WO2013094246A1

WO2013094246A1 - 液冷ジャケットの製造方法

Info

Publication number: WO2013094246A1
Application number: PCT/JP2012/070196
Authority: WO
Inventors: 慎也牧田; 伸城瀬尾; 堀　久司; 雅敬玉石
Original assignee: 日本軽金属株式会社
Priority date: 2011-12-19
Filing date: 2012-08-08
Publication date: 2013-06-27
Also published as: JP5862272B2; JP2013126678A

Abstract

　ジャケット本体（１０）の凹部（１１）の開口周縁部（１２ａ）に形成されジャケット本体（１０）の表面より下がった段差底面からなる支持面（１５ａ）およびこの支持面（１５ａ）と面一の畝部（１７）の表面（１７ａ）に、封止体（３０）を載置して、ジャケット本体（１０）の段差側面（１５ｂ）と封止体（３０）の外周面（３０ｂ）を突き合わせる設置工程と、封止体（３０）の厚さ寸法（Ｔ１）よりも大きい長さ寸法（Ｌ１）の攪拌ピン（５２）を備えた回転ツール（５０）を、ジャケット本体（１０）の段差側面（１５ｂ）と封止体（３０）の外周面（３０ｂ）との突合部（４０）に沿って一周させるとともに、封止体（３０）の表面で畝部（１７）に沿って移動させて、封止体（３０）をジャケット本体（１０）に摩擦攪拌接合してなる接合体（１'）を形成する摩擦攪拌接合工程と、接合体（１'）をプレス矯正する矯正工程と、を備えたことを特徴とする。

Description

液冷ジャケットの製造方法

　本発明は、ジャケット本体の凹部の開口部に封止体を摩擦攪拌接合によって固定して構成される液冷ジャケットの製造方法に関する。

　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。

　ところで、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、ＣＰＵの冷却が益々重要になっている。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。

　このような液冷ジャケットにおいて、構成部材同士を摩擦攪拌接合によって接合した技術が特許文献１で開示されている。この液冷ジャケットは、たとえば、金属製フィンを収容するフィン収容室を有するジャケット本体と、フィン収容室を封止する封止体とを備えており、フィン収容室を取り囲むジャケット本体の周壁と封止体の外周面との突合部に沿って回転ツールを一周させて、摩擦攪拌接合することで液冷ジャケットを製造するように構成されている。封止体は、ジャケット本体と比較して薄く形成されており、ジャケット本体に形成された段差の底面からなる支持面に載置されている。そして、回転ツールは、その中心が突合部上に位置するように突合部に沿って移動して、ジャケット本体と封止体とを接合するようになっている。

　ところで、前記のように、薄肉の封止体をジャケット本体の支持面に載置して、その突合部を摩擦攪拌接合する場合、ジャケット本体の表面から摩擦攪拌を行うため、熱収縮及び熱膨張によって封止体が反って撓んでしまうという問題があった。

　そこで、このような問題を解決するために、摩擦攪拌接合を行うジャケット本体に冷却板を取り付けて、ジャケット本体を冷却しながら回転ツールを移動させる技術が、特許文献２で開示されている。

特開２００６－３２４６４７号公報特開２０１０－１９４５４５号公報

　しかしながら、特許文献２に係る発明では、摩擦攪拌接合を行う際に冷却板に冷却媒体を流す必要があり、摩擦攪拌接合の作業が煩雑で困難となるという問題があった。

　このような観点から本発明は、摩擦攪拌接合を容易に行えるとともに、平坦性の高い液冷ジャケットを製造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。

　前記課題を解決するための手段として、本発明は、凹部とその内部に形成された畝部を有するジャケット本体に、前記凹部の開口部を封止する封止体を摩擦攪拌接合によって固定して構成される液冷ジャケットの製造方法であって、前記ジャケット本体の前記凹部の開口周縁部に形成され前記ジャケット本体の表面より下がった段差底面からなる支持面およびこの支持面と面一の前記畝部の表面に、前記封止体を載置して、前記ジャケット本体の段差側面と前記封止体の外周面を突き合わせる設置工程と、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た回転ツールを、前記ジャケット本体の前記段差側面と前記封止体の外周面との突合部に沿って一周させるとともに、前記封止体の表面で前記畝部に沿って移動させて、前記封止体を前記ジャケット本体に摩擦攪拌接合してなる接合体を形成する摩擦攪拌接合工程と、前記接合体をプレス矯正する矯正工程と、を備えたことを特徴とする液冷ジャケットの製造方法である。

　このような方法によれば、摩擦攪拌接合工程の後に、接合体をプレス矯正するので、摩擦攪拌接合時に冷却する必要がない。したがって、摩擦攪拌接合作業の煩雑化を防止することができ、作業の容易化を図れる。また、回転ツールの攪拌ピンが支持面からジャケット本体内に挿入されるので、塑性化領域がジャケット本体の内部の深い部分まで入り込む。これによって、塑性化領域の熱収縮による応力をジャケット本体に分散でき、封止体の変形を抑制することができる。さらに、畝部を設けたことで、凹部が大面積の場合でも、凹部の内側部分において支持面と畝部で、ジャケット本体と封止体を接合できるので、接合体の変形を抑制できる。

　請求の範囲第２項に係る発明は、前記ジャケット本体が、平面矩形形状を呈しており、前記矯正工程では、前記封止体が下方を向くように前記接合体を配置して、前記接合体の周縁部を下側から支持し、前記ジャケット本体の対角線が交差する中央部を下方に押圧してプレス矯正することを特徴とする。

　このような方法によれば、断面方向に見て接合体は、両端部で支持され中央部が下方に押圧される状態となる。ここで、接合体のスプリングバックを考慮して、中央部が両端部よりも下方になるまで押圧すると、押圧終了後に接合体を平坦にすることができる。また、中央部を集中的に押圧するので、押圧荷重が小さくて済む。

　請求の範囲第３項に係る発明は、前記矯正工程では、前記接合体の投影面積より大きい面積の押圧面を有する下型および上型を使用し、前記下型と前記上型との間に前記接合体の全体を位置させた状態で前記接合体をプレス矯正することを特徴とする。

　このような方法によれば、接合体を安定した状態で、均一な応力で押圧することができ、プレス矯正を精度良く行うことができる。

　請求の範囲第４項に係る発明は、前記下型の前記押圧面および前記上型の前記押圧面のいずれか一方が凸面にて構成され、他方が前記凸面に噛み合う凹面にて構成されており、前記矯正工程では、前記封止体が前記凹面に対向するように前記接合体を配置することを特徴とする。

　このような方法によれば、接合体のスプリングバックを考慮して、中央部が最初に反った状態よりも反対側まで押圧して変形させているので、押圧終了後にジャケット本体および封止体を平坦にすることができる。

　請求の範囲第５項に係る発明は、前記摩擦攪拌接合工程の後で前記矯正工程の前に、摩擦攪拌接合にて発生したバリを切除するバリ切除工程を、さらに備えることを特徴とする。

　矯正工程の前にバリを切除することで、プレス矯正時にバリが挟まることがなく、接合体が局所的に変形したり、バリが接合体の表面に食い込んで傷が発生したりするのを防止することができる。

　請求の範囲第６項に係る発明は、前記支持面の幅寸法は、前記回転ツールのショルダー部の半径寸法よりも大きいことを特徴とする。

　このような方法によれば、回転ツールを突合部の真上で移動させたときに、塑性化領域を支持面内に形成することができ、回転ツールの押込み力を支持面で確実に支持することができる。

　請求の範囲第７項に係る発明は、前記畝部の幅寸法が、前記回転ツールのショルダー部の直径寸法よりも大きいことを特徴とする。

　このような方法によれば、回転ツールを畝部の真上で移動させたときに、塑性化領域を畝部内に形成することができるので、回転ツールの押込み力を畝部で確実に支持することができる。

　請求の範囲第８項に係る発明は、前記摩擦攪拌接合工程にて用いられる前記回転ツールのショルダー部の底面には、前記攪拌ピンの根元の周囲を囲んで渦巻状に広がる渦巻状凸条部が形成され、渦巻状のメタル溜まり部が形成されていることを特徴とする。

　このような方法によれば、流動化された金属が、渦巻状凸条部によって攪拌ピン側に流動されるので、摩擦攪拌効率を高めることができる。

　請求の範囲第９項に係る発明は、前記摩擦攪拌接合工程では、前記回転ツールを前記開口部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開口部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。

　このような方法によれば、万一、空洞欠陥が発生したとしても、突合部よりも外側位置の離反した部分であって、熱輸送流体の流路から離れた位置に発生することとなる。したがって、熱輸送流体が流路から外部に漏れ難く、接合部の密閉性能に悪い影響を与えることはない。

　請求の範囲第１０項に係る発明は、前記摩擦攪拌接合工程では、前記回転ツールを前記突合部に沿って一周させた後、前記回転ツールを一周目で形成された塑性化領域の外周側に偏移させ、前記回転ツールを前記突合部に沿ってさらに一周させて前記塑性化領域の外周側を再攪拌することを特徴とする。

　このような方法によれば、一周目で空洞欠陥が発生したとしても二周目の移動で攪拌して空洞欠陥を低減することができるとともに、万一、二周目で空洞欠陥が発生したとしても、ジャケット本体の開口周縁部と封止体の周縁部との突合部から大きく離反した部分に発生するので、熱輸送流体が外部に漏れにくくなり、接合部の密閉性能を大幅に向上させることができる。

　請求の範囲第１１項に係る発明は、前記摩擦攪拌接合工程では、前記回転ツールで塑性化領域を形成する工程に先立って、前記突合部の一部を前記回転ツールよりも小型の仮接合用回転ツールを用いて仮接合することを特徴とする。

　このような方法によれば、ジャケット本体と封止体とを仮接合することによって、摩擦攪拌接合（以下「本接合」と言う場合がある）の際に、封止体が移動することがなく、接合しやすくなるとともに、封止体の位置決め精度が向上する。また、仮接合用回転ツールが本接合用の回転ツールよりも小さいので、本接合用の回転ツールを、仮接合部分の上で移動させて摩擦攪拌するだけで、本接合が仕上げられる。

　請求の範囲第１２項に係る発明は、前記突合部が矩形枠状を呈しており、前記摩擦攪拌接合工程のうち、前記仮接合用回転ツールで前記突合部を仮接合する工程において、前記突合部の一方の対角同士を先に仮接合した後に、他方の対角同士を仮接合することを特徴とする。

　請求の範囲第１３項に係る発明は、前記突合部が矩形枠状を呈しており、前記摩擦攪拌接合工程のうち、前記仮接合用回転ツールで前記突合部を仮接合する工程において、前記突合部の一方の対辺の中間部同士を先に仮接合した後に、他方の対辺の中間部同士を仮接合することを特徴とする。

　請求の範囲第１２項および請求の範囲第１３項に記載された方法によれば、封止体をバランスよく仮接合することができ、封止体のジャケット本体に対する位置決め精度が向上する。

　本発明によれば、摩擦攪拌接合を容易に行えるとともに、平坦性の高い液冷ジャケットを製造することができる。

液冷ジャケットを示した分解斜視図である。液冷ジャケットの封止体を斜め下方から示した斜視図である。本発明の実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法を説明するための図であって、（ａ）は一周目の摩擦攪拌接合工程を示した断面図、（ｂ）は二周目の摩擦攪拌接合工程を示した断面図である。本発明の実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法を説明するための図であって、畝部における摩擦攪拌接合工程を示した断面図である。摩擦攪拌接合工程にて用いられる回転ツールの図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は一部断面底面図である。本発明の実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の摩擦攪拌接合工程を説明するための図であって、（ａ）は仮接合工程を示した平面図、（ｂ）は本接合工程を示した平面図である。（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の摩擦攪拌接合工程を説明するための図であって、図５に続く摩擦攪拌接合工程（本接合工程）を示した平面図である。（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の摩擦攪拌接合工程を説明するための図であって、図６に続く摩擦攪拌接合工程を示した平面図である。他の形態の摩擦攪拌接合工程を説明するための図であって、（ａ）は仮接合工程を示した平面図、（ｂ）は本接合工程を示した平面図である。矯正前の接合体を示した斜視図と、矯正工程において接合体を支持する支持台を示した一部破断斜視図である。接合体と支持台を示した平面図である。プレス矯正における接合体の変形状態を示した断面図である。プレス矯正における負荷荷重と変位量の関係を示したグラフである。第２実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法で用いるプレス装置を示した図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。さらに他のプレス装置を示した図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。

［第１実施形態］
　以下、本発明の第１実施形態について、図面を適宜参照して詳細に説明する。

　まず、本発明に係る液冷ジャケットの製造方法によって形成される液冷ジャケットについて説明する。液冷ジャケットは、例えば、パーソナルコンピュータ等の電子機器に搭載される冷却システムの構成部品であって、ＣＰＵ（熱発生体）等を冷却する部品である。液冷システムは、ＣＰＵが所定位置に取り付けられる液冷ジャケットと、冷却水（熱輸送流体）が輸送する熱を外部に放出するラジエータ（放熱手段）と、冷却水を循環させるマイクロポンプ（熱輸送流体供給手段）と、温度変化による冷却水の膨張／収縮を吸収するリザーブタンクと、これらを接続するフレキシブルチューブと、熱を輸送する冷却水とを主に備えている。冷却水は、熱発生体であるＣＰＵ（図示せず）が発生する熱を外部に輸送する熱輸送流体である。冷却水としては、例えば、エチレングリコール系の不凍液が使用される。そして、マイクロポンプが作動すると、冷却水がこれら機器を循環するようになっている。

　図１に示すように、液冷ジャケット１は、冷却水（図示せず）が流れるとともに一部が開口した凹部１１を有するジャケット本体１０に、凹部１１の開口部１２を封止する封止体３０を摩擦攪拌接合（図６乃至図８参照）によって固定して構成されている。

　液冷ジャケット１は、図１における上方側の面（封止体３０の蓋板部３１の表面）でフィン３２が配置された部分（冷却水が流れる部分）に相当する位置に、熱拡散シート（図示せず）を介してＣＰＵ（図示せず）が取り付けられるようになっており、ＣＰＵが発生する熱を受熱すると共に、内部を流通する冷却水と熱交換する。これによって、液冷ジャケット１は、ＣＰＵから受け入れた熱を冷却水に伝達し、その結果として、ＣＰＵを効率的に冷却する。なお、熱拡散シートは、ＣＰＵの熱を、ジャケット本体１０に効率的に伝達させるためのシートであり、例えば、銅などの高熱伝導性を有する金属から形成されている。

　ジャケット本体１０は、一方側（本実施形態では図１中、上側）が開口した浅底の箱体であって、本実施形態では平面視長方形を呈している。ジャケット本体１０は、その内側に上部が開口した凹部１１が形成されており、凹部１１の底壁１３と、周壁１４とを有している。このようなジャケット本体１０は、例えば、ダイキャスト、鋳造、鍛造などによって作製される。ジャケット本体１０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金から形成されている。これにより、液冷ジャケット１は軽量化が達成されており、取り扱い容易となっている。

　ジャケット本体１０の凹部１１の開口部１２は、四隅が円弧状に面取りされた略長方形を呈している。ジャケット本体１０の凹部１１の開口周縁部１２ａには、凹部１１の底面側に一段下がった段差底面からなる支持面１５ａが形成されている。なお、本実施形態では、凹部１１内に畝部１７が形成されるが、畝部１７も凹部１１の一部であるとして、凹部１１の開口部１２が略長方形を呈すると説明している。また、凹部１１の開口周縁部１２ａは、畝部１７も含んだ凹部１１の周縁部とする。

　図３の（ａ）に示すように、ジャケット本体１０の上面と支持面１５ａとの高低差寸法Ｈ１は、封止体３０の厚さ寸法Ｔ１と同じ長さとなっている。支持面１５ａは、封止体３０を支持する面であって、支持面１５ａ上には、封止体３０の周縁部３０ａが載置される。また、支持面１５ａの幅（封止体３０の周縁部３０ａが載置される部分の幅）寸法Ｗ１は、摩擦攪拌接合に用いられる回転ツール５０のショルダー部５１の半径寸法Ｒ２よりも大きく設定されている。

　図１に示すように、凹部１１の周囲の周壁１４は、ジャケット本体１０の長手方向（図１中、Ｘ軸方向）の両端に位置する一対の壁部１４ａ，１４ｂと、短手方向（図１中、Ｙ軸方向）の両端に位置する一対の壁部１４ｃ，１４ｄとで構成されている。一対の壁部１４ａ，１４ｂは、ともにＹ軸方向に延在して、Ｘ軸方向に所定の距離を隔てて互いに平行に形成されている。一対の壁部１４ｃ，１４ｄは、ともにＸ軸方向に延在して、Ｙ軸方向に所定の距離を隔てて互いに平行に形成されている。

　凹部１１の内部には、畝部１７が形成されている。畝部１７は、凹部１１の底壁１３から立ち上げられた壁体にて構成されている。畝部１７の底壁１３からの高さは、支持面１５ａの底壁１３からの高さと同じ寸法となっている。すなわち、畝部１７の上端面（畝部１７の表面）１７ａは、凹部１１の開口周縁部１２ａに形成された支持面１５ａと面一となっている。畝部１７は、一対の壁部１４ａ，１４ｂのうち、一方の壁部１４ａの内壁面（凹部１１側の内周側面）のＹ軸方向長さの中央部から、他方の壁部１４ｂに向かってＸ軸方向に延出している。畝部１７の延出方向（Ｘ軸方向）先端は、壁部１４ｂの内壁面（凹部１１側の内周側面）と所定の距離を隔てており、畝部１７の先端と壁部１４ｂの内壁面との間に、冷却液が流れる空間が形成されるようになっている。すなわち、凹部１１の内部に畝部１７を形成することによって、平面視Ｕ字状の溝（実質的に凹む部分）が形成されて、このＵ字に沿って冷却液が流れる。平面視Ｕ字状の流路の両端に位置する壁部１４ａには、凹部１１に冷却水を流通させるための貫通孔１６，１６がそれぞれ形成されている。貫通孔１６，１６は、本実施形態では、Ｘ軸方向に延在しており、円形断面を有し、凹部１１の深さ方向中間部に形成されている。なお、貫通孔１６の形状、数および形成位置は、これに限られるものではなく、冷却水の種類や流量に応じて適宜変更可能である。

　図１および図２に示すように、封止体３０は、ジャケット本体１０の段差側面１５ｂ（図１参照）と同じ形状（本実施形態では四隅が円弧状に面取りされた略長方形）の外周形状を有する板状の蓋板部３１と、蓋板部３１の下面に設けられた複数のフィン３２，３２…とを備えて構成されている。

　フィン３２は、封止体３０の表面積を大きくするために設けられている。複数のフィン３２，３２…は、互いに平行で且つ蓋板部３１に対して直交して配置されており、蓋板部３１と一体に構成されている。これにより、蓋板部３１とフィン３２，３２…との間において、熱が良好に伝達するようになっている。図１に示すように、フィン３２，３２…は、貫通孔１６，１６が形成された周壁１４の壁部１４ａと直交する方向（図１中、Ｘ軸方向）に延在するように配置されている。蓋板部３１のＹ軸方向中央部には、ジャケット本体１０への装着時に畝部１７が位置するため、フィンは設けられていない。フィン３２は、凹部１１の深さ寸法と同等の高さ（深さ）寸法（図１中、Ｚ軸方向長さ）、または凹部１１の深さ寸法より若干短い高さ（深さ）寸法を有しており、その先端部が凹部１１の底面（底壁１３の表面）に当接するか、或いはフィン３２の先端部と凹部１１の底面の間に微小な隙間が生じるようになっている。これによって、封止体３０がジャケット本体１０に取り付けられた状態で、封止体３０の蓋板部３１と、隣り合うフィン３２，３２と、凹部１１の底面とで筒状の空間が区画され、その空間が、冷却水が流れる流路３３（図５の（ａ）参照）として機能することとなる。

　また、フィン３２，３２…は、畝部１７の延出長さ寸法よりも短い長さ寸法（図１中、Ｘ軸方向長さ）を有しており、その一端（壁部１４ａ側）は、壁部１４ａの内壁面とそれぞれ所定の間隔を隔てるように構成されている。このフィン３２，３２…の一端部と、壁部１４ａとの間の空間は、フィン３２，３２によって区画形成される流路３３と、貫通孔１６とを繋ぐ流路ヘッダ部３４（図６の（ａ）参照）を構成する。また、フィン３２，３２…の他端（壁部１４ｂ側）は、畝部１７の先端に相当する部分に位置しており、フィン３２，３２…の他端部および畝部１７の先端部と、壁部１４ｂとの間の空間は、畝部１７の両側に位置する流路３３，３３同士を繋ぐ連通流路３５（図６の（ａ）参照）を構成する。

　封止体３０もジャケット本体１０と同様に、アルミニウムまたはアルミニウム合金から形成されている。これにより、液冷ジャケット１は軽量化が達成されており、取り扱い容易となっている。封止体３０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金から形成されたブロックを切削加工することで蓋板部３１とフィン３２を形成して作製されている。なお、作製方法はこれに限定されるものではなく、例えば、ダイキャスト、鋳造、鍛造などによって作製してもよいし、蓋板部３１と複数のフィン３２，３２…からなる断面形状を有する部材を、押出成形または溝加工によって形成し、そのフィン３２の両端部を取り除くことによって作製してもよい。

　次に、ジャケット本体１０に、封止体３０を摩擦攪拌接合によって固定する方法について、図３乃至図８を参照して説明する。

（設置工程）
　まず、図６の（ａ）に示すように、封止体３０を、フィン３２が下側になるようにして、ジャケット本体１０の凹部１１に挿入して、封止体３０の周縁部３０ａを、支持面１５ａ上に載置する。すると、ジャケット本体１０の段差側面１５ｂと、封止体３０の外周面３０ｂとが突き合わされ、突合部４０が構成される。

（摩擦攪拌接合工程）
　ところで、本実施形態では、図３乃至図５に示した回転ツール５０で本接合を行う（塑性化領域４１を形成する）工程に先立って、ジャケット本体１０と封止体３０との突合部４０の一部を回転ツール５０よりも小型の仮接合用回転ツール６０（図６の（ａ）で平面形状のみ図示）を用いて仮接合する。

　仮接合用回転ツール６０は、回転ツール５０よりも小径のショルダー部と攪拌ピン（図示せず）を備えており、仮接合用回転ツール６０にて形成される塑性化領域４５は、後の工程で回転ツール５０によって形成される塑性化領域４１（図６の（ｂ）参照）の幅よりも小さい幅を有することとなる。そして、塑性化領域４５は、後の工程で塑性化領域４１が形成される位置からはみ出さない位置（本実施形態では、塑性化領域４５の幅方向中心が突合部４０となる位置）に形成される。これによって、仮接合における塑性化領域４５は、塑性化領域４１で完全に覆われることとなるので、塑性化領域４５に残った仮接合用回転ツール６０の引抜跡および塑性化領域４５の跡が残らない。

　本実施形態では、突合部４０が、四隅が円弧状に面取りされた略長方形（矩形枠状）を呈している。仮接合用回転ツール６０で突合部４０を仮接合する工程においては、突合部４０の一方の面取りされた対角４４ａ，４４ｂ同士を先に仮接合した後に、他方の面取りされた対角４４ｃ，４４ｄ同士を仮接合するようになっている。このような順序で仮接合することで、封止体３０をバランスよくジャケット本体１０に仮接合することができ、封止体３０のジャケット本体１０に対する位置決め精度が向上するとともに、封止体３０の変形を防止できる。なお、各対角４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄで仮接合した後、仮接合用回転ツール６０を引き抜くと、引抜跡６１（図６の（ｂ）参照）が残るが、本実施形態では残置しておく。

　なお、封止体３０を仮接合する工程は、前記のような手順に限定されるものではなく、他の手順で行ってもよい。つまり、前記の手順では、長方形の突合部４０の角部を摩擦攪拌接合しているのに対して、各辺の中間部を摩擦攪拌接合することによって直線状に行うようにしている。具体的には、図９の（ａ）に示すように、突合部４０が略長方形（矩形枠状）を呈しており、仮接合用回転ツール６０で突合部４０を仮接合する工程において、突合部４０の一方の対辺４６，４６の中間部４６ａ，４６ｂ同士を先に仮接合した後に、他方の対辺４７，４７の中間部４７ａ，４７ｂ同士を仮接合するようになっている。このとき仮接合用回転ツール６０で形成される塑性化領域４８は、それぞれ同じ長さの直線状になるようになっている。また、塑性化領域４８は、図９の（ｂ）に示すように、後の工程で塑性化領域４１が形成される位置からはみ出さない位置に形成される。このように仮接合の摩擦攪拌接合を直線状とすれば、仮接合用回転ツール６０を直線的に移動させるだけで済むので、加工が容易である。

　次に、回転ツール５０による本接合を行う。本工程では、まず、図６の（ｂ）に示すように、摩擦攪拌接合用の回転ツール５０を挿入位置５３に回転させながら挿入した後、突合部４０上に移動させて、この突合部４０に沿って移動させる。このとき、ジャケット本体１０の周壁１４の外周面に、ジャケット本体１０を四方向から囲む治具（図示せず）を予め当てておくのが好ましい。これによれば、周壁１４の厚さが薄く、回転ツール５０のショルダー部５１（図３の（ａ）参照）の外周面と、周壁１４の外周面との距離（隙間）が、例えば、２．０ｍｍ以下であっても、回転ツール５０の押込み力によって周壁１４が外側に変形しにくくなる。なお、周壁１４の厚さが厚い場合は、前記の治具は設置しなくてもよい。

　回転ツール５０は、ジャケット本体１０や封止体３０よりも硬質の金属材料からなり、図３の（ａ）に示すように、円柱状を呈するショルダー部５１と、このショルダー部５１の下端面に突設された攪拌ピン（プローブ）５２とを備えて構成されている。回転ツール５０の寸法・形状は、ジャケット本体１０および封止体３０の材質や厚さ等に応じて設定されるものである。本実施形態では、攪拌ピン５２は、下部が縮径した円錐台状を呈しており、その突出長さ寸法Ｌ１は、封止体３０の蓋板部３１の厚さ寸法Ｔ１以上となっている。そして、摩擦攪拌接合時には、回転ツール５０のショルダー部５１の先端が、ジャケット本体１０および封止体３０の表面から所定深さ押し込まれ、攪拌ピン５２の先端が支持面１５ａを突き抜ける。また、ショルダー部５１の半径寸法Ｒ２は、支持面１５ａの幅寸法Ｈ１より小さくなっている。回転ツール５０の回転速度は５００～１５０００（ｒｐｍ）、送り速度は０．０５～２（ｍ／分）で、突合部４０を押さえる押込み力は１～２０（ｋＮ）程度で、ジャケット本体１０および封止体３０の材質や板厚および形状に応じて適宜選択される。

　図５の（ａ）に示すように、回転ツール５０の攪拌ピン５２の周面には、攪拌効果を高めるために螺旋状に刻設された攪拌翼５８が形成されている。ショルダー部５１の底面には、渦巻状凸条部５９ａが形成されている。渦巻状凸条部５９ａは、攪拌ピン５２の根元の周囲を囲んで渦巻状に広がっており、隣り合う渦巻状凸条部５９ａ間に渦巻状のメタル溜まり部５９ｂが形成されている。なお、攪拌翼５８、渦巻状凸条部５９ａおよびメタル溜まり部５９ｂは、図５のみで図示しており、図３および図４においては、図の煩雑化を防ぐために図示を省略している。渦巻状凸条部５９ａは、回転ツール５０の回転方向に応じて巻き方向が決められており、塑性流動化された金属が攪拌ピン５２側に流動する巻き方向となっている。このように塑性流動化された金属を攪拌ピン５２側に流動させるため、摩擦攪拌の効率を高めることができる。なお、渦巻状凸条部５９ａの長さや巻回数等は適宜設定すればよい。

　以下に、回転ツール５０の動きを具体的に説明する。まず、回転ツール５０を回転させながら挿入位置５３に挿入する。回転ツール５０の挿入位置５３は、図６の（ｂ）に示すように、突合部４０から外側に外れた周壁１４の上面となっている。なお、回転ツール５０の挿入位置５３に、予め下穴（図示せず）を形成していてもよい。このようにすれば、回転ツール５０の挿入時間（押込み時間）を短縮できる。

　その後、回転ツール５０を、挿入位置５３から突合部４０の真上位置（回転ツール５０の軸芯が突合部４０上になる位置）へ回転させながら移動させる。回転ツール５０が突合部４０の真上位置まで移動したならば、回転ツール５０の中心（軸芯）が突合部４０に沿って移動するように移動方向を変えて、回転ツール５０を移動させる。このとき、回転ツール５０の移動方向（図６および図７中、矢印Ｙ１参照）の反対方向に回転ツール５０が回動するフロー側５０ａに、封止体３０が位置するように、回転ツール５０を回転、移動させる。具体的には、突合部４０における回転ツール５０の回転方向（自転方向）が、移動方向（公転方向）と同じ方向となるようにする。すなわち、本実施形態では、図６の（ｂ）に示すように、回転ツール５０を凹部１１の開口部１２（図６の（ａ）参照）に対して右回りに移動させているので、回転ツール５０を右回転（図６および図７中、矢印Ｙ２参照）させる。なお、回転ツール５０を凹部１１の開口部１２に対して左回りに移動させるときは、回転ツール５０を左回転させることとなる。

　このようにすることによって、封止体３０に対する回転ツール５０の外周の相対速さは、回転ツール５０の外周における接線速度の大きさから移動速度の大きさを減算した値となる（封止体３０がフロー側５０ａとなる）ので、回転ツール５０の移動方向と同じ方向に回転ツール５０が回動するシアー側５０ｂと比較して低速となる。これによって、封止体３０側には、空洞欠陥が発生し難い。また、シアー側５０ｂは、突合部４０の外側寄りのジャケット本体１０の厚肉部に位置するので、メタル不足に陥ることはない。さらに、回転ツール５０に渦巻状凸条部５９ａを形成したことによって、塑性流動化された金属が攪拌ピン５２側に流動するため、メタル不足に陥ることはなく、摩擦攪拌の効率を高めることができる。

　また、このとき、図３の（ａ）に示すように、回転ツール５０の攪拌ピン５２は、その長さ寸法Ｌ１が、封止体３０の厚さ寸法Ｔ１よりも長いため、攪拌ピン５２の先端部が支持面１５ａを突き抜けて、ジャケット本体１０の内部の奥側に入り込む。これによって、回転ツール５０によって形成される塑性化領域４１の先端部（下端部）が、ジャケット本体１０の内部の奥側に深く入り込んで形成されることとなる。ここで、「塑性化領域」とは、回転ツール５０の摩擦熱によって加熱されて現に塑性化している状態と、回転ツール５０が通り過ぎて常温に戻った状態の両方を含むこととする。

　そして、引き続き、回転ツール５０の回転および移動を継続し、図７の（ａ）に示すように、回転ツール５０を開口部１２の周りを突合部４０に沿って一周させて塑性化領域４１を形成する。回転ツール５０を一周させたら、一周目の始端５４ａを含む始端部（始端５４ａから回転ツール５０の移動方向に所定長さ進んだ位置（終端５４ｂと同じ位置）までの部分）に沿って回転ツール５０を所定長さ移動させる。これによって、回転ツール５０の周方向移動における始端５４ａと終端５４ｂとが互いにオーバーラップしており、塑性化領域４１の一部が重複するように構成されている。

　そして、図７の（ｂ）に示すように、回転ツール５０の一周目の移動が終わった後に、引き続き回転ツール５０をさらに一周させて塑性化領域（以下「第二塑性化領域」と言う場合がある）４３を形成する。二周目においては、回転ツール５０を、一周目の終端５４ｂから一周目における移動で形成された塑性化領域４１の外周側に偏移させる。

　このとき、回転ツール５０の偏移は、移動方向に向かうに連れて外側へ移動するように斜めに移動して、回転ツール５０の二周目の移動軌跡（塑性化領域４３）の内側端が、一周目の移動軌跡（塑性化領域４１）の中心線（突合部４０）上か、あるいは中心線よりも僅かに外側に位置するようになっている。その後、回転ツール５０は、図７の（ｂ）に示すように、一周目の移動軌跡（塑性化領域４１）と一定の位置関係を保ちながら平行に移動する。したがって、一周目の移動軌跡の外周側部分が、回転ツール５０の二周目の移動によって再攪拌されることとなる（図７および図８参照）。これによって、万一、回転ツール５０のシアー側５０ｂとなる塑性化領域４１の外周側部分に空洞欠陥が発生していたとしても、再攪拌されるので空洞欠陥が解消される。

　また、二周目の移動における回転ツール５０のシアー側５０ｂは、突合部４０の外側寄りのジャケット本体１０の厚肉部に位置するので、メタル不足に陥ることはない。さらに、万一、空洞欠陥が発生したとしても突合部４０から離れた位置となるので問題はない。ここで、回転ツール５０の二周目の移動は、一周目の回転方向、回転速度、移動方向、移動速度および押込み量と同様にしている（図７および図８中、矢印Ｙ３，Ｙ４参照）。なお、二周目の回転ツール５０の回転速度や移動速度や押込み量等は、ジャケット本体１０と封止体３０の形状や材質に応じて適宜変更してもよい。

　さらに、このとき、図３の（ｂ）に示すように、回転ツール５０の攪拌ピン５２は、その長さ寸法Ｌ１（図３の（ａ）参照）が、封止体３０の厚さ寸法Ｔ１（図３の（ａ）参照）よりも長いため、攪拌ピン５２の先端部がジャケット本体１０の内部の奥側に入り込む。これによって、回転ツール５０の二周目の移動によって形成される第二塑性化領域４３の先端部（下端部）が、ジャケット本体１０の内部の奥側に深く入り込んで形成されることとなる。

　そして、図８の（ａ）に示すように、回転ツール５０の周方向移動が終了したならば、回転ツール５０を塑性化領域４３から外側に外れた周壁１４の上面へと移動させ、その位置（引抜位置５５）で、回転ツール５０を引き抜く。このように、回転ツール５０の引抜位置５５が、突合部４０から外側に外れた位置となっているので、攪拌ピン５２（図４の（ａ）参照）の引抜跡（図示せず）が突合部４０に形成されることはない。これにより、ジャケット本体１０と封止体３０との接合性をさらに高めることができる。なお、周壁１４の上面の引抜跡は、溶接金属を埋める等の加工を行って補修するようにしてもよい。

　その後、同じ回転ツール５０を用いて、畝部１７と封止体３０を摩擦攪拌接合する。この工程では、図８の（ｂ）に示すように、畝部１７の先端部の挿入位置５６に、回転ツール５０を回転させながら挿入する。なお、回転ツール５０の挿入位置５６に、予め下穴（図示せず）を形成していてもよい。このようにすれば、回転ツール５０の挿入時間（押込み時間）を短縮できる。

　そして、回転ツール５０を、挿入位置５６から突合部４０の外側へ向かいつつ、畝部１７に沿って、回転させながら移動させて塑性化領域４９を形成する。回転ツール５０の移動が進み、塑性化領域４１の内周側端まで摩擦攪拌を行ったら、そのまま、回転ツール５０を塑性化領域４１へ突入させ、引き続き塑性化領域４１から第二塑性化領域４３へと移動させる。その後、回転ツール５０を、第二塑性化領域４３の外周側端から、外側に外れた周壁１４の上面へと移動させ、その位置（引抜位置５７）で、回転ツール５０を引き抜く。このように、回転ツール５０の引抜位置５７が、突合部４０から外側に外れた位置となっているので、攪拌ピン５２（図４の（ａ）参照）の引抜跡（図示せず）が突合部４０に形成されることはない。これにより、ジャケット本体１０と封止体３０との接合性を高めることができる。なお、周壁１４の上面の引抜跡は、溶接金属を埋める等の加工を行って補修するようにしてもよい。

　以上のように、回転ツール５０は、挿入位置５６から畝部１７に沿って引抜位置５７まで直線状（図８の（ｂ）中、矢印Ｙ５参照）に移動する。このとき、回転方向（自転方向）、回転速度、移動方向（公転方向）、移動方向および押込み量は一定である。なお、回転方向は、左回転であっても右回転であってもどちらでもよい。

　このとき、図４に示すように、回転ツール５０の攪拌ピン５２は、その長さ寸法Ｌ１が、封止体３０の厚さ寸法Ｔ１よりも長いため、攪拌ピン５２の先端部が畝部１７の表面１７ａを突き抜けて、ジャケット本体１０の内部（畝部１７の内部）の奥側に入り込む。これによって、回転ツール５０によって形成される塑性化領域４９の先端部（下端部）が、ジャケット本体１０の内部の奥側に入り込んで形成されることとなる。

　以上説明したように、回転ツール５０を凹部１１の開口部１２の周囲で、突合部４０に沿って二周させて摩擦攪拌接合を行って塑性化領域４１および第二塑性化領域４３を形成し、さらに、回転ツール５０を畝部１７に沿って移動させて摩擦攪拌接合を行って塑性化領域４９を形成して、ジャケット本体１０に封止体３０が固定されてなる接合体１’（図８および図１０参照）が形成される。

（バリ切除工程）
　その後、摩擦攪拌で発生したバリを切除して、表面を研磨する。

（矯正工程）
　以上のように接合されたジャケット本体１０および封止体３０からなる接合体１’は、片面から摩擦攪拌を行っているため、中央部２０が一方に突出するように反って撓んでいる（図１０参照）。よって、次の矯正工程において、接合体１’をプレス矯正して平坦に戻す。

　図１０および図１１に示すように、プレス矯正は、接合体１’を支持台７０上に設置し、その中央部２０を上方から下方に押圧することで行われる。支持台７０は、液冷ジャケット１を量産する場合に型として製作される。支持台７０は、接合体１’を収容可能な大きさで、上側が開口した浅底の箱体である。支持台７０は、本実施形態では平面視長方形を呈している。支持台７０は、上部が開口した凹部７１を有している。凹部７１の開口部７２は、接合体１’の外周面よりひと回り大きい長方形を呈しており、凹部７１に接合体１’が収容可能となっている。凹部７１の内部には、底面側に一段下がった段差底面からなる支持面７３が形成されている。支持面７３は、凹部７１の内周面から内側に広がって形成されている。支持面７３は、接合体１’の周縁部を支持可能な幅となっている。

　接合体１’は、封止体３０が下方を向く状態（中央部が上側に反った状態）で、支持台７０に載置される。接合体１’は、その周縁部が支持面７３によって下側から支持される。なお、接合体１’は中央部２０が上側に反って変形しているので、接合体１’を設置した時点では、その変形状態によって、接合体１’の四隅の四点、または四隅のうち三点で支持面７３上に支持される。

　接合体１’を支持台７０に設置したならば、ジャケット本体１０の対角線が交差する中央部２０（図１１参照）を、下方に押圧する。図１２に示すように、ジャケット本体１０の中央部２０を押圧体７５によって押圧すると、接合体１’が変形して、中央部２０が下方に降下する。このとき、押圧を開始すると、接合体１’全体が下方に押されて変形するので、押圧前に三点支持の状態であっても、四点支持へと移行して、途中から、接合体１’の外周面の全周に渡って支持面７３に支持されるようになる。接合体１’を断面方向に見ると、両端の下面が外側支点で支持され、中央部の上面の内側支点が下方に押圧され、原理的には三点曲げと同様の状態となる。このとき、接合体１’は、スプリングバックで元の形状（上側に反った形状）に戻ろうとするので、平坦な状態よりも中央部２０が下方に反る位置まで押圧する（図中、二点鎖線にて示す）。

　ここで、実際に封止体３０が接合された接合体１’を作成して、押圧荷重、押圧変形量とスプリングバックによる戻り量を測定した試験結果を、図１３のグラフを参照しながら説明する。本実施形態の工程に沿って形成された接合体１’１０は、中央部２０が上方に略０．９ｍｍ沿った状態となっていた。図１３のグラフは、縦軸が押圧荷重、横軸が接合体１’の下方への変位を示している。なお、変位量の数値は、接合体１’が平坦な状態を０ｍｍとし、周縁部と比較して中央部２０が上方に反っているときは、マイナス値となり、中央部２０が下方に反っているときは、プラス値となる。図示するように、接合体１’の中央部２０にかける押圧荷重を徐々に増加させていくと、下方への変位量が増加していく。そして、押圧荷重が略３２．５ｋＮになったところで、接合体１’に亀裂が入ることが分かった。接合体１’に亀裂が入るまでの荷重範囲では、押圧荷重を解除すると、変位量が一定割合で戻る（スプリングバック）ことが分かっている。このグラフより、押圧荷重を２５ｋＮとして、変位量が２．６５ｍｍとなったところで、押圧をやめると、スプリングバックによって、接合体１’が平坦な状態（変位０ｍｍ）に戻ることが分かった。

　以上のことより、前記構成の接合体１’では、下向きに２５ｋＮの押圧荷重をかけて、中央部２０が下方に２．６５ｍｍ変形したところで押圧を止めればよい。なお、接合体１’が平坦に戻る押圧荷重と変位量は、接合体１’の形状に応じて変化するものであるので、適宜試験を行って決定される。

　矯正工程が完了すると、液冷ジャケット１の製造が完了する。本実施形態の液冷ジャケットの製造方法によれば、摩擦攪拌接合工程の後に、接合体１’をプレス矯正するので、摩擦攪拌接合時の変形を許容できる。したがって、摩擦攪拌接合時にジャケット本体１０を冷却する必要がない。つまり、本実施形態の液冷ジャケットの製造方法によれば、摩擦攪拌接合作業の煩雑化を防止でき、作業の容易化を図ることができる。

　また、本実施形態の矯正工程では、封止体３０が下方を向くように接合体１’を配置して、支持台７０で下側から接合体１’の周縁部を支持し、ジャケット本体１０の対角線が交差する中央部２０を下方に押圧するようにしたことで、断面方向に見てジャケット本体１０は、両端部で下側から支持され中央部２０が下方に押圧される状態となる。そして、中央部２０を押圧することで、中央の押圧点から両端の支持点まで距離が左右均等になる。これによって、押圧荷重がバランスよくジャケット本体１０および封止体３０に伝達されることとなって、左右均等に変形する。したがって、接合体１’は、局所的に変形することがなく、その全体を平坦に矯正することができる。また、中央部２０を押圧すると畝部１７を押圧することになるので、封止体３０にも押圧荷重を伝達しやすくなる。なお、畝部が複数列形成されて、中央部に畝部が位置しない場合であっても、接合体１’の変形のバランスを考慮して中央部を押圧するのが好ましい。

　さらに、接合体１’の中央部２０が周縁部よりも下方になるまで押圧することで、押圧終了後に接合体１’を平坦にすることができる。また、本実施形態では、接合体１’の中央部２０を集中的に押圧するので、プレス荷重が小さくて済む。

　一方、本実施形態に係る液冷ジャケット１の製造方法における摩擦攪拌接合によれば、封止体３０の厚さ寸法Ｔ１よりも大きい長さ寸法Ｌ１の攪拌ピン５２を備えた回転ツール５０を用いて、摩擦攪拌接合を行っているので、塑性化領域４１，４３，４６の先端部が、ジャケット本体１０の内部の奥側の深い部分まで入り込んで形成される。これによって、ジャケット本体１０と封止体３０との突合部４０を確実に摩擦攪拌接合することができ、水密性に優れた液冷ジャケットを製造することができる。

　また、支持面１５ａの幅寸法Ｗ１が、回転ツール５０のショルダー部５１の半径寸法Ｒ２よりも大きいので、回転ツール５０の一周目の移動で、突合部４０の真上で移動させたときに、塑性化領域４１を支持面１５ａ内に形成することができる。これによって、塑性化領域４１が凹部１１の内側面に露出しないので、支持面１５ａが凹部１１の底壁１３側に下がることがなく、回転ツール５０の押込み力を支持面１５ａで確実に支持することができる。よって、封止体３０は、支持面１５ａで支持されるので、封止体３０には、下方に回転ツール５０の押込み力がかからず、変形することはない。

　また、凹部１１の内部には、支持面１５ａと面一の表面１７ａを有する畝部１７が形成されており、畝部１７に沿って塑性化領域４９を形成して、封止体３０を畝部１７に接合したことによって、凹部１１が大面積の場合でも、封止体３０は、支持面１５ａと畝部１７の表面１７ａ上で平面状に支持される。これによって、封止体３０の平面性が保持され、封止体３０の変形を抑制できる。さらに、万一、ジャケット本体１０の開口部１２周りの摩擦攪拌接合で、封止体３０に変形が発生していたとしても、後の工程で、封止体３０と畝部１７とを接合することで、封止体３０の変形を解消することができる。

　このとき、畝部１７の幅寸法Ｗ２が、回転ツール５０のショルダー部５１の直径寸法Ｒ１よりも大きいので、回転ツール５０を畝部１７の真上で移動させたときに、塑性化領域４９を畝部１５の表面１７ａ内に形成することができる。これによって、塑性化領域４９が畝部１７の側面に露出しないので、畝部１７の表面１７ａが凹部１１の底壁１３側に下がることがなく、回転ツール５０の押込み力を畝部１７で確実に支持することができる。よって、封止体３０は、畝部１７の表面１７ａで支持されるので、封止体３０には、下方に回転ツール５０の押込み力がかからず、変形することはない。

　また、本実施形態では、回転ツール５０を開口部１２に対して右回りに移動させて、右回転させているので、薄肉である封止体３０がフロー側５０ａとなり、封止体３０側には、空洞欠陥が発生し難い。ジャケット本体１０がシアー側５０ｂとなるが、ジャケット本体１０は厚肉であるので、ジャケット本体１０に対する回転ツール５０の外周の相対速度が速くても、メタル不足に陥ることはない。したがって、突合部におけるメタル不足による空洞欠陥の発生を防止でき、突合部４０の接合強度の低下を防止できる。そして、万一、空洞欠陥が発生したとしても、突合部４０よりも外側位置に離反した部分であって、熱輸送流体の流路から離れた位置に発生することとなるので、熱輸送流体が流路から外部に漏れ難く、接合部の密閉性能に影響を及ぼすことはない。

　さらに、本実施形態では、回転ツール５０の一周目の移動で空洞欠陥が発生したとしても、一周目でシアー側５０ｂであった部分を回転ツール５０の二周目の移動で再攪拌することによって、空洞欠陥を解消することができる。

　また、本実施形態では、回転ツール５０で塑性化領域４１を形成する工程に先立って、突合部４０の一部を、仮接合用回転ツール６０を用いて仮接合しているので、回転ツール５０による摩擦攪拌接合の際に、封止体３０が移動することがなく、接合しやすくなるとともに、封止体３０のジャケット本体１０に対する位置決め精度が向上する。また、仮接合用回転ツール６０が本接合用の回転ツール５０よりも小さいので、本接合用の回転ツール５０を、仮接合で形成される塑性化領域４５の上で移動させて摩擦攪拌するだけで、塑性化領域４５および回転ツール６０の引抜跡が覆われて、本接合が仕上げられる。

　さらに、突合部４０が矩形枠状を呈しており、仮接合用回転ツール６０で突合部４０を仮接合する工程において、突合部４０の一方の対角４４ａ，４４ｂ同士を先に仮接合した後に、他方の対角４４ｃ，４４ｄ同士を仮接合するので、封止体３０をバランスよく仮接合することができ、封止体３０のジャケット本体１０に対する位置決め精度がより一層向上する。

　また、本実施形態では、回転ツール５０の周方向移動における始端５４ａと終端５４ｂとで、塑性化領域４１の一部が重複していることにより、凹部１１の開口周縁部１２ａにおいて、塑性化領域４１が途切れる部分がない。したがって、ジャケット本体１０の周壁１４と、封止体３０とを良好に接合することができ、熱輸送流体が外部に漏れないので、接合部の密閉性能を向上させることができる。

［第２実施形態］
　次に、第２実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法について、図１４および図１５を参照して説明する。第２実施形態の液冷ジャケットの製造方法は、第１実施形態と矯正工程で用いるプレス装置の形状が異なる。第１実施形態では、接合体１’の周縁部を下方から支持して中央部を下方に押圧する構成であったが、第２実施形態では、ジャケット本体１０の全体を上下両面側から覆ってプレス矯正するようになっている。具体的には、図１４に示すように、プレス装置８０は、封止体３０が接合されたジャケット本体１０を支持する下型８１と、ジャケット本体１０を押圧する上型８６とを備えている。下型８１は、ジャケット本体１０の投影面積より大きい面積を有する押圧面８２を備え、上型８６は、ジャケット本体１０の投影面積より大きい面積を有する押圧面８７を備えている。

　図１４に示したプレス装置８０では、下型８１の押圧面８２が、中央部が下方に窪んだ凹面形状に形成されており、上型８６の押圧面８７が、中央部が下方に突出した凸面形状に形成されている。この場合、接合体１’は、中央部が上側に反った状態（封止体３０が下方の凹面に対向する状態）で、押圧面８２に載置される。押圧面８２の凹面と押圧面８７の凸面とは、同等の曲率半径を有しており、互いに噛み合うような曲率となっている。接合体１’を押圧したときに、接合体１’の中央部２０が下方に反ることとなるが、下方への変位量は、押圧荷重を解除後に接合体１’がスプリングバックして平坦になるような数値（例えば第１実施形態における接合体１’の例では２．６５ｍｍ）となるように、凸面と凹面の曲率半径が設定されている。

　一方、図１５に示したようなプレス装置８０’であってもよい。プレス装置８０’は、下型８１’の押圧面８２’が、中央部が上方に突出した凸面形状に形成されており、上型８６’の押圧面８７’が、中央部が上方に窪んだ凹面形状に形成されている。この場合、接合体１’は、中央部が下側に反った状態（封止体３０が上方の凹面に対向する状態）で、押圧面８２’に載置される。押圧面８２’の凸面と押圧面８７’の凹面とは、同等の曲率半径を有しており、互いに噛み合うような曲率となっている。接合体１’を押圧したときに、接合体１’の中央部２０が上方に反ることとなるが、上方への変位量は、押圧荷重を解除後に接合体１’がスプリングバックして平坦になるような数値となるように、凸面と凹面の曲率半径が設定されている。

　このような構成のプレス装置８０，８０’によっても、封止体３０が接合されたジャケット本体１０を平坦にすることができる。さらに、プレス装置８０，８０’によれば、ジャケット本体１０および封止体３０を安定した状態で支持でき、その全面を押圧することができる。したがって、ジャケット本体１０の凹部や畝部の位置に関わらず、凹部や畝部が中央部から偏った位置に配置されていた場合でも、プレス矯正を精度高く行うことができ、接合体１’を平坦に矯正することができる。また、接合体１’の形状が、矩形とは異なる場合であっても、プレス矯正を行うことができ、汎用性が高くなる。

　また、矯正工程の前にバリを切除することで、プレス時にバリがジャケット本体１０と押圧面８７，８７’または押圧面８２，８２’との間に挟まることがなく、局所的に変形したり、バリが表面に食い込んで傷が発生したりするのを防止することができる。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であり、例えば、前記実施形態では、接合体１’が平面視略長方形であるが、これに限定されるものではなく、正方形、多角形、円形等の他の形状であってもよい。この場合、接合体１’を支持する支持台は、適宜形状が変更される。さらに、封止体３０に設けられているフィン３２は、蓋板部と別体であってもよく、例えば、凹部１１内に別体で収容して設けたり、ジャケット本体と一体に形成したりしもよい。

　また、前記の各実施形態では、畝部１７は、一方の壁部１４ａから他方の壁部１４ｂに延出して一箇所だけ形成されているが、これに限定されるものではなく、複数形成するようにしてもよい。この場合、一方の壁部から他方の壁部に延出する複数の畝部を形成するようにしてもよいし、互いに対向する一対の壁部に少なくとも一つずつ畝部を形成して、冷却水が流れる流路が蛇行するように構成してもよい。

　１　　　液冷ジャケット
　１’　　接合体
　１０　　ジャケット本体
　１１　　凹部
　１２　　開口部
　１２ａ　開口周縁部
　１５ａ　支持面（段差底面）
　１５ｂ　段差側面
　１７　　畝部
　１７ａ　（畝部の）表面
　３０　　封止体
　３０ｂ　外周面
　４０　　突合部
　４１　　塑性化領域
　４３　　（第二）塑性化領域
　５０　　回転ツール
　５１　　ショルダー部
　５２　　攪拌ピン
　６０　　仮接合用回転ツール
　７０　　支持台
　８１　　下型
　８２　　支持面
　８６　　上型
　８７　　押圧面
　Ｈ１　　（ジャケット本体の上面と支持面との高低差）寸法
　Ｌ１　　攪拌ピンの長さ寸法
　Ｒ１　　ショルダー部の直径寸法
　Ｒ２　　ショルダー部の半径寸法
　Ｔ１　　（封止体の）厚さ寸法
　Ｗ１　　（支持面の）幅寸法
　Ｗ２　　（畝部の）幅寸法

Claims

　凹部とその内部に形成された畝部を有するジャケット本体に、前記凹部の開口部を封止する封止体を摩擦攪拌接合によって固定して構成される液冷ジャケットの製造方法であって、
　前記ジャケット本体の前記凹部の開口周縁部に形成され前記ジャケット本体の表面より下がった段差底面からなる支持面およびこの支持面と面一の前記畝部の表面に、前記封止体を載置して、前記ジャケット本体の段差側面と前記封止体の外周面を突き合わせる設置工程と、
　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た回転ツールを、前記ジャケット本体の前記段差側面と前記封止体の外周面との突合部に沿って一周させるとともに、前記封止体の表面で前記畝部に沿って移動させて、前記封止体を前記ジャケット本体に摩擦攪拌接合してなる接合体を形成する摩擦攪拌接合工程と、
　前記接合体をプレス矯正する矯正工程と、を備えた
　ことを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。
　前記ジャケット本体は、平面矩形形状を呈しており、
　前記矯正工程では、前記封止体が下方を向くように前記接合体を配置して、前記接合体の周縁部を下側から支持し、前記ジャケット本体の対角線が交差する中央部を下方に押圧してプレス矯正する
　ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
　前記矯正工程では、前記接合体の投影面積より大きい面積の押圧面を有する下型および上型を使用し、前記下型と前記上型との間に前記接合体の全体を位置させた状態で前記接合体をプレス矯正する
　ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
　前記下型の前記押圧面および前記上型の前記押圧面のいずれか一方が凸面にて構成され、他方が前記凸面に噛み合う凹面にて構成されており、
　前記矯正工程では、前記封止体が前記凹面に対向するように前記接合体を配置する
　ことを特徴とする請求の範囲第３項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
　前記摩擦攪拌接合工程の後で前記矯正工程の前に、摩擦攪拌接合にて発生したバリを切除するバリ切除工程を、さらに備える
　ことを特徴とする請求の範囲第１項～第４項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
　前記支持面の幅寸法は、前記回転ツールのショルダー部の半径寸法よりも大きい
　ことを特徴とする請求の範囲第１項～第４項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
　前記畝部の幅寸法は、前記回転ツールのショルダー部の直径寸法よりも大きい
　ことを特徴とする請求の範囲第１項～第４項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
　前記摩擦攪拌接合工程にて用いられる前記回転ツールのショルダー部の底面には、前記攪拌ピンの根元の周囲を囲んで渦巻状に広がる渦巻状凸条部が形成され、渦巻状のメタル溜まり部が形成されている
　ことを特徴とする請求の範囲第１項～第４項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
　前記摩擦攪拌接合工程では、
　前記回転ツールを前記開口部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開口部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の範囲第１項～第４項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
　前記摩擦攪拌接合工程では、前記回転ツールを前記突合部に沿って一周させた後、前記回転ツールを一周目で形成された塑性化領域の外周側に偏移させ、前記回転ツールを前記突合部に沿ってさらに一周させて前記塑性化領域の外周側を再攪拌する
　ことを特徴とする請求の範囲第９項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
　前記摩擦攪拌接合工程では、前記回転ツールで塑性化領域を形成する工程に先立って、前記突合部の一部を前記回転ツールよりも小型の仮接合用回転ツールを用いて仮接合する
　ことを特徴とする請求の範囲第１項～第４項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
　前記突合部が矩形枠状を呈しており、
　前記摩擦攪拌接合工程のうち、前記仮接合用回転ツールで前記突合部を仮接合する工程において、前記突合部の一方の対角同士を先に仮接合した後に、他方の対角同士を仮接合する
　ことを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
　前記突合部が矩形枠状を呈しており、
　前記摩擦攪拌接合工程のうち、前記仮接合用回転ツールで前記突合部を仮接合する工程において、前記突合部の一方の対辺の中間部同士を先に仮接合した後に、他方の対辺の中間部同士を仮接合する
　ことを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の液冷ジャケットの製造方法。