(57)【要約】  溶接方法では、第１電極集電体と第１端子との組と、第２電極集電体と第２端子との組との少なくとも一方を互いに溶接する。その際、溶接する対象箇所にレーザー光を照射し、レーザー光によって溶接する対象箇所から生じる弾性波を検知し、検知した弾性波を積分して接続エネルギー量に対応する指標を算出して溶接状態を把握する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極集電体を含む第１電極と、第２電極集電体を含む第２電極と、前記第１電極から外部への接続を担う第１端子と、前記第２電極から外部への接続を担う第２端子とを備えた蓄電素子の製造において、前記第１電極集電体と前記第１端子との組と、前記第２電極集電体と前記第２端子との組との少なくとも一方を互いに溶接する溶接方法であって、
溶接対象箇所にレーザー光を照射するステップと、
前記レーザー光によって前記溶接対象箇所から生じる弾性波を検知するステップと、
前記検知した弾性波を積分して接続エネルギー量に対応する指標を算出するステップと、を備えた、
溶接方法。
【請求項２】
前記指標に基づき、前記レーザー光を照射するステップにおける前記レーザー光の出力を調整するステップをさらに備えた、
請求項１記載の溶接方法。
【請求項３】
前記検知した弾性波に含まれる周波数の出現頻度を積分し、前記出現頻度の平均値に対応する重心周波数を算出するステップをさらに備えた、
請求項１記載の溶接方法。
【請求項４】
前記レーザー光が照射されている間に検知された前記弾性波だけを基に前記指標を算出する、
請求項１記載の溶接方法。
【請求項５】
前記第１端子と前記第２端子との少なくともいずれかに対し、溶接対象である前記第１電極集電体と前記第２電極集電体のいずれかと反対側である前記蓄電素子の外側から前記レーザー光を照射する、
請求項１記載の溶接方法。
【請求項６】
第１電極集電体を含む第１電極と、第２電極集電体を含む第２電極と、前記第１電極から外部への接続を担う第１端子と、前記第２電極から外部への接続を担う第２端子とを備えた蓄電素子の製造方法であって、
前記第１電極集電体と前記第２電極集電体とが互いに反対側に露出するように前記第１電極と前記第２電極とを組み合わせて蓄電ユニットを作製するＡステップと、
前記蓄電ユニットから露出した前記第１電極集電体と外部への接続を担う第１端子とを溶接するＢステップと、
前記蓄電ユニットから露出した前記第２電極集電体と外部への接続を担う第２端子とを溶接するＣステップと、を備え、
前記Ｂステップと前記Ｃステップとの少なくとも一方が、
溶接対象箇所にレーザー光を照射するステップと、
前記レーザー光によって前記溶接対象箇所から生じる弾性波を検知するステップと、
前記検知した弾性波を積分して接続エネルギー量に対応する指標を算出するステップと、を有する、
蓄電素子の製造方法。
【請求項７】
第１電極集電体を含む第１電極と、第２電極集電体を含む第２電極と、前記第１電極から外部への接続を担う第１端子と、前記第２電極から外部への接続を担う第２端子とを備えた蓄電素子の製造において、前記第１電極集電体と前記第１端子との組と、前記第２電極集電体と前記第２端子との組との少なくとも一方を互いに溶接する溶接装置であって、
溶接する対象箇所にレーザー光を照射するレーザー照射部と、
前記レーザー光によって前記溶接する対象箇所から生じる弾性波を検知するセンサと、
前記センサが検知した弾性波を積分して接続エネルギー量に対応する指標を算出する算出部と、を備えた、
溶接装置。
【請求項８】
前記算出部が算出した前記指標に基づき、前記レーザー照射部の出力を制御する制御部をさらに備えた、
請求項７記載の溶接装置。
【請求項９】
前記算出部は、検知した弾性波に含まれる周波数の出現頻度を積分し、前記出現頻度の平均値に対応する重心周波数をさらに算出する、
請求項７記載の溶接装置。
【請求項１０】
前記算出部は、前記レーザー照射部が前記レーザー光を照射している間に検知された前記弾性波だけを基に前記指標を算出する、
請求項７記載の溶接装置。
【請求項１１】
前記レーザー照射部は、前記第１端子と前記第２端子との少なくともいずれかに対し、溶接対象である前記第１電極集電体と前記第２電極集電体のいずれかと反対側である前記蓄電素子の外側から前記レーザー光を照射する、
請求項７記載の溶接装置。
【請求項１２】
前記センサを前記蓄電素子の前記第１端子と前記第２端子との少なくともいずれかに押し付ける押し付け部をさらに備えた、
請求項７記載の溶接装置。
【請求項１３】
第１電極集電体を含む第１電極と、第２電極集電体を含む第２電極と、前記第１電極から外部への接続を担う第１端子と、前記第２電極から外部への接続を担う第２端子とを備えた蓄電素子の製造装置であって、
前記第１電極集電体と前記第２電極集電体とが互いに反対側に露出するように前記第１電極と前記第２電極とを組み合わせて蓄電ユニットを作製するユニット作製部と、
前記蓄電ユニットから露出した前記第１電極と外部への接続を担う第１端子とを溶接する第１溶接部と、
前記蓄電ユニットから露出した前記第２電極と外部への接続を担う第２端子とを溶接する第２溶接部と、を備え、
前記第１溶接部と前記第２溶接部との少なくとも一方が、
溶接する対象箇所にレーザー光を照射するレーザー照射部と、
前記レーザー光によって前記溶接する対象箇所から生じる弾性波を検知するセンサと、
前記検知した弾性波を積分して接続エネルギー量に対応する指標を算出する算出部と、を有する、
蓄電素子の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種電子機器に使用される電気二重層コンデンサや電池などの蓄電素子における電極集電体と端子との溶接方法と溶接装置、それを用いた蓄電素子の製造方法と製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図９は従来の電気二重層コンデンサの断面図である。このコンデンサは有底筒状の金属製のケース４５と、ケース４５に収納されたコンデンサ素子４１とを有する。コンデンサ素子４１は、セパレータを介して２枚の電極を捲回することで構成されている。これらの電極は、集電体と、その集電体上に形成された分極性電極層とを有する。集電体の露出部４２Ａ、４２Ｂは、コンデンサ素子４１から互いに逆方向に突出するように配置されている。【０００３】
ケース４５の内底面にはコンデンサ素子４１の位置決め固定用の突起４５Ａが設けられている。露出部４２Ｂはケース４５の内底面に接合されている。一方、コンデンサ素子４１の端面に接合された封口板４６にもコンデンサ素子４１の位置決め固定用の突起４６Ａが設けられている。露出部４２Ａは封口板４６の内面に接合されている。このような電気二重層コンデンサは例えば、特許文献１に開示されている。【０００４】
上記従来の電気二重層コンデンサでは、露出部４２Ａが封口板４６の内面に、露出部４２Ｂがケース４５の内底面にそれぞれレーザー溶接で電気的、機械的に接合されている。このとき、封口板４６やケース４５の外側の、ケース４５の内部に配置されたコンデンサ素子４１の露出部４２Ａ、４２Ｂに対応する位置に向けて外部からレーザー光が照射される。そのため、溶接状態を確認することが困難であり、溶接条件を管理するためには溶接後の外観検査を実施するに留まっている。【０００５】
しかしながらこのような管理方法は充分ではなく、溶接状態にバラツキが発生し、溶接強度にもバラツキが発生した場合には、抵抗が増加し、場合によってはコンデンサ素子４１がケース４５や封口板４６から外れることもある。
【特許文献１】特開２０００−３１５６３２号公報
【発明の開示】
【０００６】
本発明はコンデンサ素子などの蓄電ユニットのレーザー溶接を最適な条件で確実に行うことにより、接合の信頼性を向上させる溶接方法と溶接装置、及びこれを用いた製造方法と製造装置である。
【０００７】
本発明の溶接方法は、第１電極集電体を含む第１電極と、第２電極集電体を含む第２電極と、第１電極から外部への接続を担う第１端子と、第２電極から外部への接続を担う第２端子とを有する蓄電素子の製造に用いられる。すなわち、本発明の溶接方法では第１電極集電体と第１端子との組と、第２電極集電体と第２端子との組との少なくとも一方を互いに溶接する。本発明の溶接方法では、溶接対象箇所にレーザー光を照射し、レーザー光によって溶接対象箇所から生じる弾性波を検知し、検知した弾性波を積分して接続エネルギー量に対応する指標を算出する。この溶接方法では、レーザー溶接を行った溶接箇所の溶接状態を確認しながらレーザー溶接を行う。そのため第１電極集電体と第１端子との接続状態、第２電極集電体と第２端子との接続状態を把握することができる。そのため接合の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は本発明の実施の形態による電気二重層コンデンサの構成を示す断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは図１に示す電気二重層コンデンサに使用されるコンデンサ素子の展開斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは図２Ａに示すコンデンサ素子の斜視図である。
【図３】図３は本実施の形態による電気二重層コンデンサの製造方法と製造装置の構成との関係を示す図である。
【図４】図４は図３に示す製造装置の第１溶接部の構成図である。
【図５Ａ】図５Ａは図４に示す第１溶接部を用いてレーザー溶接する時の被溶接部材の溶け込み状態を検知した弾性波の特性図であり、溶け込み状態が適切である場合の特性図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは図４に示す第１溶接部を用いてレーザー溶接する時の被溶接部材の溶け込み状態を検知した弾性波の特性図であり、レーザー出力が強すぎる場合の特性図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは図４に示す第１溶接部を用いてレーザー溶接する時の被溶接部材の溶け込み状態を検知した弾性波の特性図であり、溶け込み状態が不充分である場合の特性図である。
【図６】図６は図５Ａ〜図５Ｃに示す弾性波を積分した面積から算出したアコースティック・エミッション（ＡＥ）エネルギーの特性図である。
【図７】図７は図５Ａ〜図５Ｃに示す弾性波から算出した重心周波数の特性図である。
【図８】図８は図４に示す第１溶接部の要部斜視図である。
【図９】図９は従来の電気二重層コンデンサの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【０００９】
１    コンデンサ素子
１Ａ    中空部
２    ケース（第２端子）
２Ａ，３Ｃ    突起
２Ｂ    絞り加工部
３    端子板（第１端子）
３Ａ    陽極端子
３Ｂ    接合部
４    絶縁リング
５    封止リング
６    電気二重層コンデンサ
１１Ａ    第１電極（電極）
１１Ｂ    第２電極（電極）
１２Ａ，１２Ｂ    露出部（電極集電体）
１３Ａ，１３Ｂ    分極性電極層
１４    セパレータ
２１    ユニット作製部
２２    第１挿入部
２３    絞り部
２４    第２挿入部
２５    封口部
２６    第１溶接部
２７    第２溶接部
２８    注液部
２９    封止部
３１    レーザー照射部
３２    センサ
３３    算出部
３４    制御部
３５    押し付け部
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は本発明の実施の形態による蓄電素子である電気二重層コンデンサの断面図、図２Ａ、図２Ｂはこの電気二重層コンデンサに使用されるコンデンサ素子の展開斜視図と斜視図である。蓄電ユニットであるコンデンサ素子１は、第１電極（以下、電極）１１Ａ、第２電極（以下、電極）１１Ｂとセパレータ１４とで構成されている。電極１１Ａは、第１電極集電体と、その上に形成された分極性電極層１３Ａとを有する。第１電極集電体は分極性電極層１３Ａが形成されていない露出部１２Ａを有する。すなわち露出部１２Ａは第１電極集電体の一部である。同様に、電極１１Ｂは第２電極集電体と、その上に形成された分極性電極層１３Ｂとを有する。第２電極集電体は分極性電極層１３Ｂが形成されていない露出部１２Ｂを有する。すなわち露出部１２Ｂは第２電極集電体の一部である。分極性電極層１３Ａ、１３Ｂは活性炭と結着剤と導電性の混合物からなる。【００１１】
コンデンサ素子１は、電極１１Ａ、１１Ｂ間にセパレータ１４を介在させた状態で巻回することにより構成されている。このとき、露出部１２Ａ、１２Ｂが互いに逆方向に突出するように電極１１Ａ、１１Ｂ、セパレータ１４が配置されている。【００１２】
コンデンサ素子１は図示しない電解液と共に有底円筒状のケース２に収容されている。ケース２はアルミニウムなどの金属で構成されている。ケース２の内底面中央部にはケース２と一体に突起２Ａが設けられ、突起２Ａはコンデンサ素子１の中空部１Ａ内に嵌まり込んでいる。このようにしてコンデンサ素子１はケース２内で位置決めされている。また露出部１２Ｂはケース２の内底面にレーザー溶接によって機械的、かつ電気的に接合されている。【００１３】
一方、ケース２の開口側には端子板３が配置されている。端子板３はアルミニウムなどの金属から構成されている。端子板３の底面中央部には端子板３と一体に突起３Ｃが設けられ、突起３Ｃはコンデンサ素子１の中空部１Ａ内に嵌まり込んでいる。また端子板３の上面には端子板３と一体に外部接続用の陽極端子３Ａが設けられている。さらに端子板３の内面側には露出部１２Ａと接続するための接合部３Ｂが設けられている。露出部１２Ａは接合部３Ｂの外表面にレーザー照射することで接合部３Ｂの内面側に溶接されて、機械的、かつ電気的に接合されている。【００１４】
ケース２の開口部側には断面Ｖ字形の絞り加工部２Ｂが設けられている。絞り加工部２Ｂはコンデンサ素子１の図中における上部側の端面周縁を外方から押さえ込んでいる。また絞り加工部２Ｂは絶縁リング４を介して端子板３を支えている。すなわち絶縁リング４は、ケース２に施された絞り加工部２Ｂの上端に配設されている。そして絶縁リング４は、ケース２の内面と端子板３の外周面との間から端子板３の内面周縁の一部に繋がるように形成されて、端子板３とケース２との間の絶縁を保っている。【００１５】
封止リング５は絶縁性のゴムからなる。ケース２の開口部は、封止リング５を端子板３の表面周縁に配設された状態で、封止リング５を介在させて巻き込むように加工されている。このような加工は、一般にカーリング加工と呼ばれている。このようにしてケース２の内部は封止されて電気二重層コンデンサ６が構成されている。【００１６】
陽極端子３Ａは電極１１Ａから外部への接続を担い、ケース２は電極１１Ｂから外部への接続を担っている。すなわち、端子板３は第１電極である電極１１Ａから外部への接続を担う第１端子であり、ケース２は第２電極である電極１１Ｂから外部への接続を担う第２端子を兼ねる。【００１７】
図３は本実施の形態による電気二重層コンデンサの製造方法と製造装置の構成との関係を示す図である。この製造装置は、ユニット作製部２１と、第１挿入部２２と、絞り部２３と、第２挿入部２４と、封口部２５と、第１溶接部２６と、第２溶接部２７と、注液部２８と、封止部２９とを有する。【００１８】
ユニット作製部２１は、電極１１Ａ、１１Ｂの間にセパレータ１４を挿入して捲回することでコンデンサ素子１を作製する。このとき露出部１２Ａと露出部１２Ｂとが互いに反対側に露出するように電極１１Ａ、１１Ｂを組み合わせる。第１挿入部２２はコンデンサ素子１をケース２に挿入する。絞り部２３はケース２の開口部近傍を絞り加工して絞り加工部２Ｂを形成する。第２挿入部２４はケース２の開口部に絶縁リング４、封止リング５、端子板３を順にはめ込む。封口部２５はケース２の開口部近傍をカーリング加工してケース２を端子板３で封じる。【００１９】
第１溶接部２６は接合部３Ｂの外面（上面）にレーザー光を照射し、端子板３と露出部１２Ａとを接続する。第２溶接部２７はケース２の外底面にレーザー光を照射し、ケース２と露出部１２Ｂとを接続する。注液部２８は図示しない注液孔からケース２内に電解液を注入し、コンデンサ素子１に含浸させる。封止部２９は注液孔に図示しないゴムなどの封止栓を挿入するか、あるいは金属栓を挿入して端子板３と金属栓とを溶接することで注液孔を封じる。このような製造方法は例えば特開２００６−２１０９６０号公報に開示されている。【００２０】
次に第１溶接部２６、第２溶接部２７の構成について説明する。図４は第１溶接部２６の構成図である。第２溶接部２７は第１溶接部２６と基本的に同じ構成であるのでここでは第１溶接部２６についてのみ説明する。また第１溶接部２６と第２溶接部２７とを一台の装置で共用してもよい。第１溶接部２６や第２溶接部２７は、露出部１２Ａと端子板３の組と、露出部１２Ｂとケース２の組との少なくとも一方を互いに溶接する溶接装置である。【００２１】
レーザー照射部３１は溶接する対象箇所である接合部３Ｂにレーザー光を照射する。センサ３２はレーザー光によって接合部３Ｂから生じる弾性波を検知する。算出部３３は、センサ３２が検知した弾性波を積分してアコースティック・エミッション（ＡＥ）エネルギーを算出する。制御部３４は、算出部３３が算出したＡＥエネルギーに基づき、レーザー照射部３１の出力を制御する。センサ３２には、ジルコン酸チタン酸鉛などのペロブスカイト型の結晶構造を持つ酸化物強誘電体を用いた圧電素子を用いることができる。【００２２】
一般に、構造材料が変形したり破壊されたりするとき、内部の微小な動きに伴って超音波を含む弾性波が発生する。この現象、またはその波はＡＥと呼ばれる。すなわち、ＡＥとは、金属などに塑性変形または破壊が生じるとき、その部分から弾性波が放出される現象である。ＡＥは、材料中のごくわずかな動きによっても発生する。そのためＡＥを利用することにより構造物の内部のきずなどの微少な動きをリアルタイムに検知することができる。本実施の形態では、ＡＥエネルギーは接続エネルギー量に対応する指標として利用する。【００２３】
図５Ａ〜図５Ｃは、レーザー溶接時の被溶接部材の溶け込み状態を反映する、溶接と同時にセンサ３２によって検知された弾性波を示す。なお、縦軸は弾性波の強度、横軸は時間を示し、横軸における０で示した位置より右側がレーザー照射により発生した弾性波の有効成分を示している。なお、図５Ａは端子板３と露出部１２Ａとの接続が良好な場合を示している。図５Ｂは接続エネルギー量が大き過ぎて接合部３Ｂに穴が発生する場合を示している。図５Ｃは端子板３と露出部１２Ａとの溶接強度が低い場合を示している。【００２４】
図６は図５Ａ〜図５Ｃに示す弾性波を積分した面積から求めたＡＥエネルギーの特性図である。なお図６は、複数回のレーザー照射を行った場合のＡＥエネルギーのデータを示している。横軸におけるＡ、Ｂ、Ｃはそれぞれ図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃのデータが得られた各場合に基づいている。【００２５】
図６から明らかなように、接続エネルギー量が最適となるＡの場合に比べ、接合部３Ｂに穴が発生してしまうＢの場合ではＡＥエネルギーが大き過ぎることがわかる。一方、溶接強度が低いＣの場合、Ａの場合に比べ、ＡＥエネルギーが小さ過ぎることがわかる。このようにＡＥエネルギーを算出することにより、端子板３と露出部１２Ａとの溶接強度や接続エネルギー量が適正かどうかを判断することができる。そのため算出部３３が算出したＡＥエネルギーを制御部３４にフィードバックしてレーザー照射部３１の出力を調整することにより溶接強度を適正範囲に調整することができる。すなわち、このようにして把握したＡＥエネルギー量の大きさにより、レーザー溶接の出力を調整するようにフィードバックすることが好ましい。このフィードバックにより、より最適なレーザー溶接を行って接合の信頼性に優れた電気二重層コンデンサ６を製造することができる。【００２６】
あるいは、算出されたＡＥエネルギーから溶接の良否を判定し、不良品を排除することができる。例えば算出部３３に液晶パネルなどの表示器を設け、レーザー照射の各ショットに対して溶接強度が適正範囲に対してどのような状態にあるのかを表示すればよい。この場合、制御部３４は必ずしも設けなくてもよい。【００２７】
またレーザー出力以外の要因、たとえば絞り加工部２Ｂの位置が適切でなく、接合部３Ｂと露出部１２Ａの距離が離れていることによって溶接不良が生じる場合もある。そのような場合には、算出されたＡＥエネルギーから溶接の良否を判定し、その原因を解消する。この場合にも、制御部３４は必ずしも設けなくてもよい。【００２８】
また溶接全体の良否判定には、複数回のレーザー照射に対し算出された接続エネルギー量の全てが適正なＡＥエネルギー範囲になくてもよい。すなわち、複数回のレーザー照射を行う場合には、電気二重層コンデンサ６の用途から考えて、端子板３と露出部１２Ａの機械的、電気的接続が充分であれば一部の回数でＡＥエネルギーが適正範囲より小さくても問題ない。ただし、一回でもＡＥエネルギーが適正範囲より大きい場合には端子板３に穴が開いている可能性があるので目視検査などによってさらに良否判定する必要がある。【００２９】
なおレーザー溶接時に接合部３Ｂと露出部１２Ａとの間に分極性電極層１３Ａの構成材料などの異物が介在した場合には、レーザー光の出力に関わらず端子板３に穴が開くことがある。しかもそのような箇所にレーザー光を照射して発生する弾性波から算出する接続エネルギー量は、レーザー光の出力が大きすぎる場合でも小さく算出される。そのため、接合部３Ｂと露出部１２Ａとの間に異物が介在した場合、接続エネルギー量を基に溶接強度を判定することができないことがある。【００３０】
図６に示すＤの場合では、上述のように接合部３Ｂと露出部１２Ａとの間の一部に異物を介在させ、かつレーザー光の出力をＢの場合と同様に設定している。このような場合、実線で囲んだように、Ａの場合と同程度のＡＥエネルギーが検出されている結果が含まれる。【００３１】
そこで、算出部３３は、センサ３２で検知した弾性波に含まれる周波数の出現頻度を積分し、この出現頻度の平均値に対応する重心周波数を算出することが好ましい。図７は、図６におけるＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの場合に対して算出した重心周波数を示している。なおＤの場合の結果は、接合部３Ｂと露出部１２Ａとの間に異物が介在する位置にレーザー光を照射した場合のデータである。このように、重心周波数を求めることにより、ＡＥエネルギーだけでは区別できないＡの場合とＤの場合とを区別することができる。ただし、図７から明らかなように、重心周波数だけではＡの場合とＢと場合とを明確に区別できない。そのため、ＡＥエネルギーと重心周波数との両方の算出結果に基づいて溶接強度を判断することが好ましい。なお重心周波数を算出する算出部を、ＡＥエネルギーを算出する算出部３３と別個に設けてもよい。【００３２】
次にセンサ３２周辺の好ましい構成について説明する。図８は第１溶接部２６の要部斜視図である。この構成ではセンサ３２をケース２に押し付ける押し付け部３５としてのばねが設けられている。このような構成によりセンサ３２はレーザー溶接の際に発生する弾性波を確実に検知することができる。なお、センサ３２はケース２以外に、端子板３に押し付けられてもよい。すなわち押し付け部３５はセンサ３２を電気二重層コンデンサ６の外表面に押し付ければよい。【００３３】
押し付け部３５はばね以外に、ゴムなどの弾性体、サーボモータ、アーム機構、エアシリンダーなどで構成してもよい。また相対的にセンサ３２が電気二重層コンデンサ６の外表面に押し付けられていればよいので、押し付け部３５は電気二重層コンデンサ６をセンサ３２に押し付けてもよい。【００３４】
また、算出部３３は、レーザー照射部３１がレーザー光を照射している間に検知された弾性波だけを基にＡＥエネルギーを算出することが好ましい。図５Ａ〜図５Ｃに示すように、センサ３２はレーザー溶接中以外にも弾性波を検知する。この弾性波は例えば電気二重層コンデンサ６を移動させたときの振動やケース２を固定している治具（図示せず）を介して伝わってくる他の装置の振動などに起因する。このような弾性波はノイズであり、このようなノイズを含めてＡＥエネルギーを算出すると溶接強度の判断に誤差を生じる。あるいは、ノイズ強度が小さくても、算出部３３で扱うデータ量が多くなり、処理能力に影響を与える。そのため、算出部３３は、レーザー照射部３１がレーザー光を照射している間に検知された弾性波だけを基にＡＥエネルギーを算出することが好ましい。【００３５】
このようにするためには、例えばレーザー照射部３１からレーザー発振の開始、終了の信号を取り出し、これらの信号をトリガーとして算出部３３での信号取得のタイミングを制御する。あるいは、センサ３２と算出部３３との間にリレーを設け、このリレーをレーザー照射部３１からの開始、終了の信号でオン、オフしてもよい。なお重心周波数を検知する際にも同様にすることが好ましい。【００３６】
以上のように本実施の形態による溶接方法、溶接装置およびこれを用いた製造方法、製造装置では、レーザー溶接を行った溶接箇所の溶接状態を確認しながらレーザー溶接を行うことができる。そのため、コンデンサ素子１とケース２、コンデンサ素子１と端子板３のレーザー溶接を最適な条件で確実に行うことができる。その結果、接合の信頼性を向上させることができるとともに、溶接不良を大幅に低減してコスト低減を図ることもできる。特に本実施の形態では端子板３に対し、溶接対象である露出部１２Ａと反対側である電気二重層コンデンサ６の外側からレーザー光を照射する。このように溶接箇所を目視できず、溶接強度を確認しにくい構成に対して本実施の形態による溶接方法、溶接装置およびこれを用いた製造方法、製造装置は極めて有効である。【００３７】
なお、本実施の形態では第１溶接部２６、第２溶接部２７の両方に図４で示す構成を適用した例を説明したが、いずれか一方にのみ適用してもよい。【００３８】
また本実施の形態では蓄電素子として電気二重層コンデンサを例に説明したが本発明はこれに限定されない。例えば電解コンデンサや電池などの電気化学素子や、フィルムコンデンサなどの蓄電素子に、本発明による溶接方法、製造方法を適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明による蓄電素子のための溶接方法、溶接装置およびこれを用いた製造方法、製造装置は、第１電極集電体と第１端子、あるいは第２電極集電体と第２端子とをレーザー溶接する。その際、溶接状態を把握することができる。さらに最適な条件で確実に行って接合の信頼性を向上させることができる。本発明は各種電子機器に使用される電気二重層コンデンサや電池等の製造に有用である。
【図１】
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【図２Ａ】
2007105491.tif 000004
【図２Ｂ】
2007105491.tif 000005
【図３】
2007105491.tif 000006
【図４】
2007105491.tif 000007
【図５Ａ】
2007105491.tif 000008
【図５Ｂ】
2007105491.tif 000009
【図５Ｃ】
2007105491.tif 000010
【図６】
2007105491.tif 000011
【図７】
2007105491.tif 000012
【図８】
2007105491.tif 000013
【図９】
2007105491.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成20年5月26日(2008.5.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極集電体を含む第１電極と、第２電極集電体を含む第２電極と、前記第１電極から外部への接続を担う第１端子と、前記第２電極から外部への接続を担う第２端子とを備えた蓄電素子の製造において、前記第１電極集電体と前記第１端子との組と、前記第２電極集電体と前記第２端子との組との少なくとも一方を互いに溶接する溶接方法であって、
溶接対象箇所にレーザー光を照射するステップと、
前記レーザー光によって前記溶接対象箇所から生じる弾性波を検知するステップと、
前記検知した弾性波を積分して接続エネルギー量に対応する指標を算出するステップと、を備えた、
溶接方法。
【請求項２】
前記指標に基づき、前記レーザー光を照射するステップにおける前記レーザー光の出力を調整するステップをさらに備えた、
請求項１記載の溶接方法。
【請求項３】
前記検知した弾性波に含まれる周波数の出現頻度を積分し、前記出現頻度の平均値に対応する重心周波数を算出するステップをさらに備えた、
請求項１記載の溶接方法。
【請求項４】
前記レーザー光が照射されている間に検知された前記弾性波だけを基に前記指標を算出する、
請求項１記載の溶接方法。
【請求項５】
前記第１端子と前記第２端子との少なくともいずれかに対し、溶接対象である前記第１電極集電体と前記第２電極集電体のいずれかと反対側である前記蓄電素子の外側から前記レーザー光を照射する、
請求項１記載の溶接方法。
【請求項６】
第１電極集電体を含む第１電極と、第２電極集電体を含む第２電極と、前記第１電極から外部への接続を担う第１端子と、前記第２電極から外部への接続を担う第２端子とを備えた蓄電素子の製造方法であって、
前記第１電極集電体と前記第２電極集電体とが互いに反対側に露出するように前記第１電極と前記第２電極とを組み合わせて蓄電ユニットを作製するＡステップと、
前記蓄電ユニットから露出した前記第１電極集電体と外部への接続を担う第１端子とを溶接するＢステップと、
前記蓄電ユニットから露出した前記第２電極集電体と外部への接続を担う第２端子とを溶接するＣステップと、を備え、
前記Ｂステップと前記Ｃステップとの少なくとも一方が、
溶接対象箇所にレーザー光を照射するステップと、
前記レーザー光によって前記溶接対象箇所から生じる弾性波を検知するステップと、
前記検知した弾性波を積分して接続エネルギー量に対応する指標を算出するステップと、を有する、
蓄電素子の製造方法。
【請求項７】
第１電極集電体を含む第１電極と、第２電極集電体を含む第２電極と、前記第１電極から外部への接続を担う第１端子と、前記第２電極から外部への接続を担う第２端子とを備えた蓄電素子の製造において、前記第１電極集電体と前記第１端子との組と、前記第２電極集電体と前記第２端子との組との少なくとも一方を互いに溶接する溶接装置であって、
溶接する対象箇所にレーザー光を照射するレーザー照射部と、
前記レーザー光によって前記溶接する対象箇所から生じる弾性波を検知するセンサと、
前記センサが検知した弾性波を積分して接続エネルギー量に対応する指標を算出する算出部と、を備えた、
溶接装置。
【請求項８】
前記算出部が算出した前記指標に基づき、前記レーザー照射部の出力を制御する制御部をさらに備えた、
請求項７記載の溶接装置。
【請求項９】
前記算出部は、検知した弾性波に含まれる周波数の出現頻度を積分し、前記出現頻度の平均値に対応する重心周波数をさらに算出する、
請求項７記載の溶接装置。
【請求項１０】
前記算出部は、前記レーザー照射部が前記レーザー光を照射している間に検知された前記弾性波だけを基に前記指標を算出する、
請求項７記載の溶接装置。
【請求項１１】
前記レーザー照射部は、前記第１端子と前記第２端子との少なくともいずれかに対し、溶接対象である前記第１電極集電体と前記第２電極集電体のいずれかと反対側である前記蓄電素子の外側から前記レーザー光を照射する、
請求項７記載の溶接装置。
【請求項１２】
前記センサを前記蓄電素子の前記第１端子と前記第２端子との少なくともいずれかに押し付ける押し付け部をさらに備えた、
請求項７記載の溶接装置。
【請求項１３】
第１電極集電体を含む第１電極と、第２電極集電体を含む第２電極と、前記第１電極から外部への接続を担う第１端子と、前記第２電極から外部への接続を担う第２端子とを備えた蓄電素子の製造装置であって、
前記第１電極集電体と前記第２電極集電体とが互いに反対側に露出するように前記第１電極と前記第２電極とを組み合わせて蓄電ユニットを作製するユニット作製部と、
前記蓄電ユニットから露出した前記第１電極と外部への接続を担う第１端子とを溶接する第１溶接部と、
前記蓄電ユニットから露出した前記第２電極と外部への接続を担う第２端子とを溶接する第２溶接部と、を備え、
前記第１溶接部と前記第２溶接部との少なくとも一方が、
溶接する対象箇所にレーザー光を照射するレーザー照射部と、
前記レーザー光によって前記溶接する対象箇所から生じる弾性波を検知するセンサと、
前記検知した弾性波を積分して接続エネルギー量に対応する指標を算出する算出部と、を有する、
蓄電素子の製造装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種電子機器に使用される電気二重層コンデンサや電池などの蓄電素子における電極集電体と端子との溶接方法と溶接装置、それを用いた蓄電素子の製造方法と製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図９は従来の電気二重層コンデンサの断面図である。このコンデンサは有底筒状の金属製のケース４５と、ケース４５に収納されたコンデンサ素子４１とを有する。コンデンサ素子４１は、セパレータを介して２枚の電極を捲回することで構成されている。これらの電極は、集電体と、その集電体上に形成された分極性電極層とを有する。集電体の露出部４２Ａ、４２Ｂは、コンデンサ素子４１から互いに逆方向に突出するように配置されている。
【０００３】
ケース４５の内底面にはコンデンサ素子４１の位置決め固定用の突起４５Ａが設けられている。露出部４２Ｂはケース４５の内底面に接合されている。一方、コンデンサ素子４１の端面に接合された封口板４６にもコンデンサ素子４１の位置決め固定用の突起４６Ａが設けられている。露出部４２Ａは封口板４６の内面に接合されている。このような電気二重層コンデンサは例えば、特許文献１に開示されている。
【０００４】
上記従来の電気二重層コンデンサでは、露出部４２Ａが封口板４６の内面に、露出部４２Ｂがケース４５の内底面にそれぞれレーザー溶接で電気的、機械的に接合されている。このとき、封口板４６やケース４５の外側の、ケース４５の内部に配置されたコンデンサ素子４１の露出部４２Ａ、４２Ｂに対応する位置に向けて外部からレーザー光が照射される。そのため、溶接状態を確認することが困難であり、溶接条件を管理するためには溶接後の外観検査を実施するに留まっている。
【０００５】
しかしながらこのような管理方法は充分ではなく、溶接状態にバラツキが発生し、溶接強度にもバラツキが発生した場合には、抵抗が増加し、場合によってはコンデンサ素子４１がケース４５や封口板４６から外れることもある。
【特許文献１】特開２０００−３１５６３２号公報
【発明の開示】
【０００６】
本発明はコンデンサ素子などの蓄電ユニットのレーザー溶接を最適な条件で確実に行うことにより、接合の信頼性を向上させる溶接方法と溶接装置、及びこれを用いた製造方法と製造装置である。
【０００７】
本発明の溶接方法は、第１電極集電体を含む第１電極と、第２電極集電体を含む第２電極と、第１電極から外部への接続を担う第１端子と、第２電極から外部への接続を担う第２端子とを有する蓄電素子の製造に用いられる。すなわち、本発明の溶接方法では第１電極集電体と第１端子との組と、第２電極集電体と第２端子との組との少なくとも一方を互いに溶接する。本発明の溶接方法では、溶接対象箇所にレーザー光を照射し、レーザー光によって溶接対象箇所から生じる弾性波を検知し、検知した弾性波を積分して接続エネルギー量に対応する指標を算出する。この溶接方法では、レーザー溶接を行った溶接箇所の溶接状態を確認しながらレーザー溶接を行う。そのため第１電極集電体と第１端子との接続状態、第２電極集電体と第２端子との接続状態を把握することができる。そのため接合の信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は本発明の実施の形態による蓄電素子である電気二重層コンデンサの断面図、図２Ａ、図２Ｂはこの電気二重層コンデンサに使用されるコンデンサ素子の展開斜視図と斜視図である。蓄電ユニットであるコンデンサ素子１は、第１電極（以下、電極）１１Ａ、第２電極（以下、電極）１１Ｂとセパレータ１４とで構成されている。電極１１Ａは、第１電極集電体と、その上に形成された分極性電極層１３Ａとを有する。第１電極集電体は分極性電極層１３Ａが形成されていない露出部１２Ａを有する。すなわち露出部１２Ａは第１電極集電体の一部である。同様に、電極１１Ｂは第２電極集電体と、その上に形成された分極性電極層１３Ｂとを有する。第２電極集電体は分極性電極層１３Ｂが形成されていない露出部１２Ｂを有する。すなわち露出部１２Ｂは第２電極集電体の一部である。分極性電極層１３Ａ、１３Ｂは活性炭と結着剤と導電性の混合物からなる。
【０００９】
コンデンサ素子１は、電極１１Ａ、１１Ｂ間にセパレータ１４を介在させた状態で巻回することにより構成されている。このとき、露出部１２Ａ、１２Ｂが互いに逆方向に突出するように電極１１Ａ、１１Ｂ、セパレータ１４が配置されている。
【００１０】
コンデンサ素子１は図示しない電解液と共に有底円筒状のケース２に収容されている。ケース２はアルミニウムなどの金属で構成されている。ケース２の内底面中央部にはケース２と一体に突起２Ａが設けられ、突起２Ａはコンデンサ素子１の中空部１Ａ内に嵌まり込んでいる。このようにしてコンデンサ素子１はケース２内で位置決めされている。また露出部１２Ｂはケース２の内底面にレーザー溶接によって機械的、かつ電気的に接合されている。
【００１１】
一方、ケース２の開口側には端子板３が配置されている。端子板３はアルミニウムなどの金属から構成されている。端子板３の底面中央部には端子板３と一体に突起３Ｃが設けられ、突起３Ｃはコンデンサ素子１の中空部１Ａ内に嵌まり込んでいる。また端子板３の上面には端子板３と一体に外部接続用の陽極端子３Ａが設けられている。さらに端子板３の内面側には露出部１２Ａと接続するための接合部３Ｂが設けられている。露出部１２Ａは接合部３Ｂの外表面にレーザー照射することで接合部３Ｂの内面側に溶接されて、機械的、かつ電気的に接合されている。
【００１２】
ケース２の開口部側には断面Ｖ字形の絞り加工部２Ｂが設けられている。絞り加工部２Ｂはコンデンサ素子１の図中における上部側の端面周縁を外方から押さえ込んでいる。また絞り加工部２Ｂは絶縁リング４を介して端子板３を支えている。すなわち絶縁リング４は、ケース２に施された絞り加工部２Ｂの上端に配設されている。そして絶縁リング４は、ケース２の内面と端子板３の外周面との間から端子板３の内面周縁の一部に繋がるように形成されて、端子板３とケース２との間の絶縁を保っている。
【００１３】
封止リング５は絶縁性のゴムからなる。ケース２の開口部は、封止リング５を端子板３の表面周縁に配設された状態で、封止リング５を介在させて巻き込むように加工されている。このような加工は、一般にカーリング加工と呼ばれている。このようにしてケース２の内部は封止されて電気二重層コンデンサ６が構成されている。
【００１４】
陽極端子３Ａは電極１１Ａから外部への接続を担い、ケース２は電極１１Ｂから外部への接続を担っている。すなわち、端子板３は第１電極である電極１１Ａから外部への接続を担う第１端子であり、ケース２は第２電極である電極１１Ｂから外部への接続を担う第２端子を兼ねる。
【００１５】
図３は本実施の形態による電気二重層コンデンサの製造方法と製造装置の構成との関係を示す図である。この製造装置は、ユニット作製部２１と、第１挿入部２２と、絞り部２３と、第２挿入部２４と、封口部２５と、第１溶接部２６と、第２溶接部２７と、注液部２８と、封止部２９とを有する。
【００１６】
ユニット作製部２１は、電極１１Ａ、１１Ｂの間にセパレータ１４を挿入して捲回することでコンデンサ素子１を作製する。このとき露出部１２Ａと露出部１２Ｂとが互いに反対側に露出するように電極１１Ａ、１１Ｂを組み合わせる。第１挿入部２２はコンデンサ素子１をケース２に挿入する。絞り部２３はケース２の開口部近傍を絞り加工して絞り加工部２Ｂを形成する。第２挿入部２４はケース２の開口部に絶縁リング４、封止リング５、端子板３を順にはめ込む。封口部２５はケース２の開口部近傍をカーリング加工してケース２を端子板３で封じる。
【００１７】
第１溶接部２６は接合部３Ｂの外面（上面）にレーザー光を照射し、端子板３と露出部１２Ａとを接続する。第２溶接部２７はケース２の外底面にレーザー光を照射し、ケース２と露出部１２Ｂとを接続する。注液部２８は図示しない注液孔からケース２内に電解液を注入し、コンデンサ素子１に含浸させる。封止部２９は注液孔に図示しないゴムなどの封止栓を挿入するか、あるいは金属栓を挿入して端子板３と金属栓とを溶接することで注液孔を封じる。このような製造方法は例えば特開２００６−２１０９６０号公報に開示されている。
【００１８】
次に第１溶接部２６、第２溶接部２７の構成について説明する。図４は第１溶接部２６の構成図である。第２溶接部２７は第１溶接部２６と基本的に同じ構成であるのでここでは第１溶接部２６についてのみ説明する。また第１溶接部２６と第２溶接部２７とを一台の装置で共用してもよい。第１溶接部２６や第２溶接部２７は、露出部１２Ａと端子板３の組と、露出部１２Ｂとケース２の組との少なくとも一方を互いに溶接する溶接装置である。
【００１９】
レーザー照射部３１は溶接する対象箇所である接合部３Ｂにレーザー光を照射する。センサ３２はレーザー光によって接合部３Ｂから生じる弾性波を検知する。算出部３３は、センサ３２が検知した弾性波を積分してアコースティック・エミッション（ＡＥ）エネルギーを算出する。制御部３４は、算出部３３が算出したＡＥエネルギーに基づき、レーザー照射部３１の出力を制御する。センサ３２には、ジルコン酸チタン酸鉛などのペロブスカイト型の結晶構造を持つ酸化物強誘電体を用いた圧電素子を用いることができる。
【００２０】
一般に、構造材料が変形したり破壊されたりするとき、内部の微小な動きに伴って超音波を含む弾性波が発生する。この現象、またはその波はＡＥと呼ばれる。すなわち、ＡＥとは、金属などに塑性変形または破壊が生じるとき、その部分から弾性波が放出される現象である。ＡＥは、材料中のごくわずかな動きによっても発生する。そのためＡＥを利用することにより構造物の内部のきずなどの微少な動きをリアルタイムに検知することができる。本実施の形態では、ＡＥエネルギーは接続エネルギー量に対応する指標として利用する。
【００２１】
図５Ａ〜図５Ｃは、レーザー溶接時の被溶接部材の溶け込み状態を反映する、溶接と同時にセンサ３２によって検知された弾性波を示す。なお、縦軸は弾性波の強度、横軸は時間を示し、横軸における０で示した位置より右側がレーザー照射により発生した弾性波の有効成分を示している。なお、図５Ａは端子板３と露出部１２Ａとの接続が良好な場合を示している。図５Ｂは接続エネルギー量が大き過ぎて接合部３Ｂに穴が発生する場合を示している。図５Ｃは端子板３と露出部１２Ａとの溶接強度が低い場合を示している。
【００２２】
図６は図５Ａ〜図５Ｃに示す弾性波を積分した面積から求めたＡＥエネルギーの特性図である。なお図６は、複数回のレーザー照射を行った場合のＡＥエネルギーのデータを示している。横軸におけるＡ、Ｂ、Ｃはそれぞれ図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃのデータが得られた各場合に基づいている。
【００２３】
図６から明らかなように、接続エネルギー量が最適となるＡの場合に比べ、接合部３Ｂに穴が発生してしまうＢの場合ではＡＥエネルギーが大き過ぎることがわかる。一方、溶接強度が低いＣの場合、Ａの場合に比べ、ＡＥエネルギーが小さ過ぎることがわかる。このようにＡＥエネルギーを算出することにより、端子板３と露出部１２Ａとの溶接強度や接続エネルギー量が適正かどうかを判断することができる。そのため算出部３３が算出したＡＥエネルギーを制御部３４にフィードバックしてレーザー照射部３１の出力を調整することにより溶接強度を適正範囲に調整することができる。すなわち、このようにして把握したＡＥエネルギー量の大きさにより、レーザー溶接の出力を調整するようにフィードバックすることが好ましい。このフィードバックにより、より最適なレーザー溶接を行って接合の信頼性に優れた電気二重層コンデンサ６を製造することができる。
【００２４】
あるいは、算出されたＡＥエネルギーから溶接の良否を判定し、不良品を排除することができる。例えば算出部３３に液晶パネルなどの表示器を設け、レーザー照射の各ショットに対して溶接強度が適正範囲に対してどのような状態にあるのかを表示すればよい。この場合、制御部３４は必ずしも設けなくてもよい。
【００２５】
またレーザー出力以外の要因、たとえば絞り加工部２Ｂの位置が適切でなく、接合部３Ｂと露出部１２Ａの距離が離れていることによって溶接不良が生じる場合もある。そのような場合には、算出されたＡＥエネルギーから溶接の良否を判定し、その原因を解消する。この場合にも、制御部３４は必ずしも設けなくてもよい。
【００２６】
また溶接全体の良否判定には、複数回のレーザー照射に対し算出された接続エネルギー量の全てが適正なＡＥエネルギー範囲になくてもよい。すなわち、複数回のレーザー照射を行う場合には、電気二重層コンデンサ６の用途から考えて、端子板３と露出部１２Ａの機械的、電気的接続が充分であれば一部の回数でＡＥエネルギーが適正範囲より小さくても問題ない。ただし、一回でもＡＥエネルギーが適正範囲より大きい場合には端子板３に穴が開いている可能性があるので目視検査などによってさらに良否判定する必要がある。
【００２７】
なおレーザー溶接時に接合部３Ｂと露出部１２Ａとの間に分極性電極層１３Ａの構成材料などの異物が介在した場合には、レーザー光の出力に関わらず端子板３に穴が開くことがある。しかもそのような箇所にレーザー光を照射して発生する弾性波から算出する接続エネルギー量は、レーザー光の出力が大きすぎる場合でも小さく算出される。そのため、接合部３Ｂと露出部１２Ａとの間に異物が介在した場合、接続エネルギー量を基に溶接強度を判定することができないことがある。
【００２８】
図６に示すＤの場合では、上述のように接合部３Ｂと露出部１２Ａとの間の一部に異物を介在させ、かつレーザー光の出力をＢの場合と同様に設定している。このような場合、実線で囲んだように、Ａの場合と同程度のＡＥエネルギーが検出されている結果が含まれる。
【００２９】
そこで、算出部３３は、センサ３２で検知した弾性波に含まれる周波数の出現頻度を積分し、この出現頻度の平均値に対応する重心周波数を算出することが好ましい。図７は、図６におけるＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの場合に対して算出した重心周波数を示している。なおＤの場合の結果は、接合部３Ｂと露出部１２Ａとの間に異物が介在する位置にレーザー光を照射した場合のデータである。このように、重心周波数を求めることにより、ＡＥエネルギーだけでは区別できないＡの場合とＤの場合とを区別することができる。ただし、図７から明らかなように、重心周波数だけではＡの場合とＢと場合とを明確に区別できない。そのため、ＡＥエネルギーと重心周波数との両方の算出結果に基づいて溶接強度を判断することが好ましい。なお重心周波数を算出する算出部を、ＡＥエネルギーを算出する算出部３３と別個に設けてもよい。
【００３０】
次にセンサ３２周辺の好ましい構成について説明する。図８は第１溶接部２６の要部斜視図である。この構成ではセンサ３２をケース２に押し付ける押し付け部３５としてのばねが設けられている。このような構成によりセンサ３２はレーザー溶接の際に発生する弾性波を確実に検知することができる。なお、センサ３２はケース２以外に、端子板３に押し付けられてもよい。すなわち押し付け部３５はセンサ３２を電気二重層コンデンサ６の外表面に押し付ければよい。
【００３１】
押し付け部３５はばね以外に、ゴムなどの弾性体、サーボモータ、アーム機構、エアシリンダーなどで構成してもよい。また相対的にセンサ３２が電気二重層コンデンサ６の外表面に押し付けられていればよいので、押し付け部３５は電気二重層コンデンサ６をセンサ３２に押し付けてもよい。
【００３２】
また、算出部３３は、レーザー照射部３１がレーザー光を照射している間に検知された弾性波だけを基にＡＥエネルギーを算出することが好ましい。図５Ａ〜図５Ｃに示すように、センサ３２はレーザー溶接中以外にも弾性波を検知する。この弾性波は例えば電気二重層コンデンサ６を移動させたときの振動やケース２を固定している治具（図示せず）を介して伝わってくる他の装置の振動などに起因する。このような弾性波はノイズであり、このようなノイズを含めてＡＥエネルギーを算出すると溶接強度の判断に誤差を生じる。あるいは、ノイズ強度が小さくても、算出部３３で扱うデータ量が多くなり、処理能力に影響を与える。そのため、算出部３３は、レーザー照射部３１がレーザー光を照射している間に検知された弾性波だけを基にＡＥエネルギーを算出することが好ましい。
【００３３】
このようにするためには、例えばレーザー照射部３１からレーザー発振の開始、終了の信号を取り出し、これらの信号をトリガーとして算出部３３での信号取得のタイミングを制御する。あるいは、センサ３２と算出部３３との間にリレーを設け、このリレーをレーザー照射部３１からの開始、終了の信号でオン、オフしてもよい。なお重心周波数を検知する際にも同様にすることが好ましい。
【００３４】
以上のように本実施の形態による溶接方法、溶接装置およびこれを用いた製造方法、製造装置では、レーザー溶接を行った溶接箇所の溶接状態を確認しながらレーザー溶接を行うことができる。そのため、コンデンサ素子１とケース２、コンデンサ素子１と端子板３のレーザー溶接を最適な条件で確実に行うことができる。その結果、接合の信頼性を向上させることができるとともに、溶接不良を大幅に低減してコスト低減を図ることもできる。特に本実施の形態では端子板３に対し、溶接対象である露出部１２Ａと反対側である電気二重層コンデンサ６の外側からレーザー光を照射する。このように溶接箇所を目視できず、溶接強度を確認しにくい構成に対して本実施の形態による溶接方法、溶接装置およびこれを用いた製造方法、製造装置は極めて有効である。
【００３５】
なお、本実施の形態では第１溶接部２６、第２溶接部２７の両方に図４で示す構成を適用した例を説明したが、いずれか一方にのみ適用してもよい。
【００３６】
また本実施の形態では蓄電素子として電気二重層コンデンサを例に説明したが本発明はこれに限定されない。例えば電解コンデンサや電池などの電気化学素子や、フィルムコンデンサなどの蓄電素子に、本発明による溶接方法、製造方法を適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明による蓄電素子のための溶接方法、溶接装置およびこれを用いた製造方法、製造装置は、第１電極集電体と第１端子、あるいは第２電極集電体と第２端子とをレーザー溶接する。その際、溶接状態を把握することができる。さらに最適な条件で確実に行って接合の信頼性を向上させることができる。本発明は各種電子機器に使用される電気二重層コンデンサや電池等の製造に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態による電気二重層コンデンサの構成を示す断面図
【図２Ａ】図１に示す電気二重層コンデンサに使用されるコンデンサ素子の展開斜視図
【図２Ｂ】図２Ａに示すコンデンサ素子の斜視図
【図３】本実施の形態による電気二重層コンデンサの製造方法と製造装置の構成との関係を示す図
【図４】図３に示す製造装置の第１溶接部の構成図
【図５Ａ】図４に示す第１溶接部を用いてレーザー溶接する時の被溶接部材の溶け込み状態を検知した弾性波の特性図であり、溶け込み状態が適切である場合の特性図
【図５Ｂ】図４に示す第１溶接部を用いてレーザー溶接する時の被溶接部材の溶け込み状態を検知した弾性波の特性図であり、レーザー出力が強すぎる場合の特性図
【図５Ｃ】図４に示す第１溶接部を用いてレーザー溶接する時の被溶接部材の溶け込み状態を検知した弾性波の特性図であり、溶け込み状態が不充分である場合の特性図
【図６】図５Ａ〜図５Ｃに示す弾性波を積分した面積から算出したアコースティック・エミッション（ＡＥ）エネルギーの特性図
【図７】図５Ａ〜図５Ｃに示す弾性波から算出した重心周波数の特性図
【図８】図４に示す第１溶接部の要部斜視図
【図９】従来の電気二重層コンデンサの構成を示す断面図
【符号の説明】
【００３９】
１    コンデンサ素子
１Ａ    中空部
２    ケース（第２端子）
２Ａ，３Ｃ    突起
２Ｂ    絞り加工部
３    端子板（第１端子）
３Ａ    陽極端子
３Ｂ    接合部
４    絶縁リング
５    封止リング
６    電気二重層コンデンサ
１１Ａ    第１電極（電極）
１１Ｂ    第２電極（電極）
１２Ａ，１２Ｂ    露出部（電極集電体）
１３Ａ，１３Ｂ    分極性電極層
１４    セパレータ
２１    ユニット作製部
２２    第１挿入部
２３    絞り部
２４    第２挿入部
２５    封口部
２６    第１溶接部
２７    第２溶接部
２８    注液部
２９    封止部
３１    レーザー照射部
３２    センサ
３３    算出部
３４    制御部
３５    押し付け部
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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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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【国際調査報告】
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