伝熱板の製造方法及び伝熱板
【課題】熱交換効率が高い伝熱板の製造方法及び伝熱板を提供する。
【解決手段】ベース部材２の表面３側に開口する蓋溝６の底面に形成された凹溝８に、熱媒体用管１６を挿入する挿入工程と、蓋溝６に挿入される本体部とこの本体部の底面１２に凸設され凹溝８に挿入される凸部１５とを有する蓋板１０を、蓋溝６に挿入する蓋溝閉塞工程と、蓋溝６の側壁と蓋板１０の側面との突合部Ｖ１，Ｖ２に沿って接合用回転ツールを相対移動させて摩擦攪拌接合を行う本接合工程とにより製造される。
【解決手段】ベース部材２の表面３側に開口する蓋溝６の底面に形成された凹溝８に、熱媒体用管１６を挿入する挿入工程と、蓋溝６に挿入される本体部とこの本体部の底面１２に凸設され凹溝８に挿入される凸部１５とを有する蓋板１０を、蓋溝６に挿入する蓋溝閉塞工程と、蓋溝６の側壁と蓋板１０の側面との突合部Ｖ１，Ｖ２に沿って接合用回転ツールを相対移動させて摩擦攪拌接合を行う本接合工程とにより製造される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば熱交換器や加熱機器あるいは冷却機器などに用いられる伝熱板の製造方法及び伝熱板に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱交換、加熱あるいは冷却すべき対象物に接触し又は近接して配置される伝熱板は、その本体であるベース部材に例えば高温液や冷却水などの熱媒体を循環させる熱媒体用管を挿通させて形成されている。
【０００３】
図２１は、従来の伝熱板を示した図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。従来の伝熱板１００は、表面に開口する断面視矩形の蓋溝１０６と蓋溝１０６の底面に開口する凹溝１０８とを有するベース部材１０２と、凹溝１０８に挿入される熱媒体用管１１６と、蓋溝１０６に挿入される蓋板１１０と、を備え、蓋溝１０６における両側壁１０５，１０５と蓋板１１０の両側面１１３，１１４とのそれぞれの突合せ面に沿って摩擦攪拌接合を施すことにより、塑性化領域Ｗ１，Ｗ２が形成されている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３１４１１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図２１の（ｂ）に示すように、伝熱板１００には、凹溝１０８と熱媒体用管１１６の外周面及び蓋板１１０の下面とによって空隙部１２０が形成されているが、伝熱板１００の内部に空隙部１２０が存在していると、熱媒体用管１１６から放熱された熱が蓋板１１０及びベース部材１０２に伝わりにくくなるため、伝熱板１００の熱交換効率が低下するという問題があった。
【０００６】
このような観点から、本発明は、熱交換効率が高い伝熱板の製造方法及び熱交換効率が高い伝熱板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】
【０００７】
このような課題を解決する本発明に係る伝熱板の製造方法は、ベース部材の表面側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挿入工程と、前記蓋溝に挿入される本体部とこの本体部の底面に凸設され前記凹溝に挿入される凸部とを有する蓋板を、前記蓋溝に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接合用回転ツールを相対移動させて摩擦攪拌接合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、蓋溝に蓋板を挿入すると凹溝に蓋板の凸部が挿入されるため、凹凸のない平板状の蓋板を蓋溝に挿入した場合に比べて熱媒体用管の周囲の空隙を小さくすることができ、伝熱板の熱交換効率を高めることができる。
【０００９】
また、前記本接合工程では、前記凸部の少なくとも一部に対して摩擦攪拌を行い、摩擦熱により塑性化した塑性流動材と前記熱媒体用管とを接触させることが好ましい。
【００１０】
かかる製造方法によれば、摩擦熱によって蓋板の凸部が塑性化することにより、熱媒体用管の周囲の空隙に塑性流動材が流入し、熱媒体用管と蓋板とが接触する。これにより、熱媒体用管の周囲の空隙をより小さくすることができ、伝熱板の熱交換率を高めることができる。
【００１１】
また、前記蓋板の前記凸部の底面は、前記熱媒体用管の形状に沿う形状に形成されていることが好ましい。かかる製造方法によれば、本接合工程によって熱媒体用管が押圧された際に熱媒体用管が変形するのを防止することができる。
【００１２】
また、前記本接合工程では、前記接合用回転ツールの先端を、前記蓋溝の底面よりも深く挿入することが好ましい。かかる製造方法によれば、攪拌用回転ツールで蓋板の底面よりも深い部分まで確実に塑性流動化することができる。
【００１３】
また、前記ベース部材の前記蓋溝よりも表面側に、前記蓋溝よりも幅広に形成された上蓋溝が形成されている場合には、前記本接合工程後に、前記上蓋溝に上蓋板を挿入する上蓋溝閉塞工程と、前記上蓋溝の側壁と前記上蓋板の側面との突合部に沿って接合用回転ツールを相対移動させて摩擦攪拌接合を行う上蓋接合工程と、を含むことが好ましい。
【００１４】
かかる製造方法によれば、蓋板の表面側において、蓋板よりも幅広の上蓋板を用いてさらに摩擦攪拌接合を施すため、より深い位置に熱媒体用管を配置させることができる。
【００１５】
また、本発明に係る伝熱板は、表面側に開口する蓋溝とこの蓋溝の底面に開口する凹溝とを有するベース部材と、前記凹溝に挿入された熱媒体用管と、前記蓋溝に挿入される本体部とこの本体部の底面に凸設され前記凹溝に挿入される凸部とを有する蓋板と、を有し、前記蓋溝の側壁と前記蓋板の側面との突合部に沿って、摩擦攪拌接合によって形成された塑性化領域が形成されていることを特徴とする。
【００１６】
かかる構成によれば、蓋溝に蓋板を挿入すると凹溝に蓋板の凸部が挿入されるため、凹凸のない平板状の蓋板を蓋溝に挿入した場合に比べて熱媒体用管の周囲の空隙を小さくすることができ、伝熱板の熱交換効率を高めることができる。
【００１７】
また、前記塑性化領域と前記熱媒体用管とが接触していることが好ましい。かかる構成によれば、熱媒体用管の周囲の空隙をより小さくすることができ、伝熱板の熱交換率を高めることができる。
【００１８】
また、前記蓋溝よりも表面側に、前記蓋溝よりも幅広に形成された上蓋溝を備えたベース部材と、前記上蓋溝に配置される上蓋板と、を有し、前記上蓋溝の側壁と前記上蓋板の側面との突合部に沿って、摩擦攪拌接合によって形成された塑性化領域が形成されていることを特徴とする。
【００１９】
かかる構成によれば、蓋板の表面側において、蓋板よりも幅広の上蓋板を用いてさらに摩擦攪拌接合を施すため、より深い位置に熱媒体用管を配置させることができる。
【００２０】
また、本発明に係る伝熱板の製造方法は、ベース部材の表面側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挿入工程と、前記蓋溝に挿入される本体部とこの本体部の底面に凸設され前記凹溝に挿入される凸部とを有する蓋板を、前記蓋溝に挿入する蓋溝閉塞工程と、前記蓋板の表面で、前記凹溝に沿って攪拌用回転ツールを移動させて、前記凸部の少なくとも一部に対して摩擦攪拌を行い、摩擦熱により塑性化した塑性流動材と前記熱媒体用管とを接触させる攪拌工程と、を含むことを特徴とする。
【００２１】
かかる製造方法によれば、摩擦熱によって蓋板の凸部が塑性化することにより、熱媒体用管の周囲の空隙に塑性流動材が流入し、熱媒体用管と蓋板とが接触するため、熱媒体用管の周囲の空隙をより小さくすることができ、伝熱板の熱交換率を高めることができる。
【００２２】
また、前記蓋板の前記凸部の底面は、前記熱媒体用管の形状に沿う形状に形成されていることが好ましい。かかる製造方法によれば、本接合工程によって熱媒体用管が押圧された際に熱媒体用管が変形するのを防止することができる。
【００２３】
また、前記攪拌工程前に、前記蓋溝の側壁と前記蓋板の側面との突合部に沿って接合用回転ツールを相対移動させて、前記ベース部材と前記蓋板との摩擦攪拌接合を行う接合工程をさらに含むことが好ましい。かかる製造方法によれば、蓋板とベース部材を予め接合するため、蓋板を固定した状態で攪拌工程を行うことができ、精度の高い伝熱板を製造することができる。
【００２４】
また、前記接合工程では、前記蓋溝の側壁と前記蓋板の側面との突合部に沿って間欠的に摩擦攪拌接合を行うことが好ましい。かかる製造方法によれば、接合工程に要する手間と時間を低減することができる。
【００２５】
また、前記攪拌用回転ツールは、前記接合用回転ツールよりも大きいことが好ましい。かかる製造方法によれば、攪拌用回転ツールで蓋板の底面よりも深い部分まで塑性流動化することができるとともに、接合工程での摩擦攪拌接合における塑性化領域は小さくて済むので、施工が容易になる。
【００２６】
また、前記攪拌工程において、前記攪拌用回転ツールの先端を、前記蓋溝の底面よりも深く挿入することが好ましい。かかる製造方法によれば、攪拌用回転ツールで蓋板の底面よりも深い部分まで確実に塑性流動化することができる。
【００２７】
また、前記攪拌工程において、前記接合工程にて形成された塑性化領域を、前記攪拌用回転ツールによって再度攪拌することが好ましい。かかる製造方法によれば、蓋板を確実に固定した状態で流入攪拌工程を行うことができるとともに、伝熱板の表面に露出される塑性化領域を攪拌用回転ツールによるものだけとすることができる。
【００２８】
また、前記ベース部材の前記蓋溝よりも表面側に、前記蓋溝よりも幅広に形成された上蓋溝が形成されている場合には、前記攪拌工程後に、前記上蓋溝に前記蓋板を挿入する上蓋溝閉塞工程と、前記上蓋溝の側壁と前記上蓋板の側面との突合部に沿って接合用回転ツールを移動させて前記ベース部材と前記上蓋板との摩擦攪拌接合を行う上蓋接合工程と、をさらに有することを特徴とする。
【００２９】
かかる製造方法によれば、伝熱板の表面側において、蓋板よりも幅広の上蓋板を用いてさらに摩擦攪拌接合を施すため、伝熱板のより深い位置に熱媒体用管を配置させることができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明に係る伝熱板の製造方法によれば、熱交換効率が高い伝熱板を製造することができる。また、本発明に係る伝熱板によれば、熱交換効率が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
［第一実施形態］
本発明の最良の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、第一実施形態に係る伝熱板を示した斜視図である。図２は、第一実施形態に係る伝熱板を示した分解側面図である。図３は、第一実施形態に係る伝熱板を示した拡大側面図である。
【００３２】
第一実施形態に係る伝熱板１は、図１乃至図３に示すように、表面３及び裏面４を有する厚板形状のベース部材２と、ベース部材２の表面３に開口した蓋溝６に配置される蓋板１０と、蓋溝６の底面に開口する凹溝８に挿入される熱媒体用管１６とを主に備え、摩擦攪拌接合により形成された塑性化領域Ｗ１，Ｗ２によって一体形成されている。ここで、「塑性化領域」とは、回転ツール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。
【００３３】
ベース部材２は、例えば、アルミニウム合金（ＪＩＳ：Ａ６０６１）で形成されている。ベース部材２は、熱媒体用管１６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１６に流れる熱媒体に伝達させる役割を果たすものであって、図２に示すように、熱媒体用管１６を内部に収容する。ベース部材２の表面３には、蓋溝６が凹設されており、蓋溝６の底面５ｃ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。蓋溝６は、熱媒体用管１６を覆う蓋板１０が配置される部分であって、ベース部材２の長手方向に亘って連続して形成されている。蓋溝６は、断面視矩形を呈しており、蓋溝６の底面５ｃから垂直に立ち上がる側壁５ａ，５ｂを備えている。
【００３４】
凹溝８は、熱媒体用管１６が挿入される部分であって、ベース部材２の長手方向に亘って連続して形成されている。凹溝８は、上方が開口した断面視Ｕ字状の溝であって、下端には熱媒体用管１６の外周と同等の曲率半径を有する半円形の底部７が形成されている。これにより、熱媒体用管１６と凹溝８の底部７とを密接させることができる。凹溝８の開口部分は、熱媒体用管１６の外径と略同等の幅で形成されている。
【００３５】
蓋板１０は、図２及び図３に示すように、ベース部材２と同様のアルミニウム合金からなり、略平板状を呈する本体部１４と、本体部１４の下面１２から凸設された凸部１５とを有する。本体部１４は、ベース部材２の蓋溝６の断面と略同じ矩形断面を呈し、上面（表面）１１、下面（底面）１２、側面１３ａ及び側面１３ｂを有する。
【００３６】
凸部１５は、本体部１４の下面１２の中央から、凹溝８と略同等の幅で下方に延設されており、底面１５ａが凹面状に形成されている。底面１５ａの曲率は、熱媒体用管１６の外周の曲率と同等に形成されている。
【００３７】
したがって、図２に示すように、蓋板１０を蓋溝６に配置すると、凹溝８と熱媒体用管１６とで形成される空隙部Ｐ１，Ｐ２に蓋板１０の凸部１５が挿入される。凸部１５の底面１５ａは、熱媒体用管１６の外周の曲率と略同等に形成されているため、熱媒体用管１６と面接触するか又は微細な隙間をあけて対向する。また、蓋板１０の側面１３ａ，１３ｂは、蓋溝６の側壁５ａ，５ｂと面接触するか又は微細な隙間をあけて対向する。図２及び図３に示すように、側面１３ａと側壁５ａとの突合せ面を突合部Ｖ１とし、側面１３ｂと側壁５ｂとの突合せ面を突合部Ｖ２とする。
【００３８】
熱媒体用管１６は、例えば、銅管にて構成されており、図２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１６の外径は、凹溝８の幅と略同等に形成されており、図３に示すように、熱媒体用管１６の下半部と凹溝８の底部７とが面接触するか又は微細な隙間をあけて対向する。また、熱媒体用管１６の上半部と蓋板１０の凸部１５の底面１５ａとが面接触するか又は微細な隙間をあけて対向する。
【００３９】
熱媒体用管１６は、中空部１８に、例えば高温液や高温ガスなどの熱媒体を循環させて、ベース部材２及び蓋板１０に熱を伝達させる部材、あるいは中空部１８に、例えば冷却水や冷却ガスなどの熱媒体を循環させて、ベース部材２及び蓋板１０から熱を伝達される部材である。また、熱媒体用管１６の中空部１８に、例えばヒーターを通して、ヒーターから発生する熱をベース部材２及び蓋板１０に伝達させる部材として利用してもよい。
【００４０】
なお、本実施形態においては、凹溝８と熱媒体用管１６の下半部を面接触させるとともに、凸部１５の底面１５ａと熱媒体用管１６の上半部を面接触させるように形成したが、これに限定さるものではない。例えば、凹溝８の深さを、熱媒体用管１６の外径と同等か、あるいはその１．２倍までの範囲となるようにしてもよい。また、凹溝８の幅を、熱媒体用管１６の外径と同等か、あるいはその１．１倍までの範囲となるようにしてもよい。また例えば、凸部１５の底面１５ａの曲率が、熱媒体用管１６の外周の曲率よりも小さくなるように形成してもよい。即ち、ベース部材２に熱媒体用管１６及び蓋板１０を挿入した際に、熱媒体用管１６の周囲に空隙が生じるように各部材の寸法を設定してもよい。
【００４１】
塑性化領域Ｗ１，Ｗ２は、図１及び図３に示すように、突合部Ｖ１，Ｖ２に対して後記する本接合工程を行った際に、ベース部材２及び蓋板１０の一部が塑性流動して一体化された領域である。突合部Ｖ１，Ｖ２に沿って、後記する接合用回転ツール２０を用いて本接合工程を行うと、突合部Ｖ１，Ｖ２の周辺にかかるベース部材２、蓋板１０の金属材料が摩擦熱により塑性流動化した後、再び固まって一体化される。
【００４２】
本実施形態では、接合用回転ツール２０（図４参照）を熱媒体用管１６に近接させて摩擦攪拌接合を行うことにより、蓋板１０の凸部１５の底面１５ａまで塑性流動化され、熱媒体用管１６と流動化された塑性流動材とが接触していることを特徴とする。
【００４３】
摩擦攪拌接合を行う際には、接合用回転ツール２０の大きさ、熱媒体用管１６の外径、蓋板１０の厚み等に応じて、接合用回転ツール２０の挿入位置、押込み量を設定すればよい。なお、本実施形態では、熱媒体用管１６が変形しないように形成したが、熱媒体用管１６が潰れるように押圧しながら摩擦攪拌接合を行ってもよい。
【００４４】
次に、伝熱板１の製造方法について、図４を用いて説明する。図４は、第一実施形態に係る伝熱板の製造方法を示した断面図であって、（ａ）は、切削工程を示した図であり、（ｂ）は、熱媒体用管を挿入した挿入工程を示した図であり、（ｃ）は、蓋溝閉塞工程を示した図であり、（ｄ）は、本接合工程を示した図であり、（ｅ）は、完成図である。
【００４５】
第一実施形態に係る伝熱板の製造方法は、ベース部材２を形成する切削工程と、ベース部材２に形成された凹溝８に熱媒体用管１６を挿入する挿入工程と、蓋溝６に蓋板１０を挿入する蓋溝閉塞工程と、突合部Ｖ１，Ｖ２に沿って接合用回転ツール２０を移動させて摩擦攪拌接合を施す本接合工程とを含むものである。
【００４６】
（切削工程）
まず、図４の（ａ）に示すように、公知のエンドミル加工により、厚板部材に蓋溝６を形成する。そして、蓋溝６の底面に、エンドミル加工等により半円形断面を備えた凹溝８を形成する。これにより、蓋溝６と、蓋溝６の底面に開口された凹溝８を備えたベース部材２が形成される。凹溝８は、断面半円形の底部７を備えており、底部７の上端から一定の幅で上方に向けて開口されている。
なお、ベース部材２を第一実施形態においては切削加工により形成したが、アルミニウム合金の押出形材を用いてもよい。
【００４７】
（挿入工程）
次に、図４の（ｂ）に示すように、凹溝８に熱媒体用管１６を挿入する。熱媒体用管１６の下半部は、凹溝８の下半分を形成する底部７と面接触する。
【００４８】
（蓋溝閉塞工程）
次に、図４の（ｃ）に示すように、ベース部材２の蓋溝６内に、アルミニウム合金からなる蓋板１０を配置する。この際、蓋板１０の凸部１５が、凹溝８に挿入されるとともに、蓋板１０の上面１１が、ベース部材２の表面３と面一なる。また、蓋溝６の側壁５ａ，５ｂ（図４の（ａ）参照）と蓋板１０の側面１３ａ，１３ｂによって突合部Ｖ１，Ｖ２が形成される。
【００４９】
（本接合工程）
次に、図４の（ｄ）に示すように、突合部Ｖ１，Ｖ２に沿って、摩擦攪拌接合を行う。摩擦攪拌接合は、公知の接合用回転ツール２０を用いて行う。
接合用回転ツール２０は、例えば、工具鋼からなり、円柱形のツール本体２２と、その底面２４の中心部から同心軸で垂下するピン２６とを有する。ピン２６は、先端に向けて幅狭となるテーパ状に形成されている。なお、ピン２６の周面には、その軸方向に沿って図示しない複数の小溝や径方向に沿ったネジ溝が形成されていてもよい。
【００５０】
ここで、図５は、第一実施形態に係る伝熱板と接合用回転ツールとの位置関係を示した模式断面図である。例えば、接合用回転ツール２０は、ツール本体２２の直径が６〜２２ｍｍ、ピン２６の長さが３〜１０ｍｍ、ピン２６の先端の直径が２〜８ｍｍである。また、接合用回転ツール２０の回転数は、５０〜１５００ｒｐｍ、送り速度は、０．０５〜２ｍ／分であり、接合用回転ツール２０の軸方向に加える押し込み力は、１ｋＮ〜２０ｋＮである。
【００５１】
図５に示すように、ピン２６の長さをピンの長さＧとし、また、接合用回転ツール２０を押し込んだ時に、ベース部材２の表面３から接合用回転ツール２０の底面２４までの距離（押込み量）を押込み量Ｈとする。また、熱媒体用管１６の外周面に接する仮想鉛直面とピン２６の先端までの最近接距離をオフセット量Ｉとする。
【００５２】
本接合工程では、ベース部材２及び蓋板１０を図示しない冶具により拘束した状態で、突合部Ｖ１，Ｖ２と、接合用回転ツール２０の軸の中心とが重なるようにして、高速回転する接合用回転ツール２０を押し込み、突合部Ｖ１，Ｖ２に沿って移動させる。高速回転するピン２６により、その周囲のベース部材２及び蓋板１０の凸部１５の一部が摩擦熱によって加熱され流動化する。そして、この流動化した金属材料（塑性流動材Ｑ）が、熱媒体用管１６と接触する。
【００５３】
本実施形態では、蓋板１０の凸部１５の底面１５ａと熱媒体用管１６の外周の曲率を同等に形成しているが、現実には蓋板１０及び熱媒体用管１６の公差等により、熱媒体用管１６と蓋板１０との間には微細な空隙が存在する。この空隙に塑性流動材Ｑが流入することにより、熱媒体用管１６とベース部材２及び蓋板１０との密接度を高めることができる。
【００５４】
押込み量Ｈ及びオフセット量Ｉは、各部材の寸法に応じて適宜設定するのが好ましい。即ち、熱媒体用管１６と接合用回転ツール２０との距離が近いほど、より確実に熱媒体用管１６と蓋板１０とを隙間なく接合することができるが、逆に、当該距離が近すぎると、熱媒体用管１６が潰れる可能性がある。
【００５５】
接合用回転ツール２０の押込み量Ｈは、ツール本体２２が押し退ける蓋板１０及びベース部材２の金属の体積と、塑性化領域Ｗ１（Ｗ２）の幅方向両側に発生するバリの体積との和と同等になるような長さとなっている。なお、本接合工程後に、塑性化領域Ｗ１，Ｗ２の幅方向両側に発生したバリを切削除去したり、面削加工したりして表面を平滑に形成してもよい。
【００５６】
以上のような伝熱板１によれば、図２に示すように、凹溝８と熱媒体用管１６とで囲まれた空隙部Ｐ１，Ｐ２に、蓋板１０の凸部１５が挿入されるため、空隙部Ｐ１，Ｐ２を埋めることができ、伝熱板１の熱交換率を高めることができる。また、本接合工程では、接合用回転ツール２０を熱媒体用管１６に近接させて摩擦攪拌を行うことで、凸部１５の底面１５ａが摩擦熱によって塑性化され、熱媒体用管１６と蓋板１０とが接触する。これにより、熱媒体用管１６、ベース部材２及び蓋板１０との密接性を高めることができるため、より伝熱板１の熱交換率を高めることができる。
【００５７】
また、蓋板１０の凸部１５の底面１５ａは、本実施形態では、熱媒体用管１６の外周の曲率と略同等に形成されている。これにより、熱媒体用管１６と蓋板１０との密接性を高めるとともに、熱媒体用管１６が変形することを防止することができる。
【００５８】
図６は、第一実施形態に係る伝熱板を用いた伝熱ユニットを示した平面図である。
伝熱板１は、例えば、図６に示すように、複数の伝熱板１を連結して伝熱ユニット９０を形成して使用される。伝熱ユニット９０は、複数の伝熱板１をベース部材２の短手方向に並設し、各ベース部材２の長手方向の両端から突出した熱媒体用管１６を平面視Ｕ字状の連結パイプ９１で連結して形成される。このような、伝熱ユニット９０によれば、一の連通した熱媒体用管９６が形成されているため、熱媒体用管９６に熱媒体を流通させることにより、ベース部材２及び蓋板１０に接触又は近接する図示しない対象物を迅速に冷却又は加熱することができる。
【００５９】
なお、伝熱板１の連結方法は、あくまで例示であって他の連結方法によって伝熱ユニットを形成してもよい。また、伝熱ユニット９０においては、連結パイプ９１が伝熱板１の外部に露出しているが、熱媒体用管１６をＳ字状に形成して熱媒体用管１６が伝熱板１の内部に納まるように形成してもよい。
【００６０】
［第二実施形態］
次に、第二実施形態に係る伝熱板について説明する。図７は、第二実施形態に係る伝熱板を示した分解断面図である。図８は、第二実施形態に係る伝熱板を示した断面図である。
図８に示す第二実施形態に係る伝熱板３１は、前記した伝熱板１と略同等の構造を内包し、蓋板１０の表面側にさらに上蓋板４０を配置して、摩擦攪拌接合を施して接合した点で第一実施形態と相違する。
なお、前記した伝熱板１と同等の構造を下蓋部Ｍともいう。また、第一実施形態に係る伝熱板１と重複する部材については、同等の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６１】
伝熱板３１は、ベース部材３２と、凹溝８に挿入された熱媒体用管１６と、蓋板１０と、蓋板１０の表面側に配置された上蓋板４０とを有し、塑性化領域Ｗ１〜Ｗ４で摩擦攪拌接合により一体化されている。
ベース部材３２は、図７及び図８に示すように、例えばアルミニウム合金からなり、ベース部材３２の表面３３に、長手方向に亘って形成された上蓋溝３６と、上蓋溝３６の底面３５ｃに長手方向に亘って連続して形成された蓋溝６と、蓋溝６の底面に長手方向に亘って形成された凹溝８とを有する。上蓋溝３６は、断面視矩形を呈し、底面３５ｃから垂直に立ち上がる側壁３５ａ，３５ｂを備えている。上蓋溝３６の幅は、蓋溝６の幅よりも大きく形成されている。
【００６２】
図７に示すように、ベース部材３２の下部に形成された凹溝８には、熱媒体用管１６が挿入されており、蓋板１０によって閉塞され、摩擦攪拌接合により塑性化領域Ｗ１，Ｗ２で接合されている。即ち、ベース部材３２の内部に形成された下蓋部Ｍは、第一実施形態に係る伝熱板１と略同等に形成されている。
【００６３】
なお、上蓋溝３６の底面３５ｃには、摩擦攪拌接合を行ったことにより、段差（溝）やバリが発生している可能性がある。したがって、例えば塑性化領域Ｗ１，Ｗ２の表面を基準に、上蓋溝３６の底面３５ｃに面削加工を施して平滑に形成することが好ましい。これにより、上蓋板４０の下面４２と、面削後の上蓋溝３６の底面とを隙間なく配置することができる。
【００６４】
上蓋板４０は、図７及び図８に示すように、例えば、アルミニウム合金からなり、上蓋溝３６の断面と略同じ矩形断面を形成し、下面４２から垂直に形成された側面４３ａ及び側面４３ｂを有する。上蓋板４０は、上蓋溝３６に嵌合される。即ち、上蓋板４０の側面４３ａ，４３ｂは、上蓋溝３６の側壁３５ａ，３５ｂと面接触されるか又は微細な隙間をあけて配置されている。ここで、側面４３ａと側壁３５ａとの突合せ面を、上側突合部Ｖ３とする。また、側面４３ｂと側壁３５ｂとの突合せ面を、上側突合部Ｖ４とする。上側突合部Ｖ３，Ｖ４は、摩擦攪拌接合により、塑性化領域Ｗ３，Ｗ４で一体化されている。
【００６５】
伝熱板３１の製造方法は、伝熱板１と同等の製造方法により、ベース部材３２の下部に下蓋部Ｍを形成した後、上蓋溝３６の底面３５ｃを面削する面削工程と、上蓋板４０を配置する上蓋溝閉塞工程と、上側突合部Ｖ３，Ｖ４に沿って摩擦攪拌接合を施す上蓋本接合工程を含むものである。
【００６６】
（面削工程）
面削工程では、上蓋溝３６の底面３５ｃに形成された段差（溝）やバリを切削除去して、底面３５ｃを平滑にする。
【００６７】
（上溝閉塞工程）
上蓋溝閉塞工程では、面削工程をした後、上蓋溝３６の底面に上蓋板４０を配置する。面削工程を行ったことにより、上蓋板４０の下面４２と、上蓋溝３６の底面とを隙間なく配置することができる。
【００６８】
（上蓋本接合工程）
上蓋本接合工程では、上側突合部Ｖ３，Ｖ４に沿って接合用回転ツール（図示省略）を移動させて摩擦攪拌接合を施す。接合用回転ツールは、本実施形態では、接合用回転ツール２０よりも小型の回転ツールである。上蓋本接合工程における接合用回転ツールの埋設深さは、当該接合用回転ツールのピンの長さ及び上蓋板４０の厚みを考慮して適宜設定すればよい。なお、上蓋本接合工程では、接合用回転ツール２０を用いて摩擦攪拌接合を行ってもよい。
【００６９】
実施形態に係る伝熱板３１によれば、下蓋部Ｍの上方にさらに上蓋板４０を配置して、摩擦攪拌接合を施すことにより、より深い位置に熱媒体用管１６を配置させることができる。
【００７０】
以上、本発明に係る第二実施形態について説明したが、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において、適宜変更が可能である。例えば、前記した実施形態においては、蓋板１０及び上蓋板４０は、ベース部材２，３２の上面側に配置したが、下面側に配置させてもよい。また、本実施形態では、蓋板１０及び上蓋板４０と二つの蓋板を用いたが、三つ以上の蓋板を用いてもよい。
【００７１】
［第三実施形態］
本発明の第三実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図９は、第三実施形態に係る伝熱板を示した斜視図である。図１０は、第三実施形態に係る伝熱板を示した分解断面図である。図１１は、第三実施形態に係る伝熱板を示した断面図である。
第三実施形態に係る伝熱板１Ａは、蓋板１０の幅が第一実施形態に係る蓋板１０に比べて幅広に形成されている点及び四箇所の塑性化領域が形成されている点で第一実施形態と相違する。なお、第三実施形態に係る伝熱板１Ａは、蓋板１０の寸法と、塑性化領域の形成位置を除いては第一実施形態と同等であるため、重複する部分については説明を省略する。
【００７２】
第三実施形態に係る伝熱板１Ａは、図９乃至図１１に示すように、表面３及び裏面４を有する厚板形状のベース部材２と、ベース部材２の表面３に開口した蓋溝６に挿入される蓋板１０と、蓋溝６の底面に開口する凹溝８に挿入される熱媒体用管１６とを主に備えている。ベース部材２と蓋板１０は、摩擦攪拌接合により形成された塑性化領域Ｗ５，Ｗ６によって一体形成されている。塑性化領域Ｗ５，Ｗ６は、蓋溝６の側壁５ａ，５ｂと蓋板１０の側面１３ａ，１３ｂとの突合部Ｖ５，Ｖ６に沿って形成されている。一方、蓋板１０には、前記の塑性化領域Ｗ５，Ｗ６よりも深く、ベース部材２まで達する塑性化領域Ｗ７，Ｗ８が形成されている。この塑性化領域Ｗ７，Ｗ８は、蓋板１０の表面において、下方に形成された凹溝８の長手方向に沿って形成されている。
【００７３】
ベース部材２は、例えば、アルミニウム合金（ＪＩＳ：Ａ６０６１）で形成されている。ベース部材２の表面３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。
【００７４】
蓋板１０は、図１０及び図１１に示すように、ベース部材２と同様のアルミニウム合金からなり、略平板状を呈する本体部１４と、本体部１４の下面１２から凸設された凸部１５とを有する。本体部１４は、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（表面）１１、下面（底面）１２、側面１３ａ及び側面１３ｂを有する。
【００７５】
凸部１５は、本体部１４の下面１２から、凹溝８と略同等の幅で下方に延設されており、底面１５ａが凹面状となるように形成されている。底面１５ａの曲率は、熱媒体用管１６の外周の曲率と同等に形成されている。
【００７６】
図１０に示すように、蓋板１０を蓋溝６に配置すると、凹溝８と熱媒体用管１６とで形成される空隙部Ｐ１，Ｐ２に蓋板１０の凸部１５が挿入される。凸部１５の底面１５ａは、熱媒体用管１６の外周の曲率と略同等に形成されているため、熱媒体用管１６と面接触するか又は微細な隙間をあけて対向する。また、蓋板１０の側面１３ａ，１３ｂは、蓋溝６の側壁５ａ，５ｂと面接触するか又は微細な隙間をあけて対向する。ここで、図１０及び図１１に示すように、側面１３ａと側壁５ａとの突合せ面を突合部Ｖ５とし、側面１３ｂと側壁５ｂとの突合せ面を突合部Ｖ６とする。
【００７７】
熱媒体用管１６は、例えば、銅管にて構成されており、図１０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。
【００７８】
塑性化領域Ｗ５，Ｗ６は、図９及び図１１に示すように、突合部Ｖ５，Ｖ６に摩擦攪拌接合を施した際に、ベース部材２及び蓋板１０の一部が塑性流動して一体化された領域である。即ち、突合部Ｖ５，Ｖ６に沿って、後記する接合用回転ツール２００（図１２参照）を用いて摩擦攪拌接合を施すと、突合部Ｖ５，Ｖ６の周辺にかかるベース部材２及び蓋板１０の金属材料が、接合用回転ツール２００の摩擦熱により流動化して一体化されることで、ベース部材２と蓋板１０が接合される。
【００７９】
塑性化領域Ｗ７，Ｗ８は、図９及び図１１に示すように、蓋板１０の上面（表面）１１で、下方の凹溝８の長手方向に沿って攪拌用回転ツール２５０（図１２参照）を移動させることで生成されている。本実施形態では、攪拌用回転ツール２５０を熱媒体用管１６に近づけて摩擦攪拌を行うことにより、蓋板１０の凸部１５の一部が塑性流動化され、熱媒体用管１６と塑性化領域Ｗ７，Ｗ８とが接触していることを特徴とする。
【００８０】
次に、伝熱板１Ａの製造方法について、図１２を用いて説明する。
図１２は、第三実施形態に係る伝熱板の製造方法を示した断面図であって、（ａ）は、切削工程を示した図であり、（ｂ）は、熱媒体用管を挿入した挿入工程を示した図であり、（ｃ）は、蓋溝閉塞工程を示した図であり、（ｄ）は、接合工程を示した図であり、（ｅ）は、攪拌工程を示した図であり、（ｆ）は、完成図である。図１３は、第三実施形態に係る伝熱板を用いた伝熱ユニットを示した平面図である。図１４は、第三実施形態に係る伝熱板を用いた伝熱ユニットを示した断面図である。
【００８１】
第三実施形態に係る伝熱板の製造方法は、ベース部材２を形成する切削工程と、ベース部材２に形成された凹溝８に熱媒体用管１６を挿入する挿入工程と、蓋溝６に蓋板１０を配置する蓋溝閉塞工程と、突合部Ｖ５，Ｖ６に沿って接合用回転ツール２００を移動させて摩擦攪拌接合を施す接合工程と、蓋板１０の表面で、凹溝８に沿って攪拌用回転ツール２５０を移動させて摩擦攪拌を行う攪拌工程と、を含むものである。
【００８２】
（切削工程）
まず、図１２の（ａ）に示すように、公知のエンドミル加工により、厚板部材に蓋溝６を形成する。そして、蓋溝６の底面に、切削加工等により半円形断面を備えた凹溝８を形成する。これにより、蓋溝６と、蓋溝６の底面に開口された凹溝８を備えたベース部材２が形成される。凹溝８は、下半部に断面半円形の底部７を備えており、底部７の上端から一定の幅で上方に向けて開口されている。なお、第三実施形態においては、ベース部材２をエンドミル加工及び切削加工により形成したが、アルミニウム合金製の押出形材や鋳造品を用いてもよい。
【００８３】
（挿入工程）
次に、図１２の（ｂ）に示すように、凹溝８に熱媒体用管１６を挿入する。このとき、熱媒体用管１６の下半部は、凹溝８の下半分を形成する底部７と面接触する。
【００８４】
（蓋溝閉塞工程）
次に、図１２の（ｃ）に示すように、ベース部材２の蓋溝６内に、アルミニウム合金からなる蓋板１０を配置する。この際、蓋板１０の凸部１５が、凹溝８に挿入されるとともに、蓋板１０の上面１１が、ベース部材２の表面３と面一なる。また、蓋溝６の側壁５ａ，５ｂ（図１２の（ａ）参照）と蓋板１０の側面１３ａ，１３ｂによって突合部Ｖ５，Ｖ６が形成される。
【００８５】
（接合工程）
次に、図１２の（ｄ）に示すように、突合部Ｖ５，Ｖ６に沿って、摩擦攪拌接合を施す。摩擦攪拌接合は、接合用回転ツール２００（公知の回転ツール）を用いて行う。接合用回転ツール２００は、例えば、工具鋼からなり、円柱形のツール本体２１０と、その底面２２０の中心部から同心軸で垂下するピン２３０とを有する。ピン２３０は、先端に向けて幅狭となるテーパ状に形成されている。なお、ピン２３０の周面には、その軸方向に沿って図示しない複数の小溝や径方向に沿ったネジ溝が形成されていてもよい。
【００８６】
摩擦攪拌接合は、ベース部材２及び蓋板１０を図示しない治具により拘束した状態で、各突合部Ｖ５，Ｖ６に高速回転する接合用回転ツール２００を押し込み、突合部Ｖ５，Ｖ６に沿って移動させる。高速回転するピン２３０により、その周囲のベース部材２及び蓋板１０のアルミニウム合金材料は、摩擦熱によって加熱され流動化した後に冷却されて一体化する。
【００８７】
（攪拌工程）
次に、図１２の（ｅ）に示すように、蓋板１０の上面（表面）１１で、下方の凹溝８の長手方向に沿って摩擦攪拌接合を行う。即ち、熱媒体用管１６の斜め上方で摩擦攪拌を行う。攪拌工程では、接合用回転ツール２００よりも大きく形成された攪拌用回転ツール２５０を用いて摩擦攪拌を行う。
【００８８】
攪拌工程における摩擦攪拌接合は、蓋板１０の上面（表面）１１で、高速回転する攪拌用回転ツール２５０を押し込み、下方の凹溝８に沿って攪拌用回転ツール２５０を移動させる。攪拌用回転ツール２５０は、ツール本体２６０の底面２７０の投影部分の一部が熱媒体用管１６と重なるように配置される。このとき、攪拌用回転ツール２５０の先端が、蓋溝６の底面５ｃよりも深く挿入され、高速回転するピン２８０により、その周囲の蓋板１０及びベース部材２のアルミニウム合金材料は、摩擦熱によって加熱され流動化される。そして、この流動した金属材料（塑性流動材Ｑ）が熱媒体用管１６と接触する。
【００８９】
以上のような伝熱板１Ａによれば、図１０に示すように、凹溝８と熱媒体用管１６とで囲まれた空隙部Ｐ１，Ｐ２に、蓋板１０の凸部１５が挿入されるため、空隙部Ｐ１，Ｐ２を埋めることができ、伝熱板１Ａの熱交換率を高めることができる。また、本接合工程では、攪拌用回転ツール２５０を熱媒体用管１６に近接させて摩擦攪拌を行うことで、凸部１５の底面１５ａが摩擦熱によって塑性化され、熱媒体用管１６と蓋板１０とが接触する。これにより、熱媒体用管１６と蓋板１０との密接性を高めることができるため、より伝熱板１Ａの熱交換率を高めることができる。
【００９０】
また、本実施形態によれば、比較的小型の接合用回転ツール２００を用いて、予め蓋板１０をベース部材２に接合しているので、攪拌工程では、蓋板１０が確実に固定された状態で摩擦攪拌接合を施すことができる。したがって、比較的大型の攪拌用回転ツール２５０を用いて大きい押込み力がかかる摩擦攪拌接合を、安定した状態で行うことができる。
【００９１】
また、本実施形態では、接合工程において、突合部Ｖ５，Ｖ６の全長に亘って、摩擦攪拌接合を施しているが、これに限定されるものではなく、突合部Ｖ５，Ｖ６に沿って所定の間隔を隔てて摩擦攪拌接合を間欠的に行って、ベース部材２に蓋板１０の仮付けを施すようにしてもよい。このような伝熱板の製造方法によれば、接合工程に要する手間と時間を低減することができる。
【００９２】
図１３は、第三実施形態に係る伝熱板を用いた伝熱ユニットを示した平面図である。
伝熱板１Ａは、例えば、図１３に示すように、複数の伝熱板１Ａを連結して伝熱ユニット９００を形成して使用される。伝熱ユニット９００は、複数の伝熱板１Ａをベース部材２の短手方向に並設し、各ベース部材２の長手方向の両端から突出した熱媒体用管１６を平面視Ｕ字状の連結パイプ９１０で連結して形成される。このような、伝熱ユニット９００によれば、一の連通した熱媒体用管９６０が形成されているため、熱媒体用管９６０に熱媒体を流通させることにより、ベース部材２及び蓋板１０に接触又は近接する図示しない対象物を迅速に冷却又は加熱することができる。
【００９３】
なお、伝熱板１Ａの連結方法は、一例であって他の連結方法によって伝熱ユニットを形成してもよい。また、伝熱ユニット９００においては、連結パイプ９１０が伝熱板１Ａの外部に露出しているが、熱媒体用管１６をＳ字状に形成して熱媒体用管１６が伝熱板１Ａの内部に納まるように形成してもよい。
【００９４】
さらに、本実施形態では、連結パイプ９１０を介して複数の伝熱板１Ａを連結して伝熱ユニット９００を形成しているが、これに限られるものではない。例えば、図１４に示すように、一つのベース部材７１に複数の凹溝８，８・・を有する蓋溝７３を形成して、一枚の蓋板７４を接合用回転ツール（図示せず）でベース部材７１に固定して、蓋板７４の上面（表面）７５から攪拌用回転ツール（図示せず）を各凹溝８の長手方向に沿って移動させることで、熱媒体用管１６と塑性化領域Ｗ７，Ｗ８とを接触させるようにしてもよい。このようにすれば、蓋板７４の接合工程を一度行うだけで、複数の熱媒体用管１６，１６・・を固定することができる。
【００９５】
［第四実施形態］
次に、第四実施形態に係る伝熱板について説明する。図１５は、第四実施形態に係る伝熱板を示した斜視図である。図１６は、第四実施形態に係る伝熱板の製造方法を示した側面図であって、（ａ）は、攪拌工程の攪拌用回転ツールの押込み前の状態を示した図、（ｂ）は、攪拌工程の攪拌用回転ツールの押込み中の状態を示した図である。第四実施形態に係る伝熱板１Ｂは、塑性化領域Ｗ７，Ｗ８の内部に、接合工程で形成される塑性化領域Ｗ９，Ｗ１０が含まれている点で第三実施形態と相違する。
【００９６】
図１５及び図１６に示すように、第四実施形態に係る伝熱板１Ｂは、蓋板５２と、ベース部材５４の蓋溝５５とが、第三実施形態よりも幅が狭く形成されている。具体的には、蓋板５２の側面５３と、ベース部材５４の蓋溝５５の側壁５６との突合部Ｖ９，Ｖ１０が、攪拌工程における摩擦攪拌接合によって生成される塑性化領域Ｗ７，Ｗ８に含まれるように、蓋板５２と、ベース部材５４の蓋溝５５の幅が形成されている。即ち、接合工程にて生成した塑性化領域Ｗ９，Ｗ１０上を、攪拌工程において攪拌用回転ツール２５０が移動し、塑性化領域Ｗ９，Ｗ１０が再攪拌されるようになっている。攪拌用回転ツール２５０は、第三実施形態と同様のものが用いられる。なお、その他の構成については、第三実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００９７】
次に、第四実施形態に係る伝熱板の製造方法を説明する。本実施形態の伝熱板の製造方法は、ベース部材５４を形成する切削工程と、ベース部材５４に形成された凹溝８に熱媒体用管１６を挿入する挿入工程と、蓋溝５５に蓋板５２を配置する蓋溝閉塞工程と、突合部Ｖ９，Ｖ１０に沿って接合用回転ツール（図示せず）を移動させて摩擦攪拌接合を施す接合工程と、蓋板５２の表面で、凹溝８に沿って攪拌用回転ツール２５０（図１６参照）を移動させて摩擦攪拌を行う攪拌工程と、を含むものである。
【００９８】
切削工程、挿入工程及び蓋溝閉塞工程は、蓋板５２と、ベース部材５４の蓋溝５５の幅が狭い構成以外は、第三実施形態と同様である。
【００９９】
接合工程では、図１５及び図１６の（ａ）に示すように、突合部Ｖ９，Ｖ１０に沿って摩擦攪拌接合を間欠的に行い、破線で示す塑性化領域Ｗ９，Ｗ１０を形成し、蓋板５２をベース部材５４に仮止めしておく。このとき用いられる接合用回転ツール（図示せず）は、第三実施形態の接合用回転ツール２００と同様のものであって、攪拌用回転ツール２５０よりも小型のものである。
【０１００】
次に、図１６の（ｂ）に示すように、蓋板５２の上面（表面）で、下方に形成されている凹溝８の長手方向に沿って摩擦攪拌接合を施す。即ち、熱媒体用管１６の斜め上方で摩擦攪拌を行う。攪拌工程では、第三実施形態と同様に、熱媒体用管１６に、摩擦攪拌接合によって流動化させた塑性流動材Ｑを接触させる工程であって、その摩擦攪拌接合は、攪拌用回転ツール２５０を用いて行う。
【０１０１】
攪拌工程では、蓋板１０の上面（表面）側から、高速回転する攪拌用回転ツール２５０を押し込み、下方の凹溝８の長手方向に沿って攪拌用回転ツール２５０を移動させる。攪拌用回転ツール２５０は、ツール本体２６０の底面２７０の投影部分の一部が熱媒体用管１６及び接合工程で生成された塑性化領域Ｗ９（Ｗ１０）と重なるように配置する。攪拌用回転ツール２５０の先端は、蓋溝６の底面５ｃよりも深く挿入され、高速回転するピン２８０により、その周囲のベース部材２及び蓋板５２の凸部５８の底面５８ａが摩擦熱によって加熱され塑性流動化する。そして、この流動化した金属材料（塑性流動材Ｑ）が熱媒体用管１６と接触する。これにより、塑性化領域Ｗ９（Ｗ１０）は、攪拌用回転ツール２５０によって生成される塑性化領域Ｗ７（Ｗ８）に含まれることとなり、再攪拌される。
【０１０２】
以上説明した伝熱板１Ｂによれば、第一実施形態に係る伝熱板１で得られた効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。即ち、蓋板５２をベース部材５４に固定した状態で安定して攪拌工程を行うことができるとともに、図１５に示すように、突合部Ｖ９，Ｖ１０（図１６の（ａ）参照）に沿って塑性化領域Ｗ９，Ｗ１０が形成されて、ベース部材５４と蓋板５２とで熱媒体用管１６が密閉され、さらに、塑性化領域Ｗ７，Ｗ８には、塑性化領域Ｗ９，Ｗ１０が含まれて、ベース部材５４と蓋板５２とが接合される。このように塑性化領域Ｗ９，Ｗ１０は、攪拌用回転ツール２５０で再攪拌されて塑性化領域Ｗ７，Ｗ８に含まれるので、伝熱板１Ｂの表面に露出される塑性化領域を少なくすることができる。
【０１０３】
［第五実施形態］
次に、第五実施形態に係る伝熱板について説明する。図１７の（ａ）は、第五実施形態に係る伝熱板を示した分解側面図で、（ｂ）は、第五実施形態に係る伝熱板を示した側面図である。
【０１０４】
第五実施形態に係る伝熱板１Ｃは、第三実施形態に係る伝熱板１Ａ（図１１参照）と略同等の構造を内包し、蓋板１０の表面側にさらに上蓋板８０を配置して、摩擦攪拌接合を施して接合した点で第三実施形態と相違する。
【０１０５】
なお、第三実施形態に係る伝熱板１Ａ（図１１参照）と同等の構造を下蓋部Ｍ’ともいう。また、第三実施形態に係る伝熱板１Ａと重複する部材については、同等の符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１０６】
伝熱板１Ｃは、ベース部材６２と、凹溝８に挿入された熱媒体用管１６と、蓋板１０と、蓋板１０の表面側に配置された上蓋板８０とを有し、塑性化領域Ｗ１１，Ｗ１２で摩擦攪拌接合により一体化されている。
【０１０７】
ベース部材６２は、図１７の（ａ）及び（ｂ）に示すように、例えばアルミニウム合金からなり、ベース部材６２の表面６３に、長手方向に亘って形成された上蓋溝６４と、上蓋溝６４の底面６５ｃに長手方向に亘って連続して形成された蓋溝６と、蓋溝６の底面に長手方向に亘って形成された凹溝８とを有する。上蓋溝６４は、断面視矩形を呈し、底面から垂直に立ち上がる側壁６５ａ，６５ｂを備えている。上蓋溝６４の幅は、蓋溝６の幅よりも大きく形成されている。上蓋溝６４の底面６５ｃは、塑性化領域Ｗ７，Ｗ８の生成後に、面削加工されて、塑性化領域Ｗ７，Ｗ８の表面と面一となっている。
【０１０８】
ベース部材６２の下部に形成された凹溝８には、熱媒体用管１６が挿入されている。凹溝８の上方は蓋板１０によって閉塞され、摩擦攪拌接合により塑性化領域Ｗ５，Ｗ６で接合されている。さらに蓋板１０の表面から、蓋溝６の底面５ｃの下側まで塑性化領域Ｗ７，Ｗ８が形成されて熱媒体用管１６と塑性化領域Ｗ７，Ｗ８とが接触している。即ち、ベース部材６２の内部に形成された下蓋部Ｍ’は、第三実施形態に係る伝熱板１Ａと面削された部分を除いて略同等に形成されている。
【０１０９】
上蓋板８０は、図１７の（ａ）及び（ｂ）に示すように、例えば、アルミニウム合金からなり、上蓋溝６４の断面と略同じ矩形断面を形成し、上面８１と、下面８２と、この下面８２から垂直に形成された側面８３ａ及び側面８３ｂとを有する。上蓋板８０は、上蓋溝６４に挿入される。即ち、上蓋板８０の側面８３ａ，８３ｂは、上蓋溝６４の側壁６５ａ，６５ｂと面接触されるか又は微細な隙間をあけて配置されている。ここで、側面８３ａと側壁６５ａとの突合せ面を上側突合部Ｖ１１とし、側面８３ｂと側壁６５ｂとの突合せ面を上側突合部Ｖ１２とする。上側突合部Ｖ１１，Ｖ１２は、摩擦攪拌接合により、塑性化領域Ｗ１１，Ｗ１２で一体化されている。
【０１１０】
伝熱板１Ｃの製造方法は、第三実施形態に係る伝熱板１Ａと同等の製造方法により、ベース部材６２の下部に下蓋部Ｍ’を形成した後、上蓋板８０を配置する上蓋溝閉塞工程と、上側突合部Ｖ１１，Ｖ１２に沿って摩擦攪拌接合を施す上蓋接合工程を含むものである。
【０１１１】
（上蓋溝閉塞工程）
上蓋溝閉塞工程では、下蓋部Ｍ’を形成した後、上蓋溝６４に上蓋板８０を配置する。この際、上蓋溝６４の底面６５ｃ、蓋板１０及び塑性化領域Ｗ５〜Ｗ８の上面は、前記した接合工程により平面状でない（凹凸がある）ので、上蓋溝６４の底面６５ｃ、蓋板１０及び塑性化領域Ｗ５〜Ｗ８の上面を削って平坦にする面削加工を施す。
【０１１２】
（上蓋接合工程）
上蓋接合工程では、上側突合部Ｖ１１，Ｖ１２に沿って接合用回転ツール（図示せず）を移動させて摩擦攪拌接合を施す。上蓋接合工程における接合用回転ツールの埋設深さは、ピンの長さ及び上蓋板８０の厚み等の各種条件によって、適宜設定すればよい。
【０１１３】
実施形態に係る伝熱板１Ｃによれば、下蓋部Ｍ’の上方にさらに上蓋板８０を配置して、摩擦攪拌接合を施すことにより、より深い位置に熱媒体用管１６を配置させることができる。
【０１１４】
［第六実施形態］
次に、第六実施形態に係る伝熱板について説明する。図１８は、第六実施形態に係る伝熱板を示した断面図である。第六実施形態に係る伝熱板１Ｄは、熱媒体用管１６と塑性化領域Ｗ１，Ｗ２との重複面積が第一実施形態の伝熱板１よりも大きい点で相違する。なお、第六実施形態に係る伝熱板１Ｄの説明においては、第一実施形態と重複する点は説明を省略する。
【０１１５】
第六実施形態の本接合工程では、熱媒体用管１６と接触する仮想鉛直面とピン２６の先端までの最近接距離であるオフセット量Ｉを第一実施形態よりも小さく設定した点を特徴とする。即ち、本接合工程では、接合用回転ツール２０の軸方向の中心を、突合部Ｖ１よりも熱媒体用管１６側に配置させて摩擦攪拌を行う。これにより、接合用回転ツール２０で形成された塑性化領域Ｗ１，Ｗ２は、熱媒体用管１６に近い位置に形成されるため、熱媒体用管１６と塑性化領域Ｗ１，Ｗ２との接触面積を大きくすることができる。よって、熱媒体用管１６の周囲の空隙をより確実に埋めることができ、伝熱板１Ｄの熱交換率を高めることができる。なお、オフセット量Ｉについては、熱媒体用管１６が極力潰れない程度に近接させることが好ましい。
【０１１６】
［第七実施形態］
次に、第七実施形態に係る伝熱板について説明する。図１９は、第七実施形態の製造方法を示した図であって、（ａ）は、蓋溝閉塞工程を示した断面図であり、（ｂ）は、本接合工程を示した断面図である。第七実施形態に係る伝熱板は、蓋板４００を蓋溝６に配置すると、空隙部Ｐ１，Ｐ２が形成される点で第一実施形態と相違する。なお、伝熱板１Ｅの説明においては、第一実施形態と重複する点は説明を省略する。
【０１１７】
蓋板４００は、略平板状の本体部４１０と、本体部４１０の下面から凸設された凸部４２０とを有する。本体部４１０は、断面視矩形を呈し、蓋溝６に挿入される。凸部４２０は、凹溝８の幅と略同等の幅を有し、凹溝８に挿入される。凸部４２０の底面４２０ａは、熱媒体用管１６の外周の曲率よりも小さい曲率で形成されている。したがって、蓋溝６に蓋板４００を挿入すると、図１９の（ａ）に示すように、凹溝８、熱媒体用管１６及び凸部４２０で囲まれた空隙部Ｐ１，Ｐ２が形成される。
【０１１８】
第七実施形態に係る本接合工程では、図１９の（ａ）に示すように、接合用回転ツール２０を熱媒体用管１６に近接させて摩擦攪拌接合を行うことにより、ベース部材２及び蓋板１０が摩擦熱により流動化された塑性流動材Ｑを空隙部Ｐ１（Ｐ２）に流入させる。塑性流動材Ｑは、熱媒体用管１６の周囲に形成される微細な隙間に流入されるため、空隙部Ｐ１，Ｐ２を埋めて伝熱板１Ｅの熱交換率を高めることができる。蓋板４００の下面に凸部４２０を備えることで、空隙部Ｐ１，Ｐ２に塑性流動材Ｑを流入させやすい。
【０１１９】
以上説明した、第七実施形態に係る伝熱板１Ｅのように、凸部４２０の底面４２０ａの曲率が、熱媒体用管１６の外周の曲率よりも小さくなるように蓋板４００を形成してもよい。
【０１２０】
［第八実施形態］
次に、第八実施形態に係る伝熱板について説明する。図２０は、第八実施形態に係る伝熱板を示した断面図である。第八実施形態に係る伝熱板１Ｆは、蓋板１０及びベース部材２の形状は第一実施形態と同等であるが、蓋板１０の凸部１５を摩擦攪拌しない点で第一実施形態と相違する。なお、第八実施形態に係る伝熱板１Ｆの説明においては、第一実施形態と重複する点は説明を省略する。
【０１２１】
即ち、第一乃至第七実施形態では、本接合工程又は攪拌工程の際に、蓋板１０の凸部１５の少なくとも一部が塑性変形するように設定したが、第八実施形態に係る伝熱板１Ｆのように、凸部１５に対して摩擦攪拌を行わなくてもよい。
【０１２２】
本接合工程を行う際には、突合部Ｖ１，Ｖ２に対して接合用回転ツール２０で押圧するため、熱媒体用管１６が蓋板１０に押されて熱媒体用管１６の周囲の空隙を小さくすることができる。これにより、伝熱板１Ｆの熱交換率を高めることができる。
【０１２３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、発明の趣旨に反しない範囲において適宜変更が可能である。例えば、熱媒体用管１６は、断面視円形のものを用いたが、他の形状であっても構わない。また、熱媒体用管１６の断面形状に伴って、蓋板の凸部の底面の形状を変更するのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】第一実施形態に係る伝熱板を示した斜視図である。
【図２】第一実施形態に係る伝熱板を示した分解側面図である。
【図３】第一実施形態に係る伝熱板を示した拡大側面図である。
【図４】第一実施形態に係る伝熱板の製造方法を示した側面図であって、（ａ）は、切削工程を示した図であり、（ｂ）は、熱媒体用管を挿入した挿入工程を示した図であり、（ｃ）は、蓋溝閉塞工程を示した図であり、（ｄ）は、本接合工程を示した図であり、（ｅ）は、完成図である。
【図５】第一実施形態に係る伝熱板と接合用回転ツールとの位置関係を示した模式断面図である。
【図６】第一実施形態に係る伝熱板を用いた伝熱ユニットを示した平面図である。
【図７】第二実施形態に係る伝熱板を示した分解断面図である。
【図８】第二実施形態に係る伝熱板を示した断面図である。
【図９】第三実施形態に係る伝熱板を示した斜視図である。
【図１０】第三実施形態に係る伝熱板を示した分解断面図である。
【図１１】第三実施形態に係る伝熱板を示した断面図である。
【図１２】第三実施形態に係る伝熱板の製造方法を示した断面図であって、（ａ）は、切削工程を示した図であり、（ｂ）は、熱媒体用管を挿入した挿入工程を示した図であり、（ｃ）は、蓋溝閉塞工程を示した図であり、（ｄ）は、接合工程を示した図であり、（ｅ）は、攪拌工程を示した図であり、（ｆ）は、完成図である。
【図１３】第三実施形態に係る伝熱板を用いた伝熱ユニットを示した平面図である。
【図１４】第三実施形態に係る伝熱板を用いた伝熱ユニットを示した断面図である。
【図１５】第四実施形態に係る伝熱板を示した斜視図である。
【図１６】第四実施形態に係る伝熱板の製造方法を示した側面図であって、（ａ）は、攪拌工程の攪拌用回転ツールの押込み前の状態を示した図、（ｂ）は、攪拌工程の攪拌用回転ツールの押込み中の状態を示した図である。
【図１７】（ａ）は、第五実施形態に係る伝熱板を示した分解側面図で、（ｂ）は、第五実施形態に係る伝熱板を示した側面図である。
【図１８】第六実施形態に係る伝熱板を示した断面図である。
【図１９】第七実施形態の製造方法を示した図であって、（ａ）は、蓋溝閉塞工程を示した断面図であり、（ｂ）は、本接合工程を示した断面図である。
【図２０】第八実施形態に係る伝熱板を示した断面図である。
【図２１】従来の伝熱板を示した図であって、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、断面図である。
【０１２５】
１ 伝熱板
２ ベース部材
５ａ （蓋溝の）側壁
５ｂ （蓋溝の）側壁
６ 蓋溝
８ 凹溝
１０ 蓋板
１３ａ （蓋板の）側面
１３ｂ （蓋板の）側面
１５ 凸部
１５ａ 底面
１６ 熱媒体用管
２０ 接合用回転ツール
３１ 伝熱板
３６ 上蓋溝
３５ａ 側壁
３５ｂ 側壁
４０ 上蓋板
４３ａ 側面
４３ｂ 側面
１Ｂ 伝熱板
５２ 蓋板
５３ （蓋板の）側面
５４ ベース部材
５５ 蓋溝
５６ （蓋溝の）側壁
１Ｃ 伝熱板
６２ ベース部材
６４ 上蓋溝
６５ａ （上蓋溝の）側壁
６５ｂ （上蓋溝の）側壁
８０ 上蓋板
８３ａ （上蓋板の）側面
８３ｂ （上蓋板の）側面
２００ 接合用回転ツール
２５０ 攪拌用回転ツール
Ｐ 空隙部
Ｑ 塑性流動材
Ｖ 突合部
Ｗ 塑性化領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば熱交換器や加熱機器あるいは冷却機器などに用いられる伝熱板の製造方法及び伝熱板に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱交換、加熱あるいは冷却すべき対象物に接触し又は近接して配置される伝熱板は、その本体であるベース部材に例えば高温液や冷却水などの熱媒体を循環させる熱媒体用管を挿通させて形成されている。
【０００３】
図２１は、従来の伝熱板を示した図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。従来の伝熱板１００は、表面に開口する断面視矩形の蓋溝１０６と蓋溝１０６の底面に開口する凹溝１０８とを有するベース部材１０２と、凹溝１０８に挿入される熱媒体用管１１６と、蓋溝１０６に挿入される蓋板１１０と、を備え、蓋溝１０６における両側壁１０５，１０５と蓋板１１０の両側面１１３，１１４とのそれぞれの突合せ面に沿って摩擦攪拌接合を施すことにより、塑性化領域Ｗ１，Ｗ２が形成されている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３１４１１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図２１の（ｂ）に示すように、伝熱板１００には、凹溝１０８と熱媒体用管１１６の外周面及び蓋板１１０の下面とによって空隙部１２０が形成されているが、伝熱板１００の内部に空隙部１２０が存在していると、熱媒体用管１１６から放熱された熱が蓋板１１０及びベース部材１０２に伝わりにくくなるため、伝熱板１００の熱交換効率が低下するという問題があった。
【０００６】
このような観点から、本発明は、熱交換効率が高い伝熱板の製造方法及び熱交換効率が高い伝熱板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】
【０００７】
このような課題を解決する本発明に係る伝熱板の製造方法は、ベース部材の表面側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挿入工程と、前記蓋溝に挿入される本体部とこの本体部の底面に凸設され前記凹溝に挿入される凸部とを有する蓋板を、前記蓋溝に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接合用回転ツールを相対移動させて摩擦攪拌接合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、蓋溝に蓋板を挿入すると凹溝に蓋板の凸部が挿入されるため、凹凸のない平板状の蓋板を蓋溝に挿入した場合に比べて熱媒体用管の周囲の空隙を小さくすることができ、伝熱板の熱交換効率を高めることができる。
【０００９】
また、前記本接合工程では、前記凸部の少なくとも一部に対して摩擦攪拌を行い、摩擦熱により塑性化した塑性流動材と前記熱媒体用管とを接触させることが好ましい。
【００１０】
かかる製造方法によれば、摩擦熱によって蓋板の凸部が塑性化することにより、熱媒体用管の周囲の空隙に塑性流動材が流入し、熱媒体用管と蓋板とが接触する。これにより、熱媒体用管の周囲の空隙をより小さくすることができ、伝熱板の熱交換率を高めることができる。
【００１１】
また、前記蓋板の前記凸部の底面は、前記熱媒体用管の形状に沿う形状に形成されていることが好ましい。かかる製造方法によれば、本接合工程によって熱媒体用管が押圧された際に熱媒体用管が変形するのを防止することができる。
【００１２】
また、前記本接合工程では、前記接合用回転ツールの先端を、前記蓋溝の底面よりも深く挿入することが好ましい。かかる製造方法によれば、攪拌用回転ツールで蓋板の底面よりも深い部分まで確実に塑性流動化することができる。
【００１３】
また、前記ベース部材の前記蓋溝よりも表面側に、前記蓋溝よりも幅広に形成された上蓋溝が形成されている場合には、前記本接合工程後に、前記上蓋溝に上蓋板を挿入する上蓋溝閉塞工程と、前記上蓋溝の側壁と前記上蓋板の側面との突合部に沿って接合用回転ツールを相対移動させて摩擦攪拌接合を行う上蓋接合工程と、を含むことが好ましい。
【００１４】
かかる製造方法によれば、蓋板の表面側において、蓋板よりも幅広の上蓋板を用いてさらに摩擦攪拌接合を施すため、より深い位置に熱媒体用管を配置させることができる。
【００１５】
また、本発明に係る伝熱板は、表面側に開口する蓋溝とこの蓋溝の底面に開口する凹溝とを有するベース部材と、前記凹溝に挿入された熱媒体用管と、前記蓋溝に挿入される本体部とこの本体部の底面に凸設され前記凹溝に挿入される凸部とを有する蓋板と、を有し、前記蓋溝の側壁と前記蓋板の側面との突合部に沿って、摩擦攪拌接合によって形成された塑性化領域が形成されていることを特徴とする。
【００１６】
かかる構成によれば、蓋溝に蓋板を挿入すると凹溝に蓋板の凸部が挿入されるため、凹凸のない平板状の蓋板を蓋溝に挿入した場合に比べて熱媒体用管の周囲の空隙を小さくすることができ、伝熱板の熱交換効率を高めることができる。
【００１７】
また、前記塑性化領域と前記熱媒体用管とが接触していることが好ましい。かかる構成によれば、熱媒体用管の周囲の空隙をより小さくすることができ、伝熱板の熱交換率を高めることができる。
【００１８】
また、前記蓋溝よりも表面側に、前記蓋溝よりも幅広に形成された上蓋溝を備えたベース部材と、前記上蓋溝に配置される上蓋板と、を有し、前記上蓋溝の側壁と前記上蓋板の側面との突合部に沿って、摩擦攪拌接合によって形成された塑性化領域が形成されていることを特徴とする。
【００１９】
かかる構成によれば、蓋板の表面側において、蓋板よりも幅広の上蓋板を用いてさらに摩擦攪拌接合を施すため、より深い位置に熱媒体用管を配置させることができる。
【００２０】
また、本発明に係る伝熱板の製造方法は、ベース部材の表面側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挿入工程と、前記蓋溝に挿入される本体部とこの本体部の底面に凸設され前記凹溝に挿入される凸部とを有する蓋板を、前記蓋溝に挿入する蓋溝閉塞工程と、前記蓋板の表面で、前記凹溝に沿って攪拌用回転ツールを移動させて、前記凸部の少なくとも一部に対して摩擦攪拌を行い、摩擦熱により塑性化した塑性流動材と前記熱媒体用管とを接触させる攪拌工程と、を含むことを特徴とする。
【００２１】
かかる製造方法によれば、摩擦熱によって蓋板の凸部が塑性化することにより、熱媒体用管の周囲の空隙に塑性流動材が流入し、熱媒体用管と蓋板とが接触するため、熱媒体用管の周囲の空隙をより小さくすることができ、伝熱板の熱交換率を高めることができる。
【００２２】
また、前記蓋板の前記凸部の底面は、前記熱媒体用管の形状に沿う形状に形成されていることが好ましい。かかる製造方法によれば、本接合工程によって熱媒体用管が押圧された際に熱媒体用管が変形するのを防止することができる。
【００２３】
また、前記攪拌工程前に、前記蓋溝の側壁と前記蓋板の側面との突合部に沿って接合用回転ツールを相対移動させて、前記ベース部材と前記蓋板との摩擦攪拌接合を行う接合工程をさらに含むことが好ましい。かかる製造方法によれば、蓋板とベース部材を予め接合するため、蓋板を固定した状態で攪拌工程を行うことができ、精度の高い伝熱板を製造することができる。
【００２４】
また、前記接合工程では、前記蓋溝の側壁と前記蓋板の側面との突合部に沿って間欠的に摩擦攪拌接合を行うことが好ましい。かかる製造方法によれば、接合工程に要する手間と時間を低減することができる。
【００２５】
また、前記攪拌用回転ツールは、前記接合用回転ツールよりも大きいことが好ましい。かかる製造方法によれば、攪拌用回転ツールで蓋板の底面よりも深い部分まで塑性流動化することができるとともに、接合工程での摩擦攪拌接合における塑性化領域は小さくて済むので、施工が容易になる。
【００２６】
また、前記攪拌工程において、前記攪拌用回転ツールの先端を、前記蓋溝の底面よりも深く挿入することが好ましい。かかる製造方法によれば、攪拌用回転ツールで蓋板の底面よりも深い部分まで確実に塑性流動化することができる。
【００２７】
また、前記攪拌工程において、前記接合工程にて形成された塑性化領域を、前記攪拌用回転ツールによって再度攪拌することが好ましい。かかる製造方法によれば、蓋板を確実に固定した状態で流入攪拌工程を行うことができるとともに、伝熱板の表面に露出される塑性化領域を攪拌用回転ツールによるものだけとすることができる。
【００２８】
また、前記ベース部材の前記蓋溝よりも表面側に、前記蓋溝よりも幅広に形成された上蓋溝が形成されている場合には、前記攪拌工程後に、前記上蓋溝に前記蓋板を挿入する上蓋溝閉塞工程と、前記上蓋溝の側壁と前記上蓋板の側面との突合部に沿って接合用回転ツールを移動させて前記ベース部材と前記上蓋板との摩擦攪拌接合を行う上蓋接合工程と、をさらに有することを特徴とする。
【００２９】
かかる製造方法によれば、伝熱板の表面側において、蓋板よりも幅広の上蓋板を用いてさらに摩擦攪拌接合を施すため、伝熱板のより深い位置に熱媒体用管を配置させることができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明に係る伝熱板の製造方法によれば、熱交換効率が高い伝熱板を製造することができる。また、本発明に係る伝熱板によれば、熱交換効率が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
［第一実施形態］
本発明の最良の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、第一実施形態に係る伝熱板を示した斜視図である。図２は、第一実施形態に係る伝熱板を示した分解側面図である。図３は、第一実施形態に係る伝熱板を示した拡大側面図である。
【００３２】
第一実施形態に係る伝熱板１は、図１乃至図３に示すように、表面３及び裏面４を有する厚板形状のベース部材２と、ベース部材２の表面３に開口した蓋溝６に配置される蓋板１０と、蓋溝６の底面に開口する凹溝８に挿入される熱媒体用管１６とを主に備え、摩擦攪拌接合により形成された塑性化領域Ｗ１，Ｗ２によって一体形成されている。ここで、「塑性化領域」とは、回転ツール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。
【００３３】
ベース部材２は、例えば、アルミニウム合金（ＪＩＳ：Ａ６０６１）で形成されている。ベース部材２は、熱媒体用管１６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１６に流れる熱媒体に伝達させる役割を果たすものであって、図２に示すように、熱媒体用管１６を内部に収容する。ベース部材２の表面３には、蓋溝６が凹設されており、蓋溝６の底面５ｃ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。蓋溝６は、熱媒体用管１６を覆う蓋板１０が配置される部分であって、ベース部材２の長手方向に亘って連続して形成されている。蓋溝６は、断面視矩形を呈しており、蓋溝６の底面５ｃから垂直に立ち上がる側壁５ａ，５ｂを備えている。
【００３４】
凹溝８は、熱媒体用管１６が挿入される部分であって、ベース部材２の長手方向に亘って連続して形成されている。凹溝８は、上方が開口した断面視Ｕ字状の溝であって、下端には熱媒体用管１６の外周と同等の曲率半径を有する半円形の底部７が形成されている。これにより、熱媒体用管１６と凹溝８の底部７とを密接させることができる。凹溝８の開口部分は、熱媒体用管１６の外径と略同等の幅で形成されている。
【００３５】
蓋板１０は、図２及び図３に示すように、ベース部材２と同様のアルミニウム合金からなり、略平板状を呈する本体部１４と、本体部１４の下面１２から凸設された凸部１５とを有する。本体部１４は、ベース部材２の蓋溝６の断面と略同じ矩形断面を呈し、上面（表面）１１、下面（底面）１２、側面１３ａ及び側面１３ｂを有する。
【００３６】
凸部１５は、本体部１４の下面１２の中央から、凹溝８と略同等の幅で下方に延設されており、底面１５ａが凹面状に形成されている。底面１５ａの曲率は、熱媒体用管１６の外周の曲率と同等に形成されている。
【００３７】
したがって、図２に示すように、蓋板１０を蓋溝６に配置すると、凹溝８と熱媒体用管１６とで形成される空隙部Ｐ１，Ｐ２に蓋板１０の凸部１５が挿入される。凸部１５の底面１５ａは、熱媒体用管１６の外周の曲率と略同等に形成されているため、熱媒体用管１６と面接触するか又は微細な隙間をあけて対向する。また、蓋板１０の側面１３ａ，１３ｂは、蓋溝６の側壁５ａ，５ｂと面接触するか又は微細な隙間をあけて対向する。図２及び図３に示すように、側面１３ａと側壁５ａとの突合せ面を突合部Ｖ１とし、側面１３ｂと側壁５ｂとの突合せ面を突合部Ｖ２とする。
【００３８】
熱媒体用管１６は、例えば、銅管にて構成されており、図２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１６の外径は、凹溝８の幅と略同等に形成されており、図３に示すように、熱媒体用管１６の下半部と凹溝８の底部７とが面接触するか又は微細な隙間をあけて対向する。また、熱媒体用管１６の上半部と蓋板１０の凸部１５の底面１５ａとが面接触するか又は微細な隙間をあけて対向する。
【００３９】
熱媒体用管１６は、中空部１８に、例えば高温液や高温ガスなどの熱媒体を循環させて、ベース部材２及び蓋板１０に熱を伝達させる部材、あるいは中空部１８に、例えば冷却水や冷却ガスなどの熱媒体を循環させて、ベース部材２及び蓋板１０から熱を伝達される部材である。また、熱媒体用管１６の中空部１８に、例えばヒーターを通して、ヒーターから発生する熱をベース部材２及び蓋板１０に伝達させる部材として利用してもよい。
【００４０】
なお、本実施形態においては、凹溝８と熱媒体用管１６の下半部を面接触させるとともに、凸部１５の底面１５ａと熱媒体用管１６の上半部を面接触させるように形成したが、これに限定さるものではない。例えば、凹溝８の深さを、熱媒体用管１６の外径と同等か、あるいはその１．２倍までの範囲となるようにしてもよい。また、凹溝８の幅を、熱媒体用管１６の外径と同等か、あるいはその１．１倍までの範囲となるようにしてもよい。また例えば、凸部１５の底面１５ａの曲率が、熱媒体用管１６の外周の曲率よりも小さくなるように形成してもよい。即ち、ベース部材２に熱媒体用管１６及び蓋板１０を挿入した際に、熱媒体用管１６の周囲に空隙が生じるように各部材の寸法を設定してもよい。
【００４１】
塑性化領域Ｗ１，Ｗ２は、図１及び図３に示すように、突合部Ｖ１，Ｖ２に対して後記する本接合工程を行った際に、ベース部材２及び蓋板１０の一部が塑性流動して一体化された領域である。突合部Ｖ１，Ｖ２に沿って、後記する接合用回転ツール２０を用いて本接合工程を行うと、突合部Ｖ１，Ｖ２の周辺にかかるベース部材２、蓋板１０の金属材料が摩擦熱により塑性流動化した後、再び固まって一体化される。
【００４２】
本実施形態では、接合用回転ツール２０（図４参照）を熱媒体用管１６に近接させて摩擦攪拌接合を行うことにより、蓋板１０の凸部１５の底面１５ａまで塑性流動化され、熱媒体用管１６と流動化された塑性流動材とが接触していることを特徴とする。
【００４３】
摩擦攪拌接合を行う際には、接合用回転ツール２０の大きさ、熱媒体用管１６の外径、蓋板１０の厚み等に応じて、接合用回転ツール２０の挿入位置、押込み量を設定すればよい。なお、本実施形態では、熱媒体用管１６が変形しないように形成したが、熱媒体用管１６が潰れるように押圧しながら摩擦攪拌接合を行ってもよい。
【００４４】
次に、伝熱板１の製造方法について、図４を用いて説明する。図４は、第一実施形態に係る伝熱板の製造方法を示した断面図であって、（ａ）は、切削工程を示した図であり、（ｂ）は、熱媒体用管を挿入した挿入工程を示した図であり、（ｃ）は、蓋溝閉塞工程を示した図であり、（ｄ）は、本接合工程を示した図であり、（ｅ）は、完成図である。
【００４５】
第一実施形態に係る伝熱板の製造方法は、ベース部材２を形成する切削工程と、ベース部材２に形成された凹溝８に熱媒体用管１６を挿入する挿入工程と、蓋溝６に蓋板１０を挿入する蓋溝閉塞工程と、突合部Ｖ１，Ｖ２に沿って接合用回転ツール２０を移動させて摩擦攪拌接合を施す本接合工程とを含むものである。
【００４６】
（切削工程）
まず、図４の（ａ）に示すように、公知のエンドミル加工により、厚板部材に蓋溝６を形成する。そして、蓋溝６の底面に、エンドミル加工等により半円形断面を備えた凹溝８を形成する。これにより、蓋溝６と、蓋溝６の底面に開口された凹溝８を備えたベース部材２が形成される。凹溝８は、断面半円形の底部７を備えており、底部７の上端から一定の幅で上方に向けて開口されている。
なお、ベース部材２を第一実施形態においては切削加工により形成したが、アルミニウム合金の押出形材を用いてもよい。
【００４７】
（挿入工程）
次に、図４の（ｂ）に示すように、凹溝８に熱媒体用管１６を挿入する。熱媒体用管１６の下半部は、凹溝８の下半分を形成する底部７と面接触する。
【００４８】
（蓋溝閉塞工程）
次に、図４の（ｃ）に示すように、ベース部材２の蓋溝６内に、アルミニウム合金からなる蓋板１０を配置する。この際、蓋板１０の凸部１５が、凹溝８に挿入されるとともに、蓋板１０の上面１１が、ベース部材２の表面３と面一なる。また、蓋溝６の側壁５ａ，５ｂ（図４の（ａ）参照）と蓋板１０の側面１３ａ，１３ｂによって突合部Ｖ１，Ｖ２が形成される。
【００４９】
（本接合工程）
次に、図４の（ｄ）に示すように、突合部Ｖ１，Ｖ２に沿って、摩擦攪拌接合を行う。摩擦攪拌接合は、公知の接合用回転ツール２０を用いて行う。
接合用回転ツール２０は、例えば、工具鋼からなり、円柱形のツール本体２２と、その底面２４の中心部から同心軸で垂下するピン２６とを有する。ピン２６は、先端に向けて幅狭となるテーパ状に形成されている。なお、ピン２６の周面には、その軸方向に沿って図示しない複数の小溝や径方向に沿ったネジ溝が形成されていてもよい。
【００５０】
ここで、図５は、第一実施形態に係る伝熱板と接合用回転ツールとの位置関係を示した模式断面図である。例えば、接合用回転ツール２０は、ツール本体２２の直径が６〜２２ｍｍ、ピン２６の長さが３〜１０ｍｍ、ピン２６の先端の直径が２〜８ｍｍである。また、接合用回転ツール２０の回転数は、５０〜１５００ｒｐｍ、送り速度は、０．０５〜２ｍ／分であり、接合用回転ツール２０の軸方向に加える押し込み力は、１ｋＮ〜２０ｋＮである。
【００５１】
図５に示すように、ピン２６の長さをピンの長さＧとし、また、接合用回転ツール２０を押し込んだ時に、ベース部材２の表面３から接合用回転ツール２０の底面２４までの距離（押込み量）を押込み量Ｈとする。また、熱媒体用管１６の外周面に接する仮想鉛直面とピン２６の先端までの最近接距離をオフセット量Ｉとする。
【００５２】
本接合工程では、ベース部材２及び蓋板１０を図示しない冶具により拘束した状態で、突合部Ｖ１，Ｖ２と、接合用回転ツール２０の軸の中心とが重なるようにして、高速回転する接合用回転ツール２０を押し込み、突合部Ｖ１，Ｖ２に沿って移動させる。高速回転するピン２６により、その周囲のベース部材２及び蓋板１０の凸部１５の一部が摩擦熱によって加熱され流動化する。そして、この流動化した金属材料（塑性流動材Ｑ）が、熱媒体用管１６と接触する。
【００５３】
本実施形態では、蓋板１０の凸部１５の底面１５ａと熱媒体用管１６の外周の曲率を同等に形成しているが、現実には蓋板１０及び熱媒体用管１６の公差等により、熱媒体用管１６と蓋板１０との間には微細な空隙が存在する。この空隙に塑性流動材Ｑが流入することにより、熱媒体用管１６とベース部材２及び蓋板１０との密接度を高めることができる。
【００５４】
押込み量Ｈ及びオフセット量Ｉは、各部材の寸法に応じて適宜設定するのが好ましい。即ち、熱媒体用管１６と接合用回転ツール２０との距離が近いほど、より確実に熱媒体用管１６と蓋板１０とを隙間なく接合することができるが、逆に、当該距離が近すぎると、熱媒体用管１６が潰れる可能性がある。
【００５５】
接合用回転ツール２０の押込み量Ｈは、ツール本体２２が押し退ける蓋板１０及びベース部材２の金属の体積と、塑性化領域Ｗ１（Ｗ２）の幅方向両側に発生するバリの体積との和と同等になるような長さとなっている。なお、本接合工程後に、塑性化領域Ｗ１，Ｗ２の幅方向両側に発生したバリを切削除去したり、面削加工したりして表面を平滑に形成してもよい。
【００５６】
以上のような伝熱板１によれば、図２に示すように、凹溝８と熱媒体用管１６とで囲まれた空隙部Ｐ１，Ｐ２に、蓋板１０の凸部１５が挿入されるため、空隙部Ｐ１，Ｐ２を埋めることができ、伝熱板１の熱交換率を高めることができる。また、本接合工程では、接合用回転ツール２０を熱媒体用管１６に近接させて摩擦攪拌を行うことで、凸部１５の底面１５ａが摩擦熱によって塑性化され、熱媒体用管１６と蓋板１０とが接触する。これにより、熱媒体用管１６、ベース部材２及び蓋板１０との密接性を高めることができるため、より伝熱板１の熱交換率を高めることができる。
【００５７】
また、蓋板１０の凸部１５の底面１５ａは、本実施形態では、熱媒体用管１６の外周の曲率と略同等に形成されている。これにより、熱媒体用管１６と蓋板１０との密接性を高めるとともに、熱媒体用管１６が変形することを防止することができる。
【００５８】
図６は、第一実施形態に係る伝熱板を用いた伝熱ユニットを示した平面図である。
伝熱板１は、例えば、図６に示すように、複数の伝熱板１を連結して伝熱ユニット９０を形成して使用される。伝熱ユニット９０は、複数の伝熱板１をベース部材２の短手方向に並設し、各ベース部材２の長手方向の両端から突出した熱媒体用管１６を平面視Ｕ字状の連結パイプ９１で連結して形成される。このような、伝熱ユニット９０によれば、一の連通した熱媒体用管９６が形成されているため、熱媒体用管９６に熱媒体を流通させることにより、ベース部材２及び蓋板１０に接触又は近接する図示しない対象物を迅速に冷却又は加熱することができる。
【００５９】
なお、伝熱板１の連結方法は、あくまで例示であって他の連結方法によって伝熱ユニットを形成してもよい。また、伝熱ユニット９０においては、連結パイプ９１が伝熱板１の外部に露出しているが、熱媒体用管１６をＳ字状に形成して熱媒体用管１６が伝熱板１の内部に納まるように形成してもよい。
【００６０】
［第二実施形態］
次に、第二実施形態に係る伝熱板について説明する。図７は、第二実施形態に係る伝熱板を示した分解断面図である。図８は、第二実施形態に係る伝熱板を示した断面図である。
図８に示す第二実施形態に係る伝熱板３１は、前記した伝熱板１と略同等の構造を内包し、蓋板１０の表面側にさらに上蓋板４０を配置して、摩擦攪拌接合を施して接合した点で第一実施形態と相違する。
なお、前記した伝熱板１と同等の構造を下蓋部Ｍともいう。また、第一実施形態に係る伝熱板１と重複する部材については、同等の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６１】
伝熱板３１は、ベース部材３２と、凹溝８に挿入された熱媒体用管１６と、蓋板１０と、蓋板１０の表面側に配置された上蓋板４０とを有し、塑性化領域Ｗ１〜Ｗ４で摩擦攪拌接合により一体化されている。
ベース部材３２は、図７及び図８に示すように、例えばアルミニウム合金からなり、ベース部材３２の表面３３に、長手方向に亘って形成された上蓋溝３６と、上蓋溝３６の底面３５ｃに長手方向に亘って連続して形成された蓋溝６と、蓋溝６の底面に長手方向に亘って形成された凹溝８とを有する。上蓋溝３６は、断面視矩形を呈し、底面３５ｃから垂直に立ち上がる側壁３５ａ，３５ｂを備えている。上蓋溝３６の幅は、蓋溝６の幅よりも大きく形成されている。
【００６２】
図７に示すように、ベース部材３２の下部に形成された凹溝８には、熱媒体用管１６が挿入されており、蓋板１０によって閉塞され、摩擦攪拌接合により塑性化領域Ｗ１，Ｗ２で接合されている。即ち、ベース部材３２の内部に形成された下蓋部Ｍは、第一実施形態に係る伝熱板１と略同等に形成されている。
【００６３】
なお、上蓋溝３６の底面３５ｃには、摩擦攪拌接合を行ったことにより、段差（溝）やバリが発生している可能性がある。したがって、例えば塑性化領域Ｗ１，Ｗ２の表面を基準に、上蓋溝３６の底面３５ｃに面削加工を施して平滑に形成することが好ましい。これにより、上蓋板４０の下面４２と、面削後の上蓋溝３６の底面とを隙間なく配置することができる。
【００６４】
上蓋板４０は、図７及び図８に示すように、例えば、アルミニウム合金からなり、上蓋溝３６の断面と略同じ矩形断面を形成し、下面４２から垂直に形成された側面４３ａ及び側面４３ｂを有する。上蓋板４０は、上蓋溝３６に嵌合される。即ち、上蓋板４０の側面４３ａ，４３ｂは、上蓋溝３６の側壁３５ａ，３５ｂと面接触されるか又は微細な隙間をあけて配置されている。ここで、側面４３ａと側壁３５ａとの突合せ面を、上側突合部Ｖ３とする。また、側面４３ｂと側壁３５ｂとの突合せ面を、上側突合部Ｖ４とする。上側突合部Ｖ３，Ｖ４は、摩擦攪拌接合により、塑性化領域Ｗ３，Ｗ４で一体化されている。
【００６５】
伝熱板３１の製造方法は、伝熱板１と同等の製造方法により、ベース部材３２の下部に下蓋部Ｍを形成した後、上蓋溝３６の底面３５ｃを面削する面削工程と、上蓋板４０を配置する上蓋溝閉塞工程と、上側突合部Ｖ３，Ｖ４に沿って摩擦攪拌接合を施す上蓋本接合工程を含むものである。
【００６６】
（面削工程）
面削工程では、上蓋溝３６の底面３５ｃに形成された段差（溝）やバリを切削除去して、底面３５ｃを平滑にする。
【００６７】
（上溝閉塞工程）
上蓋溝閉塞工程では、面削工程をした後、上蓋溝３６の底面に上蓋板４０を配置する。面削工程を行ったことにより、上蓋板４０の下面４２と、上蓋溝３６の底面とを隙間なく配置することができる。
【００６８】
（上蓋本接合工程）
上蓋本接合工程では、上側突合部Ｖ３，Ｖ４に沿って接合用回転ツール（図示省略）を移動させて摩擦攪拌接合を施す。接合用回転ツールは、本実施形態では、接合用回転ツール２０よりも小型の回転ツールである。上蓋本接合工程における接合用回転ツールの埋設深さは、当該接合用回転ツールのピンの長さ及び上蓋板４０の厚みを考慮して適宜設定すればよい。なお、上蓋本接合工程では、接合用回転ツール２０を用いて摩擦攪拌接合を行ってもよい。
【００６９】
実施形態に係る伝熱板３１によれば、下蓋部Ｍの上方にさらに上蓋板４０を配置して、摩擦攪拌接合を施すことにより、より深い位置に熱媒体用管１６を配置させることができる。
【００７０】
以上、本発明に係る第二実施形態について説明したが、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において、適宜変更が可能である。例えば、前記した実施形態においては、蓋板１０及び上蓋板４０は、ベース部材２，３２の上面側に配置したが、下面側に配置させてもよい。また、本実施形態では、蓋板１０及び上蓋板４０と二つの蓋板を用いたが、三つ以上の蓋板を用いてもよい。
【００７１】
［第三実施形態］
本発明の第三実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図９は、第三実施形態に係る伝熱板を示した斜視図である。図１０は、第三実施形態に係る伝熱板を示した分解断面図である。図１１は、第三実施形態に係る伝熱板を示した断面図である。
第三実施形態に係る伝熱板１Ａは、蓋板１０の幅が第一実施形態に係る蓋板１０に比べて幅広に形成されている点及び四箇所の塑性化領域が形成されている点で第一実施形態と相違する。なお、第三実施形態に係る伝熱板１Ａは、蓋板１０の寸法と、塑性化領域の形成位置を除いては第一実施形態と同等であるため、重複する部分については説明を省略する。
【００７２】
第三実施形態に係る伝熱板１Ａは、図９乃至図１１に示すように、表面３及び裏面４を有する厚板形状のベース部材２と、ベース部材２の表面３に開口した蓋溝６に挿入される蓋板１０と、蓋溝６の底面に開口する凹溝８に挿入される熱媒体用管１６とを主に備えている。ベース部材２と蓋板１０は、摩擦攪拌接合により形成された塑性化領域Ｗ５，Ｗ６によって一体形成されている。塑性化領域Ｗ５，Ｗ６は、蓋溝６の側壁５ａ，５ｂと蓋板１０の側面１３ａ，１３ｂとの突合部Ｖ５，Ｖ６に沿って形成されている。一方、蓋板１０には、前記の塑性化領域Ｗ５，Ｗ６よりも深く、ベース部材２まで達する塑性化領域Ｗ７，Ｗ８が形成されている。この塑性化領域Ｗ７，Ｗ８は、蓋板１０の表面において、下方に形成された凹溝８の長手方向に沿って形成されている。
【００７３】
ベース部材２は、例えば、アルミニウム合金（ＪＩＳ：Ａ６０６１）で形成されている。ベース部材２の表面３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。
【００７４】
蓋板１０は、図１０及び図１１に示すように、ベース部材２と同様のアルミニウム合金からなり、略平板状を呈する本体部１４と、本体部１４の下面１２から凸設された凸部１５とを有する。本体部１４は、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（表面）１１、下面（底面）１２、側面１３ａ及び側面１３ｂを有する。
【００７５】
凸部１５は、本体部１４の下面１２から、凹溝８と略同等の幅で下方に延設されており、底面１５ａが凹面状となるように形成されている。底面１５ａの曲率は、熱媒体用管１６の外周の曲率と同等に形成されている。
【００７６】
図１０に示すように、蓋板１０を蓋溝６に配置すると、凹溝８と熱媒体用管１６とで形成される空隙部Ｐ１，Ｐ２に蓋板１０の凸部１５が挿入される。凸部１５の底面１５ａは、熱媒体用管１６の外周の曲率と略同等に形成されているため、熱媒体用管１６と面接触するか又は微細な隙間をあけて対向する。また、蓋板１０の側面１３ａ，１３ｂは、蓋溝６の側壁５ａ，５ｂと面接触するか又は微細な隙間をあけて対向する。ここで、図１０及び図１１に示すように、側面１３ａと側壁５ａとの突合せ面を突合部Ｖ５とし、側面１３ｂと側壁５ｂとの突合せ面を突合部Ｖ６とする。
【００７７】
熱媒体用管１６は、例えば、銅管にて構成されており、図１０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。
【００７８】
塑性化領域Ｗ５，Ｗ６は、図９及び図１１に示すように、突合部Ｖ５，Ｖ６に摩擦攪拌接合を施した際に、ベース部材２及び蓋板１０の一部が塑性流動して一体化された領域である。即ち、突合部Ｖ５，Ｖ６に沿って、後記する接合用回転ツール２００（図１２参照）を用いて摩擦攪拌接合を施すと、突合部Ｖ５，Ｖ６の周辺にかかるベース部材２及び蓋板１０の金属材料が、接合用回転ツール２００の摩擦熱により流動化して一体化されることで、ベース部材２と蓋板１０が接合される。
【００７９】
塑性化領域Ｗ７，Ｗ８は、図９及び図１１に示すように、蓋板１０の上面（表面）１１で、下方の凹溝８の長手方向に沿って攪拌用回転ツール２５０（図１２参照）を移動させることで生成されている。本実施形態では、攪拌用回転ツール２５０を熱媒体用管１６に近づけて摩擦攪拌を行うことにより、蓋板１０の凸部１５の一部が塑性流動化され、熱媒体用管１６と塑性化領域Ｗ７，Ｗ８とが接触していることを特徴とする。
【００８０】
次に、伝熱板１Ａの製造方法について、図１２を用いて説明する。
図１２は、第三実施形態に係る伝熱板の製造方法を示した断面図であって、（ａ）は、切削工程を示した図であり、（ｂ）は、熱媒体用管を挿入した挿入工程を示した図であり、（ｃ）は、蓋溝閉塞工程を示した図であり、（ｄ）は、接合工程を示した図であり、（ｅ）は、攪拌工程を示した図であり、（ｆ）は、完成図である。図１３は、第三実施形態に係る伝熱板を用いた伝熱ユニットを示した平面図である。図１４は、第三実施形態に係る伝熱板を用いた伝熱ユニットを示した断面図である。
【００８１】
第三実施形態に係る伝熱板の製造方法は、ベース部材２を形成する切削工程と、ベース部材２に形成された凹溝８に熱媒体用管１６を挿入する挿入工程と、蓋溝６に蓋板１０を配置する蓋溝閉塞工程と、突合部Ｖ５，Ｖ６に沿って接合用回転ツール２００を移動させて摩擦攪拌接合を施す接合工程と、蓋板１０の表面で、凹溝８に沿って攪拌用回転ツール２５０を移動させて摩擦攪拌を行う攪拌工程と、を含むものである。
【００８２】
（切削工程）
まず、図１２の（ａ）に示すように、公知のエンドミル加工により、厚板部材に蓋溝６を形成する。そして、蓋溝６の底面に、切削加工等により半円形断面を備えた凹溝８を形成する。これにより、蓋溝６と、蓋溝６の底面に開口された凹溝８を備えたベース部材２が形成される。凹溝８は、下半部に断面半円形の底部７を備えており、底部７の上端から一定の幅で上方に向けて開口されている。なお、第三実施形態においては、ベース部材２をエンドミル加工及び切削加工により形成したが、アルミニウム合金製の押出形材や鋳造品を用いてもよい。
【００８３】
（挿入工程）
次に、図１２の（ｂ）に示すように、凹溝８に熱媒体用管１６を挿入する。このとき、熱媒体用管１６の下半部は、凹溝８の下半分を形成する底部７と面接触する。
【００８４】
（蓋溝閉塞工程）
次に、図１２の（ｃ）に示すように、ベース部材２の蓋溝６内に、アルミニウム合金からなる蓋板１０を配置する。この際、蓋板１０の凸部１５が、凹溝８に挿入されるとともに、蓋板１０の上面１１が、ベース部材２の表面３と面一なる。また、蓋溝６の側壁５ａ，５ｂ（図１２の（ａ）参照）と蓋板１０の側面１３ａ，１３ｂによって突合部Ｖ５，Ｖ６が形成される。
【００８５】
（接合工程）
次に、図１２の（ｄ）に示すように、突合部Ｖ５，Ｖ６に沿って、摩擦攪拌接合を施す。摩擦攪拌接合は、接合用回転ツール２００（公知の回転ツール）を用いて行う。接合用回転ツール２００は、例えば、工具鋼からなり、円柱形のツール本体２１０と、その底面２２０の中心部から同心軸で垂下するピン２３０とを有する。ピン２３０は、先端に向けて幅狭となるテーパ状に形成されている。なお、ピン２３０の周面には、その軸方向に沿って図示しない複数の小溝や径方向に沿ったネジ溝が形成されていてもよい。
【００８６】
摩擦攪拌接合は、ベース部材２及び蓋板１０を図示しない治具により拘束した状態で、各突合部Ｖ５，Ｖ６に高速回転する接合用回転ツール２００を押し込み、突合部Ｖ５，Ｖ６に沿って移動させる。高速回転するピン２３０により、その周囲のベース部材２及び蓋板１０のアルミニウム合金材料は、摩擦熱によって加熱され流動化した後に冷却されて一体化する。
【００８７】
（攪拌工程）
次に、図１２の（ｅ）に示すように、蓋板１０の上面（表面）１１で、下方の凹溝８の長手方向に沿って摩擦攪拌接合を行う。即ち、熱媒体用管１６の斜め上方で摩擦攪拌を行う。攪拌工程では、接合用回転ツール２００よりも大きく形成された攪拌用回転ツール２５０を用いて摩擦攪拌を行う。
【００８８】
攪拌工程における摩擦攪拌接合は、蓋板１０の上面（表面）１１で、高速回転する攪拌用回転ツール２５０を押し込み、下方の凹溝８に沿って攪拌用回転ツール２５０を移動させる。攪拌用回転ツール２５０は、ツール本体２６０の底面２７０の投影部分の一部が熱媒体用管１６と重なるように配置される。このとき、攪拌用回転ツール２５０の先端が、蓋溝６の底面５ｃよりも深く挿入され、高速回転するピン２８０により、その周囲の蓋板１０及びベース部材２のアルミニウム合金材料は、摩擦熱によって加熱され流動化される。そして、この流動した金属材料（塑性流動材Ｑ）が熱媒体用管１６と接触する。
【００８９】
以上のような伝熱板１Ａによれば、図１０に示すように、凹溝８と熱媒体用管１６とで囲まれた空隙部Ｐ１，Ｐ２に、蓋板１０の凸部１５が挿入されるため、空隙部Ｐ１，Ｐ２を埋めることができ、伝熱板１Ａの熱交換率を高めることができる。また、本接合工程では、攪拌用回転ツール２５０を熱媒体用管１６に近接させて摩擦攪拌を行うことで、凸部１５の底面１５ａが摩擦熱によって塑性化され、熱媒体用管１６と蓋板１０とが接触する。これにより、熱媒体用管１６と蓋板１０との密接性を高めることができるため、より伝熱板１Ａの熱交換率を高めることができる。
【００９０】
また、本実施形態によれば、比較的小型の接合用回転ツール２００を用いて、予め蓋板１０をベース部材２に接合しているので、攪拌工程では、蓋板１０が確実に固定された状態で摩擦攪拌接合を施すことができる。したがって、比較的大型の攪拌用回転ツール２５０を用いて大きい押込み力がかかる摩擦攪拌接合を、安定した状態で行うことができる。
【００９１】
また、本実施形態では、接合工程において、突合部Ｖ５，Ｖ６の全長に亘って、摩擦攪拌接合を施しているが、これに限定されるものではなく、突合部Ｖ５，Ｖ６に沿って所定の間隔を隔てて摩擦攪拌接合を間欠的に行って、ベース部材２に蓋板１０の仮付けを施すようにしてもよい。このような伝熱板の製造方法によれば、接合工程に要する手間と時間を低減することができる。
【００９２】
図１３は、第三実施形態に係る伝熱板を用いた伝熱ユニットを示した平面図である。
伝熱板１Ａは、例えば、図１３に示すように、複数の伝熱板１Ａを連結して伝熱ユニット９００を形成して使用される。伝熱ユニット９００は、複数の伝熱板１Ａをベース部材２の短手方向に並設し、各ベース部材２の長手方向の両端から突出した熱媒体用管１６を平面視Ｕ字状の連結パイプ９１０で連結して形成される。このような、伝熱ユニット９００によれば、一の連通した熱媒体用管９６０が形成されているため、熱媒体用管９６０に熱媒体を流通させることにより、ベース部材２及び蓋板１０に接触又は近接する図示しない対象物を迅速に冷却又は加熱することができる。
【００９３】
なお、伝熱板１Ａの連結方法は、一例であって他の連結方法によって伝熱ユニットを形成してもよい。また、伝熱ユニット９００においては、連結パイプ９１０が伝熱板１Ａの外部に露出しているが、熱媒体用管１６をＳ字状に形成して熱媒体用管１６が伝熱板１Ａの内部に納まるように形成してもよい。
【００９４】
さらに、本実施形態では、連結パイプ９１０を介して複数の伝熱板１Ａを連結して伝熱ユニット９００を形成しているが、これに限られるものではない。例えば、図１４に示すように、一つのベース部材７１に複数の凹溝８，８・・を有する蓋溝７３を形成して、一枚の蓋板７４を接合用回転ツール（図示せず）でベース部材７１に固定して、蓋板７４の上面（表面）７５から攪拌用回転ツール（図示せず）を各凹溝８の長手方向に沿って移動させることで、熱媒体用管１６と塑性化領域Ｗ７，Ｗ８とを接触させるようにしてもよい。このようにすれば、蓋板７４の接合工程を一度行うだけで、複数の熱媒体用管１６，１６・・を固定することができる。
【００９５】
［第四実施形態］
次に、第四実施形態に係る伝熱板について説明する。図１５は、第四実施形態に係る伝熱板を示した斜視図である。図１６は、第四実施形態に係る伝熱板の製造方法を示した側面図であって、（ａ）は、攪拌工程の攪拌用回転ツールの押込み前の状態を示した図、（ｂ）は、攪拌工程の攪拌用回転ツールの押込み中の状態を示した図である。第四実施形態に係る伝熱板１Ｂは、塑性化領域Ｗ７，Ｗ８の内部に、接合工程で形成される塑性化領域Ｗ９，Ｗ１０が含まれている点で第三実施形態と相違する。
【００９６】
図１５及び図１６に示すように、第四実施形態に係る伝熱板１Ｂは、蓋板５２と、ベース部材５４の蓋溝５５とが、第三実施形態よりも幅が狭く形成されている。具体的には、蓋板５２の側面５３と、ベース部材５４の蓋溝５５の側壁５６との突合部Ｖ９，Ｖ１０が、攪拌工程における摩擦攪拌接合によって生成される塑性化領域Ｗ７，Ｗ８に含まれるように、蓋板５２と、ベース部材５４の蓋溝５５の幅が形成されている。即ち、接合工程にて生成した塑性化領域Ｗ９，Ｗ１０上を、攪拌工程において攪拌用回転ツール２５０が移動し、塑性化領域Ｗ９，Ｗ１０が再攪拌されるようになっている。攪拌用回転ツール２５０は、第三実施形態と同様のものが用いられる。なお、その他の構成については、第三実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００９７】
次に、第四実施形態に係る伝熱板の製造方法を説明する。本実施形態の伝熱板の製造方法は、ベース部材５４を形成する切削工程と、ベース部材５４に形成された凹溝８に熱媒体用管１６を挿入する挿入工程と、蓋溝５５に蓋板５２を配置する蓋溝閉塞工程と、突合部Ｖ９，Ｖ１０に沿って接合用回転ツール（図示せず）を移動させて摩擦攪拌接合を施す接合工程と、蓋板５２の表面で、凹溝８に沿って攪拌用回転ツール２５０（図１６参照）を移動させて摩擦攪拌を行う攪拌工程と、を含むものである。
【００９８】
切削工程、挿入工程及び蓋溝閉塞工程は、蓋板５２と、ベース部材５４の蓋溝５５の幅が狭い構成以外は、第三実施形態と同様である。
【００９９】
接合工程では、図１５及び図１６の（ａ）に示すように、突合部Ｖ９，Ｖ１０に沿って摩擦攪拌接合を間欠的に行い、破線で示す塑性化領域Ｗ９，Ｗ１０を形成し、蓋板５２をベース部材５４に仮止めしておく。このとき用いられる接合用回転ツール（図示せず）は、第三実施形態の接合用回転ツール２００と同様のものであって、攪拌用回転ツール２５０よりも小型のものである。
【０１００】
次に、図１６の（ｂ）に示すように、蓋板５２の上面（表面）で、下方に形成されている凹溝８の長手方向に沿って摩擦攪拌接合を施す。即ち、熱媒体用管１６の斜め上方で摩擦攪拌を行う。攪拌工程では、第三実施形態と同様に、熱媒体用管１６に、摩擦攪拌接合によって流動化させた塑性流動材Ｑを接触させる工程であって、その摩擦攪拌接合は、攪拌用回転ツール２５０を用いて行う。
【０１０１】
攪拌工程では、蓋板１０の上面（表面）側から、高速回転する攪拌用回転ツール２５０を押し込み、下方の凹溝８の長手方向に沿って攪拌用回転ツール２５０を移動させる。攪拌用回転ツール２５０は、ツール本体２６０の底面２７０の投影部分の一部が熱媒体用管１６及び接合工程で生成された塑性化領域Ｗ９（Ｗ１０）と重なるように配置する。攪拌用回転ツール２５０の先端は、蓋溝６の底面５ｃよりも深く挿入され、高速回転するピン２８０により、その周囲のベース部材２及び蓋板５２の凸部５８の底面５８ａが摩擦熱によって加熱され塑性流動化する。そして、この流動化した金属材料（塑性流動材Ｑ）が熱媒体用管１６と接触する。これにより、塑性化領域Ｗ９（Ｗ１０）は、攪拌用回転ツール２５０によって生成される塑性化領域Ｗ７（Ｗ８）に含まれることとなり、再攪拌される。
【０１０２】
以上説明した伝熱板１Ｂによれば、第一実施形態に係る伝熱板１で得られた効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。即ち、蓋板５２をベース部材５４に固定した状態で安定して攪拌工程を行うことができるとともに、図１５に示すように、突合部Ｖ９，Ｖ１０（図１６の（ａ）参照）に沿って塑性化領域Ｗ９，Ｗ１０が形成されて、ベース部材５４と蓋板５２とで熱媒体用管１６が密閉され、さらに、塑性化領域Ｗ７，Ｗ８には、塑性化領域Ｗ９，Ｗ１０が含まれて、ベース部材５４と蓋板５２とが接合される。このように塑性化領域Ｗ９，Ｗ１０は、攪拌用回転ツール２５０で再攪拌されて塑性化領域Ｗ７，Ｗ８に含まれるので、伝熱板１Ｂの表面に露出される塑性化領域を少なくすることができる。
【０１０３】
［第五実施形態］
次に、第五実施形態に係る伝熱板について説明する。図１７の（ａ）は、第五実施形態に係る伝熱板を示した分解側面図で、（ｂ）は、第五実施形態に係る伝熱板を示した側面図である。
【０１０４】
第五実施形態に係る伝熱板１Ｃは、第三実施形態に係る伝熱板１Ａ（図１１参照）と略同等の構造を内包し、蓋板１０の表面側にさらに上蓋板８０を配置して、摩擦攪拌接合を施して接合した点で第三実施形態と相違する。
【０１０５】
なお、第三実施形態に係る伝熱板１Ａ（図１１参照）と同等の構造を下蓋部Ｍ’ともいう。また、第三実施形態に係る伝熱板１Ａと重複する部材については、同等の符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１０６】
伝熱板１Ｃは、ベース部材６２と、凹溝８に挿入された熱媒体用管１６と、蓋板１０と、蓋板１０の表面側に配置された上蓋板８０とを有し、塑性化領域Ｗ１１，Ｗ１２で摩擦攪拌接合により一体化されている。
【０１０７】
ベース部材６２は、図１７の（ａ）及び（ｂ）に示すように、例えばアルミニウム合金からなり、ベース部材６２の表面６３に、長手方向に亘って形成された上蓋溝６４と、上蓋溝６４の底面６５ｃに長手方向に亘って連続して形成された蓋溝６と、蓋溝６の底面に長手方向に亘って形成された凹溝８とを有する。上蓋溝６４は、断面視矩形を呈し、底面から垂直に立ち上がる側壁６５ａ，６５ｂを備えている。上蓋溝６４の幅は、蓋溝６の幅よりも大きく形成されている。上蓋溝６４の底面６５ｃは、塑性化領域Ｗ７，Ｗ８の生成後に、面削加工されて、塑性化領域Ｗ７，Ｗ８の表面と面一となっている。
【０１０８】
ベース部材６２の下部に形成された凹溝８には、熱媒体用管１６が挿入されている。凹溝８の上方は蓋板１０によって閉塞され、摩擦攪拌接合により塑性化領域Ｗ５，Ｗ６で接合されている。さらに蓋板１０の表面から、蓋溝６の底面５ｃの下側まで塑性化領域Ｗ７，Ｗ８が形成されて熱媒体用管１６と塑性化領域Ｗ７，Ｗ８とが接触している。即ち、ベース部材６２の内部に形成された下蓋部Ｍ’は、第三実施形態に係る伝熱板１Ａと面削された部分を除いて略同等に形成されている。
【０１０９】
上蓋板８０は、図１７の（ａ）及び（ｂ）に示すように、例えば、アルミニウム合金からなり、上蓋溝６４の断面と略同じ矩形断面を形成し、上面８１と、下面８２と、この下面８２から垂直に形成された側面８３ａ及び側面８３ｂとを有する。上蓋板８０は、上蓋溝６４に挿入される。即ち、上蓋板８０の側面８３ａ，８３ｂは、上蓋溝６４の側壁６５ａ，６５ｂと面接触されるか又は微細な隙間をあけて配置されている。ここで、側面８３ａと側壁６５ａとの突合せ面を上側突合部Ｖ１１とし、側面８３ｂと側壁６５ｂとの突合せ面を上側突合部Ｖ１２とする。上側突合部Ｖ１１，Ｖ１２は、摩擦攪拌接合により、塑性化領域Ｗ１１，Ｗ１２で一体化されている。
【０１１０】
伝熱板１Ｃの製造方法は、第三実施形態に係る伝熱板１Ａと同等の製造方法により、ベース部材６２の下部に下蓋部Ｍ’を形成した後、上蓋板８０を配置する上蓋溝閉塞工程と、上側突合部Ｖ１１，Ｖ１２に沿って摩擦攪拌接合を施す上蓋接合工程を含むものである。
【０１１１】
（上蓋溝閉塞工程）
上蓋溝閉塞工程では、下蓋部Ｍ’を形成した後、上蓋溝６４に上蓋板８０を配置する。この際、上蓋溝６４の底面６５ｃ、蓋板１０及び塑性化領域Ｗ５〜Ｗ８の上面は、前記した接合工程により平面状でない（凹凸がある）ので、上蓋溝６４の底面６５ｃ、蓋板１０及び塑性化領域Ｗ５〜Ｗ８の上面を削って平坦にする面削加工を施す。
【０１１２】
（上蓋接合工程）
上蓋接合工程では、上側突合部Ｖ１１，Ｖ１２に沿って接合用回転ツール（図示せず）を移動させて摩擦攪拌接合を施す。上蓋接合工程における接合用回転ツールの埋設深さは、ピンの長さ及び上蓋板８０の厚み等の各種条件によって、適宜設定すればよい。
【０１１３】
実施形態に係る伝熱板１Ｃによれば、下蓋部Ｍ’の上方にさらに上蓋板８０を配置して、摩擦攪拌接合を施すことにより、より深い位置に熱媒体用管１６を配置させることができる。
【０１１４】
［第六実施形態］
次に、第六実施形態に係る伝熱板について説明する。図１８は、第六実施形態に係る伝熱板を示した断面図である。第六実施形態に係る伝熱板１Ｄは、熱媒体用管１６と塑性化領域Ｗ１，Ｗ２との重複面積が第一実施形態の伝熱板１よりも大きい点で相違する。なお、第六実施形態に係る伝熱板１Ｄの説明においては、第一実施形態と重複する点は説明を省略する。
【０１１５】
第六実施形態の本接合工程では、熱媒体用管１６と接触する仮想鉛直面とピン２６の先端までの最近接距離であるオフセット量Ｉを第一実施形態よりも小さく設定した点を特徴とする。即ち、本接合工程では、接合用回転ツール２０の軸方向の中心を、突合部Ｖ１よりも熱媒体用管１６側に配置させて摩擦攪拌を行う。これにより、接合用回転ツール２０で形成された塑性化領域Ｗ１，Ｗ２は、熱媒体用管１６に近い位置に形成されるため、熱媒体用管１６と塑性化領域Ｗ１，Ｗ２との接触面積を大きくすることができる。よって、熱媒体用管１６の周囲の空隙をより確実に埋めることができ、伝熱板１Ｄの熱交換率を高めることができる。なお、オフセット量Ｉについては、熱媒体用管１６が極力潰れない程度に近接させることが好ましい。
【０１１６】
［第七実施形態］
次に、第七実施形態に係る伝熱板について説明する。図１９は、第七実施形態の製造方法を示した図であって、（ａ）は、蓋溝閉塞工程を示した断面図であり、（ｂ）は、本接合工程を示した断面図である。第七実施形態に係る伝熱板は、蓋板４００を蓋溝６に配置すると、空隙部Ｐ１，Ｐ２が形成される点で第一実施形態と相違する。なお、伝熱板１Ｅの説明においては、第一実施形態と重複する点は説明を省略する。
【０１１７】
蓋板４００は、略平板状の本体部４１０と、本体部４１０の下面から凸設された凸部４２０とを有する。本体部４１０は、断面視矩形を呈し、蓋溝６に挿入される。凸部４２０は、凹溝８の幅と略同等の幅を有し、凹溝８に挿入される。凸部４２０の底面４２０ａは、熱媒体用管１６の外周の曲率よりも小さい曲率で形成されている。したがって、蓋溝６に蓋板４００を挿入すると、図１９の（ａ）に示すように、凹溝８、熱媒体用管１６及び凸部４２０で囲まれた空隙部Ｐ１，Ｐ２が形成される。
【０１１８】
第七実施形態に係る本接合工程では、図１９の（ａ）に示すように、接合用回転ツール２０を熱媒体用管１６に近接させて摩擦攪拌接合を行うことにより、ベース部材２及び蓋板１０が摩擦熱により流動化された塑性流動材Ｑを空隙部Ｐ１（Ｐ２）に流入させる。塑性流動材Ｑは、熱媒体用管１６の周囲に形成される微細な隙間に流入されるため、空隙部Ｐ１，Ｐ２を埋めて伝熱板１Ｅの熱交換率を高めることができる。蓋板４００の下面に凸部４２０を備えることで、空隙部Ｐ１，Ｐ２に塑性流動材Ｑを流入させやすい。
【０１１９】
以上説明した、第七実施形態に係る伝熱板１Ｅのように、凸部４２０の底面４２０ａの曲率が、熱媒体用管１６の外周の曲率よりも小さくなるように蓋板４００を形成してもよい。
【０１２０】
［第八実施形態］
次に、第八実施形態に係る伝熱板について説明する。図２０は、第八実施形態に係る伝熱板を示した断面図である。第八実施形態に係る伝熱板１Ｆは、蓋板１０及びベース部材２の形状は第一実施形態と同等であるが、蓋板１０の凸部１５を摩擦攪拌しない点で第一実施形態と相違する。なお、第八実施形態に係る伝熱板１Ｆの説明においては、第一実施形態と重複する点は説明を省略する。
【０１２１】
即ち、第一乃至第七実施形態では、本接合工程又は攪拌工程の際に、蓋板１０の凸部１５の少なくとも一部が塑性変形するように設定したが、第八実施形態に係る伝熱板１Ｆのように、凸部１５に対して摩擦攪拌を行わなくてもよい。
【０１２２】
本接合工程を行う際には、突合部Ｖ１，Ｖ２に対して接合用回転ツール２０で押圧するため、熱媒体用管１６が蓋板１０に押されて熱媒体用管１６の周囲の空隙を小さくすることができる。これにより、伝熱板１Ｆの熱交換率を高めることができる。
【０１２３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、発明の趣旨に反しない範囲において適宜変更が可能である。例えば、熱媒体用管１６は、断面視円形のものを用いたが、他の形状であっても構わない。また、熱媒体用管１６の断面形状に伴って、蓋板の凸部の底面の形状を変更するのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】第一実施形態に係る伝熱板を示した斜視図である。
【図２】第一実施形態に係る伝熱板を示した分解側面図である。
【図３】第一実施形態に係る伝熱板を示した拡大側面図である。
【図４】第一実施形態に係る伝熱板の製造方法を示した側面図であって、（ａ）は、切削工程を示した図であり、（ｂ）は、熱媒体用管を挿入した挿入工程を示した図であり、（ｃ）は、蓋溝閉塞工程を示した図であり、（ｄ）は、本接合工程を示した図であり、（ｅ）は、完成図である。
【図５】第一実施形態に係る伝熱板と接合用回転ツールとの位置関係を示した模式断面図である。
【図６】第一実施形態に係る伝熱板を用いた伝熱ユニットを示した平面図である。
【図７】第二実施形態に係る伝熱板を示した分解断面図である。
【図８】第二実施形態に係る伝熱板を示した断面図である。
【図９】第三実施形態に係る伝熱板を示した斜視図である。
【図１０】第三実施形態に係る伝熱板を示した分解断面図である。
【図１１】第三実施形態に係る伝熱板を示した断面図である。
【図１２】第三実施形態に係る伝熱板の製造方法を示した断面図であって、（ａ）は、切削工程を示した図であり、（ｂ）は、熱媒体用管を挿入した挿入工程を示した図であり、（ｃ）は、蓋溝閉塞工程を示した図であり、（ｄ）は、接合工程を示した図であり、（ｅ）は、攪拌工程を示した図であり、（ｆ）は、完成図である。
【図１３】第三実施形態に係る伝熱板を用いた伝熱ユニットを示した平面図である。
【図１４】第三実施形態に係る伝熱板を用いた伝熱ユニットを示した断面図である。
【図１５】第四実施形態に係る伝熱板を示した斜視図である。
【図１６】第四実施形態に係る伝熱板の製造方法を示した側面図であって、（ａ）は、攪拌工程の攪拌用回転ツールの押込み前の状態を示した図、（ｂ）は、攪拌工程の攪拌用回転ツールの押込み中の状態を示した図である。
【図１７】（ａ）は、第五実施形態に係る伝熱板を示した分解側面図で、（ｂ）は、第五実施形態に係る伝熱板を示した側面図である。
【図１８】第六実施形態に係る伝熱板を示した断面図である。
【図１９】第七実施形態の製造方法を示した図であって、（ａ）は、蓋溝閉塞工程を示した断面図であり、（ｂ）は、本接合工程を示した断面図である。
【図２０】第八実施形態に係る伝熱板を示した断面図である。
【図２１】従来の伝熱板を示した図であって、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、断面図である。
【０１２５】
１ 伝熱板
２ ベース部材
５ａ （蓋溝の）側壁
５ｂ （蓋溝の）側壁
６ 蓋溝
８ 凹溝
１０ 蓋板
１３ａ （蓋板の）側面
１３ｂ （蓋板の）側面
１５ 凸部
１５ａ 底面
１６ 熱媒体用管
２０ 接合用回転ツール
３１ 伝熱板
３６ 上蓋溝
３５ａ 側壁
３５ｂ 側壁
４０ 上蓋板
４３ａ 側面
４３ｂ 側面
１Ｂ 伝熱板
５２ 蓋板
５３ （蓋板の）側面
５４ ベース部材
５５ 蓋溝
５６ （蓋溝の）側壁
１Ｃ 伝熱板
６２ ベース部材
６４ 上蓋溝
６５ａ （上蓋溝の）側壁
６５ｂ （上蓋溝の）側壁
８０ 上蓋板
８３ａ （上蓋板の）側面
８３ｂ （上蓋板の）側面
２００ 接合用回転ツール
２５０ 攪拌用回転ツール
Ｐ 空隙部
Ｑ 塑性流動材
Ｖ 突合部
Ｗ 塑性化領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部材の表面側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挿入工程と、
前記蓋溝に挿入される本体部とこの本体部の底面に凸設され前記凹溝に挿入される凸部とを有する蓋板を、前記蓋溝に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接合用回転ツールを相対移動させて摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする伝熱板の製造方法。
【請求項２】
前記本接合工程では、前記凸部の少なくとも一部に対して摩擦攪拌を行い、摩擦熱により塑性化した塑性流動材と前記熱媒体用管とを接触させることを特徴とする請求項１に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項３】
前記蓋板の前記凸部の底面は、前記熱媒体用管の形状に沿う形状に形成されている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】
前記本接合工程では、前記接合用回転ツールの先端を、前記蓋溝の底面よりも深く挿入する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伝熱板の製造方法。
【請求項５】
前記本接合工程後に、
前記蓋溝よりも表面側に、前記蓋溝よりも幅広に形成された上蓋溝に上蓋板を挿入する上蓋溝閉塞工程と、
前記上蓋溝の側壁と前記上蓋板の側面との突合部に沿って接合用回転ツールを相対移動させて摩擦攪拌接合を行う上蓋接合工程と、を含む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伝熱板の製造方法。
【請求項６】
表面側に開口する蓋溝とこの蓋溝の底面に開口する凹溝とを有するベース部材と、
前記凹溝に挿入された熱媒体用管と、
前記蓋溝に挿入される本体部とこの本体部の底面に凸設され前記凹溝に挿入される凸部とを有する蓋板と、を有し、
前記蓋溝の側壁と前記蓋板の側面との突合部に沿って、摩擦攪拌接合によって形成された塑性化領域が形成されていることを特徴とする伝熱板。
【請求項７】
前記塑性化領域と前記熱媒体用管とが接触していることを特徴とする請求項６に記載の伝熱板。
【請求項８】
前記蓋溝よりも表面側に、前記蓋溝よりも幅広に形成された上蓋溝を備えたベース部材と、前記上蓋溝に配置される上蓋板と、を有し、
前記上蓋溝の側壁と前記上蓋板の側面との突合部に沿って、摩擦攪拌接合によって形成された塑性化領域が形成されていることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の伝熱板。
【請求項９】
ベース部材の表面側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挿入工程と、
前記蓋溝に挿入される本体部とこの本体部の底面に凸設され前記凹溝に挿入される凸部とを有する蓋板を、前記蓋溝に挿入する蓋溝閉塞工程と、
前記蓋板の表面で、前記凹溝に沿って攪拌用回転ツールを移動させて、前記凸部の少なくとも一部に対して摩擦攪拌を行い、摩擦熱により塑性化した塑性流動材と前記熱媒体用管とを接触させる攪拌工程と、を含むことを特徴とする伝熱板の製造方法。
【請求項１０】
前記蓋板の前記凸部の底面は、前記熱媒体用管の形状に沿う形状に形成されていることを特徴とする請求項９に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項１１】
前記攪拌工程前に、前記蓋溝の側壁と前記蓋板の側面との突合部に沿って接合用回転ツールを相対移動させて、前記ベース部材と前記蓋板との摩擦攪拌接合を行う接合工程をさらに含むことを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項１２】
前記接合工程では、前記蓋溝の側壁と前記蓋板の側面との突合部に沿って間欠的に摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする請求項１１に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項１３】
前記攪拌用回転ツールは、前記接合用回転ツールよりも大きいことを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項１４】
前記攪拌工程では、前記攪拌用回転ツールの先端を、前記蓋溝の底面よりも深く挿入することを特徴とする請求項９乃至請求項１３のいずれか一項に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項１５】
前記攪拌工程では、前記接合工程にて形成された塑性化領域を、前記攪拌用回転ツールによって再度攪拌することを特徴とする請求項１１乃至請求項１４のいずれか一項に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項１６】
前記攪拌工程後に、前記ベース部材の前記蓋溝よりも表面側に、前記蓋溝よりも幅広に形成された上蓋溝に前記蓋板を覆う上蓋板を配置する上蓋溝閉塞工程と、
前記上蓋溝の側壁と前記上蓋板の側面との突合部に沿って接合用回転ツールを移動させて前記ベース部材と前記上蓋板との摩擦攪拌接合を行う上蓋接合工程と、をさらに有することを特徴とする請求項９乃至請求項１５のいずれか一項に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項１】
ベース部材の表面側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挿入工程と、
前記蓋溝に挿入される本体部とこの本体部の底面に凸設され前記凹溝に挿入される凸部とを有する蓋板を、前記蓋溝に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接合用回転ツールを相対移動させて摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする伝熱板の製造方法。
【請求項２】
前記本接合工程では、前記凸部の少なくとも一部に対して摩擦攪拌を行い、摩擦熱により塑性化した塑性流動材と前記熱媒体用管とを接触させることを特徴とする請求項１に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項３】
前記蓋板の前記凸部の底面は、前記熱媒体用管の形状に沿う形状に形成されている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】
前記本接合工程では、前記接合用回転ツールの先端を、前記蓋溝の底面よりも深く挿入する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伝熱板の製造方法。
【請求項５】
前記本接合工程後に、
前記蓋溝よりも表面側に、前記蓋溝よりも幅広に形成された上蓋溝に上蓋板を挿入する上蓋溝閉塞工程と、
前記上蓋溝の側壁と前記上蓋板の側面との突合部に沿って接合用回転ツールを相対移動させて摩擦攪拌接合を行う上蓋接合工程と、を含む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伝熱板の製造方法。
【請求項６】
表面側に開口する蓋溝とこの蓋溝の底面に開口する凹溝とを有するベース部材と、
前記凹溝に挿入された熱媒体用管と、
前記蓋溝に挿入される本体部とこの本体部の底面に凸設され前記凹溝に挿入される凸部とを有する蓋板と、を有し、
前記蓋溝の側壁と前記蓋板の側面との突合部に沿って、摩擦攪拌接合によって形成された塑性化領域が形成されていることを特徴とする伝熱板。
【請求項７】
前記塑性化領域と前記熱媒体用管とが接触していることを特徴とする請求項６に記載の伝熱板。
【請求項８】
前記蓋溝よりも表面側に、前記蓋溝よりも幅広に形成された上蓋溝を備えたベース部材と、前記上蓋溝に配置される上蓋板と、を有し、
前記上蓋溝の側壁と前記上蓋板の側面との突合部に沿って、摩擦攪拌接合によって形成された塑性化領域が形成されていることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の伝熱板。
【請求項９】
ベース部材の表面側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挿入工程と、
前記蓋溝に挿入される本体部とこの本体部の底面に凸設され前記凹溝に挿入される凸部とを有する蓋板を、前記蓋溝に挿入する蓋溝閉塞工程と、
前記蓋板の表面で、前記凹溝に沿って攪拌用回転ツールを移動させて、前記凸部の少なくとも一部に対して摩擦攪拌を行い、摩擦熱により塑性化した塑性流動材と前記熱媒体用管とを接触させる攪拌工程と、を含むことを特徴とする伝熱板の製造方法。
【請求項１０】
前記蓋板の前記凸部の底面は、前記熱媒体用管の形状に沿う形状に形成されていることを特徴とする請求項９に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項１１】
前記攪拌工程前に、前記蓋溝の側壁と前記蓋板の側面との突合部に沿って接合用回転ツールを相対移動させて、前記ベース部材と前記蓋板との摩擦攪拌接合を行う接合工程をさらに含むことを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項１２】
前記接合工程では、前記蓋溝の側壁と前記蓋板の側面との突合部に沿って間欠的に摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする請求項１１に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項１３】
前記攪拌用回転ツールは、前記接合用回転ツールよりも大きいことを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項１４】
前記攪拌工程では、前記攪拌用回転ツールの先端を、前記蓋溝の底面よりも深く挿入することを特徴とする請求項９乃至請求項１３のいずれか一項に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項１５】
前記攪拌工程では、前記接合工程にて形成された塑性化領域を、前記攪拌用回転ツールによって再度攪拌することを特徴とする請求項１１乃至請求項１４のいずれか一項に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項１６】
前記攪拌工程後に、前記ベース部材の前記蓋溝よりも表面側に、前記蓋溝よりも幅広に形成された上蓋溝に前記蓋板を覆う上蓋板を配置する上蓋溝閉塞工程と、
前記上蓋溝の側壁と前記上蓋板の側面との突合部に沿って接合用回転ツールを移動させて前記ベース部材と前記上蓋板との摩擦攪拌接合を行う上蓋接合工程と、をさらに有することを特徴とする請求項９乃至請求項１５のいずれか一項に記載の伝熱板の製造方法。
【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】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【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】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１０−５６６４（Ｐ２０１０−５６６４Ａ）
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６８４１７（Ｐ２００８−１６８４１７）
【出願日】平成２０年６月２７日（２００８．６．２７）
【出願人】（０００００４７４３）日本軽金属株式会社 (627)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２７日（２００８．６．２７）
【出願人】（０００００４７４３）日本軽金属株式会社 (627)
【Ｆターム（参考）】
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