JP5407505B2 - Fuel cell system - Google Patents

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Description

本発明は、酸化剤ガス供給装置を備えた燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system including an oxidant gas supply device.

従来から、燃料電池システムには、酸化剤ガス配管の酸化剤ガス流れに沿って、酸化剤圧縮機、消音器、冷却器等を経て燃料電池が配設されているものがある。また、これらの各構成機器は、一本の酸化剤ガス配管によって連通して接続されている（例えば、特許文献１参照）。   2. Description of the Related Art Conventionally, some fuel cell systems are provided with a fuel cell along an oxidant gas flow in an oxidant gas pipe through an oxidant compressor, a silencer, a cooler, and the like. In addition, each of these components is connected in communication with one oxidant gas pipe (for example, see Patent Document 1).

上記酸化剤圧縮機から吐出された酸化剤ガスの圧力脈動は、消音器により減衰される。これにより、冷却器及びそれ以降の構成部品の外板が共振することなどによる放射音の発生が低減されることとなる。   The pressure pulsation of the oxidant gas discharged from the oxidant compressor is attenuated by the silencer. Thereby, generation | occurrence | production of the radiation sound by the outer plate | board of a cooler and subsequent component parts resonating etc. will be reduced.

特開２００４−１８５９２１号公報JP 2004-185921 A 特開２００３−１８４７６７号公報JP 2003-184767 A

しかし、特許文献１の燃料電池システムでは、酸化剤圧縮機、消音器、冷却器等の各構成機器は、酸化剤ガス配管に、それぞれ別々に配置されているため、各構成機器と配管との接続部のフランジ、工具しろ、各構成部品の外板（壁）等によって、燃料電池システムの大型化、高重量化が問題となっていた。   However, in the fuel cell system of Patent Document 1, each component device such as an oxidizer compressor, a silencer, and a cooler is separately disposed in the oxidant gas pipe. Due to the flange of the connecting portion, the tool margin, the outer plate (wall) of each component, etc., there has been a problem of increasing the size and weight of the fuel cell system.

そこで、本発明は、小型、軽量化した酸化剤ガス供給装置を備える燃料電池システムを提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel cell system including an oxidant gas supply device that is reduced in size and weight.

本発明は、燃料電池と酸化剤ガス供給装置とを備えた燃料電池システムであって、前記酸化剤ガス供給装置は、燃料電池に供給する酸化剤ガスを圧縮し、吐出する酸化剤ガス圧縮機と、前記酸化剤ガス圧縮機から吐出された酸化剤ガスを冷却する冷却器と、を備え、前記冷却器は、風入タンクと、風出タンクと、前記風入タンクと前記風出タンクとの間に設けられる冷却コア部と、を備え、前記風入タンク及び前記風出タンクのうち少なくとも前記風入タンクに、消音部が設けられ、前記冷却器は、前記酸化剤ガス圧縮機上に組み付けられ、前記風入タンクの酸化剤ガス入口と前記酸化剤ガス圧縮機の酸化剤ガス出口とが直付けされると共に、前記風入タンクに設けられる消音部と前記酸化剤ガス圧縮機との間に前記風入タンクの外壁が介在されている。 The present invention is a fuel cell system including a fuel cell and an oxidant gas supply device, wherein the oxidant gas supply device compresses and discharges an oxidant gas supplied to the fuel cell. And a cooler that cools the oxidant gas discharged from the oxidant gas compressor, wherein the cooler includes a blow-in tank, a blow-out tank, the blow-in tank, and the blow-out tank. A cooling core provided between the at least one of the air inlet tank and the air outlet tank, and at least the air inlet tank is provided with a silencer, and the cooler is disposed on the oxidant gas compressor. assembled, and the oxidant gas inlet of the air inlet tank containing gas outlet of the oxidant gas compressor while being directly attached, the air and muffling section provided in inlet tank and the oxidizer gas compressor outer wall of the air inlet tank interposed between It has been.

また、前記燃料電池システムにおいて、前記酸化剤ガス圧縮機は、前記酸化剤ガスを圧縮させるために駆動する水冷式の駆動用モータを備え、前記酸化剤ガス供給装置は、前記冷却式の駆動用モータと前記冷却コア部との間で冷却液の受け渡しを行うための冷却液配管と、を備え、前記冷却器と前記酸化剤ガス圧縮機との組み付け方向、及び前記冷却液配管と前記駆動用モータとの組み付け方向とが平行であることが好ましい。   Further, in the fuel cell system, the oxidant gas compressor includes a water-cooled drive motor that is driven to compress the oxidant gas, and the oxidant gas supply device includes the cooling-type drive motor. A coolant pipe for delivering coolant between the motor and the cooling core, and an assembly direction of the cooler and the oxidant gas compressor, and the coolant pipe and the drive It is preferable that the direction of assembly with the motor is parallel.

また、前記燃料電池システムにおいて、前記組み付け方向は垂直方向であることが好ましい。   In the fuel cell system, the assembly direction is preferably a vertical direction.

また、前記燃料電池システムにおいて、前記風入タンクは、前記風入タンク内に酸化剤ガスを導入し、所定面積を有する酸化剤ガス入口と、前記酸化剤ガス入口から前記風入タンク内へ所定距離突出する筒状のネック部とを備えるレゾネータであることが好ましい。   Further, in the fuel cell system, the air flow tank introduces an oxidant gas into the air flow tank, an oxidant gas inlet having a predetermined area, and a predetermined area from the oxidant gas inlet to the air flow tank. It is preferable that it is a resonator provided with the cylindrical neck part which protrudes a distance.

また、前記燃料電池システムにおいて、前記風出タンクは、前記風出タンク内の酸化剤ガスを排出し、所定面積を有する酸化剤ガス出口と、前記酸化剤ガス出口から前記風出タンク内へ所定距離突出する筒状のネック部とを有するレゾネータであることが好ましい。   Further, in the fuel cell system, the blowout tank discharges the oxidant gas in the blowout tank, and has a predetermined area, an oxidant gas outlet, and a predetermined area from the oxidant gas outlet to the blowout tank. A resonator having a cylindrical neck portion protruding a distance is preferable.

また、本発明は、燃料電池と酸化剤ガス供給装置とを備えた燃料電池システムであって、前記酸化剤ガス供給装置は、燃料電池に供給する酸化剤ガスの流れに沿って、前記酸化剤ガスを圧縮し、吐出する酸化剤ガス圧縮機、前記酸化剤ガス圧縮機から吐出された酸化剤ガスの圧力脈動を減衰させる消音器、前記酸化剤ガスを冷却する冷却器、の順に配設され、前記消音器と前記酸化剤ガス圧縮機との間に前記冷却器が介在されている。
The present invention is also a fuel cell system comprising a fuel cell and an oxidant gas supply device, wherein the oxidant gas supply device is arranged along the flow of oxidant gas supplied to the fuel cell. An oxidant gas compressor that compresses and discharges gas, a silencer that attenuates pressure pulsation of the oxidant gas discharged from the oxidant gas compressor, and a cooler that cools the oxidant gas are arranged in this order. The cooler is interposed between the silencer and the oxidant gas compressor.

本発明によれば、小型、軽量化した酸化剤ガス供給装置を備える燃料電池システムを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a fuel cell system provided with the oxidant gas supply apparatus reduced in size and weight can be provided.

本実施形態に係る燃料電池システムの構成の一例を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing an example of composition of a fuel cell system concerning this embodiment. 本実施形態に係るインタークーラの構成の一例を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows an example of a structure of the intercooler which concerns on this embodiment. （Ａ）は、図２のＡ−Ａ線におけるインタークーラの構成を示す断面模式図であり、（Ｂ）は、図２のＢ−Ｂ線におけるインタークーラの構成を示す断面模式図である。(A) is a cross-sectional schematic diagram which shows the structure of the intercooler in the AA line of FIG. 2, (B) is a cross-sectional schematic diagram which shows the structure of the intercooler in the BB line of FIG. 本実施形態に係るコンプレッサ及びインタークーラの構成の他の一例を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows another example of a structure of the compressor and intercooler which concern on this embodiment. 本実施形態に係るインタークーラの構成の一例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows an example of a structure of the intercooler which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る燃料電池システムの構成の他の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows another example of a structure of the fuel cell system which concerns on this embodiment.

本発明の実施の形態について以下説明する。   Embodiments of the present invention will be described below.

図１は、本実施形態に係る燃料電池システムの構成の一例を示す模式図である。図１に示すように、燃料電池システム１は、燃料電池１０と酸化剤ガス供給装置１２とを備えている。酸化剤ガス供給装置１２は、駆動用モータ１４ａを備えるエアコンプレッサ１４（酸化剤ガス圧縮機）と、インタークーラ１６（冷却器）と、フィルタ１８と、加湿器２０とを備えている。そして、図１に示す燃料電池システム１は、空気配管２２の空気（酸化剤ガス）の流れに沿って、エアコンプレッサ１４（酸化剤ガス圧縮機）、インタークーラ１６（冷却器）、フィルタ１８、加湿器２０及び燃料電池１０の順に配設されている。これらの各構成機器は、一本の空気配管２２によって連通して接続されている。なお、エアコンプレッサ１４は、スクロール式、スクリュー式、ルーツ式、ピストン式等特に制限されるものではない。   FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the fuel cell system according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the fuel cell system 1 includes a fuel cell 10 and an oxidant gas supply device 12. The oxidant gas supply device 12 includes an air compressor 14 (oxidant gas compressor) including a drive motor 14a, an intercooler 16 (cooler), a filter 18, and a humidifier 20. The fuel cell system 1 shown in FIG. 1 includes an air compressor 14 (oxidant gas compressor), an intercooler 16 (cooler), a filter 18, along the flow of air (oxidant gas) in the air pipe 22. The humidifier 20 and the fuel cell 10 are arranged in this order. Each of these components is connected in communication by a single air pipe 22. The air compressor 14 is not particularly limited, such as a scroll type, a screw type, a roots type, or a piston type.

図２は、本実施形態に係るインタークーラの構成の一例を示す断面模式図である。図２に示すように、インタークーラ１６は、入口空間２４ａを有する風入タンク２４と、出口空間２６ａを有する風出タンク２６と、風入タンク２４と風出タンク２６とを仕切る冷却コア２８と、を備えている。冷却コア２８の構造は、冷却液の流路となる複数の冷却液ラインと、波板状のフィンと、を備えている。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the configuration of the intercooler according to the present embodiment. As shown in FIG. 2, the intercooler 16 includes an air inlet tank 24 having an inlet space 24 a, an air outlet tank 26 having an outlet space 26 a, and a cooling core 28 that partitions the air inlet tank 24 and the air outlet tank 26. It is equipped with. The structure of the cooling core 28 includes a plurality of cooling liquid lines serving as cooling liquid flow paths and corrugated fins.

本実施形態のインタークーラ１６は、風入タンク２４及び風出タンク２６のうち少なくともいずれか一方に消音部が設けられている（図２に示すインタークーラ１６は、風入タンク２４及び風出タンク２６の両方に設けられている）。消音部は、消音材３２や、レゾネータ３４等により構成されている。   The intercooler 16 of the present embodiment is provided with a silencer in at least one of the airflow tank 24 and the airflow tank 26 (the intercooler 16 shown in FIG. 2 includes the airflow tank 24 and the airflow tank. 26). The silencer is composed of a silencer 32, a resonator 34, and the like.

図３（Ａ）は、図２のＡ−Ａ線におけるインタークーラの構成を示す断面模式図である。図３（Ａ）に示すように、消音部は、風入タンク２４及び風出タンク２６の外装をなす外板２９の内部に、内板３０を設置し、外板２９と内板３０との間の空間部に消音材３２を充填することにより形成される。消音材３２は、例えば、ガラス繊維（ウール）、ポリエステル等の樹脂繊維等からなる多孔質材料であり、不織布、ウェブ、フェルト等の公知の形態を取り得る。   FIG. 3A is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the intercooler taken along line AA in FIG. As shown in FIG. 3 (A), the silencer has an inner plate 30 installed inside an outer plate 29 that forms the exterior of the air inlet tank 24 and the air outlet tank 26. It is formed by filling the space between them with the sound deadening material 32. The sound deadening material 32 is, for example, a porous material made of glass fibers (wool), resin fibers such as polyester, and the like, and can take a known form such as a nonwoven fabric, a web, or a felt.

図３（Ｂ）は、図２のＢ−Ｂ線におけるインタークーラの構成を示す断面模式図である。図３（Ｂ）に示すように、風入タンク２４（又は風出タンク２６）に形成された消音部は、風入タンク２４の外装をなす外板２９の内部に、内板３０を設置することにより形成された所定容積を有する共鳴空間部３６と、内板３０に共鳴空間部３６と連通し、所定面積を有する開口部３８と、開口部３８から共鳴空間部３６まで所定距離突出する筒状のネック部４０と、を備えるレゾネータ３４である。そして、このような構成のレゾネータ３４は、ヘルムホルツの共鳴原理を利用して、外気の吸入に伴い吸気経路を伝播する伝播音の特定周波数成分を減衰させるためのヘルムホルツ共鳴型のレゾネータ消音部となる。レゾネータ３４は、図３（Ｂ）に示すように、複数形成されていてもよい。   FIG. 3B is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the intercooler taken along line BB in FIG. As shown in FIG. 3B, the muffler formed in the air inlet tank 24 (or the air outlet tank 26) installs the inner plate 30 inside the outer plate 29 that forms the exterior of the air inlet tank 24. The resonance space portion 36 having a predetermined volume formed by this, the inner space 30 communicating with the resonance space portion 36, an opening portion 38 having a predetermined area, and a cylinder protruding from the opening portion 38 to the resonance space portion 36 by a predetermined distance. The resonator 34 includes a neck portion 40 having a shape. The resonator 34 having such a configuration is a Helmholtz resonance type resonator silencer for attenuating a specific frequency component of a propagation sound propagating through an intake path with the intake of outside air by using the Helmholtz resonance principle. . A plurality of the resonators 34 may be formed as shown in FIG.

このような構成を有する燃料電池システム１において、空気は、エアコンプレッサ１４の吸入口（不図示）から吸い込まれ、エアコンプレッサ１４で圧縮され吐出された後、インタークーラ１６の消音部（消音材３２、レゾネータ３４）で圧力脈動による放射音が低減され、インタークーラ１６の冷却コア２８で温度が下げられ、フィルタ１８でダストが除去された後、加湿器２０にて加湿されて燃料電池１０のカソード極（空気極）に供給される。   In the fuel cell system 1 having such a configuration, air is sucked from an inlet (not shown) of the air compressor 14, compressed and discharged by the air compressor 14, and then a silencer (silencer 32) of the intercooler 16. , The radiated sound due to pressure pulsation is reduced by the resonator 34), the temperature is lowered by the cooling core 28 of the intercooler 16, dust is removed by the filter 18, and then humidified by the humidifier 20 to be the cathode of the fuel cell 10. Supplied to the pole (air electrode).

以下に、インタークーラ１６の作用についてもう少し詳しく説明する。   Hereinafter, the operation of the intercooler 16 will be described in more detail.

エアコンプレッサ１４の吐出空気は非常に大きな圧力脈動をもってインタークーラ１６の酸化剤ガス入口４２から風入タンク２４に流入する。この吐出空気の圧力脈動は、インタークーラ１６の消音部（消音材３２又はレゾネータ３４）が抵抗となって、外板２９の振動が大幅に減衰される。このように、インタークーラ１６の外板２９の振動が大幅に減衰されることにより、外板２９の振動の振幅が小さくなり、外板２９の表面からの放射音は大幅に低減される。酸化剤ガス入口４２の幅が狭い方が、空気の流れが消音部に干渉し易くなるため、より効果的に放射音を低減させることができる。   The discharge air of the air compressor 14 flows into the air-introducing tank 24 from the oxidant gas inlet 42 of the intercooler 16 with a very large pressure pulsation. In the pressure pulsation of the discharge air, the silencer (the silencer 32 or the resonator 34) of the intercooler 16 becomes a resistance, and the vibration of the outer plate 29 is greatly attenuated. As described above, the vibration of the outer plate 29 of the intercooler 16 is greatly attenuated, so that the amplitude of the vibration of the outer plate 29 is reduced, and the radiated sound from the surface of the outer plate 29 is greatly reduced. When the width of the oxidant gas inlet 42 is narrower, the flow of air easily interferes with the sound deadening portion, so that the radiated sound can be reduced more effectively.

冷却液ポンプ（不図示）によって送り出された冷却液は、インタークーラ１６の冷却コア２８（冷却液ライン）に供給される。これにより、エアコンプレッサ１４の吐出空気は冷却コア２８で冷却される。   The cooling liquid sent out by a cooling liquid pump (not shown) is supplied to the cooling core 28 (cooling liquid line) of the intercooler 16. Thereby, the discharge air of the air compressor 14 is cooled by the cooling core 28.

インタークーラ１６の冷却コア２８を出た冷却液は、ラジエータ（不図示）に供給される。これにより、冷却コア２８を経由することによって温度上昇した冷却液は、ラジエータで冷却され、冷却液ポンプに戻される。このように、冷却液が循環することによって、冷却コア２８（実質的には冷却コア２８を通過する空気）は連続的に冷却される。   The coolant that has exited the cooling core 28 of the intercooler 16 is supplied to a radiator (not shown). As a result, the coolant whose temperature has increased by passing through the cooling core 28 is cooled by the radiator and returned to the coolant pump. In this way, the cooling liquid circulates so that the cooling core 28 (substantially air passing through the cooling core 28) is continuously cooled.

冷却コア２８を通過した空気は、インタークーラ１６の風出タンク２６に流入する。そして、風出タンク２６に消音部（消音材３２又はレゾネータ３４）を設けている場合、空気の圧力脈動は、風出タンク２６の消音部（消音材３２又はレゾネータ３４）が抵抗となって、外板２９の振動が減衰され、外板２９の表面からの放射音は低減される。本実施形態のように、インタークーラ１６の風入タンク２４及び風出タンク２６の両方に消音部を設けた方が、エアコンプレッサ１４から吐出される空気の圧力脈動をより効果的に減衰させることが可能となる。そして、空気は、風出タンク２６の酸化剤ガス出口４４から排出される。   The air that has passed through the cooling core 28 flows into the blowout tank 26 of the intercooler 16. And when the silencing part (the silencing material 32 or the resonator 34) is provided in the blowing tank 26, the silencing part (the silencing material 32 or the resonator 34) of the blowing tank 26 becomes a resistance to the pressure pulsation of the air. The vibration of the outer plate 29 is attenuated, and the radiated sound from the surface of the outer plate 29 is reduced. As in the present embodiment, when the silencer is provided in both the air inlet tank 24 and the air outlet tank 26 of the intercooler 16, the pressure pulsation of the air discharged from the air compressor 14 is more effectively attenuated. Is possible. Then, the air is discharged from the oxidant gas outlet 44 of the blowing tank 26.

このように、本実施形態では、インタークーラ１６に消音部を設けることにより、エアコンプレッサ１４から吐出された空気を冷却すると共に吐出空気の圧力脈動を減衰させることができる。その結果、従来のようにインタークーラとサイレンサを別々に設ける燃料電池システムより小型・軽量化が可能となる。   As described above, in the present embodiment, by providing the silencer in the intercooler 16, the air discharged from the air compressor 14 can be cooled and the pressure pulsation of the discharged air can be attenuated. As a result, it is possible to reduce the size and weight as compared with the conventional fuel cell system in which an intercooler and a silencer are separately provided.

図４は、本実施形態に係るコンプレッサ及びインタークーラの構成の他の一例を示す断面模式図である。図４に示すように、インタークーラ１６はエアコンプレッサ１４上に組み付けられ、インタークーラ１６の風入タンク２４の酸化剤ガス入口４２とエアコンプレッサ１４の酸化剤ガス出口１４ｂとが直付けされていることが好ましい。このように、インタークーラ１６とエアコンプレッサ１４とを一体化させることにより、燃料電池システム１の小型化が可能となる。また、インタークーラ１６の風入タンク２４に消音部（例えば消音材３２）が設けられている場合には、インタークーラ１６とエアコンプレッサ１４とで消音部を囲うことができるため、放射音の元となる面積を削減することができ、放射音を大幅に低減させることができる。   FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating another example of the configuration of the compressor and the intercooler according to the present embodiment. As shown in FIG. 4, the intercooler 16 is assembled on the air compressor 14, and the oxidant gas inlet 42 of the air inlet tank 24 of the intercooler 16 and the oxidant gas outlet 14 b of the air compressor 14 are directly attached. It is preferable. As described above, the integration of the intercooler 16 and the air compressor 14 enables the fuel cell system 1 to be reduced in size. Further, when a silencer (for example, a silencer 32) is provided in the air inlet tank 24 of the intercooler 16, the silencer can be surrounded by the intercooler 16 and the air compressor 14, and therefore the source of the radiated sound. Can be reduced, and radiated sound can be greatly reduced.

また、エアコンプレッサ１４で空気を圧縮させるために駆動する駆動用モータ１４ａが水冷式の場合、駆動用モータ１４ａとインタークーラ１６の冷却コア２８との間に、冷却液の受け渡しを行うための冷却液配管４６を設け、駆動用モータ１４ａ及びインタークーラ１６の冷却コア２８の冷却を同一の冷却水で冷却させることが好ましい。そして、このような冷却液配管４６を設ける場合には、図４に示すように、エアコンプレッサ１４とインタークーラ１６との組み付け方向及び冷却液配管４６と駆動用モータ１４ａとの組み付け方向を平行にすることが好ましい。これにより、エアコンプレッサ１４とインタークーラ１６との組み付け、及び駆動用モータ１４ａと冷却液配管４６との組み付けとを同時に行うことができるため、組み付け作業が容易となる。   Further, when the driving motor 14a that is driven to compress the air by the air compressor 14 is of a water cooling type, the cooling for delivering the coolant between the driving motor 14a and the cooling core 28 of the intercooler 16 is performed. It is preferable to provide the liquid pipe 46 and cool the cooling core 28 of the driving motor 14a and the intercooler 16 with the same cooling water. When such a coolant pipe 46 is provided, as shown in FIG. 4, the assembly direction of the air compressor 14 and the intercooler 16 and the assembly direction of the coolant pipe 46 and the drive motor 14a are parallel to each other. It is preferable to do. Thereby, since the assembly of the air compressor 14 and the intercooler 16 and the assembly of the drive motor 14a and the coolant pipe 46 can be performed simultaneously, the assembly work is facilitated.

また、エアコンプレッサ１４とインタークーラ１６との組み付け方向、及び駆動用モータ１４ａと冷却液配管４６との組み付け方向は、垂直方向であることが好ましい。これにより、冷却液のエア抜け、排水が容易となる。   Moreover, it is preferable that the assembly direction of the air compressor 14 and the intercooler 16 and the assembly direction of the drive motor 14a and the coolant pipe 46 are vertical directions. As a result, the coolant can be easily removed from the air and drained.

図５は、本実施形態に係るインタークーラの構成の他の一例を示す断面模式図である。図５に示すように、インタークーラ１６は、入口空間２４ａを有する風入タンク２４と、出口空間２６ａを有する風出タンク２６と、風入タンク２４と風出タンク２６とを仕切る冷却コア２８と、を備えている。   FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing another example of the configuration of the intercooler according to the present embodiment. As shown in FIG. 5, the intercooler 16 includes an air inlet tank 24 having an inlet space 24 a, an air outlet tank 26 having an outlet space 26 a, and a cooling core 28 that partitions the air inlet tank 24 and the air outlet tank 26. It is equipped with.

図５に示すインタークーラ１６は、風入タンク２４全体がレゾネータの消音部となるように、酸化剤ガス入口４２の周囲に、酸化剤ガス入口４２から入口空間２４ａまで所定距離突出するネック部４０が設けられている。該ネック部４０を設けることにより、風入タンク２４の入口空間２４ａ全体が共鳴空間部３６となり、風入タンク２４の酸化剤ガス入口４２が共鳴空間部３６と連通し、所定面積を有する開口部３８となって、風入タンク２４全体が、ヘルムホルツの共鳴原理を利用して、外気の吸入に伴い吸気経路を伝播する伝播音の特定周波数成分を減衰させるためのヘルムホルツ共鳴型のレゾネータ消音部となる。   The intercooler 16 shown in FIG. 5 has a neck portion 40 that protrudes from the oxidant gas inlet 42 to the inlet space 24a by a predetermined distance around the oxidant gas inlet 42 so that the entire blow-in tank 24 serves as a silencer for the resonator. Is provided. By providing the neck portion 40, the entire inlet space 24a of the air-filled tank 24 becomes the resonance space portion 36, and the oxidant gas inlet 42 of the air-flow tank 24 communicates with the resonance space portion 36 and has an opening having a predetermined area. 38. The Helmholtz resonance type resonator muffler for attenuating a specific frequency component of the propagation sound propagating through the intake path with the intake of outside air by using the Helmholtz resonance principle. Become.

また、本実施形態では、風出タンク２６全体もレゾネータの消音部となるように、酸化剤ガス出口４４の周囲に、酸化剤ガス出口４４から出口空間２６ａまで所定距離突出するネック部４０が設けられることが好ましい。該ネック部４０を設けることにより、風出タンク２６の出口空間２６ａ全体が共鳴空間部３６となり、風出タンク２６の酸化剤ガス出口４４が共鳴空間部３６と連通し、所定面積を有する開口部３８となり、風入タンク２４全体が、ヘルムホルツ共鳴型のレゾネータ消音部となる。   Further, in the present embodiment, a neck portion 40 that protrudes from the oxidant gas outlet 44 to the outlet space 26a by a predetermined distance is provided around the oxidant gas outlet 44 so that the entire blowout tank 26 also serves as a silencer for the resonator. It is preferred that By providing the neck portion 40, the entire outlet space 26a of the blow-off tank 26 becomes the resonance space portion 36, the oxidant gas outlet 44 of the blow-off tank 26 communicates with the resonance space portion 36, and has an opening having a predetermined area. 38, and the entire air-filled tank 24 becomes a Helmholtz resonance type resonator silencer.

上記これらの構成によっても、エアコンプレッサ１４から吐出され空気の圧力脈動は、レゾネータ消音部の風入タンク２４又は風出タンク２６により、大幅に減衰される。その結果、従来のようにインタークーラ１６とサイレンサを別々に設ける燃料電池システムより小型・軽量化が可能となる。   Also with these configurations, the pressure pulsation of the air discharged from the air compressor 14 is greatly attenuated by the air inlet tank 24 or the air outlet tank 26 of the resonator silencer. As a result, it is possible to reduce the size and weight as compared with the conventional fuel cell system in which the intercooler 16 and the silencer are separately provided.

図６は、本実施形態に係る燃料電池システムの構成の他の一例を示す模式図である。図６に示すように、燃料電池システム２は、燃料電池１０と酸化剤ガス供給装置４８とを備えている。酸化剤ガス供給装置４８は、駆動用モータ１４ａを備えるエアコンプレッサ１４と、サイレンサ５０と、インタークーラ５２と、フィルタ１８と、加湿器２０とを備えている。そして、図６に示す燃料電池システム２は、空気配管２２の空気の流れに沿って、駆動用モータ１４ａを備えるエアコンプレッサ１４、サイレンサ５０、インタークーラ５２、フィルタ１８、加湿器２０、燃料電池１０の順に配設されているが、インタークーラ５２は、エアコンプレッサ１４とサイレンサ５０とで挟持されている。そして、これらの各構成機器は、一本の空気配管２２によって連通して接続されている。   FIG. 6 is a schematic diagram showing another example of the configuration of the fuel cell system according to the present embodiment. As shown in FIG. 6, the fuel cell system 2 includes a fuel cell 10 and an oxidant gas supply device 48. The oxidant gas supply device 48 includes an air compressor 14 that includes a drive motor 14 a, a silencer 50, an intercooler 52, a filter 18, and a humidifier 20. The fuel cell system 2 shown in FIG. 6 includes an air compressor 14 including a drive motor 14a, a silencer 50, an intercooler 52, a filter 18, a humidifier 20, and a fuel cell 10 along the air flow of the air pipe 22. However, the intercooler 52 is sandwiched between the air compressor 14 and the silencer 50. Each of these components is connected and connected by a single air pipe 22.

このような構成を有する燃料電池システム２において、空気は、エアコンプレッサ１４の吸入口（不図示）から吸い込まれ、エアコンプレッサ１４で圧縮され吐出された後、サイレンサ５０で空気脈動による放射音が低減され、インタークーラ５２で温度が下げられ、フィルタ１８でダストが除去された後、加湿器２０にて加湿されて燃料電池１０のカソード極（空気極）に供給される。   In the fuel cell system 2 having such a configuration, air is sucked from an inlet (not shown) of the air compressor 14, compressed and discharged by the air compressor 14, and then radiated sound due to air pulsation is reduced by the silencer 50. Then, the temperature is lowered by the intercooler 52, dust is removed by the filter 18, and then humidified by the humidifier 20 and supplied to the cathode electrode (air electrode) of the fuel cell 10.

サイレンサ５０は、外装をなす外板５４と、外板５４内に形成され、エアコンプレッサ１４から吐出された空気が流れるパイプ状の内板５６と、外板５４と内板５６との間の空間部に充填された消音材３２と、を備えている。なお、サイレンサ５０の構成は上記に制限されるものではない。例えば、サイレンサ５０は、外板５４と内板５６との間に所定容積を有する共鳴空間部と、内板５６に形成された所定面積を有する開口部と、開口部から共鳴空間部まで所定距離突出するネック部とを備えるヘルムホルツ共鳴型のレゾネータであってもよい。   The silencer 50 includes an outer plate 54 that forms an exterior, a pipe-shaped inner plate 56 that is formed in the outer plate 54 and through which air discharged from the air compressor 14 flows, and a space between the outer plate 54 and the inner plate 56. And a sound deadening material 32 filled in the part. The configuration of the silencer 50 is not limited to the above. For example, the silencer 50 includes a resonance space portion having a predetermined volume between the outer plate 54 and the inner plate 56, an opening portion having a predetermined area formed in the inner plate 56, and a predetermined distance from the opening portion to the resonance space portion. A Helmholtz resonance type resonator including a protruding neck portion may be used.

このように構成されたサイレンサ５０では、エアコンプレッサ１４から吐出された空気の圧力脈動がパイプ状の内板５６内を貫流する際に、サイレンサ５０の消音材３２（又はレゾネータ）が抵抗となって減衰され、外板５４の表面からの放射音は低減される。   In the silencer 50 configured in this way, when the pressure pulsation of the air discharged from the air compressor 14 flows through the pipe-shaped inner plate 56, the silencer 32 (or the resonator) of the silencer 50 becomes a resistance. Attenuated and radiated sound from the surface of the outer plate 54 is reduced.

また、サイレンサ５０から排出された空気は、インタークーラ５２に流入し、冷却される。本実施形態において、インタークーラ５２は、エアコンプレッサ１４とサイレンサ５０とで挟持されているため、空気の圧力脈動による放射音の元となるインタークーラ５２の面積は小さくなっている。したがって、インタークーラ５２からの放射音も低減させることが可能となる。また、エアコンプレッサ１４上にインタークーラ５２を設置し、インタークーラ５２にサイレンサ５０を設置しているため、燃料電池システム２の小型化が可能となる。   Further, the air discharged from the silencer 50 flows into the intercooler 52 and is cooled. In the present embodiment, since the intercooler 52 is sandwiched between the air compressor 14 and the silencer 50, the area of the intercooler 52 that is a source of radiated sound due to the pressure pulsation of air is small. Therefore, the radiated sound from the intercooler 52 can also be reduced. Further, since the intercooler 52 is installed on the air compressor 14 and the silencer 50 is installed on the intercooler 52, the fuel cell system 2 can be downsized.

本実施形態の燃料電池システムは、例えば、携帯電話、携帯用パソコン等のモバイル機器用小型電源、自動車用電源、家庭用電源等に使用される。   The fuel cell system of the present embodiment is used for, for example, a small power source for mobile devices such as a mobile phone and a portable personal computer, an automobile power source, a household power source, and the like.

１，２ 燃料電池システム、１０ 燃料電池、１２，４８ 酸化剤ガス供給装置、１４エアコンプレッサ、１４ａ 駆動用モータ、１４ｂ 酸化剤ガス出口、１６，５２ インタークーラ、１８ フィルタ、２０ 加湿器、２２ 空気配管、２４ 風入タンク、２４ａ 入口空間、２６ 風出タンク、２６ａ 出口空間、２８ 冷却コア、２９，５４ 外板、３０，５６ 内板、３２ 消音材、３４ レゾネータ、３６ 共鳴空間部、３８ 開口部、４０ ネック部、４２ 酸化剤ガス入口、４４ 酸化剤ガス出口、４６ 冷却液配管、５０ サイレンサ。   1, 2 Fuel cell system, 10 Fuel cell, 12, 48 Oxidant gas supply device, 14 Air compressor, 14a Driving motor, 14b Oxidant gas outlet, 16, 52 Intercooler, 18 Filter, 20 Humidifier, 22 Air Piping, 24 Air inlet tank, 24a Inlet space, 26 Air outlet tank, 26a Outlet space, 28 Cooling core, 29, 54 Outer plate, 30, 56 Inner plate, 32 Silencer, 34 Resonator, 36 Resonance space, 38 Opening Part, 40 neck part, 42 oxidant gas inlet, 44 oxidant gas outlet, 46 coolant pipe, 50 silencer.

Claims (6)

燃料電池と酸化剤ガス供給装置とを備えた燃料電池システムであって、
前記酸化剤ガス供給装置は、燃料電池に供給する酸化剤ガスを圧縮し、吐出する酸化剤ガス圧縮機と、前記酸化剤ガス圧縮機から吐出された酸化剤ガスを冷却する冷却器と、を備え、
前記冷却器は、風入タンクと、風出タンクと、前記風入タンクと前記風出タンクとの間に設けられる冷却コア部と、を備え、前記風入タンク及び前記風出タンクのうち少なくとも前記風入タンク内に、消音部が設けられ、
前記冷却器は、前記酸化剤ガス圧縮機上に組み付けられ、前記風入タンクの酸化剤ガス入口と前記酸化剤ガス圧縮機の酸化剤ガス出口とが直付けされると共に、前記風入タンク内に設けられる消音部と前記酸化剤ガス圧縮機との間に前記風入タンクの外壁が介在されていることを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell system comprising a fuel cell and an oxidant gas supply device,
The oxidant gas supply device includes: an oxidant gas compressor that compresses and discharges an oxidant gas supplied to the fuel cell; and a cooler that cools the oxidant gas discharged from the oxidant gas compressor. Prepared,
The cooler includes: a blow-in tank; a blow-out tank; and a cooling core portion provided between the blow-in tank and the blow-off tank, and at least of the blow-in tank and the blow-out tank the air inlet tank, muffler portion is provided,
The cooler is assembled on the oxidant gas compressor, and the oxidant gas inlet of the blower tank and the oxidant gas outlet of the oxidant gas compressor are directly attached to each other . The fuel cell system is characterized in that an outer wall of the air-breathing tank is interposed between a sound deadening section provided in the hood and the oxidant gas compressor. 請求項１に記載の燃料電池システムであって、
前記酸化剤ガス圧縮機は、前記酸化剤ガスを圧縮させるために駆動する水冷式の駆動用モータを備え、
前記酸化剤ガス供給装置は、前記冷却式の駆動用モータと前記冷却コア部との間で冷却液の受け渡しを行うための冷却液配管と、を備え、
前記冷却器と前記酸化剤ガス圧縮機との組み付け方向、及び前記冷却液配管と前記駆動用モータとの組み付け方向とが平行であることを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1,
The oxidant gas compressor includes a water-cooled drive motor that is driven to compress the oxidant gas.
The oxidant gas supply device includes a coolant pipe for delivering a coolant between the cooling drive motor and the cooling core unit,
An assembly direction of the cooler and the oxidant gas compressor and an assembly direction of the coolant pipe and the drive motor are parallel to each other. 請求項２に記載の燃料電池システムであって、
前記組み付け方向は垂直方向であることを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 2, wherein
The fuel cell system according to claim 1, wherein the assembly direction is a vertical direction. 請求項１に記載の燃料電池システムであって、
前記風入タンクは、前記風入タンク内に酸化剤ガスを導入し、所定面積を有する酸化剤ガス入口と、前記酸化剤ガス入口から前記風入タンク内へ所定距離突出する筒状のネック部とを備えるレゾネータであることを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1,
The air flow tank introduces an oxidant gas into the air flow tank, and has an oxidant gas inlet having a predetermined area, and a cylindrical neck portion protruding from the oxidant gas inlet into the air flow tank by a predetermined distance. A fuel cell system comprising: a resonator comprising: 請求項１又は４に記載の燃料電池システムであって、
前記風出タンクは、前記風出タンク内の酸化剤ガスを排出し、所定面積を有する酸化剤ガス出口と、前記酸化剤ガス出口から前記風出タンク内へ所定距離突出する筒状のネック部とを有するレゾネータであることを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1 or 4, wherein
The blowout tank discharges the oxidant gas in the blowout tank, and has an oxidant gas outlet having a predetermined area, and a cylindrical neck portion protruding from the oxidant gas outlet into the blowout tank by a predetermined distance. A fuel cell system, comprising: 燃料電池と酸化剤ガス供給装置とを備えた燃料電池システムであって、
前記酸化剤ガス供給装置は、燃料電池に供給する酸化剤ガスの流れに沿って、前記酸化剤ガスを圧縮し、吐出する酸化剤ガス圧縮機、前記酸化剤ガス圧縮機から吐出された酸化剤ガスの圧力脈動を減衰させる消音器、前記酸化剤ガスを冷却する冷却器、の順に配設され、
前記消音器と前記酸化剤ガス圧縮機との間に前記冷却器が介在されていることを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell system comprising a fuel cell and an oxidant gas supply device,
The oxidant gas supply device compresses and discharges the oxidant gas along the flow of oxidant gas supplied to the fuel cell, and the oxidant discharged from the oxidant gas compressor. A silencer that attenuates the pressure pulsation of gas, and a cooler that cools the oxidant gas, are arranged in this order,
The fuel cell system , wherein the cooler is interposed between the silencer and the oxidant gas compressor.
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