(57)【要約】【課題】ポンプの使用環境にかかわらず、ポンプを可及的に正常運転することができるポンプモータ制御装置を提供する。【解決手段】ヒートポンプ給湯機１１は、給水源から供給される水および給湯先に給湯する湯を貯える貯湯タンク３１、および、貯湯タンク３１から低温水を吸い込むと共に、前記吸い込んだ低温水を加熱部２１に吐出して加熱した湯水を貯湯タンク３１へ戻す循環ポンプ３３を、水配管１７ａ，１７ｂを介して連通接続した貯湯サイクル１６を備える。ポンプモータ制御部６５は、ポンプモータ３４の運転負荷の大きさが、ポンプモータ３４の安定動作を保証する特性値である定格電流値を超えるモータ電流を流すことを要するものである場合、吸入側水温Ｔp が目標沸上げ温度Ｔtgに沸上げ時間以内で到達するように、定格電流値を超えるモータ電流をポンプモータ３４に流す高負荷モードで運転する。【選択図】図１
2012241947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
給液源から供給される液および給液先に供給する液を貯えるタンク、および、前記タンクから低温液を吸い込むと共に、前記吸い込んだ低温液を加熱部に吐出して加熱した液を前記タンクへ戻すポンプを、液配管を介して連通接続した貯液サイクルを備える貯液式の液体加熱供給装置において、
前記ポンプを駆動するポンプモータと、
前記加熱部の吸入側液温を検出する吸入側液温検出部と、
前記ポンプモータに流れるモータ電流を検出するモータ電流検出部と、
前記ポンプモータに印加されるモータ電圧を検出するモータ電圧検出部と、
目標となる沸上げ温度および沸上げ時間を設定する目標沸上げ条件設定部と、
前記吸入側液温検出部で検出された前記加熱部の吸入側液温と、前記モータ電流検出部で検出されたモータ電流と、前記モータ電圧検出部で検出されたモータ電圧と、前記目標沸上げ条件設定部で設定された目標沸上げ条件とに基づいて、前記ポンプモータの運転負荷を算出すると共に、当該算出した運転負荷に基づいて、前記ポンプモータの回転速度を制御するポンプモータ制御部と、
を備え、
前記ポンプモータ制御部は、前記算出した運転負荷の大きさが、前記ポンプモータの安定動作を保証する特性値である定格電流値を超えるモータ電流を流すことを要するものである場合、前記吸入側液温が前記目標沸上げ温度に前記沸上げ時間以内で到達するように、前記定格電流値を超えるモータ電流を前記ポンプモータに流す高負荷モードで運転する、
ことを特徴とするポンプモータ制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のポンプモータ制御装置であって、
前記ポンプモータの回転速度を検出するモータ回転速度検出部をさらに備え、
前記ポンプモータ制御部は、
前記モータ電流の大きさを可変制御するベクトル制御部と、
前記モータ電圧の大きさを可変制御するＰＡＭ制御部と、
を備え、
前記ベクトル制御部または前記ＰＡＭ制御部のうち少なくともいずれか一方は、前記モータ回転速度検出部で検出された前記ポンプモータの回転速度に基づいて、前記モータ電流または前記モータ電圧のうち少なくともいずれか一方の大きさを可変制御することによって、前記ポンプモータの回転速度制御を行う、
ことを特徴とするポンプモータ制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のポンプモータ制御装置であって、
前記ポンプモータ制御部は、前記ポンプモータの界磁磁束を減らす弱め界磁制御部をさらに備える、
ことを特徴とするポンプモータ制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のポンプモータ制御装置であって、
前記ポンプモータ制御部は、
前記ポンプモータの異常状態を検出した場合に、前記ポンプモータを運転停止させる異常検出処理を行う異常検出処理部をさらに備え、
前記ポンプモータの異常状態の検出は、前記モータ電流または前記モータ電圧に基づいて行われる、
ことを特徴とするポンプモータ制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載のポンプモータ制御装置であって、
前記異常検出処理部は、前記ポンプモータの始動時の回転速度が、予め設定された目標回転速度に到達する前に、前記ポンプモータの同期運転処理時のモータ電流が、前記ポンプモータの異常をきたす境界の特性値である過大電流値を超えた場合に、前記ポンプのロック異常とみなして異常検出処理を行う、
ことを特徴とするポンプモータ制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載のポンプモータ制御装置であって、
前記異常検出処理部は、前記吸入側液温検出部で検出された前記加熱部の吸入側液温が摂氏０度以下のときに前記ポンプのロック異常を検出した場合に、前記ポンプの凍結に係るロック異常とみなして異常検出処理を行う、
ことを特徴とするポンプモータ制御装置。
【請求項７】
請求項４に記載のポンプモータ制御装置であって、
前記異常検出処理部は、前記ポンプモータの始動時の回転速度が、予め設定された目標回転速度に到達する前に、前記ポンプモータの増速運転処理時のモータ電流が増加しない場合に、前記ポンプの空運転異常とみなして異常検出処理を行う、
ことを特徴とするポンプモータ制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載のポンプモータ制御装置であって、
前記異常検出処理部は、前記ポンプモータの始動時の回転速度が、予め設定された目標回転速度に到達する前に、前記モータ電流が増加して前記ポンプモータの異常をきたす境界の特性値である過大電流値を超えた場合に、前記ポンプの異物混入または詰まり異常とみなして異常検出処理を行う、
ことを特徴とするポンプモータ制御装置。
【請求項９】
請求項４に記載のポンプモータ制御装置であって、
前記異常検出処理部は、前記ポンプモータの正常運転時のモータ電流が、前記ポンプモータの異常をきたす境界の特性値である過大電流値を超えた場合に、前記ポンプの過大電流異常とみなして異常検出処理を行う、
ことを特徴とするポンプモータ制御装置。
【請求項１０】
請求項４に記載のポンプモータ制御装置であって、
前記異常検出処理部は、前記ポンプモータの正常運転時のモータ電圧が、前記ポンプモータの異常をきたす境界の特性値である過大電圧値を超えた場合に、前記ポンプの過大電圧異常とみなして異常検出処理を行う、
ことを特徴とするポンプモータ制御装置。
【請求項１１】
請求項４に記載のポンプモータ制御装置であって、
前記異常検出処理部は、前記ポンプモータの正常運転時のモータ電流が、前記定格電流値以下であり、かつ、前記ポンプモータの異常をきたす蓋然性の高い境界の特性値である下限電流値以下の場合に、前記ポンプの低負荷異常とみなして異常検出処理を行う、
ことを特徴とするポンプモータ制御装置。
【請求項１２】
請求項４に記載のポンプモータ制御装置であって、
前記異常検出処理部は、前記ポンプモータの正常運転時のモータ電流が、前記定格電流値を超えており、かつ、前記ポンプモータの異常をきたす蓋然性の高い境界の特性値である上限電流値以上であるときに、前記加熱部の吸入側液温が、前記目標沸上げ温度に前記沸上げ時間以内で到達できない旨の判定が下された場合に、前記ポンプの過負荷異常とみなして異常検出処理を行う、
ことを特徴とするポンプモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプモータによって駆動されるポンプを備えるヒートポンプ給湯機に関し、特に、ポンプモータの制御を行うポンプモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
省エネルギー対策の一環として、例えば深夜電力を用いてヒートポンプサイクルおよび貯湯サイクルを駆動し、低温水を加熱して設定温度の湯を貯湯タンクに貯えるヒートポンプ給湯機が普及している。こうしたヒートポンプ給湯機では、ヒートポンプサイクルの圧縮機によって圧縮された高温・高圧のガス冷媒と、貯湯サイクルの貯湯タンクの底部から吸い出した低温水とを熱交換器において熱交換させる。この熱交換によって沸上げた高温水を、水配管を介して貯湯タンクの頂部に戻すように循環させる。かかる水の循環動作を、例えば特許文献１に記載のポンプに行わせることにより、貯湯タンクに設定温度の湯を貯える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１１９１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなヒートポンプ給湯機では、ポンプの使用環境は、顧客によって様々である。例えば、ポンプと貯湯タンクとを１５ｍも離して設置するといった場面や、ポンプに対して貯湯タンクを３ｍも高いところに設置するといった場面が想定される。また、ポンプ周囲の環境温度が例えば−２０°Ｃ以下になるといった場面も想定される。こうした多様な場面では、ポンプと貯湯タンクとが近接して位置し、ポンプと貯湯タンク間の高低差がほとんどなく、または、ポンプ周囲の環境温度が−２０°Ｃ以下に決してならないような使用環境の場合と比べて、ポンプを駆動するポンプモータには大きな負荷が課せられる。その結果、ポンプを正常運転することができなくなるおそれがあった。
【０００５】
本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、ポンプの使用環境にかかわらず、ポンプを可及的に正常運転することができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、給液源から供給される液および給液先に供給する液を貯えるタンク、および、前記タンクから低温液を吸い込むと共に、前記吸い込んだ低温液を加熱部に吐出して加熱した液を前記タンクへ戻すポンプを、液配管を介して連通接続した貯液サイクルを備える貯液式の液体加熱供給装置（後記の実施形態では、“ヒートポンプ給湯機”が相当する。）が前提となる。
【０００７】
本発明は、前記ポンプを駆動するポンプモータと、前記加熱部の吸入側液温を検出する吸入側液温検出部と、前記ポンプモータに流れるモータ電流を検出するモータ電流検出部と、前記ポンプモータに印加されるモータ電圧を検出するモータ電圧検出部と、目標となる沸上げ温度および沸上げ時間を設定する目標沸上げ条件設定部と、前記吸入側液温検出部で検出された前記加熱部の吸入側液温と、前記モータ電流検出部で検出されたモータ電流と、前記モータ電圧検出部で検出されたモータ電圧と、前記目標沸上げ条件設定部で設定された目標沸上げ条件とに基づいて、前記ポンプモータの運転負荷を算出すると共に、当該算出した運転負荷に基づいて、前記ポンプモータの回転速度を制御するポンプモータ制御部と、を備える。
【０００８】
前記ポンプモータ制御部は、前記算出した運転負荷の大きさが、前記ポンプモータの安定動作を保証する特性値である定格電流値を超えるモータ電流を流すことを要するものである場合、前記吸入側液温が前記目標沸上げ温度に前記沸上げ時間以内で到達するように、前記定格電流値を超えるモータ電流を前記ポンプモータに流す高負荷モードで運転する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ポンプの使用環境にかかわらず、ポンプを可及的に正常運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係るポンプモータ制御装置が適用されるヒートポンプ給湯機の系統構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係るポンプモータ制御装置のブロック構成図である。
【図３】図２のポンプモータ制御部のうちベクトル制御部のブロック構成図である。
【図４Ａ】ヒートポンプ給湯機に所定時間の沸上げ運転を行わせた場合のポンプモータ制御装置の動作説明に供するフローチャート図である。
【図４Ｂ】ヒートポンプ給湯機に沸上げ運転を行わせた場合のポンプモータ制御装置の動作説明に供するフローチャート図である。
【図４Ｃ】ヒートポンプ給湯機に沸上げ運転を行わせた場合のポンプモータ制御装置の動作説明に供するフローチャート図である。
【図５】ポンプモータの回転速度とモータ電流の関係を表す特性図である。
【図６Ａ】ヒートポンプ給湯機の設置環境（圧力損失大）を表す図である。
【図６Ｂ】ヒートポンプ給湯機の設置環境（圧力損失大）を表す図である。
【図７】ポンプモータ制御装置の沸上げ時間と沸上げ温度と関係を、比較例と対比して表す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態に係るポンプモータ制御装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
（ヒートポンプ給湯機１１の系統構成）
図１は、本発明の実施形態に係るポンプモータ制御装置４９が適用されるヒートポンプ給湯機１１の系統構成図である。本発明の実施形態に係るポンプモータ制御装置４９が適用されるヒートポンプ給湯機１１は、図１に示すように、ヒートポンプユニット１３と貯湯ユニット１５とを、往路配管１７ａおよび復路配管１７ｂ（本発明の“液配管”に相当する。）をそれぞれ介して連通接続して構成されている。
【００１２】
ヒートポンプユニット１３は、図１に示すように、圧縮機１９、熱交換器（本発明の“加熱部”に相当する。）２１、電動膨張弁２３、および、蒸発器２５を、封入冷媒の流通路となる冷媒配管２２を介して環状に連通接続したヒートポンプサイクル１４、循環ポンプ３３、並びに、ヒートポンプユニット制御装置４７を備える。圧縮機１９は、冷媒を圧縮する機能を有する。熱交換器２１は、圧縮機１９から吐出される高温・高圧の圧縮冷媒が流通する冷媒側伝熱管２１ａ、および、貯湯タンク３１から送られてきた水が流通する水側伝熱管２１ｂを備える。熱交換器２１は、高温・高圧の圧縮冷媒との熱交換により水を加熱する。
【００１３】
熱交換器２１で凝縮された冷媒が流通する電動膨張弁２３は、図１に示すように、中温・高圧の冷媒を減圧し、蒸発し易い低温・低圧の冷媒として蒸発器２５へ送る。蒸発器２５は、電動膨張弁２３で膨張された低温・低圧の冷媒を蒸発させて圧縮機１９に戻す。具体的には、蒸発器２５は、図１に示すように、ファンモータ２７ａの運転により回転する送風ファン２７によって外気を取り入れ空気と冷媒との間で熱交換を行ない、外気から熱を吸収する役割を担う。
【００１４】
循環ポンプ３３は、ポンプ室内の不図示の羽根車をポンプモータ３４（図２参照）によって回転駆動することにより、後記する貯湯サイクル１６を循環する水を玉突き式に送り出す機能を有する。循環ポンプ３３は、貯湯タンク３１の底部から低温水を吸い込むと共に、吸い込んだ低温水をヒートポンプサイクル１４側の熱交換器２１に吐出して加熱した湯水を貯湯タンク３１の頂部に戻すようにはたらく。ポンプモータ３４は、例えば、永久磁石からなるステータを外周に配したロータを備え、磁極数が４や８などのブラシレスモータを好適に用いることができる。
【００１５】
一方、貯湯ユニット１５は、図１に示すように、貯湯タンク３１、および、貯湯ユニット制御装置３９を備える。貯湯タンク３１は、給水源から給水配管３５を介して供給される水と、給湯配管３７を介して給湯系に給湯する湯とを貯える役割を果たす。なお、貯湯タンク３１、並びに、ヒートポンプサイクル１４側の循環ポンプ３３および熱交換器２１を、湯水の流通路となる往路配管１７ａおよび復路配管１７ｂをそれぞれ介して環状に連通接続することにより、貯湯サイクル（本発明の“貯液サイクル”に相当する。）１６が形成されている。
【００１６】
圧縮機１９のケーシング（不図示）には、図１に示すように、高温・高圧の圧縮冷媒の温度を検出する圧縮冷媒温度センサ２０が設けられている。また、圧縮機１９の下流側には、圧縮機１９から吐出される冷媒の圧力を検出する圧縮冷媒圧力センサ（不図示）が設けられている。熱交換器２１の下流側に位置する冷媒配管２２には、図１に示すように、熱交換器出口冷媒温度センサ４０、および、熱交換器出口冷媒圧力センサ４１がそれぞれ設けられている。蒸発器２５の近傍には、図１に示すように、外気の雰囲気温度を計測する外気温センサ４２が設けられている。
【００１７】
循環ポンプ３３の上流側に位置する往路配管１７ａには、図１に示すように、循環ポンプ３３に流入する水の温度を計測するポンプ入水温センサ（本発明の“吸入側液温検出部”に相当する。）４３が設けられている。また、熱交換器２１の下流側に位置する復路配管１７ｂには、熱交換器２１から流出する水の温度を計測する熱交換器出口水温センサ４５が設けられている。これらの温度センサ２０，４０，４２，４３，４５の検出値、並びに、圧縮冷媒圧力センサおよび熱交換器出口冷媒圧力センサ４１の検出値は、ヒートポンプユニット制御装置４７に与えられる。
【００１８】
また、貯湯タンク３１の内部には、図１に示すように、貯湯タンク３１の貯湯温度や貯湯量を検出するための貯湯センサ３１ａ〜３１ｅが設けられている。貯湯センサ３１ａ〜３１ｅの検出値は、貯湯ユニット制御装置３９に与えられる。
【００１９】
貯湯ユニット制御装置３９およびヒートポンプユニット制御装置４７は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えた不図示のマイクロコンピュータ（以下、“マイコン”と省略する。）により構成される。マイコンは、ＲＯＭに記憶されているプログラムを読み出して実行し、次述する貯湯運転・停止制御などの各種制御を行うように動作する。
【００２０】
貯湯ユニット制御装置３９およびヒートポンプユニット制御装置４７は、相互に連携して動作することによって、ヒートポンプサイクル１４の運転・停止制御、圧縮機１９の容量・回転速度制御、電動膨張弁２３の開度調整、ファンモータ２７ａの回転速度制御、貯湯サイクル１６の運転・停止制御、循環ポンプ３３の運転・停止制御などを司る。これにより、貯湯ユニット制御装置３９およびヒートポンプユニット制御装置４７は、貯湯運転、除霜運転、給湯運転などを適切に行うことができる。なお、ヒートポンプユニット制御装置４７は、本実施形態で重要な役割を果たすポンプモータ制御装置４９を備えている。このポンプモータ制御装置４９は、循環ポンプ３３とは別体に設けられている。
【００２１】
次に、本発明の実施形態に係るポンプモータ制御装置４９の構成について、図面を参照しながら詳細に説明する。
（ポンプモータ制御装置４９の構成）
図２は、本発明の実施形態に係るポンプモータ制御装置４９のブロック構成図である。図３は、図２に示すポンプモータ制御装置４９のうちベクトル制御部７５のブロック構成図である。
【００２２】
本発明の実施形態に係るポンプモータ制御装置４９は、図２に示すように、交流電源５１に接続されたＰＡＭ回路５３、モータ駆動回路５５、ＰＡＭ回路５３に接続されたドライバ５７およびＡＤ変換部５９、モータ駆動回路５５に接続されたドライバ６１およびＡＤ変換部６３、並びに、ポンプモータ制御部６５を備える。
【００２３】
ＰＡＭ回路５３は、交流電源５１の交流電力を直流電力に変換すると共に、直流電圧のレベル調整を行う。ドライバ５７は、ポンプモータ制御部６５のＰＡＭ制御部８３からの命令に従ってＰＡＭ回路の駆動制御を行う。ＡＤ変換部５９は、例えば、抵抗やセンサなどからなり、ＰＡＭ回路５３でレベル調整された直流電圧信号をデジタル値に変換してポンプモータ制御部６５のＰＡＭ制御部８３に与える。
【００２４】
ドライバ６１は、ポンプモータ制御部６５からの命令に従うポンプモータ３４の回転速度制御信号をモータ駆動回路５５に渡す。これを受けてモータ駆動回路５５は、回転速度制御信号に従ってポンプモータ３４を回転駆動する。ＡＤ変換部６３は、ポンプモータ３４の回転速度信号をデジタル値に変換してポンプモータ制御部６５に与える。
【００２５】
ポンプモータ制御部６５は、図２に示すように、目標加熱能力処理部７１と、目標沸上げ条件処理部７３と、ベクトル制御部７５と、異常検出処理部７７と、モータ情報記憶部７９と、モータ電流制限処理部８１と、ＰＡＭ制御部８３と、弱め界磁制御部８５とを備える。ポンプモータ制御部６５には、外気温センサ４２で検出された外気温の情報と、ポンプ入水温センサ４３で検出されたポンプ入水温Ｔp の情報とが与えられる。
【００２６】
目標加熱能力処理部７１は、目標加熱能力に係る処理を行う。具体的には、目標加熱能力処理部７１は、外気温センサ４２で検知した外気温Ｔotに基づく目標沸上げ温度Ｔtgの設定（例えば、６５，８５，９０°Ｃのうちいずれか）を行うと共に、外気温Ｔotと、ポンプ入水温センサ４３で検知したポンプ入水温Ｔp との偏差ΔＴに基づいて、必要流量を充足するためのポンプモータ３４の目標回転速度Ｎtgを設定する。なお、外気温Ｔotに基づく目標沸上げ温度Ｔtgの設定は、例えば、外気温Ｔotが低い（１５°Ｃ未満）場合は６５°Ｃに、中位（１５〜２５°Ｃ）の場合は８５°Ｃに、高い（２５°Ｃ超）場合は９０°Ｃに、それぞれ設定される。外気温Ｔotが低いときに目標沸上げ温度Ｔtgを高温に設定した場合、目標とする温度に到達することが困難であることに基づく。
【００２７】
目標沸上げ条件処理部（本発明の“目標沸上げ条件設定部”に相当する。）７３は、目標沸上げ温度Ｔtgを実現するための目標沸上げ条件処理を行う。目標沸上げ温度Ｔtgの初期設定時には、通常、貯湯タンク３１内部の水の温度は低い状態にある。この状態において、圧縮機１９によって圧縮された高温・高圧のガス冷媒と、貯湯タンク３１の底部から吸い出した低温水とを熱交換器２１において熱交換させ、この熱交換によって沸上げた高温水を、貯湯タンク３１の頂部に戻す沸上げ運転を行う。すると、貯湯タンク３１内の水は、高温水が戻される上位では高温となるが、中位では中温、低位では低温といったように温度分布する。
【００２８】
このように温度分布している貯湯タンク３１内の水全体を、例えば、目標沸上げ温度Ｔtgとして設定した９０°Ｃにするには、長時間にわたる沸上げ運転が必要となる。この場合、夜間電力の時間帯を外れた時間帯においても、沸上げ運転を行う必要があることも想定される。そこで、例えば、目標沸上げ温度Ｔtgとして９０°Ｃを設定した場合であっても、貯湯タンク３１の全体容量のうち所定の割合（例えば、５５％〜７５％などの、適宜変更可能な割合）の水がほぼ９０°Ｃであり、かつ、ポンプ入水温Ｔp が所定の温度範囲（例えば、５５°Ｃ〜６５°Ｃなどの、適宜変更可能な温度範囲）内に収束していれば、目標沸上げ条件処理部７３は、沸上げが終了したとみなすようにしている。
【００２９】
ベクトル制御部７５は、ポンプモータ３４に流れるモータ電流Ｉu のデジタル換算値をＡＤ変換部６３を介して入力する一方、ポンプモータ３４の駆動制御信号をドライバ６１を介して出力する機能を有する。
【００３０】
異常検出処理部７７は、モータ電流に係るデジタルデータなどに基づいて循環ポンプ３３の異常状態を検出すると共に、異常状態を検出した場合に、ポンプモータ３４を停止させるなどの適切な異常処理を行う機能を有する。
【００３１】
モータ情報記憶部７９は、ポンプモータ３４に固有の特性データ（定格電流値、上限電流値、下限電流値、過大電流値、定格トルク、抵抗、誘起電圧、インダクタンスなど）を記憶する機能を有する。モータ情報記憶部７９に記憶されたポンプモータ３４に固有の特性データは、例えば、モータ電流Ｉu と、定格電流値、上限電流値、下限電流値、および、過大電流値のうちいずれかとの大きさを比較する場合などに適宜参照される。
【００３２】
モータ電流制限処理部８１は、ドライバ６１に含まれるモータ駆動用ＩＣ（不図示）を過大電流から保護するためのモータ電流制限に係る処理を行う。
【００３３】
ＰＡＭ制御部８３は、ＰＡＭ回路５３に与える直流電圧信号の生成に係る処理を行う。弱め界磁制御部８５は、ポンプモータ３４の回転速度を増加させる要求が生じた場合に、ポンプモータ３４の界磁磁束（励磁電流）を減らすようにはたらく。
【００３４】
ここで、ＰＡＭ回路５３の動作について説明する。ＰＡＭ回路５３は、ポンプモータ３４に与える現在の直流電圧を、目標となる直流電圧値に追従させることを狙って、現在の直流電圧をシームレスに昇圧させる。その結果、ポンプモータ３４に流れるモータ電流は、ポンプ定格負荷時のモータ電流よりも大きい高負荷時のモータ電流になる。すると、ＰＡＭ回路５３は、現在の直流電圧をさらに昇圧させる。これにより、ＰＡＭ回路５３は、ポンプモータ３４の出力トルクを、定格トルクよりも増大させるように機能する。
【００３５】
前記した現在の直流電圧をシームレスに昇圧させるには、例えば、力率改善駆動ＩＣによるアクティブコンバータ（全域高周波スイッチング）制御を採用すればよい。また、高周波スイッチング損失を抑えるには、電源電圧を検出する１パルスショット制御や、高調波成分を抑制した多パルスショット制御などを採用すればよい。なお、本実施形態に係るポンプモータ制御装置４９の構成要素である、アクティブフィルタを備えたＰＡＭ回路５３は、力率改善機能を有する。アクティブフィルタの波形整形作用により交流電源５１の電流波形を正弦波に整形することができるからである。
【００３６】
ここで、循環ポンプ３３を高負荷モード（定格電流値Ｉu_R を超える範囲でポンプモータ３４を駆動することを意味する。）で運転する高負荷運転制御において、ＰＡＭ回路５３によって直流電圧を上昇させるアプローチのみではトルクが足りない場合に、弱め界磁制御に係るアプローチを用いる。すなわち、ポンプモータ３４の負荷トルクは、一般に、モータ電流の大きさに正比例して大きくなることが知られている。そこで、弱め界磁制御部８５は、高速回転を妨げるように作用する磁界を減少させる。これにより、ポンプモータ３４に印加する電圧の上昇を抑制しながら、モータ電流を流れやすくする。その結果、モータ駆動回路５５は、ポンプモータ３４を高速（高負荷モード）運転することができる。
【００３７】
例えば、圧力損失の大きい高負荷モードで循環ポンプ３３の運転を試みる場合は、次の処理を順次行う。まず、目標沸上げ条件処理部７３は、外気温度Ｔotに基づいて目標沸上げ温度Ｔtgを求める。目標加熱能力処理部７１は、モータ電流に基づくポンプモータ３４の実回転速度Ｎreと、ポンプ入水温センサ４３の検出値とに基づいて、目標加熱能力を演算により求める。モータ駆動回路５５は、必要なポンプモータ３４の回転速度を低速から高速に至るまで連続的に変化させながら（トルクに比例したモータ電流を流せる）、高負荷運転制御を行うことができる。
【００３８】
なお、ポンプモータ制御装置４９を構成するそれぞれの機能部５３，５５，５７，５９，６１，６３，６５は、ひとつの制御基板（不図示）上に集約して設けられる。この制御基板は、ヒートポンプ給湯機１１のうち、ヒートポンプユニット１３側、または、貯湯ユニット１５側のいずれかであって、循環ポンプ３３とは離れた部位に設けられる。
【００３９】
次に、本発明の実施形態に係るポンプモータ制御装置４９のうちベクトル制御部７５の構成について、図面を参照しながら詳細に説明する。
（ベクトル制御部７５の構成）
図３は、図２に示すポンプモータ制御装置４９のうちベクトル制御部７５のブロック構成図である。ベクトル制御部７５は、図３に示すように、モータ電圧方程式演算部８７と、２相→３相変換部８９と、位相演算部９１と、相電流再現部９３と、３相→２相変換部９５と、２相→３相変換部９７とを備えて構成される。
【００４０】
図３において、Ｉd ＊はｄ軸電流指令、ｆ＊は周波数（磁極推定から演算したポンプ回転速度）指令、Ｖd ＊はｄ軸電圧指令、Ｖq ＊はｑ軸電圧指令、θは電圧位相、Ｉu はＵ相モータ電流（ＡＤ変換部６３のデジタル換算値から推定したモータ電流）、Ｉw はＷ相モータ電流、Ｉq はトルクに比例したｑ軸モータ電流、Ｉd はｄ軸モータ電流（界磁を弱める為の電流）、Ｉu ‘はＩu の前回値、Ｉw ’はＩw の前回値、Ｉdcはポンプモータ３４に流れる直流電流値、Ｖu はＵ相モータ電圧、Ｖv はＶ相モータ電圧、Ｖw はＷ相モータ電圧である。
【００４１】
ベクトル制御部７５は、ｄ軸電流指令、周波数指令、電流フィードバック値である実ｑ軸電流に基づいて、モータ駆動回路５５の構成要素である不図示のスイッチング素子に与えるパルス列を演算し、ポンプモータ３４の回転速度制御を行う、一般的なものである。各演算ブロックの計算式は、電気工学ハンドブックなどに示される公知のものであるため、詳細説明を省略する。式（１）に、ベクトル制御部７５のモータ電圧方程式を示す。本式（１）は、ｄ軸電流指令Ｉd *、ｑ軸電流指令Ｉq *となるためのモータ印加電圧（ｄ軸電圧指令Ｖd *と、ｑ軸電圧指令Ｖq *）を決定する。
【数１】
2012241947.tif 000003
【００４２】
式（１）のモータ電圧方程式に用いるモータ定数の例を説明する。ｒはモータコイルの相抵抗、Ｌq はｑ軸成分のインダクタンス、Ｌd はｄ軸成分のインダクタンス（界磁磁束が通りやすい方向）、ＫＥは相誘起電圧の定数、２πｆ*（＝ω*）は電気角周波数である。
【００４３】
モータ電圧方程式演算部８７は、Ｉd ＊のｄ軸電流指令、ｆ＊の周波数指令、Ｉq のｑ軸モータ電流に基づいて、Ｖd ＊のｄ軸電圧指令、Ｖq ＊のｑ軸電圧指令を算出する。
【００４４】
２相→３相変換部８９は、電圧位相θを参照して、Ｖd ＊のｄ軸電圧指令、Ｖq ＊のｑ軸電圧指令より、Ｖu のＵ相モータ電圧、Ｖv のＶ相モータ電圧、Ｖw のＷ相モータ電圧を算出する。
【００４５】
位相演算部９１は、ｆ＊の周波数指令に比例させてモータ電圧位相を進め、モータ電圧位相の瞬時値を算出して電圧位相θに格納する。
【００４６】
相電流再現部９３は、ＡＤ変換部６３でデジタル値に換算されたモータ電流Ｉdcを読込み、Ｉu のＵ相モータ電流、Ｉv のＶ相モータ電流、Ｉw のＷ相モータ電流を算出する。
【００４７】
３相→２相変換部９５は、Ｉu のＵ相モータ電流、Ｉv のＶ相モータ電流、Ｉw のＷ相モータ電流に基づいて、Ｉq のｑ軸モータ電流、Ｉd のｄ軸モータ電流を算出する。
【００４８】
２相→３相変換部９７は、電圧位相θを参照して、Ｉq のｑ軸モータ電流、Ｉd のｄ軸モータ電流からＩu ‘のＩu 前回値、Ｉw ‘のＩw 前回値を算出する。Ｉu ‘のＩu 前回値、Ｉw ‘のＩw 前回値は、相電流再現部９３にて相電流が再現できなかった場合に、相電流の前回算出した値を今回の値として代用するために用いる。高効率を目的とする場合、または、高速運転を目的とする場合などに応じて、ｄ軸、ｑ軸の電流をそれぞれ調整する。
【００４９】
例えば、ポンプ３３を高速（高負荷モード）で運転する場合、弱め界磁制御部８５は、弱め界磁制御により負のｄ軸電流を流す。つまり、高速回転を妨げるように作用する磁界を減少させる。これにより、ポンプモータ３４に印加する電圧の上昇を抑制することができる。この弱め界磁制御を用いることにより、ポンプモータ３４に印加するモータ電圧を所定の範囲に抑えながら、直流電圧を上昇させなくとも、トルクに比例したモータ電流を流すことで高速回転させることができる。
【００５０】
（ヒートポンプ給湯機１１のポンプモータ制御装置４９の動作）
次に、本発明の実施形態に係るポンプモータ制御装置４９が行う処理の流れについて、図４Ａ，図４Ｂ，図４Ｃを参照して説明する。図４Ａ〜図４Ｃは、ヒートポンプ給湯機１１に所定時間の沸上げ運転を行わせた場合のポンプモータ制御装置４９の動作説明に供するフローチャート図である。
【００５１】
ステップＳ１１において、図４Ａに示すように、所定の沸上げ時間（例えば８時間などの、予め設定される適宜変更可能な時間である。以下、同じ。）以内に沸上げ処理を遂行する沸上げ運転の実行命令を受けたヒートポンプユニット制御装置４７は、沸上げ運転を開始すると共に、沸上げ運転を開始する旨をポンプモータ制御部６５に送る。
【００５２】
ステップＳ１３において、図２および図４Ａに示すように、ポンプモータ制御部６５は、外気温センサ４２で検知した外気温データ、および、ポンプ入水温センサ４３で検知したポンプ入水温データを取得する。
【００５３】
ステップＳ１５において、図２および図４Ａに示すように、ポンプモータ制御部６５の目標加熱能力処理部７１は、外気温データに基づいて目標沸上げ温度Ｔtgを設定（例えば、６５，８５，９０°Ｃのうちいずれか）する。ここで設定された目標沸上げ温度Ｔtgは、例えば後記のステップＳ６７に係る目標加熱能力処理等において参照される。
【００５４】
ステップＳ１７において、図２および図４Ａに示すように、ポンプモータ制御部６５は、ポンプ入水温Ｔp が０°Ｃを超えているか否かに係る判定を行う。この判定の趣旨は、ポンプ入水温Ｔp が０°Ｃ以下の場合、ポンプ室内の水が凍結するおそれがあり、その対策を要することに基づく。ステップＳ１７の判定の結果、ポンプモータ制御部６５は、ポンプ入水温Ｔp が０°Ｃを超えている場合は、処理の流れをステップＳ１９へと進ませる一方、ポンプ入水温Ｔp が０°Ｃを超えていない場合は、処理の流れをステップＳ３３へと進ませる。
【００５５】
ステップＳ１９において、図２および図４Ａに示すように、ポンプモータ制御部６５は、常温条件のポンプモータ始動制御１に係るステップＳ２１〜Ｓ２７のサブルーチンプログラムを実行する。
【００５６】
ステップＳ２１において、図２および図４Ａに示すように、ポンプモータ制御部６５は、ポンプモータ３４のロータを所定の位置に位置決めする処理を実行する。この位置決め処理は、ポンプモータ３４としてブラシレスモータを採用した場合に必要となる処理である。従って、ポンプモータ３４の種類によっては、この位置決め処理を省略することができる。図３に示すベクトル制御部７５のブロック構成図において、ポンプモータ３４の位置決め運転時は、ｑ軸電流指令Ｉq *＝０、周波数指令ｆ*＝０である。このため、これらの値を式（１）に与えることにより、ｄ軸電圧指令Ｖd *＝ｒ・Ｉd *，ｑ軸電圧指令Ｖq *＝０がそれぞれ導かれる。
【００５７】
ステップＳ２３において、図２および図４Ａに示すように、ポンプモータ制御部６５は、同期運転処理を実行する。この同期運転処理では、例えば、ｑ軸電流指令Ｉq *＝０の値を式（１）に与えることにより、ｄ軸電圧指令Ｖd *＝ｒ・Ｉd *，ｑ軸電圧指令Ｖq *＝２πｆ*・Ｌd ・Ｉd *＋２πｆ*・ＫＥがそれぞれ導かれる。従って、ポンプモータ制御部６５は、実回転速度Ｎreが目標同期回転速度（Ｎ＝６０・ｆ*／磁極対数ｐ）に到達するまで周波数指令ｆ*を繰返し実行する。
【００５８】
ステップＳ２５において、図２および図４Ａに示すように、ポンプモータ制御部６５の異常検出処理部７７は、ステップＳ２３に係る同期運転処理中に、過大電流判定を行う。この過大電流判定は、例えば、ポンプ入水温Ｔp の想定温度範囲にそれぞれ対応する減磁開始電流を記憶したテーブルを予め用意しておき、過大電流判定時において、モータ電流Ｉu が、ポンプ入水温Ｔp に対応する減磁開始電流を超えた場合に、過大電流の判定を下す。ステップＳ２５の過大電流判定の結果、ポンプモータ制御部６５は、過大電流が流れた旨の判定が下された場合は、処理の流れをステップＳ２７へと進ませる一方、過大電流は流れない旨の判定が下された場合は、処理の流れをステップＳ４７へと進ませる。
【００５９】
ステップＳ２７において、図２および図４Ａに示すように、ポンプモータ制御部６５は、予め設定したリトライ回数（少なくともｎ＝２）に連続して達したか否かを判定する。この判定の結果、予め設定したリトライ回数に連続して達しないと判定された場合、ポンプモータ制御部６５は、処理の流れをステップＳ１７へと戻し、ステップＳ１７〜Ｓ２５のループ処理を繰り返し行わせる。ただし、ステップＳ２７の条件を充足する前に、ステップＳ１７でポンプ入水温Ｔp が０°Ｃ以下（Ｎｏ）と判定されるか、または、ステップＳ２５で過大電流は流れない（Ｎｏ）と判定された場合、ポンプモータ制御部６５は、ステップＳ１７〜Ｓ２５のループ処理から外れて、それぞれの流れへと処理を進ませる。
【００６０】
ステップＳ２９において、図２および図４Ａに示すように、ステップＳ２７の判定の結果、予め設定したリトライ回数に連続して達した場合、ポンプモータ制御部６５は、マイクロコンピュータの記憶領域に“ポンプロック異常”に係る異常状態を記憶・報知させると共に、ポンプモータ３４の運転を停止させる異常検出処理１を実行する。
【００６１】
ステップＳ３１において、その運転停止によってモータ電流Ｉu が遮断されたポンプモータ３４は、その動作を停止する。これにより、沸上げ運転は停止される。
【００６２】
一方、ステップＳ１７の判定の結果、ポンプ入水温Ｔp が０°Ｃを超えていないと判定された場合（ステップＳ１７の“Ｎｏ”）、つまり、ポンプ室内の水が凍結するおそれがある場合、ステップＳ３３において、図２および図４Ａに示すように、ポンプモータ制御部６５は、低温条件のポンプモータ始動制御２に係るステップＳ３５〜Ｓ４１のサブルーチンプログラムを実行する。
【００６３】
ステップＳ３５において、図２および図４Ａに示すように、ポンプモータ制御部６５は、ポンプ室内の羽根車や水流通部の凍結を防ぐ目的で、ポンプ室内の温度上昇を狙った位置決め処理を実行する。この位置決め処理では、例えば、前記した常温条件の１．２〜２．０倍の位置決め電流をポンプモータ３４に通電させる。これにより、モータコイルのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相に断続的な電流を流し、ジュール熱を発生させて凍結防止を図る。
【００６４】
ステップＳ３７において、図２および図４Ａに示すように、ポンプモータ制御部６５は、ステップＳ３５の位置決め処理中に、所定のサイクル時間が繰り返された回数をカウントすると共に、そのカウント値が所定の回数に到達したか否かを判定する。要するに、ステップＳ３５の位置決め処理は、ステップＳ３７の繰返し回数判定の結果が“Ｙｅｓ”となるまで繰り返される。
【００６５】
ところで、例えば、ポンプモータ３４に断続的な電流を流す際には、焼損または熱破壊の防止対策が必要である。この点、本実施形態では、ポンプモータ制御部６５は、モータ電流の通電態様と、モータコイル温度との対応関係を記憶したテーブルを予め用意しておき、モータ電流の通電態様が、焼損または熱破壊に至るモータコイル温度に達することを制限する。このため、モータコイル温度を検出するセンサを別途設けることなしに、ポンプモータ３４を焼損または熱破壊から保護することができる。
【００６６】
ステップＳ３７の繰返し回数判定の結果が“Ｙｅｓ”となった場合、ステップＳ３９において、図２および図４Ａに示すように、ポンプモータ制御部６５は、同期運転処理を実行する。本同期運転処理では、ステップＳ３５の位置決め処理によるジュール熱の作用によってポンプ室内の温度を上昇させた後に、羽根車を回転させる。このため、水の凍結による羽根車やポンプ室の破損を未然に防止することができる。ポンプ３３から貯湯タンク３１に至る水配管１７ｂ内の水が凍結した場合は、水はまったく流れなくなる。この場合のポンプモータ３４の始動トルクは高く、トルク電流Ｉq *＞０（モータ電流Ｉu とトルクとは相関する）となる。
【００６７】
ステップＳ４１において、図２および図４Ａに示すように、ポンプモータ制御部６５の異常検出処理部７７は、ステップＳ３９に係る同期運転処理中に、ステップＳ２５と同様の過大電流判定を行う。ステップＳ４１の過大電流判定の結果、ポンプモータ制御部６５は、過大電流が流れた旨の判定が下された場合は、処理の流れをステップＳ４３へと進ませる一方、過大電流は流れない旨の判定が下された場合は、ステップＳ２５と同様に、処理の流れをステップＳ４７へと進ませる。
【００６８】
ステップＳ４３において、図２および図４Ａに示すように、ポンプモータ制御部６５は、マイクロコンピュータの記憶領域に“凍結によるポンプロック異常”に係る異常状態を記憶・報知させると共に、ポンプモータ３４の運転を停止させる異常検出処理２を実行する。
【００６９】
ステップＳ４５において、その運転停止によってモータ電流Ｉu が遮断されたポンプモータ３４は、その動作を停止する。これにより、沸上げ運転は停止される。
【００７０】
ステップＳ４７において、図２および図４Ａに示すように、ポンプモータ制御部６５は、増速運転処理を実行する。この増速運転処理では、ポンプモータ制御部６５は、ポンプモータ３４の始動時に目標回転速度Ｎtgとして増速完了回転速度Ｎaccelendをセットし、後記するステップＳ６３の判定条件“実回転速度Ｎreが増速完了回転速度Ｎaccelendに達した”を充足するまでの間、実回転速度Ｎreと目標回転速度Ｎtg（増速完了回転速度）との間の回転速度偏差ΔＮに応じて、実回転速度Ｎreを増やす。
【００７１】
加速処理Ｎacc では、実回転速度Ｎreと目標回転速度Ｎtgとの間の回転速度偏差ΔＮに応じた加速処理が行われる。具体的には、例えば、回転速度偏差ΔＮに応じた加速処理Ｎacc では、偏差ΔＮが（−４７０−１／ｓ）以下の場合は、少なくとも１３３ｍｉｎ−１／ｓで、偏差ΔＮが（偏差Δ−４７０−１／ｓ）を超えており、かつ、（−１７０−１／ｓ）以下の場合は、少なくとも４２ｍｉｎ−１／ｓで、偏差ΔＮが（偏差Δ−１７０−１／ｓ）を超えており、かつ、（０−１／ｓ）以下の場合は、少なくとも６ｍｉｎ−１／ｓで、それぞれ加速処理される。なお、本増速運転処理で用いる目標回転速度Ｎtg（増速完了回転速度）、回転速度偏差Δ、および加速処理Ｎacc の変数値は、製品の仕様に応じて適宜変更可能である。
【００７２】
ステップＳ４９において、図２および図４Ｂに示すように、ポンプモータ制御部６５の異常検出処理部７７は、ステップＳ４７に係る増速運転処理中に、モータ電流Ｉu が０を超えているか否かに係る判定を行う。モータ電流Ｉu が０を超えない現象は、ポンプ室内に水がない場合に生じる。従って、ステップＳ４９の判定結果に基づいて、ポンプ３３が空運転されているか否かを調べることができる。ステップＳ４９の判定の結果、ポンプモータ制御部６５は、モータ電流Ｉu が０を超えていない旨の判定が下された場合は、処理の流れをステップＳ５１へと進ませる一方、モータ電流Ｉu が０を超えている旨の判定が下された場合は、処理の流れをステップＳ５５へと進ませる。
【００７３】
ステップＳ５１において、図２および図４Ｂに示すように、ポンプモータ制御部６５は、マイクロコンピュータの記憶領域に“ポンプ空運転異常”に係る異常状態を記憶・報知させると共に、ポンプモータ３４の運転を停止させる異常検出処理３を実行する。
【００７４】
ステップＳ５３において、その運転停止によってモータ電流Ｉu が遮断されたポンプモータ３４は、その動作を停止する。これにより、沸上げ運転は停止される。
【００７５】
ステップＳ４９の判定の結果、モータ電流Ｉu が０を超えている（ポンプ３３は空運転ではない）旨の判定が下された場合、ステップＳ５５において、図２および図４Ｂに示すように、ポンプモータ制御部６５は、ステップＳ４７に係る増速運転処理中に、ポンプモータ３４に過大電流が流れたか否かに係る過大電流判定を行う。この過大電流判定は、モータ電流Ｉu が、ポンプモータ３４の異常をきたす境界の特性値である過大電流しきい値Ｉu_max_thを超えたか否かに基づいて行われる。ステップＳ５５の過大電流判定の結果、ポンプモータ制御部６５は、過大電流が流れた旨の判定が下された場合は、処理の流れをステップＳ５７へと進ませる一方、過大電流は流れない旨の判定が下された場合は、処理の流れをステップＳ６３へと進ませる。
【００７６】
ステップＳ５７において、図２および図４Ｂに示すように、ポンプモータ制御部６５は、予め設定したリトライ回数（少なくともｎ＝２）に連続して達するまで、ステップＳ１７〜Ｓ５５のループ処理を繰り返し行わせる。ただし、ステップＳ５７の条件を充足する前に、ステップＳ１７でポンプ入水温Ｔp が０°Ｃ以下（Ｎｏ）と判定されるか、ステップＳ２５で過大電流が流れた（Ｙｅｓ）と判定されるか、または、ステップＳ４９でモータ電流Ｉu が０を超えていない（ポンプ３３は空運転である）旨の判定が下された場合、ポンプモータ制御部６５は、ステップＳ１７〜Ｓ５５のループ処理から外れて、それぞれの流れへと処理を進ませる。
【００７７】
ステップＳ５９において、図２および図４Ｂに示すように、予め設定したリトライ回数に連続して達した場合、ポンプモータ制御部６５は、マイクロコンピュータの記憶領域に“異物混入または詰まり異常”に係る異常状態を記憶・報知させると共に、ポンプモータ３４の運転を停止させる異常検出処理４を実行する。
【００７８】
ステップＳ６１において、その運転停止によってモータ電流Ｉu が遮断されたポンプモータ３４は、その動作を停止する。これにより、沸上げ運転は停止される。
【００７９】
一方、ステップＳ５５の判定の結果、過大電流は流れない旨の判定が下された場合、ステップＳ６３において、図２および図４Ｂに示すように、ポンプモータ制御部６５は、実回転速度Ｎreが増速の完了を示す回転速度（始動時の目標回転速度Ｎtg）に達したか否かに係る判定を行う。ステップＳ５５の判定の結果、ポンプモータ制御部６５は、実回転速度Ｎreが目標回転速度Ｎtgに達しない場合は、処理の流れをステップＳ４７に係る増速運転処理へと戻し、以下の処理を順次行わせる一方、実回転速度Ｎreが目標回転速度Ｎtgに達した場合は、処理の流れをステップＳ６５へと進ませる。
【００８０】
ステップＳ６５において、図２および図４Ｂに示すように、ポンプモータ制御部６５は、ポンプ入水温センサ４３で検知したポンプ入水温データを取得する。
【００８１】
ステップＳ６７において、図２および図４Ｂに示すように、ポンプモータ制御部６５の目標加熱能力処理部７１は、ステップＳ１５で設定した目標沸上げ温度Ｔtg、および、ポンプ入水温Ｔp の偏差ΔＴに基づいて、所定の沸上げ時間以内にポンプ入水温Ｔp を目標沸上げ温度Ｔtgに到達させるためのポンプモータ３４の目標回転速度Ｎtgを設定する。
【００８２】
ステップＳ６９において、図２および図４Ｂに示すように、ポンプモータ制御部６５は、ステップＳ４７に係る増速運転処理中のモータ電流Ｉu が、ポンプモータ３４の安定動作を保証する特性値である定格電流値Ｉu_R を超えているか否かに基づいて、ポンプモータ３４の動作モード判定を行う。
【００８３】
具体的には、ポンプモータ制御部６５は、モータ電流Ｉu が定格電流値Ｉu_R 以下である場合、引き続き定格電流値Ｉu_R 以下でポンプモータ３４を駆動する通常モードを選択すべき旨の判定を行う。モータ電流Ｉu が定格電流値Ｉu_R 以下である場合とは、ポンプモータ３４の運転中に課される負荷の大きさが小さい場合である。モータ電流Ｉu と負荷の大きさは正の相関があるからである。このため、ポンプモータ３４の運転中に課される負荷の大きさが小さいのであれば、モータ電流Ｉu は定格電流値Ｉu_R 以下の小さいままで足りる。従って、この場合、通常モードを選択するのが適当である。
【００８４】
一方、ポンプモータ制御部６５は、モータ電流Ｉu が定格電流値Ｉu_R を超えている場合、引き続き定格電流値Ｉu_R を超える範囲でポンプモータ３４を駆動する高負荷モードを選択すべき旨の判定を行う。モータ電流Ｉu が定格電流値Ｉu_R を超えている場合とは、ポンプモータ３４の運転中に課される負荷の大きさが大きい場合である。モータ電流Ｉu と負荷の大きさは正の相関があるからである。このため、ポンプモータ３４の運転中に課される負荷の大きさが大きいのであれば、モータ電流Ｉu は定格電流値Ｉu_R を超えた大きいものが必要である。従って、この場合、高負荷モードを選択するのが適当である。
【００８５】
ステップＳ６９の判定の結果、ポンプモータ制御部６５は、図２および図４Ｂに示すように、運転モードとして通常モード（定格電流値Ｉu_R 以下のモータ電流Ｉu でポンプモータ３４を駆動するモード）を選択した場合は、処理の流れをステップＳ７７に係る通常モードでの通常運転処理へと進ませる一方、運転モードとして高負荷モード（定格電流値Ｉu_R を超えるモータ電流Ｉu でポンプモータ３４を駆動するモード）を選択した場合は、処理の流れを次のステップＳ７１に係る高負荷モードでの高負荷運転処理へと進ませる。
【００８６】
ステップＳ７１において、図２および図４Ｂに示すように、ポンプモータ制御部６５は、定格電流値Ｉu_R を超えるモータ電流Ｉu をもってポンプモータ３４を駆動する高負荷モードでの運転を行う。
なお、ポンプモータ３４の定格電流値Ｉu_R とは、設計上安定的に使用できる電流値を意味する。この定格電流値Ｉu_R は、一般に余裕を持って定められている。このため、本実施形態に係るポンプモータ３４では、別途定められる制限値（下限値および上限値を含む）を超えない範囲であれば、定格電流値Ｉu_R を超えた範囲での使用を行うことができる。
【００８７】
ここで、図１に示すヒートポンプ給湯機（従来のヒートポンプ給湯機も同様）１１において、ヒートポンプユニット１３と貯湯ユニット１５との間を接続する往路配管１７ａおよび復路配管１７ｂに係る配管の仕様（総配管長や高低差など）や外気温度等が、所定の仕様条件（例えば、配管の高低差が＋０.１ｍから−３ｍの範囲にあり、総配管長が１５ｍ以下、かつ、曲がり箇所が１０ヵ所以内であること、外気温度Ｔotが−２０°Ｃ以上など）を全て充足すれば、ポンプモータ３４を通常モードで運転したとしても、所定の沸上げ時間（本システムが保証する沸上げ所要時間）以内に沸上げ処理を完了することができるのが原則である。
【００８８】
ところが、貯湯サイクルにおける異物混入やカルキ詰まり、水漏れ、エア抜き不良によるエア噛み込みなどの不具合が一時的に生じた場合、従来のヒートポンプ給湯機では、熱交換能力の低下や水循環の不良を来たして、所定の沸上げ時間以内に沸上げ処理を完了することができなくなってしまう。しかも、前記のような不具合が一時的に生じた場合、異常検出が難しかった。
【００８９】
そこで、本実施形態では、前記のような不具合が一時的に生じたときであって、通常モードでの運転を継続していたのでは、加熱能力が不足して所定の沸上げ時間以内に沸上げ処理を完了することができない蓋然性が高い場合に、ポンプモータ３４を高負荷モードに切り替えて高速運転させることにより、加熱能力の不足を補って、所定の沸上げ時間以内での沸上げ完了を目指すこととした。また、こうした高負荷モードでの運転中に、モータ電流Ｉu やモータ電圧が正常な値を維持しているか否かを監視し、この監視の結果、何らかの異常を検出した場合に、ポンプモータ３４の異常停止および異常状態の判別と表示を含む適切な異常処理を行わせることとした。
【００９０】
ステップＳ７１において、図２および図４Ｂに示すように、ポンプモータ制御部６５は、定格電流値Ｉu_R を超えるモータ電流Ｉu をもってポンプモータ３４を駆動する高負荷モードでの運転を行う。なお、ポンプモータ３４の定格電流値Ｉu_R とは、設計上安定して使用できる電流値を意味する。この定格電流値Ｉu_R は、一般に余裕を持って定められている。このため、本実施形態に係るポンプモータ３４では、別途定められる制限値（下限値Ｉu_L および上限値Ｉu_H を含む）を超えない範囲であれば、定格電流値Ｉu_R を超えた範囲での使用を行うことができる。
【００９１】
ステップＳ７３において、図２および図４Ｂに示すように、ポンプモータ制御部６５のＰＡＭ制御部８３は、ＰＡＭ回路５３に与える直流電圧信号の生成に係るＰＡＭ回路処理を行う。これにより、ＰＡＭ制御部８３は、ポンプモータ３４に印加されるモータ電圧をリニアに昇圧させる。
【００９２】
ステップＳ７５において、図２および図４Ｂに示すように、ポンプモータ制御部６５の弱め界磁制御部８５は、ポンプモータ３４の回転速度を増加させる要求が生じた場合に、ポンプモータ３４の界磁磁束（励磁電流）を減らすようにはたらく。これにより、弱め界磁制御部８５は、ポンプモータ３４の回転速度を増加させる。
【００９３】
ステップＳ７７において、図２および図４Ｃに示すように、ポンプモータ制御部６５の異常検出処理部７７は、ポンプモータ３４の運転中に、過大電流判定を行う。この過大電流判定は、ステップＳ５５と同様の手順で行えばよい。ステップＳ７７の過大電流判定の結果、ポンプモータ制御部６５は、過大電流が流れた旨の判定が下された場合（Ｙｅｓ）は、処理の流れをステップＳ７９へと進ませる一方、過大電流は流れない旨の判定が下された場合（Ｎｏ）は、処理の流れをステップＳ８５へと進ませる。
【００９４】
ステップＳ７９において、図２および図４Ｃに示すように、ポンプモータ制御部６５は、予め設定したリトライ回数（少なくともｎ＝２）に連続して達するまで、ステップＳ１７〜Ｓ７７のループ処理を繰り返し行わせる。ただし、ステップＳ７７の条件を充足する前に、ステップＳ１７でポンプ入水温Ｔp が０°Ｃ以下（Ｎｏ）と判定されるか、ステップＳ２５で過大電流は流れない（Ｎｏ）と判定されるか、ステップＳ４９でモータ電流Ｉu が０を超えていない（Ｎｏ）と判定されるか、または、ステップＳ５５で過大電流が流れた（Ｙｅｓ）と判定された場合、ポンプモータ制御部６５は、ステップＳ１７〜Ｓ７７のループ処理から外れて、それぞれの流れへと処理を進ませる。
【００９５】
ステップＳ８１において、図２および図４Ｃに示すように、予め設定したリトライ回数に連続して達した場合、ポンプモータ制御部６５は、マイクロコンピュータの記憶領域に“過大電流異常”に係る異常状態を記憶・報知させると共に、ポンプモータ３４の運転を停止させる異常検出処理５を実行する。
【００９６】
ステップＳ８３において、その運転停止によってモータ電流Ｉu が遮断されたポンプモータ３４は、その動作を停止する。これにより、沸上げ運転は停止される。
【００９７】
一方、ステップＳ７７の判定の結果、過大電流が流れた旨の判定が下された場合、図２および図４Ｃに示すように、ポンプモータ制御部６５の異常検出処理部７７は、ポンプモータ３４の運転中に、過大電圧判定を行う。この過大電圧判定は、ＰＡＭ制御部８３によってリニアに調整される直流のモータ電圧値が、予め定められる過大電圧値（例えば４００Ｖ等の、予め設定される適宜変更可能な値）を瞬時（例えば２５ｍｓ）に超えたか否かに基づいて行われる。なお、過大電圧である旨の判定が下される場面としては、例えば、加速処理または減速処理中のポンプモータ３４の脱調や、突発的な異物混入または詰まりによるポンプロックなどを想定することができる。
【００９８】
ステップＳ８５の過大電圧判定の結果、ポンプモータ制御部６５は、過大電圧である旨の判定が下された場合は、処理の流れをステップＳ８７へと進ませる一方、過大電圧ではない旨の判定が下された場合は、処理の流れをステップＳ９１へと進ませる。
【００９９】
ステップＳ８７において、図２および図４Ｃに示すように、ポンプモータ制御部６５の異常検出処理部７７は、マイクロコンピュータの記憶領域に“過大電圧異常”に係る異常状態を記憶・報知させると共に、ポンプモータ３４の運転を停止させる異常検出処理６を実行する。
【０１００】
ステップＳ８９において、その運転停止によってモータ電流Ｉu が遮断されたポンプモータ３４は、その動作を停止する。これにより、沸上げ運転は停止される。
【０１０１】
一方、ステップＳ８５の判定の結果、過大電圧ではない旨の判定が下された場合、ステップＳ９１において、図２および図４Ｃに示すように、ポンプモータ制御部６５の異常検出処理部７７は、ポンプモータ３４運転中のモータ電流Ｉu が定格電流値Ｉu_R を超えているか否かに係る判定を行う。ステップＳ９１の判定の結果、ポンプモータ制御部６５は、モータ電流Ｉu が定格電流値Ｉu_R 以下である旨の判定が下された場合（Ｎｏ）は、処理の流れをステップＳ９３へと進ませる一方、モータ電流Ｉu が定格電流値Ｉu_R を超えている旨の判定が下された場合は、処理の流れをステップＳ１０７へと進ませる。
【０１０２】
ステップＳ９３において、図２および図４Ｃに示すように、ポンプモータ制御部６５は、ポンプ入水温センサ４３で検知したポンプ入水温データを取得する。
【０１０３】
ステップＳ９５において、図２および図４Ｃに示すように、ポンプモータ制御部６５は、ポンプモータ３４の運転中に流れているモータ電流Ｉu が、下限値Ｉu_L を超えているか否かに係る判定を行う。ステップＳ９５の判定の結果、ポンプモータ制御部６５は、モータ電流Ｉu が下限値Ｉu_L を超えている旨の判定が下された場合（Ｙｅｓ）は、処理の流れをステップＳ９７へと進ませる一方、モータ電流Ｉu が下限値Ｉu_L 以下である旨の判定が下された場合は、処理の流れをステップＳ１０３へと進ませる。ステップＳ１０３の処理の詳細は後記する。
【０１０４】
ステップＳ９５の判定の結果、モータ電流Ｉu が下限値Ｉu_L を超えている旨の判定が下された場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ９７において、図２および図４Ｃに示すように、ポンプモータ制御部６５は、目標回転速度Ｎtgを最高回転速度（例えば、６,５００−１／ｓ等の、予め設定される適宜変更可能な値）に変更する。
【０１０５】
ステップＳ９９において、図２および図４Ｃに示すように、ポンプモータ制御部６５のＰＡＭ制御部８３は、例えば２６０Ｖに調整されているモータ電圧の指令値を、最高直流電圧値（例えば、２８５Ｖ等の、予め設定される適宜変更可能な値）に変更する。
【０１０６】
ステップＳ１０１において、図２および図４Ｃに示すように、ポンプモータ制御部６５は、ステップＳ９７およびステップＳ９９で示したように、目標回転速度Ｎtgを最高回転速度に変更すると共に、モータ電圧の指令値を最高直流電圧値に変更した強制加速処理Ｎacc を実行する。その後、ポンプモータ制御部６５は、処理の流れをステップＳ６５へと戻し、ステップＳ６５以下の処理を行わせる。
【０１０７】
ステップＳ１０１に係る強制加速処理Ｎacc では、実回転速度Ｎreと目標回転速度Ｎtgとの間の回転速度偏差ΔＮに応じた加速処理が行われる。具体的には、例えば、回転速度偏差ΔＮに応じた強制加速処理Ｎacc では、回転速度偏差ΔＮが（−３,０００−１／ｓ）以下の場合は、少なくとも７６０ｍｉｎ−１／ｓで強制加速させる。回転速度偏差ΔＮが（−３,０００−１／ｓ）を超えており、かつ、（−１,５００−１／ｓ）以下の場合は、少なくとも２６６ｍｉｎ−１／ｓで強制加速させる。また、回転速度偏差ΔＮが、（回転速度偏差ΔＮ−１,５００−１／ｓ）を超えており、かつ、（−４７０−１／ｓ）以下の場合は、少なくとも１３３ｍｉｎ−１／ｓで強制加速させる。
【０１０８】
回転速度偏差ΔＮが少なくなると、通常の加速処理（回転速度偏差ΔＮが（−４７０−１／ｓ）を超えており、かつ、（−１７０−１／ｓ）以下の場合は、少なくとも４２ｍｉｎ−１／ｓ、並びに、回転速度偏差ΔＮが、（回転速度偏差ΔＮ−１７０−１／ｓ）を超えており、かつ、（０−１／ｓ）以下の場合は、少なくとも６ｍｉｎ−１／ｓ）に戻す。ステップＳ１０１に係る強制加速処理Ｎacc を行うことによって、貯湯サイクル１６において例えばエア抜き不良によるエア噛み込みが生じたとしても、流水量の低下を防ぐことができる。
【０１０９】
ステップＳ９５の判定の結果、モータ電流Ｉu が下限値Ｉu_L 以下である旨の判定が下された場合（Ｎｏ）、ステップＳ１０３において、図２および図４Ｃに示すように、ポンプモータ制御部６５の異常検出処理部７７は、マイクロコンピュータの記憶領域に“低負荷異常”に係る異常状態を記憶・報知させると共に、ポンプモータ３４の運転を停止させる異常検出処理７を実行する。この“低負荷異常”に係る異常状態は、例えば、循環ポンプ３３の一時的なエア噛み込みなどによって引き起こされる。
【０１１０】
ステップＳ１０５において、その運転停止によってモータ電流Ｉu が遮断されたポンプモータ３４は、その動作を停止する。これにより、沸上げ運転は停止される。
【０１１１】
一方、ステップＳ９１の判定の結果、モータ電流Ｉu が定格電流値Ｉu_R を超えている旨の判定が下された場合、ステップＳ１０７において、図２および図４Ｃに示すように、ポンプモータ制御部６５は、ポンプモータ３４運転中のモータ電流Ｉu が上限電流値Ｉu_H を超えているか否かに係る判定を行う。ステップＳ１０７の判定は、後記する図５のモータ電流上限ライン１０３のうち、現在のポンプモータ３４の回転速度に対応する上限電流値Ｉu_H を参照することによって行われる。
【０１１２】
ステップＳ１０７の判定の結果、ポンプモータ制御部６５は、モータ電流Ｉu が上限電流値Ｉu_H 以上である旨の判定が下された場合（Ｙｅｓ）は、処理の流れをステップＳ１０９へと進ませる一方、モータ電流Ｉu が上限電流値Ｉu_H 未満である旨の判定が下された場合（Ｎｏ）は、処理の流れをステップＳ１２３へと進ませる。
【０１１３】
ステップＳ１０７の判定の結果、モータ電流Ｉu が上限電流値Ｉu_H 以上である旨の判定が下された場合、ステップＳ１０９において、図２および図４Ｃに示すように、ポンプモータ制御部６５は、強制減速処理を実行する。ここで、モータ電流Ｉu が上限電流値Ｉu_H 以上となる場合（ポンプモータ３４が高速回転する場合）としては、例えば、１２０〜１８０ｍｇ／リットル程度の硬水に含まれるスケール成分（カルシウムなどが結晶化したもの）が、年月を経て水配管１７ａ，１７ｂ内に蓄積したケースを想定することができる。こうしたケースでは、圧力損失の増大を来たし、熱交換能力を低下させ、ひいては、所定の時間内での沸上げができなくなってしまう。そこで登場するのが、強制減速処理である。
【０１１４】
ステップＳ１０９に係る強制減速処理Ｎdec では、実回転速度Ｎreと目標回転速度Ｎtgとの間の回転速度偏差ΔＮに応じた減速処理が行われる。具体的には、例えば、回転速度偏差ΔＮに応じた強制減速処理Ｎdec では、偏差ΔＮが（３，０００−１／ｓ）以下の場合は、少なくとも−７６０ｍｉｎ−１／ｓで強制減速させる。偏差ΔＮが（１，５００−１／ｓ）以上、かつ（３，０００−１／ｓ）未満の場合は、少なくとも−２６６ｍｉｎ−１／ｓで強制減速させる。偏差ΔＮが（４７０−１／ｓ）以上、かつ（１，５００−１／ｓ）未満の場合は、少なくとも−１３３ｍｉｎ−１／ｓで強制減速させる。回転速度偏差ΔＮが少なくなると、通常の減速処理（回転速度偏差ΔＮが（１７０−１／ｓ）以上、かつ（４７０−１／ｓ）未満の場合は、少なくとも−４２ｍｉｎ−１／ｓ、並びに、回転速度偏差ΔＮが、（０−１／ｓ）以上、かつ（１７０−１／ｓ）未満の場合は、少なくとも−６ｍｉｎ−１／ｓ）に戻す。なお、ステップＳ１０９に係る強制減速処理では、最低回転速度Ｎminを下回る回転速度にまでは減速させない。
【０１１５】
ステップＳ１１１において、図２および図４Ｃに示すように、ポンプモータ制御部６５は、ポンプモータ３４運転中のモータ電流Ｉu が定格電流値Ｉu_R 未満であるか否かに係る判定を行う。ステップＳ１１１の判定の結果、ポンプモータ制御部６５は、モータ電流Ｉu が定格電流値Ｉu_R 未満である旨の判定が下された場合（Ｙｅｓ）、つまり、ステップＳ１０９に係る強制減速処理によってポンプモータ３４の回転速度を抑え込み過ぎてしまった場合は、処理の流れをステップＳ６５へと戻し、ステップＳ６５以下の処理を行わせる。一方、モータ電流Ｉu が定格電流値Ｉu_R 以上である旨の判定が下された場合、つまり、ステップＳ１０９に係る強制減速処理によってもポンプモータ３４の回転速度の抑制が足りない場合は、処理の流れをステップＳ１１３へと進ませる。
【０１１６】
ステップＳ１１１の判定の結果、ステップＳ１０９に係る強制減速処理によってもポンプモータ３４の回転速度の抑制が足りない場合（Ｎｏ）、ステップＳ１１３において、ポンプモータ制御部６５は、図２および図４Ｃに示すように、目標回転速度Ｎtgを最低回転速度Ｎmin（例えば、１００−１／ｓ等の、予め設定される適宜変更可能な値）に変更する。
【０１１７】
ステップＳ１１５において、図２および図４Ｃに示すように、ポンプモータ制御部６５は、ポンプ入水温センサ４３で検知したポンプ入水温データを取得する。
【０１１８】
ステップＳ１１７において、図２および図４Ｃに示すように、ポンプモータ制御部６５は、現在の運転状態を維持した場合に、ステップＳ１１５で取得したポンプ入水温Ｔp が、ステップＳ１５で設定した目標沸上げ温度Ｔtgに、所定の沸上げ時間以内に到達可能か否かを判定する。ステップＳ１１７に係る判定は、目標加熱能力処理部７１において、熱交換器２１が発揮可能な最大加熱能力と、ポンプモータ３４の最高回転速度Ｎmaxとなどを参照して行う。
【０１１９】
ステップＳ１１７に係る判定の結果、ポンプ入水温Ｔp が目標沸上げ温度Ｔtgに所定の沸上げ時間以内に到達できない旨の判定が下された場合（Ｎｏ）、ステップＳ１１９において、図２および図４Ｃに示すように、ポンプモータ制御部６５の異常検出処理部７７は、マイクロコンピュータの記憶領域に“過負荷異常”に係る異常状態を記憶・報知させると共に、ポンプモータ３４の運転を停止させる異常検出処理８を実行する。
【０１２０】
ステップＳ１２１において、その運転停止によってモータ電流Ｉu が遮断されたポンプモータ３４は、その動作を停止する。これにより、沸上げ運転は停止される。
【０１２１】
一方、ステップＳ１０７に係る判定の結果、モータ電流Ｉu が上限電流値Ｉu_H 未満である旨の判定が下された場合（目標加熱能力処理に見合ったポンプ運転を行っている場合）、または、ステップＳ１１７に係る判定の結果、ポンプ入水温Ｔp が目標沸上げ温度Ｔtgに所定の沸上げ時間以内に到達できる旨の判定が下された場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ１２３において、図２および図４Ｃに示すように、ポンプモータ制御部６５は、現在のポンプ入水温Ｔp が、目標沸上げ温度Ｔtgに到達したか否かを判定する。
【０１２２】
ステップＳ１２３に係る判定の結果、ポンプモータ制御部６５は、現在のポンプ入水温Ｔp が目標沸上げ温度Ｔtgに到達しない旨の判定が下された場合（Ｎｏ）、処理の流れをステップＳ６５へと戻し、ステップＳ６５以下の処理を行わせる。一方、ポンプモータ制御部６５は、現在のポンプ入水温Ｔp が目標沸上げ温度Ｔtgに到達した旨の判定が下された場合（Ｙｅｓ）、沸上げ運転が終了したとみなして、一連の処理の流れを終了させる。
【０１２３】
（ポンプモータ３４の回転速度Ｎとモータ電流Ｉu の関係）
次に、ポンプモータ３４の回転速度Ｎとモータ電流Ｉu の関係について、図５および図６を参照して説明する。図５は、ポンプモータ３４の回転速度Ｎを横軸にとる一方、モータ電流Ｉu を縦軸にとり、これら両者の関係を表す特性図である。図６Ａ，図６Ｂは、圧力損失の大きいヒートポンプ給湯機１１の設置環境例を表す図である。
【０１２４】
図５の横軸には、ポンプモータ３４が取り得る最小および最大回転速度Ｎmin，Ｎmax、これらＮmin，Ｎmaxの間に、第１設定値Ｎ1 、第２設定値Ｎ2 、および、増速完了回転速度の設定点Ｎaccelendがそれぞれプロットされている。また、図５には、過大電流しきい値ライン１０１と、モータ電流上限ライン１０３と、モータ電流定格ライン１０５と、モータ電流下限ライン１０７と、増速完了回転速度に係る設定点１０９と、が表わされている。
【０１２５】
過大電流しきい値ライン１０１とは、図５に示すように、ポンプモータ３４に流れるモータ電流Ｉu が超えてはならない過大電流しきい値Ｉu_max_thを表すラインである。過大電流しきい値Ｉu_max_thとは、ポンプモータ３４が異常をきたす境界の特性値であり、ポンプモータ３４に流すことができる最大電流（減磁開始電流）を意味する。モータ電流Ｉu が過大電流しきい値Ｉu_max_thに達した場合、ポンプモータ制御部６５は、ポンプモータ３４の運転を強制的に停止させる。ポンプモータ３４を焼損等の異常から保護するためである。
【０１２６】
なお、本実施形態では、ポンプモータ制御部６５は、ポンプモータ３４に流れるモータ電流に係るデジタルデータをＡＤ変換部６３経由で入力し、入力したモータ電流に係るデジタルデータに基づくベクトル演算によって、モータ電流の推定値を取得している。本実施形態では、モータ電流の推定値をモータ電流Ｉu とみなしてポンプモータ３４の制御を実行している。
【０１２７】
モータ電流上限ライン１０３とは、図５に示すように、圧力損失の大きい水配管１７ａ，１７ｂ内に存する水を循環ポンプ３３で循環させた際に、ポンプモータ３４の回転速度を変化させたときのそれぞれの上限電流値Ｉu_H に係る各点の間を区分線形補間で結んだ運転限界を表す特性グラフである。ここで、上限電流値Ｉu_H に係る各点は、過大電流しきい値ライン１０１を超えてはならない。上限電流値Ｉu_H とは、ポンプモータ３４が異常をきたす蓋然性の高い境界の特性値である。このような特性グラフを得るための実験で用いたヒートポンプ給湯機１１の設置例を図６Ａおよび図６Ｂに示す。
【０１２８】
図６Ａに例示したヒートポンプ給湯機１１Ａでは、配管経路Ｌ１の途中に、基底面に対してｈ１＝１ｍの高さを有する鳥居配管を設け、圧力損失の大きい水配管１７ａ，１７ｂを構成している。また、図６Ｂに例示したヒートポンプ給湯機１１Ｂでは、貯湯タンク３１と循環ポンプ３３とを結ぶ配管経路Ｌ２の途中に、基底面に対してｈ２＝３ｍの高低差を設け、圧力損失の大きい水配管１７ａ，１７ｂを構成している。
なお、図６Ａでは記載を簡略化しているが、水配管１７ｂは貯湯タンク３１の頂部に至るまで配管されている。この点は後記の図６Ｂでも同じである。
【０１２９】
なお、モータ電流上限ライン１０３を設定するに際しては、図５に示すように、上限電流値Ｉu_H を考慮するのみならず、例えば、モータ電流定格ライン１０５に沿って、任意のα値だけゲタをはかせて設定してもよい。つまり、この場合のモータ電流上限ライン１０３は、図５に示すように、第０設定点Ｎ0 （Ｉu_H0＝Ｉu_R0＋α0 ）、第１設定点Ｎ1 （Ｉu_H1＝Ｉu_R1＋α1 ）、および、第２設定点Ｎ2 （Ｉu_H2＝Ｉu_R2＋α2 ）の各点間を区分線形補間で結ぶことによって設定される。また、モータ電流定格ライン１０５に沿わずに、上限電流値Ｉu_H に係る各点とは異なる設定点で、かつ、必要に応じた設定点数で任意に最適な区分線形補間で結ぶことによって設定した独自の制限ラインを用いても良い。
【０１３０】
仮に、本モータ電流上限ライン１０３を超えるモータ電流Ｉu が流れた場合、ポンプモータ制御部６５は、図４ＣのステップＳ１０９に係る強制減速処理を実行することによってモータ電流Ｉu の増加を抑える。これにより、モータ電流Ｉu を過大電流しきい値ライン１０１まで到達させないようにしている。ステップＳ１０９に係る強制減速処理中に、モータ電流Ｉu が定格電流値を下回った場合、ポンプモータ制御部６５は、処理の流れを図４ＢのステップＳ６５まで戻して、ステップＳ６５以下の処理を実行させる。
【０１３１】
モータ電流定格ライン１０５とは、図５に示すように、ポンプモータ３４の回転速度を変化させたときの、それぞれの定格電流値Ｉu_R に係る各点の間を区分線形補間で結んだ定格運転を表す特性グラフである。定格電流値Ｉu_R とは、ヒートポンプ給湯機１１を標準的な据付け状態（例えば、配管長５ｍ、高低差１ｍ、曲がり５ヵ所、鳥居配管なし）で設置した場合の、ポンプモータ３４の安定動作を保証する特性値である。定格電流値Ｉu_R は、ポンプモータ３４の仕様に従う固有の値が設定される。ポンプモータ３４の仕様変更が生じた場合、その変更内容に応じて定格電流値Ｉu_R を変更することができる。
【０１３２】
モータ電流定格ライン１０５を設定するに際しては、図５に示すグラフの回転速度に係る横軸に、次の特異点を、各自の序列に従ってそれぞれプロットする。すなわち、
最高回転速度Ｎmax＞第ｎ設定点Ｎn （Ｉu_Rn）＞第２設定点Ｎ2 （Ｉu_R2）＞第１設定点Ｎ1 （Ｉu_R1）＞最低回転速度Ｎmin＞原点Ｎ0 （Ｉu_R0）
【０１３３】
本モータ電流定格ライン１０５では、図５に示すように、第２設定点Ｎ2 （Ｉu_R2）と第１設定点Ｎ1 （Ｉu_R1）との間のラインを線形補間で結べるように、少なくとも２ヵ所の設定点を設ける。例えば、第２設定点Ｎ2 （Ｉu_R2）よりも高い回転速度の領域で、最高回転速度Ｎmax（ポンプ最大運転）に至るまで第２設定点Ｎ2 （Ｉu_R2）と同じ負荷であった場合、第２設定点Ｎ2 （Ｉu_R2）と最高回転速度Ｎmaxの線形補間は、水平の傾きラインで結ぶようにする。
【０１３４】
これに対し、第２設定点Ｎ2 （Ｉu_R2）と最高回転速度Ｎmaxとが相互に異なる大きさの負荷であった場合、両者間の設定点を必要に応じて増やし、最適な区分線形補間で結ぶようにすればよい。
【０１３５】
第１設定点Ｎ1 （Ｉu_R1）よりも低い回転速度の領域においても同様に、図５に示すように、最低回転速度Ｎmin、または、原点Ｎ0 （Ｉu_R0）に至るまで第１設定点Ｎ1 （Ｉu_R1）と同じ負荷であった場合、第１設定点Ｎ1 （Ｉu_R1）と最低回転速度Ｎminの線形補間は、水平の傾きラインで結ぶようにする。ただし、第１設定点Ｎ1 （Ｉu_R1）と最低回転速度Ｎminとが相互に異なる大きさの負荷であった場合、両者間の設定点を必要に応じて増やし、最適な区分線形補間で結ぶようにすればよい。
【０１３６】
さらに、第１設定点Ｎ1 （Ｉu_R1）、および、第２設定点Ｎ2 （Ｉu_R2）の間も、相互に異なる変極点を持つ負荷であった場合、両者間の設定点を必要に応じて増やすことにより、最適な区分線形補間で結ぶようにすればよい。
【０１３７】
モータ電流下限ライン１０７とは、図５に示すように、貯湯サイクル１６中の水配管１７ａ，１７ｂにエア抜き不良や水漏れなどによるエア噛み込みが発生し、配管１７ａ，１７ｂ内が一定の水圧で満たされていない低負荷状態において、ポンプモータ３４の回転速度を変化させたときのそれぞれの下限電流値Ｉu_L に係る各点の間を区分線形補間で結んだ運転限界を表す特性グラフである。下限電流値Ｉu_L とは、ポンプモータ３４が異常をきたす蓋然性の高い境界の特性値である。
【０１３８】
なお、モータ電流下限ライン１０７を設定するに際しては、図５に示すように、下限電流値Ｉu_L を考慮するのみならず、例えば、モータ電流定格ライン１０５に沿って、任意のβ値だけゲタ下げして設定してもよい。この場合のモータ電流下限ライン１０７は、原点Ｎ0 （Ｉu_L0＝Ｉu_R0−β0 ）、第１設定点Ｎ1 （Ｉu_L1＝Ｉu_R1−β1 ）、および、第２設定点Ｎ2 （Ｉu_L2＝Ｉu_R2−β2 ）の各間を区分線形補間で結ぶことによって設定される。なお、β1 ，β2 ，β3 のそれぞれは、相互に異なる値を用いてもよい。このようにすれば、各設定点間を結ぶ線分の傾きを任意に調整することができる。また、本モータ電流下限ライン１０７に係る設定点は、モータ電流定格ライン１０５に係る設定点と同じ数だけ設定することができる。
【０１３９】
仮に、本モータ電流下限ライン１０７を下回るモータ電流Ｉu が流れた場合、ポンプモータ制御部６５は、図４ＣのステップＳ９７〜１０１に係る強制加速処理を実行することによってモータ電流Ｉu を増大させる。これにより、モータ電流Ｉu がモータ電流下限ライン１０７を下回らないようにしている。また、ポンプ室内に水を引き込むことによって水配管１７ａ，１７ｂ内の水の流通量を確保すると同時に、定格電流値Ｉu_R に至るまでモータ電流Ｉu を引き上げようとしている。
【０１４０】
増速完了回転速度（始動時の目標回転速度）に係る設定点Ｎaccelendは、図５に示すように、任意に設定できるものであり、その設定範囲は、原点Ｎ0 ＜最低回転速度Ｎmin＜増速完了回転速度に係る設定点Ｎaccelend＜第１設定点Ｎ1 となる。なお、本設定点Ｎaccelendは、図４Ａに示すステップＳ４７〜Ｓ６３に係るポンプモータ３４始動時の増速運転処理において、水配管１７ａ，１７ｂ内、および、ポンプ室内のいずれにも水がない状態（モータ電流が“０”にほぼ等しい）下で、ポンプ３３の空運転を防止する為の上限回転速度として設定される。
【０１４１】
（ヒートポンプ給湯機１１のポンプモータ制御装置４９の作用効果）
次に、本実施形態に係るポンプモータ制御装置４９の作用効果について、図７を参照して説明する。図７は、本実施形態に係るポンプモータ制御装置４９を適用した場合の沸上げ温度および沸上げ時間の特性を、比較例と対比して示す説明図である。
【０１４２】
まず、どのタイミングで沸上げが完了したかを判定するための条件について、目標沸上げ温度を“９０°Ｃ”に設定し、貯湯タンク３１内を目標沸上げ温度の湯水で満たそうと試みる場合を例示して考える。この場合、貯湯タンク３１の頂部付近は、速やかに目標沸上げ温度“９０°Ｃ”の湯で満たされる。これに対し、貯湯タンク３１の底部付近では、一般に低温の上水道水（季節や地域に応じて水温が異なる。例えば１０〜３０°Ｃとする。）が導入される。このため、沸上げ運転の初期では、貯湯タンク３１の底部付近は、低温水で満たされる。また、貯湯タンク３１の中部付近では、貯湯タンク３１の頂部付近の高温水と、貯湯タンク３１の底部付近の低温水が混合される。このため、沸上げ運転の初期では、貯湯タンク３１の中部付近は、中温水（例えば、５０〜７０°Ｃなど）で満たされる。
【０１４３】
沸上げ運転の終了を、貯湯タンク３１の頂部付近に位置する貯湯センサ３１ａの検出値を用いて判定する第１の判定態様は、比較的短い沸上げ時間での沸上げ完了を望む際等に好適に用いられる。例えば、昼間に給湯を使用したとき、貯湯タンク３１全体のうち約２０〜３０％程度の湯水を補う目的で沸上げ運転を行う場合である。
【０１４４】
また、沸上げ運転の終了を、貯湯タンク３１の中部付近に位置する貯湯センサ３１ｃの検出値を用いて判定する第２の判定態様は、例えば外気温度が１６〜２５°Ｃ程度の深夜に、ゆっくりと時間をかけて沸上げる際等に好適に用いられる。例えば、貯湯タンク３１全体のうち約５５〜６０％程度の湯水を補う目的で沸上げ運転を行う場合である。
【０１４５】
さらに、沸上げ運転の終了を、貯湯タンク３１の底部付近に位置する貯湯センサ３１ｅの検出値を用いて判定する第３の判定態様は、例えば外気温度が２〜７°Ｃ程度の深夜に、少しずつゆっくりと時間をかけて沸上げる際等に好適に用いられる。例えば、貯湯タンク３１全体のうち約６５〜７０％程度の湯水を補う目的で沸上げ運転を行う場合である。
【０１４６】
なお、貯湯タンク３１の頂部、中部、底部の各領域の水温のみで判定するのに代えて、または、加えて、ポンプ入水温センサ４３の検出値が５５°Ｃ〜６５°Ｃの範囲にある旨を沸上げ終了条件として用いて、沸上げ完了の判定を行うように構成してもよい。
【０１４７】
ここで、図６Ａに示す設置環境下にある圧力損失が大きいヒートポンプ給湯機１１Ａを用い、本実施形態に係るポンプモータ制御装置４９を適用した場合の、沸上げ温度および沸上げ時間の特性を、比較例（本実施形態に係るポンプモータ制御装置４９を適用せず）と対比して説明する。なお、沸上げ完了判定の種別としては、最も厳しい第３の判定態様を用いた。また、目標沸上げ温度は“９０°Ｃ”に設定した。
【０１４８】
比較例に係るポンプモータ制御装置を適用した場合の、沸上げ温度および沸上げ時間の特性を評価すると、図７に示すように、目標沸上げ温度“９０°Ｃ”に至るまでの沸上げ時間は約８時間であった。
【０１４９】
これに対し、本実施形態に係るポンプモータ制御装置４９を適用した場合の、沸上げ温度および沸上げ時間の特性を評価すると、図７に示すように、目標沸上げ温度“９０°Ｃ”に至るまでの沸上げ時間は約６時間であった。従って、本実施形態に係るポンプモータ制御装置４９によれば、比較例と比べて、約２時間も早く沸上げを完了することができた。
【０１５０】
［その他の実施形態］
以上説明した実施形態は、本発明の具現化例を示したものである。従って、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならない。本発明はその要旨またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形態で実施することができるからである。
【０１５１】
例えば、本実施形態の説明中、ヒートポンプユニット１３に循環ポンプ３３を設ける例をあげて説明したが、本発明はこの例に限定されない。本発明に係るポンプモータ制御装置４９を、貯湯ユニット１５に循環ポンプ３３を設けたヒートポンプ給湯機１１に適用してもよい。
【０１５２】
また、本実施形態の説明中、貯湯タンク３１から熱交換器２１へと至る水配管１７ａの途中に循環ポンプ３３を設ける例をあげて説明したが、本発明はこの例に限定されない。循環ポンプ３３を、熱交換器２１から貯湯タンク３１へと至る水配管１７ｂの途中に設けてもよい。
【０１５３】
最後に、本発明の実施形態に係るヒートポンプ給湯機１１として、それぞれが別体のヒートポンプユニット１３と貯湯ユニット１５とを、往路配管１７ａおよび復路配管１７ｂをそれぞれ介して連通接続して構成する態様を例示して説明したが、本発明はこの例に限定されない。ヒートポンプユニット１３と貯湯ユニット１５とを一体に構成すると共に、各構成部材１３，１５間を往路配管１７ａおよび復路配管１７ｂをそれぞれ介して連通接続したヒートポンプ給湯機１１の態様も、本発明の技術的範囲の射程に包含される。
【符号の説明】
【０１５４】
１１    ヒートポンプ給湯機
１３    ヒートポンプユニット
１５    貯湯ユニット（貯液ユニット）
１７ａ，１７ｂ  往路配管、復路配管（液配管）
２１    熱交換器（加熱部）
３１    貯湯タンク（タンク）
３３    循環ポンプ（ポンプ）
３４    ポンプモータ
４３    ポンプ入水温センサ（吸入側液温検出部）
５９    ＡＤ変換部（モータ電圧検出部）
６３    ＡＤ変換部（モータ電流検出部、モータ回転速度検出部）
６５    ポンプモータ制御部
７３    目標沸上げ条件設定部
７５    ベクトル制御部
７７    異常検出処理部
８３    ＰＡＭ制御部
８５    弱め界磁制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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