JPH1126031A - 電池冷却装置 - Google Patents

電池冷却装置

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JPH1126031A
JPH1126031A JP17740297A JP17740297A JPH1126031A JP H1126031 A JPH1126031 A JP H1126031A JP 17740297 A JP17740297 A JP 17740297A JP 17740297 A JP17740297 A JP 17740297A JP H1126031 A JPH1126031 A JP H1126031A
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battery
cooler
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batteries
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彰久 小久保
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勝也 石井
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヒートパイプと同様な熱サイフォン方式の冷
却作用により複数の電池を均一に良好に冷却できる電池
冷却装置を提供する。 【解決手段】 電気的に相互に接続された複数個の電池
１４を密閉容器１０に収容し、この密閉容器の内部空間
２４と連通する冷却器２７を設け、密閉容器１０の内部
空間２４の全域および冷却器２７の内部に低沸点冷媒を
充填し、密閉容器１０の内部空間２４の全域で、電池１
４から吸熱して冷媒が蒸発し、この蒸発したガス冷媒が
冷却器２７内に上昇する。冷却器２７内において、空調
用冷凍サイクルの低温冷媒が流れる冷却管２９によりガ
ス冷媒を冷却して凝縮させる。この凝縮した液冷媒は自
重により密閉容器１０内の電池１４周辺に還流する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電池（蓄電池）の
冷却装置に関するもので、電気自動車、ハイブリッド車
等の車両に搭載される電池の冷却に用いて好適なもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】電気自動車、ハイブリッド車等の車両に
搭載される電池は、車両走行用電動モータの電源となる
ため、高圧化、大容量化する必要がある。そのため、複
数の電池を電気的に直列接続した組電池が通常使用され
ている。ところで、この組電池において、充放電の際に
は各電池での化学反応やジュール損により熱が発生し、
電池が高温化して、電池の性能、寿命等に悪影響を及ぼ
す。そこで、従来、電池を冷却する冷却装置として、種
々なものが提案されている。
【０００３】例えば、特開平８−２２２２８０号公報等
では、組電池を収容する密閉容器内にヒートパイプの一
端側の蒸発部を挿入するとともに、ヒートパイプの他端
側の凝縮部を密閉容器の外部に突出させ、そして、組電
池で発生する熱をヒートパイプの蒸発部で吸熱して、ヒ
ートパイプ内部の液冷媒を蒸発させ、この蒸発したガス
冷媒をヒートパイプの凝縮部に上昇させ、ここで外気中
に放熱してガス冷媒を凝縮させて、蒸発部に還流させる
ようにしたものが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来例ではい
ずれもヒートパイプの一端側の蒸発部を組電池を収容す
る密閉容器内に挿入する構成であるので、ヒートパイプ
の挿入位置から離れた部位に配置されている電池の冷却
効果がどうしても悪化し、組電池の温度ばらつきが発生
しやすい。
【０００５】組電池において、単電池間に温度分布が発
生すると、高温部の単電池の容量が低下することから、
この状態で充放電を繰り返すと、高温部の単電池のダメ
ージが促進される。また、電池の種類によっては、単電
池のダメージ促進により引火性の水素ガスを発生する場
合もある。本発明は上記点に鑑み、ヒートパイプと同様
な熱サイフォン方式の冷却作用により複数の電池を均一
に良好に冷却できる電池冷却装置を提供することを目的
とする。
【０００６】また、本発明は小型簡潔な電池冷却装置の
提供を他の目的とする。また、本発明は冷却性能の高い
電池冷却装置の提供をさらに他の目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は以下の技術的手段を採用する。すなわち、
請求項１記載の発明では、電気的に相互に接続された複
数個の電池（１４）を密閉容器（１０）に収容し、この
密閉容器（１０）の内部空間（２４）と連通する冷却器
（２７）を設け、密閉容器（１０）の内部空間（２４）
の全域および冷却器（２７）の内部に冷媒を充填し、密
閉容器（１０）の内部空間（２４）の全域で、電池（１
４）から吸熱して冷媒が蒸発し、この蒸発したガス冷媒
が冷却器（２７）内に上昇して冷却され凝縮し、この凝
縮した液冷媒が自重により密閉容器（１０）の内部空間
（２４）の電池（１４）周辺に還流するようにしたこと
を特徴としている。
【０００８】これによると、電池（１４）から冷媒の蒸
発潜熱を奪って、電池（１４）を冷却する際に、冷媒は
密閉容器（１０）の内部空間（２４）にて各電池（１
４）のほぼ全表面と直接的に接触しているので、冷却効
果が大きいとともに、各電池（１４）を均一に冷却でき
る。それ故、複数の電池（１４）間の温度分布を僅少値
に抑制できる。
【０００９】上記冷却器（２７）は、請求項２記載の発
明のように密閉容器（１０）の上方側の外部に配置した
り、請求項３記載の発明のように密閉容器（１０）の内
部空間（２４）の上方側に内蔵させることがてきる。特
に、請求項３記載の発明のように密閉容器（１０）の内
部空間（２４）の上方側に内蔵させれば、電池冷却装置
全体構造の小型簡潔化を実現できる。
【００１０】さらに、請求項４記載の発明によると、密
閉容器（１０）を、複数個の電池（１４）を収容する容
器本体（１１）と、この容器本体（１１）の上端部を閉
塞する上蓋（１２）とから構成し、この上蓋（１２）を
冷却器（２７）として構成しているから、電池冷却装置
の小型簡潔化を一層促進できる。また、請求項５記載の
発明では、冷却器（２７）に、空調用冷凍サイクルの低
温冷媒が流れる冷却管（２９）を備えることを特徴とし
ている。
【００１１】これによると、空調用冷凍サイクルの低温
冷媒を利用して、冷却器（２７）とガス冷媒との温度差
を増大させて、熱交換量を格段と向上できる。また、請
求項６記載の発明では、冷却器（２７）を、冷却空気が
強制送風されてガス冷媒を冷却する空冷方式として構成
することを特徴としている。これよると、ガス冷媒を強
制送風による空冷方式にて良好に冷却できるので、電池
周囲に空調用冷凍サイクルが装備されていない場合にも
問題なく実施できる。
【００１２】また、請求項７記載の発明では、冷却器
（２７）と密閉容器（１０）の内部空間（２４）との間
を連通する連通パイプ（２６）を、内管（２６ｅ）と外
管（２６ｆ）とからなる２重管（２６ｄ）で構成し、内
管（２６ｅ）をガス冷媒が上昇し、外管（２６ｆ）を液
冷媒が下降することを特徴としている。これによると、
２重管（２６ｄ）の採用により冷媒の気液を分離するこ
とができるので、電池（１４）での発熱量が大きくなっ
て、電池（１４）周囲での冷媒の蒸発量が多い場合で
も、上昇ガスによる液降下の妨げを回避できる。そのた
め、冷媒の循環（ガス冷媒の上昇と液冷媒の下降）をス
ムースに行うことができ、熱サイフォン式冷却装置の冷
却性能を高めることができる。
【００１３】また、請求項８記載の発明では、冷却器
（２７）と密閉容器（１０）の内部空間（２４）との間
にガス冷媒が上昇するガス側連通パイプ（２６０）と液
冷媒が下降する液側連通パイプ（２６１）を備えること
を特徴としている。これによると、冷媒の気液分離を一
層促進でき、冷却性能をさらに高めることができる。
【００１４】また、請求項９記載の発明では、複数個の
電池（１４）を収容した密閉容器（１０）で構成される
電池モジュール（１００）をさらに複数個電気的に接続
して１つの電池ユニット（１１０）となし、この電池ユ
ニット（１１０）において、複数個の電池モジュール
（１００）にそれぞれ対応して冷却器（２７）を備えた
ことを特徴としている。
【００１５】これによると、各電池モジュール（１０
０）毎にそれぞれ対応して設けた冷却器（２７）により
ガス冷媒の冷却、凝縮を行うことができる。また、請求
項１０記載の発明では、電池モジュール（１００）を複
数個電気的に接続して構成される１つの電池ユニット
（１１０）において、複数個の電池モジュール（１０
０）に対して冷却器（２７）を共通の１つの冷却器とし
て構成し、この１つの冷却器（２７）と、複数個の電池
モジュール（１００）の密閉容器（１０）の内部空間
（２４）との間を連通パイプ（２６、２６０、２６１）
により連通させたことを特徴としている。
【００１６】これによると、共通の１つの冷却器（２
７）の採用により、電池ユニット（１１０）の構成の簡
潔化を実現できる。また、請求項１１記載の発明では、
複数個の電池（１４）の正極側端子（１４ａ）と負極側
の端子（１４ｂ）を、隣接する電池同志の間で上下交互
に配置することを特徴としている。
【００１７】これによると、隣接する電池（１４）の端
子（１４ａ、１４ｂ）間を接続する電気配線（１５）を
電池（１４）の上下両端面の間にわたって配設する必要
がなく、隣接する電池（１４）の下側面同志および上側
面同志の間に配設するだけでよく、電気配線（１５）の
長さを短縮でき、電気配線（１５）のコストを低減でき
るとともに、配線作業が容易になる。
【００１８】また、請求項１２記載の発明では、密閉容
器（１０）の内部空間（２４）の底部側に、複数個の電
池（１４）の下方側支持する支持台（１３）を配置し、
この支持台（１３）の下方部に内部空間（２４）と連通
する下方空間（２４ａ）を形成し、この下方空間（２４
ａ）にも冷媒を充填し、さらに、下方空間（２４ａ）内
に、複数個の電池（１４）の正極側端子（１４ａ）と負
極側の端子（１４ｂ）の間を接続する電気配線（１５）
を配置したことを特徴としている。
【００１９】これによると、下方空間（２４ａ）に充填
されている冷媒によって電気配線（１５）も冷却するこ
とができるので、電気配線（１５）の発熱温度を抑え
て、電気配線（１５）の小径化を図ることができる。ま
た、請求項１３記載の発明では、電気的に相互に接続さ
れた複数個の電池（１４）を収容する密閉容器（１０）
を有し、この密閉容器（１０）の内部空間（２４）の全
域に冷媒を充填し、この密閉容器（１０）の長手方向が
水平方向に向くようにこの密閉容器（１０）を寝かせて
配置し、この密閉容器（１０）の上方側の壁面の外側
に、この上方側の壁面を冷却する冷却器（２７）を配置
し、密閉容器（１０）の内部空間（２４）の全域で、電
池（１４）から吸熱して冷媒が蒸発し、この蒸発したガ
ス冷媒が密閉容器（１０）の内部空間（２４）を上昇し
て密閉容器（１０）の上方側の壁面に接することにより
冷却され、凝縮し、この凝縮した液冷媒が自重により密
閉容器（１０）の内部空間（２４）の電池（１４）周辺
に還流するようにしたことを特徴としている。
【００２０】これによると、電池（１４）を収容する密
閉容器（１０）の内部空間（２４）の上方側の壁面自身
が冷却面となってガス冷媒を冷却、凝縮させることがで
きる。従って、密閉容器（１０）の内部空間（２４）と
冷却器（２７）側の空間とを遮断することができるの
で、密閉容器（１０）のシールが容易となる。また、密
閉容器（１０）の上方側の壁面に冷却器（２７）を密着
配置するので、冷却器（２７）の設置スペースを縮小で
きる。
【００２１】そして、請求項１３記載の発明による冷却
器（２７）は、請求項１４記載のように低温の冷却流体
が流れる冷却管（２９）と、この冷却管（２９）と密閉
容器（１０）の上方側の壁面との間に充填された熱伝導
部材（４５）とにより構成することができる。また、請
求項１５記載の発明では、複数個の電池（１４）は丸形
であり、この丸形の電池（１４）を密閉容器（１０）内
で千鳥状に配置することを特徴としている。
【００２２】これによると、複数個の丸形の電池（１
４）相互間の間隙に充填された冷媒により電池（１４）
を良好に冷却できるとともに、丸形電池（１４）の千鳥
状配置により、複数個の丸形電池（１４）群全体の収容
スペースを小型化できる。また、複数個の丸形の電池
（１４）を、請求項１６のように碁盤目状に配置して
も、丸形電池（１４）相互間の間隙に充填された冷媒に
より電池（１４）を良好に冷却できる。
【００２３】また、請求項１７記載の発明のように、複
数個の電池（１４）を密閉容器（１０）内で互いに離し
て配置すれば、各電池（１４）の全表面に冷媒を接触さ
せて、電池（１４）の冷却効果を一層向上できる。さら
に、請求項１８記載の発明のように、電池（１４）とし
て、電池ケースを密閉構造とした密閉電池を用いれば、
電池内部への水補給等の面倒なメンテナンスが不要とな
り、しかも、電池ケース内部の溶液の外部への洩れに起
因する漏電、感電等の不具合も回避できる。
【００２４】なお、上記各手段および特許請求の範囲に
記載の各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形
態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に基
づいて説明する。 （第１実施形態）図１、２は第１実施形態を示すもの
で、密閉容器１０は図２に示すように断面六角形状であ
り、容器本体１１と、この容器本体１１の上方開口端を
閉塞する上蓋１２とから構成されている。ここで、容器
本体１１と上蓋１２は、適宜の金属または樹脂にて形成
されている。
【００２６】容器本体１１の底部には電気絶縁材により
形成された支持台１３が配置されており、この支持台１
３は容器本体１１の内壁面に沿う六角形状になってい
る。密閉容器１０の内部には、複数個本例では７個の電
池１４が支持台１３の上面に載置されて収容されてい
る。この７個の電池１４の端子間は電気配線１５により
電気的に直列接続されている。
【００２７】この直列接続された７個の電池１４群の両
端部には正極側の出力配線１６と、負極側の出力配線１
７とを設けて、この両出力配線１６、１７は、上蓋１２
に気密に装着された密封端子１８に接続され、密封端子
１８から７個の電池１４群の電力を取り出すようになっ
ている。密封端子１８には外部結線用の電気配線１９、
２０が接続されている。このように、密閉容器１０内に
複数の電池１４群を収容することにより電池モジュール
１００が構成される。
【００２８】上記の各電池１４は再充電可能な二次電池
（蓄電池）であり、具体的には、ニッケル水素電池であ
り、このニッケル水素電池は適切に冷却され、電池温度
が高温（例えば、４５°Ｃ以上）にならなければ、電池
内部に発生したガスを電池内部で吸収して、内圧を大気
圧レベルに維持できる基本特性を持っている。ところ
で、上蓋１２には容器本体１１の外側面に嵌合する六角
状の嵌合部１２ａが上面部１２ｂから垂下するように形
成されており、この嵌合部１２ａと容器本体１１の外側
面との間をシールするために、容器本体１１の外側面に
形成した凹溝１１ａ内にゴムのような弾性材（Ｏリン
グ）からなるシール材２１を配設して、このシール材２
１を嵌合部１２ａにより圧縮変形させるようになってい
る。
【００２９】また、容器本体１１の内側面のうち、上蓋
１２の嵌合部１２ａに対応する部位にネジ穴を有するボ
ス部２２を図２に示すように６箇所に等間隔で配設し、
このボス部２２のネジ穴に対応する部位にボルト（締結
手段）２３挿通用の取付穴を容器本体１１および上蓋１
２の嵌合部１２ａに開ける。そして、この取付穴を通し
てボルト２３をボス部２２のネジ穴に締め付けることに
より、容器本体１１に上蓋１２の嵌合部１２ａを一体に
締結している。
【００３０】密閉容器１０の内部空間２４は、円柱状に
形成された７個の丸形電池１４相互間の隙間を介して一
つの空間として連通しており、かつ、この内部空間２４
は７個の電池１４の周囲のほぼ全域にわたって形成され
ている。ここで、７個の丸形電池１４は図２に示すよう
に円形の中心位置が相互にずれた千鳥状配置にして、断
面六角状の密閉容器１０内に収納してある。
【００３１】そして、上蓋１２の上面部１２ｂの中央部
に開けた開口部２５、および連通パイプ２６を介して、
内部空間２４に連通する冷却器２７が密閉容器１０の上
方側の外部に配置されている。ここで、密閉容器１０の
内部空間２４、冷却器２７および連通パイプ２６からな
る冷媒循環系路内には、熱サイフォン式冷却装置の作動
流体としての冷媒が封入されている。この冷媒として
は、フロリナート等の不燃性の低沸点冷媒を用いる。な
お、冷媒の注入のために、例えば、密閉容器１０の容器
本体１１に冷媒注入口（図示せず）を設けてある。
【００３２】連通パイプ２６はアルミニウム等の金属ま
たは樹脂で形成することができ、また、冷却器２７は、
アルミニウム等の金属または樹脂で形成した円筒状のケ
ース２８を水平方向に配置しており、このケース２８の
軸方向の中央位置に連通パイプ２６が連通している。そ
して、ケース２８の内部の中心位置を冷却管２９が軸方
向に貫通している。この冷却管２９はその内部に低温の
冷却流体が流れるものであって、具体的には、冷却管２
９は図示しない車両用空調装置の冷凍サイクルの低圧側
冷媒配管であり、サイクル低圧側の低温冷媒が流通す
る。冷却管２９は、例えば、冷凍サイクルの膨張弁等の
減圧手段と蒸発器入口側との間の冷媒配管、あるいは、
蒸発器出口側とアキュームレータ（圧縮機吸入冷媒の気
液分離器）の入口側との間の冷媒配管で構成される。
【００３３】この冷却管２９は熱の伝導性、耐食性等に
優れたアルミニウム等の金属からなり、冷却管２９の外
周面には、ケース２８内部の冷媒との間の熱の授受を促
進するためのプレート状のフィン部材３０が設けてあ
る。このフィン部材３０もアルミニウム等の金属からな
る。また、ケース２８の内部の上方側には水素ガス等の
分子径の小さい分子を選択的に捕捉できるガス吸着装置
３１が配設してある。このガス吸着装置３１は具体的に
はゼオライト等で構成することができる。
【００３４】次に、上記構成において第１実施形態の作
動を説明すると、放電時のジュール損失等により密閉容
器１０内の電池１４の温度が上昇すると、密閉容器１０
の内部空間２４内に充填されている冷媒は電池１４から
速やかに吸熱して沸騰し、ガス化する。従って、電池１
４から冷媒の蒸発潜熱を奪って、電池１４を冷却でき
る。しかも、冷媒は密閉容器１０の内部空間２４にて各
電池１４のほぼ全表面と直接的に接触しているので、冷
却効果が大きいとともに、各電池１４を均一に冷却でき
る。それ故、電池モジュール１００内において、複数の
電池１４間の温度分布を僅少値に抑制できる。
【００３５】そして、密閉容器１０の内部空間２４でガ
ス化した冷媒は密度の減少により自然対流で連通パイプ
２６を上昇して、冷却器２７の円筒状のケース２８内に
流入する。このケース２８内においてガス冷媒は冷却管
２９内の低温冷媒と熱交換して冷却され、凝縮する。凝
縮した液冷媒は密度の増大により自重にて連通パイプ２
６を下降して密閉容器１０の内部空間２４内に還流し、
再度、電池１４の冷却作用に供される。
【００３６】また、熱サイフォン式冷却装置の冷媒とし
て、フロリナート等の低沸点冷媒を使用することによ
り、密閉容器１０の内部圧力（作動流体圧力）を引き下
げて、密閉容器１０の低強度設計を実現して、密閉容器
１０のコスト低減を図ることができる。具体的には、フ
ロリナートの作動圧は、常用３５〜７０ｋＰａ（大気圧
の１／２近辺）で、沸点は約５６°Ｃである。
【００３７】また、フロリナート等の低沸点冷媒は不燃
性であるので、電池１４で発生するガスの洩れに対する
引火の危険を回避でき、安全性を向上できる。また、冷
却器２７の冷却管２９内を流通する冷却流体として、空
調用冷凍サイクルの低温冷媒を使用しているので、冷却
器２７内における高温ガス冷媒と、冷却管２９内の低温
冷媒との間で非常に大きな温度差を設定できる。そのた
め、冷却器２７での凝縮能力を向上できるので、冷却器
２７のコンパクト化が可能となり、冷却器２７の冷却管
２９を直線的な単純な円管または偏平管とすることがで
き、蛇行状に曲げ形成する必要がない。
【００３８】この結果、空調用冷凍サイクルにおける低
圧側回路での冷媒圧損の増加を最小限に抑えることがで
き、冷凍サイクル効率の低下を抑制できる。ここで、車
両空調用冷凍サイクルがヒートポンプとして構成されて
いる場合には、冬期の暖房時に、冷凍サイクル側の冷媒
が冷却器２７で吸熱することにより、廃熱回収を行っ
て、冬期の暖房能力を高めることができる。
【００３９】一方、電池１４では、過充電等の際には電
池内部での発生ガス（水素ガス）を吸収しきれず、電池
内圧が上昇すると、安全弁が開弁して、電池１４の外部
へ水素ガスが洩れ出てくることがある。しかし、本実施
形態によると、冷却器２７のケース２８内にガス吸着装
置３１が配設してあるので、この水素ガス等の分子径の
小さい分子を選択的に捕捉でき、水素ガス等が大気中に
放出されるのを未然に防止できる。
【００４０】（第２実施形態）図３は第２実施形態であ
り、第１実施形態における密閉容器１０内に複数個の電
池１４を収容した電池モジュール１００を複数連接して
ユニット化したものである。すなわち、第２実施形態で
は複数の電池モジュール１００を水平方向に並置し、各
電池モジュールの密閉容器１０の上蓋１２に装着した密
閉端子１８の外部結線用電気配線１９、２０を相互に接
続して、各電池モジュールを電気的に直列接続して、電
池ユニット１１０を構成している。
【００４１】一般に、電気自動車等では電源の高圧化、
大容量化のために、数十個の単電池を直列接続している
が、第２実施形態によると、この数十個の単電池の直列
接続化を実現できる同時に、この数十個の単電池群を数
個の電池１４を収容した数個の電池モジュール１００に
分割し、各電池モジュール毎にガス吸着装置３１を配設
しているので、電池ユニット１１０全体に水素ガスが拡
散することがなく、各電池モジュール１００毎に水素ガ
スを効率的に捕捉できる。
【００４２】なお、ガス吸着装置３１を冷却器２７のケ
ース２８内に配設せずに、各電池モジュール１００の容
器上蓋１２の内側面に配設してもよい。（第３実施形
態）図４は第３実施形態であり、第２実施形態による複
数の電池モジュール１０００を連接した電池ユニット１
１０において、冷却器２７として、複数の電池モジュー
ル１００に対して共通使用する１つの冷却器２７を装備
して、冷却器２７の簡略化を図っている。従って、連通
パイプ２６には各電池モジュール１００の密閉容器１０
の内部空間２４に連通する分岐パイプ２６ａ〜２６ｃが
設けてある。
【００４３】また、連通パイプ２６のうち、分岐パイプ
２６ａ〜２６ｃの上方側の合流部に２重管部２６ｄを設
け、この２重管部２６ｄを一体型の冷却器２７のケース
２８の軸方向中央位置に連通させている。そして、この
２重管部２６ｄの内管２６ｅ内を密閉容器１０で蒸発し
たガス冷媒が上昇し、一方、冷却器２７で凝縮した液冷
媒は外管２６ｆ内を下降する。
【００４４】このように、冷媒の気液を分離することに
より、電池１４での発熱量が大きくなって、電池１４周
囲での冷媒の蒸発量が多い場合でも、上昇ガスによる液
降下の妨げを回避できる。そのため、冷媒の循環（ガス
冷媒の上昇と液冷媒の下降）をスムースに行うことがで
き、熱サイフォン式冷却装置の冷却性能を高めることが
できる。
【００４５】また、ガス吸着装置３１は一体型の冷却器
２７内で、連通パイプ２６の２重管部２６ｄの開口端の
上方位置に対向配置してあるから、２重管部２６ｄの内
管２６ｅ内を上昇するガス冷媒がガス吸着装置３１に衝
突するように流れるので、ガス吸着装置３１により水素
ガスをより一層効率的に捕捉できるとともに、ガス吸着
装置３１を１箇所配設するだけでよく、この点からも構
造を簡素化できる。
【００４６】（第４実施形態）図５は第４実施形態であ
り、冷却器２７の軸方向を上下方向に向けて、冷却器２
７を縦型とし、密閉容器１０の内部空間２４の上部に連
通し、密閉容器１０の内部で蒸発したガス冷媒が上昇す
るガス側連通パイプ２６０を冷却器２７の円筒状ケース
２８の上端に連通させる。一方、冷却器２７内で凝縮し
た液冷媒が下降する液側連通パイプ２６１を冷却器２７
の円筒状ケース２８の下端から取り出して密閉容器１０
の内部空間２４の上部に連通させている。
【００４７】すなわち、第４実施形態では、密閉容器１
０の内部空間２４と冷却器２７の円筒状ケース２８内と
をガス側連通パイプ２６０およひ液側連通パイプ２６１
で連通することにより、冷媒が循環するループ状の流路
を構成でき、第３実施形態よりもさらに冷媒の循環が円
滑となり、冷却性能を高めることができる。また、ガス
吸着装置３１をガス側連通パイプ２６０の開口端に対し
て対向配置することにより、水素ガスの吸着効率を向上
できる。
【００４８】（第５実施形態）図６は第５実施形態であ
り、冷却器２７を密閉容器１０内部の上方部に配設し
て、冷却器２７を含む全体構造の小型化を図ったもので
ある。第５実施形態では、密閉容器１０の上蓋１２の内
側に冷却器２７の冷却管２９を直接配設している。この
冷却管２９は上述の各実施形態と同様に車両用空調装置
の冷凍サイクル低圧側の低温冷媒が流通するアルミニウ
ム配管である。上蓋１２に入口側配管継手３２および出
口側配管継手３３を気密に配設して、この両配管継手３
２、３３に冷却管２９の両端部を一体に接合することに
より、冷却管２９を上蓋１２の内側に吊り下げる構造に
してある。
【００４９】なお、図６には図示してないが、冷却管２
９に上述の各実施形態におけるフィン部材３０を設けて
もよいことはもちろんである。同様に、水素ガスの吸着
のためには、ガス吸着装置３１を上蓋１２の内側面に装
着するのがよい。図７は第５実施形態における冷却メカ
ニズムを示しており、密閉容器１０の内部空間２４に
は、フロリナート等の低沸点冷媒が充填されているの
で、電池１４が発熱すると、電池１４の周囲に直接接し
ている低沸点冷媒が電池１４から吸熱して沸騰し、ガス
化する。従って、電池１４から冷媒の蒸発潜熱を奪っ
て、電池１４を冷却できる。
【００５０】そして、密閉容器１０の内部空間２４でガ
ス化した冷媒は密度の減少により自然対流で内部空間２
４を上昇して、内部空間２４の上部（上蓋１２の内側の
位置）に配設された冷却器２７の冷却管２９に接触す
る。この冷却管２９内には空調用冷凍サイクルの低温冷
媒が流通しているので、ガス冷媒はこの低温冷媒と熱交
換して冷却され、凝縮する。凝縮した液冷媒は密度の増
大により内部空間２４を自重で下降して、再度、電池１
４の冷却作用に供される。
【００５１】なお、密閉容器１０の内部空間２４におい
て、電池１４の周辺部は低沸点冷媒の沸騰領域であり、
最上部の冷却器２７の周辺部は低沸点冷媒の凝縮領域で
あり、そして、沸騰領域と凝縮領域との中間は低沸点冷
媒の湿り蒸気領域である。 （第６実施形態）図８、図９は第６実施形態であり、上
記第５実施形態による電池モジュール１００を連結して
ユニット化した例である。各電池モジュールの密閉容器
１０内の上部にそれぞれ配設した冷却器２７の冷却管２
９の入口、出口配管継手３２、３３間をアルミニウム製
の連結管３４により直列に連結したものである。
【００５２】（第７実施形態）図１０〜図１２は第７実
施形態であり、上記した第１〜第６実施形態では、冷却
器２７の冷却源として空調用冷凍サイクルの低温冷媒を
利用する場合について説明したが、第７実施形態では冷
却器２７を空冷方式として構成している。この空冷方式
の冷却器２７は以下のごとく構成してある。上下方向に
延びる多数の偏平チューブ３５を並列配置するととも
に、この偏平チューブ３５相互の間にコルゲートフィン
３６を介在し、さらに偏平チューブ３５の下端部を水平
方向に延びるヘッダータンク３７に連通させ、これらの
各部品をアルミニウム製として一体ろう付けにより組付
けている。
【００５３】各電池モジュール１００の密閉容器１０の
内部空間２４の上部に連通する連通パイプ２６（図４の
連通パイプ２６と同じもの）の上端部が冷却器２７の下
端に位置するヘッダータンク３７に連通している。冷却
器２７は連通パイプ２６により電池ユニット１１０の上
方に配置されているとともに、冷却器２７に対して図示
しない送風手段（電動送風機等）により強制送風する。
【００５４】これにより、冷却器２７の偏平チューブ３
５内に上昇したガス冷媒はコルゲートフィン３６を介し
て空気中に放熱して冷却され、凝縮する。ここで、車両
搭載上、冷却器２７の部分を車両用空調装置の通風路内
（具体的には冷凍サイクルの蒸発器上流側）に設置可能
であるならば、冷却器２７を空調送風機により送風され
る空気にて強制空冷できる。従って、この場合は冷却器
２７専用の送風手段を設ける必要がない。
【００５５】（第８実施形態）図１３、図１４は第８実
施形態であり、前述した図６の第５実施形態の変形例で
ある。図１３は第８実施形態の組付前の状態を示し、図
１４は第８実施形態の組付前の状態を示している。第８
実施形態では、各電池モジュール１００の密閉容器１０
の上蓋１２を、箱体部３８と、この箱体部３８の上端の
開口部を閉塞する蓋部３９とから構成して、上蓋１２の
内部に中空空間を形成している。ここで、箱体部３８お
よび蓋部３９は熱伝導性のよい金属（アルミニウム等）
で形成してあり、この両者３８、３９の間はろう付けに
より接合されて、上蓋１２の内部空間の気密を維持す
る。
【００５６】上蓋１２の蓋部３９、および箱体部３８の
壁部分を貫通してボルト４０を密閉容器１０の容器本体
１１のネジ穴４１にネジ込むことにより上蓋１２を容器
本体１１に一体に締結する。ここで、上蓋１２の箱体部
３８の底面と容器本体１１の上端面との間にはシール材
４２を介在して気密を維持する。また、車両空調用冷凍
サイクルの低圧側の低温冷媒を上蓋１２の内部空間に流
通させるために、入口側配管２９ａが上蓋１２の蓋部３
９を貫通して上蓋１２の内部空間の一端側に連通してお
り、また、出口側配管２９ｂが上蓋１２の蓋部３９を貫
通して上蓋１２の内部空間の他端側に連通している。従
って、図１３、図１４の図示例では、上蓋１２の内部空
間をサイクル低圧側の低温冷媒が左側から右側へと流れ
る。
【００５７】また、上蓋１２の内部空間に流れる低温冷
媒と、密閉容器１０の内部空間２４を上昇してきたガス
冷媒との間の熱の授受を促進するためのプレート状のフ
ィン部材３０ａが箱体部３８の内面に設けてあるととも
に、箱体部３８の底面外側にもプレート状のフィン部材
３０ｂが設けてある。従って、第８実施形態によると、
上蓋１２の内部空間に流れる低温冷媒により箱体部３８
内のフィン部材３０ａを介して箱体部３８の底面部およ
び箱体部３８の底面外側のフィン部材３０ｂが低温に冷
却される。一方、電池１４群から吸熱してガス化したガ
ス冷媒（低沸点冷媒）は密閉容器１０の内部空間２４を
上昇して、上記低温に冷却されている箱体部３８の底面
部およびフィン部材３０ｂに接触して、ここで凝縮す
る。
【００５８】それ故、第８実施形態では、密閉容器１０
の上蓋１２の内部空間が図６の第５実施形態の冷却管２
９の役割を果たしており、上蓋１２自身が冷却器２７の
役割を兼ねることができる。なお、上蓋１２の中央位置
から、電池１４群の正極側、負極側のいずれか一方、例
えば、正極側の電気配線１９を外部へ取り出し、他方の
電気配線（図示せず）は上蓋１２の外縁寄りの位置から
外部へ取り出すようにしてあり、電気配線１９の取り出
し部はプラグ部材４３により気密に閉塞するようにして
ある。
【００５９】（第９実施形態）図１５、図１６は第９実
施形態であり、上述の各実施形態ではいずれも電池モジ
ュール１００の長手方向が上下方向に向くように電池モ
ジュール１００を立てて配置しているが、第９実施形態
は電池モジュール１００の長手方向が水平方向に向くよ
うに電池モジュール１００を寝せて配置する場合に関す
るものであって、その場合の冷却器２７の形態に特徴を
有している。
【００６０】図１６に示すように、６個の電池モジュー
ル１００を水平方向に並列配置して連結して１つの電池
ユニット１１０を構成するとともに、この電池ユニット
１１０の全体を覆うカバー部材４４を設置する。このカ
バー部材４４は金属または樹脂製であり、各電池モジュ
ール１００の密閉容器１０の上面部と、カバー部材４４
との間に所定の間隙を設けている。そして、この間隙内
に、冷却器２７の冷却管２９を配設するとともに、この
冷却管２９周囲の空隙に電気絶縁性に優れたセラミック
系もしくは樹脂系の材料からなる熱伝導部材４５を充填
している。図１６の例は、熱伝導部材４５としてセラミ
ック系の粒状体を冷却管２９の周囲に充填している。な
お、本実施形態では、密閉容器１０の容器本体１１およ
び上蓋１２は熱伝導性を考慮して金属製としている。
【００６１】冷却管２９は、車両空調用冷凍サイクルの
低圧側の低温冷媒が流通するものであって、図１５の平
面図に示すように、入口側配管２９ａを各電池モジュー
ル１００の長手方向の一端側に配置し、出口側配管２９
ｂを各電池モジュール１００の長手方向の他端側に配置
し、そして、この両配管２９ａ、２９ｂの間に冷却管２
９を複数本（図１５の例では７本）並列に配置してい
る。
【００６２】図１６に示すように、冷却管２９は、断面
６角形状の各電池モジュール１００の頂部と頂部との間
の谷部に配置して、電池ユニット１１０の全高が高くな
らないようにしてある。第９実施形態によると、各電池
モジュール１００の内部において、電池１４から吸熱し
て低沸点冷媒が蒸発してガス冷媒となる。このガス冷媒
は密閉容器１０の内部空間２４を上昇して密閉容器１０
の上部壁面に接する。ここで、密閉容器１０の容器本体
１１および上蓋１２は熱伝導性のよい金属製であるか
ら、密閉容器１０の上部壁面は熱伝導部材４５を介して
冷却管２９内の低温冷媒により低温に冷却されている。
【００６３】従って、ガス冷媒は密閉容器１０の上部壁
面に接することにより冷却され、凝縮する。凝縮した液
冷媒は自重により下方へ滴下し、再度、電池１４の冷却
のために供される。以上の説明から理解されるように、
第９実施形態では、密閉容器１０の上部壁面自体が低沸
点冷媒の凝縮面となり、そして、冷却管２９を有する冷
却器２７は密閉容器１０の外部に配置され、密閉容器１
０の内部空間２４と遮断したままとなっている。
【００６４】（第１０実施形態）図１７、図１８は第１
０実施形態であり、図１８は図１７のＡ−Ａ断面を示
す。第１０実施形態は、図１、２に示す第１実施形態を
変形したものであり、支持台１３を、６角形状の支持面
１３ａと、この支持面１３ａの外周縁部から下方に垂下
する脚部１３ｂとからなる形状に樹脂（電気絶縁材）に
て成形している。これにより、支持面１３ａの下方にも
空間２４ａを形成している。そして、支持面１３ａに複
数（図１８の例では１２個）の連通穴１３ｃを開けるこ
とにより、支持面１３ａの下方空間２４ａを上方の空間
２４に連通させており、下方空間２４ａ内にも冷媒を充
填している。
【００６５】また、支持台１３の支持面１３ａには電池
１４の正極側および負極側の端子（電極）１４ａ、１４
ｂが貫通する貫通穴１３ｄが設けてあり、端子１４ａ、
１４ｂは貫通穴１３ｄを通って下方空間２４ａへ突出し
ている。ここで、密閉容器１０内に千鳥状に配列された
７個の丸形電池１４は、図１７、１８に示すように隣接
する電池同志の正極側端子１４ａと負極側の端子１４ｂ
とを上下交互に配置している。
【００６６】従って、隣接する電池１４の端子間を接続
する電気配線１５を電池１４の上下両端面の間にわたっ
て配設する必要がなく、隣接する電池１４の下側面同志
および上側面同志の間に配設するだけでよく、電気配線
１５の長さを短縮できる。しかも、電池１４の下側面に
配設する電気配線１５は下方空間２４ａ内の液冷媒中に
浸漬することができ、下方空間２４ａ内の液冷媒の蒸発
潜熱により電池１４の下側電気配線１５を冷却できる。
この冷却により電気配線１５の発熱温度を抑えて、電気
配線１５の小径化が可能となる。
【００６７】なお、下方空間２４ａ内で蒸発したガス冷
媒は複数の連通穴１３ｃを通して、支持台１３上側の内
部空間２４側にスムースに抜くことができるので、この
ガス冷媒と入れ替って、冷却器２７で凝縮した液冷媒が
内部空間２４から連通穴１３ｃを通して下方空間２４ａ
内に流入する。また、電気配線１５は具体的には棒状の
導電体からなり、電気配線１５の両端部にはボルト４６
の通し穴（図示せず）を有するリング状接続部（図示せ
ず）が形成してあり、また、各電池１４の端子１４ａ、
１４ｂにネジ穴（図示せず）が設けてある。従って、こ
の電気配線１５のリング状接続部をボルト４６により各
電池１４の端子１４ａ、１４ｂに締め付け固定すること
により、各電池１４の端子１４ａ、１４ｂ間を電気接続
することができる。
【００６８】（第１１実施形態）図１９は第１１実施形
態であり、図１９は密閉容器１０の容器本体１１の上面
図あり、第１１実施形態では密閉容器１０の形状が長方
形であり、この長方形の密閉容器１０内に丸形の電池１
４を収容するに当たり、丸形の電池１４同志の中心位置
を密閉容器１０の長方形の長辺方向および短辺方向で一
致させて、丸形の電池１４を碁盤目状に配列している。
このような碁盤目状の配列であっても、各電池１４相互
の間隙部に充填された冷媒の蒸発潜熱を電池１４のほぼ
全周から吸熱して、各電池１４を良好に冷却できる。
【００６９】（第１２実施形態）図２０は第１２実施形
態であり、図２０は密閉容器１０の容器本体１１の上面
図あり、第１２実施形態では密閉容器１０の形状が長方
形であり、この長方形の密閉容器１０内に長方形をした
角形の電池１４を収容するに当たり、隣接する電池１４
相互の間に十分な間隙を設定して、電池１４相互を離し
て配置している。
【００７０】このように、電池１４相互を離して配置す
ることにより、各電池１４の全外表面に液冷媒を良好に
接触させることができ、各電池１４の冷却効果を一層向
上できる。なお、第１２実施形態では角形の電池１４を
用いる場合に電池１４相互を離して配置しているが、丸
形の電池１４を用いる場合に電池１４相互を離して配置
してもよいことはもちろんである。
【００７１】（他の実施形態）なお、上記した各実施形
態において、電池１４として、電池ケースを密閉構造と
して電池ケース内部の溶液が外部へ洩れないようにした
密閉電池を用いることができる。この密閉電池の使用に
より、電池内部への水補給等の面倒なメンテナンスが不
要となり、しかも、電池ケース内部の溶液の外部への洩
れに起因する漏電、感電等の不具合も回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１の密閉容器の上蓋を外した状態の上面図で
ある。
【図３】本発明の第２実施形態を示す縦断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態を示す縦断面図である。
【図５】本発明の第４実施形態を示す縦断面図である。
【図６】（ａ）は本発明の第５実施形態を示すもので、
密閉容器の上蓋を外した状態の上面図、（ｂ）は第５実
施形態の縦断面図である。
【図７】第５実施形態の冷却メカニズムを説明する説明
図である。
【図８】本発明の第６実施形態を示す上面図である。
【図９】第６実施形態の縦断面図である。
【図１０】本発明の第７実施形態を示す正面図である。
【図１１】第７実施形態の側面図である。
【図１２】第７実施形態において冷却器部分を取り外し
た状態の上面図である。
【図１３】本発明の第８実施形態を示すもので、上蓋部
分と容器本体部分とを組付ける前の分解正面図である。
【図１４】第８実施形態において上蓋部分と容器本体部
分とを組付けた後の正面図である。
【図１５】本発明の第９実施形態を示すもので、カバー
部材を取り外した状態での上面図である。
【図１６】本発明の第９実施形態において、カバー部材
を取り付けた状態での断面図である。
【図１７】本発明の第１０実施形態を示す縦断面図であ
る。
【図１８】図１７のＡ−Ａ断面図である。
【図１９】本発明の第１１実施形態を示すもので、密閉
容器の上蓋を外した状態の上面図である。
【図２０】本発明の第１２実施形態を示すもので、密閉
容器の上蓋を外した状態の上面図である。
【符号の説明】
１０…密閉容器、１１…容器本体、１２…上蓋、１４…
電池、２４…内部空間、２７…冷却器、２９…冷却管、
１００…電池モジュール、１１０…電池ユニット。

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電気的に相互に接続された複数個の電池
    （１４）を収容する密閉容器（１０）と、 この密閉容器（１０）の内部空間（２４）と連通する冷
    却器（２７）とを備え、 前記密閉容器（１０）の内部空間（２４）の全域および
    前記冷却器（２７）の内部には冷媒が充填されており、 前記密閉容器（１０）の内部空間（２４）の全域で、前
    記電池（１４）から吸熱して冷媒が蒸発し、この蒸発し
    たガス冷媒が前記冷却器（２７）内に上昇して冷却され
    凝縮し、この凝縮した液冷媒が自重により前記密閉容器
    （１０）の内部空間（２４）の前記電池（１４）周辺に
    還流するようにしたことを特徴とする電池冷却装置。
  2. 【請求項２】 前記冷却器（２７）は、前記密閉容器
    （１０）の上方側の外部に配置されていることを特徴と
    する請求項１に記載の電池冷却装置。
  3. 【請求項３】 前記冷却器（２７）は、前記密閉容器
    （１０）の内部空間（２４）の上方側に内蔵されている
    ことを特徴とする請求項１に記載の電池冷却装置。
  4. 【請求項４】 前記密閉容器（１０）は、前記複数個の
    電池（１４）を収容する容器本体（１１）と、この容器
    本体（１１）の上端部を閉塞する上蓋（１２）とからな
    り、 この上蓋（１２）を前記冷却器（２７）として構成した
    ことを特徴とする請求項１に記載の電池冷却装置。
  5. 【請求項５】 前記冷却器（２７）は、空調用冷凍サイ
    クルの低温冷媒が流れる冷却管（２９）を有することを
    特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の電
    池冷却装置。
  6. 【請求項６】 前記冷却器（２７）は、冷却空気が強制
    送風されて前記ガス冷媒を冷却する空冷方式として構成
    されていることを特徴とする請求項２に記載の電池冷却
    装置。
  7. 【請求項７】 前記冷却器（２７）と前記密閉容器（１
    ０）の内部空間（２４）との間を連通する連通パイプ
    （２６）が、内管（２６ｅ）と外管（２６ｆ）とからな
    る２重管（２６ｄ）を有しており、 前記内管（２６ｅ）を前記ガス冷媒が上昇し、前記外管
    （２６ｆ）を前記液冷媒が下降することを特徴とする請
    求項２または６に記載の電池冷却装置。
  8. 【請求項８】 前記冷却器（２７）と前記密閉容器（１
    ０）の内部空間（２４）との間に前記ガス冷媒が上昇す
    るガス側連通パイプ（２６０）と前記液冷媒が下降する
    液側連通パイプ（２６１）が備えられていることを特徴
    とする請求項２または６に記載の電池冷却装置。
  9. 【請求項９】 前記複数個の電池（１４）を収容した前
    記密閉容器（１０）で構成される電池モジュール（１０
    ０）をさらに複数個電気的に接続して１つの電池ユニッ
    ト（１１０）となし、 この電池ユニット（１１０）において、前記複数個の電
    池モジュール（１００）にそれぞれ対応して前記冷却器
    （２７）を備えたことを特徴とする請求項１ないし８の
    いずれか１つに記載の電池冷却装置。
  10. 【請求項１０】 前記複数個の電池（１４）を収容した
    前記密閉容器（１０）で構成される電池モジュール（１
    ００）をさらに複数個電気的に接続して１つの電池ユニ
    ット（１１０）となし、 この電池ユニット（１１０）において、前記複数個の電
    池モジュール（１００）に対して前記冷却器（２７）を
    共通の１つの冷却器として構成し、この１つの冷却器
    （２７）と、前記複数個の電池モジュール（１００）の
    密閉容器（１０）の内部空間（２４）との間を連通パイ
    プ（２６、２６０、２６１）により連通させたことを特
    徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の電池
    冷却装置。
  11. 【請求項１１】 前記複数個の電池（１４）の正極側端
    子（１４ａ）と負極側の端子（１４ｂ）が、隣接する電
    池同志の間で上下交互に配置されていることを特徴とす
    る請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の電池冷却
    装置。
  12. 【請求項１２】 前記密閉容器（１０）の内部空間（２
    ４）の底部側に、前記複数個の電池（１４）の下方側支
    持する支持台（１３）を配置し、 この支持台（１３）の下方部に前記内部空間（２４）と
    連通する下方空間（２４ａ）を形成し、この下方空間
    （２４ａ）にも前記冷媒が充填されており、 さらに、前記下方空間（２４ａ）内に、前記複数個の電
    池（１４）の正極側端子（１４ａ）と負極側の端子（１
    ４ｂ）の間を接続する電気配線（１５）を配置したこと
    を特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載
    の電池冷却装置。
  13. 【請求項１３】 電気的に相互に接続された複数個の電
    池（１４）を収容する密閉容器（１０）を有し、 この密閉容器（１０）の内部空間（２４）の全域に冷媒
    が充填されており、 この密閉容器（１０）の長手方向が水平方向に向くよう
    にこの密閉容器（１０）を寝かせて配置し、 この密閉容器（１０）の上方側の壁面の外側に、この上
    方側の壁面を冷却する冷却器（２７）を配置し、 前記密閉容器（１０）の内部空間（２４）の全域で、前
    記電池（１４）から吸熱して冷媒が蒸発し、この蒸発し
    たガス冷媒が前記密閉容器（１０）の内部空間（２４）
    を上昇して前記密閉容器（１０）の上方側の壁面に接す
    ることにより冷却され、凝縮し、この凝縮した液冷媒が
    自重により前記密閉容器（１０）の内部空間（２４）の
    前記電池（１４）周辺に還流するようにしたことを特徴
    とする電池冷却装置。
  14. 【請求項１４】 前記冷却器（２７）は、低温の冷却流
    体が流れる冷却管（２９）と、この冷却管（２９）と前
    記密閉容器（１０）の上方側の壁面との間に充填された
    熱伝導部材（４５）とを有していることを特徴とする請
    求項１３に記載の電池冷却装置。
  15. 【請求項１５】 前記複数個の電池（１４）は丸形であ
    り、この丸形の電池（１４）が前記密閉容器（１０）内
    で千鳥状に配置されていることを特徴とする請求項１な
    いし１４のいずれか１つに記載の電池冷却装置。
  16. 【請求項１６】 前記複数個の電池（１４）は丸形であ
    り、この丸形の電池（１４）が前記密閉容器（１０）内
    で碁盤目状に配置されていることを特徴とする請求項１
    ないし１４のいずれか１つに記載の電池冷却装置。
  17. 【請求項１７】 前記複数個の電池（１４）が前記密閉
    容器（１０）内で互いに離れて配置されていることを特
    徴とする請求項１ないし１６のいずれか１つに記載の電
    池冷却装置。
  18. 【請求項１８】 前記電池（１４）は、電池ケースを密
    閉構造とした密閉電池であることを特徴とする請求項１
    ないし１７のいずれか１つに記載の電池冷却装置。
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