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JP5111126B2 - Muffler for fuel cell car - Google Patents
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Description

この発明は、燃料電池自動車に搭載された燃料電池から排出される排気ガスの音を消音する消音器に関するものである。   The present invention relates to a silencer that silences exhaust gas discharged from a fuel cell mounted on a fuel cell vehicle.

車両に搭載した燃料電池で発電した電気で駆動モータを駆動し走行する燃料電池自動車では、燃料ガスとしての水素ガスや酸化剤ガスとしての空気を前記燃料電池に供給して発電を行い、前記燃料電池に余剰に供給された空気を排気ガスとして車外に排出している。この排気ガスを車外に排出するときの音を小さくするために、燃料電池自動車では排気ガス通路に消音器を設置している。   In a fuel cell automobile that runs by driving a drive motor with electricity generated by a fuel cell mounted on a vehicle, hydrogen gas as a fuel gas or air as an oxidant gas is supplied to the fuel cell to generate power, and the fuel Excess air supplied to the battery is discharged outside the vehicle as exhaust gas. In order to reduce the noise when the exhaust gas is discharged outside the vehicle, a silencer is installed in the exhaust gas passage in the fuel cell vehicle.

従来、燃料電池自動車の排気ガス通路に設置される消音器は、排気ガスの通路となる筒体を密閉箱形のハウジングに貫通して設置し、筒体とハウジングの間に形成される膨張室にグラスウール等の吸音材を充填し、筒体には膨張室に開口する多数の小穴を設けて構成されている(例えば、特許文献1,2参照) 。この消音器では、排気ガスを筒体に流すと、排気ガスが筒体の小穴から膨張室に流入し、膨張室内において吸音材と音波との摩擦によって音響エネルギーが減衰され、消音される。
特開2007−64188号公報 特開2004−39462号公報
2. Description of the Related Art Conventionally, a silencer installed in an exhaust gas passage of a fuel cell vehicle has an expansion chamber formed between the cylinder and the housing by installing a cylinder serving as an exhaust gas passage through a sealed box-shaped housing. The tube is filled with a sound absorbing material such as glass wool, and the cylindrical body is provided with a number of small holes that open into the expansion chamber (see, for example, Patent Documents 1 and 2). In this silencer, when exhaust gas is caused to flow through the cylinder, the exhaust gas flows into the expansion chamber from the small hole of the cylinder, and the acoustic energy is attenuated and silenced by friction between the sound absorbing material and the sound wave in the expansion chamber.
JP 2007-64188 A JP 2004-39462 A

しかしながら、従来の燃料電池自動車の消音器は、吸音材による音響エネルギーの減衰作用によって消音しているので、所望の消音効果を得るためにはかなり大きい容量の吸音材が必要となり、膨張室を大きくせざるを得なかった。これは、搭載スペースが限られている燃料電池自動車にとって不利であり、消音器の小型化の要望があった。   However, since the silencer of the conventional fuel cell vehicle is silenced by the sound energy attenuating action of the sound absorbing material, a considerably large capacity sound absorbing material is required to obtain the desired sound deadening effect, and the expansion chamber is enlarged. I had to do it. This is disadvantageous for a fuel cell vehicle having a limited mounting space, and there has been a demand for a smaller silencer.

そこで、この発明は、燃料電池自動車への搭載性に優れた小型の消音器を提供するものである。   Accordingly, the present invention provides a small silencer that is excellent in mountability to a fuel cell vehicle.

この発明に係る燃料電池自動車の消音器では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
請求項1に係る発明は、車両に搭載した燃料電池(例えば、後述する実施例における燃料電池1)で発電した電気で駆動モータを駆動し走行する燃料電池自動車の前記燃料電池から排出される排気ガスの音を消音する消音器(例えば、後述する実施例におけるサイレンサ50)であって、前記排気ガスが流通する排気ガス通路(例えば、後述する実施例における排出ガス流路35)の途中に設けられ、筒状の消音室(例えば、後述する実施例における消音室56)と、前記排気ガスを前記消音室に導入する導入管(例えば、後述する実施例における導入管51)と、前記消音室から前記排気ガスを排出する排出管(例えば、後述する実施例における排出管52)とを備え、前記消音室は、前記導入管および前記排出管と下面を共通にし、且つ断面が前記導入管および前記排出管から少なくとも鉛直方向上方に偏位するように拡張しており、前記消音室には、該消音室の軸線と平行に形成された開口面積の小さい小通路(例えば、後述する実施例における小通路58)を多数有する整流部材(例えば、後述する実施例における整流器57)が隙間なく設けられていることを特徴とする燃料電池自動車の消音器である。
燃料電池から排出される排気ガスは脈動がなく、殆ど定常流とみなすことができ、燃料電池1の排気ガスの排気音は乱流による気流音が殆どであり、気流音は整流することにより低減することができる。ここで、整流部材の小通路には整流作用があり、排気ガスを小通路に通過させることにより排気ガスは整流され、排気ガスの気流音を低減することができる。
In the silencer of the fuel cell vehicle according to the present invention, the following means are adopted in order to solve the above problems.
The invention according to claim 1 is an exhaust gas discharged from the fuel cell of a fuel cell vehicle that runs by driving a drive motor with electricity generated by a fuel cell (for example, a fuel cell 1 in an embodiment described later) mounted on a vehicle. A silencer that silences the sound of gas (for example, a silencer 50 in an embodiment to be described later), and provided in the middle of an exhaust gas passage (for example, an exhaust gas passage 35 in an embodiment to be described later) through which the exhaust gas flows. A cylindrical silencing chamber (for example, a silencing chamber 56 in an embodiment described later), an introduction pipe for introducing the exhaust gas into the silencing chamber (for example, an introduction pipe 51 in an embodiment described later), and the silencing chamber discharge pipe for discharging the exhaust gas from (e.g., exhaust pipe 52 in the embodiment) and a, the muffling chamber, the common bottom surface and the inlet and the discharge tube, and Surface has expanded to deflect in at least vertically upwardly from said inlet pipe and said discharge pipe, into the muffling chamber is smaller small passage opening area which is formed parallel to the axis of the digestion sound chamber (e.g. The silencer of the fuel cell vehicle is characterized in that a rectifying member (for example, a rectifier 57 in an embodiment described later) having a large number of small passages 58 in the embodiment described later is provided without a gap .
The exhaust gas discharged from the fuel cell has no pulsation and can be regarded as almost a steady flow, and the exhaust sound of the exhaust gas of the fuel cell 1 is mostly airflow sound due to turbulent flow, and the airflow sound is reduced by rectification. can do. Here, the small passage of the rectifying member has a rectifying action, and the exhaust gas is rectified by passing the exhaust gas through the small passage, so that the flow noise of the exhaust gas can be reduced.

また、消音室内の下寄りの部分の小通路に水が溜まり凍結し閉塞しても、消音室内の上寄りの部分の小通路は水が溜まらず凍結せず閉塞しないので、消音室内の上寄りの部分において排気ガスの通路を十分に確保することができる。 In addition , even if water accumulates in the small passage in the lower part of the muffler chamber and freezes and closes, the small passage in the upper part of the muffler room does not collect water and does not freeze and is not blocked. In this portion, a sufficient exhaust gas passage can be secured.

請求項1に係る発明によれば、小通路の整流作用により燃料電池から排出される排気ガスの気流音を低減し、消音することができる。サイレンサに膨張室や吸音材が不要になるので、サイレンサの小型化を図ることができる。   According to the first aspect of the present invention, it is possible to reduce and muffle the sound of the exhaust gas discharged from the fuel cell by the rectifying action of the small passage. Since the silencer does not require an expansion chamber or a sound absorbing material, the silencer can be reduced in size.

また、たとえ消音室内の下寄りの部分で水が凍結しても、消音室内の上寄りの部分において排気ガスの通路を十分に確保することができるので、背圧が上がって排気ガスが流れ難くなって燃料電池の発電量が低減したり、排気ガスの通路が閉塞して燃料電池が発電不能になることがなく、十分な発電量を確保することができる。 Further, even frozen water even under side of the portion of the muffler chamber, since the passage of exhaust gas in the portion of the upper side of the muffler chamber can be sufficiently secured, hardly exhaust gas to flow up the back pressure Thus, the power generation amount of the fuel cell is reduced, and the exhaust gas passage is not blocked and the fuel cell is not disabled to generate power, and a sufficient power generation amount can be ensured.

以下、この発明に係る燃料電池自動車の消音器の実施例を図1から図5の図面を参照して説明する。
実施例の燃料電池自動車は、車体に、燃料電池とこの燃料電池で発電した電気を充電するバッテリーとを搭載し、前記燃料電池から直接あるいはバッテリーを介して駆動モータに電気を供給し走行する燃料電池自動車である。なお、バッテリーに代えてキャパシタを用いることも可能である。
Embodiments of a silencer for a fuel cell vehicle according to the present invention will be described below with reference to the drawings of FIGS.
The fuel cell vehicle according to the embodiment includes a fuel cell and a battery for charging electricity generated by the fuel cell, and a fuel that travels by supplying electricity to the drive motor directly or via the battery. It is a battery car. A capacitor may be used instead of the battery.

図5を参照して、燃料電池自動車に搭載された燃料電池システムの概略構成を説明する。
燃料電池1は、反応ガスを化学反応させて電気を得るタイプのもので、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極とカソード極とで両側から挟み込んで膜電極構造体を形成し、この膜電極構造体の両側にアノードガス流路3とカソードガス流路5を備えてなるセルを複数積層して構成されており、アノードガス流路3にアノードガスとして水素ガスを供給し、カソードガス流路5にカソードガスとして酸素を含む空気を供給すると、アノード極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極まで移動して、カソード極で酸素と電気化学反応を起こして発電し、水が生成される。なお、図1では、単一のセルのアノードガス流路3とカソードガス流路5を代表して示している。
With reference to FIG. 5, a schematic configuration of a fuel cell system mounted on a fuel cell vehicle will be described.
The fuel cell 1 is a type that obtains electricity by chemically reacting a reaction gas. For example, a membrane electrode structure in which a solid polymer electrolyte membrane made of a solid polymer ion exchange membrane or the like is sandwiched between an anode electrode and a cathode electrode from both sides. And a plurality of cells each having an anode gas flow path 3 and a cathode gas flow path 5 are stacked on both sides of the membrane electrode structure. Hydrogen gas as an anode gas is supplied to the anode gas flow path 3. Then, when oxygen-containing air is supplied to the cathode gas flow path 5 as the cathode gas, hydrogen ions generated by the catalytic reaction at the anode electrode move to the cathode electrode through the solid polymer electrolyte membrane, and the cathode electrode It generates electricity by causing an electrochemical reaction with oxygen to produce water. In FIG. 1, the anode gas channel 3 and the cathode gas channel 5 of a single cell are shown as representatives.

カソードガス(空気)はスーパーチャージャーなどのコンプレッサ7により所定圧力に加圧され、カソードガス供給流路9、加湿器11を通って燃料電池1のカソードガス流路5に供給される。燃料電池1に供給されたカソードガスは発電に供された後、燃料電池1からカソード側の生成水と共にカソードオフガス(排気ガス)としてカソードオフガス流路13に排出され、加湿器11、背圧弁15を通って希釈器17に排出される。加湿器11は例えば水透過膜を備えて構成されており、水透過膜を間に挟んでカソードガスとカソードオフガスを流通させることにより、カソードオフガスに含まれる水分が水透過膜を透過してカソードガスに移動し、カソードガスが加湿される。   The cathode gas (air) is pressurized to a predetermined pressure by a compressor 7 such as a supercharger, and supplied to the cathode gas channel 5 of the fuel cell 1 through the cathode gas supply channel 9 and the humidifier 11. After the cathode gas supplied to the fuel cell 1 is used for power generation, it is discharged from the fuel cell 1 together with the generated water on the cathode side into the cathode offgas flow path 13 as cathode offgas (exhaust gas), and the humidifier 11 and the back pressure valve 15. And is discharged to the diluter 17. The humidifier 11 includes, for example, a water permeable membrane. When the cathode gas and the cathode off gas are circulated with the water permeable membrane interposed therebetween, moisture contained in the cathode off gas permeates the water permeable membrane and becomes cathode. It moves to gas and the cathode gas is humidified.

一方、水素タンク21から供給されるアノードガス(水素ガス)は、アノードガス供給流路23、遮断弁25、エゼクタ27を通って燃料電池1のアノードガス流路3に供給される。そして、消費されなかった未反応のアノードガスは、燃料電池1からアノードオフガスとして排出され、アノードオフガス流路29を通ってエゼクタ27に吸引され、水素タンク21から供給される新鮮なアノードガスと合流し再び燃料電池1に供給されて循環する。   On the other hand, the anode gas (hydrogen gas) supplied from the hydrogen tank 21 is supplied to the anode gas passage 3 of the fuel cell 1 through the anode gas supply passage 23, the shutoff valve 25, and the ejector 27. The unreacted anode gas that has not been consumed is discharged from the fuel cell 1 as an anode off-gas, sucked into the ejector 27 through the anode off-gas flow path 29, and merged with the fresh anode gas supplied from the hydrogen tank 21. Then, the fuel cell 1 is supplied again and circulated.

図示しない制御装置は、燃料電池1に要求される出力に応じて、エアコンプレッサ7を駆動して所定量の空気を燃料電池1に供給するとともに、遮断弁25を制御して水素タンク21から所定量の水素ガスを燃料電池1に供給する。また、前記制御装置は、背圧弁15を制御し、燃料電池1への空気の供給圧力を燃料電池1の要求出力に応じた圧力に調整する。   A control device (not shown) drives the air compressor 7 according to the output required for the fuel cell 1 to supply a predetermined amount of air to the fuel cell 1 and controls the shut-off valve 25 from the hydrogen tank 21. A fixed amount of hydrogen gas is supplied to the fuel cell 1. Further, the control device controls the back pressure valve 15 to adjust the air supply pressure to the fuel cell 1 to a pressure corresponding to the required output of the fuel cell 1.

アノードオフガス流路29からは、排出弁31を備えたアノードオフガス排出流路33が分岐している。排出弁31は燃料電池1の発電時においては通常は閉じており、所定の条件が満たされたときに開いてアノードオフガスをアノードオフガス排出流路33を介して希釈器17へ排出する。前記制御装置は、排出弁31を制御してアノードオフガスの排出を調整する。   An anode offgas discharge channel 33 having a discharge valve 31 branches off from the anode offgas channel 29. The discharge valve 31 is normally closed when the fuel cell 1 generates power, and opens when a predetermined condition is satisfied, and discharges the anode off-gas to the diluter 17 via the anode off-gas discharge passage 33. The control device controls the discharge valve 31 to adjust the discharge of the anode off gas.

希釈器17において、アノードオフガス排出流路33を介して流入したアノードオフガスと、カソードオフガス流路13を介して流入したカソードオフガスとが混合され、アノードオフガスが希釈される。この混合ガスは排気ガスとして希釈器17から排出ガス流路35を介して大気に排出される。   In the diluter 17, the anode offgas flowing in through the anode offgas discharge channel 33 and the cathode offgas flowing in through the cathode offgas channel 13 are mixed to dilute the anode offgas. This mixed gas is discharged from the diluter 17 to the atmosphere as an exhaust gas through the exhaust gas passage 35.

排出ガス流路35の途中には、排気ガスの排出音を低減するサイレンサ(消音器)50と、排気ガス中の水素ガスを検出する水素ガス検出器39が設置されている。水素ガス検出器39は、排気ガス中に所定濃度以上の水素ガスが漏洩していないことをチェックする。   A silencer (silencer) 50 for reducing exhaust gas exhaust noise and a hydrogen gas detector 39 for detecting hydrogen gas in the exhaust gas are installed in the middle of the exhaust gas passage 35. The hydrogen gas detector 39 checks that hydrogen gas having a predetermined concentration or more does not leak into the exhaust gas.

図1から図3に示すように、サイレンサ50は、小径円筒状の導入管51と排出管52と、導入管51および排出管52よりも大径で円筒状の消音管53と、導入管51と消音管53とを接続するテーパ筒状の拡径管54と、消音管53と排出管52とを接続するテーパ筒状の縮径管55と、を備えて構成されている。図1および図2に示すように、導入管51、排出管52、消音管53、拡径管54、縮径管55は下面を共通にしている。   As shown in FIGS. 1 to 3, the silencer 50 includes a small-diameter cylindrical introduction pipe 51 and a discharge pipe 52, a cylindrical silencer pipe 53 having a larger diameter than the introduction pipe 51 and the discharge pipe 52, and an introduction pipe 51. And a tapered cylindrical diameter-expanding tube 54 that connects the silencer tube 53, and a tapered cylindrical diameter-reduced tube 55 that connects the silencer tube 53 and the discharge tube 52. As shown in FIGS. 1 and 2, the introduction pipe 51, the discharge pipe 52, the muffler pipe 53, the diameter expansion pipe 54, and the diameter reduction pipe 55 have a common lower surface.

この実施例では、導入管51と排出管52は同径である。拡径管54は長手方向のいずれの位置においても断面が円形で、小径の導入管51から漸次断面拡張して大径の消音管53に連なっている。縮径管55も長手方向のいずれの位置においても断面が円形で、大径の消音管53から漸次断面縮小して小径の排出管52に連なっている。消音管53の内部は消音室56となっており、つまり、消音室56は、導入管51および排出管52と下面を共通にし、且つ断面が導入管51および排出管52から少なくとも鉛直方向上方に偏位するように拡張して形成されている。   In this embodiment, the introduction pipe 51 and the discharge pipe 52 have the same diameter. The expanded pipe 54 has a circular cross section at any position in the longitudinal direction, and is gradually expanded from the small diameter introduction pipe 51 to the large diameter muffler pipe 53. The reduced diameter tube 55 also has a circular cross section at any position in the longitudinal direction, and is gradually reduced in cross section from the large diameter muffler tube 53 to the small diameter discharge tube 52. The interior of the muffler tube 53 is a muffler chamber 56. That is, the muffler chamber 56 has a common lower surface with the introduction tube 51 and the discharge tube 52, and the cross section is at least vertically upward from the introduction tube 51 and the discharge tube 52. It is formed to expand so as to be displaced.

導入管51は排出ガス流路35の上流側に接続され、希釈器17から排出された排気ガスを消音室56に導入する。排出管52は排出ガス流路35の下流側に接続され、消音室56を流通した排気ガスを排出する。   The introduction pipe 51 is connected to the upstream side of the exhaust gas flow path 35 and introduces the exhaust gas discharged from the diluter 17 into the sound deadening chamber 56. The exhaust pipe 52 is connected to the downstream side of the exhaust gas flow path 35 and exhausts the exhaust gas flowing through the muffler chamber 56.

消音室56には整流器(整流部材)57が隙間なく設けられている。整流器57は、軸線を消音管53の軸線と平行をなして直線状に延ばした極めて開口面積の小さい正方形断面の小通路58を多数備えて構成されており、所謂ハニカム状をなしている。整流器57の開口面積Saは、導入管51および排出管52の開口面積Siの2倍あるいはそれ以上に設定されている。   A rectifier (rectifying member) 57 is provided in the muffler chamber 56 without a gap. The rectifier 57 is configured to include a plurality of small passages 58 having a square cross section with a very small opening area and extending linearly in parallel with the axis of the muffler tube 53, and has a so-called honeycomb shape. The opening area Sa of the rectifier 57 is set to be twice or more than the opening area Si of the introduction pipe 51 and the discharge pipe 52.

このように構成されたサイレンサ50では、燃料電池1から排出されたカソードオフガスおよびアノードオフガスが希釈器17を介して排出ガス流路35に排出され、排出ガス流路35から導入管51を介してサイレンサ50に導入される。
図1に示すように、導入管51から導入された排気ガスは、拡径管54を介して消音室56に導入され、消音室56に設置された整流器57の中で下寄りに配置された小通路58を通って縮径管55に排出され、さらに排出管52を流通して、排出ガス流路35の下流側に排出される。なお、排気ガス中に含まれる水分も前記下寄りに配置された小通路58を通過することができるので、排気ガスとともに排出管52から排出される。
In the silencer 50 configured as described above, the cathode off-gas and anode off-gas discharged from the fuel cell 1 are discharged to the exhaust gas passage 35 via the diluter 17 and from the exhaust gas passage 35 via the introduction pipe 51. Introduced into the silencer 50.
As shown in FIG. 1, the exhaust gas introduced from the introduction pipe 51 is introduced into the sound deadening chamber 56 through the diameter expansion pipe 54, and is disposed on the lower side in the rectifier 57 installed in the sound deadening room 56. The gas is discharged to the reduced diameter pipe 55 through the small passage 58, further flows through the discharge pipe 52, and is discharged to the downstream side of the exhaust gas flow path 35. In addition, since the moisture contained in the exhaust gas can also pass through the small passage 58 disposed on the lower side, it is discharged from the discharge pipe 52 together with the exhaust gas.

ここで、燃料電池1の排気ガスの流れ方はコンプレッサ7の運転状態と背圧弁15の開度によってほぼ決定される。コンプレッサ7は燃料電池1の要求出力によって若干の回転数の変化はあるものの、その変化量は小さい。また、背圧弁15も燃料電池1の要求出力によって開度調整され、これにより排気ガスの圧力も変化するが、その変化量は小さく、変化速度も緩やかである。つまり、燃料電池1の排気ガスは脈動がなく、殆ど定常流とみなすことができる。   Here, the way the exhaust gas flows in the fuel cell 1 is substantially determined by the operating state of the compressor 7 and the opening of the back pressure valve 15. The compressor 7 has a slight change in the rotational speed depending on the required output of the fuel cell 1, but the change is small. Further, the opening of the back pressure valve 15 is also adjusted by the required output of the fuel cell 1, whereby the pressure of the exhaust gas also changes, but the amount of change is small and the change speed is also slow. That is, the exhaust gas of the fuel cell 1 has no pulsation and can be regarded as a steady flow.

このような燃料電池1の排気ガスの流れの性状から、燃料電池1の排気ガスの排気音は乱流による気流音が殆どであり、気流音は整流することによって低減することができる。このサイレンサ50の整流器57の小通路58には整流作用があり、排気ガスは小通路58を通過することにより整流されるので、排気ガスの気流音を消音することできる。
ちなみに、内燃機関の場合には爆発に伴う脈動波があり、爆発音(脈動波)を消音するには膨張室や吸音材が必要であって、排気ガスの流れを整流するだけでは消音することはできない。
Due to the nature of the exhaust gas flow of the fuel cell 1, the exhaust sound of the exhaust gas of the fuel cell 1 is mostly airflow sound due to turbulent flow, and the airflow sound can be reduced by rectification. The small passage 58 of the rectifier 57 of the silencer 50 has a rectifying action, and the exhaust gas is rectified by passing through the small passage 58, so that the flow sound of the exhaust gas can be silenced.
By the way, in the case of an internal combustion engine, there is a pulsating wave accompanying explosion, and an expansion chamber and a sound absorbing material are necessary to silence the explosion sound (pulsating wave), and it is silenced just by rectifying the flow of exhaust gas I can't.

ところで、このサイレンサ50では、整流作用を得るために整流器57を設けているが、整流器57の小通路58は開口面積が小さいので、燃料電池1を停止したときに排気ガス中の水滴が前記下寄りに配置された小通路58内に溜まり易い。また、低温環境下において燃料電池1を停止したときにサイレンサ50内の排気ガスの水分が凝縮し水滴となって、これが前記下寄りに配置された小通路58に溜まる場合もある。このように前記下寄りに配置された小通路58内に水が溜まった状態で氷点下になると、整流器57の小通路58は小径であるので水との接触面積が大きく、冷却面積が大きいため、溜まった水が凍結し易く、特に、消音管53において温度が低くなり易い下部外周面に近い側から凍り始め、下寄りの小通路58を塞いでしまう。   By the way, in this silencer 50, a rectifier 57 is provided in order to obtain a rectifying action. However, since the small passage 58 of the rectifier 57 has a small opening area, when the fuel cell 1 is stopped, the water droplets in the exhaust gas can be reduced. It is easy to collect in the small passage 58 arranged near. Further, when the fuel cell 1 is stopped in a low temperature environment, the moisture of the exhaust gas in the silencer 50 may be condensed into water droplets, which may accumulate in the small passage 58 disposed on the lower side. In this way, when the water is accumulated in the small passage 58 arranged below, the temperature of the rectifier 57 is small because the small passage 58 of the rectifier 57 has a small diameter, the contact area with water is large, and the cooling area is large. The accumulated water tends to freeze, and in particular, it begins to freeze from the side close to the lower outer peripheral surface where the temperature of the muffler tube 53 tends to be low, and closes the lower small passage 58.

しかしながら、このサイレンサ50においては、消音室56の断面が導入管51および排出管52の断面よりも上方に拡張されているので、図2に示すように、消音室56の整流器57において下寄りの部分の小通路58が凍結により閉塞しても、整流器57において上寄りの部分の小通路58には水が溜まらないので、凍結して閉塞することもなく開口しており、ここを排気ガスが流通することができる。この場合にも、排気ガスが上寄りの部分の小通路58を流通することにより、排気ガスは整流され、気流音は消音される。   However, in this silencer 50, the cross section of the muffler chamber 56 is expanded above the cross sections of the introduction pipe 51 and the discharge pipe 52, and therefore, as shown in FIG. Even if the small passage 58 of the portion is closed due to freezing, water does not accumulate in the upper portion of the small passage 58 in the rectifier 57, so that it opens without being frozen and closed. It can be distributed. Also in this case, the exhaust gas flows through the upper small passage 58, so that the exhaust gas is rectified and the airflow noise is silenced.

したがって、例え消音室56内の下寄りの部分で水が凍結しても、消音室56内の上寄りの部分において排気ガスの通路を十分に確保することができるので、背圧が上がって排気ガスが流れ難くなって燃料電池1の発電量が低減したり、排気ガスの通路が閉塞して燃料電池1が発電不能になるのを防止することができ、十分な発電量を確保することができる。   Therefore, even if water freezes in the lower part of the muffler chamber 56, a sufficient exhaust gas passage can be secured in the upper part of the muffler chamber 56, so that the back pressure increases and the exhaust gas is exhausted. It is possible to prevent the gas from flowing and reduce the power generation amount of the fuel cell 1 or to prevent the fuel cell 1 from being unable to generate power due to the exhaust gas passage being blocked, thereby securing a sufficient power generation amount. it can.

このサイレンサ50では、従来のサイレンサのように膨張室や吸音材を必要としないので、例え整流器57の開口面積Saを導入管51および排出管52の開口面積Siの2倍に設定しても、同一の消音性能を得る場合で比較すると、従来のものよりも小型にすることができる。例えば、膨張室と吸音材を備えた従来構造のサイレンサでは6リットルの容積が必要だったものが、実施例のサイレンサ50では2リットル以下の容積で同等の消音性能を得ることができる。   Since the silencer 50 does not require an expansion chamber or a sound absorbing material unlike the conventional silencer, even if the opening area Sa of the rectifier 57 is set to be twice the opening area Si of the introduction pipe 51 and the discharge pipe 52, When compared with the case where the same silencing performance is obtained, it can be made smaller than the conventional one. For example, a silencer having a conventional structure including an expansion chamber and a sound absorbing material required a volume of 6 liters, but the silencer 50 of the embodiment can obtain an equivalent noise reduction performance with a volume of 2 liters or less.

なお、燃料電池自動車の使用地域が氷点下環境にならない場合であれば、整流器57の小通路58での水の凍結による通路の閉塞を考慮する必要がないので、図4に示すように、整流器57の開口面積Saを導入管51や排出管52の開口面積Siと同じにしてもよい。   If the area where the fuel cell vehicle is used does not become a freezing environment, it is not necessary to consider the blockage of the passage due to water freezing in the small passage 58 of the rectifier 57. Therefore, as shown in FIG. The opening area Sa may be the same as the opening area Si of the introduction pipe 51 and the discharge pipe 52.

〔他の実施例〕
なお、この発明は前述した実施例に限られるものではない。
例えば、前述した実施例では、消音室を円筒状にしたが、断面形状に特に限定はない。また、整流部材の通路の断面形状も正方形に限るものではなく、例えば正六角形などであってもよい。
[Other Examples]
The present invention is not limited to the embodiment described above.
For example, in the above-described embodiment, the sound deadening chamber is cylindrical, but the cross-sectional shape is not particularly limited. Further, the cross-sectional shape of the passage of the rectifying member is not limited to a square, and may be a regular hexagon, for example.

この発明に係るサイレンサの実施例における断面図である。It is sectional drawing in the Example of the silencer which concerns on this invention. 前記実施例におけるサイレンサの内部下寄り部分で水が凍結した場合における排気ガスの流れを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the flow of exhaust gas when water freezes in the inside lower part of the silencer in the said Example. 前記実施例におけるサイレンサの斜視図である。It is a perspective view of the silencer in the said Example. この発明に係るサイレンサの他の実施例における断面図である。It is sectional drawing in the other Example of the silencer which concerns on this invention. この発明に係るサイレンサを搭載した燃料電池自動車における燃料電池システムの構成図である。It is a block diagram of the fuel cell system in the fuel cell vehicle carrying the silencer according to the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 燃料電池
35 排出ガス流路(排気ガス通路)
50 サイレンサ(消音器)
51 導入管
52 排出管
56 消音室
57 整流器(整流部材)
58 小通路
1 Fuel cell 35 Exhaust gas passage (exhaust gas passage)
50 Silencer
51 Introducing pipe 52 Discharging pipe 56 Silence chamber 57 Rectifier
58 Small passage

Claims (1)

車両に搭載した燃料電池で発電した電気で駆動モータを駆動し走行する燃料電池自動車の前記燃料電池から排出される排気ガスの音を消音する消音器であって、
前記排気ガスが流通する排気ガス通路の途中に設けられ、筒状の消音室と、前記排気ガスを前記消音室に導入する導入管と、前記消音室から前記排気ガスを排出する排出管とを備え、
前記消音室は、前記導入管および前記排出管と下面を共通にし、且つ断面が前記導入管および前記排出管から少なくとも鉛直方向上方に偏位するように拡張しており、
前記消音室には、該消音室の軸線と平行に形成された開口面積の小さい小通路を多数有する整流部材が隙間なく設けられていることを特徴とする燃料電池自動車の消音器。
A muffler that muffles the sound of exhaust gas discharged from the fuel cell of a fuel cell vehicle that runs by driving a drive motor with electricity generated by a fuel cell mounted on a vehicle,
Provided in the middle of the exhaust gas passage through which the exhaust gas flows, a cylindrical silencer chamber, an introduction pipe for introducing the exhaust gas into the silencer chamber, and a discharge pipe for discharging the exhaust gas from the silencer chamber Prepared,
The silencer chamber has a lower surface in common with the introduction pipe and the discharge pipe, and is expanded so that a cross section is displaced at least vertically upward from the introduction pipe and the discharge pipe,
A muffler for a fuel cell vehicle, wherein the muffler chamber is provided with a rectifying member having a large number of small passages having a small opening area formed in parallel with the axis of the muffler chamber without any gaps .
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