(57)【要約】【課題】改質水の利用効率及びエネルギー利用効率を低下させることなく、ユーザが騒音レベルを選択することが可能な燃料電池システムを提供すること。【解決手段】燃料電池システム１は、ユーザによって補機Ｈが作動することに伴って発生する作動音の作動音レベル（Ｓ１〜Ｓ５）を合成した合成作動音レベルＬの上限を表す複数の基準騒音レベルである設定１〜設定５を選択する選択操作がなされる操作部としてのリモコン１８を備え、合成作動音レベルＬが基準騒音レベル（設定１〜設定５）を満たすように、ラジエータ２２ｂの電動モータ２２ｂ２の出力を制御する、ように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、供給源から改質用原料供給管を介して供給された改質用原料と改質水を蒸発させた水蒸気とから前記燃料を生成して前記燃料電池に前記燃料を供給する改質部と、を備えた燃料電池モジュールと、
前記改質部に改質水供給管を介して供給する前記改質水を貯水する改質水タンクと、
前記燃料電池からの燃料オフガス及び前記酸化剤ガスを燃焼させて発生する燃焼排ガスと貯湯槽から貯湯水供給管を介して供給される循環水との間で熱交換して前記燃焼排ガスに含まれている水蒸気を凝縮して凝縮水を生成する凝縮器と、
前記改質用原料を圧送する改質用原料ポンプ、前記改質水を圧送する改質水ポンプ、前記酸化剤ガスを圧送する酸化剤ガスポンプ及び前記循環水を圧送する循環水ポンプと、冷却ファンと前記冷却ファンを駆動する電動モータとを有して前記貯湯水供給管に設けられて前記貯湯槽から供給される前記循環水を冷却するラジエータと、を少なくとも含む補機と、
前記ラジエータの前記電動モータの作動を少なくとも制御する制御装置と、を備えた燃料電池システムであって、
前記補機を構成する、前記改質用原料ポンプ、前記改質水ポンプ、前記酸化剤ガスポンプ、前記循環水ポンプ及び前記ラジエータは、作動することに伴ってそれぞれ音源となり、
前記音源がそれぞれ発生する作動音の音圧レベルである作動音レベルを合成した合成作動音レベルの上限を表す複数の基準騒音レベルから一つを選択する選択操作がユーザによってなされる操作部を備え、
前記制御装置は、
前記合成作動音レベルが前記選択部によって選択された前記基準騒音レベル以下となるように、前記ラジエータの前記電動モータの出力を制御する、ように構成された燃料電池システム。
【請求項２】
前記操作部は、
前記基準騒音レベルとして第一基準騒音レベル、又は、前記第一基準騒音レベルよりも低い第二基準騒音レベルの選択が可能になっており、
前記制御装置は、
前記操作部に対する前記選択操作によって前記第一基準騒音レベルが選択された場合、前記電動モータの前記出力が第一出力となるように制御し、
前記操作部に対する前記選択操作によって前記第二基準騒音レベルが選択された場合、前記電動モータの前記出力が前記第一出力よりも小さい第二出力となるように制御する、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記第一出力と前記第二出力とで、前記電動モータを作動させるデューティを変更する、請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記制御装置は、
前記電動モータを前記第一出力となるように作動させる場合、
前記電動モータが作動して生じさせる振動と前記ラジエータを除く前記補機が作動して生じさせる振動との共振を回避するように、矩形状又は段階的に増加する前記デューティによって前記電動モータの作動を制御する、請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記基準騒音レベルは、
昼間の値に比べて夜間の値が小さく設定される、請求項１乃至請求項４のうちの何れか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記制御装置は、
前記燃料電池モジュール及び前記補機を少なくとも収容する筐体の外部における外部騒音を計測する騒音計測装置によって計測された前記外部騒音を取得可能に構成されており、
前記外部騒音の外部騒音レベルに基づいて前記基準騒音レベルを調整する、請求項１乃至請求項５のうちの何れか一項に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、下記特許文献１に開示された燃料電池装置が知られている。この従来の燃料電池装置は、燃料電池からの排ガスと貯湯槽の水とを熱交換器により熱交換して、排ガスの冷却に伴って生じる凝縮水を凝縮水タンクに回収するとともに貯湯槽に湯を貯蔵するようになっている。そして、貯湯槽から熱交換器に供給される湯の温度が高いときには、循環流路のラジエータにより湯を冷却するようになっている。
【０００３】
又、従来から、例えば、下記特許文献２に開示された燃料電池システムも知られている。この従来の燃料電池システムは、貯水器に貯えられた改質水の水位が、ポンプによる改質部への汲み上げが困難になる異常レベルと、オーバーフローレベルと異常レベルとの間の正常レベルと、の間にある場合、燃料電池の出力を低下させるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３２５９８２号公報
【特許文献２】特開２０１６−１７７９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、燃料電池システムにおいては、改質用原料及び水蒸気とされた改質水を混合した混合ガスが供給される改質部が設けられ、改質部の内部にて生じる水蒸気改質反応により混合ガスが改質されて改質ガス（燃料）が生成される。そして、生成された改質ガス（燃料）と酸化剤ガスとが燃料電池に供給されることによって発電が行われる。このため、燃料電池システムの発電運転時においては、改質用原料や、改質水、酸化剤ガスを燃料電池に供給し、又、改質水を生成するために湯（循環水）を凝縮器に供給するように、複数のポンプを作動させる必要がある。
【０００６】
ところで、上記従来の燃料電池装置（燃料電池システム）では、ラジエータで貯湯槽から供給される湯を冷却することによって熱交換器（凝縮器）における凝縮水の生成を促して改質水の利用効率を向上させるようになっている。従って、ラジエータの冷却能力を大きくすることで凝縮水（改質水）の利用効率は向上するが、この場合には、複数のポンプの作動に伴う作動音に加えてラジエータの作動に伴う作動音が合成される。このため、ユーザは、複数のポンプ及びラジエータを含む補機の作動に伴って合成された合成作動音を騒音として知覚し、不快感を覚える虞がある。
【０００７】
一方、上記従来の燃料電池システムにおいては、貯水器（改質水タンク）に貯えられた改質水の水位が低下した場合には、燃料電池の出力制限を行うことによって改質水の回収量を増加させ、燃料電池システムを停止させることを回避する。しかしながら、出力制限を行った場合、燃料電池システムの発電効率が低下してエネルギー利用効率が低下する虞がある。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。即ち、本発明の目的は、改質水の利用効率及びエネルギー利用効率を低下させることなく、騒音レベルを低く抑えることが可能な燃料電池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】
【０００９】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る燃料電池システムの発明は、燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、供給源から改質用原料供給管を介して供給された改質用原料と改質水を蒸発させた水蒸気とから燃料を生成して燃料電池に燃料を供給する改質部と、を備えた燃料電池モジュールと、改質部に改質水供給管を介して供給する改質水を貯水する改質水タンクと、燃料電池からの燃料オフガス及び酸化剤ガスを燃焼させて発生する燃焼排ガスと貯湯槽から貯湯水供給管を介して供給される循環水との間で熱交換して燃焼排ガスに含まれている水蒸気を凝縮して凝縮水を生成する凝縮器と、改質用原料を圧送する改質用原料ポンプ、改質水を圧送する改質水ポンプ、酸化剤ガスを圧送する酸化剤ガスポンプ及び循環水を圧送する循環水ポンプと、冷却ファンと冷却ファンを駆動する電動モータとを有して貯湯水供給管に設けられて貯湯槽から供給される循環水を冷却するラジエータと、を少なくとも含む補機と、ラジエータの電動モータの作動を少なくとも制御する制御装置と、を備えた燃料電池システムであって、前記補機を構成する、改質用原料ポンプ、改質水ポンプ、酸化剤ガスポンプ、循環水ポンプ及びラジエータは、作動することに伴ってそれぞれ音源となり、音源がそれぞれ発生する作動音の音圧レベルである作動音レベルを合成した合成作動音レベルの上限を表す複数の基準騒音レベルから一つを選択する選択操作がユーザによってなされる操作部を備え、制御装置は、合成作動音レベルが選択部によって選択された基準騒音レベル以下となるように、ラジエータの電動モータの出力を制御する、ように構成される。
【発明の効果】
【００１０】
これによれば、ユーザは、操作部を介した選択操作によって基準騒音レベルを任意に選択することができる。そして、制御装置は、補機の作動に伴って発生する合成作動音レベルがユーザに選択された基準騒音レベル以下となるように（基準騒音レベルを満たすように）、ラジエータの電動モータの出力を制御することができる。これにより、ラジエータは、合成作動音レベルがユーザによって選択された基準騒音レベルを満たすように作動して凝縮器に供給される循環水を冷却することができる。従って、燃料電池システムは、改質水の利用効率及びエネルギー利用効率を低下させることがなく、発電状態を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池システムの概要を示す概略図である。
【図２】地域の類型毎に定められた基準騒音レベルを説明するための図である。
【図３】図１の制御装置によって実行されるラジエータ作動制御プログラムを示すフローチャートである。
【図４】図３の高効率モードにおける補機のデューティ及び騒音レベルを説明するための図である。
【図５】図１のラジエータの電動モータにおけるデューティと騒音レベルとの関係を示す図である。
【図６】図３の低騒音モードにおける補機のデューティ及び騒音レベルを説明するための図である。
【図７】図３の標準モードにおける補機のデューティ及び騒音レベルを説明するための図である。
【図８】実施形態の第一変形例に係る燃料電池システムの概要を示す概略図である。
【図９】実施形態の第二変形例に係るデューティを説明するための図である。
【図１０】実施形態の第二変形例に係る他のデューティを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態に係る燃料電池システムについて図面を参照しながら説明する。尚、以下の実施形態及び各変形例の相互において、互いに同一又は均等である部分には、同一の符号を付してある。又、説明に用いる各図は、概念図であり、各部の形状は必ずしも厳密なものではない場合がある。
【００１３】
燃料電池システム１は、図１に示すように、発電ユニット１０及び貯湯槽２１を備えている。発電ユニット１０は、筐体１０ａ、燃料電池モジュール１１、熱交換器１２、インバータ装置１３、水精製器１４、改質水タンク１５及び制御装置１６を備えている。
【００１４】
貯湯槽２１は、密封式且つ耐圧式の容器である。貯湯槽２１内の温度分布は、基本的には、温度の異なる二層に分かれている。上層は比較的温度が高い層（例えば、５０℃以上）であり、下層は比較的温度が低い層（例えば、２０℃〜４０℃）である。上下各層は、それぞれほぼ同一温度である。貯湯槽２１は、貯湯水を貯湯するものであり、貯湯水が循環する（図にて矢印の方向に循環する）貯湯水循環ライン２２が接続されている。
【００１５】
燃料電池モジュール１１、熱交換器１２、インバータ装置１３、水精製器１４、改質水タンク１５、制御装置１６及び貯湯槽２１は、筐体１０ａ内に収容されている。尚、貯湯槽２１は、発電ユニット１０と別体、即ち、筐体１０ａの外に設けるようにしても良い。
【００１６】
燃料電池モジュール１１は、後述するように、改質部３３及び燃料電池３４を少なくとも含んで構成されるものである。燃料電池モジュール１１は、改質用原料、改質水及び酸化剤ガス（カソードガス）としての空気（カソードエア）が供給されている。改質用原料としては、天然ガス、ＬＰガス等の改質用気体燃料、灯油、ガソリン、メタノール等の改質用液体燃料である。尚、本実施形態においては、改質用原料として、天然ガスを用いる場合を例示する。具体的には、燃料電池モジュール１１は、一端が供給源Ｇｓ（例えば、都市ガス（天然ガス）のガス供給管）に接続されて改質用原料が供給される改質用原料供給管１１ａの他端が、後述する蒸発部３２に接続されている。改質用原料供給管１１ａは、改質用原料を蒸発部３２に圧送する改質用原料ポンプ１１ａ１が設けられている。
【００１７】
又、燃料電池モジュール１１は、一端が改質水タンク１５に接続されて改質水が供給される改質水供給管１１ｂの他端が蒸発部３２（改質部３３）に接続されている。改質水供給管１１ｂは、改質水ポンプ１１ｂ２が設けられている。更に、燃料電池モジュール１１は、一端がカソードエアブロワ１１ｃ１（酸化剤ガスポンプ）に接続されてカソードエア（酸化剤ガスであって、例えば、空気）が供給されるカソードエア供給管１１ｃの他端が接続されている。
【００１８】
熱交換器１２は、燃料電池モジュール１１から排気される燃焼排ガス（後述する改質部３３及び燃料電池３４の各排熱を含んでいる）が供給されるとともに貯湯槽２１からの貯湯水が供給され、燃焼排ガスと貯湯水（循環水）との間で熱交換が行われる熱交換器である。又、熱交換器１２は、燃焼排ガスと貯湯水との間で熱交換が行われ、燃焼排ガスに含まれている水蒸気を凝縮して凝縮水を生成する凝縮器でもある。ここで、貯槽水は、熱交換器１２を経ることで燃焼排ガスの排熱を回収する熱媒体（排熱回収水）である。
【００１９】
熱交換器１２は、燃料電池モジュール１１からの排気管１１ｄが接続（貫設）されている。熱交換器１２の底部には、水精製器１４を介して改質水タンク１５に接続されている凝縮水供給管１２ａが接続されている。
【００２０】
このように構成された熱交換器１２においては、燃料電池モジュール１１からの燃焼排ガスは、排気管１１ｄを通って熱交換器１２内に導入され、流通する貯湯水との間で熱交換が行われ凝縮されるとともに冷却される。その後、燃焼排ガスは、排気管１１ｄを通って燃焼排ガス用排気口１０ｄから筐体１０ａの外部に排出される。又、凝縮された凝縮水は、自重で落水し、凝縮水供給管１２ａを通って水精製器１４から改質水タンク１５に供給される。一方、熱交換器１２に流入した貯湯水は、加熱され、貯湯槽２１に向けて流出される。排気管１１ｄには、熱交換器１２の下流側から分岐して改質水タンク１５の水受け部材１５ｂに連通するドレン管路１２ｂが設けられている。
【００２１】
ここで、上述した熱交換器１２、貯湯槽２１及び貯湯水循環ライン２２から、排熱回収システム２０が構成されている。貯湯水循環ライン２２上には、貯湯槽２１の下端から上端に向かって順番に貯湯水循環ポンプ２２ａ（循環水ポンプ）、ラジエータ２２ｂ及び熱交換器１２が配設されている。排熱回収システム２０は、燃料電池モジュール１１の排熱を貯湯水に回収して蓄える。貯湯水循環ポンプ２２ａは、貯湯槽２１の下層から貯湯水を汲み出し、貯湯水循環ライン２２を構成する貯湯水供給管２２ｃを介して熱交換器１２に供給する。
【００２２】
ラジエータ２２ｂは、冷却ファン２２ｂ１及び冷却ファン２２ｂ１を回転駆動する電動モータ２２ｂ２を有する空冷式のラジエータであり、貯湯水供給管２２ｃに設けられている。ラジエータ２２ｂは、貯湯水循環ポンプ２２ａから熱交換器１２に向けて供給される貯湯水を、後述するように制御装置１６により作動が制御されて冷却する。
【００２３】
インバータ装置１３は、燃料電池３４から出力される直流電力（電圧）を入力し所定の交流電力（電圧）に変換して、交流の系統電源１７ａ及び外部電力負荷１７ｃ（例えば、電化製品や照明器具等）に接続されている電源ライン１７ｂに出力する。インバータ装置１３は、燃料電池３４から供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換装置である。外部電力負荷１７ｃは、系統電源１７ａからの電力及びインバータ装置１３からの電力が供給される負荷装置である。又、インバータ装置１３は、系統電源１７ａからの交流電力（電圧）を、電源ライン１７ｂを介して入力し所定の直流電力（電圧）に変換し、改質用原料ポンプ１１ａ１、改質水ポンプ１１ｂ２、カソードエアブロワ１１ｃ１、貯湯水循環ポンプ２２ａ、ラジエータ２２ｂを含む補機Ｈや制御装置１６に出力する。
【００２４】
水精製器１４は、凝縮水をイオン交換樹脂によって純水化するようになっている。水精製器１４は、改質水タンク１５と連通しており、純水化された凝縮水が改質水タンク１５に供給されるようになっている。
【００２５】
改質水タンク１５は、水精製器１４から供給される凝縮水を、蒸発部３２を介して改質部３３に供給する改質水として、貯水するものである。尚、改質水タンク１５は、供給された凝縮水が溢れ出た場合、オーバーフローライン１５ａを介して水受け部材１５ｂによって受け止められ、排水管１５ｃから筐体１０ａの外部に排水される。
【００２６】
改質水タンク１５内には、改質水タンク１５内に貯水された改質水の水量（水位：以下、「タンク水位」とも称呼する。）を検出する水位センサ１５ｄが配設されている。ここで、水位センサ１５ｄは、例えば、フロート式のセンサであり、フロートの上下量を可変抵抗（ポテンショメータ）により抵抗値に変換し、抵抗値の上下動によって水位（残水量）を検出する方式のセンサである。
【００２７】
制御装置１６は、少なくとも上述したラジエータ２２ｂを含む補機Ｈを作動させて、燃料電池システム１の運転を統括して制御する。制御装置１６は、マイクロコンピュータ（図示省略）を有している。マイクロコンピュータは、バスを介してそれぞれ接続された入出力インターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びタイマ（何れも図示省略）を備えている。ＣＰＵは、燃料電池システム１の統括運転を実施している。ＲＡＭは後述するラジエータ作動制御プログラムを含む各種プログラムの実行に必要な変数を一時的に記憶するものであり、ＲＯＭは後述するラジエータ作動制御プログラムを含む各種プログラムを記憶するものである。
【００２８】
制御装置１６には、操作部としてのリモコン１８が有線又は無線によって接続されている。リモコン１８は、ユーザによって操作されるものである。ユーザは、リモコン１８を選択操作することにより、後述の「高効率モード」、後述の「低騒音モード」、又は、「高効率モード」及び「低騒音モード」に該当しない後述の「標準モード」を任意に選択することができる。
【００２９】
又、燃料電池モジュール１１は、ケーシング３１、蒸発部３２、改質部３３及び燃料電池３４を備えている。ケーシング３１は、断熱性材料で箱状に形成されている。蒸発部３２は、後述する燃焼ガスにより加熱されて、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成するとともに、供給された改質用原料を予熱するものである。蒸発部３２は、このように生成された水蒸気と予熱された改質用原料とを混合して改質部３３に供給するものである。
【００３０】
蒸発部３２には、一端が供給源Ｇｓに接続された改質用原料供給管１１ａが接続されている。又、蒸発部３２には、一端（下端）が改質水タンク１５に接続された改質水供給管１１ｂの他端が接続されている。
【００３１】
改質部３３は、後述する燃焼ガスにより加熱されて水蒸気改質反応に必要な熱が供給されることで、蒸発部３２から供給された混合ガス（改質用原料、水蒸気）から水蒸気を含む改質ガス（アノードガス）を生成して改質ガス送出管３８から導出するものである。改質部３３内には、触媒（例えば、Ｒｕ又はＮｉ系の触媒）が充填されており、混合ガスが触媒によって反応し改質されて水素ガスと一酸化炭素等を含んだガスが生成される（水蒸気改質反応）。改質ガスは、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気、未改質の天然ガス（メタンガス）、改質に使用されなかった改質水（水蒸気）を含んでいる。このように、改質部３３は改質用原料（原燃料）と改質水とから改質ガス（燃料）を生成して燃料電池３４に改質ガスを供給する。尚、水蒸気改質反応は吸熱反応である。
【００３２】
燃料電池３４は、燃料極、空気極（酸化剤極）及び両極の間に介装された電解質からなる複数のセル３４ａが積層されて構成されている。本実施形態の燃料電池３４は、固体酸化物形燃料電池であり、電解質として固体酸化物の一種である酸化ジルコニウムを使用している。燃料電池３４の燃料極には、燃料としての改質ガス、即ち、水素、一酸化炭素、メタンガス等が供給される。動作温度は４００〜１０００℃程度である。尚、４００℃以下でも定格以下の発電量の発電は可能である。又、６００℃で発電開始を許可している。水素だけではなく天然ガスや石炭ガス等も直接燃料として用いることが可能である。この場合、改質部３３は省略することができる。
【００３３】
セル３４ａの燃料極側には、燃料である改質ガス（アノードガス）が流通する燃料流路３４ｂが形成されている。セル３４ａの空気極側には、酸化剤ガス（カソードガス）である空気（カソードエア）が流通する空気流路３４ｃが形成されている。
【００３４】
燃料電池３４は、マニホールド３５上に設けられている。マニホールド３５には、改質部３３からの改質ガス（アノードガス）が改質ガス送出管３８を介して供給される。燃料流路３４ｂは、その下端（一端）がマニホールド３５の燃料導出口に接続されており、その燃料導出口から導出される改質ガスが下端から導入され上端から導出されるようになっている。カソードエアブロワ１１ｃ１によって送出されたカソードエアはカソードエア供給管１１ｃを介して供給され、空気流路３４ｃの下端から導入され上端から導出されるようになっている。
【００３５】
カソードエアブロワ１１ｃ１は、電動モータ１１ｃ２により駆動されるもので、電動モータ１１ｃ２の駆動デューティは、制御装置１６によって演算される。カソードエア供給管１１ｃのカソードエアブロワ１１ｃ１の下流側に設けられた流量センサ１１ｃ３は、カソードエアブロワ１１ｃ１が吐出するカソードエア流量を検出する。流量センサ１１ｃ３は、検出結果を制御装置１６に送信するようになっている。
【００３６】
燃料電池３４においては、燃料極に供給された燃料である改質ガス（アノードガス）と空気極に供給された酸化剤ガス（カソードガス）とによって発電が行われる。即ち、燃料極では、下記化１及び化２に示す反応が生じ、空気極では、下記化３に示す反応が生じている。具体的には、空気極で生成した酸化物イオン（Ｏ２−）が電解質を透過し、燃料極で水素と反応することにより電気エネルギーを発生させている。そして、燃料流路３４ｂ及び空気流路３４ｃからは、発電に使用されなかった改質ガス及び酸化剤ガスが導出する。尚、反応によって燃料電池３４内に生じた水（Ｈ２Ｏ）は、水精製器１４を介して改質水タンク１５に送出される。
（化１）
Ｈ２＋Ｏ２−→Ｈ２Ｏ＋２ｅ−
（化２）
ＣＯ＋Ｏ２−→ＣＯ２＋２ｅ−
（化３）
１／２Ｏ２＋２ｅ−→Ｏ２−
【００３７】
発電に使用されなかった改質ガス（燃料オフガスとしてのアノードオフガス）は、燃料流路３４ｂから燃焼部３６（燃料電池３４と改質部３３との間に形成された空間）に導出される。同様に、発電に使用されなかった酸化剤ガス（カソードエアとしてのカソードオフガス）は、空気流路３４ｃから燃焼部３６に導出される。燃焼部３６は、アノードオフガスがカソードオフガスにより燃焼されて、燃焼ガス（火炎３７）にて蒸発部３２及び改質部３３を加熱する。更には、燃料電池モジュール１１内を動作温度に加熱している。
【００３８】
燃焼部３６には、アノードオフガスを着火させるための一対の着火ヒータ３６ａ１，３６ａ２が設けられている。燃焼部３６で生じた燃焼排ガスは、電気化学反応によって燃料電池３４内に生じた水とともに燃料電池モジュール１１から排気管１１ｄを通って熱交換器１２に至る。
【００３９】
燃料電池システム１を起動させるときには、制御装置１６は、発電モードに先立って暖気モードを実行する。暖気モードでは、制御装置１６は、改質用原料ポンプ１１ａ１を駆動させて改質用原料を改質用原料供給管１１ａを介して燃料電池モジュール１１の蒸発部３２、改質部３３及び燃料電池３４から燃焼部３６に供給させる。制御装置１６は、カソードエアブロワ１１ｃ１も作動させ、空気流路３４ｃを介して酸化剤ガスである空気（カソードガス）を燃料電池モジュール１１のセル３４ａの空気極を介して燃焼部３６に供給させる。そして、着火ヒータ３６ａ１，３６ａ２が着火すると、燃焼部３６において改質用原料が空気により燃焼する。燃焼部３６における燃焼熱により、蒸発部３２、改質部３３及び燃料電池３４が加熱される。蒸発部３２、改質部３３及び燃料電池３４が所定の温度域に加熱されると、制御装置１６は、改質水ポンプ１１ｂ２を作動させて改質部３３での改質反応を開始し、暖気モードを終了して発電モードに移行させる。
【００４０】
制御装置１６が改質水ポンプ１１ｂ２を作動させると、改質水タンク１５内の改質水は、改質水供給管１１ｂを介して蒸発部３２に供給される。改質水は、蒸発部３２で加熱されて水蒸気となる。水蒸気は、改質用原料供給管１１ａから供給される改質用原料とともに改質部３３に移動する。改質部３３において改質用原料は、水蒸気で改質されて水蒸気を含む改質ガスであるアノードガス（水素含有ガス）となる（吸熱反応）。アノードガスは、燃料流路３４ｂを介して燃料電池３４のセル３４ａの燃料極に供給される。又、カソードエアブロワ１１ｃ１が作動して、カソードガス（空気）が空気流路３４ｃを介してセル３４ａの空気極に供給される。これにより、燃料電池３４（燃料電池モジュール１１）が発電する。
【００４１】
暖気モード及び発電モードにおいて、燃料電池モジュール１１で発生した高温の燃焼排ガスは、電気化学反応により燃料電池３４内に生じた水とともに排気管１１ｄを介して凝縮機能を有する熱交換器１２（凝縮器）に排出される。高温の燃焼排ガスに含まれていた水蒸気は、熱交換器１２（凝縮器）で冷却されるため、凝縮されて凝縮水となり、電気化学反応により燃料電池３４内に生じた水とともに凝縮水供給管１２ａを介して改質水タンク１５に供給される。
【００４２】
筐体１０ａには、外気を吸い込むための吸気口１０ｂ、筐体１０ａ内の空気を外部に排出するための換気用排気口１０ｃ、及び、熱交換器１２からの燃焼排ガスを外部に排出するための燃焼排ガス用排気口１０ｄが形成されている。吸気口１０ｂには、逆止弁５４が設けられている。逆止弁５４は、外部から筐体１０ａ内への空気の流れは許容するが、逆方向の流れを規制するものである。
【００４３】
換気用排気口１０ｃには、電動モータによって駆動される補機Ｈとしての換気ファン５５が設けられている。換気ファン５５は、筐体１０ａ内の空気（換気排気）を外部に送出するものである。
【００４４】
貯湯槽２１には、図１に示すように、高圧給水源Ｓｗ（例えば、水道管）に減圧弁４１を介して接続された給水管４２から水道水が給水される。給水管４２に設けられた水温計測装置６７、例えば、サーミスタ等によって水道水の温度が計測され、制御装置１６に出力される。貯湯槽２１は、上述した貯湯水循環ライン２２による排熱回収によって温められて生成した、例えば、７０℃に調整された湯を貯める。
【００４５】
貯湯槽２１の湯は、湯供給管６１から混合弁６２に流入する。混合弁６２は、給水管４２と水供給管４２ａを介して接続されている。混合弁６２は、貯湯槽２１から湯供給管６１を介して流入する湯と高圧給水源Ｓｗから給水管４２、水供給管４２ａを介して流入する水との湯／水混合比を調整して、貯湯槽２１の湯の温度よりも低い設定温度、例えば、３０℃に調整された混合湯を生成する。混合湯は、混合湯供給管６３を介して給湯器Ｗｈの給水側に接続される。給湯器Ｗｈは、混合湯供給管６３から給水された混合湯を直接又は加熱して、給湯栓６９から給湯するものである。
【００４６】
図１に示すように、給水管４２を混合湯供給管６３に接続するバイパス通路６４には、非通電時に開状態となるノーマルオープンの電磁開閉弁６５が設けられている。電磁開閉弁６５は、例えば、混合弁６２又は混合弁６２の制御系の故障によって湯と水の混合（制御）ができなくなり、混合湯供給管６３の混合湯の温度が上昇して予め設定された混合湯上限温度（例えば、５０℃）を超えた場合に、制御装置１６によって開状態に切り替えられる。電磁開閉弁６５が開状態とされて給水管４２から水を混合湯供給管６３に導くことにより、混合湯供給管６３における混合湯の温度を下げて、異常高温出湯を防止する。混合湯の温度は、混合湯供給管６３のバイパス通路６４との合流部よりも下流側に設けられた湯温計測装置６６、例えば、サーミスタ等により計測され、制御装置１６に出力される。
【００４７】
ところで、上述したように、燃料電池モジュール１１が発電を行う場合、改質部３３にて改質ガス（アノードガス）を生成するために改質水は必要不可欠である。従って、改質部３３に改質水を供給できるように、改質水タンク１５に適切量の改質水が貯められていることが必要である。一方、凝縮水を生成するためにはラジエータ２２ｂを作動させて循環水である貯湯水を冷却することが有効である。しかし、単に、ラジエータ２２ｂによる貯湯水の冷却効率を高めるために電動モータ２２ｂ２の出力を大きくした場合には、それに伴って発生する作動音も大きくなる。
【００４８】
ここで、燃料電池システム１は、発電するために必要不可欠な補機Ｈである改質用原料ポンプ１１ａ１、改質水ポンプ１１ｂ２及びカソードエアブロワ１１ｃ１の作動に伴って発生する作動音と、貯湯水（循環水）を冷却する補機Ｈであるラジエータ２２ｂの作動に伴って発生する作動音と、が合成された合成作動音を発生させる。そこで、制御装置１６は、凝縮水を効率よく生成して燃料電池システム１の出力を維持しつつ燃料電池システム１から発せされる合成作動音の合成作動音レベルを考慮してラジエータ２２ｂの電動モータ２２ｂ２の出力を調整する。尚、補機Ｈである換気ファン５５は、筐体１０ａの内部温度に応じて間欠的に作動及び停止が繰り返される。従って、換気ファン５５の電動モータを出力調整対象から除外する。又、換気ファン５５は、作動に伴って作動音を発生するため音源となり得るが、以下の説明においては換気ファン５５を音源から除外する。
【００４９】
家屋等に設置される燃料電池システム１を含む機器が発生する作動音（騒音）は、機器の設置場所（設置地域）に応じて予め定められている基準値を満たす必要がある（例えば、環境省のホームページ（http://www.env.go.jp/kijun/oto1-1.html）を参照。）。従って、燃料電池システム１を新設又は移設した場合、例えば、設置作業者等により、制御装置１６には、設置場所（設置地域）に対応する昼間の基準値及び夜間の基準値が設定される。尚、以下の説明において、設定される基準値を「基準騒音レベル」と称呼する。
【００５０】
具体的に、図２に示すように、環境省によって定められた地域の類型として、燃料電池システム１の設置された場所（地域）が「ＡＡ」に該当する場合には、昼間（例えば、午前６時から午後１０時まで）の基準騒音レベルが５０デシベル以下であり、夜間（例えば、午後１０時から翌日の午前６時まで）の基準騒音レベルが４０デシベル以下に設定される。又、燃料電池システム１の設置された場所（地域）が「Ａ及びＢ」に該当する場合には、昼間の基準騒音レベルが５５デシベル以下であり、夜間の基準騒音レベルが４５デシベル以下に設定される。更に、燃料電池システム１の設置された場所（地域）が「Ｃ」に該当する場合には、昼間の基準騒音レベルが６０デシベル以下であり、夜間の基準騒音レベルが５０デシベル以下に設定される。
【００５１】
尚、地域の類型として「ＡＡ」は療養施設、社会福祉施設等が集合して設置される地域等特に静穏を要する地域であり、「Ａ」は専ら住居の用に供される地域であるとして区分される。又、地域の類型として「Ｂ」は主として住居の用に供される地域であり、「Ｃ」は相当数の住居と合わせて商業、工業等の用に供される地域であるとして区分される。
【００５２】
このように、制御装置１６は、基準騒音レベルが設定された状態において、燃料電池システム１の合成作動音レベルが昼間及び夜間のそれぞれで設定された基準騒音レベルを満たすように、ラジエータ２２ｂの電動モータ２２ｂ２の出力を調整する。このため、制御装置１６（より詳しくは、マイクロコンピュータ）は、図３に示すラジエータ作動制御プログラムを実行する。以下、このラジエータ作動制御プログラムを具体的に説明する。尚、以下の説明においては、燃料電池システム１が、地域の類型として「ＡＡ」に設置されている場合を例示して説明するが、地域の類型等して「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」に設置された場合は基準騒音レベルが異なる点を除き同様である。
【００５３】
制御装置１６（マイクロコンピュータ）は、ステップ１００にてプログラムの実行を開始し、続くステップ１０１にて、リモコン１８に対するユーザの選択操作によって「高効率モード」、「低騒音モード」及び「標準モード」のうちの何れかのモードが選択されているか否かを判定する。即ち、制御装置１６は、「高効率モード」、「低騒音モード」及び「標準モード」のうちの何れかのモードが選択されていれば「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０２に進む。一方、「高効率モード」、「低騒音モード」及び「標準モード」のうちの何れかのモードも選択されていなければ、制御装置１６は「Ｎｏ」と判定してステップ１１３に進む。尚、モードが選択されていない場合、後述するように、制御装置１６は「標準モード」と同様にラジエータ２２ｂの電動モータ２２ｂ２を作動させる。
【００５４】
ステップ１０２においては、制御装置１６は、ユーザによって選択されたモードを判定する。具体的に、制御装置１６は、ユーザによって選択されたモードが「高効率モード」である場合、ステップ１０３〜ステップ１０７の各ステップ処理を実行する。又、制御装置１６は、ユーザによって選択されたモードが「低騒音モード」である場合、ステップ１０８〜ステップ１１２の各ステップ処理を実行する。更に、制御装置１６は、ユーザによって選択されたモードが「標準モード」である場合、ステップ１１３〜ステップ１１５の各ステップ処理を実行する。以下、「高効率モード」が選択された場合から順に説明する。
【００５５】
「高効率モード」が選択された場合
「高効率モード」は、燃料電池システム１において、改質水の不足に伴うシステムの停止及び出力制限を生じることなく、通常運転を継続するためのモードである。即ち、「高効率モード」が選択された場合、燃料電池システム１は、合成作動音レベルが上述したように設定された第一基準騒音レベルである基準騒音レベル以下であり、且つ、改質水（凝縮水）の回収効率及び発電効率が高い状態で作動する。
【００５６】
このため、「高効率モード」が選択されている場合、制御装置１６は、ステップ１０３にて、現在の時刻が昼間（例えば、午前６時〜午後１０時）であれば、「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０４に進む。一方、制御装置１６は、現在の時刻が夜間（例えば、午後１０時〜翌日の午前６時）であれば、昼間ではないため「Ｎｏ」と判定してステップ１０５に進む。尚、制御装置１６は、例えば、リモコン１８に設定された時刻情報等に基づき、現在の時刻を取得する。
【００５７】
ステップ１０４においては、制御装置１６は、上述したように、地域の類型「ＡＡ」の昼間の基準騒音レベル（第一基準騒音レベル）として設定されている５０ｄＢを取得し、「設定１」として設定する。これにより、燃料電池システム１の昼間における合成作動音レベルは、「設定１」である５０ｄＢを上限とする。このように、昼間における基準騒音レベルを「設定１」に設定すると、制御装置１６はステップ１０６に進む。
【００５８】
一方、前記ステップ１０３にて現在の時刻が夜間であれば、制御装置１６は、ステップ１０５において、地域の類型「ＡＡ」の夜間の基準騒音レベル（第一基準騒音レベル）として設定されている４０ｄＢを取得し、「設定２」として設定する。これにより、燃料電池システム１の夜間における合成作動音レベルは、「設定２」である４０ｄＢを上限とする。このように、夜間における基準騒音レベルを「設定２」に設定すると、制御装置１６はステップ１０６に進む。
【００５９】
ここで、ユーザは、リモコン１８を利用して、「高効率モード」を選択操作することにより、制御装置１６は現在の時刻に応じて「設定１」及び「設定２」を自動的に設定する。即ち、ユーザが「高効率モード」を選択することは、合成作動音レベルの上限を表す基準騒音レベルに対応する「設定１」及び「設定２」を選択することに対応する。
【００６０】
ステップ１０６においては、制御装置１６は、下記式１に従って、燃料電池システム１、即ち、音源となる補機Ｈが作動に伴って発生する作動音の音圧レベルである作動音レベルを合成した合成作動音レベルが、前記ステップ１０４にて設定した設定１（昼間にて５０ｄＢ以下）又は前記ステップ１０５にて設定した設定２（夜間にて４０ｄＢ以下）となるように、許容されるラジエータ２２ｂの作動音（作動音レベル）を計算する。以下、この計算を具体的に昼間（設定１）の場合を例示して説明する。
（数１）
Ｌ＝１０ｌｏｇ（１００．１Ｌ１＋１００．１Ｌ２＋１００．１Ｌ３＋…＋１００．１Ｌｎ）×Ｄ…式１
【００６１】
前記式１において、左辺の「Ｌ」は合成作動音レベル（ｄＢ）を表し、右辺の「Ｌ１」〜「Ｌｎ」はラジエータ２２ｂを含む各補機Ｈ（音源）の作動音の音圧レベルである作動音レベル（ｄＢ）を表す。尚、本実施形態において、「ｎ」は５となる。又、前記式１における右辺の「Ｄ」は補正係数を表す。ここで、補正係数Ｄは、例えば、燃料電池システム１において各補機Ｈが発する振動の共振の影響を考慮して設定されるものである。
【００６２】
例えば、作動している改質用原料ポンプ１１ａ１の駆動デューティの周期（位相）と作動している改質水ポンプ１１ｂ２の駆動デューティの周期（位相）とが一致した場合、改質用原料ポンプ１１ａ１による振動と改質水ポンプ１１ｂ２による振動とが共振する可能性が高い。この場合、共振の発生によって合成作動音レベルＬが大きくなるため、制御装置１６は、例えば、補正係数Ｄを小さな値に設定する。逆に、作動している改質用原料ポンプ１１ａ１の駆動デューティの周期（位相）と作動している改質水ポンプ１１ｂ２の駆動デューティの周期（位相）とが一致しない場合、改質用原料ポンプ１１ａ１による振動と改質水ポンプ１１ｂ２による振動とが共振する可能性が低いため、制御装置１６は補正係数Ｄを共振発生時に比べて大きな値に設定する。
【００６３】
上述したように、燃料電池システム１が通常運転により出力を継続するためには、燃料電池モジュール１１に対して改質用原料、カソードエア及び改質水が供給されていることが必要である。このため、通常運転時においては、改質用原料ポンプ１１ａ１、カソードエアブロワ１１ｃ１、改質水ポンプ１１ｂ２及び貯湯水循環ポンプ２２ａは、優先的に且つ定常的に作動させる必要がある。換言すれば、改質用原料ポンプ１１ａ１、カソードエアブロワ１１ｃ１、改質水ポンプ１１ｂ２及び貯湯水循環ポンプ２２ａの作動に伴って発生する作動音（作動音レベル）は、合成作動音レベルＬを低減するための調整対象とはならない。
【００６４】
一方、ラジエータ２２ｂは、熱交換器１２（凝縮器）において凝縮水を生成する上で、貯湯水（循環水）を冷却するように作動する必要があるものの、例えば、改質水タンク１５の状況や貯湯水（循環水）の温度に応じて一定の冷却能力を継続して維持する必要がない。即ち、ラジエータ２２ｂは作動に関して自由度が高いため、ラジエータ２２ｂの作動に伴って発生する作動音（作動音レベル）は、合成作動音レベルＬを低減するための調整対象となる。
【００６５】
ここで、図４に示すように、通常運転において、改質用原料ポンプ１１ａ１（音源）が駆動デューティｓ１で作動する際に作動音レベルＳ１（例えば、２０ｄＢ程度）の作動音を発生し、カソードエアブロワ１１ｃ１（音源）が駆動デューティｓ２で作動する際に作動音レベルＳ２（例えば、１５ｄＢ程度）の作動音を発生し、改質水ポンプ１１ｂ２（音源）が駆動デューティｓ３で作動する際に作動音レベルＳ３（例えば、２０ｄＢ程度）の作動音を発生し、貯湯水循環ポンプ２２ａ（音源）が駆動デューティｓ４で作動する際に作動音レベルＳ４（例えば、２０ｄＢ程度）の作動音を発生している場合を想定する。この場合、前記式１の「Ｌ」に基準騒音レベル（第一基準騒音レベル）である５０（ｄＢ）を代入し、「Ｌ１」に改質用原料ポンプ１１ａ１の作動音レベルＳ１（２０ｄＢ）を代入し、「Ｌ２」にカソードエアブロワ１１ｃ１の作動音レベルＳ２（１５ｄＢ）を代入し、「Ｌ３」に改質水ポンプ１１ｂ２の作動音レベルＳ３（２０ｄＢ）を代入し、「Ｌ４」に貯湯水循環ポンプ２２ａの作動音レベルＳ４（２０ｄＢ）を代入し、「Ｌ５」をラジエータ２２ｂの作動音レベルＳ５として、「Ｌ５」について前記式１を解く。
【００６６】
これにより、「Ｌ５」即ちラジエータ２２ｂ（音源）の作動音レベルＳ５が、例えば、５０ｄＢとして計算される。尚、この場合、理解を容易とするために、補正係数Ｄを「１」とする。又、改質用原料ポンプ１１ａ１の作動音レベルＳ１、カソードエアブロワ１１ｃ１の作動音レベルＳ２、改質水ポンプ１１ｂ２の作動音レベルＳ３及び貯湯水循環ポンプ２２ａの作動音レベルＳ４は、例えば、外部電力負荷１７ｃによる電力消費量の変化等に起因する燃料電池システム１の出力変動等に応じて、適宜変化することは言うまでもない。そして、制御装置１６は、ラジエータ２２ｂの作動音レベルＳ５を計算すると、ステップ１０７に進む。
【００６７】
ステップ１０７においては、制御装置１６は、図５にて実線により示すラジエータデューティ−作動音レベルマップを、前記ステップ１０６にて計算したラジエータ２２ｂの作動音レベルＳ５を用いて参照し、作動音レベルＳ５に対応してラジエータ２２ｂの電動モータ２２ｂ２を作動させるラジエータデューティｓ５を決定する。尚、図５に示すように、例えば、作動音レベルＳ５がＳａ（例えば、４０ｄＢ程度）を超える範囲においては、ラジエータ２２ｂ（冷却ファン２２ｂ１及び電動モータ２２ｂ２）の回転数（図５にて破線により示す）の増加に対して作動音レベルの増加が鈍化する。換言すれば、作動音レベルＳ５がＳａを超える範囲においては、ラジエータデューティｓ５が増加しても作動音レベルの増加は鈍化する。
【００６８】
制御装置１６は、例えば、矩形状のラジエータデューティｓ５を決定すると、図示を省略する駆動回路を介してラジエータ２２ｂの電動モータ２２ｂ２を決定したラジエータデューティｓ５により駆動させる。これにより、電動モータ２２ｂ２は冷却ファン２２ｂ１を回転させ、貯湯水供給管２２ｃを流れる貯湯水を冷却する。このように、ラジエータデューティｓ５を決定して電動モータ２２ｂ２を駆動させると、制御装置１６は、ステップ１１６に進み、ラジエータ作動制御プログラムの実行を終了する。
【００６９】
「低騒音モード」が選択された場合
次に、前記ステップ１０２の判定処理に従い、選択されたモードが「低騒音モード」である場合を説明する。「低騒音モード」は、燃料電池システム１において、改質水の不足に伴うシステムの停止及び出力制限を生じることなく、「高効率モード」に比べて合成作動音レベルＬを低減させて通常運転を継続するためのモードである。即ち、「低騒音モード」が選択された場合、燃料電池システム１は、合成作動音レベルが上述したように設定された基準騒音レベルとしての第一基準騒音レベルよりも低い第二基準騒音レベル以下で作動する。
【００７０】
このため、「低騒音モード」が選択されている場合、制御装置１６は、ステップ１０８にて、現在の時刻が昼間（例えば、午前６時〜午後１０時）であれば、「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０９に進む。一方、制御装置１６は、現在の時刻が夜間（例えば、午後１０時〜翌日の午前６時）であれば、昼間ではないため「Ｎｏ」と判定してステップ１１０に進む。尚、制御装置１６は、例えば、リモコン１８に設定された時刻情報等に基づき、現在の時刻を取得する。
【００７１】
ステップ１０９においては、制御装置１６は、上述したように、地域の類型「ＡＡ」の昼間の基準騒音レベル（第一基準騒音レベル）として設定されている５０ｄＢよりも低い第二基準騒音レベル、例えば、４５ｄＢを「設定３」として設定する。これにより、燃料電池システム１の昼間における合成作動音レベルＬは、「設定３」である４５ｄＢを上限とする。このように、昼間における基準騒音レベル（第二基準騒音レベル）を「設定３」に設定すると、制御装置１６はステップ１１１に進む。
【００７２】
一方、前記ステップ１０８にて現在の時刻が夜間であれば、制御装置１６は、ステップ１１０において、地域の類型「ＡＡ」の夜間の基準騒音レベル（第一基準騒音レベル）として設定されている４０ｄＢよりも低い第二基準騒音レベル、例えば、３５ｄＢを「設定４」として設定する。これにより、燃料電池システム１の夜間における合成作動音レベルＬは、「設定４」である３５ｄＢを上限とする。このように、夜間における基準騒音レベル（第二基準騒音レベル）を「設定４」に設定すると、制御装置１６はステップ１１１に進む。
【００７３】
ここで、ユーザは、リモコン１８を利用して、「低騒音モード」を選択操作することにより、制御装置１６は現在の時刻に応じて「設定３」及び「設定４」を自動的に設定する。即ち、ユーザが「低騒音モード」を選択することは、合成作動音レベルの上限を表す基準騒音レベルに対応する「設定３」及び「設定４」を選択することに対応する。
【００７４】
ステップ１１１においては、前記ステップ１０６と同様に、制御装置１６は、前記式１に従って、燃料電池システム１が発生する合成作動音レベルＬが、前記ステップ１０９にて設定した設定３（昼間にて４５ｄＢ以下）又は前記ステップ１１０にて設定した設定４（夜間にて３５ｄＢ以下）となるように、許容されるラジエータ２２ｂの作動音（作動音レベル）を計算する。以下、この計算を具体的に夜間（設定４）の場合を例示して説明する。
【００７５】
図６に示すように、通常運転において、改質用原料ポンプ１１ａ１がデューティｓ１で作動する際に作動音レベルＳ１（例えば、２０ｄＢ程度）の作動音を発生し、カソードエアブロワ１１ｃ１がデューティｓ２で作動する際に作動音レベルＳ２（例えば、１５ｄＢ程度）の作動音を発生し、改質水ポンプ１１ｂ２がデューティｓ３で作動する際に作動音レベルＳ３（例えば、２０ｄＢ程度）の作動音を発生し、貯湯水循環ポンプ２２ａがデューティｓ４で作動する際に作動音レベルＳ４（例えば、２０ｄＢ程度）の作動音を発生している場合を想定する。この場合、前記式１の「Ｌ」に第二基準騒音レベルである３５（ｄＢ）を代入し、「Ｌ１」に作動音レベルＳ１（２０ｄＢ）を代入し、「Ｌ２」に作動音レベルＳ２（１５ｄＢ）を代入し、「Ｌ３」に作動音レベルＳ３（２０ｄＢ）を代入し、「Ｌ４」に作動音レベルＳ４（２０ｄＢ）を代入し、ラジエータ２２ｂの作動音レベルＳ６（未知数）を「Ｌ５」に代入し、「Ｌ５」について前記式１を解く。
【００７６】
これにより、「Ｌ５」即ちラジエータ２２ｂの作動音レベルＳ６が、例えば、３５ｄＢとして計算される。尚、この場合も、理解を容易とするために、補正係数Ｄを「１」とする。そして、制御装置１６は、ラジエータ２２ｂの作動音レベルＳ６を計算すると、ステップ１１２に進む。
【００７７】
ステップ１１２においては、制御装置１６は、図５にて実線により示すラジエータデューティ−作動音レベルマップを、前記ステップ１１１にて計算したラジエータ２２ｂの作動音レベルＳ６を用いて参照する。そして、制御装置１６は、作動音レベルＳ６に対応してラジエータ２２ｂの電動モータ２２ｂ２を作動させるラジエータデューティｓ６を決定する。制御装置１６は、例えば、矩形状のラジエータデューティｓ６を決定すると、図示を省略する駆動回路を介してラジエータ２２ｂの電動モータ２２ｂ２を決定したラジエータデューティｓ６により駆動させる。これにより、電動モータ２２ｂ２は冷却ファン２２ｂ１を回転させ、貯湯水供給管２２ｃを流れる貯湯水を冷却する。このように、ラジエータデューティｓ６を決定して電動モータ２２ｂ２を駆動させると、制御装置１６は、ステップ１１６に進み、ラジエータ作動制御プログラムの実行を終了する。
【００７８】
ところで、第二発電状態である「低騒音モード」におけるラジエータ２２ｂの作動音レベルＳ６は、第一発電状態である「高効率モード」におけるラジエータ２２ｂの作動音レベルＳ５よりも小さくなる。このため、図５からも明らかなように、「低騒音モード」におけるラジエータデューティｓ６は「高効率モード」におけるラジエータデューティｓ５よりも小さくなる。その結果、「低騒音モード」においてラジエータデューティｓ６で作動する電動モータ２２ｂ２の出力即ち第二出力は、「高効率モード」においてラジエータデューティｓ５で作動する電動モータ２２ｂ２の出力即ち第一出力よりも小さくなる。
【００７９】
「標準モード」が選択された場合（モードが選択されていない場合）
次に、前記ステップ１０２の判定処理に従い、選択されたモードが「標準モード」である場合（前記ステップ１０１にてモードが選択されていない場合）を説明する。「標準モード」は、燃料電池システム１において、改質水の不足に伴うシステムの停止及び出力制限を生じることなく、予め設定されている合成作動音レベルＬによって通常運転を継続するためのモードである。即ち、「標準モード」が選択された場合、燃料電池システム１は、昼間及び夜間を問わず、予め設定されている基準騒音レベルで作動する。
【００８０】
このため、「標準モード」が選択されている場合、制御装置１６は、ステップ１１３にて、基準騒音レベルとして予め設定されている、例えば、４０ｄＢを「設定５」として設定する。これにより、燃料電池システム１の昼間及び夜間の合成作動音レベルＬは、「設定５」である４０ｄＢを上限とする。このように、基準騒音レベルを「設定５」に設定すると、制御装置１６はステップ１１４に進む。
【００８１】
ここで、ユーザは、リモコン１８を利用して、「標準モード」を選択操作することにより、制御装置１６は「設定５」を自動的に設定する。即ち、ユーザが「標準モード」を選択することは、合成作動音レベルの上限を表す基準騒音レベルに対応する「設定５」を選択することに対応する。
【００８２】
ステップ１１４においては、前記ステップ１０６と同様に、制御装置１６は、前記式１に従って、燃料電池システム１が発生する合成作動音レベルＬが、前記ステップ１１３にて設定した設定５（昼間及び夜間を問わず４０ｄＢ以下）となるように、許容されるラジエータ２２ｂの作動音（作動音レベル）を計算する。以下、この計算を具体的に説明する。
【００８３】
図７に示すように、通常運転において、改質用原料ポンプ１１ａ１がデューティｓ１で作動する際に作動音レベルＳ１（例えば、２０ｄＢ程度）の作動音を発生し、カソードエアブロワ１１ｃ１がデューティｓ２で作動する際に作動音レベルＳ２（例えば、１５ｄＢ程度）の作動音を発生し、改質水ポンプ１１ｂ２がデューティｓ３で作動する際に作動音レベルＳ３（例えば、２０ｄＢ程度）の作動音を発生し、貯湯水循環ポンプ２２ａがデューティｓ４で作動する際に作動音レベルＳ４（例えば、２０ｄＢ程度）の作動音を発生している場合を想定する。この場合、前記式１の「Ｌ」に基準騒音レベルである４０（ｄＢ）を代入し、「Ｌ１」に作動音レベルＳ１（２０ｄＢ）を代入し、「Ｌ２」に作動音レベルＳ２（１５ｄＢ）を代入し、「Ｌ３」に作動音レベルＳ３（２０ｄＢ）を代入し、「Ｌ４」に作動音レベルＳ４（２０ｄＢ）を代入し、ラジエータ２２ｂの作動音レベルＳ７（未知数）を「Ｌ５」に代入し、「Ｌ５」について前記式１を解く。
【００８４】
これにより、「Ｌ５」即ちラジエータ２２ｂの作動音レベルＳ７が、例えば、４０ｄＢとして計算される。尚、この場合も、理解を容易とするために、補正係数Ｄを「１」とする。そして、制御装置１６は、ラジエータ２２ｂの作動音レベルＳ７を計算すると、ステップ１１５に進む。
【００８５】
ステップ１１５においては、制御装置１６は、図５にて実線により示すラジエータデューティ−作動音レベルマップを、前記ステップ１１４にて計算したラジエータ２２ｂの作動音レベルＳ７を用いて参照する。そして、制御装置１６は、作動音レベルＳ７に対応してラジエータ２２ｂの電動モータ２２ｂ２を作動させるラジエータデューティｓ７を決定する。制御装置１６は、例えば、矩形状のラジエータデューティｓ７を決定すると、図示を省略する駆動回路を介してラジエータ２２ｂの電動モータ２２ｂ２を決定したラジエータデューティｓ７により駆動させる。これにより、電動モータ２２ｂ２は冷却ファン２２ｂ１を回転させ、貯湯水供給管２２ｃを流れる貯湯水を冷却する。このように、ラジエータデューティｓ７を決定して電動モータ２２ｂ２を駆動させると、制御装置１６は、ステップ１１６に進み、ラジエータ作動制御プログラムの実行を終了する。
【００８６】
以上の説明からも理解できるように、上記実施形態の燃料電池システム１は、燃料（アノードガス）と酸化剤ガス（カソードガス）とにより発電する燃料電池３４と、供給源Ｇｓから改質用原料供給管１１ａを介して供給された改質用原料と改質水を蒸発させた水蒸気とから燃料（アノードガス）を生成して燃料電池３４に燃料を供給する改質部３３と、を備えた燃料電池モジュール１１と、改質部３３に改質水供給管１１ｂを介して供給する改質水を貯水する改質水タンク１５と、燃料電池３４からの燃料オフガス及び酸化剤ガスを燃焼させて発生する燃焼排ガスと貯湯槽２１から貯湯水供給管２２ｃを介して供給される循環水としての貯湯水との間で熱交換して燃焼排ガスに含まれている水蒸気を凝縮して凝縮水を生成する凝縮器としての熱交換器１２と、改質用原料、改質水、酸化剤ガス及び循環水を圧送する複数のポンプ、具体的には、改質用原料供給管１１ａに設けられて供給源Ｇｓから改質部３３に改質用原料を圧送する改質用原料ポンプ１１ａ１、改質水供給管１１ｂに設けられて改質水タンク１５から改質部３３に改質水を圧送する改質水ポンプ１１ｂ２、燃料電池３４に酸化剤ガス（カソードガス）を圧送する酸化剤ガスポンプとしてのカソードエアブロワ１１ｃ１、及び、貯湯水供給管２２ｃに設けられて貯湯槽２１から熱交換器１２に貯湯水を圧送する循環水ポンプとしての貯湯水循環ポンプ２２ａと、冷却ファン２２ｂ１と冷却ファン２２ｂ１を駆動する電動モータ２２ｂ２とを有して貯湯水供給管２２ｃに設けられて貯湯槽２１から供給される貯湯水を冷却するラジエータ２２ｂと、を少なくとも含む補機Ｈと、ラジエータ２２ｂの電動モータ２２ｂ２の作動を少なくとも制御する制御装置１６と、を備えた燃料電池システムである。
【００８７】
補機Ｈを構成する、改質用原料ポンプ１１ａ１、改質水ポンプ１１ｂ２、カソードエアブロワ１１ｃ１、貯湯水循環ポンプ２２ａ及びラジエータ２２ｂは、作動することに伴ってそれぞれ音源となり、音源がそれぞれ発生する作動音の作動音レベル（Ｓ１〜Ｓ５）を合成した合成作動音レベルＬの上限を表す複数の基準騒音レベルである設定１〜設定５を選択する選択操作がユーザによってなされる操作部としてのリモコン１８を備え、制御装置１６は、合成作動音レベルＬがリモコン１８によって選択された基準騒音レベル（設定１〜設定５）以下となるように、ラジエータ２２ｂの電動モータ２２ｂ２の出力を制御する、ように構成される。この場合、基準騒音レベルは、設定１及び設定３となる昼間の値に比べて設定２及び設定４となる夜間の値が小さく設定される。
【００８８】
これによれば、ユーザは、リモコン１８を介した選択操作によって基準騒音レベルである設定１〜設定５を任意に選択することができる。そして、制御装置１６は、補機Ｈの作動に伴って発生する合成作動音レベルＬがユーザに選択された設定１〜設定５（基準騒音レベル）を満たすように（基準騒音レベル以下となるように）、ラジエータ２２ｂの電動モータ２２ｂ２の出力を制御することができる。これにより、ラジエータ２２ｂは、合成作動音レベルＬがユーザによって選択された設定１〜設定５（基準騒音レベル）を満たすように作動して熱交換器１２に供給される貯湯水を冷却することができる。従って、燃料電池システム１は、改質水の利用効率及びエネルギー利用効率を低下させることがなく、発電状態を継続することができる。
【００８９】
又、基準騒音レベルは、昼間に設定される設定１及び設定３の値に比べて夜間に設定される設定２及び設定４の値が小さく設定されるため、燃料電池システム１が夜間に運転しても、合成作動音レベルＬを小さくすることができる。これにより、優れた静粛性を確保した上で、燃料電池システム１を運転させることができる。
【００９０】
この場合、リモコン１８は、基準騒音レベルとして第一基準騒音レベルである設定１及び設定２、又は、第一基準騒音レベルよりも低い第二基準騒音レベルである設定３及び設定４の選択が可能になっており、制御装置１６は、リモコン１８に対する選択操作によって第一基準騒音レベル（設定１及び設定２）が選択された場合、電動モータ２２ｂ２の出力が第一出力となるように制御し、リモコン１８に対する選択操作によって第二基準騒音レベル（設定３及び設定４）が選択された場合、電動モータ２２ｂ２の出力が第一出力よりも小さい第二出力となるように制御する。この場合、制御装置１６は、第一出力をラジエータデューティｓ５に従って制御し、第二出力をラジエータデューティｓ６に従って制御することで、電動モータ２２ｂ２を作動させるデューティを変更することができる。
【００９１】
これによれば、ユーザによって基準騒音レベルが小さくなるように選択されることに従って、電動モータ２２ｂ２の出力を小さくすることができる。これにより、ラジエータ２２ｂ（電動モータ２２ｂ２）を作動させて、合成作動音レベルＬがユーザによって選択された基準騒音レベルを満たすことができ、ユーザが不快感を覚えることを効果的に抑制することができる。
【００９２】
（第一変形例）
上記実施形態においては、筐体１０ａの内部に収容された改質用原料ポンプ１１ａ１、カソードエアブロワ１１ｃ１、改質水ポンプ１１ｂ２、貯湯水循環ポンプ２２ａ及びラジエータ２２ｂの作動に伴って発生する作動音の作動音レベルＬ１〜作動音レベルＬ５を合成した合成作動音レベルＬがユーザによって選択されたモード毎に設定される基準騒音レベルを満たすように、制御装置１６がラジエータ２２ｂの電動モータ２２ｂ２の出力を制御するようにした。この場合、更に、筐体１０ａの外部に設置された機器が発する作動音に起因する外部騒音レベルに基づいてモード毎に設定される基準騒音レベルを調整（変更）し、制御装置１６がラジエータ２２ｂの電動モータ２２ｂ２の出力を制御することも可能である。以下、この第一変形例を具体的に説明する。
【００９３】
この第一変形例においては、図８に示すように、制御装置１６に対して騒音計測装置７０が有線又は無線により接続される。騒音計測装置７０は、筐体１０ａの外部に設置された機器（例えば、空調用室外機等）が発する作動音に起因する外部騒音を計測するものである。騒音計測装置７０は、筐体１０ａの外部における外部騒音の外部騒音レベルＬｏを計測し、計測した外部騒音レベルＬｏを表す信号を制御装置１６に出力する。これにより、制御装置１６は、外部騒音レベルＬｏを表す信号を取得可能になっている。
【００９４】
この第一変形例においては、ユーザがリモコン１８に対する選択操作によって「高効率モード」を選択した場合、制御装置１６は、設定１によって設定される昼間の基準騒音レベル（第一基準騒音レベルであって、例えば、５０ｄＢ）及び設定２によって設定される夜間の基準騒音レベル（第一基準騒音レベルであって、例えば、４０ｄＢ）を外部騒音レベルＬｏに応じて調整（変更）する。具体的に、制御装置１６は、基準騒音レベル（第一基準騒音レベルであって、例えば、５０ｄＢ又は４０ｄＢ）を外部騒音レベルＬｏに応じて引き下げる。この場合、制御装置１６は、基準騒音レベル（第一基準騒音レベル）から外部騒音レベルＬｏに応じて設定された騒音レベルを減じたり、前記式１の右辺に外部騒音レベルＬｏを代入する「Ｌ６」の項を加えたりすることにより、基準騒音レベル（第一基準騒音レベル）を引き下げる。そして、制御装置１６は、上記実施形態と同様に、ラジエータ作動制御プログラムを実行して、ラジエータ２２ｂの電動モータ２２ｂ２を作動させるラジエータデューティｓ５を決定する。
【００９５】
又、ユーザがリモコン１８に対する選択操作によって「低騒音モード」を選択した場合、制御装置１６は、設定３によって設定される昼間の基準騒音レベル（第二基準騒音レベルであって、例えば、４５ｄＢ）及び設定４によって設定される夜間の基準騒音レベル（第二基準騒音レベルであって、例えば、３５ｄＢ）を外部騒音レベルＬｏに応じて調整（変更）する。具体的に、制御装置１６は、基準騒音レベル（第二基準騒音レベルであって、例えば、４５ｄＢ又は３５ｄＢ）を外部騒音レベルＬｏに応じて引き下げる。この場合、制御装置１６は、基準騒音レベル（第二基準騒音レベル）から外部騒音レベルＬｏに応じて設定された騒音レベルを減じたり、前記式１の右辺に外部騒音レベルＬｏを代入する「Ｌ６」の項を加えたりすることにより、基準騒音レベル（第二基準騒音レベル）を引き下げる。そして、制御装置１６は、上記実施形態と同様に、ラジエータ作動制御プログラムを実行して、ラジエータ２２ｂの電動モータ２２ｂ２を作動させるラジエータデューティｓ６を決定する。
【００９６】
更に、ユーザがリモコン１８に対する選択操作によって「標準モード」を選択した場合、制御装置１６は、設定５によって設定される基準騒音レベル（例えば、４０ｄＢ）を外部騒音レベルＬｏに応じて調整（変更）する。具体的に、制御装置１６は、基準騒音レベルを外部騒音レベルＬｏに応じて引き下げる。この場合、制御装置１６は、基準騒音レベルから外部騒音レベルＬｏに応じて設定された騒音レベルを減じたり、前記式１の右辺に外部騒音レベルＬｏを代入する「Ｌ６」の項を加えたりすることにより、基準騒音レベルを引き下げる。そして、制御装置１６は、上記実施形態と同様に、ラジエータ作動制御プログラムを実行して、ラジエータ２２ｂの電動モータ２２ｂ２を作動させるラジエータデューティｓ７を決定する。
【００９７】
このように、第一変形例においては、制御装置１６は、燃料電池モジュール１１及び補機Ｈを少なくとも収容する筐体１０ａの外部における外部騒音を計測する騒音計測装置７０によって計測された外部騒音を取得可能に構成されており、外部騒音の外部騒音レベルＬｏに基づいて基準騒音レベル（第一基準騒音レベル及び第二基準騒音レベル）を調整することができる。
【００９８】
これにより、筐体１０ａの外部に設置された機器が発する外部騒音レベルＬｏを考慮して調整された基準騒音レベル（第一基準騒音レベル及び第二基準騒音レベル）を燃料電池システム１から発せられる合成作動音レベルＬが満たすように、ラジエータ２２ｂの作動を制御することができる。従って、この第一変形例においても、上記実施形態と同様に、基準騒音レベルを満たした状態で、燃料電池システム１の通常運転を継続させることができる。
【００９９】
（第二変形例）
上記実施形態及び上記第一変形例においては、制御装置１６は、ラジエータ作動制御プログラムを実行してラジエータデューティｓ５、ラジエータデューティｓ６又はラジエータデューティｓ７を決定し、決定したラジエータデューティｓ５、ラジエータデューティｓ６又はラジエータデューティｓ７により電動モータ２２ｂ２を作動させるようにした。この場合、ラジエータ２２ｂを除く補機Ｈとして、例えば、貯湯水循環ポンプ２２ａの作動に伴う振動と、電動モータ２２ｂ２（ラジエータ２２ｂ）の作動に伴う振動と、が共振し、その結果、合成作動音レベルＬが大きくなる可能性がある。
【０１００】
このため、制御装置１６は、上述したように決定したラジエータデューティｓ５、ラジエータデューティｓ６又はラジエータデューティｓ７により電動モータ２２ｂ２を作動させる際に、図９に示すように、貯湯水循環ポンプ２２ａを作動させる駆動デューティ（破線）の位相（周期）と一致しないように、電動モータ２２ｂ２を作動させる矩形状のデューティｓ５（ｓ６，ｓ７）の位相（周期）を変更することができる。これにより、例えば、貯湯水循環ポンプ２２ａと電動モータ２２ｂ２（ラジエータ２２ｂ）とが作動する状況において、共振が発生することを回避することができ、ひいては、合成作動音レベルＬを低減することができる。その他の効果については、上記実施形態及び上記第一変形例と同様の効果が得られる。
【０１０１】
又、この場合、図１０に示すように、制御装置１６は、上述したように決定したラジエータデューティｓ５、ラジエータデューティｓ６又はラジエータデューティｓ７を段階的に増加させることも可能である。このようにラジエータデューティｓ５、ラジエータデューティｓ６又はラジエータデューティｓ７を時間の経過に伴って段階的に増加させることにより、特に、電動モータ２２ｂ２（ラジエータ２２ｂ）の作動開始直後において、例えば、貯湯水循環ポンプ２２ａと共振が発生することを回避することができ、ひいては、合成作動音レベルＬを低減することができる。この場合においても、その他の効果については、上記実施形態及び上記第一変形例と同様の効果が得られる。
【０１０２】
本発明の実施にあたっては、上記実施形態及び上記変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。
【０１０３】
例えば、上記実施形態及び上記各変形例においては、「低騒音モード」における設定３及び設定４は、「高効率モード」における設定１及び設定２に比べて、一様に低い値（例えば、５ｄＢ）とした。しかしながら、例えば、ユーザが知覚する作動音（作動音レベル）に応じて、「低騒音モード」における設定３及び設定４の値を任意に設定するようにしても良い。尚、この場合、ユーザによる設定可能範囲は、燃料電池システム１の運転に支障を来さないように決定されることは言うまでもない。
【０１０４】
又、上記実施形態及び上記各変形例においては、操作部であるリモコン１８を用いて、ユーザは「高効率モード」、「低騒音モード」又は「標準モード」を任意に選択できるようにした。これに加えて、例えば、昼間は外部電力負荷１７ｃによる電力の消費が大きいため「高効率モード」で燃料電池システム１を運転させ、夜間は外部電力負荷１７ｃによる電力の消費が小さいため「低騒音モード」で燃料電池システム１を運転させるように、「高効率モード」と「低騒音モード」とを自動的に切り替える「自動モード」をユーザが選択できるようにしても良い。尚、例えば、改質水タンク１５の改質水が不足する状況になり得る場合には、「高効率モード」が「低騒音モード」よりも優先されて切り替えられる。
【０１０５】
又、上記実施形態及び上記各変形例においては、作動音を発生する換気ファン５５を音源から除外した。しかしながら、換気ファン５５を音源に加えて実施可能であることは言うまでもない。
【０１０６】
更に、上記実施形態及び上記各変形例においては、ラジエータ２２ｂが空冷式であるとした。これに代えて、ラジエータ２２ｂとして水冷式のラジエータや、作動音を発する他の放熱装置や伝熱装置を用いることも可能である。作動音を発する他の放熱装置や伝熱装置を用いた場合には、制御装置１６は、合成作動音レベルＬが基準騒音レベルを満たすように放熱装置や伝熱装置の作動を制御することにより、上記実施形態及び上記各変形例と同様の効果が期待できる。
【符号の説明】
【０１０７】
１…燃料電池システム、１０…発電ユニット、１０ａ…筐体、１０ｂ…吸気口、１０ｃ…換気用排気口、１０ｄ…燃焼排ガス用排気口、１１…燃料電池モジュール、１１ａ…改質用原料供給管、１１ａ１…改質用原料ポンプ、１１ｂ…改質水供給管、１１ｂ２…改質水ポンプ、１１ｃ…カソードエア供給管、１１ｃ１…カソードエアブロワ（酸化剤ポンプ）、１１ｃ２…電動モータ、１１ｃ３…流量センサ、１１ｄ…排気管、１２…熱交換器（凝縮器）、１２ａ…凝縮水供給管、１２ｂ…ドレン管路、１３…インバータ装置、１４…水精製器、１５…改質水タンク、１５ａ…オーバーフローライン、１５ｂ…水受け部材、１５ｃ…排水管、１５ｄ…水位センサ、１６…制御装置、１７ａ…系統電源、１７ｂ…電源ライン、１７ｃ…外部電力負荷、１８…リモコン（操作部）、２０…排熱回収システム、２１…貯湯槽、２２…貯湯水循環ライン、２２ａ…貯槽水循環ポンプ、２２ａ…貯湯水循環ポンプ（循環水ポンプ）、２２ｂ…ラジエータ、２２ｂ１…冷却ファン、２２ｂ２…電動モータ、２２ｃ…貯湯水供給管、３１…ケーシング、３２…蒸発部、３３…改質部、３４…燃料電池、３４ａ…セル、３４ｂ…燃料流路、３４ｃ…空気流路、３５…マニホールド、３６…燃焼部、３６ａ１，３６ａ２…着火ヒータ、３７…火炎、３８…改質ガス送出管、４１…減圧弁、４２…給水管、４２ａ…水供給管、５４…逆止弁、５５…換気ファン、６１…湯供給管、６２…混合弁、６３…混合湯供給管、６４…バイパス通路、６５…電磁開閉弁、６６…湯温計測装置、６７…水温計測装置、６９…給湯栓、７０…騒音計測装置、Ｄ…補正係数、Ｇｓ…供給源、Ｈ…補機、Ｌ…合成作動音レベル、Ｌｏ…外部騒音レベル、Ｓ１〜Ｓ７…作動音レベル、Ｓｗ…高圧給水源、Ｗｈ…給湯器、ｓ１〜ｓ４…デューティ、ｓ５〜７…ラジエータデューティ
【図１】
2019129115.tif 000003
【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】
2019129115.tif 000009
【図８】
2019129115.tif 000010
【図９】
2019129115.tif 000011
【図１０】
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