(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池の排気系統用吸音材であって、厚さ２５ｍｍにおける通気度が１ｃｍ３／ｃｍ２・ｓｅｃ以上であり、かつ圧縮硬さが１Ｎ以上であることを特徴とする燃料電池の排気系統用吸音材。
【請求項２】
温度８０℃、湿度１００％ＲＨ、２４時間の湿熱処理を施した際の寸法変化率が１０％以下である、請求項１に記載の燃料電池の排気系統用吸音材。
【請求項３】
温度８０℃、湿度１００％ＲＨ、２４時間の湿熱処理を施した際、圧縮硬さの保持率が４０％以上である、請求項２に記載の燃料電池の排気系統用吸音材。
【請求項４】
吸音材が繊維構造体からなる、請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池の排気系統用吸音材。
【請求項５】
前記繊維構造体が、非弾性捲縮短繊維と、該非弾性捲縮短繊維を構成するポリマーよりも２５℃以上低い融点を有するポリマーが、熱融着成分としてその表面に配された熱接着性複合短繊維とが重量比率で９０／１０〜１０／９０となるように混綿されたウエブを積層して得られた、前記熱接着性複合短繊維同士が交差した状態で熱融着された固着点および／または前記熱接着性複合短繊維と前記非弾性捲縮短繊維とが交差した状態で熱融着された固着点とが散在してなる繊維構造体である、請求項４に記載の燃料電池の排気系統用吸音材。
【請求項６】
前記繊維構造体において、前記非弾性捲縮短繊維と熱接着性複合短繊維とがその厚さ方向に配列してなる、請求項５に記載の燃料電池の排気系統用吸音材。
【請求項７】
前記繊維構造体が、三次元ランダムループ接合構造体からなる網状構造体である、請求項４に記載の燃料電池の排気系統用吸音材。
【請求項８】
前記繊維構造体が、ポリエステル繊維またはポリオレフィン繊維を含む、請求項４〜７のいずれかに記載の燃料電池の排気系統用吸音材。
【請求項９】
前記繊維構造体を構成する繊維の平均繊維径が２７〜１００μｍの範囲内である、請求項１〜８のいずれかに記載の燃料電池の排気系統用吸音材。
【請求項１０】
燃料電池から排出される水分を含んだ排気を、請求項１〜９のいずれかに記載の排気系統用吸音材を透過させることにより排気音を低減させる、燃料電池の排気音低減方法。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれかに記載の燃料電池の排気系統用吸音材を用いてなる、燃料電池の消音器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湿熱環境下でも変形しにくく、優れた吸音効果を有する、燃料電池の排気系統用吸音材および燃料電池の排気音低減方法および燃料電池の消音器に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車業界では、近年、省エネルギーの観点から、ハイブリッド自動車や電気自動車の開発が進み、すでに、生産、販売されている。その省エネルギー自動車の一つに燃料電池自動車があり、燃料電池自動車またはＦＣＶ（Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）は、搭載した燃料電池から、水素又は改質水素を燃料とし、空気中の酸素を反応させて発電して、電動機を駆動する車両であることから、水素のみを反応させる場合は電気自動車と同様、走行時にＣＯ２やＣＯ、ＮＯＸ、ＳＯＸなどの有害な排気ガスを出さないことから、エコロジーの観点からも注目されていた。しかし、燃料電池の材料として用いられる白金触媒やその他の部材も高価であったことから、市場では受入れられ難い状況であったが、近年、材料の低コスト化が実現され、今後の普及が期待されている。
【０００３】
一方、燃料電池車には種々の技術課題があり、その一つに、排気音の低減があった。燃料電池車は、自動車の走行に足り得るための電気を発生させるために、多量の水素ガスを燃料電池に供給させるが、電気の生成に伴って、高温の水蒸気を含んだガスは排出されるため、排出口を通過させる際に、大きな騒音となる問題があり、このような騒音を低減する方法が求められていた。
その対策として、例えば特許文献１などでは、有機繊維を充填した吸音材が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１５６５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記の背景に鑑みなされたものであり、その目的は、湿熱環境下でも変形しにくく、優れた吸音効果を有する、燃料電池の排気系統用吸音材および燃料電池の排気音低減方法および燃料電池の消音器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は上記課題を達成するため鋭意検討した結果、通気度が大きく、かつ圧縮硬さの大きい吸音材を用いることにより、湿熱環境下でも変形しにくく、優れた吸音効果を有する、燃料電池車の排気系統用吸音材および燃料電池車の排気音低減方法および燃料電池車の消音器が得られることを見出し、さらに鋭意検討を重ねることにより本発明を完成するに至った。
【０００７】
かくして、本発明によれば「燃料電池の排気系統用吸音材であって、厚さ２５ｍｍにおける通気度が１ｃｍ３／ｃｍ２・ｓｅｃ以上であり、かつ圧縮硬さが１Ｎ以上であることを特徴とする燃料電池の排気系統用吸音材。」が提供される。
その際、温度８０℃、湿度１００％ＲＨ、２４時間の湿熱処理を施した際の寸法変化率が１０％以下であることが好ましい。また、温度８０℃、湿度１００％ＲＨ、２４時間の湿熱処理を施した際、圧縮硬さの保持率が４０％以上であることが好ましい。また、吸音材が繊維構造体からなることが好ましい。また、前記繊維構造体が、非弾性捲縮短繊維と、該非弾性捲縮短繊維を構成するポリマーよりも２５℃以上低い融点を有するポリマーが、熱融着成分としてその表面に配された熱接着性複合短繊維とが重量比率で９０／１０〜１０／９０となるように混綿されたウエブを積層して得られた、前記熱接着性複合短繊維同士が交差した状態で熱融着された固着点および／または前記熱接着性複合短繊維と前記非弾性捲縮短繊維とが交差した状態で熱融着された固着点とが散在してなる繊維構造体であることが好ましい。その際、前記繊維構造体において、前記非弾性捲縮短繊維と熱接着性複合短繊維とがその厚さ方向に配列していることが好ましい。また、前記繊維構造体が、三次元ランダムループ接合構造体からなる網状構造体であることが好ましい。また、前記繊維構造体が、ポリエステル繊維またはポリオレフィン繊維を含むことが好ましい。また、前記繊維構造体を構成する繊維の平均繊維径が２７〜１００μｍの範囲内であることが好ましい。
【０００８】
また、本発明によれば、燃料電池車から排出される水分を含んだ排気を、前記の排気系統用吸音材を透過させることにより排気音を低減させる、燃料電池車の排気音低減方法が提供される。
また、本発明によれば、前記の燃料電池車の排気系統用吸音材を用いてなる、燃料電池車の消音器が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、湿熱環境下でも変形しにくく、優れた吸音効果を有する、燃料電池の排気系統用吸音材および燃料電池の排気音低減方法および燃料電池の消音器が得られる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、これらに限定されるものではない。
【００１１】
まず、本発明の燃料電池の排気系統用吸音材（以下、単に「吸音材」ということもある。）において、厚さ２５ｍｍにおける通気度が１ｃｍ３／ｃｍ２・ｓｅｃ以上（好ましくは５ｃｍ３／ｃｍ２・ｓｅｃ以上、さらに好ましくは１０ｃｍ３／ｃｍ２・ｓｅｃ以上、特に好ましくは１００〜８００ｃｍ３／ｃｍ２・ｓｅｃ）であることが肝要である。該通気度が１ｃｍ３／ｃｍ２・ｓｅｃよりも小さいと、燃料電池の電気の生成に伴って発生する、水蒸気を含んだ排気が吸音材を透過しにくくなり、騒音を低減させることができないだけでなく、通過しきれなかったガスが周囲へと拡散し、逆に騒音が増してしまうおそれがある。なお、前記通気度は、吸音材の厚さが２５ｍｍよりも大きい場合は、厚さ２５ｍｍにカットして測定し、吸音材の厚さが２５ｍｍよりも小さい場合は、厚さが２５ｍｍとなるように積層して測定するものとする。
【００１２】
また、本発明の吸音材において、圧縮硬さが１Ｎ以上（より好ましくは５Ｎ以上、特に好ましくは５Ｎ〜１０ｋＮ）であることが肝要である。ただし、前記圧縮硬さは厚さ２５ｍｍの吸音材（寸法１００ｍｍ×１００ｍｍ×２５ｍｍ）を厚さ２５％分、圧縮したとき（すなわち、２５ｍｍ×０．７５の厚さになるように圧縮）の反発力である。燃料電池の電気の生成に伴って発生する、水蒸気を含んだ大量のガスが本吸音材を通過する際に、吸音材に所定の気圧がかかるため、圧縮硬さが１Ｎより小さいと、吸音材がガスの気圧に耐えきれず、形状が変形してしまい、吸音効果が低下したり、排気孔から押し出されてしまうおそれがある。なお、吸音材を寸法１００ｍｍ×１００ｍｍ×２５ｍｍに切り出す方向は特に限定されず任意の方向でよい。また、吸音材の寸法が寸法１００ｍｍ×１００ｍｍ×２５ｍｍよりも小さい場合は、寸法１００ｍｍ×１００ｍｍ×２５ｍｍとなるように積層して測定するものとする。
【００１３】
また、本発明の吸音材は、８０℃、湿度１００％、２４時間の湿熱処理を施した際の吸音材の形体寸法変化率が１０％以下（好ましくは５．０％以下、特に好ましくは０．１〜２．０％）であることが好ましい。電気の生成に伴って発生した高温の水蒸気を含んだガスが、所定の時間、連続で吸音材を通過することを想定した場合、上記湿熱条件で形体寸法変化率が１０％より大きいと、吸音材の形状が大きく変形して、吸音効果が低下するおそれがある。
【００１４】
また、吸音材に８０℃、湿度１００％、２４時間の湿熱処理を施した際、前記圧縮硬さの保持率が４０％以上（より好ましくは５０％以上、特に好ましくは６０％以上）となる面を有することが好ましい。電気の生成に伴って発生した高温の水蒸気を含んだガスが、所定の時間、連続で吸音材を通過することを想定した場合、上記湿熱条件で圧縮硬さの保持率が４０％より小さいと、吸音材の形状が大きく変形して、所定の吸音効果が得られなくなってしまうおそれがある。なお、前記保持率は下記式により算出される。
保持率＝（湿熱処理後の圧縮硬さ／湿熱処理前の圧縮硬さ）×１００
【００１５】
本発明の吸音材としては、例えば以下のような繊維構造体からなるものが好ましい。その際、かかる繊維構造体を構成する繊維としては、上記の通気度および圧縮硬さを満たせば特に限定されることなく、例えば、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリウレタン繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維、ポリアリレート繊維、ポリベンズオキサゾール（ＰＢＯ）繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維、塩化ビニル繊維、ポリケトン繊維、セルロース繊維、ポリフェニルサルファイド繊維、ポリカーボネート繊維、パルプ繊維等の有機繊維等を挙げることができ、これらの一種を、又は二種以上を組み合わせて、使用することができる。なかでも、耐久性、価格等の点よりポリエステル系繊維やポリエチレン系繊維、ポリプロピレン系繊維が好ましい。
【００１６】
本発明の燃料電池車向け吸音材として用いられる繊維構造体の製造方法としては、上記の湿熱処理を施した際の寸法変化率、および通気度、圧縮硬さを満たせば特に限定することなく、例えば、熱可塑性樹脂を溶融させた状態で、多数のノズルより押出機で押出し、多数の線条を紡出して自然落下させ、未だ溶融状態の間に相互の線条を溶融接着させ、固化することにより、立体状の繊維構造体を得る方法がある。他に、通常の短繊維不織布を得る方法、例えば、捲縮のかかった短繊維を用いて、ローラーカード工程、クロスレイ工程を繰り返し、均一な一体化したウエブ状態の繊維シートし、立体成型して不織布繊維構造体とする。ここで立体成型する方法としては、上記のようにして得られたウェブ状態の繊維シートを折り畳み形状として熱接着して形体を固定する方法や、繊維シートをニードルパンチや水流絡合等の物理的に繊維を絡合して形体を固定する方法、または型の中に繊維シートを充填し、熱によって成型する熱成型方法などを採用することができる。均一な一体化したウエブ状態の繊維シートを得る方法としては、空気中でエアレイすることも好まく、エアレイ工程では、よりランダム配向性にとんだウエブを得ることが可能となる。
【００１７】
本発明の燃料電池車向け吸音材として用いられる繊維構造体を、ローラーカード工程を用いて製造する場合、用いる繊維構造体の繊維構成は、主体繊維と熱接着性短繊維を含むことが好ましく、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリヘキサメチレンテレフタレート、ポリテトラメチレンテレフタレート、ポリ−１，４−ジメチルシクロヘキサンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリピバロラクトン、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ステレオコンプレックスポリ乳酸、バイオ素材を原料とするポリエステルまたはこれらの共重合体エステルからなる短繊維ないしそれら繊維の混綿体、または上記のポリマーのうち２種以上からなる複合繊維、などが好適に例示される。
【００１８】
短繊維の断面形状は円形、偏平、異形または中空のいずれであってもよい。とりわけポリエチレンテレフタレートまたはその共重合体からなる短繊維が好ましい。もちろん、マテリアルリサイクルやケミカルリサイクルされたポリエチレンテレフタレートを使用することもかまわない。また、特定のリン化合物およびチタン化合物を含む触媒を用いて得られたポリエステルでもよい。
【００１９】
また、主体繊維が、ナイロン６、ナイロン６６等のポリアミド、その他、ポリエチレンやポリプロピレン、その他のポリオレフィン、アクリル、モダクリル、アラミド繊維等の合成繊維や、カーボン繊維、ガラス繊維等の無機繊維さらには、レーヨン、および絹、綿、麻、羊毛等の天然繊維や雑綿であってもよい。
前記主体繊維は単独ポリマーからなる繊維だけでなく、サイドバイサイド型や芯鞘型などの複合繊維でもよい。また、難燃剤を添加した繊維や異型断面繊維でもよい。主体繊維は１種類でもよいし複数の種類を組合せてもよい。
【００２０】
前記主体繊維において、前記の通気度および圧縮硬さを得る上で０．１ｄｔｅｘ以上（より好ましくは０．９〜１００ｄｔｅｘ、さらに好ましくは１．７〜９０ｄｔｅｘ、さらに好ましくは２．２〜８０ｄｔｅｘ、さらに好ましくは６．６〜８０ｄｔｅｘ、特に好ましくは１０〜６０ｄｔｅｘ）の単繊維繊度を有することが好ましい。該単繊維繊度が０．１ｄｔｅｘよりも小さいと繊維構造体の通気度および圧縮硬さが低下するおそれがある。
【００２１】
また、前記主体繊維において捲縮が付与されていることが好ましい。その際、捲縮数は４〜２５個／２．５４ｃｍ、捲縮度は２０〜４０％が好ましい。この捲縮数や捲縮度が前記範囲よりも小さいとウエブの嵩が出にくくなったり、ウエブ化が困難になったりするおそれがある。逆に、捲縮数や捲縮度が前記範囲よりも大きすぎると、ウエブ化の際に繊維の絡みが強くなり筋状のムラ等の欠点が発生するおそれがある。
【００２２】
前記主体繊維において、繊維長は５ｍｍ以上が好ましく、より好ましくは３０〜１００ｍｍである。該繊維長が５ｍｍよりも小さいと十分に形体保持性が得られないおそれがある。逆に該繊維長が１００ｍｍよりも大きいと、工程安定性が損なわれるおそれがある。
前記繊維構造体としては、前記主体繊維と熱接着性短繊維とが重量比率で９５／５〜５／９５となるように混綿され、前記熱接着性短繊維同士が交差した状態で熱融着された固着点および／または前記熱接着性短繊維と前記主体繊維とが交差した状態で熱融着された固着点とが散在してなる繊維構造体であることが好ましい。
【００２３】
ここで、前記主体繊維を融着させる熱接着性複合短繊維は、前記主体繊維の融点より４０℃以上低い融点を有する低融点の熱融着成分が少なくとも繊維表面の一部に配された短繊維であり、加熱により少なくともその表面の一部が溶融し主体繊維または熱接着性複合短繊維同士と融着しうる短繊維である。この融点差が４０℃未満であると、加工する温度が主体繊維の融点に近くなってしまい、前記主体繊維の物性が低下したり、成型時の収縮が大きくなってしまうおそれがある。
【００２４】
ここで、熱融着成分として配されるポリマーとしては、ポリウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、非弾性ポリエステル系ポリマー及びその共重合物、ポリオレフィン系ポリマー及びその共重合物、ポリビニルアルコ−ル系ポリマー等を挙げることができ、ポリウレタン系エラストマーとしては、分子量が５００〜６０００程度の低融点ポリオール、例えばジヒドロキシポリエーテル、ジヒドロキシポリエステル、ジヒドロキシポリカーボネート、ジヒドロキシポリエステルアミド等と、分子量５００以下の有機ジイソシアネート、例えばｐ，ｐ’−ジフェニールメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート水素化ジフェニールメタンイソシアネート、キシリレンイソシアネート、２，６−ジイソシアネートメチルカプロエート、ヘキサメチレンジイソシアネート等と、分子量５００以下の鎖伸長剤、例えばグリコールアミノアルコールあるいはトリオールとの反応により得られるポリマーである。
【００２５】
これらのポリマーのうちで、特に好ましいのはポリオールとしてはポリテトラメチレングリコール、またはポリ−ε−カプロラクタムあるいはポリブチレンアジペートを用いたポリウレタンである。この場合の有機ジイソシアネートとしてはｐ，ｐ’−ビスヒドロキシエトキシベンゼンおよび１，４−ブタンジオールを挙げることができる。
【００２６】
また、ポリエステル系エラストマーとしては熱可塑性ポリエステルをハードセグメントとし、ポリ（アルキレンオキシド）グリコールをソフトセグメントとして共重合してなるポリエーテルエステル共重合体、より具体的にはテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレン−２，６−ジカルボン酸、ナフタレン−２，７−ジカルボン酸、ジフェニル−４，４’−ジカルボン酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式ジカルボン酸、コハク酸、シュウ酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカンジ酸、ダイマー酸等の脂肪族ジカルボン酸またはこれらのエステル形成性誘導体などから選ばれたジカルボン酸の少なくとも１種と、１，４−ブタンジオール、エチレングリコールトリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ペンタメチレングリコール、ヘキサメチレングリコールネオペンチルグリコール、デカメチレングリコール等の脂肪族ジオールあるいは１，１−シクロヘキサンジメタノール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、トリシクロデカンメタノール等の脂環式ジオール、またはこれらのエステル形成性誘導体などから選ばれたジオール成分の少なくとも１種、および平均分子量が約４００〜５０００程度のポリエチレングリコール、ポリ（１，２−および１，３−ポリプロピレンオキシド）グリコール、ポリ（テトラメチレンオキシド）グリコール、エチレンオキシドとプロピレンオキシドとの共重合体、エチレンオキシドとテトラヒドロフランとの共重合体等のポリ（アルキレンオキサイド）クリコールのうち少なくとも１種から構成される三元共重合体を挙げることができる。
【００２７】
特に、接着性や温度特性、強度の面からすればポリブチレン系テレフタレートをハード成分とし、ポリオキシブチレングリコールをソフトセグメントとするブロック共重合ポリエーテルエステルが好ましい。この場合、ハードセグメントを構成するポリエステル部分は、主たる酸成分がテレフタル酸、主たるジオール成分がブチレングリコール成分であるポリブチレンテレフタレートである。むろん、この酸成分の一部（通常３０モル％以下）は他のジカルボン酸成分やオキシカルボン酸成分で置換されていても良く、同様にグリコール成分の一部（通常３０モル％以下）はブチレングリコール成分以外のジオキシ成分で置換されていても良い。また、ソフトセグメントを構成するポリエーテル部分はブチレングリコール以外のジオキシ成分で置換されたポリエーテルであってよい。
【００２８】
共重合ポリエステル系ポリマーとしては、アジピン酸、セバシン酸などの脂肪族ジカルボン酸、フタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸類および／またはヘキサヒドロテレフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸などの脂環式ジカルボン酸類と、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、パラキシレングリコールなどの脂肪族や脂環式ジオール類とを所定数含有し、所望に応じてパラヒドロキシ安息香酸などのオキシ酸類を添加した共重合エステル等を挙げることができ、例えばテレフタル酸とエチレングリコールとにおいてイソフタル酸および１，６−ヘキサンジオールを添加共重合させたポリエステル等が使用できる。
【００２９】
また、ポリオレフィンポリマーとしては、例えば低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン等をあげることができる。上記の熱融着成分の中でも、共重合ポリエステル系ポリマーが特に好ましい。なお、上述のポリマー中には、各種安定剤、紫外線吸収剤、増粘分岐剤、艶消し剤、着色剤、その他各種の改良剤等も必要に応じて配合されていてもよい。
【００３０】
熱接着性複合短繊維において、熱融着成分の相手側成分としては前記のような非弾性のポリエステルが好まして例示される。その際、熱融着成分が、少なくとも１／２の表面積を占めるものが好ましい。重量割合は、熱融着成分と非弾性ポリエステルが、複合比率で３０／７０〜７０／３０の範囲にあるのが適当である。熱接着性複合短繊維の形態としては、特に限定されないが、熱融着成分と非弾性ポリエステルとが、サイドバイサイド、芯鞘型であるのが好ましく、より好ましくは芯鞘型である。この芯鞘型の熱接着性複合短繊維では、非弾性ポリエステルが芯部となり、熱融着成分が鞘部となるが、この芯部は同心円状、若しくは、偏心状にあってもよい。
【００３１】
かかる熱接着性複合短繊維において、その単繊維繊度は０．５〜２０ｄｔｅｘ（より好ましくは１．７〜１５ｄｔｅｘ、さらに好ましくは２．２〜１０ｄｔｅｘ、特に好ましくは３．０〜７．０ｄｔｅｘ）であることが好ましい。該単繊維繊度が０．５ｄｔｅｘよりも小さいと繊維構造体の通気度および圧縮強さが低下するおそれがある。
また、前記熱接着性複合短繊維において、繊維長は５ｍｍ以上が好ましく、より好ましくは３０〜１００ｍｍである。該繊維長が５ｍｍよりも小さいと十分な形体保持性が得られないおそれがある。逆に、該繊維長が１００ｍｍよりも大きいと、工程安定性が損なわれるおそれがある。
【００３２】
前記の主体繊維と熱接着性複合短繊維を混綿させ、加熱処理することにより、前記熱接着性短繊維同士が交差した状態で熱融着された固着点および／または前記熱接着性短繊維と前記主体繊維とが交差した状態で熱融着された固着点とが散在してなる繊維構造体が形成される。
その際、主体繊維と熱接着複合短繊維との重量比率は（主体繊維／熱接着複合短繊維）９５／５〜５／９５（より好ましくは９５／５〜６０／４０）であることが好ましい。熱接着複合短繊維の比率がこの範囲より少ない場合は、固着点が極端に少なくなり、圧縮硬さが低下するおそれがある。一方、熱接着複合短繊維の比率がこの範囲より多い場合は、接着点が多くなり通気性が低下するおそれがある。
【００３３】
また、前記繊維構造体において、主体繊維と熱接着複合短繊維が繊維構造体の厚さ方向に配列していると、通気性と圧縮硬さが向上し好ましい。ここで、「厚さ方向に配列している」とは、繊維構造体の厚さ方向に対して平行に配列されている繊維の総本数を（Ｂ）とし、繊維構造体の厚さ方向に対して垂直に配列されている繊維の総本数を（Ａ）とするとき、Ｂ／Ａが１．５以上であることである。
【００３４】
このような繊維構造体を製造する方法には特に限定はなく、従来公知の方法を任意に採用すれば良いが、例えば主体繊維と熱接着性複合短繊維とを混綿し、ローラーカードにより均一なウエブとして紡出した後、特開２００８−６８７９９号公報の図１に示すような熱処理機を用いて、ウエブをアコーディオン状に折りたたみながら加熱処理し、熱融着による固着点を形成させる方法などが好ましく例示される。例えば特表２００２−５１６９３２号公報に示された装置（市販のものでは、例えばＳｔｒｕｔｏ社製Ｓｔｒｕｔｏ設備など）などを使用するとよい。
【００３５】
また、前記繊維構造体として、例えば、国際公開２０１３／１６８６９９号パンフレットに記載されているような、三次元ランダムループ接合構造体からなる網状構造体でもよい。すなわち、熱可塑性樹脂からなる連続線条体を曲がりくねらせランダムル−プを形成し、夫々のル−プを互いに溶融状態で接触せしめて、接触部の大部分を融着させてなる三次元ランダムル−プ接合構造体からなる網状構造体である。その際、該ランダムル−プ接合構造体の見かけ密度が０．００５〜０．２００ｇ／ｃｍ３であることが好ましい。また、該ランダムル−プ接合構造体の単位重さあたりの接合点数が５００〜１２００個／ｇであることが好ましい。
【００３６】
前記繊維構造体に使用される繊維の平均繊維径は２７〜１００μｍであることが好ましい。前記繊維構造体に使用される繊維の平均繊維径が２７μｍより小さいと、繊維構造体に所定の圧縮強度を発現させるために繊維構造体の密度を増したときに、所定の通気性を得られなくなる可能性がある。一方、前記繊維構造体に使用される繊維の平均繊維径が１００μｍより大きいと、繊維構造体の繊維の比表面積が小さく、繊維との接触による音エネルギーが摩擦エネルギーへ置換されるエネルギー量が少なくなり、所定の吸音効果が得られなくなるおそれがある。より好ましくは、前記繊維構造体に使用される繊維の平均繊維径は３０〜８０μｍ、更に好ましくは３０〜６０μｍである。なお、前記平均繊維径は、加重平均により算出するものとする。
【００３７】
前記繊維構造体において、消音機の形状やそのスペースなどから、形状や厚さは特に限定されないが、優れた吸音性を得る上で厚みは１０〜５００ｍｍの範囲内であることが好ましい。
なお、前記繊維構造体には、撥水加工、防炎加工、難燃加工、マイナスイオン発生加工、金属蒸着など公知の機能加工が付加されていてもさしつかえない。
【００３８】
本発明の吸音材は前記繊維構造体のみで構成されていてもよいし、前記繊維構造体に布帛（織編物や不織布）や金属シートなどを積層してもよい。
本発明の吸音材は前記のような特徴を有するので、湿熱環境下でも変形しにくく、優れた吸音効果を有するので、燃料電池車、燃料電池船、家庭用燃料電池などの燃料電池の排気系統用吸音材として好適である。
【００３９】
次に、本発明の燃料電池の排気音低減方法は、燃料電池から排出される水分を含んだ排気を、前記の排気系統用吸音材を透過させることにより排気音を低減させる、燃料電池の排気音低減方法である。
また、本発明の燃料電池の消音器は、前記の燃料電池の排気系統用吸音材を用いてなる、燃料電池の消音器である。かかる燃料電池には、燃料電池車、燃料電池船、家庭用燃料電池などの燃料電池が含まれる。また、かかる消音器の構造は特に限定されないが、特開２００７−５１７８号公報の図１に図示されているように、燃料電池からの排気を排出するインナパイプ（好ましくは複数の透音孔を有するインナパイプ）とアウタシェルとの間に吸音室を形成し、かかる吸音室に前記吸音材を充填することが好ましい。
【実施例】
【００４０】
以下実施例により、本発明を具体的に説明する。しかしながら本発明はこれによって限定されるものではない。なお、以下の評価および特性値は、以下の測定法により求めた。
【００４１】
（１）通気度（ｃｍ３／ｃｍ２・ｓｅｃ）
吸音材を、厚み方向を２５ｍｍとして、６０×６０×２５ｍｍに切り出し試験片とし、通気抵抗測定装置（ＫＡＴＯ  ＴＥＣＨ製、ＫＥＳ−Ｆ８−ＡＰ１）を用い、切り出した試料を装置に固定するための専用治具に設置し、通気抵抗Ｒ（ｋＰａ・ｓｅｃ／ｍ）を測定した。こうして得られた通気抵抗値を、経験的に得られた下記の換算式に代入して、試料の通気度を算出した。
通気度＝２．１７／通気抵抗Ｒ
【００４２】
（２）圧縮硬さ（Ｎ）
吸音材を、厚み方向を２５ｍｍとして、１００ｍｍ×１００ｍｍ×２５ｍｍに切り出し試験片とし、圧縮試験機で試験片の１面（１００ｍｍ×１００ｍｍ）より大きい圧縮子により、厚み方向に、１０ｍｍ／ｍｉｎの速度で圧縮し、試験片の厚さ２５％分（厚さ６．２５ｍｍ）圧縮したときの荷重を計測し、圧縮硬さとした。この硬さを「湿熱処理前の圧縮硬さ」とした。
【００４３】
（３）８０℃、湿度１００％、２４時間の湿熱処理を施した際の、吸音材の形体寸法変化率（％）
まず、試料の縦方向、横方向の湿熱処理前の試料長（Ａ）を測定した。続いて、装置内が８０℃、湿度１００％の環境になった恒湿恒温乾燥装置内に、試料を設置し、２４時間後に、試料を装置から取出し、試料の縦方向、横方向の湿熱処理前の試料長（Ｂ）を測定した。試料の形体寸法変化率は、縦方向、横方向ともに、下式に基づいて算出し、両者の平均値を求めた。
形体寸法変化率（％）＝（（Ａ−Ｂ）／Ａ）×１００
【００４４】
（４）８０℃、湿度１００％、２４時間の湿熱処理を施した際、厚みを２５％分減らした際の圧縮硬さの保持率（％）
８０℃、湿度１００％、２４時間の湿熱処理を施した際の吸音材の形体寸法変化率を算出するために用いた湿熱処理を施した試料を、厚み方向を２５ｍｍとして、１００×１００×２５ｍｍに切り出し試験片とし、圧縮試験機で試験片より大きい圧縮子により、厚み方向に、１０ｍｍ／ｍｉｎの速度で圧縮し、試験片の厚さの２５％分、圧縮したときの荷重を計測し、圧縮硬さとした。この硬さを、「湿熱処理後の圧縮硬さ」とした。
そして、試料の圧縮硬さの保持率は、下式に基づいて、算出した。
圧縮硬さ保持率（％）＝（湿熱処理後の圧縮硬さ／湿熱処理前の圧縮硬さ）×１００
【００４５】
（５）吸音性
φ５０ｍｍ、長さ５００ｍｍの鉄柱を用意し、一方の口は空いたままにしておき、もう一方の口には、φ１０ｍｍ、長さ５０ｍｍの鉄棒を２本、十字に設置して、溶接して固定した。
次いで、吸音材をφ５０ｍｍ、厚さ２５ｍｍに切り出し、上記の手順で用意した鉄柱に空いた口から投入し、十字に設置した鉄棒に吸音材が接地するまで押し込んだ。
次いで、８０℃の蒸気を、鉄柱の口の空いた方から、１ｍ３／ｍｉｎの気体量で流し込み、騒音計で騒音を測定した。この時、騒音計は、蒸気の排出側の口から、１０ｃｍ離れた所で測定し、吸音材を設置しない場合に比べて、５ｄｂ以上の騒音の低減が確認されたら吸音性○（合格）とし、５ｄｂ以上の騒音の低減が確認されなかったら、吸音性×（不合格）とした。
【００４６】
（６）厚さ
ＪＩＳ  Ｌ  １９１３で測定した。
【００４７】
（７）目付け
ＪＩＳ  Ｌ  １９１３で測定した。
【００４８】
［実施例１］
主体繊維として帝人（株）製ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）短繊維（単繊維繊度１３ｄｔｅｘ、繊維径４０μｍ、繊維長５１ｍｍ、捲縮数９個／２．５４ｃｍ）を６０重量％、熱接着性短繊維として帝人（株）製共重合ポリエチレンテレフタレート短繊維（単繊維繊度４．４ｄｔｅｘ、繊維径２５μｍ、繊維長５１ｍｍ、捲縮数１１個／２．５４ｃｍ）４０重量％を開繊、混綿した後、不織布製造設備のカーディング、クロスレイヤーを経て、カードウェブを得た。
次に所定の重量のカードウェブを、熱風が通過できる型に設置し、１６０℃、２０分の熱処理を施し、目付け１０００ｇ／ｍ２、縦×横×厚さが５００×５００×２５ｍｍの繊維構造体（平均繊維径３４μｍ）を得た。
こうして得られた繊維構造体を、燃料電池車向けの吸音材とし、
（ａ）空気が通過する方向の繊維構造体の厚さが２５ｍｍの時の通気度
（ｂ）厚みが２５ｍｍの繊維構造体を厚さ２５％分、圧縮した際の圧縮硬さ
（ｃ）８０℃、湿度１００％、２４時間の湿熱処理を施した際の繊維構造体の形体寸法変化率
（ｄ）８０℃、湿度１００％、２４時間の湿熱処理を施した際、厚さ２５ｍｍの繊維構造体を厚み２５％分、圧縮した際の圧縮硬さの保持率および、吸音性を評価し、評価結果を表１にまとめた。
【００４９】
［実施例２］
東洋紡製「ブレスエアー」（商品名）（目付け：５００ｇ／ｍ２、厚さ：４０ｍｍ、平均繊維径６０μｍ）を用意し、次いで、
（ａ）空気が通過する方向の繊維構造体の厚さが２５ｍｍの時の通気度
（ｂ）厚みが２５ｍｍの繊維構造体を厚さ２５％分、圧縮した際の圧縮硬さ
（ｃ）８０℃、湿度１００％、２４時間の湿熱処理を施した際の繊維構造体の形体寸法変化率
（ｄ）８０℃、湿度１００％、２４時間の湿熱処理を施した際、厚さ２５ｍｍの繊維構造体を厚み２５％分、圧縮した際の圧縮硬さの保持率および、吸音性を評価し、評価結果を表１にまとめた。
【００５０】
［比較例１］
市販の発泡スチロール（笠原工業（株）製）を用意し、次いで、
（ａ）空気が通過する方向の繊維構造体の厚さが２５ｍｍの時の通気度
（ｂ）厚みが２５ｍｍの繊維構造体を厚さ２５％分、圧縮した際の圧縮硬さ
（ｃ）８０℃、湿度１００％、２４時間の湿熱処理を施した際の繊維構造体の形体寸法変化率
（ｄ）８０℃、湿度１００％、２４時間の湿熱処理を施した際、厚さ２５ｍｍの繊維構造体を厚み２５％分、圧縮した際の圧縮硬さの保持率および、吸音性を評価し、評価結果を表１にまとめた。
【００５１】
［比較例２］
３Ｍ社製「シンサレート」（商品名）（目付け：４４２ｇ／ｍ２、厚さ：２６ｍｍ、平均繊維径１２μｍ）を用意し、次いで、
（ａ）空気が通過する方向の繊維構造体の厚さが２５ｍｍの時の通気度
（ｂ）厚みが２５ｍｍの繊維構造体を厚さ２５％分、圧縮した際の圧縮硬さ
（ｃ）８０℃、湿度１００％、２４時間の湿熱処理を施した際の繊維構造体の形体寸法変化率
（ｄ）８０℃、湿度１００％、２４時間の湿熱処理を施した際、厚さ２５ｍｍの繊維構造体を厚み２５％分、圧縮した際の圧縮硬さの保持率および、吸音性を評価し、評価結果を表１にまとめた。
【００５２】
【表１】
0006334352.tif 000002
【００５３】
これらの結果から明らかなように、本発明の燃料電池向けの吸音材は、特定の通気性、圧縮硬さ、湿熱条件下での耐久性を有することで、燃料電池の電気生成過程で生じる水分を含んだ排気が、本吸音材を通過することで排気音を低減させることができる材料であることが認められた。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明によれば、湿熱環境下でも変形しにくく、優れた吸音効果を有する、燃料電池の排気系統用吸音材および燃料電池の排気音低減方法および燃料電池の消音器が提供され、その工業的価値は極めて大である。