CN100549371C - 燃料电池用消音器 - Google Patents

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Abstract

燃料电池用消音器为设置在排出来自燃料电池的废气的排气系统中的消音器(10)，具有内管(14)，其在周壁(13)上形成多个透音孔(18)，废气从该内管中流过；和外壳，其以离开该周壁(13)规定间隔地包围内管(14)的方式配置，并通过在其与内管(14)之间填充吸音材料(16)而构成吸音室(17)，透音孔(18)的内径为3mm以上、深度为1.2mm以下。

Description

燃料电池用消音器
技术领域
本发明涉及针对设置在燃料电池的排气系统中的消音器、用于处理包含在废气中的水分凝结的结构。
背景技术
在燃料电池中，供给阳极的燃料气体与供给阴极的氧化气体在电解质膜处进行发电反应，与此同时生成水分。生成的水分与反应中未使用的燃料气体、氧化气体一起作为燃料电池的废气，从接合到燃料电池上的规定的排气系统排出。在这种排气系统中，会产生500～2000Hz这样较高频率的气流声。为了降低该气流声，多数情况下是在燃料电池车等的排气系统中安装内部填充了玻璃棉等吸音材料(消音材料)的吸音型的消音器。
在这种消音器中，例如，具有如图31所示的剖面构造。该消音器100具有来自燃料电池的废气流过的内管102和包围它的外壳104，在内管102和外壳104之间填充玻璃棉等吸音材料106。在内管102的周壁上形成多个透音孔108。从该透音孔108向吸音材料106放射的声音由吸音材料106反复散射或干涉，在其间衰减，由此被吸音材料106吸收。
可是，在燃料电池的废气中，包含很多因氢和氧反应生成的水分。该水分在排气系统上游凝结成水并流入消音器内，或者水分在消音器内部凝结，从而会在消音器的铅垂方向下侧的部位(以下，称作“底部”)积水。这种情况下，填充在消音器底部的吸音材料由于吸附、保持(以下，称为“含水”)水而不能发挥规定的吸音能力，会出现消音性能降低的情形。
作为现有技术，例如，在日本特许公开公报特开2002-206413号公报中公开了一种消音器120。如图32所示，消音器120通过具有连通孔123的隔板124将消音器120内部沿铅垂方向将上下分隔开，形成吸音室126和膨胀室128。在该吸音室126的内部设置具有透音孔136的内管130，并以包围内管130的方式填充吸音材料。由于这种结构，即使位于内管130的铅垂方向下侧的吸音材料126含水，也能使该水经隔板124的连通孔123滴到膨胀室128中。滴到膨胀室128中的水接着通过导管134的透音孔136排到消音器120的外部。
但是，在日本特许公开公报特开2002-206413号公报的消音器中，由于从排气系统的上游流入消音器中的水或包含在废气中且在消音器内凝结的水，在内管或导管的透音孔上会覆盖着水膜。在水膜覆盖在透音孔上的情况下，内管内或导管内的声音难以从透音孔放射到吸音室或扩张室，消音器的消音性能降低。因此，一直以来就在寻求一种抑制水膜覆盖在透音孔上的具体方法。
发明内容
因此，本发明提供了一种可抑制水膜覆盖在透音孔上的消音器。根据本发明的燃料电池用消音器，其具有：内管，其在周壁形成有多个透音孔，废气从该内管中流过；和外壳，其以离开内管周壁规定间隔地包围该内管的方式配置，并在其与内管之间填充吸音材料而构成吸音室；透音孔的形状以不会在该孔上形成液体膜的方式形成。另外，透音孔的形状能解释为具有减小该孔中的液体的表面张力的功能。
本发明的燃料电池用消音器具有以下特征。
(1)根据本发明的燃料电池用消音器，具有：内管，其在周壁形成有多个透音孔，废气从该内管中流过；和外壳，其以离开内管周壁规定间隔地包围该内管的方式配置，并在其与内管之间填充吸音材料而构成吸音室，而且透音孔的内径为3mm以上、深度为1.2mm以下。
这里，优选的是，内管上的透音孔的周边部的壁厚形成得比其它部位的薄。
而且，优选的是，在透音孔之间形成加强内管的肋板。
(2)根据本发明的燃料电池用消音器，其具有：内管，其在周壁形成有多个透音孔，废气从该内管中流过；和外壳，其以离开内管周壁规定间隔地包围该内管的方式配置，并在其与内管之间填充吸音材料而构成吸音室，而且透音孔形成为具有沿内管轴向的长轴的椭圆形状。
(3)根据本发明的燃料电池用消音器，其具有：内管，其在周壁形成有多个透音孔，废气从该内管中流过；和外壳，其以离开内管周壁规定间隔地包围该内管的方式配置，并在其与内管之间填充吸音材料而构成吸音室，而且该消音器形成有连接相邻的透音孔彼此的槽孔。
(4)根据本发明的燃料电池用消音器，其具有：内管，其在周壁形成有多个透音孔，废气从该内管中流过；和外壳，其以离开内管周壁规定间隔地包围该内管的方式配置，并在其与内管之间填充吸音材料而构成吸音室，而且透音孔的内壁形成锯齿状。
(5)根据本发明的燃料电池用消音器，其具有：内管，其在周壁形成有多个透音孔，废气从该内管中流过；和外壳，其以离开内管周壁规定间隔地包围该内管的方式配置，并在其与内管之间填充吸音材料而构成吸音室，而且在透音孔的内壁上形成防水膜。
(6)根据本发明的燃料电池用消音器，其具有：内管，其在周壁形成有多个透音孔，废气从该内管中流过；和外壳，其以离开内管周壁规定间隔地包围该内管的方式配置，并在其与内管之间填充吸音材料而构成吸音室，而且在透音孔的内壁的内侧填充吸音材料。
(7)根据本发明的燃料电池用消音器，其具有：内管，其在周壁形成有多个透音孔，废气从该内管中流过；和外壳，其以离开内管周壁规定间隔地包围该内管的方式配置，并在其与内管之间填充吸音材料而构成吸音室，而且在内管上以使废气流不直接接触透音孔的方式配置使废气流偏转的偏流部件。
这里，优选的是，偏流部件为从内管内壁的紧邻透音孔的上游侧向下游方向倾斜地突出的百叶板。
而且，偏流部件也可以设置在内管的上游侧端部的内壁上，并且最好为将废气导向未形成有透音孔的区域的导流板。
(8)根据本发明的燃料电池用消音器，在内管的上游侧端部设置产生沿着内管内壁的回旋流的回旋流产生部件。
(9)根据本发明的燃料电池用消音器，其具有：内管，其在周壁形成有多个透音孔，废气从该内管中流过；和外壳，其以离开内管周壁规定间隔地包围该内管的方式配置，并在其与内管之间填充吸音材料而构成吸音室，而且在内管上设置在内管内壁附近产生涡流的涡流产生部件。
(10)根据本发明的燃料电池用消音器，具有使流入内管的废气的一部分通过上游侧的透音孔从内管内流出到吸音室的导流机构，而且流出到吸音室的废气通过下游侧的透音孔再次流入内管内。
这里，优选的是，导流机构为形成在内管中途的节流部。
而且，优选的是，导流机构为与上游侧的透音孔对应设置在内管内壁上的导管。
(11)根据本发明的燃料电池用消音器，其具有：内管，其在周壁形成有多个透音孔，废气从该内管中流过；和外壳，其以离开内管周壁规定间隔地包围该内管的方式配置，并在其与内管之间填充吸音材料而构成吸音室，而且，该消音器还具有将气体从消音器外直接注入吸音室的气体注入机构，以使气体通过透音孔从吸音室流入内管内。
(12)根据本发明的燃料电池用消音器，其具有：内管，其在周壁形成有多个透音孔，废气从该内管中流过；和外壳，其以离开内管周壁规定间隔地包围该内管的方式配置，并在其与内管之间填充吸音材料而构成吸音室，而且，透音孔和透音孔的周边部位以朝向内管的轴心突出的方式形成。
(13)根据本发明的燃料电池消音器，具有：外壳，废气从中流过；和内箱，其在壁面形成有多个通孔并在内部填充吸音材料而构成吸音室；而且，内箱跨越外壳的整个流路断面地配置，以使从外壳中流过的所有废气从内箱内部流过。
(14)根据本发明的燃料电池消音器，其具有：壳体，废气从中流过；和板状部件，其沿着与废气的流动方向垂直的面分隔壳体内部并形成多个通孔。
附图说明
图1为第一实施例的消音器的纵剖图。
图2为第一实施例的消音器的内管周壁的放大剖视图，为由图1中的双点划线A包围起来的部分的放大剖视图。
图3为第一实施例的变形例的消音器的内管周壁的放大剖视图，为由图1中的双点划线A包围起来的部分的放大剖视图。
图4为第一实施例的其它变形例的消音器的纵剖图。
图5为从箭头D所示的方向观察图4中示出剖面的内管的视图。
图6为表示第二实施例的消音器的透音孔的形状的视图。
图7为表示第二实施例的变形例的消音器的透音孔的形状的视图。
图8为表示第二实施例的其它变形例的消音器的透音孔的形状的视图。
图9为第三实施例的消音器的内管周壁的放大剖视图，为由图1中的双点划线A包围起来的部分的放大剖视图。
图10为第四实施例的消音器的内管周壁的放大剖视图，为由图1中的双点划线A包围起来的部分的放大剖视图。
图11为第五实施例的消音器的内管的纵剖图。
图12为由图11中的双点划线I包围起来的内管周壁的放大剖视图。
图13为从箭头D所示的方向观察图11中示出剖面的内管的视图。
图14为第五实施例的变形例的消音器的内管的纵剖图。
图15为模式地表示第六实施例的消音器的纵剖面的视图。
图16为模式地表示第七实施例的消音器的纵剖面的视图。
图17为表示设置在第七实施例的消音器中的涡流产生部件的一个例子的视图。
图18为第七实施例的变形例的消音器的内管的剖视图。
图19为从箭头D所示的方向观察图18中示出剖面的内管的视图。
图20为模式地表示第八实施例的消音器的纵剖面的视图。
图21为第八实施例的变形例的消音器中的内管的纵剖图。
图22为从箭头D所示的方向观察图21中示出剖面的内管的视图。
图23为模式地表示第九实施例的消音器及其周边装置的视图。
图24为第十实施例的消音器的纵剖图。
图25为从箭头D所示的方向观察图24中示出剖面的内管的视图。
图26为模式地表示第十一实施例的消音器的纵剖面的视图。
图27为第十一实施例的消音器的内箱的透视图。
图28为第十二实施例的消音器的纵剖图。
图29为从图28的箭头D所示的方向观察第十二实施例的消音器的板状部件的视图。
图30为表示燃料电池系统的大致结构的一个例子的视图。
图31为吸音型消音器的横剖图。
图32为日本特许公开公报特开2002-206413号公报中记载的消音器的纵剖图。
具体实施方式
下面，使用附图对本发明的实施方式进行详细说明。
(1)第一实施例
使用图30对适用本实施例的消音器10的燃料电池系统的排气系统进行简略说明。燃料电池系统80具有燃料电池82、将氢气供给燃料电池82的氢罐84、将氧化气体供给燃料电池82的鼓风机86、及将来自燃料电池82的废气排出的排气系统88(在图30中以双点划线表示)。
氢罐84通过燃料气体供给通路85连接到燃料电池82上，储存在氢罐84中的氢气(燃料气体)由调节器90调整流量，经控制阀92供给燃料电池82。另一方面，鼓风机86通过氧化气体供给通路87连接到燃料电池82上，将氧化气体(空气)供给燃料电池82。在燃料电池82中，供给的氢气和空气反应，产生电能，同时生成水分。
来自燃料电池82的、包含反应中未使用的空气及在燃料电池中生成的水分(水蒸气)的废气从规定的排气系统排出。消音器10设置在该排气系统的末端，含有水分的废气、废气中的水分在消音器10上游的排气系统内部凝结后产生的水从排气系统上游侧(图1中箭头D所示的一侧)流入消音器10。
本实施例的消音器设置在如上所述的燃料电池系统的排气系统中，更具体地说，作为燃料电池车的排气消音装置(消音器)、通过支架悬吊在车辆后方的架空地板下(图中未示出)。
使用图1～图4对本实施例的消音器10进行说明。在图1中示出消音器的纵剖面形状，在图2中示出由图1的双点划线围起来的内管周壁的放大剖视图。在图3中示出变形例的消音器的内管周壁的放大剖视图，在图4中示出其它变形例的消音器的纵剖面形状，在图5中示出从箭头D所示的方向观察图4中示出剖面的内管的视图。
如图1所示，消音器10具有形成消音器外部的外壳12和设置在外壳12内部、废气在其中流动的内管14。在内管14和外壳12之间填充吸音材料16而构成吸音室17。如箭头D所示，从排气系统上游侧流入消音器的废气流经内管14、排到消音器10外。和废气一起从排气系统上游侧传递到内管14内的声音从设置在内管14的周壁13上的透音孔18向吸音材料16放射而被消音。这样，消音器10发挥规定的消音性能。
如图2所示，内管14由在周壁13形成多个透音孔18的外管部20与安装在外管部20的周壁13的内侧、加强外管部20的内管部22构成。外管部20由合成树脂制成，其壁厚(在图2中由尺寸B表示)成形为1.2mm以下，在外管部20上形成有多个透音孔18，透音孔18的内径(在图2中由尺寸C表示)设定为3mm以上。
另一方面，内管部22的壁厚形成得比外管部20的厚。在内管部22上与上述透音孔18对应地形成多个贯通孔23。贯通孔的形状如此形成，使得在将内管部22安装到外管部20上时不会堵塞形成在外管部20上的透音孔18。通过将比较厚的内管部22插入并熔敷到外管部20中来加强薄壁的外管部20。
这样，内管14虽然为合成树脂制的，但是能确保所需的刚性，同时能在内管14的周壁形成内径为3mm以上、深度为1.2mm以下的透音孔18。另外，这里所说的“深度”是指透音孔18在沿着图2中单点划线E所示的透音孔18的中心轴方向上的长度，为形成透音孔18的部位(在本实施例中为外管部20)的壁厚。
该透音孔18与内径为3mm以上的情况相对，将深度充分小地设定为1.2mm以下。对于扩张到与内径对应的大小的水膜，由于保持它的透音孔18内壁的面积小，所以透音孔18内壁不能保持水膜。因此，在本实施例的消音器10中，即使从排气系统上游流入的水或在消音器内凝结的水附着在透音孔上，也能抑制水膜覆盖在透音孔上。
另外，在本实施例的消音器10中，在实现具有内径3mm以上且深度1.2mm以下的透音孔18的合成树脂制内管时，虽然如此构造，即，在形成透音孔18的薄壁的外管部20的内侧插入加强外管部20的内管部22，但是，内管的结构不限于此。也能通过下面说明的各种形式实现。
例如，如图3所示的变形例那样，内管14b上的透音孔18的周边部24的壁厚也可以形成的比其它部位25的薄。这里，所谓周边部24是指与透音孔18的内壁邻接的部位，越靠近透音孔18内壁的部位，壁越薄。在透音孔18内壁，其壁厚(以尺寸B表示)形成为1.2mm以下。另外，周边部24能通过切削加工或注射模塑成形来形成其形状。
另一方面，处于比周边部24离透音孔18远的位置的“其它部位”(图3中以符号25表示)与形成透音孔18的部位相比、具有足够的壁厚。
这样，由于使透音孔18的周边部24比其它部位25形成得薄，所以能确保内管的刚性，并能将具有不会蒙上水膜的上述尺寸的透音孔形成在合成树脂制的内管上。
而且，如图4及图5所示的其它变形例那样，加强内管14c的肋板28也可以形成在透音孔18之间。在内管14c上形成从内壁15向内管14c的轴心(图中以F表示)突出的肋板28。该肋板28与内管14c一体成形，在内管14c的内壁形成在沿着内管14c的轴心的方向上延伸设置的轴向肋板28a、和在与内管14c的轴心垂直的方向上延伸设置的圆周状肋板28b。这些肋板28以避开形成在内管14c上的透音孔18的方式形成在透音孔18之间。
另一方面，对于内管14c，除形成肋板28的部位之外，其余部位形成为壁厚在1.2mm以下的薄壁，并在此处形成透音孔18。
这样，通过在薄壁的内管内壁15上形成肋板28，能确保内管14c的刚性，并能将具有不会蒙上水膜的尺寸的透音孔18形成在合成树脂制的内管14c上。
(第二实施例)
使用图6说明本实施例的消音器10b。在图6中示出图1所示的消音器上的透音孔的形状，在图7中示出变形例的消音器上的透音孔的形状，在图8中示出其它变形例的消音器上的透音孔的形状。对于本实施例的消音器10b，形成在内管上的透音孔的形状与第一实施例的消音器10的不同，在下面将进行详细说明。另外，对于和第一实施例的消音器10相同的结构，采用相同的符号并省略说明。
在本实施例中，透音孔18b形成为如图6中实线所示的椭圆形状。该椭圆形状为将图6中双点划线所示的圆沿规定的方向(箭头G所示)滑动而产生的圆组的包络线形状。即，该透音孔18b的形状为在箭头G所示的方向上具有长轴的椭圆形状。与图6中双点划线所示的圆形的情况相比，在箭头G所示的长轴方向(透音孔18的长度方向)上的、从点E所示的透音孔18b的中心轴到内壁19b的距离变长。
通过如此设定透音孔18b的形状，在透音孔18b的长轴方向上、透音孔内壁19b不能保持水膜。即使在该透音孔18上覆盖有水膜，在箭头G所示的长轴方向上水膜也易于破裂。因此，在本实施例的消音器10b中，即使从排气系统上游流入的水或在消音器内凝结的水附着在透音孔上，也能抑制水膜覆盖在透音孔上。
而且，对于透音孔18b，其椭圆形状的长轴以与内管14的轴心F平行的方式设定。即，以在内管14内流动的废气的流动方向与设定透音孔18b的长轴的方向一致的方式设定透音孔18b。
这样，即使水膜覆盖在该透音孔18b上，由于流经内管14的废气流，水膜会向长轴方向偏转变形，从而产生水膜变薄的部位，因此水膜也易于破裂。结果，本实施例的消音器10b能抑制水膜覆盖在透音孔上。
另外，在本实施例的消音器10b中，虽然为了抑制水膜覆盖在透音孔上，将透音孔形成为具有沿着内管14轴向的长轴的椭圆形状，但是透音孔的形状不限于此。
例如，如图7所示的变形例那样，透音孔18c的内壁19c也可以形成为锯齿状。这里，所谓“锯齿状”是指，与图7中的双点划线所示的圆形的透音孔相比，连续地形成以部位31为顶点的大致三角形的切口的形状。即，在透音孔内壁19c上交替地设置离点E表示的透音孔18c的中心轴的距离近的部位30和距离远的部位31。
通过如此设定透音孔18c的形状，在与透音孔18c的中心E的距离远的部位31，透音孔内壁19c不能保持水膜，即使水膜覆盖在该透音孔18c上，在中心E和远的部位31之间水膜也易于破裂，从而能抑制水膜覆盖在透音孔上。
而且，如图8所示的其它变形例那样，也可以形成连接相邻的透音孔18d、18e的槽孔32。在圆形的透音孔18d和透音孔18e之间设置以最短距离连接它们的直线状的槽孔32。该槽孔32成为使透音孔18d和透音孔18e连通的连通路径。
通过设置这种槽孔32，即使水膜覆盖在这些透音孔18上，由于在内管14内流动的废气流或作用在消音器10b上的加速度等的影响，在一个透音孔18处构成水膜的水也能顺着槽孔32移动到另一个透音孔18。例如，构成覆盖在透音孔18d上的水膜的水沿着槽孔32如箭头H所示地移动到透音孔18e。这样，在一个透音孔18d处，构成水膜的水量减少，水膜易于破裂。
因此，根据这种形式的消音器，在透音孔18d、18e受到内管14内的废气流或加速度的影响的情况下，能减少覆盖了水膜的透音孔，并能抑制水膜覆盖在透音孔上。
(3)第三实施例
使用图9说明本实施例的消音器10c。在图9中示出由图1中的双点划线A围起来的内管周壁的放大割视图。本实施例的消音器10c在对透音孔施加防水处理这点上，与第一实施例的消音器10不同，在下面将进行详细说明。另外，对于与第一实施例的消音器10相同的结构，采用相同的符号并省略说明。
在本实施例中，如图9所示，在透音孔18的内壁19d形成防水层34。为了形成该防水层34，在内壁19d上形成氟化乙烯树脂等防水性的膜。另外，防水层34不只形成在透音孔内壁19d上，也可以形成在整个内管14d上。通过对整个内管14d进行处理，能简化防水处理所需要的工序。
由于施加上面说明的防水处理、至少在透音孔18的内壁19d上形成防水层34，透音孔18的内壁19d不能保持水膜。这样，即使从排气系统上游流入的水或在消音器内凝结的水附着在透音孔上，本实施例的消音器10c也能抑制水膜覆盖在透音孔上。
(4)第四实施例
使用图10对本实施例的消音器10d进行说明。在图10中示出由图1中的双点划线A围起来的内管周壁13的放大剖视图。本实施例的消音器10d在向透音孔的内壁内侧填充吸音材料这点上，与第一实施例的消音器10不同，在下面将进行详细说明。另外，对于与第一实施例的消音器10相同的结构，采用相同的符号并省略说明。
在本实施例中，如图10所示，在透音孔18的内壁19内侧填充吸音材料16b。在吸音材料16b上通过冲压成型等一体地形成短的突出部36，在将吸音材料16b设置在内管14e周围时，该吸音材料16b的突出部36嵌入形成在内管14e上的透音孔18的内壁19的内侧。该突出部36的形状与透音孔18的形状对应地设定。这样就在透音孔18的内侧填充了吸音材料16b。
由于该结构，在本实施例的消音器10d中，当从排气系统的上游流入的水或在消音器10d内凝结的水附着在透音孔18上时，其必然会附着在位于透音孔18内侧的吸音材料16b的突出部36上。附着在该突出部36上的水由于毛细管现象而扩散到吸音材料16b的突出部36以外的部分。因此，吸音材料16b的突出部36不会继续浸水。
因此，即使水膜覆盖在透音孔18上，构成该水膜的水也会由吸音材料16b的突出部36扩散到吸音材料16b的其它部位，所以，覆盖在透音孔18上的水膜易于破裂。因此，在本实施例的消音器10中，即使从排气系统的上游流入的水或在消音器内凝结的水附着到透音孔，也能抑制水膜覆盖在透音孔上。
(5)第五实施例
使用图11、图12及图13说明本实施例的消音器10e。在图11中示出内管的剖视图，在图12中示出由图11中的双点划线I围起来的内管周壁的放大剖视图，在图13中示出从箭头D所示的方向观察图11中示出剖面的内管的视图。而且，在图14中示出变形例的消音器的内管的剖视图。本实施例的消音器10e关于在内管上设置使废气流偏转的偏流部件这点上，与第一实施例的消音器10不同，在下面将进行详细说明。另外，对于与第一实施例的消音器10相同的结构，采用相同的符号并省略说明。
在内管14上设置使废气流偏转的偏流部件，以使废气流不会直接接触透音孔18。偏流部件设置在内管14内，并以包含水分的废气流不直接碰到透音孔18的方式配置，由此，可以尽量抑制包含在废气流中的水分附着在透音孔18上。在本实施例的消音器10中，通过在内管14内设置偏流部件并以使废气流不直接接触透音孔18的方式构成，能抑制水膜覆盖在透音孔18上。
在本实施例中，作为偏流部件，如图11所示，在内管内壁15的、紧邻透音孔18的上游侧突出地设置百叶板38。详细地说，如图12所示，百叶板38从紧邻透音孔18的上游侧朝向内管轴心F、且向下游方向(箭头D所示的方向)倾斜地突出。
如图12中箭头J所示，沿着内管内壁15流动的废气流在紧邻透音孔18的上游处、通过百叶板38向包含内管轴心F的一侧偏转。因此，在内管14f内流动的废气流不会直接接触位于紧邻百叶板38的下游处的透音孔18，从而包含在排气中的水分难以附着到其上。
此外，如图13所示，百叶板38最好以在内管内壁15的整个圆周上连续的方式配置成环状。如此构成为环状的百叶板38不仅能使内管14f内的废气流偏转，而且能用作加强内管14f的“肋板”。通过由该百叶板38加强内管14f，可以使内管14f的刚性提高，结果可以将内管14f的周壁13设定成较薄的壁。
另外，虽然在本实施例的消音器10e中，作为以使废气流不直接接触透音孔18的方式使废气流偏转的偏流部件，设置从紧邻透音孔18的上游侧突出的百叶板，但是偏流部件不限于此。
例如，如图14所示的变形例那样，也可以在内管14g上设置将废气流导向未形成有透音孔18的区域39的导流板40。导流板40为设置在内管14g的上游侧端部41的内壁15上的板状部件，相对于流入内管14g的废气的流动方向(箭头D所示)倾斜地设置。如图14中箭头K所示，流入内管14g的上游侧端部41的废气流通过导流板40发生偏转，被导向未形成有透音孔18的区域39(图中，由单点划线包围的区域)。
另外，所谓未形成有透音孔18的区域39是指位于内管14g的上游侧端部41的下游侧、且除去形成透音孔18的区域43(在图中，由双点划线包围)的区域。导流板40使流入内管14g的废气流偏转，以使废气流避开该“形成透音孔18的区域43”。
这样，废气流不会直接接触“形成透音孔18的区域43”。因此，包含在废气中的水分难以附着到透音孔18上。
如以上说明的那样，在本实施例的消音器10e中，由于在内管14g内设置从紧邻透音孔18的上游侧突出的百叶板38或在上游侧端部41设置导流板40，所以水分难以附着到透音孔18上，从而能抑制水膜覆盖在透音孔上。
(6)第六实施例
使用图15说明本实施例的消音器10f。在图15中模式地示出消音器的纵剖面。本实施例的消音器10f在设置产生沿着内管内壁的回旋流的回旋流产生部件这点上，与第一实施例的消音器10不同，在下面将进行详细说明。另外，对于与第一实施例的消音器10相同的结构，采用相同的符号并省略说明。
在本实施例中，如图15所示，回旋流产生部件44为呈螺旋状的板状部件，并设置在内管14h内的上游侧端部41。该螺旋状的板状部件产生沿着内管内壁15回旋的回旋流。如图中箭头D所示，流入内管14h的上游侧端部41的废气流通过板状部件以内管轴心F为中心回旋。如图中箭头L所示，该回旋的废气流(回旋流)一边沿着内管内壁15回旋，一边向下游方向流动。以内管14h的轴心为中心、朝向内管内壁15的离心力作用在沿着内管14h内回旋的废气上。
因此，在本实施例的消音器10f中，即使水膜覆盖在透音孔上，由于废气被压向水膜，水膜也易于破裂。因此，本实施例的消音器10能抑制水膜覆盖在透音孔上。
这里，如图15所示，透音孔18f最好形成为沿着产生的回旋流的流向的形状。即，以回旋流的流动方向(箭头L所示)和透音孔18f的长度方向一致的方式设定透音孔18。
通过如此设定透音孔18f的形状，即使水膜覆盖在透音孔18上，由于沿着内管内壁15流动的废气流(回旋流)，水膜会向透音孔18f的长度方向偏转、变形，产生水膜变薄的部位，从而水膜也更容易破裂。
(7)第七实施例
使用图16～图19说明本实施例的消音器10g。在图16中模式地示出消音器的纵剖面，在图17中示出设置在消音器上的涡流产生部件的一个例子。而且，在图18中示出变形例的消音器的内管的剖视图，在图19中示出从箭头D所示的方向观察图18中示出剖面的内管的视图。本实施例的消音器10g在设置产生沿着内管内壁的涡流的涡流产生部件这点上，与第一实施例的消音器10不同，在下面将进行详细说明。另外，对于与第一实施例的消音器10相同的结构，采用相同的符号并省略说明。
在内管14i上设置用于在内管14i的内壁15的附近产生涡流的涡流产生部件。涡流产生部件在透音孔18的上游侧产生涡流48。产生的涡流48沿内管14的内壁15向下游方向流动、到达透音孔18。由于到达透音孔18的涡流48产生的紊流，水膜难以覆盖在透音孔18上，即使水膜覆盖在透音孔18上，由于涡流产生的紊流碰撞水膜，也能破坏水膜。在本实施例的消音器10g中，通过在内管14i上设置涡流产生部件，以在内管内壁15附近产生涡流，能抑制水膜覆盖在透音孔上。
在本实施例中，作为涡流产生部件，如图16所示，卡曼涡流产生部件46设置在内管14i的上游侧端部41。例如，如图17所示，卡曼涡流产生部件46可以由具有厚度的板状部件构成，而且以通过内管14i的轴心F的方式配置在内管14i内。
从箭头D所示的方向流入内管14i内的废气流由卡曼涡流产生部件46分流成上下两部分气流(在图中，由箭头M1、M2表示)。这两部分气流在卡曼涡流产生部件46的下游端46e处剥离，交替产生涡流48。该卡曼涡流48向下游流动并到达透音孔18。对于透音孔18，由于涡流48产生的紊流，水膜难以覆盖在其上，另外，即使覆盖了水膜，涡流48产生的紊流也能破坏水膜。
另外，在本实施例的消音器10g中，虽然由卡曼涡流产生部件46在内管内壁15附近产生涡流，但是涡流产生部件不限于此。
例如，如图18及图19所示的变形例那样，也可以在内管内壁15的附近设置产生涡流51的突起50。如图18所示，突起50设置在每个透音孔18的紧邻孔的上游侧。而且，如图19所示，突起50从内管内壁15向内管轴心F突出。突起50的形状设定为沿着内管14j的内壁15的流动尽可能易于剥离的形状。
从箭头D所示的方向流入内管14j内的废气流中、沿着内管内壁15的气流(如图18中的箭头N所示)撞击突起50，从内壁15剥离，产生涡流51(紊流)。该涡流51到达处于紧邻突起50的下游处的透音孔18。这样，能抑制水膜覆盖在透音孔上。
(8)第八实施例
使用图20～图22说明本实施例的消音器10h。在图20中模式地示出消音器的纵剖面。而且，在图21中示出变形例的消音器的内管的纵剖面，在图22中示出从箭头D所示的方向观察图21中示出剖面的内管的视图。本实施例的消音器10h在具有使流入内管的废气的一部分从上游侧的透音孔流到吸音室的导流机构这点上，与第一实施例的消音器10不同，在下面将进行详细说明。另外，对于与第一实施例的消音器10相同的结构，采用相同的符号并省略说明。
导流机构使在内管14内流动的废气的一部分经上游侧的透音孔18g从内管14内流出到吸音室17。即，导流机构在上游侧的透音孔18g、形成从内管14内朝向吸音室17的废气流。如果除去透音孔18g、18h，则吸音室17为由内管外壁和外壳内壁包围的封闭空间，所以从上游侧的透音孔18g流出到吸音室17的废气从下游侧的透音孔18h再次流入内管14内。在下游侧的透音孔18h处形成从吸音室17朝向内管14内的废气流。
这样，通过在消音器10h内设置导流机构，内管14内的废气的一部分能形成从内管14内经上游侧的透音孔18g流到吸音室17、然后从下游侧的透音孔18h再次流入内管14内的废气流。由于在上游侧及下游侧双方的透音孔18g、18h处形成从其中流过的废气流，所以水膜难以覆盖在透音孔18g、18h上，而且，即使水膜覆盖在透音孔上，穿过透音孔18g、18h的废气流也能破坏水膜。这样，在本实施例的消音器10h中，能抑制水膜覆盖在透音孔上。
在本实施例中，如图20所示，作为导流机构，在内管14k中形成节流部52。节流部52为形成在内管14k内的流路的截面(与内管14的轴心F垂直相交的截面)的面积比其它部位的小的部分，其设置在内管14k的中途。在该节流部52的上游侧及下游侧分别形成透音孔18g、18h。
当废气从箭头D所示的方向流入时，内管14k内的节流部52上游侧的压力上升。另一方面，与节流部52上游侧相比，内管14k内的节流部52下游侧的压力变低。这样，通过在内管14k内形成节流部52，在节流部52的上游侧和下游侧之间会产生压力差。由于该压力差，在内管14k内的节流部52的上游侧流动的废气的一部分从上游侧的透音孔18g流出到吸音室17。另外，如图20中的箭头P所示，流到吸音室17的废气在吸音室17内向下游方向流动、从下游侧的透音孔18h流入内管14k内的节流部52的下游侧。
这样，在本实施例的消音器10h中，通过在内管14k内设置节流部52，能形成以从内管14k内朝向吸音室17的方式穿过上游侧的透音孔18g的废气流、和以从吸音室17朝向内管14k的方式穿过下游侧的透音孔18h的废气流。因此，水膜难以覆盖在上游侧及下游侧的透音孔18g、18h上，即使水膜覆盖在其上，穿过透音孔18g、18h的废气流也能破坏水膜。
另外，在本实施例的消音器10h中，虽然通过在内管14k内形成节流部52使废气的一部分通过上游侧的透音孔18g流到吸音室17，但是导流机构不限于此。
例如，如图21及图22所示的变形例那样，也可以设置与上游侧的透音孔18g对应的导管54。如图21所示，导管54与上游侧的各透音孔18g对应地设置在内管141的内壁15。而且，如图22所示，导管54从内管141的内壁15向内管141的轴心F突出，并朝向上游侧开口。
从箭头D所示的方向流入内管141内的废气流中、沿着内管内壁15的气流(图21中箭头Q所示)从导管54的开口通过(上游侧的)透音孔18、流出到吸音室17。由于流出到吸音室17的废气使吸音室17内的压力上升，所以如图21中的箭头R所示，流到吸音室17的废气经下游侧的透音孔18h再次流入内管141内。
这样，通过在上游侧的每个透音孔18处设置在上游侧具有开口的导管54，能形成流过上游侧的透音孔18的废气流和流过下游侧的透音孔18的废气流。结果，能抑制水膜覆盖在透音孔上。
(9)第九实施例
使用图23说明本实施例的消音器10i。在图23中模式地示出消音器及其周边装置。本实施例的消音器10i在具有将气体注入吸音室的气体注入机构这点上，与第一实施例的消音器10不同，在下面将进行详细说明。另外，对于与第一实施例的消音器10相同的结构，采用相同的符号并省略说明。
与从排气系统的上游流入内管14的废气流分开、气体注入机构将气体从消音器10i的外部直接注入到吸音室17内。由于注入的气体的压力设定得比内管14内的压力高，所以当将气体注入到吸音室17中时，吸音室17内的气体从透音孔18流入到内管14内。这样，通过将气体注入到吸音室17内，能形成以从吸音室17内朝向内管14内的方式流过透音孔18的气流。
因此，水膜难以覆盖在透音孔18上，而且，即使水膜覆盖在其上，流过透音孔18的气流也能破坏水膜。结果，本实施例的消音器10能抑制水膜覆盖在透音孔上。
在本实施例中，作为气体注入机构，如图23所示，设置绕过燃料电池82而直接连接氧化气体供给通路87和吸音室17内的旁通流路60。旁通流路60的一端连接到气体排出口57上，该排出口57设置在连接鼓风机86和燃料电池主体82a的氧化气体供给通路87上；旁通流路的另一端连接到设置在外壳12c上的气体注入口58。通过如此连接旁通流路60，可以使氧化气体供给通路87和外壳12内的吸音室17连通。
在图中，如箭头S所示，鼓风机86通过氧化气体供给通路87将氧化气体(空气)供给燃料电池主体82a，与此同时，还将氧化气体从氧化气体供给通路87供给旁通流路60(图中、箭头T所示)。如箭头U所示，供给旁通流路60的氧化气体从外壳12的气体注入口58流入吸音室17内。另一方面，供给燃料电池主体82a的氧化气体作为废气从燃料电池主体82a排出，由调整阀82b调整流量，然后如箭头D所示，流入消音器10i的内管14内。
这里，沿旁通流路60流动的氧化气体的压力(注入吸音室的氧化气体的压力)设定得比在内管14内流动的废气的压力高，所以从气体注入口58流入吸音室17内的氧化气体通过透音孔18从吸音室17流入内管14内。
这样，在本实施例的消音器10中，通过设置直接连接消音器10外的氧化气体供给通路87和吸音室17内的旁通通路60，能形成以从吸音室17朝向内管14内的方式流过透音孔18的气流。这样，能抑制水膜覆盖在透音孔上。
另外，在本实施例中，虽然从氧化气体供给通路将氧化气体导出到旁通流路，然后将其注入吸音室，但是结构不限于此。例如，也可以在间歇地放出阳极气体(氢)的阳极排气阀处设定气体排出口，并连接旁通流路，由此将阳极气体注入吸音室。在这种情况下，朝向吸音室间歇地供给气体，由此可以通过注入时产生的压力波破坏覆盖在透音孔18上的水膜。
而且，也可以在本实施例的旁通流路60中设置阀(图中未示出)，并瞬时地进行开闭。通过阀的瞬时开闭在阀下游的氧化气体中产生压力波。该压力波通过吸音室17传递到透音孔18，由此能破坏覆盖在透音孔上的水膜。
而且，也可以瞬时地开闭调整阀82b。通过调整阀82b的瞬时开闭，在如图中箭头D所示的流入内管14的废气中产生压力波。该压力波从内管14传递到透音孔18，由此能破坏覆盖在透音孔上的水膜。
(10)第十实施例
使用图24及图25说明本实施例的消音器10j。在图24中示出内管14的纵剖面，在图25中示出从箭头D所示的方向观察图24中示出剖面的内管14的视图。本实施例的消音器10j在朝向内管的轴心突出地形成透音孔及透音孔的周边部位这点上，与第一实施例的消音器10不同，在下面将进行详细说明。另外，对于与第一实施例的消音器10相同的结构，采用相同的符号并省略说明。
在本实施例中，如图24及图25所示，透音孔18i及其周边部位62从内管14m的内壁15朝向内管轴心F突出地设置。沿内管14的内壁15流动的废气(如箭头V所示)由于透音孔18i的其周边部位62而向内管轴心F侧偏转，从而在透音孔18i和内管轴心F之间形成流动较快的缩流区域64(在图24中由双点划线包围)。即，透音孔18i被暴露在快速流动的废气流中。
这样，在本实施例的消音器10j中，即使水膜覆盖在透音孔18i上，由于透音孔18i暴露在较快流动的气流中，所以水膜向下游方向偏转、变形，出现水膜变薄的部位，从而透音孔18i的水膜也易于破裂。结果，能抑制水膜覆盖在透音孔上。
(11)第十一实施例
使用图26及图27说明本实施例的消音器10k。在图26中模式地示出消音器的纵剖面，在图27中模式地示出构成该消音器的内箱的透视图。本实施例的消音器10k在下面这点上与第一实施例的消音器10不同，即，具有排出气体从其中流过的外壳、和在壁面形成有多个通孔并在内部填充吸音材料的内箱，而且该内箱跨越外壳的整个流路截面设置，这在下面将进行详细说明。
如图27所示，内箱66为大致长方形的硬质壳体，在其壁面68上形成多个通孔18j。详细地说，在构成内箱66的壁面68中的、上游侧壁面68a和与其相对的下游侧壁面68b上形成通孔18j，气体能从上游侧壁面68a向下游侧壁面68b流动。在这些内箱壁面68的内侧、即在内箱66的内部填充吸音材料16，由此作为吸音室17发挥作用。
如图26所示，以上说明的内箱66被收容、保持在外壳12d的内侧。在外壳12d的内侧形成有流路70，并以堵塞该流路70的方式配置内箱66。详细地说，沿着外壳12d内的流路70的整个截面设置内箱66的、具有通孔18j的壁面68(上游侧壁面68a、下游侧壁面68b)。
通过如此构造消音器10k，如图中箭头W所示，从外壳12d中流过的所有废气通过内箱壁面68的通孔18j和位于内部的吸音室17。这样，在本实施例的消音器10k中，能抑制水膜覆盖在通孔18j上。
另外，内箱66及外壳12d的形状最好以内箱66的具有通孔18j的壁面68尽可能宽的方式设定。通过尽量宽地确保内箱66的具有通孔18j的壁面68，并与此对应地多设定通孔18j，能降低废气通过内箱66时产生的压力损失。
(12)第十二实施例
使用图28及图29说明本实施例的消音器10m。在图28中示出消音器的纵剖面，在图29中示出从箭头D所示的方向观察构成该消音器的板状部件的视图。本实施例的消音器10m具有排出气体从其中流过的壳体和形成多个通孔的板状部件，该消音器关于板状部件在与废气流动方向垂直的面上分隔壳体内部这点上，与第一实施例的消音器10不同，在下面将进行详细说明。
如图29所示，板状部件72为大致呈圆形的硬质板材，在其壁面73上形成多个通孔18k。另一方面，如图28所示，在壳体74的内部形成截面大致呈圆形的流路75。板状部件72以在与废气流动方向(箭头D所示的方向)垂直的面上分隔该壳体74内部的流路75的方式、在壳体74内部设置多个。即，板状部件72的通孔18k在与废气的流动方向相同的方向上贯通。
从箭头D所示的方向流入的废气流如箭头X所示地穿过板状部件72的通孔18k。箭头D示出的废气流为在排气系统上游产生的紊流，该紊流从形成在板状部件72上的多个通孔18k中通过而被整流。这样，紊流每次通过各板状部件的通孔18k都被整流，由此从排气系统上游传递到壳体74内部的声音被消音。
在本实施例的消音器10m中，由于流入的废气必定通过板状部件72的通孔18k，所以能抑制水膜覆盖在通孔18k上。结果在不使用吸音材料的情况下，就能发挥所需的消音性能。
如上所述，根据本发明的燃料电池用消音器可用作设置在燃料电池的排气系统中的消音器。

Claims (2)

1.一种燃料电池用消音器，设置在排出来自燃料电池的废气的排气系统中，其中，具有：
内管，其在周壁形成有多个透音孔，废气从该内管中流过；和
外壳，其以离开内管周壁规定间隔地包围该内管的方式配置，并在其与内管之间填充吸音材料而构成吸音室，
透音孔的内径为3mm以上、深度为1.2mm以下，而且在透音孔之间形成加强内管的肋板。
2.如权利要求1所述的燃料电池用消音器，其中，内管上的透音孔的周缘部与其它部位相比壁厚形成得较薄。
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