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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Reaktoreinheit.
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Hintergrund des Standes der Technik
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Gegenwärtig wird ein Reaktor, der hergestellt worden ist, indem eine Wicklung um einen magnetischen Kern gewickelt worden ist, als ein Bauteil eines DC-DC-Wandler (Gleichstromwandler) verwendet, der in Hybridfahrzeugen, elektrischen Fahrzeugen, Brennstoffzellenfahrzeugen etc. eingebaut wird. In den letzten Jahren ist eine Technik zum Vorsehen einer Wärmeabgabeeinrichtung (Finne) für einen derartigen Reaktor an sich, der einen magnetischen Kern und eine Wicklung (Spule) hat, und bei dem die Wärmeabgabeeinrichtung in ein Kühlmedium eingetaucht ist, vorgeschlagen worden (sh. beispielsweise Patentdokument 1).
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Stand der Technik
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Patentdokument
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US 8 284 004 B2 offenbart eine als Wärmerohr ausgebildete Wandlerkühlung. Diese hat einen Kern. Der Kern ist an einer Basis angeordnet und durch eine Epoxidfüllung bedeckt. Die Basis ist an einer sogenannten Kaltplatte angeordnet. Ein Wärmerohr ist an der Außenseite der Baugruppe vorgesehen. Die Basis stützt den Kern. Des weiteren steht die Epoxidfüllung ebenfalls in Kontakt mit dem Kern. Die Epoxidfüllung dient dazu, Wicklungen zu schützen.
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EP 0 465 700 A1 offenbart einen Aufbau mit einem wärmeleitfähigen Montageblock, zu dem Kühlluft geblasen wird. Des Weiteren ist ein Wärmerohr mit dem Montageblock verbunden. Das Wärmerohr ist ein Stützelement.
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JP 2005 286 020 A offenbart eine Montagestruktur für einen Reaktor. Der Reaktor ist an einer Wärmeableithalterung eines Gehäuses so montiert, dass ein Basisabschnitt zwischen dem Reaktor und der Wärmeableithalterung angeordnet ist. Der Basisabschnitt ist an der Wärmeableithalterung beispielsweise durch Schrauben fixiert. Zwischen dem Basisabschnitt und der Wärmeableithalterung ist ein Kühlmittelraum ausgebildet. Der Basisabschnitt kann Rippen haben, die in den Kühlmittelraum ragen.
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JP 2005 166 866 A offenbart eine Struktur zum Unterbringen einer elektrischen Vorrichtung. Die elektrische Vorrichtung kann ein Inverter sein. Der Inverter ist an der Struktur angeordnet, die aus einem oberen Gehäuse und einem unteren Gehäuse besteht. Eine Bodenplatte des oberen Gehäuses, auf der der Inverter sitzt, bildet eine obere Begrenzung eines Kühlmittelraums. Eine obere Seite des unteren Gehäuses bildet eine untere Begrenzung des Kühlmittelraums. Von der Bodenplatte des oberen Gehäuses ragen Rippen in den Kühlmittelraum.
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EP 1 227 570 A2 offenbart eine elektronische Drosselwandlerschaltung zur Umsetzung einer Eingangs-Gleichspannung in eine Ausgangs-Gleichspannung, oder umgekehrt, aufweisend mindestens einen steuerbaren Leistungsschalter, mindestens eine Speicherdrossel, sowie mindestens einen parallel zur Ausgangs-Gleichspannung angeordneten Glättungskondensator, wobei mindestens zwei zeitlich versetzt getaktete Teilschaltungen, die jeweils wenigstens einen steuerbaren Leistungsschalter und eine Speicherdrossel aufweisen, wobei jede Teilschaltung so betrieben wird, dass im gesamten Betriebsbereich der Strom in den Drosseln lückt.
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EP 1 417 691 B1 offenbart ein flaches Substrat, an dem an beiden entgegengesetzten Seiten jeweils spiralartige Reaktoren angeordnet sind.
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US 3 549 825 A offenbart ein weiteres flaches Substrat, an dem an beiden entgegengesetzten Seiten jeweils spiralartige Reaktoren angeordnet sind.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Durch die Erfindung zu lösende Aufgabe
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Ein herkömmlicher Reaktor, wie beispielsweise der in Patentdokument 1 beschriebene Reaktor, ist mit einer Kühlbasis, die einen mit einem Kühlmedium (Kühlwasser) gefüllten Innenraum hat, verbunden, und deren Verbindungsabschnitt wird üblicherweise mit einem O-Ring oder dergleichen abgedichtet. Wenn eine Torsionskraft auf die Kühlbasis ausgeübt wird, wird jedoch die mit dem Reaktor verbundene Fläche (abgedichtete Fläche) verschlechtert, was eine Leckage des Kühlmediums innerhalb der Kühlbasis bewirken kann. Das gleiche Problem kann außerdem in dem Fall auftreten, bei dem der Reaktor an der Kühlbasis mit einer Schraube fixiert wird.
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Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen Umstände gemacht worden. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, in einer Reaktoreinheit, die einen Reaktor und eine Basis aufweist, den Verbindungszustand zwischen dem Reaktor und der Basis selbst dann beizubehalten, wenn eine Torsionskraft auf die Basis ausgeübt wird.
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Lösung der Aufgabe
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Die vorstehend dargelegte Aufgabe ist durch eine Reaktoreinheit mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Indem der vorstehend beschriebene Aufbau aufgegriffen wird, ist die Basis derart aufgebaut, dass ein Abschnitt, der die basisseitige Verbindungsfläche nicht hat, die mit der Verbindungsfläche des Reaktors zu verbinden ist, eine kleinere Dicke als die Dicke eines Abschnittes, die die basisseitige Verbindungsfläche aufweist. Als ein Ergebnis ist es, wenn eine Torsionskraft auf die Basis ausgeübt wird, möglich, zu gestatten, dass eine derartige Torsion zunächst in dem Abschnitt, der die basisseitige Verbindungsfläche nicht hat, (dünner Abschnitt) auftritt, und ein Auftreten der Torsion in dem Abschnitt, der die basisseitige Verbindungsfläche hat, (dicker Abschnitt), kann dadurch unterdrückt werden. Demgemäß kann der verbundene Zustand zwischen dem Reaktor und der Basis sogar dann beibehalten werden, wenn eine Torsionskraft auf die Basis ausgeübt wird. In der Reaktoreinheit gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Abschnitt, der die basisseitige Verbindungsfläche nicht hat, einen verstärkten Bereich aufweisen.
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In dem der vorstehend beschriebene Aufbau aufgegriffen wird, wird die Festigkeit des Abschnittes sichergestellt, der die basisseitige Verbindungsfläche nicht hat (dünner Abschnitt).
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Des Weiteren kann in der Reaktoreinheit gemäß der vorliegenden Erfindung die Basis eine Fixierschraube haben zum Fixieren der Basis an einem vorbestimmten Aufbau, und der Bereich, an dem die Fixierschraube vorgesehen ist, kann als der verstärkte Bereich dienen.
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In dem der vorstehend beschriebene Aufbau aufgegriffen wird, kann der Bereich, der die Fixierschraube hat, der so aufgebaut ist, dass er relativ dick ist, als ein Bereich angewendet werden, der als der verstärkte Bereich wirkt.
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Des Weiteren hat die Reaktoreinheit gemäß der vorliegenden Erfindung eine Basis, die eine erste Basis, an der ein erster Reaktor angebracht ist, und eine zweite Basis hat, an der ein zweiter Reaktor angebracht ist, und wobei die erste Basis und die zweite Basis in Kommunikation miteinander über einen Strömungspfad verbunden sind, durch den ein Kühlmedium strömt, wobei das Kühlmedium in Kontakt mit einem Radiator ist, der in dem ersten Reaktor und dem zweiten Reaktor vorgesehen ist. In diesem Fall kann der Bereich, an dem der Strömungspfad vorgesehen ist, als der verstärkte Bereich dienen.
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Indem der vorstehend beschriebene Aufbau aufgegriffen wird, kann der Bereich, der den Strömungspfad aufweist und der so aufgebaut ist, dass er relativ dick ist, als der Bereich angewendet werden, der als der verstärkte Bereich wirkt.
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Des Weiteren ist in der Reaktoreinheit gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise eine Rippe vorgesehen für den verstärkten Bereich und ist die Höhe der Rippe so festgelegt, dass diese nicht die basisseitige Verbindungsfläche erreicht.
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Indem der vorstehend beschriebene Aufbau aufgegriffen wird, wird, da die Höhe der in dem verstärkten Bereich vorgesehenen Rippen zuvor so festgelegt worden ist, dass sie die basisseitige Verbindungsfläche nicht erreicht, die Rippe nicht stören, wenn die Verbindungsfläche des Reaktors mit der basisseitigen Verbindungsfläche der Basis verbunden wird. Als ein Ergebnis ist der Schritt zum Einstellen der Höhe der Rippe (Trimmen oder Beschneiden) nicht erforderlich, wenn der Reaktor an der Basis angebracht wird, und dadurch wird die Bearbeitbarkeit verbessert.
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Des Weiteren kann in der Reaktoreinheit gemäß der vorliegenden Erfindung die basisseitige Verbindungsfläche an beiden Enden in der Dickenrichtung des Abschnittes ausgebildet sein, der die basisseitige Verbindungsfläche hat. In diesem Fall wird der Abschnitt, der die basisseitige Verbindungsfläche nicht hat, vorzugsweise mit dem Abschnitt, der die basisseitige Verbindungsfläche hat, ungefähr an der Mitte in deren Dickenrichtung verbunden.
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Indem der vorstehend beschriebene Aufbau aufgegriffen wird, wird ein Torsionsmoment von dem Abschnitt, der die basisseitige Verbindungsfläche nicht hat (dünner Abschnitt), im Wesentlichen gleichmäßig zu den basisseitigen Verbindungsflächen übertragen, die an beiden Enden in der Längsrichtung des Abschnittes ausgebildet sind, der die basisseitige Verbindungsfläche hat (dicker Abschnitt). Demgemäß ist es möglich, die Übertragung eines hohen Torsionsmomentes zu lediglich einer der basisseitigen Verbindungsflächen zu vermeiden.
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Die Reaktoreinheit gemäß der vorliegenden Erfindung kann des Weiteren eine Schaltvorrichtung oder einen Kondensator aufweisen.
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Wirkung der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann in einer Reaktoreinheit, die einen Reaktor und eine Basis hat, der Verbindungszustand zwischen dem Reaktor und der Basis sogar dann beibehalten werden, wenn eine Torsionskraft auf die Basis ausgeübt wird.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine Draufsicht auf eine Reaktoreinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung (in einem Zustand, bei dem ein Reaktor nicht an einer Basis angebracht ist).
- 2 zeigt eine Querschnittsansicht der in 1 gezeigten Reaktoreinheit (in einem Zustand, bei dem der Reaktor an der Basis angebracht worden ist) entlang der Linie II-II.
- 3 zeigt eine Querschnittsansicht der in 1 gezeigten Reaktoreinheit (in einem Zustand, bei dem der Reaktor an der Basis angebracht ist) entlang der Linie III-III.
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Modus zum Ausführen der Erfindung
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Nachstehend ist eine Reaktoreinheit 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Die Reaktoreinheit 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird als ein Bauteil eines DC-DC-Wandlers (Gleichstromwandler) für ein Brennstoffzellenfahrzeug angewendet. Wie dies in den 1 bis 3 gezeigt ist, hat die Reaktoreinheit 1 eine Reaktor 10 und eine Basis 20, an der der Reaktor 10 angebracht ist.
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Der Reaktor 10 hat: einen zylindrischen Körper 11, der ausgebildet ist durch Wickeln einer Wicklung (Spule) um einen magnetischen Kern; und eine Abdeckung 12, die den zylindrischen Körper 11 bedeckt. In diesem Ausführungsbeispiel sind, wie dies in den 2 und 3 gezeigt ist, zwei zylindrische Körper 11 so angeordnet, dass sie in der seitlichen Richtung (horizontale Richtung) aufgereiht sind, und ein synthetisches Harz (ein Epoxidharz, Urethanharz, PPS-Harz, PBT-Harz, ABS-Harz, etc.) ist so vorgesehen, dass es die Außenseite der beiden zylindrischen Körper 11 bedeckt, wodurch die Abdeckung 12 mit einer ungefähr kuboidalen Form ausgebildet ist.
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Eine Wärmeabgabeeinrichtung 13, die aus Metall hergestellt ist, ist an einer Fläche der Abdeckung 12 des Reaktors 10, die der Basis 20 zugewandt ist, vorgesehen. Die Wärmeabgabeeinrichtung 13 ist ein Abschnitt, der in ein Kühlmedium C, das in die Basis 20 eingeleitet wird, einzutauchen ist. An dem magnetischen Kern und der Spule des Reaktors 10 erzeugte Wärme wird zu dem Kühlmedium C über die Wärmeabgabeeinrichtung 13 übertragen, und das Kühlen des Reaktors 10 kann somit erzielt werden. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Reaktoren 10 vertikal oberhalb und unterhalb der Basis 20 angeordnet, und zwei Paare an derartigen vertikal angeordneten Reaktoren 10 sind so angeordnet, dass sie in der seitlichen Richtung (horizontale Richtung) aufgereiht sind.
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Wie dies in den 1 und 3 gezeigt ist, hat die Basis 20: eine erste Basis 21, an der ein erstes Paar an vertikal angeordneten Reaktoren 10 angebracht ist; eine zweite Basis 22, an der ein zweites Paar an vertikal angeordneten Reaktoren 10 angebracht ist; ein Basisverbindungsstück 23, das die erste Basis 21 und die zweiten Basis 22 verbindet; und ein Wandverbindungsstück 24, das die erste Basis 21 und eine spezifische Außenwand W verbindet.
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Wie dies in den 1 und 2 gezeigt ist, sind die erste Basis 21 und die zweite Basis 22 in Kommunikation miteinander über einen Strömungspfad 25 verbunden, durch den das Kühlmedium C strömt, das mit der in dem Reaktor 10 vorgesehenen Wärmeabgabeeinrichtung 13 in Kontakt steht. Der Strömungspfad 25 bildet einen Teil des Basisverbindungsstücks 23 und ist derart aufgebaut, dass die Dicke (die Größe in der vertikalen Richtung) von ihm geringfügig größer als die Dicke des Basisverbindungsstückes 23 ist. Demgemäß dient der Bereich, an dem der Strömungspfad 25 in dem Basisverbindungsstück 23 vorgesehen ist, als ein verstärkter Bereich. Es soll hierbei beachtet werden, dass ein externer Strömungspfad P mit dem Strömungspfad 25 so verbunden ist, dass das Kühlmedium C in dem Strömungspfad 25 durch den externen Strömungspfad P eingeleitet wird.
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Wie dies in den 1 bis 3 gezeigt ist, haben die erste und die zweite Basis 21 und 22, die die Basis 20 bilden, an beiden Enden in ihrer Dickenrichtung basisseitige Verbindungsflächen 21a und 22a, die mit Verbindungsflächen 14 der Reaktoren 10 zu verbinden sind (verbunden werden sollen). Wie dies in 3 gezeigt ist, ist das Basisverbindungsstück 23, das ein Abschnitt ist, der die basisseitige Verbindungsflächen 21a und 22a nicht hat, so aufgebaut, dass er dünner ist als die erste und zweite Basis 21 und 22, die Abschnitte sind, die die basisseitigen Verbindungsflächen 21a und 22a haben. Des Weiteren ist, wie dies in 3 gezeigt ist, das Basisverbindungsstück 23 mit der ersten Basis 21 und der zweiten Basis 22 ungefähr an der Mitte in deren Dickenrichtung verbunden.
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Die erste Basis 21 der Basis 20 hat einen Abschnitt, der von der Außenwand W beabstandet ist, und eine Abschnitt, der nahe zu der Außenwand W ist, wie dies in 1 gezeigt ist. In dem Wandverbindungsstück 24 ist, wie dies in 3 gezeigt ist, ein Abschnitt (beabstandeter Abschnitt) 24a, der die Außenwand W mit dem Abschnitt der ersten Basis 21, der von der Außenwand W beabstandet ist, verbindet, so aufgebaut, dass er eine geringere Dicke als die Dicke der ersten Basis 21 hat. Des Weiteren ist, wie dies in 3 gezeigt ist, der beabstandete Abschnitt 24a des Wandverbindungsstückes 24 mit der ersten Basis 21 und der zweiten Basis 22 ungefähr an der Mitte in deren Dickenrichtung verbunden. Andererseits ist, wie dies in 2 gezeigt ist, ein Abschnitt (naher Abschnitt) 24b des Wandverbindungsstückes 24, der die Außenwand W mit dem Abschnitt der ersten Basis 21 nahe zu der Außenwand W verbindet, so aufgebaut, dass er eine geringere Dicke als die Dicke der Basis 21 hat, indem seine Seitenfläche abgetrennt worden ist.
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Wie die in den 1 und 3 gezeigt ist, ist eine Vielzahl an Rippen 26 in dem Basisverbindungsstück 23 und dem Wandverbindungsstück 24, die die Basis 20 bilden, vorgesehen. In dem Basisverbindungsstück 23 und dem Wandverbindungsstück 24, die so aufgebaut sind, dass sie dünner als die erste Basis 21 und die zweite Basis 22 sind, dienen die Bereiche, die derartige Rippen 26 haben, als verstärkte Bereiche. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Höhe der Rippen 26 so festgelegt, dass diese die basisseitigen Verbindungsflächen 21a und 22a der ersten Basis 21 und der zweiten Basis 22 nicht erreichen.
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Wie dies in 1 gezeigt ist, haben die erste Basis 21 und die zweite Basis 22, die die Basis 20 bilden, eine Vielzahl an Fixierschrauben 27 zum Fixieren der ersten Basis 21 und der zweiten Basis 22 an einem vorbestimmten Aufbau. Eine derartige Fixierschraube 27 ist außerdem in dem Wandverbindungsstück 24 vorgesehen. In dem Wandverbindungsstück 24 ist der Bereich, an dem die Fixierschraube vorgesehen ist, so aufgebaut, dass er dicker ist als andere Bereiche, und ein derartiger Bereich dient als ein verstärkter Abschnitt.
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In der Reaktoreinheit 1 gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind das Basisverbindungsstück 23 und das Wandverbindungsstück 24 (die Abschnitte, die die basisseitigen Verbindungsflächen 21a und 22a, die mit den Verbindungsflächen 14 der Reaktoren 10 zu verbinden sind, nicht haben) der Basis 20 so aufgebaut, dass sie eine geringere Dicke als die Dicke der ersten Basis 21 und der zweiten Basis 22 (die Abschnitte, die die basisseitigen Verbindungsflächen 21a und 22a haben) haben. Als ein Ergebnis ist es, wenn eine Torsionskraft auf die Basis 20 ausgeübt wird, möglich, das Auftreten einer derartigen Torsion zuerst in dem dünnen Basisverbindungsstück 23 und dem dünnen Wandverbindungsstück 24 zu gestatten, und ein Auftreten einer Torsion in der dicken ersten Basis 21 und der dicken zweiten Basis 22 kann dadurch vermieden (unterdrückt) werden. Demgemäß kann der Verbindungszustand zwischen dem Reaktor 10 und der Basis 20 sogar dann beibehalten werden, wenn eine Torsionskraft auf die Basis 20 ausgeübt wird.
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Des Weiteren haben in der Reaktoreinheit 1 gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel das Basisverbindungsstück 23 und das Wandverbindungsstück 24 verstärkte Bereiche (Strömungspfad 25, Rippen 26 und Fixierschrauben 27). Als ein Ergebnis kann die Festigkeit des dünnen Basisverbindungsstückes 23 und des dünnen Wandverbindungsstückes 24 dadurch sichergestellt werden. Insbesondere können in diesem Ausführungsbeispiel der Strömungspfad 25, der so aufgebaut ist, dass er relativ dick ist, und die Fixierschraube 27, die ebenfalls so aufgebaut ist, dass sie relativ dick ist, als Bereiche angewendet werden, die als verstärkte Bereiche wirken.
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Des Weiteren ist in dem Reaktor 1 gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Höhe der Rippen 26, die in dem verstärkten Bereich vorgesehen sind, zuvor so festgelegt, dass diese die basisseitigen Verbindungsflächen 21a und 22a nicht erreichen. Als ein Ergebnis bewirken die Rippen 26 keine Beeinträchtigung, wenn die Verbindungsfläche 14 des Reaktors 10 mit den basisseitigen Verbindungsflächen 21a und 22a der Basis 20 verbunden wird. Demgemäß ist ein Schritt zum Einstellen der Höhe der Rippen (ein Trimmen) nicht erforderlich, wenn der Reaktor 10 an der Basis 20 angebracht wird, was die Bearbeitbarkeit verbessert.
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Des Weiteren sind in der Reaktoreinheit 1 gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Basis von den Flächen 21a und 22a an beiden Enden in der Dickenrichtung der ersten Basis 21 und der zweiten Basis 22 ausgebildet, und das Basisverbindungsstück 23 und das Wandverbindungsstück 24 sind mit der ersten Basis 21 und der zweiten Basis 22 ungefähr an der Mitte in deren Dickenrichtung verbunden. Als ein Ergebnis wird ein Torsionsmoment von dem Basisverbindungsstück 23 oder von dem Wandverbindungsstück 24 im Wesentlichen gleichmäßig (gleichförmig) zu den basisseitigen Verbindungsflächen 21a und 22a übertragen, die an beiden Enden in der Dickenrichtung der ersten Basis 21 und der zweiten Basis 22 ausgebildet sind. Demgemäß ist es möglich, die Übertragung eines hohen Torsionsmomentes zu irgendeiner der basisseitigen Verbindungsflächen zu unterdrücken.
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Obwohl das vorstehend erläuterte Ausführungsbeispiel ein Beispiel beschreibt, bei dem die Reaktoren 10 oberhalb und unterhalb der Basis 20 angeordnet sind, kann der Reaktor 10 lediglich oberhalb (oder unterhalb) der Basis angeordnet sein. Des Weiteren können, obwohl dieses Ausführungsbeispiel ein Beispiel beschreibt, bei dem zwei Paare an vertikal angeordneten Reaktoren 10 so angeordnet sind, dass sie in der seitlichen (horizontalen) Richtung aufgereiht sind, drei oder mehr Paare an Reaktoren 10 so angeordnet sein, dass sie in der seitlichen Richtung aufgereiht sind. Darüber hinaus kann die Reaktoreinheit 1 eine Schaltvorrichtung oder einen Kondensator aufweisen.
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Obwohl das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel ein Beispiel beschreibt, bei dem die Reaktoreinheit gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Brennstoffzellenfahrzeug eingebaut ist, kann die Reaktoreinheit gemäß der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Arten an sich bewegenden Objekten außer Brennstoffzellenfahrzeugen eingebaut sein (beispielsweise Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Roboter, Schiffe, Flugzeuge, etc.).
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Reaktoreinheit
- 10
- Reaktor
- 14
- Verbindungsfläche (des Reaktors)
- 20
- Basis
- 21
- erste Basis (Abschnitt, der die basisseitige Verbindungsfläche hat)
- 22
- zweite Basis (Abschnitt, der die basisseitige Verbindungsfläche hat)
- 21a, 22a
- basisseitige Verbindungsfläche
- 23
- Basisverbindungsstück (Abschnitt, der die basisseitige Verbindungsfläche nicht hat)
- 24
- Wandverbindungsstück (Abschnitt, der die basisseitige Verbindungsfläche nicht hat)
- 25
- Strömungspfad
- 26
- Rippe
- 27
- Fixierschraube
