伝熱板の製造方法
【課題】少なくとも一部が湾曲した熱媒体用管を備える場合であっても、伝熱板の熱交換効率が高く、かつ、容易に製造することができる伝熱板の製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明は、第一金属部材２に形成された第一凹溝５と、第二金属部材３に形成された第二凹溝６とを重ね合わるとともに、凹溝同士で形成された空間部Ｋに熱媒体用管４を挿入する準備工程と、この準備工程で形成された仮組構造体Ｕの表面及び裏面のうち少なくとも一方の面から挿入した流入攪拌用回転ツール２５を空間部Ｋに沿って移動させ、熱媒体用管４の周囲に形成された空隙部Ｐ１〜Ｐ４に摩擦熱によって流動化させた塑性流動材Ｑを流入させる流入攪拌工程と、を含み、空間部Ｋの幅及び高さの少なくとも一方が、熱媒体用管４の外径よりも大きいことを特徴とする。
【解決手段】本発明は、第一金属部材２に形成された第一凹溝５と、第二金属部材３に形成された第二凹溝６とを重ね合わるとともに、凹溝同士で形成された空間部Ｋに熱媒体用管４を挿入する準備工程と、この準備工程で形成された仮組構造体Ｕの表面及び裏面のうち少なくとも一方の面から挿入した流入攪拌用回転ツール２５を空間部Ｋに沿って移動させ、熱媒体用管４の周囲に形成された空隙部Ｐ１〜Ｐ４に摩擦熱によって流動化させた塑性流動材Ｑを流入させる流入攪拌工程と、を含み、空間部Ｋの幅及び高さの少なくとも一方が、熱媒体用管４の外径よりも大きいことを特徴とする。
【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、例えば板厚の金属部材に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】
かかる伝熱板の製造方法としては、例えば、特許文献１に記載された方法が知られている。図１３は、特許文献１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。特許文献１に係る伝熱板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とを有する第一金属部材１０２と、凹溝１０８に挿入される熱媒体用管１１６と、蓋溝１０６に嵌合される第二金属部材１１０と、を備え、蓋溝１０６における両側壁１０５，１０５と第二金属部材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して形成されている。蓋溝１０６と第二金属部材１１０の突合せ面には、塑性化領域Ｗ０，Ｗ０が形成されている。
【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１３の（ｂ）に示すように、伝熱板１００には、凹溝１０８と熱媒体用管１１６の外側面と第二金属部材１１０の裏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第一金属部材１０２及び第二金属部材１１０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。したがって、凹溝１０８の深さや幅を熱媒体用管１１６の外径と同一に形成して、空隙部１２０が小さくなるように形成することが好ましい。
【０００６】
一方、熱媒体用管１１６の少なくとも一部を湾曲させて第一金属部材１０２及び第二金属部材１１０の内部に埋め込む場合には、凹溝１０８に熱媒体用管１１６を挿入し、蓋溝１０６に第二金属部材１１０を配置する作業が困難となるため、凹溝１０８の深さや幅を熱媒体用管１１６の外径よりも大きく確保しなければならない。即ち、熱媒体用管１１６の少なくとも一部を湾曲させて第一金属部材１０２及び第二金属部材１１０の内部に埋め込む場合は、熱媒体用管１１６の外径に比べて凹溝１０８の深さや幅を大きくせざるを得ず、それに伴って空隙部１２０が大きくなってしまう。これにより、伝熱板１００の熱交換効率の低下を招来するという問題があった。
【０００７】
このような観点から本発明は、少なくとも一部が湾曲した熱媒体用管を備える場合であっても、伝熱板の熱交換効率が高く、かつ、容易に製造することができる伝熱板の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決するために本発明は、凹溝が形成された第一金属部材と、凹溝が形成された第二金属部材とを前記凹溝同士で中空の空間部が形成されるように重ね合わるとともに、前記空間部に熱媒体用管を挿入する準備工程と、前記準備工程で形成された仮組構造体の表面及び裏面の少なくとも一方の面から挿入した流入攪拌用回転ツールを前記空間部に沿って移動させ、前記熱媒体用管の周囲に形成された空隙部に摩擦熱によって流動化させた塑性流動材を流入させる流入攪拌工程と、を含み、前記空間部の幅及び高さの少なくとも一方が、前記熱媒体用管の外径よりも大きいことを特徴とする。
【０００９】
かかる製造方法によれば、凹溝同士で形成された空間部の幅及び高さの少なくともいずれか一方が、前記熱媒体用管の外径よりも大きいため、熱媒体用管の一部が湾曲していても、準備工程を容易に行うことができる。また、流入攪拌工程により、熱媒体用管の周囲に形成された空隙部に塑性流動材を流入させることで、当該空隙部を埋めることができるため、熱媒体用管とその周囲の第一金属部材及び第二金属部材との間で熱を効率よく伝達することができる。これにより、熱交換効率の高い伝熱板を製造することができ、例えば、熱媒体用管に冷却水を通して伝熱板及び冷却対象物を効率的に冷却できる。
【００１０】
また本発明は、凹溝が形成された第一金属部材と第二金属部材とを、前記凹溝と前記第二金属部材の裏面とで中空の空間部が形成されるように重ね合わせるとともに、前記空間部に熱媒体用管を挿入する準備工程と、前記準備工程で形成された仮組構造体の表面及び裏面のうち少なくとも一方の面から挿入した流入攪拌用回転ツールを前記空間部に沿って移動させ、前記熱媒体用管の周囲に形成された空隙部に摩擦熱によって流動化させた塑性流動材を流入させる流入攪拌工程と、を含み、前記空間部の幅及び高さの少なくとも一方が、前記熱媒体用管の外径よりも大きいことを特徴とする。
【００１１】
かかる製造方法によれは、第一金属部材の凹溝と第二金属部材の裏面とで形成された空間部の幅及び高さの少なくとも一方が、前記熱媒体用管の外径よりも大きいため、熱媒体用管の一部が湾曲していても、準備工程を容易に行うことができる。また、流入攪拌工程により、熱媒体用管の周囲に形成された空隙部に塑性流動材を流入させることで、当該空隙部を埋めることができるため、熱媒体用管とその周囲の第一金属部材及び第二金属部材との間で熱を効率よく伝達することができる。これにより、熱交換効率の高い伝熱板を製造することができ、例えば、熱媒体用管に冷却水を通して伝熱板及び冷却対象物を効率的に冷却できる。
【００１２】
また、前記流入攪拌工程では、前記流入攪拌用回転ツールの先端と、前記熱媒体用管に接する仮想鉛直面との最近接距離を１〜３ｍｍに設定することが好ましい。また、前記流入攪拌工程では、前記流入攪拌用回転ツールの先端を、前記第一金属部材と前記第二金属部材とを突き合わせて形成された突合部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、空隙部に塑性流動材を確実に流入させることができる。
【００１３】
また、前記第一金属部材と前記第二金属部材とを突き合わせて形成された突合部に沿って摩擦攪拌接合を行う接合工程を含むことが好ましい。また、前記接合工程では、前記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。
【００１４】
かかる製造方法によれば、第一金属部材及び第二金属部材を固定した状態で流入攪拌工程を行うことができるため、流入攪拌工程の作業性を高めることができる。
【００１５】
また、前記流入攪拌用回転ツールよりも小型の回転ツールを用いて前記接合工程を行うことが好ましい。かかる製造方法によれば、流入攪拌工程では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、接合作業が容易になる。
【００１６】
また、前記第一金属部材と前記第二金属部材とを突き合せて形成された突合部に沿って溶接を行う溶接工程を含むことが好ましい。また、前記溶接工程では、前記突合部に沿って間欠的に溶接を行うことが好ましい。
【００１７】
かかる製造方法によれば、第一金属部材及び第二金属部材を固定した状態で流入攪拌工程を行うことができるため、流入攪拌工程の作業性を高めることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る伝熱板の製造方法によれば、熱媒体用管の一部が湾曲している場合であっても、伝熱板を容易に製造することができるとともに、熱交換効率の高い伝熱板を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
［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斜視図である。図３の（ａ）は、第一実施形態に係る伝熱板を示した分解断面図であり、（ｂ）は、第一実施形態に係る第一金属部材に熱媒体用管と第二金属部材を配置した断面図である。図４は、第一実施形態に係る伝熱板を示した断面図である。なお、説明における上下左右前後は、特に断りのない限り図１の矢印に従う。
【００２０】
第一実施形態に係る伝熱板１は、図１乃至図４に示すように、厚板形状の第一金属部材２と、第一金属部材２の上に配置される第二金属部材３と、第一金属部材２と第二金属部材３の間に挿入される熱媒体用管４とを主に備えている。熱媒体用管４は、平面視Ｕ字状を呈するように湾曲して形成されている。
【００２１】
第一金属部材２と第二金属部材３は、図１及び図４に示すように、摩擦攪拌接合により生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。一方、第二金属部材３の表面３ａには、塑性化領域Ｗ３，Ｗ４が形成されている。さらに、第一金属部材２の裏面２ｂには塑性化領域Ｗ５，Ｗ６が形成されている。
【００２２】
第一金属部材２は、例えば、アルミニウム合金（ＪＩＳ：Ａ６０６１）で形成されている。第一金属部材２は、熱媒体用管４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４に流れる熱媒体に伝達させる役割を果たす。図３に示すように、第一金属部材２の表面２ａには、熱媒体用管４の一方側（下半部）を収容する第一凹溝５が凹設されている。
【００２３】
第一凹溝５は、熱媒体用管４の下半部を収容する部分であって、平面視Ｕ字状を呈し、上方が開口するように断面視矩形に形成されている。第一凹溝５は、底面５ｃと、底面５ｃから垂直に立ち上がる立面５ａ，５ｂを備えている。
【００２４】
第二金属部材３は、図２及び図３に示すように、第一金属部材２と同様のアルミニウム合金からなり、第一金属部材２と略同じ矩形断面に形成されている。第二金属部材３の両端面は、第一金属部材２の両端面と面一に形成されている。また、第二金属部材３の両側面３ｃ，３ｄは、第一金属部材２の両側面２ｃ，２ｄとそれぞれ面一に形成されている。第二金属部材３の裏面３ｂには、平面視Ｕ字状を呈し、第一凹溝５に重ね合わされる位置に対応して第二凹溝６が形成されている。
【００２５】
第二凹溝６は、図３の（ａ）及び（ｂ）に示すように、熱媒体用管４の他方側（上半部）を収容する部分であって、下方が開口するように断面視矩形に形成されている。第二凹溝６は、天面６ｃと天面６ｃから垂直に立ち下がる立面６ａ，６ｂを備えている。
【００２６】
熱媒体用管４は、図２及び図３に示すように、平面視Ｕ字状を呈する円筒管である。熱媒体用管４の材質は特に制限されるものではないが、本実施形態では銅製としている。熱媒体用管４は、中空部４ａに、例えば高温液、高温ガスなどの熱媒体を循環させて、第一金属部材２及び第二金属部材３に熱を伝達させる部材、あるいは中空部４ａに、例えば冷却水、冷却ガスなどの熱媒体を循環させて、第一金属部材２及び第二金属部材３から熱を伝達される部材である。なお、熱媒体用管４の中空部４ａに、例えばヒーターを通して、ヒーターから発生する熱を第一金属部材２及び第二金属部材３に伝達させる部材として利用してもよい。
【００２７】
図３の（ｂ）に示すように、第一金属部材２に第二金属部材３を配置すると、第一金属部材２の第一凹溝５と第二金属部材３の第二凹溝６とが合わさり、断面視矩形の空間部Ｋが形成される。空間部Ｋには、熱媒体用管４が収容される。
【００２８】
ここで、第一凹溝５の深さは、熱媒体用管４の外径の１／２に形成されている。また、第一凹溝５の幅は、熱媒体用管４の外径の１．１倍となるように形成されている。一方、第二凹溝６の深さは、熱媒体用管４の半径の１．１倍に形成されている。また、第二凹溝６の幅は、熱媒体用管４の外径の１．１倍に形成されている。したがって、第一金属部材２に熱媒体用管４及び第二金属部材３を配置すると、第一凹溝５と熱媒体用管４の下端は接触し、熱媒体用管４の左右端及び上端は、第一凹溝５及び第二凹溝６と微細な隙間をあけて離間する。言い換えると、空間部Ｋの幅及び高さは、熱媒体用管４の外径よりも大きく形成されている。
【００２９】
矩形断面の空間部Ｋ内に、円形断面の熱媒体用管４を挿入しているため、熱媒体用管４の周囲には、空隙部が形成される。例えば、図２に示すように、熱媒体用管４内を流れる媒体の流動方向を「Ｙ」とすると、熱媒体用管４の周囲に形成される空隙部のうち、流動方向Ｙに対して左上側に形成される部分を「第一空隙部Ｐ１」とし、右上側に形成される部分を「第二空隙部Ｐ２」とし、左下側に形成される部分を「第三空隙部Ｐ３」とし、右下側に形成される部分を「第四空隙部Ｐ４」とする。また、第一金属部材２、第二金属部材３及び熱媒体用管４からなる部材を「仮組構造体Ｕ」とする。
【００３０】
また、図３の（ｂ）に示すように、第一金属部材２と第二金属部材３とが突き合わされて突合部Ｖが形成される。突合部Ｖのうち、仮組構造体Ｕの一方の側面に現われ部分を「突合部Ｖ１」とし、他方の側面に現れる部分を「突合部Ｖ２」とする。
【００３１】
塑性化領域Ｗ１，Ｗ２は、図１及び図４に示すように、突合部Ｖ１，Ｖ２に摩擦攪拌接合を施した際に、第一金属部材２及び第二金属部材３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Ｖ１，Ｖ２に沿って、後記する接合用回転ツール５０（図５参照）を用いて摩擦攪拌接合を行うと、突合部Ｖ１，Ｖ２にかかる第一金属部材２及び第二金属部材３の金属材料が、接合用回転ツール５０の摩擦熱により流動化して一体化されることで、第一金属部材２と第二金属部材３が接合される。
【００３２】
塑性化領域Ｗ３，Ｗ４は、図１及び図４に示すように、第二金属部材３の表面３ａ側から挿入した流入攪拌用回転ツール５５（図５参照）を第二凹溝６に沿って移動させた際に形成されたものである。塑性化領域Ｗ３の一部は、熱媒体用管４の周囲に形成された第一空隙部Ｐ１に流入している。塑性化領域Ｗ４の一部は、熱媒体用管４の周囲に形成された第二空隙部Ｐ２に流入している。即ち、塑性化領域Ｗ３，Ｗ４は、第二金属部材３の一部が塑性流動して、第一空隙部Ｐ１及び第二空隙部Ｐ２にそれぞれ流入して一体化された領域であって、熱媒体用管４と接触している。
【００３３】
塑性化領域Ｗ５，Ｗ６は、第一金属部材２の裏面２ｂ側から挿入した流入攪拌用回転ツール５５を第一凹溝５に沿って移動させた際に形成されたものである。塑性化領域Ｗ５の一部は、熱媒体用管４の周囲に形成された第三空隙部Ｐ３に流入している。塑性化領域Ｗ６は、熱媒体用管４の周囲に形成された第四空隙部Ｐ４に流入している。即ち、塑性化領域Ｗ５，Ｗ６は、第一金属部材２及び第二金属部材３の一部が塑性流動して、第三空隙部Ｐ３、第四空隙部Ｐ４にそれぞれ流入して一体化する領域であって、熱媒体用管４と接触する。
【００３４】
次に、伝熱板１の製造方法について、図５乃至図７を用いて説明する。図５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、（ｂ）は、挿入工程及び配置工程、（ｃ）は、接合工程、（ｄ）は、第一表面側流入攪拌工程を示した図である。図６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、第二表面側流入攪拌工程、（ｂ）は、第一裏面側流入攪拌工程、（ｃ）は、第二裏面側流入攪拌工程を示した図である。図７は、第一実施形態に係る第一表面側流入攪拌工程を示した模式断面図である。
【００３５】
第一実施形態に係る伝熱板の製造方法は、第一金属部材２及び第二金属部材３を形成するとともに、第一金属部材２に熱媒体用管４及び第二金属部材３を配置する準備工程と、突合部Ｖ１，Ｖ２に沿って接合用回転ツール５０を移動させて摩擦攪拌接合を行う接合工程と、第二金属部材３の表面３ａ側及び第一金属部材２の裏面２ｂ側から流入攪拌用回転ツール５５を移動させて第一空隙部Ｐ１〜第四空隙部Ｐ４に塑性流動材Ｑを流入させる流入攪拌工程とを含む。
【００３６】
（準備工程）
準備工程は、第一金属部材２及び第二金属部材３を形成する切削工程と、第一金属部材２に形成された第一凹溝５に熱媒体用管４を挿入する挿入工程と、第一金属部材２に第二金属部材３を配置する配置工程とを含む。
【００３７】
切削工程では、図５の（ａ）に示すように、公知の切削加工により、厚板部材に断面視矩形を呈する第一凹溝５を形成する。これにより、上方に開口する第一凹溝５を備えた第一金属部材２が形成される。
また、切削工程では、公知の切削加工により、板厚部材に断面視矩形を呈する第二凹溝６形成する。これにより、下方に開口する第二凹溝６を備えた第二金属部材３が形成される。
なお、第一実施形態においては、第一金属部材２及び第二金属部材３を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。
【００３８】
挿入工程では、図５の（ｂ）に示すように、第一凹溝５に熱媒体用管４を挿入する。このとき、熱媒体用管４の下半部は、第一凹溝５の底面５ｃと接触し、第一凹溝５の立面５ａ，５ｂとは微細な隙間をあけて離間する。
【００３９】
配置工程では、図５の（ｂ）に示すように、熱媒体用管４の上半部を第二金属部材３に形成された第二凹溝６に挿入しつつ、第一金属部材２上に第二金属部材３を配置する。これにより、第一金属部材２、第二金属部材３及び熱媒体用管４からなる仮組構造体Ｕが形成される。このとき、熱媒体用管４と、第二金属部材３の裏面３ｂに形成された第二凹溝６の両立面６ａ，６ｂ及び天面６ｃとは微細な隙間をあけて離間する。また、第一金属部材２と第二金属部材３とが突き合わされて突合部Ｖ１，Ｖ２が形成される。
【００４０】
（接合工程）
次に、図５の（ｃ）に示すように、仮組構造体Ｕのうち突合部Ｖ１が現れる面を上にした後、突合部Ｖ１沿って摩擦攪拌接合を行う。摩擦攪拌接合は、接合用回転ツール５０（公知の回転ツール）を用いて行う。接合用回転ツール５０は、例えば、工具鋼からなり、円柱形のツール本体５１と、ツール本体５１の底面５２の中心部から同心軸で垂下するピン５３とを有する。ピン５３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５３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。
【００４１】
摩擦攪拌接合は、第一金属部材２及び第二金属部材３を図示しない治具により拘束した状態で、突合部Ｖ１に高速回転する接合用回転ツール５０を押し込み、突合部Ｖ１に沿って移動させる。高速回転するピン５３により、その周囲の第一金属部材２及び第二金属部材３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。突合部Ｖ１に対して摩擦攪拌接合を行ったら、突合部Ｖ２に対しても同様に摩擦攪拌接合を行う。
【００４２】
（流入攪拌工程）
流入攪拌工程では、図５の（ｄ）、図６の（ａ）乃至（ｃ）に示すように、第一金属部材２、熱媒体用管４及び第二金属部材３からなる仮組構造体Ｕの表面及び裏面から流入攪拌用回転ツール５５を移動させて第一空隙部Ｐ１〜第四空隙部Ｐ４に塑性流動材Ｑを流入させる。本実施形態に係る流入攪拌工程は、第二金属部材３の表面３ａで流入攪拌用回転ツール５５を移動させて第一空隙部Ｐ１及び第二空隙部Ｐ２に塑性流動材Ｑを流入させる表面側流入攪拌工程と、第一金属部材２の裏面２ｂで流入攪拌用回転ツール５５を移動させて第三空隙部Ｐ３及び第四空隙部Ｐ４に塑性流動材Ｑを流入させる裏面側流入攪拌工程を含むものである。
【００４３】
なお、表面側流入攪拌工程のうち、第一空隙部Ｐ１に塑性流動材Ｑを流入させる工程を第一表面側流入攪拌工程とし、第二空隙部Ｐ２に塑性流動材Ｑを流入させる工程を第二表面側流入攪拌工程とする。また、第三空隙部Ｐ３に塑性流動材Ｑを流入させる工程を第一裏面側流入攪拌工程とし、第四空隙部Ｐ４に塑性流動材Ｑを流入させる工程を第二裏面側流入攪拌工程とする。
【００４４】
第一表面側流入攪拌工程では、図５の（ｄ）に示すように、熱媒体用管４の流動方向Ｙ（図２参照）に対して左上側に形成された第一空隙部Ｐ１に、摩擦攪拌によって流動化させた塑性流動材Ｑを流入させる。流入攪拌用回転ツール５５は、例えば、工具鋼からなり、接合用回転ツール５０と同等の形状を有しており、円柱形のツール本体５６と、ツール本体５６の底面５７の中心部から同心軸で垂下するピン５８とを有する。流入攪拌用回転ツール５５は、接合用回転ツール５０よりも大型のものを使用している。
【００４５】
第一表面側流入攪拌工程では、第二金属部材３の表面３ａで、高速回転する流入攪拌用回転ツール５５を押し込み、下方の第二凹溝６に沿って平面視Ｕ字状の軌跡となるように流入攪拌用回転ツール５５を移動させる。流入攪拌用回転ツール５５は、ツール本体５６の底面５７（ショルダ）の投影部分の一部が第一空隙部Ｐ１と重なるように移動させる。このとき、高速回転するピン５８により、その周囲の第二金属部材３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。流入攪拌用回転ツール５５が、所定の深さで押し込まれているため、塑性流動化された塑性流動材Ｑは、第一空隙部Ｐ１に流入し、熱媒体用管４と接触する。
【００４６】
ここで、図３の（ｂ）に示すように、熱媒体用管４の左右端及び上端は、第一凹溝５及び第二凹溝６と微細な隙間をあけて配置されているが、塑性流動材Ｑが第一空隙部Ｐ１に流れ込むと、塑性流動材Ｑの熱が熱媒体用管４に奪われるため流動性が低下する。したがって、第一空隙部Ｐ１に流入した塑性流動材Ｑは、第二空隙部Ｐ２及び第三空隙部Ｐ３には流入せずに、第一空隙部Ｐ１に留まって充填され、硬化する。
【００４７】
第二表面側流入攪拌工程では、図６の（ａ）に示すように、熱媒体用管４の流動方向Ｙ（図２参照）に対して右上側に形成された第二空隙部Ｐ２に摩擦攪拌によって流動化された塑性流動材Ｑを流入させる。第二表面側流入攪拌工程は、第二空隙部Ｐ２に行うことを除いては、第一表面側流入攪拌工程と同等であるため説明を省略する。なお、表面側流入攪拌工程が終了したら、第二金属部材３の表面３ａに形成されたバリを切削除去して表面３ａを平滑にするのが好ましい。
【００４８】
裏面側流入攪拌工程では、図６の（ｂ）及び（ｃ）に示すように、仮組構造体Ｕの表裏を逆にした後、第一金属部材２の裏面２ｂで第一凹溝５に沿って流入攪拌用回転ツール５５を移動させて第三空隙部Ｐ３及び第四空隙部Ｐ４に摩擦熱によって流動化させた塑性流動材Ｑを流入させる。
【００４９】
第一裏面側流入攪拌工程では、図６の（ｂ）に示すように、摩擦攪拌によって流動化させた塑性流動材Ｑを第三空隙部Ｐ３に流入させる。第一裏面側流入攪拌工程では、第一金属部材２の裏面２ｂで高速回転する流入攪拌用回転ツール５５を押し込み、第一凹溝５に沿って平面視Ｕ字状の軌跡となるように流入攪拌用回転ツール５５を移動させる。流入攪拌用回転ツール５５は、ツール本体５６の底面５７（ショルダ）の投影部分の一部が熱媒体用管４の第三空隙部Ｐ３と重なるように移動させる。このとき、高速回転するピン５８により、その周囲の第一金属部材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。流入攪拌用回転ツール５５が、所定の深さで押し込まれているため、塑性流動化された塑性流動材Ｑは、第三空隙部Ｐ３に流入し、熱媒体用管４と接触する。
【００５０】
第二裏面側流入攪拌工程では、図６の（ｃ）に示すように、摩擦攪拌によって流動化された塑性流動材Ｑを第四空隙部Ｐ４に流入させる。第二裏面側流入攪拌工程は、第四空隙部Ｐ４に行うことを除いては、第一裏面側流入攪拌工程と同等であるため、説明を省略する。裏面側流入攪拌工程が終了したら、第一金属部材２の裏面２ｂに形成されたバリを切削除去して裏面２ｂを平滑にするのが好ましい。
【００５１】
なお、表面側流入攪拌工程及び裏面側流入攪拌工程では、第一空隙部Ｐ１〜第四空隙部Ｐ４の形状や大きさ等に基づいて、流入攪拌用回転ツール５５の押込み量及び挿入位置等を設定する。熱媒体用管４がつぶれない程度に、流入攪拌用回転ツール５５を近づけて、第一空隙部Ｐ１〜第四空隙部Ｐ４に塑性流動材Ｑを隙間なく流入させることが好ましい。
【００５２】
例えば、図７に示すように、流入攪拌用回転ツール５５のピン５８の先端を、第二凹溝６の天面６ｃ（裏面側流入攪拌工程の場合は第一凹溝５の底面５ｃ）よりも深く挿入するとともに、流入攪拌用回転ツール５５のピン５８の先端と、熱媒体用管４に接する仮想鉛直面との最近接距離Ｌが１〜３ｍｍであることが好ましい。これにより、熱媒体用管４を潰さない程度に第一空隙部Ｐ１に塑性流動材Ｑを確実に流入させることができる。最近接距離Ｌが１ｍｍより小さいと、流入攪拌用回転ツール５５が熱媒体用管４に近すぎて、熱媒体用管４が潰れる可能性がある。また、最近接距離Ｌが３ｍｍより大きいと、第一空隙部Ｐ１に塑性流動材Ｑが流入しない可能性がある。
【００５３】
また、流入攪拌用回転ツール５５の押込み量（押込み長さ）は、例えば第一表面側流入攪拌工程において、ツール本体５６が押し退ける第二金属部材３（又は第一金属部材２）の金属の体積が、第一空隙部Ｐ１に充填される塑性流動化されたアルミニウム合金材料の体積、及び塑性化領域Ｗ３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。
【００５４】
以上説明した伝熱板の製造方法によれば、第一金属部材２の表面２ａに形成された第一凹溝５と、第二金属部材３の裏面３ｂに形成された第二凹溝６からなる空間部Ｋにおいて、空間部Ｋの幅及び高さを熱媒体用管４の外径よりも大きく形成したため、熱媒体用管４の一部が湾曲している場合であっても、前記した挿入工程及び配置工程を容易に行うことができる。
【００５５】
また、表面側流入攪拌工程及び裏面側流入攪拌工程により、熱媒体用管４の周囲に形成された第一空隙部Ｐ１〜第四空隙部Ｐ４に塑性流動材Ｑを流入させることで、当該空隙部を埋めることができるため、伝熱板１の熱交換効率を高めることができる。
【００５６】
また、本実施形態によれば、表面側流入攪拌工程の前に、比較的小さい接合用回転ツール５０を用いて、第一金属部材２と第二金属部材３とを接合しているので、表面側流入攪拌工程では、第二金属部材３が確実に固定された状態で摩擦攪拌を行うことができる。したがって、比較的大きい流入攪拌用回転ツール５５を用いて大きい押込み力が作用する摩擦攪拌接合を、安定した状態で行うことができる。
【００５７】
なお、本実施形態では、接合工程の後に表面側流入攪拌工程を行っているが、表面側流入攪拌工程の後に接合工程を行うようにしてもよい。このとき、第一金属部材２及び第二金属部材３を幅方向及び長手方向から図示しない治具を用いて固定しておけば、表面側流入攪拌工程における摩擦攪拌を安定した状態で行うことができる。
【００５８】
また、本実施形態では、接合工程において、突合部Ｖ１，Ｖ２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Ｖ１，Ｖ２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、第一金属部材２と第二金属部材３とを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しつつ、第一金属部材２と第二金属部材３とを確実に固定した状態で表面側流入攪拌工程を行うことができるとともに、前記した作用効果と同様に、加工環境が良好で精度の高い伝熱板を製造することができる。
【００５９】
また、本実施形態では、空間部Ｋの幅及び高さの両方を熱媒体用管４の外径よりも大きく形成しているが、いずれか一方を大きく形成すればよい。また、熱媒体用管４の断面形状は本実施形態では円形としているが、他の形状であってもよい。また、熱媒体用管４の平面視形状を本実施形態ではＵ字状としているが、例えば蛇行状や、円形状としてもよい。また、前記した第一凹溝５及び第二凹溝６の幅や深さ寸法はあくまで例示であって、本発明を限定するものではない。例えば、熱媒体用管４の平面視の形状が複雑になる場合は、それに伴って第一凹溝５及び第二凹溝６の幅や深さを適宜大きくしてもよい。また、本実施形態では、第一金属部材２に熱媒体用管４及び第二金属部材３を配置するようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、第二金属部材３の第二凹溝６に熱媒体用管４を挿入した後、第二金属部材３の上方から第一金属部材２を覆うように配置してもよい。
【００６０】
[第二実施形態]
次に、本発明の第二実施形態について説明する。第二実施形態に係る伝熱板の製造方法は、裏面側流入攪拌工程を行っていない点などで第一実施形態と相違する。
【００６１】
図８は、第二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、（ｂ）は、挿入工程及び配置工程を示した図である。図９は、第二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、接合工程、（ｂ）は、第一表面側流入攪拌工程、（ｃ）は、第二表面側流入攪拌工程を示す。また、具体的な図示はしないが、熱媒体用管４は、第一実施形態と同様に平面視Ｕ字状を呈するものとする。
【００６２】
第二実施形態に係る伝熱板の製造方法は、図８及び図９に示すように、第一金属部材１２及び第二金属部材１３を形成するとともに、第一金属部材１２に熱媒体用管４及び第二金属部材１３を配置する準備工程と、突合部Ｖ１，Ｖ２に沿って接合用回転ツール５０を移動させて摩擦攪拌接合を行う接合工程と、第二金属部材１３の表面１３ａで、流入攪拌用回転ツール５５を移動させて第一空隙部Ｐ１及び第二空隙部Ｐ２に塑性流動材Ｑを流入させる表面側流入攪拌工程を含むものである。
【００６３】
（準備工程）
準備工程は、第一金属部材１２及び第二金属部材１３を形成する切削工程と、第一金属部材１２に形成された第一凹溝１５に熱媒体用管４を挿入する挿入工程と、第一金属部材１２に第二金属部材１３を配置する配置工程を含む。
【００６４】
切削工程では、図８の（ａ）に示すように、公知の切削加工により、板厚部材に断面視Ｕ字状を呈する第一凹溝１５を切り欠いて第一金属部材１２を形成する。第一凹溝１５の底部１５ａは円弧状に切り欠かれており、熱媒体用管４と同等の曲率で形成されている。第一凹溝１５の深さは、熱媒体用管４の外径よりも小さく形成されており、第一凹溝１５の幅は熱媒体用管４の外径と略同等に形成されている。
【００６５】
次に、公知の切削加工により、板厚部材に断面視矩形を呈する第二凹溝１６を切り欠いて第二金属部材１３を形成する。第二凹溝１６の幅は、熱媒体用管４の外径と略同等に形成されている。また、第二凹溝１６の深さは、図８の（ｂ）に示すように、第一金属部材１２に熱媒体用管４及び第二金属部材１３を配置したときに、第二凹溝１６の天面１６ｃと熱媒体用管４とが微細な隙間をあけて離間するように形成されている。
【００６６】
挿入工程では、図８の（ｂ）に示すように、第一凹溝１５に熱媒体用管４を挿入する。このとき、熱媒体用管４の下半部は、第一凹溝１５の底部１５ａと面接触する。なお、熱媒体用管４を第一凹溝１５に挿入すると、熱媒体用管４の上端は、第一金属部材１２の表面１２ａよりも上方に位置する。
【００６７】
配置工程では、図８の（ｂ）に示すように、熱媒体用管４の上部を第二金属部材１３に形成された第二凹溝１６に挿入しつつ、第一金属部材１２に第二金属部材１３を配置する。このとき、熱媒体用管４と、第二金属部材１３形成された第二凹溝１６の両立面１６ａ，１６ｂ及び天面１６ｃとは微細な隙間をあけて離間する。即ち、第一凹溝１５と第二凹溝１６とで形成された空間部Ｋ１の幅は、熱媒体用管４の外径と略同等に形成されており、空間部Ｋ１の高さＨは、熱媒体用管４の外径よりも大きく形成されている。
【００６８】
ここで、空間部Ｋ１において、熱媒体用管４の周囲に形成される空隙部のうち、流動方向Ｙ（図２参照）に対して左上側に形成される部分を第一空隙部Ｐ１とし、右上に形成される部分を第二空隙部Ｐ２とする。
【００６９】
（接合工程）
接合工程では、図９の（ａ）に示すように、第一金属部材１２と第二金属部材１３との突合せ部である突合部Ｖ１，Ｖ２（図８の（ｂ）参照）に沿って接合用回転ツール５０を用いて摩擦攪拌接合を行う。これにより、第一金属部材１２と第二金属部材１３とを接合することができる。
【００７０】
（表面側流入攪拌工程）
表面側流入攪拌工程では、図９の（ｂ）及び（ｃ）に示すように、第二金属部材１３の表面１３ａ側から第二凹溝１６に沿って摩擦攪拌を行う。表面側流入攪拌工程は、本実施形態では、第一空隙部Ｐ１に塑性流動材Ｑを流入させる第一表面側流入攪拌工程と、第二空隙部Ｐ２に塑性流動材Ｑを流入させる第二表面側流入攪拌工程とを含む。
【００７１】
第一表面側流入攪拌工程では、第二金属部材１３の表面１３ａ側から高速回転する流入攪拌用回転ツール５５を押し込み、第二凹溝１６に沿って平面視Ｕ字状を呈するように、流入攪拌用回転ツール５５を移動させる。流入攪拌用回転ツール５５は、ツール本体５６の底面５７（ショルダ）の投影部分の一部が第一空隙部Ｐ１と重なるように移動させる。
【００７２】
このとき、高速回転するピン５８により、その周囲の第一金属部材１２及び第二金属部材１３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。第二実施形態では、流入攪拌用回転ツール５５の先端が、第一金属部材１２と第二金属部材１３との突合部Ｖよりも下方に位置するように押し込まれているため、塑性流動化された塑性流動材Ｑは、第一空隙部Ｐ１に確実に流入し熱媒体用管４と接触する。
【００７３】
ここで、図９の（ｂ）に示すように、熱媒体用管４の上端は、第二凹溝１６と微細な隙間をあけて配置されているが、塑性流動材Ｑが第一空隙部Ｐ１に流れ込むと、塑性流動材Ｑの熱が熱媒体用管４に奪われるため流動性が低下する。したがって、塑性流動材Ｑは、第二空隙部Ｐ２には流入せずに、第一空隙部Ｐ１に留まって充填され、硬化する。
【００７４】
第二表面側流入攪拌工程では、図９の（ｃ）に示すように、熱媒体用管４の流動方向Ｙ（図２参照）に対して右上側に形成された第二空隙部Ｐ２に摩擦攪拌によって流動化された塑性流動材Ｑを流入させる。第二表面側流入攪拌工程は、第二空隙部Ｐ２に行うことを除いては、第一表面側流入攪拌工程と同等であるため説明を省略する。なお、表面側流入攪拌工程が終了したら、第二金属部材１３の表面１３ａに形成されたバリを切削除去して表面１３ａを平滑にするのが好ましい。
【００７５】
以上説明した伝熱板の製造方法によれば、第一金属部材１２に形成された第一凹溝１５と、第二金属部材１３に形成された第二凹溝１６からなる空間部Ｋ１において、空間部Ｋ１の高さを熱媒体用管４の外径よりも大きく形成したため、熱媒体用管４の一部が湾曲している場合であっても、前記した配置工程を容易に行うことができる。
また、表面側流入攪拌工程により、熱媒体用管４の周囲に形成された第一空隙部Ｐ１及び第二空隙部Ｐ２に塑性流動材Ｑを流入させることで、当該空隙部を埋めることができるため、伝熱板の熱交換効率を高めることができる。
【００７６】
なお、本実施形態では、第一凹溝１５の幅を熱媒体用管４の外径と略同等に形成したが、これに限定されるものではなく、第一凹溝１５の幅を熱媒体用管４の外径よりも大きく形成してもよい。また、第一凹溝１５の底部１５ａの曲率を熱媒体用管４の曲率よりも小さくなるように形成してもよい。これにより、熱媒体用管４を挿入する挿入工程や、第二金属部材１３を配置する配置工程を容易に行うことができる。
【００７７】
[第三実施形態]
次に、本発明の第三実施形態について説明する。第三実施形態に係る伝熱板の製造方法は、第一凹溝２５及び第二凹溝２６が共に曲面で形成されている点で第一実施形態と相違する。図１０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、（ｂ）は、接合工程、（ｃ）は、表面側流入攪拌工程を示す。なお、具体的な図示はしないが、熱媒体用管４は、第一実施形態と同様に平面視Ｕ字状を呈するものとする。
【００７８】
第三実施形態に係る伝熱板の製造方法は、図１０に示すように、第一金属部材２２及び第二金属部材２３を形成するとともに、第一金属部材２２に熱媒体用管４及び第二金属部材２３を配置する準備工程と、突合部Ｖ１，Ｖ２に沿って接合用回転ツール５０を移動させて摩擦攪拌接合を行う接合工程と、第二金属部材２３の表面２３ａで、第二凹溝２６に沿って流入攪拌用回転ツール５５を移動させて熱媒体用管４の周囲に形成された第一空隙部Ｐ１及び第二空隙部Ｐ２に摩擦熱によって流動化させた塑性流動材Ｑを流入させる表面側流入攪拌工程を含むものである。
【００７９】
（準備工程）
準備工程は、第一金属部材２２及び第二金属部材２３を形成する切削工程と、第一金属部材２２に形成された第一凹溝２５に熱媒体用管４を挿入する挿入工程と、第一金属部材２２に第二金属部材２３を配置する配置工程を含む。
【００８０】
切削工程では、図１０の（ａ）に示すように、公知の切削加工により、板厚部材に断面視半円形状を呈する第一凹溝２５を切り欠いて第一金属部材２２を形成する。第一凹溝２５の半径は、熱媒体用管４の半径と同等に形成されている。
また、同様に板厚部材に断面視矩形を呈する第二凹溝２６を切り欠いて第二金属部材２３を形成する。第二凹溝２６は、下方に向けて開口しており、開口部の幅は、熱媒体用管４の外径と略同等に形成されている。また、第二凹溝２６の天面２６ｃの曲率は、熱媒体用管４の曲率よりも大きくなるように形成されている。
【００８１】
挿入工程では、図１０の（ｂ）に示すように、第一凹溝２５に熱媒体用管４の下半部を挿入する。熱媒体用管４の下半部は、第一凹溝２５に面接触する。
【００８２】
配置工程では、図１０の（ｂ）に示すように、熱媒体用管４の上半部を第二金属部材２３に形成された第二凹溝２６に挿入しつつ、第一金属部材２２に第二金属部材２３を配置する。第一凹溝２５と第二凹溝２６とを重ね合わせて形成された空間部Ｋ２の高さＨは、熱媒体用管４の外径よりも大きくなるように形成されている。
ここで、熱媒体用管４の周囲に形成される空隙部のうち、流動方向Ｙ（図２参照）に対して左上側に形成される部分を第一空隙部Ｐ１とし、右上側に形成される部分を第二空隙部Ｐ２とする。
【００８３】
（接合工程）
次に、図１０の（ｂ）に示すように、接合用回転ツール５０（図５参照）を用いて突合部Ｖ１，Ｖ２に沿って摩擦攪拌接合を行う。これにより、第一金属部材２２と第二金属部材２３とを接合することができる。
【００８４】
（表面側流入攪拌工程）
次に、図１０の（ｃ）に示すように、第二金属部材２３の表面２３ａ側から第二凹溝２６に沿って摩擦攪拌を行う。表面側流入攪拌工程は、本実施形態では、第一空隙部Ｐ１に塑性流動材Ｑを流入させる第一表面側流入攪拌工程と、第二空隙部Ｐ２に塑性流動材Ｑを流入させる第二表面側流入攪拌工程とを含む。
【００８５】
第一表面側流入攪拌工程における摩擦攪拌では、第二金属部材２３の表面２３ａ側から高速回転する流入攪拌用回転ツール５５を押し込み、第二凹溝２６に沿って平面視Ｕ字状を呈するように、流入攪拌用回転ツール５５を移動させる。流入攪拌用回転ツール５５は、ツール本体５６の底面５７（ショルダ）の投影部分の一部が第一空隙部Ｐ１と重なるように移動する。このとき、高速回転するピン５８により、その周囲の第二金属部材２３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。流入攪拌用回転ツール５５は、所定の深さで押し込まれているため、塑性流動化された塑性流動材Ｑが第一空隙部Ｐ１に流入し熱媒体用管４と接触する。
【００８６】
第二表面側流入攪拌工程では、熱媒体用管４の流動方向Ｙ（図２参照）に対して右上側に形成された第二空隙部Ｐ２に摩擦攪拌によって流動化された塑性流動材Ｑを流入させる。第二表面側流入攪拌工程は、第二空隙部Ｐ２に行うことを除いては、第一表面側流入攪拌工程と同等であるため、説明を省略する。表面側流入攪拌工程が終了したら、第二金属部材２３の表面２３ａに形成されたバリを切削除去して平滑にするのが好ましい。
【００８７】
以上説明した伝熱板の製造方法によれば、第一凹溝２５及び第二凹溝２６をともに曲面となるように形成しても、第一凹溝２５と第二凹溝２６とで形成される空間部Ｋ２の高さＨを熱媒体用管４の外径よりも大きく形成しているため、熱媒体用管４の一部が湾曲している場合であっても、前記した配置工程を容易に行うことができる。
また、表面側流入攪拌工程により、熱媒体用管４の周囲に形成された第一空隙部Ｐ１及び第二空隙部Ｐ２に塑性流動材Ｑを流入させることで、当該空隙部を埋めることができるため、伝熱板の熱交換効率を高めることができる。
【００８８】
[第四実施形態]
次に、本発明の第四実施形態について説明する。第四実施形態に係る伝熱板の製造方法は、第二金属部材に凹溝が形成されていない点で第一実施形態と相違する。
【００８９】
図１１は、第四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、（ｂ）は、挿入工程及び配置工程、（ｃ）は、表面側流入攪拌工程を示した図である。なお、具体的な図示はしないが、熱媒体用管４は、第一実施形態と同様に平面視Ｕ字状を呈するものとする。
【００９０】
第四実施形態に係る伝熱板の製造方法は、図１１に示すように、第一金属部材３２及び第二金属部材３３を形成するとともに、第二金属部材３３に第一金属部材３２を配置する準備工程と、突合部Ｖ１，Ｖ２に沿って接合用回転ツール５０（図５参照）を移動させて摩擦攪拌接合を行う接合工程と、第二金属部材３３の表面３３ａ側及び第一金属部材３２の裏面３２ｂ側から流入攪拌用回転ツール５５を移動させて第一空隙部Ｐ１〜第四空隙部Ｐ４に塑性流動材Ｑを流入させる流入攪拌工程とを含む。
【００９１】
（準備工程）
準備工程は、第一金属部材３２及び第二金属部材３３を形成する切削工程と、第一金属部材３２に形成された第一凹溝３５に熱媒体用管４を挿入する挿入工程と、第一金属部材３２に第二金属部材３３を配置する配置工程を含む。
【００９２】
切削工程では、図１１の（ａ）に示すように、公知の切削加工により、板厚部材に断面視矩形の第一凹溝３５を切り欠いて第一金属部材３２を形成する。第一凹溝３５の深さは、熱媒体用管４の外径の１．１倍に形成されている。また、第一凹溝３５の幅は、熱媒体用管４の外径の１．１倍に形成されている。
【００９３】
挿入工程では、図１１の（ｂ）に示すように、第一金属部材３２の第一凹溝３５に熱媒体用管４を挿入する。
【００９４】
配置工程では、図１１の（ｂ）に示すように、第一金属部材３２の上方に第二金属部材３３を配置する。即ち、第一凹溝３５と第二金属部材３３の底面（下面）３３ｂとで形成された空間部Ｋ３に、熱媒体用管４が配置される。この際、図１１の（ｂ）に示すように、熱媒体用管４の下端は、第一凹溝３５の底面３５ｃと接触し、上端は、第二金属部材３３の底面３３ｂと離間する。
【００９５】
（接合工程）
接合工程では、図１１の（ｂ）及び（ｃ）に示すように、突合部Ｖ１，Ｖ２に沿って接合用回転ツール５０（図５参照）を用いて摩擦攪拌接合を行う。接合工程については、前記した第一実施形態の接合工程と同様であるため詳細な説明を省略する。
【００９６】
（流入攪拌工程）
流入攪拌工程では、第一金属部材３２、熱媒体用管４及び第二金属部材３３からなる仮組構造体Ｕの表面及び裏面から流入攪拌用回転ツール５５を移動させて第一空隙部Ｐ１〜第四空隙部Ｐ４に塑性流動材Ｑを流入させる。
流入攪拌工程については第一実施形態に係る流入攪拌工程と略同等であるため詳細な説明を省略する
【００９７】
以上説明した第四実施形態に係る製造方法によれば、第二金属部材３３に凹溝を設けず、第一金属部材３２のみに第一凹溝３５を設ける場合であっても、第一凹溝３５の幅及び深さを熱媒体用管４の外径より大きく形成することで、第一実施形態と略同等の効果を得ることができる。
【００９８】
なお、第一凹溝３５は、本実施形態では断面視矩形に形成したが、これに限定されるものではなく曲面を含むように形成してもよい。また、流入攪拌工程は、第一金属部材３２、熱媒体用管４及び第二金属部材３３からなる仮組構造体Ｕの表面及び裏面から行ったが、空間部Ｋ３と熱媒体用管４の形状によってはいずれか一方から行うだけでもよい。
【００９９】
以上、本発明に係る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、接合工程に替えて、溶接工程を行ってもよい。図１２は、本実施形態に係る溶接工程を示した斜視図である。
【０１００】
溶接工程では、前記準備工程で形成された仮組構造体（第一金属部材２、第二金属部材３及び熱媒体用管４）の側面に現れる突合部Ｖ（Ｖ１，Ｖ２）に沿って溶接を行う。溶接工程における溶接の種類は特に制限を受けないが、ＭＩＧ溶接又はＴＩＧ溶接等の肉盛り溶接を行って、溶接金属Ｔで突合部Ｖ１，Ｖ２を覆うことが好ましい。このように、溶接工程を行うことで、第一金属部材２と第二金属部材３とを固定した状態で流入攪拌工程を行うことができるため、流入攪拌工程の作業性を高めることができる。なお、溶接工程では、突合部Ｖ１，Ｖ２の全長に亘って溶接を行ってもよいし、所定の間隔をあけて間欠的に行ってもよい。また、溶接工程では、突合部Ｖ１，Ｖ２に沿って溝を形成し、当該溝に溶接金属Ｔを充填させてもよい。
【０１０１】
また、前記した実施形態では、流入攪拌工程で使用する流入攪拌用回転ツール５５を接合工程で使用する接合用回転ツール５０よりも大型のものとしているが、接合工程で流入攪拌用回転ツール５５を使用するようにしてもよい。このようにすれば、各工程で使用する回転ツールを統一することができ、回転ツールの交換時間を省略することができ、施工時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【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斜視図である。
【図３】（ａ）は、第一実施形態に係る伝熱板を示した分解断面図であり、（ｂ）第一実施形態に係る第一金属部材に熱媒体用管と第二金属部材を配置した断面図である。
【図４】第一実施形態に係る伝熱板を示した断面図である。
【図５】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、（ｂ）は、挿入工程及び配置工程、（ｃ）は、接合工程、（ｄ）は、第一表面側流入攪拌工程を示した図である。
【図６】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、第二表面側流入攪拌工程、（ｂ）は、第一裏面側流入攪拌工程、（ｃ）は、第二裏面側流入攪拌工程を示した図である。
【図７】第一実施形態に係る第一表面側流入攪拌工程を示した模式断面図である。
【図８】第二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、（ｂ）は、挿入工程及び配置工程を示した図である。
【図９】第二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、接合工程、（ｂ）は、第一表面側流入攪拌工程、（ｃ）は、第二表面側流入攪拌工程を示す。
【図１０】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、（ｂ）は、接合工程、（ｃ）は、表面側流入攪拌工程を示す。
【図１１】第四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、（ｂ）は、挿入工程及び配置工程、（ｃ）は、表面側流入攪拌工程を示した図である。
【図１２】本実施形態に係る溶接工程を示した斜視図である。
【図１３】特許文献１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。
【０１０３】
１ 伝熱板
２ 第一金属部材
３ 第二金属部材
４ 熱媒体用管
５ 第一凹溝
６ 第二凹溝
５０ 接合用回転ツール
５５ 流入攪拌用回転ツール
Ｋ 空間部
Ｌ 最近接距離
Ｐ 空隙部
Ｑ 塑性流動材
Ｕ 仮組構造体
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、例えば板厚の金属部材に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】
かかる伝熱板の製造方法としては、例えば、特許文献１に記載された方法が知られている。図１３は、特許文献１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。特許文献１に係る伝熱板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とを有する第一金属部材１０２と、凹溝１０８に挿入される熱媒体用管１１６と、蓋溝１０６に嵌合される第二金属部材１１０と、を備え、蓋溝１０６における両側壁１０５，１０５と第二金属部材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して形成されている。蓋溝１０６と第二金属部材１１０の突合せ面には、塑性化領域Ｗ０，Ｗ０が形成されている。
【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１３の（ｂ）に示すように、伝熱板１００には、凹溝１０８と熱媒体用管１１６の外側面と第二金属部材１１０の裏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第一金属部材１０２及び第二金属部材１１０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。したがって、凹溝１０８の深さや幅を熱媒体用管１１６の外径と同一に形成して、空隙部１２０が小さくなるように形成することが好ましい。
【０００６】
一方、熱媒体用管１１６の少なくとも一部を湾曲させて第一金属部材１０２及び第二金属部材１１０の内部に埋め込む場合には、凹溝１０８に熱媒体用管１１６を挿入し、蓋溝１０６に第二金属部材１１０を配置する作業が困難となるため、凹溝１０８の深さや幅を熱媒体用管１１６の外径よりも大きく確保しなければならない。即ち、熱媒体用管１１６の少なくとも一部を湾曲させて第一金属部材１０２及び第二金属部材１１０の内部に埋め込む場合は、熱媒体用管１１６の外径に比べて凹溝１０８の深さや幅を大きくせざるを得ず、それに伴って空隙部１２０が大きくなってしまう。これにより、伝熱板１００の熱交換効率の低下を招来するという問題があった。
【０００７】
このような観点から本発明は、少なくとも一部が湾曲した熱媒体用管を備える場合であっても、伝熱板の熱交換効率が高く、かつ、容易に製造することができる伝熱板の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決するために本発明は、凹溝が形成された第一金属部材と、凹溝が形成された第二金属部材とを前記凹溝同士で中空の空間部が形成されるように重ね合わるとともに、前記空間部に熱媒体用管を挿入する準備工程と、前記準備工程で形成された仮組構造体の表面及び裏面の少なくとも一方の面から挿入した流入攪拌用回転ツールを前記空間部に沿って移動させ、前記熱媒体用管の周囲に形成された空隙部に摩擦熱によって流動化させた塑性流動材を流入させる流入攪拌工程と、を含み、前記空間部の幅及び高さの少なくとも一方が、前記熱媒体用管の外径よりも大きいことを特徴とする。
【０００９】
かかる製造方法によれば、凹溝同士で形成された空間部の幅及び高さの少なくともいずれか一方が、前記熱媒体用管の外径よりも大きいため、熱媒体用管の一部が湾曲していても、準備工程を容易に行うことができる。また、流入攪拌工程により、熱媒体用管の周囲に形成された空隙部に塑性流動材を流入させることで、当該空隙部を埋めることができるため、熱媒体用管とその周囲の第一金属部材及び第二金属部材との間で熱を効率よく伝達することができる。これにより、熱交換効率の高い伝熱板を製造することができ、例えば、熱媒体用管に冷却水を通して伝熱板及び冷却対象物を効率的に冷却できる。
【００１０】
また本発明は、凹溝が形成された第一金属部材と第二金属部材とを、前記凹溝と前記第二金属部材の裏面とで中空の空間部が形成されるように重ね合わせるとともに、前記空間部に熱媒体用管を挿入する準備工程と、前記準備工程で形成された仮組構造体の表面及び裏面のうち少なくとも一方の面から挿入した流入攪拌用回転ツールを前記空間部に沿って移動させ、前記熱媒体用管の周囲に形成された空隙部に摩擦熱によって流動化させた塑性流動材を流入させる流入攪拌工程と、を含み、前記空間部の幅及び高さの少なくとも一方が、前記熱媒体用管の外径よりも大きいことを特徴とする。
【００１１】
かかる製造方法によれは、第一金属部材の凹溝と第二金属部材の裏面とで形成された空間部の幅及び高さの少なくとも一方が、前記熱媒体用管の外径よりも大きいため、熱媒体用管の一部が湾曲していても、準備工程を容易に行うことができる。また、流入攪拌工程により、熱媒体用管の周囲に形成された空隙部に塑性流動材を流入させることで、当該空隙部を埋めることができるため、熱媒体用管とその周囲の第一金属部材及び第二金属部材との間で熱を効率よく伝達することができる。これにより、熱交換効率の高い伝熱板を製造することができ、例えば、熱媒体用管に冷却水を通して伝熱板及び冷却対象物を効率的に冷却できる。
【００１２】
また、前記流入攪拌工程では、前記流入攪拌用回転ツールの先端と、前記熱媒体用管に接する仮想鉛直面との最近接距離を１〜３ｍｍに設定することが好ましい。また、前記流入攪拌工程では、前記流入攪拌用回転ツールの先端を、前記第一金属部材と前記第二金属部材とを突き合わせて形成された突合部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、空隙部に塑性流動材を確実に流入させることができる。
【００１３】
また、前記第一金属部材と前記第二金属部材とを突き合わせて形成された突合部に沿って摩擦攪拌接合を行う接合工程を含むことが好ましい。また、前記接合工程では、前記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。
【００１４】
かかる製造方法によれば、第一金属部材及び第二金属部材を固定した状態で流入攪拌工程を行うことができるため、流入攪拌工程の作業性を高めることができる。
【００１５】
また、前記流入攪拌用回転ツールよりも小型の回転ツールを用いて前記接合工程を行うことが好ましい。かかる製造方法によれば、流入攪拌工程では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、接合作業が容易になる。
【００１６】
また、前記第一金属部材と前記第二金属部材とを突き合せて形成された突合部に沿って溶接を行う溶接工程を含むことが好ましい。また、前記溶接工程では、前記突合部に沿って間欠的に溶接を行うことが好ましい。
【００１７】
かかる製造方法によれば、第一金属部材及び第二金属部材を固定した状態で流入攪拌工程を行うことができるため、流入攪拌工程の作業性を高めることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る伝熱板の製造方法によれば、熱媒体用管の一部が湾曲している場合であっても、伝熱板を容易に製造することができるとともに、熱交換効率の高い伝熱板を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
［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斜視図である。図３の（ａ）は、第一実施形態に係る伝熱板を示した分解断面図であり、（ｂ）は、第一実施形態に係る第一金属部材に熱媒体用管と第二金属部材を配置した断面図である。図４は、第一実施形態に係る伝熱板を示した断面図である。なお、説明における上下左右前後は、特に断りのない限り図１の矢印に従う。
【００２０】
第一実施形態に係る伝熱板１は、図１乃至図４に示すように、厚板形状の第一金属部材２と、第一金属部材２の上に配置される第二金属部材３と、第一金属部材２と第二金属部材３の間に挿入される熱媒体用管４とを主に備えている。熱媒体用管４は、平面視Ｕ字状を呈するように湾曲して形成されている。
【００２１】
第一金属部材２と第二金属部材３は、図１及び図４に示すように、摩擦攪拌接合により生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。一方、第二金属部材３の表面３ａには、塑性化領域Ｗ３，Ｗ４が形成されている。さらに、第一金属部材２の裏面２ｂには塑性化領域Ｗ５，Ｗ６が形成されている。
【００２２】
第一金属部材２は、例えば、アルミニウム合金（ＪＩＳ：Ａ６０６１）で形成されている。第一金属部材２は、熱媒体用管４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４に流れる熱媒体に伝達させる役割を果たす。図３に示すように、第一金属部材２の表面２ａには、熱媒体用管４の一方側（下半部）を収容する第一凹溝５が凹設されている。
【００２３】
第一凹溝５は、熱媒体用管４の下半部を収容する部分であって、平面視Ｕ字状を呈し、上方が開口するように断面視矩形に形成されている。第一凹溝５は、底面５ｃと、底面５ｃから垂直に立ち上がる立面５ａ，５ｂを備えている。
【００２４】
第二金属部材３は、図２及び図３に示すように、第一金属部材２と同様のアルミニウム合金からなり、第一金属部材２と略同じ矩形断面に形成されている。第二金属部材３の両端面は、第一金属部材２の両端面と面一に形成されている。また、第二金属部材３の両側面３ｃ，３ｄは、第一金属部材２の両側面２ｃ，２ｄとそれぞれ面一に形成されている。第二金属部材３の裏面３ｂには、平面視Ｕ字状を呈し、第一凹溝５に重ね合わされる位置に対応して第二凹溝６が形成されている。
【００２５】
第二凹溝６は、図３の（ａ）及び（ｂ）に示すように、熱媒体用管４の他方側（上半部）を収容する部分であって、下方が開口するように断面視矩形に形成されている。第二凹溝６は、天面６ｃと天面６ｃから垂直に立ち下がる立面６ａ，６ｂを備えている。
【００２６】
熱媒体用管４は、図２及び図３に示すように、平面視Ｕ字状を呈する円筒管である。熱媒体用管４の材質は特に制限されるものではないが、本実施形態では銅製としている。熱媒体用管４は、中空部４ａに、例えば高温液、高温ガスなどの熱媒体を循環させて、第一金属部材２及び第二金属部材３に熱を伝達させる部材、あるいは中空部４ａに、例えば冷却水、冷却ガスなどの熱媒体を循環させて、第一金属部材２及び第二金属部材３から熱を伝達される部材である。なお、熱媒体用管４の中空部４ａに、例えばヒーターを通して、ヒーターから発生する熱を第一金属部材２及び第二金属部材３に伝達させる部材として利用してもよい。
【００２７】
図３の（ｂ）に示すように、第一金属部材２に第二金属部材３を配置すると、第一金属部材２の第一凹溝５と第二金属部材３の第二凹溝６とが合わさり、断面視矩形の空間部Ｋが形成される。空間部Ｋには、熱媒体用管４が収容される。
【００２８】
ここで、第一凹溝５の深さは、熱媒体用管４の外径の１／２に形成されている。また、第一凹溝５の幅は、熱媒体用管４の外径の１．１倍となるように形成されている。一方、第二凹溝６の深さは、熱媒体用管４の半径の１．１倍に形成されている。また、第二凹溝６の幅は、熱媒体用管４の外径の１．１倍に形成されている。したがって、第一金属部材２に熱媒体用管４及び第二金属部材３を配置すると、第一凹溝５と熱媒体用管４の下端は接触し、熱媒体用管４の左右端及び上端は、第一凹溝５及び第二凹溝６と微細な隙間をあけて離間する。言い換えると、空間部Ｋの幅及び高さは、熱媒体用管４の外径よりも大きく形成されている。
【００２９】
矩形断面の空間部Ｋ内に、円形断面の熱媒体用管４を挿入しているため、熱媒体用管４の周囲には、空隙部が形成される。例えば、図２に示すように、熱媒体用管４内を流れる媒体の流動方向を「Ｙ」とすると、熱媒体用管４の周囲に形成される空隙部のうち、流動方向Ｙに対して左上側に形成される部分を「第一空隙部Ｐ１」とし、右上側に形成される部分を「第二空隙部Ｐ２」とし、左下側に形成される部分を「第三空隙部Ｐ３」とし、右下側に形成される部分を「第四空隙部Ｐ４」とする。また、第一金属部材２、第二金属部材３及び熱媒体用管４からなる部材を「仮組構造体Ｕ」とする。
【００３０】
また、図３の（ｂ）に示すように、第一金属部材２と第二金属部材３とが突き合わされて突合部Ｖが形成される。突合部Ｖのうち、仮組構造体Ｕの一方の側面に現われ部分を「突合部Ｖ１」とし、他方の側面に現れる部分を「突合部Ｖ２」とする。
【００３１】
塑性化領域Ｗ１，Ｗ２は、図１及び図４に示すように、突合部Ｖ１，Ｖ２に摩擦攪拌接合を施した際に、第一金属部材２及び第二金属部材３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Ｖ１，Ｖ２に沿って、後記する接合用回転ツール５０（図５参照）を用いて摩擦攪拌接合を行うと、突合部Ｖ１，Ｖ２にかかる第一金属部材２及び第二金属部材３の金属材料が、接合用回転ツール５０の摩擦熱により流動化して一体化されることで、第一金属部材２と第二金属部材３が接合される。
【００３２】
塑性化領域Ｗ３，Ｗ４は、図１及び図４に示すように、第二金属部材３の表面３ａ側から挿入した流入攪拌用回転ツール５５（図５参照）を第二凹溝６に沿って移動させた際に形成されたものである。塑性化領域Ｗ３の一部は、熱媒体用管４の周囲に形成された第一空隙部Ｐ１に流入している。塑性化領域Ｗ４の一部は、熱媒体用管４の周囲に形成された第二空隙部Ｐ２に流入している。即ち、塑性化領域Ｗ３，Ｗ４は、第二金属部材３の一部が塑性流動して、第一空隙部Ｐ１及び第二空隙部Ｐ２にそれぞれ流入して一体化された領域であって、熱媒体用管４と接触している。
【００３３】
塑性化領域Ｗ５，Ｗ６は、第一金属部材２の裏面２ｂ側から挿入した流入攪拌用回転ツール５５を第一凹溝５に沿って移動させた際に形成されたものである。塑性化領域Ｗ５の一部は、熱媒体用管４の周囲に形成された第三空隙部Ｐ３に流入している。塑性化領域Ｗ６は、熱媒体用管４の周囲に形成された第四空隙部Ｐ４に流入している。即ち、塑性化領域Ｗ５，Ｗ６は、第一金属部材２及び第二金属部材３の一部が塑性流動して、第三空隙部Ｐ３、第四空隙部Ｐ４にそれぞれ流入して一体化する領域であって、熱媒体用管４と接触する。
【００３４】
次に、伝熱板１の製造方法について、図５乃至図７を用いて説明する。図５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、（ｂ）は、挿入工程及び配置工程、（ｃ）は、接合工程、（ｄ）は、第一表面側流入攪拌工程を示した図である。図６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、第二表面側流入攪拌工程、（ｂ）は、第一裏面側流入攪拌工程、（ｃ）は、第二裏面側流入攪拌工程を示した図である。図７は、第一実施形態に係る第一表面側流入攪拌工程を示した模式断面図である。
【００３５】
第一実施形態に係る伝熱板の製造方法は、第一金属部材２及び第二金属部材３を形成するとともに、第一金属部材２に熱媒体用管４及び第二金属部材３を配置する準備工程と、突合部Ｖ１，Ｖ２に沿って接合用回転ツール５０を移動させて摩擦攪拌接合を行う接合工程と、第二金属部材３の表面３ａ側及び第一金属部材２の裏面２ｂ側から流入攪拌用回転ツール５５を移動させて第一空隙部Ｐ１〜第四空隙部Ｐ４に塑性流動材Ｑを流入させる流入攪拌工程とを含む。
【００３６】
（準備工程）
準備工程は、第一金属部材２及び第二金属部材３を形成する切削工程と、第一金属部材２に形成された第一凹溝５に熱媒体用管４を挿入する挿入工程と、第一金属部材２に第二金属部材３を配置する配置工程とを含む。
【００３７】
切削工程では、図５の（ａ）に示すように、公知の切削加工により、厚板部材に断面視矩形を呈する第一凹溝５を形成する。これにより、上方に開口する第一凹溝５を備えた第一金属部材２が形成される。
また、切削工程では、公知の切削加工により、板厚部材に断面視矩形を呈する第二凹溝６形成する。これにより、下方に開口する第二凹溝６を備えた第二金属部材３が形成される。
なお、第一実施形態においては、第一金属部材２及び第二金属部材３を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。
【００３８】
挿入工程では、図５の（ｂ）に示すように、第一凹溝５に熱媒体用管４を挿入する。このとき、熱媒体用管４の下半部は、第一凹溝５の底面５ｃと接触し、第一凹溝５の立面５ａ，５ｂとは微細な隙間をあけて離間する。
【００３９】
配置工程では、図５の（ｂ）に示すように、熱媒体用管４の上半部を第二金属部材３に形成された第二凹溝６に挿入しつつ、第一金属部材２上に第二金属部材３を配置する。これにより、第一金属部材２、第二金属部材３及び熱媒体用管４からなる仮組構造体Ｕが形成される。このとき、熱媒体用管４と、第二金属部材３の裏面３ｂに形成された第二凹溝６の両立面６ａ，６ｂ及び天面６ｃとは微細な隙間をあけて離間する。また、第一金属部材２と第二金属部材３とが突き合わされて突合部Ｖ１，Ｖ２が形成される。
【００４０】
（接合工程）
次に、図５の（ｃ）に示すように、仮組構造体Ｕのうち突合部Ｖ１が現れる面を上にした後、突合部Ｖ１沿って摩擦攪拌接合を行う。摩擦攪拌接合は、接合用回転ツール５０（公知の回転ツール）を用いて行う。接合用回転ツール５０は、例えば、工具鋼からなり、円柱形のツール本体５１と、ツール本体５１の底面５２の中心部から同心軸で垂下するピン５３とを有する。ピン５３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５３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。
【００４１】
摩擦攪拌接合は、第一金属部材２及び第二金属部材３を図示しない治具により拘束した状態で、突合部Ｖ１に高速回転する接合用回転ツール５０を押し込み、突合部Ｖ１に沿って移動させる。高速回転するピン５３により、その周囲の第一金属部材２及び第二金属部材３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。突合部Ｖ１に対して摩擦攪拌接合を行ったら、突合部Ｖ２に対しても同様に摩擦攪拌接合を行う。
【００４２】
（流入攪拌工程）
流入攪拌工程では、図５の（ｄ）、図６の（ａ）乃至（ｃ）に示すように、第一金属部材２、熱媒体用管４及び第二金属部材３からなる仮組構造体Ｕの表面及び裏面から流入攪拌用回転ツール５５を移動させて第一空隙部Ｐ１〜第四空隙部Ｐ４に塑性流動材Ｑを流入させる。本実施形態に係る流入攪拌工程は、第二金属部材３の表面３ａで流入攪拌用回転ツール５５を移動させて第一空隙部Ｐ１及び第二空隙部Ｐ２に塑性流動材Ｑを流入させる表面側流入攪拌工程と、第一金属部材２の裏面２ｂで流入攪拌用回転ツール５５を移動させて第三空隙部Ｐ３及び第四空隙部Ｐ４に塑性流動材Ｑを流入させる裏面側流入攪拌工程を含むものである。
【００４３】
なお、表面側流入攪拌工程のうち、第一空隙部Ｐ１に塑性流動材Ｑを流入させる工程を第一表面側流入攪拌工程とし、第二空隙部Ｐ２に塑性流動材Ｑを流入させる工程を第二表面側流入攪拌工程とする。また、第三空隙部Ｐ３に塑性流動材Ｑを流入させる工程を第一裏面側流入攪拌工程とし、第四空隙部Ｐ４に塑性流動材Ｑを流入させる工程を第二裏面側流入攪拌工程とする。
【００４４】
第一表面側流入攪拌工程では、図５の（ｄ）に示すように、熱媒体用管４の流動方向Ｙ（図２参照）に対して左上側に形成された第一空隙部Ｐ１に、摩擦攪拌によって流動化させた塑性流動材Ｑを流入させる。流入攪拌用回転ツール５５は、例えば、工具鋼からなり、接合用回転ツール５０と同等の形状を有しており、円柱形のツール本体５６と、ツール本体５６の底面５７の中心部から同心軸で垂下するピン５８とを有する。流入攪拌用回転ツール５５は、接合用回転ツール５０よりも大型のものを使用している。
【００４５】
第一表面側流入攪拌工程では、第二金属部材３の表面３ａで、高速回転する流入攪拌用回転ツール５５を押し込み、下方の第二凹溝６に沿って平面視Ｕ字状の軌跡となるように流入攪拌用回転ツール５５を移動させる。流入攪拌用回転ツール５５は、ツール本体５６の底面５７（ショルダ）の投影部分の一部が第一空隙部Ｐ１と重なるように移動させる。このとき、高速回転するピン５８により、その周囲の第二金属部材３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。流入攪拌用回転ツール５５が、所定の深さで押し込まれているため、塑性流動化された塑性流動材Ｑは、第一空隙部Ｐ１に流入し、熱媒体用管４と接触する。
【００４６】
ここで、図３の（ｂ）に示すように、熱媒体用管４の左右端及び上端は、第一凹溝５及び第二凹溝６と微細な隙間をあけて配置されているが、塑性流動材Ｑが第一空隙部Ｐ１に流れ込むと、塑性流動材Ｑの熱が熱媒体用管４に奪われるため流動性が低下する。したがって、第一空隙部Ｐ１に流入した塑性流動材Ｑは、第二空隙部Ｐ２及び第三空隙部Ｐ３には流入せずに、第一空隙部Ｐ１に留まって充填され、硬化する。
【００４７】
第二表面側流入攪拌工程では、図６の（ａ）に示すように、熱媒体用管４の流動方向Ｙ（図２参照）に対して右上側に形成された第二空隙部Ｐ２に摩擦攪拌によって流動化された塑性流動材Ｑを流入させる。第二表面側流入攪拌工程は、第二空隙部Ｐ２に行うことを除いては、第一表面側流入攪拌工程と同等であるため説明を省略する。なお、表面側流入攪拌工程が終了したら、第二金属部材３の表面３ａに形成されたバリを切削除去して表面３ａを平滑にするのが好ましい。
【００４８】
裏面側流入攪拌工程では、図６の（ｂ）及び（ｃ）に示すように、仮組構造体Ｕの表裏を逆にした後、第一金属部材２の裏面２ｂで第一凹溝５に沿って流入攪拌用回転ツール５５を移動させて第三空隙部Ｐ３及び第四空隙部Ｐ４に摩擦熱によって流動化させた塑性流動材Ｑを流入させる。
【００４９】
第一裏面側流入攪拌工程では、図６の（ｂ）に示すように、摩擦攪拌によって流動化させた塑性流動材Ｑを第三空隙部Ｐ３に流入させる。第一裏面側流入攪拌工程では、第一金属部材２の裏面２ｂで高速回転する流入攪拌用回転ツール５５を押し込み、第一凹溝５に沿って平面視Ｕ字状の軌跡となるように流入攪拌用回転ツール５５を移動させる。流入攪拌用回転ツール５５は、ツール本体５６の底面５７（ショルダ）の投影部分の一部が熱媒体用管４の第三空隙部Ｐ３と重なるように移動させる。このとき、高速回転するピン５８により、その周囲の第一金属部材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。流入攪拌用回転ツール５５が、所定の深さで押し込まれているため、塑性流動化された塑性流動材Ｑは、第三空隙部Ｐ３に流入し、熱媒体用管４と接触する。
【００５０】
第二裏面側流入攪拌工程では、図６の（ｃ）に示すように、摩擦攪拌によって流動化された塑性流動材Ｑを第四空隙部Ｐ４に流入させる。第二裏面側流入攪拌工程は、第四空隙部Ｐ４に行うことを除いては、第一裏面側流入攪拌工程と同等であるため、説明を省略する。裏面側流入攪拌工程が終了したら、第一金属部材２の裏面２ｂに形成されたバリを切削除去して裏面２ｂを平滑にするのが好ましい。
【００５１】
なお、表面側流入攪拌工程及び裏面側流入攪拌工程では、第一空隙部Ｐ１〜第四空隙部Ｐ４の形状や大きさ等に基づいて、流入攪拌用回転ツール５５の押込み量及び挿入位置等を設定する。熱媒体用管４がつぶれない程度に、流入攪拌用回転ツール５５を近づけて、第一空隙部Ｐ１〜第四空隙部Ｐ４に塑性流動材Ｑを隙間なく流入させることが好ましい。
【００５２】
例えば、図７に示すように、流入攪拌用回転ツール５５のピン５８の先端を、第二凹溝６の天面６ｃ（裏面側流入攪拌工程の場合は第一凹溝５の底面５ｃ）よりも深く挿入するとともに、流入攪拌用回転ツール５５のピン５８の先端と、熱媒体用管４に接する仮想鉛直面との最近接距離Ｌが１〜３ｍｍであることが好ましい。これにより、熱媒体用管４を潰さない程度に第一空隙部Ｐ１に塑性流動材Ｑを確実に流入させることができる。最近接距離Ｌが１ｍｍより小さいと、流入攪拌用回転ツール５５が熱媒体用管４に近すぎて、熱媒体用管４が潰れる可能性がある。また、最近接距離Ｌが３ｍｍより大きいと、第一空隙部Ｐ１に塑性流動材Ｑが流入しない可能性がある。
【００５３】
また、流入攪拌用回転ツール５５の押込み量（押込み長さ）は、例えば第一表面側流入攪拌工程において、ツール本体５６が押し退ける第二金属部材３（又は第一金属部材２）の金属の体積が、第一空隙部Ｐ１に充填される塑性流動化されたアルミニウム合金材料の体積、及び塑性化領域Ｗ３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。
【００５４】
以上説明した伝熱板の製造方法によれば、第一金属部材２の表面２ａに形成された第一凹溝５と、第二金属部材３の裏面３ｂに形成された第二凹溝６からなる空間部Ｋにおいて、空間部Ｋの幅及び高さを熱媒体用管４の外径よりも大きく形成したため、熱媒体用管４の一部が湾曲している場合であっても、前記した挿入工程及び配置工程を容易に行うことができる。
【００５５】
また、表面側流入攪拌工程及び裏面側流入攪拌工程により、熱媒体用管４の周囲に形成された第一空隙部Ｐ１〜第四空隙部Ｐ４に塑性流動材Ｑを流入させることで、当該空隙部を埋めることができるため、伝熱板１の熱交換効率を高めることができる。
【００５６】
また、本実施形態によれば、表面側流入攪拌工程の前に、比較的小さい接合用回転ツール５０を用いて、第一金属部材２と第二金属部材３とを接合しているので、表面側流入攪拌工程では、第二金属部材３が確実に固定された状態で摩擦攪拌を行うことができる。したがって、比較的大きい流入攪拌用回転ツール５５を用いて大きい押込み力が作用する摩擦攪拌接合を、安定した状態で行うことができる。
【００５７】
なお、本実施形態では、接合工程の後に表面側流入攪拌工程を行っているが、表面側流入攪拌工程の後に接合工程を行うようにしてもよい。このとき、第一金属部材２及び第二金属部材３を幅方向及び長手方向から図示しない治具を用いて固定しておけば、表面側流入攪拌工程における摩擦攪拌を安定した状態で行うことができる。
【００５８】
また、本実施形態では、接合工程において、突合部Ｖ１，Ｖ２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Ｖ１，Ｖ２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、第一金属部材２と第二金属部材３とを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しつつ、第一金属部材２と第二金属部材３とを確実に固定した状態で表面側流入攪拌工程を行うことができるとともに、前記した作用効果と同様に、加工環境が良好で精度の高い伝熱板を製造することができる。
【００５９】
また、本実施形態では、空間部Ｋの幅及び高さの両方を熱媒体用管４の外径よりも大きく形成しているが、いずれか一方を大きく形成すればよい。また、熱媒体用管４の断面形状は本実施形態では円形としているが、他の形状であってもよい。また、熱媒体用管４の平面視形状を本実施形態ではＵ字状としているが、例えば蛇行状や、円形状としてもよい。また、前記した第一凹溝５及び第二凹溝６の幅や深さ寸法はあくまで例示であって、本発明を限定するものではない。例えば、熱媒体用管４の平面視の形状が複雑になる場合は、それに伴って第一凹溝５及び第二凹溝６の幅や深さを適宜大きくしてもよい。また、本実施形態では、第一金属部材２に熱媒体用管４及び第二金属部材３を配置するようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、第二金属部材３の第二凹溝６に熱媒体用管４を挿入した後、第二金属部材３の上方から第一金属部材２を覆うように配置してもよい。
【００６０】
[第二実施形態]
次に、本発明の第二実施形態について説明する。第二実施形態に係る伝熱板の製造方法は、裏面側流入攪拌工程を行っていない点などで第一実施形態と相違する。
【００６１】
図８は、第二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、（ｂ）は、挿入工程及び配置工程を示した図である。図９は、第二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、接合工程、（ｂ）は、第一表面側流入攪拌工程、（ｃ）は、第二表面側流入攪拌工程を示す。また、具体的な図示はしないが、熱媒体用管４は、第一実施形態と同様に平面視Ｕ字状を呈するものとする。
【００６２】
第二実施形態に係る伝熱板の製造方法は、図８及び図９に示すように、第一金属部材１２及び第二金属部材１３を形成するとともに、第一金属部材１２に熱媒体用管４及び第二金属部材１３を配置する準備工程と、突合部Ｖ１，Ｖ２に沿って接合用回転ツール５０を移動させて摩擦攪拌接合を行う接合工程と、第二金属部材１３の表面１３ａで、流入攪拌用回転ツール５５を移動させて第一空隙部Ｐ１及び第二空隙部Ｐ２に塑性流動材Ｑを流入させる表面側流入攪拌工程を含むものである。
【００６３】
（準備工程）
準備工程は、第一金属部材１２及び第二金属部材１３を形成する切削工程と、第一金属部材１２に形成された第一凹溝１５に熱媒体用管４を挿入する挿入工程と、第一金属部材１２に第二金属部材１３を配置する配置工程を含む。
【００６４】
切削工程では、図８の（ａ）に示すように、公知の切削加工により、板厚部材に断面視Ｕ字状を呈する第一凹溝１５を切り欠いて第一金属部材１２を形成する。第一凹溝１５の底部１５ａは円弧状に切り欠かれており、熱媒体用管４と同等の曲率で形成されている。第一凹溝１５の深さは、熱媒体用管４の外径よりも小さく形成されており、第一凹溝１５の幅は熱媒体用管４の外径と略同等に形成されている。
【００６５】
次に、公知の切削加工により、板厚部材に断面視矩形を呈する第二凹溝１６を切り欠いて第二金属部材１３を形成する。第二凹溝１６の幅は、熱媒体用管４の外径と略同等に形成されている。また、第二凹溝１６の深さは、図８の（ｂ）に示すように、第一金属部材１２に熱媒体用管４及び第二金属部材１３を配置したときに、第二凹溝１６の天面１６ｃと熱媒体用管４とが微細な隙間をあけて離間するように形成されている。
【００６６】
挿入工程では、図８の（ｂ）に示すように、第一凹溝１５に熱媒体用管４を挿入する。このとき、熱媒体用管４の下半部は、第一凹溝１５の底部１５ａと面接触する。なお、熱媒体用管４を第一凹溝１５に挿入すると、熱媒体用管４の上端は、第一金属部材１２の表面１２ａよりも上方に位置する。
【００６７】
配置工程では、図８の（ｂ）に示すように、熱媒体用管４の上部を第二金属部材１３に形成された第二凹溝１６に挿入しつつ、第一金属部材１２に第二金属部材１３を配置する。このとき、熱媒体用管４と、第二金属部材１３形成された第二凹溝１６の両立面１６ａ，１６ｂ及び天面１６ｃとは微細な隙間をあけて離間する。即ち、第一凹溝１５と第二凹溝１６とで形成された空間部Ｋ１の幅は、熱媒体用管４の外径と略同等に形成されており、空間部Ｋ１の高さＨは、熱媒体用管４の外径よりも大きく形成されている。
【００６８】
ここで、空間部Ｋ１において、熱媒体用管４の周囲に形成される空隙部のうち、流動方向Ｙ（図２参照）に対して左上側に形成される部分を第一空隙部Ｐ１とし、右上に形成される部分を第二空隙部Ｐ２とする。
【００６９】
（接合工程）
接合工程では、図９の（ａ）に示すように、第一金属部材１２と第二金属部材１３との突合せ部である突合部Ｖ１，Ｖ２（図８の（ｂ）参照）に沿って接合用回転ツール５０を用いて摩擦攪拌接合を行う。これにより、第一金属部材１２と第二金属部材１３とを接合することができる。
【００７０】
（表面側流入攪拌工程）
表面側流入攪拌工程では、図９の（ｂ）及び（ｃ）に示すように、第二金属部材１３の表面１３ａ側から第二凹溝１６に沿って摩擦攪拌を行う。表面側流入攪拌工程は、本実施形態では、第一空隙部Ｐ１に塑性流動材Ｑを流入させる第一表面側流入攪拌工程と、第二空隙部Ｐ２に塑性流動材Ｑを流入させる第二表面側流入攪拌工程とを含む。
【００７１】
第一表面側流入攪拌工程では、第二金属部材１３の表面１３ａ側から高速回転する流入攪拌用回転ツール５５を押し込み、第二凹溝１６に沿って平面視Ｕ字状を呈するように、流入攪拌用回転ツール５５を移動させる。流入攪拌用回転ツール５５は、ツール本体５６の底面５７（ショルダ）の投影部分の一部が第一空隙部Ｐ１と重なるように移動させる。
【００７２】
このとき、高速回転するピン５８により、その周囲の第一金属部材１２及び第二金属部材１３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。第二実施形態では、流入攪拌用回転ツール５５の先端が、第一金属部材１２と第二金属部材１３との突合部Ｖよりも下方に位置するように押し込まれているため、塑性流動化された塑性流動材Ｑは、第一空隙部Ｐ１に確実に流入し熱媒体用管４と接触する。
【００７３】
ここで、図９の（ｂ）に示すように、熱媒体用管４の上端は、第二凹溝１６と微細な隙間をあけて配置されているが、塑性流動材Ｑが第一空隙部Ｐ１に流れ込むと、塑性流動材Ｑの熱が熱媒体用管４に奪われるため流動性が低下する。したがって、塑性流動材Ｑは、第二空隙部Ｐ２には流入せずに、第一空隙部Ｐ１に留まって充填され、硬化する。
【００７４】
第二表面側流入攪拌工程では、図９の（ｃ）に示すように、熱媒体用管４の流動方向Ｙ（図２参照）に対して右上側に形成された第二空隙部Ｐ２に摩擦攪拌によって流動化された塑性流動材Ｑを流入させる。第二表面側流入攪拌工程は、第二空隙部Ｐ２に行うことを除いては、第一表面側流入攪拌工程と同等であるため説明を省略する。なお、表面側流入攪拌工程が終了したら、第二金属部材１３の表面１３ａに形成されたバリを切削除去して表面１３ａを平滑にするのが好ましい。
【００７５】
以上説明した伝熱板の製造方法によれば、第一金属部材１２に形成された第一凹溝１５と、第二金属部材１３に形成された第二凹溝１６からなる空間部Ｋ１において、空間部Ｋ１の高さを熱媒体用管４の外径よりも大きく形成したため、熱媒体用管４の一部が湾曲している場合であっても、前記した配置工程を容易に行うことができる。
また、表面側流入攪拌工程により、熱媒体用管４の周囲に形成された第一空隙部Ｐ１及び第二空隙部Ｐ２に塑性流動材Ｑを流入させることで、当該空隙部を埋めることができるため、伝熱板の熱交換効率を高めることができる。
【００７６】
なお、本実施形態では、第一凹溝１５の幅を熱媒体用管４の外径と略同等に形成したが、これに限定されるものではなく、第一凹溝１５の幅を熱媒体用管４の外径よりも大きく形成してもよい。また、第一凹溝１５の底部１５ａの曲率を熱媒体用管４の曲率よりも小さくなるように形成してもよい。これにより、熱媒体用管４を挿入する挿入工程や、第二金属部材１３を配置する配置工程を容易に行うことができる。
【００７７】
[第三実施形態]
次に、本発明の第三実施形態について説明する。第三実施形態に係る伝熱板の製造方法は、第一凹溝２５及び第二凹溝２６が共に曲面で形成されている点で第一実施形態と相違する。図１０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、（ｂ）は、接合工程、（ｃ）は、表面側流入攪拌工程を示す。なお、具体的な図示はしないが、熱媒体用管４は、第一実施形態と同様に平面視Ｕ字状を呈するものとする。
【００７８】
第三実施形態に係る伝熱板の製造方法は、図１０に示すように、第一金属部材２２及び第二金属部材２３を形成するとともに、第一金属部材２２に熱媒体用管４及び第二金属部材２３を配置する準備工程と、突合部Ｖ１，Ｖ２に沿って接合用回転ツール５０を移動させて摩擦攪拌接合を行う接合工程と、第二金属部材２３の表面２３ａで、第二凹溝２６に沿って流入攪拌用回転ツール５５を移動させて熱媒体用管４の周囲に形成された第一空隙部Ｐ１及び第二空隙部Ｐ２に摩擦熱によって流動化させた塑性流動材Ｑを流入させる表面側流入攪拌工程を含むものである。
【００７９】
（準備工程）
準備工程は、第一金属部材２２及び第二金属部材２３を形成する切削工程と、第一金属部材２２に形成された第一凹溝２５に熱媒体用管４を挿入する挿入工程と、第一金属部材２２に第二金属部材２３を配置する配置工程を含む。
【００８０】
切削工程では、図１０の（ａ）に示すように、公知の切削加工により、板厚部材に断面視半円形状を呈する第一凹溝２５を切り欠いて第一金属部材２２を形成する。第一凹溝２５の半径は、熱媒体用管４の半径と同等に形成されている。
また、同様に板厚部材に断面視矩形を呈する第二凹溝２６を切り欠いて第二金属部材２３を形成する。第二凹溝２６は、下方に向けて開口しており、開口部の幅は、熱媒体用管４の外径と略同等に形成されている。また、第二凹溝２６の天面２６ｃの曲率は、熱媒体用管４の曲率よりも大きくなるように形成されている。
【００８１】
挿入工程では、図１０の（ｂ）に示すように、第一凹溝２５に熱媒体用管４の下半部を挿入する。熱媒体用管４の下半部は、第一凹溝２５に面接触する。
【００８２】
配置工程では、図１０の（ｂ）に示すように、熱媒体用管４の上半部を第二金属部材２３に形成された第二凹溝２６に挿入しつつ、第一金属部材２２に第二金属部材２３を配置する。第一凹溝２５と第二凹溝２６とを重ね合わせて形成された空間部Ｋ２の高さＨは、熱媒体用管４の外径よりも大きくなるように形成されている。
ここで、熱媒体用管４の周囲に形成される空隙部のうち、流動方向Ｙ（図２参照）に対して左上側に形成される部分を第一空隙部Ｐ１とし、右上側に形成される部分を第二空隙部Ｐ２とする。
【００８３】
（接合工程）
次に、図１０の（ｂ）に示すように、接合用回転ツール５０（図５参照）を用いて突合部Ｖ１，Ｖ２に沿って摩擦攪拌接合を行う。これにより、第一金属部材２２と第二金属部材２３とを接合することができる。
【００８４】
（表面側流入攪拌工程）
次に、図１０の（ｃ）に示すように、第二金属部材２３の表面２３ａ側から第二凹溝２６に沿って摩擦攪拌を行う。表面側流入攪拌工程は、本実施形態では、第一空隙部Ｐ１に塑性流動材Ｑを流入させる第一表面側流入攪拌工程と、第二空隙部Ｐ２に塑性流動材Ｑを流入させる第二表面側流入攪拌工程とを含む。
【００８５】
第一表面側流入攪拌工程における摩擦攪拌では、第二金属部材２３の表面２３ａ側から高速回転する流入攪拌用回転ツール５５を押し込み、第二凹溝２６に沿って平面視Ｕ字状を呈するように、流入攪拌用回転ツール５５を移動させる。流入攪拌用回転ツール５５は、ツール本体５６の底面５７（ショルダ）の投影部分の一部が第一空隙部Ｐ１と重なるように移動する。このとき、高速回転するピン５８により、その周囲の第二金属部材２３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。流入攪拌用回転ツール５５は、所定の深さで押し込まれているため、塑性流動化された塑性流動材Ｑが第一空隙部Ｐ１に流入し熱媒体用管４と接触する。
【００８６】
第二表面側流入攪拌工程では、熱媒体用管４の流動方向Ｙ（図２参照）に対して右上側に形成された第二空隙部Ｐ２に摩擦攪拌によって流動化された塑性流動材Ｑを流入させる。第二表面側流入攪拌工程は、第二空隙部Ｐ２に行うことを除いては、第一表面側流入攪拌工程と同等であるため、説明を省略する。表面側流入攪拌工程が終了したら、第二金属部材２３の表面２３ａに形成されたバリを切削除去して平滑にするのが好ましい。
【００８７】
以上説明した伝熱板の製造方法によれば、第一凹溝２５及び第二凹溝２６をともに曲面となるように形成しても、第一凹溝２５と第二凹溝２６とで形成される空間部Ｋ２の高さＨを熱媒体用管４の外径よりも大きく形成しているため、熱媒体用管４の一部が湾曲している場合であっても、前記した配置工程を容易に行うことができる。
また、表面側流入攪拌工程により、熱媒体用管４の周囲に形成された第一空隙部Ｐ１及び第二空隙部Ｐ２に塑性流動材Ｑを流入させることで、当該空隙部を埋めることができるため、伝熱板の熱交換効率を高めることができる。
【００８８】
[第四実施形態]
次に、本発明の第四実施形態について説明する。第四実施形態に係る伝熱板の製造方法は、第二金属部材に凹溝が形成されていない点で第一実施形態と相違する。
【００８９】
図１１は、第四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、（ｂ）は、挿入工程及び配置工程、（ｃ）は、表面側流入攪拌工程を示した図である。なお、具体的な図示はしないが、熱媒体用管４は、第一実施形態と同様に平面視Ｕ字状を呈するものとする。
【００９０】
第四実施形態に係る伝熱板の製造方法は、図１１に示すように、第一金属部材３２及び第二金属部材３３を形成するとともに、第二金属部材３３に第一金属部材３２を配置する準備工程と、突合部Ｖ１，Ｖ２に沿って接合用回転ツール５０（図５参照）を移動させて摩擦攪拌接合を行う接合工程と、第二金属部材３３の表面３３ａ側及び第一金属部材３２の裏面３２ｂ側から流入攪拌用回転ツール５５を移動させて第一空隙部Ｐ１〜第四空隙部Ｐ４に塑性流動材Ｑを流入させる流入攪拌工程とを含む。
【００９１】
（準備工程）
準備工程は、第一金属部材３２及び第二金属部材３３を形成する切削工程と、第一金属部材３２に形成された第一凹溝３５に熱媒体用管４を挿入する挿入工程と、第一金属部材３２に第二金属部材３３を配置する配置工程を含む。
【００９２】
切削工程では、図１１の（ａ）に示すように、公知の切削加工により、板厚部材に断面視矩形の第一凹溝３５を切り欠いて第一金属部材３２を形成する。第一凹溝３５の深さは、熱媒体用管４の外径の１．１倍に形成されている。また、第一凹溝３５の幅は、熱媒体用管４の外径の１．１倍に形成されている。
【００９３】
挿入工程では、図１１の（ｂ）に示すように、第一金属部材３２の第一凹溝３５に熱媒体用管４を挿入する。
【００９４】
配置工程では、図１１の（ｂ）に示すように、第一金属部材３２の上方に第二金属部材３３を配置する。即ち、第一凹溝３５と第二金属部材３３の底面（下面）３３ｂとで形成された空間部Ｋ３に、熱媒体用管４が配置される。この際、図１１の（ｂ）に示すように、熱媒体用管４の下端は、第一凹溝３５の底面３５ｃと接触し、上端は、第二金属部材３３の底面３３ｂと離間する。
【００９５】
（接合工程）
接合工程では、図１１の（ｂ）及び（ｃ）に示すように、突合部Ｖ１，Ｖ２に沿って接合用回転ツール５０（図５参照）を用いて摩擦攪拌接合を行う。接合工程については、前記した第一実施形態の接合工程と同様であるため詳細な説明を省略する。
【００９６】
（流入攪拌工程）
流入攪拌工程では、第一金属部材３２、熱媒体用管４及び第二金属部材３３からなる仮組構造体Ｕの表面及び裏面から流入攪拌用回転ツール５５を移動させて第一空隙部Ｐ１〜第四空隙部Ｐ４に塑性流動材Ｑを流入させる。
流入攪拌工程については第一実施形態に係る流入攪拌工程と略同等であるため詳細な説明を省略する
【００９７】
以上説明した第四実施形態に係る製造方法によれば、第二金属部材３３に凹溝を設けず、第一金属部材３２のみに第一凹溝３５を設ける場合であっても、第一凹溝３５の幅及び深さを熱媒体用管４の外径より大きく形成することで、第一実施形態と略同等の効果を得ることができる。
【００９８】
なお、第一凹溝３５は、本実施形態では断面視矩形に形成したが、これに限定されるものではなく曲面を含むように形成してもよい。また、流入攪拌工程は、第一金属部材３２、熱媒体用管４及び第二金属部材３３からなる仮組構造体Ｕの表面及び裏面から行ったが、空間部Ｋ３と熱媒体用管４の形状によってはいずれか一方から行うだけでもよい。
【００９９】
以上、本発明に係る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、接合工程に替えて、溶接工程を行ってもよい。図１２は、本実施形態に係る溶接工程を示した斜視図である。
【０１００】
溶接工程では、前記準備工程で形成された仮組構造体（第一金属部材２、第二金属部材３及び熱媒体用管４）の側面に現れる突合部Ｖ（Ｖ１，Ｖ２）に沿って溶接を行う。溶接工程における溶接の種類は特に制限を受けないが、ＭＩＧ溶接又はＴＩＧ溶接等の肉盛り溶接を行って、溶接金属Ｔで突合部Ｖ１，Ｖ２を覆うことが好ましい。このように、溶接工程を行うことで、第一金属部材２と第二金属部材３とを固定した状態で流入攪拌工程を行うことができるため、流入攪拌工程の作業性を高めることができる。なお、溶接工程では、突合部Ｖ１，Ｖ２の全長に亘って溶接を行ってもよいし、所定の間隔をあけて間欠的に行ってもよい。また、溶接工程では、突合部Ｖ１，Ｖ２に沿って溝を形成し、当該溝に溶接金属Ｔを充填させてもよい。
【０１０１】
また、前記した実施形態では、流入攪拌工程で使用する流入攪拌用回転ツール５５を接合工程で使用する接合用回転ツール５０よりも大型のものとしているが、接合工程で流入攪拌用回転ツール５５を使用するようにしてもよい。このようにすれば、各工程で使用する回転ツールを統一することができ、回転ツールの交換時間を省略することができ、施工時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【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斜視図である。
【図３】（ａ）は、第一実施形態に係る伝熱板を示した分解断面図であり、（ｂ）第一実施形態に係る第一金属部材に熱媒体用管と第二金属部材を配置した断面図である。
【図４】第一実施形態に係る伝熱板を示した断面図である。
【図５】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、（ｂ）は、挿入工程及び配置工程、（ｃ）は、接合工程、（ｄ）は、第一表面側流入攪拌工程を示した図である。
【図６】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、第二表面側流入攪拌工程、（ｂ）は、第一裏面側流入攪拌工程、（ｃ）は、第二裏面側流入攪拌工程を示した図である。
【図７】第一実施形態に係る第一表面側流入攪拌工程を示した模式断面図である。
【図８】第二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、（ｂ）は、挿入工程及び配置工程を示した図である。
【図９】第二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、接合工程、（ｂ）は、第一表面側流入攪拌工程、（ｃ）は、第二表面側流入攪拌工程を示す。
【図１０】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、（ｂ）は、接合工程、（ｃ）は、表面側流入攪拌工程を示す。
【図１１】第四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、（ｂ）は、挿入工程及び配置工程、（ｃ）は、表面側流入攪拌工程を示した図である。
【図１２】本実施形態に係る溶接工程を示した斜視図である。
【図１３】特許文献１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。
【０１０３】
１ 伝熱板
２ 第一金属部材
３ 第二金属部材
４ 熱媒体用管
５ 第一凹溝
６ 第二凹溝
５０ 接合用回転ツール
５５ 流入攪拌用回転ツール
Ｋ 空間部
Ｌ 最近接距離
Ｐ 空隙部
Ｑ 塑性流動材
Ｕ 仮組構造体
Ｖ 突合部
Ｗ 塑性化領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹溝が形成された第一金属部材と、凹溝が形成された第二金属部材とを前記凹溝同士で中空の空間部が形成されるように重ね合わるとともに、前記空間部に熱媒体用管を挿入する準備工程と、
前記準備工程で形成された仮組構造体の表面及び裏面の少なくとも一方の面から挿入した流入攪拌用回転ツールを前記空間部に沿って移動させ、前記熱媒体用管の周囲に形成された空隙部に摩擦熱によって流動化させた塑性流動材を流入させる流入攪拌工程と、を含み、
前記空間部の幅及び高さの少なくとも一方が、前記熱媒体用管の外径よりも大きいことを特徴とする伝熱板の製造方法。
【請求項２】
凹溝が形成された第一金属部材と第二金属部材とを、前記凹溝と前記第二金属部材の裏面とで中空の空間部が形成されるように重ね合わせるとともに、前記空間部に熱媒体用管を挿入する準備工程と、
前記準備工程で形成された仮組構造体の表面及び裏面のうち少なくとも一方の面から挿入した流入攪拌用回転ツールを前記空間部に沿って移動させ、前記熱媒体用管の周囲に形成された空隙部に摩擦熱によって流動化させた塑性流動材を流入させる流入攪拌工程と、を含み、
前記空間部の幅及び高さの少なくとも一方が、前記熱媒体用管の外径よりも大きいことを特徴とする伝熱板の製造方法。
【請求項３】
前記流入攪拌工程では、前記流入攪拌用回転ツールの先端と、前記熱媒体用管に接する仮想鉛直面との最近接距離を１〜３ｍｍ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】
前記流入攪拌工程では、前記流入攪拌用回転ツールの先端を、前記第一金属部材と前記第二金属部材とを突き合わせて形成された突合部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】
前記第一金属部材と前記第二金属部材とを突き合わせて形成された突合部に沿って摩擦攪拌接合を行う接合工程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】
前記接合工程では、前記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５に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項７】
前記流入攪拌用回転ツールよりも小型の回転ツールを用いて前記接合工程を行うことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項８】
前記第一金属部材と前記第二金属部材とを突き合せて形成された突合部に沿って溶接を行う溶接工程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９】
前記溶接工程では、前記突合部に沿って間欠的に溶接を行うことを特徴とする請求項８に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項１】
凹溝が形成された第一金属部材と、凹溝が形成された第二金属部材とを前記凹溝同士で中空の空間部が形成されるように重ね合わるとともに、前記空間部に熱媒体用管を挿入する準備工程と、
前記準備工程で形成された仮組構造体の表面及び裏面の少なくとも一方の面から挿入した流入攪拌用回転ツールを前記空間部に沿って移動させ、前記熱媒体用管の周囲に形成された空隙部に摩擦熱によって流動化させた塑性流動材を流入させる流入攪拌工程と、を含み、
前記空間部の幅及び高さの少なくとも一方が、前記熱媒体用管の外径よりも大きいことを特徴とする伝熱板の製造方法。
【請求項２】
凹溝が形成された第一金属部材と第二金属部材とを、前記凹溝と前記第二金属部材の裏面とで中空の空間部が形成されるように重ね合わせるとともに、前記空間部に熱媒体用管を挿入する準備工程と、
前記準備工程で形成された仮組構造体の表面及び裏面のうち少なくとも一方の面から挿入した流入攪拌用回転ツールを前記空間部に沿って移動させ、前記熱媒体用管の周囲に形成された空隙部に摩擦熱によって流動化させた塑性流動材を流入させる流入攪拌工程と、を含み、
前記空間部の幅及び高さの少なくとも一方が、前記熱媒体用管の外径よりも大きいことを特徴とする伝熱板の製造方法。
【請求項３】
前記流入攪拌工程では、前記流入攪拌用回転ツールの先端と、前記熱媒体用管に接する仮想鉛直面との最近接距離を１〜３ｍｍ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】
前記流入攪拌工程では、前記流入攪拌用回転ツールの先端を、前記第一金属部材と前記第二金属部材とを突き合わせて形成された突合部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】
前記第一金属部材と前記第二金属部材とを突き合わせて形成された突合部に沿って摩擦攪拌接合を行う接合工程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】
前記接合工程では、前記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５に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項７】
前記流入攪拌用回転ツールよりも小型の回転ツールを用いて前記接合工程を行うことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項８】
前記第一金属部材と前記第二金属部材とを突き合せて形成された突合部に沿って溶接を行う溶接工程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９】
前記溶接工程では、前記突合部に沿って間欠的に溶接を行うことを特徴とする請求項８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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−８９１４７（Ｐ２０１０−８９１４７Ａ）
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６３６９４（Ｐ２００８−２６３６９４）
【出願日】平成２０年１０月１０日（２００８．１０．１０）
【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４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１０日（２００８．１０．１０）
【出願人】（０００００４７４３）日本軽金属株式会社 (627)
【Ｆターム（参考）】
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