(57)【要約】【課題】燃料電池を電源として駆動するヒートポンプ式熱源装置において、燃料電池に高いストレスをかけることなく装置全体を高効率で運転できるようにする。【解決手段】燃料電池を電源として駆動するヒートポンプ式熱源装置において、燃料電池は固体酸化物形燃料電池２を用いる。固体酸化物形燃料電池２の出力電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ３で制御し、ヒートポンプの直流圧縮機５ａに供給する。装置は、さらに、固体酸化物形燃料電池２の電力を蓄電可能な蓄電池７を備え、蓄電池７からの電力によってもヒートポンプの圧縮機５ａは作動できるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池を電源として駆動するヒートポンプ式熱源装置であって、燃料電池は固体酸化物形燃料電池であり、固体酸化物形燃料電池の出力電圧を制御するＤＣ−ＤＣコンバータを備え、ヒートポンプの圧縮機はＤＣ−ＤＣコンバータで電圧制御された直流電力で駆動する直流圧縮機であり、かつ、固体酸化物形燃料電池の電力を蓄電可能な蓄電池を備えており、蓄電池からの電力によってもヒートポンプの圧縮機は作動可能となっていることを特徴とするヒートポンプ式熱源装置。
【請求項２】
ＡＣ−ＤＣコンバータをさらに備え、必要に応じて系統電源を電圧制御した直流電力で直流圧縮機を駆動するとともに、必要に応じて固体酸化物形燃料電池の電力の余剰分を系統連系などにより交流電力として出力可能となっていることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ式熱源装置。
【請求項３】
回生電力蓄電用の蓄電池をさらに備え、回生電力蓄電用の蓄電池と固体酸化物形燃料電池の電力を蓄電する蓄電池とは共用可能となっていることを特徴とする請求項１または２に記載のヒートポンプ式熱源装置。
【請求項４】
固体酸化物形燃料電池の電力を蓄電可能な蓄電池は回生電力をも蓄電できるようにされていることを特徴とする請求項１または２に記載のヒートポンプ式熱源装置。
【請求項５】
ヒートポンプの運転状態を予測する運転状態予測手段と、運転状態予測手段からの情報により蓄電池の充電開始および蓄電池から圧縮機への給電開始を少なくとも制御する運転制御手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のヒートポンプ式熱源装置。
【請求項６】
給電制御手段は運転状態予測手段からの情報により固体酸化物形燃料電池の出力を調整する調整手段をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載のヒートポンプ式熱源装置。
【請求項７】
固体酸化物形燃料電池を電源として駆動するヒートポンプ式熱源装置の運転方法であって、固体酸化物形燃料電池の発電電力をＤＣ−ＤＣコンバータを経由してヒートポンプの直流圧縮機に供給すると共に、固体酸化物形燃料電池の発電電力を蓄電池に蓄電しておき、ヒートポンプの負荷変動に対しては、蓄電池からの電力をヒートポンプの圧縮機に供給することによって、負荷変動に対する固体酸化物形燃料電池運転の平準化を可能としたことを特徴とするヒートポンプ式熱源装置の運転方法。
【請求項８】
ＡＣ−ＤＣコンバータをさらに備え、必要に応じて系統電源を電圧制御した直流電力で直流圧縮機を駆動するとともに、必要に応じて固体酸化物形燃料電池の電力の余剰分を系統連系などにより交流電力として出力することを特徴とする請求項７に記載のヒートポンプ式熱源装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池、特に固体酸化物形燃料電池を電源として駆動するヒートポンプ式熱源装置とその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
商業ビルなどでの空調システムの熱源装置としてヒートポンプ式熱源装置が用いられている。ヒートポンプ式熱源装置は、電力により駆動するもの（ＥＨＰ）とガスにより駆動するもの（ＧＨＰ）とに大別される。このうち、電力にて駆動するもの（ＥＨＰ）は、系統からの交流電力により圧縮機を駆動させるタイプが主流となっているが、交流駆動の圧縮機は効率が８０％程度と低く、入力の２０％程度の損失が発生する。このため、近年は系統交流電力を内部に持つＡＣ−ＤＣコンバータで直流電力に変換し、比較して高効率の直流圧縮機を駆動することにより効率の改善を図っている。しかし、ＡＣ−ＤＣコンバータの変換効率は９２〜９３％程度であり、変換ロスが発生するのを避けられない。このような変換に伴う損失は１台当たりでは小さいが、普及状況から考えると総量としては非常に大きなものとなる。
【０００３】
駆動源の電力を系統交流電力ではなく、燃料電池からの直流電力を用いて圧縮機を駆動するようにしたヒートポンプ式熱源装置も提案されている。特許文献１、２には、燃料電池の直流電力を交流駆動の圧縮機に供給するようにした燃料電池駆動ヒートポンプシステムが記載されている。特許文献２には余剰電力の一部をＤＣ−ＤＣコンバータを介してバッテリ（２次電池）に蓄電することも記載されている。特許文献３にはコジェネシステムに用いる冷凍装置に関して記載されており、そこにおいて、発電装置として燃料電池を用い得ること、圧縮機は発電装置の直流電力で駆動できること、等の記載がある。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−５１９０号公報
【特許文献２】特開２００３−１３０４９１号公報
【特許文献３】特開２００３−２２２４２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ヒートポンプ式熱源装置において、特許文献１に記載のように、燃料電池の直流電力を交流に変換して交流駆動の圧縮機を駆動する形態のものは、前記のように交流駆動の圧縮機の効率が高くないことから、熱効率の観点からは十分なものとはいえない。特許文献３に提案されているように、燃料電池からの直流電力で直流圧縮機を駆動することにより、高い熱効率が得られるものと期待できる。
【０００６】
しかし、空調システム等で用いるヒートポンプ式熱源装置では、実運用下においては頻繁にＯＮ／ＯＦＦが繰り返されることや空調システム側での出力変動幅も大きいこと等から、それに対応して燃料電池の運転制御を適切に行うことが困難なこと、また、商用ビルのような比較的規模の大きい空調システムの運転電力を燃料電池からの発電電力でまかなう場合には、発電効率の高い燃料電池を用いないと、全体として実用に耐えるだけの高い運転効率を得られないこと、などの理由から、燃料電池を電源として駆動するヒートポンプ式熱源装置にはまだ解決すべき課題が多く残っており、実用レベルには達していないのが実情である。
【０００７】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、燃料電池を含め装置全体としての運転制御が容易であり、かつ高い運転効率を達成することのできる、燃料電池を電源として駆動するヒートポンプ式熱源装置とその運転方法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】
【０００８】
本発明は、燃料電池を電源として駆動するヒートポンプ式熱源装置であって、燃料電池は固体酸化物形燃料電池であり、固体酸化物形燃料電池の出力電圧を制御するＤＣ−ＤＣコンバータを備え、ヒートポンプの圧縮機はＤＣ−ＤＣコンバータで電圧制御された直流電力で駆動する直流圧縮機であり、かつ、固体酸化物形燃料電池の電力を蓄電可能な蓄電池を備えており、蓄電池からの電力によってもヒートポンプの圧縮機は作動可能となっていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、固体酸化物形燃料電池を電源として駆動するヒートポンプ式熱源装置の運転方法であって、固体酸化物形燃料電池の発電電力をＤＣ−ＤＣコンバータを経由してヒートポンプの直流圧縮機に供給すると共に、固体酸化物形燃料電池の発電電力を蓄電池に蓄電しておき、ヒートポンプの負荷変動に対しては、蓄電池からの電力をヒートポンプの圧縮機に供給することによって、負荷変動に対する固体酸化物形燃料電池運転時の出力電力平準化を可能としたことを特徴とする。
【００１０】
本発明では、燃料電池として固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）を採用する。その理由は、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）やりん酸形燃料電池（ＰＡＦＣ）のような他の形態の燃料電池と比較して、固体酸化物形燃料電池は高い発電効率を持つこと、また、都市ガスをメタンまで改質すれば燃料ガスとして使用でき、簡便なシステム構成で低コストでの運転が可能なこと、などによる。
【００１１】
本発明では、固体酸化物形燃料電池の出力電圧を制御するＤＣ−ＤＣコンバータを備えるようにし、出入力電圧を適合させた状態の直流電力でヒートポンプの直流圧縮機を駆動する。ＤＣ−ＤＣコンバータの変換効率は高く、かつ直流圧縮機の熱効率も交流駆動の圧縮機と比べて高いことから、運転効率の極めて高いヒートポンプ式熱源装置および運転方法とすることができる。
【００１２】
一方において、固体酸化物形燃料電池は作動温度が７００〜１０００℃と高く、発電、発電停止、再発電のように発停の繰り返しが困難なこと、また、負荷変動に対する耐性も小さいこと、から、固体酸化物形燃料電池をヒートポンプ式熱源装置の電源として用いた場合、固体酸化物形燃料電池に大きなストレスがかかり運転が不安定となる恐れがある。それを回避して固体酸化物形燃料電池を安定的に運転するために、本発明の装置では、固体酸化物形燃料電池の電力を蓄電可能な蓄電池を備えるようにし、該蓄電池からの電力によってもヒートポンプの圧縮機を作動できるようにしている。
【００１３】
この構成とすることにより、例えば、ａ．ヒートポンプ式熱源装置の起動時などのように固体酸化物形燃料電池が定常運転に至っていないときには、蓄電池からの電力のみで、あるいは不足分を蓄電池からの電力で補って運転する、ｂ．固体酸化物形燃料電池が定常運転に入った状態では必要電力をすべて燃料電池から供給する、ｃ．ヒートポンプ側の停止時等において余剰電力が発生したときには、その電力を蓄電池に蓄える、というように固体酸化物形燃料電池に過度のストレスをかけない状態で、ヒートポンプ式熱源装置を長時間にわたって運転することが可能となり、固体酸化物形燃料電池の運転を安定したものとすることができる。すなわち、負荷変動に対する固体酸化物形燃料電池運転の平準化が可能となる。
【００１４】
本発明の装置および方法において、ＡＣ−ＤＣコンバータをさらに備えるようにし、必要に応じて系統電源を電圧制御した直流電力で直流圧縮機を駆動するとともに、必要に応じて固体酸化物形燃料電池の電力の余剰分を系統連系などにより交流電力として出力できるようにすることは、好ましい態様である。
【００１５】
この態様では、固体酸化物形燃料電池、および／または蓄電池からの供給電力で対処できないほどのピーク負荷が生じることが予測されるような場合には、系統電源を利用し、それをＡＣ−ＤＣコンバータで直流電力に変換して、ヒートポンプの圧縮機に供給することが可能となり、また、急激に空調負荷が低下した場合、固体酸化物形燃料電池からの供給電力を系統連系などにより（例えば、ＤＣ−ＡＣコンバータ（インバータ）で）交流電力に変換して、電力系統や交流負荷に供給する手段を設けることもできる。これにより、固体酸化物形燃料電池に多大にストレスをかけることなくシステム全体の運用が可能となる。
【００１６】
本発明の装置において、蓄電池として、固体酸化物形燃料電池からの余剰電力を蓄電可能な蓄電池に加えて、例えばエレベータの回生電力を蓄電する回生電力蓄電用の蓄電池をさらに設け、双方の蓄電池を共用できるようにしておいてもよい。この形態では、例えば夜間に蓄えられる固体酸化物形燃料電池からの電力とエレベータ側の回生電力とを、ヒートポンプの圧縮機と共にエレベータ側の巻上機でも利用できことが可能となり、蓄電池運転の平準化が図られて、それぞれのシステムを有効かつ効率よく運転することが可能となる。固体酸化物形燃料電池の余剰電力を蓄電する蓄電池に前記回生電力をも蓄電できるようにしておいても、同様な作用効果が得られる。
【００１７】
本発明の装置は、好ましくは、ヒートポンプの運転状態を予測する運転状態予測手段と、運転状態予測手段からの情報により蓄電池の充電開始および蓄電池から圧縮機への給電開始を少なくとも制御する運転制御手段とをさらに備える。そして、前記給電制御手段は運転状態予測手段からの情報により固体酸化物形燃料電池の出力を調整する調整手段をさらに含むようにしてもよい。
【００１８】
このような予測手段および運転制御手段を備えることにより、固体酸化物形燃料電池を定格で安定的に運転することが一層容易となる。運転状態予測手段の一例として、例えばヒートポンプ式熱源装置が空調システムでのものである場合、室温、湿度等の室内環境データを捕捉する手段と、過去の当該建物の負荷データとを対比して今後の運転パターンを予測する手段とからなるような予測手段が挙げられる。また、季節別の代表的もしくは固有の負荷データからその後の運転パターンを予測する手段なども挙げられる。
【００１９】
運転制御手段は、運転状態予測手段からの情報に基づいて、蓄電池の充電開始時期や蓄電池から圧縮機への給電開始タイミングなどを制御するものであり、例えば、固体酸化物形燃料電池の定格運転下において、運転状態予測手段が負荷増大を予測した場合には、蓄電池からの電力供給が可能なように準備をしておき、負荷増大時に蓄電池から圧縮機への給電を開始する、あるいは、負荷低下を予測した場合には、蓄電池の蓄電準備を整えておき、負荷が低下して余剰電力が生じたときに、余剰電力を直ちに蓄電池への蓄電に振り向ける、などの制御を行う。このような手段を設けることにより、固体酸化物形燃料電池と蓄電池を統合して制御することが容易となり、固体酸化物形燃料電池を安定的かつ効率よく運転することが可能となる。
【００２０】
本発明によれば、ベースとなる電力として固体酸化物形燃料電池からの電力を用い、かつ固体酸化物形燃料電池の安定した運転を継続することが可能となるので、結果として、総量としてのＣＯ２削減効果ならびに省エネルギー効果ももたらされ、環境に優しいものとなる。
【００２１】
なお、本発明による燃料電池を電源として駆動するヒートポンプ式熱源装置とその運転方法は、空調システムについてはもちろん、冷凍ショーケースなどの熱源装置についても、そのままで適用できるなど、幅広い応用が可能である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、燃料電池を電源として駆動するヒートポンプ式熱源装置において、燃料電池に高いストレスをかけることなく装置全体を運転制御することができ、かつ高い運転効率を得ることができる。そのために、本発明によるヒートポンプ式熱源装置は、燃料電池の電力をベースとなる駆動源としながら、きわめて実用性の高いものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら本発明を実施の形態に基づき説明する。図１は本発明によるヒートポンプ式熱源装置を空調に用いた場合のシステム構成の一例を示すブロック図であり、図２は図１に示すシステム構成において回生電力を利用する場合の蓄電池の状態を説明する図である。図３は図１に示すシステム構成において運転状態予測手段の一例を備えた場合のブロック図であり、図４は図３に示したシステムの運転シーケンスの概要を示すフローチャートである。
【００２４】
図１において、１は固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）設備であり、固体酸化物形燃料電池２はこの空調装置でのベースとなる電源を発電し供給する。限定されるものではないが、燃料ガスとして都市ガスが用いられており、供給される都市ガスは固体酸化物形燃料電池設備１内においてメタンに改質され、固体酸化物形燃料電池２の燃料極に送られる。
【００２５】
３はＤＣ−ＤＣコンバータであり、固体酸化物形燃料電池２が発電した直流電力の電圧調整を行う。４は空調用室外機であり、直流圧縮機５ａを備えたヒートポンプを持つ。直流圧縮機５ａにはＤＣ−ＤＣコンバータ３で電圧制御された直流電力が供給される。必須のものではないが、図示の空調用室外機４は第２の直流圧縮機５ｂを備えており、例えばピーク負荷時などに、系統電力がＡＣ−ＤＣコンバータ（双方向インバータ）６を介して供給される。また、急激に空調負荷が低下したような場合、固体酸化物形燃料電池２からの供給電力をＤＣ−ＡＣコンバータ６で交流電力に変換して、電力系統や交流負荷に供給する。
【００２６】
７は蓄電池であり、立ち上げ時などの固体酸化物形燃料電池２が定常運転に到達していないときなどに、圧縮機５ａに直流電力を供給する。固体酸化物形燃料電池２が定常運転に到達時点で、蓄電池７からの電力供給を停止する。固体酸化物形燃料電池２の定常運転時に、空調側の負荷が小さくなり、固体酸化物形燃料電池２の発電量に余剰電力が生じたときには、その余剰電力を蓄電池７に蓄電し、次ぎに備える。
【００２７】
商用ビルなどにおいては、夜間に空調を停止することが起こるが、その場合でも、固体酸化物形燃料電池２はその特性上から発電を停止することはできず、最少出力での運転を行うこととなる。その電力を蓄電池７に蓄電しておく。ビルでの空調を開始するときに、固体酸化物形燃料電池２は低出力状態にあり、圧縮機５ａに必要な電力を迅速に供給することができないため、不足する電力を夜間に充電しておいた蓄電池７から圧縮機５ａに供給する。それにより、空調側では十分な立ち上がり運転が可能となり、固体酸化物形燃料電池２側では負荷変動による過剰なストレスが生じるのは回避できる。また、不要に固体酸化物形燃料電池２の運転を断続することも回避でき、固体酸化物形燃料電池２を安定的に運転することが可能となる。
【００２８】
固体酸化物形燃料電池２は高い発電効率を持ち、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の変換ロスはきわめて小さく、直流圧縮機５ａの持つ効率は極めて大きい。そのために、上記の空調装置は全体として高い効率での運転が可能となる。また、固体酸化物形燃料電池２を安定的に継続運転することができるので、長期間にわたって低コストとでの空調運転が可能となる。
【００２９】
前記したように、図１に示す装置では、第２の直流圧縮機５ｂを備えており、設計値以上のピーク負荷が一時的に空調側にかかったときには、系統電源からの電力で第２の直流圧縮機５ｂをも作動させる。それにより、固体酸化物形燃料電池２に過剰なストレスをかけることなく、過剰なピーク負荷を乗り切ることもできる。また、逆も可能であり、空調負荷が急激に小さくなった場合には、燃料電池からの余剰電力を蓄電池７、もしくはＡＣ−ＤＣコンバータ（双方向インバータ）６を介して系統側に供給することも可能である。
【００３０】
また、図１に示す装置では、空調用室外機４のヒートポンプで使用する冷媒によって固体酸化物形燃料電池２からの排ガスあるいは大気から水分を回収し、それを固体酸化物形燃料電池２側での都市ガスの改質用水として利用するようにしている。これによっても、システム全体の熱効率を改善することができる。
【００３１】
商用ビルにはエレベータが設けてあり、エレベータ巻上機から生じる下げ荷時の回生電力を蓄電する蓄電池が通常設けられている。本発明によるヒートポンプ式熱源装置を同じビルの空調設備に利用する場合には、そのようなエレベータ回生電力蓄電用の蓄電池をヒートポンプ式熱源装置用の蓄電池７と共用することもできる。また、図２に示すように、ヒートポンプ式熱源装置用の蓄電池７に直接エレベータ巻上機８からのエレベータ回生電力を蓄電するようにしてもよい。前記した夜間に蓄えられる固体酸化物形燃料電池２からの電力とエレベータ側の回生電力とを、圧縮機５ａと共にエレベータ巻上機８でも利用できるようにすることにより、それぞれのシステムを有効かつ効率よく運転することが可能となる。
【００３２】
図３は、本発明によるヒートポンプ式熱源装置を空調装置に用いる場合の他の例を示しており、ここでは、ヒートポンプの運転状態を予測する運転状態予測手段と、運転状態予測手段からの情報により蓄電池の充電開始および蓄電池から圧縮機への給電開始等を制御する運転制御手段とをさらに備えている。図示の例では、これらの手段はＣＰＵとして示されている。また、図３において、図１に示したものと同じ部材には、同じ符号を付している。
【００３３】
この例において、ＣＰＵには、空調を行う領域の室内環境データ（例えば、温度と湿度）に関する情報、一般的な運転パターンおよび過去の運転履歴による運転パターンに応じた建物負荷データに関する情報、蓄電池データ（例えば、蓄電残量、電圧Ｖｂ）に関する情報、ＤＣ−ＤＣコンバータデータ（例えば、出口電圧Ｖｓ）に関する情報、が取り込まれる。ＣＰＵは室内環境データと建物負荷データを対比させ、今後の運転パターンを予測する。
【００３４】
さらにＣＰＵは、現在の運転モードと、予測した今後の運転パターンと、蓄電池データとを対比して、固体酸化物形燃料電池２に過度のストレスがかからない運転状態を選択する。より具体的には、前記したように、固体酸化物形燃料電池２と蓄電池７のどちらを優先して運転するのが適切か、あるいは、双方からの電力供給を行うのが適切か、などを選択する。また、蓄電池の蓄電状況により、どの時点で蓄電を行うことが必要かもなども判断する。
【００３５】
固体酸化物形燃料電池２と蓄電池７のどちらを優先して運転するかは、例えば、ＣＰＵがＤＣ−ＤＣコンバータデータ３の出口電圧Ｖｓを調圧制御により行うことができる。出口電圧Ｖｓ＞蓄電池電圧Ｖｂであれば固体酸化物形燃料電池優先運転となり、逆の場合、すなわち出口電圧Ｖｓ＜蓄電池電圧Ｖｂであれば蓄電池優先運転となる。
【００３６】
さらに、ＣＰＵは、固体酸化物形燃料電池２の運転出力についても、予測した今後の運転パターンと蓄電池状況によって、最適な運転出力状況が得られるように調整する。
【００３７】
このように、今後の運転パターンを加味した運転制御を行うことにより、固体酸化物形燃料電池２の安定運転と蓄電池７を有効利用した省エネルギー運転を実現することが可能となる。
【００３８】
図４に示すフローチャートにより、ヒートポンプ式熱源装置の運転シーケンスの一例をより詳しく説明する。なお、図４は固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）２と蓄電池７とヒートポンプ式熱源装置を組み合わせたシステムの例であり、これを基本として系統交流電力とのやりとりを追加することも可能である。
【００３９】
Ｓ１でＣＰＵは運転モードの確認を行う。システムが停止中かどうかを判断し（Ｓ２）、停止中であれば、蓄電池充電状況を確認する（Ｓ３）。確認は蓄電池７がフル充電か否かで行い（Ｓ４）、フル充電でありかつシステムが停止中を継続する場合には、ＳＯＦＣの運転を停止する（Ｓ５）。フル充電でない場合にはＳＯＦＣ２の最低負荷での運転を継続し（Ｓ６）、蓄電池がフル充電になるのを待つ。
【００４０】
システムが稼働している場合には、ＣＰＵは起動中かどうかを判断する（Ｓ１１）。起動中の場合には、ＣＰＵは大きな運転変化率が予測されるかどうか、すなわち起動初期かどうかを判断する（Ｓ３１）。大きな変化が予測される場合（起動初期の場合）には、蓄電池充電状況の確認を行う（Ｓ３２）。充電の有無を判断し（Ｓ３３）、充電されていれば、蓄電池よりＤＣ−ＤＣコンバータ３への給電を開始し（Ｓ３４）、さらに運転を継続する。充電されていない場合には、ＳＯＦＣ２に過剰のストレスを与えることが予測されるので、起動を停止する（Ｓ３５）。
【００４１】
Ｓ３１で予測される変化率が大きくない場合、すなわち起動後期の場合には、ＣＰＵは同様に蓄電池充電状況の確認を行い（Ｓ３６）、充電の有無を判断する（Ｓ３７）、充電されていれば、蓄電池よりＤＣ−ＤＣコンバータ３への給電を開始し（Ｓ３８）、さらに運転を継続する。充電されていない場合には、ＳＯＦＣ２の立ち上げは後期に入っておりそのまま運転を継続してもＳＯＦＣ２には大きなストレスはかからないので、ＳＯＦＣ２による給電を開始すると同時に、蓄電池の充電も行いながら（Ｓ４０）、運転を継続する。
【００４２】
上記のようにして起動後の定常運転が進行している過程で、ＣＰＵはヒートポンプ式熱源装置の運転変化率の予測を行う（Ｓ３６）。出力増加があるかどうかを予測し（Ｓ１３）、大きな出力増加が予測されたときには、蓄電池充電状況を確認する（Ｓ１４）。確認は蓄電池７がフル充電か否かで行い（Ｓ１５）、フル充電の場合はそのまま待機（運転を継続）し、負荷が増大したときに蓄電池７の電力を放電して圧縮機５ａに電力を追加供給する（Ｓ１６）。その状態で運転を継続する。Ｓ１５でフル充電でない場合には、ＳＯＦＣ２の運転を継続すると同時に、蓄電池の充電も行う（Ｓ１７）。その状態で運転を継続する。
【００４３】
Ｓ１３で出力増加がないまたは小さいと予測したときにも、ＣＰＵは蓄電池充電状況を確認する（Ｓ１８）。この場合、確認は蓄電池７が充電されているか否かで行い（Ｓ１９）、充電されている場合は、運転を継続しつつ蓄電池７から給電して強制放電し蓄電池をほぼ空にしておく（Ｓ２０）。これは、負荷減少時に、ＳＯＦＣ２からの余剰となる電力を蓄電するための準備であり、このステップを踏むことにより、負荷減少時にＳＯＦＣ２の出力を低下する運転制御を回避できる。Ｓ１９で蓄電池７が充電なしの場合には、そのままＳＯＦＣ２での運転を継続する（Ｓ２１）。
【００４４】
上記のようなステップを踏んで本発明によるヒートポンプ式熱源装置の運転を行うことにより、発停が困難でありかつ負荷変動耐性の小さい固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）２を、負荷変動に応じて頻繁に断続したり、大きく出力調整したりすることなく、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）２を最も安定的かつ効率よく運転する、すなわち運転の平準化を図ることができる。また、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）２と蓄電池７を統合的に制御することで、蓄電池運転の平準化も図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明によるヒートポンプ式熱源装置を空調に用いた場合のシステム構成の一例を示すブロック図。
【図２】図１に示すシステム構成において回生電力を利用する場合の蓄電池の状態を説明する図。
【図３】図１に示すシステム構成において運転状態予測手段をさらに備えた場合のブロック図。
【図４】図３に示したシステムの運転シーケンスの概要を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００４６】
１…固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）設備、２…固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）、３…ＤＣ−ＤＣコンバータ、４…空調用室外機、５ａ，５ｂ…ヒートポンプ用直流圧縮機、６…ＡＣ−ＤＣコンバータ（双方向インバータ）、７…蓄電池、８…エレベータ巻上機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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