JP2013134992A - 燃料電池システムのノイズを低減するための消音器 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池システムのノイズを低減するための消音器を提供する。
【解決手段】燃料電池システムに装着される消音器において、燃料電池システムの所定装置に連結され、所定装置から排出された空気のノイズを連鎖的に低減する複数の拡張室と、拡張室のうち少なくとも一つの拡張室に連結され、少なくとも一つの拡張室から流入された空気のノイズを、拡張室によって低減されるノイズの周波数帯域とは異なる周波数帯域で低減する少なくとも一つの共鳴器と、を備え、拡張室のうちいずれか一つは、所定装置から空気が流入される入口管を備え、拡張室のうち入口管を備えた拡張室とは異なる他の一つは、拡張室へ流入された空気が排出される出口管を備え、拡張室の間には、中間管が挿入されている消音器である。
【選択図】図３Ａ

Description

本発明は、燃料電池システムに関し、より詳しくは、燃料電池システムのノイズを低減するための消音器に関する。

燃料電池（fuel cell）は、水素のように、地球上に豊かに存在する物質から電気エネルギーを発生させる環境に優しい代替エネルギー技術であって、太陽電池（solar cell）と共に注目されている。燃料電池の電力生産のためには、燃料電池に、燃料、水、空気が供給されねばならない。これにより、燃料電池システムの内部では、このような物質の供給のための複数の機械的な装置が駆動されるが、このような装置の駆動によって、ノイズ（acoustic noise）が発生する。燃料電池システムのノイズが過度に大きい場合に、ユーザ及び周囲に不快感を誘発するおそれがあるので、燃料電池システムから発生するノイズを低減するための装置が開発されている。
なお、本発明に関連する先行技術文献としては、特許文献１，２，３，４及び５がある。

韓国特許公開２００８−００５６０５２号公報 韓国特許公開２００７−００７９５３４号公報 米国特許出願公開２００２／００１２８２６号明細書 特開２００５−１１６３５３号公報 韓国特許公開２００９−００４９６６６号公報

本発明が解決しようとする課題は、燃料電池システムの内部空間に設置可能な小型の体積内で、燃料電池システムから発生した特定周波数帯域のノイズを低減できる消音器を提供することである。
本発明が解決しようとする他の課題は、前記消音器が装着された燃料電池システムを提供することである。

前記課題を解決するために、本発明の一態様による燃料電池システムに装着される消音器は、前記燃料電池システムの所定装置に連結され、前記所定装置から排出された空気のノイズを連鎖的に低減する複数の拡張室と、前記拡張室のうち少なくとも一つの拡張室に連結され、前記少なくとも一つの拡張室から流入された空気のノイズを、前記拡張室によって低減されるノイズの周波数帯域とは異なる周波数帯域で低減する少なくとも一つの共鳴器と、を備え、前記拡張室のうちいずれか一つは、前記所定装置から空気が流入される入口管を備え、前記拡張室のうち入口管を備えた拡張室とは異なる他の一つは、前記拡張室に流入された空気が排出される出口管を備え、前記拡張室の間には、中間管が挿入されていることを特徴とする。

前記拡張室及び前記少なくとも一つの共鳴器の空洞は、前記消音器の内部空間が複数の隔壁によって分割されることによって形成された空間である。前記少なくとも一つの共鳴器の第１共鳴器の空洞は、前記拡張室のうち少なくとも一つの拡張室及び前記隔壁のうち一部を共有し、第２共鳴器の空洞は、前記少なくとも一つの拡張室の数よりも多い数の他の拡張室及び前記隔壁のうち一部を共有する。前記隔壁の数は、前記拡張室の数と前記少なくとも一つの共鳴器の空洞の数との和に比例する。また、前記空洞の体積は、前記拡張室によって低減されるノイズの周波数帯域とは異なる周波数帯域の中心周波数の大きさに反比例する。

前記拡張室のうち第１拡張室と第２拡張室との間の第１隔壁に挿入された第１中間管の出口端が、前記第２拡張室と第３拡張室との間の第２隔壁に挿入された第２中間管の入口端よりも、前記第２隔壁に近く位置することによって、前記第１中間管の出口から前記第２拡張室の内部へ排出された空気は、逆流する形態で前記第２中間管の入口へ流入される。

前記少なくとも一つの共鳴器の各共鳴器のネックは、前記各共鳴器に連結された拡張室の内部に突出しており、前記各共鳴器に連結された拡張室の内部空気が、前記各共鳴器のネックの孔に流入され、前記流入された空気は、前記各共鳴器のネックの孔から、前記各共鳴器に連結された拡張室の内部へ排出される。前記各共鳴器のネックの長さは、前記拡張室によって低減されるノイズの周波数帯域とは異なる周波数帯域の中心周波数の大きさに反比例し、前記各共鳴器のネックの断面積の大きさは、前記拡張室によって低減されるノイズの周波数帯域とは異なる周波数帯域の中心周波数の大きさに比例する。

前記所定装置は、前記燃料電池システムの燃料電池に空気を供給する空気ポンプであり、前記出口管は、前記燃料電池システムの燃料電池のカソード側の入口に連結され、前記出口管から排出された空気は、前記燃料電池のカソード側の入口へ流入される。

本発明の他の態様による燃料電池システムは、燃料を利用して電力を生産する燃料電池と、前記燃料電池に少なくとも燃料及び空気を供給するＢＯＰと、前記ＢＯＰの空気ポンプと前記燃料電池のカソード側の入口との間に挿入され、前記空気ポンプから排出された空気のノイズを低減する消音器と、を備えたことを特徴とする。

前記消音器は、前記空気ポンプから排出された空気のノイズを連鎖的に低減する複数の拡張室を備える。前記消音器は、前記拡張室のうち少なくとも一つの拡張室に連結され、前記少なくとも一つの拡張室から流入された空気のノイズを、前記拡張室によって低減されるノイズの周波数帯域とは異なる周波数帯域で低減する少なくとも一つの共鳴器をさらに備える。

前記空気ポンプと前記空気ポンプのホルダーとの間には、第１ゴムパッキングが挿入されており、前記ホルダーと前記燃料電池システムの内部フレームとの間には、第２ゴムパッキングが挿入されている。前記第１ゴムパッキングの硬度は、前記第２ゴムパッキングの硬度よりも高い。

本発明の一実施形態による燃料電池システムの構成図である。 本発明の一実施形態による消音器の外部形状を示す正面図である。 本発明の一実施形態による消音器の外部形状を示す左側面図である。 本発明の一実施形態による消音器の外部形状を示す右側面図である。 本発明の一実施形態による消音器の外部形状を示す斜視図である。 本発明の一実施形態による消音器の内部形状を示す正面図である。 本発明の一実施形態による消音器の内部形状を示す斜視図である。 本発明の一実施形態による消音器の内部での空気の流れを示す図面である。 本発明の他の実施形態による消音器の内部形状を示す正図面である。 本発明の他の実施形態による消音器の内部形状を示す斜視図である。 本発明のさらなる他の実施形態による消音器の内部形状を示す正図面である。 本発明のさらなる他の実施形態による消音器の内部形状を示す斜視図である。 図３Ａ及び図３Ｂに示された消音器のケースの外部形状を示す正図面である。 図３Ａ及び図３Ｂに示された消音器のケースの外部形状を示す側面図である。 図３Ａ及び図３Ｂに示された消音器のケースの外部形状を示す斜視図である。 図３Ａ及び図３Ｂに示された消音器のケースの内部形状を示す正図面である。 図７Ａないし図７Ｄに示された消音器のケースを装着した様子を示す図面である。 図３Ａ及び図３Ｂに示された消音器の適用前と適用後とのノイズ測定結果を示すグラフである。 図１に示された空気ポンプの装着方式を示す図面であって、空気ポンプ及びこれと一体型に結合されているホルダーが示されている。 図１に示された空気ポンプの装着方式を示す図面であって、空気ポンプが燃料電池システムの内部フレームに装着されている様子が示されている。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。燃料電池システムは、一般的に電力を生産する燃料電池、燃料電池に燃料、水、空気を供給するための燃料電池の周辺機器であるＢＯＰ（balance of plants）、及び燃料電池から出力された電力を変換して負荷に供給するコンバータ（converter）で構成される。本発明の実施形態の特徴は、燃料電池システムの内部に流れる空気のノイズを低減させるための消音器に関連しているため、以下の実施形態の特徴が不明確になることを防止するために、燃料電池を構成するスタック（stack）、ＢＯＰ、コンバータについては、詳しい説明を省略する。一般的に、燃料電池は、負荷で要求する電力に対応して、複数のセルが直列または並列に組み合わされたスタック形態に設計される。以下では、一つのセル及び複数のセルが結合されたスタックをいずれも包括して、簡単に燃料電池と称す。

図１は、本発明の一実施形態による燃料電池システムの構成図である。図１を参照すると、本実施形態による燃料電池システムは、燃料電池１０と、燃料ストレージ２０と、制御器３０と、空気ポンプ４１と、水回収ポンプ４２と、循環ポンプ４３と、供給ポンプ４４と、第１分離器５１と、第２分離器５２と、第１熱交換器（ＨＥＸ）６１と、第２熱交換器６２と、弁モジュール（Ｖ）７０と、混合器８０と、センサ（Ｓ）９０と、消音器１００と、で構成されている。一般的に、燃料電池１０に燃料、水、空気を供給するための構成要素、すなわち、燃料電池１０以外の前記のような構成要素をＢＯＰと称す。図１に示したように、ＢＯＰの構成要素間には、これらを連結する複数のパイプが装着されている。また、図１に示された燃料電池システムには、図１に示された構成要素以外に、他の装置が存在する。例えば、図１に示された燃料電池システムには、燃料電池１０の温度を検出するために、燃料電池１０にサーミスター（thermistor）を装着することができ、センサ９０に連結されたパイプに、このパイプに流れる燃料の不純物を除去するフィルタを装着することができ、第１熱交換器６１及び第２交換器６２の冷却のために、第１熱交換器６１及び第２交換器６２に、ファン（Ｆａｎ）を装着することができる。

燃料電池１０は、燃料が有している化学エネルギーを、電気化学的反応を利用して直接電気エネルギーに変換することによって、ＤＣ（direct current）電力を生産する発電装置である。このような燃料電池の例としては、固体酸化物燃料電池(ＳＯＦＣ：solid oxide fuel cell)、高分子電解質燃料電池(ＰＥＭＦＣ：polymer electrolyte membrance fuel cell)、直接メタノール燃料電池(ＤＭＦＣ：direct methanol fuel cell)が挙げられる。特に、図１に示された実施形態は、直接メタノール燃料電池を運転するためのＢＯＰが適用された燃料電池システムである。但し、後述する空気ポンプ４１のノイズを低減するための技術的手段は、他の種類の燃料電池にも適用される。

一方、直接メタノール燃料電池は、メタノールを、水素濃度が高くなるように改質する間接メタノール燃料電池（indirect methanol fuel cell）とは異なり、メタノールを改質する過程なしに、燃料電池１０のアノード（anode）で、メタノールと水とが直接反応して水素イオン及び電子を生成する。このように、直接メタノール燃料電池は、メタノールを改質する過程が不要であるため、小型化が可能であり、主に携帯用燃料電池システムに適用されている。

直接メタノール燃料電池のアノードでは、ＣＨ_３ＯＨ＋Ｈ_２Ｏ→６Ｈ^＋＋６ｅ⁻＋ＣＯ_２の反応が起き、カソード(cathode)では、３／２Ｏ_２＋６Ｈ^＋＋６ｅ⁻→３Ｈ_２Ｏの反応が起きる。陽子(Ｈ^＋)は、燃料電池内部の陽子交換膜（proton exchange membrane）を通じて伝送され、電子(ｅ⁻)は、アノードからカソードに外部回路を通じて伝送される。このような過程によって、電力が生産される。特に、直接メタノール燃料電池には、燃料電池１０での反応を円滑にするための触媒が存在する。一般的に、触媒は、白金で製造され、反応過程での温度が過度に高い場合に劣化する。これにより、純粋なメタノールは、燃料電池１０に供給されず、適量の水に希釈されたメタノール、すなわち、適正濃度のメタノール水溶液が燃料電池１０に供給されねばならない。以下では、燃料電池１０のアノード側の入口に供給されるメタノール水溶液を簡単に燃料と称す。

このように、燃料電池１０の劣化を防止しつつ、燃料電池１０での反応を円滑にするためには、燃料電池１０に適量のメタノール、水、空気が供給されねばならない。制御器３０は、センサ９０によって検出された燃料の濃度、温度に基づいて、燃料電池１０に供給される燃料、水、空気の量を調節するために、空気ポンプ４１、供給ポンプ４４、循環ポンプ４３、及び水回収ポンプ４２を制御する。燃料電池１０は、混合器８０から燃料電池１０のアノード側の入口に供給された適正濃度の燃料を利用して電力を生産する。燃料電池１０の電力生産過程で、燃料電池１０のアノード側の出口から、反応過程の副産物である二酸化炭素、未反応の燃料が排出され、燃料電池１０のカソード側の出口から、反応過程の副産物である水が排出される。

第１分離器５１は、燃料電池１０のアノード側の出口から排出された副産物、及び未反応燃料からのメタノール及び水を分離することによって、メタノール及び水を回収する。燃料電池１０のカソード側の出口から排出された副産物は、燃料電池１０での反応熱による高温の流体であって、蒸気形態の水分を含んでいる。これは、第１熱交換器６１を通過する際に、第１熱交換器６１の熱交換過程によって冷却され、この過程で一部の水が回収される。第２分離器５２は、このように冷却された副産物から水を分離することによって水を回収し、このような回収過程後の残りの副産物である二酸化炭素を外部に排出する。第１分離器５１と第２分離器５２とは、遠心分離を利用して、燃料電池１０から排出された副産物、及び未反応燃料からのメタノール及び水を分離する。水回収ポンプ４２は、第２分離器５２によって回収された水を吸入して、第１分離器５１に排出する。これにより、第１分離器５１から、第１分離器５１によって回収されたメタノールと、第１分離器５１及び第２分離器５２によって回収された水とが混合された低濃度の燃料が排出される。

燃料ストレージ２０は、燃料が保存される容器であって、円筒形、ボックス型など、多様な形態の容器で製造される。燃料ストレージ２０は、燃料がレフィル(refill)される形態に製造される。また、燃料ストレージ２０は、図１に示された燃料電池システムに着脱可能な形態に製造され、一般的に、カートリッジ(cartridge)と称す。燃料ストレージ２０には、高濃度の燃料、例えば、１００％のメタノールが保存される。
弁モジュール７０は、燃料循環ライン１０１と燃料供給ライン１０２とが連結される地点に挿入され、燃料循環ライン１０１を通じて、燃料電池１０から、燃料電池１０に循環される低濃度燃料の流れと、燃料供給ライン１０２を通じて、燃料ストレージ２０から、燃料電池１０に供給される高濃度燃料の流れとを制御する。ここで、燃料循環ライン１０１は、燃料電池１０から排出された未反応燃料が再び燃料電池１０に流入される経路にあるパイプを表し、燃料供給ライン１０２は、燃料ストレージ２０から燃料電池１０に新たに供給される燃料が流れる経路にあるパイプを表す。
循環ポンプ４３は、弁モジュール７０の燃料流れの制御によって、弁モジュール７０から燃料循環ライン１０１を通じて移送された低濃度燃料と、燃料供給ライン１０２を通じて移送された高濃度燃料とのうち少なくとも一つを吸入して、第２熱交換器６２を通じて混合器８０に排出する。循環ポンプ４３から排出された燃料は、第２熱交換器６２を通過する際、第２熱交換器６２の熱交換動作によって、燃料の温度が調整される。混合器８０は、循環ポンプ４３から排出された低濃度燃料と高濃度燃料とを混合し、このような混合過程を経て生成された適正濃度の燃料を燃料電池１０に供給する。

第１熱交換器６１は、燃料電池１０から排出される水が流れるパイプラインの特定地点、例えば、燃料電池１０のカソード側の出口に位置し、燃料電池１０のカソードから排出された水の温度を制御する。第２熱交換器６２は、燃料電池１０に供給される燃料が流れるパイプラインの特定地点、例えば、循環ポンプ４３と混合器との間に位置し、燃料電池１０のアノード側の入口に供給される燃料の温度を制御する。第１熱交換器６１と第２交換器６２とは、燃料電池システムのパイプ内部に流れる流体と、パイプ外部の媒体との熱交換を円滑にする形態の金属管、タンクで具現される。

燃料電池１０での電力生産のために、燃料電池システム内部では、ポンプ、分離器のような数個の機械的な装置が駆動されるが、このような装置の駆動によってノイズ（acoustic noise）が発生する。燃料電池システムのノイズが過度に大きい場合、ユーザ及び周辺に不快感を誘発するため、燃料電池システムの大きいノイズは、低減される必要がある。また、燃料電池システムのノイズが大きくない場合でも、燃料電池システムの使用環境によって特定周波数帯域のノイズが低減されねばならない場合がある。例えば、軍用装置は、そのノイズによって敵にさらされることを防止するために、軍用装置から１０ｍ離れた地点で５０Ｈｚ〜１０ｋＨｚの周波数帯域で、１／３オクターブバンド(octave band)単位の特定音圧レベル以下のノイズのみを許容する条件を軍用規格と決めている。

一方、空気ポンプ４１は、外部から空気が流入される入口と空気が排出される出口とが形成されているポンプ室(pump chamber)、制御器３０から出力された制御信号によって回転するモータ、モータの回転運動によってポンプ室の空間を収縮及び拡張させる動作を繰り返すダイヤフラム(diaphragm)で構成される。このようなポンプ室の空間収縮及び拡張の繰り返しによる変動圧力によって、空気ポンプ４１は、外部から空気を吸入して、燃料電池１０のカソード側の入口に空気を供給する。空気ポンプ４１のノイズは、空気ポンプ４１の自体振動によって発生するノイズと、空気ポンプ４１の内部の空気がある速度で動きながらポンプ室の内壁のような物体と衝突して発生するノイズとに分類される。 例えば、空気ポンプ４１のモータの回転周波数が８０Ｈｚであり、モータの１回転がダイヤフラムを４回振動させる場合、ダイヤフラムの振動周波数は、３２０Ｈｚとなる。このように、空気ポンプ４１のダイヤフラムが３２０Ｈｚで振動する場合、この振動は、空気ポンプ４１の自体振動と空気ポンプ４１の内部の空気衝突とを誘発し、その結果、５００Ｈｚ〜２ｋＨｚの周波数帯域でノイズが発生する。一方、図１に示された燃料電池システムは、直接メタノール燃料電池を採用した携帯用燃料電池システムであるため、その内部空間が狭い。以下では、燃料電池システムの内部空間に設置可能な小体積（small volume）を有する消音器であって、このような小体積内で、燃料電池システムの空気ポンプ４１で発生した特定周波数帯域のノイズを低減する消音器を説明する。但し、当業者であれば、後述する消音器は、空気ポンプ４１で発生したノイズ以外にも、図１に示された燃料電池システムの他の装置で発生したノイズを低減するために使うことができるということが分かる。

図２Ａないし図２Ｄは、本発明の一実施形態による消音器１００の外部形状を示した図面であり、図２Ａは、消音器１００の外部形状の正面図であり、図２Ｂは、消音器１００の外部形状の左側面図であり、図２Ｃは、消音器１００の外部形状の右側面図であり、図２Ｄは、外部形状の消音器１００の斜視図である。図２Ａないし図２Ｄに示された消音器１００は、ボックス状に具現されているが、消音器１００は、円筒形のような多様な形態に具現化することができる。但し、図１に示された燃料電池システムがボックス状に具現され、燃料電池システムの内部の他の周辺機器もボックス状に具現される場合、燃料電池システムの内部空間の活用度を高めるために、消音器１００も、ボックス状に具現されることが望ましい。

図３Ａ及び図３Ｂは、本発明の一実施形態による消音器１００の内部形状を示した図面であり、図３Ａは、消音器１００の内部形状の正面図であり、図３Ｂは、消音器１００の内部形状の斜視図である。図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、消音器１００は、３個の拡張室１１１,１１２,１１３及び２個の共鳴器２１１,２１２で構成される。拡張室１１１,１１２,１１３のうち、第１拡張室１１１は、図１に示された燃料電池システムから空気を排出する装置、例えば、空気ポンプ４１に連結され、空気ポンプ４１から空気が流入される入口管１１１０を備える。また、第３拡張室１１３は、拡張室１１１,１１２,１１３に流入された空気が排出される出口管１１３０を備える。出口管１１３０は、図１に示された燃料電池システムで空気を吸入する装置、例えば、燃料電池１０のカソード側の入口に連結され、出口管１１３０から排出された空気は、燃料電池１０のカソード側の入口に流入される。また、拡張室１１１,１１２,１１３の間には、この拡張室１１１,１１２,１１３を連結する中間管１１１２,１１２３が挿入されている。
一般的に、拡張型消音器は、入口管の断面積と拡張室の断面積との差によって、拡張型消音器に入射した音波の一部は、反射され、残りは、拡張室に進み、次いで、拡張室の断面積と出口管の断面積との差によって、拡張室に進行した音波の一部は、反射され、残りは、出口管に進む構造を有する。このように、拡張型消音器に入射した音波の一部が反射されることによって、拡張型消音器によってノイズが低減する。拡張型消音器の入口管及び出口管の断面積をＡ１とし、拡張室の断面積をＡ２とし、拡張室の長さをＬとすると、拡張型消音器の透過損失は、次の数式１から計算される。数式１中、ｆは、拡張型消音器によって低減しようとするノイズの目標周波数であり、ｃは、音速である。

数式１に表したように、拡張型消音器の透過損失は、拡張型消音器の入口管及び出口管の断面積と拡張室の断面積との比が大きく、ＫＬ＝ｎπ/２(ｎ＝１,３,５,…)である場合、すなわち、Ｌ＝ｎｃ／４ｆ(ｎ＝１,３,５,…)である場合に最大となる。図３Ａ及び図３Ｂに示された消音器１００は、燃料電池システムの内部の全体空間のうち、消音器１００以外の他の装置が占める空間の残余空間に設置されねばならない。このように、図３Ａ及び図３Ｂに示された消音器１００の総体積は、この残余空間の体積以下の体積を有さねばならないため、拡張型消音器の入口管及び出口管の断面積と拡張室の断面積との比を大きくするには、限界がある。したがって、図３Ａ及び図３Ｂに示された実施形態による消音器１００は、このような空間の限界を克服しつつ透過損失を高めるために、空気ポンプ４１から排出された空気のノイズを連鎖的（serially）に低減する複数の拡張室１１１,１１２,１１３を備える。このような複数の拡張室１１１,１１２,１１３は、拡張型消音器の入口管及び出口管の断面積と拡張室の断面積との差による音反射を連鎖的に数回発生させることによって、狭い空間内で高い透過損失を引き起こす。

このように、複数の拡張室を採用する場合に、各拡張室の長さが短縮される。これにより、各拡張室での透過損失が高い周波数帯域、すなわち、各拡張室によってノイズが低減する周波数帯域は、増大する。例えば、空気ポンプ４１によって、５００Ｈｚ〜２ｋＨｚの周波数帯域でノイズが発生する場合、拡張室１１１,１１２,１１３は、１.５ｋＨｚ以降の周波数帯域のノイズに対しては、ノイズ低減能にすぐれるが、５００Ｈｚ〜１.５ｋＨｚの周波数帯域のノイズに対しては、ノイズ低減能が低下する。これにより、図３Ａ及び図３Ｂに示された実施形態による消音器１００は、５００Ｈｚ〜２ｋＨｚの周波数帯域で、１／３オクターブバンド単位の特定音圧レベル以下のノイズ条件を満たすために、第１拡張室１１１に連結された第１共鳴器２１１と、第３拡張室１１３に連結された第２共鳴器２１２とを備える。第１共鳴器２１１は、第１拡張室１１１に流入された空気のノイズを、拡張室１１１,１１２,１１３によって低減されるノイズの周波数帯域とは異なる周波数帯域で低減する。第２共鳴器２１２は、第３拡張室１１２に流入された空気のノイズを、拡張室１１１,１１２,１１３によって低減されるノイズの周波数帯域とは異なる周波数帯域で低減する。

拡張室１１１,１１２,１１３を通過した空気のノイズを測定し、このように測定されたノイズに対して、１／３オクターブバンド単位で高速フーリエ変換(ＦＦＴ：Fast Fourier Transform)を行えば、１／３オクターブバンド単位の周波数別に音圧レベルが検出される。消音器１００の設計者は、このように検出された結果を参照して、消音器１００が目標とするノイズ条件、例えば、５０Ｈｚ〜１０ｋＨｚの周波数帯域で、１／３オクターブバンド単位の特定音圧レベル以下のノイズのみを許容する条件に違反する音圧レベルを有する周波数を確認する。次いで、消音器１００の設計者は、ノイズ条件に違反する音圧レベルを有する周波数を参照して、拡張室１１１,１１２,１１３を通過した空気のノイズに対して、再び低減されねばならない目標周波数を決定することができる。

あるいは、前記数式１を利用して、拡張室１１１,１１２,１１３をモデリング(modeling)し、拡張室１１１,１１２,１１３のモデルから、拡張室１１１,１１２,１１３を通過した空気の１／３オクターブバンド単位の周波数別に音圧レベルを予測することもできる。消音器１００の設計者は、このように予測された結果を参照して、前記のように拡張室１１１,１１２,１１３を通過した空気のノイズに対して、再び低減されねばならない目標周波数を決定することもできる。例えば、前記ノイズ条件に違反する音圧レベルを有する周波数が、１ｋＨｚを中心とする周波数帯域及び２ｋＨｚを中心とする周波数帯域の二つの周波数帯域に分類される場合、第１共鳴器２１１及び第２共鳴器２１２によって低減される周波数帯域の中心周波数は、１ｋＨｚ及び２ｋＨｚと選定される。
一般的に、共鳴器は、これに流入された空気がバネとして作動することによって、共鳴周波数の音波を発生させる構造を有する。共鳴器によって反射された逆相(reverse phase)の音波は、この反射波と同じ共鳴周波数の音波を消滅させる。このような共鳴器の代表的な例としては、ヘルムホルツ共鳴器(helmholts resonator)が挙げられる。ヘルムホルツ共鳴器の空洞(cavity)の体積をＶとし、共鳴器のネック(neck)の長さをＬとし、共鳴器のネックの断面積をＡとすると、ヘルムホルツ共鳴器の共鳴周波数は、次の数式２から計算される。数式２中、ｃは、音速である。

数式２に表したように、ヘルムホルツ共鳴器の共鳴周波数は、共鳴器の空洞の体積、共鳴器のネックの長さ及びネックの断面積によって決定され、共鳴器の形状は、共鳴周波数に影響を与えない。図３Ａ及び図３Ｂに示された実施形態による消音器１００の共鳴器は、ヘルムホルツ共鳴器であって、第１共鳴器２１１は、第１拡張室１１１の内部に突出しているネック２１１１及び空洞２１１２で構成され、第２共鳴器２１２は、第３拡張室１１３の内部に突出しているネック２１２１及び空洞２１２２で構成される。
このように、第１共鳴器２１１のネック２１１１は、第１拡張室１１１の内部に突出しており、第１共鳴器２１１に連結された第１拡張室１１１の内部空気が第１共鳴器２１１のネック２１１１の孔に流入され、このように流入された空気は、第１共鳴器２１１のネック２１１１の孔から、第１共鳴器２１１に連結された第１拡張室１１１の内部に排出される。同様に、第２共鳴器２１２のネック２１２１は、第３拡張室１１３の内部に突出しており、第２共鳴器２１２に連結された第３拡張室１１３の内部空気が、第２共鳴器２１２のネック２１２１の孔に流入され、このように流入された空気は、第２共鳴器２１２のネック２１２１の孔から、第２共鳴器２１２に連結された第３拡張室１１３の内部に排出される。

数式２に表したように、第１共鳴器２１１のネック２１１１の長さ及び空洞２１１２の体積は、第１共鳴器２１１が低減しようとする周波数帯域の中心周波数、すなわち、拡張室１１１,１１２,１１３によって低減されるノイズの周波数帯域とは異なる周波数帯域の中心周波数の大きさに反比例し、第１共鳴器２１１のネック２１１１の断面積の大きさは、第１共鳴器２１１が低減しようとする周波数帯域の中心周波数の大きさに比例する。同様に、第２共鳴器２１２のネック２１２１の長さ及び空洞２１２２の体積は、第２共鳴器２１２が低減しようとする周波数帯域の中心周波数、すなわち、拡張室１１１,１１２,１１３によって低減されるノイズの周波数帯域とは異なる周波数帯域の中心周波数の大きさに反比例し、第２共鳴器２１２のネック２１２１の断面積の大きさは、第２共鳴器２１２が低減しようとする周波数帯域の中心周波数の大きさに比例する。

したがって、消音器１００の設計者は、第１共鳴器２１１のネック２１１１の長さ及び断面積、空洞２１１２の体積を調整することによって、設計者が選定した周波数、例えば、２ｋＨｚの共鳴周波数を有する共鳴器を具現できる。同様に、消音器１００の設計者は、第２共鳴器２１２のネック２１２１の長さ及び断面積、空洞２１２２の体積を調整することによって、設計者が選定した周波数、例えば、１ｋＨｚの共鳴周波数を有する共鳴器を具現できる。例えば、第１共鳴器２１１のネックの長さを６ｍｍ、ネックの内径を２ｍｍ、空洞の体積を４１１ｍｍ^３とする場合、第１共鳴器２１１は、１９３１Ｈｚの共鳴周波数を有する。また、第２共鳴器２１２のネックの長さを１０ｍｍ、ネックの内径を２ｍｍ、空洞の体積を９１２ｍｍ^３とする場合、第２共鳴器２１２は、１００４Ｈｚの共鳴周波数を有する。

前述したように、図１に示された燃料電池システムは、携帯用小型燃料電池システムであって、図３Ａ及び図３Ｂに示された消音器１００は、燃料電池システムの他の装置が占め、残された空間に設置されねばならないため、一般的な燃料電池システムに装着される消音器に比べて、はるかに小さい。一方、拡張室１１１,１１２,１１３は、その内部体積が大きいほど、透過損失が大きくなる。すなわち、図３Ａ及び図３Ｂに示された消音器１００に許容された空間内で、拡張室１１１,１１２,１１３の体積を最大限大きくするために、拡張室１１１,１１２,１１３及び共鳴器２１１,２１２の空洞２１１２,２１２２は、消音器１００の内部空間内に遊休空間がないように形成されねばならない。図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、消音器１００の内部空間が複数の隔壁によって分割されることによって、拡張室１１１,１１２,１１３及び共鳴器２１１,２１２の空洞２１１２,２１２２が形成される。

このように、拡張室１１１,１１２,１１３及び共鳴器２１１,２１２の空洞２１１２,２１２２は、消音器１００の内部空間が複数の隔壁によって分割されることによって形成された空間であるため、拡張室１１１,１１２,１１３及び空洞２１１２,２１２２は、隔壁を共有し、その結果、消音器１００の内部空間内に遊休空間がなくなる。ここで、隔壁の数は、拡張室１１１,１１２,１１３の数と、共鳴器２１１,２１２の空洞２１１２,２１２２の数との和に比例する。すなわち、拡張室１１１,１１２,１１３の数と、共鳴器２１１,２１２の空洞２１１２,２１２２の数とが増加するほど、隔壁の数も増加する。図３Ａ及び図３Ｂに示された消音器１００では、３個の拡張室１１１,１１２,１１３及び２個の空洞２１１２,２１２２を形成するために、６個の隔壁が使われた。
前述したように、第２共鳴器２１２の目標共鳴周波数は、第１共鳴器２１１の目標共鳴周波数の半分に当たる。共鳴器のネックの長さ及び断面積の調整によって、この共鳴器の共鳴周波数は調整されるが、消音器１００の設計者が所望する共鳴周波数に合わせるには、限界がある。これは、第２共鳴器２１２の空洞２１２２の体積が、第１共鳴器２１１の体積のほぼ２倍になると、目標共鳴周波数を有する第１共鳴器２１１及び第２共鳴器２１２が容易に具現される可能性があるということを意味する。図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、第１共鳴器２１１の空洞２１１２は、一つの拡張室１１１と一つの隔壁とを共有し、第２共鳴器２１２の空洞２１２２は、二つの拡張室１１２,１１３と二つの隔壁とを共有する。このように、３個の拡張室１１１,１１２,１１３の形態及び体積がほぼ同じである場合、第１共鳴器２１１の空洞２１１２は、一つの拡張室１１１と一つの隔壁とを共有し、第２共鳴器２１２の空洞２１２２は、さらに多い二つの拡張室１１２,１１３と二つの隔壁とを共有することによって、第２共鳴器２１２の空洞２１２２の体積は、第１共鳴器２１１の体積のほぼ２倍になる。

図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、第１拡張室１１１と第２拡張室１１２との間の隔壁に挿入された第１中間管１１１２の入口は、第１拡張室１１１の内部に位置し、第１中間管１１１２の出口は、第２拡張室１１２の内部に位置する。第２拡張室１１２と第３拡張室１１３との間の隔壁に挿入された第２中間管１１２３の入口は、第２拡張室１１２の内部に位置し、第２中間管１１２３の出口は、第３拡張室１１３の内部に位置する。したがって、第２拡張室１１２の内部には、第１中間管１１１２の出口と第２中間管１１２３の入口とが位置している。図３Ａ及び図３Ｂに示された実施形態では、第２拡張室１１２の内部に流れる空気のノイズをさらに低減させるために、消音器１００の設計者は、第１中間管１１１２の出口端が第２中間管１１２３の入口端よりも、第２拡張室１１２と第３拡張室１１３との間の隔壁に近く位置するように、第１中間管１１１２の長さ及び第２中間管１１２３の長さを調整することができる。

このように、第１中間管１１１２の出口端が、第２中間管１１２３の入口端よりも、第２拡張室１１２と第３拡張室１１３との間の隔壁に近く位置することによって、第１中間管１１１２の出口から第２拡張室１１２の内部に排出された空気は、逆流する形態で第２中間管１１２３の入口に流入される。第１中間管１１１２の出口から第２拡張室１１２の内部に排出された空気は、順方向に移動し、第２拡張室１１２と第３拡張室１１３との間の隔壁に反射して逆方向に移動する。次いで、このように逆方向に移動する空気は、第１拡張室１１１と第２拡張室１１２との間の隔壁で反射して、再び順方向に移動する。第１中間管１１１２の長さ及び第２中間管１１２３の長さの調整によって、第２拡張室１１２の内部で、順方向の空気及び逆方向の空気が、互いに逆相ないし逆相に近い位相を有する場合、順方向の空気の音圧と逆方向の空気の音圧とは、互いに相殺されて低減する。

図４は、本発明の一実施形態による消音器１００の内部での空気の流れを示した図面である。図４を参照すると、入口管１１１０を通じて第１拡張室１１１の内部に空気が流入され、第１拡張室１１１の内部の空気は、第１共鳴器２１１のネック２１１１の孔に流入され、このように流入された空気は、第１共鳴器２１１のネック２１１１の孔から再び第１拡張室１１１の内部に排出される。第１拡張室１１１の内部の空気は、第１中間管１１１２を通じて第２拡張室１１２の内部に流入され、このように流入された空気は、順方向に移動し、第２拡張室１１２と第３拡張室１１３との間の隔壁で反射されて逆方向に移動する。このように逆方向に移動する空気は、第１拡張室１１１と第２拡張室１１２との間の隔壁で反射されて再び順方向に移動し、第２中間管１１２３を通じて第３拡張室１１３の内部に流入される。第３拡張室１１３の内部の空気は、第２共鳴器２１２のネック２１２１の孔に流入され、このように流入された空気は、第２共鳴器２１２のネック２１２１の孔から再び第３拡張室１１３の内部に排出される。

図５Ａ及び図５Ｂは、本発明の他の実施形態による消音器１００の内部形状を示した図面である。図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、消音器１００は、２個の拡張室及び１個の共鳴器で構成される。図３Ａ及び図３Ｂに示された実施形態による消音器１００は、消音器１００の空間の限界を克服しつつ透過損失を高めるために、３個の拡張室１１１,１１２,１１３を有する。図５Ａ及び図５Ｂに示された実施形態による消音器１００の使用環境が、図３Ａ及び図３Ｂに示された実施形態による消音器１００の使用環境よりも低い透過損失を要求する場合、図５Ａ及び図５Ｂに示されたように、消音器１００は、２個の拡張室のみを備えることもできる。また、このような２個の拡張室を通過した空気のノイズに対して、再び低減されねばならない目標周波数の数が一つの場合、図５Ａ及び図５Ｂに示されたように、消音器１００は、１個の共鳴器のみを備えることもできる。図５Ａ及び図５Ｂに示された共鳴器の空洞の体積は、隔壁の移動によって調整される。２個の拡張室を通過した空気のノイズに対して、再び低減されねばならない目標周波数が２個である場合、２個の拡張室に２個の共鳴器を設置することもできる。

図６Ａ及び図６Ｂは、本発明のさらなる他の実施形態による消音器１００の内部形状を示した図面である。図６Ａ及び図６Ｂを参照すると、消音器１００は、４個の拡張室及び２個の共鳴器で構成される。図３Ａ及び図３Ｂに示された実施形態による消音器１００は、消音器１００の空間の限界を克服しつつ透過損失を高めるために、３個の拡張室１１１,１１２,１１３を有する。図５Ａ及び図５Ｂに示された実施形態による消音器１００の使用環境が、図３Ａ及び図３Ｂに示された実施形態による消音器１００の使用環境よりも高い透過損失を要求する場合、図６Ａ及び図６Ｂに示されたように、消音器１００は、４個の拡張室を備えることもできる。特に、図５Ａ及び図５Ｂに示された実施形態による消音器１００は、透過損失をさらに高めるために、図５Ａ及び図５Ｂに示されたように、消音器１００の内部の下部空間のうち一部を、共鳴器の空洞に割り当てず、拡張室の空間に割り当てることもできる。図５Ａ及び図５Ｂに示されたように、消音器１００は、２個の共鳴器を備えることができる。但し、４個の拡張室を通過した空気のノイズに対して、再び低減されねばならない目標周波数の個数が、３個である場合、図６Ａ及び図６Ｂに示された２個の共鳴器以外に、一つの共鳴器を追加的に設置することもできる。

図７Ａないし図７Ｄは、図３Ａ及び図３Ｂに示された消音器１００のケースの一例を示した図面であり、図７Ａは、消音器１００のケースの外部形状の正面図であり、図７Ｂは、消音器１００のケースの外部形状の側面図であり、図７Ｃは、消音器１００のケースの外部形状の斜視図であり、図７Ｄは、消音器１００のケースの内部形状の正面図である。図７Ａないし図７Ｄを参照すると、消音器１００のケースは、図１に示された燃料電池システムの内部に安定的に装着させるための形状を有しており、燃料電池システムの内部の装置を支持する内部フレームと結合するための端子が設けられている。例えば、消音器１００のケースは、燃料電池システムの内部形状、すなわち、消音器１００に割り当てられた空間の形状に対応する形状を有する。

図８は、図７Ａないし図７Ｄに示された消音器１００のケース装着の様子を示した図面である。図８を参照すると、空気ポンプ４１の出口と消音器１００の入口管１１１０とが結合され、燃料電池１０のカソード側の入口と消音器１００の出口管１１３０とが結合されている。図８に示されたように、空気ポンプ４１の出口と消音器１００の入口管１１１０とは、空気ポンプ４１の出口が消音器１００の入口管１１１０に挿入される形態で結合されている。また、燃料電池１０のカソード側の入口と消音器１００の出口管１１３０とは、燃料電池１０のカソード側の入口が、消音器１００の出口管１１３０に挿入された形態で結合されている。図８に示されたように、消音器１００のケースの端子は、燃料電池システムの内部フレームと結合され、燃料電池システムの内部で、消音器１００を固定して位置させている。

図９は、図３Ａ及び図３Ｂに示された消音器１００の適用前及び適用後のノイズ測定結果を示すグラフである。図９には、燃料電池システムから１０ｍ離れた地点で燃料電池システムのノイズを測定し、このように測定されたノイズから２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚの周波数帯域で、１／３オクターブバンド単位で検出された音圧レベルが示されている。前述したように、軍用規格は、軍用装置から１０ｍ離れた地点で５０Ｈｚ〜１０ｋＨｚの周波数帯域で、１／３オクターブバンド単位の特定音圧レベル以下のノイズのみを許容する。図９を参照すると、５０Ｈｚ〜１０ｋＨｚの周波数帯域には、１／３オクターブバンドの各周波数ごとに３対のバーが示されている。この３対のバーのうち、左側バーは、燃料電池システムに消音器１００が適用される前に測定されたノイズを表し、中間バーは、燃料電池システムに消音器１００が適用された後に測定されたノイズを表し、右側バーは、軍用規格の音圧レベルを表す。

図９に示されたように、消音器１００が装着される前の燃料電池システムのノイズは、５０Ｈｚ〜５００Ｈｚの周波数帯域では、軍用規格のノイズ条件を満たしているが、５００Ｈｚ〜１０ｋＨｚの周波数帯域では、軍用規格のノイズ条件を満たしていさないことが分かる。特に、約５０Ｈｚ付近の低周波数帯域で燃料電池システムのノイズの音圧レベルは、軍用規格の音圧レベルよりはるかに低いため、この周波数帯域では、音圧レベルが多少上昇しても、軍用規格を満たすことができる。前述したように、図３Ａ及び図３Ｂに示された消音器１００の拡張室１１１,１１２,１１３は、１.５ｋＨｚ以降の周波数帯域のノイズに対しては、ノイズ低減能に優れるが、５００Ｈｚ〜１.５ｋＨｚの周波数帯域のノイズに対しては、ノイズ低減能が落ちる。このように、５００Ｈｚ〜１.５ｋＨｚの周波数帯域のノイズ低減能を犠牲にして、１.５ｋＨｚ以降の周波数帯域のノイズ低減能を高めることによって、軍用規格を満たすための手段として、前述した実施形態では、複数の拡張室１１１,１１２,１１３を採用している。

また、前述したように、複数の拡張室１１１,１１２,１１３のみでは、軍用規格のノイズ条件を満たすことができないため、前述した実施形態では、約２ｋＨｚの共鳴周波数を有する第１共鳴器２１１と、約１ｋＨｚの共鳴周波数を有する第２共鳴器２１２とを採用している。図９に示されたように、第１共鳴器２１１によって、２ｋＨｚを中心とする１４００Ｈｚ〜２６００Ｈｚの周波数帯域で音圧レベルが低下し、第２共鳴器２１２によって、１ｋＨｚを中心とする７００Ｈｚ〜１３００Ｈｚの周波数帯域で音圧レベルが低下する。
一方、前述した拡張室１１１,１１２,１１３及び共鳴器２１１,２１２のみでは、軍用規格のノイズ条件を完全に満たすことができない。図９に示されたように、図３Ａ及び図３Ｂに示された消音器１００によって、５００Ｈｚ〜２.５ｋＨｚの周波数帯域の音圧レベルが大きく低下したが、依然として軍用規格のノイズ条件を満たさない周波数帯域があるということが分かる。これは、図３Ａ及び図３Ｂに示された消音器１００以外の他のノイズ低減手段によって解決される。例えば、空気ポンプ４１の自体振動によって発生するノイズは、空気ポンプ４１の装着方式を改善することによって解決される。

図１０Ａ及び図１０Ｂは、図１に示された空気ポンプ４１の装着方式を示した図面である。図１０Ａには、空気ポンプ４１及びこれと一体型に結合されているホルダー４１４が示されている。図１０Ｂには、空気ポンプ４１が燃料電池システムの内部フレームに装着されている様子が示されている。図１０Ａに示したように、空気ポンプ４１の上部及び下部のそれぞれには、空気ポンプ４１を燃料電池システムに装着するためのホルダー４１１が結合されている。空気ポンプ４１の上部に結合されたホルダー４１１には、燃料電池システムの内部フレームと結合するための２個の端子が設けられている。同様に、空気ポンプ４１の下部に結合されているホルダー４１１にも、燃料電池システムの内部フレームと結合するための２個の端子が設けられている。空気ポンプ４１の自体振動によって発生するノイズを低減するために、この端子のそれぞれには、中央にＸ字状のクラック(crack)のある円筒状のゴムパッキングが押し込まれている。

図１０Ａを参照すると、空気ポンプ４１の自体振動によって発生するノイズを低減するために、空気ポンプ４１と空気ポンプ４１のホルダーとの間には、輪状のゴムパッキングが挿入されている。図１０Ｂを参照すると、空気ポンプ４１のホルダー４１１と燃料電池システムの内部フレームとの間には、円筒状のゴムパッキングが挿入されている。空気ポンプ４１のホルダーの各端子に押し込まれたゴムパッキングのクラックを通じてボルトとナットとを締結することによって、空気ポンプ４１のホルダーは、燃料電池システムの内部フレームに装着される。
空気ポンプ４１と空気ポンプ４１のホルダー４１１との間に挿入されたゴムパッキングの硬度は、空気ポンプ４１のホルダー４１１と燃料電池システムの内部フレームとの間に挿入されたゴムパッキングの硬度よりも高くしている。例えば、空気ポンプ４１と空気ポンプ４１のホルダー４１１との間に挿入されたゴムパッキングの硬度は、７０％であり、空気ポンプ４１のホルダー４１１と燃料電池システムの内部フレームとの間に挿入されたゴムパッキングの硬度は、３０％である。空気ポンプ４１の固定のために、空気ポンプ４１と空気ポンプ４１のホルダー４１１とは、一体型に結合されることが望ましい。したがって、空気ポンプ４１と空気ポンプ４１のホルダー４１１との間には、さらに高い硬度のゴムパッキングが挿入される。一方、空気ポンプ４１のホルダー４１１と燃料電池システムの内部フレームとは、端子に押し込まれたゴムパッキングのクラックを通じて、ボルトとナットとを締結することによって結合されるため、ゴムパッキングの硬度が低いとしても、空気ポンプ４１の固定に大きく影響を与えない。したがって、空気ポンプ４１のホルダーと燃料電池システムの内部フレームとの間には、空気ポンプ４１の振動を最大限減らすために、さらに低い硬度のゴムパッキングが挿入される。
以上、本発明について、その望ましい実施形態を中心に説明した。当業者は、本発明が本発明の本質的な特性から離脱しない範囲で変形された形態に具現される可能性があるということが分かる。したがって、開示した実施形態は、限定的な観点ではなく、説明的な観点で考慮されねばならない。本発明の範囲は、前述した説明ではなく、特許請求の範囲に示されており、それと同等な範囲内にあるすべての差異点は、本発明に含まれていると解釈されねばならない。

本発明は、燃料電池システム、特に、携帯用燃料電池システムに好適に適用される。

１１１,１１２,１１３ 拡張室
１１１０ 入口管
１１１２ 第１中間管
１１２３ 第２中間管
１１３０ 出口管
２１１,２１２ 共鳴器
２１１１,２１２１ ネック
２１１２,２１２２ 空洞
４１１ ホルダー

Claims (14)

1. 燃料電池システムに装着される消音器において、
   前記燃料電池システムの所定装置に連結され、前記所定装置から排出された空気のノイズを連鎖的に低減する複数の拡張室と、
   前記拡張室のうち少なくとも一つの拡張室に連結され、前記少なくとも一つの拡張室から流入された空気のノイズを、前記拡張室によって低減されるノイズの周波数帯域とは異なる周波数帯域で低減する少なくとも一つの共鳴器と、
   を備え、
   前記拡張室のうちいずれか一つは、前記所定装置から空気が流入される入口管を備え、前記拡張室のうち前記入口管を備えた拡張室とは異なる他の一つは、前記拡張室へ流入された空気が排出される出口管を備え、前記拡張室の間には、中間管が挿入されていることを特徴とする消音器。
2. 前記拡張室及び前記少なくとも一つの共鳴器の空洞は、前記消音器の内部空間が複数の隔壁によって分割されることによって形成された空間であることを特徴とする請求項１に記載の消音器。
3. 前記各共鳴器のネックの長さは、前記拡張室によって低減されるノイズの周波数帯域とは異なる周波数帯域の中心周波数の大きさに反比例し、前記各共鳴器のネックの断面積の大きさは、前記拡張室によって低減されるノイズの周波数帯域とは異なる周波数帯域の中心周波数の大きさに比例することを特徴とする請求項２に記載の消音器。
4. 前記少なくとも一つの共鳴器の第１共鳴器の空洞は、前記拡張室のうち少なくとも一つの拡張室及び前記隔壁のうち一部を共有し、第２共鳴器の空洞は、前記少なくとも一つの拡張室の数よりも多い数の他の拡張室及び前記隔壁のうち一部を共有することを特徴とする請求項２に記載の消音器。
5. 前記隔壁の数は、前記拡張室の数と前記少なくとも一つの共鳴器の空洞の数との和に比例することを特徴とする請求項２に記載の消音器。
6. 前記空洞の体積は、前記拡張室によって低減されるノイズの周波数帯域とは異なる周波数帯域の中心周波数の大きさに反比例することを特徴とする請求項２に記載の消音器。
7. 前記拡張室のうち第１拡張室と第２拡張室との間の第１隔壁に挿入された第１中間管の出口端が、前記第２拡張室と第３拡張室との間の第２隔壁に挿入された第２中間管の入口端よりも前記第２隔壁に隣接して位置することによって、前記第１中間管の出口から前記第２拡張室の内部へ排出された空気は、逆流する形態で前記第２中間管の入口に流入されることを特徴とする請求項２に記載の消音器。
8. 前記少なくとも一つの共鳴器の各共鳴器のネックは、前記各共鳴器に連結された拡張室の内部に突出しており、前記各共鳴器に連結された拡張室の内部空気が前記各共鳴器のネックの孔に流入され、前記流入された空気は、前記各共鳴器のネックの孔から、前記各共鳴器に連結された拡張室の内部へ排出されることを特徴とする請求項１に記載の消音器。
9. 前記所定装置は、前記燃料電池システムの燃料電池へ空気を供給する空気ポンプであり、前記出口管は、前記燃料電池システムの燃料電池のカソード側の入口に連結され、前記出口管から排出された空気は、前記燃料電池のカソード側の入口に流入されることを特徴とする請求項１に記載の消音器。
10. 燃料を利用して電力を生産する燃料電池と、
    前記燃料電池に少なくとも燃料及び空気を供給するＢＯＰと、
    前記ＢＯＰの空気ポンプと前記燃料電池のカソード側の入口との間に挿入され、前記空気ポンプから排出された空気のノイズを低減する消音器と、
    を備えたことを特徴とする燃料電池システム。
11. 前記消音器は、前記空気ポンプから排出された空気のノイズを連鎖的に低減する複数の拡張室を備えたことを特徴とする請求項１０に記載の燃料電池システム。
12. 前記消音器は、前記拡張室のうち少なくとも一つの拡張室に連結され、前記少なくとも一つの拡張室から流入された空気のノイズを、前記拡張室によって低減されるノイズの周波数帯域とは異なる周波数帯域で低減する少なくとも一つの共鳴器をさらに備えたことを特徴とする請求項１１に記載の燃料電池システム。
13. 前記空気ポンプと前記空気ポンプのホルダーとの間には、第１ゴムパッキングが挿入されており、前記ホルダーと前記燃料電池システムの内部フレームとの間には、第２ゴムパッキングが挿入されていることを特徴とする請求項１０に記載の燃料電池システム。
14. 前記第１ゴムパッキングの硬度は、前記第２ゴムパッキングの硬度よりも高いことを特徴とする請求項１３に記載の燃料電池システム。