伝熱板の製造方法
【課題】熱交換効率が高く、かつ、平坦性の高い伝熱板の製造方法を提供する。
【解決手段】ベース部材２の表面２ａ側に開口する蓋溝６の底面６ｃに形成された凹溝７に、熱媒体用管３を挿入する挿入工程と、蓋溝６に挿入される本体部１１とこの本体部１１の底面１４に凸設され凹溝７に挿入される凸部１２とを有する蓋板４を、蓋溝６に挿入する蓋溝閉塞工程と、蓋溝６の側壁６ａ，６ｂと蓋板４の側面１５ａ，１５ｂとの突合部Ｊ１，Ｊ２に沿って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、ベース部材２の裏面２ｂに対して回転ツールを移動させて摩擦攪拌を行う矯正工程と、を含むことを特徴とする。
【解決手段】ベース部材２の表面２ａ側に開口する蓋溝６の底面６ｃに形成された凹溝７に、熱媒体用管３を挿入する挿入工程と、蓋溝６に挿入される本体部１１とこの本体部１１の底面１４に凸設され凹溝７に挿入される凸部１２とを有する蓋板４を、蓋溝６に挿入する蓋溝閉塞工程と、蓋溝６の側壁６ａ，６ｂと蓋板４の側面１５ａ，１５ｂとの突合部Ｊ１，Ｊ２に沿って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、ベース部材２の裏面２ｂに対して回転ツールを移動させて摩擦攪拌を行う矯正工程と、を含むことを特徴とする。
【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】
例えば、特許文献１には、ベース部材と、このベース部材に挿入される熱媒体用管及び蓋板とを有し、ベース部材と蓋板とを摩擦攪拌接合で一体成形した伝熱板が記載されている。図２１は、従来の伝熱板を示した側面図である。従来の伝熱板１００は、表面に開口する断面視矩形の蓋溝１０５とこの蓋溝１０５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１０５に挿入される蓋板１１０と、を備えている。伝熱板１００は、蓋溝１０５における両側壁１０６，１０６と蓋板１１０の両側面１１３，１１４とが突き合わされた突合部Ｊ，Ｊに沿って摩擦攪拌接合を施すことにより、塑性化領域Ｗ，Ｗが形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３１４１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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１２０，１２０が形成されているが、伝熱板１００の内部に空隙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。また、図２１に示すように、摩擦攪拌によって形成された塑性化領域Ｗ，Ｗに熱収縮が発生するため、伝熱板１００が側面視して凹状に歪んでしまうという問題があった。
【０００６】
このような観点から、本発明は、熱交換効率が高く、かつ、平坦性の高い伝熱板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】
【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、前記ベース部材の裏面に対して回転ツールを移動させて摩擦攪拌を行う矯正工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
かかる製造方法によれば、蓋板に前記凹溝に挿入される凸部を有するため、熱媒体用管の周囲に形成される空隙を小さくすることができる。これにより、伝熱板の熱交換効率を高めることができる。また、矯正工程では、ベース部材の裏面側から摩擦攪拌を行うことで、伝熱板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。
【０００９】
また、前記矯正工程では、前記伝熱板の裏面に形成される塑性化領域の体積量を、前記伝熱板の表面側に形成された塑性化領域の体積量よりも小さく設定することが好ましい。かかる製造方法によれば、伝熱板の平坦性をより高めることができる。根拠については、実施例で説明する。
【００１０】
また、前記矯正工程では、この矯正工程で形成される塑性化領域の平面形状を前記伝熱板の中心に対して略点対称となるように設定することが好ましい。また、前記矯正工程では、この矯正工程で形成される塑性化領域の平面形状を前記伝熱板の外縁の形状と略相似形状となるように設定することが好ましい。また、前記矯正工程では、この矯正工程で形成される塑性化領域の平面形状を、前記伝熱板の表面側に形成された塑性化領域の平面形状と略同等形状となるように設定することが好ましい。また、前記矯正工程では、この矯正工程で形成される塑性化領域の全長を、前記伝熱板の表面側に形成された塑性化領域の全長と略同等となるように設定することが好ましい。
【００１１】
かかる製造方法によれば、伝熱板の表面側と裏面側の反りをバランスよく解消することができるので伝熱板の平坦性をより高めることができる。
【００１２】
また、前記矯正工程では、この矯正工程で形成される塑性化領域の全長を、前記伝熱板の表面側に形成された塑性化領域の全長よりも短くなるように設定することが好ましい。また、前記矯正工程で用いる回転ツールのショルダ部の外径を、前記本接合工程で用いる前記回転ツールのショルダ部の外径よりも小さく設定することが好ましい。また、前記矯正工程で用いる回転ツールの攪拌ピンの長さを、前記本接合工程で用いる前記回転ツールの攪拌ピンの長さよりも小さく設定することが好ましい。
【００１３】
かかる製造方法によれば、矯正工程における塑性化領域の体積量を、前記接合工程の塑性化領域の体積量よりも低く設定することができるため、製造された伝熱板の平坦性をより高めることができる。
【００１４】
また、前記ベース部材の厚みを、前記本接合工程で用いる前記回転ツールのショルダ部の外径の１．５倍以上に設定することが好ましい。また、前記ベース部材の厚みを、前記本接合工程で用いる前記回転ツールの攪拌ピンの長さの３倍以上に設定することが好ましい。
【００１５】
かかる製造方法によれば、接合用回転ツールの各部位の大きさに対してベース部材が十分な厚みを備えているため、伝熱板の平坦性をより高めることができる。
【００１６】
また、前記ベース部材が平面視多角形である場合、前記矯正工程では、前記伝熱板の隅部に対して回転ツールを用いて摩擦攪拌を行う隅部摩擦攪拌工程を含むことが好ましい。かかる製造方法によれば、ベース部材の隅部において発生した反りを解消して伝熱板の平坦性を解消することができる。
【００１７】
また、前記矯正工程の後に、前記伝熱板の裏面側を面削加工する面削工程を含み、前記面削工程の深さは、前記矯正工程で用いる回転ツールの攪拌ピンの長さよりも大きいことが好ましい。かかる製造方法によれば、伝熱板の裏面を平滑に形成することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る伝熱板の製造方法によれば、熱交換効率が高く、かつ、平坦性の高い伝熱板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第一実施形態に係る伝熱板を示した図であって、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、Ｉ−Ｉ断面図である。
【図２】第一実施形態に係る伝熱板を示した図であって、（ａ）は、分解側面図、（ｂ）は、側面図である。
【図３】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、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る。
【図４】（ａ）は、第一実施形態に係る接合用回転ツールを示し、（ｂ）は、第一実施形態に係る矯正用回転ツールを示した側面図である。
【図５】第一実施形態に係る伝熱板の製造方法において、蓋溝閉塞工程後を示した斜視図である。
【図６】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７】第一実施形態に係る伝熱板の製造方法において、本接合工程を示した断面図である。
【図８】第一実施形態に係る伝熱板の製造方法において、本接合工程後を示した図であって（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、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、矯正工程を示した図であって、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、平面図である。
【図１０】第二実施形態に係る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。
【図１１】第二実施形態に係る伝熱板の製造方法において、本接合工程後を示した斜視図である。
【図１２】第二実施形態に係る伝熱板の製造方法において、矯正工程を示した平面図である。
【図１３】第二実施形態に係る伝熱板の製造方法において、面削工程を示した図であって、図１２の（ｂ）のII−II断面図である。
【図１４】矯正工程の第一変形例を示した平面図である。
【図１５】矯正工程の他の変形例を示した平面図である。
【図１６】第三実施形態に係る本接合工程を示した断面図である。
【図１７】第四実施形態に係る本接合工程を示した断面図である。
【図１８】第五実施形態に係る本接合工程を示した断面図である。
【図１９】第六実施形態に係る本接合工程を段階的に示した断面図である。
【図２０】実施例を示した図であって、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は平面図である。
【図２１】従来の伝熱板を示した側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［第一実施形態］
本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。第一実施形態に係る伝熱板１は、図１に示すように、厚板形状のベース部材２と、ベース部材２の内部に配置される熱媒体用管３と、ベース部材２に配置される蓋板４と、とを主に備え、摩擦攪拌接合により形成された表面塑性化領域Ｗ１，Ｗ１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。
【００２１】
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３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３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、に示すように、熱媒体用管３を内部に収容する。図２の（ａ）及び（ｂ）に示すように、ベース部材２の表面２ａには、断面視矩形の蓋溝６が凹設されており、蓋溝６の底面６ｃの中央には、蓋溝６よりも幅狭の凹溝７が凹設されている。蓋溝６は、熱媒体用管３を覆う蓋板４が配置される部分であって、平面視して略馬蹄状を呈する。蓋溝６は、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。
【００２２】
凹溝７は、熱媒体用管３が挿入される部分であって、平面視して略馬蹄状を呈する。凹溝７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３の外周と同等の曲率半径を有する半円形の底部７ａが形成されている。これにより、熱媒体用管３と凹溝７の底部７ａとを密接させることができる。凹溝７の開口部分は、熱媒体用管３の外径と略同等の幅で形成されている。また、凹溝７の深さは熱媒体用管３の外径と同等に形成されている。
【００２３】
熱媒体用管３は、例えば、銅管にて構成されており、図２の（ｂ）に示すように、断面視円形の中空部３ａを有する円筒管である。熱媒体用管３の外径は、凹溝７の幅及び深さと略同等に形成されている。熱媒体用管３は、凹溝７に挿入される部材であるため、凹溝７と同じく平面視略馬蹄状を呈する。
【００２４】
熱媒体用管３は、中空部３ａ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４に熱を伝達させる部材、あるいは中空部３ａ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４から熱を伝達される部材である。また、熱媒体用管３の中空部３ａ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４に伝達させる部材として利用してもよい。
【００２５】
蓋板４は、図２の（ａ）及び（ｂ）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１１と、本体部１１の下面（底面）から凸設された凸部１２とを有する。蓋板４は、蓋溝６に挿入される部材であるため、蓋溝６と同じく平面視略馬蹄状を呈する。本体部１１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）１３、下面（底面）１４、側面１５ａ及び側面１５ｂを有する。
【００２６】
凸部１２は、本体部１１の下面１４の中央から、凹溝７と略同等の幅で下方に延設されており、底面１２ａが凹面状に形成されている。底面１２ａの曲率は、熱媒体用管３の外周の曲率と同等に形成されている。
【００２７】
図２の（ｂ）に示すように、ベース部材２に、熱媒体用管３を配置すると、熱媒体用管３の下半部と凹溝７の底部７ａとが面接触するか又は微細な隙間をあけて対向する。熱媒体用管３の上端は、蓋溝６の底面６ｃと同等の高さ位置になる。さらに、蓋溝６に蓋板４を配置すると、熱媒体用管３の周囲に、蓋板４の凸部１２が挿入されるとともに、蓋板４の上面１３と、ベース部材２の表面２ａとが面一になる。また、蓋板４の側面１５ａ，１５ｂは、蓋溝６の側壁６ａ，６ｂと面接触するか又は微細な隙間をあけて対向する。側面１５ａと側壁６ａとの突合せ部分を突合部Ｊ１とし、側面１５ｂと側壁６ｂとの突合せ部分を突合部Ｊ２とする。
【００２８】
なお、本実施形態においては、熱媒体用管３の外径と凹溝７の深さを同等に設定したが、凹溝７の深さを熱媒体用管３の外径よりも大きく設定してもよい。この場合、凸部１２の突出高さを大きくして、蓋板４を配置した際に、熱媒体用管３の周囲に空隙ができないようにするのが好ましい。また、本実施形態では、ベース部材２及び蓋板４はアルミニウム合金で形成したが、アルミニウム、銅等他の材料であってもよい。
【００２９】
次に、伝熱板１の製造方法について説明する。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７に熱媒体用管３を挿入する挿入工程と、蓋溝６に蓋板４を挿入する蓋溝閉塞工程と、突合部Ｊ１，Ｊ２に沿って接合用回転ツールＦを移動させて摩擦攪拌接合を施す本接合工程と、ベース部材２の裏面に摩擦攪拌を行う矯正工程と、を含むものである。
【００３０】
（切削工程）
まず、図３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６ｃに、エンドミル加工により半円形断面を備えた凹溝７を形成する。これにより、蓋溝６と、蓋溝６の底面６ｃに開口された凹溝７を備えたベース部材２が形成される。なお、第一実施形態においてはベース部材２を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。
【００３１】
（挿入工程）
次に、図３の（ｂ）に示すように、凹溝７に熱媒体用管３を挿入する。熱媒体用管３の下半部は、凹溝７の下半分を形成する底部７ａと面接触する。
【００３２】
（蓋溝閉塞工程）
次に、図３の（ｃ）に示すように、ベース部材２の蓋溝６内に蓋板４を配置する。この際、蓋板４の凸部１２が、凹溝７に挿入されるとともに、蓋板４の上面１３が、ベース部材２の表面２ａと面一になる。また、蓋溝６の側壁６ａ，６ｂと蓋板４の側面１５ａ，１５ｂによって突合部Ｊ１，Ｊ２が形成される。
【００３３】
（本接合工程）
本接合工程では、突合部Ｊ１，Ｊ２に沿って、接合用回転ツールＦを用いて摩擦攪拌接合を行う。本接合工程は、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。
【００３４】
ここで、本実施形態における本接合工程の際に用いる接合用回転ツールＦ及び後記する矯正工程の際に用いる矯正用回転ツールＧについて詳細に説明する。
接合用回転ツールＦは、図４の（ａ）に示すように、工具鋼などベース部材２よりも硬質の金属材料からなり、円柱状を呈するショルダ部Ｆ１と、このショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１１に突設された攪拌ピン（プローブ）Ｆ２とを備えて構成されている。接合用回転ツールＦの寸法・形状は、ベース部材２の材質や厚さ等に応じて設定すればよいが、少なくとも、後記する矯正工程で用いる矯正用回転ツールＧ（図４の（ｂ）参照）よりも大型にする。
【００３５】
ショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１１は、塑性流動化した金属を押えて周囲への飛散を防止する役割を担う部位であり、本実施形態では、凹面状に成形されている。ショルダ部Ｆ１の外径Ｘ１の大きさに特に制限はないが、本実施形態では、矯正用回転ツールＧのショルダ部Ｇ１の外径Ｙ１よりも大きくなっている。
【００３６】
攪拌ピンＦ２は、ショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１１の中央から垂下しており、本実施形態では、先細りの円錐台状に成形されている。また、攪拌ピンＦ２の周面には、螺旋状に刻設された攪拌翼が形成されている。攪拌ピンＦ２の外径の大きさに特に制限はないが、本実施形態では、最大外径（上端径）Ｘ２が矯正用回転ツールＧの攪拌ピンＧ２の最大外径（上端径）Ｙ２よりも大きく、かつ、最小外径（下端径）Ｘ３が攪拌ピンＧ２の最小外径（下端径）Ｙ３よりも大きい。攪拌ピンＦ２の長さＬＡは、矯正用回転ツールＧの攪拌ピンＧ２の長さＬＢ（図４の（ｂ）参照）よりも大きくなっている。
【００３７】
図４の（ａ）に示すベース部材２の厚みｔは、攪拌ピンＦ２の長さＬＡの３倍以上であることが好ましい。また、ベース部材２の厚みｔは、ショルダ部Ｆ１の外径Ｘ１の１．５倍以上であることが好ましい。かかる設定によれば、接合用回転ツールＦの大きさに対して、ベース部材２の厚みを十分に確保することができるため、摩擦攪拌を行う際に発生する反りを低減することができる。
【００３８】
図４の（ｂ）に示す矯正用回転ツールＧは、工具鋼などベース部材２よりも硬質の金属材料からなり、円柱状を呈するショルダ部Ｇ１と、このショルダ部Ｇ１の下端面Ｇ１１に突設された攪拌ピン（プローブ）Ｇ２とを備えて構成されている。
【００３９】
ショルダ部Ｇ１の下端面Ｇ１１は、接合用回転ツールＦと同様に、凹面状に成形されている。攪拌ピンＧ２は、ショルダ部Ｇ１の下端面Ｇ１１の中央から垂下しており、本実施形態では、先細りの円錐台状に成形されている。また、攪拌ピンＧ２の周面には、螺旋状に刻設された攪拌翼が形成されている。
【００４０】
第一本接合工程では、図５、図６の（ａ）及び（ｂ）に示すように、ベース部材２と蓋板４との突合部Ｊ１に沿って、摩擦攪拌接合を行う。
まず、ベース部材２の表面２ａの任意の位置に開始位置ＳＭ１を設定し、接合用回転ツールＦの攪拌ピンＦ２をベース部材２に押し込む（押圧する）。開始位置ＳＭ１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。接合用回転ツールＦのショルダ部Ｆ１の一部がベース部材２の表面２ａに接触したら、突合部Ｊ１の始点ｓ１に向かって接合用回転ツールＦを相対移動させる。そして、図６の（ａ）に示すように、始点ｓ１に達したら、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。本実施形態では、接合用回転ツールＦを左回転させて、進行方向左側に蓋板４が位置するように摩擦攪拌接合を行う。接合用回転ツールＦを左回転させた場合、進行方向右側に接合欠陥ができる可能性が高い。本実施形態によれば、接合欠陥を熱媒体用管３から遠い部分に位置させることができる。ちなみに、接合用回転ツールＦを右回転させる場合は、進行方向右側に蓋板４が位置するように摩擦攪拌を行うのが好ましい。
【００４１】
接合用回転ツールＦが突合部Ｊ１の終点ｅ１に達したら、接合用回転ツールＦをそのまま開始位置ＳＭ１側に移動させて、任意の位置に設定した終了位置ＥＭ１で接合用回転ツールＦを離脱させる。なお、開始位置ＳＭ１、始点ｓ１、終了位置ＥＭ１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。
【００４２】
次に、第二本接合工程では、図６の（ｂ）及び（ｃ）に示すように、ベース部材２と蓋板４との突合部Ｊ２に沿って接合用回転ツールＦを左回転させて摩擦攪拌接合を行う。
まず、ベース部材２の表面２ａの任意の地点ｈに開始位置ＳＭ２を設定し、接合用回転ツールＦの攪拌ピンＦ２をベース部材２に押し込む（押圧する）。接合用回転ツールＦのショルダ部Ｆ１の一部がベース部材２の表面２ａに接触したら、突合部Ｊ２の始点ｓ２に向かって接合用回転ツールＦを相対移動させる。そして、始点ｓ２に達したら、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。
【００４３】
接合用回転ツールＦが突合部Ｊ２の終点ｅ２に達したら、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ＥＭ２で接合用回転ツールＦを離脱させる。
なお、開始位置ＳＭ２及び終了位置ＥＭ２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ＥＭ２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。
【００４４】
図６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に沿って表面塑性化領域Ｗ１（Ｗ１ａ，Ｗ１ｂ）が形成される。これにより、熱媒体用管３がベース部材２及び蓋板４によって密閉される。また、図７に示すように、本実施形態では、表面塑性化領域Ｗ１が熱媒体用管３の外周に接触する程度に接合用回転ツールＦを押し込む。熱媒体用管３の周囲は、蓋板４の凸部１２で塞がれるとともに、表面塑性化領域Ｗ１で密閉されるため、伝熱板１の気密性及び水密性を高めることができる。
【００４５】
なお、表面塑性化領域Ｗ１の深さは、前記した形態に限定されるものではない。蓋板４の大きさや形状に応じて適宜設定すればよい。
【００４６】
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、本接合工程後を示した図であって（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、断面図である。本接合工程によってベース部材２の表面２ａ側に表面塑性化領域Ｗ１，Ｗ１が形成される。表面塑性化領域Ｗ１は、熱収縮によって縮むため、ベース部材２の表面２ａ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、ベース部材２は表面２ａ側が凹となるように、撓んでしまう可能性がある。特に、ベース部材２の表面２ａに示す地点ａ〜地点ｊのうち、ベース部材２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、ベース部材２の中心地点を示す。
【００４７】
（５）矯正工程
矯正工程では、比較的小型の矯正用回転ツールＧを用いてベース部材２の裏面２ｂから摩擦攪拌を行う。矯正工程は、前記した本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２ｂに対して摩擦攪拌を行う矯正摩擦攪拌工程と、を含む。
【００４８】
タブ材配置工程では、図９の（ａ）に示すように、ベース部材２の裏面２ｂを上方に向けた後、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と同等の組成からなる。タブ材Ｔは、ベース部材２の側面２ｃの一部を覆い隠すようにして、側面２ｃに当接されている。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２ｃとを溶接によって仮接合されている。タブ材Ｔの表面は、ベース部材２の裏面２ｂと面一にすることが好ましい。
【００４９】
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２ｂ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裏面塑性化領域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２ａ側の地点ａ，地点ｂ・・・（図８参照）のそれぞれ裏面２ｂ側に対応する地点をいう。
【００５０】
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ＳＭ２を設定し、矯正用回転ツールＧの攪拌ピンＧ２をタブ材Ｔに押し込む（押圧する）。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２ｂ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裏面塑性化領域Ｗ２が形成される。本実施形態では、開始位置ＳＭ２及び終了位置ＥＭ２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。
【００５１】
なお、本実施形態では、矯正用回転ツールＧの軌跡、即ち、裏面塑性化領域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の移動軌跡のバリエーションについては、後記する。
【００５２】
また、本実施形態では、矯正用回転ツールＧの軌跡の長さ（裏面塑性化領域Ｗ２の長さ）は、接合用回転ツールＦの軌跡の長さ（表面塑性化領域Ｗ１の長さの和）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。この理由については実施例で説明する。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。
【００５３】
以上説明した本実施形態に係る製造方法によれば、蓋板４に凹溝７に挿入される凸部１２を有するため、熱媒体用管３の周囲に形成される空隙を小さくすることができる。また、凸部１２の底面１２ａを熱媒体用管３の外周と密着するように形成することにより、空隙をより小さくすることができる。これにより、伝熱板１の熱交換効率を高めることができる。
【００５４】
また、本接合工程による熱収縮によって、伝熱板１が撓んでも、ベース部材２の裏面２ｂにも摩擦攪拌を行うことで、表面２ａ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。矯正工程によれば、ベース部材２の裏面２ｂに形成された裏面塑性化領域Ｗ２が、熱収縮により縮むため、伝熱板１（ベース部材２）の裏面２ｂ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。また、矯正工程では、裏面塑性化領域Ｗ２が平面視して略点対称となるように矯正用回転ツールＧの移動軌跡を設定したため、バランスよく平坦にすることができる。
【００５５】
また、本実施形態における矯正工程では、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。
【００５６】
[第二実施形態]
第二実施形態に係る伝熱板３１は、図１０に示すように、熱媒体用管３３等が平面視蛇行状を呈する点及び矯正工程における回転ツールの移動軌跡が第一実施形態と相違する。第二実施形態は、熱媒体用管３３等の形状及び矯正工程を除いては第一実施形態と略同等であるため、重複する部分の詳細な説明は省略する。
【００５７】
伝熱板３１は、ベース部材３２と、ベース部材３２に挿入される熱媒体用管３３と、熱媒体用管３３の上に配置される蓋板３４と、を有する。図１０の（ｂ）に示すように、ベース部材３２には、蓋溝３６と、蓋溝３６の底面３６ｃに凹設された凹溝３７が形成されている。熱媒体用管３３は、凹溝３７に配置される。また、蓋板３４は、蓋溝３６に配置されるとともに、蓋板３４に形成された凸部４２が熱媒体用管３３の周囲に挿入される。凸部４２の下面に凹状に形成された底面４２ａは、熱媒体用管３３の曲率と同等に形成されている。つまり、蓋溝３６に蓋板３４を配置すると、熱媒体用管３３の周囲の隙間が凸部４２によって塞がれる。
【００５８】
また、蓋溝３６に蓋板３４を配置すると、蓋溝３６の側壁３６ａ，３６ｂと、蓋板３４の側面４５ａ，４５ｂとがそれぞれ対向して突合部Ｊ１，Ｊ２が形成される。
【００５９】
第二実施形態に係る伝熱板の製造方法は、ベース部材３２を形成する切削工程と、ベース部材３２に形成された凹溝３７に熱媒体用管３３を挿入する挿入工程と、蓋溝３６に蓋板３４を挿入する蓋溝閉塞工程と、突合部Ｊ１，Ｊ２に沿って接合用回転ツールＦを移動させて摩擦攪拌接合を施す本接合工程と、ベース部材３２の裏面に摩擦攪拌を行う矯正工程と、ベース部材３２の裏面３２ｂを面削加工する面削工程と、を含むものである。切削工程、挿入工程及び蓋溝閉塞工程は、熱媒体用管３３等の形状を除いては第一実施形態と同等であるため説明を省略する。
【００６０】
（本接合工程）
本接合工程では、図１１に示すように、突合部Ｊ１，Ｊ２に沿って、接合用回転ツールＦを移動させて摩擦攪拌接合を行う。本接合工程によって、蓋板３４の両脇には表面塑性化領域Ｗ１，Ｗ１が形成される。本接合工程では、必要に応じてタブ材を用いてもよい。
【００６１】
本接合工程を終えると、図１１に示すように、ベース部材３２の表面３２ａに形成された表面塑性化領域Ｗ１，Ｗ１が熱収縮によって縮むため、ベース部材３２の表面３２ａにおいて、ベース部材３２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、ベース部材３２は表面３２ａ側が凹となるように、撓んでしまう可能性がある。特に、ベース部材３２の表面３２ａに示す地点ａ〜地点ｊのうち、ベース部材３２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
【００６２】
（矯正工程）
矯正工程では、比較的小型回転ツールＧを用いてベース部材３２の裏面３２ｂから摩擦攪拌を行う。矯正工程は、前記した本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、放射線状に摩擦攪拌を行う矯正摩擦攪拌工程と、ベース部材３２の隅部に対して摩擦攪拌を行う隅部摩擦攪拌工程とを含むものである。
【００６３】
矯正摩擦攪拌工程では、図１２の（ａ）に示すように、中心地点ｊ’を通って放射状に塑性化領域が形成されるように摩擦攪拌を行う。即ち、地点ａ’と地点ｈ’とを結ぶ直線上、地点ｄ’と地点ｅ’とを結ぶ直線上、地点ｆ’と地点ｃ’とを結ぶ直線上、地点ｇ’と地点ｂ’とを結ぶ直線上にそれぞれ摩擦攪拌の開始位置（ＳＭ５，ＳＭ６，ＳＭ７，ＳＭ８）及び終了位置（ＥＭ５，ＥＭ６，ＥＭ７，ＥＭ８）を設定するとともに、各開始位置から中心地点ｊ’までの距離と、中心地点ｊ’から各終了位置までの距離とが同等となるように摩擦攪拌のルートを設定する。
矯正摩擦攪拌工程の摩擦攪拌のルートを設定したら、各開始位置に矯正用回転ツールＧを押し込み、各ルート（直線）に沿って矯正用回転ツールＧを移動させる。図１２の（ｂ）に示すように、矯正摩擦攪拌工程によって形成された裏面塑性化領域Ｗ４１〜Ｗ４４は、中心地点ｊ’に対して八方向に放射状に広がるように形成される。
【００６４】
隅部摩擦攪拌工程では、図１２の（ｂ）に示すように、ベース部材３２の地点ａ’、地点ｃ’、地点ｆ’及び地点ｈ’に係る各隅部において、重点的に摩擦攪拌を行う。地点ａ’に係る隅部を構成する一辺３１ａ側に摩擦攪拌の開始位置ＳＭ９及び終了位置ＥＭ９を設定し、他辺３１ｂ側に折返し位置ＳＲ９を設定する。そして、開始位置ＳＭ９に矯正用回転ツールＧを押し込み、折返し位置ＳＲ９に向けて移動させた後、折返し位置ＳＲ９で折り返し、終了位置ＥＭ９で矯正用回転ツールＧを離脱させる。同様の工程を、地点ｃ’、地点ｆ’及び地点ｈ’の各隅部にも行う。隅部摩擦攪拌工程によれば、特に反りの大きいベース部材３２の隅部に重点的に矯正工程を行うことができるため、伝熱板３１の平坦性をより高めることができる。
【００６５】
隅部摩擦攪拌工程は、本実施形態では、矯正用回転ツールＧの軌跡が各隅部において、対角線と直交するように形成されているが、これに限定されるものではない。隅部の反りの大きさを考慮して適宜摩擦攪拌のルートを設定すればよい。なお、隅部摩擦攪拌工程で形成される裏面塑性化領域Ｗ４５と裏面塑性化領域Ｗ４７、裏面塑性化領域４６と裏面塑性化領域Ｗ４８はそれぞれ中心地点ｊ’に対して点対称となるように形成されることが好ましい。これにより、ベース部材２の反りをバランスよく解消して平坦性を高めることができる。
【００６６】
（面削工程）
面削工程では、公知のエンドミル等を用いてベース部材３２の裏面３２ｂを面削する。図１２の（ｂ）に示すように、ベース部材３２の裏面３２ｂには、矯正用回転ツールＧの抜き穴（図示省略）や、各回転ツールを押し込むことによって発生する溝（図示省略）、バリ等が発生する。したがって、面削工程を行うことにより、ベース部材３２の裏面３２ｂを平滑に形成することができる。本実施形態では、図１３に示すように、面削加工の厚みＭａは、裏面塑性化領域Ｗ４２の厚みＷａよりも大きく設定する。これにより、ベース部材３２の裏面３２ｂに形成される裏面塑性化領域Ｗ４１〜Ｗ４４が除去されるため、ベース部材３２の性質の均一性を図ることができる。また、裏面３２ｂに裏面塑性化領域Ｗ４２が露出しないため、意匠性等にも好適である。
【００６７】
なお、本実施形態では、面削加工の厚みは、裏面塑性化領域の厚みよりも大きく設定したが、これに限定されるものではない。面削加工の厚みは、例えば、矯正用回転ツールＧの攪拌ピンＧ２の長さよりも大きく設定してもよい。
また、本実施形態では、攪拌ピンＧ２を備えた矯正用回転ツールＧを用いて矯正工程を行ったが、攪拌ピンＧ２を備えない矯正用回転ツールＧを用いて矯正工程を行っても構わない。かかる回転ツールによれば、裏面塑性化領域の深さを浅くすることができるため、面削する厚みを小さくすることができる。これにより、面削部分が少ないためベース部材３２のロスを小さくすることができ、コストを低減することができる。
【００６８】
以上説明した本実施形態によれば、蓋板３４に凹溝３７に挿入される凸部４２を有するため、熱媒体用管３３の周囲に形成される空隙を小さくすることができる。また、凸部４２の底面４２ａを熱媒体用管３３の外周と密着するように形成することにより、空隙を小さくすることができる。これにより、伝熱板３１の熱交換効率を高めることができる。
【００６９】
また、本接合工程による熱収縮によって、伝熱板３１が撓んでしまったとしても、ベース部材３２の裏面３２ｂにも摩擦攪拌を行うことで、表面３２ａに発生した反りを解消して伝熱板３１の平坦性を高めることができる。
【００７０】
また、本実施形態では、矯正用回転ツールＧの軌跡の長さ（裏面塑性化領域の長さの和）は、接合用回転ツールＦの軌跡の長さ（表面塑性化領域Ｗ１の長さの和）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３１の平坦性を高めることができる。この理由については実施例で説明する。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。
【００７１】
また、本実施形態では、ベース部材３２の裏面３２ｂに形成された裏面塑性化領域Ｗ４１〜Ｗ４４及び裏面塑性化領域Ｗ４５〜Ｗ４８が、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。これにより、バランスよく伝熱板３１を矯正することができる。
【００７２】
（第一変形例）
次に、矯正工程の第一変形例について説明する。図１４は、矯正工程の第一変形例を示した平面図である。図１４に示すように、第一変形例に係る矯正工程では、矯正用回転ツールＧを用いて、ベース部材３２の表面３２ａ側に形成された表面塑性化領域Ｗ１，Ｗ１と略同等の平面形状となるように摩擦攪拌を行う。これにより、裏面３２ｂに形成された裏面塑性化領域Ｗ２，Ｗ２の長さの和及び形状と、ベース部材３２の表面３２ａに形成された表面塑性化領域Ｗ１，Ｗ１の長さの和及び形状は同等となる。
【００７３】
第一変形例に係る矯正工程によれば、ベース部材３２の表面３２ａと裏面３２ｂに形成される塑性化領域の長さ及び平面形状を同等とすることで、伝熱板３１の反りをバランスよく矯正することができる。また、当該矯正工程では、接合用回転ツールＦよりも小型の矯正用回転ツールＧを用いて摩擦攪拌を行うため、表面３２ａ側の加工量よりも、裏面３２ｂ側の加工量を小さくすることができる。これにより、伝熱板３１の平坦性を高めることができる。
【００７４】
矯正工程は、前記した摩擦攪拌のルートに限定されずに様々なルートを設定することができる。以下に、矯正工程に係る摩擦攪拌のルートの他の形態について説明する。
【００７５】
［第二変形例〜第八変形例］
矯正工程に係る摩擦攪拌のルートは、前記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１５は、伝熱板の裏面側の平面図であって（ａ）は第二変形例、（ｂ）は第三変形例、（ｃ）は第四変形例、（ｄ）は第五変形例、（ｅ）は第六変形例、（ｆ）は第七変形例を示す。第二変形例〜第七変形例においても、伝熱板をバランスよく矯正することができる。
【００７６】
図１５の（ａ）及び（ｂ）に示す第二変形例及び第三変形例の矯正用回転ツールの軌跡（裏面塑性化領域Ｗ２）は、いずれもベース部材３２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。第二変形例は、ベース部材３２の外縁の形状に対して相似形状となるように形成されている。また、図１５の（ｂ）に示す第三変形例のように、格子状に形成してもよい。
【００７７】
図１５の（ｃ）及び（ｄ）に示す第四変形例及び第五変形例の矯正用回転ツールの軌跡（裏面塑性化領域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１５の（ｃ）に示す第四変形例は、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。第四変形例は、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１５の（ｄ）に示す第五変形例は、中心地点ｊ’を通過するとともに、ベース部材３２の対角線に対して平行となるように形成されている。
【００７８】
図１５の（ｅ）及び（ｆ）に示す第六変形例及び第七変形例の矯正用回転ツールの軌跡（裏面塑性化領域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。
【００７９】
以上説明したように、矯正工程における摩擦攪拌の移動軌跡は、ベース部材３２の表面３２ａ側に行われる本接合工程の摩擦攪拌の軌跡に応じて適宜摩擦攪拌のルートを設定して行えばよい。
なお、本実施形態の説明においては、ベース部材３２は、平面視正方形のものを例示して説明したが、他の形状であってもよい。
【００８０】
[第三実施形態]
次に、本発明の第三実施形態〜第六実施形態について説明する。第三実施形態〜第六実施形態に係る伝熱板の製造方法は、ベース部材２及び蓋板４の形状及び本接工程が第一実施形態と相違する。なお、第一実施形態と重複する部分については、詳細な説明を省略する。
【００８１】
図１６は、第三実施形態に係る本接合工程を示した断面図である。第三実施形態に係る伝熱板１は、突合部Ｊ１，Ｊ２に沿って形成された表面塑性化領域Ｗ１，Ｗ１の深さ方向の先端が、蓋溝６の底面６ｃに接触している点で第一実施形態と相違する。第一実施形態では、表面塑性化領域Ｗ１と熱媒体用管３が接触するように摩擦攪拌を行ったが、第三実施形態のように、突合部Ｊ１，Ｊ２のみに摩擦攪拌接合を施してもよい。
【００８２】
図１７は、第四実施形態に係る本接合工程を示した断面図である。第四実施形態に係る伝熱板１は、第一実施形態と比較して蓋板４の幅を大きく設定した点で第一実施形態と相違する。第四実施形態に係る本接合工程では、突合部Ｊ１，Ｊ２に対して接合用回転ツールＦよりも小型の回転ツールを用いて摩擦攪拌接合を行った後、蓋板４の表面１３から接合用回転ツールＦを用いて摩擦攪拌接合を行う。蓋板４の表面１３には、表面塑性化領域Ｗ１，Ｗ１が形成される。表面塑性化領域Ｗ１は、熱媒体用管３と接触する程度に接合用回転ツールＦの押込み量等を設定するのが好ましい。かかる工程によれば、蓋板４の幅が大きい場合であっても熱媒体用管３の周囲を確実に密閉することができる。
【００８３】
図１８は、第五実施形態に係る本接合工程を示した断面図である。第五実施形態に係る伝熱板１は、本接合工程を行う前に仮接合を行い、仮接合で形成された塑性化領域の上から本接合工程を行う点で第一実施形態と相違する。
【００８４】
第五実施形態に係る伝熱板の製造方法では、接合工程に先だって、接合用回転ツールＦよりも小型の回転ツールを用いて突合部Ｊ１，Ｊ２に対して仮接合を行う。突合部Ｊ１，Ｊ２には塑性化領域Ｗ３，Ｗ４が形成される。そして、塑性化領域Ｗ３，Ｗ４の上方から接合用回転ツールＦを用いて、摩擦攪拌接合を行う。かかる製造方法によれば、蓋板４をベース部材２に仮付けした状態で接合用回転ツールＦを用いて本格的に摩擦攪拌接合を行うことができるため、作業性を高めることができる。また、例えば、図１７に示す第四実施形態では、伝熱板１に表面塑性化領域Ｗ１，Ｗ１，Ｗ３，Ｗ４と４条の塑性化領域が形成されるが、第五実施形態によれば、表面塑性化領域Ｗ１，Ｗ１と２条の塑性化領域で済む。これにより、表面塑性化領域の周囲に形成されるバリの切削工程等を軽減することができる。
【００８５】
図１９は、第六実施形態に係る本接合工程を示した断面図である。第六実施形態に係る伝熱板１は、ベース部材２に蓋板４を配置した際に、熱媒体用管３の周囲に空隙部Ｐ１，Ｐ２が形成される点で第一実施形態と相違する。
【００８６】
第六実施形態に係る伝熱板１の蓋板４は、本体部１１と本体部１１の下面から突出した凸部１２とを備えている。凸部１２の下面には、凹状に形成された底面１２ａが形成されている。底面１２ａの曲率は、熱媒体用管３の曲率よりも小さく形成されている。したがって、図１９の（ａ）に示すように、蓋溝６に蓋板４を挿入すると、凹溝７に蓋板４の凸部１２が挿入されるが、熱媒体用管３の周囲には空隙部Ｐ１，Ｐ２が形成される。
【００８７】
第六実施形態に係る本接合工程では、接合用回転ツールＦを熱媒体用管３に近接させて摩擦攪拌接合を行う。これにより、接合用回転ツールＦで攪拌され流動化された塑性流動材が、空隙部Ｐ１，Ｐ２に流入するため、空隙部Ｐ１，Ｐ２を密閉することができる。したがって、伝熱板１の気密性及び水密性を高めることができる。
【００８８】
以上本発明の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変更が可能である。例えば、実施形態では平面視略蛇行状、平面視略馬蹄状に熱媒体用管等を形成したが、他の形状であってもよい。また、ベース部材２の表面２ａと、蓋板４の表面１３とを面一にして本接合工程を行ったが、蓋溝６に蓋板４を配置した際に、ベース部材２の表面２ａから蓋板４の表面１３を突出させた状態で本接合工程を行ってもよい。
【実施例】
【００８９】
次に、本発明の実施例について説明する。本発明に係る実施例は、図２０の（ａ）及び（ｂ）に示すように平面視正方形のベース部材２の表面２ａ及び裏面２ｂにそれぞれ３つの円を描くように摩擦攪拌を行い、表面２ａ側で発生した反りの変形量と、裏面２ｂ側で発生した反りの変形量を測定した。表面２ａ側で発生した反りの変形量の値と、裏面２ｂ側で発生した反りの変形量の値が近いほど、ベース部材２の平坦性が高いことを示す。
【００９０】
ベース部材２は、平面視５００ｍｍ×５００ｍｍの直方体であって、厚みが３０ｍｍ、６０ｍｍの二種類の部材を用いてそれぞれ測定を行った。ベース部材２の素材は、ＪＩＳ規格の５０５２アルミニウム合金である。
【００９１】
摩擦攪拌の軌跡である３つの円は、ベース部材２の中心に設定した地点ｊ又は地点ｊ’を中心とし、表面２ａ及び裏面２ｂともに半径ｒ１＝１００ｍｍ（以下、小円ともいう）、ｒ２＝１５０ｍｍ（以下、中円ともいう）、ｒ３＝２００ｍｍ（以下、大円ともいう）に設定した。摩擦攪拌の順序は、小円、中円、大円の順番で行った。
【００９２】
回転ツールは、表面２ａ側及び裏面２ｂ側ともに同じ大きさの回転ツールを用いた。回転ツールのサイズは、ショルダ部の外径が２０ｍｍ、攪拌ピンの長さが１０ｍｍ、攪拌ピンの根元の大きさ（最大径）が９ｍｍ、攪拌ピンの先端の大きさ（最小径）が６ｍｍのものを用いた。回転ツールの回転数は、６００ｒｐｍ、送り速度は、３００ｍｍ／ｍｉｎに設定した。また、表面２ａ側及び裏面２ｂ側ともに回転ツールの押込み量は一定に設定した。図２０に示すように、表面２ａ側において形成された塑性化領域を小円から大円に向けてそれぞれ塑性化領域Ｗ２１乃至塑性化領域Ｗ２３とする。また、裏面２ｂ側において形成された塑性化領域を小円から大円に向けて塑性化領域Ｗ３１乃至Ｗ３３とする。当該実施例における各測定結果を以下の表１〜表４に示す。
【００９３】
表１は、ベース部材２の板厚が３０ｍｍであって、表面側から摩擦攪拌を行った場合の測定値を示した表である。「ＦＳＷ前」は、摩擦攪拌を行う前において、中心地点ｊ（基準ｊ）と各地点（地点ａ〜地点ｈ）との高低差を示している。「ＦＳＷ後」は、基準ｊをゼロとして、３つの円の摩擦攪拌を行った後において、基準ｊと各地点との高低差を示している。「表面側変形量」は、各地点における（ＦＳＷ後−ＦＳＷ前）の値を示している。「表面側変形量」の最下欄は、地点ａ〜地点ｈの平均値を示す。「ＦＳＷ前」及び「ＦＳＷ後」のマイナス値は、基準ｊよりも下方に位置していることを意味する。
【００９４】
【表１】
【００９５】
表２は、ベース部材２の板厚が３０ｍｍであって、表面側から小円、中円、大円の摩擦攪拌を行った後、裏面側からも摩擦攪拌を行った場合（矯正工程）の測定値を示した表である。「ＦＳＷ前」は、摩擦攪拌を行う前において、中心地点ｊ’（基準ｊ’）と各地点（ａ’〜ｈ’）との高低差を示している。
「ＦＳＷ１」は、図２０を参照するように、基準ｊ’をゼロとして、小円（半径ｒ１）の摩擦攪拌を行った後の、基準ｊ’と各地点との高低差を示している。「裏面側変形量１」は、各地点における（ＦＳＷ１−ＦＳＷ前）の値を示している。「裏面側変形量１」の最下欄は、地点ａ〜地点ｈの平均値を示す。
「ＦＳＷ２」は、基準ｊ’をゼロとして、小円（半径ｒ１）に加えてさらに、中円（半径ｒ２）の摩擦攪拌を行った後の、基準ｊ’と各地点との高低差を示している。「裏面側変形量２」は、各地点における（ＦＳＷ２−ＦＳＷ前）の値を示している。「裏面側変形量２」の最下欄は、地点ａ〜地点ｈの平均値を示す。
「ＦＳＷ３」は、基準ｊ’をゼロとして、小円（半径ｒ１）、中円（半径ｒ２）に加えてさらに、大円（半径ｒ３）の摩擦攪拌を行った後の、基準ｊ’と各地点との高低差を示している。「裏面側変形量３」は、各地点における（ＦＳＷ３−ＦＳＷ前）の値を示している。「裏面側変形量３」の最下欄は、地点ａ〜地点ｈの平均値を示す。
【００９６】
【表２】
【００９７】
表３は、ベース部材２の板厚が６０ｍｍであって、表面側から摩擦攪拌を行った場合の測定値を示した表である。表３の各項目は、表１の各項目と略同等の意味を示す。
【００９８】
【表３】
【００９９】
表４は、ベース部材２の板厚が６０ｍｍであって、表面側から小円、中円、大円の摩擦攪拌を行った後、裏面側から摩擦攪拌を行った場合の測定値を示した表である。表４の各項目は、表２の各項目と略同等の意味を示す。
【０１００】
【表４】
【０１０１】
表１の「表面側変形量」の平均値（1.61）と、表２の「裏面側変形量１」の平均値（2.04）とを比較すると、「裏面側変形量１」の値の方が大きい。同様に、「裏面側変形量２」の平均値（2.95）及び「裏面側変形量３」の平均値（3.53）も、「表面側変形量」の平均値（1.61）よりも大きな値となっている。つまり、ベース部材２の板厚が３０ｍｍの場合は、裏面側から小円の摩擦攪拌のみを行っただけでも、ベース部材２の反りが戻りすぎてしまう。したがって、ベース部材２が３０ｍｍの場合は、表面側よりも低い加工度でベース部材２の平坦性を高めることができる。
【０１０２】
表３の「表面側変形量」の平均値（0.98）と、表４の「裏面側変形量２」の平均値（0.91）とを比較すると、両者の変形量が近似している。したがって、ベース部材２の板厚が６０ｍｍの場合は、裏面側から小円及び中円の摩擦攪拌を行ったときに、ベース部材２の平坦性が高いことが確認できた。つまり、板厚が６０ｍｍの場合は、表面側に比べて裏面側の加工度を低く設定すればベース部材２の平坦性を高めることができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１ 伝熱板
２ ベース部材
３ 熱媒体用管
４ 蓋板
６ 蓋溝
６ａ 蓋溝の側壁
６ｂ 蓋溝の側壁
７ 凹溝
１２ 凸部
１５ａ 蓋板の側面
１５ｂ 蓋板の側面
Ｊ１ 突合部
Ｊ２ 突合部
Ｆ 接合用回転ツール
Ｇ 矯正用回転ツール
Ｗ１ 表面塑性化領域
Ｗ２ 裏面塑性化領域
【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】
例えば、特許文献１には、ベース部材と、このベース部材に挿入される熱媒体用管及び蓋板とを有し、ベース部材と蓋板とを摩擦攪拌接合で一体成形した伝熱板が記載されている。図２１は、従来の伝熱板を示した側面図である。従来の伝熱板１００は、表面に開口する断面視矩形の蓋溝１０５とこの蓋溝１０５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１０５に挿入される蓋板１１０と、を備えている。伝熱板１００は、蓋溝１０５における両側壁１０６，１０６と蓋板１１０の両側面１１３，１１４とが突き合わされた突合部Ｊ，Ｊに沿って摩擦攪拌接合を施すことにより、塑性化領域Ｗ，Ｗが形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３１４１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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１２０，１２０が形成されているが、伝熱板１００の内部に空隙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。また、図２１に示すように、摩擦攪拌によって形成された塑性化領域Ｗ，Ｗに熱収縮が発生するため、伝熱板１００が側面視して凹状に歪んでしまうという問題があった。
【０００６】
このような観点から、本発明は、熱交換効率が高く、かつ、平坦性の高い伝熱板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】
【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、前記ベース部材の裏面に対して回転ツールを移動させて摩擦攪拌を行う矯正工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
かかる製造方法によれば、蓋板に前記凹溝に挿入される凸部を有するため、熱媒体用管の周囲に形成される空隙を小さくすることができる。これにより、伝熱板の熱交換効率を高めることができる。また、矯正工程では、ベース部材の裏面側から摩擦攪拌を行うことで、伝熱板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。
【０００９】
また、前記矯正工程では、前記伝熱板の裏面に形成される塑性化領域の体積量を、前記伝熱板の表面側に形成された塑性化領域の体積量よりも小さく設定することが好ましい。かかる製造方法によれば、伝熱板の平坦性をより高めることができる。根拠については、実施例で説明する。
【００１０】
また、前記矯正工程では、この矯正工程で形成される塑性化領域の平面形状を前記伝熱板の中心に対して略点対称となるように設定することが好ましい。また、前記矯正工程では、この矯正工程で形成される塑性化領域の平面形状を前記伝熱板の外縁の形状と略相似形状となるように設定することが好ましい。また、前記矯正工程では、この矯正工程で形成される塑性化領域の平面形状を、前記伝熱板の表面側に形成された塑性化領域の平面形状と略同等形状となるように設定することが好ましい。また、前記矯正工程では、この矯正工程で形成される塑性化領域の全長を、前記伝熱板の表面側に形成された塑性化領域の全長と略同等となるように設定することが好ましい。
【００１１】
かかる製造方法によれば、伝熱板の表面側と裏面側の反りをバランスよく解消することができるので伝熱板の平坦性をより高めることができる。
【００１２】
また、前記矯正工程では、この矯正工程で形成される塑性化領域の全長を、前記伝熱板の表面側に形成された塑性化領域の全長よりも短くなるように設定することが好ましい。また、前記矯正工程で用いる回転ツールのショルダ部の外径を、前記本接合工程で用いる前記回転ツールのショルダ部の外径よりも小さく設定することが好ましい。また、前記矯正工程で用いる回転ツールの攪拌ピンの長さを、前記本接合工程で用いる前記回転ツールの攪拌ピンの長さよりも小さく設定することが好ましい。
【００１３】
かかる製造方法によれば、矯正工程における塑性化領域の体積量を、前記接合工程の塑性化領域の体積量よりも低く設定することができるため、製造された伝熱板の平坦性をより高めることができる。
【００１４】
また、前記ベース部材の厚みを、前記本接合工程で用いる前記回転ツールのショルダ部の外径の１．５倍以上に設定することが好ましい。また、前記ベース部材の厚みを、前記本接合工程で用いる前記回転ツールの攪拌ピンの長さの３倍以上に設定することが好ましい。
【００１５】
かかる製造方法によれば、接合用回転ツールの各部位の大きさに対してベース部材が十分な厚みを備えているため、伝熱板の平坦性をより高めることができる。
【００１６】
また、前記ベース部材が平面視多角形である場合、前記矯正工程では、前記伝熱板の隅部に対して回転ツールを用いて摩擦攪拌を行う隅部摩擦攪拌工程を含むことが好ましい。かかる製造方法によれば、ベース部材の隅部において発生した反りを解消して伝熱板の平坦性を解消することができる。
【００１７】
また、前記矯正工程の後に、前記伝熱板の裏面側を面削加工する面削工程を含み、前記面削工程の深さは、前記矯正工程で用いる回転ツールの攪拌ピンの長さよりも大きいことが好ましい。かかる製造方法によれば、伝熱板の裏面を平滑に形成することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る伝熱板の製造方法によれば、熱交換効率が高く、かつ、平坦性の高い伝熱板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第一実施形態に係る伝熱板を示した図であって、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、Ｉ−Ｉ断面図である。
【図２】第一実施形態に係る伝熱板を示した図であって、（ａ）は、分解側面図、（ｂ）は、側面図である。
【図３】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、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る。
【図４】（ａ）は、第一実施形態に係る接合用回転ツールを示し、（ｂ）は、第一実施形態に係る矯正用回転ツールを示した側面図である。
【図５】第一実施形態に係る伝熱板の製造方法において、蓋溝閉塞工程後を示した斜視図である。
【図６】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７】第一実施形態に係る伝熱板の製造方法において、本接合工程を示した断面図である。
【図８】第一実施形態に係る伝熱板の製造方法において、本接合工程後を示した図であって（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、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、矯正工程を示した図であって、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、平面図である。
【図１０】第二実施形態に係る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。
【図１１】第二実施形態に係る伝熱板の製造方法において、本接合工程後を示した斜視図である。
【図１２】第二実施形態に係る伝熱板の製造方法において、矯正工程を示した平面図である。
【図１３】第二実施形態に係る伝熱板の製造方法において、面削工程を示した図であって、図１２の（ｂ）のII−II断面図である。
【図１４】矯正工程の第一変形例を示した平面図である。
【図１５】矯正工程の他の変形例を示した平面図である。
【図１６】第三実施形態に係る本接合工程を示した断面図である。
【図１７】第四実施形態に係る本接合工程を示した断面図である。
【図１８】第五実施形態に係る本接合工程を示した断面図である。
【図１９】第六実施形態に係る本接合工程を段階的に示した断面図である。
【図２０】実施例を示した図であって、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は平面図である。
【図２１】従来の伝熱板を示した側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［第一実施形態］
本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。第一実施形態に係る伝熱板１は、図１に示すように、厚板形状のベース部材２と、ベース部材２の内部に配置される熱媒体用管３と、ベース部材２に配置される蓋板４と、とを主に備え、摩擦攪拌接合により形成された表面塑性化領域Ｗ１，Ｗ１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。
【００２１】
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３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３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、に示すように、熱媒体用管３を内部に収容する。図２の（ａ）及び（ｂ）に示すように、ベース部材２の表面２ａには、断面視矩形の蓋溝６が凹設されており、蓋溝６の底面６ｃの中央には、蓋溝６よりも幅狭の凹溝７が凹設されている。蓋溝６は、熱媒体用管３を覆う蓋板４が配置される部分であって、平面視して略馬蹄状を呈する。蓋溝６は、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。
【００２２】
凹溝７は、熱媒体用管３が挿入される部分であって、平面視して略馬蹄状を呈する。凹溝７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３の外周と同等の曲率半径を有する半円形の底部７ａが形成されている。これにより、熱媒体用管３と凹溝７の底部７ａとを密接させることができる。凹溝７の開口部分は、熱媒体用管３の外径と略同等の幅で形成されている。また、凹溝７の深さは熱媒体用管３の外径と同等に形成されている。
【００２３】
熱媒体用管３は、例えば、銅管にて構成されており、図２の（ｂ）に示すように、断面視円形の中空部３ａを有する円筒管である。熱媒体用管３の外径は、凹溝７の幅及び深さと略同等に形成されている。熱媒体用管３は、凹溝７に挿入される部材であるため、凹溝７と同じく平面視略馬蹄状を呈する。
【００２４】
熱媒体用管３は、中空部３ａ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４に熱を伝達させる部材、あるいは中空部３ａ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４から熱を伝達される部材である。また、熱媒体用管３の中空部３ａ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４に伝達させる部材として利用してもよい。
【００２５】
蓋板４は、図２の（ａ）及び（ｂ）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１１と、本体部１１の下面（底面）から凸設された凸部１２とを有する。蓋板４は、蓋溝６に挿入される部材であるため、蓋溝６と同じく平面視略馬蹄状を呈する。本体部１１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）１３、下面（底面）１４、側面１５ａ及び側面１５ｂを有する。
【００２６】
凸部１２は、本体部１１の下面１４の中央から、凹溝７と略同等の幅で下方に延設されており、底面１２ａが凹面状に形成されている。底面１２ａの曲率は、熱媒体用管３の外周の曲率と同等に形成されている。
【００２７】
図２の（ｂ）に示すように、ベース部材２に、熱媒体用管３を配置すると、熱媒体用管３の下半部と凹溝７の底部７ａとが面接触するか又は微細な隙間をあけて対向する。熱媒体用管３の上端は、蓋溝６の底面６ｃと同等の高さ位置になる。さらに、蓋溝６に蓋板４を配置すると、熱媒体用管３の周囲に、蓋板４の凸部１２が挿入されるとともに、蓋板４の上面１３と、ベース部材２の表面２ａとが面一になる。また、蓋板４の側面１５ａ，１５ｂは、蓋溝６の側壁６ａ，６ｂと面接触するか又は微細な隙間をあけて対向する。側面１５ａと側壁６ａとの突合せ部分を突合部Ｊ１とし、側面１５ｂと側壁６ｂとの突合せ部分を突合部Ｊ２とする。
【００２８】
なお、本実施形態においては、熱媒体用管３の外径と凹溝７の深さを同等に設定したが、凹溝７の深さを熱媒体用管３の外径よりも大きく設定してもよい。この場合、凸部１２の突出高さを大きくして、蓋板４を配置した際に、熱媒体用管３の周囲に空隙ができないようにするのが好ましい。また、本実施形態では、ベース部材２及び蓋板４はアルミニウム合金で形成したが、アルミニウム、銅等他の材料であってもよい。
【００２９】
次に、伝熱板１の製造方法について説明する。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７に熱媒体用管３を挿入する挿入工程と、蓋溝６に蓋板４を挿入する蓋溝閉塞工程と、突合部Ｊ１，Ｊ２に沿って接合用回転ツールＦを移動させて摩擦攪拌接合を施す本接合工程と、ベース部材２の裏面に摩擦攪拌を行う矯正工程と、を含むものである。
【００３０】
（切削工程）
まず、図３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６ｃに、エンドミル加工により半円形断面を備えた凹溝７を形成する。これにより、蓋溝６と、蓋溝６の底面６ｃに開口された凹溝７を備えたベース部材２が形成される。なお、第一実施形態においてはベース部材２を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。
【００３１】
（挿入工程）
次に、図３の（ｂ）に示すように、凹溝７に熱媒体用管３を挿入する。熱媒体用管３の下半部は、凹溝７の下半分を形成する底部７ａと面接触する。
【００３２】
（蓋溝閉塞工程）
次に、図３の（ｃ）に示すように、ベース部材２の蓋溝６内に蓋板４を配置する。この際、蓋板４の凸部１２が、凹溝７に挿入されるとともに、蓋板４の上面１３が、ベース部材２の表面２ａと面一になる。また、蓋溝６の側壁６ａ，６ｂと蓋板４の側面１５ａ，１５ｂによって突合部Ｊ１，Ｊ２が形成される。
【００３３】
（本接合工程）
本接合工程では、突合部Ｊ１，Ｊ２に沿って、接合用回転ツールＦを用いて摩擦攪拌接合を行う。本接合工程は、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。
【００３４】
ここで、本実施形態における本接合工程の際に用いる接合用回転ツールＦ及び後記する矯正工程の際に用いる矯正用回転ツールＧについて詳細に説明する。
接合用回転ツールＦは、図４の（ａ）に示すように、工具鋼などベース部材２よりも硬質の金属材料からなり、円柱状を呈するショルダ部Ｆ１と、このショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１１に突設された攪拌ピン（プローブ）Ｆ２とを備えて構成されている。接合用回転ツールＦの寸法・形状は、ベース部材２の材質や厚さ等に応じて設定すればよいが、少なくとも、後記する矯正工程で用いる矯正用回転ツールＧ（図４の（ｂ）参照）よりも大型にする。
【００３５】
ショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１１は、塑性流動化した金属を押えて周囲への飛散を防止する役割を担う部位であり、本実施形態では、凹面状に成形されている。ショルダ部Ｆ１の外径Ｘ１の大きさに特に制限はないが、本実施形態では、矯正用回転ツールＧのショルダ部Ｇ１の外径Ｙ１よりも大きくなっている。
【００３６】
攪拌ピンＦ２は、ショルダ部Ｆ１の下端面Ｆ１１の中央から垂下しており、本実施形態では、先細りの円錐台状に成形されている。また、攪拌ピンＦ２の周面には、螺旋状に刻設された攪拌翼が形成されている。攪拌ピンＦ２の外径の大きさに特に制限はないが、本実施形態では、最大外径（上端径）Ｘ２が矯正用回転ツールＧの攪拌ピンＧ２の最大外径（上端径）Ｙ２よりも大きく、かつ、最小外径（下端径）Ｘ３が攪拌ピンＧ２の最小外径（下端径）Ｙ３よりも大きい。攪拌ピンＦ２の長さＬＡは、矯正用回転ツールＧの攪拌ピンＧ２の長さＬＢ（図４の（ｂ）参照）よりも大きくなっている。
【００３７】
図４の（ａ）に示すベース部材２の厚みｔは、攪拌ピンＦ２の長さＬＡの３倍以上であることが好ましい。また、ベース部材２の厚みｔは、ショルダ部Ｆ１の外径Ｘ１の１．５倍以上であることが好ましい。かかる設定によれば、接合用回転ツールＦの大きさに対して、ベース部材２の厚みを十分に確保することができるため、摩擦攪拌を行う際に発生する反りを低減することができる。
【００３８】
図４の（ｂ）に示す矯正用回転ツールＧは、工具鋼などベース部材２よりも硬質の金属材料からなり、円柱状を呈するショルダ部Ｇ１と、このショルダ部Ｇ１の下端面Ｇ１１に突設された攪拌ピン（プローブ）Ｇ２とを備えて構成されている。
【００３９】
ショルダ部Ｇ１の下端面Ｇ１１は、接合用回転ツールＦと同様に、凹面状に成形されている。攪拌ピンＧ２は、ショルダ部Ｇ１の下端面Ｇ１１の中央から垂下しており、本実施形態では、先細りの円錐台状に成形されている。また、攪拌ピンＧ２の周面には、螺旋状に刻設された攪拌翼が形成されている。
【００４０】
第一本接合工程では、図５、図６の（ａ）及び（ｂ）に示すように、ベース部材２と蓋板４との突合部Ｊ１に沿って、摩擦攪拌接合を行う。
まず、ベース部材２の表面２ａの任意の位置に開始位置ＳＭ１を設定し、接合用回転ツールＦの攪拌ピンＦ２をベース部材２に押し込む（押圧する）。開始位置ＳＭ１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。接合用回転ツールＦのショルダ部Ｆ１の一部がベース部材２の表面２ａに接触したら、突合部Ｊ１の始点ｓ１に向かって接合用回転ツールＦを相対移動させる。そして、図６の（ａ）に示すように、始点ｓ１に達したら、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。本実施形態では、接合用回転ツールＦを左回転させて、進行方向左側に蓋板４が位置するように摩擦攪拌接合を行う。接合用回転ツールＦを左回転させた場合、進行方向右側に接合欠陥ができる可能性が高い。本実施形態によれば、接合欠陥を熱媒体用管３から遠い部分に位置させることができる。ちなみに、接合用回転ツールＦを右回転させる場合は、進行方向右側に蓋板４が位置するように摩擦攪拌を行うのが好ましい。
【００４１】
接合用回転ツールＦが突合部Ｊ１の終点ｅ１に達したら、接合用回転ツールＦをそのまま開始位置ＳＭ１側に移動させて、任意の位置に設定した終了位置ＥＭ１で接合用回転ツールＦを離脱させる。なお、開始位置ＳＭ１、始点ｓ１、終了位置ＥＭ１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。
【００４２】
次に、第二本接合工程では、図６の（ｂ）及び（ｃ）に示すように、ベース部材２と蓋板４との突合部Ｊ２に沿って接合用回転ツールＦを左回転させて摩擦攪拌接合を行う。
まず、ベース部材２の表面２ａの任意の地点ｈに開始位置ＳＭ２を設定し、接合用回転ツールＦの攪拌ピンＦ２をベース部材２に押し込む（押圧する）。接合用回転ツールＦのショルダ部Ｆ１の一部がベース部材２の表面２ａに接触したら、突合部Ｊ２の始点ｓ２に向かって接合用回転ツールＦを相対移動させる。そして、始点ｓ２に達したら、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。
【００４３】
接合用回転ツールＦが突合部Ｊ２の終点ｅ２に達したら、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ＥＭ２で接合用回転ツールＦを離脱させる。
なお、開始位置ＳＭ２及び終了位置ＥＭ２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ＥＭ２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。
【００４４】
図６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に沿って表面塑性化領域Ｗ１（Ｗ１ａ，Ｗ１ｂ）が形成される。これにより、熱媒体用管３がベース部材２及び蓋板４によって密閉される。また、図７に示すように、本実施形態では、表面塑性化領域Ｗ１が熱媒体用管３の外周に接触する程度に接合用回転ツールＦを押し込む。熱媒体用管３の周囲は、蓋板４の凸部１２で塞がれるとともに、表面塑性化領域Ｗ１で密閉されるため、伝熱板１の気密性及び水密性を高めることができる。
【００４５】
なお、表面塑性化領域Ｗ１の深さは、前記した形態に限定されるものではない。蓋板４の大きさや形状に応じて適宜設定すればよい。
【００４６】
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、本接合工程後を示した図であって（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、断面図である。本接合工程によってベース部材２の表面２ａ側に表面塑性化領域Ｗ１，Ｗ１が形成される。表面塑性化領域Ｗ１は、熱収縮によって縮むため、ベース部材２の表面２ａ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、ベース部材２は表面２ａ側が凹となるように、撓んでしまう可能性がある。特に、ベース部材２の表面２ａに示す地点ａ〜地点ｊのうち、ベース部材２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、ベース部材２の中心地点を示す。
【００４７】
（５）矯正工程
矯正工程では、比較的小型の矯正用回転ツールＧを用いてベース部材２の裏面２ｂから摩擦攪拌を行う。矯正工程は、前記した本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２ｂに対して摩擦攪拌を行う矯正摩擦攪拌工程と、を含む。
【００４８】
タブ材配置工程では、図９の（ａ）に示すように、ベース部材２の裏面２ｂを上方に向けた後、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と同等の組成からなる。タブ材Ｔは、ベース部材２の側面２ｃの一部を覆い隠すようにして、側面２ｃに当接されている。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２ｃとを溶接によって仮接合されている。タブ材Ｔの表面は、ベース部材２の裏面２ｂと面一にすることが好ましい。
【００４９】
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２ｂ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裏面塑性化領域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２ａ側の地点ａ，地点ｂ・・・（図８参照）のそれぞれ裏面２ｂ側に対応する地点をいう。
【００５０】
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ＳＭ２を設定し、矯正用回転ツールＧの攪拌ピンＧ２をタブ材Ｔに押し込む（押圧する）。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２ｂ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裏面塑性化領域Ｗ２が形成される。本実施形態では、開始位置ＳＭ２及び終了位置ＥＭ２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。
【００５１】
なお、本実施形態では、矯正用回転ツールＧの軌跡、即ち、裏面塑性化領域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の移動軌跡のバリエーションについては、後記する。
【００５２】
また、本実施形態では、矯正用回転ツールＧの軌跡の長さ（裏面塑性化領域Ｗ２の長さ）は、接合用回転ツールＦの軌跡の長さ（表面塑性化領域Ｗ１の長さの和）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。この理由については実施例で説明する。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。
【００５３】
以上説明した本実施形態に係る製造方法によれば、蓋板４に凹溝７に挿入される凸部１２を有するため、熱媒体用管３の周囲に形成される空隙を小さくすることができる。また、凸部１２の底面１２ａを熱媒体用管３の外周と密着するように形成することにより、空隙をより小さくすることができる。これにより、伝熱板１の熱交換効率を高めることができる。
【００５４】
また、本接合工程による熱収縮によって、伝熱板１が撓んでも、ベース部材２の裏面２ｂにも摩擦攪拌を行うことで、表面２ａ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。矯正工程によれば、ベース部材２の裏面２ｂに形成された裏面塑性化領域Ｗ２が、熱収縮により縮むため、伝熱板１（ベース部材２）の裏面２ｂ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。また、矯正工程では、裏面塑性化領域Ｗ２が平面視して略点対称となるように矯正用回転ツールＧの移動軌跡を設定したため、バランスよく平坦にすることができる。
【００５５】
また、本実施形態における矯正工程では、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。
【００５６】
[第二実施形態]
第二実施形態に係る伝熱板３１は、図１０に示すように、熱媒体用管３３等が平面視蛇行状を呈する点及び矯正工程における回転ツールの移動軌跡が第一実施形態と相違する。第二実施形態は、熱媒体用管３３等の形状及び矯正工程を除いては第一実施形態と略同等であるため、重複する部分の詳細な説明は省略する。
【００５７】
伝熱板３１は、ベース部材３２と、ベース部材３２に挿入される熱媒体用管３３と、熱媒体用管３３の上に配置される蓋板３４と、を有する。図１０の（ｂ）に示すように、ベース部材３２には、蓋溝３６と、蓋溝３６の底面３６ｃに凹設された凹溝３７が形成されている。熱媒体用管３３は、凹溝３７に配置される。また、蓋板３４は、蓋溝３６に配置されるとともに、蓋板３４に形成された凸部４２が熱媒体用管３３の周囲に挿入される。凸部４２の下面に凹状に形成された底面４２ａは、熱媒体用管３３の曲率と同等に形成されている。つまり、蓋溝３６に蓋板３４を配置すると、熱媒体用管３３の周囲の隙間が凸部４２によって塞がれる。
【００５８】
また、蓋溝３６に蓋板３４を配置すると、蓋溝３６の側壁３６ａ，３６ｂと、蓋板３４の側面４５ａ，４５ｂとがそれぞれ対向して突合部Ｊ１，Ｊ２が形成される。
【００５９】
第二実施形態に係る伝熱板の製造方法は、ベース部材３２を形成する切削工程と、ベース部材３２に形成された凹溝３７に熱媒体用管３３を挿入する挿入工程と、蓋溝３６に蓋板３４を挿入する蓋溝閉塞工程と、突合部Ｊ１，Ｊ２に沿って接合用回転ツールＦを移動させて摩擦攪拌接合を施す本接合工程と、ベース部材３２の裏面に摩擦攪拌を行う矯正工程と、ベース部材３２の裏面３２ｂを面削加工する面削工程と、を含むものである。切削工程、挿入工程及び蓋溝閉塞工程は、熱媒体用管３３等の形状を除いては第一実施形態と同等であるため説明を省略する。
【００６０】
（本接合工程）
本接合工程では、図１１に示すように、突合部Ｊ１，Ｊ２に沿って、接合用回転ツールＦを移動させて摩擦攪拌接合を行う。本接合工程によって、蓋板３４の両脇には表面塑性化領域Ｗ１，Ｗ１が形成される。本接合工程では、必要に応じてタブ材を用いてもよい。
【００６１】
本接合工程を終えると、図１１に示すように、ベース部材３２の表面３２ａに形成された表面塑性化領域Ｗ１，Ｗ１が熱収縮によって縮むため、ベース部材３２の表面３２ａにおいて、ベース部材３２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、ベース部材３２は表面３２ａ側が凹となるように、撓んでしまう可能性がある。特に、ベース部材３２の表面３２ａに示す地点ａ〜地点ｊのうち、ベース部材３２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
【００６２】
（矯正工程）
矯正工程では、比較的小型回転ツールＧを用いてベース部材３２の裏面３２ｂから摩擦攪拌を行う。矯正工程は、前記した本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、放射線状に摩擦攪拌を行う矯正摩擦攪拌工程と、ベース部材３２の隅部に対して摩擦攪拌を行う隅部摩擦攪拌工程とを含むものである。
【００６３】
矯正摩擦攪拌工程では、図１２の（ａ）に示すように、中心地点ｊ’を通って放射状に塑性化領域が形成されるように摩擦攪拌を行う。即ち、地点ａ’と地点ｈ’とを結ぶ直線上、地点ｄ’と地点ｅ’とを結ぶ直線上、地点ｆ’と地点ｃ’とを結ぶ直線上、地点ｇ’と地点ｂ’とを結ぶ直線上にそれぞれ摩擦攪拌の開始位置（ＳＭ５，ＳＭ６，ＳＭ７，ＳＭ８）及び終了位置（ＥＭ５，ＥＭ６，ＥＭ７，ＥＭ８）を設定するとともに、各開始位置から中心地点ｊ’までの距離と、中心地点ｊ’から各終了位置までの距離とが同等となるように摩擦攪拌のルートを設定する。
矯正摩擦攪拌工程の摩擦攪拌のルートを設定したら、各開始位置に矯正用回転ツールＧを押し込み、各ルート（直線）に沿って矯正用回転ツールＧを移動させる。図１２の（ｂ）に示すように、矯正摩擦攪拌工程によって形成された裏面塑性化領域Ｗ４１〜Ｗ４４は、中心地点ｊ’に対して八方向に放射状に広がるように形成される。
【００６４】
隅部摩擦攪拌工程では、図１２の（ｂ）に示すように、ベース部材３２の地点ａ’、地点ｃ’、地点ｆ’及び地点ｈ’に係る各隅部において、重点的に摩擦攪拌を行う。地点ａ’に係る隅部を構成する一辺３１ａ側に摩擦攪拌の開始位置ＳＭ９及び終了位置ＥＭ９を設定し、他辺３１ｂ側に折返し位置ＳＲ９を設定する。そして、開始位置ＳＭ９に矯正用回転ツールＧを押し込み、折返し位置ＳＲ９に向けて移動させた後、折返し位置ＳＲ９で折り返し、終了位置ＥＭ９で矯正用回転ツールＧを離脱させる。同様の工程を、地点ｃ’、地点ｆ’及び地点ｈ’の各隅部にも行う。隅部摩擦攪拌工程によれば、特に反りの大きいベース部材３２の隅部に重点的に矯正工程を行うことができるため、伝熱板３１の平坦性をより高めることができる。
【００６５】
隅部摩擦攪拌工程は、本実施形態では、矯正用回転ツールＧの軌跡が各隅部において、対角線と直交するように形成されているが、これに限定されるものではない。隅部の反りの大きさを考慮して適宜摩擦攪拌のルートを設定すればよい。なお、隅部摩擦攪拌工程で形成される裏面塑性化領域Ｗ４５と裏面塑性化領域Ｗ４７、裏面塑性化領域４６と裏面塑性化領域Ｗ４８はそれぞれ中心地点ｊ’に対して点対称となるように形成されることが好ましい。これにより、ベース部材２の反りをバランスよく解消して平坦性を高めることができる。
【００６６】
（面削工程）
面削工程では、公知のエンドミル等を用いてベース部材３２の裏面３２ｂを面削する。図１２の（ｂ）に示すように、ベース部材３２の裏面３２ｂには、矯正用回転ツールＧの抜き穴（図示省略）や、各回転ツールを押し込むことによって発生する溝（図示省略）、バリ等が発生する。したがって、面削工程を行うことにより、ベース部材３２の裏面３２ｂを平滑に形成することができる。本実施形態では、図１３に示すように、面削加工の厚みＭａは、裏面塑性化領域Ｗ４２の厚みＷａよりも大きく設定する。これにより、ベース部材３２の裏面３２ｂに形成される裏面塑性化領域Ｗ４１〜Ｗ４４が除去されるため、ベース部材３２の性質の均一性を図ることができる。また、裏面３２ｂに裏面塑性化領域Ｗ４２が露出しないため、意匠性等にも好適である。
【００６７】
なお、本実施形態では、面削加工の厚みは、裏面塑性化領域の厚みよりも大きく設定したが、これに限定されるものではない。面削加工の厚みは、例えば、矯正用回転ツールＧの攪拌ピンＧ２の長さよりも大きく設定してもよい。
また、本実施形態では、攪拌ピンＧ２を備えた矯正用回転ツールＧを用いて矯正工程を行ったが、攪拌ピンＧ２を備えない矯正用回転ツールＧを用いて矯正工程を行っても構わない。かかる回転ツールによれば、裏面塑性化領域の深さを浅くすることができるため、面削する厚みを小さくすることができる。これにより、面削部分が少ないためベース部材３２のロスを小さくすることができ、コストを低減することができる。
【００６８】
以上説明した本実施形態によれば、蓋板３４に凹溝３７に挿入される凸部４２を有するため、熱媒体用管３３の周囲に形成される空隙を小さくすることができる。また、凸部４２の底面４２ａを熱媒体用管３３の外周と密着するように形成することにより、空隙を小さくすることができる。これにより、伝熱板３１の熱交換効率を高めることができる。
【００６９】
また、本接合工程による熱収縮によって、伝熱板３１が撓んでしまったとしても、ベース部材３２の裏面３２ｂにも摩擦攪拌を行うことで、表面３２ａに発生した反りを解消して伝熱板３１の平坦性を高めることができる。
【００７０】
また、本実施形態では、矯正用回転ツールＧの軌跡の長さ（裏面塑性化領域の長さの和）は、接合用回転ツールＦの軌跡の長さ（表面塑性化領域Ｗ１の長さの和）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３１の平坦性を高めることができる。この理由については実施例で説明する。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。
【００７１】
また、本実施形態では、ベース部材３２の裏面３２ｂに形成された裏面塑性化領域Ｗ４１〜Ｗ４４及び裏面塑性化領域Ｗ４５〜Ｗ４８が、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。これにより、バランスよく伝熱板３１を矯正することができる。
【００７２】
（第一変形例）
次に、矯正工程の第一変形例について説明する。図１４は、矯正工程の第一変形例を示した平面図である。図１４に示すように、第一変形例に係る矯正工程では、矯正用回転ツールＧを用いて、ベース部材３２の表面３２ａ側に形成された表面塑性化領域Ｗ１，Ｗ１と略同等の平面形状となるように摩擦攪拌を行う。これにより、裏面３２ｂに形成された裏面塑性化領域Ｗ２，Ｗ２の長さの和及び形状と、ベース部材３２の表面３２ａに形成された表面塑性化領域Ｗ１，Ｗ１の長さの和及び形状は同等となる。
【００７３】
第一変形例に係る矯正工程によれば、ベース部材３２の表面３２ａと裏面３２ｂに形成される塑性化領域の長さ及び平面形状を同等とすることで、伝熱板３１の反りをバランスよく矯正することができる。また、当該矯正工程では、接合用回転ツールＦよりも小型の矯正用回転ツールＧを用いて摩擦攪拌を行うため、表面３２ａ側の加工量よりも、裏面３２ｂ側の加工量を小さくすることができる。これにより、伝熱板３１の平坦性を高めることができる。
【００７４】
矯正工程は、前記した摩擦攪拌のルートに限定されずに様々なルートを設定することができる。以下に、矯正工程に係る摩擦攪拌のルートの他の形態について説明する。
【００７５】
［第二変形例〜第八変形例］
矯正工程に係る摩擦攪拌のルートは、前記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１５は、伝熱板の裏面側の平面図であって（ａ）は第二変形例、（ｂ）は第三変形例、（ｃ）は第四変形例、（ｄ）は第五変形例、（ｅ）は第六変形例、（ｆ）は第七変形例を示す。第二変形例〜第七変形例においても、伝熱板をバランスよく矯正することができる。
【００７６】
図１５の（ａ）及び（ｂ）に示す第二変形例及び第三変形例の矯正用回転ツールの軌跡（裏面塑性化領域Ｗ２）は、いずれもベース部材３２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。第二変形例は、ベース部材３２の外縁の形状に対して相似形状となるように形成されている。また、図１５の（ｂ）に示す第三変形例のように、格子状に形成してもよい。
【００７７】
図１５の（ｃ）及び（ｄ）に示す第四変形例及び第五変形例の矯正用回転ツールの軌跡（裏面塑性化領域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１５の（ｃ）に示す第四変形例は、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。第四変形例は、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１５の（ｄ）に示す第五変形例は、中心地点ｊ’を通過するとともに、ベース部材３２の対角線に対して平行となるように形成されている。
【００７８】
図１５の（ｅ）及び（ｆ）に示す第六変形例及び第七変形例の矯正用回転ツールの軌跡（裏面塑性化領域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。
【００７９】
以上説明したように、矯正工程における摩擦攪拌の移動軌跡は、ベース部材３２の表面３２ａ側に行われる本接合工程の摩擦攪拌の軌跡に応じて適宜摩擦攪拌のルートを設定して行えばよい。
なお、本実施形態の説明においては、ベース部材３２は、平面視正方形のものを例示して説明したが、他の形状であってもよい。
【００８０】
[第三実施形態]
次に、本発明の第三実施形態〜第六実施形態について説明する。第三実施形態〜第六実施形態に係る伝熱板の製造方法は、ベース部材２及び蓋板４の形状及び本接工程が第一実施形態と相違する。なお、第一実施形態と重複する部分については、詳細な説明を省略する。
【００８１】
図１６は、第三実施形態に係る本接合工程を示した断面図である。第三実施形態に係る伝熱板１は、突合部Ｊ１，Ｊ２に沿って形成された表面塑性化領域Ｗ１，Ｗ１の深さ方向の先端が、蓋溝６の底面６ｃに接触している点で第一実施形態と相違する。第一実施形態では、表面塑性化領域Ｗ１と熱媒体用管３が接触するように摩擦攪拌を行ったが、第三実施形態のように、突合部Ｊ１，Ｊ２のみに摩擦攪拌接合を施してもよい。
【００８２】
図１７は、第四実施形態に係る本接合工程を示した断面図である。第四実施形態に係る伝熱板１は、第一実施形態と比較して蓋板４の幅を大きく設定した点で第一実施形態と相違する。第四実施形態に係る本接合工程では、突合部Ｊ１，Ｊ２に対して接合用回転ツールＦよりも小型の回転ツールを用いて摩擦攪拌接合を行った後、蓋板４の表面１３から接合用回転ツールＦを用いて摩擦攪拌接合を行う。蓋板４の表面１３には、表面塑性化領域Ｗ１，Ｗ１が形成される。表面塑性化領域Ｗ１は、熱媒体用管３と接触する程度に接合用回転ツールＦの押込み量等を設定するのが好ましい。かかる工程によれば、蓋板４の幅が大きい場合であっても熱媒体用管３の周囲を確実に密閉することができる。
【００８３】
図１８は、第五実施形態に係る本接合工程を示した断面図である。第五実施形態に係る伝熱板１は、本接合工程を行う前に仮接合を行い、仮接合で形成された塑性化領域の上から本接合工程を行う点で第一実施形態と相違する。
【００８４】
第五実施形態に係る伝熱板の製造方法では、接合工程に先だって、接合用回転ツールＦよりも小型の回転ツールを用いて突合部Ｊ１，Ｊ２に対して仮接合を行う。突合部Ｊ１，Ｊ２には塑性化領域Ｗ３，Ｗ４が形成される。そして、塑性化領域Ｗ３，Ｗ４の上方から接合用回転ツールＦを用いて、摩擦攪拌接合を行う。かかる製造方法によれば、蓋板４をベース部材２に仮付けした状態で接合用回転ツールＦを用いて本格的に摩擦攪拌接合を行うことができるため、作業性を高めることができる。また、例えば、図１７に示す第四実施形態では、伝熱板１に表面塑性化領域Ｗ１，Ｗ１，Ｗ３，Ｗ４と４条の塑性化領域が形成されるが、第五実施形態によれば、表面塑性化領域Ｗ１，Ｗ１と２条の塑性化領域で済む。これにより、表面塑性化領域の周囲に形成されるバリの切削工程等を軽減することができる。
【００８５】
図１９は、第六実施形態に係る本接合工程を示した断面図である。第六実施形態に係る伝熱板１は、ベース部材２に蓋板４を配置した際に、熱媒体用管３の周囲に空隙部Ｐ１，Ｐ２が形成される点で第一実施形態と相違する。
【００８６】
第六実施形態に係る伝熱板１の蓋板４は、本体部１１と本体部１１の下面から突出した凸部１２とを備えている。凸部１２の下面には、凹状に形成された底面１２ａが形成されている。底面１２ａの曲率は、熱媒体用管３の曲率よりも小さく形成されている。したがって、図１９の（ａ）に示すように、蓋溝６に蓋板４を挿入すると、凹溝７に蓋板４の凸部１２が挿入されるが、熱媒体用管３の周囲には空隙部Ｐ１，Ｐ２が形成される。
【００８７】
第六実施形態に係る本接合工程では、接合用回転ツールＦを熱媒体用管３に近接させて摩擦攪拌接合を行う。これにより、接合用回転ツールＦで攪拌され流動化された塑性流動材が、空隙部Ｐ１，Ｐ２に流入するため、空隙部Ｐ１，Ｐ２を密閉することができる。したがって、伝熱板１の気密性及び水密性を高めることができる。
【００８８】
以上本発明の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変更が可能である。例えば、実施形態では平面視略蛇行状、平面視略馬蹄状に熱媒体用管等を形成したが、他の形状であってもよい。また、ベース部材２の表面２ａと、蓋板４の表面１３とを面一にして本接合工程を行ったが、蓋溝６に蓋板４を配置した際に、ベース部材２の表面２ａから蓋板４の表面１３を突出させた状態で本接合工程を行ってもよい。
【実施例】
【００８９】
次に、本発明の実施例について説明する。本発明に係る実施例は、図２０の（ａ）及び（ｂ）に示すように平面視正方形のベース部材２の表面２ａ及び裏面２ｂにそれぞれ３つの円を描くように摩擦攪拌を行い、表面２ａ側で発生した反りの変形量と、裏面２ｂ側で発生した反りの変形量を測定した。表面２ａ側で発生した反りの変形量の値と、裏面２ｂ側で発生した反りの変形量の値が近いほど、ベース部材２の平坦性が高いことを示す。
【００９０】
ベース部材２は、平面視５００ｍｍ×５００ｍｍの直方体であって、厚みが３０ｍｍ、６０ｍｍの二種類の部材を用いてそれぞれ測定を行った。ベース部材２の素材は、ＪＩＳ規格の５０５２アルミニウム合金である。
【００９１】
摩擦攪拌の軌跡である３つの円は、ベース部材２の中心に設定した地点ｊ又は地点ｊ’を中心とし、表面２ａ及び裏面２ｂともに半径ｒ１＝１００ｍｍ（以下、小円ともいう）、ｒ２＝１５０ｍｍ（以下、中円ともいう）、ｒ３＝２００ｍｍ（以下、大円ともいう）に設定した。摩擦攪拌の順序は、小円、中円、大円の順番で行った。
【００９２】
回転ツールは、表面２ａ側及び裏面２ｂ側ともに同じ大きさの回転ツールを用いた。回転ツールのサイズは、ショルダ部の外径が２０ｍｍ、攪拌ピンの長さが１０ｍｍ、攪拌ピンの根元の大きさ（最大径）が９ｍｍ、攪拌ピンの先端の大きさ（最小径）が６ｍｍのものを用いた。回転ツールの回転数は、６００ｒｐｍ、送り速度は、３００ｍｍ／ｍｉｎに設定した。また、表面２ａ側及び裏面２ｂ側ともに回転ツールの押込み量は一定に設定した。図２０に示すように、表面２ａ側において形成された塑性化領域を小円から大円に向けてそれぞれ塑性化領域Ｗ２１乃至塑性化領域Ｗ２３とする。また、裏面２ｂ側において形成された塑性化領域を小円から大円に向けて塑性化領域Ｗ３１乃至Ｗ３３とする。当該実施例における各測定結果を以下の表１〜表４に示す。
【００９３】
表１は、ベース部材２の板厚が３０ｍｍであって、表面側から摩擦攪拌を行った場合の測定値を示した表である。「ＦＳＷ前」は、摩擦攪拌を行う前において、中心地点ｊ（基準ｊ）と各地点（地点ａ〜地点ｈ）との高低差を示している。「ＦＳＷ後」は、基準ｊをゼロとして、３つの円の摩擦攪拌を行った後において、基準ｊと各地点との高低差を示している。「表面側変形量」は、各地点における（ＦＳＷ後−ＦＳＷ前）の値を示している。「表面側変形量」の最下欄は、地点ａ〜地点ｈの平均値を示す。「ＦＳＷ前」及び「ＦＳＷ後」のマイナス値は、基準ｊよりも下方に位置していることを意味する。
【００９４】
【表１】
【００９５】
表２は、ベース部材２の板厚が３０ｍｍであって、表面側から小円、中円、大円の摩擦攪拌を行った後、裏面側からも摩擦攪拌を行った場合（矯正工程）の測定値を示した表である。「ＦＳＷ前」は、摩擦攪拌を行う前において、中心地点ｊ’（基準ｊ’）と各地点（ａ’〜ｈ’）との高低差を示している。
「ＦＳＷ１」は、図２０を参照するように、基準ｊ’をゼロとして、小円（半径ｒ１）の摩擦攪拌を行った後の、基準ｊ’と各地点との高低差を示している。「裏面側変形量１」は、各地点における（ＦＳＷ１−ＦＳＷ前）の値を示している。「裏面側変形量１」の最下欄は、地点ａ〜地点ｈの平均値を示す。
「ＦＳＷ２」は、基準ｊ’をゼロとして、小円（半径ｒ１）に加えてさらに、中円（半径ｒ２）の摩擦攪拌を行った後の、基準ｊ’と各地点との高低差を示している。「裏面側変形量２」は、各地点における（ＦＳＷ２−ＦＳＷ前）の値を示している。「裏面側変形量２」の最下欄は、地点ａ〜地点ｈの平均値を示す。
「ＦＳＷ３」は、基準ｊ’をゼロとして、小円（半径ｒ１）、中円（半径ｒ２）に加えてさらに、大円（半径ｒ３）の摩擦攪拌を行った後の、基準ｊ’と各地点との高低差を示している。「裏面側変形量３」は、各地点における（ＦＳＷ３−ＦＳＷ前）の値を示している。「裏面側変形量３」の最下欄は、地点ａ〜地点ｈの平均値を示す。
【００９６】
【表２】
【００９７】
表３は、ベース部材２の板厚が６０ｍｍであって、表面側から摩擦攪拌を行った場合の測定値を示した表である。表３の各項目は、表１の各項目と略同等の意味を示す。
【００９８】
【表３】
【００９９】
表４は、ベース部材２の板厚が６０ｍｍであって、表面側から小円、中円、大円の摩擦攪拌を行った後、裏面側から摩擦攪拌を行った場合の測定値を示した表である。表４の各項目は、表２の各項目と略同等の意味を示す。
【０１００】
【表４】
【０１０１】
表１の「表面側変形量」の平均値（1.61）と、表２の「裏面側変形量１」の平均値（2.04）とを比較すると、「裏面側変形量１」の値の方が大きい。同様に、「裏面側変形量２」の平均値（2.95）及び「裏面側変形量３」の平均値（3.53）も、「表面側変形量」の平均値（1.61）よりも大きな値となっている。つまり、ベース部材２の板厚が３０ｍｍの場合は、裏面側から小円の摩擦攪拌のみを行っただけでも、ベース部材２の反りが戻りすぎてしまう。したがって、ベース部材２が３０ｍｍの場合は、表面側よりも低い加工度でベース部材２の平坦性を高めることができる。
【０１０２】
表３の「表面側変形量」の平均値（0.98）と、表４の「裏面側変形量２」の平均値（0.91）とを比較すると、両者の変形量が近似している。したがって、ベース部材２の板厚が６０ｍｍの場合は、裏面側から小円及び中円の摩擦攪拌を行ったときに、ベース部材２の平坦性が高いことが確認できた。つまり、板厚が６０ｍｍの場合は、表面側に比べて裏面側の加工度を低く設定すればベース部材２の平坦性を高めることができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１ 伝熱板
２ ベース部材
３ 熱媒体用管
４ 蓋板
６ 蓋溝
６ａ 蓋溝の側壁
６ｂ 蓋溝の側壁
７ 凹溝
１２ 凸部
１５ａ 蓋板の側面
１５ｂ 蓋板の側面
Ｊ１ 突合部
Ｊ２ 突合部
Ｆ 接合用回転ツール
Ｇ 矯正用回転ツール
Ｗ１ 表面塑性化領域
Ｗ２ 裏面塑性化領域
【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、
前記ベース部材の裏面に対して回転ツールを移動させて摩擦攪拌を行う矯正工程と、
を含むことを特徴とする伝熱板の製造方法。
【請求項２】
前記矯正工程では、前記伝熱板の裏面に形成される塑性化領域の体積量を、前記伝熱板の表面側に形成された塑性化領域の体積量よりも小さく設定す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】
前記矯正工程では、この矯正工程で形成される塑性化領域の平面形状を前記伝熱板の中心に対して略点対称となるように設定す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】
前記矯正工程では、この矯正工程で形成される塑性化領域の平面形状を前記伝熱板の外縁の形状と略相似形状となるように設定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】
前記矯正工程では、この矯正工程で形成される塑性化領域の平面形状を、前記伝熱板の表面側に形成された塑性化領域の平面形状と略同等形状となるように設定する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】
前記矯正工程では、この矯正工程で形成される塑性化領域の全長を、前記伝熱板の表面側に形成された塑性化領域の全長と略同等となるように設定することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項７】
前記矯正工程では、この矯正工程で形成される塑性化領域の全長を、前記伝熱板の表面側に形成された塑性化領域の全長よりも短くなるように設定する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８】
前記矯正工程で用いる回転ツールのショルダ部の外径を、前記本接合工程で用いる前記回転ツールのショルダ部の外径よりも小さく設定することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項９】
前記矯正工程で用いる回転ツールの攪拌ピンの長さを、前記本接合工程で用いる前記回転ツールの攪拌ピンの長さよりも小さく設定することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項１０】
前記ベース部材の厚みを、前記本接合工程で用いる前記回転ツールのショルダ部の外径の１．５倍以上に設定することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項１１】
前記ベース部材の厚みを、前記本接合工程で用いる前記回転ツールの攪拌ピンの長さの３倍以上に設定することを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項１２】
前記ベース部材が平面視多角形である場合、前記矯正工程では、前記伝熱板の隅部に対して回転ツールを用いて摩擦攪拌を行う隅部摩擦攪拌工程を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項１３】
前記矯正工程の後に、前記伝熱板の裏面側を面削加工する面削工程を含み、前記面削工程の深さは、前記矯正工程で用いる回転ツールの攪拌ピンの長さよりも大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項１２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、
前記ベース部材の裏面に対して回転ツールを移動させて摩擦攪拌を行う矯正工程と、
を含むことを特徴とする伝熱板の製造方法。
【請求項２】
前記矯正工程では、前記伝熱板の裏面に形成される塑性化領域の体積量を、前記伝熱板の表面側に形成された塑性化領域の体積量よりも小さく設定す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】
前記矯正工程では、この矯正工程で形成される塑性化領域の平面形状を前記伝熱板の中心に対して略点対称となるように設定す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】
前記矯正工程では、この矯正工程で形成される塑性化領域の平面形状を前記伝熱板の外縁の形状と略相似形状となるように設定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】
前記矯正工程では、この矯正工程で形成される塑性化領域の平面形状を、前記伝熱板の表面側に形成された塑性化領域の平面形状と略同等形状となるように設定する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】
前記矯正工程では、この矯正工程で形成される塑性化領域の全長を、前記伝熱板の表面側に形成された塑性化領域の全長と略同等となるように設定することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項７】
前記矯正工程では、この矯正工程で形成される塑性化領域の全長を、前記伝熱板の表面側に形成された塑性化領域の全長よりも短くなるように設定する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８】
前記矯正工程で用いる回転ツールのショルダ部の外径を、前記本接合工程で用いる前記回転ツールのショルダ部の外径よりも小さく設定することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項９】
前記矯正工程で用いる回転ツールの攪拌ピンの長さを、前記本接合工程で用いる前記回転ツールの攪拌ピンの長さよりも小さく設定することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項１０】
前記ベース部材の厚みを、前記本接合工程で用いる前記回転ツールのショルダ部の外径の１．５倍以上に設定することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項１１】
前記ベース部材の厚みを、前記本接合工程で用いる前記回転ツールの攪拌ピンの長さの３倍以上に設定することを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項１２】
前記ベース部材が平面視多角形である場合、前記矯正工程では、前記伝熱板の隅部に対して回転ツールを用いて摩擦攪拌を行う隅部摩擦攪拌工程を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項１３】
前記矯正工程の後に、前記伝熱板の裏面側を面削加工する面削工程を含み、前記面削工程の深さは、前記矯正工程で用いる回転ツールの攪拌ピンの長さよりも大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項１２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２０１０−２６４４６７（Ｐ２０１０−２６４４６７Ａ）
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１６６３２（Ｐ２００９−１１６６３２）
【出願日】平成２１年５月１３日（２００９．５．１３）
【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１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月１３日（２００９．５．１３）
【出願人】（０００００４７４３）日本軽金属株式会社 (627)
【Ｆターム（参考）】
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