(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通過する低温水を加熱して高温水を出力するように構成された熱交換器と、
前記熱交換器に前記低温水を通過させるための第１の通水路と、
前記熱交換器をバイパスして前記低温水を通流させるように構成された第２の通水路と、
前記第１および第２の通水路の流量比率を制御するためのバイパス流量調整器と、
前記第１の通水路の流量を検出するための流量検出器と、
前記第１および第２の通水路の合流部よりも上流側に配置された、前記熱交換器から出力された高温水の温度を検出するための第１の温度検出器と、
前記高温水および前記低温水が混合された給湯温度が設定温度と一致するように前記バイパス流量調整器を制御するための制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記流量検出器による検出流量および前記第１の温度検出器による検出温度の履歴に基づいて、前記合流部における前記高温水の温度を推定するための温度推定部と、
前記温度推定部による推定温度に基づいて、前記バイパス流量調整器によって前記流量比率を制御するための流量制御部とを含み、
前記温度推定部は、前記検出流量が小さいほど前記検出温度に対する前記推定温度の時間遅れが大きくなるように、前記推定温度を算出し、
前記制御装置は、制御周期毎に前記バイパス流量調整器を制御し、
前記温度推定部は、
今回の制御周期における前記検出流量に応じて、流量パラメータγを０＜γ≦１．０の範囲内で設定するためのパラメータ算出部と、
今回の制御周期における前記検出温度およびγの積と、前回の制御周期における前記推定温度および（１−γ）の積との和に従って、前記今回の制御周期における前記推定温度を算出する推定演算部とを有し、
前記パラメータ算出部は、前記検出流量が小さいほど前記γを小さい値に設定し、
前記パラメータ算出部は、前記今回の制御周期における前記検出流量をｑ、調整パラメータをαとすると、γ＝ｑ／（ｑ＋α）の算出式に従って、前記流量パラメータγを算出する、給湯装置。
【請求項２】
前記αは、前記第１の温度検出器及び前記合流部の間の配管距離や配管形状、前記バイパス流量調整器の応答速度、並びに、前記合流部よりも下流側に配置された、前記給湯温度を検出するための第２の温度検出器の反応速度に基づいて設定される、請求項１記載の給湯装置。
【請求項３】
前記合流部よりも下流側に配置された、前記給湯温度を検出するための第２の温度検出器をさらに備え、
前記制御装置は、
前記第２の温度検出器によって検出された前記給湯温度に基づくフィードバック制御と、前記温度推定部による前記推定温度に基づくフィードフォワード制御との組み合わせによって、前記バイパス流量調整器による前記流量比率を制御する、請求項１に記載の給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、給湯装置に関し、より特定的には、熱交換器を通過した加熱水（高温水）と、熱交換器を迂回するバイパス路を通過した非加熱水（低温水）とを混合させるバイパスミキシング式の給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
給湯装置の一態様として、特許第２９７６６００号公報（特許文献１）には、熱交換器を通過した加熱水（湯）と、バイパス路を通過した非加熱水（水）との混合比率を制御するバイパスミキシング式の構成が記載されている。特許文献１では、バイパス流路の流量を制御する流路調整器を操作端として、ミキシング後の湯水混合温度および設定温度の比較に基づいて、湯水の混合比率をフィードバック制御することが記載されている。
【０００３】
また、特許第３５４６０９９号公報（特許文献２）には、燃料ガス流量のフィードフォワード制御機能を有する給湯器において、流量変化に対する給湯温度の時定数変化に応じてフィードフォワード制御による燃焼ガス補正量を滑らかに変化させる制御が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２９７６６００号公報
【特許文献２】特許第３５４６０９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されたバイパスミキシング式の給湯装置では、ミキシング後の湯水混合温度に応じてバイパス流量をフィードバック制御することになるため、ミキシング後の湯水混合温度（すなわち、給湯装置からの給湯温度）を設定温度に制御する際の制御応答遅れが懸念される。
【０００６】
また、特許文献２に記載されたフィードフォワード制御では、流量変化に対する熱交換器からの出力温度の変動を抑制することが可能である。しかしながら、特許文献１に記載されたバイパスミキシング式の給湯装置では、熱交換器からの出力温度（缶体温度）の設定温度と、給湯装置からの給湯温度の設定温度とが異なる。
【０００７】
したがって、特許文献２に記載されたフィードフォワード制御を、特許文献１に記載された給湯装置に適用しても、給湯温度の制御応答性を高めることが困難である。
【０００８】
この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、熱交換器を通過した加熱水と、熱交換器を迂回するバイパス路を通過した非加熱水とを混合させるバイパスミキシング式の給湯装置において、給湯温度を安定的かつ速やかに設定温度に制御することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による給湯装置は、熱交換器と、第１および第２の通水路と、バイパス流量調整器と、流量検出器と、第１の温度検出器と、制御装置とを備える。熱交換器は、通過する低温水を加熱して高温水を出力するように構成される。第１の通水路は、熱交換器に低温水を通過させるように構成される。第２の通水路は、熱交換器をバイパスして低温水を通流させるように構成される。バイパス流量調整器は、第１および第２の通水路の流量比率を制御するように構成される。流量検出器は、第１の通水路の流量を検出する。第１の温度検出器は、第１および第２の通水路の合流部よりも上流側に配置されて、熱交換器から出力された高温水の温度を検出する。制御装置は、高温水および低温水が混合された給湯温度が設定温度と一致するようにバイパス流量調整器を制御する。制御装置は、温度推定部と、流量制御部とを含む。温度推定部は、流量検出器による検出流量および第１の温度検出器による検出温度の履歴に基づいて、合流点における高温水の温度を推定する。流量制御部は、温度推定部による推定温度に基づいて、バイパス流量調整器によって流量比率を制御する。温度推定部は、検出流量が小さいほど検出温度に対する推定温度の時間遅れが大きくなるように、推定温度を算出する。
【００１０】
上記給湯装置によれば、第１の通水路を通過する高温水の流量が変化しても、高温水および低温水の合流部における高温水温度を高精度に推定することができる。この結果、高温水推定温度に基づいて、バイパス流量調整器によって高温水および低温水の混合比率を制御するフィードフォワード制御により、給湯温度を設定温度に安定的かつ速やかに制御することができる。特に、流量変化によって熱交換器から出力された高温水の温度に変化が生じたときにも、給湯温度を速やかに制御することができる。
【００１１】
好ましくは、制御装置は、制御周期毎にバイパス流量調整器を制御する。温度推定部は、パラメータ算出部と、推定演算部とを有する。パラメータ算出部は、今回の制御周期における検出流量に応じて、流量パラメータγを０＜γ≦１．０の範囲内で設定するように構成される。推定演算部は、今回の制御周期における検出温度およびγの積と、前回の制御周期における推定温度および（１−γ）の積との和に従って、今回の制御周期における推定温度を算出する。さらに、パラメータ算出部は、検出流量が小さいほどγを小さい値に設定する。
【００１２】
このようにすると、第１の温度センサから合流部までの高温水の通過時間が流量に応じて変化する特性を反映して、第１の温度検出器による検出温度（高温水）の履歴に基づいて、簡易な演算式を用いて合流点における高温水温度を推定することができる。
【００１３】
さらに好ましくは、パラメータ算出部は、今回の制御周期における検出流量をｑ、調整パラメータをαとすると、γ＝ｑ／（ｑ＋α）の算出式に従って、流量パラメータγを算出する。
【００１４】
このようにすると、調整パラメータによって、合流部での高温推定温度に対する流量の影響を調整できる。
【００１５】
また好ましくは、給湯装置は、第２の温度検出器をさらに備える。第２の温度検出器は、合流点よりも下流側に配置された、給湯温度を検出する。制御装置は、第２の温度検出器によって検出された給湯温度に基づくフィードバック制御と、温度推定部による推定温度に基づくフィードフォワード制御との組み合わせによって、バイパス流量調整器による流量比率を制御する。
【００１６】
このようにすると、温度センサの誤差等によってフィードフォワード制御にオフセット状の制御誤差が生じても、フィードバック制御によって偏差を解消することができる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、熱交換器を通過した加熱水と、熱交換器を迂回するバイパス路を通過した非加熱水とを混合させるバイパスミキシング式の給湯装置において、給湯温度を安定的かつ速やかに設定温度に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に従う給湯装置の概略構成図である。
【図２】図１に示した給湯装置における分配弁８０の制御構成を説明するための概略図である。
【図３】図１に示した給湯装置１００における分配弁制御を説明するための機能ブロック図である。
【図４】流量パラメータの算出結果を説明するための概念図である。
【図５】図３に示された推定演算部による高温水推定温度の算出例を説明する第１の波形図である。
【図６】図３に示された推定演算部による高温水推定温度の算出例を説明する第２の波形図である。
【図７】本発明の実施の形態に従う給湯装置の構成の変形例を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は原則的に繰返さないものとする。
【００２０】
図１は、本発明の実施の形態に従う給湯装置の概略構成図である。
図１を参照して、給湯装置１００は、一次熱交換器１１、二次熱交換器２１および燃焼バーナ３０等が格納された燃焼缶体（以下、単に「缶体」とも称する）１０と、送風ファン４０と、入水管５０と、バイパス管６０と、出湯管７０と、給湯管９０と、コントローラ３００とを備える。
【００２１】
入水管５０には、水道水等の低温水（非加熱水）が給水される。入水管５０および出湯管７０の間には、缶体１０をバイパスして、入水管５０からの非加熱水を通流するためのバイパス管６０が配置される。入水管５０およびバイパス管６０の間は、バイパス管６０の流量を制御するための分配弁８０が介挿接続される。
【００２２】
分配弁８０の開度に応じて、給水量の一部が入水管５０からバイパス管６０へ分流される。全体給水量に対するバイパス管６０の分流比Ｋ（０≦Ｋ≦１．０）は、分配弁８０の開度に応じて制御される。分流比Ｋを用いて、バイパス管６０および出湯管７０の流量比率は、Ｋ：（１−Ｋ）で示される。
【００２３】
分配弁８０を経由して缶体１０へ供給された低温水は、まず二次熱交換器２１によって予熱された後、一次熱交換器１１において主加熱される。一次熱交換器１１および二次熱交換器２１によって所定温度まで加熱された高温水は、出湯管７０から出力される。
【００２４】
出湯管７０は、合流部７５においてバイパス管６０と接続される。したがって、給湯装置１００では、缶体１０によって加熱された出湯管７０からの高温水（加熱水）と、バイパス管６０を通過した低温水（非加熱水）とが合流部７５で混合されて、給湯管９０から出力される。これにより、給湯管９０から、台所や浴室等の給湯栓１９０や図示しない風呂への注湯回路などの所定の給湯箇所に、適温の湯が供給される。
【００２５】
いわゆるバイパスミキシング方式の給湯装置１００において、高温水および低温水の混合比率は、分配弁８０の開度に応じた分流比Ｋに対応する。したがって、分配弁８０によって、上記混合比率が制御される。
【００２６】
入水管５０には、温度センサ１１０および流量センサ１５０が配置される。温度センサ１１０は、低温水の温度（以下、入水温度Ｔｗ）を検出する。流量センサ１５０は、分配弁８０よりも下流側（缶体側）に配置される。流量センサ１５０によって検出される流量Ｑは、缶体１０を通過する流量（缶体流量）に相当する。流量センサ１５０は、代表的には、羽根車式流量センサによって構成される。
【００２７】
出湯管７０には、温度センサ１２０が設けられる。温度センサ１２０は、出湯管７０のバイパス管６０との合流部７５よりも上流側（缶体側）に配置されて、缶体１０からの出力温度Ｔｂ（以下、缶体温度Ｔｂ）を検出する。
【００２８】
給湯管９０には、流量調整弁９５および温度センサ１３０が設けられる。流量調整弁９５は、缶体１０での加熱能力の不足により、設定湯温Ｔｒ＊に従って給湯することが困難な場合に、給湯流量を絞るように制御される。たとえば、燃焼開始直後、あるいは、燃焼開始直後以外でも最大号数で運転する場合や最大許容流量で運転する場合等に、給湯流量を制限するように、コントローラ３００が流量調整弁９５の開度を制限することができる。
【００２９】
温度センサ１３０は、高温水および低温水が混合された後の給湯温度Ｔｈを検出する。温度センサ１１０，１２０，１３０は、代表的には、温度に依存して電気抵抗が変化するサーミスタによって構成される。
【００３０】
缶体１０において、燃焼バーナ３０から出力された燃料ガスは、送風ファン４０からの燃焼用空気と混合される。図示しない点火装置によって混合気が着火されることにより、燃料ガスが燃焼されて火炎が生じる。燃焼バーナ３０からの火炎によって生じる燃焼熱は、缶体１０内で一次熱交換器１１および二次熱交換器２１へ与えられる。
【００３１】
一次熱交換器１１は、燃焼バーナ３０による燃焼ガスの顕熱（燃焼熱）により入水を熱交換によって加熱する。二次熱交換器２１は、燃焼バーナ３０からの燃焼排ガスの潜熱によって通流された水を熱交換によって加熱する。缶体１０の燃焼ガスの流れ方向下流側には熱交換後の燃焼排ガスを排出処理するための排気経路１５が設けられる。このように、缶体１０では、燃焼バーナ３０での燃焼による発生熱量により、一次熱交換器１１および二次熱交換器２１で、入水管５０から供給された水を加熱する。
【００３２】
燃焼バーナ３０へのガス供給管３１には、元ガス電磁弁３２、ガス比例弁３３および、能力切換弁３５ａ〜３５ｃが配置される。元ガス電磁弁３２は、燃焼バーナ３０への燃料ガスの供給をオンオフする機能を有する。ガス供給管３１のガス流量は、ガス比例弁３３の開度に応じて制御される。
【００３３】
能力切換弁３５ａ〜３５ｃは、複数の燃焼バーナ３０のうちの、燃料ガスの供給対象となるバーナ本数を切換えるために開閉制御される。缶体１０での発生熱量は、バーナ本数およびガス流量の組み合わせによって決まる、燃焼バーナ３０全体からの供給ガス量に比例する。したがって、要求発生熱量に対応させて、能力切換弁３５ａ〜３５ｃの開閉パターン（バーナ本数）およびガス比例弁３３の開度（ガス流量）の組み合わせを決定する設定マップを予め作成することができる。
【００３４】
送風ファン４０による送風量は、燃焼バーナ３０全体からの供給ガス量との空燃比が所定値（たとえば、理想空燃比）となるように制御される。送風ファン４０の送風量は、ファン回転数と比例するので、送風ファン４０の回転数は、供給ガス量の変化に応じて設定される目標回転数に従って制御される。送風ファン４０には、ファン回転数を検出するための回転数センサ４５が設けられる。
【００３５】
コントローラ３００は、各センサからの出力信号（検出値）およびユーザ操作を受けて、給湯装置１００の全体動作を制御するために、各機器への制御指令を発生する。ユーザ操作には、給湯装置１００の運転オン／オフ指令および設定湯温（Ｔｒ＊）指令が含まれる。制御指令には、各弁の開閉および開度指令、送風ファン４０への電気的入力指令（ファン駆動電圧指令）等が含まれる。
【００３６】
コントローラ３００は、給湯装置１００の運転指令がオンされると、流量センサ１５０によって検出される流量Ｑが最低作動流量（ＭＯＱ）を超えるのに応じて、缶体１０での燃焼動作をオンする。燃焼動作がオンされると、元ガス電磁弁３２が開放されて、燃焼バーナ３０への燃料ガスの供給が開始される。
【００３７】
コントローラ３００は、燃焼オン時には、給湯温度Ｔｈが設定湯温Ｔｒ＊に制御されるように、缶体１０での発生熱量および分配弁８０の開度を制御する。
【００３８】
缶体１０での発生熱量は、燃焼バーナ３０全体からの供給ガス量によって制御される。したがって、燃焼バーナ３０全体からの供給ガス量を決めるための、缶体１０での要求発生熱量Ｐ＊は、缶体温度Ｔｂを目標温度Ｔｂ＊（以下、缶体目標温度Ｔｂ＊）に一致させるように設定される。
【００３９】
具体的には、缶体目標温度Ｔｂ＊は、設定湯温Ｔｒ＊よりも高く設定される（たとえば、Ｔｂ＊＝Ｔｒ＊＋β）。これにより、バイパス路６０の低温水との混合によって、給湯温度Ｔｈを設定湯温Ｔｒ＊に制御できる。また、缶体１０での必要昇温量ΔＴは、缶体目標温度Ｔｂ＊と、温度センサ１１０によって検出された入水温度Ｔｗとの差で示される（ΔＴ＝Ｔｂ＊−Ｔｗ）。したがって、缶体１０での要求発生熱量Ｐ＊は、缶体１０の通過流量Ｑおよび必要昇温量ΔＴの積に従って算出することができる（Ｐ＊＝Ｑ・ΔＴ）。
【００４０】
コントローラ３００は、算出された要求発生熱量Ｐ＊に対応させて、燃焼バーナ３０全体からの供給ガス量を設定する。たとえば、当該供給ガス量を実現するようなバーナ本数およびガス流量の組合せが実現されるように、コントローラ３００は、ガス比例弁３３の開度および能力切換弁３５ａ〜３５ｃの開閉を制御する。
【００４１】
分配弁８０の開度は、給湯温度Ｔｈを設定湯温Ｔｒ＊に一致させるように制御される。
図２は、図１に示した給湯装置における分配弁８０の制御構成を説明するための概略図である。
【００４２】
図２を参照して、分配弁８０の開度に応じて、バイパス管６０の流量が制御される。これにより、入水管５０からの全体給水量に対する、バイパス管６０の流量と出湯管７０の流量（すなわち、熱交換器１１，２１の通過流量）との比率（分流比Ｋ）が制御される。出湯管７０からの高温水（加熱水）およびバイパス管６０からの低温水（非加熱水）は、合流部７５で混合されて、給湯管９０から出力される。
【００４３】
すなわち、出湯管７０は、「第１の通水路」に対応し、バイパス管６０は「第２の通水路」に対応する。また、分配弁８０は、「バイパス流量調整器」に対応する。
【００４４】
温度センサ１２０が検出する缶体温度Ｔｂは、熱交換器１１，２１から出力された高温水（加熱水）の温度に相当する。すなわち、温度センサ１２０は「第１の温度検出器」に対応する。また、給湯温度Ｔｈを検出する温度センサ１３０は「第２の温度検出器」に対応する。さらに、流量センサ１５０によって検出される流量Ｑは、熱交換器１１，２１および出湯管７０の流量に相当する。すなわち、流量センサ１５０は「流量検出器」に対応する。
【００４５】
合流部７５における、出湯管７０からの高温水（加熱水）およびバイパス管６０からの低温水（非加熱水）の混合比率は、分配弁８０の開度によって制御できる。したがって、分配弁８０の開度によって給湯温度Ｔｈを制御することができる。具体的には、バイパス管６０の流量を増加させるように分流比Ｋを上昇すると給湯温度Ｔｈは低下する。これに対して、バイパス管６０の流量を減少させるように分流比Ｋを低下すると給湯温度Ｔｈは上昇する。
【００４６】
一般的には、分配弁８０の開度（分流比Ｋ）は、設定湯温Ｔｒ＊に対する給湯温度Ｔｈの偏差に基づいて、分配弁８０の開度、すなわち、バイパス路の流量をフィードバック制御することができる。しかしながら、フィードバック制御では、流量等の変化によって缶体温度Ｔｂに変化が生じたときに、温度センサ１３０によって検出される給湯温度Ｔｈに偏差ΔＴｈ（ΔＴｈ＝Ｔｈ−Ｔｒ＊）が実際に生じるまで分配弁８０を制御できないため、給湯温度Ｔｈを安定的かつ速やかに制御する点からは問題がある。
【００４７】
したがって、本実施の形態では、温度センサ１２０によって検出された缶体温度Ｔｂに基づいて分配弁８０の開度（分流比）を制御するフィードフォワード制御が適用される。
【００４８】
図３は、図１に示した給湯装置１００における分配弁制御を説明するための機能ブロック図である。図３に示された各機能ブロックの機能は、コントローラ３００によるソフトウェア処理ないしハードウェア処理によって実現することができる。
【００４９】
図３を参照して、分配弁制御部２００は、温度推定部２１０と、流量制御部２２０とを含む。なお、以下では、分配弁制御部２００が制御周期毎に分配弁８０の開度を制御するものとして、現在の制御周期を第ｎ番目（ｎ：自然数）の制御周期として表記する。
【００５０】
温度推定部２１０は、制御周期毎に、温度センサ１２０により検出された缶体温度Ｔｂと、流量センサ１５０により検出された流量Ｑとに基づいて、合流部７５における高温水推定温度θ［ｎ］を算出する。
【００５１】
流量制御部２２０は、制御周期毎に、温度推定部２１０による高温水推定温度θ［ｎ］に基づいて、分配弁８０の開度を制御する。たとえば、流量制御部２２０は、高温水推定温度θ［ｎ］に基づくフィードフォワード制御によって、今回の制御周期における分配弁８０の分流比Ｋ［ｎ］を算出する。上述のように、分配弁８０の開度は、分流比Ｋ［ｎ］を実現するように制御される。
【００５２】
代表的には、分流比Ｋ［ｎ］は、入水温度Ｔｗ［ｎ］と高温水推定温度θ［ｎ］とに基づいて、両者の混合水の温度を設定湯温Ｔｒ＊とするための混合比率に従って算出することができる。
【００５３】
フィードフォワード制御の採用により、給湯温度Ｔｈが実際に変化する前に、缶体温度Ｔｂの変化を反映した合流部７５における高温水推定温度θに基づいて、分配弁８０を制御することができる。これにより、給湯温度を安定的かつ速やかに制御することができる。
【００５４】
一方で、フィードフォワード制御の精度は、高温水推定温度θの推定精度に依存することが理解される。発明者らは、ユーザによる給水栓（カラン）等の操作によって流量Ｑが変化したときに、高温水推定温度θの推定精度が低下するという課題を見出した。これは、出湯管７０における温度センサ１２０から合流部７５までの高温水の通過時間が、流量Ｑの変化に応じて変化することに起因すると推定される。
【００５５】
流量Ｑの変化に対する上記通過時間の変化の度合いは、温度センサ１２０の配置位置と合流部７５との距離が長くなる程大きくなる。しかしながら、温度センサ１２０は、缶体１０での発生熱量（供給ガス量）の制御の検出端であるため、缶体温度Ｔｂの制御性の観点から、缶体１０の出側において温度センサ１２０はあまり下流側に配置することができない。このため、温度センサ１２０の配置位置と合流部７５との間には、ある程度の距離が生じることになる。一方で、温度センサの増設は、コスト面から回避することが好ましい。
【００５６】
したがって、本実施の形態では、流量の変化に対応してフィードフォワード制御の精度が低下しないように、合流部７５における高温水（加熱水）の温度を推定する。
【００５７】
温度推定部２１０は、パラメータ算出部２１２と、推定演算部２１５とを有する。
パラメータ算出部２１２は、流量センサ１５０によって検出された流量Ｑに基づいて、下記（１）式に従って流量パラメータγを算出する。式（１）において、αは、調整パラメータである。なお、流量パラメータγは、流量Ｑを変数として算出されるので、以下では、γ（Ｑ）とも表記する。
【００５８】
γ＝Ｑ／（Ｑ＋α）      …（１）
調整パラメータαは、給湯装置１００の構成、たとえば、温度センサ１２０および合流部７５の配管距離や配管形状、分配弁８０の応答速度、温度センサ１３０の反応速度によって最適値が異なってくるので、たとえば、実機試験やシミュレーションによって機種毎に予め設定することができる。
【００５９】
図４は、流量パラメータγの算出結果を説明するための概念図である。
図４を参照して、流量パラメータγは、流量が大きくなるほど高い値に設定される一方で、流量が小さくなるほど小さい値に設定される。調整パラメータαを大きくすると、流量パラメータγは同一の流量（Ｑ)に対して小さくなる。一方で、α＝０とすると、固定的にγ＝１．０とされる。
【００６０】
再び図３を参照して、パラメータ算出部２１２は、各制御周期において、今回の制御周期で検出された流量Ｑに基づいて、流量パラメータγ（Ｑ）を算出する。すなわち、今回の制御周期における流量Ｑのサンプリング値（Ｑ［ｎ］）を上記（１）式に代入することにより、流量パラメータγ［ｎ］が算出される。
【００６１】
推定演算部２１５は、温度センサ１２０によって検出された缶体温度Ｔｂと、パラメータ算出部２１２によって算出された流量パラメータγとに基づいて、合流部７５での高温水推定温度θを算出する。今回の制御周期における缶体温度Ｔｂのサンプリング値（Ｔｂ［ｎ］）を用いて、今回の制御周期における推定温度θ［ｎ］は、下記（２）に従って算出される。
【００６２】
θ［ｎ］＝（１−γ［ｎ］）・θ［ｎ−１］＋γ［ｎ］・Ｔｂ［ｎ］    …（２）
式（２）において、θ［ｎ−１］は、前回の制御周期における推定温度θである。したがって、式（２）によれば、高温水推定温度θは、缶体温度Ｔｂの履歴に基づいて、缶体温度Ｔｂの変化が流量パラメータγ［ｎ］に従う時間遅れを伴って反映されるように、逐次算出されることになる。
【００６３】
図５および図６には、推定演算部２１５による式（２）に従った高温水推定温度の算出例が示される。
【００６４】
図５を参照して、温度波形５０１は、缶体温度Ｔｂの変化を時間軸上にプロットしたものである。温度波形５０２および５０３は、缶体温度Ｔｂが温度波形５０１に従って変化したときの、合流部７５における高温水推定温度θの、式（２）に従った算出結果を時間軸上にプロットしたものである。温度波形５０２は流量Ｑ＝Ｑ１のときの算出結果を示し、温度波形５０３は流量Ｑ＝Ｑ２の（Ｑ１＞Ｑ２）ときの算出結果を示している。
【００６５】
温度波形５０１〜５０３の比較から、高温水推定温度θは、缶体温度Ｔｂの変化に時間遅れを持たせるように算出されている。そして、缶体温度Ｔｂおよび高温水推定温度θの間の時間遅れは、低流量時（温度波形５０３）には、高流量時（温度波形５０２）と比較して大きくなっている。すなわち、式（２）においては、流量パラメータγ［ｎ］が大きいほど、缶体温度Ｔｂに対する高温水推定温度θの時間遅れが小さくなる。
【００６６】
図６には、途中で流量Ｑが変化したときの高温水推定温度θの挙動がさらに示される。
図６を参照して、温度波形５０１〜５０３は、図５に示したのと同様である。図６では、時刻ｔａにおいて、流量ＱがＱ２からＱ１に変化したときの高温水推定温度θの算出結果が、温度波形５０４に示される。
【００６７】
温度波形５０４は、時刻ｔａ以前（Ｑ＝Ｑ２）では、温度波形５０３と一致しており、時刻ｔａ以降では、温度波形５０２（点線）と一致するようになる。時刻ｔａ直後（Ｑ＝Ｑ１）において、温度波形５０４は、温度波形５０２に向かって速やかに変化していることが理解される。このように、式（２）に従えば、流量Ｑが変化した場合にも、流量変化を反映して滑らかに高温水推定温度θを算出できることが理解される。
【００６８】
これにより、高温水推定温度θ［ｎ］は、流量Ｑに応じた、温度センサ１２０から合流部７５までの高温水の通過時間（すなわち、時間遅れ）の変化を反映して算出される。したがって、ユーザによる給水栓（カラン）等の操作によって流量Ｑが変化したときにも、高温水推定温度θの推定精度が低下しない。この結果、フィードフォワード制御の精度を高めることができる。
【００６９】
以上説明したように、本実施の形態に従う給湯装置によれば、高温水の流量が変化しても、合流部７５における高温水温度を高精度に推定することができる。この結果、高温水推定温度θに基づいて分配弁８０による分流比Ｋ（高温水および低温水の混合比率）を制御するフィードフォワード制御によって、給湯温度Ｔｈを設定湯温Ｔｒ＊に安定的かつ速やかに制御することができる。特に、流量変化によって缶体温度Ｔｂに変化が生じたときにも、給湯温度Ｔｈを速やかに制御することができる。
【００７０】
なお、流量制御部２２０は、上述したフィードフォワード制御に対して、フィードバック制御をさらに組み合わせることによって、今回の制御周期における分配弁８０の分流比Ｋ［ｎ］を算出してもよい。
【００７１】
たとえば、フィードバック制御による制御量は、温度センサ１３０によって検出される給湯温度Ｔｈの温度偏差ΔＴｈ（ΔＴｈ＝Ｔｈ−Ｔｒ＊）に基づく、Ｐ制御、ＰＩ制御または、ＰＩＤ制御等の公知の制御演算によって算出することができる。この場合には、流量制御部２２０は、フィードバック制御による制御量と、高温水推定温度θ［ｎ］を用いたフィードフォワード制御による制御量との加算によって、分配弁８０の分流比Ｋ［ｎ］を算出することができる。フィードバック制御を組み合わせることにより、温度センサ１２０の誤差等に起因したオフセット誤差を効果的に減少することが可能となる。
【００７２】
また、図１では、熱交換器１１，２１の上流側に分配弁８０を配置する構成を示したが、バイパス弁の配置はこのような例に限定されるものではない。たとえば図７に示されるように、入水管５０から分岐部７４でバイパス管６０を分岐させた後、バイパス管６０および出湯管７０の合流部に分配弁８０を配置することも可能である。このような構成においても、高温水（加熱水）および低温水（非加熱水）の合流部（分配弁８０）における高温水の推定温度を、式（１）および（２）に従って推定することにより、流量変化に応じた温度センサ１２０から合流部（分配弁８０）までの高温水の通過時間の変化を反映して、高温水推定温度θを高精度に算出できる。そして、高温水推定温度θに基づいて分配弁８０による分流比Ｋを制御するフィードワード制御を同様に実行することができる。
【００７３】
なお、給湯装置の構成は図１の例示に限定されるものではなく、バイパス管の配置によって、高温水（加熱水）および低温水（非加熱水）を混合するミキシング方式の給湯装置における高温水および低温水の混合比率の制御に対して、本発明を共通に適用することができる。
【００７４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７５】
１０  缶体、１１  一次熱交換器、１５  排気経路、２１  二次熱交換器、３０  燃焼バーナ、３１  ガス供給管、３２  元ガス電磁弁、３３  ガス比例弁、３５ａ〜３５ｃ  能力切換弁、４０  送風ファン、４５  回転数センサ、５０  入水管、６０  バイパス管、７０  出湯管、７４  分岐部、７５  合流部、８０  分配弁、９０  給湯管、９５  流量調整弁、１００  給湯装置、１１０，１２０，１３０  温度センサ、１５０  流量センサ、１９０  給湯栓、２００  分配弁制御部、２１０  温度推定部、２１２  パラメータ算出部、２１５  推定演算部、２２０  流量制御部、３００  コントローラ、５０１〜５０４  温度波形、Ｋ  分流比（分配弁）、Ｑ  流量（出湯路）、Ｔｂ  缶体温度、Ｔｈ  給湯温度、Ｔｒ＊  設定湯温（給湯温度）、Ｔｗ  入水温度。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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