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消音器以及包括該消音器的燃料電池系統(tǒng)

閱讀：852發(fā)布：2023-02-27

專(zhuān)利匯可以提供消音器以及包括該消音器的燃料電池系統(tǒng)專(zhuān)利檢索，專(zhuān)利查詢(xún)，專(zhuān)利分析的服務(wù)。并且本 發(fā)明 提供了一種消音器以及包括該消音器的 燃料 電池 系統(tǒng)。消音器安裝在 燃料電池 系統(tǒng)中。該消音器包括：多個(gè)擴(kuò)展腔，用于連續(xù)地減小在燃料電池系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)的空氣的聲學(xué)噪音；以及至少一個(gè) 諧振器 ，用于減小從至少一個(gè)擴(kuò)展腔接收的空氣在另一頻帶中的聲學(xué)噪音，該另一頻帶與上述多個(gè)擴(kuò)展腔所減小的聲學(xué)噪音的頻帶不同。，下面是消音器以及包括該消音器的燃料電池系統(tǒng)專(zhuān)利的具體信息內(nèi)容。

1.一種安裝在燃料電池系統(tǒng)中的消音器，該消音器包括：
多個(gè)擴(kuò)展腔，連接到所述燃料電池系統(tǒng)的預(yù)定設(shè)備以連續(xù)地減小從該預(yù)定設(shè)備釋放的空氣的聲學(xué)噪音；以及
至少一個(gè)諧振器，連接到所述多個(gè)擴(kuò)展腔當(dāng)中的至少一個(gè)擴(kuò)展腔以減小從該至少一個(gè)擴(kuò)展腔接收的在另一頻帶中的聲學(xué)噪音，該另一頻帶與被所述多個(gè)擴(kuò)展腔所減小的聲學(xué)噪音的頻帶不同，
其中所述多個(gè)擴(kuò)展腔中的任一個(gè)包括從所述預(yù)定設(shè)備接收空氣的入口管，所述多個(gè)擴(kuò)展腔中的另一個(gè)包括釋放已經(jīng)流入到所述多個(gè)擴(kuò)展腔中的空氣的出口管，并且在所述多個(gè)擴(kuò)展腔之間插設(shè)有居間管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消音器，其中所述多個(gè)擴(kuò)展腔和所述至少一個(gè)諧振器的至少一個(gè)空腔通過(guò)由多個(gè)分隔壁劃分所述消音器的內(nèi)部空間而形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的消音器，其中所述至少一個(gè)諧振器中的第一諧振器的空腔與所述多個(gè)擴(kuò)展腔中的至少一個(gè)擴(kuò)展腔共享所述多個(gè)分隔壁的一部分，第二諧振器的空腔與其他擴(kuò)展腔共享所述多個(gè)分隔壁的一部分，其中所述其他擴(kuò)展腔的數(shù)量比所述至少一個(gè)擴(kuò)展腔的數(shù)量多。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的消音器，其中所述多個(gè)分隔壁的數(shù)量與所述多個(gè)擴(kuò)展腔的數(shù)量和所述至少一個(gè)諧振器的空腔的數(shù)量的總和成比例。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的消音器，其中每個(gè)所述空腔的體積與所述另一頻帶的中心頻率的大小成反比。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的消音器，其中在所述多個(gè)擴(kuò)展腔當(dāng)中的第一擴(kuò)展腔和第二擴(kuò)展腔之間的第一分隔壁中插設(shè)的第一居間管的出口的端部設(shè)置為比在所述第二擴(kuò)展腔和第三擴(kuò)展腔之間的第二分隔壁中插設(shè)的第二居間管的入口的端部更靠近所述第二分隔壁，由此從所述第一居間管的出口釋放到所述第二擴(kuò)展腔中的空氣以回流的形式流入到所述第二居間管的入口中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消音器，其中所述至少一個(gè)諧振器中的每個(gè)諧振器的頸部突出到與該每個(gè)諧振器連接的擴(kuò)展腔內(nèi)，連接到該每個(gè)諧振器的擴(kuò)展腔的內(nèi)部空氣流入到該每個(gè)諧振器的頸部的孔口中，且流入到該每個(gè)諧振器的頸部的孔口中的空氣從該每個(gè)諧振器的頸部的孔口被釋放到與該每個(gè)諧振器連接的擴(kuò)展腔。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的消音器，其中所述至少一個(gè)諧振器中的每個(gè)諧振器的頸部的長(zhǎng)度與所述另一頻帶的中心頻率的大小成反比，且每個(gè)諧振器的頸部的截面積大小與所述另一頻帶的中心頻率的大小成比例，所述另一頻帶與被所述多個(gè)擴(kuò)展腔所減小的聲學(xué)噪音的頻帶不同。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消音器，其中所述預(yù)定設(shè)備是用于將空氣供應(yīng)到所述燃料電池系統(tǒng)的燃料電池的氣泵，且所述出口管連接到所述燃料電池系統(tǒng)的在所述燃料電池的陰極處的入口，由此從所述出口管釋放的空氣流入到在所述燃料電池的所述陰極處的入口中。
10.一種燃料電池系統(tǒng)，包括：
燃料電池，利用燃料來(lái)發(fā)電；
平衡設(shè)備，用于至少將燃料和空氣供應(yīng)到所述燃料電池；以及
消音器，插設(shè)在所述平衡設(shè)備的氣泵與所述燃料電池的陰極處的入口之間以減小從該氣泵釋放的空氣的聲學(xué)噪音。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述消音器包括多個(gè)擴(kuò)展腔，該多個(gè)擴(kuò)展腔用于連續(xù)地減小從所述氣泵釋放的空氣的聲學(xué)噪音。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述消音器還包括至少一個(gè)諧振器，該至少一個(gè)諧振器連接到所述多個(gè)擴(kuò)展腔當(dāng)中的至少一個(gè)擴(kuò)展腔以減小從該至少一個(gè)擴(kuò)展腔接收的空氣的在另一頻帶中的聲學(xué)噪音，該另一頻帶與被所述多個(gè)擴(kuò)展腔所減小的聲學(xué)噪音的頻帶不同。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃料電池系統(tǒng)，其中在所述氣泵和所述氣泵的支座之間插設(shè)有第一橡膠密封件，且在所述支座和所述燃料電池系統(tǒng)的內(nèi)框架之間插設(shè)有第二橡膠密封件。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述第一橡膠密封件的硬度大于所述第二橡膠密封件的硬度。

說(shuō)明書(shū)全文

消音器以及包括該消音器的燃料電池系統(tǒng)

技術(shù)領(lǐng)域

[0001] 本公開(kāi)涉及燃料電池系統(tǒng)，更具體地，涉及用于減少燃料電池系統(tǒng)的聲學(xué)噪音的消音器（silencer）。

背景技術(shù)

[0002] 燃料電池是一種環(huán)境友好的替代能源技術(shù)，其從豐富地存在于地球上的材料（諸如氫）產(chǎn)生電能，并已經(jīng)與太陽(yáng)能電池等一起引起了人們的關(guān)注。為了在燃料電池中發(fā)電，燃料、水和空氣被供應(yīng)到燃料電池。因此，在燃料電池系統(tǒng)中采用數(shù)個(gè)用于供應(yīng)這些材料的機(jī)械裝置，聲學(xué)噪音在驅(qū)動(dòng)這些機(jī)械裝置時(shí)產(chǎn)生。由于如果燃料電池系統(tǒng)的聲學(xué)噪音過(guò)大則會(huì)使使用者或附近的其他人感到不適，所以正在研發(fā)用于減少在燃料電池系統(tǒng)中產(chǎn)生的聲學(xué)噪音的裝置。發(fā)明內(nèi)容
[0003] 本發(fā)明提供一種用于降低燃料電池系統(tǒng)中產(chǎn)生的在預(yù)定頻段的聲學(xué)噪音的消音器，其中該消音器具有能夠安裝在燃料電池系統(tǒng)的內(nèi)部空間中的小的體積。
[0004] 本發(fā)明提供一種燃料電池系統(tǒng)，在該燃料電池系統(tǒng)中安裝有消音器。
[0005] 其他的方面將在下面的描述中被部分地闡述，并將從該描述部分地變得明顯，或者可以通過(guò)給出的實(shí)施例的實(shí)施而學(xué)習(xí)得到。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種安裝在燃料電池系統(tǒng)中的消音器，該消音器包括：多個(gè)擴(kuò)展腔（expansion chamber），連接到燃料電池系統(tǒng)的預(yù)定設(shè)備以連續(xù)地減小從該預(yù)定設(shè)備釋放的空氣的聲學(xué)噪音；以及至少一個(gè)諧振器，連接到多個(gè)擴(kuò)展腔當(dāng)中的至少一個(gè)擴(kuò)展腔以減小從該至少一個(gè)擴(kuò)展腔接收的在另一頻帶中的聲學(xué)噪音，該另一頻帶與被多個(gè)擴(kuò)展腔所減小的聲學(xué)噪音的頻帶不同，其中多個(gè)擴(kuò)展腔中的任意一個(gè)包括從預(yù)定設(shè)備接收空氣的入口管，多個(gè)擴(kuò)展腔中的另一個(gè)包括釋放已經(jīng)流入到多個(gè)擴(kuò)展腔中的空氣的出口管，并且在多個(gè)擴(kuò)展腔之間插設(shè)有居間管。
[0007] 多個(gè)擴(kuò)展腔和至少一個(gè)諧振器的至少一個(gè)空腔（cavity）可以通過(guò)采用多個(gè)分隔壁劃分消音器的內(nèi)部空間而形成。至少一個(gè)諧振器中的第一諧振器的空腔可以與多個(gè)擴(kuò)展腔中的至少一個(gè)擴(kuò)展腔共享多個(gè)分隔壁的一部分，第二諧振器的空腔可以與其他擴(kuò)展腔共享多個(gè)分隔壁的一部分，其中該其他擴(kuò)展腔的數(shù)量可以比該至少一個(gè)擴(kuò)展腔的數(shù)量多。多個(gè)分隔壁的數(shù)量可以與多個(gè)擴(kuò)展腔的數(shù)量和至少一個(gè)諧振器的空腔的數(shù)量的總和成比例。每個(gè)空腔的體積可以與上述另一頻帶的中心頻率的大小成反比。
[0008] 在多個(gè)擴(kuò)展腔當(dāng)中的第一擴(kuò)展腔和第二擴(kuò)展腔之間的第一分隔壁中插設(shè)的第一居間管的出口的端部可以設(shè)置為比在第二擴(kuò)展腔和第三擴(kuò)展腔之間的第二分隔壁中插設(shè)的第二居間管的入口的端部更靠近該第二分隔壁，因此從第一居間管的出口釋放到第二擴(kuò)展腔中的空氣以回流（backflow）的形式流入到第二居間管的入口中。
[0009] 至少一個(gè)諧振器中的每個(gè)諧振器的頸部（neck）可以突出到與該每個(gè)諧振器連接的擴(kuò)展腔內(nèi)，由此連接到每個(gè)諧振器的擴(kuò)展腔的內(nèi)部空氣流入到每個(gè)諧振器的頸部的孔口中，且流入到每個(gè)諧振器的頸部的孔口中的空氣從每個(gè)諧振器的頸部的孔口被釋放到與每個(gè)諧振器連接的擴(kuò)展腔。至少一個(gè)諧振器中的每個(gè)諧振器的頸部的長(zhǎng)度可以與另一頻帶的中心頻率的大小成反比，該另一頻帶與多個(gè)擴(kuò)展腔所減小的聲學(xué)噪音的頻帶不同，并且每個(gè)諧振器的頸部的截面積大小可以與另一頻帶的中心頻率的大小成比例，該另一頻帶與多個(gè)擴(kuò)展腔所減小的聲學(xué)噪音的頻帶不同。
[0010] 預(yù)定設(shè)備可以是用于將空氣供應(yīng)到燃料電池系統(tǒng)的燃料電池的氣泵，且出口管可以連接到燃料電池系統(tǒng)的燃料電池的陰極處的入口，由此從上述出口管釋放的空氣流入到燃料電池的陰極處的入口中。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，一種燃料電池系統(tǒng)包括：燃料電池，利用燃料來(lái)發(fā)電；平衡設(shè)備（BOP），用于至少將燃料和空氣供應(yīng)到燃料電池；以及消音器，插設(shè)在BOP的氣泵與燃料電池的陰極處的入口之間以減小從氣泵釋放的空氣的聲學(xué)噪音。
[0012] 消音器可以包括多個(gè)擴(kuò)展腔，該多個(gè)擴(kuò)展腔用于連續(xù)地減小從氣泵釋放的空氣的聲學(xué)噪音。消音器還可以包括至少一個(gè)諧振器，該至少一個(gè)諧振器連接到多個(gè)擴(kuò)展腔當(dāng)中的至少一個(gè)擴(kuò)展腔以減小從該至少一個(gè)擴(kuò)展腔接收的空氣的在另一頻帶中的聲學(xué)噪音，該另一頻帶與多個(gè)擴(kuò)展腔所減小的聲學(xué)噪音的頻帶不同。
[0013] 在氣泵和氣泵的支座（holder）之間可以插設(shè)第一橡膠密封件（rubber packing），且在支座和燃料電池系統(tǒng)的內(nèi)框架之間可以插設(shè)第二橡膠密封件。第一橡膠密封件的硬度可以高于第二橡膠密封件的硬度。附圖說(shuō)明
[0014] 通過(guò)下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述，這些和/或其他的方面將變得明顯并更易于理解，附圖中：
[0015] 圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的示意圖；
[0016] 圖2A至2D是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的消音器的外部形狀的示意圖；
[0017] 圖3A和3B是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的消音器的外部形狀的示意圖；
[0018] 圖4是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的消音器內(nèi)的氣流的示意圖；
[0019] 圖5A和5B是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的消音器的內(nèi)部形狀的示意圖；
[0020] 圖6A和6B是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的消音器的內(nèi)部形狀的示意圖；
[0021] 圖7A至7D是圖3A和3B的消音器的殼體的示意圖；
[0022] 圖8是其中安裝有消音器的圖7A至7D的殼體的示意圖；
[0023] 圖9是示出在采用圖3A和3B的消音器之前和之后測(cè)量的聲學(xué)噪音結(jié)果的曲線(xiàn)圖；以及
[0024] 圖10A和10B是用于描述圖1的氣泵的安裝方法的示意圖。

具體實(shí)施方式

[0025] 現(xiàn)在，將詳細(xì)參照實(shí)施例，實(shí)施例的示例在附圖中示出。燃料電池系統(tǒng)通常包括：燃料電池，用于發(fā)電；平衡設(shè)備（balance of plants，BOP），構(gòu)成用于將燃料、水和空氣供應(yīng)到燃料電池的燃料電池外圍裝置；以及轉(zhuǎn)換器，用于將從燃料電池輸出的電力轉(zhuǎn)換并供應(yīng)至負(fù)載。由于本發(fā)明的實(shí)施例涉及用于降低在燃料電池系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)的氣體的聲學(xué)噪音的消音器，所以與形成燃料電池的堆疊、BOP及轉(zhuǎn)化器有關(guān)的細(xì)節(jié)將不在這里描述，以防止使本發(fā)明的要點(diǎn)不清楚。通常，燃料電池設(shè)計(jì)成堆疊形狀，在該堆疊形狀中根據(jù)負(fù)載所需要的電力而將多個(gè)電池串聯(lián)或并聯(lián)組合。在下文，一個(gè)電池以及將多個(gè)電池組合的堆疊都被簡(jiǎn)單地稱(chēng)為燃料電池。
[0026] 圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的示意圖。參照?qǐng)D1，根據(jù)當(dāng)前實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)包括燃料電池10、燃料存儲(chǔ)單元20、控制器30、氣泵41、水回收泵42、循環(huán)泵43、給料泵44、第一分離器51、第二分離器52、第一熱交換器61、第二熱交換器62、閥模塊70、混合器80、傳感器90以及消音器100。通常，用于將燃料、水、空氣等供應(yīng)到燃料電池10的元件，即上述除燃料電池10之外的元件被稱(chēng)為BOP。如圖1所示，數(shù)個(gè)連接BOP的各元件的管道被提供在BOP的各元件之間。此外，圖1的燃料電池系統(tǒng)可以包括除圖1所示元件之外的元件。例如，在圖1的燃料電池系統(tǒng)中，用于檢測(cè)燃料電池10的溫度的熱敏電阻可以安裝在燃料電池10中，用于去除流動(dòng)經(jīng)過(guò)連接到傳感器90的管道等的燃料中的雜質(zhì)的過(guò)濾器可以安裝在管道中，或者風(fēng)扇可以安裝在第一熱交換器61和第二熱交換器62中以冷卻第一熱交換器61和第二熱交換器62。
[0027] 燃料電池10是發(fā)電設(shè)備，其通過(guò)利用電化學(xué)反應(yīng)將燃料中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能來(lái)產(chǎn)生直流（DC）電。燃料電池10的示例包括固態(tài)氧化物燃料電池（solid oxide fuel cell，SOFC）、聚合物電解質(zhì)隔膜燃料電池（polymer electrolyte membrane fuel cell，PEMFC）以及直接甲醇燃料電池（direct methanol fuel cell，DMFC）。具體地，圖1所示的燃料電池系統(tǒng)是應(yīng)用了驅(qū)動(dòng)DMFC的BOP的燃料電池系統(tǒng)。然而，下面描述的降低氣泵41的聲學(xué)噪音的技術(shù)特征也可以應(yīng)用到其他類(lèi)型的燃料電池。
[0028] 另外，不同于重整甲醇以增加氫濃度的非直接甲醇燃料電池，DMFC在甲醇和水于燃料電池10的陽(yáng)極彼此直接反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生氫離子和電子而不用重整甲醇。因此，由于DMFC不需要這樣的重整工藝，所以DMFC可以小型化，且主要被用于便攜燃料電池系統(tǒng)。
[0029] 在DMFC的陽(yáng) 極，發(fā)生 反應(yīng)CH3OH+H2O->6H++6e-+CO2；在 陰極，發(fā)生反 應(yīng)3/2O2+6H++6e-->3H2O。質(zhì)子（H+）經(jīng)由燃料電池10中的質(zhì)子交換隔膜而被傳輸，電子（e-）經(jīng)由外部電路從陽(yáng)極傳輸?shù)疥帢O。電力通過(guò)這樣的過(guò)程產(chǎn)生。具體地，在DMFC中存在催化劑使得燃料電池10中的反應(yīng)平穩(wěn)地進(jìn)行。通常，催化劑由鉑形成，且可能在工藝期間的溫度過(guò)高時(shí)劣化。因此，不供應(yīng)純甲醇到燃料電池，而是供應(yīng)被適量的水稀釋的甲醇（即，具有適合濃度的甲醇水溶液）到燃料電池10。在下文，供應(yīng)到燃料電池10的陽(yáng)極處的入口的甲醇水溶液將被簡(jiǎn)單地稱(chēng)作燃料。
[0030] 由此，適合量的甲醇、水和空氣被供應(yīng)到燃料電池10，使得燃料電池10中的反應(yīng)平穩(wěn)進(jìn)行并同時(shí)防止燃料電池10的劣化?？刂破?0控制氣泵41、給料泵44、循環(huán)泵43和水回收泵42，以基于由傳感器90檢測(cè)的燃料的濃度、溫度等來(lái)調(diào)節(jié)供應(yīng)至燃料電池10的燃料、水及空氣的量。燃料電池10通過(guò)利用從混合器80供應(yīng)至燃料電池10的陽(yáng)極處的入口的具有合適濃度的燃料來(lái)發(fā)電。在燃料電池10的發(fā)電過(guò)程期間，構(gòu)成上述反應(yīng)過(guò)程的副產(chǎn)物的二氧化碳和未反應(yīng)的燃料從燃料電池10的陽(yáng)極處的出口被釋放，且構(gòu)成上述反應(yīng)過(guò)程的副產(chǎn)物的水從燃料電池10的陰極處的出口被釋放。
[0031] 第一分離器51通過(guò)從自燃料電池10的陽(yáng)極處的出口釋放的副產(chǎn)物和未反應(yīng)的燃料分離甲醇和水來(lái)回收甲醇和水。從燃料電池10的陰極處的出口釋放的副產(chǎn)物包括蒸汽形式的水分，其為取決于燃料電池10中的反應(yīng)熱的高溫流體。該副產(chǎn)物在經(jīng)過(guò)第一熱交換器61時(shí)通過(guò)第一熱交換器61的熱交換過(guò)程冷卻，一些水在此時(shí)被回收。第二分離器52通過(guò)從該冷卻的副產(chǎn)物分離水來(lái)回收水并在該回收過(guò)程之后將構(gòu)成剩余副產(chǎn)物的二氧化碳釋放到外部。第一分離器51和第二分離器52可以通過(guò)離心方法等從副產(chǎn)物及燃料電池10釋放的未反應(yīng)燃料分離甲醇和燃料。水回收泵42吸入被第二分離器52回收的水，且將吸入的水釋放到第一分離器51。因此，第一分離器51釋放低濃度的燃料，在該低濃度的燃料中被第一分離器51回收的甲醇和被第一分離器51和第二分離器52回收的水混合。
[0032] 燃料存儲(chǔ)單元20是用于存儲(chǔ)燃料的容器，且可以具有任意形狀例如圓柱形或箱形。燃料存儲(chǔ)單元20可以制造為使得燃料能夠被再次填充。此外，燃料存儲(chǔ)單元20可以可拆卸地連接到圖1的燃料電池系統(tǒng)，且通常被稱(chēng)作燃料筒（cartridge）。燃料存儲(chǔ)單元20存儲(chǔ)具有高濃度的燃料，例如100%的甲醇。
[0033] 閥模塊70可以插設(shè)在燃料流通管線(xiàn)101與燃料供應(yīng)管線(xiàn)102連接的位置處，以控制通過(guò)燃料流通管線(xiàn)101而在燃料電池10內(nèi)流通的低濃度燃料的流動(dòng)以及通過(guò)燃料供應(yīng)管線(xiàn)102而從燃料存儲(chǔ)單元20供應(yīng)到燃料電池10的高濃度燃料的流動(dòng)。這里，燃料流通管線(xiàn)101表示使從燃料電池10釋放的未反應(yīng)燃料流回到燃料電池10的路徑中的管道，而燃料供應(yīng)管線(xiàn)102表示從燃料存儲(chǔ)單元20新近供應(yīng)燃料到燃料電池10的路徑中的管道。
[0034] 根據(jù)閥模塊70的燃料流量控制，循環(huán)泵43吸入經(jīng)由燃料流通管線(xiàn)101而從閥模塊70傳輸?shù)牡蜐舛热剂虾徒?jīng)由燃料供應(yīng)管線(xiàn)102而從閥模塊70傳輸?shù)母邼舛热剂现械闹辽僖环N，并將吸入的燃料經(jīng)由第二熱交換器62釋放到混合器80。從循環(huán)泵43釋放的燃料的溫度在燃料通過(guò)第二熱交換器62時(shí)通過(guò)第二熱交換器62的熱交換操作而被調(diào)節(jié)?；旌掀?0將從循環(huán)泵43釋放的低濃度燃料和高濃度燃料混合，并將通過(guò)這樣的混合過(guò)程產(chǎn)生的具有合適濃度的燃料供應(yīng)至燃料電池10。
[0035] 第一熱交換器61通過(guò)被設(shè)置在燃料電池10釋放的水所流經(jīng)的管線(xiàn)的預(yù)定點(diǎn)處（例如，被設(shè)置在燃料電池10的陰極的出口處）來(lái)控制從燃料電池10的陰極釋放的水的溫度。第二熱交換器62通過(guò)被設(shè)置在供應(yīng)到燃料電池10的燃料所流經(jīng)的管線(xiàn)的預(yù)定點(diǎn)處（例如，在循環(huán)泵43和混合器80之間）來(lái)控制供應(yīng)到燃料電池10的陽(yáng)極處的入口的燃料的溫度。第一熱交換器61和第二熱交換器62可以實(shí)現(xiàn)為金屬管、槽等，使得在燃料電池系統(tǒng)的管道內(nèi)流動(dòng)的流體與管道外的介質(zhì)平穩(wěn)地交換熱量。
[0036] 為了在燃料電池10中發(fā)電，數(shù)個(gè)機(jī)械裝置諸如上述的泵和分離器在燃料電池系統(tǒng)中被驅(qū)動(dòng)，聲學(xué)噪音會(huì)在驅(qū)動(dòng)這些機(jī)械裝置時(shí)產(chǎn)生。如果燃料電池系統(tǒng)的聲學(xué)噪音過(guò)大，會(huì)使使用者或附近的人感到不適，因此需要降低燃料電池系統(tǒng)的大的聲學(xué)噪音。此外，即使燃料電池系統(tǒng)的聲學(xué)噪音不大，在預(yù)定頻段的聲學(xué)噪音也需要根據(jù)情況而降低。例如，為了防止軍事裝置由于其聲學(xué)噪音而暴露給敵人，僅這樣的聲學(xué)噪音是允許的，其在距軍事裝置10m的位置處在50Hz至10kHz的頻帶內(nèi)具有在1/3倍頻程單元中的聲壓級(jí)。
[0037] 另外，氣泵41可以包括：泵腔，具有用于接收外部空氣的入口和用于釋放空氣的出口；電機(jī)，根據(jù)從控制器30輸出的控制信號(hào)旋轉(zhuǎn)；以及隔板，根據(jù)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)來(lái)重復(fù)使泵腔內(nèi)的空間收縮和擴(kuò)展的操作。氣泵41可以通過(guò)根據(jù)由于隔板重復(fù)收縮和擴(kuò)展的操作引起的起伏壓吸入外部空氣而將空氣供應(yīng)到燃料電池10的陰極處的入口。氣泵41的聲學(xué)噪音可以分成由氣泵41的自振動(dòng)產(chǎn)生的聲學(xué)噪音以及當(dāng)氣泵41內(nèi)的空氣以預(yù)定速度運(yùn)動(dòng)而與物體諸如泵腔的內(nèi)壁碰撞產(chǎn)生的聲學(xué)噪音。
[0038] 例如，當(dāng)氣泵41的電機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率為約80Hz并且電機(jī)的一個(gè)旋轉(zhuǎn)使隔板振動(dòng)4次時(shí)，隔板的振動(dòng)頻率為約320Hz。因而，當(dāng)氣泵41的隔板以約320Hz振動(dòng)時(shí)，該振動(dòng)使氣泵41振動(dòng)且使氣泵41的內(nèi)部空氣與氣泵41的內(nèi)壁碰撞，結(jié)果會(huì)產(chǎn)生在約500Hz至約2kHz的頻帶中的聲學(xué)噪音。此外，由于圖1的燃料電池系統(tǒng)是采用DMFC的便攜式燃料電池系統(tǒng)，所以燃料電池系統(tǒng)的內(nèi)部空間非常小。在下文，能夠在這樣小的體積中降低燃料電池系統(tǒng)的氣泵41內(nèi)產(chǎn)生的預(yù)定頻帶的聲學(xué)噪音的消音器將被描述為具有能夠被安裝在燃料電池系統(tǒng)的內(nèi)部空間中的小體積的消音器。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的，下面描述的消音器不僅用于降低氣泵41中產(chǎn)生的聲學(xué)噪音，還降低圖1的燃料電池系統(tǒng)的其他元件中產(chǎn)生的聲學(xué)噪音。
[0039] 圖2A至2D是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的消音器100的外部形狀的示意圖。圖2A是消音器100的外部形狀的前視圖，圖2B是消音器100的外部形狀的左視圖，圖2C是消音器100的外部形狀的右視圖，圖2D是消音器100的外部形狀的立體圖。圖1所示的消音器100實(shí)現(xiàn)為盒形，但是備選地，消音器100可以具有任何形狀，諸如圓柱形。然而，如果圖1的燃料電池系統(tǒng)具有盒形并且燃料電池系統(tǒng)中的外圍裝置也具有盒形，則消音器100可以具有盒形以增加燃料電池系統(tǒng)的內(nèi)部空間的利用率。
[0040] 圖3A和3B是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的消音器100的內(nèi)部形狀的示意圖。圖3A是消音器100的內(nèi)部形狀的前視圖，圖3B是消音器100的內(nèi)部形狀的立體圖。參照?qǐng)D3A和3B，消音器100包括第一至第三擴(kuò)展腔111至113以及第一諧振器211和第二諧振器212。第一擴(kuò)展腔111包括入口管1110，該入口管1110通過(guò)被連接到例如氣泵41的設(shè)備而用于接收來(lái)自氣泵41的空氣且釋放來(lái)自圖1的燃料電池系統(tǒng)的空氣。此外，第三擴(kuò)展腔113包括出口管1130，該出口管1130用于釋放已經(jīng)流入第一至第三擴(kuò)展腔111至113的空氣。出口管1130連接到用于從圖1的燃料電池系統(tǒng)吸入空氣的設(shè)備，例如燃料電池10的陰極處的入口，從而從出口管1130釋放的空氣流入到燃料電池10的陰極處的入口中。此外，第一居間管1112和第二居間管1123插設(shè)在第一至第三擴(kuò)展腔111至113之間以將它們連接。
[0041] 通常，在擴(kuò)展消音器中，入射到擴(kuò)展消音器上的一些聲波被反射而其余的聲波由于入口管的截面積和擴(kuò)展腔的截面積之間的差異而行進(jìn)到擴(kuò)展腔，然后行進(jìn)到擴(kuò)展腔的聲波中的一些被反射而其余的聲波由于擴(kuò)展腔的截面積與出口管的截面積之間的差異而行進(jìn)到出口管。由此，由于入射到擴(kuò)展消音器上的一些聲波被反射，所以聲學(xué)噪音通過(guò)擴(kuò)展消音器減小。如果A1表示擴(kuò)展消音器的入口管和出口管的截面積，A2表示擴(kuò)展腔的截面積，L表示擴(kuò)展腔的長(zhǎng)度，則擴(kuò)展消音器的傳輸損耗可以由下面的公式1來(lái)計(jì)算。在公式1中，f表示要通過(guò)擴(kuò)展消音器減小的聲學(xué)噪音的目標(biāo)頻率，c表示聲速。
[0042] [公式1]
[0043]
[0044] 如公式1所示，當(dāng)擴(kuò)展消音器的入口管和出口管的截面積與擴(kuò)展腔的截面積的比大且KL為nπ/2(n=1,3,5，...)時(shí)，即當(dāng)L為nc/4f(n=1,3,5，...)時(shí)，擴(kuò)展消音器的傳輸損耗最大。在燃料電池系統(tǒng)的整個(gè)內(nèi)部空間當(dāng)中，圖3A和3B的消音器100安裝在除消音器100之外的元件所占據(jù)的空間的剩余空間中。由此，由于圖3A和3B所示的消音器100的體積必須小于或等于該剩余空間的體積，所以增大擴(kuò)展消音器的入口管和出口管的截面積與擴(kuò)展腔的截面積的比的能力是有限的。因此，根據(jù)當(dāng)前實(shí)施例的消音器100包括用于連續(xù)減小從氣泵41釋放的空氣的聲學(xué)噪音的第一擴(kuò)展腔111至第三擴(kuò)展腔113，以增加傳輸損耗同時(shí)克服空間上的限制。第一擴(kuò)展腔111至第三擴(kuò)展腔113使得由于擴(kuò)展消音器的入口管和出口管的截面積與擴(kuò)展腔的截面積之間的差異所引起的聲反射能連續(xù)地發(fā)生多次，從而在小的空間中產(chǎn)生了大的傳輸損耗。
[0045] 由此，當(dāng)采用多個(gè)擴(kuò)展腔時(shí)，每個(gè)擴(kuò)展腔的長(zhǎng)度減小。因此，在每個(gè)擴(kuò)展腔中具有高傳輸損耗的頻帶，即在每個(gè)擴(kuò)展腔中聲學(xué)噪音被減小的頻帶，增加。例如，當(dāng)氣泵41產(chǎn)生的聲學(xué)噪音在約500Hz至約2kHz的頻帶時(shí)，第一擴(kuò)展腔111至第三擴(kuò)展腔113可以對(duì)于在等于或大于約1.5kHz的頻帶中的聲學(xué)噪音具有優(yōu)良的聲學(xué)噪音減小性能，而對(duì)于在從約500Hz至約1.5kHz的頻帶中的聲學(xué)噪音具有低的聲學(xué)噪音減小性能。因此，圖3A和3B的消音器100包括連接到第一擴(kuò)展腔111的第一諧振器211和連接到第三擴(kuò)展腔113的第二諧振器212，以滿(mǎn)足聲學(xué)噪音在約500Hz至約2kHz的頻帶中小于或等于1/3倍頻程中的預(yù)定聲壓級(jí)的條件。第一諧振器211減小已經(jīng)流入到第一擴(kuò)展腔111中的空氣的在與第一擴(kuò)展腔111至第三擴(kuò)展腔113降低的聲學(xué)噪音的頻帶不同的另外頻帶中的聲學(xué)噪音。第二諧振器212減小已經(jīng)流入到第三擴(kuò)展腔113中的空氣的在與第一擴(kuò)展腔111至第三擴(kuò)展腔
113降低的聲學(xué)噪音的頻帶不同的另外頻帶中的聲學(xué)噪音。
[0046] 當(dāng)測(cè)量已經(jīng)通過(guò)第一擴(kuò)展腔111至第三擴(kuò)展腔113的空氣的聲學(xué)噪音并對(duì)1/3倍頻程單元中測(cè)量的聲學(xué)噪音進(jìn)行快速傅立葉變換（Fast Fourier Transform，F(xiàn)FT）時(shí)，可以根據(jù)1/3倍頻程單元中的頻率來(lái)檢測(cè)聲壓級(jí)。消音器100的設(shè)計(jì)者可以參考該檢測(cè)結(jié)果以檢測(cè)具有妨礙消音器100的目標(biāo)聲學(xué)噪音條件的聲壓級(jí)的頻率，該目標(biāo)聲學(xué)噪音條件例如為僅允許在從約50Hz到約10kHz的頻帶中小于或等于1/3倍頻程單元中的目標(biāo)聲壓級(jí)的聲學(xué)噪音的條件。然后，設(shè)計(jì)者可以通過(guò)參照具有妨礙聲學(xué)噪音條件的聲壓級(jí)的頻率來(lái)針對(duì)已經(jīng)通過(guò)第一擴(kuò)展腔111至第三擴(kuò)展腔113的空氣的聲學(xué)噪音再次確定要減小的目標(biāo)頻率。
[0047] 備選地，第一擴(kuò)展腔111至第三擴(kuò)展腔113可以通過(guò)采用以上的公式1來(lái)模擬，并且聲壓級(jí)可以從第一擴(kuò)展腔111至第三擴(kuò)展腔113的模型根據(jù)已經(jīng)通過(guò)第一擴(kuò)展腔111至第三擴(kuò)展腔113的空氣在1/3倍頻程單元中的頻率來(lái)預(yù)測(cè)。設(shè)計(jì)者可以通過(guò)參照這樣的預(yù)測(cè)結(jié)果針對(duì)已經(jīng)通過(guò)第一擴(kuò)展腔111至第三擴(kuò)展腔113的空氣的聲學(xué)噪音再次確定要減小的目標(biāo)頻率。例如，如果具有妨礙聲學(xué)噪音條件的聲壓級(jí)的頻率被分成1kHz附近的頻帶和2kHz附近的頻帶，則被第一諧振器211和第二諧振器212減小的頻帶的中心頻率可以被確定為1kHz和2kHz。
[0048] 通常，當(dāng)已經(jīng)流入到諧振器中的空氣用作彈簧時(shí)諧振器具有產(chǎn)生諧振頻率的聲波的結(jié)構(gòu)。被諧振器反射的反相聲波抵消與反射波具有相同諧振頻率的聲波。這種諧振器的示例包括亥姆霍茲諧振器（Helmholtz resonator）。當(dāng)V表示亥姆霍茲諧振器的腔體積，L表示亥姆霍茲諧振器的頸部長(zhǎng)度，A表示頸部的截面積時(shí)，亥姆霍茲諧振器的諧振頻率可以基于下面的公式2來(lái)計(jì)算。在公式2中，c表示聲速。
[0049] [公式2]
[0050]
[0051] 如公式2所示，亥姆霍茲諧振器的諧振頻率由空腔體積、頸部長(zhǎng)度及頸部截面積決定，且諧振頻率不受亥姆霍茲諧振器形狀的影響。圖3A和3B的第一諧振器211和第二諧振器212是亥姆霍茲諧振器，其中第一諧振器211包括突出到第一擴(kuò)展腔111內(nèi)的頸部2111以及空腔2112，第二諧振器212包括突出到第三擴(kuò)展腔113內(nèi)的頸部2121以及空腔
2122。
[0052] 這樣，由于第一諧振器211的頸部2111突出到第一擴(kuò)展腔111內(nèi)，所以連接第一諧振器211的第一擴(kuò)展腔111的內(nèi)部空氣流入到第一諧振器211的頸部2111的孔口中，并且該空氣被從第一諧振器211的頸部2111的孔口釋放到連接第一諧振器211的第一擴(kuò)展腔111中。類(lèi)似地，由于第二諧振器212的頸部2121突出到第三擴(kuò)展腔113內(nèi)，所以連接第二諧振器212的第三擴(kuò)展腔113的內(nèi)部空氣流入到第二諧振器212的頸部2121的孔口中，并且該空氣被從第二諧振器212的頸部2121的孔口釋放到連接第二諧振器212的第三擴(kuò)展腔113中。
[0053] 如公式2所示，第一諧振器211的頸部2111的長(zhǎng)度以及空腔2112的體積與要被第一諧振器211減小的頻帶的中心頻率的大?。?，與第一擴(kuò)展腔111至第三擴(kuò)展腔113中減小的聲學(xué)噪音的頻帶不同的另一頻帶的中心頻率的大?。┏煞幢龋业谝恢C振器211的頸部2111的截面積大小與要被第一諧振器211減小的頻帶的中心頻率的大小成比例。類(lèi)似地，第二諧振器212的頸部2121的長(zhǎng)度以及空腔2122的體積與要被第二諧振器減小的頻帶的中心頻率的大?。?，與第一擴(kuò)展腔111至第三擴(kuò)展腔113減小的聲學(xué)噪音的頻帶不同的另一頻帶的中心頻率的大小）成反比，且第二諧振器212的頸部2121的截面積大小與要被第二諧振器212減小的頻帶的中心頻率的大小成比例。
[0054] 因此，消音器100的設(shè)計(jì)者可以調(diào)節(jié)第一諧振器211的頸部2111的長(zhǎng)度和截面積以及空腔2112的體積，以實(shí)現(xiàn)具有設(shè)計(jì)者選擇的頻率（例如，2kHz的諧振頻率）的諧振器。類(lèi)似地，消音器100的設(shè)計(jì)者可以調(diào)節(jié)第二諧振器212的頸部2121的長(zhǎng)度和截面積以及空腔2122的體積，以實(shí)現(xiàn)具有設(shè)計(jì)者選擇的頻率（例如，1kHz的諧振頻率）的諧振器。例如，當(dāng)?shù)谝恢C振器211的頸部2111的長(zhǎng)度為6mm，頸部2111的內(nèi)徑為2mm，且空腔2112的體積為
411mm3時(shí)，第一諧振器211具有1931Hz的諧振頻率。此外，當(dāng)?shù)诙C振器212的頸部2121的長(zhǎng)度為10mm，頸部2121的內(nèi)徑為2mm，且空腔2122的體積為912mm3時(shí)，第二諧振器212具有1004Hz的諧振頻率。
[0055] 如上所述，圖1的燃料電池系統(tǒng)是便攜式小型燃料電池系統(tǒng)，因此圖3A和3B的消音器100被安裝在安裝燃料電池系統(tǒng)的其他元件之后剩余的空間中。因此，消音器100與安裝在一般燃料電池系統(tǒng)中的消音器相比是非常小的。此外，隨著第一擴(kuò)展腔111至第三擴(kuò)展腔113的內(nèi)部體積的增大，傳輸損耗增加。換言之，為了在圖3A和3B的消音器100所允許的空間內(nèi)盡可能大地增加第一擴(kuò)展腔至第三擴(kuò)展腔的體積，第一擴(kuò)展腔111至第三擴(kuò)展腔113、第一諧振器211的空腔2112及第二諧振器212的空腔2122形成為使得在消音器100的內(nèi)部空間中沒(méi)有閑置空間。參照?qǐng)D3A和3B，第一擴(kuò)展腔111至第三擴(kuò)展腔113、第一諧振器211的空腔2112以及第二諧振器212的空腔2122通過(guò)由多個(gè)分隔壁來(lái)劃分消音器100的內(nèi)部空間而形成。
[0056] 這樣，由于第一擴(kuò)展腔111至第三擴(kuò)展腔113、第一諧振器211的空腔2112以及第二諧振器212的空腔2122在通過(guò)利用多個(gè)分隔壁劃分消音器100的內(nèi)部空間而形成的空間中，所以第一擴(kuò)展腔111至第三擴(kuò)展腔113以及空腔2112和空腔2122共享分隔壁，結(jié)果在消音器100的內(nèi)部空間中不存在閑置空間。這里，分隔壁的數(shù)目與第一擴(kuò)展腔111至第三擴(kuò)展腔113的數(shù)目及第一諧振器211的空腔2112和第二諧振器212的空腔2122的數(shù)目的總和成比例。換言之，分隔壁的數(shù)目隨著第一擴(kuò)展腔111至第三擴(kuò)展腔113、第一諧振器211的空腔2112及第二諧振器212的空腔2122的數(shù)目的增加而增加。在圖3A和3B的消音器100中，采用了六個(gè)分隔壁以形成三個(gè)擴(kuò)展腔和兩個(gè)空腔。
[0057] 如上所述，第二諧振器212的目標(biāo)諧振頻率為第一諧振器211的目標(biāo)諧振頻率的大約一半。諧振器的諧振頻率可以通過(guò)調(diào)節(jié)諧振器的頸部的長(zhǎng)度和截面積來(lái)調(diào)節(jié)，但是對(duì)于消音器100的設(shè)計(jì)者可能難以獲得期望的諧振頻率。這表明，當(dāng)?shù)诙C振器212的空腔2122的體積是第一諧振器211的空腔2112的體積的大約兩倍時(shí)，獲得具有目標(biāo)諧振頻率的第一諧振器211和第二諧振器212。參照?qǐng)D3A和3B，第一諧振器211的空腔2112與第一擴(kuò)展腔111共享一個(gè)分隔壁，而第二諧振器212的空腔2122與第二擴(kuò)展腔112和第三擴(kuò)展腔113共享兩個(gè)分隔壁。因而，當(dāng)?shù)谝粩U(kuò)展腔111至第三擴(kuò)展腔113的形狀和體積幾乎相同時(shí)，第一諧振器211的空腔2112可以與第一擴(kuò)展腔111共享一個(gè)分隔壁并且第二諧振器
212的空腔2122可以與第二擴(kuò)展腔112和第三擴(kuò)展腔113共享兩個(gè)分隔壁，因此第二諧振器212的空腔2122的體積可以是第一諧振器211的空腔2112的體積的差不多兩倍。
[0058] 參照?qǐng)D3A和3B，插設(shè)在第一擴(kuò)展腔111和第二擴(kuò)展腔112之間的分隔壁中的第一居間管1112的入口位于第一擴(kuò)展腔111內(nèi)，而第一居間管1112的出口位于第二擴(kuò)展腔112內(nèi)。插設(shè)在第二擴(kuò)展腔112和第三擴(kuò)展腔113之間的分隔壁中的第二居間管1123的入口位于第二擴(kuò)展腔112內(nèi)，而第二居間管1123的出口位于第三擴(kuò)展腔113內(nèi)。因此，第一居間管1112的出口和第二居間管1123的入口位于第二擴(kuò)展腔112內(nèi)。在圖3的實(shí)施例中，為了減小在第二擴(kuò)展腔112內(nèi)流動(dòng)的空氣的聲學(xué)噪音，消音器100的設(shè)計(jì)者可以調(diào)節(jié)第一居間管1112和第二居間管1123的長(zhǎng)度，使得第一居間管1112的出口的端部比第二居間管1123的入口的端部更靠近第二擴(kuò)展腔112和第三擴(kuò)展腔113之間的分隔壁。
[0059] 這樣，由于第一居間管1112的出口的端部比第二居間管1123的入口的端部更靠近第二擴(kuò)展腔112和第三擴(kuò)展腔113之間的分隔壁，所以從第一居間管1112的出口釋放到第二擴(kuò)展腔112中的空氣向后流到第二居間管1123的入口。從第一居間管1112的出口釋放到第二擴(kuò)展腔112中的空氣沿向前的方向運(yùn)動(dòng)，然后在第二擴(kuò)展腔112和第三擴(kuò)展腔113之間的分隔壁處被反射之后向后運(yùn)動(dòng)。然后，沿該向后的方向運(yùn)動(dòng)的空氣在第一擴(kuò)展腔111和第二擴(kuò)展腔112之間的分隔壁處被反射并因此再次沿向前的方向運(yùn)動(dòng)。如果第一居間管1112和第二居間管1123的長(zhǎng)度調(diào)節(jié)為使得在第二擴(kuò)展腔112內(nèi)向前方向的空氣和向后方向的空氣具有相反的相位或具有與相反相位接近的相位，則向前方向的空氣的聲壓與向后方向的空氣的聲壓相抵消，并因此被減小。
[0060] 圖4是示出在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的消音器100內(nèi)空氣的流動(dòng)的示意圖。參照?qǐng)D4，空氣經(jīng)由入口管1110流入到第一擴(kuò)展腔111中，第一擴(kuò)展腔111內(nèi)的空氣流動(dòng)到第一諧振器211的頸部2111的孔口，然后空氣又從第一諧振器211的頸部2111的孔口被釋放到第一擴(kuò)展腔111中。第一擴(kuò)展腔111內(nèi)的空氣經(jīng)由第一居間管1112流入到第二擴(kuò)展腔112中，然后空氣沿向前的方向運(yùn)動(dòng)，然后通過(guò)在第二擴(kuò)展腔112和第三擴(kuò)展腔113之間的分隔壁處被反射空氣沿向后的方向運(yùn)動(dòng)。沿向后的方向運(yùn)動(dòng)的空氣在第一擴(kuò)展腔111和第二擴(kuò)展腔112之間的分隔壁處被反射以再次沿著向前的方向運(yùn)動(dòng)，然后經(jīng)由第二居間管1123流入到第三擴(kuò)展腔113中。第三擴(kuò)展腔113的內(nèi)部空氣流動(dòng)到第二諧振器212的頸部2121的孔口，然后又從第二諧振器212的頸部2121的孔口被釋放到第三擴(kuò)展腔113中。
[0061] 圖5A和5B是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的消音器100的內(nèi)部形狀的示意圖。參照?qǐng)D5A和5B，消音器100包括兩個(gè)擴(kuò)展腔和一個(gè)諧振器。圖3A和3B的消音器100包括三個(gè)擴(kuò)展腔（即第一擴(kuò)展腔111至第三擴(kuò)展腔113）以克服消音器100的空間限制并增加傳輸損耗。
如果圖5A和5B的消音器100的使用環(huán)境所要求的傳輸損耗比圖3的消音器100的使用環(huán)境低，則消音器100可以如圖5A和5B所示僅包括兩個(gè)擴(kuò)展腔。此外，如果對(duì)于已經(jīng)通過(guò)兩個(gè)擴(kuò)展腔的空氣的聲學(xué)噪音而言要再次減小的目標(biāo)頻率的數(shù)目是1，則消音器100可以如圖5A和5B所示僅包括一個(gè)諧振器。圖5A和5B的諧振器的空腔的體積可以通過(guò)移動(dòng)分隔壁來(lái)調(diào)節(jié)。如果對(duì)于已經(jīng)通過(guò)兩個(gè)擴(kuò)展腔的空氣的聲學(xué)噪音而言要再次減小的目標(biāo)頻率的數(shù)目是2，則可以在兩個(gè)擴(kuò)展腔中安裝兩個(gè)諧振器。
[0062] 圖6A和6B是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的消音器100的內(nèi)部形狀的示意圖。參照?qǐng)D6A和6B，消音器100包括四個(gè)擴(kuò)展腔和兩個(gè)諧振器。圖3A和3B的消音器100包括三個(gè)擴(kuò)展腔（即第一擴(kuò)展腔111至第三擴(kuò)展腔113）以克服消音器100的空間限制并增加傳輸損耗。
如果圖6A和6B的消音器100的使用環(huán)境所要求的傳輸損耗比圖3A和3B的消音器100的使用環(huán)境高，則消音器100可以如圖6A和6B所示包括四個(gè)擴(kuò)展腔。具體地，為了增加傳輸損耗，消音器100中的下部空間的一部分可以被分配為擴(kuò)展腔的空間而非圖5A和5B所示的諧振器的空腔。如圖6A和6B所示，消音器100可以包括兩個(gè)諧振器。然而，如果對(duì)于已經(jīng)通過(guò)四個(gè)擴(kuò)展腔的空氣的聲學(xué)噪音而言要再次減小的目標(biāo)頻率的數(shù)目是3，則除了圖6A和6B所示的兩個(gè)諧振器之外還可以安裝一個(gè)諧振器。
[0063] 圖7A和7D是圖3A和3B的消音器100的殼體的示意圖。圖7A是殼體的外部形狀的前視圖，圖7B是殼體的外部形狀的側(cè)視圖，圖7C是殼體的外部形狀的立體圖，圖7D是殼體的內(nèi)部形狀的前視圖。參照?qǐng)D7A至7D，消音器100的殼體具有穩(wěn)定地安裝在圖1的燃料電池系統(tǒng)內(nèi)的結(jié)構(gòu)，并包括將與用于支撐燃料電池系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備元件的內(nèi)框架相結(jié)合的插口（socket）。例如，消音器100的殼體具有與燃料電池系統(tǒng)的內(nèi)部形狀相對(duì)應(yīng)的形狀，即具有分配給消音器100的空間的形狀。
[0064] 圖8是示出其中安裝有消音器100的圖7A至7D的殼體的示意圖。參照?qǐng)D8，氣泵41的出口與消音器100的入口管1110相互結(jié)合，燃料電池10的陰極處的入口與消音器100的出口管1130相互結(jié)合。如圖8所示，氣泵41的出口與消音器100的入口管1110結(jié)合使得氣泵41的出口插入到消音器100的入口管1110中。此外，燃料電池10的陰極處的入口與消音器100的出口管1130結(jié)合使得燃料電池10的陰極處的入口插入到消音器100的出口管1130中。如圖8所示，消音器100的殼體的插口結(jié)合到燃料電池系統(tǒng)的內(nèi)框架，由此消音器100被固定在燃料電池系統(tǒng)內(nèi)。
[0065] 圖9是示出在使用圖3A和3B的消音器100之前和之后聲學(xué)噪音的測(cè)量結(jié)果的曲線(xiàn)圖。在距燃料電池系統(tǒng)10m的位置處測(cè)量燃料電池系統(tǒng)的聲學(xué)噪音，且根據(jù)測(cè)量的聲學(xué)噪音在從約20Hz至約20kHz的頻帶中在1/3倍頻程單元中檢測(cè)到的聲壓級(jí)在圖9中示出。如上所述，軍事規(guī)格僅允許在距軍事設(shè)備10m的位置處在從50Hz至10kHz的頻帶中在1/3倍頻程單元中小于或等于預(yù)定聲壓級(jí)的聲學(xué)噪音。參照?qǐng)D9，在從50Hz至10kHz的頻帶中對(duì)于1/3倍頻程中的每個(gè)頻率示出三個(gè)一組的條。在三個(gè)一組的條當(dāng)中，左邊的條示出在消音器100應(yīng)用到燃料電池系統(tǒng)之前測(cè)量的聲學(xué)噪音，中間的條示出在消音器100應(yīng)用到燃料電池系統(tǒng)之后測(cè)量的聲學(xué)噪音，右邊的條示出根據(jù)軍事規(guī)格的聲壓級(jí)。
[0066] 如圖9所示，在安裝消音器100之前燃料電池系統(tǒng)的聲學(xué)噪音在50Hz至500Hz的頻帶中滿(mǎn)足軍事規(guī)格的聲學(xué)噪音條件，但在從500Hz至10kHz的頻帶不滿(mǎn)足聲學(xué)噪音條件。具體地，由于在50Hz附近的低頻帶中燃料電池系統(tǒng)的聲學(xué)噪音的聲壓級(jí)與軍事規(guī)格的聲壓級(jí)相比明顯地小，所以即使聲壓級(jí)在該低頻帶中有些增加也可以滿(mǎn)足軍事規(guī)格。如上所述，圖3A和3B的消音器100的第一擴(kuò)展腔111至第三擴(kuò)展腔113對(duì)于1.5kHz之后的頻帶中的聲學(xué)噪音具有優(yōu)良的聲學(xué)噪音減小性能，但是對(duì)于500Hz到1.5kHz頻帶中的聲學(xué)噪音具有低的聲學(xué)噪音減小性能。由此，在本發(fā)明的實(shí)施例中采用多個(gè)擴(kuò)展腔（即，第一擴(kuò)展腔111至第三擴(kuò)展腔113）以通過(guò)在1.5kHz之后的頻帶中提高聲學(xué)噪音減小性能而犧牲在500Hz至1.5kHz的頻帶中的聲學(xué)噪音減小性能來(lái)滿(mǎn)足軍事規(guī)格。
[0067] 此外，如上所述，由于僅采用第一擴(kuò)展腔111至第三擴(kuò)展腔113無(wú)法滿(mǎn)足軍事規(guī)格的聲學(xué)噪音條件，所以在本發(fā)明的實(shí)施例中采用具有約2kHz的諧振頻率的第一諧振器211和具有約1kHz的諧振頻率的第二諧振器212。如圖9所示，在2kHz附近的從1400Hz至2600Hz的頻帶中的聲壓級(jí)被第一諧振器211減小，并且在1kHz附近的從700Hz至1300Hz的頻帶中的聲壓級(jí)被第二諧振器212減小。
[0068] 此外，通過(guò)使用上述第一擴(kuò)展腔111至第三擴(kuò)展腔113以及第一諧振器211和第二諧振器212可能不能完全滿(mǎn)足軍事規(guī)格的聲學(xué)噪音條件。如圖9所示，通過(guò)采用圖3A和3B的消音器100在500Hz至2.5kHz的頻帶中聲壓級(jí)被顯著減小，而有些頻帶仍然無(wú)法滿(mǎn)足軍事規(guī)格的聲學(xué)噪音條件。這可以通過(guò)采用除圖3A和3B的消音器100之外的聲學(xué)噪音減小裝置來(lái)解決。例如，由氣泵41的自振動(dòng)產(chǎn)生的聲學(xué)噪音可以通過(guò)改進(jìn)氣泵41的安裝方法來(lái)減小。
[0069] 圖10A和10B是用于描述圖1的氣泵41的安裝方法的示意圖。圖10A示出氣泵41以及一體地結(jié)合到氣泵41的支座。圖10B示出安裝在燃料電池系統(tǒng)的內(nèi)框架中的氣泵
41。如圖10A所示，用于將氣泵41安裝在燃料電池系統(tǒng)中的支座被結(jié)合到氣泵41的頂部和底部。結(jié)合到氣泵41的頂部的支座包括要被結(jié)合到燃料電池系統(tǒng)的內(nèi)框架的兩個(gè)插口。
類(lèi)似地，結(jié)合到氣泵41的底部的支座包括要被結(jié)合到燃料電池系統(tǒng)的內(nèi)框架的兩個(gè)插口。
為了減小由氣泵41的自振動(dòng)產(chǎn)生的聲學(xué)噪音，具有圓柱形狀且具有X形縫隙的橡膠密封件被壓入到每個(gè)插口的中央。
[0070] 參照?qǐng)D10A，具有環(huán)形的橡膠密封件插設(shè)在氣泵41和氣泵41的支座之間，以減小由氣泵41的自振動(dòng)產(chǎn)生的聲學(xué)噪音。參照?qǐng)D10B，具有圓柱形的橡膠密封件插設(shè)在氣泵41的支座和燃料電池系統(tǒng)的內(nèi)框架之間。通過(guò)由橡膠密封件（該密封件被壓入到支座的每個(gè)插口中）的縫隙來(lái)緊固螺栓和螺母，氣泵41的支座可以安裝在燃料電池系統(tǒng)的內(nèi)框架中。
[0071] 插設(shè)在氣泵41和氣泵41的支座之間的橡膠密封件的硬度可以高于插設(shè)在氣泵41的支座和燃料電池系統(tǒng)的內(nèi)框架之間的橡膠密封件的硬度。例如，插設(shè)在氣泵41和氣泵41的支座之間的橡膠密封件的硬度可以是70%，而插設(shè)在氣泵41的支座和燃料電池系統(tǒng)的內(nèi)框架之間的橡膠密封件的硬度可以是30%。氣泵41和氣泵41的支座可以被一體地結(jié)合以固定氣泵41。因此，具有較高硬度的橡膠密封件可以插設(shè)在氣泵41和氣泵41的支座之間。此外，由于氣泵41的支座和燃料電池系統(tǒng)的內(nèi)框架通過(guò)由壓入插口的橡膠密封件的縫隙來(lái)緊固螺栓和螺母來(lái)結(jié)合，所以橡膠密封件即使硬度低也不會(huì)影響氣泵41的固定。因此，具有較低硬度的橡膠密封件可以插設(shè)在氣泵41的支座和燃料電池系統(tǒng)的內(nèi)框架之間從而盡可能多地減少氣泵41的自振動(dòng)。
[0072] 應(yīng)當(dāng)理解，這里描述的示范性實(shí)施例應(yīng)被認(rèn)為僅是說(shuō)明性的而不是為了限制的目的。對(duì)每個(gè)實(shí)施例中的特征或方面的描述應(yīng)當(dāng)通常被認(rèn)為可用于其他實(shí)施例中的其他相似特征或方面。
[0073] 本申請(qǐng)要求于2011年12月23日提交至韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局的韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.10-2011-0141704的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于此。
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