JP2007005178A - 燃料電池用消音器 - Google Patents
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Abstract
【課題】透音孔に水膜が張ることを抑制可能な消音器を提供する。
【解決手段】燃料電池からの排気を排出する排気系統に設けられる消音器10であって、周壁13に複数の透音孔18が形成され、排気が貫流するインナパイプ14と、インナパイプ14を、その周壁13から所定の間隔をもって囲うよう配置され、インナパイプ14との間に吸音材16が充填されて吸音室17を構成するアウタシェル12とを有し、透音孔18は、内径3mm以上であり、かつ深さ1.2mm以下である。
【選択図】図1
【解決手段】燃料電池からの排気を排出する排気系統に設けられる消音器10であって、周壁13に複数の透音孔18が形成され、排気が貫流するインナパイプ14と、インナパイプ14を、その周壁13から所定の間隔をもって囲うよう配置され、インナパイプ14との間に吸音材16が充填されて吸音室17を構成するアウタシェル12とを有し、透音孔18は、内径3mm以上であり、かつ深さ1.2mm以下である。
【選択図】図1
Description
本発明は、燃料電池の排気系統に設けられる消音器に関し、詳細には、排気中に含まれる水分の凝結を対策するための構造に関する。
燃料電池においては、アノード極に供給される燃料ガスと、カソード極に供給される酸化ガスが、電解質膜で発電反応し、これと同時に水分が生成される。生成された水分は、反応に使用されなかった燃料ガスや酸化ガスと共に、燃料電池の排気として、燃料電池に接合された所定の排気系統から排出される。このような排気系統においては、500〜2000Hzといった比較的高い周波数の気流音が生じることがある。この気流音を低減するため、燃料電池車等の排気系統には、内部にグラスウール等の吸音材(消音材)を充填した吸音型の消音器が装着されることが多い。
このような消音器には、例えば、図31に示す断面構造のものがある。この消音器100は、燃料電池からの排気が貫流するインナパイプ102と、これを囲うアウタシェル104とを有し、インナパイプ102とアウタシェル104との間には、グラスウール等の吸音材106が充填されている。インナパイプ102には、その周壁に複数の透音孔108が形成されている。この透音孔108から吸音材106に向けて放射された音は、吸音材106にて散乱、干渉を繰り返し、この間に減衰することで、吸音材106に吸収されることとなる。
ところで、燃料電池の排気中には、水素と酸素が反応して生成された水分が多く含まれる。この水分が排気系統上流で凝結した水が消音器内に流入し、また消音器内部で水分が凝結することで、消音器の鉛直方向下側の部位(以下、底部と記す)に水が溜まることがある。この場合、消音器の底部に充填された吸音材が、水を吸着、保持(以下、含水と記す)することで所定の吸音能力を発揮できなくなり、消音性能が低下することがあった。
これを対策する従来技術として、下記の特許文献1の消音器120が提案されている。図32に示すように、消音器120は、連通孔122を有する仕切り板124で、消音器120内部を鉛直方向上下に区画することで、吸音室126と膨張室128とが形成されている。この吸音室126の内部には、透音孔136を有するインナパイプ130が配置され、インナパイプ130を囲うように吸音材が充填されている。この構造により、インナパイプ130の鉛直方向下側にある吸音材126が含水しても、その水は、仕切り板124の連通孔122を介して膨張室128に滴下させることができる。膨張室128に滴下した水は、導管134の透音孔を介して順次、消音器120外部に排出される。
しかし、特許文献1の消音器においては、排気系統上流から消音器に流入した水や、排気中に含まれて消音器内で凝結した水により、インナパイプや導管の透音孔に水膜が張ってしまうことがあった。透音孔に水膜が張った場合、インナパイプ内や導管内の音が、透音孔から、吸音室や拡張室に放射されにくくなり、消音器としての消音性能が低下する。このため、従来から、透音孔に水膜が張ることを抑制する具体的な手法が求められていた。
そこで本発明は、透音孔に水膜が張ることを抑制することが可能な消音器を提供する。
本発明に係る燃料電池用消音器は、周壁に複数の透音孔が形成され、排気が貫流するインナパイプと、インナパイプを、その周壁から所定の間隔をもって囲うよう配置され、インナパイプとの間に吸音材が充填されて吸音室を構成するアウタシェルとを有し、透音孔の形状は、この孔に液体の膜が形成されないよう構成されるものである。また、透音孔の形状は、この孔における液体の表面張力が小さくなる機能を有すると解釈できる。
本発明に係る燃料電池用消音器は、周壁に複数の透音孔が形成され、排気が貫流するインナパイプと、インナパイプを、その周壁から所定の間隔をもって囲うよう配置され、インナパイプとの間に吸音材が充填されて吸音室を構成するアウタシェルとを有し、透音孔は、内径3mm以上であり、かつ深さ1.2mm以下であることを特徴とする。
ここで、インナパイプにおける透音孔の周縁部は、他の部位に比べて肉厚が薄く形成されていることが好ましい。
また、インナパイプを補強するリブが、透音孔の間に形成されていることも好ましい。
また、本発明に係る燃料電池用消音器は、周壁に複数の透音孔が形成され、排気が貫流するインナパイプと、インナパイプを、その周壁から所定の間隔をもって囲うよう配置され、インナパイプとの間に吸音材が充填されて吸音室を構成するアウタシェルとを有し、透音孔は、インナパイプの軸方向に沿った長軸を有する、長円形状に形成されていることを特徴とする。
また、本発明に係る燃料電池用消音器は、周壁に複数の透音孔が形成され、排気が貫流するインナパイプと、インナパイプを、その周壁から所定の間隔をもって囲うよう配置され、インナパイプとの間に吸音材が充填されて吸音室を構成するアウタシェルとを有し、隣り合う透音孔同士を接続する溝孔が形成されていることを特徴とする。
また、本発明に係る燃料電池用消音器は、周壁に複数の透音孔が形成され、排気が貫流するインナパイプと、インナパイプを、その周壁から所定の間隔をもって囲うよう配置され、インナパイプとの間に吸音材が充填されて吸音室を構成するアウタシェルとを有し、透音孔の内壁が、鋸歯状に形成されていることを特徴とする。
また、本発明に係る燃料電池用消音器は、周壁に複数の透音孔が形成され、排気が貫流するインナパイプと、インナパイプを、その周壁から所定の間隔をもって囲うよう配置され、インナパイプとの間に吸音材が充填されて吸音室を構成するアウタシェルとを有し、透音孔の内壁に、撥水膜が形成されていることを特徴とする。
また、本発明に係る燃料電池用消音器は、周壁に複数の透音孔が形成され、排気が貫流するインナパイプと、インナパイプを、その周壁から所定の間隔をもって囲うよう配置され、インナパイプとの間に吸音材が充填されて吸音室を構成するアウタシェルとを有し、透音孔の内壁の内側に、吸音材が充填されていることを特徴とする。
また、本発明に係る燃料電池用消音器は、周壁に複数の透音孔が形成され、排気が貫流するインナパイプと、インナパイプを、その周壁から所定の間隔をもって囲うよう配置され、インナパイプとの間に吸音材が充填されて吸音室を構成するアウタシェルとを有し、インナパイプには、排気流が透音孔に直接あたらないように、排気の流れを偏らせる偏流部材、が設けられていることを特徴とする。
ここで、偏流部材は、インナパイプ内壁における透音孔の直上流側から下流方向に傾斜して突出するルーバーであることが好ましい。
また、偏流部材は、インナパイプの上流側端部の内壁に設けられても良く、透音孔が形成されていない領域に排気を導く導流板であることが好ましい。
また、本発明に係る燃料電池用消音器は、インナパイプの上流側端部には、インナパイプ内壁に沿う旋回流を発生させる旋回流発生部材が設けられていることを特徴とする。
また、本発明に係る燃料電池用消音器は、周壁に複数の透音孔が形成され、排気が貫流するインナパイプと、インナパイプを、その周壁から所定の間隔をもって囲うよう配置され、インナパイプとの間に吸音材が充填されて吸音室を構成するアウタシェルとを有し、インナパイプには、インナパイプ内壁の近傍に渦を発生させる渦発生部材が設けられていることを特徴とする。
また、本発明に係る燃料電池用消音器は、インナパイプに流入した排気の一部を、上流側の透音孔を介してインナパイプ内から吸音室に流出させる導流手段を備え、吸音室に流出した排気は、下流側の透音孔を介してインナパイプ内に再び流入することを特徴とする。
ここで、導流手段は、インナパイプの途中に形成された絞り部であることが好ましい。
また、導流手段は、上流側の透音孔に対応してインナパイプ内壁に設けられたダクトであることも好ましい。
また、本発明に係る燃料電池用消音器は、周壁に複数の透音孔が形成され、排気が貫流するインナパイプと、インナパイプを、その周壁から所定の間隔をもって囲うよう配置され、インナパイプとの間に吸音材が充填されて吸音室を構成するアウタシェルとを有し、透音孔を介して吸音室からインナパイプ内に気体が流入するよう、消音器外から吸音室に気体を直接注入する気体注入手段を備えることを特徴とする。
また、本発明に係る燃料電池用消音器は、周壁に複数の透音孔が形成され、排気が貫流するインナパイプと、インナパイプを、その周壁から所定の間隔をもって囲うよう配置され、インナパイプとの間に吸音材が充填されて吸音室を構成するアウタシェルとを有し、透音孔と、透音孔の周辺部位とが、インナパイプの軸心に向けて突出して形成されていることを特徴とする。
また、本発明に係る燃料電池消音器は、排気ガスが貫流するアウタシェルと、壁面に複数の貫通孔が形成され、内部に吸音材が充填されて吸音室を構成する、インナケースとを有し、インナケースは、アウタシェルを貫流する排気の全てがインナケース内部を貫流するよう、アウタシェルの流路断面の全てに亘って配置されることを特徴とする。
また、本発明に係る燃料電池消音器は、排気ガスが貫流するシェルと、シェル内部を、排気の流れ方向に対し垂直な面で仕切り、複数の貫通孔が形成された板状部材とを有することを特徴とする。
本発明によれば、透音孔に水膜が張ることを抑制することができる。
以下に、本発明に係る実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
〔第1実施形態〕
本実施形態の消音器10が適用される燃料電池システムの排気系統について、図30を用いて概略を説明する。燃料電池システム80は、燃料電池82、燃料電池82に水素ガスを供給する水素タンク84、燃料電池82に酸化ガスを供給するブロワ86、燃料電池82からの排気を排出する排気系統88(図30に二点鎖線で示す)を有している。
本実施形態の消音器10が適用される燃料電池システムの排気系統について、図30を用いて概略を説明する。燃料電池システム80は、燃料電池82、燃料電池82に水素ガスを供給する水素タンク84、燃料電池82に酸化ガスを供給するブロワ86、燃料電池82からの排気を排出する排気系統88(図30に二点鎖線で示す)を有している。
水素タンク84は、燃料ガス供給路85を介して燃料電池82に接合されており、水素タンク84に貯蔵された水素ガス(燃料ガス)が、レギュレータ90で流量を調整されて、制御弁92を経て燃料電池82に供給される。一方、ブロワ86は、酸化ガス供給路87を介して燃料電池82に接合されており、酸化ガス(空気)が、燃料電池82に供給される。燃料電池82において、供給された水素ガスと空気が反応し、電気エネルギが生成されると同時に、水分が生成される。
燃料電池82からは、反応に使用されなかった空気や燃料電池にて生成された水分(水蒸気)を含む排気が、所定の排気系統から排出される。消音器10は、この排気系統の末端に設けられており、水分を含んだ排気や、消音器10より上流の排気系統内部で排気中の水分が凝結した水は、排気系統上流側(図1に矢印Dで示す側)から消音器10に流入する。
本実施形態の消音器は、上述のような燃料電池システムの排気系統に設けられ、より具体的には、燃料電池車の排気消音装置(マフラー)として車両後方のアンダーフロア(図示せず)に、ブラケット等により吊り下げられて設置される。
本実施形態の消音器10について、図1〜図4を用いて説明する。図1には、消音器の縦断面形状を示し、図2には、図1に二点鎖線Aで囲うインナパイプ周壁の拡大断面図を示す。図3には、変形例の消音器におけるインナパイプ周壁の拡大断面図を示し、図4には、他の変形例の消音器における縦断面形状を示し、図5には、図4に断面を示すインナパイプを、矢印Dで示す方向から見た図を示す。
消音器10は、図1に示すように、消音器の外装をなすアウタシェル12と、アウタシェル12内部に配置され、排気が流れるインナパイプ14を有している。インナパイプ14とアウタシェル12との間には、吸音材16が充填されて吸音室17を構成している。矢印Dで示すように排気系統上流側から消音器に流入する排気は、インナパイプ14を貫流して、消音器10外へと排出される。排気と共に排気系統上流側からインナパイプ14内に伝達された音は、インナパイプ14の周壁13に設けられた透音孔18から吸音材16に向けて放射されて吸音される。このようにして、消音器10は、所定の消音性能を発揮することとなる。
インナパイプ14は、図2に示すように、周壁13に複数の透音孔18が形成されている外管部20と、外管部20の周壁13の内側に装着され、外管部20を補強する内管部22から構成されている。外管部20は、合成樹脂製であり、その肉厚(図2に寸法Bで示す)は、1.2mm以下となるように成形されている、外管部20には、透音孔18が多数形成されており、透音孔18の内径(図2に寸法Cで示す)は3mm以上に設定されている。
一方、内管部22の肉厚は、外管部20に比べてより厚く成形されている。内管部22には、上述の透音孔18に対応して貫通穴23が複数形成されている。貫通孔の形状は、内管部22を外管部20に装着した際に、外管部20に形成された透音孔18を塞ぐことがないよう形成されている。比較的厚肉の内管部22を外管部20に挿入し、溶着することで、薄肉である外管部20が補強される。
以上のようにして、インナパイプ14は、合成樹脂製でありながらも所望の剛性が確保されると共に、インナパイプ14の周壁には、内径3mm以上、深さ1.2mm以下の透音孔18を形成することができる。なお、ここでいう「深さ」とは、図2に一点鎖線Eで示す透音孔18の中心軸に沿った方向における透音孔18の長さであり、透音孔18が形成される部位(本実施形態では外管部20)の肉厚である。
この透音孔18は、内径が3mm以上であるのに対して、深さが1.2mm以下と十分に小さく設定されている。内径に応じた大きさに張られる水膜に対し、これを保持する透音孔18内壁の面積が小さいため、透音孔18内壁は水膜を保持することができなくなる。したがって、本実施形態の消音器10においては、排気系統上流から流入した水や、消音器内で凝結した水が透音孔に付着しても、透音孔に水膜が張ることを抑制することができる。
なお、本実施形態の消音器10においては、内径3mm以上、かつ深さ1.2mm以下の透音孔18を有する合成樹脂製インナパイプを実現するにあたって、透音孔18が形成される薄肉の外管部20の内側に、外管部20を補強する内管部22を挿入するという構成としたが、インナパイプの構造は、これに限定されるものではない。以下に説明する各種態様によって、実現することもできる。
例えば、図3に示す変形例のように、インナパイプ14bにおける透音孔18の周縁部24が、他の部位25に比べて肉厚が薄く形成されていることも好適である。ここで周縁部24とは、透音孔18の内壁に隣接する部位であり、透音孔18内壁に近い部位ほど薄肉となるよう形成されている。透音孔18内壁において、その肉厚(寸法Bで示す)が1.2mm以下となるように形成されている。なお、周縁部24は、切削加工や射出成形により、その形状を形成することができる。
一方、周縁部24に比べて透音孔18から離れた位置にある「他の部位」(図3に符号25で示す)は、透音孔18が形成される部位に比べて十分な肉厚を有するよう形成されている。
このように透音孔18の周縁部24を他の部位25に比べ薄く形成することで、インナパイプの剛性を確保しつつも、水膜が張らない上述の寸法を有する透音孔を合成樹脂製のインナパイプに実現することができる。
また、図4及び図5に示す他の変形例のように、インナパイプ14cを補強するリブ28が、透音孔18の間に形成されていることも好適である。インナパイプ14cには、内壁15からインナパイプ14cの軸心(図中Fで示す)に向けて突出するリブ28が形成されている。このリブ28は、インナパイプ14と一体に成形されており、インナパイプ14内壁には、インナパイプ14の軸心に沿った方向に延設される軸方向リブ28aと、インナパイプ14の軸心と垂直な方向に円周状に延設される円周状リブ28bとが形成されている。これらのリブ28は、インナパイプ14に形成された透音孔18を避けるように、透音孔18の間に形成されている。
一方、インナパイプ14は、リブ28が形成されている部位を除いて、肉厚が1.2mm以下となるよう薄肉に形成されており、ここに透音孔18が形成されている。
このように薄肉のインナパイプ内壁15にリブ28を形成することで、インナパイプ14の剛性を確保しつつも、水膜が張らない寸法の透音孔18を合成樹脂製のインナパイプ14cに実現することができる。
〔第2実施形態〕
本実施形態の消音器10bについて、図6を用いて説明する。図6には、図1に示す消音器における透音孔の形状を示し、図7には、変形例の消音器における透音孔の形状を示し、図8には、他の変形例の消音器における透音孔の形状を示す。本実施形態の消音器10bは、インナパイプに形成される透音孔の形状が、第1実施形態の消音器10と異なり、以下に詳細を説明する。なお、第1実施形態の消音器10と共通の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
本実施形態の消音器10bについて、図6を用いて説明する。図6には、図1に示す消音器における透音孔の形状を示し、図7には、変形例の消音器における透音孔の形状を示し、図8には、他の変形例の消音器における透音孔の形状を示す。本実施形態の消音器10bは、インナパイプに形成される透音孔の形状が、第1実施形態の消音器10と異なり、以下に詳細を説明する。なお、第1実施形態の消音器10と共通の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
本実施形態において、透音孔18bは、図6に実線で示すような長円形状に形成されている。この長円形状は、図6に二点鎖線で示すような円を、所定の方向(矢印Gで示す)にスライドさせることで生じる円群の包絡線形状となっている。すなわち、この透音孔18bの形状は、矢印Gで示す方向に長軸を有する長円形状となっている。図6に二点鎖線で示す円形のものに比べて、矢印Gで示す長軸方向(透音孔18の長手方向)における、点Eで示す透音孔18bの中心軸から内壁19bまでの距離が長くなっている。
このように透音孔18bの形状を設定することにより、透音孔18bの長軸方向において、透音孔内壁19bは、水膜を保持することができなくなる。仮に、この透音孔18に水膜が張っても、矢印Gで示す長軸方向において水膜が破れ易い。したがって、本実施形態の消音器10bにおいては、排気系統上流から流入した水や、消音器内で凝結した水が透音孔に付着しても、透音孔に水膜が張ることを抑制することができる。
また、透音孔18bは、その長円形状の長軸が、インナパイプ14の軸心Fに対して平行となるように設定されている。すなわち、インナパイプ14内を貫流する排気の流れ方向と、透音孔18bの長軸が設定される方向が、一致するよう透音孔18bは設定される。
これにより、仮に、この透音孔18bに水膜が張っても、インナパイプ14を貫流する排気流により、水膜が長軸方向に片寄って変形して水膜が薄くなる部位が生じるため、水膜が破れ易い。この結果、本実施形態の消音器10bは、透音孔に水膜が張ることを抑制することができる。
なお、本実施形態の消音器10bにおいては、透音孔に水膜が張ることを抑制するため、透音孔をインナパイプ14の軸方向に沿った長軸を有する楕円形状に形成する構成としたが、透音孔の形状はこれに限定されるものではない。
例えば、図7に示す変形例のように、透音孔18cの内壁19cが、鋸歯状に形成されていることも好適である。ここで「鋸歯状」とは、図7に二点鎖線で示す円形の透音孔に比べて、部位31を頂点とする略三角形の切れ込みが連続的に形成された形状を意味している。すなわち、透音孔内壁19cには、点Eで示す透音孔18cの中心軸からの距離が近い部位30と、遠い部位31とが、交互に設けられることとなる。
このように透音孔18cの形状を設定することで、透音孔内壁19cは、透音孔18cの中心Eとの距離が遠い部位31において、水膜を保持することができなくなり、仮に、この透音孔18cに水膜が張っても、中心Eと遠い部位31との間で、水膜が破れ易く、透音孔に水膜が張ることを抑制することができる。
また、図8に示す他の変形例のように、隣り合う透音孔18d,18e同士を接続する溝孔32が形成されていることも好適である。円形の透音孔18dと透音孔18eの間には、これらを最短距離で接続する直線形状の溝孔32が設けられている。この溝孔32は、透音孔18dと透音孔18eを連通させる連通路となっている。
このような溝孔32を設けることで、これらの透音孔18に水膜が張っても、インナパイプ14内を貫流する排気流や、消音器10bに作用する加速度等の影響により、一方の透音孔18において水膜を構成する水が、溝孔32を伝って、他方の透音孔18に移動することができる。例えば、透音孔18dに張られた水膜を構成する水が、溝孔32を伝って、矢印Hで示すように透音孔18eに移動することができる。これにより、一方の透音孔18dにおいては、水膜を構成する水量が減少して、水膜が破れ易くなる。
したがって、この態様の消音器によれば、透音孔18d、18eがインナパイプ14内の排気流や加速度の影響を受ける度に、水膜が張った透音孔を減少させることができ、透音孔に水膜が張ることを抑制することができる。
〔第3実施形態〕
本実施形態の消音器10cについて、図9を用いて説明する。図9には、図1に二点鎖線Aで囲うインナパイプ周壁の拡大断面図を示す。本実施形態の消音器10cは、透音孔に撥水処理が施されている点で、第1実施形態の消音器10と異なり、以下に詳細を説明する。なお、第1実施形態の消音器10と共通の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
本実施形態の消音器10cについて、図9を用いて説明する。図9には、図1に二点鎖線Aで囲うインナパイプ周壁の拡大断面図を示す。本実施形態の消音器10cは、透音孔に撥水処理が施されている点で、第1実施形態の消音器10と異なり、以下に詳細を説明する。なお、第1実施形態の消音器10と共通の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
本実施形態において、透音孔18の内壁19dには、図9に示すように、撥水層34が形成されている。この撥水層34には、フッ素樹脂等の撥水性の膜が、内壁19dに形成されている。なお、撥水層34は、透音孔内壁19dだけでなく、インナパイプ14d全体に形成する構成としても良い。インナパイプ14d全体に施すことで、撥水処理に要する工程を簡略化することができる。
以上に説明した撥水処理を施し、透音孔18のうち少なくとも内壁19dには撥水層34を形成することで、透音孔18の内壁19dは水膜を保持することができなくなる。これにより、本実施形態の消音器10cは、排気系統上流から流入した水や、消音器内で凝結した水が透音孔に付着しても、透音孔に水膜が張ることを抑制することができる。
〔第4実施形態〕
本実施形態の消音器10dについて、図10を用いて説明する。図10には、図1に二点鎖線Aで囲うインナパイプ周壁13の拡大断面図を示す。本実施形態の消音器10dは、透音孔の内壁の内側に吸音材が充填されている点で、第1実施形態の消音器10と異なり、以下に詳細を説明する。なお、第1実施形態の消音器10と共通の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
本実施形態の消音器10dについて、図10を用いて説明する。図10には、図1に二点鎖線Aで囲うインナパイプ周壁13の拡大断面図を示す。本実施形態の消音器10dは、透音孔の内壁の内側に吸音材が充填されている点で、第1実施形態の消音器10と異なり、以下に詳細を説明する。なお、第1実施形態の消音器10と共通の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
本実施形態において、透音孔18の内壁19の内側には、図10に示すように、吸音材16bが充填されている。吸音材16bには、プレス成形等により、短い突出部36が一体に成形されており、吸音材16bをインナパイプ14e周囲に配置したときに、この吸音材16bの突出部36は、インナパイプ14eに形成された透音孔18の内壁19の内側に嵌り込む。この突出部36の形状は、透音孔18の形状に応じて設定されている。以上のようにして、透音孔18の内側に、吸音材16bが充填されることとなる。
この構成により、本実施形態の消音器10dにおいては、排気系統上流から流入した水や消音器10d内で凝結した水が、透音孔18に付着すると、当然、透音孔18の内側にある吸音材16bの突出部36にも付着することとなる。この突出部36に付着した水は、毛細管現象により、吸音材16bの突出部36以外の部分に水が拡散する。よって、吸音材16bの突出部36は、水浸しになり続けることはない。
よって、透音孔18に水膜が張っても、この水膜を構成する水は、吸音材16bの突出部36により吸音材16bの他の部位に拡散されるため、透音孔18に張った水膜は、破れ易くなる。したがって、本実施形態の消音器10においては、排気系統上流から流入した水や、消音器内で凝結した水が透音孔に付着しても、透音孔に水膜が張ることを抑制することができる。
〔第5実施形態〕
本実施形態の消音器10eについて、図11、図12、及び図13を用いて説明する。図11には、インナパイプの断面図を示し、図12には、図11に二点鎖線Iで囲うインナパイプ周壁の拡大断面図を示し、図13には、図11に断面を示すインナパイプを、矢印Dに示す方向から見た図を示す。また、図14には、変形例の消音器におけるインナパイプの断面図を示す。本実施形態の消音器10eは、インナパイプに、排気の流れを偏らせる偏流部材が設けられている点で、第1実施形態の消音器10と異なり、以下に詳細を説明する。なお、第1実施形態の消音器10と共通の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
本実施形態の消音器10eについて、図11、図12、及び図13を用いて説明する。図11には、インナパイプの断面図を示し、図12には、図11に二点鎖線Iで囲うインナパイプ周壁の拡大断面図を示し、図13には、図11に断面を示すインナパイプを、矢印Dに示す方向から見た図を示す。また、図14には、変形例の消音器におけるインナパイプの断面図を示す。本実施形態の消音器10eは、インナパイプに、排気の流れを偏らせる偏流部材が設けられている点で、第1実施形態の消音器10と異なり、以下に詳細を説明する。なお、第1実施形態の消音器10と共通の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
インナパイプ14には、排気流が透音孔18に直接にあたらないように、排気の流れを偏らせる偏流部材が設けられている。偏流部材は、インナパイプ14内に設けられており、水分を含んだ排気の流れが透音孔18に直接あたらないようにすることで、排気流に含まれる水分が、透音孔18に付着することを極力抑制している。本実施形態の消音器10においては、インナパイプ14内に偏流部材を設けて排気流が透音孔18にあたらないよう構成することで、透音孔18に水膜が張ることを抑制することができる。
本実施形態においては、偏流部材として、図11に示すように、インナパイプ内壁15の、透音孔18の直上流側に、ルーバー38が突出して設けられている。詳細には、ルーバー38は、図12に示すように、透音孔18の直上流側からインナパイプ軸心Fに向けて、かつ下流方向(矢印Dで示す方向)に傾斜して突出している。
図12に矢印Jで示すように、インナパイプ内壁15に沿って流れる排気流は、透音孔18の直上流において、ルーバー38により、インナパイプ軸心Fを有する側に偏る。よって、ルーバー38の直下流にある透音孔18には、インナパイプ14f内を流れる排気流が直接あたることはなく、排気中に含まれる水分が付着しにくくなっている。
加えて、ルーバー38は、図13に示すように、インナパイプ内壁15の全周に亘って連続するよう環状に設けられることが好適である。このような環状に構成したルーバー38は、インナパイプ14f内の排気流を偏らせるだけでなく、インナパイプ14fを補強する「リブ」としても機能する。このルーバー38によりインナパイプ14fを補強することで、インナパイプ14fの剛性を向上させることが可能となり、結果として、インナパイプ14fの周壁13をより薄い肉厚に設定することが可能となる。
なお、本実施形態の消音器10eにおいては、排気流が透音孔18に直接あたらないよう排気の流れを偏らせる偏流部材として、透音孔18の直上流側から突出するルーバー38を設ける構成としたが、偏流部材はこれに限定されるものではない。
例えば、図14に示す変形例のように、透音孔18が形成されていない領域39に排気流を導く導流板40を、インナパイプ14gに設けることも好適である。導流板40は、インナパイプ14gの上流側端部41の内壁15に設けられた板状部材であり、インナパイプ14gに流入する排気の流れ方向(矢印Dで示す)に対して、傾斜して設けられている。インナパイプ14gの上流側端部41に流入した排気流は、図14に矢印Kで示すように、導流板40により偏流されて、透音孔18が形成されていない領域39(図中、一点鎖線で囲う領域)に導かれる。
なお、透音孔18が形成されていない領域39とは、インナパイプ14gの上流側端部41よりも下流側であり、かつ透音孔18が形成されている領域43(図中、二点鎖線で囲う)を除いた領域を意味している。この「透音孔18が形成されている領域43」を排気流が避けるように、導流板40は、インナパイプ14gに流入した排気流を偏らせている。
このように、排気流は、「透音孔18が形成されている領域43」に、排気流が直接あたることはない。したがって、透音孔18には、排気中に含まれる水分が付着しにくくなっている。
以上に説明したように、本実施形態の消音器10eにおいては、インナパイプ14g内に、透音孔18の直上流側から突出するルーバー38や、上流側端部41に導流板40を設けて、透音孔18に水分が付着しにくい構成とすることで、透音孔に水膜が張ることを抑制することができる。
〔第6実施形態〕
本実施形態の消音器10fについて、図15を用いて説明する。図15には、消音器の縦断面を模式的に示す。本実施形態の消音器10fは、インナパイプ内壁に沿う旋回流を発生させる旋回流発生部材が設けられている点で、第1実施形態の消音器10と異なり、以下に詳細を説明する。なお、第1実施形態の消音器10と共通の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
本実施形態の消音器10fについて、図15を用いて説明する。図15には、消音器の縦断面を模式的に示す。本実施形態の消音器10fは、インナパイプ内壁に沿う旋回流を発生させる旋回流発生部材が設けられている点で、第1実施形態の消音器10と異なり、以下に詳細を説明する。なお、第1実施形態の消音器10と共通の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
本実施形態において、旋回流発生部材44は、図15に示すように、捻れた形状を呈する板状部材であり、インナパイプ14h内の上流側端部41に設けられている。この捻れた板状部材が、インナパイプ内壁15に沿って旋回する旋回流を発生させる。矢印Dで示すように、インナパイプ14hの上流側端部41に流入した排気流は、板状部材により、インナパイプ軸心Fを中心として旋回する。この旋回する排気流(旋回流)は、図中矢印Lで示すように、インナパイプ内壁15に沿って旋回しながら下流方向に流れる。インナパイプ14h内を旋回している排気には、インナパイプ14hの軸心を中心としてインナパイプ内壁15に向かう遠心力が作用している。
したがって、本実施形態の消音器10fにおいては、仮に、透音孔に水膜が張っていても、水膜に排気が押し付けられるため、水膜が破れ易くなっている。したがって、本実施形態の消音器10は、透音孔に水膜が張ることを抑制することができる。
ここで、透音孔18fは、図15に示すように、発生した旋回流の流れに沿った形状に形成されていることも好適である。すなわち、旋回流の流れ方向(矢印Lで示す)と、透音孔18fの長手方向が一致するように、透音孔18は設定されている。
このように透音孔18fの形状を設定することで、仮に、透音孔18fに水膜が張っても、インナパイプ内壁15に沿って流れる排気流(旋回流)により、水膜が透音孔18fの長手方向に片寄って変形して水膜が薄くなる部位が生じるため、水膜がより破れ易くなっている。
〔第7実施形態〕
本実施形態の消音器10gについて、図16〜図19を用いて説明する。図16には、消音器の縦断面を模式的に示し、図17には、消音器に設けられる渦発生部材の一例を示す。また、図18には、変形例の消音器におけるインナパイプの断面図を示し、図19には、図18に断面を示すインナパイプを、矢印Dで示す方向から見た図を示す。本実施形態の消音器10gは、インナパイプ内壁に沿う渦を発生させる渦発生部材が設けられている点で、第1実施形態の消音器10と異なり、以下に詳細を説明する。なお、第1実施形態の消音器10と共通の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
本実施形態の消音器10gについて、図16〜図19を用いて説明する。図16には、消音器の縦断面を模式的に示し、図17には、消音器に設けられる渦発生部材の一例を示す。また、図18には、変形例の消音器におけるインナパイプの断面図を示し、図19には、図18に断面を示すインナパイプを、矢印Dで示す方向から見た図を示す。本実施形態の消音器10gは、インナパイプ内壁に沿う渦を発生させる渦発生部材が設けられている点で、第1実施形態の消音器10と異なり、以下に詳細を説明する。なお、第1実施形態の消音器10と共通の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
インナパイプ14iには、インナパイプ14iの内壁15の近傍に渦を発生させる、渦発生部材が設けられている。渦発生部材が、透音孔18より上流側において渦48を発生させる。発生した渦48は、インナパイプ14の内壁15に沿って下流方向に流れて透音孔18に達する。透音孔18に達した渦48の乱れた流れにより、透音孔18には水膜が張りにくく、仮に透音孔18に水膜が張っていても、渦48による乱れた流れが水膜にあたることで、水膜を破ることができる。本実施形態の消音器10gにおいては、インナパイプ14iに渦発生部材を設けてインナパイプ内壁15の近傍に渦を発生させる構成とすることで、透音孔に水膜が張ることを抑制することができる。
本実施形態においては、渦発生部材として、図16に示すように、カルマン渦発生部材46が、インナパイプ14iの上流側端部41に設けられている。カルマン渦発生部材46は、例えば、図17に示すような、厚みを有する板状部材で構成することができ、インナパイプ14i内に、インナパイプ14iの軸心Fを通るように配設される。
インナパイプ14i内に矢印Dで示す方向から流入した排気流は、カルマン渦発生部材46により、上下2つの流れ(図中、矢印M1,M2で示す)に分流される。これら2つの流れは、カルマン渦発生部材46の下流端46eにおいて流れが剥離し、交互に渦48を生じる。このカルマン渦48が、下流に流れて透音孔18に達する。透音孔18は、渦48の乱れた流れにより、水膜が張りにくく、また、仮に水膜が張っていても、渦48の乱れた流れにより水膜を破ることができる。
なお、本実施形態の消音器10gにおいては、カルマン渦発生部材48により、インナパイプ内壁15の近傍に渦を発生させる構成としたが、渦発生部材はこれに限定されるものではない。
例えば、図18及び図19に示す変形例のように、インナパイプ内壁15の近傍に渦51を発生させる突起50を設けることも好適である。突起50は、図18に示すように、透音孔18ごとに孔の直上流側に設けられている。また、突起50は、図19に示すように、インナパイプ内壁15から、インナパイプ軸心Fに向けて突出している。突起50の形状は、インナパイプ14jの内壁15に沿う流れが極力剥離し易いような形状に設定される。
矢印Dで示す方向からインナパイプ14j内に流入した排気流のうち、インナパイプ内壁15に沿った流れ(図18に矢印Nで示す)は、突起50に衝突して流れが内壁15から剥離し、渦51(乱流)を生じる。この渦51が、突起50の直下流にある透音孔18に達する。これにより、透音孔に水膜が張ることを抑制することができる。
〔第8実施形態〕
本実施形態の消音器10hについて、図20〜図22を用いて説明する。図20には、消音器の縦断面を模式的に示す。また、図21には、変形例の消音器におけるインナパイプの縦断面図を示し、図22には、図21に断面を示すインナパイプを、矢印Dで示す方向から見た図を示す。本実施形態の消音器10は、インナパイプに流入した排気の一部を、上流側の透音孔から吸音室に流出させる導流手段、を備える点で第1実施形態の消音器10と異なり、以下に詳細を説明する。なお、第1実施形態の消音器10と共通の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
本実施形態の消音器10hについて、図20〜図22を用いて説明する。図20には、消音器の縦断面を模式的に示す。また、図21には、変形例の消音器におけるインナパイプの縦断面図を示し、図22には、図21に断面を示すインナパイプを、矢印Dで示す方向から見た図を示す。本実施形態の消音器10は、インナパイプに流入した排気の一部を、上流側の透音孔から吸音室に流出させる導流手段、を備える点で第1実施形態の消音器10と異なり、以下に詳細を説明する。なお、第1実施形態の消音器10と共通の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
導流手段は、インナパイプ14内を流れる排気の一部を、上流側の透音孔18gを介してインナパイプ14内から吸音室17に流出させる。すなわち、導流手段は、上流側の透音孔18gにおいて、インナパイプ14内から吸音室17に向かう排気流を形成する。吸音室17は、透音孔18g,18hを除くとインナパイプ外壁とアウタシェル内壁とに囲われ密閉された空間であるため、上流側の透音孔18gから吸音室17に流出した排気は、下流側の透音孔18hからインナパイプ14内に再び流入することとなる。下流側の透音孔18hにおいては、吸音室17からインナパイプ14内に向かう排気流が形成される。
このように消音器10hに、導流手段を設けることで、インナパイプ14内の排気の一部は、インナパイプ14内から上流側の透音孔18gを介して吸音室17に流出し、下流側の透音孔18hからインナパイプ14内に再び流入する、排気流を形成することができる。上流側及び下流側の双方の透音孔18g,18hにおいて、これを貫流する排気流が形成されるため、透音孔18g,18hには、水膜が張りにくく、仮に水膜が張っていても、透音孔18g,18hを貫流する排気流により、水膜を破ることができる。これにより、本実施形態の消音器10hにおいては、透音孔に水膜が張ることを抑制することができる。
本実施形態においては、導流手段として、図20に示すように、インナパイプ14kに絞り部52が形成されている。絞り部52は、インナパイプ14k内に形成される流路の断面(インナパイプ14の軸心Fに直交する断面)の面積が、他の部位に比べて小さく形成された部分であり、インナパイプ14kの途中に設けられている。この絞り部52より上流側及び下流側には、それぞれ透音孔18g,18hが形成されている。
矢印Dで示す方向から排気が流入すると、インナパイプ14k内における絞り部52より上流側の圧力が上昇する。一方、インナパイプ14k内における絞り部52より下流側は、絞り部52より上流側に比べて圧力が低くなっている。このように、インナパイプ14kに絞り部52を形成することで、絞り部52より上流側と下流側との間には、圧力差が生じる。この圧力差により、インナパイプ14k内の絞り部52より上流側を流れる排気の一部が、上流側の透音孔18から吸音室17に流出する。さらに、吸音室17に流出した排気は、図20に矢印Pで示すように、吸音室17内を下流方向に流れ、下流側の透音孔18hから、インナパイプ14k内の絞り部52より下流側に流入する。
このように、本実施形態の消音器10hにおいては、インナパイプ14kに絞り部52を設けることで、インナパイプ14k内から吸音室17に向けて上流側の透音孔18gを貫流する排気流と、吸音室17からインナパイプ14k内に向けて下流側の透音孔18hを貫流する排気流とを、形成することができる。このため、上流側及び下流側の透音孔18g,18hには、水膜が張りにくく、仮に水膜が張っていても、透音孔18g,18hを貫流する排気流により、水膜を破ることができる。
なお、本実施形態の消音器10hにおいては、インナパイプ14kに絞り部52を形成することにより、排気の一部を、上流側の透音孔18gを介して吸音室17に流出させる構成としたが、導流手段は、これに限定されるものではない。
例えば、図21及び図22に示す変形例のように、上流側の透音孔18gに対応するダクト54を設けることも好適である。ダクト54は、図21に示すように、上流側の各透音孔18gに対応してインナパイプ14lの内壁15に設けられている。また、ダクト54は、図22に示すように、インナパイプ14lの内壁15から、インナパイプ14lの軸心Fに向けて突出し、上流側に向けて開口している。
矢印Dで示す方向からインナパイプ14l内に流入した排気流のうち、インナパイプ内壁15に沿った流れ(図21に矢印Qで示す)は、ダクト54の開口から(上流側の)透音孔18を貫流し、吸音室17に流出する。吸音室17に流出した排気により吸音室17内の圧力が上昇するため、吸音室17に流出した排気は、図21に矢印Rで示すように、下流側の透音孔18hを介して再びインナパイプ14l内に流入する。
このように、上流側の透音孔18ごとに上流側に開口を有するダクト54を設けることにより、上流側の透音孔18を貫流する排気流と、下流側の透音孔18を貫流する排気流とを形成することができる。この結果、透音孔に水膜が張ることを抑制することができる。
〔第9実施形態〕
本実施形態の消音器10iについて、図23を用いて説明する。図23には、消音器と、その周辺装置を模式的に示す。本実施形態の消音器10iは、吸音室に気体を注入する気体注入手段を備える点で、第1実施形態の消音器10と異なり、以下に詳細を説明する。なお、第1実施形態の消音器10と共通の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
本実施形態の消音器10iについて、図23を用いて説明する。図23には、消音器と、その周辺装置を模式的に示す。本実施形態の消音器10iは、吸音室に気体を注入する気体注入手段を備える点で、第1実施形態の消音器10と異なり、以下に詳細を説明する。なお、第1実施形態の消音器10と共通の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
気体注入手段は、排気系統上流よりインナパイプ14に流入する排気流とは別に、消音器10iの外部から吸音室17内に気体を直接注入する。注入される気体の圧力は、インナパイプ14内の圧力より高圧に設定されているため、吸音室17に気体が注入されると、吸音室17内の気体は、透音孔18からインナパイプ14内に流入する。このように、吸音室17内に気体を注入することで、吸音室17内からインナパイプ14内に向けて透音孔18を貫流する流れを形成することができる。
したがって、透音孔18には水膜が張りにくく、仮に水膜が張っていても、透音孔18を貫流する流れにより水膜を破ることができる。この結果、本実施形態の消音器10は、透音孔に水膜が張ることを抑制することができる。
本実施形態においては、気体注入手段として、図23に示すように、燃料電池82を迂回し、酸化ガス供給路87と吸音室17内とを、直接接続するバイパス流路60が設けられている。バイパス流路60の一端は、ブロワ86と燃料電池本体82aを接続する酸化ガス供給路87に設けられた気体注出口57に接続され、もう一方の端は、アウタシェル12cに設けられた気体注入口58に接続されている。このようにバイパス流路60を接続することで、酸化ガス供給路87と、アウタシェル12内の吸音室17とを、連通させている。
図中、矢印Sで示すように、ブロワ86が、酸化ガス供給路87を介して燃料電池本体82aに酸化ガス(空気)を供給すると、これと共に、酸化ガス供給路87からバイパス流路60にも酸化ガスが供給される(図中、矢印Tで示す)。バイパス流路60に供給された酸化ガスは、矢印Uで示すように、アウタシェル12の気体注入口58から吸音室17内に流入する。一方、燃料電池本体82aに供給された酸化ガスは、燃料電池本体82aから排気として排出され、調整バルブ82bで流量を調整されて、矢印Dで示すように、消音器10iのインナパイプ14内に流入する。
ここで、バイパス流路60を流れる酸化ガスの圧力(吸音室に注入される酸化ガスの圧力)は、インナパイプ14内を流れる排気の圧力より高圧に設定されているため、気体注入口58から吸音室17内に流入した酸化ガスは、透音孔18を介して吸音室17からインナパイプ14内に流入する。
このように本実施形態の消音器10おいては、消音器10外の酸化ガス供給路87と吸音室17内とを、直接接続するバイパス流路60を設けることで、吸音室17からインナパイプ14内に向けて、透音孔18を貫流する気体の流れを形成することができる。これにより、透音孔に水膜が張ることを抑制することができる。
なお、本実施形態においては、酸化ガス供給路からバイパス流路に酸化ガスを取り出し、吸音室に注入する構成としたがこれに限定されるものではない。例えば、アノードガス(水素)を間欠的に放出するアノードパージバルブに、気体注出口を設定し、バイパス流路を接続することで、アノードガスを吸音室に注入することも好適である。この場合、吸音室への気体の供給は間欠的なものとなり、注入される際に生じる圧力波により、透音孔18に張った水膜を破ることができる。
また、本実施形態のバイパス流路60中にバルブ(図示せず)を設け、これを瞬間的に開閉することも好適である。バルブの瞬間的な開閉により、バルブより下流の酸化ガスに圧力波を生じさせる。この圧力波が、吸音室17を介して透音孔18に伝播することで、透音孔に張った水膜を破ることができる。
また、調整バルブ82bを瞬間的に開閉することも好適である。調整バルブ82bの瞬間的な開閉により、図中、矢印Dで示すインナパイプ14に流入する排気に圧力波を生じさせる。この圧力波が、インナパイプ14から透音孔18に伝播することで、透音孔に張った水膜を破ることができる。
〔第10実施形態〕
本実施形態の消音器10jについて、図24及び図25を用いて説明する。図24には、インナパイプ14の縦断面図を示し、図25には、図24に断面を示すインナパイプ14を、矢印Dで示す方向から見た図を示す。本実施形態の消音器10jは、透音孔と、透音孔の周辺部位とが、インナパイプの軸心に向けて突出して形成されている点で、第1実施形態の消音器10と異なり、以下に詳細を説明する。なお、第1実施形態の消音器10と共通の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
本実施形態の消音器10jについて、図24及び図25を用いて説明する。図24には、インナパイプ14の縦断面図を示し、図25には、図24に断面を示すインナパイプ14を、矢印Dで示す方向から見た図を示す。本実施形態の消音器10jは、透音孔と、透音孔の周辺部位とが、インナパイプの軸心に向けて突出して形成されている点で、第1実施形態の消音器10と異なり、以下に詳細を説明する。なお、第1実施形態の消音器10と共通の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
本実施形態において、透音孔18iと、その周辺部位62は、図24及び図25に示すように、インナパイプ14mの内壁15からインナパイプ軸心Fに向けて突出して設けられている。インナパイプ14の内壁15に沿って流れる排気(矢印Vで示す)は、透音孔18iの周辺部位62によりインナパイプ軸心F側に偏るため、透音孔18iとインナパイプ軸心Fとの間には、比較的流れの速い縮流領域64(図24に二点鎖線で囲う)が形成される。すなわち、透音孔18iは、流れの速い排気流に曝されることとなる。
このように本実施形態の消音器10jにおいては、仮に、透音孔18iに水膜が張っても、透音孔18iが比較的速い流れに曝されるため、水膜が下流方向に偏って変形して水膜が薄くなる部位が生じ、透音孔18iの水膜は破れ易くなっている。この結果、透音孔に水膜が張ることを抑制することができる。
〔第11実施形態〕
本実施形態の消音器10kについて、図26及び図27を用いて説明する。図26には、消音器の縦断面を模式的に示し、図27には、この消音器を構成するインナケースの斜視図を模式的に示す。本実施形態の消音器10kは、排気ガスが貫流するアウタシェルと、壁面に複数の貫通孔が形成され、内部に吸音材が充填されるインナケースとを有し、このインナケースがアウタシェルの流路断面の全てに亘って配置される点で、第1実施形態の消音器10と異なり、以下に詳細を説明する。
本実施形態の消音器10kについて、図26及び図27を用いて説明する。図26には、消音器の縦断面を模式的に示し、図27には、この消音器を構成するインナケースの斜視図を模式的に示す。本実施形態の消音器10kは、排気ガスが貫流するアウタシェルと、壁面に複数の貫通孔が形成され、内部に吸音材が充填されるインナケースとを有し、このインナケースがアウタシェルの流路断面の全てに亘って配置される点で、第1実施形態の消音器10と異なり、以下に詳細を説明する。
インナケース66は、図27に示すように、略長方形の硬質のケースであり、その壁面68には、複数の貫通孔18jが形成されている。詳細には、インナケース66を構成する壁面68のうち、上流側壁面68aと、これと対向する下流側壁面68bとに貫通孔18jが形成されており、上流側壁面68aから下流側壁面68bへと気体が貫流することができる。これらインナケース壁面68の内側、すなわちインナケース66の内部には、吸音材16が充填されており、ここが吸音室17として機能する。
以上に説明したインナケース66が、図26に示すように、アウタシェル12dの内側に収容、保持されている。アウタシェル12dの内側には流路70が形成されており、この流路70を塞ぐようにインナケース66が配置される。詳細には、アウタシェル12d内の流路70の断面全体に亘って、インナケース66の貫通孔18jを有する壁面68(上流側壁面68a、下流側壁面68b)が配置されている。
このように消音器10kを構成することで、アウタシェル12dを貫流する排気の全ては、図に矢印Wで示すように、インナケース壁面68の貫通孔18jと、内部にある吸音室17とを貫流することとなる。これにより、本実施形態の消音器10kにおいては、貫通孔18jに水膜が張ることを抑制することができる。
なお、インナケース66及びアウタシェル12dの形状は、インナケース66の貫通孔18jを有する壁面68がなるだけ広くなるように設定されることが好ましい。インナケース66の貫通孔18jを有する壁面68をなるべく広く確保し、これに応じて貫通孔18jを多く設定することで、排気がインナケース66を貫流する際に生じる圧力損失を低減することができる。
〔第12実施形態〕
本実施形態の消音器10mについて、図28及び図29を用いて説明する。図28には、消音器の縦断面図を示し、図29には、この消音器を構成する板状部材を矢印Dで示す方向から見た図を示す。本実施形態の消音器10mは、排気ガスが貫流するシェルと、複数の貫通孔が形成された板状部材とを有し、板状部材が、シェルの内部を排気の流れ方向に対し垂直な面で仕切る点で、第1実施形態の消音器10と異なり、以下に詳細を説明する。
本実施形態の消音器10mについて、図28及び図29を用いて説明する。図28には、消音器の縦断面図を示し、図29には、この消音器を構成する板状部材を矢印Dで示す方向から見た図を示す。本実施形態の消音器10mは、排気ガスが貫流するシェルと、複数の貫通孔が形成された板状部材とを有し、板状部材が、シェルの内部を排気の流れ方向に対し垂直な面で仕切る点で、第1実施形態の消音器10と異なり、以下に詳細を説明する。
板状部材72は、図29に示すように、略円形を呈する硬質の板材であり、その壁面73には、複数の貫通孔18kが形成されている。一方、シェル74の内部には、図28に示すように、断面略円形の流路75が形成されている。板状部材72は、このシェル74内部の流路75を排気の流れ方向(矢印Dで示す方向)に対し垂直な面で仕切るように、シェル74内部に複数配設されている。すなわち、板状部材72の貫通孔18kは、排気の流れ方向と同じ方向に貫通している。
矢印Dで示す方向から流入する排気流は、矢印Xで示すように板状部材72の貫通孔18kを貫流する。矢印Dで示す排気流は、排気系統上流で生じた乱れた流れであり、この乱れた流れは、板状部材72に複数形成された貫通孔18kを貫流することで、整流される。このように、乱れた流れが各板状部材の貫通孔18kを通過するたびに整流されることで、排気系統上流よりシェル74内部に伝播した音は、消音されることとなる。
本実施形態の消音器10mにおいては、流入した排気が、必ず板状部材72の貫通孔18kを貫流するため、貫通孔18kに水膜が張ることを抑制することができる。この結果、吸音材を用いることなく所望の消音性能を発揮することができる。
10,100,120 消音器、12 アウタシェル、14 インナパイプ,15 インナパイプ内壁、16 吸音材,17 吸音室、18 透音孔、19 透音孔の内壁、28 リブ、32 溝孔、34 撥水層、36 吸音材の突出部、38 ルーバー、40 導流板、41、インナパイプの上流側端部、44 旋回流発生部材、46 カルマン渦発生部材、48 渦、50 突起、52 絞り部、54 ダクト、60 バイパス流路、64 縮流領域、66 インナケース、72 板状部材、74 シェル、82 燃料電池、88 排気系統。
Claims (20)
- 燃料電池からの排気を排出する排気系統に設けられる消音器であって、
周壁に複数の透音孔が形成され、排気が貫流するインナパイプと、
インナパイプを、その周壁から所定の間隔をもって囲うよう配置され、インナパイプとの間に吸音材が充填されて吸音室を構成するアウタシェルと、
を有し、
透音孔は、内径3mm以上であり、かつ深さ1.2mm以下である、燃料電池用消音器。 - 請求項1に記載の燃料電池用消音器であって、
インナパイプにおける透音孔の周縁部は、他の部位に比べて肉厚が薄く形成されている、燃料電池用消音器。 - 請求項1に記載の燃料電池用消音器であって、
インナパイプを補強するリブが、透音孔の間に形成されている、燃料電池用消音器。 - 燃料電池からの排気を排出する排気系統に設けられる消音器であって、
周壁に複数の透音孔が形成され、排気が貫流するインナパイプと、
インナパイプを、その周壁から所定の間隔をもって囲うよう配置され、インナパイプとの間に吸音材が充填されて吸音室を構成するアウタシェルと、
を有し、
透音孔は、インナパイプの軸方向に沿った長軸を有する、長円形状に形成されている、
燃料電池用消音器。 - 燃料電池からの排気を排出する排気系統に設けられる消音器であって、
周壁に複数の透音孔が形成され、排気が貫流するインナパイプと、
インナパイプを、その周壁から所定の間隔をもって囲うよう配置され、インナパイプとの間に吸音材が充填されて吸音室を構成するアウタシェルと、
を有し、
隣り合う透音孔同士を接続する溝孔が形成されている、燃料電池用消音器。 - 燃料電池からの排気を排出する排気系統に設けられる消音器であって、
周壁に複数の透音孔が形成され、排気が貫流するインナパイプと、
インナパイプを、その周壁から所定の間隔をもって囲うよう配置され、インナパイプとの間に吸音材が充填されて吸音室を構成するアウタシェルと、
を有し、
透音孔の内壁が、鋸歯状に形成されている、燃料電池用消音器。 - 燃料電池からの排気を排出する排気系統に設けられる消音器であって、
周壁に複数の透音孔が形成され、排気が貫流するインナパイプと、
インナパイプを、その周壁から所定の間隔をもって囲うよう配置され、インナパイプとの間に吸音材が充填されて吸音室を構成するアウタシェルと、
を有し、
透音孔の内壁に、撥水層が形成されている、燃料電池用消音器。 - 燃料電池からの排気を排出する排気系統に設けられる消音器であって、
周壁に複数の透音孔が形成され、排気が貫流するインナパイプと、
インナパイプを、その周壁から所定の間隔をもって囲うよう配置され、インナパイプとの間に吸音材が充填されて吸音室を構成するアウタシェルと、
を有し、
透音孔の内壁の内側に、吸音材が充填されている、燃料電池用消音器。 - 燃料電池からの排気を排出する排気系統に設けられる消音器であって、
周壁に複数の透音孔が形成され、排気が貫流するインナパイプと、
インナパイプを、その周壁から所定の間隔をもって囲うよう配置され、インナパイプとの間に吸音材が充填されて吸音室を構成するアウタシェルと、
を有し、
インナパイプには、排気流が透音孔に直接あたらないように、排気の流れを偏らせる偏流部材、が設けられている、
燃料電池用消音器。 - 請求項9に記載の燃料電池用消音器であって、
偏流部材は、インナパイプ内壁における透音孔の直上流側から下流方向に傾斜して突出するルーバーである、
燃料電池用消音器。 - 請求項9に記載の燃料電池用消音器であって、
偏流部材は、インナパイプの上流側端部に設けられ、透音孔が形成されていない領域に排気流を導く導流板である、
燃料電池用消音器。 - 燃料電池からの排気を排出する排気系統に設けられる消音器であって、
周壁に複数の透音孔が形成され、排気が貫流するインナパイプと、
インナパイプを、透音孔がその周壁から所定の間隔をもって囲うよう配置され、インナパイプとの間に吸音材が充填されて吸音室を構成するアウタシェルと、
を有し、
インナパイプの上流側端部には、インナパイプ内壁に沿う旋回流を発生させる旋回流発生部材、が設けられている、
燃料電池用消音器。 - 燃料電池からの排気を排出する排気系統に設けられる消音器であって、
周壁に複数の透音孔が形成され、排気が貫流するインナパイプと、
インナパイプを、透音孔がその周壁から所定の間隔をもって囲うよう配置され、インナパイプとの間に吸音材が充填されて吸音室を構成するアウタシェルと、
を有し、
インナパイプには、インナパイプの内壁の近傍に渦を発生させる、渦発生部材が設けられている、
燃料電池用消音器。 - 燃料電池からの排気を排出する排気系統に設けられる消音器であって、
周壁に複数の透音孔が形成され、排気が貫流するインナパイプと、
インナパイプを、透音孔がその周壁から所定の間隔をもって囲うよう配置され、インナパイプとの間に吸音材が充填されて吸音室を構成するアウタシェルと、
を有し、さらに
インナパイプに流入した排気の一部を、上流側の透音孔を介してインナパイプ内から吸音室に流出させる導流手段、を備え、
吸音室に流出した排気は、下流側の透音孔を介してインナパイプ内に再び流入する、
燃料電池用消音器。 - 請求項14に記載の燃料電池用消音器であって、
導流手段は、インナパイプの途中に形成された絞り部である、
燃料電池用消音器。 - 請求項14に記載の燃料電池用消音器であって、
導流手段は、上流側の透音孔に対応してインナパイプ内壁に設けられたダクトである、
燃料電池用消音器。 - 燃料電池からの排気を排出する排気系統に設けられる消音器であって、
周壁に複数の透音孔が形成され、排気が貫流するインナパイプと、
インナパイプを、その周壁から所定の間隔をもって囲うよう配置され、インナパイプとの間に吸音材が充填されて吸音室を構成するアウタシェルと、
を有し、さらに
透音孔を介して吸音室からインナパイプ内に気体が流入するよう、消音器外から吸音室に気体を直接注入する気体注入手段を備える、燃料電池用消音器。 - 燃料電池からの排気を排出する排気系統に設けられる消音器であって、
周壁に複数の透音孔が形成され、排気が貫流するインナパイプと、
インナパイプを、その周壁から所定の間隔をもって囲うよう配置され、インナパイプとの間に吸音材が充填されて吸音室を構成するアウタシェルと、
を有し、
透音孔と、透音孔の周辺部位とが、インナパイプの軸心に向けて突出して形成されている、
燃料電池用消音器。 - 燃料電池からの排気を排出する排気系統に設けられる消音器であって、
排気ガスが貫流するアウタシェルと、
壁面に複数の貫通孔が形成され、内部に吸音材が充填されて吸音室を構成する、インナケースと、
を有し、
インナケースは、アウタシェルを貫流する排気の全てがインナケース内部を貫流するよう、アウタシェルの流路断面の全てに亘って配置される、燃料電池用消音器。 - 燃料電池からの排気を排出する排気系統に設けられる消音器であって、
排気ガスが貫流するシェルと、
シェル内部を、排気の流れ方向に対し垂直な面で仕切り、複数の貫通孔が形成された板状部材と、
を有する、燃料電池用消音器。
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