(57)【要約】【課題】電池セルの電極タブをトリミングすることなく接合できる組電池及び組電池の製造方法を提供する。【解決手段】本発明に係る組電池１は、各々が電極タブ１２ｐ及び１２ｎを有する積層されている複数の電池セル１０と、積層されている電池セル１０を内部で支持し、電極タブ１２ｐ及び１２ｎを配列するケースと、配列した状態で互いに隣接する一対の電極タブ１２ｐ及び１２ｎを電気的に接続しているバスバ６０と、を備え、バスバ６０は、一対の電極タブ１２ｐ及び１２ｎの少なくとも一方が挿通されている貫通部６１を有する。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が電極タブを有する積層されている複数の電池セルと、
積層されている前記電池セルを内部で支持し、前記電極タブを配列するケースと、
配列した状態で互いに隣接する一対の前記電極タブを電気的に接続しているバスバと、
を備え、
前記バスバは、一対の前記電極タブの少なくとも一方が挿通されている貫通部を有する、
組電池。
【請求項２】
前記バスバは、一対の前記電極タブの一方が挿通されている貫通部を有し、
前記バスバの外面が他方と接触又は近接する、
請求項１に記載の組電池。
【請求項３】
前記バスバは、前記外面に凹設されている凹部をさらに有し、
前記凹部には、一対の前記電極タブの他方が配置されている、
請求項２に記載の組電池。
【請求項４】
前記バスバは、一対の前記電極タブの両方がそれぞれ挿通されている一対の貫通部を有する、
請求項１に記載の組電池。
【請求項５】
前記バスバは、プレス加工により成形されており、プレス加工によるダレが形成されている端面が前記ケース側に配置されるように一対の前記電極タブと嵌合する、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の組電池。
【請求項６】
前記バスバは、アルミニウム又は銅によって構成される、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の組電池。
【請求項７】
前記バスバの表面には、前記バスバと前記電極タブとを接合するレーザ溶接用のレーザ光を吸収するめっきが施されている、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の組電池。
【請求項８】
各々が電極タブを有する複数の電池セルを積層するステップと、
積層された前記電池セルをケースの内部で支持し、前記電極タブを配列するステップと、
配列した状態で互いに隣接する一対の前記電極タブの少なくとも一方を、バスバが有する貫通部に挿通するステップと、
積層方向に沿って前記電池セル又は前記電極タブを加圧するステップと、
一対の前記電極タブと前記バスバとを電気的に接続するステップと、
を含む、
組電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組電池及び組電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の電池セルを有する充放電可能な組電池が知られている。例えば、特許文献１には、積層されている複数の薄板状の電池セルにおいて、各電池セルの正極タブ及び負極タブが超音波溶接等によってバスバと接合される組電池が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４８７７３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の発明では、電極タブを超音波溶接によりバスバに接合する際に各層の電極タブが干渉することを防止するために、上下方向から見た平面視において電極タブが重畳しないように電極タブがトリミングされている。しかしながら、電池セルの電極タブをトリミングすると、残った電極タブの先端に電流が集中して発熱が大きくなり、電池セルの短寿命化に繋がる恐れがある。
【０００５】
このような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、電池セルの電極タブをトリミングすることなく接合できる組電池及び組電池の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明の一実施形態に係る組電池は、
各々が電極タブを有する積層されている複数の電池セルと、
積層されている前記電池セルを内部で支持し、前記電極タブを配列するケースと、
配列した状態で互いに隣接する一対の前記電極タブを電気的に接続しているバスバと、
を備え、
前記バスバは、一対の前記電極タブの少なくとも一方が挿通されている貫通部を有する。
【０００７】
上記課題を解決するために本発明の一実施形態に係る組電池の製造方法は、
各々が電極タブを有する複数の電池セルを積層するステップと、
積層された前記電池セルをケースの内部で支持し、前記電極タブを配列するステップと、
配列した状態で互いに隣接する一対の前記電極タブの少なくとも一方を、バスバが有する貫通部に挿通するステップと、
積層方向に沿って前記電池セル又は前記電極タブを加圧するステップと、
一対の前記電極タブと前記バスバとを電気的に接続するステップと、
を含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一実施形態に係る組電池及び組電池の製造方法によれば、電池セルの電極タブをトリミングすることなく接合できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る組電池の外観斜視図である。
【図２】図１に示す組電池の分解斜視図である。
【図３Ａ】図２の電池セルの上面図である。
【図３Ｂ】図２の電池セルの側面図である。
【図４Ａ】図２の拘束板の上面視による外観斜視図である。
【図４Ｂ】図４ＡのIV-IV矢線に沿う断面図である。
【図５Ａ】図２の第１ケースの正面図である。
【図５Ｂ】図５Ａの破線囲み部の拡大図である。
【図６】図２の組電池のバスバの正面図である。
【図７Ａ】組電池を組み立てる代表的な第１工程を示した模式図である。
【図７Ｂ】組電池を組み立てる代表的な第２工程を示した模式図である。
【図７Ｃ】組電池を組み立てる代表的な第３工程を示した模式図である。
【図７Ｄ】組電池を組み立てる代表的な第４工程を示した模式図である。
【図８Ａ】図７Ａの第２ケースの後面側の内部を模式的に示した拡大断面図である。
【図８Ｂ】図７Ｂの第２ケースの後面側の内部を模式的に示した拡大断面図である。
【図８Ｃ】図７Ｃの第２ケースの後面側の内部を模式的に示した拡大断面図である。
【図９】図７Ｃの工程におけるケースの内部を模式的に示した図である。
【図１０Ａ】図７Ｃの工程における一対の電極タブとバスバとの位置関係を正面視で示した模式図である。
【図１０Ｂ】図７Ｄの工程における一対の電極タブとバスバとの位置関係を正面視で示した模式図である。
【図１１】図７Ｃの工程における一対の電極タブとバスバとの位置関係を模式的に示した図８Ｃに対応する拡大断面図である。
【図１２Ａ】組電池を支持する筐体の上面視による断面斜視図である。
【図１２Ｂ】図１２ＡのXII-XII矢線に沿う断面図である。
【図１２Ｃ】図１２Ｂの破線囲み部の拡大図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る組電池のバスバの正面図である。
【図１４Ａ】一対の電極タブと図１３のバスバとの位置関係を示した、図１０Ａに対応する模式図である。
【図１４Ｂ】一対の電極タブと図１３のバスバとの位置関係を示した、図１０Ｂに対応する模式図である。
【図１５】一対の電極タブと図１３のバスバとの位置関係を模式的に示した図１１に対応する拡大断面図である。
【図１６】本発明の第３実施形態に係る組電池のバスバの正面図である。
【図１７Ａ】一対の電極タブと図１６のバスバとの位置関係を示した、図１０Ａに対応する模式図である。
【図１７Ｂ】一対の電極タブと図１６のバスバとの位置関係を示した、図１０Ｂに対応する模式図である。
【図１８】一対の電極タブと図１６のバスバとの位置関係を模式的に示した図１１に対応する拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら一実施形態について説明する。以下の説明中の前後、左右、及び上下の方向は、図中の矢印の方向を基準としている。以下では、一例として、複数の電池セル１０の積層方向は上下方向であるとして説明するが、これに限定されない。複数の電池セル１０の積層方向は、他の任意の方向であってもよい。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る組電池１の外観斜視図である。図２は、図１に示す組電池１の分解斜視図である。組電池１は、大きな構成要素として、６つの電池セル１０と、絶縁シート２０と、拘束板３０と、第１ケース４０と、第２ケース５０と、バスバ６０と、を有する。
【００１２】
図２に示すとおり、６つの電池セル１０は、上下方向に積層されている。以下では、積層されている６つの電池セル１０を、下方から上方に向けて、それぞれ電池セル１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、及び１０ｆとして表記する。各電池セルを区別しない場合、まとめて電池セル１０と表記する。電池セル１０は、上下方向に略平行な前面及び後面によりそれぞれ構成される２つの外面１１を有する。電池セル１０は、積層方向に垂直な方向、例えば前後方向に沿って、２つの外面１１から互いに反対方向に突出する１組の電極タブ１２ｐ及び１２ｎを有する。電池セル１０は、１組の電極タブ１２ｐ及び１２ｎが前後方向に沿って互い違いに配置された状態で積層されている。より具体的には、電池セル１０ａの電極タブ１２ｐは前側に配置され、電池セル１０ｂの電極タブ１２ｐは後側に配置されている。電池セル１０ｃ及び電池セル１０ｄの組、並びに電池セル１０ｅ及び電池セル１０ｆの組についても同様である。以下では、電極タブ１２ｐ及び１２ｎをそれぞれ区別しない場合、まとめて電極タブ１２と表記する。
【００１３】
絶縁シート２０は、ポリエチレン（ＰＥ：polyethylene）又はポリプロピレン（ＰＰ：polypropylene）樹脂等の電気絶縁性素材により略平板状に形成されている。絶縁シート２０は、積層されている電池セル１０のうち上端に位置する電池セル１０ｆの上面と接触するようにその上側に配置されている。絶縁シート２０は、組電池１の上面に取り付けられている拘束板３０と、組電池１内部の電池セル１０との電気的な絶縁を確保するために設けられている。
【００１４】
拘束板３０は、積層されている電池セル１０の上側に配置されている絶縁シート２０の上面に接触するように配置されている。拘束板３０は、係合した第１ケース４０及び第２ケース５０の上面にねじ止め等の任意の方法により固定されている。例えば、拘束板３０の四隅に貫設されている孔部３１が第１ケース４０の前端の左右両端部に設けられている２つのねじ孔４１及び第２ケース５０の後端の左右両端部に設けられている２つのねじ孔５１に合わせてねじ止めされている。これにより、拘束板３０は、係合した第１ケース４０及び第２ケース５０上に固定されている。拘束板３０は、電池セル１０の上面及び下面によって構成される積層方向に垂直な外面１３を拘束した状態で、電池セル１０を第１ケース４０及び第２ケース５０に挟持させる。この状態で、拘束板３０は、電池セル１０を支持する。
【００１５】
第１ケース４０及び第２ケース５０は、互いに係合した状態で、積層されている電池セル１０を内部で支持し、電極タブ１２を配列する。以下では、第１ケース４０及び第２ケース５０が係合している構成を単にケースと総称する。積層されている電池セル１０は、第１ケース４０の底面４０ａ及び第２ケース５０の底面５０ａに載置されている。ケースは、その上面に形成されている開口Ｏを有する。第１ケース４０及び第２ケース５０同士の接続面Ｓ１は、電池セル１０の外面１１と略平行である。より具体的には、接続面Ｓ１は、上下方向に平行である。このように、第１ケース４０及び第２ケース５０は、電池セル１０の電極タブ１２の突出方向に沿って係合又は分離する。
【００１６】
積層されている電池セル１０のうち互いに隣接する電池セル１０同士は、接着剤又は両面テープ等の粘着剤によって接着固定されていてもよい。例えば、電池セル１０の上面に接着剤を塗布する等の任意の方法により、互いに隣接する電池セル１０同士が接着固定されていてもよい。同様に、電池セル１０ｆ及び絶縁シート２０同士が粘着剤によって接着固定されていてもよい。絶縁シート２０及び拘束板３０同士も同様に、粘着剤によって接着固定されていてもよい。
【００１７】
図３Ａ及び図３Ｂは、図２の電池セル１０単体を示す図である。図３Ａは、電池セル１０の上面図である。図３Ｂは、電池セル１０の側面図である。図３Ａ及び図３Ｂは、一例として、図２における電池セル１０ｂを示す。他の電池セル１０についても、図３Ａ及び図３Ｂに示す電池セル１０ｂと同様に構成される。
【００１８】
電池セル１０は、上面視において略平板状に形成されている。電池セル１０の外装部材１４は、ラミネートフィルムによって構成される。外装部材１４の最外層は、電気絶縁性を確保するために樹脂によって構成される。外装部材１４の上下両面は、外面１３を構成する。外面１１の中央部から、電極タブ１２が突設されている。電極タブ１２は平板状に突設され、外方に向けて互いに反対方向に突出する。例えば、電極タブ１２ｐは、後方に向けて直線状に突出する。電極タブ１２ｎは、前方に向けて直線状に突出する。以下では、一例として電極タブ１２ｐを正極端子、電極タブ１２ｎを負極端子として説明するが、これに限定されない。電極タブ１２ｐ及び１２ｎは、正極及び負極の役割が逆になるように構成されてもよい。
【００１９】
図４Ａ及び図４Ｂは、図２の拘束板３０単体を示す図である。図４Ａは、拘束板３０の上面視による外観斜視図である。図４Ｂは、図４ＡのIV-IV矢線に沿う断面図である。
【００２０】
拘束板３０は、例えば任意の剛性の高い材料により構成される。拘束板３０は、例えば金属材のみによって構成される。拘束板３０の構成は、これに限定されない。拘束板３０は、表面にＰＥＴ樹脂等の電気絶縁性素材が付与されている金属材又は樹脂材によって構成されてもよい。拘束板３０は、略平板状に形成されている。拘束板３０は、略中央部に形成され、上下方向に沿って一段内方に凹む略矩形状の凹部３２を有する。４つの孔部３１は、凹部３２を囲む拘束板３０の外縁部の四隅からそれぞれ突設されている。凹部３２の表面は、一例として、拘束板３０の外縁部の表面と略平行になる平面である。組電池１は、凹部３２による下方への加圧によって、内部の電池セル１０を強固に固定する。
【００２１】
凹部３２の表面は、平面に限定されず、例えば、中央部に向かうにつれてさらに内方に突出する直線状又は曲線状の傾斜面であってもよい。凹部３２は、一段内方に凹まずに、拘束板３０の表面の外縁部から中央部に向かうにつれて内方に徐々に突出する直線状又は曲線状の傾斜面によって構成されてもよい。拘束板３０は、凹部３２に代えて、例えば中央部の下面に突設されている少なくとも１つのリブを有してもよい。
【００２２】
図５Ａは、図２の第１ケース４０の正面図である。図５Ｂは、図５Ａの破線囲み部の拡大図である。
【００２３】
第１ケース４０は、表面にＰＥＴ樹脂等の電気絶縁性素材が付与されている金属材又は樹脂材によって構成される。第１ケース４０は、任意の剛性の高い材料により構成されてもよい。第１ケース４０の前面中央部は、一段外方に突出するように形成されている。当該前面中央部には、前面を貫通する６つのスリット４２が、左右方向に沿って略直線状に延設されている。スリット４２は、電池セル１０の電極タブ１２が突出可能なように形成されている。６つのスリット４２は、各々の左右両端部位置を合わせた状態で、上下方向に沿って一列に配列されている。以下では、６つのスリット４２を、下方から上方に向けて、それぞれスリット４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅ、及び４２ｆとして表記する。各スリットを区別しない場合、まとめてスリット４２と表記する。
【００２４】
第１ケース４０と同様に、第２ケース５０は、表面にＰＥＴ樹脂等の電気絶縁性素材が付与されている金属材又は樹脂材によって構成される。第２ケース５０は、任意の剛性の高い材料により構成されてもよい。第２ケース５０は、例えば互いに係合する第１ケース４０と同一の材料によって形成されている。第２ケース５０の後面中央部は、一段外方に突出するように形成されている。当該後面中央部には、後面を貫通する６つのスリット５２が、左右方向に沿って略直線状に延設されている。スリット５２は、電池セル１０の電極タブ１２が突出可能なように形成されている。６つのスリット５２は、各々の左右両端部位置を合わせた状態で、上下方向に沿って一列に配列されている。以下では、６つのスリット５２を、下方から上方に向けて、それぞれスリット５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ、５２ｅ、及び５２ｆとして表記する。各スリットを区別しない場合、まとめてスリット５２と表記する。
【００２５】
図６は、図２の組電池１のバスバ６０の正面図である。
【００２６】
バスバ６０は、電気伝導性を有する材料によって構成される。例えば、バスバ６０は、金属材又は電気伝導性素材が付与されている樹脂材によって構成される。金属材は、例えばアルミニウム又は銅等を含む。バスバ６０を構成する材料は、電極タブ１２を構成する材料に応じて溶接性が確保されるように決定される。バスバ６０の表面には、バスバ６０と電極タブ１２とを接合するレーザ溶接用のレーザ光を吸収するめっきが施されていてもよい。バスバ６０は、プレス加工により成形されており、正面視において略矩形状である。バスバ６０は、正面の下部に左右方向に沿って略直線状に貫設されている貫通部６１を有する。貫通部６１には、バスバ６０によって電気的に接続される一対の電極タブ１２ｐ及び１２ｎの一方が挿通される。バスバ６０は、任意の方法で第１ケース４０又は第２ケース５０に取り付けられる。
【００２７】
図７Ａ乃至図７Ｄは、組電池１を組み立てる代表的な第１工程乃至第４工程をそれぞれ示した模式図である。図８Ａ乃至図８Ｃは、図７Ａ乃至図７Ｃの第２ケース５０の後面側の内部をそれぞれ模式的に示した拡大断面図である。図９は、図７Ｃの工程におけるケースの内部を模式的に示した図である。
【００２８】
図７Ａに示す第１工程では、積層された６つの電池セル１０を第２ケース５０に挿入する。図７Ｂに示す第２工程では、各電池セル１０の電極タブ１２を、第２ケース５０のスリット５２から突出させる。このとき、図８Ａ及び図８Ｂに示すとおり、スリット５２ａからは電池セル１０ａの電極タブ１２ｎが突出する。スリット５２ｂからは電池セル１０ｂの電極タブ１２ｐが突出する。スリット５２ｃ乃至５２ｆについても同様に電池セル１０ｃ乃至１０ｆの電極タブ１２ｐ又は１２ｎが交互に突出する。
【００２９】
積層された６つの電池セル１０の上側において絶縁シート２０を第２ケース５０にさらに挿入する。電池セル１０及び絶縁シート２０を保持する第２ケース５０に対し前方から第１ケース４０を係合させる。このとき、第２ケース５０のスリット５２と同様に、第１ケース４０のスリット４２から各電池セル１０の電極タブ１２ｐ又は１２ｎが交互に突出する。図７Ｃに示す第３工程では、第１ケース４０のスリット４２及び第２ケース５０のスリット５２から突出した電極タブ１２に対してバスバ６０を嵌合させる。例えば、図８Ｃに示すとおり、第２ケース５０のスリット５２から突出した三対の電極タブ１２ｐ及び１２ｎそれぞれに対してバスバ６０を嵌合させる。
【００３０】
拘束板３０は、第３工程の後、ケースの上面にねじ止め等の任意の方法により固定される。図７Ｄに示す第４工程では、溶接箇所である電極タブ１２とバスバ６０との接触部にレーザ溶接用のレーザ光を照射し、電極タブ１２をバスバ６０に接合する。これにより、一対の電極タブ１２ｐ及び１２ｎとバスバ６０とが電気的に接続する。以上により、組電池１の組み立てが完了する。
【００３１】
図９に示すとおり、第１ケース４０は、前面中央部の裏部を３つの絶縁部４６ａ乃至４６ｃによって上下方向に区切った４つの収容部４７ａ乃至４７ｄを有する。各収容部を区別しない場合、まとめて収容部４７と表記する。収容部４７ａには、電池セル１０ａの電極タブ１２ｐが配置されている。収容部４７ｂには、電池セル１０ａの上側で隣接する電池セル１０ｂの電極タブ１２ｎが配置されている。同様に、収容部４７ｂには、電池セル１０ｂの上側で隣接する電池セル１０ｃの電極タブ１２ｐが配置されている。収容部４７ｃ及び４７ｄについても同様に、電池セル１０ｄ、１０ｅ、及び１０ｆの前面側の電極タブ１２ｐ又は１２ｎが交互に配置されている。結果として、第１ケース４０の４つの収容部４７には、下方から上方に向けて電極タブ１２ｐ及び１２ｎが交互に配置されている状態で、１つ、２つ、２つ、１つの電極タブ１２が収容されている。
【００３２】
スリット４２ａから突出した電池セル１０ａの電極タブ１２ｐは、スリット４２ａの近傍において、図示しない総プラスバスバと接触する。接触した部分にレーザ溶接用のレーザ光が照射されることで、電極タブ１２ｐと総プラスバスバとが互いに接合される。
【００３３】
スリット４２ｂから突出した電池セル１０ｂの電極タブ１２ｎは、バスバ６０の貫通部６１に挿通され、貫通部６１の下面に近接する。スリット４２ｃから突出した電池セル１０ｃの電極タブ１２ｐは、バスバ６０の上面に近接する。電池セル１０ｂの電極タブ１２ｎ及び電池セル１０ｃの電極タブ１２ｐは、電池セル１０又は電極タブ１２の積層方向に沿った加圧後、上述した第４工程においてレーザ溶接によりバスバ６０と接合される。同様に、スリット４２ｄから突出した電池セル１０ｄの電極タブ１２ｎは、バスバ６０の貫通部６１に挿通され、貫通部６１の下面に近接する。スリット４２ｅから突出した電池セル１０ｅの電極タブ１２ｐは、バスバ６０の上面に近接する。電池セル１０ｄの電極タブ１２ｎ及び電池セル１０ｅの電極タブ１２ｐは、電池セル１０又は電極タブ１２の積層方向に沿った加圧後、上述した第４工程においてレーザ溶接によりバスバ６０と接合される。
【００３４】
スリット４２ｆから突出した電池セル１０ｆの電極タブ１２ｎは、スリット４２ｆの近傍において、図示しない総マイナスバスバと接触する。接触した部分にレーザ溶接用のレーザ光が照射されることで、電極タブ１２ｎと総マイナスバスバとが互いに接合される。
【００３５】
第２ケース５０は、前面中央部の裏部を２つの絶縁部５６ａ及び５６ｂによって上下方向に区切った３つの収容部５７ａ乃至５７ｃを有する。各収容部を区別しない場合、まとめて収容部５７と表記する。収容部５７ａには、電池セル１０ａの電極タブ１２ｎが配置されている。同様に、収容部５７ａには、電池セル１０ａの上側で隣接する電池セル１０ｂの電極タブ１２ｐが配置されている。収容部５７ｂ及び５７ｃについても同様に、電池セル１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、及び１０ｆの後面側の電極タブ１２ｐ又は１２ｎが交互に配置されている。結果として、第２ケース５０の３つの収容部５７それぞれには、下方から上方に向けて電極タブ１２ｐ及び１２ｎが交互に配置されている状態で、２つの電極タブ１２が収容されている。
【００３６】
スリット５２ａから突出した電池セル１０ａの電極タブ１２ｎは、バスバ６０の貫通部６１に挿通され、貫通部６１の下面に近接する。スリット５２ｂから突出した電池セル１０ｂの電極タブ１２ｐは、バスバ６０の上面に近接する。電池セル１０ａの電極タブ１２ｎ及び電池セル１０ｂの電極タブ１２ｐは、電池セル１０又は電極タブ１２の積層方向に沿った加圧後、上述した第４工程においてレーザ溶接によりバスバ６０と接合される。同様に、電池セル１０ｃの電極タブ１２ｎ及び電池セル１０ｄの電極タブ１２ｐがバスバ６０と接合され、電池セル１０ｅの電極タブ１２ｎ及び電池セル１０ｆの電極タブ１２ｐがバスバ６０と接合される。
【００３７】
以上のように、各電池セル１０の電極タブ１２は、ケースに対して配列した状態で、隣接する電池セル１０の反対の極性を有する電極タブ１２とバスバ６０を介して電気的に接続される。最終的に、６つの電池セル１０は、互いに直列に接続される。
【００３８】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、図７Ｃ及び図７Ｄの工程における一対の電極タブ１２ｐ及び１２ｎとバスバ６０との位置関係を正面視でそれぞれ示した模式図である。図１１は、図７Ｃの工程における一対の電極タブ１２ｐ及び１２ｎとバスバ６０との位置関係を模式的に示した図８Ｃに対応する拡大断面図である。以下の説明では、主に第２ケース５０のスリット５２に着目して説明するが、同様の説明が第１ケース４０のスリット４２にも適用されると理解されたい。
【００３９】
図１１に示すとおり、上述した第３工程において、バスバ６０は、プレス加工によるダレが形成されている端面が第２ケース５０側に配置されるように一対の電極タブ１２ｐ及び１２ｎと嵌合する。バスバ６０は、一対の電極タブ１２ｐ及び１２ｎと嵌合した状態で、一対の電極タブ１２ｐ及び１２ｎが突出しているスリット５２よりも若干上方に位置する。より具体的には、バスバ６０の上面は、電極タブ１２ｐが突出しているスリット５２の下面よりも若干上方に位置する。バスバ６０の貫通部６１は、電極タブ１２ｎが突出しているスリット５２よりも若干上方に位置する。図１０Ａ及び図１１に示すとおり、一対の電極タブ１２ｐ及び１２ｎとバスバ６０との間それぞれには空隙が形成されている。より具体的には、電極タブ１２ｐとバスバ６０の上面との間には空隙が形成されている。電極タブ１２ｎとバスバ６０の貫通部６１の下面との間には空隙が形成されている。
【００４０】
図１０Ｂに示すとおり、上述した第３工程と第４工程との間に拘束板３０がねじ止め等の任意の方法により固定されると、拘束板３０による電池セル１０の積層方向に沿った加圧によって、電極タブ１２が若干下方に移動する。これにより、一対の電極タブ１２ｐ及び１２ｎとバスバ６０とが接触し、第４工程におけるレーザ溶接によってそれらの接触部が接合される。より具体的には、接触部は、電極タブ１２ｐとバスバ６０の上面との接触領域、及び電極タブ１２ｎとバスバ６０の貫通部６１の下面との接触領域を含む。例えば、接触部は、前後方向におけるバスバ６０の外縁部に形成される。一対の電極タブ１２ｐ及び１２ｎをバスバ６０と接触させる方法は、拘束板３０による電池セル１０の加圧に限定されない。接触させる方法は、例えば、任意の治具による一対の電極タブ１２ｐ及び１２ｎの積層方向に沿った加圧であってもよい。
【００４１】
図１２Ａ乃至図１２Ｃは、筐体８０に収容されている組電池１を示す図である。図１２Ａは、組電池１を支持する筐体８０の上面視による断面斜視図である。図１２Ｂは、図１２ＡのXII-XII矢線に沿う断面図である。図１２Ｃは、図１２Ｂの破線囲み部の拡大図である。
【００４２】
筐体８０は、アルミニウム等の金属材料によって構成される。筐体８０を構成する材料はこれに限定されない。筐体８０は、任意の剛性の高い材料により構成されてもよい。例えば、筐体８０は、表面にＰＥＴ樹脂等の電気絶縁性素材が付与されている金属材又は剛性の高い樹脂材によって構成されてもよい。
【００４３】
組電池１は、筐体８０の内部にねじ止め等の任意の方法により固定されている。より具体的には、組電池１は、第１ケース４０の底面４０ａ及び第２ケース５０の底面５０ａが筐体８０の底面８０ａに接触した状態で、筐体８０の内部に収容されている。このとき、筐体８０の底面８０ａは、上方の拘束板３０と同様に、積層されている電池セル１０を下方から拘束するための拘束部材として機能する。積層されている電池セル１０は、底面８０ａに接触した第１ケース４０の底面４０ａ及び第２ケース５０の底面５０ａと接触することで、間接的に底面８０ａによって拘束されている。積層されている電池セル１０の下方からの拘束方法はこれに限定されない。例えば、第１ケース４０の底面４０ａ及び第２ケース５０の底面５０ａが十分な剛性を有していて拘束部材としての役割をこれら自体で果たすことができるのであれば、積層されている電池セル１０は、底面４０ａ及び底面５０ａによって直接的に拘束されてもよい。この場合、底面８０ａと底面４０ａ及び底面５０ａとは接触していなくてもよい。
【００４４】
図１２Ｂ及び図１２Ｃに示すとおり、ケースの筐体８０に対する固定部Ｆは、筐体８０の底面８０ａよりも上下方向に沿った内側に設けられる。より具体的には、固定部Ｆは、積層されている６つの電池セル１０から構成される電池セル集合体１００の重心により近づくように、底面８０ａよりも上方に位置する。
【００４５】
固定部Ｆは、以下で例示的に説明するように、ねじ孔４１又はねじ孔５１とねじ穴８１ａとによって構成される。第１ケース４０の２つのねじ孔４１は、第１ケース４０の上面から下面近傍まで第１ケース４０の突出部分を貫通している。同様に、第２ケース５０の２つのねじ孔５１は、第２ケース５０の上面から下面近傍まで第２ケース５０の突出部分を貫通している。筐体８０は、２つのねじ孔４１及び２つのねじ孔５１を支持するために、各々に対応する位置に、底面８０ａから内側に突設されている支持部８１を有する。支持部８１の上面には、２つのねじ孔４１及び２つのねじ孔５１それぞれに上方から挿入されているねじと螺合するねじ穴８１ａが螺設されている。ケースは、ねじ孔４１及びねじ孔５１に対してねじを上方から挿入してねじ穴８１ａと螺合させることで筐体８０に固定されている。
【００４６】
以上のように、組電池１の底面は、筐体８０の底面８０ａに接触した状態で固定されている。したがって、組電池１の底面側は、筐体８０の底面８０ａによって下方から強固に拘束されている。組電池１の上面側が仮にケースと絶縁シート２０とによってのみ構成される場合、底面側と比較して拘束力が弱い。そこで、筐体８０に組電池１が固定されている状態で、拘束板３０は、積層方向の一方、すなわち上方から電池セル集合体１００を覆うようにケースに固定されている。上述したとおり、拘束板３０は、電池セル集合体１００の上面に向かって一段凹んだ凹部３２を有する。このとき、拘束板３０と電池セル集合体１００の上面との間には、絶縁シート２０が配置されている。絶縁シート２０は、拘束板３０の凹部３２及び電池セル集合体１００の上面に接触する。一方で、第１ケース４０の底面４０ａ及び第２ケース５０の底面５０ａは、筐体８０の底面８０ａに接触する。すなわち、電池セル集合体１００の上面が、拘束板３０により上方から加圧されると同時に、電池セル集合体１００の下面が、接触する第１ケース４０の底面４０ａ及び第２ケース５０の底面５０ａを介して、筐体８０の底面８０ａにより支持されている。これにより、各電池セル１０の上下方向位置が規制される。このとき、経時劣化によって電池セル１０の内部で発生したガスは、積層方向における加圧によって電池セル１０の外周に集まりやすくなる。すなわち、内部ガスは、中央部に形成されている電極から離間した場所に集められる。
【００４７】
一般的に、電池セル１０の電池特性と、電池セル１０の積層方向に対する圧力との間には相関関係がある。すなわち、所定の圧力を加えることで、電池セル１０内部の電極間隔が安定するため、内部抵抗が低下し、電池セル１０の電池特性が向上する。一方で、圧力が過大に加わると、電池セル１０内部の化学反応自体が阻害され、電池特性が低下する。したがって、組電池１の組み立ての際には、経時的に安定した良好な電池特性が得られるように、所定の圧力範囲内で圧力が加わるよう、拘束板３０を固定する。これにより、経時劣化に伴って電池セル１０が膨張し、反作用によって電池セル１０の積層方向に対する圧力が増大したとしても、電池特性を維持できる最適な圧力値が確保される。
【００４８】
以上のような第１実施形態に係る組電池１によれば、電池セル１０の電極タブ１２をトリミングすることなく接合できる。組電池１は、上述した形状のバスバ６０を有することで、一対の電極タブ１２ｐ及び１２ｎとバスバ６０との２つの接触部に対してそれぞれ同一方向からのレーザ溶接を可能とする。加えて、従来技術と異なり、電極タブ１２をトリミングして上下方向に沿って互いを重畳させないようにする必要がなく、左右方向における各接触部の位置が略同一となる。したがって、電極タブ１２の幅方向、すなわち左右方向において、各接触部に対するレーザ光の照射位置が略同一となる。以上により、レーザ溶接に関する工程が簡略化され、溶接作業の効率が向上する。したがって、組電池１の生産性が向上し、生産コストも低下する。
【００４９】
プレス加工によるダレが形成されているバスバ６０の端面が第１ケース４０又は第２ケース５０側に配置されることで、一対の電極タブ１２ｐ及び１２ｎに対するバスバ６０の嵌合性が向上する。より具体的には、バスバ６０の端面がダレによってＲ形状となることで、バスバ６０を嵌合させる際に、当該端面がガイドの役割を果たす。仮に、突出した一対の電極タブ１２ｐ及び１２ｎの上下位置とバスバ６０の上下位置とが若干ずれていたとしても、Ｒ形状の端面によってバスバ６０の上面側及び貫通部６１へと一対の電極タブ１２ｐ及び１２ｎがそれぞれ誘い込まれる。これにより、組電池１の組み立ての際の作業性が向上する。
【００５０】
バスバ６０が電極タブ１２の材料に応じてアルミニウム又は銅によって構成されることで、一対の電極タブ１２ｐ及び１２ｎとバスバ６０との溶接性が確保される。
【００５１】
バスバ６０の表面にレーザ溶接用のレーザ光を吸収するめっきが施されていることで、バスバ６０の酸化が抑制され、かつレーザ光の吸収率が向上する。したがって、一対の電極タブ１２ｐ及び１２ｎとバスバ６０とのレーザ溶接性が向上する。
【００５２】
上述した方法で一対の電極タブ１２ｐ及び１２ｎとバスバ６０とを接合することで、それぞれを折り曲げ加工することなく組み立てが可能である。これにより、組み立ての工程が簡略化され、加工費及び部品費等の生産コストが低下する。
【００５３】
一対の電極タブ１２ｐ及び１２ｎとバスバ６０とが前後方向におけるバスバ６０の外縁部で接合されることで、レーザ溶接の際にレーザ照射の位置精度が向上する。結果、一対の電極タブ１２ｐ及び１２ｎとバスバ６０との溶接性が向上する。加えて、溶接状態の視覚的な検査又は画像による検査が溶接後においても容易である。これらの検査において、各接触部の溶接状態を同一方向から確認できるため、検査の作業効率が向上する。
【００５４】
電池セル１０の積層方向に垂直な外面１３を拘束板３０が拘束することで、組電池１の使用、充放電、又は経時劣化の際に内部ガスが発生したとしても、電池セル１０の積層方向への膨張が抑制される。拘束板３０が金属材により形成されていることで、その剛性が向上し、電池セル１０の膨張が効果的に抑制される。
【００５５】
組電池１は、積層されている電池セル１０の膨張を抑制しつつ、小型化及び低背化される。より具体的には、電池セル集合体１００の上面を１つの拘束板３０が上方から加圧すると同時に、下面を第１ケース４０の底面４０ａ及び第２ケース５０の底面５０ａが支持することで、電池セル１０の積層方向の膨張が抑制される。加えて、組電池１は、使用する拘束板３０の枚数が１枚であるので、複数の拘束板を設ける従来の組電池に比べて小型化、低背化、及び軽量化される。
【００５６】
拘束板３０の凹部３２により、積層方向に垂直な電池セル１０の外面１３の中央部が適切に加圧される。これにより、電池セル１０の積層方向への膨張が抑制される。拘束板３０による加圧によって、ケースの内部に電池セル集合体１００が適切に保持されているので、保持信頼性も向上する。凹部３２による加圧によって、電池セル集合体１００がさらに強固に固定されている。
【００５７】
良好な電池特性を維持できる最適な範囲内の圧力で拘束板３０が加圧することで、電池セル１０内の内部抵抗が安定化される。加圧により内部ガスが電極近傍から電池セル１０の外周へと逃げるので、電池セル１０の劣化が抑制される。すなわち、内部ガスが電極間に存在することによる電池特性の劣化が抑制される。凹部３２の表面が中央部に向かうにつれてさらに内方に突出するように形成されていることで、電池セル１０の外面１３の中央部に加圧がより集中し、当該電池セル１０の積層方向への膨張がより効果的に抑制される。この場合、内部ガスは、電池セル１０の外周へとより効率的に集められる。
【００５８】
第１ケース４０の底面４０ａ及び第２ケース５０の底面５０ａが筐体８０の底面８０ａに接触することで、電池セル集合体１００の支持性がさらに向上する。組電池１が上面側に拘束板３０を有し、底面側で筐体８０の底面８０ａと接触することで、内部の電池セル集合体１００は、上下両方向から強固に拘束されている。拘束板３０及び底面８０ａによる上下方向からの拘束により、ケースは、電池セル集合体１００を支持した状態であっても撓みにくくなる。すなわち、拘束板３０及び底面８０ａによって、ケースの撓みが規制される。
【００５９】
固定部Ｆが電池セル集合体１００の重心により近づくように配置されていることで、電池セル集合体１００という重量物がバランス良く固定されている。例えば、組電池１が車両に搭載される場合、走行時の振動又は衝撃等によって発生する応力が緩和される。これにより、組電池１の製品としての信頼性が向上する。加えて、組電池１は、当該配置により低背化される。
【００６０】
積層されている電池セル１０の一方にのみ絶縁シート２０及び拘束板３０が１つずつ設けられることで、部品点数が削減され、生産性が向上する。このように、組電池１は、例えば電池セル毎にセルカバーを設けて各電池セルを保護するような従来の組電池と比較して、部品点数及び生産性の観点で有利である。すなわち、組電池１は、簡素化された構成によって、生産性の向上及び低コスト化に寄与できる。
【００６１】
電池セル１０同士、電池セル１０及び絶縁シート２０同士、並びに、絶縁シート２０及び拘束板３０同士が粘着剤により固着されていることで、組電池１の振動又は衝撃に対する耐性が向上する。例えば、組電池１が車両に搭載される場合、走行時の振動又は衝撃等による部品同士の相対的な変位が抑制される。内部の各部品同士が互いに強固に固定され、振動又は衝撃に伴う内部の部品の破損が抑制される。
【００６２】
開口Ｏが形成されていることで、ケースの劣化が抑制される。例えば、開口Ｏが形成されずに、拘束板３０がケースの上面に直接配置されていると、拘束板３０がこれらのケースを直接加圧することになる。したがって、ケースが変形し、その劣化が促進される。組電池１では、このような経時劣化に伴うケースの破損が抑制される。
【００６３】
第１ケース４０及び第２ケース５０を表面に電気絶縁性素材が付与されている金属材又は樹脂材によって構成することで、組電池１の外部に配置されている電気部品と、組電池１の内部に配置されている電池セル１０との電気的な絶縁が確保される。
【００６４】
ケースと同様に、拘束板３０を電気絶縁性素材が付与されている金属材又は樹脂材によって構成することで、電気的な絶縁性がさらに向上する。このような場合、拘束板３０が軽量化されて安価に生産可能であるので、組電池１自体の軽量化及び低コスト化が実現される。
【００６５】
（第２実施形態）
図１３は、本発明の第２実施形態に係る組電池１のバスバ６０の正面図である。図１４Ａ及び図１４Ｂは、一対の電極タブ１２ｐ及び１２ｎと図１３のバスバ６０との位置関係を示した、図１０Ａ及び図１０Ｂにそれぞれ対応する模式図である。図１５は、一対の電極タブ１２ｐ及び１２ｎと図１３のバスバ６０との位置関係を模式的に示した図１１に対応する拡大断面図である。第２実施形態に係る組電池１では、一対の電極タブ１２ｐ及び１２ｎと電気的に接続されているバスバ６０の構成が第１実施形態と異なる。以下では、第１実施形態と同一の構成部については同一の符号を付し、その説明を省略する。第１実施形態と異なる点について主に説明する。
【００６６】
図１３に示すとおり、バスバ６０は、貫通部６１に加えて、上面に凹設されている凹部６２をさらに有する。凹部６２の左右位置及び左右幅は、貫通部６１と略同一である。貫通部６１には、バスバ６０によって電気的に接続される一対の電極タブ１２ｐ及び１２ｎの一方が挿通される。凹部６２には、一対の電極タブ１２ｐ及び１２ｎの他方が配置される。
【００６７】
図１５に示すとおり、上述した第３工程において、貫通部６１には電極タブ１２ｎが挿通され、凹部６２には電極タブ１２ｐが配置される。このとき、バスバ６０の凹部６２の下面は、電極タブ１２ｐが突出しているスリット５２の下面よりも若干上方に位置する。バスバ６０の貫通部６１は、電極タブ１２ｎが突出しているスリット５２よりも若干上方に位置する。図１４Ａ及び図１５に示すとおり、一対の電極タブ１２ｐ及び１２ｎとバスバ６０との間それぞれには空隙が形成されている。より具体的には、電極タブ１２ｐとバスバ６０の凹部６２の下面との間には空隙が形成されている。電極タブ１２ｎとバスバ６０の貫通部６１の下面との間には空隙が形成されている。
【００６８】
図１４Ｂに示すとおり、第４工程におけるレーザ溶接によって形成される接触部は、電極タブ１２ｐと凹部６２の下面との接触領域、及び電極タブ１２ｎと貫通部６１の下面との接触領域を含む。例えば、接触部は、前後方向におけるバスバ６０の外縁部に形成される。
【００６９】
以上のような第２実施形態に係る組電池１は、第１実施形態と同様の効果を奏する。加えて、バスバ６０が凹部６２を有することで、電池セル１０が加圧されて電極タブ１２ｐが若干下方に移動した際に、電極タブ１２ｐと凹部６２との接触状態に関して視覚的な検査又は画像による検査が容易になる。組み立て作業者又は組み立て装置は、電極タブ１２ｐが凹部６２に嵌合しているか否かを視覚的に又は画像により容易に判別できる。
【００７０】
（第３実施形態）
図１６は、本発明の第３実施形態に係る組電池１のバスバ６０の正面図である。図１７Ａ及び図１７Ｂは、一対の電極タブ１２ｐ及び１２ｎと図１６のバスバ６０との位置関係を示した、図１０Ａ及び図１０Ｂにそれぞれ対応する模式図である。図１８は、一対の電極タブ１２ｐ及び１２ｎと図１６のバスバ６０との位置関係を模式的に示した図１１に対応する拡大断面図である。第３実施形態に係る組電池１では、一対の電極タブ１２ｐ及び１２ｎと電気的に接続されているバスバ６０の構成が第１実施形態及び第２実施形態と異なる。以下では、第１実施形態及び第２実施形態と同一の構成部については同一の符号を付し、その説明を省略する。第１実施形態及び第２実施形態と異なる点について主に説明する。
【００７１】
図１６に示すとおり、バスバ６０は、正面の上部及び下部に左右方向に沿って略直線状にそれぞれ貫設されている一対の貫通部６１ａ及び６１ｂを有する。一対の貫通部６１ａ及び６１ｂには、バスバ６０によって電気的に接続される一対の電極タブ１２ｐ及び１２ｎがそれぞれ挿通される。
【００７２】
図１８に示すとおり、上述した第３工程において、下側の貫通部６１ｂには電極タブ１２ｎが挿通され、上側の貫通部６１ａには電極タブ１２ｐが挿通される。このとき、一対の貫通部６１ａ及び６１ｂそれぞれの下面は、一対の電極タブ１２ｐ及び１２ｎが突出しているスリット５２それぞれの下面よりも若干上方に位置する。図１７Ａ及び図１８に示すとおり、一対の電極タブ１２ｐ及び１２ｎとバスバ６０との間それぞれには空隙が形成されている。より具体的には、電極タブ１２ｐと貫通部６１ａの下面との間には空隙が形成されている。電極タブ１２ｎと貫通部６１ｂの下面との間には空隙が形成されている。
【００７３】
図１７Ｂに示すとおり、第４工程におけるレーザ溶接によって形成される接触部は、電極タブ１２ｐと貫通部６１ａの下面との接触領域、及び電極タブ１２ｎと貫通部６１ｂの下面との接触領域を含む。例えば、接触部は、前後方向におけるバスバ６０の外縁部に形成される。
【００７４】
以上のような第３実施形態に係る組電池１は、第１実施形態と同様の効果を奏する。加えて、バスバ６０が一対の貫通部６１ａ及び６１ｂを有することで一対の電極タブ１２ｐ及び１２ｎに対するバスバ６０の嵌合性がさらに向上する。
【００７５】
本発明は、その精神又はその本質的な特徴から離れることなく、上述した実施形態以外の他の所定の形態で実現できることは当業者にとって明白である。したがって、先の記述は例示的であり、これに限定されない。発明の範囲は、先の記述によってではなく、付加した請求項によって定義される。あらゆる変更のうちその均等の範囲内にあるいくつかの変更は、その中に包含されるとする。
【００７６】
例えば、上述した各構成部の形状、配置及び個数等は、上記の説明及び図面における図示の内容に限定されない。各構成部の形状、配置及び個数等は、その機能を実現できるのであれば、任意に構成されてもよい。
【００７７】
例えば、組電池１の組立方法は、上述した方法に限定されない。組電池１の組立方法は、その機能が発揮されるように組み立てることができるのであれば、任意の方法であってもよい。例えば、上述した組電池１の組立方法における各工程は、論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の工程を１つに組み合わせたり、又は分割したりすることが可能である。
【００７８】
第１ケース４０と第２ケース５０との係合方向は前後方向に限定されない。第１ケース４０と第２ケース５０とは、その機能が発揮されるように係合するのであれば、任意の方向に沿って係合してもよい。
【００７９】
電池セル集合体１００の下面側にも開口Ｏと共に拘束板３０が配置されていてもよい。これにより、電池セル集合体１００は、上下両方向から剛性の高い拘束板３０によって狭持されているので、加圧保持性がさらに向上する。
【００８０】
同様に、電池セル集合体１００の下面側にも絶縁シート２０が配置されていてもよい。これにより、組電池１の絶縁性がさらに向上する。
【符号の説明】
【００８１】
１      組電池
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ  電池セル
１１    外面
１２、１２ｐ、１２ｎ  電極タブ
１３    外面
１４    外装部材
２０    絶縁シート
３０    拘束板
３１    孔部
３２    凹部
４０    第１ケース（ケース）
４０ａ  底面
４１    ねじ孔
４２、４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅ、４２ｆ  スリット
４６ａ、４６ｂ、４６ｃ  絶縁部
４７、４７ａ、４７ｂ、４７ｃ、４７ｄ  収容部
５０    第２ケース（ケース）
５０ａ  底面
５１    ねじ孔
５２、５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ、５２ｅ、５２ｆ  スリット
５６ａ、５６ｂ  絶縁部
５７、５７ａ、５７ｂ、５７ｃ  収容部
６０    バスバ
６１、６１ａ、６１ｂ  貫通部
６２    凹部
８０    筐体
８０ａ  底面
８１    支持部
８１ａ  ねじ穴
１００  電池セル集合体
Ｆ      固定部
Ｏ      開口
Ｓ１    接続面
【図１】
2019186041.tif 000003
【図２】
2019186041.tif 000004
【図３Ａ】
2019186041.tif 000005
【図３Ｂ】
2019186041.tif 000006
【図４Ａ】
2019186041.tif 000007
【図４Ｂ】
2019186041.tif 000008
【図５Ａ】
2019186041.tif 000009
【図５Ｂ】
2019186041.tif 000010
【図６】
2019186041.tif 000011
【図７Ａ】
2019186041.tif 000012
【図７Ｂ】
2019186041.tif 000013
【図７Ｃ】
2019186041.tif 000014
【図７Ｄ】
2019186041.tif 000015
【図８Ａ】
2019186041.tif 000016
【図８Ｂ】
2019186041.tif 000017
【図８Ｃ】
2019186041.tif 000018
【図９】
2019186041.tif 000019
【図１０Ａ】
2019186041.tif 000020
【図１０Ｂ】
2019186041.tif 000021
【図１１】
2019186041.tif 000022
【図１２Ａ】
2019186041.tif 000023
【図１２Ｂ】
2019186041.tif 000024
【図１２Ｃ】
2019186041.tif 000025
【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６】
2019186041.tif 000030
【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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