(57)【要約】【課題】熱源体の保温性を向上させる。【解決手段】電池モジュール５０と、電池モジュール５０との間に空間が形成されるように電池モジュール５０を収容するケース６１と、電池モジュール５０から空間を介してケース６１に放出される熱量を低減する放熱量低減部６７、６８と、を備える。放熱量低減部６７、６８により、電池モジュール５０の断熱性を高めることができる。これにより、電池モジュール５０の保温性を向上させることが可能となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源体（５０、５１）と、
前記熱源体との間に空間が形成されるように前記熱源体を固定し収容するケース（６１）と、
前記熱源体から前記空間を介して前記ケースに放出される熱量を低減する放熱量低減部（６７、６８）と、を備える保温装置。
【請求項２】
前記熱源体（５０）の外側には、相変化に伴う潜熱の出入りを利用して蓄熱または放熱を行う潜熱蓄熱材（６４）が設けられている請求項１に記載の保温装置。
【請求項３】
前記熱源体（５１）と前記ケースとの間には、絶縁部材（５３）が設けられており、
前記絶縁部材は、少なくとも一部に蓄熱材を有している請求項１に記載の保温装置。
【請求項４】
前記空間には、気体が存在しており、
前記放熱量低減部は、前記熱源体の表面における前記気体の対流を抑制する対流抑制部（６７）を含む請求項１ないし３のいずれか１つに記載の保温装置。
【請求項５】
前記熱源体の各面と前記ケースとの間に、空間が形成されており、
前記熱源体の各面と前記ケースとの間の最大距離は、前記熱源体の表面における前記気体の対流が抑制される所定の距離以下となるように設定されている請求項４に記載の保温装置。
【請求項６】
前記空間には、少なくとも前記熱源体の表面と対向する板状部材（６７）が設けられており、
前記対流抑制部は、前記板状部材を含む請求項４に記載の保温装置。
【請求項７】
前記板状部材は、蓄熱機能を有している請求項６に記載の保温装置。
【請求項８】
前記板状部材は、少なくとも一部に、相変化に伴う潜熱の出入りを利用して蓄熱または放熱を行う潜熱蓄熱材を有しており、
前記潜熱の出入り温度が０℃以下である請求項７に記載の保温装置。
【請求項９】
前記板状部材は、前記熱源体の各面と前記板状部材との間の最大距離（Ｄｍ）が前記熱源体の表面における前記気体の対流が抑制される所定の距離以下となるように設けられている請求項６ないし８のいずれか１つに記載の保温装置。
【請求項１０】
前記熱源体の各面と前記板状部材との間の最大距離（Ｄｍａ１、Ｄｍｃ１）が、前記板状部材と前記ケースとの間の最大距離（Ｄｍａ２、Ｄｍｃ２）よりも短い請求項７または８に記載の保温装置。
【請求項１１】
前記放熱量低減部は、前記空間における熱の輻射を抑制する熱輻射抑制部（６７）を含む請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の保温装置。
【請求項１２】
前記熱源体と前記ケースとの間には、前記熱源体からの熱輻射を遮蔽する遮蔽板（６７）が設けられており、
前記熱輻射抑制部は、前記遮蔽板を含む請求項１１に記載の保温装置。
【請求項１３】
前記放熱量低減部は、前記熱源体から前記ケースへの熱伝導を抑制する熱伝導抑制部（６８）を含む請求項１ないし１２のいずれか１つに記載の保温装置。
【請求項１４】
前記空間には、希ガスを含む気体が封入された封入部（６８）が設けられており、
前記封入部に封入された前記気体中の前記希ガスの濃度は、空気中の前記希ガスの濃度よりも高く、
前記熱伝導抑制部は、前記封入部を含む請求項１３に記載の保温装置。
【請求項１５】
前記熱源体の外側には、前記熱源体を冷却する冷却部（６２）が設けられている請求項１ないし１４のいずれか１つに記載の保温装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱源体を保温する保温装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１には、冬季のバッテリの冷却を防止するバッテリ用保温材が記載されている。この特許文献１では、蓄熱性粒子を分散させた基材を、バッテリを包み込むような形状に成形して用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３０７７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１のバッテリ用保温材では、蓄熱性粒子を分散させた基材から熱が外部に逃げてしまうため、バッテリの保温性が悪くなるという問題がある。
【０００５】
本発明は上記点に鑑みて、熱源体の保温性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、熱源体（５０、５１）と、熱源体との間に空間が形成されるように熱源体を固定し収容するケース（６１）と、熱源体から空間を介してケースに放出される熱量を低減する放熱量低減部（６７、６８）と、を備える。
【０００７】
これによれば、放熱量低減部（６７、６８）を設けることで、熱源体（５０）から空間を介してケース（６１）に放出される熱量が低減される。このため、熱源体（５０）の断熱性を高めることができるので、熱源体（５０）の保温性を向上させることができる。
【０００８】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態における車両用電池温調装置を示す全体構成図である。
【図２】第１実施形態における電池パックを示す概略断面図である。
【図３】空気層における厚さと熱抵抗との関係を示すグラフである。
【図４】第１実施形態における電気回路を示す回路図である。
【図５】第１実施形態における車両停止後の経過時間と電池平均温度との関係を示すグラフである。
【図６】第１実施形態と比較例とで、電池の暖機に必要な熱量を比較したグラフである。
【図７】リチウムイオン電池における電池温度と電池出力および内部抵抗との関係を示すグラフである。
【図８】第２実施形態における電池パックを示す概略断面図である。
【図９】第３実施形態における電池モジュールを示す斜視図である。
【図１０】第３実施形態における電池モジュールを示す分解斜視図である。
【図１１】第４実施形態における電池パックを示す概略断面図である。
【図１２】第５実施形態における電池パック内の電池モジュールおよび蓄熱材の配置を説明するための説明図である。
【図１３】第６実施形態における電池パック内の電池モジュールおよび蓄熱材の配置を説明するための説明図である。
【図１４】第７実施形態における電池パックを示す概略断面図である。
【図１５】第８実施形態における電池パックを示す概略断面図である。
【図１６】第９実施形態における電池パックを示す概略断面図である。
【図１７】他の実施形態（５）における温水タンクの構成を説明するための説明図である。
【図１８】他の実施形態（５）における触媒装置の構成を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１１】
（第１実施形態）
以下、本発明の保温装置を適用した最も好適な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態は、車両用電池温調装置に搭載される電池パックに、本発明を適用したものである。
【００１２】
図１に示す車両用電池温調装置１は、車両に搭載された電池４１、４２を適切な温度に調整する電池温調装置である。車両用電池温調装置１は、車室内空間を適切な温度に調整する空調装置でもある。本実施形態では、車両用電池温調装置１は、走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得る電気自動車に搭載されている。なお、車両用電池温調装置１は、エンジン（換言すれば内燃機関）および走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得るハイブリッド自動車に搭載されていてもよい。
【００１３】
本実施形態の電気自動車は、車両停車時に外部電源（換言すれば商用電源）から供給された電力を、車両に搭載された電池４１、４２に充電可能となっている。電池４１、４２としては、例えばリチウムイオン電池を用いることができる。
【００１４】
電池に蓄えられた電力は、走行用電動モータのみならず、車両用電池温調装置１を構成する電動式構成機器をはじめとする各種車載機器に供給される。
【００１５】
車両用電池温調装置１は、冷凍サイクル装置１０を有している。冷凍サイクル装置１０は、圧縮機１１、凝縮器１２、膨張弁１３、空気冷却用蒸発器１４、定圧弁１５および冷却水冷却用蒸発器１６を備える蒸気圧縮式冷凍機である。本実施形態の冷凍サイクル装置１０では、冷媒としてフロン系冷媒を用いており、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成している。
【００１６】
圧縮機１１は、電池から供給される電力によって駆動される電動圧縮機であり、冷凍サイクル装置１０の冷媒を吸入して圧縮して吐出する。
【００１７】
凝縮器１２は、圧縮機１１から吐出された高圧側冷媒と高温冷却水回路２０の冷却水とを熱交換させることによって高圧側冷媒を凝縮させる高圧側熱交換器である。
【００１８】
高温冷却水回路２０の冷却水は、熱媒体としての流体である。高温冷却水回路２０の冷却水は高温熱媒体である。本実施形態では、高温冷却水回路２０の冷却水として、少なくともエチレングリコール、ジメチルポリシロキサンもしくはナノ流体を含む液体、または不凍液体が用いられている。高温冷却水回路２０は、高温の熱媒体が循環する高温熱媒体回路である。
【００１９】
膨張弁１３は、凝縮器１２から流出した液相冷媒を減圧膨張させる減圧部である。膨張弁１３は、機械式の温度式膨張弁である。機械式膨張弁は、感温部を有し、ダイヤフラム等の機械的機構によって弁体を駆動する温度式膨張弁である。
【００２０】
空気冷却用蒸発器１４は、膨張弁１３から流出した冷媒と車室内へ送風される空気とを熱交換させて車室内へ送風される空気を冷却する冷媒空気熱交換器である。空気冷却用蒸発器１４では、冷媒が車室内へ送風される空気から吸熱する。
【００２１】
定圧弁１５は、空気冷却用蒸発器１４の出口側における冷媒の圧力を所定値に維持する圧力調整部（換言すれば圧力調整用減圧部）である。
【００２２】
定圧弁１５は、機械式の可変絞り機構で構成されている。具体的には、定圧弁１５は、空気冷却用蒸発器１４の出口側における冷媒の圧力が所定値を下回ると冷媒通路の通路面積（すなわち絞り開度）を減少させ、空気冷却用蒸発器１４の出口側における冷媒の圧力が所定値を超えると冷媒通路の通路面積（すなわち絞り開度）を増加させる。
【００２３】
サイクルを循環する循環冷媒流量の変動が少ない場合等には、定圧弁１５に代えて、オリフィス、キャピラリチューブ等からなる固定絞りを採用してもよい。
【００２４】
冷却水冷却用蒸発器１６は、冷媒の流れにおいて、空気冷却用蒸発器１４および定圧弁１５と並列に配置されている。
【００２５】
冷却水冷却用蒸発器１６は、膨張弁１３を流出した低圧冷媒と低温冷却水回路３０の冷却水とを熱交換させることによって低圧冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器である。冷却水冷却用蒸発器１６で蒸発した気相冷媒は圧縮機１１に吸入されて圧縮される。
【００２６】
低温冷却水回路３０の冷却水は、熱媒体としての流体である。低温冷却水回路３０の冷却水は低温熱媒体である。本実施形態では、低温冷却水回路３０の冷却水として、少なくともエチレングリコール、ジメチルポリシロキサンもしくはナノ流体を含む液体、または不凍液体が用いられている。低温冷却水回路３０は、低温の熱媒体が循環する低温熱媒体回路である。
【００２７】
高温冷却水回路２０は、高温側循環流路２０ａを有している。高温側循環流路２０ａは、高温側冷却水が循環する冷却水流路である。
【００２８】
高温側循環流路２０ａには、高温側ポンプ２１、ヒータコア２２、凝縮器１２および高温側ラジエータ２４が配置されている。
【００２９】
高温側ポンプ２１は、冷却水を吸入して吐出する熱媒体ポンプである。高温側ポンプ２１は電動式のポンプである。高温側ポンプ２１は、高温冷却水回路２０を循環する冷却水の流量を調整する高温側流量調整部である。
【００３０】
ヒータコア２２は、高温冷却水回路２０の冷却水と車室内へ送風される空気とを熱交換させて車室内へ送風される空気を加熱する空気加熱用熱交換器である。ヒータコア２２では、冷却水が車室内へ送風される空気に放熱する。
【００３１】
空気冷却用蒸発器１４およびヒータコア２２は、図示しない空調ケーシングに収容されている。ヒータコア２２は、空調ケーシング内の空気通路において、空気冷却用蒸発器１４の空気流れ下流側に配置されている。空調ケーシングには内気および外気が切り替え導入されるようになっている。空調ケーシングに導入された内気および外気は、図示しない送風機によって空気冷却用蒸発器１４およびヒータコア２２に送風される。
【００３２】
空調ケーシング内の空気通路において空気冷却用蒸発器１４とヒータコア２２との間には、図示しないエアミックスドアが配置されている。エアミックスドアは、空気冷却用蒸発器１４を通過した冷風のうちヒータコア２２に流入する冷風と、ヒータコア２２をバイパスして流れる冷風との風量割合を調整する。
【００３３】
エアミックスドアによって温度調整された空調風は、空調ケーシングに形成された図示しない吹出口から車室内へ吹き出される。
【００３４】
高温側ラジエータ２４は、高温冷却水回路２０の冷却水と外気とを熱交換させる高温熱媒体外気熱交換器である。
【００３５】
低温冷却水回路３０は、低温側循環流路３０ａを有している。低温側循環流路３０ａは、低温側冷却水が循環する流路である。
【００３６】
低温側循環流路３０ａには、低温側ポンプ３１、冷却水冷却用蒸発器１６、低温側電気ヒータ３２、インバータ３３、モータジェネレータ３４および低温側ラジエータ３５が配置されている。
【００３７】
低温側ポンプ３１は、冷却水を吸入して吐出する熱媒体ポンプである。低温側ポンプ３１は電動式のポンプである。
【００３８】
低温側電気ヒータ３２は、電力が供給されることによって発熱し、低温冷却水回路３０の冷却水を加熱する補助加熱器である。
【００３９】
インバータ３３は、第１電池４１および第２電池４２から供給された直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータ３４に出力する。第１電池４１および第２電池４２はそれぞれ、複数個の電池セルで構成されている組電池である。
【００４０】
モータジェネレータ３４は、インバータ３３から出力された電力を利用して走行用駆動力を発生するとともに、減速中や降坂中に回生電力を発生させる。インバータ３３およびモータジェネレータ３４は、低温冷却水回路３０の冷却水によって、充分な性能を発揮できる適正な温度帯の範囲内に温度調整される。
【００４１】
低温側ラジエータ３５は、低温冷却水回路３０の冷却水と外気とを熱交換させる低温熱媒体外気熱交換器である。低温側ラジエータ３５は、低温冷却水回路３０の冷却水が熱交換する熱交換部である。
【００４２】
高温側ラジエータ２４および低温側ラジエータ３５には、図示しない室外送風機によって外気が送風される。
【００４３】
第１電池４１は、低温側循環流路３０ａに配置されている。低温側循環流路３０ａを流れる冷却水によって第１電池４１の温度が調整される。低温側循環流路３０ａは、第１電池４１を冷却水によって温度調整する温度調整部である。低温側循環流路３０ａは、第１電池４１を冷却水によって冷却する冷却部である。第２電池４２は、低温側循環流路３０ａに配置されていない。
【００４４】
第１電池４１は、複数の電池モジュール５０を備えている。各電池モジュール５０は、直方体状の電池セル（図示せず）を複数積層した積層体で構成されている。電池モジュール５０は、充放電に伴い熱を発生させる熱源体である。
【００４５】
電池モジュール５０の各電池セルは、充放電可能な二次電池（本実施形態ではリチウムイオン電池）である。この種の電池は、低温になると化学反応が進みにくく充放電に関して充分な性能を発揮することができない。一方、この種の電池は、高温になると劣化が進行しやすい。したがって、各電池セルの温度は、充分な性能を発揮できる適正な温度帯（例えば、１０℃以上かつ４０℃以下）の範囲内に温度調整されている必要がある。
【００４６】
電池モジュール５０は、ケース６１に収容されて電池パック６０を構成している。本実施形態では、１つのケース６１内に１つの電池モジュール５０が収容されている。以下、本実施形態における電池パック６０を図２に基づいて説明する。
【００４７】
なお、以下の各図における上下、左右、前後を示す矢印は、実施形態における各構成の位置関係の理解を容易にするために、三次元空間の直交座標系（例えば、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）に対応する基準として例示したものである。したがって、本発明に係る電池パック６０および電池モジュール５０の姿勢等は、各図に示す状態に限定されるものではなく、適宜変更可能である。
【００４８】
図２に示すように、ケース６１は、電池モジュール５０との間に空間が形成されるように電池モジュール５０を固定し収容する収容部である。ケース６１の具体的材質としては、樹脂、アルミニウム、ステンレス、鉄、銅等が用いられる。また、輻射を考慮すると、ケース６１の材質としては、アルミニウムメッキを施した樹脂が最も好適である。
【００４９】
ケース６１は、本体部６１１および蓋部材６１２を組み合わせることにより構成されている。本体部６１１は、上方側に開口部を有する箱状に形成されている。蓋部材６１２は、本体部６１１の開口部を閉塞するように形成されている。
【００５０】
電池モジュール５０の外側には、冷却器６２が設けられている。本実施形態では、冷却器６２は、電池モジュール５０の下方側に設けられている。冷却器６２は、低温側循環流路３０ａを循環する冷却水が流れるように構成されている。冷却器６２は、冷却水により電池モジュール５０（すなわち第１電池４１）を冷却する冷却部である。
【００５１】
電池モジュール５０および冷却器６２の左右面には、それぞれ、電池モジュール５０および冷却器６２を保持する平板状のエンドプレート６３が設けられている。
【００５２】
電池モジュール５０の外側には、蓄熱材６４が設けられている。より詳細には、電池モジュール５０の上面および前後面、冷却器６２の下面、およびエンドプレート６３の外面（すなわち、電池モジュール５０および冷却器６２と反対側の面）には、蓄熱材６４が設けられている。
【００５３】
電池モジュール５０の各面（すなわち、上下面、左右面および前後面）は、蓄熱材６４に覆われている。換言すると、電池モジュール５０の全面は、蓄熱材６４に覆われている。
【００５４】
蓄熱材６４は、相変化に伴う潜熱の出入りを利用して蓄熱または放熱を行う潜熱蓄熱材である。本実施形態では、蓄熱材６４として、マイクロカプセル潜熱蓄熱材を含有した樹脂蓄熱材を用いている。なお、マイクロカプセル潜熱蓄熱材は、潜熱蓄熱材がマイクロカプセル内に封入された蓄熱材である。
【００５５】
潜熱蓄熱材としては、潜熱の出入り温度が０℃以下の潜熱蓄熱材を採用することができる。具体的には、潜熱蓄熱材として、例えば、パラフィン系炭化水素、水和物系、金属系、水系の潜熱蓄熱材を採用することができる。
【００５６】
ところで、電池モジュール５０の各面とケース６１との間には、空間が形成されている。具体的には、電池モジュール５０の全面を覆っている蓄熱材６４の表面とケース６１の内壁面との間には、空間が形成されている。この空間には、気体としての空気が存在している。なお、この空間の一部に、断熱材が設けられてもよい。
【００５７】
電池モジュール５０の各面とケース６１との間の最大距離は、電池モジュール５０の表面における空気の対流が抑制される所定の距離以下となるように設定されている。換言すると、電池モジュール５０の各面と、ケース６１における当該各面に対向する内壁面との間の最大距離は、それぞれ、電池モジュール５０の表面における空気の対流が抑制される所定の距離以下となるように設定されている。
【００５８】
以下、電池モジュール５０の表面における空気の対流が抑制される所定の距離を、対流抑制距離という。
【００５９】
本実施形態では、電池モジュール５０の全面が蓄熱材６４に覆われているので、電池モジュール５０の各面を覆っている各蓄熱材６４の表面と、ケース６１のうち当該蓄熱材６４の表面に対向する内壁面との間の最大距離Ｄｍが、対流抑制距離以下となるように設定されている。
【００６０】
ここで、空気層における厚さと熱抵抗との関係を図３に示す。図３に示すように、密閉されていない一般室内では、空気層の厚さが２ｃｍ以上の場合、空気層の熱抵抗はほぼ一定となる。このため、上述の対流抑制距離として、例えば１．５ｃｍを採用することができる。
【００６１】
したがって、電池モジュール５０の各面と、ケース６１における当該各面に対向する内壁面との間の最大距離は、それぞれ、１．５ｃｍ以下に設定されている。本実施形態では、電池モジュール５０の各面を覆っている各蓄熱材６４の表面と、ケース６１における当該各蓄熱材６４の表面に対向する内壁面との間の最大距離Ｄｍが、それぞれ、１．５ｃｍ以下に設定されている。
【００６２】
以下、電池モジュール５０の上面を覆う蓄熱材６４の表面と、ケース６１における当該蓄熱材６４の表面と対向する内壁面との最大距離Ｄｍを、上方最大距離Ｄｍａという。冷却器６２の下面を覆う蓄熱材６４の表面と、ケース６１における当該蓄熱材６４の表面と対向する内壁面との最大距離Ｄｍを、下方最大距離Ｄｍｂという。
【００６３】
また、エンドプレート６３における、電池モジュール５０との接合面と反対側の面を側面６３ａという。そして、エンドプレート６３の側面６３ａから、ケース６１における当該側面６３ａに対向する面との最大距離Ｄｍを、側方最大距離Ｄｍｃという。
【００６４】
本実施形態では、上方最大距離Ｄｍａ、下方最大距離Ｄｍｂおよび側方最大距離Ｄｍｃは、互いに同じ長さに設定されている。
【００６５】
図２に戻り、ケース６１内には、蓄熱材６４に覆われた電池モジュール５０をケース６１の下方側の内壁面から間隔を空けた状態で固定するための接続部６５が設けられている。本実施形態の接続部６５は、ケース６１の下方側の内壁面から電池モジュール５０側に向かって延びる棒状に形成されている。
【００６６】
ここで、蓄熱材６４の厚み寸法をｔｔｓという。また、蓄熱材６４と、当該蓄熱材６４に対向するケース６１との隙間寸法をｔａｉｒという。本実施形態では、蓄熱材６４の厚み寸法ｔｔｓを、蓄熱材６４とケース６１との隙間寸法ｔａｉｒの１／３以下としている。また、蓄熱材６４の厚み寸法ｔｔｓを１ｍｍとしてもよい。
【００６７】
図４に示すように、第１電池４１からインバータ３３およびモータジェネレータ３４への電力の供給は、第１スイッチ４７ａによって断続されるようになっている。第２電池４２からインバータ３３およびモータジェネレータ３４への電力の供給は、第２スイッチ４８ａによって断続されるようになっている。第１スイッチ４７ａおよび第２スイッチ４８ａの切り替えにより、第１電池４１および第２電池４２を任意に放電させることができる。
【００６８】
第２電池４２の各電池セルの電池容量は、第１電池４１の各電池セルの電池容量よりも小さくなっている。第２電池４２の各電池セルの個数は、第１電池４１の各電池セルの個数と同じになっている。したがって、第２電池４２の電池容量は、第１電池４１の電池容量よりも小さくなっている。
【００６９】
第１電池４１、第２電池４２、インバータ３３およびモータジェネレータ３４を有する電気回路７０には、ＤＣインレット７１、充電器７２およびＤＣＤＣコンバータ７３等が設けられている。
【００７０】
ＤＣインレット７１は、ＤＣ充電スタンド７４で第１電池４１、第２電池４２を充電する際に、ＤＣ充電スタンド７４のプラグに接続される。充電器７２のプラグは、家庭用電力で第１電池４１、第２電池４２を充電する際に、家庭用コンセント７５に接続される。ＤＣＤＣコンバータ７３は、第１電池４１および第２電池４２から供給される電力の電圧を１２Ｖに変換して、車両に搭載された補機７６に供給する。
【００７１】
図５は、車両停止後の経過時間と電池平均温度との関係を示すグラフである。比較例では、電池に蓄熱材が設けられておらず、電池モジュール５０の各面とケース６１との間に空間が形成されていない。本実施形態では、比較例と比較して、経過時間に対する温度低下量を小さく抑えることができる。
【００７２】
図６は、本実施形態と比較例とで、電池の暖機に必要な熱量を比較したグラフである。本実施形態では、比較例と比較して、電池の暖機に必要な熱量を小さく抑えることができる。
【００７３】
図７は、リチウムイオン電池における電池温度と電池出力および内部抵抗との関係を示すグラフである。リチウムイオン電池の特性として、低温域では小容量電池にて高出力が得られ、中間温度域では大容量電池にて高出力が得られる。高温域では電池の寿命が低下してしまう。
【００７４】
本実施形態では、このようなリチウムイオン電池の特性に鑑みて、環境温度、電池温度および電池残量に応じた電池作動を行うので、小容量電池を無駄なく年中使用可能となる。
【００７５】
以上説明したように、本実施形態では、電池モジュール５０の各面とケース６１との間に空間を形成するとともに、当該空間に気体として空気を存在させている。
【００７６】
さらに、電池モジュール５０の各面とケース６１との間の最大距離Ｄｍを、対流抑制距離以下となるように設定している。具体的には、電池モジュール５０の各面を覆っている蓄熱材６４の表面と、ケース６１における当該蓄熱材６４の表面と対向する内壁面との間の最大距離Ｄｍを、対流抑制距離（例えば１．５ｃｍ）以下となるように設定している。
【００７７】
これにより、電池モジュール５０の各面とケース６１との間に形成された空間によって、電池モジュール５０の表面における空気の対流を抑制し、電池モジュール５０から空間を介してケース６１に放出される熱量を低減することができる。このため、熱源体である電池モジュール５０の断熱性を高めることができるので、電池モジュール５０の保温性を向上させることが可能となる。
【００７８】
したがって、本実施形態における電池モジュール５０の各面とケース６１との間に形成された空間が、本発明の対流抑制部および放熱量低減部を構成している。そして、当該空間を形成する空間形成部であるケース６１は、本発明の対流抑制部および放熱量低減部を形成する部材である。
【００７９】
上述したように、本実施形態では、電池モジュール５０の外側に、蓄熱材６４を設けている。これによれば、電池モジュール５０で発生した熱を蓄熱材６４に蓄えることができる。そして、外気温（すなわち環境温度）が低下した際には、電池モジュール５０に対して蓄熱材６４に蓄えた熱を放出することにより、電池モジュール５０の温度低下を抑制することができる。これにより、電池モジュール５０の保温性を向上させることができる。
【００８０】
さらに、本実施形態では、蓄熱材６４として潜熱蓄熱材を用いている。これによれば、環境温度が潜熱蓄熱材の融点より高い場合、蓄熱材６４において蓄熱は行われないため、夏季等の高外気温時においても本実施形態の電池パック６０をそのまま使用することが可能となる。
【００８１】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図８に基づいて説明する。本第２実施形態では、上記第１実施形態に対して、電池モジュール５０周辺の構成を変更している。具体的には、蓄熱材６４および接続部６５を廃止して、電池モジュール５０をケース６０の下方面に配置している。
【００８２】
図８に示すように、エンドプレート６３の下端部は、冷却器６２の下端面より下方側に突出している。エンドプレート６３の下端部は、ケース６１の下方側の内壁面に接続されている。そして、冷却器６２の下面とケース６１との間には、空間が形成されている。
【００８３】
本実施形態において、電池モジュール５０の上面と、ケース６１における当該上面に対向する内壁面との最大距離を、上方最大距離Ｄｍａという。冷却器６２の下面と、ケース６１における当該下面に対向する内壁面との最大距離を、下方最大距離Ｄｍｂという。エンドプレート６３の側面６３ａから、ケース６１における当該側面６３ａに対向する面との最大距離を、側方最大距離Ｄｍｃという。
【００８４】
上方最大距離Ｄｍａ、下方最大距離Ｄｍｂ、側方最大距離Ｄｍｃは、それぞれ、対流抑制距離以下となるように設定されている。さらに、本実施形態では、上方最大距離Ｄｍａは側方最大距離Ｄｍｃより長く、かつ、下方最大距離Ｄｍｂは側方最大距離Ｄｍｃより短く設定されている。
【００８５】
その他の電池パック６０の構成は、第１実施形態と同様である。したがって、本実施形態の電池パック６０においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８６】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図９および図１０に基づいて説明する。本第３実施形態では、上記第１実施形態に対して、電池モジュール５０の構成を変更している。具体的には、電池モジュール５０の外側を覆う蓄熱材６４を廃止して、電池モジュール５０の構成部材の一部である絶縁板５３を蓄熱材で構成している。
【００８７】
図９および図１０に示すように、電池モジュール５０は、電池セル５１、枠体５２および絶縁板５３等を備えている。
【００８８】
電池セル５１は、充放電に伴い熱を発生させる熱源体である。電池セル５１は、前後方向に複数積層されて積層体５１０を構成している。
【００８９】
枠体５２は、金属により構成されている。枠体５２は、電池セル５１の積層体５１０における左右面および前後面を覆うような四角筒状に形成されている。枠体５２の上面および下面には、開口部（図示せず）が形成されている。
【００９０】
より詳細には、枠体５２は、２つの第１金属部材５２１、および２つの第２金属部材５２２を組み合わせて形成されている。
【００９１】
第１金属部材５２１は、長方形状の板状部材である。第１金属部材５２１は、電池セル５１の積層体５１０における前面および後面を覆うように形成されている。
【００９２】
第２金属部材５２２は、上下方向に垂直な断面がコの字状（換言すると、バスタブ状）に形成されている。第２金属部材５２２は、電池セル５１の積層体５１０を左側面および右側面から覆うように形成されている。
【００９３】
第１金属部材５２１および第２金属部材５２２は、ネジ等の締結部材で一体に結合されている。
【００９４】
絶縁板５３は、電池セル５１の積層体５１０とケース６１との間に設けられた絶縁部材である。本実施形態では、絶縁板５３は、マイクロカプセル蓄熱材を含有した樹脂蓄熱材で構成されている。このため、絶縁板５３は、少なくとも一部に蓄熱材を有している。つまり、絶縁板５３は、蓄熱機能を有している。
【００９５】
マイクロカプセル蓄熱材としては、上記第１実施形態と同様のマイクロカプセル潜熱蓄熱材を採用することができる。
【００９６】
より詳細には、絶縁板５３は、長方形の板状に形成されている。絶縁板５３は、電池セル５１の積層体５１０における各面（すなわち、上下面、左右面および前後面）を覆うように１枚ずつ配置されている。
【００９７】
本実施形態では、絶縁板５３として、２枚の第１絶縁板５３１、２枚の第２絶縁板５３２、および２枚の第３絶縁板５３３が設けられている。第１絶縁板５３１は、電池セル５１の積層体５１０における前面および後面をそれぞれ覆うように配置されている。第２絶縁板５３２は、電池セル５１の積層体５１０における左面および右面をそれぞれ覆うように配置されている。第３絶縁板５３３は、電池セル５１の積層体５１０における上面および下面をそれぞれ覆うように配置されている。
【００９８】
第１絶縁板５３１および第２絶縁板５３２は、枠体５２の内側に配置されている。すなわち、第１絶縁板５３１および第２絶縁板５３２は、電池セル５１の積層体５１０と枠体５２との間に配置されている。これにより、電池セル５１と枠体５２との間が絶縁されている。
【００９９】
第３絶縁板５３３は、枠体５２の上面および下面に形成された開口部を塞ぐように配置されている。
【０１００】
上述したように、本実施形態では、電池モジュール５０の構成部材の一部である絶縁板５３を蓄熱材で構成している。これによれば、電池モジュール５０の外側に蓄熱材を別途設ける必要がないため、部品点数の増加を招くことがない。したがって、製造コストを低減しつつ、電池モジュール５０の保温性を向上させることができる。
【０１０１】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図１１に基づいて説明する。本第４実施形態では、上記第１実施形態に対して、電池モジュール５０周辺の構成を変更している。具体的には、電池モジュール５０の下方側の蓄熱材６４および接続部６５を廃止して、電池モジュール５０をケース６０の下方面に配置している。
【０１０２】
図８に示すように、エンドプレート６３の下端部は、冷却器６２の下端面より下方側に突出している。エンドプレート６３の下端部は、ケース６１の下方側の内壁面に接続されている。そして、冷却器６２の下面とケース６１との間には、空間が形成されている。
【０１０３】
本実施形態において、冷却器６２の下面と、ケース６１における当該下面に対向する内壁面との最大距離を、下方最大距離Ｄｍｂという。そして、上方最大距離Ｄｍａ、下方最大距離Ｄｍｂ、側方最大距離Ｄｍｃは、それぞれ、対流抑制距離以下となるように設定されている。さらに、本実施形態では、上方最大距離Ｄｍａおよび側方最大距離Ｄｍｃは互いに同じ長さ、かつ、下方最大距離Ｄｍｂは上方最大距離Ｄｍａおよび側方最大距離Ｄｍｃより短く設定されている。
【０１０４】
その他の電池パック６０の構成は、第１実施形態と同様である。したがって、本実施形態の電池パック６０においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０５】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について図１２に基づいて説明する。本第５実施形態では、上記第１実施形態に対して、ケース６１内の構成を変更している。
【０１０６】
図１２に示すように、本実施形態では、ケース６１内に、複数（本例では８個）の電池モジュール５０が収容されている。複数の電池モジュール５０の全てを覆うように、蓄熱材６４が配置されている。また、蓄熱材６４の各面と、ケース６１における当該蓄熱材６４の各面に対向する内壁面との最大距離Ｄｍは、それぞれ、対流抑制距離以下となるように設定されている。
【０１０７】
その他の電池パック６０の構成は、第１実施形態と同様である。したがって、本実施形態の電池パック６０においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０８】
また、上述のように、本実施形態では、１つのケース６１において、複数の電池モジュール５０の全てを覆うように蓄熱材６４を配置している。このため、各電池モジュール５０を１つずつ覆うように蓄熱材６４を配置する場合と比較して、蓄熱材６４の点数を削減することができる。したがって、部品点数の増加を抑制しつつ、複数の電池モジュール５０の保温性を向上させることができる。
【０１０９】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について図１３に基づいて説明する。本第６実施形態では、上記第５実施形態に対して、蓄熱材６４の配置を変更している。
【０１１０】
図１３に示すように、本実施形態では、複数（本例では２つ）の電池モジュール５０を一組として、当該一組の電池モジュール５０をまとめて覆うように蓄熱材６４が配置されている。このため、ケース６１内には、蓄熱材６４で覆われた一組の電池モジュール５０が、複数組（本例では４組）配置されている。すなわち、ケース内６１には、一組の電池モジュール５０を覆うように構成された蓄熱材６４が複数配置されている。
【０１１１】
複数配置された蓄熱材６４のうち、ケース６１と対向する各面と、当該ケース６１の内壁面との最大距離Ｄｍは、それぞれ、対流抑制距離以下となるように設定されている。
【０１１２】
その他の電池パック６０の構成は、第５実施形態と同様である。したがって、本実施形態の電池パック６０においても、第５実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１１３】
（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態について図１４に基づいて説明する。本第７実施形態では、上記第２実施形態に対して、ケース６１内の構成を変更している。具体的には、ケース６１内に板状部材６７を配置している。
【０１１４】
図１４に示すように、ケース６１内の空間には、少なくとも電池モジュール５０の表面と対向する板状部材６７が設けられている。板状部材６７は、電池モジュール５０の表面を覆うように配置されている。板状部材６７は、電池モジュール５０と接触しないように、電池モジュール５０との間に間隔を空けて配置されている。
【０１１５】
板状部材６７は、金属（本例ではアルミニウム）により構成されている。本実施形態では、板状部材６７は、ケース６１の一部と一体に形成されている。
【０１１６】
具体的には、板状部材６７は、電池モジュール５０の上方の表面と対向する上面部６７１と、エンドプレート６３の側面６３ａと対向する側面部６７２とを有している。
【０１１７】
本実施形態において、電池モジュール５０の上方の表面と板状部材６７の上面部６７１との最大距離を、上方第１最大距離Ｄｍａ１という。板状部材６７の上面部６７１とケース６１の蓋部６１２との最大距離を、上方第２最大距離Ｄｍａ２という。
【０１１８】
エンドプレート６３の側面６３ａと板状部材６７の側面部６７２との最大距離を、第１側方最大距離Ｄｍｃ１という。板状部材６７の側面部６７２と、当該側面部６７２に対向するケース６１の内壁面との最大距離を第２側方最大距離Ｄｍｃ２という。
【０１１９】
第１上方最大距離Ｄｍａ１、下方最大距離Ｄｍｂ、第１側方最大距離Ｄｍｃ１は、それぞれ、対流抑制距離以下となるように設定されている。さらに、本実施形態では、第１上方最大距離Ｄｍａ１は第１側方最大距離Ｄｍｃ１より長く、かつ、下方最大距離Ｄｍｂは第１側方最大距離Ｄｍｃ１より短く設定されている。
【０１２０】
第１上方最大距離Ｄｍａ１および第２上方最大距離Ｄｍａ２は、互いに同じ長さに設定されている。第１側方最大距離Ｄｍｃ１および第２側方最大距離Ｄｍｃ２は、互いに同じ長さに設定されている。
【０１２１】
上述のように、本実施形態では、ケース６１内の空間に、少なくとも電池モジュール５０の表面と対向する板状部材６７を設けている。これによれば、板状部材６７によって、電池モジュール５０の表面における空気の対流を抑制することができる。したがって、本実施形態の板状部材６７は、本発明の対流抑制部に相当している。
【０１２２】
さらに、ケース６１内の空間に板状部材６７を設けることにより、電池モジュール５０からの熱輻射を遮蔽することができる。すなわち、板状部材６７により、電池モジュール５０からの熱輻射を抑制することができる。したがって、本実施形態の板状部材６７は、本発明の遮蔽板および熱輻射抑制部に相当している。
【０１２３】
このように、板状部材６７により、電池モジュール５０の表面における空気の対流を抑制しつつ、電池モジュール５０からの熱輻射を抑制することで、電池モジュール５０から空間を介してケース６１に放出される熱量を確実に低減することができる。これにより、電池モジュール５０の断熱性をより高めることができるので、電池モジュール５０の保温性をより向上させることが可能となる。したがって、本実施形態の板状部材６７は、本発明の放熱量低減部に相当している。
【０１２４】
さらに、本実施形態では、ケース６１内の空間に板状部材６７を設けることにより、電池モジュール５０とケース６１との隙間を、板状部材６７により分断している。これにより、電池モジュール５０とケース６１との隙間が大きい電池パック６０においても、電池モジュール５０の表面と、当該表面に対向する板状部材６７との最大距離を対流抑制距離以下となるように設定することが可能となる。
【０１２５】
なお、電池モジュール５０の表面と、当該表面に対向する板状部材６７との最大距離を、０ｍｍとしてもよい。すなわち、電池モジュール５０と板状部材６７とが密着していてもよい。
【０１２６】
一方、板状部材６７と、ケース６１のうち当該板状部材６７に対向する内壁面との距離は、０ｍｍより大きく、対流抑制距離（本例では１．５ｃｍ）以下に設定されている。すなわち、板状部材６７とケース６１とは密着していない。
【０１２７】
（第８実施形態）
次に、本発明の第８実施形態について図１５に基づいて説明する。本第８実施形態では、上記第７実施形態に対して、板状部材６７の材質を変更している。
【０１２８】
図１４に示すように、本実施形態の板状部材６７は、マイクロカプセル蓄熱材を含有した樹脂蓄熱材で構成されている。このため、板状部材６７は、蓄熱機能を有している。マイクロカプセル蓄熱材としては、上記第１実施形態と同様のマイクロカプセル潜熱蓄熱材を採用することができる。
【０１２９】
本実施形態では、電池モジュール５０の各面と板状部材６７との間の最大距離が、板状部材６７とケース６１との間の最大距離よりも短く設定されている。すなわち、第１上方最大距離Ｄｍａ１は、第２上方最大距離Ｄｍａ２より短く設定されている。また、第１側方最大距離Ｄｍｃ１は、第２側方最大距離Ｄｍｃ２より短く設定されている。
【０１３０】
これによれば、蓄熱機能を有する板状部材６７と電池モジュール５０との距離が短くなるので、電池モジュール５０で発生した熱が板状部材６７に蓄熱しやすくなる。このため、電池パック６０における蓄熱性を向上させて、電池モジュール５０の保温性を向上させることができる。
【０１３１】
さらに、本実施形態では、第１上方最大距離Ｄｍａ１、下方最大距離Ｄｍｂおよび第１側方最大距離Ｄｍｃ１は、互いに同じ長さに設定されている。また、第２上方最大距離Ｄｍａ２は第２側方最大距離Ｄｍｃより長く、かつ、下方最大距離Ｄｍｂは第２側方最大距離Ｄｍｃ２より短く設定されている。
【０１３２】
その他の電池パック６０の構成は、第７実施形態と同様である。したがって、本実施形態の電池パック６０においても、第７実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１３３】
（第９実施形態）
次に、本発明の第９実施形態について図１６に基づいて説明する。本第９実施形態では、上記第２実施形態に対して、ケース６１内の構成を変更している。具体的には、ケース６１内に封入部６８を配置している。
【０１３４】
図１６に示すように、ケース６１内には、希ガスであるアルゴンガスを含む気体が封入された封入部６８が設けられている。封入部６８に封入された気体中のアルゴンガスの濃度は、空気中のアルゴンガスの濃度よりも高い。本実施形態では、封入部６８は、エンドプレート６３の側面６３ａとケース６１との間に配置されている。
【０１３５】
上述のように、ケース６１内に、希ガスであるアルゴンガスを含む気体が封入された封入部６８を設けることで、電池モジュール５０からケース６１への熱伝導を抑制することができる。これにより、電池モジュール５０から空間を介してケース６１に放出される熱量を低減することができるので、電池モジュール５０の断熱性を高めて、電池モジュール５０の保温性を向上させることが可能となる。したがって、本実施形態の封入部６８は、本発明における熱伝導抑制部および放熱量低減部に相当している。
【０１３６】
ここで、本実施形態の封入部６８に代えて真空断熱材を用いた断熱構造を比較例の断熱構造という。本実施形態では、比較例の断熱構造と比較して、製造コストを低減することができる。
【０１３７】
（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、例えば以下のように種々変形可能である。また、上記各実施形態に開示された手段は、実施可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。
【０１３８】
（１）上記第３実施形態では、絶縁板５３を、マイクロカプセル蓄熱材を含有した樹脂蓄熱材で構成した例について説明した。同様に、上記第８実施形態では、板状部材６７を、マイクロカプセル蓄熱材を含有した樹脂蓄熱材で構成した例について説明した。
【０１３９】
しかしながら、絶縁板５３および板状部材６７の材質は、樹脂蓄熱材に限定されない。例えば、絶縁板５３および板状部材６７を、ゴム蓄熱材（換言すると蓄熱性ゴム材料）で構成してもよい。
【０１４０】
（２）上記第７実施形態では、板状部材６７を金属により構成した例について説明したが、板状部材６７の材質はこれに限定されない。例えば、板状部材６７を、樹脂により構成してもよい。
【０１４１】
（３）上記第９実施形態では、封入部６８に封入される希ガスとして、アルゴンガスを採用した例について説明したが、当該希ガスはこれに限定されない。例えば、封入部６８に封入される希ガスとして、ネオンガス、クリプトンガス、キセノンガスを採用してもよい。なお、封入部６８における電池モジュール５０からケース６１への熱伝導抑制性能は、ネオンガス、アルゴンガス、クリプトンガス、キセノンガスの順に高くなる。
【０１４２】
（４）上記実施形態では、電池モジュール５０の下方側に、冷却器６２を設けた例について説明したが、電池モジュール５０の下方側の構成はこれに限定されない。例えば、電池モジュール５０の下方に、電池モジュール５０を加熱するヒータを設けてもよいし、冷却器６２およびヒータの双方を設けてもよい。また、冷却器５０を廃止してもよい。
【０１４３】
（５）上記実施形態では、本発明に係る保温装置を、車両用電池温調装置１に搭載される電池パック６０に適用した例について説明したが、保温装置の適用はこれに限定されない。
【０１４４】
例えば、図１７に示すように、本発明に係る保温装置を、温水Ｗ１を貯留する温水タンク５０１に適用してもよい。この場合、温水タンク５０１に貯留される温水Ｗ１が、本発明の熱源体に相当している。
【０１４５】
また、図１８に示すように、本発明に係る保温装置を、触媒５０２が担持された触媒装置５０３に適用してもよい。具体的には、触媒装置５０３は、内燃機関（図示せず）の排気が流通する排気配管５０４に配置されている。この場合、触媒５０２が、本発明の熱源体に相当している。
【０１４６】
（６）上記第９実施形態では、封入部６８を、エンドプレート６３の側面６３ａとケース６１との間に配置した例について説明したが、封入部６８の配置はこれに限定されない。例えば、封入部６８を、電池モジュール５０の周囲に配置してもよい。
【０１４７】
（７）上記第９実施形態では、熱伝導抑制部として、希ガスを含む気体が封入された封入部６８を採用した例について説明したが、熱伝導抑制部はこれに限定されない。例えば、封入部６８の一部または全部を、真空断熱材に変更してもよい。これにより、断熱性能（すなわち熱伝導抑制性能）を向上させることができる。
【０１４８】
また、上記第９実施形態の封入部６８と真空断熱材とを併用することで、製造コストを低減しつつ、断熱性能を向上させることができる。
【０１４９】
例えば、電池モジュール５０の左右方向側面および下方面において、ケース６１との間の隙間を十分に確保することができない場合、当該隙間に真空断熱材を設け、他の広い隙間に封入部６８を設けてもよい。すなわち、電池モジュール５０の左右方向側面とケース６１との間、および電池モジュール５０の下方面とケース６１との間に真空断熱材を設け、電池モジュール５０の上方面とケース６１との間に封入部６８を設けてもよい。これによれば、電池モジュール５０とケース６１との隙間の全てに真空断熱材を設けた場合と比較して、製造コストを低減することができる。
【０１５０】
（８）上記実施形態では、熱源体として、電池モジュール５０または電池セル５１を採用した例について説明したが、熱源体はこれらに限定されない。例えば、熱源体として、電気エネルギによって発熱する機器であるインバータ、モータ、ＥＣＵ等を採用してもよい。
【符号の説明】
【０１５１】
５０  電池モジュール（熱源体）
６１  ケース
【図１】
2020017426.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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