JP6447861B2

JP6447861B2 - 蓄電素子

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Publication number: JP6447861B2
Application number: JP2014201135A
Authority: JP
Inventors: 栄人渡邉; 学金本; 金本　　学; 児玉　充浩; 充浩児玉
Original assignee: GS Yuasa International Ltd
Current assignee: GS Yuasa International Ltd
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2014-09-30
Publication date: 2019-01-09
Anticipated expiration: 2034-09-30
Also published as: JP2016072113A

Description

本明細書に記載された技術は、ケース内に蓄電要素が収容された蓄電素子に関する。

従来、蓄電素子として、例えば、特開２０１１−１５４８１３号公報に記載のものが知られている。蓄電素子は、有底筒状をなすケースと、ケース内に収容された蓄電要素と、を備える。

特開２０１１−１５４８１３号公報

蓄電素子に対して充電又は放電を繰り返すと、ケース内において、例えばガスが発生する場合がある。すると、ケース内の内圧が上昇して、ケースが変形することが懸念される。なお、このような問題は、アルカリ蓄電池以外の蓄電素子においても生じ得る。

本明細書では、ケースの変形が抑制された蓄電素子に係る技術を提供することを目的とする。

本明細書に記載された蓄電素子は、蓄電要素と、有底円筒形状をなすと共に内部に前記蓄電要素が収容されるケースと、を備えた蓄電素子であって、前記ケースは、円盤状をなす底壁と、前記底壁の側縁から立ち上がる側壁と、を有し、前記底壁は、前記底壁と同心円形状をなすと共に、前記ケースの外方に突出する凸部を有し、前記凸部の直径の、前記底壁の直径に対する比が０．２０〜０．９５である。

上記の構成によれば、底壁に形成された凸部によって底壁が補強される。これにより、ケース内の内圧が上昇した場合であっても、ケースの底壁が変形することを抑制することができる。

更に、凸部の直径の、底壁の直径に対する比を０．２０〜０．９５とすることにより、ケースの底壁が変形することを一層抑制することができる。凸部の直径の、底壁の直径に対する比が、０．２０よりも小さい場合には、底壁の変形を十分に抑制することができないので、好ましくない。また、凸部の直径の、底壁の直径に対する比が、０．９５よりも大きい場合には、底壁の直径と凸部の直径とがほとんど等しくなってしまい、凸部を形成することが困難になるので好ましくない。

本明細書に記載された発明によれば、蓄電素子のケースが変形することを抑制することができる。

実施形態１に係る電池を示す断面図サンプル１〜２３に係る電池を示す一部拡大断面図サンプル１〜２３に係る電池を示す一部拡大断面図サンプル１〜２３に係る電池において、凸部の直径の、底壁の直径に対する比と、底壁の中心部分の変位量との関係を示すグラフサンプル２４〜２９に係る電池を示す一部拡大断面図サンプル２４〜２９に係る電池を示す一部拡大断面図サンプル２４〜２９に係る電池において、外側隅部曲面の曲率半径の、底壁の厚さ寸法に対する比、及び、内側隅部曲面の曲率半径の、底壁の厚さ寸法に対する比と、底壁の中心部分の変位量との関係を示すグラフ実施形態２に係る電池を示す一部拡大断面図実施形態２に係る電池を示す一部拡大断面図サンプル３０〜４９に係る電池において、内側第１曲面の曲率半径の底壁の厚さ寸法に対する比、内側第２曲面の曲率半径の底壁の厚さ寸法に対する比、外側第１曲面の曲率半径の底壁の厚さ寸法に対する比、及び、外側第２曲面の曲率半径の底壁の厚さ寸法に対する比と、底壁の中心部分の変位量との関係を示すグラフ

＜実施形態の概要＞
本明細書に記載された蓄電素子は、蓄電要素と、有底円筒形状をなすと共に内部に前記蓄電要素が収容されるケースと、を備えた蓄電素子であって、前記ケースは、円盤状をなす底壁と、前記底壁の側縁から立ち上がる側壁と、を有し、前記底壁は、前記底壁と同心円形状をなすと共に、前記ケースの外方に突出する凸部を有し、前記凸部の直径の、前記底壁の直径に対する比が０．２０〜０．９５である。

蓄電素子は、前記凸部の直径の、前記底壁の直径に対する比が０．３８〜０．８５である。

上記の構成によれば、底壁の変位量が小さくなるのでより好ましい。

蓄電素子は、前記底壁が、前記凸部よりも前記底壁の径方向の外方に位置する基部を有し、前記基部と前記凸部とは底壁連結部によって連結されており、前記底壁連結部の内面及び外面の、双方又は一方には曲面が形成されている。

上記の構成によれば、凸部と、基部とが連結された底壁連結部には、ケース内の内圧が上昇したときに、応力が集中しやすくなっている。そこで、上記の構成においては、底壁連結部の内面及び外面の、双方又は一方には曲面が形成される構成とした。これにより、底壁連結部に応力が集中することが抑制されるので、ケースの底壁が変形することを抑制することができる。

蓄電素子は、前記底壁は、前記凸部よりも前記底壁の径方向の外方に位置する基部を有し、前記基部と前記凸部とは底壁連結部によって連結されており、前記基部の内面と前記底壁連結部の内面との間には内側第１曲面が形成されており、前記底壁連結部の内面と前記凸部の内面との間には内側第２曲面が形成されており、前記基部の外面と前記底壁連結部の外面との間には外側第１曲面が形成されており、前記底壁連結部の外面と前記凸部の外面との間には外側第２曲面が形成されており、前記内側第１曲面、前記内側第２曲面、前記外側第１曲面、又は前記外側第２曲面の曲率半径の、前記底壁の厚さ寸法に対する比の少なくとも一つは０．５０〜１１．９０である。

凸部と、基部とが連結された底壁連結部には、ケース内の内圧が上昇したときに、応力が集中しやすくなっている。そこで、上記の構成においては、基部の内面と底壁連結部の内面との間には内側第１曲面を形成し、底壁連結部の内面と凸部の内面との間には内側第２曲面を形成し、基部の外面と底壁連結部の外面との間には外側第１曲面を形成し、底壁連結部の外面と凸部の外面との間には外側第２曲面を形成している。これにより、基部と底壁連結部との間、及び凸部と底壁連結部との間は、滑らかな曲面で連結されている。この結果、ケース内の内圧が上昇した場合でも、底壁連結部に応力が集中することが抑制されるので、ケースの底壁が変形することを抑制することができる。

更に、内側第１曲面、内側第２曲面、外側第１曲面、及び外側第２曲面の曲率半径の少なくとも一つは、前記底壁の厚さ寸法に対して０．５０〜１１．９０とされている。この結果、底壁連結部に応力が集中することを一層抑制することができるので、ケースの底壁が変形することを更に抑制することができる。

蓄電素子は、前記側壁の外面には、前記底壁寄りの位置に、外方に突出する肉厚部が形成されており、前記肉厚部の厚さ寸法は、前記側壁のうち前記肉厚部と異なる部分の厚さ寸法よりも大きく設定されている。

側壁のうち底壁寄りの領域は、ケース内の内圧が上昇したときに、応力が集中しやすくなっている。そこで、上記の構成においては、側壁のうち底壁寄りの位置に肉厚部が形成されている。これにより、ケース内の内圧が上昇した場合でも、ケースの側壁が変形することを抑制することができる。

蓄電素子は、前記底壁の周縁部には、前記底壁と前記側壁とが連結される隅部連結部が形成されており、前記隅部連結部の内面及び外面の双方又は一方には隅部曲面が形成されており、前記隅部曲面の曲率半径の、前記底壁の厚さ寸法に対する比の少なくとも一つは、１．３３〜４．６７である。

隅部連結部は、底壁の周縁部であって、底壁と側壁との境界に形成されている。このため、隅部連結部には、ケース内の内圧が上昇したときに応力が集中しやすくなっている。そこで、上記の構成においては、隅部連結部の内面及び外面の双方又は一方には隅部曲面を形成する構成とした、これにより、ケース内の内圧が上昇した場合でも、隅部連結部に応力が集中することが抑制されるので、ケースが変形することが抑制される。

更に、隅部曲面の曲率半径の、底壁の厚さ寸法に対する比の少なくとも一つは、１．３３〜４．６７とされている。この結果、隅部連結部に応力が集中することを一層抑制することができるので、ケースが変形することを更に抑制することができる。

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を、図１ないし図７を参照しつつ説明する。本実施形態に係る電池１０（蓄電素子の一例）は、ニッケル水素蓄電池、ニッケルカドミウム蓄電池等のアルカリ蓄電池である。以下の説明では、図１における紙面手前側を電池１０の前側とし、紙面右側を電池１０の右側とし、紙面上側を電池１０の上側とする。

（電池１０）
図１に示すように、電池１０は、蓄電要素１１と、蓄電要素１１が収容される金属製のケース１２と、を備える。ケース１２は、上方に開口する開口部１３を有すると共に内部に蓄電要素１１が収容される収容空間１４を有する。ケース１２の開口部１３は、ケース１２の開口部１３に対応する形状をなした蓋部１５によって、上方から塞がれている。

（ケース１２）
ケース１２は、表面にニッケルめっき層が形成された金属板からなる。ケース１２を構成する金属としては、鉄、鋼、アルミニウム、アルミニウム合金等、必要に応じて任意の金属を適宜に選択することができる。また、金属板の表面に形成されるめっき層を構成する金属としては、ニッケル、亜鉛等、必要に応じて任意の金属を適宜に選択することができる。

ケース１２は、後述する負極板１６が電気的に接続されることで電池１０の負極端子として機能する。ケース１２は、上下方向に細長く延びた形状をなしており、長手方向（上下方向）における一端（本実施形態では上端）が開口し、他端（本実施形態では下端）が閉塞されている。ケース１２は有底円筒形状をなしている。

ケース１２は、例えば、１枚のニッケルめっき鋼板をプレス加工することにより形成される。本実施形態に係るケース１２は、このプレス加工の後に、更に縮径加工する工程を実行することにより形成される。なお、縮径加工は省略してもよい。

ケース１２は、円盤状をなす底壁１７と、底壁１７の側縁から上方に立ち上がる側壁１８と、を備える。底壁１７は、上方から見て円形状をなしている。

（底壁１７）
図２に示すように、底壁１７には、この底壁１７と同心円状をなすと共に、ケース１２の外方（図１における下方）に突出する凸部１９を有する。凸部１９は、上方から見て円形状をなしている。凸部１９の直径Ｄ１は、底壁１７の直径Ｄ２よりも小さく設定されており、底壁１７と凸部１９とは、上方から見て同心円状に形成されている。

凸部１９の直径Ｄ１の、底壁１７の直径Ｄ２に対する比は、下記の式で表される。
（凸部の直径）／（底壁の直径）

上記した、凸部１９の直径Ｄ１の、底壁１７の直径Ｄ２に対する比は、０．２０〜０．９５が好ましい。これにより、ケース１２の底壁１７が変形することを抑制することができるようになっている。凸部１９の直径Ｄ１の、底壁１７の直径Ｄ２に対する比が、０．２０よりも小さい場合には、底壁１７の変形を十分に抑制することができないので好ましくない。また、凸部１９の直径Ｄ１の、底壁１７の直径Ｄ２に対する比が０．９５よりも大きい場合には、底壁１７の直径Ｄ２と凸部１９の直径Ｄ１とがほとんど等しくなってしまい、凸部１９を形成することが困難になるので好ましくない。

凸部１９の直径Ｄ１の、底壁１７の直径Ｄ２に対する比が、０．３８〜０．８５である場合には、底壁１７の変位量が小さくなるので、より好ましい。また、凸部１９の直径Ｄ１の、底壁１７の直径Ｄ２に対する比が、０．５２〜０．８０である場合には、底壁１７の変位量が小さくなるので、特に好ましい。

図３に示すように、底壁１７には、凸部１９よりも底壁１７の径方向の外方の位置に、凸部１９を環状に包囲する基部２０を有する。基部２０と凸部１９とは、底壁連結部２１によって連結されている。底壁連結部２１は、側方から見て、基部２０と凸部１９との間に配されてクランク状に屈曲した形状に形成されている。

底壁連結部２１の外面には、外側曲面２２（曲面の一例）が形成されている。また、底壁連結部２１の内面には、内側曲面２３（曲面の一例）が形成されている。

本実施形態においては、外側曲面２２の曲率半径Ｐ１は０．３５ｍｍとされる。また、内側曲面２３の曲率半径Ｐ２も、０．３５ｍｍとされる。

（側壁１８）
側壁１８は円筒形状をなしており、側壁１８の断面形状は円形状をなしている。側壁１８の厚さ寸法は、底壁１７の厚さ寸法よりも小さく設定されている。

側壁１８のうち凸部１９寄りの位置（本実施形態では下端部寄りの位置）には、側壁１８の肉厚方向について外方に突出する肉厚部２４が形成されている。換言すると、肉厚部２４は、側壁１８から、断面が円形状をなす側壁１８の径方向外方に突出している。この肉厚部２４の厚さ寸法は、側壁１８のうち、肉厚部２４と異なる部分の厚さ寸法よりも大きく設定されている。肉厚部２４は、側壁１８の全周に亘って形成されている。

側壁１８の内面のうち、肉厚部２４に対応する領域と、肉厚部２４と異なる部分に対応する領域とは、面一に形成されている。また、側壁１８の外面のうち、肉厚部２４に対応する領域においては、肉厚部２４のうち上側の部分の傾斜は、肉厚部２４のうち下側の部分の傾斜よりも緩やかに形成されている。

（隅部連結部２５）
底壁１７の周縁部には、底壁１７と側壁１８との境界部分に隅部連結部２５が形成されている。本実施形態においては、隅部連結部２５は、底壁１７に形成された基部２０と連結されている。隅部連結部２５の外面には外側隅部曲面２６（隅部曲面の一例）が形成されており、隅部連結部２５の内面には内側隅部曲面２７（隅部曲面の一例）が形成されている。外側隅部曲面２６により、側壁１８の外面と、底壁１７の外面とは滑らかに連続している。また、内側隅部曲面２７により、側壁１８の内面と、底壁１７の内面とは、滑らかに連続している。

（蓋部１５）
図１に示すように、蓋部１５は、後述する正極板２８と、弾性を有する接続端子２９を介して電気的に接続されており、電池１０の正極端子として機能する。蓋部１５は全体として円盤状の形状を有し、ケース１２の開口部１３を塞いでいる。具体的には、蓋部１５の周縁部分が、絶縁性の合成樹脂等で形成されたガスケット３０を介して、ケース１２の開口部１３の先端部に嵌められ、その先端部にかしめられている。これにより、蓋部１５とケース１２との絶縁性を保ちつつ、ケース１２が密閉されている。なお、蓋部１５には、安全弁３１が設けられており、この安全弁３１により、ケース１２の内圧が所定値以上になったときに、ケース１２内のガスを外部に排出することができる。

（蓄電要素１１）
図１に示すように、蓄電要素１１は、ケース１２の収容空間１４に収容されている。蓄電要素１１は、正極板２８、負極板１６、及び、それらの間に配置されるセパレータ３２が、例えばケース１２の長手方向（本実施形態における上下方向）に沿った巻き軸を中心に渦巻き状に巻回された構成である。

正極板２８は、例えば、発泡ニッケル等の正極金属板に、水酸化ニッケル等の正極活物質、及びコバルト化合物等の導電剤等の混合物を塗布したものである。負極板１６は、例えばニッケルめっきを施した平板状の穿孔鋼板等の負極金属板に、カドミウム粉末や水素吸蔵合金の粉末等の負極活物質を塗布したものである。セパレータ３２は、例えばポリオレフィン製の不織布からなる。セパレータ３２には、水酸化カリウムあるいは水酸化ナトリウムを主成分とする電解液が含浸されている。

（製造工程）
続いて、本実施形態に係る電池１０の製造工程の一例を説明する。なお、本実施形態の製造工程は以下の記述に限定されない。

ニッケルめっき鋼板を所定の形状にプレス加工することにより、ケース１２を作成する。このケース１２内に、蓄電要素１１を収容する。次いで、ケース１２内に電解液を注入し、蓄電要素１１に含浸させる。

ケース１２の開口部１３にガスケット３０を介して蓋部１５を重ね、ケース１２の側壁１８の先端部を蓋部１５にかしめつける。これによりケース１２を蓋部１５により封口する。

続いて、ケース１２に対して縮径工程を実行する。これにより、ケース１２を電池１０の規格の幅寸法に縮径する。

（サンプル１〜２３）
本実施形態に係る電池１０において、凸部１９の直径Ｄ１を異ならせたサンプル１〜２３につき、一般的なＣＡＥ（Computer Aided Engineering）解析手法を行い、凸部１９の直径Ｄ１の、底壁１７の直径Ｄ２に対する比と、底壁１７及び凸部１９の中心部分の、ケース１２の外方への変位量と、の関係を算出した。結果を図４に示す。また、凸部１９の直径Ｄ１の、底壁１７の直径Ｄ２に対する比と、底壁１７及び凸部１９の中心部分の、底壁１７の中心部分Ｃの外方（図１における下方）への変位量と、を表１にまとめた。

サンプル１〜２３に係る電池１０の各部の寸法を、以下に示す。底壁１７の直径Ｄ２は、７．０５ｍｍとした。底壁１７の厚さ寸法は、０．３０ｍｍとした。側壁１８の厚さ寸法は０．１３ｍｍとした。

凸部１９の、基部２０の外面（下面）からの外方（下方）への突出寸法は、底壁１７の厚さ寸法と同じである、０．３０ｍｍとした。

サンプル１〜２３においては、内側隅部曲面２７の曲率半径Ｑ２は０．６５ｍｍとした。一方、外側隅部曲面２６は、複数（本解析例では２つ）の曲率半径を有する曲面が滑らかに連続して形成されている。底壁１７の近傍の領域の外側隅部曲面２６の曲率半径Ｑ１１は、０．６０ｍｍとした。また、側壁１８の近傍の領域の外側隅部曲面２６の曲率半径Ｑ１２は、０．８０ｍｍとした。

ケース１２を構成するニッケルめっき鋼板のヤング率を１．７２×１０^１１Ｐａ、ポアソン比を０．２３、降伏応力を１．９５×１０^８Ｐａ、接線係数を５．９９×１０^９Ｐａとした。

解析は、以下のようにして行った。まず、初期状態として、電池１０の温度を２５℃とし、電池１０の内圧および外圧を０Ｐａとした。この時点における底壁１７の中心部分Ｃの位置を、本解析における、底壁１７の中心部分Ｃの基準位置とした。その後、電池１０の内圧を２ＭＰａとし、この圧力で１秒間保持させた。その後、電池１０の内圧を０Ｐａに減じて除荷した。除荷後、底壁１７が復帰変形した状態における底壁１７の中心部分Ｃの位置を算出した。そして、底壁１７の中心部分Ｃの基準位置と、除荷後における底壁１７の中心部分Ｃの位置との差を、底壁１７の中心部分Ｃの外方への変位量とした。

（作用、効果）
続いて、サンプル１〜２３の作用、効果について説明する。サンプル３〜２３は実施例とされ、サンプル１〜２は比較例とされる。サンプル３〜２３に係る蓄電素子は、蓄電要素１１と、有底円筒形状をなすと共に内部に蓄電要素１１が収容されるケース１２と、を備え、ケース１２は、円盤状をなす底壁１７と、底壁１７の側縁から立ち上がる側壁１８と、を有し、底壁１７は、底壁１７と同心円形状をなすと共に、ケース１２の外方に突出する凸部１９を有する。これにより、底壁１７に形成された凸部１９によって底壁１７が補強される。これにより、ケース１２内の内圧が上昇した場合であっても、ケース１２の底壁１７が変形することを抑制することができる。

また、表１より、凸部１９の直径Ｄ１の、底壁１７の直径Ｄ２に対する比は、０．２０〜０．９５が好ましい。これにより、ケース１２の底壁１７が変形することを抑制することができるようになっている。凸部１９の直径Ｄ１の、底壁１７の直径Ｄ２に対する比が、０．２０よりも小さい場合には、底壁１７の変形を十分に抑制することができないので好ましくない。また、凸部１９の直径Ｄ１の、底壁１７の直径Ｄ２に対する比が０．９５よりも大きい場合には、底壁１７の直径Ｄ２と凸部１９の直径Ｄ１とがほとんど等しくなってしまい、凸部１９を形成することが困難になるので好ましくない。

また、サンプル３〜２３によれば、側壁１８の厚さ寸法Ｔ１は底壁１７の厚さ寸法Ｔ２よりも小さく設定されている。これにより、側壁１８の厚さ寸法Ｔ１と、底壁１７の厚さ寸法Ｔ２とを同じに設定した場合に比べて、ケース１２の容積を大きくすることができるので、電池１０を高容量化することができる。

また、サンプル３〜２３によれば、側壁１８の外面には、底壁１７寄りの位置に、外方に突出する肉厚部２４が形成されており、肉厚部２４の厚さ寸法は、側壁１８のうち肉厚部２４と異なる部分の厚さ寸法よりも大きく設定されている。側壁１８のうち底壁１７寄りの領域は、ケース１２内の内圧が上昇したときに、応力が集中しやすくなっている。そこで、サンプル１〜２３においては、側壁１８のうち底壁１７寄りの位置に肉厚部２４が形成されている。これにより、ケース１２内の内圧が上昇した場合でも、ケース１２の側壁１８が変形することを抑制することができる。

また、サンプル３〜２３によれば、底壁１７は、凸部１９よりも底壁１７の径方向の外方に位置する基部２０を有し、基部２０と凸部１９とは底壁連結部２１によって連結されており、底壁連結部２１の内面及び外面の、双方又は一方には曲面が形成されている。凸部１９と、基部２０とが連結された底壁連結部２１には、ケース１２内の内圧が上昇したときに、応力が集中しやすくなっている。そこで、サンプル１３〜２３においては、底壁連結部２１の内面及び外面の、双方又は一方には曲面が形成される構成とした。これにより、底壁連結部２１に応力が集中することが抑制されるので、ケース１２の底壁１７が変形することを抑制することができる。

＜サンプル２４〜２９＞
続いて、サンプル２４〜２９について説明する。サンプル２４〜２９においては、図５及び図６に示すように、外側隅部曲面２６の曲率半径Ｑ１、及び内側隅部曲面２７の曲率半径Ｑ２を同じ値としつつ、曲率半径Ｑ１及び曲率半径Ｑ２の値を種々に変化させた場合における、底壁１７の中心部分Ｃの変位量を、ＣＡＥ解析の手法により解析した。

サンプル２４〜２９は、上記以外の構成については、サンプル９とほぼ同様の構成とした。また、サンプル２４〜２９について、サンプル１〜２３と同様にしてＣＡＥ解析を行った。サンプル２４〜サンプル２９の解析結果を、表２と、図７にまとめた。

（作用、効果）
サンプル２４〜２９は実施例とされる。サンプル２４〜２９においては、底壁１７の周縁部には、底壁１７と側壁１８とが連結される隅部連結部２５が形成されている。隅部連結部２５の内面には内側隅部曲面２７が形成されており、隅部連結部２５の外面には外側隅部曲面２６が形成されている。内側隅部曲面２７の曲率半径Ｑ２、及び外側隅部曲面２６の曲率半径Ｑ１の双方は、同じ値に設定されており、且つ、０．４０ｍｍ〜１．４０ｍｍに設定されている。サンプル２４〜２９においては、底壁１７の厚さ寸法は０．３０ｍｍであるので、内側隅部曲面２７の曲率半径Ｑ２の、底壁１７の厚さ寸法に対する比は、１．３３〜４．６７とされる。また、外側隅部曲面２６の曲率半径Ｑ１の、底壁１７の厚さ寸法に対する比も、１．３３〜４．６７とされる。

なお、曲率半径の、底壁の厚さ寸法に対する比は、下記の式で表される。
（曲率半径）／（底壁の厚さ寸法）

隅部連結部２５は、底壁１７の周縁部であって、底壁１７と側壁１８との境界に形成されている。このため、隅部連結部２５には、ケース１２内の内圧が上昇したときに応力が集中しやすくなっている。そこで、サンプル２４〜２９においては、隅部連結部２５の内面に内側隅部曲面２７を形成し、隅部連結部２５の外面に外側隅部曲面２６を形成する構成とした、これにより、ケース１２内の内圧が上昇した場合でも、隅部連結部２５に応力が集中することが抑制されるので、ケース１２が変形することが抑制される。

また、外側隅部曲面２６の曲率半径Ｑ１の、底壁１７の厚さ寸法に対する比、及び内側隅部曲面２７の曲率半径Ｑ２の、底壁１７の厚さ寸法に対する比の、少なくとも一つは、１．３３〜４．６７とされており、本実施形態では、外側隅部曲面２６の曲率半径Ｑ１の、底壁１７の厚さ寸法に対する比、及び内側隅部曲面２７の曲率半径Ｑ２の、底壁１７の厚さ寸法に対する比の双方が、１．３３〜４．６７とされている。この結果、隅部連結部２５に応力が集中することを一層抑制することができるので、ケース１２が変形することを更に抑制することができる。

図７に示すように、外側隅部曲面２６の曲率半径Ｑ１の、底壁１７の厚さ寸法に対する比、及び内側隅部曲面２７の曲率半径Ｑ２の、底壁１７の厚さ寸法に対する比が大きくなるに従って、底壁１７の中心部分Ｃの外方への変位量は小さくなっている。これは、外側隅部曲面２６の曲率半径Ｑ１の、底壁１７の厚さ寸法に対する比、及び内側隅部曲面２７の曲率半径Ｑ２の、底壁１７の厚さ寸法に対する比が大きくなることにより、隅部連結部２５における応力の集中が緩和されるためであると考えられる。

外側隅部曲面２６の曲率半径Ｑ１の、底壁１７の厚さ寸法に対する比、又は内側隅部曲面２７の曲率半径Ｑ２の、底壁１７の厚さ寸法に対する比が、１．３３〜４．６７である場合には、底壁１７の変位量を小さくしつつ、蓄電要素１１を隙間空間を少なく収納できるので、より好ましい。更に詳細に説明すると、１．３３未満では底壁１７の変位量が大きくなり過ぎるので好ましくない。また４．６７より大きいと、蓄電要素１１をケース１２に収納した際に，丸まった部分には蓄電要素１１を収納することができず，曲率のついた箇所は空の空間になってしまうので好ましくない。加えて，空間が空いてしまうと，蓄電要素１１が振動によって型崩れする虞もあるので好ましくない。

また、外側隅部曲面２６の曲率半径Ｑ１、底壁１７の厚さ寸法に対する比、又は内側隅部曲面２７の曲率半径Ｑ２、底壁１７の厚さ寸法に対する比が、１．３３〜２．６７である場合には、上記と同様なので、特に好ましい。

＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を、図８ないし図１０を参照しつつ説明する。本実施形態においては、基部２０の内面と底壁連結部２１の内面との間には内側第１曲面３３が形成されている。これにより、基部２０の内面と底壁連結部２１の内面とは滑らかに連結されている。また、底壁連結部２１の内面と凸部１９の内面との間には内側第２曲面３４が形成されている。これにより、底壁連結部２１の内面と凸部１９の内面とは滑らかに連結されている。

一方、基部２０の外面と底壁連結部２１の外面との間には外側第１曲面３５が形成されている。これにより、基部２０の外面と底壁連結部２１の外面とは滑らかに連結されている。また、底壁連結部２１の外面と凸部１９の外面との間には外側第２曲面３６が形成されている。これにより、底壁連結部２１の外面と凸部１９の外面とは滑らかに連結されている。

本実施形態においては、内側第１曲面３３の曲率半径Ｒ２、内側第２曲面３４の曲率半径Ｓ２、外側第１曲面３５の曲率半径Ｒ１、及び外側第２曲面３６の曲率半径Ｓ１は、全て同じ値に設定されている。本実施形態においては、内側第１曲面３３の曲率半径Ｒ２の底壁１７の厚さ寸法Ｔ２に対する比、内側第２曲面３４の曲率半径Ｓ２の底壁１７の厚さ寸法Ｔ２に対する比、外側第１曲面３５の曲率半径Ｒ１の底壁１７の厚さ寸法Ｔ２に対する比、及び外側第２曲面３６の曲率半径Ｓ１の底壁１７の厚さ寸法Ｔ２に対する比は０．５０〜１１．９０とされる。

上記以外の構成については、実施形態１のサンプル９と略同様なので、同一部材については同一符号を付し、重複する説明を省略する。

（サンプル３０〜４９）
続いて、サンプル３０〜４９について説明する。サンプル３０〜４９においては、図９に示すように、内側第１曲面３３の曲率半径Ｒ２、内側第２曲面３４の曲率半径Ｓ２、外側第１曲面３５の曲率半径Ｒ１、及び外側第２曲面３６の曲率半径Ｓ１を同じ値としつつ、種々の値に変化させた場合における、底壁１７の中心部分Ｃの変位量を、ＣＡＥ解析の手法により解析した。

上記以外の構成については、サンプル１〜２３と同様にしてＣＡＥ解析を行った。サンプル３０〜４９の解析結果を、表３と、図１０にまとめた。サンプル３０〜４９は実施例とされる。

（作用、効果）
凸部１９と、基部２０とが連結された底壁連結部２１には、ケース１２内の内圧が上昇したときに、応力が集中しやすくなっている。そこで、サンプル３０〜４９においては、基部２０の内面と底壁連結部２１の内面との間には内側第１曲面３３を形成し、底壁連結部２１の内面と凸部１９の内面との間には内側第２曲面３４を形成し、基部２０の外面と底壁連結部２１の外面との間には外側第１曲面３５を形成し、底壁連結部２１の外面と凸部１９の外面との間には外側第２曲面３６を形成している。これにより、基部２０と底壁連結部２１との間、及び凸部１９と底壁連結部２１との間は、滑らかな曲面で連結されている。この結果、ケース１２内の内圧が上昇した場合でも、底壁連結部２１に応力が集中することが抑制されるので、ケース１２の底壁１７が変形することを抑制することができる。

更に、内側第１曲面３３の曲率半径Ｒ２、内側第２曲面３４の曲率半径Ｓ２、外側第１曲面３５の曲率半径Ｒ１、及び外側第２曲面３６の曲率半径Ｓ１の少なくとも一つは、底壁１７の厚さ寸法Ｔ２に対して０．５０〜１１．９０とされている。本実施形態においては、内側第１曲面３３の曲率半径Ｒ２の底壁１７の厚さ寸法Ｔ２に対する比、内側第２曲面３４の曲率半径Ｓ２の底壁１７の厚さ寸法Ｔ２に対する比、外側第１曲面３５の曲率半径Ｒ１の底壁１７の厚さ寸法Ｔ２に対する比、及び外側第２曲面３６の曲率半径Ｓ１の底壁１７の厚さ寸法Ｔ２に対する比は、全て、０．５０〜１１．９０とされている。この結果、底壁連結部２１に応力が集中することを一層抑制することができるので、ケース１２の底壁１７が変形することを更に抑制することができる。

内側第１曲面３３の曲率半径Ｒ２、内側第２曲面３４の曲率半径Ｓ２、外側第１曲面３５の曲率半径Ｒ１、及び外側第２曲面３６の曲率半径Ｓ１の少なくとも一つが、底壁１７の厚さ寸法Ｔ２に対して、０．５０〜９．１７である場合には、底壁１７の変位量が小さくなるので、より好ましい。また、内側第１曲面３３の曲率半径Ｒ２、内側第２曲面３４の曲率半径Ｓ２、外側第１曲面３５の曲率半径Ｒ１、及び外側第２曲面３６の曲率半径Ｓ１の少なくとも一つが、底壁１７の厚さ寸法Ｔ２に対して、１．００〜７．１７である場合には、底壁１７の変位量が小さくなるので、特に好ましい。

＜他の実施形態＞
本明細書に記載された技術は、上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような態様も含まれる。

本実施形態においては、蓄電素子はアルカリ蓄電池としたが、これに限られず、蓄電素子はキャパシタ、コンデンサでもよい。また、蓄電素子は、例えば、鉛蓄電池、リチウムイオン電池等、アルカリ蓄電池と異なる二次電池であってもよい。

本実施形態においては、側壁１８の厚さ寸法Ｔ１は、底壁１７の厚さ寸法Ｔ２よりも小さく設定されていたが、これに限られず、側壁１８の厚さ寸法Ｔ１は、底壁１７の厚さ寸法Ｔ２と同じか、又は、大きく設定されていてもよい。

本実施形態においては、側壁１８の外面には肉厚部２４が形成される構成としたが、肉厚部２４を設けない構成としてもよい。

本実施形態１においては、底壁連結部２１の内面及び外面の双方に曲面が形成される構成としたが、これに限られず、底壁連結部２１の内面のみに曲面が形成される構成としてもよく、また、底壁連結部２１の外面のみに曲面が形成される構成としてもよい。

本実施形態１においては、内側曲面２３の曲率半径Ｐ２と、外側曲面２２の曲率半径Ｐ１とは同じに設定される構成としたが、これに限られず、内側曲面２３の曲率半径Ｐ２と、外側曲面２２の曲率半径Ｐ１とが異なっていてもよい。

本実施形態２においては、内側第１曲面３３の曲率半径Ｒ２、外側第１曲面３５の曲率半径Ｒ１、内側第２曲面３４の曲率半径Ｓ２、及び外側第２曲面３６の曲率半径Ｓ１は、全て同じに設定されていたが、これに限られず、内側第１曲面３３の曲率半径Ｒ２、外側第１曲面３５の曲率半径Ｒ１、内側第２曲面３４の曲率半径Ｓ２、及び外側第２曲面３６の曲率半径Ｓ１は、必要に応じて任意の値に設定することができる。

本実施形態２に係る内側第１曲面３３、外側第１曲面３５、内側第２曲面３４、及び外側第２曲面３６は、必要に応じて省略することができる。

本実施形態においては、隅部連結部２５の内面に内側隅部曲面２７が形成されて、且つ、隅部連結部２５の外面に外側隅部曲面２６が形成される構成としたが、これに限られず、隅部連結部２５の内面のみに内側隅部曲面２７が形成される構成としてもよく、また、隅部連結部２５の外面のみに外側隅部曲面２６が形成される構成としてもよい。

１０：電池１１：蓄電要素１２：ケース１７：底壁１８：側壁１９：凸部２０：基部２１：底壁連結部２２：外側曲面２３：内側曲面２４：肉厚部２５：隅部連結部２６：外側隅部曲面２７：内側隅部曲面３３：内側第１曲面３４：内側第２曲面３５：外側第１曲面３６：外側第２曲面

Claims

蓄電要素と、
有底円筒形状をなすと共に内部に前記蓄電要素が収容されるケースと、を備えた蓄電素子であって、
前記ケースは、円盤状をなす底壁と、前記底壁の側縁から立ち上がる側壁と、を有し、
前記底壁は、前記底壁と同心円形状をなすと共に、前記ケースの外方に突出する凸部を有し、
前記凸部の直径の、前記底壁の直径に対する比が０．２０〜０．９５であり、
前記底壁は、前記凸部よりも前記底壁の径方向の外方に位置する基部を有し、
前記基部と前記凸部とは底壁連結部によって連結されており、
前記基部の内面と前記底壁連結部の内面との間には内側第１曲面が形成されており、
前記底壁連結部の内面と前記凸部の内面との間には内側第２曲面が形成されており、
前記基部の外面と前記底壁連結部の外面との間には外側第１曲面が形成されており、
前記底壁連結部の外面と前記凸部の外面との間には外側第２曲面が形成されており、
前記内側第１曲面、前記内側第２曲面、前記外側第１曲面、又は前記外側第２曲面の曲率半径の、前記底壁の厚さ寸法に対する比の少なくとも一つは０．５０〜１１．９０である蓄電素子。
請求項１に記載の蓄電素子であって、
前記側壁の外面には、前記底壁寄りの位置に、外方に突出する肉厚部が形成されており、
前記肉厚部の厚さ寸法は、前記側壁のうち前記肉厚部と異なる部分の厚さ寸法よりも大きく設定されている蓄電素子。
請求項１または請求項２に記載の蓄電素子であって、
前記底壁の周縁部には、前記底壁と前記側壁とが連結される隅部連結部が形成されており、
前記隅部連結部の内面及び外面の双方又は一方には隅部曲面が形成されており、
前記隅部曲面の曲率半径の、前記底壁の厚さ寸法に対する比の少なくとも一つは、１．３３〜４．６７である蓄電素子。
蓄電要素と、
有底円筒形状をなすと共に内部に前記蓄電要素が収容されるケースと、を備えた蓄電素子であって、
前記ケースは、円盤状をなす底壁と、前記底壁の側縁から立ち上がる側壁と、を有し、
前記底壁は、前記底壁と同心円形状をなすと共に、前記ケースの外方に突出する凸部を有し、
前記凸部の直径の、前記底壁の直径に対する比が０．２０〜０．９５であり、
前記側壁の外面には、前記底壁寄りの位置に、外方に突出する肉厚部が形成されており、
前記肉厚部の厚さ寸法は、前記側壁のうち前記肉厚部と異なる部分の厚さ寸法よりも大きく設定されている蓄電素子。
請求項４に記載の蓄電素子であって、
前記底壁の周縁部には、前記底壁と前記側壁とが連結される隅部連結部が形成されており、
前記隅部連結部の内面及び外面の双方又は一方には隅部曲面が形成されており、
前記隅部曲面の曲率半径の、前記底壁の厚さ寸法に対する比の少なくとも一つは、１．３３〜４．６７である蓄電素子。
蓄電要素と、
有底円筒形状をなすと共に内部に前記蓄電要素が収容されるケースと、を備えた蓄電素子であって、
前記ケースは、円盤状をなす底壁と、前記底壁の側縁から立ち上がる側壁と、を有し、
前記底壁は、前記底壁と同心円形状をなすと共に、前記ケースの外方に突出する凸部を有し、
前記凸部の直径の、前記底壁の直径に対する比が０．２０〜０．９５であり、
前記底壁の周縁部には、前記底壁と前記側壁とが連結される隅部連結部が形成されており、
前記隅部連結部の内面及び外面の双方又は一方には隅部曲面が形成されており、
前記隅部曲面の曲率半径の、前記底壁の厚さ寸法に対する比の少なくとも一つは、１．３３〜４．６７である蓄電素子。