(57)【要約】【課題】燃料電池に設計変更を加えることなく、電子楽器の演奏の妨げとなる補機部の騒音を低減する燃料電池システムを提供する。【解決手段】制御部３０は、電子楽器５０で演奏される音楽の音量に応じて燃料電池ユニット２０の補機部、すなわち空気ポンプ２２、燃料ポンプ２３および冷却ファン２５の運転量を制御する。電子楽器５０の音量が大きく消費電力が大きいとき、補機部を駆動するモータの回転数は増大し、発生する音も大きくなる。演奏される音量が大きいとき、補機部から発生する駆動音が大きくても、音楽の演奏は妨げられない。一方、電子楽器５０で演奏される音楽の音量が小さく、消費電力も小さいとき、補機部の運転は制限され、補機部から発生する駆動音も低下する。これにより、電子楽器５０が要求する電力、すなわち電子楽器５０で演奏される音楽の音量に応じて燃料電池ユニット２０の発電量および補機部から発生する音は変化する。【選択図】図１
2008171792.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子楽器またはＰＡ機器へ電力を供給する燃料電池と、
前記燃料電池の機能を発揮するための補機部と、
前記電子楽器または前記ＰＡ機器で演奏される音楽の音量を検出する音量取得手段と、
前記音量取得手段で取得された前記電子楽器または前記ＰＡ機器で演奏される音楽の音量に応じて、前記補機部の運転を制御する運転制御手段と、
を備える燃料電池システム。
【請求項２】
前記音量取得手段は、前記電子楽器または前記ＰＡ機器で演奏される音楽のプログラムから前記電子楽器または前記ＰＡ機器で演奏される音楽の音量を取得する請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記音量取得手段は、前記電子楽器または前記ＰＡ機器から、前記電子楽器または前記ＰＡ機器で演奏される音楽の音量を取得する請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記音量取得手段は、前記電子楽器または前記ＰＡ機器の入力部の入力量から前記電子楽器または前記ＰＡ機器で演奏される音楽の音量を取得する請求項３記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記運転制御手段は、前記音量取得手段で取得した前記電子楽器または前記ＰＡ機器で演奏される音楽の音量に応じて、段階的に前記補機部の運転を制御する請求項１から４のいずれか一項記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記運転制御手段は、前記音量取得手段で取得した前記電子楽器または前記ＰＡで演奏される音楽の音量に応じて、連続的に前記補機部の運転を制御する請求項１から４のいずれか一項記載の燃料電池システム。
【請求項７】
電子楽器またはＰＡ機器へ電力を供給する燃料電池と、
前記燃料電池の機能を発揮するための補機部と、
前記電子楽器または前記ＰＡ機器が置かれた周囲の環境の音量を検出する音量取得手段と、
前記音量取得手段で取得された周囲の環境に応じて、前記補機部の運転を制御する運転制御手段と、
を備える燃料電池システム。
【請求項８】
電子楽器またはＰＡ機器へ電力を供給する燃料電池と、
前記燃料電池の機能を発揮するための補機部と、
前記電子楽器または前記ＰＡ機器で演奏または再生される音声データを記録する記録部と、
前記記録部に記録されている音声データに基づいて、前記補機部の運転を制御する運転制御手段と、
を備える燃料電池システム。
【請求項９】
前記運転制御手段は、前記音声データに含まれる音量に関連するデータに基づいて、前記補機部の運転を制御する請求項８記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
電子機器またはＰＡ機器へ電力を供給する燃料電池、および前記燃料電池の機能を発揮するための補機部を有する燃料電池システムの発電量を制御する発電量制御装置であって、
前記電子楽器または前記ＰＡ機器で演奏または再生される音声データを記録する記録部と、
前記記録部に記録されている音声データに基づいて、前記補機部の運転を制御し前記燃料電池システムの発電量を制御する電力指示部と、
前記記録部に記録されている音声データに基づいて、前記電子楽器または前記ＰＡ機器による演奏または再生を指示する再生指示部と、
を備える発電量制御装置。
【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し、特に電子楽器またはＰＡ機器に電力を供給する燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばノート型のパーソナルコンピュータなどの携帯用電子機器、電子楽器またはＰＡ機器の電源として、例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池に代わり、燃料電池の適用が注目されている。燃料電池は、燃料を供給することにより、従来の二次電池と比較して長時間連続して電力を供給することができる。このような小型電気機器および電子機器用の燃料電池として、直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ：Direct Methanol Fuel Cell）の適用が考えられている。このような、ＤＭＦＣは、酸素源としての空気、燃料となるメタノール水溶液、二酸化炭素を含む排気および反応生成物としての水を含む廃液をＤＭＦＣへ供給または排出するためのポンプなどの補機部を有している。補機部は、ポンプなどの駆動機器を有しているため、作動音が発生する。そこで、例えば特許文献１から３に開示されているように、補機部から発生する音の低減を図ることが考えられている。
【０００３】
しかしながら、燃料電池を電子楽器またはＰＡ機器の電源として用いる場合、補機部から発生する音が電子楽器またはＰＡ機器による演奏の妨げとなるおそれがある。そのため、燃料電池の補機部から発生する音のさらなる低減を図る必要がある。例えば特許文献１では、空気の流れにともなう音を低減するため、容積の大きな膨張室を設けている。そのため、燃料電池システム全体の体格の大型化を招くという問題がある。また、特許文献２では、騒音の漏れを低減するため、燃料タンク、燃料電池本体および廃液タンクの配置を最適化している。そのため、燃料電池システムの設計の自由度が低下する。さらに、特許文献３では、ポンプから発生する騒音を低減するため、補機部におけるポンプの吸入口の位置を最適化している。そのため、特許文献２と同様に燃料電池システムの設計の自由度が低下するという問題がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３４３３９４号公報
【特許文献２】特開２００３−２０８９１０号公報
【特許文献３】特開２００６−０８５９６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の目的は、燃料電池に設計変更を加えることなく、電子楽器またはＰＡ機器の演奏の妨げとなる補機部の騒音を低減する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】
【０００６】
（１）本発明は、電子楽器またはＰＡ機器へ電力を供給する燃料電池と、前記燃料電池の機能を発揮するための補機部と、前記電子楽器またはＰＡ機器で演奏される音楽の音量を検出する音量取得手段と、前記音量取得手段で取得された前記電子楽器またはＰＡ機器で演奏される音楽の音量に応じて、前記補機部の運転を制御する運転制御手段と、を備える。
これにより、補機部は運転制御手段によって電子楽器またはＰＡ機器で演奏される音楽の音量に応じて運転が制御される。燃料電池は、電子楽器またはＰＡ機器で演奏される音楽の音量が大きくなるほど、発電量が増大する。すなわち、電子楽器またはＰＡ機器は、音量が大きくなるほど消費電力が増大する。そのため、例えば燃料電池に供給される空気および燃料、燃料電池から排出される排気および廃液、および燃料電池の排熱は増大する。その結果、電子楽器またはＰＡ機器の音量が大きいとき、例えば燃料や空気を供給するポンプ、あるいは燃料電池を冷却するためのファンなどの補機部の運転が促進され、補機部から発生する音も大きくなる。一方、電子楽器またはＰＡ機器は音量が小さくなるほど消費電力が低減し、燃料電池の発電量も低減する。そのため、電子楽器またはＰＡ機器の音量が小さいとき、補機部から発生する音も小さくなる。ところで、電子楽器またはＰＡ機器で演奏される音楽の音量が大きいとき、補機部から発生する音が大きくても、補機部の音は演奏の妨げになりにくい。逆に、電子楽器またはＰＡ機器で演奏される音楽の音量が小さいとき、補機部から発生する音が大きくなると、補機部の音は耳障りになりやすい。そこで、以上のように、運転制御手段は、電子楽器またはＰＡ機器で演奏される音楽の音量に応じて、補機部の運転を制御する。そのため、電子楽器またはＰＡ機器の音量に相関する消費電力が大きいとき、補機部は運転が促進され、燃料電池の発電量が確保される。一方、電子楽器またはＰＡ機器の音量が小さいとき、補機部の運転は制限され、発生する音が低減される。したがって、燃料電池の設計を変更することなく、電子楽器またはＰＡ機器の演奏の妨げとなる補機部の騒音を低減することができる。
【０００７】
（２）本発明では、前記音量取得手段は、前記電子楽器またはＰＡ機器で演奏される音楽のプログラムから前記電子楽器またはＰＡ機器で演奏される音楽の音量を取得する。
電子楽器またはＰＡ機器による演奏は、あらかじめプログラミングされたり、リハーサルでの演奏に基づいて再現されることが多い。そこで、音量取得手段は、あらかじめプログラミングされた音楽のプログラム、あるいはリハーサルで演奏された音楽から電子楽器またはＰＡ機器で演奏される音楽の音量を取得する。これにより、電子楽器またはＰＡ機器による実際の演奏時に、音楽の演奏に同期して運転制御手段は補機部の作動を制御する。したがって、演奏される音楽に同期して、電子楽器またはＰＡ機器の演奏の妨げとなる補機部の騒音を低減することができる。
【０００８】
（３）本発明では、前記音量取得手段は、前記電子楽器またはＰＡ機器から、前記電子楽器またはＰＡ機器で演奏される音楽の音量を取得する。
これにより、電子楽器またはＰＡ機器による実際の演奏時に、演奏される音楽の音量にあわせて運転制御手段は補機部の作動を制御する。したがって、演奏される音楽の音量に応じて、電子楽器またはＰＡ機器の演奏の妨げとなる補機部の騒音を低減することができる。
【０００９】
（４）本発明では、前記音量取得手段は、前記電子楽器またはＰＡ機器の入力部の入力量から前記電子楽器またはＰＡ機器で演奏される音楽の音量を取得する。
電子楽器またはＰＡ機器は、例えば鍵盤、弦やバルブなどの入力部を有している。そして、電子楽器またはＰＡ機器は、この入力部からの入力量に応じて発生する音量を制御している。そのため、電子楽器またはＰＡ機器の入力部への入力量と、電子楽器またはＰＡ機器から発生する音の音量とは相関している。そこで、運転制御手段は、電子楽器またはＰＡ機器の入力部からの入力量に基づいて補機部の作動を制御する。したがって、電子楽器またはＰＡ機器の音量に応じて電子楽器またはＰＡ機器の演奏の妨げとなる補機部の騒音を低減することができる。
【００１０】
（５）本発明では、前記運転制御手段は、前記音量取得手段で取得した前記電子楽器またはＰＡ機器で演奏される音楽の音量に応じて、段階的に前記補機部の運転を制御する。
これにより、例えば電子楽器またはＰＡ機器で演奏される音楽のジャンル、あるいは音楽の抑揚に応じて、運転制御手段は適切な補機部の運転状態を選択する。したがって、電子楽器またはＰＡ機器で演奏される音楽の音量に応じて電子楽器またはＰＡ機器の演奏の妨げとなる補機部の騒音を低減することができる。
【００１１】
（６）本発明では、前記運転制御手段は、前記音量取得手段で取得した前記電子楽器またはＰＡ機器で演奏される音楽の音量に応じて、連続的に前記補機部の運転を制御する。
これにより、運転制御手段は、常に電子楽器またはＰＡ機器で演奏される音楽の音量に応じて補機部の運転を適切に制御する。したがって、電子楽器またはＰＡ機器で演奏される音楽の音量に応じて電子楽器またはＰＡ機器の演奏の妨げとなる補機部の騒音を低減することができる。
【００１２】
（７）本発明は、電子楽器またはＰＡ機器へ電力を供給する燃料電池と、前記燃料電池の機能を発揮するための補機部と、前記電子楽器または前記ＰＡ機器が置かれた周囲の環境の音量を検出する音量取得手段と、前記音量取得手段で取得された周囲の環境に応じて、前記補機部の運転を制御する運転制御手段と、を備える。
これにより、補機部は運転制御手段によって周囲の音量に応じて運転が制御される。燃料電池は、周囲の音が大きくなるほど、発電量が増大する。すなわち、電子楽器またはＰＡ機器は、周囲の音が大きくなると、補機部から発生する音の影響は小さくなる。そのため、周囲の音が大きいとき、例えば燃料や空気を供給するポンプ、あるいは燃料電池を冷却するためのファンなどの補機部の運転が促進され、補機部から発生する音も大きくなる。一方、周囲の音が小さくなると、補機部から発生する音の影響は大きくなる。そのため、周囲の音が小さいとき、補機部から発生する音も小さくなる。これらの結果、運転制御手段は、周囲の音に応じて、補機部の運転を制御する。そのため、周囲の音が大きいとき、補機部は運転が促進され、燃料電池の発電量が確保される。一方、周囲の音が小さいとき、補機部の運転は制限され、発生する音が低減される。したがって、燃料電池の設計を変更することなく、電子楽器またはＰＡ機器の演奏の妨げとなる補機部の騒音を低減することができる。
【００１３】
（８）本発明は、電子楽器またはＰＡ機器へ電力を供給する燃料電池と、前記燃料電池の機能を発揮するための補機部と、前記電子楽器または前記ＰＡ機器で演奏または再生される音声データを記録する記録部と、前記記録部に記録されている音声データに基づいて、前記補機部の運転を制御する運転制御手段と、を備える。
これにより、補機部は、演奏または再生される音声の音量に応じて運転が制御される。演奏または再生される音が大きくなると、燃料電池の発電量が増大し、補機部から生じる音も大きくなる。すなわち、電子楽器またはＰＡ機器は、演奏または再生される音が大きくなると、補機部から発生する音の影響は小さくなる。そのため、演奏または再生される音が大きいとき、例えば燃料や空気を供給するポンプ、あるいは燃料電池を冷却するためのファンなどの補機部の運転が促進され、補機部から発生する音も大きくなる。一方、演奏または再生される音が小さいとき、補機部から発生する音も小さくなる。これらの結果、運転制御手段は、演奏または再生される音に応じて、補機部の運転を制御する。そのため、演奏または再生される音が大きいとき、補機部は運転が促進され、燃料電池の発電量が確保される。一方、演奏または再生される音が小さいとき、補機部の運転は制限され、発生する音が低減される。したがって、燃料電池の設計を変更することなく、電子楽器またはＰＡ機器による演奏または再生の妨げとなる補機部の騒音を低減することができる。
【００１４】
（９）本発明では、前記運転制御手段は、前記音声データに含まれる音量に関連するデータに基づいて、前記補機部の運転を制御する。
音声データには、例えば音量を直接的または間接的に示す情報が含まれている。運転制御手段は、記録部に記録されている音声データからこの音量に関する情報を取得する。これにより、電子楽器またはＰＡ機器で音声データに基づく音声を演奏または再生するとき、運転制御手段は音声データに含まれる音量に関するデータに基づいて補機部を駆動する。すなわち、運転制御手段は、あらかじめ記録部から演奏または再生される音声の基礎となる音声データを取得し、その音声データに基づいて電子楽器またはＰＡ機器から発せられる音の大きさを検出あるいは想定する。そして、運転制御手段は、検出あるいは想定した音の大きさに基づいて、補機部の運転を制御する。その結果、電子楽器またはＰＡ機器により演奏または再生される音と補機部の運転量とは関連し、補機部の運転が電子楽器またはＰＡ機器から発せられる音に与える影響が低減される。したがって、電子楽器またはＰＡ機器による演奏または再生の妨げとなる補機部の騒音を低減することができる。
【００１５】
（１０）本発明は、電子機器またはＰＡ機器へ電力を供給する燃料電池、および前記燃料電池の機能を発揮するための補機部を有する燃料電池システムの発電量を制御する発電量制御装置であって、前記電子楽器または前記ＰＡ機器で演奏または再生される音声データを記録する記録部と、前記記録部に記録されている音声データに基づいて、前記補機部の運転を制御し前記燃料電池システムの発電量を制御する電力指示部と、前記記録部に記録されている音声データに基づいて、前記電子楽器または前記ＰＡ機器による演奏または再生を指示する再生指示部と、を備える。
これにより、補機部は、演奏または再生される音声の音量に応じて運転が制御される。演奏または再生される音が大きくなると、燃料電池の発電量が増大し、補機部から生じる音も大きくなる。すなわち、電子楽器またはＰＡ機器は、演奏または再生される音が大きくなると、補機部から発生する音の影響は小さくなる。そのため、演奏または再生される音が大きいとき、例えば燃料や空気を供給するポンプ、あるいは燃料電池を冷却するためのファンなどの補機部の運転が促進され、補機部から発生する音も大きくなる。一方、演奏または再生される音が小さいとき、補機部から発生する音も小さくなる。これらの結果、運転制御手段は、演奏または再生される音に応じて、補機部の運転を制御する。そのため、演奏または再生される音が大きいとき、補機部は運転が促進され、燃料電池の発電量が確保される。一方、演奏または再生される音が小さいとき、補機部の運転は制限され、発生する音が低減される。したがって、燃料電池の設計を変更することなく、電子楽器またはＰＡ機器による演奏または再生の妨げとなる補機部の騒音を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による燃料電池システムを示すブロック図である。燃料電池システム１０は、燃料電池ユニット２０と電子楽器５０とを備えている。燃料電池ユニット２０と電子楽器５０とは、例えば電子楽器５０に燃料電池ユニット２０を内蔵する形態、または電子楽器５０の電源として隣接する燃料電池ユニット２０を備える形態とすることができる。なお、電子楽器５０に代えて、ＰＡ（Public Address）機器を適用してもよい。
【００１７】
燃料電池ユニット２０は、燃料電池スタック２１を有している。燃料電池スタック２１は、単一または複数積層された燃料電池セルを有している。本実施形態の場合、燃料電池スタック２１の燃料電池セルは、ＤＭＦＣで構成されている。燃料電池スタック２１を構成する燃料電池セルは、図示しない燃料極および空気極を有している。燃料極と空気極との間には、図示しない電解質が挟み込まれている。燃料電池スタック２１の燃料極側には、燃料としてメタノール水溶液が供給される。また、燃料電池スタック２１の空気極側には、酸素源として空気が供給される。また、燃料電池スタック２１の燃料極側からは反応生成物として二酸化炭素が排出され、空気極側からは反応生成物として主として水からなる廃液が排出される。
【００１８】
燃料電池スタック２１のＤＭＦＣにおける反応式は、以下の通りである。
燃料極：ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋６Ｈ+＋６ｅ-
空気極：Ｏ2＋４Ｈ+＋４ｅ-→２Ｈ2Ｏ
したがって、全体としての反応式は次の通りである。
２ＣＨ3ＯＨ＋３Ｏ2→２ＣＯ2＋４Ｈ2Ｏ
【００１９】
燃料電池ユニット２０は、空気ポンプ２２および燃料ポンプ２３を備えている。空気ポンプ２２は、大気中から空気を導入し、導入した空気を燃料電池スタック２１の空気極へ供給する。燃料ポンプ２３は、燃料タンク２４に蓄えられた燃料を燃料電池スタック２１の燃料極に供給する。燃料ポンプ２３は、燃料導入側が燃料タンク２４に接続している。燃料タンク２４は、燃料となるメタノール水溶液を蓄える。
【００２０】
燃料電池スタック２１は、上記の通り燃料であるメタノールの酸化によって発熱する。そのため、燃料電池ユニット２０は、燃料電池スタック２１を冷却するための冷却ファン２５を備えている。冷却ファン２５は、燃料電池スタック２１に送風し、燃料電池スタック２１の放熱を促進する。以上のように、燃料電池システム１０は、燃料電池スタック２１の機能を発揮させるために、空気ポンプ２２、燃料ポンプ２３および冷却ファン２５からなる補機部を備えている。補機部を構成する空気ポンプ２２、燃料ポンプ２３および冷却ファン２５は、いずれも電動モータによって駆動される。
【００２１】
燃料電池ユニット２０は、上記に加え、運転制御手段としての制御部３０、コンバータ３１、出力制御器３２および二次電池としてのバッテリ３３を備えている。制御部３０は、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭから構成されるマイクロコンピュータを有している。制御部３０は、空気ポンプ２２、燃料ポンプ２３および出力制御器３２を制御する。また、制御部３０には、音量取得手段としての音検出部３４が接続している。音検出部３４は、例えば音圧センサなどを有しており、電子楽器５０から放出される音の音量を検出する。音検出部３４は、検出した電子楽器５０から放出される音の音量を電気信号として制御部３０へ出力する。
【００２２】
コンバータ３１は、燃料電池スタック２１の出力側に接続している。コンバータ３１は、燃料電池スタック２１から入力される電力により電子楽器５０へ出力される電力を生成する。バッテリ３３は、例えばリチウムイオン電池、ニッケル水素電池あるいは鉛蓄電池などの二次電池で構成されている。バッテリ３３は、燃料電池スタック２１で発電された電力の一部を蓄え、燃料電池スタック２１の発電量が不足したとき、不足する電力を補充する。出力制御器３２は、燃料電池スタック２１の発電量に応じて、コンバータ３１から出力された電力の供給先を電子楽器５０またはバッテリ３３へ切り換える。すなわち、燃料電池スタック２１の発電量に余裕があるとき、出力制御器３２は電子楽器５０およびバッテリ３３へ電力を供給する。一方、燃料電池スタック２１の発電量が不足するとき、出力制御器３２はコンバータ３１からの出力電力にバッテリ３３の出力電力を加えて電子楽器５０へ供給する。
【００２３】
電子楽器５０は、例えば電子ピアノ、エレクトーン、キーボードなどの鍵盤楽器、エレキギターなどの弦楽器、あるいはその他の管楽器などを適用することができる。本実施形態では、電子楽器５０の一例として電子ピアノを適用する例について説明する。電子楽器５０は、主に入力部５１、処理部５２およびスピーカ部５３から構成されている。例えば電子ピアノの場合、入力部５１は鍵盤を有している。処理部５２は、例えば鍵盤などの入力部５１から入力された指令に基づいて所定の音を生成する。スピーカ部５３は、生成された音を外部に放出する。
【００２４】
次に、上記の構成による第１実施形態の燃料電池システム１０の作動について説明する。
電子楽器５０で音楽の演奏が行われると、制御部３０は音検出部３４から出力される電気信号に基づいて演奏される音楽の音量を検出する。そして、制御部３０は、検出した音量に応じて補機部すなわち空気ポンプ２２、燃料ポンプ２３および冷却ファン２５の運転量を制御する。制御部３０は、例えば検出した音量が大きくなると、空気ポンプ２２および燃料ポンプ２３による燃料および空気の供給量を増大するとともに、冷却ファン２５の回転数を増大する。これにより、燃料電池ユニット２０における発電量は増大する。
【００２５】
第１実施形態の場合、空気ポンプ２２、燃料ポンプ２３および冷却ファン２５を有する補機部の運転モードは、「サイレント」モード、「ミディアム」モードおよび「パワー」モードに設定されている。制御部３０によって運転モードが切り換えられると、空気ポンプ２２、燃料ポンプ２３および冷却ファン２５をそれぞれ駆動するモータの回転数は変化する。
【００２６】
ここで、制御部３０が設定する運転モードについて説明する。「パワー」モードとは、空気ポンプ２２、燃料ポンプ２３および冷却ファン２５を含む補機部を１００％に近い状態で運転するモードである。すなわち、「パワー」モードでは、空気ポンプ２２、燃料ポンプ２３および冷却ファン２５を駆動する各モータの回転数は、予め設定されている最高回転数付近で運転される。
【００２７】
「ミディアム」モードとは、「パワー」モードと「サイレント」モードとの間の運転モードであり、空気ポンプ２２、燃料ポンプ２３および冷却ファン２５を含む補機部を５０％程度の状態で運転するモードである。すなわち、「ミディアム」モードでは、空気ポンプ２２、燃料ポンプ２３および冷却ファン２５を駆動する各モータの回転数は、予め設定されている最高回転数の５０％程度で運転される。
【００２８】
「サイレント」モードとは、空気ポンプ２２、燃料ポンプ２３および冷却ファン２５を含む補機部を停止する運転モードである。すなわち、「サイレント」モードでは、空気ポンプ２２、燃料ポンプ２３および冷却ファン２５を駆動する各モータは、停止される。これにより、制御部３０は、バッテリ３３から電子楽器５０へ電力を供給する。なお、「サイレントモード」のとき、例えば燃料であるメタノール水溶液を燃料電池スタック２１へ滴下したり、気化したメタノールを燃料電池スタック２１へ供給することにより、補機部を停止させつつ燃料電池スタック２１で低出力の発電を行う構成としてもよい。
【００２９】
ここで、図２を用いて電子楽器５０で演奏される音の音量と補機部の運転について説明する。なお、図２では、説明の簡単のため、「ミディアム」モードを含まない「サイレント」モードと「パワー」モードとの間の切換について説明する。
図２に示すように電子楽器５０で演奏される音の音量が大きくなり、所定の設定音量ａになると、制御部３０は運転モードを「サイレント」から「パワー」へ切り換える。これにより、空気ポンプ２２、燃料ポンプ２３および冷却ファン２５を駆動するモータの回転数は増大する。一方、電子楽器５０で演奏される音の音量が小さくなり、所定の設定音量ｂになると、制御部３０は運転モードを「パワー」から「サイレント」へ切り換える。これにより、空気ポンプ２２、燃料ポンプ２３および冷却ファン２５を駆動するモータの回転数は減少する。空気ポンプ２２、燃料ポンプ２３および冷却ファン２５を駆動するモータの回転数は、空気ポンプ２２、燃料ポンプ２３および冷却ファン２５を含む補機部の運転音に相関する。すなわち、各モータの回転数が上昇することにより、空気ポンプ２２、燃料ポンプ２３および冷却ファン２５を含む補機部から発生する音は大きくなる。
【００３０】
第１実施形態では、電子楽器５０で演奏される音の音量に応じて空気ポンプ２２、燃料ポンプ２３および冷却ファン２５を含む補機部の運転を切り換えている。これにより、電子楽器５０から放出される音の音量が大きいとき、空気ポンプ２２、燃料ポンプ２３および冷却ファン２５を含む補機部から発生する音は大きくなる。一方、電子楽器５０から放出される音の音量が小さいとき、空気ポンプ２２、燃料ポンプ２３および冷却ファン２５を含む補機部から発生する音は小さくなる。
【００３１】
第１実施形態では、電子楽器５０で演奏される音の音量が上昇するとき運転モードが切り換わる設定音量ａと、音量が下降するとき運転モードが切り換わる設定音量ｂとは異なっている。すなわち、上昇時の設定音量ａは、下降時の設定音量ｂよりも小さな値に設定されている。空気ポンプ２２、燃料ポンプ２３および冷却ファン２５を駆動するモータは、制御部３０によって運転モードが切り換えられて回転数が目標値に達するまでに時間的な遅れが生じる。一方、電子楽器５０で演奏される音楽の音量が低下した後に補機部の運転が継続していると、補機部から発生する音が音楽の演奏の妨げになるおそれがある。そこで、設定音量ｂを設定音量ａよりも大きな値に設定することにより、電子楽器５０で演奏される音の音量が下降するとき、迅速に運転モードが「パワー」から「サイレント」へ切り換えられる。その結果、空気ポンプ２２、燃料ポンプ２３および冷却ファン２５を含む補機部から発生する音は、電子楽器５０で演奏される音楽の音量の下降よりも早く低下する。
【００３２】
「サイレント」モードから「パワー」モードへ切り換わる設定音量ａ、および「パワー」モードから「サイレント」モードへ切り換わる設定音量ｂは、演奏する音楽のジャンルなどによって任意に設定することができる。また、「サイレント」、「ミディアム」および「パワー」の三つの運転モードを有する場合、各運転モードを切り換える音量は、任意に設定することができる。
【００３３】
以上説明した第１実施形態では、電子楽器５０で演奏される音楽の音量に応じて燃料電池ユニット２０の補機部、すなわち空気ポンプ２２、燃料ポンプ２３および冷却ファン２５の運転量は変化する。そのため、電子楽器５０において消費電力が増大する音量の大きいとき、燃料電池ユニット２０の空気ポンプ２２、燃料ポンプ２３および冷却ファン２５を駆動するモータの回転数は増大し、発生する音も大きくなる。電子楽器５０で演奏される音楽の音量が大きいとき、燃料電池ユニット２０の補機部から発生する駆動音が大きくても、電子楽器５０での音楽の演奏は妨げられない。一方、電子楽器５０で演奏される音楽の音量が小さく、消費電力も小さいとき、補機部から発生する駆動音も低下する。これにより、電子楽器５０が要求する電力、すなわち電子楽器５０で演奏される音楽の音量に応じて燃料電池ユニット２０の運転も変化し、補機部から発生する音も変化する。したがって、燃料電池ユニット２０の設計を変更することなく、電子楽器５０の演奏の妨げとなる補機部の騒音を低減することができる。
【００３４】
第１実施形態では、制御部３０は、補機部の運転モードを複数のモードに切り換える。そのため、電子楽器５０で演奏される音楽の音量に応じて燃料電池ユニット２０の運転を制御することができる。また、電子楽器５０で演奏される音楽の音量が上昇するときと、下降するときとで運転モードを切り換える設定音量は異なっている。そのため、電子楽器５０で演奏される音楽の音量の変化に対する燃料電池ユニット２０の補機部の運転の追従に時間的な遅れが生じる場合でも、演奏される音楽の音量が低下した後に補機部の駆動音が漏れることは低減される。したがって、電子楽器５０の演奏の妨げとなる補機部の騒音を低減することができる。
【００３５】
（変形例）
第１実施形態の変形例として、制御部３０は、音検出部３４で検出した電子楽器５０での演奏音量に応じて補機部の運転を連続的に変化させてもよい。第１実施形態では、制御部３０は、補機部の運転モードを電子楽器５０での演奏音量に応じて段階的に変化させる例について説明した。しかし、音検出部３４で検出した電子楽器５０での演奏音量に応じて、制御部３０は補機部の運転すなわち補機部を駆動する各モータの回転数を連続的に変化させてもよい。これにより、電子楽器５０で演奏される音楽の音量が幅広く変化するときでも、演奏される音楽の音量に応じて燃料電池ユニット２０の運転を変化させることができる。
【００３６】
また、燃料電池ユニット２０の補機部の運転を連続的に変化させる場合、音楽のジャンルに応じて音量と補機部の運転量すなわち燃料電池ユニット２０の発電量との関係を設定することができる。例えば、クラシック系の音楽の場合、小さな音量から大きな音量まで幅広い音量域を有している。そのため、図３（Ａ）に示すように音量が大きくなるにつれて二次関数的に燃料電池ユニット２０の発電量すなわち補機部の出力が増大するように設定することができる。また、例えばポップス系の音楽の場合、図３（Ｂ）に示すように音量と燃料電池ユニット２０の発電量との関係を概ね線形に設定することができる。さらに、例えばロック系の音楽の場合、比較的小さな音量の領域が少ないため、図３（Ｃ）に示すように小さな音量における燃料電池ユニット２０の発電量の立ち上がりが大きくなる関係に設定することができる。
【００３７】
さらに、第１実施形態では、補機部の運転モードとして「サイレント」、「ミディアム」および「パワー」の三つのモードを設定する例について説明した。しかし、変形例として、二つの運転モード、または三つ以上の複数の運転モードを設定してもよい。
【００３８】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による燃料電池システムを図４に示す。
図４に示すように、第２実施形態では、電子楽器５０の入力部５１は、燃料電池ユニット２０の制御部３０と接続している。制御部３０は、入力部５１からの入力強度を検出する。すなわち、制御部３０および入力部５１は、特許請求の範囲の音量取得手段を構成している。例えば電子ピアノの場合、制御部３０は、鍵盤が押し込まれる速度および押し込まれる量を入力強度として検出する。電子楽器５０から放出される音の大きさは、入力部５１からの入力強度に対応する。すなわち、入力部５１からの入力強度が大きい、例えば鍵盤の押し込みが早く、押し込み量が大きいとき、電子楽器５０のスピーカ部５３からは大きな音が放出される。そのため、制御部３０は、入力部５１の入力強度を検出することにより、電子楽器５０から放出される音の大きさを検出する。なお、制御部３０は、電子楽器５０の入力部５１ではなく処理部５２から入力強度を入手する構成としてもよい。
【００３９】
制御部３０は、検出した入力部５１の入力強度から燃料電池ユニット２０の補機部、すなわち空気ポンプ２２、燃料ポンプ２３および冷却ファン２５を駆動するモータの回転数を制御する。制御部３０は、第１実施形態で説明したように入力部５１からの入力強度に応じて段階的に補機部の運転を変化させてもよいし、第１実施形態の変形例で説明したように連続的に補機部の運転を変化させてもよい。
【００４０】
第２実施形態では、制御部３０は、電子楽器５０で演奏される音楽の音量を入力部５１の入力強度として直接入手する。そのため、第２実施形態では、第１実施形態のように音検出部を必要としない。これにより、入力部５１への入力から制御部３０による補機部の制御までの期間が短縮される。したがって、電子楽器５０で演奏される音楽の音量に応じて迅速に補機部の運転を制御することができるとともに、補機部から発生する駆動音による演奏の妨げをより確実に低減することができる。
【００４１】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による燃料電池システムを図５に示す。
図５に示すように第３実施形態の場合、燃料電池ユニット２０は、制御部３０に接続する記録部３５を有している。記録部３５は、例えば不揮発性または揮発性のメモリ装置、ハードディスクあるいはその他のディスク装置などの外部記憶装置を有している。なお、制御部３０のＲＯＭまたはＲＡＭを記録部３５として用いてもよい。記録部３５は、例えば電子楽器５０で演奏される音楽のプログラムや演奏データが記録されている。電子楽器５０の場合、予め演奏される音楽のタイミングチャートなどがプログラミングまたはデータとして保存されている場合がある。そこで、記録部３５にプログラムや演奏データを記録することにより、制御部３０は電子楽器５０での音楽の演奏に同期して演奏される音楽の音量を入手することができる。そして、制御部３０は、記録部３５に記録されたプログラムまたは演奏データに含まれている演奏される音楽の音量情報に基づいて補機部、すなわち空気ポンプ２２、燃料ポンプ２３および冷却ファン２５の運転を制御する。
【００４２】
また、記録部３５には、電子楽器５０で演奏される音楽のプログラムに代えてリハーサルで録音した音楽の演奏データを記録してもよい。音楽の演奏は、ほぼ一定のタイミングで進められる。そのため、予めリハーサルでの演奏から電子データを作成し、これを記録部３５に記録する。制御部３０は、記録部３５に記録されたリハーサルで作成された演奏データまたは演奏データに含まれる音量に関する情報に基づいて補機部の運転を制御してもよい。
【００４３】
第３実施形態では、記録部３５に電子楽器５０で演奏される音楽の情報を記録している。制御部３０は、記録部３５に記録された情報に基づいて補機部を制御する。これにより、電子楽器５０による音楽の演奏に同期して、制御部３０は補機部の運転を制御する。したがって、電子楽器５０の演奏の妨げとなる補機部の騒音を、電子楽器５０で演奏される音楽に同期して低減することができる。
【００４４】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態による燃料電池システムおよび発電量制御装置を図６に示す。
第４実施形態では、燃料電池システム１０は、燃料電池ユニット２０および電子楽器５０を備えている。燃料電池ユニット２０の構成は、第１実施形態および第２実施形態と概ね同一であり、説明を省略する。また、電子楽器５０の構成も上述の複数の実施形態と同一である。第４実施形態では、燃料電池システム１０は、発電量制御装置としてのシーケンサ６０に接続している。シーケンサ６０は、燃料電池システム１０の発電量を制御するとともに、電子楽器５０による演奏または再生を指示する。
【００４５】
シーケンサ６０は、制御部６１、記録部６２、電力指示部６３および再生指示部６４を有している。シーケンサ６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭを有するマイクロコンピュータで構成されている。シーケンサ６０は、記録部６２に記録されている音声データに基づいて再生指示部６４において出力情報を生成する。生成された出力情報は、電子楽器５０の処理部５２に出力される。これにより、電子楽器５０は、シーケンサ６０の再生指示部６４で生成された出力情報に基づいて音声を演奏または再生する。このようなシーケンサ６０は、記録部６２に例えばＭＩＤＩ形式などの音声データを蓄えている。例えばＭＩＤＩ形式の音声データは、「note on」、「note off」、「velocity」などの音声の演奏および再生に必要なデータが含まれている。また、ＭＩＤＩ形式の音声データは、上記のデータに加えて、演奏または再生される音声に種々の効果を加える様々なデータを含んでいる。シーケンサ６０の再生指示部６４は、これらの音声データに含まれる種々のデータに基づいて電子楽器５０で演奏または再生される音声に関する出力情報を生成する。なお、上述のＭＩＤＩ形式は、ファイル形式の一例であり、ＭＩＤＩ形式に限らず例えばＭＰＥＧ４などの他の音声形式のファイルも当然に適用することができる。
【００４６】
シーケンサ６０は、再生指示部６４に加え、電力指示部６３を有している。電力指示部６３は、記録部６２に記録されている音声データに基づいて発電量情報を生成する。生成された発電量情報は、燃料電池ユニット２０の制御部３０に出力される。これにより、燃料電池ユニット２０は、シーケンサ６０の電力指示部６３で生成された発電量情報に基づいて電子楽器５０へ出力する電力を設定する。
【００４７】
上述のように、記録部６２に記録されている音声データは、演奏または再生される音声に関する種々の情報を含んでいる。この音声データには、演奏または再生される音の大きさに関する情報も含まれている。そこで、シーケンサ６０は、再生指示部６４において電子楽器５０で演奏または再生される音声に関する出力情報を生成するとともに、電力指示部６３において燃料電池ユニット２０の発電量に関する発電量情報を生成する。電力指示部６３において生成される発電量情報は、例えば音声データのうち音量に関する情報に基づいて生成される。上述のように、電子楽器５０で演奏または再生される音声の音量が大きなとき、燃料電池ユニット２０から発生する音が大きくても、電子楽器５０で演奏または再生される音声に与える影響は小さい。一方、電子楽器５０で演奏または再生される音声の音量が小さなとき、燃料電池ユニット２０から発生する音が大きくなると、電子楽器５０で演奏または再生される音声に与える影響が大きくなる。そこで、シーケンサ６０は、再生指示部６４において出力情報を生成するとともに、電力指示部６３においてこの出力情報に相関する発電量情報を生成する。
【００４８】
電力指示部６３では、例えば以下のような手法により発電量情報が設定される。
（１）電子楽器５０で音楽を演奏する場合、電力指示部６３は電子楽器５０での演奏に先立って、あらかじめ所定の範囲の音声データを取得する。電力指示部６３は、電子楽器５０においてある領域の音声データが演奏されているとき、この領域よりも後に演奏される領域の音声データを取得する。このとき、電力指示部６３は、例えば一小節単位あるいは複数の小節単位のように所定の範囲で音声データを取得する。
【００４９】
電力指示部６３は、入手した所定の範囲の音声データから、その範囲において最も小さな音量を検出する。例えばＭＩＤＩ形式の音声データの場合、データに含まれる「velocity」から音量が検出される。なお、「velocity」だけでなく、他の音声効果に関する情報も加味して音量を検出してもよい。このように、音量の検出は、任意に設定することができる。そして、電子楽器５０においてこの範囲を演奏するとき、電力指示部６３は燃料電池ユニット２０から発生する音がこの最も小さな音量以下となるように発電量情報を設定する。その結果、燃料電池ユニット２０の発電量が制御されるとともに、燃料電池ユニット２０から生じる音はその範囲において最も小さな音量以下になる。
【００５０】
（２）電子楽器５０で音楽を演奏する場合、電力指示部６３は電子楽器５０での演奏に先立って、あらかじめ所定の範囲の音声データを取得する。この処理は、上述の（１）と同様である。
電力指示部６３は、入手した所定の範囲の音声データから、その範囲の音量の平均値を検出する。そして、電子楽器５０においてこの範囲を演奏するとき、電力指示部６３は燃料電池ユニット２０から発生する音がこの音量の平均値以下となるように発電量情報を設定する。その結果、燃料電池ユニット２０の発電量が制御されるとともに、燃料電池ユニット２０から生じる音はその範囲における音量の平均値以下になる。
【００５１】
以上のように、電力指示部６３は、電子楽器５０における音声データの演奏または再生に先立って音声データから音量に関する情報を入手する。そして、入手した音量に関する情報に基づいて、電力指示部６３は燃料電池ユニット２０の発電量すなわち燃料電池ユニット２０から発生する補機部の騒音を制御している。この場合、電力指示部６３が入手する音声データの範囲は、任意に設定することができる。例えば入手する音声データの範囲を短縮していくと、ほぼ一音ごとに燃料電池ユニット２０の発電量を制御することもできる。一方、入手する音声データの範囲を延長していくと、例えば電子楽器５０で演奏される音楽の一曲全体で燃料電池ユニット２０の発電量を制御することもできる。
【００５２】
第４実施形態では、記録部６２に記録されている音声データに基づいて出力情報を生成するシーケンサ６０において、燃料電池ユニット２０の発電量を制御する発電量情報も生成している。これにより、電子楽器５０による音声データに基づく音声の演奏または再生と同期して、燃料電池ユニット２０の発電量すなわち燃料電池ユニット２０の補機部から発する音も制御される。したがって、電子楽器５０の演奏の妨げとなる補機部の騒音を、電子楽器５０で演奏または再生される音声に同期して低減することができ、演奏または再生される音声に与える影響を低減することができる。
【００５３】
（その他の実施形態）
以上説明した複数の実施形態では、燃料電池ユニット２０の補機部として空気ポンプ２２、燃料ポンプ２３および冷却ファン２５を例に説明した。しかし、補機部は、燃料電池ユニット２０を機能させるために必要な機器であれば、上記に限るものではない。
【００５４】
また、以上説明した複数の実施形態では、電子楽器５０から発生する音の音量に応じて空気ポンプ２２、燃料ポンプ２３および冷却ファン２５などの補機部の運転を制御する例について説明した。しかし、補機部の運転は、電子楽器５０やＰＡ機器が置かれた周囲の環境に応じて制御してもよい。例えばパーティや講演などのイベントの際、周囲の環境に応じて補機部の運転は制御される。例えばパーティや講演会場などの周囲の環境における音量が大きな場合、発電量を大きくし、補機部から発生する音が大きくても、これらの音は周囲の環境から発生する音によってかき消される。一方、周囲の環境における音量が小さな場合、発電量を小さくし、補機部から発生する音を低減させる。これにより、補機部から発生する音が小さくなり、演奏などの妨げになりにくくなる。
【００５５】
このように、周囲の環境に応じて補機部の運転を制御する場合、音量取得手段として音圧センサなどを用いることが望ましい。但し、周囲の音を検出する場合、上述のような電子楽器５０のように特定の場所にスピーカ部５３があるとは限らない。そのため、周囲の環境の音を検出する場合、音検出部として指向性の広いマイクを用いたり、複数のマイクを用いて広い範囲で音を検出することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１実施形態による燃料電池システムの概略を示すブロック図。
【図２】本発明の第１実施形態による燃料電池システムにおいて作動を説明するためのタイミングチャートを示す概略図。
【図３】本発明の第１実施形態の変形例において、電子楽器から発生する音量と燃料電池スタックによる発電量との関係を示す概略図。
【図４】本発明の第２実施形態による燃料電池システムの概略を示すブロック図。
【図５】本発明の第３実施形態による燃料電池システムの概略を示すブロック図。
【図６】本発明の第４実施形態による燃料電池システムの概略を示すブロック図。
【符号の説明】
【００５７】
１０：燃料電池システム、２０：燃料電池ユニット、２１：燃料電池スタック（燃料電池）、２２：空気ポンプ（補機部）、２３：燃料ポンプ（補機部）、２５：冷却ファン（補機部）、３０：制御部（音量取得手段、運転制御手段）、３４：音検出部（音量取得手段）、３５：記録部（音量取得手段）、５０：電子楽器、５１：入力部、６０：シーケンサ（発電量制御装置）、６１：制御部、６２：記録部、６３：電力指示部、６４：再生指示部
【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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