(57)【要約】【課題】  使用者の意向を踏まえ、かつエネルギー効率的に有利なタイミングで風呂の湯張り運転を行なうように誘導することができるコージェネレーションシステムを提供する。【解決手段】  使用者が予約した湯張り運転の開始時刻より前に蓄熱量が最大となったときは、湯張り運転の開始時刻を早めて蓄熱量が最大となった時刻に強制的に湯張り運転を開始する。蓄熱量が最大となったときに湯張り運転を行なうことによって、蓄熱を消費し、以降に発生する発電熱の回収を継続して行なうことができる。使用者の意向を踏まえ、かつ熱効率的に有利な湯張り運転のタイミングをアドバイスするのみに留まらず、そのタイミングで実際に湯張り運転を行なえるように誘導する。【選択図】  図１
2006046736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力需要に応じて発電し、発電に伴って発生する発電熱を蓄熱し、蓄熱した熱エネルギーを必要時に供給するコージェネレーションシステムであり、
湯張り終了時刻を記憶している手段と、
記憶している湯張り終了時刻から湯張り開始時刻を算出する手段と、
算出した湯張り開始時刻に湯張り運転を開始する湯張り手段と、
算出した湯張り開始時刻よりも前に蓄熱量が最大となった時に、前記湯張り手段の運転を強制的に開始させる手段と、
を備えていることを特徴とするコージェネレーションシステム。
【請求項２】
前記強制湯張り開始手段は、蓄熱量が最大となった時に湯張り運転を開始し、記憶している湯張り終了時刻に湯張り運転が完了するモードで、湯張り手段を作動させることを特徴とする請求項１のコージェネレーションシステム。
【請求項３】
蓄熱実績の経時的変化を記憶している記憶手段と、
記憶手段が記憶している蓄熱実績から将来の蓄熱量の経時的変化を予測する予測手段と、
記憶している湯張り終了時刻から算出した湯張り開始時刻より後に蓄熱量が最大となることが予測手段によって予測されたとき、蓄熱量が最大となる時刻を湯張り開始時刻としたときの湯張り終了時刻を報知する報知手段を備えていることを特徴とする請求項１または２のコージェネレーションシステム。
【請求項４】
電力需要に応じて発電し、発電に伴って発生する発電熱を蓄熱し、蓄熱した熱エネルギーを必要時に供給するコージェネレーションシステムであり、
湯張り終了時刻の時間幅を記憶している手段と、
記憶している湯張り終了時刻の時間幅から湯張り開始時刻の時間幅を算出する手段と、
蓄熱実績の経時的変化を記憶している記憶手段と、
記憶手段が記憶している蓄熱実績から将来の蓄熱量の経時的変化を予測する予測手段と、
算出した湯張り開始時刻の時間幅における予測した蓄熱量の経時的変化から、湯張り開始時刻を算出する手段と、
算出した湯張り開始時刻に湯張り運転を開始する湯張り手段と、
を備えていることを特徴とするコージェネレーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コージェネレーションシステム（熱電併給システム）に関する。特に、電力需要に応じて発電し、発電時に発生する熱を蓄熱し、蓄熱しておいた熱エネルギーを必要時に供給するコージェネレーションシステムに関する。詳しくは、熱効率的に有利な時刻に風呂の湯張り運転を行なうように誘導する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
コージェネレーションシステムは、電力と発電熱を発生する発電ユニットと、発電熱で加熱した水を貯湯する貯湯槽と、貯湯槽に貯湯しておいた水と水道水を必要に応じて混合する混合器と、混合器を通過した水を必要に応じて加熱する給湯器を備えている。貯湯槽に貯湯しておいた温水を必要に応じて適温に調温して温水利用箇所（給湯栓、浴槽、シャワー、床暖房システム等）に給湯する。温水利用箇所で必要とされる温水温度よりも高温の温水が貯湯槽に貯湯されていれば、貯湯槽から送り出される温水と水道水と混合器で混合することで必要温度に調温することができる。温水利用箇所で必要とされる温水温度よりも低温の温水が貯湯槽に貯湯されていれば、給湯器で加熱する必要があるが、水道水を加熱する場合に比して必要な熱量は少ない。このように、コージェネレーションシステムは、総合的な熱効率が高い。
【０００３】
電力需要に応じて発電を行い、発電に伴って発生する発電熱を蓄熱するコージェネレーションシステムでは、電力需要と熱需要のタイミングが必ずしも一致しない。このため、蓄熱量が不足して熱需要量を賄いきれなくなったり、熱需要量が少なくて貯湯槽内の蓄熱量が満杯状態となって以後の発電熱の回収を継続できなくなったりする場合がある。蓄熱量が不足した場合、給湯器で加熱することによって補う。また、貯湯槽内の蓄熱量が満杯となった場合、燃料電池セルは高温に弱く、発電熱を回収しないと熱によって破壊されるおそれがあるため、発電を継続するには発電熱を放熱する必要がある。発電熱を放熱する手段がなければ発電を停止する必要がある。燃料電池は起動時間が掛り、発電運転を再開させることは非効率的であるため、一旦発電を停止させたら、なるべく発電運転を再開させず、電力需要分を買電する。
風呂の湯張り運転の熱需要量は高い。貯湯槽内の蓄熱量が満杯となる時間帯（一般的に２０〜２１時頃）に湯張り運転を行なうのであれば、蓄熱量で熱需要量を十分に賄うことができる。しかし、貯湯槽内の蓄熱量が少量で風呂の湯張り運転の熱需要量を賄えない時に湯張り運転を行なうと、不足する熱量を給湯器による加熱によって補う必要がある。蓄熱以外の熱エネルギーを消費することとなって熱効率が悪い。また、貯湯槽の蓄熱量が満杯となるよりかなり早い時に風呂の湯張り運転が行なわれると、不足する熱量を給湯器による加熱によって補う必要があることに加え、風呂の湯張り運転終了後にも蓄熱が進むため、蓄熱された分の蓄熱が使用し切れずに余る可能性がある。余った蓄熱は次の日利用されるが、放熱分を考慮すると非効率的である。
特許文献1のコージェネレーション設備では、蓄熱量で熱需要量を賄い得るか否かを使用者に表示する。蓄熱量で熱需要量を賄い得ないときに、使用者がこの表示に従って熱使用を抑止したり電力使用を促進したりすれば、熱効率の高い運転を実践することができる。
【特許文献１】特開２０００−８８４８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のコージェネレーション設備では、蓄熱量で熱需要量を賄い得ないとき、使用者に対して熱使用の抑制や電力使用の促進を働きかけるだけに過ぎない。実際に熱を使用するか否かの決定は使用者によってなされる。従って、このとき使用者が蓄熱量で熱需要量を賄い得ない旨の表示を見落として熱を使用すれば、結局のところ熱効率は低下することとなる。
本発明は、使用者の意向を踏まえ、かつエネルギー効率的に有利なタイミングで風呂の湯張り運転を行なうように誘導することができるコージェネレーションシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のコージェネレーションシステムは、電力需要に応じて発電し、発電に伴って発生する発電熱を蓄熱し、蓄熱した熱エネルギーを必要時に供給する。このコージェネレーションシステムは、湯張り終了時刻を記憶している手段と、記憶している湯張り終了時刻から湯張り開始時刻を算出する手段と、算出した湯張り開始時刻に湯張り運転を開始する湯張り手段と、算出した湯張り開始時刻よりも前に蓄熱量が最大となった時に、前記湯張り手段の運転を強制的に開始させる手段を備えている。
本明細書中では、貯湯槽内の蓄熱量が満杯状態となることを、蓄熱量が最大となるという。発電に伴って発生する発電熱を蓄熱して利用するコージェネレーションシステムでは、蓄熱量が最大となると、それ以降に発生する発電熱を回収することができなくなる。その後も発電を継続するためには、発電熱を放熱しながら運転する必要がある。しかし、発電熱の放熱は熱効率の悪化に繋がる。また、システムによっては放熱手段を備えていないものもある。放熱手段を備えていなければ、やむを得ず発電を停止する。電力需要があるにもかかわらず発電を停止すれば、コージェネレーションシステム自体を有効利用できなくなる。
本発明のコージェネレーションシステムでは、使用者が設定した湯張り終了時刻を記憶している場合、その湯張り終了時刻から算出した湯張り開始時刻より前に蓄熱量が最大となった時、湯張り運転の開始時刻を早めて強制的に湯張り運転を開始する。蓄熱量が最大となった時に湯張り運転を行なうことによって、蓄熱を消費し、以降に発生する発電熱の回収を継続することができる。発電熱を放熱したり発電を停止させたりすることなく、蓄熱を有効に利用することができるため、熱効率の向上を図ることができる。
また、風呂の湯張り運転の熱需要量は大きく、蓄熱量が最大になる前に湯張り運転を行なえば、蓄熱だけで湯張り運転の熱需要を賄いきれないことがある。不足する熱量は給湯器での加熱によって補わなければならず、蓄熱以外の熱エネルギーを消費してしまう。本発明のコージェネレーションシステムでは、熱需要量の高い湯張り運転を蓄熱量が最大であるときに行なうため、蓄熱の不足が生じにくく、熱効率がよい。
【０００６】
また、本発明のコージェネレーションシステムの強制湯張り開始手段は、蓄熱量が最大となった時に湯張り運転を開始し、記憶している湯張り終了時刻に湯張り運転が完了するモードで、湯張り手段を作動させることが好ましい。
本発明のコージェネレーションシステムでは、使用者が設定した湯張り終了時刻から算出した湯張り開始時刻より前に蓄熱量が最大となると、蓄熱量が最大となった時刻に湯張りを開始する。湯張り運転を通常のモードで行なえば、使用者が設定した湯張り終了時間より早く湯張り運転が終了する。この場合、使用者が意図しない時刻に湯張り運転が終了してしまい、使用感を悪化させる場合がある。本発明のコージェネレーションシステムのように、蓄熱量が最大となった時に湯張り運転を開始し、使用者が設定した湯張り終了時間に湯張り運転が終了するモードで湯張り運転を行なえば、使用感を損ねることなく、熱効率の向上を図ることができる。
通常の湯張り運転より湯張り終了時刻を遅らせる手法として、浴槽へ湯張りする温水の流量を低下させてもよいし、浴槽への湯張りを断続的にしてもよいし、湯張り運転の最後に行なう追焚きによる温度調整のみを遅らせてもよいし、これらをいくつか組合せて行なってもよい。これらの手法によって湯張りした場合の放熱損失を比較し、状況に合わせて選択することができる。
【０００７】
さらに、本発明のコージェネレーションシステムは、蓄熱実績の経時的変化を記憶している記憶手段と、記憶手段が記憶している蓄熱実績から将来の蓄熱量の経時的変化を予測する予測手段と、記憶している湯張り終了時刻から算出した湯張り開始時刻より後に蓄熱量が最大となることが予測手段によって予測されたとき、蓄熱量が最大となる時刻を湯張り開始時刻としたときの湯張り終了時刻を報知する報知手段を備えていることが好ましい。
蓄熱量が最大となる前に熱需要量の高い湯張り運転を行なうと、蓄熱だけでは熱量が不足する場合がある。蓄熱が不足すると給湯器によって加熱する必要があり、熱効率は悪化する。蓄熱量が最大であるときに湯張り運転を行なうことが理想的である。
本発明のコージェネレーションシステムでは、使用者が設定した湯張り終了時刻から算出した湯張り開始時刻より後に蓄熱量が最大となることが予測されると、蓄熱量が最大となる時刻を湯張り開始時刻としたときの湯張り終了時刻を使用者に報知する。報知される湯張り終了時刻は、使用者が設定した湯張り終了時刻より遅いため、使用者が意図しない時刻である場合がある。使用者は、熱効率の向上を重視するのであれば、報知された湯張り終了時刻に変更すればよいし、湯張りの終了時刻を重視するのであれば、湯張り終了時刻を変更しなくてもよい。使用者の意思を反映した湯張り運転を行なうことができる、使い勝手のよいコージェネレーションシステムを提供することができる。
【０００８】
本発明の別のコージェネレーションシステムは、電力需要に応じて発電し、発電に伴って発生する発電熱を蓄熱し、蓄熱した熱エネルギーを必要時に供給する。このコージェネレーションシステムは、湯張り終了時刻の時間幅を記憶している手段と、記憶している湯張り終了時刻の時間幅から湯張り開始時刻の時間幅を算出する手段と、蓄熱実績の経時的変化を記憶している記憶手段と、記憶手段が記憶している蓄熱実績から将来の蓄熱量の経時的変化を予測する予測手段と、算出した湯張り開始時刻の時間幅における予測した蓄熱量の経時的変化から湯張り開始時刻を算出する手段と、算出した湯張り開始時刻に湯張り運転を開始する湯張り手段とを備えている。
本発明のコージェネレーションシステムでは、使用者が湯張り運転を予約する時、湯張り終了時刻の時間幅を設定する。この湯張り終了時刻の時間幅内に湯張り運転を終了させることができる湯張り開始時刻の時間幅を算出し、この湯張り開始時刻の時間幅内で予測手段が予測する蓄熱量がピークとなる時に湯張り運転を開始させる。この湯張り開始時刻の予測蓄熱量は、あくまでも湯張り開始時刻の時間幅内でのピーク値であるため、湯張り運転の熱需要量を下回る場合もある。しかし、使用者は設定した湯張り終了時刻の時間幅内に湯張り運転が終了することを希望している。従って、算出した湯張り開始時刻に湯張り運転を開始することによって、使用者が設定した湯張り終了時刻の時間幅内に湯張り運転を終了させることができる湯張り開始時刻の時間幅内において、蓄熱量がピークとなる時刻に湯張り運転を開始することができる。使用者の意思を反映した最も好ましいタイミングで湯張り運転を行なうことができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のコージェネレーションシステムによれば、熱需要の高い風呂の湯張り運転について、使用者の意向を踏まえ、かつ、蓄熱量によって湯張り運転の熱需要量を最大限に補償することができるタイミングで湯張り運転を行なうことができる。湯張り運転の適切なタイミングをアドバイスするのみに留まらず、実際に湯張り運転を適切なタイミングで行なえるように誘導し、熱効率の向上を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。
（形態１）
風呂の湯張り運転の予約を行なうとき、入浴可能となる時刻である湯張り終了時刻を設定する。
（形態２）
貯湯槽の下部に設けられたサーミスタ等の温度検出手段が検出する温度が所定温度以上であるとき、蓄熱量が最大であるとみなす。
（形態３）
蓄熱量が最大量に達し、風呂の湯張り運転の予約がされていないとき、発電熱の放熱手段を備えていれば発電熱を放熱しながら発電を継続し、発電熱の放熱手段を備えていなければ発電を停止する。
（形態４）
湯張り運転を開始し、追焚き用の経路内で浴槽内に貯湯された温水を循環させることができる最少量以上の積算流量の温水が浴槽内に湯張りされたとき、浴槽内の温水を追焚き用の経路内で循環させることができるか否かを判定する。循環させることができれば、浴槽の排水口が閉じているものとみなして湯張り運転を継続し、循環させることができなければ、浴槽の排水口が開いているものとみなして湯張り運転を中止する。湯張り運転の中止後、発電熱の放熱手段を備えていれば発電熱を放熱しながら発電を継続し、発電熱の放熱手段を備えていなければ発電を停止する。
（形態５）
使用者が湯張り終了時刻や湯張り終了時刻の時間幅を設定したり、システムが選択して実施しようとする湯張り運転の開始時刻や終了時刻を表示したり、システムで算出された湯張り終了時刻を報知したりする手段として、給湯器リモコンを用いる。
【実施例】
【００１１】
（第１実施例）
本発明のコージェネレーションシステムを具現化した第１実施例を図面を参照しながら説明する。図１は本実施例に係るコージェネレーションシステムの系統図である。
本実施例のコージェネレーションシステムは、図１に示すように、発電ユニット１１０と給湯システム１０等を備えている。
発電ユニット１１０は、改質器１１２、燃料電池１１４、熱交換器１１６、１１８、熱媒放熱器１２０、熱媒三方弁１２２、それらを接続する経路等を備えている。
改質器１１２には、バーナ１３１が設けられている。バーナ１３１が作動して熱を発生すると、改質器１１２は炭化水素系のガスから水素ガスを生成する。熱交換器１１６を燃焼ガス経路１２６が通過している。燃焼ガス経路１２６の一端は改質器１１２に接続され、他端は外部に開放されている。燃焼ガス経路１２６は、熱交換器１１６にバーナ１３１が発生する燃焼ガスを導き、熱交換によって温度が低下した燃焼ガスを外部に排出する。熱交換器１１６には、循環経路１２８も通過している。循環経路１２８は、循環復路１２８ａと、循環往路１２８ｂから構成されており、給湯システム１０と接続される。循環経路１２８が給湯システム１０にどのように接続されているのかについては、後述にて詳細に説明する。循環経路１２８は温水を流通させる。循環経路１２８を流れる温水は、熱交換器１１６を通過することによって燃焼ガス経路１２６を流れる燃焼ガスによって加熱され、温度が上昇する。
【００１２】
燃料電池１１４は複数のセルを有している。燃料電池１１４と改質器１１２は水素ガス供給経路１２１によって接続されている。改質器１１４で生成された水素ガスは、水素ガス供給経路１２１を流れて燃料電池１１４に供給される。燃料電池１１４は、改質器１１２から供給された水素ガスと、空気中の酸素とを反応させて発電を行なう。燃料電池１１４は発電すると発電熱を発生する。
熱媒循環経路１２４は、燃料電池１１４、熱交換器１１８、リザーブタンク１２５、熱媒ポンプ１２７、熱媒三方弁１２２を通って燃料電池１１４に戻る循環経路を形成している。熱媒循環経路１２４の燃料電池１１４の下流側には、熱媒温度センサ１１７が装着されている。熱媒温度センサ１１７は、熱媒循環経路１２４を流れる熱媒の温度を検出する。熱媒温度センサ１１７の検出信号は、給湯システム１０に装着されているコントローラ２１に出力される。
熱媒三方弁１２２は、１つの入口１２２ａと、２つの出口１２２ｂ，１２２ｃを備えている。熱媒三方弁１２２は、入口１２２ａと出口１２２ｂを連通させるか、入口１２２ａと出口１２２ｃを連通させるかを切換える。
熱媒三方弁１２２の出口１２２ｂと、熱媒循環経路１２４の熱媒三方弁１２２の出口１２２ｃの下流側とを接続する冷却経路１２９が設けられている。熱媒循環経路１２４と冷却経路１２９は熱媒としての純水を流通させる。冷却経路１２９の途中には熱媒放熱器１２０が装着されている。熱媒放熱器１２０に隣接して熱媒冷却ファン１１９が設けられている。熱媒冷却ファン１１９を運転すると、空気が熱媒放熱器１２０に吹付けられ、冷却経路１２９を流れる熱媒が冷却される。
改質器１１２、燃料電池１１４、バーナ１３１、熱媒三方弁１２２、熱媒ポンプ１２７、熱媒冷却ファン１１９は、コントローラ２１によって制御される。
【００１３】
燃料電池１１４が作動すると、熱媒三方弁１２２の入口１２２ａと出口１２２ｃが連通されるとともに、熱媒ポンプ１２７が運転される。熱媒ポンプ１２７が運転されると、熱媒循環経路１２４を熱媒が循環する。熱媒循環経路１２４を熱媒が循環することにより、燃料電池１１４から発電熱が回収される。熱媒によって回収された発電熱は、熱媒とともに熱交換器１１８まで運ばれ、循環経路１２８を流れる温水を加熱する。循環経路１２８については後述する。
熱媒温度センサ１１７が検出した熱媒温度が高くなりすぎると、発電熱の回収が不十分となってしまうため、発電熱の放熱を行なう。熱媒三方弁１２２の入口１２２ａと出口１２２ｂが連通され、同時に熱媒冷却ファン１１９が運転される。熱媒三方弁１２２の入口１２２ａと出口１２２ｂが連通されると、熱媒は冷却経路１２９に流入し、熱媒放熱器１２０を通過する。熱媒は、熱媒放熱器１２０を通過することによって冷却される。熱媒放熱器１２０は、熱媒冷却ファン１１９から空気が吹付けられることにより、高い効率で熱を放熱する。熱媒の温度が低下すると、熱媒三方弁１２２の入口１２２ａと出口１２２ｃが再び連通される。このような熱媒三方弁１２２の切換えが繰返されることにより、熱媒の温度は、所定範囲内に維持される。
【００１４】
給湯システム１０は、貯湯槽２０、給湯器２２、ミキシングユニット（混合器）２４、これらを連通する複数の経路、コントローラ２１等を備えている。
貯湯槽２０の底部には、貯湯槽２０に水道水を給水する給水経路２６が接続されている。給水経路２６の入口２６ａの近傍には、減圧弁２８が装着されている。給水経路２６の減圧弁２８の下流側とミキシングユニット２４の給水入口２４ａは、ミキシングユニット給水経路３０によって接続されている。減圧弁２８は、貯湯槽２０とミキシングユニット２４への給水圧力を調整する。貯湯槽２０内の温水が減少したり、ミキシングユニット２４の給水入口２４ａが開いたりすると、減圧弁２８の下流側圧力が低下する。減圧弁２８は、下流側圧力が低下すると開き、その圧力を所定の調圧値に維持しようとする。このため、貯湯槽２０内の温水が減少したり、ミキシングユニット２４の給水入口２４ａが開いたりすると、それらに水道水が給水される。
貯湯槽２０には、調圧値に調圧された水が貯められる。貯湯槽２０は、調圧値に耐えられる耐圧容器で形成されている。貯湯槽２０の上部には出口部２０ａが設けられており、さらにその上にリリーフ弁３１が装着されている。リリーフ弁３１の開弁圧力は、減圧弁２８の調圧値よりも僅かに大きく設定されている。減圧弁２８の調圧が不能になった場合には、リリーフ弁３１が開き、貯湯槽２０内の圧力が耐圧々力を超えるのを防止する。リリーフ弁３１には、圧力開放経路３２の一端３２ａが接続されている。圧力開放経路３２の他端３２ｂは貯湯槽２０の外部に開放されている。
貯湯槽２０の底部と、圧力開放経路３２の他端３２ｂ近傍を接続する排水経路３３が設けられている。排水経路３３の途中には排水弁３４が装着されている。排水弁３４は手動で開閉することができる。排水弁３４を開くと、貯湯槽２０内の水が排水経路３３と開放経路３２を通って外部に排水される。
【００１５】
貯湯槽２０は、発電ユニット１１０の循環経路１２８（循環復路１２８ａ、循環往路１２８ｂ）と接続されている。詳しくは、循環復路１２８ａが貯湯槽２０の上部に接続され、循環往路１２８ｂが貯湯槽２０の下部に接続されている。これによって、貯湯槽２０と発電ユニット１１０との間の循環経路が形成されている。循環往路１２８ｂの途中には循環ポンプ４０が装着されている。循環復路１２８ａに復路サーミスタ４５が取付けられ、循環往路１２８ｂに往路サーミスタ４４が取付けられている。復路サーミスタ４５は循環復路１２８ａ内の温水の温度を検出し、往路サーミスタ４４は循環往路１２８ｂ内の温水の温度を検出する。復路サーミスタ４５と往路サーミスタ４４の検出信号はコントローラ２１に出力される。
循環ポンプ４０が作動すると、貯湯槽２０の底部から温水が吸出される。貯湯槽２０から吸出された温水は、循環往路１２８ｂを流れてから発電ユニット１１０の熱交換器１１８、１１６を通過することによって加熱されて温度が上昇する。温度が上昇した温水は、循環復路１２８ａを流れて貯湯槽２０の上部に戻される。このように、貯湯槽２０の底部から吸出された温水が、発電ユニット１１０の熱交換器１１８、１１６によって加熱されてさらに高温になり、貯湯槽２０の上部に戻される循環が行われることにより、貯湯槽２０に高温の温水が貯えられる。貯湯槽２０内の温度が低い状態から、貯湯槽２０に発電ユニット１１０からの高温の温水が戻されると、貯湯槽２０の上部に高温の温水が戻されることから、冷水層の上部に高温層が積層した状態（以下、「温度成層」と言う）が形成される。高温層よりも深い部分の水の温度は急激に低下する。発電中に、貯湯槽２０の底部から低温の温水が吸出され、上部に高温の温水が戻され続けると、高温層は低温層と交じり合うことなく、低温層の厚さ（深さ）は次第に小さくなり、高温層の厚さ（深さ）は次第に大きくなる。貯湯槽２０にフルに蓄熱された状態では、貯湯槽２０の全体に高温の温水が貯まった状態になる。温度成層が形成されることにより、貯湯槽２０にフルに蓄熱が行われていなくても、貯湯槽２０の最上部に設けられている出口部２０ａからは、高温の温水が送り出される。一方、貯湯槽２０の温水が利用されると、貯湯槽２０の上部の高温の温水が吸出され、底部から水道水が入水すると、高温層の厚さ（深さ）は次第に小さくなり、低温層の厚さ（深さ）は次第に大きくなる。貯湯槽２０内の温水を使い切ると、貯湯槽２０内は水道水で満たされた状態となる。
【００１６】
コントローラ２１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、ＣＰＵがＲＯＭに格納されている制御プログラムを処理することにより、給湯システム１０を制御する。ＲＡＭには、コントローラ２１に入力される各種信号や、ＣＰＵが処理を実行する過程で生成される種々のデータが一時的に記憶される。コントローラ２１にはリモコン２３が接続されている。リモコン２３には、給湯システム１０を操作するためのスイッチやボタン、給湯システム１０の動作状態を表示する液晶表示器等が設けられている。
【００１７】
貯湯槽２０の上部から５リットルの箇所に上部サーミスタ３５が取付けられ、下部に下部サーミスタ３６が取付けられており、中間部に中間部サーミスタ３９が取付けられている。上部サーミスタ３５と下部サーミスタ３６と中間部サーミスタ３９は、貯湯槽２０内の温度を検出する。上部サーミスタ３５と下部サーミスタ３６と中間部サーミスタ３９の検出信号は、コントローラ２１に出力される。上部サーミスタ３５の検出温度と下部サーミスタ３６の検出温度と中間部サーミスタ３９の検出温度は、湯温制御に利用される他、蓄熱量の算出に利用される。算出される蓄熱量は、図示しない記憶部に経時的に記憶される。
ミキシングユニット２４は、温水入口２４ｃ、混合水出口２４ｂ、第１流量センサ６７、温水サーミスタ５０、給水サーミスタ４８、混合水サーミスタ５４、ハイカットサーミスタ５５、および既に説明した給水入口２４ａを有している。貯湯槽２０の出口部２０ａとミキシングユニット２４の温水入口２４ｃは、温水経路４２によって接続されている。第１流量センサ６７は、混合水出口２４ｂから流出する混合水の流量を検出する。温水サーミスタ５０は、温水入口２４ｃに流入する温水の温度を検出する。給水サーミスタ４８は、給水入口２４ａに流入する水道水の温度を検出する。混合水サーミスタ５４とハイカットサーミスタ５５は、混合水出口２４ｂから流出する混合水の温度を検出する。第１流量センサ６７、温水サーミスタ５０、給水サーミスタ４８、混合水サーミスタ５４、ハイカットサーミスタ５５の検出信号は、コントローラ２１に出力される。
【００１８】
コントローラ２１は、混合水サーミスタ５４の検出信号を用いて、温水入口２４ｃ側の開度と、給水入口２４ａ側の開度を変化させる。温水入口２４ｃ側の開度と、給水入口２４ａ側の開度を変化させると、貯湯槽２０からの温水と、水道水（冷水）とのミキシング割合が調整される。貯湯槽２０からの温水と水道水とのミキシング割合が調整されると、混合水出口２４ｂから流出する温水の温度が所定値に維持される。
コントローラ２１とミキシングユニット２４を組合せて用いることによって、混合水サーミスタ５４で計測される混合水の温度は、コントローラ２１が指令する温度に調整される。
コントローラ２１は、ハイカットサーミスタ５５によって温水が前記所定値を大きくオーバーしたことが検出された場合（すなわち、混合水サーミスタ５４、あるいはミキシングユニット２４が故障した可能性が高い場合）に、温水入口２４ｃを閉じる。温水入口２４ｃが閉じると、前記所定値を大きくオーバーした温度の温水が、給湯器２２に供給されてしまうのが防止される。
ミキシングユニット２４の混合水出口２４ｂと給湯器２２のバーナ熱交換器５２（後述する）は、温水経路５１によって接続されている。温水経路５１には、第２流量センサ４７が装着されている。第２流量センサ４７の検出信号は、コントローラ２１に出力される。
【００１９】
給湯器２２は、バーナ熱交換器５２，６０、バーナ５６，５７、追焚き熱交換器５８、補給水弁５９、シスターン６１等を備えている。バーナ熱交換器５２には、温水経路５１を経由してミキシングユニット２４から温水が流入する。ガス燃焼式のバーナ５６はバーナ熱交換器５２を加熱する。バーナ５６は、コントローラ２１から点火の指示を受けると、プリパージ動作を行った後に燃焼を開始する。プリパージに要する時間は、燃焼用ファンのサイズや回転数、バーナ５６，５７の燃焼ガスがバーナ熱交換器５２，６０を通過して装置外へ排気される部分の容量等から設定され、予めコントローラ２１に記憶されている。プリパージには通常数秒を要し、本実施例のバーナ熱交換器５６では、プリパージに係る時間は１．５秒である。
バーナ熱交換器５２の下流側と給湯栓６４は給湯栓経路６３によって接続されている。給湯栓６４は、浴室、洗面所、台所等に配置されている（図１では、これら複数の給湯栓６４を１つで代表している）。給湯栓経路６３には給湯サーミスタ６５が装着されている。給湯サーミスタ６５はバーナ熱交換器５２から流出する温水の温度を検出する。給湯サーミスタ６５の検出信号はコントローラ２１に出力される。
【００２０】
給湯器２２内の温水経路５１の途中から、シスターン入水経路６２が分岐している。シスターン入水経路６２の開放端はシスターン６１の上部に差し込まれている。シスターン入水経路６２の途中には補給水弁５９が設けられている。補給水弁５９はコントローラ２１によって制御され、内蔵しているソレノイドが駆動されることによって開閉する。補給水弁５９が開かれると、ミキシングユニット２４からの温水がシスターン６１に供給される。
シスターン６１内には水位電極６６が装着されている。水位電極６６は、棒状のハイレベルスイッチ６６ａとローレベルスイッチ６６ｂを有している。ハイレベルスイッチ６６ａの下端はシスターン６１のハイレベル水位に位置している。ローレベルスイッチ６６ｂの下端はシスターン６１のローレベル水位に位置している。ハイレベルスイッチ６６ａとローレベルスイッチ６６ｂは、水に触れていると検出信号をコントローラ２１に出力する。コントローラ２１は、水位電極６６からの検出信号によって、シスターン６１の水位がハイレベル水位を超えているか、ハイレベル水位とローレベル水位の間にあるか、ローレベル水位よりも低いかを判別する。シスターン６１として適正なのは、水位がハイレベルとローレベルの間に位置している状態である。コントローラ２１は、水位電極６６からの水位検出信号に基づいて補給水弁５９を開閉制御し、シスターン６１の水位を適正範囲に維持する。
【００２１】
シスターン６１の底部には、シスターン出水経路６８の一端が接続されている。シスターン出水経路６８の途中には暖房ポンプ６９が装着されている。暖房ポンプ６９はコントローラ２１によって制御される。シスターン出水経路６８の他端はバーナ上流経路７１と低温水経路７０とに分岐している。バーナ上流経路７１はシスターン出水経路６８とバーナ熱交換器６０の上流側とを接続している。バーナ上流経路７１には、内部を流れる温水の温度を検出する暖房低温サーミスタ７２が装着されている。暖房低温サーミスタ７２の検出信号はコントローラ２１に出力される。
ガス燃焼式のバーナ５７はバーナ熱交換器６０を加熱する。バーナ熱交換器６０の下流とシスターン６１は高温水経路７３によって接続されている。高温水経路７３には、上流側から順に、暖房高温サーミスタ７４、暖房端末熱動弁７５、暖房端末機７６が装着されている。
暖房高温サーミスタ７４は、高温水経路７３を流れる温水の温度を検出する。暖房高温サーミスタ７４の検出信号はコントローラ２１に出力される。
【００２２】
暖房端末機７６は、熱交換器７６ｂと、操作スイッチ７６ａと、電動ファン（図示省略）を備えている。熱交換器７６ｂは、高温水経路７３を流れる温水と空気との間で熱交換を行なう。操作スイッチ７６ａは暖房端末熱動弁７５とコントローラ２１に接続されている。
暖房端末熱動弁７５は、膨張エレメントと、膨張エレメントと機械的に連結された開閉弁を内蔵している。暖房端末機７６の操作スイッチ７６ａがオンにされると、暖房端末熱動弁７５の膨張エレメントに通電が行われる。通電された膨張エレメントは高温になって膨張する。膨張した膨張エレメントは開閉弁を駆動し、これによって暖房端末熱動弁７５が開かれる。また、操作スイッチ７６ａがオンにされると、コントローラ２１は、暖房ポンプ６９を作動させる。このように、操作スイッチ７６ａがオンにされたことによって、暖房端末熱動弁７５が開かれるとともに、暖房ポンプ６９が作動すると、シスターン６１から温水が吸出される。コントローラ２１は、暖房低温サーミスタ７２と暖房高温サーミスタ７４が検出した温水温度に基づいて、バーナ５７を制御し、バーナ熱交換器６０から流出する温水の温度を所定範囲に維持する。暖房端末機７６の電動ファンは、操作スイッチ７６ａがオンにされると回転し、熱交換器７６ｂに空気を吹付ける。熱交換器７６ｂに吹付けられた空気は、熱交換器７６ｂを介して温水と熱交換を行って暖められる。暖められた空気は暖房端末機７６から吹出し、部屋を暖房する。熱交換器７６ｂで空気と熱交換を行なうことによって、温水の温度は低下する。温度が低下した温水は高温水経路７３を流れてシスターン６１に戻る。
【００２３】
高温水経路７３の暖房高温サーミスタ７４の下流側と、高温水経路７３のシスターン６１への入口部の上流側とは追焚き経路７７によって接続されている。追焚き経路７７は追焚き熱交換器５８を通過している。追焚き経路７７の追焚き熱交換器５８の上流側には追焚き熱動弁７８が装着されている。追焚き熱動弁７８はコントローラ２１によって制御される。
浴槽７９には吸出口７９ａと供給口７９ｂが設けられている。吸出口７９ａと供給口７９ｂは風呂循環経路８０によって接続されている。風呂循環経路８０は追焚き熱交換器５８を通過している。上述したように、追焚き経路７７も追焚き熱交換器５８を通過している。このため、追焚き熱交換器５８では、風呂循環経路８０と追焚き経路７７との間で熱交換が行われる。風呂循環経路８０の追焚き熱交換器５８の上流側には、風呂水位センサ８１、風呂循環ポンプ８２、風呂水流スイッチ８４が装着されている。風呂循環ポンプ８２はコントローラ２１によって制御される。風呂水位センサ８１、湯張り量センサ８３、風呂水流スイッチ８４は、コントローラ２１に検出信号を出力する。風呂水位センサ８１は水圧を検出する。コントローラ２１は、風呂水位センサ８１が検出した水圧から、浴槽７９に張られている湯の水位を推定する。風呂水流スイッチ８４は風呂循環経路８０を水が流れるとオンになる。
風呂循環経路８０の風呂水位センサ８１の上流側には、浴槽７９から吸出された温水の温度を検出する風呂サーミスタ８５が装着されている。風呂サーミスタ８５の検出信号はコントローラ２１に出力される。
【００２４】
バーナ５７と暖房ポンプ６９が作動している状態で追焚き熱動弁７８が開くと、温水が追焚き経路７７に流入して追焚き熱交換器５８を通過する。風呂循環ポンプ８２が作動すると、温水が浴槽７９の吸出口７９ａから吸出され、風呂循環経路８０を流れて再び供給口７９ｂから浴槽７９に戻る循環が行われる。風呂循環経路８０を流れる温水は、追焚き熱交換器５８で追焚き経路７７を流れる温水によって加熱され、浴槽７９の湯が追焚きされる。
【００２５】
給湯栓経路６３の途中と、風呂循環経路８０の風呂循環ポンプ８２の下流側とを接続する湯張り経路２５が設けられている。湯張り経路２５には、ソレノイド駆動タイプの注湯弁２７と、湯張り量センサ８３が装着されている。注湯弁２７は、コントローラ２１によって制御され、湯張り経路２５を開閉する。湯張り量センサ８３は、湯張り経路２５を流れる水量を検出することにより、浴槽７９への湯張り運転の際に、それがどの程度行われたかを推定する。湯張り量センサ８３はコントローラ２１に検出信号を出力する。
浴槽７９に湯を張るときには、注湯弁２７が開かれる。注湯弁２７が開かれると、温水が給湯栓経路６３から湯張り経路２５を経て風呂循環経路８０に流入する。風呂循環経路８０に流入した温水は、吸出口７９ａと供給口７９ｂから浴槽７９に供給され、浴槽７９に湯張りされる。このときには、風呂循環ポンプ８２は駆動されず、湯張り経路２５に加わっている水圧によって浴槽７９への湯張り運転が行われる。
【００２６】
三方弁８６は、Ａポート８６ａ、Ｂポート８６ｂ、Ｃポート８６ｃを備えている。三方弁８６は、コントローラ２１に制御されて、Ａポート８６ａとＣポート８６ｃを連通させるか、Ｂポート８６ｂとＣポート８６ｃを連通させるかを切換える。
シスターン出水経路６８と三方弁８６のＣポート８６ｃは、低温水経路７０によって接続されている。低温水経路７０の途中には、低温サーミスタ９４、床暖房熱動弁９０、床暖房機９１が設けられている。低温サーミスタ９４は、低温水経路７０を流れる温水の温度を検出する。低温サーミスタ９４の検出信号はコントローラ２１に出力される。床暖房熱動弁９０はコントローラ２１によって制御される。床暖房機９１は、低温水経路７０を流れる温水によって床を暖める。
高温水経路７３の暖房端末熱動弁７５の上流側と、低温水経路７０の床暖房機９１の下流側とは、バイパス経路９２によって接続されている。バイパス経路９２の途中にはバイパス熱動弁９３が装着されている。バイパス熱動弁９３はコントローラ２１によって開閉制御される。
床暖房を行なう場合には、床暖房熱動弁９０が開かれ、温水が床暖房機９１に導かれる。導かれた温水は、床暖房機９１を暖める。床暖房を行なわない場合には、床暖房熱動弁９０が閉じられる。
低温水戻り経路８７が設けられており、三方弁８６のＢポート８６ｂと、高温水経路７３の暖房端末機７６の下流側とを接続している。低温水戻り経路８７には、低温戻りサーミスタ８９が装着されている。低温戻りサーミスタ８９は、低温水戻り経路８７を流れる温水の温度を検出する。低温戻りサーミスタ８９の検出信号はコントローラ２１に出力される。
三方弁８６のＡポート８６ａと、低温水戻り経路８７の途中とを接続する貯湯槽経路８８が設けられている。貯湯槽経路８８には、貯湯槽２０の上部を通過する熱交換部８８ａが形成されている。
【００２７】
コントローラ２１は、低温戻りサーミスタ８９と上部サーミスタ３５が検出した温度を比較し、その結果によって三方弁８６を切換える。具体的には、低温戻りサーミスタ８９が検出した温度よりも上部サーミスタ３５が検出した温度の方が低い場合には、三方弁８６のＢポート８６ｂとＣポート８６ｃが連通するように切換える。Ｂポート８６ｂとＣポート８６ｃを連通すると、低温水経路７０からの温水は、貯湯槽経路８８をバイパスし、低温水戻り経路８７と高温水経路７３を流れてシスターン６１に戻る。シスターン６１に戻った温水は、再びシスターン出水経路６８に吸込まれる。低温戻りサーミスタ８９が検出した温度よりも上部サーミスタ３５が検出した温度の方が高い場合には、三方弁８６のＡポート８６ａとＣポート８６ｃが連通される。Ａポート８６ａとＣポート８６ｃが連通すると、低温水経路７０からの温水は、貯湯槽経路８８を流れる。貯湯槽経路８８を流れる温水は、熱交換部８８ａで貯湯槽２０の上部に貯められている温水によって加熱され、温度が上昇する。温度が上昇した温水は、低温水戻り経路８７と高温水経路７３を流れてシスターン６１に戻される。すなわち、貯湯槽２０の上部に貯められている温水が貯湯槽経路８８の熱交換部８８ａを加熱することができる場合にのみ、貯湯槽経路８８に温水が導かれる。
【００２８】
本実施例のコージェネレーションシステムにおける風呂の湯張り運転処理について、図２と図３に示すフローチャートを用いて説明する。なお、以下で用いる符号は図１で用いた符合に準ずる。
本実施例のコージェネレーションシステムでは、貯湯槽２０の設けられた３つのサーミスタ（上部サーミスタ３５、下部サーミスタ３６、中間部サーミスタ３９）がそれぞれ検出する温度と、給水サーミスタ４８が検出する水道水温度と、貯湯槽２０の上部の容積（上部容積とする）と、貯湯槽２０の下部の容積（下部容積とする）と、貯湯槽２０の中間部の容積（中間部容積とする）とを用い、蓄熱量を次の式から算出する。
蓄熱量＝｛（上部サーミスタ検出温度−給水サーミスタ検出温度）×上部容積
＋（下部サーミスタ検出温度−給水サーミスタ検出温度）×下部容積
＋（中間部サーミスタ検出温度−給水サーミスタ検出温度）×中間部容積｝
×４．１９
上記の式によって算出された蓄熱量は蓄熱実績として経時的に記憶部に記憶される。
【００２９】
図２に示すフローチャートのステップＳ１０において、記憶部に記憶されている蓄熱実績から、将来の蓄熱量を経時的に予測する。ステップＳ１２において、使用者によって湯張り終了時刻が設定されたか否かが判別される。湯張り終了時刻が設定されていなければ（ステップＳ１２でＮＯであれば）、風呂の湯張り運転は予約されていないとみなして、ステップＳ４２に進む。ステップＳ４２では貯湯槽２０の下部に設けられている下部サーミスタ３６が検出する温度ａ（℃）が４０（℃）以上であるか否かが判別される。下部サーミスタ検出温度ａ（℃）が４０（℃）未満であれば（ステップＳ４２でＮＯであれば）、貯湯槽２０内の蓄熱状態にまだゆとりがあり、発電熱回収の継続が可能であるとしてステップＳ１２に戻る。下部サーミスタ検出温度ａ（℃）が４０（℃）以上であれば（ステップＳ４２でＹＥＳであれば）、貯湯槽２０内の蓄熱が最大であり、これ以上の発電熱回収は不可能であるとしてステップＳ４４に進む。発電熱回収を行なわないと、発電熱によって燃料電池が過熱されて破損するおそれがあるため、発電熱回収を行なえない場合は発電を停止する必要がある。ステップＳ４４では、発電の継続を可能とするため、発電ユニット１１０内の熱媒冷却ファン１１９を駆動させ、熱媒放熱器１２０において発電熱を放熱する。温水が使用されて、下部サーミスタ検出温度ａ（℃）が３０（℃）を下回れば（ステップＳ４６でＹＥＳとなれば）、貯湯槽２０への発電熱回収が可能になって発電の継続が可能になったとみなし、ステップＳ４８に進んで発電ユニット１１０での放熱を停止し、ステップＳ１２に戻る。
【００３０】
ステップＳ１２において、使用者によって湯張り終了時刻が設定されれば（ステップＳ１２でＹＥＳとなれば）、風呂の湯張り運転が予約されたとみなして、ステップＳ１４に進む。本実施例では、風呂の湯張り運転の予約時に、入浴可能となる時刻である湯張り終了時刻を設定するため、使い勝手がよい。ステップＳ１４では、使用者によって設定された湯張り終了時刻（設定湯張り終了時刻とする）に湯張り運転を終了させることができる湯張り運転の開始時刻（設定湯張り開始時刻とする）を算出する。ステップＳ１６に進んで、ステップＳ１０で予測した蓄熱量から、熱効率的に有利な湯張り開始時刻と有利な湯張り終了時刻を算出する。熱効率的に有利な湯張り開始時刻（算出湯張り開始時刻とする）とは、設定湯張り開始時刻に近い時刻で、予測蓄熱量が湯張り運転の熱需要量を上回る時刻のうち、予測蓄熱量が最大となる時刻である。熱効率的に有利な湯張り終了時刻（算出湯張り終了時刻とする）とは、算出湯張り開始時刻に湯張り運転を開始すると、湯張り運転が終了する時刻である。
【００３１】
ステップＳ１８に進み、算出湯張り開始時刻と設定湯張り開始時刻とを比較し、算出湯張り開始時刻が設定湯張り開始時刻より早いか否かが判別される。風呂の湯張り運転の熱需要量は高く、湯張り運転の熱需要量を上回る蓄熱量があれば、最大蓄熱量に近い蓄熱量である。即ち、算出湯張り開始時刻の蓄熱量は最大蓄熱量に近い蓄熱量である。算出湯張り開始時刻が設定湯張り開始時刻より早いとき（ステップＳ１８でＹＥＳのとき）、湯張り開始時刻を設定湯張り開始時刻とすると、湯張り運転を開始するまでに、蓄熱量が最大量に達してしまう可能性がある。蓄熱量が最大量に達してしまうと、以後の蓄熱が不可能になり、ひいては発電の継続が不可能になる。このため、発電ユニット１１０内の熱媒冷却ファン１１９を駆動させ、熱媒放熱器１２０において発電熱を放熱しなければならない。放熱によってエネルギーを消費するのは非効率的であり、できる限り回避することが好ましい。
本実施例では、算出湯張り開始時刻が設定湯張り開始時刻より早いとき（ステップＳ１８でＹＥＳのとき）、ステップＳ２０に進む。算出湯張り開始時刻となったことが検出されると（ステップＳ２０でＹＥＳとなると）、ステップＳ２２に進み、設定湯張り開始時刻より前であっても、強制的に浴槽７９内への湯張りを開始する。算出湯張り開始時刻が設定湯張り開始時刻より遅いとき（ステップＳ１８でＮＯのとき）、処理Ａに進む。処理Ａについては図３を用いて後述する。
【００３２】
本実施例のコージェネレーションシステムでは、試運転時に、浴槽に湯張りされた温水が風呂循環経路８０を循環することができる最少の積算流量とその時の水位を検出し、これらの値を用いて循環判定を行なう。
湯張り経路２５から浴槽７９へ湯張りが開始されると、湯張り量センサ８３が検出する流量ｘ（リットル／ｍｉｎ）の積算を開始する｛積算流量ｙ（リットル）｝。積算流量ｙ（リットル）が６（リットル）となった時点で湯張りを一時停止させる。コントローラ２１から風呂循環ポンプ８２に駆動指令が出力され、風呂循環ポンプ８２が駆動する。このとき、浴槽７９内に風呂循環経路８０を循環するだけの温水が貯湯されていれば、温水が風呂循環経路８０を循環し、浴槽７９内に風呂循環経路８０を循環するだけの温水が貯湯されていなければ、温水が風呂循環経路８０を循環することはない。温水が風呂循環経路８０を循環すると、風呂水流スイッチ８４がオンとなり、この信号がコントローラ２１に出力される。即ち、風呂水流スイッチ８４がオンとなるか否かを検出することによって、浴槽７９内に風呂循環経路８０を循環するだけの温水が貯湯されているか否かを判別することができる。積算流量ｙ（リットル）が６（リットル）の時、風呂循環ポンプ８２が駆動しても風呂水流スイッチ８４がオンとならなければ、浴槽７９への湯張りを再開する。積算流量ｙ（リットル）が１０（リットル）となった時、風呂循環ポンプ８２を再駆動し、風呂水流スイッチ８４がオンとなるか否かを検出する。以後、風呂水流スイッチ８４がオンとなるまで、積算流量ｙ（リットル）が４（リットル）増すごとに風呂循環ポンプ８２を再駆動し、風呂水流スイッチ８４がオンとなるか否かを検出する動作を繰返す。風呂水流スイッチ８４がオンとなった時の積算流量ｙ（リットル）は、浴槽に湯張りされた温水が風呂循環経路８０を循環することができる最少の積算流量である。この時の積算流量ｙ（リットル）を循環判定流量Ｖ（リットル）として記憶し、この時の水位を循環判定水位として記憶する。
風呂の湯張り運転を開始し、循環判定流量Ｖ（リットル）またはそれ以上の積算流量の温水が浴槽７９に湯張りされたとき、風呂水流スイッチ８４がオンされれば、風呂循環経路８０内を循環するだけの温水が湯張りされ、浴槽７９内の温水の水位が循環判定水位に達したと判断することができる。風呂水流スイッチ８４がオンされれば、循環判定は成立したこととなる。
【００３３】
ステップＳ２２で浴槽７９への湯張りを開始すると、ステップＳ２４に進んで湯張り量センサ８３が検出する流量ｘ（リットル／ｍｉｎ）の積算を開始する。ステップＳ２６で積算流量ｙ（リットル）が循環判定流量Ｖ（リットル）に１０（リットル）加算した流量〔Ｖ＋１０〕（リットル）に達すると（ＹＥＳとなると）、ステップＳ２８で循環判定が成立したか否かが判別される。即ち、積算流量ｙ（リットル）が〔Ｖ＋１０〕（リットル）に達するまでに、風呂水流スイッチ８４がオンされたか否かが判別される。風呂水流スイッチ８４がオンされて循環判定が成立すれば（ステップＳ２８でＹＥＳとなれば）、浴槽７９への湯張り状態は正常であるとみなされ、ステップＳ３０に進んで湯張り運転が続行される。風呂水流スイッチ８４がオンされず、循環判定が成立しなければ（ステップＳ２８でＮＯとなれば）、浴槽７９の排水口の栓が開いているなどの理由によって、浴槽７９への湯張りが正常に行なわれていないとみなされる。ステップＳ５０に進んで浴槽７９への湯張りを停止して、ステップＳ５２でエラー表示を行なって、処理を終了する。
【００３４】
ステップＳ３０で湯張り運転が続行されると、ステップＳ３２で積算流量ｙ（リットル）が目標湯張り量Ｗ（リットル）に達するまで（ＹＥＳとなるまで）湯張りされる。目標湯張り量Ｗ（リットル）は設定された水位（設定水位とする）から算出される積算流量である。
ステップＳ３４に進み、設定湯張り終了時刻に湯張り運転が終了するように追焚き開始時刻を調整する。設定湯張り終了時刻は、ステップＳ１２で使用者が設定した湯張り運転の終了時刻であり、ステップＳ１６で算出湯張り開始時刻から算出された算出湯張り終了時刻より遅い時刻である。算出湯張り開始時刻に湯張り運転を開始して設定湯張り終了時刻に湯張り運転を終了するために、湯張り運転の最後に行なう追焚きによる湯温調整のタイミングを遅らせる。風呂サーミスタ８５が検出する温度ｂ（℃）が風呂設定温度ｃ（℃）に達したら（ステップＳ３６でＹＥＳとなったら）、ステップＳ３８に進み、湯張り運転を終了し、処理を終了する。
【００３５】
ステップＳ１８で、算出湯張り開始時刻が設定湯張り開始時刻より遅ければ（ＮＯであれば）、設定湯張り開始時刻は、蓄熱量が最大量に達する時刻より早い。従って、最大蓄熱量となって放熱が開始される前に湯張り運転を開始することができる。しかし、蓄熱量が最大量に達する前に湯張り運転を行なうと、湯張り運転の熱需要量を蓄熱量で賄えないことがある。
本実施例では、図３に示す処理Ａ以下の処理を行なう。ステップＳ６０に進んで、コントローラ２１の表示器に算出湯張り終了時刻を表示する。算出湯張り開始時刻に湯張り運転を開始すると熱効率的に有利であるが、算出湯張り終了時刻は設定湯張り終了時刻より遅い時刻であるため、使用者にとって都合が悪い場合もある。そこで、算出湯張り終了時刻を使用者に報知し、使用者に設定湯張り終了時刻と算出湯張り終了時刻のいずれかを選択させる。使用者が熱効率を重視すれば、湯張り運転の終了時刻として算出湯張り終了時刻を選択する。この場合、使用者は、リモコン２３のボタン操作を行なわない。所定時間ボタン操作が行われないことによって、算出湯張り終了時刻に湯張り運転が終了するモードで湯張り運転が行なわれる。使用者が湯張り運転の終了時刻（入浴可能となる時刻）を重視すれば、湯張り運転の終了時刻として設定湯張り終了時刻を選択する。この場合、使用者は、再度リモコン２３のボタン操作を行なう。ボタン操作が行われることによって、設定湯張り終了時刻に湯張り運転が終了するモードで湯張り運転が行なわれる。決定される湯張り運転の終了時刻には使用者の意思が反映されることとなる。
なお、リモコン２３のボタン操作とそれによって決定される湯張り運転のモードについては、上記と逆であってもよい。即ち、ボタン操作が行われないことによって、設定湯張り終了時刻に湯張り運転が終了するモードで湯張り運転が行なわれ、ボタン操作が行われることによって、算出湯張り終了時刻に湯張り運転が終了するモードで湯張り運転が行なわれるようにしてもよい。
【００３６】
ステップＳ６２に進んで、使用者が湯張り運転の終了時刻とした時刻（決定湯張り終了時刻とする）が、算出湯張り終了時刻であるか否かが判別される。使用者が決定湯張り終了時刻として算出湯張り終了時刻を選択すれば（ステップＳ６２でＹＥＳであれば）、ステップＳ６４に進み、算出湯張り開始時刻となったときに（ＹＥＳとなったときに）ステップＳ６６に進んで浴槽７９への湯張りを開始する。ステップＳ６２で、使用者が決定湯張り終了時刻として設定湯張り終了時刻を選択すれば（ＮＯであれば）、ステップＳ９４に進み、設定湯張り開始時刻となったときに（ＹＥＳとなったときに）ステップＳ９６に進んで浴槽７９への湯張りを開始する。
【００３７】
ステップＳ６６からステップＳ７６までの処理およびステップＳ９６からステップＳ１０６までの処理と、ステップＳ７２からステップＳ９０までの処理およびステップＳ１０２からステップＳ９０までの処理は、図２のステップＳ２２からステップＳ３２までの処理およびステップＳ２８からステップＳ５２までの処理に準ずる。即ち、算出湯張り開始時刻に湯張り運転を開始した場合（ステップＳ６２でＹＥＳの場合）も、設定湯張り開始時刻に湯張り運転を開始した場合（ステップＳ６２でＮＯの場合）も、浴槽７９への湯張りを開始すると（ステップＳ６６、ステップＳ９６）、湯張り量センサ８３が検出する流量ｘ（リットル／ｍｉｎ）の積算を開始する（ステップＳ６８、ステップＳ９８）。積算流量ｙ（リットル）が循環判定流量Ｖ（リットル）に１０（リットル）加算した流量に達すると（ステップＳ７０、ステップＳ１００）、循環判定が成立したか否かが判別される（ステップＳ７２、ステップＳ１０２）。循環判定が成立すれば（ＹＥＳとなれば）、浴槽７９への湯張り状態は正常であるとみなされて湯張り運転が続行される（ステップＳ７４、ステップＳ１０４）。湯張り運転が続行されると、積算流量ｙ（リットル）が目標湯張り量Ｗ（リットル）に達するまで湯張りされる（ステップＳ７６、ステップＳ１０６）。循環判定が成立しなければ、浴槽７９への湯張りが正常に行なわれていないとみなされて浴槽７９への湯張りを停止し（ステップＳ８８）、エラー表示を行なって（ステップＳ９０）、処理を終了する。
【００３８】
ステップＳ６６で算出湯張り開始時刻に湯張り運転を開始した場合、ステップＳ７８では算出湯張り終了時刻に湯張り運転が終了するように追焚き開始時刻を調整する。算出湯張り終了時刻は、ステップＳ１６で算出湯張り開始時刻から算出された時刻であり、実際に湯張り運転が終了する時刻は、算出湯張り終了時刻から大きくずれることはまずない。風呂サーミスタ８５が検出する温度ｂ（℃）が風呂設定温度ｃ（℃）に達したら（ステップＳ８０でＹＥＳとなったら）、ステップＳ８２に進み、湯張り運転を終了し、処理を終了する。
【００３９】
ステップＳ９６で設定湯張り開始時刻に湯張り運転を開始した場合、ステップＳ１０８では設定湯張り終了時刻に湯張り運転が終了するように追焚き開始時刻を調整する。設定湯張り終了時刻は、ステップＳ１２で使用者が設定した湯張り終了時刻であり、設定湯張り開始時刻は設定湯張り終了時刻から算出された時刻である。設定湯張り開始時刻に湯張り運転を開始すれば、実際に湯張り運転が終了する時刻は、設定湯張り終了時刻から大きくずれることはまずない。風呂サーミスタ８５が検出する温度ｂ（℃）が風呂設定温度ｃ（℃）に達したら（ステップＳ１１０でＹＥＳとなったら）、ステップＳ１１２に進み、湯張り運転を終了し、処理を終了する。
【００４０】
上記のように、本実施例のコージェネレーションシステムの風呂の湯張り運転処理には次に示す３つのパターンがある。
（１）蓄熱予測から算出した算出湯張り開始時刻が、使用者が設定した設定湯張り終了時刻から算出した設定湯張り開始時刻よりも早いときは、算出湯張り開始時刻に湯張り運転を開始し、設定湯張り終了時刻に湯張り運転を終了する。
（２）算出湯張り開始時刻が設定湯張り開始時刻よりも遅いときは、
（２ａ）算出湯張り開始時刻に湯張り運転を開始し、算出湯張り終了時刻に湯張り運転を終了する。
（２ｂ）設定湯張り開始時刻に湯張り運転を開始し、設定湯張り終了時刻に湯張り運転を終了する。
上記（１）のように、算出湯張り開始時刻が設定湯張り開始時刻より早い場合、湯張り運転の開始時刻を設定湯張り開始時刻とすると、設定湯張り開始時刻になるまでに、蓄熱量が最大量に達してしまう可能性がある。蓄熱量が最大量に達してしまうと、以後の蓄熱が不可能になる。発電を継続するためには発電熱を放熱しなければならないが、放熱によってエネルギーを消費するのは非効率的である。
算出湯張り開始時刻は、予測蓄熱量が湯張り運転の熱需要量を上回る時刻である。算出湯張り開始時刻に湯張り運転を開始すれば、蓄熱で湯張り運転の熱需要を賄うことができる。使用者は、湯張り運転の終了時刻のみを設定するため、使用者が設定した終了時刻に湯張り運転が終了するのであれば、湯張り運転がいつ開始されても使い勝手に何ら影響はない。算出湯張り開始時刻が設定湯張り開始時刻よりも早い場合、算出湯張り終了時刻も設定湯張り終了時刻よりも早い。設定湯張り終了時刻に湯張り運転を終了させたいとき、開始時刻を早め、設定湯張り開始時刻より早い算出湯張り開始時刻に湯張り運転を強制的に開始させても、設定湯張り終了時刻に湯張り運転を終了させることは可能である。従って、本実施例では、算出湯張り開始時刻が設定湯張り開始時刻より早い場合、算出湯張り開始時刻に湯張り運転を開始し、設定湯張り終了時刻に湯張り運転を終了する。このことによって、熱効率に優れ、かつ使用者の意向に添った湯張り運転を行なうことができる。
本実施例では、貯湯槽２０内の蓄熱を追焚きに利用することができる。従って、早めに湯張り運転を開始したために浴槽７９内の温水の放熱が進んだとしても、効率よく熱エネルギーを利用することができる。
上記（２）のように、算出湯張り開始時刻が設定湯張り開始時刻よりも遅い場合、算出湯張り終了時刻も設定湯張り終了時刻よりも遅い。算出湯張り終了時刻に湯張り運転を開始すると熱効率的に有利であるが、湯張り運転の終了時刻は設定湯張り終了時刻より遅い算出湯張り終了時刻となる。そこで算出湯張り開始時刻が設定湯張り開始時刻よりも遅い場合、算出湯張り終了時刻を使用者に報知し、湯張り運転の終了時刻として、設定湯張り終了時刻か算出湯張り終了時刻のいずれかを選択させる。使用者が熱効率を重視すれば、上記（２ａ）のように、湯張り運転の開始時刻を算出湯張り開始時刻とし、湯張り運転の終了時刻を算出湯張り終了時刻とする。使用者が湯張り運転の終了時刻（入浴可能となる時刻）を重視すれば、上記（２ｂ）のように、湯張り運転の開始時刻を設定湯張り開始時刻とし、湯張り運転の終了時刻を設定湯張り終了時刻とする。このことによって、算出湯張り開始時刻が設定湯張り開始時刻よりも遅い場合、湯張り運転の終了時刻について、熱効率を優先した時刻か、入浴したい時刻のいずれかを使用者の意志に基いて決定することができる。
なお、上記の３つのパターンのうちのいずれのパターンで湯張り運転が実施されても、実施される湯張り運転の開始時刻と終了時刻は、リモコン２３の表示器に表示される。
【００４１】
（第２実施例）
本発明を具現化した第２実施例を図４を参照しながら説明する。ここでは、本実施例が第１実施例と相違する点についてのみ説明し、重複説明を省略する。
本実施例のコージェネレーションシステムの構成は、第１実施例の構成と同様である。本実施例と第１実施例は、風呂の湯張り運転処理が一部異なっている。本実施例のコージェネレーションシステムにおける風呂の湯張り運転処理について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。なお、以下で用いる符号は図１で用いた符合に準ずる。
【００４２】
図４に示すフローチャートのステップＳ１２０において、記憶部に記憶されている蓄熱実績から将来の蓄熱量を経時的に予測する。ステップＳ１２２において、使用者によって湯張り終了時刻の時間幅が設定されたか否かが判別される。本実施例では、使用者は湯張り運転を終了させたい時刻を、時間幅をもたせて設定する。使用者にとっては、時間幅内に湯張り運転が終了すれば、湯張り運転がいつ開始されてもよい。湯張り終了時刻の時間幅が設定されていなければ（ステップＳ１２２でＮＯであれば）、風呂の湯張り運転は予約されていないとみなして、ステップＳ１４８に進む。ステップＳ１４８では貯湯槽２０の下部に設けられている下部サーミスタ３６が検出する温度ａ（℃）が４０（℃）以上であるか否かが判別される。下部サーミスタ検出温度ａ（℃）が４０（℃）未満であれば（ステップＳ１４８でＮＯあれば）、貯湯槽２０内の蓄熱状態にまだゆとりがあり、発電熱回収の継続が可能であるとしてステップＳ１２２に戻る。下部サーミスタ検出温度ａ（℃）が４０（℃）以上であれば（ステップＳ１４８でＹＥＳであれば）、貯湯槽２０内の蓄熱が最大であり、これ以上の発電熱回収は不可能であるとしてステップＳ１５０に進む。ステップＳ１５０では、発電の継続を可能とするため、発電ユニット１１０内の熱媒冷却ファン１１９を駆動させ、熱媒放熱器１２０において発電熱を放熱する。下部サーミスタ検出温度ａ（℃）が３０（℃）を下回るまで（ステップＳ１５２でＹＥＳとなるまで）放熱されれば、貯湯槽２０への発電熱回収が可能になって発電の継続が可能になったとみなし、ステップＳ１５４に進んで発電ユニット１１０での放熱を停止し、ステップＳ１２２に戻る。
【００４３】
ステップＳ１２２において、使用者によって湯張り終了時刻の時間幅が設定されれば（ステップＳ１２２でＹＥＳとなれば）、風呂の湯張り運転が予約されたとみなして、ステップＳ１２４に進む。ステップＳ１２４では、ステップＳ１２０で予測した蓄熱量と、ステップＳ１２２で設定された湯張り終了時刻の時間幅から、熱効率的に有利な湯張り開始時刻と有利な湯張り終了時刻を算出する。熱効率的に有利な湯張り開始時刻（算出湯張り開始時刻）とは、設定湯張り終了時刻の時間幅内に湯張り運転を終了させることができる湯張り開始時刻の時間幅内で、予測蓄熱量が最大となる時刻である。本実施例では、算出湯張り開始時刻の予測蓄熱量は、湯張り運転の熱需要量を下回る場合もある。この場合、湯張り運転に不足する熱量は、給湯器２２のバーナ５７を燃焼させることによって補う。実際に算出湯張り開始時刻の蓄熱量が湯張り運転の熱需要量に不足し、バーナ５７を燃焼させなければならなくなったとしても、使用者は設定した湯張り終了時刻の時間幅内に湯張り運転が終了することを希望している。従って、湯張り終了時刻の時間幅内に湯張り運転を終了させることができる湯張り開始時刻の時間幅内において、算出湯張り開始時刻は熱効率的に最も有利な湯張り開始時刻ということができる。熱効率的に有利な湯張り終了時刻（算出湯張り終了時刻）とは、設定湯張り終了時刻の時間幅内の時刻であり、算出湯張り開始時刻に湯張り運転を開始すると、湯張り運転が終了すると予測される時刻である。ステップＳ１２６に進み、算出湯張り開始時刻となったことが検出されると（ステップＳ１２６でＹＥＳとなると）、ステップＳ１２８に進み、浴槽７９内への湯張りを開始する。
【００４４】
ステップＳ１２８からステップＳ１３８までの処理と、ステップＳ１３４からステップＳ１５８までの処理は、図２のステップＳ２２からステップＳ３２までの処理およびステップＳ２８からステップＳ５２までの処理に準ずる。即ち、浴槽７９への湯張りを開始すると（ステップＳ１２８）、湯張り量センサ８３が検出する流量ｘ（リットル／ｍｉｎ）の積算を開始する（ステップＳ１３０）。積算流量ｙ（リットル）が循環判定流量Ｖ（リットル）に１０（リットル）加算した流量に達すると（ステップＳ１３２）、循環判定が成立したか否かが判別される（ステップＳ１３４）。循環判定が成立すれば（ＹＥＳとなれば）、浴槽７９への湯張り状態は正常であるとみなされて湯張り運転が続行される（ステップＳ１３６）。湯張り運転が続行されると、積算流量ｙ（リットル）が目標湯張り量Ｗ（リットル）に達するまで湯張りされる（ステップＳ１３８）。循環判定が成立しなければ、浴槽７９への湯張りが正常に行なわれていないとみなされて浴槽７９への湯張りを停止し（ステップＳ１５６）、エラー表示を行なって（ステップＳ１５８）、処理を終了する。
【００４５】
ステップＳ１４０では算出湯張り終了時刻に湯張り運転が終了するように追焚き開始時刻を調整する。算出湯張り終了時刻は、ステップＳ１２２で使用者が設定した湯張り終了時刻の時間幅内の時刻であり、ステップＳ１２４で算出湯張り開始時刻から算出された時刻である。実際に湯張り運転が終了する時刻は、算出湯張り終了時刻から大きくずれることはまずない。風呂サーミスタ８５が検出する温度ｂ（℃）が風呂設定温度ｃ（℃）に達したら（ステップＳ１４２でＹＥＳとなったら）、ステップＳ１４４に進み、湯張り運転を終了し、処理を終了する。
【００４６】
上記のように、本実施例のコージェネレーションシステムでは、使用者が風呂の湯張り運転を設定するとき、湯張り運転の終了時刻の時間幅を設定する。使用者にとっては、湯張り運転の終了時刻の時間幅内に湯張り運転が終了するのであれば、湯張り運転がいつ開始されてもよい。従って、本実施例では、湯張り運転の終了時刻の時間幅内に湯張り運転を終了させることができる湯張り運転の開始時刻の時間幅内で、予測蓄熱量が最大となる時刻（算出湯張り開始時刻）に湯張り運転を開始させる。本実施例では、実際に算出湯張り開始時刻の蓄熱量が湯張り運転の熱需要量に不足する場合もある。しかし、使用者は設定した湯張り終了時刻の時間幅内に湯張り運転が終了することを希望している。従って、算出湯張り開始時刻に湯張り運転を開始することによって、湯張り終了時刻の時間幅内に湯張り運転を終了させることができる湯張り開始時刻の時間幅内において、蓄熱量が最大となる時刻に湯張り運転を開始することができる。このとき実施される湯張り運転の開始時刻と終了時刻は、リモコン２３の表示器に表示される。使用者の意向を踏まえ、かつ熱効率の向上に有効なタイミングで湯張り運転を行なうことができる。
【００４７】
第１実施例と第２実施例では、発電ユニット１１０が熱媒放熱器１２０と熱媒冷却ファン１１９を備えている。万が一貯湯槽２０内の蓄熱が満杯となっても、蓄熱を継続することはできないが、発電ユニット１１０において発電熱を放熱しながら発電を継続させることはできる。しかし、熱媒放熱器と熱媒冷却ファンのような発電熱を放熱するための手段を備えていないコージェネレーションシステムである場合、発電熱によって燃料電池が破損するおそれがあるため、貯湯槽の蓄熱量が満杯になった場合、発電を停止せざるを得ず、蓄熱はおろか、発電をも継続させることができない。
第１実施例のコージェネレーションシステムと第２実施例のコージェネレーションシステムは、いずれも、風呂の湯張り運転が予約されているときは、湯張り運転を適切なタイミングで行なうことによって、貯湯槽の蓄熱量が満杯になることを抑制する。従って、蓄熱を放熱したり、発電を停止したりするような非経済的な運転を防止することができる。
【００４８】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】第１実施例に係るコージェネレーションシステムの系統図。
【図２】第１実施例に係る風呂の湯張り運転処理のフローチャート（１）。
【図３】第１実施例に係る風呂の湯張り運転処理のフローチャート（２）。
【図４】第２実施例に係る風呂の湯張り運転処理のフローチャート。
【符号の説明】
【００５０】
１０：給湯システム
２０：貯湯槽、２０ａ：出口部
２１：コントローラ
２２：給湯器
２３：リモコン
２４：ミキシングユニット、２４ａ：給水入口、２４ｂ：混合水出口２４ｃ：温水入口
２５：湯張り経路
２６：給水経路、２６ａ：入口
２７：注湯弁
２８：減圧弁
３０：ミキシングユニット給水経路
３１：リリーフ弁
３２：圧力開放経路、３２ａ：一端、３２ｂ：他端
３３：排水経路
３４：排水弁
３５：上部サーミスタ
３６：下部サーミスタ
３９：中間部サーミスタ
４０：循環ポンプ
４２：温水経路
４４：往路サーミスタ
４５：復路サーミスタ
４７：第２流量センサ
４８：給水サーミスタ
５０：温水サーミスタ
５１：温水経路
５２：バーナ熱交換器
５４：混合水サーミスタ
５５：ハイカットサーミスタ
５６、５７：バーナ
５８：追焚き熱交換器
５９：補給水弁
６０：バーナ熱交換器
６１：シスターン
６２：シスターン入水経路
６３：給湯栓経路
６４：給湯栓
６５：給湯サーミスタ
６６：水位電極、６６ａ：ハイレベルスイッチ、６６ｂ：ローレベルスイッチ
６７：第１流量センサ
６８：シスターン出水経路
６９：暖房ポンプ
７０：低温水経路
７１：バーナ上流経路
７２：暖房低温サーミスタ
７３：高温水経路
７４：暖房高温サーミスタ
７５：暖房端末熱動弁
７６：暖房端末機、７６ａ：操作スイッチ、７６ｂ：熱交換器
７７：追焚き経路
７８：追焚き熱動弁
７９：浴槽、７９ａ：吸出口、７９ｂ：供給口
８０：風呂循環経路
８１：風呂水位センサ
８２：風呂循環ポンプ
８３：湯張り量センサ
８４：風呂水流スイッチ
８５：風呂サーミスタ
８６：三方弁、８６ａ：Ａポート、８６ｂ：Ｂポート、８６ｃ：Ｃポート
８７：低温水戻り経路
８８：貯湯槽経路、８８ａ：熱交換部
８９：低温戻りサーミスタ
９０：床暖房熱動弁
９１：床暖房機
９２：バイパス経路
９３：バイパス熱動弁
９４：低温サーミスタ
１１０：発電ユニット
１１２：改質器
１１４：燃料電池
１１６：熱交換器
１１７：熱媒温度センサ
１１８：熱交換器
１１９：熱媒冷却ファン
１２０：熱媒放熱器
１２１：水素ガス供給経路
１２２：熱媒三方弁、１２２ａ：入口、１２２ｂ：出口、１２２ｃ：出口
１２４：熱媒循環経路
１２５：リザーブタンク
１２６：燃焼ガス経路
１２７：熱媒ポンプ
１２８：循環経路、１２８ａ：循環復路、１２８ｂ：循環往路
１２９：冷却経路
１３１：バーナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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