(57)【要約】      （修正有）【課題】排ガスの排出口付近の外部空気と接する領域で発生する気流音を小さくすることができる燃料電池自動車用吸音材を提供する。【解決手段】燃料電池自動車用吸音材１０は、燃料電池からの排ガスを排出する排出管１に設けられ、排出管１の外部空気と接する下流側端部に位置し、排出管収容部１２の内壁面１２ａから排出管１の排ガス流路１ｂ内に露出する凹凸部１３は、流動する排ガスの流動方向に直交するように突出して形成された複数の凸起１３ａを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池からの排ガスを排出する排出管に設けられた燃料電池自動車用吸音材であって、
前記排出管の外部空気と接する下流側端部に位置し、前記排出管内に露出し、流動する前記排ガスに接する凹凸部を有することを特徴とする燃料電池自動車用吸音材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池からの排ガスを排出する排出管に設けられた燃料電池自動車用吸音材に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の燃料電池自動車用吸音材として、燃料電池からの排ガスを排出する排出管の上流側と下流側の中間に設けられ、排ガスの流路が吸音材に囲まれて形成されたものが開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２１５１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の燃料電池自動車用吸音材は、燃料電池からの排ガスを排出する排出管の上流側と下流側の中間に設けられているので、吸音材よりも下流側に位置する排ガスの排出口付近の外部空気と接する領域で発生する気流音を小さくすることができないという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、排ガスの排出口付近の外部空気と接する領域で発生する気流音を小さくすることができる燃料電池自動車用吸音材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る燃料電池自動車用吸音材は、燃料電池からの排ガスを排出する排出管に設けられた燃料電池自動車用吸音材であって、前記排出管の外部空気と接する下流側端部に位置し、前記排出管内に露出し、流動する前記排ガスに接する凹凸部を有することを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る燃料電池自動車用吸音材は、燃料電池からの排ガスを排出する排出管の外部空気と接する下流側端部に設けられ、かつ排出管内に露出し、流動する排ガスに接する凹凸部を有している。したがって、排出管を流動する排ガスは、排出管の外部空気と接する下流側端部において排出管内に露出した凹凸部により排ガスの流動が乱され、排ガスの流動が乱されたまま排出管の排出口から排出される。排ガスの流動が乱された状態で排ガスが排出口から排出されると、排ガスの流動が乱されないまま排ガスが排出口から排出された状態と比べて、排出された排ガスと外部空気との間の摩擦せん断層の厚みが増大する。摩擦せん断層の厚みが増大すると、より多くの音圧振動が熱エネルギに変換されて、排ガスが排出口から排出される際に排ガスの排出口付近の外部空気と接する領域で発生する気流音が小さくなる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、排ガスが排出口から排出される際に排ガスの排出口付近の外部空気と接する領域で発生する気流音を小さくすることができる燃料電池自動車用吸音材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池車両用吸音材の図であり、図１（ａ）は、排出管に設けられた燃料電池車両用吸音材を上方から見た模式図を示し、図１（ｂ）は、排出管に設けられた燃料電池車両用吸音材を下方から見た模式図を示し、図１（ｃ）は、排出管内径と燃料電池車両用吸音材の凹凸部の凸高さ及び凸径を表す模式図を示す。
【図２】本発明の実施形態に係る燃料電池車両用吸音材の排ガスの流動に対する作用を説明するための説明図。
【図３】本発明の実施形態に係る燃料電池用吸音材の図であり、図３（ａ）は、比較対象の従来の燃料電池自動車用吸音材の模式図を示し、図３（ｂ）は、実施形態の燃料電池自動車用吸音材の模式図を示し、図３（ｃ）は、排出管内径に対する凸高さの割合と騒音レベルとの関係を表すグラフを示す。
【図４】従来の燃料電池車両用吸音材の排ガスの流動に対する作用を説明するための説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る燃料電池自動車用吸音材を適用した実施形態に係る燃料電池自動車用吸音材１０について図面を参照して説明する。
【００１１】
本実施形態に係る燃料電池自動車用吸音材１０は、不織布や発泡材などの多孔体からなり、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、本体部１１と、排出管収容部１２と、凹凸部１３とにより一体的に構成されている。燃料電池自動車用吸音材１０は、図示しない燃料電池自動車を構成する排出管１に設けられており、排出管１内を流動する排ガスの気流音を吸音する、即ち気流音を小さくするように構成されている。
【００１２】
燃料電池自動車は、前輪、後輪、回転電機および燃料電池を備えており、前輪および後輪の少なくとも何れか一方が回転電機により駆動される構成を有している。回転電機は、燃料電池から供給される電力（Ｗ）によって駆動し、燃料電池自動車を走行させるようになっている。
【００１３】
排出管１は、一端に形成された図示しない排ガス導入口と、他端に形成された排ガス排出口１ａと、排ガス導入口と排ガス排出口１ａとの間に形成された排ガス流路１ｂとを有している。排ガス導入口は、図示しない燃料電池のカソード側の排出口に連通しており、燃料電池のカソード側の排出口から排出される使用済みの空気や生成水、即ち排ガスが排ガス導入口から排ガス流路１ｂ内に導入されるようになっている。
【００１４】
排ガス排出口１ａは、大気中に露出しており、排ガス流路１ｂ内を流動する排ガスを大気中に排出する。排出管１は、外周部１ｃで、燃料電池自動車の図示しない車体に取り付けられ、下流側端部に燃料電池自動車用吸音材１０が取り付けられている。
【００１５】
燃料電池自動車用吸音材１０の本体部１１は、直方体または立方体の形状で形成されており、排出管１の外部空気と接する下流側端部の近傍に位置している。なお、燃料電池自動車用吸音材１０の本体部１１の位置は、排出管１の下流側端部に近ければ近いほど好ましい。排出管収容部１２は、本体部１１の鉛直方向の下方に形成されており、下方に向かって開口している。
【００１６】
凹凸部１３は、排出管収容部１２の内壁面１２ａから排ガス流路１ｂ内に突出して形成された複数の凸起１３ａを有している。各凸起１３ａは、排ガス流路１ｂ内を流動する排ガスの流動方向に直交するように突出し、突出部分が排ガス流路１ｂ内に露出している。各凸起１３ａは、排ガス流路１ｂ内を流動する排ガスに接することで、排ガスの流動を乱すように構成されている。
【００１７】
凸起１３ａは、単位面積当たりで所定の個数（個／ｍｍ２）になるように形成されており、図１（ｃ）に示すように、凸高さｈ（ｍｍ）、凸径ｄ（ｍｍ）を有する半球状に形成されている。また、凸起１３ａは、排出管１の排出管内径Ｄ（ｍｍ）に対する凸高さｈの割合（％）、即ち、（ｈ／Ｄ）×１００が所定の割合に設定されている。
【００１８】
なお、凸起１３ａの個数を多くかつ凸高さｈを高く形成すると、排ガス流路１ｂ内の断面積が狭まり、排ガスの流動の妨げになることがある。一方、凸起１３ａの個数を少なくかつ凸高さｈを低く形成すると、排ガスの流動を乱す効果が小さくなることがある。
【００１９】
本実施形態の凸起１３ａの単位面積当たりの所定の個数、凸高さｈ、凸径ｄ、排出管内径Ｄ、ｈ／Ｄの所定の割合は、燃料電池自動車用吸音材１０の構造、大きさおよび形状などの設定諸元や実験値などのデータに基づいて適宜選択される。
【００２０】
なお、凸起１３ａは、凸高さｈ（ｍｍ）、凸径ｄ（ｍｍ）を有する半球状に形成された場合について説明したが、他の形状で形成されていてもよい。例えば、円錐形、円錐台形、角錐形、角錐台形、楔形、砲弾形などの任意の形状で形成されていてもよい。
【００２１】
本実施形態に係る燃料電池自動車用吸音材１０の作用について図面を参照して説明する。
【００２２】
燃料電池自動車用吸音材１０は、図１（ｃ）および図２に示すように、複数の凸起１３ａが、排出管１の排ガス流路１ｂ内を流動する排ガスの流動方向に直交する方向に突出して形成されるとともに、複数の凸起１３ａは、排出管１の下流側端部、即ち排ガス排出口１ａ付近に位置している。
【００２３】
この構成により、排ガス流路１ｂ内を流動する排ガスは、排ガス排出口１ａ付近で複数の凸起１３ａにより流体の各部分が乱れて不規則に運動し、流線が細かい不規則な変動を示す流れになる。即ち、排ガス流路１ｂ内を流動する排ガスは、複数の凸起１３ａにより層流から乱流に変化する。
【００２４】
排ガスが、排ガス排出口１ａ付近で乱流に変化すると、図２に示すように、排ガス排出口１ａから大気中に排出される排ガスは、乱流のまま外部空気領域を矢印で示す流れ方向に流動する。乱流のまま外部空気領域を流動すると、排ガスと外部空気との間に摩擦せん断層ができる。
【００２５】
この摩擦せん断層は、排出管から層流の状態で大気中に排出される場合と比較して、厚みが増大する。摩擦せん断層の厚みが増大すると、より多くの音圧振動が熱エネルギに変換されて、排ガスが排ガス排出口１ａから排出される際に排ガスの排ガス排出口１ａ付近の外部空気と接する領域で発生する気流音が小さくなる。
【００２６】
以上のように構成された本実施形態に係る燃料電池自動車用吸音材１０の効果について図面を参照して説明する。
【００２７】
本実施形態係る燃料電池自動車用吸音材１０は、燃料電池からの排ガスを排出する排出管１に設けられ、排出管１の外部空気と接する下流側端部に位置し、排出管内１の排ガス流路１ｂ内に露出し、流動する排ガスに接する凹凸部１３を有している。
【００２８】
この構成により、排出管１の排ガス流路１ｂ内を流動する排ガスは、凹凸部１３により、流動が乱されて層流から乱流に変化する。燃料電池自動車用吸音材１０は、排出管１の外部空気と接する下流側端部に設けられているので、排出管を流動する排ガスは、凹凸部１３により排ガスの流動が乱されたまま排出管１の排ガス排出口１ａから排出される。
【００２９】
排ガスの流動が乱された状態で排ガスが排ガス排出口１ａから排出されると、排ガスの流動が乱されないまま排ガスが排出口から排出された状態と比べて、排出された排ガスと外部空気との間の摩擦せん断層の厚みが増大する。摩擦せん断層の厚みが増大すると、より多くの音圧振動が熱エネルギに変換されて、排ガスが排出口から排出される際に排ガスの排出口付近の外部空気と接する領域で発生する気流音が小さくなるという効果が得られる。
【００３０】
また、本実施形態に係る燃料電池自動車用吸音材１０は、排出管１の外周部１ｃに取り付けられるとともに、排出管収容部１２が本体部１１の鉛直方向の下方に形成され、下方に向かって開口している。この構成により、燃料電池自動車用吸音材１０に浸入した水は、排出管収容部１２の開口から排出され、燃料電池自動車用吸音材１０内に水が溜まってしまうことが防止されるという効果が得られる。
【００３１】
なお、従来の燃料電池自動車用吸音材は、図３（ａ）に示すように、排ガス排出口を含む一点鎖線で示す外部空気領域から離隔した位置に設けられ、排出管の外周部を覆うように構成されていた。この構成により、排出管で発生する騒音は、ある程度小さくなるものの、排出管の排ガス排出口を含む外部空気領域で発生する気流音を小さくすることができないという問題があった。
【００３２】
従来の燃料電池自動車用吸音材においては、図４に示すように、排ガス排出口が排出される排ガスは、排出管内を流動する層流のままの状態で大気中に排出されるので、本実施形態係る燃料電池自動車用吸音材１０の場合と比較して、摩擦せん断層の厚みが小さい。摩擦せん断層の厚みが小さいと、音圧振動が熱エネルギに変換される量も少ないので、排ガスが排出口から排出される際に排ガスの排出口付近の外部空気と接する領域で発生する気流音を小さくすることができないという問題があった。
【００３３】
これに対して、本実施形態係る燃料電池自動車用吸音材１０は、前述したように、摩擦せん断層の厚みが増大するので、より多くの音圧振動が熱エネルギに変換されて、気流音を小さくすることができ、従来の問題が解消できるという効果が得られる。
【００３４】
具体的には、図３（ｂ）に示す本実施形態係る燃料電池自動車用吸音材１０は、図３（ａ）に示す従来の燃料電池自動車用吸音に対して、図３（ｃ）に示す効果が得られる。即ち、従来の燃料電池自動車用吸音材においては、燃料電池自動車用吸音材に凹凸が設けられていないので、（ｈ／Ｄ）×１００で表される排出管１の排出管内径Ｄ（ｍｍ）に対する凸高さｈの割合（％）が、０となり、騒音レベル（ｄＢ）が高くなっている。
【００３５】
これに対して、本実施形態係る燃料電池自動車用吸音材１０において、排出管１の排出管内径Ｄ（ｍｍ）に対する凸高さｈの割合を２．３％で形成した場合、騒音レベルが、従来の燃料電池自動車用吸音に対してやや小さくなっている。排出管１の排出管内径Ｄ（ｍｍ）に対する凸高さｈの割合を５％で形成した場合は、騒音レベルが、さらに半減している。このように、排出管１の排出管内径Ｄ（ｍｍ）に対する凸高さｈの割合を２．３％よりも大きくし５％とすると大きな効果が得られることが確認された。
【００３６】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。
【符号の説明】
【００３７】
１・・・排出管、１ａ・・・排ガス排出口、１ｂ・・・排ガス流路、１ｃ・・・外周部、１０・・・燃料電池自動車用吸音材、１１・・・本体部、１２・・・排出管収容部、１２ａ・・・内壁面、１３・・・凹凸部、１３ａ・・・凸起、ｈ・・・凸高さ、ｄ・・・凸径、Ｄ・・・排出管内径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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