枠構造体の製造方法および枠構造体
【課題】気密性および水密性を確保しつつ、熱交換機能を兼ね備えた枠構造体を製造する。
【解決手段】第一枠部材１０ａの接合面１８および第二枠部材１０ｂの接合面１８のうち少なくとも一方に、熱媒体管３１を収容するための凹溝３０を形成する溝形成工程と、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂのうち少なくとも一方に熱媒体管３１を挿通させるための孔３２を形成する孔形成工程と、接合面１８を面削加工して平坦にする面削工程と、接合面１８を脱脂して表面の油脂を除去する脱脂工程と、凹溝３０内に熱媒体管３１を布設する熱媒体管布設工程と、各枠部材１０ａ，１０ｂをその厚さ方向に重ね合わせる重合工程と、各枠部材１０ａ，枠部材１０ｂの外周面１１側から突合部１２に沿って接合用回転ツールＡを移動させて摩擦撹拌を行う本接合工程と、を有する。
【解決手段】第一枠部材１０ａの接合面１８および第二枠部材１０ｂの接合面１８のうち少なくとも一方に、熱媒体管３１を収容するための凹溝３０を形成する溝形成工程と、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂのうち少なくとも一方に熱媒体管３１を挿通させるための孔３２を形成する孔形成工程と、接合面１８を面削加工して平坦にする面削工程と、接合面１８を脱脂して表面の油脂を除去する脱脂工程と、凹溝３０内に熱媒体管３１を布設する熱媒体管布設工程と、各枠部材１０ａ，１０ｂをその厚さ方向に重ね合わせる重合工程と、各枠部材１０ａ，枠部材１０ｂの外周面１１側から突合部１２に沿って接合用回転ツールＡを移動させて摩擦撹拌を行う本接合工程と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、枠構造体の製造方法および枠構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属部材同士を接合する方法として、摩擦撹拌接合（ＦＳＷ＝Friction Stir Welding）が知られている。摩擦撹拌接合とは、回転ツールを回転させつつ金属部材同士の突合部に沿って移動させ、回転ツールと金属部材との摩擦熱により突合部の金属を塑性流動させることで金属部材同士を固相接合させるものである。
【０００３】
この摩擦撹拌接合を用いて、金属部材同士を接合する発明が数多く提案されている。例えば、特許文献１または特許文献２には、複数の金属プレート部材を複数重ね合わせて、金属プレート部材の表面側から回転ツールを押し込んで移動させることで、金属プレート部材の一部を塑性流動化して、金属プレート部材同士を一体化して接合する技術が示されている。
【０００４】
ところで、本出願人は、長尺の直方体の金属部材を互いに接合して、額縁状の枠部材を形成する技術を開発中である。具体的には、一の金属部材の端面を隣接する金属部材の側面に接合して、その突合部を摩擦撹拌して接合することで、四本の金属部材を矩形の枠状に一体化する。この枠部材は、化学蒸着（ＣＶＤ＝Chemical Vapor Deposition）装置のフレーム等に用いられる部材であって、所定の厚さと気密性および水密性が要求される。しかしながら、前記した一般的な摩擦撹拌接合方法では、所望の厚さと気密性および水密性を確保するのが困難であった。
【０００５】
そこで、本出願人は、摩擦撹拌接合を用いて所望の厚さと気密性および水密性を確保できる金属部材同士の接合方法を提案している（特許文献３参照）。この接合方法は、所定の厚さを有する金属部材同士を接合する方法であって、金属部材同士の突合部に対して、金属部材の表面側から摩擦撹拌を行う第一の本接合工程と、裏面側から摩擦撹拌を行う第二の本接合工程とを備えており、第二の本接合工程において、第一の本接合工程で形成された塑性化領域に回転ツールの撹拌ピンを入り込ませつつ摩擦撹拌を行うようになっている。このような接合方法によれば、回転ツールの撹拌ピンの略２倍の厚さの枠部材を形成できるとともに、接合部における気密性や水密性を高めることができる。
【特許文献１】特開２００７−３００４３号公報（図１）
【特許文献２】特開平１１−２８５８４号公報（図１）
【特許文献３】特開２００８−８７０３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年では、さらなる枠部材の大型化が要求されているが、前記した接合方法では、枠部材の厚さは、回転ツールの大きさによって決まってくるので、枠部材の厚さを厚くするためには、回転ツールを大きくしなければならず手間と費用がかかり、また、回転ツールを大きくしたとしても、製造できる枠部材の厚さには限度があった。
【０００７】
そこで、本出願人は、厚さの厚い枠構造体を容易に製造することができることができる枠構造体の製造方法および枠構造体を提案している（特願２００８−５９６７３号）。この枠構造体の製造方法および枠構造体は、枠部材を重ね合わせて、その外周面側から同士の突合部に沿って接合用回転ツールを移動させて摩擦撹拌を行って枠部材同士を接合することを特徴としている。ところで、近年では、このように厚さの厚い枠構造体に熱交換機能を持たせることが要求されている。
【０００８】
このような観点から、本発明は、気密性および水密性を確保しつつ、熱交換機能を兼ね備えた枠構造体を製造することができることができる枠構造体の製造方法および枠構造体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】
【０００９】
このような課題を解決するための請求項１に係る発明は、金属製の第一枠部材と第二枠部材とをその厚さ方向に接合して枠構造体を形成する枠構造体の製造方法であって、前記第一枠部材の前記第二枠部材との接合面および前記第二枠部材の前記第一枠部材との接合面のうち少なくとも一方に、熱媒体管を収容するための凹溝を形成する溝形成工程と、前記第一枠部材および前記第二枠部材のうち少なくとも一方に、前記熱媒体管を挿通させるための孔を厚さ方向に貫通させて形成する孔形成工程と、前記接合面を、面削加工して平坦にする面削工程と、前記接合面を脱脂して表面の油脂を除去する脱脂工程と、前記凹溝内に熱媒体管を布設する熱媒体管布設工程と、前記第一枠部材と前記第二枠部材をその厚さ方向に重ね合わせる重合工程と、前記第一枠部材と前記第二枠部材の外周面側から前記第一枠部材と前記第二枠部材同士の突合部に沿って接合用回転ツールを移動させて摩擦撹拌を行う本接合工程と、を有することを特徴とする枠構造体の製造方法である。
【００１０】
このような方法によれば、第一枠部材と第二枠部材とを重ねて突き合わせているので、従来の枠部材の少なくとも２倍以上の厚さの枠構造体を製造することができる。また、重ねられた第一枠部材および第二枠部材の外周面側から各枠部材同士の突合部に沿って摩擦撹拌を行うだけで容易かつ確実に接合することができる。さらに、接合面を面削加工して平坦にすることによって、枠部材同士が隙間なく密着し、さらに接合面を脱脂することによって、接合面から油等の有機物や水分を取り除くことができるので、塑性化領域に有機物の残渣や分解ガスが混入するのを防止することができ、摩擦撹拌の接合性を高めることができる。したがって、枠構造体の接合部の気密性および接着性を向上することができる。そして、凹溝内に熱媒体管を布設することで、枠構造体の内部に熱媒体流路を形成でき、さらに熱媒体管は孔を挿通することで外部に繋がるので、枠構造体の内部に熱媒体を流通させることができる。これによって、枠構造体は、高い熱交換機能を兼ね備えることができる。
【００１１】
請求項２に係る発明は、前記熱媒体管が、前記凹溝に収容される被収容部と、この被収容部の端部から屈曲して形成され前記孔に挿通される挿通部とを備えており、前記熱媒体管布設工程および前記重合工程のうち少なくとも一方で、前記挿通部の先端を前記孔から突出させることを特徴とする請求項１に記載の枠構造体の製造方法である。
【００１２】
このような方法によれば、熱媒体管の孔への挿通が容易に行えるとともに、熱媒体管と熱媒体供給源との接続を容易に行うことができる。
【００１３】
請求項３に係る発明は、前記本接合工程では、前記突合部の外周面側全周に亘って前記接合用回転ツールを移動させて摩擦撹拌を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の枠構造体の製造方法である。
【００１４】
このような方法によれば、外周面の全周に亘って塑性化領域を介して第一枠部材と第二枠部材を一体化できるので、気密性および水密性を大幅に向上することができる。
【００１５】
請求項４に係る発明は、前記本接合工程では、前記突合部の内周面側から前記突合部に沿って接合用回転ツールをそれぞれ移動させて摩擦撹拌を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法である。
【００１６】
このような方法によれば、外周面と内周面とで二重のシール効果が得られるので、気密性および水密性をさらに向上することができる。
【００１７】
請求項５に係る発明は、前記熱媒体管布設工程後に、前記凹溝内の前記熱媒体管の周囲の空隙に熱伝導性物質を充填する充填工程を、さらに有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１項に記載の枠構造体の製造方法である。
【００１８】
このような方法によれば、熱媒体管の周辺に形成される空洞の発生を抑制することができ、熱伝導性物質を介して熱媒体管と枠構造体との熱伝導性を高めることができ、熱交換性能をより一層高めることができる。
【００１９】
請求項６に係る発明は、前記熱伝導性物質が、金属粉末、金属粉末ペーストまたは金属シートであることを特徴とする請求項５に記載の枠構造体の製造方法である。
【００２０】
このような方法によれば、熱媒体管と第一枠部材および第二枠部材との熱伝導性を効率的にさらに高めることができる。
【００２１】
請求項７に係る発明は、前記重合工程では、前記第一枠部材の内周面側に設けられたタブ部材に穴を形成してこの穴に吊り用治具を装着し、前記第一枠部材を吊り手段で吊りながら、前記第二枠部材の上面に吊り下ろして重ね合わせることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法である。
【００２２】
このような方法によれば、面削加工および脱脂加工が施された第一枠部材の下面に触れることなく、第一枠部材を容易に吊り下ろすことができ、第一枠部材と第二枠部材の接合面を良好な状態のままで突き合わせることができる。また、作業手間を低減することができる。
【００２３】
請求項８に係る発明は、前記本接合工程前に、前記接合用回転ツールの挿入位置に下穴を形成する下穴形成工程を、さらに有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１項に記載の枠構造体の製造方法である。
【００２４】
このような方法によれば、多くの時間を要する接合用回転ツールの挿入作業の時間を短縮することができ、接合作業の効率化・迅速化を図ることが可能となる。
【００２５】
請求項９に係る発明は、前記本接合工程では、前記突合部の内周面に現れる前記第一枠部材と前記第二枠部材との境界線に沿って移動させた前記接合用回転ツールを、前記境界線から偏移させた位置で抜き取って、この位置を終了位置とし、その後、前記終了位置に形成された接合用回転ツール抜き穴を補修する補修工程を、さらに有することを特徴とする請求項３乃至請求項８のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法である。
【００２６】
このような方法によれば、突合部（境界線）に抜き穴が形成されないので、第一枠部材および第二枠部材同士の接合性が高くなり気密性および水密性が向上する。また、終了位置の接合用回転ツール抜き穴を補修することで、枠構造体の美観を損なうことなく、強度の低下を防止できる。
【００２７】
請求項１０に係る発明は、前記補修工程では、前記接合用回転ツール抜き穴に充填用金属部材を充填して補修用回転ツールによって前記第一枠部材または前記第二枠部材と接合した後、その終了位置に形成された補修用回転ツール抜き穴に溶接金属を埋めて補修することを特徴とする請求項９に記載の枠構造体の製造方法である。
【００２８】
このような方法によれば、補修用回転ツール抜き穴を補修することで、第一枠部材または第二枠部材の内周面側の最終仕上げにおいて、面削量を低減することができるので、終了位置を平坦に仕上げることが容易にでき、美観を損なうことがない。
【００２９】
請求項１１に係る発明は、前記第一枠部材および前記第二枠部材が、矩形枠状を呈しており、直線状の金属部材の端面を、隣接する直線状の金属部材の側面に突き合わせて摩擦撹拌によって接合して形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法である。
【００３０】
このような方法によれば、接合部の気密性および水密性の高い枠部材を形成することができる。
【００３１】
請求項１２に係る発明は、前記第一枠部材の前記金属部材同士の接合部が、隣接する前記第二枠部材の前記金属部材同士の接合部に対してオフセットしていることを特徴とする請求項１１に記載の枠構造体の製造方法である。
【００３２】
このような方法によれば、接合部同士が集中しないので、応力集中を防止することができ、強度の低下を防止できる。
【００３３】
請求項１３に係る発明は、入隅部における前記突合部は、溶接によって接合することを特徴とする請求項３乃至請求項１２のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法である。
【００３４】
このような方法によれば、第一枠部材および第二枠部材の内周面の突合部においても全周に亘って接合することができるので、枠構造体の気密性および水密性をさらに向上することができる。
【００３５】
請求項１４に係る発明は、金属製の第一枠部材と第二枠部材とをその厚さ方向に接合して形成される枠構造体であって、前記第一枠部材の接合面および前記第二枠部材の接合面のうち少なくとも一方に、熱媒体管を収容するための凹溝が形成されており、前記第一枠部材および前記第二枠部材のうち少なくとも一方に、前記熱媒体管を挿通させるための孔が厚さ方向に貫通しており、前記凹溝内に熱媒体管が布設されており、前記第一枠部材と前記第二枠部材がその厚さ方向に重ね合わされているとともに、前記熱媒体管の先端が前記孔を貫通しており、前記第一枠部材と前記第二枠部材との突合部が摩擦撹拌接合されていることを特徴とする枠構造体である。
【００３６】
このような構成によれば、第一枠部材と第二枠部材が重ね合わされているので、従来の枠部材の少なくとも２倍以上の厚さを確保することができる。また、重ねられた第一枠部材と第二枠部材の突合部に沿って摩擦撹拌を行うだけで容易かつ確実に接合することができる。さらに、枠構造体の内部に熱媒体管を布設して熱媒体を流通させることができるので、枠構造体は、高い熱交換機能を兼ね備えることができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明に係る枠構造体の製造方法および枠構造体によれば、気密性および水密性を確保しつつ、熱交換機能を兼ね備えた枠構造体を製造することができるといった優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
本発明を実施するための最良の第一の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施形態では、二個の枠部材（第一枠部材および第二枠部材）を厚さ方向に重ねて突き合わせ、第二枠部材に凹溝を形成した形態を例に挙げて説明する。まず、本発明に係る枠構造体の構成を説明する。なお、本実施形態では、第一枠部材がある側を上側とし、第二枠部材がある側を下側として説明する。この上下方向は、本実施形態を説明する際の方向であって、枠構造体を使用する際の方向を限定するものではない。
【００３９】
図１に示すように、かかる枠構造体１は、金属製の第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂがその厚さ方向に複数（本実施形態では二つ）重ねられて突き合わされ、摩擦撹拌接合によって第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂとが接合されて形成されている。第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂは、棒状の金属部材１５を四つ組み合わせて形成されており、金属部材１５の断面それぞれが略正方形で、全体で平面視長方形の矩形枠状を呈している。
【００４０】
図１および図２に示すように、互いに重ねられて突き合わされた第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂは、これら各枠部材１０ａ，１０ｂ同士の突合部１２に沿って外周面１１側から摩擦撹拌を行うことで塑性化領域Ｗ１が形成されて、互いに一体化されて接合されている。第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂの外周面１１における摩擦撹拌は、突合部１２の全周に亘って接合用回転ツールＡ（図８参照）を移動させて行われており、外周面１１に塑性化領域Ｗ１が形成されている。また、摩擦撹拌は、内周面１３側からも突合部１２に沿って行われ、内周面１３側に塑性化領域Ｗ２が形成されている。なお、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。
【００４１】
図２に示すように、各塑性化領域Ｗ１，Ｗ２は、その底部が後述する凹部３０および熱媒体管３１に干渉しない深さに形成されている。内周面１３の突合部１２の入隅部１４（図１および図２参照）は、接合用回転ツールＡの挿入が困難であるため溶接によって接合されている。
【００４２】
図４に示すように、本実施形態では、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂは、矩形枠状を呈しており、四つの直線状の金属部材１５を枠状に接合して形成されている。第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂは、直線状の金属部材１５の端面を、隣接する金属部材１５の側面に突き合わせて、その突合部１６に沿って摩擦撹拌を行うことで接合して一体形成されている。ここで、隣接する金属部材１５，１５同士は互いに直交しており、併せて平面視Ｌ字状を呈している。金属部材１５は、断面が略正方形の長尺直方体形状を呈しており、長手方向の端面が、隣接する金属部材１５の端部の側面に突き合わされて接合されている。互いに隣接する金属部材１５，１５同士の接合は、摩擦撹拌によって行われる。摩擦撹拌接合は、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂの上面側から回転ツール（図示せず）を挿入して突合部１６に沿って移動させて塑性化領域Ｗ３を形成した後に、下面側から回転ツールを挿入して突合部１６に沿って移動させて塑性化領域Ｗ４を形成することで行われている。各塑性化領域Ｗ３，Ｗ４は、その底部同士が互いに重合するように形成されており、金属部材１５，１５同士の突合部１６の厚さ全体に亘って摩擦撹拌が行われている。
【００４３】
図４に示すように、第一枠部材１０ａの金属部材１５，１５同士の接合部１７（以下、「１７ａ」と表示する場合がある）は、重ねられて隣接する第二枠部材１０ｂの金属部材１５，１５同士の接合部１７（以下、「１７ｂ」と表示する場合がある）に対してオフセットしている。具体的には、第一枠部材１０ａは、長方形枠の短手方向に沿って配置された金属部材１５（以下、「１５ａ」と表示する場合がある）の端面が、長方形枠の長手方向に沿って配置された金属部材１５（以下、「１５ｂ」と表示する場合がある）の側面に突き合わされて摩擦撹拌によって接合されている。第二枠部材１０ｂは、図４に示すように、長方形枠の長手方向に沿って配置された金属部材１５（以下、「１５ｃ」と表示する場合がある）の端面が、長方形枠の短手方向に沿って配置された金属部材１５（以下、「１５ｄ」と表示する場合がある）の側面に突き合わされて摩擦撹拌によって接合されている。このように構成することで、図５に示すように、各枠部材１０ａ，１０ｂを重ねて突き合わせた際に、第一枠部材１０ａの金属部材１５，１５同士の接合部１７ａと、第二枠部材１０ｂの金属部材１５，１５同士の接合部１７ｂとが、同じ位置で同じ方向に重なることはない。
【００４４】
図４および図８に示すように、第二枠部材１０ｂの上面１０ｂｕには凹溝３０が形成されており、凹溝３０内には熱媒体管３１が布設されている（図２参照）。凹溝３０は、底面部が熱媒体管３１の外周径と同径の半円状に形成された断面Ｕ字状を呈しており、第二枠部材１０ｂの上面１０ｂｕに沿って略一周するように平面視Ｃ字状に形成されている。凹溝３０は、第二枠部材１０ｂの上面１０ｂｕで、内側と外側に二重に形成されている。各凹溝３０，３０は、平面視で略長方形を呈するＣ字状にそれぞれ形成されている。また、各凹溝３０，３０の端部は、第二枠部材１０ｂの周方向に見てずれた位置にオフセットして配置されている。
【００４５】
凹溝３０の端部に相当する部分の第一枠部材１０ａには、熱媒体管３１が挿通する孔３２が形成されている。孔３２は、複数（本実施形態では四つ）形成されており、凹溝３０，３０の各端部に連続的に繋がるように配置されている。孔３２は、熱媒体管３１の外径と略同じ長さの内径を備えた断面円形を呈しており、第一枠部材１０ａの下面１０ａｄから上面１０ａｕまで貫通して形成されている。本実施形態では、凹溝３０の両端部は、第二枠部材１０ｂの短辺位置の金属部材１５ｄ上に設けられ、孔３２は、第一枠部材１０ａの短辺位置の金属部材１５ａに設けられている。なお、凹溝３０の両端部と孔３２の位置は、短辺位置に限定されるものではなく、長辺位置の金属部材１５ｂ，１５ｃに設けるようにしてもよい。
【００４６】
本実施形態では、図４に示すように、孔３２の上端部に、第一枠部材１０ａの外周側に延出する溝３４が形成されており、外周側に屈曲される熱媒体管３１の先端部を収容するようになっている（図１参照）。
【００４７】
熱媒体管３１は、例えば銅管等の熱伝導性の高い材質で形成された円筒状のパイプ材にて構成されている。熱媒体管３１は、凹溝３０に収容される平面視Ｃ字状の被収容部３１ａと、この被収容部３１ａの両端部から上方に屈曲して形成され、孔３２に挿通される挿通部３１ｂとを備えている。挿通部３１ｂは、被収容部３１ａに対して直交して上方に屈曲している。挿通部３１ｂの先端部は、孔３２から突出する長さを有しており、摩擦撹拌工程の終了後に、第一枠部材１０ａの上面１０ａｕに沿うように屈曲される。また、挿通部３１ｂの先端には、図示しない熱媒体供給源に延びる配管が接続されるようになっている。なお、熱媒体管をヒータ等の用途で用いる場合には、ステンレスからなるパイプ材にて構成してもよい。
【００４８】
なお、本実施形態では、熱媒体管３１が断面円形を呈するパイプ材にて構成されているが、これに限定されるものではない。例えば、断面楕円形や多角形を呈するパイプ材で熱媒体管を形成してもよい。この場合、凹溝の底部の断面形状を熱媒体管の外周形状に合わせるのが好ましい。
【００４９】
図８に示すように、凹溝３０内に熱媒体管３１を布設すると、熱媒体管３１の周囲で凹溝３０の側壁との間に空隙ができるが、この空隙には、熱伝導性物質３３が充填されている。熱伝導性物質３３は、金属粉末、金属粉末ペースト又は金属シート等が採用される。施工性を考慮すると、一定の粘性を備えた金属粉末ペーストを用いるのが好ましい。金属粉末ペーストは、アルミニウム粉末等の金属粉末と流動性を備えた樹脂との混合物から構成されている。
【００５０】
次に、本実施形態に係る枠構造体の製造方法を説明する。
【００５１】
かかる枠構造体の製造方法は、金属製の第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂとをその厚さ方向に接合して枠構造体１を形成する枠構造体の製造方法であって、下記の各工程を備えている。
（１）第一枠部材１０ａの第二枠部材１０ｂとの接合面１８である下面１０ａｄおよび第二枠部材１０ｂの第一枠部材１０ａとの接合面１８（図４参照）である上面１０ｂｕの少なくとも一方（本実施形態では、第二枠部材１０ｂの上面１０ｂｕ）に、熱媒体管３１を収容するための凹溝３０を形成する溝形成工程。
（２）第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂのいずれか一方（本実施形態では、第一枠部材１０ａ）に、熱媒体管３１を挿通させるための孔３２を厚さ方向に貫通させて形成する孔形成工程。
（３）第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂの接合面１８を、面削加工して平坦にする面削工程。
（４）接合面１８を脱脂して表面の油脂を除去する脱脂工程。
（５）凹溝３０内に熱媒体管３１を布設する熱媒体管布設工程。
（６）第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂをその厚さ方向に重ね合わせる重合工程。
（７）第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂの外周面側から第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂ同士の突合部１２に沿って接合用回転ツールＡ（図８参照）を移動させて摩擦撹拌を行う本接合工程。
【００５２】
また、本実施形態に係る枠構造体の製造方法は、凹溝３０内の熱媒体管３１の周囲の空隙に熱伝導性物質３３（図８参照）を充填する充填工程と、本接合工程前において接合用回転ツールＡの挿入位置Ｓ２，Ｓ３に下穴Ｐ２（図７参照），Ｐ３（図９参照）を形成する下穴形成工程とを、さらに備えている。
【００５３】
さらに、かかる枠構造体の製造方法は、摩擦攪拌の終了後に、図１１および図１２に示すように、摩擦攪拌の終了位置に形成された接合用回転ツールＡによる抜き穴Ｑ３を補修する補修工程を備えている。
【００５４】
（枠部材製造工程）
本実施形態では、枠構造体１を組み立てる工程の前に、四つの金属部材１５，１５・・を矩形枠状に組み合わせ、隣り合う金属部材１５，１５同士を摩擦攪拌にて接合して、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂを製造する枠部材製造工程を行う。枠部材製造工程は、一の金属部材１５の端面を、隣接する他の金属部材１５の端部の側面に突き合わせて、その突合部１６に沿って摩擦攪拌を行い一体的に接合する。以下、図３にしたがって、第一枠部材１０ａの製造工程を説明する。
【００５５】
第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂを構成する金属部材１５は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、チタン、チタン合金、マグネシウム、マグネシウム合金など摩擦攪拌可能な金属材料からなる。本実施形態では、各金属部材１５，１５・・は、例えばアルミニウム等の同一組成の金属材料で形成されている。また、本実施形態では、各金属部材１５，１５・・は、同等の断面形状（略正方形形状）の長尺直方体状に形成されており、隣接する金属部材１５，１５同士の突合部１６における厚さ寸法が同一になっている。
【００５６】
金属部材１５，１５同士を摩擦攪拌によって接合するに際しては、図３に示すように、直方体形状を呈するブロック状の金属部材接合用第一タブ部材５１（以下「第一タブ部材」という）および金属部材接合用第二タブ部材５２（以下「第二タブ部材」という）が用いられる。第一タブ部材５１および第二タブ部材５２は、金属部材１５，１５同士の突合部１６を、第一枠部材１０ａの外周面１１側と内周面１３側から挟むように配置されるものであって、それぞれ、金属部材１５，１５に添設され、金属部材１５の側面に現れる金属部材１５，１５の継ぎ目（厚さ方向に沿った境界線）を覆い隠す。
【００５７】
なお、第一タブ部材５１および第二タブ部材５２の材質に特に制限はないが、本実施形態では、金属部材１５と同一組成の金属材料で形成している。また、第一タブ部材５１および第二タブ部材５２の形状・寸法にも特に制限はないが、本実施形態では、その厚さ寸法を突合部１６における金属部材１５の厚さ寸法と同一としている。
【００５８】
第一枠部材１０ａを製造するに際しては、図３に示すように、まず、接合すべき四つの金属部材１５，１５・・を平面視長方形枠状に配置し、短辺を構成する金属部材１５ａの端面を、長辺を構成する金属部材１５ｂの端部の側面に密着させて突き合せる。そして、金属部材１５ｂの端部の側面と、金属部材１５ａの端面とで構成される各突合部１６，１６・・の両側に第一タブ部材５１と第二タブ部材５２をそれぞれ配置する。金属部材１５ａ，１５ｂの突合部１６の一端側（外周側）には第一タブ部材５１を配置して、第一タブ部材５１の当接面５１ａを、短辺を構成する金属部材１５ａの外周面１１側の側面、および長辺を構成する金属部材１５ｂの端面に当接させて突合部５３を形成する。一方、金属部材１５ａ，１５ｂより形成された入隅部（金属部材１５ａ，１５ｂの内周面１３に形成された角部）となる突合部１６の他端側（内周側）に第二タブ部材５２を配置して、第二タブ部材５２の当接面５２ａ，５２ｂを金属部材１５ａ，１５ｂの内周面１３側に当接させて突合部５４を形成する。
【００５９】
その後、金属部材１５ａ，１５ｂと第一タブ部材５１とにより形成された一対の入隅部５１ｂを溶接して金属部材１５ａ，１５ｂと第一タブ部材５１とを固定し、金属部材１５ａ，１５ｂと第二タブ部材５２とにより形成された一対の入隅部５２ｃ，５２ｃを溶接して金属部材１５ａ，１５ｂと第二タブ部材５２とを固定する。
【００６０】
金属部材１５，１５と第一タブ部材５１および第二タブ部材５２との溶接固定が終了したら、金属部材１５，１５・・と第一タブ部材５１および第二タブ部材５２を図示せぬ摩擦攪拌装置の架台に載置し、クランプ等の図示せぬ治具を用いて移動不能に拘束する。その後、小型の仮接合用回転ツール（図示せず）を、突合部５３，１６，５４の順に一筆書きの移動軌跡（図示せず）を形成するように適宜移動させて、突合部５３，１６，５４に対して連続して摩擦攪拌を行って仮接合する。
【００６１】
その後、第一タブ部材５１の適所に開始位置Ｓ１（図３の右側上部参照）を設定し、この開始位置Ｓ１に図示しない本接合用回転ツール（図示せず）の攪拌ピンが挿入される下穴（図示せず）を形成する。開始位置Ｓ１は、第一タブ部材５１の表面で、金属部材１５ａ，１５ｂ同士の突合部１６の延長線上に設定されている。下穴は、本接合用回転ツール（図示せず）の攪拌ピンの挿入抵抗（圧入抵抗）を低減する目的で設けられるものである。下穴の形成方法に制限はなく、例えば、図示せぬ公知のドリルを回転挿入することで形成することができる。
【００６２】
下穴の形成が終了したら、金属部材１５，１５同士の突合部１６を本格的に接合する本接合工程を実行する。本実施形態に係る本接合工程では、仮接合用回転ツールよりも大径の本接合用回転ツールを使用し、まず、仮接合された状態の突合部１６に対して金属部材１５の表面側から摩擦攪拌を行う。第一タブ部材５１上の開始位置Ｓ１に形成した下穴に本接合用回転ツールの攪拌ピンを回転させながら挿入（圧入）し、挿入した攪拌ピンを突合部１６側に向かって移動させる。突合部１６の一端（外周側）まで摩擦攪拌を行ったら、そのまま本接合用回転ツールを突合部１６に突入させ、突合部１６に沿って摩擦攪拌を行う。そして突合部１６の他端（内周側）まで本接合用回転ツールを移動させたら、摩擦攪拌を行いながら、第二タブ部材５２上を金属部材１５ｂから離反する方向に本接合用回転ツールを斜めに移動させ、そのまま第二タブ部材５２上の適所に設定された終了位置Ｅ１に向けて移動させる。
【００６３】
本接合用回転ツールが終了位置Ｅ１に達したら、本接合用回転ツールを回転させつつ上昇させて攪拌ピンを終了位置Ｅ１から離脱させる。このとき終了位置Ｅ１において攪拌ピンを上方に離脱させると、攪拌ピンと略同形の抜き穴Ｑ１が不可避的に形成されることになるが、本実施形態では、そのまま残置する。
【００６４】
以上の工程を、四箇所の各突合部１６，１６・・でそれぞれ行い、金属部材１５，１５・・を枠状に接合する。
【００６５】
その後、各摩擦攪拌で発生したバリを除去し、さらに、金属部材１５，１５・・を裏返し、裏面（図示せず）を上にする。そして、第一タブ部材５１の裏面の適所に設定された開始位置に下穴を形成する。この下穴形成は、前記した表面における下穴形成と同等の手順で行われる。
【００６６】
下穴の形成が終了したら、本接合用回転ツールを使用して、裏面側から突合部１６に対して摩擦攪拌を行う。この摩擦攪拌は、表面側からの摩擦攪拌と同様に、第一タブ部材５１の裏面上の開始位置に形成した下穴に本接合用回転ツールの攪拌ピンを挿入（圧入）する。このとき、表面側からの摩擦攪拌にて形成された表側の塑性化領域Ｗ３に本接合用回転ツールの攪拌ピンの先端を入り込ませる。以降、裏面側から摩擦攪拌を行う際には、表面側からの摩擦攪拌にて形成された塑性化領域Ｗ３に沿って本接合用回転ツールを移動させ、その攪拌ピンを塑性化領域Ｗ３に入り込ませつつ摩擦攪拌を行う。
【００６７】
その後、挿入した攪拌ピンを突合部１６側に向かって移動させ、突合部１６の一端（外周側）まで摩擦攪拌を行ったら、そのまま本接合用回転ツールを突合部１６に突入させ、突合部１６に沿って摩擦攪拌を行う。そして突合部１６の他端（内周側）まで本接合用回転ツールを移動させたら、摩擦攪拌を行いながら第二タブ部材５２の裏面上を金属部材１５から離反する方向に本接合用回転ツールを斜めに移動させ、そのまま第二タブ部材５２の裏面上の適所に設定された終了位置に向けて移動させる。これによって、突合部１６には、表面側から形成された塑性化領域Ｗ３と、裏面側から形成された塑性化領域Ｗ４の底部同士が互いに重合するように形成される（図４参照）。
【００６８】
本接合用回転ツールが終了位置（図示せず）に達したら、本接合用回転ツールを回転させつつ上昇させて攪拌ピンを終了位置から離脱させる。このとき終了位置において攪拌ピンを上方に離脱させると、攪拌ピンと略同形の抜き穴（図示せず）が不可避的に形成されることになるが、本実施形態では、そのまま残置する。なお、裏面の終了位置は、表面の終了位置Ｅ１と重ならないように、ずらしておくのが好ましい。
【００６９】
なお、本実施形態では、開始位置Ｓ１を第一タブ部材５１上に設定し、終了位置Ｅ１を第二タブ部材５２上に設定しているが、裏面における摩擦攪拌では、開始位置と終了位置とを反対に設定してもよい。これは、表面側では、図４に示すように、第二タブ部材５２の抜き穴Ｑ１にネジ溝を形成して、フック５６を螺合させるようにしているが、裏面側では、第二タブ部材５２に穴を必要としないためであって、第一タブ部材５１を終了位置としてもよいためである。
【００７０】
以上のように、表面側および裏面側からの本接合が終了したら、摩擦攪拌で発生したバリを除去し、図４に示すように、外周側の第一タブ部材５１を切除する。第一枠部材１０ａでは、第二タブ部材５２は切除せずに、残置された抜き穴Ｑ１の内周面にネジ溝を形成する加工を行う。ネジ溝が形成された抜き穴Ｑ１には、後の嵌合工程で、第一枠部材１０ａを吊下げるための吊り用治具であるフック５６が螺合されて装着される。
【００７１】
第二枠部材１０ｂは、その金属部材１５，１５同士の接合部１７ｂが、第一枠部材１０ａの金属部材１５，１５同士の接合部１７ａに対してオフセットしているが、その製造工程は、第一枠部材１０ａの製造工程と略同じであるのでその説明を省略する。
【００７２】
（溝形成工程）
その後、本実施形態では、図４に示すように、第二枠部材１０ｂの上面１０ｂｕに、その周方向に沿って凹溝３０を形成する。凹溝３０は、公知の切削工具を用いて、第二枠部材１０ｂの上面１０ｂｕを上側から所定の深さに切削し、底面部が熱媒体管３１と同径の半円状の断面Ｕ字状に形成する（図８参照）。凹溝３０は、第二枠部材１０ｂの上面１０ｂｕ上で、内側と外側に二重になるように形成する。凹溝３０は、第二枠部材１０ｂの短辺を構成する金属部材１５ｄに両端部を有する平面視Ｃ字状を呈するように形成する。凹溝３０の形成が終了したら、各工程で発生したバリを除去する。
【００７３】
（孔形成工程）
溝形成工程と同時または前後して、凹溝３０の端部に相当する部分の第一枠部材１０ａに、熱媒体管３１が挿通する孔３２をそれぞれ形成する。孔３２は、公知のドリルを用いて、第一枠部材１０ａの上面１０ａｕから下面１０ａｄまで貫通して、凹溝３０の延出長手方向に直交する方向（第一枠部材１０ａの厚さ方向）に形成する。そしてさらに、第一枠部材１０ａの上面１０ａｕに、孔３２の上端部から連続して外周面に延出する溝３４を形成する。溝３４は、公知の切削工具を用いて、凹溝３０と同等の断面形状に形成する。孔３２および溝３４の形成が終了したら、各工程で発生したバリを除去する。
【００７４】
なお、本実施形態では、第二枠部材１０ｂの上面１０ｂｕに凹溝３０を形成し、第一枠部材１０ａに孔３２を形成するようにしているが、これに限定されるものではない。第一枠部材１０ａの下面１０ａｄに凹溝を形成し、第二枠部材１０ｂに孔を形成するようにしてもよい。また、第一枠部材１０ａの下面１０ａｄと、第二枠部材１０ｂの上面１０ｂｕの両方に熱媒体管３１と同径半円状の凹溝（図示せず）をそれぞれ形成するようにしてもよい。この場合、一方の凹溝の底面に熱媒体管３１が挿通する孔を形成する。
【００７５】
（熱媒体管形成工程）
一方、銅管等の熱伝導性の高いパイプ材を、凹溝３０および孔３２，３２に沿う形状に適宜屈曲させて熱媒体管３１を形成する。なお、熱媒体管３１の形成は、枠部材製造工程後に行うのに限定されるものではなく、枠部材製造工程と並行して行ってもよいし、枠部材製造工程よりも前に行ってもよい。
【００７６】
（面削工程）
次に、第一枠部材１０ａの下面１０ａｄと、第二枠部材１０ｂの上面１０ｂｕとからなる接合面１８を、面削加工して平坦にする。面削工程では、第一枠部材１０ａを図示せぬ架台に載置し、クランプ等の図示せぬ治具を用いて移動不能に拘束し、フライス盤等の工具を用いて、第二枠部材１０ｂの上面１０ｂｕとの接合面１８となる、第一枠部材１０ａの下面１０ａｄの全体に亘って面削加工を行い表面の凹凸を取り除く。また、第二枠部材１０ｂの上面１０ｂｕについても同様の面削加工を行い表面の凹凸を取り除く。これによって、各接合面１８の平坦度が向上し、第一枠部材１０ａの下面１０ａｄと第二枠部材１０ｂの上面１０ｂｕとが密着するようになる。なお、接合面１８以外に、第一タブ部材６０と第二タブ部材７０が当接される面（外周面１１）にも面削加工を施しておくのが好ましい。
【００７７】
（脱脂工程）
その後、面削加工された第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂを、図示せぬ脱脂用の処理槽のアルコールやアセトン等の脱脂処理液内に浸けて、第一枠部材１０ａの下面１０ａｄと、第二枠部材１０ｂの上面１０ｂｕとからなる各接合面１８に付着した加工油等の油脂分や汚れを取り除く。これによって、接合面１８から油等の有機物や水分を取り除くことができるので、塑性化領域に有機物の残渣や分解ガスが混入するのを防止することができる。
【００７８】
（熱媒体管布設工程）
脱脂工程が終了した後に、各熱媒体管３１を凹溝３０内にそれぞれ布設して、熱媒体管３１の挿通部３１ｂが、第二枠部材１０ｂの上面１０ｂｕから上方に立ち上がった状態としておく。
【００７９】
（充填工程）
図８に示すように、熱媒体管布設工程で凹溝３０内に熱媒体管３１を布設すると、凹溝３０の開口部側で、熱媒体管３１の周囲で凹溝３０の側壁との間に空隙ができる。充填工程では、この空隙に、熱伝導性物質３３を充填する。本実施形態では、熱伝導性物質３３は、一定の粘性を備えた金属粉末ペーストにて構成されたものを採用しており、第二枠部材１０ｂの上面１０ｂｕの上方から凹溝３０内に擦り込むように熱伝導性物質３３を充填する。熱伝導性物質３３は一定の粘性を備えているので、凹溝３０の内面と熱媒体管３１との密着性が高くなるとともに施工性が向上している。熱伝導性物質３３は、その表面が第二枠部材１０ｂの上面１０ｂｕの表面と面一になるように充填する。
【００８０】
（重合工程）
充填工程が終了したら、熱媒体管３１が布設された第二枠部材１０ｂを図示しない摩擦攪拌装置の架台に載置し、クランプ等の図示しない治具を用いて移動不能に拘束する。その後、図４に示すように、第一枠部材１０ａの内側に取り付けられている各第二タブ部材５２の抜き穴Ｑ１に、フック５６（吊り用治具）を螺合させてそれぞれ装着し、これらフック５６に、ワイヤー５７の先端に取り付けられたフック５８を係止して、ワイヤー５７を介してクレーン等の吊り手段（フック５９のみ図示）にて吊り上げる。そして、第一枠部材１０ａを第二枠部材１０ｂの上方から吊り下ろし、第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂとを重ね合わせて、第一枠部材１０ａの下面１０ａｄを、第二枠部材１０ｂの上面１０ｂｕに突き合わせる。このとき、第一枠部材１０ａの下面１０ａｄと、第二枠部材１０ｂの上面１０ｂｕとは、ともに面削加工されて、表面の凹凸が取り除かれているので、隙間なく密着することができる。これによって、第一枠部材１０ａの接合面１８（下面１０ａｄ）と、第二枠部材１０ｂの接合面１８（上面１０ｂｕ）とが好適に突き合わされ、平面視長方形状の接合部１７が構成される。
【００８１】
また、このとき、第一枠部材１０ａは、その長手方向に沿って塑性化領域Ｗ３，Ｗ４が形成されており、第二枠部材１０ｂは、その短手方向に沿って塑性化領域Ｗ３，Ｗ４が形成されている。したがって、各枠部材１０ａ，１０ｂの塑性化領域Ｗ３，Ｗ４は、互いに直角に交差することとなり、第一枠部材１０ａの金属部材１５，１５同士の接合部１７ａは、重ねられて隣接する第二枠部材１０ｂの金属部材１５，１５同士の接合部１７ｂに対してオフセットする。このように、配置することによって、枠構造体１の厚さ方向全体に亘って、塑性化領域Ｗ３，Ｗ４で構成される部分を少なくすることができる。
【００８２】
一方、熱媒体管３１の挿通部３１ｂは、上方に向かって直交して立設されているので、上方から第一枠部材１０ａを吊り下ろすことで、相対的に孔３２内に挿通される。そして、第一枠部材１０ａが第二枠部材１０ｂに突き合わされたときに、挿通部３１ｂの先端部が第一枠部材１０ａの上面１０ａｕ（孔３２の上端部）から、上方に突出した状態となる。
【００８３】
その後、図４に示したワイヤー５７と一体のフック５８を、フック５６から離脱させ吊り手段を退避させた後に、各第二タブ部材５２，５２・・の抜き穴Ｑ１，Ｑ１・・からフック５６，５６・・をそれぞれ取り外す。その後、図５に示すように、第二タブ部材５２（図４参照）を第一枠部材１０ａの内周面１３から切除する。
【００８４】
（タブ部材配置工程）
タブ部材配置工程は、接合すべき第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂ同士の摩擦撹拌の開始位置や終了位置が設けられる当て部材（第一タブ部材６０および第二タブ部材７０）を準備する工程であり、本実施形態では、外周面１１のうちの一外周平面１１ａ（図６参照）における第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂの突合部１２の両端に第一タブ部材６０と第二タブ部材７０をそれぞれ配置する工程を各外周平面の接合ごとに行う。
【００８５】
図６に示すように、本実施形態では、第一タブ部材６０および第二タブ部材７０は、直方体形状を呈しており、外周面１１のうちの一外周平面１１ａの両端で、突合部１２を挟むように配置されるものである。第一タブ部材６０および第二タブ部材７０は、その一面６２，７２が、一外周平面１１ａと面一になるように第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂに添設され、一外周平面１１ａと直交する第一直交平面１１ｂおよび第二直交平面１１ｃにそれぞれ当接してその端部を覆い隠す。第一タブ部材６０および第二タブ部材７０の材質に特に制限はないが、本実施形態では、金属部材１５と同一組成の金属材料で形成している。また、第一タブ部材６０および第二タブ部材７０の形状・寸法にも特に制限はないが、本実施形態では、その厚さ寸法を、重ね合わせた第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂの厚さ寸法と同一にしている。
【００８６】
タブ部材配置工程では、重ねられて突き合わされた第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂの外周面１１のうちの一外周平面１１ａに現れる境界線（突合部１２）の一端側に第一タブ部材６０を配置して第一タブ部材６０の当接面６１を、外周面１１の一外周平面１１ａと直交する第一直交平面１１ｂに当接させる。このとき、第一タブ部材６０の一面６２が、一外周平面１１ａと面一になるように配置する。その後、第一タブ部材６０の配置側とは逆側で一外周平面１１ａと直交する第二直交平面１１ｃに第二タブ部材７０を配置する。
【００８７】
（溶接工程）
溶接工程では、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂと、第一タブ部材６０とにより形成された入隅部６０ａ（すなわち、第一直交平面１１ｂと、これと直交する第一タブ部材６０の面６３とにより形成された角部６０ａ）を溶接して第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂと、第一タブ部材６０とを接合する。また、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂと、第二タブ部材７０とにより形成された入隅部７０ａを溶接して第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂと、第二タブ部材７０とを接合する。なお、入隅部６０ａ，７０ａの全長に亘って連続して溶接を施してもよいし、断続して溶接を施してもよい。
【００８８】
その後、仮接合された第一枠部材１０ａ、第二枠部材１０ｂ、第一タブ部材６０および第二タブ部材７０を図示せぬ摩擦撹拌装置の架台に載置し、クランプ等の図示せぬ治具を用いて移動不能に拘束する。なお、溶接工程を省略する場合には、図示せぬ摩擦撹拌装置の架台上で、重合工程とタブ部材配置工程を実行する。
【００８９】
（第一タブ部材接合工程（直交面接合工程））
第一タブ部材接合工程は、本接合工程に先立って行われる工程であり、本実施形態では、図６に示すように、外周面１１と直交する面（第一枠部材１０ａの上面１０ａｕまたは第二枠部材１０ｂの下面（図示せず））における第一タブ部材６０との突合部６４を接合する直交面接合工程と、外周面１１の一外周平面１１ａの一端部における第一タブ部材６０との突合部６５を接合する外周面接合工程とを具備している。
【００９０】
第一タブ部材接合工程の直交面接合工程では、仮接合用回転ツール（図示せず）を一筆書きのコ字状の移動軌跡（ビード）を形成するように移動させて、突合部６４に対して摩擦撹拌を行う。
【００９１】
具体的には、まず、第一タブ部材６０の適所に設けた開始位置ＳＰ１の直上に仮接合用回転ツールを位置させ、続いて、仮接合用回転ツールを左回転させつつ撹拌ピンを開始位置ＳＰ１に押し付ける。撹拌ピンが第一タブ部材６０の表面に接触すると、摩擦熱によって撹拌ピンの周囲にある金属が塑性流動化し、撹拌ピンが第一タブ部材６０に挿入される。
【００９２】
撹拌ピンの全体が第一タブ部材６０に入り込み、かつ、ショルダ部の下端面の全面が第一タブ部材６０の表面に接触したら、仮接合用回転ツールを回転させつつ第一タブ部材接合工程の始点ｓ１１に向けて相対移動させる。
【００９３】
なお、仮接合用回転ツールを移動させる際には、ショルダ部の軸線を鉛直線に対して進行方向の後ろ側へ僅かに傾斜させてもよいが、傾斜させずに鉛直にすると、仮接合用回転ツールの方向転換が容易となり、複雑な動きが可能となる。仮接合用回転ツールを移動させると、その撹拌ピンの周囲にある金属が順次塑性流動化するとともに、撹拌ピンから離れた位置では、塑性流動化していた金属が再び硬化する。
【００９４】
仮接合用回転ツールを相対移動させて第一タブ部材接合工程の始点ｓ１１まで連続して摩擦撹拌を行ったら、始点ｓ１１で仮接合用回転ツールを離脱させずにそのまま突合部６４に沿って移動させて第一タブ部材６０と第一枠部材１０ａとの突合部６４に対して摩擦撹拌を行う。具体的には、第一枠部材１０ａと第一タブ部材６０の継ぎ目（境界線）上に摩擦撹拌のルートを設定し、当該ルートに沿って仮接合用回転ツールを相対移動させることで、突合部６４に対して摩擦撹拌を行う。なお、本実施形態では、仮接合用回転ツールを途中で離脱させることなく始点ｓ１１から終点ｅ１１まで連続して摩擦撹拌を行う。
【００９５】
なお、仮接合用回転ツールを左回転させた場合には、仮接合用回転ツールの進行方向の右側に微細な接合欠陥が発生する虞があるので、仮接合用回転ツールの進行方向の左側に第一枠部材１０ａが位置するように始点ｓ１１と終点ｅ１１の位置を設定することが望ましい。このようにすると、第一枠部材１０ａ側に接合欠陥が発生し難くなるので、高品質の枠構造体１（図１参照）を得ることが可能となる。
【００９６】
ちなみに、仮接合用回転ツールを右回転させた場合には、仮接合用回転ツールの進行方向の左側に微細な接合欠陥が発生する虞があるので、仮接合用回転ツールの進行方向の右側に第一枠部材１０ａが位置するように第一タブ部材接合工程の始点と終点の位置を設定することが望ましい。具体的には、図示は省略するが、仮接合用回転ツールを左回転させた場合の終点ｅ１１の位置に始点を設け、仮接合用回転ツールを左回転させた場合の始点ｓ１１の位置に終点を設ければよい。
【００９７】
なお、仮接合用回転ツールの撹拌ピンが突合部６４に入り込むと、第一枠部材１０ａと第一タブ部材６０を引き離そうとする力が作用するが、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂと第一タブ部材６０により形成された入隅部６０ａを溶接により仮接合するとともに、クランプ等の治具で拘束しているので、第一枠部材１０ａと第一タブ部材６０との間に目開きが発生することがない。なお、必要に応じて、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂと、第一タブ部材６０との接合部の外周面１１側も溶接にて固定するようにしておいてもよい。この際、摩擦撹拌接合を行う範囲と溶接部が重ならないようにするのが好ましい。
【００９８】
仮接合用回転ツールが終点ｅ１１に達したら、終点ｅ１１で摩擦撹拌を終了させずに、第一タブ部材６０の表面に設けた終了位置ＥＰ１まで連続して摩擦撹拌を行う。仮接合用回転ツールが終了位置ＥＰ１に達したら、仮接合用回転ツールを回転させつつ上昇させて撹拌ピンを終了位置ＥＰ１から離脱させる。
【００９９】
直交面接合工程が終了した後、外周面接合工程を実行する前に、第二タブ部材接合工程における直交面接合工程を先行して実行する。図６に示すように、突合部１２の、第一タブ部材６０とは逆側の端部で、前記した第一タブ部材接合工程の直交面接合工程と同様の工程を実行して、外周面１１と直交する面（第一枠部材１０ａの上面１０ａｕまたは第二枠部材１０ｂの下面（図示せず））における第二タブ部材７０との突合部７４を接合する。この工程が、第二タブ部材接合工程における直交面接合工程となる。なお、図６に示すように仮接合用回転ツールを移動させる場合は、仮接合用回転ツールを右回転させる。
【０１００】
（第一タブ部材接合工程（外周面接合工程））
その後、第一タブ部材接合工程の外周面接合工程を実行する。第一タブ部材接合工程の外周面接合工程は、第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂの突合部１２を仮接合する仮接合工程と、第二タブ部材接合工程の外周面接合工程と、連続的に実行される工程であって、図６に示すように、仮接合用回転ツールを一筆書きの移動軌跡（ビード）を形成するように移動させて、突合部６５、一外周平面１１ａ上の突合部１２、第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂの外周面１１の一外周平面１１ａの他端部における第二タブ部材７０との突合部７５に対して連続して摩擦撹拌を行う。すなわち、摩擦撹拌の開始位置ＳＰ２に挿入した仮接合用回転ツールの撹拌ピンを途中で離脱させることなく終了位置ＥＰ２まで移動させて、第一タブ部材接合工程の外周面接合工程、仮接合工程および第二タブ部材接合工程の外周面接合工程の３つの工程を連続して実行する。なお、本実施形態では、第一タブ部材６０に摩擦撹拌の開始位置ＳＰ２を設け、第二タブ部材７０に終了位置ＥＰ２を設けているが、開始位置ＳＰ２と終了位置ＥＰ２の位置を限定する趣旨ではない。
【０１０１】
第一タブ部材接合工程の外周面接合工程、仮接合工程および第二タブ部材接合工程の外周面接合工程における摩擦撹拌の手順を詳細に説明する。
【０１０２】
まず、第一タブ部材６０の適所に設けた開始位置ＳＰ２の直上に仮接合用回転ツールを位置させ、続いて、仮接合用回転ツールを右回転させつつ下降させて撹拌ピンを開始位置ＳＰ２に押し付ける。撹拌ピンの全体が第一タブ部材６０に入り込み、かつ、ショルダ部の下端面の全面が第一タブ部材６０の表面に接触したら、仮接合用回転ツールを回転させつつ第一タブ部材接合工程の始点ｓ２１に向けて相対移動させる。仮接合用回転ツールを移動させると、その撹拌ピンの周囲にある金属が順次塑性流動化するとともに、撹拌ピンから離れた位置では、塑性流動化していた金属が再び硬化する。
【０１０３】
仮接合用回転ツールを相対移動させて第一タブ部材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ２１まで連続して摩擦撹拌を行ったら、始点ｓ２１で仮接合用回転ツールを離脱させずにそのまま突合部６５に沿って移動させて突合部６５に対して摩擦撹拌を行う。具体的には、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂと、第一タブ部材６０の継ぎ目（境界線）上に摩擦撹拌のルートを設定し、当該ルートに沿って仮接合用回転ツールを相対移動させることで、突合部６５に対して摩擦撹拌を行う。なお、本実施形態では、仮接合用回転ツールを途中で離脱させることなく始点ｓ２１から終点ｅ２１まで連続して摩擦撹拌を行う。
【０１０４】
なお、仮接合用回転ツールを右回転させた場合には、仮接合用回転ツールの進行方向の左側に微細な接合欠陥が発生する虞があるので、仮接合用回転ツールの進行方向の右側に第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂが位置するように第一タブ部材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ２１と終点ｅ２１の位置を設定することが望ましい。このようにすると、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂ側に接合欠陥が発生し難くなるので、高品質の接合体を得ることが可能となる。
【０１０５】
ちなみに、仮接合用回転ツールを左回転させた場合には、仮接合用回転ツールの進行方向の右側に微細な接合欠陥が発生する虞があるので、仮接合用回転ツールの進行方向の左側に第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂが位置するように第一タブ部材接合工程の始点と終点の位置を設定することが望ましい。具体的には、図示は省略するが、仮接合用回転ツールを右回転させた場合の終点ｅ２１の位置に始点を設け、仮接合用回転ツールを右回転させた場合の始点ｓ２１の位置に終点を設ければよい。
【０１０６】
仮接合用回転ツールが第一タブ部材接合工程の外周面接合工程の終点ｅ２１に達したら、終点ｅ２１で摩擦撹拌を終了させずに仮接合工程の始点ｓ２２まで連続して摩擦撹拌を行い、そのまま仮接合工程に移行する。すなわち、第一タブ部材接合工程の外周面接合工程の終点ｅ２１から仮接合工程の始点ｓ２２まで仮接合用回転ツールを離脱させずに摩擦撹拌を継続し、さらに、始点ｓ２２で仮接合用回転ツールを離脱させることなく仮接合工程に移行する。このようにすると、第一タブ部材接合工程の外周面接合工程の終点ｅ２１での仮接合用回転ツールの離脱作業が不要となり、さらに、仮接合工程の始点ｓ２２での仮接合用回転ツールの挿入作業が不要となることから、接合作業の効率化・迅速化を図ることが可能となる。
【０１０７】
本実施形態では、第一タブ部材接合工程の外周面接合工程の終点ｅ２１から仮接合工程の始点ｓ２２に至る摩擦撹拌のルートを第一タブ部材６０に設定し、仮接合用回転ツールを第一タブ部材接合工程の外周面接合工程の終点ｅ２１から仮接合工程の始点ｓ２２に移動させる際の移動軌跡を第一タブ部材６０に形成する。このようにすると、第一タブ部材接合工程の外周面接合工程の終点ｅ２１から仮接合工程の始点ｓ２２に至る工程中において、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂに接合欠陥が発生し難くなるので、高品質の接合体を得ることが可能となる。
【０１０８】
（仮接合工程）
仮接合工程では、第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂの突合部１２に対して摩擦撹拌を行う。具体的には、第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂの継ぎ目（境界線）上に摩擦撹拌のルートを設定し、当該ルートに沿って仮接合用回転ツールを相対移動させることで、一外周平面１１ａの突合部１２の全長に亘って連続して摩擦撹拌を行う。なお、本実施形態では、仮接合用回転ツールを途中で離脱させることなく仮接合工程の始点ｓ２２から終点ｅ２２まで連続して摩擦撹拌を行う。このようにすると、仮接合工程中における仮接合用回転ツールの離脱作業が一切不要となることから、予備的な接合作業のより一層の効率化・迅速化を図ることが可能となる。
【０１０９】
仮接合用回転ツールが仮接合工程の終点ｅ２２に達したら、終点ｅ２２で摩擦撹拌を終了させずに第二タブ部材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ２３まで連続して摩擦撹拌を行い、そのまま第二タブ部材接合工程の外周面接合工程に移行する。すなわち、仮接合工程の終点ｅ２２から第二タブ部材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ２３まで仮接合用回転ツールを離脱させずに摩擦撹拌を継続し、さらに、始点ｓ２３で仮接合用回転ツールを離脱させることなく第二タブ部材接合工程の外周面接合工程に移行する。このようにすると、仮接合工程の終点ｅ２２での仮接合用回転ツールの離脱作業が不要となり、さらに、第二タブ部材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ２３での仮接合用回転ツールの挿入作業が不要となることから、接合作業のより一層の効率化・迅速化を図ることが可能となる。
【０１１０】
本実施形態では、仮接合工程の終点ｅ２２から第二タブ部材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ２３に至る摩擦撹拌のルートを第二タブ部材７０に設定し、仮接合用回転ツールを仮接合工程の終点ｅ２２から第二タブ部材接合工程の始点ｓ２３に移動させる際の移動軌跡を第二タブ部材７０に形成する。このようにすると、仮接合工程の終点ｅ２２から第二タブ部材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ２３に至る工程中において、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂに接合欠陥が発生し難くなるので、高品質の接合体を得ることが可能となる。
【０１１１】
（第二タブ部材接合工程（外周面接合工程））
第二タブ部材接合工程の外周面接合工程では、外周面１１の一外周平面１１ａの他端部における第二タブ部材７０との突合部７５に対して摩擦撹拌を行う。具体的には、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂと第二タブ部材７０の継ぎ目（境界線）上に摩擦撹拌のルートを設定し、当該ルートに沿って仮接合用回転ツールを相対移動させることで、突合部７５に対して摩擦撹拌を行う。なお、本実施形態では、仮接合用回転ツールを途中で離脱させることなく第二タブ部材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ２３から終点ｅ２３まで連続して摩擦撹拌を行う。
【０１１２】
なお、仮接合用回転ツールを右回転させているので、仮接合用回転ツールの進行方向の右側に第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂが位置するように第二タブ部材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ２３と終点ｅ２３の位置を設定する。このようにすると、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂ側に接合欠陥が発生し難くなるので、高品質の接合体を得ることが可能となる。ちなみに、仮接合用回転ツールを左回転させた場合には、仮接合用回転ツールの進行方向の左側に第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂが位置するように第二タブ部材接合工程の外周面接合工程の始点と終点の位置を設定することが望ましい。具体的には、図示は省略するが、仮接合用回転ツールを右回転させた場合の終点ｅ２３の位置に始点を設け、仮接合用回転ツールを右回転させた場合の始点ｓ２３の位置に終点を設ければよい。
【０１１３】
なお、仮接合用回転ツールの撹拌ピンが突合部７５に入り込むと、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂと、第二タブ部材７０とを引き離そうとする力が作用するが、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂと第二タブ部材７０により形成された入隅部７０ａを溶接により仮接合するとともに、クランプ等の治具で拘束しているので、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂと第二タブ部材７０との間に目開きが発生することがない。なお、必要に応じて、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂと第二タブ部材７０との接合部の外周面１１側も溶接にて固定するようにしておいてもよい。この際、摩擦撹拌接合を行う範囲と溶接部が重ならないようにするのが好ましい。
【０１１４】
仮接合用回転ツールが第二タブ部材接合工程の外周面接合工程の終点ｅ２３に達したら、終点ｅ２３で摩擦撹拌を終了させずに、第二タブ部材７０に設けた終了位置ＥＰ２まで連続して摩擦撹拌を行う。
【０１１５】
仮接合用回転ツールが終了位置ＥＰ２に達したら、仮接合用回転ツールを回転させつつ上昇させて撹拌ピンを終了位置ＥＰ２から離脱させる。
【０１１６】
（第一の下穴形成工程）
続いて、第一の下穴形成工程を実行する。第一の下穴形成工程は、図７に示すように、第一の本接合工程における摩擦撹拌の開始位置Ｓ２に下穴Ｐ２を形成する工程である。すなわち、下穴形成工程は、本接合用回転ツールＡ（図８参照）の撹拌ピンＡ２の挿入予定位置に下穴Ｐ２を形成する工程である。
【０１１７】
下穴Ｐ２は、本接合用回転ツールＡの撹拌ピンＡ２の挿入抵抗（圧入抵抗）を低減する目的で設けられるものであり、本実施形態では、第二タブ部材７０の表面で、第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂの突合部１２である継ぎ目（境界線）の延長線上に形成する。下穴Ｐ２の形態に特に制限はないが、本実施形態では、円筒状としている。なお、本実施形態では、第二タブ部材７０に下穴Ｐ２を形成しているが、下穴Ｐ２の位置に特に制限はなく、第一タブ部材６０に形成してもよいし、突合部６５，７５上に形成してもよいが、好適には、本実施形態の如く突合部１２の延長線上に形成することが望ましい。なお、下穴Ｐ２は、例えば、図示せぬ公知のドリルを回転挿入することで形成することができる。
【０１１８】
（第一の本接合工程）
第一の下穴形成工程が終了したら、第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂの突合部１２を本格的に接合する第一の本接合工程を実行する。第一の本接合工程では、本接合用回転ツールＡを使用し、仮接合された状態の突合部１２に対して一外周平面１１ａ側から摩擦撹拌を行う。
【０１１９】
第一の本接合工程では、図７に示すように、第二タブ部材７０上の開始位置Ｓ２に形成した下穴Ｐ２に本接合用回転ツールＡ（図８参照）の撹拌ピンＡ２を挿入（圧入）し、挿入した撹拌ピンＡ２を途中で離脱させることなく終了位置Ｅ２まで移動させる。すなわち、第一の本接合工程では、下穴Ｐ２から摩擦撹拌を開始し、終了位置Ｅ２まで連続して摩擦撹拌を行う。なお、本実施形態では、第二タブ部材７０に摩擦撹拌の開始位置Ｓ２を設け、第一タブ部材６０に終了位置Ｅ２を設けているが、開始位置Ｓ２と終了位置Ｅ２の位置を限定する趣旨ではない。
【０１２０】
以下に、第一の本接合工程を詳細に説明する。まず、下穴Ｐ２（開始位置Ｓ２）の直上に本接合用回転ツールＡを位置させ、続いて、本接合用回転ツールＡを右回転させつつ下降させて撹拌ピンＡ２の先端を下穴Ｐ２に挿入する。撹拌ピンＡ２を下穴Ｐ２に入り込ませると、撹拌ピンＡ２の周面（側面）が下穴Ｐ２の穴壁に当接し、穴壁から金属が塑性流動化する。このような状態になると、塑性流動化した金属を撹拌ピンＡ２の周面で押し退けながら、撹拌ピンＡ２が圧入されることになるので、圧入初期段階における圧入抵抗を低減することが可能となり、また、本接合用回転ツールＡのショルダ部Ａ１（図８参照）が第二タブ部材７０の表面に当接する前に撹拌ピンＡ２が下穴Ｐ２の穴壁に当接して摩擦熱が発生するので、塑性流動化するまでの時間を短縮することが可能となる。つまり、摩擦撹拌装置の負荷を低減することが可能となり、加えて、本接合に要する作業時間を短縮することが可能となる。
【０１２１】
撹拌ピンＡ２の全体が第二タブ部材７０に入り込み、かつ、ショルダ部Ａ１の下端面の全面が第二タブ部材７０の表面に接触したら、摩擦撹拌を行いながら突合部１２の一端に向けて本接合用回転ツールＡを相対移動させ、さらに、突合部７５を横切らせて突合部１２に突入させる。本接合用回転ツールＡを移動させると、その撹拌ピンＡ２の周囲にある金属が順次塑性流動化するとともに、撹拌ピンＡ２から離れた位置では、塑性流動化していた金属が再び硬化して塑性化領域Ｗ１が形成される。塑性化領域Ｗ１の深さは、突合部１２の内部に設けられた凹溝３０と熱媒体管３１に干渉しない深さに形成されている。
【０１２２】
第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂへの入熱量が過大になる虞がある場合には、本接合用回転ツールＡの周囲に一外周平面１１ａ側から水を供給するなどして冷却することが望ましい。なお、第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂ間に冷却水が入り込むと、接合面に酸化皮膜を発生させる虞があるが、本実施形態においては、第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂの各接合面１８，１８を面削加工するとともに、仮接合工程を実行して第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂ間の目地を閉塞しているので、第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂ間に冷却水が入り込み難く、したがって、接合部の品質を劣化させる虞がない。
【０１２３】
本接合用回転ツールＡが終了位置Ｅ２に達したら、本接合用回転ツールＡを回転させつつ上昇させて撹拌ピンＡ２を終了位置Ｅ２から離脱させる。なお、終了位置Ｅ２において撹拌ピンＡ２を上方に離脱させると、撹拌ピンＡ２と略同形の抜き穴Ｑ２が不可避的に形成されることになるが、本実施形態では、第一タブ部材６０上であるので、そのまま残置する。
【０１２４】
（第一の補修工程）
図示しないが、第一の本接合工程が終了したら、枠部材製造工程における第一の補修工程と同様の補修工程を行う。第一の補修工程は、第一の本接合工程により形成された塑性化領域Ｗ１に対して補修用回転ツールを適宜交差するように移動させて、摩擦撹拌を行う工程であり、塑性化領域Ｗ１に含まれている可能性がある接合欠陥を補修する目的で行われるものである。
【０１２５】
なお、本実施形態に係る第一の補修工程では、本接合用回転ツールＡよりも小型の補修用回転ツール（図示せず）を用いて摩擦撹拌を行う。このようにすると、塑性化領域が必要以上に広がることを防止することが可能となる。
【０１２６】
第一の補修工程が終了したら、各工程における摩擦撹拌で発生したバリを除去し、さらに、第一タブ部材６０および第二タブ部材７０を切除する。
【０１２７】
その後、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂを回転させて、外周面１１のうち他の三面の外周表面に対して、前記したタブ部材配置工程、溶接工程、第一タブ部材接合工程、仮接合工程、第二タブ部材接合工程、第一の下穴形成工程、第一の本接合工程、第一の補修工程およびバリの除去、第一タブ部材６０および第二タブ部材７０の切除をそれぞれ繰り返して行い、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂの外周面１１の突合部１２の全周に亘って摩擦撹拌を行う。
【０１２８】
（第二の下穴形成工程）
外周面１１全体の突合部１２の全周の摩擦撹拌が終了したら、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂの内周面１３が上を向くように、図示せぬ摩擦撹拌装置の架台に載置し、クランプ等の図示せぬ治具を用いて移動不能に拘束する。なお、以下に説明する第二の下穴形成工程、第二の本接合工程、抜き穴補修工程、第二の補修工程および入隅部溶接工程は、内周面１３に対する工程である。
【０１２９】
続いて、第二の下穴形成工程を実行する。第二の下穴形成工程は、図９に示すように、第二の本接合工程における摩擦撹拌の開始位置Ｓ３に下穴Ｐ３を形成する工程である。すなわち、下穴形成工程は、第一枠部材１０ａまたは第二枠部材１０ｂ（本実施形態では第二枠部材１０ｂ）の内周面１３上の本接合用回転ツールＡの撹拌ピンＡ２の挿入予定位置に下穴Ｐ３を形成する工程である。
【０１３０】
下穴Ｐ３は、本接合用回転ツールＡの撹拌ピンＡ２の挿入抵抗（圧入抵抗）を低減する目的で設けられるものであり、本実施形態では、第二枠部材１０ｂの内周面１３の表面で、突合部１２から偏移した位置に形成する。下穴Ｐ３の位置は、内周面１３の一平面内における突合部１２の一端部近傍で、且つ、第二の本接合工程において用いる本接合用回転ツールＡが、直交して隣り合う内周面１３の表面と干渉しないように、隣り合う内周面１３と所定の距離を確保している。下穴Ｐ３の形態に特に制限はないが、本実施形態では、下穴Ｐ２（図７参照）と同様に円筒状としている。なお、本実施形態では、第二枠部材１０ｂの内周面１３の表面に下穴Ｐ３を形成しているが、下穴Ｐ３の位置に特に制限はなく、第一枠部材１０ａの内周面１３の表面に形成してもよいし、突合部１２上に形成してもよい。
【０１３１】
（第二の本接合工程）
第二の下穴形成工程が終了したら、内周面１３の突合部１２を本格的に接合する第二の本接合工程を実行する。本実施形態に係る第二の本接合工程では、第一の本接合工程で用いた本接合用回転ツールＡを使用し、突合部１２に対して内周面１３側から摩擦撹拌を行う。なお、第二の本接合工程では、本接合用回転ツールＡは、先端が直角に屈曲したアーム（図示せず）の先端で回転自在に支持されており、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂに干渉せずに内周面１３側からの摩擦撹拌を行うようになっている。
【０１３２】
第二の本接合工程では、下穴Ｐ３に本接合用回転ツールＡの撹拌ピン（図示せず）を挿入（圧入）し、挿入した撹拌ピンを途中で離脱させることなく終了位置Ｅ３まで移動させる。終了位置Ｅ３は、内周面１３の表面に現れる第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂ同士の境界線（突合部１２）から偏移した位置とする。終了位置Ｅ３は、開始位置Ｓ３とは逆側となる突合部１２の他端側近傍に設けられており、境界線（突合部１２）から偏移した位置となっている。また、終了位置Ｅ３は、第二の本接合工程において用いる本接合用回転ツールＡが、直交して隣り合う内周面１３の表面と干渉しないように、隣り合う内周面１３と所定の距離を確保して決定されている。すなわち、第二の本接合工程では、下穴Ｐ３から摩擦撹拌を開始し、終了位置Ｅ３まで連続して平面視コ字状の摩擦撹拌を行う。なお、本実施形態では、第二枠部材１０ｂの内周面１３に摩擦撹拌の開始位置Ｓ３と終了位置Ｅ３を設けているが、開始位置Ｓ３と終了位置Ｅ３の位置を限定する趣旨ではない。開始位置Ｓ３と終了位置Ｅ３は、第一枠部材１０ａの内周面１３に設けてもよいし、一方を第一枠部材１０ａの内周面１３に設けて、他方を第二枠部材１０ｂの内周面１３に設けてもよい。
【０１３３】
図１０を参照して第二の本接合工程をより詳細に説明する。まず、下穴Ｐ３（開始位置Ｓ３）の直上に本接合用回転ツールＡを位置させ、続いて、本接合用回転ツールＡを右回転させつつ下降させて撹拌ピン（図示せず）の先端を下穴Ｐ３に挿入する。撹拌ピンを下穴Ｐ３に入り込ませると、撹拌ピンの周面（側面）が下穴Ｐ３の穴壁に当接し、穴壁から金属が塑性流動化する。このような状態になると、塑性流動化した金属を撹拌ピンの周面で押し退けながら、撹拌ピンが圧入されることになるので、圧入初期段階における圧入抵抗を低減することが可能となり、また、本接合用回転ツールＡのショルダ部が第二枠部材１０ｂの表面に当接する前に撹拌ピンが下穴Ｐ３の穴壁に当接して摩擦熱が発生するので、塑性流動化するまでの時間を短縮することが可能となる。つまり、摩擦撹拌装置の負荷を低減することが可能となり、加えて、本接合に要する作業時間を短縮することが可能となる。
【０１３４】
撹拌ピンの全体が第二枠部材１０ｂに入り込み、かつ、ショルダ部の下端面の全面が第二枠部材１０ｂの表面に接触したら、摩擦撹拌を行いながら内周面１３の突合部１２の一端近傍に向けて本接合用回転ツールＡを相対移動させ、突合部１２に突入させる。その後、本接合用回転ツールＡの移動方向を変更して、突合部１２に沿って突合部１２の他端近傍まで相対移動させる。さらに、本接合用回転ツールＡの移動方向を変更して、終了位置Ｅ３へと相対移動させる。本接合用回転ツールＡを変更して移動させると、その撹拌ピンの周囲にある金属が順次塑性流動化するとともに、撹拌ピンから離れた位置では、塑性流動化していた金属が再び硬化して塑性化領域Ｗ２が形成される。塑性化領域Ｗ２の深さは、突合部１２の内部に設けられた凹溝３０と熱媒体管３１に干渉しない深さに形成されている。
【０１３５】
本接合用回転ツールＡが終了位置Ｅ３に達したら、本接合用回転ツールＡを回転させつつ上昇させて撹拌ピンを終了位置Ｅ３から離脱させる。なお、終了位置Ｅ３において撹拌ピンを上方に離脱させると、撹拌ピンと略同形の抜き穴Ｑ３が不可避的に形成されることになるが、後の抜き穴補修工程で補修する。
【０１３６】
（抜き穴補修工程）
抜き穴補修工程は、図１１および図１２に示すように、第二の本接合工程において第二枠部材１０ｂの内周面１３に形成された抜き穴（接合用回転ツール抜き穴）Ｑ３に充填用金属部材Ｈを充填する充填用金属部材挿入工程と、第二枠部材１０ｂと充填用金属部材Ｈの突合部８０に対して内周面１３側から摩擦撹拌を行う補修接合工程と、補修接合工程において充填用金属部材Ｈの表面に形成された抜き穴（補修用回転ツール抜き穴）Ｑ４に溶接金属Ｋを充填する補修溶接工程と、を具備するものである。
【０１３７】
充填用金属部材挿入工程は、第二の本接合工程において形成された抜き穴Ｑ３に、抜き穴Ｑ３と同形の充填用金属部材Ｈを挿入して、抜き穴Ｑ４を埋める工程である。なお、充填用金属部材Ｈを挿入する前に、抜き穴Ｑ３の内周面を機械加工によって面削しておくのが好ましい。充填用金属部材Ｈは、第二枠部材１０ｂと同一組成の金属材料で形成されており、抜き穴Ｑ３の内空部と同等の形状（本実施形態では円錐台形状）を呈している。なお、本実施形態では、第二枠部材１０ｂと同一組成の金属材料で充填用金属部材Ｈを形成しているが、これに限定されるものではなく、摩擦撹拌可能な金属材料であれば、異なった組成の金属で形成してもよい。
【０１３８】
補修接合工程は、第二枠部材１０ｂの抜き穴Ｑ３の周壁と充填用金属部材Ｈの外周縁との突合部８０に対して、図示しない補修用回転ツールを用いて摩擦撹拌を行う工程である。本実施形態で用いる補修用回転ツールは、ショルダ部の外径が突合部８０の半径と略同等である。補修接合工程では、第二枠部材１０ｂと充填用金属部材Ｈとの継ぎ目上に設定された摩擦撹拌の開始位置Ｓ４に、補修用回転ツールの撹拌ピンを入り込ませ、突合部８０に沿って一周するように、補修用回転ツールを相対移動させることで、突合部８０の全周に亘って摩擦撹拌を行う。
【０１３９】
本実施形態では、突合部８０の全周に亘って摩擦撹拌を行った後に、補修用回転ツールを、充填用金属部材Ｈの表面の中心位置に設定された摩擦撹拌の終了位置Ｅ４（第二の本接合工程における摩擦撹拌の終了位置Ｅ３と同じ位置）まで移動させ、補修用回転ツールを終了位置Ｅ４から離脱させる。このように、終了位置Ｅ４で補修用回転ツールの撹拌ピンを上方に離脱させると、終了位置Ｅ４に補修用回転ツールの撹拌ピンと略同形の小型の抜き穴Ｑ４が形成される。
【０１４０】
なお、本実施形態では、補修用回転ツールは、ショルダ部の外径が突合部８０の半径と略同等であるものを用いているが、これに限定されるものではなく、枠部材１０ａと充填用金属部材Ｈとの継ぎ目に沿って、円周状に撹拌ピンを移動させることができる大きさであれば、他の回転ツールを用いてもよく、仮接合工程等で使用した他の回転ツールを用いてもよい。
【０１４１】
補修溶接工程では、充填用金属部材Ｈの表面に形成された抜き穴Ｑ４内にＭＩＧ溶接等の肉盛溶接を行うことで、抜き穴Ｑ４内に溶接金属Ｋを充填する。
【０１４２】
なお、補修溶接工程は、ＭＩＧ溶接に限定するものではなく、他の公知の溶接を行ってもよい。また、溶接材料は、第二枠部材１０ｂと異なっていてもよいが、本実施形態では同一の材料を用いている。また、補修溶接工程では、抜き穴Ｑ４に溶接金属Ｋを充填した後に、第二枠部材１０ｂの内周面１３よりも盛り上がっている部分の溶接金属Ｋを切除することが望ましい。
【０１４３】
（第二の補修工程）
図示しないが、第二の本接合工程が終了したら、第二の本接合工程により形成された塑性化領域Ｗ２に対して補修用回転ツールを適宜交差するように移動させて、摩擦撹拌を行う第二の補修工程を行う。第二の補修工程は、第二の本接合工程により形成された塑性化領域Ｗ２に対して摩擦撹拌を行う工程であり、塑性化領域Ｗ２に含まれている可能性がある接合欠陥を補修する目的で行われるものである。第二の補修工程は、内周面１３側から摩擦撹拌を行うという点以外は、前記した第一の補修工程と略同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【０１４４】
なお、補修用回転ツールを内周面１３から離脱するときに、内周面１３上の終了位置において撹拌ピンと略同形の抜き穴が不可避的に形成されることになるが、抜き穴補修工程の補修溶接工程と同様に、抜き穴内にＭＩＧ溶接等の肉盛溶接を行うことで、抜き穴内に溶接金属を充填するようにする。
【０１４５】
（入隅部溶接工程）
その後、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂの内周面１３の突合部１２の入隅部１４を、溶接によって接合する入隅部溶接工程を行う。具体的には、図１および図２に示すように、入隅部１４にすみ肉溶接を行うことで、突合部１２の摩擦撹拌が行なわれていない部分を接合する。なお、補修溶接工程は、すみ肉溶接に限定するものではなく、他の公知の溶接を行ってもよい。入隅部溶接工程が終了したら、前記の各工程における摩擦撹拌で発生したバリを除去する。
【０１４６】
その後、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂを回転させて、内周面１３のうち他の三面の内周表面に対して、前記した第二の下穴形成工程、第二の本接合工程、抜き穴補修工程、第二の補修工程、入隅部溶接工程およびバリの除去をそれぞれ繰り返し行い、内周面１３の突合部１２の摩擦撹拌および溶接を行う。
【０１４７】
そして最後に、図１に示すように、第一枠部材１０ａの上面１０ａｕから上方に突出している熱媒体管３１の挿通部３１ｂの先端部を、外周側に屈曲させる。なお、熱媒体管３１の先端部は、枠構造体１の使用状態に応じて形成されるものであって、屈曲しないで上方に突出した状態のままである場合もある。
【０１４８】
以上のような工程を経ることで、従来、製造可能であった枠構造体の厚さと比較して、厚さを大幅に厚くすることができる枠構造体１を製造することができる。すなわち、本発明によれば、第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂとを厚さ方向に重ねて突き合わせているので、従来の枠部材の少なくとも２倍以上の厚さとすることができる。
【０１４９】
また、重ねられた第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂの外周面１１側から突合部１２に沿って摩擦撹拌を行うだけで容易かつ確実に接合することができる。特に、本実施形態では、外周面１１の突合部１２の全周に亘って摩擦撹拌を行っているので、外周面１１の全周に亘って塑性化領域Ｗ１を介して第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂとを一体化でき、気密性および水密性を大幅に向上することができる。さらに、各接合面１８，１８を面削加工して平坦にすることによって、第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂ同士が隙間なく密着する。また、接合面１８，１８を脱脂することによって、接合面１８，１８から油等の有機物や水分を取り除くことができるので、塑性化領域Ｗ１，Ｗ２に有機物の残渣や分解ガスが混入するのを防止することができる。したがって、第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂ同士の摩擦撹拌による接合性を高めることができ、枠構造体１の接合部の気密性、水密性および接着性を向上することができる。
【０１５０】
さらに、第二枠部材１０ｂに凹溝３０を形成し、その凹溝３０内に熱媒体管３１を布設することで、枠構造体１の内部に熱媒体流路を形成できる。さらに熱媒体管３１は孔３２を挿通することで外部に繋がるので、枠構造体１の外部から内部に熱媒体を流通・循環させることができる。これによって、枠構造体１は、高い熱交換機能を兼ね備えることができる。また、熱媒体管３１は、二つ組み合わされた第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂの突合部１２に設けられるので、枠構造体１の断面方向中間部にバランスよく配置され、枠構造体１全体に亘って満遍なく効率的に熱交換を行うことができる。
【０１５１】
また、熱媒体管３１が、凹溝３０に収容される被収容部３１ａと、この被収容部３１ａの端部から上方に屈曲して形成され孔３２に挿通される挿通部３１ｂとを備えており、重合工程において、第一枠部材１０ａと吊り下ろすだけで、挿通部３１ｂが孔３２に挿通されてその先端が孔３２から突出するようになっているので、熱媒体管３１の孔３２への挿通が非常に容易に行える。また、先端が突出しているので、熱媒体管３１と熱媒体供給源との接続を容易に行うことができる。
【０１５２】
また、凹溝３０内の熱媒体管３１の周囲の空隙に熱伝導性物質３３を充填するようになっているので、熱媒体管３１の周辺に形成される空洞の発生を抑制することができる。これによって、熱伝導性物質３３を介して熱媒体管３１と枠構造体１との熱伝導性を高めることができ、熱交換性能をより一層高めることができる。この熱伝導性物質３３は、金属粉末ペーストまたは金属シートにて構成されているので、熱媒体管３１と第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂとの熱伝導性を効率的にさらに高めることができる。
【０１５３】
さらに、重合工程において、第一枠部材１０ａの内周面１３側に設けられた第二タブ部材５２に形成された抜き穴Ｑ１を利用して吊り用治具（フック５６）を装着し、第一枠部材１０ａを吊り手段で吊りながら、第二枠部材１０ｂの上面に吊り下ろして重ね合わせるようにしているので、面削加工および脱脂加工が施された第一枠部材１０ａの下面に触れることなく、第一枠部材１０ａを容易に吊り下ろすことができ、第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂの接合面１８，１８同士を良好な状態のままで突き合わせることができる。また、後工程で除去される第二タブ部材５２に抜き穴Ｑ１を形成しているので、この抜き穴Ｑ１の補修を行わなくて済み、作業手間を低減することができる。
【０１５４】
また、本実施形態では、内周面１３の突合部１２に沿っても摩擦撹拌を行っているので、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂの外周面１１と内周面１３とで二重のシール効果が得られるので、気密性および水密性をさらに向上することができる。本実施形態では、特に、内周面１３における突合部１２の入隅部１４を、溶接によって接合しているので、枠部材１０，１０の内周面１３においても全周に亘って突合部１２を接合することができる。したがって、枠構造体１の内周面１３側と外周面１１側とにおける気密性および水密性をさらに向上することができる。また、回転ツールの挿入が困難である入隅部１４を溶接で接合しているので、容易に内周面１３の突合部１２の全周を接合することができる。
【０１５５】
さらに、本実施形態では、本接合工程前に、外周面１１のうちの一外周平面１１ａにおける突合部１２の一端側に第一タブ部材６０を配置して仮接合するとともに、他端側に第二タブ部材７０を配置して仮接合しているので、第一タブ部材６０から、突合部１２、第二タブ部材７０へと連続して摩擦撹拌を行うことによって、一外周平面１１ａの一端から他端まで突合部１２の全長に亘って摩擦撹拌接合を行うことができる。これによって、外周面１１における突合部１２の全周に亘る摩擦撹拌を容易にかつ確実に行うことができる。さらに、接合用回転ツールＡの抜き穴Ｑ２が第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂ上に形成されないので、接合強度および枠構造体１自体の強度が低下することがない。なお、抜き穴Ｑ２は、第一タブ部材６０または第二タブ部材７０に形成されることとなるが、第一タブ部材６０および第二タブ部材７０を切除することで容易に取り除くことができる。
【０１５６】
また、本実施形態では、本接合工程前に、接合用回転ツールＡの挿入位置に、当該接合用回転ツールＡの挿入用の下穴Ｐ２，Ｐ３を形成するようにしているので、多くの時間を要する接合用回転ツールＡの挿入作業の時間を短縮することができ、接合作業の効率化・迅速化を図ることが可能となる。
【０１５７】
さらに、内周面１３の突合部１２の本接合工程において、接合用回転ツールＡを、内周面１３の突合部１２に沿って移動させた後に突合部１２から第二枠部材１０ｂの内周面１３上に偏移させて抜き取って、この位置を終了位置Ｅ３としたことによって、突合部１２に抜き穴Ｑ３が形成されないので、第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂとの接合性が高くなり気密性および水密性が向上する。また、その後、終了位置Ｅ３に形成された回転ツール抜き穴Ｑ３を補修するようにしたので、第二枠部材１０ｂの美観を損なうことなく、強度の低下を防止できる。
【０１５８】
また、抜き穴Ｑ４に溶接金属Ｋを埋めて補修を行っているので、内周面１３側の最終仕上げにおいて、面削量を低減することができ、終了位置Ｅ４を平坦に仕上げることが容易にでき、枠構造体１の美観を損なうことがない。
【０１５９】
さらに、枠部材１０の金属部材１５，１５同士の接合部１７ａが、隣接して重ねられる枠部材１０の金属部材１５，１５同士の接合部１７ｂに対してオフセットしているので、接合部１７，１７同士が集中しない。したがって、枠部材１０にかかる応力の集中を防止することができ、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂの強度の低下を防止できる。
【０１６０】
次に、本発明を実施するための最良の第二の形態について、添付図面を参照しながら説明する。なお、第二実施形態においても、第一枠部材がある側を上側とし、第二枠部材がある側を下側として説明する。この上下方向は、本実施形態を説明する際の方向であって、枠構造体を使用する際の方向を限定するものではない。
【０１６１】
第一実施形態では、熱媒体管３１の挿通部３１ｂが、全て上方に屈曲して形成されているのに対して、本実施形態にかかる枠構造体１では、図１３および図１４に示すように、第二枠部材１０ｂの上面１０ｂｕで内側と外側に二重に形成された熱媒体管３１，３１’のうち、一方の熱媒体管３１の挿通部３１ｂが上方に屈曲して形成され、他方の熱媒体管３１’の挿通部３１ｂ’が下方に屈曲して形成されている。なお、挿通部３１ｂ’が下方に屈曲している熱媒体管３１’およびそれに関連する部分以外は、第一実施形態と同様であるので、同じ符号を付して、説明を省略する。
【０１６２】
本実施形態では、内側に位置する熱媒体管３１’の挿通部３１ｂ’が下方に直角に屈曲している。これに対応して、内側に位置する凹溝３０’の両端部の底面には、第二枠部材１０ｂの下面１０ｂｄに開口する孔３２’，３２’がそれぞれ形成されており、この孔３２’に、熱媒体管３１’の挿通部３１ｂ’が挿通するようになっている。孔３２’は、熱媒体管３１’の外径と略同じ長さの内径を備えた断面円形を呈しており、凹溝３０’の底面から第二枠部材１０ｂの下面１０ｂｄまで貫通して形成されている。孔３２’の下端部には、第二枠部材１０ｂの外周側に延出する溝３４’が形成されており、外周側に屈曲される熱媒体管３１’の挿通部３１ｂ’の先端部を収容するようになっている（図１３参照）。
【０１６３】
外側に位置する熱媒体管３１は、挿通部３１ｂが上方に屈曲して形成されている。この熱媒体管３１と外側に位置する凹溝３０は、第一実施形態と同様の形状を呈している。凹溝３０の端部に相当する部分（外側に位置する熱媒体管３１の挿通部３１ｂの位置）の第一枠部材１０ａには、熱媒体管３１の挿通部３１ｂが挿通する孔３２が形成されている。本実施形態では、第一枠部材１０ａに形成される孔３２は二つのみである。孔３２の上端部の第一枠部材１０ａの上面１０ａｕには、第一枠部材１０ａの外周側に延出する溝３４が形成されており、外周側に屈曲される熱媒体管３１の挿通部３１ｂの先端部を収容するようになっている（図１３参照）。
【０１６４】
以上のような構成の枠構造体１を製造するには、熱媒体管布設工程において、第二枠部材１０ｂを、架台９０上に設置して、孔３２’の下方に所定のスペースを確保する。この状態で、各熱媒体管３１を凹溝３０内にそれぞれ布設する。このとき、内側に位置する熱媒体管３１’の挿通部３１ｂ’が下方に直交して屈曲しているので、上方から熱媒体管３１’を布設することで、挿通部３１ｂ’が孔３２’内に挿通される。ここで、挿通部３１ｂ’の先端部が第二枠部材１０ｂの下面１０ｂｄ（孔３２’の下端部）から、前記スペースに向かって下方に突出した状態となる（図１５参照）。
【０１６５】
外側に位置する熱媒体管３１の挿通部３１ｂは、上方に向かって直交して立設されているので、その後の重合工程において、上方から第一枠部材１０ａを吊り下ろすことで、相対的に孔３２内に挿通される。そして、第一枠部材１０ａが第二枠部材１０ｂに突き合わされたときに、挿通部３１ｂの先端部が第一枠部材１０ａの上面１０ａｕの上面（孔３２の上端部）から、上方に突出した状態となる（図１５参照）。
【０１６６】
その後、第一実施形態と同等の工程を経て、最後に、第一枠部材１０ａの上面１０ａｕから突出している熱媒体管３１の挿通部３１ｂの先端部を、外周側に屈曲させるとともに、第二枠部材１０ｂの下面１０ｂｄからに突出している熱媒体管３１’の挿通部３１ｂ’の先端部を、外周側に屈曲させることで枠構造体１が完成する。このような構成の枠構造体１も、第一実施形態と同様の作用効果を得られる。
【０１６７】
なお、本実施形態では、外側に位置する熱媒体管３１の挿通部３１ｂが上方に屈曲して形成され、内側に位置する熱媒体管３１’の挿通部３１ｂ’が下方に屈曲して形成されているが、これに限定されるものではない。例えば、外側に位置する熱媒体管の挿通部を上方に屈曲させ、内側に位置する熱媒体管の挿通部を下方に屈曲させてもよいし、両方の熱媒体管の全ての挿通部を下方に屈曲させてもよい。また、熱媒体管ごとに一方の挿通部を上方に屈曲させて、他方の挿通部を下方に屈曲させてもよい。
【０１６８】
また、本実施形態では、各凹溝３０，３０’の端部は、第二枠部材１０ｂの周方向に見てずれた位置にオフセットして配置されているが、これに限定されるものではなく、外側あるいは内側から見て、凹溝の端部同士が重なる位置になるようにしてもよい。この場合、一方の熱媒体管の挿通部が上方に屈曲し、他方の熱媒体管の挿通部が下方に屈曲するようにする。
【０１６９】
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、前記した実施形態においては、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂの二つを重ねて枠構造体１を形成しているが、これに限定されるものではなく、さらに多くの枠部材を重ねてもよい。このようにすれば、より一層厚さの大きい枠構造体を形成することができる。
【０１７０】
さらに、前記した実施形態では、脱脂工程において、面削加工された各枠部材１０を脱脂処理液内に浸けて、接合面１８に付着した加工油等の油脂分や汚れを取り除いたが、これに限定されるものではなく、接合面１８に直接アルコールやアセトン等を適量散布した後に、ウエスと呼ばれる布によって、接合面１８に付着した加工油等の油脂分や汚れとともに拭き取るようにしてもよい。ここで、アルコールとして、遺伝子組み換えによる品種改良がされたトウモロコシ、大豆等の穀物を発酵させて得られたエチルアルコールを抽出、精製したいわゆるバイオエタノールを使用すれば、経済面および環境面から見て好ましい。勿論、接合面１８の表面だけでなく、外周面１１側と内周面１３側に付着した加工油等の油脂分や汚れも同時に拭き取ることが望ましいのは言うまでもない。
【０１７１】
また、前記した実施形態では、第二枠部材１０ｂの内周面１３に形成された抜き穴Ｑ３を補修するようにしているが、内周面１３の摩擦撹拌を行う際にタブ部材を用いて、このタブ部材上に抜き穴を形成するようにしてもよい。このようにすれば、最終的にタブ部材を切除するので、抜き穴の補修を行わなくても済む。
【０１７２】
さらに、前記した実施形態では、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂは、平面視長方形の矩形枠状に形成されているが、この形状に限定する趣旨ではない。例えば、長方形ではない多角形であってもよいのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【０１７３】
【図１】第一の実施形態に係る枠構造体を示した斜視図である。
【図２】第一の実施形態に係る枠構造体を示した断面図である。
【図３】第一の実施形態に係る枠構造体の第一枠部材を製造する工程を説明するための平面図である。
【図４】第一の実施形態に係る枠構造体を示した分解斜視図である。
【図５】第一の実施形態に係る枠構造体の製造方法の重合工程を説明するための斜視図である。
【図６】第一の実施形態に係る枠構造体の製造方法の仮接合工程を説明するための斜視図である。
【図７】第一の実施形態に係る枠構造体の製造方法の本接合工程を説明するための斜視図である。
【図８】第一の実施形態に係る枠構造体の製造方法を説明するための図であって、（ａ）は外周面側の本接合工程を示した断面図、（ｂ）は内周面側の本接合工程を示した断面図である。
【図９】第一の実施形態に係る枠構造体の製造方法の下穴形成工程を説明するための一部断面平面図である。
【図１０】第一の実施形態に係る枠構造体の製造方法の本接合工程を説明するための一部断面平面図である。
【図１１】第一の実施形態に係る枠構造体の補修工程を説明するための拡大平面図である。
【図１２】第一の実施形態に係る枠構造体の補修工程を説明するための断面図である。
【図１３】第二の実施形態に係る枠構造体を示した斜視図である。
【図１４】第二の実施形態に係る枠構造体を示した分解斜視図である。
【図１５】第二の実施形態に係る枠構造体の製造方法の重合工程を説明するための斜視図である。
【符号の説明】
【０１７４】
１ 枠構造体
１０ａ 第一枠部材
１０ｂ 第二枠部材
１１ 外周面
１２ 突合部
１３ 内周面
１４ 入隅部
１５ 金属部材
１６ 突合部
１７ 接合部
１８ 接合面
３０ 凹溝
３０’ 凹溝
３１ 熱媒体管
３１’ 熱媒体管
３１ａ 被収容部
３１ｂ 挿通部
３１ｂ’ 挿通部
３２ 孔
３２’ 孔
３３ 熱伝導性物質
５２ 第二タブ部材
Ａ 本接合用回転ツール（接合用回転ツール）
Ｐ２ 下穴
Ｐ３ 下穴
Ｑ３ 抜き穴（接合用回転ツール抜き穴）
Ｑ４ 抜き穴（補修用回転ツール抜き穴）
Ｈ 充填用金属部材
Ｋ 溶接金属
【技術分野】
【０００１】
本発明は、枠構造体の製造方法および枠構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属部材同士を接合する方法として、摩擦撹拌接合（ＦＳＷ＝Friction Stir Welding）が知られている。摩擦撹拌接合とは、回転ツールを回転させつつ金属部材同士の突合部に沿って移動させ、回転ツールと金属部材との摩擦熱により突合部の金属を塑性流動させることで金属部材同士を固相接合させるものである。
【０００３】
この摩擦撹拌接合を用いて、金属部材同士を接合する発明が数多く提案されている。例えば、特許文献１または特許文献２には、複数の金属プレート部材を複数重ね合わせて、金属プレート部材の表面側から回転ツールを押し込んで移動させることで、金属プレート部材の一部を塑性流動化して、金属プレート部材同士を一体化して接合する技術が示されている。
【０００４】
ところで、本出願人は、長尺の直方体の金属部材を互いに接合して、額縁状の枠部材を形成する技術を開発中である。具体的には、一の金属部材の端面を隣接する金属部材の側面に接合して、その突合部を摩擦撹拌して接合することで、四本の金属部材を矩形の枠状に一体化する。この枠部材は、化学蒸着（ＣＶＤ＝Chemical Vapor Deposition）装置のフレーム等に用いられる部材であって、所定の厚さと気密性および水密性が要求される。しかしながら、前記した一般的な摩擦撹拌接合方法では、所望の厚さと気密性および水密性を確保するのが困難であった。
【０００５】
そこで、本出願人は、摩擦撹拌接合を用いて所望の厚さと気密性および水密性を確保できる金属部材同士の接合方法を提案している（特許文献３参照）。この接合方法は、所定の厚さを有する金属部材同士を接合する方法であって、金属部材同士の突合部に対して、金属部材の表面側から摩擦撹拌を行う第一の本接合工程と、裏面側から摩擦撹拌を行う第二の本接合工程とを備えており、第二の本接合工程において、第一の本接合工程で形成された塑性化領域に回転ツールの撹拌ピンを入り込ませつつ摩擦撹拌を行うようになっている。このような接合方法によれば、回転ツールの撹拌ピンの略２倍の厚さの枠部材を形成できるとともに、接合部における気密性や水密性を高めることができる。
【特許文献１】特開２００７−３００４３号公報（図１）
【特許文献２】特開平１１−２８５８４号公報（図１）
【特許文献３】特開２００８−８７０３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年では、さらなる枠部材の大型化が要求されているが、前記した接合方法では、枠部材の厚さは、回転ツールの大きさによって決まってくるので、枠部材の厚さを厚くするためには、回転ツールを大きくしなければならず手間と費用がかかり、また、回転ツールを大きくしたとしても、製造できる枠部材の厚さには限度があった。
【０００７】
そこで、本出願人は、厚さの厚い枠構造体を容易に製造することができることができる枠構造体の製造方法および枠構造体を提案している（特願２００８−５９６７３号）。この枠構造体の製造方法および枠構造体は、枠部材を重ね合わせて、その外周面側から同士の突合部に沿って接合用回転ツールを移動させて摩擦撹拌を行って枠部材同士を接合することを特徴としている。ところで、近年では、このように厚さの厚い枠構造体に熱交換機能を持たせることが要求されている。
【０００８】
このような観点から、本発明は、気密性および水密性を確保しつつ、熱交換機能を兼ね備えた枠構造体を製造することができることができる枠構造体の製造方法および枠構造体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】
【０００９】
このような課題を解決するための請求項１に係る発明は、金属製の第一枠部材と第二枠部材とをその厚さ方向に接合して枠構造体を形成する枠構造体の製造方法であって、前記第一枠部材の前記第二枠部材との接合面および前記第二枠部材の前記第一枠部材との接合面のうち少なくとも一方に、熱媒体管を収容するための凹溝を形成する溝形成工程と、前記第一枠部材および前記第二枠部材のうち少なくとも一方に、前記熱媒体管を挿通させるための孔を厚さ方向に貫通させて形成する孔形成工程と、前記接合面を、面削加工して平坦にする面削工程と、前記接合面を脱脂して表面の油脂を除去する脱脂工程と、前記凹溝内に熱媒体管を布設する熱媒体管布設工程と、前記第一枠部材と前記第二枠部材をその厚さ方向に重ね合わせる重合工程と、前記第一枠部材と前記第二枠部材の外周面側から前記第一枠部材と前記第二枠部材同士の突合部に沿って接合用回転ツールを移動させて摩擦撹拌を行う本接合工程と、を有することを特徴とする枠構造体の製造方法である。
【００１０】
このような方法によれば、第一枠部材と第二枠部材とを重ねて突き合わせているので、従来の枠部材の少なくとも２倍以上の厚さの枠構造体を製造することができる。また、重ねられた第一枠部材および第二枠部材の外周面側から各枠部材同士の突合部に沿って摩擦撹拌を行うだけで容易かつ確実に接合することができる。さらに、接合面を面削加工して平坦にすることによって、枠部材同士が隙間なく密着し、さらに接合面を脱脂することによって、接合面から油等の有機物や水分を取り除くことができるので、塑性化領域に有機物の残渣や分解ガスが混入するのを防止することができ、摩擦撹拌の接合性を高めることができる。したがって、枠構造体の接合部の気密性および接着性を向上することができる。そして、凹溝内に熱媒体管を布設することで、枠構造体の内部に熱媒体流路を形成でき、さらに熱媒体管は孔を挿通することで外部に繋がるので、枠構造体の内部に熱媒体を流通させることができる。これによって、枠構造体は、高い熱交換機能を兼ね備えることができる。
【００１１】
請求項２に係る発明は、前記熱媒体管が、前記凹溝に収容される被収容部と、この被収容部の端部から屈曲して形成され前記孔に挿通される挿通部とを備えており、前記熱媒体管布設工程および前記重合工程のうち少なくとも一方で、前記挿通部の先端を前記孔から突出させることを特徴とする請求項１に記載の枠構造体の製造方法である。
【００１２】
このような方法によれば、熱媒体管の孔への挿通が容易に行えるとともに、熱媒体管と熱媒体供給源との接続を容易に行うことができる。
【００１３】
請求項３に係る発明は、前記本接合工程では、前記突合部の外周面側全周に亘って前記接合用回転ツールを移動させて摩擦撹拌を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の枠構造体の製造方法である。
【００１４】
このような方法によれば、外周面の全周に亘って塑性化領域を介して第一枠部材と第二枠部材を一体化できるので、気密性および水密性を大幅に向上することができる。
【００１５】
請求項４に係る発明は、前記本接合工程では、前記突合部の内周面側から前記突合部に沿って接合用回転ツールをそれぞれ移動させて摩擦撹拌を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法である。
【００１６】
このような方法によれば、外周面と内周面とで二重のシール効果が得られるので、気密性および水密性をさらに向上することができる。
【００１７】
請求項５に係る発明は、前記熱媒体管布設工程後に、前記凹溝内の前記熱媒体管の周囲の空隙に熱伝導性物質を充填する充填工程を、さらに有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１項に記載の枠構造体の製造方法である。
【００１８】
このような方法によれば、熱媒体管の周辺に形成される空洞の発生を抑制することができ、熱伝導性物質を介して熱媒体管と枠構造体との熱伝導性を高めることができ、熱交換性能をより一層高めることができる。
【００１９】
請求項６に係る発明は、前記熱伝導性物質が、金属粉末、金属粉末ペーストまたは金属シートであることを特徴とする請求項５に記載の枠構造体の製造方法である。
【００２０】
このような方法によれば、熱媒体管と第一枠部材および第二枠部材との熱伝導性を効率的にさらに高めることができる。
【００２１】
請求項７に係る発明は、前記重合工程では、前記第一枠部材の内周面側に設けられたタブ部材に穴を形成してこの穴に吊り用治具を装着し、前記第一枠部材を吊り手段で吊りながら、前記第二枠部材の上面に吊り下ろして重ね合わせることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法である。
【００２２】
このような方法によれば、面削加工および脱脂加工が施された第一枠部材の下面に触れることなく、第一枠部材を容易に吊り下ろすことができ、第一枠部材と第二枠部材の接合面を良好な状態のままで突き合わせることができる。また、作業手間を低減することができる。
【００２３】
請求項８に係る発明は、前記本接合工程前に、前記接合用回転ツールの挿入位置に下穴を形成する下穴形成工程を、さらに有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１項に記載の枠構造体の製造方法である。
【００２４】
このような方法によれば、多くの時間を要する接合用回転ツールの挿入作業の時間を短縮することができ、接合作業の効率化・迅速化を図ることが可能となる。
【００２５】
請求項９に係る発明は、前記本接合工程では、前記突合部の内周面に現れる前記第一枠部材と前記第二枠部材との境界線に沿って移動させた前記接合用回転ツールを、前記境界線から偏移させた位置で抜き取って、この位置を終了位置とし、その後、前記終了位置に形成された接合用回転ツール抜き穴を補修する補修工程を、さらに有することを特徴とする請求項３乃至請求項８のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法である。
【００２６】
このような方法によれば、突合部（境界線）に抜き穴が形成されないので、第一枠部材および第二枠部材同士の接合性が高くなり気密性および水密性が向上する。また、終了位置の接合用回転ツール抜き穴を補修することで、枠構造体の美観を損なうことなく、強度の低下を防止できる。
【００２７】
請求項１０に係る発明は、前記補修工程では、前記接合用回転ツール抜き穴に充填用金属部材を充填して補修用回転ツールによって前記第一枠部材または前記第二枠部材と接合した後、その終了位置に形成された補修用回転ツール抜き穴に溶接金属を埋めて補修することを特徴とする請求項９に記載の枠構造体の製造方法である。
【００２８】
このような方法によれば、補修用回転ツール抜き穴を補修することで、第一枠部材または第二枠部材の内周面側の最終仕上げにおいて、面削量を低減することができるので、終了位置を平坦に仕上げることが容易にでき、美観を損なうことがない。
【００２９】
請求項１１に係る発明は、前記第一枠部材および前記第二枠部材が、矩形枠状を呈しており、直線状の金属部材の端面を、隣接する直線状の金属部材の側面に突き合わせて摩擦撹拌によって接合して形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法である。
【００３０】
このような方法によれば、接合部の気密性および水密性の高い枠部材を形成することができる。
【００３１】
請求項１２に係る発明は、前記第一枠部材の前記金属部材同士の接合部が、隣接する前記第二枠部材の前記金属部材同士の接合部に対してオフセットしていることを特徴とする請求項１１に記載の枠構造体の製造方法である。
【００３２】
このような方法によれば、接合部同士が集中しないので、応力集中を防止することができ、強度の低下を防止できる。
【００３３】
請求項１３に係る発明は、入隅部における前記突合部は、溶接によって接合することを特徴とする請求項３乃至請求項１２のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法である。
【００３４】
このような方法によれば、第一枠部材および第二枠部材の内周面の突合部においても全周に亘って接合することができるので、枠構造体の気密性および水密性をさらに向上することができる。
【００３５】
請求項１４に係る発明は、金属製の第一枠部材と第二枠部材とをその厚さ方向に接合して形成される枠構造体であって、前記第一枠部材の接合面および前記第二枠部材の接合面のうち少なくとも一方に、熱媒体管を収容するための凹溝が形成されており、前記第一枠部材および前記第二枠部材のうち少なくとも一方に、前記熱媒体管を挿通させるための孔が厚さ方向に貫通しており、前記凹溝内に熱媒体管が布設されており、前記第一枠部材と前記第二枠部材がその厚さ方向に重ね合わされているとともに、前記熱媒体管の先端が前記孔を貫通しており、前記第一枠部材と前記第二枠部材との突合部が摩擦撹拌接合されていることを特徴とする枠構造体である。
【００３６】
このような構成によれば、第一枠部材と第二枠部材が重ね合わされているので、従来の枠部材の少なくとも２倍以上の厚さを確保することができる。また、重ねられた第一枠部材と第二枠部材の突合部に沿って摩擦撹拌を行うだけで容易かつ確実に接合することができる。さらに、枠構造体の内部に熱媒体管を布設して熱媒体を流通させることができるので、枠構造体は、高い熱交換機能を兼ね備えることができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明に係る枠構造体の製造方法および枠構造体によれば、気密性および水密性を確保しつつ、熱交換機能を兼ね備えた枠構造体を製造することができるといった優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
本発明を実施するための最良の第一の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施形態では、二個の枠部材（第一枠部材および第二枠部材）を厚さ方向に重ねて突き合わせ、第二枠部材に凹溝を形成した形態を例に挙げて説明する。まず、本発明に係る枠構造体の構成を説明する。なお、本実施形態では、第一枠部材がある側を上側とし、第二枠部材がある側を下側として説明する。この上下方向は、本実施形態を説明する際の方向であって、枠構造体を使用する際の方向を限定するものではない。
【００３９】
図１に示すように、かかる枠構造体１は、金属製の第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂがその厚さ方向に複数（本実施形態では二つ）重ねられて突き合わされ、摩擦撹拌接合によって第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂとが接合されて形成されている。第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂは、棒状の金属部材１５を四つ組み合わせて形成されており、金属部材１５の断面それぞれが略正方形で、全体で平面視長方形の矩形枠状を呈している。
【００４０】
図１および図２に示すように、互いに重ねられて突き合わされた第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂは、これら各枠部材１０ａ，１０ｂ同士の突合部１２に沿って外周面１１側から摩擦撹拌を行うことで塑性化領域Ｗ１が形成されて、互いに一体化されて接合されている。第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂの外周面１１における摩擦撹拌は、突合部１２の全周に亘って接合用回転ツールＡ（図８参照）を移動させて行われており、外周面１１に塑性化領域Ｗ１が形成されている。また、摩擦撹拌は、内周面１３側からも突合部１２に沿って行われ、内周面１３側に塑性化領域Ｗ２が形成されている。なお、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。
【００４１】
図２に示すように、各塑性化領域Ｗ１，Ｗ２は、その底部が後述する凹部３０および熱媒体管３１に干渉しない深さに形成されている。内周面１３の突合部１２の入隅部１４（図１および図２参照）は、接合用回転ツールＡの挿入が困難であるため溶接によって接合されている。
【００４２】
図４に示すように、本実施形態では、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂは、矩形枠状を呈しており、四つの直線状の金属部材１５を枠状に接合して形成されている。第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂは、直線状の金属部材１５の端面を、隣接する金属部材１５の側面に突き合わせて、その突合部１６に沿って摩擦撹拌を行うことで接合して一体形成されている。ここで、隣接する金属部材１５，１５同士は互いに直交しており、併せて平面視Ｌ字状を呈している。金属部材１５は、断面が略正方形の長尺直方体形状を呈しており、長手方向の端面が、隣接する金属部材１５の端部の側面に突き合わされて接合されている。互いに隣接する金属部材１５，１５同士の接合は、摩擦撹拌によって行われる。摩擦撹拌接合は、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂの上面側から回転ツール（図示せず）を挿入して突合部１６に沿って移動させて塑性化領域Ｗ３を形成した後に、下面側から回転ツールを挿入して突合部１６に沿って移動させて塑性化領域Ｗ４を形成することで行われている。各塑性化領域Ｗ３，Ｗ４は、その底部同士が互いに重合するように形成されており、金属部材１５，１５同士の突合部１６の厚さ全体に亘って摩擦撹拌が行われている。
【００４３】
図４に示すように、第一枠部材１０ａの金属部材１５，１５同士の接合部１７（以下、「１７ａ」と表示する場合がある）は、重ねられて隣接する第二枠部材１０ｂの金属部材１５，１５同士の接合部１７（以下、「１７ｂ」と表示する場合がある）に対してオフセットしている。具体的には、第一枠部材１０ａは、長方形枠の短手方向に沿って配置された金属部材１５（以下、「１５ａ」と表示する場合がある）の端面が、長方形枠の長手方向に沿って配置された金属部材１５（以下、「１５ｂ」と表示する場合がある）の側面に突き合わされて摩擦撹拌によって接合されている。第二枠部材１０ｂは、図４に示すように、長方形枠の長手方向に沿って配置された金属部材１５（以下、「１５ｃ」と表示する場合がある）の端面が、長方形枠の短手方向に沿って配置された金属部材１５（以下、「１５ｄ」と表示する場合がある）の側面に突き合わされて摩擦撹拌によって接合されている。このように構成することで、図５に示すように、各枠部材１０ａ，１０ｂを重ねて突き合わせた際に、第一枠部材１０ａの金属部材１５，１５同士の接合部１７ａと、第二枠部材１０ｂの金属部材１５，１５同士の接合部１７ｂとが、同じ位置で同じ方向に重なることはない。
【００４４】
図４および図８に示すように、第二枠部材１０ｂの上面１０ｂｕには凹溝３０が形成されており、凹溝３０内には熱媒体管３１が布設されている（図２参照）。凹溝３０は、底面部が熱媒体管３１の外周径と同径の半円状に形成された断面Ｕ字状を呈しており、第二枠部材１０ｂの上面１０ｂｕに沿って略一周するように平面視Ｃ字状に形成されている。凹溝３０は、第二枠部材１０ｂの上面１０ｂｕで、内側と外側に二重に形成されている。各凹溝３０，３０は、平面視で略長方形を呈するＣ字状にそれぞれ形成されている。また、各凹溝３０，３０の端部は、第二枠部材１０ｂの周方向に見てずれた位置にオフセットして配置されている。
【００４５】
凹溝３０の端部に相当する部分の第一枠部材１０ａには、熱媒体管３１が挿通する孔３２が形成されている。孔３２は、複数（本実施形態では四つ）形成されており、凹溝３０，３０の各端部に連続的に繋がるように配置されている。孔３２は、熱媒体管３１の外径と略同じ長さの内径を備えた断面円形を呈しており、第一枠部材１０ａの下面１０ａｄから上面１０ａｕまで貫通して形成されている。本実施形態では、凹溝３０の両端部は、第二枠部材１０ｂの短辺位置の金属部材１５ｄ上に設けられ、孔３２は、第一枠部材１０ａの短辺位置の金属部材１５ａに設けられている。なお、凹溝３０の両端部と孔３２の位置は、短辺位置に限定されるものではなく、長辺位置の金属部材１５ｂ，１５ｃに設けるようにしてもよい。
【００４６】
本実施形態では、図４に示すように、孔３２の上端部に、第一枠部材１０ａの外周側に延出する溝３４が形成されており、外周側に屈曲される熱媒体管３１の先端部を収容するようになっている（図１参照）。
【００４７】
熱媒体管３１は、例えば銅管等の熱伝導性の高い材質で形成された円筒状のパイプ材にて構成されている。熱媒体管３１は、凹溝３０に収容される平面視Ｃ字状の被収容部３１ａと、この被収容部３１ａの両端部から上方に屈曲して形成され、孔３２に挿通される挿通部３１ｂとを備えている。挿通部３１ｂは、被収容部３１ａに対して直交して上方に屈曲している。挿通部３１ｂの先端部は、孔３２から突出する長さを有しており、摩擦撹拌工程の終了後に、第一枠部材１０ａの上面１０ａｕに沿うように屈曲される。また、挿通部３１ｂの先端には、図示しない熱媒体供給源に延びる配管が接続されるようになっている。なお、熱媒体管をヒータ等の用途で用いる場合には、ステンレスからなるパイプ材にて構成してもよい。
【００４８】
なお、本実施形態では、熱媒体管３１が断面円形を呈するパイプ材にて構成されているが、これに限定されるものではない。例えば、断面楕円形や多角形を呈するパイプ材で熱媒体管を形成してもよい。この場合、凹溝の底部の断面形状を熱媒体管の外周形状に合わせるのが好ましい。
【００４９】
図８に示すように、凹溝３０内に熱媒体管３１を布設すると、熱媒体管３１の周囲で凹溝３０の側壁との間に空隙ができるが、この空隙には、熱伝導性物質３３が充填されている。熱伝導性物質３３は、金属粉末、金属粉末ペースト又は金属シート等が採用される。施工性を考慮すると、一定の粘性を備えた金属粉末ペーストを用いるのが好ましい。金属粉末ペーストは、アルミニウム粉末等の金属粉末と流動性を備えた樹脂との混合物から構成されている。
【００５０】
次に、本実施形態に係る枠構造体の製造方法を説明する。
【００５１】
かかる枠構造体の製造方法は、金属製の第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂとをその厚さ方向に接合して枠構造体１を形成する枠構造体の製造方法であって、下記の各工程を備えている。
（１）第一枠部材１０ａの第二枠部材１０ｂとの接合面１８である下面１０ａｄおよび第二枠部材１０ｂの第一枠部材１０ａとの接合面１８（図４参照）である上面１０ｂｕの少なくとも一方（本実施形態では、第二枠部材１０ｂの上面１０ｂｕ）に、熱媒体管３１を収容するための凹溝３０を形成する溝形成工程。
（２）第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂのいずれか一方（本実施形態では、第一枠部材１０ａ）に、熱媒体管３１を挿通させるための孔３２を厚さ方向に貫通させて形成する孔形成工程。
（３）第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂの接合面１８を、面削加工して平坦にする面削工程。
（４）接合面１８を脱脂して表面の油脂を除去する脱脂工程。
（５）凹溝３０内に熱媒体管３１を布設する熱媒体管布設工程。
（６）第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂをその厚さ方向に重ね合わせる重合工程。
（７）第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂの外周面側から第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂ同士の突合部１２に沿って接合用回転ツールＡ（図８参照）を移動させて摩擦撹拌を行う本接合工程。
【００５２】
また、本実施形態に係る枠構造体の製造方法は、凹溝３０内の熱媒体管３１の周囲の空隙に熱伝導性物質３３（図８参照）を充填する充填工程と、本接合工程前において接合用回転ツールＡの挿入位置Ｓ２，Ｓ３に下穴Ｐ２（図７参照），Ｐ３（図９参照）を形成する下穴形成工程とを、さらに備えている。
【００５３】
さらに、かかる枠構造体の製造方法は、摩擦攪拌の終了後に、図１１および図１２に示すように、摩擦攪拌の終了位置に形成された接合用回転ツールＡによる抜き穴Ｑ３を補修する補修工程を備えている。
【００５４】
（枠部材製造工程）
本実施形態では、枠構造体１を組み立てる工程の前に、四つの金属部材１５，１５・・を矩形枠状に組み合わせ、隣り合う金属部材１５，１５同士を摩擦攪拌にて接合して、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂを製造する枠部材製造工程を行う。枠部材製造工程は、一の金属部材１５の端面を、隣接する他の金属部材１５の端部の側面に突き合わせて、その突合部１６に沿って摩擦攪拌を行い一体的に接合する。以下、図３にしたがって、第一枠部材１０ａの製造工程を説明する。
【００５５】
第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂを構成する金属部材１５は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、チタン、チタン合金、マグネシウム、マグネシウム合金など摩擦攪拌可能な金属材料からなる。本実施形態では、各金属部材１５，１５・・は、例えばアルミニウム等の同一組成の金属材料で形成されている。また、本実施形態では、各金属部材１５，１５・・は、同等の断面形状（略正方形形状）の長尺直方体状に形成されており、隣接する金属部材１５，１５同士の突合部１６における厚さ寸法が同一になっている。
【００５６】
金属部材１５，１５同士を摩擦攪拌によって接合するに際しては、図３に示すように、直方体形状を呈するブロック状の金属部材接合用第一タブ部材５１（以下「第一タブ部材」という）および金属部材接合用第二タブ部材５２（以下「第二タブ部材」という）が用いられる。第一タブ部材５１および第二タブ部材５２は、金属部材１５，１５同士の突合部１６を、第一枠部材１０ａの外周面１１側と内周面１３側から挟むように配置されるものであって、それぞれ、金属部材１５，１５に添設され、金属部材１５の側面に現れる金属部材１５，１５の継ぎ目（厚さ方向に沿った境界線）を覆い隠す。
【００５７】
なお、第一タブ部材５１および第二タブ部材５２の材質に特に制限はないが、本実施形態では、金属部材１５と同一組成の金属材料で形成している。また、第一タブ部材５１および第二タブ部材５２の形状・寸法にも特に制限はないが、本実施形態では、その厚さ寸法を突合部１６における金属部材１５の厚さ寸法と同一としている。
【００５８】
第一枠部材１０ａを製造するに際しては、図３に示すように、まず、接合すべき四つの金属部材１５，１５・・を平面視長方形枠状に配置し、短辺を構成する金属部材１５ａの端面を、長辺を構成する金属部材１５ｂの端部の側面に密着させて突き合せる。そして、金属部材１５ｂの端部の側面と、金属部材１５ａの端面とで構成される各突合部１６，１６・・の両側に第一タブ部材５１と第二タブ部材５２をそれぞれ配置する。金属部材１５ａ，１５ｂの突合部１６の一端側（外周側）には第一タブ部材５１を配置して、第一タブ部材５１の当接面５１ａを、短辺を構成する金属部材１５ａの外周面１１側の側面、および長辺を構成する金属部材１５ｂの端面に当接させて突合部５３を形成する。一方、金属部材１５ａ，１５ｂより形成された入隅部（金属部材１５ａ，１５ｂの内周面１３に形成された角部）となる突合部１６の他端側（内周側）に第二タブ部材５２を配置して、第二タブ部材５２の当接面５２ａ，５２ｂを金属部材１５ａ，１５ｂの内周面１３側に当接させて突合部５４を形成する。
【００５９】
その後、金属部材１５ａ，１５ｂと第一タブ部材５１とにより形成された一対の入隅部５１ｂを溶接して金属部材１５ａ，１５ｂと第一タブ部材５１とを固定し、金属部材１５ａ，１５ｂと第二タブ部材５２とにより形成された一対の入隅部５２ｃ，５２ｃを溶接して金属部材１５ａ，１５ｂと第二タブ部材５２とを固定する。
【００６０】
金属部材１５，１５と第一タブ部材５１および第二タブ部材５２との溶接固定が終了したら、金属部材１５，１５・・と第一タブ部材５１および第二タブ部材５２を図示せぬ摩擦攪拌装置の架台に載置し、クランプ等の図示せぬ治具を用いて移動不能に拘束する。その後、小型の仮接合用回転ツール（図示せず）を、突合部５３，１６，５４の順に一筆書きの移動軌跡（図示せず）を形成するように適宜移動させて、突合部５３，１６，５４に対して連続して摩擦攪拌を行って仮接合する。
【００６１】
その後、第一タブ部材５１の適所に開始位置Ｓ１（図３の右側上部参照）を設定し、この開始位置Ｓ１に図示しない本接合用回転ツール（図示せず）の攪拌ピンが挿入される下穴（図示せず）を形成する。開始位置Ｓ１は、第一タブ部材５１の表面で、金属部材１５ａ，１５ｂ同士の突合部１６の延長線上に設定されている。下穴は、本接合用回転ツール（図示せず）の攪拌ピンの挿入抵抗（圧入抵抗）を低減する目的で設けられるものである。下穴の形成方法に制限はなく、例えば、図示せぬ公知のドリルを回転挿入することで形成することができる。
【００６２】
下穴の形成が終了したら、金属部材１５，１５同士の突合部１６を本格的に接合する本接合工程を実行する。本実施形態に係る本接合工程では、仮接合用回転ツールよりも大径の本接合用回転ツールを使用し、まず、仮接合された状態の突合部１６に対して金属部材１５の表面側から摩擦攪拌を行う。第一タブ部材５１上の開始位置Ｓ１に形成した下穴に本接合用回転ツールの攪拌ピンを回転させながら挿入（圧入）し、挿入した攪拌ピンを突合部１６側に向かって移動させる。突合部１６の一端（外周側）まで摩擦攪拌を行ったら、そのまま本接合用回転ツールを突合部１６に突入させ、突合部１６に沿って摩擦攪拌を行う。そして突合部１６の他端（内周側）まで本接合用回転ツールを移動させたら、摩擦攪拌を行いながら、第二タブ部材５２上を金属部材１５ｂから離反する方向に本接合用回転ツールを斜めに移動させ、そのまま第二タブ部材５２上の適所に設定された終了位置Ｅ１に向けて移動させる。
【００６３】
本接合用回転ツールが終了位置Ｅ１に達したら、本接合用回転ツールを回転させつつ上昇させて攪拌ピンを終了位置Ｅ１から離脱させる。このとき終了位置Ｅ１において攪拌ピンを上方に離脱させると、攪拌ピンと略同形の抜き穴Ｑ１が不可避的に形成されることになるが、本実施形態では、そのまま残置する。
【００６４】
以上の工程を、四箇所の各突合部１６，１６・・でそれぞれ行い、金属部材１５，１５・・を枠状に接合する。
【００６５】
その後、各摩擦攪拌で発生したバリを除去し、さらに、金属部材１５，１５・・を裏返し、裏面（図示せず）を上にする。そして、第一タブ部材５１の裏面の適所に設定された開始位置に下穴を形成する。この下穴形成は、前記した表面における下穴形成と同等の手順で行われる。
【００６６】
下穴の形成が終了したら、本接合用回転ツールを使用して、裏面側から突合部１６に対して摩擦攪拌を行う。この摩擦攪拌は、表面側からの摩擦攪拌と同様に、第一タブ部材５１の裏面上の開始位置に形成した下穴に本接合用回転ツールの攪拌ピンを挿入（圧入）する。このとき、表面側からの摩擦攪拌にて形成された表側の塑性化領域Ｗ３に本接合用回転ツールの攪拌ピンの先端を入り込ませる。以降、裏面側から摩擦攪拌を行う際には、表面側からの摩擦攪拌にて形成された塑性化領域Ｗ３に沿って本接合用回転ツールを移動させ、その攪拌ピンを塑性化領域Ｗ３に入り込ませつつ摩擦攪拌を行う。
【００６７】
その後、挿入した攪拌ピンを突合部１６側に向かって移動させ、突合部１６の一端（外周側）まで摩擦攪拌を行ったら、そのまま本接合用回転ツールを突合部１６に突入させ、突合部１６に沿って摩擦攪拌を行う。そして突合部１６の他端（内周側）まで本接合用回転ツールを移動させたら、摩擦攪拌を行いながら第二タブ部材５２の裏面上を金属部材１５から離反する方向に本接合用回転ツールを斜めに移動させ、そのまま第二タブ部材５２の裏面上の適所に設定された終了位置に向けて移動させる。これによって、突合部１６には、表面側から形成された塑性化領域Ｗ３と、裏面側から形成された塑性化領域Ｗ４の底部同士が互いに重合するように形成される（図４参照）。
【００６８】
本接合用回転ツールが終了位置（図示せず）に達したら、本接合用回転ツールを回転させつつ上昇させて攪拌ピンを終了位置から離脱させる。このとき終了位置において攪拌ピンを上方に離脱させると、攪拌ピンと略同形の抜き穴（図示せず）が不可避的に形成されることになるが、本実施形態では、そのまま残置する。なお、裏面の終了位置は、表面の終了位置Ｅ１と重ならないように、ずらしておくのが好ましい。
【００６９】
なお、本実施形態では、開始位置Ｓ１を第一タブ部材５１上に設定し、終了位置Ｅ１を第二タブ部材５２上に設定しているが、裏面における摩擦攪拌では、開始位置と終了位置とを反対に設定してもよい。これは、表面側では、図４に示すように、第二タブ部材５２の抜き穴Ｑ１にネジ溝を形成して、フック５６を螺合させるようにしているが、裏面側では、第二タブ部材５２に穴を必要としないためであって、第一タブ部材５１を終了位置としてもよいためである。
【００７０】
以上のように、表面側および裏面側からの本接合が終了したら、摩擦攪拌で発生したバリを除去し、図４に示すように、外周側の第一タブ部材５１を切除する。第一枠部材１０ａでは、第二タブ部材５２は切除せずに、残置された抜き穴Ｑ１の内周面にネジ溝を形成する加工を行う。ネジ溝が形成された抜き穴Ｑ１には、後の嵌合工程で、第一枠部材１０ａを吊下げるための吊り用治具であるフック５６が螺合されて装着される。
【００７１】
第二枠部材１０ｂは、その金属部材１５，１５同士の接合部１７ｂが、第一枠部材１０ａの金属部材１５，１５同士の接合部１７ａに対してオフセットしているが、その製造工程は、第一枠部材１０ａの製造工程と略同じであるのでその説明を省略する。
【００７２】
（溝形成工程）
その後、本実施形態では、図４に示すように、第二枠部材１０ｂの上面１０ｂｕに、その周方向に沿って凹溝３０を形成する。凹溝３０は、公知の切削工具を用いて、第二枠部材１０ｂの上面１０ｂｕを上側から所定の深さに切削し、底面部が熱媒体管３１と同径の半円状の断面Ｕ字状に形成する（図８参照）。凹溝３０は、第二枠部材１０ｂの上面１０ｂｕ上で、内側と外側に二重になるように形成する。凹溝３０は、第二枠部材１０ｂの短辺を構成する金属部材１５ｄに両端部を有する平面視Ｃ字状を呈するように形成する。凹溝３０の形成が終了したら、各工程で発生したバリを除去する。
【００７３】
（孔形成工程）
溝形成工程と同時または前後して、凹溝３０の端部に相当する部分の第一枠部材１０ａに、熱媒体管３１が挿通する孔３２をそれぞれ形成する。孔３２は、公知のドリルを用いて、第一枠部材１０ａの上面１０ａｕから下面１０ａｄまで貫通して、凹溝３０の延出長手方向に直交する方向（第一枠部材１０ａの厚さ方向）に形成する。そしてさらに、第一枠部材１０ａの上面１０ａｕに、孔３２の上端部から連続して外周面に延出する溝３４を形成する。溝３４は、公知の切削工具を用いて、凹溝３０と同等の断面形状に形成する。孔３２および溝３４の形成が終了したら、各工程で発生したバリを除去する。
【００７４】
なお、本実施形態では、第二枠部材１０ｂの上面１０ｂｕに凹溝３０を形成し、第一枠部材１０ａに孔３２を形成するようにしているが、これに限定されるものではない。第一枠部材１０ａの下面１０ａｄに凹溝を形成し、第二枠部材１０ｂに孔を形成するようにしてもよい。また、第一枠部材１０ａの下面１０ａｄと、第二枠部材１０ｂの上面１０ｂｕの両方に熱媒体管３１と同径半円状の凹溝（図示せず）をそれぞれ形成するようにしてもよい。この場合、一方の凹溝の底面に熱媒体管３１が挿通する孔を形成する。
【００７５】
（熱媒体管形成工程）
一方、銅管等の熱伝導性の高いパイプ材を、凹溝３０および孔３２，３２に沿う形状に適宜屈曲させて熱媒体管３１を形成する。なお、熱媒体管３１の形成は、枠部材製造工程後に行うのに限定されるものではなく、枠部材製造工程と並行して行ってもよいし、枠部材製造工程よりも前に行ってもよい。
【００７６】
（面削工程）
次に、第一枠部材１０ａの下面１０ａｄと、第二枠部材１０ｂの上面１０ｂｕとからなる接合面１８を、面削加工して平坦にする。面削工程では、第一枠部材１０ａを図示せぬ架台に載置し、クランプ等の図示せぬ治具を用いて移動不能に拘束し、フライス盤等の工具を用いて、第二枠部材１０ｂの上面１０ｂｕとの接合面１８となる、第一枠部材１０ａの下面１０ａｄの全体に亘って面削加工を行い表面の凹凸を取り除く。また、第二枠部材１０ｂの上面１０ｂｕについても同様の面削加工を行い表面の凹凸を取り除く。これによって、各接合面１８の平坦度が向上し、第一枠部材１０ａの下面１０ａｄと第二枠部材１０ｂの上面１０ｂｕとが密着するようになる。なお、接合面１８以外に、第一タブ部材６０と第二タブ部材７０が当接される面（外周面１１）にも面削加工を施しておくのが好ましい。
【００７７】
（脱脂工程）
その後、面削加工された第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂを、図示せぬ脱脂用の処理槽のアルコールやアセトン等の脱脂処理液内に浸けて、第一枠部材１０ａの下面１０ａｄと、第二枠部材１０ｂの上面１０ｂｕとからなる各接合面１８に付着した加工油等の油脂分や汚れを取り除く。これによって、接合面１８から油等の有機物や水分を取り除くことができるので、塑性化領域に有機物の残渣や分解ガスが混入するのを防止することができる。
【００７８】
（熱媒体管布設工程）
脱脂工程が終了した後に、各熱媒体管３１を凹溝３０内にそれぞれ布設して、熱媒体管３１の挿通部３１ｂが、第二枠部材１０ｂの上面１０ｂｕから上方に立ち上がった状態としておく。
【００７９】
（充填工程）
図８に示すように、熱媒体管布設工程で凹溝３０内に熱媒体管３１を布設すると、凹溝３０の開口部側で、熱媒体管３１の周囲で凹溝３０の側壁との間に空隙ができる。充填工程では、この空隙に、熱伝導性物質３３を充填する。本実施形態では、熱伝導性物質３３は、一定の粘性を備えた金属粉末ペーストにて構成されたものを採用しており、第二枠部材１０ｂの上面１０ｂｕの上方から凹溝３０内に擦り込むように熱伝導性物質３３を充填する。熱伝導性物質３３は一定の粘性を備えているので、凹溝３０の内面と熱媒体管３１との密着性が高くなるとともに施工性が向上している。熱伝導性物質３３は、その表面が第二枠部材１０ｂの上面１０ｂｕの表面と面一になるように充填する。
【００８０】
（重合工程）
充填工程が終了したら、熱媒体管３１が布設された第二枠部材１０ｂを図示しない摩擦攪拌装置の架台に載置し、クランプ等の図示しない治具を用いて移動不能に拘束する。その後、図４に示すように、第一枠部材１０ａの内側に取り付けられている各第二タブ部材５２の抜き穴Ｑ１に、フック５６（吊り用治具）を螺合させてそれぞれ装着し、これらフック５６に、ワイヤー５７の先端に取り付けられたフック５８を係止して、ワイヤー５７を介してクレーン等の吊り手段（フック５９のみ図示）にて吊り上げる。そして、第一枠部材１０ａを第二枠部材１０ｂの上方から吊り下ろし、第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂとを重ね合わせて、第一枠部材１０ａの下面１０ａｄを、第二枠部材１０ｂの上面１０ｂｕに突き合わせる。このとき、第一枠部材１０ａの下面１０ａｄと、第二枠部材１０ｂの上面１０ｂｕとは、ともに面削加工されて、表面の凹凸が取り除かれているので、隙間なく密着することができる。これによって、第一枠部材１０ａの接合面１８（下面１０ａｄ）と、第二枠部材１０ｂの接合面１８（上面１０ｂｕ）とが好適に突き合わされ、平面視長方形状の接合部１７が構成される。
【００８１】
また、このとき、第一枠部材１０ａは、その長手方向に沿って塑性化領域Ｗ３，Ｗ４が形成されており、第二枠部材１０ｂは、その短手方向に沿って塑性化領域Ｗ３，Ｗ４が形成されている。したがって、各枠部材１０ａ，１０ｂの塑性化領域Ｗ３，Ｗ４は、互いに直角に交差することとなり、第一枠部材１０ａの金属部材１５，１５同士の接合部１７ａは、重ねられて隣接する第二枠部材１０ｂの金属部材１５，１５同士の接合部１７ｂに対してオフセットする。このように、配置することによって、枠構造体１の厚さ方向全体に亘って、塑性化領域Ｗ３，Ｗ４で構成される部分を少なくすることができる。
【００８２】
一方、熱媒体管３１の挿通部３１ｂは、上方に向かって直交して立設されているので、上方から第一枠部材１０ａを吊り下ろすことで、相対的に孔３２内に挿通される。そして、第一枠部材１０ａが第二枠部材１０ｂに突き合わされたときに、挿通部３１ｂの先端部が第一枠部材１０ａの上面１０ａｕ（孔３２の上端部）から、上方に突出した状態となる。
【００８３】
その後、図４に示したワイヤー５７と一体のフック５８を、フック５６から離脱させ吊り手段を退避させた後に、各第二タブ部材５２，５２・・の抜き穴Ｑ１，Ｑ１・・からフック５６，５６・・をそれぞれ取り外す。その後、図５に示すように、第二タブ部材５２（図４参照）を第一枠部材１０ａの内周面１３から切除する。
【００８４】
（タブ部材配置工程）
タブ部材配置工程は、接合すべき第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂ同士の摩擦撹拌の開始位置や終了位置が設けられる当て部材（第一タブ部材６０および第二タブ部材７０）を準備する工程であり、本実施形態では、外周面１１のうちの一外周平面１１ａ（図６参照）における第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂの突合部１２の両端に第一タブ部材６０と第二タブ部材７０をそれぞれ配置する工程を各外周平面の接合ごとに行う。
【００８５】
図６に示すように、本実施形態では、第一タブ部材６０および第二タブ部材７０は、直方体形状を呈しており、外周面１１のうちの一外周平面１１ａの両端で、突合部１２を挟むように配置されるものである。第一タブ部材６０および第二タブ部材７０は、その一面６２，７２が、一外周平面１１ａと面一になるように第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂに添設され、一外周平面１１ａと直交する第一直交平面１１ｂおよび第二直交平面１１ｃにそれぞれ当接してその端部を覆い隠す。第一タブ部材６０および第二タブ部材７０の材質に特に制限はないが、本実施形態では、金属部材１５と同一組成の金属材料で形成している。また、第一タブ部材６０および第二タブ部材７０の形状・寸法にも特に制限はないが、本実施形態では、その厚さ寸法を、重ね合わせた第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂの厚さ寸法と同一にしている。
【００８６】
タブ部材配置工程では、重ねられて突き合わされた第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂの外周面１１のうちの一外周平面１１ａに現れる境界線（突合部１２）の一端側に第一タブ部材６０を配置して第一タブ部材６０の当接面６１を、外周面１１の一外周平面１１ａと直交する第一直交平面１１ｂに当接させる。このとき、第一タブ部材６０の一面６２が、一外周平面１１ａと面一になるように配置する。その後、第一タブ部材６０の配置側とは逆側で一外周平面１１ａと直交する第二直交平面１１ｃに第二タブ部材７０を配置する。
【００８７】
（溶接工程）
溶接工程では、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂと、第一タブ部材６０とにより形成された入隅部６０ａ（すなわち、第一直交平面１１ｂと、これと直交する第一タブ部材６０の面６３とにより形成された角部６０ａ）を溶接して第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂと、第一タブ部材６０とを接合する。また、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂと、第二タブ部材７０とにより形成された入隅部７０ａを溶接して第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂと、第二タブ部材７０とを接合する。なお、入隅部６０ａ，７０ａの全長に亘って連続して溶接を施してもよいし、断続して溶接を施してもよい。
【００８８】
その後、仮接合された第一枠部材１０ａ、第二枠部材１０ｂ、第一タブ部材６０および第二タブ部材７０を図示せぬ摩擦撹拌装置の架台に載置し、クランプ等の図示せぬ治具を用いて移動不能に拘束する。なお、溶接工程を省略する場合には、図示せぬ摩擦撹拌装置の架台上で、重合工程とタブ部材配置工程を実行する。
【００８９】
（第一タブ部材接合工程（直交面接合工程））
第一タブ部材接合工程は、本接合工程に先立って行われる工程であり、本実施形態では、図６に示すように、外周面１１と直交する面（第一枠部材１０ａの上面１０ａｕまたは第二枠部材１０ｂの下面（図示せず））における第一タブ部材６０との突合部６４を接合する直交面接合工程と、外周面１１の一外周平面１１ａの一端部における第一タブ部材６０との突合部６５を接合する外周面接合工程とを具備している。
【００９０】
第一タブ部材接合工程の直交面接合工程では、仮接合用回転ツール（図示せず）を一筆書きのコ字状の移動軌跡（ビード）を形成するように移動させて、突合部６４に対して摩擦撹拌を行う。
【００９１】
具体的には、まず、第一タブ部材６０の適所に設けた開始位置ＳＰ１の直上に仮接合用回転ツールを位置させ、続いて、仮接合用回転ツールを左回転させつつ撹拌ピンを開始位置ＳＰ１に押し付ける。撹拌ピンが第一タブ部材６０の表面に接触すると、摩擦熱によって撹拌ピンの周囲にある金属が塑性流動化し、撹拌ピンが第一タブ部材６０に挿入される。
【００９２】
撹拌ピンの全体が第一タブ部材６０に入り込み、かつ、ショルダ部の下端面の全面が第一タブ部材６０の表面に接触したら、仮接合用回転ツールを回転させつつ第一タブ部材接合工程の始点ｓ１１に向けて相対移動させる。
【００９３】
なお、仮接合用回転ツールを移動させる際には、ショルダ部の軸線を鉛直線に対して進行方向の後ろ側へ僅かに傾斜させてもよいが、傾斜させずに鉛直にすると、仮接合用回転ツールの方向転換が容易となり、複雑な動きが可能となる。仮接合用回転ツールを移動させると、その撹拌ピンの周囲にある金属が順次塑性流動化するとともに、撹拌ピンから離れた位置では、塑性流動化していた金属が再び硬化する。
【００９４】
仮接合用回転ツールを相対移動させて第一タブ部材接合工程の始点ｓ１１まで連続して摩擦撹拌を行ったら、始点ｓ１１で仮接合用回転ツールを離脱させずにそのまま突合部６４に沿って移動させて第一タブ部材６０と第一枠部材１０ａとの突合部６４に対して摩擦撹拌を行う。具体的には、第一枠部材１０ａと第一タブ部材６０の継ぎ目（境界線）上に摩擦撹拌のルートを設定し、当該ルートに沿って仮接合用回転ツールを相対移動させることで、突合部６４に対して摩擦撹拌を行う。なお、本実施形態では、仮接合用回転ツールを途中で離脱させることなく始点ｓ１１から終点ｅ１１まで連続して摩擦撹拌を行う。
【００９５】
なお、仮接合用回転ツールを左回転させた場合には、仮接合用回転ツールの進行方向の右側に微細な接合欠陥が発生する虞があるので、仮接合用回転ツールの進行方向の左側に第一枠部材１０ａが位置するように始点ｓ１１と終点ｅ１１の位置を設定することが望ましい。このようにすると、第一枠部材１０ａ側に接合欠陥が発生し難くなるので、高品質の枠構造体１（図１参照）を得ることが可能となる。
【００９６】
ちなみに、仮接合用回転ツールを右回転させた場合には、仮接合用回転ツールの進行方向の左側に微細な接合欠陥が発生する虞があるので、仮接合用回転ツールの進行方向の右側に第一枠部材１０ａが位置するように第一タブ部材接合工程の始点と終点の位置を設定することが望ましい。具体的には、図示は省略するが、仮接合用回転ツールを左回転させた場合の終点ｅ１１の位置に始点を設け、仮接合用回転ツールを左回転させた場合の始点ｓ１１の位置に終点を設ければよい。
【００９７】
なお、仮接合用回転ツールの撹拌ピンが突合部６４に入り込むと、第一枠部材１０ａと第一タブ部材６０を引き離そうとする力が作用するが、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂと第一タブ部材６０により形成された入隅部６０ａを溶接により仮接合するとともに、クランプ等の治具で拘束しているので、第一枠部材１０ａと第一タブ部材６０との間に目開きが発生することがない。なお、必要に応じて、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂと、第一タブ部材６０との接合部の外周面１１側も溶接にて固定するようにしておいてもよい。この際、摩擦撹拌接合を行う範囲と溶接部が重ならないようにするのが好ましい。
【００９８】
仮接合用回転ツールが終点ｅ１１に達したら、終点ｅ１１で摩擦撹拌を終了させずに、第一タブ部材６０の表面に設けた終了位置ＥＰ１まで連続して摩擦撹拌を行う。仮接合用回転ツールが終了位置ＥＰ１に達したら、仮接合用回転ツールを回転させつつ上昇させて撹拌ピンを終了位置ＥＰ１から離脱させる。
【００９９】
直交面接合工程が終了した後、外周面接合工程を実行する前に、第二タブ部材接合工程における直交面接合工程を先行して実行する。図６に示すように、突合部１２の、第一タブ部材６０とは逆側の端部で、前記した第一タブ部材接合工程の直交面接合工程と同様の工程を実行して、外周面１１と直交する面（第一枠部材１０ａの上面１０ａｕまたは第二枠部材１０ｂの下面（図示せず））における第二タブ部材７０との突合部７４を接合する。この工程が、第二タブ部材接合工程における直交面接合工程となる。なお、図６に示すように仮接合用回転ツールを移動させる場合は、仮接合用回転ツールを右回転させる。
【０１００】
（第一タブ部材接合工程（外周面接合工程））
その後、第一タブ部材接合工程の外周面接合工程を実行する。第一タブ部材接合工程の外周面接合工程は、第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂの突合部１２を仮接合する仮接合工程と、第二タブ部材接合工程の外周面接合工程と、連続的に実行される工程であって、図６に示すように、仮接合用回転ツールを一筆書きの移動軌跡（ビード）を形成するように移動させて、突合部６５、一外周平面１１ａ上の突合部１２、第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂの外周面１１の一外周平面１１ａの他端部における第二タブ部材７０との突合部７５に対して連続して摩擦撹拌を行う。すなわち、摩擦撹拌の開始位置ＳＰ２に挿入した仮接合用回転ツールの撹拌ピンを途中で離脱させることなく終了位置ＥＰ２まで移動させて、第一タブ部材接合工程の外周面接合工程、仮接合工程および第二タブ部材接合工程の外周面接合工程の３つの工程を連続して実行する。なお、本実施形態では、第一タブ部材６０に摩擦撹拌の開始位置ＳＰ２を設け、第二タブ部材７０に終了位置ＥＰ２を設けているが、開始位置ＳＰ２と終了位置ＥＰ２の位置を限定する趣旨ではない。
【０１０１】
第一タブ部材接合工程の外周面接合工程、仮接合工程および第二タブ部材接合工程の外周面接合工程における摩擦撹拌の手順を詳細に説明する。
【０１０２】
まず、第一タブ部材６０の適所に設けた開始位置ＳＰ２の直上に仮接合用回転ツールを位置させ、続いて、仮接合用回転ツールを右回転させつつ下降させて撹拌ピンを開始位置ＳＰ２に押し付ける。撹拌ピンの全体が第一タブ部材６０に入り込み、かつ、ショルダ部の下端面の全面が第一タブ部材６０の表面に接触したら、仮接合用回転ツールを回転させつつ第一タブ部材接合工程の始点ｓ２１に向けて相対移動させる。仮接合用回転ツールを移動させると、その撹拌ピンの周囲にある金属が順次塑性流動化するとともに、撹拌ピンから離れた位置では、塑性流動化していた金属が再び硬化する。
【０１０３】
仮接合用回転ツールを相対移動させて第一タブ部材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ２１まで連続して摩擦撹拌を行ったら、始点ｓ２１で仮接合用回転ツールを離脱させずにそのまま突合部６５に沿って移動させて突合部６５に対して摩擦撹拌を行う。具体的には、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂと、第一タブ部材６０の継ぎ目（境界線）上に摩擦撹拌のルートを設定し、当該ルートに沿って仮接合用回転ツールを相対移動させることで、突合部６５に対して摩擦撹拌を行う。なお、本実施形態では、仮接合用回転ツールを途中で離脱させることなく始点ｓ２１から終点ｅ２１まで連続して摩擦撹拌を行う。
【０１０４】
なお、仮接合用回転ツールを右回転させた場合には、仮接合用回転ツールの進行方向の左側に微細な接合欠陥が発生する虞があるので、仮接合用回転ツールの進行方向の右側に第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂが位置するように第一タブ部材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ２１と終点ｅ２１の位置を設定することが望ましい。このようにすると、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂ側に接合欠陥が発生し難くなるので、高品質の接合体を得ることが可能となる。
【０１０５】
ちなみに、仮接合用回転ツールを左回転させた場合には、仮接合用回転ツールの進行方向の右側に微細な接合欠陥が発生する虞があるので、仮接合用回転ツールの進行方向の左側に第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂが位置するように第一タブ部材接合工程の始点と終点の位置を設定することが望ましい。具体的には、図示は省略するが、仮接合用回転ツールを右回転させた場合の終点ｅ２１の位置に始点を設け、仮接合用回転ツールを右回転させた場合の始点ｓ２１の位置に終点を設ければよい。
【０１０６】
仮接合用回転ツールが第一タブ部材接合工程の外周面接合工程の終点ｅ２１に達したら、終点ｅ２１で摩擦撹拌を終了させずに仮接合工程の始点ｓ２２まで連続して摩擦撹拌を行い、そのまま仮接合工程に移行する。すなわち、第一タブ部材接合工程の外周面接合工程の終点ｅ２１から仮接合工程の始点ｓ２２まで仮接合用回転ツールを離脱させずに摩擦撹拌を継続し、さらに、始点ｓ２２で仮接合用回転ツールを離脱させることなく仮接合工程に移行する。このようにすると、第一タブ部材接合工程の外周面接合工程の終点ｅ２１での仮接合用回転ツールの離脱作業が不要となり、さらに、仮接合工程の始点ｓ２２での仮接合用回転ツールの挿入作業が不要となることから、接合作業の効率化・迅速化を図ることが可能となる。
【０１０７】
本実施形態では、第一タブ部材接合工程の外周面接合工程の終点ｅ２１から仮接合工程の始点ｓ２２に至る摩擦撹拌のルートを第一タブ部材６０に設定し、仮接合用回転ツールを第一タブ部材接合工程の外周面接合工程の終点ｅ２１から仮接合工程の始点ｓ２２に移動させる際の移動軌跡を第一タブ部材６０に形成する。このようにすると、第一タブ部材接合工程の外周面接合工程の終点ｅ２１から仮接合工程の始点ｓ２２に至る工程中において、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂに接合欠陥が発生し難くなるので、高品質の接合体を得ることが可能となる。
【０１０８】
（仮接合工程）
仮接合工程では、第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂの突合部１２に対して摩擦撹拌を行う。具体的には、第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂの継ぎ目（境界線）上に摩擦撹拌のルートを設定し、当該ルートに沿って仮接合用回転ツールを相対移動させることで、一外周平面１１ａの突合部１２の全長に亘って連続して摩擦撹拌を行う。なお、本実施形態では、仮接合用回転ツールを途中で離脱させることなく仮接合工程の始点ｓ２２から終点ｅ２２まで連続して摩擦撹拌を行う。このようにすると、仮接合工程中における仮接合用回転ツールの離脱作業が一切不要となることから、予備的な接合作業のより一層の効率化・迅速化を図ることが可能となる。
【０１０９】
仮接合用回転ツールが仮接合工程の終点ｅ２２に達したら、終点ｅ２２で摩擦撹拌を終了させずに第二タブ部材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ２３まで連続して摩擦撹拌を行い、そのまま第二タブ部材接合工程の外周面接合工程に移行する。すなわち、仮接合工程の終点ｅ２２から第二タブ部材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ２３まで仮接合用回転ツールを離脱させずに摩擦撹拌を継続し、さらに、始点ｓ２３で仮接合用回転ツールを離脱させることなく第二タブ部材接合工程の外周面接合工程に移行する。このようにすると、仮接合工程の終点ｅ２２での仮接合用回転ツールの離脱作業が不要となり、さらに、第二タブ部材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ２３での仮接合用回転ツールの挿入作業が不要となることから、接合作業のより一層の効率化・迅速化を図ることが可能となる。
【０１１０】
本実施形態では、仮接合工程の終点ｅ２２から第二タブ部材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ２３に至る摩擦撹拌のルートを第二タブ部材７０に設定し、仮接合用回転ツールを仮接合工程の終点ｅ２２から第二タブ部材接合工程の始点ｓ２３に移動させる際の移動軌跡を第二タブ部材７０に形成する。このようにすると、仮接合工程の終点ｅ２２から第二タブ部材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ２３に至る工程中において、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂに接合欠陥が発生し難くなるので、高品質の接合体を得ることが可能となる。
【０１１１】
（第二タブ部材接合工程（外周面接合工程））
第二タブ部材接合工程の外周面接合工程では、外周面１１の一外周平面１１ａの他端部における第二タブ部材７０との突合部７５に対して摩擦撹拌を行う。具体的には、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂと第二タブ部材７０の継ぎ目（境界線）上に摩擦撹拌のルートを設定し、当該ルートに沿って仮接合用回転ツールを相対移動させることで、突合部７５に対して摩擦撹拌を行う。なお、本実施形態では、仮接合用回転ツールを途中で離脱させることなく第二タブ部材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ２３から終点ｅ２３まで連続して摩擦撹拌を行う。
【０１１２】
なお、仮接合用回転ツールを右回転させているので、仮接合用回転ツールの進行方向の右側に第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂが位置するように第二タブ部材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ２３と終点ｅ２３の位置を設定する。このようにすると、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂ側に接合欠陥が発生し難くなるので、高品質の接合体を得ることが可能となる。ちなみに、仮接合用回転ツールを左回転させた場合には、仮接合用回転ツールの進行方向の左側に第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂが位置するように第二タブ部材接合工程の外周面接合工程の始点と終点の位置を設定することが望ましい。具体的には、図示は省略するが、仮接合用回転ツールを右回転させた場合の終点ｅ２３の位置に始点を設け、仮接合用回転ツールを右回転させた場合の始点ｓ２３の位置に終点を設ければよい。
【０１１３】
なお、仮接合用回転ツールの撹拌ピンが突合部７５に入り込むと、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂと、第二タブ部材７０とを引き離そうとする力が作用するが、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂと第二タブ部材７０により形成された入隅部７０ａを溶接により仮接合するとともに、クランプ等の治具で拘束しているので、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂと第二タブ部材７０との間に目開きが発生することがない。なお、必要に応じて、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂと第二タブ部材７０との接合部の外周面１１側も溶接にて固定するようにしておいてもよい。この際、摩擦撹拌接合を行う範囲と溶接部が重ならないようにするのが好ましい。
【０１１４】
仮接合用回転ツールが第二タブ部材接合工程の外周面接合工程の終点ｅ２３に達したら、終点ｅ２３で摩擦撹拌を終了させずに、第二タブ部材７０に設けた終了位置ＥＰ２まで連続して摩擦撹拌を行う。
【０１１５】
仮接合用回転ツールが終了位置ＥＰ２に達したら、仮接合用回転ツールを回転させつつ上昇させて撹拌ピンを終了位置ＥＰ２から離脱させる。
【０１１６】
（第一の下穴形成工程）
続いて、第一の下穴形成工程を実行する。第一の下穴形成工程は、図７に示すように、第一の本接合工程における摩擦撹拌の開始位置Ｓ２に下穴Ｐ２を形成する工程である。すなわち、下穴形成工程は、本接合用回転ツールＡ（図８参照）の撹拌ピンＡ２の挿入予定位置に下穴Ｐ２を形成する工程である。
【０１１７】
下穴Ｐ２は、本接合用回転ツールＡの撹拌ピンＡ２の挿入抵抗（圧入抵抗）を低減する目的で設けられるものであり、本実施形態では、第二タブ部材７０の表面で、第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂの突合部１２である継ぎ目（境界線）の延長線上に形成する。下穴Ｐ２の形態に特に制限はないが、本実施形態では、円筒状としている。なお、本実施形態では、第二タブ部材７０に下穴Ｐ２を形成しているが、下穴Ｐ２の位置に特に制限はなく、第一タブ部材６０に形成してもよいし、突合部６５，７５上に形成してもよいが、好適には、本実施形態の如く突合部１２の延長線上に形成することが望ましい。なお、下穴Ｐ２は、例えば、図示せぬ公知のドリルを回転挿入することで形成することができる。
【０１１８】
（第一の本接合工程）
第一の下穴形成工程が終了したら、第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂの突合部１２を本格的に接合する第一の本接合工程を実行する。第一の本接合工程では、本接合用回転ツールＡを使用し、仮接合された状態の突合部１２に対して一外周平面１１ａ側から摩擦撹拌を行う。
【０１１９】
第一の本接合工程では、図７に示すように、第二タブ部材７０上の開始位置Ｓ２に形成した下穴Ｐ２に本接合用回転ツールＡ（図８参照）の撹拌ピンＡ２を挿入（圧入）し、挿入した撹拌ピンＡ２を途中で離脱させることなく終了位置Ｅ２まで移動させる。すなわち、第一の本接合工程では、下穴Ｐ２から摩擦撹拌を開始し、終了位置Ｅ２まで連続して摩擦撹拌を行う。なお、本実施形態では、第二タブ部材７０に摩擦撹拌の開始位置Ｓ２を設け、第一タブ部材６０に終了位置Ｅ２を設けているが、開始位置Ｓ２と終了位置Ｅ２の位置を限定する趣旨ではない。
【０１２０】
以下に、第一の本接合工程を詳細に説明する。まず、下穴Ｐ２（開始位置Ｓ２）の直上に本接合用回転ツールＡを位置させ、続いて、本接合用回転ツールＡを右回転させつつ下降させて撹拌ピンＡ２の先端を下穴Ｐ２に挿入する。撹拌ピンＡ２を下穴Ｐ２に入り込ませると、撹拌ピンＡ２の周面（側面）が下穴Ｐ２の穴壁に当接し、穴壁から金属が塑性流動化する。このような状態になると、塑性流動化した金属を撹拌ピンＡ２の周面で押し退けながら、撹拌ピンＡ２が圧入されることになるので、圧入初期段階における圧入抵抗を低減することが可能となり、また、本接合用回転ツールＡのショルダ部Ａ１（図８参照）が第二タブ部材７０の表面に当接する前に撹拌ピンＡ２が下穴Ｐ２の穴壁に当接して摩擦熱が発生するので、塑性流動化するまでの時間を短縮することが可能となる。つまり、摩擦撹拌装置の負荷を低減することが可能となり、加えて、本接合に要する作業時間を短縮することが可能となる。
【０１２１】
撹拌ピンＡ２の全体が第二タブ部材７０に入り込み、かつ、ショルダ部Ａ１の下端面の全面が第二タブ部材７０の表面に接触したら、摩擦撹拌を行いながら突合部１２の一端に向けて本接合用回転ツールＡを相対移動させ、さらに、突合部７５を横切らせて突合部１２に突入させる。本接合用回転ツールＡを移動させると、その撹拌ピンＡ２の周囲にある金属が順次塑性流動化するとともに、撹拌ピンＡ２から離れた位置では、塑性流動化していた金属が再び硬化して塑性化領域Ｗ１が形成される。塑性化領域Ｗ１の深さは、突合部１２の内部に設けられた凹溝３０と熱媒体管３１に干渉しない深さに形成されている。
【０１２２】
第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂへの入熱量が過大になる虞がある場合には、本接合用回転ツールＡの周囲に一外周平面１１ａ側から水を供給するなどして冷却することが望ましい。なお、第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂ間に冷却水が入り込むと、接合面に酸化皮膜を発生させる虞があるが、本実施形態においては、第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂの各接合面１８，１８を面削加工するとともに、仮接合工程を実行して第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂ間の目地を閉塞しているので、第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂ間に冷却水が入り込み難く、したがって、接合部の品質を劣化させる虞がない。
【０１２３】
本接合用回転ツールＡが終了位置Ｅ２に達したら、本接合用回転ツールＡを回転させつつ上昇させて撹拌ピンＡ２を終了位置Ｅ２から離脱させる。なお、終了位置Ｅ２において撹拌ピンＡ２を上方に離脱させると、撹拌ピンＡ２と略同形の抜き穴Ｑ２が不可避的に形成されることになるが、本実施形態では、第一タブ部材６０上であるので、そのまま残置する。
【０１２４】
（第一の補修工程）
図示しないが、第一の本接合工程が終了したら、枠部材製造工程における第一の補修工程と同様の補修工程を行う。第一の補修工程は、第一の本接合工程により形成された塑性化領域Ｗ１に対して補修用回転ツールを適宜交差するように移動させて、摩擦撹拌を行う工程であり、塑性化領域Ｗ１に含まれている可能性がある接合欠陥を補修する目的で行われるものである。
【０１２５】
なお、本実施形態に係る第一の補修工程では、本接合用回転ツールＡよりも小型の補修用回転ツール（図示せず）を用いて摩擦撹拌を行う。このようにすると、塑性化領域が必要以上に広がることを防止することが可能となる。
【０１２６】
第一の補修工程が終了したら、各工程における摩擦撹拌で発生したバリを除去し、さらに、第一タブ部材６０および第二タブ部材７０を切除する。
【０１２７】
その後、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂを回転させて、外周面１１のうち他の三面の外周表面に対して、前記したタブ部材配置工程、溶接工程、第一タブ部材接合工程、仮接合工程、第二タブ部材接合工程、第一の下穴形成工程、第一の本接合工程、第一の補修工程およびバリの除去、第一タブ部材６０および第二タブ部材７０の切除をそれぞれ繰り返して行い、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂの外周面１１の突合部１２の全周に亘って摩擦撹拌を行う。
【０１２８】
（第二の下穴形成工程）
外周面１１全体の突合部１２の全周の摩擦撹拌が終了したら、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂの内周面１３が上を向くように、図示せぬ摩擦撹拌装置の架台に載置し、クランプ等の図示せぬ治具を用いて移動不能に拘束する。なお、以下に説明する第二の下穴形成工程、第二の本接合工程、抜き穴補修工程、第二の補修工程および入隅部溶接工程は、内周面１３に対する工程である。
【０１２９】
続いて、第二の下穴形成工程を実行する。第二の下穴形成工程は、図９に示すように、第二の本接合工程における摩擦撹拌の開始位置Ｓ３に下穴Ｐ３を形成する工程である。すなわち、下穴形成工程は、第一枠部材１０ａまたは第二枠部材１０ｂ（本実施形態では第二枠部材１０ｂ）の内周面１３上の本接合用回転ツールＡの撹拌ピンＡ２の挿入予定位置に下穴Ｐ３を形成する工程である。
【０１３０】
下穴Ｐ３は、本接合用回転ツールＡの撹拌ピンＡ２の挿入抵抗（圧入抵抗）を低減する目的で設けられるものであり、本実施形態では、第二枠部材１０ｂの内周面１３の表面で、突合部１２から偏移した位置に形成する。下穴Ｐ３の位置は、内周面１３の一平面内における突合部１２の一端部近傍で、且つ、第二の本接合工程において用いる本接合用回転ツールＡが、直交して隣り合う内周面１３の表面と干渉しないように、隣り合う内周面１３と所定の距離を確保している。下穴Ｐ３の形態に特に制限はないが、本実施形態では、下穴Ｐ２（図７参照）と同様に円筒状としている。なお、本実施形態では、第二枠部材１０ｂの内周面１３の表面に下穴Ｐ３を形成しているが、下穴Ｐ３の位置に特に制限はなく、第一枠部材１０ａの内周面１３の表面に形成してもよいし、突合部１２上に形成してもよい。
【０１３１】
（第二の本接合工程）
第二の下穴形成工程が終了したら、内周面１３の突合部１２を本格的に接合する第二の本接合工程を実行する。本実施形態に係る第二の本接合工程では、第一の本接合工程で用いた本接合用回転ツールＡを使用し、突合部１２に対して内周面１３側から摩擦撹拌を行う。なお、第二の本接合工程では、本接合用回転ツールＡは、先端が直角に屈曲したアーム（図示せず）の先端で回転自在に支持されており、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂに干渉せずに内周面１３側からの摩擦撹拌を行うようになっている。
【０１３２】
第二の本接合工程では、下穴Ｐ３に本接合用回転ツールＡの撹拌ピン（図示せず）を挿入（圧入）し、挿入した撹拌ピンを途中で離脱させることなく終了位置Ｅ３まで移動させる。終了位置Ｅ３は、内周面１３の表面に現れる第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂ同士の境界線（突合部１２）から偏移した位置とする。終了位置Ｅ３は、開始位置Ｓ３とは逆側となる突合部１２の他端側近傍に設けられており、境界線（突合部１２）から偏移した位置となっている。また、終了位置Ｅ３は、第二の本接合工程において用いる本接合用回転ツールＡが、直交して隣り合う内周面１３の表面と干渉しないように、隣り合う内周面１３と所定の距離を確保して決定されている。すなわち、第二の本接合工程では、下穴Ｐ３から摩擦撹拌を開始し、終了位置Ｅ３まで連続して平面視コ字状の摩擦撹拌を行う。なお、本実施形態では、第二枠部材１０ｂの内周面１３に摩擦撹拌の開始位置Ｓ３と終了位置Ｅ３を設けているが、開始位置Ｓ３と終了位置Ｅ３の位置を限定する趣旨ではない。開始位置Ｓ３と終了位置Ｅ３は、第一枠部材１０ａの内周面１３に設けてもよいし、一方を第一枠部材１０ａの内周面１３に設けて、他方を第二枠部材１０ｂの内周面１３に設けてもよい。
【０１３３】
図１０を参照して第二の本接合工程をより詳細に説明する。まず、下穴Ｐ３（開始位置Ｓ３）の直上に本接合用回転ツールＡを位置させ、続いて、本接合用回転ツールＡを右回転させつつ下降させて撹拌ピン（図示せず）の先端を下穴Ｐ３に挿入する。撹拌ピンを下穴Ｐ３に入り込ませると、撹拌ピンの周面（側面）が下穴Ｐ３の穴壁に当接し、穴壁から金属が塑性流動化する。このような状態になると、塑性流動化した金属を撹拌ピンの周面で押し退けながら、撹拌ピンが圧入されることになるので、圧入初期段階における圧入抵抗を低減することが可能となり、また、本接合用回転ツールＡのショルダ部が第二枠部材１０ｂの表面に当接する前に撹拌ピンが下穴Ｐ３の穴壁に当接して摩擦熱が発生するので、塑性流動化するまでの時間を短縮することが可能となる。つまり、摩擦撹拌装置の負荷を低減することが可能となり、加えて、本接合に要する作業時間を短縮することが可能となる。
【０１３４】
撹拌ピンの全体が第二枠部材１０ｂに入り込み、かつ、ショルダ部の下端面の全面が第二枠部材１０ｂの表面に接触したら、摩擦撹拌を行いながら内周面１３の突合部１２の一端近傍に向けて本接合用回転ツールＡを相対移動させ、突合部１２に突入させる。その後、本接合用回転ツールＡの移動方向を変更して、突合部１２に沿って突合部１２の他端近傍まで相対移動させる。さらに、本接合用回転ツールＡの移動方向を変更して、終了位置Ｅ３へと相対移動させる。本接合用回転ツールＡを変更して移動させると、その撹拌ピンの周囲にある金属が順次塑性流動化するとともに、撹拌ピンから離れた位置では、塑性流動化していた金属が再び硬化して塑性化領域Ｗ２が形成される。塑性化領域Ｗ２の深さは、突合部１２の内部に設けられた凹溝３０と熱媒体管３１に干渉しない深さに形成されている。
【０１３５】
本接合用回転ツールＡが終了位置Ｅ３に達したら、本接合用回転ツールＡを回転させつつ上昇させて撹拌ピンを終了位置Ｅ３から離脱させる。なお、終了位置Ｅ３において撹拌ピンを上方に離脱させると、撹拌ピンと略同形の抜き穴Ｑ３が不可避的に形成されることになるが、後の抜き穴補修工程で補修する。
【０１３６】
（抜き穴補修工程）
抜き穴補修工程は、図１１および図１２に示すように、第二の本接合工程において第二枠部材１０ｂの内周面１３に形成された抜き穴（接合用回転ツール抜き穴）Ｑ３に充填用金属部材Ｈを充填する充填用金属部材挿入工程と、第二枠部材１０ｂと充填用金属部材Ｈの突合部８０に対して内周面１３側から摩擦撹拌を行う補修接合工程と、補修接合工程において充填用金属部材Ｈの表面に形成された抜き穴（補修用回転ツール抜き穴）Ｑ４に溶接金属Ｋを充填する補修溶接工程と、を具備するものである。
【０１３７】
充填用金属部材挿入工程は、第二の本接合工程において形成された抜き穴Ｑ３に、抜き穴Ｑ３と同形の充填用金属部材Ｈを挿入して、抜き穴Ｑ４を埋める工程である。なお、充填用金属部材Ｈを挿入する前に、抜き穴Ｑ３の内周面を機械加工によって面削しておくのが好ましい。充填用金属部材Ｈは、第二枠部材１０ｂと同一組成の金属材料で形成されており、抜き穴Ｑ３の内空部と同等の形状（本実施形態では円錐台形状）を呈している。なお、本実施形態では、第二枠部材１０ｂと同一組成の金属材料で充填用金属部材Ｈを形成しているが、これに限定されるものではなく、摩擦撹拌可能な金属材料であれば、異なった組成の金属で形成してもよい。
【０１３８】
補修接合工程は、第二枠部材１０ｂの抜き穴Ｑ３の周壁と充填用金属部材Ｈの外周縁との突合部８０に対して、図示しない補修用回転ツールを用いて摩擦撹拌を行う工程である。本実施形態で用いる補修用回転ツールは、ショルダ部の外径が突合部８０の半径と略同等である。補修接合工程では、第二枠部材１０ｂと充填用金属部材Ｈとの継ぎ目上に設定された摩擦撹拌の開始位置Ｓ４に、補修用回転ツールの撹拌ピンを入り込ませ、突合部８０に沿って一周するように、補修用回転ツールを相対移動させることで、突合部８０の全周に亘って摩擦撹拌を行う。
【０１３９】
本実施形態では、突合部８０の全周に亘って摩擦撹拌を行った後に、補修用回転ツールを、充填用金属部材Ｈの表面の中心位置に設定された摩擦撹拌の終了位置Ｅ４（第二の本接合工程における摩擦撹拌の終了位置Ｅ３と同じ位置）まで移動させ、補修用回転ツールを終了位置Ｅ４から離脱させる。このように、終了位置Ｅ４で補修用回転ツールの撹拌ピンを上方に離脱させると、終了位置Ｅ４に補修用回転ツールの撹拌ピンと略同形の小型の抜き穴Ｑ４が形成される。
【０１４０】
なお、本実施形態では、補修用回転ツールは、ショルダ部の外径が突合部８０の半径と略同等であるものを用いているが、これに限定されるものではなく、枠部材１０ａと充填用金属部材Ｈとの継ぎ目に沿って、円周状に撹拌ピンを移動させることができる大きさであれば、他の回転ツールを用いてもよく、仮接合工程等で使用した他の回転ツールを用いてもよい。
【０１４１】
補修溶接工程では、充填用金属部材Ｈの表面に形成された抜き穴Ｑ４内にＭＩＧ溶接等の肉盛溶接を行うことで、抜き穴Ｑ４内に溶接金属Ｋを充填する。
【０１４２】
なお、補修溶接工程は、ＭＩＧ溶接に限定するものではなく、他の公知の溶接を行ってもよい。また、溶接材料は、第二枠部材１０ｂと異なっていてもよいが、本実施形態では同一の材料を用いている。また、補修溶接工程では、抜き穴Ｑ４に溶接金属Ｋを充填した後に、第二枠部材１０ｂの内周面１３よりも盛り上がっている部分の溶接金属Ｋを切除することが望ましい。
【０１４３】
（第二の補修工程）
図示しないが、第二の本接合工程が終了したら、第二の本接合工程により形成された塑性化領域Ｗ２に対して補修用回転ツールを適宜交差するように移動させて、摩擦撹拌を行う第二の補修工程を行う。第二の補修工程は、第二の本接合工程により形成された塑性化領域Ｗ２に対して摩擦撹拌を行う工程であり、塑性化領域Ｗ２に含まれている可能性がある接合欠陥を補修する目的で行われるものである。第二の補修工程は、内周面１３側から摩擦撹拌を行うという点以外は、前記した第一の補修工程と略同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【０１４４】
なお、補修用回転ツールを内周面１３から離脱するときに、内周面１３上の終了位置において撹拌ピンと略同形の抜き穴が不可避的に形成されることになるが、抜き穴補修工程の補修溶接工程と同様に、抜き穴内にＭＩＧ溶接等の肉盛溶接を行うことで、抜き穴内に溶接金属を充填するようにする。
【０１４５】
（入隅部溶接工程）
その後、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂの内周面１３の突合部１２の入隅部１４を、溶接によって接合する入隅部溶接工程を行う。具体的には、図１および図２に示すように、入隅部１４にすみ肉溶接を行うことで、突合部１２の摩擦撹拌が行なわれていない部分を接合する。なお、補修溶接工程は、すみ肉溶接に限定するものではなく、他の公知の溶接を行ってもよい。入隅部溶接工程が終了したら、前記の各工程における摩擦撹拌で発生したバリを除去する。
【０１４６】
その後、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂを回転させて、内周面１３のうち他の三面の内周表面に対して、前記した第二の下穴形成工程、第二の本接合工程、抜き穴補修工程、第二の補修工程、入隅部溶接工程およびバリの除去をそれぞれ繰り返し行い、内周面１３の突合部１２の摩擦撹拌および溶接を行う。
【０１４７】
そして最後に、図１に示すように、第一枠部材１０ａの上面１０ａｕから上方に突出している熱媒体管３１の挿通部３１ｂの先端部を、外周側に屈曲させる。なお、熱媒体管３１の先端部は、枠構造体１の使用状態に応じて形成されるものであって、屈曲しないで上方に突出した状態のままである場合もある。
【０１４８】
以上のような工程を経ることで、従来、製造可能であった枠構造体の厚さと比較して、厚さを大幅に厚くすることができる枠構造体１を製造することができる。すなわち、本発明によれば、第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂとを厚さ方向に重ねて突き合わせているので、従来の枠部材の少なくとも２倍以上の厚さとすることができる。
【０１４９】
また、重ねられた第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂの外周面１１側から突合部１２に沿って摩擦撹拌を行うだけで容易かつ確実に接合することができる。特に、本実施形態では、外周面１１の突合部１２の全周に亘って摩擦撹拌を行っているので、外周面１１の全周に亘って塑性化領域Ｗ１を介して第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂとを一体化でき、気密性および水密性を大幅に向上することができる。さらに、各接合面１８，１８を面削加工して平坦にすることによって、第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂ同士が隙間なく密着する。また、接合面１８，１８を脱脂することによって、接合面１８，１８から油等の有機物や水分を取り除くことができるので、塑性化領域Ｗ１，Ｗ２に有機物の残渣や分解ガスが混入するのを防止することができる。したがって、第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂ同士の摩擦撹拌による接合性を高めることができ、枠構造体１の接合部の気密性、水密性および接着性を向上することができる。
【０１５０】
さらに、第二枠部材１０ｂに凹溝３０を形成し、その凹溝３０内に熱媒体管３１を布設することで、枠構造体１の内部に熱媒体流路を形成できる。さらに熱媒体管３１は孔３２を挿通することで外部に繋がるので、枠構造体１の外部から内部に熱媒体を流通・循環させることができる。これによって、枠構造体１は、高い熱交換機能を兼ね備えることができる。また、熱媒体管３１は、二つ組み合わされた第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂの突合部１２に設けられるので、枠構造体１の断面方向中間部にバランスよく配置され、枠構造体１全体に亘って満遍なく効率的に熱交換を行うことができる。
【０１５１】
また、熱媒体管３１が、凹溝３０に収容される被収容部３１ａと、この被収容部３１ａの端部から上方に屈曲して形成され孔３２に挿通される挿通部３１ｂとを備えており、重合工程において、第一枠部材１０ａと吊り下ろすだけで、挿通部３１ｂが孔３２に挿通されてその先端が孔３２から突出するようになっているので、熱媒体管３１の孔３２への挿通が非常に容易に行える。また、先端が突出しているので、熱媒体管３１と熱媒体供給源との接続を容易に行うことができる。
【０１５２】
また、凹溝３０内の熱媒体管３１の周囲の空隙に熱伝導性物質３３を充填するようになっているので、熱媒体管３１の周辺に形成される空洞の発生を抑制することができる。これによって、熱伝導性物質３３を介して熱媒体管３１と枠構造体１との熱伝導性を高めることができ、熱交換性能をより一層高めることができる。この熱伝導性物質３３は、金属粉末ペーストまたは金属シートにて構成されているので、熱媒体管３１と第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂとの熱伝導性を効率的にさらに高めることができる。
【０１５３】
さらに、重合工程において、第一枠部材１０ａの内周面１３側に設けられた第二タブ部材５２に形成された抜き穴Ｑ１を利用して吊り用治具（フック５６）を装着し、第一枠部材１０ａを吊り手段で吊りながら、第二枠部材１０ｂの上面に吊り下ろして重ね合わせるようにしているので、面削加工および脱脂加工が施された第一枠部材１０ａの下面に触れることなく、第一枠部材１０ａを容易に吊り下ろすことができ、第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂの接合面１８，１８同士を良好な状態のままで突き合わせることができる。また、後工程で除去される第二タブ部材５２に抜き穴Ｑ１を形成しているので、この抜き穴Ｑ１の補修を行わなくて済み、作業手間を低減することができる。
【０１５４】
また、本実施形態では、内周面１３の突合部１２に沿っても摩擦撹拌を行っているので、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂの外周面１１と内周面１３とで二重のシール効果が得られるので、気密性および水密性をさらに向上することができる。本実施形態では、特に、内周面１３における突合部１２の入隅部１４を、溶接によって接合しているので、枠部材１０，１０の内周面１３においても全周に亘って突合部１２を接合することができる。したがって、枠構造体１の内周面１３側と外周面１１側とにおける気密性および水密性をさらに向上することができる。また、回転ツールの挿入が困難である入隅部１４を溶接で接合しているので、容易に内周面１３の突合部１２の全周を接合することができる。
【０１５５】
さらに、本実施形態では、本接合工程前に、外周面１１のうちの一外周平面１１ａにおける突合部１２の一端側に第一タブ部材６０を配置して仮接合するとともに、他端側に第二タブ部材７０を配置して仮接合しているので、第一タブ部材６０から、突合部１２、第二タブ部材７０へと連続して摩擦撹拌を行うことによって、一外周平面１１ａの一端から他端まで突合部１２の全長に亘って摩擦撹拌接合を行うことができる。これによって、外周面１１における突合部１２の全周に亘る摩擦撹拌を容易にかつ確実に行うことができる。さらに、接合用回転ツールＡの抜き穴Ｑ２が第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂ上に形成されないので、接合強度および枠構造体１自体の強度が低下することがない。なお、抜き穴Ｑ２は、第一タブ部材６０または第二タブ部材７０に形成されることとなるが、第一タブ部材６０および第二タブ部材７０を切除することで容易に取り除くことができる。
【０１５６】
また、本実施形態では、本接合工程前に、接合用回転ツールＡの挿入位置に、当該接合用回転ツールＡの挿入用の下穴Ｐ２，Ｐ３を形成するようにしているので、多くの時間を要する接合用回転ツールＡの挿入作業の時間を短縮することができ、接合作業の効率化・迅速化を図ることが可能となる。
【０１５７】
さらに、内周面１３の突合部１２の本接合工程において、接合用回転ツールＡを、内周面１３の突合部１２に沿って移動させた後に突合部１２から第二枠部材１０ｂの内周面１３上に偏移させて抜き取って、この位置を終了位置Ｅ３としたことによって、突合部１２に抜き穴Ｑ３が形成されないので、第一枠部材１０ａと第二枠部材１０ｂとの接合性が高くなり気密性および水密性が向上する。また、その後、終了位置Ｅ３に形成された回転ツール抜き穴Ｑ３を補修するようにしたので、第二枠部材１０ｂの美観を損なうことなく、強度の低下を防止できる。
【０１５８】
また、抜き穴Ｑ４に溶接金属Ｋを埋めて補修を行っているので、内周面１３側の最終仕上げにおいて、面削量を低減することができ、終了位置Ｅ４を平坦に仕上げることが容易にでき、枠構造体１の美観を損なうことがない。
【０１５９】
さらに、枠部材１０の金属部材１５，１５同士の接合部１７ａが、隣接して重ねられる枠部材１０の金属部材１５，１５同士の接合部１７ｂに対してオフセットしているので、接合部１７，１７同士が集中しない。したがって、枠部材１０にかかる応力の集中を防止することができ、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂの強度の低下を防止できる。
【０１６０】
次に、本発明を実施するための最良の第二の形態について、添付図面を参照しながら説明する。なお、第二実施形態においても、第一枠部材がある側を上側とし、第二枠部材がある側を下側として説明する。この上下方向は、本実施形態を説明する際の方向であって、枠構造体を使用する際の方向を限定するものではない。
【０１６１】
第一実施形態では、熱媒体管３１の挿通部３１ｂが、全て上方に屈曲して形成されているのに対して、本実施形態にかかる枠構造体１では、図１３および図１４に示すように、第二枠部材１０ｂの上面１０ｂｕで内側と外側に二重に形成された熱媒体管３１，３１’のうち、一方の熱媒体管３１の挿通部３１ｂが上方に屈曲して形成され、他方の熱媒体管３１’の挿通部３１ｂ’が下方に屈曲して形成されている。なお、挿通部３１ｂ’が下方に屈曲している熱媒体管３１’およびそれに関連する部分以外は、第一実施形態と同様であるので、同じ符号を付して、説明を省略する。
【０１６２】
本実施形態では、内側に位置する熱媒体管３１’の挿通部３１ｂ’が下方に直角に屈曲している。これに対応して、内側に位置する凹溝３０’の両端部の底面には、第二枠部材１０ｂの下面１０ｂｄに開口する孔３２’，３２’がそれぞれ形成されており、この孔３２’に、熱媒体管３１’の挿通部３１ｂ’が挿通するようになっている。孔３２’は、熱媒体管３１’の外径と略同じ長さの内径を備えた断面円形を呈しており、凹溝３０’の底面から第二枠部材１０ｂの下面１０ｂｄまで貫通して形成されている。孔３２’の下端部には、第二枠部材１０ｂの外周側に延出する溝３４’が形成されており、外周側に屈曲される熱媒体管３１’の挿通部３１ｂ’の先端部を収容するようになっている（図１３参照）。
【０１６３】
外側に位置する熱媒体管３１は、挿通部３１ｂが上方に屈曲して形成されている。この熱媒体管３１と外側に位置する凹溝３０は、第一実施形態と同様の形状を呈している。凹溝３０の端部に相当する部分（外側に位置する熱媒体管３１の挿通部３１ｂの位置）の第一枠部材１０ａには、熱媒体管３１の挿通部３１ｂが挿通する孔３２が形成されている。本実施形態では、第一枠部材１０ａに形成される孔３２は二つのみである。孔３２の上端部の第一枠部材１０ａの上面１０ａｕには、第一枠部材１０ａの外周側に延出する溝３４が形成されており、外周側に屈曲される熱媒体管３１の挿通部３１ｂの先端部を収容するようになっている（図１３参照）。
【０１６４】
以上のような構成の枠構造体１を製造するには、熱媒体管布設工程において、第二枠部材１０ｂを、架台９０上に設置して、孔３２’の下方に所定のスペースを確保する。この状態で、各熱媒体管３１を凹溝３０内にそれぞれ布設する。このとき、内側に位置する熱媒体管３１’の挿通部３１ｂ’が下方に直交して屈曲しているので、上方から熱媒体管３１’を布設することで、挿通部３１ｂ’が孔３２’内に挿通される。ここで、挿通部３１ｂ’の先端部が第二枠部材１０ｂの下面１０ｂｄ（孔３２’の下端部）から、前記スペースに向かって下方に突出した状態となる（図１５参照）。
【０１６５】
外側に位置する熱媒体管３１の挿通部３１ｂは、上方に向かって直交して立設されているので、その後の重合工程において、上方から第一枠部材１０ａを吊り下ろすことで、相対的に孔３２内に挿通される。そして、第一枠部材１０ａが第二枠部材１０ｂに突き合わされたときに、挿通部３１ｂの先端部が第一枠部材１０ａの上面１０ａｕの上面（孔３２の上端部）から、上方に突出した状態となる（図１５参照）。
【０１６６】
その後、第一実施形態と同等の工程を経て、最後に、第一枠部材１０ａの上面１０ａｕから突出している熱媒体管３１の挿通部３１ｂの先端部を、外周側に屈曲させるとともに、第二枠部材１０ｂの下面１０ｂｄからに突出している熱媒体管３１’の挿通部３１ｂ’の先端部を、外周側に屈曲させることで枠構造体１が完成する。このような構成の枠構造体１も、第一実施形態と同様の作用効果を得られる。
【０１６７】
なお、本実施形態では、外側に位置する熱媒体管３１の挿通部３１ｂが上方に屈曲して形成され、内側に位置する熱媒体管３１’の挿通部３１ｂ’が下方に屈曲して形成されているが、これに限定されるものではない。例えば、外側に位置する熱媒体管の挿通部を上方に屈曲させ、内側に位置する熱媒体管の挿通部を下方に屈曲させてもよいし、両方の熱媒体管の全ての挿通部を下方に屈曲させてもよい。また、熱媒体管ごとに一方の挿通部を上方に屈曲させて、他方の挿通部を下方に屈曲させてもよい。
【０１６８】
また、本実施形態では、各凹溝３０，３０’の端部は、第二枠部材１０ｂの周方向に見てずれた位置にオフセットして配置されているが、これに限定されるものではなく、外側あるいは内側から見て、凹溝の端部同士が重なる位置になるようにしてもよい。この場合、一方の熱媒体管の挿通部が上方に屈曲し、他方の熱媒体管の挿通部が下方に屈曲するようにする。
【０１６９】
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、前記した実施形態においては、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂの二つを重ねて枠構造体１を形成しているが、これに限定されるものではなく、さらに多くの枠部材を重ねてもよい。このようにすれば、より一層厚さの大きい枠構造体を形成することができる。
【０１７０】
さらに、前記した実施形態では、脱脂工程において、面削加工された各枠部材１０を脱脂処理液内に浸けて、接合面１８に付着した加工油等の油脂分や汚れを取り除いたが、これに限定されるものではなく、接合面１８に直接アルコールやアセトン等を適量散布した後に、ウエスと呼ばれる布によって、接合面１８に付着した加工油等の油脂分や汚れとともに拭き取るようにしてもよい。ここで、アルコールとして、遺伝子組み換えによる品種改良がされたトウモロコシ、大豆等の穀物を発酵させて得られたエチルアルコールを抽出、精製したいわゆるバイオエタノールを使用すれば、経済面および環境面から見て好ましい。勿論、接合面１８の表面だけでなく、外周面１１側と内周面１３側に付着した加工油等の油脂分や汚れも同時に拭き取ることが望ましいのは言うまでもない。
【０１７１】
また、前記した実施形態では、第二枠部材１０ｂの内周面１３に形成された抜き穴Ｑ３を補修するようにしているが、内周面１３の摩擦撹拌を行う際にタブ部材を用いて、このタブ部材上に抜き穴を形成するようにしてもよい。このようにすれば、最終的にタブ部材を切除するので、抜き穴の補修を行わなくても済む。
【０１７２】
さらに、前記した実施形態では、第一枠部材１０ａおよび第二枠部材１０ｂは、平面視長方形の矩形枠状に形成されているが、この形状に限定する趣旨ではない。例えば、長方形ではない多角形であってもよいのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【０１７３】
【図１】第一の実施形態に係る枠構造体を示した斜視図である。
【図２】第一の実施形態に係る枠構造体を示した断面図である。
【図３】第一の実施形態に係る枠構造体の第一枠部材を製造する工程を説明するための平面図である。
【図４】第一の実施形態に係る枠構造体を示した分解斜視図である。
【図５】第一の実施形態に係る枠構造体の製造方法の重合工程を説明するための斜視図である。
【図６】第一の実施形態に係る枠構造体の製造方法の仮接合工程を説明するための斜視図である。
【図７】第一の実施形態に係る枠構造体の製造方法の本接合工程を説明するための斜視図である。
【図８】第一の実施形態に係る枠構造体の製造方法を説明するための図であって、（ａ）は外周面側の本接合工程を示した断面図、（ｂ）は内周面側の本接合工程を示した断面図である。
【図９】第一の実施形態に係る枠構造体の製造方法の下穴形成工程を説明するための一部断面平面図である。
【図１０】第一の実施形態に係る枠構造体の製造方法の本接合工程を説明するための一部断面平面図である。
【図１１】第一の実施形態に係る枠構造体の補修工程を説明するための拡大平面図である。
【図１２】第一の実施形態に係る枠構造体の補修工程を説明するための断面図である。
【図１３】第二の実施形態に係る枠構造体を示した斜視図である。
【図１４】第二の実施形態に係る枠構造体を示した分解斜視図である。
【図１５】第二の実施形態に係る枠構造体の製造方法の重合工程を説明するための斜視図である。
【符号の説明】
【０１７４】
１ 枠構造体
１０ａ 第一枠部材
１０ｂ 第二枠部材
１１ 外周面
１２ 突合部
１３ 内周面
１４ 入隅部
１５ 金属部材
１６ 突合部
１７ 接合部
１８ 接合面
３０ 凹溝
３０’ 凹溝
３１ 熱媒体管
３１’ 熱媒体管
３１ａ 被収容部
３１ｂ 挿通部
３１ｂ’ 挿通部
３２ 孔
３２’ 孔
３３ 熱伝導性物質
５２ 第二タブ部材
Ａ 本接合用回転ツール（接合用回転ツール）
Ｐ２ 下穴
Ｐ３ 下穴
Ｑ３ 抜き穴（接合用回転ツール抜き穴）
Ｑ４ 抜き穴（補修用回転ツール抜き穴）
Ｈ 充填用金属部材
Ｋ 溶接金属
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の第一枠部材と第二枠部材とをその厚さ方向に接合して枠構造体を形成する枠構造体の製造方法であって、
前記第一枠部材の前記第二枠部材との接合面および前記第二枠部材の前記第一枠部材との接合面のうち少なくとも一方に、熱媒体管を収容するための凹溝を形成する溝形成工程と、
前記第一枠部材および前記第二枠部材のうち少なくとも一方に、前記熱媒体管を挿通させるための孔を厚さ方向に貫通させて形成する孔形成工程と、
前記接合面を、面削加工して平坦にする面削工程と、
前記接合面を脱脂して表面の油脂を除去する脱脂工程と、
前記凹溝内に熱媒体管を布設する熱媒体管布設工程と、
前記第一枠部材と前記第二枠部材をその厚さ方向に重ね合わせる重合工程と、
前記第一枠部材と前記第二枠部材の外周面側から前記第一枠部材と前記第二枠部材同士の突合部に沿って接合用回転ツールを移動させて摩擦撹拌を行う本接合工程と、を有する
ことを特徴とする枠構造体の製造方法。
【請求項２】
前記熱媒体管は、前記凹溝に収容される被収容部と、この被収容部の端部から屈曲して形成され前記孔に挿通される挿通部とを備えており、
前記熱媒体管布設工程および前記重合工程のうち少なくとも一方で、前記挿通部の先端を前記孔から突出させる
ことを特徴とする請求項１に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項３】
前記本接合工程では、前記突合部の外周面側全周に亘って前記接合用回転ツールを移動させて摩擦撹拌を行う
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項４】
前記本接合工程では、前記突合部の内周面側から前記突合部に沿って接合用回転ツールをそれぞれ移動させて摩擦撹拌を行う
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項５】
前記熱媒体管布設工程後に、前記凹溝内の前記熱媒体管の周囲の空隙に熱伝導性物質を充填する充填工程を、さらに有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項６】
前記熱伝導性物質は、金属粉末、金属粉末ペーストまたは金属シートである
ことを特徴とする請求項５に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項７】
前記重合工程では、前記第一枠部材の内周面側に設けられたタブ部材に穴を形成してこの穴に吊り用治具を装着し、前記第一枠部材を吊り手段で吊りながら、前記第二枠部材の上面に吊り下ろして重ね合わせる
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項８】
前記本接合工程前に、
前記接合用回転ツールの挿入位置に下穴を形成する下穴形成工程を、さらに有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項９】
前記本接合工程では、前記突合部の内周面に現れる前記第一枠部材と前記第二枠部材との境界線に沿って移動させた前記接合用回転ツールを、前記境界線から偏移させた位置で抜き取って、この位置を終了位置とし、
その後、前記終了位置に形成された接合用回転ツール抜き穴を補修する補修工程を、さらに有する
ことを特徴とする請求項３乃至請求項８のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項１０】
前記補修工程では、前記接合用回転ツール抜き穴に充填用金属部材を充填して補修用回転ツールによって前記第一枠部材または前記第二枠部材と接合した後、その終了位置に形成された補修用回転ツール抜き穴に溶接金属を埋めて補修する
ことを特徴とする請求項９に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項１１】
前記第一枠部材および前記第二枠部材は、矩形枠状を呈しており、直線状の金属部材の端面を、隣接する直線状の金属部材の側面に突き合わせて摩擦撹拌によって接合して形成される
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項１２】
前記第一枠部材の前記金属部材同士の接合部が、隣接する前記第二枠部材の前記金属部材同士の接合部に対してオフセットしている
ことを特徴とする請求項１１に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項１３】
入隅部における前記突合部は、溶接によって接合する
ことを特徴とする請求項３乃至請求項１２のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項１４】
金属製の第一枠部材と第二枠部材とをその厚さ方向に接合して形成される枠構造体であって、
前記第一枠部材の接合面および前記第二枠部材の接合面のうち少なくとも一方に、熱媒体管を収容するための凹溝が形成されており、
前記第一枠部材および前記第二枠部材のうち少なくとも一方に、前記熱媒体管を挿通させるための孔が厚さ方向に貫通しており、
前記凹溝内に熱媒体管が布設されており、
前記第一枠部材と前記第二枠部材がその厚さ方向に重ね合わされているとともに、前記熱媒体管の先端が前記孔を貫通しており、
前記第一枠部材と前記第二枠部材との突合部が摩擦撹拌接合されている
ことを特徴とする枠構造体。
【請求項１】
金属製の第一枠部材と第二枠部材とをその厚さ方向に接合して枠構造体を形成する枠構造体の製造方法であって、
前記第一枠部材の前記第二枠部材との接合面および前記第二枠部材の前記第一枠部材との接合面のうち少なくとも一方に、熱媒体管を収容するための凹溝を形成する溝形成工程と、
前記第一枠部材および前記第二枠部材のうち少なくとも一方に、前記熱媒体管を挿通させるための孔を厚さ方向に貫通させて形成する孔形成工程と、
前記接合面を、面削加工して平坦にする面削工程と、
前記接合面を脱脂して表面の油脂を除去する脱脂工程と、
前記凹溝内に熱媒体管を布設する熱媒体管布設工程と、
前記第一枠部材と前記第二枠部材をその厚さ方向に重ね合わせる重合工程と、
前記第一枠部材と前記第二枠部材の外周面側から前記第一枠部材と前記第二枠部材同士の突合部に沿って接合用回転ツールを移動させて摩擦撹拌を行う本接合工程と、を有する
ことを特徴とする枠構造体の製造方法。
【請求項２】
前記熱媒体管は、前記凹溝に収容される被収容部と、この被収容部の端部から屈曲して形成され前記孔に挿通される挿通部とを備えており、
前記熱媒体管布設工程および前記重合工程のうち少なくとも一方で、前記挿通部の先端を前記孔から突出させる
ことを特徴とする請求項１に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項３】
前記本接合工程では、前記突合部の外周面側全周に亘って前記接合用回転ツールを移動させて摩擦撹拌を行う
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項４】
前記本接合工程では、前記突合部の内周面側から前記突合部に沿って接合用回転ツールをそれぞれ移動させて摩擦撹拌を行う
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項５】
前記熱媒体管布設工程後に、前記凹溝内の前記熱媒体管の周囲の空隙に熱伝導性物質を充填する充填工程を、さらに有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項６】
前記熱伝導性物質は、金属粉末、金属粉末ペーストまたは金属シートである
ことを特徴とする請求項５に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項７】
前記重合工程では、前記第一枠部材の内周面側に設けられたタブ部材に穴を形成してこの穴に吊り用治具を装着し、前記第一枠部材を吊り手段で吊りながら、前記第二枠部材の上面に吊り下ろして重ね合わせる
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項８】
前記本接合工程前に、
前記接合用回転ツールの挿入位置に下穴を形成する下穴形成工程を、さらに有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項９】
前記本接合工程では、前記突合部の内周面に現れる前記第一枠部材と前記第二枠部材との境界線に沿って移動させた前記接合用回転ツールを、前記境界線から偏移させた位置で抜き取って、この位置を終了位置とし、
その後、前記終了位置に形成された接合用回転ツール抜き穴を補修する補修工程を、さらに有する
ことを特徴とする請求項３乃至請求項８のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項１０】
前記補修工程では、前記接合用回転ツール抜き穴に充填用金属部材を充填して補修用回転ツールによって前記第一枠部材または前記第二枠部材と接合した後、その終了位置に形成された補修用回転ツール抜き穴に溶接金属を埋めて補修する
ことを特徴とする請求項９に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項１１】
前記第一枠部材および前記第二枠部材は、矩形枠状を呈しており、直線状の金属部材の端面を、隣接する直線状の金属部材の側面に突き合わせて摩擦撹拌によって接合して形成される
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項１２】
前記第一枠部材の前記金属部材同士の接合部が、隣接する前記第二枠部材の前記金属部材同士の接合部に対してオフセットしている
ことを特徴とする請求項１１に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項１３】
入隅部における前記突合部は、溶接によって接合する
ことを特徴とする請求項３乃至請求項１２のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項１４】
金属製の第一枠部材と第二枠部材とをその厚さ方向に接合して形成される枠構造体であって、
前記第一枠部材の接合面および前記第二枠部材の接合面のうち少なくとも一方に、熱媒体管を収容するための凹溝が形成されており、
前記第一枠部材および前記第二枠部材のうち少なくとも一方に、前記熱媒体管を挿通させるための孔が厚さ方向に貫通しており、
前記凹溝内に熱媒体管が布設されており、
前記第一枠部材と前記第二枠部材がその厚さ方向に重ね合わされているとともに、前記熱媒体管の先端が前記孔を貫通しており、
前記第一枠部材と前記第二枠部材との突合部が摩擦撹拌接合されている
ことを特徴とする枠構造体。
【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】
【公開番号】特開２０１０−６４０９４（Ｐ２０１０−６４０９４Ａ）
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２３１６６９（Ｐ２００８−２３１６６９）
【出願日】平成２０年９月１０日（２００８．９．１０）
【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３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月１０日（２００８．９．１０）
【出願人】（０００００４７４３）日本軽金属株式会社 (627)
【Ｆターム（参考）】
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