(57)【要約】  建物内のユーザに温水および冷水を供給するためのシステムは、ユーザに水を供給するための第１モードと、温水配管から冷水配管へと温水を循環させることにより所望の温度の水を供給するために準備するための第２モードと、混合チャンバを有する蛇口と、温水吸水口と、冷水吸水口と、流出口と、人間および器具を含む様々な種類のユーザに対してシステムを適応させるための機構とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物内におけるユーザに温水および冷水を供給するためのシステムであって、
ユーザに水を供給するための第１モードと、
温水配管から冷水配管へと水を循環することにより、所望の温度の水を供給するために準備するための第２モードと、
混合チャンバを有する蛇口と、
温水吸水口と、
冷水吸水口と、
流出口と、
前記システムを、人間および器具を含む、様々な種類のユーザに適応させるための機構と、
を備えるシステム。
【請求項２】
温水の必要性を予期してそれにしたがって予め水を加熱し、前記冷水配管に水を循環させつつユーザの蛇口に温水をもたらすために、ユーザの習癖を学習する手段を有する適応システムをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記器具は洗濯機および皿洗い機を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
流出水の温度を測定するための、前記蛇口の前記混合チャンバに配置された温度センサをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記温水吸水口に温度センサをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
１つは前記温水吸水口に配置され、他の１つは前記冷水吸水口に配置された、２つの温度センサをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記混合チャンバにおいて温度センサをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
１つは前記混合チャンバに配置され、１つは前記温水吸水口に配置され、１つは前記冷水吸水口に配置された、３つの温度センサをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記温度センサは固体素子センサを備える、請求項３に記載のシステム。
【請求項１０】
前記器具は局所的な循環ポンプを含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項１１】
３つの電気的に作動するバルブをさらに備える、請求項４に記載のシステム。
【請求項１２】
二重センサを使用する非接触式の信頼性の高い手段を用いる、温水／冷水制御器およびプログラムをさらに備える、請求項４に記載のシステム。
【請求項１３】
前記温水／冷水制御器と、温水および／または冷水を特定の温度において必要とする様々な器具との間に、電子インターフェースをさらに備える、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
ユーザからのコマンドを入力するための、および要求された水供給の温度で前記器具を作動させるための手段をさらに備える、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
ユーザから受け取ったコマンドに応答して、要求された温度で温水を要求するための手段をさらに備える、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１６】
前記器具に対する別個の温水吸水口および冷水吸水口と、温水吸水口および冷水吸水口の間に配置された循環バルブと、ユーザから受け取ったコマンドに応答して前記バルブを作動させる手段とをさらに備える、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１７】
各バルブを作動させて各バルブの状況および性能を監視するための手段を備える、診断目的および保守目的のためのシステム制御をさらに備える、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１８】
遠隔制御下で診断を実施し遠隔位置に報告するための手段をさらに備える、請求項１７に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２００９年４月２３日に出願され、「Ｗａｔｅｒ  Ｓｕｐｐｌｙ  Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ」を発明の名称とする、イスラエル国特許出願第１９８３４１号の優先権を主張するものである。
【０００２】
本発明は、特に水およびエネルギーを節約するための、家庭用用途、商業用用途、および工業用用途に温水および冷水を供給するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
家庭用、商業用、および工業用の環境においては、様々なユーザまたは蛇口に水を供給する温水用配管および冷水用配管が存在する。水供給の様々なユーザは、例えば、洗濯機と、冷水、温水および／またはその混合を必要とする複数の機械とを含む。
【０００４】
係るシステムにおける問題点は、ボイラーから各ユーザまでの距離に応じて温水が蛇口に到着するまでの時間を待つ間の水の浪費である。また、蛇口が一時的に閉塞された場合には、所望の流速および温度の水供給が回復するにあったっては、時間と何らかの調節とが必要となり得る。これらの問題を回避するために、シャワーをする人々は全期間にわたって水を流し続けることが多々あり、そのために水が浪費される結果となる。
【０００５】
さらなる問題点は、水圧の変化、他による水の使用、水タンク内の温水の減少、その他による水温の変動に関するものである。ユーザは水温調節をときおり行う必要があり、その間、水が浪費されることとなる。
【０００６】
追加的な問題点は、配管内で水が凍結することにより、配管が閉塞し、配管が破裂する可能性があることである。壁面内部の水の配管／設置を置き換えることは、極めて困難であるかまたは大きな費用が必要となり得る。したがって、水供給システムの改善は、好適には、住宅またはアパートに設置済みの既存の水用配管の変化を要求すべきではない。
【０００７】
例えば、洗濯機、皿洗い機、その他の器具においては、温水も使用される。
【０００８】
温水の各ユーザは日々サービスを要求するため、システムはそれに応答しなければならない。応答に時間がかかることは不可避である。システムが各ユーザからの係る要求に対して個別に応答するため、浪費が生じ得る。システムがユーザの習癖を学習すること、ユーザの要求に適応すること、さらには、これらを予期することは、価値がある。それにより、エネルギーおよび水が節約され得る。
【０００９】
蛇口の手動制御は、例えば信頼性が低い等の、様々な短所を有する。本発明における蛇口および／またはシャワーの非接触式制御は望ましいものとなり得る。手動制御は低速である。現在のところ、温水が到着するには比較的長い時間がかかるため、ユーザはそれを受け入れている。しかし、迅速に温水を供給することを可能にする本発明を使用するとき、顧客は、水パラメータの設定をより迅速およびより容易にするより迅速に応答する制御も要求するであろう。
【００１０】
Ｐｏｐｐｅｒらによる、「Ｓｍａｒｔ  ｄｅｖｉｃｅ  ａｎｄ  ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  ｉｍｐｒｏｖｅｄ  ｄｏｍｅｓｔｉｃ  ｕｓｅ  ａｎｄ  ｓａｖｉｎｇ  ｏｆ  ｗａｔｅｒ」を発明の名称とする米国特許第６，８９５，９８５号において、水温が所望の温度に達するまで温水を冷水配管に循環させることにより所望の温度の温水をユーザに提供するシステムが提供されている。
【００１１】
電子インターフェースが、温水制御器と、特定の温度の冷水および／または温水を必要とする様々な器具との間に必要となる場合もある。システムの構造は、それ自身の（ローカルな）循環ポンプを有する器具とともに使用可能であるよう考案されていることが好適である。
【００１２】
システムが適応性を有しユーザの習癖を学習することが望ましい。さもなければ、短時間の通知で要求された場合、水の加熱に時間がかかり得ることとなる。ユーザの個別且つ予期できない要求に効果的に応答するには、さらに時間がかかり得る。高機能システムは、局所的または遠隔的な、好適な保守手段も備えるべきである。これにより、故障間の時間が長い信頼性の高いシステムが達成され得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、アパートまたは住宅等の住居建築におけるまたは非住居建築におけるユーザの一部または全部に温水を供給するための改善されたシステムに関するものである。
【００１４】
温水が蛇口に到達するのを待つ間の水の浪費を回避するため、待機期間において、温水配管からの水が、蛇口を通る冷水へと循環される。この効果を達成するために、本システムは、３つのバルブ、すなわち、温水吸水口および冷水吸水口のそれぞれから１つおよび流出口の１つの組み合わせを使用する。
【００１５】
吸水口が開放され、流出口が閉止されると、システムは水循環を行う。循環は、循環水ポンプの起動も要求する。吸水バルブが開放状態にあり流出バルブも開放状態にある場合、システムはユーザに対して温水、冷水、またはその混合を供給することができる。全部のバルブは電子的に制御され、水は、蛇口において所望の温度の温水が利用可能になるまで、循環される。システムは、所定のプログラムにしたがってその全パーツの動作を制御するマイクロ制御器またはマイクロコンピュータを用いて、ユーザの要求に自動的に応答する。
【００１６】
本開示は、制御ハードウェアのいくつかの実施形態を提供する。システムは、蛇口のマイクロバルブ、水循環、および／または水タンク／ボイラにおける加熱を制御しつつ所望の温度の温水を提供する方法を使用する。自動的水循環は、配管内における水の凍結を防ぐためにも用いられ得る。
【００１７】
本開示は、制御方法のいくつかの実施形態を提供する。可能なかぎり、太陽熱による水加熱が用いられる。この場合、加熱は最小限のコストで達成される。このように加熱された水は、エネルギーの節約のために、様々な器具において水を加熱する代わりに用いられる。
【００１８】
好適な実施形態においては、水加熱手段は、低コストで信頼性のある水供給を確保するために、燃料および／または電気等の追加的な加熱手段とともに、太陽熱加熱を用いる。
【００１９】
本発明は以下の特定の特徴を参照して全般的に説明される。
１．人間、および洗濯機、皿洗い機等の器具も含む様々な種類のユーザに適応したシステム。各種のユーザはそれぞれ異なる要件および特性を有する。本システムは、柔軟性、適応性、およびあらゆる種類のユーザおよび／または複数のユーザに適応するスマートな方法を備える。
２．温水制御器と、特定の温度の冷水および／または温水を必要とする様々な器具との間における電子インターフェース。
３．それ自身の（局所的な）循環ポンプを有する所望による器具を含むシステム構造。
４．（１〜３）のシステムの動作方法。
スマートな適応アルゴリズムは、様々なユーザに対する温水供給に対する時間的遅延を有するシステムのトポロジーと、様々なユーザの習癖（温水を必要とする時間、その量、およびその温度と流速、その他）と、水加熱および供給のためのデバイス・スマート・ストラテジーとを学習する。
これは、エネルギーおよび水を節約する。
５．適応システムおよび方法は、温水の必要を予期し、それにしたがって予め水を加熱するよう機能するために、ユーザの習癖を学習する。
６．各バルブを作動させ、その状態および性能を計測し、システム動作を監視するための、診断目的および保守目的のシステム制御。このシステムは、スマート住宅環境内における動作のための手段を備える。
７．遠隔制御および保守システム制御および監視は、局所的にまたは遠隔的に、実施され得る。有線リンクおよび／または無線リンクが用いられ得る。
８．一体型制御ユニットは、例えば水ボイラーの近傍に設置され得る全部が１つの筐体におさまった、制御器、通信手段、循環ポンプ、および所望によるポンプ、所望による温度センサを備え得る。
９．コマンド、データ、情報その他を転送するための、システム部品間の無線通信システム部品間の配線が必要とならないよう局所的に発電するための手段を有する蛇口または水出力手段。
【００２０】
以上の態様は、以下の特徴と組み合わされ得る。
Ａ．電気的に作動し、標準径の蛇口に容易に設置可能である３つを備えるマイクロバルブ。
Ｂ．ユーザが水温および流速および様々な追加的パラメータを制御することを可能にする効果的な手段を用いる、人間・機械インターフェース。
Ｃ．複数の源からの液体を混合するための装置。例えば、ユーザは飲用水または海水の使用を所望し、次いで温水と冷水を混合することを所望することもある。
Ｄ．温水にさらされることによる火傷からユーザを保護すること。例えばイスラエル規格第５４６３およびオーストラリア規格第４０３２．２等の、温水にさらされた場合の偶発的な火傷からユーザを守るために温水供給の温度を制限する一般に要求される安全規格。温水供給の温度は、関連する基準に定められた所定の値に制限されるべきである。
Ｅ．二重センサユニットを使用する非接触式の信頼性の高い手段を用いる将来の供給のための温水／冷水制御およびプログラム。
【００２１】
したがって、本発明は建物内のユーザに温水および冷水を供給するシステムを提供し、このシステムは、ユーザに水を供給するための第１モードと、温水配管から冷水配管へと温水を循環させることにより所望の温度の水を供給するために準備するための第２モードと、混合チャンバを有する蛇口と、温水吸水口と、冷水吸水口と、流出口と、人間および器具を含む様々な種類のユーザに対してシステムを適応させるための機構とを備える。
【００２２】
いくつかの実施形態によると、システムは、温水の必要性を予期してそれにしたがって予め水を加熱し、冷水配管に水を循環させつつユーザの蛇口に温水をもたらすためにユーザの習癖を学習する手段を有する適応システムをさらに備える。
【００２３】
いくつかの実施形態によると、システムは、流出水の温度を測定するために蛇口の混合チャンバに配置された温度センサおよび／または温水吸水口に配置された温度センサまたは２つの温度センサすなわち温水吸水口に配置された１つの温度センサおよび冷水吸水口に配置された１つの温度センサおよび／または混合チャンバにおける温度センサおよび／または３つの温度センサすなわち混合チャンバに配置された１つの温度センサおよび温水吸水口における１つの温度センサおよび冷水吸水口における１つの温度センサを備える。いくつのかの実施形態によると、温度センサは固体素子センサを備える。
【００２４】
いくつかの実施形態によると、器具（単数または複数）は局所的な循環ポンプを含む。他の実施形態によると、システムは、３つの電気的に作動するバルブをさらに備える。
【００２５】
いくつかの実施形態によると、システムは、二重センサユニットを使用する非接触式の信頼性の高い手段を用いる温水／冷水制御器およびプログラム、これらの実施形態のいくつかにおいては温水／冷水制御器と特定の温度の温水および／または冷水を必要とする様々な器具の間の電子インターフェース、および／またはユーザからのコマンドを入力し、水供給の要求される温度で器具を作動させるための手段、および／または、ユーザから受け取ったコマンドに応答して要求される温度の温水を要求する手段、および／または、器具の別個の温水吸水口および冷水吸水口と、温水吸水口および冷水吸水口の間の循環バルブと、ユーザから受容したコマンドに応答してバルブを作動させるための手段と、および／または、各バルブを作動させ各バルブの状態および性能を監視するための手段を含む診断目的および保守目的のシステム制御、およびいくつかの実施形態においては遠隔操作下で診断を実施し、遠隔位置に報告するための手段をさらに含む。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】温水および冷水を供給するための、先行技術に係るシステムを示す図である。
【図２】温水を冷水配管に循環させることにより水を節約するためのシステムを示す図である。
【図３】様々な種類のユーザを有するシステムを示す図である。
【図４】温水制御器および器具制御器の間にある電子インターフェースを示す図である。
【図５】局所的ポンプを有する器具を示す図である。
【図６】簡単且つ即時作動するユーザインターフェース方法を示す図である。
【図７】他の、パーソナライズおよびプログラムされた、即時作動のユーザインターフェース方法を示す図である。
【図８】適応的ユーザインターフェース方法を示す図である。
【図９】人間用の、適応的な水加熱方法を示す図である。
【図１０】人間および器具用の、水加熱のための適応方法を示す図である。
【図１１】流速ＦＲ、温度、および残留時間ＲＴを示す図である。
【図１２】診断方法を示す図である。
【図１３】遠隔診断方法を示す図である。
【図１４】温水を冷水配管に循環させることにより水を節約するための複数蛇口分散システムを示す図である。
【図１５】温水を冷水配管に循環させることにより水を節約するための複数蛇口集中システムを示す図である。
【図１６】動作の循環モードにおける、蛇口に向かう温水最前線の伝播を示す図である。
【図１７】システムの動作方法を示す図である。
【図１８】循環段階の間の、蛇口における水温を示す図である。
【図１９】温水供給を命じるユーザ命令を入力するための方法を示す図である。
【図２０】システムにおける水循環を作動させるための方法を示す図である。
【図２１】システムにおける水循環を停止させるための方法を示す図である。
【図２２Ａ】水循環を制御するための、３つの可能な方法を示す図である。
【図２２Ｂ】水循環を制御するための、３つの可能な方法を示す図である。
【図２２Ｃ】水循環を制御するための、３つの可能な方法を示す図である。
【図２３】水供給を開始するための方法を示す図である。
【図２４】蛇口において水を供給するための方法を示す図である。
【図２５】蛇口の１つの実施形態を示す図である。
【図２６】本蛇口の他の実施形態の２つの断面長手方向図を示す図である。
【図２７】本発明のバルブ構造を示す図である。
【図２８】本発明のマイクロバルブの機能断面図を示す図である。
【図２９】複数の源からの水を混合するための装置の機能断面図を示す図である。
【図３０】本バルブのさらに他の実施形態の２つの断面長手方向図を示す図である。
【図３１】蛇口の上面図を示す図である。
【図３２】人間・機械インターフェースの１つの実施形態を示す図である。
【図３３】コントロールパネルの他の実施形態を示す図である。
【図３４】コントロールパネルのさらに他の実施形態を示す図である。
【図３５】コントロールパネルのさらに他の実施形態を示す図である。
【図３６】安全な温度で温水を供給するためのシステムを示す図である。
【図３７】バルブ構造の他の実施形態を示す図である。
【図３８】容量センサおよび赤外線コーンセンサを含む二重センサ手段を有する蛇口を示す図である。
【図３９】容量センサおよび赤外線中空コーンセンサを含む二重センサ手段を有する蛇口を示す図である。
【図４０】集中赤外線センサを有する、引出式蛇口を示す図である。
【図４１】周辺赤外線センサアレイを有する引出式蛇口を示す図である。
【図４２】周辺赤外線センサアレイを有する通常蛇口を示す図である。
【図４３】二重センサ自動蛇口のブロック図を示す図である。
【図４４】手動変更を有する二重センサ自動蛇口のブロック図である。
【図４５】手動変更を有する二重センサ自動蛇口の他の実施形態のブロック図である。
【図４６】個別のＯＮ／ＯＦＦ基準を有する二重センサ自動蛇口のフローチャートである。
【図４７】手動変更を有する適応自動蛇口のフローチャートである。
【図４８】手動変更を有する適応自動蛇口のデータフローチャートである。
【図４９】容量センサおよび赤外線コーンセンサを含む二重センサ手段を有するシャワー装置を示す図である。
【図５０】容量センサおよび赤外線中空コーンセンサを含む二重センサ手段を有するシャワー装置を示す図である。
【図５１】容量センサおよび赤外線コーンセンサを含む複数センサ手段を有するシャワー装置を示す図である。
【図５２】個別のＯＮ／ＯＦＦ基準手動変更を有する二重／複数センサ自動蛇口のフローチャートである。
【図５３】温水表示を有するユーザインターフェース方法を示す図である。
【図５４】複数ユーザの循環のための方法を示す図である。
【図５５】サービス器具の動作の方法／モードを示す図である。
【図５６】使用される温水量を計測するための方法を示す図である。
【図５７】使用される温水量を計測するための他の方法を示す図である。
【図５８】使用される温水量を計測するための他の方法を示す図である。
【図５９】ボイラー内に残留する温水の量を推定するための方法を示す図である。
【図６０】内部電源を有する蛇口または水流制御装置を示す図である。
【図６１】内部電源を有する蛇口または水流制御装置の動作を示す図である。
【図６２】一体型作動方法における水供給を開始するモードを示す図である。
【図６３】停止水供給ストラテジーを示す図である。
【図６４】配管内における水の凍結を防ぐための方法を示す図である。
【図６５】循環を停止するための方法を示す図である。
【図６６】複数ユーザ循環制御および実施の方法を示す図である。
【図６７】１つのＦＲ値を用いる水循環のための方法１Ｂを示す図である。
【図６８】２つのＦＲ値を用いる水循環のための方法２Ｂを示す図である。
【図６９】水循環の最適制御のための方法３Ｂを示す図である。
【図７０】１つのプッシュボタンを用いる温水／冷水作動方法を示す図である。
【図７１】流出水供給の制御方法を示す図である。
【図７２】本水制御システムのブロック図である。
【図７３】温水／冷水本管サブシステムを示す図である。
【図７４Ａ】２つのプランジャを有する高流速バルブ装置バルブを示す図である。
【図７４Ｂ】２つのプランジャを有する高流速バルブ装置バルブを示す図である。
【図７４Ｃ】２つのプランジャを有する高流速バルブ装置バルブを示す図である。
【図７５】プランジャ装置により液体流速を制御することを示す図である。
【図７６】バルブシステムの分解側面図である。
【図７７】バルブシステムの分解正面図である。
【図７８】バルブシステムの分解実物大図である。
【図７９】バルブシステムの断面側面図である。
【図８０】バルブシステムの断面背面図である。
【図８１】バルブシステムの実物大図である。
【図８２】バルブシステムの断面正面図である。
【図８３】プランジャの実物大図である。
【図８４】プランジャの断面側面図である。
【図８５】プランジャの断面側面図である。
【図８６】外部制御器を有する大流量バルブシステムのブロック図である。
【図８７】外部制御器を有する大流量複数蛇口バルブシステムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
家庭用、商業用、または産業用施設においてユーザに温水または冷水を供給するためのシステムおよび方法が提供される。
【００２８】
図１は、温水および冷水を供給するための、先行技術に係るシステムを示す。水供給吸水口から住宅１１への水は、冷水供給配管１２およびその分岐を通って住宅内の全ユーザに対して冷水として供給される。水を加熱するための水タンク２１を用いる温水サブシステムへとパイプ１３を通る水供給も存在する。温水は、温水供給配管２２およびその分岐を通って、住宅内のユーザへと供給される。
【００２９】
本発明は、例えば、配管中を流れる水を加熱する瞬間ガス加熱装置を用いて、水タンク２１がない状況で使用され得る。例えば、太陽熱加熱、ガス加熱、その他を用いる様々な水加熱手段が、使用され得る。
【００３０】
各ユーザは、温水／冷水蛇口３を有し得る。蛇口３において、冷水の供給を制御する冷水バルブ３２を有する冷水吸水口３１と、温水バルブ３４を有する温水吸水口３３とが存在する。水は水流出口３５を通ってユーザに供給される。一般に、バルブ３２およびバルブ３４はユーザにより機械的に操作される。蛇口は、それぞれの特定の必要性を有するいくつかのユーザにサービスを提供する。
【００３１】
図２は、水を温水配管から冷水配管に循環させることにより水を節約するためのシステムを示す。水はユーザに供給される前に循環され、その結果、配管内に温水のみが存在し冷水は存在しない状態で、流出口への水供給が行われる。
【００３２】
この実施形態においては、バルブ３２、バルブ３４、およびバルブ３６は電気的に操作される。本蛇口は流出バルブ３６を備える。バルブ３６が閉止され且つバルブ３２およびバルブ３４の両方が開放されると、循環が可能となり、温水配管からの水が冷水配管へと流入することが可能となる。
【００３３】
循環ポンプ４１は、水を、水タンク２１、温水供給配管２２、バルブ３４、バルブ３２、冷水供給配管１２、およびポンプ４１を含む閉回路に沿って、タンク２１へと戻るように、押す。水流４４を参照されたい。
【００３４】
一方向バルブ１１５が、住宅への本管供給入口において設置されてもよい。このバルブは、住宅水システムへの流入を可能にするが、住宅からの逆流を阻止する。
【００３５】
１つのみの温度センサが用いられる場合、温度センサ４５２が蛇口における水温を測定する。センサ４５２は、流出水の温度を測定するために、蛇口の混合チャンバに配置されることが好適である。
【００３６】
システムにおいて１つの温度センサが用いられる場合、それは、蛇口の流出口または混合チャンバにおける流出口センサ４５２（図９）である。２つのセンサが用いられる場合、第２センサは温水吸水口におけるセンサすなわちセンサ４５である。３つのセンサが用いられる場合、第３センサは冷水吸水口における温度センサ４５１である。
【００３７】
複数センサの使用により、制御器は、流出（供給）水の温度に加えて、蛇口に供給される温水および冷水の温度を測定することが可能となる。この情報は、制御アルゴリズムにおいて有利に用いられ得る。
【００３８】
供給される水の温度を制御するためには、混合チャンバにおける１つのセンサのみで十分である。これは、費用対効果が大きいソリューションが望まれる好適な実施形態である。
【００３９】
好適な実施形態においては、ソフトウェアは、制御された温度および流速の安定した供給を達成するよう、水の供給をよりよく制御するために、流速を用いて、時間に対する温度勾配を算出する。
【００４０】
蛇口制御ユニット４２は、バルブ３２、バルブ３４、バルブ３６、および循環ポンプ４１の動作を制御する。
【００４１】
所望により、蛇口制御ユニット４２は、必要時に水を加熱するために、温水タンク２１も制御する。
【００４２】
循環ポンプ４１は、好適には温水配管に取り付けられる。
【００４３】
１つのみの温度センサが用いられる好適な実施形態においては、それは混合チャンバにおけるセンサ４５２である。これに関しては、図１０を参照されたい。
【００４４】
他の好適な実施形態においては、（ユーザへの水供給において）使用される唯一の温度センサは蛇口の流出口３５におけるセンサ４５２である。これに関しては、図９を参照されたい。
【００４５】
好適な実施形態においては、温度センサは、例えば、Ａｎａｌｏｇ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｉｎｃ製造の、出力電流が温度に正比例する装置の固体素子センサを備える。
【００４６】
以下のような、様々な実施形態が可能である。
器具に対する適応手段は、器具に対する別個の温水バルブおよび冷水バルブと、温水吸水口および冷水吸水口の間の循環バルブとを備える。
適応手段は、流出水の温度を測定するための、蛇口の混合チャンバに配置された温度センサをさらに備えてもよい。
適応手段は、温水吸水口に配置された温度センサをさらに備えてもよい。大流量バルブが、広いダイナミックレンジにおける流速の制御を達成するためにも使用され得る。
適応手段は、２つの温度センサ、すなわち温水吸水口における１つおよび冷水吸水口における１つを備えてもよい。
適応手段は、局所的循環ポンプを備える器具とともに使用可能であり、局所的循環ポンプを備える器具と相互作用するよう構成されてもよい。
適応手段は、電気的に作動し、標準径の蛇口に容易に設置可能な３つのバルブをさらに備えてもよい。
適応手段は、以下に詳述するように二重センサを使用する非接触式の信頼性の高い手段を用いる、温水／冷水制御およびプログラムを備えてもよい。
【００４７】
図３は、様々な種類のユーザを有するシステムを示す。ユーザは、例えば、温水および冷水を個別に受容する洗濯機３Ｄ、および外部循環バルブ３６Ｄを含み得る。温水吸水バルブおよび冷水吸水バルブは器具自体に配置されてもよい。蛇口制御ユニット４２は、バルブ３２、バルブ３４、およびバルブ３６の動作を制御する。洗濯機３Ｇは温水を受容し、外部循環バルブ３６Ｄを使用する。これに関しては、図４も参照されたい。温水吸水バルブ３４Ｇは器具自体に配置されてもよい。
【００４８】
器具の動作は、ユーザ４２５Ｄからの入力コマンドによる。ユニットは、水温および他のパラメータに関する情報をユーザに提供するための表示手段４２６Ｄをさらに備えてもよい。他の指示器が使用されてもよい。
【００４９】
本システムにおいては、複数のユーザからの温水に対する要求を期待することにより、全複数ユーザにサービスを提供するための、より効果的な全体的ストラテジーが計画可能である。
【００５０】
図５４を参照すると、この方法は、図３に示すシステムと用いられ得、以下を含む。
ａ．様々なユーザに対する、温水供給の要求一覧を作成すること。この一覧は、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、その他等の各蛇口に対して、温水が要求される期待時間、水温、流速、および流れ時間を含み得る。
要求一覧を作成する（７１００）
ｂ．全要求に応答する、共通の、システム全体循環ストラテジーを計画すること。
循環ストラテジーを計画／更新する（７１０１）
ｃ．ユーザからの温水に対するさらなる要求をリアルタイムで受け取り、それにしたがって計画を適応させること。ユーザは、例えば、期待される時間とは異なる時間において温水を要求する場合もあり、他のユーザが予期せず温水を要求する場合もある。係るユーザもまた、サービスを提供されるべきである。
さらなる要求はあるか？（７１０２）
さらなる要求を受け取る（７１０３）
ｄ．全体的循環計画を実施すること。任意の所与の時間において、ボイラー２１に最も近い蛇口、次いで次の蛇口、等に対する循環を実施し、最後に、ボイラー２１から最も遠隔の蛇口に対する循環を実施する。
最も近い蛇口に対する循環計画を実施する（７１０５）
循環のタイミングおよびパラメータは、システム設計データおよ制約条件に応じて定められてもよい。
ｅ．必要に応じて、上記の段階を繰り返すこと。
さらなる蛇口はあるか？（７１０７）
次の蛇口に対する循環（７１０８）
【００５１】
図４は、温水制御器４２および器具制御器４２Ｄの間にある電子インターフェースを示す。器具制御器４２Ｄは、ユーザ制御４２５Ｄおよびユーザ表示４２６Ｄを備えてもよい。
【００５２】
器具制御器４２Ｄは、循環バルブ３６Ｄ、バルブ３２Ｄ、およびバルブ３４Ｄを備えてもよい。
【００５３】
インターフェースは温水システムに対するコマンド（温水供給に対する要求）を含んでもよい。水供給は、即時に、または遅延して、行われ得る。動作方法の詳細に関しては本開示の他の箇所を参照されたい。
【００５４】
電子インターフェースは、温水制御器と、特定の温度の冷水および／または温水を必要とする様々な器具との間で信号を転送するよう、接続されてもよい。
【００５５】
インターフェースユニットは、ユーザからコマンドを受け取り、それにしたがって水供給の要求された温度で器具を作動させるための手段を備えてもよい。
【００５６】
インターフェースユニットは、ユーザから受信したコマンドに応答して、要求された温度の温水を要求するための手段を備えてもよい。
【００５７】
インターフェースユニットは、器具に対する別個の温水バルブおよび冷水バルブと、温水吸水口および冷水吸水口の間に配置された循環バルブと、ユーザから受信したコマンドに応答してこれらのバルブを作動させる手段とを備えてもよい。
【００５８】
インターフェースユニットは、流出水の温度を測定するための、蛇口の混合チャンバに配置された温度センサを備えてもよい。インターフェースユニットは、温水吸水口に配置された温度センサも備えてよい。
【００５９】
他の実施形態においては、インターフェースユニットは、２つの温度センサ、すなわち温水吸水口における１つおよび冷水吸水口における１つを備えてもよい。
【００６０】
温度センサは、固体素子センサを備えてもよい。器具は、局所的な循環ポンプも備えてもよい。
【００６１】
インターフェースユニットは、電気的に作動し、標準径の蛇口に容易に設置可能な３つのバルブを備えてもよい。インターフェースユニットは、二重センサを使用する非接触式の信頼性の高い手段を用いる、温水／冷水制御およびプログラムをさらに備えてもよい。
【００６２】
ユニットは、以下を備えてもよい。
１．循環ポンプから住宅への水流。非作動時において、ポンプはその水流を通る流れを可能にする。
２.火傷を防ぐための温水温度制限ユニット。これに関する詳細については、本発明の他の箇所を参照されたい。
３．温水流出口から直接にボイラーの冷水吸水口への水の経路。なお、この経路は、ボイラーの近傍に配置される。これに関する詳細については、本発明の他の箇所を参照されたい。
【００６３】
図５は、局所的な循環ポンプ４１Ｆを有する器具３Ｆを示す。
【００６４】
器具は、循環可能バルブ３７Ｆ、器具供給バルブ３６Ｆ、および器具制御器４２Ｆをさらに備えてもよい。
【００６５】
器具制御器４２Ｆは、温水制御器４２と接続（通信）し得る。
【００６６】
ユーザとのインターフェースの実施形態
【００６７】
ユーザとのインターフェースの実施形態。可能な場合、各蛇口にいくつかのユーザが存在する、いくつかの蛇口。
【００６８】
本発明は、例えば以下を含む、様々な実施形態を可能にする。（方法の詳細については、以下を参照されたい。）
１．所定のパラメータ、すなわち流速、温度を用いての簡単な、即時作動。
リアルタイムで調節する。流速の増減、温度の上下、制御のオン・オフ。これに関しては、図６を参照されたい。
２.ユーザ嗜好の、システムへのユーザプログラム（登録）。蛇口を作動させユーザを特定すると、登録された変数に応じて、水が供給される。パーソナライズおよびプログラムされた、即時動作のユーザインターフェース方法については、図７を参照されたい。
３．適応システム。各蛇口における使用パターンを学習し、統計により、使用前の短時間に予め温水を水道栓において準備する。使用時間の変動に応じた、先行時間。各蛇口に対する使用パターンを学習および活用する適応システムについては、図８を参照されたい。
【００６９】
図６は、以下を含む、簡単且つ即時作動するユーザインターフェース方法を示す。
ａ．規定値温度、流速、水質、または作動時間の初期設定６０１。
ｂ．水供給を開くか？（６０２）
ｃ．水循環を実行する（６０３）
ｄ．要求された温度に達したか？（６０４）
ｅ．循環を停止する（６０５）
流出水バルブを開放する。
ｆ．流速コマンドはあるか？（６０６）
ｇ．要求に応じて流速を増減する（６０７）
ｈ．温度コマンドはあるか？（６０８）
ｉ．要求に応じて温度を上下させる（６０９）
ｊ．水供給を閉止するか？（６０Ａ）
ｋ．バルブおよび水供給を閉止する（６０Ｂ）
ｌ．時間Ｔ内で水供給を開くか？（６０Ｃ）
ｍ．最後の設定値で水バルブを開く（６０Ｄ）
【００７０】
図７は、他の、パーソナライズおよびプログラムされた、即時作動のユーザインターフェース方法を示す図であり、この方法は、以下を含む。
ａ．初期設定（６１１）
ｂ．ユーザを特定する（６１２）
ｃ．パラメータの変更または更新（６１３）
該当ユーザに対する新しいパラメータを保存する
ｄ．水供給を開くか？（６１４）
ｅ．水循環を実行する（６１５）
ｆ．要求された温度に達したか？（６１６）
ｇ．循環を停止する（６１７）
流出水バルブを開放する。
ｈ．変化は必要か？（６１８）
ｉ．温度または流速を更新する（６１９）
ｊ．水供給を閉止するか？（６１Ａ）
ｋ．バルブおよび水供給を閉止するか？（６１Ｂ）
ｌ．時間Ｔ内で水供給を開くか？（６１Ｃ）
ｍ．最後の設定値で水バルブを開く（６１Ｄ）
【００７１】
図８は、適応ユーザインターフェース方法を示す。これは、各蛇口に対するユーザの使用パターンを学習し、ユーザの要求を予期する適応システムである。この方法は、以下を含む。
ａ．各蛇口に対する使用のパターンを記憶および分析する（６２１）
ｂ．ユーザの要求を予期する（６２２）
ｃ．予め循環を作動させる（６２３）
ｄ．ユーザのコマンドを受け取る（６２４）
ｅ．予期しない要求か？（６２５）
ｆ．循環を作動させる（６２６）
新しい情報を記憶する
ｇ．準備が整ったとき要求に応じて温水を供給する（６２７）
【００７２】
人間／器具複数ユーザサービスの方法
ａ．システムの配置−ボイラーに対する各蛇口の位置、水の到着時間。ユーザ間の相関関係（温水に関する共通配管。両方のユーザ、またはいくつかのユーザに使用可能）。
ｂ．適応−使用パターン、すなわちどのユーザが温水を要求するか、どの位置、時間、温度、水量、流速を学習する。
ｃ．要求時に、必要に応じてボイラー作動させ水を温める。
ｄ．様々な蛇口における将来の使用を予期し、それぞれにおける水を予め準備し、循環、ボイラーに最も近い蛇口から始める。
【００７３】
図５５は、サービス器具の動作の方法／モードを示す。各器具において、以下のモードのうちの１つがプログラムされる。各モードは、その実施のために対応するハードウェアを要求し得る。
ａ．温水ＨＴに対するコマンドを受け取る（７１１０）
ｂ．人間ユーザのように、ここでＨＷに対する所望の温度要求で水を要求する（７１１１）
ｃ．将来において、温水を要求する。器具は、将来のある時点で水を要求するようプログラムされる。この実施形態は、水制御器に対して明白である。
将来の時間におけるＨＷの要求（７１１２）
ｄ．温水の遅延供給を要求し、
システム制御器は、供給が実際的になるまで待機する。
＊全ユーザが沐浴を終えた後
＊夜遅く、だれも温水を要求しないことが期待される。−残余の温水を使用する。
＊夜間は低い率で水を加熱する。
将来におけるＨＷに対する要求／経済性（７１１３）
ｅ．要求を検証し、命令する（７１１５）
ｆ．ＨＷに対する要求を報告する（７１１７）
器具は、温水が供給されるとき、作動してよい。
【００７４】
図９は、以下を含む、人間のための水を加熱する適応方法を示す。
ａ．温水の使用パターンを測定、記憶、および分析する；６３１、使用される温水量を測定する。
ｂ．利用可能な温水の量を測定する（６３２）
これは、例えば、バイパス経路を有するポンプを用いて、温水を冷水吸水口に戻すことにより、ボイラー近傍のショア回路における水循環を用いることにより、なされ得る。このソリューションに先立ち、ボイラーの流入部分が温水の流入に耐えられるかどうかを検証すべきである。さらには、例えば、水の加熱が斬進的に行われボイラーの異なる部分において水の温度が異なるなる場合など、ボイラー内での水の混合が望ましくない場合もある。最も温度が高い温水がユーザに供給される。その間、他の容積の水がその温度に達するまで加熱される。
ｃ．水加熱プログラムを計画する（６３３）
ｄ．水加熱を作動させる（６３４）
ｅ．計画からの逸脱は存在するか？（６３５）
ｆ．加熱プログラムを修正する（６３６）
ｇ．手動変更を加える？（６３７）
ｈ．手動コマンドにしたがって、加熱を作動させる（６３８）
【００７５】
図５６は、使用される温水量を測定するための方法１を示す。この方法１においては、上述のステップ（６３１）の１つの好適な実施形態は、以下を含む、温水に対する使用パターンを測定、記憶、および分析し、使用済み温水の量を測定することである。
ａ．モデル１：このモデルにおいては、温水および冷水の供給が一定温度であることが仮定される。
モデル１−ＨＷ温度、ＣＷ温度：一定（７１２０）
ｂ．温水供給−ボイラーおよび太陽熱加熱器または両方の組み合わせ−からの温水量は、水供給率を時間で積分することから算出できる。
流速を測定／算出する（７１２２）
ｃ．水供給率は温水バルブの開度から算出できる。実際のところ、このプロセスは逆方向にも実行できる。ユーザは所望の流速を定める。これは、バルブを特定の開度で開くことにより実施される。流速に時間をかけると、供給された水の容積全体が得られる。
Ｖｗ＝Ｆ．Ｒ．ｘｔｉｍｅ  （１）
Ｖｗ−ボイラーからの水の容積（単位：リットル）
Ｆ．Ｒ．−流速（単位：リットル／秒）
時間−単位：秒
流速から水の量を算出する（７１２４）
ｄ．制御器に報告する（７１２６）
【００７６】
使用された温水量を測定するための方法２
【００７７】
この方法（図５７参照）は、上述したステップ（６３１）の他の好適な実施形態である。
ａ．モデル２：このモデルは、毎回、温水および冷水の温度が異なることを可能にする。しかし、温水がユーザに供給される間、温度は一定である。
モデル２−ＨＷ温度、ＣＷ温度：一定（７１３０）
ｂ．供給される温水および冷水の両方の量、両方の温度、および流出口における水温を測定する。
流速および温度を測定／算出する（７１３２）
ｃ．次いで、他の時間における、温水および冷水の他の温度を測定／算出する
所望の温度において特定容積の流出水を供給するためにボイラーからの要求される温水量を算出することが可能である。
基準：ボイラー／加熱器からの同一量の温水ではなく、同一流出温度で同一量を流出口へ供給するための、異なる量の温水。
流速、温度から熱の量を算出する（７１３４）
Ｖｈ＊Ｔｈ＋Ｖｃ＊Ｔｃ＝Ｖｏ＊Ｔｏ（２）
Ｖｏ＝Ｖｈ＋Ｖｃ（３）
Ｖｈ、Ｖｃ、Ｖｏ−水の容積：温水冷水・吸水、温水・流出
Ｔ  ｈ、Ｔｈ、Ｔｏ−水温：温水冷水・吸水、温水・流出
既知の変数は、吸水温度、および流出容積Ｖｏである。
温水および冷水の吸水容積は、算出すべき２つの未知の値であり、算出のためには２つの方程式がある。
ｄ．温水および冷水の流速は、温水および冷水の全吸水容積および要求される流出流速から決定される。
制御器に報告する（７１３６）
【００７８】
図５８は、使用される温水量を測定するための方法３を示す。この温水量測定方法は、上述したステップ（６３１）の他の好適な実施形態である。
ａ．モデル３：このモデルは、毎回、温水および冷水の温度が異なることを可能にし、ユーザに水が供給される間、温水の温度は一定の率で低下する。このモデルでは、ボイラー内で温水が減少することを考慮されている。
モデル３−ＨＷ温度、ＣＷ温度：変動（７１２０）
ｂ．ここで、方程式においては、温水が供給不能になるまで、ボイラー内での温水温度低下を考慮に入れる。係る事象が発生するまでの時間は、以上のデータから計算可能である。
流速および温度を測定／算出する（７１４２）
変動する温度に対して
ｃ．実施形態２の計算法と同じ原則に基づく１組の微分／積分方程式を解く計算法が必要となる。
ＨＷ停止までの時間を算出する（７１４４）
ｄ．流速、温度から熱の量を算出する（７１４５）
微分／積分方程式を解く。
ｅ．制御器に報告する（７１４６）
【００７９】
ボイラー内に残留する温水の量を推定するための方法
ａ．ボイラー内の残留温水量の推定値は、水が既知の流速でユーザに供給されるため、ボイラー流出口における温度を測定することが算出可能である。
時間に対する流出口における温度を測定する（７１５０）
ｂ．温度対時間の変数は、将来に外挿することが可能である。その結果、温度がＴｍｉｎ値まで低下する時間が算出できる。Ｔｍｉｎは、ユーザに供給される水の温度であり得る。ボイラー流出口からユーザの蛇口またはシャワーまでの温度低下を考慮してもよい。
【００８０】
外挿を用いてＨＷ停止までの時間を算出する（７１５３）
【００８１】
ｃ．既知の流速を用いて、利用可能な温水量が算出可能である。
流速も用いてＨＷ量を算出する（７１５５）
ｄ．計算のために線形／非線形モデルを選択する（７１５７）
使用するモデルにしたがって継続する。
ｅ．計算法は、温水の流速全体を考慮に入れ、長時間にわたる測定および計算を可能にするために、標準化されてもよい。変動する流速に対して、標準化された結果（７１５８）
ｆ．このモデルは、例えばテイラー級数を用いて、非線形モデルに対して線形（時間に対する温度低下が一定の率である）を用いてもよい。
ｇ．この方法は、ボイラー内残留温水量、温水が枯渇するまでの時間（上述したｂ参照）、またはその両方を予想するために用いられ得る。
ｈ．いくつかのユーザが存在する場合、または、並行使用ユーザ数が変化する場合、システムは、上記の方法を用いて、水量推定値および枯渇時間推定値をリアルタイムで算出してもよい。複数ユーザ環境において、ＨＷ停止までのＨＷ量／時間を算出する（７１５９）
【００８２】
図１０は、人間および器具用の、水加熱のための適応方法を示し、この方法は、以下を含む。
温水に対する人間の使用パターンを、測定、記憶、および分析する：（６４１）
温水使用量、時間、および温度。
温水に対する器具の使用パターンを、測定、記憶、および分析する（６４２）
器具に対する温水命令およびコスト削減指示を受け取る（６４３）
全体的水加熱プログラムを計画する（６４４）
水加熱を作動させる（６４５）
要求する人々に、温水を供給する（６４６）
ストラテジーにしたがって、器具に
リアルタイムで温水量を測定する（６４７）
計画からの逸脱は存在するか？（６４８）
加熱プログラムを修正する（６４９）
【００８３】
図１１は、例示として、特定の一連事象に対する流速ＦＲ、温度、および残留時間ＲＴのグラフを示す。このグラフにおいて、最初、流速は低く、次いで高くなり（おそらくは、第２ユーザが水の使用を開始）、次いでさらに高くなり、次いで低くなる。第２グラフに見られるように、流速が高いと、温度の低下率は高い。温水の残留時間は、流速が高いとき、より高い率で減少する。
【００８４】
以下を含む、保守および診断のためのシステム制御方法（図１２参照）。
ａ．システムの様々なパーツの使用をログ記録する（６５１）
ｂ．各作動における水温の実際値対計画値を測定する（６５２）
ｃ．未使用パーツ−バルブ、ポンプ、その他の一覧を編集する（６５３）
通常値からの、すなわち過去からの逸脱を特定する。
ｄ．診断のための部品作動の一覧を作成する（６５４）
ｅ．部品作動計画の手動承認／編集（６５５）
ｆ．部品作動計画を実施する（６５６）
診断レポートを作製する
【００８５】
図１３は保守および診断のための遠隔システム制御方法を示し、この方法は、以下を含む。
ａ．システムの様々なパーツの使用をログ記録する（６６１）
ｂ．各作動における水温の実際値対計画値を測定する（６６２）
ｃ．未使用パーツ−バルブ、ポンプ、その他の一覧を編集する（６６３）
通常値からの、すなわち過去からの逸脱を特定する。
ｄ．診断のための部品作動の一覧を作成する（６５４）
ｅ．遠隔位置に報告する（６６５）
ｆ．部品作動計画の手動承認／編集（６６６）
ｇ．部品作動計画を実施する（６６７）
診断レポートを作製する
ｈ．遠隔位置に報告を送信する（６６８）
【００８６】
図１４は、温水を冷水配管に循環させることにより水を節約するための複数蛇口分散システムを示す。蛇口制御ユニット４２が存在し、それぞれの蛇口制御ユニット４２は、１つの蛇口３に対するバルブ３２、バルブ３４、およびバルブ３６の動作を制御する。蛇口の動作は、ユーザ４２５からの入力コマンドによる。
【００８７】
ユニットは、水温および他のパラメータに関する情報をユーザに提供するための表示手段４２６をさらに備える。例えば音声指示手段等の他の指示手段が、表示手段４２６に替わって、または表示手段４２６に加えて、用いられてもよい。
【００８８】
この分散システムにおいては、循環ポンプ４１を作動させる要求は、通信チャンネル４８を通して他の制御ユニット４２に転送される。なお、このプロセスは、全制御ユニット４２からの温水要求に応答してポンプ４１および所望によりタンク２１の加熱を実際に制御するユニット４２のうちの１つに本要求が達するまで繰り返される。
【００８９】
蛇口の各制御器は、他の係るユニットと通信し、ポンプ４１およびタンク２１内の加熱ユニットを制御する能力を有することが好適である。各蛇口の制御器は、他の蛇口と双方向通信リンクを備え、ユニット間でコマンドおよび状態情報を転送できてもよい。
【００９０】
制御器は、自動的に相互接続し、ネットワークトポロジーを認識し、ネットワークのノード間で情報を転送する、既存の集積回路制御器を用いてもよい。通信チャンネル４８は、無線周波通信、有線リンク、超音波、赤外線、および／または他の通信手段を用いて実装されてもよい。
【００９１】
タンク２１内の水温は、タンク２１に取り付けられた温度センサ２１５（単数または複数）を用いて測定されてもよい。測定結果はユニット４２に転送され、ユニット４２から、他のユニット４２に転送されてもよい。タンク水温に関する情報は、循環および温水のユーザへの供給をよりよく制御するために制御方法／アルゴリズムにおいて用いられてもよい。所望により、水温は蛇口に表示されてもよい。
【００９２】
例えば、温水温度が高いときは、蛇口が非常な高温の温水により突然溢れないよう、より低い循環速度が用いられてもよい。温水温度が閾値より低くなれば、加熱が作動してもよい。閾値は、予想される温水の使用に依存する。大量使用が期待される場合には、温水はより高い温度に保たれてもよい。
【００９３】
タンク内において水温の高低がある場合もある。その場合、いくつかのセンサからの測定値を使用すると、全温水量のよりよい推定値が達成される。例えば、様々な測定値の平均値または重み付き平均値を算出することにより、各センサに対して正確な重要度を割り当ててもよい。
【００９４】
例えば、タンクの上部、中部、および底部等、タンク内に複数の温度センサを設置することも可能である。タンク内の水循環等のタンク内の水温を測定する他の手段が用いられてもよい。複数の係るセンサはタンク内の残留温水をよりよく推定し、それにより、切迫した温水不足を警告することができる。
【００９５】
他の実施形態においては、１つのみの温度センサの測定値対時間を用いて、好適な方法／アルゴリズムにより、タンク内残留温水を推定し、切迫した温水不足を警告してもよい。所望により、ユニット４２は、必要時に水を加熱するために、温水タンク２１も制御する。
【００９６】
図１５は、温水を冷水配管に循環させることにより水を節約するための複数蛇口集中システムを示す。蛇口制御ユニット４２は、それぞれが、１つの蛇口３に対するバルブ３２、バルブ３４、およびバルブ３６の動作を制御する。ユーザ４２５からの入力コマンドのためのチャンネルおよび表示手段４２６が存在する。
【００９７】
この実施形態においては、それぞれ温水吸水口３３、冷水吸水口３１、および水流出口３５に取り付けられた３つの温度センサ４５、４５１、および４５２が存在する（図９参照）。センサ４５２が高速な応答を有し、水中の温度を測定することが重要である。ユニット４２からの循環ポンプ４１を作動する要求は、中央コンピュータ４９に転送される。他のユニット４２も、それぞれの要求をコンピュータ４９に転送することができる。コンピュータ４９は全ユニット４２からの温水要求に応答して、ポンプ４１と、所望によりタンク２１内の加熱とを制御する。
【００９８】
タンク２１内の水温は、温度センサ２１５（単数または複数）と、所望による予測アルゴリズムとを用いて、測定され得る。その結果は、システムをよりよく制御するために、コンピュータ４９に転送される。予測アルゴリズム／方法は、時間の関数としての温度測定値と、水の流速に関する情報とを用いて、タンク内の水温および／または利用可能な温水量を推定してもよい。所望により、コンピュータ４９は、必要時に水を加熱するために、温水タンク２１も制御する。
【００９９】
マイクロバルブおよび／または水循環を管理しながら、温水を供給する方法。
ａ．図１６は、循環動作モードにおける蛇口に向かう温水最前線の伝播を、時間パラメータの様々な値に対する、時間−位置グラフにおいて示す。
ｂ．最初、時間ｔ０において、配管内の水は低温度（環境温度）であり、温配管２２近傍の水のみが温水である。循環が作動すると、連続する時間周期ｔ０、ｔ１、ｔ２、ｔ３．．．における温度プロファイルで示されるように、温水最前線は蛇口３および冷水配管１２に向かって前進する。
ｃ．時間ｔ５において、温水波は蛇口に到達し、その地点における水温は、まさに所望の温度Ｔｄｅｓとなる。その瞬間において、循環は静止され、ユーザへの水供給が可能となる。
【０１００】
図１７は、システムの動作方法を示し、この動作方法は、以下を含む。
１．温水を供給するユーザ命令を受け取る（５１）
２.循環を作動する  ５２：バルブ３６を閉止し、バルブ３２およびバルブ３４を開放し、循環ポンプ４１を作動する。
３．蛇口における温度が所望の温度に達すると、循環を停止する（５３）
４．蛇口においてユーザに対し水の供給を開始する（５４）
準備が整ったとき、またはユーザからの要求メッセージを受けた後、水供給が開始する。以下の注意点を参照されたい。
５．供給された水のパラメータを制御しながら、蛇口において水を供給する（５５）
６．確認：水供給を停止するか？（５６）
停止しない場合、（５）に移行する。
水供給停止に関しては、様々な基準が存在し得る。以下の注意点を参照されたい。
７．水供給を停止する（５７）
【０１０１】
蛇口は、本明細書で具体化した（１）に示す方法のうちの１つを有してもよい。または、方法は、ユーザによりプログラムされてもよい。例えば、１つのユーザは可能な限り迅速に水供給を作動することを好み、他のユーザは正しい時間に水供給を作動することを好むかもしれない。
【０１０２】
図６２は、一体型作動方法における水供給を開始する可能性のあるモードを示し、この方法は、以下を含む。
ａ．開始動作モードを設定する（７１８０）
上述の方法のステップ（４）において、ユーザへの水供給を開始するには、以下に詳述するように、３つの可能な実施形態が存在する。最初、これらのうち１つを選択し得る。
ｂ．蛇口が例えばユーザにより作動されると、モードにしたがって水供給を開始する（７１８１）
ＨＷが利用可能となると、水供給を開始する（７１８５）
ＨＷが利用可能となると、水供給を手動で開始する（７１８３）
即時、水供給を開始し、循環を継続する（７１８４）
要求時に水供給を停止する（７１８６）
【０１０３】
ａ．所望の温度の水が蛇口において利用可能となると直ちにシステムは蛇口から出る水流をユーザに対して開始するであろう。
【０１０４】
ｂ．所望の温度の水が利用可能となるとシステムが準備完了指示器を作動させ、それに対してユーザは所望により水供給を開始するボタンを押下してもよい。準備完了指示器は、目視によるもの、音声によるもの、および／または他の手段を用いてもよい。
【０１０５】
ｃ．ここで水供給を実施する。システムは常時、または必要時に間欠的に、循環を実施し、それにより、蛇口において温水が手元に供される。ユーザが温水を要求すると、システムは即時応答し得る。蛇口が即時応答を要求する場合、システムは循環を実施し、それにより、第１蛇口に温水を供し、次いで循環を実施して第２蛇口、第３蛇口、その他の蛇口に温水を供し得る。
【０１０６】
システムは、いくつかの蛇口において水温が低下したことを（温度センサを用いて）検出すると、循環が再び開始され、蛇口における第１バルブおよび第２バルブを開放することにより温水がその蛇口へと供される。
【０１０７】
３．ステップ（６）における水供給停止の決定に関しては、様々な基準が存在し得る。例えば、次の例を挙げることができる。
ａ．システムは、温水供給の枯渇がまもなく生じることが期待され所望の温度を長期的に保持することが不可能であることを検出すると、好適な指示が発行され、それにより、温水が冷水となる前に急いで水の使用を終了するよう警告する。好適には、システムは、例えば、終了まで９分、８分、７分、６分、その他等のカウントダウン方式を用いて洗濯の残り時間を表示するためのディスプレイを備えてもよい。
やがて、システムは水供給および使用の特徴を学習し、測定した時間変数を用いて、残留温水供給を推定してもよい。
ｂ．ユーザが停止をシステムに指示すると、直ちに水供給は停止する。
ｃ．予めプログラムされたモード−システムは所定の期間にわたって水を供給するよう予めプログラムされる。その期間が終了すると、水供給は閉止される。好適には、水供給が閉鎖される警告がユーザに与えられる。警告は、例えば、１分、５分、等、所定の時間間隔だけ停止動作に先行する。上述した（ａ〜ｃ）の任意の組合せ。
【０１０８】
このモードは、ホテルにおいて、または水不足があり節水すべき場所において、実際的であり得る。このモードは所望によるものであり、真に必要でないときまたは正当な理由なく適用して顧客に不愉快をもたらさないよう、使用の際には注意を払うべきである。
【０１０９】
図６３は、現在のステップ（３）に対応する水供給停止ストラテジーを示し、このストラテジーは、以下を含む。
【０１１０】
動作停止モードを設定する（７１９０）
【０１１１】
停止モードを作動させる（７１９１）
【０１１２】
ＨＷが枯渇すると、水供給を停止する（７１９２）
【０１１３】
水供給の即時停止（７１９３）
【０１１４】
現在時間の後、水停止（７１９４）
【０１１５】
組み合わせ設定において水停止（７１９４）
【０１１６】
次の作動の準備をする（７１９６）
【０１１７】
４．好適な実施形態においては、循環時、全ユーザは遮断され、いずれのユーザにも水供給はない。ユーザへの水供給は、循環停止時においてのみ開始する。
【０１１８】
５．温度が高すぎると、起こり得る障害からユーザを保護するため、水供給は閉止される。
【０１１９】
配管内における水の凍結を防ぐ方法が図６４に示される。その方法は、様々な構成において、本開示において詳述した水温測定および水循環を有するシステムを用い得る。追加的温度センサが、凍結しやすい箇所において水配管に設置され、これらの温度センサは制御手段または他の自動決定手段に接続されてもよい。
【０１２０】
この方法は、以下を含む。
１．家庭用、産業用、または商業用施設の水配管の複数の位置において水温を測定する。温度測定値は制御器、コンピュータ、または他の自動決定手段へと転送される。
複数の場所における水温を測定する（７２００）
温度測定値をコンピュータに転送する（７２０１）
２.特定の場所の温度測定値において明白な水凍結の切迫した危険が存在する場合、その特定位置において水循環を作動させる。
所望により、加熱も行われる。たとえ温度が凍結点付近であったとしても、水を動かすだけで、凍結を十分に防ぐことができる場合も多々ある。
凍結の確率を算出する（７２０２）
３．凍結の危険性はあるか？（７２０３）
４．循環を作動させる（７２０５）
５．加熱は必要か？（７２０６）
６．水加熱を作動させる（７２０７）
【０１２１】
自動水循環手段も、配管内における水凍結を防ぐために、低水温に応答してまたは温度の急激な低下に応答して、用いられてもよい。水循環は、例えば、本明細書に詳述したバルブを用いて、水の流出を防ぎながら水循環ループを形成することにより、凍結しやすい場所に対して選択的に適応されてもよい。
【０１２２】
これらの場所が家庭用水システム内にある、すなわち循環ポンプを作動させてこれらの場合で水を循環させることができるという追加条件で、追加的温度センサが水配管の凍結しやすい場所に設置できることが、本システム構造の特徴である。当業者には明白なように、追加的水ループが異なる場所ｋで作られ得る。この構造により、配管内の循環を用いて、水凍結防止が支援される。
【０１２３】
図１８は、循環段階の間の、蛇口における水温を示す。
【０１２４】
段階Ａ−水温は冷水温度であり、温水最前線はまだ蛇口に到着していない。
【０１２５】
段階Ｂ−水温は上昇中である。
【０１２６】
段階Ｃ−循環は減速されるかまたは停止され、温度は緩やかな率で上昇中である
【０１２７】
段階Ｄ−循環は停止され、一定温度の水がユーザに提供される。
【０１２８】
これは、温度が所望の温度を越えないよう、定時に循環停止する重要性を示すものである。
【０１２９】
図１９は、温水供給を命じるユーザ命令を入力するための方法を示す
これは、図１７に示す全体的方法の一部である。
この方法は、手動蛇口または記憶されパラメータを用いるシャワー制御に用いられ得る。
ユーザ名またはＩＤを入力する（５１１）
記憶された先行データはあるか？（５１２）
データを表示する（５１３）
編集するか？（５１４）
入力する（５１５）
＊温度
＊流速
＊作動時間
＊時間遅延
ユーザの承認？（５１６）
将来の使用のために記憶する（５１７）
適用する（５１８）
【０１３０】
図２０は、ユーザのコマンドを実施すると同時に温水を供給するための、システムにおいて水循環を作動させるための方法を示し、この方法は、以下を含む。
循環パラメータを入力する（５２１）
バルブ３６を閉止し、バルブ３２およびバルブ３４を開放する（ステップ５２２）
ポンプ作動プロファイルを算出する（５２３）
循環ポンプを作動させる（５２４）
時間に対する温度を測定する（５２５）
終了か？（５２６）
ポンプを停止する（５２７）
バルブに要求される状態を算出する（５２８）
バルブ３２およびバルブ３４を要求された状態に設定する（５２９）
【０１３１】
図２１は、水循環停止プロセス／方法を示し、このプロセス／方法は、以下を含む。
１．水温を測定すること  ５３１と、蛇口の温度センサ４５を用いて水温を測定すること。蛇口において２つの温度センサ（温水吸水口に１つ、および冷水吸水口に１つ）が用いられる場合、それらの測定値は、時間および空間における温度勾配をよりよく測定するために有利に用いられ得る。
システムは、例えば、以前の経験に基づいて、水の準備ができユーザに利用可能になるまでの残留時間を表示してもよい。システムは、温水が各蛇口に到達するまでに要する時間を測定してもよい。ユーザが温水を要求すると、この値が提示されてもよい。
２．（ｅｘｐ）を計算する（５３２）。これは、水が所望の温度に到達する期待時間である。
第１実施形態においては、第１命令評価：時間に対する温度の変化率ｄＴ／ｄｔ、すなわち図５におけるグラフＴ＝ｆ（ｔｉｍｅ）の傾きを算出する。
他の実施形態においては、Ｔ−ｆ（ｔｉｍｅ）関数の高階微分項が用いられてもよい。これは、グラフＴ−ｆ（ｔｉｍｅ）は線形でないため、よりよい性能を達成し得る。
３．循環停止までの時間は？（５３３）
簡単な実施形態においては、蛇口における水が所望の温度に達したかどうかをチェックし、達した場合には、循環を停止する時間である。
さらに高度な実施形態においては、システムにパラメータが存在する。
【０１３２】
Ｔ（停止）は、水の移動（流動）する塊体の慣性と循環ポンプおよびバルブの応答時間を考慮に入れた、水循環の停止に要求される時間である。
期待時間ｔ（ｅｘｐ）は、停止時間ｔ（ｓｔｏｐ）に等しい。この停止時間ｔ（ｓｔｏｐ）は、循環を停止する時間である。
目的は、蛇口３における水温が所望の温度を越えないよう、遅れずに循環を停止させることである。
４．水循環を停止させる（５３４）
【０１３３】
１つの実施形態においては、簡単且つ低価格の循環ポンプおよび簡単な制御手段の使用を可能とするために、循環は突然停止される。簡単なＯＮ／ＯＦＦ制御が使用される。他の実施形態においては、循環は突然停止されない。なぜなら、突然停止は、配管において、およびシステム部品上に、圧力または応力を生じさせるからである。必要である場合、循環ポンプおよび／または循環バルブ３２および３４は、工学的考慮にしたがって循環を所望の速度で斬進的に停止するよう作動される。
【０１３４】
他の考慮は、温度変化率ｄＴ／ｄｔである。率が高い場合、循環の突然停止は蛇口温度にエラーを生じさせる。タイミングにおけるわずかなエラーまたは変動は、温度における大きなエラーを生じさせる。循環の速度を徐々に減速することにより、循環停止時の蛇口における最終水温に対してよりよい制御が可能となる。
【０１３５】
好適には、システムは、ポンプが非作動時に水がポンプを通過可能である種類の循環ポンプ４１を使用する。これは、重要な機能および工学的考慮である。なぜなら、ポンプが非作動時、すなわちシステムが通常の方法で稼働する状態においてさえも、冷水がタンク内に流入し、それにより温水を供給することが可能になるからである。これは、温水が蛇口に到達し、循環がもはや不必要となった後の動作モードである。循環ポンプ４１に対する１つの好適な実施形態は、遠心ポンプである。
【０１３６】
図６４は、循環を停止するための発明に係る方法の一実施形態を示し、この方法は、以下を含む。
ａ．循環ポンプ４１は作動停止される。循環ポンプを作動停止する（７２１０）
ｂ．時間遅延の後、バルブ３２およびバルブ３４を閉止する。水循環を斬進的に停止するためにバルブ３２およびバルブ３４を閉止する。他の実施形態においては、（エネルギー節約のために）エネルギーの使用を最適化することが望ましいこともある。この場合、バルブ作動（バルブの開放および閉止）は最小限にとどめられる。例えば、循環を停止する。バルブの設定を変更することなく、循環ポンプを停止させ、水の動きが停止するまで待つ。
次いで、（ｃ）におけるように、所望の流速および温度で水を流出口に供給するようバルブを所望の設定に設定する。ポイントは、エネルギーを節約するために、バルブを閉止することではない。
所定の遅延を待つ（７２１１）
遅延は終了したか？（７２１２）
ＨＷバルブおよびＣＷバルブを閉止する（７２１４）
ｃ．時間遅延の後、バルブ３２およびバルブ３４を所望の流出流および温度に設定し、所定の遅延を待つ（７２１５）
遅延は終了したか？（７２１６）
ＨＷバルブおよびＣＷバルブを調節する（７２１７）
ｄ．バルブ３２およびバルブ３４をそれぞれの所望の設定に保持した後にのみ、および（所望による）ユーザが水供給の開始を承認した後にのみ、流出バルブ３６を開放する。
ＯＷを開く（７２１８）
【０１３７】
この方法の他の実施形態においては、循環はポンプ４１を作動停止させることにより停止される。次いで、バルブ３２およびバルブ３４は、バルブ３２およびバルブ３４を閉止するステップ（ｂ）を飛ばして、所望の流出流および温度に直接設定される。
【０１３８】
好適な実施形態においては、バルブ３６はＯＮ／ＯＦＦ（ＯＮはユーザに対する水供給、ＯＦＦは水循環）である一方で、バルブ３２およびバルブ３４は連続的に調節される。他の好適な実施形態においては、バルブ３２およびバルブ３４はほぼ連続的に調節される。すなわち、例えば各バルブに対してステッピングモータを使用して微細なステップで調節される。
【０１３９】
装置構造および動作方法における上記の相違は、当業者には明らかなように、必要に応じて係る実施形態の利点を活用するために、様々な組み合わせで用いられ得る。
【０１４０】
この選択は、性能およびコストの両方に影響する。
【０１４１】
以前の命令および臨時ユーザを考慮に入れる方法は、以下を含む。
ａ．命令を受け取り、温水の使用習癖を学習すること。
ｂ．温水タンク内で加熱器を作動させ、要求に応じて水を加熱すること（所望による）と、太陽熱エネルギー、ガス、電気、またはそれらの組み合わせ等、水を加熱するにあたっては様々な方法が用いられ得る。
ｃ．温水供給、段階１−準備
＊所望の場所において、蛇口における循環バルブを開放し、次いで循環ポンプを作動させる。
＊循環を停止する
＊所望による：即時使用に対して所望温度の温水が利用可能となったとき、準備完了指示器を作動させる。
ｄ．温水供給、段階２−供給
＊要求される流速および温度に循環バルブを調節する
＊流出バルブを開放する
＊システムにおける変動、すなわち、水圧変化、他の顧客による水使用、温水／冷水の温度変化、その他があった場合にも所望の流速および温度を保つための、バルブの連続自動調節。
＊流れパラメータ：流速および温度をユーザによる要求に応じて変更する。
＊水供給を停止する（蛇口の閉止）。
所望により、表示または音声による警告が水供給の開始前に提示されてもよい。
【０１４２】
図６６は複数ユーザ水循環制御および実施の方法を示す図であり、この方法は、以下を含む。
ａ．命令を受け取り、使用習癖を学習すること（７２２０）
ｂ．水加熱器（単数または複数）を作動させること（７２２１）
ｃ．循環−第１ループを実施すること（７２２２）
ｄ．さらにループはあるか？（７２２３）
ｅ．循環−次のループを実施すること（７２２４）
ｆ．循環を停止すること（７２２５）
ｇ．準備完了表示器を作動させること（７２２６）
ｈ．温水供給（７２２７）
＊流速および温度にバルブを調節すること
＊流出バルブを開放すること
＊水流の自動調節
ｉ．顧客の命令に応答すること（７２２８）
＊流速および温度を変更すること
＊水供給を停止すること
＊情報を表示すること
【０１４３】
図２２Ａ、図２２Ｂ、および図２２Ｃは、水循環を制御するための、３つの可能な方法を示す。先行技術における問題点は、温水が蛇口に到達するまでにユーザが待つことを余儀なくされる時間である。一方、本発明における解決可能な問題は、温水が到着するまでの水循環時間である。
【０１４４】
妥協すべき点は、循環時において流速ＦＲが高いほど、循環段階の時間がより短くなることである。しかし、流速が高いほど、蛇口における水が所望の温度となった時点で循環を停止することがより困難となる。
【０１４５】
流速が高い水柱を突然に始動／停止させることは望ましくない場合もある。突然の始動／停止は水中に衝撃波を生じさせ、それにより配管または設置部品に損傷が生じ得る。それにも関わらず、循環ポンプのＯＮ／ＯＦＦ（バングバング）制御器は、システム要件に鑑みて技術的／工学的に考慮して実際的である場合には用いられ得る。
【０１４６】
１つのＦＲ値を用いる水循環方法１
ａ．図２２Ａは、１つの流速値Ｆ１を有するシステムを示す。高いＦＲが、例えば循環ポンプを作動させることにより、時間ｔ１において適用される。
ｂ．温水が水道栓に達する時間ｔ５において、ＦＲは遮断される。
【０１４７】
１つの実施形態においては、ｔ５は当該蛇口に温水が到達すると期待される時間である。
【０１４８】
他の実施形態においては、ｔ５は蛇口において測定される温水温度が所望の温度に達する時間である。
【０１４９】
さらに他の実施形態においては、ｔ５は蛇口において測定される温水温度が上昇し始める時間である。ここで、リアルタイムの蛇口パラメータは、水道栓温度が所望の温度に達するまでに経過する時間を考慮に入れて、循環を停止する時間を決定するために用いられてもよい。
【０１５０】
水道栓水流制御の反応が比較的遅い点および水道栓中の水柱の慣性のために、水かその点に達するまでにしばらく時間がかかり得る。したがって、ｔ５は温水が水道栓に達する時間よりも小さい値に設定されている。上述の要因のために温度がさらに上昇すること予想して、温水が所望の温度に到達する前に循環は停止されてもよい。
【０１５１】
このようにして、時間ｔ５の値は、計算、測定、またはそれらの組み合わせにより設定され得る。様々な度合いのアルゴリズム複雑度が用いられてもよい。
【０１５２】
図６７は、１つのＦＲ値を用いる水循環のための方法１Ｂを示し、この方法は、ＯＮ／ＯＦＦ制御を用いて、循環流速を制御するために有利に用いられ得る。この方法は、以下を含む。
伝播時間を測定すること（７２３０）
ｔ５を算出すること
循環は必要であるか？（７２３１）
循環を作動させること（７２３２）
時間を測定する
停止する時間？（７２３４）
ｔ＝ｔ５か？
温度は？（７２３５）
循環を停止すること（７２３６）
伝播時間を調節すること（７２３７）
【０１５３】
注意点：
１．停止時間ｔ５は、温水最前線の到着時間とはことなる場合もある。これは過渡時間によるものである。これは最初の段階７２３０において測定され得る。追加的な時間が必要となる場合もある。
２.温度上昇の停止。温度が期待以上に、または通常よりも迅速に、上昇する場合もある。
いずれにせよ、流出口における所望の水温を超過しないよう、循環は停止されるべきである。
３．速度すなわち温度上昇（時間による温度の微分）を考慮する。
４．複数ユーザ環境においては、ｔ５時間値は、以前の循環の作動および設置トポロジーを考慮に入れてもよい。配管中にすでに温水がすでに存在し得る。その場合、要求される循環時間はより短くなり得る。この点は、温水を要求する現在の蛇口または装置に対する循環を実施する間、システム制御により考慮されるべきである。
【０１５４】
２つのＦＲ値を用いる水循環のための方法２
ａ．図２２Ｂは、循環ポンプの流速の２つの値Ｆ１およびＦ２を有するシステムを示す。このシステムは、例えば、バルブのうちの１つに対して速度を設定するための入力制御と、要求に応じて２つの値Ｆ１およびＦ２のうちの１つまたはそのいずれでもない値を作動させるための電子制御器とを有するポンプのモータを用いて実装され得る。
好適には、値Ｆ１およびＦ２は、エネルギーを節約するため、蛇口に温水を迅速に供するため、コストを削減するため、またはこれらの組み合わせのために、システム的考慮に応じて設定されるべきである。
ｂ．まず、温水を水道栓により早く供するために、高流速値Ｆ１が時間ｔ１（システム水循環を始動する時間）において作動される。
ｃ．システムは循環がまもなく終了することを期待すると、流速は時間ｔ４において低流速値Ｆ２へと低下される。
再び、様々なアルゴリズムおよび／または測定法が時間ｔ４の値を判定するために用いられ得る。
ｄ．時間ｔ５において循環を停止する。
【０１５５】
図６８は、２つのＦＲ値を用いる水循環のための方法２Ｂを示す。この方法は、フルＯＮ／低速／ＯＦＦ制御値を用いて循環流速を制御するために用いられる。
伝播時間を測定する（７２３０）
ｔ４およびｔ５を算出する。
循環は必要であるか？（７２４１）
フル循環を作動させる（７２４２）
時間を測定する。
低速に設定する時間は？（７２４３）
ｔ＝ｔ４か？
温度は？（７２４４）
低速循環を作動させる（７２４５）
時間を測定する。
停止する時間？（７２４７）
ｔ＝ｔ５か？
循環を停止する（７２３６）
時間値を調節する（７２４９）
所望による
【０１５６】
水循環の所望による制御のための方法３
ａ．図２２Ｃは、循環ポンプ流速の連続制御を有するシステムを示す。この制御アプローチは、最短時間で、および高精度（すなわち所望の温度の水が水道栓／蛇口／シャワーに到達すると循環が停止する）で温水を水道栓にもたらすことが可能である。
ｂ．まず、流速は、時間ｔ１（システムが水循環を開始する時間）から時間ｔ２（ＦＲが最大値に達する時間）まで、急速に増加する。所望により、ＦＲは制御された増加率で斬進的に増加される。あるいは、ポンプは最大ＦＲに設定される。時間ｔ１から時間ｔ２は、ポンプおよび水柱が動くための慣性によるものである。
ｃ．最大ＦＲは、次の段階における後続の循環流斬進的停止を可能にすると同時に要求される循環を達成するために、要求される時間ｔ２からｔ３までの間だけ正確に保持される。
ｄ．ｔ３からｔ４まで、循環の斬進的停止。ポンプにおける所望の電力損、最大温度エラー、全循環時間の要件を、ポンプ特性および最大ＦＲ値の条件下で、および技術的／工学的考慮に基づく要求に応じて、解決するために、当該技術分野において知られる最適制御考慮により制御される場合の関数ＦＲ＝ｆ（ｔｉｍｅ）の法則。
【０１５７】
図６９は、水循環の最適制御のための方法３Ｂを示す。この方法は、スマートな流れ制御（Ｓｍａｒｔ  ｆｌｏｗ  ｃｏｎｔｒｏｌ）を用いて、循環流速を制御するために用いられ得る。
伝播時間を測定する（７２３０）
温水最前線がボイラーから温水配管を通って特定の蛇口または流出口へと移動する時間。
循環は必要か？（７２５１）
循環Ｆ．Ｒ．を増加させる（７２５２）
計画に沿って斬進的に
一定Ｆ．Ｒ．を作動させる（７２５３）
フル流速
停止する時間？（７２５５）
温度は？（７２５６）
循環を斬進的に停止させる（７２５７）
測定された温度も考慮に入れて
伝播時間を調節する（７２３７）
【０１５８】
図２３は、水供給を開始するための方法を示し、この方法は以下を含む。
温水吸水バルブおよび冷水吸水バルブの要求される開度を算出する；（５４１）
流出バルブの要求される開度
吸水バルブを要求される状態に設定する（５４２）
流出バルブを斬進的に開放する（５４３）
吸水水温および流出水温を測定する；（５４４）
リアルタイムでバルブ制御を編集する
流出を保つためにリアルタイムでバルブ開度を制御する（５４５）
要求される温度の水
【０１５９】
図２４は、蛇口において水を供給するための方法を示し、この方法は以下を含む。
温水吸水バルブおよび冷水吸水バルブの要求される開度を算出する；（５５１）
流出バルブの要求される開度
要求される温度およびＦ．Ｒ．を保存する。
Ｆ．Ｒ．を保つことは不可能か？（５５２）
警告を発し、Ｆ．Ｒ．を低下する温度を保つ（５５３）
温度を保つことは不可能か？（５５４）
危険温度か？（５５５）
警報を発し、水供給を停止する（５５６）
警告を発し、Ｆ．Ｒ．を低下する温度をほぼ保つ（５５７）
手動要求？（５５８）
要求に応答してパラメータを変更する（５５９）
温水供給を停止する時間を算出する（５５Ａ）
残留時間＝ＴＲ
ＴＲ＜ｔｈ１か？（５５Ｂ）
警告を発する（５５Ｃ）
【０１６０】
蛇口３の本マイクロバルブの１つの実施形態が図２５に示される。制御ユニット（図示せず）が冷水バルブ３２、温水バルブ３４、および流出水バルブ３６に接続され、これらの冷水バルブ３２、温水バルブ３４、および流出水バルブ３６の動作を制御する。制御ユニットは、温度センサ４５、４５１、および４５２から、測定温度を示す信号を受信してもよい。
【０１６１】
好適には、センサ４５は、迅速な応答および水中温度（好適には流入する温水温度）の測定を達成するために、水中に浸される。蛇口自体の構造に取り付けられたセンサは、測定に時間遅延が生じ得るため、十分ではないこともある。他のセンサ４５１および４５２も水中に浸されてもよい。冷水吸水口３１および温水吸水口３３のそれぞれは、それぞれ冷水配管および温水配管に接続するために、螺刻３１２および３３２を有する。例えばスナップ式接続による等の、螺刻配管以外の他の接続手段が用いられてもよい。水は、水流出口３５を通って供給される。
【０１６２】
所望により、水流のエネルギーを電気エネルギーを変換するための発電機３５６が、水流出口３５において、または蛇口の他の箇所において取り付けられてもよい。このように発電されたエネルギーは、蛇口に電気エネルギーを供給するために、蛇口において用いられる。このように発電されエネルギーは、そこで２次（充電式）電池を充電するために用いられてもよい。なお、この２次電池は、ユニット４２およびユニット４２における他の電子的手段の電源となっている。
【０１６３】
例えば、ペルチェ・ゼーベック効果（冷水／温水の温度差）に基づく、または他の種類の発電機等の、他のエネルギー生成手段も用いられてもよい。
【０１６４】
あるいは、壁面内の低電圧配線が各蛇口に電気エネルギーを供給するために用いられてもよい。係る配線が用いられる場合、配線は、センサからの情報ならびに様々なデータおよびコマンドをシステム内の部品間で転送するために用いられ得る。低電圧は、誤動作時にユーザに危険をもたらさないため、好適である。
【０１６５】
システムは、本開示において例示として示されるように、蛇口または他の水流制御手段とシステムの他のパーツとの間で無線通信を用いてもよい。
【０１６６】
この説明は、情報またはデータの無線通信システムと、装置を動作させるための電力を提供する蛇口内の電力生成手段とを含む。
【０１６７】
他の好適な実施形態においては、使用される唯一の温度センサは蛇口の流出口３５（ユーザへの水供給口）におけるセンサ４５２である。
【０１６８】
好適な実施形態においては、バルブ３２およびバルブ３４は、流速が変動し、制御信号を介して制御ユニットにより制御される。流出バルブ３６は、好適にはＯＮ／ＯＦＦ型である。すなわち蛇口が使用されず、または水循環の間は、ＯＦＦ状態にされ、ユーザに水を供給するときＯＮ状態にされる。
【０１６９】
バルブ３２およびバルブ３４は、図１０〜図１３を参照すると、さらに詳述される。バルブ３６は図１０におけるユニットの水流出口３５に設置されてもよい。バルブ３２およびバルブ３４は、混合チャンバ３６６において動作する２つのプランジャとして実装されてもよい。バルブユニットは１つから３つのセンサを備えてもよい。バルブユニットは、温度センサの他に、様々なセンサを備えてもよい。これらのセンサは、圧力センサ、水流速センサ、その他のセンサを含み得る。好適な実施形態においては、マイクロバルブユニットは、冷水流入および温水流入を制御するために、バルブ３２およびバルブ３４を備える（図１０および図１４参照）。
【０１７０】
好適には、図１０および図１４におけるユニットはバルブ３６を備えず、バルブ３６は流出ユニットに取り付けられる。好適には、ユニットは、例えば、バッテリー式蛇口、壁取付式蛇口、または台付き蛇口等の既存の蛇口インフラストラクチャに適合するために、標準径を有する。
【０１７１】
図２６はマイクロバルブの好適な実施形態の２つの断面長手方向図を示し、さらに冷水吸水口３１、温水吸水口３３、および水流出口３５を詳細に示す。温水バルブ３４は完全閉止状態で示され、冷水バルブ３２は完全開放状態で示される。温度センサ４５２は、装置の流出口に取り付けられてもよい。
【０１７２】
装置は、プランジャ手段３２７および３４７と、所望による伝達手段３２５および３４５を有する電気モータ３２４および３４４とを使用して、水流を制御する（図１１参照）。この構造の特徴は、混合チャンバ３６６に関してプランジャの使用である（図２８参照）。
【０１７３】
図２７は、バルブ構造の分解図を示す。このバルブは、例えば、図９、図１０、または図１２の蛇口構造において用いられ得る。電気モータ３２４は伝達手段（ギヤ）３２５に作用して、雌ネジ３２６を有する部品を回転させる。この回転により、プランジャ３２７は上方に移動させられ（その結果、バルブは開放される）、または下方に移動させられる（バルブが閉止される）。冷水流出口３１（この例においては、温水に対しても同一構造が実装されてもよい）および混合チャンバ３６６に向かうバルブ流出口３１６も示される（図２８参照）。
【０１７４】
電気モータ３２４は、時間に対するＶｍのグラフに例示するように、パルス活性化されてもよい。電圧のデューティサイクルは変化し得る。極性は、運動方向を逆転させるために反転されてもよい。他の実施形態においては、ステッピングモータが用いられてもよい。モータ３２４およびギヤ３２７の間のギヤ比は、プランジャ３２７を動かすための機械エネルギーが最小になるよう、構成されてもよい。グラフに示すように、最高性能をもたらす最適ギヤ比が存在し得、そのギヤ比においては、吸水口３１における水圧を考慮に入れて、電源インピーダンスおよび負荷の間に最適な一致が存在する。
【０１７５】
本実施形態に関する生じうる問題は吸水口３１における水圧であり、この水圧はプランジャ３２７の下方運動に対抗する。可能なソリューションは、プランジャ３２７を下方に押下して水圧の力に対抗するよう、負荷が加えられたバネである。すると、モータ３２４は、プランジャ３２７を上方または下方に移動させるに当たり、２つの力の差異に相当する力（より小さい力の値）のみを提供するだけでよい。
【０１７６】
他のソリューションが図２１に示され、図２１においては、水が３１６から３１に向かって逆に流れる実施形態が示される。この場合、水圧はバルブの閉止に対抗しない。
【０１７７】
図２８は、本マイクロバルブの好適な実施形態の機能断面図を示し、図２８においては、冷水吸水口３１、温水吸水口３３、および水流出口３５が示される。
【０１７８】
１つの実施形態においては、温度センサ（ＴＳ）が図示のように配置される。すなわち、ＴＳ４５１は冷水吸水口３１の近傍に、ＴＳ４５２は混合チャンバ３６６に、およびＴＳ４５は温水吸水口３３の近傍に配置される。これらのセンサは制御器４２に接続される。他の実施形態においては、ただ１つのセンサ４５２が用いられる。
【０１７９】
電気モータ３２４は、所望による伝達装置（ギヤ）３２５に作用して、プランジャ３２７を移動させ、このプランジャ３２７は冷水吸水口３１からの冷水供給を制御する。同様に、電気モータ３４４は、所望による伝達装置（ギヤ）３４５に作用して、プランジャ３４７を移動させ、このプランジャ３４７は温水吸水口３３からの温水供給を制御する。温水吸水口および冷水吸水口からの水は混合チャンバ３６６内で混合し、混合結果は所望温度の水となり、流出口３５から流出する。
【０１８０】
流出口３５への流れは、当該技術分野で既知の水流制御手段を備える手段３５７により制御される。手段３５７は、例えばソレノイド等のアクチュエータ手段３５４により動かされる。好適な実施形態においては、手段３５７はＯＮまたはＯＦＦの２つの位置のみを有する。可能なＯＮ／ＯＦＦバルブは、膜バルブを用いてもよい。
【０１８１】
図２９は、複数の源からの水を混合するための装置の機能断面図を示す。例えば、ユーザは飲用水または海水の使用を所望し、次いで温水と冷水を混合することを所望することもある。この実施形態においては、温水は配管上の高速加熱器、例えば瞬間ガス加熱装置等を使用してもよい。例えば、プランジャ３２７２およびプランジャ３４７２が混合チャンバ３６６２への液体流入を制御する状態の、海水（冷水）吸水口３１８および（温水）吸水口３３８と、流体が混合チャンバ３６６３で混合される状態の、プランジャおよび３４７４を有する第３ユニット。図示するように、流出流は装置の流出口におけるプランジャ３４７６を用いて制御され得る。
【０１８２】
図３０は本マイクロバルブのさらに他の実施形態の２つの断面長手方向図であり、冷水吸入口３１および温水吸水口３３が示されている。水が水吸水口３５を通ってユーザに供されると温水が冷水と混合される混合チャンバ３３６も図示されている。この図面においては、温水バルブプランジャ３４７は完全閉止状態で示され、冷水バルブプランジャ３２７は完全開放状態で示される。それぞれ温水吸水口、冷水吸水口、および混合チャンバのための温度センサ４５、４５１、４５３も示されている。
【０１８３】
図３１は蛇口の底面図であり、冷水吸水口３１、温水吸水口３３、水流出口３５、および人間・機械インターフェース（ＨＭ）が示されている。
【０１８４】
図３２は、人間・機械インターフェースの実施形態を示す。さらに詳細には、蛇口の温水／冷水水道栓を制御するためにユニット４２に使用可能な、コントロールパネルおよび表示パネルを示す。このパネルは、温度表示器４０２、温水選択ボタン４０６、および冷水選択ボタン４０８を備えてもよい。冷水が所望される場合には、ボタン４０６を押下すると冷水吸水バルブが開放される。温水が所望される場合には、ボタン４０８を押下するとサイクル機構が作動され、次いで本開示の他の箇所に詳述した水供給機構が作動される。
【０１８５】
温水温度は機能選択機構４１０および所望によるボタンにより設定され得る。温水温度は機能選択機構４１０および所望によるボタンにより設定され得る。所用によるボタンは、「温度」、「時間」、「流れ」、その他等の異なる機能を選択するための機能選択機構４１０と（選択された各機能は、適切な表示器４２２、４３２、４４４により、それぞれ表示されてもよい）、選択した機能の値の上昇および下降（設定）を変更するために用いられる「ＵＰ」ボタン４４０および「ＤＯＷＮ」ボタン４４２と、所望の水使用時間を設定するためのタイマー４３０と、「時間」表示器４３２と、設定温度および／または設定時間を記憶するための記憶手段４３４と、２つの流出口のうち１つを選択するための流出選択ボタン４５２および４５４と、を備えてもよい。
【０１８６】
図３３は、コントロールパネルの他の実施形態を示す。このパネルは、温度表示器４０２と、準備完了表示器４５０と、所望の温度の水を供給するための温水選択ボタン４０８と、冷水を選択するための冷水選択ボタンとを備える。停止ボタン４６０は、作動させると、水流を即時停止させるために用いられ得る。プログラムボタン４６１、４６２、４６３、４６４、４６５、その他は、それぞれ、例えば温度を含む予めプログラムされたパラメータで水を供給する。流速、（蛇口を自動停止するための）動作時間（所望による）、その他。したがって、各ユーザは、各ユーザが使用し得るプログラムを用いてボタン（単数または複数）をプログラムし得る。このようにして、蛇口は各ユーザ向けにパーソナライズされる。プログラムエリア４６９は、即時供給または遅延供給するよう蛇口をプログラムするための様々なボタンを供える。このパネルは、温度表示器４０２、準備完了表示器４５０、所望する温度の水を供給するための温水選択ボタン４０８、および冷水を備える。
【０１８７】
図３４は、ロータリー式ジョイント４７２を有する制御レベル４７１を使用するコントロールパネルのさらに他の実施形態を示す。レバーを左右に動かすことにより温度が制御される。レバーを右に動かすと、温度が上昇する。レバーを上下に動かすと、水流の完全閉止（下）から完全流速流（上）へと制御される。
【０１８８】
図７０は、以下を含む、１つのプッシュボタンを用いる温水／冷水作動方法を示す図である。
水吸収口における温水温度Ｔｈを測定する（７２６１）
作動させるか？（７２６２）
Ｔｈ＞Ｔｄか？（７２６３）
温水吸水口は十分でないか？
流出口において水を供給する（７２６５）
温水が蛇口に到達するまで循環を作動させる（７２６６）
作動させるか？（７２６７）
水供給を停止する（７２６８）
作動させるか？（７２６９）
【０１８９】
図３５は、２つのロータリー式制御を用いる、コントロールパネルのさらに他の実施形態を示す。なお、この２つのロータリー式制御とは、温度を所望の値に設定するための温度制御ノブ４７３と、供給される水の流速を制御するための流れ制御ノブ４７４とである。プッシュボタンがノブ４７４に代わって用いられてもよい。第１タッチまたはプッシュは、循環を作動させ、第２タッチは水流を作動させてもよい。同じノブは、より迅速な制御動作および空間コストの節約が達成されるよう、回転または押下のために用いられ得る。
【０１９０】
動作方法
ａ．ユーザは所望の温度をノブ４７３を用いて選択する
ｂ．システムは、温水がすでに蛇口に到達するようになるまで、水循環を作動させる
ｃ．システムは、温水が準備完了したことを知らせるよう、準備完了指示器４２２を設定する。
ｄ．流れノブ４７４が時計方向に回転されると、水は流れ始める。
【０１９１】
制御入力４７４は、回転するノブであってもよく、押下するボタンであってもよい。
【０１９２】
図７１は、流出水供給の制御方法を示す
温度を選択する（７２７１）
必要である場合、循環を作動させる（７２７２）
ユーザに対して準備完了状態を表示する（７２７３）
所望により温水を供給する（７２７５）
【０１９３】
図３６は、アパートまたは住宅に対する温水供給温度の全体的制御のためのシステムを示す。一般に安全規格は、温水にさらされたときのみ偶然的火傷からユーザを保護するために、温水供給の温度を制限することを要求する。温水供給温度は例えば摂氏４５度等の、予め設定された温度に制限されるべきである。図３６の構造は、係る安全規格の準拠を達成するために用いられ得る。
【０１９４】
図３６は、住宅またはアパートに供給される温水の最大温度を制限するためにシステムを示す。タンクから供給される温水温度を、規格および／または法律により許可された安全値に制限することができる。高流速値を示す、以下の実施形態を参照されたい。タンク内の水自体がより高い温度に加熱され得る。すると熱容量が増加され、供給が終了するまでにより多くの水が用いられ得る。（もちろん、より少ないユーザが期待される場合では、経済的理由のために温度はより低くてもよい。）しかし、タンク内の水がより高い温度に加熱されると、温水にさらされた場合、ユーザが火傷を負う危険が生じる。
【０１９５】
本発明において採用したアプローチは、タンク２１内の水をより高い温度に加熱し、それによりシステムの熱容量を増加させることである。同時に、アパートに供給される最高水温は冷水を混合することにより制限される。なお、温水／冷水の混合割合は、アパートに供給される温水温度が確実に安全範囲内に納まるような温度となるようになされる。
【０１９６】
本発明は、最高温水温度を制限するために、２つの機構を提供し得る。
１．ボイラー近傍においては、温水に冷水を混合する。例えば図７３を参照して、以下を参考にされたい。
２.蛇口においては、蛇口における温度センサが、信頼性の高い高速センサおよびバルブ制御ユニットを用いて、温度を制限する。
【０１９７】
図３６に示すように、バルブ３２およびバルブ３４は、電気的に制御される。バルブ３２およびバルブ３４は、それぞれ冷水および温水の流速を制御する。水温は、好適には混合チャンバにおいて、温度センサ４５２を用いて測定される。バルブ３２およびバルブ３４は、配管２２におけるシステムの流出口において所望の温度が達成されるよう、制御される。配管２２は、アパートに対する温水供給である。冷水供給配管における循環ポンプ４１または温水配管における循環ポンプ４１６が用いられ得る。
【０１９８】
図３７は、図３６のシステムに用いられるように構成された、図３６のシステムにおけるバルブ３２およびバルブ３４のためのバルブ構造を示す。電気モータ３２４はバルブ内の水から、および温水の高温から絶縁されるべきである。伝達手段３２５は雌ネジ３２６を有する回転部分と係合し、この回転部分はモータの回転運動をプランジャ３２７の直線運動に変換する。
【０１９９】
蛇口およびシャワーの非接触型作動機構の主要な利点は、その使用により達成される水およびエネルギーの節約である。手動作動の蛇口およびシャワーは、要求された値に調節するには時間がかかる。先行技術のシステムにおいては、この点は重要ではなかった。なぜなら、温水が到達するまでにかなりの時間がかかったため、ユーザが低速制御に慣れ、受け入れていたからである。しかし本システムにおいては、温水は迅速に供給される。温水は準備完了状態であり、ユーザが所望したときに蛇口から流出することを待機しているのである。したがって、ユーザは、旧式の機械的制御が水温および流速を所望の値に設定する際に遅延を有することを、より意識し、それに対する耐性が低い。
【０２００】
よって、ユーザとのこのスマートなインターフェース手段は本発明において重要であり且つ本発明と共同し、所望の温度の水を求めるユーザの要求に対する迅速な応答をシステムに提供する。
【０２０１】
追加的な特長が存在する。例えば、ユーザにより開放状態で放置されていた蛇口を自動閉止することにより、自動動作蛇口は水を節約し得る。ユーザが蛇口に触れる必要がない点に衛生上の利点が存在する。二重センサユニットを使用する非接触式の信頼性の高い手段は、将来の供給のために温水／冷水供給制御およびプログラムに有利に用いられ得る。さらに、本発明の重要な態様は、以下に詳述する構造による、その信頼性の高い動作である。
【０２０２】
図３８は、容量センサおよび赤外線コーンセンサを備える二重センサ手段を有する蛇口１Ｅを示し、赤外線コーンセンサ２１Ｅは蛇口１Ｅの下方に形成される。加えて、容量センサフィールド３１が蛇口１Ｅの周囲に形成される。容量センサは、現在市販されるいずれの係るセンサを用いてもよい。両方のセンサの測定値は、蛇口の自動作動の信頼性を高めるために、相互に関連づけられる。この実施形態における赤外線センサビームは、図３に示すように、実装がより容易であり得る。これは、蛇口を作動させる（水をＯＮ状態にする）要求の検出に効果的であり得る。しかし、流水がその動作に干渉する場合もあり、遮断は時間遅延手段上でリレーしてもよい。
【０２０３】
図３９は、蛇口１の周囲の容量センサフィールド３１Ｅおよび蛇口１Ｅの下方の赤外線センサ中空コーン２２Ｅを備える二重センサ手段を有する蛇口１Ｅを示す。この実施形態における赤外線センサビームは、図４１および図４２に示すように、実装はより困難であり得る。これは、蛇口を作動させる（水をＯＮまたはＯＦＦ状態にする）要求の検出に一層効果的であり得る。その動作対する流水の干渉の程度は、より少なくなり得る。
【０２０４】
図４０は、中央赤外線２３Ｅセンサを有する、引出式蛇口１Ｅを示す。蛇口１は、図示のように、センサ２３Ｅの周囲に水流出穴１２Ｅを有する。
【０２０５】
図４１は、蛇口１Ｅの水流出開口部１３Ｅを包囲する周辺赤外線センサアレイ２４Ｅを有する引出式蛇口１Ｅを示す。
【０２０６】
図４２は、周辺赤外線センサアレイを有する通常蛇口１Ｅを示す。１つの実施形態において、赤外線センサアレイは、図示のように赤外線センサアレイリング２５Ｅを用いて実装されてもよい。リング２５Ｅは、流出開口部１３Ｅを取り囲むように、蛇口１Ｅの周囲に取り付けられてもよい。
【０２０７】
図４３は、二重センサ自動蛇口のブロック図を示す。このシステムは、近傍に位置するユーザが蛇口の開放（水をＯＮ状態にする）または閉止を要求することを検出するための、赤外線センサ２３Ｅおよび容量センサ３３Ｅを備える。制御器４１Ｅはセンサ信号を処理し、それにより蛇口を開放するかまたは閉止するかを判定する。作動判定が下された場合、制御器４１Ｅは電気機械的手段４２Ｅを作動させ、それにより判定を具体化する。電気機械的手段４２Ｅは、例えば電気モータまたはソレノイド（図示せず）を備えてもよい。直流モータ、交流モータ、またはステッピングモータが用いられてもよい。電気機械的手段４２Ｅは、蛇口１Ｅにおけるバルブ４３Ｅを開放または閉止し、それにより、水流のために蛇口を開放または閉止する。バルブ４３Ｅは、ＯＮ／ＯＦＦの２つの位置を有してもよい。または、所望の流速のために、可変式開度が可能であってもよい。
【０２０８】
所望による追加として、可変流速に対して、制御器４１Ｅは所望の流速を示すプログラム可能なパラメータを記憶してもよい。ユーザは、当該技術分野において既知のプログラム手段を用いて、例えば、制御器４１Ｅにおける不揮発性メモリ手段を有する赤外線ＩＲ通信チャンネルを用いて、流速を変更してもよい。係る制御器は、本開示の他の部分で詳述した高流速ユニットとともに用いられ得る。あるいは、別個のセンサ手段が、水をＯＮ状態またはＯＦＦ状態にするため、および流速を制御するために、用いられてもよい。
【０２０９】
図４４は、手動変更を有する二重センサ自動蛇口のブロック図である。このシステムは、図４３に示すシステムおよび関連説明と同様であるが、手動変更入力手段４４１Ｅが追加されている。手動変更入力手段４４１Ｅは、制御器４１Ｅに接続された１対の電気プッシュボタンＯＮおよびＯＦＦ（図示せず）を備えてもよい。これらのボタンの１つを押下すると対応する変更コマンドが表示され、制御器４１Ｅはそれに応じて動作し、それにより以前の自動作動が解除される。すなわち、バルブ４３Ｅは、押下された手動プッシュボタンに応答して、ＯＮ状態またはＯＦＦ状態になる。手動変更の他の実施形態がもちいられてもよい。このように、手動変更機能は、任意の所与の状況において、蛇口における水の自動開放または自動閉止を解除するために用いられ得る。この実施形態の利点は、その簡単且つ低価格な実装である。
【０２１０】
生じうる不利は、制御器４１Ｅまたは電源４９Ｅの故障の際には手動変更が効果を有さない点にある。可能なソリューションは、手動バルブ等の手動変更手段を使用して、必要時におよび／または自動調節のために、水を閉止することである。手動バルブは混合器の前に設置されてもよい。
【０２１１】
図４５は、手動変更を有する二重センサ自動蛇口１Ｅの他の実施形態のブロック図である。赤外線センサ２３Ｅおよび容量センサ３３Ｅからのデータは、制御器４１Ｅに転送される。作動判定に応じて、制御器４１Ｅは電気モータ等の電気機械的手段４２Ｅを作動させる。システムは二重作動バルブ４４Ｅを備え、この二重作動バルブ４４Ｅは、電気機械的手段４２Ｅにより、または手動変更入力４４２Ｅにより、開放または閉止され得る。この場合、手動変更入力４４２Ｅはバルブ４４Ｅに直接作用して、二重作動バルブ４４Ｅを開放または閉止する。この実施形態の利点は、その改善された信頼性である。すなわち、この実施形態は、制御器４１Ｅまたは電源４９Ｅの故障時にも、要求に応じて動作する。
【０２１２】
生じうる不利は、二重バルブ４４Ｅの構造がより複雑となる点である。好適には、システムは手動変更表示４４３Ｅも備える。なお、この手動変更表示４４３Ｅは、バルブ４４Ｅから制御器４１Ｅに接続され、そのため、制御器４１Ｅは手動変更の通知を受けることができる。この情報は、本開示の他の箇所で詳述したように、判定パラメータおよび作動履歴を変更するために、有利に用いられ得る。信号４４３Ｅは、例えば、手動変更入力４４２Ｅにより作動される、バルブ４４Ｅに設置されたマイクロスイッチを用いて生成されてもよい。
【０２１３】
図４６は、以下に詳述する、別個のＯＮ／ＯＦＦ基準を有する二重センサ自動蛇口のフローチャートである。自動蛇口作動方法は、以下を含む。
ａ．センサ入力５１Ｅ（二重センサ）を読み出す。２つのセンサ（赤外線）および容量からの信号は連続的に読み出される。
ｂ．基準Ａを用いてＯＰＥＮ評価を算出する（５２Ｅ）。センサ測定値は、予め定められたアルゴリズムにより、および関連するパラメータに関する第１基準Ａを用いて、評価される。
ｃ．バルブを開放するか？（５３Ｅ）「Ｙｅｓ」なら５４Ｅに、「Ｎｏ」なら５５Ｅに行く。
ｄ．バルブを開放する（５４Ｅ）。電気機械装置４２Ｅに対するコマンドが発行され、それにより水流が開放される。
ｅ．センサ入力５５Ｅ（二重センサ）を読み取る。２つのセンサ（赤外線センサおよび容量センサ）からの信号は連続的に読み取られる。
ｆ．基準Ｂを用いてＣＬＯＳＥ評価を算出する（５６Ｅ）。センサ測定値は、予め定められたアルゴリズムにより、および異なる関連するパラメータに関する第２基準Ｂを用いて、評価される。
ｇ．バルブを閉止するか？（５７Ｅ）「Ｙｅｓ」なら５８Ｅに、「Ｎｏ」なら５９Ｅに行く。
ｈ．バルブを閉止する（５８Ｅ）。電気機械装置４２Ｅに対するコマンドが発行され、それにより、水流は閉止され、５１Ｅに行く。
ｉ．タイムアウトか？（５８Ｅ）;「Ｙｅｓ」なら５８Ｅに、「Ｎｏ」なら５１Ｅに行く。
【０２１４】
所望によるタイムアウト機能は、最後に水流が作動された（ＯＮ状態に入った）時点からの経過時間を測定し、本日に予め定められた時間の経過後に水を閉止する。例えば、ユーザはこのパラメータを２分または５分に設定してもよい。この機能の利点は、節水である。蛇口をＯＦＦ状態にし損なっても、水が無限に流れることはない。
【０２１５】
図４７は、以下を含む、手動変更を有する適応的自動蛇口のフローチャートである。
ａ．センサ（二重センサ）の入力を読み取る（６１Ｅ）
２つのセンサ（赤外線センサおよび容量センサ）からの信号は連続的に読み取られる。
ｂ．基準Ａ／Ｂおよびプログラム可能パラメータを用いて、ＯＰＥＮ／ＣＬＯＳＥ評価を算出する（６２Ｅ）センサ測定値は、予め定められたアルゴリズムにより、および異なる関連するパラメータに関する別個の基準ＡまたはＢを用いて、評価される。
ｃ．バルブを開放／閉止するか？（６３Ｅ）「Ｙｅｓ」なら６４Ｅに、「Ｎｏ」なら６５Ｅ（他の実施形態においては、６２Ｅ）に行く。
ｄ．バルブを開放／閉止する（６４Ｅ）
ｅ．手動変更を加える？（６５Ｅ）「Ｙｅｓ」なら６６Ｅに、「Ｎｏ」なら６１Ｅに行く。
注意点：手動変更は、この方法の実施中の任意の時間に、非同期的に作動されてもよい。
ｆ．バルブ作動を変更する（６６Ｅ）；開放／閉止パラメータを更新する。
６１Ｅに行く。
【０２１６】
蛇口作動方法に関する注意点：
１．バルブの開放および閉止は、対称的または非対称的な基準およびパラメータを使用してもよい。
２.異なるパラメータが、バルブの開放および閉止のために用いられてもよい。水流自体が環境および／またはセンサ測定値を変化させ得る。この効果も考慮に入れるべきである。係る効果を測定および／または評価および／または推定し、上述の方法を実施する際に係る効果を考慮に入れることは可能である。
３．異なる基準が、バルブの開放および閉止のために用いられてもよい。例えば、バルブの開放が赤外線センサおよび容量センサの両方の作動を要求し、バルブの閉止が２つのセンサのうちの１つのみの作動を要求してもよい。
【０２１７】
パラメータ更新方法
ａ．数学的アルゴリズムが、複数の事件／事象に対するセンサ測定値に適用されてもよい。各事象に対して、修正（ＯＮ状態もしくはＯＦＦ状態に作動するか、または無作動か）も記憶される。修正結果（ＣＲ：Ｃｏｒｒｅｃｔ  Ｒｅｓｕｌｔ）は、ステップ６５（図４７）以降の出力、またはモジュール７８Ｅ（図４８）以降の出力であり、ユーザの手動変更コマンドも含む。
ｂ．最適アルゴリズムが実施されると、それにより、事象の全体に対する判定に最も適するように、作動パラメータまたは閾値は修正結果へと変更される。
ｃ．判定パラメータは、ステップ（ｂ）で見出された最適パラメータを含むよう、更新される。
ｄ．ステップａ〜ステップｃが繰り返されると、システムが特定環境の経験を収集するにつれて、自動蛇口の判定パラメータが改善される（各家庭、および家庭における各場所により、自動蛇口に対する判定パラメータが異なったセットとなり得る）。
【０２１８】
図４８は、手動変更を有する適応自動蛇口のデータフローチャートである。
ａ．容量センサ入力７０Ｅおよび赤外線センサ入力７１Ｅからのデータは、蛇口７３Ｅを開放／閉止するための判定に転送される。
ｂ．判定モジュール７３Ｅは、センサ評価パラメータ表７２Ｅも考慮に入れる。
ｃ．判定モジュール７３Ｅからの出力は、蛇口作動履歴表７４Ｅからのデータとともに、蛇口モジュール７５Ｅを開放／閉止するための更新判定に転送される。
ｄ．モジュール７５Ｅからの結果は、作動蛇口（開放／閉止）７６Ｅモジュールにおいて用いられる。
ｅ．モジュール７６Ｅからの出力は、パラメータ更新７８Ｅモジュールにおいて、手動変更７７Ｅコマンドを用いて処理される。パラメータ更新７８Ｅは、必要である場合、パラメータ表７２Ｅおよび履歴表７４Ｅにおける更新を作動させる。
ｆ．このように、手動変更があった場合、これは、当該の作動パラメータが不適切であり修正されるべきことをシステムに対する指示となる。例えば、センサの内の１つ（または両方）の判定閾値が増加または減少されるべきである。または、他のセンサよりも１つのセンサに対して、より高い重要度が与えられる（相対的重みを増加させる）べきである。
ｇ．履歴表７４Ｅは時間／日付モジュール７９Ｅからのデータを含んでもよい。このデータは、蛇口の使用パターンを判定するために用いられてもよい。システムはユーザの習癖を学習し、これらの学習済み習癖に基づいて作動判定を改善する。例えば、ユーザは夜２２時に歯を磨くとする。この情報は、数回発生した確実な習癖として、履歴表７４Ｅに記憶される。次いで、システムは、たとえセンサデータがあまり確実ではなく、または通常の判定閾値より低い値であったとしても、毎夜その時間付近において蛇口を作動させる。
【０２１９】
所望により、上記のシステムおよび方法は、水温制御にも用いられ得る。ユーザは、バルブの開放および閉止の両方、および供給水の温度決定を実行するにあたって、この自動制御手段に依存することができる。例えば、２つの出力、すなわち冷水に対する出力および温水に対する出力、が利用可能であるとする。ユーザはこれらの出力のうち１つを作動させることを選択してもよい。他の実施形態においては、別個の制御手段を用いることにより、水供給の開放／閉止および水温が制御されてもよい。
【０２２０】
図４９は、容量センサ（電場３１Ｅを有する）および赤外線コーンセンサ（赤外線センサコーン２１Ｅを有する）を備える二重センサを有するシャワー装置１８Ｅを示す。赤外線センサおよび容量センサの指向性は、そこでシャワーを浴びる人の存在を最良に検出するよう、調節されるとよい。
【０２２１】
図５０は、シャワー装置１８の周囲における容量センサフィールド３１Ｅとシャワー１８Ｅの下方にある赤外線センサ中空コーン２２Ｅとを備える二重センサを有するシャワー装置１８Ｅを示す。この実施形態における赤外線センサビームは、図４１および図４２に示すように、実装はより困難であり得る。これは、蛇口を作動させる（水をＯＮまたはＯＦＦ状態にする）要求の検出に効果的であり得る。その動作対する流水の干渉の程度は、より少なくなり得る。
【０２２２】
図５１は、容量センサ３３１および３３２と、赤外線コーンセンサ２３１Ｅおよび２３２Ｅを備える複数センサ手段を有するシャワーシステムを示す。これらのセンサは、確実に大人および小人の存在を検出するために、様々な場所に配置されてもよい。手動変更制御４４１Ｅは、人がシャワーを浴びている間に必要に応じて水をＯＮ状態またはＯＦＦ状態にするために用いられ得る。
【０２２３】
自動シャワー作動方法
【０２２４】
図５２は、以下を含む、個別のＯＮ／ＯＦＦ基準および手動変更を有する二重／複数センサ蛇口のフローチャートである。
ａ．センサ入力を読み取る（５１１Ｅ）
（二重または複数センサ）
２つのセンサ（赤外線センサおよび容量センサ）からの信号は連続的に読み取られる。
ｂ．基準Ａを用いてＯＰＥＮ評価を算出する（５２１Ｅ）
センサ測定値は予め定められたアルゴリズムにより、および関連するパラメータに関する第１基準Ａを用いて、評価され得る。
ｃ．バルブを開放するか？（５３Ｅ）
「Ｙｅｓ」なら５４Ｅに、「Ｎｏ」ならｃ２Ｅに行く。
ｃ２．バルブを開くか（手動コマンド）？（５３２Ｅ）
「Ｙｅｓ」なら５４Ｅに、「Ｎｏ」なら５５Ｅに行く。
ｄ．バルブを開放する（５４Ｅ）。電気機械装置４２Ｅに対するコマンドが発行され、それにより水流が開放される。
ｅ．センサ（二重センサ）入力を読み出す（５５Ｅ）。２つのセンサ（赤外線センサおよび容量センサ）からの信号は連続的に読み出される。
ｆ．基準Ｂを用いてＣＬＯＳＥ評価を算出する（５６Ｅ）
センサ測定値は予め定められたアルゴリズムにより、および異なる関連するパラメータに関する第２基準Ｂを用いて、評価され得る。
ｇ．バルブを閉止するか？（５７Ｅ）「Ｙｅｓ」なら５８Ｅに、「Ｎｏ」ならｈに行く。
ｈ．バルブを閉止する（５８Ｅ）。電気機械装置４２Ｅに対するコマンドが発行され、それにより、水流は閉止され、５１Ｅに行く。
ｉ．タイムアウトか？（５９Ｅ）「Ｙｅｓ」なら５８Ｅに、「Ｎｏ」ならｉ２に行く。
所望によるタイムアウト機能は、水流が作動された（ＯＮ状態に入った）時点からの経過時間を測定し、予め定められた時間遅延の経過後に水を閉止する。例えば、ユーザはこのパラメータを２分または５分に設定してもよい。
ｉ２．バルブを閉めるか（手動コマンド）？（５９２Ｅ）
「Ｙｅｓ」なら５８Ｅに、「Ｎｏ」なら５９Ｅに行く。
【０２２５】
他の実施形態においては、蛇口をＯＮ状態またはＯＦＦ状態にするための判定をさらに改善するために、より多くのセンサが用いられてもよい。
【０２２６】
図５３は、温水表示を有するユーザインターフェース方法を示す
初期設定（６０１）
規定値温度、流速、水質、または水供給を開始するための作動時間は？（６０２）
温水ＨＷは必要か？
システムは、ユーザ（温水を要求するユーザ）の蛇口における温水温度が低すぎるかどうかも確認する。すでに当該蛇口においては、おそらくは以前の作動から、温水が利用可能である可能性もある。その場合、循環はまったく必要ではない場合もある。
水循環を実行する（６０３）
水温は低すぎるか？（６０Ｆ）タンク内の水温が低すぎる場合、循環を実施しても無益である。したがって、このステップは省略される。
循環開始後すぐ（２秒ほど）で、制御ユニットは、温水がしばらくの後に所望の場所に到達するよう、ボイラー内に温水が実際に存在するかどうか確認する。ボイラー内に温水が存在しない場合、循環は無益であり、実施の必要はない。
むしろ、ユーザに対して、残念ながら温水が現在利用不可能であるという情報が伝えられる。これにより、水およびエネルギーは節約され得、ユーザは状況を考慮して、不愉快を感じる程度がより低く保たれ得る。
流出バルブを開放する（６０５Ｇ）
要求された温度に達したか？（６０４）
循環を停止する（６０５）
流出水バルブを開放する
流速コマンドはあるか？（６０６）
これ以後の制御方法は、本開示の他の箇所における詳述と同様である。例えば、図６および関連する説明を参照されたい。
【０２２７】
図５９は、ボイラー内に残留する温水の量を推定するための方法を示す。
時間に対する流出口における温度を測定する（７１５０）
外挿を用いてＨＷ停止までの時間を算出する（７１５３）
流速も用いてＨＷ量を算出する（７１５５）
計算のために線形／非線形モデルを選択する（７１５７）
変動する流速に対する結果を標準化する（７１５８）
複数ユーザ環境において、ＨＷ停止までのＨＷ量／時間を算出する（７１５９）
【０２２８】
図７２は、本発明の２つの態様を示す、本水制御システムのブロック図である。
１．住宅内における無線接続されたシステム
２．診断および監視のために、遠隔センターを使用するサービス
上記の特徴は、別個にまたは共に、本発明の他の態様とともに用いられてもよい。
【０２２９】
このシステムは、本出願の他の箇所で詳述したように、部品４１、部品４２、および部品３を備える。加えて、住宅内の無線接続（７２８１）と、遠隔センターに対する無線接続（７２８２）と、遠隔センターに対する有線接続（７２８４）例えばインターネットとを備える。
【０２３０】
本発明の利点は、とりわけ、以下を含む。
１．住宅内における無線接続されたシステム
＊システムの設置が容易、高速、低コストである。無線設置は必要ではない。
＊無線リンクは、コマンド転送および情報、データ、様々な信号の転送に用いられ得る。
＊特定用プレアンブルを用いることにより、複数ユーザ環境において、各家庭またはアパートの信号を特定し、混信を防ぐことが可能である。
２．診断および監視のために、遠隔センターを使用するサービス
＊システム動作は、例えば好適な複数ユーザ監視プログラムを実行するコンピュータを用いて、保守センターから監視され得る。
＊バルブおよび様々な他の装置は、保守目的に要求される場合、保守センターから作動され得る。
＊故障は即時検出および場所が特定され得る。保守職員は、問題点の修正のために派遣され得る。必要であるなら、保守職員は、故障箇所の特性に応じて必要な置換用部品および／または試験設備をすでに携えて現場に至ることができる。
【０２３１】
これより、より効果的、より迅速、且つより低コストな保守サポートを達成することが可能である。係るサポートは、人々が、従来のローテク技術を用いて故障の検出および位置特定がより困難となり得る場においてスマート且つ高度な技術システムを使用する場合、重要となる。
【０２３２】
図７３は、例えば、図２の温水／冷水に関して用いられ得る温水／冷水本管サブシステムを示す。ここの追加は、住宅またはアパートへの温水温度を、規格により強制的に要求される温度に制限することにより、火傷から保護するための手段を含む。一体型制御ユニットは、水ボイラー２１の近傍に設置され得る全部が１つの筐体におさまった、制御器４９、通信手段、循環ポンプ４１、および所望によるバルブ７２９３ならびに７２９４、所望による温度センサ７２９１、７２９２、ならびに７２９５を備え得る。
【０２３３】
システムは、配管２２を通してユーザに提供される温水温度を以下の構造を用いて制限する。循環ポンプ４１は、この実施形態においては、ボイラー２１からの温水流出口において設置される。温度センサ（ＴＳ）７２９１、７２９２、および７２９５は、それぞれいくつかの重要地点、すなわち図示のようにボイラーへの吸水口、ボイラーからの流出口、およびアパートへの温水供給口において、水温を測定する。
【０２３４】
測定された温度に応じて、およびアパートに供給された温水温度を制限するために、制御器またはコンピュータ４９は、コンピュータ制御されるバルブ７２９３および７２９４を制御する。これは、住宅に供給される温水温度を、関連規格により許可された温度に制限するために、有利に用いられ得る。好適には、バルブ７２９３および７２９４は、高流速および広いダイナミックレンジの能力を有する。係るバルブが以下に詳述される。
【０２３５】
図７３のシステムの用途は、局所的循環を実施することにより、ボイラー２１内の温水量を測定または推定することである。この効果を達成するために、バルブ７２９３および７２９４は開放され、循環ポンプ４１は作動される。それにより、水はボイラー２１に直接戻される（温水流出口からポンプ４１へ、次いで、バルブ７２９４およびバルブ７２９３、次いで冷水吸水口を通ってボイラー２１へと）。水温はこのプロセスの間に測定される。ポンプ４１に設定された流速がわかると、温度プロファイル（時間に対する測定温度）を用いて、ボイラー２１内の温水量を計算することができ得る。
【０２３６】
このシステムおよび方法において生じうる問題は、上述の循環および測定動作の間、１つまたは複数のユーザが温水の使用を所望することである。その場合、ボイラーから出た温水の一部が循環されて戻らず、これらのユーザに供給されることである。可能なソリューションは、流量計７２９７を用いて、ボイラーから出る温水量を測定することである。それにより、ボイラー内の温水量は、このデータを考慮に入れることにより、計算または推定可能である。
【０２３７】
図７４Ａ〜図７４Ｃは、蛇口筐体３０Ｒ内に２つのプランジャを有する大流量・高ダイナミックレンジバルブ装置を示す。水が上方に流れ、２つの可動プランジャ１１Ｒおよび１２Ｒは、水流エリアのサイズを制御する。水流開放エリアを変更することにより、提供される水の流速が制御される。
【０２３８】
図７４Ａは、バルブが閉止された状態における高速流バルブ装置（すなわち、蛇口用）を示す。ここでは、２つのプランジャが水流をブロックしている。小流量プランジャ１１Ｒは、バー１５Ｒを吸水口に向かって（図示の図面においては下方に）移動させることにより、開放される。それにより、図７４Ｂに示すように、水は流れることができるようになる。小流量プランジャ１１Ｒを斬進的に移動させる結果、２つのプランジャの間の開放エリアのサイズの小ささにより、小流量流の供給は制御され得る。バー１５Ｒが、図７４Ｃに示すように、吸水口に向かって（図示の図面においては下方に）さらに移動されると、大流量（ＨＦ）プランジャ１２Ｒが移動する結果、より大きい開放エリアが形成される。止め具１６Ｒは、ＨＦプランジャ１２Ｒが吸水口から（図面における上方に）移動してしまうことを防ぐ。このようにバー１５Ｒを下方に移動させることにより、ＨＦプランジャと蛇口筐体との間の開放エリアはより大きくなり、水の大量供給が制御される。
【０２３９】
図７５は、バルブ装置により液体流速を制御することを示す。液体流速７２Ｒは、開角度７１Ｒにより決定される液体流エリアの関数である。例えば、図１Ａ〜図１Ｃで説明した実施形態と等価な実施形態においては、ＬＦプランジャのみが動いた小開放エリア７３Ｒに対して、水流供給は小さく設定される。ＨＦプランジャが７４Ｒに動いた後、開放エリアはより大きくなり、水供給流はより大きく設定され得る。このように、２つのプランジャを有する大流量蛇口バルブを用いることにより、制御された流れのダイナミックレンジは、小流量流７３Ｒレンジおよび大流量流７４Ｒレンジの両方に対して、効果的に制御され得る。
【０２４０】
加えて、例えば３つ、４つ、または５つ等の、３つ以上のレンジを用いることが可能となる。これは、例えば、蛇口筐体内で入れ子状に、それぞれ３つ、４つ、または５つのプランジャを用いることにより実装され得る。開角度７１Ｒは例えば、電気ステッピングモータにより、決定され得る。図７５におけるグラフの追加可能なレンジのそれぞれにおいて、それぞれがバー（またはモータ等）の動きの関数としてより大きい流れエリアの差異を制御する追加のプランジャを使用する結果、傾斜はより大きくなる。
【０２４１】
図７６はバルブシステムの分解側面図である。この装置は、温水および冷水の比率を、ならびに特定種類の配管または噴出口に適用し得る流出口２４Ｒから提供される全ての水供給を効果的に制御するために、２つのプランジャ１Ｒを備える（１つが他方の前方に存在する）。各プランジャに対して１つある、２つの吸水口２０Ｒは、温水および冷水を提供する。プランジャ１Ｒは、各吸水口２０Ｒから流入した水量を制御するために、蛇口筐体３０Ｒ内で垂直方向に摺動し得る。ドエル４１Ｒおよび４２Ｒは、配管部品を蛇口筐体に接続して固定する。ステッピングモータまたは直流モータ等の２つの電気モータ３５Ｒおよび３６Ｒは、ギヤ３３Ｒによりプランジャのそれぞれを制御する。ギヤ３３Ｒは、ウォーム歯車ケーシング３２Ｒおよび摺動子ケーシング３１Ｒ内にそれぞれ配置されたウォーム歯車および摺動子に接続される。各プランジャに対して、１対のウォーム歯車および１対の摺動子が存在する。カバー３７Ｒがプランジャ装置を包囲および保護し続ける。温度センサ３８Ｒは、流出水温を測定するために、流出口２４Ｒの近傍において蛇口筐体と一体化されている。温度測定値は、それにしたがってモータを制御し、水温を電気制御器により設定するために、温度センサ配線３９Ｒを通して提供される。
【０２４２】
図７７はバルブシステムの分解正面図である。２つのプランジャは、プランジャをモータに接続する、そのマッチング機構がその上方にある状態で、互いに隣接して配置される。プランジャのそれぞれは、提供される水供給を設定するために、異なる高さに配置され得る。この装置は、好適には、それぞれの位置を設定する１つの制御器に対して、対称的である。
【０２４３】
図７８は、プランジャ装置の分解実物大図を示す。この装置は２つの近接するモータ３５Ｒおよび３６Ｒを備え、これらのモータはそれぞれ、互いに対して重ね上げられたギヤ３３Ｒ、ウォーム歯車、および摺動子を介して、これらプランジャ１Ｒのうちの１つを制御する。プランジャ１Ｒは対称的であり、それぞれ、蛇口筐体３０Ｒの１つの筐体２１Ｒおよび２２Ｒ内に配置される。
【０２４４】
図７９は、提供された温水および冷水が、温度センサ３８Ｒにより水温を効果的に測定するために、混合チャンバ５０Ｒ内で混合される様子を示す。温度測定値は、配線３９Ｒから制御器５１Ｒへと提供される。この温度測定値は、プランジャ１Ｒを動かし、それにより水温および／または水供給率を変化させるための、モータおよび／またはギヤ３３Ｒを制御することができる。混合チャンバ５０Ｒと流出配管または噴出口２４Ｒとの嵌合は、異なる直径であってもよい。これにより、提供された温水および冷水の混合が効果的になされ得る。制御器５１Ｒは電子回路、チップ、マイクロ制御器、および／または他の任意の論理を備えてもよい。制御器は外部ソースから、供給水の量および温度等を求めるコマンドを受信し、エンジンを制御し、これらの要求に従うために温度を読み取る。
【０２４５】
図８０は、バルブシステムの断面背面図を示す。提供された温水および冷水は、混合チャンバ５０Ｒに流入する。筐体２１Ｒおよび２２Ｒの内側上部は、プランジャ１Ｒと適合するよう、コーン形状となっていてもよい。プランジャ１Ｒが、例えば筐体２２Ｒ内で上部に位置すると、吸水口はシールされ、水はまったく流入することができない。プランジャ１Ｒが、例えば筐体２１Ｒ内でより低い位置にあると、吸水口は斬進的に開放され、より多くの水が流れ得る。
【０２４６】
モータまたはギヤの回転運動は、回転してネジ山により摺動子６１Ｒを上方および下方に移動させるウォーム歯車６０Ｒにより、垂直運動に変換される。それぞれの摺動子はプランジャ１Ｒのバー１５Ｒの１つに接続される。したがって、例えば、右のウォーム歯車６０Ｒが第１方向に回転されると、右の摺動子は右のプランジャとともに下方に動かされ、逆の場合も同様である。同じことが、左のウォーム歯車にも当てはまる。このように各プランジャの垂直位置は、そのモータにより、設定および固定される。水中に浸されたまたは水と接触する様々な部品は、Ｏリングを用いて、分離され得る。
【０２４７】
図８１は、バルブシステム２Ｒの実物大図を示す。この装置は、好適には完全に閉止される。１つの実施形態においては、水は下方に配置された流出口から提供され、垂直流出口２４Ｒにより提供される。この装置の他の実施形態は、流出口が他の角度で、すなわち他の方向に向くよう、実装されてもよい。噴出口は直接接続され得る。それにより、大きいダイナミックレンジの供給率を有する正確な温度の水供給を提供することができる。この装置は、外部ソースにより水流および温度を選択するために、ソケット（図示せず）等を介して、および制御ソースへの同様のまたは追加的ソケット等を介して、電源に接続されるべきである。
【０２４８】
図８２はバルブシステムの断面正面図を示す。Ｏリング２６Ｒは、水を分離するために、配管２０Ｒと、嵌合する筐体２１Ｒおよび２２Ｒとの間に配置される。
【０２４９】
図８３はプランジャの実物大図を示す。プランジャ１は、小流量（ＬＦ）プランジャ１１Ｒと、大流量（ＨＦ）プランジャ１２Ｒとを備える。ＨＦプランジャ内に配置されたＬＦプランジャは、バー１５Ｒを備える。ＬＦプランジャが上方に引かれると、２つのプランジャ間のエリアはシールされ、水はその間をまったく流れることができない。ＬＦプランジャは、下方に動くと２つのプランジャ間のエリアがより大きくなりそれにより上方への液体流が増加するような、形状を有する。
【０２５０】
一定のレンジに到達すると、プランジャおよびＨＦプランジャの形状および設定に基づいて、ＨＦプランジャはＬＦプランジャおよびバー１５Ｒとともに下方に動かされる。それにより、追加的な流れエリアがＨＦプランジャと、プランジャを包囲する蛇口筐体との間で開放される。このように、蛇口筐体は、プランジャが下方に動くにつれて、プランジャによるブロックがより少ない開放エリアが大きくなり、それに応じて、流速もより高くなることが可能となるよう、底にいくにしたがい大きくなる形状を有する。蛇口筐体は、ＨＦプランジャの形状と合致するように、コーン形状のように、上方にいくにしたがって狭くなっている。その結果、ＨＦプランジャが上部に位置するとき、液体がブロックされ、ＨＦプランジャが下方に動くにしたがって、より高い供給率での流体供給が可能となる。
【０２５１】
ＬＦプランジャは、図示のように４つの対称的なブレード等の、ブレード１７Ｒを備えてもよい。それにより、ＬＦプランジャがバー１５Ｒにより上方に引き上げられるにつれて、ＬＦプランジャは、ＨＦプランジャへと垂直に動くことができる。ＨＦプランジャも同様に、ＨＦプランジャを蛇口筐体内で垂直方向に安定させるために、ブレード１８Ｒを備えてもよい。止め具１６Ｒは、バーが下方に動かされるとバーによりＨＦプランジャが引かれるような位置に設定される。プランジャおよび／または蛇口筐体は、バー１５Ｒの動きの関数として水供給が斬進的に増加することを可能にする、他の任意の形状を有してもよい。これは、図７５に関するグラフと同様である。ここでは、水流は各レンジにおいて線形である。または、プランジャのより小さい動きにより、より多くの液体が流入することを可能にする等の、他の任意の形状であってもよい。蛇口筐体は、プランジャが嵌る上部を除いて、全長にわたって一定の内径を有してもよい。
【０２５２】
図８４は、コネクタ１９Ｒを有するバー１５Ｒに接続されたＬＦプランジャ１１Ｒを示す。ＬＦプランジャは、ＬＦプランジャが上方位置にあるときにＬＦプランジャおよびＨプランジャの間で水を分離するために、Ｏリング１３Ｒを備える。ＨＦプランジャ１２Ｒは、ＨＦプランジャが上方位置にあるときにＨＦプランジャおよび蛇口筐体の間で水を分離するために、Ｏリング１４Ｒを備える。ＨＦプランジャは、上部に凹陥部を有する形状を有してもよい。なお、バー１５Ｒが下方に移動すると、バー１５はこの凹陥部に嵌り得る。これは、バーがＨＦプランジャへとよりよく固定されること、およびＨＦプランジャがそのブレード１８Ｒにより蛇口筐体によりよく固定されることの両方を可能にする。水がその周囲を流れ、流れエリアの多くの部分を補足しないよう、バー１５ＲがＣ＋Ｉ形状であるため、またはプレート（上面図から見て）であるため、水は２つのプランジャ間で流れ続け得る。この図面において、ＬＦプランジャは（ＨＦプランジャおよびバーとともに）上方位置において示される。したがって、流れは不可能である。
【０２５３】
図８５はプランジャの断面側面図を示す。この図面おいて、ＬＦプランジャは、下方位置において示される。したがって、ＬＦプランジャ１１ＲおよびＨＦプランジャ１２Ｒの間で、流れが可能である。加えて、バーはＨＦプランジャ１２Ｒを下方に動かし得、次いで追加的な流れがＨＦプランジャ１２Ｒおよび蛇口筐体の間で形成される。バー１５ＲはＨＦプランジャ内でその上部凹陥部において固定される。この実施形態は、小流量および大流量の両方に適し、且つ１つのバーの垂直運動により制御され得る、効果的な蛇口の実装を可能にする。
【０２５４】
図８６は、外部制御器８１Ｒを有する大流量バルブシステムのブロック図である。大流量蛇口バルブ組立体８０Ｒは、本明細書において前述した大流量蛇口バルブと同様であり得、および／または、説明したプランジャを用いる等により、大流量および小流量の両方に適した２つの大流量蛇口８２Ｒを備え得る。しかし、この大流量蛇口バルブ組立体８０Ｒは、内部に制御器を備える必要はない。これは、コスト削減につながり得、実装をさらに簡略化し得る。蛇口組立体８０Ｒは、温水用および冷水用の２つの吸水口８３Ｒと、設定に基づいて水を提供する流出口８７Ｒと、配線とを有する。蛇口８２Ｒのそれぞれは、配線９３Ｒまたは９４Ｒにより制御される別個のモータにより制御されてもよい。温度センサ８６ＲはＡＤＣを備えてもよく、配線２５Ｒを介して制御器８１Ｒに水温のデジタル測定値またはアナログ測定値を提供する。
【０２５５】
制御器８１Ｒはコマンドを受信し、または、１つまたは複数のハンドルの機械的設定を読み取ってもよい。例えば、制御器８１Ｒは、所望する水温９１Ｒに関する、および水供給速度９２Ｒに関するコマンドを、配線を介して受信してもよい。制御器８１Ｒはマイクロ制御器を備えてもよく、および／または、任意の回路、その他を用いて実装されてもよい。制御器は、コマンド、測定値、および現在の蛇口状況を保存するための、デジタルメモリも備えてよい。
【０２５６】
図８７は、外部制御器８１Ｒを有する大流量バルブシステムのブロック図である。この実施形態において、制御器８１Ｒは図８６で説明した制御器と同様であってもよいが、制御器８１Ｒは２つ以上の蛇口バルブ組立体８０Ｒをサポートしてもよい。大流量蛇口バルブ組立体８０Ｒ内の蛇口８２Ｒのそれぞれは、冷水配管９７Ｒおよび温水配管９８Ｒにそれぞれ接続されてもよい。
【０２５７】
制御器８１Ｒはコマンドを受信し、または、１つまたは複数のハンドルの機械的設定を読み取ってもよい。例えば、制御器８１Ｒは、所望する水温９１Ｒに関する、および水供給速度９２Ｒに関するコマンドを、配線を介して受信してもよい。制御器８１Ｒはマイクロ制御器を備えてもよく、および／または、任意の回路、その他を用いて実装されてもよい。制御器は、コマンド、測定値、および現在の蛇口状況を保存するための、デジタルメモリも備えてよい。制御器はデジタルコマンドおよび／またはアナログコマンドを受信し、または水温のデジタル測定値および／またはアナログ測定値を読み取ってもよい。制御器は、各蛇口を別個に読み込み、制御するために、多重化手段を有してもよく、または、同時に並行的に各蛇口を制御してもよい。配線９１Ｒ〜９５Ｒのそれぞれは、ワイヤのバスの別個の配線であってもよい。このように、すべての入力および／または出力コマンドは、接続を簡略化するために、１つまたは複数の共通バスを介して提供されてもよい。
【０２５８】
上記の説明は単に例示であること、考案され得、必要な変更を加え得る、本発明の様々な実施形態が存在すること、上述の実施形態において説明した特徴、本明細書に説明していない特徴は、別個に、または任意の好適な組み合わせで用いられ得ること、および本発明は、必ずしも上述していない実施形態にしたがって、考案され得ることを理解すべきである。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４Ａ】
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【図７４Ｂ】
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【図７４Ｃ】
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【図７５】
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【図７６】
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【図７７】
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【図７８】
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【図７９】
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【図８０】
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【図８１】
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【図８２】
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【図８３】
2012524848.tif 000089
【図８４】
2012524848.tif 000090
【図８５】
2012524848.tif 000091
【図８６】
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【図８７】
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【国際調査報告】
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