(57)【要約】【課題】ガスダクトの薄型化を図りつつ、ガス排出時における耐性の低下を抑制する。【解決手段】電源装置は、ガス排出弁１１を有するガス排出口１２を第１の端面１０に設けた複数の電池セル１と、前記複数の電池セル１を積層してなる電池積層体２と、前記電池積層体２の一面に、各電池セル１の前記ガス排出口１２と連結するように固定されたガスダクト６とを備えており、前記ガスダクト６の内面であって、前記ガス排出口１２との対向面に金属層１７を設けている。【選択図】図５
2015133169.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス排出弁を有するガス排出口を第１の端面に設けた複数の電池セルと、
前記複数の電池セルを積層してなる電池積層体と、
前記電池積層体の一面に、各電池セルの前記ガス排出口と連結するように固定されたガスダクトと、
を備える電源源装置であって、
前記ガスダクトの内面であって、前記ガス排出口との対向面に、金属層を設けてなることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電源装置であって、
前記ガスダクトが、前記ガス排出口と対向する位置に、前記ガス排出口に連結される連結開口を設けており、
前記ガスダクトの内面であって、前記連結開口を設けた面と対向する面に、前記金属層を設けてなることを特徴とする電源装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電源装置であって、
前記ガスダクトが、前記電池セルの第１の端面に垂直な方向に分割される第１のダクトと第２のダクトを備え、該第１のダクトと該第２のダクトを連結して内部に柱状のガス排出路を形成しており
前記第１のダクトは、内側に溝形凹部を有して、該溝形凹部の底面に前記金属層を設けており、
前記第２のダクトは、各電池セルの前記ガス排出口に連結される前記連結開口を備えることを特徴とする電源装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一に記載の電源装置であって、
前記ガスダクトが、内部に角柱状のガス排出路を有すると共に、前記ガスダクトの内面であって、前記連結開口を設けた面と対向する面にのみ前記金属層を設けて、他の内面は露出させてなることを特徴とする電源装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一に記載の電源装置であって、
前記金属層が、アルミニウム製のシート状であって、前記ガスダクトの内面に貼付してなることを特徴とする電源装置。
【請求項６】
請求項３に記載の電源装置であって、
前記第１のダクトの内面に、アルミニウム製のシートを貼付して前記金属層を設けており、
前記第２のダクトが、前記第１のダクトに貼付した前記金属層に向かって突出する支持部を備えることを特徴とする電源装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一に記載される電源装置を備える車両。
【請求項８】
請求項１から６のいずれか一に記載される電源装置を備える蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池を複数接続した電源装置、及びこの電源装置を備える車両及び蓄電装置に関し、特にハイブリッド車、燃料電池自動車、電気自動車、電動オートバイ等の電動車両に搭載されて車両を走行させるモータの電源装置、あるいは家庭用、工場用の蓄電用途等に使用される大電流用の電源に電力を供給する電源装置、及び電源装置を備える車両並びに蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の電池セルを備える電源装置は、ハイブリッド自動車や電気自動車など車両用の電源装置や、工場用、家庭用などの蓄電システムの電源などに利用されている。また、電池セルは、高温時などに内圧が上昇した際、内部のガスを外部に排出できるようにガス排出口を開口してガス排出弁を設けている。このようなガス排出口を備えた電池セルは、排出されるガスを安全に誘導して排出する必要がある。ガスを安全に誘導して排出する機構を備えた電源装置として、ガス排出口と連通されるガスダクトを備え、さらにガスダクトとガス排出口との連結部分でガス漏れを防止すべく、シール部材により気密にシールした電源装置が知られている。（例えば特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１５７６３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方で、電源装置の小型化、低コスト化が強く求められている。特に車載用途においては、電源装置の搭載スペースが限られている上、軽量化も必要とされる。このような背景から、ガスダクトも一層の薄型化、軽量化が求められているところである。一般にガスダクトは、樹脂製として軽量化が図られている。
しかしながら、ガスダクトを樹脂製とし、さらに、ガスダクトの高さを縮小すると、高圧ガス排出時にガスの高温高圧によって受ける衝撃や温度に対する耐性が相対的に低下して、ガスダクトが溶融、破損される事態も考えられる。ガスダクトを構成する材質を金属製とすることで、ガスダクトの耐性を向上させることはできるが、この場合はガスダクトが高価になり、また重量も増すといった問題点があった。
【０００５】
本発明は、従来のこのような問題点を解決すべくなされたものである。本発明の主な目的は、ガスダクトの薄型化を図りつつも、ガス排出時における耐性の低下を抑制した電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面に係る電源装置によれば、ガス排出弁１１を有するガス排出口１２を第１の端面１０、６０に設けた複数の電池セル１、５１と、前記複数の電池セル１、５１を積層してなる電池積層体２と、前記電池積層体２の一面に、各電池セル１、５１の前記ガス排出口１２と連結するように固定されたガスダクト６、５６、７６とを備えており、前記ガスダクト６、５６、７６の内面であって、前記ガス排出口１２との対向面に金属層１７を設けている。
上記構成により、電池セルのガス排出弁から高温のガスが排出されても、金属層でもって熱を発散させることができるため、ガスダクトの耐性を増すことができ、この結果、ガスダクトの高さを低減することが可能となり、もって電源装置の小型化に寄与できる。
ちなみに、ガスダクトの内面に金属層を設けた本発明の電源装置とガスダクトの内面に金属層を設けていない従来の電源装置を用いて、電池セルからのガス噴出時におけるガスダクトの内面の温度変化を測定すると、ガスダクトの内面であって、ガス排出口と対向する内面に金属層を設けた場合（本発明の電源装置）における温度上昇は、同じ部位であって金属層を設けない場合（従来の電源装置）の温度上昇に比較して、最高温度が約４０度も低くなり、極めて優れた温度の低減効果が得られることが実証できた。
【０００７】
本発明の第２の側面に係る電源装置によれば、前記ガスダクト６、５６、７６が、前記ガス排出口１２と対向する位置に、前記ガス排出口１２に連結される連結開口６ｂ、５６ｂ、７６ｂを設けて、前記ガスダクト６、５６、７６の内面であって、前記連結開口６ｂ、５６ｂ、７６ｂを設けた面と対向する面に、前記金属層１７を固定することができる。
上記構成により、電池セルのガス排出弁から排出される高温のガスを、連結開口からガスダクトの内部に流入させると共に、この連通開口から流入するガスの熱を、連結開口と対向する位置に設けた金属層でもって確実に発散させることができる。
【０００８】
本発明の第３の側面に係る電源装置によれば、前記ガスダクト６、５６、７６が、前記電池セル１、５１の第１の端面１０、６０に垂直な方向に分割される第１のダクト６Ａ、５６Ａ、７６Ａと第２のダクト６Ｂ、５６Ｂ、７６Ｂを備えて、該第１のダクト６Ａ、５６Ａ、７６Ａと該第２のダクト６Ｂ、５６Ｂ、７６Ｂを連結して内部に柱状のガス排出路４６を形成し、前記第１のダクト６Ａ、５６Ａ、７６Ａが、内側に溝形凹部６ｄ、５６ｄ、７６ｄを有して、該溝形凹部６ｄ、５６ｄ、７６ｄの底面に前記金属層１７を設けて、前記第２のダクト６Ｂ、５６Ｂ、７６Ｂが、各電池セル１、５１の前記ガス排出口１２に連結される前記連結開口６ｂ、５６ｂ、７６ｂを備えることができる。
上記構成により、ガスダクトを第１のダクトと第２のダクトで構成して、内部に柱状のガス排出路を有するガスダクトを形成しながら、第２のダクトには連結開口を、第１のダクトには金属層を、簡単かつ能率良く設けることができる。
【０００９】
本発明の第４の側面に係る電源装置によれば、前記ガスダクト６、５６、７６が、内部に柱状のガス排出路４６を有して、前記ガスダクト６、５６、７６の内面であって、前記連結開口６ｂ、５６ｂ、７６ｂを設けた面と対向する面にのみ前記金属層１７を設けて、他の面は露出させることができる。
上記構成により、必要最小限の部位にのみ金属層を設けつつも、その耐性を維持することが可能となる。
【００１０】
本発明の第５の側面に係る電源装置によれば、前記金属層１７を、アルミニウム製のシート状として、前記ガスダクト６、５６、７６の内面に貼付することができる。
上記構成により、安価に且つ簡単にガスダクト内面に金属層を設けることができる。
【００１１】
本発明の第６の側面に係る電源装置によれば、前記第１のダクト６Ａ、５６Ａ、７６Ａの内面にアルミニウム製のシートを貼付して前記金属層１７を設けて、前記第２のダクト６Ｂ、５６Ｂ、７６Ｂが、前記第１のダクト６Ａ、５６Ａ、７６Ａに貼付した前記金属層１７に向かって突出する支持部５７を備えることができる。
上記構成により、アルミニウム製のシートを貼付する接着力が経時的に低下しても、金属層が剥離して落下するのを支持部によって支持できる。
【００１２】
さらにまた、本発明の第７の側面に係る電源装置を備える車両は、上記いずれかの電源装置を備えることができる。
【００１３】
さらにまた、本発明の第８の側面に係る電源装置を備える蓄電装置は、上記いずれかの電源装置を備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施例にかかる電源装置の斜視図である。
【図２】図１に示す電源装置のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図１に示す電源装置のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面に相当する一部拡大断面図である。
【図４】図１に示す電源装置の底面斜視図である。
【図５】図１に示す電源装置の分解斜視図である。
【図６】図５に示す電源装置の電気積層体の分解斜視図である。
【図７】図５に示す電源装置の第１のダクトを下側から見た分解斜視図である。
【図８】ガスダクトに設ける金属層の他の一例を示す拡大断面図である。
【図９】本発明の他の実施例にかかる電源装置の分解斜視図である。
【図１０】図９に示す電源装置の拡大縦断面図である。
【図１１】図５に示すトップカバーの底面斜視図である。
【図１２】本発明の他の実施例にかかる電源装置の垂直横断面図である。
【図１３】本発明の他の実施例にかかる電源装置に使用されるガスダクトの斜視図である。
【図１４】図１３に示すガスダクトの分解斜視図である。
【図１５】図１４に示すガスダクトを下側から見た分解斜視図である。
【図１６】図１３に示すガスダクトの垂直横断面図である。
【図１７】エンジンとモータで走行するハイブリッドカーに電源装置を搭載する例を示すブロック図である。
【図１８】モータのみで走行する電気自動車に電源装置を搭載する例を示すブロック図である。
【図１９】蓄電装置に電源装置を使用する例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置を例示するものであって、本発明は電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置を以下のものに特定しない。なお、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
【００１６】
以下、本発明の一実施の形態に係る電源装置として車載用の電源装置に適用した例を、図１〜図７に基づいて説明する。これらの図において、図１は電源装置の斜視図、図２は図１の電源装置のＩＩ−ＩＩ線断面図、図３は図１の電源装置のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面に相当する一部拡大断面図、図４は図１の電源装置の底面斜視図、図５は図１の電源装置の分解斜視図、図６は電池積層体の分解斜視図、図７はガスダクトの第１のダクトの底面斜視図をそれぞれ示している。これらの図に示す電源装置は、主として、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッドカーや、モータのみで走行する電気自動車などの電動車両の電源に最適である。ただ、本発明の電源装置は、ハイブリッドカーや電気自動車以外の車両に使用し、また、電動車両以外の大出力が要求される用途にも使用できる。
【００１７】
図１ないし図６に示す電源装置１００は、ガス排出弁１１を有するガス排出口１２を第１の端面１０に設けている複数の電池セル１と、これらの電池セル１を積層してなる電池積層体２と、この電池積層体２の一面に、各電池セル１のガス排出口１２と連結するように固定されたガスダクト６とを備えている。さらに、図に示す電源装置は、電池積層体２の両端面に配置されたエンドプレート３と、エンドプレート３に固定されて、このエンドプレート３を介して電池積層体２を積層方向に締結する連結固定具４と、電池積層体２の一面であって、ガスダクト６が固定される面に対向して配置されるようにエンドプレート３に固定されると共に、このエンドプレート３を介して電池積層体２を積層方向に締結するサブ連結固定具５を備えている。図の電源装置は、このサブ連結固定具５を介して、ガスダクト６を電池積層体２の定位置に配置している。
（電池積層体２）
【００１８】
図１ないし図６の電源装置は、外形を角形とする複数の電池セル１を積層して電池積層体２としている。電池セル１は、角形の外装缶を有しており、この外装缶の内部で発生したガスを排出するためのガス排出弁１１を備えている。電池セル１は、ガス排出弁１１からガスを排出するためのガス排出口１２を外装缶の表面に設けている。図６に示す電池積層体２は、複数の電池セル１を、第１の端面１０を略同一面に配置する姿勢で積層して、複数のガス排出口１２を第１の表面２Ａに配置している。図の電池積層体２は、ガス排出弁１１を設けている第１の端面１０を上面とする姿勢で、複数の電池セル１を積層している。
（電池セル１）
【００１９】
電池セル１は、図６に示すように、厚さに比べて幅が広い、言い換えると幅よりも薄い角形の電池で、厚さ方向に積層されて電池積層体２としている。この電池セル１は、リチウムイオン二次電池である。ただし、電池セルは、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等の二次電池とすることもできる。図６の電池セル１は、幅の広い両表面を四角形とする電池で、両表面を対向するように積層して電池積層体２としている。図の電池セル１は、上面である第１の端面１０の両端部に正負の電極端子１３を突出して設けて、中央部にはガス排出弁１１のガス排出口１２を設けている。角形の電池セル１は、底を閉塞する筒状に金属板をプレス加工している外装缶の開口部を、封口板で閉塞して密閉している。第１の端面１０となる封口板は平面状の金属板で、その外形を外装缶の開口部の形状としている。この封口板はレーザー溶接して外装缶の外周縁に固定されて外装缶の開口部を気密に閉塞している。外装缶に固定される封口板は、その両端部に正負の電極端子１３を固定しており、さらに正負の電極端子１３の中間にはガス排出口１２を設けている。ガス排出口１２の内部にはガス排出弁１１を設けている。
【００２０】
ガス排出弁１１は、電池セル１の内圧が設定圧力よりも高くなると開弁して、内圧の上昇を防止する。このガス排出弁１１は、ガス排出口１２を閉塞する弁体（図示せず）を内蔵している。弁体は、設定圧力で破壊される薄膜、あるいは設定圧力で開弁するように弾性体で弁座に押圧されている弁である。ガス排出弁１１が開弁されると、ガス排出口１２を介して電池セル１の内部が外部に開放され、内部のガスを放出して内圧の上昇が防止される。
【００２１】
積層される複数の電池セル１は、正負の電極端子１３を接続して互いに直列及び／又は並列に接続される。電源装置は、隣接する電池セル１の正負の電極端子１３を、バスバー１４を介して互いに直列及び／又は並列に接続する。隣接する電池セルを互いに直列に接続する電源装置は、出力電圧を高くして出力を大きくでき、隣接する電池セルを並列に接続して、充放電の電流を大きくできる。
【００２２】
図５と図６に示す電池積層体２は、１２個の電池セル１を、セパレータ１５を介して互いに積層しており、これらの電池セル１を直列に接続している。図の電池積層体２は、互いに隣接する電池セル１同士を逆向きに並べており、その両側において隣接する電極端子１３同士をバスバー１４で連結して、隣り合う２個の電池セル１を直列に接続して、すべての電池セル１を直列に接続している。ただ、本発明は、電池積層体を構成する電池セルの個数とその接続状態を特定しない。
【００２３】
電池積層体２は、図６に示すように、積層している電池セル１の間にセパレータ１５を挟着している。セパレータ１５は、隣接する電池セル１を絶縁する。図に示すセパレータ１５は絶縁シートである。この絶縁シートには、例えば、プラスチックシートが使用できる。プラスチック製の絶縁シートからなるセパレータ１５は、厚さを薄くできるので、電池積層体２の全長を短くして全体をコンパクトにできる特徴がある。ただ、セパレータには、プラスチックを板状に成形したものも使用できる。このセパレータは、電池セルを嵌着して定位置に配置する形状として、隣接する電池セルを位置ずれしないように積層できる。また、プラスチックで成形されるセパレータは、空気などの冷却気体を通過させる冷却隙間を表面に設けて、電池セルを冷却することもできる。この構造は、冷却隙間に空気を強制送風させて、電池セルの外装缶を直接に効率よく冷却できる。さらに、熱伝導率の小さい材質のプラスチックで成形されるセパレータは、隣接する電池セルの熱暴走を効果的に防止できる効果もある。
【００２４】
以上のように、セパレータ１５で絶縁して積層される電池セル１は、外装缶をアルミニウムなどの金属製にできる。ただ、電池積層体は、必ずしも電池セルの間にセパレータを介在させる必要はない。例えば、電池セルの外装缶を絶縁材で成形し、あるいは電池セルの外装缶の外周を絶縁シートや絶縁塗料等で被覆する等の方法で、互いに隣接する電池セル同士を絶縁することによって、セパレータを不要とできるからである。さらに、電池セルの間にセパレータを介在させない電池積層体は、電池セルの間に冷却風を強制送風して電池セルを冷却する空冷式を採用することなく、冷媒等を用いて直接冷却する方式を採用して電池セルを冷却できる。
（エンドプレート）
【００２５】
電池積層体２の両端面には一対のエンドプレート３を配置して、一対のエンドプレート３で両端から挟着して電池積層体２を締結している。エンドプレート３は、電池セル１の外形と同じ形状と寸法の四角形として、積層している電池積層体２を両端面から挟着している。図５のエンドプレート３は、全体を金属で製作している。金属製のエンドプレートは、全体を強固にして安定して電池積層体を両端から挟持できる。ただ、エンドプレートは、全体をプラスチック製とすることも、あるいはプラスチック製の本体部に補強金具を固定して補強する構造とすることもできる。
【００２６】
図に示すエンドプレート３は、連結固定具４やサブ連結固定具５を定位置に固定できるように、外側表面に連結固定具４とサブ連結固定具５の嵌着凹部３Ａ、３Ｂを設けている。図のエンドプレート３は、連結固定具４を定位置に配置して固定するために、外側表面の四隅のコーナー部に、連結固定具４の両端に設けた連結部４Ｂを嵌着する連結凹部３Ａを設けている。図に示すエンドプレート３は、この嵌着凹部３Ａの形状を連結固定具４の連結部４Ｂを嵌着できる形状としている。さらに、エンドプレート３は、サブ連結固定具５を定位置に配置して固定するために、外側表面の上端部に、サブ連結固定具５の両端に設けた連結部５Ｂを嵌合させる嵌着凹部３Ｂも設けている。図に示すエンドプレート３は、この嵌着凹部３Ｂの形状をサブ連結固定具５の連結部５Ｂを嵌合できる形状としている。
【００２７】
さらに、図に示すエンドプレート３は、連結固定具４とサブ連結固定具５の両端部を固定する止ネジ１８、１９をねじ込む雌ネジ孔３ａ、３ｂを外周面に設けている。図に示すエンドプレート３は、電池積層体２の両側面２Ｂの上端部に配置される一対の連結固定具４を固定する止ネジ１８を挿通する雌ネジ孔３ａを、エンドプレート３の上面の左右の両端部に設けている。また、エンドプレート３は、電池積層体２の両側面２Ｂの下端部に配置される一対の連結固定具４を固定する止ネジ１８を挿通する雌ネジ孔３ｂを、エンドプレート３の両側面の下端部に設けている。さらに、エンドプレート３は、電池積層体２の第１の表面２Ａに配置されるサブ連結固定具５を固定する止ネジ１９を挿通する雌ネジ孔３ｂを、エンドプレート３の上面の中央部に設けている。以上の構造は、エンドプレート３にねじ込まれる止ネジ１８、１９の軸方向と電池積層体２の積層方向とが交差する方向となる。このため、電源装置が外部から力を受けて振動する状態において、エンドプレート３にねじ込まれる止ネジ１８、１９の軸部に作用するせん断力を低減して、止ネジ１８、１９を保護しながら、より強固な連結強度を実現できる。また、止ネジ１８、１９の全長をエンドプレート３の厚さよりも大きくして、すなわち、止ネジ１８、１９の全長を長くして、より強固に連結できる特徴もある。
（連結固定具４）
【００２８】
連結固定具４は、図１と図４に示すように、電池積層体２の積層方向に延長されており、両端がエンドプレート３に固定されて、電池積層体２を積層方向に締結する。図に示す連結固定具４は、電池積層体２の第１の表面２Ａと異なる両側面２Ｂに対向して配置されている。このように、連結固定具４を電池積層体２の両側面２Ｂに配置して締結する構造は、複数の電池セル１をより確実に積層方向に締結できる。ただ、連結固定具は、必ずしも電池積層体の両側面に配置する必要はない。連結固定具は、電池積層体の両側面に加えて上面や底面に配置することも、両側面に配置することなく、上面や底面にのみ配置することもできる。
【００２９】
連結固定具４は、電池積層体２の表面に沿う所定の幅と所定の厚さを有する金属板である。この連結固定具４には、鉄などの金属板、好ましくは、鋼板が使用できる。金属板からなる連結固定具４は、バインド部４Ａの両端に、エンドプレート３に連結する連結部４Ｂを設けている。図の連結固定具４は、その両端部を、エンドプレート３の外側面に沿うようにほぼ直角に折曲加工して、連結部４Ｂを設けている。この連結固定具４は、両端の連結部４Ｂをエンドプレート３に連結することにより、連結固定具４の連結部４Ｂが電池積層体２の両端に配置された一対のエンドプレート３に係止され、一対のエンドプレート３が所定の間隔となるようにして、電池積層体２を両端から挟着している。図５の連結固定具４は、エンドプレート３の四隅部に設けた嵌着凹部３Ａに連結部４Ｂを連結して、４本の連結固定具４で一対のエンドプレート３を連結している。したがって、連結固定具４の連結部４Ｂは、エンドプレート３の嵌着凹部３Ａに沿うように折曲加工されている。さらに、連結固定具４は、その両端部を止ネジ１８でエンドプレート３に固定している。図の連結固定具４は、バインド部４Ａの両端部に、止ネジ１８を挿入する貫通孔を開口して設けている。連結固定具４は、両端の連結部４Ｂをエンドプレート３の嵌着凹部３Ａに連結する状態で、貫通孔に止ネジ１８を挿入し、この止ネジ１８をエンドプレート３の外周面に設けた雌ネジ孔３ａにねじ込んで一対のエンドプレート３に固定している。
【００３０】
この構成によると、上述の通り、エンドプレート３にねじ込まれる止ネジ１８、１９の軸方向と電池積層体２の積層方向とが交差する方向となり、止ネジ１８、１９を保護しながら、より強固な連結強度を実現できるが、これに加え、連結固定具４の連結部４Ｂがエンドプレート３に係止される構成とすることで、電池積層体２の積層方向に対しても、強固な連結強度を実現することができる。また、この構成では、止ネジ１８、１９が電池積層体２の積層方向に位置しないので、電源装置の大型化を抑制することができる。具体的には、エンドプレート３の寸法は、電池セル１の外装缶の大きさと同程度であるため、エンドプレート３の上下方向には、電池セル１の電極端子１３や、後述する冷却プレート３０の寸法分だけ余裕があり、上記構成とすることで、電源装置の大型化を抑制することができる。
【００３１】
さらに、図２と図５に示す連結固定具４は、バインド部４Ａの横断面形状をＬ字状として、電池積層体２の四隅のコーナー部に配置している。この形状のバインド部４Ａは、内面を電池積層体２のコーナー部に沿う状態で配置して、互いに積層される電池セル１の上下左右の振動を抑制できる。それは、電池積層体２の側面２Ｂに沿う垂直部で電池セル１の左右方向の振動を防止し、電池積層体２の上面と底面に沿う水平部で電池セル１の上下方向の振動を防止できるからである。さらに、横断面形状をＬ字状とすることで、バインド部４Ａの曲げ強度を強くできる特徴もある。ただ、連結固定具は、必ずしもすべてのバインド部の横断面形状をＬ字状とする必要はなく、上側の連結固定具のみ横断面形状をＬ字状として、電池積層体の上側のコーナー部に配置することも、下側の連結固定具のみ横断面形状をＬ字状として、電池積層体の下側のコーナー部に配置することもできる。また、連結固定具は、必ずしも電池積層体のコーナー部に沿って配置する必要はなく、電池積層体の両側面に沿って配置することも、両側面と底面に沿って配置することもできる。さらにまた、連結固定具は、電池積層体の側面に沿う板状とすることもできる。板状のメイン固定具は、開口部を開口することもできる。
（ガスダクト６）
【００３２】
ガスダクト６は、ガス排出弁１１から放出されるガスを電源装置の外部に案内するように、各電池セル１のガス排出口１２と対向する姿勢で、電池積層体２の上面である第１の表面２Ａに配置されている。ガスダクト６は、高圧、高温のガスが排出された際に破壊されない十分な強度に設計され、好ましくは耐熱性、耐薬品製に優れたプラスチック製、例えば、ポリブチレンテレフタラート製とすることができる。ただ、ガスダクトは、ナイロン樹脂、エポキシ樹脂などのプラスチック製とすることもできる。なお、ガスダクトを樹脂で成形する構成には、加工性に優れ、設計上の制約が少ないという利点がある。
【００３３】
図２と図３に示すガスダクト６は、中空状に形成されており、電池積層体２との対向面であって、各電池セル１のガス排出口１２と対向する位置に、ガス排出口１２に連結される連結開口６ｂを設けている。図に示すガスダクト６は、内部に柱状のガス排出路４６を設けており、電池セル１のガス排出口１２から排出されるガスを、連結開口６ｂを通過させてガス排出路４６に流入するようにしている。
【００３４】
さらに、ガスダクト６は、ガス排出口１２から排出される高温のガスに対して耐性を向上するために、内面に金属層１７を設けている。ガスダクト６は、その内面であって、ガス排出口１２との対向面に、すなわち連結開口６ｂを設けた面と対向する内面に金属層１７を設けている。図２、図３、及び図７に示すガスダクト６は、内部に角柱状のガス排出路４６を設けており、このガス排出路４６の天面６ｔであって、連結開口６ｂを設けた底面と対向する内面にのみ金属層１７を設けて、他の面は金属層１７を設けることなくガスダクト６の内面を露出させている。この構造は、ガス排出口１２から排出される高温のガスを、直接に金属層１７に衝突させて、ガスダクト６の天面６ｔを確実に保護できる。ガス排出口１２から噴射される高温のガスは、通常、電池セル１の第１の端面１０に対して垂直方向に噴射されるので、高温のガスが直接噴射される天面６ｔ側が最も熱による影響を受けやすくなる。したがって、この部分にのみに金属層１７を設けることで、必要最小限の部位にのみ金属層１７を設けて、その耐性を維持することができる。ただ、ガスダクトは、連結開口と対向する内面以外の面、例えば、側壁の内面にも金属層を設けることもできる。
【００３５】
図２、図３、及び図７に示すガスダクト６は、金属シート１７Ａをガスダクト６の内面に固定して金属層１７を設けている。ただ、金属層は、金属シートに替えて、薄い金属板をガスダクトの内面に固定して設けることもできる。金属シート１７Ａや薄い金属板からなる金属層１７は、片側の面に接着層を設けて、この接着層を介してガスダクト６の内面に貼付し、あるいは、接着材や両面テープ等を介してガスダクト６の内面に貼付することができる。
【００３６】
さらに、図８に示すガスダクト６は、インサート成形により、金属板１７Ｂをガスダクト６の内面に固定して金属層１７を設けている。図に示す金属層１７は、帯状の金属板１７Ｂを、溝状のガスダクト６の内面であって、ガス排出路４６の天面６ｔに沿って位置するようにインサートして設けている。図に示すガスダクト６は、金属板１７Ｂの両側縁部を、天面６ｔと側壁６ｆとの境界部分に埋設して、連結開口６ｂを設けた底面と対向する内面に固定している。さらに、金属板は、図の鎖線で示すように、両側縁部を折曲して、側壁の内面まで延長して埋設することもできる。このように、金属板１７Ｂをガスダクト６にインサートして固定する構造は、多少厚みのある金属板であっても、ガスダクト６の定位置に強固に固定できると共に、インサートされる金属板１７Ｂによってガスダクト６全体を補強できる特徴がある。ただ、金属板からなる金属層は、係止構造や嵌着構造等の手段によって、ガスダクトの内面の定位置に固定することもできる。
【００３７】
金属層１７は、その厚さを薄くすることで、可撓性を高めて変形しやすくして、ガスダクト６の内面に密着する状態で容易に貼付しながら、重量や製造コストを低減できる。また、金属層１７は、その厚さを厚くすることで、衝撃に対する強度を高めながら、熱容量を大きくして、高温のガスから受ける熱を速やかに拡散できる。したがって、金属シート１７Ａや金属板１７Ｂからなる金属層１７は、これらのことを考慮して最適な厚さに設定される。また、金属層は、使用する金属によって、密度や比熱、コストが異なるので、これらのことを考慮して使用する金属を選択する。
【００３８】
金属層１７には、好ましくは、アルミニウム製の金属シート１７Ａや金属板１７Ｂが使用できる。アルミニウム製の金属シート１７Ａや金属板１７Ｂは、安価で軽く、また優れた熱伝導率を有するので、ガス排出口１２から排出される高温のガスの熱を効率よく伝導して拡散できる特徴がある。とくに、アルミニウム製のシートは、一般に使用されているアルミ箔やアルミホイルが使用できる。このようなアルミニウム製のシートは、厚さを６μｍ〜０．３ｍｍ、好ましくは５０μｍ〜０．２ｍｍとして、簡単かつ低コストに貼付しながら、優れた熱伝導性を実現できる。また、アルミニウム製の薄い金属板からなる金属層は、その厚さを１ｍｍ以下として、取り扱いを簡単にしながら簡単に貼付でき、しかも優れた耐性を実現できる。さらにまた、ガスダクト６にインサートして固定されるアルミニウム製の金属板１７Ｂは、その厚さを厚くすることで、熱容量を大きくして熱を速やかに拡散して、優れた耐性を実現できる。ガスダクト６にインサートされるアルミニウム製の金属板１７Ｂは、例えば、０．２ｍｍ〜３ｍｍ、好ましくは０．５ｍｍ〜２ｍｍとすることができる。ただ、金属層には、アルミニウム以外の金属を使用することもできる。
【００３９】
図５に示すガスダクト６は、第１のダクト６Ａと第２のダクト６Ｂとに分割して製作している。第１のダクト６Ａと第２のダクト６Ｂは、電池セル１の第１の端面１０に垂直な方向に分割されており、第２のダクト６Ｂを第１のダクト６Ａと電池積層体２との間に配置している。このガスダクト６は、第１のダクト６Ａと第２のダクト６Ｂを互いに連結して内部に柱状のガス排出路４６を形成している。図２、図７、及び図８に示す第１のダクト６Ａは、内側に溝形凹部６ｄを有する形状に成形しており、この溝形凹部６ｄの開口部を、電池セル１のガス排出口１２に対向する姿勢として配置している。図に示す第１のダクト６Ａは、溝形凹部６ｄの内面であって、ガス排出路４６の天面６ｔに金属層１７を設けている。さらに、図に示す第１のダクト６Ａは、後述するサブ連結固定具５を介して電池積層体２に固定するために、この溝形凹部６ｄの開口縁に沿って、外側に突出する鍔部６ａを一体成形して設けている。
【００４０】
第２のダクト６Ｂは、電池積層体２の第１の表面２Ａに沿って配置される板状で、第１のダクト６Ａの鍔部６ａを嵌着する段差凹部６ｃを表面に設けている。第２のダクト６Ｂは、この段差凹部６ｃに、第１のダクト６Ａの鍔部６ａを嵌着させて、第１のダクト６Ａと第２のダクト６Ｂとを連結して中空状のガスダクト６としている。このガスダクト６は、第１のダクト６Ａと第２のダクト６Ｂを振動溶着し、あるいは超音波溶着し、あるいはまた接着して気密に固定することができる。ただ、第１のダクトと第２のダクトは、必ずしも溶着や接着して固定する必要はなく、段差凹部と鍔部との境界にパッキン（図示せず）を配置し、このパッキンを挟着する状態で連結して、第１のダクトと第２のダクトとを気密に連結することもできる。
【００４１】
さらに、第２のダクト６Ｂは、各々の電池セル１のガス排出口１２に連結される連結開口６ｂを設けており、この連結開口６ｂをガス排出口１２に連結している。図の第２のダクト６Ｂは、電池セル１のガス排出口１２と対向する位置に、角形の連結開口６ｂを開口して設けている。ただ、連結開口は、電池セルのガス排出口に沿う長円形状や楕円形状とすることもできる。
【００４２】
以上のように、ガスダクト６を第１のダクト６Ａと第２のダクト６Ｂに分割する構造は、第１のダクト６Ａと第２のダクト６Ｂを異なる材質のプラスチックとすることができる。このガスダクト６は、第１のダクト６Ａを耐熱性に優れたプラスチックで成形して、第２のダクト６Ｂを絶縁性に優れたプラスチックで成形することができる。この第１のダクト６Ａは、ポリブチレンテレフタラートや、ガラス繊維やカーボン繊維を埋設して補強しているナイロン樹脂やエポキシ樹脂などのプラスチックで製作し、第２のダクト６Ｂは、ナイロン樹脂やエポキシ樹脂などの絶縁性のプラスチックで製作することができる。絶縁性のプラスチックで成形してなる第２のダクトは、電池セルの表面に接触しても、電池セルの外装缶をショートすることはない。
【００４３】
さらに、ガスダクト６は、図３ないし図５に示すように、一方の端部に、ガスダクト６の内部のガスを外部に排出する排出部６ｘを設けている。図に示すガスダクト６は、上面から突出する中空の凸部に、内部のガス排出路４６に連通してなる筒状のパイプを連結して排出部６ｘとしている。図３に示すガスダクト６は、この排出部６ｘに外部ダクト３６を連結して、ガスダクト６から流入されるガスを外部に排出するようにしている。
（表面プレート）
【００４４】
さらに、図２、図３、及び図５に示す電源装置は、電池積層体２の第１の表面２Ａに表面プレート８を配置しており、この表面プレート８で互いに積層される電池セル１の第１の端面１０をカバーしている。この表面プレート８は、電池積層体２の上面に沿う外形に成形している。ここで、図に示す電源装置は、この表面プレート８を、ガスダクト６の第２のダクト６Ｂに兼用している。すなわち、図に示す表面プレート８は、電池積層体２の中央部に配置された複数のガス排出口１２と対向する部分を第２のダクト６Ｂに兼用して複数の連結開口６ｂを設けている。したがって、この表面プレート８は、ナイロン樹脂、エポキシ樹脂などの絶縁性のプラスチックで成形している。
【００４５】
さらに、表面プレート８は、図２と図５に示すように、電池セル１の電極端子１３と対向する位置にバスバー１４を配置するための開口窓２４を開口して設けている。図の表面プレート８は、第２ダクト６Ｂを構成する中央部の両側であって、電池積層体２の両側部に沿って、複数の開口窓２４を設けている。開口窓２４は、バスバー１４を定位置に案内しながら電極端子１３に接続できるように、バスバー１４の外形に沿う大きさと形状している。表面プレート８の開口窓２４に配置されるバスバー１４は、電池セル１の電極端子１３にレーザー溶接等の溶着によって固定されて、複数の電池セル１を所定の接続状態に接続する。ただ、電源装置は、必ずしも電池積層体の第１の表面に表面プレートを配置する必要はない。以上の表面プレート８は、ガスダクト６を電池積層体２に連結するサブ連結固定具５を介して電池積層体２の第１の表面に固定される。
【００４６】
以上のように、電池積層体２の第１の表面２Ａに配置される表面プレート８をガスダクト６に兼用する構造は、部品点数を低減して簡単かつ低コストにガスダクト６を配設できる。さらに、表面プレート８を第２ガスダクト６Ｂに兼用する構造は、電源装置の組立工程において、連結固定具４を介して、電池積層体２を予め締結した状態で、第１ガスダクト６Ａを連結させることができるので、第１ガスダクト６Ａをより確実に、第２ガスダクト６Ｂと気密状態に連結させることができる。ただ、本発明の電源装置は、表面プレートをガスダクトに兼用することなく、ガスダクトを別部材として電池積層体の第１の表面に配置することもできる。
【００４７】
図９に示す電源装置は、表面プレート５８の中央部に、電池セル１の積層方向に伸びる貫通穴５８Ａを開口しており、この貫通穴５８Ａにガスダクト５６を配置している。図９と図１０のガスダクト５６は、第１のダクト５６Ａと第２のダクト５６Ｂとに分割しており、第１のダクト５６Ａと第２のダクト５６Ｂを互いに連結して、内部に角柱状のガス排出路４６を設けている。第１のダクト５６Ａは、図において下側開口の溝形凹部５６ｄを内側に設けており、この溝形凹部５６ｄの開口部を、電池セル１のガス排出口１２に対向する姿勢として配置している。図に示す第１のダクト５６Ａは、溝形凹部５６ｄの内面でああって、ガス排出路４６の天面５６ｔに金属層１７を設けている。さらに、図に示す第１のダクト５６Ａは、溝形凹部５６ｄの開口縁に沿って外側に突出する鍔部５６ａを一体成形して設けている。
【００４８】
第２のダクト５６Ｂは、各電池セル１のガス排出口１２と対向する位置に、ガス排出口１２に連結される連結開口５６ｂを設けている。さらに、図９に示す第２のダクト６Ｂは、連結開口５６ｂの間に位置して、第１のダクト５６Ａの金属層１７に向かって突出する支持部５７を一体成形して設けている。図に示す第２のダクト５６Ｂは、互いに隣接する連結開口５６ｂの間に位置して、複数の支持部５７を設けている。ただ、支持部は所定の間隔で設けることもできる。
【００４９】
図に示す支持部５７は、その先端縁を金属層１７に当接させている。先端を金属層１７に当接させる支持部５７は、金属層１７を押圧しながら支持して、金属層１７を第１のダクト５６Ａの内面の定位置に保持できる特徴がある。ただ、支持部は、必ずしも先端縁を金属層に当接させる必要はなく、金属層の表面に接近させることもできる。この支持部も、金属層の接着力が経時的に低下しても、剥離した金属層を落下させることなく、確実に第１のダクトの内面側に支持できる。
【００５０】
図に示す支持部５７は、円柱状の凸部で、この凸部の外径をガス排出路４６の内幅よりも細くして、ガス排出路４６に排出されるガスがスムーズに通過できるようにしている。ただ、支持部は、リブとすることもできる。リブ形状の支持部は、先端面を金属層の内面に接近または当接させて、金属層を広い領域にわたって支持できる。
【００５１】
以上の第１のダクト５６Ａと第２のダクト５６Ｂは、振動溶着、超音波溶着、あるいは接着によって気密に固定されてガスダクト５６が形成される。ただ、ガスダクトは、必ずしも第１のダクトと第２のダクトに分割する必要はなく、ひとつの筒体とし、この筒体の一面に複数の連結開口を設けてこの連結開口を電池セルのガス排出口に連結することもできる。
（パッキン）
【００５２】
さらに、電源装置は、図２、図３、図５、図９、及び図１０に示すように、ガスダクト６、５６と電池積層体２との間にパッキン７を配設している。パッキン７はゴム状弾性体で、電池積層体２を構成する複数の電池セル１の第１の端面１０である封口板とガスダクト６、５６との間に配設されて、ガスダクト６、５６と電池セル１との間を気密に閉塞している。ゴム状弾性体からなるパッキン７は、電池積層体２とガスダクト６、５６に挟着されて弾性変形する。すなわち、サブ連結固定具５がガスダクト６、５６を電池積層体２に押し付ける状態で、パッキン７がガスダクト６、５６と電池積層体２に挟まれて押し潰されて、ガスダクト６、５６と電池セル１との隙間を確実に閉塞する。このように、弾性変形するパッキン７は、ガスダクト６、５６と電池セル１との間を気密に閉塞して、ガス排出口１２から噴き出される排出ガスを漏らすことなくガスダクト６、５６に流入させて外部に排気する。
【００５３】
図５と図９に示すパッキン７は、電池積層体２の積層方向に伸びる細長い板状であって、各々の電池セル１のガス排出口１２の対向する位置に貫通孔７ｂを設けている。貫通孔７ｂは、第２のダクト６Ｂ、５６Ｂに開口された連結開口６ｂ、５６ｂと対向する位置にあって、貫通孔７ｂを通過するガスをガスダクト６、５６の内部に流入させる。この構造は、パッキン７の貫通孔７ｂを電池セル１のガス排出口１２に対向する状態で配置して、電池セル１とガスダクト６、５６とを閉塞するので、ガス排出口１２から排出されるガスが漏れるのを確実に阻止できる。図のパッキン７は、第２のダクト６Ｂ、５６Ｂに開口した連結開口６ｂ、５６ｂの内形に沿う角形の貫通孔７ｂを設けており、この貫通孔７ｂを電池セル１のガス排出口１２に連結している。ただ、貫通孔は、電池セルのガス排出口に沿う長円形状や楕円形状とすることもできる。
【００５４】
図に示すパッキン７は、第２のダクト６Ｂ、５６Ｂの下面、すなわち電池積層体２との対向面の定位置に配置して、貫通孔７ｂを連結開口６ｂ、５６ｂと対向する位置に配置している。図２に示す第２のダクト６Ｂは、パッキン７の外周に沿うリブ６ｅを下面に突出して一体成形しており、このリブ６ｅの内側にパッキン７を案内して定位置に配置している。ただ、パッキンは、接着等により、電池積層体の定位置に配置することもできる。
【００５５】
以上のパッキンは、全体の形状を板状として複数の貫通孔を開口しているが、パッキンは、各々の連結開口に対向して配置されるリング状とすることもできる。この構造は、第２のダクトの各連結開口に、複数に分割されたパッキンを配置して、ガス排出口と電池セルとのガス漏れを阻止する。ただし、ガスダクトと電池セルとの間には必ずしもパッキンを挟着する必要はない。ガスダクトを電池積層体の第１の表面に向かって押圧して、ガスダクトと電池セルとの対向面を互いに密着させることで、連結開口をガス排出口にガス漏れしないように連結することもできるからである。
（サブ連結固定具５）
【００５６】
以上のガスダクト６、５６は、電池積層体２のガス排出口１２に対向して配置されて、電池積層体２の第１の表面２Ａに配置されるサブ連結固定具５を介して定位置に固定される。サブ連結固定具５は、図５と図９に示すように、電池積層体２の第１の表面２Ａに対向して配置されて、ガスダクト６、５６を電池積層体２の定位置に配置している。このサブ連結固定具５も、両端がエンドプレート３に固定されて電池積層体２を第１の表面２Ａで締結する。サブ連結固定具４は、所定の幅と厚さを有する金属板で、鉄などの金属板、好ましくは、鋼板が使用できる。金属板からなるサブ連結固定具４は、バインド部５Ａの両端に、エンドプレート３の外側表面に連結する連結部５Ｂを設けている。
【００５７】
図に示すサブ連結固定具５は、２列のバインド部５Ａと、これらのバインド部５Ａの両端を連結してなる連結部５Ｂとを備えている。２列のバインド部５Ａは、ガスダクト６、５６の両側に沿って配置されている。２列のバインド部５Ａは、ガスダクト６、５６の両側に設けられた鍔部６ａ、５６ａを押圧できるように、所定の間隔で配置されている。サブ連結固定具５は、２列のバインド部５Ａの間にガスダクト６、５６を配置する状態でエンドプレート３に固定されて、２列のバインド部５Ａで鍔部６ａ、５６ａを押圧している。２列のバインド部５Ａは両端を連結部５Ｂで連結しており、この連結部５Ｂをほぼ直角に折曲して、エンドプレート２に連結している。サブ連結固定具５は、両端の連結部５Ｂをエンドプレート３に設けた嵌着凹部３Ｂに連結することにより、一対のエンドプレート３を所定の間隔として、電池積層体２を両端から挟着する。さらに、サブ連結固定具５は、その両端部を止ネジ１９でエンドプレート３に固定している。図のサブ連結固定具５は、バインド部５Ａの両端部に、止ネジ１９を挿入する貫通孔を開口して設けている。サブ連結固定具５は、両端の連結部５Ｂをエンドプレート３の嵌着凹部３Ｂに連結する状態で、貫通孔に止ネジ１９を挿入し、この止ネジ１９をエンドプレート３の外周面に設けた雌ネジ孔３ｂにねじ込んで一対のエンドプレート３に固定している。
【００５８】
図に示すサブ連結固定具５は、２列のバインド部５Ａと両端の連結部５Ｂとを一体的に成形しているが、サブ連結固定具は、２本に分割することもできる。２本に分割されるサブ連結固定具は、図示しないが、各々をガスダクトの両側に沿って配置して、各々のバインド部でガスダクトの両側から突出する鍔部を沿う敦手を押圧することができる。
【００５９】
さらに、サブ連結固定具は、図示しないが、２列のバインド部を、中間に設けた橋渡し部で連結し、この橋渡し部をガスダクトの上面に配置することもできる。このサブ連結固定具は、橋渡し部でガスダクトの上面を押圧して、ガスダクトを電池積層体の第１の表面の定位置に配置できる。さらに、サブ連結固定具は、図示しないが、１列のバインド部を備えて、このバインド部でガスダクトの上面を押圧して、ガスダクトを電池積層体の第１の表面の定位置に配置することもできる。
（回路基板）
【００６０】
さらに、図２と図５に示す電源装置は、電池積層体２に接続している回路基板９を備えており、この回路基板９をガスダクト６の上方であって、トップカバー２０との間に配置している。図に示すトップカバー２０は、上面側に回路基板９を収納する収納凹部２１を設けており、この収納凹部２１に回路基板９を収納している。回路基板９は、電池セル１の保護回路を実現する電子部品（図示せず）等を実装している。この回路基板９は、各々の電池セル１に接続されてセル電圧を検出する電圧検出回路、電池セル１の温度を検出する温度検出回路等を実装しており、セル電圧を検出して電池セル１の過充電や過放電を防止するように制御し、あるいは電池セル１の異常な温度上昇を防止するように充放電を制御する。これらの回路を実現する電子部品は、回路基板９に配置されて、収納凹部２１に収納される。
【００６１】
図に示す回路基板９は、サブ連結固定具５を介してガスダクト６の上面の定位置に配置している。図２、図３、及び図５に示すサブ連結固定具５は、回路基板９を固定するために、バインド部５Ａの上面に複数のナット２６を固定している。図の電源装置は、回路基板９を貫通する止ネジ２５をサブ連結固定具５に設けたナット２６にねじ込んで、回路基板９をガスダクト６の上面の定位置に配置している。この電源装置は、回路基板９と電池積層体２との間に金属板からなるサブ連結固定具５を配置するので、サブ連結固定具５の金属板でもって、回路基板９を電池積層体２からシールドできる。さらに、この電源装置は、ガスダクト６、５６の内面に金属層１７を設けているので、この金属層１７によっても回路基板９を電池積層体２からシールドできる。電池積層体２は大電流で充放電され、とくに大きなパルス電流で充放電されることから、パルス性のノイズが放射される。サブ連結固定具５の金属板やガスダクト６、５６の金属層１７は、回路基板９と電池積層体２との間にあって、電池積層体２から放射されるパルス性の誘導ノイズから回路基板９をシールドして、回路基板９の誘導ノイズによる誤動作を防止できる特徴がある。とくに、金属板であるサブ連結固定具をアースラインに接続することで、電池積層体２からの誘導ノイズをより効果的にシールドできる。
（トップカバー）
【００６２】
さらに、図２と図３の電源装置は、上面にトップカバー２０を配置している。このトップカバー２０は、表面プレート８の上面をカバーして、電池積層体２に接続されたバスバー１４や回路基板９をカバーして保護する。したがって、トップカバー２０は、表面プレート８の上面をカバーできる外形であって、内部に回路基板９を収納できる空間を有する形状にプラスチックで成形している。図２と図１１のトップカバー２０は、全体を下側開口の浅い容器形状に成形しており、中央部を周囲よりも一段深く成形して、回路基板９を収納するための収納凹部２１を設けている。
【００６３】
さらに、トップカバー２０は、図１１に示すように、一方の端部に、ガスダクト６の排出部６ｘを外部に突出させるための切欠部２２を設けている。このトップカバー２０は、図１に示すように、電池積層体２の上面に連結される状態で、この切欠部２２から排出部６ｘを外部に表出させる。さらにまた、図１と図１１に示すトップカバー２０は、両端部に出力用の端子窓２３を開口している。電池積層体２は、両端に配置される電池セル１の電極端子１３に出力用端子板１６を接続している。トップカバーは、これらの出力用端子板１６を外部に表出させるための端子窓２３を両端に開口して設けている。
【００６４】
以上のトップカバー２０は、止ネジ２７を介してガスダクト６に固定している。図５に示すガスダクト６は、トップカバー２０を定位置に固定するために、上面に連結ボス２８を一体成形して設けている。図５の連結ボス２８は、ガスダクト６の両端部の上面に突出して設けられている。トップカバー２０は、連結ボス２８と対向する位置に貫通孔２９を開口しており、この貫通孔２９に挿通される止ネジ２７がガスダクト６の連結ボス２８にねじ込まれて電池積層体２の定位置に固定されている。トップカバー２０を備えた電源装置は、高電圧となる電池セル１同士の接続部分や、回路基板９等が露出することを防止することができ、例えば、メンテナンスの際などに、不用意に電池セル１同士の接続部分や、回路基板９等に接触し、回路が短絡したりすることを防止できる。また、簡易的な防水効果も得られる。
【００６５】
ところで、電源装置は、その大型化を抑制するために、ガスダクトの容積を小さくすることが有効であるが、ガスダクトの容積が小さくなると、その分だけ、電池のガス排出口とガスダクトとの距離が近くなる。そのため、電池セルからガスが排出された際に、排出ガスがガスダクトに与える影響も大きくなる。具体的には、高温の排出ガスに起因する熱の影響や、ガスダクトにかかる圧力の増大などである。以上の実施形態によると、ガスダクト６の内面であって、ガス排出口１２と対向する天面６ｔに金属層を設けているので、高温の排出ガスが噴出される状態においても、この熱を速やかに拡散して熱による悪影響を抑制できる。特に、単にガス排出口１２と対向する位置に金属層１７を設けるだけでなく、図７に示すように、ガスダクト６のガス排出口１２の対向面に、ガスダクト６の両端部にかけて金属層１７が設けられることで、高温の排出ガスが噴出される状態においても、この熱を速やかに拡散して熱による悪影響を抑制できる。また、以上の電源装置は、サブ連結固定具５により、ガスダクト６を押圧する構成となっているため、ガスダクト６を電池積層体２の第１の表面２Ａに密着させて強固に固定することができ、ガスダクト６の容積を比較的小さく、すなわち、ガスダクト６の高さを低くすることができる。このため、電源装置は、例えば、ガスダクトや回路基板を、電池セルの電極端子の先端よりも内側に配置することができ、このような構成とすることで、電源装置の大型化を抑制することができる。このような電源装置の一例を図１２に示す。
【００６６】
図１２に示す電源装置は、電池セル５１の第１の端面６０に設けた電極端子６３を、外周面に雄ネジを設けたロッド状として上面から突出させている。この電極端子６３は、バスバー１４の貫通孔に挿通する状態で、ナット６７がねじ込まれてバスバー１４を定位置に固定している。このため、この電池セル５１は、ナット６７をねじ込むことができるように、電極端子６３を電池セル５１の第１の端面６０から突出する形状としている。この電池セル１を積層してなる電池積層体２は、第１の表面２Ａの両側に沿って電極端子６３を配置しており、これらの電極端子６３の間にガスダクト６を配置している。このガスダクト６は、高さを低く成形して、いいかえると、上面を電池セル５１のガス排出口１２に接近させる状態で配置して、電極端子６３の先端よりも内側に配置している。ここで、電極端子６３の先端よりも内側とは、電池セル１の第１の端面１０の両端部に位置する電極端子６３の先端を結ぶラインよりも第１の端面１０側を意味するものとする。すなわち、ガスダクト６は、電池セル１の両端部に位置する電極端子６３の先端を結ぶラインよりも内側であって、このラインより突出しない状態で配設している。これにより、ガスダクト６を電池積層体２から高く突出させることなく、電源装置の大型化を抑制している。
【００６７】
さらに、図に示す電源装置は、ガスダクト６の上側であって、両側に配置される電極端子６３の間に回路基板９を配置しており、この回路基板９も電極端子６３の先端よりも内側に配置している。この電源装置は、電池積層体２の第１の表面２Ａ側に回路基板９を配置する構造としながら、電源装置の大型化を抑制できる。さらに、この回路基板は、面積を広くすることもできる。回路基板を大きくしても、電源装置の大型化を抑制できるからである。面積を大きくできる回路基板は、表面に設けられる配線パターンを簡単にしながら、また、実装される電子部品の放熱性を考慮しながら理想的な状態で配置できる。
【００６８】
さらに、図１２に示す電源装置は、電池積層体２の第１の表面２Ａをカバーする表面プレート６８を備えており、この表面プレート６８の両側に沿って、バスバー１４を配置する開口窓２４を備えている。さらに、図に示す表面プレート６８は、開口窓の開口縁に沿って、電極端子６３の突出方向に突出する区画壁６８ａを設けている。この構造は、電池セルから突出する電極端子６３やバスバーを区画壁６８ａで保護できるので、メンテナンスの際などに、電池セル１の電極端子やバスバー１４に接触してショート等が生じる弊害を有効に防止できる。さらに、図に示す電源装置は、電極端子６３の間に配置されるガスダクト６や回路基板９を区画壁６８ａの先端よりも内側に配置している。ここで、区画壁６８ａの先端よりも内側とは、表面プレート６８の両側に設けた区画壁６８ａの先端を結ぶラインよりも第１の表面２Ａ側を意味するものとする。すなわち、ガスダクト６や回路基板９は、表面プレート６８の両側に設けた区画壁６８ａの先端を結ぶラインよりも内側であって、このラインより突出しない状態で配設している。これにより、ガスダクト６や回路基板９を電池積層体２から高く突出させることなく、電源装置の大型化を抑制している。
【００６９】
以上の実施形態の電源装置は、ガスダクト６、５６を、サブ連結固定具５を介して電池積層体２の第１の表面２Ａに固定している。ただ、ガスダクトは、必ずしもサブ連結固定具を介して電池積層体に固定する必要はなく、他の連結構造を介して電池積層体に固定することもできる。図１３〜図１６に示すガスダクト７６は、固定ネジ７９を介して、電池積層体の両端に配置されるエンドプレート（図示せず）に固定する構造としている。さらに、図１３〜図１６に示すガスダクト７６は、全体を筒状として電池積層体の第１の表面に配置されるガスダクト７６の一例を示している。
【００７０】
図に示すように、筒状のガスダクト７６は、第１のダクト７６Ａと第２のダクト７６Ｂに分割しており、第１のダクト７６Ａと第２のダクト７６Ｂを互いに連結して、内部に角柱状のガス排出路４６を設けている。第１のダクト７６Ａは、図において下側開口の薄い蓋状の溝形凹部７６ｄを内側に設けており、この溝形凹部７６ｄの開口部を、電池セルのガス排出口に対向する姿勢として配置される。図に示す第１のダクト７６Ａは、溝形凹部７６ｄの内面であって、ガス排出路４６の天面７６ｔに金属層１７を設けている。このガスダクト７６も、前述のガスダクト６、５６と同様にして、金属シート１７Ａからなる金属層１７を内面に固定している。
【００７１】
第２のダクト７６Ｂは、帯状の底面プレート７６ｆの周囲に周壁７６ｇを設けてなる細長い容器状としている。このガスダクト７６は、第２のダクト７６Ｂの周壁７６ｇの先端縁を第１のダクト７６Ａの外周部に連結して、全体の形状を筒状としている。さらに、第２のダクト７６Ｂは、底面プレート７６ｆに、各電池セル１のガス排出口１２に連結される複数の連結開口７６ｂを設けている。図１５と図１６に示す第２のダクト７６Ｂは、底面プレート７６ｆの下面から突出する複数の筒部７６ｈを設けており、これらの筒部７６ｈを貫通する連結開口７６ｂを設けている。筒部７６ｈは、各電池セル１に設けられたガス排出口１２に対向して設けられている。
【００７２】
このガスダクト７６は、第２のダクト７６Ｂの下面に配置されて筒部７６ｈの周囲に連結されるパッキン７７を介して電池セル１のガス排出口に連結される。パッキン７７はゴム状弾性体で、ガスダクト７６と電池セルの第１の端面との間に配設されて、電池セルのガス排出口から噴出されるガスを漏らすことなく、ガスダクト７６に流入できるようにしている。パッキン７７は、図１４と図１５に示すように、ガスダクト７６と同じ方向に伸びる細長い形状であって、ガスダクト７６の筒部７６ｈを嵌入する複数の貫通孔７７ｂを所定の間隔で設けている。パッキン７７は、位置決ホルダ７８を介して、ガスダクト７６の定位置に配置されて、電池セルの第１の端面に密着される。この構造は、電池セルのガス排出口から噴き出される排出ガスを漏らすことなく、ガスダクト７６のガス排出路４６に流入して外部に排気できる。ただし、ガスダクトと電池セルとの間には、必ずしもパッキンを挟着する必要はない。ガスダクトと電池セルとの対向面を互いに密着させることで、連結開口をガス排出口にガス漏れしないように連結することもできるからである。
【００７３】
以上のガスダクト７６は、下面から突出する筒部７６ｈが、位置決ホルダ７８に設けられた位置決穴７８ｂに案内されて、位置決ホルダ７８の定位置に連結される。さらに、ガスダクト７６は、位置決ホルダ７８を貫通する筒部７６ｈが、パッキン７７の貫通孔７７ｂに挿入されて、パッキン７７の定位置に配置される。ガスダクト７６は、筒部７６ｈが位置決ホルダ７８を貫通する状態で、パッキン７７の貫通孔７７ｂに挿入されて、パッキン７７を介して電池積層体の定位置に配置される。
【００７４】
パッキン２６と位置決ホルダ７８は、互いに嵌合構造で連結されて、パッキン２６をガスダクト７６の定位置に配置している。図の嵌合構造は、第２のダクト７６Ｂに設けた筒部７６ｈを位置決ホルダ７８の位置決穴７８ｂとパッキン７７の貫通孔７７ｂに挿入する構造としている。この嵌合構造は、パッキン７７とガスダクト７６とを正確な位置に連結しながら、電池セルから排出されるガスを漏れないようにガスダクト７６に流入できる特徴がある。ただ、本発明は、ガスダクトとパッキンの嵌合構造をこの構造には特定しない。ガスダクトとパッキンの嵌合構造は、一方に凸部を設けて、他方にはこの凸部を挿入する凹部を設け、凸部を凹部に挿入して、互いに定位置に連結できる全ての構造とすることができる。
【００７５】
以上のガスダクト７６は、その両端に、電池積層体２と固定するための連結片７５が設けられている。図に示す連結片７５は、第２のダクト７６Ｂの両端から突出しており、この連結片７５にねじ込まれる止ネジ７９を介して電池積層体のエンドプレートに固定する構造としている。図のガスダクト７６は、両端の連結片７５に挿通される止ネジ７９をエンドプレートに連結して、電池積層体の定位置に固定される。以上のガスダクト７６が固定されるエンドプレート（図示せず）は、上面に、ガスダクト７６を連結するための固定ネジ７９を螺合するためのねじ穴を設けている。このガスダクト７６は、連結片７５に挿通される固定ネジ７９がエンドプレートにねじ込まれて、電池積層体の定位置に固定される。
（冷却プレート）
【００７６】
さらに、図１ないし図５に示す電源装置は、複数の電池セル１を積層してなる電池積層体２を冷却プレート３０の表面に熱伝導状態で配置している。この電源装置は、冷却プレート３０を強制的に冷却して、各々の電池セル１の発熱を放熱する。
【００７７】
冷却プレート３０は、図２と図３に示すように、内部に冷媒通路３１を設け、この冷媒通路３１に液化された冷媒を供給し、冷媒を冷媒通路３１で気化させて、冷媒の気化熱で強制的に冷却して、電池セル１を冷却する。冷却プレート３０を冷媒の気化熱で強制冷却する冷却機構は、図示しないが、気体の状態にある冷媒を加圧するコンプレッサと、このコンプレッサで加圧された気体を冷却して液化させる凝縮器と、この凝縮器で液化された冷媒を冷却プレート３０の冷媒通路３１に供給する膨張弁とを備えている。この冷却機構は、膨張弁を介して液化された冷媒を冷却プレート３０に供給し、供給された冷媒を冷却プレート３０の内部で気化させて気化熱で冷却プレート３０を冷媒する。気化された冷媒は、コンプレッサで加圧されて凝縮器に供給され、凝縮器で液化され、膨張弁を介して冷却プレート３０の冷媒通路３１に循環されて、冷却プレート３０を冷却する。冷却プレート３０の内部に設けられる冷媒通路３１は、外側に突出する連結部３２を介して冷却機構に連結される。
【００７８】
冷却プレートは、必ずしも冷媒の気化熱で冷却する必要はなく、たとえば、冷却された液体を内部に循環して冷却することができる。また、冷却プレートは、内部に冷却気体の通路を設けて、この通路に冷却された気体を強制送風して冷却することもできる。
【００７９】
なお、上記実施形態では、電池積層体２を１２個の電池セル１を積層して形成しているが、積層される電池セルを１１個以下とし、あるいは１３個以上として、これらの電池セルを直列及び／又は並列に接続することもできる。とくに、積層される電池セルの数が多くなると、ガスダクトとガス排出口の気密性を維持することが困難になるが、本発明の構成によると、サブ連結固定具によって、ガスダクトが電池積層体に向かって押圧される構成となっているため、電池セルの数が多い場合にも、ガスダクトとガス排出口の気密性を維持することができる。
【００８０】
また、上記実施形態では、電極端子は電池積層体の上面側、冷却プレートは電池積層体の下面側に配置されているが、電極端子や冷却プレートは、電源装置の構成によっては、電池積層体の側面側に設けられることもある。このような場合、連結固定具を固定するための止ネジをエンドプレートの側面側に固定してもよい。この構成によると、止ネジの位置を、電極端子や冷却プレートの位置と対応させることができ、電源装置の大型化を抑制することができる。
【００８１】
さらに、上記実施形態では、電池積層体を締結するための連結固定具に加え、ガスダクトを保持すると共に、電池積層体を締結するサブ連結固定具を備える構成となっているため、電池積層体の締結に起因する負荷を連結固定具とサブ連結固定具に分散させることができる。このため、連結固定具のみで電池積層体を締結する構成と比較して、連結固定具の強度を下げることができる。そのため、例えば、連結固定具の厚さを薄くすることができるので、電源装置の寸法を小さくすることができる。
【００８２】
以上の電源装置は、車載用の電源として利用できる。電源装置を搭載する車両としては、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド自動車やプラグインハイブリッド自動車、あるいはモータのみで走行する電気自動車等の電動車両が利用でき、これらの車両の電源として使用される。
【００８３】
（ハイブリッド車用電源装置）
図１７に、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド自動車に電源装置を搭載する例を示す。この図に示す電源装置を搭載した車両ＨＶは、車両ＨＶを走行させるエンジン９６及び走行用のモータ９３と、モータ９３に電力を供給する電源装置１００と、電源装置１００の電池を充電する発電機９４とを備えている。電源装置１００は、ＤＣ／ＡＣインバータ９５を介してモータ９３と発電機９４に接続している。車両ＨＶは、電源装置１００の電池を充放電しながらモータ９３とエンジン９６の両方で走行する。モータ９３は、エンジン効率の悪い領域、例えば加速時や低速走行時に駆動されて車両を走行させる。モータ９３は、電源装置１００から電力が供給されて駆動する。発電機９４は、エンジン９６で駆動され、あるいは車両にブレーキをかけるときの回生制動で駆動されて、電源装置１００の電池を充電する。
【００８４】
（電気自動車用電源装置）
また、図１８に、モータのみで走行する電気自動車に電源装置を搭載する例を示す。この図に示す電源装置を搭載した車両ＥＶは、車両ＥＶを走行させる走行用のモータ９３と、このモータ９３に電力を供給する電源装置１００と、この電源装置１００の電池を充電する発電機９４とを備えている。電源装置１００は、ＤＣ／ＡＣインバータ９５を介してモータ９３と発電機９４に接続している。モータ９３は、電源装置１００から電力が供給されて駆動する。発電機９４は、車両ＥＶを回生制動する時のエネルギーで駆動されて、電源装置１００の電池を充電する。
【００８５】
（蓄電用電源装置）
さらに、この電源装置は、移動体用の動力源としてのみならず、定置型の蓄電用設備としても利用できる。例えば家庭用、工場用の電源として、太陽光や深夜電力等で充電し、必要時に放電する電源システム、あるいは日中の太陽光を充電して夜間に放電する街路灯用の電源や、停電時に駆動する信号機用のバックアップ電源等にも利用できる。このような例を図１９に示す。この図に示す電源装置１００は、複数の電池パック８１をユニット状に接続して電池ユニット８２を構成している。各電池パック８１は、複数の電池セルが直列及び／又は並列に接続されている。各電池パック８１は、電源コントローラ８４により制御される。この電源装置１００は、電池ユニット８２を充電用電源ＣＰで充電した後、負荷ＬＤを駆動する。このため電源装置１００は、充電モードと放電モードを備える。負荷ＬＤと充電用電源ＣＰはそれぞれ、放電スイッチＤＳ及び充電スイッチＣＳを介して電源装置１００と接続されている。放電スイッチＤＳ及び充電スイッチＣＳのＯＮ／ＯＦＦは、電源装置１００の電源コントローラ８４によって切り替えられる。充電モードにおいては、電源コントローラ８４は充電スイッチＣＳをＯＮに、放電スイッチＤＳをＯＦＦに切り替えて、充電用電源ＣＰから電源装置１００への充電を許可する。また充電が完了し満充電になると、あるいは所定値以上の容量が充電された状態で負荷ＬＤからの要求に応じて、電源コントローラ８４は充電スイッチＣＳをＯＦＦに、放電スイッチＤＳをＯＮにして放電モードに切り替え、電源装置１００から負荷ＬＤへの放電を許可する。また、必要に応じて、充電スイッチＣＳをＯＮに、放電スイッチＤＳをＯＮにして、負荷ＬＤの電力供給と、電源装置１００への充電を同時に行うこともできる。
【００８６】
電源装置１００で駆動される負荷ＬＤは、放電スイッチＤＳを介して電源装置１００と接続されている。電源装置１００の放電モードにおいては、電源コントローラ８４が放電スイッチＤＳをＯＮに切り替えて、負荷ＬＤに接続し、電源装置１００からの電力で負荷ＬＤを駆動する。放電スイッチＤＳはＦＥＴ等のスイッチング素子が利用できる。放電スイッチＤＳのＯＮ／ＯＦＦは、電源装置１００の電源コントローラ８４によって制御される。また電源コントローラ８４は、外部機器と通信するための通信インターフェースを備えている。図１９の例では、ＵＡＲＴやＲＳ−２３２Ｃ等の既存の通信プロトコルに従い、ホスト機器ＨＴと接続されている。また必要に応じて、電源システムに対してユーザが操作を行うためのユーザインターフェースを設けることもできる。
【００８７】
各電池パック８１は、信号端子と電源端子を備える。信号端子は、パック入出力端子ＤＩと、パック異常出力端子ＤＡと、パック接続端子ＤＯとを含む。パック入出力端子ＤＩは、他のパック電池や電源コントローラ８４からの信号を入出力するための端子であり、パック接続端子ＤＯは子パックである他のパック電池に対して信号を入出力するための端子である。またパック異常出力端子ＤＡは、パック電池の異常を外部に出力するための端子である。さらに電源端子は、電池パック８１同士を直列、並列に接続するための端子である。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明に係る電源装置は、ＥＶ走行モードとＨＥＶ走行モードとを切り替え可能なプラグイン式ハイブリッド電気自動車やハイブリッド式電気自動車、電気自動車等の電源装置として好適に利用できる。また、コンピュータサーバのラックに搭載可能なバックアップ電源装置、携帯電話等の無線基地局用のバックアップ電源装置、家庭内用、工場用の蓄電用電源、街路灯の電源等の太陽電池と組み合わせた蓄電装置、信号機等のバックアップ電源用等の用途にも適宜利用できる。
【符号の説明】
【００８９】
１００…電源装置
１…電池セル
２…電池積層体；２Ａ…第１の表面；２Ｂ…側面
３…エンドプレート；３Ａ…嵌着凹部；３Ｂ…嵌着凹部
３ａ…雌ネジ孔；３ｂ…雌ネジ孔
４…連結固定具；４Ａ…バインド部；４Ｂ…連結部
５…サブ連結固定具；５Ａ…バインド部；５Ｂ…連結部
６…ガスダクト；６Ａ…第１のダクト；６Ｂ…第２のダクト
６ａ…鍔部；６ｂ…連結開口；６ｃ…段差凹部；６ｄ…溝形凹部
６ｅ…リブ；６ｆ…側壁；６ｔ…天面；６ｘ…排出部
７…パッキン；７ｂ…貫通孔
８…表面プレート
９…回路基板
１０…第１の端面
１１…ガス排出弁
１２…ガス排出口
１３…電極端子
１４…バスバー
１５…セパレータ
１６…出力用端子板
１７…金属層；１７Ａ…金属シート；１７Ｂ…金属板
１８…止ネジ
１９…止ネジ
２０…トップカバー
２１…収納凹部
２２…切欠部
２３…端子窓
２４…開口窓
２５…ナット
２６…止ネジ
２７…止ネジ
２８…連結ボス
２９…貫通孔
３０…冷却プレート
３１…冷媒通路
３２…連結部
３６…外部ダクト
４６…ガス排出路
５１…電池セル
５６…ガスダクト；５６Ａ…第１のダクト；５６Ｂ…第２のダクト
５６ａ…鍔部；５６ｂ…連結開口；５６ｄ…溝形凹部；５６ｔ…天面
５７…支持部
５８…表面プレート；５８Ａ…貫通穴
６０…第１の端面
６３…電極端子
６７…ナット
６８…表面プレート；６８ａ…区画壁
７５…連結片
７６…ガスダクト；７６Ａ…第１のダクト；７６Ｂ…第２のダクト
７６ｂ…連結開口；７６ｄ…溝形凹部
７６ｆ…底面プレート；７６ｇ…周壁；７６ｈ…筒部
７６ｔ…天面
７７…パッキン；７７ｂ…貫通孔
７８…位置決ホルダ；７８ｂ…位置決穴
７９…固定ネジ
８１…電池パック
８２…電池ユニット
８４…電源コントローラ
８５…並列接続スイッチ
９３…モータ
９４…発電機
９５…ＤＣ／ＡＣインバータ
９６…エンジン
ＥＶ、ＨＶ…車両
ＬＤ…負荷
ＣＰ…充電用電源
ＤＳ…放電スイッチ
ＣＳ…充電スイッチ
ＯＬ…出力ライン
ＨＴ…ホスト機器
ＤＩ…パック入出力端子
ＤＡ…パック異常出力端子
ＤＯ…パック接続端子
【図１】
2015133169.tif 000003
【図２】
2015133169.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2015133169.tif 000007
【図６】
2015133169.tif 000008
【図７】
2015133169.tif 000009
【図８】
2015133169.tif 000010
【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】
2015133169.tif 000015
【図１４】
2015133169.tif 000016
【図１５】
2015133169.tif 000017
【図１６】
2015133169.tif 000018
【図１７】
2015133169.tif 000019
【図１８】
2015133169.tif 000020
【図１９】
2015133169.tif 000021