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JP2020500559A - カートリッジ付ヴェポライザ - Google Patents

カートリッジ付ヴェポライザ Download PDF

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JP2020500559A
JP2020500559A JP2019550550A JP2019550550A JP2020500559A JP 2020500559 A JP2020500559 A JP 2020500559A JP 2019550550 A JP2019550550 A JP 2019550550A JP 2019550550 A JP2019550550 A JP 2019550550A JP 2020500559 A JP2020500559 A JP 2020500559A
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Abstract

カートリッジ10と電池ユニット100とを備えるヴェポライザ機器が開示される。カートリッジは、交換可能な発熱体40とU字形の流路とを有する。電池ユニットはカートリッジに着脱可能に連結されており、電池ユニットの本体を通して点灯する表示灯106を有する。【選択図】図1

Description

本開示は概してヴェポライザに関し、より詳細にはヴェポライザ用カートリッジに関する。
[関連出願の相互参照]
本出願は、2016年12月2日に出願された米国仮特許出願番号第62/429,371号、および2017年3月7日に出願された米国仮特許出願番号第62/468,143号の利益を主張し、これらそれぞれの開示内容は、その全体が参照により本明細書に組み入れられるものとする。
ヴェポライザは近年、無煙吸入プロセスを通じてニコチンおよび他のプロダクトを供給するための新たな商品として浮上してきた。電子タバコを含むヴェポライザに関しては多くの実施形態が存在する。一般に、その実装は電源(通常は電池)と霧化装置とから成る。再使用可能な電子タバコでは、これら2つの要素は電池とカトマイザとに分かれ、より高価な電池および関連回路(マイクロコントローラー、スイッチ、表示発光ダイオード(LED)など)を維持しつつ、ニコチン含有液体用カトマイザの処分および交換を可能にしている。使い捨て電子タバコでは、これら2つの機能は電池電力、または通常ニコチン含有でありカトマイザに関連している気化可能液体(「E−リキッド」)のいずれかの消耗後に処分される、1つのユニット内に統合されている。
電子タバコで蒸気を発生させるために使用されるE−リキッドは、典型的には濃縮香料であり、プロピレングリコール(PG)および/またはベジタブルグリセリン(VG)および/またはポリエチレングリコール400(PEG400)のうちの1または複数の溶液に溶解された、可変割合のニコチン濃縮液を必要に応じて含む。この液体は、ボトル入り、または使い捨てのカートリッジもしくはカトマイザ入りで販売されていることが多い。かかるE−リキッドにおいては、レギュラータバコ、メンソール、バニラ、コーヒー、コーラ、および種々のフルーツの味に似たフレーバーを含む、様々なフレーバーが販売されている。ニコチン濃度が広範囲に及ぶE−リキッドだけでなく、ニコチンを含まない液体も市場で入手可能である。
公知のヴェポライザは、通常直線状の単一空気チャンネルを含んでおり、空気がヴェポライザの底部に流れ込み、蒸気と混合され、次いでヴェポライザの頂部を通って吐出される形態となっている。この構造配置が機器内でのE−リキッドの凝縮に寄与しており、場合によっては、溢出するE−リキッドを機器内で溢出させてしまい、および/または機器の底部にある吸気口から漏出させてしまうことになる。したがって、既知の市販ヴェポライザ機器の使用者は、使用中、および/または特に使用後の保存条件においてカトマイザからのE−リキッドの漏出に関して、とりわけ不具合を経験している。かかる漏出は、少なくともコスト上の理由から、および/または人もしくはその携行品に対して不慮の汚染から望ましくなく、最終的には、当該機器の使用に関連する全体的な経験にまつわる使用者の感想に悪影響を及ぼすことになる。
本開示に記載している特定の実施形態は、使用者の経験からかかる漏出を低減し、抑制し、かつ排除すること、ならびに本明細書で提供する開示内容をひとたび読了すれば読者に明らかになるであろう他の重要な目的を対象としている。
一態様では、いくつかの実施形態は、本体と、通常はカトマイザと呼ばれるカートリッジとを備えるヴェポライザを対象としている。使用中、本ヴェポライザのカトマイザ部分は使用者に対して近位にあり、本体は使用者に対して遠位にある。本体は、電池と制御パネルとを収容している。本体は、カートリッジの遠位端部を受け入れるためのチャンバを画定している近位端部を有する。カートリッジの遠位端部は、本体の近位端部によって画定されているチャンバの形状と相補するような大きさかつ形状である。気化可能なプロダクトを収容するようにカートリッジを構成しており、このカートリッジは、カートリッジの中間部またはその近位端部における吸気口と、カートリッジの遠位端部付近における発熱体と、カートリッジの遠位端部付近における蒸気吐出口とを備える。本ヴェポライザをE−リキッドと共に使用するように設計している実施形態では、使用前に、発熱体と、E−リキッドを貯蔵するために使用するカートリッジ内のキャビティまたは容器との間に流体的接続が存在する。
別の態様では、実施形態はヴェポライザ用カートリッジを対象としている。カートリッジはベースを有するカートリッジ本体と、吸気口と、マウスピースと、キャビティと、プリント回路基板(PCB)と、交換可能な発熱体とを備える。吸気口はカートリッジ本体の中央部または近位端部の近位にあり、カートリッジ本体内へ、さらには交換可能な発熱体内への流体経路を提供している。カートリッジ本体のベース内に交換可能な発熱体を配置しており、これを吸気口およびマウスピースと流体接続させている。カートリッジ本体の近位端部にマウスピースを配置しており、これにより、交換可能な発熱体からマウスピースを経由して使用者または外部環境に至る流体経路を提供している。したがって、吸気口を介して外部環境から交換可能な発熱体に進入し、またマウスピースを介して交換可能な発熱体から外部環境および/または使用者に至る流体接続性がもたらされている。気化用のプロダクトを貯蔵するようにキャビティを構成しており、これを交換可能な発熱体と流体接続させている。
別の態様では、実施形態はヴェポライザ用電池ケースを対象としている。電池ケースは本体と、電池ケース本体内に配置される電池と、本体内における少なくとも1つの光源と、本体内に配置され、ヴェポライザおよび本体内の少なくとも1つの光源を作動させるように構成された回路とを備える。本体は、少なくとも1つの光源(複数可)のうちの少なくとも1つの上に配置される少なくとも1つの微細孔パターンを有し、この微細孔の個々の直径は50マイクロメートル未満である。
ヴェポライザ用カートリッジの実施形態を示した図である。 図1のカートリッジのA−A線に沿う断面図である。 交換可能な発熱体を図示する、カートリッジの部分分解図である。 カートリッジと電池ユニットとを備えるヴェポライザを示した断面図である。 カートリッジと電池ユニットとを備えるヴェポライザを示した図である。 リングLEDを図示する、電池ユニットのベースを示した図である。 カートリッジと電池ユニットとを備えるヴェポライザを示した図である。 穿孔プロセスのために方向付けされる円筒体を示した図である。 穿孔プロセスのために方向付けされる円筒体を示した図である。
以下の詳細な説明および添付の図面において、当業者に対してこれらの実施形態に関する製造および使用を可能にすることを目的として、本開示のいくつかの実施形態を説明かつ例示する。このため、これらの実施形態の詳細な説明および例示は、その本質において単に例示的なものであり、決して本開示の範囲を限定することを意図するものではない。また、図面は必ずしも縮尺通りではなく、場合によっては詳細を省略している可能性があり、これらは、製造および組立ての詳細など、当該実施形態を理解するために必ずしも必要ではないことを理解すべきである。添付の図面において、同一の番号は同一の構成要素を表している。
図1はヴェポライザ用カートリッジ10の一実施形態を示した図である。カートリッジ10はマウスピース12と、調整可能な流れ制御部13と、カートリッジ本体14とを備える。ねじ接続または圧入などの従来の技法を用いて、調整可能な流れ制御部13を本体14の上端部16に固定している。従来の技法を用いて、マウスピース12を調整可能な流れ制御部13に接続している。図4に示す電池ユニットなどの電源ユニットに装着されるように、本体14の遠位端部18を構成している。ねじ、磁石、および/またはピンなどの一般的な技法を用いて本体14を電源ユニットに連結してもよい。
本体14は外壁22を有し、その内面24は内部チャンバを部分的に画定している。本体14の遠位端部に連結されたベースアセンブリ28は、E−リキッドを気化させるための発熱体40(図3)を含む。ベースアセンブリ28は、外側ライナ34と内側ライナ32とを有する内側コラム30をさらに支持している。外側ライナ34の外面は外壁22と共に、本体14における内部チャンバ内のタンク26を少なくとも部分的に画定しており、タンク26はE−リキッドを貯蔵している。外側ライナ34の内面と内側ライナ32の外面との間に吸気通路36が形成されており、また内側ライナ32の主軸に沿って延在する貫通孔によって吐出通路38が形成されている。
調整可能な流れ制御部13は、カートリッジ10に空気が進入するための吸気口15を有する。吸気口15は吸気通路36と流体連通している。調整可能な流れ制御部13を中心に回転して、吸気通路36へ向かう気流の制限を調整するように、気流リング17を構成している。気流リング17は、吸気口15と同様の大きさのスロット20を有する。スロットが吸気口15と位置合わせされると、気流の制限を最小化することができる。スロットのいずれの部分も吸気口15と位置合わせされなくなるまで気流リング17を回転させることによって、吸気口15を完全に塞いでもよい。調整可能な流れ制御部13は、気流リング17にある窪み部と相互作用する、気流リング17の下のスプリングボールを含んでもよい。窪み部とスプリングボールとが相互作用することにより、気流リング17を回転させる際の割出位置決めが可能になる。気流リングが1つの割出位置から別の割出位置に移動する際に回転すると、スプリングボールはそこに形成されたばねを圧迫し、ボールが第2の窪み部と接触するまでこの圧迫状態を維持する。この時点で、ばねによってボールを窪み部内へ押し込む力が付与され、これによって第2の流量を有するスロットまたは孔(複数可)に位置合わせされる。
図3は、明確さを期すために本体14から取り外された、図1の実施形態によるベースアセンブリ28を示した分解図である。ベースアセンブリ28は、発熱体40とねじ付きベース42とを有する。発熱体40は、外側ライナ34を受け入れるためのリップ部を含む凹部44を有する。(図2も参照のこと)。凹部44内のシールは、外側ライナ34を発熱体40に対して封着している。(図2も参照のこと)。外側ライナ34上のリップ部は凹部44内へ圧入され、凹部44のリップ部と係合して外側ライナ34を定位置に固定する。発熱体40は、内側ライナ32の内面と発熱体との嵌合面を提供する突起部46を凹部44内に有する。発熱体40内のボア48は、ベースアセンブリ28から吐出通路38への流体経路を提供している。発熱体40は、タンク26からE−リキッドを受け入れるためのポート41を含む。受け入れられたE−リキッドは発熱体40内で気化し、その後吸気通路36からの空気の流れと混合され、吐出通路38を介して吐出される。
ねじ付きベース42は、本体14の遠位端部18に螺合されてベースアセンブリ28を本体14に固定する、雄ねじ部43を有する。ねじ付きベース42は、発熱体40の雄ねじ部45と嵌合する雌ねじ部を有する。発熱体40をねじ付きベース42に固定し、次いでねじ付きベース42を本体14に固定し、これによって発熱体40を本体14内に保持している。プリント回路基板50(図3)は、発熱体40のピンと電気的に接触させるための電気的接触ばね52を有する。(図2も参照のこと)。たとえばねじ付きベース42を緩めて、発熱体40を交換することによって、発熱体40の交換が可能になる。
カートリッジ10を以下のように組み立てることができる。発熱体40をねじ付きベース42に螺入して、ベースアセンブリ28を形成する。発熱体40とねじ付きベース42とを接合したとき、発熱体40の底部にある電気接点がばね52に接触し、電気的接続を形成する。ベース端部が上を向いた状態で、本体14を反転させる。タンク26をE−リキッドで充填し、ベースアセンブリ28を本体40のねじ山に螺入して、タンク26を密閉する。ベースアセンブリ28を本体14に接続すると、二重チャンネル空気流が吸気通路36および吐出通路38と共に形成される。その後、電力供給のためにカートリッジ10を電池ユニットに接続できる。
いくつかの実施形態では、電池ユニットは、本体14を受け入れるような大きさかつ形状の上部凹部を有してもよい。本体14のシャンク部を、肩部54まで電池ユニット内に挿入してもよい。方向キー56はカートリッジ10を電池ユニット内に方向付けることができ、これをばね付勢させてカートリッジ10を定位置に保持してもよい。
動作中、使用者は発熱体40を作動させてE−リキッドを気化させる。使用者は、マウスピース12に負圧をかけることにより、本機器内に形成される二重チャンネル空気流通路を介して空気を引き込む。この空気は発熱体のヘッドスペースを通過する際に蒸気と混合される。気流リング17を回転させることによって発熱体に向かう気流を調整してもよく、これによって流れが所望の状態となるように、および/または所望の量の空気/蒸気混合体を使用者に向かって引き込むのに必要な圧力となるように、変更および/または調整する。
図4は、電池ユニット100と組み合わされたカートリッジ10の一実施形態を示した断面図である。前述のように、電池ユニット100は、ヴェポライザ用カートリッジを受け入れるような大きさかつ形状の凹部を上端部に有する。図1のカートリッジ10に関連して電池ユニット100について説明しているが、他のタイプのカートリッジを電池ユニット100と共に使用してもよいことが理解されるであろう。カートリッジの電子制御部を電池ユニット100内に含むことにより、電池ユニット100への電気的接続においてカートリッジが唯一必要とするのが発熱体用の電力となるようにしている。電池ユニット100は、可変電圧/可変温度制御を発熱体にもたらしている。
電池ユニット100は、電池102とプリント回路基板104とを備える。回路基板104には、可変電圧または可変温度機能のためのトランジスタを含む、一体化された集積回路制御部およびブースタチップを組み込んでいる。3つのLED106をプリント回路基板104上に配置しており、電池ケース100の孔部108を通してこれらを視認することができる。図5は電池ユニット100と組み合わされたカートリッジ10を示した図であり、また孔部108を図示している。これらのLEDは複数の機能を果たすことができる。図5の実施形態では、LEDは温度または電圧設定のインジケータとして機能している。たとえば、単一のLEDを点灯して低出力状態を示し、2つのLEDを点灯して中出力状態を示し、そして3つのLEDを点灯して高出力状態を示してもよい。またLEDは、情報をさらに表示するために可変色を有してもよい。プリント回路基板104上のLEDに加えて、電池ユニット100の底部にある下部回路基板110上に複数のLEDがある。下部回路基板110上のLEDは、電池ユニット100のモードによって異なる情報を伝達している。第1のステルスモードでは、電池ユニット上のライトをすべて消灯してもよい。第2の作動モードでは、LEDをすべて点灯してもよい。第3のモードである電池表示モードでは、点灯しているLEDの数によって電池102の充電状態を伝達することができる。LEDは色によって、あるいは他の特徴によって、それらの現在のモードを示すことができる。
図6は電池ユニット100の下端部を示した図であり、ここでは電池ユニット100の底部のリングパターン112を強調表示している。図7は、電池ユニット100と組み合わされたカートリッジ10を示した図である。いくつかの実施形態では、LEDインジケータを電池ユニット100の微細穿孔パターンと位置合わせしている。微細穿孔の直径は極めて小さいため、下にあるLEDが点灯していない限り、これらは目立たないようになっている。下部回路基板110上のLEDを、複数の部分に分割されたリングパターン112と位置合わせしてもよい。ユニットに関して使用者に視覚的なフィードバックを付与するために、LEDを別々に点灯してもよい。
微細孔加工は、様々な理由からこれまで電子タバコで使用されてこなかった。マイクロドリルの端部は、ドリルの2つの主切れ刃も同様に画定している2つの交差面によって形成される、切れ刃(チゼルエッジと呼ばれる)を有する。チゼルエッジでは、主に大きな負のすくい角で押出しおよび切断を行うことによって材料を切削している。尖端がないため、チゼルエッジによって穿孔の複雑さが増すことになる。回転ドリルが最初にワークピースに接触すると、マイクロラフネスおよび材料の勾配を含む表面上の何かが原因で、材料の切削を開始しようとする際にドリルが表面上を移動してしまう。電池ケースの曲面など円筒形の構成要素上で作業する場合、マイクロドリルが少し移動してしまうだけで穿孔がほとんど不可能になる。この移動は回転するときのドリルの偏心運動によって特徴付けられており、これはドリルの長手方向軸を中心とした時間的に変化しないドリルの曲げと結びついている可能性がある。穿孔開始時のドリル1回転当たりの送り量に応じて、ドリルは斜めに穿孔を開始し得、その際、ドリルは片持ち梁に先端荷重が加わったように撓む。穿孔を続ければ、ドリルはすぐに破損することになる。斜めに穿孔することによってドリルに大きな応力が加えられたとき、これに耐えるだけの十分な強度がドリルに備わっている場合、結果として形成される孔は被削面に対して垂直ではなく、傾斜しているものとなる。
図8は、中空円筒体200を微細孔加工するための技法を示した図である。前述のように、円筒体200の外面に微細孔加工を施すのはほとんど不可能である。図8の円筒体は傾斜しており、円筒体200の内面を垂直なドリル経路202に対して露出させている。ドリルが凹面に接するので、その移動は最小限に抑えられる。このようにして微細孔加工を施すことにより、直径50マイクロメートル未満の孔パターンを円筒体200の表面に穿孔することが可能になる。たとえば、孔パターンにおける孔はそれぞれ、50マイクロメートル未満の直径を各自有し得る。たとえ微細穿孔を通して輝く光がないときには、これら自体が目立たないとしても、LEDなどの光源は、微細穿孔を通して輝き、当該パターンを照らすことができる。
図9は、円筒体200の他の範囲に微細孔加工を施すための技法を示した図である。円筒体200は、ボタンまたは液晶ディスプレイなどの他の構成要素のためにその内部を切り抜かれた孔204を有する。この孔204を、孔204と対向している円筒体200の内面に微細孔加工を施すための接触点として使用してもよい。マイクロドリルは、線206によって示すように、円筒体の長さに対してほぼ垂直な方向に、当該孔に対して接近することができる。
上記の説明は例示的なものであり、これの限定を意図するものではない。当業者には、本明細書に記載しているもの以外にも、これらの実施形態の様々な改変が上記の説明から明らかであろう。かかる改変もまた、本明細書に記載の概念の範囲内に入ることを意図している。本明細書において引用または記載している各特許、特許出願および刊行物は、その内容の全体が参照により本明細書に組み入れられるものとする。
本開示と一致する想定可能な実施形態に関する上記の説明は、かかるすべての実施形態または記載している実施形態のすべての変形形態の包括的なリストを表すものではない。いくつかの実施形態に関する説明を、他の実施形態を排除することを意図するものとして解釈すべきではない。たとえば、当業者であれば、本開示の範囲から逸脱しない均等物および代替物を使用して、他の多くのやり方でこれらの実施形態を実施する方法について理解するであろう。さらに、前述の説明で特にそれとは反対の指示のない限り、これらの実施形態に記載している構成要素のいずれも開示している実施形態にとって必須ではない。したがって、これらの実施形態は例示的なものと見なされることを意図しており、本開示の真の範囲および趣旨は以下の特許請求の範囲によって示されるものとする。
本明細書に例示的に開示している発明は、本明細書に具体的に開示していない要素を用意していなくても、適切に実施することができる。また、本明細書に例示的に開示している発明は、本明細書に具体的に開示しておらず、かつ特許請求している発明の基本的かつ新規な特徴に実質的に影響を及ぼさない要素を用意していなくても、適切に実施することができる。

Claims (20)

  1. 電池およびと制御パネルを含む本体であって、チャンバを含む上端部を有する、前記本体と、
    前記チャンバと相補するような大きさかつ形状のカートリッジであって、気化可能なプロダクト用タンク、前記カートリッジの上端部における流動体吸入口、前記カートリッジの下端部における発熱体、および前記カートリッジの上端部における流動体吐出口を有する、前記カートリッジと
    を備える、ヴェポライザ。
  2. 前記カートリッジは、前記流動体吸入口から前記発熱体へ、また前記発熱体から前記流動体吐出口へ延在する一続きの流路を画定している、
    請求項1に記載のヴェポライザ。
  3. 前記カートリッジは、
    前記流動体吸入口を前記発熱体に流体的に接続している吸気通路と、前記発熱体を前記流動体吐出口に流体的に接続している吐出通路と、を画定している、内側コラムをさらに備える、
    請求項1に記載のヴェポライザ。
  4. 前記内側コラムは内側ライナと、前記内側ライナを包囲している外側ライナとを含み、
    前記吸気通路は、前記外側ライナと前記内側ライナとの間に形成されている、
    請求項3に記載のヴェポライザ。
  5. 前記吐出通路は、前記内側ライナ内に画定されている、
    請求項4に記載のヴェポライザ。
  6. 前記カートリッジは、前記内側コラムを包囲している外壁をさらに備え、
    前記気化可能なプロダクト用タンクは、前記外壁と前記内側コラムとの間に形成されている、
    請求項3に記載のヴェポライザ。
  7. 前記発熱体は、前記気化可能なプロダクト用タンクに流体連通する少なくとも1つのポートを画定している、
    請求項6に記載のヴェポライザ。
  8. 上端部およびベースを有する本体と、
    前記本体の前記ベース内の交換可能な発熱体と、
    前記本体の前記上端部の近位にある流動体吸入口であって、前記本体内へ、さらには交換可能な前記発熱体内への流路を提供している、前記流動体吸入口と、
    前記本体の上端部おけるマウスピースであって、前記交換可能な発熱体からの流体経路を提供している、前記マウスピースと、
    気化用のプロダクトを貯蔵するように構成されたキャビティと
    を備える、ヴェポライザ用カートリッジ。
  9. 内側コラムをさらに備え、
    前記内側コラムは内側ライナと、前記内側ライナを包囲している外側ライナとを含み、
    前記流路は、前記内側ライナと前記外側ライナとの間に形成されており、
    前記流体経路は、前記内側ライナ内に画定されている、
    請求項8に記載のカートリッジ。
  10. 前記カートリッジは、前記内側コラムを包囲している外壁をさらに備え、
    前記キャビティは、前記外壁と前記内側コラムとの間に形成されている、
    請求項9に記載のカートリッジ。
  11. 前記交換可能な発熱体は、前記キャビティと流体連通する少なくとも1つのポートを画定している、
    請求項10に記載のカートリッジ。
  12. 前記交換可能な発熱体は、
    前記外側ライナを解放可能に受け入れ、かつ前記交換可能な発熱体を前記外側ライナに対して封着するように構成された第1の凹部と、
    前記内側ライナを解放可能に受け入れ、かつ前記交換可能な発熱体を前記内側ライナに対して封着するように構成された第2の凹部と
    を備える、
    請求項9に記載のカートリッジ。
  13. 前記交換可能な発熱体は、前記内側ライナに解放可能に嵌合するように構成された突起部を含む、
    請求項9に記載のカートリッジ。
  14. 前記流動体吸入口を中心に回転して、前記流動体吸入口へ向かう流動体流の制限を調整するように構成された気流リングをさらに備える、
    請求項8に記載のカートリッジ。
  15. 前記気流リングはスロットを含み、
    前記スロットが前記流動体吸入口と位置合わせされるように、前記流動体吸入口を中心に前記気流リングが回転すると、前記流動体吸入口へ向かう気流の制限が最小化され、
    前記スロットのいずれの部分も前記流動体吸入口と位置合わせされなくなるように、前記流動体吸入口を中心に前記気流リングが回転すると、前記流動体吸入口へ向かう気流が完全に塞がれる、
    請求項14に記載のカートリッジ。
  16. 本体と、
    前記本体内に配置される電池と、
    前記本体内に配置され、ヴェポライザを作動させるように構成された回路と、
    前記本体内における少なくとも1つの光源と、
    前記少なくとも1つの光源上に配置される少なくとも1つの孔パターンであって、前記孔の直径が50マイクロメートル未満である、孔パターンと
    を備える、ヴェポライザ用電池ケース。
  17. 前記少なくとも1つの光源は、点灯されると、前記少なくとも1つの孔パターンを通して輝き、前記本体の外側から視認できる形態で前記少なくとも1つの孔パターンを照らす、
    請求項16に記載の電池ケース。
  18. 前記少なくとも1つの孔パターンが、前記本体の表面に形成されている、
    請求項16に記載の電池ケース。
  19. 前記本体の前記表面は、前記本体の内面である、
    請求項18に記載の電池ケース。
  20. 前記少なくとも1つの孔パターンは、前記本体の前記表面に微細孔加工を施すことによって形成されている、
    請求項18に記載の電池ケース。
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