DE102015117332A1

DE102015117332A1 - Wasserstoffzufuhrleitung und Verfahren zum Herstellen einer Wasserstoffzufuhrleitung

Info

Publication number: DE102015117332A1
Application number: DE102015117332.8A
Authority: DE
Inventors: Masahiro Takeshita
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-10-15
Filing date: 2015-10-12
Publication date: 2016-04-21
Anticipated expiration: 2035-10-13
Also published as: KR20160044417A; JP2016081659A; CN105529483B; CA2906490A1; JP6098609B2; CA2906490C; US20160111739A1; DE102015117332B4; US10290881B2; CN105529483A; KR101819796B1

Abstract

Es ist eine Wasserstoffzufuhrleitung geschaffen, um Wasserstoff einer Brennstoffzelle zuzuführen, wobei die Wasserstoffzufuhrleitung ein Durchlaufleitungselement enthält, durch das Wasserstoff fließt, und ein Hüllenelement, das eine Röhrenform hat, um eine äußere Oberfläche des Durchlaufleitungselements zu umhüllen. Das Hüllenelement ist in einer Rohr-Achsen-Richtung der Wasserstoffzufuhrleitung in eine Mehrzahl von getrennten Teilen geteilt. Die getrennten Teile sind in der Rohr-Achsen-Richtung angeordnet, so dass ein Ende eines der getrennten Teile mit einem Ende des benachbarten getrennten Teils überlappt. Die getrennten Teile werden eng um eine äußere Oberfläche des Durchlaufleitungselements durch thermische Kontraktion gewickelt.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 15. Oktober 2014 eingereichten japanischen Patentanmeldung JP 2014-210383 , deren Inhalte hierin vollständig durch Bezugnahme aufgenommen sind.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wasserstoffzufuhrleitung, um Wasserstoff einer Brennstoffzelle zuzuführen, und ein Verfahren zum Herstellen der Wasserstoffzufuhrleitung.
Stand der Technik
Herkömmlich ist eine Wasserstoffzufuhrleitung bekannt, die eine Leitung zum Zuführen von Wasserstoff ist, das Brenngas ist, zu einer Brennstoffzelle, wie in der JP2007-42433 A und JP2014-160541 A offenbart ist. Wenn Wasserstoff im Inneren eines Wasserstofftanks in die Wasserstoffzufuhrleitung über einen Injektor fließt, kann ein Pulsieren von Wasserstoff in der Wasserstoffzufuhrleitung verursacht werden und daher kann ein Abstrahlungsgeräusch aufgrund des Pulsieren erzeugt werden. In einem Fahrzeug, an dem die Brennstoffzelle angebracht ist, kann das Abstrahlungsgeräusch in eine Fahrgastzelle übertragen werden und daraus folgt ein Problem der Qualitätsminderung des Produktes.
Der Erfinder der vorliegenden Anmeldung hat herausgefunden, dass sich die folgenden verschiedenen Hindernisse ergeben, wenn ein Verfahren angewendet wird, um das Problem zu lösen. Als ein Verfahren um das Problem zu lösen, wird beispielsweise eine Wasserstoffzufuhrleitung angenommen, die ein Durchlaufleitungselement ist, durch das Wasserstoff fließt, das mit einem Hüllenelement, wie beispielsweise einer wärmeschrumpfende Röhre, umhüllt ist. Jedoch ist es aufgrund von nachfolgend beschriebenen Herstellungsgründen nicht einfach, die Dicke des Hüllenelements, das das Durchlaufleitungselement umhüllt, zu erhöhen. Mit anderen Worten ist es nicht einfach, die Geräuschisolation der Wasserstoffzufuhrleitung durch das Hüllenelement sicher zu stellen.
Um die Wasserstoffzufuhrleitung herzustellen, in der das Durchlaufleitungselement mit dem Hüllenelement umhüllt ist, wird zuerst das wärmeschrumpfende Rohr an dem Durchlaufleitungselement befestigt, bevor das Durchlaufleitungselement gebogen wird, und die wärmeschrumpfende Röhre wird durch Erwärmen thermisch kontrahiert. Das Durchlaufleitungselement, von dem eine äußere Oberfläche mit dem wärmeschrumpfenden Rohr eng umwickelt ist, wird dann in eine spezielle Form gebogen. Solche Prozesse müssen in der oben beschrieben Reihenfolge durchgeführt werden, weil es nicht einfach ist, die wärmeschrumpfende Röhre über dem Durchlaufleitungselement zu befestigen, nachdem das Durchlaufleitungselement bereits gebogen wurde. Es ist auch nicht einfach, das Durchlaufleitungselement, von dem eine äußere Oberfläche noch nicht eng von der wärmeschrumpfenden Röhre umwickelt ist, vor der thermischen Kontraktion zu biegen. Daher kann beim Durchführen der Prozesse, falls die Hüllenelemente eine große Dicke haben, das Hüllenelement beschädigt werden, wenn das Durchlaufleitungselement, um das das Hüllenelement eng gewickelt ist, gebogen wird.
KURZFASSUNG
Die vorliegende Erfindung ist entstanden, um die Probleme zu lösen und kann hinsichtlich der folgenden Aspekte implementiert werden.

(1) Nach einem Aspekt der Erfindung wird eine Wasserstoffzufuhrleitung geschaffen, um Wasserstoff einer Brennstoffzelle zuzuführen. Die Wasserstoffzufuhrleitung enthält ein Durchlaufleitungselement, durch das Wasserstoff fließt, und ein Hüllenelement, das eine Röhrenform hat, um eine äußere Oberfläche des Durchlaufleitungselements zu umhüllen. Das Hüllenelement ist in einer Rohr-Achsen-Richtung der Wasserstoffzufuhrleitung in eine Mehrzahl von getrennten Teilen geteilt. Die getrennten Teile sind derart in der Rohr-Achsen-Richtung angeordnet, dass ein Ende eines der getrennten Teile mit einem Ende des benachbarten getrennten Teils überlappt. Die getrennten Teile sind eng um eine äußere Oberfläche des Durchlaufleitungselements durch thermische Kontraktion gewickelt. Da die getrennten Hüllenelemente an dem Durchlaufleitungselement befestigt werden, nachdem das Durchlaufleitungselement gebogen wird, ist es gemäß dieser Struktur nicht notwendig, das Durchlaufleitungselement zu biegen, nachdem die Hüllenelemente eng um das Durchlaufleitungselement gewickelt wurden. Auch wenn die Hüllenelemente eine große Dicke nach der thermischen Kontraktion haben, können daher die Hüllenelemente in einfacher Weise eng um die äußere Oberfläche des Durchlaufleitungselements gewickelt werden, nachdem es gebogen wurde, wodurch eine Geräuschisolation der Wasserstoffzufuhrleitung verbessert wird.
(2) In der Wasserstoffzufuhrleitung des oben beschriebenen Aspektes kann in einer Verwendungsposition der Wasserstoffzufuhrleitung ein Ende eines der benachbarten getrennten Teile, das relativ oben platzier ist, ein Ende des anderen getrennten Teils, das relativ unten platziert ist, umhüllen. Gemäß dieser Struktur kann, wenn die Wasserstoffzufuhrleitung verwendet wird, auch wenn ein Fluid, wie beispielsweise Wasser, das an dem oben platzierten getrennten Teil haftet, sich zu dem unten platzierten getrennten Teil bewegt, das Fluid von dem Ende des unten platzierten getrennten Teils daran gehindert werden in die getrennten Teile einzutreten.
(3) In der Wasserstoffzufuhrleitung nach dem oben beschriebenen Aspekt, kann die Wasserstoffzufuhrleitung einen gebogenen Abschnitt und einen sich im Wesentlichen gerade erstreckenden Abschnitt enthalten, der mit dem gebogenen Abschnitt verbunden ist. Ein überlappender Abschnitt, d. h., ein Abschnitt der benachbarten getrennten Teile, in dem sich Enden der benachbarten getrennten Teile gegenseitig überlappen, kann in dem sich erstreckenden Abschnitt der Wasserstoffzufuhrleitung platziert sein. Gemäß dieser Struktur kann eine Dichtungsfunktion zwischen den Enden der benachbarten getrennten Teile noch umfassender sichergestellt werden.
(4) Gemäß eines anderen Aspektes der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Wasserstoffzufuhrleitung geschaffen, um Wasserstoff einer Brennstoffzelle zuzuführen. Das Verfahren enthält ein Vorsehen eines Durchlaufleitungselements, durch das Wasserstoff fließt, ein Biegen des Durchlaufleitungselements, ein Befestigen einer Mehrzahl von getrennten Teilen, das durch ein Trennen eines wärmeschrumpfenden Hüllenelements, das eine Röhrenform hat, erreicht wird, sequentiell an dem gebogenen Durchlaufleitungselement und ein thermisches Kontrahieren der Mehrzahl von getrennten Teilen, die an dem Durchlaufleitungselement befestigt sind, um die Mehrzahl von getrennten Teilen eng um eine äußere Oberfläche des Durchlaufleitungselement zu wickeln. Gemäß dieser Struktur ist es nicht notwendig, da die getrennten Hüllenelemente an dem Durchlaufleitungselement angebracht werden, nachdem das Durchlaufleitungselement gebogen wurde, das Durchlaufleitungselement zu biegen, nachdem die Hüllenelement eng um das Durchlaufleitungselement gewickelt wurden. Auch wenn die Hüllenelemente nach der thermischen Kontraktion eine große Dicke haben, können daher die Hüllenelemente, eng um die äußere Oberfläche des Durchlaufleitungselements gewickelt werden, nachdem es gebogen wurde, um dadurch die Geräuschisolation der Wasserstoffzufuhrleitung zu verbessern.
(5) In dem Herstellverfahren nach dem oben beschriebenen Aspekt kann die Befestigung der Mehrzahl von getrennten Teilen ein Befestigen der getrennten Teile enthalten, so dass in einer Verwendungsposition der hergestellten Wasserstoffzufuhrleitung ein Ende eines der benachbarten getrennten Teile, das relativ oben platziert ist, ein Ende des anderen getrennten Teils umhüllt, das relativ unten platziert ist. Gemäß dieser Struktur kann, wenn die hergestellte Wasserstoffzufuhrleitung verwendet wird, auch wenn ein Fluid, wie beispielsweise Wasser, das an dem oben platzierten getrennten Teil anhaftet, sich zu dem unten platzierten getrennten Teil bewegt, das Fluid von dem Ende des unten platzierten getrennten Teils daran gehindert werden, in die getrennten Teile einzutreten.

Die vorliegende Erfindung kann in verschiedenen Formen implementiert werden, wie beispielsweise ein Brennstoffzellensystem, das die Wasserstoffzufuhrleitung enthält, einem Herstellverfahren des Brennstoffzellensystems und einem Brennstoffzellenfahrzeug, an dem das Brennstoffzellensystem angebracht ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Ansicht, die ein Brennstoffzellenfahrzeug darstellt, das eine Wasserstoffzufuhrleitung einer ersten Ausführungsform aufweist;
2 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Struktur eines Wasserstoffzufuhrleitungselements darstellt;
3 ist eine Querschnittsansicht des Wasserstoffzufuhrleitungselements in einer Rohr-Achsen-Richtung;
4 ist ein Schaubild, das ein Herstellungsverfahren des Wasserstoffzufuhrleitungselement darstellt; und
5 ist ein Schaubild, das ein anderes Herstellungsverfahren als ein Vergleichsbeispiel darstellt.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 ist eine Ansicht, die ein Brennstoffzellenfahrzeug 10 darstellt, das eine Wasserstoffzufuhrleitung 100 einer ersten Ausführungsform enthält. Das Brennstoffzellenfahrzeug 10 enthält eine Brennstoffzelle 20, einen Wasserstofftank 30, eine Wasserstoffzufuhrleitung 100 und eine Gasauslass- und Wasserablaufleitung 40. Die Brennstoffzelle 20 ist unterhalb eines Unterkörpers 12 angeordnet, der eine Kabine 11 definiert, und ist innerhalb eines Kabinen-Fußbodenbereiches 13 zwischen Vorderrädern FW und Hinterrädern RW platziert. Die Brennstoffzelle 20 generiert elektrische Leistung ansprechend auf eine Versorgung von Wasserstoffgas und Sauerstoffgas und führt die generierte Leistung bzw. Strom einem Antriebsmotor zu (nicht dargestellt). Der Wasserstofftank 30 ist wortwörtlich an einem Platz unterhalb des Unterkörpers 12 und rückwärtig von der Brennstoffzelle 20 in Richtung der Hinterräder RW angebracht. Das Brennstoffzellenfahrzeug 10 kann mit einer Mehrzahl von Wasserstofftanks 30 ausgestattet sein. Das Brennstoffzellenfahrzeug 10 kann beispielsweise mit einem Radiator zum Kühlen der Brennstoffzelle 20 und (einer) Leitung(en) vorgesehen sein, durch die ein Kühlmittel fließt.
Die Wasserstoffzufuhrleitung 100 ist zwischen dem Wasserstofftank 30 und der Brennstoffzelle 20 angeordnet und liefert Wasserstoff, das den Wasserstofftank 30 füllt, zu der Brennstoffzelle 20. Die Wasserstoffzufuhrleitung 100 dieser Ausführungsform hat eine Struktur, in der eine Mehrzahl von Wasserstoffzufuhrleitungselementen 101 und 102 miteinander durch (eine) Verbindung(en) 103 verbunden sind. Die zwei Arten von Wasserstoffzufuhrleitungselementen 101 und 102 haben ähnliche Strukturen, das im Detail später beschrieben wird. Die Verbindung 103 besteht aus einem Verbindungselement, wie beispielsweise einem Stecker bzw. einem Anschluss oder einer Verbindungsleitung. Die Wasserstoffzufuhrleitung 100 ist nicht darauf beschränkt zwischen dem Wasserstofftank 30 und der Brennstoffzelle 20 angeordnet zu sein, sondern kann zwischen den Wasserstofftanks 30 angeordnet sein, falls das Brennstoffzellenfahrzeug 10 mit der Mehrzahl von Wasserstofftanks 30 vorgesehen ist. Weiter können auch Ventile, wie beispielsweise ein Druckreduzierventil, ein Umschaltventil, und/oder ein Rückschlagventil, und/oder weitere Verbindungselemente, wie beispielsweise ein Sammelrohr an der Wasserstoffzufuhrleitung 100 vorgesehen sein.
Die Gasauslass- und Wasserablaufleitung 40 ist eine Leitung, um Gas an die Außenseite abzuführen, das durch eine elektrochemische Reaktion der Brennstoffzelle 20 entstandene gasförmige Substanzen enthält, und, um das entstandene Wasser abzuleiten, wobei ein Ende hiervon mit der Brennstoffzelle 20 verbunden ist und das andere Ende mit der äußeren Atmosphäre an der Rückseite des Brennstoffzellenfahrzeugs 10 verbunden ist. Die Gasauslass- und Wasserablaufleitung 40 ist beispielsweise aus Harz hergestellt.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Struktur des Wasserstoffzufuhrleitungselements 101 darstellt. Das Wasserstoffzufuhrleitungselement 101 enthält ein Durchlaufleitungselement 110 und ein Hüllenelement 120. Das Durchlaufleitungselement 110 ist ein Leitungselement durch das Wasserstoff fließt und ist aus Aluminium hergestellt. Das Durchlaufleitungselement 110 kann aus irgendeinem anderen Metall als Aluminium, wie beispielsweise Eisen, Kohlenstoffstahl, Edelstahl und Kupfer, hergestellt sein.
Das Hüllenelement 120 ist ein röhrenförmiges Element, um eine äußere Oberfläche des Durchlaufleitungselements 110 zu umhüllen, und ist dabei durch eine wärmeschrumpfende Röhre gebildet. Das Hüllenelement 120 wird durch Wärme hauptsächlich in einer radialen Richtung kontrahiert und ist eng um die äußere Oberfläche 111 des Durchlaufleitungselements 110 gewickelt, das im Inneren des Hüllenelements 120 angeordnet ist. Obwohl das Hüllenelement 120 dieser Ausführungsform aus Polyethylen hergestellt ist, kann es auch aus irgendeinem anderen Material, wie beispielsweise aus Polyolefin, Fluorpolymer oder einem thermoplastischem Elastomer hergestellt sein, dessen Geräuschisolation größer als die des Durchlaufleitungselements 110 ist. Es sei angemerkt, dass das Hüllenelement 120 an einem um das Durchlaufleitungselement 110 gewickelten Teils eine größere Dicke nach der Kontraktion haben wird, da der innere Durchmesser des Hüllenelements 120 zunimmt, auch wenn sich die Dicke vor der thermischen Kontraktion nicht verändert. Das Hüllenelement 120 verbessert die Geräuschisolation, da die Dicke an dem Teil, das um das Durchlaufleitungselement 110 gewickelt ist, nach der Kontraktion zunimmt Das Hüllenelement 120 hat zusätzlich zu der Geräuschisolationsfunktion eine wasserdichte Schutzfunktion, wie beispielsweise eine wasserdichte Funktion, um das Durchlaufleitungselement 110 von einem Fluid, wie beispielsweise Wasser, zu schützen. Daher kann die Korrosionsbeständigkeit und die Geräuschisolation des Wasserstoffzufuhrleitungselements 101 durch Umhüllen des Wasserstoffleitungselements 110 mit dem Hüllenelement 120 verbessert werden. Insbesondere verhindert das Hüllenelement 120, das ein Fluid, wie beispielsweise Wasser, das an dem Umfang des Wasserstoffzufuhrleitungselements 101 anhaftet, mit dem Durchlaufleitungselement 110 in Kontakt kommt. Daher kann eine Korrosion des Durchlaufleitungselements 110 verhindert werden. Zusätzlich kann ein Geräusch, wie beispielsweise das Pulsationsgeräusch, das im Inneren des Durchlaufleitungselements 110 generiert wird, durch das Hüllenelement 120 reduziert werden.
Das Hüllenelement 120 ist in eine Mehrzahl von getrennten Teilen 120d in der Rohr-Achsen-Richtung des Wasserstoffleitungselements 101 geteilt. Obwohl das Hüllenelement 120 in vier getrennte Teile 120d (einem ersten getrennten Teil 120d1, einem zweiten getrennten Teil 120d2, einem dritten getrennten Teil 120d3 und einem vierten getrennten Teil 120d4) geteilt ist, ist die Anzahl der Einheiten nicht beschränkt. Die getrennten Teile 120d1–120d4 werden in der Rohr-Achsen-Richtung des Wasserstoffzufuhrleitungselements 101 angeordnet, so dass zumindest eines der Enden (offenen Enden) dpe an beiden Seiten einer Rohr-Achsen-Richtung mit dem entgegengesetzten Ende dpe eines anderen benachbarten getrennten Teils 120d überlappt. Hier wird jedes der gegenseitig überlappenden Enden dpe der zwei benachbarten getrennten Teile 120d auch als „der überlappende Abschnitt PO” bezeichnet. Eine Dichtfunktion zwischen den Enden dpe der zwei benachbarten getrennten Teile 120d kann durch das Ausbilden des überlappenden Abschnitts PO sichergestellt werden. D. h., der überlappende Abschnitt PO hindert ein Fluid, wie beispielsweise Wasser, daran, in die getrennten Teile 120d an den Grenzen zwischen den Enden dpe der zwei benachbarten getrennten Teile 120d einzutreten. Die getrennten Teile 120d werden eng um die äußere Oberfläche 111 des Durchlaufleitungselements 110 durch thermische Kontraktion gewickelt. Dadurch wird die Dichtfunktion zwischen den getrennten Teilen 120d und dem Durchlaufleitungselement 110 sichergestellt. Es sei angemerkt, dass Klebstoffe auf inneren Oberflächen der getrennten Teile 120d eingesetzt werden können. In einem solchen Fall kann eine klebende bzw. haftende Schicht zwischen den getrennten Teilen 120d und dem Durchlaufleitungselement 110 gebildet werden, wenn die getrennten Teile 120d eng um die äußere Oberfläche 111 des Durchlaufleitungselements 110 gewickelt werden. Dadurch kann die Dichtfunktion zwischen den getrennten Teilen 120d und dem Durchlaufleitungselement 110 weiter verbessert werden.
3 ist eine Querschnittsansicht des Wasserstoffzufuhrleitungselements 101 in der Rohr-Achsen-Richtung. Das Wasserstoffzufuhrleitungselement 101 ist mit einer Mehrzahl von gebogenen Abschnitten CP vorgesehen, so dass das Wasserstoffzufuhrleitungselement 101 in einer Form gebildet ist, die mit einem Raum in dem Brennstoffzellenfahrzeug 10 (1) korrespondiert, in dem das Wasserstoffzufuhrleitungselement 101 verwendet wird. Das Wasserstoffzufuhrleitungselement 101 hat sich im Wesentlichen gerade erstreckende Abschnitte SP zumindest zwischen einem von zwei gebogenen Abschnitten CP und zwischen dem gebogenen Abschnitt CP und dem Ende EP der Wasserstoffzufuhrleitung 101. Hier sind die überlappenden Abschnitte PO der benachbarten getrennten Teile 120d an anderen Positionen als den gebogenen Abschnitten CP des Wasserstoffzufuhrleitungselements 101 platziert. D. h., die überlappenden Abschnitte PO sind in den sich erstreckenden Abschnitten SP des Wasserstoffzufuhrleitungselements 101 angeordnet. Daher kann die Dichtfunktion zwischen den Enden dpe der benachbarten getrennten Teile 120d noch vollständiger sichergestellt werden. Das kommt daher, weil eine in dem sich erstreckenden Abschnitt SP verursachte Verformung kleiner als dieser des gebogenen Abschnittes CP ist, wenn eine Belastung auf das Wasserstoffzufuhrleitungselement 101 aufgrund von Vibration etc. während der Verwendung des Wasserstoffzufuhrleitungselements 101 aufgebracht wird. Daher kann die Abdichtung zwischen den Enden dpe der benachbarten getrennten Teile 120d von einem Verlust geschützt werden, indem die überlappenden Abschnitte PO in den sich erstreckenden Abschnitten SP vorgesehen werden, wenn die Belastung auf das Wasserstoffzuführungselement 101 aufgebracht wird.
In einer Verwendungsposition der Wasserstoffzufuhrleitung 100 ist der überlappende Abschnitt PO derart konfiguriert, dass das Ende dpe einer der benachbarten getrennten Teile 120d, das relativ oben platziert ist, das Ende dpe des anderen getrennten Teils 120d, das relativ unten platziert ist, umhüllt. Insbesondere wenn die vertikale Richtung von 3 mit der vertikalen Richtung der Verwendungsposition des Wasserstoffzufuhrleitungselements 101 korrespondiert, ist das zweite getrennte Teil 120d2 relativ über dem ersten getrennten Teil 120d1 und dem dritten getrennten Teil 120d3 platziert, das zu dem zweiten getrennten Teil 120d2 benachbart ist. Daher umhüllt ein Ende dpe2a des zweiten getrennten Teils 120d2 ein Ende dpe1b des ersten getrennten Teils 120d1 und das andere Ende dpe2b des zweiten getrennten Teils 120d2 umhüllt ein Ende dpe3a des dritten getrennten Teils 120d3. Weiter ist das dritte getrennte Teil 120d3 relativ unter dem benachbarten vierten getrennten Teil 120d4 platziert. Folglich ist das andere Ende dpe3b des dritten getrennten Teils 120d3 innerhalb eines Endes dpe4a des vierten getrennten Teils 120d4 platziert. Dadurch kann die Dichtfunktion zwischen den Enden dpe der benachbarten getrennten Teile 120d noch vollständiger sichergestellt werden. Insbesondere wenn die Wasserstoffzufuhrleitung 101 verwendet wird, auch wenn ein Fluid, wie beispielsweise Wasser, das an den oberen getrennten Teilen 120d haftet, sich zu den unteren getrennten Teilen 120d bewegt, kann das Fluid von den Enden dpe der unteren getrennten Teile 120d weiter daran gehindert werden in die oberen getrennten Teile 120d einzutreten.
4 ist ein Schaubild, das ein Herstellverfahren der Wasserstoffzufuhrleitung 101 der ersten Ausführungsform darstellt. Zuerst, wie in einem Teil (a) in 4 dargestellt, wird das Durchlaufleitungselement 110, das noch nicht gebogen ist, vorbereitet. Dann, wie in einem Teil (b) in 4 dargestellt, wird das vorbereitete Durchlaufleitungselement 110 gebogen. Die gebogenen Abschnitte CP werden durch das Biegen geformt und daher bekommt die Wasserstoffzufuhrleitung 101 nach dem Herstellen die Form, die mit einem Raum korrespondiert, in dem das Wasserstoffzufuhrleitungselement 101 verwendet wird.
Anschließend werden, wie in einem Teil (c) in 4 dargestellt ist, die getrennten Teile 120d1–120d4 des Hüllenelements 120 in dieser Reihenfolge an dem gebogenen Durchlaufleitungselement 110 befestigt. Hier in der Verwendungsposition des hergestellten Wasserstoffzufuhrleitungselements 101 wird jeder überlappende Abschnitt PO derart geformt, dass das Ende dpe von einem der benachbarten getrennten Teile 120d, das relativ oben platziert ist, das Ende dpe der anderen getrennten Teile 120d umhüllt, das relativ unten platziert ist. Weiter werden die überlappenden Abschnitte PO an anderen Positionen als den gebogenen Abschnitten CP ausgebildet. Dann werden, wie in einem Teil (d) in 4 dargestellt ist, die getrennten Teile 120d, die an dem Durchlaufleitungselement 110 befestigt sind, erwärmt und thermisch kontrahiert, so dass sich die getrennten Teile 120d eng um die äußeren Oberflächen 111 des Durchlaufleitungselements 110 wickeln. Wie oben beschrieben ist, wird das Wasserstoffzufuhrleitungselement 101 hergestellt. Daher kann in dem Herstellverfahren dieser Ausführungsform das Hüllenelement 120 an dem Durchlaufleitungselement 110, sogar nachdem das Durchlaufleitungselement 110 gebogen wurde, befestigt werden, da das Hüllenelement 120 in die Mehrzahl von getrennten Teilen 120d geteilt ist. Daher ist es gemäß des Herstellverfahrens dieser Ausführungsform nicht notwendig, das Durchlaufleitungselement 110 zu biegen, nachdem das Hüllenelement 120 eng um das Durchlaufleitungselement 110 gewickelt wurde. Da das Hüllenelement 120 auf einfache Weise eng um die äußere Oberfläche 111 des Durchlaufleitungselements 110 gewickelt werden kann, nachdem es gebogen wurde, sogar wenn das Hüllenelement 120 eine große Dicke nach der thermischen Kontraktion hat, kann die Geräuschisolation des Wasserstoffzufuhrleitungselement 101 verbessert werden.
5 ist ein Schaubild, das ein Herstellverfahren einer Wasserstoffzufuhrleitung als ein Vergleichsbeispiel darstellt. Wie in einem Teil (a) in 5 dargestellt ist, wird ein gerades Durchlaufleitungselement 110, das noch nicht gebogen wurde, vorbereitet. Wie in einem Teil (b) in 5 dargestellt ist, wird dann ein Hüllenelement 120, das im Wesentlichen die gleiche Länge wie das Durchlaufleitungselement 110 hat, an dem vorbereiteten Durchlaufleitungselement 110 befestigt. Der Grund, warum das Hüllenelement 120 befestigt wird, bevor das Durchlaufleitungselement 110 gebogen wird, ist, dass es schwierig ist, das Hüllenelement 120 an dem Durchlaufleitungselement 110 zu befestigen, nachdem das Durchlaufleitungselement 110 gebogen wurde. D. h., wenn versucht wird, das Hüllenelement 120 an dem Durchlaufleitungselement 110 zu befestigen, nachdem es gebogen wurde, ist das lange Hüllenelement 120 in dem gebogenen Abschnitt(en) CP des Durchlaufleitungselements 110 gefangen bzw. steckt fest und das Hüllenelement 120 kann daher nicht vollständig befestigt werden.
Nachdem das Hüllenelement 120 an dem Durchlaufleitungselement 110 befestigt wurde, wird das Hüllenelement 120 erwärmt und thermisch kontrahiert, um sich eng um die äußere Oberfläche 111 des Durchlaufleitungselements 110 zu wickeln, wie in einem Teil (c) in 5 dargestellt ist. Nachdem das Hüllenelement 120 eng um das Durchlaufleitungselement 110 gewickelt wurde, wird das Durchlaufleitungselement 110 in einer speziellen Form gebogen, wie in einem Teil (d) in 5 dargestellt ist. Der Grund warum das Biegen nach der thermischen Kontraktion durchgeführt wird, ist der, dass, falls eine Kraft von außerhalb des Hüllenelements 120 vor dem thermischen Kontrahieren an dem Durchlaufleitungselement 110 im Inneren des Hüllenelements 120 aufgebracht wird, sich das Hüllenelement 120 in Bezug auf das Durchlaufleitungselement 110 bewegt und daher kann das beabsichtigte Biegen nicht durchgeführt werden. Gemäß eines solchen Herstellverfahrens des Vergleichsbeispiels in einem Fall, in dem das Hüllenelement 120, das eine große Dicke nach dem thermischen Kontrahieren hat, verwendet wird, kann das Hüllenelement 120 beschädigt werden, wenn das Durchlaufleitungselement 110 gebogen wird, nachdem das Hüllenelement 120 eng um das Durchlaufleitungselement 110 gewickelt wird. Daher kann in dem Herstellverfahren des Vergleichsbeispiels nur das Hüllenelement 120 verwendet werden, das eine relativ geringe Dicke nach dem thermischen Kontrahieren hat. Auch wenn das Hüllenelement 120 mit der geringen Dicke nach dem thermischen Kontrahieren mit einer wasserabweisenden Schutzfunktion vorgesehen wird, hat es jedoch keine ausreichende geräuschisolierende Funktion. Daher kann ein Wasserstoffzufuhrleitungselement, das die ausreichende geräuschisolierende Funktion hat, nicht durch das Herstellverfahren des Vergleichsbeispiels hergestellt werden.
Gemäß der Wasserstoffzufuhrleitung 100 dieser oben beschriebenen Ausführungsform, ist es nicht notwendig das Durchlaufleitungselement 110 zu biegen, nachdem das Hüllenelement 120 eng um das Durchlaufleitungselement 110 gewickelt wurde, da das Hüllenelement 120 an dem Durchlaufleitungselement 110 befestigt werden kann, nachdem es durch Teilen des Hüllenelements 120 gebogen wurde. Auch wenn das Hüllenelement 120 die große Dicke hat, können daher Schäden an dem Hüllenelement während des Biegens verhindert werden. Daher kann die geräuschisolierende Funktion zusätzlich zu der wasserdichten Funktion sichergestellt werden.
Modifikationen
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform begrenzt, sondern kann in verschiedenen Formen implementiert werden, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise sind die folgenden Modifikationen möglich.
Modifikation 1
In der Verwendungsposition des Wasserstoffzufuhrleitungselements 101 ist der überlappende Abschnitt PO dieser Ausführungsform derart konfiguriert, dass das Ende dpe von einem der getrennten Abschnitte 120d, das relativ oben platziert ist, das Ende dpe des anderen getrennten Teils 120d umhüllt, das relativ unten platziert ist. Jedoch kann der überlappende Abschnitt PO derart konfiguriert sein, dass das Ende dpe des getrennten Teils 120d, das relativ unten platziert ist, das Ende dpe des getrennten Teils 120d umhüllt, das relativ oben platziert ist. Sogar in solch einem Fall kann die Dichtfunktion zwischen den Enden dpe der benachbarten getrennten Teile 120d vollständig sichergestellt werden. Es soll angemerkt werden, dass im Hinblick auf ein vollständigeres Sicherstellen der Dichtfunktion es zu bevorzugen ist, wenn der überlappende Abschnitt PO derart konfiguriert ist, dass das Ende dpe des getrennten Teils 120d, das relativ oben platziert ist, das Ende dpe des getrennten Teils 120d umhüllt, das relativ unten platziert ist.
Die überlappenden Abschnitte PO dieser Ausführungsform werden an anderen Positionen des Wasserstoffzufuhrleitungselements 101 als den gebogenen Abschnitten CP angeordnet. Die überlappenden Abschnitte PO können jedoch auch an den gebogenen Abschnitten CP des Wasserstoffleitungselements 101 angeordnet sein. Sogar in einem solchen Fall kann die Dichtfunktion zwischen den Enden dpe der benachbarten getrennten Teile 120d vollständig sichergestellt werden. Es sei angemerkt, dass es im Hinblick auf eine vollständigere Sicherstellung der Dichtfunktion zu bevorzugen ist, wenn die überlappenden Abschnitte PO an anderen Positionen des Wasserstoffzufuhrleitungselements 101 als den gebogenen Abschnitten CP angeordnet werden.
Modifikation 2
Die Anzahl an Unterteilung und die Anzahl der Bestandelemente, die in der oben beschrieben Ausführungsform dargestellt sind, dienen lediglich der Darstellung und sind nicht auf die dargestellten Anzahlen begrenzt. Beispielsweise hat die Wasserstoffzufuhrleitung 100 der oben beschriebenen Ausführungsform die Struktur, in der die Wasserstoffzufuhrleitungselemente 101 und 102 durch die Verbindung 103 verbunden sind. Jedoch kann die Wasserstoffzufuhrleitung 100 aus einem einzigen Wasserstoffzufuhrleitungselement bestehen oder kann aus drei oder mehreren Wasserstoffzufuhrleitungselementen bestehen. Weiter kann keine Verbindung 103 vorgesehen sein.
Obwohl die Wasserstoffzufuhrleitung 100 der oben beschriebenen Ausführungsform an dem Brennstoffzellenfahrzeug 10 angebracht ist, kann diese auch an anderen Stellen als dem Brennstoffzellenfahrzeug 10 verwendet werden. Sogar in solch einem Fall kann auch die Geräuschisolation der Wasserstoffzufuhrleitung verbessert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2014-210383 [0001]
JP 2007-42433 A [0003]
JP 2014-160541 A [0003]

Claims

Wasserstoffzufuhrleitung, um Wasserstoff einer Brennstoffzelle zuzuführen, aufweisend: ein Durchlaufleitungselement, durch das Wasserstoff fließt; und ein Hüllenelement, das eine Röhrenform hat, um eine äußere Oberfläche des Durchlaufleitungselements zu umhüllen, wobei das Hüllenelement in einer Rohr-Achsen-Richtung der Wasserstoffzufuhrleitung in eine Mehrzahl von getrennten Teilen geteilt ist, wobei die getrennten Teile derart in der Rohr-Achsen-Richtung angeordnet sind, dass ein Ende eines der getrennten Teile mit einem Ende des benachbarten getrennten Teils überlappt und die getrennten Teile eng um eine äußere Oberfläche des Durchlaufleitungselements durch thermische Kontraktion gewickelt sind.
Wasserstoffzufuhrleitung nach Anspruch 1, wobei, in einer Verwendungsposition der Wasserstoffzufuhrleitung, ein Ende eines der benachbarten getrennten Teile, das relativ oben platziert ist, ein Ende des anderen getrennten Teils umhüllt, das relativ unten platziert ist.
Wasserstoffzufuhrleitung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Wasserstoffzufuhrleitung einen gebogenen Abschnitt und einen sich im Wesentlichen gerade erstreckenden Abschnitt enthält, der mit dem gebogenen Abschnitt verbunden ist, und wobei ein überlappender Abschnitt, d. h., ein Abschnitt der benachbarten getrennten Teile, in dem sich Enden der benachbarten getrennten Teile gegenseitig überlappen, in dem sich erstreckenden Abschnitt der Wasserstoffleitung platziert ist.
Verfahren zum Herstellen einer Wasserstoffzufuhrleitung, um Wasserstoff einer Brennstoffzelle zuzuführen, aufweisend: Vorsehen eines Durchlaufleitungselements, durch das Wasserstoff fließt; Biegen des Durchlaufleitungselements; Befestigen einer Mehrzahl von getrennten Teilen, das durch ein Trennen eines wärmeschrumpfenden Hüllenelements erreicht wird, das eine Röhrenform hat, an dem gebogenen Durchlaufleitungselement; und thermisches Kontrahieren der Mehrzahl von getrennten Teilen, die an dem Durchlaufleitungselement befestigt sind, um die Mehrzahl der getrennten Teile eng um eine äußere Oberfläche des Durchlaufleitungselements zu wickeln.
Herstellverfahren nach Anspruch 4, wobei die Befestigung der Mehrzahl von getrennten Teilen ein Befestigen der getrennten Teile enthält, so dass in einer Verwendungsposition der hergestellten Wasserstoffzufuhrleitung ein Ende eines der benachbarten getrennten Teile, das relativ oben platziert ist, ein Ende des anderen getrennten Teils umhüllt, das relativ unten platziert ist.