(57)【要約】【課題】各種電子機器に使用されるキャパシタに関し、非破壊検査で高精度の保証を行うことが可能なキャパシタの検査方法を提供することを目的とする。【解決手段】両端面から正負の電極を取り出した素子１と、この素子１を収容した金属ケース５と、この金属ケース５の開口部に配設された端子板６からなり、端子板６、金属ケース５の外表面からレーザー光を照射して素子１の一方の電極を端子板６の内面に、他方の電極を金属ケース５の内底面に接合したキャパシタの、端子板６、金属ケース５のレーザー光未照射面を基準面とし、この基準面から素子１側へ所定距離だけ平行移動した端子板６、金属ケース５のＸ線ＣＴ装置による断面写真データを取得し、この断面写真の濃淡から端子板６、金属ケース５と集電体との接合面積を算出して端子板６、金属ケース５と素子１との溶接状態の良否を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】
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た有底筒状の金属ケースと、この金属ケースの開口部に配設された金属製の端子板からなり、この端子板ならびに金属ケースの外表面から夫々レーザー光を照射して素子の一方の電極を端子板の内面に、同他方の電極を金属ケースの内底面に接合した構成のキャパシタの検査方法であって、上記端子板ならびに金属ケースのレーザー光が照射されていない面を基準面とし、この基準面から素子側へ所定の距離だけ平行移動した端子板ならびに金属ケースのＸ線ＣＴ装置による断面写真を１枚以上撮影し、この断面写真の濃淡から上記端子板ならびに金属ケースと集電体との接合面積を算出し、この算出された接合面積をあらかじめ設定した面積と比較することにより、端子板ならびに金属ケースと素子との溶接状態の良否を判定するようにしたキャパシタの検査方法。
【請求項２】
基準面から素子側へ所定の距離だけ平行移動した端子板ならびに金属ケースのＸ線ＣＴ装置による断面写真を異なる位置で２枚以上撮影し、この２枚以上の断面写真を重ね合わせた状態で同一箇所に金属部分が無い場合、端子板ならびに金属ケースにキャパシタの外部と内部を連通する欠損部分があると判定するようにした請求項１に記載のキャパシタの検査方法。
【請求項３】
基準面から素子側へ所定の距離だけ平行移動した端子板ならびに金属ケースのＸ線ＣＴ装置による断面写真を異なる位置で３枚以上撮影し、この３枚以上の断面写真を重ね合わせた状態で端子板ならびに金属ケースに最低限必要な肉厚が確保できているかを判定するようにした請求項１に記載のキャパシタの検査方法。
【請求項４】
端子板ならびに金属ケース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補正した後、溶接状態の良否検査を行うようにした請求項１に記載のキャパシタの検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種電子機器に使用されるキャパシタの中で、特に、素子の両端面に形成された電極を金属ケースと端子板に溶接することにより、一方の電極を金属ケースから、他方の電極を端子板から取り出すようにした端面集電方式のキャパシタの溶接状態を検査する際に最適な、キャパシタの検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図７はこの種の従来のキャパシタの構成を示した断面図、図８（ａ）、（ｂ）は同キャパシタに使用される素子の構成を示した展開斜視図と斜視図であり、図７と図８において１１は素子であり、この素子１１は一対の電極１２をその間にセパレータ１４を介在させた状態で巻回することにより構成されたものである。
【０００３】
また、上記一対の電極１２は、集電体の一端に設けた露出部分１２ａ、１２ｂを除く表面に活性炭と結着剤と導電性の混合物からなる分極性電極層１３ａ、１３ｂを形成して構成され、上記露出部分１２ａ、１２ｂが互いに逆方向に突出するように配置して巻回することにより、素子１１の両端面から一対の電極を夫々取り出すように構成されたものである。
【０００４】
１５は上記素子１１の一方の端面に接続された金属板、１６は素子１１を収納した有底円筒状の金属ケース、１６ａはこの金属ケース１６の内底面に設けられた突起、１７は上記金属ケース１６の開口部を封止した封口板、１８は一端に外部接続用の端子１８ａを備えた棒状の芯材、１９は上記金属ケース１６の外表面に接合された外部接続用の端子、２０は上記芯材１８と金属ケース１６とを絶縁するための絶縁部材、２１はキャップ２２と組み合わされて圧力調整弁を構成するためのゴム状弾性絶縁部材からなる閉塞体、２３はＯリングである。
【０００５】
このように構成された従来のキャパシタは、キャパシタの内部抵抗を減少させることができ、かつ、小型化と部品点数の削減を図ることができるというものであった。
【０００６】
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２００６−２１０９６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら上記従来のキャパシタでは、素子１１の一方の電極を金属ケース１６の内底面にレーザー溶接により接合した構成であるため、このレーザー溶接の状態を確認することが難しく、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。
【０００８】
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】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明は、両端面から正負の電極を夫々取り出す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た金属ケースと、この金属ケースの開口部に配設された端子板からなり、この端子板ならびに金属ケースの外表面から夫々レーザー光を照射して素子の一方の電極を端子板の内面に、他方の電極を金属ケースの内底面に接合した構成のキャパシタの検査方法であって、上記端子板ならびに金属ケースのレーザー光が照射されていない面を基準面とし、この基準面から素子側へ所定の距離だけ平行移動した端子板ならびに金属ケースのＸ線ＣＴ装置による断面写真を１枚以上撮影し、この断面写真の濃淡から上記端子板ならびに金属ケースと集電体との接合面積を算出し、この算出された接合面積をあらかじめ設定した面積と比較することにより、端子板ならびに金属ケースと素子との溶接状態の良否を判定するようにした方法のものである。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように本発明によるキャパシタの検査方法は、Ｘ線ＣＴ装置による断面写真から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】
【００１１】
（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に記載の発明について説明する。
【００１２】
図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施の形態１によ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、図２は同キャパシタのレーザー溶接部分を拡大した要部断面図であり、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はアルミニウム箔からなる集電体２ａ上に一端を除いて分極性電極層２ｂを形成した陽極電極２と、アルミニウム箔からなる集電体３ａ上に一端を除いて分極性電極層３ｂを形成した陰極電極３を互いに逆方向にして重ね合わせ、その間にセパレータ４を介在させた状態で巻回することにより、陽極電極２ならびに陰極電極３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１において上下方向）から陽極電極部２ｃと陰極電極部３ｃを夫々取り出すようにしたものである。
【００１３】
５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、５ａはこの金属ケース５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５ａにより金属ケース５内に挿入された上記素子１の一方の端面に設けられた陰極電極部３ｃ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する（溶接痕５ｂ）ことによって金属ケース５と素子１の陰極電極部３ｃ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５から取り出すようにしているものである。
【００１４】
６はアルミニウム製の端子板、６ａはこの端子板６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、６ｂは外部接続用の端子部であり、上記接合部６ａ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２ｃを押し潰し、この接合部６ａに外部からレーザー光を照射してレーザー溶接する（溶接痕６ｃ）ことによって機械的、かつ電気的に接合し、素子１の陽極を端子板６から取り出すようにしているものである。
【００１５】
７は上記端子板６の外周面と金属ケース５の内周面の間に配設されて両者の絶縁を行う円環状の絶縁部材であり、上記金属ケース５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。８は上記端子板６の上面周縁に配設されて金属ケース５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。９は上記端子板６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る。
【００１６】
また、上記素子１の陽極電極部２ｃと端子板６の接合部６ａとのレーザー溶接（溶接痕６ｃ）による接合（素子１の陰極電極部３ｃと金属ケース５の接合部５ａとのレーザー溶接（溶接痕５ｂ）による接合も同様）は、図２にその詳細を示すように、陽極電極部２ｃは陽極電極２の分極性電極層未形成部となる集電体２ａが突出し、この突出した複数の集電体２ａを端子板６に設けた接合部６ａで押し潰し、複数の集電体２ａが重なり合った部分に図中の矢印方向からレーザー光を照射して溶接痕６ｃの部分でレーザー溶接するようにしたものであり、このようにしてレーザー溶接により接合を行った部分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。
【００１７】
（実施例１）
図３（ａ）〜（ｃ）は上記素子１の陽極電極部２ｃと端子板６の接合部６ａとのレーザー溶接部分の溶接状態を示した断面図と、図３（ａ）のスライス面ＡにおけるＸ線ＣＴ装置による断面写真とスライス面ＢにおけるＸ線ＣＴ装置による断面写真であり、この検査は上記端子板６のレーザー光が照射されていない面を基準面とし、この基準面から素子１側へ所定の距離だけ平行移動した端子板６のＸ線ＣＴ装置による断面写真を１枚以上撮影するようにしたものであり、上記Ｘ線ＣＴ装置による断面写真の撮影は東芝ＩＴコントロールシステム社製のＴＯＳＣＡＮＥＲ−３２２５０μｈｄを用いて行ったものである。
【００１８】
図３（ｂ）において、両端の白い部分はレーザー溶接が行われていない端子板６の内部の金属が撮影されたものであり、この両端を除いた中央の黒い部分はレーザー溶接が行われた溶接痕６ｃであり、レーザー溶接により端子板６の接合部６ａが部分的に溶融して窪んだために何もない部分が撮影されたものである。
【００１９】
図３（ｃ）において、溶接痕６ｃが白く写っているのは、アルミニウムからなる端子板６の接合部６ａと陽極電極部２ｃを構成するアルミニウムからなる集電体２ａの夫々が溶融して合金化されているものであり、上記図３（ｂ）の断面写真と重ね合わせて判定することにより、良好な溶接がなされていることが分かるものである。このような断面写真の濃淡から端子板６の接合部６ａと集電体２ａとの接合面積を算出し、この算出された接合面積をあらかじめ設定した面積と比較することにより、端子板６と素子１との溶接状態の良否を判定するようにしたものである。
【００２０】
（実施例２）
図４（ａ）〜（ｃ）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、図４（ａ）のスライス面ＡにおけるＸ線ＣＴ装置による断面写真とスライス面ＢにおけるＸ線ＣＴ装置による断面写真であり、図４（ｂ）において、溶接痕６ｃの両端が黒く写っているのは、レーザー溶接により端子板６の接合部６ａが溶融して窪んだために何もない部分が撮影されたものである。しかしながら、溶接痕６ｃの中央部が白く写っているのは端子板６の接合部６ａが部分的に隆起していることを示すものである。
【００２１】
図４（ｃ）において、溶接痕６ｃの両端が白く写っているのは、上記実施例１と同様に端子板６の接合部６ａと陽極電極部２ｃを構成する集電体２ａの夫々が溶融して合金化されているものであり、良好な溶接がなされていることが分かるものであるが、溶接痕６ｃの中央部が黒く写っているのは端子板６の接合部６ａが部分的に隆起しているために何もない部分が撮影されたものである。
【００２２】
従って、この溶接痕６ｃの中央部を上記図４（ｂ）の断面写真と重ね合わせて判断すると、陽極電極部２ｃを構成する集電体２ａが何らかの要因で凹みを生じ、これにより端子板６の接合部６ａとの間に隙間（１ｍｍ以上）が発生したことに起因したものであり、これにより端子板６の外表面から照射したレーザー光が集電体２ａまで到達しないため、端子板６の接合部６ａのみが溶融して凝固し、この部分が隆起したものであり、溶接状態が異常であることを示すものである。
【００２３】
（実施例３）
図５（ａ）〜（ｃ）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、図５（ａ）のスライス面ＡにおけるＸ線ＣＴ装置による断面写真とスライス面ＢにおけるＸ線ＣＴ装置による断面写真であり、図５（ｂ）において、溶接痕６ｃが全体に白く写っているのは、レーザー照射面よりも隆起していることを示すものである。
【００２４】
図５（ｃ）において、溶接痕６ｃの中で白く写っている部分が少ないのは、端子板６の接合部６ａと陽極電極部２ｃを構成する集電体２ａの夫々が溶融して合金化されている部分が少ないことを意味するものであり、上記図５（ｂ）の断面写真と重ね合わせて判断すると、端子板６の接合部６ａと陽極電極部２ｃを構成する集電体２ａとの溶融が十分に行われておらず、このために溶接強度も低いものになっており、溶接状態が異常であることを示すものである。
【００２５】
（実施例４）
図６（ａ）〜（ｄ）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、図６（ａ）のスライス面ＡにおけるＸ線ＣＴ装置による断面写真とスライス面ＣにおけるＸ線ＣＴ装置による断面写真とスライス面ＢにおけるＸ線ＣＴ装置による断面写真であり、図６（ｂ）において、溶接痕６ｃが黒く写っているのは、レーザー溶接により端子板６の接合部６ａが溶融して窪んだために何もない部分が撮影されたものである。
【００２６】
図６（ｄ）において、溶接痕６ｃが白く写っているのは、上記実施例１と同様に端子板６の接合部６ａと陽極電極部２ｃを構成する集電体２ａの夫々が溶融して合金化されているものであり、良好な溶接がなされていることが分かるものであるが、溶接痕６ｃの一部が黒く写っているのは金属が存在しないことを意味するものである。
【００２７】
図６（ｃ）は上記スライス面Ａとスライス面Ｂとの間で、端子板６のみをスライスしたものであるが、この断面写真の一部にも黒く写っている部分があり、この部分も金属が存在しないことを意味しており、従って、この金属が存在しない部分を上記図６（ｂ）、（ｄ）の断面写真と重ね合わせて判断すると、端子板６の接合部６ａに内部と外部を連通する孔が発生していることが分かり、溶接状態が異常であることを示すものである。
【００２８】
なお、上記図６（ｃ）において、仮に金属が存在しない部分がなかった場合には、端子板６の接合部６ａに内部と外部を連通する孔の発生はなく、窪みが発生しているものと判断することができる。この場合には、スライス面の位置を変えて断面写真を複数枚撮影することにより、端子板６の接合部６ａの残り肉厚を測定することが可能であり、この肉厚から溶接状態の良否を判定することができるものである。
【００２９】
以上のように本発明によるキャパシタの検査方法は、Ｘ線ＣＴ装置による断面写真から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。
【００３０】
（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。
【００３１】
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の検査方法において、Ｘ線ＣＴ装置による断面写真を撮影する前に、変位センサを用いてキャパシタの高さを測定し、これにより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。
【００３２】
具体的には、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り、被測定物である端子板６（または金属ケース５）のレーザー光が照射されていない面（できる限り外周側が好ましい）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。
【００３３】
このように、本実施の形態によるキャパシタの検査方法は、キャパシタの傾きを補正してからキャパシタの溶接部をＸ線ＣＴ装置による断面写真を撮影するようにした方法により、精度の高い検査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】
【００３４】
本発明によるキャパシタの検査方法は、非破壊検査で溶接状態の良否を精度よ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等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１によ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２】同キャパシタのレーザー溶接部分を拡大した要部断面図
【図３】（ａ）同キャパシタのレーザー溶接部分の溶接状態を示した断面図、（ｂ）同スライス面ＡにおけるＸ線ＣＴ装置による断面写真、（ｃ）同スライス面ＢにおけるＸ線ＣＴ装置による断面写真
【図４】（ａ）同キャパシタのレーザー溶接部分の溶接状態を示した断面図、（ｂ）同スライス面ＡにおけるＸ線ＣＴ装置による断面写真、（ｃ）同スライス面ＢにおけるＸ線ＣＴ装置による断面写真
【図５】（ａ）同キャパシタのレーザー溶接部分の溶接状態を示した断面図、（ｂ）同スライス面ＡにおけるＸ線ＣＴ装置による断面写真、（ｃ）同スライス面ＢにおけるＸ線ＣＴ装置による断面写真
【図６】（ａ）同キャパシタのレーザー溶接部分の溶接状態を示した断面図、（ｂ）同スライス面ＡにおけるＸ線ＣＴ装置による断面写真、（ｃ）同スライス面ＣにおけるＸ線ＣＴ装置による断面写真、（ｄ）同スライス面ＢにおけるＸ線ＣＴ装置による断面写真
【図７】従来のキャパシタの構成を示した断面図
【図８】（ａ）同キャパシタに使用される素子の構成を示した展開斜視図、（ｂ）同斜視図
【符号の説明】
【００３６】
１  素子
１ａ  中空部
２  陽極電極
２ａ、３ａ  集電体
２ｂ、３ｂ  分極性電極層
２ｃ  陽極電極部
３  陰極電極
３ｃ  陰極電極部
４  セパレータ
５  金属ケース
５ａ、６ａ  接合部
５ｂ、６ｃ  溶接痕
６  端子板
６ｂ  端子部
７  絶縁部材
８  封口ゴム
９  圧力調整弁
【図１】
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【図２】
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【図７】
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【図８】
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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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