JP2011018581A - 燃料電池システム用消音器及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】消音性能を長期にわたって維持すること、高温の熱による防湿シートの破損、変質、劣化を防止する。
【解決手段】内管２１と外管２２間に吸音材２３を収容した吸音室４０とし、排気中の水分の吸音材への接触を制限する制限部材４１を設けた消音器１９において、制限部材を防湿シート４２とし、防湿シートを三フッ化塩化エチレン樹脂とする。消音器の製造方法において、制限部材を防湿シートとし、防湿シートを三フッ化塩化エチレン樹脂とし、防湿シート厚みを３０μｍ以下とし、内管に表面加工を施し、消音器は内管と外管を溶接で一体化し、内管内側に放熱器を設け、防湿シートを組み込んだ後、放熱器によって放熱を行いながら溶接を行う。消音器は内管と外管を圧着で一体化し、外管を軟質高靱性材料として圧着により内管に接着する。消音器は内管と軟質材料製外管をクランプで一体化する。
【選択図】図１

Description

この発明は燃料電池システム用消音器及びその製造方法に係り、特に消音性能を長期にわたって維持し、選択的な気体成分別の効能にも優れ、酸素の透過性が高く、水素の滞留を防ぎ、高温の熱による防湿シートの破損、変質、劣化の防止を図る燃料電池システム用消音器及びその製造方法に関するものである。

電気自動車やハイブリッド自動車などの車両には、動力源とするために燃料電池（「燃料電池スタック」ともいう。」）を備えた燃料電池システムを搭載している。
そして、燃料電池システムの燃料電池に純水素を燃料ガスとして供給する場合、水素を一時的にシステムの外部に放出するパージを行っている。
パージ水素ガスは、他のガスも流れる排気管などに流される。
パージの目的は、燃料電池の変換効率を高く保つためであったり、車両停止の際など、燃料電池のカソードとアノードの極間差圧が過大になることを防ぐためであったりする。
あるいは、燃料供給系に異常が生じた場合に、車両外部に緊急放出することもある。
また、前記燃料電池の反応によって水分が生成されるが、この燃料電池の発電効率をイオンの流動性によって高めるために、供給ガス、すなわち空気や水素（「燃料ガス」ともいう。）を、加湿することを行っている。
その場合、反応による生成だけでなく、加湿による水分も含まれるため、排気ガス中の水分が比較的多くなる。
そして、このようにして排気管内に排出された生成水や、水素ガスが、他のガスと一緒に排気管内部を流れることとなる。

特開２００５−２１６７５１号公報

ところで、従来技術としては、例えば、上記の特許文献１に開示されるように、内管を防湿シートで囲い、水分・水蒸気から保護する方策があった。
しかし、上記の特許文献１に開示されている防湿シートとして、例にある商品名「サランラップ（登録商標）」を用いた場合に、水蒸気の通し易さ（透湿性）が比較的高く、初期性能は良いが、経年的には防湿シートを通った水蒸気が吸音材に浸透し、吸音効果が低減していくという不都合がある。
また、消音器内を水素が通る場合に、膜を透過した水素が消音器内に対流する可能性があるため、ある程度の通気性がも詰められる。
しかし、前記防湿シートは酸素の透過性が比較的低いため、通気性が比較的良くない。
よって、水素が吸音室（図１の符号○○参照。）内に入り込んだ際に、以下の２つの原因により、水素が比較的吸音室に滞留し易いという不都合がある。
１．水素が膜を透過し難いこと。
一旦、水素が膜を透過して吸音室に入ると、内管内に戻り難い。
２．空気が膜を透過し難いこと。
排出空気により吸音室内に溜まった水素を希釈、または内管内に押し出す効果が得られ難い。

そして、燃料電池システムを搭載する電気自動車やハイブリッド自動車などの車両において、
排出空気の騒音（例えば、気流音など。）を低減するために、消音器が開発されている。
この従来型の消音器構造において、消音器１１９は、図１８に示す如く、燃料電池システム（図示せず）の排気通路１３９の一部を円形状の内管１２１とする一方、その周囲に円形状の外管１２２を前記内管１２１と同一軸線を有するように備え、内管１２１と外管１２２との間の空間に吸音材１２３を収容して吸音室１４０として構成される。
そして、外管１２２の排出空気の流入側と流出側とを前記内管１２１の外周部位に固定し、内管１２１の外周及び外管１２２の内周によって閉塞される前記吸音室１４０を形成する。
また、前記内管１２１に、内管１２１内と前記吸音室１４０とを連絡する多孔１２０を形成する一方、前記吸音室１４０内には吸音材１２３を詰め込む。
このとき、排出空気内の騒音エネルギは、多孔１２０を通して前記吸音室１４０内に入り、この吸音室１４０内で反射を繰り返しながら、吸音室１４０に詰め込まれた吸音材１２３により騒音エネルギを低減させている。
しかし、前記車両では、発電で生成した水滴及び水蒸気が排出空気内に含まれるため、これらの水滴及び水蒸気が前記多孔１２０を通過して前記吸音室１４０内に入り込むことにより、前記吸音材１２３が水滴及び水蒸気を吸水してしまう。
また、電気自動車やハイブリッド自動車などの前記車両は、内燃機関とは異なり、排気温度が最大で８０度程度であり、水分が蒸発する機会が大幅に少ないため、吸水により吸音効果が著しく損なわれた場合に、長期に渡り回復しないという不都合がある。
更に、上述の特許文献１に開示されるように、凝縮した水を重力で排出する方策は、過去の公報で既に紹介されているが、現実的には、排出空気内には多量の水蒸気が存在し、この多量の水蒸気が車両上下に関わらず、吸音材（多孔質性）に隈無く入り込み、毛細管現象により重力程度の力では排出されないという不都合がある。

この発明は、消音性能を長期にわたって維持すること、選択的な気体成分別の効能にも優れ、酸素の透過性が高く、水素の滞留を防ぐこと、高温の熱による防湿シートの破損、変質、劣化を防止することを目的とする。

そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、燃料電池システムの排気通路の一部を内管としてその周囲に外管として設けられるケーシングを備え、内管と外管との間の空間に吸音材を収容して吸音室として構成される消音器であって、排気中の水分が吸音材に接触することを制限する制限部材を排気と吸音材との界面に設けている消音器において、前記制限部材を水分としての湿気を防ぐ防湿シートとし、この防湿シートを三フッ化塩化エチレン樹脂とすることを特徴とする燃料電池システム用消音器。
また、
燃料電池システムの排気通路の一部を内管としてその周囲に外管として設けられるケーシングを備え、内管と外管との間の空間に吸音材を収容して吸音室として構成される消音器であって、排気中の水分が吸音材に接触することを制限する制限部材を排気と吸音材との界面に設けている消音器の製造方法において、前記制限部材を水分としての湿気を防ぐ防湿シートとし、この防湿シートを三フッ化塩化エチレン樹脂とするとともに、この防湿シートの厚みを３０μｍ以下とし、前記内管の防湿シートと接する部位に表面加工を施し、前記消音器は内管と外管とを溶接によって一体化するものとし、内管の内側に内管と熱交換可能な放熱器を設け、前記防湿シートを組み込んだ後、内管の内側に設けた前記放熱器によって放熱を行いながら溶接を行うことを特徴とする。
更に、燃料電池システムの排気通路の一部を内管としてその周囲に外管として設けられるケーシングを備え、内管と外管との間の空間に吸音材を収容して吸音室として構成される消音器であって、排気中の水分が吸音材に接触することを制限する制限部材を排気と吸音材との界面に設けている消音器の製造方法において、前記制限部材を水分としての湿気を防ぐ防湿シートとし、この防湿シートを三フッ化塩化エチレン樹脂とするとともに、この防湿シートの厚みを３０μｍ以下とし、前記内管の防湿シートと接する部位に表面加工を施し、前記消音器は内管と外管とを圧着によって一体化するものとし、その外管を軟質高靱性材料として圧着により内管に溶接することを特徴とする。
更にまた、燃料電池システムの排気通路の一部を内管としてその周囲に外管として設けられるケーシングを備え、内管と外管との間の空間に吸音材を収容して吸音室として構成される消音器であって、排気中の水分が吸音材に接触することを制限する制限部材を排気と吸音材との界面に設けている消音器の製造方法において、前記制限部材を水分としての湿気を防ぐ防湿シートとし、この防湿シートを三フッ化塩化エチレン樹脂とするとともに、この防湿シートの厚みを３０μｍ以下とし、前記内管の防湿シートと接する部位に表面加工を施し、前記消音器は内管と軟質材料製外管とをクランプによって一体化することを特徴とする。

以上詳細に説明した如くこの発明によれば、燃料電池システムの排気通路の一部を内管としてその周囲に外管として設けられるケーシングを備え、内管と外管との間の空間に吸音材を収容して吸音室として構成される消音器であって、排気中の水分が吸音材に接触することを制限する制限部材を排気と吸音材との界面に設けている消音器において、制限部材を水分としての湿気を防ぐ防湿シートとし、防湿シートを三フッ化塩化エチレン樹脂とする。
従って、消音性能を長期にわたって維持できる。また、選択的な気体成分別の効能にも優れ、酸素の透過性が高く、水素の滞留を防ぐことができる。
また、燃料電池システムの排気通路の一部を内管としてその周囲に外管として設けられるケーシングを備え、内管と外管との間の空間に吸音材を収容して吸音室として構成される消音器であって、排気中の水分が吸音材に接触することを制限する制限部材を排気と吸音材との界面に設けている消音器の製造方法において、制限部材を水分としての湿気を防ぐ防湿シートとし、防湿シートを三フッ化塩化エチレン樹脂とするとともに、防湿シートの厚みを３０μｍ以下とし、内管の防湿シートと接する部位に表面加工を施し、消音器は内管と外管とを溶接によって一体化するものとし、内管の内側に内管と熱交換可能な放熱器を設け、防湿シートを組み込んだ後、内管の内側に設けた放熱器によって放熱を行いながら溶接を行う。
従って、高温の熱による防湿シートの破損、変質、劣化を防止できる。また、溶接により、消音器の密閉性を確保できる。
更に、燃料電池システムの排気通路の一部を内管としてその周囲に外管として設けられるケーシングを備え、内管と外管との間の空間に吸音材を収容して吸音室として構成される消音器であって、排気中の水分が吸音材に接触することを制限する制限部材を排気と吸音材との界面に設けている消音器の製造方法において、制限部材を水分としての湿気を防ぐ防湿シートとし、防湿シートを三フッ化塩化エチレン樹脂とするとともに、防湿シートの厚みを３０μｍ以下とし、内管の防湿シートと接する部位に表面加工を施し、消音器は内管と外管とを圧着によって一体化するものとし、その外管を軟質高靱性材料として圧着により内管に溶接する。
従って、高温の熱による防湿シートの破損、変質、劣化を防止できる。
更にまた、燃料電池システムの排気通路の一部を内管としてその周囲に外管として設けられるケーシングを備え、内管と外管との間の空間に吸音材を収容して吸音室として構成される消音器であって、排気中の水分が吸音材に接触することを制限する制限部材を排気と吸音材との界面に設けている消音器の製造方法において、制限部材を水分としての湿気を防ぐ防湿シートとし、防湿シートを三フッ化塩化エチレン樹脂とするとともに、防湿シートの厚みを３０μｍ以下とし、内管の防湿シートと接する部位に表面加工を施し、消音器は内管と軟質材料製外管とをクランプによって一体化する。
従って、高温の熱による防湿シートの破損、変質、劣化を防止できる。

図１はこの発明の第１実施例を示す消音器の断面図である。（実施例１） 図２は図１のＬ２−Ｌ２線による消音器の断面図である。（実施例１） 図３は排気管アセンブリを車両に搭載した状態の概略左側面図である。（実施例１） 図４は燃料電池システムの概略構成図である。（実施例１） 図５は排気管アセンブリの概略斜視図である。（実施例１） 図６は残留室法吸音率と周波数（Ｈｚ）との関係を示す図である。（実施例１） 図７は製造時の内管を示す正面図である。（実施例１） 図８は製造時の内管の多孔部分の概略拡大斜視図である。（実施例１） 図９は製造時の内管の防湿シートと多孔部分との概略拡大図である。（実施例１） 図１０は内管と外管とを溶接して消音器を製造した状態の斜視図である。（実施例１） 図１１は放熱器を有する消音器の拡大断面図である。（実施例１） 図１２は押出成形した防湿シートの斜視図である。（実施例１） 図１３はこの発明の第２実施例を示す消音器の拡大断面図である。（実施例２） 図１４はこの発明の第２実施例を示す図１３のＬ１４−Ｌ１４線による消音器の断面図である。（実施例２） 図１５はこの発明の第３実施例を示す軟質高靱性材料からなる外管を圧着により内管に接着した消音器の斜視図である。（実施例３） 図１６はこの発明の第４実施例を示す内管と軟質材料製外管とをクランプによって一体化した消音器の斜視図である。（実施例４） 図１７はこの発明の第５実施例を示す貼付面を接着して形成した防湿シートの斜視図である。（実施例６） 図１８はこの発明の従来技術を示す消音器の断面図である。

以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。

図１〜図１２はこの発明の第１実施例を示すものである。
図３において、１は電気自動車やハイブリッド自動車などの燃料電池車両（以下、単に「車両」という。）である。
この車両１は、車両１に図４の燃料電池システム２を搭載するとともに、車両１の後部に水素タンクアセンブリ（燃料ガスタンク）（図示せず）を搭載し、車両１の底部には様々な流体を流す排気システム（図示せず）を配設している。
車両１の前部に設けた収容空間に前記燃料電池システム２の燃料電池（スタック）３を含む大部分や後述する排気管（「排気管アセンブリ」ともいう。）１２を搭載している。

前記燃料電池システム２の空気の供給排出系は、図４に示す如く、燃料電池３の上流側ないし燃料電池３内部にわたる供給系と、燃料電池３の下流側となる排出系とから構成する。
前記燃料電池３内部にわたる供給系では、エアフィルタ４より下流のエアコンプレッサ（圧送手段）５によって空気入口６から引き込んだ空気を、エアフィルタ４によって浄化し、エアコンプレッサ５によって数気圧程度に加圧して、給気管７内に送り込む。
このとき、前記エアコンプレッサ５は、ターボコンプレッサのような遠心ファンを有し、電動モータによって０〜数万ｒｐｍで駆動可能である。
このエアコンプレッサ５の駆動時には、比較的脈動は少ないものの高周波の風きり音が生じる。
空気は、前記給気管７を介して燃料電池３のカソード側に送られるが、そのうち一部は燃料電池３を介さずに（バイパス管８によってバイパスして）排気し、燃料電池３のカソード側に流れ込む流量を調整する一方、燃料電池３のカソード側に送られる空気は、熱交換器９を通して高い発電効率を得られる温度に調整し、その後、イオンの流動性によって高い変換効率を得られるように加湿器１０によって加湿して、燃料電池３のカソード側に送り込む。
空気は、燃料電池３内部では、内部のマニホールド構造によって無数のセル（図示せず）に分配した後、各セルを通過し、燃料電池３外部に排出される。このとき、前記給気管７とバイパス管８とは、共に断面積が比較的大きいものとなっている。

また、前記燃料電池３の下流側となる排出系では、燃料電池３の直下流となる主排気管１１や、車両の構造に依存して配策する排気管１２などにより前記排気システムを構成する。
この排出系では、空気（「オフガス」ともいう。）に含まれる水分（生成水など）を利用するため、前記加湿器１０に空気を送る。
加湿に使う水分量を調整するためのガス流量調整のために、一部は加湿器１０を通さないで排出される。
この加湿器１０を通さない排気バイパス管１１−１は、前記加湿器１０を通す主排気管１１と比べて断面積が小さい通路となっている。
これらの空気（オフガス）は、排気管１２のマニホールド１３によって、再び合流して、水分などと共に排出する。
また、排気管１２のマニホールド１３によって、空気（オフガス）を、供給系において分岐した前記燃料電池３を介さずに排気する一部の空気とも合流する。
前記マニホールド１３の各分岐管より上流側には、これらのガスの流れを遮断したり、あるいは逆に下流側からの逆流を遮断したりする遮断弁１４が設けられている。
これら配管通路断面積と遮断弁１４の開閉タイミングとの組み合わせにより、いずれか一つの配管のみの流量から、複数の配管による定率分配の形までで、流量が調整可能となっている。
前記排気管１２のマニホールド１３によって、水素のパージ管１５とも合流し、パージガスを空気によって薄く希釈して排出する。
前記マニホールド１３の各分岐管より下流側には、曲部１６を形成してあり、この曲部１６に断面積の小さな水素のパージ管１５を接続している（図５参照。）。
そして、このパージ管１５の上流側においても、パージガスの流れを遮断したり、あるいは逆に下流側からの逆流を遮断したりする遮断弁である水素パージバルブ１７が設けられている。
なお、パージガスには生成水も含まれる。
前記排気管１２は、車両最後部に向けて延出され、直管形状を避け、かつ、補機類を避けるようにして車両幅方向に蛇行しつつも、概略水平を保つように延出している。
また、前記排気管１２の下流側開口１８より少し上流側には、図４に示す如く、消音器（「マフラ」ともいう。）１９を配設している。
前記排気管１２の下流側開口１８付近には、水素センサ（図示せず）を設け、排出する水素濃度を一定値（例えば、４％）以下となるように管理している。
このとき、前記消音器１９は、いわゆる高周波管であり、前記エアコンプレッサ５の風きり音や、配管の接続部等で生ずる笛吹き音、配管の曲部、拡大・縮小部において空気の乱れに因り生じる気流音などを低減するようにしている。
そして、前記消音器１９は、図１及び図２に示す如く、多孔２０の内管２１のまわりに円筒状の空間を形成するようにして外管２２を設け、円筒状空間に吸音材２３を充填したものである。
ここでは、前記燃料電池３の排気管用として、内管２１と外管２２との軸心を同一としている。

前記燃料電池システム２における燃料電池３への水素供給は、図４に示す如く、その利用効率を挙げるために、燃料タンク（「水素タンク」ともいう。）２４に接続される流量調整装置２５を駆動して、前記燃料電池３のアノードの２つの出入口に繋がる２系統のラインＡ、Ｂに対して、一定間隔で交互に分配するように流し、圧力勾配を利用して流れを往復流動させている。
２系統のラインのうち一方のラインＢには、気水分離器２６を設けるとともに、前記水素パージバルブ１７を介装させて水素の前記パージ管１５を配設している。
前記流量調整用インジェクタ２５の駆動と、水素パージバルブ１７の駆動のタイミングなどを制御して、水素濃度の均一化と生成水の排出を両立させて、高効率化を果たしている。
そして、水素を一時的に前記燃料電池システム２の外部に放出するパージを行っている。
このパージの目的は、前記燃料電池３の変換効率を高く保つため、車両停止の際など、燃料電池３のカソードとアノードの極間差圧が過大になることを防ぐためである。
あるいは、燃料供給系に異常が生じた場合に、車両外部に緊急放出することもある。
前記燃料電池３の変換効率は、車両走行中またはアイドリング停車中などに燃料電池３のセル電圧が低下する現象が起きる。
これは、一つに、供給ガスを加湿したり、反応によって生成水が生じたりすることにより、それらの結露水が燃料電池３内に滞留し、燃料電池３の出力が低下してしまうことである。
よって、結露水を系外に排出させるために、パージによるガス流を用いる。
また、その循環を継続させていると、前記燃料電池３のアノード系内にカソードからの透過Ｎ２が蓄積し易く、反応を阻害するためである。
よって、回復させるためには、その透過Ｎ２を排出する必要がある。
なお、前記パージ管１５から水素を放出する際の排出ガスの容量水素濃度を４％以下としている。
また、従来は、処理のために比較的大きな容量を与えている。
小型化が難しく、まとまった容量を必要とする前記燃料電池３の近くに同じように容量を必要とする補機が幾つもあり、触媒タイプのように高価で大きな装置を小型の車両で搭載することは非常に困難である。
そして、常時使わない機能部品に大きな搭載スペースを与えることは非効率である。
前記燃料電池３の変換効率は、二次電池やキャパシタとの配分によって車両走行に合わせることも可能であり、その制御で水素のパージを変えることは可能である。
前記燃料電池３は、イオンの混入等に配慮した特別な冷却液により、駆動時は常に、発電効率の高い温度範囲に保たれる。

前記燃料電池システム２における燃料電池５の冷却は、図４に示す如く、燃料電池３の冷却水経路の入口側にポンプ２７を配設するとともに、燃料電池３の冷却水経路の出口側にはラジエータ２８を配設している。
そして、冷却水をポンプ２７により循環させつつ、ラジエータ２８によって冷却水の温度を低下させている。

前記燃料タンク２４は、例えば大小２つのタンクボンベが、前後に離間して、前記車両１に搭載して設けられる。
このとき、車両１の客室のフロアに対応する前側に小さい断面積を持つ小型タンクを配し、車両１の荷室のフロアに対応する後側には大きい断面積を持つ大型タンクを配する。
なお、前記燃料タンク２４の外側には、図１に示す如く、車両１の後輪２９一対が配される。
そして、前記燃料タンクユニットには、前記燃料タンク２４内へ水素を入れたり、燃料タンク２４外へ水素を取り出したりする開口（図示せず）が夫々設けられている。
前記燃料タンク２４から取り出される燃料ガスは、レギュレータ（図示せず）によって所望の圧力まで減圧して使用される。
このとき、レギュレータによって、複数段階に分割して減圧される。
つまり、複数の燃料タンクからなる前記燃料タンク２４から取り出された高圧水素ガスは、合流した配管によって１次レギュレータ（図示せず）に導入され、大幅に減圧されて取り出される。
次いで、２次レギュレータ（図示せず）に導入され、２次減圧されて取り出され、前記燃料電池３側に供給される。
前記燃料タンク２４の緊急水素放出用の水素排出管３０の下端側は、図４及び図５に示す如く、前記燃料電池３を構成する排気管１２に接続されている。
また、この合流部の少し上流側から下流端までを構成する後述する排気管下流部（「第２パイプ」ともいう。）３６には、前記消音器１９が配置されている。

前記排気管１２は、図５に示す如く、その最も上流側を構成するマニホールド１３を備え、それに次ぐ上流側にフロント排気管アセンブリ３１を構成し、下流側にリヤ排気管アセンブリ３２を構成している。
そして、前記フロント排気管アセンブリ３１は、第１パイプ３３と、前記マニホールド１３の下流側端部と第１パイプ３３の上流側端部とを連絡する第１ホース３４とからなる。
また、前記リヤ排気管アセンブリ３２は、第１パイプ３３の下流側端部に上流側端部が連絡する第２ホース３５と、この第２ホース３５の下流側端部に連絡し、かつ前記消音器１９の上流側に連絡する第２パイプ３６と、前記消音器１９の下流側に連絡する第３パイプ３７とからなる。

そして、前記排気管１２を、その上流側であるフロント排気管アセンブリ３１（とくに第１パイプ３３）を前記車両１の車体フロア（図示せず）に支持し、かつ、その下流側であるリヤ排気管アセンブリ３２（とくに第２パイプ３６）をサブフレーム（図示せず）に支持するとともに、図３に示す如く、その上流側となり水素ガスを含む使用された燃料ガスを排出する前記パージ管１５の合流接続部（前記曲部１６とも換言できる。）を含めそこからその下流側となる下流側開口１８までにわたり一様に地面３８とほぼ平行に沿う、あるいはそれより下流側が低くなるように配策する。
このとき、前記パージ管１５の合流接続部を含めそこからその下流側となる下流側開口１８までにわたり、図３に示す如く、車両側面視で、ほぼ直線状としている。

前記消音器１９は、図１及び図２に示す如く、前記燃料電池システム２の排気通路３９の一部を前記内管２１としてその周囲に前記外管（「ケーシング」ともいう。）２２を備え、内管２１と外管２２との間の空間に前記吸音材２３を収容して吸音室４０として構成される。
また、前記消音器１９は、排気中の水分が吸音材２３に接触することを制限する制限部材４１を排気と吸音材２３との界面に設けている。
このとき、この制限部材４１を水分としての湿気を防ぐ防湿シート４２とし、この防湿シート４２を三フッ化塩化エチレン樹脂とする。
そして、前記消音器１９の消音性能を長期にわたって維持するとともに、選択的な気体成分別の効能にも優れたものとし、酸素の透過性が高く、水素の滞留を防ぐことを可能とするものである。
詳述すれば、この発明のものは、特許文献１に開示される構造と同様に、前記防湿シート４２によって前記吸音材２３を保護する構造である。
しかし、特許文献１において、防湿シートを、例として「ポリ塩化ビニリデン製ラップ」（旭化成社製 商品名「サランラップ（登録商標）」）を用いていたことに対して、この発明においては、防湿シートの特性が、透湿度が低く、酸素透過性が高い「三フッ化塩化エチレン樹脂」（ダイキン工業社製 商品名「ネオフロン（登録商標）」）を前記防湿シート４２として用いるものである。
また、前記消音器１９に防湿シート４２を用いる場合には、図１及び図２に示す如く、前記内管２１の外側に防湿シート４２を貼り付け、水滴・水蒸気が前記吸音室４０に侵入して前記吸音材２３が吸水しないように保護するものである。

また、前記制限部材４１を水分としての湿気を防ぐ防湿シート４２とする際に、この防湿シート４２の厚みを３０μｍ以下とする。
そして、防湿シート４２の遮音性によって、前記吸音室４０での消音効果を遮る不具合を抑制するものである。
このとき、前記防湿シート４２の厚さに関して説明すると、図６に示す如く、ＪＩＳ Ａ６３０１「吸音材料」内に紹介されている膜の材質はポリエチレンシートであり、本発明の防湿シート４２とは材質は異なるものであるが、音響質量がほぼ同じとみなすと、厚さが３０μｍ以下であれば、高周波領域において、膜によって吸音室４０へ伝播する騒音エネルギが遮られることによる、吸音効果低減の影響が少ないことを示している。

ここで、上述した商品名「ネオフロン（登録商標）」と商品名「サランラップ（登録商標）」との特性表を示す。
なお、表１は、基礎特性・水蒸気透過性・ガス透過性に関する特性を示す。
表２は、機械的性質・熱的性質に関する特性を示す。
表３は、商品名「ネオフロン（登録商標）」の粘着性・光透過性・燃焼性・電気特性に関する特性を示す。
表４は、商品名「ネオフロン（登録商標）」の耐薬品性に関する特性を示す。

追記すれば、上記の表１において、商品名「ネオフロン（登録商標）」と商品名「サランラップ（登録商標）」との間には厚みにわずかながら違いがあるが、透湿度については、商品名「ネオフロン（登録商標）」の方が大幅に少ない。
このため、商品名「ネオフロン（登録商標）」を使用することにより、膜を透過する水蒸気量を大幅に低減することができるため、消音効果を長期に渡り維持することができる。
また、酸素透過性について比較すると、商品名「ネオフロン（登録商標）」の方が、透過性が高い。
前記消音器１９内には、システム上、濃度が爆発限界（４％）以下の水素が通る。
水素透過性については不明であるが、前記防湿シート４２により水素の透過を完全に防ぐことは、非常に困難だと考えられる。
その場合、酸素透過性が高い方が、吸音室４０内の水素ガスが、防湿シート４２を透過した排出空気により希釈され易く、かつ水素ガス自体も透過性が高いと考えられるため、滞留した水素ガスを吸音室４０から速やかに排出することができる。

次に、前記防湿シート４２を前記内管２１に接着する製造方法について説明する。
まず、図７〜図９に示す如く、内管２１の両端を除いた中央部位に前記多孔２０を形成する。
このとき、多孔２０の形成状態としては、図７〜図９に示す如く、内管２１の外周部位において、長手方向かつ円周等間隔であって、隣接する孔部形成位置を長手方向においてずらした状態としたが、隣接する孔部形成位置を長手方向において一致させることも可能である。
また、多孔２０の大きさを任意に変更して形成することも可能である。
そして、前記内管２１の防湿シート４２と接する部位に表面加工を施す。
三フッ化塩化エチレン樹脂（商品名「ネオフロン（登録商標）」）はフッ素樹脂であり、独特の非粘着性がある。
その場合、製造方法としては、図７〜図９に示す如く、前記内管２１の表面加工としてエンボス加工を施す。
このとき、前記内管２１におけるエンボス加工の処理位置は、図７〜図９に示す如く、前記多孔２０の形成位置よりも内管２１の両端に近い部位とする。
従って、フッ素樹脂の接着性、シール性を高めることができる。つまり、物性による欠点を物理的構造によって補うことができる。

そして、前記消音器１９に用いる防湿シート４２を押出成形により円筒状にする。
つまり、防湿シート４２を、図１２に示す如く、押出成形により内管２１より少し径の大きな円筒状に形成し、気密性を高めるものである。
従って、継ぎ目がないため、シール性を高くできる。

その後、前記内管２１より少し径の大きな円筒状に形成した前記防湿シート４２を内管２１の外周を覆うように通し、三フッ化塩化エチレン樹脂（商品名「ネオフロン（登録商標）」）の融点温度近く（約２００度前後）に暖めることにより、図９に示す如く、防湿シート４２が軟化及び収縮し、防湿シート４２の径が縮むことによって内管２１の外周に密着する。
その際に、内管２１の表面加工としてエンボス加工を施したことにより、上述したように内管２１と防湿シート４２との接着性及びシール性を高めることができるものである。

なお、三フッ化塩化エチレン樹脂（商品名「ネオフロン（登録商標）」）はフッ素樹脂であるため、独特の非粘着性があるが、防湿シート４２表面に特殊な処理を施すことにより、粘着性を持たせる方策とすることも可能である。
その場合、例えば、防湿シート４２を、接着剤（図示せず）により前記内管２１に直接接着させることができる。

前記消音器１９を製造する際に、前記制限部材４１を水分としての湿気を防ぐ防湿シート４２とし、この防湿シート４２を三フッ化塩化エチレン樹脂とするとともに、この防湿シート４２の厚みを３０μｍ以下とし、前記内管２１の防湿シート４２と接する部位に表面加工を施し、前記消音器１９は内管２１と外管２２とを溶接によって一体化するものとし、内管２１の内側に内管２１と熱交換可能な放熱器４３を設け、前記防湿シート４２を組み込んだ後、内管２１の内側に設けた前記放熱器４３によって放熱を行いながら溶接を行う。
詳述すれば、前記内管２１の防湿シート４２と接する部位は、上述したように表面加工としてエンボス加工を施す。
また、前記消音器１９は、図１０及び図１１に示す如く、内管２１と外管２２とを溶接によって接着し、一体化する。
そして、内管２１の内径とほぼ同一径の前記放熱器４３を、内管２１内に挿入し、矢印Ｐ位置の２箇所を溶接する。
このとき、前記放熱器４３が溶接による高熱を逃がすため、前記防湿シート４２に耐熱温度以上の熱が加わり、防湿シート４２が破損、変質、劣化することを防止することができる。また、溶接により、消音器１９の密閉性を確保できる。

また、図１１に示す如く、前記放熱器４３内に冷却水通路４４を設け、溶接時にこの冷却水通路４４に冷却水を流通させる方策とする。
さすれば、冷却水通路４４によってさらなる放熱効果を得ることができ、高温の熱による防湿シート４２の破損、変質、劣化を防止できる。また、溶接により、消音器１９の密閉性を確保できる。

なお、前記防湿シート４２は、前記放熱器４３の着脱の際の物理的な破損を避けるため、前記内管２１の外側に貼り付けられていることが望ましい。
また、前記放熱器４３については、熱伝導性が高く、熱容量が大きいことが望まれる。
例えば、前記冷却水通路４４を形成する際に、図１１に示す如く、前記放熱器４３の内管２１の接触部位において、前記防湿シート４２の巻かれている箇所の冷却水通路４４を螺旋状として冷却水通路４４の長さを長くする。
さすれば、溶接箇所である矢印Ｐ位置の２箇所が、前記放熱器４３から離間しており、かつこの放熱器４３には長さを長く設定した冷却水通路４４が形成されているため、溶接箇所の熱容量が大きくなることがなく、溶接時に母材の熱容量の増加による溶接性の悪化を避けることができる。

図１３及び図１４はこの発明の第２実施例を示すものである。
この第２実施例において、上述第１実施例のものと同一機能を果たす箇所には、同一符号を付して説明する。

上述第１実施例においては、前記消音器１９に防湿シート４２を用いる場合に、前記内管２１の外側に防湿シート４２を貼り付け、水滴・水蒸気が前記吸音室４０に侵入して前記吸音材２３が吸水しないように保護する構成としたが、この第２実施例の特徴とするところは、前記内管２１の内側に防湿シート４２を貼り付けて消音器５１を形成した点にある。

すなわち、この消音器５１は、図１３及び図１４に示す如く、前記燃料電池システム２の排気通路３９の一部を前記内管２１としてその周囲に前記外管２２を備え、内管２１と外管２２との間の空間に前記吸音材２３を収容して吸音室４０として構成される。
また、前記消音器５１は、排気中の水分が吸音材２３に接触することを制限する制限部材４１を排気と吸音材２３との界面に設けている。
そして、この制限部材４１を水分としての湿気を防ぐ防湿シート４２とし、この防湿シート４２を三フッ化塩化エチレン樹脂としている。
このとき、前記消音器５１に防湿シート４２を用いる場合に、図１３及び図１４に示す如く、前記内管２１の内側に防湿シート４２を貼り付けるものである。
なお、この防湿シート４２を内管２１の内側に貼り付ける際には、防湿シート４２を予め大きい寸法に形成し、防湿シート４２を内管２１の内側に位置させた後に、加熱して防湿シート４２を収縮させて内管２１の内側に貼り付けるという方策も考えられる。

さすれば、前記内管２１の内側に位置する防湿シート４２によって、水滴・水蒸気が前記吸音室４０に侵入することがないため、前記吸音材２３が吸水しないように保護できるという、上述第１実施例と同様の効果を得ることが可能である。

図１５はこの発明の第３実施例を示すものである。

この第３実施例の特徴とするところは、消音器６１を形成する際に、内管２１と軟質高靱性材料からなる外管６２とを圧着により接着して一体化した点にある。

すなわち、この消音器６１は、図１５に示す如く、前記燃料電池システムの排気通路の一部を前記内管２１としてその周囲にケーシングである前記外管６２を備え、内管２１と外管６２との間の空間に吸音材を収容して吸音室として構成される。
また、前記消音器６１は、排気中の水分が吸音材に接触することを制限する制限部材を排気と吸音材との界面に設けている。
そして、この制限部材を水分としての湿気を防ぐ防湿シートとし、この防湿シートを三フッ化塩化エチレン樹脂とするとともに、この防湿シートの厚みを３０μｍ以下とし、前記内管２１のと接する部位に表面加工としてエンボス加工を施している。
このとき、前記消音器６１を内管２１と外管６２とを圧着によって一体化する際に、図１５に示す如く、外管６２として、比較的柔らかく、靱性のある材料、つまり軟質高靱性材料（例えば、アルミ等）を使用し、圧着により内管２１に接着するものである。

さすれば、前記外管６２として軟質高靱性材料を用い、図１５に斜線で示すＱ部分を工具等の外的な力による圧着によって内管２１と外管６２とを接着することにより、前記防湿シートが溶接などの熱の影響を受けることがなく、高温の熱による防湿シートの破損、変質、劣化を防止できる一方、適正な状態で前記消音器６１を製作することができる。

図１６はこの発明の第４実施例を示すものである。

この第４実施例の特徴とするところは、消音器７１を形成する際に、内管２１と軟質材料製外管７２とをクランプ７３（新規）によって一体化した点にある。

すなわち、この消音器７１は、図１６に示す如く、前記燃料電池システムの排気通路の一部を前記内管２１としてその周囲にケーシングである前記軟質材料製外管７２を備え、内管２１と軟質材料製外管７２との間の空間に吸音材を収容して吸音室として構成される。
また、前記消音器７１は、排気中の水分が吸音材に接触することを制限する制限部材を排気と吸音材との界面に設けている。
そして、この制限部材を水分としての湿気を防ぐ防湿シートとし、この防湿シートを三フッ化塩化エチレン樹脂とするとともに、この防湿シートの厚みを３０μｍ以下とし、前記内管２１のと接する部位に表面加工としてエンボス加工を施している。
このとき、前記消音器７１を内管２１と軟質材料製外管７２とをクランプ７３によって一体化する際に、図１６に示す如く、軟質材料製外管７２として、柔らかく、遮音性の高い材料、つまり軟質材料（ゴム等）を使用し、クランプ７３によって内管２１と軟質材料製外管７２とを一体化するものである。

さすれば、前記外管７２に軟質材料を用いて軟質材料製外管７２とし、図１６のＲ部分をクランプ７３による圧着によって内管２１と外管７２とを一体化することにより、前記防湿シートが溶接などの熱の影響を受けることがなく、高温の熱による防湿シートの破損、変質、劣化を防止できる一方、適正な状態で前記消音器７１を製作することができる。

図１７はこの発明の第５実施例を示すものである。

上述第１実施例においては前記防湿シート４２を押出成形により円筒状に形成し、気密性を高める構成としたが、この第５実施例の特徴とするところは、消音器に用いる防湿シート８１を予め板状に成形した後、接着により円筒状にした点にある。

すなわち、前記防湿シートは、高い気密性を確保するために、押出成形により円筒状に製作されるものであるが、高い気密性を確保しつつ、製作を容易としたものである。
このとき、前記防湿シート８１を予め板状に成形し、この板状の防湿シート８１を円筒状に丸めた後に、貼付面８２に特殊な処理を施して接着し、円筒状の防湿シート８１を製作する。

さすれば、前記消音器に用いる防湿シート８１を予め板状に成形した後、接着により円筒状にすることにより、特殊な押し出し成形技術を不要とし、製作が容易である。

１ 燃料電池車両（以下、単に「車両」という。）
２ 燃料電池システム
３ 燃料電池（スタック）
５ エアコンプレッサ（圧送手段）
８ バイパス管
９ 熱交換器
１０ 加湿器
１１ 主排気管
１２ 排気管（「排気管アセンブリ」ともいう。）
１９ 消音器（「マフラ」ともいう。）
２０ 多孔
２１ 内管
２２ 外管
２３ 吸音材
２４ 燃料タンク（「水素タンク」ともいう。）
２５ 流量調整装置
２８ ラジエータ
３１ フロント排気管アセンブリ
３２ リヤ排気管アセンブリ
３９ 排気通路
４０ 吸音室
４１ 制限部材
４２ 防湿シート
４３ 放熱器
４４ 冷却水通路

Claims (9)

1. 燃料電池システムの排気通路の一部を内管としてその周囲に外管として設けられるケーシングを備え、内管と外管との間の空間に吸音材を収容して吸音室として構成される消音器であって、排気中の水分が吸音材に接触することを制限する制限部材を排気と吸音材との界面に設けている消音器において、前記制限部材を水分としての湿気を防ぐ防湿シートとし、この防湿シートを三フッ化塩化エチレン樹脂とすることを特徴とする燃料電池システム用消音器。
2. 前記制限部材を水分としての湿気を防ぐ防湿シートとし、この防湿シートの厚みを３０μｍ以下とすることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム用消音器。
3. 前記内管の防湿シートと接する部位に表面加工を施したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料電池システム用消音器。
4. 前記消音器に用いる防湿シートであって、この防湿シートを押出成形により円筒状にすることを特徴とする請求項１ないし請求項３に記載の燃料電池システム用消音器。
5. 前記消音器に用いる防湿シートであって、この防湿シートを予め板状に成形した後、接着により円筒状にすることを特徴とする請求項１ないし請求項３に記載の燃料電池システム用消音器。
6. 燃料電池システムの排気通路の一部を内管としてその周囲に外管として設けられるケーシングを備え、内管と外管との間の空間に吸音材を収容して吸音室として構成される消音器であって、排気中の水分が吸音材に接触することを制限する制限部材を排気と吸音材との界面に設けている消音器の製造方法において、前記制限部材を水分としての湿気を防ぐ防湿シートとし、この防湿シートを三フッ化塩化エチレン樹脂とするとともに、この防湿シートの厚みを３０μｍ以下とし、前記内管の防湿シートと接する部位に表面加工を施し、前記消音器は内管と外管とを溶接によって一体化するものとし、内管の内側に内管と熱交換可能な放熱器を設け、前記防湿シートを組み込んだ後、内管の内側に設けた前記放熱器によって放熱を行いながら溶接を行うことを特徴とする燃料電池システム用消音器の製造方法。
7. 前記放熱器は内部に冷却水通路を有し、溶接時には冷却水を流通させることを特徴とする請求項６に記載の燃料電池システム用消音器の製造方法。
8. 前記消音器は内管と外管とを圧着によって一体化するものとし、その外管を軟質高靱性材料として圧着により内管に接着することを特徴とする請求項６に記載の燃料電池システム用消音器の製造方法。
9. 前記消音器は内管と軟質材料製外管とをクランプによって一体化することを特徴とする請求項６に記載の燃料電池システム用消音器の製造方法。

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