JP6208610B2 - Fuel cell device - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池装置に関し、詳しくは、運転音を不快に感じない燃料電池装置に関する。   The present invention relates to a fuel cell device, and more particularly to a fuel cell device that does not make driving sounds uncomfortable.

近年、燃料電池装置が普及してきており、小規模の燃料電池装置が家庭用として多く利用されている。燃料電池装置は、長時間の連続運転が行われるため、特に家庭で用いられている場合には、主に夜間等に運転音が不快音(騒音)となりがちなものであった。   In recent years, fuel cell devices have become widespread, and small-scale fuel cell devices are widely used for home use. Since the fuel cell device is operated continuously for a long time, particularly when used at home, the driving sound tends to be an unpleasant noise (noise) mainly at night.

燃料電池装置は、需要者の使用電力に追従して発電出力を増減し、これに伴い運転音のパワー密度−周波数のピーク値、スペクトルが変動する。パワー密度がピーク値となる周波数において、発生部位の静音化対策や共鳴・共振防止対策により、パワー密度(エネルギー)を低減させることは可能である。しかし、ピーク値の低減量には限界があるとともに、ピーク値を低減させると、マスキング効果により目立たなかった他の周波数領域の運転音が不快音となって現われてしまう惧れがあり、特定の周波数のパワー密度を低減させるだけで、不快音を解消させることは困難である。また、全体のパワー密度を低減させても、依然として特定の周波数の運転音がピーク値をとるため、それだけで不快音を解消させることは困難である。   The fuel cell device increases or decreases the power generation output following the power used by the consumer, and accordingly, the power density-frequency peak value and spectrum of the operating sound fluctuate. It is possible to reduce the power density (energy) at the frequency at which the power density reaches its peak value by taking countermeasures for noise reduction and resonance / resonance prevention. However, there is a limit to the reduction amount of the peak value, and if the peak value is reduced, there is a possibility that the operation sound in other frequency regions that was not noticeable due to the masking effect may appear as an unpleasant sound. It is difficult to eliminate unpleasant noise only by reducing the power density of the frequency. Moreover, even if the overall power density is reduced, the driving sound of a specific frequency still has a peak value, and it is difficult to eliminate unpleasant noise by itself.

そこで、運転音を低減させることで不快音を解消させるのではなく、不快と感じないような運転音を発生させることで、不快音を解消することが考えられる。これを実現する手段として、いわゆる1/fゆらぎ理論が好適に用いられるものが知られている(例えば特許文献1、特許文献2参照)。   Therefore, it is conceivable to eliminate the unpleasant sound by generating a driving sound that does not feel uncomfortable, instead of eliminating the unpleasant sound by reducing the driving sound. As means for realizing this, there is known one in which a so-called 1 / f fluctuation theory is suitably used (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

特許文献1には、吹出風量を、1/fゆらぎスペクトルをもつように時間的に変動させる空気調和機が記載されている。また特許文献2には、電動機の回転速度を1/fゆらぎパターンで回転させる電気掃除機が記載されている。   Patent Document 1 describes an air conditioner that varies the amount of blown air with time so as to have a 1 / f fluctuation spectrum. Patent Document 2 describes a vacuum cleaner that rotates the rotation speed of an electric motor in a 1 / f fluctuation pattern.

特開平3−148557号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-148557 特開平4−189331号公報JP-A-4-189331

しかしながら、特許文献1、特許文献2に記載された従来技術にあっては、音の発生源を1/fゆらぎパターンで駆動しているものの、実際に、発生している音が、1/fゆらぎスペクトルを有するとは限らないものであった。このため、これらの付近にいる者に聞こえる音が不快音となる惧れがあり、不快音の発生を充分に抑えることができないものであった。   However, in the conventional techniques described in Patent Document 1 and Patent Document 2, although the sound generation source is driven by the 1 / f fluctuation pattern, the actually generated sound is 1 / f. It did not necessarily have a fluctuation spectrum. For this reason, there is a concern that the sound heard by those in the vicinity may become an unpleasant sound, and the generation of the unpleasant sound cannot be sufficiently suppressed.

本発明は上記従来の問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは、運転音のゆらぎが1/fスペクトルに近いスペクトルを有し、不快に感じるのを抑えることができる燃料電池装置を提供することにある。   The present invention has been invented in view of the above-mentioned conventional problems, and the object of the present invention is to suppress the fluctuation of driving sound from having a spectrum close to 1 / f spectrum and feeling uncomfortable. The object is to provide a fuel cell device.

本発明の請求項1に係る燃料電池装置は、
出力を制御する出力制御手段と、
運転音を測定する測定手段と、
前記測定手段で測定された運転音の時系列データを基に、ゆらぎのパワースペクトルを生成するスペクトル生成手段と、
パワー密度をPとするとともに周波数をfとし、前記スペクトル生成手段により生成された前記ゆらぎのパワースペクトルから、P=(1/f)λを近似的に満たすゆらぎの傾きλを算出する傾き算出手段と、
前記傾き算出手段で算出された前記ゆらぎの傾きλが許容範囲内か否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記ゆらぎの傾きλが前記許容範囲内にないと判定された時に、前記出力を目標値として、最大出力変動幅内で所定のゆらぎを加算した補正出力を生成する補正出力生成手段と、を備え、
前記出力制御手段により前記出力の制御が行われ、その後、前記測定手段により運転音の測定が行われ、その後、前記スペクトル生成手段により前記ゆらぎのパワースペクトルが生成され、その後、前記傾き算出手段により前記ゆらぎの傾きλが算出され、その後、前記判定手段によりゆらぎの傾きλが前記許容範囲内か否かが判定され、前記ゆらぎの傾きλが前記許容範囲内にない場合に、前記補正出力生成手段により前記補正出力が生成されて、前記補正出力に基いて再び前記出力制御手段による出力の制御が行われるフィードバック制御が可能であることを特徴とする。
A fuel cell apparatus according to claim 1 of the present invention is provided.
Output control means for controlling the output;
Measuring means for measuring driving sound;
Based on the time series data of the driving sound measured by the measuring means, spectrum generating means for generating a power spectrum of fluctuation,
Inclination calculating means for calculating the inclination λ of fluctuation that approximately satisfies P = (1 / f) λ from the power spectrum of the fluctuation generated by the spectrum generating means, where P is the power density and f is the frequency. When,
Determining means for determining whether or not the inclination λ of the fluctuation calculated by the inclination calculating means is within an allowable range;
When the determination unit determines that the fluctuation slope λ is not within the allowable range, the correction output generation unit generates a correction output in which a predetermined fluctuation is added within the maximum output fluctuation range with the output as a target value. And comprising
The output is controlled by the output control means, and then the driving sound is measured by the measuring means, and then the fluctuation power spectrum is generated by the spectrum generating means, and then the inclination calculating means. The fluctuation slope λ is calculated, and then it is determined by the determination means whether or not the fluctuation slope λ is within the allowable range. When the fluctuation slope λ is not within the allowable range, the correction output generation is performed. The correction output is generated by the means, and feedback control in which the output control by the output control means is performed again based on the correction output is possible.

また、請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明において、前記補正出力生成手段は、前記所定のゆらぎを、最大出力変動速度内で、出力変動速度および前記出力変動速度での出力変動時間をランダムに設定することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the correction output generation unit is configured to output the predetermined fluctuation within the maximum output fluctuation speed and the output fluctuation speed at the output fluctuation speed. It is characterized by setting the time at random.

また、請求項3に係る発明は、請求項1に係る発明において、前記補正出力生成手段は、前記所定のゆらぎを、最大出力変動速度内で、所定の振幅および所定の周期の正弦波または三角波状に設定することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the correction output generation unit is configured to cause the predetermined fluctuation to be a sine wave or a triangular wave having a predetermined amplitude and a predetermined period within a maximum output fluctuation speed. It is characterized by being set in a wave shape.

本発明の請求項1に係る発明にあっては、実際に発生している運転音を測定し、ゆらぎの傾きλが許容範囲内にない場合に補正出力を生成して、この補正出力に基いて再び出力制御手段による出力の制御を行うというフィードバック制御を行っている。これにより、従来のように音の発生源を1/fゆらぎスペクトルを有するように駆動するだけのものと比較すると、実際に発生している運転音のゆらぎが1/fスペクトルに近いスペクトルを有することとなり、不快に感じるのを抑えることができる。   In the invention according to claim 1 of the present invention, the driving noise actually generated is measured, and when the fluctuation slope λ is not within the allowable range, a correction output is generated, and based on this correction output. Then, feedback control is performed in which the output is controlled again by the output control means. As a result, when the sound source is simply driven so as to have a 1 / f fluctuation spectrum as in the prior art, the fluctuation of the operating sound actually generated has a spectrum close to the 1 / f spectrum. As a result, it is possible to suppress feeling uncomfortable.

また請求項2に係る発明にあっては、ランダムにゆらぎが設定されることにより、ゆらぎの傾きλが早く許容範囲内に収束することが期待できる。   In the invention according to claim 2, it can be expected that the fluctuation slope λ converges within the allowable range quickly by setting fluctuations at random.

また請求項3に係る発明にあっては、ゆらぎが規則的に変化する正弦波または三角波状に設定されるため、乱数パターンを複数用意する必要がなく、補正出力の生成が容易となる。   In the invention according to claim 3, since the fluctuation is set to a sine wave or a triangular wave shape that regularly changes, it is not necessary to prepare a plurality of random number patterns, and it is easy to generate a correction output.

第一実施形態の燃料電池装置の構成図である。It is a block diagram of the fuel cell apparatus of 1st embodiment. 第一実施形態の燃料電池装置の設置を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining installation of the fuel cell apparatus of 1st embodiment. 需要者の使用電力と燃料電池装置の出力を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the electric power of a consumer, and the output of a fuel cell apparatus. 第一実施形態の燃料電池装置の運転のフロー図である。It is a flowchart of the driving | operation of the fuel cell apparatus of 1st embodiment. (a)(b)は第一実施形態で生成されるゆらぎのタイムチャートである。(A) and (b) are time charts of fluctuations generated in the first embodiment. (a)(b)は第二実施形態で生成されるゆらぎのタイムチャートである。(A) and (b) are time charts of fluctuations generated in the second embodiment. (a)(b)は第三実施形態で生成されるゆらぎのタイムチャートである。(A) and (b) are time charts of fluctuations generated in the third embodiment. 第四実施形態で生成されるゆらぎのタイムチャートである。It is a time chart of the fluctuation generated in the fourth embodiment.

本発明の第一実施形態の燃料電池装置について、図1〜図5に基いて説明する。   A fuel cell device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

本発明の燃料電池装置1は、図3に示すように、需要者の使用電力(W)に追従して出力(発電電力)(W)を増減する、出力制御手段2(図1参照)を備えることを前提とする。燃料電池装置1は、基本的に一か月等のスパンでの連続運転が行われ、発停は頻繁には行われない。このため、家庭で用いられている場合には、夜間に運転音が発生してしまうため、発生する運転音を不快に感じるのを抑えようとするものである。なお、本発明の燃料電池装置1は、特に家庭用に限定されず、また、小規模なものにも限定されない。   As shown in FIG. 3, the fuel cell device 1 of the present invention includes output control means 2 (see FIG. 1) that increases or decreases the output (generated power) (W) following the power (W) used by the consumer. It is assumed that it is prepared. The fuel cell device 1 is basically continuously operated in a span such as one month, and is not frequently started and stopped. For this reason, when it is used at home, a driving sound is generated at night, and therefore, it is intended to suppress the generated driving sound from being uncomfortable. The fuel cell device 1 of the present invention is not particularly limited to home use, and is not limited to a small-scale device.

本発明においては、背景技術の欄で説明したが、発生する運転音の音圧(またはパワー密度)を低減するのではなく、運転音のゆらぎを、いわゆる1/fゆらぎ理論に基いて、不快と感じない範囲となるように発生させようとするものである。   In the present invention, as described in the background art section, the sound pressure (or power density) of the generated driving sound is not reduced, but the fluctuation of the driving sound is uncomfortable based on the so-called 1 / f fluctuation theory. It is intended to be generated so that it does not feel like.

燃料電池装置1は、図1に示すように、出力制御手段2と、測定手段3と、処理手段4と、スペクトル生成手段5と、傾き算出手段6と、判定手段7と、補正出力生成手段8と、を備える。   As shown in FIG. 1, the fuel cell device 1 includes an output control unit 2, a measurement unit 3, a processing unit 4, a spectrum generation unit 5, an inclination calculation unit 6, a determination unit 7, and a correction output generation unit. 8.

出力制御手段2は、燃料電池装置1が一般に広く備える機能であり、説明は省略する。燃料電池装置1の出力の変動に応じて、燃料電池装置1の運転音が変動する。   The output control means 2 is a function that the fuel cell device 1 generally has, and a description thereof will be omitted. The operating sound of the fuel cell device 1 varies according to the variation in the output of the fuel cell device 1.

測定手段3は、燃料電池装置1の運転音を測定するもので、一般的な集音マイク装置等が適宜利用可能であり、特に限定されない。測定手段3により、運転音の音圧の時系列データ(アナログデータ)が得られる。測定手段3は、運転音を測定したい場所に適宜設置される。第一実施形態では、図2に示すように、需要者の建物9にすぐ隣接して燃料電池装置1の本体が設置され、運転音は、隣接する建物98で居住する者にとって不快となる惧れがあるものとする。測定手段3は、例えば需要者の敷地90のうち、隣接する敷地99との境界に設けられる塀97の際に設けてもよい。これにより、需要者の敷地90外に測定手段3を設置することなく、不快と感じる惧れがある者に極力近い位置に設けることができる。また、測定手段3は、図2に示すように、隣接する建物98に設けられてもよい。これにより、隣接する建物98で居住する者が実際に聞く運転音とほぼ同じ運転音を測定することができる。測定手段3で計測された音圧の時系列データは、有線または無線により燃料電池装置1の本体に送信される。   The measuring means 3 measures the operation sound of the fuel cell device 1, and a general sound collecting microphone device or the like can be used as appropriate, and is not particularly limited. The measuring means 3 obtains time-series data (analog data) of the sound pressure of the driving sound. The measuring means 3 is appropriately installed at a place where driving sound is desired to be measured. In the first embodiment, as shown in FIG. 2, the main body of the fuel cell device 1 is installed immediately adjacent to the building 9 of the consumer, and the operation sound may be uncomfortable for those who live in the adjacent building 98. There shall be. The measuring means 3 may be provided, for example, in the case of a basket 97 provided at the boundary with the adjacent site 99 in the customer site 90. Thereby, without installing the measuring means 3 outside the customer's site 90, it can be provided at a position as close as possible to a person who may feel uncomfortable. Moreover, the measurement means 3 may be provided in the adjacent building 98 as shown in FIG. Thereby, it is possible to measure substantially the same driving sound as the driving sound actually heard by a person living in the adjacent building 98. The time-series data of the sound pressure measured by the measuring means 3 is transmitted to the main body of the fuel cell device 1 by wire or wireless.

処理手段4は、測定手段3で計測された音圧の時系列データを処理して、スペクトル生成手段5で処理できる状態とするものである。第一実施形態では、サンプリングを行い、デジタル化(A/D変換)を行い、適宜、メモリや記憶手段に記憶させる。第一実施形態では、処理手段4は、マイクロコンピュータからなる制御部を備え、プログラムにより、記憶手段をはじめその他の周辺機器を制御するもので、公知のものが適宜利用可能であり説明は省略する。サンプリング周期は、一般的には、処理の負荷や精度から25(ミリ秒)がよく採用されており好適であるが、概ね10(ミリ秒)〜50(ミリ秒)ならよく、また前記範囲外でもよく特に限定されない。   The processing means 4 processes the time-series data of the sound pressure measured by the measuring means 3 so that it can be processed by the spectrum generating means 5. In the first embodiment, sampling is performed, digitization (A / D conversion) is performed, and the data is appropriately stored in a memory or a storage unit. In the first embodiment, the processing unit 4 includes a control unit composed of a microcomputer, and controls other peripheral devices including the storage unit by a program. Known devices can be used as appropriate, and description thereof is omitted. . In general, a sampling period of 25 (milliseconds) is often used because of the processing load and accuracy, but is preferably about 10 (milliseconds) to 50 (milliseconds), and is outside the above range. But it is not particularly limited.

スペクトル生成手段5は、測定手段3で測定された運転音の時系列データを基に、ゆらぎのパワースペクトルを生成するものである。時系列データよりゆらぎを抽出して、ゆらぎのパワースペクトルを生成する。ゆらぎのパワースペクトルは、ゆらぎの時系列データから、パワー密度P−周波数fの関係を算出するもので、フーリエ変換(特にいわゆるFFTが好ましい)により行われる。   The spectrum generation unit 5 generates a fluctuation power spectrum based on the time series data of the driving sound measured by the measurement unit 3. Fluctuations are extracted from the time series data, and a fluctuation power spectrum is generated. The fluctuation power spectrum calculates the relationship of power density P-frequency f from fluctuation time-series data, and is performed by Fourier transform (especially so-called FFT is preferable).

傾き算出手段6は、スペクトル生成手段5により生成されたゆらぎのパワースペクトルから、P=(1/f)λを近似的に満たすゆらぎの傾きλを算出するものである。ここで、いわゆる1/fゆらぎ理論については詳細な説明は省略するが、ゆらぎの傾きλは、パワー密度Pおよび周波数fの両対数をとってゆらぎのパワースペクトルを表した時に、ゆらぎのパワースペクトルを一直線に近似した時の該直線の傾きである。ゆらぎのパワースペクトルの一直線への近似は、第一実施形態では最小二乗法によるが、他の方法でもよく特に限定されない。なお、ゆらぎのパワースペクトルは、最小二乗法等により一直線に近似するものであるが、ゆらぎのパワースペクトルが近似ではなく一直線となっていても勿論よいものである。 The inclination calculation means 6 calculates the fluctuation inclination λ that approximately satisfies P = (1 / f) λ from the fluctuation power spectrum generated by the spectrum generation means 5. Here, although a detailed description of the so-called 1 / f fluctuation theory is omitted, the fluctuation slope λ represents the fluctuation power spectrum when the logarithm of the power density P and the frequency f is taken to represent the fluctuation power spectrum. Is the slope of the straight line. The approximation of the fluctuation power spectrum to a straight line is based on the least square method in the first embodiment, but other methods may be used and are not particularly limited. The fluctuation power spectrum is approximated to a straight line by the method of least squares or the like. Of course, the fluctuation power spectrum may be a straight line instead of approximation.

いわゆる1/fゆらぎ理論においては、このゆらぎの傾きλが1の時にパワー密度Pが周波数fに反比例することとなり(すなわちP=1/f)、人間が快適に感じるというものである。本発明では、傾き算出手段6で算出されたゆらぎの傾きλが、許容範囲内に入るように、フィードバック制御を行うものである。許容範囲は、運転音を聞く者の聴力や、周囲の状況等に応じて定められる。第一実施形態では、許容範囲は、0.8以上で1.5以下とするが、より好ましくは0.9以上で1.3以下であり、前記以外の範囲でもよく前記に限定されない。   In the so-called 1 / f fluctuation theory, when the fluctuation slope λ is 1, the power density P is inversely proportional to the frequency f (that is, P = 1 / f), and humans feel comfortable. In the present invention, feedback control is performed so that the fluctuation slope λ calculated by the slope calculation means 6 falls within the allowable range. The allowable range is determined according to the hearing ability of the person who hears the driving sound, the surrounding situation, and the like. In the first embodiment, the allowable range is 0.8 or more and 1.5 or less, but more preferably 0.9 or more and 1.3 or less.

判定手段7は、傾き算出手段6で算出されたゆらぎの傾きλが許容範囲内か否かを判定するものである。   The determination means 7 determines whether or not the fluctuation inclination λ calculated by the inclination calculation means 6 is within an allowable range.

補正出力生成手段8は、判定手段7によりゆらぎの傾きλが許容範囲内にないと判定された時に、目標値とする燃料電池装置1の出力に、最大出力変動幅内で所定のゆらぎを加算した補正出力を生成するものである。補正出力については後述する。   The correction output generation means 8 adds a predetermined fluctuation within the maximum output fluctuation range to the output of the fuel cell device 1 as the target value when the determination means 7 determines that the fluctuation slope λ is not within the allowable range. The corrected output is generated. The correction output will be described later.

第一実施形態においては、スペクトル生成手段5、傾き算出手段6、判定手段7、補正出力生成手段8等は、マイクロコンピュータからなる上記制御部が、それぞれを機能の一部として備えるとともに、上記制御部が全体の制御を行うが、スペクトル生成手段5等はそれぞれ別に設けられてもよい。   In the first embodiment, the spectrum generation unit 5, the inclination calculation unit 6, the determination unit 7, the correction output generation unit 8 and the like are each provided as a part of the function of the control unit composed of a microcomputer. The unit performs overall control, but the spectrum generating means 5 and the like may be provided separately.

次に、フィードバック制御について図4に基いて説明する。   Next, feedback control will be described with reference to FIG.

フィードバック制御が開始すると、(S1)出力制御手段2により、出力の制御が行われる。なお、出力制御手段2による出力の制御は、このフィードバック制御が行われていない場合でも、行われている。   When feedback control starts, (S1) output control is performed by the output control means 2. Note that the output control by the output control means 2 is performed even when this feedback control is not performed.

(S2)測定手段3により運転音の測定が行われる。運転音の測定時間は、30秒以上で5分以内が好ましく、特に1分が好ましいが、特に限定されず、30秒未満や5分を越えてもよい。第一実施形態では5分(300秒)である。すなわち、ゆらぎのパワースペクトルおよびゆらぎの傾きλが所定の精度で算出可能であればよい。   (S2) The driving noise is measured by the measuring means 3. The measurement time of the driving sound is preferably 30 seconds or longer and within 5 minutes, particularly preferably 1 minute, but is not particularly limited, and may be less than 30 seconds or may exceed 5 minutes. In the first embodiment, it is 5 minutes (300 seconds). That is, it is only necessary that the fluctuation power spectrum and the fluctuation gradient λ can be calculated with a predetermined accuracy.

(S3)処理手段4により、(S2)で計測された音圧の時系列データのサンプリング、A/D変換等の処理が行われる。   (S3) The processing means 4 performs processing such as sampling of the sound pressure time series data measured in (S2), A / D conversion, and the like.

(S4)スペクトル生成手段5により、(S3)で処理された運転音の時系列データを基に、ゆらぎのパワースペクトルが生成される。   (S4) The spectrum generation means 5 generates a fluctuation power spectrum based on the time series data of the driving sound processed in (S3).

(S5)傾き算出手段6により、(S4)で生成されたゆらぎのパワースペクトルから、ゆらぎの傾きλが算出される。   (S5) The inclination calculation means 6 calculates the fluctuation inclination λ from the fluctuation power spectrum generated in (S4).

(S6)判定手段7により、(S5)で算出されたゆらぎの傾きλが許容範囲内か否かが判定される。(S6)で、ゆらぎの傾きλが許容範囲内の場合には、フィードバック制御を終了する。   (S6) The determination means 7 determines whether or not the fluctuation slope λ calculated in (S5) is within an allowable range. If the fluctuation slope λ is within the allowable range in (S6), the feedback control is terminated.

(S6)で、ゆらぎの傾きλが許容範囲内にない場合には、(S7)補正出力生成手段8により、補正出力が生成されてフィードバックがなされ、再び(S1)で、補正出力に基いて、出力制御手段2による出力の制御が行われる。このフィードバックループは、ゆらぎの傾きλが許容範囲内に入るまで繰り返される。また、終了後、所定時間後または直ちに次のフィードバック制御が開始されてもよい。   If the fluctuation slope λ is not within the allowable range in (S6), (S7) the correction output generation means 8 generates a correction output and provides feedback. In (S1) again, based on the correction output. The output control means 2 controls the output. This feedback loop is repeated until the fluctuation slope λ falls within the allowable range. Further, after the end, the next feedback control may be started after a predetermined time or immediately.

上記のように、本発明は、燃料電池装置1で実際に発生している運転音を測定し、ゆらぎの傾きλが許容範囲内にない場合に補正出力を生成して、この補正出力に基いて再び出力制御手段2による出力の制御を行うというフィードバック制御を行う点に特徴を有するものである。これにより、従来のように音の発生源を1/fゆらぎスペクトルを有するように駆動するだけで、実際に発生している音が1/fゆらぎスペクトルを有するものでないものと比較すると、実際に発生している運転音のゆらぎが1/fスペクトルに近いスペクトルを有することとなり、不快に感じるのを抑えることができる。   As described above, the present invention measures the driving sound actually generated in the fuel cell device 1 and generates a correction output when the fluctuation slope λ is not within the allowable range. The output control means 2 controls the output again to perform feedback control. As a result, when the sound source is driven so as to have a 1 / f fluctuation spectrum as in the prior art, the actually generated sound is actually compared with those not having the 1 / f fluctuation spectrum. The fluctuation of the generated driving sound has a spectrum close to the 1 / f spectrum, and it is possible to suppress feeling uncomfortable.

以下、補正出力生成手段8で生成される補正出力について説明する。第一実施形態では、図5に示すように、ランダムなゆらぎが生成される。   Hereinafter, the correction output generated by the correction output generation means 8 will be described. In the first embodiment, random fluctuations are generated as shown in FIG.

補正出力の生成にあたり、補正出力生成手段8は、最大出力変動速度vmax内で、出力変動速度v、および、出力変動速度vでの出力変動時間Δtをランダムに設定する。最大出力変動速度vmaxは、燃料電池装置1により決まる物理的な能力である。 In generating the corrected output, the corrected output generating means 8 randomly sets the output fluctuation speed v and the output fluctuation time Δt at the output fluctuation speed v within the maximum output fluctuation speed v max . The maximum output fluctuation speed v max is a physical capability determined by the fuel cell device 1.

また、最大変動幅ΔWmaxが、燃料電池装置1の出力(発電電力)に対して決められる。最大変動幅ΔWmaxの絶対値|ΔWmax|は出力の5%以上で20%以下とする。すなわち、出力に対する|ΔWmax|の比率が小さいと、ゆらぎの効果が小さくなり、また、出力に対する|ΔWmax|の比率が大きいと、電力の安定供給の観点から好ましくない。そこで、|ΔWmax|の範囲が決まるのであるが、|ΔWmax|の値は適宜設定可能である。 Further, the maximum fluctuation range ΔW max is determined with respect to the output (generated power) of the fuel cell device 1. Maximum absolute value of the variation range ΔW max | ΔW max | is 20% or less at least 5% of the output. That is, for the output | [Delta] W max | the small proportion of the effect of fluctuation is reduced, also for the output | [Delta] W max | is large proportion of, undesirable from the viewpoint of stable power supply. Therefore, the range of | ΔW max | is determined, but the value of | ΔW max | can be set as appropriate.

なお、燃料電池装置1の出力が最低出力の場合には、最大変動幅ΔWmaxは0以上で+|ΔWmax|以下の片振りで設定されるのが好ましい。また、燃料電池装置1の出力が定格出力の場合には、最大変動幅ΔWmaxは0以下で−|ΔWmax|以上の片振りで設定される。 When the output of the fuel cell device 1 is the minimum output, it is preferable that the maximum fluctuation range ΔW max is set by one swing of 0 or more and + | ΔW max | or less. Further, when the output of the fuel cell device 1 is the rated output, the maximum fluctuation range ΔW max is set to 0 or less and −−ΔW max |

そして、出力変動速度vが最大出力変動速度vmax内でランダムに設定され、出力変動時間Δtもランダムに設定される。ここで、出力変動速度vと出力変動時間Δtが設定されたときの変動幅ΔW(=出力変動速度v×出力変動時間Δt)が最大変動幅ΔWmaxの範囲を逸脱しないようにされる(例えば、出力変動時間Δtの上限を最大変動幅ΔWmax/出力変動速度vとする等)。 The output fluctuation speed v is set randomly within the maximum output fluctuation speed vmax , and the output fluctuation time Δt is also set randomly. Here, the fluctuation width ΔW (= output fluctuation speed v × output fluctuation time Δt) when the output fluctuation speed v and the output fluctuation time Δt are set does not deviate from the range of the maximum fluctuation width ΔW max (for example, The upper limit of the output fluctuation time Δt is set to the maximum fluctuation width ΔW max / the output fluctuation speed v).

乱数としては、複数の乱数パターンが用意され、一の乱数パターンにより図5(a)に示すようなゆらぎのパターンが生成され、他の乱数パターンにより図5(b)に示すようなゆらぎのパターンが生成される。そして、補正出力生成手段8は、(S7)で生成したゆらぎ(例えば図5(a)参照)を加算した補正出力が、フィードバックされて(S1)で該補正出力に基いて出力の制御が行われる。そして、(S6)でゆらぎの傾きλが許容範囲内にない場合には、(S7)で別のゆらぎ(例えば図5(b)参照)を加算した補正出力を生成し、フィードバックされた後の(S6)でゆらぎの傾きλが許容範囲内にない場合には更に別の補正出力の生成がなされ、以降、同様にフィードバックが繰り返される。   As a random number, a plurality of random number patterns are prepared, a fluctuation pattern as shown in FIG. 5A is generated by one random number pattern, and a fluctuation pattern as shown in FIG. 5B is generated by another random number pattern. Is generated. Then, the correction output generation means 8 feeds back the correction output obtained by adding the fluctuation generated in (S7) (see, for example, FIG. 5A), and controls the output based on the correction output in (S1). Is called. When the fluctuation slope λ is not within the allowable range in (S6), a corrected output is generated by adding another fluctuation (see, for example, FIG. 5B) in (S7) and fed back. If the fluctuation slope λ is not within the allowable range in (S6), another correction output is generated, and thereafter feedback is repeated in the same manner.

このように、(S7)で別の補正出力を繰り返し生成するうちに、通常は(S6)でゆらぎの傾きλが許容範囲内に収束する。   As described above, while another correction output is repeatedly generated in (S7), the fluctuation slope λ normally converges within an allowable range in (S6).

また、更に、収束した上記乱数パターンや、事前に実験等により割り出して求めた収束する乱数パターンを「重み付け乱数パターン」とし、次回からこの重み付け乱数パターンに従って乱数を発生させてゆらぎを生成して補正出力を生成することにより、より一層収束が容易になる。   Furthermore, the converged random number pattern or the converged random number pattern obtained by prior experimentation or the like is defined as a “weighted random number pattern”, and random numbers are generated according to this weighted random number pattern from the next time to generate fluctuations and corrected. By generating the output, convergence becomes even easier.

このように、乱数が用いられて、ランダムにゆらぎが設定されることにより、ゆらぎの傾きλが早く許容範囲内に収束することが期待できる。   In this way, by using random numbers and randomly setting fluctuations, it can be expected that the inclination λ of fluctuations quickly converges within an allowable range.

次に、第二実施形態について、図6に基いて説明する。第二実施形態は、第一実施形態とは、補正出力生成手段8が生成する補正出力が異なるものであり、それ以外の点については第一実施形態と同じであり、説明は省略する。   Next, a second embodiment will be described based on FIG. The second embodiment is different from the first embodiment in the correction output generated by the correction output generation means 8, and the other points are the same as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted.

最大出力変動速度vmaxおよび最大変動幅ΔWmaxの説明は第一実施形態と同様であるため省略する。そして、所定の振幅および所定の周期を有する三角波状に設定するものである。 The description of the maximum output fluctuation speed v max and the maximum fluctuation width ΔW max is the same as in the first embodiment, and is omitted. Then, it is set to a triangular wave shape having a predetermined amplitude and a predetermined period.

例えば、補正出力生成手段8は、(S7)で生成した、ゆらぎ(例えば図6(a)に示す、振幅10W、周期40秒の三角波)を加算した補正出力が、フィードバックされて次の(S1)で該補正出力に基いて出力の制御が行われる。そして、(S6)でゆらぎの傾きλが許容範囲内にない場合には、(S7)で別のゆらぎ(例えば図6(b)に示す、振幅10W、周期100秒の三角波)を加算した補正出力を生成し、フィードバックされた後の(S6)でゆらぎの傾きλが許容範囲内にない場合には更に別の補正出力の生成がなされ、以降、同様にフィードバックが繰り返される。   For example, the correction output generation means 8 feeds back the correction output generated in (S7) and added with the fluctuation (for example, a triangular wave having an amplitude of 10 W and a period of 40 seconds shown in FIG. 6A), and outputs the next (S1 ), The output is controlled based on the corrected output. When the fluctuation slope λ is not within the allowable range in (S6), correction is performed by adding another fluctuation (for example, a triangular wave having an amplitude of 10 W and a period of 100 seconds shown in FIG. 6B) in (S7). After the output is generated and fed back (S6), when the fluctuation slope λ is not within the allowable range, another correction output is generated, and thereafter the feedback is repeated in the same manner.

このように、(S7)で別の補正出力を繰り返し生成するうちに、通常は(S6)でゆらぎの傾きλが許容範囲内に収束する。   As described above, while another correction output is repeatedly generated in (S7), the fluctuation slope λ normally converges within an allowable range in (S6).

第二実施形態の場合には、ゆらぎが規則的に変化する三角波状に設定されるため、乱数パターンを複数用意する必要がなく、補正出力の生成が容易となる。   In the case of the second embodiment, since the fluctuation is set in a triangular wave shape that regularly changes, it is not necessary to prepare a plurality of random number patterns, and it is easy to generate a correction output.

次に、第三実施形態について、図7に基いて説明する。第三実施形態は、第一実施形態とは、補正出力生成手段8が生成する補正出力が異なるものであり、それ以外の点については第一実施形態と同じであり、説明は省略する。   Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. The third embodiment is different from the first embodiment in the correction output generated by the correction output generation means 8, and the other points are the same as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted.

最大出力変動速度vmaxおよび最大変動幅ΔWmaxの説明は第一実施形態と同様であるため省略する。そして、所定の振幅および所定の周期を有する正弦波状に設定するものである。 The description of the maximum output fluctuation speed v max and the maximum fluctuation width ΔW max is the same as in the first embodiment, and is omitted. Then, it is set in a sine wave shape having a predetermined amplitude and a predetermined period.

例えば、補正出力生成手段8は、(S7)で生成した、ゆらぎ(例えば図7(a)に示す、振幅10W、周期40秒の正弦波)を加算した補正出力が、フィードバックされて次の(S1)で該補正出力に基いて出力の制御が行われる。そして、(S6)でゆらぎの傾きλが許容範囲内にない場合には、(S7)で別のゆらぎ(例えば図7(b)に示す、振幅10W、周期100秒のる正弦波)を生成し、フィードバックされた後の(S6)でゆらぎの傾きλが許容範囲内にない場合には更に別の補正出力の生成がなされ、以降、同様にフィードバックが繰り返される。   For example, the correction output generation means 8 feeds back the correction output generated in (S7) and added with the fluctuation (for example, a sine wave having an amplitude of 10 W and a period of 40 seconds shown in FIG. In S1), the output is controlled based on the correction output. When the fluctuation slope λ is not within the allowable range in (S6), another fluctuation (for example, a sine wave having an amplitude of 10 W and a period of 100 seconds shown in FIG. 7B) is generated in (S7). When the fluctuation slope λ is not within the allowable range in (S6) after being fed back, another correction output is generated, and thereafter the feedback is repeated in the same manner.

このように、(S7)で別の補正出力を繰り返し生成するうちに、通常は(S6)でゆらぎの傾きλが許容範囲内に収束する。   As described above, while another correction output is repeatedly generated in (S7), the fluctuation slope λ normally converges within an allowable range in (S6).

第三実施形態の場合には、ゆらぎが規則的に変化する正弦波状に設定されるため、乱数パターンを複数用意する必要がなく、補正出力の生成が容易となる。   In the case of the third embodiment, since the fluctuation is set in a sine wave shape that regularly changes, it is not necessary to prepare a plurality of random number patterns, and it is easy to generate a correction output.

また、図8に示す第四実施形態のように、三角波状や正弦波状ではない、台形状としてもよいし、更に他の形状としてもよい。   Further, as in the fourth embodiment shown in FIG. 8, a trapezoidal shape other than a triangular wave shape or a sine wave shape may be used, or another shape may be used.

1 燃料電池装置
2 出力制御手段
3 測定手段
4 処理手段
5 スペクトル生成手段
6 傾き算出手段
7 判定手段
8 補正出力生成手段
9 需要者の建物
90 需要者の敷地
97 塀
98 隣接する建物
99 隣接する敷地
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell apparatus 2 Output control means 3 Measurement means 4 Processing means 5 Spectrum generation means 6 Inclination calculation means 7 Judgment means 8 Correction output generation means 9 User's building 90 Customer's site 97 98 98 Adjacent building 99 Adjacent site

Claims (3)

出力を制御する出力制御手段と、
運転音を測定する測定手段と、
前記測定手段で測定された運転音の時系列データを基に、ゆらぎのパワースペクトルを生成するスペクトル生成手段と、
パワー密度をPとするとともに周波数をfとし、前記スペクトル生成手段により生成された前記ゆらぎのパワースペクトルから、P=(1/f)λを近似的に満たすゆらぎの傾きλを算出する傾き算出手段と、
前記傾き算出手段で算出された前記ゆらぎの傾きλが許容範囲内か否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記ゆらぎの傾きλが前記許容範囲内にないと判定された時に、前記出力を目標値として、最大出力変動幅内で所定のゆらぎを加算した補正出力を生成する補正出力生成手段と、を備え、
前記出力制御手段により前記出力の制御が行われ、その後、前記測定手段により運転音の測定が行われ、その後、前記スペクトル生成手段により前記ゆらぎのパワースペクトルが生成され、その後、前記傾き算出手段により前記ゆらぎの傾きλが算出され、その後、前記判定手段によりゆらぎの傾きλが前記許容範囲内か否かが判定され、前記ゆらぎの傾きλが前記許容範囲内にない場合に、前記補正出力生成手段により前記補正出力が生成されて、前記補正出力に基いて再び前記出力制御手段による出力の制御が行われるフィードバック制御が可能であることを特徴とする燃料電池装置。
Output control means for controlling the output;
Measuring means for measuring driving sound;
Based on the time series data of the driving sound measured by the measuring means, spectrum generating means for generating a power spectrum of fluctuation,
Inclination calculating means for calculating the inclination λ of fluctuation that approximately satisfies P = (1 / f) λ from the power spectrum of the fluctuation generated by the spectrum generating means, where P is the power density and f is the frequency. When,
Determining means for determining whether or not the inclination λ of the fluctuation calculated by the inclination calculating means is within an allowable range;
When the determination unit determines that the fluctuation slope λ is not within the allowable range, the correction output generation unit generates a correction output in which a predetermined fluctuation is added within the maximum output fluctuation range with the output as a target value. And comprising
The output is controlled by the output control means, and then the driving sound is measured by the measuring means, and then the fluctuation power spectrum is generated by the spectrum generating means, and then the inclination calculating means. The fluctuation slope λ is calculated, and then it is determined by the determination means whether or not the fluctuation slope λ is within the allowable range. When the fluctuation slope λ is not within the allowable range, the correction output generation is performed. The fuel cell apparatus is characterized in that feedback control is possible in which the correction output is generated by the means, and the output is controlled again by the output control means based on the correction output.
前記補正出力生成手段は、前記所定のゆらぎを、最大出力変動速度内で、出力変動速度および前記出力変動速度での出力変動時間をランダムに設定することを特徴とする請求項1記載の燃料電池装置。   2. The fuel cell according to claim 1, wherein the corrected output generation unit randomly sets an output fluctuation speed and an output fluctuation time at the output fluctuation speed within a maximum output fluctuation speed for the predetermined fluctuation. apparatus. 前記補正出力生成手段は、前記所定のゆらぎを、最大出力変動速度内で、所定の振幅および所定の周期の正弦波または三角波状に設定することを特徴とする請求項1記載の燃料電池装置。   2. The fuel cell apparatus according to claim 1, wherein the correction output generation means sets the predetermined fluctuation to a sine wave or a triangular wave having a predetermined amplitude and a predetermined period within a maximum output fluctuation speed.
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