JP2009289581A - 燃料電池用消音器及びこれを用いた燃料電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】消音性能を維持した上で消音器内底部に溜まった水を排水する。
【解決手段】筒状のアウターシェル１４とこのアウターシェル１４の両端を閉塞する上流側エンドプレート１５及び下流側エンドプレート１６とカソードオフガスを流通させるインナーパイプ１７とからなる消音器１０内に、消音器内底部に溜まった水を吸い上げる吸水孔２３、２４を形成した水排出用配管１９を設けると共に、インナーパイプ１７内を流通するカソードオフガスとは逆向きにカソードガスを消音器内底部に導入して前記水を吸水孔２３、２４から吸水させるガス導入用配管２０とを設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、燃料電池用消音器及びこれを用いた燃料電池システムに関し、詳細には消音性能と排水性を両立させるための技術に関する。

例えば、内管とその内管の外周に空気室を形成して設けられた外筒とで構成される消音器においては、空気室底に溜まった水を排水するには、排気ガス流の上流側から順に複数の小孔を有する大径部、縮径部及び小径部を内管に形成し、その内管の小径部下側に空気室内と小径部内とを連通させる排水管を設け、その排水管から空気室底に溜まった水を排水させている（例えば、特許文献１等に記載）。

この消音器では、空気室内と小径部内との間に圧力差（空気室内＞小径部内）を発生させると共に排水管内に排気ガスの流れを生じさせることにより、空気室底に溜まった凝縮水を、排水管を通じて小径部に吸い上げて内管より消音器外へと排水させている。
特開２００７−２７０７１２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、排水管によって空気室底から内管へと吸い上げた水が再び空気室に戻らないようにするためには、内管における排水管接続部より下流側には消音用の小孔を設けることができない。そのため、特許文献１に記載の消音器では、排水性を考慮すると、消音性能を犠牲にしなくてはならない。

そこで本発明は、上記した実状に鑑みて提案されたものであり、消音性能を維持した上で消音器内底部に溜まった水を排水する燃料電池用消音器及びこれを用いた燃料電池システムを提供することを目的とする。

本発明の燃料電池用消音器では、筒状のアウターシェルとアウターシェルの両端を閉塞するエンドプレートとカソードオフガスを流通させるインナーパイプとからなる消音器内に、消音器内底部に溜まった水を吸い上げる吸水孔を形成した水排出用配管を設けると共に、インナーパイプ内を流通するカソードオフガスとは逆向きにガスを消音器内底部に導入して前記水を吸水孔から吸水させるガス導入用配管とを設ける。

本発明の燃料電池用消音器によれば、ガス導入用配管からガスを消音器内底部に導入することで、このガスの導入により底部に溜まった水が水排出用配管に形成された吸水口から吸い上げられ、その水排出用配管内を通って排水口より消音器外へと排出できる。このように、本発明によれば、消音用の小孔が形成されたインナーパイプとは別に水排出用配管を設けているので、消音性能を犠牲にすることなく消音器内底部に溜まった水を排水させることができる。

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

「第１実施形態」
図１は第１実施形態の燃料電池システムの回路図、図２は第１実施形態の燃料電池用消音器の一部を破断して示す斜視図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図、図４は図２のガス導入用配管２０が設けられた部位の要部拡大断面図、図５（Ａ）は図２の水排出用配管に形成した上流側エンドプレート近傍の吸水孔の断面図、図５（Ｂ）は同じく下流側エンドプレート近傍の吸水孔の断面図、図６（Ａ）は車両が水平状態にあるときに消音器内底部に溜まった水を排水する様子を示す図、図６（Ｂ）は車両が登り坂にあるときに消音器内底部に溜まった水を排水する様子を示す図、図６（Ｃ）は車両が下り坂にあるときに消音器内底部に溜まった水を排水する様子を示す図、図７は第１実施形態の燃料電池システムにおいて消音器内底部に溜まった水を排水する制御フローチャートである。

先ず、燃料電池システムの構成について説明する。燃料電池システムにおいては、図１に示すように、燃料電池を構成する燃料電池スタック１のカソード１Ａには、空気供給装置（圧縮器）２で圧縮した高温の空気を、アフタークーラー３で冷却させた後、加湿器４で加湿させてからカソード口５より供給される。また、燃料電池スタック１のアノード１Ｂには、水素供給装置６から水素がアノード口７より供給される。

燃料電池スタック１では、カソード１Ａに供給された加湿された酸素とアノード１Ｂに供給された水素とが膜電極接合体を介して化学反応し、その反応時に電気を生成する。燃料電池自動車では、燃料電池スタック１で発生した電気を駆動源として走行する。

燃料電池スタック１に供給される水素は、その全てが化学反応に使用される訳ではなく、その一部が反応せずに残る。残った水素は、一部がパージ弁８を介して燃料電池スタック１へ戻されて再利用され、残りの一部が開閉弁９にて消音器１０の上流へ送られ、消音器１０に導入される前にカソードガスで希釈される。

また、燃料電池スタック１では、電気だけでなく水も生成される。生成された水は、燃料電池スタック１のカソード出口１１より加湿器４、カソードガス圧力調整用の圧力調整弁１２、消音器１０を経由して流路開閉弁１３によって大気中に排出される。燃料電池自動車の場合は、内燃機関（エンジン）とは異なり、多量の水が発生するため、その多量の水を排水することが求められる。

燃料電池スタック１のカソード出口１１から排出された水の全てが大気中に排水されるのではなく、消音器１０の内部に一部の水が残留する。これは、消音器１０内のインナーパイプに形成された吸音用の小孔から空気だけでなく、水も空気と一緒に通過してしまうためである。吸音材に入り込んだ水は、消音器内底部に溜まる。溜まった水は、インナーパイプとの間の段差に遮られ、インナーパイプには戻ることはできず、消音器内底部に溜まったままとなる。そして、この溜まった水が吸音材に付着することで、吸音効率を下げると共に配管材の腐食要因となる。

第１実施形態では、吸音性能を維持した上で消音器内底部に溜まった水を排水することを目的として、燃料電池用消音器（以下、単に消音器１０と称する）の構成を、図２から図４に示すような構造としている。消音器１０は、消音器外形を形成する筒状のアウターシェル１４と、このアウターシェル１４の両端を閉塞する上流側エンドプレート１５及び下流側エンドプレート１６と、両エンドプレート１５、１６を貫通してアウターシェル１４に内包され、内部にカソードオフガスを流通させるインナーパイプ１７と、このインナーパイプ１７の周りを取り囲むようして消音器内部に充填された吸音材（図示は省略する）と、を有している。

アウターシェル１４は、両端を開口させた円筒体として形成されている。上流側エンドプレート１５及び下流側エンドプレート１６は、何れもアウターシェル１４の両端開口を閉塞する円形板として形成され、該アウターシェル１４に対して溶接等で固定されている。また、これら両エンドプレート１５、１６には、その中心部にインナーパイプ１７を貫通させる貫通孔がそれぞれ形成されている。

インナーパイプ１７は、燃料電池スタック１のカソード出口１１から排出されるカソードオフガス（主流ガス）を流通させるパイプ形状とされている。このインナーパイプ１７は、車両前後方向に延在するようにして前記アウターシェル１４を貫通して設けられている。かかるインナーパイプ１７には、アウターシェル１４内に挿入される部位に消音用の複数の小孔１８が形成されている。これらの小孔１８からは、インナーパイプ１７内を流通するカソードオフガスに含まれる空気と共に水も放出される。放射音は、吸音材で吸音されるが、水は消音器内底部に溜まる。この消音器内底部に溜まった水を、当該消音器内に設けた水排出用配管１９とガス導入用配管２０並びに整流板２１からなる水排出手段によって大気中に排水させる。

水排出用配管１９は、インナーパイプ１７の下方に上流側エンドプレート１５及び下流側エンドプレート１６を貫通して設けられている。より具体的には、水排出用配管１９は、アウターシェル１４の底部との間に所定の隙間２２を有するように前記消音器内底部近傍にインナーパイプ１７と略平行に配置されている。前記隙間２２を設けることで、表面張力の影響を受け難くなり、この隙間２２に水が残り難くなることからアウターシェル１４の底部及び水排出用配管１９の表面の腐食を抑制できる。

また、水排出用配管１９は、細長いパイプとして形成されており、消音器内底部に溜まった水を吸い上げる吸水孔２３、２４を、上流側エンドプレート近傍と下流側エンドプレート近傍にそれぞれ形成している。これら吸水孔２３、２４は、何れも消音器内底部に向けて下向きに開口されている。そして、これら吸水孔２３、２４のうち、上流側エンドプレート近傍の吸水孔２３の孔径Ｄ１よりも、下流側エンドプレート近傍の吸水孔２４の孔径Ｄ２を小さくしている。言い換えれば、上流側エンドプレート近傍の吸水孔２３の孔径Ｄ１の方が、下流側エンドプレート近傍の孔径Ｄ２よりも大径となっている。前記両吸水孔２３、２４から吸い上げられた水は、水排出用配管１９の内部を通って下流側エンドプレート１６より外に突出する先端に開口した排水口２５から排水される。

なお、水排出用配管１９の先端に形成された排水口２５とは反対側の端部３１は、開口されることなく閉塞されている。

ガス導入用配管２０は、インナーパイプ１７の下方に下流側エンドプレート１６を貫通して前記アウターシェル１４内に先端部を挿入させるパイプからなる。かかるガス導入用配管２０は、インナーパイプ１７内を流通するカソードオフガスとは逆向きにガスを消音器内底部に導入する。インナーパイプ１７内を流通するカソードオフガスのガス流れ方向を、図２の矢印Ｇで表す。このカソードオフガスのガス流れ方向は、車両前後方向のうち図２の矢印ＲＲ方向と同一方向とする。図２の矢印ＦＲは車両前方を表し、矢印ＲＲは車両後方を表す。

前記ガス導入用配管２０は、下流側エンドプレート１６を貫通して消音器内に挿入されると共に整流板２１を貫通させてその先端部を前記水排出用配管１９の上方に位置させている。また、ガス導入用配管２０は、その先端部に形成されたガス噴出孔２６から噴出されるガスを、排気管内底部に吹き付けて底部に溜まった水を上流側エンドプレート１５側へと送るように前記下流側エンドプレート１６に対して斜めに傾斜して固定されている。このガス導入用配管２０のガス導入口２７は、前記インナーパイプ１７の排気口２８よりも下方であって水排出用配管１９の排水口２５よりも上方の位置に設けられている。なお、ガス導入用配管２０は、この実施形態では２つ設けてある。

ガス導入用配管２０に供給するガスとしては、例えば燃料電池スタック１に供給するカソードガスを冷却するためのアフタークーラー３の下流から分岐する分岐路２９（図１参照）を流れる冷たいカソードガスとされる。

整流板２１は、インナーパイプ１７と水排出用配管１９との間に、上流側エンドプレート１５から下流側エンドプレート１６に亘って設けられている。かかる整流板２１は、平面視長方形状をなす板の両端を上流側エンドプレート１５と下流側エンドプレート１６にそれぞれ固定させることにより、前記インナーパイプ１７と前記水排出用配管１９との間に配置されている。また、整流板２１は、その長手方向両側縁部をアウターシェル１４の内側面に対して所定の隙間を有して設けられている。この隙間を設けることで、整流板２１の上に落ちた水を前記隙間から排気管内底部に落とすことができる。このように配置された整流板２１は、ガス導入用配管２０のガス噴出孔２６から噴射させたガスが消音器内で拡散しないようにして消音器内底部に溜まった水を上流側エンドプレート１５側へ吹き飛ばすための吹き飛ばし力減少防止作用として機能する。

次に、排気管内底部に溜まった水を排水する動作について説明する。排水動作に関しては、車両が水平状態、登り坂状態、下り坂状態にある場合で異なる。

初めに、車両が図６（Ａ）の水平状態にある場合について説明する。インナーパイプ１７に形成された小孔１８から流出し吸音材を通過して排気管内底部に溜まった水を排水するには、アフタークーラー３の下流よりバイパスされた分岐路２９から冷たいカソードガスを、前記ガス導入用配管２０のガス導入口２７へ供給する。

ガス導入用配管２０に導入されたガスは、ガス噴出孔２６から噴射され、整流板２１と消音器内底部との空間部３０に噴出される。消音器内底部に溜まった水は、噴出されたガスにより下流側エンドプレート１６側から上流側エンドプレート１５側へ吹き飛ばされる。このとき、ガスは、水排出用配管１９の上部に設けられた整流板２１と消音器内底（アウターシェル１４の内底面）との狭い空間部３０に噴射されるため、消音器内全体に拡散されずに、効率良く前記上流側エンドプレート１６側へ水を吹き飛ばすことができる。

上流側エンドプレート１５側に吹き飛ばされた水は、整流板２１とアウターシェル１４間に設けられた空間部３０におけるガスの動圧と水排出用配管１９の出口である排水口２５の大気圧との差圧によって、この上流側エンドプレート１５近傍に設けられた前記水排出用配管１９の吸水孔２３から支配的に吸水される。そして、この吸水孔２３より吸水された水は、水排出用配管１９の内部を伝って前記排水口２５から大気中に排水される。

次に、車両が図６（Ｂ）の登り坂状態にある場合について説明する。車両が登り坂にある場合は、上流側エンドプレート１５が上で下流側エンドプレート１６が下となるように消音器１０が右下がりとなることから重力の関係で、排気管内底部に溜まった水が下流側エンドプレート近傍に設けられた吸水孔２４側に集中的に溜まる。

上流側エンドプレート近傍の吸水孔２３には、前記空間部３０に噴出されたガスのみが吸引される。一方、下流側エンドプレート近傍の吸水孔２４には、前記一端側の吸水孔２３と他端側の吸水孔２４間における水排出用配管１９内の流通抵抗があること、及び、アウターシェル１４と整流板２１との間の空間部３０でのガス圧が大気圧よりも高いことから、排気管内底部に溜まった水を吸水することができる。そして、この吸水孔２４より吸水された水は、水排出用配管１９の内部を伝って前記排水口２５から大気中に排水される。なお、車両が登り坂にある場合は、ガス導入用配管２０からガスは噴射させない。

次いで、車両が図６（Ｃ）の下り坂状態にある場合について説明する。車両が下り坂にある場合は、上流側エンドプレート１５が下で下流側エンドプレート１６が上となるように消音器１０が左下がりとなることから重力の関係で、排気管内底部に溜まった水が上流側エンドプレート１５近傍に設けられた吸水孔２３側に集中的に溜まる。消音器内底部に溜まった水は、ガス導入用配管２０より導入されたガスにより下流側エンドプレート１６側から上流側エンドプレート１５側へ吹き飛ばされる。このとき、ガスは、水排出用配管１９の上部に設けられた整流板２１と消音器内底（アウターシェル１４の内底面）との狭い空間部３０に噴射されるため、消音器内全体に拡散されずに、効率良く前記上流側エンドプレート１５側へ水を吹き飛ばすことができる。

上流側エンドプレート１５側に吹き飛ばされた水は、整流板２１とアウターシェル１４間に設けられた空間部３０におけるガスの動圧と水排出用配管１９の出口である排水口２５の大気圧との差圧によって、この上流側エンドプレート１５近傍に設けられた前記水排出用配管１９の吸水孔２３から支配的に吸水される。そして、この吸水孔２３より吸水された水は、水排出用配管１９の内部を伝って前記排水口２５から大気中に排水される。なお、前記吸水孔２３における吸水力は、下流側エンドプレート近傍に吸水孔２４があるため、多少なりとも低下するがその影響は極めて少ない。

以上が排気管内底部に溜まった水を排水する動作であるが、排水効率を更に向上させる方法について説明する。第１実施形態では、燃料電池システムの運転停止前に、消音器１０の上流に設けた圧力調整弁１２と消音器１０の下流に設けた流路開閉手段１３の両方を閉じてから前記ガス導入用配管２０よりカソードガスを導入する。

こうすることで、消音器１０内の圧力は、圧力調整弁１２及び流路開閉手段１３を閉じていなかった時に比べて、上流側エンドプレート近傍の吸水孔２３及び下流側エンドプレート近傍の吸水孔２４と排水口２５との圧力差をより上昇させることが可能となる。それに伴い、これら吸水孔２３、２４からの吸水効率が上昇し、より効率的に前記排水口２５から排水することができる。

前記制御を行う動作フローチャートを図７に示すと、初めのステップＳ１の処理において、図示を省略した制御部は、燃料電池システム停止指令が発信されたかを確認する。燃料電池システム停止指令が発信されなかった場合は、ステップＳ１の処理を繰り返す。燃料電池システム停止指令が発信された場合は、次のステップＳ２の処理を行う。ステップＳ２の処理では、圧縮器（コンプレッサー）２による運転圧力を予め設定された運転圧力に設定し、カソードガスを流動させる。

そして、次のステップＳ３の処理において、圧力調整弁１２と流路開閉手段１３を閉止する。この後、アフタークーラー３の下流より分岐させた分岐路２９に、冷たいカソードガスを導入させる。そして、分岐路２９に接続されたガス導入用配管２０にカソードガスを供給し、ガス噴出孔２６より排気管内底部に溜まった水を下流側エンドプレート側から上流側エンドプレート側に向かって吹き飛ばすように噴出させる。カソードガスに吹き飛ばされた水は、吸水孔２３から吸水された後、水排出用配管１９内を流れて排水口２５から大気中へと排水される。

次に、ステップＳ４の処理では、消音器内底部に溜まった水（残留水）を外部に排出可能な時間経過したかを判断する。前記時間経過しない場合は、ステップＳ４の処理を繰り返す。前記時間経過した場合は、次のステップＳ５の処理に進む。ステップＳ５の処理では、圧力調整弁１２と流路開閉手段１３を初期開度にそれぞれ戻す。そして、最後のステップＳ６の処理では、圧縮器（コンプレッサー）２を停止した後、燃料電池システムの駆動を停止する。

以上、第１実施形態の燃料電池用消音器によれば、ガス導入用配管２０からガス（カソードガス）を消音器内底部に導入することで、このガスの導入により底部に溜まった水が水排出用配管１９に形成された吸水口２３から吸い上げられ、その水排出用配管１９内を通って排水口２５より消音器１０外へと排出させることができる。このように、本実施形態によれば、消音用の小孔１８が形成されたインナーパイプ１７とは別に水排出用配管１９を設けているので、消音性能を犠牲にすることなく消音器内底部に溜まった水を排水させることができ、消音性能維持と排水性向上を両立することが可能となる。

また、第１実施形態の燃料電池用消音器によれば、車両が水平状態、登り坂状態、下り坂状態に関係なく、何れの状態にあっても消音器１０の両サイドに溜まった水を１本の水排出用配管１９によって吸水させて消音器外へと排水できる。そのため、消音器１０内に水が残らず、材料腐食、吸音材への水付着による音振性能低下を防止することができる。本来であれば、傾斜を考慮して、消音器１０の両サイドの水を排出するためには、エンドプレート１５、１６若しくはアウターシェル１４の両端に１ヶ所づつ排水用の穴を合計２ヶ所開ける必要がある。しかし、本実施形態の燃料電池用消音器によれば、排水用の穴を２ヶ所分開けると音振性能低下が懸念されるが、本発明では１ヶ所で済むため音振性能の悪化を最小限に抑えることができる。

また、第１実施形態の燃料電池用消音器によれば、ガス導入用配管２０から導入するガスを下流側エンドプレート側から上流側エンドプレート側へ向けて噴出させているので、上流側エンドプレート近傍に設けた水排出用配管１９の吸水孔２３から支配的に吸水することができる。

また、第１実施形態の燃料電池用消音器によれば、ガス導入用配管２０のガス噴出孔２６を下流側エンドプレート近傍の吸水孔２４の前方へ向けているので、導入されたガスは直接この吸水孔２４に吹き付けられることなく、排気管内底部に溜まった水を上流側エンドプレート側へ吹き飛ばすことができる。したがって、手前の吸水孔２４からの吸水を妨害することはない。仮に、手前の吸水孔２４にガスが噴き掛かると、吸引されようとしている水を吹き飛ばしてしまうため、水排出効率が悪くなる。

また、第１実施形態の燃料電池用消音器によれば、インナーパイプ１７と水排出用配管１９との間に上流側エンドプレート１５から下流側エンドプレート１６に亘って整流板２１を設け、この整流板２１と消音器内底部との空間部３０に前記ガス導入用配管１９からガスを導入させているので、カソードガス通過面積が狭くなり、ガスの流速及び圧力を上げることができる。これにより、水排出用配管１９に形成した各吸水孔２３、２４からの吸水効率を向上させることができる。

また、第１実施形態の燃料電池用消音器によれば、アウターシェル１４の底部と水排出用配管１９の間に隙間（空間部３０）を設けたので、表面張力の影響によるアウターシェル１４の内底面と水排出用配管１９間での水滞在を起こり難くすることができる。これにより、残留水を無くすことができるため、アウターシェル１４と水排出用配管１９の材料腐食が起こり難くなり、消音器１０の寿命低下を防止できる。

また、第１実施形態の燃料電池用消音器によれば、水排出用配管１９に形成した吸水孔２３、２４を消音器内底部に向けて下向きに形成したので、排気管内底部に溜まる水を効率良く吸い上げることができる。

また、第１実施形態の燃料電池用消音器によれば、上流側エンドプレート近傍の吸水孔２３の孔径Ｄ１を下流側エンドプレート近傍の吸水孔２４の孔径Ｄ２よりも大としたので、車両が水平状態及び下り坂状態において最も排水効率を高めることができる。

また、第１実施形態の燃料電池用消音器によれば、インナーパイプ１７を車両前後方向に延在させたので、インナーパイプ１７内を流通するカソードオフガスに含まれる水を、該インナーパイプ１７の後端に形成した排気口２８から大気中へ排出させることができる。

また、第１実施形態の燃料電池システムによれば、燃料電池システムの運転停止前に、圧力調整弁１２及び流路開閉手段１３を閉じてからガス導入用配管２０よりガスを導入させているので、インナーパイプ１７を流れるカソードオフガスの主流ガス流路が閉じられて消音器１０内の圧力が上昇し、大気圧レベルである排水口２５との間により大きな圧力差（差圧）が生じる。また、主流路よりカソードオフガスは流さないため、カソードオフガス中に含まれる水が消音器１０内に入ることがない。よって、より効率的に、各吸水孔２３、２４からの吸水が可能となり、消音器１０内での水残りを防止できる。

また、第１実施形態の燃料電池システムによれば、ガス導入用配管２０より導入するガスとして、燃料電池に供給するカソードガスを冷却するためのアフタークーラー下流のガスを用いるので、ドライ且つ低温状態で消音器１０内にガスを供給することができる。よって、消音器内底部に溜まっている水を吹き飛ばす際に、消音器１０が耐熱温度的に厳しい材料で形成されている場合でも対応できる。

「第２実施形態」
図８は第２実施形態の燃料電池システムの回路図である。第２実施形態では、ガス導入用配管２０より導入するガスとして、燃料電池スタック１に供給するカソードガスを冷却するためのアフタークーラー３の上流から分岐する分岐路３２を流れる圧縮された高温のカソードオフガスとされる。

第２実施形態の燃料電池システムによれば、アフタークーラー３の上流からのカソードガスは圧縮器２（コンプレッサー）で加圧・昇温されたガスであるため、低湿度、高温状態で消音器１０内に供給されることから、消音器内底部に溜まっている水を吹き飛ばすだけでなく、消音器１０内を乾燥させることもできる。

図１は第１実施形態の燃料電池システムの回路図である。 図２は第１実施形態の燃料電池用消音器の一部を破断して示す斜視図である。 図３は図２のＡ−Ａ線断面図である。 図４は図２のガス導入用配管が設けられた部位の要部拡大断面図である。 図５（Ａ）は図２の水排出用配管に形成した上流側エンドプレート近傍の吸水孔の断面図、図５（Ｂ）は同じく下流側エンドプレート近傍の吸水孔の断面図である。 図６（Ａ）は車両が水平状態にあるときに消音器内底部に溜まった水を排水する様子を示す図、図６（Ｂ）は車両が登り坂にあるときに消音器内底部に溜まった水を排水する様子を示す図、図６（Ｃ）は車両が下り坂にあるときに消音器内底部に溜まった水を排水する様子を示す図である。 図７は第１実施形態の燃料電池システムにおいて消音器内底部に溜まった水を排水する制御フローチャートである。 図８は第２実施形態の燃料電池システムの回路図である。

符号の説明

１…燃料電池スタック（燃料電池）
２…空気供給装置（圧縮器）
３…アフタークーラー
４…加湿器
６…水素供給装置
１０…消音器（燃料電池用消音器）
１２…圧力調整弁
１３…流路開閉弁
１４…アウターシェル
１５…上流側エンドプレート
１６…下流側エンドプレート
１７…インナーパイプ
１８…小孔
１９…水排出用配管
２０…ガス導入用配管
２１…整流板
２２…隙間
２３、２４…吸水孔
２５…排水口
２６…ガス噴出孔
２７…ガス導入口
２８…排気口
２９、３２…分岐路
３０…空間部

Claims (10)

1. 消音器外形を形成する筒状のアウターシェルと、アウターシェルの両端を閉塞する上流側エンドプレート及び下流側エンドプレートと、両エンドプレートを貫通してアウターシェルに内包され、内部にカソードオフガスを流通させるインナーパイプと、を備えた燃料電池用消音器において、
   前記インナーパイプの下方に前記両エンドプレートを貫通して設けられ、消音器内底部に溜まった水を吸い上げる吸水孔を少なくとも上流側エンドプレート近傍及び下流側エンドプレート近傍にそれぞれ有し、その吸い上げた水を下流側エンドプレートより突出する先端に開口した排水口より排水させる水排出用配管と、
   前記インナーパイプの下方に前記下流側エンドプレートを貫通して前記アウターシェル内に先端部を挿入させ、前記インナーパイプ内を流通するカソードオフガスとは逆向きにガスを消音器内底部に導入するガス導入用配管と、を有した
   ことを特徴とする燃料電池用消音器。
2. 請求項１に記載の燃料電池用消音器であって、
   前記ガス導入用配管から導入するガスを、前記下流側エンドプレート側から前記上流側エンドプレート側へ向けて噴出させる
   ことを特徴とする燃料電池用消音器。
3. 請求項１または請求項２に記載の燃料電池用消音器であって、
   前記インナーパイプと前記水排出用配管との間に前記上流側エンドプレートから下流側エンドプレートに亘って整流板を設け、この整流板と消音器内底部との空間部に前記ガス導入用配管からガスを導入させる
   ことを特徴とする燃料電池用消音器。
4. 請求項１から請求項３の何れか１項に記載の燃料電池用消音器であって、
   前記アウターシェル底部と前記水排出用配管の間に隙間を設けた
   ことを特徴とする燃料電池用消音器。
5. 請求項１から請求項４の何れか１項に記載の燃料電池用消音器であって、
   前記水排出用配管に形成した前記吸水孔を、前記消音器内底部に向けて下向きに形成した
   ことを特徴とする燃料電池用消音器。
6. 請求項１から請求項５の何れか１項に記載の燃料電池用消音器であって、
   前記吸水孔のうち、上流側エンドプレート近傍の吸水孔の孔径を、下流側エンドプレート近傍の吸水孔の孔径よりも大とした
   ことを特徴とする燃料電池用消音器。
7. 請求項１から請求項６の何れか１項に記載の燃料電池用消音器であって、
   前記インナーパイプを、車両前後方向に延在させた
   ことを特徴とする燃料電池用消音器。
8. 請求項１から請求項７の何れか１項に記載の燃料電池用消音器を備えた燃料電池システムにおいて、
   前記燃料電池用消音器の上流にカソードガス圧力調整用の圧力調整弁を設けると共に、前記インナーパイプの排気出口手前にカソードガスが流れる流路を開閉する流路開閉手段を設け、
   前記燃料電池の運転停止前に、前記圧力調整弁及び前記流路開閉手段を閉じてから前記ガス導入用配管よりガスを導入する
   ことを特徴とする燃料電池システム。
9. 請求項８に記載の燃料電池システムであって、
   前記ガス導入用配管より導入するガスとして、前記燃料電池に供給するカソードガスを冷却するためのアフタークーラー下流のガスを用いる
   ことを特徴とする燃料電池システム。
10. 請求項８に記載の燃料電池システムであって、
    前記ガス導入用配管より導入するガスとして、前記燃料電池に供給するカソードガスを冷却するためのアフタークーラー上流のガスを用いる
    ことを特徴とする燃料電池システム。

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