過冷却熱交換器（21）で過冷却された高圧冷媒は、膨張弁（14）で減圧されて低圧冷媒となる。低圧冷媒は、蒸発器（15）に流れて、冷水回路（30）の熱源水と熱交換して蒸発し、熱源水が冷却されて冷水となる。蒸発器（15）に流れる低圧冷媒は上述したように過冷却された分だけエンタルピーが減少しているので、蒸発器（15）の蒸発能力（冷却能力）が増大する。蒸発器（15）から流出した冷媒は、低段側圧縮機（11）に吸入されて再び圧縮される。低段側圧縮機（11）から吐出された冷媒は、インジェクション通路（22）からの中間圧の過熱ガス冷媒と合流して高段側圧縮機（12）に吸入される。

熱媒体回路（50）では、放熱器（13）で加熱された熱媒体が加熱熱交換器（52）に流れて貯留槽（60）内の水と熱交換し、貯留槽（60）内の水が加熱される。この結果、貯留槽（60）内の水の温度が目標温度Ｔsetに近づいていく。

〈加熱運転時の循環ポンプの制御〉
ところで、上述したような加熱運転が行われると、貯留槽（60）内の水の温度が比較的高い温度（例えば１００℃）に至る。その後、加熱運転をしばらくの間中止し、再び加熱運転を行うと、放熱器（13）では、冷媒の温度と熱媒体との温度が逆転してしまう虞がある。具体的には、貯留槽（60）の断熱性が高く、熱容量が比較的大きい場合、加熱運転を停止したとしても、貯留槽（60）の水の温度はさほど下がらない。一方、加熱運転を再開する場合、各圧縮機（11,12）を起動してから冷媒の温度が十分に高い温度に至るまでの間に、しばらく時間がかかってしまう。この結果、冷媒回路（10）の冷媒の温度が熱媒体回路（50）の熱媒体の温度より低くなることがある。

このような条件下で各圧縮機（11,12）及び循環ポンプ（51）を運転して加熱運転を行うと、放熱器（13）では、熱媒体の熱が冷媒へ奪われ、熱媒体の温度が低下していく。この結果、貯留槽（60）の水の温度も低下し、貯留槽（60）の即暖性が損なわれてしまう。また、熱媒体の熱が放熱器（13）を介して冷媒へ奪われた後、再び冷媒の熱が熱媒体へ奪われることになると、放熱器（13）での伝熱ロスが生じ、省エネ性が損なわれてしまう。

このように放熱器（13）において、冷媒と熱媒体との温度が逆転してしまう現象は、加熱運転の再開時に生じやすいが、貯留槽（60）の水温の要求温度や、運転条件によっては、加熱運転が比較的長期に亘って継続して行われる場合にも起こりうる。

そこで、本実施形態では、加熱運転において、放熱器（13）を介して熱媒体の熱が冷媒へ奪われることを抑制している。この制御動作について、図２のフローチャートを参照しながら説明する。

加熱運転が開始されると、ステップＳＴ１において、圧縮機構制御部（101）が圧縮機構（低段側圧縮機（11）及び高段側圧縮機（12））を運転させる。次いで、ステップＳＴ２において、ポンプ制御部（102）が、冷媒と熱媒体の温度を比較する。具体的に、ステップＳＴ２では、冷媒温度センサ（71）で検出された冷媒温度Ｔｒ-inと、熱媒体温度センサ（72）で検出された熱媒体温度Ｔｍ-inに補正温度α（例えば１５℃）を加えた値とが比較される。ここで、ステップＳＴ２において、Ｔｒ-inが、Ｔｍ-in＋αより高い場合、ステップＳＴ４に移行し、循環ポンプ（51）が運転される。つまり、冷媒の温度Ｔr-inが、熱媒体の温度Ｔm-inに対して所定温度（α＝１５℃）高い条件下では、放熱器（13）で冷媒と熱媒体とを熱交換させることで、熱媒体を十分に加熱することができる。そこで、ステップＳＴ２において、Ｔｒ-in＞Ｔｍ-in＋αが成立すると、ポンプ制御部（102）は、循環ポンプ（51）を運転させる。

また、ステップＳＴにおいて、Ｔｒ-inがＴｍ-in＋αより低い場合（即ち、Ｔｒ-in＞Ｔｍ-in＋αの条件が成立しない場合）、ステップＳＴ３へ移行し、循環ポンプ（51）が停止状態となる。例えば、ステップＳＴ２において、循環ポンプ（51）が停止状態である場合、ステップＳＴ３へ移行すると循環ポンプ（51）は停止状態を維持する。また、ステップＳＴ２において、循環ポンプ（51）が運転状態である場合、ステップＳＴ３へ移行すると運転状態の循環ポンプ（51）が停止状態となる。このように、ステップＳＴ２において、Ｔｒ-in＞Ｔｍ-in＋αの条件が成立しない場合、循環ポンプ（51）の運転が禁止される。つまり、このような状態では、冷媒の温度が熱媒体に対して十分高くなっていない。しかしながら、本実施形態では、循環ポンプ（51）が停止し、放熱器（13）で冷媒と熱媒体とが熱交換しないため、熱媒体の熱が冷媒に奪われていくことを抑制できる。

−実施形態１の効果−
上記実施形態の加熱運転では、ポンプ制御部（102）が、冷媒温度センサ（71）で検出した冷媒の温度が、熱媒体温度センサ（72）で検出した熱媒体より所定温度高い場合だけ、循環ポンプ（51）を運転させている。このため、加熱運転では、冷媒の温度が熱媒体の温度に対して十分に高い条件下だけ、放熱器（13）で冷媒と熱媒体とを熱交換させることができる。この結果、熱媒体の熱が冷媒に奪われて貯留槽（60）の水の温度が低下してしまうことを回避でき、貯留槽（60）の即暖性が損なわれることを防止できる。また、冷媒と熱媒体との間で繰り返し熱交換が行われることで、伝熱ロスが増大してしまうことも防止できる。

更に、ステップＳＴ３において、循環ポンプ（51）を停止させることで、循環ポンプ（51）の動力も削減できる。

また、上記実施形形態では、対向流式の放熱器（13）において、冷媒側流路（13a）に流入する冷媒の温度Ｔｒ-inと、熱媒体側流路（13b）に流入する冷媒の温度Ｔm-inとを比較し、循環ポンプ（51）の発停の判定を行うようにしている。例えばステップＳＴ２→ステップＳＴ４→ステップＳＴ２と移行して循環ポンプ（51）が運転状態である場合において、冷媒の温度Ｔｒ-inや熱媒体の温度Ｔm-inは、放熱器（13）で熱交換する前の温度となる。このため、両者の温度差は比較的大きく、且つ熱交換に伴う各温度の変動も小さい。従って、ステップＳＴ２においてＹＥＳ／ＮＯの判定が交互に繰り返され、循環ポンプ（51）の発停頻度が多くなってしまうことも防止できる。

《発明の実施形態２》
本発明の実施形態２について説明する。図３に示すように、実施形態２に係る流体加熱装置（1）は、実施形態１に係る熱媒体温度センサ（72）が省略されている。実施形態２では、貯留槽（60）の内部に配置された水温度センサ（73）が、熱媒体回路（50）の熱媒体の温度を検出する熱媒体温度検出部を構成している。つまり、貯留槽（60）と熱媒体回路（50）とは、加熱熱交換器（52）を介して接続されている。このため、貯留槽（60）内の水の温度を検出することで、熱媒体回路（50）の熱媒体の温度を間接的に検出することができる。

実施形態２では、実施形態１のステップＳＴ２において、冷媒温度センサ（71）で検出された冷媒の温度Ｔｒ-inが、水温度センサ（73）で間接的に検出された熱媒体の温度Ｔｍより所定温度大きい場合だけ、ステップＳＴ３に移行し、そうでない場合にはステップＳＴ４に移行する。つまり、実施形態２における循環ポンプ（51）の制御動作は、実施形態１と同様である。

実施形態２では、実施形態１と同様、水温度センサ（73）で検出した水の温度が目標温度Ｔsetに近づくように、圧縮機（11,12）の能力が調節される。つまり、実施形態２では、循環ポンプ（51）の制御と圧縮機（11,12）の制御との双方に水温度センサ（73）が兼用される。従って、実施形態２では、実施形態１と比べてセンサの数量を１つ削減できる。

《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。

循環ポンプ（51）の発停を制御するための冷媒温度検出部や熱媒体温度検出部の位置は、上述した実施形態１や２に限られない。例えば図４に示すように、冷媒温度検出部をａの位置（冷媒側流路（13a）の流入部）に配置し、熱媒体温度検出部をｄの位置（熱媒体側流路（13b）の流出部）に配置してもよい。また、冷媒温度検出部をｂの位置（冷媒側流路（13a）の流出部）に配置し、熱媒体温度検出部をｃの位置（熱媒体側流路（13b）の流入部）に配置してもよい。また、冷媒温度検出部をｂの位置（冷媒側流路（13a）の流出部）に配置し、熱媒体温度検出部をｄの位置（熱媒体側流路（13b）の流出部）に配置してもよい。更に、冷媒温度検出部を冷媒側流路（13a）の途中に配置したり、熱媒体温度検出部を熱媒体側流路（13b）の途中に配置してもよい。

また、上述した実施形態のステップＳＴ２では、熱媒体の温度Ｔｍ-inに所定の補正温度αを加算しているが、このαを加算せず、Ｔｒ-in＞Ｔｍ-inにより循環ポンプ（51）の発停の判定を行ってもよい。

以上説明したように、本発明は、冷凍サイクルを行い、貯留槽内の流体を加熱する流体加熱装置に関し有用である。

1 流体加熱装置
10 冷媒回路
11 低段側圧縮機（圧縮機構）
12 高段側圧縮機（圧縮機構）
13 放熱器
13a 冷媒側流路（流路）
13b 熱媒体側流路（流路）
14 膨張弁（膨張機構）
15 蒸発器
50 熱媒体回路
51 循環ポンプ
52 加熱熱交換器
60 貯留槽
71 冷媒温度センサ（冷媒温度検出部）
72 熱媒体温度センサ（熱媒体温度検出部）
73 水温度センサ（熱媒体温度検出部）
100 制御部
101 圧縮機構制御部
102 ポンプ制御部

Claims (4)

1. 圧縮機構（11,12）と放熱器（13）と膨張機構（14）と蒸発器（15）とが接続され、冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる冷媒回路（10）と、
   加熱熱交換器（52）と循環ポンプ（51）とが接続され、上記放熱器（13）で加熱される熱媒体が循環する熱媒体回路（50）と、
   上記加熱熱交換器（52）が内部に配置され、流体が貯留される貯留槽（60）と、
   上記貯留槽（60）内の流体を上記加熱熱交換器（52）で加熱する加熱運転を行うために上記圧縮機構（11,12）と上記循環ポンプ（51）とを制御する制御部（100）とを備えた流体加熱装置であって、
   上記冷媒回路（10）の高圧冷媒の温度を検出するための冷媒温度検出部（71）と、
   上記熱媒体回路（50）の熱媒体の温度を検出するための熱媒体温度検出部（72,73）とを備え、
   上記制御部（100）は、
   上記加熱運転時に上記圧縮機構（11,12）を運転させる圧縮機構制御部（101）と、
   上記加熱運転時の上記圧縮機構（11,12）の運転中に、上記冷媒温度検出部（71）で検出した冷媒の温度が、上記熱媒体温度検出部（72,73）で検出した熱媒体の温度より所定温度高い場合だけ、上記循環ポンプ（51）を運転させるポンプ制御部（102）とを
   備えている
   ことを特徴とする流体加熱装置。
2. 請求項１において、
   上記熱媒体温度検出部（72）は、上記熱媒体回路（50）に設けられ、該熱媒体回路（50）の熱媒体の温度を検出するように構成されている
   ことを特徴とする流体加熱装置。
3. 請求項２において、
   上記放熱器（13）は、対向流式に構成され、
   上記冷媒温度検出部（71）は、上記放熱器（13）の上記冷媒回路（10）側の流路（13a）に流入する冷媒の温度を検出するように構成され、
   上記熱媒体温度検出部（72）は、上記放熱器（13）の上記熱媒体回路（50）側の流路（13b）に流入する熱媒体の温度を検出するように構成されている
   ことを特徴とする流体加熱装置。
4. 請求項１において、
   上記熱媒体温度検出部（73）は、上記貯留槽（60）内に設けられ、該貯留槽（60）の内部の流体の温度を検出するように構成され、
   上記圧縮機構制御部（101）は、上記加熱運転において、上記熱媒体温度検出部（73）で検出した流体の温度が目標温度に近づくように、上記圧縮機構（11,12）の能力を調節するように構成される
   ことを特徴とする流体加熱装置。

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