特許 6973212 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】6973212

(24)【登録日】2021年11月8日

(45)【発行日】2021年11月24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 20060101AFI20211111BHJP

   F28D 15/02 20060101ALI20211111BHJP

【ＦＩ】

   B23K20/12 330

   B23K20/12 360

   B23K20/12 310

   B23K20/12 344

   F28D15/02 106Z

【請求項の数】8

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2018-49131(P2018-49131)

(22)【出願日】2018年3月16日

(65)【公開番号】特開2019-155455(P2019-155455A)

(43)【公開日】2019年9月19日

【審査請求日】2020年9月2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

(72)【発明者】

【氏名】瀬尾 伸城

(72)【発明者】

【氏名】堀 久司

【審査官】 山下 浩平

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−１３１３２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２１９１２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０８７６５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２１９１２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０３１５３６７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１８−００６６４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平８−１９５４５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００７／１１９３４３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ２０／００ − ２０／２６

Ｈ０１Ｌ ２３／３４ − ２３／４６

Ｈ０５Ｋ ７／２０

Ｆ２８Ｄ １５／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

底部、前記底部の周縁から立ち上がる周壁部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を摩擦攪拌で接合する液冷ジャケットの製造であって、
摩擦攪拌で用いる回転ツールの攪拌ピンの外周面は先細りとなるように傾斜しており、
前記周壁部の内周縁に、段差底面と、当該段差底面から前記開口部に向かって立ち上がる段差側面と、を有する周壁段差部を形成し、前記封止体の裏面側に複数のピンフィンを成形するとともに、複数のピンフィンからなるピンフィン群の先端面を前記封止体の中央側が凹形状となるように成形する準備工程と、
前記ジャケット本体に前記封止体を載置することにより、前記周壁段差部の段差側面と前記封止体の外周側面とを突き合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記周壁段差部の段差底面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第二突合せ部を形成する載置工程と、
回転する前記攪拌ピンのみを前記封止体に挿入し、前記攪拌ピンの外周面を前記周壁段差部の段差側面に接触させた状態で、前記第一突合せ部に沿って前記回転ツールを移動させ、前記開口部周りに一周させて摩擦攪拌を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。

【請求項2】

前記ジャケット本体を第一アルミニウム合金で形成し、前記封止体を第二アルミニウム合金で形成し、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金よりも硬度が高い材種である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】

前記準備工程において、封止体の表面側を凸形状となるように成形することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液冷ジャケットの製造方法。

【請求項4】

前記本接合工程において、前記攪拌ピンを前記周壁段差部の段差底面に接触させた状態で、前記第一突合せ部に沿って前記回転ツールを移動させて摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項３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5】

底部、前記底部の周縁から立ち上がる周壁部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を摩擦攪拌で接合する液冷ジャケットの製造方法であって、
摩擦攪拌で用いる回転ツールの攪拌ピンの外周面は先細りとなるように傾斜しており、
前記封止体の裏面に複数のピンフィンを成形するとともに、複数のピンフィンからなるピンフィン群の先端面を前記封止体の中央側が凹形状となるように成形する準備工程と、
前記ジャケット本体に前記封止体を載置することにより、前記周壁部の端面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第三突合せ部を形成する載置工程と、
回転する前記攪拌ピンのみを前記封止体に挿入し、前記攪拌ピンを前記周壁部の端面に接触させた状態で、前記第三突合せ部に沿って前記回転ツールを移動させ前記開口部の周りに一周させて摩擦攪拌を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。

【請求項6】

前記ジャケット本体を第一アルミニウム合金で形成し、前記封止体を第二アルミニウム合金で形成し、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金よりも硬度が高い材種であ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】

前記準備工程において、前記封止体の表面側を凸形状となるように成形す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】

前記攪拌ピンの先端側には平坦面が形成されるとともに、前記平坦面に突出する突起部を備え、
前記本接合工程において、前記攪拌ピンの前記平坦面を前記封止体のみに接触させつつ、前記攪拌ピンの前記突起部を前記周壁部の端面に接触させた状態で、前記第三突合せ部に沿って前記回転ツールを移動させて摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求項５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。

【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】

ジャケット本体と、複数のピンフィンを備えた封止体とで構成された液冷ジャケットが知られている（特許文献１）。液冷ジャケットは、内部に流体を流通させて設置された発熱体を冷却する機器である。封止体は、板状を呈する本体部と、本体部から垂下する複数のピンフィンとで構成されている。ジャケット本体と封止体とは、例えば、回転ツールを用いた摩擦攪拌接合によって接合することができる。当該接合工程では、ジャケット本体と封止体の外周面とが突き合わされて形成された突合せ部に沿って、回転ツールを一周させて、摩擦攪拌接合を行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７−９８４３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

液冷ジャケットの熱交換効率を考慮すると、複数のピンフィンの先端からジャケット本体の底部までの距離は一定になっていることが好ましい。しかし、ジャケット本体と封止体とを摩擦攪拌で接合すると、回転ツールと封止体との摩擦熱によって封止体が熱収縮によって変形するため、ピンフィンの先端の高さ位置が一定にならないという問題がある。より詳しくは、熱収縮によって封止体の中央側がジャケット本体に近接する方向に変形するため、封止体の中央側のピンフィンは外縁側のピンフィンに比べてジャケット本体までの距離が近くなってしまう。

【0005】

このような観点から、本発明は、複数のピンフィンの先端からジャケット本体までの距離を一定にすることができる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】

【0006】

このような課題を解決するために本発明は、底部、前記底部の周縁から立ち上がる周壁部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を摩擦攪拌で接合する液冷ジャケットの製造であって、摩擦攪拌で用いる回転ツールの攪拌ピンの外周面は先細りとなるように傾斜しており、前記周壁部の内周縁に、段差底面と、当該段差底面から前記開口部に向かって立ち上がる段差側面と、を有する周壁段差部を形成し、前記封止体の裏面側に複数のピンフィンを成形するとともに、複数のピンフィンからなるピンフィン群の先端面を前記封止体の中央側が凹形状となるように成形する準備工程と、前記ジャケット本体に前記封止体を載置することにより、前記周壁段差部の段差側面と前記封止体の外周側面とを突き合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記周壁段差部の段差底面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第二突合せ部を形成する載置工程と、回転する前記攪拌ピンのみを前記封止体に挿入し、前記攪拌ピンの外周面を前記周壁段差部の段差側面に接触させた状態で、前記第一突合せ部に沿って前記回転ツールを移動させ、前記開口部周りに一周させて摩擦攪拌を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする。

【0007】

また、本発明は、底部、前記底部の周縁から立ち上がる周壁部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を摩擦攪拌で接合する液冷ジャケットの製造方法であって、摩擦攪拌で用いる回転ツールの攪拌ピンの外周面は先細りとなるように傾斜しており、前記封止体の裏面に複数のピンフィンを成形するとともに、複数のピンフィンからなるピンフィン群の先端面を前記封止体の中央側が凹形状となるように成形する準備工程と、前記ジャケット本体に前記封止体を載置することにより、前記周壁部の端面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第三突合せ部を形成する載置工程と、回転する前記攪拌ピンのみを前記封止体に挿入し、前記攪拌ピンを前記周壁部の端面に接触させた状態で、前記第三突合せ部に沿って前記回転ツールを移動させ前記開口部の周りに一周させて摩擦攪拌を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする。

【0008】

かかる製造方法によれば、摩擦攪拌を行う前に、ピンフィン群の先端面を中央側が凹形状となるように成形しておくことにより、本接合工程後の熱収縮によって封止体が変形し、ピンフィンの先端からジャケット本体までの距離を一定にすることができる。

【0009】

また、前記ジャケット本体を第一アルミニウム合金で形成し、前記封止体を第二アルミニウム合金で形成し、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金よりも硬度が高い材種であることが好ましい。

【0010】

かかる製造方法によれば、ジャケット本体２の硬度を高めることで強度の高い液冷ジャケットを形成することができる。

【0011】

また、前記準備工程において、封止体の表面側を凸形状となるように成形することが好ましい。

【0012】

かかる製造方法によれば、本接合工程後の封止体の熱収縮によって封止体の表面を平坦にすることができる。

【0013】

また、前記本接合工程において、前記攪拌ピンを前記周壁段差部の段差底面に接触させた状態で、前記第一突合せ部に沿って前記回転ツールを移動させて摩擦攪拌を行うことが好ましい。

【0014】

かかる製造方法によれば、第二突合せ部の接合強度を高めることができる。

【0015】

また、前記攪拌ピンの先端側には平坦面が形成されるとともに、前記平坦面に突出する突起部を備え、前記本接合工程において、前記攪拌ピンの前記平坦面を前記封止体のみに接触させつつ、前記攪拌ピンの前記突起部を前記周壁部の端面に接触させた状態で、前記第三突合せ部に沿って前記回転ツールを移動させて摩擦攪拌を行うことが好ましい。

【0016】

かかる製造方法によれば、突起部で巻き上げられた塑性流動材を平坦面で押さえることができるため、第三突合せ部の酸化被膜を確実に分断することができる。これにより、第三突合せ部の接合強度を高めることができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明に係る液冷ジャケットの製造方法によれば、複数のピンフィンの先端からジャケット本体までの距離を一定にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】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2】第一実施形態に係る液冷ジャケットを示す断面図である。

【図3】第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の切削工程を示す斜視図である。

【図4】第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の板状フィン形成工程を示す斜視図である。

【図5】第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の板状フィン形成工程後を示す斜視図である。

【図6】第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法のピンフィン形成工程を示す斜視図である。

【図7】第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法のピンフィン形成工程後を示す斜視図である。

【図8】第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の凹部形成工程を示す斜視図である。

【図9】第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の凹部形成工程を示す側面図である。

【図10】第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の本接合工程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本接合工程後を示す断面図である。

【図12】第二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13】第二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後を示す断面図である。

【図14】第三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15】第三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断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

［第一実施形態］
本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。第一実施形態に係る液冷ジャケット１は、図１に示すように、ジャケット本体２と封止体３とで構成されている。液冷ジャケット１は、内部に流体を流通させて、配置される発熱体を冷却する機器である。以下の説明における「表面」とは、「裏面」の反対側の面を意味する。

【0020】

ジャケット本体２は、底部１０及び周壁部１１で主に構成されている。ジャケット本体２は、摩擦攪拌可能な金属であれば特に制限されないが、本実施形態では第一アルミニウム合金を主に含んで形成されている。第一アルミニウム合金は、例えば、ＪＩＳＨ５３０２ ＡＤＣ１２（Ａｌ-Ｓｉ-Ｃｕ系）等のアルミニウム合金鋳造材を用いている。

【0021】

底部１０は、矩形を呈する板状部材である。周壁部１１は、底部１０の周縁部から矩形枠状に立ち上がる壁部である。底部１０及び周壁部１１で凹部１３が形成されている。周壁部１１の内周縁には周壁段差部１２が形成されている。周壁段差部１２は、段差底面１２ａと、段差底面１２ａから垂直に立ち上がる段差側面１２ｂとで構成されている。なお、段差側面１２ｂは、段差底面１２ａから開口部に向かって外側に広がるように傾斜してもよい。

【0022】

なお、本実施形態のジャケット本体２は、周壁部１１の一部に枠状のシール部５が形成されている。ジャケット本体２は、ダイキャストで一体形成してもよいし、本実施形態のように枠状部と板状部をシール部５で接合して一体化してもよい。

【0023】

封止体３は、ジャケット本体２の開口部を封止する部材である。封止体３は、矩形板状を呈する本体部２１と、複数のピンフィン２２で構成されている。封止体３は、摩擦攪拌可能な金属であれば特に制限されないが、本実施形態では第二アルミニウム合金を主に含んで形成されている。第二アルミニウム合金は、第一アルミニウム合金よりも硬度の低い材料である。第二アルミニウム合金は、例えば、ＪＩＳ Ａ１０５０，Ａ１１００，Ａ６０６３等のアルミニウム合金展伸材で形成されている。本体部２１とピンフィン２２とは別体でもよいが、本実施形態では一体形成されている。

【0024】

本体部２１は、平面視矩形を呈し、周壁段差部１２に概ね隙間なく配置される形状になっている。複数のピンフィン２２は、本体部２１の裏面２１ｂから垂下している。ピンフィン２２は、一定の隙間をあけて配置されている。ピンフィン２２は、本実施形態では四角柱を呈するが、円柱等他の形状であってもよい。

【0025】

図２に示すように、ジャケット本体２と封止体３とは摩擦攪拌によって接合されている。各ピンフィン２２の先端面２２ａと、底部１０の表面１０ａとの距離は、一定になっている。また、封止体３の本体部２１の表面２１ａ及び周壁端面１１ａは概ね平坦になっている。

【0026】

次に、本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。本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法では、準備工程と、載置工程と、本接合工程とを行う。

【0027】

準備工程は、ジャケット本体２及び封止体３を準備する工程である。ジャケット本体２及び封止体３は、製造方法については特に制限されないが、ジャケット本体２は、例えば、ダイキャストで成形する。一方、封止体３は、本実施形態では、素形材から一体成形するため、切削工程と、板状フィン形成工程と、ピンフィン形成工程と、凹部形成工程と、本体部形成工程と、を行う。

【0028】

切削工程は、図３に示すように、第二アルミニウム合金で形成された直方体の素形材を切削し、本体部２１及びブロック部３１を形成する工程である。切削工程では、素形材の周囲を切削して、本体部２１よりも一回り小さい直方体のブロック部３１を形成する。

【0029】

板状フィン形成工程は、図４に示すように、マルチカッターＭを用いてブロック部３１を切削して、複数の板状フィン３２（図５参照）を形成する工程である。マルチカッターＭは、部材を切削する回転工具である。マルチカッターＭは、軸部Ｍ１と、軸部Ｍ１に間をあけて並設された複数の円盤カッターＭ２とで構成されている。円盤カッターＭ２の外周縁には切削刃（図示省略）が形成されている。円盤カッターＭ２の板厚及び間隔を調節することにより、板状フィン３２の間隔及び板厚を適宜設定することができる。

【0030】

板状フィン形成工程では、ブロック部３１の一方の辺部３１ａとマルチカッターＭの軸部Ｍ１とが平行となるように配置して、回転させたマルチカッターＭの円盤カッターＭ２をブロック部３１に挿入する。円盤カッターＭ２が所定の深さに達したら、辺部３１ａと対向する他方の辺部３１ｂまでマルチカッターＭを平行移動させる。軸部Ｍ１が辺部３１ｂに達したらマルチカッターＭをブロック部３１から離間する方向に相対移動させる。

【0031】

マルチカッターＭの挿入深さは、適宜設定すればよいが、本実施形態では、円盤カッターＭ２が本体部２１に達しないように、つまり、ブロック部３１に未切削領域が形成されるように調節してもよい。以上の工程によって、図５に示すように、本体部２１の裏面２１ｂに一定の間隔をあけて並設された複数の板状フィン３２が形成される。

【0032】

ピンフィン形成工程は、図６に示すように、マルチカッターＭを用いて板状フィン３２を切削して、複数のピンフィン２２（図７参照）を形成する工程である。ピンフィン形成工程では、板状フィン３２の一方の辺部３２ａとマルチカッターＭの軸部Ｍ１とが平行となるように配置して、板状フィン形成工程と同じ要領で他方の辺部３２ｂまでマルチカッターＭを移動させる。以上の工程によって、図７に示すように、本体部２１の裏面２１ｂに一定の間隔をあけて一体形成された複数のピンフィン２２が形成される。

【0033】

凹部形成工程は、図８及び図９に示すように、複数のピンフィン２２が集まったピンフィン群の中央部が凹形状となるように形成する工程である。凹部形成工程では、例えば、フライス加工によって、ピンフィン群の中央部が凹形状となるようにピンフィン２２の先端を切削して凹部を形成する。つまり、ピンフィン群の中央部分が最も低くなり、外側にむかうにつれて徐々に高くなるように形成する。凹部の深さは、後記する接合工程を行った後の熱収縮によって、ピンフィン２２の先端２２ａから底部１０の表面１０ａまでの距離が一定になるように適宜設定する。

【0034】

本体部形成工程は、本体部２１の表面２１ａが、ピンフィン２２から離間するにつれて中央部が凸形状となるように形成する。本実施形態では、本体部２１の表面２１ａの周囲を、例えば、フライス加工によって切削し、周囲よりも中央部が凸形状となるようにする。凸形状の高さは、後記する接合工程を行った後の熱収縮によって、本体部２１の表面２１ａが平坦になるように適宜設定する。以上の工程によって、本実施形態で用いる封止体３が形成される。なお、ピンフィン２２のピンフィン群の凹形状の曲率と、本体部２１の表面２１ａの凸形状の曲率は同一でもよいし、異なっていてもよい。

【0035】

載置工程は、図１０に示すように、ジャケット本体２に封止体３を載置する工程である。載置工程によって、本体部２１の外周側面２１ｃと段差側面１２ｂとが突き合わされて第一突合せ部Ｊ１が形成される。第一突合せ部Ｊ１は、封止体３の周囲に沿って平面視矩形状に形成される。また、段差底面１２ａと、本体部２１の裏面２１ｂとが突き合わされて第二突合せ部Ｊ２が形成される。図１０に示すように、ジャケット本体２に封止体３を載置した状態では、ピンフィン２２の先端２２ａと底部１０の表面１０ａの距離は一定ではなく、ピンフィン群の中央部の当該距離は、周囲の当該距離よりも長くなっている。また、本体部２１の表面２１ａは、ジャケット本体２から離間する方向に凸状になっている。

【0036】

本接合工程は、図１０及び図１１に示すように、ジャケット本体２と封止体３とを本接合用回転ツール（回転ツール）Ｆで接合する工程である。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、例えば工具鋼で形成されている。連結部Ｆ１は、摩擦攪拌装置（図示省略）の回転軸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（図示省略）が形成されている。

【0037】

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の先端は平坦面になっている。

【0038】

攪拌ピンＦ２の外周面には螺旋溝が刻設されている。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。言い換えると、螺旋溝は、螺旋溝を基端から先端に向けてなぞると上から見て左回りに形成されている。

【0039】

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。言い換えると、この場合の螺旋溝は、螺旋溝を基端から先端に向けてなぞると上から見て右回りに形成されている。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Ｆ２の先端側に導かれる。これにより、被接合金属部材（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。

【0040】

本接合工程では、本接合用回転ツールＦの攪拌ピンＦ２を第一突合せ部Ｊ１に沿って移動させる。本接合用回転ツールＦの攪拌ピンＦ２のみをジャケット本体２及び封止体３に接触させた状態で摩擦攪拌を行う。言い換えると、攪拌ピンＦ２の基端側は露出した状態で摩擦攪拌接合を行う。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が段差底面１２ａに達するように設定している。封止体３の周りで本接合用回転ツールＦを一周させたら、塑性化領域Ｗの始端と終端とを重複させる。

【0041】

＜作用効果について＞
ここで、一般的に、摩擦攪拌接合を行うと、熱収縮によって封止体３の中央部がジャケット本体２に近接する方向に変形する。特に、本実施形態のように、封止体３が、ジャケット本体２よりも硬度の低い材料で形成されている場合はその変形率が大きくなる。本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法によれば、図１１に示すように、本接合工程後は、熱収縮によって封止体３の本体部２１の中央部がジャケット本体２側に近接するように変形する。これにより、ピンフィン２２の先端２２ａから底部１０の表面１０ａまでの距離が概ね一定にすることができる。つまり、封止体３のピンフィン群の中央部を予め凹形状となるように形成することにより、熱収縮を利用してピンフィン２２の先端２２ａから底部１０の表面１０ａまでの距離を概ね一定にすることができる。

【0042】

また、本接合工程では、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挿入する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。

【0043】

また、本接合工程の前に、封止体３の本体部２１の表面２１ａを凸形状とすることにより、熱収縮を利用して、表面２１ａを平坦にすることができる。また、本接合工程において、攪拌ピンＦ２の先端を段差底面１２ａに接触させた状態で摩擦攪拌を行うことにより、第二突合せ部Ｊ２の接合強度を高めることができる。

【0044】

また、ジャケット本体２を硬度の高い材料にすることにより、液冷ジャケット１の強度を高めることができる。また、封止体３の硬度を低い材料にすることにより、成形性を高めることができる。また、本実施形態では、本体部２１と複数のピンフィン２２とを一体形成するため、熱交換効率を高めることができる。

【0045】

なお、本接合工程を行う前に、溶接又は摩擦攪拌によって第一突合せ部Ｊ１に仮接合を行う仮接合工程を行ってもよい。仮接合工程によれば、本接合工程の際の第一突合せ部Ｊ１の目開きを防ぐことができる。また、本実施形態では、予め本体部２１の表面２１ａを凸形状としたが、表面２１ａが平坦の状態で本接合工程を行ってもよい。

【0046】

［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。本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法では、封止体３の製造方法が第一実施形態と異なる。本実施形態では、第一実施形態と異なる点を中心に説明する。

【0047】

本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法では、準備工程と、載置工程と、本接合工程を行う。準備工程では、図１２に示すように、封止体３Ａを用意する。封止体３Ａは、板状の本体部２１と、本体部２１の裏面２１ｂから垂下する複数のピンフィン２２とで構成されている。封止体３Ａは、本実施形態ではダイキャストによって一体成形されている。封止体３の板状の本体部２１は、中央部がジャケット本体２から離間する方向に凸形状となるように湾曲している。表面２１ａから裏面２１ｂまでの距離は概ね一定になっている。また、複数のピンフィン２２からなるピンフィン群は、中央部が凹形状となるように（本体部２１に向かって凹むように）形成されている。

【0048】

図１２に示すように、載置工程では、段差側面１２ｂと、本体部２１の外周側面２１ｃとが突き合わされて第一突合せ部Ｊ１が形成されている。本実施形態では、封止体３Ａが湾曲形成されているため、第一突合せ部Ｊ１の段差側面１２ｂと本体部２１の外周側面２１ｃとは断面三角形状の隙間をあけて離間している。本接合工程は、第一実施形態と同じ要領で行う。

【0049】

図１３に示すように、第二実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法によっても、第一実施形態と同様に、熱収縮によって封止体３が変形することにより、各ピンフィン２２の先端２２ａと底部１０の表面１０ａとの距離を一定にすることができる。

【0050】

また、予め封止体３の本体部２１の表面２１ａを、ジャケット本体２から離間する方向に凸形状としているため、熱収縮によって表面２１ａを平坦にすることができる。また、封止体３はダイキャストによって容易に成形することができる。

【0051】

［第三実施形態］
次に、本発明の第三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。本実施形態では、図１４に示すように、ジャケット本体２と封止体３とを重ね合わせる点、本接合用回転ツールＦＡを用いる点で第一実施形態と相違する。本実施形態では、第一実施形態と相違する点を中心に説明する。

【0052】

ジャケット本体２は、矩形状の底部１０と、底部１０の周縁から立ち上がる矩形枠状の周壁部１１とで構成されている。周壁部１１の周壁端面１１ａは平坦になっている。封止体３は、矩形板状の本体部２１と、本体部２１の裏面２１ｂから垂下する複数のピンフィン２２とで構成されている。封止体３は、第一実施形態と同じ工程で形成されている。

【0053】

載置工程では、周壁部１１の周壁端面１１ａに封止体３の本体部２１の裏面２１ｂを載置する。周壁端面１１ａと裏面２１ｂとが重ね合わされて第三突合せ部Ｊ３が形成される。

【0054】

本接合工程では、図１５に示すように、本接合用回転ツールＦＡを用いて第三突合せ部Ｊ３に対して摩擦攪拌接合を行う。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、摩擦攪拌装置（図示省略）の回転軸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（図示省略）が形成されている。

【0055】

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の先端には、回転中心軸Ｃに対して垂直であり、かつ、平坦な平坦面Ｆ３が形成されている。さらに平坦面Ｆ３には下方に突出する突起部Ｆ４が形成されている。突起部Ｆ４は、平坦面Ｆ３の中心部から下方に突出する部位である。突起部Ｆ４の形状は特に制限されないが、本実施形態では、円柱状になっている。突起部Ｆ４の側面と、平坦面Ｆ３とで段差部が形成されている。つまり、攪拌ピンＦ２の外面は、先細りとなる外周面と、先端に形成された平坦面Ｆ３と、突起部Ｆ４の外周面および先端面とで構成されている。突起部Ｆ４の外周面には、螺旋溝を刻設してもよい。

【0056】

本接合工程では、攪拌ピンＦ２を本体部２１の表面２１ａから挿入し、第三突合せ部Ｊ３に沿って本接合用回転ツールＦを移動させる。攪拌ピンＦ２の挿入深さは特に制限されないが、本実施形態では、平坦面Ｆ３は封止体３に接触させつつ、突起部Ｆ４が周壁端面１１ａに接触するように設定する。本接合工程では、第三突合せ部Ｊ３の周りに本接合用回転ツールＦを一周させたら塑性化領域Ｗの始端と終端とを重複させる。

【0057】

以上説明した本実施形態であっても第一実施形態と概ね同じ効果を奏することができる。また、本実施形態の本接合工程によれば、突起部Ｆ４の周りで巻き上げられた塑性流動材は平坦面Ｆ３で押さえられるため、第三突合せ部Ｊ３の酸化被膜を確実に分断することができる。これにより、第三突合せ部Ｊ３の接合強度を高めることができる。

【0058】

なお、本実施形態では、突起部Ｆ４を周壁部１１に接触させたが、攪拌ピンＦ２及び突起部Ｆ４と周壁部１１とを接触させない状態で、第三突合せ部Ｊ３を接合してもよい。この場合は、本体部２１と攪拌ピンＦ２との摩擦熱によって塑性流動材が攪拌されて第三突合せ部Ｊ３が接合される。また、第一実施形態で用いた本接合用回転ツールＦを用いて第三実施形態の本接合工程を行ってもよい。この場合も、本接合用回転ツールＦの攪拌ピンＦ２のみを封止体３のみに接触させた状態で、第三突合せ部Ｊ３を摩擦攪拌接合してもよい。また、本接合用回転ツールＦＡを用いて、第一実施形態又は第二実施形態の本接合工程を行ってもよい。

【符号の説明】

【0059】

１ 液冷ジャケット
２ ジャケット本体
３ 封止体
２１ 本体部
２２ ピンフィン
Ｆ 本接合用回転ツール（回転ツール）
Ｆ２ 攪拌ピン
Ｆ３ 平坦部
Ｆ４ 突起部
Ｊ１ 第一突合せ部
Ｊ２ 第二突合せ部
Ｊ３ 第三突合せ部
Ｗ 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】