DE112006000693B4

DE112006000693B4 - Schalldämpfer für Brennstoffzelle

Info

Publication number: DE112006000693B4
Application number: DE112006000693T
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Kondo; Kazunori Yanagihara; Hideaki Taniguchi; Takashi Kato; Kiyohiko Nagae
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-03-24
Filing date: 2006-03-09
Publication date: 2011-09-08
Anticipated expiration: 2026-03-10
Also published as: JP4464854B2; US7743883B2; JP2006266164A; DE112006000693T5; WO2006100990A1; KR20070105369A; US20080185218A1; CN101146982B; KR100953963B1; CN101146982A

Abstract

Schalldämpfer (10) für eine Brennstoffzelle (82), der in einem Abgassystem (88) vorgesehen ist, um Abgas aus der Brennstoffzelle (82) auszutragen und der Folgendes aufweist: ein Innenrohr (30) aus Metall mit einer Umfangswand (36), in der eine Vielzahl von Schall übertragenden Öffnungen (32) ausgebildet sind, durch welches das Abgas in axialer Richtung (Y) strömt; und eine Ummantelung (12) aus Harz, die so ausgebildet ist, dass sie das Innenrohr (30) in einem festgelegten Abstand zur Umfangswand (36) umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (12) aufweist: einen Aufnahmeabschnitt (14), in dem sich ein Schall absorbierendes Material (45) zwischen der Ummantelung (12) und dem Innenrohr (30) befindet, einen Wasseraustragungsabschnitt (16), der so angeordnet ist, dass er auf den unteren Abschnitt (38) des Innenrohrs (30) in vertikaler Richtung (Z) gerichtet ist, und in dem sich kein Schall absorbierendes Material (45) zwischen der Ummantelung (12) und dem Innenrohr (30) befindet,...

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schalldämpfer, der in einem Abgassystem einer Brennstoffzelle vorgesehen ist, und genauer eine Konstruktion, mit der Wasser, das durch die Kondensierung von im Abgas enthaltener Feuchtigkeit erzeugt wird, aus dem Schalldämpfer ausgetragen wird.
STAND DER TECHNIK
In einer Brennstoffzelle reagieren ein Brenngas, das einer Anode zugeführt wird, und ein Oxidationsgas, das einer Kathode zugeführt wird, um Elektrizität in einem Elektrolytfilm zu erzeugen, und gleichzeitig wird Feuchtigkeit erzeugt. Die erzeugte Feuchtigkeit wird zusammen mit dem Brenngas und dem Oxidationsgas, die nicht für die Reaktion verwendet wurden, als Brennstoffzellen-Abgas von einem vorgegebenen Abgassystem, das mit der Brennstoffzelle verbunden ist, ausgetragen. In dem genannten Abgassystem kommt es vor, dass Luftstromgeräusche mit relativ hoher Frequenz, wie 500 bis 2000 Hz, erzeugt werden. Um diese Luftstromgeräusche zu verringern, wird häufig ein Schalldämpfer vom Schall absorbierenden Typ, der innen mit einem Schall absorbierenden Material (einem Schall dämpfenden Material), wie Glaswolle, gefüllt ist, in einem Abgassystem eines Brennstoffzellen-Fahrzeugs und dergleichen eingebaut.
Der genannte Schalldämpfer weist beispielsweise eine sektionale Struktur auf, wie in 7 dargestellt. Dieser Schalldämpfer 100 weist ein Innenrohr 102 auf, durch das Abgas von der Brennstoffzelle strömt, und eine Ummantelung, die diesen umgibt, und ein Schall absorbierendes Material 106, wie Glaswolle, ist zwischen das Innenrohr und die Ummantelung gefüllt. Mehrere Schall übertragende Öffnungen 108 sind in der Umfangswand des Innenrohrs 102 ausgebildet. Der Schall, der von den Schall übertragenden Öffnungen 108 zum Schall absorbierenden Material 106 ausgesendet wird, wiederholt Streuung und Interferenz im Schall absorbierenden Material 106 und wird gedämpft, so dass der Schall vom Schall absorbierenden Material 106 absorbiert wird.
Eine große Menge an erzeugter Feuchtigkeit ist im Abgas der Brennstoffzelle enthalten. Es kommt vor, dass diese Feuchtigkeit im Inneren des Schalldämpfers kondensiert und tropft, oder dass Wasser, das auf der stromaufwärtigen Seite des Abgassystems kondensiert, in den Schalldämpfer fließt, und das Wasser sich im unteren Teil (im Folgenden als Bodenabschnitt) in vertikaler Richtung sammelt. In diesem Fall kommt es vor, dass das Schall absorbierende Material, das in den Bodenabschnitt des Schalldämpfers gefüllt wurde, das Wasser absorbiert und festhält (im Folgenden als „enthält Wasser” ausgedrückt), so dass die vorgegebene Schallabsorptionsleistung nicht gezeigt werden kann und die Schalldämpfungsleistung des Schalldämpfers gesenkt ist.
Als Stand der Technik in dieser Hinsicht schlägt JP-A-2002-206413 einen Schalldämpfer 120 vor. Wie in 8 dargestellt, ist beim Schalldämpfer 120 das Innere des Schalldämpfers 120 in der vertikalen Richtung durch eine Trennplatte 124 mit einer durchgehenden Öffnung 123 in oben und unten aufgeteilt, so dass eine Schallabsorptionskammer 126 und eine Ausdehnungskammer 128 ausgebildet werden. Ein Innenrohr 130 mit Schallübertragungsöffnungen 136 ist im Inneren der Schallabsorptionskammer 126 angeordnet, und ein Schallabsorptionsmaterial ist so eingefüllt, dass es das Innenrohr 130 umgibt. Mit dieser Konstruktion kann auch dann, wenn das Schallabsorptionsmaterial 126 unter dem Innenrohr 130 in der vertikalen Richtung Wasser enthält, das Wasser durch die durchgehende Öffnung 123 der Trennplatte 124 in die Ausdehnungskammer 128 tropfen. Das in die Ausdehnungskammer 128 getropfte Wasser wird sukzessive durch eine Rohrleitung 134 aus dem Schalldämpfer nach außen ausgetragen.
Obwohl in dem in 8 dargestellten Schalldämpfer das Wasser zwar vom Schallabsorptionsmaterial an der unteren Seite der Schallabsorptionskammer in die Ausdehnungskammer tropft, besteht trotzdem das Problem, dass eine Region, wo das Schall absorbierende Material Wasser enthält, weit wird. Das Wasser, das im Schall absorbierenden Material enthalten ist, schließt Wasser ein, das von der stromaufwärtigen Seite des Abgassystems entlang der Innenwand des Innenrohrs fließt, und Wasser, das an der Innenwand des Innenrohrs kondensiert und abtropft. Dieses zufließende Wasser tropft durch die Schall übertragenden Öffnungen des Innenrohrs und bleibt besonders im Schall absorbierenden Material, das unterhalb des Innenrohrs vorliegt. Das Wasser enthaltende Schallabsorptionsmaterial besteht aus Fasern mit geringem Durchmesser, wie Glaswolle, und eine Lücke zwischen den Fasern ist in der Regel ebenfalls klein. Da in den genannten Fasern Kapillarkräfte wirken, kommt es vor, dass Wasser nicht nur in das Schall absorbierende Material unterhalb und um das Innenrohr herum gezogen und absorbiert wird, sondern auch in das Schall absorbierende Material oberhalb des Innenrohrs.
Wie gesagt, kann in dem in 8 dargestellten Schalldämpfer durch den Abgasstrom, der aus den Schall übertragenden Öffnungen des Innenrohrs zuströmt, Wasser in gewissem Umfang von dem Wasser enthaltenden Schall absorbierenden Material in die Ausdehnungskammer tropfen, aber da die Wasser enthaltende Region in dem eingefüllten Schallabsorptionsmaterial weit ist, war es für das Schallabsorptionsmaterial bisher schwierig, die vorgegebene Schallabsorptionsleistung zu zeigen.
Die JP-A-2004-093462 offenbart einen weiteren Schalldämpfer für Brennstoffzellen im Abgassystem einer Brennstoffzelle.
Aus der DE 32 41 887 C1 ist zudem ein Abgasschalldämpfer für Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen bekannt. Dieser Schalldämpfer weist ein die Schalldämpfer-Kammern im Gehäuse durchsetzenden, gegebenenfalls umgelenkten Abgasrohr auf, das über eine Vielzahl von Öffnungen mit den Schalldämpfer-Kammern in Verbindung steht, wobei das Abgasrohr wenigstens eine Düse enthält, die über eine Saugöffnung mit dem bodenseitigen Kondensatsammelbereich des Schalldämpfer-Gehäuses verbunden ist.
Ähnliche Anordnungen sind zudem aus der JP-U-1-71122 und der JP-U-2-69011 bekannt.
Die US 4,513,841 A lehrt schließlich einen Schalldämpfer für einen Verbrennungsmotor, der die thermische Belastung, die aus unterschiedlicher thermischer Belastung der im Schalldämpfer vorhandenen Teile resultiert, verteilt. Dieser Schalldämpfer weist einen Außenzylinder auf, sowie zwei Innenrohre, die ineinander verschiebbar sind und in den Außenzylinder hineinragen und eine Anzahl darin ausgebildeter kleienr Löcher aufweisen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Der vorliegenden Erfindung liegt, ausgehend vom bekannten Stand der Technik, die Aufgabe zugrunde, einen Schalldämpfer zu schaffen, der so aufgebaut ist, dass in einem Schallabsorptionsmaterial, das in seinem Inneren vorhanden ist, eine Wasser aufnehmende Region schmal wird.
Diese Aufgabe wird gelöst mit dem Schalldämpfer gemäß dem Anspruch 1, weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein erfindungsgemäßer Schalldämpfer für eine Brennstoffzelle, der in einem Abgassystem vorgesehen ist, um Abgas aus der Brennstoffzelle auszutragen weist ein Innenrohr aus Metall mit einer Umfangswand, in der eine Vielzahl von Schall übertragenden Öffnungen ausgebildet sind, durch welches das Abgas in axialer Richtung strömt; sowie eine Ummantelung aus Harz, die so ausgebildet ist, dass sie das Innenrohr in einem festgelegten Abstand zur Umfangswand umgibt, auf. Die Ummantelung weist dabei einen Aufnahmeabschnitt auf, in dem sich ein Schall absorbierendes Material zwischen der Ummantelung und einem Innenrohr befindet, und einen Wasseraustragungsabschnitt, der so angeordnet ist, dass er in der vertikalen Richtung auf einen unteren Abschnitt des Innenrohrs gerichtet ist, und in dem kein Schall absorbierendes Material sich in der Ummantelung und dem Innenrohr befindet. Der Wasseraustragungsabschnitt ist so ausgebildet, dass er Wasser, das in die Ummantelung fließt, aufnimmt und das Wasser aus der Ummantelung hinaus fließen lässt. Es befindet sich kein Schall absorbierendes Material in einem Raum zwischen dem unteren Teil des Innenrohrs und dem darauf gerichteten Wasseraustragungsabschnitt. Auch wenn der Wasseraustragungsabschnitt Wasser, das in die Ummantelung fließt, aufnimmt, absorbiert kein Schall absorbierendes Material innerhalb des Schalldämpfers Wasser vom Wasseraustragungsabschnitt bzw. enthält es dieses, da sich kein Schall absorbierendes Material im Wasseraustragungsabschnitt befindet. Ferner ist ein erster Rohraufnahmeabschnitt, der auf einer stromabwärtigen Seite des Abgassystems an der Ummantelung ausgebildet ist, und ein zweiter Rohraufnahmeabschnitt, der auf einer stromaufwärtigen Seite des Abgassystems an der Ummantelung ausgebildet ist, an der Ummantelung vorgesehen. Der erste Rohraufnahmeabschnitt, der zweite Rohraufnahmeabschnitt, der Aufnahmeabschnitt und der Wasseraustragungsabschnitt sind dabei einstückig geformt, wobei ein Ende des Innenrohrs in den ersten Rohraufnahmeabschnitt der Ummantelung pressgepasst und darin fixiert ist, wobei ein Ende eines Verbindungsrohrs, das aus Metall besteht, in den zweiten Rohraufnahmeabschnitt der Ummantelung pressgepasst und darin fixiert ist, und wobei das andere Ende des Verbindungsrohrs verschiebbar in das andere Ende des Innenrohrs eingepasst ist.
Vorzugsweise ist das Innenrohr in Bezug auf die Ummantelung so angeordnet, dass ein Abstand zwischen der Umfangswand des Innenrohrs und dem Aufnahmeabschnitt der Ummantelung in vertikaler Richtung größer ist als ein Abstand zwischen der Umfangswand und dem Wasseraustragungsabschnitt der Ummantelung. Auf diese Weise kann ein relativ weiter Raum, um das Schall absorbierende Material anzubringen, zwischen der Oberseite des Innenrohrs in vertikaler Richtung und dem Aufnahmeabschnitt des Außenrohrs sichergestellt werden. Obwohl der Raum ohne Schall absorbierendes Material, der der Wasseraufnahme dient, zwischen dem Wasseraustragungsabschnitt und dem Innenrohr sichergestellt ist, kann eine relativ große Menge an Schall absorbierendem Material an der Oberseite des Innenrohrs platziert werden.
Vorzugsweise ist der Wasseraustragungsabschnitt der Ummantelung so gestaltet, dass er einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweist, der zur Außenseite der Ummantelung vorsteht. Auf diese Weise befindet sich der Wasseraustragungsabschnitt im Vergleich zum angrenzenden Teil der Ummantelung in vertikaler Richtung weiter unten. Somit kann der Wasseraustragungsabschnitt mehr Wasser speichern, ohne dass das Wasser mit dem Schall absorbierenden Material, das an dessen Umfangsrand vorliegt, in Kontakt kommen kann.
Vorzugsweise ist eine Schall übertragende Öffnung in einem in vertikale Richtung des Innenrohrs oberen Abschnitt der Innenrohr-Umfangswand ausgebildet und nicht in einem unteren Abschnitt der Umfangswand des Innenrohrs ausgebildet. Somit gerät Wasser, das von der stromaufwärtigen Seite des Abgassystems entlang des unteren Teils des Innenrohrs fließt, nicht vom Innenrohr in die Ummantelung, sondern wird direkt zur stromabwärtigen Seite des Abgassystems ausgetragen.
Vorzugsweise wird die Schall übertragende Öffnung in einem Teil der Umfangswand des Innenrohrs ausgebildet, die auf eine zwischen dem Ummantelungs-Aufnahmeabschnitt und dem Innenrohr ausgebildeten Schallabsorptionskammer gerichtet ist.
Vorzugsweise ist das Innenrohr in einem Winkel befestigt, so dass es in Abwärtsrichtung des Abgassystems geneigt ist. Auf diese Weise kann das Wasser, das in den unteren Teil des Innenrohrs und den Wasseraustragungsabschnitt der Ummantelung tropft, ungehindert in Stromabwärtsrichtung des Abgassystems dort entlang fließen.
Vorzugsweise ist der Befestigungswinkel des Innenrohrs auf 5 bis 10° gesetzt. Auf diese Weise kann Wasser aus dem unteren Teil des Innenrohrs und des Wasseraustragungsabschnitts der Ummantelung ausgetragen werden, ohne die Eignung des Schalldämpfers zum Einbau in einem Fahrzeug einzuschränken.
Vorzugsweise ist eine Wasseraustragsöffnung, die einen Raum zwischen dem Wasseraustragungsabschnitt der Ummantelung und dem Innenrohr und das Innere des Innenrohrs verbindet, im unteren Abschnitt des Innenrohrs auf der stromabwärtigen Seite des Abgassystems ausgebildet. Das Wasser, das in Stromabwärtsrichtung des Abgassystems entlang des Wasseraustragungsabschnitts fließt, kann von der Wasseraustragungsöffnung in die stromabwärtige Seite des Innenrohrs fließen und kann zusammen mit dem Wasser, das entlang des Innenrohrs fließt, aus dem Schalldämpfer ausgetragen werden.
Vorzugsweise ist ein Pufferelement bzw. Dämpferelement zwischen dem Innenrohr und der Ummantelung vorgesehen, um einen Kontakt zwischen beiden zu vermeiden. Auf diese Weise kann in dem Fall, dass das Innenrohr in der Ummantelung gleitet, verhindert werden, dass der Wasseraustragungsabschnitt der Ummantelung in direkten Kontakt mit dem Innenrohr kommt und dadurch ein abnormales Geräusch erzeugt.
Vorzugsweise ragt das Pufferelement von der unteren Seite in der vertikalen Richtung der Umfangswand des Innenrohrs vor und verläuft in axialer Richtung des Innenrohrs. Das Pufferelement kann den Kontakt zwischen dem Wasseraustragungs abschnitt und dem Innenrohr verhindern, ohne das Fließen von Wasser entlang des Wasseraustragungsabschnitts der Ummantelung zu verhindern.
Vorzugsweise ist ein Verbindungsrohr vorgesehen, um die Ummantelung und das andere Ende des Rohrs zu verbinden, und das Verbindungsrohr schließt einen Abschnitt mit großem Durchmesser, der in den zweiten Rohraufnahmeabschnitt der Ummantelung pressgepasst und in dieser fixiert ist, und einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser auf, der verschiebbar in ein Ende des Innenrohrs eingefügt wird, wobei die Ummantelung imd das amdere Emde des Innenrohrs miteinander verbunden sind. Nachdem das eine Ende des Innenrohrs in die Ummantelung pressgepasst und an dieser befestigt wurde, wird der Abschnitt des Verbindungsrohrs mit dem kleinen Durchmesser verschiebbar in das andere Ende des Innenrohrs eingefügt und der Abschnitt des Verbindungsrohrs mit dem großen Durchmesser wird in die Ummantelung pressgepasst und an dieser fixiert. Infolgedessen kann der Schalldämpfer, der in der Lage ist, den Unterschied des Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der Ummantelung und dem Innenrohr zu absorbieren, leicht verwirklicht werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine grobe perspektivische Darstellung einer Konstruktion eines Schalldämpfers gemäß einer Ausführungsform.
2 ist eine Längsschnittansicht des Schalldämpfers gemäß der Ausführungsform.
3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B von 2.
4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie C-C von 2.
5 ist eine Schnittansicht entlang der Linie G-G von 2 und ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem ein Verbindungsrohr in eine Innenwand eines Innenrohrs eingeführt ist.
6 ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B von 2 und ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem Wasser durch einen unteren Abschnitt des Innenrohrs und einen Wasseraustragungsabschnitt fließt.
7 ist eine Querschnittsansicht eines Schalldämpfers vom Schall absorbierenden Typ des Standes der Technik.
8 ist eine Längsschnittansicht eines Schalldämpfers, der in JP-A-2002-206413 offenbart ist.
9 ist eine grobe Darstellung der Konstruktion eines Brennstoffzellensystems.
BESTE WEISE ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung ausführlich mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben.
Zuerst wird die Konstruktion eines Abgassystems eines Brennstoffzellensystems, in dem ein Schalldämpfer 10 dieser Ausführungsform vorgesehen ist, grob mit Bezug auf 9 beschrieben. 9 zeigt grob die Konstruktion des Brennstoffzellensystems. Ein Brennstoffzellensystem 80 weist eine Brennstoffzelle 82, einen Wasserstofftank 84, um der Brennstoffzelle 82 Wasserstoffgas zuzuführen, ein Gebläse 86, um der Brennstoffzelle 82 Oxidationsgas zuzuführen, und ein Abgassystem 88 (in 9 durch eine Zweipunkt-Strichlinie dargestellt), um Abgas aus der Brennstoffzelle 82 auszutragen, auf.
Der Wasserstofftank 84 ist über einen Brenngas-Zufuhrweg 85 mit der Brennstoffzelle 82 verbunden, und die Strömungsrate des Wasserstoffgases (des Brenngases), das im Wasserstofftank 84 gespeichert ist, wird von einem Regler 90 angepasst und das Gas wird der Brennstoffzelle 82 durch ein Regelventil 92 zugeführt. Das Gebläse 86 ist dagegen über einen Oxidationsgas-Zufuhrweg 87 mit der Brennstoffzelle 82 verbunden, und die Luft (das Oxidationsgas) wird der Brennstoffzelle 82 zugeführt. In der Brennstoffzelle 82 reagieren das zugeführte Wasserstoffgas und die zugeführte Luft miteinander, um elektrische Energie zu erzeugen, und gleichzeitig wird Feuchtigkeit erzeugt.
Das Wasserstoffgas, das nicht für die Reaktion verwendet wird (im Folgenden als Anodenabgas bezeichnet), und die Luft, die nicht für die Reaktion verwendet wird (im Folgenden als Kathodenabgas bezeichnet), werden aus der Brennstoffzelle 82 zum Abgassystem 88 ausgetragen. Das Anodenabgas und das Kathodenabgas enthalten die von der Reaktion erzeugte Feuchtigkeit. Das Kathodenabgas strömt über einen Kathodenabgasweg 93 in eine Verdünnungseinheit 94. Dagegen durchströmt das Anodenabgas einen Anodenabgasweg 95 und strömt durch eine Umwälzpumpe 96 und ein Spülventil 98 in die Verdünnungseinheit 94. Das Anodenabgas und das Kathodenabgas vereinigen sich in der Verdünnungseinheit 94 und strömen als Feuchtigkeit enthaltendes Abgas durch ein Rohr 99 in einen Schalldämpfer 10.
Nun wird die Gliederung des Schalldämpfers 10 dieser Ausführungsform mit Bezug auf 1 und 2 beschrieben. 1 zeigt grob den Aufbau des Schalldämpfers 10, und 2 ist eine Längsschnittansicht des Schalldämpfers in Längsrichtung, angezeigt durch einen Pfeil Y in 1. Der Schalldämpfer 10 ist im Abgassystem des Brennstoffzellensystems installiert. In dem Fall, dass der Schalldämpfer 10 auf eine Brennstoffzelle angewendet wird, wird er mittels einer Klammer oder dergleichen aufgehängt und unter dem Boden im Heck des Fahrzeugs installiert. In der Zeichnung zeigt ein Pfeil X auf die linke Seite des Fahrzeugs, der Pfeil Y zeigt auf das Fahrzeugheck, und ein Pfeil Z zeigt auf die Fahrzeugoberseite. Wie in 2 dargestellt, ist der Schalldämpfer 10 so eingebaut, dass er einen Neigungswinkel von 5 bis 10° aufweist, so dass er in Stromabwärtsrichtung des Abgassystems (in der vom Pfeil Y angezeigten Richtung) in Bezug auf die horizontale Ebene des Fahrzeugs einschließlich der Pfeile X und Y nach unten geneigt ist.
Aus der Brennstoffzelle (nicht dargestellt) werden die Luft, die nicht für die Reaktion verwendet wird, und das Feuchtigkeit (Wasserdampf) enthaltende Abgas, das von der Brennstoffzelle erzeugt werden, aus dem angegebenen Abgassystem ausgetragen. Der Schalldämpfer 10 ist am Ende des Abgassystems vorgesehen, und das Abgas, welches die Feuchtigkeit und Wasser enthält, das durch Kondensierung der Feuchtigkeit im Abgas im Inneren des Abgassystems in Bezug auf den Schalldämpfer stromaufwärts erzeugt wird, strömt von der stromaufwärtigen Seite (der von einem Pfeil D in 1 dargestellten Seite) in den Schalldämpfer 10.
Die Teile des Schalldämpfers 10 dieser Ausführungsform werden jeweils mit Bezug auf 2, 3 und 4 beschrieben. 2 ist eine Längsschnittansicht des Schalldämpfers in Längsrichtung (dargestellt durch den Pfeil Y in 1). 3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B von 2 und 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie C-C von 2. Der Schalldämpfer 10 weist ein Innenrohr 30 auf, durch das das Abgas strömt, eine Ummantelung 12, die dieses umgibt, ein Schall absorbierendes Material 45, das sich zwischen dem Innenrohr 30 und der Ummantelung 12 befindet, ein Verbindungsrohr 50, um die stromaufwärtige Seite des Innenrohrs 30 und die Ummantelung 12 zu verbinden, und ein Gummipufferelement 60, um einen Kontakt zwischen dem Innenrohr 30 und der Ummantelung 12 zu vermeiden und um eine Lastübertragung abzupuffern. Im Folgenden werden die Einzelheiten des Schalldämpfers 10 mit Bezug auf 2 und 3 beschrieben. Als Beispiel wird der Schalldämpfer 10 beschrieben, der im Abgassystem des Brennstoffzellen-Fahrzeugs installiert ist, und die Formen und Ausrichtungen der jeweiligen Teile des Schalldämpfers 10 werden unter der Annahme beschrieben, dass der Schalldämpfer 10 unter dem Boden am Fahrzeugheck installiert ist.
Wie in 2 und 3 dargestellt, ist das Innenrohr 30 ein Rohr mit einem im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt, das aus Edelstahl besteht. Eine große Zahl von Schall übertragenden Öffnungen 32 sind als durchgehende kreisförmige Öffnungen mit einem Durchmesser von etwa 3 mm in einer Umfangswand des Innenrohrs 30 ausgebildet. In dem Fall, dass der Schalldämpfer 10 in einem Fahrzeug eingebaut wird, werden die Schall übertragenden Öffnungen 32 in einem oberen Abschnitt 37 ausgebildet. Der obere Abschnitt 37 schließt eine in der vertikalen Richtung des Innenrohrs 30 obere Hälfte ein. Der obere Abschnitt 37 ist auch ein Teil, das so angeordnet ist, dass es auf das Schall absorbierende Material 45 gerichtet ist. Wie in 2 dargestellt, sind die Schall übertragenden Öffnungen 32, die im oberen Abschnitt 37 ausgebildet sind, jeweils so angeordnet, dass sie vorgegebene Abstände aufweisen, und der obere Abschnitt 37 weist eine gitterartige Form auf. Übrigens ist im Innenrohr 30 ein Abschnitt, der vertikal tiefer ist als der obere Abschnitt 37 als unterer Innenrohrabschnitt 38 definiert.
In dem Fall, dass der Schalldämpfer 10 in dem Fahrzeug eingebaut wird, wird außerdem das Innenrohr 30 so angeordnet, dass es in Bezug auf die horizontale Fahrzeugebene in Stromabwärtsrichtung des Abgassystems geneigt ist. Das Innenrohr 30 ist in Bezug auf den Schalldämpfer 10 so angeordnet, dass Wasser, das in den unteren Abschnitt 38 des Innenrohrs 30 fließt, in Abwärtsrichtung des Abgassystems fließt.
Das Wasserdampf enthaltende Abgas strömt durch das Innenrohr 30. Das Abgas strömt in axialer Richtung (in der vom Pfeil D angezeigten Richtung) des Innenrohrs 30 von der stromaufwärtigen Seite des Abgassystems her. Da dieser Abgasstrom bestimmte Druckschwankungen aufweist, die von der stromaufwärtigen Seite des Abgassystems übertragen werden, wie vom Pfeil E in 3 dargestellt, geht eine Schallwelle (eine Druckwelle, die mit Schallgeschwindigkeit übertragen wird) von den Schall übertragenden Öffnungen 32 des Innenrohrs 30 zum Schall absorbierenden Material 45, das zwischen dem Innenrohr 30 und der Ummantelung 12 vorhanden ist, aus. Die Schallwelle, die auf das Schall absorbierende Material 45 trifft, wiederholt die Streuung und Interferenz im Schall absorbierenden Material 45 und wird gedämpft.
Dagegen ist, wie in 2 und 3 dargestellt ist, keine Schall übertragende Öffnung 32 im unteren Abschnitt 38 des Innenrohrs 30 ausgebildet. Wasser, das auf der stromaufwärtigen Seite des Abgassystems im Schalldämpfer 10 kondensiert, tropft durch Schwerkraft ab, fließt in Stromabwärtsrichtung des Abgassystems und wird im unteren Abschnitt 38 des Innenrohrs des Schalldämpfers 10 gesammelt. Dagegen kondensiert Feuchtigkeit in der Form von Wasserdampf im Abgas, das in den Schalldämpfer 10 strömt, an der Innenwand 40 des Innenrohrs 30 zu Wasser und tropft durch Schwerkraftwirkung ab, um sich im unteren Abschnitt 38 des Innenrohrs 30 zu sammeln.
Eine Schall übertragende Öffnung 32 ist im unteren Teil 38 des Innenrohrs, das in Stromabwärtsrichtung des Abgassystems nach unten geneigt ist, nicht ausgebildet. Somit fließt das Wasser, das im unteren Teil 38 des Innenrohrs gesammelt wurde, in Stromabwärtsrichtung des Abgassystems (in der Richtung, die vom Pfeil Y in 2 angegeben wird) entlang desselben. Das heißt, der untere Abschnitt 38 des Innenrohrs dient als „Abflussrohr”, durch das Wasser fließen kann.
Ein Ende 39 des Innenrohrs 30 auf der stromabwärtigen Seite des Abgassystems ist an der Ummantelung 12 befestigt. Eine Wasseraustragsöffnung 34 mit einem Durchmesser von etwa 15 mm ist auf einer unmittelbar weiter stromaufwärts gelegenen Seite des Endes 39 im unteren Abschnitt 38 des Innenrohrs ausgebildet.
Wie in 3 dargestellt, schließt die Ummantelung 12 einen Aufnahmeabschnitt 14, der mit einem bestimmten Abstand von der Umfangswand 36 des Innenrohrs ausgebildet ist, so dass er dieses umgibt und das Schall absorbierende Material 45 zwischen der Ummantelung und dem Innenrohr hält, und einen Wasseraustragungsabschnitt 16, der so vorgesehen ist, dass er auf den unteren Abschnitt 38 des Innenrohrs 30 gerichtet ist, ein.
Im Aufnahmeabschnitt 14 der Ummantelung 12 befindet sich das Schall absorbierende Material 45 zwischen der Ummantelung und dem Innenrohr 30. Der Aufnahmeabschnitt 14 ist so ausgebildet, dass er das Schall absorbierende Material 45 festhält. Die Schall übertragenden Öffnungen 32 sind in der Umfangswand 36 des Innenrohrs entsprechend dem Abschnitt, wo sich das Schall absorbierende Material im Wesentlichen befindet, ausgebildet. Das heißt, der Aufnahmeabschnitt 14 ist so vorgesehen, dass er auf den oberen Abschnitt 37 des Innenrohrs 30 gerichtet ist.
Dagegen ist der Wasseraustragungsabschnitt 16 im in Fahrzugrichtung unteren Teil in der Ummantelung 12 so ausgebildet, dass er einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweist, der in Durchmesserrichtung zur Außenseite hin vorsteht. Ein Raum 47, in dem sich kein Schall absorbierendes Material 45 befindet, ist zwischen dem Wasseraustragungsabschnitt 16 und dem unteren Abschnitt 38 des Innenrohrs ausgebildet. Der Wasseraustragungsabschnitt 16 ist im Vergleich zu einem Stufenabschnitt 15 der Ummantelung 12, die daran angrenzt, so ausgebildet, dass er eine bestimmte Tiefe nach unten in vertikaler Richtung aufweist. Wie in 2 dargestellt, werden der Wasseraustragungsabschnitt 16 und der Raum 47, die kein Schall absorbierendes Material 45 aufweisen, über im Wesentlichen die gleiche Länge in axialer Richtung gebildet wie der Aufnahmeabschnitt 14, in dem sich das Schall absorbierende Material 45 befindet. Wie in 2 dargestellt, sind außerdem der Wasseraustragungsabschnitt 16 und das Innenrohr 30 so angeordnet, dass sie parallel zueinander sind. Das heißt, in dem Fall, dass der Schalldämpfer 10 in einem Fahrzeug installiert wird, wird der Wasseraustragungsabschnitt 16 vertikal so angeordnet, dass er in Abwärtsrichtung des Abgassystems (in der vom Pfeil Y angezeigten Richtung) tiefer liegt.
Auf diese Weise nimmt der Wasseraustragungsabschnitt 16 das Wasser, das durch die Schall übertragenden Öffnungen 32 des Innenrohrs 30 strömt und kondensiert und zwischen das Innenrohr 30 und die Ummantelung 12 tropft, auf und lässt dieses Wasser entlang der Oberseite 17 in Abwärtsrichtung des Abgassystems fließen. Das Wasser, das entlang der Oberseite 17 des Wasseraustragungsabschnitts 16 in Abwärtsrichtung des Abgassystems fließt, fließt durch die Wasseraustragsöffnung 34 in das Innenrohr, wie vom Pfeil F in 4 dargestellt, und wird aus dem Schalldämpfer 10 ausgetragen.
Wie in 3 dargestellt, sind in vertikaler Richtung (in der vom Pfeil Z dargestellten Richtung) der Aufnahmeabschnitt 14 der Ummantelung 12 und der Wasseraustragungsabschnitt 16 so ausgebildet, dass der Abstand zwischen der Umfangswand 36 des Innenrohrs und dem Aufnahmeabschnitt 14 größer ist als der Abstand zwischen der Umfangswand 36 des Innenrohrs und dem Wasseraustragungsabschnitt 16. Das heißt, das Innenrohr 30 ist so angeordnet, dass es versetzt und näher an der Seite des Wasseraustragungsabschnitts 16 ist als am Aufnahmeabschnitt 14. Daher kann ein relativ großer Raum zwischen der Oberseite in vertikaler Richtung der Umfangswand 36 des Innenrohrs und dem Aufnahmeabschnitt 14 sichergestellt werden. Eine ausreichende Menge an Schall absorbierendem Material 45 kann in diesen Raum eingebracht werden. Im Schalldämpfer 10 wird der Raum 37, in den kein Schall absorbierendes Material 45 eingebracht wird, zwischen dem Wasseraustragungsabschnitt 16 und dem Innenrohr 30 sichergestellt, und eine große Menge an Schall absorbierendem Material 45 kann an der oberen Seite des Innenrohrs 30 eingebracht werden, und daher können sowohl die Wasseraustragungsleistung als auch die Schalldämpfungsleistung erreicht werden, ohne den Querschnitt der Ummantelung 12 zu vergrößern.
Außerdem sind der Aufnahmeabschnitt 14 der Ummantelung 12 und der Wasseraustragungsabschnitt 16 über das Stufenteil 15 der Ummantelung 12 miteinander verbunden, wie in 3 dargestellt. Der Spalt zwischen der Umfangswand 36 des Innenrohrs und dem Stufenteil 15 ist so eingestellt, dass er zur Seite des Wasseraustragungsabschnitts hin kleiner wird. Das heißt, der Abstand zwischen der Umfangswand 36 des Innenrohrs und dem Ende des Stufenteils 15 auf der Seite des Wasseraustragungsabschnitts 16 ist im Vergleich zu dem Abstand zwischen der Umfangswand des Innenrohrs und dem Ende des Stufenabschnitts 15 auf der Seite des Aufnahmeabschnitts 14 extrem klein eingestellt.
Auf diese Weise wird, wenn das Schall absorbierende Material 45 (beispielsweise Glaswolle) zwischen dem Innenrohr 30 und dem Aufnahmeabschnitt 14 der Ummantelung 12 eingebracht wird, verhindert, dass das Schall absorbierende Material 45 so angeordnet wird, dass es vom Aufnahmeabschnitt 14 zur Seite des Wasseraustragungsabschnitts 16 vorsteht. Da der Schalldämpfer 10 das Stufenteil 15 aufweist, wie angegeben, wird es einfacher, das Schall absorbierende Material 45 nur innerhalb des Aufnahmeabschnitts 14 der Ummantelung 12 anzuordnen.
Übrigens ist der Schalldämpfer 10 dieser Ausführungsform zwar so aufgebaut, dass das Stufenteil 15 zwischen dem Aufnahmeabschnitt 14 der Ummantelung 12 und dem Wasseraustragungsabschnitt 16 vorgesehen ist, aber die Erfindung ist nicht auf diese Konstruktion beschränkt. Wenn das Schall absorbierende Material nicht zum Wasseraustragungsabschnitt vorsteht, kann die Konstruktion so sein, dass keine Stufe zwischen dem Aufnahmeabschnitt und dem Wasseraustragungsabschnitt vorgesehen ist, und der Querschnitt der Ummantelung im Wesentlichen kreisförmig ist. Auf diese Weise können die Herstellungskosten der Ummantelung weiter gesenkt werden. Wenn eine solche Konstruktion übernommen wird, wird übrigens die axiale Mitte des Innenrohrs so angeordnet, dass sie in Bezug auf die axiale Mitte der Ummantelung vertikal nach unten versetzt ist.
Außerdem ist in der Ummantelung 12, um das Innenrohr 30 zu befestigen, wie in 2 dargestellt, ein Innenrohr-Aufnahmeabschnitt 18 an der stromabwärtigen Seite des Abgassystems ausgebildet, und ein Verbindungsrohr-Aufnahmeabschnitt 19 ist an der stromaufwärtigen Seite des Abgassystems ausgebildet. Die jeweiligen Teile der Ummantelung 12 werden aus Kunstharz gefertigt und werden mittels Blasformen einstückig geformt. Da die Ummantelung 12 ohne Anwendung einer Verbindungstechnik, wie Schweißen, aufgebaut werden kann, kann verhindert werden, dass ein Fluid in der Ummantelung 12 beispielsweise aufgrund einer Trennung des Verbindungsabschnitts austritt.
Der Innenrohr-Aufnahmeabschnitt 18 ist so ausgebildet, dass er gemäß der Querschnittsform des Innenrohrs 30 im Wesentlichen kreisförmig ist. Der Innendurchmesser des Aufnahmeabschnitts 18 ist so eingestellt, dass er im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Innenrohrs 30 mit einem vorgegebenen Einpassungsspalt gleich ist. Wenn das stromabwärtsseitige Ende 39 des Innenrohrs 30 in den Aufnahmeabschnitt 18 der Ummantelung 12 eingebracht und in Presssitz gebracht wird, wird das Innenrohr 30 an der Ummantelung 12 fixiert. Infolgedessen kann das Innenrohr 30 an der Ummantelung 12 fixiert werden, ohne eine relativ teure Verbindungsmethode, wie Schweißen, zu verwenden.
Übrigens kann der Innenrohr-Aufnahmeabschnitt 18 nicht nur auf der stromabwärtige Seite des Abgassystems vorgesehen sein, sondern auch auf der stromaufwärtigen Seite. In dem Fall, dass die Temperatur des Schalldämpfers verändert wird und die Ummantelung 12 und das Innenrohr 30 jeweils ausgedehnt oder kontrahiert werden, kann, wenn die Konstruktion so ist, dass die Spannung absorbiert werden kann, der Innenrohr-Aufnahmeabschnitt 18 sowohl an der stromaufwärtigen als auch der stromabwärtigen Seite der Ummantelung vorgesehen sein.
Andererseits ist an der Seite, die dem Innenrohr-Aufnahmeabschnitt 18 der Ummantelung gegenüber liegt, d. h. an der stromaufwärtigen Seite des Abgassystems, wie in 2 dargestellt, der Verbindungsrohr-Aufnahmeabschnitt ausgebildet. Das Verbindungsrohr 50 wird in den Verbindungsrohr-Aufnahmeabschnitt 19 pressgepasst und darin befestigt, so dass die Ummantelung 12 und das Innenrohr 30 verschiebbar befestigt werden. Im Folgenden wird eine Beschreibung mit Bezug auf 2 bis 5 gegeben. 5 ist eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie G-G von 2. 5 ist eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie G-G von 2 und zeigt einen Zustand, in dem das Verbindungsrohr 50 in die Innenwand 40 des Innenrohrs eingeführt ist.
Wie in 2 dargestellt, besteht das Verbindungsrohr 50 aus Metall und schließt einen Abschnitt 52 mit großem Durchmesser ein, der in eine Innenwand 41 des Verbindungsrohr-Aufnahmeabschnitts 19 der Ummantelung eingepresst ist, und einen Abschnitt 54 mit kleinem Durchmesser, der verschiebbar an der Innenwand 40 des Innenrohrs 30 festgehalten wird. Ein Gleitvorsprung 20 wie in 5 dargestellt ist an einem Teil ausgebildet, in den der Abschnitt 54 des Innenrohrs 30 mit dem kleinen Durchmesser gepresst wird. In dem Zustand, wo das Innenrohr 30 am Innenrohr-Aufnahmeabschnitt 18 der Ummantelung 12 fixiert ist, wird, wenn das Verbindungsrohr 50 in Innenrichtung (in der vom Pfeil D in 2 dargestellten Richtung) von der Außenseite des Schalldämpfers 10 her eingeführt wird, der Abschnitt 52 mit großem Durchmesser in den Verbindungsrohr-Aufnahmeabschnitt 19 der Ummantelung 12 eingepresst, und der Abschnitt 54 mit kleinem Durchmesser wird in die Innenwand 40 des Innenrohrs 30 eingepasst. Der Abschnitt 54 mit kleinem Durchmesser des Verbindungsrohrs 50 kommt mit dem Gleitvorsprung 20, der an der Innenwand 40 des Innenrohrs vorgesehen ist, in Punktkontakt. Da die Fläche des Kontaktteils klein ist, kann das Innenrohr 30 in axialer Richtung (in der vom Pfeil D in 2 angezeigten Richtung) in Bezug auf das Verbindungsrohr 50 gleiten.
Infolgedessen gleiten beispielsweise in dem Fall, dass die Temperatur des Schalldämpfers 10 ansteigt und die Harz-Ummantelung 12 und das Edelstahl-Innenohr 30 sich jeweils mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten in der axialen Richtung (in der Richtung, die vom Pfeil D dargestellt wird) ausdehnen, der Abschnitt 54 mit dem kleinen Durchmesser des Verbindungsrohrs 50 und die Innenwand 40 des Innenrohrs 30 in der axialen Richtung aneinander, so dass der Unterschied des Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der Ummantelung 12 und dem Innenrohr 30 absorbiert werden kann. Infolgedessen kann der Schalldämpfer 10 unter Verwendung verschiedener Elemente aufgebaut werden, wie der Ummantelung 12, die aus Harz besteht, und dem Innenrohr 30, das aus Metall besteht.
Das Gummipufferelement 60, das einen Kontakt mit der Ummantelung 12 verhindern soll, ist an der unteren Seite des Innenrohrs 30 vorgesehen. Das Gummipufferelement 60 ist an der Unterseite der Umfangswand 36 des Innenrohrs in vertikaler Richtung vorgesehen und verläuft in axialer Richtung des Innenrohrs, wie in 2 dargestellt ist. Auf diese Weise kann, falls das Innenrohr 30 in der Ummantelung 12 gleitet, verhindert werden, dass der Wasseraustragungsabschnitt 16 der Ummantelung und das Innenrohr 30 in direkten Kontakt miteinander kommen, wodurch ein abnormales Geräusch entstehen würde. Außerdem ist es auch möglich zu verhindern dass das Innenrohr 30 sich dem Wasseraustragungsabschnitt 16 aufgrund einer Variation beim Zusammenbau der Ummantelung 12 und des Innenrohrs 30 oder einer Wärmeausdehnung nähert, wodurch der Raum 47, der über dem Wasseraustragungsabschnitt 16 gebildet wird, extrem schmal wird.
Es wurde der Aufbau des Schalldämpfers 10 dieser Ausführungsform beschrieben. Im Folgenden werden der Feuchtigkeitsstrom im Abgas des Schalldämpfers 10 dieser Ausführungsform und der Strom des Wassers, das durch Kondensierung der Feuchtigkeit erzeugt wird, mit Bezug auf 2, 4 und 6 beschrieben. 6 ist eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie B-B von 2, ähnlich wie 3, und zeigt einen Zustand, in dem Wasser durch den unteren Abschnitt 38 des Innenrohrs und den Wasseraustragungsabschnitt 16 fließt.
Wie in 2 dargestellt, strömt zunächst Feuchtigkeit enthaltendes Abgas von der stromaufwärtigen Seite des Abgassystems in das Verbindungsrohr 50 des Schalldämpfers 10. Gleichzeitig strömt auch Wasser, das an der stromaufwärtigen Seite des Abgassystems kondensiert wurde, von der stromaufwärtigen Seite des Abgassystems entlang der unteren Seite der Umfangswand 56 des Verbindungsrohrs dort hinein.
Wie vom Pfeil E in 6 dargestellt, sendet das Abgas, das vom Verbindungsrohr 50 in das Innenrohr 30 fließt, eine Schallwelle von den Schall übertragenden Öffnungen 32 des Innenrohrs 30 zum Schall absorbierenden Material 45, und das Abgas, obwohl seine Menge klein ist, fließt in das Schall absorbierende Material 45, d. h. eine Schall absorbierende Kammer 22, die zwischen dem Aufnahmeabschnitt 14 der Ummantelung und dem Innenrohr 30 ausgebildet ist. Die kleine Abgasmenge, die in die Schall absorbierende Kammer 22 strömt, wird am Schall absorbierenden Material 45, der Innenwand 43 der Ummantelung 12 und der Außenwand 49 des Innenrohrs 30 kondensiert, wird zu Wasser und bleibt hängen. Wie vom Pfeil I in 6 dargestellt, tropft dieses Wasser in den Wasseraustragungsabschnitt 16 der Ummantelung 12, der an einem unteren Teil in vertikaler Richtung vorgesehen ist, durch Schwerkraft und Vibration des Fahrzeugs.
Der Wasseraustragungsabschnitt 16 nimmt das abgetropfte Wasser auf und speichert es vorübergehend. Schall absorbierendes Material 45 befindet sich nicht in dem Raum 47 zwischen dem Wasseraustragungsabschnitt 16 und dem unteren Abschnitt 38 des Innenrohrs 30. Auch in dem Fall, dass der Wasseraustragungsabschnitt 16 das Wasser, das in die Ummantelung 12 fließt, aufnimmt und das Wasser dort gespeichert wird, absorbiert kein Schall absorbierendes Material 45 im Schalldämpfer 10 das Wasser oder hält es fest, da sich kein Schall absorbierendes Material 45 im Wasseraustragungsabschnitt 16 befindet. Somit ist es möglich, zu verhindern, dass eine Region, die Wasser enthält, sich im Schall absorbierenden Material 45 aufgrund der Kapillarität ausweitet. Das Schall absorbierende Material 45 kann eine vorgegebene Schallabsorptionsleistung zeigen, und der Schalldämpfer 10 kann eine vorgegebene Schalldämpfungsleistung zeigen.
Übrigens ist der Wasseraustragungsabschnitt 16 in U-Form ausgebildet und steht zur Außenseite der Ummantelung 12 vor und ist in vertikaler Richtung im Vergleich zu dem Stufenabschnitt 15 der Ummantelung, der daran angrenzt, tiefer. Somit kann der Wasseraustragungsabschnitt 16 vorübergehend mehr Wasser speichern, während verhindert wird, dass das Wasser mit dem umgebenden Schall absorbierenden Material 45 in Kontakt kommt. Somit kann auch in dem Fall, dass die Betriebsrate der Brennstoffzelle relativ hoch ist, und die Wassermenge, die von der Schall absorbierenden Kammer tropft, relativ groß ist, das Wasser vorübergehend im Wasseraustragungsabschnitt 16 gespeichert und aus der Ummantelung 12 nach draußen ausgetragen werden, ohne zuzulassen, dass das im Wasseraustragungsabschnitt 16 gespeicherte Wasser mit dem Schall absorbierenden Material 45 am Umfang des Wasseraustragungsabschnitts 16 in Kontakt kommt.
Dann lässt der Wasseraustragungsabschnitt 16 das dort gespeicherte Wasser 70 in Stromabwärtsrichtung des Abgassystems fließen. Wie oben angegeben, wird in dem Fall, dass der Schalldämpfer 10 in einem Fahrzeug eingebaut wird, der Wasseraustragungsabschnitt 10 so angeordnet, dass er in Stromabwärtsrichtung des Abgases tiefer liegt. Somit kann der Wasseraustragungsabschnitt 16 ermöglichen, dass dieses Wasser 70 entlang der Oberseite des Wasseraustragungsabschnitts 16 in Stromabwärtsrichtung des Abgassystems fließt. Das Wasser 70, das entlang des Wasseraustragungsabschnitts 16 in Stromabwärtsrichtung des Abgassystems fließt, erreicht die Wasseraustragsöffnung 34 des Innenrohrs 30.
Andererseits wird Feuchtigkeit im Abgas an der Innenwand 40 des Innenrohrs 30 kondensiert und wird zu Wasser und tropft zum unteren Abschnitt 38 der Umfangswand 36 des Innenrohrs, wie von einem Pfeil H in 6 dargestellt. Das Wasser, das von der Innenwand 40 des Innenrohrs getropft ist, vereinigt sich mit dem Wasser, das entlang der Unterseite der Umfangswand 56 des Verbindungsrohrs fließt. Ähnlich wie der Wasseraustragungsabschnitt 16 ist auch in dem Fall, dass der Schalldämpfer 30 in einem Fahrzeug eingebaut wird, das Innenrohr 30 so angeordnet, dass es in Stromabwärtsrichtung nach unten geneigt ist. Somit fließt das vereinigte Wasser 72 entlang des unteren Abschnitts 38 des Innenrohrs und erreicht die Wasseraustragsöffnung 34.
Das Wasser 70, das entlang des Wasseraustragungsabschnitts 16 in Stromabwärtsrichtung des Abgassystems fließt, und das Wasser 72, das entlang des unteren Abschnitts 38 des Innenrohrs fließt, vereinigen sich in der Wasseraustragungsöffnung 34 und werden vom Ende 39 des Innenrohrs 30 zur Außenseite des Schalldämpfers 10, d. h. aus dem Abgassystem, ausgetragen.
Im Schalldämpfer dieser oben beschriebenen Ausführungsform absorbiert auch dann, wenn der Wasseraustragungsabschnitt 16 das Wasser, das in die Ummantelung 12 fließt, aufnimmt, kein Schall absorbierendes Material 45 das Wasser vom Wasseraustragungsabschnitt 16 durch Kapillarwirkung und nimmt Wasser auf, da kein Schall absorbierendes Material 45 in den Wasseraustragungsabschnitt 16 eingebracht ist. Somit kann gemäß dem Schalldämpfer 10 dieser Ausführungsform die Region, wo das Schall absorbierende Material 45 Wasser enthält, schmäler gemacht werden. Da das Schall absorbierende Material 45 im Schalldämpfer 10 die vorgegebene Schallabsorptionsleistung zeigen kann, wird die vorgegebene Schalldämpfungsleistung des Schalldämpfers 10 nicht vermindert.

Claims

Schalldämpfer (10) für eine Brennstoffzelle (82), der in einem Abgassystem (88) vorgesehen ist, um Abgas aus der Brennstoffzelle (82) auszutragen und der Folgendes aufweist: ein Innenrohr (30) aus Metall mit einer Umfangswand (36), in der eine Vielzahl von Schall übertragenden Öffnungen (32) ausgebildet sind, durch welches das Abgas in axialer Richtung (Y) strömt; und eine Ummantelung (12) aus Harz, die so ausgebildet ist, dass sie das Innenrohr (30) in einem festgelegten Abstand zur Umfangswand (36) umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (12) aufweist: einen Aufnahmeabschnitt (14), in dem sich ein Schall absorbierendes Material (45) zwischen der Ummantelung (12) und dem Innenrohr (30) befindet, einen Wasseraustragungsabschnitt (16), der so angeordnet ist, dass er auf den unteren Abschnitt (38) des Innenrohrs (30) in vertikaler Richtung (Z) gerichtet ist, und in dem sich kein Schall absorbierendes Material (45) zwischen der Ummantelung (12) und dem Innenrohr (30) befindet, einen ersten Rohraufnahmeabschnitt (18), der auf einer stromabwärtigen Seite des Abgassystems (88) an der Ummantelung (12) ausgebildet ist, und einen zweiten Rohraufnahmeabschnitt (19), der auf einer stromaufwärtigen Seite des Abgassystems (88) an der Ummantelung (12) ausgebildet ist, wobei der erste Rohraufnahmeabschnitt (18), der zweite Rohraufnahmeabschnitt (19), der Aufnahmeabschnitt (14) und der Wasseraustragungsabschnitt (16) einstückig geformt sind, wobei ein Ende (39) des Innenrohrs (30) in den ersten Rohraufnahmeabschnitt (18) der Ummantelung (12) pressgepasst und darin fixiert ist, wobei ein Ende (52) eines Verbindungsrohrs (50), das aus Metall besteht, in den zweiten Rohraufnahmeabschnitt (19) der Ummantelung (12) pressgepasst und darin fixiert ist, und wobei das andere Ende (54) des Verbindungsrohrs (50) verschiebbar in das andere Ende des Innenrohrs (30) eingepasst ist.
Schalldämpfer (10) für eine Brennstoffzelle (82) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr (30) in Bezug auf die Ummantelung (12) so angeordnet ist, dass ein Abstand in vertikaler Richtung (Z) zwischen der Umfangswand (36) des Innenrohrs (30) und dem Aufnahmeabschnitt (14) der Ummantelung (12) größer ist als ein Abstand zwischen der Umfangswand (36) des Innenrohrs (30) und dem Wasseraustragungsabschnitt (16) der Ummantelung (12).
Schalldämpfer (10) für eine Brennstoffzelle (82) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasseraustragungsabschnitt (16) der Ummantelung (12) so ausgebildet ist, dass er einen im Wesentlichen U-förmigen Abschnitt aufweist, der zur Außenseite der Ummantelung (12) vorsteht.
Schalldämpfer (10) für eine Brennstoffzelle (82) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schall übertragenden Öffnungen (32) in einem in vertikale Richtung (Z) des Innenrohrs (30) oberen Abschnitt (37) der Umfangswand (36) des Innenrohrs (30) ausgebildet sind und nicht in einem unteren Abschnitt (38) der Umfangswand (36) des Innenrohrs (30) ausgebildet sind.
Schalldämpfer (10) für eine Brennstoffzelle (82) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schall übertragenden Öffnungen (32) in einem Abschnitt der Umfangswand (36) des Innenrohrs (30) ausgebildet sind, der auf eine Schall absorbierende Kammer gerichtet ist, die zwischen dem Aufnahmeabschnitt (14) der Ummantelung (12) und dem Innenrohr (30) ausgebildet ist.
Schalldämpfer (10) für eine Brennstoffzelle (82) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr (30) in einem Winkel angebracht ist, so dass es in Stromabwärtsrichtung des Abgassystems (88) in Bezug auf die horizontale Ebene abwärts geneigt ist.
Schalldämpfer (10) für eine Brennstoffzelle (82) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungswinkel des Innenrohrs (30) 5 bis 10° beträgt.
Schalldämpfer (10) für eine Brennstoffzelle (82) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wasseraustragsöffnung (34), die einen Raum zwischen dem Wasseraustragungsabschnitt (16) der Ummantelung (12) und dem Innenrohr (30) und das Innere des Innenrohrs (30) miteinander verbindet, im unteren Abschnitt (38) des Innenrohrs (30) an einer stromabwärtigen Seite des Abgassystems (88) ausgebildet ist.
Schalldämpfer (10) für eine Brennstoffzelle (82) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Pufferelement (60) zwischen dem Innenrohr (30) und der Ummantelung (12) vorgesehen ist, um einen Kontakt zwischen diesen zu verhindern.
Schalldämpfer (10) für eine Brennstoffzelle (82) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Pufferelement (60) von der unteren Seite in vertikaler Richtung (Z) der Umfangswand (36) des Innenrohrs (30) vorsteht und in axialer Richtung (Y) des Innenrohrs (30) verläuft.
Schalldämpfer (10) für eine Brennstoffzelle (82) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsrohr (50) einen Abschnitt (52) mit großem Durchmesser aufweist, der in den zweiten Rohraufnahmeabschnitt (19) der Ummantelung (12) pressgepasst und dort befestigt ist, sowie einen Abschnitt (54) mit kleinem Durchmesser, der verschiebbar in ein Ende des Innenrohrs (30) eingepasst ist, wobei die Ummantelung (12) und das andere Ende des Innenrohrs (30) miteinander verbunden sind.