特許 6036714 液冷ジャケットの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6036714

(24)【登録日】2016年11月11日

(45)【発行日】2016年11月30日

(54)【発明の名称】液冷ジャケットの製造方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 20/12 20060101AFI20161121BHJP

【ＦＩ】

   B23K20/12 360

   B23K20/12 310

   B23K20/12 364

   B23K20/12 320

   B23K20/12 330

   B23K20/12 344

【請求項の数】12

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2014-4267(P2014-4267)

(22)【出願日】2014年1月14日

(65)【公開番号】特開2015-131321(P2015-131321A)

(43)【公開日】2015年7月23日

【審査請求日】2015年9月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004743

【氏名又は名称】日本軽金属株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】特許業務法人磯野国際特許商標事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100064414

【弁理士】

【氏名又は名称】磯野 道造

(74)【代理人】

【識別番号】100111545

【弁理士】

【氏名又は名称】多田 悦夫

(74)【代理人】

【識別番号】100129067

【弁理士】

【氏名又は名称】町田 能章

(72)【発明者】

【氏名】瀬尾 伸城

(72)【発明者】

【氏名】堀 久司

【審査官】 岩瀬 昌治

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１９４５４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０４９０７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０３９６１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２４５０８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１１１７４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１９８６８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ２０／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

底部と当該底部に立設される枠状の側壁部とを有するジャケット本体と、前記ジャケット本体の開口部を封止する封止体とで構成され、前記ジャケット本体と前記封止体とで形成される中空部に熱輸送流体が流れる液冷ジャケットの製造方法において、
前記ジャケット本体の前記開口部の周縁に、前記側壁部の端面よりも一段下がった段差底面及び当該段差底面から立ち上がる段差側面を形成しておき、
前記ジャケット本体は、前記底部から立ち上がり、前記封止体の裏面に当接する支持部を有し、前記支持部の端面と前記段差底面とは面一になっており、
前記段差底面に前記封止体を載置して前記段差側面と前記封止体の封止体側面とを突き合わせるとともに、前記封止体の裏面と前記支持部の端面とを重ね合わせる準備工程と、
前記準備工程で形成された突合せ部に沿って回転ツールを移動させつつ前記封止体周りに一周させて摩擦攪拌接合を行う突合せ部接合工程と、
前記封止体の裏面と前記支持部の端面とが重ね合わされた重合部に対して摩擦攪拌接合を行う重合部接合工程と、を含み、
前記回転ツールの攪拌ピンの外周面には螺旋溝が刻設されており、
前記回転ツールを右回転させる場合は、前記螺旋溝を上から下に向かうにつれて左回りに形成し、
前記回転ツールを左回転させる場合は、前記螺旋溝を上から下に向かうにつれて右回りに形成し、
前記突合せ部接合工程及び前記重合部接合工程では、前記封止体の厚さ寸法よりも大きい長さ寸法の攪拌ピンを備え、摩擦攪拌装置に連結された前記回転ツールを用いるとともに、前記ジャケット本体の表面側及び前記封止体の表面側を凸状とした状態で、前記ジャケット本体及び前記封止体の少なくともいずれか一方の変形量を計測しておき、前記摩擦攪拌装置及び前記回転ツールのうち前記攪拌ピンのみを前記ジャケット本体及び前記封止体に接触させて摩擦熱を発生させた状態で前記攪拌ピンの挿入深さを前記変形量に合わせて調節しながら摩擦攪拌を行うことを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。

【請求項2】

前記支持部は、前記側壁部から連続して形成されており、
前記突合せ部接合工程及び前記重合部接合工程では、前記突合せ部及び前記重合部に対する摩擦攪拌接合を連続して行うことを特徴とする請求項１に記載の液冷ジャケットの製造方法。

【請求項3】

前記支持部は、前記側壁部を構成する一の壁部から連続するとともに、前記一の壁部と対向する他の壁部とは離間して形成されており、
前記突合せ部接合工程及び前記重合部接合工程では、前記封止体の表面のうち前記支持部に対応する位置に前記回転ツールを挿入し、前記重合部及び前記突合せ部に対して摩擦攪拌接合を連続して行うとともに、前記突合せ部の外側における前記側壁部の端面で前記回転ツールを引き抜くことを特徴とする請求項１に記載の液冷ジャケットの製造方法。

【請求項4】

前記側壁部の端面に残存する前記回転ツールの引抜跡に溶接金属を埋めて補修する補修工程を行うことを特徴とする請求項３に記載の液冷ジャケットの製造方法。

【請求項5】

前記突合せ部接合工程及び前記重合部接合工程では、前記ジャケット本体の底部の裏面に面接触する冷却板を設け、前記ジャケット本体及び前記封止体を冷却しながら摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の液冷ジャケットの製造方法。

【請求項6】

前記冷却板の冷却媒体が流れる冷却流路は、少なくとも前記回転ツールの移動軌跡に沿う平面形状を備えて形成されていることを特徴とする請求項５に記載の液冷ジャケットの製造方法。

【請求項7】

前記冷却板の冷却媒体が流れる冷却流路は、前記冷却板に埋設された冷却管によって構成されていることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の液冷ジャケットの製造方法。

【請求項8】

前記突合せ部接合工程及び前記重合部接合工程では、前記ジャケット本体の内部に冷却媒体を流して前記ジャケット本体及び前記封止体を冷却しながら摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の液冷ジャケットの製造方法。

【請求項9】

前記突合せ部接合工程では、
前記回転ツールを前記封止体に対して右回りに移動させるときは、前記回転ツールを右回転させ、
前記回転ツールを前記封止体に対して左回りに移動させるときは、前記回転ツールを左回転させることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の液冷ジャケットの製造方法。

【請求項10】

前記突合せ部接合工程では、前記回転ツールを前記突合せ部に沿って一周させた後、一周目で形成された塑性化領域の外側に前記回転ツールを偏移させ、前記回転ツールを前記突合せ部に対してさらに一周させて前記塑性化領域のうちの外側を再攪拌する際に、
前記回転ツールを前記封止体に対して右回りに移動させるときは、前記回転ツールを右回転させ、
前記回転ツールを前記封止体に対して左回りに移動させるときは、前記回転ツールを左回転させることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の液冷ジャケットの製造方法。

【請求項11】

前記突合せ部接合工程及び前記重合部接合工程の前に、前記突合せ部に対して仮接合を行う仮接合工程を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の液冷ジャケットの製造方法。

【請求項12】

前記ジャケット本体の底部及び前記封止体の裏面の少なくともいずれか一方に複数のフィンが形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に液冷ジャケットの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液冷ジャケットの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

金属部材同士を接合する方法として、摩擦攪拌接合（ＦＳＷ＝Friction Stir Welding）が知られている。摩擦攪拌接合とは、回転ツールを回転させつつ金属部材同士の突合せ部に沿って移動させ、回転ツールと金属部材との摩擦熱により突合せ部の金属を塑性流動させることで、金属部材同士を固相接合させるものである。

【0003】

近年、パーソナルコンピュータに代表される電子機器は、その性能が向上するにつれて、搭載されるＣＰＵ（熱発生体）の発熱量が増大しており、ＣＰＵの冷却が重要になっている。従来、ＣＰＵを冷却するために、空冷ファン方式のヒートシンクが使用されてきたが、ファン騒音や、空冷方式での冷却限界といった問題がクローズアップされるようになり、次世代冷却方式として、液冷ジャケットが注目されている。

【0004】

このような液冷ジャケットの製造方法として、金属製の構成部材同士を摩擦攪拌接合によって接合する技術が特許文献１で開示されている。図１６は、従来の液冷ジャケットの製造方法を示す図であって、（ａ）は分解斜視図であり、（ｂ）は接合状態を示す要部断面図である。図１６の（ａ）に示すように、従来の液冷ジャケットは、上方が開放された箱状のジャケット本体１００と、ジャケット本体１００の開口部を封止する板状の封止体１１０とで構成されている。

【0005】

ジャケット本体１００は、底部１０１と、底部１０１に立設された平面視矩形枠状の側壁部１０２とで構成されている。ジャケット本体１００の内部には凹部１０３が形成されている。また、側壁部１０２の端面には開口部の周縁に沿って段差部１０４が形成されている。液冷ジャケットの製造方法は、図１６の（ａ）及び（ｂ）に示すように、ジャケット本体１００の段差部１０４に封止体１１０を載置した後、ジャケット本体１００と封止体１１０との突合せ部に沿って回転させた回転ツール１２０を移動させて摩擦攪拌接合を行う。

【0006】

回転ツール１２０は、円柱状のショルダ部１２１と、ショルダ部１２１の下端面から突出した攪拌ピン１２２とで構成されている。ショルダ部１２１の下端面をジャケット本体１００及び封止体１１０に数ミリ程度押し込みつつ、回転ツール１２０を突合せ部に沿って封止体１１０周りに一周させることで、内部に中空部を有する液冷ジャケットを形成することができる。回転ツール１２０の移動軌跡には塑性化領域Ｗが形成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１０−１３７２６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかし、摩擦攪拌接合時に、ショルダ部１２１によってジャケット本体１００及び封止体１１０に大きな押圧力が作用するため、図１６の（ｂ）に示すように、塑性流動化した金属材料が側壁部１０２と封止体１１０とで構成される内隅部からジャケット本体１００の内部に流出してしまうという問題がある。当該内隅部から金属材料が流出しないようにするには、段差部１０４の幅を大きく設定せざるを得ず、設計の自由度が制限されるという問題があった。

【0009】

そこで、本発明は、設計の自由度が高い液冷ジャケットの製造方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

前記課題を解決するために、本発明は、底部と当該底部に立設される枠状の側壁部とを有するジャケット本体と、前記ジャケット本体の開口部を封止する封止体とで構成され、前記ジャケット本体と前記封止体とで形成される中空部に熱輸送流体が流れる液冷ジャケットの製造方法において、前記ジャケット本体の前記開口部の周縁に、前記側壁部の端面よりも一段下がった段差底面及び当該段差底面から立ち上がる段差側面を形成しておき、前記ジャケット本体は、前記底部から立ち上がり、前記封止体の裏面に当接する支持部を有し、前記支持部の端面と前記段差底面とは面一になっており、前記段差底面に前記封止体を載置して前記段差側面と前記封止体の封止体側面とを突き合わせるとともに、前記封止体の裏面と前記支持部の端面とを重ね合わせる準備工程と、前記準備工程で形成された突合せ部に沿って回転ツールを移動させつつ前記封止体周りに一周させて摩擦攪拌接合を行う突合せ部接合工程と、前記封止体の裏面と前記支持部の端面とが重ね合わされた重合部に対して摩擦攪拌接合を行う重合部接合工程と、を含み、前記回転ツールの攪拌ピンの外周面には螺旋溝が刻設されており、前記回転ツールを右回転させる場合は、前記螺旋溝を上から下に向かうにつれて左回りに形成し、前記回転ツールを左回転させる場合は、前記螺旋溝を上から下に向かうにつれて右回りに形成し、前記突合せ部接合工程及び前記重合部接合工程では、前記封止体の厚さ寸法よりも大きい長さ寸法の攪拌ピンを備え、摩擦攪拌装置に連結された前記回転ツールを用いるとともに、前記ジャケット本体の表面側及び前記封止体の表面側を凸状とした状態で、前記ジャケット本体及び前記封止体の少なくともいずれか一方の変形量を計測しておき、前記摩擦攪拌装置及び前記回転ツールのうち前記攪拌ピンのみを前記ジャケット本体及び前記封止体に接触させて摩擦熱を発生させた状態で前記攪拌ピンの挿入深さを前記変形量に合わせて調節しながら摩擦攪拌を行うことを特徴とする。

【0011】

かかる製造方法によれば、従来のようにジャケット本体及び封止体にショルダ部を入り込ませないため、従来よりも塑性化領域の幅を小さくすることができるとともに、ジャケット本体及び封止体に作用する押圧力を低減することができる。これにより、段差底面の幅を小さくしても、側壁部と封止体とで構成される内隅部からの金属材料の流出を防ぐことができるため、設計の自由度を向上させることができる。

【0012】

また、かかる製造方法によれば、攪拌ピンのみをジャケット本体及び封止体に挿入するため、回転ツールのショルダ部を押し込む場合に比べて摩擦攪拌装置にかかる負荷を軽減することができる。また、摩擦攪拌装置にかかる負荷を軽減することができるため、摩擦攪拌装置に大きな負荷がかからない状態で、突合せ部の深い位置まで接合することができる。
また、かかる製造方法によれば、突合せ部に加えて重合部に対しても摩擦攪拌接合を行うため、接合強度が向上するとともに耐変形性の高い液冷ジャケットを製造することができる。
また、摩擦攪拌接合の入熱によって塑性化領域に熱収縮が発生し、液冷ジャケットの封止体側が凹状となるように変形するおそれがあるが、かかる製造方法によれば、ジャケット本体及び封止体を予め凸状にしておき、熱収縮を利用することで液冷ジャケットを平坦にすることができる。
また、かかる製造方法によれば、液冷ジャケット及び封止体を凸状にして摩擦攪拌接合を行った場合でも、液冷ジャケットに形成される塑性化領域の長さ及び幅を一定にすることができる。

【0017】

また、前記支持部は、前記側壁部から連続して形成されており、前記突合せ部接合工程及び前記重合部接合工程では、前記突合せ部及び前記重合部に対する摩擦攪拌接合を連続して行うことが好ましい。

【0018】

かかる製造方法によれば、突合せ部及び重合部を連続して摩擦攪拌接合を行うことができるため、耐変形性の高い液冷ジャケットを製造することができるとともに、製造サイクルを向上させることができる。

【0019】

また、前記支持部は、前記側壁部を構成する一の壁部から連続するとともに、前記一の壁部と対向する他の壁部とは離間して形成されており、前記突合せ部接合工程及び前記重合部接合工程では、前記封止体の表面のうち前記支持部に対応する位置に前記回転ツールを挿入し、前記重合部及び前記突合せ部に対して摩擦攪拌接合を連続して行うとともに、前記突合せ部の外側における前記側壁部の端面で前記回転ツールを引き抜くことが好ましい。

【0020】

かかる製造方法によれば、突合せ部及び重合部を連続して摩擦攪拌接合を行うことができるため、耐変形性の高い液冷ジャケットを製造することができるとともに、製造サイクルを向上させることができる。また、比較的板厚の薄い封止体上で回転ツールを引き抜くと、引抜跡の補修が困難であったり、引き抜き作業が安定せずに封止体に欠陥が発生したりするという問題があるが、封止体に比べて厚さが大きい側壁部で回転ツールを引き抜くことでかかる問題を解消することができる。

【0021】

また、前記側壁部の端面に残存する前記回転ツールの引抜跡に溶接金属を埋めて補修する補修工程を行うことが好ましい。

【0022】

かかる製造方法によれば、引抜跡が無くなり液冷ジャケットの表面を平坦に仕上げることができる。

【0029】

また、前記突合せ部接合工程及び前記重合部接合工程では、前記ジャケット本体の底部の裏面に面接触する冷却板を設け、前記ジャケット本体及び前記封止体を冷却しながら摩擦攪拌接合を行うことが好ましい。

【0030】

かかる製造方法によれば、摩擦熱を低く抑えることができるため、熱収縮による液冷ジャケットの変形を小さくすることができる。これにより、本接合工程に先だって、ジャケット本体及び封止体を凸状とする際に、ジャケット本体及び封止体の曲率を小さくすることができる。

【0031】

また、前記冷却板の冷却媒体が流れる冷却流路は、少なくとも前記回転ツールの移動軌跡に沿う平面形状を備えて形成されていることが好ましい。

【0032】

かかる製造方法によれば、摩擦攪拌される部分を集中的に冷却できるため、冷却効率を高めることができる。

【0033】

また、前記冷却板の冷却媒体が流れる冷却流路は、前記冷却板に埋設された冷却管によって構成されていることが好ましい。

【0034】

かかる製造方法によれば、冷却媒体の管理を容易に行うことができる。

【0035】

また、前記突合せ部接合工程及び前記重合部接合工程では、前記ジャケット本体の内部に冷却媒体を流して前記ジャケット本体及び前記封止体を冷却しながら摩擦攪拌接合を行うことが好ましい。

【0036】

かかる製造方法によれば、摩擦熱を低く抑えることができるため、熱収縮による液冷ジャケットの変形を小さくすることができる。また、冷却板等を用いずに、ジャケット本体自体を利用して冷却することができる。

【0037】

また、前記突合せ部接合工程では、前記回転ツールを前記封止体に対して右回りに移動させるときは、前記回転ツールを右回転させ、前記回転ツールを前記封止体に対して左回りに移動させるときは、前記回転ツールを左回転させることが好ましい。

【0038】

摩擦攪拌接合においては、回転ツールを右回転させると進行方向左側、左回転させると進行方向右側に接合欠陥が発生する可能性があり、板厚の薄い封止体に当該接合欠陥が形成されると水密性及び気密性が低下するおそれがある。しかし、かかる製造方法によれば、摩擦攪拌接合に伴う接合欠陥が比較的厚さの大きいジャケット本体側に形成されるため、水密性及び気密性の低下を抑制することができる。

【0039】

また、前記突合せ部接合工程では、前記回転ツールを前記突合せ部に沿って一周させた後、一周目で形成された塑性化領域の外側に前記回転ツールを偏移させ、前記回転ツールを前記突合せ部に対してさらに一周させて前記塑性化領域のうちの外側を再攪拌する際に、前記回転ツールを前記封止体に対して右回りに移動させるときは、前記回転ツールを右回転させ、前記回転ツールを前記封止体に対して左回りに移動させるときは、前記回転ツールを左回転させることが好ましい。

【0040】

かかる製造方法によれば、一周目の接合欠陥は二周目の摩擦攪拌接合の際に再度攪拌されるため、当該接合欠陥を補修することができる。

【0041】

また、前記突合せ部接合工程及び前記重合部接合工程の前に、前記突合せ部に対して仮接合を行う仮接合工程を行うことが好ましい。

【0042】

かかる製造方法によれば、本接合工程を行う際のジャケット本体と封止体との目開きを防ぐことができる。

【0043】

また、前記ジャケット本体の底部及び前記封止体の裏面の少なくともいずれか一方に複数のフィンが形成されていることが好ましい。

【0044】

かかる製造方法によれば、冷却効率の高い液冷ジャケットを製造することができる。

【発明の効果】

【0045】

本発明に係る液冷ジャケットの製造方法によれば、設計の自由度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0046】

【図1】（ａ）は本実施形態の本接合用回転ツールを示した側面図であり、（ｂ）は本接合用回転ツールの接合形態を示した模式断面図である。

【図2】（ａ）は本実施形態の仮接合用回転ツールを示した側面図であり、（ｂ）は仮接合用回転ツールの接合形態を示した模式断面図である。

【図3】本発明の第一実施形態に係る液冷ジャケットを示す分解斜視図である。

【図4】第一実施形態に係る液冷ジャケットを示す図であって、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ断面図である。

【図5】第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の載置工程を示す断面図である。

【図6】第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の仮接合工程を示す平面図である。

【図7】第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の本接合工程を示す図であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のII−II断面図である。

【図8】第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の本接合工程を示す図であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のIII−III断面図である。

【図9】第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の第一変形例を示す平面図である。

【図10】第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の第一変形例を示す断面図である。

【図11】第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の第二変形例を示す平面図である。

【図12】第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の第三変形例を示す斜視図である。

【図13】第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の第四変形例を示す図であって、（ａ）はテーブルを示す斜視図であり、（ｂ）はジャケット本体及び封止体をテーブルに固定した状態を示す斜視図である。

【図14】第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の第五変形例を示す斜視図である。

【図15】本発明の第二実施形態に係る液冷ジャケットを示す分解斜視図である。

【図16】従来の液冷ジャケットの製造方法を示す図であって、（ａ）は分解斜視図であり、（ｂ）は接合状態を示す要部断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0047】

〔第一実施形態〕
本発明の第一実施形態に係る液冷ジャケット及び液冷ジャケットの製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。まずは、本実施形態で用いる本接合用回転ツール及び仮接合用回転ツールについて説明する。

【0048】

図１の（ａ）に示すように、本接合用回転ツールＦは、連結部Ｆ１と、攪拌ピンＦ２とで構成されている。本接合用回転ツールＦは、特許請求の範囲の「回転ツール」に相当する。本接合用回転ツールＦは、例えば工具鋼で形成されている。連結部Ｆ１は、図１の（ｂ）に示す摩擦攪拌装置の回転軸Ｄに連結される部位である。連結部Ｆ１は円柱状を呈し、ボルトが締結されるネジ孔Ｂ，Ｂが形成されている。

【0049】

攪拌ピンＦ２は、連結部Ｆ１から垂下しており、連結部Ｆ１と同軸になっている。攪拌ピンＦ２は連結部Ｆ１から離間するにつれて先細りになっている。攪拌ピンＦ２の長さは、後記する封止体３の板厚よりも大きくなっている。攪拌ピンＦ２の外周面には螺旋溝Ｆ３が刻設されている。本実施形態では、本接合用回転ツールＦを右回転させるため、螺旋溝Ｆ３は、基端から先端に向かうにつれて左回りに形成されている。

【0050】

なお、本接合用回転ツールＦを左回転させる場合は、螺旋溝Ｆ３を基端から先端に向かうにつれて右回りに形成することが好ましい。螺旋溝Ｆ３をこのように設定することで、摩擦攪拌の際に塑性流動化した金属が螺旋溝Ｆ３によって攪拌ピンＦ２の先端側に導かれる。これにより、被接合金属部材（後記するジャケット本体２及び封止体３）の外部に溢れ出る金属の量を少なくすることができる。

【0051】

図１の（ｂ）に示すように、本接合用回転ツールＦを用いて摩擦攪拌接合をする際には、被接合金属部材に回転した攪拌ピンＦ２のみを挿入し、被接合金属部材と連結部Ｆ１とは離間させつつ移動させる。言い換えると、攪拌ピンＦ２の基端部は露出させた状態で摩擦攪拌接合を行う。本接合用回転ツールＦの移動軌跡には摩擦攪拌された金属が硬化することにより塑性化領域Ｗが形成される。

【0052】

仮接合用回転ツールＧは、図２の（ａ）に示すように、ショルダ部Ｇ１と、攪拌ピンＧ２とで構成されている。仮接合用回転ツールＧは、例えば工具鋼で形成されている。ショルダ部Ｇ１は、図２の（ｂ）に示すように、摩擦攪拌装置の回転軸Ｄに連結される部位であるとともに、塑性流動化した金属を押える部位である。ショルダ部Ｇ１は円柱状を呈する。ショルダ部Ｇ１の下端面は、流動化した金属が外部へ流出するのを防ぐために凹状になっている。

【0053】

攪拌ピンＧ２は、ショルダ部Ｇ１から垂下しており、ショルダ部Ｇ１と同軸になっている。攪拌ピンＧ２はショルダ部Ｇ１から離間するにつれて先細りになっている。攪拌ピンＧ２の外周面には螺旋溝Ｇ３が刻設されている。

【0054】

図２の（ｂ）に示すように、仮接合用回転ツールＧを用いて摩擦攪拌接合をする際には、回転した攪拌ピンＧ２とショルダ部Ｇ１の下端を被接合金属部材に挿入しつつ移動させる。仮接合用回転ツールＧの移動軌跡には摩擦攪拌された金属が硬化することにより塑性化領域Ｗ１が形成される。

【0055】

次に、本実施形態の液冷ジャケットについて説明する。図３に示すように、本実施形態に係る液冷ジャケット１は、ジャケット本体２と、封止体３とで構成されている。ジャケット本体２は、上方に開口した箱状体である。

【0056】

ジャケット本体２は、底部１０と、側壁部１１と、支持部１２とを含んで構成されている。ジャケット本体２は、摩擦攪拌可能な金属で形成されている。底部１０は、平面視矩形の板状を呈する。側壁部１１は、底部１０に立設されており、平面視矩形枠状を呈する。側壁部１１は、同じ板厚からなる壁部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄで構成されている。壁部１１Ａ，１１Ｂは短辺部となっており、互いに対向している。また、壁部１１Ｃ，１１Ｄは長辺部となっており、互いに対向している。底部１０及び側壁部１１の内部には凹部１３が形成されている。

【0057】

側壁部１１の端面１１ａには、ジャケット本体２の開口部の周縁に沿って段差部１４が形成されている。段差部１４は、段差底面１４ａと、段差底面１４ａから立ち上がる段差側面１４ｂとで構成されている。段差底面１４ａは、端面１１ａから一段下がった位置に形成されている。

【0058】

支持部１２は、底部１０に立設されており、直方体を呈する。支持部１２は、壁部１１Ａから連続するとともに、壁部１１Ｂに向けて延設されている。壁部１１Ｂと支持部１２の先端部は所定の間隔をあけて離間している。支持部１２の端面１２ａと段差底面１４ａとは面一になっている。

【0059】

封止体３は、平面視矩形を呈する板状部材である。封止体３の材料は特に制限されないが、本実施形態では、ジャケット本体２と同じ材料で形成されている。封止体３は、段差部１４にほぼ隙間なく載置される大きさで形成されている。封止体３の板厚寸法は、段差側面１４ｂの高さ寸法と略同等になっている。

【0060】

図４の（ａ）及び（ｂ）に示すように、液冷ジャケット１は、ジャケット本体２と封止体３とを摩擦攪拌によって接合されて一体化されている。液冷ジャケット１は、段差側面１４ｂと封止体３の封止体側面３ｃとが突き合わされた突合せ部Ｊ１及び封止体３の裏面３ｂと支持部１２の端面１２ａとが重ね合わされた重合部Ｈ１が摩擦攪拌によって連続的に接合されている。摩擦攪拌を行った部位には、塑性化領域Ｗが形成されている。液冷ジャケット１の内部には、熱を外部に輸送する熱輸送流体が流れる中空部１５が形成されている。

【0061】

次に、第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法について説明する。液冷ジャケットの製造方法では、準備工程と、本接合工程と、バリ切除工程とを行う。

【0062】

準備工程では、載置工程と、固定工程と、仮接合工程とを行う。図５に示すように、載置工程では、ジャケット本体２の段差部１４に封止体３を載置して、段差部１４の段差側面１４ｂと、封止体３の封止体側面３ｃとを突き合わせる。これにより、図５に示すように、封止体３の周縁に沿って突合せ部Ｊ１が形成される。また、封止体３の裏面３ｂと支持部１２の端面１２ａとが重ね合わされて重合部Ｈ１が形成される。封止体３の表面３ａと側壁部１１の端面１１ａとは面一になる。

【0063】

固定工程では、ジャケット本体２をテーブル（図示省略）に固定する。ジャケット本体２は、クランプ等の固定治具によってテーブルに移動不能に拘束される。

【0064】

仮接合工程では、ジャケット本体２と封止体３とを仮接合する。図６に示すように、仮接合工程では、仮接合用回転ツールＧを用いて突合せ部Ｊ１に対して摩擦攪拌接合を行う。仮接合用回転ツールＧの移動軌跡には、塑性化領域Ｗ１が形成される。仮接合は連続的に行ってもよいし、図６に示すように断続的に行ってもよい。仮接合用回転ツールＧは小型であるため、当該仮接合におけるジャケット本体２及び封止体３の熱変形は小さくなっている。

【0065】

図７の（ａ）及び（ｂ）に示すように、本接合工程は、本接合用回転ツールＦを用いて摩擦攪拌接合を行う工程である。本接合工程は、本実施形態では、重合部Ｈ１に対して摩擦攪拌接合する重合部接合工程と、突合せ部Ｊ１に対して摩擦攪拌接合を行う突合せ部接合工程と、を含んでいる。

【0066】

重合部接合工程は、図７の（ａ）に示すように、封止体３の表面３ａのうち、支持部１２の先端部（壁部１１Ｂ側の先端）に対応する位置に設定された開始位置ｓ１に、右回転させた本接合用回転ツールＦの攪拌ピンＦ２を挿入する。図７の（ｂ）に示すように、攪拌ピンＦ２の挿入深さは、攪拌ピンＦ２の先端が、支持部１２の端面１２ａに達するように設定するとともに、封止体３及び支持部１２に攪拌ピンＦ２のみが接触するように設定する。そして、本接合用回転ツールＦを一定の高さを保った状態で重合部Ｈ１に沿って移動させる。つまり、本接合用回転ツールＦを支持部１２に沿って移動させる。

【0067】

重合部接合工程によって、封止体３の裏面３ｂと支持部１２の端面１２ａとが摩擦攪拌されて接合される。本接合用回転ツールＦの移動軌跡には塑性化領域Ｗが形成される。

【0068】

本接合用回転ツールＦを突合せ部Ｊ１に設定された第一中間点ｓ２まで移動させたら、本接合用回転ツールＦを離脱させずにそのまま突合せ部接合工程に移行する。図８の（ａ）に示すように、突合せ部接合工程では、本接合用回転ツールＦを突合せ部Ｊ１に沿って移動させる。つまり、本接合用回転ツールＦを封止体３の周縁に沿って右回りに一周させる。

【0069】

図８の（ｂ）に示すように、攪拌ピンＦ２の挿入深さは、攪拌ピンＦ２の先端が、段差底面１４ａに達するように設定するとともに、封止体３及び側壁部１１に攪拌ピンＦ２のみが接触するように設定する。そして、本接合用回転ツールＦを一定の高さを保った状態で突合せ部Ｊ１に沿って移動させる。

【0070】

なお、本接合用回転ツールＦの挿入深さは、必ずしも一定でなくてもよい。例えば、重合部接合工程と突合せ部接合工程とで挿入深さを変えてもよい。本接合用回転ツールＦは、ショルダ部を備えていないため、挿入深さの変更も容易に行うことができる。また、本接合用回転ツールＦの先端を支持部１２の端面１２ａ及び段差底面１４ａに接触させずに、少なくとも塑性化領域Ｗが端面１２ａ及び段差底面１４ａに達するように挿入深さを設定してもよい。

【0071】

本実施形態のように、本接合用回転ツールＦを封止体３の周りを右回りに移動させる場合は、本接合用回転ツールを右回転させることが好ましい。一方、本接合用回転ツールＦを封止体３の周りに左周りに移動させる場合は、本接合用回転ツールＦを左回転させることが好ましい。

【0072】

回転ツールを右回転させると進行方向左側、左回転させると進行方向右側に接合欠陥が発生する可能性があり、板厚の薄い封止体３に当該接合欠陥が形成されると水密性及び気密性が低下するおそれがある。しかし、本接合用回転ツールＦの移動方向及び回転方向を前記した設定にすることで、摩擦攪拌接合に伴う接合欠陥が比較的厚さの大きいジャケット本体２側に形成されるため、水密性及び気密性の低下を抑制することができる。

【0073】

図８の（ａ）に示すように、本接合用回転ツールＦを突合せ部Ｊ１に沿って一周させた後、第一中間点ｓ２を通過させて、そのまま第二中間点ｓ３まで移動させる。そして、壁部１１Ａの端面１１ａに設定された終了位置ｅ１まで本接合用回転ツールＦを移動させたら、上方に移動させて壁部１１Ａから本接合用回転ツールＦを離脱させる。

【0074】

本接合用回転ツールＦを壁部１１Ａから離脱させた後に、壁部１１Ａの端面１１ａに引抜跡が残存する場合は、当該引抜跡を補修する補修工程を行ってもよい。補修工程は、例えば、肉盛溶接を行って当該引抜跡に溶接金属を埋めて補修することができる。これにより、壁部１１Ａの端面１１ａを平坦にすることができる。

【0075】

なお、本接合用回転ツールＦを側壁部１１から離脱させる場合は、例えば、本接合用回転ツールＦを側壁部１１の端面１１ａ上で移動させつつ、本接合用回転ツールＦを徐々に上方に移動させて、本接合用回転ツールＦの挿入深さが徐々に浅くなるようにしてもよい。このようにすることで、端面１１ａに本接合工程後の引抜跡が残存しないか、もしくは引抜跡を小さくすることができる。

【0076】

バリ切除工程では、本接合工程によってジャケット本体２及び封止体３の表面に露出するバリを切除する。これにより、ジャケット本体２及び封止体３の表面をきれいに仕上げることができる。以上の工程により、図４に示す液冷ジャケット１が形成される。

【0077】

以上説明した液冷ジャケットの製造方法によれば、本接合工程において、従来のようにジャケット本体２及び封止体３に回転ツールのショルダ部を入り込ませないため、従来よりも塑性化領域の幅を小さくすることができるとともに、ジャケット本体２及び封止体３に作用する押圧力を低減することができる。従来の製造方法では、段差底面１４ａの幅を回転ツールのショルダ部の半径よりも大きく設定する必要があった。しかし、本実施形態によれば、段差底面１４ａの幅を小さくしても、封止体３と側壁部１１とで構成される内隅部からの金属材料の流出を防ぐことができるため、設計の自由度を向上させることができる。

【0078】

また、本実施形態のように、ジャケット本体２に支持部１２を設ける場合、従来の回転ツールであると、支持部１２の幅をショルダ部の直径よりも大きく設定する必要があった。しかし、本実施形態によれば、支持部１２の幅を小さくしても、封止体３と支持部１２とで構成される内隅部からの金属材料の流出を防ぐことができるため、設計の自由度を向上させることができる。

【0079】

また、本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法によれば、攪拌ピンＦ２のみをジャケット本体２及び封止体３に挿入するため、回転ツールのショルダ部を押し込む場合に比べて摩擦攪拌装置にかかる負荷を軽減することができるとともに、本接合用回転ツールＦの操作性も良好となる。また、摩擦攪拌装置にかかる負荷を軽減することができるため、摩擦攪拌装置に大きな負荷がかからない状態で、突合せ部Ｊ１の深い位置、もしくは深い位置にある重合部Ｈ１を接合することができる。

【0080】

また、本実施形態に係る液冷ジャケット１は、ジャケット本体２の底部１０に立設されるとともに封止体３の裏面３ｂに接合される支持部１２が形成されているため変形しにくい。つまり、本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法によれば、耐変形性の高い液冷ジャケット１を製造することができる。

【0081】

また、本実施形態に係る液冷ジャケット１は、突合せ部Ｊ１に加えて重合部Ｈ１も摩擦攪拌によって接合されている。つまり、本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法によれば、接合強度及び耐変形性の高い液冷ジャケット１を製造することができる。

【0082】

また、本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法によれば、突合せ部Ｊ１及び重合部Ｈ１に対して連続して摩擦攪拌接合を行うため、製造サイクルを向上させることができる。

【0083】

また、本接合用回転ツールＦを比較的厚さの小さい封止体３上で引き抜くと、引抜跡の補修が困難であったり、引き抜き作業が安定せずに封止体３に欠陥が発生したりするという問題があるが、本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法によれば、封止体３に比べて厚さが大きい側壁部１１（壁部１１Ａ）で本接合用回転ツールＦを引き抜くことで、かかる問題を解消することができる。

【0084】

また、本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法によれば、本接合工程の前に仮接合工程を行うことで、本接合工程の際に突合せ部Ｊ１の目開きを防ぐことができる。

【0085】

以上、本発明の第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法について説明したが、本発明の趣旨に反しない範囲において適宜設計変更が可能である。例えば、本接合工程において、ジャケット本体２の内部に冷却媒体を流してジャケット本体２及び封止体３を冷却しながら摩擦攪拌接合を行ってもよい。これにより、摩擦熱を低く抑えることができるため、熱収縮に起因する液冷ジャケット１の変形を小さくすることができる。また、別途冷却板、冷却手段等を用いずに、ジャケット本体２及び封止体３自体を利用して冷却することができる。

【0086】

また、本実施形態では、重合部接合工程と、突合せ部接合工程とを連続して行ったが、断続して行ってもよい。また、突合せ部接合工程を行った後に、重合部接合工程を行ってもよい。また、第一実施形態では、支持部１２を側壁部１１から連続して形成したが、これに限定されるものではない。例えば、支持部１２を側壁部１１から離間させて設けてもよい。この場合は、重合部接合工程及び突合せ部接合工程は断続的に行うこととなる。また、支持部１２の形状は他の形状であってもよいし、複数個設けてもよい。さらに、第一実施形態では、ジャケット本体２に支持部１２を設けたが、封止体３に設けてもよい。また、支持部１２は省略してもよい。

【0087】

また、第一実施形態では仮接合用回転ツールＧを用いて仮接合を行ったが、本接合用回転ツールＦを用いて仮接合を行ってもよい。これにより、回転ツールを交換する手間を省略することができる。また、仮接合工程は、溶接によって行ってもよい。

【0088】

〔第一変形例〕
次に、第一変形例に係る液冷ジャケットの製造方法について説明する。図９に示すように、第一変形例では、突合せ部接合工程において、本接合用回転ツールＦを封止体３の周りに二周させる点で第一実施形態と相違する。第一変形例では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。

【0089】

図９に示すように、第一変形例の本接合工程では、重合部接合工程と、突合せ部接合工程とを行う。重合部接合工程は、第一実施形態と同等である。重合部接合工程において、本接合用回転ツールＦを第一中間点ｓ２まで移動させたら、本接合用回転ツールＦを離脱させずにそのまま突合せ部接合工程に移行する。

【0090】

突合せ部接合工程では、本接合用回転ツールＦを右回転させつつ、突合せ部Ｊ１に沿って封止体３の周りを右回りに一周させる。一周目の摩擦攪拌接合によって、塑性化領域Ｗａが形成される。

【0091】

本接合用回転ツールＦを一周させた後に第一中間点ｓ２を通過したら、本接合用回転ツールＦを外側（封止体３から離間する側）に偏移させて、塑性化領域Ｗａの外側と攪拌ピンＦ２とが重なるようにして本接合用回転ツールＦを封止体３周りにもう一周させる。図１０に示すように、二周目の摩擦攪拌接合によって、塑性化領域Ｗｂが形成される。本実施形態では、二周目の本接合用回転ツールＦの回転軸が、塑性化領域Ｗａの外端を通るように本接合用回転ツールＦのルートを設定している。

【0092】

本接合用回転ツールＦを二周させた後、第二中間点ｓ３（図９参照）と終了位置ｅ１とを結ぶ線上まで本接合用回転ツールＦを移動させたら、終了位置ｅ１で本接合用回転ツールＦを側壁部１１から離脱させる。

【0093】

以上説明した第一変形例によれば、本接合工程において、本接合用回転ツールＦを二周させることにより、液冷ジャケット１の水密性及び気密性を向上させることができる。前記したように、本接合用回転ツールＦを右回転させつつ封止体３に対して右回りに移動させる場合、塑性化領域Ｗａの外側に接合欠陥が形成されるおそれがある（本接合用回転ツールＦを左回転させつつ左回りに移動させる場合も同様）。しかし、第一変形例のように、塑性化領域Ｗａの外側を再度摩擦攪拌することにより、当該接合欠陥を補修することができる。これにより、液冷ジャケット１の水密性及び気密性を向上させることができる。

【0094】

〔第二変形例〕
次に、第二変形例に係る液冷ジャケットの製造方法について説明する。図１１に示すように、第二変形例では、突合せ部接合工程において、タブ材ＴＢを用いる点で第一実施形態と相違する。第二変形例では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。

【0095】

図１１に示すように、第二変形例の本接合工程では、タブ材配置工程と、重合部接合工程と、突合せ部接合工程と、引き抜き工程を行う。タブ材配置工程は、ジャケット本体２の壁部１１Ａにタブ材ＴＢを配設する工程である。タブ材ＴＢの材料は特に制限されないが、第二変形例ではジャケット本体２と同等の材料を用いている。ジャケット本体２とタブ材ＴＢとは溶接又は摩擦攪拌接合によって接合する。タブ材ＴＢの大きさは特に制限されないが、第二変形例では、タブ材ＴＢの幅寸法とジャケット本体２の幅寸法は同等になっている。タブ材ＴＢの表面と側壁部１１の端面１１ａとは面一になっている。

【0096】

重合部接合工程及び突合せ部接合工程は、第一実施形態と同等である。本接合用回転ツールＦを一周させた後、本接合用回転ツールＦを第二中間点ｓ３まで移動させたら、本接合用回転ツールＦを離脱させずにそのまま引き抜き工程に移行する。引き抜き工程は、タブ材ＴＢから本接合用回転ツールＦを離脱させる工程である。

【0097】

引き抜き工程では、第二中間点ｓ３からタブ材ＴＢ内に本接合用回転ツールＦを移動させつつ、タブ材ＴＢ上で本接合用回転ツールＦを渦巻き状に移動させる。この際、引き抜き工程の終了位置ｅ２に向けて本接合用回転ツールＦの挿入深さが徐々に浅くなるようにすることが好ましい。終了位置ｅ２でタブ材ＴＢから本接合用回転ツールＦを離脱させたら、ジャケット本体２からタブ材ＴＢを切除する。

【0098】

第二変形例によれば、タブ材ＴＢを用いることでジャケット本体２に引抜跡が残存しないため、引抜跡を補修する補修工程を省略することができる。なお、タブ材ＴＢ上での本接合用回転ツールＦの移動軌跡は渦巻き状に限定するものではなく、蛇行状、直線状に設定してもよい。また、本接合用回転ツールＦの挿入深さを徐々に浅くせずに、タブ材ＴＢ上で本接合用回転ツールＦを上方に引き抜いてもよい。

【0099】

〔第三変形例〕
次に、第三変形例に係る液冷ジャケットの製造方法について説明する。図１２に示すように、第三変形例では、冷却板を用いて仮接合工程及び本接合工程を行う点で第一実施形態と相違する。第三変形例では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。

【0100】

図１２に示すように、第三変形例では、固定工程を行う際に、ジャケット本体２をテーブルＫに固定する。テーブルＫは、直方体を呈する基板Ｋ１と、基板Ｋ１の四隅に形成されたクランプＫ３と、基板Ｋ１の内部に配設された冷却管ＷＰによって構成されている。テーブルＫは、ジャケット本体２を移動不能に拘束するとともに、特許請求の範囲の「冷却板」として機能する部材である。

【0101】

冷却管ＷＰは、基板Ｋ１の内部に埋設される管状部材である。冷却管ＷＰの内部には、基板Ｋ１を冷却する冷却媒体が流通する。冷却管ＷＰの配設位置、つまり、冷却媒体が流れる冷却流路の形状は特に制限されないが、第三変形例では突合せ部接合工程における本接合用回転ツールＦの移動軌跡に沿う平面形状になっている。即ち、平面視した際に、冷却管ＷＰと突合せ部Ｊ１とが略重なるように冷却管ＷＰが配設されている。

【0102】

第三変形例の仮接合工程及び本接合工程では、ジャケット本体２をテーブルＫに固定した後、冷却管ＷＰに冷却媒体を流しながら摩擦攪拌接合を行う。これにより、摩擦攪拌の際の摩擦熱を低く抑えることができるため、熱収縮に起因する液冷ジャケット１の変形を小さくすることができる。また、第三変形例では、平面視した場合に、冷却流路と突合せ部Ｊ１（仮接合用回転ツールＧ及び本接合用回転ツールＦの移動軌跡）とが重なるようになっているため、摩擦熱が発生する部分を集中的に冷却できる。これにより、冷却効率を高めることができる。また、冷却管ＷＰを配設して冷却媒体を流通させるため、冷却媒体の管理が容易となる。また、テーブルＫ（冷却板）とジャケット本体２とが面接触するため、冷却効率を高めることができる。

【0103】

なお、テーブルＫ（冷却板）を用いてジャケット本体２及び封止体３を冷却するとともに、ジャケット本体２の内部にも冷却媒体を流しつつ摩擦攪拌接合を行ってもよい。また、冷却管ＷＰは、重合部Ｈ１に対応する位置に配設してもよい。

【0104】

〔第四変形例〕
次に、第四変形例に係る液冷ジャケットの製造方法について説明する。図１３に示すように、第四変形例では、ジャケット本体２の表面側及び封止体３の表面３ａが凸状となるように湾曲させた状態で本接合工程を行う点で第一実施形態と相違する。第四変形例では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。

【0105】

図１３の（ａ）に示すように、第四変形例では、テーブルＫＡを用いる。テーブルＫＡは、直方体を呈する基板ＫＡ１と、基板ＫＡ１の中央に形成されたスペーサＫＡ２と、基板ＫＡ１の四隅に形成されたクランプＫＡ３とで構成されている。スペーサＫＡ２は、基板ＫＡ１と一体でも別体でもよい。

【0106】

第四変形例の固定工程では、仮接合工程を行って一体化したジャケット本体２及び封止体３をクランプＫＡ３によってテーブルＫＡに固定する。図１３の（ｂ）に示すように、ジャケット本体２及び封止体３をテーブルＫＡに固定すると、ジャケット本体２の底部１０、端面１１ａ及び封止体３の表面３ａが上方に凸状となるように湾曲する。より詳しくは、ジャケット本体２の壁部１１Ａの第一辺部２１、壁部１１Ｂの第二辺部２２、壁部１１Ｃの第三辺部２３及び壁部１１Ｄの第四辺部２４が曲線となるように湾曲する。

【0107】

第四変形例の本接合工程では、本接合用回転ツールＦを用いて重合部接合工程及び突合せ部接合工程を行う。重合部接合工程及び突合せ部接合工程では、ジャケット本体２及び封止体３の少なくともいずれか一方の変形量を計測しておき、攪拌ピンＦ２の挿入深さを前記変形量に合わせて調節しながら摩擦攪拌接合を行う。つまり、ジャケット本体２の端面１１ａ及び封止体３の表面３ａの曲面に沿って本接合用回転ツールＦの移動軌跡が曲線となるように移動させる。このようにすることで、塑性化領域Ｗの深さ及び幅を一定にすることができる。

【0108】

摩擦攪拌接合の入熱によって塑性化領域Ｗに熱収縮が発生し、液冷ジャケット１の封止体３側が凹状に変形するおそれがあるが、第四変形例の本接合工程によれば、端面１１ａ及び表面３ａに引張応力が作用するようにジャケット本体２及び封止体３を予め凸状に固定しているため、摩擦攪拌接合後の熱収縮を利用することで液冷ジャケット１を平坦にすることができる。また、従来の回転ツールで本接合工程を行う場合、ジャケット本体２及び封止体３が凸状に反っていると回転ツールのショルダが、ジャケット本体２及び封止体３に接触し、操作性が悪いという問題がある。しかし、第四変形例によれば、本接合用回転ツールＦには、ショルダ部が存在しないため、ジャケット本体２及び封止体３が凸状に反っている場合でも、本接合用回転ツールＦの操作性が良好となる。

【0109】

なお、ジャケット本体２及び封止体３の変形量の計測については、公知の高さ検知装置を用いればよい。また、例えば、テーブルＫＡからジャケット本体２及び封止体３の少なくともいずれか一方までの高さを検知する検知装置が装備された摩擦攪拌装置を用いて、ジャケット本体２又は封止体３の変形量を検知しながら本接合工程を行ってもよい。

【0110】

また、第四変形例では、第一辺部２１〜第四辺部２４の全てが曲線となるようにジャケット本体２及び封止体３を湾曲させたがこれに限定されるものではない。例えば、第一辺部２１及び第二辺部２２が直線となり、第三辺部２３及び第四辺部２４が曲線となるように湾曲させてもよい。また、例えば、第一辺部２１及び第二辺部２２が曲線となり、第三辺部２３及び第四辺部２４が直線となるように湾曲させてもよい。

【0111】

また、第四変形例ではジャケット本体２又は封止体３の変形量に応じて攪拌ピンＦ２の高さ位置を変更したが、テーブルＫＡに対する攪拌ピンＦ２の高さを一定にして本接合工程を行ってもよい。

【0112】

また、スペーサＫＡ２は、ジャケット本体２及び封止体３の表面側が凸状となるように固定することができればどのような形状であってもよい。また、ジャケット本体２及び封止体３の表面側が凸状となるように固定することができればスペーサＫＡ２は省略してもよい。また、本実施形態では、平らなジャケット本体２及び封止体３を固定工程の際に表面側が凸状となるように変形させたが、予めダイキャスト等により表面側が凸状となるジャケット本体２及び封止体３を成形し、当該ジャケット本体２及び封止体３をテーブルＫＡに固定してもよい。このような方法であっても、本接合工程による熱収縮を利用して液冷ジャケットを平坦にすることができる。

【0113】

〔第五変形例〕
次に、第五変形例に係る液冷ジャケットの製造方法について説明する。図１４に示すように、第五変形例では、冷却板を用いつつ、ジャケット本体２及び封止体３を凸状となるように湾曲させた状態で本接合工程を行う点で第一実施形態と相違する。第五変形例では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。

【0114】

図１４に示すように、第五変形例では、固定工程を行う際に、ジャケット本体２をテーブルＫＢに固定する。テーブルＫＢは、直方体を呈する基板ＫＢ１と、基板ＫＢ１の中央に配設されたスペーサＫＢ２と、基板ＫＢ１の四隅に形成されたクランプＫＢ３と、基板ＫＢ１の内部に埋設された冷却管ＷＰとで構成されている。テーブルＫＢは、ジャケット本体２を移動不能に拘束するとともに、特許請求の範囲の「冷却板」として機能する部材である。

【0115】

スペーサＫＢ２は、上方に凸状となるように湾曲した曲面ＫＢ２ａと、曲面ＫＢ２ａの両端に形成され基板ＫＢ１から立ち上がる立面ＫＢ２ｂ，ＫＢ２ｂとで構成されている。スペーサＫＢ２の第一辺部Ｋａ及び第二辺部Ｋｂは曲線になっており、第三辺部Ｋｃ及び第四辺部Ｋｄは直線になっている。

【0116】

冷却管ＷＰは、基板ＫＢ１の内部に埋設される管状部材である。冷却管ＷＰの内部には、基板ＫＢ１を冷却する冷却媒体が流通する。冷却管ＷＰの配設位置、つまり、冷却媒体が流れる冷却流路の形状は特に制限されないが、第五変形例では突合せ部接合工程における本接合用回転ツールＦの移動軌跡に沿う平面形状になっている。即ち、平面視した際に、冷却管ＷＰと突合せ部Ｊ１とが略重なるように冷却管ＷＰが配設されている。

【0117】

第五変形例の固定工程では、仮接合を行って一体化したジャケット本体２及び封止体３をクランプＫＢ３によってテーブルＫＢに固定する。より詳しくは、ジャケット本体２の底部１０の裏面が曲面ＫＢ２ａと面接触するようにテーブルＫＢに固定する。ジャケット本体２をテーブルＫＢに固定すると、ジャケット本体２の表面側及び封止体３の表面３ａが上方に凸状となるように湾曲する。また、ジャケット本体２の壁部１１Ａの第一辺部２１、壁部１１Ｂの第二辺部２２が曲線となり、壁部１１Ｃの第三辺部２３及び壁部１１Ｄの第四辺部２４が直線となるように湾曲する。

【0118】

第五変形例の本接合工程では、本接合用回転ツールＦを用いて重合部接合工程及び突合せ部接合工程を行う。重合部接合工程及び突合せ部接合工程では、ジャケット本体２及び封止体３の少なくともいずれか一方の変形量を計測しておき、攪拌ピンＦ２挿入深さを前記変形量に合わせて調節しながら摩擦攪拌接合を行う。つまり、ジャケット本体２の端面１１ａ及び封止体３の表面３ａの曲面に沿って本接合用回転ツールＦの移動軌跡が曲線となるように移動させる。このようにすることで、塑性化領域Ｗの深さ及び幅を一定にすることができる。

【0119】

摩擦攪拌接合の入熱によって塑性化領域Ｗに熱収縮が発生し、液冷ジャケット１の封止体３側が凹状に変形するおそれがあるが、第五変形例の本接合工程によれば、端面１１ａ及び表面３ａに引張応力が作用するようにジャケット本体２及び封止体３を予め凸状に固定しているため、摩擦攪拌接合後の熱収縮を利用することで液冷ジャケットを平坦にすることができる。

【0120】

また、第五変形例では、ジャケット本体２の底部１０の凹状となっている裏面に、スペーサＫＢ２の曲面ＫＢ２ａを面接触させている。これにより、ジャケット本体２及び封止体３をより効果的に冷却しながら摩擦攪拌接合を行うことができる。摩擦攪拌接合における摩擦熱を低く抑えることができるため、熱収縮に起因する液冷ジャケットの変形を小さくすることができる。これにより、本接合工程に先だって、ジャケット本体２及び封止体３を凸状とする際に、ジャケット本体２及び封止体３の曲率を小さくすることができる。

【0121】

なお、ジャケット本体２及び封止体３の変形量の計測については、公知の高さ検知装置を用いればよい。また、例えば、テーブルＫＢからジャケット本体２及び封止体３の少なくともいずれか一方までの高さを検知する検知装置が装備された摩擦攪拌装置を用いて、ジャケット本体２又は封止体３の変形量を検知しながら本接合工程を行ってもよい。

【0122】

また、第五変形例では、第一辺部２１及び第二辺部２２が曲線となるようにジャケット本体２及び封止体３を湾曲させたがこれに限定されるものではない。例えば、球面を具備するスペーサＫＢ２を形成し、当該球面にジャケット本体２の底部１０の裏面が面接触するようにしてもよい。この場合は、テーブルＫＢにジャケット本体２を固定すると、第一辺部２１〜第四辺部２４のすべてが曲線となる。

【0123】

また、第五変形例ではジャケット本体２又は封止体３の変形量に応じて攪拌ピンＦ２の高さ位置を変更したが、テーブルＫＢに対する攪拌ピンＦ２の高さを一定にして本接合工程を行ってもよい。

【0124】

〔第二実施形態〕
次に、本発明の第二実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法について説明する。図１５に示すように、第二実施形態では、封止体３Ａにフィン３１が設けられている点で第一実施形態と相違する。第二実施形態では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。

【0125】

図１５に示すように、液冷ジャケット１Ａは、ジャケット本体２と、封止体３Ａとで構成されている。ジャケット本体２は、第一実施形態と同一である。封止体３Ａは、平面視矩形の板状部材である基部３０と、基部３０の裏面３０ｂに設けられた複数のフィン３１とで構成されている。フィン３１は、所定の間隔をあけて基部３０に対して垂直に配設されている。

【0126】

第二実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法は、第一実施形態の準備工程と、突合せ部接合工程と、バリ切除工程とを行う。第二実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法によれば、複数のフィン３１が形成された液冷ジャケット１Ａを形成することができる。液冷ジャケット１Ａは、フィン３１が形成されているため、冷却効率を高めることができる。なお、フィン３１を設けつつ、ジャケット本体２側に支持部１２（図３参照）を設けてもよい。また、ジャケット本体２及び封止体３Ａの少なくともいずれか一方にフィン３１を設けるようにしてもよい。

【符号の説明】

【0127】

１ 液冷ジャケット
２ ジャケット本体
３ 封止体
３ａ 表面
３ｂ 裏面
３ｃ 封止体側面
１０ 底部
１１ 側壁部
１１Ａ 壁部
１１Ｂ 壁部
１１Ｃ 壁部
１１Ｄ 壁部
１１ａ 端面
１２ 支持部
１２ａ 端面
１３ 凹部
１４ 段差部
１４ａ 段差底面
１４ｂ 段差側面
３１ フィン
Ｆ 本接合用回転ツール（回転ツール）
Ｆ２ 攪拌ピン
Ｇ 仮接合用回転ツール
Ｊ１ 突合せ部
Ｋ テーブル（冷却板）
Ｈ１ 重合部
Ｗ 塑性化領域
ＷＰ 冷却管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】