(57)【要約】【課題】各種電子機器に使用されるキャパシタユニットに関し、非破壊検査で高精度の保証を行うことが可能な検査方法を提供することを目的とする。【解決手段】一対の電極を端子板５と金属ケース４から取り出すようにしたキャパシタを隣接配置し、隣り合うキャパシタ９、１０の端子板５と金属ケース４を接続板１１を介してレーザー溶接することにより直列接続したキャパシタユニットの検査方法であって、変位センサを用いて上記接続板１１のレーザー光が照射されていない部分と照射された部分の高さを夫々測定し、レーザー光が照射されていない部分を基準面とし、レーザー光が照射された部分が上記基準面よりも外表面側に隆起した部分を溶接状態が良好、窪んでいる部分を溶接状態が異常と判定する方法により、非破壊検査で溶接状態の良否を精度良く判定できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極を端子板と金属ケースから夫々取り出すように構成されたキャパシタを複数個隣接配置し、隣り合うキャパシタの端子板どうし、または隣り合うキャパシタの金属ケースどうし、または隣り合う一方のキャパシタの端子板と他方のキャパシタの金属ケースとを接続部材を介してレーザー溶接することにより、複数個のキャパシタを直列および／または並列接続したキャパシタユニットの検査方法であって、変位センサを用いて上記接続部材のレーザー光が照射されていない部分と照射された部分の高さを夫々測定し、レーザー光が照射される面におけるレーザー光が照射されていない部分を基準面とし、レーザー光が照射された部分が上記基準面よりも外表面側に隆起した部分を溶接状態が良好、窪んでいる部分を溶接状態が異常と判定するようにしたキャパシタユニットの検査方法。
【請求項２】
レーザー光が照射された部分が基準面よりも外表面側に隆起した部分の基準面に対する隆起高さが所定の高さに満たない部分を溶接状態が異常と判定するようにした請求項１に記載のキャパシタユニットの検査方法。
【請求項３】
溶接状態が良好と判定した部分の面積を算出し、この算出された面積から溶接状態の良否を判定するようにした請求項１に記載のキャパシタユニットの検査方法。
【請求項４】
接続部材のレーザー光が照射されていない面の高さを変位センサを用いて３点以上測定し、この測定データからキャパシタユニットの傾きを補正した後、溶接状態の検査を行うようにした請求項１に記載のキャパシタユニットの検査方法。
【請求項５】
キャパシタとして、金属箔からなる集電体の表面に一端を除いてカーボン系電極層を形成した正負一対の電極を互いに逆方向に位置をずらして配置し、その間にセパレータを介在させて対向させることにより、正負の電極の各カーボン系電極層未形成部が夫々相反する方向に突出するように構成された素子と、この素子を駆動用電解液と共に収容し、かつ、素子の一方の電極を内底面と電気的に接合した有底筒状の金属ケースと、上記素子の他方の電極を内面と電気的に接合して上記金属ケースの開口部を封止した金属製の端子板からなるものを用いた請求項１に記載のキャパシタユニットの検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種電子機器や自動車用等に使用されるキャパシタユニットの中で、特に、複数個のキャパシタを接続板を介してレーザー溶接して連結したキャパシタユニットの溶接部の溶接状態を検査する際に最適な、キャパシタユニットの検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１０（ａ）〜（ｃ）はこの種の従来のキャパシタユニットの構成を示した平面図と一部切り欠き正面図と底面図、図１１（ａ）〜（ｃ）は同キャパシタユニットに使用されるキャパシタの構成を示した平面図と正面断面図と底面図であり、図１０と図１１において、２１は素子を示し、この素子２１はアルミニウム箔からなる集電体上に分極性電極層を形成した正負一対の電極を互いに逆方向に位置をずらしてその間にセパレータを介在させた状態（全て図示せず）で巻回することにより構成され、この素子２１の両端面（図１０と図１１において上下方向）から陽極と陰極を夫々取り出すようにしたものである。
【０００３】
２２は上記素子２１を図示しない駆動用電解液と共に収容したアルミニウム製の有底円筒状の金属ケース、２２ａはこの金属ケース２２の底面に設けられた凹部であり、この凹部２２ａの内面に上記素子２１の一方の端面に露出した電極を押し当て、金属ケース２２の外底面側からレーザー光を照射してレーザー溶接（溶接痕２２ｂ）を行う等の手段によって接合することにより、機械的かつ電気的に接続しているものである。
【０００４】
２３は端子板、２３ａはこの端子板２３の上面の一部に設けられた接合部であり、この接合部２３ａは後述するカーリング加工（カーリング加工部２２ｄ）を終えた金属ケース２２の高さより高い位置まで突出するように突出代ｈが与えられている。２３ｂは端子板２３に設けられた凹部であり、この凹部２３ｂの底面を上記素子２１の他方の端面に露出した電極に押し当て、端子板２３の表面側からレーザー光を照射してレーザー溶接（溶接痕２３ｃ）を行う等の手段によって接合することにより、機械的かつ電気的に接続しているものである。
【０００５】
２４は絶縁材料からなる環状の絶縁部材であり、上記素子２１が挿入された金属ケース２２の開口部の近傍を絞り加工した絞り加工部２２ｃの内周面の上部に配設され、この絶縁部材２４の上に上記端子板２３が配設されるようにしているものである。
【０００６】
２５は上記端子板２３の上面周縁に配設された封止用ゴムであり、上記金属ケース２２の開口端をカーリング加工（カーリング加工部２２ｄ）することにより圧縮されて封止を行うようにしたものである。
【０００７】
２６はゴム栓であり、このゴム栓２６は上記端子板２３に設けられた電解液注入孔２３ｄから金属ケース２２内に図示しない駆動用電解液を注入した後、この電解液注入孔２３ｄを塞ぐように圧入されたものである。
【０００８】
２９はこのように構成された２個のキャパシタ２７、２８を隣接配置して接続した接続バーであり、この接続バー２９は中央にテーパを設けることによって階段状に形成され、高くなった側を一方のキャパシタ２７の端子板２３に設けられた接合部２３ａとレーザー溶接（溶接痕２９ａ）により接合し、低くなった側を他方のキャパシタ２８の金属ケース２２のカーリング加工部２２ｄとレーザー溶接（溶接痕２９ａ）により接合することにより、２個のキャパシタ２７、２８を直列接続して連結したものである。
【０００９】
このように構成された従来のキャパシタユニットは、素子２１の正負の電極取り出しを端子板２３と金属ケース２２から、しかも同一方向から取り出すことができるキャパシタにより、複数のキャパシタを接続して連結する際に、接続を容易にすると共に接続スペースを削減して小型化を図ることができるというものであった。
【００１０】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２００７−１８９１８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら上記従来のキャパシタユニットでは、隣り合うキャパシタ２７の端子板２３とキャパシタ２８の金属ケース２２に夫々接続バー２９をレーザー溶接することによって連結する構成のため、上記レーザー溶接時に、金属ケース２２内には素子２１に含浸された駆動用電解液が存在することから溶接作業が難しく、しかも溶接部の溶接状態を確認することは更に困難を極めることから、溶接位置や面積、溶接痕の色等を外観から確認する程度のことしかできず、このような検査方法では精度の高い保証を行うことが困難であるという課題があった。
【００１２】
本発明はこのような従来の課題を解決し、非破壊検査で溶接状態を高い精度で保証することが可能なキャパシタユニットの検査方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために本発明は、一対の電極を端子板と金属ケースから夫々取り出すように構成されたキャパシタを複数個隣接配置し、隣り合うキャパシタの端子板どうし、または隣り合うキャパシタの金属ケースどうし、または隣り合う一方のキャパシタの端子板と他方のキャパシタの金属ケースとを接続部材を介してレーザー溶接することにより、複数個のキャパシタを直列および／または並列接続したキャパシタユニットの検査方法であって、変位センサを用いて上記接続部材のレーザー光が照射されていない部分と照射された部分の高さを夫々測定し、レーザー光が照射される面におけるレーザー光が照射されていない部分を基準面とし、レーザー光が照射された部分が上記基準面よりも外表面側に隆起した部分を溶接状態が良好、窪んでいる部分を溶接状態が異常と判定するようにした方法のものである。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように本発明によるキャパシタユニットの検査方法は、変位センサを用いてレーザー光が照射された部分の高さを測定することによって溶接状態を検査する方法により、非破壊検査で溶接状態の良否を精度良く判定することができるという効果が得られるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１〜３、５に記載の発明について説明する。
【００１６】
図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施の形態１によるキャパシタユニットの検査方法に用いるキャパシタユニットの構成を示した平面図と正面図と底面図、図２（ａ）〜（ｃ）は同キャパシタユニットに使用されるキャパシタの構成を示した平面図と正面断面図と底面図である。
【００１７】
図１と図２において、１は素子、１ａはこの素子１に形成された中空部であり、この素子１は図示しないアルミニウム箔からなる集電体上に一端を除いて分極性電極層を形成した陽極電極と、アルミニウム箔からなる集電体上に一端を除いて分極性電極層を形成した陰極電極を互いに逆方向にして重ね合わせ、その間にセパレータを介在させた状態で巻回することにより、陽極電極ならびに陰極電極の各分極性電極層未形成部が夫々対向する端面に露出するように構成され、この素子１の両端面（図２において上下方向）から陽極電極部２と陰極電極部３を夫々取り出すようにしたものである。
【００１８】
４は上記素子１を図示しない駆動用電解液と共に収容したアルミニウム製の有底円筒状の金属ケース、４ａはこの金属ケース４の内底面に帯状に突出するように複数箇所に設けられた接合部であり、この接合部４ａにより金属ケース４内に挿入された素子１の一方の端面に設けられた陰極電極部３を押し潰し、この接合部４ａに外部からレーザー光を照射してレーザー溶接（溶接痕４ｂ）することによって金属ケース４と素子１の陰極電極部３を機械的、かつ電気的に接合し、素子１の陰極を金属ケース４から取り出すようにしているものである。
【００１９】
５はアルミニウム製の端子板、５ａはこの端子板５の内面に帯状に突出するように複数箇所に設けられた接合部、５ｂは外部接続用の端子部であり、上記接合部５ａにより上記素子１の他方の端面に設けられた陽極電極部２を押し潰し、この接合部５ａに外部からレーザー光を照射してレーザー溶接（溶接痕５ｃ）することによって端子板５と素子１の陽極電極部２を機械的、かつ電気的に接合し、素子１の陽極を端子板５から取り出すようにしているものである。
【００２０】
６は上記端子板５の外周面と金属ケース４の内周面の間に配設されて端子板５と金属ケース４の絶縁を行う円環状の絶縁部材であり、上記金属ケース４の外周面を横絞り加工することによって位置決めされるものである。７は上記端子板５の上面周縁に配設されて金属ケース４の開口端をカーリング加工することにより圧縮されて封止を行う封口ゴムである。８は上記端子板５に設けられた電解液注入用の連通孔を塞ぐようにして設けられた圧力調整弁であり、これにより、端子板５から陽極電極を、金属ケース４から陰極電極を取り出すようにしたキャパシタが構成されているものである。
【００２１】
９と１０はこのように構成された第１のキャパシタと第２のキャパシタ、１１はこの第１のキャパシタ９と第２のキャパシタ１０を隣接配置して連結した接続板であり、この接続板１１は図３（ａ）、（ｂ）にその詳細を示すように、隣接配置された第１のキャパシタ９の端子板５に設けられた外部接続用の端子部５ｂに接合される第１接合部１１ａと、第２のキャパシタ１０の金属ケース４の周面の一部に接合される第２接合部１１ｂを夫々両端に設けるように、１枚のアルミニウム板を加工して作製したものである。
【００２２】
そして、このように形成された接続板１１の第１接合部１１ａを第１のキャパシタ９の端子板５の端子部５ｂ上に密接し、第１接合部１１ａ側からレーザー光を照射してレーザー溶接（溶接痕１１ｃ）することによって接続板１１と端子板５を機械的、かつ電気的に接合すると共に、接続板１１の第２接合部１１ｂを第２のキャパシタ１０の金属ケース４の周面に密接し、第２接合部１１ｂ側からレーザー光を照射してレーザー溶接（溶接痕１１ｄ）することによって接続板１１と金属ケース４を機械的、かつ電気的に接合するようにしたものである。
【００２３】
このように構成されたキャパシタユニットは、組み立てを終えた第１・第２のキャパシタ９・１０に接続板１１をレーザー溶接することによって作製されるため、組み立てを終えたキャパシタ９・１０の内部には駆動用電解液が存在することからレーザー溶接作業は困難を極め、特に、溶接部の厚みが薄い金属ケース４の周面（０．３〜０．８ｍｍｔ）と接続板１１（０．５〜１．６ｍｍｔ）との溶接部（溶接痕１１ｄ）の方が、溶接部の厚みが厚い端子板５（０．８〜２．０ｍｍｔ）と接続板１１（０．５〜１．６ｍｍｔ）との溶接部（溶接痕１１ｃ）よりもレーザー溶接を行うのが困難であり、また、良好な溶接状態を得るのも困難である。
【００２４】
図４（ａ）〜（ｃ）は上記金属ケース４と接続板１１とをレーザー溶接により接合する場合の溶接部（溶接痕１１ｄ）の溶接状態を示した断面図であり、図４において、４は金属ケース、１１は接続板を示し、この接続板１１の表面側からレーザー光を照射してレーザー溶接を行い、溶接部（溶接痕１１ｄ）で接合するものである。
【００２５】
図４（ａ）は溶接状態が良好な例を示したものであり、接続板１１が完全に溶融すると共に金属ケース４の一部も溶融している。従って、レーザー溶接時の発熱によって駆動用電解液が蒸発する等によって金属ケース４内の圧力が上昇し、この上昇した圧力によってレーザー溶接を行った溶接部（溶接痕１１ｄ）が表面側に適度な高さに隆起した状態になっているものである。
【００２６】
図４（ｂ）は溶接状態が異常な例を示したものであり、接続板１１の溶融が十分でないために金属ケース４が溶融していない、いわゆる溶接不足のものである。従って、レーザー溶接を行った溶接部（溶接痕１１ｄ）が表面側に隆起する量も少ないものである。
【００２７】
図４（ｃ）は溶接状態が異常な例を示したものであり、接続板１１、金属ケース４共に完全に溶融している、いわゆる溶接過多のものである。従って、レーザー溶接時に金属ケース４内の圧力が上昇して発生するガスが溶接部（溶接痕１１ｄ）を介して外部へ逃げるようになるために溶接部（溶接痕１１ｄ）には孔開きが発生し易くなり、また、溶接部（溶接痕１１ｄ）は窪んだ状態になっているものである。
【００２８】
このような金属ケース４と接続板１１とをレーザー溶接により接合する場合を例にして、溶接部（溶接痕１１ｄ）の溶接状態を検査する方法について以下に詳細に説明する。
【００２９】
（実施例１）
図５（ａ）、（ｂ）は上記金属ケース４と接続板１１のレーザー溶接による溶接部（溶接痕１１ｄ）の溶接状態を示した断面図と、同溶接部を検査した結果を示した検査データであり、この検査は被測定部に光源から光を照射し、この反射光をセンサで検知し、この情報を処理することによって被測定部の高さを測定する、いわゆる変位センサを用いた方式によるものであり、株式会社キーエンス製のダブルスキャン高精度レーザ測定器ＬＴ−９０３０Ｍを用い、１μｍピッチで複数のポイントを測定したものである。
【００３０】
図５（ｂ）において、縦軸は溶接部の高さを示し、Ａ−Ａ線はレーザー溶接時にレーザー光が照射されていない部分（接続板１１の外表面を示す）であり、このＡ−Ａ線を基準面として判定するようにしたものである。横軸は測定ポイントを示し、両端はレーザー溶接時にレーザー光が照射されていない部分である接続板１１の外表面であり、この両端を除く中央部分がレーザー溶接時にレーザー光が照射されてレーザー溶接が行われた部分（溶接痕１１ｄ）を示すものである。
【００３１】
従って、図５（ｂ）から溶接状態を判断すると、レーザー溶接が行われた部分である溶接痕１１ｄでは、全ての箇所が上記基準面よりも外表面側に適度な高さで隆起した状態になっており、これは上記図４（ａ）で説明した状態と同様に、アルミニウムからなる接続板１１が完全に溶融すると共に、アルミニウムからなる金属ケース４の一部も溶融し、これにより、レーザー溶接を行った溶接部（溶接痕１１ｄ）が表面側に適度な高さに隆起した状態になり、良好な溶接接合がなされていることを示すものである。
【００３２】
また、このように溶接状態が良好と判断した部分の面積を算出し、この算出された面積から溶接状態の良否を判定することも可能なものであり、例えば、溶接部（溶接痕１１ｄ）全体の面積を１００とし、溶接状態が良好な部分の面積が５０％以上あれば溶接状態が良好と判定するようにしても良いものである。
【００３３】
（実施例２）
図６（ａ）、（ｂ）は上記実施例１と同様にレーザー溶接を行った他のサンプルのレーザー溶接部分の溶接状態を示した断面図と、同溶接部分を検査した結果を示した検査データであり、図６（ｂ）から溶接状態を判断すると、レーザー溶接が行われた部分である溶接痕１１ｄでは、殆どの部分が基準面よりも外表面側に隆起した状態にはなっているものの、その隆起高さが極めて低いものであり、これは上記図４（ｂ）で説明した状態と同様に、接続板１１の溶融が十分でないために金属ケース４が溶融していない、いわゆる溶接不足のものであり、溶接状態が異常であることを示すものである。
【００３４】
なお、このように溶接痕１１ｄが基準面よりも隆起した部分の隆起高さが低い場合の判定方法としては、上記実施例１における接続板１１の厚みに対して概ね１％未満であった場合、その部分の溶接状態が異常と判断するようにしたものである。
【００３５】
（実施例３）
図７（ａ）、（ｂ）は上記実施例１と同様にレーザー溶接を行った他のサンプルのレーザー溶接部分の溶接状態を示した断面図と、同溶接部分を検査した結果を示した検査データであり、図７（ｂ）から溶接状態を判断すると、レーザー溶接が行われた部分である溶接痕１１ｄでは両端の一部が基準面よりも外表面側に隆起した状態になっているものの、溶接痕１１ｄの殆どは窪んだ状態になっており、これは上記図４（ｃ）で説明した状態と同様に、接続板１１、金属ケース４共に完全に溶融している、いわゆる溶接過多のものであり、溶接状態が異常であることを示すものである。
【００３６】
従って、この場合には、レーザー溶接時に金属ケース４内の圧力が上昇して発生するガスが溶接部（溶接痕１１ｄ）を介して外部へ逃げるようになるために、溶接部（溶接痕１１ｄ）には孔開きが発生し易くなるものである。
【００３７】
（実施例４）
図８（ａ）、（ｂ）は上記実施例１と同様にレーザー溶接を行った他のサンプルのレーザー溶接部分の溶接状態を示した断面図と、同溶接部分を検査した結果を示した検査データであり、図８（ｂ）から溶接状態を判断すると、レーザー溶接が行われた部分である溶接痕１１ｄでは両端の一部が基準面よりも外表面側に隆起した状態になっているものの、溶接痕１１ｄの殆どは窪んだ状態になっており、これは上記図４（ｃ）で説明した状態と同様に、接続板１１、金属ケース４共に完全に溶融している、いわゆる溶接過多のものであり、溶接状態が異常であることを示すものである。
【００３８】
更に、一部に深い溶融部１１ｅが発生しており、この深い溶融部１１ｅはレーザー溶接時に金属ケース４内の圧力が上昇して発生するガスが溶接部（溶接痕１１ｄ）を介して外部へ逃げる際に発生した孔であり、金属ケース４の内部から外部へと連通した孔になっており、致命的な異常である。
【００３９】
以上のように本発明によるキャパシタユニットの検査方法は、変位センサを用いてレーザー光が照射された部分の高さを測定することによって溶接状態を検査する方法により、非破壊検査で溶接状態の良否を精度良く判定することができるという格別の効果を奏するものである。
【００４０】
なお、本実施の形態においては、上記図１を用いて、隣り合う一方のキャパシタ９の端子板５と他方のキャパシタ１０の金属ケース４とを接続板１１で接合した構成のものを例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、隣り合うキャパシタの端子板どうし、または隣り合うキャパシタの金属ケースどうしを接続板で接合した構成のものであっても良いものであり、このような構成のキャパシタユニットを参考までに図９（ａ）〜（ｃ）に示す。
【００４１】
なお、図９において、１２は隣り合うキャパシタの端子板どうしを接合した接続板、１３は隣り合うキャパシタの金属ケースどうしを接合した接続板である。
【００４２】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項４に記載の発明について説明する。
【００４３】
本実施の形態は、上記実施の形態１で説明したキャパシタユニットの検査方法において、変位センサを用いてレーザー溶接部の高さを測定する前に、キャパシタの傾きを補正してから測定するようにしたものである。
【００４４】
具体的には、上記実施の形態１と同様に、被測定物である接続板１１のレーザー光が照射されていない面の高さを変位センサを用いて３点以上測定し、この測定データからキャパシタの傾きを求め、この結果に基づいてキャパシタの傾きを補正するようにしたものである。
【００４５】
このように本実施の形態によるキャパシタユニットの検査方法は、キャパシタの傾きを補正してからキャパシタの溶接部の高さを測定するようにした方法により、精度の高い測定を安定して行うことができるようになるという格別の効果を奏するものである。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明によるキャパシタユニットの検査方法は、非破壊検査で溶接状態の良否を精度良く判定することができるという効果を有し、特に高い信頼性と過酷な使用環境が要求される自動車用のキャパシタユニット等の検査方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１によるキャパシタユニットの検査方法に用いるキャパシタユニットの構成を示した平面図、（ｂ）同正面図、（ｃ）同底面図
【図２】（ａ）同キャパシタユニットに使用されるキャパシタの構成を示した平面図、（ｂ）同正面断面図、（ｃ）同底面図
【図３】（ａ）同キャパシタユニットに使用される接続板の構成を示した平面図、（ｂ）同正面図
【図４】（ａ）同キャパシタユニットの金属ケースと接続板とをレーザー溶接により接合する場合の溶接状態が良好な例を示した断面図、（ｂ）同溶接状態が異常な例を示した断面図、（ｃ）同溶接状態が異常な例を示した断面図
【図５】（ａ）同実施例１による金属ケースと接続板の溶接状態を示した断面図、（ｂ）同溶接部の検査データ図
【図６】（ａ）同実施例２による金属ケースと接続板の溶接状態を示した断面図、（ｂ）同溶接部の検査データ図
【図７】（ａ）同実施例３による金属ケースと接続板の溶接状態を示した断面図、（ｂ）同溶接部の検査データ図
【図８】（ａ）同実施例４による金属ケースと接続板の溶接状態を示した断面図、（ｂ）同溶接部の検査データ図
【図９】（ａ）同キャパシタユニットの他の構成を示した平面図、（ｂ）同正面図、（ｃ）同底面図
【図１０】（ａ）従来のキャパシタユニットの構成を示した平面図、（ｂ）同一部切り欠き正面図、（ｃ）同底面図
【図１１】（ａ）同キャパシタユニットに使用されるキャパシタの構成を示した平面図、（ｂ）同正面断面図、（ｃ）同底面図
【符号の説明】
【００４８】
１  素子
１ａ  中空部
２  陽極電極部
３  陰極電極部
４  金属ケース
４ａ、５ａ  接合部
４ｂ、５ｃ、１１ｃ、１１ｄ  溶接痕
５  端子板
５ｂ  端子部
６  絶縁部材
７  封口ゴム
８  圧力調整弁
９  第１のキャパシタ
１０  第２のキャパシタ
１１、１２、１３  接続板
１１ａ  第１接合部
１１ｂ  第２接合部
【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】
2009105192.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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