特許 7394999 制御装置及びその方法、ならびに水栓

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-30

(45)【発行日】2023-12-08

(54)【発明の名称】制御装置及びその方法、ならびに水栓

(51)【国際特許分類】

   F24H 15/174 20220101AFI20231201BHJP

   E03C 1/044 20060101ALI20231201BHJP

   F24H 1/00 20220101ALI20231201BHJP

   F24H 15/215 20220101ALI20231201BHJP

   F24H 15/219 20220101ALI20231201BHJP

   F24H 15/223 20220101ALI20231201BHJP

   F24H 15/238 20220101ALI20231201BHJP

   G05D 23/19 20060101ALI20231201BHJP

   F24H 15/37 20220101ALI20231201BHJP

   F24H 15/315 20220101ALI20231201BHJP

【ＦＩ】

F24H15/174

E03C1/044

F24H1/00 A

F24H15/215

F24H15/219

F24H15/223

F24H15/238

G05D23/19 H

F24H15/37

F24H15/315

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2022536589

(86)(22)【出願日】2020-12-15

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-02-14

(86)【国際出願番号】 KR2020018364

(87)【国際公開番号】W WO2021125750

(87)【国際公開日】2021-06-24

【審査請求日】2022-06-14

(31)【優先権主張番号】10-2019-0167432

(32)【優先日】2019-12-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(31)【優先権主張番号】10-2020-0092533

(32)【優先日】2020-07-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(31)【優先権主張番号】10-2020-0122704

(32)【優先日】2020-09-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(31)【優先権主張番号】10-2020-0147067

(32)【優先日】2020-11-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】520383452

【氏名又は名称】ザ エスエル カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100135079

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 修

(72)【発明者】

【氏名】ソン，キョングン

(72)【発明者】

【氏名】イム，ジョングン

【審査官】河野 俊二

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２００６／０１３８２４６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００９－０７９３６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国登録特許第１０－１６１７６５９（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】米国特許出願公開第２００６／００５４２１７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－１９４３１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２４Ｈ １５／１７４

Ｅ０３Ｃ １／０４４

Ｆ２４Ｈ １／００

Ｆ２４Ｈ １５／２１５

Ｆ２４Ｈ １５／２１９

Ｆ２４Ｈ １５／２２３

Ｆ２４Ｈ １５／２３８

Ｇ０５Ｄ ２３／１９

Ｆ２４Ｈ １５／３７

Ｆ２４Ｈ １５／３１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

使用者により排出水の希望水量及び希望温度が設定される入力手段と、
温水管及び冷水管に設けられて温水及び冷水の水量をそれぞれ測定する第１水量センサ及び第２水量センサと、
前記温水管及び前記冷水管に設けられて温水及び冷水の温度をそれぞれ測定する第１温度センサ及び第２温度センサと、
その内部にヒータを備えて前記温水管から供給される温水を加熱して保存し、使用者による水栓の使用時に加熱された温水を水栓側に供給する加熱水槽と、
前記加熱水槽内の水の温度を測定する第３温度センサと、
前記温水管から供給される温水を前記水栓側に供給する温水直水管と、
前記温水管から供給される温水を、前記加熱水槽と前記温水直水管とに既定の割合によって分配する分配器と、
前記加熱水槽から供給される加熱温水、前記温水直水管から供給される温水、及び前記冷水管から供給される冷水を混合して、使用者から入力された希望水量及び希望温度の排出水を排出管を通じて水栓に供給する電子弁と、
前記電子弁の排出管を通じて供給される排出水の温度を測定する第４温度センサと、
前記加熱水槽内の水の温度に基づいて前記加熱水槽内に備えられているヒータの駆動如何を制御し、前記温水及び冷水の水量と前記第１温度センサないし第４温度センサによって測定された値に基づいて前記ヒータの駆動如何及び前記電子弁の開放度を制御して、前記排出水の水量及び温度を、使用者により設定された排出水の希望水量及び希望温度に対応して設定される目標水量及び目標温度とする制御器と、を備える水栓制御装置。

【請求項2】

前記制御器は、温水供給地点と水栓とを連結する前記温水管内に存在する残存温水の水量、前記加熱水槽の容量、前記第１温度センサの測定値、前記第３温度センサの測定値、前記残存温水の供給水量、排出水に対して設定された最低供給温度に基づいて水栓に供給するための前記加熱水槽内の温水の加熱温度を算出し、前記算出された加熱温度及び前記第３温度センサの測定値に基づいて前記加熱水槽に備えられているヒータの駆動如何を定めることを特徴とする請求項１に記載の水栓制御装置。

【請求項3】

前記水栓と前記電子弁との間に設けられて前記電子弁から入力された排出水を前記水栓に提供する第２電子弁をさらに備え、
前記制御器は、前記電子弁の排出管を通じて入力された排出水の水量が前記排出水の目標水量に対応するように、前記第２電子弁を制御することを特徴とする請求項１に記載の水栓制御装置。

【請求項4】

前記電子弁は、
前記加熱水槽から供給される加熱温水と、前記温水直水管から供給される温水とが既定の体積比で混合された混合温水を受け入れる第１流入管と、
前記冷水管から供給される冷水を受け入れる第２流入管と、
前記排出水を前記水栓に出力する排出管と、
前記第１流入管から入力される混合温水と前記第２流入管から入力される冷水との混合割合を定めて前記排出管に提供する開閉器と、
前記制御器の制御によって回転するモータと、
前記モータと前記開閉器とを機械的に連結して、前記モータの回転運動に対応して前記開閉器による混合温水と冷水との混合割合を定める駆動モジュールと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の水栓制御装置。

【請求項5】

前記制御器は、前記第１水量センサによって測定された温水供給量、前記第２水量センサによって測定された冷水供給量、前記第１ないし第３温度センサによって測定された測定値、及び前記排出水の目標温度及び目標水量に基づいて温水の供給地点から水栓までの温水配管内の残存温水の水量を算出し、前記残存温水の水量に基づいて前記残存温水が完全に消尽するまで前記第４温度センサによって測定された測定値を排出水の目標温度以上に維持することができないと把握されれば、前記加熱水槽に備えられているヒータを駆動することを特徴とする請求項４に記載の水栓制御装置。

【請求項6】

前記制御器は、前記第４温度センサの測定値と前記排出水の目標温度との差が既定の第２基準誤差より大きければ、前記電子弁を制御して前記加熱温水と前記冷水との混合割合を変更して、前記第４温度センサの測定値と前記排出水の目標温度との差を既定の第２基準誤差以下にすることを特徴とする請求項４に記載の水栓制御装置。

【請求項7】

前記分配器と前記加熱水槽との間には、熱遮断のための遮蔽装置が備えられることを特徴とする請求項４に記載の水栓制御装置。

【請求項8】

前記制御器は、前記第３温度センサによって測定された測定値が既定の基準温度ほど増加する度に前記電子弁を駆動して、前記第１流入管と前記第２流入管とを連通させることで前記加熱水槽内の圧力を解除することを特徴とする請求項４に記載の水栓制御装置。

【請求項9】

前記制御器は、温水供給地点と水栓とを連結する前記温水管内に存在する残存温水の水量、前記加熱水槽の容量、前記第１温度センサの測定値、前記第２温度センサの測定値、前記第３温度センサの測定値、前記残存温水の供給水量、排出水に対して設定された最低供給温度に基づいて水栓に供給するための前記加熱水槽内の温水の加熱温度を算出し、前記算出された加熱温度及び前記第３温度センサの測定値に基づいて前記加熱水槽に備えられているヒータの駆動如何を定めることを特徴とする請求項４に記載の水栓制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動温度調節の可能な水栓制御装置及びその方法、ならびに水栓に関する。

【背景技術】

【0002】

シンク台や洗面台などに設けられる水栓は、冷温水配管から冷温水がそれぞれ供給されるように形成されている本体と、本体に設けられて水の断続及び冷温水の選択を行うレバーと、で構成される。使用者が、レバーを取って回転または昇降させれば、水を遮断または供給することができ、また供給される水の温度を調節することができる。レバーを開閉させつつ水量を調節すると共に、一つの水栓金具から温水及び冷水が一緒に出る場合、レバーの回転角度を調節することで水の温度を調節する。

【0003】

水栓を通じて供給される温水の温度は、個別供給システムの場合にはボイラーの状態により影響される。例えば、もうボイラーを十分に駆動して温水が確保された状態では水栓を動作させると共に温水が供給されるが、ボイラーの駆動したばかりの時点では、最初には冷水が供給され、段々温水の量が多くなりつつ所定温度に到逹する。一方、中央供給システムの場合には、温水供給源から温水の消費場所までの距離、外部気温、水圧、隣の温水使用如何などに影響される。

【0004】

また、温水給水栓の内部の温度が均一ではない場合、急に高温の水が水栓を通じて供給されるか、または温水供給の途中で水の温度が変わる場合もよく生じる。このような温水の温度の急激な変化で、やや高温のお湯で肌にやけどをすることもあり、供給される水の温度が瞬間的に冷えることで使用者に不快感を与えることもある。さらには、温水の供給水圧が変わる場合にも水の温度が変わるという問題がある。

【0005】

これについて、韓国登録特許第１０－１９８６９４２号明細書には、自動温度調節の可能な水栓、その制御装置及び方法を提示されている。しかし、該特許に記載されている水栓は、電力が十分に供給される環境で目標とする動作が可能であるという点で限界がある。すなわち、韓国のように、家庭内の最大電力が約５Ｋｗであり、かつ家庭用コンセントの最大電力が約３Ｋｗである場合、５０ｍｌの水を１秒間ヒータで暖めれば、約１２℃上昇させることができる。このような状況で、温水管内の温水の温度が２０℃に低くなっていれば、温水管から秒当たり５０ｍｌの温水が出水されるように弁を制御するとしても、１秒の間に温水の温度を３２℃まで上昇させることができる。この温度は、使用者の希望する温度より低すぎるため、水栓から得ようとする目標を果たし難くなる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、自動温度調節の可能な水栓制御装置及びその方法、ならびに水栓を提供する。

【0007】

また、本発明は、温水または冷水の供給水圧が変わっても、排出される温度を一定に維持するように自動調節できる水栓第語装置及びその方法を提供する。

【0008】

また、本発明は、温水または冷水の供給水圧が変わっても、排出される温度を一定に維持するように自動調節できる水栓を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一態様によれば、自動温度調節の可能な水栓制御装置が提供される。

【0010】

本発明の一実施形態によれば、使用者により排出水の希望水量及び希望温度が設定される入力手段と、温水管及び冷水管に設けられて温水及び冷水の水量をそれぞれ測定する第１水量センサ及び第２水量センサと、前記温水管及び前記冷水管に設けられて温水と冷水の温度をそれぞれ測定する第１温度センサ及び第２温度センサと、その内部にヒータを備えて前記温水管から供給される温水を１次で加熱して保存する加熱水槽と、前記加熱水槽内の水の温度を測定する第３温度センサと、その内部にヒータを備えて前記温水管から供給される温水を２次で加熱して提供する加熱モジュールと、前記温水管から供給される温水を、前記加熱水槽と前記加熱モジュールとに既定の割合で分配する分配器と、前記加熱水槽から出水される１次加熱温水と、前記加熱モジュールから出水される２次加熱温水とが混合された混合温水の温度を測定する第４温度センサと、前記温水及び冷水の排出口に設けられる自動駆動弁モジュールと、前記加熱水槽内の水の温度に基づいて前記加熱水槽内に備えられたヒータの駆動如何を制御し、前記温水及び冷水の水量と記第１ないし第４温度センサによって測定された値に基づいて、前記加熱モジュールの駆動如何及び前記自動駆動弁モジュールの開放度を制御して、前記排出水の水量及び温度を、使用者により設定された排出水の希望水量及び希望温度に対応して設定される目標水量及び目標温度にする制御器と、を備える水栓制御装置が提供される。

【0011】

望ましくは、前記入力手段は、水栓ノブの作動終了時の水平回転角と垂直回転角のうち少なくとも一つを測定する角度センサである。

【0012】

望ましくは、前記制御器は、前記水栓ノブの最大水平回転角の中間を水平回転基準点と設定し、前記水栓ノブの最下端位置を垂直回転基準点と設定し、前記水平回転基準点及び前記垂直回転基準点を用いて前記水栓ノブの前記水平回転角及び前記垂直回転角を算出する。

【0013】

望ましくは、前記制御器は、前記水栓ノブの停止位置に対応する排出水の目標水量及び目標温度を算出し、前記温水及び冷水の水圧を用いて算出した前記温水と冷水の水量及び前記温水と冷水の温度に基づいて前記第１電子弁及び第２電子弁の開度を制御して、前記排出水の水量及び温度を前記目標水量及び目標温度にする。

【0014】

望ましくは、前記入力手段は、無線通信機能を備えて使用者が設定した排出水の希望水量及び希望温度を前記制御器に伝送する無線制御装置である。

【0015】

望ましくは、前記入力手段は、使用者から排出水の希望水量及び希望温度が入力され、それ自体に備えられている出力装置に表示して、前記制御部に提供する入力パネルである。

【0016】

望ましくは、前記分配器は、前記温水管から供給される温水を、前記加熱水槽と前記加熱モジュールとに１：１ないし１：４の水量比で分配する。

【0017】

望ましくは、前記自動駆動弁モジュールは、前記温水及び冷水の排出口にそれぞれ設けられる第１電子弁及び第２電子弁を備え、前記制御器は、前記混合温水と冷水の水量及び前記第１ないし第４温度センサによって測定された値を用いて、前記排出水の水量及び温度が前記目標水量及び目標温度になるように、前記第１電子弁及び第２電子弁の開放度を制御する。

【0018】

望ましくは、前記自動駆動弁モジュールは、前記温水及び冷水の排出口から供給される温水と冷水とを混合して排出する第３電子弁を備え、前記制御器は、前記温水と冷水の水量及び前記第１ないし第４温度センサによって測定された値に基づいて、前記排出水の水量及び温度が前記目標水量及び目標温度になるように前記第３電子弁を制御する。

【0019】

望ましくは、前記制御器は、前記第１温度センサによって測定された温水温度が前記排出水の目標温度より高い場合、前記排出水の目標水量、前記温水の温度、前記冷水の温度、前記温水の水量及び前記冷水の水量を用いて冷水の増加量を計算し、前記冷水の増加量ほど温水の減少量を設定するが、前記冷水の増加量及び前記温水の減少量を反映して前記自動駆動弁モジュールの開放度を制御する。

【0020】

望ましくは、前記制御器は、前記第１温度センサによって測定された温水温度が前記排出水の目標温度未満である場合、前記第４温度センサによって測定された温水温度が、前記使用者が設定した排出水の希望温度に対応する排出水の目標温度に到逹するまで前記加熱モジュールを駆動させ、前記自動駆動弁モジュールを制御して冷水が排出されないようにするが、前記温水の水量が前記排出水の目標水量より少なければ、前記自動駆動弁モジュールを制御して温水が全量排出されるようにし、前記温水の水量が前記排出水の目標水量より多ければ、前記排出水の水量が前記排出水の目標水量と等しくなるように前記自動駆動弁モジュールを制御し、前記第１温度センサによって測定された温水温度が前記排出水の目標温度に到逹すれば、前記加熱モジュールの駆動を中断し、前記温水と冷水の水量及び前記第１温度センサ及び第２温度センサによって測定された前記温水と冷水の温度に基づいて前記自動駆動弁モジュールを制御して、前記排出水の水量及び温度を前記目標水量及び目標温度にする。

【0021】

望ましくは、前記制御器は、前記温水の水量と前記冷水の水量とがいずれも増加した場合、前記排出水の水量を維持するように、増加した温水の水量及び冷水の水量ほど前記温水の水量及び前記冷水の水量を低減させるように、前記自動駆動弁モジュールの開放度を制御し、前記温水の水量が減少した場合、前記排出水温度を維持するように、前記減少した温水の水量ほど前記冷水の水量が減少するように前記自動駆動弁モジュールを制御し、前記冷水の水量が減少した場合、前記排出水温度を維持するように、前記減少した冷水の水量ほど前記温水の水量を低減させるように、前記自動駆動弁モジュールを制御する。

【0022】

望ましくは、前記制御器は、前記温水の水量が減少した場合、前記排出水の水量を維持するように、前記温水の水量が減少したほど冷水の水量が増加するように前記自動駆動弁モジュールを制御し、前記排出水の温度を維持するように、前記排出水温度に相応して前記加熱モジュールを駆動させる。

【0023】

望ましくは、前記制御器は、前記温水または冷水の水圧が変わる場合に、水圧変化量による前記排出水の温度変化量を算出して前記自動駆動弁モジュールの開放度を制御する。

【0024】

望ましくは、前記加熱モジュールは、前記分配器と、前記加熱水槽から１次加熱温水が出水される地点との間に配置される。

【0025】

望ましくは、前記加熱モジュールは、複数のヒータで構成され、前記分配器に隣接しているヒータから順次にまたは選択的に駆動される。

【0026】

本発明の他の実施形態によれば、その内部にヒータを備えて温水管から供給された温水を１次で加熱して保存する加熱水槽、前記加熱水槽から出水される１次加熱温水と前記温水管から供給される温水とを、設定された割合で混合して提供する混合器、前記混合器から出水される混合温水を提供されて２次で加熱して提供する加熱モジュール、温水及び冷水の吐出口に設けられる自動駆動弁モジュールを制御する水栓制御装置であって、プロセッサと、前記プロセッサに連結されるメモリと、を備え、前記メモリは、前記温水と冷水の水量及び前記第１ないし第５温度センサによって測定された値に基づいて、吐出水の水量及び温度が使用者により設定された吐出水の希望水量及び希望温度に対応して設定される目標水量及び目標温度になるように、前記自動駆動弁モジュールを制御する前記プロセッサによって実行可能なプログラム命令語を保存する水栓制御装置が提供される。

【0027】

本発明の他の実施形態によれば、使用者により吐出水の希望水量及び希望温度が設定される入力手段と、温水管及び冷水管に設けられて温水及び冷水の水量をそれぞれ測定する第１水量センサ及び第２水量センサと、前記温水管及び前記冷水管に設けられて温水及び冷水の温度をそれぞれ測定する第１温度センサ及び第２温度センサと、その内部に加熱器を備えて前記温水管から供給された温水を１次で加熱して保存する加熱水槽と、前記加熱水槽内の水の温度を測定する第３温度センサと、前記加熱水槽から出水される１次加熱温水及び前記温水管から供給される温水を設定された割合で混合して提供する混合器と、前記混合器から出水される混合温水の温度を測定する第４温度センサと、前記混合器から出水される混合温水を提供されて２次で加熱して提供する加熱モジュールと、前記加熱モジュールから出水される２次加熱温水の温度を測定する第５温度センサと、前記温水及び冷水の吐出口に設けられる自動駆動弁モジュールと、前記加熱水槽内の水の温度に基づいて前記加熱水槽内に備えられたヒータの駆動如何を制御し、前記温水と冷水の水量及び前記第１ないし第５温度センサによって測定された値に基づいて、前記加熱モジュールの駆動如何及び前記自動駆動弁モジュールの開放度を制御して、前記吐出水の水量及び温度を、使用者により設定された吐出水の希望水量及び希望温度に対応して設定される目標水量及び目標温度にする制御器と、を備え、前記制御器は、温水と冷水の水量及び温水と冷水の温度をモニタリングして適応的に前記自動駆動弁モジュールの開放度を制御するが、（ａ）前記第４温度センサによって測定された混合温水の温度が前記吐出水の目標温度未満である場合、（ａ１）前記第５温度センサによって測定された温水の温度が前記吐出水の目標温度に到逹するまで前記加熱モジュールを駆動させ、冷水が吐出されないように前記自動駆動弁モジュールを制御するが、前記温水の水量が前記吐出水の目標水量より少なければ、前記自動駆動弁モジュールを制御して温水が全量吐出されるようにして、前記温水の水量が前記吐出水の目標水量より多ければ前記吐出水の水量が前記吐出水の目標水量と等しくなるように前記自動駆動弁モジュールを制御し、（ａ２）前記第４温度センサによって測定された温水の温度が前記吐出水の目標温度に到逹すれば、前記加熱モジュールの駆動を中断し、前記温水と冷水の水量及び前記第４温度センサと第２温度センサによって測定された前記混合温水と冷水の温度に基づいて前記自動駆動弁モジュールを制御して、前記吐出水の水量及び温度が前記目標水量及び目標温度になるようにし、（ｂ）前記第４温度センサによって測定された温水温度が前記吐出水の目標温度以上である場合、（ｂ１）前記温水と冷水の水量及び前記混合温水と冷水の温度に基づいて、前記自動駆動弁モジュールを制御して前記吐出水の水量及び温度が前記目標水量及び目標温度になるようにし、（ｂ２）前記吐出水の水量及び温度が前記目標水量及び目標温度になった状態で、前記温水の水量及び前記冷水の水量のうち少なくとも一つが変われば、（ｂ２１）温水の水量と前記冷水の水量がいずれも増加した場合、温水の水量及び冷水の水量を低減させて前記吐出水の水量及び温度が前記吐出水の目標水量及び目標温度になるように前記自動駆動弁モジュールの開放度を制御し、（ｂ２２）温水の水量が減少した場合、減少した温水の水量ほど冷水の水量を低減させて、前記吐出水の温度が前記吐出水の目標温度になるように前記自動駆動弁モジュールを制御するか、または、温水の減少量ほど冷水の水量を増加させるように前記自動駆動弁モジュールを制御し、前記加熱モジュールを駆動させて前記温水の温度を高めるように制御し、（ｂ２３）冷水の水量が減少した場合、減少した冷水の水量ほど温水の水量を低減させるように前記自動駆動弁モジュールを制御することを特徴とする水栓制御装置が提供される。

【0028】

本発明の他の態様によれば、自動温度調節の可能な水栓制御方法が提供される。

【0029】

本発明の一実施形態によれば、（ａ）使用者から希望する吐出水の温度及び水量が入力されるステップと、（ｂ）温水管と冷水管内の温水と冷水の水量を測定するステップと、（ｃ）前記温水管と冷水管内の温水と冷水の温度を測定するステップと、（ｄ）前記使用者より希望する吐出水の温度及び水量に対応する吐出水の目標水量及び目標温度が算出されるステップと、（ｅ）前記温水管内の温水を、既定の温度に加熱された温水が保存されている加熱水槽内の温水と混合して混合温水を提供するステップと、（ｆ）前記吐出水の温度及び水量が前記吐出水の目標水量及び目標温度と等しくなるように、前記混合温水と冷水の水量及び温度を用いて前記温水及び冷水の吐出口に設けられている自動駆動弁モジュールを制御するステップと、を含み、（ｆ１）前記混合温水の温度が前記吐出水の目標温度より高ければ、前記吐出水の目標水量、前記混合温水の温度、前記冷水の温度、前記混合温水の水量及び前記冷水の水量を用いて冷水の増加量を計算し、前記冷水の増加量ほど前記混合温水の減少量を設定するが、前記冷水の増加量及び前記混合温水の減少量を反映して前記自動駆動弁モジュールの開放度を制御し、（ｆ２）前記混合温水の温度が前記吐出水の目標温度未満であれば、前記混合水槽の後端に配置されている加熱モジュールによって前記混合温水を前記排出水の目標温度に到逹するまで加熱し、前記自動駆動弁モジュールを制御して冷水が吐出されないようにするが、前記混合温水の水量が前記吐出水の目標水量より少なければ、前記自動駆動弁モジュールを制御して温水が全量吐出されるようにし、前記温水の水量が前記吐出水の目標水量より多ければ、前記吐出水の水量が前記吐出水の目標水量と等しくなるように前記自動駆動弁モジュールを制御し、（ｇ１）前記混合温水の水量と前記冷水の水量がいずれも増加すれば、前記吐出水の水量を維持するように増加した混合温水の水量及び冷水の水量ほど前記混合温水の水量及び前記冷水の水量を低減させるように前記自動駆動弁モジュールの開放度を制御し、（ｇ２）前記混合温水の水量が減少すれば、前記吐出水温度を維持するように前記減少した混合温水の水量ほど前記冷水の水量が減少するように前記自動駆動弁モジュールを制御し、（ｇ３）前記冷水の水量が減少すれば、前記吐出水温度を維持するように前記減少した冷水の水量ほど前記混合温水の水量を低減させるように前記自動駆動弁モジュールを制御する。

【0030】

望ましくは、前記混合温水の水量が減少すれば、前記吐出水の水量を維持するように前記混合温水の水量が減少したほど冷水の水量が増加するように前記自動駆動弁モジュールを制御し、前記吐出水の温度が目標温度になるように前記加熱モジュールによって前記混合温水を加熱する。

【0031】

望ましくは、前記混合温水または冷水の水量が変われば、水量変化量による前記吐出水の温度変化量を算出して前記自動駆動弁モジュールの開放度を制御する。

【0032】

本発明による水栓制御装置の望ましいさらに他の実施形態は、使用者により排出水の希望水量及び希望温度が設定される入力手段と、温水管及び冷水管に設けられて温水と冷水の水量をそれぞれ測定する第１水量センサ及び第２水量センサと、前記温水管及び前記冷水管に設けられて温水と冷水の温度をそれぞれ測定する第１温度センサ及び第２温度センサと、その内部にヒータを備えて前記温水管から供給される温水を加熱して保存し、使用者による水栓使用の時に加熱された温水を水栓側に供給する加熱水槽と、前記加熱水槽内の水の温度を測定する第３温度センサと、前記温水管から供給される温水を前記水栓側に供給する温水直水管と、前記温水管から供給される温水を前記加熱水槽と前記温水直水管とに既定の割合によって分配する分配器と、前記加熱水槽から供給される加熱温水、前記温水直水管から供給される温水及び前記冷水管から供給される冷水を混合して、使用者から入力された希望水量及び希望温度の排出水を排出管を通じて水栓に供給する電子弁と、前記電子弁の排出管を通じて供給される排出水の温度を測定する第４温度センサと、前記加熱水槽内の水の温度に基づいて前記加熱水槽内に備えられているヒータの駆動如何を制御し、前記温水と冷水の水量及び前記第１温度センサないし第４温度センサによって測定された値に基づいて前記加熱モジュールの駆動如何及び前記電子弁の開放度を制御して、前記排出水の水量及び温度を、使用者により設定された排出水の希望水量及び希望温度に対応して設定される目標水量及び目標温度にする制御器と、を備える。

【0033】

望ましくは、前記電子弁は、その内部に円筒状の収容空間が形成されているハウジングと、前記加熱水槽から供給される加熱温水を受け入れて前記収容空間に提供する第１流入管と、前記温水直水管から供給される温水を受け入れて前記収容空間に提供する第２流入管と、前記冷水管から供給される冷水を受け入れて前記収容空間に提供する第３流入管と、前記排出水を前記水栓に出力する排出管と、前記ハウジングの長手方向に移動自在に前記円筒状の収容空間内に挿入され、前記収容空間内での位置によって前記第１ないし第３流入管のうち１個または２個の流入管の開放度を定める開閉器と、前記制御器の制御によって回転するモータと、前記モータと前記開閉器とを機械的に連結して前記モータの回転運動を前記開閉器の直線運動に変換する回転軸と、を備える。

【0034】

望ましくは、前記水栓と前記電子弁との間に設けられて前記電子弁から入力された排出水を前記水栓に提供する第２電子弁をさらに備え、前記制御器は、前記電子弁の排出管を通じて入力された排出水の水量が前記排出水の目標水量に対応するように前記第２電子弁を制御する。

【0035】

望ましくは、前記開閉器は、前記収容空間内で前記第１流入管と前記第２流入管との開放割合が１：０と０：１との間で定められる第１移動範囲と、前記第２流入管と前記第３流入管との開放割合が１：０と０：１との間で定められる第２移動範囲と、前記第１流入管と前記第３流入管との開放割合が１：０と０：１との間で定められる第３移動範囲内で、前記モータの回転方向及び回転量によってその位置が定められる。

【0036】

望ましくは、前記制御器は、前記第１温度センサないし前記第３温度センサの測定値に基づいて前記モータの回転方向及び回転量を制御して前記開閉器の位置を定めるが、ｉ）前記第１温度センサの測定値と前記第３温度センサの測定値との差が既定の第１基準誤差以下であり、前記目標温度が前記第１温度センサの測定値以上であれば、前記開閉器は前記第１移動範囲内でその位置が定められ、ｉｉ）前記第１温度センサの測定値と前記第３温度センサの測定値との差が既定の第１基準誤差以下であり、前記目標温度が前記第１温度センサの測定値より低ければ、前記開閉器は前記第３移動範囲内でその位置が定められ、ｉｉｉ）前記第１温度センサの測定値と前記第３温度センサの測定値との差が既定の第１基準誤差より大きく、前記第３温度センサの測定値が前記第１温度センサの測定値より高ければ、前記目標温度が前記第１温度センサの測定値以上である場合に、前記開閉器は前記第１移動範囲内でその位置が定められ、前記目標温度が前記第１温度センサの測定値より低い場合に、前記開閉器は前記第２移動範囲内でその位置が定められるが、前記目標温度が前記第１温度センサの測定値より高くなる時点から、前記開閉器は前記第３移動範囲内でその位置が定められ、ｉｖ）前記第１温度センサの測定値と前記第３温度センサの測定値との差が既定の第１基準誤差より大きく、前記第３温度センサの測定値が前記第１温度センサの測定値より低ければ、前記開閉器は、前記第３移動範囲内でその位置が定められる。

【0037】

望ましくは、前記制御器は、前記第１水量センサによって測定された温水供給量、前記第２水量センサによって測定された冷水供給量、前記第１ないし第３温度センサによって測定された測定値、及び前記排出水の目標温度及び目標水量に基づいて温水の供給地点から水栓までの温水配管内の残存温水の水量を算出し、前記残存温水の水量に基づいて前記残存温水が完全に消尽するまで前記第４温度センサによって測定された測定値が排出水の目標温度以上に維持されることができないと把握されれば、前記加熱水槽に備えられているヒータを駆動する。

【0038】

望ましくは、前記温水直水管にはヒータが備えられ、前記制御器は、前記第１水量センサによって測定された温水供給量、前記第２水量センサによって測定された冷水供給量、前記第１ないし第３温度センサによって測定された測定値、及び前記排出水の目標温度及び目標水量に基づいて温水の供給地点から水栓までの温水配管内の残存温水の水量を算出し、前記残存温水の水量に基づいて前記残存温水が完全に消尽するまで前記第４温度センサによって測定された測定値が排出水の目標温度以上に維持されることができないと把握されれば、前記加熱水槽に備えられているヒータ及び前記温水直水管に設けられているヒータを少なくとも一つ駆動する。

【0039】

望ましくは、前記制御器は、前記第４温度センサの測定値と前記排出水の目標温度との差が既定の第２基準誤差より大きければ、前記電子弁を制御して前記加熱水槽を通じて供給される加熱温水と、前記温水直水管を通じて供給される温水との混合割合、前記加熱水槽を通じて供給される加熱温水と、前記冷水管を通じて供給される冷水との混合割合、または前記温水直水管を通じて供給される温水と、前記冷水管を通じて供給される冷水との混合割合を変更して、前記第４温度センサの測定値と前記排出水の目標温度との差が既定の第２基準誤差以下になるように制御する。

【0040】

望ましくは、前記分配器と前記加熱水槽との間には熱遮断のための遮蔽装置が備えられる。

【0041】

望ましくは、前記遮蔽装置は一方向弁である。

【0042】

望ましくは、前記加熱水槽には前記加熱水槽内の圧力を測定する圧力センサが備えられ、前記制御器は、前記加熱水槽内の圧力が既定の基準圧力に到逹すれば、前記電子弁を駆動して前記第１流入管と前記第３流入管とを連通させることで前記加熱水槽内の圧力を解除する。

【0043】

望ましくは、前記制御器は、前記第３温度センサによって測定された測定値が既定の基準温度ほど増加する度に前記電子弁を駆動して、前記第１流入管と前記第３流入管とを連通させることで前記加熱水槽内の圧力を解除する。

【0044】

望ましくは、前記制御器は、前記第１温度センサないし前記第３温度センサの測定値に基づいて前記モータの回転方向及び回転量を制御して前記開閉器の位置を定めるが、ｉ）前記第１温度センサの測定値と前記第３温度センサの測定値との差が既定の第１基準誤差以下であり、前記目標温度が前記第１温度センサの測定値以上であれば、前記開閉器は前記第１移動範囲内でその位置が定められ、ｉｉ）前記第１温度センサの測定値と前記第３温度センサの測定値との差が既定の第１基準誤差以下であり、前記目標温度が前記第１温度センサの測定値より低ければ、前記開閉器は前記第３移動範囲内でその位置が定められ、ｉｉｉ）前記第１温度センサの測定値と前記第３温度センサの測定値との差が既定の第１基準誤差より大きければ、前記第１温度センサの測定値が前記目標温度以上である場合に、前記開閉器は、前記第３移動範囲内でその位置が定められ、前記第１温度センサの測定値が前記目標温度より低い場合に、前記開閉器は、前記第１移動範囲内でその位置が定められる。

【0045】

望ましくは、前記制御器は、温水供給地点と水栓とを連結する前記温水管内に存在する残存温水の水量、前記加熱水槽の容量、前記第１温度センサの測定値、前記第３温度センサの測定値、前記残存温水の供給水量、排出水に対して設定された最低供給温度に基づいて水栓に供給するための前記加熱水槽内の温水の加熱温度を算出し、前記算出された加熱温度及び前記第３温度センサの測定値に基づいて前記加熱水槽に備えられているヒータの駆動如何を定める。

【0046】

望ましくは、前記電子弁は、前記加熱水槽から供給される加熱温水と、前記温水直水管から供給される温水とが既定の体積比で混合された混合温水を受け入れる第１流入管と、前記冷水管から供給される冷水を受け入れる第２流入管と、前記排出水を前記水栓に出力する排出管と、前記第１流入管から入力される混合温水と前記第２流入管から入力される冷水との混合割合を定めて前記排出管に提供する開閉器と、前記制御器の制御によって回転するモータと、前記モータと前記開閉器とを機械的に連結して、前記モータの回転運動に対応して前記開閉器による混合温水と冷水との混合割合を定める駆動モジュールと、を備える。

【0047】

望ましくは、前記水栓と前記電子弁との間に設けられて前記電子弁から入力された排出水を前記水栓に提供する第２電子弁をさらに備え、前記制御器は、前記電子弁の排出管を通じて入力された排出水の水量が前記排出水の目標水量に対応するように前記第２電子弁を制御する。

【0048】

望ましくは、前記制御器は、前記第１水量センサによって測定された温水供給量、前記第２水量センサによって測定された冷水供給量、前記第１ないし第３温度センサによって測定された測定値、及び前記排出水の目標温度及び目標水量に基づいて温水の供給地点から水栓までの温水配管内の残存温水の水量を算出し、前記残存温水の水量に基づいて前記残存温水が完全に消尽するまで前記第４温度センサによって測定された測定値が排出水の目標温度以上に維持されることができないと把握されれば、前記加熱水槽に備えられているヒータを駆動する。

【0049】

望ましくは、前記温水直水管にはヒータが備えられ、前記制御器は、前記第１水量センサによって測定された温水供給量、前記第２水量センサによって測定された冷水供給量、前記第１ないし第３温度センサによって測定された測定値、及び前記排出水の目標温度及び目標水量に基づいて温水の供給地点から水栓までの温水配管内の残存温水の水量を算出し、前記残存温水の水量に基づいて前記残存温水が完全に消尽するまで前記第４温度センサによって測定された測定値が排出水の目標温度以上に維持されることができないと把握されれば、前記加熱水槽に備えられているヒータ及び前記温水直水管に設けられているヒータを少なくとも一つ駆動する。

【0050】

望ましくは、前記制御器は、前記第４温度センサの測定値と前記排出水の目標温度との差が既定の第２基準誤差より大きければ、前記電子弁を制御して前記加熱温水と前記冷水との混合割合を変更して、前記第４温度センサの測定値と前記排出水の目標温度との差が既定の第２基準誤差以下になるように制御する。

【0051】

望ましくは、前記分配器と前記加熱水槽との間には熱遮断のための遮蔽装置が備えられる。

【0052】

望ましくは、前記遮蔽装置は一方向弁である。

【0053】

望ましくは、前記加熱水槽には前記加熱水槽内の圧力を測定する圧力センサが備えられ、前記制御器は、前記加熱水槽内の圧力が既定の基準圧力に到逹すれば、前記電子弁を駆動して前記第１流入管と前記第２流入管とを連通させることで前記加熱水槽内の圧力を解除する。

【0054】

望ましくは、前記制御器は、前記第３温度センサによって測定された測定値が既定の基準温度ほど増加する度に前記電子弁を駆動して、前記第１流入管と前記第２流入管とを連通させることで前記加熱水槽内の圧力を解除する。

【0055】

望ましくは、前記制御器は、温水供給地点と水栓とを連結する前記温水管内に存在する残存温水の水量、前記加熱水槽の容量、前記第１温度センサの測定値、前記第２温度センサの測定値、前記第３温度センサの測定値、前記残存温水の供給水量、排出水に対して設定された最低供給温度に基づいて水栓に供給するための前記加熱水槽内の温水の加熱温度を算出し、前記算出された加熱温度及び前記第３温度センサの測定値に基づいて前記加熱水槽に備えられているヒータの駆動如何を定める。

【0056】

望ましくは、前記電子弁は、前記加熱水槽から加熱温水を受け入れる第１入力配管及び前記温水直水管から残存温水を受け入れる第２入力配管を備え、前記制御器の制御信号によって前記加熱温水と前記残存温水との体積比を１：０から０：１まで混合して出力する第１電子弁と、前記第１電子弁の出力配管から入力される混合温水の排出量を調節して水栓に出力する第２電子弁と、前記冷水管から入力される冷水の排出量を調節して水栓に出力する第３電子弁と、を備える。

【0057】

望ましくは、前記制御器は、前記第１温度センサによって測定された前記温水管から供給される温水の温度が最大供給温度になるまで、前記第１電子弁から出力される混合温水の温度が排出水の目標温度になるように前記第１電子弁の開放割合を制御し、前記水栓に冷水が排出されないように前記第３電子弁を閉鎖するように制御し、前記第２電子弁から前記水栓に供給される混合温水の水量が前記排出水の目標水量になるように前記第２電子弁の開放割合を制御し、前記制御器は、前記第１温度センサによって測定された前記温水管から供給される温水の温度が最大供給温度に到逹すれば、前記加熱水槽から入力される温水が全部出力されるように前記第１電子弁の開放割合を制御し、前記排出水の目標温度及び目標水量に対応して前記第２電子弁及び前記第３電子弁の開放割合を制御する。

【0058】

望ましくは、前記制御器は、前記第１水量センサによって測定された温水供給量、前記第２水量センサによって測定された冷水供給量、前記第１ないし第３温度センサによって測定された測定値、及び前記排出水の目標温度及び目標水量に基づいて温水の供給地点から水栓までの温水配管内の残存温水の水量を算出し、前記残存温水の水量に基づいて前記残存温水が完全に消尽するまで前記第４温度センサによって測定された測定値が排出水の目標温度以上に維持されることができないと把握されれば、前記加熱水槽に備えられているヒータを駆動する。

【0059】

望ましくは、前記温水直水管にはヒータが備えられ、前記制御器は、前記第１水量センサによって測定された温水供給量、前記第２水量センサによって測定された冷水供給量、前記第１ないし第３温度センサによって測定された測定値、及び前記排出水の目標温度及び目標水量に基づいて温水の供給地点から水栓までの温水配管内の残存温水の水量を算出し、前記残存温水の水量に基づいて前記残存温水が完全に消尽するまで前記第４温度センサによって測定された測定値が排出水の目標温度以上に維持されることができないと把握されれば、前記加熱水槽に備えられているヒータ及び前記温水直水管に設けられているヒータを少なくとも一つ駆動する。

【0060】

望ましくは、前記制御器は、前記第４温度センサの測定値と前記排出水の目標温度との差が既定の第２基準誤差より大きければ、前記電子弁を制御して前記加熱温水と前記冷水との混合割合を変更して、前記第４温度センサの測定値と前記排出水の目標温度との差が既定の第２基準誤差以下になるようにする。

【0061】

望ましくは、前記加熱水槽には前記加熱水槽内の圧力を測定する圧力センサが備えられ、前記制御器は、前記加熱水槽内の圧力が既定の基準圧力に到逹すれば、前記電子弁を駆動して前記第１流入管と前記第２流入管とを連通させることで前記加熱水槽内の圧力を解除する。

【0062】

望ましくは、前記制御器は、前記第３温度センサによって測定された測定値が既定の基準温度ほど増加する度に前記電子弁を駆動して、前記第１流入管と前記第２流入管とを連通させることで前記加熱水槽内の圧力を解除する。

【0063】

望ましくは、前記制御器は、温水供給地点と水栓とを連結する前記温水管内に存在する残存温水の水量、前記加熱水槽の容量、前記第１温度センサの測定値、前記第２温度センサの測定値、前記第３温度センサの測定値、前記残存温水の供給水量、排出水に対して設定された最低供給温度に基づいて水栓に供給するための前記加熱水槽内の温水の加熱温度を算出し、前記算出された加熱温度及び前記第３温度センサの測定値に基づいて前記加熱水槽に備えられているヒータの駆動如何を定める。

【発明の効果】

【0064】

本発明の一実施形態による自動温度調節の可能な水栓制御装置及びその方法、ならびに水栓を提供することで、温水または冷水の供給水圧が変わっても、排出される温度を一定に維持するように自動調節することができる。

【図面の簡単な説明】

【0065】

【図1】本発明の一実施形態による水栓制御装置の構成を示す図面である。

【図2】本発明の一実施形態による水栓ノブの水平回転角及び垂直回転角を説明するために示す図面である。

【図3】本発明の一実施形態による水栓制御方法を示すフローチャートである。

【図4】及び

【図5】本発明の一実施形態による水栓制御装置が弁を制御する方法を説明するフローチャートである。

【図6】本発明の一実施形態による電子弁を示す図面である。

【図7】本発明の一実施形態による電子弁の主要部品を示す図面である。

【図8】本発明の一実施形態による電子弁の回転による温水及び冷水の水量制御の例を示す図面である。

【図9】本発明のさらに他の実施形態による水栓制御装置の構成を示す図面である。

【図10】本発明のさらに他の実施形態による水栓制御装置の構成を示す図面である。

【図11】本発明のさらに他の実施形態による水栓制御装置の構成を示す図面である。

【図12】本発明のさらに他の実施形態による水栓制御装置の構成を示す図面である。

【図13】水栓が使われない時に、第１温度センサ及び第３温度センサの測定値に基づいて制御器によるヒータの駆動方法を示す図面である。

【図14】混合温水の最低供給温度、加熱された温水の最高温度、及び温水の温水直水管と加熱水槽とへの分配の割合に基づいて制御器で行われるヒータの駆動方法を示す図面である。

【図15】水栓が使われる時点に定められた電子弁の開放割合を補正する方法を示すフローチャートである。

【図16】温水管から供給される温水または冷水管から供給される冷水の流量が変わる場合に電子弁の開放割合を補正する方法を示すフローチャートである。

【図17】本発明のさらに他の実施形態による水栓制御装置の構成を示す図面である。

【図18】本実施形態で使われる電子弁の一例を示す図面である。

【図19】電子弁内に設けられる開閉器の一例を示す図面である。

【図20】温水のみ供給されるか、または加熱温水のみ供給される状況に対応する電子弁内に設けられる開閉器の位置を示す図面である。

【図21】加熱温水のみ供給されるか、または冷水のみ供給される状況に対応する電子弁内に設けられる開閉器の位置を示す図面である。

【図22】冷水のみ供給されるか、冷水と温水とが半分ずつ混合されて供給されるか、または水の供給が遮断される状況に対応する電子弁内に設けられる開閉器の位置を示す図面である。

【図23】電子弁内に設けられる開閉器の冷水のみ供給される位置と、加熱温水のみ供給される位置との間の距離を示す図面である。

【図24】電子弁内に設けられる開閉器の最大移動領域を示す図面である。

【図25】電子弁内の開閉器の初期位置を設定するためのフォトセンサの装着例を示す図面である。

【図26】図１８に示されている電子弁を採用する場合に、加熱水槽内に設けられているヒータの制御方法を示す図面である。

【図27】図１７に示されている電子弁と水栓との間に設けられている別途の電子弁によって排出水の排出量を調節して、排出水を目標水量ほど水栓に提供する実施形態を示す図面である。

【図28】電子弁に採用されるカートリッジの一例を示す図面である。

【図29】電子弁に採用されるカートリッジの他の例を示す図面である。

【図30】本発明のさらに他の実施形態による水栓制御装置の構成を示す図面である。

【発明を実施するための形態】

【0066】

本明細書で使用される単数の表現は、文脈上明らかに別の方法で示さない限り、複数の表現を含んでいる。本明細書で、「構成される」または「含む」などの用語は、明細書上に記載の多くの構成要素、または多くの段階を必ずいずれも含むと解釈されてはいけず、そのうち一部の構成要素または一部の段階は含まれないこともあり、またはさらなる構成要素または段階をさらに含むことができると解釈されねばならない。また、明細書に記載の「…部」、「モジュール」などの用語は、少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を意味し、これは、ハードウェアまたはソフトウェアで具現されるか、またはハードウェアとソフトウェアとの結合で具現される。以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。

【0067】

図１は、本発明の一実施形態による水栓制御装置の構成を示す図面である。

【0068】

図１を参照すれば、本発明の一実施形態による水栓制御装置１００は、温度及び水量設定手段１０５、複数の水量センサ１１０ａ及び１１０ｂ、複数の温度センサ１２０ａないし１２０ｄ、複数の電子弁１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、方向制御弁１３０ｄ、加熱水槽１４０、加熱モジュール１４５、及び制御器１５０を備える。

【0069】

温度及び水量設定手段１０５は、使用者により排出水の希望水量及び希望温度が設定される構成要素である。図１に示されている温度及び水量設定手段１０５は、通常的な水栓のノブ３に結合されている回転センサである。この回転センサは、水栓ノブ３の水平回転角及び垂直回転角を測定するための構成である。例えば、水栓制御装置１００は、水栓ノブ３の以前停止位置（以前作動終了時点の水平及び垂直回転量）と現在移動量（水平及び垂直回転量）に基づいて、水栓ノブ３の停止位置を検出する。

【0070】

図２を参照すれば、水栓ノブ３の水平回転量は、水栓ノブ３が最左側に回転した時の角度を０゜に設定し、最右側に回転した時の角度をθ_Ｈｍａｘ゜に設定すると仮定する。この時、水栓ノブ３が中央に位置する場合に、水栓ノブ３の角度は０．５θ_Ｈｍａｘ゜である。すなわち、水栓ノブ３の水平回転角が０゜ないし９０゜である時、水栓ノブ３が中央に位置する場合に、角度は４５゜になる。また、水栓ノブ３の垂直回転量は、水栓ノブ３が最下端に位置する時の角度を０゜に設定し、最上端に位置する時の角度をθ_Ｖｍａｘ゜に設定する。例えば、水栓ノブ３の垂直回転量は０゜ないし４５゜の範囲で設定される。

【0071】

水栓ノブ３の以前停止位置及び現在移動量に基づいて停止位置を算出すれば、経時的に誤差が益々大きくなるという問題が生じる。よって、水栓制御装置１００は、水栓ノブ３の水平回転角は、中間角度（０．５θ_Ｈｍａｘ゜）を水平基準角と設定し、垂直回転角は、水栓ノブ３が最下端に位置している状態である０゜を垂直基準角と設定した後、水栓ノブ３が水平基準角及び垂直基準角に位置すれば、水栓ノブの移動量を初期化する。そして、初期化された水栓ノブ３の移動量に基づいて、水栓ノブ３の垂直及び水平回転量を測定して水栓ノブ３の現在移動量を算出することで、誤差を最小化する。

【0072】

また、水栓制御装置１００は、水栓ノブ３が停止した時点から一定時間（例えば、１秒）の経過時点に検出された停止位置を最終位置と確定する。

【0073】

前述したように、水栓制御装置１００は、水栓ノブ３の水平回転角及び垂直回転角を測定して、使用者の希望する排出水の温度及び水量を算出する。

【0074】

一方、多様な形態の入力装置が温度及び水量設定手段１０５として使われる。一例として、温水ノブと冷水ノブとが分離されている場合、温水ノブ及び冷水ノブの回転量を測定して使用者の希望する排出水の温度及び水量を把握する。また、タッチパネルを通じて使用者から希望温度及び水量が入力され、水栓制御装置１００に通信モジュールを装着すれば、スマートフォン、無線制御器などを通じて使用者から排出水の希望温度及び水量が入力されることもある。

【0075】

水量センサ１１０ａ及び１１０ｂは、それぞれ温水管１及び冷水管２内に流れる温水及び冷水の水量を測定する。以下の説明で、温水管１内に設けられている水量センサ１１０ａを第１水量センサと称し、冷水管２内に設けられている水量センサ１１０ｂを第２水量センサと称する。一方、温水及び冷水の水量は、水量センサ１１０ａ及び１１０ｂの代りに圧力センサを用いて測定する。温水管１及び冷水管２に、それぞれ水量センサの代りに圧力センサを備えることで、温水管１及び冷水管２の水圧をそれぞれ測定する。以下、温水管１に設けられている圧力センサを第１圧力センサと称し、冷水管２に設けられている圧力センサを第２圧力センサと称して説明する。第１圧力センサ及び第２圧力センサは、温水管１及び冷水管２内の水圧を測定し、測定された値（以下では、測定値と称する）を制御器１５０に出力する。

【0076】

温度センサ１２０ａないし１２０ｄは、それぞれ温水管１、冷水管２、加熱水槽１４０、及び水栓と最終的に連結される温水管内に設けられる。

【0077】

第１温度センサ１２０ａは、温水が流入される温水流入口に設けられて、温水管１を通じて供給される温水の温度（以下、「初期温水温度」と称する）を測定する。また、第２温度センサ１２０ｂは、冷水管２に設けられて、冷水管２を通じて供給される冷水の温度（以下、「冷水温度」と称する）を測定する。第１温度センサ１２０ａ及び第２温度センサ１２０ｂによって測定された初期温水温度及び冷水温度は、制御器１５０に出力される。

【0078】

第３温度センサ１２０ｃは、加熱水槽１４０内の水の温度を測定する。加熱水槽１４０は、その内部にヒータ１４０ａを備えて温水管１から供給された温水を１次で加熱して保存する。前述したように、家庭内の最大電力が制限されていれば、加熱モジュール１４５だけでは温水の温度を上昇させることができない場合がある。すなわち、特定の電気製品の最大許容電力が３ｋＷである場合に、３ｋＷ容量のヒータを使えば、５０ｍｌの温水を秒当り約１２℃まで上昇させることができる。この場合、初期温水温度が２０℃であれば、加熱モジュール１４５だけ使う場合に、温水は３２℃まで上昇させることができる。よって、使用者が希望温度を４０℃に設定した場合には、使用者の希望する温度の排出水を提供することができないという問題がある。また、使用者の希望温度が３２℃である場合にも、加熱モジュール１４５だけで温水の温度を上昇させれば、温水の温度が徐々に上昇するため、排出水の温度が３２℃になるまで待ち時間が必要となるという問題がある。

【0079】

このような問題は、加熱水槽１４０を採用することで解決される。すなわち、水栓が動作しないうちに（使用者が水を使わない間）に加熱水槽１４０内に設けられているヒータ１４０ａ（以下、「第１ヒータ」と称する）を駆動して、加熱水槽１４０内の水を既定の第１温度（例えば、８０℃）に加熱する。もし加熱水槽１４０内の水の温度が第１温度に到逹すれば、制御器１５０は、第１ヒータ１４０ａの動作を中止させる。このような状態で、加熱水槽１４０内の水の温度が既定の第２温度（例えば、４０℃）まで下降すれば、制御器１５０は、再び第１ヒータ１４０ａを駆動して加熱水槽１４０内の水を既定の第１温度（例えば、８０℃）に加熱する動作を繰り返す。第１温度及び第２温度は、温水の最初の流入地点（地域暖房公司によって温水が供給される場合には、中央配管から各宅内に分岐される地点、個別暖房の場合には、宅内に設けられているボイラーの温水の出水地点）から水栓３までの配管内に残存している温水の水量、最初の温水温度、加熱水槽１４０の容量、温水及び冷水の水量、第１ヒータ１４０ａの容量などによって定められる。この時、排出水の希望温度を保証するためには、第１温度をなるべく高く設定するのが有利であるが、使用者がやけどをする可能性、加熱水槽１４０の耐熱性能などを考慮すれば、なるべく１００℃以下に設定することが望ましい。一方、図１には、加熱水槽１４０内に一つのヒータだけ装着されていると図示されているが、加熱水槽１４０内に複数のヒータが装着されてもよい。

【0080】

このような加熱水槽１４０内に設けられている第１ヒータ１４０ａは、水栓が動作しないうちに駆動されるように制御され、温水の最初の流入地点から水栓３までの配管内に残存している温水の水量、最初の温水温度、冷水温度、加熱水槽１４０の容量、使用者が設定した排出水の希望温度及び水量、温水及び冷水の水量、第１ヒータ１４０ａの容量、加熱モジュール１４５に設けられている第２ヒータ１４０ｂの容量などによって第１ヒータ１４０ａの駆動如何が定められる。さらには、第１ヒータ１４０ａの容量は、基本的に加熱水槽１４０の容量及び最初の温水温度によって定められる。例えば、加熱水槽１４０の容量が１ｌである時、２０℃の温水を１０分間加熱して８０℃に上昇させるためには、第１ヒータ１４０ａの容量は５０３Ｗであればよい。このように第１温度に加熱された１次加熱温水は加熱水槽１４０内に保存され、制御器１５０は、使用者による水栓３の動作に対応して第１電子弁１３０ａを制御して、１次加熱温水が加熱水槽１４０から水栓３に供給されるようにする。

【0081】

このような第１電子弁１３０ａは、水栓３が使われない時には、加熱水槽１４０内の加熱された温水の熱が第２電子弁１３０ｂの方に伝達されることを防止するために閉鎖される。そして、第１電子弁１３０ａは、水栓３が使われる時点に加熱水槽１４０内の加熱された温水が第２電子弁１３０ｂの方に流れるように制御される。この時、第１電子弁１３０ａの開放度によって、温水管１を通じて供給された温水が加熱水槽１４０と加熱モジュール１４５とに分配される分配比が変わる。すなわち、第１電子弁１３０ａを完全に開放すれば、温水管１を通じて供給された温水が加熱水槽１４０と加熱モジュール１４５とに１：１に分配される。制御器１５０による第１電子弁１３０ａのさらに詳細な制御動作は後述する。

【0082】

一方、温水管１から加熱水槽１４０に分岐される配管の内径と、温水管１から加熱モジュール１４５に分岐される配管の内径とを適当に定めることで、温水の分配割合を設定することができる。この時、温水管１から流入される温水の加熱水槽１４０と加熱モジュール１４５とへの分配割合は、１：１ないし１：４の範囲になるように設定することが望ましい。この場合、加熱水槽１４０内の加熱された温水の熱が温水管１及び加熱モジュール１４５の方に伝達することを防止するために、加熱水槽１４０の温水流入口側に、温水管１から加熱水槽１４０の方のみに温水が流れるようにする方向制御弁１３０ｄを設けることが望ましい。但し、加熱水槽１４０の温水流入口側に方向制御弁１３０ｄを設ける場合に、加熱水槽１４０の温水流出口、加熱モジュール１４５及び温水管１への配管が連通されていて、持続的に加熱水槽１４０から熱が伝達されるという問題がある。これは、結果的に加熱水槽１４０内に設けられている第１ヒータ１４０ａによって、温水管１内の残存温水と加熱水槽１４０内に供給された温水、及び加熱モジュール１４５内の温水などが全部加熱されることで、エネルギー無駄使いの要因として作用する恐れがある。よって、この場合、加熱モジュール１４５の出水地点にも方向制御弁を設けることが望ましい。一方、このような問題は、温水管１に連結されている配管の加熱水槽１４０及び加熱モジュール１４５の分岐地点の前端部に方向制御弁を設けることで解決される。このような構成によれば、方向制御弁及び第１電子弁１３０ａによって加熱水槽１４０及び加熱モジュール１４５が温水管１から熱的に遮断されるようになって、加熱水槽１４０内に設けられている第１ヒータ１４０ａは、加熱水槽１４０内に供給された温水及び加熱モジュール１４５内の温水のみを加熱する。

【0083】

これとは異なって、温水管１を通じて供給される温水が加熱水槽１４０と加熱モジュール１４５とに分岐される地点に第４電子弁（図示せず）を設けて、加熱水槽１４０と加熱モジュール１４５とに既定の割合（例えば、加熱水槽１４０と加熱モジュール１４５とに分配される温水の体積比を１：２と設定）で温水を分配する。この分配割合は、温水の最初流入地点から水栓３までの配管内に残存する温水の水量、最初の温水温度、加熱水槽１４０の容量、使用者が設定した排出水の希望温度及び水量、温水及び冷水の水量、第１ヒータ１４０ａの容量、加熱モジュール１４５に設けられている第２ヒータ１４０ｂの容量などによって定められる。この時、第４電子弁は選択的に適用される構成要素である。

【0084】

一方、第４電子弁は、水栓３が使われない時には、温水管１を通じて供給される温水が全量加熱モジュール１４５に流入されるように制御される。そして第４電子弁は、水栓３が使われる時点に温水管１を通じて供給される温水が、加熱水槽１４０と加熱モジュール１４５とに既定の割合で分配されるように制御される。これによって、使用者が水栓３を使わない場合、加熱水槽１４０内の加熱された温水の熱が温水管１及び加熱モジュール１４５の方に伝達されることを防止する。

【0085】

加熱モジュール１４５は、流入された温水を２次で加熱して２次加熱温水を第２電子弁１３０ｂの方に供給する。図１には、加熱モジュール１４５に備えられる第２ヒータ１４０ｂが一つであると図示されているが、加熱モジュール１４５に複数のヒータが設けられてもよい。第２ヒータ１４０ｂが複数である場合、制御器１５０は、給水管に沿って複数の第２ヒータ１４０ｂを順次にまたは選択的に駆動して温度を高めるように制御する。また、複数の第２ヒータ１４０ｂは、一つの装置に区切られた形態に構成されてもよく、分離されている複数の加熱モジュール１４５内にそれぞれ装着されてもよい。複数の第２ヒータ１４０ｂが備えられる場合に、温水の流入地点に近いヒータから順次に駆動して温水の温度を順次に上昇させることが望ましい。これを通じて温水に対する精密な温度制御が可能になるという利点がある。例えば、使用者が設定した希望温度及び希望水量に対応して要求される水栓に出水される温水の温度が４４℃であると仮定する時、温水管を通じて秒当たり９０ｍｌで流入される温水の加熱水槽１４０と加熱モジュール１４５とに分配される体積比が１：２、加熱水槽１４０から出水される１次加熱温水の温度が４３℃、そして加熱モジュール１４５に流入される温水の温度が４０℃であれば、加熱モジュール１４５は、流入される温水の温度を４４．５℃まで上昇させねばならない。もし加熱モジュール１４５にそれぞれ１ｋＷ及び０．５ｋＷ容量の２つのヒータが備えられていれば、１ｋＷのヒータは６０ｍｌを秒当り約３．３℃上昇させることができ、０．５ｋＷのヒータは６０ｍｌを秒当り約１．６５℃上昇させることができる。よって、１ｋＷのヒータは前記の条件が維持される間に駆動され続き、０．５ｋＷのヒータは３秒駆動後に１秒駆動中止を繰り返すように制御される。もし前記のような条件で使用者が設定した希望温度及び希望水量に対応して要求される水栓に出水される温水の温度が４３．２℃であると仮定すれば、１ｋＷのヒータのみ駆動させればよい。

【0086】

さらに、図１には、加熱モジュール１４５から出水される２次加熱温水が加熱水槽１４０から出水される１次加熱温水と混合された後、水栓３に出水される位置に加熱モジュール１４５が配置されている。しかし、加熱モジュール１４５は、温水管１から温水が流入される地点と温水が加熱水槽１４０と加熱モジュール１４５とに分岐される地点との間、または温水が加熱水槽１４０と加熱モジュール１４５とに分岐される地点と加熱水槽１４０との間、または加熱水槽１４０から１次加熱温水が出水される地点と第２電子弁１３０ｂとの間に位置してもよい。加熱モジュール１４５に備えられている第２ヒータ１４０ｂによる温水の加熱時間（すなわち、加熱モジュール１４５に流入された温水の温度を、第２ヒータ１４０ｂによって目標とする温度まで上昇させるために必要な時間）を鑑みれば、加熱モジュール１４５は、図１で加熱水槽１４０から出水される１次加熱温水と、加熱モジュール１４５を通過した２次加熱温水とが混合される地点から温水管１の方に偏って設けられることが望ましい。一方、第４温度センサ１２０ｄは、加熱水槽１４０から出水される１次加熱温水と、加熱モジュール１４５から出水される２次加熱温水とが混合された混合温水の温度を測定して制御器１５０に提供する。

【0087】

第２電子弁１３０ｂ及び第３電子弁１３０ｃは、それぞれ混合温水が水栓３に供給される地点及び冷水が水栓３に供給される地点に設けられて、制御器１５０からの制御信号によって混合温水及び冷水の供給量を調節する。図１には、混合温水と冷水の水栓３への供給地点に第２電子弁１３０ｂと第３電子弁１３０ｃがそれぞれ設けられていると図示されているが、一つの温度調節用電子弁によって混合温水と冷水が水栓３に供給されてもよい。この場合、温度調節用電子弁は、制御器１５０の制御によって駆動されて混合温水と冷水との混合比を調節することで、水栓３から排出される排出水の温度を希望温度と一致させる。一方、温度調節用電子弁によって混合温水と冷水との混合比を調節する場合に、該電子弁の後端に水量調節用電子弁をさらに設けて、制御器１５０の制御によって排出水の水量を希望水量と一致させることができる。

【0088】

これとは異なって、温度調節用電子弁の後端に水量調節用電子弁をさらに設けず、物理的な水栓に装着されているノブを用いて使用者が直接水量を調節してもよい。物理的な水栓に装着されているノブによって水量を調節する構成を採用すれば、停電の時または故障の時に補助バッテリーによって温度調節用電子弁を混合温水と冷水とが１：１に混合されるように駆動することで、水の使用が可能になるという利点がある。この時、物理的な水栓には、排出水の水量のみ調節するカートリッジが装着される。さらに、制御器１５０は、水栓ノブに装着されている回転センサによって検出された左右回転量に基づいて排出水の希望温度を把握するか、または別途に設けられている希望温度設定手段を通じて使用者により排出水の希望温度が設定されることができる。

【0089】

このように温度調節用電子弁を採用する場合に、前述したように、加熱水槽１４０及び加熱モジュール１４５を温水管１から熱的に遮断するために、温水管１に連結されている配管の加熱水槽１４０と加熱モジュール１４５との分岐地点の前端部に方向制御弁を設ける。この時、温度調節用電子弁は、混合温水を完全に遮断する位置に制御されてこそ、加熱水槽１４０及び加熱モジュール１４５が冷水管２からも熱的に遮断される。

【0090】

制御器１５０は、温水及び冷水の水量及び前記第１ないし第４温度センサによって測定された値に基づいて水栓３から排出される排出水の水量及び温度が、使用者により設定された排出水の希望水量及び希望温度に対応して設定される排出水の目標水量及び目標温度になるように、第１ヒータ１４０ａ及び第２ヒータ１４０ｂの駆動如何と、第２電子弁１３０ｂ及び第３電子弁１３０ｃの開放度とを制御する。以下では、制御器１５０による第１ヒータ１４０ａ、第２ヒータ１４０ｂ、第２電子弁１３０ｂ、及び第３電子弁１３０ｃの制御動作について詳細に説明する。

【0091】

先ず、温度及び水量設定手段１０５が通常的な水栓のノブ３に結合された回転センサに具現される場合を説明する。この場合、制御器１５０は、回転センサによって測定された水栓ノブ３の水平回転角及び垂直回転角に基づいて使用者の希望する排出水の希望温度及び希望水量を定める。

【0092】

このために、制御器１５０は、図１には示されてはいないが、メモリ及びプロセッサを備える。メモリには、以下で説明する水栓制御方法を行うための命令語が保存される。また、プロセッサは、メモリに保存された命令語を実行する。

【0093】

図３は、本発明の一実施形態による水栓制御方法の実行過程を示すフローチャートである。

【0094】

先ず、制御器１５０は、第３温度センサ１２０ｃから周期的に入力される加熱水槽１４０内の水の温度に基づいて第１ヒータ１４０ａを駆動して、加熱水槽１４０内の水の温度が既定の温度範囲内になるように制御する（Ｓ３００）。一例として、制御器１５０は、水栓３が動作しないうち（使用者が水を使わない間）に加熱水槽１４０内に設けられている第１ヒータ１４０ａを駆動して、加熱水槽１４０内の水を既定の第１温度（例えば、８０℃）に加熱する。もし加熱水槽１４０内の水の温度が第１温度に到逹すれば、制御器１５０は、第１ヒータ１４０ａの動作を中止させる。このような状態で、加熱水槽１４０内の水の温度が既定の第２温度（例えば、４０℃）まで下降すれば、制御器１５０は、再び第１ヒータ１４０ａを駆動して加熱水槽１４０内の水を既定の第１温度（例えば、８０℃）に加熱する動作を繰り返す。このような加熱水槽１４０内に設けられている第１ヒータ１４０ａは、基本的に水栓３が動作しないうちに駆動されるように制御されることが望ましいが、必要な時（例えば、温水の供給水量が過度に少なくて温水の温度をさらに高く上昇させる必要がある場合など）には水栓３が動作するうちにも駆動される。

【0095】

一方、第１ヒータ１４０ａの駆動如何は、第１温度センサ１２０ａ及び第３温度センサ１２０ｃによって測定された値に基づいて定められてもよい。例えば、加熱水槽１４０の断熱性能に優れて第３温度センサ１２０ｃによって測定された水の温度が４５℃である一方、第１温度センサ１２０ａによって測定された温水の温度（実質的に温水管１内の温水の温度と同一）は３０℃でありうる。この場合、温水の供給地点から加熱水槽１４０との間の配管に残存する残存温水の水量によって、後で使用者が水栓３を作動させる時に使用者の設定した希望温度で排出水を供給し難い恐れもある。例えば、第１温度センサ１２０ａによって測定された温水の温度が３０℃であり、加熱水槽１４０の容量が２０００ｍｌであり、残存温水の水量が６０００ｍｌであり、温水の供給水量が６０ｍｌ／秒であり、温水管１を通じて供給された温水が加熱水槽１４０と加熱モジュール１４５とにそれぞれ２０ｍｌ／秒と４０ｍｌ／秒とに分配されれば、残存温水及び加熱水槽１４０内の温水は全部１００秒後に消尽される。

【0096】

第１ヒータ１４０ａ及び第２ヒータ１４０ｂを駆動しない場合に、残存温水と加熱水槽１４０内の温水が完全に消尽するまでの１００秒の間に、第２電子弁１３０ｂに供給される温水の温度は３５℃になる。よって、使用者の希望する排出水の希望温度が３５℃を超過する場合には対応しなくなるという問題がある。このような状況を防止するために、制御器１５０は、優先的に温水管１内の残存温水の水量を把握して保有する必要がある。残存温水の水量は、水栓３の動作時点から第１温度センサ１２０ａによって測定された温水の温度が最大供給温度に到逹する時点までの所要時間及び温水の最大供給水量に基づいて把握される。例えば、温水の最大供給水量が８０ｍｌ／秒であり、水栓３の動作時点から第１温度センサ１２０ａによって測定された温水の温度が最大供給温度に到逹する時点までの所要時間が８０秒であれば、残存温水の水量は６４００ｍｌである。

【0097】

このような状態で、第１温度センサ１２０ａによって測定された温水の温度が３０℃であり、加熱水槽１４０の容量が２０００ｍｌであり、使用者が設定した排出水の希望温度及び希望水量がそれぞれ４２℃及び６０ｍｌ／秒であり、温水管１を通じて供給された温水が加熱水槽１４０及び加熱モジュール１４５にそれぞれ２０ｍｌ／秒及び４０ｍｌ／秒で分配されれば、残存温水は約１０６．７秒に消尽し、加熱水槽１４０内の温水は１００秒が経過する時点に消尽する。よって、加熱水槽１４０内の温水が消尽する時点が残存温水が完全に消尽する時点とほぼ等しいため、第１温度センサ１２０ａによって測定された温水の温度が最大供給温度に到逹するまでかかる１０６．７秒の間に、使用者が設定した希望温度及び希望水量で排出水を供給するための加熱水槽１４０内の温水温度を次の数式（１）によって求めることができる。

【0098】

【数1】

ここで、Ｔ_ｔは、排出水の希望温度、Ｑ_ｔは、排出水の希望水量（温水の供給水量と同一）、Ｔ_ｈは、加熱水槽１４０内の温水温度、Ｑ_ｈａは、加熱水槽１４０に分配される温水の水量、そしてＴ_ｌは、温水管１から供給される温水温度である。

【0099】

よって、第１温度センサ１２０ａによって測定された温水の温度が最大供給温度に到逹するまでかかる１０６．７秒の間に使用者が設定した希望温度及び希望水量で排出水を供給するためには、加熱水槽１４０内の温水温度は最小６６℃にならねばならない。結果的に、加熱水槽１４０内に設けられている第１ヒータ１４０ａは、既定の第２温度（例えば、４０℃）より高い場合にも駆動される。勿論、加熱モジュール１４５によってさらに温水温度を高めることができるため、加熱水槽１４０内に設けられている第１ヒータ１４０ａの駆動温度は、加熱モジュール１４５の容量に対応する温度ほど低く設定されてもよい。

【0100】

制御器１５０は、第１温度センサ１２０ａによって測定された温水管１内の温水温度、第３温度センサ１２０ｃによって測定された加熱水槽１４０内の水の温度、温水の供給地点から加熱水槽１４０との間の配管に残存する残存温水の水量、加熱水槽１４０の容量などに基づいて第１ヒータ１４０ａの駆動如何を定める。この時、加熱水槽１４０の容量を増加させるにつれて第１ヒータ１４０ａによる水の加熱時間も増加する点に鑑みれば、加熱水槽１４０の容量は、１ｌないし３ｌの間で適当に定められることが望ましい。また、加熱水槽１４０の容量を過度に増加させずに第１ヒータ１４０ａの駆動時間を最小化するためには、温水の供給地点から加熱水槽１４０との間の配管に残存する残存温水が消尽するまでは、排出水の目標温度及び目標水量を、使用者の設定した希望温度及び希望水量とは相異なって設定する方法を採用してもよい。例えば、使用者が設定した希望温度及び希望水量がそれぞれ４５℃及び８０ｍｌ／秒であるとしても、温水の供給地点から加熱水槽１４０との間の配管に残存する残存温水が消尽するまでは、排出水の目標温度及び目標水量を最大４０℃及び６０ｍｌ／秒に制限することができる。このような制限値は、加熱水槽１４０の容量、第１ヒータ１４０ａの容量、残存温水の水量などに基づいて定められる。

【0101】

次いで、制御器１５０は、温度及び水量設定手段１０５を通じて使用者から希望する排出水の希望温度及び希望水量が入力される（Ｓ３１０）。温度及び水量設定手段１０５が通常的な水栓３のノブに結合された回転センサである場合に、制御器１５０は、回転センサから入力されたノブの回転量（水平回転量及び垂直回転量のうち少なくとも一つの値）に基づいて排出水の希望温度及び希望水量を算出する。次いで、制御器１５０は、使用者から入力された排出水の希望温度及び希望水量に対応する排出水の目標温度及び目標水量を定める（Ｓ３２０）。例えば、排出水の目標温度は、数式（２）を用いて算出される。

【0102】

【数2】

ここで、Ｔは、排出水の目標温度を示し、Ｔ_Ｈは、温水の供給温度を示し、Ｔ_Ｌは、冷水の供給温度を示し、Ｑ_Ｈｍａｘは、温水の最大供給水量を示し、Ｑ_Ｌｍａｘは、冷水の最大供給水量を示し、θ_Ｈは、水平回転角を示し、θ_Ｈｍａｘは、水栓ノブの最大水平回転角を示す。

【0103】

排出水の目標水量を供給するための温水及び冷水の目標水量は、数式（３）及び（４）を用いて算出される。

【0104】

【数3】

ここで、Ｑ_Ｈは、温水の目標水量を示し、θ_Ｖは、水栓ノブの垂直回転角を示し、θ_Ｖｍａｘは、水栓ノブの最大垂直回転角を示す。

【0105】

【数4】

ここで、Ｑ_Ｌは、冷水の目標水量を示す。

【0106】

数式（３）及び数式（４）を用いて、温水の目標水量及び冷水の目標水量をそれぞれ算出した後、これを合算して、水栓ノブ３を通じて排出される排出水の目標水量を最終的に導出する。以上のように、数式（２）ないし（４）に基づいて説明した排出水の目標温度及び目標水量の決定方法において、温水の供給温度（数式（２）でＴ_Ｈ）は、加熱水槽１４０内の第１ヒータ１４０ａ及び加熱モジュール１４５内の第２ヒータ１４０ｂが駆動されない場合には、温水管１を通じて供給される温水の温度であり、加熱水槽１４０内の第１ヒータ１４０ａ及び加熱モジュール１４５内の第２ヒータ１４０ｂのうち一つまたは全てが駆動される場合には、第４温度センサ１２０ｄによって測定された混合温水の温度である。

【0107】

一般的に、排出水の目標温度及び目標水量は、使用者から入力された排出水の希望温度及び希望水量と等しく設定される。しかし、前述したように、水栓３の動作初期には、使用者の希望する希望温度及び希望水量を供給することができない場合があり、この場合には、排出水の目標温度及び目標水量は、使用者から入力された排出水の希望温度及び希望水量とは相異なって定められる。次いで、制御器１５０は、第１電子弁１３０ａを開放して加熱水槽１４０内に保存されている１次加熱温水を出水させる（Ｓ３３０）。

【0108】

次いで、制御器１５０は、第１温度センサ１２０ａによって測定された温水管１から供給される温水の温度、第２温度センサ１２０ｂによって測定された冷水管２から供給される冷水の温度、第１水量センサ１１０ａによって測定された温水管１から供給される温水の水量、第２水量センサ１１０ｂによって測定された冷水管２から供給される冷水の水量、第３温度センサ１２０ｃによって測定された加熱水槽１４０内の温水の温度、加熱水槽１４０の容量及び第４温度センサ１２０ｄによって測定された混合温水の温度に基づいて、加熱モジュール１４５に備えられている第２ヒータ１４０ｂの駆動如何を定める（Ｓ３４０）。第２ヒータ１４０ｂは、水栓３の動作初期に排出水の目標温度を高めようとする時、水栓３の動作の中に温水管１から供給される温水の水量が減少する時などの場合に駆動される。

【0109】

次いで、制御器１５０は、第１温度センサ１２０ａによって測定された温水管１から供給される温水の温度、第２温度センサ１２０ｂによって測定された冷水管２から供給される冷水の温度、第１水量センサ１１０ａによって測定された温水管１から供給される温水の水量、第２水量センサ１１０ｂによって測定された冷水管２から供給される冷水の水量、第３温度センサ１２０ｃによって測定された加熱水槽１４０内の温水の温度、第４温度センサ１２０ｄによって測定された混合温水の温度、排出水の目標温度及び目標水量に基づいて、第２電子弁１３０ｂ及び第３電子弁１３０ｃの開放如何及び開放度を制御する（Ｓ３５０）。

【0110】

先ず、２４００ｍｌ容量の加熱水槽１４０内の水が第１ヒータ１４０ａによって８０℃に加熱されて維持されている場合に、制御器１５０による第２電子弁１３０ｂ及び第３電子弁１３０ｃの制御動作を説明する。以下の説明で、温水の供給地点から加熱水槽１４０との間の配管に残存する残存温水が６４００ｍｌであり、第１電子弁１３０ａが温水管１から供給された温水を加熱水槽１４０と加熱モジュール１４５とに分配するように制御され、第１温度センサ１２０ａ及び第２温度センサ１２０ｂによって測定された温水及び冷水の温度がそれぞれ３０℃及び２０℃であり、温水及び冷水の最大供給水量がそれぞれ８０ｍｌ／秒及び１００ｍｌ／秒であり、温水の最大供給温度が６０℃であると仮定する。

【0111】

使用者が設定した排出水の希望温度及び希望水量がそれぞれ４２℃及び６０ｍｌ／秒であれば、制御器１５０は、残存温水が消尽するまで加熱水槽１４０内の１次加熱温水と加熱モジュール１４５による２次加熱温水とを混合した混合温水の温度が、使用者が設定した排出水の希望温度に到逹するかどうかを確認する。もし到逹することができると確認されれば、制御器１５０は、使用者が設定した排出水の希望温度及び希望水量を排出水の目標温度及び目標水量と設定する。これとは異なって、到逹することができないと確認されれば、排出水の目標温度を使用者が設定した排出水の希望温度より低く設定するか、または排出水の目標水量を使用者が設定した排出水の目標水量より小さく設定する。

【0112】

前記の例で、加熱水槽１４０内の１次加熱温水が秒当たり２０ｍｌで排出されれば、２４００ｍｌの１次加熱温水が完全に消尽するまで１２０秒がかかり、これは、残存温水が完全に消尽するまでかかる１０６．７秒より長い。この時、第２電子弁１３０ｂに供給される混合温水の温度は４６．６７℃である。よって、第２電子弁１３０ｂのみを開放すれば、使用者の希望温度より高い温度の排出水が出水されるため、第２電子弁１３０ｂを制御して混合温水の水量を低減させると同時に、第３電子弁１３０ｃを制御して減少する混合温水の水量ほど冷水を供給することで、水栓３から排出される排出水の温度を目標温度である４２℃にせねばならない。この時、水栓３で混合温水及び冷水をそれぞれ４９．５ｍｌ／秒及び１０．５ｍｌ／秒で供給すれば、排出水の温度は４２℃になる。この場合、温水管１から加熱水槽１４０に供給される温水の量は１６．５ｍｌ／秒であり、加熱モジュール１４５に供給される温水の量は３３ｍｌ／秒である。よって、第１電子弁１３０ａは、加熱水槽１４０から１６．５ｍｌ／秒の１次加熱温水が出水されるように開放される。このような状況で第１電子弁１３０ａが完全に開放された時、加熱水槽１４０から２４．７５ｍｌ／秒の１次加熱温水が出水されることに鑑みれば、第１電子弁１３０ａは、完全開放の時に対して約６６．７％開放される。第２電子弁１３０ｂ及び第３電子弁１３０ｃの開放度は数式（５）及び数式（６）を用いて算出される。

【0113】

【数5】

ここで、Ｏ_θＨは、水栓３を通じて排出される排出水の目標温度が目標供給温度である時、温水の最大供給水量対比水栓ノブ１０５の水平回転量による第２電子弁１３０ｂの開放の割合を示す。

【0114】

【数6】

ここで、Ｏ_θＬは、水栓３を通じて排出される排出水の目標温度が目標供給温度である時、冷水の最大供給水量対比水栓ノブ１０５の水平回転量による第３電子弁１３０ｃの開放の割合を示す。Ｏ_θＨ及びＯ_θＬは、弁の完全開放の時に１に設定される。

【0115】

数式（５）及び（６）によれば、第２電子弁１３０ｂ及び第３電子弁１３０ｃは、完全開放に対してそれぞれ６１．９％及び１０．５％開放される。一方、このような変更によって、残存温水の消尽時間及び加熱水槽１４０内の１次加熱温水の消尽時間はそれぞれ１２９秒及び１４５秒に増加し、加熱水槽１４０内の１次加熱温水の消尽時間が残存温水の消尽時間より長くなるため、制御器１５０は、安定的に使用者の希望する温度及び水量で排出水を提供することができるようになる。

【0116】

以上で説明したように、水栓３の作動時点（すなわち、使用者が水栓を使う時点）から温水管１及び冷水管２を通じて供給される温水及び冷水の温度及び水量がそれぞれ最大供給温度及び最大供給水量に到逹するまで、安定的に使用者の希望する温度及び水量で排出水を供給することができる。さらに、加熱水槽１４０内の温水の温度が第１設定温度（例えば、８０℃）に到逹しない場合、残存温水の温度が過度に低くなる時には、排出水の目標温度及び目標水量を使用者の希望温度及び希望水量より低く設定して対応する。

【0117】

次いで、制御器１５０は、温水管１を通じて供給される温水の水量及び冷水管２を通じて供給される冷水の水量の変化如何を把握する（Ｓ３６０）。このような制御器１５０の動作は、水栓３の作動時点から水栓３の作動が終わる時点まで持続する。温水管１を通じて供給される温水の水量及び冷水管２を通じて供給される冷水の水量が変わる状況は、第１使用先で温水及び冷水を使っている時、第２使用先で温水または冷水を使う場合に発生する。すなわち、一定の水圧で宅内に供給された温水及び冷水は主温水管及び主冷水管からそれぞれの使用先に分岐され、複数の使用先で温水及び冷水を使えば、水圧の変化によってそれぞれの使用先で温水及び冷水の水量が変わる。

【0118】

図４及び図５は、本発明の一実施形態による温水及び冷水の水量変化による、第２電子弁及び第３電子弁の制御方法を示すフローチャートである。以下では、水栓制御装置１００が、温水及び冷水の水量変化をモニタリングした後、温水及び冷水の水量変化によって、第２電子弁１３０ｂ及び第３電子弁１３０ｃの開度を制御する方法について説明する。

【0119】

先ず、制御器１５０は、温水の水量だけ減少したと把握されれば（Ｓ４００）、第２電子弁１３０ｂ及び第３電子弁１３０ｃの開放度の変更だけで排出水を使用者の希望する温度及び水量で提供することができるかどうかを判断する（Ｓ４０５）。もし第２電子弁１３０ｂ及び第３電子弁１３０ｃの開放度の変更だけで排出水を使用者の希望する温度及び水量で提供することができると判断されれば、制御器１５０は、第１電子弁１３０ａ、第２電子弁１３０ｂ、及び第３電子弁１３０ｃを選択的に制御して、排出水の温度及び水量を使用者の希望する希望温度及び希望水量に対応する目標温度及び目標水量になるように調節する（Ｓ４１０）。

【0120】

図３を参照して説明した例と等しい条件、すなわち、２４００ｍｌ容量の加熱水槽１４０内に８０℃に加熱された１次加熱温水が保存されており、残存温水が６４００ｍｌであり、第１温度センサ１２０ａ及び第２温度センサ１２０ｂによって測定された温水及び冷水の温度がそれぞれ３０℃及び２０℃であり、温水及び冷水の最大供給水量がそれぞれ８０ｍｌ／秒及び１００ｍｌ／秒であり、温水の最大供給温度が６０℃であると仮定する。この時、使用者が設定した排出水の希望温度及び希望水量がそれぞれ４２℃及び６０ｍｌ／秒であれば、水栓３で混合温水及び冷水をそれぞれ４９．５ｍｌ／秒及び１０．５ｍｌ／秒で供給すれば、排出水の温度及び水量はそれぞれ４２℃及び６０ｍｌ／秒になる。この時、温水管１から加熱水槽１４０に供給される温水の量は１６．５ｍｌ／秒であり、加熱モジュール１４５に供給される温水の量は３３ｍｌ／秒である。すなわち、第１電子弁１３０ａは、完全開放に対して６６．７％開放される。

【0121】

このような状況で、温水管１を通じて供給される温水の水量が６０ｍｌ／秒に減少すれば、第２電子弁１３０ｂを通じて供給される混合温水は、温水管１を通じて供給される温水の水量の６１．９％である３７．１ｍｌ／秒になる。この時、加熱水槽１４０から出水される１次加熱温水の量及び加熱モジュール１４５から出水される温水の量は、それぞれ１２．４ｍｌ／秒及び２４．７ｍｌ／秒である。よって、第２電子弁１３０ｂ及び第３電子弁１３０ｃを制御して温水及び冷水の水量を変更しなければ、排出水の温度及び水量はそれぞれ４０．８℃及び４７．６ｍｌ／秒に減少する。よって、排出水の温度及び水量を維持するためには、第１ないし第３電子弁１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃを選択的に制御して加熱水槽１４０から出水される１次加熱温水の量、混合温水の量及び冷水の量を変更せねばならない。

【0122】

先ず、第３電子弁１３０ｃの開放度を変更しない場合について説明する。この場合、第２電子弁１３０ｂをさらに開放すれば、混合温水を４０ｍｌ／秒で出水させることができる。すなわち、第２電子弁１３０ｂを完全開放に対して８２．５％開放すれば、混合温水が４９．５ｍｌ／秒で出水される。この時、混合温水の温度が４６．７℃になるように第１電子弁１３０ａを制御すれば、使用者の希望する４２℃の排出水を６０ｍｌ／秒の量で供給することができる。よって、第１電子弁１３０ａを完全開放に対して６６．７％開放すれば、加熱水槽１４０から１次加熱温水が１６．５ｍｌ／秒で出水され、この時、混合温水の温度が４６．７℃になる。このように、第１電子弁１３０ａ及び第２電子弁１３０ｂの開放量を調節することで排出水の温度及び水量を維持することができる。

【0123】

次いで、第２電子弁１３０ｂの開放度を変更せずに、第３電子弁１３０ｃだけさらに開放して混合温水の減少量に対応して冷水の量を増加させる方法を考慮することができる。この場合、冷水は２２．９ｍｌ／秒で供給されねばならず、よって、第３電子弁１３０ｃは完全開放に対して２２．９％開放される。この時、混合温水の温度は５５．６℃にならねばならない。よって、加熱水槽１４０から１次加熱温水が１９ｍｌ／秒で出水されれば、使用者の希望する４２℃の排出水を６０ｍｌ／秒の量で供給することができる。ところで、混合温水が３７．１ｍｌ／秒で供給される状況で加熱水槽１４０から出水される１次加熱温水の最大量は、第１電子弁１３０ａを完全開放する時に１８．６ｍＬ／秒である。よって、この場合、第３電子弁１３０ｃのみを開放すれば、使用者の希望する温度及び水量で排出水を供給することができない状況が発生する。結果的に制御器１５０は、混合温水の最大供給量を基準として第３電子弁１３０ｃのみを開放して、使用者の希望する温度及び水量で排出水を供給することができると確認された場合に、このような動作を行う。勿論、第１電子弁１３０ａ、第２電子弁１３０ｂ及び第３電子弁１３０ｃの開放度をいずれも変更して排出水の温度及び水量を維持することができる。しかし、この場合、３つの電子弁１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃの開放度をいずれも変更せねばならないという点で、前述した２つの制御方法がさらに効率的である。

【0124】

結果的に、加熱モジュール１４５に備えられている第２ヒータ１４０ｂを駆動しなくても、第１電子弁１３０ａ、第２電子弁１３０ｂ及び第３電子弁１３０ｃの開放度を選択的に調節することで、温水管１から供給される温水の水量が減少しても使用者の希望する温度及び水量の排出水を持続的に提供することができる。勿論、第２ヒータ１４０ｂを駆動する場合には、第２ヒータ１４０ｂの容量に対応して加熱水槽１４０に保存されている１次加熱温水の消費量を低減させることができる。

【0125】

一方、残存温水及び加熱水槽１４０内の１次加熱温水が完全に消尽すれば、加熱水槽１４０内の温水の温度及び加熱モジュール１４５内の温水の温度は最大供給温度（例えば、６０℃）になる。このような状態を定常状態であるとすれば、制御器１５０は、温水管１から温水が流入される地点に設けられている第１温度センサ１２０ａ及び冷水管２から冷水が流入される地点に設けられている第２温度センサ１２０ｂによって測定された値が最大供給温度に到逹したかどうかを把握して、定常状態の到達如何を把握することもできる。この時、第１電子弁１３０ａの開放如何と関係なく第２電子弁１３０ｂの方に同一量及び同一温度の温水が供給される。よって、制御器１５０は、第１電子弁１３０ａを閉鎖して温水管１から供給される温水をすべて加熱モジュール１４５の方に流せることが望ましい。このような状態で使用者の設定した希望温度及び希望水量である４２℃及び６０ｍｌ／秒で排出水を供給するためには、混合温水が３３ｍｌ／秒で供給され、冷水が２７ｍｌ／秒で供給されるように第２電子弁１３０ｂ及び第３電子弁１３０ｃが制御される。よって、第２電子弁１３０ｂ及び第３電子弁１３０ｃはそれぞれ完全開放に対して約４１．３％及び２７％開放される。このように排出水が供給されている状態で、温水管１を通じて供給される温水の水量が６０ｍｌ／秒に減少すれば、混合温水は第２電子弁１３０ｂの方に２４．８ｍｌ／秒で出水される。よって、排出水の温度及び水量は、それぞれ３９．２℃及び５１．８ｍｌ／秒に減少する。

【0126】

このように定常状態に到逹した後で温水の水量が減少する場合、前述したように第３電子弁１３０ｃの開放度を変更せずに、第２電子弁１３０ｂをさらに開放すれば、混合温水の水量を３３ｍｌ／秒にすることができる。すなわち、第２電子弁１３０ｂの開放度を完全開放に対して５５％開放すれば、混合温水が３３ｍｌ／秒で供給され、よって、排出水の温度及び水量を維持することができる。しかし、この場合には第２電子弁１３０ｂの開放度を変更せずに、第３電子弁１３０ｃをさらに開放すれば、排出水の水量は維持されるが温度は３６．９℃に低くなるという問題がある。

【0127】

次いで、温水の水量だけ減少した状況で、第２電子弁１３０ｂ及び第３電子弁１３０ｃの開放度の変更だけでは排出水を使用者の希望する温度及び水量で提供することができないと判断されれば、制御器１５０は、加熱モジュール１４５に備えられている第２ヒータ１４０ｂを駆動する時に使用者の希望する温度及び水量で排出水を供給することができるかどうかを確認する（Ｓ４１５）。勿論、加熱水槽１４０に備えられている第１ヒータ１４０ａを共に駆動すれば、排出水の温度をさらに高めることができるが、第１ヒータ１４０ａの容量が第２ヒータ１４０ｂの容量より大きくないため、以下では第２ヒータ１４０ｂを駆動することに基づいて説明する。もし、第２ヒータ１４０ｂを駆動する時に使用者の希望する温度及び水量で排出水を供給することができると確認されれば、制御器１５０は、第２ヒータ１４０ｂを駆動し、第１電子弁１３０ａ、第２電子弁１３０ｂ、及び第３電子弁１３０ｃを選択的に制御して、排出水の温度及び水量を使用者の希望する希望温度及び希望水量に対応する目標温度及び目標水量になるように調節する（Ｓ４２０）。この時、温水管１から加熱モジュール１４５に供給された水は、流れる状態で第２ヒータ１４０ｂによって加熱され、第２ヒータ１４０ｂによる温度増加量は次の数式（７）によって計算される。

【0128】

【数7】

ここで、ΔＴは、昇温量、Ｐは、第２ヒータ１４０ｂの容量（ＫＷ）、ｃは、水の比熱（４．１８ＫＪ／（Ｋｇ℃））、ρは、水の密度（１Ｋｇ／Ｌ）、ｔは、昇温時間（分）、αは、安全率（１．２と仮定）、そしてｑは、流量（Ｌ／ｍｉｎ）である。

【0129】

加熱モジュール１４５が、内径２cm及び長さ２０cmの管の内部に外径１cm及び長さ１８cmのカートリッジヒータが装着されて構成されていれば、加熱モジュール１４５の内部には約４９ｍｌの水が収容されることができる。よって、加熱モジュール１４５に３０℃の温水が２０ｍｌ／秒の水量で供給されれば、約２．５秒後に昇温した水が出水される。この時、カートリッジヒータの容量が１ＫＷであれば、数式（７）によって加熱モジュール１４５から出水される２次加熱温水の温度は約１０℃昇温した４０℃になる。さらに、このような２つの加熱モジュールを連結して一つの加熱モジュールを構成すれば、２０ｍｌ／秒の水量で加熱モジュール１４５に流入される温水の温度を約２０℃昇温させることができる。一方、加熱モジュール１４５に流入される温水の水量が２倍増加すれば（すなわち、４０ｍｌ／秒）、温水は約１．２秒後に１０℃昇温する。これに基づいて加熱モジュール１４５が管状に製作される時、一定の遅延時間を経た後の昇温量は、数式（７）による昇温量の瞬間変化率であるため、加熱時間に関係ない数式（８）を導出することができる。

【0130】

【数8】

ここで、ΔＴは、昇温量、Ｐは、第２ヒータ１４０ｂの容量（ＫＷ）、ｃは、水の比熱（４．１８ＫＪ／（Ｋｇ℃））、ρは、水の密度（１Ｋｇ／Ｌ）、αは、安全率（１．２と仮定）、そしてｑは、流量（Ｌ／ｍｉｎ）である。

【0131】

前記の例と同じ状況で、水栓３の使用時点から６０秒が経過した時点で温水管１から供給される温水の水量が３０ｍｌ／秒に減少すれば、第２電子弁１３０ｂを最大限開放しても３０ｍｌ／秒の混合温水のみを供給可能になる。よって、使用者の希望する６０ｍｌ／秒の排出水を提供しようとすれば、冷水の水量を３０ｍｌ／秒で増加させねばならない。この場合、混合温水の温度は６４℃にならねばならず、このために加熱水槽１４０から２０．４ｍｌ／秒の１次加熱温水が出水されねばならず、加熱モジュール１４５から９．６ｍｌ／秒の温水が出水されなければならない。しかし、加熱水槽１４０から出水され得る１次加熱温水の最大量は、温水管１から供給される温水の半分である１５ｍｌ／秒であるため、このような条件に合わせられなくなる。よって、加熱モジュール１４５に備えられている第２ヒータ１４０ｂを駆動して、加熱モジュール１４０で秒当たり１５ｍｌの水量に流入される温水を２次加熱する必要がある。

【0132】

もし、第２ヒータ１４０ｂの容量が１．５ｋＷである時、数式（８）によって１５ｍｌ／秒で供給される温水を約２０℃昇温させることができる。勿論、ヒータの効率が１００％ではなく８０％であれば、昇温させられる温度は約１６℃である。よって、第２ヒータ１４０ｂを駆動すれば、加熱モジュール１４０から５０℃の２次加熱温水が１５ｍｌ／秒の水量に出水され、混合温水の温度は、最大６５℃まで高めることができる。よって、第２ヒータ１４０ｂを駆動することで、温水管１から供給される温水の水量が減少しても、使用者の希望する温度及び水量の排出水を持続的に提供することができる。もし、温水管１から供給される温水の水量が過度に減少すれば、第１ヒータ１４０ａ及び第２ヒータ１４０ｂをいずれも駆動しても使用者の希望する温度及び水量で排出水を供給することができない状況があり得、この場合、１ヒータ１４０ａ及び第２ヒータ１４０ｂをいずれも駆動して排出水の温度を使用者の希望する温度にするが、排出水の水量を低減させるように第２電子弁１３０ｂ及び第３電子弁１３０ｃを制御する（Ｓ４２５）。

【0133】

一方、残存温水及び加熱水槽１４０内の１次加熱温水が完全に消尽すれば、加熱水槽１４０内の温水の温度及び加熱モジュール１４５内の温水の温度は最大供給温度（例えば、６０℃）になる。このような状況で、温水管１から供給される温水の水量が３０ｍｌ／秒に減少すれば、第２電子弁１３０ｂを最大限開放しても６０℃の混合温水を３０ｍｌ／秒の水量で供給可能になる。よって、使用者の希望する６０ｍｌ／秒の排出水を提供しようとすれば、冷水の水量を３０ｍｌ／秒で増加させねばならない。この場合、混合温水の温度は４０℃になり、よって、使用者の希望する温度の排出水を提供することができなくなる。この場合、第２ヒータ１４０ｂを駆動して加熱モジュール１４５を通じて供給される温水の温度を６８℃に昇温させることで、使用者の希望する温度の排出水を提供可能になる。この時、第２ヒータ１４０ｂの駆動時間を適当に調節することで温水の温度を８℃昇温させることができる。

【0134】

次いで、冷水の水量だけ減少したと把握されれば（Ｓ４３０）、第３電子弁１３０ｃの開放度を変更して使用者の希望する温度及び水量で排出水を供給する（Ｓ４３５）。

【0135】

図３を参照して説明した例と等しい条件で、使用者が設定した排出水の希望温度及び希望水量がそれぞれ４２℃及び６０ｍｌ／秒であれば、水栓３で混合温水及び冷水をそれぞれ４９．５ｍｌ／秒及び１０．５ｍｌ／秒で供給すれば、排出水の温度及び水量はそれぞれ４２℃及び６０ｍｌ／秒になる。よって、第２電子弁１３０ｂ及び第３電子弁１３０ｃの開放量は、それぞれ最大開放量に対して６１．９％及び１０．５％である。このような状況で、冷水の水量が１００ｍｌ／秒から８０ｍｌ／秒に減少すれば、冷水の供給量を１０．５ｍｌ／秒に維持するために、第３電子弁１３０ｃの開放度を最大開放量に対して１３．１％に変更する。もし、残存温水及び加熱水槽１４０内の１次加熱温水が完全に消尽すれば、加熱水槽１４０内の温水の温度及び加熱モジュール１４５内の温水の温度は最大供給温度（例えば、６０℃）になる。この時、混合温水及び冷水の供給量は、それぞれ３３ｍｌ／秒及び２７ｍｌ／秒になり、第２電子弁１３０ｂ及び第３電子弁１３０ｃの開放量は、それぞれ最大開放量に対して４１．３％及び２７％である。このような状況で、冷水管２から供給される冷水の水量が８０ｍｌ／秒に減少すれば、冷水の供給量を２７ｍｌ／秒に維持するために第３電子弁１３０ｃの開放度を最大開放量に対して３３．８％に変更する。冷水の供給量だけ減少した場合に、前述したような第３電子弁１３０ｃの制御を通じて使用者の希望する温度の排出水を提供可能になる。

【0136】

次いで、温水及び冷水の水量がいずれも減少したと把握されれば（Ｓ４４０）、Ｓ４００ステップないしＳ４２５ステップによる温水の水量減少に対応する第１電子弁ないし第３電子弁１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃの選択的制御及び第１ヒータ１４０ａ及び第２ヒータ１４０ｂの選択的駆動を通じて温水の減少量に対応する制御を行った後、Ｓ４３０ステップ及びＳ４３５ステップによる冷水の減少量に対応する第３電子弁１３０ｃを制御すれば、使用者の希望する温度の排出水を提供可能になる（Ｓ４４５）。

【0137】

温水及び冷水の水量は二つの場合に増加する。第一に、特定の使用先で温水及び冷水が最大供給水量に供給されている時、他の使用先で温水または冷水を使うことで該使用先への温水または冷水の供給量が減少した状態で、他の使用先で温水または冷水の使用を終了すれば、該使用先への温水または冷水の供給量が増加する。第二に、他の使用先で温水または冷水を使っているため、特定の使用先で温水または冷水を使えば、最大供給水量に及ばない水量で温水または冷水が供給される。このような状態で、他の使用先で温水または冷水の使用を終了すれば、該使用先への温水または冷水の供給量が増加する。

【0138】

もし、温水の水量のみ増加すれば（Ｓ４５０）、制御器１５０は、第１電子弁１３０ａないし第３電子弁１３０ｃの開放度を選択的に変更して使用者の希望する温度及び水量の排出水を供給する（Ｓ４５５）。

【0139】

図３を参照して説明した例と等しい条件、すなわち、２４００ｍｌ容量の加熱水槽１４０内に８０℃に加熱された１次加熱温水が保存されており、残存温水が６４００ｍｌであり、第１温度センサ１２０ａ及び第２温度センサ１２０ｂによって測定された温水及び冷水の温度がそれぞれ３０℃及び２０℃であり、温水及び冷水の最大供給水量がそれぞれ８０ｍｌ／秒及び１００ｍｌ／秒であり、温水の最大供給温度が６０℃であると仮定する。そして加熱水槽１４０内に１次加熱温水が残存する場合に、温水管１を通じて６０ｍｌ／秒の水量で温水が供給され、冷水管２を通じて１００ｍｌ／秒の水量で冷水が供給されれば、使用者の希望する４２℃の排出水を６０ｍｌ／秒の量で供給するためには、第１電子弁１３０ａ、第２電子弁１３０ｂ及び第３電子弁１３０ｃをそれぞれ完全開放に対して５５％、８２．５％及び１０．５％開放するか、または６３．３％、６１．９％及び２２．９％開放せねばならない。

【0140】

このような状況で、温水管１から供給される温水の水量が８０ｍｌ／秒に増加すれば、水栓３に供給される混合温水の水量が４９．５ｍｌ／秒から６６ｍｌ／秒に増加するか、または３７．１ｍｌ／秒から４９．５ｍｌ／秒に増加する。よって、それぞれの場合に、第２電子弁１３０ｂまたは第３電子弁１３０ｃの開放度を調節して排出水の水量を６０ｍｌにせねばならない。

【0141】

先ず、第２電子弁１３０ｂの開放量を低減させる方法について説明する。混合温水の供給量を４９．５ｍｌ／秒に低減させるためには、第２電子弁１３０ｂの開放度を完全開放に対して８２．５％から６１．９％に低減させねばならず、混合温水の供給量を３７．１ｍｌ／秒に低減させるためには、第２電子弁１３０ｂの開放度を完全開放に対して６１．９％から４６．４％に低減させねばならない。それぞれの場合に冷水の供給量は、それぞれ１０．５ｍｌ／秒及び２２．９ｍｌ／秒である。そして、これによって混合温水がそれぞれ４６．７℃及び５５．６℃にならねばならず、よって、第１電子弁１３０ａの開放度を、それぞれの場合に完全開放に対してそれぞれ４１．３％及び４７．５％になるように調節せねばならない。このように温水管１に供給される温水の水量が増加すれば、第１電子弁１３０ａ及び第２電子弁１３０ｂの開放量を低減させることで、使用者の希望する温度及び水量の排出水を供給することができる。

【0142】

次いで、第３電子弁１３０ｃの開放量を低減させる方法について説明する。先ず、混合温水の増加量が１６．５ｍｌ／秒である場合に冷水の供給量は１０．５ｍｌ／秒であるため、この場合には、希望するほど冷水を低減させられない。よって、この場合には第３電子弁１３０ｃを完全に閉じ、水栓３に供給される混合温水の水量が６０ｍｌになるように第２電子弁１３０ｂの開放度を調節する。よって、第２電子弁１３０ｂは完全開放に対して７５％開放せねばならない。この時、水栓３に供給される混合温水の温度は使用者の希望する温度である４２℃にならねばならず、よって第１電子弁１３０ａは完全開放に対して３６％開放すれば、混合温水の温度が４２℃になる。一方、混合温水の増加量が１２．４ｍｌ／秒である場合には、冷水の供給量が２２．９ｍｌ／秒であるため、この場合には、冷水の供給量を１２．４ｍｌ／秒ほど低減させることで、排出水の水量を使用者の希望する水量に制御することができる。この時、第３電子弁１３０ｃは、水栓３で１０．５ｍｌ／秒の水量で冷水を供給するために完全開放に対して１０．５％開放される。このような状況で、使用者の希望する４２℃の温度で排出水を供給するためには、水栓３に供給される混合温水の温度は４６．７℃にならねばならず、よって第１電子弁１３０ａは、完全開放に対して４１．３％開放されるように制御される。以上のように、第１電子弁１３０ａ、第２電子弁１３０ｂ及び第３電子弁１３０ｃを選択的に制御することで、温水管１から供給される温水の水量が増加する場合にも、使用者の希望する温度及び水量の排出水を提供することができる。

【0143】

これとは異なって、冷水の水量のみ増加すれば（Ｓ４６０）、制御器１５０は、第３電子弁１３０ｃの開放量を低減させて使用者の希望する温度及び水量の排出水を供給する（Ｓ４６５）。使用者の希望する温度及び水量で排出水を供給している状態で、冷水の水量が１００ｍｌ／秒から１２０ｍｌ／秒に増加する場合を仮定する。すなわち、第３電子弁１３０ｃは、完全開放に対して１０．５％開放されて水栓３で１０．５ｍｌ／秒の水量で冷水を供給している状態で冷水の水量が１２０ｍｌに増加すれば、第３電子弁１３０ｃの開放量を完全開放に対して８．７５％に低減させて、水栓３に供給される冷水の水量を１０．５ｍｌにすることができる。

【0144】

一方、水栓３に供給される温水及び冷水の水量がいずれも増加すれば、温水のみ増加した場合の制御方法を行った後、第３電子弁１３０ｃの開放量を完全開放に対して冷水の増加量ほど低減させられるほどに制御すれば、使用者の希望する温度及び水量で排出水を持続的に供給することができる（Ｓ４７０）。

【0145】

以上の説明で制御器１５０は、温水管１及び冷水管２に位置しているそれぞれの水量センサ１１０ａ及び１１０ｂによって温水及び冷水の水量を算出する。これとは異なって、温水及び冷水の水量は、水量センサの代りに圧力センサを用いて測定されてもよい。

【0146】

例えば、水圧による水量は、数式（９）及び数式（１０）を用いて導出される。

【0147】

【数9】

ここで、Ｐは、水圧（１０００ｇ／cm^２）を示し、Ｖは、流速（cm／ｓ）を示し、ｇは、重力加速度（９．８ｍ／ｓ^２）を示す。

【0148】

【数10】

ここで、Ｑは、体積水量を示し、Ａは、配管の断面積を示す。

【0149】

数式（９）及び（１０）によって数式（１１）が導出される。

【0150】

【数11】

ここで、Ｋ＝０．６５９７ｄ^２（ｄは配管の内径）であるため、水圧は水量の二乗に比例するということが分かる。

【0151】

例えば、配管の内径が１５mmであり、水圧が０．５ｋｇ／cm^２である時、水量は４７０ｍｌ／秒になる。

【0152】

よって、第１圧力センサ及び第２圧力センサによって測定された水圧がそれぞれＡｋｇ／cm^２及びＢｋｇ／cm^２であり、ＡがＢより小さな場合、温水及び冷水の水量比はＡ：Ｂ／Ａになる。これより、温水及び冷水の水量と水量比とを算出する。

【0153】

一方、以上で説明したような、温水及び冷水の水量変化、温水及び冷水の水圧変化などによる弁の制御時、それぞれの変化に即刻で対応する場合に、過度に弁の開度を調節せねばならない問題が発生する恐れがある。これを防止するために、水栓ノブの回転量による排出水の温度が定常状態に到逹した後、温水及び冷水の温度が変わるか、または水量が変化しても、その変化による排出水の温度が定常状態の排出水の温度に比べて既定の基準変化量（例えば、±３℃）より大きいか、または温水及び冷水の水量変化量が既定の基準変化量（例えば、±１０％の水量変化）より大きい場合に限って弁を制御することが望ましい。

【0154】

一方、本発明による水栓制御装置は、季節別または使用者別に排出水の目標温度を異なって設定する。例えば、同じ使用者が３０℃の排出水を夏にはちょっと熱いと感じる一方、冬にはちょっと冷たいと感じることがある。よって、使用者にやさしい制御のために、排出水の目標温度を季節に応じて適応的に設定することが望ましい。例えば、水栓ノブの水平回転量に対する排出水の目標温度を、夏には１０％低減させ、冬には１０％増加させる。勿論、このような制御は、季節に基づいてのみ行われるものではなく、屋外の温度または水栓のある場所の温度に基づいて行われてもよい。例えば、水栓のある場所の温度が、特定の設定温度（例えば、３０℃）より低ければ、水栓ノブの水平回転量に対する排出水の目標温度を１０％増加させ、設定温度以上であれば、排出水の目標温度を１０％増加させる。

【0155】

このような制御は、別途の入力装置を通じて使用者から水栓ノブの回転情報が入力されるか、または排出水の目標温度及び水量が直接入力される場合にも、同様に適用される。さらに、別途の入力装置を通じて使用者から水栓ノブの回転情報が入力されるか、または排出水の目標温度及び水量が直接入力される場合に、使用者別に排出水の目標温度を異なって設定してもよい。すなわち、それぞれの使用者別に好む排出水の温度及び水量を決めて分析することで、同じ水栓ノブの回転量に対する排出水の目標温度及び目標水量を使用者別に異なって制御することができる。この時、入力装置がスマートフォンである場合には、スマートフォンから使用者の情報を自動で提供されることで、使用者に関する情報を容易に把握することができる。これとは異なって、制御パネルが入力装置として使われる場合には、制御パネルを通じて使用者を設定する。

【0156】

本発明による水栓制御装置１００は、水栓ノブの代りに水栓ノブの垂直及び水平回転量に対応する情報を、別途の入力装置を通じて使用者から入力される。さらに、水栓ノブの垂直及び水平回転量に対応する情報の代りに、使用者の希望する排出水の温度及び水量が、使用者から入力されてもよい。この時、別途の入力装置は、スマートフォン、入力装置及び出力装置を備える制御パネルなどになる。スマートフォンが入力装置として使われる場合、スマートフォンには、本発明による水栓制御装置１００を制御するためのアプリが設けられることが望ましい。制御パネルの出力装置には、冷水の温度、温水の温度、冷水の水量、温水の水量、排出水の温度、排出水の水量などが使用者の選択または設定状態によって選択的に表示される。また、制御パネルの入力装置は、タッチスクリーン、音声認識装置、ボタン入力装置などの形態を持つ。この場合、本発明による水栓制御装置１００は、入力装置及び出力装置とデータを送受信するための通信部を備え、ブルートゥースモジュール、ワイファイモジュールなどを含む有線または無線通信の可能な装置が、通信部として採択される。

【0157】

図６及び図７は、混合温水及び冷水の水栓３への供給地点に、一つの電子弁によって混合温水及び冷水が水栓３に供給される場合に使われる電子弁の例を示す図面である。

【0158】

図６及び図７を参照すれば、本発明の一実施形態による電子弁５００は、上部ケース５１０、温度調節部５２０、連結部５３０、及び下部ケース５４０で構成される。

【0159】

上部ケース５１０は、その内部に空間が形成されて温度調節部５２０及び連結部５３０を収容する。上部ケース５１０は円筒状であり、上側の直径が下側の直径より小さく形成される。上部ケース５１０の上側に形成されている小径の円筒内に温度調節部５２０の上部モジュールが挿入されて回転自在に固定される。この時、温度調節部５２０の上部モジュールの外面と、上部ケース５１０の上側に形成されている小径の円筒の内面とが当接するため、温度調節部５２０の上部モジュールの外面には外周面に沿って複数の溝が形成されて、上部ケース５１０の上側に形成されている小径の円筒の内面との摩擦面を縮めると同時に、温度調節部５２０の円滑な回転を保証する。さらに、温度調節部５２０の上部モジュールの外面に外周面に沿って複数のリング軸受を設ければ、上部ケース５１０の上側に形成されている小径の円筒の内面との摩擦をさらに低減させることができる。温度調節部５２０の下部モジュールは、その上面が上部ケース５１０の上側の内面と当接する。このような温度調節部５２０の下部モジュールは、その上面に、上部ケース５１０の上側の内面との摩擦を低減させるために、外周面に沿って複数の溝が形成されるか、または複数のリング軸受が設けられることが望ましい。

【0160】

温度調節部５２０の上部モジュールの上面には、線形モータ（図示せず）が結合される結合溝が形成されており、線形モータの回転に対応して温度調節部５２０が回転する。温度調節部５２０の上部モジュールの上側には係止突起５２５が形成され、上部ケース５１０の内面の対応する地点には複数のストッパが設けられる。係止突起５２５及びストッパによって温度調節部５２０は、上部ケース５１０に対して一定の角度の範囲内で回転する。また、図６に示されたように、温度調節部５２０の下部モジュールの下面には、切られたドーナツ状の複数の流路５２１及び５２２が形成されている。このような複数の流路５２１及び５２２のうち第１流路５２１は、温度調節部５２０の回転状態によって連結部５３０に形成されている温水流入口５３１と温水流出口５３３との間の温水のフローを統制し、第２流路５２２は、温度調節部５２０の回転状態によって連結部５３０に形成されている冷水流入口５３２と冷水流出口５３４との間の冷水のフローを統制する。このような連結部５３０に対する温度調節部５２０の回転量による温水と冷水との混合比の調節例が図８に図示されている。

【0161】

図８を参照すれば、温水調節部５２０の下面に形成されている流路５２１及び５２２と連結部５３０に形成されている温水流入口５３１、冷水流入口５３２、温水流出口５３３及び冷水流出口５３４が互いに対称の状態にある時（図８の（ａ））、温水流入口５３１及び冷水流入口５３２は等しく半分ずつ開かれる。よって、温水流入口５３１及び冷水流入口５３２を通じてそれぞれ４０ｍＬ／秒及び８０ｍＬ／秒の水量で温水及び冷水が流入されれば、温水流出口５３２及び冷水流出口５３４にそれぞれ２０ｍＬ／秒及び４０ｍｌ／秒で温水及び冷水が出水される。一方、温度調節部５２０に連結されている線形モータが時計回り方向に３０゜回転すれば（図８の（ｂ））、温水流入口５３１に流入された温水は全量温水流出口５３３に出水され、冷水流入口５３２と冷水流出口５３４との間には流路が形成されないため、冷水流出口５３４に冷水が出水されない。逆に、温度調節部５２０に連結されている線形モータが逆時計回り方向に３０゜回転すれば（図８の（ｃ））、冷水流入口５３２に流入された冷水は全量冷水流出口５３４に出水され、温水流入口５３１と温水流出口５３３との間には流路が形成されないため、温水流出口５３３に温水が出水されない。また、温度調節部５２０に連結されている線形モータが時計回り方向に１２゜回転すれば（図８の（ｄ））、温水流入口５３１に流入された温水の約９０％が温水流出口５３３に出水され、冷水流入口５３２に流入された冷水の約１０％が冷水流出口５３４に出水される。これとは異なって、温度調節部５２０に連結されている線形モータが逆時計回り方向に１２゜回転すれば（図８の（ｅ））、温水流入口５３１に流入された温水の約１０％が温水流出口５３３に出水され、冷水流入口５３２に流入された冷水の約９０％が冷水流出口５３４に出水される。このように、温度調節部５２０の回転方向及び回転量を調節することで、温水と冷水との混合比を調節することができる。このような温度調節部５２０の回転方向及び回転量は制御器１５０によって制御される。

【0162】

連結部５３０は下部ケース５４０と結合される。このために、連結部５３０の下面の外周部分に挿入部５３５－１及び５３５－２が形成されており、それぞれの挿入部５３５－１及び５３５－２は、下部ケース５４０の上面の対応する位置に形成された結合溝に挿入されて、連結部５３０を下部ケース５４０に固定させる。一方、連結部５３０の上面の中央には突起が形成されて、温度調節部５２０の下面に形成された突起収容溝に結合される。これによって、温度調節部５２０は、連結部５３０の上面に形成された突起を中心軸として回転する。このような連結部５３０は、温度調節部５２０と回転自在に密着するが、温水及び冷水の漏れを防止するために摩擦系数が小さくて弾性の高い材質（例えば、テフロン）で製作される。

【0163】

下部ケース５４０は上部ケース５１０と結合される。このために、下部ケース５４０の上面の外周面には締結突起５４９－１及び５４９－２が形成されており、それぞれの締結突起５４９－１及び５４９－２は、上部ケース５１０の側面に対応する位置に形成された結合溝５１５に挿入される。下部ケース５４０の上面には、連結部５３０に形成された温水流入口５３１、冷水流入口５３２、温水流出口５３３、及び冷水流出口５３４に対応する温水流入口５４５、冷水流入口５４６、温水流出口５４７、及び冷水流出口５４８が形成されている。この時、漏れを防止するために温水流入口５４５、冷水流入口５４６、温水流出口５４７、及び冷水流出口５４８には、それぞれ外周にゴムリングが挿入される。また下部ケースの下面には、温水流入管５４１、冷水流入管５４２、温水流出管５４３、冷水流出管５４４が装着されており、それぞれの管は、下部ケース５４０の内部に形成された流路を通じて対応する温水流入口５４５、冷水流入口５４６、温水流出口５４７、及び冷水流出口５４８と連通される。

【0164】

以下では、第２電子弁１３０ｂ及び第３電子弁１３０ｃを除去し、図６ないし図８を参照して説明した電子弁（以下、「第４電子弁」という）を装着して水栓を制御する方法について説明する。この時、混合温水が出水される配管は第４電子弁５００の温水流入管５４１と連結され、冷水が出水される配管は第４電子弁５００の冷水流入管５４２と連結される。また、第４電子弁５００の温水流出管５４３は水栓３の温水管と連結され、冷水流出管５４４は水栓３の冷水管と連結される。

【0165】

先ず、温度調節部５２０の回転量によって温水流入管５４１及び冷水流入管５４２にそれぞれ流入された温水及び冷水が、温水流出管５４３及び冷水流出管５４４にどれ位の水量で出水されるかを調べる。温度調節部５２０に連結された線形モータが時計回り方向に３０゜回転すれば、温水流入口５３１に流入された温水は全量温水流出口５３３に出水され、温度調節部５２０に連結された線形モータが逆時計回り方向に３０゜回転すれば、冷水流入口５３２に流入された冷水は全量冷水流出口５３４に出水されると設定する。そして温度調節部５２０に連結された線形モータが時計回り方向に３０゜回転した状態を０゜と設定すれば、温度調節部５２０に連結された線形モータが逆時計回り方向に３０゜回転した状態は６０゜となる。この時、温水流入管５４１にｘｍｌ／秒の水量で温水が流入され、冷水流入管５４２にｙｍｌ／秒の水量で冷水が流入されれば、温水流出管５４３及び冷水流出管５４４に出水される温水及び冷水の水量は、次の数式（１２）によって得られる。

【0166】

【数12】

ここで、Ｘは、温水流出管５４３に出水される温水の水量、Ｙは、冷水流出管５４４に出水される冷水の水量、そしてｋは、温度調節部５２０の回転量である。

【0167】

このような条件で、温水流出管５４３及び冷水流出管５４４に出水される温水及び冷水の温度がそれぞれａ℃及びｂ℃であれば、これを混合した混合数の温度Ｔは、次の数式（１３）によって求めることができる。

【0168】

【数13】

一方、第４電子弁５００は、温水と冷水との混合比を調節して混合水の温度のみを調節する機能のみを行うため、第４電子弁５００の後端に水量調節手段が備えられねばならない。このような水量調節手段としては、図１を参照して説明した第１電子弁１３０ａが採用される。また、通常の水栓に適用されるカートリッジを水量調節手段として使うことができ、この時、カートリッジは、水栓ノブの水平回転量に対応して温水と冷水との混合比を調節する機能は除去され、水栓ノブの垂直回転量に対応して温水及び冷水が混合された混合水の水量のみを調節する機能だけ行う。

【0169】

例えば、２４００ｍｌ容量の加熱水槽１４０内の水が第１ヒータ１４０ａによって８０℃に加熱されて維持されている場合に、制御器１５０による第４電子弁５００の制御動作を説明する。以下の説明で、温水の供給地点から加熱水槽１４０との間の配管に残存する残存温水が６４００ｍｌであり、第１電子弁１３０ａが温水管１から供給された温水を加熱水槽１４０と加熱モジュール１４５とに分配するように制御され、第１温度センサ１２０ａ及び第２温度センサ１２０ｂによって測定された温水及び冷水の温度がそれぞれ３０℃及び２０℃であり、温水及び冷水の最大供給水量がそれぞれ８０ｍｌ／秒及び１００ｍｌ／秒であり、温水の最大供給温度が６０℃であると仮定する。

【0170】

使用者が設定した排出水の希望温度及び希望水量がそれぞれ４２℃及び６０ｍｌ／秒であれば、制御器１５０は、残存温水が消尽するまで加熱水槽１４０内の１次加熱温水と加熱モジュール１４５による２次加熱温水とを混合した混合温水の温度が、使用者が設定した排出水の希望温度に到逹するかどうかを確認する。もし到逹することができると確認されれば、制御器１５０は、使用者が設定した排出水の希望温度及び希望水量を排出水の目標温度及び目標水量と設定する。これとは異なって、到逹することができないと確認されれば、排出水の目標温度を使用者が設定した排出水の希望温度より低く設定するか、または排出水の目標水量を使用者が設定した排出水の目標水量より小さく設定する。

【0171】

前記の例で、残存温水が完全に消尽するまでかかる時間は１０６．７秒であり、よって加熱水槽１４０内の１次加熱温水は１０６．７秒より遅く消尽すれば良い。よって、加熱水槽１４０から最大秒当たり２２ｍｌで排出されれば、２４００ｍｌの１次加熱温水が完全に消尽するまで１０９秒がかかる。この時、第４電子弁５００に供給される混合温水の温度は４３．７５℃であり、数式（１２）及び数式（１３）によって第４電子弁５００の温度調節部５２０の回転量を求めることができる。この場合、第４電子弁５００の温度調節部５２０の回転量は０．２゜と算出される。この時、温水流出管５４３及び冷水流出管５４４に出水される温水及び冷水の水量は、それぞれ７９．７ｍｌ／秒及び０．３３ｍｌ／秒になる。よって、第４電子弁５００の後端に設けられている水量制御手段は、温度が４２℃で水量が８０．０３ｍｌ／秒である混合水を、使用者が設定した水量である６０ｍｌ／秒で出水するように制御する。

【0172】

もし、残存温水及び加熱水槽１４０内の１次加熱温水が完全に消尽して定常状態に到逹すれば、加熱水槽１４０内の温水の温度及び加熱モジュール１４５内の温水の温度は最大供給温度（例えば、６０℃）になる。この場合、第４電子弁５００の温度調節部５２０の回転量を２３．７゜に設定すれば、温水流出管５４３及び冷水流出管５４４に出水される温水及び冷水の水量は、それぞれ４８．４ｍｌ／秒及び３９．５ｍｌ／秒になる。よって、第４電子弁５００の後端に設けられている水量制御手段は、温度が４２℃で水量が８８７．９ｍｌ／秒である混合水を、使用者が設定した水量である６０ｍｌ／秒で出水するように制御する。

【0173】

定常状態に到逹する前及び到逹した後で、水栓３の使用中に温水の水量と冷水の水量のうち少なくとも一つが増加または減少すれば、それによる第４電子弁５００の回転量制御方法は、図３及び図４を参照して説明した事項及び数式（１２）及び数式（１３）を参照すれば得られるということは、当業者ならば明らかである。

【0174】

一方、以上の説明で弁の開放量について温水、冷水、混合温水、混合水などの水量が線形的に対応すると記述した。しかし、弁の開放量が一定のレベル以下に少なくなれば、水量は非線形的に変わる。例えば、弁の開放量が５０％であれば、流入される水量の半分が弁を通じて供給されるが、弁の開放量が１０％であれば、流入される水量の１０％より小さな水量が弁を通じて供給される。よって、このような差に鑑みて弁の開放量を定めることが望ましい。さらに、このような差によって発生する排出水の温度及び水量が既定の誤差範囲（例えば、温度は±２℃、水量は±５ｍｌ／秒）内であれば、このような差を考慮しないように設定してもよい。

【0175】

一方、水栓３が、カートリッジの備えられている一般的な水栓である場合に、ノブの垂直及び水平回転量に対応してカートリッジによる温水と冷水との混合比及び混合水の水量が最終的に水栓３によって変更される。この場合、近似的には、次のような数式によって第２電子弁１３０ｂ及び第３電子弁１３０ｃを制御すれば、目標温度及び目標水量で排出水を供給することができる。

【0176】

調整された温水の水量：Ｑ_Ｈ０
調整された冷水の水量：Ｑ_Ｌ０
水栓ノブの水平回転角：θ_Ｈ
水栓ノブの最大水平回転角：θ_Ｈｍａｘ
θ_Ｈ／θ_Ｈｍａｘ≧０．５であれば、第３電子弁はそのまま維持し、第２電子弁をθ_Ｈｍａｘ／（２θ_Ｈ）の割合ほどさらに開放することでＱ_Ｈ０の排出量を増加させて、水栓を通じて最終的に混じる温水の量が変わらないようにし、θ_Ｈ／θ_Ｈｍａｘ＜０．５であれば、第２電子弁はそのまま維持し、第３電子弁をθ_Ｈｍａｘ／（２（θ_Ｈｍａｘ－θ_Ｈ））の割合ほどさらに開放することでＱ_Ｌ０の排出量を増加させて、最終的に水栓を通じて混じる冷水の量が変わらないようにする。

【0177】

一方、加熱水槽１４０及び加熱モジュール１４５が温水管１及び第２電子弁１３０ｂ（または温度調節用電子弁）に対して密閉されているため、加熱水槽１４０内の水が加熱されるにつれて体積が膨脹して加熱水槽１４０、加熱モジュール１４５、温水管１と第２電子弁１３０ｂとの間の配管に過度に大きい圧力が加えられる。これは、装置の破損を引き起こすことができるため、圧力を適正レベル（例えば、温水供給水圧の１．５倍）以下に低める必要がある。このために第２電子弁１３０ｂが使われる場合には、加熱水槽１４０と温水管１とを連結するバイパス管を設け、バイパス管に加熱水槽１４０から温水管１のみに水を流せる一方向弁を設けることが望ましい。この時、一方向弁としては、第１基準圧力（例えば、温水供給水圧の１．２倍）より高い圧力が加えられる時に開放される弁を採用することができる。勿論、バイパス管を設ける代わりに加熱水槽１４０内の圧力が第１基準圧力に到逹すれば、第２電子弁１３０ｂを開放して加熱水槽１４０内の圧力を第１基準圧力以下に低めてもよい。さらには、温度調節用電子弁が採用される場合にも、バイパス管を設けて加熱水槽１４０内の圧力を低めてもよい。しかし、この場合には、温度調節用電子弁を調節して混合温水を冷水管２に供給させることで、加熱水槽１４０内の圧力を適正レベル以下に低めることができる。このために、加熱水槽１４０内には圧力センサが設けられねばならず、制御器１５０は、圧力センサから入力される値に基づいて第２電子弁１３０ｂまたは温度調節用電子弁を制御する。もし圧力センサから入力される値が適正レベルに到逹すれば、制御器１５０は、加熱水槽１４０内に装着されているヒータ１４０ａの駆動を停止させることで加熱水槽１４０内の水の体積がさらに大きくなることを防止することによって、加熱水槽１４０内の圧力が増加することを防止する。

【0178】

一方、第２電子弁１３０ｂ及び第３電子弁１３０ｃを用いて混合温水及び冷水の排出量を調節する構成である場合に、停電または故障の時に水の使用が不可能になる。このような状況に備えて温水管１及び冷水管２が本発明による装置と連結されるそれぞれの地点に３方向弁を設け、正常な状況である場合には、温水管１から供給される温水と、冷水管２から供給される冷水とを本発明による装置に向かせるが、停電または故障の時には、使用者が直接３方向弁それぞれに装着されたノブを調節して、温水管１から供給される温水と冷水管２から供給される冷水とがバイパス管を通じて水栓に供給されるように構成する。この時、３方向弁のノブが使用者によって停電または故障の時の位置に変わった状態で、使用者が同じ方向に３方向弁のノブをさらに回転させれば、温水及び冷水の排出量を調節可能に構成することができる。このような構成は、温度調節用電子弁を採用する場合にも同様に適用される。これとは異なって、温度調節用電子弁を採用するものの、水量調節は水栓に装着されているノブによって行われる場合には、３方向弁及びバイパス管を設けずに停電または故障の時に補助バッテリーによって制御器１５０及び温度調節用電子弁に電源を供給して、温度調節用電子弁を混合温水と冷水とが１：１に混合される位置に駆動させることで持続的に水を使用することができるように構成してもよい。

【0179】

図９ないし図１２は、本発明のさらに他の実施形態による水栓制御装置の構成を示す図面である。

【0180】

図９を参照すれば、本発明のさらに他の実施形態による水栓制御装置２００は、温度及び水量設定手段３ａ、複数の水量センサ２１０ａ及び２１０ｂ、複数の温度センサ２２０ａないし２２０ｄ、方向制御弁２３０、温水直水管２４０、加熱水槽２５０、ヒータ２５５、電子弁２６０、及び制御器２７０を備える。

【0181】

温度及び水量設定手段３ａは、使用者により排出水の希望温度及び希望水量が設定される構成要素である。図９に示されている温度及び水量設定手段３ａは、通常的な水栓３のノブに結合されている回転角測定センサである。このような回転角測定センサは、水栓ノブの水平及び垂直回転角を測定するための構成である。しかし、図２を参照して説明した実施形態とは異なって、本実施形態では、温度及び水量設定手段３ａでは水栓ノブの水平回転角のみを測定して制御器２７０に提供する。制御器２７０は、温度及び水量設定手段３ａから入力された水栓ノブの水平回転方向及び回転量に基づいて使用者の希望する希望温度を算出する。このような温度及び水量設定手段３ａによる水栓ノブの水平回転角測定動作は、図２を参照して説明した水栓ノブの水平回転角測定動作と等しい。一方、本実施形態で排出水の希望水量は、使用者による水栓ノブの垂直回転量によって物理的に調節される。よって、水栓３内には、水栓ノブの垂直回転量に対応して水の排出量のみを調節するための水量調節用カートリッジが設けられる。このような水量調節用カートリッジは、電子弁２６０から水栓３に使用者が設定した希望温度で供給される排出水の排出量を、水栓ノブの垂直回転量に対応して調節する。

【0182】

これとは異なって、水栓ノブは、垂直方向のみに動作して使用者が物理的に排出水の希望水量を設定するように構成し、排出水の希望温度は別途に入力されるように構成することができる。このような実施形態は、図１０に図示されている。図１０を参照すれば、排出水の希望温度は、水栓ノブと別途に設けられている温度設定装置２８０によって使用者から入力される。温度設定装置２８０は、回転ノブ、押しボタンなどで構成される。温度設定装置２８０を通じて使用者より入力された排出水の希望温度は制御器２７０に入力される。水栓ノブによる排出水の水量調節は、図９を参照して説明した通りである。

【0183】

水量センサ２１０ａ及び２１０ｂは、それぞれ温水管１及び冷水管２から水栓制御装置２００に供給される温水及び冷水の水量を測定する。以下の説明で、温水管１から供給される温水の水量を測定する水量センサ２１０ａを第１水量センサと称し、冷水管２から供給される冷水の水量を測定する水量センサ２１０ｂを第２水量センサと称する。一方、温水及び冷水の水量は、水量センサ２１０ａ及び２１０ｂの代りに圧力センサを用いて測定する。水量センサの代りに圧力センサを備えることで、温水管１及び冷水管２から供給される温水及び冷水の水圧をそれぞれ測定する。このような圧力センサによって測定された温水及び冷水の水圧を温水及び冷水の水量に変換する過程は、図１を参照して説明した通りである。

【0184】

温度センサ２２０ａないし２２０ｄは、それぞれ温水管１と連結される配管、冷水管２と連結される配管、加熱水槽２５０内及び電子弁２６０から水栓３との間に連結された配管内に設けられる。

【0185】

第１温度センサ２２０ａは、温水が流入される温水流入口に設けられて、温水管１を通じて供給される温水の温度を測定する。温水の使用直後には温水管１内の温度数温度と加熱水槽２５０内の温水温度とが等しくなる。よって、第１温度センサ２２０ａ及び第３温度センサ２２０ｃによって測定された測定値が等しい温度を示す。しかし、温水の使用が終わった時点から経時的に温水管１内の温水の温度は次第に低くなり、第１温度センサ２２０ａによって測定された温水の温度も次第に低くなる。この時、方向制御弁２３０が温水管１側と加熱水槽２５０との間の熱伝逹を完璧に遮断する場合には、第１温度センサ２２０ａによって測定された温水の温度は、温水管１内の温水の温度と等しい。しかし、実際には、方向制御弁２３０を基準として温水管１側と加熱水槽２５０との間の熱伝逹が完璧に遮断されないため、第１温度センサ２２０ａによって測定された温水の温度と温水管１内の温水の温度とは差がある。

【0186】

本発明による水栓制御装置２００は、第１温度センサ２２０ａによって測定された温水の温度と、温水管１内の温水の温度との差が大きくないという前題下で、第１温度センサ２２０ａによって測定された温水の温度を温水管１内の温水の温度と設定する。しかし、第１温度センサ２２０ａによって測定された温水の温度と温水管１内の温水の温度との差が大きい場合には、これを反映する必要がある。このために、制御器２７０は、温水使用が開始された時点に第１温度センサ２２０ａによって測定された温水の温度と、温水使用が開始された時点以後に一定時間の間隔（例えば、１０ｍｓ）で第１温度センサ２２０ａによって測定された温水の温度との差値が既定の第１基準値（例えば、２℃）より大きくなる時点に、第１温度センサ２２０ａによって測定された温水の温度を温水管１内の温水の温度に変更する。

【0187】

また、第２温度センサ２２０ｂは、冷水が流入される冷水流入口に設けられて冷水管２を通じて供給される冷水の温度を測定する。第３温度センサ２２０ｃは、加熱水槽２５０内に設けられて加熱水槽２５０に供給された温水の温度を測定する。温水の使用が終わった時点から相当な時間が経過すれば、温水管１内の温水と加熱水槽２５０内の温水はいずれも温度が低下して同じ温度になる。これとは異なって、温水の使用が終わった直後には、温水管１内の温水と加熱水槽２５０内の温水はいずれも最大供給温度（例えば、６０℃）になる。一方、加熱水槽２５０内に設けられているヒータ２５５が動作するにつれて、第３温度センサ２２０ｃによって測定された加熱水槽２５０内の温水の温度は上昇する。第４温度センサ２２０ｄは、電子弁２６０から水栓３との間に連結された配管内に設けられて電子弁２６０から水栓３に供給される排出水の温度を出力する。第１温度センサ２２０ａないし第４温度センサ２２０ｄによって測定された測定値は、制御器２７０に入力される。

【0188】

温水管１を通じて水栓制御装置２００に供給された温水は、温水直水管２４０と加熱水槽２５０とに分岐される。温水管１から流入される温水の温水直水管２４０と加熱水槽２５０とへの分配割合は、１：１ないし１：４の範囲になるように設定することが望ましい。このような分配割合は、温水直水管２４０の管径、形態、長さなどによって調節される。さらには、温水管１を通じて水栓制御装置２００に供給された温水の分岐地点に分配割合の調節可能な３－ｗａｙ弁を適用してもよく、この時、３－ｗａｙ弁の分配割合は手動に調節されるか、または制御器２７０から入力される制御信号によって自動に調節される。方向制御弁２３０は温水の分岐地点以前に設けられ、温水管１から供給される温水が温水管１の方に逆流することを防止する機能と、加熱水槽２５０から温水管１の方への熱伝逹を防止するかまたは最小化する機能を行う。

【0189】

以上の説明で、方向制御弁２３０は温水の分岐地点以前に設けられるが、これとは異なって、加熱水槽２５０の温水流入口と温水流出口とにそれぞれ方向制御弁が設けられることもある。このような実施形態は、図１１に図示されている。図１１を参照すれば、第１方向制御弁２３０ａは加熱水槽２５０の温水流入口に設けられ、第２方向制御弁２３０ｂは加熱水槽２５０の温水流入口に設けられる。このように構成することで、加熱水槽２５０を他の構成要素から熱的に遮断する。この時、第１方向制御弁２３０ａは、水を温水管１から加熱水槽２５０の方向のみに流せるが、加熱水槽２５０内の圧力が一定の第１基準圧力（例えば、５ｂａｒ）より高くなれば、加熱水槽２５０内の水を排出して加熱水槽２５０内の第２基準圧力（例えば、２ｂａｒ）以下に低める安全弁でもある。

【0190】

一方、図１０に示されている排出水の希望温度及び希望水量設定方式と、図１１に示されている方向制御弁の設置方式とを結合した構成は図１２に図示されている。図１２を参照すれば、排出水の希望温度は別途に設けられている温度設定装置２８０を通じて使用者から入力され、方向制御弁２３０ａ及び２３０ｂは、加熱水槽２５０の温水流入口及び温水流出口にそれぞれ設けられる。

【0191】

加熱水槽２５０は、一定量（例えば、１．８ｌ）の水を保存可能な容量に製作され、その内部にヒータ２５５及び第３温度センサ２２０ｃが設けられる。水栓が動作しないうちに（使用者が水を使わない間）に加熱水槽２５０内に設けられているヒータ２５５を駆動して、加熱水槽２５０内の水を既定の第１温度（例えば、８０℃）に加熱する。もし加熱水槽２５０内の水の温度が第１温度に到逹すれば、制御器２７０は、ヒータ２５５の動作を中止させる。このような状態で、加熱水槽２５０内の水の温度が既定の第２温度（例えば、４０℃）まで下降すれば、制御器２７０は、再びヒータ２５５を駆動して加熱水槽２５０内の水を既定の第１温度（例えば、８０℃）に加熱する動作を繰り返す。

【0192】

第１温度、第２温度及びヒータ２５５の駆動如何は、温水の最初の流入地点（中央暖房の場合には中央配管から各宅内に分岐される地点、個別暖房の場合には、宅内に設けられているボイラーの温水の出水地点）から水栓３までの配管内に残存している温水の水量、最初の温水温度、加熱水槽２５０の容量、温水及び冷水の水量、ヒータ２５５の容量などによって定められる。この時、排出水の希望温度を保証するためには、第１温度をなるべく高く設定することが有利ではあるが、使用者がやけどをする可能性、加熱水槽２５０の耐熱性能などを考慮すれば、なるべく９０℃以下（例えば、７５℃）に設定することが望ましい。一方、図９には、加熱水槽２５０内に一つのヒータだけ装着されていると図示されているが、加熱水槽２５０内に複数のヒータが装着されてもよい。さらには、ヒータ２５５の容量は、基本的に加熱水槽２５０の容量及び温水管１内の残存温水の最低温度によって定められる。例えば、加熱水槽２５０の容量が１．８ｌである時、２０℃の温水を１０分間加熱して８０℃に上昇させるためには、ヒータ２５５の容量は９４０Ｗ（ヒータの安全率を１．２５に設定）であればよい。このように、第１温度に加熱された加熱温水は加熱水槽２５０内に保存され、制御器２７０は、使用者による水栓３の動作に対応して電子弁２６０を制御して、加熱水槽２５０から供給される加熱温水と温水直水管２４０を通じて供給される温水とが混合された混合温水を水栓３に供給する。

【0193】

一方、前述したように第３温度センサ２２０ｃによって測定された温度だけでヒータ２５５の駆動如何を定めれば、安定的な温水の供給は可能であるが、電力消費量が増加するという問題がある。このような問題に鑑みて水栓３が使われない時、制御器２７０は、第１温度センサ２２０ａ及び第３温度センサ２２０ｃの測定値に基づいてヒータ２５５の駆動如何を定めれば、電力消費量を最適化することができる。図１３は、水栓３が使われない時、第１温度センサ２２０ａ及び第３温度センサ２２０ｃの測定値に基づいて制御器２７０によるヒータ２５５の駆動方法を示す図面である。

【0194】

図１３を参照すれば、本発明による水栓制御装置２００に電源が供給されれば、制御器２７０は、周期的に第１温度センサ２２０ａ及び第３温度センサによって測定された温水管１内の温水温度と、加熱水槽２５０内の温水温度を把握する（Ｓ１３００）。先ず、制御器２７０は、第１温度センサ２２０ａの測定値Ｔ１が第１基準温度Ｖ１より低いかどうかを確認する（Ｓ１３０５）。もし第１温度センサ２２０ａの測定値Ｔ１が第１基準温度Ｖ１以上であれば、制御器２７０はヒータ２５５をターンオフする（Ｓ１３２５）。これとは異なって、第１温度センサ２２０ａの測定値Ｔ１が第１基準温度Ｖ１より低ければ、制御器２７０は、第１温度センサ２２０ａの測定値Ｔ１が第２基準温度Ｖ２より低いかどうかを確認する（Ｓ１３１０）。もし第１温度センサ２２０ａの測定値Ｔ１が第２基準温度Ｖ２以上であれば、制御器２７０は、第３温度センサ２２０ｃの測定値Ｔ３が第５基準温度Ｖ５より低いかどうかを確認する（Ｓ１３３０）。Ｓ１３３０ステップで、第３温度センサ２２０ｃの測定値Ｔ３が第５基準温度Ｖ５以上であれば、制御器２７０は、ヒータ２５５をターンオフする（Ｓ１３２５）。これとは異なって、第３温度センサ２２０ｃの測定値Ｔ３が第５基準温度Ｖ５より低ければ、制御器２７０はヒータをターンオンする（Ｓ１３５０）。そして制御器２７０は、ヒータ２５５がターンオンされた状態で、第３温度センサ２２０ｃの測定値Ｔ３が第９基準温度Ｖ９以上になれば、ヒータ２５５をターンオフする（Ｓ１３２５）。これとは異なって、第３温度センサ２２０ｃの測定値Ｔ３が第９基準温度Ｖ９より低ければ、ヒータ２５５をオン状態に維持する（Ｓ１３５０）。

【0195】

Ｓ１３１０ステップで、第１温度センサ２２０ａの測定値Ｔ１が第２基準温度Ｖ２より低いと確認されれば、制御器２７０は、第１温度センサ２２０ａの測定値Ｔ１が第３基準温度Ｖ３より低いかどうかを確認する（Ｓ１３１５）。もし第１温度センサ２２０ａの測定値Ｔ１が第３基準温度Ｖ３以上であれば、制御器２７０は、第３温度センサ２２０ｃの測定値Ｔ３が第６基準温度Ｖ６より低いかどうかを確認する（Ｓ１３３５）。Ｓ１３３５ステップで、第３温度センサ２２０ｃの測定値Ｔ３が第６基準温度Ｖ６以上であれば、制御器２７０は、ヒータ２５５をターンオフする（Ｓ１３２５）。これとは異なって、第３温度センサ２２０ｃの測定値Ｔ３が第６基準温度Ｖ６より低ければ、制御器２７０はヒータをターンオンする（Ｓ１３６０）。そして制御器２７０は、ヒータ２５５がターンオンされた状態で、第３温度センサ２２０ｃの測定値Ｔ３が第１０基準温度Ｖ１０以上になれば、ヒータ２５５をターンオフする（Ｓ１３２５）。これとは異なって、第３温度センサ２２０ｃの測定値Ｔ３が第１０基準温度Ｖ１０より低ければ、ヒータ２５５をオン状態に維持する（Ｓ１３６０）。

【0196】

Ｓ１３１５ステップで、第１温度センサ２２０ａの測定値Ｔ１が第３基準温度Ｖ３より低いと確認されれば、制御器２７０は、第１温度センサ２２０ａの測定値Ｔ１が第４基準温度Ｖ４より低いかどうかを確認する（Ｓ１３２０）。もし第１温度センサ２２０ａの測定値Ｔ１が第４基準温度Ｖ４以上であれば、制御器２７０は、第３温度センサ２２０ｃの測定値Ｔ３が第７基準温度Ｖ７より低いかどうかを確認する（Ｓ１３４０）。Ｓ１３４０ステップで、第３温度センサ２２０ｃの測定値Ｔ３が第７基準温度Ｖ７以上であれば、制御器２７０は、ヒータ２５５をターンオフする（Ｓ１３２５）。これとは異なって、第３温度センサ２２０ｃの測定値Ｔ３が第７基準温度Ｖ７より低ければ、制御器２７０はヒータをターンオンする（Ｓ１３７０）。そして制御器２７０は、ヒータ２５５がターンオンされた状態で、第３温度センサ２２０ｃの測定値Ｔ３が第１１基準温度Ｖ１１以上になれば、ヒータ２５５をターンオフする（Ｓ１３２５）。これとは異なって、第３温度センサ２２０ｃの測定値Ｔ３が第１１基準温度Ｖ１１より低ければ、ヒータ２５５をオン状態に維持する（Ｓ１３７０）。

【0197】

Ｓ１３２０ステップで、第１温度センサ２２０ａの測定値Ｔ１が第４基準温度Ｖ４より低いと確認されれば、制御器２７０は、第３温度センサ２２０ａの測定値Ｔ３が第８基準温度Ｖ８より低いかどうかを確認する（Ｓ１３４５）。Ｓ１３４５ステップで、第３温度センサ２２０ｃの測定値Ｔ３が第８基準温度Ｖ８以上であれば、制御器２７０は、ヒータ２５５をターンオフする（Ｓ１３２５）。これとは異なって、第３温度センサ２２０ｃの測定値Ｔ３が第８基準温度Ｖ８より低ければ、制御器２７０はヒータをターンオンする（Ｓ１３８０）。そして制御器２７０は、ヒータ２５５がターンオンされた状態で、第３温度センサ２２０ｃの測定値Ｔ３が第１２基準温度Ｖ１２以上になれば、ヒータ２５５をターンオフする（Ｓ１３２５）。これとは異なって、第３温度センサ２２０ｃの測定値Ｔ３が第１２基準温度Ｖ１２より低ければ、ヒータ２５５をオン状態に維持する（Ｓ１３７０）。

【0198】

以上の説明でそれぞれの基準温度は、次の表に記載したように設定される。このような基準温度は、加熱水槽２５０の容量、温水管１内の残存温水の容量、ヒータ２５５の容量、加熱水槽２５０に対して設定された温水の最大加熱温度、温水管１内の残存温水の温度、冷水管２内の冷水の温度などによって変更される。

【0199】

【表1】

以上で説明したように、温水管１内の残存温水及び加熱水槽２５０内の加熱された温水の冷却程度によって能動的にヒータ２５５のオンオプを制御すれば、次の使用者が水栓３を使う時、即刻で使用者の希望する温度の排出水を提供することができると同時に、ヒータ２５５を駆動するためにかかる電力を低減させることができる。図１３を参照して説明したように、本発明による水栓制御装置２００が使われない時、第１温度センサ２２０ａ及び第３温度センサ２２０ｃの値について予め設定された基準温度に基づいてヒータ２５５のオンオプを制御することができる。これとは異なって、温水直水管２４０を通じて供給される残存温水と加熱水槽２５０から供給される加熱された温水とが混合された混合温水の最低供給温度、加熱水槽２５０内の加熱された温水の最高温度、及び温水管１を通じて供給される温水の温水直水管２４０と加熱水槽２５０とへの分配の割合に基づいてヒータ２５５の駆動如何を制御することができる。

【0200】

図１４は、このような方法によって制御器２７０で行われるヒータ２５５の駆動方法を示す図面である。

【0201】

図１４を参照すれば、制御器２７０は、第１水量センサ２１０ａ及び第２水量センサ２１０ｂから入力される流量値に基づいて水栓３の使用如何を把握する（Ｓ１４００）。この時、制御器２７０は、第１水量センサ２１０ａと第２水量センサ２１０ｂのうち少なくとも一つから入力された測定値が０より大きいか、または一定の流量以上であれば、水栓３が使用中であると判断する。次いで、水栓３が使用中ではないと判断されれば（Ｓ１４０５）、制御器２７０は、次の数式（１４）によって加熱水槽２５０内の温水の目標加熱温度を算出する（Ｓ１４１０）。

【0202】

【数14】

ここで、Ｔ_{３，ｔａｒｇｅｔ}は、加熱水槽２５０内の温水の目標加熱温度、Ｔ_{４，ｔａｒｇｅｔ}は、混合温水の目標供給温度、Ｔ_１は、温水管１内の残存温水の温度、そしてｋは、温水管１から温水直水管２４０と加熱水槽２５０とに分配される残存温水の分配の割合である。一例として、数式（１５）で、ｋは０．６（すなわち、温水直水管２４０と加熱水槽２５０とへの分配の割合は６：４）に設定され、Ｔ_{４，ｔａｒｇｅｔ}は４５℃に設定される。

【0203】

次いで、制御器２７０は、加熱水槽２５０内の温水の目標加熱温度（Ｔ_{３，ｔａｒｇｅｔ}）と、第３温度センサ２２０ｃによって測定された加熱水槽２５０内の温水の現在温度（Ｔ_{３，ｔｕｒ}）とを比べる（Ｓ１４１５）。もし、加熱水槽２５０内の温水の目標加熱温度（Ｔ_{３，ｔａｒｇｅｔ}）が加熱水槽２５０内の温水の現在温度（Ｔ_{３，ｔｕｒ}）より低ければ、制御器２７０は、ヒータ２５５をターンオンする（Ｓ１４２０）。これとは異なって、加熱水槽２５０内の温水の目標加熱温度（Ｔ_{３，ｔａｒｇｅｔ}）が加熱水槽２５０内の温水の現在温度（Ｔ_{３，ｔｕｒ}）より高いかまたは同一であれば、ヒータ２５５をターンオフする（Ｓ１４３０）。ヒータ２５５を駆動した後で、制御器２７０は、第３温度センサ２２０ｃによって測定された加熱水槽２５０内の温水の現在温度（Ｔ_{３，ｔｕｒ}）と加熱水槽２５０内の温水の最大加熱温度（Ｔ_{３，ｍａｘ}）とを比べる（Ｓ１４２５）。もし、加熱水槽２５０内の温水の現在温度（Ｔ_{３，ｔｕｒ}）が加熱水槽２５０内の温水の最大加熱温度（Ｔ_{３，ｍａｘ}）より高いかまたは同一であれば、ヒータ２５５をターンオフする（Ｓ１４３０）。これとは異なって、加熱水槽２５０内の温水の現在温度（Ｔ_{３，ｔｕｒ}）が加熱水槽２５０内の温水の最大加熱温度（Ｔ_{３，ｍａｘ}）より低ければ、Ｓ１４１５ステップに進む。

【0204】

以上で説明した方法によって、制御器２７０は、水栓３が使われない間に加熱水槽２５０に設けられているヒータ２５５の駆動如何を適当に制御することで、電力消費を最小化しながら以後の使用者による水栓３の使用時に、安定的に温水を供給することができる。

【0205】

一方、図１３及び図１４を参照して説明したように、本発明による水栓制御装置２００が使われない時、ヒータ２５５を適当にオンオプさせて加熱水槽２５０内の温水の温度を調節することで、使用者が水栓３を使う時に即刻で使用者の希望する温度の排出水を提供することができる。しかし、温水管１内の残存温水の温度が過度に低くなる状況、本発明による水栓制御装置２００が設けられている環境で温水管１内の残存温水の水量が加熱水槽２５０の容量に比べて多くなる状況などでは、温水管１内の残存温水が完全に消尽する前に、本発明による水栓制御装置２００で提供できる温水の温度が使用者の希望する排出水の温度より低くなる恐れがある。この場合、制御器２７０は水栓３が使用中である場合にもヒータ２５５を駆動して加熱水槽２５０内の温水を加熱することで、使用者の希望する排出水の温度を保証することができる。

【0206】

例えば、加熱水槽２５０の容量が２ｌ、ヒータ２５５の容量が１．５ｋＷ、温水管１から供給される温水の流量が１００ｍｌ／ｓ、加熱水槽２５０と温水直水管２４０との間の温水分配倍率が１：１、温水管１を通じて供給される温水の温度が２０℃、使用者の希望する排出水の温度が３８℃である時、加熱水槽２５０内の温水温度が５０℃であれば、加熱水槽２５０から５０℃の温水が５０ｍｌ／ｓの流量で排出され、温水直水管２４０を通じて２０℃の温水が５０ｍｌ／ｓの流量で排出され、電子弁２６０に３５℃の温水が１００ｍｌ／ｓの流量で供給される。よって、電子弁２６０を制御して温水１００％を水栓３に供給するとしても、使用者の希望する排出水の温度である３８℃より低い温度の温水が供給されるという問題がある。この場合、１．５ｋＷ容量のヒータ２５５を駆動すれば、加熱水槽２５０内の温水を約６℃昇温させることができ、よって使用者の希望する３８℃の温水を供給することができる。

【0207】

以上で説明したような、本発明による水栓制御装置２００が使用中である状況でヒータ２５５を駆動するかどうかは、温水管１内の残存温水の容量（すなわち、地域暖房公社によって温水が供給される場合には、中央配管から各宅内に分岐される地点、個別暖房の場合には、宅内に設けられているボイラーの温水出水地点から供給温度の温水が供給されるまで温水管１内に残っている冷却した温水の容量）、残存温水の温度、加熱水槽２５０の容量、ヒータ２５５の容量、温水管１から供給される温水の流量、加熱水槽２５０と温水直水管２４０との間の温水分配倍率、使用者の希望する排出水の温度が３８℃である時の加熱水槽２５０内の温水及び水量などによって定められる。もし本発明による水栓制御装置２００が使用中である状況でヒータ２５５を駆動させても、使用者の希望する排出水の温度を保証することができないと判断されれば、制御器２７０は、ヒータ２５５を駆動させると同時に残存温水の温度及び水量、加熱水槽２５０の容量と加熱水槽２５０内の温水温度、加熱水槽２５０と温水直水管２４０との間の温水分配倍率、ヒータ２５５の容量などに基づいて、排出水の温度及び水量を使用者の希望する排出水の温度及び水量より低く設定して水栓３に供給する。

【0208】

電子弁２６０は、水栓３が使われない時には加熱水槽２５０内の加熱された温水の熱が水栓３の方に伝達されることを防止するために、温水管の方を閉鎖する位置に制御される。そして、制御器２７０は、水栓３が使われる時点に電子弁２６０を制御して、加熱水槽２５０から出水される加熱された温水と温水直水管２４０を通じて供給される温水とが混合された混合温水と、冷水管２から供給された冷水との混合比を調節して水栓３に提供する。例えば、使用者の希望する排出水の温度及び水量がそれぞれ４０℃及び８０ｍｌ／ｓ、混合温水の温度及び水量がそれぞれ４７℃及び１００ｍｌ／ｓ、冷水の供給温度及び水量がそれぞれ２０℃及び１２０ｍｌ／ｓであれば、制御器２７０は、次の数式（１５）によって電子弁２６０の回転量を調節して混合温水及び冷水の混合比を調節する。

【0209】

【数15】

ここで、Ｋは、電子弁２６０の回転量（Ｋ＝０．５であれば、混合温水及び冷水が半分ずつ混合され、０≦Ｋ＜０．５であれば、混合温水が冷水に対して０から半分まで混合され、０．５＜ｋ≦１であれば、冷水が混合温水に対して０から半分まで混合される）、Ｔ_Ｏは、排出水の希望温度、Ｔ_Ｈは、混合温水の温度、Ｔ_Ｌは、冷水の温度、Ｑ_Ｈは、混合温水の供給水量、Ｑ_Ｌは、冷水の供給水量である。この時、Ｑ_Ｈ及びＱ_Ｌは、本発明による水栓制御装置２００が設けられる場所で測定された温水管１及び冷水管２を通じて供給される最大供給水量と設定される。

【0210】

前記の例によるそれぞれの値を数式（１５）に代入すれば、Ｋは０．２８２になる。よって、電子弁２６０は、排出水の水量に対して混合温水及び冷水がそれぞれ２８．２％及び７１．８％含まれるように制御される。結果的に、混合温水及び冷水はそれぞれ２２．５６ｍｌ／ｓ及び５７．４４ｍｌ／ｓが電子弁２６０を通じて水栓３に供給され、最終的に水栓３を通じて使用者の希望する４０℃の温度及び８０ｍｌ／ｓの水量で温水が出水される。

【0211】

一方、制御器２７０は、水栓３が使われる時点に次の数式（１６）を用いて電子弁２６０を制御することもある。

【0212】

【数16】

ここで、Ｍ_Ｏは、水栓３が使われる時点での電子弁２６０の最初開放割合（０≦ＭＯ≦１）、Ｔ_ｒｅｑは、使用者の希望排出水温度、Ｑ_Cmａｘは、冷水の最大供給水量、Ｑ_Ｈｍａｘは、温水の最大供給水量、Ｔ_１、Ｔ_２及びＴ_３は、それぞれ第１ないし第３温度センサの測定値（温水温度、冷水温度、加熱水槽２５０内の温水温度）、ｋは、０ないし１の値を持つ定数である。Ｑ_Ｈｍａｘ及びＱ_Cmａｘは、本発明による水栓制御装置２００が設けられる場所で測定された温水管１及び冷水管２を通じて供給される最大供給水量と設定される。

【0213】

数式（１６）で、Ｍ_Ｏ＝０であれば、温水と冷水との混合割合は０：１、Ｍ_０＝１であれば、温水と冷水との混合割合は１：０、そしてＭ_Ｏ＝０．５であれば、温水と冷水との混合比が１：１であり、この時、電子弁２６０を駆動するステップモータは中央に位置する。この時、制御器２７０は、Ｍ_０＞１であれば、Ｍ_０＝１と見なして温水供給の割合が最大（冷水遮断）になるように電子弁２６０を制御し、Ｍ_０＜０であれば、Ｍ_０＝０と見なして冷水供給の割合が最大（温水遮断）になるように電子弁２６０を制御する。また、ｋは、混合温水のうち温水直水管２４０を通じて供給された残存温水の流量比である。混合温水の流量が１００ｍｌ／ｓである時、加熱水槽２５０から供給された加熱温水及び温水直水管２４０を通じて供給された残存温水の水量がそれぞれ４０ｍｌ／ｓ及び６０ｍｌ／ｓであれば、ｋは０．６と計算される。

【0214】

以上で説明したように、制御器２７０は、数式（１５）及び数式（１６）によって水栓３が使われる時点で電子弁２６０の最初開放割合を定めることで、使用者の希望する温度及び流量で排出水を供給することができる。しかし、温度センサ２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃの測定誤差、水量センサ２１０ａ及び２１０ｂの測定誤差などによって、水栓３が使われる時点で定められた電子弁２６０の最初開放割合によって供給された排出水の温度及び流量が、使用者の希望する温度及び流量と異なり得る。例えば、数式（１５）及び数式（１６）で温水及び冷水の流量は、電子弁２６０が動作して水栓３を通じて排出水が排出され始めた以後に測定される。よって、数式（１５）で混合温水及び冷水の供給水量と、数式（１６）で温水及び冷水の最大供給水量とは、水栓３が使われる時点によって変わりうる。例えば、本発明による水栓制御装置２００が設けられる場所に対して、冷水管２を通じて供給される冷水の最大供給水量が１２０ｍｌ／ｓに設定された時、他の場所での冷水の使用によって、水栓３が使われる時点に冷水管２を通じて供給される冷水の供給水量は８０ｍｌ／ｓに変わりうる。この場合、数式（１５）または数式（１６）によって計算された電子弁２６０の開放割合によって電子弁２６０を制御すれば、排出水の温度は使用者の希望する温度より高くなる。このような問題は、温水管１及び冷水管２と隣接する位置に圧力センサ（図示せず）を設けることで解決される。すなわち、温水管１及び冷水管２と隣接する位置に設けられている圧力センサによって測定された値に基づいて、数式（１１）によって水栓３が使われる直前の温水流量及び冷水流量を把握することができ、この値を数式（１６）の温水及び冷水の最大供給水量と設定すれば、排出水の温度は使用者の希望する温度になりうる。以下では、圧力センサが設けられない場合に、水栓３が使われる時点に定められた電子弁２６０の開放割合を補正する方法について説明する。

【0215】

図１５は、水栓３が使われる時点に定められた電子弁２６０の開放割合を補正する方法を示すフローチャートである。

【0216】

図１５を参照すれば、水栓３の使用によって数式（１５）または数式（１６）によって電子弁２６０の初期制御が完了すれば（Ｓ１５００）、制御器２７０は、第４温度センサ２２０ｄによって測定された排出水の現在温度（Ｔ_{４，ｃｕｒ}）と、使用者が設定した排出水の希望温度（Ｔ_{４，ｔａｒｇｅｔ}）との差の絶対値が基準温度Ｔｒｅｆより小さいかどうかを確認する（Ｓ１５０５）。もし、排出水の現在温度（Ｔ_{４，ｃｕｒ}）と排出水の希望温度（Ｔ_{４，ｔａｒｇｅｔ}）との差の絶対値が基準温度Ｔｒｅｆより小さければ、制御器２７０は、電子弁２６０の開放割合に対する補正なしに終了する。これとは異なって、排出水の現在温度（Ｔ_{４，ｃｕｒ}）と排出水の希望温度（Ｔ_{４，ｔａｒｇｅｔ}）との差の絶対値が基準温度Ｔｒｅｆより大きいかまたは同一であれば、制御器２７０は、排出水の現在温度（Ｔ_{４，ｃｕｒ}）と排出水の希望温度（Ｔ_{４，ｔａｒｇｅｔ}）とを比べる（Ｓ１５１０）。もし排出水の現在温度（Ｔ_{４，ｃｕｒ}）が排出水の希望温度（Ｔ_{４，ｔａｒｇｅｔ}）より低ければ、制御器２７０は、排出水の現在温度（Ｔ_{４，ｃｕｒ}）と排出水の希望温度（Ｔ_{４，ｔａｒｇｅｔ}）との差の絶対値に一定の補正定数（α）を掛けた値を、数式（１５）によって得られたＫまたは数式（１６）によって得られたＭＯに加えた値を、新たな電子弁２６０の開放割合と定めて、電子弁２６０を制御する（Ｓ１５２０）。これとは異なって、排出水の現在温度（Ｔ_{４，ｃｕｒ}）が排出水の希望温度（Ｔ_{４，ｔａｒｇｅｔ}）より高いかまたは同一であれば、制御器２７０は、排出水の現在温度（Ｔ_{４，ｃｕｒ}）と排出水の希望温度（Ｔ_{４，ｔａｒｇｅｔ}）との差の絶対値に一定の補正定数（α）を掛けた値を、数式（１５）によって得られたＫまたは数式（１６）によって得られたＭＯから減算した値を、新たな電子弁２６０の開放割合と定めて、電子弁２６０を制御する（Ｓ１５２５）。次いで、制御器２７０は、排出水の現在温度（Ｔ_{４，ｃｕｒ}）と排出水の希望温度（Ｔ_{４，ｔａｒｇｅｔ}）との差の絶対値が基準温度Ｔｒｅｆより小さくなるまで、Ｓ１５０５ステップないしＳ１５２０ステップを繰り返して行う。

【0217】

図１５を参照して説明した水栓３が使われる時点に定められた電子弁２６０の開放割合を補正する方法は、水栓３が使われる時点から既定の第１時間（例えば、１秒）内に行われて、排出水の現在温度（Ｔ_{４，ｃｕｒ}）と排出水の希望温度（Ｔ_{４，ｔａｒｇｅｔ}）との差の絶対値を基準温度（Ｔ_ｒｅｆ）より小さくすることが望ましい。また、補正定数（α）は実験的に定められ（例えば、

【0218】

【数17】

本発明による水栓制御装置２００が設けられた環境によって変わり得る。

【0219】

以上で説明したように、水栓３が使われる時点に電子弁２６０に対する１次制御が完了すれば、制御器２７０は、温水管１から供給される温水の温度または流量の変化、冷水管２から供給される冷水の温度または流量の変化などによる２次制御を行う。２次制御が行われる場合は、ｉ）他の水使用先での温水または冷水の使用によって温水管１から供給される温水または冷水管２から供給される冷水の流量が変わる場合、ｉｉ）温水管１内の残存温水の使用によって電子弁２６０に供給される混合温水の温度が持続的に下降する場合、ｉｉｉ）温水管１内の残存温水が全部使われるにつれて、温水管１から最大供給温度の温水が供給されて、電子弁２６０に供給される混合温水の温度が持続的に上昇する場合などがある。このうち、混合温水の温度が上昇または下降する場合には、図１５を参照して説明した電子弁２６０の開放割合を補正する方法によって、排出水の温度を使用者が設定した希望温度に近接するように制御することができる。よって、以下では、他の水使用先での温水または冷水の使用によって温水管１から供給される温水または冷水管２から供給される冷水の流量が変わる場合に、電子弁２６０の開放割合を補正する方法について説明する。

【0220】

図１６は、温水管１から供給される温水または冷水管２から供給される冷水の流量が変わる場合に電子弁２６０の開放割合を補正する方法を示すフローチャートである。

【0221】

図１６を参照すれば、水栓３を使用することで数式（１５）または数式（１６）によって電子弁２６０の初期制御が完了するか、または図１５を参照して説明した電子弁２６０の開放割合を補正する方法によって排出水の温度を、使用者が設定した希望温度に近接するように制御すれば（Ｓ１６００）、制御器２７０は、第１水量センサ２１０ａによって測定された温水管１から供給される温水の現在流量ＱＨｃｕｒと以前流量ＱＨｏｌｄとの差値ＱＨＤと、第２水量センサ２１０ｂによって測定された冷水管２から供給される冷水の現在流量ＱＣｃｕｒと以前流量ＱＣｏｌｄとの差値ＱＣＤとを比べる（Ｓ１６１０）。もし、冷水の現在流量ＱＣｃｕｒと以前流量との差値ＱＣｏｌｄが、温水の現在流量ＱＨｃｕｒと以前流量ＱＨｏｌｄとの差値ＱＣｏｌｄより大きければ、制御器２７０は、温水の現在流量ＱＨｃｕｒと以前流量ＱＨｏｌｄとの差値ＱＣｏｌｄに一定の補正定数（β）を掛けた値を、数式（１５）によって得られたＫまたは数式（１６）によって得られたＭＯに加えた値を、新たな電子弁２６０の開放割合と定めて、電子弁２６０を制御する（Ｓ１６２０）。これとは異なって、冷水の現在流量ＱＣｃｕｒと以前流量との差値ＱＣｏｌｄが温水の現在流量ＱＨｃｕｒと以前流量ＱＨｏｌｄとの差値ＱＣｏｌｄより小さければ、制御器２７０は、温水の現在流量ＱＨｃｕｒと以前流量ＱＨｏｌｄとの差値ＱＣｏｌｄに一定の補正定数（β）を掛けた値を、数式（１５）によって得られたＫまたは数式（１６）によって得られたＭＯに加えた値を、新たな電子弁２６０の開放割合と定めて、電子弁２６０を制御する（Ｓ１６３０）。これとは異なって、冷水の現在流量ＱＣｃｕｒと以前流量との差値ＱＣｏｌｄが温水の現在流量ＱＨｃｕｒと以前流量ＱＨｏｌｄとの差値ＱＣｏｌｄと等しければ、制御器２７０は、電子弁２６０の開放割合をそのまま維持する。そして制御器２７０は、冷水の現在流量ＱＣｃｕｒと以前流量との差値ＱＣｏｌｄと、温水の現在流量ＱＨｃｕｒと以前流量ＱＨｏｌｄとの差値ＱＣｏｌｄとが、既定の基準値より小さくなるまでＳ１６１０ステップないしＳ１６３０ステップを繰り返して行う。

【0222】

一方、図９及び図１０を参照して説明した実施形態は、加熱水槽２５０が温水管１及び電子弁２６０に対して密閉されているため、加熱水槽２５０内の水が加熱されるにつれて体積が膨脹して、加熱水槽２５０、温水直水管２４０、温水管１と電子弁２６０との間の配管に過度に大きい圧力が加えられる。さらに、図１１及び図１２を参照して説明した実施形態は、加熱水槽２５０が密閉されているため、加熱水槽２５０内の水が加熱されるにつれて体積が膨脹して、加熱水槽２５０に過度に大きい圧力が加えられる。これは、装置の破損を引き起こすことができるため、圧力を適正レベル（例えば、温水供給水圧の１．５倍）以下に低める必要がある。このために加熱水槽２５０に圧力センサ（図示せず）を装着し、制御器２７０は、圧力センサによって測定された加熱水槽２５０内の圧力が第１基準圧力（例えば、５ｂａｒ）以上であれば、電子弁２６０の開放割合を制御して（例えば、数式（１５）の場合にＫ＝０．５、数式（１６）の場合にＭ_Ｏ＝０．５）、混合温水を冷水管の方に流せる。そして、加熱水槽２５０内の圧力または加熱水槽２５０を含む閉空間内の圧力が第２基準圧力（例えば、２ｂａｒ）に到逹すれば、制御器２７０は、電子弁２６０の開放割合を制御して（例えば、Ｋ＝０またはＭ_Ｏ＝０）、混合温水の冷水管２の方への排出を遮断する。このような制御器２７０による圧力緩和動作は、使用者の水栓３の使用と関係なく本発明による水栓制御装置２００が設けられた以後に持続的に行われる。

【0223】

さらに、制御器２７０は、加熱水槽２５０に設けられている第３温度センサ２２０ｃによって測定された値に基づいて圧力緩和動作を行うこともできる。この場合、加熱水槽２５０に圧力センサを装着する必要がなく、制御器２７０は、加熱水槽２５０に設けられている第３温度センサ２２０ｃによって測定された加熱水槽２５０内の水の温度の増加量に対応する圧力増加量を算出し、圧力増加量に対応する加熱水槽２５０内の圧力が第１基準圧力（例えば、５ｂａｒ）以上であれば、電子弁２６０の開放割合を制御して（例えば、数式（１５）の場合にＫ＝０．５、数式（１６）の場合にＭ_Ｏ＝０．５）、混合温水を冷水管の方に流せる。そして、加熱水槽２５０に設けられている第３温度センサ２２０ｃによって測定された加熱水槽２５０内の水の温度の減少量が既定の基準減少量に到逹すれば、制御器２７０は、電子弁２６０の開放割合を制御して（例えば、Ｋ＝０またはＭ_Ｏ＝０）混合温水の冷水管２の方への排出を遮断する。加熱水槽２５０内の温度増加量及び温度減少量に対応する圧力増加量及び圧力減少量は、実験的に測定されて制御器２７０に保存される。このような制御器２７０による圧力緩和動作は、使用者の水栓３の使用と関係なく本発明による水栓制御装置２００が設けられた以後に持続的に行われる。

【0224】

図１７は、本発明のさらに他の実施形態による水栓制御装置の構成を示す図面である。

【0225】

図１７を参照すれば、本発明のさらに他の実施形態による水栓制御装置２００は、温度及び水量設定手段３ａ、複数の水量センサ２１０ａ及び２１０ｂ、複数の温度センサ２２０ａないし２２０ｄ、方向制御弁２３０、温水直水管２４０、加熱水槽２５０、ヒータ２５５、電子弁２６０、及び制御器２７０を備える。

【0226】

温度及び水量設定手段３ａ、複数の水量センサ２１０ａ及び２１０ｂ、複数の温度センサ２２０ａないし２２０ｄ、複数の方向制御弁２３０ａ及び２３０ｂ、温水直水管２４０、加熱水槽２５０及びヒータ２５５の機能及び動作は、図１１を参照して説明した実施形態と等しい。複数の方向制御弁２３０ａ及び２３０ｂのうち、第２方向制御弁２３０ｂは省略されてもよい。また、加熱水槽２５０の入口側及び出口側に設けられている複数の方向制御弁２３０ａ及び２３０ｂを除去し、図１０に示されている実施形態のように、温水管１を通じて供給された温水が温水直水管２４０と加熱水槽２５０とに分岐される地点以前に一つの方向制御弁のみを設けてもよい。図１７に示されている本発明のさらに他の実施形態による水栓制御装置２００は、温水直水管２４０及び加熱水槽２５０の出口配管が電子弁２６０に直接連結される。よって、電子弁２６０は、温水直水管２４０から供給される温水、加熱水槽２５０から供給される加熱温水、及び冷水管２から供給される冷水を直接供給されて水栓３に排出水を供給する。これによって、制御器２７０の制御動作も変わる。以下では、制御器２７０による電子弁２６０の制御動作について詳細に説明する。

【0227】

制御器２７０による電子弁２６０の制御動作は、基本的に第１ないし第４温度センサ２２０ａないし２２０ｄと第１及び第２水量センサ２１０ａ及び２１０ｂの測定値に基づいて行われる。本実施形態で使われる電子弁２６０は、３個の入力のうち選択された２個の入力の間の混合比を調節する弁である。図１８には、本実施形態で使われる電子弁２６０の一例が図示されている。

【0228】

図１８を参照すれば、電子弁２６０は、第１流入管１８１０、第２流入管１８２０、第３流入管１８３０、排出管１８４０、開閉器１８５０、ステップモータ１８６０、回転軸１８７０、及び防水モジュール１８８０で構成される。第１流入管ないし第３流入管１８１０、１８２０、１８３０には、それぞれ温水直水管２４０、加熱水槽２５０の排出口と連結される配管及び冷水管２が連結される。勿論、状況によって、第１流入管及び第２流入管１８１０及び１８２０にそれぞれ加熱水槽２５０の排出口及び温水直水管２４０が連結されてもよい。排出管１８４０には水栓３と連結される配管が連結される。開閉器１８５０は、その内部が空いている二つのピストンが連結されている形態に製作される。図１９には、開閉器１８５０の一例が図示されている。図１９を参照すれば、開閉器１８５０は、同じ形態の第１ピストン１８５２、第２ピストン１８５４、及び二つのピストン１８５２と１８５４とを連結して固定させる連結モジュール１８５６で構成される。それぞれのピストン１８５２及び１８５４の長手方向の両端には、その内部にねじ山が形成されているドーナツ状の回転軸収容部が、連結部材によってそれぞれのピストン１８５２及び１８５４の円筒状ボディに固定される。このような開閉器１８５０は回転軸１８７０と結合されて、回転軸１８７０が回転するにつれて電子弁の内部を往復する。ステップモータ１８６０は、制御器２７０の制御信号に対応して時計回り方向及び逆時計回り方向に回転軸１８７０を回転させる。制御器２７０によるステップモータ１８６０の制御方法は後述する。回転軸１８７０は、その外周面にねじ山が形成されており、ステップモータ１８６０によって駆動されて開閉器１８５０を電子弁２６０の内部で往復運動させる。防水モジュール１８８０は、電子弁２６０内の流体がステップモータ１８６０の方へ流出されないようにする。防水モジュール１８８０は、電子弁２６０の外部に露出された回転軸の外周面に付着される複数のＯリングと、これを収容するカバーとで構成される。

【0229】

以下で、図１８に示されている電子弁２６０が採用された場合の制御器２７０の動作について説明する。

【0230】

制御器２７０は、第１温度センサないし第３温度センサ２２０ａないし２２０ｃの測定値Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３及び使用者が設定した希望温度（Ｔ_{４，ｔａｒｇｅｔ}）を受け入れる。この時、第３温度センサ２２０ｃの測定値Ｔ３は、温水管１内の残存温水がすべて使われて、温水管１から最大供給温度（例えば、６０℃）の温水が本発明による水栓制御装置２００に供給される時点から、加熱水槽２５０内に温水管１から供給された最大供給温度（例えば、６０℃）の温水が満たされるまでの時間の間のみに第１温度センサ２２０ａの測定値Ｔ１より低くなる。第１温度センサ２２０ａの測定値Ｔ１が第３温度センサ２２０ｃの測定値Ｔ３より大きいかまたは同一であれば、制御器２７０は、加熱水槽２５０から供給される加熱温水と冷水管２から供給される冷水とが混合されて水栓３に排出されるように電子弁２６０を制御する。また、第１温度センサ２２０ａの測定値Ｔ１が第２温度センサ２２０ｂの測定値Ｔ３と同一であるか、または第１温度センサ２２０ａの測定値Ｔ１と第２温度センサ２２０ｂの測定値Ｔ３との差の絶対値が既定の基準温度（例えば、２℃）より小さければ、制御器２７０は、温水直水管２４０から供給される温水と加熱水槽２５０から供給される加熱温水とが混合されて水栓３に排出されるように電子弁２６０を制御する。また、使用者が設定した希望温度（Ｔ_{４，ｔａｒｇｅｔ}）が第２温度センサ２２０ｂの測定値Ｔ２より大きいかまたは同一であり、第１温度センサ２２０ａの測定値Ｔ１より小さければ、制御器２７０は、冷水管２から供給される冷水と加熱水槽２５０から供給される加熱温水とが混合されて水栓３に排出されるように電子弁２６０を制御する。また、使用者が設定した希望温度（Ｔ_{４，ｔａｒｇｅｔ}）が第１温度センサ２２０ａの測定値Ｔ１より大きいかまたは同一であり、第３温度センサ２２０ｃの測定値Ｔ３より小さければ、制御器２７０は、温水直水管２４０から供給される温水と加熱水槽２５０から供給される加熱温水とが混合されて水栓３に排出されるように電子弁２６０を制御する。この時、電子弁２６０の開放割合は、数式（１５）によって得られるＫ値または数式（１６）によって得られるＭＯ値に基づいて定められる。一例として、定められたＫ値またはＭＯ値を、電子弁２６０を駆動するステップモータ１８６０の特性値、電子弁２６０に形成された流入管の直径、電子弁２６０に装着された開閉器１８５０の長さ、電子弁２６０に形成された排出管１８４０と空間的に連通するように選択された流入管などによって算出されたステップ数に変換すればよい。

【0231】

例えば、図２０の（ａ）に示されているように、制御器２７０によって電子弁２６０のステップモータ１８６０が時計回り方向に駆動すれば、回転軸１８７０が時計回り方向に回転されて、開閉器１８５０は、初期位置から第２流入管１８２０及び第３流入管１８３０を閉鎖して第１流入管１８１０を開放する地点（第１位置）に位置する。よって、温水直水管２４０を通じて供給された温水は、開閉器１８５０の左側ピストンを順次に通過して排出管１８４０に流れる。また、図２０の（ｂ）に示されているように、制御器２７０によって電子弁２６０のステップモータ１８６０が逆時計回り方向に駆動すれば、回転軸１８７０が逆時計回り方向に回転し、開閉器１８５０は、第１流入管１８１０及び第３流入管１８３０を閉鎖して第２流入管１８２０を開放する地点（第２位置）に位置する。よって、加熱水槽２５０から供給された加熱温水は、開閉器１８５０の左側ピストンを通過して排出管１８４０に流れる。このように開閉器１８５０を第１位置と第２位置との間に位置させれば、温水と加熱温水との混合比を１：０から０：１まで適当に調節することができる。

【0232】

また、図２１の（ａ）に示されているように、電子弁２６０の開閉器１８５０が第２位置にあれば、加熱水槽２５０から供給された加熱温水は、開閉器１８５０の左側ピストンを通過して排出管１８４０に流れる。そして、制御器２７０によって電子弁２６０のステップモータ１８６０が逆時計回り方向に駆動すれば、図２１の（ｂ）に示されているように、回転軸１８７０が逆時計回り方向に回転して、開閉器１８５０は、第１流入管１８１０及び第２流入管１８２０を閉鎖して第３流入管１８３０を開放する地点（第３位置）に位置する。よって、冷水管２を通じて供給された冷水は、開閉器１８５０の右側ピストン及び左側ピストンを順次に通過して排出管１８４０に流れる。このように開閉器１８５０を第２位置と第３位置との間に位置させれば、加熱温水と冷水との混合比を１：０から０：１まで適当に調節することができる。

【0233】

図２０を参照して説明した電子弁２６０の駆動方法で、開閉器１８５０の初期位置は、冷水が流入される流入管（第３流入管１８３０）のみ開放させる位置（図２１で第３位置）である。これとは異なって、電子弁２６０の開閉器１８５０の初期位置は多様に設定される。図２２の（ａ）に示されたように、冷水管２を通じて供給された冷水が開閉器１８５０の左側ピストンを通じて排出管１８４０に流れる位置を初期位置と設定することができる。また、図２２の（ｂ）に示されたように、温水直水管２４０から温水が流入される流入管（第１流入管１８１０）と冷水が流入される流入管（第３流入管１８３０）とが半分ずつ開放されて、温水直水管２４０から供給された温水と冷水管２を通じて供給された冷水とが開閉器１８５０の左側ピストンを通じて排出管１８４０に流れる位置を初期位置と設定してもよい。また、図２２の（ｃ）に示されたように、開閉器１８５０の左側ピストンの長さを右側ピストンの長さより長く製作すれば、第１流入管ないし第３流入管１８１０、１８２０、１８３０をいずれも閉鎖する位置を初期位置と設定してもよい。図２２の（ｂ）に示されているように電子弁２６０の開閉器１８５０の初期位置を設定すれば、本発明による水栓制御装置２００の故障や停電の時に、温水及び冷水が半分ずつ混合された温度の水を使うことができるという利点がある。図２２の（ｃ）に示されているように電子弁２６０を製作すれば、全体閉鎖機能を具現することができて、排出水の水量調節まで電子的に制御することができるという利点がある。図２２の（ｃ）に示されている電子弁２６０の場合に、本発明による水栓制御装置２００の故障や停電の時に電子弁２６０の開閉器１８５０を、冷水のみ供給される位置または冷水と温水とが半分ずつ供給される位置に移動させることが望ましい。このために、本発明による水栓制御装置２００には補助バッテリーを搭載して、使用者が緊急使用ボタンを押せば、補助バッテリーの電源が電子弁２６０に供給されて電子弁２６０が駆動されるようにすることが望ましい。

【0234】

図２０及び図２１を参照して説明した電子弁２６０の駆動方法で、電子弁２６０の開放割合であるＫ値またはＭＯ値は次のように定められる。図２０及び図２１を参照すれば、電子弁２６０の開閉器１８５０は、図２０の（ａ）に示されているように温水のみ供給される位置（第１位置）と、図２１の（ｂ）に示されているように冷水のみ供給される位置（第３位置）との間を往復する。この時、電子弁２６０の開閉器１８５０の初期位置は、図２１の（ｂ）に示されているように冷水のみ供給される位置（第３位置）と設定され得る。この時、第１流入管ないし第３流入管１８１０、１８２０、１８３０の内径が５mm、第２流入管１８２０と第３流入管１８３０との間が７mm、そして開閉器１８５０の長さが２８mm（左側及び右側ピストンの長さは１２mm）であれば、第１位置と第３位置との間の距離は１２mmになる。よって、ステップモータ１８６０が１回転する時に開閉器１８５０が３mm移動すれば、開閉器１８５０を第１位置から第３位置まで移動させるためには、ステップモータ１８６０を逆時計回り方向に４回転駆動すればよい。この時、ステップモータ１８６０は、分周率によって１回転当たりステップ数が変わり、１回転当たりステップ数が８００ステップである時、開閉器１８５０を第１位置から第３位置まで移動させるためには総３２００ステップがかかる。この場合、温水直水管２４０を通じて供給される温水と、加熱水槽２５０を通じて供給される加熱温水とを混合することができる位置である、第１位置と第２位置との間の距離は６mmである。よって、開閉器１８５０を第１位置から第２位置まで移動させるためにはステップモータ１８６０を逆時計回り方向に２回戦駆動すればよく、この時に必要なステップ数は１６００ステップになる。よって、図２０に示されたように、温水直水管２４０から供給される温水と加熱水槽２５０から供給される加熱温水とを混合して排出管１８４０に提供しようとする場合に、次の数式（１７）によって得られたステップ数ほどステップモータ１８６０を駆動する。

【0235】

【数18】

ここで、Ｓは、開閉器１８５０を新たな位置に移動させるために必要なステップ数（Ｓが負数であれば、ステップモータ１８６０が逆時計回り方向に回転し、正数であれば、ステップモータ１８６０が時計回り方向に回転）、Ｓ_Ｐは、開閉器１８５０の直前位置でのステップ数、Ｓ_Ｔは、開閉器１８５０が選択された二つの流入管の間の距離を移動するために必要なステップ数、そして、Ｍ_Ｒは、Ｋ値またはＭＯ値である。

【0236】

数式（１７）でＳ＝０は、温水直水管２４０を通じて供給された温水のみ排出管１８４０に流れる位置である第１位置を意味する。もし、開閉器１８５０が図２１の（ｂ）に示されている第３位置にある時、温水直水管２４０を通じて供給される温水と加熱水槽２５０を通じて供給される加熱温水とを１：１の体積比で混合して排出しようとすれば、数式（１７）によってＳは２４００になる。よって、制御器２７０は、電子弁２６０のステップモータ１８６０を時計回り方向に２４００ステップほど回転させて開閉器１８５０を８００ステップの位置に移動させる。

【0237】

また、図２１に示されたように、冷水管２から供給される冷水と加熱水槽２５０から供給される加熱温水とを混合して排出管１８４０に提供しようとする場合に、開閉器１８５０を第２位置から第３位置まで移動させるために必要なステップ数である１６００ステップを定められたＫ値またはＭＯ値に掛けた後、１６００ステップを加えて得られたステップ数ほどステップモータ１８６０を駆動する。

【0238】

【数19】

ここで、Ｓは、開閉器１８５０を新たな位置に移動させるために必要なステップ数（Ｓが負数であれば、ステップモータ１８６０が逆時計回り方向に回転し、正数であれば、ステップモータ１８６０が時計回り方向に回転）、Ｓ_Ｐは、開閉器１８５０の直前位置でのステップ数、Ｓ_Ｔは、開閉器１８５０が選択された二つの流入管の間の距離を移動するために必要なステップ数、そして、Ｍ_Ｒは、Ｋ値またはＭＯ値である。

【0239】

開閉器１８５０が温水直水管２４０を通じて供給される温水と加熱水槽２５０を通じて供給される加熱温水とを１：１の体積比で混合して排出することができる位置（８００ステップの位置）にある時、加熱水槽２５０を通じて供給される加熱温水と冷水管２を通じて供給される冷水とを１：１の体積比で混合して排出しようとすれば、数式（１８）によってＳは－１６００になる。よって、制御器２７０は、電子弁２６０のステップモータ１８６０を逆時計回り方向に１６００ステップほど回転させて開閉器１８５０を２４００ステップの位置に移動させる。

【0240】

一方、数式（１５）によって得られるＫ値または数式（１６）によって得られるＭＯ値を使わずに、図１８に示されている電子弁２６０に連結された３個の流入管のうち選択された２個の流入管の開放割合を定めてもよい。以下では、開閉器１８５０の初期位置が、図２３の（ａ）に示されているように、冷水管２を通じて供給された冷水のみ開閉器１８５０の左側ピストンを通じて排出管１８４０に流れる位置と設定された場合を挙げて説明する。この時、開閉器１８５０が電子弁２６０内で図２３の（ａ）に示されたような初期位置から、温水直水管２４０を通じて供給された温水のみ開閉器１８５０の左側ピストンを通じて排出管１８４０に流れる位置を過ぎて図２３の（ｂ）に示されたような位置に到逹すれば、加熱水槽２５０を通じて供給された加熱温水のみ開閉器１８５０の左側ピストンを通じて排出管１８４０に流れる。もし、開閉器１８５０を図２３の（ａ）に示されたような位置から図２３の（ｂ）に示されたような位置まで移動させるために必要なステップモータ１８６０の回転数をａとすれば、ステップモータ１８６０について設定された分周値によって必要なステップ数（Ｓ_ｎｅｅｄ）は、次のように定められる。

【0241】

【数20】

ここで、ａは、ステップモータの回転数、ｂは、分周値、そしてｃは、分周値が１である時にステップモータを１回転させるために必要なステップ数である。

【0242】

よって、開閉器１８５０が電子弁２６０内で移動可能な区間の総長さが図２４に示されているように１８mmであり、図２３の（ａ）に示されたような位置から図２３の（ｂ）に示されたような位置までの長さが１４mmであるとする時、ステップモータ１８６０が１回転する時に開閉器１８５０が４mm移動すれば、必要なステップモータ１８６０の回転数は３．５回になる。よって、分周値が１である時にステップモータを１回転させるために必要なステップ数が２００である時、１６分周を使えば、図２３の（ａ）に示されたような位置から図２３の（ｂ）に示されたような位置まで開閉器１８５０を移動させるために必要なステップ数（Ｓ_ｎｅｅｄ）は１１２００になる。そして、図２４の（ａ）に示されたような位置から図２４の（ｂ）に示されたような位置まで開閉器１８５０を移動させるために必要なステップ数（Ｓ_ｎｅｅｄ）は１４４００になる。

【0243】

図２３の（ａ）に示されたような位置（すなわち、初期位置）に対するステップ値を０と設定すれば、使用者が設定した希望温度（Ｔ_{４，ｔａｒｇｅｔ}）、第１温度センサ２２０ａの測定値Ｔ１、第２温度センサ２２０ｂの測定値Ｔ２、第３温度センサ２２０ｃの測定値Ｔ３によるステップモータ１８６０のステップ値は次のように定められる。

【0244】

もし、希望温度（Ｔ_{４，ｔａｒｇｅｔ}）が第１温度センサ２２０ａの測定値Ｔ１より小さければ、制御器２７０は、次の数式（２０）によって電子弁２６０を駆動するステップモータ１８６０のステップ値を算出する。

【0245】

【数21】

ここで、Ｍ_０は、ステップモータ１８６０のステップ値、ＣｏｌｄＭａｘＦｌｕｘは、冷水の最大供給流量、ＨｏｔＭａｘＦｌｕｘは、温水の最大供給流量、Ｒａは、図２４の（ａ）に示されたような位置から図２４の（ｂ）に示されたような位置まで開閉器１８５０を移動させるために必要なステップ数（Ｓ_ｎｅｅｄ）の半分に当たる値である。

【0246】

よって、冷水の最大供給量が１２０ｍｌ／ｓ、温水の最大供給量が１００ｍｌ／ｓ、希望温度が３０℃、第１温度センサ２２０ａの測定値Ｔ１が３５℃、第２温度センサ２２０ｂの測定値Ｔ２が２０℃、第３温度センサ２２０ｃの測定値Ｔ３が６０℃であれば、制御器２７０は、数式（２０）によって算出された３９５３を、電子弁２６０を駆動するステップモータ１８６０のステップ値と定める。

【0247】

これとは異なって、希望温度（Ｔ_{４，ｔａｒｇｅｔ}）が第１温度センサ２２０ａの測定値Ｔ１より大きいかまたは同一であれば、制御器２７０は、次の数式によって電子弁２６０を駆動するステップモータ１８６０のステップ数を算出する。

【0248】

【数22】

ここでＭ_０は、ステップモータ１８６０のステップ値である。

【0249】

よって、冷水の最大供給量が１２０ｍｌ／ｓ、温水の最大供給量が１００ｍｌ／ｓ、希望温度が４０℃、第１温度センサ２２０ａの測定値Ｔ１が３５℃、第２温度センサ２２０ｂの測定値Ｔ２が２０℃、第３温度センサ２２０ｃの測定値Ｔ３が６０℃であれば、制御器２７０は、数式（２１）によって算出された６７２０を、電子弁２６０を駆動するステップモータ１８６０のステップ値と定める。

【0250】

一方、図１８に示されている電子弁２６０を採用する場合に、加熱水槽２５０内に設けられているヒータ２５５の制御は、図２６に示されているように行われることが望ましい。

【0251】

図２６を参照すれば、制御器２７０は、第１水量センサ２１０ａ及び第２水量センサ２１０ｂから入力される流量値に基づいて水栓３の使用如何を把握する（Ｓ２６００）。次いで、水栓３が使用中ではないと判断されれば（Ｓ２６０５）、制御器２７０は、次の数式によって加熱水槽２５０内の温水の目標加熱温度を算出する（Ｓ２６１０）。

【0252】

【数23】

ここで、Ｔ_{３，ｔａｒｇｅｔ}は、加熱水槽２５０内の温水の目標加熱温度、Ｔ_{４，ｔａｒｇｅｔ}は、混合温水の目標供給温度、Ｔ_１は、温水管１内の残存温水の温度、そしてｋは、温水管１内の最大残存温水量である。

【0253】

数式（２２）でｋ値は、温水管の長さ及び内径によって変わる。このようなｋ値は、水栓の使用直後から最大供給温度の温水が到逹する時間に基づいて算出されて、それ自体に備えられているメモリに保存される。すなわち、ｋ値は、水栓の使用開始時点から最大供給温度の温水が到逹するまでかかる時間に、第１水量センサ２１０ａによって測定された温水の水量を掛けて算出される。この時、ヒータ２５５の頻繁なオン／オフを防止するために、混合温水の目標供給温度に対して一定量の余裕分を設定することが望ましい。例えば、数式（２２）によって得られた混合温水の目標供給温度が、設定されている混合温水の目標供給温度と３℃以上の差がある時にヒータ２５５を駆動するように設定することができる。

【0254】

次いで、制御器２７０は、加熱水槽２５０内の温水の目標加熱温度（Ｔ_{３，ｔａｒｇｅｔ}）と、第３温度センサ２２０ｃによって測定された加熱水槽２５０内の温水の現在温度（Ｔ_{３，ｔｕｒ}）とを比べる（Ｓ２６１５）。もし、加熱水槽２５０内の温水の目標加熱温度（Ｔ_{３，ｔａｒｇｅｔ}）が加熱水槽２５０内の温水の現在温度（Ｔ_{３，ｔｕｒ}）より低ければ、制御器２７０は、ヒータ２５５をターンオンする（Ｓ２６２０）。これとは異なって、加熱水槽２５０内の温水の目標加熱温度（Ｔ_{３，ｔａｒｇｅｔ}）が加熱水槽２５０内の温水の現在温度（Ｔ_{３，ｔｕｒ}）より高いかまたは同一であれば、ヒータ２５５をターンオフする（Ｓ２６３０）。ヒータ２５５を駆動した後で、制御器２７０は、第３温度センサ２２０ｃによって測定された加熱水槽２５０内の温水の現在温度（Ｔ_{３，ｔｕｒ}）と加熱水槽２５０内の温水の最大加熱温度（Ｔ_{３，ｍａｘ}）とを比べる（Ｓ２６２５）。もし、加熱水槽２５０内の温水の現在温度（Ｔ_{３，ｔｕｒ}）が加熱水槽２５０内の温水の最大加熱温度（Ｔ_{３，ｍａｘ}）より高いかまたは同一であれば、ヒータ２５５をターンオフする（Ｓ２６３０）。これとは異なって、加熱水槽２５０内の温水の現在温度（Ｔ_{３，ｔｕｒ}）が加熱水槽２５０内の温水の最大加熱温度（Ｔ_{３，ｍａｘ}）より低ければ、Ｓ２６１５ステップに進む。

【0255】

以上で説明した方法によって、制御器２７０は、水栓３が使われない間に加熱水槽２５０に設けられているヒータ２５５の駆動如何を適当に制御することで、電力消費を最小化しながら以後の使用者による水栓３の使用時に安定的に温水を供給することができる。

【0256】

一方、本発明による水栓制御装置に電源が供給される時点に、制御器２７０は、電子弁２６０内の開閉器１８５０の位置が分からなくなる。勿論、本発明による水栓制御装置の製造時に、電子弁２６０内の開閉器１８５０は初期位置（すなわち、図２３の（ａ）に示されているように冷水のみ出水される位置）に位置する。この時、図２５に示されたように、電子弁２６０のボディ及びステップモータ１８６０にフォトセンサ２５１０が設けられ、回転軸１８８０にスリットの形成されている回転板２５２０が設けられる。回転板２５２０は、ステップモータ１８６０の回転軸と共に回転する。フォトセンサ２５１０は、電子弁２６０のボディ及びステップモータ１８６０ではない本発明による水栓制御装置内で、回転板２５２０のスリットと対向する位置に設けられる。

【0257】

本発明による水栓制御装置の製造時に、電子弁２６０内の開閉器１８５０は初期位置（すなわち、図２３の（ａ）に示されているように冷水のみ出水される位置）に位置するように設定され、このような状態で本発明による水栓制御装置に電源が供給されれば、フォトセンサ２５１０がターンオンされる。しかし、製造時の電子弁２６０内の開閉器１８５０の整列誤差、回転板２５２０と回転軸１８８０との整列誤差などによって本発明による水栓制御装置が最初に設けられて電源が供給された時点、本発明による水栓制御装置の電源が遮断された後で再び電源が供給された時点などに電子弁２６０内の開閉器１８５０の整列が必要になる。このために制御器２７０は、ステップモータ１８６０を時計回り方向に１回転範囲内でフォトセンサ２５１０がターンオンされるまで回転させる。もし１回転範囲内でフォトセンサ２５１０がターンオンされなければ、制御器２７０は、逆時計回り方向に１回転の範囲内でフォトセンサ２５１０がターンオンされるまでステップモータ１８６０を回転させる。そして制御器２７０は、フォトセンサ２５１０がターンオンされた時点の開閉器１８５０の位置を初期位置と設定し、ステップモータ１８６０のステップ値を０と設定する。

【0258】

これとは異なって、ステップモータ１８６０の時計回り方向の１回転範囲内でフォトセンサ２５１０がターンオンされれば、制御器２７０は、再び時計回り方向に１回転範囲内でフォトセンサ２５１０がターンオンされなくなるまで回転させる。もし二番目の回転でもフォトセンサ２５１０がターンオンされれば、制御器２７０は、再び時計回り方向に１回転範囲内でフォトセンサ２５１０がターンオンされなくなるまで回転させる。このような過程は、フォトセンサ２５１０がターンオンされなくなるまで繰り返される。図２３及び図２４に示されている電子弁の場合に、電子弁２６０内で開閉器１８５０の最大移動距離は１８mmであるので、ステップモータ１８６０が１回転する時に開閉器１８５０が４mm移動すれば、ステップモータ１８６０の最大回転数は４．５回になる。よって、ステップモータ１８６０の時計回り方向の１回転範囲内での回転は、最大４回まで可能である。もし、それぞれの回転時にフォトセンサがターンオンされなければ、制御器２７０は、逆時計回り方向に１回転の範囲内でフォトセンサ２５１０がターンオンされるまでステップモータ１８６０を回転させる。そして制御器２７０は、フォトセンサ２５１０がターンオンされた時点の開閉器１８５０の位置を初期位置と設定し、ステップモータ１８６０のステップ値を０と設定する。このような開閉器１８５０の初期位置の設定の手続きは、本発明による水栓制御装置の使用が終わった時点にフォトセンサがターンオンされなければ行われる。

【0259】

図１７ないし図２６を参照して説明した多様な実施形態において、温水管１から供給される温水の温度が最大供給温度（例えば、６０℃）に供給される時点以後に、本発明による水栓制御装置は、加熱水槽２５０を通じて供給された加熱温水と冷水管２から供給される冷水とを混合して使用者の希望する温度及び水量の排出水を出水するように、図１８に示されたような３個の流入管及び１個の出水管を持つ電子弁２６０を制御することが望ましい。このように制御することで、使用者による水の使用が終わった時点に加熱水槽２５０内に最大供給温度（例えば、６０℃）の温水が満たされるようになって電気消費量を低減させられるという利点がある。

【0260】

さらに、図１７ないし図２６を参照して説明した多様な実施形態において、制御器２７０は、第１温度センサないし前記第３温度センサ２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃの測定値に基づいて電子弁２６０に備えられているモータ１８６０の回転方向及び回転量を制御して開閉器１８５０の位置を定める。この時、制御器２７０は、次のような方法で開閉器１８５０の位置を定めることが望ましい。

【0261】

ｉ）第１温度センサ２２０ａの測定値と第３温度センサ２２０ｃの測定値との差が既定の第１基準誤差（例えば、±１℃）以下であり、排出水の目標温度が第１温度センサ２２０ａの測定値以上であれば、開閉器１８５０は第１移動範囲内でその位置が定められ、ｉｉ）第１温度センサ２２０ａの測定値と第３温度センサ２２０ｃの測定値との差が既定の第１基準誤差以下であり、排出水の目標温度が第１温度センサ２２０ａの測定値より低ければ、開閉器１８５０は第３移動範囲内でその位置が定められ、ｉｉｉ）第１温度センサ２２０ａの測定値と第３温度センサ２２０ｃの測定値との差が既定の第１基準誤差より大きくて、第３温度センサ２２０ｃの測定値が第１温度センサ２２０ａの測定値より高ければ、排出水の目標温度が第１温度センサ２２０ａの測定値以上である場合に、開閉器１８５０は第１移動範囲内でその位置が定められ、排出水の目標温度が第１温度センサ２２０ａの測定値より低い場合に、開閉器１８５０は第２移動範囲内でその位置が定められるが、排出水の目標温度が前記第１温度センサ２２０ａの測定値より高くなる時点から、開閉器１８５０は第３移動範囲内でその位置が定められ、ｉｖ）第１温度センサ２２０ａの測定値と第３温度センサ２２０ｃの測定値との差が既定の第１基準誤差より大きくて、第３温度センサ２２０ｃの測定値が第１温度センサ２２０ａの測定値より低ければ、開閉器１８５０は第３移動範囲内でその位置が定められる。

【0262】

この時、開閉器１８５０の第１移動範囲は、加熱水槽２５０から供給される加熱温水を受け入れて電子弁２６０に提供する第１流入管１８１０と、温水直水管２４０から供給される温水を受け入れて電子弁２６０に提供する第２流入管１８２０との開放割合が１：０ないし０：１の間で定められる移動範囲であり、第２移動範囲は、第２流入管１８２０と、冷水管２から供給される冷水を受け入れて電子弁２６０に提供する第３流入管１８３０との開放割合が１：０ないし０：１の間で定められる移動範囲であり、第３移動範囲は、第１流入管１８１０と第３流入管１８３０との開放割合が１：０ないし０：１の間で定められる移動範囲である。

【0263】

これとは異なって、図１７ないし図２６を参照して説明した多様な実施形態において、制御器２７０は、第１温度センサ２２０ａの測定値と排出水の目標温度とを比べて電子弁２６０に備えられているモータ１８６０の回転方向及び回転量を制御して開閉器１８５０の位置を定めてもよい。この時、第１温度センサ２２０ａの測定値が排出水の目標温度以上であれば、制御器２７０は、第３移動範囲内で開閉器１８５０の位置を定める。また、第１温度センサ２２０ａの測定値が排出水の目標温度より低ければ、制御器２７０は第１移動範囲内で開閉器１８５０の位置を定める。

【0264】

本発明による水栓制御装置の多様な実施形態において、水栓に最大供給温度（例えば、６０℃）の温水が到逹するまで排出水の温度が既定の最低供給温度（例えば、４０℃）を維持するように、加熱水槽２５０の容量及び加熱水槽２５０内の温水の加熱温度が設定される。よって、水栓が動作する間に加熱水槽２５０から電子弁２６０に供給される加熱温水は、最大供給温度の温水が加熱水槽２５０に入力される時点に少なくとも既定の最低供給温度より高い温度に維持される。最大供給温度の温水が加熱水槽２５０に供給される時点に、温水直水管２４０にも最大供給温度の温水が供給される。たとえ加熱水槽２５０内の温水の温度が温水直水管２４０内の温水の温度より低いとしても、最大供給温度の温水が加熱水槽２５０に供給されるにつれて、加熱水槽内の温水の温度は益々上昇して温水の最大供給温度に到逹する。よって、第１温度センサ２２０ａの測定値と排出水の目標温度との比較結果のみを用いて電子弁２６０の開閉器１８５０の位置を定めることができる。

【0265】

この時、排出水の温度が既定の最低供給温度（例えば、４０℃）を維持するように、制御器２７０は、温水供給地点と水栓とを連結する温水管１内に存在する残存温水の水量、加熱水槽２５０の容量及び第１温度センサ２２０ａの測定値に基づいて、排出水に対して設定された最低供給温度を水栓に供給するための加熱水槽２５０内の温水の加熱温度を算出し、算出された加熱温度及び第３温度センサ２２０ｃの測定値に基づいて加熱水槽２５０に備えられているヒータの駆動如何を定める。以下では、残存温水の水量が４ｌ、残存温水の温度が２２℃、加熱水槽２５０の容量が２ｌ、排出水に対して設定された最低供給温度が４０℃、残存温水の供給水量が１００ｍｌ／ｓである場合を挙げて制御器２７０によるヒータ駆動方法を説明する。

【0266】

先ず、図１７に示されている実施形態では、加熱水槽２５０から供給される加熱温水と温水直水管２４０から供給される温水とが混合された排出水を水栓に提供することができる。例えば、加熱水槽２５０と温水直水管２４０とに分配される残存温水の体積比は、電子弁２６０の開閉器１８５０の第１移動範囲内での位置によって定められる。例えば、電子弁２６０の開閉器１８５０が、第１流入管１８１０と第２流入管１８２０との開放割合が１：０になる地点に位置すれば、１００ｍｌ／ｓの残存温水は全部加熱水槽２５０に供給される。これとは異なって、電子弁２６０の開閉器１８５０が、第１流入管１８１０と第２流入管１８２０との開放割合が１：１になる地点に位置すれば、残存温水は、加熱水槽２５０及び温水直水管２４０にそれぞれ５０ｍｌ／ｓずつ供給される。

【0267】

一方、加熱水槽２５０に残存温水が供給されるにつれて、加熱水槽２５０内の加熱温水の温度は経時的に低くなる。この時、加熱水槽２５０に残存温水が供給され始めた時点から毎秒経過する度に加熱水槽２５０内の加熱温水の温度は次の数式によって算出される。

【0268】

【数24】

ここで、Ｔ_ｔは、ｔ秒で加熱水槽２５０内の加熱温水の温度（℃）、Ｔ_ｔ－１は、ｔ－１秒で加熱水槽２５０内の加熱温水の温度（℃）、Ｔ_Ｒは、残存温水の温度（℃）、Ｑ_Ｔは、加熱水槽２５０の容量（ｍｌ）、Ｑ_Ｒは、ｔ秒で加熱水槽２５０に供給される残存温水の水量（ｍｌ／ｓ）である。

【0269】

もし加熱水槽２５０に供給された残存温水が加熱水槽２５０内の加熱温水と均一に混合すると仮定すれば、加熱水槽２５０内の加熱温水の温度は一定の傾きで下降する。すなわち、加熱水槽２５０内の加熱温水の最初温度をＴ_０、排出水の目標温度をＴ_Ｔ、残存温水の温度をＴ_Ｒ、温水の供給水量をＱ_Ｔとすれば、加熱水槽２５０内の加熱温水の温度は次のように定められる。

【0270】

【数25】

数式（２４）によれば、温水の供給水量、加熱水槽２５０内の加熱温水の最初温度及び排出水の目標温度が一定である時、加熱水槽２５０内の加熱温水の温度の秒当たり下降程度は残存温水の温度に依存するということが分かる。下記の表には、温水の供給水量が１００ｍｌ／秒、加熱水槽２５０内の加熱温水の最初温度が６０℃、排出水の目標温度が４０℃である時、残存温水の温度による加熱水槽２５０内の加熱温水の温度の秒当たり下降程度が記載されている。

【0271】

【表2】

よって、加熱水槽２５０に供給された残存温水が加熱水槽２５０内の加熱温水と均一に混合される条件で、温水の供給水量が１００ｍｌ／秒、加熱水槽２５０内の加熱温水の最初温度が６０℃、排出水の目標温度が４０℃、残存温水の温度が２０℃であれば、加熱水槽２５０内の加熱温水は秒当たり１℃下降し、結果的に水栓の使用時点から２０秒が経過した時点に、加熱水槽２５０内の加熱温水は排出水の目標温度と同じ４０℃になる。しかし、本発明による水栓制御装置に適用される加熱水槽２５０では、その左側の下端に温水管１から供給される温水が入力され、加熱水槽２５０内で加熱された加熱温水はその右側の上端に出力される。よって、加熱水槽２５０に供給された残存温水が加熱水槽２５０内の加熱温水と均一に混合されず、残存温水は、加熱水槽２５０の左側の下端から徐々に加熱温水と混合される。結果的に、水栓が使われる時点から約１０秒が経過した時点まで加熱水槽２５０から出力される加熱温水の温度は実質的に変わらず、水栓が使われる時点から約１０秒が経過した時点以後に一定の値に下降する。次の表には、本発明による水栓制御装置に適用される加熱水槽２５０の容量が２ｌ、温水管１内の残存温水の水量が４ｌ、加熱水槽２５０内の加熱温水の最初温度が６０℃、残存温水の温度が２０℃、排出水の目標温度が４０℃である時、水栓の使用時点から温水管１内の残存温水が全部排出される時点まで、残存温水の供給水量による残存温水が全部排出されるまでの所要時間及び加熱水槽２５０内の加熱温水の温度が記載されている。

【0272】

【表3】

一方、加熱水槽２５０内の加熱温水の初期値が高いほど、水栓の使用時点から温水管１内の残存温水が全部排出される時点に加熱水槽２５０内の加熱温水の温度が高く維持される。例えば、加熱水槽２５０の容量が２ｌ、温水管１内の残存温水の水量が４ｌ、加熱水槽２５０内の加熱温水の最初温度が７０℃、残存温水の温度が２０℃、排出水の目標温度が４０℃である時、水栓の使用時点以後に温水管１内の残存温水が全部排出される時点に、加熱水槽２５０内の加熱温水の温度は５１．０℃になる。よって、加熱水槽２５０の容量、温水管１内の残存温水の水量、残存温水の温度、排出水の目標温度によって加熱水槽２５０内の加熱温水の最初温度を適当に設定することが望ましい。すなわち、加熱水槽２５０内の加熱温水の最初温度を高く設定すれば、温水管１内の残存温水が全部排出されるまで排出水の目標温度を保証することができるという利点があるが、加熱水槽２５０内のヒータによる電力消費が増加するという問題がある。よって、制御器２７０は、排出水の目標温度と残存温水の温度との差値に基づいて加熱水槽２５０内の加熱温水の秒当たり温度減少値を算出し、加熱水槽２５０の容量、温水管１内の残存温水の水量、残存温水の温度、残存温水の供給水量及び排出水の目標温度に基づいてヒータを駆動して、加熱水槽２５０内の加熱温水の初期温度を定める。

【0273】

このために制御器２７０は、本発明による水栓制御装置が設けられた環境で、温水の供給地点から水栓まで連結される温水管１内の残存温水の水量及び残存温水の温度を測定して、それ自体に備えられているメモリに保存することが望ましい。この時、温水の供給地点から水栓まで連結される温水管１内の残存温水の水量は、水栓の使用が開始された時点から最大供給温度の温水が供給されるまでかかる時間及び温水の供給水量に基づいて算出される。例えば、水栓の使用が開始された時点から最大供給温度の温水が供給されるまでかかる時間が４０秒であり、温水の供給水量が１００ｍｌ／ｓであれば、温水管１内の残存温水の水量は４ｌになる。また、残存温水の温度は季節別に差があるため、制御器２７０は、１週間間隔または１ヶ月間隔で残存温水の温度を測定してメモリに保存することが望ましい。これによって、制御器２７０は、本発明による水栓制御装置が設けられた環境で残存温水の温度によってヒータの駆動如何を制御することで、加熱水槽２５０内の温水の初期加熱温度を最適に設定することができる。

【0274】

以上のように、制御器２７０の制御によって加熱水槽２５０内の加熱水槽２５０内の温水が初期加熱温度に到逹した後で使用者の希望する排出水の温度を設定すれば、制御器２７０は、使用者が設定した希望温度に対応する目標温度を算出する。この時、排出水の目標温度は使用者が設定した希望温度と等しく設定され、使用者が設定した希望温度より一定温度ほど低く（例えば、２℃低い温度）設定されてもよい。次いで、水栓に供給される温水の温度が排出水に対して設定された最低供給温度（例えば、４０℃）または排出水の目標温度（例えば、４０℃）に到逹する前に温水管１から最大供給温度（例えば、６０℃）の温水が供給されれば、温水直水管２４０は、最大供給温度の温水で満たされる。これとは異なって、加熱水槽２５０は、温水管１から最大供給温度（例えば、６０℃）の温水が供給される直前の温度（例えば、４２℃）の温水で満たされる。そして温水管１から最大供給温度の温水が持続的に供給されるにつれて、一定時間が経過すれば、加熱水槽２５０も最大供給温度の温水で満たされる。よって、制御器２７０は、温水管１から最大供給温度の温水が供給される時点から電子弁２６０を制御して、加熱水槽２５０から入力される温水と冷水管２から入力される冷水とを混合して水栓に提供する。このような制御動作によって水栓の使用が終わった時点に、加熱水槽２５０は、最大供給温度の温水で満たされてヒータの駆動を最小化することができる。

【0275】

一方、図１８を参照して説明した電子弁２６０を使う代りに、図２７に示されているカートリッジが採用された電子弁を使ってもよい。図２７を参照すれば、カートリッジは、第１流入管２７１０、第２流入管２７２０、第３流入管２７３０、排出管２７４０、及び回転ノブ２７５０で構成される。回転ノブ２７５０は、図１８を参照して説明したステップモータの回転軸と結合されて、ステップモータの回転に対応して回転する。例えば、ステップモータのステップ数が０ステップから３６００ステップほど時計回り方向に回転する時、回転ノブ２７５０が０゜から３６０゜に時計回り方向に回転すれば、ステップモータが３６００ステップほど回転する度に、回転ノブ２７５０は一回りずつ回転する。図１７に示されている実施形態で、図２７に示されているカートリッジの第１流入管２７１０、第２流入管２７２０及び第３流入管２７３０に加熱水槽２５０、温水直水管２４０及び冷水管２がそれぞれ連結されている場合を挙げて、ステップモータの回転による電子弁の動作について説明する。もし、ステップモータのステップ数が０である時、第１流入管２７１０に流入された加熱温水のみ排出管２７４０で全量出水され、ステップモータのステップ数が１２００である時、第２流入管２７２０に流入された残存温水のみ排出管２７４０に全量出水され、ステップモータのステップ数が２４００である時、第３流入管２７３０に流入された冷水のみ排出管２７４０に全量出水される。よって、ステップモータのステップ数が０ないし１２００の間で変われば、加熱温水と残存温水とが１：０ないし０：１の体積比で混合され、ステップモータのステップ数が１２００ないし２４００の間で変われば、残存温水と冷水とが１：０ないし０：１の体積比で混合され、ステップモータのステップ数が２４００ないし３６００の間で変われば、冷水と加熱温水とが１：０ないし０：１の体積比で混合される。このような方法によって図２７に示されているカートリッジが採用された電子弁を使って、加熱温水が入力される第１流入管２７１０、残存温水が入力される第２流入管２７２０、及び冷水が入力される第３流入管２７３０のうち二つの流入管を選択した後、選択された二つの流入管の開放割合を調節することで、図１８に示されている電子弁と同じ効果を得ることができる。

【0276】

一方、図１７に示されている実施形態で、温度及び水量設定手段３ａは多様な形態に具現されうる。先ず、温度及び水量設定手段３ａは、図１及び図２を参照して説明したような水栓及び回転センサ（例えば、ロータリーセンサまたはエンコーダ）で構成される。この場合、水栓ノブの水平回転量によって排出水の目標温度が定められ、水栓ノブの垂直回転量によって排出水の目標水量が定められる。次いで、温度及び水量設定手段３ａは、前述したように、水栓ノブの代りに水栓ノブの垂直及び水平回転量に対応する情報を別途の入力装置を通じて使用者から入力される。さらに、水栓ノブの垂直及び水平回転量に対応する情報の代りに、使用者の希望する排出水の温度及び水量が、使用者から入力されてもよい。この時、別途の入力装置は、スマートフォン、入力装置及び出力装置を備える制御パネルなどになる。スマートフォンが入力装置として使われる場合、スマートフォンには、本発明による水栓制御装置１００を制御するためのアプリが設けられることが望ましい。制御パネルの出力装置には、冷水の温度、温水の温度、冷水の水量、温水の水量、排出水の温度、排出水の水量などが使用者の選択または設定状態によって選択的に表示される。また、制御パネルの入力装置は、タッチスクリーン、音声認識装置、ボタン入力装置などの形態を持つ。この場合、本発明による水栓制御装置１００は、入力装置及び出力装置とデータを送受信するための通信部を備え、ブルートゥースモジュール、ワイファイモジュールなどを含む有線または無線通信の可能な装置が、通信部として採択される。また、温度及び水量設定手段３ａは、図９を参照して説明したような水栓及び回転センサ（例えば、ロータリーセンサまたはエンコーダ）で構成される。この場合、排出水の目標温度は水栓ノブの水平回転量によって定められ、排出水の目標水量は水栓ノブの垂直回転量に連動するカートリッジによって物理的に定められる。この時、制御器２７０は、第１水量センサ２１０ａ及び第２水量センサ２１０ｂのうちいずれか一つまたは二つともによって測定された値に基づいて排出水の水量を把握する。これとは異なって、排出水の水量は、水栓ノブと別途に設けられている回転センサ（例えば、ロータリーセンサまたはエンコーダ）の回転量に基づいて定められてもよい。

【0277】

一方、図１７ないし図２７を参照して説明した実施形態で、排出水の水栓への排出は電子的に制御される。例えば、図１７に示されている電子弁２６０と水栓３との間に設けられている別途の電子弁（図示せず）によって排出水の排出量を調節して、排出水を目標水量ほど水栓に提供することができる。図２７は、図１７に示されている電子弁２６０と水栓３との間に設けられている別途の電子弁によって排出水の排出量を調節して、排出水を目標水量ほど水栓に提供する実施形態を示す図面である。図２７に示されている本発明のさらに他の実施形態による水栓制御装置２７００は、図１７を参照して説明した実施形態の構成と電子弁の数及びそれによる制御動作だけ異なり、構成要素の動作は実質的に等しい。よって、以下では、電子弁の個数変化による制御動作について説明する。

【0278】

図２７を参照すれば、図１７に示されている実施形態と比べる時、図１７の電子弁２６０に当たる第１電子弁２６０ａと水栓３との間に第２電子弁２６０ｂが加えられる。第１電子弁２６０ａは、図１７に示されている電子弁２６０と等しく動作し、第２電子弁２６０ｂは、第１電子弁２６０ａの出力配管から排出水を受け入れて出力し、制御器２７０の制御信号によって第１電子弁２６０ａの出力配管から入力された混合温水の排出量を調節して水栓３またはシャワーヘッド（図示せず）に出力する。図２７に示されている実施形態２７００で、温度及び水量設定手段３ａは前述したように多様な形態に具現され、加熱水槽２５０の出水端に設けられている第２方向制御弁２３０ｂは除去される。

【0279】

この場合、第２電子弁２６０ｂとしては、入力された水の出水量を調節するカートリッジが採用された電子弁が使われる。この時、制御器２７０は、排出水の目標水量に対応して第２電子弁２６０ｂに備えられているステップモータを制御してカートリッジの開閉量を調節することで、水栓またはシャワーヘッドに排出される排出水の水量を目標水量とする。これとは異なって、図２７に示されている第１電子弁２６０ａと水栓３との間に設けられる第２電子弁２６０ｂには、図２８または図２９に示されているカートリッジが採用される。もし図２８に示されている電子弁が採用されれば、排出管２７４０に図２７に示されている第１電子弁２６０ａの出水管が連結され、第１流入管２７１０には水栓３が連結され、第２流入管２７２０には移動式シャワーヘッドが連結される。この時、第３流入管２７３０は遮断される。よって、図２８に示されているカートリッジが採用された第２電子弁２６０ｂを使う場合に、制御器２７０によって第２電子弁２６０ｂに備えられているステップモータのステップ数が０であれば、排出水が水栓３に排出され、第２電子弁２６０ｂに備えられているステップモータのステップ数が１２００であれば、排出水が移動式シャワーヘッドに排出され、２４００であれば、排出水はどちらにも排出されない。これとは異なって、図２９に示されている電子弁が採用されれば、排出管２７４０に図２７に示されている第１電子弁２６０ａの出水管が連結され、第１流入管２８１０には水栓３が連結され、第２流入管２８２０には移動式シャワーヘッドが連結され、第３流入管２８３０には固定式シャワーヘッドが連結されてもよい。この時、第４流入管２８４０は遮断される。よって、図２９に示されているカートリッジが採用された第２電子弁２６０ｂを使う場合、制御器２７０によって第２電子弁２６０ｂに備えられているステップモータのステップ数が０であれば、排出水が水栓３に排出され、第２電子弁２６０ｂに備えられているステップモータのステップ数が９００であれば、排出水が移動式シャワーヘッドに排出され、第２電子弁２６０ｂに備えられているステップモータのステップ数が１８００であれば、排出水が固定式シャワーヘッドに排出され、第２電子弁２６０ｂに備えられているステップモータのステップ数が２７００であれば、排出水はどちらにも排出されない。

【0280】

図３０は、本発明のさらに他の実施形態による水栓制御装置の構成を示す図面である。

【0281】

図３０を参照すれば、本発明のさらに他の実施形態による水栓制御装置２９００は、図１７を参照して説明した実施形態の構成と電子弁の数及びそれによる制御動作だけ異なり、構成要素の動作は実質的に等しい。よって、以下では、電子弁の個数変化による制御動作について説明する。

【0282】

図３０を参照すれば、図１７に示されている実施形態と比べる時、図１７の電子弁２６０が図３０に示されている実施形態２９００では、第１電子弁２６０ａ、第２電子弁２６０ｂ、及び第３電子弁２６０ｃに分離される。第１電子弁２６０ａは、加熱水槽２５０から加熱温水を受け入れる第１入力配管及び温水直水管２４０から残存温水を受け入れる第２入力配管を備え、制御器２７０の制御信号によって加熱温水と残存温水との体積比を１：０から０：１まで混合して出力する。第２電子弁２６０ｂは、第１電子弁２６０ａの出力配管から混合温水を受け入れて出力し、制御器２７０の制御信号によって、第１電子弁２６０ａの出力配管から入力された混合温水の排出量を調節して水栓に出力する。第３電子弁２６０ｃは、冷水管２から冷水を受け入れて出力し、制御器２７０の制御信号によって冷水管２から入力された冷水の排出量を調節して水栓に出力する。図３０に示されている実施形態２９００で、温度及び水量設定手段３ａは、前述したように多様な形態に具現されてもよく、第１電子弁２６０ａと第２電子弁２６０ｂとの間に第５温度センサが設けられてもよい。また、加熱水槽２５０の出水端に設けられている第２方向制御弁２３０ｂは除去されてもよい。

【0283】

図３０に示されている実施形態２９００で、第１温度センサ２２０ａによって測定された残存温水の温度が２０℃であり、第２温度センサ２２０ｂによって測定された冷水の温度が１８℃であり、第３温度センサ２２０ｃによって測定された加熱水槽２５０内の加熱温水の温度が６０℃であり、使用者が設定した希望温度に対応する排出水の目標温度が４０℃であり、温水管１を通じて供給される温水の水量が１００ｍｌ／ｓであり、冷水管２を通じて供給される冷水の水量が１２０ｍｌ／ｓであり、温水供給地点から水栓との間の温水管１に存在する残存温水の水量が４ｌであり、加熱水槽２５０の容量が４ｌであれば、制御器２７０の制御動作は次の通りである。この時、加熱水槽２５０に残存温水が供給されることによって第３温度センサ２２０ｃによって測定される加熱水槽２５０内の温度変化は、水栓が使われる時点から１０秒間秒当たり０．１℃ずつ下降し、以後に１０秒間秒当たり０．８℃ずつ下降し、その以後には秒当たり０．５℃ずつ下降すると仮定する。加熱水槽２５０内の温度下降の程度は、加熱水槽２５０の内部の形態、温水管１から供給される温水の入力位置、加熱水槽２５０から温水が出力される温水の出力位置、第３温度センサ２２０ｃの設置位置などによって変わり、加熱水槽２５０に残存温水が供給されることによって第３温度センサ２２０ｃによって測定される加熱水槽２５０内の温度変化は実験的に定められる。このような条件で、水栓の使用時点から４０秒が経過した時点に、温水供給地点から水栓との間の温水管１に存在する残存温水が完全に消尽し、この時点から最大供給温度（例えば、５０℃）の温水が温水管１を通じて水栓に供給される。この時、加熱水槽２５０に設けられている第３温度センサ２２０ｃによって測定される加熱水槽２５０内の加熱温水の温度は約４１℃になる。

【0284】

先ず、第１温度センサ２２０ａによって測定された温水管１から供給される温水の温度が最大供給温度（例えば、５０℃）になるまで、制御器２７０は、第１電子弁２６０ａから出力される混合温水の温度が排出水の目標温度である４０℃になるように第１電子弁２６０ａの開放割合を制御する。そして、第１温度センサ２２０ａによって測定された温水管１から供給される温水の温度が最大供給温度（例えば、５０℃）になるまで、制御器２７０は、第１電子弁２６０ａから入力される混合温水が全部水栓３に排出され、冷水は排出されないように第３電子弁２６０ｃを閉鎖するように制御する。また制御器２７０は、第２電子弁２６０ｂを制御して第２電子弁２６０ｂから水栓に供給される混合温水の水量が排出水の目標水量になるように制御する。

【0285】

次いで、第１温度センサ２２０ａによって測定された温水管１から供給される温水の温度が最大供給温度（例えば、５０℃）に到逹すれば、制御器２７０は、加熱水槽２５０から入力される温水が全部出力されるように第１電子弁２６０ａを制御する。このような制御動作によって、加熱水槽２５０は水栓の使用が終わる時点に最大供給温度（例えば、５０℃）の温水で満たされて、加熱水槽２５０内に設けられているヒータ２５５の駆動を最小化することができる。また、制御器２７０は、排出水の目標温度及び目標水量に対応して第２電子弁２６０ｂ及び第３電子弁２６０ｃを制御する。以下では、第２電子弁２６０ｂに４４℃の加熱温水が１００ｍｌ／ｓの水量で入力され、第３電子弁２６０ｃに１８℃の冷水が１２０ｍｌ／ｓの水量で入力される場合を挙げて説明する。もし、排出水の目標温度及び目標水量がそれぞれ４０℃及び６０ｍｌ／ｓであれば、第２電子弁２６０ｂから水栓３に５０．８ｍｌ／ｓの混合温水が供給され、第３電子弁２６０ｃから水栓３に９．２ｍｌ／ｓの冷水が供給される。これとは異なって、排出水の目標温度及び目標水量がそれぞれ４０℃及び１００ｍｌ／ｓであれば、第２電子弁２６０ｂから水栓３に８４．６ｍｌ／ｓの混合温水が供給され、第３電子弁２６０ｃから水栓３に１５．４ｍｌ／ｓの冷水が供給される。一方、第２電子弁２６０ｂから水栓３に混合温水の最大供給量である１００ｍｌ／ｓの混合温水を供給する時、排出水の目標温度である４０℃を水栓３に供給するためには、第３電子弁２６０ｃから水栓３に１８．ｍｌ／ｓの冷水を供給すればよい。よって、該条件で水栓３に供給される排出水の最大供給量は１１８．２ｍｌ／ｓになる。

【0286】

以上で説明したように、図３０を参照して説明した実施形態の場合に、図２７を参照して説明した実施形態よりは、水栓３を通じて排出される排出水の供給量を増加させることができるという利点がある。一方、図３０を参照して説明した実施形態で、第２電子弁２６０ｂから供給される混合温水と第３電子弁２６０ｃから供給される冷水とが混合される地点と水栓３との間に排出水を水栓３、シャワーヘッド（図示せず）、及び浴槽（図示せず）に分岐させるダイバータ設けることができる。この時、初期位置が浴槽と設定されたダイバータを使えば、リモートコントロールによって使用者の希望する時間に浴槽に温水を満たす機能を具現することができる。勿論、第２電子弁２６０ｂから供給される混合温水と第３電子弁２６０ｃから供給される冷水とが混合される地点と水栓３との間に、図２８に示されているカートリッジが採用された電子弁を設けてもよい。この場合、制御器２７０によって該電子弁に備えられているステップモータのステップ数が０であれば、排出水が水栓に排出され、該電子弁に備えられているステップモータのステップ数が９００であれば、排出水が移動式シャワーヘッドに排出され、該電子弁に備えられているステップモータのステップ数が１８００であれば、排出水が固定式シャワーヘッドに排出され、該電子弁に備えられているステップモータのステップ数が２７００であれば、排出水がどちらにも排出されない。

【0287】

一方、図１ないし図１６を参照して説明した多様な実施形態に適用された構成要素及び実施形態の駆動方法は、図１７ないし図３０を参照して説明した実施形態にも適用される。一例として、図１を参照して説明した実施形態で季節別または使用者別に排出水の目標温度を異なって設定する構成が、図１７ないし図３０を参照して説明した実施形態にも適用される。

【0288】

以上、実施形態を参照して説明したが、当業者であれば、下記の特許請求の範囲に記載の本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で、本発明を多様に修正及び変更できるということを理解できるであろう。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】