(57)【要約】【課題】  水濡れによる消音効果の低減を抑制又は防止でき、音漏れも生じさせない消音器を得る。【解決手段】  本マフラ６２では、生成水の少なくとも一部は柱状部材１０２の極微小な孔に付着して、柱状部材１０２を伝って落下する。このため、ガラスウール１００を構成するガラス繊維に付着する生成水量が減少する。ガラスウール１００による消音は、ガラス繊維の表面と音波との摩擦によるものであることから、ガラス繊維に付着する生成水量が減少することでガラス繊維に付着した生成水がガラス繊維の表面と音波との摩擦を阻害することを効果的に防止又は低減できる。これにより、消音性能を向上できる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側を排気ガスが通過する筒状に形成されると共に、前記排気ガスの通過方向に沿った一定範囲に内外を連通する孔が形成された排気管と、
前記排気管の前記一定範囲を周囲から覆うと共に、前記排気ガスに含まれ又は前記排気ガスと共に前記排気管を流れて前記孔から前記排気管の外部に放出された水分を外部に排出する排出部が下部に形成された消音器本体と、
繊維状部材の集合体として構成されて、前記消音器本体の内部に設けられ、前記排気ガスと共に前記排気管を伝い前記孔から前記消音器本体内に放出された音波を、前記繊維状部材の表面との摩擦で減衰させる吸音手段と、
多数の小孔を有する多孔質で且つ前記吸音手段よりも水分流通性が高い塊状に形成されて、前記排気管の前記孔が形成された部分と前記排出部との間に設けられ、前記排気管から前記消音器本体内に放出された水分を前記排出部側へ導く排水誘導手段と、
を備える消音器。
【請求項２】
前記排水誘導手段を、前記排気管の下方で上端が前記排気管と対向した状態で前記排気管の長手方向に沿って連続又は断続的に設けた、
ことを特徴とする請求項１に記載の消音器。
【請求項３】
電解質膜を介してアノード及びカソードが対向配置され、アノード側のスタック入口から水素を含む燃料ガスを前記アノード側に供給すると共に、カソード側のスタック入口から酸素を含む酸化性ガスを前記カソード側に供給することにより化学反応で発電する燃料電池のスタックの、前記カソード側のスタック出口に前記排気管を接続した、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の消音器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガスの排出と共に生じる音を軽減するための消音器に関する。
【背景技術】
【０００２】
水素と酸素との電気化学反応を利用して発電する燃料電池の一例としては、固体高分子型燃料電池がある。この固体高分子型燃料電池は、複数のセルを積層することで構成されたスタックを備えている。スタックを構成するセルは、アノード（燃料極）とカソード（空気極）とを備えており、これらのアノードとカソードとの間には、イオン交換基としてスルフォン酸基を有する固体高分子電解質膜が介在している。
【０００３】
アノードには燃料ガス（水素ガス又は炭化水素を改質して水素リッチにした改質水素）を含む燃料ガスが供給され、カソードには酸化剤として酸素を含むガス、一例として空気が供給される。アノードに燃料ガスが供給されることで、燃料ガスに含まれる水素がアノードを構成する触媒層の触媒と反応し、これによって水素イオンが発生される。発生した水素イオンは固体高分子電解質膜を通過して、カソードで酸素と電気化学反応を起す。この電気化学反応により発電される構成となっている。
【０００４】
一方、カソードに供給された後にスタックから排出された空気は、排気管を通過して外部に排出されるが、この空気の排出時に生じる音を軽減するために排気管にはマフラ（消音器）が取り付けられている。マフラの構造には様々な種類が存在するが、その一例としては、排気管の所定範囲に小孔を設けて内外を連通させると共に、この排気管の所定範囲を箱状のマフラ本体で多い、その内側にガラスウールを充填する構造がある。
【０００５】
このような構成のマフラでは、小孔から空気と共に音波がマフラ本体内に放出されると、音波とガラスウールの繊維との間で摩擦が生じ、この摩擦により音波が減衰される、これにより、空気の排出時に生じる音が軽減される。
【０００６】
ところで、上記のような燃料電池システムは、水素と酸素の電気化学反応により発電するシステムであるため、水素と酸素の電気化学反応により水が生成される（以下、この水を生成水と称する）。この生成水は、空気と共に排気管を伝って排出されるが、排気管にマフラを設けると、排気管に形成した小孔からマフラ本体内に生成水が放出される。
【０００７】
上記のように、マフラの消音効果は、ガラスウールの繊維と音波との間で摩擦が生じることで得られるため、マフラ本体内に生成水が放出されることでガラスウールの繊維が濡れると、ガラスウールの繊維と音波との間での摩擦が低減し、マフラの消音効果が低減してしまう。
【０００８】
このような問題を解決し得る構成の一例が下記特許文献１に開示されている。この特許文献１に開示されているマフラは、マフラ本体（特許文献１ではアウタパイプと称している）を通過する排気管（特許文献１ではインナパイプと称している）には水抜きパイプが設けられている。水抜きパイプは上下方向に長手とされ、その上端は排気管の内側で開口しており、下端はマフラ本体の内側で開口している。
【０００９】
また、排気管の周方向に沿って水抜きパイプの両側には、板状のブラケットが設けられており、マフラ本体の内部空間が排気管の周方向に沿って水抜きパイプが配置されている空間と、水抜きパイプが配置されていない空間と、に仕切られている。このブラケットにより仕切られたマフラ本体の内部空間のうち、水抜きパイプが配置されていない空間には吸音材（例えば、ガラスウール）が設けられている。
【００１０】
すなわち、排気ガスに含まれる水分等は、排気管を通過する際に水抜きパイプから放出されるが、この水抜きパイプが設けられている空間には吸音材が設けられていない。このため、吸音材が水分で濡れることがなく、したがって、吸音材での消音効果が低減することがない。
【特許文献１】実開平２-６９０１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、この特許文献１に開示されている構成では、ブラケットにより仕切られたマフラ本体の内部空間のうち、水抜きパイプが配置された空間には吸音材が設けられていないため、音が吸収されることがなく、外部に音が漏れるという問題がある。
【００１２】
本発明は、上記事実を考慮して、水濡れによる消音効果の低減を抑制又は防止でき、音漏れも生じさせない消音器を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に記載の本発明に係る消音器は、内側を排気ガスが通過する筒状に形成されると共に、前記排気ガスの通過方向に沿った一定範囲に内外を連通する孔が形成された排気管と、前記排気管の前記一定範囲を周囲から覆うと共に、前記排気ガスに含まれ又は前記排気ガスと共に前記排気管を流れて前記孔から前記排気管の外部に放出された水分を外部に排出する排出部が下部に形成された消音器本体と、繊維状部材の集合体として構成されて、前記消音器本体の内部に設けられ、前記排気ガスと共に前記排気管を伝い前記孔から前記消音器本体内に放出された音波を、前記繊維状部材の表面との摩擦で減衰させる吸音手段と、多数の小孔を有する多孔質で且つ前記吸音手段よりも水分流通性が高い塊状に形成されて、前記排気管の前記孔が形成された部分と前記排出部との間に設けられ、前記排気管から前記消音器本体内に放出された水分を前記排出部側へ導く排水誘導手段と、を備えている。
【００１４】
請求項１に記載の本発明に係る消音器では、所定の範囲を消音器本体に覆われた排気管を排気ガスが通過すると、排気管の消音器本体に覆われた部分に形成された孔を排気ガスの少なくとも一部が通過して、排気ガスの少なくとも一部が消音器本体内に放出される。このように、排気ガスの少なくとも一部が消音器本体内に放出されると、排気ガスと共に排気管を伝う音波の少なくとも一部が孔を通過して消音器本体内に放出される。
【００１５】
消音器本体内には繊維状部材の集合体により構成された吸音手段が設けられており、消音器本体内に放出された音波は、吸音手段を構成する繊維状部材の表面との摩擦で減衰される。これにより、排気ガスと共に外部に放出される排気音が軽減される。
【００１６】
一方、排気ガスにと共に水分が排気管を流れ、この水分が排気管の孔を通過すると水分が消音器本体内に放出される。消音器本体内には多孔質の塊状で且つ吸音手段よりも水分流通性が高い排水誘導手段が排気管の孔が形成された部分と消音器本体の下部の排出部との間に設けられている。このため、消音器本体内に放出された水分は、排水誘導手段の外表面や極微小の孔部の内周に付着する。
【００１７】
このように排水誘導手段の外表面や極微小の孔部の内周に付着した水分の量が増加すると水分は水滴化する。水滴化した水分は自重により排水誘導手段の外表面や極微小の孔部の内周を伝って落下しながら排水部へと移動し、排水部から本消音器の外部に排水される。
【００１８】
ここで、消音器本体内に放出された水分は消音器本体内に設けられた吸音手段を構成する繊維状部材の表面にも付着する。しかしながら、上記のように、排水誘導手段を設けて排水誘導手段の外表面や極微小の孔部の内周に水分を付着させることで、繊維状部材の表面への水分の付着を効果的に軽減できる。これにより、繊維状部材の表面に水分が付着することに起因する音波減衰効果の低減を防止又は効果的に軽減でき、消音効果を維持又は向上できる。
【００１９】
請求項２に記載の本発明に係る消音器は、請求項１に記載の本発明において、前記排水誘導手段を、前記排気管の下方で上端が前記排気管と対向した状態で前記排気管の長手方向に沿って連続又は断続的に設けた、ことを特徴としている。
【００２０】
請求項２に記載の本発明に係る消音器では、排気管の下方に排水誘導手段が設けられ、その上端部は排気管と対向している。しかも、排水誘導手段は排気管の長手方向に沿って連続又は断続的に設けられている。このため、例えば、既に水滴状となった状態で排気管を伝い、排気管の孔から落下した水分や、排気ガスに含まれるものの比較的重量を有するため排気管の孔から落下する如く放出された水分を効率よく排水誘導手段の上面で捕らえることができる。これにより、吸音手段を構成する繊維状部材の表面に水分が付着することを効果的に防止できる。
【００２１】
請求項３に記載の本発明に係る消音器は、請求項１又は請求項２に記載の本発明において、電解質膜を介してアノード及びカソードが対向配置され、アノード側のスタック入口から水素を含む燃料ガスを前記アノード側に供給すると共に、カソード側のスタック入口から酸素を含む酸化性ガスを前記カソード側に供給することにより化学反応で発電する燃料電池のスタックの、前記カソード側のスタック出口に前記排気管を接続した、ことを特徴としている。
【００２２】
請求項３に記載の本発明に係る消音器では、消音器本体内を通過する排気管が、燃料電池を構成するスタックのカソード側の出口に接続され、排気管にはスタックを通過した酸素を含む酸化性ガス（一例としては、空気）が流れる。
【００２３】
ところで、燃料電池は燃料ガス（還元性ガス）に含まれる水素と、空気等の酸化性ガスに含まれる酸素との電気化学反応により発電するため、この発電に伴い水が生成され、酸化性ガスと共に排出される。したがって、スタックを通過した酸化性ガスである排気ガスに含まれる水が多いため、吸音手段を構成する繊維状部材の表面に付着する水分を低減できる本発明を燃料電池システムにおける消音器に適用することで、電気化学反応により生じた水分が繊維状部材に付着することを低減でき、充分な消音効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、請求項１に記載の本発明に係る消音器は、吸音手段を構成する繊維状部材の表面への水分の付着を効果的に軽減でき、これにより、繊維状部材の表面に水分が付着することに起因する音波減衰効果の低減を防止又は効果的に軽減でき、消音効果を維持又は向上できる。
【００２５】
また、請求項２に記載の本発明に係る消音器は、排気管の孔から落下した水分や、排気ガスに含まれるものの比較的重量を有するため排気管の孔から落下する如く放出された水分を効率よく排水誘導手段の上面で捕らえることができる。これにより、吸音手段を構成する繊維状部材の表面に水分が付着することを効果的に防止できる。
【００２６】
さらに、請求項３に記載の本発明に係る消音器は、燃料電池システムにおける電気化学反応により生じた水分が繊維状部材に付着することを低減でき、充分な消音効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
＜第１の実施の形態の構成＞
図３には本発明の第１の実施の形態に係る消音器としてのマフラ６２を適用した燃料電池システム１０の全体構成の概略がブロック図により示されている。
【００２８】
（燃料電池システム１０の構成の概略）
先ず、燃料電池システム１０の構成の概略について簡単に説明する。
【００２９】
図３に示されるように、本燃料電池システム１０は、燃料電池スタック又は燃料電池本体としてのスタック１２を備えている。図４に示されるように、スタック１２はセル１４を備えている。セル１４は電解質膜１６を備えている。
【００３０】
電解質膜１６は、例えば、イオン交換基としてスルフォン酸基を有する固体高分子により薄膜状に形成されている。この電解質膜１６の厚さ方向一方の側にはアノード１８が設けられている。
【００３１】
アノード１８は略板状のセパレータ２０を備えている。セパレータ２０には電解質膜１６側へ向けて開口したガス流通溝２２が形成されている。ガス流通溝２２は一端がスタック１２のアノード側入口２４に接続されており、他端がスタック１２のアノード側出口２６に接続され、更に、アノード側出口２６に接続された燃料ガス排気路２７を介して外部に連通しているている。
【００３２】
アノード側入口２４は燃料ガス供給路２９を介して燃料ガスタンク２８に接続されており、アノード側入口２４からは水素を含む燃料ガス（還元性ガス）がスタック１２内に供給され、アノード側入口２４から供給された燃料ガスが上記のガス流通溝２２を通過する。セパレータ２０と電解質膜１６との間にはガス拡散層３０が設けられている。
【００３３】
ガス拡散層３０は撥水化したカーボンペーパやカーボンクロスにより形成されており良好な導電性及び通気性を有している。ガス拡散層３０と電解質膜１６との間には触媒層３２が設けられている。触媒層３２は触媒としての白金や白金系合金を担持した炭素と、電解質とが適度に混ざり合ったマトリックスになっており、ガス流通溝２２から供給されてガス拡散層３０を通過した燃料ガスが触媒層３２に送られる構造となっている。
【００３４】
一方、上記の電解質膜１６を介してアノード１８の反対側にはカソード３４が設けられている。カソード３４もまたセパレータ２０、ガス拡散層３０、触媒層３２を備えている。但し、アノード１８とは異なり、カソード３４のセパレータ２０に形成されたガス流通溝２２の一端はスタック１２のカソード側入口３６に接続されており、他端がスタック１２のカソード側出口３８に接続されている。
【００３５】
カソード側入口３６からは酸素を含む酸化性ガスとしての空気がスタック１２内に供給され、カソード側入口３６から供給された空気がカソード３４を構成するセパレータ２０のガス流通溝２２を通過する。以上の構成のセル１４は、その厚さ方向、すなわち、アノード１８とカソード３４との対向方向に複数積層されており、このように、セル１４を複数積層することでスタック１２が構成されている。
【００３６】
また、図３に示されるように、スタック１２のアノード１８側及びカソード３４側にはそれぞれ端子４０が取り付けられている。端子４０は、コード等の電気的な接続部材を介して負荷４２に接続されており、スタック１２で発電された電気を負荷４２に供給している。
【００３７】
さらに、アノード１８側の端子に接続されたコード等の接続部材と、カソード３４側の端子に接続されたコード等の接続部材の中間部には電圧計４４が設けられており、負荷４２に供給される電気の電圧値を計測している。また、アノード１８側の端子に接続されたコード等の接続部材には電流計４６が設けられており、負荷４２に供給される電気の電流値を計測している。
【００３８】
一方、図３に示されるように、スタック１２のカソード側入口３６は、供給路としての空気供給路５１を介して空気吸入部５０に接続されている。空気吸入部５０よりもカソード側入口３６側にはエアフィルタ５２が設けられている。さらに、エアフィルタ５２よりもカソード側入口３６側には、空気供給手段としてのエアコンプレッサ５４が設けられている。
【００３９】
エアコンプレッサ５４はモータ５６を備えており、モータ５６の駆動力によって空気吸入部５０側に負圧を生じさせ、モータ５６の回転数に対応した量の空気を外部から吸入する。エアコンプレッサ５４により空気吸入部５０から吸入された空気はエアフィルタ５２を通過することで空気と共に吸入された微小な塵等が除去される構成となっている。
【００４０】
一方、図３に示されるように、スタック１２のカソード側出口３８は排気管としての空気排気路６１が接続されており、マフラ６２を介して排気部６４に接続されている。したがって、スタック１２を通過から排出されたガス（以下、このガスをカソード側入口３６に供給される空気と区別するため、便宜上、「カソード排気ガス」と称する）は空気排気路６１を通過して排気部６４から排気される。
【００４１】
マフラ６２とカソード側出口３８との間には圧力調整バルブ６６が設けられており、圧力調整バルブ６６を開閉すること、すなわち、圧力調整バルブ６６の弁体を開閉移動させるための駆動源であるモータを駆動させることで、カソード側出口３８から出るカソード排気ガスの圧力を調整できる。
【００４２】
また、図３に示されるように、圧力調整バルブ６６とカソード側出口３８との間には、圧力センサ７２が設けられており、カソード側出口３８から圧力調整バルブ６６へ流れるカソード排気ガスの圧力が検出されている。また、圧力センサ７２とカソード側出口３８との間には、温度センサ７４が設けられており、カソード側出口３８から圧力調整バルブ６６へ流れるカソード排気ガスの温度が検出されている。
【００４３】
（マフラ６２の構成）
次に、マフラ６２の構成について説明する。
【００４４】
図１及び図２に示されるように、マフラ６２は、消音器本体としてのマフラ本体８２を備えている。マフラ本体８２は略箱形状に形成されており、その幅方向及び高さ方向の略中央部を上記の空気排気路６１を構成するパンチングパイプ８４が貫通している。
【００４５】
パンチングパイプ８４は、マフラ本体８２の長手方向に沿って長手方向とされた略筒状（例えば、円筒状）とされている。パンチングパイプ８４の一端は、パンチングパイプ８４と共に空気排気路６１を構成するパイプ８６が連結されており、パイプ８６を介してパンチングパイプ８４が圧力調整バルブ６６に接続されている。
【００４６】
一方、パンチングパイプ８４の他端にはパイプ８８が接続されており、パイプ８８を介してパンチングパイプ８４が排気部６４に接続されている。すなわち、圧力調整バルブ６６を通過したカソード排気ガスは、パイプ８６を介してパンチングパイプ８４に流れ込み、パンチングパイプ８４からパイプ８８を通過して排気部６４から排気される。
【００４７】
また、パンチングパイプ８４は、基本的にパイプ８６、８８と同様の筒状であるが、パイプ８６、８８とは異なり、パンチングパイプ８４には、その両端以外にも内外を連通する孔としての小孔９０が複数形成されている。これらの小孔９０によって、パンチングパイプ８４の内側と、マフラ本体８２の内側とが連通している。
【００４８】
さらに、図１に示されるように、パンチングパイプ８４の下方には、仕切壁９２が設けられている。仕切壁９２は、略平板状とされておりマフラ本体８２の内部空間を上下に２分割している。仕切壁９２に仕切られたマフラ本体８２の内部空間のうち、仕切壁９２よりも上方は消音部９４とされており、仕切壁９２よりも下方はバッファ９６とされている。但し、マフラ本体８２の内部空間を仕切る仕切壁９２には複数の孔部９８がその厚さ方向に貫通形成されており、したがって、消音部９４とバッファ９６とは孔部９８により互いに連通している。
【００４９】
図１に示されるように、消音部９４には吸音手段としてのガラスウール１００が充填されている。ガラスウール１００はガラスを溶融紡糸することで形成された多数のガラス短繊維により構成されており、これらのガラス短繊維を互いに絡み合わせて略綿状することで形成されている。
【００５０】
また、図１に示されるように、消音部９４内には排水誘導手段としての複数の柱状部材１０２がマフラ本体８２の長手方向、すなわち、パンチングパイプ８４の長手方向に沿って所定間隔毎に設けられている。柱状部材１０２は、各々が極微小な無数の小孔が形成された多孔質セラミックによりマフラ本体８２の高さ方向に沿って長手方向とされた柱状（例えば、円柱状）に形成されている。さらに、柱状部材１０２の下端は仕切壁９２に接しており、柱状部材１０２の上端はパンチングパイプ８４の外周部に接している。
【００５１】
一方、図１に示されるように、マフラ本体８２の長手方向他端側（排気部６４側）の下端には排水部としての排水弁１０４が設けられている。排水弁１０４は図示しない弁体を開放することでマフラ本体８２の外部とバッファ９６とを連通する。これにより、バッファ９６の内部に貯留された水をマフラ本体８２の外部に排水できる構成となっている。
【００５２】
＜第１の実施の形態の作用、効果＞
次に、本実施の形態の作用並びに効果について説明する。
【００５３】
燃料電池システム１０では、燃料ガスタンク２８からスタック１２に供給された燃料ガスは、セル１４のアノード１８側にてセパレータ２０のガス流通溝２２を通過する。ガス流通溝２２を流れる燃料ガスは、通気性を有するガス拡散層３０を通過して触媒層３２に到達する。
【００５４】
一方、エアコンプレッサ５４が作動することでスタック１２に供給された空気は、セル１４のカソード３４側にてセパレータ２０のガス流通溝２２を通過する。ガス流通溝２２を流れる空気は、通気性を有するガス拡散層３０を通過して触媒層３２に到達する。
【００５５】
このように、アノード１８側の触媒層３２に水素を含む燃料ガスが供給され、カソード３４側の触媒層３２に酸素を含む空気が供給されると、両触媒層３２にて電気化学反応が生じる。アノード１８側の触媒層３２では、水素分子（Ｈ2）から水素イオン（Ｈ+）と電子（ｅ-）が生じる。水素イオンは電解質膜１６を透過してカソード３４側の触媒層３２に到達する。
【００５６】
一方、電子は外部回路を介して負荷４２へ流れる電流となり、負荷４２の動力として供される。カソード３４側の触媒層３２では、電解質膜１６を透過した水素イオンと空気中の酸素分子（Ｏ2）、及び負荷４２からの外部回路を介してカソード３４側の触媒層３２に到達した電子によって電気化学反応が生じ、その結果、水が生成される（このようにして生成された水を以下、「生成水」と称する）。生成水は電気化学反応終了後の空気であるカソード排気ガスと共にカソード側出口３８から排出される。
【００５７】
カソード側出口３８から排出されたカソード排気ガスは、空気排気路６１を通過して圧力調整バルブ６６に到達する。圧力調整バルブ６６を通過したカソード排気ガスはパイプ８６を通過してマフラ本体８２内のパンチングパイプ８４に到達する。カソード排気ガスはパンチングパイプ８４内を通過する際に、カソード排気ガスと共にパンチングパイプ８４を通過する排気音の音波の少なくとも一部が、パンチングパイプ８４の小孔９０からパンチングパイプ８４の外部に放出される。音波がパンチングパイプ８４の外部に放出されると、ガラスウール１００を構成する多数のガラス繊維の表面と音波との間で摩擦が生じ、この摩擦により音波が減衰される。このようにして、音波が減衰されることで、カソード排気ガスの排気音が低減される。
【００５８】
また、上記のように、カソード排気ガスには生成水が含まれる。カソード排気ガスと共に生成水がパンチングパイプ８４に到達すると、生成水の少なくとも一部はパンチングパイプ８４の小孔９０からパンチングパイプ８４の外部に放出される。パンチングパイプ８４の外部に放出された生成水の一部はガラスウール１００を構成する多数のガラス繊維の表面に付着し、更に、ガラス繊維の表面に付着した生成水の量が増えると生成水は水滴化してガラス繊維を伝って落下する。
【００５９】
一方、パンチングパイプ８４に到達した生成水のうち、パンチングパイプ８４の柱状部材１０２との対向部分に形成された小孔９０を通過した生成水は柱状部材１０２に付着する。ここで、柱状部材１０２は、ガラス繊維の集合体であるガラスウール１００とは異なり基本的に塊状であるため、ガラスウール１００ほど単位堆積当たりの表面積は大きくない。しかしながら、柱状部材１０２は多孔質のセラミックにより形成されている。このため、単純な塊状の部材に比べると表面積が大きい。
【００６０】
したがって、パンチングパイプ８４の柱状部材１０２との対向部分に形成された小孔９０を通過した生成水は、柱状部材１０２の外表面のみならず、柱状部材１０２に形成された無数の極微小の孔の内周等にも付着する。柱状部材１０２に付着した生成水の量が増えると、柱状部材１０２に付着した生成水は水滴化して柱状部材１０２の極微小の孔を通過しつつ落下する。
【００６１】
さらに、上記のように、ガラスウール１００を構成するガラス繊維に付着して水滴化した生成水も、ガラス繊維を伝って落下する途中で柱状部材１０２に接触することで、ガラス繊維から柱状部材１０２に生成水が移動する。ガラス繊維から柱状部材１０２に移動した生成水もまた柱状部材１０２の孔の内周部等で水滴化した生成水と同様に柱状部材１０２の外表面や、極微小な孔を伝って落下する。
【００６２】
このようにして、落下した水滴状の生成水は、仕切壁９２に形成された孔部９８を通過して落下し、バッファ９６内に貯留される。バッファ９６内に貯留された生成水は、排水弁１０４の弁体を開放して、バッファ９６内とマフラ本体８２の外部とを連通させることで、マフラ本体８２の外部に排水される。
【００６３】
ここで、本マフラ６２では、上記のように、生成水の少なくとも一部は柱状部材１０２の極微小な孔に付着して、柱状部材１０２を伝って落下する。このため、ガラスウール１００を構成するガラス繊維に付着する生成水量が減少する。ガラスウール１００による消音は、ガラス繊維の表面と音波との摩擦によるものであることから、ガラス繊維に付着する生成水量が減少することでガラス繊維に付着した生成水がガラス繊維の表面と音波との摩擦を阻害することを効果的に防止又は低減できる。これにより、消音性能を向上できる。
【００６４】
また、上記のように、ガラス繊維に付着した生成水も水滴化して落下する過程で、柱状部材１０２に接触して柱状部材１０２に移動することでその後にガラス繊維に移ることが極めて少ない。すなわち、このようにガラス繊維に生成水が付着する機会を効果的に低減でき、ガラス繊維に付着する生成水量を低減できる。これによっても消音性能を向上できる。
【００６５】
さらに、多孔質のセラミックで形成された柱状部材１０２は、ガラス繊維の集合体であるガラスウール１００に比べて単位体積当たりの表面積が小さいため、消音効果と言う点ではガラスウール１００よりも低い。しかしながら、柱状部材１０２は、単純な塊状ではなく多孔質であるため、多孔質でない構成に比べると単位堆積当たりの表面積は大きい。したがって、柱状部材１０２の外表面や孔の内周等と音波との摩擦による消音効果があり、これにより、全体的な消音性能の向上を図ることができる。
【００６６】
さらに、パンチングパイプ８４の周囲はガラスウール１００で覆われるか、又は、隣接して柱状部材１０２が設けられるため、音漏れが生じることがなく、この意味でも消音性能の向上を図ることができる。
【００６７】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明のその他の実施の形態について説明する。なお、以下の各実施の形態を説明するうえで、前記第１の実施の形態を含めて説明している実施の形態よりも前出の実施の形態と基本的に同一の部位に関しては、同一の符号を付与してその説明を省略する。
【００６８】
図５には、本発明の第２の実施の形態に係る消音器としてのマフラ１２０の構成が示されている。この図に示されるにように、本マフラ１２０は前記第１の実施の形態に係るマフラ６２と同様のマフラ本体８２を備えている。
【００６９】
また、本マフラ１２０はトラップ１２２を備えている。トラップ１２２は略箱状に形成されており、その上壁部がパイプ８６に一体的に接合されている。パイプ８６とトラップ１２２との接合部は孔状に開口しておりパイプ８６の内部とトラップ１２２の内部とが互いに連通している。
【００７０】
トラップ１２２の下壁部のマフラ本体８２側には排水弁１２４が設けられている。排水弁１２４は基本的に排水弁１０４と同じ構成で、弁体を開放することで、トラップ１２２の内外が連通される構成となっている。
【００７１】
すなわち、本マフラ１２０では、カソード排気ガスがパイプ８６を通過する際に、カソード排気ガスの少なくとも一部がトラップ１２２の内部に流れ込む。このように、トラップ１２２の内部にカソード排気ガスの少なくとも一部が流れ込むと、カソード排気ガスに含まれる生成水もトラップ１２２の内部に流れ込み、トラップ１２２の内壁に生成水が付着する。トラップ１２２の内壁に付着した生成水の量が増加すると、生成水は水滴化し、トラップ１２２の内壁を伝って落下し、トラップ１２２の下壁部上に貯留される。貯留された生成水は排水弁１２４の弁体を開放することで外部に排水される。
【００７２】
このように、本マフラ１２０では、生成水がカソード排気ガスと共にマフラ本体８２に流れ込む前にトラップ１２２の内壁に付着して落下し、トラップ１２２内に貯留されることで、マフラ本体８２に流れ込む生成水量を減少させることができる。これにより、マフラ本体８２内のガラスウール１００のガラス繊維に付着する生成水量を効果的に減少させることができるため、消音性能を飛躍的に向上させることができる。
【００７３】
＜第３の実施の形態＞
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。
【００７４】
図６には、本実施の形態に係る消音器としてのマフラ１４０の構成が示されている。この図に示されるにように、本マフラ１４０はマフラ本体１４２を備えている。マフラ本体１４２は、基本的に前記第１、第２の実施の形態におけるマフラ本体８２と同じ箱形状であるが、その内側の構造はマフラ本体８２とは異なり仕切壁９２が設けられておらず、代わりに一対の仕切壁１４４が設けられている。
【００７５】
仕切壁１４４はパンチングパイプ８４の長手方向に沿って厚さ方向とされており、マフラ本体１４２内のパンチングパイプ８４よりも下側で互いに所定間隔離間した状態で対向配置されている。これにより、マフラ本体１４２の内部空間のうち、パンチングパイプ８４よりも下側の空間はパンチングパイプ８４の長手方向に沿って３分割されている。
【００７６】
また、マフラ本体１４２の内部空間のうち、パンチングパイプ８４よりも上側の空間にはガラスウール１００が充填されている。さらに、パンチングパイプ８４よりも下側で仕切壁１４４により分割された空間のうち、パンチングパイプ８４の長手方向に沿って両端側に位置する部分にはガラスウール１００が充填されている。
【００７７】
一方、パンチングパイプ８４よりも下側で仕切壁１４４により分割された空間のうち、両仕切壁１４４の間に位置する中央側の空間には基本的にガラスウール１００が設けられていない。なお、基本的に仕切壁１４４はマフラ本体１４２の長手方向両端側に設けたガラスウール１００が中央側に移動しないよう、ガラスウール１００を堰き止めるために設けたものである。したがって、ガラスウール１００がその形状を維持でき、マフラ本体１４２の長手方向両端側から中央側に移動しない構成であれば、仕切壁１４４を設けなくてもよいし、また、仕切壁１４４に代わってシート状の網等を設けてもよい。
【００７８】
また、両仕切壁１４４の間に位置する中央側の空間のパンチングパイプ８４の下側には排水誘導手段としてのブロック１４６が配置されている。ブロック１４６は、前記第１及び第２の実施の形態における柱状部材１０２と同様に多孔質のセラミックにより平板状に形成されている。ブロック１４６の上面とパンチングパイプ８４との間には空間１４８が形成されている。
【００７９】
本マフラ１４０では、カソード排気ガスがパンチングパイプ８４の略中央に到達してカソード排気ガスの少なくとも一部がパンチングパイプ８４の小孔９０から外部に放出されると、カソード排気ガスと共に生成水がパンチングパイプ８４の外部に放出される。カソード排気ガスと共にパンチングパイプ８４の外部に放出された生成水は、仕切壁１４４やブロック１４６の外表面、更にはブロック１４６に形成された極微小な孔部の内周に付着する。
【００８０】
さらに、仕切壁１４４やブロック１４６の外表面、更にはブロック１４６の極微小な孔部の内周に付着した生成水の量が増えると、生成水は水滴化して落下する。ブロック１４６の微小な孔部を介してブロック１４６内を通過した生成水は、マフラ本体１４２の下壁部上に貯留され、排水弁１０４の弁体を開放することでマフラ本体１４２の外部に排出される。
【００８１】
ここで、本マフラ１４０では、ブロック１４６が配置された空間にはガラスウール１００が配置されない。このため、カソード排気ガスと共に空間１４８内に放出された生成水がガラス繊維に保持されることなく、効率よく落下してブロック１４６内を通過する。これにより効率よく生成水の排水ができ、この結果、仕切壁１４４の外側やパンチングパイプ８４の上側のガラスウール１００を構成するガラス繊維への生成水の付着を低減できる。このため、消音性能を飛躍的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る消音器の構造を示す正面段断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る消音器の構造を示す側段断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る消音器を適用した燃料電池システムの構成を示す図である。
【図４】燃料電池システムのスタックを構成するセルの概略的な構造を示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る消音器の構造を示す正面段断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る消音器の構造を示す正面段断面図である。
【符号の説明】
【００８３】
１２    スタック
１６    電解質膜
１８    アノード
２４    アノード側入口
２６    アノード側出口
３４    カソード
３６    カソード側入口
３８    カソード側出口
６２    マフラ（消音器）
８２    マフラ本体（消音器本体）
８４    パンチングパイプ（排気管）
８６    パイプ（排気管）
８８    パイプ（排気管）
９０    小孔（孔）
１００    ガラスウール（吸音手段）
１０２    柱状部材（排水誘導手段）
１０４    排水弁（排水部）
１２０    マフラ（消音器）
１４０    マフラ（消音器）
１４２    マフラ本体（消音器本体）
１４６    ブロック（排水誘導手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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