特許 6248730 伝熱板の製造方法及び内部に流路を設けない複合板の製造方法

(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】6248730

(24)【登録日】2017年12月1日

(45)【発行日】2017年12月20日

(54)【発明の名称】伝熱板の製造方法及び内部に流路を設けない複合板の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 20/12 20060101AFI20171211BHJP

   F28F 1/22 20060101ALI20171211BHJP

【ＦＩ】

   B23K20/12 310

   B23K20/12 330

   F28F1/22 A

【請求項の数】10

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2014-55823(P2014-55823)

(22)【出願日】2014年3月19日

(65)【公開番号】特開2015-178116(P2015-178116A)

(43)【公開日】2015年10月8日

【審査請求日】2016年8月4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】堀 久司

(72)【発明者】

【氏名】瀬尾 伸城

【審査官】 竹下 和志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２６４４６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／００８６７７５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００２−２５７４９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−４７９６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−４９０７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ２０／００ − ２０／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベース部材の表面に開口する凹溝の周囲に形成された蓋溝に、蓋板を挿入する蓋溝閉塞工程と、
前記蓋溝の側壁と前記蓋板の側面との突合部に沿って攪拌ピンを備えた本接合用回転ツールを相対移動させて摩擦攪拌を行う本接合工程と、
矯正用回転ツールを用いて前記ベース部材の裏面から摩擦攪拌を行う矯正工程と、を含み、
前記蓋板は前記ベース部材の前記蓋溝の断面と略同じ矩形断面を呈し、
前記本接合用回転ツールの前記攪拌ピンは、基端部から離間するにつれて先細りになっており、前記攪拌ピンの外周面には螺旋溝が刻設されており、前記螺旋溝を上から下に向かうにつれて左回りに形成する場合は、前記本接合用回転ツールを右回転させ、前記螺旋溝を上から下に向かうにつれて右回りに形成する場合は、前記本接合用回転ツールを左回転させ、
前記本接合工程において、回転した前記攪拌ピンを前記突合部に挿入し、前記攪拌ピンのみを前記ベース部材及び前記蓋板に接触させた状態で摩擦攪拌を行うことを特徴とする伝熱板の製造方法。

【請求項2】

ベース部材の表面に開口する蓋溝の底面に形成された凹溝に、熱媒体用管を挿入する熱媒体用管挿入工程と、
前記蓋溝に蓋板を挿入する蓋溝閉塞工程と、
前記蓋溝の側壁と前記蓋板の側面との突合部に沿って攪拌ピンを備えた本接合用回転ツールを相対移動させて摩擦攪拌を行う本接合工程と、
矯正用回転ツールを用いて前記ベース部材の裏面から摩擦攪拌を行う矯正工程と、を含み、
前記蓋板は前記ベース部材の前記蓋溝の断面と略同じ矩形断面を呈し、
前記本接合用回転ツールの前記攪拌ピンは、基端部から離間するにつれて先細りになっており、前記攪拌ピンの外周面には螺旋溝が刻設されており、前記螺旋溝を上から下に向かうにつれて左回りに形成する場合は、前記本接合用回転ツールを右回転させ、前記螺旋溝を上から下に向かうにつれて右回りに形成する場合は、前記本接合用回転ツールを左回転させ、
前記本接合工程において、回転した前記攪拌ピンを前記突合部に挿入し、前記攪拌ピンのみを前記ベース部材及び前記蓋板に接触させた状態で摩擦攪拌を行うことを特徴とする伝熱板の製造方法。

【請求項3】

前記本接合工程の前に、前記突合部を仮接合する仮接合工程を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の伝熱板の製造方法。

【請求項4】

ベース部材の表面に開口する凹溝又は凹部を覆うように、ベース部材の表面に、表面及び裏面が平坦な蓋板を重ね合わせる閉塞工程と、
前記蓋板の表面から攪拌ピンを備えた本接合用回転ツールを挿入し、前記ベース部材の表面と前記蓋板の裏面との重合部に沿って前記本接合用回転ツールを相対移動させる本接合工程と、
矯正用回転ツールを用いて前記ベース部材の裏面から摩擦攪拌を行う矯正工程と、を含み、
前記本接合用回転ツールの前記攪拌ピンは、基端部から離間するにつれて先細りになっており、前記攪拌ピンの外周面には螺旋溝が刻設されており、前記螺旋溝を上から下に向かうにつれて左回りに形成する場合は、前記本接合用回転ツールを右回転させ、前記螺旋溝を上から下に向かうにつれて右回りに形成する場合は、前記本接合用回転ツールを左回転させ、
前記本接合工程では、前記攪拌ピンのみを前記ベース部材と前記蓋板の両方、又は、前記蓋板のみに接触させた状態で前記重合部の摩擦攪拌を行うことを特徴とする伝熱板の製造方法。

【請求項5】

ベース部材の表面に開口する凹溝又は凹部を覆うように、ベース部材の表面に、表面及び裏面が平坦な蓋板を重ね合わせる閉塞工程と、
前記ベース部材の裏面から攪拌ピンを備えた本接合用回転ツールを挿入し、前記ベース部材の表面と前記蓋板の裏面との重合部に沿って前記本接合用回転ツールを相対移動させる本接合工程と、
矯正用回転ツールを用いて前記蓋板の表面から摩擦攪拌を行う矯正工程と、を含み、
前記本接合用回転ツールの前記攪拌ピンは、基端部から離間するにつれて先細りになっており、前記攪拌ピンの外周面には螺旋溝が刻設されており、前記螺旋溝を上から下に向かうにつれて左回りに形成する場合は、前記本接合用回転ツールを右回転させ、前記螺旋溝を上から下に向かうにつれて右回りに形成する場合は、前記本接合用回転ツールを左回転させ、
前記本接合工程では、前記攪拌ピンのみを前記ベース部材と前記蓋板の両方、又は、前記ベース部材のみに接触させた状態で前記重合部の摩擦攪拌を行うことを特徴とする伝熱板の製造方法。

【請求項6】

前記本接合工程の前に、前記重合部を仮接合する仮接合工程を含むことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の伝熱板の製造方法。

【請求項7】

前記本接合工程の終了後、前記本接合用回転ツールの摩擦攪拌によって生じたバリを切除するバリ切除工程を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の伝熱板の製造方法。

【請求項8】

攪拌ピンを備えた本接合用回転ツールを用いて二つの金属部材を接合する内部に流路を設けない複合板の製造方法であって、
一方の前記金属部材の表面と他方の前記金属部材の裏面とを重ね合わせて重合部を形成する重合部形成工程と、
他方の前記金属部材の表面から回転した前記本接合用回転ツールを挿入し、一方の前記金属部材の表面と他方の前記金属部材の裏面との前記重合部に沿って前記本接合用回転ツールを相対移動させる本接合工程と、
矯正用回転ツールを用いて一方の金属部材の裏面から摩擦攪拌を行う矯正工程と、を含み、
前記本接合用回転ツールの前記攪拌ピンは、基端部から離間するにつれて先細りになっており、前記攪拌ピンの外周面には螺旋溝が刻設されており、前記螺旋溝を上から下に向かうにつれて左回りに形成する場合は、前記本接合用回転ツールを右回転させ、前記螺旋溝を上から下に向かうにつれて右回りに形成する場合は、前記本接合用回転ツールを左回転させ、
前記本接合工程では、前記攪拌ピンのみを一方の前記金属部材と他方の前記金属部材の両方、又は、他方の前記金属部材のみに接触させた状態で前記重合部の摩擦攪拌を行うことを特徴とする内部に流路を設けない複合板の製造方法。

【請求項9】

前記本接合工程の前に、前記重合部を仮接合する仮接合工程を含むことを特徴とする請求項８に記載の内部に流路を設けない複合板の製造方法。

【請求項10】

前記本接合工程の終了後、前記本接合用回転ツールの摩擦攪拌によって生じたバリを切除するバリ切除工程を含むことを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の内部に流路を設けない複合板の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、伝熱板の製造方法及び摩擦攪拌接合方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ベース部材の内部に形成された流路に流体を流通させて熱交換等を行う伝熱板の製造方法が記載されている。ベース部材には、表面に開口する蓋溝と、この蓋溝の底面に形成された凹溝とが形成されている。伝熱板を製造する際には、蓋溝に蓋板を配置して、この蓋板の側面と蓋溝の側壁とで形成された突合部に対して摩擦攪拌接合を行っている。摩擦攪拌接合を行う際には、回転ツールのショルダの底面をベース部材及び蓋板に接触させつつ、回転ツールの攪拌ピンを突合部の深い位置まで挿入している。突合部の深い位置まで摩擦攪拌することにより、伝熱板の水密性及び気密性を向上させることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２−２５７４９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

例えば、伝熱板の流路をベース部材の深い位置に設ける場合、蓋溝の深さを大きくするとともに、蓋板の厚さを大きくする必要がある。このような場合には、摩擦攪拌接合で用いる回転ツールの攪拌ピンの長さ及び外径を大きくする必要があり、さらには、この攪拌ピンの大型化に伴って、ショルダ部の外径も大きくする必要がある。ところが、ショルダ部の外径を大きくすると、ベース部材及び蓋板とショルダ部との摩擦が大きくなるため、摩擦攪拌装置にかかる負荷が大きくなるという問題がある。これにより、伝熱板の深い位置に流路を形成することが困難になっていた。

【0005】

また、例えば、板状の金属部材同士を重ね合わせて形成された重合部に対して、金属部材の表面から垂直に回転ツールを挿入し、金属部材同士を摩擦攪拌接合する場合がある。このような場合であっても、金属部材の板厚が大きく重合部が深い位置にある場合、摩擦攪拌接合が困難になるという問題がある。

【0006】

また、ベース部材又は金属部材の表面側から回転ツールを挿入して摩擦攪拌接合を行うと、塑性化領域の熱収縮によって伝熱板又は接合された金属部材同士の表面側が凹状となるように変形してしまうという問題がある。

【0007】

このような観点から、本発明は、伝熱板の深い位置を容易に摩擦攪拌接合することができるとともに伝熱板の平坦性を高めることができる伝熱板の製造方法を提供することを課題とする。また、本発明は、重ね合わせた金属部材の重合部が深い位置にある場合であっても、容易に摩擦攪拌接合することができるとともに接合された金属部材の平坦性を高めることができる摩擦攪拌接合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】

【0008】

このような課題を解決するために本発明は、ベース部材の表面に開口する凹溝の周囲に形成された蓋溝に、蓋板を挿入する蓋溝閉塞工程と、前記蓋溝の側壁と前記蓋板の側面との突合部に沿って攪拌ピンを備えた本接合用回転ツールを相対移動させて摩擦攪拌を行う本接合工程と、矯正用回転ツールを用いて前記ベース部材の裏面から摩擦攪拌を行う矯正工程と、を含み、前記蓋板は前記ベース部材の前記蓋溝の断面と略同じ矩形断面を呈し、前記本接合用回転ツールの前記攪拌ピンは、基端部から離間するにつれて先細りになっており、前記攪拌ピンの外周面には螺旋溝が刻設されており、前記螺旋溝を上から下に向かうにつれて左回りに形成する場合は、前記本接合用回転ツールを右回転させ、前記螺旋溝を上から下に向かうにつれて右回りに形成する場合は、前記本接合用回転ツールを左回転させ、前記本接合工程において、回転した前記攪拌ピンを前記突合部に挿入し、前記攪拌ピンのみを前記ベース部材及び前記蓋板に接触させた状態で摩擦攪拌を行うことを特徴とする。

【0009】

また、本発明は、ベース部材の表面に開口する蓋溝の底面に形成された凹溝に、熱媒体用管を挿入する熱媒体用管挿入工程と、前記蓋溝に蓋板を挿入する蓋溝閉塞工程と、前記蓋溝の側壁と前記蓋板の側面との突合部に沿って攪拌ピンを備えた本接合用回転ツールを相対移動させて摩擦攪拌を行う本接合工程と、矯正用回転ツールを用いて前記ベース部材の裏面から摩擦攪拌を行う矯正工程と、を含み、前記蓋板は前記ベース部材の前記蓋溝の断面と略同じ矩形断面を呈し、前記本接合用回転ツールの前記攪拌ピンは、基端部から離間するにつれて先細りになっており、前記攪拌ピンの外周面には螺旋溝が刻設されており、前記螺旋溝を上から下に向かうにつれて左回りに形成する場合は、前記本接合用回転ツールを右回転させ、前記螺旋溝を上から下に向かうにつれて右回りに形成する場合は、前記本接合用回転ツールを左回転させ、前記本接合工程において、回転した前記攪拌ピンを前記突合部に挿入し、前記攪拌ピンのみを前記ベース部材及び前記蓋板に接触させた状態で摩擦攪拌を行うことを特徴とする。

【0010】

かかる方法によれば、本接合用回転ツールのうちの攪拌ピンのみがベース部材及び蓋板に接触することになるので、従来の製造方法に比べて接合するベース部材及び蓋板と本接合用回転ツールとの摩擦を軽減することができ、摩擦攪拌装置にかかる負荷を小さくすることができる。すなわち、本発明によれば、摩擦攪拌装置への負荷を小さくすることができるため、突合部の深い位置を容易に摩擦攪拌接合することができる。これにより、伝熱板の深い位置に流路を容易に形成することができる。また、突合部の深い位置まで摩擦攪拌できるため、伝熱板の水密性及び気密性を高めることができる。さらに、ベース部材の裏面に摩擦攪拌を行うことで、ベース部材の裏面側にも熱収縮が発生するため、伝熱板の平坦性を高めることができる。また、螺旋溝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によって攪拌ピンの先端側に導かれる。これにより、被接合金属部材（ベース部材及び蓋板）の外部に溢れ出る金属の量を少なくすることができる。

【0011】

また、前記本接合工程の前に、前記突合部を仮接合する仮接合工程を含むことが好ましい。かかる製造方法によれば、本接合工程の際の突合部の目開きを防止することができる。

【0012】

また、本発明は、ベース部材の表面に開口する凹溝又は凹部を覆うように、ベース部材の表面に、表面及び裏面が平坦な蓋板を重ね合わせる閉塞工程と、前記蓋板の表面から攪拌ピンを備えた本接合用回転ツールを挿入し、前記ベース部材の表面と前記蓋板の裏面との重合部に沿って前記本接合用回転ツールを相対移動させる本接合工程と、矯正用回転ツールを用いて前記ベース部材の裏面から摩擦攪拌を行う矯正工程と、を含み、前記本接合用回転ツールの前記攪拌ピンは、基端部から離間するにつれて先細りになっており、前記攪拌ピンの外周面には螺旋溝が刻設されており、前記螺旋溝を上から下に向かうにつれて左回りに形成する場合は、前記本接合用回転ツールを右回転させ、前記螺旋溝を上から下に向かうにつれて右回りに形成する場合は、前記本接合用回転ツールを左回転させ、前記本接合工程では、前記攪拌ピンのみを前記ベース部材と前記蓋板の両方、又は、前記蓋板のみに接触させた状態で前記重合部の摩擦攪拌を行うことを特徴とする。

【0013】

また、本発明は、ベース部材の表面に開口する凹溝又は凹部を覆うように、ベース部材の表面に、表面及び裏面が平坦な蓋板を重ね合わせる閉塞工程と、前記ベース部材の裏面から攪拌ピンを備えた本接合用回転ツールを挿入し、前記ベース部材の表面と前記蓋板の裏面との重合部に沿って前記本接合用回転ツールを相対移動させる本接合工程と、矯正用回転ツールを用いて前記蓋板の表面から摩擦攪拌を行う矯正工程と、を含み、前記本接合用回転ツールの前記攪拌ピンは、基端部から離間するにつれて先細りになっており、前記攪拌ピンの外周面には螺旋溝が刻設されており、前記螺旋溝を上から下に向かうにつれて左回りに形成する場合は、前記本接合用回転ツールを右回転させ、前記螺旋溝を上から下に向かうにつれて右回りに形成する場合は、前記本接合用回転ツールを左回転させ、前記本接合工程では、前記攪拌ピンのみを前記ベース部材と前記蓋板の両方、又は、前記ベース部材のみに接触させた状態で前記重合部の摩擦攪拌を行うことを特徴とする。

【0014】

かかる方法によれば、本接合用回転ツールのうちの攪拌ピンのみがベース部材又は蓋板、若しくは、ベース部材と蓋板の両方に接触することになるので、従来の製造方法に比べて本接合用回転ツールとの摩擦を軽減することができ、摩擦攪拌装置にかかる負荷を小さくすることができる。すなわち、本発明によれば、摩擦攪拌装置への負荷を小さくすることができるため、深い位置にある重合部を容易に摩擦攪拌接合することができる。これにより、伝熱板の深い位置にも容易に流路を形成することができる。さらに、ベース部材の裏面に摩擦攪拌を行うことでベース部材の裏面側にも熱収縮を発生させるか、又は、蓋板の表面に摩擦攪拌を行うことで蓋板の表面側にも熱収縮を発生させることで、伝熱板の平坦性を高めることができる。また、螺旋溝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によって攪拌ピンの先端側に導かれる。これにより、被接合金属部材（ベース部材及び蓋板）の外部に溢れ出る金属の量を少なくすることができる。

【0015】

また、前記本接合工程の前に、前記重合部を仮接合する仮接合工程を含むことが好ましい。かかる製造方法によれば、本接合工程の際の重合部の目開きを防止することができる。

【0016】

また、前記本接合工程の終了後、前記本接合用回転ツールの摩擦攪拌によって生じたバリを切除するバリ切除工程を含むことが好ましい。かかる製造方法によれば、伝熱板をきれいに成形することができる。

【0017】

また、本発明は、攪拌ピンを備えた本接合用回転ツールを用いて二つの金属部材を接合する内部に流路を設けない複合板の製造方法であって、一方の前記金属部材の表面と他方の前記金属部材の裏面とを重ね合わせて重合部を形成する重合部形成工程と、他方の前記金属部材の表面から回転した前記本接合用回転ツールを挿入し、一方の前記金属部材の表面と他方の前記金属部材の裏面との前記重合部に沿って前記本接合用回転ツールを相対移動させる本接合工程と、矯正用回転ツールを用いて一方の金属部材の裏面から摩擦攪拌を行う矯正工程と、を含み、前記本接合用回転ツールの前記攪拌ピンは、基端部から離間するにつれて先細りになっており、前記攪拌ピンの外周面には螺旋溝が刻設されており、前記螺旋溝を上から下に向かうにつれて左回りに形成する場合は、前記本接合用回転ツールを右回転させ、前記螺旋溝を上から下に向かうにつれて右回りに形成する場合は、前記本接合用回転ツールを左回転させ、前記本接合工程では、前記攪拌ピンのみを一方の前記金属部材と他方の前記金属部材の両方、又は、他方の前記金属部材のみに接触させた状態で前記重合部の摩擦攪拌を行うことを特徴とする。

【0018】

かかる方法によれば、本接合用回転ツールのうちの攪拌ピンのみが金属部材の両方又は片方に接触することになるので、従来の製造方法に比べて本接合用回転ツールと金属部材との摩擦を軽減することができ、摩擦攪拌装置にかかる負荷を小さくすることができる。すなわち、本発明によれば、摩擦攪拌装置への負荷を小さくすることができるため、深い位置にある重合部を容易に摩擦攪拌接合することができる。さらに、一方の金属部材の裏面に摩擦攪拌を行うことで、一方の金属部材の裏面側にも熱収縮が発生するため、接合された金属部材の平坦性を高めることができる。また、螺旋溝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によって攪拌ピンの先端側に導かれる。これにより、被接合金属部材の外部に溢れ出る金属の量を少なくすることができる。

【0019】

また、前記本接合工程の前に、前記重合部を仮接合する仮接合工程を含むことが好ましい。かかる方法によれば、本接合工程の際の重合部の目開きを防止することができる。

【0020】

また、前記本接合工程の終了後、前記回転ツールの摩擦攪拌によって生じたバリを切除するバリ切除工程を含むことが好ましい。かかる方法によれば、接合した金属部材をきれいに成形することができる。

【発明の効果】

【0021】

本発明に係る伝熱板の製造方法によれば、深い位置にある突合部を容易に摩擦攪拌接合することができるとともに伝熱板の平坦性を高めることができる。また、本発明に係る摩擦攪拌接合方法によれば、重ね合わせた金属部材の重合部が深い位置にある場合であっても、容易に摩擦攪拌接合することができるとともに接合された金属部材の平坦性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【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）は本実施形態の矯正用回転ツールを示した側面図であり、（ｂ）は矯正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伝熱板を示す図であって、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のI-I断面図である。

【図4】第一実施形態に係る伝熱板を示す図であって、（ａ）は分解斜視図を示し、（ｂ）は要部断面図を示す。

【図5】第一実施形態に係る伝熱板の製造方法を示す断面図であって、（ａ）は溝形成工程を示し、（ｂ）は熱媒体用管挿入工程を示し、（ｃ）は蓋溝閉塞工程を示す。

【図6】第一実施形態に係る伝熱板の製造方法の蓋溝閉塞工程後を示す斜視図である。

【図7】（ａ）〜（ｃ）は第一実施形態に係る伝熱板の製造方法において、本接合工程を段階的に示した平面図である。

【図8】第一実施形態に係る伝熱板の製造方法において、本接合工程を行った後を示した図であって、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は地点ｃ及び地点ｆを結ぶ線の断面図である。

【図9】第一実施形態に係る伝熱板の製造方法において、（ａ）は矯正工程を示した斜視図であり、（ｂ）は矯正工程を示した平面図である。

【図10】第一実施形態に係る伝熱板の製造方法において、（ａ）は本接合工程を示す断面図であり、（ｂ）は矯正工程を示す断面図である。

【図11】第二実施形態に係る伝熱板を示す斜視図である。

【図12】第二実施形態に係る伝熱板の分解斜視図である。

【図13】第二実施形態に係る伝熱板の製造方法において、（ａ）は仮接合工程を示し、（ｂ）は本接合工程を示す。

【図14】第二実施形態に係る変形例において、（ａ）は仮接合工程を示し、（ｂ）は本接合工程を示す。

【図15】（ａ）は第三実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の断面図を示し、（ｂ）は第三実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の変形例を示す。

【図16】矯正工程の変形例を示す平面図であって、（ａ）は第一変形例を示し、（ｂ）は第二変形例を示し、（ｃ）は第三変形例を示し、（ｄ）は第四変形例を示し、（ｅ）は第五変形例を示し、（ｆ）は第六変形例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0023】

〔第一実施形態〕
本発明の第一実施形態について、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矯正用回転ツールについて説明する。

【0024】

本接合用回転ツールＦは、図１の（ａ）に示すように、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、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。

【0025】

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、上から下に向かうにつれて左回りに形成されている。

【0026】

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を上から下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（後記するベース部材２及び蓋板１０）の外部に溢れ出る金属の量を少なくすることができる。

【0027】

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Ｗ１が形成される。

【0028】

矯正用回転ツール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。矯正用回転ツールＧは、例えば工具鋼で形成されている。矯正用回転ツールＧは、本接合用回転ツールＦよりも小型になっている。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。

【0029】

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。

【0030】

図２の（ｂ）に示すように、矯正用回転ツール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。矯正用回転ツール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Ｗ２が形成される。矯正用回転ツールＧは、図２の（ｂ）における矯正用回転ツールＧの摩擦攪拌時の入熱量は、図１の（ｂ）における本接合用回転ツールＦの摩擦攪拌の入熱量よりも小さくなるようになっている。

【0031】

次に、本実施形態の伝熱板について説明する。図３の（ａ）及び（ｂ）に示すように、伝熱板１は、平面視矩形の板厚のベース部材２と、蓋板１０と、熱媒体用管２０とで主に構成されている。ベース部材２と蓋板１０との突合部Ｊ１，Ｊ２は、それぞれ摩擦攪拌によって接合されている。

【0032】

ベース部材２は、熱媒体用管２０に流れる熱媒体の熱を外部に伝達させる役割、あるいは、外部の熱を熱媒体用管２０に流れる熱媒体に伝達させる役割を果たすものである。ベース部材２は、図４の（ａ）及び（ｂ）に示すように、平面視正方形を呈する直方体である。ベース部材２は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、チタン、チタン合金、マグネシウム、マグネシウム合金など摩擦攪拌可能な金属材料からなる。ベース部材２の表面Ｚａには、蓋溝６が凹設されており、蓋溝６の底面の中央には、蓋溝６よりも幅狭の凹溝８が凹設されている。

【0033】

蓋溝６は、蓋板１０が配置される部分であって、平面視略馬蹄状に一定の幅及び深さで連続して形成されている。蓋溝６は、断面視矩形を呈し、蓋溝６の底面６ｃから垂直に立ち上がる側壁６ａ，６ｂを備えている。

【0034】

凹溝８は、熱媒体用管２０が挿入される部分であって、蓋溝６の底面６ｃの中央部分において、蓋溝６の全長に亘って形成されている。凹溝８は、上方が開口した断面視Ｕ字状の溝であって、下端には半円形の底面７が形成されている。凹溝８の開口部分の幅は、底面７の直径と略同等になっている。

【0035】

熱媒体用管２０は、図４の（ａ）及び（ｂ）に示すように、断面視円形の中空部１８を有する円筒管である。熱媒体用管２０は、本実施形態では銅からなり、平面視馬蹄状を呈する。熱媒体用管２０の外径は、凹溝８の幅及び凹溝８の深さと略同等に形成されているため、凹溝８に熱媒体用管２０を配置すると、熱媒体用管２０の下半部と凹溝８の底面７とが面接触するとともに、熱媒体用管２０の上端が、蓋板１０の下面１２と接触する。
熱媒体用管２０には、本実施形態においては、マイクロヒーターを挿通するが、他にも例えば、冷却水、冷却ガス、高温液、あるいは高温ガスなどの熱媒体を循環させて、熱媒体の熱をベース部材２及び蓋板１０に、あるいは、ベース部材２及び蓋板１０の熱を熱媒体に伝達させてもよい。

【0036】

なお、本実施形態においては、熱媒体用管２０は、断面視円形としたが、断面視角形であってもよい。また、熱媒体用管２０は、本実施形態においては、銅管を用いているが、他の材料の管を用いてもよい。また、熱媒体用管２０は、必ずしも設ける必要は無く、凹溝８に直接熱媒体を流入させてもよい。

【0037】

蓋板１０は、図４の（ａ）及び（ｂ）に示すように、ベース部材２の蓋溝６の断面と略同じ矩形断面を形成する上面１１、下面１２、側面１３ａ及び側面１３ｂを有し、平面視略馬蹄状で形成されている。蓋板１０は、本実施形態では、ベース部材２と同様の材料で形成されている。蓋板１０の厚みは、蓋溝６の深さと略同等になっている。また、蓋板１０の幅は、蓋溝６の溝幅と略同等に形成されているため、蓋板１０を蓋溝６に配置すると、蓋板１０の側面１３ａ，１３ｂは、蓋溝６の側壁６ａ，６ｂとそれぞれ面接触するか又は微細な隙間をあけて対向する。

【0038】

また、本実施形態においては、凹溝８と熱媒体用管２０の下半部を面接触させ、かつ、熱媒体用管２０の上端と蓋板１０の下面１２とを接触させたが、これに限定されるものではない。また、蓋溝６、凹溝８、蓋板１０及び熱媒体用管２０は、本実施形態では、平面視馬蹄状を呈するように形成したがこれに限定されるものではなく、伝熱板１の用途に応じて適宜設計すればよい。

【0039】

次に、伝熱板１の製造方法について説明する。本実施形態に係る伝熱板１の製造方法は、（１）溝形成工程、（２）熱媒体用管挿入工程、（３）蓋溝閉塞工程、（４）本接合工程、（５）矯正工程、（６）焼鈍工程を含むものである。

【0040】

（１）溝形成工程
溝形成工程では、図５の（ａ）に示すように、ベース部材２の表面Ｚａに、所定の幅及び深さで蓋溝６及び凹溝８を形成する。溝形成工程は、例えば、公知のエンドミル等を用いて、切削加工により行う。

【0041】

（２）熱媒体用管挿入工程
熱媒体用管挿入工程では、図５の（ｂ）に示すように、溝形成工程で形成された凹溝８に熱媒体用管２０を挿入する。

【0042】

（３）蓋溝閉塞工程
蓋溝閉塞工程では、図５の（ｂ）及び（ｃ）に示すように、蓋溝６に蓋板１０を配置して、蓋溝６を閉塞する。ここで、蓋溝６と蓋板１０との突き合わせ面において、蓋溝６の側壁６ａと蓋板１０の側面１３ａとで突き合わされた部分を突合部Ｊ１とし、蓋溝６の側壁６ｂと蓋板１０の側面１３ｂとで突き合わされた部分を突合部Ｊ２とする。

【0043】

（４）本接合工程
接合工程では、突合部Ｊ１，Ｊ２に沿って、接合用回転ツールＦを用いて摩擦攪拌を行う。接合工程は、本実施形態では、突合部Ｊ１を摩擦攪拌する第一本接合工程と、突合部Ｊ２を摩擦攪拌する第二本接合工程とを含む。

【0044】

第一本接合工程では、図６、図７の（ａ）及び（ｂ）に示すように、ベース部材２と蓋板１０との突合部Ｊ１に沿って、本接合用回転ツールＦを用いて摩擦攪拌を行う。まず、ベース部材２の表面Ｚａの任意の位置に開始位置Ｓ_Ｍ１を設定し、本接合用回転ツールＦの攪拌ピンＦ２をベース部材２に挿入する。開始位置Ｓ_Ｍ１は、本実施形態では、ベース部材２の外縁の近傍であり、かつ、突合部Ｊ１の近傍に設定する。そして、突合部Ｊ１の始点ｓ１に向かって本接合用回転ツールＦを相対移動させる。さらに、図７の（ａ）に示すように、始点ｓ１に達したら、本接合用回転ツールＦを離脱させずに、そのまま突合部Ｊ１に沿って移動させる。このとき、本接合用回転ツールＦの攪拌ピンＦ２（図１の（ａ）参照）のみがベース部材２及び蓋板１０に接触した状態で摩擦攪拌を行う。

【0045】

本接合用回転ツールＦが突合部Ｊ１の終点ｅ１に達したら、本接合用回転ツールＦをそのまま開始位置Ｓ_Ｍ１側に移動させて、任意の位置に設定した終了位置Ｅ_Ｍ１で本接合用回転ツールＦを離脱させる。なお、開始位置Ｓ_Ｍ１、始点ｓ１、終了位置Ｅ_Ｍ１及び終点ｅ１は、本実施形態の位置に限定するものではないが、ベース部材２の外縁の近傍であり、かつ、突合部Ｊ１の近傍であることが好ましい。

【0046】

次に、第二接合工程では、図７の（ｂ）及び（ｃ）に示すように、ベース部材２と蓋板１０との突合部Ｊ２に沿って摩擦攪拌を行う。まず、ベース部材２の表面Ｚａの任意の地点ｈに開始位置Ｓ_Ｍ２を設定し、本接合用回転ツールＦの攪拌ピンＦ２をベース部材２に挿入する。次に、突合部Ｊ２の始点ｓ２に向かって本接合用回転ツールＦを相対移動させる。次に、始点ｓ２に達したら、本接合用回転ツールＦを離脱させずに、そのまま突合部Ｊ２に沿って移動させる。このとき、本接合用回転ツールＦの攪拌ピンＦ２（図１の（ａ）参照）のみがベース部材２及び蓋板１０に接触した状態で摩擦攪拌を行う。

【0047】

本接合用回転ツールＦが突合部Ｊ２の終点ｅ２に達したら、本接合用回転ツールＦをそのまま地点ｆ側に移動させて、地点ｆに設定した終了位置Ｅ_Ｍ２で本接合用回転ツールＦを離脱させる。なお、開始位置Ｓ_Ｍ２、及び終了位置Ｅ_Ｍ２は、本実施形態の位置に限定するものではないが、ベース部材２の外縁の隅部であることが好ましい。これにより、終了位置Ｅ_Ｍ２に抜け穴が残存する場合は、隅部を切削加工して除去することができる。

【0048】

図７の（ｃ）に示すように、本接合工程によって、突合部Ｊ１及び突合部Ｊ２に沿って塑性化領域Ｗ１（Ｗ１ａ，Ｗ１ｂ）が形成される。これにより、熱媒体用管２０がベース部材２及び蓋板１０によって密閉される。本接合工程における攪拌ピンＦ２の挿入深さは適宜設定すればよいが、本実施形態では、攪拌ピンＦ２の先端が蓋溝６の底面６ｃに達する位置（図３の（ｂ）参照）まで挿入する。これにより、突合部Ｊ１及び突合部Ｊ２の深さ方向の全体を摩擦攪拌することができる。

【0049】

ここで、図８は、第一実施形態に係る伝熱板の製造方法において、本接合工程を行った後を示した図であって、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は地点ｃ及び地点ｆを結ぶ線の断面図である。伝熱板１には、本接合工程によって塑性化領域Ｗ１，Ｗ１が形成される。塑性化領域Ｗ１は、熱収縮によって縮むため、伝熱板１の表面Ｚａ側において、ベース部材２の各隅部側から中心側に向かって圧縮応力が作用する。これにより、伝熱板１は表面Ｚａ側が凹となるように反りが発生する可能性がある。特に、伝熱板１の表面Ｚａに示す地点ａ〜地点ｊのうち、伝熱板１の四隅に係る地点ａ，ｃ，ｆ，ｈにおいては、その反りの影響が顕著に現れる傾向がある。なお、地点ｊは、伝熱板１の中心地点を示す。

【0050】

（５）矯正工程
矯正工程では、矯正用回転ツールＧを用いてベース部材２の裏面Ｚｂから摩擦攪拌を行う。矯正工程は、前記した接合工程で発生した反り（撓み）を解消するために行う工程である。矯正工程は、本実施形態では、タブ材を配置するタブ材配置工程と、ベース部材２の裏面Ｚｂに対して摩擦攪拌を行う矯正摩擦攪拌工程と、を含む。

【0051】

タブ材配置工程では、図９の（ａ）に示すように、後記する矯正摩擦攪拌工程の開始位置及び終了位置を設定するタブ材Ｔを配置する。タブ材Ｔは、本実施形態では直方体を呈し、ベース部材２と同等の材料からなる。タブ材Ｔは、ベース部材２の側面Ｚｃの一部を覆い隠すようにして、側面Ｚｃに当接させる。また、タブ材Ｔは、タブ材Ｔの両側面とベース部材２の側面Ｚｃとを溶接によって仮接合する。タブ材Ｔの表面は、ベース部材２の裏面Ｚｂと面一に形成することが好ましい。

【0052】

矯正摩擦攪拌工程では、図９の（ａ）及び（ｂ）に示すように、矯正用回転ツールＧを用いて、ベース部材２の裏面Ｚｂに対して摩擦攪拌を行う。矯正摩擦攪拌工程のルートは、本実施形態では、中心地点ｊ’を囲み、かつ、矯正摩擦攪拌工程によって形成される塑性化領域Ｗ２が中心地点ｊ’に対して放射状となるように設定する。なお、地点ａ’，地点ｂ’・・・は、ベース部材２の表面Ｚａ側の地点ａ，地点ｂ・・・（図８参照）のそれぞれ裏面Ｚｂ側に対応する地点をいう。

【0053】

矯正摩擦攪拌工程では、図９の（ａ）に示すように、まず、タブ材Ｔの表面に開始位置Ｓ_Ｍ２を設定し、矯正用回転ツールＧの攪拌ピンＧ２をタブ材Ｔに挿入する。矯正用回転ツールＧのショルダ部Ｇ１の一部がタブ材Ｔに接触したら、ベース部材２に向かって矯正用回転ツールＧを相対移動させる。そして、ベース部材２の裏面Ｚｂにおける地点ｆ’、地点ａ’、地点ｃ’及び地点ｈ’付近で凸状となるとともに、地点ｇ‘、地点ｄ’、地点ｂ’及び地点ｅ’付近で凹状となるように矯正用回転ツールＧを相対移動させて摩擦攪拌を行う。即ち、図９の（ｂ）に示すように、ベース部材２の中心線（一点鎖線）に対して線対称となるように塑性化領域Ｗ２が形成される。本実施形態では、開始位置Ｓ_Ｍ２と終了位置Ｅ_Ｍ２とをタブ材Ｔに設け、一筆書きの要領で摩擦攪拌を行う。これにより、摩擦攪拌を効率よく行うことができる。矯正摩擦攪拌工程が終了したら、タブ材Ｔを切除する。

【0054】

なお、本実施形態では、矯正用回転ツールＧの軌跡、即ち、塑性化領域Ｗ２の形状が、中心地点ｊ’を囲み、かつ、中心地点ｊ’に対して略放射状となるように形成したが、これに限定されるものではない。矯正用回転ツールＧの軌跡のバリエーションについては、後記する。

【0055】

また、本実施形態では、矯正用回転ツールＧの軌跡の長さ（塑性化領域Ｗ２の長さ）は、本接合用回転ツールＦの軌跡の長さ（塑性化領域Ｗ１の長さ）よりも短くなるように形成している。即ち、矯正工程における矯正用回転ツールＧの加工度が、本接合工程における本接合用回転ツールＦの加工度よりも小さくなるように設定している。これにより、伝熱板１の平坦性を高めることができる。ここで、加工度とは、摩擦攪拌によって形成された塑性化領域の体積量を示す。また、本実施形態では矯正工程において、タブ材を配置したが、矯正摩擦攪拌工程における摩擦攪拌のルートによっては、タブ材を設けなくてもいい。

【0056】

（６）焼鈍工程
焼鈍工程では、伝熱板１を焼鈍することにより、伝熱板１の内部応力を除去する。本実施形態では、熱媒体用管２０に、例えば、マイクロヒーターを通電させて焼鈍を行う。これにより、伝熱板１の内部応力を除去することができ、伝熱板１の使用時の変形を防止することができる。

【0057】

以上説明した本実施形態に係る製造方法によれば、本接合用回転ツールＦのうちの攪拌ピンＦ２のみがベース部材２及び蓋板１０に接触することになるので、従来の製造方法に比べて接合するベース部材２及び蓋板１０と本接合用回転ツールＦとの摩擦を軽減することができ、摩擦攪拌装置にかかる負荷を小さくすることができる。すなわち、本実施形態によれば、摩擦攪拌装置への負荷を小さくすることができるため、突合部Ｊ１，Ｊ２の深い位置を容易に摩擦攪拌接合することができる。これにより、伝熱板１の深い位置に流路を容易に形成することができる。また、突合部Ｊ１，Ｊ２の深い位置まで摩擦攪拌できるため、伝熱板１の水密性及び気密性を高めることができるとともに接合強度を高めることができる。

【0058】

また、本接合工程による熱収縮によって、伝熱板１が撓んでしまったとしても、ベース部材２の裏面Ｚｂにも摩擦攪拌を行うことで、表面Ｚａに発生した反りを解消して伝熱板１の平坦性を高めることができる。即ち、ベース部材２の裏面Ｚｂに形成された塑性化領域Ｗ２が、熱収縮により縮むため、伝熱板１の裏面Ｚｂ側において、ベース部材２の各隅部側から中心側に向かって圧縮応力が作用する。これにより、本接合工程によって形成された反りが解消されて、伝熱板１の平坦性を高めることができる。

【0059】

ここで、本接合工程では、図１０の（ａ）に示すように、架台Ｋの表面とベース部材２の裏面Ｚｂとが面接触した状態で摩擦攪拌を行う。そのため、本接合工程の際に発生する摩擦熱は、矢印Ｑで示すようにベース部材２の裏面Ｚｂの全体から抜熱される。

【0060】

しかし、本接合工程後は、ベース部材２の裏面Ｚｂ側が凸状となるように沿ってしまうため、図１０の（ｂ）に示すように、ベース部材２を裏返した状態で架台Ｋに配置すると、ベース部材２の表面Ｚａと架台Ｋの表面とはベース部材２の四隅（四点）のみで当接する状態となる。したがって、矯正工程を行うと図１０の（ｂ）の矢印Ｑに示すように、ベース部材２の四隅でしか抜熱されないため、本接合工程に比べて抜熱効率が低く、ベース部材２及び蓋板１０の内部に熱が残りやすくなる。

【0061】

したがって、矯正工程における加工度を本接合工程における加工度と同等に設定すると、矯正工程の方がベース部材２及び蓋板１０の内部に残留する熱が大きくなり、ベース部材２の裏面Ｚｂが凹状となるように反ってしまうおそれがある。しかし、本実施形態によれば、矯正工程における加工度を、本接合工程における加工度よりも小さく設定しているため、裏面Ｚｂが凹状となるような反りを防ぐことができる。これにより、伝熱板１の平坦性を高めることができる。

【0062】

また、本実施形態における矯正工程は、矯正用回転ツールＧを一筆書きの要領で移動させるため、作業効率を高めることができる。

【0063】

以上本発明の第一実施形態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。第一実施形態では、熱媒体用管２０を挿入する形態としたが、熱媒体用管２０を省略してもよい。この場合の第一実施形態の変形例では、（１）溝形成工程、（２）蓋溝閉塞工程、（３）本接合工程、（４）矯正工程、（５）焼鈍工程を含むものである。各工程については、第一実施形態と同等である。

【0064】

また、第一実施形態及び第一実施形態の変形例では、本接合工程を行う前に、仮接合工程を行ってもよい。仮接合工程では、小型の回転ツールを用いて突合部Ｊ１，Ｊ２に対して予備的に摩擦攪拌接合を行う。これにより、本接合工程の際のベース部材２と蓋板１０との目開きを防ぐことができる。

【0065】

また、第一実施形態及び第一実施形態の変形例では、本接合工程及び矯正工程の後に、ベース部材２及び蓋板１０に発生したバリを切除するバリ切除工程を行ってもよい。これにより、伝熱板１をきれいに成形することができる。

【0066】

また、第一実施形態及び第一実施形態の変形例では、矯正用回転ツールＧを用いて矯正工程を行ったが、これに限定されるものではない。矯正工程は、例えば、本接合用回転ツールＦを用いるとともに、挿入深さを小さくしたり、摩擦攪拌のルートを短く設定したりするなどしてもよい。このような形態であっても、伝熱板１の平坦性を高めることができる。

【0067】

また、本接合工程において、摩擦攪拌接合を行う際に、塑性流動化された金属が、凹溝８、蓋板１０及び熱媒体用管２０によって囲まれた空間に流入するように、蓋溝６、凹溝８及び蓋板１０の幅を設定してもよい。これにより、熱媒体用管２０の周囲の空隙が金属で充填されるため、より伝熱性を高めることができる。

【0068】

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について説明する。図１１に示すように、第二実施形態に係る伝熱板の製造方法は、ベース部材３１と蓋板３２とを重ね合わせる点で、第一実施形態と主に相違する。

【0069】

第二施形態に係る伝熱板の製造方法では、準備工程と、凹溝閉塞工程と、仮接合工程と、本接合工程と、矯正工程とを行う。

【0070】

図１２に示すように、準備工程は、ベース部材３１及び蓋板３２を用意する工程である。ベース部材３１及び蓋板３２は、板状を呈する金属部材である。準備工程では、ベース部材３１の表面３１ａに凹溝４０を形成する。凹溝４０の断面形状及び平面形状は特に制限されないが、本実施形態では断面視及び平面視がいずれもＵ字状を呈するように形成する。

【0071】

図１３の（ａ）に示すように、凹溝閉塞工程（閉塞工程）は、ベース部材３１の表面３１ａに蓋板３２を載置して凹溝４０の上方を覆う工程である。凹溝閉塞工程では、ベース部材３１の表面３１ａと蓋板３２の裏面３２ｂとが重ね合わされて重合部Ｊ３が形成される。

【0072】

仮接合工程は、重合部Ｊ３に対して予備的に接合を行う工程である。仮接合工程は、本実施形態では、ベース部材３１及び蓋板３２の側面から仮接合用回転ツールＨを挿入し、重合部Ｊ３に対して摩擦攪拌接合を行う。仮接合工程によって、ベース部材３１及び蓋板３２の側面には、塑性化領域Ｗ０が形成される。

【0073】

図１３の（ｂ）に示すように、本接合工程は、本接合用回転ツールＦを用いて重合部Ｊ３に対して摩擦攪拌接合を行う工程である。本実施形態では、蓋板３２の表面３２ａから垂直に挿入し、本接合用回転ツールＦの攪拌ピンＦ２の先端をベース部材３１に入り込ませる。そして、凹溝４０の両側において、凹溝４０に沿って本接合用回転ツールＦを相対移動させる。このとき、攪拌ピンＦ２のみがベース部材３１及び蓋板３２に接触するように摩擦接合を行う。

【0074】

次に、矯正工程では、ベース部材３１及び蓋板３２を裏返し、ベース部材３１の裏面３１ｂ側から矯正用回転ツールＧを用いて摩擦攪拌を行う。矯正工程は、第一実施形態と同等であるため、詳細な説明は省略する。

【0075】

以上説明した第二実施形態によっても、本接合用回転ツールＦのうち攪拌ピンＦ２のみがベース部材３１及び蓋板３２に接触することになるので、従来の製造方法に比べて本接合用回転ツールＦとの摩擦を軽減することができ、摩擦攪拌装置にかかる負荷を小さくすることができる。すなわち、本実施形態によれば、摩擦攪拌装置への負荷を小さくすることができるため、深い位置にある重合部Ｊ３を容易に摩擦攪拌接合することができる。これにより、伝熱板１Ａの深い位置にも容易に流路を形成することができる。

【0076】

また、ベース部材３１の裏面３１ｂに摩擦攪拌を行ってベース部材３１の裏面３１ｂ側にも熱収縮を発生させることで、伝熱板１Ａの平坦性を高めることができる。

【0077】

また、本接合工程を行う前に仮接合工程を行うことにより、本接合工程の際のベース部材３１と蓋板３２の目開きを防ぐことができる。

【0078】

以上本発明の第二実施形態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、本実施形態では、本接合工程において攪拌ピンＦ２の先端がベース部材３１に達するように設定したが、攪拌ピンＦ２が蓋板１０のみに接触し、少なくとも塑性化領域Ｗ１がベース部材３１に達するように攪拌ピンＦ２の挿入深さを設定してもよい。

【0079】

また、第二実施形態の本接合工程では、蓋板３２の表面３２ａから攪拌ピンＦ２を挿入して摩擦攪拌接合を行ったが、これに限定されるものではない。本接合工程では、ベース部材３１の裏面３１ｂから攪拌ピンＦ２を挿入して重合部Ｊ３に対して摩擦攪拌接合を行ってもよい。この場合は、ベース部材３１の裏面３１ｂから攪拌ピンＦ２を挿入して摩擦攪拌接合を行う本接合工程を行い、蓋板３２の表面３２ａから矯正工程を行う。このようにしても、第二実施形態と略同等の効果を奏することができる。また、この場合であっても、本接合工程において、攪拌ピンＦ２のみをベース部材３１及び蓋板３２の両方又はベース部材３１のみに接触させた状態で摩擦攪拌を行ってもよい。

【0080】

［第二実施形態の変形例］
次に、第二実施形態の変形例について説明する。第二実施形態の変形例に係る伝熱板の製造方法は、ベース部材３１に大きな窪みを備えた凹部４１が形成されている点で第二実施形態と相違する。

【0081】

第二実施形態に係る変形例では、準備工程と、凹部閉塞工程と、仮接合工程と、本接合工程と、矯正工程とを行う。

【0082】

図１４の（ａ）に示すように、準備工程は、ベース部材３１を用意する工程である。ベース部材３１の表面３１ａに凹部４１を形成する。凹部４１は、凹溝４０よりも十分に広い窪みとなっている。

【0083】

凹部閉塞工程（閉塞工程）は、ベース部材３１の表面３１ａに蓋板３２を載置して凹部４１の上方を覆う工程である。凹部閉塞工程では、ベース部材３１の表面３１ａと蓋板３２の裏面３２ｂとが重ね合わされて重合部Ｊ３が形成される。図１４の（ｂ）に示すように、仮接合工程、本接合工程及び矯正工程は、第三実施形態と同等であるため、詳細な説明は省略する。これにより、伝熱板１Ｂが形成される。

【0084】

第二実施形態に係る変形例では、第二実施形態と略同等の効果を奏することができる。また、第二実施形態の変形例によれば、凹溝４０よりも大きな凹部４１を備えるとともに板厚の大きい蓋板３２を載置する場合であっても、伝熱板１Ｂを容易に形成することができる。

【0085】

なお、本実施形態では、攪拌ピンＦ２の先端が、ベース部材３１達する位置まで押し込むように設定したが、ベース部材３１に達しないように設定する、つまり、攪拌ピンＦ２と蓋板３２のみとが接触する位置まで押し込み、重合部Ｊ３を摩擦攪拌するように設定してもよい。このような場合は、攪拌ピンＦ２と蓋板３２との接触によって生じた摩擦熱で、ベース部材３１及び蓋板３２が塑性流動化されることにより、重合部Ｊ３が接合される。

【0086】

また、本実施形態では、蓋板３２の表面３２ａから本接合用回転ツールＦを挿入したが、ベース部材３１の裏面３１ｂから本接合用回転ツールＦを挿入して、重合部Ｊ３を摩擦攪拌するようにしてもよい。この場合であっても、攪拌ピンＦ２は、ベース部材３１及び蓋板３２の両方と接触する位置まで押し込んでもよいし、ベース部材３１のみと接触する位置まで押し込んで、摩擦攪拌するように設定してもよい。

【0087】

また、第二実施形態及び第二実施形態の変形例における仮接合工程、本接合工程及び矯正工程の後に、各工程で発生したバリを除去するバリ切除工程を行ってもよい。

【0088】

〔第三実施形態〕
次に、本発明の第三実施形態に係る摩擦攪拌接合方法について説明する。第三実施形態では、凹溝や凹部等の流路を備えていない金属部材同士を接合する点で他の実施形態と相違する。

【0089】

第三実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、準備工程と、重ね合わせ工程（重合部形成工程）と、仮接合工程と、本接合工程と、矯正工程とを行う。

【0090】

図１５の（ａ）に示すように、準備工程は、金属部材５１，５２を用意する工程である。金属部材５１，５２は、板状の金属部材である。金属部材５１，５２の種類は、摩擦攪拌可能な金属から適宜選択すればよい。

【0091】

重ね合わせ工程（重合部形成工程）は、金属部材５１，５２を重ね合わせる工程である。重ね合わせ工程では、金属部材５１の表面５１ａに、金属部材５２の裏面５２ｂを重ね合わせて、重合部Ｊ４を形成する。

【0092】

仮接合工程は、重合部Ｊ４に対して予備的に接合を行う工程である。仮接合工程は、本実施形態では、金属部材５１，５２の側面から仮接合用回転ツールＨを挿入し、重合部Ｊ４に対して摩擦攪拌接合を行う。仮接合工程後、金属部材５１，５２の側面には塑性化領域Ｗ０が形成される。

【0093】

本接合工程は、本接合用回転ツールＦを用いて重合部Ｊ４に対して摩擦攪拌接合を行う工程である。本実施形態では、金属部材５２の表面５２ａから垂直に本接合用回転ツールＦを挿入し、攪拌ピンＦ２の先端が金属部材５１に入り込むように設定する。また、本接合工程では、攪拌ピンＦ２のみが金属部材５１，５２に接触するように設定するとともに、連結部Ｆ１を金属部材５２に接触させない状態で摩擦攪拌を行う。

【0094】

矯正工程では、金属部材５１，５２を裏返し、金属部材５１の裏面５１ｂに、例えば、矯正用回転ツールＧを挿入して摩擦攪拌を行う。矯正工程は、第一実施形態と同等である。これにより、複合板１Ｃが形成される。

【0095】

第三実施形態に係る摩擦攪拌接合方法によれば、内部に流路を設けない複合板１Ｃが容易に形成される。特に、金属部材５２の板厚が大きく、重合部Ｊ４が深い位置に位置している場合であっても、攪拌ピンＦ２のみが金属部材５１，５２に接触するように設定しているため、従来の製造方法に比べて金属部材５１，５２と本接合用回転ツールＦとの摩擦を軽減することができ、摩擦攪拌装置にかかる負荷を小さくすることができる。これにより、重合部Ｊ４が深い位置にある場合であっても、容易に摩擦攪拌接合することができる。

【0096】

また、矯正工程を行うことで複合板１Ｃの平坦性を高めることができる。また、仮接合工程を行うことで、本接合工程を行う際に、金属部材５１，５２間の目開きを防ぐことができる。

【0097】

また、図１５の（ｂ）に示すように、本接合工程を行う際に、攪拌ピンＦ２の先端が金属部材５１に達しないようにする、つまり、攪拌ピンＦ２が金属部材５２のみと接触するように設定して摩擦攪拌を行ってもよい。このような場合は、塑性化領域Ｗ１と重合部Ｊ４とを接触させることで、金属部材５１，５２同士を接合することができる。つまり、攪拌ピンＦ２と金属部材５２との接触によって生じた摩擦熱で、金属部材５１，５２が塑性流動化されることにより、重合部Ｊ４を接合することができる。

【0098】

また、仮接合工程、本接合工程及び矯正工程を行った後に、各工程で発生したバリを切除するバリ切除工程を行ってもよい。

【0099】

［矯正工程の変形例］
矯正工程に係る摩擦攪拌のルートは、第一実施形態で説明した形態に限定されるものではなく、以下の形態でもよい。図１６は、伝熱板の裏面側の平面図であって、（ａ）は第一変形例を示し、（ｂ）は第二変形例を示し、（ｃ）は第三変形例を示し、（ｄ）は第四変形例を示し、（ｅ）は第五変形例を示し、（ｆ）は第六変形例を示す。

【0100】

図１６の（ａ）及び（ｂ）に示す第一変形例及び第二変形例の矯正用回転ツールの軌跡（塑性化領域Ｗ２）は、いずれもベース部材２の中心地点ｊ’を囲むように形成されていることを特徴とする。また、第一変形例は、ベース部材２の外形形状に対して相似になるように形成されている。また、図１６の（ｂ）に示す第二変形例のように、格子状に形成してもよい。

【0101】

図１６の（ｃ）及び（ｄ）に示す第三変形例及び第四変形例の矯正用回転ツールの軌跡（塑性化領域Ｗ２）は、いずれもベース部材２の中心地点ｊ’を通過して放射状となるように形成されていることを特徴とする。図１６の（ｃ）に示す第三変形例は、中心地点ｊを始点・終点とするループを複数含み、中心地点ｊ’に対して点対称となるように形成されている。また、第三変形例は、一筆書きの要領で形成することができるため、作業効率を高めることができる。図１６の（ｄ）に示す第四変形例は、中心地点ｊ’を通過するとともに、ベース部材２の対角線に対して平行となるように形成されている。

【0102】

図１６の（ｅ）及び（ｆ）に示す第五変形例及び第六変形例の矯正用回転ツールの軌跡（塑性化領域Ｗ２）は、中心地点ｊ’を通る直線で区分けした領域に、同形状の４つの軌跡がそれぞれ独立して形成されるとともに、中心地点ｊ’を挟んで斜めに対向する軌跡が点対称となるように形成されている。４つの軌跡の形状は、同形状であれば、どのような形状であっても構わない。当該矯正工程の変形例では、第一実施形態を例示して説明したが、当該矯正工程の変形例は、第二、第三実施形態にも適用可能である。

【符号の説明】

【0103】

１ 伝熱板
２ ベース部材
６ 蓋溝
８ 凹溝
１０ 蓋板
２０ 熱媒体用管
３１ ベース部材
３２ 蓋板
５１ 金属部材
５２ 金属部材
Ｆ 本接合用回転ツール
Ｆ２ 攪拌ピン
Ｇ 矯正用回転ツール
Ｊ１ 突合部
Ｊ２ 突合部
Ｊ３ 重合部
Ｊ４ 重合部
Ｗ１ 塑性化領域
Ｗ２ 塑性化領域

【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】