(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池用セパレータである第１のセパレータと第２のセパレータを溶接する溶接部位へ向けてレーザーを照射するレーザー照射部と、
前記溶接部位からの前記レーザーの反射光を検出する反射光検出部と、
前記反射光検出部の検出結果に基づいて前記溶接部位の溶接状態の良否を判定する判定部と、
前記レーザー照射部の動作を制御する制御部と、を有し、
前記判定部は、前記反射光検出部が検出した前記反射光により取得される電気信号の信号強度の経時的な変化に基づいて、前記溶接部位の溶接状態を、良好、ビード切れ、穴あきのいずれかに判定し、
前記制御部は、前記判定部により前記溶接部位の溶接状態がビード切れであると判定された場合、前記レーザー照射部を動作させて、補修溶接用のレーザーを照射し、前記溶接部位に形成された溶接ビードと異なる溶接経路に沿った補修用の溶接ビードを形成する、レーザー溶接装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記判定部により前記溶接部位の溶接状態が穴あきであると判定された場合、前記レーザー照射部を動作させて補修溶接用のレーザーを照射し、前記溶接部位に形成された溶接ビードよりも大きな幅の補修用の溶接ビードを形成する、請求項１に記載のレーザー溶接装置。
【請求項３】
前記レーザー照射部は、前記判定部により前記溶接部位の溶接状態が穴あきであると判定された場合、溶接に際して前記溶接部位に照射した前記レーザーのスポット径よりも大きなスポット径の前記補修溶接用のレーザーを前記溶接ビード全体に沿って照射するか、または前記穴あきが形成された部位に向けて照射することにより前記補修用の溶接ビードを形成する、請求項２に記載のレーザー溶接装置。
【請求項４】
前記レーザー照射部と、前記第１のセパレータおよび前記第２のセパレータとの間の距離を可変可能に調整する調整機構をさらに有し、
前記調整機構は、前記判定部により前記溶接部位の溶接状態が穴あきであると判定された場合、前記第１のセパレータおよび前記第２のセパレータに対して前記補修溶接用のレーザーがデフォーカスされるように、前記レーザー照射部と前記第１のセパレータおよび前記第２のセパレータとを相対的に離反移動させる、請求項３に記載のレーザー溶接装置。
【請求項５】
前記レーザー照射部は、前記判定部により前記溶接部位の溶接状態が穴あきであると判定された場合、デフォーカスさせたレーザーを前記補修溶接用のレーザーとして照射する、請求項３または請求項４に記載のレーザー溶接装置。
【請求項６】
前記第１のセパレータおよび前記第２のセパレータに対する前記補修溶接用のレーザーの入熱量を調整する入熱量調整部をさらに有し、
前記入熱量調整部は、前記判定部により前記溶接部位の溶接状態が穴あきであると判定された場合、前記第１のセパレータおよび前記第２のセパレータのうち前記レーザー照射部から離間した側に配置される一方の前記セパレータに溶け落ちが生じるのを防止するように前記入熱量を調整する、請求項３〜５のいずれか１項に記載のレーザー溶接装置。
【請求項７】
前記入熱量調整部は、前記補修溶接用のレーザーの出力エネルギーの調整および／または前記補修溶接用のレーザーの走査速度の調整により、前記入熱量を調整する、請求項６に記載のレーザー溶接装置。
【請求項８】
前記反射光検出部は、前記溶接部位からの前記補修溶接用のレーザーの反射光を検出し、
前記判定部は、前記反射光検出部の検出結果に基づいて補修溶接された前記溶接部位の溶接状態の良否を判定し、
前記制御部は、前記判定部により、補修溶接された前記溶接部位の溶接状態が良好でないと判定された場合、前記レーザー照射部を動作させて、補修溶接された前記溶接部位の溶接状態に応じた補修溶接をさらに実施する、請求項１〜７のいずれか１項に記載のレーザー溶接装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記補修溶接を複数回実施した後に前記補修溶接をさらに実施する場合、重ね合わせた前記第１のセパレータと前記第２のセパレータをクランプするクランプ部の調整および／または前記溶接部位の周辺に付着した付着物の除去が行われた後に、前記補修溶接を実施する、請求項８に記載のレーザー溶接装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記補修溶接の実施に先立って、前記溶接部位の周辺に付着した付着物を除去するために、前記レーザー照射部を動作させて、低出力に調整された洗浄用のレーザーを照射する、請求項１〜９のいずれか１項に記載のレーザー溶接装置。
【請求項１１】
燃料電池用セパレータである第１のセパレータと第２のセパレータを溶接する溶接部位へ向けてレーザーを照射する工程と、
前記溶接部位からの前記レーザーの反射光を検出する工程と、
前記反射光の検出結果に基づいて前記溶接部位の溶接状態の良否を判定する工程と、
前記溶接状態の良否を判定する工程により、前記溶接部位の溶接状態が良好でないと判定された場合、前記溶接部位の溶接状態に応じた補修溶接が実施されるように補修溶接用のレーザーを照射する工程と、を有し、
前記溶接状態の良否を判定する工程は、検出した前記反射光により取得される電気信号の信号強度の経時的な変化に基づいて、前記溶接部位の溶接状態を、良好、ビード切れ、穴あきのいずれかに判定し、
前記補修溶接用のレーザーを照射する工程は、前記溶接部位の溶接状態がビード切れであると判定された場合、前記溶接部位に形成された溶接ビードと異なる溶接経路に沿った補修用の溶接ビードを形成する、レーザー溶接方法。
【請求項１２】
前記補修溶接用のレーザーを照射する工程は、前記溶接部位の溶接状態が穴あきであると判定された場合、前記溶接部位に形成された溶接ビードよりも大きな幅の補修用の溶接ビードを形成する、請求項１１に記載のレーザー溶接方法。
【請求項１３】
前記補修溶接用のレーザーを照射する工程は、前記溶接部位の溶接状態が穴あきであると判定された場合、溶接に際して前記溶接部位に照射した前記レーザーのスポット径よりも大きなスポット径の前記補修溶接用のレーザーを前記溶接ビード全体に沿って照射するか、または前記穴あきが形成された部位に向けて照射することにより前記補修用の溶接ビードを形成する、請求項１２に記載のレーザー溶接方法。
【請求項１４】
前記溶接部位の溶接状態が穴あきであると判定された場合、前記補修溶接用のレーザーを照射する工程の前に、前記第１のセパレータおよび前記第２のセパレータに対して前記補修溶接用のレーザーがデフォーカスされるように、前記レーザー照射部と前記第１のセパレータおよび前記第２のセパレータとを相対的に離反移動させる工程を行う、請求項１３に記載のレーザー溶接方法。
【請求項１５】
前記溶接部位の溶接状態が穴あきであると判定された場合、前記補修溶接用のレーザーを照射する工程は、デフォーカスさせたレーザーを前記補修溶接用のレーザーとして照射する、請求項１３または請求項１４に記載のレーザー溶接方法。
【請求項１６】
前記溶接部位の溶接状態が穴あきであると判定された場合、前記補修溶接用のレーザーは、前記第１のセパレータおよび前記第２のセパレータのうちレーザー照射位置から離間した側に配置される一方の前記セパレータに溶け落ちが生じるのを防止するように入熱量が調整される、請求項１２〜１５のいずれか１項に記載のレーザー溶接方法。
【請求項１７】
前記入熱量の調整は、前記補修溶接用のレーザーの出力エネルギーの調整および／または前記補修溶接用のレーザーの走査速度の調整により行う、請求項１６に記載のレーザー溶接方法。
【請求項１８】
前記溶接部位からの前記補修溶接用のレーザーの反射光を検出する工程と、
前記補修溶接用のレーザーの反射光の検出結果に基づいて補修溶接された前記溶接部位の溶接状態の良否を判定する工程と、
補修溶接された前記溶接部位の溶接状態の良否を判定する工程により溶接状態が良好でないと判定された場合に、補修溶接された前記溶接部位の溶接状態に応じた補修溶接を実施する工程と、を有する請求項１１〜１７のいずれか１項に記載のレーザー溶接方法。
【請求項１９】
前記補修溶接用のレーザーを照射する工程を複数回実施した後に、重ね合わせた前記第１のセパレータと前記第２のセパレータのクランプ状態を調整する工程および／または前記溶接部位の周辺に付着した付着物の除去を行う工程と、
前記クランプ状態の調整を行う工程および／または前記付着物の除去を行う工程の後に、前記補修溶接用のレーザーを照射する工程と、を有する請求項１８に記載のレーザー溶接方法。
【請求項２０】
前記補修溶接用のレーザーを照射する工程の前に、低出力に調整された洗浄用のレーザーを照射して、前記溶接部位の周辺に付着した付着物を除去する工程を有する、請求項１１〜１９のいずれか１項に記載のレーザー溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー溶接装置、およびレーザー溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、膜電極接合体（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）とセパレータとを有する単セルを複数積層して構成している。セパレータは、隣接する他のセパレータと溶接等により相互に接合されており、セパレータ同士の間またはＭＥＡとの間に各種のガスや冷却水を流通させる流路を形成する。
【０００３】
セパレータを接合する方法として、例えば、セパレータを溶接する溶接部位にレーザーを照射して、セパレータを部分的に溶融させて接合するレーザー溶接方法を採用することがある。レーザー溶接方法を採用する場合、細部に設定された溶接部位に対して精度良くレーザーを照射して溶接を行うことが可能になるため、溶接位置のずれなどに伴う製品品質の劣化が発生するのを防ぐことができる。ただし、セパレータのような薄板状の素材に対してレーザー溶接を実施する場合、溶接時の作業環境やセパレータおよび各種の治具に付着した付着物などの影響により、溶接品質が大きく左右されてしまうことがあり、金属加工品などの一般的なワークに対してレーザー溶接を実施する場合に比べて溶接不良が発生し易くなってしまうことが懸念される。
【０００４】
例えば、下記特許文献１には、レーザー溶接を実施している最中に溶接部位からのレーザーの反射光を検出し、その検出結果に基づいて溶接状態の良否を判定するレーザー溶接装置が記載されている。このようなレーザー溶接装置によれば、レーザー溶接を実施している最中に溶接不良が発生しているか否かをリアルタイムで検知することが可能になるため、溶接不良への対策が講じ易くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３２１０７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されたレーザー溶接装置は、溶接不良が発生した場合、溶接不良を補修するための補修溶接を実施するようには構成されていない。このため、作業者等が溶接不良を確認した後、通常の溶接作業とは別途に装置を稼働させて補修溶接を実施しなければならず、溶接不良が発生した場合には溶接作業が煩雑なものとなる。また、薄板状でかつ微細な形状を有するセパレータをレーザー溶接する際には、溶接時の作業環境や付着物の影響により種々の溶接不良が発生する可能性がある。このため、補修溶接は、溶接不良の内容（溶接状態）に応じた適切な方法で実施することが求められるが、従来のレーザー溶接装置は前述したように、そもそも補修溶接を実施するようには構成されていないため、適切な方法で補修溶接が実施されることはなく、溶接不良が発生した場合に溶接品質を確保するのが難しくなるという問題がある。
【０００７】
そこで本発明は、燃料電池用セパレータである第１のセパレータと第２のセパレータの溶接品質を向上させるとともに、溶接部位の溶接状態に応じた補修溶接を実施する場合においても溶接作業が煩雑になるのを防止して作業効率を向上させることができるレーザー溶接装置およびレーザー溶接方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明のレーザー溶接装置は、燃料電池用セパレータである第１のセパレータと第２のセパレータを溶接する溶接部位へ向けてレーザーを照射するレーザー照射部と、溶接部位からのレーザーの反射光を検出する反射光検出部と、反射光検出部の検出結果に基づいて溶接部位の溶接状態の良否を判定する判定部と、レーザー照射部の動作を制御する制御部とを有している。判定部は、反射光検出部が検出した反射光により取得される電気信号の信号強度の経時的な変化に基づいて、溶接部位の溶接状態を、良好、ビード切れ、穴あきのいずれかに判定する。そして、制御部は、判定部により溶接部位の溶接状態がビード切れであると判定された場合、レーザー照射部を動作させて、補修溶接用のレーザーを照射し、溶接部位に形成された溶接ビードと異なる溶接経路に沿った補修用の溶接ビードを形成する。
【０００９】
また、上記目的を達成するための本発明のレーザー溶接方法は、燃料電池用セパレータである第１のセパレータと第２のセパレータを溶接する溶接部位へ向けてレーザーを照射する工程と、溶接部位からのレーザーの反射光を検出する工程と、反射光の検出結果に基づいて溶接部位の溶接状態の良否を判定する工程とを有している。さらに、溶接状態の良否を判定する工程により、溶接部位の溶接状態が良好でないと判定された場合、溶接部位の溶接状態に応じた補修溶接が実施されるように補修溶接用のレーザーを照射する工程を有している。溶接状態の良否を判定する工程は、検出した反射光により取得される電気信号の信号強度の経時的な変化に基づいて、溶接部位の溶接状態を、良好、ビード切れ、穴あきのいずれかに判定する。補修溶接用のレーザーを照射する工程は、溶接部位の溶接状態がビード切れであると判定された場合、溶接部位に形成された溶接ビードと異なる溶接経路に沿った補修用の溶接ビードを形成する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るレーザー溶接装置およびレーザー溶接方法によれば、第１のセパレータと第２のセパレータを溶接する溶接部位の溶接状態が良好でない場合には、溶接部位の溶接状態に応じた適切な補修溶接を実施するため、溶接不良が発生した場合においても溶接品質を向上させることができる。また、レーザー溶接を実施している最中に溶接部位の溶接状態の良否を判定し、その判定結果に基づいて補修溶接を引き続き実施することができるため、レーザー溶接と補修溶接とを別途の作業で実施する場合に比べて溶接作業が煩雑になるのを防止でき、作業効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池用セパレータを備える燃料電池を示す分解斜視図である。
【図２】実施形態に係る燃料電池が備える単セルを説明するための断面図である。
【図３】実施形態に係る溶接部位を説明するためのセパレータの平面図である。
【図４】実施形態に係るレーザー溶接装置の全体構成を簡略して示す側面図である。
【図５】実施形態に係るレーザー溶接装置が備えるレーザー照射部の構成を簡略して示す図である。
【図６】図６は、実施形態に係るレーザー溶接に使用されるクランプ部を説明するための図であって、（Ａ）は、クランプ部が備える上板を示す平面図、（Ｂ）は、クランプ部が備える下板を示す平面図である。
【図７】実施形態に係るレーザー溶接方法の各工程を示すフローチャートである。
【図８】図８は、実施形態に係るレーザー溶接方法を説明するための図であって、（Ａ）は、溶接部位に対して溶接用のレーザーを照射している様子を示す断面図、（Ｂ）は、溶接部位に対して補修溶接用のレーザーを照射している様子を示す断面図である。
【図９】図９は、溶接部位に形成した溶接ビードを例示する図であって、（Ａ）は、良好な溶接状態を示す溶接ビードの平面図、（Ｂ）は、ビード切れが発生した溶接ビードの平面図、（Ｃ）は、穴あきが発生した溶接ビードの平面図である。
【図１０】図１０は、補修溶接により形成した溶接ビードを例示する図であって、（Ａ）は、Ｖ字形に形成した補修用の溶接ビードを示す平面図、（Ｂ）は、Ｕ字形に形成した補修用の溶接ビードを示す平面図、（Ｃ）は、穴あき部分を覆うように形成した補修用の溶接ビードを示す平面図である。
【図１１】図１１は、溶接部位から反射した反射光をモニタリングした結果の一例を示す図であり、（Ａ）は、ビード切れが発生した際の電気信号の波形データを時系例で示す図、（Ｂ）は、穴あきが発生した際の電気信号の波形データを時系例で示す図である。
【図１２】図１２は、すきま不良が発生した際にクランプ部の動作を調整する手順を示す図であり、（Ａ）は、すきま不良が発生した際の様子を例示する断面図、（Ｂ）は、クランプ部の動作を調整した後に補修溶接用のレーザーを照射している様子を示す断面図である。
【図１３】セパレータやクランプ部に付着した付着物を除去する作業を示す断面図である。
【図１４】図１４は、各セパレータの溶接状態を説明するための断面図であり、（Ａ）は、非貫通溶接された各セパレータを示す図、（Ｂ）は、貫通溶接された各セパレータを示す図である。
【図１５】図１５は、溶接不良としての穴あきを説明するための断面図であり、（Ａ）は、溶融金属が流動する様子を示す図、（Ｂ）は、穴あきが形成された状態を示す図である。
【図１６】改変例に係るレーザー溶接方法の各工程を示すフローチャートである。
【図１７】図１６に示す各工程に引き続いて行われるレーザー溶接方法の各工程を示すフローチャートである。
【図１８】図１８は、改変例に係るレーザー溶接方法を説明するための断面図であって、（Ａ）は、溶接部位に対して溶接用のレーザーを照射している様子を示す図、（Ｂ）は、溶接部位に対して補修溶接用のレーザーを照射している様子を示す図である。
【図１９】図１９は、溶接部位に形成した溶接ビードを例示する図であって、（Ａ）は、溶接用のレーザーを照射して形成した溶接ビードの平面図、（Ｂ）は、溶接ビード全体に沿って補修溶接用のレーザーを照射して形成した溶接ビードの平面図、（Ｃ）は、穴あきが発生した部位の周辺に補修溶接用のレーザーを照射して形成した溶接ビードの平面図である。
【図２０】改変例に係るレーザー溶接方法を説明するための断面図であって、入熱量を調整した補修溶接用のレーザーを照射した際の様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
【００１３】
図１〜図３は、実施形態に係る燃料電池の各部の構成を示す図であり、図４〜図６は、実施形態に係るレーザー溶接装置およびクランプ部を示す図であり、図７〜図１３は、実施形態に係るレーザー溶接方法の説明に供する図である。
【００１４】
まず、実施形態に係る燃料電池について説明する。
【００１５】
図１に示す燃料電池１００は、例えば、固体高分子形燃料電池からなり、電源として利用可能に構成されたものである。固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）は、小型化、高密度化および高出力化が可能であり、例えば、搭載スペースが限定される車両などの移動体の駆動用電源として使用することができる。特に、システムの起動・停止および出力変動が頻繁に発生する自動車への使用が適している。自動車に使用する場合、例えば、車体中央部の座席下、後部トランクルームの下部、車両前方のエンジンルーム等に搭載して用いることができる。車内空間およびトランクルームを広く取る観点からは、座席下への搭載が好ましい。
【００１６】
燃料電池１００は、スタック部１１０、締結板１３０、補強板１３５、集電板１４０、スペーサ１４５、エンドプレート１５０、およびボルト１５５を有する。
【００１７】
図１、図２に示すように、スタック部１１０は、膜電極接合体４０と第１のセパレータ５１、第２のセパレータ５２とを有する単セル１２０を複数積層した積層体により構成している。なお、図２は、図１に示すスタック部１１０の一部を拡大して示す断面図である。
【００１８】
積層した第１のセパレータ５１と第２のセパレータ５２は、複数の溶接部位８０ａ、８０ｂ、８０ｃを介して相互に溶接されている（図３を参照）。本実施形態における溶接部位とは、溶接するためのレーザーが照射される照射位置と、その照射位置の周辺部分（レーザーの照射の影響を受けて溶融する部分）を含む一定の範囲を意味する。
【００１９】
本実施形態では、溶接部位８０ａをレーザー溶接する例について説明する。ただし、実施形態に係るレーザー溶接を他の溶接部位８０ｂ、８０ｃの溶接に適用することも可能であるし、例示した各溶接部位８０ａ、８０ｂ、８０ｃ以外の溶接部位に対して適用することも可能である。
【００２０】
図１に示すように、締結板１３０は、スタック部１１０の底面側および上面側のそれぞれに配置している。補強板１３５は、スタック部１１０の両側面側に配置している。締結板１３０および補強板１３５は、スタック部１１０の周囲を取り囲むケーシングを構成する。
【００２１】
集電板１４０は、緻密質カーボンや銅板などのガス不透過性を備える導電性部材により構成している。図示省略するが、集電板１４０には、スタック部１１０で生じた起電力を出力するための出力端子を設けている。出力端子は、単セル１２０の積層方向の両端側（スタック部１１０の正面側および背面側）に配置している。
【００２２】
スペーサ１４５は、スタック部１１０の背面側に配置した集電板１４０の外側に配置している。
【００２３】
エンドプレート１５０は、剛性を備えた材料、例えば、鋼などの金属材料により形成することができる。エンドプレート１５０は、スタック部１１０の正面側に配置される集電板１４０の外側と、スペーサ１４５の外側とに配置している。エンドプレート１５０は、燃料ガス、酸化剤ガス、冷媒のそれぞれを燃料電池１００内で流通させるための燃料ガス導入口、燃料ガス排出口、酸化剤ガス導入口、酸化剤ガス排出口、冷媒導入口および冷媒排出口を有する。各導入口および各排出口は、図示省略する。
【００２４】
ボルト１５５は、エンドプレート１５０、締結板１３０、補強板１３５を締結する。ボルト１５５により付与される締結力は、単セル１２０の積層方向に作用して、燃料電池１００の内部に位置するスタック部１１０を押圧した状態で保持する。ボルト１５５の本数やボルト孔の位置は、適宜変更することが可能である。また、ボルト１５５を含む締結機構は、螺合に限定されず、他の手段を適用することも可能である。
【００２５】
図２に示すように、単セル１２０が備える膜電極接合体４０は、高分子電解質膜２０と、アノード電極として機能するアノード触媒層３０と、カソード電極として機能するカソード触媒層３５と、一対のガス拡散層１０、１５とを有する。
【００２６】
ガス拡散層１０は、第２のセパレータ５２とアノード触媒層３０との間に配置している。ガス拡散層１０は、アノード側に供給される燃料ガスを分散させて、燃料ガスをアノード触媒層３０へ供給する。一方、ガス拡散層１５は、第１のセパレータ５１とカソード触媒層３５との間に配置している。ガス拡散層１５は、カソード側に供給される酸化剤ガスを分散させて、酸化材ガスをカソード触媒層３５へ供給する。
【００２７】
アノード触媒層３０は、触媒成分と、触媒成分を担持する導電性の触媒担体と、高分子電解質とを含んでいる。アノード触媒層３０は、高分子電解質膜２０の一方の側に配置している。カソード触媒層３５は、触媒成分と、触媒成分を担持する導電性の触媒担体と、高分子電解質とを含んでいる。カソード触媒層３５は、高分子電解質膜２０の他方の側に配置している。
【００２８】
高分子電解質膜２０は、アノード触媒層３０で生成したプロトンをカソード触媒層３５へ選択的に透過させる機能と、アノード側に供給される燃料ガスとカソード側に供給される酸化剤ガスとを混合させないための隔壁としての機能を有する。
【００２９】
第１のセパレータ５１および第２のセパレータ５２は、単セル１２０を電気的に直列接続する機能と、燃料ガス、酸化剤ガス、冷媒を互いに遮断する隔壁としての機能を有している。各セパレータ５１、５２の外形形状は、膜電極接合体４０と略同一形状である。また、各セパレータ５１、５２は、ステンレス鋼鈑に所定の溝部を形成するためのプレス加工を施したものにより構成することができる。
【００３０】
ステンレス鋼鈑は、複雑な機械加工を施し易く、かつ、導電性が良好である点でセパレータの素材として好ましい。必要に応じて、ステンレス鋼板に耐食性の塗装を施すことも可能である。ただし、第１のセパレータ５１および第２のセパレータ５２は、ステンレス鋼鈑以外の金属材料、例えば、アルミニウム板やクラッド材により構成することも可能である。
【００３１】
第１のセパレータ５１は、膜電極接合体４０のカソード側に配置されるカソード側セパレータとして構成している。第１のセパレータ５１は、カソード触媒層３５に対向するように配置している。
【００３２】
図３に示すように、第１のセパレータ５１は、発電反応部６１およびマニホールド部６５を有する。なお、図３は、第１のセパレータ５１および第２のセパレータ５２の平面を概略的に示す図である。各セパレータ５１、５２は略同一の構成を有しているため、同一の図面を使用することにより、図示による説明を一部省略している。
【００３３】
図２に示すように、発電反応部６１は、膜電極接合体４０の発電に寄与する領域の一方に接する領域であり、溝部７１を有する。溝部７１は、膜電極接合体４０と第１のセパレータ５１との間に位置する流路５３を形成するための凹凸形状を有している。流路５３は、酸化剤ガスをカソード触媒層３５に供給するために利用される。マニホールド部６５は、燃料ガス通過用のマニホールド穴６６と、酸化剤ガス通過用のマニホールド穴６７と、冷媒通過用のマニホールド穴６８とを備える。
【００３４】
第２のセパレータ５２は、膜電極接合体４０のアノード側に配置されるアノード側セパレータを構成している。第２のセパレータ５２は、アノード触媒層３０に対向するように配置している。
【００３５】
図３に示すように、第２のセパレータ５２は、発電反応部６２およびマニホールド部７５を有する。図２に示すように、発電反応部６２は、膜電極接合体４０の発電に寄与する領域の他方に接する領域であり、溝部７２を有する。溝部７２は、膜電極接合体４０と第２のセパレータ５２との間に位置する流路５８を形成するための凹凸形状を有している。流路５８は、燃料ガスをアノード触媒層３０に供給するために利用される。マニホールド部７５は、燃料ガス通過用のマニホールド穴７６と、酸化剤ガス通過用のマニホールド穴７７と、冷媒通過用のマニホールド穴７８とを備える。なお、図２に示すように、各セパレータ５１、５２の間には、冷媒用の流路５９を形成している。
【００３６】
第２のセパレータ５２は、隣接する他の単セル１２０の第１のセパレータ５１に溶接しており、第１のセパレータ５１は、隣接する別の単セル１２０の第２のセパレータ５２に溶接している。具体的には、第１のセパレータ５１および第２のセパレータ５２は、各マニホールド穴６６（７６）、６７（７７）、６８（７８）を取り囲む溶接部位８０ｂ、各セパレータ５１、５２の外周部分に沿って延在する溶接部位８０ｃ、および発電反応部６１（６２）に位置する溶接部位８０ａのそれぞれの溶接部位を介して、相互に溶接している。発電反応部６１（６２）に位置する溶接部位８０ａは、各溝部７１、７２を接合するためのものであり、各溝部７１、７２の中心に位置決めしている。
【００３７】
次に、高分子電解質膜２０および各触媒層３０、３５の材質等を説明する。なお、以下に示す材料等は例示に過ぎず、使用する材料がこれらの材料のみに限定されることはない。
【００３８】
高分子電解質膜２０は、パーフルオロカーボンスルホン酸系ポリマーから構成されるフッ素系高分子電解質膜、スルホン酸基を有する炭化水素系樹脂膜、リン酸やイオン性液体等の電解質成分を含浸した多孔質状の膜を、適用することが可能である。パーフルオロカーボンスルホン酸系ポリマーは、例えば、ナフィオン（登録商標、デュポン株式会社製）、アシプレックス（登録商標、旭化成株式会社製）、フレミオン（登録商標、旭硝子株式会社製）、Ｇｏｒｅ  ｓｅｌｅｃｔシリーズ（登録商標、日本ゴア株式会社）等である。多孔質状の膜は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）から形成される。
【００３９】
高分子電解質膜２０の厚みは、特に限定されないが、強度、耐久性および出力特性の観点から５μｍ〜３００μｍが好ましく、より好ましくは１０〜２００μｍである。
【００４０】
アノード触媒層３０に用いられる触媒成分は、水素の酸化反応に触媒作用を有するものであれば、特に限定されない。カソード触媒層３５に用いられる触媒成分は、酸素の還元反応に触媒作用を有するものであれば、特に限定されない。
【００４１】
具体的な触媒成分は、白金、ルテニウム、イリジウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、タングステン、鉛、鉄、クロム、コバルト、ニッケル、マンガン、バナジウム、モリブデン、ガリウム、アルミニウム等の金属、及びそれらの合金等から選択される。触媒活性、一酸化炭素等に対する耐被毒性、耐熱性などを向上させるために、少なくとも白金を含むものが好ましい。カソード触媒層およびアノード触媒層に適用される触媒成分は、同一である必要はなく、適宜選択することが可能である。なお、貴金属を含まない触媒を適用することも可能である。
【００４２】
各触媒層３０、３５に用いられる触媒の導電性担体は、触媒成分を所望の分散状態で担持するための比表面積、および集電体として十分な電子導電性を有していれば、特に限定されないが、主成分がカーボン粒子であることが好ましい。カーボン粒子は、例えば、カーボンブラック、活性炭、コークス、天然黒鉛、人造黒鉛から構成される。
【００４３】
各触媒層３０、３５に用いられる高分子電解質は、少なくとも高いプロトン伝導性を有する材料であれば、特に限定されず、例えば、ポリマー骨格の全部または一部にフッ素原子を含むフッ素系電解質や、ポリマー骨格にフッ素原子を含まない炭化水素系電解質が適用可能である。各触媒層３０、３５に用いられる高分子電解質は、高分子電解質膜２０に用いられる高分子電解質と同一であっても異なっていてもよいが、高分子電解質膜２０に対する各触媒層３０、３５の密着性を向上させる観点から、同一であることが好ましい。
【００４４】
次に、図４〜図６を参照して、実施形態に係るレーザー溶接装置２００について説明する。
【００４５】
レーザー溶接装置２００は、概説すると、第１のセパレータ５１と第２のセパレータ５２を溶接する溶接部位８０ａへ向けてレーザーを照射する加工ヘッド（レーザー照射部に相当する）２３２と、溶接部位８０ａからのレーザーの反射光を検出する反射光検出部２４０と、反射光検出部２４０の検出結果に基づいて溶接部位８０ａの溶接状態の良否を判定する判定部２６６と、加工ヘッド２３２の動作を制御する制御部２６２とを有している。後述するように、溶接部位８０ａに溶接不良が発生している場合には、制御部２６２が加工ヘッド２３２を動作させて、溶接部位８０ａを補修するための補修溶接用のレーザーを照射する（図８（Ｂ）を参照）。
【００４６】
レーザー溶接装置２００を使用したレーザー溶接を実施するに際して、各セパレータ５１、５２は重ね合わせて積層した状態にセットする。各セパレータ５１、５２を積層した状態に維持するために、クランプ治具（クランプ部に相当する）２１０を使用している。
【００４７】
クランプ治具２１０は、積層した各セパレータ５１、５２を挟持してクランプする上板２１２および下板２１４と、上板２１２および下板２１４のクランプ動作を駆動する押圧機構２２０と、クランプ治具２１０全体を高さ方向（Ｚ方向）に移動自在に支持する支持部２１５と、を有する。
【００４８】
上板２１２は、第１のセパレータ５０をその上面側から押圧する押圧部材である。図６（Ａ）に示すように、上板２１２は、スリット部２１３を有する。レーザー溶接を実施する際は、スリット部２１３を第１のセパレータ５０の発電反応部６１および溝部７１に位置合わせして配置する。スリット部２１３が配置される部分、すなわち発電反応部６１および溝部７１は、上板２１２によって第１のセパレータ５１を押圧した状態（第１のセパレータ５１の上面側に上板２１２が配置された状態）において、露出される。したがって、第１のセパレータ５１の溝部７１に設定した溶接部位８０ａを溶接する際には、溶接部位８０ａの位置の確認および溶接部位８０ａへのレーザーの導光を容易に行うことが可能となる。
【００４９】
下板２１４は、第２のセパレータ５２を下面側から押圧する押圧部材である。下板２１４は、各セパレータ５１、５２が載置される受け台としての機能を兼ねている。図６（Ｂ）に示すように、下板２１４には、押圧機構２２０を一体的に取り付けている。なお、下板２１４は、必要に応じて、透明な材料やレーザーの透過性を備える材料により構成することが可能である。
【００５０】
図４に示すように、押圧機構２２０は、アーム部２２２および突出部２２４を有する。突出部２２４は、アーム部２２２の先端部に配置している。突出部２２４は、上板２１２に対して当接自在に構成している。突出部２２４が上板２１２を押さえ付けると、上板２１２を介して各セパレータ５１、５２が押圧される。各セパレータ５１、５２は、上板２１２と下板２１４に挟まれて押圧されることにより、上下方向からクランプされる。図６（Ｂ）に示すように、クランプ治具２１０は、各セパレータ５１、５２の周囲を取り囲むように複数個（例えば、１０個）配置することができるが、レーザー溶接を実施している最中に各セパレータ５１、５２をクランプした状態に維持し得る限りにおいて、設置数や設置位置等は特に限定されない。
【００５１】
支持部２１５は、例えば、高さ方向にクランプ治具２１０全体を移動可能に支持する載置台（ステージ）により構成することができる。支持部２１５は、押圧機構２２０を介してクランプした状態における第１のセパレータ５１および第２のセパレータ５２を高さ方向に移動させることにより加工ヘッド２３２と各セパレータ５１、５２との間の距離を可変可能に調整する調整機構としての機能を有している。
【００５２】
図４に示すように、レーザー溶接装置２００は、加工ヘッド２３２と、ロボットアーム２３４と、光ファイバー２３６と、レーザー発振器２３８とを備える本体部２３０を有する。
【００５３】
レーザー発振器２３８は、光学系、電源、制御系、冷却ガス循環系等を内蔵しており、発振させたレーザーを、光ファイバー２３６を介して加工ヘッド２３２へ提供する。レーザー発振器２３８により発振するレーザーの種類は特に限定されないが、例えば、レーザー溶接に一般的に用いられるＹＡＧレーザーを選択することができる。
【００５４】
ロボットアーム２３４は、多軸式であり、その先端に加工ヘッド２３２が取り付けられている。ロボットアーム２３４は、教示作業によって与えられた動作経路のデータに従って、加工ヘッド２３２を移動させる。また、ロボットアーム２３４は、クランプ治具２１０の支持部２１５と同様に、加工ヘッド２３２を各セパレータ５１、５２に対して接近離反移動させることにより、加工ヘッド２３２と各セパレータ５１、５２との間の距離を可変可能に調整する調整機構としての機能を有している。
【００５５】
加工ヘッド２３２は、レーザーを走査することによって連続溶接を可能にする公知のガルバノヘッドにより構成している。図５に示すように、加工ヘッド２３２は、コリメータ２８２と、レーザー径調整部２８３と、反射ミラー２８４と、ガルバノスキャナ２８６と、加工レンズ２８８と、所定の保護ガラス２８９とを有する。
【００５６】
コリメータ２８２は、光ファイバー２３６から導光されるレーザーを平行光に変換する。レーザー径調整部２８３は、レーザー径を調整するための光学系であり、例えば、この位置でレーザー径を減少するように調整すると、溶接部位８０ａにおけるレーザー径が増加することになる。反射ミラー２８４は、レーザー径調整部２８３を通過したレーザーを反射し、ガルバノスキャナ２８６に投射するために使用される折り返しミラーである。
【００５７】
ガルバノスキャナ２８６は、例えば、２軸式であり、２つのミラーと、各ミラーを駆動するモータを有している。ガルバノスキャナ２８６は、レーザーの反射方向を変化させることによってレーザーを二次元方向に走査することが可能に構成されている。
【００５８】
加工レンズ２８８は、例えば、ｆθレンズにより構成することができる。加工レンズ２８８は、ガルバノスキャナ２８６で反射したレーザーを集光する。加工レンズ２８８におけるレーザーの集光度を調整することにより、照射位置におけるレーザーのエネルギーを調整することができる。例えば、レーザーの集光度を低くして、レーザーの焦点をずらす（ぼかす）と、レーザーの照射位置に付与されるエネルギーが小さくなり、レーザーの集光度を高くすると、レーザーの照射位置に付与されるエネルギーが大きくなる。
【００５９】
図４に示すように、反射光検出部２４０は、レーザー溶接を実施する際に溶接部位８０ａから反射した反射光を検出する光センサ２４１を備えている。光センサ２４１は、例えば、ＹＡＧレーザーの反射光を所定のサンプリング周波数で電気信号に変換するフォトダイオードなどを備える公知のものにより構成することができる。反射光検出部２４０の検出結果は、有線や無線の公知のデータ通信方式により制御部２６２へ送信される。
【００６０】
制御部２６２は、レーザー溶接装置２００の動作を統括的に制御するコントローラ２６０に組み込まれている。コントローラ２６０は、制御部２６２とともに記憶部２６４を有している。
【００６１】
制御部２６２は、例えば、所定のプログラムにしたがってレーザー溶接装置２００の動作制御やクランプ治具２１０の動作制御、および各種の演算処理等を実行するマイクロプロセッサ等から構成される制御回路を有する。レーザー溶接装置２００の各機能およびクランプ治具２１０の各機能は、それに対応するプログラムを制御部２６２が実行することにより発揮される。
【００６２】
記憶部２６４は、各種プログラムおよび各種データを記憶するために使用され、ＲＯＭ（リードオンリーメモリー）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリー）、書き換え可能な不揮発性半導体メモリー（例えば、フラッシュメモリー）、ハードディスクドライブ装置等を適宜組み合わせて構成している。
【００６３】
記憶されているプログラムは、溶接プログラム２６５および補修溶接プログラム２６６を含んでいる。溶接プログラム２６５は、加工ヘッド２３２やロボットアーム２３４の動作を制御して、各セパレータ５１、５２同士の溶接を実施する作業プログラムである。補修溶接プログラム２６６は、反射光検出部２４０の検出結果に基づく溶接部位８０ａの溶接状態の判定、判定結果に応じた補修溶接の選択、および加工ヘッド２３２やロボットアーム２３４の動作を制御して補修溶接を実施する作業プログラムである。
【００６４】
制御部２６２は、レーザー溶接を実施している最中に補修溶接プログラム２６６を読み出す。また、制御部２６２は、補修溶接に必要なデータ（反射光検出部２４０の検出結果等）を一時記憶する作業領域としてＲＡＭを使用する一方で、補修溶接プログラム２６６を実行処理する。制御部２６２は、補修溶接プログラム２６６を実行することにより、溶接状態の判定を行う判定部として機能する。
【００６５】
次に、判定部（制御部２６２）による溶接状態の判定手順について説明する。
【００６６】
反射光検出部２４０は、レーザー溶接を実施している最中に溶接部位８０ａからのレーザーの反射光を検出する。反射光検出部２４０が備える光センサ２４１は、検出した反射光を電気信号に変換する。反射光検出部２４０は、レーザー溶接を実施している最中に経時的に反射光を検出するため、反射光を変換した電気信号の信号強度の経時的な変化を示す波形データが取得される。そして、判定部は、取得した波形データを、記憶部２６４に予め記憶された基準データと比較することにより、溶接部位８０ａの溶接状態を判定する。判定部は、取得した波形データを基準データと比較することにより、溶接部位８０ａの溶接状態が良好であるかまたは良好でないかの判定（溶接状態の判定）、および、溶接状態が良好でない場合にどのような溶接不良が発生しているかの判定（溶接不良の判定）を行う。判定に使用される基準データは、レーザー溶接の実施に先立って予め取得しておくことができる。
【００６７】
図９には、レーザー溶接により溶接部位８０ａに形成された溶接ビードを例示しており、図１１には、溶接不良が発生した際の波形データを例示している。
【００６８】
図９（Ａ）には、溶接部位８０ａにおけるレーザー溶接が良好に行われた場合に形成される溶接ビード９１を示している。レーザー溶接が良好に行われた場合、レーザーの溶接経路（走査軌跡）に沿って線状に連なる溶接ビード９１を形成することができる。このような溶接ビード９１を形成することにより、適切な溶接強度を確保することが可能になる。
【００６９】
図９（Ｂ）には、溶接不良の一例として、ビード切れが発生した際の溶接ビード９３を示している。ビード切れが発生すると、溶接ビード９３には、不連続な端部９３ａ、９３ｂと、各端部９３ａ、９３ｂの間に形成される未溶接部分９３ｃが形成される。このビード切れの発生に伴い、溶接強度の低下が招かれる。
【００７０】
図１１（Ａ）には、ビード切れが発生した際の波形データが示される。図１１（Ａ）中の縦軸は、検出した反射光に基づいて取得した電気信号の信号強度であり、横軸は時間である。この図に示すように、ビード切れが発生した場合には、信号強度が一時的に上昇したピーク値Ｐ１１が検出されることがわかる。このピーク値Ｐ１１に基づいて、所定の閾値Ｐ１２を設定している。本実施形態では、溶接部位８０ａの溶接状態の判定に際して、閾値Ｐ１２を上回る信号強度が検出された場合には、ビード切れが発生していると判定する。ただし、閾値Ｐ１２は、任意の値に設定することができ、例えば、ピーク値Ｐ１１と、その他の信号強度の大きさとの比率に基づいて適宜変更することが可能である。
【００７１】
図９（Ｃ）には、溶接不良の一例として、穴あきが発生した際の溶接ビード９５を示している。溶接ビード９５のように穴あき部分９５ａが形成されると、溶接強度の低下が招かれる。
【００７２】
図１１（Ｂ）には、穴あきが発生した際の波形データが示される。この図に示すように、穴あきが発生した場合には、信号強度が一時的に下降したピーク値Ｐ２１が検出されることがわかる。このピーク値Ｐ２１に基づいて、所定の閾値Ｐ２２を設定している。本実施形態では、溶接部位８０ａの溶接状態の判定に際して、閾値Ｐ２２を下回る信号強度が検出された場合には、穴あきが発生していると判定する。ただし、閾値Ｐ２２は、任意の値に設定することができ、例えば、ピーク値Ｐ２１と、その他の信号強度の大きさとの比率に基づいて適宜変更することが可能である。
【００７３】
レーザー溶接を実施している最中に、図１１（Ａ）、（Ｂ）に示す各閾値Ｐ１２、Ｐ２２を上回るもしくは下回る信号強度が検出されなかった場合には、溶接部位８０ａの溶接状態は良好であると判定することができる。ただし、各閾値Ｐ１２、Ｐ２２を上回るもしくは下回る信号強度が検出されない場合であっても、良好なレーザー溶接が実施された際に取得される波形データとは明らかに異なる波形データが取得されることがある。このような場合、良好、ビード切れ、穴あきのいずれにも判定することはできないが、少なくとも溶接部位８０ａは良好な溶接状態とはなっておらず、溶接部位８０ａに何らかの溶接不良が発生していることが考えられる。この溶接不良の一つとして、隙間不良による溶け落ちが挙げられる。
【００７４】
例えば、図１２（Ａ）に示すように、各セパレータ５１、５２の溶接に際して、各セパレータ５１、５２をクランプすると、各セパレータ５１、５２の間に僅かな隙間ｇが形成されることがある。各セパレータ５１、５２は薄肉であり、かつ、微細な凹凸形状を備えているため、クランプ時の力の掛かり具合やクランプ位置などの影響を受けて、隙間ｇが比較的形成され易い。隙間ｇが形成された状態で溶接が行われると、溶接部位８０ａに溶け落ちが生じて、溶接強度の低下を招くことになる。本実施形態では、良好、ビード切れ、穴あきのいずれにも判定することができない波形データが取得された場合には、このような隙間不良に伴う溶け落ちが発生していると判定する。
【００７５】
次に、本実施形態に係るレーザー溶接方法を説明する。図７は、本実施形態に係るレーザー溶接方法の各工程を示すフローチャートである。図７に示されるフローチャートにより示されるアルゴリズムは、記憶部２６４に溶接プログラム２６５および補修溶接プログラム２６６として記憶されており、制御部２６２によって実行される。
【００７６】
まず、第１のセパレタータ５１と第２のセパレタータ５２を積層して重ね合わせた状態とし、クランプ治具２１０を使用して各セパレータ５１、５２をクランプする。そして、図８（Ａ）に示すように、加工ヘッド２３２を動作させて、溶接部位８０ａに向けてレーザーを照射する（ステップＳ１０）。加工ヘッド２３２から照射したレーザーは、破線Ｌ１で示す。
【００７７】
溶接部位８０ａに対するレーザー照射を実施しつつ、反射光検出部２４０により、溶接部位８０ａからの反射光を検出する（ステップＳ１１）。
【００７８】
レーザー溶接を実施する際に反射光検出部２４０を配置する位置は、反射光を検出可能であれば特に限定されないが、本実施形態においては、クランプ治具２１０が備える上板２１２に形成したスリット２１３を通る反射光を検出し得るように、スリット２１３の近傍に反射光検出部２４０を配置している（図８（Ａ）を参照）。溶接部位８０ａから反射した反射光は、矢印ｆ１で示す。
【００７９】
反射光検出部２４０の検出結果に基づいて溶接部位８０ａの溶接状態の良否を判定する（ステップＳ１２）。なお、レーザー照射による溶接（ステップＳ１０）、反射光の検出（ステップＳ１１）、溶接状態の良否の判定（ステップＳ１２）は、同時に実施されるため、作業者はレーザー溶接を実施している最中にリアルタイムで溶接状態の良否を知ることができる。
【００８０】
溶接不良が発生していないと判定された場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、溶接部位８０ａの溶接状態は良好であると判断されるため、溶接部位８０ａに対する溶接作業を終了する。一方、溶接不良が発生していると判定された場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、溶接不良の内容を判定する（ステップＳ１３）。そして、溶接不良の内容が判定された後、溶接不良の内容に応じた補修溶接を実施する各工程（ステップＳ１４、ステップＳ１５、ステップＳ１６）へ進む。なお、溶接状態の良否の判定（ステップＳ１２）と、溶接不良の判定（ステップＳ１３）は、反射光検出部２４０の検出結果から得られる電気信号に基づいて実質的に同時に行われる。
【００８１】
溶接不良の判定（ステップＳ１３）により、溶接部位８０ａに形成した溶接ビード９３にビード切れが発生していると判定された場合、制御部２６２は、図８（Ｂ）に示すように、加工ヘッド２３２を動作させて、補修溶接用のレーザーを溶接部位８０ａに向けて照射する（ステップＳ１４）。加工ヘッド２３２から照射した補修溶接用のレーザーは、破線Ｌ２で示す。
【００８２】
図１０（Ａ）、（Ｂ）には、補修溶接用のレーザーを照射して形成した溶接ビード９６を示している。例えば、ビード切れが発生した場合には、ビード切れが発生した溶接ビード９３と異なる溶接経路に沿った補修用の溶接ビード９６を形成する。
【００８３】
補修用の溶接ビード９６は、例えば、図１０（Ａ）に示すように、溶接ビード９３の各端部９３ａ、９３ｂに連なるＶ字形に形成したり、図１０（Ｂ）に示すように、Ｕ字形に形成したりすることができる。溶接ビード９３の各端部９３ａ、９３ｂを補修用の溶接ビード９６により繋げることで、ビード切れに伴う溶接強度の低下を効果的に補うことができる。また、ビード切れの原因として、付着物（例えば、コンタミや油分）が未溶接部分９３ｃに付着していることが考えられる。このため、付着物が付着していることが考えられる未溶接部分９３ｃへの補修溶接用のレーザーの照射を避けて、溶接ビード９３とは異なる溶接経路に沿って補修用の溶接ビード９６を形成することにより、補修溶接時に溶接不良が発生するのを効果的に防止することが可能になる。なお、補修用の溶接ビード９６の形状は特に限定されることはないが、溶接強度の向上を図る観点より、溶接ビード９３の各端部９３ａ、９３ｂを繋げる形状であることが好ましい。
【００８４】
溶接不良の判定（ステップＳ１３）により、溶接部位８０ａに形成した溶接ビード９５に穴あきが発生していると判定された場合、制御部２６２は、加工ヘッド２３２を動作させて、補修溶接用のレーザーを溶接部位８０ａに向けて照射する（ステップＳ１５）。
【００８５】
図１０（Ｃ）には、補修溶接用のレーザーを照射して形成した溶接ビード９７を示している。例えば、穴あきが発生した場合には、穴あきが発生した溶接ビード９５よりも大きな幅の補修用の溶接ビード９７を形成する。穴あき部分９５ａを溶接ビード９７によって覆うことで、穴あき部分９５ａの発生に伴う溶接強度の低下を抑えることができる。補修用の溶接ビード９７の幅は、穴あきが発生した溶接ビード９５の幅よりも大きければよく、その寸法は特に限定されない。また、溶接ビード９７の長さ（溶接ビード９５の延在方向に沿う長さ）も、穴あき部分９５ａよりも長ければよく、その寸法は特に限定されない。
【００８６】
溶接不良の判定（ステップＳ１３）により、隙間不良が発生していると判定された場合、制御部２６２は、クランプ治具２１０を動作させて、再クランプを実施する（ステップＳ１６）。図１２（Ａ）に示すように隙間不良が発生した場合には、図１２（Ｂ）に示すように、クランプ治具２１０による再クランプを実施する。そして、再クランプを実施して隙間ｇを無くした後に補修溶接用のレーザーを照射する（ステップＳ１７）。溶接部８０ａに補修用の溶接ビードを形成することで溶接強度の低下を抑えることができる。なお、補修溶接用のレーザーを照射する位置は、例えば、隙間不良による溶け落ちなどが生じた部分の近傍であって、かつ、所定の幅の溶接ビードを形成し得る位置に設定することができる。
【００８７】
各補修溶接を実施する場合（ステップＳ１４、ステップＳ１５、ステップＳ１６）、補修溶接とともに、溶接部位８０ａに照射した補修溶接用のレーザーの反射光を反射光検出部２４０により検出する（ステップＳ１８）。そして、この検出結果に基づいて、補修溶接された溶接部位８０ａの溶接状態の良否を判定する（ステップＳ１９）。なお、溶接状態の良否の判定方法は、ステップＳ１２と同様に、反射光から取得した波形データに基づいて行うことができる。
【００８８】
補修溶接時に溶接不良が発生していないと判定された場合（ステップＳ１９：ＮＯ）、補修溶接された溶接部位８０ａの溶接状態は良好であると判断されるため、溶接部位８０ａに対する溶接作業を終了する。一方、補修溶接時に溶接不良が発生していると判定された場合（ステップＳ１９：ＹＥＳ）、既に実施された補修溶接の実施回数をカウントし、この実施回数と予め設定された設定回数Ｎとを比較する（ステップＳ２０）。
【００８９】
補修溶接の実施回数が設定回数Ｎを超えていないと判定された場合（ステップＳ２０：ＮＯ）、補修溶接が施された溶接部位８０ａの溶接状態に応じた補修溶接を実施する（ステップＳ１４、ステップＳ１５、ステップＳ１６）。以下同様にして、補修溶接用のレーザーの反射光の検出（ステップＳ１８）、補修溶接時の溶接状態の判定（Ｓ１９）を実施する。なお、補修溶接時の溶接状態の良否の判定（ステップＳ１９）と、補修溶接時の溶接不良の判定（ステップＳ１３）は、反射光検出部２４０の検出結果から得られる電気信号に基づいて実質的に同時に行われる。
【００９０】
補修溶接の実施回数と設定回数Ｎとの比較により、補修溶接の実施回数が設定回数Ｎを超えていると判定された場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、周辺設備の調整を行う（ステップＳ２１）。
【００９１】
例えば、補修溶接を複数回実施する場合において、補修溶接の度に溶接不良が発生しているような場合には、レーザー溶接を実施している作業環境等に問題があることが考えられる。このため、補修溶接の回数が設定回数Ｎを超える回数で実施されている場合には、周辺設備を調整して溶接不良の要因を取り除く作業を実施する。なお、設定回数Ｎは、２以上の任意の回数に設定することが可能である。
【００９２】
溶接不良の要因としては、例えば、各セパレータ５１、５２が適切にクランプされていない（隙間不良やクランプ位置のズレ）状態で溶接が行われたり、溶接部位８０ａの周辺に付着物（例えば、コンタミや油分）が付着した状態で溶接が行われたりすることが考えられる。したがって、周辺設備の調整として、例えば、クランプ治具２１０によるクランプ動作の調整作業（再クランプ、クランプ位置の変更）や、各セパレータ５１、５２およびクランプ治具２１０（例えば、上板２１２）などに付着した付着物を除去する作業を行う。
【００９３】
付着物を除去する作業は、例えば、図１３に示すように、低出力に調整した洗浄用のレーザーを照射することで実施できる。レーザー溶接時に照射するレーザーよりも低出力に調整したレーザーを照射することで、照射位置への熱的な影響を軽減しつつコンタミ等の付着物ｍを好適に除去することができる。レーザーを使用することで細部に付着した付着物ｍを除去することが可能となる上に、洗浄用の装置としてレーザー溶接装置２００を共用化するため、設備コストの削減を図ることができる。レーザーの出力の調整は、例えば、加工ヘッド２３２が備える加工レンズ２８８によってレーザーの集光度を低くして（レーザーの焦点をずらして）調整する方法で行うことができる（図５を参照）。図１３において、洗浄用のレーザーは、破線Ｌ３で示す。
【００９４】
レーザー溶接装置２００を使用してレーザー溶接を実施する場合には、制御部２６２が動作制御を行うことにより、クランプ治具２１０の調整作業や付着物の除去作業を自動で実施させることが可能であるが、例えば、これらの作業は、作業者自身で行うことも可能である。また、洗浄作業は、例えば、ブラッシング等により行うことも可能である。
【００９５】
なお、ビード切れや穴あき等は、付着物の存在が原因で発生することが多い。例えば、補修溶接を実施する際には、補修溶接の回数が設定回数Ｎを超えない場合にも、補修溶接の実施に先立ってレーザーによる洗浄を実施してもよい。洗浄を実施した後に補修溶接を実施することで、補修溶接時に溶接不良が発生するのを未然に防止することが可能になる。
【００９６】
周辺設備を調整して溶接不良の原因を取り除いた後、溶接不良に応じた補修溶接を実施する（ステップＳ１４、ステップＳ１５、ステップＳ１６）。以下同様にして、補修溶接用のレーザーの反射光の検出（ステップＳ１８）、補修溶接時の溶接状態の良否の判定（Ｓ１９）を実施する。補修溶接時に溶接不良が発生していないと判定される（ステップＳ１９：ＮＯ）まで、補修溶接を繰り返し実施する。
【００９７】
溶接不良の発生が検出されず、溶接部８０ａの溶接が正常に終了した後、溶接作業が完了する。溶接部８０ａに対する溶接作業が終了した後、引き続き、他の溶接部８０ｂ、８０ｃへのレーザー溶接作業や他のセパレータに対するレーザー溶接作業へ移行することができる。
【００９８】
以上、本実施形態に係るレーザー溶接装置２００およびレーザー溶接方法によれば、第１のセパレータ５１と第２のセパレータ５２をレーザー溶接する溶接部位８０ａの溶接状態が良好でない場合には、溶接部位８０ａの溶接状態に応じた適切な補修溶接を実施するため、溶接不良が発生した場合においても溶接品質の向上を図ることができる。また、レーザー溶接を実施している最中に溶接部位８０ａの溶接状態の良否を判定し、その判定結果に基づいて補修溶接を引き続き実施することができるため、レーザー溶接と補修溶接とを別途の作業で実施する場合に比べて、溶接作業が煩雑になるのを防止でき、作業効率を向上させることができる。
【００９９】
また、検出した反射光により取得される電気信号の信号強度の経時的な変化に基づいて、溶接部位８０ａの溶接状態を良好、ビード切れ、穴あきのいずれかに判定するため、精度のよい判定結果を得ることができる。そして、ビード切れ、または、穴あきと判定された場合に補修溶接を実施するため、不要な補修溶接が実施されるのを防止でき、かつ、ビード切れや穴あきの発生に伴う溶接強度の低下を効果的に抑えることができる。
【０１００】
また、溶接状態がビード切れと判定された場合には、補修溶接を実施して、ビード切れが発生した溶接ビード９３とは異なる溶接経路に沿った補修用の溶接ビード９６を形成する。これにより、ビード切れの発生に伴う溶接強度の低下を効果的に抑えることができる。
【０１０１】
また、溶接状態が穴あきと判定された場合には、補修溶接を実施して、穴あきが発生した溶接ビード９５よりも大きな幅の補修用の溶接ビード９７を形成する。これにより、穴あきの発生に伴う溶接強度の低下を効果的に抑えることができる。
【０１０２】
また、補修溶接を実施している最中に検出された反射光に基づいて補修溶接時の溶接部位８０ａの良否を判定し、補修溶接が必要な場合には補修溶接を再度実施するため、溶接不良の発生に伴う溶接強度の低下をより一層確実に抑えることができる。
【０１０３】
また、補修溶接が複数回繰り返される場合には、各セパレータ５１、５２のクランプ状態を調整したり、溶接部位８０ａの周辺に付着した付着物を除去したりすることで、周辺設備側にある溶接不良の原因を取り除いた上で、補修溶接を再度実施するため、作業環境等に起因して発生する溶接不良に伴う溶接強度の低下を効果的に抑えることができる。
【０１０４】
また、補修溶接の実施に先立って、低出力に調整された洗浄用のレーザーを照射して付着物の除去を実施するため、補修溶接時に溶接不良が発生するのを効果的に防止することができる。
【０１０５】
＜改変例＞
次に、図１４〜図２０を参照して、上述した実施形態の改変例を説明する。
【０１０６】
本改変例は、レーザーを照射して形成した溶接部位に溶接不良としての穴あきが発生した場合に、溶接部位をより好適に補修することを可能にするレーザー溶接装置およびレーザー溶接方法に関するものである。なお、本改変例の説明においては、前述した実施形態において既に説明したレーザー溶接装置の各部の構成および溶接作業の手順等については、その説明を適宜省略する。
【０１０７】
前述した実施形態においては、各セパレータ５１、５２同士を溶接するにあたり、各溶接部位８０ａ、８０ｂ、８０ｃ（図３を参照）に溶接不良の原因となる穴あきが発生した場合、各溶接部位８０ａ、８０ｂ、８０ｃに対して補修溶接用のレーザーＬ２を照射する。そして、補修溶接用のレーザーＬ２を照射することにより、溶接用のレーザー（第１回目のレーザー）Ｌ１の照射により形成された溶接ビード９５よりも大きな幅の補修用の溶接ビード９７を形成する（図１０（Ｃ）を参照）。本改変例では、穴あきが発生した際に行う上記の補修溶接の方法として、より好適な例を説明する。
【０１０８】
まず、図１４を参照して、各溶接部位８０ａ、８０ｂ、８０ｃの溶接例を説明する。
【０１０９】
図１４（Ａ）、図３に示すように、例えば、発電反応部６１、６２に位置する溶接部位８０ａ（アクティブエリア溶接ライン）に対しては、各セパレータ５１、５２を厚み方向に貫通させることなく溶接がなされる非貫通溶接を実施することができる。非貫通溶接で溶接を行うことにより、各セパレータ５１、５２の間に形成される流路５３、５８同士（図２を参照）が貫通した状態で溶接されるのを好適に防止することが可能になる。
【０１１０】
図１４（Ｂ）、図３に示すように、例えば、マニホールド部６５、７５を取り囲む溶接部位８０ｂ（マニホールド溶接ライン）、および各セパレータ５１、５２の外周部分に沿って延在する溶接部位８０ｃ（外周溶接ライン）に対しては、各セパレータ５１、５２を厚み方向に貫通するように溶接がなされる貫通溶接を実施する。発電反応部６１、６２から離れた位置に形成される各溶接部位８０ｂ、８０ｃについては、流路５３、５８との関係で各セパレータ５１、５２間の貫通状態を厳密に調整しなくてもよい。このため、各溶接部位８０ｂ、８０ｃに対して貫通溶接で溶接を行うことにより、各セパレータ５１、５２間の接合強度の向上を図ることが可能になる。
【０１１１】
図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）に示すように、第１セパレータ５１と第２セパレータ５２とを溶接する際に照射するレーザーＬ１は、各セパレータ５１、５２間の境界部分に、各セパレータ５１、５２が溶融した溶融金属９０が十分に介在し得るように、例えば、境界部分付近に焦点Ｆが結ばれるように照射する。したがって、レーザーＬ１のビームプロファイル（ビーム形状）Ｌ１１は、各セパレータ５１、５２間の境界部分付近に径が最も絞られたビームウエスト部を備える。後述するように、本改変例においては、このビームウエスト部におけるスポット径は、第１回目の溶接時に照射するレーザーＬ１と、補修溶接時に照射するレーザーＬ２とで異なるように調整する。
【０１１２】
次に、図１５を参照して、穴あきの発生機序について説明する。
【０１１３】
図１５（Ａ）に示すように、例えば、各セパレータ５１、５２同士の間に隙間ｇが形成された状態でレーザーＬ１を照射すると、レーザーＬ１の照射により溶融した溶融金属９０が隙間ｇ内を広がるように流動する。これにより、図１５（Ｂ）に示すように、各セパレータ５１、５２間に介在する溶融金属９０の量が不足した状態となるため、溶接作業が終了した後に、溶接部位８０ａに穴あき部分９５ａが形成される。その結果、溶接部位８０ａにおけるシール機能の低下や、接合強度の低下が招かれることになる。一般的に、燃料電池１００に使用される各セパレータ５１、５２を接合する溶接ビードは、１組のセパレータセルごとに比較的長い長さで形成される。また、セパレータセルには、厳密なシール機能が要求されるため、溶接品質を確保することが課題となる。溶接ビード中に穴あき部分９５ａが形成されると、シール機能の低下に大きな影響が及ぼされるため、穴あき部分９５ａが形成された場合には、その対策として補修溶接を実施することが求められる。
【０１１４】
上記のように穴あき部分９５ａの発生要因として隙間ｇを例に挙げたが、例えば、溶接部位８０ａ付近にコンタミや油分等の付着物が存在しているような場合には、これらの付着物が要因となって穴あき部分９５ａが形成されることもある。
【０１１５】
以下、本改変例の説明においては、貫通溶接を行う溶接部位８０ａに対する溶接作業への適用例を主として説明するが、本改変例のレーザー溶接方法は、非貫通溶接を行う溶接部位８０ｂ、８０ｃに対する溶接作業についても同様に適用することが可能である。
【０１１６】
図１６〜図２０を参照して、本改変例に係るレーザー溶接方法を説明する。図１６および図１７は、レーザー溶接方法の作業手順を示すフローチャートである。図１８〜図２０は、レーザー溶接を実施する際の各セパレータ５１、５２を示す断面図および平面図である。
【０１１７】
なお、説明は省略するが、本改変例に係るレーザー溶接方法は、溶接不良の発生の判定（図７に示すステップＳ１２）、および溶接不良の内容の判定（図７に示すステップＳ１３）を実施することを前提として、穴あきに対する補修溶接を実施するものである。
【０１１８】
図１６を参照して、レーザー溶接を開始するにあたり、ロボットアーム２３４を動作させて、溶接部位８０ａに対してレーザーＬ１を照射することが可能になる溶接開始位置へ加工ヘッド２３２を移動させる（ステップＳ１０１）。
【０１１９】
加工ヘッド２３２が溶接開始位置に移動したことを確認した場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、加工ヘッド２３２の移動を停止させる（ステップＳ１０３）。溶接開始位置に加工ヘッド２３２が移動していない場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、加工ヘッド２３２を適正な位置に移動させる。
【０１２０】
加工ヘッド２３２を溶接開始位置に移動させた後、反射光検出部２４０による反射光のモニタリングを開始する（ステップＳ１０４）。
【０１２１】
次に、加工ヘッド２３２を動作させて、溶接部位８０ａに向けて溶接用のレーザー（第１回目のレーザー）Ｌ１を照射する（ステップＳ１０５）。図１８（Ａ）に示すように、レーザーＬ１は各セパレータ５１、５２の境界部分（重ね合わせた部分）に焦点Ｆが結ばれるように照射する。そして、図１９（Ａ）に示すように、溶接部位８０ａの所定の範囲に亘ってレーザーＬ１を走査することにより、走査方向（図中の矢印ｓ）に延びる溶接ビード９５を形成させる。
【０１２２】
図１６を参照して、レーザーＬ１を照射した際の反射光をモニタリングした結果、溶接部位８０ａに穴あき部分９５ａが形成されていない（溶接不良が発生していない）と判定された場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）、図１７に示す次工程（ステップＳ１２１）へ進む。一方、溶接部位８０ａに穴あき部分９５ａが形成された（溶接不良が発生した）と判定された場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、補修溶接を実施するための準備工程（ステップＳ１０７）へ進む。
【０１２３】
本改変例に係るレーザー溶接方法では、図１８（Ｂ）、図１９（Ｂ）に示すように、第１回目の溶接時に照射したレーザーＬ１のスポット径ｄ１よりも大きなスポット径ｄ２（スポット径ｄ１＜スポット径ｄ２）となる補修溶接用のレーザーＬ２を照射する。そして、補修溶接用のレーザーＬ２を溶接ビード９５全体に沿って照射することにより、溶接ビード９５を覆う補修用の溶接ビード９７を形成させる。
【０１２４】
スポット径ｄ２となる補修溶接用のレーザーＬ２を照射する方法としては、例えば、加工ヘッド２３２内に配置された加工レンズ２８８（図５を参照）の集光度を調整して、加工ヘッド２３２から照射されるレーザーＬ２をデフォーカスさせる方法（焦点Ｆをずらす方法）、加工ヘッド２３２と各セパレータ５１、５２との間の物理的な距離を調整してレーザーＬ２をデフォーカスさせる方法、およびその両方を組み合わせた方法を採用することができる。
【０１２５】
また、加工ヘッド２３２と各セパレータ５１、５２との間の物理的な距離を調整してレーザーＬ２をデフォーカスさせる方法としては、ロボットアーム２３４を動作させて加工ヘッド２３２を各セパレータ５１、５２から離反移動させる方法、クランプ治具２１０の支持部２１５（図４を参照）を動作させて各セパレータ５１、５２をロボットアーム２３４から離反移動させる方法、および、ロボットアーム２３４と支持部２１５の両方を動作させて加工ヘッド２３２と各セパレータ５１、５２を互いに離反移動させる方法を採用することができる。
【０１２６】
本改変例では、図１８（Ｂ）に示すように、ロボットアーム２３４を動作させて加工ヘッド２３２を各セパレータ５１、５２から相対的に離反移動（図中の矢ｕで示す）させることにより、補修溶接用のレーザーＬ２の焦点Ｆを、各セパレータ５１、５２の境界部分から第１のセパレータ５１の表面側（焦点位置が浅くなる側）へずらす方法を採用している。このように加工ヘッド２３２と各セパレータ５１、５２との間の距離を広げることにより、補修溶接用のレーザーＬ２は、各セパレータ５１、５２の境界部分に対してデフォーカスして照射される。このため、各セパレータ５１、５２の境界部分における補修溶接用のレーザーＬ２のスポット径ｄ２は、境界部分に焦点Ｆを結ぶように照射したレーザーＬ１のビームプロファイルＬ１１のスポット径ｄ１よりも大きくなる。
【０１２７】
上記のように本改変例では、補修溶接を行う際に、補修溶接用のレーザーＬ２として、第１回目の溶接時に照射したレーザーＬ１のスポット径ｄ１よりも大きなスポット径ｄ２のレーザーを照射する。このため、補修溶接時に形成される溶融金属９０の量を増加させることができ、穴あき部分９５ａをより確実に埋めることが可能になる。さらに、補修溶接用のレーザーＬ２をデフォーカスさせて各セパレータ５１、５２に対して照射するため、補修溶接用のレーザーＬ２の照射範囲を広げることができ、補修用の溶接ビード９７のビード幅を大きく形成することができる。例えば、補修溶接を行う際に、溶接位置のズレや各セパレータ５１、５２の位置ズレが発生しているような場合においても、補修用の溶接ビード９７のビード幅内にズレ量を収めることができるため、溶接位置のズレや各セパレータ５１、５２の位置ズレの影響を軽減（許容）することができる。さらに、補修溶接用のレーザーＬ２をデフォーカスさせて照射するため、第２のセパレータ５２を支持するクランプ治具２１４の下板２１４に付与される熱量が低減する。これにより、下板２１４に破損等が発生するのを好適に防止することが可能になる。
【０１２８】
図１６を再び参照して、穴あき部分９５ａが形成されたと判定された場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、補修溶接用のレーザーＬ２をデフォーカスして照射させることが可能な位置（デフォーカス位置）へ加工ヘッド２３２を移動させる（ステップＳ１０７）。
【０１２９】
加工ヘッド２３２がデフォーカス位置に移動した後、加工ヘッド２３２の移動を停止させる（ステップＳ１０８）。そして、反射光検出部２４０による反射光のモニタリングを開始する（ステップＳ１０９）。
【０１３０】
次に、加工ヘッド２３２を動作させて、溶接部位８０ａに向けて補修溶接用のレーザー（Ｎ回目のレーザー）Ｌ２を照射する（ステップＳ１１０）。補修溶接用のレーザーＬ２は、図１９（Ｂ）に示すように、第１回目の溶接時に形成した溶接ビード９５全体に沿って照射することができる。このように補修溶接用のレーザーＬ２を照射することにより、溶接部位８０ａの複数箇所に穴あき部分９５ａが形成されている場合に、一度の補修溶接で全箇所の穴あき部分９５ａを補修することが可能になるため、作業効率を向上させることができる。
【０１３１】
ただし、補修溶接用のレーザーＬ２は、図１９（Ｃ）に示すように、溶接ビード９５全体に沿って照射せずに、穴あき部分９５ａが形成された部位およびその周辺のみに対して照射することも可能である。例えば、補修溶接を実施する際に、穴あき部分９５ａが形成された位置が明確であるような場合には、穴あき部分９５ａおよびその周辺のみを補修対象部位に設定することができる。このような設定を行うことにより、溶接ビード９５全体に沿って補修溶接用のレーザーＬ２を走査する場合に比べて、レーザー溶接装置２００の稼働量が低減するため、作業効率の向上や作業コストの削減を図ることが可能になる。なお、補修溶接用のレーザーＬ２を穴あき部分９５ａおよびその周辺に対してスポット照射するような場合は、穴あき部分９５ａを十分な量の溶融金属９０で補修することが可能となるように、比較的大きなスポット径ｄ３（例えば、スポット径ｄ２≦スポット径ｄ３）を備える補修溶接用のレーザーＬ２を照射することができる。
【０１３２】
また、本改変例に係るレーザー溶接方法においては、補修溶接用のレーザーＬ２を照射する際に、各セパレータ５１、５２に付与するレーザーの入熱量を調整することができる。具体的には、図２０に示すように、補修溶接用のレーザーＬ２の入熱量は、第１のセパレータ５１および第２のセパレータ５２のうち加工ヘッド２３２のレーザー照射位置（加工ヘッド２３２が配置された位置）から離間した側に配置される第２のセパレータ（一方のセパレータに相当する）５２に溶け落ちが生じるのを防止するように調整することができる。
【０１３３】
各セパレータ５１、５２に付与する補修溶接用のレーザーＬ２の入熱量を調整し、第２のセパレータ５２に溶け落ちが生じるのを防止すると、補修溶接時に穴あき部分９５ａが再度形成さたり、各セパレータ５１、５２を貫通する貫通孔が新たに形成されたりするのを防止することができる。これにより、補修溶接時に溶接不良が発生するのを好適に防止することが可能になる。
【０１３４】
入熱量を調整する方法としては、例えば、加工ヘッド２３２から照射される補修溶接用のレーザーＬ２の出力エネルギーを調整する方法、補修溶接用のレーザーＬ２の走査速度を調整する方法、およびその両方を組み合わせた方法を採用することができる。なお、制御部２６２は、補修溶接用のレーザーＬ２の入熱量の調整に際して、入熱量が所定の値となるようにレーザー溶接装置２００の各部の動作を制御する入熱量調整部としての機能を有している。
【０１３５】
図１６を再び参照して、補修溶接用のレーザーＬ２を照射した際に、穴あき部分９５ａが形成されたと判定された場合（ステップＳ１１１：ＹＥＳ）、補修溶接を再度実施する（ステップＳ１１０）。一方、補修溶接用のレーザーＬ２を照射した際に、穴あき部分９５ａが形成されていないと判定された場合（ステップＳ１１１：ＮＯ）、図１７に示す次工程（ステップＳ１２１）へ進み、他の溶接部位（例えば、溶接部位８０ｂ、８０ｃ）に対する溶接作業を開始する。
【０１３６】
図１７は、他の溶接部位８０ｂ、８０ｃに対する溶接作業を示すフローチャートである。ステップＳ１２１〜Ｓ１３１は、図１６に示すステップＳ１０１〜Ｓ１１１と実質的に同一であるため、簡略化して説明する。
【０１３７】
まず、他の溶接部位８０ｂ、８０ｃに対するレーザー溶接を開始するにあたり、ロボットアーム２３４を動作させて、所定の溶接開始位置へ加工ヘッド２３２を移動させる（ステップＳ１２１）。
【０１３８】
加工ヘッド２３２が溶接開始位置に移動したことを確認した場合（ステップＳ１２２：ＹＥＳ）、加工ヘッド２３２の移動を停止させる（ステップＳ１２３）。溶接開始位置に加工ヘッド２３２が移動していない場合（ステップＳ１２２：ＮＯ）、加工ヘッド２３２を適正な位置へ移動させる。
【０１３９】
加工ヘッド２３２を溶接開始位置に移動させた後、反射光検出部２４０による反射光のモニタリングを開始する（ステップＳ１２４）。
【０１４０】
次に、加工ヘッド２３２を動作させて、他の溶接部位８０ｂ、８０ｃに向けて溶接用のレーザー（第１回目のレーザー）Ｌ１を照射する（ステップＳ１２５）。
【０１４１】
溶接用のレーザーＬ１を照射した際の反射光をモニタリングした結果、他の溶接部位８０ｂ、８０ｃに穴あき部分９５ａが形成されていないと判定された場合（ステップＳ１２６：ＮＯ）、次工程（ステップＳ１３２）へ進む。一方、他の溶接部位８０ｂ、８０ｃに穴あき部分９５ａが形成されたと判定された場合（ステップＳ１２６：ＹＥＳ）、補修溶接用のレーザーＬ２をデフォーカスして照射させることが可能な位置（デフォーカス位置）へ加工ヘッド２３２を移動させる（ステップＳ１２７）。
【０１４２】
加工ヘッド２３２がデフォーカス位置に移動した後、加工ヘッド２３２の移動を停止させる（ステップＳ１２８）。そして、反射光検出部２４０による反射光のモニタリングを開始する（ステップＳ１２９）。
【０１４３】
次に、加工ヘッド２３２を動作させて、他の溶接部位８０ｂ、８０ｃに向けて補修溶接用のレーザー（Ｎ回目のレーザー）Ｌ２を照射する（ステップＳ１３０）。
【０１４４】
補修溶接用のレーザーＬ２を照射した際に、穴あき部分９５ａが形成されたと判定された場合（ステップＳ１３１：ＹＥＳ）、補修溶接を再度実施する（ステップＳ１３０）。一方、補修溶接用のレーザーＬ２を照射した際に、穴あき部分９５ａが形成されていないと判定された場合（ステップＳ１３１：ＮＯ）、次工程（ステップＳ１３２）へ進む。
【０１４５】
各セパレータ５１、５２同士を溶接するために設定した全ての溶接部位８０ａ、８０ｂ、８０ｃに対する溶接作業が終了した場合（ステップＳ１３２：ＹＥＳ）、レーザー溶接を完了させる。一方、全ての溶接部位８０ａ、８０ｂ、８０ｃに対する溶接作業が終了していない場合（ステップＳ１３２：ＮＯ）、溶接作業が終了していない溶接部位に対する溶接作業を再度開始するために、加工ヘッド２３２を所定の溶接開始位置へ移動させる（ステップＳ１２１）。以下、同様の手順でレーザー溶接、および補修溶接を実施する。
【０１４６】
本改変例で説明したレーザー溶接方法を実施する際においても、補修溶接の回数が所定の回数（Ｎ回）を超える場合に、溶接不良の要因を取り除くための工程（図７に示すステップＳ２１）を実施することが可能である。また、溶接不良の発生の有無を確認する各工程（ステップＳ１０６、ステップＳ１１１、ステップＳ１２６、ステップＳ１３１）において、穴あき以外の溶接不良が発生しているか否かを併せて判定し、穴あき以外の溶接不良が発生していると判定された場合、溶接不良の内容に適した補修溶接を適宜実施することも可能である。
【０１４７】
以上のように、本改変例に係るレーザー溶接装置２００およびレーザー溶接方法は、溶接部位８０ａに溶接不良の要因となる穴あきが発生した場合に、第１回目の溶接時に照射したレーザーＬ１のスポット径ｄ１よりも大きなスポット径ｄ２の補修溶接用のレーザーＬ２を溶接ビード９５全体に沿って照射するか、または穴あきが形成された部位（穴あき部分９５ａ）に向けて照射することにより、補修用の溶接ビード９７を形成する。したがって、補修溶接時に形成される溶融金属９０の量を増加させることができ、穴あき部分９５ａをより確実に埋めることが可能になるため、穴あき部分９５ａの発生に起因したシール機能の低下や接合強度の低下が発生するのを好適に防止することが可能になる。
【０１４８】
また、第１のセパレータ５１および第２のセパレータ５２に対して補修溶接用のレーザーＬ２がデフォーカスされるように、加工ヘッド２３２と第１のセパレータ５１および第２のセパレータ５２とを相対的に離反移動させるため、補修溶接用のレーザーＬ２の照射範囲を広げることができ、補修用の溶接ビード９７のビード幅を大きく形成することができる。補修溶接用のレーザーＬ２をデフォーカスさせて照射するため、第２のセパレータ５２を支持するクランプ治具２１４の下板２１４に付与される熱量が低減するため、下板２１４に破損等が発生するのを好適に防止することが可能になる。
【０１４９】
また、加工ヘッド２３２によりデフォーカスさせたレーザーを補修溶接用のレーザーＬ２として照射するように構成することにより、レーザー溶接装置２００の動作制御によってデフォーカスさせたレーザーを照射することが可能になる。
【０１５０】
また、補修溶接用のレーザーＬ２の入熱量を、第１のセパレータ５１および第２のセパレータ５２のうち加工ヘッド２３２のレーザー照射位置から離間した側に配置される第２のセパレータ（一方のセパレータに相当する）５２に溶け落ちが生じるのを防止するように調整することにより、補修溶接時に穴あき部分９５ａが再度形成さたり、各セパレータ５１、５２を貫通する貫通孔が新たに形成されたりするのを防止できる。
【０１５１】
また、入熱量の調整を、補修溶接用のレーザーＬ２の出力エネルギーの調整および／または補修溶接用のレーザーＬ２の走査速度の調整により行うことにより、レーザー溶接装置２００の動作制御によって入熱量の調整を行うことが可能になる。
【０１５２】
以上、実施形態を通じて本発明に係るレーザー溶接装置およびレーザー溶接方法を説明したが、本発明は実施形態において説明した内容のみに限定されることはなく、特許請求の範囲の記載に基づいて適宜変更することが可能である。
【０１５３】
例えば、レーザー溶接装置の各部の構成は、燃料電池用セパレータに設定した溶接部位に照射したレーザーの反射光を検出し、その検出結果に基づいて溶接部位の溶接状態の良否を判定することができ、かつ、判定した結果に基づいて所定の補修溶接を実施し得るように構成されている限りにおいて適宜変更することができ、装置各部の構造や配置等は図示により説明したものに限定されることはない。また、付加的な部材の使用の省略、および他の付加的な部材の使用等も適宜に行い得る。
【０１５４】
また、例えば、溶接不良として、ビード切れ、穴あき、隙間不良を例示したが、本発明に係る補修溶接の対象となる溶接不良は、反射光検出部により検出が可能なものであれば特に限定されず、例えば、ブローホールやアンダーフィルといった溶接不良を対象に含むものであってもよい。
【符号の説明】
【０１５５】
５１  第１のセパレータ、
５２  第２のセパレータ（一方のセパレータ）、
８０ａ、８０ｂ、８０ｃ  溶接部位、
９１、９３、９５  溶接ビード、
９６、９７  補修用の溶接ビード、
２００  レーザー溶接装置、
２１０  クランプ治具（クランプ部）、
２１２  上板、
２１４  下板、
２１５  支持部（調整機構）、
２３２  加工ヘッド（レーザー照射部）、
２３４  ロボットアーム（調整機構）、
２４０  反射光検出部、
２６２  制御部（判定部、入熱量調整部）、
ｇ  隙間、
Ｌ１  溶接用のレーザー、
Ｌ２  補修溶接用のレーザー、
Ｌ３  洗浄用のレーザー、
ｍ  付着物。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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