电池单元和包括电池单元的电池模块的制作方法

1.本发明涉及一种电池单元和包括电池单元的电池模块。


背景技术：

2.与一次电池不同，二次电池可以充电和放电，因此可应用于数码相机、手机、笔记本电脑、混合动力汽车等各个领域。二次电池可以例举出镍镉电池、镍金属氢化物电池、镍氢电池、锂二次电池等。
3.在这些二次电池中，对具有高能量密度和放电电压的锂二次电池进行大量的研究，近年来，锂二次电池被制造为具有柔性的袋型(pouched type)电池单元，并且通过连接多个电池单元以形成模块形式来使用。
4.另一方面，袋型电池单元包括通过沿着边缘热熔接来密封袋的密封部。
5.然而，当电池单元的内部压力增加时，存在密封部由于压力而剥离的问题。因此，需要一种能够防止密封部剥离的电池单元。


技术实现要素：

6.(一)要解决的技术问题
7.本发明的目的在于提供一种能够抑制密封部剥离的电池单元和包括电池单元的电池模块。
8.(二)技术方案
9.根据本发明的实施例的电池单元可以包括：电极组件；袋型电池单元壳体，包括容纳所述电极组件的容纳部和沿着所述容纳部的外围形成在外围的至少一部分上的密封部；加强构件，设置在所述密封部上以使所述密封部紧贴到所述容纳部；以及固定构件，将所述加强构件固定到所述电池单元壳体。
10.在本发明的实施例中，可以将所述密封部折叠至少一次后紧贴到所述容纳部。
11.在本发明的实施例中，所述加强构件可以形成为扁平棒的形状。
12.在本发明的实施例中，所述加强构件可以包括与所述密封部面接触的按压部和从所述按压部延伸并且其至少一部分接触所述容纳部的支撑部。
13.在本发明的实施例中，所述支撑部和所述按压部可以设置在不同的平面上。
14.在本发明的实施例中，所述支撑部和所述按压部的内角可以形成为180
°
或更小。
15.在本发明的实施例中，所述支撑部的厚度可以形成为比所述按压部的厚度厚。
16.在本发明的实施例中，所述加强构件的宽度方向的截面可以形成为弧形。
17.在本发明的实施例中，所述加强构件可以由电阻率为500ω
·
m以上的材料形成。
18.在本发明的实施例中，所述加强构件的宽度可以形成为小于所述容纳部的厚度。
19.在本发明的实施例中，所述固定构件可以包括胶粘带。
20.在本发明的实施例中，所述固定构件可以以覆盖整个所述加强构件的方式附接。
21.在本发明的实施例中，所述固定构件可以被设置为多个所述固定构件彼此隔开设
置。
22.另外，根据本发明的实施例的电池模块可以包括：所述至少一个电池单元；以及模块壳体，在其内部容纳至少一个所述电池单元。
23.另外，根据本发明的实施例的电池模块可以包括：电池单元堆叠体，堆叠有多个电池单元；加强构件，结合到所述电池单元堆叠体的一面以与所述电池单元的密封部面接触；以及固定构件，将所述加强构件紧贴并固定到所述电池单元堆叠体，其中所述加强构件结合到至少两个电池单元或整个所述多个电池单元。
24.(三)有益效果
25.根据本发明的实施例的电池单元由于可以稳定地固定密封部，因此可以抑制密封部的变形。因此，可以提高电池单元的可靠性，并且可以加强电池单元与外部结构之间的电绝缘。
附图说明
26.图1是示意性地示出根据本发明的实施例的电池单元的立体图。
27.图2是图1的分解立体图。
28.图3是图1中i-i'线的局部剖视图。
29.图4是示意性地示出根据本发明的另一实施例的电池单元的立体图。
30.图5是示意性地示出根据本发明的实施例的电池模块的立体图。
31.图6是图5所示的电池模块的分解立体图。
32.图7是图5的ii-ii
′
线的局部剖视图。
33.图8至图10分别是示意性地示出根据本发明的又一实施例的电池单元的剖视图。
34.图11和12分别是示意性地示出根据本发明的又一实施例的电池模块的剖视图。
35.附图标记说明
36.7、71：加强构件
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8、81：固定构件
37.10：电池单元
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30：模块壳体
38.40：第二板
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50：第一板
39.60：侧盖
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70：绝缘盖
40.100：电池模块
具体实施方式
41.在对本发明进行详细说明之前，以下说明的本说明书和权利要求书中使用的术语或词语不应被解释为仅限于常规或字典含义，基于发明人可以适当定义术语的概念以便以最好的方式解释其发明的原则，应将其解释为符合本发明的技术思想的含义和概念。因此，在本说明书中记载的实施例和附图中示出的配置仅是本发明的最优选的实施例，并不代表本发明的全部技术思想，应当理解，在提交本技术时可以具有能够代替这些配置的等同物和变形例。
42.以下，将参照附图详细说明本发明的优选实施例。此时，需要注意的是，附图中相同的部件尽可能采用相同的附图标记来表示。另外，将省略可能使本发明的主旨模糊的公知功能和配置的详细说明。基于同样的理由，附图中有些组件被放大、省略或示意性地示
出，并且每个组件的尺寸并不完全反映实际尺寸。
43.图1是示意性地示出根据本发明的实施例的电池单元的立体图，图2是图1的分解立体图，图3是图1中i-i'线的局部剖视图。
44.参照图1至图3，根据本实施例的电池单元10可以是袋型二次电池，并且可以具有电极引线15从主体突出到外部的结构。电池单元10可以是能够充电和放电的电池，具体地，可以是锂离子(li-ion)电池或镍金属氢化物(ni-mh)电池。
45.电池单元10可以被构造成电极组件19容纳在电池单元壳体11内的形式。
46.电极组件19包括多个电极板和电极接头，并且容纳在电池单元壳体11内。这里，电极板由正极板和负极板组成，电极组件可以被构造成正极板和负极板以正极板和负极板的宽表面彼此面对并且隔膜介于正极板和负极板之间的形式堆叠。
47.正极板和负极板形成为将活性材料浆料涂覆在集电体上的结构，通常，浆料可以通过在添加溶剂的状态下搅拌粒状活性材料、辅助导体、粘合剂和增塑剂等来形成。
48.另外，在电极组件19中，多个正极板和多个负极板在上下方向上堆叠。此时，多个正极板和多个负极板中的每一个设置有电极接头，并且相同的极性可以彼此接触并且连接到相同的电极引线15。
49.在本实施例中，两个电极引线15可以被设置成彼此朝向相反方向。
50.电池单元壳体11可以提供容纳电极组件19和电解液18的密封空间。此时，电极组件19的电极引线15的一部分可以暴露于电池单元壳体11的外部。
51.电池单元壳体11是袋型电池单元壳体，可以分为密封部202和容纳部204。
52.容纳部204可以形成为容器形状以提供矩形的内部空间。电极组件19和电解液18容纳在容纳部204的内部空间中。
53.密封部202可以形成为从形成为容器形状的容纳部204向外延伸的凸缘形状。因此，密封部202可以沿着容纳部204的外围设置在外围的至少一部分上。
54.密封部202之间的接合可以使用热熔接方式，但不限于此。
55.另外，在本实施例中，密封部202可以分为设置有电极引线15的第一密封部2021和未设置有电极引线15的第二密封部2022。
56.在本实施例中，电池单元壳体11可以通过成型一个外装材料来形成。更具体地，在一个外装材料中成型一个或两个容纳部之后，可以通过折叠外装材料使得容纳部形成一个空间(即，容纳部)来完成电池单元壳体11。
57.外装材料可以由金属层和树脂层重复堆叠的片材(sheet)制成，但不限于此。
58.在本实施例中，容纳部204可以形成为矩形。另外，由于容纳部204和密封部202是通过折叠一个外装材料而形成的，因此本实施例的电池单元10不需要在折叠外装材料的面上形成密封部202。因此，在本实施例中，密封部202仅设置在形成容纳部204的外围的四个侧面中的三个侧面上，在容纳部外围中的任一面(图1中的下面)上未设置密封部。
59.在本实施例中，由于电极引线15被设置成彼此朝向相反方向，因此两个电极引线15可以设置在形成在不同侧上的密封部202上。因此，本实施例的密封部202可以分为设置有电极引线15的两个第一密封部2021和未设置有电极引线15的第二密封部2022。
60.另外，在本实施例的电池单元10中，为了提高密封部202的接合可靠性并使密封部202在模块中所占的体积最小化，密封部202可以被构造成至少折叠一次的形式。
61.更具体地，根据本实施例的电池单元10可以被构造成在密封部202中仅未设置有电极引线15的第二密封部2022被折叠两次。
62.第二密封部2022可以沿着减小电池单元的面积的方向折叠。例如，在本实施例中，作为第二密封部2022的折叠线的弯曲线c1和c2平行于容纳部204的外围而设置，第二密封部2022可以以第二密封部2022的至少一部分沿着弯曲线c1和c2重叠的形式折叠。因此，至少折叠一次的第二密封部2022整体上可以具有相同的宽度。
63.第二密封部2022沿着图1所示的第一弯曲线c1和第二弯曲线c2以180
°
折叠两次，然后再沿着第一弯曲线c1折叠90
°
，以紧贴地设置在容纳部204。然而，本发明不限于此，可以根据需要进行各种变形，例如，第二密封部2202以180
°
折叠一次以使第二密封部2022的宽度减半，然后沿着第一弯曲线c1折叠90
°
。
64.粘合构件17可以填充在折叠的第二密封部2022内部，因此第二密封部2022可以通过粘合构件17保持折叠形状。粘合构件17可以由具有高导热性的粘合剂形成。例如，粘合构件17可以由环氧树脂或硅树脂形成，但不限于此。
65.另外，本实施例的电池单元10可以包括加强构件7和固定构件8以使密封部202紧贴并固定到容纳部204。
66.可以设置加强构件7和固定构件8以使密封部202中的未设置有电极引线15的第二密封部2022紧贴并固定到容纳部204侧。
67.加强构件7可以由具有能够保持形状的刚性的绝缘材料形成。
68.加强构件7以堆叠在第二密封部2022上的形式结合到容纳部204的侧面。因此，第二密封部2022可以与加强构件7平行设置并且可以设置为与加强构件7面接触。
69.在本实施例中，加强构件7可以形成为扁平棒的形状。另外，由于本实施例中的加强构件7设置在容纳部204的侧面，当加强构件7的宽度大于容纳部204的厚度时，堆叠电池单元10时可能会发生干扰。
70.因此，加强构件7的宽度可以形成为小于容纳部204的厚度。另外，加强构件7的长度可以形成为小于容纳部204的长度。然而，本发明不限于此，根据需要加强构件7的长度可以形成为大于容纳部204的长度。
71.加强构件7可以由诸如树脂的绝缘材料形成。例如，本实施方式的加强构件7可以由电阻率为500ω
·
m以上的材料形成。另外，加强构件7可以由具有不易受外力而变形的刚性的材料形成。
72.固定构件8沿着加强构件7的外表面和电池单元10的表面粘附，使得加强构件7紧贴到电池单元10的同时固定。
73.固定构件8可以包括胶粘带，但不限于此。例如，可以在沿着加强构件7的外表面和电池单元的表面涂覆粘合溶液之后，将膜(film)或片材(sheet)附接到其上以用作固定构件8。另外，还可以包括夹子(clip)形状的固定构件8。
74.类似于加强构件7，固定构件8可以由绝缘材料形成。
75.参照图1，固定构件8可以设置为连续的一个构件并且以覆盖整个加强构件7的形式结合到电池单元。然而，本发明的构造不限于此，固定构件可以设置为各种形式。
76.图4是示意性地示出根据本发明的另一实施例的电池单元的立体图，并且示出了设置有多个固定构件8的实施例。
77.如图4所示，多个固定构件8可以设置为彼此隔开预定距离以部分地覆盖加强构件7。在这种情况下，电池单元10a的加强构件7的一部分可以暴露于固定构件8的外部。
78.如上所述，由于本实施例的电池单元10是通过成型一个外装材料而形成的，因此基于图1，密封部202没有形成在电池单元10的下表面上。因此，在本实施例的电池单元10中，加强构件7和固定构件8可以仅设置在设置有第二密封部2022的上表面上。
79.因此，当在电池单元10的下表面上也形成密封部时，加强构件7和固定构件8也可以设置在电池单元10的下表面上。
80.如上所述构造的根据本实施例的电池单元10包括加强构件7和固定构件8以使第二密封部2022紧贴到容纳部204。
81.当第二密封部2022用粘合剂等固定到容纳部204上时，由于需要进行将液态粘合剂涂覆在第二密封部2022与容纳部204之间并固化的过程，因此制造工艺复杂且制造时间增加。
82.然而，当如本实施例中那样使用加强构件7和固定构件8时，工艺简单并且可以缩短制造时间。另外，由于不需要利用热或紫外线的固化设备来固化粘合剂，因此具有简化制造设备的优点。
83.另外，由于将第二密封部2022稳定地固定到容纳部204，因此能够抑制第二密封部2022的变形。因此，可以提高电池单元10的可靠性，并且可以加强电池单元10和外部结构(例如，模块壳体等)之间的电绝缘。
84.接下来，对包括上述电池单元10的电池模块100进行说明。
85.图5是示意性地示出根据本发明的实施例的电池模块的立体图，图6是图5所示的电池模块的分解立体图，图7是图5的ii-ii
′
线的局部剖视图。
86.参照图5至图7，本实施例的电池模块100可以包括堆叠有多个上述电池单元10的电池单元堆叠体1和模块壳体30。
87.电池单元堆叠体1可以通过在左右方向(或水平方向)上堆叠电池单元10而形成。然而，根据需要也可以被构造成在上下方向上堆叠。
88.模块壳体30限定了电池模块100的外观，并且可以设置在多个电池单元10的外部以保护电池单元10免受外部环境的影响。同时，本实施例的模块壳体30还可以用作电池模块的冷却构件。
89.本实施例的模块壳体30可以包括：第一板50，设置在电池单元10的一侧；第二板40，设置在电池单元10的另一侧；以及侧盖60，设置在电池单元10的设置有电极引线15的侧面。其中，第一板50和第二板40可以用作电池模块100的冷却构件。
90.第一板50可以包括：下板52，设置在电池单元10下方以支撑电池单元10的下表面；以及侧板58，支撑电池单元10的设置有容纳部204的侧面。然而，根据需要，也可以将侧板58和下板52构造成独立的部件。
91.侧板58可以从下板52的两侧延伸形成，并且设置在沿着左右方向堆叠设置的电池单元10的侧面以支撑电池单元10的容纳部204。
92.为了牢固地支撑电池单元10，侧板58可以被构造成与电池单元10的容纳部204接触。然而，本发明不限于此，可以根据需要进行各种变形，例如，在侧板58和容纳部204之间设置散热构件或缓冲构件。
93.第一板50可以由诸如金属的具有高导热率的材料制成。例如，第一板50可以由铝材料制成。然而，本发明不限于此，可以使用各种材料，即使不是金属，只要该材料具有相似的强度和热导率即可。
94.第二板40可以设置在电池单元10的上部并且结合到电池单元10的上表面。另外，第二板40可以紧固到第一板50的侧板58的上端。因此，当第二板40紧固到第一板50时，第二板40和第一板50可以具有中空管状构件的形状。
95.类似于第一板50，第二板40可以由诸如金属的具有高导热率的材料制成。例如，第二板40可以由铝材料制成。然而，本发明不限于此，可以使用各种材料，即使不是金属，只要该材料具有相似的强度和热导率即可。
96.第一板50和第二板40可以通过焊接等方式结合。然而，本发明不限于此，可以进行各种变形，例如，可以通过滑动方式结合或利用诸如螺栓或螺钉的固定构件结合。
97.热传递构件90可以填充在电池单元10和第一板50之间以及电池单元10和第二板40之间的至少一处。图7示出了仅在电池单元10的下部设置热传递构件90的情况，但不限于此，还可以将热传递构件90设置在电池单元10的上部和下部。
98.热传递构件90将从电池单元10产生的热传递到模块壳体30。为此，热传递构件90由具有高导热率的材料制成。例如，热传递构件90可以由热油脂(thermal grease)、热传导性粘合剂(thermal adhesive)、环氧树脂和散热垫中的任一种形成，但不限于此。
99.热传递构件90可以以垫的形式设置在模块壳体30的内表面，或者可以通过以液体或凝胶(gel)状态涂覆在模块壳体30的内表面而形成。本实施例的热传递构件90具有高绝缘性，例如，可以使用介质强度(dielectric strength)在10～30kv/mm范围内的材料。
100.因此，在根据本实施例的电池模块100中，即使电池单元10中的绝缘部分地被破坏，也可以通过设置在电池单元10周围的热传递构件90来保持电池单元10和模块壳体30之间的绝缘。
101.另一方面，如上所述，本实施例的电池单元10包括固定第二密封部2022的加强构件7和固定构件8。由于加强构件7和固定构件8均由电绝缘材料形成，在第二密封部2022和模块壳体30之间可以省略热传递构件90，或者可以使用介质强度低于上述范围的材料。
102.侧盖60分别结合到电池单元10的设置有电极引线15的两侧面。
103.侧盖60结合到第一板50和第二板40，从而与第一板50和第二板40一起实现电池模块100的外观。
104.侧盖60可以由诸如树脂的绝缘材料形成，并且侧盖60可以具有用于将稍后描述的绝缘盖70的连接端子72暴露于外部的通孔62。
105.侧盖60可以通过诸如螺钉或螺栓的固定构件结合到第一板50和第二板40。然而，本发明不限于此。
106.绝缘盖70可以设置在侧盖60和电池单元10之间。
107.绝缘盖70可以结合到电池单元10的设置有电极引线15的表面上。
108.电极引线15可以穿过绝缘盖70以在绝缘盖70的外侧彼此连接。为此，如图6所示，可以在绝缘盖70中设置多个通孔73，电极引线15插入并设置在多个通孔73中。
109.绝缘盖70可以设置有用于连接外部的连接端子72。因此，电池单元10通过连接端子72电连接到外部，为此，电极引线15可以插入设置在绝缘盖70中的汇流条86的狭缝86中
以电连接到连接端子72。
110.连接端子72可以通过形成在侧盖60中的通孔62暴露于外部。因此，侧盖60的通孔62形成为具有与连接端子72的尺寸和形状相对应的尺寸。
111.另外，绝缘盖70可以包括电路板(例如，pcb)和封装在电路板上的多个电子元件，由此，可以执行感测电池单元10的电压的功能。
112.如上所述构造的根据本实施例的电池模块100可以被构造成由于电池单元包括加强构件7和固定构件8，因此模块壳体30直接接触固定构件8。因此，可以缩短用于散发从电池单元10产生的热的路径，并且可以使电池单元10的上表面和模块壳体30之间的接触面积最大化。
113.因此，从电池单元10产生的热可以容易地散发到第二密封部2022，从而提供高散热效果。
114.同时，本发明的电池单元不限于上述实施例，可以进行各种变形。
115.图8至图10分别是示意性地示出根据本发明又一实施例的电池单元的剖视图，其示出对应于图3的截面。
116.图8至图10所示的电池单元被构造成与上述实施例类似，仅加强构件7的形状不同。因此，下面将主要说明存在区别的加强构件7的构造。
117.参照图8，本实施例的电池单元10b可以形成为固定构件8部分地弯曲的形状。
118.以弯曲部分为边界，加强构件7可以分为与第二密封部2022接触并且按压第二密封部2022的按压部7a和接触电池单元10b的容纳部204侧的支撑部7b。
119.按压部7a和支撑部7b可以分别平坦地形成，并且可以以预定角度弯曲而区分。因此，按压部7a和支撑部7b可以被构造成设置在不同的平面上。在这种情况下，按压部7a和支撑部7b之间的内角θ可以形成为180
°
或更小。
120.由于按压部7a按压第二密封部2022，因此其可以平行于第二密封部2022而设置。
121.支撑部7b从按压部7a延伸，并且被设置成使得支撑部7b的至少一部分与容纳部204接触。
122.因此，当加强构件7与电池单元壳体11结合时，按压部7a与第二密封部2022面接触，并且支撑部7b与容纳部204接触以支撑按压部7a，因此在制造过程中可以使加强构件7的摇晃或移动最小化。
123.按压部7a和支撑部7b的内角θ可以根据第二密封部2022的厚度和容纳部204的厚度而改变。例如，内角θ可以定义为按压部7a与第二密封部2022面接触并且支撑部7b接触容纳部204的角度。
124.因此，内角θ可随着容纳部204的厚度增加或第二密封部2022的厚度减小而增加。
125.另一方面，在本实施例中，例举了按压部7a的宽度和支撑部7b的宽度大致相同的情况。然而，本发明不限于此，根据需要也可以将按压部7a和支撑部7b的宽度构造成彼此不同。
126.参照图9，在本实施例的电池单元10c中，加强构件7的内表面和外表面可以形成为曲面。
127.本实施例的加强构件7的宽度方向的截面可以形成为弧形。因此，加强构件7的内表面和外表面可以形成为具有预定曲率的曲面，而不是平坦表面。
128.在本实施例中，例举了加强构件7的内表面和外表面都形成为曲面的情况，但是根据需要，加强构件7的内表面和外表面中的仅一个表面可以形成为曲面。
129.加强构件7的曲率可以根据第二密封部2022的厚度和容纳部204的厚度而改变。例如，加强构件7的曲率半径可以限定在如图9所示加强构件7的至少一部分与第二密封部2022面接触并且至少一部分可以与容纳部204接触的范围。
130.因此，所述曲率半径可以随着容纳部204的厚度增加或第二密封部2022的厚度减小而增加。
131.参照图10，类似于上述图8的实施例，本实施例的加强件7可以分为与第二密封部2022接触并且按压第二密封部2022的按压部7a和与电池单元的容纳部204侧接触的支撑部7b。
132.按压部7a和支撑部7b可以形成为具有不同的厚度。具体地，支撑部7b的厚度可以形成为比按压部7a的厚度厚，并且可以在按压部7a和支撑部7b之间的边界处形成台阶。
133.支撑部7b的厚度可以形成为比按压部7a的厚度厚与第二密封部2022的厚度对应的量。
134.当加强构件7结合到电池单元时，加强构件7的按压部7a与第二密封部2022面接触，并且支撑部7b与容纳部204面接触。同时，加强构件7的外表面可以平坦地形成。
135.通过如上所述构造，加强构件7的按压部7a和支撑部7b均与电池单元面接触的同时与电池单元结合，因此加强构件7可以更稳定地结合到电池单元。
136.另外，在本实施例的情况下，由于加强构件7的外表面平坦地形成，因此具有电池单元非常容易处理的优点。
137.图11和图12分别是示意性地示出根据本发明的又一实施例的电池模块的剖视图，其示出对应于图7的截面。
138.图11和图12中示出的电池模块被构造成与上述实施例类似，仅在加强构件和电池单元的结合结构方面不同。
139.参照图11，本实施例的电池模块被构造成使得一个加强构件71结合到电池单元堆叠体1。另外，固定构件81附接到电池单元堆叠体1和加强构件71以使加强构件71紧贴并固定到电池单元堆叠体1。
140.因此，所有电池单元10的第二密封部2022可以被设置成被加强构件71按压以与加强构件71面接触。
141.在本实施例中，仅设置一个加强构件71。因此，接合到加强构件71的固定构件81不接合到每个电池单元10，而是仅接合到设置在电池单元堆叠体1的两侧面的电池单元10。
142.另外，参照图12，电池单元堆叠体1可以分为多个电池单元组1a。每个电池单元组1a可以由多个电池单元10组成，并且每个电池单元组1a上结合一个加强构件72。
143.因此，包括在每个电池单元组1a中的电池单元10可以被设置成使得第二密封部2022被一个加强构件71按压以与加强构件71面接触。
144.如上所述，在本实施例的电池单元模块中，一个加强构件可以结合到至少两个电池单元或整个电池单元堆叠体。因此，可以减少结合电池单元和加强构件所需的时间，从而可以使制造时间最小化。
145.同时，图11和12所示的加强构件例举了以图10所示的加强构件为基准延伸的情
况。然而，本发明的构造不限于此，可以进行各种变形，例如，延伸使用图3、图8和图9中示出的加强构件。另外，加强构件还可以被构造成包括不同的形状，而不重复相同的形状。加强构件可以进行各种变形，例如，加强构件可以被构造成图3的加强构件的形状和图10的加强构件的形状交替设置。
146.尽管上面已经详细说明了本发明的实施例，但是本发明的权利范围不限于此。对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在不脱离权利要求书中记载的本发明的技术思想的情况下，可以进行各种修改和变形。另外，各实施例可以相互组合实施。