JP2002343394A

JP2002343394A - 燃料電池発電システム

Info

Publication number: JP2002343394A
Application number: JP2001151913A
Authority: JP
Inventors: Susumu Kobayashi; 晋小林; Masahiro Takatani; 昌宏高谷; Kiyoshi Takashima; 清高島
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2001-05-22
Filing date: 2001-05-22
Publication date: 2002-11-29

Abstract

(57)【要約】【課題】ポンプで発生する騒音が外部に漏れる量を抑
えて、より防音効果の良好な燃料電池発電システムを提
供する。【解決手段】ポンプ２を稼動してシステム外より空気
を取り入れて空気中の酸素を一方の電極３１に導入し、
他方の電極３２に水素に富んだ改質ガスを導入して発電
を行う燃料電池発電システム。上記ポンプ２を収納した
ボックス体１に空気を取り入れる通気口５を設けると共
に、上記通気口５に連接して、ポンプ２で発生した音の
入口３の断面積に比較して空気が流れる流路の断面積が
広い膨張室３を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気中の酸素を一
方の電極に導入し、他方の電極に水素を導入して発電を
行う燃料電池発電システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】燃料電池発電システムは、空気中の酸素
を一方の電極に導入し、原燃料と水成分を水蒸気改質反
応させて生成した水素を他方の電極に導入して、一対の
電極間で電気化学反応に基づく発電を行うものである。
近年、この燃料電池発電システムは、発電効率が高く、
大気汚染物質の排出が少ないものとして、各種用途に採
用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】燃料電池発電システム
は、電気化学反応に基づいて発電するので、騒音が少な
いものとして知られている。しかし、燃料電池発電シス
テムは、空気を外部から取り込むためにポンプが使用さ
れる。このポンプが騒音を発生する騒音源となる恐れが
ある。

【０００４】ポンプの騒音を防止する対策としては、図
６に示すように騒音源となるポンプ７２を取り囲むよう
にボックス体７１に収容することが知られている。この
構成は、ポンプ７２の周囲を密閉することによって防音
効果を発現するものである。しかし、上記燃料電池発電
システムにあっては、外部より空気を取り入れるための
通気口７５が必要であり、この通気口７５からポンプ７
２で発生した騒音が漏れてしまう問題がある。そのた
め、より防音効果の良好な燃料電池発電システムが要望
されている。

【０００５】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、ポンプで発生する騒音が
外部に漏れる量を抑えて、より防音効果の良好な燃料電
池発電システムを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の燃料電池
発電システムは、ポンプを稼動してシステム外より空気
を取り入れて空気中の酸素を一方の電極に導入し、他方
の電極に水素に富んだ改質ガスを導入して発電を行う燃
料電池発電システムにおいて、上記ポンプを収納したボ
ックス体に空気を取り入れる通気口を設けると共に、上
記通気口に連接して、ポンプで発生した音の入口の断面
積に比較して空気が流れる流路の断面積が広い膨張室を
備えることを特徴とする。上記によって、音波が膨張室
で反射を繰り返し、それによって音波が干渉しあうこと
により、減音できるものである。この減音の効果は、膨
張室の断面積と入口の断面積の比率によって影響される
ものである。

【０００７】請求項２記載の燃料電池発電システムは、
請求項１記載の燃料電池発電システムにおいて、上記膨
張室が、音の出口となる通気口の断面積に比較して空気
が流れる流路の断面積が広いものであることを特徴とす
る。

【０００８】請求項３記載の燃料電池発電システムは、
請求項１又は請求項２記載の燃料電池発電システムにお
いて、上記膨張室が、膨張室内の音波の流れ方向と、少
なくとも音の入口または出口の開口している方向とが略
直角に交差して形成されていることを特徴とする。上記
によって、音波が膨張室で反射する回数を増すことがで
きると共に、音波が反射して干渉しあうため、減音が促
進されるものである。

【０００９】請求項４記載の燃料電池発電システムは、
請求項１乃至請求項３いずれか記載の燃料電池発電シス
テムにおいて、上記膨張室が、内壁に吸音材を設けてい
ることを特徴とする。上記によって、吸音材の吸音効果
によって、防音効果を増すことができるものである。

【００１０】請求項５記載の燃料電池発電システムは、
請求項１乃至請求項４いずれか記載の燃料電池発電シス
テムにおいて、上記ポンプで発生した音が、少なくとも
１回は反射した状態で膨張室の音の入口に入るように、
ポンプの音の発生源と膨張室の音の入口とを結ぶ直線上
を遮って遮蔽板を設けていることを特徴とする。上記に
よって、ポンプの音波が遮蔽板で反射する音波と干渉し
て打ち消しあうことができるため、防音効果を増すこと
ができるものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１〜２は、本発明の請求項1、
２、５に対応する実施の形態の一例を示し、図１はボッ
クス体の内部の構成の概略を示し、（ａ）は概略縦断面
図、（ｂ）は概略横断面図、図２はシステムを模式的に
示したブロック図である。

【００１２】上記燃料電池発電システムは、ポンプ２を
収納したボックス体１を有し、上記ポンプ２を稼動して
システム外より空気を取り入れる。上記燃料電池発電シ
ステムは、燃料電池３０の一方の電極３１に空気中の酸
素を導入し、燃料電池３０の他方の電極３２に水素に富
んだ改質ガスを導入して発電を行うものである。上記燃
料電池３０としては、固体高分子電解質膜を有する固体
高分子型燃料電池や、リン酸型燃料電池が挙げられる。
なかでも、固体高分子型の燃料電池２は、７０〜８０℃
の低温で作動するため、一般家庭用として容易に利用で
きる。

【００１３】上記水素に富んだ改質ガスは、改質装置３
３に原燃料と水成分を供給し、水蒸気改質反応させて生
成する。上記原燃料は、例えば、ブタンガス、プロパン
ガス、メタンガス、液化石油ガス等の炭化水素系の気
体、灯油、軽油、ガソリン等の炭化水素系の液体、メタ
ノール、エタノール等のアルコール系燃料が挙げられ
る。上記改質装置３３は、水蒸気改質反応を行う改質
部、改質ガス中のＣＯ濃度を低下させるシフト部、さら
に必要に応じてＣＯを選択的に酸化する選択酸化器部、
及び、これらの反応工程に熱源を供給する燃焼部から構
成される。

【００１４】上記ボックス体１は、図１に示すように、
その下部に形成したポンプ室７に２個のポンプ２を収納
しており、側壁８の上方に開口した通気口５を備えてい
る。上記ポンプ２は、稼動することによって、燃料電池
３０に酸素（空気）を供給するものである。また、上記
ポンプ２は、稼動すると騒音を発生するものである。図
中符号９は、ポンプ２の音の発生源となるモータが設置
された外周面を示している。上記ポンプ２は、その能力
に応じて、単数でも複数設置してもよい。また、上記通
気口５は、ポンプ２で送風する空気（酸素）を取り入れ
るところであり、ポンプ２で発生した騒音がボックス体
１の外に漏れ出すところでもある。

【００１５】上記燃料電池発電システムは、ボックス体
１の内部に、上記通気口５に連接して膨張室３を備え
る。上記膨張室３は、ポンプで発生した音が入る音の入
口４と、音の出口となる通気口５を備える。上記膨張室
３は、音の入口４の断面積に比較して空気が流れる流路
３ａの断面積が広い構造となっている。上記燃料電池発
電システムは、音の入口４の断面積が狭く、膨張室３内
の断面積が広いため、音波が膨張室３内で反射を繰り返
し、それによって音波が干渉しあうので、騒音の減音が
できるものである。また、上記膨張室３は、音の出口と
なる通気口５の断面積に比較して空気が流れる流路３ａ
の断面積が広い構造となっている。これによって、さら
に騒音の減音効果が向上する。

【００１６】また、膨張室３の対向する面に向き合って
音の入口４と出口が形成され、入口４と出口の断面積を
Ｓ１（ｍ²）、膨張室３内の断面積をＳ２（ｍ²）、膨張
室３の長さをＬ（ｍ）、音波の周波数をｆ（Ｈｚ）とす
ると、減音量（ＩＬ）は、理論上以下の式となることが
知られている。減音量（ＩＬ）＝１０ｌｏｇ｛１＋０．２５×（Ｓ１／
Ｓ２―Ｓ２／Ｓ１）×ｓｉｎ²（２πｆＬ／３４０）｝また、一番減音量が大きくなる周波数帯域は、膨張室の
長さにより決定され、理論上は以下の式となる。ｆ_tuning＝３４０／４Ｌこのように、ポンプ２で発生する音波の周波数に応じ
て、最適となる膨張室３の体積が決定されるので、使用
するポンプ２から発生する騒音の周波数ピークによっ
て、適宜膨張室３の大きさを決定することが好ましい。

【００１７】さらに、上記燃料電池発電システムは、ポ
ンプ２の音の発生源９と膨張室３の音の入口４とを結ぶ
直線上を遮断するように遮蔽板１０が形成されている。
上記遮蔽板１０は、通気口５を形成した側壁８の内面に
対向する対向面１２から延出してポンプ室７の天上面を
形成するものであり、側壁８側に開口部１３を設けてい
る。上記膨張室３の音の入口４は、対向面１２側に形成
されている。また、ボックス体１の内部は、膨張室３の
下壁１１と遮蔽板１０の上面で空気路６が形成されてい
る。ポンプ２の稼動で発生した音波は、ポンプ室７の天
上面の開口部１３から空気路６を通って、音の入口４か
ら膨張室３内を通過して通気口５から外部に漏れ出して
いく。この際、上記燃料電池発電システムは、遮蔽板１
０が設けられているので、発生した音波が遮蔽板１０、
及び、空気路６を通りながら遮蔽板１０や膨張室３の下
壁１１で繰り返し反射する。上記燃料電池発電システム
は、音波が繰り返し反射するので、音波が互いに干渉し
て打ち消しあうため、防音効果を増すことができるもの
である。

【００１８】なお、上記燃料電池発電システムにあって
は、システム外より取り込む空気は、上記音波とは逆方
向に進行するものであり、通気口５から膨張室３内を通
過し、音の入口４から空気路６を通った後、開口部１３
からポンプ室７のポンプ２に供給される。

【００１９】次に、本発明の他の実施の形態を説明す
る。図３は、本発明の請求項1、２、４、５に対応する
実施の形態の一例を示し、（ａ）はボックス体の内部の
構成の概略を示す概略縦断面図、（ｂ）は概略横断面図
である。上記実施の形態と異なる点のみ説明する。

【００２０】上記燃料電池発電システムは、膨張室３
が、内壁に吸音材１４を設けている。上記吸音材１４と
しては、ウレタン材料等が挙げられる。上記燃料電池発
電システムは、吸音材１４の吸音効果によって、より防
音効果を増すことができるものである。また、上記燃料
電池発電システムは、上記空気路６内に吸音材１４を設
けても（図示せず）、同様の効果を得ることができる。

【００２１】次に、本発明の他の実施の形態を説明す
る。図４は、本発明の請求項1、２、３、５に対応する
実施の形態の一例を示し、（ａ）はボックス体の内部の
構成の概略を示す概略縦断面図、（ｂ）は概略横断面
図、（ｃ）は膨張室を水平方向に断面した概略平面断面
図である。上記実施の形態と異なる点のみ説明する。

【００２２】上記燃料電池発電システムは、膨張室３内
の音波の流れ方向と、音の入口４または出口（通気口
５）の開口している方向とが略直角に交差しているもの
である。上記膨張室３の音の入口４は、膨張室３の前板
２５の端側に形成されており、膨張室３の音の出口（通
気口５）は、上記音の入口４とは平面視で対角上に位置
する膨張室３の後板２６の端側に形成されている。上記
膨張室３は、音の入口４側に第１の仕切板２１を備え、
第１の仕切板２１と後板２６と間に第１の間隙２２を有
する。また、上記膨張室３は、音の出口（通気口５）側
に第２の仕切板２３を備え、第２の仕切板２３と前板２
５と間に第２の間隙２４を有する。音の入口４から入っ
た音波は、第１の仕切板２１によって後板２６側に伝わ
り、その後、第１の間隙２２から第２の間隙２４に伝わ
り、次いで、第２の仕切板２３によって音の出口（通気
口５）から外部に漏れていく。図４中の矢印は、音波の
伝わる方向を示す。上記燃料電池発電システムは、膨張
室３の音の入口４及び音の出口（通気口５）が一直線上
でないため、音波は繰り返し反射をしながら伝わる。上
記燃料電池発電システムは、音波が膨張室３内で繰り返
し反射されるため、音波が干渉しあって、その結果、減
音が促進されるものである。

【００２３】なお、上記膨張室３で達する減音量（Ｉ
Ｌ）は、音の入口４及び音の出口（通気口５）が一直線
上でないため、上記式を単純に当てはめることはできな
いが、一番減音量が大きくなる周波数帯域が存在するも
のである。

【００２４】例えば、図４に示すような膨張室３を備え
たボックス体１にポンプ２を収納した場合と、図６に示
すて膨張室３を有しないボックス体７１にポンプ７２を
収納した場合、ポンプの騒音を音の出口（通気口５）か
ら１ｍ離れたところで測定すると、図５に示すようにな
る。グラフＡは、膨張室３を備えたボックス体１にポン
プ２を収納した場合であり、グラフＢは、膨張室３を有
しないボックス体７１にポンプ７２を収納した場合であ
る。測定器は、周波数分析装置（小野測定器株式会社
製）を用い、解析結果は、各周波数別の状態及びオーバ
ーオール（ＯＡ）状態別に対する、騒音レベルで表示さ
れた。膨張室３を備えたグラフＡが良好であることが、
確認される。なお、ポンプは騒音の周波数ピークが１ｋ
Ｈｚのものを、ボックス体１、７１の外形サイズ、及
び、通気口５のサイズも同じものを用いた。膨張室３
は、音の入口４及び音の出口（通気口５）が共にサイズ
が３２．５ｍｍ×１５ｍｍのもの、膨張室３内は高さが
３５ｍｍ、第１の仕切板２１から第２の仕切板２３まで
のが長さ１５０ｍｍのものである。

【００２５】

【発明の効果】本発明の燃料電池発電システムは、ボッ
クス体内に膨張室を備えるので、ポンプで発生する騒音
が、音波が膨張室で反射を繰り返し、それによって音波
が干渉しあうことにより、減音できる。その結果、上記
燃料電池発電システムは、より良好な防音効果が実現で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例を示し、（ａ）はボ
ックス体の内部の構成の概略を示した概略縦断面図、
（ｂ）はその概略横断面図である。

【図２】同上のシステムを模式的に示したブロック図で
ある。

【図３】本発明の他の実施の形態の一例を示し、（ａ）
はボックス体の内部の構成の概略を示した概略縦断面
図、（ｂ）はその概略横断面図である。

【図４】本発明の他の実施の形態の一例を示し、（ａ）
はボックス体の内部の構成の概略を示した概略縦断面
図、（ｂ）はその概略横断面図、（ｃ）は膨張室を水平
方向に断面した概略平面断面図である。

【図５】各周波数と騒音レベルのグラフである。

【図６】従来のボックス体の内部構成の概略を示した概
略縦断面図である。

【符号の説明】

１ボックス体２ポンプ３膨張室４音の入口５通気口６空気路７ポンプ室３１、３２電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高島清大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内Ｆターム(参考） 3H003 AC02 BA05 CD01 3H035 DD02 5H026 AA06 5H027 AA06 BA01 BA16 BA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポンプを稼動してシステム外より空気を
取り入れて空気中の酸素を一方の電極に導入し、他方の
電極に水素に富んだ改質ガスを導入して発電を行う燃料
電池発電システムにおいて、上記ポンプを収納したボッ
クス体に空気を取り入れる通気口を設けると共に、上記
通気口に連接して、ポンプで発生した音の入口の断面積
に比較して空気が流れる流路の断面積が広い膨張室を備
えることを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項２】上記膨張室が、音の出口となる通気口の
断面積に比較して空気が流れる流路の断面積が広いもの
であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池発電シ
ステム。
【請求項３】上記膨張室が、膨張室内の音波の流れ方
向と、少なくとも音の入口または出口の開口している方
向とが略直角に交差して形成されていることを特徴とす
る請求項１又は請求項２記載の燃料電池発電システム。
【請求項４】上記膨張室が、内壁に吸音材を設けてい
ることを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれか記載
の燃料電池発電システム。
【請求項５】上記ポンプで発生した音が、少なくとも
１回は反射した状態で膨張室の音の入口に入るように、
ポンプの音の発生源と膨張室の音の入口とを結ぶ直線上
を遮って遮蔽板を設けていることを特徴とする請求項１
乃至請求項４いずれか記載の燃料電池発電システム。