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HINTERGRUND
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Hochdruckbehältereinheit.
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Verwandter Stand der Technik
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Die japanische Patentanmeldung
JP 2008- 49 961 A offenbart eine Struktur, in der drei Behälter (Tanks) im Inneren eines Gehäuses untergebracht sind, dessen Oberseite offen ist. Ferner werden in der
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49 961 A Endabschnitte der Behälter auf einer Ventilseite frei verschiebbar gelagert, während die anderen Endabschnitte der Behälter mit Schrauben gesichert sind. Demgemäß wird eine Ausdehnung (Kontraktion) der Behälter in deren axialen Richtung zugelassen. Die
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114 022 A offenbart eine Struktur, in der zwei Bänder um einen Tank gelegt sind, um den Tank an einer Tankhalterung zu sichern, wobei die Sicherungskraft eines Bandes nahe einem Ventil stark ist und die Sicherungskraft des anderen Bandes schwach ist.
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Unlängst finden Strukturen Berücksichtigung, in denen mehrere Behälter eingebaut sind, um die Brennstoffkapazität zu erhöhen. Sind dabei mehrere der in der
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114 022 A offenbarten, fassförmigen Tanks eingebaut, so wird es schwierig, Kabinenraum und Gepäckraum sicherzustellen. Eine Möglichkeit, dem zu begegnen, besteht darin, mehrere zylindrische Behälter in einem Gehäuse wie in der
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49 961 A unterzubringen. Jedoch sind in der
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49 961 A Ventile für jeden der drei Behälter vorgesehen, und die Ventile sind durch eine Leitung miteinander gekoppelt. Demgemäß nimmt die Last auf den Ventilen zu, wenn sich die Behälter in ihrer axialen Richtung unterschiedlich stark ausdehnen (kontrahieren). Die
DE 10 2005 037 636 A1 offenbart ein System zur Speicherung von gasförmigem Kraftstoff für ein Fahrzeug. Das Kraftstoffspeichersystem kann als modulare Einheit im Fahrzeug installiert werden. Das Kraftstoffspeichersystem ist in Bezug auf das Fahrzeug schwenkbar, um eine einfache Zugänglichkeit zu den Speichertanks zu ermöglichen, ohne dass die Speichertanks vom Fahrzeug abmontiert werden müssen. Das Kraftstoffspeichersystem sorgt durch die Verwendung von abschirmendem und Energie absorbierendem Material auch für einen Schutz der Speichertanks.
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Aus der
DE 10 2013 014 958 A1 ist ferner eine Vorrichtung zum Speichern von Gas unter hohem Druck, mit einem Tragrahmen und wenigstens einem an dem Tragrahmen befestigten Druckgasbehälter, welcher aus einem Rumpfabschnitt und zwei axialen Abschlussteilen gebildet ist, wobei in einem der Abschlussteile wenigstens eine Öffnung zur Aufnahme eines Ventils vorgesehen ist. Die Verbindung zwischen dem Tragrahmen und dem Abschlussteil ist mit der Öffnung für das Ventil durch ein Ventilgehäuse des Ventils ausgebildet.
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Eine gattungsgemäße Hochdruckbehältereinheit mit einer eine Mehrzahl von zylindrischen Behältern ist Gegenstand der
WO 2003/ 038 332 A1 .
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KURZFASSUNG
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Ausgehend vom Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Hochdruckbehältereinheit zu schaffen, welche die Kapazität sicherstellen und die Last auf einem Ventil verringern kann, wenn sich Behälter in ihrer axialen Richtung ausdehnen oder kontrahieren. Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1, vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein erster Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Hochdruckbehältereinheit, die beinhaltet: ein kastenartiges Gehäuse; mehrere zylindrische Behälter, die im Inneren des Gehäuses so aufgereiht sind, dass Positionen von fahrzeugfrontseitigen Endabschnitten der Behälter nebeneinander aufgereiht sind, wobei jeder Behälter eine Öffnung an einem Endabschnitt auf einer Seite des Behälters in der axialen Richtung beinhaltet; ein Kopplungselement, das die Öffnungen verbindet, um die mehreren Behälter miteinander zu koppeln, und das einen Strömungsdurchgang beinhaltet, der die Innenräume der mehreren Behälter kommunizierend miteinander verbindet; eine Ausführleitung, die von dem Kopplungselement durch ein in dem Gehäuse gebildetes Durchgangsloch zum Äußeren des Gehäuses führt, wobei an der Ausführleitung ein Ventil angeschlossen ist, das den Strömungsdurchgang öffnen und schließen kann; Sicherungselemente, die das Kopplungselement an dem Gehäuse sichern; und einen Haltemechanismus, der einen Abschnitt jedes der mehreren Behälter auf einer anderen Seite des Endabschnitts in der axialen Richtung derart hält, dass der Abschnitt jedes der mehreren Behälter auf der anderen Seite in der axialen Richtung relativ zu dem Gehäuse beweglich ist.
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In der Hochdruckbehältereinheit des ersten Aspekts der vorliegenden Offenbarung sind die zylindrischen Behälter zu mehreren im Inneren des kastenartigen Gehäuses auf gereiht. Ferner sind die Endabschnitte der Behälter auf der einen Seite in der axialen Richtung mit den Öffnungen ausgestattet, und das Kopplungselement ist mit den Öffnungen verbunden. Die mehreren Behälter sind durch das Kopplungselement miteinander gekoppelt, wodurch die Innenräume der Behälter kommunizierend miteinander verbunden werden. Zudem ist die Ausführleitung an dem Kopplungselement vorgesehen, und das Ventil ist an der Ausführleitung angeschlossen. Aufgrund dessen können die mehreren Behälter zu einer Einheit zusammengefasst werden und können als ein einziger Hochdruckbehälter fungieren, und die Kapazität kann sichergestellt werden.
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Die Endabschnitte der Behälter auf der einen Seite in der axialen Richtung sind durch Sicherungselemente über das Kopplungselement an dem Gehäuse gesichert, und die Abschnitte der Behälter auf der - zu den Endabschnitten auf der einen Seite in der axialen Richtung - anderen Axialrichtungsseite werden von dem Haltemechanismus in der axialen Richtung beweglich relativ zu dem Gehäuse gehalten. Aufgrund dessen bewegen sich in einem Fall, in dem sich die Behälter ausgedehnt oder kontrahiert haben, die Abschnitte der Behälter auf der anderen Seite in der axialen Richtung, doch bewegen sich die Endabschnitte der Behälter auf der einen Seite in der axialen Richtung, mit der das Ventil verbunden ist, nicht relativ zu dem Gehäuse. Infolgedessen kann die Last auf dem Ventil verringert werden, wenn sich die Behälter in ihrer axialen Richtung ausdehnen oder kontrahieren.
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Das Kopplungselement ist eine erste Leitung, welche die Endabschnitte der mehreren Behälter auf der einen Seite in der axialen Richtung miteinander koppelt; Endabschnitte der mehreren Behälter auf der anderen Seite in der axialen Richtung sind durch eine zweite Leitung miteinander gekoppelt und der Haltemechanismus hält die zweite Leitung derart, dass die zweite Leitung relativ zu dem Gehäuse beweglich ist.
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In der Hochdruckbehältereinheit der vorliegenden Offenbarung wird die zweite Leitung derart gehalten, dass die zweite Leitung relativ zu dem Gehäuse beweglich ist. Demgemäß besteht keine Notwendigkeit, jeden Behälter derart zu halten, dass die Behälter einzeln beweglich sind.
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In einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann der Haltemechanismus in dem ersten Aspekt beinhalten: Montagehalterungen, die an dem Gehäuse vorgesehen sind und in denen erste Montagelöcher gebildet sind, Montagestücke, die an der zweiten Leitung vorgesehen sind und in denen zweite Montagelöcher gebildet sind, und Befestigungselemente, die durch die ersten Montagelöcher und die zweiten Montagelöcher in einem Zustand geführt sind, in dem die Montagehalterungen und die Montagestücke aufeinander aufgesetzt und aneinander befestigt sind, und die ersten Montagelöcher oder die zweiten Montagelöcher sind Langlöcher, deren Längsrichtung mit der axialen Richtung der mehreren Behälter ausgerichtet ist.
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In der Hochdruckbehältereinheit des zweiten Aspekts der vorliegenden Offenbarung sind die ersten Montagelöcher oder die zweiten Montagelöcher Langlöcher. Aufgrund dessen bewegt sich, wenn sich die Behälter in ihrer axialen Richtung ausdehnen, die zweite Leitung zusammen mit den Montagestücken genausoweit hin zu der anderen Seite in der axialen Richtung, wie sich die Behälter ausgedehnt haben. Ferner, wenn sich die Behälter in ihrer axialen Richtung kontrahieren, bewegt sich die zweite Leitung zusammen mit den Montagestücken genausoweit hin zu der einen Seite in der axialen Richtung, wie sich die Behälter kontrahiert haben. Auf diese Weise kann die Ausdehnung oder Kontraktion der Behälter in deren axialen Richtung zugelassen werden.
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In einem dritten Aspekt der vorliegenden Offenbarung können die Montagehalterungen und die Montagestücke in dem zweiten Aspekt zwischen benachbarten Behältern vorgesehen sein.
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In der Hochdruckbehältereinheit des dritten Aspekts der vorliegenden Offenbarung sind die Montagehalterungen und die Montagestücke zwischen benachbarten Behältern vorgesehen. Demgemäß ist es möglich, dass die Größe des Gehäuses nicht zunimmt.
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In einem vierten Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann der Haltemechanismus in dem ersten Aspekt Stützbänder beinhalten, die sich in der Anordnungsrichtung der mehreren Behälter erstrecken und das Gehäuse überspannen, und die mehreren Behälter können von den Stützbändern derart abgestützt werden, dass jeder der mehreren Behälter frei verschiebbar ist.
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In der Hochdruckbehältereinheit des vierten Aspekts der vorliegenden Offenbarung werden die Behälter von den Stützbändern verschiebbar abgestützt. Aufgrund dessen verschieben sich, wenn sich die Behälter in ihrer axialen Richtung ausdehnen, die Endabschnitte der Behälter auf der anderen Seite in der axialen Richtung genausoweit hin zu der anderen Seite in der axialen Richtung, wie sich die Behälter ausgedehnt haben. Ferner, wenn sich die Behälter in ihrer axialen Richtung kontrahieren, verschieben sich die Endabschnitte der Behälter auf der anderen Seite in der axialen Richtung genausoweit hin zu der einen Seite in der axialen Richtung, wie sich die Behälter kontrahiert haben. Auf diese Weise kann die Ausdehnung oder Kontraktion der Behälter in ihrer axialen Richtung zugelassen werden, selbst wenn die Endabschnitte der Behälter auf der anderen Seite in der axialen Richtung nicht durch eine Leitung oder dergleichen miteinander gekoppelt sind.
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In einem fünften Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann der Haltemechanismus in dem ersten Aspekt beinhalten: Durchführlöcher, die in einem Umfangswandabschnitt des Gehäuses gebildet sind, der den Endabschnitten der Behälter auf der anderen Seite in der axialen Richtung gegenüberliegt; und abstehende Abschnitte, die von der zweiten Leitung abstehen und derart durch die Durchführlöcher geführt sind, dass die abstehenden Abschnitte in der axialen Richtung der Behälter beweglich sind.
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In der Hochdruckbehältereinheit des fünften Aspekts der vorliegenden Offenbarung sind die abstehenden Abschnitte, die von der zweiten Leitung abstehen, durch die Durchführlöcher geführt, die in dem Umfangswandabschnitt des Gehäuses gebildet sind. Aufgrund dessen bewegen sich, wenn sich die Behälter in ihrer axialen Richtung ausdehnen, die abstehenden Abschnitte genausoweit hin zu der anderen Seite in der axialen Richtung, wie sich die Behälter ausgedehnt haben. Das heißt, die Durchführlänge der abstehenden Abschnitte wird länger. Ferner, wenn sich die Behälter in ihrer axialen Richtung kontrahieren, bewegen sich die abstehenden Abschnitte genausoweit hin zu der einen Seite in der axialen Richtung, wie sich die Behälter kontrahiert haben. Das heißt, die Durchführlänge der abstehenden Abschnitte wird kürzer. Auf diese Weise kann die Ausdehnung oder Kontraktion der Behälter in deren axialen Richtung zugelassen werden.
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In einem sechsten Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann das Gehäuse in einem aus dem ersten bis fünften Aspekt beinhalten: einen Gehäusekörper, der mit einem Bodenwandabschnitt und einem rahmenartigen Umfangswandabschnitt, der aufrecht auf dem Bodenwandabschnitt vorgesehen ist und den Umfang der mehreren Behälter umgibt, versehen ist; und ein Abdeckelement.
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In der Hochdruckbehältereinheit des sechsten Aspekts der vorliegenden Offenbarung kann verhindert werden, dass Fremdstoffe und so fort in das Innere des Gehäusekörpers gelangen. Ferner können die Behälter auch gegenüber Stößen vonseiten des Abdeckelements geschützt werden.
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Gemäß dem ersten Aspekt kann die Hochdruckbehältereinheit der vorliegenden Offenbarung die Kapazität sicherstellen und die Last auf dem Ventil verringern, wenn sich die Behälter in ihrer axialen Richtung ausdehnen oder kontrahieren. Zudem wird der Haltemechanismus des Hochdruckbehälters der vorliegenden Offenbarung selbst dann nicht komplex, wenn die Anzahl der Behälter erhöht wird.
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Gemäß dem zweiten, vierten und fünften Aspekt kann die Hochdruckbehältereinheit der vorliegenden Offenbarung die Ausdehnung oder Kontraktion der Behälter mit einer einfachen Konfiguration zulassen.
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Gemäß dem dritten Aspekt kann die Hochdruckbehältereinheit der vorliegenden Offenbarung die Ausdehnung oder Kontraktion der Behälter in deren axialen Richtung zulassen, ohne dass die Größe des Gehäuses zunimmt.
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Gemäß dem sechsten Aspekt kann die Hochdruckbehältereinheit der vorliegenden Offenbarung verhindern, dass Fremdstoffe in den Gehäusekörper gelangen, und kann die Stoßfestigkeitsleistung verbessern.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Beispielhafte Ausführungsformen werden basierend auf den folgenden Figuren im Detail beschrieben, wobei:
- 1 eine schematische Seitenansicht ist, die ein Brennstoffzellenfahrzeug zeigt, in dem eine Hochdruckbehältereinheit einer ersten beispielhaften Ausführungsform eingebaut ist;
- 2 eine perspektivische Explosionsansicht der Hochdruckbehältereinheit der ersten beispielhaften Ausführungsform ist;
- 3 eine Schnittansicht von oben auf die Hochdruckbehältereinheit der ersten beispielhaften Ausführungsform ist, die lediglich die Hälfte auf der linken Fahrzeugseite zeigt;
- 4 eine vergrößerte Seitenansicht ist, die den vorderen Endabschnitt der Hochdruckbehältereinheit der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt;
- 5 eine vergrößerte Seitenansicht ist, die den hinteren Endabschnitt der Hochdruckbehältereinheit der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt;
- 6A eine vergrößerte Draufsicht auf ein hinteres Montagestück der ersten beispielhaften Ausführungsform ist, die einen Zustand zeigt, in dem sich ein Behälter kontrahiert hat;
- 6B eine vergrößerte Draufsicht auf das hintere Montagestück der ersten beispielhaften Ausführungsform ist, die einen Zustand zeigt, in dem sich der Behälter ausgedehnt hat;
- 7 eine perspektivische Explosionsansicht einer Hochdruckbehältereinheit einer zweiten beispielhaften Ausführungsform ist;
- 8 eine Schnittansicht ist, die einen entlang einer Linie 8-8 von 7 geschnittenen Zustand der Hochdruckbehältereinheit der zweiten beispielhaften Ausführungsform zeigt;
- 9 eine Schnittansicht ist, die einen entlang einer Linie 9-9 von 7 geschnittenen Zustand der Hochdruckbehältereinheit der zweiten beispielhaften Ausführungsform zeigt;
- 10 eine perspektivische Explosionsansicht einer Hochdruckbehältereinheit einer dritten beispielhaften Ausführungsform ist; und
- 11 eine vergrößerte Seitenansicht ist, die den hinteren Endabschnitt der Hochdruckbehältereinheit der dritten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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[Erste beispielhafte Ausführungsform]
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Ein Brennstoffzellenfahrzeug 11, in dem eine Hochdruckbehältereinheit 10 einer ersten beispielhaften Ausführungsform eingebaut ist, wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, dass in den Zeichnungen entsprechend gezeigte Pfeile FR, UP und RH eine Vorwärtsrichtung, eine Aufwärtsrichtung bzw. eine Fahrzeugrechtsrichtung des Brennstoffzellenfahrzeugs 11 angeben. Wenn die Beschreibung nachstehend einfach anhand der Richtungen vorne/hinten, oben/unten und rechts/links erfolgt, so sind diese, soweit nichts anderes angegeben ist, als vorne/hinten in der Fahrzeug-Vorne-Hinten-Richtung, oben/unten in der Fahrzeug-Oben-Unten-Richtung und links/rechts in der Fahrzeugbreitenrichtung, in Fahrtrichtung gewandt, zu verstehen.
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Wie in 1 gezeigt, beinhaltet das Brennstoffzellenfahrzeug 11 (nachstehend gegebenenfalls als „das Fahrzeug 11“ bezeichnet), welches mit der Hochdruckbehältereinheit 10 der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ausgestattet ist, einen Antriebsmotor 12, einen Brennstoffzellenstapel 14 und die Hochdruckbehältereinheit 10.
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In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist der Antriebsmotor 12 zum Beispiel in dem Fahrzeugheckabschnitt angeordnet. Der Antriebsmotor 12 ist derart konfiguriert, dass die Ausgangsleistung des Antriebsmotors 12, wenn dieser zum Antreiben gebracht wird, über einen in den Zeichnungen nicht gezeigten Getriebemechanismus auf Hinterräder 13 übertragen wird.
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Ferner ist der Brennstoffzellenstapel 14 in dem Fahrzeugfrontabschnitt vorgesehen. Der Brennstoffzellenstapel 14 besitzt eine Stapelstruktur, in der mehrere Einzelzellen, welche Komponenteneinheiten sind, aufeinandergestapelt sind. Der Brennstoffzellenstapel 14 fungiert als eine Hochspannungsantriebsquelle. Jede der Einzelzellen, welche den Brennstoffzellenstapel 14 bilden, erzeugt elektrische Leistung durch eine elektrochemische Reaktion zwischen Wasserstoffgas, das von der Hochdruckbehältereinheit 10 zugeführt wird, und Druckluft, die von einem Luftkompressor (in den Zeichnungen nicht gezeigt) zugeführt wird. Ferner ist in dem Fahrzeug 11 eine Speicherbatterie (in den Zeichnungen nicht gezeigt) vorgesehen. Die Speicherbatterie ist ein entladbarer und wiederaufladbarer Akkumulator, und beispielsweise wird eine Nickel-Wasserstoff-Sekundärbatterie oder eine Lithium-Wasserstoff-Sekundärbatterie verwendet. Der Antriebsmotor 12 treibt infolge der Versorgung des Antriebsmotors 12 mit elektrischer Leistung aus der Speicherbatterie an, und eine Regenerativleistung bzw. ein Regenerativstrom wird während einer Verzögerungsrückgewinnung von dem Antriebsmotor 12 rückgewonnen.
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Die Hochdruckbehältereinheit 10 ist auf der Fahrzeugunterseite eines Bodenpaneels 16 angeordnet, welches den Boden der Kabine bildet. Ferner, wie in 2 gezeigt, beinhaltet die Hochdruckbehältereinheit 10 mehrere Behälter 18, eine erste Leitung 20, die als ein Kopplungselement dient, eine zweite Leitung 21, ein Gehäuse 22 und eine Ausführleitung 32.
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Wie in 3 gezeigt, sind die Behälter 18 jeweils in einer langen, im Wesentlichen zylindrischen Gestalt gebildet, deren axiale Richtung mit der Längsrichtung ausgerichtet ist, und die mehreren Behälter 18 sind nebeneinander aufgereiht. In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform sind beispielsweise elf Behälter 18 in regelmäßigen Abständen in der Fahrzeugbreitenrichtung derart angeordnet, dass ihre axiale Richtung mit der Fahrzeug-Vome-Hinten-Richtung ausgerichtet ist (in 3 ist zur Vereinfachung der Darstellung lediglich die Hälfte auf der linken Fahrzeugseite gezeigt, so dass sechs Behälter 18 gezeigt sind).
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Ferner sind die Positionen der fahrzeugfrontseitigen Endabschnitte der elf Behälter 18 zueinander ausgerichtet, und die sieben Behälter 18 auf der Fahrzeugmittenseite sind derart ausgebildet, dass sie in ihrer axialen Richtung die gleiche Länge haben. Dagegen sind die Fahrzeug-Vorne-Hinten-Richtungs-(Axialrichtungs)-Längen der beiden Behälter 18 auf der linken Fahrzeugseite und der beiden Behälter 18 auf der rechten Fahrzeugseite im Vergleich zu den Fahrzeug-Vorne-Hinten-Richtungs-(Axialrichtungs)-Längen der anderen Behälter 18 kürzer ausgebildet. Aus diesem Grund sind die hinteren Endabschnitte dieser vier Behälter 18 weiter in der Fahrzeug-Vorwärts-Richtung positioniert als die hinteren Endabschnitte der anderen Behälter 18.
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Wie in 2 gezeigt, sind die Behälter 18 jeweils konfiguriert, um einen Schalenabschnitt 24, Kappen 30, eine erste Verstärkungsschicht 26 und eine zweite Verstärkungsschicht 28 zu beinhalten. Der Schalenabschnitt 24 ist in einer zylindrischen Gestalt ausgebildet, deren Axialrichtungs-Endabschnitte offen sind. In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist der Schalenabschnitt 24 beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung ausgeführt.
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Die Kappen 30 sind auf beiden Axialrichtungs-Endabschnitten des Schalenabschnitts 24 vorgesehen. Die Kappen 30 sind jeweils in einer im Wesentlichen kuppelartigen Gestalt ausgebildet, bei der die axiale Richtung mit der Fahrzeug-Vorne-Hinten-Richtung ausgerichtet ist und die in der axialen Richtung des Schalenabschnitts 24 nach außen konvex wird. Beide Endabschnitte des Schalenabschnitts 24 sind mit den Kappen 30 verschlossen. Es sei darauf hingewiesen, dass in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform die Kappe 30 auf der Fahrzeugfront-Endseite und die Kappe 30 auf der Fahrzeugheck-Endseite die gleiche Konfiguration besitzen. Ferner sind Verbindungsabschnitte 30A in der axialen Richtung von distalen Endabschnitten der Kappen 30 nach außen abstehend angeordnet, und die Verbindungsabschnitte 30A sind mit Öffnungen 30B ausgestattet. Die erste Leitung 20 und die zweite Leitung 21, welche später beschrieben werden, sind mit den Öffnungen 30B verbunden.
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Die erste Verstärkungsschicht 26 ist auf der Außenumfangsfläche des Schalenabschnitts 24 vorgesehen. Die erste Verstärkungsschicht 26 ist aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (engl. Carbon-Fiber-Reinforced Plastic, CFRP) gebildet. Konkret wird die erste Verstärkungsschicht 26 durch Wickeln einer Folie aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff, der mit einem wärmehärtbaren Harz wie etwa einem Epoxidharz imprägniert ist, um die Außenumfangsfläche des Schalenabschnitts 24 und Erhitzen der Folie gebildet. Obzwar in den Zeichnungen nicht gezeigt, ist hier die Faserrichtung der ersten Verstärkungsschicht 26 mit der Umfangsrichtung des Schalenabschnitts 24 ausgerichtet.
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Die zweite Verstärkungsschicht 28 ist auf der Außenumfangsfläche der ersten Verstärkungsschicht 26 vorgesehen. Die zweite Verstärkungsschicht 28 ist aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff gebildet. Konkret wird die zweite Verstärkungsschicht 28 durch Wickeln von CFRP-Filamenten, die mit einem wärmehärtbaren Harz wie etwa einem Epoxidharz imprägniert sind, um die Außenumfangsflächen der ersten Verstärkungsschicht 26 und der Kappen 30 und Erhitzen der Filamente gebildet. Aus diesem Grund ist, obzwar in den Zeichnungen nicht gezeigt, die Faserrichtung der zweiten Verstärkungsschicht 28 mit der axialen Richtung des Schalenabschnitts 24 ausgerichtet oder ist um einen vorbestimmten Winkel relativ zu der axialen Richtung geneigt.
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Die wie oben beschrieben konfigurierten Behälter 18 sind durch die erste Leitung 20 und die zweite Leitung 21 in der Fahrzeugbreitenrichtung miteinander gekoppelt. Die erste Leitung 20 ist ein langes Rohr, das auf der Fahrzeugfrontseite der Behälter 18 angeordnet ist und sich in der Fahrzeugbreitenrichtung (der Anordnungsrichtung der Behälter 18) erstreckt. Montageabschnitte 20A, die an den Verbindungsabschnitten 30A der Kappen 30 angebracht werden, sind an der ersten Leitung 20 vorgesehen. Die Montageabschnitte 20A sind zu mehreren in Entsprechung zu den Positionen der Behälter 18 vorgesehen. In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform sind elf Montageabschnitte 20A vorgesehen. Ferner sind die Montageabschnitte 20A mit Außengewindeabschnitten ausgestattet, die in Richtung der Behälter 18 abstehend angeordnet sind. Die Behälter 18 sind an der ersten Leitung 20 gesichert, indem die Öffnungen 30B (die Verbindungsabschnitte 30A) der Kappen 30 auf die Außengewindeabschnitte aufgeschraubt sind. Zudem ist ein Strömungsdurchgang im Inneren der ersten Leitung 20 gebildet, und die Innenräume der mehreren Behälter 18 werden durch diesen Strömungsdurchgang kommunizierend miteinander verbunden. Ferner sind an der ersten Leitung 20 mehrere vordere Montagestücke 36 vorgesehen. Details zu den vorderen Montagestücken 36 werden später beschrieben.
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Hier ist die Ausführleitung 32 in dem Fahrzeugbreitenrichtungs-Mittelteil (dem Mittelteil in der Anordnungsrichtung der Behälter 18) der ersten Leitung 20 vorgesehen. Die Ausführleitung 32 ist ein Rohr, das in der Fahrzeug-Vorwärts-Richtung von der ersten Leitung 20 absteht. In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist die Ausführleitung 32 an dem Montageabschnitt 20A in der Fahrzeugbreitenrichtungs-Mitte der ersten Leitung 20 vorgesehen. Die Ausführleitung 32 wird durch ein in einem Umfangswandabschnitt 46 des Gehäuses 22 gebildetes, später beschriebenes Durchgangsloch 46A nach außen geführt. Ein Ventil 34, das den Strömungsdurchgang in der ersten Leitung 20 öffnen und schließen kann, ist an der Ausführleitung 32 angeschlossen.
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Die zweite Leitung 21 ist auf der Fahrzeugheckseite der Behälter 18 angeordnet. Die hinteren Endabschnitte der Behälter 18 sind in der Fahrzeugbreitenrichtung durch die zweite Leitung 21 miteinander gekoppelt. Genau wie die erste Leitung 20, beinhaltet die zweite Leitung 21 mehrere (elf in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform) Montageabschnitte 21A. Die Montageabschnitte 21A sind mit Durchführlöchern ausgestattet, durch welche die Verbindungsabschnitte 30A der Kappen 30 hindurchgeführt sind. Wie in 3 gezeigt, ist die zweite Leitung 21 an den Behältern 18 gesichert, indem Schrauben 23 von außerhalb in der axialen Richtung in einem Zustand in die Öffnungen 30B (siehe 2) der Verbindungsabschnitte 30A geschraubt sind, in dem die Verbindungsabschnitte 30A durch die Montageabschnitte 21A hindurchgeführt sind. Ferner ist im Inneren der zweiten Leitung 21 ein Strömungsdurchgang gebildet, und die Innenräume der mehreren Behälter 18 werden durch den Strömungsdurchgang kommunizierend miteinander verbunden. Zudem, wie in 2 gezeigt, sind an der zweiten Leitung 21 mehrere hintere Montagestücke 38 vorgesehen, die einen Haltemechanismus 61 bilden. Details zu den hinteren Montagestücken 38 werden später beschrieben.
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Hier sind die Behälter 18 und die erste Leitung 20 in dem Gehäuse 22 untergebracht. Das Gehäuse 22 ist, in Draufsicht gesehen, in einer im Wesentlichen rechteckigen, kastenartigen Gestalt ausgebildet und beinhaltet einen Gehäusekörper 40 und ein Abdeckelement 42.
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Der Gehäusekörper 40 ist ein Kasten, dessen obere Seite offen ist. Der Gehäusekörper 40 beinhaltet einen Bodenwandabschnitt 44 und einen Umfangswandabschnitt 46. Der Bodenwandabschnitt 44 ist beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung gebildet und besitzt, in Draufsicht gesehen, eine im Wesentlichen rechteckige Gestalt mit abgerundeten Ecken. Ferner sind Montagelöcher 44A voneinander beabstandet in dem Außenumfangsabschnitt des Bodenwandabschnitts 44 gebildet. Der Bodenwandabschnitt 44 ist derart konfiguriert, dass er an Rahmenelementen wie etwa Schwellern anhand von Befestigungselementen wie etwa Schrauben befestigt werden kann.
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Der Umfangswandabschnitt 46 ist aufrecht auf dem Bodenwandabschnitt 44 vorgesehen, ist aus einem stranggepressten Teil aus einer Aluminiumlegierung gebildet und besitzt, in Draufsicht gesehen, eine im Wesentlichen rechteckige, rahmenartige Gestalt. Ferner ist die äußere Gestalt des Umfangswandabschnitts 46 in einer Größe ausgebildet, welche den Umfang der mehreren Behälter 18 umgibt. In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist die äußere Gestalt des Umfangswandabschnitts 46 so groß, dass die elf Behälter 18 untergebracht werden können.
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Der Umfangswandabschnitt 46 beinhaltet eine Vorderwand 48, die sich in der Fahrzeugbreitenrichtung auf der Fahrzeugfrontseite erstreckt, eine Rückwand 50, die sich in der Fahrzeugbreitenrichtung auf der Fahrzeugheckseite erstreckt, und eine rechte Wand 52 sowie eine linke Wand 53, welche beide Endabschnitte der Vorderwand 48 und der Rückwand 50 in der Fahrzeug-Vorne-Hinten-Richtung miteinander koppeln. Ferner haben die Vorderwand 48, die Rückwand 50, die rechte Wand 52 und die linke Wand 53 jeweils eine geschlossene Querschnittsstruktur. Dies wird nachstehend konkret beschrieben.
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Wie in 4 gezeigt, ist die Querschnittsform der Vorderwand 48, aus der Fahrzeugbreitenrichtung gesehen, in einer geschlossenen Querschnittsform gebildet. Konkret beinhaltet die Vorderwand 48 ein vorderes und hinteres Paar von senkrechten Vorderwänden 48A, die auf dem Bodenwandabschnitt 44 aufrecht derart vorgesehen sind, dass sie in der Fahrzeug-Vorne-Hinten-Richtung voneinander beabstandet sind, eine obere Vorderwand 48B, welche die oberen Endabschnitte der senkrechten Vorderwände 48A in der Vorne-Hinten-Richtung miteinander koppelt, und eine mittlere Vorderwand 48C, welche die Oben-Unten-Richtungs-Mittelteile der senkrechten Vorderwände 48A in der Vorne-Hinten-Richtung miteinander koppelt.
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Ferner, wie in 2 gezeigt, ist das Durchgangsloch 46A, das durch die Vorderwand 48 in der Fahrzeug-Vorne-Hinten-Richtung verläuft, in dem Fahrzeugbreitenrichtungs-Mittelteil der Vorderwand 48 gebildet. Wie in 3 gezeigt, wird die an der ersten Leitung 20 vorgesehene Ausführleitung 32 durch das Durchgangsloch 46A zum Äußeren des Gehäuses 22 herausgeführt. Ferner ist das Ventil 34, das den Strömungsdurchgang in der ersten Leitung 20 öffnen und schließen kann, an der Ausführleitung 32 angeschlossen. Demgemäß kann die Menge an Fluid, die in dem Strömungsdurchgang strömt, gesteuert werden. Ferner ist ein Endabschnitt einer Leitung, in den Zeichnungen nicht gezeigt, mit dem Ventil 34 verbunden, und der andere Endabschnitt der Leitung ist mit dem Brennstoffzellenstapel 14 oder dergleichen verbunden.
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Wie in 5 gezeigt, ist die Querschnittsform der Rückwand 50, genau wie der Vorderwand 48, aus der Fahrzeugbreitenrichtung gesehen in einer geschlossenen Querschnittsform gebildet. Konkret beinhaltet die Rückwand 50 ein vorderes und hinteres Paar von senkrechten Rückwänden 50A, welche auf dem Bodenwandabschnitt 44 aufrecht derart vorgesehen sind, dass sie in der Fahrzeug-Vome-Hinten-Richtung voneinander beabstandet sind, eine obere Rückwand 50B, welche die oberen Endabschnitte der senkrechten Rückwände 50A in der Vorne-Hinten-Richtung miteinander koppelt, und eine mittlere Rückwand 50C, welche die Oben-Unten-Richtungs-Mittelteile der senkrechten Rückwände 50A in der Vorne-Hinten-Richtung miteinander koppelt.
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Wie in 2 gezeigt, sind die Querschnittsformen der rechten Wand 52 und der linken Wand 53, aus der Fahrzeug-Vorne-Hinten-Richtung gesehen, in den gleichen geschlossenen Querschnittsformen ausgebildet wie die Vorderwand 48 und die Rückwand 50. Die rechte Wand 52 beinhaltet ein rechtes und linkes Paar von rechten senkrechten Wänden 52A, eine rechte obere Wand 52B und eine rechte mittlere Wand 52C. Das rechte und linke Paar von rechten senkrechten Wänden 52A ist auf dem Bodenwandabschnitt 44 aufrecht, in der Fahrzeugbreitenrichtung voneinander beabstandet vorgesehen. Die rechte obere Wand 52B koppelt die oberen Endabschnitte der rechten senkrechten Wände 52A in der Fahrzeugbreitenrichtung miteinander. Die rechte mittlere Wand 52C koppelt die Oben-Unten-Richtungs-Mittelteile der rechten senkrechten Wände 52A in der Fahrzeugbreitenrichtung miteinander. Die linke Wand 53 beinhaltet ein rechtes und linkes Paar von linken senkrechten Wänden 53A, eine linke obere Wand 53B und eine linke mittlere Wand 53C. Das rechte und linke Paar von linken senkrechten Wänden 53A ist auf dem Bodenwandabschnitt 44 aufrecht, in der Fahrzeugbreitenrichtung voneinander beabstandet vorgesehen. Die linke obere Wand 53B koppelt die oberen Endabschnitte der linken senkrechten Wände 53A in der Fahrzeugbreitenrichtung miteinander. Die linke mittlere Wand 53C koppelt die Oben-Unten-Richtungs-Mittelteile der linken senkrechten Wände 53A in der Fahrzeugbreitenrichtung miteinander. Wie oben beschrieben, ist der Umfangswandabschnitt 46 aus Rahmenelementen mit geschlossenen Querschnittsstrukturen gebildet.
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Wie in 3 gezeigt, sind beide Fahrzeugbreitenrichtungs-Seiten des hinteren Endabschnitts des Umfangswandabschnitts 46 Ausnehmungsabschnitte 51, die in der Fahrzeug-Vorwärts-Richtung, in Draufsicht gesehen, ausgenommen sind (in 3 ist lediglich der Ausnehmungsabschnitt 51 auf der linken Fahrzeugseite gezeigt). Aus diesem Grund ist die Länge der Innenseite des Gehäuses 22 entlang der Fahrzeug-Vorne-Hinten-Richtung an beiden Fahrzeugbreitenrichtungs-Endabschnitten kürzer als an dem Fahrzeugbreitenrichtungs-Mittelteil. Aufgrund dessen ist, wie oben beschrieben, die Länge der auf beiden Fahrzeugbreitenrichtungs-Seiten untergebrachten Behälter 18 in der Fahrzeug-Vorne-Hinten-Richtung (axialen Richtung) kürzer als der anderen Behälter 18.
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Wie in 2 gezeigt, ist das Abdeckelement 42 beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung hergestellt und ist in der Form einer flachen Platte ausgebildet, die der Form des Umfangswandabschnitts 46 entspricht. Aus diesem Grund sind Ausnehmungsabschnitte 42A, die in Draufsicht gesehen in der Fahrzeug-Vorwärts-Richtung ausgenommen sind, in Entsprechung zu dem Umfangswandabschnitt 46 in beiden Fahrzeugbreitenrichtungs-Endabschnitten des hinteren Endabschnitts des Abdeckelements 42 gebildet. Ferner, wie in 4 und 5 gezeigt, ist ein Stufenabschnitt 42B in dem Außenumfangsendabschnitt des Abdeckelements 42 gebildet. Der Abschnitt des Abdeckelements 42 auf der Außenumfangsseite des Stufenabschnitts 42B ist auf die obere Fläche des Umfangswandabschnitts 46 aufgesetzt und ist anhand von Befestigungselementen wie etwa Schrauben daran befestigt. Auf diese Weise wird die Öffnung auf der Oberseite des Gehäusekörpers 40 durch das Abdeckelement 42 verschlossen. Es sei darauf hingewiesen, dass ein Spalt zwischen dem Abdeckelement 42 und den Behältern 18 vorgesehen ist, um zu verhindern, das durch eine Berührung zwischen dem Abdeckelement 42 und den Behältern 18 ein Geräusch entsteht.
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Hier, wie in 2 gezeigt, sind erste Montagehalterungen 60, die als Sicherungselemente dienen, auf der Fahrzeugfrontseite des Bodenwandabschnitts 44 vorgesehen. Die ersten Montagehalterungen 60 sind zu mehreren, in der Fahrzeugbreitenrichtung voneinander beabstandet vorgesehen. In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform sind drei erste Montagehalterungen 60 vorgesehen. Ferner sind die ersten Montagehalterungen 60 zwischen benachbarten Behältern 18 vorgesehen.
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Wie in 4 gezeigt, sind die ersten Montagehalterungen 60 Halterungen, die an dem Bodenwandabschnitt 44 und der Vorderwand 48 (dem Umfangswandabschnitt 46) angefügt sind und die erste Leitung 20 abstützen. Ferner sind die ersten Montagehalterungen 60 jeweils konfiguriert, um einen Stützabschnitt 60A, Schenkelabschnitte 60B und einen vorderen Verlängerungsabschnitt 60C zu beinhalten.
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Der Stützabschnitt 60A ist ein flaches, plattenartiges Teil, das in einer im Wesentlichen rechteckigen Gestalt, in Draufsicht gesehen, ausgebildet ist, und ist an einer Position angeordnet, die in der Fahrzeug-Aufwärts-Richtung von dem Bodenwandabschnitt 44 beabstandet ist. Ferner erstrecken sich drei Schenkelabschnitte 60B von dem hinteren Endabschnitt und beiden Fahrzeugbreitenrichtungs-Endabschnitten des Stützabschnitts 60A in Richtung des Bodenwandabschnitts 44 (in 4 sind lediglich der Schenkelabschnitt 60B, der sich in der Fahrzeug-Rückwärts-Richtung erstreckt, und der Schenkelabschnitt 60B, der sich in der Fahrzeug-Rechts-Richtung erstreckt, gezeigt). Die Schenkelabschnitte 60B erstrecken sich von dem Stützabschnitt 60A schräg nach unten in Richtung des Bodenwandabschnitts 44. Die unteren Endabschnitte der Schenkelabschnitte 60B sind entlang dem Bodenwandabschnitt 44 gebogen und sind an den Bodenwandabschnitt 44 angefügt.
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Der vordere Verlängerungsabschnitt 60C erstreckt sich von dem vorderen Endabschnitt des Stützabschnitts 60A schräg nach oben in Richtung des Umfangswandabschnitts 46. Der vordere Endabschnitt des vorderen Verlängerungsabschnitts 60C ist entlang dem Umfangswandabschnitt 46 nach oben gebogen und ist an der Vorderwand 48 (dem Umfangswandabschnitt 46) angefügt.
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Die vorderen Montagestücke 36 sind an der ersten Leitung 20 vorgesehen. Die vorderen Montagestücke 36 erstrecken sich von zwischen benachbarten Montageabschnitten 20A an der ersten Leitung 20 nach unten. Flansche 36A, die in der Fahrzeug-Rückwärts-Richtung gebogen sind, sind an den unteren Endabschnitten der vorderen Montagestücke 36 vorgesehen. Die Flansche 36A sind oben auf die Stützabschnitte 60A der ersten Montagehalterungen 60 aufgesetzt und mit Schrauben 100 und Muttern 102 daran befestigt.
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Wie in 2 gezeigt, sind zweite Montagehalterungen 62, die als Montagehalterungen dienen, welche den Haltemechanismus 61 bilden, auf der Fahrzeugheckseite des Bodenwandabschnitts 44 vorgesehen. Die zweiten Montagehalterungen 62 sind zu mehreren, in der Fahrzeugbreitenrichtung voneinander beabstandet vorgesehen. In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform sind drei zweite Montagehalterungen 62 vorgesehen (in 2 sind lediglich zwei zweite Montagehalterungen 62 gezeigt). Ferner sind die zweiten Montagehalterungen 62 an Positionen (zwischen benachbarten Behältern 18) vorgesehen, die in der Fahrzeugbreitenrichtung den ersten Montagehalterungen 60 entsprechen. Wie in 5 gezeigt, beinhaltet der Haltemechanismus 61 die zweiten Montagehalterungen 62 und die hinteren Montagestücke 38, die an der zweiten Leitung 21 vorgesehen sind.
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Die zweiten Montagehalterungen 62 sind Halterungen, die an den Bodenwandabschnitt 44 angefügt sind und die zweite Leitung 21 abstützen. Ferner sind die zweiten Montagehalterungen 62 jeweils so konfiguriert, dass sie einen Stützabschnitt 62A und Schenkelabschnitte 62B beinhalten.
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Der Stützabschnitt 62A ist ein flaches, plattenartiges Teil, das in einer im Wesentlichen rechteckigen Gestalt, in Draufsicht gesehen, ausgebildet ist und an einer in der Fahrzeug-Aufwärts-Richtung von dem Bodenwandabschnitt 44 beabstandeten Position angeordnet ist. Ferner ist ein erstes Montageloch 62C, das durch den Stützabschnitt 62A in dessen Dickenrichtung verläuft, in dem zentralen Abschnitt des Stützabschnitts 62A gebildet.
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Vier Schenkelabschnitte 62B erstrecken sich von dem vorderen, hinteren, rechten und linken Endabschnitt des Stützabschnitts 62A in Richtung des Bodenwandabschnitts 44. Die Schenkelabschnitte 62B erstrecken sich von dem Stützabschnitt 62A schräg nach unten in Richtung des Bodenwandabschnitts 44. Die unteren Endabschnitte der Schenkelabschnitte 62B sind entlang dem Bodenwandabschnitt 44 gebogen und an den Bodenwandabschnitt 44 angefügt.
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Die hinteren Montagestücke 38 erstrecken sich von zwischen benachbarten Montageabschnitten 21A an der zweiten Leitung 21 nach unten. Flansche 38A, die in der Fahrzeug-Vorwärts-Richtung gebogen sind, sind an den unteren Endabschnitten der hinteren Montagestücke 38 vorgesehen. Die Flansche 38A erstrecken sich in der Fahrzeug-Vorne-Hinten-Richtung zwischen benachbarten Behältern 18.
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Hier sind zweite Montagelöcher 38B in den Flanschen 38A gebildet. Die zweiten Montagelöcher 38B sind Langlöcher, deren Längsrichtung mit der axialen Richtung der Behälter 18 ausgerichtet ist. Schrauben 104 sind durch die in den Stützabschnitten 62A der zweiten Montagehalterungen 62 gebildeten ersten Montagelöcher 62C und die zweiten Montagelöcher 38B in den Flanschen 38A geführt. Die Schrauben 104 sind in Muttern 106 auf den Unterseiten der Stützabschnitte 62A eingeschraubt, wodurch beide (die Stützabschnitte 62A und die Flansche 38A) aneinander befestigt sind. Es sei darauf hingewiesen, dass in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform die Schrauben 104 und die Muttern 106 „Befestigungselementen“ der vorliegenden Offenbarung entsprechen.
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Ferner sind Harzkragen 63, welche den Haltemechanismus 61 ausbilden, zwischen den zweiten Montagehalterungen 62 und den hinteren Montagestücken 38 vorgesehen. Die Harzkragen 63 sind gemeinsam an den Stützabschnitten 62A und den Flanschen 38A befestigt.
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Die Harzkragen 63 sind jeweils durch einen oberen Kragenabschnitt 64 und einen unteren Kragenabschnitt 65 gebildet. Der obere Kragenabschnitt 64 beinhaltet einen oberen rohrförmigen Abschnitt 64A, der sich entlang der axialen Richtung der Schraube 104 erstreckt. Der Innendurchmesser des oberen rohrförmigen Abschnitts 64A ist etwas grö-ßer ausgebildet als der Schaftabschnitt der Schraube 104, und der Schaftabschnitt der Schraube 104 ist durch den oberen rohrförmigen Abschnitt 64A hindurchgeführt. Ferner erstreckt sich ein Flanschabschnitt 64B von dem oberen Endabschnitt des oberen rohrförmigen Abschnitts 64A in der radialen Richtung nach außen. Der Flanschabschnitt 64B ist mit einem größeren Durchmesser ausgebildet als das zweite Montageloch 38B und ist so konfiguriert, dass der Harzkragen 63 nicht aus dem zweiten Montageloch 38B herausgelangt (siehe 6A und 6B).
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Der untere Kragenabschnitt 65 beinhaltet einen unteren rohrförmigen Abschnitt 65A, der sich entlang der axialen Richtung der Schraube 104 erstreckt. Der obere rohrförmige Abschnitt 64A ist durch den unteren rohrförmigen Abschnitt 65A geführt. Ferner erstreckt sich ein oberer Flanschabschnitt 65B von dem oberen Endabschnitt des unteren rohrförmigen Abschnitts 65A nach außen in der radialen Richtung, und der obere Flanschabschnitt 65B ist zwischen dem Flanschabschnitt 64B des oberen Kragenabschnitts 64 und dem Flansch 38A des hinteren Montagestücks 38 sandwichartig aufgenommen. Zudem erstreckt sich ein unterer Flanschabschnitt 65C von dem unteren Endabschnitt des unteren rohrförmigen Abschnitts 65A in der radialen Richtung nach außen. Der untere Flanschabschnitt 65C ist zwischen dem Flansch 38A des hinteren Montagestücks 38 und dem Stützabschnitt 62A der zweiten Montagehalterung 62 sandwichartig aufgenommen.
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Wie oben beschrieben, sind die Flansche 38A der hinteren Montagestücke 38 zwischen den oberen Flanschabschnitten 65B und den unteren Flanschabschnitten 65C der unteren Kragenabschnitte 65 sandwichartig aufgenommen, und der Abstand zwischen den oberen Flanschabschnitten 65B und den unteren Flanschabschnitten 65C ist ausgelegt, um geringfügig größer zu sein als die Dicke der Flansche 38A. Aus diesem Grund sind die hinteren Montagestücke 38 in der axialen Richtung der Behälter 18 relativ zu den zweiten Montagehalterungen 62 beweglich. Das heißt, in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform werden die Abschnitte der Behälter 18 auf der anderen Seite in der axialen Richtung von dem Haltemechanismus 61 (den hinteren Montagestücken 38, den zweiten Montagehalterungen 62 und den Harzkragen 63) derart gehalten, dass sie in der axialen Richtung relativ zu dem Gehäuse 22 beweglich sind.
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Hier wird ein Fall betrachtet, in dem sich die Behälter 18 in ihrer axialen Richtung ausgehend von einem Zustand, in dem die Schrauben 104 mit den Lochkanten auf den Fahrzeugheckseiten der zweiten Montagelöcher 38B (Langlöcher) in den Flanschen 38A der hinteren Montagestücke 38 in Berührung stehen, wie in 6A gezeigt, ausgedehnt haben. In diesem Fall, wie in 4 gezeigt, sind die Endabschnitte der Behälter 18 auf der einen Seite in der axialen Richtung unbeweglich, da die vorderen Montagestücke 36 an den ersten Montagehalterungen 60 gesichert sind. Hingegen, wie in 5 gezeigt, werden die Endabschnitte der Behälter 18 auf der anderen Seite in der axialen Richtung derart gehalten, dass die hinteren Montagestücke 38 in der axialen Richtung wie oben beschrieben beweglich sind, so dass sich die hinteren Montagestücke 38, wie durch einen Pfeil A1 in 6B angedeutet, in Richtung der anderen Seite in der axialen Richtung (der Fahrzeug-Rückwärts-Richtung) bewegen, wenn sich der Behälter 18 ausdehnt. Auf diese Weise wird eine Ausdehnung der Behälter 18 in deren axialen Richtung zugelassen. Ferner bewegen sich in einem Fall, in dem sich die Behälter 18 in ihrer axialen Richtung kontrahiert haben, die hinteren Montagestücke 38 umgekehrt in Richtung der einen Seite in der axialen Richtung (der Fahrzeug-Vorwärts-Richtung), ausgehend von dem in 6B gezeigten Zustand in den in 6A gezeigten Zustand, um eine Kontraktion der Behälter 18 in deren axialen Richtung zuzulassen.
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Es sei darauf hingewiesen, dass die Axialrichtungslänge der zweiten Montagelöcher 38B, welche Langlöcher sind, und die Positionen der hinteren Montagestücke 38 bei einer normalen Temperatur der Behälter 18 unter Berücksichtigung der Ausdehnung und Kontraktion der Behälter 18 ausgelegt werden.
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Als Nächstes werden die Wirkungen der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform beschrieben.
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Die Hochdruckbehältereinheit 10 der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform beinhaltet die zu mehreren aufgereihten zylindrischen Behälter 18 wie in 2 gezeigt. Ferner sind die Endabschnitte der Behälter 18 auf der einen Seite in der axialen Richtung durch die Leitung 20 miteinander gekoppelt, und die Endabschnitte der Behälter 18 auf der anderen Seite in der axialen Richtung sind durch die Leitung 21 miteinander gekoppelt. Die Innenräume der Behälter 18 werden durch die Leitungen 20 und 21 kommunizierend miteinander verbunden. Zudem ist die Ausführleitung 32 auf der Leitung 20 vorgesehen, und das Ventil 34 ist an der Ausführleitung 32 angeschlossen. Aufgrund des Vorstehenden können die mehreren Behälter 18 zu einer Einheit zusammengefasst werden und können als ein einziger Hochdruckbehälter fungieren, so dass sich die Kapazität sicherstellen lässt.
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Ferner sind in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform die Endabschnitte der Behälter 18 auf der einen Seite in der axialen Richtung über die erste Leitung 20 an dem Bodenwandabschnitt 44 des Gehäuses 22 gesichert, und die Abschnitte der Behälter 18 auf der anderen Seite in der axialen Richtung werden von dem Haltemechanismus 61 in der axialen Richtung beweglich relativ zu dem Gehäuse 22 gehalten. Aufgrund des Vorstehenden bewegen sich die Abschnitte der Behälter 18 auf der anderen Seite in der axialen Richtung in einem Fall, in dem sich die Behälter 18 ausgedehnt oder kontrahiert haben, doch bewegen sich die Endabschnitte der Behälter 18 auf der einen Seite in der axialen Richtung, mit der das Ventil 34 verbunden ist, nicht relativ zu dem Gehäuse 22. Infolgedessen kann die Last auf dem Ventil 34 verringert werden, wenn sich die Behälter 18 in ihrer axialen Richtung ausdehnen oder kontrahieren. Wie oben beschrieben, kann in der Hochdruckbehältereinheit 10 der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform eine Stoßfestigkeitsleistung aufrechterhalten werden und die Last auf dem Ventil 34 kann verringert werden, wenn sich die Behälter 18 in ihrer axialen Richtung ausdehnen oder kontrahieren.
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Da zudem in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform die Abschnitte der Behälter 18 auf der anderen Seite in der axialen Richtung durch die zweite Leitung 21 miteinander gekoppelt sind und die zweite Leitung 21 derart gehalten wird, dass die zweite Leitung 21 relativ zu dem Gehäuse 22 beweglich ist, besteht keine Notwendigkeit, die Behälter 18 selbst derart zu halten, dass die Behälter 18 einzeln beweglich sind. Das heißt, der Haltemechanismus 61 wird selbst dann nicht komplex, wenn die Anzahl der Behälter 18 erhöht wird.
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Zudem sind in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform die zweiten Montagelöcher 38B Langlöcher. Aufgrund dessen bewegt sich, wenn sich die Behälter 18 in ihrer axialen Richtung ausdehnen, die zweite Leitung 21 zusammen mit den hinteren Montagestücken 38 genausoweit hin zu der anderen Seite in der axialen Richtung, wie sich die Behälter 18 ausgedehnt haben. Wenn sich die Behälter 18 in ihrer axialen Richtung kontrahieren, bewegt sich die zweite Leitung 21 zusammen mit den hinteren Montagestücken 38 genausoweit hin zu der einen Seite in der axialen Richtung, wie sich die Behälter 18 kontrahiert haben. Auf diese Weise kann die Ausdehnung oder Kontraktion der Behälter 18 mit einer einfachen Konfiguration zugelassen werden.
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Ferner sind in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform die zweiten Montagehalterungen 62 und die hinteren Montagestücke 38 zwischen benachbarten Behältern 18 vorgesehen. Aufgrund dessen besteht keine Notwendigkeit, einen eigenen Raum zum Vorsehen des Haltemechanismus 61 auf der anderen Axialrichtungsseite der Behälter 18 sicherzustellen. Das heißt, die Ausdehnung oder Kontraktion der Behälter 18 in deren axialen Richtung kann ohne eine Vergrößerung des Gehäuses 22 zugelassen werden.
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Zudem sind in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform die Behälter 18, die erste Leitung 20 und die zweite Leitung 21 in dem kastenartigen Gehäuse 22 untergebracht. Aufgrund dessen können die Behälter 18, die erste Leitung 20 und die zweite Leitung 21 geschützt werden, und eine Stoßfestigkeitsleistung kann sichergestellt werden. Ferner ist das Ventil 34 an der Ausführleitung 32 angeschlossen, welche zum Äußeren des Gehäuses 22 herausgeführt wird, so dass das Ventil 34 selbst in einem Zustand zugänglich ist, in dem das Abdeckelement 42 des Gehäuses 22 geschlossen ist. Das heißt, es besteht keine Notwendigkeit, das Abdeckelement 42 beim Lösen des Rohrs oder dergleichen von dem Ventil 34 zu öffnen, und die Wartbarkeit kann im Vergleich zu einer Struktur, in der das Ventil 34 im Inneren des Gehäuses 22 vorgesehen ist, verbessert werden.
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Zudem ist in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform die Ausführleitung 32 in dem Anordnungsrichtungs-Mittelteil der Behälter 18 vorgesehen. Demgemäß strömt der Brennstoff, wenn die mehreren Behälter 18 durch die erste Leitung 20 mit Brennstoff beschickt werden, durch die im Mittelteil der ersten Leitung 20 vorgesehene Ausführleitung 32 im Wesentlichen gleichmäßig zu jedem der Behälter 18. Aus diesem Grund kann verhindert werden, dass die Menge an Brennstoff, mit der jeder der Behälter 18 beschickt wird, ungleichmäßig wird. Ferner kann, wenn der Brennstoff, mit dem die Behälter 18 beschickt wurden, nach außen geführt wird, etwa die gleiche Menge an Brennstoff von jedem der Behälter 18 zugeführt werden. Dabei schwankt in einem Fall, in dem der Druck im Inneren der Behälter 18 extrem hoch ist, die Temperatur stark mit einer Veränderung des Drucks, doch verändert sich in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform die Menge an Brennstoff im Inneren jedes der Behälter 18 in etwa dem gleichen Maße. Aus diesem Grund kann verhindert werden, dass die Temperatur jedes der Behälter 18 im Inneren des Gehäuses 22 variiert, wenn sich der Druck im Inneren der Behälter 18 verändert.
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Ferner beinhaltet in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform das Gehäuse 22 den Gehäusekörper 40 und das Abdeckelement 42. Demgemäß kann verhindert werden, dass Fremdstoffe und so fort in das Innere des Gehäusekörpers 40 gelangen. Zudem können die Behälter 18 von dem Abdeckelement 42 auch in Bezug auf Stöße von der Fahrzeugoberseite geschützt werden. Zudem besitzt der Umfangswandabschnitt 46 des Gehäusekörpers 40 eine geschlossene Querschnittsstruktur. Demgemäß kann im Vergleich zu einer Struktur, in der der Umfangswandabschnitt 46 aus einem plattenartigen Element gebildet ist, verhindert werden, dass der Umfangswandabschnitt 46 deformiert wird. Infolgedessen lassen sich Stöße, die auf die Behälter 18 im Inneren des Gehäuses 22 aufgebracht werden, verringern. Das heißt, es kann verhindert werden, dass Fremdstoffe in das Gehäuse 22 gelangen, und die Stoßfestigkeitsleistung des Gehäuses 22 kann verbessert werden.
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[Zweite beispielhafte Ausführungsform]
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Als Nächstes wird eine Hochdruckbehältereinheit 70 einer zweiten beispielhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf 7 bis 9 beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, dass Strukturen, die gleich jenen in der ersten beispielhaften Ausführungsform sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und ihre Beschreibung entsprechend entfällt.
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Wie in 7 gezeigt, beinhaltet die Hochdruckbehältereinheit 70 der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform elf Behälter 18, welche in dem Gehäuse 22 untergebracht sind. Das Gehäuse 22 beinhaltet den Gehäusekörper 40 und das Abdeckelement 42, und der Gehäusekörper 40 beinhaltet den Bodenwandabschnitt 44 und den Umfangswandabschnitt 46. Ferner sind die ersten Montagehalterungen 60 auf dem Bodenwandabschnitt 44 vorgesehen, doch unterscheidet sich die zweite beispielhafte Ausführungsform dahingehend von der ersten beispielhaften Ausführungsform, dass die zweiten Montagehalterungen 62 nicht vorgesehen sind. Zudem überspannen Stützbänder 72, welche einen Haltemechanismus 71 bilden, den Umfangswandabschnitt 46.
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Ferner ist die erste Leitung 20 auf der Fahrzeugfrontseite der Behälter 18 angeordnet, und die Endabschnitte (Fahrzeugfront-Endabschnitte) der elf Behälter 18 auf der einen Seite in der axialen Richtung sind durch die erste Leitung 20 miteinander gekoppelt. Eine zweite Leitung 74 ist auf der Fahrzeugheckseite der Behälter 18 angeordnet, und die Endabschnitte (Fahrzeugheck-Endabschnitte) der elf Behälter 18 auf der anderen Seite in der axialen Richtung sind durch die zweite Leitung 74 miteinander gekoppelt. Es sei darauf hingewiesen, dass die zweite Leitung 74 die gleiche Konfiguration besitzt wie die zweite Leitung 21 der ersten beispielhaften Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass sie nicht mit den hinteren Montagestücken 38 ausgestattet ist.
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Hier beinhaltet der Haltemechanismus 71 der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform zwei Stützbänder 72, die sich in der Anordnungsrichtung der Behälter 18 (Fahrzeugbreitenrichtung) erstrecken und das Gehäuse 22 überspannen. Die Stützbänder 72 beinhalten jeweils einen Bandkörper 76 und einen Halteabschnitt 78.
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Wie in 8 gezeigt, ist der Bandkörper 76 in der Gestalt eines flachen Hutes ausgebildet, dessen Fahrzeugoberseite, aus der axialen Richtung der Behälter 18 gesehen, offen ist. Der Bandkörper 76 beinhaltet einen Bodenabschnitt 76A, der sich in der Fahrzeugbreitenrichtung entlang dem Bodenwandabschnitt 44 erstreckt. Ferner erstrecken sich Armabschnitte 76B in der Fahrzeug-Aufwärts-Richtung von beiden Fahrzeugbreitenrichtungs-Endabschnitten des Bodenabschnitts 76A, und Flanschabschnitte 76C erstrecken sich von den oberen Endabschnitten der Armabschnitte 76B in der Fahrzeugbreitenrichtung nach außen. Die Flanschabschnitte 76C sind oben auf die obere Fläche (die rechte obere Wand 52B und die linke obere Wand 53B) des Umfangswandabschnitts 46 des Gehäusekörpers 40 aufgesetzt.
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Der Halteabschnitt 78 ist eine lange Platte, die sich in der Fahrzeugbreitenrichtung erstreckt und den einen Flanschabschnitt 76C und den anderen Flanschabschnitt 76C überspannt. Beide Fahrzeugbreitenrichtungs-Endabschnitte des Halteabschnitts 78 sind zusammen mit den Flanschabschnitten 76C durch Schrauben 108 und Muttern 110 an dem Umfangswandabschnitt 46 befestigt.
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Hier, wie in 9 gezeigt, werden die Behälter 18 von den Stützbändern 72 verschiebbar abgestützt. Konkret werden die Behälter 18 von den Bodenabschnitten 76A der Bandkörper 76 in einem Zustand abgestützt, in dem die Behälter 18 gegenüber dem Bodenwandabschnitt 44 schwebend gehalten werden, und in diesem Zustand sind die Abschnitte der Behälter 18 auf der anderen Seite (Fahrzeugheckseite) in der axialen Richtung verschiebbar in der axialen Richtung.
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Als Nächstes werden die Wirkungen der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform beschrieben.
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Wenn sich in der Hochdruckbehältereinheit 70 der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform die Behälter 18 in ihrer axialen Richtung ausdehnen, verschieben sich die Endabschnitte der Behälter 18 auf der anderen Seite in der axialen Richtung genausoweit hin zu der anderen Seite in der axialen Richtung, wie sich die Behälter 18 ausgedehnt haben (siehe Pfeil A2). Wenn sich ferner die Behälter 18 in ihrer axialen Richtung kontrahieren, verschieben sich die Endabschnitte der Behälter 18 auf der anderen Seite in der axialen Richtung genausoweit hin zu der einen Seite (der zu dem Pfeil A2 entgegengesetzten Seite) in der axialen Richtung, wie sich die Behälter 18 kontrahiert haben. Auf diese Weise kann die Ausdehnung oder Kontraktion der Behälter 18 in deren axialen Richtung zugelassen werden. Andere Effekte sind gleich jenen in der ersten beispielhaften Ausführungsform.
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[Dritte beispielhafte Ausführungsform]
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Als Nächstes wird eine Hochdruckbehältereinheit 80 einer dritten beispielhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf 10 und 11 beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, dass Strukturen, die gleich jenen in der ersten beispielhaften Ausführungsform und der zweiten beispielhaften Ausführungsform sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und ihre Beschreibung entsprechend entfällt.
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Wie in 10 gezeigt, beinhaltet die Hochdruckbehältereinheit 80 der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform elf Behälter 18, die in dem Gehäuse 22 untergebracht sind. Das Gehäuse 22 beinhaltet den Gehäusekörper 40 und das Abdeckelement 42, und der Gehäusekörper 40 beinhaltet den Bodenwandabschnitt 44 und den Umfangswandabschnitt 46. Ferner sind die ersten Montagehalterungen 60 auf dem Bodenwandabschnitt 44 vorgesehen, doch unterscheidet sich die dritte beispielhafte Ausführungsform dahingehend von der ersten beispielhaften Ausführungsform, dass die zweiten Montagehalterungen 62 nicht vorgesehen sind. Ferner sind in der Rückwand 50 des Umfangswandabschnitts 46 (des Umfangswandabschnitts 46, der den Endabschnitten der Behälter 18 auf der anderen Seite in der axialen Richtung gegenüberliegt) Durchführlöcher 50D gebildet, die einen Haltemechanismus 81 ausbilden.
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Ferner ist die erste Leitung 20 auf der Fahrzeugfrontseite der Behälter 18 angeordnet, und die Endabschnitte (Fahrzeugfront-Endabschnitte) der elf Behälter 18 auf der einen Seite in der axialen Richtung sind durch die erste Leitung 20 miteinander gekoppelt. Eine zweite Leitung 82 ist auf der Fahrzeugheckseite der Behälter 18 angeordnet, und die Endabschnitte (Fahrzeugheck-Endabschnitte) der elf Behälter 18 auf der anderen Seite in der axialen Richtung sind durch die zweite Leitung 82 miteinander gekoppelt.
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Hier sind abstehende Abschnitte 84, die den Haltemechanismus 81 ausbilden, an der zweiten Leitung 82 vorgesehen. Die abstehenden Abschnitte 84 und die in der Rückwand 50 gebildeten Durchführlöcher 50D werden nachstehend beschrieben.
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Die zweite Leitung 82 beinhaltet Montageabschnitte 82A an Positionen, die den Behältern 18 gegenüberliegen. Die Montageabschnitte 82A sind mit Durchführlöchern ausgestattet, durch welche die Verbindungsabschnitte 30A der Kappen 30 geführt sind. Die abstehenden Abschnitte 84 stehen in Richtung der anderen Seite (Fahrzeugheckseite) in der axialen Richtung von zwischen benachbarten Montageabschnitten 82A ab.
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Wie in 11 gezeigt, sind die abstehenden Abschnitte 84 stabförmige Abschnitte, die von der zweiten Leitung 82 abstehen und durch die in der Rückwand 50 gebildeten Durchführlöcher 50D geführt sind. Die Durchführlöcher 50D sind an Positionen in der Rückwand 50 gebildet, welche den abstehenden Abschnitten 84 entsprechen. In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform sind die Durchführlöcher 50D in dem vorderen und hinteren Paar von senkrechten Rückwänden 50A gebildet, welche die Rückwand 50 ausbilden. Ferner ist der Lochdurchmesser der Durchführlöcher 50D geringfügig grö-ßer ausgebildet als die abstehenden Abschnitte 84, so dass die abstehenden Abschnitte 84 in der axialen Richtung der Behälter 18 beweglich sind. Die abstehenden Abschnitte 84 sind in den Durchführlöchem 50D gelagert. Das heißt, die Endabschnitte der Behälter 18 auf der anderen Seite in der axialen Richtung werden von der Rückwand 50 über die zweite Leitung 82 abgestützt.
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Als Nächstes werden die Wirkungen der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform beschrieben.
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Wenn sich in der Hochdruck-Behältereinheit 80 der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform die Behälter 18 in ihrer axialen Richtung ausdehnen, verschieben sich die Endabschnitte der Behälter 18 auf der anderen Seite in der axialen Richtung genausoweit hin zu der anderen Seite in der axialen Richtung, wie sich die Behälter 18 ausgedehnt haben (siehe Pfeil A3). Das heißt, die Durchführlänge der abstehenden Abschnitte 84 wird länger. Ferner, wenn sich die Behälter 18 in ihrer axialen Richtung kontrahieren, bewegen sich die abstehenden Abschnitte 84 genausoweit hin zu der einen Seite (der zu dem Pfeil A3 entgegengesetzten Seite) in der axialen Richtung, wie sich die Behälter 18 kontrahiert haben. Das heißt, die Durchführlänge der abstehenden Abschnitte 84 wird kürzer. Auf diese Weise kann die Ausdehnung oder Kontraktion der Behälter 18 in ihrer axialen Richtung zugelassen werden. Andere Effekte sind gleich jenen in der ersten beispielhaften Ausführungsform.
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Hochdruckbehältereinheiten der ersten bis dritten beispielhaften Ausführungsform wurden vorstehend beschrieben. Sie sind jedoch selbstverständlich auf verschiedenste Weise in einem Bereich implementierbar, der nicht vom Kern der vorliegenden Offenbarung abweicht. Beispielsweise sind in der ersten beispielhaften Ausführungsform, wie in 5 gezeigt, die in den Flanschen 38A der hinteren Montagestücke 38 gebildeten zweiten Montagelöcher 38B Langlöcher. Jedoch ist die Hochdruckbehältereinheit 10 nicht hierauf beschränkt. Die in den Stützabschnitten 62A der zweiten Montagehalterungen 62 gebildeten ersten Montagelöcher 62C können auch Langlöcher sein. In diesem Fall sind die gleichen Effekte erhältlich wie in der ersten beispielhaften Ausführungsform, da sich die hinteren Montagestücke 38 zusammen mit den Harzkragen 63 in der axialen Richtung entlang der Langlöcher bewegen, wenn sich die Behälter 18 in ihrer axialen Richtung ausdehnen oder kontrahieren.
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Ferner sind in der ersten beispielhaften Ausführungsform die Harzkragen 63 zwischen den Flanschen 38A der hinteren Montagestücke 38 und den Stützabschnitten 62A der zweiten Montagehalterungen 62 vorgesehen. Jedoch ist die Hochdruckbehältereinheit 10 nicht hierauf beschränkt. Beispielweise können die Harzkragen 63 in einem Fall, in dem ein Reibungswiderstand niedrig ist, wenn sich die hinteren Montagestücke 38 verschieben, auch entfallen. Ferner können die Harzkragen 63 auch lediglich durch die unteren Kragenabschnitte 65 gebildet sein, ohne dass die oberen Kragenabschnitte 64 vorgesehen sind.
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Zudem, wie in 2 gezeigt, sind die Behälter 18 in den obigen beispielhaften Ausführungsformen jeweils so konfiguriert, dass sie den Schalenabschnitt 24, die erste Verstärkungsschicht 26, die Kappen 30 und die zweite Verstärkungsschicht 28 beinhalten. Jedoch sind die Behälter 18 nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise können die Behälter 18 auch eine Struktur besitzen, in der die zweite Verstärkungsschicht 28 nicht vorgesehen ist und das Gehäuse 22 verstärkt ist, um eine Stoßfestigkeitsleistung sicherzustellen. Zudem können die Materialien und Faserrichtungen der ersten Verstärkungsschicht 26 und der zweiten Verstärkungsschicht 28 je nach der erforderlichen Stoßfestigkeitsleitung der Behälter 18 auch geeignet verändert werden.
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Zudem wird in den obigen beispielhaften Ausführungsformen das Gehäuse 22 von dem Gehäusekörper 40 und dem Abdeckelement 42 gebildet. Jedoch ist das Gehäuse 22 nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann das Gehäuse 22 auch lediglich von dem Gehäusekörper 40 gebildet sein, ohne dass das Abdeckelement 42 vorgesehen ist. Ferner kann dem Gehäuse 22 auch eine Struktur verliehen werden, in der der Umfangswandabschnitt 46 eng an dem Bodenpaneel 16 anliegt, so dass das Bodenpaneel 16 als ein Abdeckelement für den Gehäusekörper 40 fungiert.
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Zudem unterliegen die Art und Weise, in der die Behälter 18 aufgereiht sind, und die Gestalt des Gehäuses 22 keinen besonderen Einschränkungen. Beispielsweise sind die Behälter 18 in den obigen beispielhaften Ausführungsformen in einer einzigen Ebene in der Fahrzeugbreitenrichtung aufgereiht, doch können Behälter 18 auch oben auf diese Behälter 18 aufgesetzt sein, um eine zweistufige Konfiguration zu ergeben.
