JP4586513B2 - Silencer structure - Google Patents
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Description
本発明は、圧送されてきたガスを吸音材を使用して消音する消音器に係り、特に水分を含むガスを消音するのに有効な消音器構造に関する。 The present invention relates to a silencer that silences a pressure-fed gas using a sound absorbing material, and more particularly to a silencer structure that is effective in silencing gas containing moisture.
従来、内燃機関の排気系に設けてある吸音型消音器は、一般に、所定の軸方向に延びる消音器本体内の消音空間内に対し、側壁に多数の通気孔が形成されたインナパイプを貫通させると共に、消音空間におけるインナパイプ外周の空間に、グラスウール等からなる吸音材を充填した構造となっている。
ここで、上記構造の吸音型消音器を燃料電池車両の排気系に設けた場合を想定すると、燃料電池車両の排気ガスは、水素と酸素とから電気エネルギーを発生させる際に生じる水蒸気であることから、消音空間を通過する際に消音器内に溜まった水分が吸音材に含水する。この結果、吸音材の繊維間に形成されている空隙が無くなり消音性能を低下させるという問題がある。
Conventionally, a sound absorbing silencer provided in an exhaust system of an internal combustion engine generally penetrates an inner pipe having a large number of ventilation holes formed in a side wall in a silencer space in a silencer body extending in a predetermined axial direction. In addition, the space around the inner pipe in the sound deadening space is filled with a sound absorbing material made of glass wool or the like.
Here, assuming that the sound absorbing silencer having the above structure is provided in the exhaust system of the fuel cell vehicle, the exhaust gas of the fuel cell vehicle is water vapor generated when electric energy is generated from hydrogen and oxygen. Therefore, the moisture accumulated in the silencer when passing through the silencing space is contained in the sound absorbing material. As a result, there is a problem that there is no gap formed between the fibers of the sound absorbing material and the sound deadening performance is lowered.
この問題に対する従来技術として、例えば特許文献1に記載の技術がある。この技術は、消音器本体の内部空間を、連通孔を有する仕切り板によって、吸音材を充填した上側の吸音室と、下側の拡張室とに区画する構造とするものである。この構造によれば、吸音室内に導入されるガスの水分は、ガス圧で、吸音材を通過し仕切り板の連通孔から下側の拡張室に落下する。落下した水分は、ガスと共に拡張室から排出される。これによって吸音室の吸音材に水分が貯留した状態となることを抑制して、消音性能の低下を防止している。
As a prior art for this problem, for example, there is a technique described in
または、特許文献2に記載のように、吸音材として水はけの良い材料(主に有機繊維を用いる)を使用することで上記消音性能の低下を防止しようとしている。
しかし、特許文献1に記載の技術では、吸音材内を水分が通過して下側の拡張室に落下する構造であるので、つまり吸音室の吸音材での吸水を抑制する構成ではないので、燃料電池車両の運転中は、排気ガス中の水分が吸音材中を連続的に通り抜ける状態となるために、常に、吸音材は水分で濡れた状態になっている結果、消音性が低下するという問題がある。
However, the technique described in
また、特許文献2に記載の技術であっても、吸音材中の含水量が低減はするものの、上記と同様に、燃料電池車両の運転中は排気ガス中の水分で常に吸音材は濡れた状態になっている結果、消音性能は低下する。
本発明は、上記のような点に着目したもので、水分を含有するガスの消音に使用されても、含有する水分による消音性能の低下を防止可能な消音器構造を提供することを課題としている。
Further, even with the technique described in
This invention pays attention to the above points, and it is an object of the present invention to provide a silencer structure capable of preventing the deterioration of the silencing performance due to the contained moisture even if it is used to silence the moisture-containing gas. Yes.
上記課題を解決するために、本実施形態は、吸入口から消音器本体内にガスが圧入され、当該消音器本体内の消音空間に配置された吸音材で吸音した後に排出口からガスを排出する消音器構造において、
上記消音空間を構成する側壁全周と吸音材との間に空間を形成し、上記吸入口から圧入されたガスを旋回流に整流して上記側壁と吸音材との間を通過させる気流調整手段を備え、
上記側壁と吸音材との間の空間と当該吸音材とは通気可能となっており、
上記消音空間は、所定の軸方向に沿って延びると共に、軸直方向の断面形状が円形形状であり、上記軸の中心側に且つ当該軸に沿って延びるように吸音材を配置し、且つその吸音材を中空体とし、上記側壁と吸音材との間を旋回流状態で通過したガスを、吸音材の内側空間に導入し通過させてから排出し、
吸入口から消音器本体の消音空間へのガスの噴射方向が、上記側壁内面が形成する円筒面に対し接線方向でかつ軸方向に傾斜した方向に設定されていることを特徴とするものである。
In order to solve the above-described problem, the present embodiment is configured such that gas is press-fitted into the silencer body from the suction port, and after the sound is absorbed by the sound absorbing material disposed in the silencer space in the silencer body, the gas is discharged from the discharge port. In the silencer structure to
Airflow adjusting means that forms a space between the entire side wall of the silencing space and the sound absorbing material, rectifies the gas press-fitted from the suction port into a swirling flow, and passes between the side wall and the sound absorbing material With
The space between the side wall and the sound absorbing material and the sound absorbing material can be ventilated,
The silencing space extends along a predetermined axial direction, has a circular cross-sectional shape in a direction perpendicular to the axis, and arranges a sound absorbing material on the center side of the shaft so as to extend along the axis. The sound absorbing material is a hollow body, and the gas that has passed through the side wall and the sound absorbing material in a swirling flow state is introduced into the inner space of the sound absorbing material and allowed to pass through.
The gas injection direction from the suction port to the silencer space of the silencer body is set in a direction tangential to the cylindrical surface formed by the side wall inner surface and inclined in the axial direction. .
本発明によれば、水分は遠心力で側壁側に飛ばされることで、吸音材と接触する内側に位置するガスは乾いたガスとなる。これにより、吸音材が水分を吸収することを防止できる。 According to the present invention, moisture is blown to the side wall side by centrifugal force, so that the gas located inside contacting the sound absorbing material becomes dry gas. This can prevent the sound absorbing material from absorbing moisture.
次に、本発明の第1実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図1は、本実施形態の消音器構造を示す斜視図、図2は軸直方向からみた断面模式図、図3は、軸方向からみた断面模式図である。
なお、本実施形態の消音器は、燃料電池車両の排ガスを処理する経路に設置される消音器を想定するが、それに適用は限定されない。
Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing the silencer structure of the present embodiment, FIG. 2 is a schematic cross-sectional view seen from the axial direction, and FIG. 3 is a schematic cross-sectional view seen from the axial direction.
In addition, although the silencer of this embodiment assumes the silencer installed in the path | route which processes the exhaust gas of a fuel cell vehicle, application is not limited to it.
まず構成について説明すると、消音器本体1は所定の軸に沿って延びる円筒形状の筐体であって、その消音器本体1内に形成される消音空間Sは、軸直方向の断面が円形状である円柱形状となっている。なお、上記軸は直線である必要は無い。
上記消音器本体1内には、消音器本体1と同軸、若しくは略同軸に内筒2が配置され、その内筒2は消音器本体1に支持されている。内筒2の側壁には多数の通気孔2aが開口していると共に、内部に吸音材3が充填されている。これによって、消音器本体1の側壁内面全周と吸音材3との間に空間が確保されている。
First, the structure will be described. The
An
また、図1中、消音器本体1の左側に吸入口が配置され、右側に排出口が配置されている。
吸入口を構成する吸入管4は、消音器本体1の左端側で消音空間Sに入ると共に、図3に示すように、消音器本体1の側壁内面に沿って円弧状に延びるように配置され、その開口端の軸線(噴出方向)が、側壁内面が形成する円筒面に対し接線方向でかつ軸方向に傾斜した方向に設定されている。この設定が気流調整手段を構成する。この構成によって、消音空間Sに圧送されたガスの気流は、旋回流となって、消音器本体1の側壁内面に沿って螺旋状に旋回しながら排出口側(図2中右側)に移動する。
Moreover, in FIG. 1, the suction port is arrange | positioned at the left side of the silencer
The
なお、本実施形態では、吸入管4を側壁内面に沿って円弧状に配置しているが、側壁内面が形成する円筒面に対し接線方向でかつ軸方向に傾斜した方向に噴出方向を設定しておけば、必ずしも、この円弧状の部分は必要はない。ただ、円弧状の管路が有った方が、気流を整流させてより確実に旋回流とすることができる。
また、消音器本体1の右端面には、ガス排出口を構成する排出管5が、軸中心位置に配設されて、消音空間Sと外部とを連通している。
In the present embodiment, the
Further, on the right end surface of the
次に、上記構成の消音器の作用・効果などについて説明する。
図示しない燃料電池内で水素と酸素とが反応し発電を行うと共に、その反応により生じる水蒸気が排気ガスとして排出される。この多量の水分を含む排気ガスが、不図示の管路を通じて上記消音器に圧送され、吸入管4から消音空間S内に送られる。このとき、吸入管4の開口端から消音空間S内に噴射される排気ガスは、消音器本体1の円筒形状の側壁内面に沿って、つまり消音器本体1の側壁と内筒2との間に形成される筒状の空間を螺旋状に旋回し、吸音材3で消音されながら排出管5側に移動して、連続的に当該排出管5から外部(例えば車外)に排出される。
Next, functions and effects of the silencer having the above-described configuration will be described.
Hydrogen and oxygen react in a fuel cell (not shown) to generate power, and water vapor generated by the reaction is discharged as exhaust gas. The exhaust gas containing a large amount of moisture is pumped to the silencer through a pipe line (not shown), and is sent into the silencing space S from the
ここで、上記消音空間S内の排気ガスの気流は、旋回流となっていることから、排気ガス中における相対的に比重の重い水分は、旋回運動の遠心力によって外周側に移動し、気流の内周側に位置するガスは乾いた状態となる。すなわち、消音空間Sの中心側に位置する吸音材3と接触するガスは乾いていることから、吸音材3が水分を吸収することが防止されて、含水することによる消音性能低下を防止できる。
Here, since the airflow of the exhaust gas in the silencing space S is a swirling flow, moisture having a relatively high specific gravity in the exhaust gas moves to the outer peripheral side by the centrifugal force of the swirling motion, and the airflow The gas located on the inner peripheral side of the gas is in a dry state. That is, since the gas in contact with the
また、たとえ一時的に吸音材3中に水分が入っても、吸音材3は消音空間Sの中央部に位置することから、吸音材3と消音器本体1の下部側壁との空間に落下して排除される。
さらに、ガス中に粉塵などがあっても、当該粉塵も旋回運動の遠心力によって外周側に移動することで吸音材3との接触が抑えられて、粉塵による吸音材3の目詰まりが抑えられる効果もある。
Further, even if moisture enters the
Furthermore, even if there is dust or the like in the gas, the dust is also moved to the outer peripheral side by the centrifugal force of the turning motion, so that contact with the
また、上記説明では、消音空間Sの形状を、軸直方向での断面形状が円形形状の空間と説明しているが、当該断面形状が楕円形状や円形状に近い多角形形状であっても良い。円形形状が一番、旋回流のエネルギー損失が小さく、排気ガスの流速低下を抑止出来て強い遠心力を保てることで排気ガス中の水分を効率良く排除出来るので好ましいが、排気ガスの旋回流を維持できるような円形形状に近い輪郭の断面形状となっていればよい。 In the above explanation, the shape of the silencing space S is described as a space having a circular cross-sectional shape in the axial direction, but the cross-sectional shape may be an elliptical shape or a polygonal shape close to a circular shape. good. The circular shape is the most preferable because the energy loss of the swirling flow is small, and it is possible to suppress the decrease in the exhaust gas flow velocity and maintain a strong centrifugal force, so that moisture in the exhaust gas can be efficiently removed. It is sufficient that the cross-sectional shape has a contour close to a circular shape that can be maintained.
次に、第2実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、上記実施形態と同様な部品などについて同一の符号を付して説明する。
本実施形態の基本構成は、上記第1実施形態と同様であるが、図4に示すように、水吸引管6を備える点だけが異なる。
すなわち、図4に示すように、消音空間Sの排出口側に水吸引管6を配置している。その水吸引管6は、上記排出管5の側壁で排出管5内に連通すると共に下方に延び、その下端部を、消音器本体1の下部の側壁内面に接近して配置する。なお、水吸引管6の下端部に対向する側壁を窪ませて水溜まり部を形成しても良い。
Next, a second embodiment will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated about the components similar to the said embodiment.
The basic configuration of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, except that a
That is, as shown in FIG. 4, the
上記構成を採用すると、消音器本体1内を旋回気流として移動する排気ガス流中の水分は消音器本体1の側壁内面に飛ばされ、当該側壁内面に沿って落下して側壁内面の下部に移動する。このとき、排出管5側に向かう旋回流があることから、上記水分は、側壁内面下部のうち排出管5の下側位置に集まる。なお、消音器本体1の軸を排出管5側が低くなるように設定しておいても良い。
If the said structure is employ | adopted, the water | moisture content in the exhaust gas flow which moves the inside of the silencer
また、排出管5内をガスが通過することで、上記水吸引管6内は排気ガスに対し負圧となる結果、集まった水分が水吸引管6により吸い上げられ、排出管5を通過する排気ガスと共に外部に排出される。この結果、消音器本体1内に水が溜まることが防止され、つまり吸音材3が含水状態となることをさらに抑えることが可能となる。
その他の構成や作用効果は上記実施形態と同様である。
ここで、上記実施形態では、消音空間Sを円柱状としているが、図5のように、消音空間Sを円錐台形状として、消音器本体1の側壁と吸音材3との間の環状の空間の軸直方向の断面が、吸入口から排出口に向けて小さくなるように設定しても良い。
Further, as the gas passes through the
Other configurations and operational effects are the same as in the above embodiment.
Here, in the said embodiment, although the silencing space S is made into the column shape, as shown in FIG. 5, the silencing space S is made into a truncated cone shape, and the annular space between the side wall of the silencer
このようにすると、排気ガス流が旋回しながら排出管5側に移動するにつれて、気流が通過する断面積が小さくなることで、当該気流の流速が増加して、排気ガスの旋回流の遠心力が大きくなり、より効率よく排気ガス中の水分が排出できるようになることで、更に消音性能低下を防止できる。なお、消音空間Sを円錐台形状とする代わりに、吸音材3を充填した内筒2を吸入口から排出口(図5中、左側から右側)に向けて径が大きくなる円錐台形状として、軸方向に沿った吸音材3外周の空間の軸直方向の断面積を、排出口に向けて小さくなるように設定しても良い。
In this way, as the exhaust gas flow moves toward the
また、図6に示すように、消音器本体1の側壁内面に、ゴルフボールのディンプルのような、凹部7を多数形成しても良い。
多数の凹部7を形成することで、排気ガス自身の粘性によって排気ガスが消音器本体1の内壁にへばりつくようにして移動することで、排気ガスの旋回流によるガス中の水分の排除がより効率的になり、その分さらに消音性能の低下が防止できる。
Moreover, as shown in FIG. 6, you may form many recessed
By forming a large number of
次に、第3実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、上記各実施形態と同様な部材には同一の符号を付して説明する。
本実施形態の基本構成は、上記各実施形態と同様であるが、排出管5の配置が異なる。
すなわち、図7〜図9に示すように、排出管5を上記内筒2内の吸音材3を貫通するように配置し、該排出管5の一端部を、右端側で消音空間S内に臨ませ、他端部を外部に配置している。また、排出管5の側壁のうち、吸音材3を貫通する部分には通気孔5aが多数開口している。すなわち、上記吸音材3の中心に中空部を構成する貫通孔S1が形成され該貫通孔S1を排出管5が通過している。
Next, a third embodiment will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to the member similar to said each embodiment.
The basic configuration of this embodiment is the same as that of each of the above embodiments, but the arrangement of the
That is, as shown in FIGS. 7 to 9, the
上記構成では、消音空間Sの左側から流入した排気ガスは、旋回流となって消音器本体1の内壁に沿って案内されながら当該消音空間Sの右端まで移動する。この間に、気流の内周側の乾いたガスが吸音材3と接触して吸音がなされると共に排気ガス中の水分が遠心力で消音器本体1の内壁に飛ばされて、気流中から水分が除去される。
In the above arrangement, the exhaust gas flowing from the left side of the silencing space S is a swirling flow is guided along the inner wall of the
このように、水分が除去されながら消音空間Sの右側まで移動した排気ガス流は、排出管5内に右端部から導入され、該排出管5内を通過して外部に排気される。このとき、吸音材3の内部を通過することでさらに吸音が行われて、消音器を大型化することなく、排気ガスが接する吸音材3の表面積を大きくとることが出来る結果、さらに消音効果を向上することができる。
また、排出管5内に導入される排気ガス流は、上記旋回流の際に水分が大幅に除去されているので、吸音材3に取り込まれる水分はほとんど無いため、吸音材3の消音性能低下を起こすことが無い。
In this way, the exhaust gas flow that has moved to the right side of the silencing space S while moisture is removed is introduced into the
In addition, since the moisture in the exhaust gas flow introduced into the
S 消音空間
1 消音器本体
2 内筒
2a 通気孔
3 吸音材
4 吸入管(吸入口)
5 排出管(排出口)
5a 通気孔
6 水吸引管
7 凹部
5 discharge pipe (discharge port)
Claims (4)
上記消音空間を構成する側壁全周と吸音材との間に空間を形成し、上記吸入口から圧入されたガスを旋回流に整流して上記側壁と吸音材との間を通過させる気流調整手段を備え、
上記側壁と吸音材との間の空間と当該吸音材とは通気可能となっており、
上記消音空間は、所定の軸方向に沿って延びると共に、軸直方向の断面形状が円形形状であり、上記軸の中心側に且つ当該軸に沿って延びるように吸音材を配置し、且つその吸音材を中空体とし、上記側壁と吸音材との間を旋回流状態で通過したガスを、吸音材の内側空間に導入し通過させてから排出し、
吸入口から消音器本体の消音空間へのガスの噴射方向が、上記側壁内面が形成する円筒面に対し接線方向でかつ軸方向に傾斜した方向に設定されていることを特徴とする消音器構造。 In the silencer structure in which gas is injected from the suction port into the silencer body and the sound is absorbed by the sound absorbing material disposed in the silencer body in the silencer body, and then the gas is discharged from the discharge port.
Airflow adjusting means that forms a space between the entire side wall of the silencing space and the sound absorbing material, rectifies the gas press-fitted from the suction port into a swirling flow, and passes between the side wall and the sound absorbing material With
The space between the side wall and the sound absorbing material and the sound absorbing material can be ventilated,
The silencing space extends along a predetermined axial direction, has a circular cross-sectional shape in a direction perpendicular to the axis, and arranges a sound absorbing material on the center side of the shaft so as to extend along the axis. The sound absorbing material is a hollow body, and the gas that has passed through the side wall and the sound absorbing material in a swirling flow state is introduced into the inner space of the sound absorbing material and allowed to pass through.
A silencer structure characterized in that the gas injection direction from the suction port to the silencer space of the silencer body is set in a direction tangential to the cylindrical surface formed by the side wall inner surface and inclined in the axial direction. .
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