燃料电池排气消声器的制作方法

1.本实用新型涉及消声降噪领域，更具体地，涉及一种燃料电池用排气消声器。


背景技术：

2.随着国家对节能减排的重视，新能源汽车得到了大力发展，而氢燃料电池车以其绿色无污染，且解决了里程担忧，成为各大厂商竞相角逐的新领域。舒适性是新能源汽车的重要指标之一，在影响舒适性的各个因素中，噪音无疑是最重要也是最难解决的因素之一。本实用新型的发明人经研究发现，电动空气压缩机(eac)的排气噪音是电动车辆/混合动力车辆的燃料电池系统的最大噪音源，尤其是高频噪音源，而燃料电池系统的较大噪音又使得使用该燃料电池系统的电动车辆/混合动力车辆运行期间的噪音较大，从而影响车辆驾驶员和乘客的舒适性。为了降低噪音，通常需要在电动空气压缩机的排气管上安装消音器。然而，现有技术中的消音器往往使用多孔材料来吸收噪音，这导致这些消音器无法有效应对高频噪音，另外，多孔材料还可能随着气流排出消音器，从而对周围环境造成污染。
3.因此，在本领域中，亟需一种能够有效降低噪音(特别是高频噪音)并且不存在污染环境的风险的消音降噪方案。


技术实现要素：

4.为了解决上述现有技术中的问题，本实用新型提出了一种燃料电池排气消声器，其包括：
5.壳体，所述壳体包括沿着前后方向间隔开的前端盖和后端盖以及将二者相连接的主体，所述壳体内部限定有扩张腔室；
6.穿过所述前端盖通向所述扩张腔室的进气管；
7.穿过所述后端盖通向所述扩张腔室的出气管；其中，
8.所述出气管具有位于所述扩张腔室内的内部部分，并且所述燃料电池排气消声器还包括至少一个从所述内部部分延伸至所述主体的多孔内板，其中，所述多孔内板与所述后端盖沿着前后方向间隔开，以便在所述多孔内板后方形成空气层。
9.在本实用新型的可选实施例中，所述燃料电池排气消声器包括多个多孔内板，所述多个多孔内板沿着前后方向彼此间隔开，以便在每个多孔内板后方形成一个空气层。
10.在本实用新型的可选实施例中，各个空气层的厚度不同。
11.在本实用新型的可选实施例中，各个空气层的厚度随着接近所述后端盖而增大。
12.在本实用新型的可选实施例中，各个多孔内板具有不同的穿孔率。
13.在本实用新型的可选实施例中，相邻多孔内板上的穿孔在横向于前后方向的横向方向上彼此错位。
14.在本实用新型的可选实施例中，与所述后端盖相距最远的多孔内板与所述出气管的位于所述扩张腔室内的端部齐平。
15.在本实用新型的可选实施例中，所述进气管和所述出气管在横向于前后方向的横
向方向上彼此错位。
16.在本实用新型的可选实施例中，每个多孔内板设有均匀地分部在其上的多个穿孔。
17.在本实用新型的可选实施例中，每个穿孔呈圆形，并且其直径与所述多孔内板的厚度相同。
18.本实用新型可以体现为附图中的示意性的实施例。然而，应注意的是，附图仅仅是示意性的，任何在本实用新型的教导下所设想到的变化都应被视为包括在本实用新型的范围内。
附图说明
19.附图示出了本实用新型的示例性实施例。这些附图不应被解释为必然地限制本实用新型的范围，其中：
20.图1是根据本实用新型的燃料电池排气消声器的示意性正视图；
21.图2是图1中所示的燃料电池排气消声器的示意性侧视图；
22.图3是沿着图1中的线a
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a截取的燃料电池排气消声器的一个实施例的示意性截面图；
23.图4是沿着图1中的线a
‑
a截取的燃料电池排气消声器的另一个实施例的示意性截面图；
24.图5是沿着图1中的线a
‑
a截取的燃料电池排气消声器的又一个实施例的示意性截面图；以及
25.图6是根据本实用新型的燃料电池排气消声器的多孔内板的示意性正视图。
具体实施方式
26.本实用新型的进一步的特征和优点将从以下参考附图进行的描述中变得更加明显。附图中示出了本实用新型的示例性实施例，并且各个附图并不必然地按照实际比例绘制。另外，本实用新型可以实现为许多不同的形式并且不应解释为必然地限制于这里示出公开的示例性实施例。相反，这些示例性实施例仅仅被提供用于说明本实用新型以及向本领域的技术人员传递本实用新型的精神和实质。
27.本实用新型的发明人在电动空气压缩机(eac)的研发期间发现，电动空气压缩机的排气噪音是燃料电池系统的最大噪音源，尤其是高频噪音源，而燃料电池系统的较大噪音又使得使用该燃料电池系统的电动车辆/混合动力车辆运行期间的噪音较大，从而影响车辆驾驶员和乘客的舒适性。因此，为了降低燃料电池系统的噪音，本实用新型提出了一种用于降低电动空气压缩机的排气噪音的燃料电池排气消声器，所述燃料电池排气消声器大体包括壳体以及通向壳体内部的进气管和出气管，其中，所述出气管向壳体内部延伸以使得其管体的一部分处于壳体内部，并且所述燃料电池排气消声器还包括在壳体内部附接至壳体和出气管的多孔内板(例如，多孔钢板)，其中，所述多孔内板还设有多个穿孔并且与所述壳体的端盖间隔开，以便在所述多孔内板与所述端盖之间限定空气层，该多孔内板可以降低电动空气压缩机的高频排气噪音，该空气层可以降低电动空气压缩机的中、低频排气噪音，因此，通过本实用新型的燃料电池排气消声器，电动空气压缩机的高、中、低频排气噪
音都可以得到有效地降低，并且因此燃料电池系统以及电动车辆/混合动力车辆的运行期间的噪音可以被有效地降低，这使得车辆驾驶员和乘客的舒适性能够得到有效地保证。另外，由于所述燃料电池排气消声器并未使用多孔材料来吸收噪音，因此消除了污染周围环境的风险。
28.下面参考附图描述根据本实用新型的燃料电池排气消声器的可选但非限制性的实施例。在下面的描述中，使用了“前后方向”(如箭头ll’所指示)和“横向方向”(如箭头tt’所指示)等方位术语来描述了所述燃料电池排气消声器的各个部件的相对位置关系。但是本领域技术人员应当理解的是，这些方位术语仅仅是为了参考附图更直观地描述本实用新型的技术方案而使用的，其不应以任何方式解释成是对本实用新型的保护范围的限制。
29.参考图1
‑
图3，根据本实用新型的燃料电池排气消声器100包括壳体110，所述壳体110包括沿着前后方向ll’间隔开的前端盖111和后端盖112以及将前端盖111与后端盖112相连接的主体113，其中所述前端盖111、所述后端盖112和所述主体113限定了位于壳体110内部的扩张腔室114。所述燃料电池排气消声器100还包括穿过所述前端盖111通向所述扩张腔室114的进气管120以及穿过所述后端盖112通向所述扩张腔室114的出气管130，其中，所述进气管120适合于与例如电动空气压缩机的排气管对接，以便将电动空气压缩机排出的气体引导至所述扩张腔室114中，而所述出气管130适合于与例如过滤器、大气等对接，以便将扩张腔室114中的气体排放至过滤器中从而由过滤器对其进行过滤，或者直接排放至大气中。如图所示，扩张腔室114的横截面大于进气管120的横截面，换言之，扩张腔室114的体积大于进气管120的体积，因此从进气管120进入扩张腔室114的气体体积将发生膨胀，由此，气体的流速和压力将减小，而流速和压力的减小又将致使气体引起的噪音减小。因此，所述燃料电池排气消声器100通过扩张腔室114实现了初级降噪。特别地，如图1所示，壳体110大致呈沿着前后方向ll’延伸的圆柱形，更具体地，第一端盖111和第二端盖112呈圆盘形，而主体113呈圆环形，由此使得，扩张腔室114也呈沿着前后方向ll’延伸的圆柱形。在该配置下，扩张腔室114的体积被最大化，这使得上述初级降噪的效果被最优化。
30.为了进一步降低噪音，如图3
‑
图5所示，所述出气管130沿着前后方向ll’延伸至所述扩张腔室114内，以使得所述出气管130的一部分(下文中称为内部部分131)位于所述扩张腔室114内，并且所述燃料电池排气消声器100还包括至少一个位于所述扩张腔室114中的多孔内板140，其中，所述多孔内板140总体呈环形，其设有位于其内边缘141和外边缘142之间的多个穿孔143，其中所述内边缘141与所述出气管130的内部部分131在形状上互补，以使得所述内边缘141可以被附接至内部部分131，而所述外边缘142与所述壳体110的主体113在形状上互补，以使得所述外边缘142可以被附接至所述主体113，在该配置下，所述多孔内板140可以视为从所述出气管130的内部部分131延伸至所述壳体110的主体113。此外，所述多孔内板140(具体地，沿着前后方向ll’)与后端盖112间隔开，以便在所述多孔内板140的后方，换言之，在所述多孔内板140和所述后端盖112之间限定空气层150。在该配置下，从进气管120进入扩张腔室114中的气体的一部分将沿着多孔内板140流动，而气体的另一部分将穿过多孔内板140的多个穿孔143进入空气层150中，不论是哪一部分气体，其所产生的噪音能量都将因多孔内板140的穿孔143的孔壁的摩擦和阻尼作用而转换为热能从而消耗掉，这使得噪音尤其是高频噪音能够衰减。进一步地，穿过多孔内板140的气流还将被多个穿孔143分割成多个小气流，然后多个小气流将进入空气层150中，从而在空气层150中
膨胀，并且先进入空气层150中的小气流会因碰撞后端盖112而折返，从而与后进入空气层150中的小气流发生碰撞，这种碰撞将进一步消耗噪音能量、降低气流流速，以便进一步降低噪音。值得一提的是，空气层150所能应对的噪音与气流在空气层150中的行程(即，空气层150的厚度，换言之，在前后方向ll’上测得的尺寸)相关，因此，不同厚度的空气层150能够降低不同频率的噪音，例如，空气层150的厚度越大，越能降低低频噪音，反之亦然。因此，如下文进一步所述，通过设置不同厚度的空气层150，可以降低不同频率下的噪音。综上所述，通过根据本实用新型的燃料电池排气消声器，不仅能够利用多孔内板降低高频噪音，而且能够利用空气层降低其他频率的噪音。
31.在本实用新型的可选实施例中，如图1
‑
图5所示，所述进气管120和所述出气管130在横向于(即，大体垂直于)所述前后方向ll’的横向方向tt’上彼此错位。与所述进气管120和所述出气管130共线布置的情况相比，该错位配置能够避免气流从进气管120快速通过扩张腔室114进入出气管130而不经过多孔内板14和空气层150，从而能够避免对多孔内板140和空气层150的降噪效果产生不利影响。
32.在本实用新型的可选实施例中，如图4和图5所示，所述燃料电池排气消声器100包括多个多孔内板140(图4中示出了两个，图5中示出了三个)，并且所述多个多孔内板140(具体地，沿着前后方向ll’)彼此间隔开，以便在每个多孔内板140后方限定一个空气层150。在该配置下，经过多个多孔内板140和空气层150的气流将经历多个分割、扩张、碰撞的过程，因此，可以通过多个多孔内板140更加有效地降低高频噪音，并且能够通过多个空气层150更加有效地降低特定频率的噪音。
33.仍然如图4和图5所示，每个空气层150具有彼此不同的厚度。如上文所述，不同厚度的空气层150可以降低不同频率的噪音，因此通过将多个空气层150设置成具有彼此不同的厚度，可以利用多个空气层150降低多个频率下的噪音，从而拓宽所述燃料电池排气消声器所能降低的噪音的频段。
34.进一步地，每个空气层150的厚度随着接近后端盖112而增大，换言之，每个空气层150的厚度随着背离后端盖112而减小，以使得最接近后端盖112的空气层150的厚度最大，而最远离后端盖112的空气层150的厚度最小。在该配置下，各个空气层150可以依次降低高频噪音、中频噪音和低频噪音，从而取得更好的降噪效果。
35.在本实用新型的可选实施例中，每个空气层150具有彼此相同的厚度。如上文所述，特定厚度的空气层150可以降低特定频率的噪音，因此通过将多个空气层150设置成具有彼此相同的厚度，可以利用多个空气层150大幅降低某特定频率下的噪音，从而增强所述燃料电池排气消声器的应对特定频率噪音的能力。
36.在本实用新型的可选实施例中，相邻多孔内板140中的穿孔143在横向方向tt’上彼此错位，换言之，相邻多孔内板140中的穿孔143并不在前后方向ll’上重叠。在该配置下，可以避免从一个多孔内板140中的穿孔143穿过的气流快速穿过与其相邻的多孔内板140中的穿孔143，这种快速穿过会导致先进入空气层的气流不发生折返从而不与后进入的气流发生撞击，这也就导致空气层无法发挥较好的降噪效果，因此，该配置可以保证各个空气层能够有效地降低噪音。
37.在本实用新型的可选实施例中，如图3
‑
图5所示，在前后方向ll’上与后端盖112相距最远的多孔内板140与出气管130的位于扩张腔室114内的端部132在前后方向ll’上齐
平。在该配置下，可以便于扩张腔室114内的经过降噪处理的气体通过出气管130流出扩张腔室114。
38.在本实用新型的可选实施例中，如图6所示，多个穿孔143(例如，按照矩阵的方式、按照同心圆的方式等)均匀地分部在多孔内板140上。在该配置下，可以使得多孔内板140能够更加有效地应对特定高频噪音，从而提高所述燃料电池排气消声器的降低高频噪音的效果。
39.在本实用新型的可选实施例中，每个多孔内板140具有彼此不同的穿孔率，所谓穿孔率是指一多孔内板140上的所有穿孔143的表面积之和与该多孔内板140的在未设有穿孔143的情况下的表面积之比。在该配置下，各个多孔内板140可以降低不同的高频噪音，由此使得所述燃料电池排气消声器100可以降低多种高频噪音，从而提高了所述燃料电池排气消声器100所能降低的高频噪音的频段。可选地，每个多孔内板140具有彼此相同的穿孔率。在该配置下，各个多孔内板140可以降低大致相同的特定频率下的高频噪音，因此可以通过多个多孔内板140大幅降低该特定高频噪音，从而提高所述燃料电池排气消声器100降低该特定高频噪音的能力。可选地，每个多孔内板140的穿孔率在1％～5％之间，特别地，在2％～4％之间。通过将多孔内板140的穿孔率设置在上述区间内，可以使得多孔内板140能够有效地降低高频噪音，同时具有较高的结构强度，从而提高其使用寿命。
40.在本实用新型的可选实施例中，如图6所示，多孔内板140上的每个穿孔143呈圆形，并且其直径与多孔内板140的厚度大致相同。在该配置下，也可以使得多孔内板140能够有效地降低高频噪音，同时具有较高的结构强度，从而提高其使用寿命。可选地，每个多孔内板140的穿孔143可以具有不同的直径。在该配置下，各个多孔内板140可以降低不同的高频噪音，由此使得所述燃料电池排气消声器100可以降低多种高频噪音，从而提高了所述燃料电池排气消声器100所能降低的高频噪音的频段。可选地，每个多孔内板140的穿孔143可以具有相同的直径。在该配置下，各个多孔内板140可以降低大致相同的特定频率下的高频噪音，因此可以通过多个多孔内板140大幅降低该特定高频噪音，从而提高所述燃料电池排气消声器100降低该特定高频噪音的能力。
41.以上借助于附图详细描述了根据本实用新型的燃料电池排气消声器的可选但非限制性的实施例。对于本领域内的那些普通技术人员来说，在不偏离本公开的精神和实质的情况下，对技术和结构的修改和补充以及对各实施例中的特征的重新组合显然都应视为包括在本实用新型的范围内。因此，在本实用新型的教导下所能够设想到的这些修改和补充都应被视为本实用新型的一部分。本实用新型的范围包括在本实用新型的申请日时已知的等效技术和尚未预见的等效技术。