JP4291686B2 - Exhaust system - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池自動車に使用して好適な排気装置に関し、詳細には、マフラー内に溜まる凝縮水を有効に利用して消音効果を高める技術に関する。   The present invention relates to an exhaust device suitable for use in a fuel cell vehicle, and more particularly, to a technique for enhancing the noise reduction effect by effectively using condensed water accumulated in a muffler.

近年、環境問題の観点から有害な排気ガスを生ずることのない燃料電池自動車が注目されてきている。この燃料電池自動車は、水素と酸素の化学反応による電気エネルギによって駆動力を得るもので、前記化学反応によって生じた水蒸気を、排気管を通してマフラーへと送り出し大気中に排出するものである。   In recent years, fuel cell vehicles that do not generate harmful exhaust gas from the viewpoint of environmental problems have attracted attention. This fuel cell vehicle obtains a driving force by electric energy generated by a chemical reaction between hydrogen and oxygen, and sends water vapor generated by the chemical reaction to a muffler through an exhaust pipe and discharges it into the atmosphere.

このため、このような燃料電池自動車に用いられる前記排気管やマフラー等を有する排気装置では、ガソリン等を燃料とする自動車の排気装置に比べて排気中の凝縮水がマフラー内に溜まり易くなる傾向にある。   For this reason, in the exhaust device having the exhaust pipe, the muffler, etc. used in such a fuel cell vehicle, the condensed water in the exhaust tends to accumulate in the muffler more easily than the exhaust device of the vehicle using gasoline or the like as fuel. It is in.

このように、排気中に含まれる凝縮水が排気装置内に多量に溜まると、排気装置内にグラスウール等からなる吸音材が充填されている場合、この吸音材が凝縮水を多量に吸水するため、本来吸音材が有するべき空気層の占有面積(つまり、体積)が縮小され、吸音効果を著しく低下させるおそれがある。また、排気装置内に吸音材が充填されていない場合においても、耐腐食性を低下させたり、異音を発生させたり、凝縮水の凝固によって亀裂を発生させたりする問題を引き起こすことが懸念されている。   Thus, if a large amount of condensed water contained in the exhaust gas is accumulated in the exhaust device, if the sound absorbing material made of glass wool or the like is filled in the exhaust device, the sound absorbing material absorbs a large amount of condensed water. The occupied area (that is, volume) of the air layer that the sound absorbing material should originally have is reduced, which may significantly reduce the sound absorbing effect. In addition, even when the exhaust system is not filled with a sound absorbing material, there is a concern that it may cause problems such as reduced corrosion resistance, abnormal noise, and cracking due to condensation of condensed water. ing.

このような問題を解決する1つの手法として、従来、例えば特許文献1のように、排気管に凝縮水排出用のU字型チューブでなるドレン部を設け、このドレン部から凝縮水を排出することにより、排気装置内に凝縮水が溜まったり、それに起因して吸音材に凝縮水が吸水されたりするのを防止するようにした技術が考案されている。   As one method for solving such a problem, conventionally, as in Patent Document 1, for example, a drain part made of a U-shaped tube for discharging condensed water is provided in the exhaust pipe, and condensed water is discharged from this drain part. Thus, a technique has been devised that prevents condensed water from accumulating in the exhaust device and causing the sound absorbing material to absorb condensed water.

また、他の手法として、前記マフラーにおけるエンドプレートまたは当該マフラー内を仕切るバッフル等に小孔を穿設し、これら小孔から消音の妨げになる凝縮水を排出する技術が考案されている。
特開平10−30813号公報(第3頁及び第4頁、第1図など参照)
As another method, a technique has been devised in which small holes are formed in an end plate of the muffler or a baffle partitioning the inside of the muffler, and condensed water that hinders noise reduction is discharged from these small holes.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-30813 (refer to pages 3 and 4 and FIG. 1)

かかる特許文献1の技術では、前記ドレン部は常閉弁手段を備え、当該ドレン部から排気ガスが排出されるのを防止するようになっているとともに、ドレン部に所定量の凝縮水が溜まると、この常閉弁手段が開状態になってドレン部に溜まった凝縮水を排出するようになっている。   In the technique of Patent Document 1, the drain part is provided with a normally closed valve means to prevent exhaust gas from being discharged from the drain part, and a predetermined amount of condensed water accumulates in the drain part. Then, the normally closed valve means is opened and the condensed water accumulated in the drain portion is discharged.

ところが、排気管内の排気に起因する騒音は、水を透過してしまう性質を有しているため、この騒音がドレン部から排出される凝縮水を透過し、この凝縮水とともに消音されないまま大気へ放出されてしまう可能性がある。   However, since the noise caused by the exhaust in the exhaust pipe has a property of permeating water, this noise permeates the condensed water discharged from the drain portion, and goes into the atmosphere without being silenced together with the condensed water. There is a possibility of being released.

そして、このような場合、車内騒音および車外騒音を引き起こす原因となるおそれがあり、結果的に排気装置として必要な消音効果を低下させかねない未だ不十分な問題がある。   In such a case, there is a risk of causing in-vehicle noise and outside-vehicle noise. As a result, there is still an inadequate problem that may reduce the silencing effect necessary for the exhaust device.

また、上述した他の手法では、前記エンドプレートまたはバッフルの小孔を多く設け過ぎた場合、これら小孔における気流音発生寄与率が増大してしまうばかりでなく、これら小孔から吸音材が飛散するおそれもあり、上述した問題の解決策としては不十分である。   In addition, in the other methods described above, if too many small holes are provided in the end plate or the baffle, not only does the contribution of airflow noise generation in these small holes increase, but sound absorbing material is scattered from these small holes. This is not sufficient as a solution to the above problem.

このように、吸音材を充填してなるマフラーにおいて、多量の凝縮水が溜まることに起因した吸音性能低下の防止を図るため、マフラーにおける拡張室容積を拡大することも考えられるが、今現在、拡張室容積および吸音材線径、密度などは設計上固定されていることから、その設計範囲、容積において奏する消音効果には限りがあり、それ以上の消音効果を期待するのは困難な状況にある。   In this way, in the muffler filled with the sound absorbing material, in order to prevent the sound absorption performance from being reduced due to the accumulation of a large amount of condensed water, it is conceivable to expand the expansion chamber volume in the muffler. Since the expansion chamber volume, sound absorbing material wire diameter, density, etc. are fixed by design, the silencing effect that can be achieved in the design range and volume is limited, and it is difficult to expect further silencing effect. is there.

そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、排気中の凝縮水を有効活用するとともに、排気に起因した騒音の消音効果を格段と向上させることができる排気装置を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an exhaust device that can effectively improve the silencing effect of noise caused by exhaust gas while effectively utilizing condensed water in the exhaust gas. The purpose is to do.

請求項1に記載の発明は、燃料電池スタックを動力源として備える燃料電池自動車に用いられ、上記燃料電池スタックにて発生した水蒸気からなる排気を流通する排気管と、この排気管に接続され上記排気に起因する騒音を低減するマフラーと、上記マフラー内に設けられ上記騒音を吸収するための吸音材を充填してなる吸音室とを有し、上記排気を大気へと排出する排気装置において、上記排気中に含まれる凝縮水を上記吸音室に所定量溜めるための水量調整孔が、上記マフラー内に上記吸音室を形成するためのエンドプレートまたはバッフルに設けられたことを特徴とする。   The invention according to claim 1 is used in a fuel cell vehicle equipped with a fuel cell stack as a power source, and is connected to the exhaust pipe and connected to the exhaust pipe. In an exhaust system that has a muffler that reduces noise caused by exhaust and a sound absorbing chamber that is provided in the muffler and is filled with a sound absorbing material for absorbing the noise, and that exhausts the exhaust to the atmosphere. A water amount adjusting hole for collecting a predetermined amount of condensed water contained in the exhaust gas in the sound absorbing chamber is provided in an end plate or a baffle for forming the sound absorbing chamber in the muffler.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の排気装置であって、上記吸音室に溜める上記凝縮水の所定量が、上記マフラーにおける上記吸音室の体積の10〔%〕乃至30〔%〕でなることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, there is provided the exhaust system according to the first aspect, wherein the predetermined amount of the condensed water accumulated in the sound absorbing chamber is 10% to 30% of the volume of the sound absorbing chamber in the muffler. %].

請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の排気装置であって、上記マフラーの上記水量調整孔に、上記吸音材の飛散を防止する飛散防止手段を設けたことを特徴とする。   Invention of Claim 3 is the exhaust apparatus of Claim 1 or 2, Comprising: The said water amount adjustment hole of the said muffler provided the scattering prevention means which prevents the scattering of the said sound-absorbing material, It is characterized by the above-mentioned. To do.

請求項1に記載の発明によれば、排気中に含まれる凝縮水を吸音室に所定量溜めるための水量調整孔が、マフラー内に吸音室を形成するためのエンドプレートまたはバッフルに設けられたことにより、排気とともに吸音室に送り込まれた凝縮水は、前記所定量に達するまで排水されることなく、この所定量を超えると前記水量調整孔から排水される。この吸音室内に溜まった凝縮水は、当該吸音室内に充填された吸音材に吸水され、その後、毛細管現象によって吸音材全体へと行き届き、いわば吸音膜として機能する。そして、この凝縮水による吸音膜が、排気の排出に伴って生じる騒音の高周波成分を吸収するクッションとしての役目を果たすため、凝縮水を積極的に排出していた従来の排気装置に比べ、より効果的に騒音を低減することができ、凝縮水を当該騒音の低減作用に有効的に用いることができる。かくして、本発明によれば、排気中の凝縮水を有効活用するとともに、排気に起因した騒音の消音効果を格段と向上させることができる。   According to the first aspect of the present invention, the water amount adjusting hole for accumulating a predetermined amount of condensed water contained in the exhaust gas in the sound absorbing chamber is provided in the end plate or the baffle for forming the sound absorbing chamber in the muffler. Thus, the condensed water fed into the sound absorption chamber together with the exhaust is not drained until the predetermined amount is reached, and is drained from the water amount adjusting hole when the predetermined amount is exceeded. The condensed water accumulated in the sound absorbing chamber is absorbed by the sound absorbing material filled in the sound absorbing chamber, and then reaches the entire sound absorbing material by a capillary phenomenon, which functions as a sound absorbing film. And since the sound absorption film by this condensed water serves as a cushion that absorbs the high-frequency component of the noise generated along with the discharge of the exhaust, compared to the conventional exhaust device that actively discharged the condensed water, Noise can be effectively reduced, and condensed water can be effectively used for the noise reduction action. Thus, according to the present invention, the condensate in the exhaust gas can be effectively used, and the noise reduction effect caused by the exhaust gas can be significantly improved.

請求項2に記載の発明によれば、吸音室に溜める凝縮水の所定量が、マフラーにおける吸音室の体積の10〔%〕乃至30〔%〕でなるようにしたことにより、この凝縮水が吸音室内に蓄積される量が所定範囲内に抑制され、凝縮水によって吸音室内の吸音材に形成される吸音膜を最適化することができるため、吸音材による騒音の吸音作用を劣らせることなく、この騒音を効果的に低減させることができる。   According to the second aspect of the present invention, the predetermined amount of the condensed water accumulated in the sound absorbing chamber is 10% to 30% of the volume of the sound absorbing chamber in the muffler. The amount accumulated in the sound absorbing chamber is suppressed within a predetermined range, and the sound absorbing film formed on the sound absorbing material in the sound absorbing chamber by the condensed water can be optimized, so that the sound absorbing action of noise by the sound absorbing material is not degraded. This noise can be effectively reduced.

請求項3に記載の発明によれば、マフラーの水量調整孔に、吸音材の飛散を防止する飛散防止手段を設けたので、この水量調整孔から吸音材が飛散するのを防止することができる。また、本発明によれば、この飛散防止手段が水量調整孔に設けられていることにより、当該水量調整孔を排気が通過することに起因する気流音の発生寄与率を低減することもできる。   According to the invention described in claim 3, since the scattering prevention means for preventing the scattering of the sound absorbing material is provided in the water amount adjusting hole of the muffler, it is possible to prevent the sound absorbing material from scattering from the water amount adjusting hole. . In addition, according to the present invention, since the scattering prevention means is provided in the water amount adjustment hole, it is possible to reduce the contribution rate of airflow noise caused by exhaust passing through the water amount adjustment hole.

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.

「排気装置の構成」
図1〜図3は、本発明にかかる排気装置の一実施形態を示し、図1は本発明にかかる排気装置の全体構成図、図2は図1の排気装置における要部(マフラー)を拡大して示す斜視図、図3は図2におけるA−A断面を示す断面図である。
“Exhaust system configuration”
1 to 3 show an embodiment of an exhaust device according to the present invention, FIG. 1 is an overall configuration diagram of the exhaust device according to the present invention, and FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the AA cross section in FIG.

図1に示す燃料電池自動車の排気装置1においては、燃料電池のスタック部2に、排気管としての排気チューブ3を介して排水素燃焼器4が接続されている。この排水素燃焼器4には、排気チューブ3を介してフレキシブルチューブ5が接続され、当該フレキシブルチューブ5には、排気チューブ3を介してマフラー6の導入管7が接続されている。このとき、これらスタック部2、排水素燃焼器4およびフレキシブルチューブ5をそれぞれ接続する排気チューブ3同士と、排気チューブ3とマフラー6の導入管7との間には、各々接続用フランジ3aが介在されている。   In an exhaust device 1 for a fuel cell vehicle shown in FIG. 1, a waste hydrogen combustor 4 is connected to a stack portion 2 of the fuel cell via an exhaust tube 3 as an exhaust pipe. A flexible tube 5 is connected to the exhaust hydrogen combustor 4 via an exhaust tube 3, and an introduction pipe 7 of a muffler 6 is connected to the flexible tube 5 via an exhaust tube 3. At this time, connecting flanges 3a are interposed between the exhaust tubes 3 connecting the stack portion 2, the exhaust hydrogen combustor 4 and the flexible tube 5 and between the exhaust tube 3 and the introduction pipe 7 of the muffler 6, respectively. Has been.

そして、この排気装置1では、前記スタック部2にて水素と酸素との化学反応によって生じた水蒸気と排水素とからなる排気を排気チューブ3を介して排水素燃焼器4へと送給し、この排水素燃焼器4にて前記排気中の排水素を燃焼する。   In the exhaust device 1, exhaust gas composed of water vapor and exhaust hydrogen generated by the chemical reaction between hydrogen and oxygen in the stack unit 2 is sent to the exhaust hydrogen combustor 4 through the exhaust tube 3. The exhaust hydrogen combustor 4 burns the exhaust hydrogen in the exhaust.

この後、排気は、排気チューブ3を介してフレキシブルチューブ5を通り、導入管7を経てマフラー6内へと導かれ、当該マフラー6において凝縮水からなる液体と気体とに気液分離される。そして、気体部分はマフラー6の排出管8を介して大気中に放出され、液体部分、すなわち凝縮水はマフラー6内に所定量貯蔵され、当該所定量を超えた分は、後述する水量調整孔10(図2および図3参照)を介して外部に排出されるようになっている。   Thereafter, the exhaust gas passes through the flexible tube 5 through the exhaust tube 3, is introduced into the muffler 6 through the introduction tube 7, and is separated into a liquid and a gas composed of condensed water in the muffler 6. The gas portion is discharged into the atmosphere via the discharge pipe 8 of the muffler 6, and a liquid portion, that is, condensed water is stored in a predetermined amount in the muffler 6. 10 (see FIG. 2 and FIG. 3) is discharged to the outside.

ここで、このマフラー6は、図2および図3に示すように、上流の排気チューブ3と接続され送給される排気(水蒸気)を導入するための導入管7が設けられた一端側の端板6a(以下、これをエンドプレート6aと称する)と、マフラー6内に導入した排気を大気中に放出するための排出管8が設けられた他端側の端板6bと、これらエンドプレート6a、端板6bによって両端部を閉塞された円筒形状のいわゆる砲弾型でなるシェル6cとを有し、これらエンドプレート6a、端板6bおよびシェル6cと、前記導入管7および排出管8とがそれぞれ嵌合溶接によって接合されている。   Here, as shown in FIGS. 2 and 3, the muffler 6 is connected to the upstream exhaust tube 3 and is connected to the upstream exhaust tube 3 and provided with an introduction pipe 7 for introducing exhaust gas (water vapor). A plate 6a (hereinafter referred to as an end plate 6a), an end plate 6b on the other end side provided with a discharge pipe 8 for releasing the exhaust gas introduced into the muffler 6 into the atmosphere, and these end plates 6a A cylindrical shell 6c closed at both ends by an end plate 6b. The end plate 6a, the end plate 6b and the shell 6c, and the introduction pipe 7 and the discharge pipe 8 are respectively provided. They are joined by fitting welding.

また、シェル6cの外周における所定位置には、マフラー6を図外の車体へと取り付けるための取付用フック9が溶接法等の手法を用いて固定されているとともに、このマフラー6の内部には、図示を省略する吸音材が充填されてなる吸音室11が形成されている。さらに、導入管7と排気管8とを連通する排気チューブには、排気中の凝縮水を吸音室11内へ放出するための複数の放出孔7aが設けられている。   An attachment hook 9 for attaching the muffler 6 to the vehicle body outside the figure is fixed at a predetermined position on the outer periphery of the shell 6c by using a technique such as a welding method. A sound absorbing chamber 11 filled with a sound absorbing material (not shown) is formed. Further, the exhaust tube that communicates the introduction pipe 7 and the exhaust pipe 8 is provided with a plurality of discharge holes 7 a for discharging condensed water in the exhaust into the sound absorption chamber 11.

本実施形態の場合、マフラー6のエンドプレート6aには、マフラー6内に貯蔵された所定量を超える凝縮水を排出するための水量調整孔10が、例えば円形状で設けられている。また、水量調整孔10には、吸音室11内に充填された吸音材が飛散するのを防止するための飛散防止手段である飛散防止メッシュ、発泡金属またはステンレスワイヤ等でなる蓋Mが設けられている。但し、この蓋Mは、水量調整孔10を完全に密封するものではなく、凝縮水や排気を流通しつつ、吸音材の飛散を防止するものである。   In the case of this embodiment, the end plate 6a of the muffler 6 is provided with a water amount adjusting hole 10 for discharging condensed water exceeding a predetermined amount stored in the muffler 6, for example, in a circular shape. Further, the water amount adjusting hole 10 is provided with a lid M made of a scattering prevention mesh, foam metal, stainless steel wire or the like which is a scattering prevention means for preventing the sound absorbing material filled in the sound absorbing chamber 11 from scattering. ing. However, the lid M does not completely seal the water amount adjusting hole 10 but prevents scattering of the sound absorbing material while circulating condensed water or exhaust gas.

[実験による考察]
ここで、実際に本実施形態による排気装置1を使用したときの排気の流れを調べてみた。
[Experimental considerations]
Here, the exhaust flow when the exhaust device 1 according to the present embodiment was actually used was examined.

排気とともに吸音室11に送り込まれた凝縮水は、所定量に達するまで排水されることなく吸音室11内に貯水され、所定量を超えると前記水量調整孔10から排水される。このとき、このマフラー6内に貯蔵される凝縮水の水量は、吸音室11内の吸音材による凝縮水の吸水量と平均音響パワー密度との関係を示す図4(a)および(b)から見てわかるように、排気の排出に起因する騒音の周波数が200〔Hz〕〜1100〔Hz〕の領域では、消音効果は見受けられないものの、前記周波数が1100〔Hz〕〜2000〔Hz〕の領域では、前記吸水量が200〔cc〕〜500〔cc〕の範囲において、5〔dB〕〜10〔dB〕の消音効果が見受けられる。   The condensed water sent into the sound absorbing chamber 11 together with the exhaust gas is stored in the sound absorbing chamber 11 without being drained until a predetermined amount is reached, and is discharged from the water amount adjusting hole 10 when the predetermined amount is exceeded. At this time, the amount of condensed water stored in the muffler 6 is shown in FIGS. 4A and 4B showing the relationship between the amount of condensed water absorbed by the sound absorbing material in the sound absorbing chamber 11 and the average acoustic power density. As can be seen, in the region where the frequency of noise caused by exhaust emission is 200 [Hz] to 1100 [Hz], no silencing effect is observed, but the frequency is 1100 [Hz] to 2000 [Hz]. In the region, a silencing effect of 5 [dB] to 10 [dB] can be seen when the water absorption is in the range of 200 [cc] to 500 [cc].

但し、実際には抑制する騒音周波数にもよるが、通常、対象となる騒音が気流音であれば、排気チューブ3内を流れる排気の流量は約5〔m〕以下となるので、マフラー6において発生する気流音のピーク値となる1100〔Hz〕〜2000〔Hz〕程度の範囲を消音することをねらいとすればよい。なお、ここで言う平均音響パワー密度とは、ある周波数範囲の音の平均値を表すもので、各周波数の音のエネルギーレベルを平均化処理して得られる値のことである。 However, although it depends on the noise frequency to be actually suppressed, if the target noise is air flow noise, the flow rate of the exhaust gas flowing through the exhaust tube 3 is usually about 5 [m 3 ] or less, so the muffler 6 What is necessary is just to aim to mute the range of about 1100 [Hz] to 2000 [Hz], which is the peak value of the airflow noise generated in the above. In addition, the average sound power density said here represents the average value of the sound of a certain frequency range, and is a value obtained by averaging the energy level of the sound of each frequency.

このように、マフラー6内の吸音室11に200〔cc〕〜500〔cc〕(すなわち、マフラー6における吸音室11の体積の10〔%〕〜30〔%〕分)の凝縮水が溜まるようにすることにより、騒音の周波数と挿入損失との関係を表す図5から見てわかるように、実線で示される吸音室11内における凝縮水の貯水量(以下、これを吸水量と称する)が0〔cc〕である場合と比較して、破線で示される吸水量が305〔cc〕の場合や、一点鎖線で示される吸水量が429〔cc〕の場合および二点鎖線で示される吸水量457〔cc〕の場合では、マフラー6において排気の排出に伴って生じる騒音の消音効果を格段と向上させることができる。
なお、ここで言う挿入損失とは、排気の入り口側における騒音レベルと出口側における騒音レベルとの差であり、前記図5の場合、プラス側は入力音のレベルが減衰されるレベル、マイナス側は入力音のレベルが増加されることを示す。
In this way, 200 [cc] to 500 [cc] (that is, 10 [%] to 30 [%] of the volume of the sound absorbing chamber 11 in the muffler 6) are accumulated in the sound absorbing chamber 11 in the muffler 6. As can be seen from FIG. 5 showing the relationship between the noise frequency and the insertion loss, the amount of condensed water stored in the sound absorbing chamber 11 indicated by the solid line (hereinafter referred to as the amount of water absorption) is Compared to the case of 0 [cc], the amount of water absorption indicated by the broken line is 305 [cc], the amount of water absorption indicated by the one-dot chain line is 429 [cc], and the water absorption amount indicated by the two-dot chain line In the case of 457 [cc], it is possible to remarkably improve the silencing effect of the noise generated by the exhaust in the muffler 6.
The insertion loss referred to here is the difference between the noise level on the exhaust inlet side and the noise level on the outlet side. In FIG. 5, the plus side is the level at which the input sound level is attenuated, and the minus side. Indicates that the level of the input sound is increased.

また、本実施形態では、マフラー6内の吸音室11に200〔cc〕〜500〔cc〕(吸音室11の体積の10〔%〕〜30〔%〕分)の凝縮水が溜まるように、エンドプレート6aに水量調整孔10を穿設すればよいので、その穿設位置Lは、マフラー容積(形状や大きさ)によって異なるが、例えばφ130〔mm〕で長さ150〔mm〕でなるマフラー6の場合、水量調整孔位置とマフラー内貯水量との関係を表す図6に示すように、エンドプレート6aにおけるシェル6cの底部より約15〔mm〕〜35〔mm〕程度の位置に穿設するのが好ましい。   Further, in the present embodiment, 200 [cc] to 500 [cc] (10 [%] to 30 [%] of the volume of the sound absorbing chamber 11) of condensed water is accumulated in the sound absorbing chamber 11 in the muffler 6. Since it is only necessary to drill the water amount adjusting hole 10 in the end plate 6a, the drilling position L varies depending on the volume (shape and size) of the muffler. For example, a muffler having a length of 130 mm and a length of 150 mm In the case of No. 6, as shown in FIG. 6 showing the relationship between the water amount adjusting hole position and the amount of water stored in the muffler, the end plate 6a is drilled at a position of about 15 mm to 35 mm from the bottom of the shell 6c. It is preferable to do this.

また、具体的にこの水量調整孔10の大きさは、当該水量調整孔10を流通する排気に起因する気流音等を考慮するとφ4〔mm〕以下、望ましくはφ2〔mm〕〜φ3〔mm〕程度の範囲で設定するのが好ましい。但し、この大きさは、水量調整孔10の形状に応じてφ4〔mm〕以下の範囲で適宜変更可能である。   Further, specifically, the size of the water amount adjusting hole 10 is φ4 [mm] or less, preferably φ2 [mm] to φ3 [mm] in consideration of airflow noise caused by the exhaust gas flowing through the water amount adjusting hole 10. It is preferable to set within a range. However, this size can be appropriately changed within a range of φ4 [mm] or less according to the shape of the water amount adjusting hole 10.

以上述べたように、本実施形態の排気装置1によれば、燃料電池自動車が排出する水蒸気等で構成された排気中に含まれる凝縮水を、吸音室11に所定量溜めるための水量調整孔10が、マフラー6内に吸音室11を形成するためのエンドプレート6aに設けられたことにより、排気とともに吸音室11に送り込まれた凝縮水は、前記所定量(すなわち、マフラー6における吸音室11の体積の10〔%〕〜30〔%〕分)に達するまで排水されることなく、この所定量を超えると前記水量調整孔10から排水される。   As described above, according to the exhaust device 1 of the present embodiment, the water amount adjusting hole for storing a predetermined amount of condensed water contained in the exhaust gas composed of water vapor discharged from the fuel cell vehicle in the sound absorption chamber 11. 10 is provided in the end plate 6a for forming the sound absorbing chamber 11 in the muffler 6, so that the condensed water sent into the sound absorbing chamber 11 together with the exhaust gas is the predetermined amount (that is, the sound absorbing chamber 11 in the muffler 6). If this predetermined amount is exceeded without being drained until it reaches 10 [%] to 30 [%] of the volume of the water, it is drained from the water amount adjusting hole 10.

この吸音室11内に溜まった凝縮水は、当該吸音室11内に充填された吸音材に吸水され、その後、毛細管現象によって吸音材全体へと行き届き、いわば吸音膜として機能する。そして、この凝縮水による吸音膜が、排気の排出に伴って生じる騒音の高周波成分を吸収するクッションとしての役目を果たすため、凝縮水を積極的に排出していた従来の排気装置に比べ、より効果的に騒音を低減することができ、凝縮水を当該騒音の低減作用に有効的に用いることができる。   The condensed water accumulated in the sound absorbing chamber 11 is absorbed by the sound absorbing material filled in the sound absorbing chamber 11, and then reaches the entire sound absorbing material by a capillary phenomenon, which functions as a sound absorbing film. And since the sound absorption film by this condensed water serves as a cushion that absorbs the high-frequency component of the noise generated along with the discharge of the exhaust, compared to the conventional exhaust device that actively discharged the condensed water, Noise can be effectively reduced, and condensed water can be effectively used for the noise reduction action.

かくして、本発明によれば、排気中の凝縮水を有効活用するとともに、排気に起因した騒音の消音効果を格段と向上させることができる。   Thus, according to the present invention, the condensate in the exhaust gas can be effectively used, and the noise reduction effect caused by the exhaust gas can be significantly improved.

また、本実施形態によれば、吸音室11に溜める凝縮水の前記所定量が、マフラー6における吸音室11の体積の10〔%〕乃至30〔%〕でなるようにしたことにより、この凝縮水が吸音室内に蓄積される量が所定範囲内に抑制され、凝縮水が毛細管現象によって吸音材全体に染み込むことにより形成される吸音膜を最適化することができるため、当該吸音材による騒音の吸音作用を劣らせることなく、この騒音を効果的に低減させることができる。   Further, according to the present embodiment, the predetermined amount of the condensed water accumulated in the sound absorbing chamber 11 is 10% to 30% of the volume of the sound absorbing chamber 11 in the muffler 6. The amount of water accumulated in the sound absorbing chamber is suppressed within a predetermined range, and the sound absorbing film formed by the condensed water soaking into the entire sound absorbing material by capillary action can be optimized. This noise can be effectively reduced without deteriorating the sound absorbing function.

さらに、本実施形態によれば、マフラー6の水量調整孔10に、吸音材の飛散を防止する蓋Mを設けたので、この水量調整孔10から吸音材が飛散するのを防止することができる。また、本発明によれば、この蓋Mが水量調整孔10に設けられていることにより、当該水量調整孔10を排気が通過することに起因する気流音の発生寄与率を低減することもできる。   Furthermore, according to this embodiment, since the cover M for preventing the sound absorbing material from scattering is provided in the water amount adjusting hole 10 of the muffler 6, it is possible to prevent the sound absorbing material from scattering from the water amount adjusting hole 10. . In addition, according to the present invention, since the lid M is provided in the water amount adjusting hole 10, it is possible to reduce the contribution rate of the generation of airflow sound caused by the exhaust passing through the water amount adjusting hole 10. .

「その他の実施形態」
以上、本発明を適用した具体的な実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されることなく種々の変更が可能である。
"Other embodiments"
Although specific embodiments to which the present invention is applied have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made.

例えば、図3との対応部分に同一符号を付して示す図7に示すように、エンドプレート20aと端板20bとの間のシェル20c内に、吸音室11を区画するためのバッフル20dが設けられたマフラー20に適用することも可能である。   For example, as shown in FIG. 7 where parts corresponding to those in FIG. 3 are assigned the same reference numerals, a baffle 20d for partitioning the sound absorbing chamber 11 is formed in a shell 20c between the end plate 20a and the end plate 20b. It is also possible to apply to the muffler 20 provided.

この場合、シェル20c内がバッフル20dによって仕切られることにより、吸音室11より上流側に第1室21が形成されるため、前記水量調整孔10は、バッフル20dに穿設される。   In this case, since the inside of the shell 20c is partitioned by the baffle 20d, the first chamber 21 is formed on the upstream side of the sound absorbing chamber 11, so that the water amount adjusting hole 10 is formed in the baffle 20d.

そして、吸音室11から排出される凝縮水は、水量調整孔10を介して第1室21へと排出された後、エンドプレート20aに設けられた排水孔22から外部へと放出されるようになっている。なお、この場合、凝縮水を外部へと排出する排水孔22の形成位置はエンドプレート20aのみに限らず、図7との対応部分に同一符号を付した図8に示すように、シェル20cにおける第1室21周辺の外周部下方に穿設するようにしてもよい。   And the condensed water discharged | emitted from the sound absorption chamber 11 is discharged | emitted from the drain hole 22 provided in the end plate 20a outside after being discharged | emitted to the 1st chamber 21 through the water quantity adjustment hole 10. FIG. It has become. In this case, the position of the drain hole 22 for discharging the condensed water to the outside is not limited to the end plate 20a, but as shown in FIG. You may make it drill below the outer peripheral part periphery of the 1st chamber 21. FIG.

また、導入管7および排出管8は排気チューブによって連通され直線状に設けられる必要はなく、例えば図7との対応部分に同一符号を付した図9に示すように、これら導入管7と排出管8とが、それぞれ分離されて、かつ前記排気の流通方向においてずらした状態に配設されてなるマフラー30においても適用することができる。この場合、エンドプレート30aには導入管7が嵌合溶接され、端板30bとバッフル30dには排出管8が嵌合溶接されてなる。   Further, the introduction pipe 7 and the discharge pipe 8 do not need to be communicated by the exhaust tube and provided in a straight line. For example, as shown in FIG. The present invention can also be applied to the muffler 30 in which the pipes 8 are separated from each other and arranged in a state shifted in the flow direction of the exhaust gas. In this case, the introduction pipe 7 is fitted and welded to the end plate 30a, and the discharge pipe 8 is fitted and welded to the end plate 30b and the baffle 30d.

図8に示したマフラー20を有する排気装置では、上述の排気装置1と同様の効果を得られることは勿論、マフラー20において内部にバッフル20dが形成されることにより、このマフラー20内を貫通するように設けられる導入管7および排出管8を連通する排気チューブを、エンドプレート20aと端板20bとの間で支えるため、この排気チューブを安定して支持することができる利点を得ることができる。   In the exhaust device having the muffler 20 shown in FIG. 8, the same effect as the exhaust device 1 described above can be obtained, and the baffle 20 d is formed inside the muffler 20, thereby penetrating the muffler 20. Since the exhaust tube communicating with the introduction pipe 7 and the discharge pipe 8 provided in this manner is supported between the end plate 20a and the end plate 20b, the advantage that the exhaust tube can be stably supported can be obtained. .

さらに、上述した実施形態では、マフラー6のエンドプレート6aに円形状の水量調整孔10が設けられる場合について述べたが、本発明はこれに限ることなく、この水量調整孔10を星形や楕円形もしくは、図10に示すような円周方向に伸びた長孔のスリット12等の形状で設けてもよく、またこの水量調整孔10を複数設けるようにしてもよい。   Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the circular water amount adjusting hole 10 is provided in the end plate 6a of the muffler 6 has been described. However, the present invention is not limited to this, and the water amount adjusting hole 10 is formed in a star shape or an elliptical shape. It may be provided in a shape or a shape such as a slit 12 having a long hole extending in the circumferential direction as shown in FIG. 10, or a plurality of the water amount adjusting holes 10 may be provided.

本発明による排気装置の一実施形態における構成を概略的に示す全体構成図である。1 is an overall configuration diagram schematically showing a configuration in an embodiment of an exhaust device according to the present invention. 図1におけるマフラーを拡大して示す斜視図である。It is a perspective view which expands and shows the muffler in FIG. 図1におけるマフラーを拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the muffler in FIG. 吸音材の吸水量と平均音響パワー密度との関係を示すグラフであり、(a)はこの排気装置における騒音の周波数が200〔Hz〕〜1100〔Hz〕の領域である場合のグラフ、(b)は前記騒音の周波数が1100〔Hz〕〜2000〔Hz〕の領域である場合のグラフである。It is a graph which shows the relationship between the amount of water absorption of a sound-absorbing material, and an average sound power density, (a) is a graph in case the frequency of the noise in this exhaust apparatus is the area | region of 200 [Hz] -1100 [Hz], (b ) Is a graph when the frequency of the noise is in the range of 1100 [Hz] to 2000 [Hz]. 騒音の周波数と挿入損失との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the frequency of noise, and insertion loss. 水量調整孔の配置位置と凝縮水の貯水量との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the arrangement position of a water quantity adjustment hole, and the amount of stored water of condensed water. 他の実施形態によるマフラーを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the muffler by other embodiment. 他の実施形態によるマフラーを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the muffler by other embodiment. 他の実施形態によるマフラーを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the muffler by other embodiment. 他の実施形態によるエンドプレートを示す平面図である。It is a top view which shows the end plate by other embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…排気装置
3…排気チューブ(排気管)
6、20、30…マフラー
6a、20a、30a…エンドプレート
10…水量調整孔
11…吸音室
20d、30d…バッフル
22、32…排水孔
L…穿設位置
1 ... Exhaust device 3 ... Exhaust tube (exhaust pipe)
6, 20, 30 ... Muffler 6a, 20a, 30a ... End plate 10 ... Water volume adjustment hole 11 ... Sound absorption chamber 20d, 30d ... Baffle 22, 32 ... Drainage hole L ... Drilling position

Claims (3)

燃料電池スタック(2)を動力源として備える燃料電池自動車に用いられ、上記燃料電池スタック(2)にて発生した水蒸気からなる排気を流通する排気管(3)と、この排気管(3)に接続され上記排気に起因する騒音を低減するマフラー(6)と、上記マフラー(6)内に設けられ上記騒音を吸収するための吸音材を充填してなる吸音室(11)とを有し、上記排気を大気へと排出する排気装置において、
上記排気中に含まれる凝縮水を上記吸音室(11)に所定量溜めるための水量調整孔(10)が、上記マフラー(6)内に上記吸音室(11)を形成するためのエンドプレート(6a)またはバッフル(20d)に設けられた
ことを特徴とする排気装置。
An exhaust pipe (3) that is used in a fuel cell vehicle equipped with a fuel cell stack (2) as a power source and circulates exhaust gas composed of water vapor generated in the fuel cell stack (2), and the exhaust pipe (3) A muffler (6) connected to reduce the noise caused by the exhaust, and a sound absorption chamber (11) provided in the muffler (6) and filled with a sound absorbing material for absorbing the noise, In the exhaust device for discharging the exhaust to the atmosphere,
A water amount adjusting hole (10) for accumulating a predetermined amount of condensed water contained in the exhaust gas in the sound absorbing chamber (11) is an end plate for forming the sound absorbing chamber (11) in the muffler (6). 6a) or a baffle (20d).
請求項1に記載の排気装置(1)であって、
上記吸音室(11)に溜める上記凝縮水の所定量が、上記マフラー(6)における上記吸音室(11)の体積の10〔%〕乃至30〔%〕でなる
ことを特徴とする排気装置。
An exhaust system (1) according to claim 1,
The exhaust apparatus according to claim 1, wherein the predetermined amount of the condensed water accumulated in the sound absorbing chamber (11) is 10% to 30% of the volume of the sound absorbing chamber (11) in the muffler (6).
請求項1または2に記載の排気装置(1)であって、
上記マフラー(6)の上記水量調整孔(10)に、上記吸音材の飛散を防止する飛散防止手段を設けた
ことを特徴とする排気装置。
Exhaust device (1) according to claim 1 or 2,
An exhaust device characterized in that the water amount adjusting hole (10) of the muffler (6) is provided with scattering prevention means for preventing the sound absorbing material from scattering.
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