JP2011113697A - 燃料電池用空気供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】 吸音材を備える消音器を用いた場合であっても、ちぎれてしまった吸音材が燃料電池側に流れていってしまうことを抑制できる、燃料電池用空気供給システムの提供。
【解決手段】吸音材５３を備える第１の消音器５０がエアクリーナ４０より空気流れ方向上流側に配置される。そのため、吸音材５３が劣化してちぎれてしまった場合などに、ちぎれてしまった吸音材（吸音材片）をエアクリーナ４０で捕ることができる。そのため、エアクリーナ４０より空気流れ方向下流側にちぎれてしまった吸音材が流れていってしまうことを抑制でき、ちぎれた吸音材５３が燃料電池１０側に流れ込んでしまうことを抑制できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車に搭載される燃料電池に空気を供給する燃料電池用空気供給システムに関する。

近年、実用化が図られている燃料電池車は、車両に搭載された液体水素タンクや水素吸蔵合金タンク等から供給される水素と、空気とを燃料電池に送り込み、電気エネルギーを取り出しモーターを駆動する電気自動車である。
燃料電池に空気を供給する手段としてはコンプレッサ、ブロア等の圧縮機を使用するが、小型軽量で製作が容易な、ロータリーピストン型を使用することが比較的多い。
燃料電池車は、内燃機関のように燃料を爆発させるわけではないため、内燃機関搭載車に比べて静かである。そのため、圧縮機を使用し空気を燃料電池に供給することによって発生する吸気脈動音（吸気音）が耳障りとなることが多く、対策が必要となっている。

特開２００４−１８６１１８号公報は、吸音材を備える消音器をダストフィルタより空気流れ方向下流側に配置した、燃料電池用空気供給システムを開示している。
該公報開示の燃料電池用空気供給システムによれば、吸音材を備える消音器が設けられているため、吸音材の特性により、たとえば１０００Ｈｚ以上の高周波数帯域の音を広範囲にわたって低減できる。

しかし、上記公報開示の燃料電池用空気供給システムには、つぎの問題点がある。
吸音材を備える消音器がダストフィルタより空気流れ方向下流側に配置されているため、吸音材が劣化してちぎれてしまった場合、吸音材が空気の流れによってちぎれてしまった場合など、ちぎれたしまった吸音材（吸音材片）をダストフィルタで捕ることができず、ちぎれた吸音材が燃料電池側に流れ込んでしまうおそれがある。
吸音材を備える消音器を、吸音材を有しないヘルムホルツ型やサイドブランチ型の消音器にし、吸音材がちぎれることによる問題が生じないようにすることも考えられるが、吸音材を有しないヘルムホルツ型やサイドブランチ型の消音器では、それぞれある特定の周波数音しか低減できず、高周波数帯域の音を広範囲にわたって低減するためには複数個の消音器が必要になり、搭載スペース上不利である。

特開２００４−１８６１１８号公報

本発明の目的は、吸音材を備える消音器を用いた場合であっても、ちぎれてしまった吸音材が燃料電池側に流れていってしまうことを抑制できる、燃料電池用空気供給システムを提供することにある。

上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１） 燃料電池に空気を供給する燃料電池用空気供給システムであって、
（ａ）圧縮機と、
（ｂ）前記圧縮機より空気流れ方向上流側に配置されるエアクリーナと、
（ｃ）前記燃料電池に空気を供給する空気供給配管から構成され貫通孔が設けられる内管と、該内管の周囲に配置され該内管との間に吸音材が充填される外管と、を備え、前記エアクリーナより空気流れ方向上流側に配置される第１の消音器と、
（ｄ）前記圧縮機より空気流れ方向上流側で前記エアクリーナより空気流れ方向下流側に配置される、吸音材を有しない第２の消音器と、
を有する燃料電池用空気供給システム。
（２） 前記第２の消音器は、共鳴型消音器またはサイドブランチ型消音器である、（１）記載の燃料電池用空気供給システム。

上記（１）の燃料電池用空気供給システムによれば、吸音材を備える第１の消音器がエアクリーナより空気流れ方向上流側に配置されるため、吸音材が劣化してちぎれてしまった場合などに、ちぎれてしまった吸音材（吸音材片）をエアクリーナで捕ることができる。そのため、エアクリーナより空気流れ方向下流側にちぎれてしまった吸音材が流れていってしまうことを抑制でき、ちぎれた吸音材が燃料電池側に流れ込んでしまうことを抑制できる。
また、吸音材を備える第１の消音器を有するため、吸音材の特性により、たとえば１０００Ｈｚ以上の高周波数帯域の音を広範囲にわたって低減できる。そのため、高周波数帯域の音を低減するために、吸音材を備えていない複数の消音器を設ける必要はなく、高周波数帯域の音を低減するために複数の消音器を設ける場合に比べて搭載スペース上有利である。また、吸音材を有しない第２の消音器を有するため、吸音材を備える第１の消音器で対応できない、たとえば１０００Ｈｚ未満の低周波数帯域の音を、第２の消音器で低減できる。したがって、第１、第２の消音器の２つの消音器により、燃料電池車の吸気脈動音を効率よく省スペースで低減できる。

上記（２）の燃料電池用空気供給システムによれば、第２の消音器が共鳴型消音器またはサイドブランチ型消音器であるため、いずれの型の消音器であっても、吸音材を備える第１の消音器で対応できない低周波数帯域の音を低減できる。

本発明実施例の燃料電池用空気供給システムの部分模式斜視図である。 本発明実施例の燃料電池用空気供給システムの、第１の消音器の断面図である。

以下に、本発明実施例の燃料電池用空気供給システムを、図面を参照して説明する。
本発明実施例の燃料電池用空気供給システム１は、燃料電池に空気を供給するシステム（装置）である。燃料電池用空気供給システム１は、燃料電池自動車（燃料電池車）に搭載される。燃料電池用空気供給システム１は、たとえば自動車のモータールーム内に配置される。

燃料電池用空気供給システム１は、図１に示すように、燃料電池１０に空気を供給するための空気供給配管（ダクト）２０と、圧縮機３０と、エアクリーナ４０と、第１の消音器５０と、第２の消音器６０と、を有する。

圧縮機３０は、燃料電池１０および図示略の加湿装置より空気流れ方向上流側に配置される。圧縮機３０は、たとえば、コンプレッサ、ブロア等からなる。
エアクリーナ４０は、圧縮機３０より空気流れ方向上流側に配置される。

第１の消音器５０は、エアクリーナ４０より空気流れ方向上流側に配置される。第１の消音器５０は、図２に示すように、内管５１と、外管５２と、内管５１と外管５２との間に形成されるスペース（空洞部）に充填される吸音材５３と、を備える。

内管５１は、図１に示すように、空気供給配管２０の長手方向の一部から構成される。内管５１は、空気供給配管２０の、外管５２によって外周面が覆われる部分である。内管５１には、図２に示すように、内管５１を貫通する貫通孔５１ａが少なくとも１個形成されている。貫通孔５１ａの形状は、円形であってもよく、多角形形状であってもよく、スリット状であってもよい。貫通孔５１ａが複数設けられる場合、各貫通孔５１ａの面積は一定であってもよく異なっていてもよい。貫通穴５１ａの総面積は、吸音材５３の吸音効果を高めるために、内管５１の外周面の面積の４０パーセント以上とされていることが望ましい。

外管５２は、図１に示すように、内管５１の半径方向外側で内管５１の周囲に設けられる。外管５２は、内管５１の軸芯と同じ軸芯の円筒状の円筒状部５２ａと、円筒状部５２ａの軸方向両端と内管５１の外周面との間を塞ぐドーナツ型の板状部５２ｂと、を備える。

吸音材５３は、たとえば、グラスウール、不織布等の、繊維状のものである。吸音材５３の、内管５１の貫通孔５１ａに接する部分には、吸音材５３がちぎれてしまうことを抑制するために、吸音材５３をほつれにくくする加工（たとえばエンボス加工）を施す、吸音材５３の吸音性能に影響を与えない図示略のシートを貼り付ける、等の対策が施されていることが望ましい。

第２の消音器６０は、圧縮機３０より空気流れ方向上流側でエアクリーナ４０より空気流れ方向下流側に配置される。第２の消音器６０は、第１の消音器５０の吸音材５３に相当する吸音材を有しない。第２の消音器６０は、吸音材５３を備える第１の消音器５０で対応できない（低減できない）、たとえば１０００Ｈｚ未満の低周波数帯域の音を低減するために設けられる。第２の消音器６０は、空気供給配管２０の径を部分的に拡張させただけの拡張型の共鳴型消音器であってもよく、首部６１と共鳴室６２とを備えるヘルムホルツ型の共鳴型消音器であってもよく、サイドブランチ型の消音器であってもよい。なお、図示例では、第２の消音器６０がヘルムホルツ型の共鳴型消音器である場合を示している。

次に、本発明実施例の作用を説明する。
本発明実施例では、吸音材５３を備える第１の消音器５０がエアクリーナ４０より空気流れ方向上流側に配置されるため、吸音材５３が劣化してちぎれてしまった場合などに、ちぎれてしまった吸音材（吸音材片）をエアクリーナ４０で捕ることができる。そのため、エアクリーナ４０より空気流れ方向下流側にちぎれてしまった吸音材が流れていってしまうことを抑制でき、ちぎれた吸音材４０が燃料電池１０側に流れ込んでしまうことを抑制できる。

吸音材５３を備える第１の消音器５０を有するため、吸音材５３の特性により、たとえば１０００Ｈｚ以上の高周波数帯域の音を単一の第１の消音器５０のみで広範囲にわたって低減できる。そのため、高周波数帯域の音を低減するために、吸音材を備えていない複数の消音器を設ける必要はなく、高周波数帯域の音を低減するために複数の消音器を設ける場合に比べて搭載スペース上有利である。
また、吸音材を有しない第２の消音器６０を有するため、吸音材５３を備える第１の消音器５０で対応できない（低減できない）、たとえば１０００Ｈｚ未満の低周波数帯域の音を、第２の消音器６０で低減できる。
したがって、第１、第２の消音器５０，６０の２つの消音器により、燃料電池車の吸気脈動音を効率よく省スペースで低減できる。

第２の消音器６０が共鳴型消音器またはサイドブランチ型消音器であるため、いずれの型の消音器であっても、吸音材５３を備える第１の消音器５０で対応できない低周波数帯域の音を低減できる。

第１、第２の消音器５０，６０がともに音を発生させる要因となる圧縮機３０より空気流れ方向上流側に配置されているため、第１、第２の消音器５０，６０のいずれか少なくとも一方が圧縮機３０より空気流れ方向下流側に配置されている場合に比べて、圧縮機３０によって発生する音が空気供給配管２０の空気流れ方向上流側端の開口２１から外部に漏れ出ることを効果的に抑制できる。

第１の消音器５０が内管５１を備えるため、第１の消音器５０が内管５１を有しない場合に比べて、吸音材５３がちぎれることを抑制でき、ちぎれた吸音材５３がエアクリーナ４０側（燃料電池１０側）に流れていってしまうことを抑制できる。

第１の消音器５０が外管５２を備えており、外管５２が円筒状部５２ａと板状部５２ｂとを備えるため、内管５１に貫通孔５１ａが設けられていても、第１の消音器５０の周囲にあるモータールーム内の暖められた外気が、第１の消音器５０からシステム１０内に流入する（吸入される）ことを抑制できる。そのため、吸入空気温度上昇を抑制でき、圧縮機３０の効率が低下することを抑制できる。

１ 燃料電池用空気供給システム
１０ 燃料電池
２０ 空気供給配管
２１ 開口
３０ 圧縮機
４０ エアクリーナ
５０ 第１の消音器
５１ 内管
５１ａ 貫通孔
５２ 外管
５２ａ 外管の円筒状部
５２ｂ 外管の板状部
５３ 吸音材
６０ 第２の消音器
６１ 第２の消音器の首部
６２ 第２の消音器の共鳴室

Claims (2)

1. 燃料電池に空気を供給する燃料電池用空気供給システムであって、
   （ａ）圧縮機と、
   （ｂ）前記圧縮機より空気流れ方向上流側に配置されるエアクリーナと、
   （ｃ）前記燃料電池に空気を供給する空気供給配管から構成され貫通孔が設けられる内管と、該内管の周囲に配置され該内管との間に吸音材が充填される外管と、を備え、前記エアクリーナより空気流れ方向上流側に配置される第１の消音器と、
   （ｄ）前記圧縮機より空気流れ方向上流側で前記エアクリーナより空気流れ方向下流側に配置される、吸音材を有しない第２の消音器と、
   を有する燃料電池用空気供給システム。
2. 前記第２の消音器は、共鳴型消音器またはサイドブランチ型消音器である、請求項１記載の燃料電池用空気供給システム。

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