(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力負荷に供給する電力を発電する燃料電池装置と、
冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒から放熱する凝縮器と、冷媒を膨張させる膨張弁と、冷媒に吸熱させる蒸発器と、前記圧縮機と前記凝縮器と前記膨張弁と前記蒸発器とに記載の順に冷媒を循環させる冷媒循環回路とを備えるヒートポンプ装置とを備え、
前記燃料電池装置での発電電力を前記ヒートポンプ装置の前記圧縮機へ供給して前記ヒートポンプ装置を駆動可能に構成されている燃料電池装置利用型空調システムであって、
第１空気圧送手段にて圧送される空気を通流する第１流路と、第２空気圧送手段にて圧送される空気を通流する第２流路と、前記第１流路に配置される吸湿部と前記第２流路に配置される再生部との間で通気性吸湿体から成るデシカントロータを回転駆動するロータ部と、前記第１流路を通流する空気のうち前記吸湿部を通過した後の空気と前記第２流路を通流する空気のうち前記再生部を通過する前の空気とを熱交換させる第１熱交換器と、前記第２流路を通流する空気で前記第１熱交換器を通過する前の空気に水を噴霧する水噴霧器と、前記第２流路で前記第１熱交換器を通過した後で前記再生部を通過する前の空気を加熱装置にて加熱された熱媒と熱交換させて昇温させる第２熱交換器とを有するデシカント装置を備え、
前記蒸発器が、前記第１流路にて前記吸湿部を通過する前の空気を通過するように設けられ、
前記蒸発器にて発生する凝縮水を貯留する凝縮水貯留部と、
当該凝縮水貯留部にて貯留された凝縮水を前記水噴霧器へ導く凝縮水通流路を備え、
前記燃料電池装置での発電電力が商用電力系統へ逆潮流する虞があるか否かを判定する制御装置を備え、
前記制御装置が、逆潮流の虞があると判定したときに、前記燃料電池装置の発電電力にて前記圧縮機を駆動し前記ヒートポンプ装置の運転を行いながら、前記デシカント装置において少なくとも前記ロータ部の前記デシカントロータを回転駆動させると共に前記第２熱交換器へ前記加熱装置にて加熱された熱媒を供給する余剰電力空調運転を実行し、
且つ夏季に実行する前記余剰電力空調運転において、前記蒸発器にて凝縮水が発生するように前記圧縮機での圧縮仕事を設定すると共に、前記蒸発器にて発生した凝縮水を前記凝縮水通流路を介して前記水噴霧器へ導く凝縮水噴霧制御を実行し、
且つ夏季に実行する前記余剰電力空調運転において、前記凝縮水噴霧制御を実行する場合、前記第２熱交換器へ導かれる熱媒を加熱する前記加熱装置から供給される熱媒の供給設定温度を低下側へ変更する燃料電池装置利用型空調システム。
【請求項２】
前記デシカント装置は、気体の通流状態を切換自在な通流状態切換部を備え、
前記通流状態切換部は、室外空気を前記第１流路を通流させた後に室内空間へ供給すると共に、室内空気を前記第２流路を通流させた後に室外空間へ排気する第１切換状態と、室内空気を前記第１流路を通流させた後に室外空間へ排気すると共に、室外空気を前記第２流路を通流させた後に室内空間へ供給する第２切換状態とを切換自在に構成され、
前記制御装置は、夏季に実行する前記余剰電力空調運転において前記通流状態切換部を前記第１切換状態に切り換え制御すると共に、冬季に実行する前記余剰電力空調運転において前記通流状態切換部を前記第２切換状態に切り換え制御する請求項１に記載の燃料電池装置利用型空調システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記燃料電池装置の発電電力が前記電力負荷での電力需要を上回る傾向にある場合に、前記燃料電池装置での発電電力が商用電力系統に逆潮流する虞があると判定する請求項１又は２に記載の燃料電池装置利用型空調システム。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力負荷に供給する電力を発電する燃料電池装置と、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒から放熱される凝縮器と、冷媒を膨張させる膨張弁と、冷媒に吸熱させる蒸発器と、前記圧縮機と前記凝縮器と前記膨張弁と前記蒸発器とに記載の順に冷媒を循環させる冷媒循環回路とを備えるヒートポンプ装置とを備え、前記燃料電池装置での発電電力を前記ヒートポンプ装置の前記圧縮機へ供給して前記ヒートポンプ装置を駆動可能に構成されている燃料電池装置利用型の空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発電効率と熱回収効率とを合わせた総合効率が９０％を超える燃料電池装置が、家庭用として普及し始めている。
このような燃料電池装置による発電電力は、各家庭の電力負荷にて消費されることになるが、各家庭の需要電力は、一日のうちの時間帯や季節により大きく変動する。ここで、燃料電池装置の発電効率は、発電電力の低下と共に低下するため、燃料電池装置の定格電力（又は比較的高い発電出力）で運転することが好ましい。このように、燃料電池装置を定格電力で運転する場合、燃料電池装置の発電電力が、各家庭の電力負荷の需要電力を上回る状況となることがある。
現在では、燃料電池装置の発電電力は、系統への逆潮流が認められていないため、余剰の発電電力を有効に利用すべく、特許文献１に開示されるような技術が知られている。
当該特許文献１に開示の技術にあっては、冷媒を圧縮する圧縮機、冷媒から放熱される凝縮器、冷媒を膨張させる膨張弁、冷媒に吸熱させる蒸発器の順に冷媒を循環する冷媒循環回路を備えるヒートポンプ装置と、熱と電力とを発生する熱電併給装置として燃料電池装置とを備え、当該燃料電池装置にて発生した発電電力にてヒートポンプ装置の圧縮機の駆動電力として利用可能に構成されている。そして、燃料電池装置から商用電力系統へ逆潮流が発生する虞がある場合に、当該燃料電池装置の発電電力にてヒートポンプ装置の圧縮機を駆動させる制御を実行可能に構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１７０１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に開示の技術にあっては、燃料電池装置から商用電力系統へ逆潮流が発生する虞がある場合に、燃料電池装置の発電電力をヒートポンプ装置の圧縮機へ供給し、ヒートポンプ装置を駆動させる構成を採用しているが、このような構成にあっては、ヒートポンプ装置の駆動により温熱又は冷熱を発生させることになり、当該温熱又は冷熱の有効な利用先がない場合、その温熱又は冷熱に係るエネルギーは無駄になる虞があった。
説明を追加すると、例えば、夏季で、燃料電池装置から商用電力系統へ逆潮流が発生する虞があるときに、燃料電池装置の発電電力をヒートポンプ装置の圧縮機へ供給してヒートポンプ装置を働かせ、ヒートポンプ装置の蒸発器にて冷却された空気を、室内空間へ供給するような構成を採用する場合、使用者側での設定に関係なく、室内空間へ低温の空調用空気が供給されるため、室内空間の温度を使用者側で設定した目標設定温度よりも大幅に低下させてしまう虞があった。このため、使用者の使用感を損なう虞があり、必ずしもエネルギーを有効に利用できているとは言えなかった。
【０００５】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料電池装置からの逆潮流を適切に防止しながらも、燃料電池装置にて発生した余剰電力を効果的に利用可能な燃料電池装置利用型空調システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための燃料電池装置利用型空調システムは、
電力負荷に供給する電力を発電する燃料電池装置と、
冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒から放熱する凝縮器と、冷媒を膨張させる膨張弁と、冷媒に吸熱させる蒸発器と、前記圧縮機と前記凝縮器と前記膨張弁と前記蒸発器とに記載の順に冷媒を循環させる冷媒循環回路とを備えるヒートポンプ装置とを備え、
前記燃料電池装置での発電電力を前記ヒートポンプ装置の前記圧縮機へ供給して前記ヒートポンプ装置を駆動可能に構成されている燃料電池装置利用型空調システムであって、その特徴構成は、
第１空気圧送手段にて圧送される空気を通流する第１流路と、第２空気圧送手段にて圧送される空気を通流する第２流路と、前記第１流路に配置される吸湿部と前記第２流路に配置される再生部との間で通気性吸湿体から成るデシカントロータを回転駆動するロータ部と、前記第１流路を通流する空気のうち前記吸湿部を通過した後の空気と前記第２流路を通流する空気のうち前記再生部を通過する前の空気とを熱交換させる第１熱交換器と、前記第２流路を通流する空気で前記第１熱交換器を通過する前の空気に水を噴霧する水噴霧器と、前記第２流路で前記第１熱交換器を通過した後で前記再生部を通過する前の空気を加熱装置にて加熱された熱媒と熱交換させて昇温させる第２熱交換器とを有するデシカント装置を備え、
前記蒸発器が、前記第１流路にて前記吸湿部を通過する前の空気を通過するように設けられ、
前記蒸発器にて発生する凝縮水を貯留する凝縮水貯留部と、
当該凝縮水貯留部にて貯留された凝縮水を前記水噴霧器へ導く凝縮水通流路を備え、
前記燃料電池装置での発電電力が商用電力系統へ逆潮流する虞があるか否かを判定する制御装置を備え、前記制御装置が、逆潮流の虞があると判定したときに、前記燃料電池装置の発電電力にて前記圧縮機を駆動し前記ヒートポンプ装置の運転を行いながら、前記デシカント装置において少なくとも前記ロータ部の前記デシカントロータを回転駆動させると共に前記第２熱交換器へ前記加熱装置にて加熱された熱媒を供給する余剰電力空調運転を実行し、
且つ夏季に実行する前記余剰電力空調運転において、前記蒸発器にて凝縮水が発生するように前記圧縮機での圧縮仕事を設定すると共に、前記蒸発器にて発生した凝縮水を前記凝縮水通流路を介して前記水噴霧器へ導く凝縮水噴霧制御を実行し、
且つ夏季に実行する前記余剰電力空調運転において、前記凝縮水噴霧制御を実行する場合、前記第２熱交換器へ導かれる熱媒を加熱する前記加熱装置から供給される熱媒の供給設定温度を低下側へ変更する点にある。 
【０００７】
上記特徴構成によれば、燃料電池装置での発電電力が商用電力系統へ逆潮流する虞がある場合に、燃料電池装置の発電電力にて圧縮機を駆動しヒートポンプ装置の運転を実行するから、燃料電池装置にて発生した電力が逆潮流することを効果的に防止できる。
更に、上記特徴構成によれば、蒸発器が、デシカント装置の第１流路で吸湿部を通過する前の空気を通過するように設けられる構成を採用すると共に、逆潮流する虞がある場合には、ヒートポンプ装置の運転を実行するのみならず、デシカント装置において少なくともロータ部のデシカントロータを回転駆動させると共に第２熱交換器へ加熱装置にて加熱された熱媒を供給する構成を採用しているから、例えば、夏季等で比較的湿度が高い場合にあっては、第１流路を通流する空気を、蒸発器にて降温させ、ロータ部の吸湿部にあるデシカントロータの吸湿作用により除湿し、当該除湿に伴い昇温した空気を第１熱交換器にて他の空気と熱交換する形態で降温させることができる。これにより、比較的快適な温度域に調整されると共に十分に除湿された空気を、室内空間へ導くことができるから、蒸発器を通過した直後の空気を、直接室内空間へ導く場合に比べ、空気を冷却し過ぎて使用者の使用感を損なうことを抑制しながらも、室内空間の湿度を十分に低下させることができる。
即ち、本発明によれば、燃料電池装置から商用電力系統への逆潮流を良好に防止しながらも、室内空間の温度の不必要な変化を抑制しつつ、燃料電池装置の余剰電力を、室内空間の空気質の変化（例えば、夏季の場合は湿度の低下、冬季の場合は湿度の上昇）として蓄えることができ、余剰電力を室内空間の空気質の変化という形態で、効果的に蓄えることができる。
上記特徴構成によれば、特に、室外空気の湿度が高く、当該室外空気を冷却するヒートポンプ装置の蒸発器において凝縮水が発生し易い夏季に、余剰電力空調運転において、蒸発器にて凝縮水が発生するように圧縮機での圧縮仕事を設定するから、当該蒸発器を通過した後の空気は、比較的絶対湿度並びに温度が低くなる。そして、デシカント装置においては、当該比較的絶対湿度並びに温度の低い空気を除湿すれば良くなるから、その除湿負荷が小さくなるとともに、ロータ部の吸湿部にてデシカントロータを通過した処理空気の温度が低くなるため、第１熱交換器に導入される再生空気の出口温度が比較的低温であり、そのため第２熱交換器へ再生熱を供給する熱媒の温度を低下させても十分に大きな再生熱負荷を与えることができ、ヒートポンプ装置で発生した温熱を有効利用することができる。
更に、蒸発器にて発生した凝縮水は、凝縮水貯留部に貯留した後、凝縮水通流路にてデシカント装置の水噴霧器へ供給するから、外部から水を供給することなく、水噴霧に関し水自立を実現することができる。尚、凝縮水が不足する場合には、外部からの給水を水噴霧器から供給する構成を採用しても構わない。
上記特徴構成によれば、制御装置は、夏季に実行する余剰電力空調運転において、凝縮水噴霧制御を実行する場合、第２熱交換器へ導かれる熱媒を加熱する加熱装置から供給される熱媒の供給設定温度を低下側へ変更する制御を実行するから、デシカントロータの除湿負荷が低いときに、第２熱交換器を通過した後の熱媒戻り温度を低下できる。結果、加熱装置として熱媒と燃料電池装置の冷却水とを熱交換させる熱交換器を用いる場合、当該加熱装置を通過した後の燃料電池装置の冷却水の温度を低下でき、燃料電池装置へ供給する冷却水の温度を、ラジエータでの放熱等の操作をすることなく（又は放熱量を低減して）、燃料電池装置の排ガスの露点以下に設定できる。結果、燃料電池装置での水自立を良好に実現できる。
【００１２】
本発明の燃料電池装置利用型空調システムの更なる特徴構成は、
前記デシカント装置は、気体の通流状態を切換自在な通流状態切換部を備え、
前記通流状態切換部は、室外空気を前記第１流路を通流させた後に室内空間へ供給すると共に、室内空気を前記第２流路を通流させた後に室外空間へ排気する第１切換状態と、室内空気を前記第１流路を通流させた後に室外空間へ排気すると共に、室外空気を前記第２流路を通流させた後に室内空間へ供給する第２切換状態とを切換自在に構成され、
前記制御装置は、夏季に実行する前記余剰電力空調運転において前記通流状態切換部を前記第１切換状態に切り換え制御すると共に、冬季に実行する前記余剰電力空調運転において前記通流状態切換部を前記第２切換状態に切り換え制御する点にある。
【００１３】
上記特徴構成によれば、夏季に実行する余剰電力空調運転では、室外空気を、第１流路へ導くことで、ヒートポンプ装置の蒸発器にて降温させ、ロータ部の吸湿部にて除湿し、第１熱交換器にて更に降温させた後に、比較的低温で低湿の空調用空気として室内空間へ供給できる。
一方、冬季に実行する余剰電力空調運転では、室外空気を、第２通路へ導くことで、水噴霧器での水噴霧により加湿し、第２熱交換器での熱媒との熱交換により昇温し、ロータ部の再生部にて加湿した後、比較的高温で高湿の空調用空気として室内空間へ供給できる。
【００１４】
本発明の燃料電池装置利用型空調システムにあっては、
前記制御装置は、前記燃料電池装置の発電電力が前記電力負荷での電力需要を上回る傾向にある場合に、前記燃料電池装置での発電電力が商用電力系統に逆潮流する虞があると判定することが好ましい。
ここで、燃料電池装置の発電電力が電力負荷での電力需要を上回る傾向にある場合とは、例えば、燃料電池装置の発電電力が予め決定された発電電力下限閾値を下回る場合や、燃料電池装置の発電電力が電力負荷での電力需要同程度となっており且つその後に電力負荷での電力需要が増加すると予測される場合等を意味する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の燃料電池装置利用型空調システムの概略構成図
【図２】除湿冷房運転で圧縮機駆動開始時における空気線図
【図３】除湿冷房運転で圧縮機停止直前における空気線図
【図４】除湿冷房運転で圧縮機停止時における空気線図
【図５】除湿冷房運転で圧縮機駆動時の室内空間の空気質（湿度）変化を示すグラフ図
【図６】除湿冷房運転で圧縮機停止時の室内空間の空気質（湿度）変化を示すグラフ図
【図７】加湿暖房運転で圧縮機駆動開始時における空気線図
【図８】加湿暖房運転で圧縮機停止直前における空気線図
【図９】加湿暖房運転で圧縮機停直後における空気線図
【図１０】加湿暖房運転で圧縮機停止して所定時間経過した後における空気線図
【図１１】加湿暖房運転で圧縮機駆動時の室内空間の空気質（湿度）変化を示すグラフ図
【図１２】加湿暖房運転で圧縮機停止時の室内空間の空気質（湿度）変化を示すグラフ図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態に係る燃料電池装置利用型空調システム１００を、図１に基づいて説明する。
本発明の実施形態に係る燃料電池装置利用型空調システム１００は、燃料電池装置１０から商用電力系統（図示せず）への逆潮流を適切に防止しながらも、燃料電池装置１０にて発生した余剰電力を効果的に利用可能に構成されており、燃料電池装置１０と、当該燃料電池装置１０の発電に伴い発生する熱を給湯利用箇所４１や床暖房パネル６１等の熱負荷端末等へ供給する熱回収及び熱供給に係る構成と、燃料電池装置１０の発電電力により駆動可能なヒートポンプ装置７０と、デシカント装置８０と、それらを制御する制御装置９０とを備えて構成されている。
当該制御装置９０は、ＬＳＩにて構成されている演算装置と記憶部とから成るハードウェアと、複数のプログラムから成るソフトウェアとが協働可能に構成されたものである。
【００１７】
〔燃料電池装置に係る構成〕
電力負荷（図示せず）に供給する電力を発電する燃料電池装置１０は、一般的に停止が困難とされている固体酸化物形燃料電池が採用されており、原燃料Ｇを改質して燃料ガスを生成し、生成された燃料ガスと燃焼用空気Ａ（空気）とを発電反応させて発電するように構成されており、当該発電反応により発生した排ガスと湯水とを熱交換する潜熱回収熱交換器１１を備えている。
当該潜熱回収熱交換器１１には、排ガスの露点以下（例えば、４０℃以下）の温度の湯水が供給され、湯水が排ガスの潜熱を回収可能となっていると共に、潜熱回収熱交換器１１にて排ガスの凝縮水を回収可能となっている。当該潜熱回収熱交換器１１から回収された凝縮水は原燃料Ｇの改質に用いられる改質水として利用される。
尚、当該燃料電池装置１０の構成は、公知であるためここでは詳細な説明を割愛する。
【００１８】
〔熱回収及び熱供給に係る構成〕
燃料電池装置１０の潜熱回収熱交換器１１にて湯水が回収した貯湯タンク３０と、貯湯タンク３０と潜熱回収熱交換器１１との間で湯水を循環する湯水循環回路Ｃ５と、湯水循環回路Ｃ５の湯水を圧送する第３ポンプＰ３とが設けられている。
湯水循環回路Ｃ５は、潜熱回収熱交換器１１にて熱回収した高温の湯水が、貯湯タンク３０の上部から流入すると共に、貯湯タンク３０の下部の比較的低温の湯水が潜熱回収熱交換器１１へ導かれるように配設されており、貯湯タンク３０の内部では、上方から下部にかけて徐々に温度が低下する成層貯湯状態が維持される。
湯水循環回路Ｃ５で貯湯タンク３０の下部と潜熱回収熱交換器１１とを接続する流路には、湯水の温度が燃料電池装置１０の排ガスの露点を超えている場合に湯水を放熱させるラジエータ３１が設けられている。
貯湯タンク３０の下部には第４三方弁Ｖ４が設けられており、当該第４三方弁Ｖ４は、貯湯タンク３０の下部からの湯水のうち、一部を湯水循環回路Ｃ５の側へ導くと共に、残部を補助加熱器２０及び太陽熱温水器２３の側へ導くように構成されている。さらに、第４三方弁Ｖ４から補助加熱器２０及び太陽熱温水器２３の側へ導かれた湯水の一部を補助加熱器２０の側へ導き、残部を太陽熱温水器２３の側へ導く第３三方弁Ｖ３が設けられている。
補助加熱器２０は、燃料ガスＧと燃焼用空気Ａとを燃焼させるバーナ２２と、当該バーナ２２の燃焼排ガスにて、その配管内部を通流する湯水を加熱する第７熱交換器２１とを備えて構成されている。第７熱交換器２１の出口配管は、燃料電池装置１０の潜熱回収熱交換器１１と貯湯タンク３０の上部との間の湯水循環回路Ｃ５に接続されている。
太陽熱温水器２３は、湯水を太陽熱により加熱可能に構成されており、その入口側の配管が第３三方弁Ｖ３に接続されていると共に、その出口側の配管が燃料電池装置１０の潜熱回収熱交換器１１と貯湯タンク３０の上部との間の湯水循環回路Ｃ５に接続されている。
ここで、湯水循環回路Ｃ５のうち、燃料電池装置１０の潜熱回収熱交換器１１の出口、貯湯タンク３０の上部、太陽熱温水器２３の出口、及び補助加熱器２０の出口に接続する回路部位を、高温側回路部位と呼ぶこととし、燃料電池装置１０の潜熱回収熱交換器１１の入口、貯湯タンク３０の下部、太陽熱温水器２３の入口、及び補助加熱器２０の入口に接続する回路部位を、低温側回路部位と呼ぶこととする。
【００１９】
湯水循環回路Ｃ５の高温側回路部位と低温側回路部位とを接続する第６湯水流路Ｌ６には、当該第６湯水流路Ｌ６を通流する湯水と給水Ｗとを熱交換する形態で給水Ｗを給湯利用箇所４１にて要求される目標給湯温度にまで昇温させる給湯用熱交換器４０と、当該第６湯水流路Ｌ６を通流する湯水の流量を調整可能な流量調整弁Ｖ５とが設けられている。
制御装置９０は、給湯利用箇所４１に併設される給湯指令受付部（図示せず）が給湯指令を受けつけた場合、当該流量調整弁Ｖ５の開度を調整して給湯用熱交換器４０を通流する湯水の流量を調整することで、給湯用熱交換器４０での湯水と給水との熱交換量を制御し、給水を目標給湯温度にまで昇温させる。
【００２０】
湯水循環回路Ｃ５の高温側回路部位と低温側回路部位とを接続する第７湯水流路Ｌ７には、当該第７湯水流路Ｌ７を通流する湯水と浴槽水循環回路Ｃ４を循環する浴槽水とを熱交換する形態で浴槽水を浴槽５１にて要求される目標追焚温度にまで昇温させる追焚用熱交換器５０と、当該第７湯水流路Ｌ７を通流する湯水の流量を調整可能な流量調整弁Ｖ６とが設けられている。
制御装置９０は、浴槽５１に併設される風呂リモコン（図示せず）が追焚き指令を受けつけた場合、当該流量調整弁Ｖ５の開度を調整して追焚用熱交換器５０を通流する湯水の流量を調整することで、追焚用熱交換器５０での湯水と浴槽水との熱交換量を制御し、浴槽水を目標追焚温度にまで昇温させる。
【００２１】
湯水循環回路Ｃ５の高温側回路部位と低温側回路部位とを接続する第８湯水流路Ｌ８には、当該第８湯水流路Ｌ８を通流する湯水と第１熱媒循環回路Ｃ１及び第２熱媒循環回路Ｃ２のうち少なくとも何れか一方を通流する熱媒とを熱交換する形態で、熱媒を加熱する熱媒加熱用熱交換器６０（加熱装置の一例）と、当該第８湯水流路Ｌ８を通流する湯水の流量を調整可能な流量調整弁Ｖ７とが設けられている。
説明を追加すると、第１熱媒循環回路Ｃ１は、熱消費端末としての床暖房パネル６１と熱媒加熱用熱交換器６０との間で熱媒を循環するように配設されている。第２熱媒循環回路Ｃ２には、熱媒とデシカント装置８０での再生用の空気とを熱交換する再生用熱交換器８１（第２熱交換器の一例）が設けられており、当該再生用熱交換器８１と熱媒加熱用熱交換器６０との間で熱媒を循環するように配設されている。
第１熱媒循環回路Ｃ１と第２熱媒循環回路Ｃ２との共通流路部分には、熱媒循環ポンプＰ２が設けられていると共に、熱媒加熱用熱交換器６０の出口近傍には、当該熱媒加熱用熱交換器６０にて加熱された熱媒の一部を第１熱媒循環回路Ｃ１へ導くと共に、残部を第２熱媒循環回路Ｃ２へ導く熱媒用三方弁Ｖ８が設けられている。
制御装置９０は、床暖房リモコン（図示せず）が床暖房指令を受けつけた場合、熱媒用三方弁Ｖ８の開弁状態を熱媒が第１熱媒循環回路Ｃ１を循環する状態とすると共に熱媒循環ポンプＰ２の回転数を調整して、熱媒加熱用熱交換器６０での湯水と熱媒との熱交換量を制御し、床暖房パネル６１へ導かれる熱媒温度を目標熱媒温度にまで昇温させる。
更に、制御装置９０は、後述するデシカントロータ８２ａによる除湿あるいは加湿運転を実行する場合、熱媒用三方弁Ｖ８の開弁状態を熱媒が第２熱媒循環回路Ｃ２を循環する状態とすると共に熱媒循環ポンプＰ２の回転数を調整して、熱媒加熱用熱交換器６０での湯水と熱媒との熱交換量を制御し、再生用熱交換器８１へ導かれる熱媒温度を目標熱媒温度にまで昇温させる。
【００２２】
燃料電池装置１０の潜熱回収熱交換器１１の入口には、第２流量調整弁Ｖ２が設けられると共に、当該第２流量調整弁Ｖ２の入口と潜熱回収熱交換器１１の出口の夫々に、潜熱回収熱交換器１１をバイパスするバイパス流路Ｌ９の上流端と下流端とが記載の順に接続されている。
当該バイパス流路Ｌ９には、ヒートポンプ装置７０の凝縮器７４と、当該バイパス流路Ｌ９を通流する湯水の流量を調整する第１流量調整弁Ｖ１が設けられており、バイパス流路Ｌ９を通流する湯水がヒートポンプ装置７０の凝縮器７４を通流する冷媒の凝縮熱を回収可能に構成されている。
【００２３】
〔ヒートポンプ装置に係る構成〕
ヒートポンプ装置７０は、冷媒を圧縮する圧縮機７３と、冷媒から放熱する凝縮器７４と、冷媒を膨張させる膨張弁７１と、冷媒に吸熱させる蒸発器７２と、当該圧縮機７３と凝縮器７４と膨張弁７１と蒸発器７２とに記載の順に冷媒を循環させる冷媒循環回路Ｃ３とを備えている。
ヒートポンプ装置７０の蒸発器７２には、当該蒸発器７２にて発生した凝縮水を貯留する凝縮水貯留部（図示せず）が設けられ、凝縮水貯留部に貯留された凝縮水をデシカント装置８０の水噴霧器８７へ導く凝縮水通流路Ｌ１０が接続されている。尚、凝縮水は滅菌処理された後に噴霧されることが好ましい。
尚、本発明の実施形態に係る燃料電池装置利用型空調システム１００にあっては、制御装置９０が燃料電池装置１０の発電電力が商用電力系統へ逆潮流する虞があると判定したときに、燃料電池装置１０の発電電力の一部が圧縮機７３へ供給され、ヒートポンプ装置７０の運転が実行され、余剰電力にて空調を行う余剰電力空調運転が実行される。
当該余剰電力空調運転において、ヒートポンプ装置７０は、夏季においても冬季においても、冷媒が図１に示す一定方向に通流される。
【００２４】
〔デシカント装置に係る構成〕
デシカント装置８０は、第１ブロア８４（第１空気圧送手段の一例）にて圧送される空気を通流する第１流路Ｌ１と、第２ブロア８３（第２空気圧送手段の一例）にて圧送される空気を通流する第２流路Ｌ２と、第１流路Ｌ１に配設される吸湿部８２ｂと第２流路Ｌ２に配設される再生部８２ｃとの間で通気性吸湿体から成るデシカントロータ８２ａを回転駆動するロータ部８２と、第１流路Ｌ１を通流する空気のうち吸湿部８２ｂを通過した後の空気と第２流路Ｌ２を通流する空気のうち再生部８２ｃを通過する前の空気とを熱交換させる第１熱交換器８８と、第２流路Ｌ２を通流する空気で前記第１熱交換器８８を通過する前の空気に水を噴霧する水噴霧器８７と、第２流路Ｌ２で前記第１熱交換器８８を通過した後で前記再生部８２ｃを通過する前の空気を熱媒加熱用熱交換器６０にて加熱された熱媒と熱交換させて昇温させる再生用熱交換器８１とを有する。
更に、デシカント装置８０では、ヒートポンプ装置７０の蒸発器７２が、第１流路Ｌ１のうち、吸湿部８２ｂを通過する前の空気を通過するように設けられている。
【００２５】
ロータ部８２に設けられるデシカントロータ８２ａは、モータ等の駆動機構部Ｍにより、回転される回転軸に中心部が固定されて比較的低速の所定の回転速度で回転駆動し、吸湿部８２ｂ及び再生部８２ｃを横断する姿勢で配設された円盤状又は円柱状の部材として構成されている。当該デシカントロータ８２ａは、回転軸に沿う方向に貫通する多数の通路が形成されたハニカム状に形成されており、吸湿部８２ｂ及び再生部８２ｃにおいて空気がデシカントロータ８２ａを貫通する状態で通過する。当該デシカントロータ８２ａは、ゼオライト、シリカゲル、活性炭等の公知の吸着剤を担持して、通気性吸湿体とされている。
このようなデシカントロータ８２ａを備えたロータ部８２は、吸湿部８２ｂ及び再生部８２ｃのうち、吸湿部８２ｂへ比較的低温の空気が通過することにより、当該空気がデシカントロータ８２ａの吸湿時の放熱作用による温度上昇に伴って除湿され、それによりデシカントロータ８２ａは空気の水分を吸着した状態となる。その水分を吸着したデシカントロータ８２ａの部分が、上記回転駆動により再生部８２ｃへ移動することになる。
一方、再生部８２ｃに比較的高温の空気が通過することで、その空気はデシカントロータ８２ａの放湿時の吸熱作用による温度低下を伴って加湿され、それによりデシカントロータ８２ａは、上記吸着した水分を脱着させて再生されることとなる。その再生されたデシカントロータ８２ａの部分が、上記回転駆動により吸湿部８２ｂへ移動することとなる。
このようにして、ロータ部８２は、吸湿部８２ｂを通過する空気の除湿を行うことができると共に、再生部８２ｃを通過する空気の冷却を行うことができるように構成されている。
【００２６】
更に、デシカント装置８０は、気体の通流状態を切り換え自在な通流状態切換部として、第１四方弁８５及び第２四方弁８６を備えている。
第１四方弁８５及び第２四方弁８６は、室外空気ＯＡを第１流路Ｌ１を通流させた後に室内空間（図示せず）へ供給すると共に、室内空気ＲＡを第２流路Ｌ２を通流させた後に室外空間（図示せず）へ排気する第１切換状態（図１に示す状態）と、室内空気ＲＡを第１流路Ｌ１を通流させた後に室外空間へ排気すると共に、室外空気ＯＡを第２流路Ｌ２を通流させた後に室内空間へ供給する第２切換状態（図１に示す状態から第１四方弁８５及び第２四方弁８６を９０°回転させた状態）とを切換自在に構成されている。
【００２７】
これまで説明したように、本発明の実施形態に係る燃料電池装置利用型空調システム１００にあっては、燃料電池装置１０として停止が困難な固体酸化物形燃料電池を採用している。このような燃料電池装置１０にあっては、燃料電池装置１０の停止が困難なことから、電力負荷での電力需要が低下した場合、燃料電池装置１０の発電電力が電力負荷での電力需要を上回ることがある。しかしながら、現状では、燃料電池装置１０の発電電力の逆潮流は認められていない。
そこで、制御装置９０は、燃料電池装置１０の発電電力が電力負荷での電力需要を上回る傾向にある場合に、燃料電池装置１０での発電電力が商用電力系統に逆潮流する虞があると判定する。具体的には、制御装置９０は、燃料電池装置１０の発電電力が、当該燃料電池装置１０の定格負荷における発電電力の半分以下となった場合に、逆潮流の恐れがあると判定する。
更に、制御装置９０は、逆潮流の虞があると判定したときで、夏季の場合にあっては、燃料電池装置１０の発電電力にて圧縮機７３を駆動しヒートポンプ装置７０の運転を行いながら、デシカント装置８０においてロータ部８２のデシカントロータ８２ａを回転駆動させ、再生用熱交換器８１へ熱媒加熱用熱交換器６０にて加熱された熱媒を供給し、水噴霧器８７にて水を噴霧する余剰電力空調運転（夏季の場合は除湿冷房運転となる）を実行する。当該余剰電力空調運転により、燃料電池装置１０の余剰電力は圧縮機７３にて消費され、逆潮流が防止される。
【００２８】
更に、当該夏季に実行される余剰電力空調運転（除湿冷房運転）にあっては、制御装置９０は、蒸発器７２にて凝縮水が発生するように圧縮機７３での圧縮仕事を設定すると共に、蒸発器７２にて発生し凝縮水貯留部（図示せず）に貯留された凝縮水を、凝縮水通流路Ｌ１０を介して水噴霧器８７へ導く凝縮水噴霧制御を実行する。
これにより、第１流路Ｌ１を通流する室外空気ＯＡは、蒸発器７２にて凝縮水を回収される形態で除湿されると共に降温した後、吸湿部８２ｂにてデシカントロータ８２ａの吸湿作用により除湿されると共に昇温し、水噴霧され降温した室内空気ＲＡと第１熱交換器８８にて熱交換する形態で降温して、比較的低温で低湿の空調用空気ＳＡとなって、室内空間へ導かれる。当該構成にあっては、ヒートポンプ装置７０の蒸発器７２にて冷却された直後の比較的低温の空気を直接、室内空間へ供給するのではなく、デシカント装置８０を介することで、若干昇温すると共に十分に除湿された空調用空気ＳＡが、室内空間へ供給される。
結果、燃料電池装置１０の余剰電力は、室内空間の空気質の変化（夏季にあっては湿度の低下）として、使用者の使用感を損なわない状態で、蓄えられることとなる。 
【００２９】
尚、夏季に実行される余剰電力空調運転において、凝縮水噴霧制御を実行することで、室外空気ＯＡが含む湿分の一部を、蒸発器７２にて凝縮水として回収するから、デシカント装置８０でのデシカントロータ８２ａの除湿負荷が低下する。
そこで、制御装置９０は、夏季に実行される余剰電力空調運転において、凝縮水噴霧制御を実行する場合、更に、再生用熱交換器８１へ導かれる熱媒を加熱する熱媒加熱用熱交換器６０から供給される熱媒の供給設定温度を低下側へ変更する制御を実行する。これにより、再生用熱交換器８１を通過して熱媒加熱用熱交換器６０へ戻る熱媒戻り温度を低下させ、ラジエータ３１での放熱量を低減して、熱効率の向上を図っている。
【００３０】
〔夏季に実行される余剰電力空調運転の評価〕
夏季に実行される余剰電力空調運転のシミュレーションに基づく評価を、図２〜６のグラフ図に基づいて行う。
シミュレーションの条件は、夏季に実行される余剰電力空調運転の開始時（圧縮機７３の駆動開始時）において、室外空気ＯＡの温度３５℃、相対湿度５０％、流量２２３ｍ3／ｈとし、室内空気ＲＡの温度２６℃、相対湿度６５％、流量２１１ｍ3／ｈとし、ヒートポンプ装置７０の凝縮器７４にて加熱された湯水温度が５８℃で、回収熱量が２１４０Ｗとし、燃料電池装置１０の潜熱回収熱交換器１１にて加熱された湯水温度が７０℃で、回収熱量が６５０Ｗとし、それらの合計熱量２７９０Ｗのうち、１５１５Ｗをデシカント装置８０の再生用熱交換器８１へ供給し、残りを貯湯タンク３０に蓄えるものとし、貯湯タンク３０の下部から排出された湯水及び熱媒加熱用熱交換器６０を通過した湯水の双方は、ラジエータ３１にて放熱することで４０℃まで降温するものとし、デシカントロータ８２ａの除湿効率を６０％とし、圧縮機７３の効率を７５％とし、ブロア８３、８４の効率を３０％とし、第１熱交換器８８の熱交換効率を２００Ｗ／Ｋ、再生用熱交換器８１の熱交換効率を１４０Ｗ／Ｋとする。
【００３１】
図２は、夏季における余剰電力空調運転の開始時（圧縮機駆動開始時）における空気線図であり、図３は、夏季における余剰電力空調運転の停止直前（圧縮機停止直前）における空気線図であり、図４は、夏季における余剰電力空調運転の停止時（圧縮機停止時）における空気線図である。
尚、図２〜４の空気線図におけるＰ１〜Ｐ６は、図１のデシカント装置８０の第１流路Ｌ１及び第２流路Ｌ２を通流する空気のＰ１〜Ｐ６における温湿度状態に対応するものである。ここで、夏季における余剰電力空調運転の実行に伴って、その空気線図は、図２、図３、図４へと記載の順に変化する。
図２〜４の空気線図から判明するように、夏季における余剰電力空調運転の実行に伴って（図２→図３→図４）、徐々に室内空気ＲＡの絶対湿度が低下し、それに合わせて空調用空気ＳＡの絶対湿度も低下している。
一方で、ヒートポンプ装置７０の蒸発器７２を通過した後の空気を直接、室内空間へ供給せず、デシカント装置８０を介して室内空間へ供給している関係で、空調用空気ＳＡの大幅な低下は避けられていることがわかる。
【００３２】
図５は、夏季における余剰電力空調運転時（圧縮機駆動時）の室内空間の空気質（湿度）変化を示すグラフ図であり、図６は、夏季における余剰電力空調運転停止時（圧縮機停止時）の室内空間の空気質（湿度）変化を示すグラフ図である。
シミュレーション条件としては、２階建て延べ床面積１２０ｍ2、天井高さ２．４ｍ、換気風量を２１０ｍ3／ｈとした。図５の場合、開始時の空気の温湿度を、室内空気ＲＡの温度２６℃、相対湿度６５％、絶対湿度１３．４ｇ／ｋｇＤＡとし、空調用空気ＳＡの温度２３．３℃、相対湿度６６％、絶対湿度１１．６ｇ／ｋｇＤＡとした。図６の場合、開始時の空気の温湿度を、室内空気ＲＡの温度２６℃、相対湿度４５％、絶対湿度９．２９ｇ／ｋｇＤＡとし、空調用空気ＳＡの温度２３．３℃、相対湿度６０％、絶対湿度１０．５ｇ／ｋｇＤＡとした。
図５から、室内空気ＲＡの温度を一定とした場合、相対湿度及び絶対湿度が略一定の割合で徐々に減少しており、室内空気ＲＡの相対湿度は、約６５％から約５０％まで低下するのに２４０分程度かかることがわかる。一方、図６から、室内空気ＲＡの温度を一定とした場合、相対湿度及び絶対湿度が徐々に一定の割合で増加していることがわかる。室内空気ＲＡの相対湿度は、約４５％から約６５％まで上昇するのに２４０分程度の余裕があることがわかる。
【００３３】
〔冬季に実行される余剰電力空調運転の評価〕
冬季に実行される余剰電力空調運転のシミュレーションに基づく評価を、図７〜１２のグラフ図に基づいて行う。
シミュレーションの条件は、夏季に実行される余剰電力空調運転の開始時（圧縮機７３の駆動開始時）において、圧縮機７３の消費電力を４９３Ｗとし、室外空気ＯＡの温度７℃、相対湿度７５％、流量２０７ｍ3／ｈとし、室内空気ＲＡの温度２２℃、相対湿度５６％、流量２２０ｍ3／ｈとし、ヒートポンプ装置７０の凝縮器７４にて加熱された湯水温度が５０℃で、回収熱量が２３４２Ｗとし、燃料電池装置１０の潜熱回収熱交換器１１にて加熱された湯水温度が７０℃で、回収熱量が６５０Ｗとし、それらの合計熱量２３４０Ｗのうち、１８９０Ｗをデシカント装置８０の再生用熱交換器８１へ供給し、残りを貯湯タンク３０に蓄えるものとし、貯湯タンク３０の下部から排出された湯水及び熱媒加熱用熱交換器６０を通過した湯水の双方は、ラジエータ３１にて放熱することで４０℃まで降温するものとし、デシカントロータ８２ａの除湿効率を６０％とし、圧縮機７３の効率を７５％とし、ブロア８３、８４の効率を３０％とし、第１熱交換器８８の熱交換効率を２００Ｗ／Ｋ、再生用熱交換器８１の熱交換効率を１４０Ｗ／Ｋとする。尚、冬季には、蒸発器７２にて凝縮水が発生し難い関係で、当該シミュレーションにおいては、水噴霧器８７での水噴霧は実行していない。
【００３４】
図７は、冬季における余剰電力空調運転の開始時（圧縮機駆動開始時）における空気線図であり、図８は、冬季における余剰電力空調運転の停止直前（圧縮機停止直前）における空気線図であり、図９は、冬季における余剰電力空調運転の停止直後（圧縮機停止直後）における空気線図であり、図１０は、冬季における余剰電力空調運転を停止（圧縮機停止）してから所定時間経過した後における空気線図である。
尚、図７〜１０の空気線図におけるＰ１〜Ｐ６は、図１のデシカント装置８０の第１流路Ｌ１及び第２流路Ｌ２を通流する空気のＰ１〜Ｐ６における温湿度状態に対応するものである。ここで、冬季における余剰電力空調運転の実行に伴って、その空気線図は、図７、図８、図９、図１０へと記載の順に変化する。
図７〜１０の空気線図から判明するように、冬季における余剰電力空調運転の実行に伴って（図７→図８）、徐々に室内空気ＲＡの絶対湿度が上昇し、それに合わせて空調用空気ＳＡの絶対湿度も上昇している。
一方で、冬季における余剰電力空調運転を停止した後では（図９→図１０）、徐々に室内空気ＲＡの絶対湿度が低下し、それに合わせて空調用空気ＳＡの絶対湿度も低下している。
図１１は、冬季における余剰電力空調運転時（圧縮機駆動時）の室内空間の空気質（湿度）変化を示すグラフ図であり、図１２は、冬季における余剰電力空調運転停止時（圧縮機停止時）の室内空間の空気質（湿度）変化を示すグラフ図である。
シミュレーション条件としては、２階建て延べ床面積１２０ｍ2、天井高さ２．４ｍ、換気風量を２２０ｍ3／ｈとした。図１１の場合、開始時の空気の温湿度を、室内空気ＲＡの温度２２℃、相対湿度４５％、絶対湿度７．２ｇ／ｋｇＤＡとし、空調用空気ＳＡの温度２５．４℃、相対湿度４２％、絶対湿度８．２ｇ／ｋｇＤＡとした。図１２の場合、開始時の空気の温湿度を、室内空気ＲＡの温度２２℃、相対湿度５６％、絶対湿度９．０ｇ／ｋｇＤＡとし、空調用空気ＳＡの温度３２．２℃、相対湿度２７％、絶対湿度８．０ｇ／ｋｇＤＡとした。
図１１から、室内空気ＲＡの温度を一定とした場合、相対湿度及び絶対湿度が略一定の割合で徐々に増加しており、室内空気ＲＡの相対湿度は、約４５％から約５２％まで増加するのに９０分程度かかることがわかる。一方、図１２から、室内空気ＲＡの温度を一定とした場合、相対湿度及び絶対湿度が略一定の割合で徐々に低下しており、室内空気ＲＡの相対湿度は、約５６％から約４４％まで低下するのに９０分程度かかることがわかる。
【００３５】
〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、停止が困難な固体酸化物形燃料電池を採用した実施形態を説明をしたが、停止が可能な固体高分子形燃料電池を採用した場合であっても、本発明を好適に実施することができる。
【００３６】
（２）上記実施形態では、制御装置９０は、燃料電池装置１０の発電電力が、当該燃料電池装置１０の定格負荷における発電電力の半分以下となった場合に、逆潮流の恐れがあると判定する例を示した。
しかしながら、制御装置９０は、燃料電池装置１０の発電電力が電力負荷での電力需要を上回り逆潮流が発生する虞があるという判定に関し、制御装置９０が、燃料電池装置１０の発電電力と電力負荷の電力需要とを比較し、発電電力が電力需要と同程度となっており、且つその後に電力負荷での電力需要が増加すると予測される場合に、逆潮流が発生する虞があると判定しても構わない。
【００３７】
（３）上記実施形態にあっては、水噴霧器８７で噴霧する水は、ヒートポンプ装置７０の蒸発器７２にて発生させる凝縮水にて賄う構成を例示したが、凝縮水と外部から供給される水とを併用する構成を採用しても構わない。
また、上記実施形態にあっては、冬季において、ヒートポンプ装置７０の蒸発器７２にて凝縮水が発生し難い関係上、水噴霧器８７にて水噴霧を実行しない制御を例示した。しかしながら、室内空間へ供給する空調用空気ＳＡの湿度を高める観点からは、冬季においても、水噴霧器８７へ外部から水を導いて噴霧をする制御を実行することが好ましい。
【００３８】
（４）上記実施形態では、太陽熱温水器２３を備える例を示したが、別に太陽熱温水器２３を備えなくても構わない。
【００３９】
尚、上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の燃料電池装置利用型空調システムは、燃料電池装置からの逆潮流を適切に防止しながらも、燃料電池装置にて発生した余剰電力を効果的に利用可能な燃料電池装置利用型空調システムとして、有効に利用可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１０      ：燃料電池装置
３０      ：貯湯タンク
６０      ：熱媒加熱用熱交換器
７０      ：ヒートポンプ装置
７１      ：膨張弁
７２      ：蒸発器
７３      ：圧縮機
７４      ：凝縮器
８０      ：デシカント装置
８１      ：再生用熱交換器
８２      ：ロータ部
８２ａ    ：デシカントロータ
８２ｂ    ：吸湿部
８２ｃ    ：再生部
８３      ：第２ブロア
８４      ：第１ブロア
８５      ：第１四方弁
８６      ：第２四方弁
８７      ：水噴霧器
８８      ：第１熱交換器
９０      ：制御装置
１００    ：燃料電池装置利用型空調システム
Ｃ３      ：冷媒循環回路
Ｌ１      ：第１流路
Ｌ１０    ：凝縮水通流路
Ｌ２      ：第２流路
Ｍ        ：駆動機構部
ＲＡ      ：室内空気
ＳＡ      ：空調用空気
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0006452368.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0006452368.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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