JP2002141113A - 電源装置 - Google Patents
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Abstract
ジュール全体をより均一に冷却して、温度差に起因する
電池性能の低下を有効に防止する。 【解決手段】 電源装置は、複数本の電源モジュール1
と、ホルダーケース2と、ファン9とを備える。ホルダ
ーケース2は、両面に第1表面プレート2aと第2表面
プレート2bを有する箱形で、複数の電源モジュール1
を同一平面に平行に横に並べて配設している。さらに、
ホルダーケース2は、横に並べた複数列の電源モジュー
ル1の間に隔壁3を設けて、内部を複数列の区画室4に
区画している。各々の列の区画室4には、1列の電源モ
ジュール1を配設している。電源装置は、ファン9でも
って、第1表面プレート2aの流入口13から複数列の
区画室4に分流して空気を流入させて、第2表面プレー
ト2bの排気口14から排気して、各区画室4に収納し
ている電源モジュール1を冷却している。
Description
リッド自動車や電気自動車等の自動車を駆動するモータ
ーの電源用に使用される大電流用の電源装置に関する。
電源に使用される大電流、大出力用の電源装置は、複数
の電池を直列に連結した電源モジュールをさらに直列に
接続して出力電圧を高くしている。駆動モーターの出力
を大きくするためである。この種の用途に使用される電
源装置は、極めて大きな電流が流れる。たとえば、ハイ
ブリッド自動車等では、スタートするときや加速すると
きに、電池の出力で自動車を加速するので、100A以
上と極めて大きな電流が流れる。さらに、短時間で急速
に充電するときにも大きな電流が流れる。
池の温度が上昇したときに、強制的に冷却する必要があ
る。とくに、多数の電源モジュールを、縦横の行と列に
並べてホルダーケースに入れている電源装置は、各々の
電源モジュールを均等に冷却することが大切である。冷
却される電池の温度にむらができると、温度が高くなる
電池の性能が低下するからである。
収納して、各々の電源モジュールをより均等に冷却する
構造は、たとえば、特開平10−270095号公報と
特開平11−329518号公報に記載される。前者の
公報に記載される電源装置は、図1の断面図に示すよう
に、ホルダーケース22の下部を空気の流入口23とし
て上部を排出口24とし、下部の流入口23から上部の
排出口24に空気を流動させて、内部に収納している電
源モジュール21を冷却する。ホルダーケース22の内
部には、電源モジュール21の表面に流す空気の流速を
調整するための冷却調整フィン25を配設している。
配設される電源モジュール21の表面を流れる空気の流
速を、下部の電源モジュール21の表面を流れる空気の
流速よりも速くしている。上部と下部の電源モジュール
21の表面を流れる空気の流速を同じにすると、下部の
電源モジュール21の表面を通過する空気温度が低いた
めに、下部の電源モジュール21が上部よりも効果的に
冷却されて、上部と下部で電源モジュール21に温度差
ができるからである。
ール21の表面の空気の流速を下部よりも速くするため
に、冷却調整フィン25と電源モジュール21との間の
空気の流動隙間を、上方に向かって次第に狭くしてい
る。流動隙間が狭くなると、空気の流速は速くなるから
である。
は、下部の電源モジュールを冷たい空気で冷却し、上部
の電源モジュールを速い流速で冷却して、上下の電源モ
ジュールをより均一な環境で冷却する。しかしながら、
この構造では、上下の電源モジュールを均一な条件で冷
却するのが極めて難しい。それは、下部の電源モジュー
ルを冷却する空気温度が低く、上部の電源モジュールを
冷却する空気温度が高くなるからである。高温の空気で
冷却される上部の電源モジュールは、表面を流れる空気
の流速を速くしても、下部の電源モジュールと同じよう
に効率よく冷却するのが難しい。このため、空気の流入
口の近傍に配設される電源モジュールは効率よく冷却さ
れるが、空気の排出口の近傍に配設される電源モジュー
ルを効率よく冷却するのが難しく、ホルダーケースに収
納している電源モジュールに温度差ができる欠点があ
る。排出口の近傍にあって、効率よく冷却するのが極め
て難しい電源モジュールは、高温になって劣化しやすい
弊害がある。
は、図2の断面図に示すように、ホルダーケース22の
途中から冷却用の空気を流入させる。ホルダーケース2
2の途中に流入される空気は、空気の出口近傍に冷たい
空気を供給して、ホルダーケース22の内部温度を均一
にする。この構造は、ホルダーケース内部の温度差を少
なくできるが、途中から吸入される空気によって、ホル
ダーケース内を流動する空気の流速が低下してしまう。
電源モジュール21を効率よく冷却するためには、冷却
する空気の温度を低くすることも大切であるが、電源モ
ジュール21の表面を流動する空気の流速を速くするこ
とも大切である。空気温度が低下しても、流速が遅くな
ると電源モジュール表面に直接に接触している部分の空
気の温度が高くなる。電源モジュール21は、表面に直
接に接触している空気で冷却されるので、この部分の空
気温度が高くなると、効率よく冷却できなくなる。
点を解決することを目的に開発されたものである。本発
明の重要な目的は、ホルダーケースに収納している複数
の電源モジュール全体をより均一に冷却して、温度差に
起因する電池性能の低下を有効に防止できる電源装置を
提供することにある。
数本の電源モジュール1と、この電源モジュール1を内
部に複数の列に平行に並べて収納して、かつ、内部を通
過する空気で電源モジュール1を冷却するホルダーケー
ス2と、ホルダーケース2に空気を強制的に供給または
吸引して送風するファン9とを備える。ホルダーケース
2は、両面に対向して、第1表面プレート2aと第2表
面プレート2bを有する箱形で、第1表面プレート2a
と第2表面プレート2bの表面に沿って、複数の電源モ
ジュール1を同一平面に平行に横に並べて配設してい
る。さらに、ホルダーケース2は、横に並べて収納して
いる複数列の電源モジュール1の間に隔壁3を設けて、
隔壁3を第1表面プレート2aから第2表面プレート2
bまで延長して、内部を複数列の区画室4に区画してい
る。各々の列の区画室4には、1列の電源モジュール1
を配設している。さらに、ホルダーケース2は、第1表
面プレート2aを貫通して、複数列の区画室4の送風冷
却ダクト17に分流して空気を流入させる流入口13を
開口しており、かつ、第2表面プレート2bを貫通し
て、複数列の区画室4の送風冷却ダクト17を通過した
空気を外部に排出する排気口14を開口している。電源
装置は、ファン9でもって、第1表面プレート2aの流
入口13から複数列の区画室4に分流して空気を流入さ
せて、送風冷却ダクト17に空気を通過させて電源モジ
ュール1を冷却し、冷却した空気を第2表面プレート2
bの排気口14から排気して、複数列の区画室4に収納
している電源モジュール1を冷却している。
aの表面に、空気の流入ダクト15を設けることができ
る。この電源装置は、流入ダクト15から流入口13に
空気を通過させて区画室4に空気を流入できる。さら
に、第1表面プレート2aに開口している流入口13
は、流入ダクト15の上流側を下流側よりも小さくする
ことができる。この構造の電源装置は、全ての区画室4
に均一に冷却空気を供給できる。さらに、電源装置は、
2段のホルダーケース2を、流入ダクト15を介して互
いに対向する姿勢で並列に配設することもできる。
レート2bの表面に、空気の排出ダクト16を設けるこ
ともできる。この電源装置は、各々の区画室4を通過し
て排気口14から排出される空気を、排気ダクト16で
一緒にして排気する。さらに、第2表面プレート2bに
開口している排気口14は、排出ダクト16の上流側を
下流側よりも大きくすることができる。この構造の電源
装置は、全ての区画室4に均一に冷却空気を供給でき
る。さらに、電源装置は、2段のホルダーケース2を、
排出ダクト16を介して互いに対向する姿勢で並列に配
設することもできる。
と排気口14を、電源モジュール1の縦方向に延長して
いるスリットとすることができる。
ール1を円筒型とすると共に、この電源モジュール1を
内蔵している区画室4の内側の横断面形状を8角形以上
の多角形とし、あるいは円形ないし楕円形とすることが
できる。この電源装置は、電源モジュール表面と区画室
4の内面との間に送風冷却ダクト17を設けており、こ
の送風冷却ダクト17でもって、区画室4に送風される
空気を電源モジュール1の表面に沿って流動させる。
クト17の間隔を、電源モジュール1の全周において略
一定とすることができる。
レート2aと第2表面プレート2bに、区画室4の内面
に突出して、電源モジュール1を保持する保持凸部10
を一体成形して設けることができる。この電源装置は、
この保持凸部10の先端を電源モジュール1の表面に当
接させて、電源モジュール1を区画室4内に保持でき
る。
ジュール1を円柱状として、この電源モジュール1を区
画室4の中心に配設することができる。
づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明
の技術思想を具体化するための電源装置を例示するもの
であって、本発明は電源装置を以下のものに特定しな
い。
理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する
番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決
するための手段の欄」に示される部材に付記している。
ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材
に特定するものでは決してない。
源モジュール1と、この電源モジュール1を内蔵してい
るホルダーケース2と、ホルダーケース2の電源モジュ
ール1を冷却するファン9とを備える。ホルダーケース
2は、電源モジュール1を内部に複数の列に平行に並べ
て収納しており、内部を通過する空気で電源モジュール
1を冷却するようにしている。
るいは静電容量の大きなスーパーキャバシタを直線状に
接続したもので、電源モジュール1は、たとえば、6本
の二次電池6を、直線状に直列に連結している。スーパ
ーキャバシタを使用する電源モジュールは、複数のスー
パーキャバシタを並列または直列に接続している。ただ
し、電源モジュールは、1本の二次電池やスーパーキャ
バシタで構成することもできる。図5に示す電源モジュ
ール1は、円筒型の二次電池6を皿状接続体7で直線状
に連結している。電源モジュール1の両端には、正極端
子5Aと負極端子5Bからなる電極端子5を連結してい
る。
する構造を、図5と図6に示している。この構造の電源
モジュール1は、皿状接続体7の円盤部7Aを、円筒型
の二次電池6の正極に溶接して接続している。皿状接続
体7の円盤部7Aは、二次電池6の正極に溶接するプロ
ジェクション7aを設けている。皿状接続体7のプロジ
ェクション7aが正極に溶接されるとき、プロジェクシ
ョン7aの上面に溶接用電極棒が押圧される。皿状接続
体7と二次電池6とのショートを阻止するために、皿状
接続体7と二次電池6との間に、リング状に絶縁体8が
挟着される。
の内側に二次電池6を挿入して、フランジ部7Bを二次
電池6の負極である外装缶6Aに溶接する。フランジ部
7Bも、円盤部7Aと同じように、内面に設けたプロジ
ェクション7aを外装缶6Aに溶接する。このとき、フ
ランジ部7Bには、プロジェクション7aの外側に溶接
用電極棒が押圧される。
が、皿状接続体を使用することなく、U曲したリード板
の対向面を互いに溶接して連結することもできる。この
電源モジュールは、二次電池を放電させる方向に、大電
流をパルス通電して、U曲したリード板の対向面を溶着
する。さらに、電源モジュールは、二次電池の+−の電
極の間に金属板を挟着する状態で、二次電池を放電させ
る方向に大電流パルス通電処理をして、金属板を二次電
池の電極に溶着することもできる。
することなく、二次電池の+−の電極を直接に溶着する
こともできる。この二次電池は、正極端子である封口板
の上部表面に円錐状の突起を設け、この突起を隣接する
二次電池の負極端子に大電流パルス通電して溶接する。
た電源モジュール1は、二次電池6の正極側には正極端
子5Aを接続し、負極側には負極端子5Bを接続する。
ル−水素電池である。ただ、電源モジュール1の二次電
池6は、ニッケル−カドミウム電池やリチウムイオン二
次電池等を使用することもできる。
電池の表面に温度センサーを固定している。温度センサ
ーは、電池温度を検出できる素子である。この温度セン
サーには、好ましくは、電池温度で電気抵抗が変化する
にPTCが使用される。各二次電池の表面に固定される
温度センサーは、センサーリードを介して直列に、直線
状に連結されて、電源モジュールの表面に縦方向に延長
して固定される。温度センサーとセンサーリードは、接
着して二次電池の表面に固定され、あるいは、二次電池
の表面を熱収縮チューブ等で被覆する構造にあっては、
熱収縮チューブで固定することもできる。ただ、本発明
の電源装置は、区画室4に1列の電源モジュール1を収
納しているので、電源モジュール1を隣のものと絶縁す
る必要がない。このため、電源モジュール1は、必ずし
も熱収縮チューブ等で被覆して絶縁する必要はない。
うに、両面に対向して、第1表面プレート2aと第2表
面プレート2bを有する箱形で、第1表面プレート2a
と第2表面プレート2bと平行な面内に、複数列に電源
モジュール1を同一平面に横に平行に並べて配設してい
る。
え、蓋ケースは、第1表面プレート2aを一体成形して
いる第1蓋ケース2Aaと、第2表面プレート2bを一
体成形している第2蓋ケース2Abとを備える。蓋ケー
スは、全体をプラスチックで成形しており、これ等を組
み立ててホルダーケース2としている。
に示すように、横に並べて収納している電源モジュール
1の間に隔壁3を設けている。隔壁3は、第1蓋ケース
2Aaと第2蓋ケース2Abに一体成形して設けられ
て、第1表面プレート2aから第2表面プレート2bま
で延長されて、第1表面プレート2aと第2表面プレー
ト2bの内部を複数の区画室4に区画している。第1蓋
ケース2Aaと第2蓋ケース2Abに一体成形している
隔壁3は、その境界を隙間なく当接させて、空気が流通
しない区画室4に区画している。
配設される。図のホルダーケース2は、各々の区画室4
に1列の電源モジュール1を収納している。電源モジュ
ール1を区画室4の定位置に配設するために、図7に示
すように、区画室4の内面に突出して、保持凸部10を
設けている。保持凸部10は、プラスチック製の第1表
面プレート2aと第2表面プレート2bに一体成形して
設けられ、両方の保持凸部10で電源モジュール1を挟
着して定位置に保持する。電源モジュール1は、区画室
4の内面との間に、空気を通過できる隙間ができるよう
に、保持凸部10で保持される。図の保持凸部10は、
リブの形状として設けられて、電源モジュール1に対し
て横方向に延長して設けられる。
流された冷却空気を通過させる。このことを実現するた
めに、図3と図4ホルダーケース2は、第1表面プレー
ト2aを貫通して、各々の区画室4に分流して空気を流
入させる流入口13を開口しており、第2表面プレート
2bを貫通して、各々の区画室4の空気を外部に排出す
る排気口14を開口している。
べている電源モジュール1の間の谷間を溝形に成形し
て、区画室4の内側における横断面の形状を8角形とし
ている。この区画室4は、横断面図の形状を方形状とす
る区画室に比較して、区画室4の内面を電源モジュール
1の表面に沿わせる形状に接近できる。区画室4は、内
面と電源モジュール1との間に空気を送風して電源モジ
ュール1を冷却する送風冷却ダクト17が設けられる
が、内側の横断面形状を8角形とする区画室4は、横断
面形状を方形状とする区画室に比較して、送風冷却ダク
ト17の間隔を均一にできる特長がある。
する区画室4は、図8に示すように、内側の横断面形状
を円形にして、すなわち、区画室4を円柱状として、区
画室4の内面と電源モジュール1との間の送風冷却ダク
ト17をさらに均一な厚さにできる。また、区画室は、
内側の断面形状を楕円形として円筒状の電源モジュール
を内蔵することもできる。
4の中央部分に位置するように、隔壁3と隔壁3の間の
中央部分にスリット状の流入口13と排気口14を開口
している。ホルダーケース2は、第1表面プレート2a
に流入口13を開口し、第2表面プレート2bに排気口
14を開口している。スリット状の流入口13と排気口
14は、電源モジュール1の縦方向に延長して開口され
る。この形状のホルダーケース2は、電源モジュール1
の表面に沿って、冷却空気を速やかに流動させて、効率
よく冷却できる特長がある。
の表面に空気の流入ダクト15を設けている。流入ダク
ト15はファン9に連結され、ファン9は流入ダクト1
5に冷却空気を強制的に供給する。流入ダクト15の冷
却空気は、各々の流入口13に分流されて、各々の区画
室4に流入される。全ての区画室4に均一に冷却空気を
通過させるために、図の装置は、流入ダクト15の上流
側の流入口13を、下流側の流入口13よりも小さくし
ている。流入ダクト15の上流側は、ファン9から供給
される冷却空気の圧力が高いので、小さい流入口13か
ら多量の空気が供給される。流入ダクト15の下流側に
おいては、冷却空気の圧力が低くなるので、流入口13
を大きくして区画室4に供給される空気量を多くしてい
る。したがって、この構造の装置は、全ての区画室4に
均一に冷却空気を供給できる。
プレート2bの表面に空気の排出ダクト16を設けてい
る。排出ダクト16はファン9に連結され、ファン9は
排出ダクト16の冷却空気を強制的に吸引して排気す
る。排出ダクト16は、各々の区画室4から排出される
空気を一緒にして排気する。各々の区画室4に均一に冷
却空気を通過させるために、図の装置は、排出ダクト1
6の上流側の排出口14を、下流側の排出口14よりも
大きくしている。排出ダクト16の下流側は、ファン9
で効率よく冷却空気が吸引されるので、小さい排出口1
4から多量の空気が排出される。したがって、この構造
の装置は、全ての区画室4に均一に冷却空気を通過でき
る。
2段のホルダーケース2を、流入ダクト15または排出
ダクト16を介して互いに対向する姿勢で並列に配設し
ている。図9の電源装置は、図3に示すように、第1表
面プレート2aの表面側に流入ダクト15を設けている
一対のホルダーケース2を、流入ダクト15の両面に対
向するように配設している。この電源装置は、ファン9
から流入ダクト15に流入される冷却空気を、両面に配
設しているホルダーケース2に供給して、ホルダーケー
ス2の各々の区画室4内に1列に配設している電源モジ
ュール1を冷却する。
第2表面プレート2bの表面側に排出ダクト16を設け
ている一対のホルダーケース2を、排出ダクト16の両
面に対向するように配設している。この電源装置は、排
出ダクト16に連結しているファン9でもって、両方の
ホルダーケース2から強制的に冷却空気を吸入して、両
面に配設しているホルダーケース2の各々の区画室4内
に1列に配設している電源モジュール1を冷却する。
内側の横断面形状を8角形として、送風冷却ダクト17
を幅をほぼ均一にしているので、送風冷却ダクト17に
送風する空気の流速をほぼ均一にでき、また、区画室4
に空気溜りができるのを防止できる。ただ、本発明の電
源装置は、各々の区画室4に1列に電源モジュール1を
配設するので、図9と図10に示すように、区画室4の
内側の横断面形状を方形状としても、電源モジュール1
を充分に冷却することができる。
収納している複数の電源モジュール全体をより均一に冷
却して、温度差に起因する電池性能の低下を有効に防止
できる特長がある。それは、本発明の電源装置が、両面
に対向して第1表面プレートと第2表面プレートを有す
る箱形のホルダーケースの内部に、複数の電源モジュー
ルを同一平面に平行に横に並べて配設すると共に、ホル
ダーケースの内部を隔壁で複数列の区画室に区画して、
各々の列の区画室に1列の電源モジュールを配設してお
り、第1表面プレートの流入口から複数列の区画室に分
流して流入させた空気を、第2表面プレートの排気口か
ら排気して、複数列の区画室に収納している電源モジュ
ールを冷却しているからである。この構造の電源装置
は、各列の区画室に1列の電源モジュールを独立して配
設しているので、各電源モジュールは、他の電源モジュ
ールの影響を受けることなく、送風冷却ダクトを通過す
る冷却空気によって別々に独立して冷却される。さら
に、各区画室を通過する冷却空気は、1列の電源モジュ
ールのみを冷却するので、他の電源モジュールによって
暖められた空気ではなく、新鮮な空気によって極めて効
率よく冷却できる。このように、各電源モジュールを理
想の状態で冷却できる電源装置は、複数の電源モジュー
ル全体を、効率よく、しかもより均一に冷却できる。
…第2蓋ケース 2a…第1表面プレート 2b…第2表面プレート 3…隔壁 4…区画室 5…電極端子 5A…正極端子 5B
…負極端子 6…二次電池 6A…外装缶 7…皿状接続体 7A…円盤部 7B
…フランジ部 7a…プロジェクション 8…絶縁体 9…ファン 10…保持凸部 13…流入口 14…排気口 15…流入ダクト 16…排出ダクト 17…送風冷却ダクト 21…電源モジュール 22…ホルダーケース 23…流入口 24…排出口 25…冷却調整フィン
Claims (12)
- 【請求項1】 複数本の電源モジュール(1)と、この電
源モジュール(1)を内部に複数の列に平行に並べて収納
しており、かつ、内部を通過する空気で電源モジュール
(1)を冷却するホルダーケース(2)と、ホルダーケース
(2)に空気を強制的に供給または吸引して送風するファ
ン(9)とを備え、 ホルダーケース(2)は両面に対向して、第1表面プレー
ト(2a)と第2表面プレート(2b)を有する箱形で、第1表
面プレート(2a)と第2表面プレート(2b)の表面に沿っ
て、複数の電源モジュール(1)を同一平面に平行に横に
並べて配設しており、 さらに、ホルダーケース(2)は、横に並べて収納してい
る複数列の電源モジュール(1)の間に隔壁(3)を設けて、
隔壁(3)を第1表面プレート(2a)から第2表面プレート
(2b)まで延長して、内部を複数列の区画室(4)に区画
し、各々の列の区画室(4)に1列の電源モジュール(1)を
配設しており、 さらに、ホルダーケース(2)は、第1表面プレート(2a)
を貫通して、複数列の区画室(4)の送風冷却ダクト(17)
に分流して空気を流入させる流入口(13)を開口してお
り、かつ、第2表面プレート(2b)を貫通して、複数列の
区画室(4)の送風冷却ダクト(17)を通過した空気を外部
に排出する排気口(14)を開口しており、 ファン(9)でもって、第1表面プレート(2a)の流入口(1
3)から複数列の区画室(4)に分流して空気を流入して、
送風冷却ダクト(17)に空気を通過させて電源モジュール
(1)を冷却し、冷却した空気を第2表面プレート(2b)の
排気口(14)から排気して、複数列の区画室(4)に収納し
ている電源モジュール(1)を冷却するようにしてなる電
源装置。 - 【請求項2】 第1表面プレート(2a)の表面に空気の流
入ダクト(15)を設けている請求項1に記載の電源装置。 - 【請求項3】 第1表面プレート(2a)に開口している流
入口(13)が、流入ダクト(15)の上流側を下流側よりも小
さくしている請求項2に記載の電源装置。 - 【請求項4】 2段のホルダーケース(2)を、流入ダク
ト(15)を介して互いに対向する姿勢で並列に配設してい
る請求項2に記載の電源装置。 - 【請求項5】 第2表面プレート(2b)の表面に空気の排
出ダクト(16)を設けている請求項1に記載の電源装置。 - 【請求項6】 第2表面プレート(2b)に開口している排
気口(14)が、排出ダクト(16)の上流側を下流側よりも大
きくしている請求項5に記載の電源装置。 - 【請求項7】 2段のホルダーケース(2)を、排出ダク
ト(16)を介して互いに対向する姿勢で並列に配設してい
る請求項5に記載の電源装置。 - 【請求項8】 流入口(13)と排気口(14)が、電源モジュ
ール(1)の縦方向に延長しているスリットである請求項
1に記載の電源装置。 - 【請求項9】 電源モジュール(1)が円筒型で、この電
源モジュール(1)を内蔵している区画室(4)が、内側の横
断面形状を8角形以上の多角形とし、あるいは円形ない
し楕円形として、電源モジュール表面と区画室(4)の内
面との間に送風冷却ダクト(17)を設けており、この送風
冷却ダクト(17)でもって、区画室(4)に送風される空気
を電源モジュール(1)の表面に沿って流動させる請求項
1に記載される電源装置。 - 【請求項10】 送風冷却ダクト(17)の間隔が、電源モ
ジュール(1)の全周において略一定である請求項9に記
載される電源装置。 - 【請求項11】 第1表面プレート(2a)と第2表面プレ
ート(2b)が、区画室(4)の内面に突出して、電源モジュ
ール(1)を保持する保持凸部(10)を一体成形して設けて
おり、この保持凸部(10)の先端を電源モジュール(1)の
表面に当接して、電源モジュール(1)を区画室(4)内に保
持している請求項1に記載される電源装置。 - 【請求項12】 電源モジュール(1)が円柱状で、電源
モジュール(1)を区画室(4)の中心に配設している請求項
1に記載される電源装置。
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