JP3983160B2

JP3983160B2 - Silencer for fuel cell

Info

Publication number: JP3983160B2
Application number: JP2002348395A
Authority: JP
Inventors: 英喜佐々木; 芳夫齋藤; 和記石川; 丘里糟谷; 竜也菅原
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Keihin Corp
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Astemo Ltd
Priority date: 2002-11-29
Filing date: 2002-11-29
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2022-11-29
Also published as: JP2004185854A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、燃料電池システムにおいて、圧力制御部からパイロットエアーが排気される際の排気音を減少させる燃料電池用消音装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、固体高分子膜型燃料電池は、固体高分子電解質膜をアノードとカソードとで両側から挟み込んで形成されたセルに対し、複数のセルを積層して構成されたスタック（以下、燃料電池という）を備えており、アノードに燃料として水素が供給され、カソードに酸化剤としてエアーが供給されて、アノードで触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜を通過してカソードまで移動して、カソードで電気化学反応を起こして発電するようになっている。
【０００３】
このような燃料電池装置は、例えば、燃料電池のカソード側に反応ガスとしてエアーを供給するためのエアーコンプレッサ等を備え、さらに、このエアーの圧力を信号圧として、エアーの圧力に応じた圧力で燃料電池のアノード側に反応ガスとして水素を供給する圧力制御部を備え、燃料電池のカソード側に対するアノード側の反応ガスの圧力を所定圧に調圧して所定の発電効率を確保するとともに、燃料電池に供給される反応ガスの流量を制御することで所定の出力が得られるように設定されている。
【０００４】
ところで、圧力制御部に供給されるエアーを切り換え制御する電磁弁としては、例えば、特許文献１に記載されているものがある。本出願人は、この種の電磁弁を燃料電池システムに適用できるように、圧力制御部に供給されるパイロットエアーを外部に排気することにより調圧して、前記圧力制御部の流体の圧力を調圧する燃料電池用電磁弁を開発している。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１８２７５１号公報（第８頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記燃料電池用電磁弁の開発に関連してなされたものであり、圧力制御部から排気されるパイロットエアーの排気音を減少させることが可能な燃料電池用消音装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、燃料電池システムにおける圧力制御部から排気されるパイロットエアーの排気音を減少させる燃料電池用消音装置において、
有底筒状に形成された本体部と、
前記本体部の内部の装着穴に装着され、前記本体部の一端部側に形成された入口孔から導入される前記パイロットエアーの排気音を減少させるフィルタと、
前記本体部の開口した他端部側に前記装着穴に臨むように設けられ、前記装着穴の内部と連通する複数の連通路が形成されるカバー部材と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、本体部の装着穴の内部にフィルタを装着するとともに、前記装着穴に臨むように配設されたカバー部材に、装着穴の内部と連通する連通路を設けている。従って、本体部の一端部側の入口孔からパイロットエアーが装着穴に装填されたフィルタを介して流通することにより、前記パイロットエアーの排気音が減少するとともに、前記フィルタによって減少したパイロットエアーの排気音がさらに前記本体部の開口した他端部側に設けられたカバー部材の複数の連通路から分散して外部へと排気されるため、より一層パイロットエアーの排気音を減少させることができる。
【０００９】
また、フィルタをポリウレタンフォームで形成することにより、本体部の装着穴に導入されたパイロットエアーの排気音を好適に吸収して減少させることができる。
【００１０】
さらに、前記カバー部材の軸線と直交するカバー部材の平面を多角形状に形成することにより、前記カバー部材を本体部の側面に取り付ける際、治具によって一定の締付力で確実に組み付けることができる。
【００１１】
さらにまた、前記カバー部材に一端面から他端面側へと突出した取付部を形成することにより、カバー部材を本体部の側面に簡便に組み付けることができる。
【００１２】
またさらに、前記カバー部材に一端面側から前記取付部側に向かって徐々に縮径するテーパ状の穴部を形成することにより、前記穴部が本体部側に向かってその開口部が徐々に小さくなる台形状に形成されているため、カバー部材の強度を低下させることなく前記カバー部材の軽量化を図ることができる。
【００１３】
また、前記本体部に所定長だけ突出したピン部を形成し、前記ピン部を前記本体部の側面に装着されるプレート部材の孔部に挿入させることにより、前記プレート部材を所望の位置に確実に組み付けることができるとともに、前記プレート部材の誤組み付けを防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態に係る燃料電池用消音装置１０が含まれる燃料電池システム２００の構成図である。なお、燃料電池システム２００は、例えば、自動車等の車両に搭載される。
【００１５】
図１に示すように、この燃料電池システム２００は、例えば、固体ポリマーイオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜をアノードとカソードとで両側から挟み込んで形成されたセルに対し、複数のセルを積層して設けた燃料電池スタック２０２を含む。前記燃料電池スタック２０２には、燃料として、例えば、水素が供給されるアノードと、酸化剤として、例えば、酸素を含むエアーが供給されるカソードとが設けられる。
【００１６】
前記カソードには、酸化剤供給部２０４からエアーが供給されるエアー供給口２０６と、前記カソード内のエアーを外部に排出するためのエアー排出部２０８が接続されたエアー排出口２１０が設けられる。一方、アノードには、燃料供給部２１２から水素が供給される水素供給口２１４と、前記水素排出部２１６が接続された水素排出口２１８とが設けられる。
【００１７】
前記燃料電池スタック２０２では、アノードで触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜を通過してカソードまで移動し、カソードで酸素と電気化学反応を起こして発電するように設定されている。
【００１８】
前記エアー供給口２０６には、エアー供給用通路を介して酸化剤供給部２０４、放熱部２２０、カソード加湿部２２２がそれぞれ接続され、また、前記エアー排出口２１０には、エアー排出用通路を介してエアー排出部２０８が接続される。
【００１９】
前記水素供給口２１４には、水素供給通路を介して燃料供給部２１２、圧力制御部２２４、エゼクタ２２６、アノード加湿部２２８がそれぞれ接続され、また、前記水素排出口２１８には、循環用通路２３０を介して水素排出部２１６が接続される。
【００２０】
酸化剤供給部２０４は、例えば、図示しないスーパーチャージャ（圧縮機）およびこれを駆動するモータ等から構成され、燃料電池スタック２０２で酸化剤ガスとして使用される供給エアーを断熱圧縮して燃料電池スタック２０２に圧送する。この断熱圧縮の際に供給エアーが加熱される。このように加熱された供給エアーが、燃料電池スタック２０２の暖機に貢献する。
【００２１】
また、前記酸化剤供給部２０４から供給されるエアーは、例えば、燃料電池スタック２０２の負荷や図示しないアクセルペダルの操作量等に応じて所定の圧力に設定されて燃料電池スタック２０２に導入されるとともに、後述する放熱部２２０によって冷却された後、バイパス通路２３２を介して圧力制御部２２４にパイロット圧として供給される。
【００２２】
放熱部２２０は、例えば、図示しないインタークーラ等から構成され、流路に沿って流通する冷却水と熱交換することによって、燃料電池スタック２０２の通常運転時において前記酸化剤供給部２０４から供給される供給エアーを冷却する。このため、供給エアーは、所定温度に冷却された後、カソード加湿部２２２に導入される。
【００２３】
前記カソード加湿部２２２は、例えば、水透過膜を備えて構成され、水分を前記水透過膜の一方側から他方側へ透過させることにより、前記放熱部２２０によって所定の温度に冷却されたエアーを所定の湿度に加湿して燃料電池スタック２０２のエアー供給口２０６へと供給している。前記加湿されたエアーは燃料電池スタック２０２に供給され、該燃料電池スタック２０２の固体高分子電解質膜のイオン導電性が所定の状態に確保される。
【００２４】
なお、燃料電池スタック２０２のエアー排出口２１０には、エアー排出部２０８が接続され、前記エアー排出部２０８に設けられた図示しない排出弁を通じてエアーが大気中に排気される。
【００２５】
燃料供給部２１２は、例えば、燃料電池に対する燃料として水素を供給する図示しない水素ガスボンベからなり、燃料電池スタック２０２のアノード側に供給する供給水素が貯蔵される。
【００２６】
圧力制御部２２４は、バイパス通路２３２を介して供給されるエアーの圧力をパイロット圧（パイロット信号圧）として、前記圧力制御部２２４の出口側圧力である２次側圧力を前記パイロット圧に対応した所定範囲の圧力に調圧する圧力制御弁２２４ａ（図２参照）と、前記圧力制御弁２２４ａへ供給されるパイロット圧を調圧する電磁弁２２４ｂ（図２参照）とを含む。そして、前記電磁弁２２４ｂによって前記圧力制御弁２２４ａへと供給されたパイロットエアーを外部へと導出する際、前記パイロットエアーの排気音を減少させるために燃料電池用消音装置１０が設けられている。すなわち、前記電磁弁２２４ｂの下流側に燃料電池用消音装置１０を設けることにより前記電磁弁２２４ｂから排気されるパイロットエアーの排気音を減少させて外部へと排気している。
【００２７】
エゼクタ２２６は、図示しないノズル部とディフューザ部とから構成され、圧力制御部２２４から供給された燃料（水素）はノズル部を通過する際に加速されてディフューザ部に向かって噴射される。前記ノズル部からディフューザ部に向かって燃料が高速で流通する際、ノズル部とディフューザ部との間に設けられた副流室内で負圧が発生し、循環用通路２３０を介してアノード側の排出燃料が吸引される。前記エゼクタ２２６で混合された燃料および排出燃料はアノード加湿部２２８へと供給され、燃料電池スタック２０２から排出された排出燃料は、前記エゼクタ２２６を介して循環するように設けられている。
【００２８】
従って、燃料電池スタック２０２の水素排出口２１８から排出された未反応の排出ガスは、循環用通路２３０を介してエゼクタ２２６に導入され、圧力制御部２２４から供給された水素と、燃料電池スタック２０２から排出された排出ガスとが混合されて燃料電池スタック２０２に再び供給されるように設けられている。
【００２９】
アノード加湿部２２８は、例えば、水透過膜を備えて構成され、水分を前記水透過膜の一方側から他方側へ透過させることにより、エゼクタ２２６から導出された燃料を所定の湿度に加湿して燃料電池スタック２０２の水素供給口２１４へと供給している。前記加湿された水素は燃料電池スタック２０２に供給され、該燃料電池スタック２０２の固体高分子電解質膜のイオン導電性が所定の状態に確保される。
【００３０】
燃料電池スタック２０２の水素排出口２１８には、例えば、図示しない排出制御弁を有する水素排出部２１６が循環用通路２３０を介して接続される。前記排出制御弁は、燃料電池スタック２０２の運転状態に応じて開閉動作が制御され、例えば、図示しない貯留タンクによって分離された排出ガス中の過剰な水分（主に液体水）等が車両の外部に排出される。
【００３１】
次に、前記燃料電池システム２００に組み込まれた燃料電池用消音装置１０について好適な実施の形態を挙げ、図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００３２】
この燃料電池用消音装置１０（以下、単に消音装置１０という）は、図３〜図６に示されるように、内部に装着穴１２が形成される有底円筒状の本体部１４と、前記装着穴１２に臨むように前記本体部１４の側面に装着されるカバー部材１６と、前記本体部１４の挿入孔１８に圧入され、圧力制御部２２４（図１参照）から排気されたパイロットエアーが導入される継手部材２０と、前記装着穴１２の内部に装填されるフィルタ２２と、前記本体部１４の側面にねじ部材２４を介して取り付けられるプレート部材２６とからなる。
【００３３】
なお、挿入孔１８は、継手部材２０を介してパイロットエアーが導入される入口孔として機能する。
【００３４】
本体部１４は金属製材料から形成され、その内部に略水平方向に沿って形成される装着穴１２と、上部に所定長だけ突出した円筒部２８が形成されている。
【００３５】
前記円筒部２８の内部には、軸線方向に沿って挿入孔１８が形成され、その内部には継手部材２０の一端部側が圧入されている。また、前記装着穴１２と挿入孔１８とは、本体部１４の内部で連通している。
【００３６】
また、装着穴１２が形成される本体部１４の外周面には、前記装着穴１２の軸線方向に沿ってねじ部３０が刻設されている。
【００３７】
さらに、本体部１４は、前記装着穴１２が開口している側面とは反対側の側面に所定長だけ突出した円柱状のピン部３２が形成されている。
【００３８】
カバー部材１６は断面略六角形状に形成され、前記本体部１４の装着穴１２と略直角に対峙する平面部３４と、前記平面部３４より本体部１４側に所定長だけ突出した取付部３６とからなる。前記平面部３４には、軸線方向に沿って複数の第１連通路３８が貫通するように形成されている。前記第１連通路３８は、その端面の周方向に沿って所定角度離間して複数設けられている。
【００３９】
そして、カバー部材１６を多角形状とすることにより、本体部１４の側面に取り付ける際に図示しない治具によって回転させることができる。そのため、一定の回転締付力（トルク）でカバー部材１６を本体部１４へと確実に組み付けることができる。
【００４０】
また、カバー部材１６の略中央部には、前記本体部１４側に向かって徐々に縮径する穴部４０が所定深さだけ窪んで形成されている。換言すると、前記穴部４０は、本体部１４側の一辺が短く形成される台形状に形成されている。
【００４１】
前記穴部４０のテーパ面には、その周方向に沿って所定角度離間して第２連通路４２が複数設けられている。すなわち、前記第１連通路３８と第２連通路４２とは、半径方向に所定間隔離間するように形成されている。
【００４２】
さらに、カバー部材１６の取付部３６の内周面には、本体部１４のねじ部３０と螺合される雌ねじ部４４が形成され、前記雌ねじ部４４が形成された取付部３６を本体部１４のねじ部３０が形成された外周面に挿入し、前記本体部１４側に向かって螺回させることにより、前記カバー部材１６が本体部１４の側面に一体的に連結される。そして、カバー部材１６の平面部３４によって装着穴１２が閉塞される。
【００４３】
なお、前記カバー部材１６を本体部１４へと取り付ける手段は、本体部１４のねじ部３０とカバー部材１６の雌ねじ部４４とによる螺合に限定されるものではなく、本体部１４またはカバー部材１６の対向する側面に突出した係合部を設け、前記係合部に対向するカバー部材１６または本体部１４の側面に窪んだ係合溝を形成し、前記係合部と係合溝とを係合させることにより本体部１４とカバー部材１６とを一体的に連結するようにしてもよい。
【００４４】
継手部材２０は金属製材料からなるパイプ材によって断面略Ｌ字状に折曲されている。前記継手部材２０の本体部１４の挿入孔１８に圧入される一端部側には、半径外方向に拡径された係止部４６が形成されている。前記係止部４６は、前記一端部より所定長だけ上方に形成され、前記継手部材２０の一端部を挿入孔１８へと圧入した際、前記係止部４６が円筒部２８の上面に当接して係止される。
【００４５】
また、継手部材２０の他端部側には図示しないチューブが接続され、前記チューブを介して圧力制御部２２４（図１参照）から継手部材２０の内部に形成される通路４８を介してパイロットエアーが導入される。
【００４６】
フィルタ２２は板状のスポンジ材料（例えば、ポリウレタンフォーム）からなり、前記フィルタ２２は巻回されて装着穴１２の内部に装填されている。なお、前記フィルタ２２の材質はスポンジ材料に限定されるものではなく、装着穴１２の内部を流通するパイロットエアーを透過し、かつ排気音を減少できるものであればよい。
【００４７】
プレート部材２６は薄板状に形成され、図６に示されるように、その略中央部には貫通して孔部５０が形成され、前記本体部１４の装着穴１２が開口する側面とは反対側の側面にワッシャ５２を介してねじ部材２４によって一体的に連結されている。その際、前記孔部５０を本体部１４のピン部３２に挿入することにより（図４参照）、プレート部材２６を本体部１４に対して容易に位置決めして組み付けることができるとともに、前記プレート部材２６の誤組み付けを防止することができる。
【００４８】
また、消音装置１０は、前記孔部５０から所定間隔離間して形成される２箇所の取付孔５４を介して図示しない他の装置等に取り付けることができる。
【００４９】
本発明の実施の形態に係る消音装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
【００５０】
図１に示されるように、燃料電池システム２００において、消音装置１０の継手部材２０は図示しないチューブを介して圧力制御部２２４（図１参照）の電磁弁２２４ｂ（図２参照）と接続されている。
【００５１】
そして、消音装置１０が前記電磁弁２２４ｂと接続された状態で、前記電磁弁２２４ｂから前記チューブを介して継手部材２０へとパイロットエアーが導入される。そして、前記パイロットエアーが、継手部材２０の内部の通路４８を介して本体部１４の挿入孔１８の内部へと導入され、前記挿入孔１８より装着穴１２の内部に装填されたフィルタ２２の内部へと導入される。
【００５２】
その際、前記パイロットエアーがスポンジ材料から形成されるフィルタ２２の内部を透過することにより、前記パイロットエアーの排気音がフィルタ２２によって吸収され前記排気音が減少する。
【００５３】
そして、前記パイロットエアーは前記フィルタ２２を透過した後、カバー部材１６の端面に所定角度離間して複数形成された第１および第２連通路３８、４２によって分散されて外部へと導出される。その際、前記パイロットエアーが複数の第１および第２連通路３８、４２から分散されて導出されることによりその排気音もそれに伴って分散されるため、前記排気音をより一層減少させることができる。
【００５４】
そのため、圧力制御部２２４（図１参照）の前記電磁弁２２４ｂから排気されるパイロットエアーの排気音を消音装置１０によって減少させることができる。
【００５５】
以上のように、本実施の形態では、本体部１４の装着穴１２の内部にスポンジ材料からなるフィルタ２２を装填するとともに、前記装着穴１２を閉塞するカバー部材１６の平面部３４に、装着穴１２の内部と前記カバー部材１６の外部とを連通する複数の第１および第２連通路３８、４２を設けている。そして、本体部１４の上部に装着された継手部材２０からパイロットエアーが装着穴１２に装填されたフィルタ２２の内部を透過することにより、前記パイロットエアーの排気音が吸収されるとともに、前記フィルタ２２を透過したパイロットエアーがさらに第１および第２連通路３８、４２から分散して外部へと排気されるため、パイロットエアーの排気音をより一層減少させることができる。
【００５６】
また、カバー部材１６を多角形状とすることにより、本体部１４の側面に取り付ける際、図示しない治具によって回転させることができる。そのため、一定の回転締付力でカバー部材１６を本体部１４へと確実に組み付けることができる。
【００５７】
さらに、カバー部材１６の内周面に形成される雌ねじ部４４を本体部１４のねじ部３０に螺合することにより、簡便にカバー部材１６を本体部１４に対して装着することができる。
【００５８】
さらにまた、カバー部材１６の平面部３４に本体部１４側に向かって徐々に縮径する穴部４０を設けることにより、前記穴部４０は本体部１４側に向かってその開口部が徐々に小さくなる台形状に形成されているため、カバー部材１６の強度を低下させることなく前記カバー部材１６の軽量化を図ることができる。
【００５９】
またさらに、本体部１４の側面にプレート部材２６を装着する際、前記プレート部材２６の孔部５０に本体部１４のピン部３２を挿入させることにより、前記プレート部材２６を所望の位置に確実に組み付けることができるとともに、前記プレート部材２６の誤組み付けを防止することができる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００６１】
すなわち、本体部の装着穴の内部にフィルタを装着するとともに、前記装着穴に臨むように配設されたカバー部材に、装着穴の内部と連通する連通路を設けることにより、本体部の入口孔から導入されたパイロットエアーが装着穴に装填されたフィルタおよびカバー部材の連通路を介して外部に排気されるため、パイロットエアーの排気音をより一層減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る燃料電池システムの構成図である。
【図２】図１における消音装置の配置を示す詳細構成図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る消音装置の正面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る消音装置の縦断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る消音装置の背面図である。
【符号の説明】
１０…消音装置１２…装着穴
１４…本体部１６…カバー部材
１８…挿入孔２０…継手部材
２２…フィルタ２４…ねじ部材
２６…プレート部材２８…円筒部
３０…ねじ部３２…ピン部
３４…平面部３６…取付部
３８…第１連通路４０…穴部
４２…第２連通路４６…係止部
５０…孔部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a silencer for a fuel cell that reduces exhaust noise when pilot air is exhausted from a pressure control unit in a fuel cell system, for example.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a solid polymer membrane fuel cell is a stack in which a plurality of cells are stacked on a cell formed by sandwiching a solid polymer electrolyte membrane between an anode and a cathode from both sides (hereinafter referred to as a fuel cell). ), Hydrogen is supplied to the anode as fuel, air is supplied to the cathode as oxidant, and hydrogen ions generated by catalytic reaction at the anode move through the solid polymer electrolyte membrane to the cathode. As a result, an electrochemical reaction occurs at the cathode to generate electricity.
[0003]
Such a fuel cell device includes, for example, an air compressor or the like for supplying air as a reaction gas to the cathode side of the fuel cell, and further uses the air pressure as a signal pressure at a pressure corresponding to the air pressure. A pressure control unit for supplying hydrogen as a reaction gas to the anode side of the fuel cell is provided, the pressure of the reaction gas on the anode side with respect to the cathode side of the fuel cell is regulated to a predetermined pressure, and a predetermined power generation efficiency is ensured. It is set so that a predetermined output can be obtained by controlling the flow rate of the reaction gas supplied to.
[0004]
By the way, as an electromagnetic valve for switching and controlling the air supplied to the pressure control unit, for example, there is one described in Patent Document 1. The present applicant adjusts the pressure of the fluid of the pressure control unit by adjusting the pressure by exhausting pilot air supplied to the pressure control unit to the outside so that this type of electromagnetic valve can be applied to the fuel cell system. We are developing solenoid valves for fuel cells that press.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2002-182751 A (page 8)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in connection with the development of the solenoid valve for a fuel cell, and provides a silencer for a fuel cell that can reduce the exhaust noise of pilot air exhausted from a pressure control unit. With the goal.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a silencer for a fuel cell that reduces the exhaust noise of pilot air exhausted from a pressure control unit in a fuel cell system.
A main body formed in a bottomed cylindrical shape;
A filter that is mounted in a mounting hole inside the main body and reduces exhaust noise of the pilot air introduced from an inlet hole formed on one end of the main body;
A cover member that is provided on the other end side of the main body that is open so as to face the mounting hole, and is formed with a plurality of communication passages that communicate with the inside of the mounting hole;
It is characterized by providing.
[0008]
According to the present invention, the filter is mounted inside the mounting hole of the main body, and the communication member communicating with the inside of the mounting hole is provided in the cover member disposed so as to face the mounting hole. Therefore, the pilot air flows from the inlet hole on one end side of the main body through the filter loaded in the mounting hole, so that the exhaust noise of the pilot air is reduced and the pilot air exhausted by the filter is reduced. The sound is further dispersed from the plurality of communication paths of the cover member provided on the other end side of the main body that is opened and exhausted to the outside, so that the exhaust sound of the pilot air can be further reduced.
[0009]
Further, by forming the filter with polyurethane foam, the exhaust sound of pilot air introduced into the mounting hole of the main body can be suitably absorbed and reduced.
[0010]
Further, by forming an axis and a plane straight interlinking cover member of said cover member in a polygonal shape, when attaching the cover member to the side surface of the main body portion, it is assembled reliably in force with a constant tightening by jigs it can.
[0011]
Furthermore, the cover member can be easily assembled to the side surface of the main body portion by forming an attachment portion protruding from the one end surface to the other end surface side of the cover member.
[0012]
Still further, by forming a tapered hole in the cover member that gradually decreases in diameter from the one end surface side toward the mounting portion side, the hole portion gradually moves toward the main body portion side. Since the trapezoidal shape is reduced, the cover member can be reduced in weight without reducing the strength of the cover member.
[0013]
In addition, a pin portion protruding by a predetermined length is formed on the main body portion, and the pin portion is inserted into a hole portion of a plate member attached to a side surface of the main body portion, so that the plate member can be securely placed in a desired position. And the plate member can be prevented from being erroneously assembled.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a configuration diagram of a fuel cell system 200 including a fuel cell silencer 10 according to an embodiment of the present invention. The fuel cell system 200 is mounted on a vehicle such as an automobile.
[0015]
As shown in FIG. 1, this fuel cell system 200 includes a plurality of cells compared to a cell formed by sandwiching a solid polymer electrolyte membrane made of a solid polymer ion exchange membrane or the like from both sides with an anode and a cathode. A fuel cell stack 202 provided in a stacked manner is included. The fuel cell stack 202 is provided with, for example, an anode supplied with hydrogen as a fuel and a cathode supplied with air containing oxygen as an oxidant.
[0016]
The cathode is provided with an air discharge port 210 to which an air supply port 206 for supplying air from the oxidant supply unit 204 and an air discharge unit 208 for discharging the air in the cathode to the outside are connected. On the other hand, the anode is provided with a hydrogen supply port 214 to which hydrogen is supplied from the fuel supply unit 212 and a hydrogen discharge port 218 to which the hydrogen discharge unit 216 is connected.
[0017]
In the fuel cell stack 202, hydrogen ions generated by a catalytic reaction at the anode pass through the solid polymer electrolyte membrane and move to the cathode, and cause an electrochemical reaction with oxygen at the cathode to generate electricity. .
[0018]
The air supply port 206 is connected to an oxidant supply unit 204, a heat radiating unit 220, and a cathode humidification unit 222 via an air supply passage, and the air discharge port 210 is connected to an air discharge passage. Then, the air discharge unit 208 is connected.
[0019]
A fuel supply unit 212, a pressure control unit 224, an ejector 226, and an anode humidification unit 228 are connected to the hydrogen supply port 214 through a hydrogen supply passage, respectively, and a circulation passage 230 is connected to the hydrogen discharge port 218. A hydrogen discharger 216 is connected via
[0020]
The oxidant supply unit 204 includes, for example, a supercharger (compressor) (not shown), a motor that drives the oxidant, and the like. Pump to 202. Supply air is heated during the adiabatic compression. The supply air thus heated contributes to warming up the fuel cell stack 202.
[0021]
In addition, the air supplied from the oxidant supply unit 204 is set to a predetermined pressure according to the load of the fuel cell stack 202, the operation amount of an accelerator pedal (not shown), and the like, and is introduced into the fuel cell stack 202. At the same time, after being cooled by a heat radiating section 220 described later, it is supplied as a pilot pressure to the pressure control section 224 via the bypass passage 232.
[0022]
The heat radiating unit 220 is constituted by, for example, an intercooler (not shown), and is supplied from the oxidant supply unit 204 during normal operation of the fuel cell stack 202 by exchanging heat with cooling water flowing along the flow path. Cool the supplied air. For this reason, the supply air is cooled to a predetermined temperature and then introduced into the cathode humidification unit 222.
[0023]
The cathode humidification unit 222 includes, for example, a water permeable membrane, and allows air that has been cooled to a predetermined temperature by the heat radiating unit 220 by allowing moisture to pass from one side to the other side of the water permeable membrane. The air is humidified to a predetermined humidity and supplied to the air supply port 206 of the fuel cell stack 202. The humidified air is supplied to the fuel cell stack 202, and the ionic conductivity of the solid polymer electrolyte membrane of the fuel cell stack 202 is ensured in a predetermined state.
[0024]
An air discharge unit 208 is connected to the air discharge port 210 of the fuel cell stack 202, and air is exhausted to the atmosphere through a discharge valve (not shown) provided in the air discharge unit 208.
[0025]
The fuel supply unit 212 includes, for example, a hydrogen gas cylinder (not shown) that supplies hydrogen as fuel to the fuel cell, and stores supply hydrogen to be supplied to the anode side of the fuel cell stack 202.
[0026]
The pressure control unit 224 uses the pressure of the air supplied through the bypass passage 232 as a pilot pressure (pilot signal pressure), and the secondary side pressure that is the outlet side pressure of the pressure control unit 224 corresponds to the pilot pressure. It includes a pressure control valve 224a (see FIG. 2) that regulates the pressure within a predetermined range, and an electromagnetic valve 224b (see FIG. 2) that regulates the pilot pressure supplied to the pressure control valve 224a. Further, when the pilot air supplied to the pressure control valve 224a by the electromagnetic valve 224b is led out to the outside, the fuel cell silencer 10 is provided to reduce the exhaust sound of the pilot air. That is, by providing the fuel cell silencer 10 on the downstream side of the electromagnetic valve 224b, the exhaust noise of pilot air exhausted from the electromagnetic valve 224b is reduced and exhausted to the outside.
[0027]
The ejector 226 includes a nozzle unit and a diffuser unit (not shown), and fuel (hydrogen) supplied from the pressure control unit 224 is accelerated and injected toward the diffuser unit when passing through the nozzle unit. When fuel flows from the nozzle portion toward the diffuser portion at a high speed, negative pressure is generated in the side flow chamber provided between the nozzle portion and the diffuser portion, and the anode side discharge is performed via the circulation passage 230. Fuel is aspirated. The fuel mixed in the ejector 226 and the discharged fuel are supplied to the anode humidifying unit 228, and the discharged fuel discharged from the fuel cell stack 202 is provided so as to circulate through the ejector 226.
[0028]
Accordingly, the unreacted exhaust gas discharged from the hydrogen discharge port 218 of the fuel cell stack 202 is introduced into the ejector 226 through the circulation passage 230, and the hydrogen supplied from the pressure control unit 224 and the fuel cell stack 202. The exhaust gas discharged from the fuel cell is mixed and supplied to the fuel cell stack 202 again.
[0029]
The anode humidifying unit 228 is configured to include, for example, a water permeable membrane, and humidifies the fuel derived from the ejector 226 to a predetermined humidity by allowing moisture to permeate from one side to the other side of the water permeable membrane. This is supplied to the hydrogen supply port 214 of the fuel cell stack 202. The humidified hydrogen is supplied to the fuel cell stack 202, and the ionic conductivity of the solid polymer electrolyte membrane of the fuel cell stack 202 is ensured in a predetermined state.
[0030]
For example, a hydrogen discharge portion 216 having a discharge control valve (not shown) is connected to the hydrogen discharge port 218 of the fuel cell stack 202 via a circulation passage 230. The discharge control valve is controlled to open and close in accordance with the operating state of the fuel cell stack 202. For example, excessive moisture (mainly liquid water) in the exhaust gas separated by a storage tank (not shown) is external to the vehicle. To be discharged.
[0031]
Next, a preferred embodiment of the fuel cell silencer 10 incorporated in the fuel cell system 200 will be described and described in detail below with reference to the drawings.
[0032]
As shown in FIGS. 3 to 6, the fuel cell silencer 10 (hereinafter simply referred to as the silencer 10) includes a bottomed cylindrical main body 14 in which a mounting hole 12 is formed, and the mounting. Pilot member exhausted from the pressure control unit 224 (see FIG. 1) is introduced into the cover member 16 mounted on the side surface of the main body 14 so as to face the hole 12 and the insertion hole 18 of the main body 14. And a plate member 26 attached to a side surface of the main body 14 via a screw member 24.
[0033]
The insertion hole 18 functions as an inlet hole into which pilot air is introduced via the joint member 20.
[0034]
The main body portion 14 is made of a metal material, and has a mounting hole 12 formed in a substantially horizontal direction therein and a cylindrical portion 28 projecting by a predetermined length on the upper portion.
[0035]
An insertion hole 18 is formed in the cylindrical portion 28 along the axial direction, and one end portion side of the joint member 20 is press-fitted therein. The mounting hole 12 and the insertion hole 18 communicate with each other inside the main body 14.
[0036]
A screw portion 30 is engraved on the outer peripheral surface of the main body portion 14 where the mounting hole 12 is formed along the axial direction of the mounting hole 12.
[0037]
Further, the main body portion 14 is formed with a cylindrical pin portion 32 protruding by a predetermined length on the side surface opposite to the side surface where the mounting hole 12 is open.
[0038]
The cover member 16 is formed in a substantially hexagonal cross section, and has a flat part 34 facing the mounting hole 12 of the main body part 14 at a substantially right angle, and a mounting part 36 protruding from the flat part 34 toward the main body part 14 by a predetermined length. Consists of. A plurality of first communication passages 38 are formed through the flat portion 34 along the axial direction. A plurality of the first communication passages 38 are provided at a predetermined angle along the circumferential direction of the end surface.
[0039]
The cover member 16 having a polygonal shape can be rotated by a jig (not shown) when attached to the side surface of the main body 14. Therefore, the cover member 16 can be reliably assembled to the main body portion 14 with a constant rotational tightening force (torque).
[0040]
Further, a hole 40 that is gradually reduced in diameter toward the main body 14 side is formed in a substantially central portion of the cover member 16 so as to be depressed by a predetermined depth. In other words, the hole 40 is formed in a trapezoidal shape in which one side of the main body 14 is short.
[0041]
A plurality of second communication passages 42 are provided on the tapered surface of the hole portion 40 at a predetermined angle along the circumferential direction. That is, the first communication path 38 and the second communication path 42 are formed so as to be spaced apart from each other by a predetermined distance in the radial direction.
[0042]
Furthermore, an internal thread portion 44 that is screwed with the threaded portion 30 of the main body portion 14 is formed on the inner peripheral surface of the mounting portion 36 of the cover member 16, and the mounting portion 36 that is formed with the internal thread portion 44 is connected to the main body portion 14. The cover member 16 is integrally connected to the side surface of the main body portion 14 by being inserted into the outer peripheral surface on which the screw portion 30 is formed and screwed toward the main body portion 14 side. Then, the mounting hole 12 is closed by the flat portion 34 of the cover member 16.
[0043]
The means for attaching the cover member 16 to the main body portion 14 is not limited to screwing between the screw portion 30 of the main body portion 14 and the female screw portion 44 of the cover member 16, but the main body portion 14 or the cover member 16. Engaging portions projecting from the opposite side surfaces of the cover member 16 or the main body portion 14 are formed with recessed recesses on the side surfaces of the cover member 16 or the main body portion 14, and the engaging portions and the engaging grooves are engaged with each other. By combining them, the main body 14 and the cover member 16 may be integrally connected.
[0044]
The joint member 20 is bent into a substantially L-shaped cross section by a pipe material made of a metal material. A locking portion 46 having a diameter increased radially outward is formed on one end portion side that is press-fitted into the insertion hole 18 of the main body portion 14 of the joint member 20. The locking portion 46 is formed at a predetermined length above the one end portion, and when the one end portion of the joint member 20 is press-fitted into the insertion hole 18, the locking portion 46 contacts the upper surface of the cylindrical portion 28. And locked.
[0045]
Further, a tube (not shown) is connected to the other end side of the joint member 20, and pilot air is passed through the tube from the pressure control unit 224 (see FIG. 1) through a passage 48 formed in the joint member 20. Is introduced.
[0046]
The filter 22 is made of a plate-like sponge material (for example, polyurethane foam), and the filter 22 is wound and loaded into the mounting hole 12. The material of the filter 22 is not limited to a sponge material, and any material may be used as long as it can transmit pilot air flowing through the mounting hole 12 and reduce exhaust sound.
[0047]
The plate member 26 is formed in a thin plate shape, and as shown in FIG. 6, a hole 50 is formed through the substantially central portion thereof, and is opposite to the side surface where the mounting hole 12 of the main body portion 14 opens. The screw members 24 are integrally connected to the side surfaces of the first and second sides through washers 52. At that time, by inserting the hole portion 50 into the pin portion 32 of the main body portion 14 (see FIG. 4), the plate member 26 can be easily positioned and assembled with respect to the main body portion 14, and the plate member 26 erroneous assembly can be prevented.
[0048]
Further, the silencer 10 can be attached to another device or the like (not shown) through two attachment holes 54 formed at a predetermined distance from the hole 50.
[0049]
The muffler 10 according to the embodiment of the present invention is basically configured as described above. Next, the operation and effects thereof will be described.
[0050]
As shown in FIG. 1, in the fuel cell system 200, the joint member 20 of the silencer 10 is connected to the electromagnetic valve 224b (see FIG. 2) of the pressure control unit 224 (see FIG. 1) via a tube (not shown). Yes.
[0051]
Then, with the silencer 10 connected to the electromagnetic valve 224b, pilot air is introduced from the electromagnetic valve 224b to the joint member 20 through the tube. The pilot air is introduced into the insertion hole 18 of the main body portion 14 through the passage 48 inside the joint member 20, and the inside of the filter 22 loaded into the mounting hole 12 through the insertion hole 18. Introduced into
[0052]
At this time, the pilot air passes through the inside of the filter 22 formed of a sponge material, so that the exhaust sound of the pilot air is absorbed by the filter 22 and the exhaust sound is reduced.
[0053]
The pilot air passes through the filter 22, is dispersed by a plurality of first and second communication passages 38 and 42 formed at a predetermined angle apart from the end surface of the cover member 16, and is led out to the outside. At this time, since the pilot air is distributed and led out from the plurality of first and second communication passages 38 and 42, the exhaust noise is also distributed along with the pilot air, so that the exhaust noise can be further reduced. it can.
[0054]
Therefore, the silencer 10 can reduce the exhaust sound of pilot air exhausted from the electromagnetic valve 224b of the pressure control unit 224 (see FIG. 1).
[0055]
As described above, in the present embodiment, the filter 22 made of a sponge material is loaded into the mounting hole 12 of the main body 14, and the mounting hole is formed in the flat portion 34 of the cover member 16 that closes the mounting hole 12. A plurality of first and second communication passages 38 and 42 are provided for communicating between the inside of 12 and the outside of the cover member 16. The pilot air passes through the inside of the filter 22 mounted in the mounting hole 12 from the joint member 20 mounted on the upper portion of the main body 14, thereby absorbing the exhaust sound of the pilot air and the filter 22. Since the pilot air that has permeated the air is further dispersed from the first and second communication passages 38 and 42 and exhausted to the outside, the exhaust sound of the pilot air can be further reduced.
[0056]
Moreover, when the cover member 16 is formed in a polygonal shape, it can be rotated by a jig (not shown) when being attached to the side surface of the main body portion 14. Therefore, the cover member 16 can be reliably assembled to the main body portion 14 with a constant rotational fastening force.
[0057]
Furthermore, the cover member 16 can be easily attached to the main body portion 14 by screwing the female screw portion 44 formed on the inner peripheral surface of the cover member 16 with the screw portion 30 of the main body portion 14.
[0058]
Furthermore, by providing the hole portion 40 that gradually decreases in diameter toward the main body portion 14 side in the flat portion 34 of the cover member 16, the opening portion of the hole portion 40 gradually decreases toward the main body portion 14 side. Since the trapezoidal shape is formed, the weight of the cover member 16 can be reduced without reducing the strength of the cover member 16.
[0059]
Furthermore, when the plate member 26 is mounted on the side surface of the main body 14, the plate member 26 can be securely placed in a desired position by inserting the pin portion 32 of the main body 14 into the hole 50 of the plate member 26. While being able to assemble | attach, the incorrect assembly | attachment of the said plate member 26 can be prevented.
[0060]
【The invention's effect】
According to the present invention, the following effects can be obtained.
[0061]
That is, the filter is mounted inside the mounting hole of the main body, and the communication member communicating with the inside of the mounting hole is provided in the cover member disposed so as to face the mounting hole. Since the pilot air introduced from the air is exhausted to the outside through the communication path of the filter and the cover member loaded in the mounting hole, the exhaust sound of the pilot air can be further reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a detailed configuration diagram showing an arrangement of the silencer in FIG. 1;
FIG. 3 is a front view of the silencer according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the silencer according to the embodiment of the present invention.
5 is a longitudinal sectional view taken along line VV in FIG. 4. FIG.
FIG. 6 is a rear view of the silencer according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Silencer 12 ... Mounting hole 14 ... Main part 16 ... Cover member 18 ... Insertion hole 20 ... Joint member 22 ... Filter 24 ... Screw member 26 ... Plate member 28 ... Cylindrical part 30 ... Screw part 32 ... Pin part 34 ... Plane Part 36 ... Mounting part 38 ... First communication path 40 ... Hole 42 ... Second communication path 46 ... Locking part 50 ... Hole

Claims

In a silencer for a fuel cell that reduces the exhaust noise of pilot air exhausted from a pressure control unit in a fuel cell system,
A main body formed in a bottomed cylindrical shape;
A filter that is mounted in a mounting hole inside the main body and reduces exhaust noise of the pilot air introduced from an inlet hole formed on one end of the main body;
A cover member that is provided on the other end side of the main body that is open so as to face the mounting hole, and is formed with a plurality of communication passages that communicate with the inside of the mounting hole;
A silencer for a fuel cell, comprising:

The muffler for a fuel cell according to claim 1,
The muffler for a fuel cell, wherein the filter is made of polyurethane foam.

The muffler for a fuel cell according to claim 1,
The cover member for a fuel cell muffler, characterized in that the axis straight interlinking plane of the cover member is formed in a polygonal shape.

The muffler for a fuel cell according to claim 1,
The cover member is formed with a mounting portion that protrudes from one end surface to the other end surface side.

The silencer for a fuel cell according to claim 4,
A silencer for a fuel cell, wherein the cover member is formed with a tapered hole portion that gradually decreases in diameter from one end surface side toward the attachment portion side.

The muffler for a fuel cell according to claim 1,
The fuel cell silencer is characterized in that a pin portion protruding by a predetermined length is formed in the main body portion, and the pin portion is inserted into a hole portion of a plate member attached to a side surface of the main body portion.