JP2006200369A - 燃料電池車の排気音の消音構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 排気ガス中の水分による消音性能への悪影響が完全に排除され得て、消音性能の向上が更に効果的に達成され得る燃料電池車の排気音の消音構造を提供する。
【解決手段】 燃料電池車における排気管１０の外周面上に、互いに異なる共振周波数を有する複数のサイドブランチ１４を設けて、構成した。
【選択図】 図 ２

Description

本発明は、燃料電池車の排気音の消音構造に係り、特に、排気ガス中の水分による消音性能に対する悪影響が有利に排除され得るように改良された燃料電池車の排気音の消音構造に関するものである。

従来から、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等を搭載した内燃機関式自動車の排気音を低減させる消音器の一種として、吸音型の消音器がある。この吸音型消音器は、よく知られているように、多数の透孔が穿設された排気管の所定部位に外挿固定される外筒部材を有し、この外筒部材と排気管との間にグラスウール等の吸音材が充填せしめられて、構成されている。

また、近年、次世代の自動車として期待され、実用化へ向けた動きが本格化してきた燃料電池を駆動源として利用した自動車、所謂燃料電池車にも、上述の如き吸音型の消音器が適用されている。然るに、この吸音型消音器が装着された燃料電池車においては、内燃機関式自動車では生じなかった問題が、不可避的に惹起されていた。

すなわち、燃料電池車では、燃料電池において水素と酸素から電気エネルギーを発生させる際に生ずる水蒸気が、排気ガスとして、排気管を通じて排出されるが、その際に、この水蒸気の一部が、結露によって消音器内に貯留されることが避けられない。そのため、従来の吸音型消音器をそのままの構造で燃料電池車の排気管に取り付けた場合、消音器内のグラスウール等の吸音材が、消音器内に貯まった水との接触により含水して、吸音材内部の空間が実質的に消失してしまい、その結果、消音性能が著しく低下するといった不具合が惹起されていたのである。

かかる状況下、有機繊維を所定の範囲内の嵩密度に調整して形成された吸音材を内部に充填せしめて吸音型消音器を構成し、この消音器を燃料電池車の排気管に取り付けることによって、排気音の低減を図るようにした燃料電池車の排気音の吸音構造が、提案されている（例えば、特許文献１参照）。この提案構造においては、特に、吸音材の嵩密度が特定の値以下とされることで、消音器内に貯留された水が毛管現象等により吸音材の内部に吸い上げられて、吸音材全体が含水状態となることが防止され、以て、吸音材の含水による消音性能の低下の抑制が図られるようになっている。

ところが、そのような従来の燃料電池車における排気音の消音構造にあっても、あくまでも吸音材を有する消音器を用いるものであるため、たとえ吸音材の嵩密度を厳密に調整したとしても、吸音材の含水を完全に解消することは不可能であり、それ故に、排気ガス中の水分が、消音性能に対して、多少なりとも悪影響を及ぼすことが避けられなかったのである。

特開２００４−１５６５５５号公報

ここにおいて、本発明は、上述せる如き事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、排気ガス中の水分による消音性能への悪影響が完全に排除され得て、消音性能の向上が更に効果的に達成され得る燃料電池車の排気音の消音構造を提供することにある。

そして、かかる課題の解決のために、本発明の第一の態様とするところは、燃料電池車の排気音を低減させるための消音構造であって、該燃料電池車における排気管の外周面上に、互いに異なる共振周波数を有する複数のサイドブランチを設けたことを特徴とする燃料電池車の排気音の消音構造にある。

すなわち、この第一の態様においては、吸音材が何等使用されていないところから、吸音材が排気ガス中の水分を含むことにより消音性能が低下するといった問題が完全に解消され得る。しかも、排気管の外周面上に、サイドブランチが、互いに異なる共振周波数（消音周波数）をもって複数設けられているため、例えば、それら複数のサイドブランチを、排気音を構成する様々な周波数の音のそれぞれに対応した共振周波数を有するように構成すれば、排気音に対する気柱共振作用による消音効果が極めて有効に得られるといった特徴が発揮され得る。

また、本発明に従う、燃料電池車の排気音の消音構造における第二の態様においては、互いに異なる高さを有し且つ先端が閉塞せしめられた、前記排気管とは別個の部材からなる片側有底の複数の筒体が、該排気管の管壁を貫通して設けられた透孔を通じて該排気管内に連通せしめられた状態で、該排気管の外周面上に、それぞれ一体的に固着されて、それら複数の筒体にて、前記互いに異なる共振周波数を有する複数のサイドブランチが構成される。

このような第二の態様では、複数のサイドブランチを与える複数の筒体が排気管とは別個の部材にて構成されているため、排気管の径や肉厚等に拘わらず、複数の筒体の高さを自由に変更することが出来、それによって、そのような筒体からなる各サイドブランチの共振周波数のチューニングの自由度が有利に高められ得る。

さらに、本発明に従う、燃料電池車の排気音の消音構造における第三の態様では、前記排気管の管壁に設けられた前記透孔を取り囲む筒状を呈し、且つ該透孔を取り囲んだ状態下において、高さが部分的に異なるように構成された筒状側壁部と、該筒状側壁部の先端側開口部を閉塞する天板部とを有する、該排気管とは別個の部材からなる筐体が、該透孔を通じて該排気管内に連通せしめられた状態で、該排気管の外周面上に一体的に固着されると共に、該筐体の内部に、その内部空間を複数に仕切る仕切部材が配設されることにより、該筐体の内側に、前記片側有底の複数の筒体が、該筒状側壁部や該仕切部材にて構成された筒壁を有して形成されることとなる。

更にまた、本発明に従う、燃料電池車の排気音の消音構造における第四の態様においては、前記排気管の内周面の複数個所が、互いに異なる深さをもって径方向外方に凹陥せしめられていることにより、該排気管の外周面上に、互いに異なる高さを有する複数の凸部が一体的に形成されて、それら複数の凸部にて、前記互いに異なる共振周波数を有する複数のサイドブランチが構成される。

また、本発明に従う、燃料電池車の排気音の消音構造における第五の態様では、前記複数のサイドブランチが、前記排気管の上部部位の外周面上に設けられる。

そして、本発明に従う、燃料電池車の排気音の消音構造における第一の態様によれば、排気ガス中の水分による消音性能への悪影響が極めて効果的に排除され得、それによって、消音性能が、より一層有利に高められ得るのである。

また、本発明に従う、燃料電池車の排気音の消音構造における第二の態様にあっては、前述せる特徴が発揮されることによって、所望の範囲の周波数域の排気音に対する消音効果が更に有利に得られ、以て、より優れた消音性能が更に一層効果的に確保され得る。

さらに、本発明に従う、燃料電池車の排気音の消音構造における第三の態様によれば、各筒体を排気管とは別個の部材にて構成することにより得られる各サイドブランチの共振周波数のチューニング自由度の向上が実現され得ることに加えて、例えば、排気管の管壁に複数の透孔を設けた上で、それら複数の透孔のそれぞれのものに対応して、各透孔を取り囲む片側有底の筒体を形成する場合に比して、排気管の外周面上に、複数の筒体、つまり複数のサイドブランチを形成するための作業が有利に簡略化され得るといった利点も得られる。

更にまた、本発明に従う、燃料電池車の排気音の消音構造における第四の態様にあっては、排気管とは別個の部材たる複数の筒体にて、各サイドブランチを構成する場合とは異なって、排気管に透孔を穿設する手間や各サイドブランチを排気管に固着せしめる手間が有利に省かれ得、以て、複数のサイドブランチが、排気管の外周面上に対して、極めて容易に且つ効率的に形成され得ることとなる。

また、本発明に従う、燃料電池車の排気音の消音構造における第五の態様によれば、結露により排気管内に貯留した排気ガス中の水分が、各サイドブランチの内部に流入して、留まることが確実に防止され得る。それによって、排気ガス中の水分による消音性能への悪影響が、より完全に排除され得、以て、消音性能の向上が更に高いレベルで実現され得ることとなる。

以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明に係る、燃料電池車の排気音の消音構造の構成について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。

先ず、図１乃至図３には、本発明に従う消音構造の一例が採用されてなる燃料電池車の排気管の一部が、その斜視形態と縦断面形態と横断面形態とにおいて、それぞれ、概略的に示されている。それらの図において、１０は排気管であって、従来と同様に、円筒状の金属管からなっている。そして、本実施形態においては、この排気管１０の外周面上に、筐体１２が一体形成され、また、その内部に、サイドブランチ１４が、複数個（ここでは１６個）設けられている。

より具体的には、排気管１０の軸方向の中間部には、かかる中間部の管壁における上側半分の部分を貫通する透孔１６が、設けられている。換言すれば、この透孔１６は、排気管１０の中間部において、その管壁のうち、所定の軸方向長さと排気管１０の略半周分の周方向長さとを備えた半割円筒状を呈する上側半分の部分が切除されることにより、上方に向かって開口する形態をもって形成されている。

そして、そのような透孔１６が設けられた排気管１０の中間部に対して、下方に向かって開口する略長手矩形状の筐体１２が、一体的に固着されている。即ち、この筐体１２は、薄肉の金属板からなる四つの壁部１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄが、略矩形の筒形状を呈するように互いに連結されて一体化された筒状側壁部２０と、かかる筒状側壁部２０の上側開口部を閉塞する、長手矩形の薄肉金属板からなる天板部２２とを有している。

また、かかる筒状側壁部２０を構成する四つの壁部１８ａ〜１８ｄのうち、筐体１２の幅方向（図２では紙面に垂直な方向で、図３では上下方向）に対向位置して、その長さ方向（図２及び図３における左右方向）に延びる二つの縦壁部１８ａ，１８ｂは、透孔１６と同じ長さと、排気管１０の外周面の半径よりも大きく、且つ長さ方向の一方側に向かって漸増せしめられる高さとを有している。つまり、各縦壁部１８ａ，１８ｂは、高さ方向に延びる二つの辺部が、互いに長さ（高さ）が異なる長辺部と短辺部とされた台形状の全体形状を有しているのである。

一方、筐体１２の長さ方向に対向位置して、その幅方向に延びる二つの横壁部１８ｃ，１８ｄは、二つの縦壁部１８ａ，１８ｂの長さ方向の両端部において、各縦壁部１８ａ，１８ｂの長辺部同士や短辺部同士を連結して位置せしめられている。そして、それら各横壁部１８ｃ，１８ｄにあっては、筐体１２の幅方向に延びる二つの辺部のうち、下側に位置する辺部が、排気管１０の内周面の上側半周部分に一致した半円形態とされており、以て、各横壁部１８ｃ，１８ｄの全体形状が、各縦壁部１８ａ，１８ｂの長辺部と短辺部の長さ寸法にそれぞれ一致する高さを備えたアーチ形状とされている。

さらに、天板部２２は、筒状側壁部２０の上側開口部に対応した長手矩形形状を呈しており、その四つの辺部において、二つの縦壁部１８ａ，１８ｂと二つの横壁部１８ｃ，１８ｄの上端面に対して一体化せしめられている。つまり、各縦壁部１８ａ，１８ｂの短辺部側から長辺部側に向かって上傾する傾斜板形態を有して、構成されているのである。

かくして、かくの如き筒状側壁部２０と天板部２２とからなる筐体１２にあっては、筒状側壁部２０における各縦壁部１８ａ，１８ｂの短辺部側の端部が、排気管１０の外周面の半径よりも所定寸法大きな高さとされると共に、その短辺部側の端部から、各縦壁部１８ａ，１８ｂの長辺部側の端部に向かって次第に高さが高くなるように構成されており、また、下側開口部の開口周縁部を形成する下端面の形状が、排気管１０における透孔１６の開口部の形状と一致せしめられている。

そして、このような筐体１２が、筒状側壁部２０において、排気管１０の透孔１６を取り囲んだ状態、即ち、筒状側壁部２０の縦壁部１８ａ，１８ｂの下端面を、排気管１０の透孔１６の開口端面のうち、排気管１０の軸方向に延びる二つの端面にそれぞれ当接させると共に、二つの横壁部１８ｃ，１８ｄのそれぞれの外側面における半円形態とされた下側辺部部分を、排気管１０の透孔１６の開口端面のうち、排気管１０の周方向に延びる二つの端面にそれぞれ当接させた状態で、排気管１０の外周面から上方に突出せしめられ、且つその突出量が、排気管１０の軸方向一方側に向かって（ここでは、排気管１０内における排気ガスの流通方向下流側から上流側に向かって）、徐々に大きくなるように配置されている。そしてまた、そのような配置状態下で、排気管１０に対して、例えば溶接等により一体的に固着されている。

これによって、筐体１２の内側空間が、透孔１６を通じて、排気管１０内に連通せしめられており、また、かかる筐体１２にて、透孔１６が覆蓋されている。なお、上述せる如く、筐体１２の下端面の形状が、排気管１０における透孔１６の開口部の形状と一致せしめられているため、筐体１２の排気管１０への固着状態下において、排気管１０内での排気ガスの流動が、筒状側壁部２０の各縦壁部１８ａ，１８ｂや各横壁部１８ｃ，１８ｄにて妨げられるようなことはない。

また、そのような筐体１２の内部には、仕切部材２４が配設されている。この仕切部材２４は、筐体１２の筒状側壁部２０や天板部２２を与える金属板と略同じ厚さの金属板からなる１個の縦仕切部２６と７個の横仕切部２８とを有し、それらが、互いに格子状に組み合わされた状態で、天板部２２の下面に対して一体的に立設されている。

すなわち、仕切部材２４の縦仕切部２６は、上端面が天板部２２の下面に対応した傾斜面とされると共に、下端面が水平面とされた台形形状を呈している。そして、筐体１２の二つの横壁部１８ｃ，１８ｄの対向面間における筐体１２の幅方向の中央部に、一方の横壁部１８ｃ（１８ｄ）から他方の横壁部１８ｄ（１８ｃ）に向かって、筐体１２の長さ方向に沿って一直線に延びるように配されて、その上端面において、天板部２２の下面に溶接等により固着されている。また、この縦仕切部２６にあっては、筐体１２の排気管１１０への固着状態下において、下端面が、排気管１０の外周面のうちで最上部に位置する部位に応じた高さ位置で、水平に延出せしめられている。

一方、７個の横仕切部２８は、互いに高さの異なる矩形形状を呈している。そして、筐体１２の二つの縦壁部１８ａ，１８ｂの対向面間において、筐体１２の長さ方向に互いに等距離を隔てた位置に、それぞれ、一方の縦壁部１８ａ（１８ｂ）から他方の縦壁部１８ｂ（１８ａ）に向かって、縦仕切部２６に直交しつつ、筐体１２の幅方向に一直線に延びるように配されて、その上端面において、天板部２２の下面に溶接等により固着されている。また、これら７個の横仕切部２８にあっても、筐体１２の排気管１０への固着状態下において、それぞれのものの下端面が、排気管１０の外周面のうちで最上部に位置する部位に応じた高さ位置で、水平に延出せしめられている。

かくして、筐体１２の内側における排気管１０よりも上側の部分に、縦壁部１８ａ，１８ｂと横壁部１８ｃ，１８ｄのうちの少なくとも何れか一つの一部と、縦仕切部２６の一部と、横仕切部２８の一部とにて、四方を取り囲む筒壁が構成されてなる四角筒形状を呈し、且つ上側開口部が天板部２２に閉塞される一方、下側開口部において排気管１０内に連通せしめられた片側有底の角筒体が、排気管１０の軸方向に、２個を一対として、八対並べられた形態において、合計１６個形成されている。

すなわち、ここでは、筐体１２の内側に、排気管１０の外周面から上方に突出して、先端開口部が閉塞された角筒体が八対形成され、また、そのような八対の角筒体のそれぞれにて、排気管１０内を流通せしめられる排気ガスによる排気音に対して、気柱共振作用による消音効果を発揮するサイドブランチ１４が、構成されているのである。

そして、本実施形態においては、特に、前述の如く、筐体１２の高さが、排気管１０の軸方向一方側に向かって漸増されるようになっていることで、そのような筐体１２の内側に設けられた八対の角筒体のそれぞれからなるサイドブランチ１４の高さ（排気管１０の軸方向一方側に最も偏寄した位置に配されるサイドブランチ１４を例にとって表すと、図２にＬ₁ で示される寸法）が、排気管１０の軸直角方向に並んで互いに対を為すサイドブランチ１４同士は同一の高さとされている一方、排気管１０の軸方向に並ぶサイドブランチ１４同士は互いに異なる高さとされ、また、それらの高さが、排気管１０の軸方向一方側に位置するもの程、高くされている。

これによって、排気管１０の軸方向において隣り合う八対のサイドブランチ１４同士の共振周波数が、それぞれの高さに応じて、互いに異なる大きさに設定されている。しかも、本実施形態では、そのような八対のサイドブランチ１４のそれぞれの高さが所定の高さに調節されることで、各サイドブランチ１４が、排気音を構成する様々な周波数の音のそれぞれに対応した共振周波数を有するように、構成されている。

なお、ここにおいて、燃料電池車では、燃料電池において水素と酸素から電気エネルギーを発生させる際に生ずる水蒸気が、排気ガスとして、排気管を通じて排出される。そのため、このような燃料電池車の排気音は、比較的に高周波数域、例えば、３０００〜１２０００Ｈｚ程度の範囲内の周波数域の騒音となる。そこで、本実施形態では、各サイドブランチ１４の共振周波数が、好ましくは３０００〜１２０００Ｈｚ程度の範囲内の値に設定されるように、各サイドブランチ１４の高さが調節されている。また、それら八対のサイドブランチ１４は、横断面積が同一の大きさとされた上で、高さが相互に異なるようにされていることで、内部の容積も高さの違いに応じて互いに異なるようになっており、これによっても、各サイドブランチ１４の共振周波数が、補助的に調整されている。

従って、かくの如き本実施形態にあっては、排気管１０内を流通せしめられる排気ガスによる排気音が、八対のサイドブランチ１４にて、極めて効果的に消音乃至は低減され得ることとなるのである。

しかも、本実施形態では、複数のサイドブランチ１４のみによって、排気音の消音効果が発揮せしめられるようになっており、その消音効果を得るために、燃料電池車の消音器に一般に使用される吸音材が何等使用されていないところから、燃料電池車の排気音の消音のために吸音材を用いた場合に惹起される問題、即ち、吸音材が排気ガス中の水分を含むことにより消音性能が低下するといった問題が完全に解消され得る。それ故、排気ガス中の水分による消音性能への悪影響が極めて効果的に排除され得、以て、より優れた消音性能が発揮され得るのである。

また、本実施形態においては、排気管１０に一つの透孔１６が設けられる一方、排気管１０とは別個の独立した部材からなる筐体１２が、かかる透孔１６を覆蓋するようにして、排気管１０に対して一体的に固着され、更に、この筐体１２の内部に、排気管１０とは別部材からなる仕切部材２４が設けられることで、排気管１０に対して複数のサイドブランチ１４が形成されるようになっている。そのため、例えば、排気管１０の管壁に複数の透孔を設けた上で、それら複数の透孔のそれぞれのものに対応して、互いに独立したサイドブランチ１４を一つ一つ形成する場合に比して、複数のサイドブランチ１４が、簡略な作業にて、容易に形成され得る。また、例えば、排気管１０の構造を何等変更することなく、単に、筐体１２や仕切部材２４の高さを適宜に変更するだけで、複数のサイドブランチ１４のそれぞれの高さ、つまり、各サイドブランチ１４の共振周波数を、所望の大きさに容易にチューニングすることが出来る。これらによって、所望の範囲の周波数域の排気音に対する消音効果が、より容易に且つ有利に得られ、以て、更に優れた消音性能が、より一層効果的に確保され得る。

さらに、本実施形態では、複数のサイドブランチ１４の全てが、排気管１０の外周面から上方に突出するように設けられているため、例えば、排気管１０内での結露によって生じた水が、サイドブランチ１４内に流れ込んで貯留せしめられるようなことが有利に防止され得る。そして、それによって、排気ガス中の水分による消音性能への悪影響が、より完全に排除され得、以て、消音性能の向上が更に高いレベルで実現され得ることとなる。

次に、図４には、本発明に従う消音構造の別の例が採用されてなる燃料電池車の排気管の一部が、その縦断面形態において、概略的に示されている。なお、この図４に示された第二の実施形態、及び後述する図５に示された第三の実施形態に関しては、図１乃至図３に示された第一の実施形態と同様な構成とされた部材及び部位について、図１乃至図３と同一の符号を付すことにより、その詳細な説明は省略した。

かかる図４から明らかなように、本実施形態においては、排気管１０の一部の内周面における上部部位に、底部に向かって小径となるテーパ状の内面を有するように、径方向外方に凹陥せしめられてなる凹部３０が、複数（ここでは４個）設けられている。また、それら複数の凹部３０は、排気管１０の軸方向に並んで位置せしめられており、更に、それぞれの深さが、排気管１０の軸方向の一方側（ここでは、排気管１０内での排気ガスの流通方向上流側）に位置するもの程大きくされている。なお、このような複数の凹部３０が内周面に形成された排気管１０は、例えば、先ず、金属平板の一方の面における一部部位に、厚さ方向に凹陥する凹部３０を形成し、その後、公知の管体の成形手法に基づいて、凹部３０が形成された金属平板を管状に成形した後、突合せ部位を溶接すること等によって、容易に得られることとなる。

かくして、ここでは、排気管１０の外周面上に、互いに異なる高さを有するテーパ筒状の複数の凸部３２が、複数の凹部３０のそれぞれに対応して一体的に形成されている。そして、このような複数の凸部３２のそれぞれにて、排気管１０内を流通せしめられる排気ガスによる排気音に対して、気柱共振作用による消音効果を発揮するサイドブランチ３４が、構成されているのである。

また、本実施形態においては、それら複数のサイドブランチ３４の高さ（排気管１０の軸方向一方側に最も偏寄した位置に配されるサイドブランチ３４を例にとって表すと、図４にＬ₂ で示される寸法）が、排気管１０の軸方向一方側に位置するもの程大きくなるように、互いに異なる高さとされていることで、各サイドブランチ３４の共振周波数が、相互に異なる大きさとされている。そして、それらサイドブランチ３４のそれぞれの高さが適宜に調節されて、各サイドブランチ３４の共振周波数が、排気音を構成する様々な周波数の音のそれぞれに対応した大きさとなるように、それぞれ設定されている。

従って、かくの如き本実施形態にあっても、前記第一の実施形態と同様に、排気管１０内を流通せしめられる排気ガスによる排気音が、複数のサイドブランチ３４にて、極めて効果的に消音乃至は低減され得るのであり、しかも、吸音材が何等使用されていないことで、排気ガス中の水分による消音性能への悪影響も極めて効果的に排除され得、以て、より優れた消音性能が発揮され得るのである。

また、本実施形態においては、排気管１０の内周面における複数個所が凹陥せしめられて、複数のサイドブランチ３４が設けられているため、例えば、排気管１０に複数の透孔を形成する一方、それら複数の透孔のそれぞれの形成部位に、排気管１０とは別個の部材からなる筒体を一体的に固着せしめて、それらの筒体にて、サイドブランチを形成する場合とは異なり、排気管１０に対する穿設作業や筒体の固着作業を何等行うことなく、単に、排気管１０の内周面の複数個所を径方向外方に凹ます簡略な作業を行うだけで、複数のサイドブランチ３４が、極めて容易に且つ迅速に形成され得ることとなる。従って、優れた消音性能が、簡略な作業にて、容易に実現され得るのである。

また、図５には、排気管１０の外周面上に、排気管１０とは別個の部材からなり、且つ互いに独立した形態を有する複数のサイドブランチ３６が設けられてなる排気管１０の構造が、示されている。

すなわち、本実施形態では、排気管１０の一部の管壁の上部部位に、同一の開口面積をもって、かかる部位を貫通する円形の透孔３８が、排気管１０の軸方向に並んで、複数（ここでは４個）穿設されている。また、そのような排気管１０の外周面上には、上側底部のみを有する複数（ここでは、４個）の円筒体４０が、複数の透孔３８をそれぞれ一つずつ取り囲み、且つそれら各透孔３８を覆蓋するようにして、一体的に立設されている。更に、かかる複数の円筒体４０にあっては、その高さが、排気管１０の軸方向の一方側（ここでは、排気管１０内での排気ガスの流通方向上流側）に位置するもの程大きくされている。

そして、このような複数の円筒体４０のそれぞれにて、排気管１０内を流通せしめられる排気ガスによる排気音に対して、気柱共振作用による消音効果を発揮するサイドブランチ３６が、構成されているのである。また、それら複数のサイドブランチ３６にあっては、その高さ（排気管１０の軸方向一方側に最も偏寄した位置に配されるサイドブランチ３６を例にとって表すと、図５にＬ₃ で示される寸法）が、排気管１０の軸方向一方側に位置するもの程高くされて、互いに異なる高さとされていることで、各サイドブランチ３６の共振周波数が、相互に異なる大きさとされている。そして、それらサイドブランチ３６のそれぞれの高さが適宜に調節されることで、各サイドブランチ３６の共振周波数が、排気音を構成する様々な周波数の音のそれぞれに対応した大きさとなるように、それぞれ設定されている。

従って、かくの如き本実施形態にあっても、前記第一及び第二の実施形態と同様に、排気ガス中の水分による悪影響を受けることなく、排気音が、複数のサイドブランチ３６にて、極めて効果的に消音乃至は低減され得るのである。

また、本実施形態では、複数のサイドブランチ３６が、排気管１０とは別個の部材で、しかも相互に独立した部材にて構成されているため、共振周波数のチューニングに関しての設定自由度がより大きくされ得るといった利点が得られる。

ここにおいて、本発明に従う消音構造を有する排気管が、上述の如き優れた特徴を有するものであることを確認するために、本発明者等によって行われた試験について、以下に詳述する。

すなわち、先ず、図１乃至図３に示される如く、八対で合計１６個のサイドブランチが、外周面上に一体的に設けられた構造を有する排気管を作製して、準備した。そして、これを供試品１とした。また、比較のために、単純な円筒形状を呈し、消音構造が何等付与されていない排気管を準備し、これを供試品２とした。

そして、供試品１の排気管の消音性能に対する水の影響を調べるために、供試品１の排気管を、水中に３時間浸漬した後、水中から取り出して、サイドブランチが上方に突出するように配した状態で５分間静置して、自然乾燥させることにより、管壁内面に水滴が未だ付着した湿潤状態とした。次いで、かかる湿潤状態の供試品１と、筒状の集音治具とを用い、供試品１の軸方向一方側の開口部に、筒状の集音治具を、その一方側の開口部において接続する一方、集音治具の他方側の開口部にスピーカを接続して、スピーカから発せられる音が集音治具を通じて供試品１内に流れるようにした。また、かかる集音治具の内部と、供試品１における集音治具への接続側とは反対側の開口部、つまり、排気管における音の入口側と出口側とに、それぞれ集音マイクを取り付けた。

その後、スピーカから所定の音を流した状態下で、供試品１内に流れ込む前の音と、供試品１内を経て、供試品１内から外部に流れ出す音とを、排気管における音の入口側と出口側とに設置した二つの集音マイクにてそれぞれ収集した。そして、それらの収集音に基づいて、湿潤状態の供試品１の排気管内を流れる音の周波数と伝達関数との関係を、公知の手法により求めた。その結果を、図６に示した。

また、それとは別に、管壁内面に水滴が何等付着せしめられることなく、完全に乾燥した供試品１の排気管を用い、これに対して、供試品１を用いて行った上記の試験を、上記と同様にして実施して、完全に乾燥した供試品１の排気管内を流れる音の周波数と伝達関数との関係を、公知の手法により求めた。その結果を、図６に併せて示した。

さらに、比較のために、管壁内面に水滴が何等付着せしめられることなく、完全に乾燥した供試品２の排気管に対して、供試品１を用いて行った上記の試験を、上記と同様にして実施して、完全に乾燥した供試品２の排気管内を流れる音の周波数と伝達関数との関係を、公知の手法により求めた。その結果を、図６に併せて示した。

かかる図６から明らかなように、本発明に従う消音構造が採用されてなる供試品１の排気管では、管壁内面に水滴が付着した湿潤状態であっても、或いは管壁内面に水滴が何等付着していない、完全に乾燥した状態にあっても、全く同一の消音効果が得られることが、明確に認識される。そして、そのような供試品１における消音効果は、消音構造が何等付与されていない供試品２の排気管よりも、明らかに優れたものであることも、認められる。

以上、本発明の具体的な構成について詳述してきたが、これはあくまでも例示に過ぎないのであって、本発明は、上記の記載によって、何等の制約をも受けるものではない。

例えば、排気管１０の外周面上に設けられる複数のサイドブランチ１４，３４，３６のそれぞれの高さやその較差等は、例示のものに、何等限定されるものではなく、排気音を構成する音の周波数によって、適宜に変更され得る。

また、前記三つの実施形態では、何れも、複数のサイドブランチ１４，３４，３６が、排気管１０の外周面上に、排気ガスの流通方向上流側から下流側に向かって、高さの高いものから順番に並べられていたが、その反対に、複数のサイドブランチ１４，３４，３６を、排気ガスの流通方向下流側から上流側に向かって、高さの高いものから順番に並べて配設しても良い。勿論、そのように、複数のサイドブランチ１４，３４，３６を、排気管１０の外周面上に、軸方向に並べて配設する場合において、必ずしも、高さの高いものから順番に、又は高さの低いものから順番に並べる必要はない。

さらに、それら複数のサイドブランチ１４，３４，３６を、排気管１０の外周面上に、周方向に並べて配設しても良く、或いはそのような方向性を有することなしに、排気管１０の外周面上に、無作為に配設しても良い。勿論、それらの場合にあっても、複数のサイドブランチ１４，３４，３６を、必ずしも、高さの高いものから順番に、或いは高さの低いものから順番に並べる必要はない。

また、例えば、前記第一の実施形態に示される如く、内部に仕切部材２４が配設されることにより、内側に、片側有底の筒体が複数設けられてなる筐体１２を、排気管１０に対して一体的に固着することで、複数のサイドブランチ１４を、筐体１２の内側の複数の筒体にて形成する場合には、筐体１２を、長さ方向の一方側や幅方向の一方側に向かって徐々に高くなる階段形状としたり、或いは高さの異なる段差が無作為に配列された如き形状としたりすることで、かかる筐体１２の内側に、互いに高さの異なる筒体を複数設け、そして、それら複数の筒体にて、複数のサイドブランチ１４を構成することも、可能である。なお、仕切部材２４の構造も、例示のものに、何等限定されるものではない。

さらに、複数のサイドブランチ１４，３４，３６は、排気管１０の外周面上に、所定の高さをもって外方に突出せしめられて、先端が閉塞せしめられた突部形態を呈し、且つ内部に、排気ガスが侵入可能な空間を備えてなるものであれば、その形状が、特に限定されるものではない。

従って、例えば、前記第一の実施形態や前記第三の実施形態に示される如く、複数のサイドブランチ１４，３６を、排気管１０とは別個の部材にて構成する場合にあっても、或いは前記第二の実施形態に示されるように、排気管１０の複数個所をそれぞれ変形させて、複数のサイドブランチ３４を形成するする場合にあっても、各サイドブランチ１４，３４，３６が、先端が閉塞せしめられた角筒形状や円筒形状、テーパ筒形状、更には楕円形状や無定形状の横断面を有する筒形状とされていても良く、また、そのような筒形状以外の、例えば縦断面山形の凸部形態とされていても、何等差し支えないのである。

更にまた、複数のサイドブランチ１４，３４，３６の配設個数も、排気音の大きさや、排気管１０の配設構造や配設スペース等に応じて変更され得るものであることは、勿論である。

また、複数のサイドブランチ１４，３４，３６の構成材料も特に限定されるものではなく、十分な強度や耐熱性等が確保され得るならば、樹脂材料等の金属材料以外の材料も、適宜に用いられる。そして、サイドブランチの構成材料として樹脂材料を用いる場合には、サイドブランチが、排気管に対して、例えばブロー成形等により一体成形されることとなる。

さらに、複数のサイドブランチ１４，３４，３６の容積も、排気音の消音量等に応じて、任意に変更され得る。

その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものである。また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもないところである。

本発明に従う消音構造が採用されてなる排気管の一例を示す斜視説明図である。 図１に示された排気管の縦断面説明図であって、図３のII−II断面に相当する図である。 図２におけるIII−III断面説明図である。 本発明に従う消音構造が採用されてなる排気管の別の例を示す縦断面説明図である。 本発明に従う消音構造が採用されてなる排気管の更に別の例を示す縦断面説明図である。 図１に示された排気管と従来の排気管とを用いて、それらの消音効果を調べるために行った試験において得られた、各排気管内に流される音の周波数とその伝達関数との関係を、それぞれ示すグラフである。

符号の説明

１０ 排気管 １２ 筐体
１４，３４，３６ サイドブランチ １６，３８ 透孔
２０ 筒状側壁部 ２２ 天板部
２４ 仕切部材 ３０ 凹部
３２ 凸部 ４０ 筒体

Claims (5)

1. 燃料電池車の排気音を低減させるための消音構造であって、該燃料電池車における排気管の外周面上に、互いに異なる共振周波数を有する複数のサイドブランチを設けたことを特徴とする燃料電池車の排気音の消音構造。
2. 互いに異なる高さを有し且つ先端が閉塞せしめられた、前記排気管とは別個の部材からなる片側有底の複数の筒体が、該排気管の管壁を貫通して設けられた透孔を通じて該排気管内に連通せしめられた状態で、該排気管の外周面上に、それぞれ一体的に固着されて、それら複数の筒体にて、前記互いに異なる共振周波数を有する複数のサイドブランチが構成されている請求項１に記載の、燃料電池車の排気音の消音構造。
3. 前記排気管の管壁に設けられた前記透孔を取り囲む筒状を呈し、且つ該透孔を取り囲んだ状態下において、高さが部分的に異なるように構成された筒状側壁部と、該筒状側壁部の先端側開口部を閉塞する天板部とを有する、該排気管とは別個の部材からなる筐体が、該透孔を通じて該排気管内に連通せしめられた状態で、該排気管の外周面上に一体的に固着されると共に、該筐体の内部に、その内部空間を複数に仕切る仕切部材が配設されることにより、該筐体の内側に、前記片側有底の複数の筒体が、該筒状側壁部や該仕切部材にて構成された筒壁を有して形成されている請求項２に記載の、燃料電池車の排気音の消音構造。
4. 前記排気管の内周面の複数個所が、互いに異なる深さをもって径方向外方に凹陥せしめられていることにより、該排気管の外周面上に、互いに異なる高さを有する複数の凸部が一体的に形成されて、それら複数の凸部にて、前記互いに異なる共振周波数を有する複数のサイドブランチが構成されている請求項１に記載の、燃料電池車の排気音の消音構造。
5. 前記複数のサイドブランチが、前記排気管の上部部位の外周面上に設けられている請求項１乃至請求項４のうちの何れか１項に記載の、燃料電池車の排気音の消音構造。
   

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