JP2006150191A - インジェクタの消音装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 インジェクタの作動音のみならず、気体の噴射音、気体の漏れ音による騒音を低減することができるインジェクタの消音装置を提供する。
【解決手段】 内部に導入された気体を噴射するインジェクタと、前記インジェクタを覆い、前記インジェクタから噴射された気体を案内する案内部を形成した第１の筐体と、前記案内部から案内された気体を導入する部位に配設される吸音材と、前記吸音材を収容し、前記導入された気体を排出する排出孔を形成した第２の筐体と、を備え、少なくとも前記インジェクタにおける気体を噴射する部位と前記第１の筐体における案内部とをシールするシール部材を設けた。
【選択図】 図２

Description

本発明は、気体を噴射するインジェクタによる発生音を消音する消音装置に係り、特に、燃料電池システムに適用されるインジェクタの消音に適する消音装置に関するものである。

近年、インジェクタからの発生音を低減するために様々な対策がとられている。例えば、特許文献１には、インジェクタを防音壁で覆い、インジェクタの作動音の外部への伝達を遮断する技術が提案されている。
特開平１０−３１８０８０号公報

しかしながら、上述の従来技術では、燃料を供給するためにインジェクタを用いているが、気体を噴射するインジェクタの場合には、外部に噴射される気体も騒音の要因となる。さらに、インジェクタを覆う機器の隙間から気体が漏れると、それが騒音の要因になってしまう。特に、燃料電池システムにおいては、燃料電池に供給される反応ガスであるエアの圧力を適正化する手段として、インジェクタを用いることが好適であるが、かかる場合にはインジェクタの消音が重要な問題となる。
また、従来技術では、インジェクタの作動音は低減できるものの、インジェクタからの振動音を遮断するには、十分ではない。

従って、本発明は、インジェクタの作動音のみならず、気体の噴射音、気体の漏れ音による騒音を低減することができるインジェクタの消音装置を提供することを目的とする。また、本発明では、インジェクタの振動音による騒音を低減することができるインジェクタの消音装置を提供することを他の目的とする。

請求項１に係る発明は、内部に導入された気体を噴射するインジェクタ（例えば、実施の形態におけるエアインジェクタ３６）と、前記インジェクタを覆い、前記インジェクタから噴射された気体を案内する案内部（例えば、実施の形態における案内路２７、案内孔２８）を形成した第１の筐体（例えば、実施の形態における第１ケース２１）と、前記案内部から案内された気体を導入する部位に配設される吸音材（例えば、実施の形態における吸音材３１）と、前記吸音材を収容し、前記導入された気体を排出する排出孔（例えば、実施の形態における排出孔３５）を形成した第２の筐体（例えば、実施の形態における第２ケース２２）と、を備え、少なくとも前記インジェクタにおける気体を噴射する部位（例えば、実施の形態におけるエア噴射部４０）と前記第１の筐体における案内部とをシールするシール部材（例えば、実施の形態におけるシール部材２４）を設けたことを特徴とする。

この発明によれば、前記インジェクタから噴射された気体は、前記シール部材により他の部位への流入を防止された状態で前記第１の筐体の案内部に案内され、そして、前記第２の筐体内に導入される。従って、前記インジェクタから噴射された気体を前記シール部材により確実に案内部に案内させて前記第２の筐体内に導入することができるので、前記インジェクタからの気体の漏れを防止し、漏れ音の発生を防止することができる。また、前記第２の筐体内に導入された気体は、前記吸音材を通過し、このときに、前記気体の発生音が吸音され、その後、前記気体は、前記排出孔から第２の筐体外部に排出される。さらに、インジェクタの作動音は、前記第１の筐体および前記第２の筐体により外部への伝達を遮断される。従って、前記インジェクタの作動音に加え、前記気体の噴射音や漏れ音による騒音を低減することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のものであって、前記インジェクタと前記第１の筐体との間に緩衝材（例えば、実施の形態における緩衝材２５、２６）を介装したことを特徴とする。
この発明によれば、前記インジェクタが作動して振動したときに、その振動を前記緩衝材により吸収することができるので、前記インジェクタの振動音による騒音を低減することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載のものであって、前記吸音材には、前記案内部から案内された気体を導入する導入路（例えば、実施の形態における導入路３２）を形成することを特徴とする。
この発明によれば、前記導入路を形成することで、前記気体が前記第２の筐体内に導入されたときに前記吸音材が前記気体に晒される面積を拡げることができ、噴射した気体が抵抗なく吸音材に入ることで、シール部材と第１の筐体との間から気体が漏れるのを防止することもでき、前記気体が吸音材に導入しやすくすることができるので、前記吸音材による吸音効果を高めることができ、前記気体の噴射音による騒音をさらに低減することができる。

請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のものであって、前記シール部材はゲル状物質であることを特徴とする。
この発明によれば、前記ゲル状物質はシール性と緩衝性とを兼ね備えているので、前記シール部材に緩衝材としての機能も持たせることができ、インジェクタの振動音による騒音を低減することができる。また、前記ゲル状物質は形状を柔軟に変更することができるので、組立性を向上することができる。

請求項５に係る発明は、請求項２から請求項４のいずれかに記載のものであって、前記緩衝材はゲル状物質であることを特徴とする。
この発明によれば、前記ゲル状物質はシール性と緩衝性とを兼ね備えているので、前記緩衝材にシール部材としての機能も持たせることができ、気体の漏れ音による騒音を低減することができる。また、前記ゲル状物質は形状を柔軟に変更することができるので、組立性を向上することができる。

請求項１に係る発明によれば、前記インジェクタの作動音に加え、前記気体の噴射音や漏れ音による騒音を低減することができる。
請求項２に係る発明によれば、前記インジェクタの振動音による騒音を低減することができる。
請求項３に係る発明によれば、漏れ音の減少と前記吸音材による吸音効果を高めることができ、前記気体の噴射音による騒音をさらに低減することができる。
請求項４に係る発明によれば、インジェクタの振動音による騒音を低減することができる。また、組立性を向上することができる。
請求項５に係る発明によれば、気体の漏れ音による騒音を低減することができる。また、組立性を向上することができる。

以下、この発明の実施の形態におけるインジェクタの消音装置を図面と共に説明する。
図１は本発明の実施の形態におけるインジェクタの消音装置が適用される燃料電池システムを示すブロック図である。同図に示すように、燃料電池１は、固体高分子電解質膜の両側にアノード極とカソード極が設けられ各電極の外側に反応ガスを供給するためのガス通路が設けられてなるセルを多数積層して構成されている。
この燃料電池１は、アノード極に燃料ガスとしての水素ガスが供給され、カソード極に酸化剤ガスとしての空気が供給されて発電を行う。

空気はエアコンプレッサ２によって加圧され、燃料電池１のカソード極に供給され、この空気中の酸素が酸化剤として供された後、燃料電池１から空気オフガスとして排出され、圧力制御弁４を介して大気に放出される。ＥＣＵ１０は、燃料電池１に要求されている出力（以下、要求出力）に応じて、エアコンプレッサ２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、圧力制御弁４を制御してカソード極での空気の供給圧を燃料電池１の要求出力に応じた圧力に調整する。

一方、高圧水素タンク３０から放出された水素ガスはレギュレータ５により減圧された後、エゼクタ６を通り、燃料電池１のアノード極に供給される。この水素ガスは発電に供された後、燃料電池１から水素オフガスとして排出され、水素オフガス回収路１１を通ってエゼクタ６に吸引され、前記高圧水素タンクから供給される水素ガスと合流し再び燃料電池１に供給され循環するようになっている。

レギュレータ５は、例えば空気式の比例圧力制御弁からなり、エアコンプレッサ２から供給される空気の圧力を信号圧として空気信号導入路１５を介して入力され、レギュレータ５出口の水素ガスの圧力が前記信号圧に応じた所定圧力範囲となるように減圧制御する。本実施の形態においては、大気圧を基準として、信号圧の所定倍（例えば３倍）の圧力をレギュレータ５出口の圧力となるように制御している。

また、レギュレータ５に接続された空気信号導入路１５には、レギュレータ５の上流側にレギュレータ圧力センサ３５が設けられている。レギュレータ圧力センサ３５の下流側でエア流路３９が分岐して、このエア流路３９にエアインジェクタ３６が設けられている。そして、エアインジェクタ３６の開度は、ＥＣＵ１０により調整される。
なお、水素オフガス回収路１１はパージ弁８を介して水素オフガス排出路１２に接続されている。このパージ弁８は、燃料電池１のアノード極側に水が溜まらないように排水するなどの作用がある。

以上のような燃料電池システムに適用されたインジェクタ消音装置について、図２を用いて説明する。同図に示すように、インジェクタ消音装置２０は、エアインジェクタ３６を覆う第１ケース２１と、その下部に一体的に設けられた第２ケース２２とを備えている。第１ケース２１は、略円筒状に形成された本体部２１ａと、本体部２１ａよりも縮径され、かつ、本体部２１ａの上方に突出形成された突出部２１ｂとを備えている。エアインジェクタ３６は、第１ケース２１の本体部２１ａおよび突出部２１ｂと軸心位置を略一致させるようにして、第１ケース２１内に配設されている。エアインジェクタ３６は、第１ケース２１の本体部２１ａおよび突出部２１ｂと、離間された状態で、第１ケース２１内に収容されている。

エアインジェクタ３６には、給電用のコネクタ２３が装着されており、ＥＣＵ１０からコネクタ２３を介して給電されると、エアインジェクタ３６が作動して、エア流路３９から流通するエアを噴射する。エアインジェクタ３６には、軸心方向に沿って、本体部２１ａ底面に接近・離反可能な弁体（図示せず）が内蔵されている。通常時には、エアインジェクタ３６の弁体は、弁体に巻回されたバネ（図示せず）により内部のエア流路が閉塞される方向に付勢されている。そして、コネクタ２３を介してエアインジェクタ３６に給電されると、内蔵されたコイル（図示せず）により電磁力が発生して、弁体がバネの付勢力に抗して本体部２１ａ底面に離間する方向に移動させられる。これにより、エアインジェクタ３６内部のエア流路が開放される。このときに、エアインジェクタ３６の下面に形成されたエア噴射部４０からエアが噴射される。

第１ケース２１内には、エアインジェクタ３６の下面に形成されたエア噴射部４０に接続され、エアインジェクタ３６から噴射されたエアを案内する、案内路２７が形成されている。案内路２７の下面に形成された案内孔２８は、本体部２１ａ底面に形成された連通孔４２に連通している。
また、第１ケース２１には、その一側面側に、排出路区画壁３７が突出形成されている。この排出路区画壁３７と、これに対向する本体部２１ａの外周面とで、後述するエア排出通路４１が区画形成される。

そして、第１ケース２１内には、エアインジェクタ３６のエア噴射部４０と前記第１ケース２１における案内路２７、案内孔２８とをシールするシール部材２４を設けている。さらに、第１ケース２１と、エアインジェクタ３６との間には、シール部材２４より上部の位置に、緩衝材２６、２７が介装されている。緩衝材２６、２７は、軸心方向に対して、略半割状に形成される。前記シール部材２４、前記緩衝材２５、２６はゲル状物質である。

ここで、第１ケース２１に形成した突出部２１ｂにより、エアインジェクタ３６先端部との間に所定の間隔（図２の間隔Ｌ）を確保できるので、エアインジェクタ３６先端部よりも上方の部位に、一定量の緩衝材２５、２６を配設することができる。そして、緩衝材２５、２６は第１ケース２１より大きいので、エアインジェクタ３６先端部に対して緩衝材２５、２６による押圧力を作用させることができ、シール部材２４と案内孔２８が形成されている第１ケース２１の底面およびシール部材２４と緩衝材２５、２６の間の密着性を高めることが可能となる。

第２ケース２２は、外形略円筒状に形成されており、その外周面内壁の径は、第１ケースの外周面内壁の径と、略同一の大きさになるように、設定されている。また、第２ケース２２の上面には、その軸心部に導入孔２９が開口されている。そして、第２ケース２２は、その上面部を、第１ケース２１の連通孔４３と導入孔２９との位置を一致させた状態で、第１ケース２１の底面部とともにビス４６により固定されている。これにより、第１ケース２１の連通孔４３から、第２ケース２２の導入孔２９を介して、第２ケース２２内にエアが導入される。

また、第２ケース２２内には、吸音材３１が収容されている。吸音材としては、例えば、メラミン樹脂を用いることができる。前記吸音材３１には、導入路３２が形成され、この導入路３２により前記案内路２７の案内孔２８から案内されたエアを導入する。
第２ケース２２には、その外周面内壁よりも縮径された筒状の仕切り壁３３が形成されている。そして、仕切り壁３３には、軸方向から見てエア排出通路４１の形成された部位と逆側、かつ、下方の部位に、連通孔３４が形成されている。さらに、第２ケース２２には、軸方向から見てエア排出通路４１の形成された部位と略同一側で、かつ、上方の部位で、拡径部４４が形成される。そして、拡径部４４内に形成される拡径通路４５は、第２ケース２２に形成された排出孔３５、第１ケース２１に形成された連通孔４２を介して、エア排出通路４１に接続される。エア排出通路４１には、その上方に、吸音材３１’を介して外部排出孔３８が形成されている。なお、外部排出孔３８を上方に形成しているのは、水が浸入しないようにするためである。

このように構成されたインジェクタ消音装置２０の作用について説明する。まず、エア流路３９からエアがエアインジェクタ３６に流入した状態で（矢印Ｐ１）、コネクタ２３から給電されるとエアインジェクタ３６からエアが噴出される（矢印Ｐ２）。噴射されたエアは、前記シール部材２４により他の部位への流入を防止された状態で前記第１ケース２１の案内路２７に案内される。そして、連通孔３４、導入孔２９を介して前記第２ケース２２内に導入される。

また、前記第２ケース２２内に導入されたエアは、導入路３２を介して前記吸音材３１内に導入される。そして、導入路３２に導入されたエアは、吸音材３１内を進行して、仕切り壁４１に形成された連通孔３４を介して仕切り壁４１の内周側から外周側に進行し（矢印Ｐ３）、そのまま仕切り壁４１の外周側に沿って軸方向反対側に移動する（矢印Ｐ４）。ついで、第２ケース２２の下方から上方に仕切り壁４１外周側を進行し（矢印Ｐ５）、拡径通路４５から、排出孔３５、連通孔４３を介して、エア排出通路４１を上方に進み、外部排出孔３８より外部に排出される（矢印Ｐ６）。

このようにすると、エアインジェクタ３６から噴射されたエアを前記シール部材２４により確実に案内路２７に案内させて、案内孔２８から前記第２ケース２２内に導入することができるので、前記エアインジェクタ３６からのエアの漏れを防止し、漏れ音の発生を防止することができる。
また、エアインジェクタ３６が作動して振動したときに、その振動を前記緩衝材２５、２６により吸収することができるので、エアインジェクタ３６の振動音による騒音を低減することができる。

上述したように、前記シール部材２４、前記緩衝材２５、２６はゲル状物質である。前記ゲル状物質はシール性と緩衝性とを兼ね備えているので、前記シール部材２４に緩衝材としての機能を、前記緩衝材２５、２６にシール部材としての機能をそれぞれ持たせることができ、エアインジェクタ３６の振動音による騒音、エアの漏れ音による騒音を低減することができる。また、前記ゲル状物質は形状を柔軟に変更することができるので、組立性を向上することができる。

前記導入路３２を形成することで、前記エアが前記第２ケース２２内に導入されたときに前記吸音材３１が前記エアに晒される面積を拡げることができる。これにより、噴射されたエアが抵抗無く吸音材３１に入ることで、シール部材２４とケース２１との間からエアが漏れるのを防止することもでき、エアが吸音材３１に導入しやすくすることができるので、前記吸音材３１による吸音効果を高めることができ、エアの噴射音による騒音をさらに低減することができる。
また、上述のように、仕切り壁３３や連通孔３４、エア排出通路４１を形成することで、エアの吸音材３１内を進行する経路が延長されるため、吸音材３１による吸音効果をさらに高めることができ、エアの噴射音による騒音をさらに低減することができる。なお、連通孔３４は、エアに圧損を与えることで、音の低減を図っている。

なお、本発明の内容は上述の実施の形態のみに限られるものでないことはもちろんである。例えば、上述の実施の形態では、燃料電池システムにエアインジェクタを消音する場合について説明したが、燃料電池システム以外に使用されるインジェクタにも適用することができる。また、インジェクタから噴射される気体は、エアに限られない。また、本発明では、シール部材および緩衝材をゲル状物質で説明したが、これに限定するものではなく、シール部材はシール機能をもつ例えばゴム等であってもよく、緩衝材も振動を吸収できるもの、例えばウレタン、ゴム等であってもよい。

本発明の実施の形態におけるインジェクタの消音装置が適用される燃料電池システムを示すブロック図である。 本発明の実施の形態におけるインジェクタの消音装置を示すブロック図である。

符号の説明

２０…インジェクタ消音装置
２１…第１ケース（第１の筐体）
２２…第２ケース（第２の筐体）
２４…シール部材
２５、２６…緩衝材
２７…案内路（案内部）
２８…案内孔（案内部）
３１…吸音材
３２…導入路
３５…排出孔
３６…エアインジェクタ（インジェクタ）
４０…エア噴射部

Claims (5)

1. 内部に導入された気体を噴射するインジェクタと、
   前記インジェクタを覆い、前記インジェクタから噴射された気体を案内する案内部を形成した第１の筐体と、
   前記案内部から案内された気体を導入する部位に配設される吸音材と、
   前記吸音材を収容し、前記導入された気体を排出する排出孔を形成した第２の筐体と、を備え、
   少なくとも前記インジェクタにおける気体を噴射する部位と前記第１の筐体における案内部とをシールするシール部材を設けたことを特徴とするインジェクタの消音装置。
2. 前記インジェクタと前記第１の筐体との間に緩衝材を介装したことを特徴とする請求項１に記載のインジェクタの消音装置。
3. 前記吸音材には、前記案内部から案内された気体を導入する導入路を形成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインジェクタの消音装置。
4. 前記シール部材はゲル状物質であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のインジェクタの消音装置。
5. 前記緩衝材はゲル状物質であることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載のインジェクタの消音装置。
   
   

Images