液冷ジャケットの製造方法
【課題】封止体の変形を抑制できる液冷ジャケットの製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】熱発生体が発生する熱を外部に輸送する熱輸送流体が流れるとともに一部が開口した凹部１１を有するジャケット本体１０に、凹部１１の開口部１２を封止する封止体３０を摩擦攪拌接合によって固定して構成される液冷ジャケットの製造方法において、ジャケット本体１０の凹部１１の開口周縁部１２ａに形成されジャケット本体１０の表面より下がった段差底面からなる支持面１５ａに、封止体３０を載置してジャケット本体１０の段差側面１５ｂと封止体３０の外周面３０ｂを突き合わせ、封止体３０の厚さ寸法Ｔ１よりも大きい長さ寸法Ｌ１の攪拌ピン５２を備えた回転ツール５０を、ジャケット本体１０の段差側面１５ｂと封止体３０の外周面３０ｂとの突合部４０に沿って一周させて、塑性化領域４１を形成して、封止体３０をジャケット本体１０に接合した。
【解決手段】熱発生体が発生する熱を外部に輸送する熱輸送流体が流れるとともに一部が開口した凹部１１を有するジャケット本体１０に、凹部１１の開口部１２を封止する封止体３０を摩擦攪拌接合によって固定して構成される液冷ジャケットの製造方法において、ジャケット本体１０の凹部１１の開口周縁部１２ａに形成されジャケット本体１０の表面より下がった段差底面からなる支持面１５ａに、封止体３０を載置してジャケット本体１０の段差側面１５ｂと封止体３０の外周面３０ｂを突き合わせ、封止体３０の厚さ寸法Ｔ１よりも大きい長さ寸法Ｌ１の攪拌ピン５２を備えた回転ツール５０を、ジャケット本体１０の段差側面１５ｂと封止体３０の外周面３０ｂとの突合部４０に沿って一周させて、塑性化領域４１を形成して、封止体３０をジャケット本体１０に接合した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ジャケット本体の凹部の開口部に封止体を摩擦攪拌接合によって固定して構成される液冷ジャケットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属部材同士を接合する方法として、摩擦攪拌接合（ＦＳＷ＝Friction Stir Welding）が知られている。摩擦攪拌接合とは、回転ツールを回転させつつ金属部材同士の突合部に沿って移動させ、回転ツールと金属部材との摩擦熱により突合部の金属を塑性流動させることで、金属部材同士を固相接合させるものである。
【０００３】
ところで、近年、パーソナルコンピュータに代表される電子機器は、その性能が向上するにつれて、搭載されるＣＰＵ（熱発生体）の発熱量が増大し、ＣＰＵの冷却が益々重要になっている。従来、ＣＰＵを冷却するために、空冷ファン方式のヒートシンクが使用されてきたが、ファン騒音や、空冷方式での冷却限界といった問題がクローズアップされるようになり、次世代冷却方式として、液冷ジャケットが注目されている。
【０００４】
このような液冷ジャケットにおいて、構成部材同士を摩擦攪拌接合によって接合した技術が特許文献１で開示されている。この液冷ジャケットは、たとえば、金属製フィンを収容するフィン収容室を有するジャケット本体と、フィン収容室を封止する封止体とを備えており、フィン収容室を取り囲むジャケット本体の周壁と封止体の外周面との突合部に沿って回転ツールを一周させて、摩擦攪拌接合することで液冷ジャケットを製造するように構成されている。封止体は、ジャケット本体と比較して薄く形成されており、ジャケット本体に形成された段差の底面からなる支持面に載置されている。そして、回転ツールは、その中心が突合部上に位置するように突合部に沿って移動して、ジャケット本体と封止体とを接合するようになっている。
【０００５】
ところで、前記のように、薄肉の封止体をジャケット本体の支持面に載置して、その突合部を摩擦攪拌接合する場合、ジャケット本体の表面から摩擦攪拌を行うため、熱収縮及び熱膨張によって封止体が反って撓んでしまうという問題があった。
【０００６】
そこで、このような問題を解決するために、摩擦攪拌接合を行う箇所に、冷却ノズルによって水を噴射するとともに、摩擦攪拌接合後の接合部をローラーで押圧する技術が、特許文献２で開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−３２４６４７号公報
【特許文献２】特開２００１−８７８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２に係る発明では、摩擦攪拌接合を行う箇所に水を噴射させるため、摩擦攪拌装置に水が浸入してしまい、その駆動系統等に悪影響が及ぶ可能性がある。また、接合箇所に水を噴射するため、回転ツールの回転により水が周囲に飛び散り、水の管理が煩雑になるという問題があった。
【０００９】
このような観点から本発明は、封止体の変形を容易に抑制できる液冷ジャケットの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、熱発生体が発生する熱を外部に輸送する熱輸送流体が流れるとともに凹部を有するジャケット本体に、前記凹部の開口部を封止する封止体を摩擦攪拌接合によって固定して構成される液冷ジャケットの製造方法において、前記ジャケット本体の前記凹部の開口周縁部に形成され前記ジャケット本体の表面より下がった段差底面からなる支持面に、前記封止体を載置して前記ジャケット本体の段差側面と前記封止体の外周面を突き合わせ、前記封止体の厚さ寸法よりも大きい長さ寸法の攪拌ピンを備えた回転ツールを、前記ジャケット本体の前記段差側面と前記封止体の外周面との突合部に沿って一周させて、塑性化領域を形成して、前記封止体を前記ジャケット本体に接合したことを特徴とする液冷ジャケットの製造方法である。
【００１１】
このような方法によれば、回転ツールの攪拌ピンが支持面からジャケット本体内に挿入されるので、塑性化領域がジャケット本体の内部の深い部分まで入り込む。これによって、塑性化領域の熱収縮による応力をジャケット本体に分散でき、封止体の変形を抑制することができる。
【００１２】
そして、本発明は、前記支持面の幅寸法が、前記回転ツールのショルダー部の半径寸法よりも大きいことを特徴とする。
【００１３】
このような方法によれば、回転ツールを突合部の真上で移動させたときに、塑性化領域を支持面内に形成することができ、回転ツールの押込み力を支持面で確実に支持することができる。
【００１４】
また、本発明は、前記凹部の内部には、前記支持面と面一の表面を有する畝部が形成されており、前記回転ツールを、前記封止体の表面で前記畝部に沿って移動させて塑性化領域を形成して、前記封止体を前記畝部に接合したことを特徴とする。
【００１５】
このような方法によれば、凹部が大面積の場合でも、凹部の内側部分において支持面と面一の表面を有する畝部でジャケット本体と封止体を接合できるので、封止体の変形を抑制できる。
【００１６】
さらに、本発明は、前記畝部の幅寸法が、前記回転ツールのショルダー部の直径寸法よりも大きいことを特徴とする。
【００１７】
このような方法によれば、回転ツールを畝部の真上で移動させたときに、塑性化領域を畝部内に形成することができるので、回転ツールの押込み力を畝部で確実に支持することができる。
【００１８】
また、本発明は、前記ジャケット本体の摩擦攪拌接合を行う面の反対側の面に、内部に冷却媒体が流れる冷却板を取り付け、前記ジャケット本体を冷却しながら前記回転ツールを移動させ摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする。
【００１９】
このような方法によれば、冷却板によって摩擦攪拌接合で発生する熱を吸熱することができるので、塑性化領域の熱収縮を少なくでき、封止体の変形を抑制することができる。
【００２０】
さらに、本発明は、前記冷却板の前記冷却媒体が流れる冷却流路は、少なくとも前記回転ツールの移動軌跡に沿う平面形状を備えるように形成されていることを特徴とする。
【００２１】
このような方法によれば、摩擦攪拌接合で発生する熱を、発生位置から近い位置で効率的に吸熱することができるので、封止体の変形の抑制効果が高くなる。
【００２２】
また、本発明は、前記冷却板の前記冷却媒体が流れる冷却流路が、前記冷却板に埋設された冷却管によって構成されていることを特徴とする。
【００２３】
このような方法によれば、冷却媒体を流しやすく漏れのない冷却流路を容易に形成できる。
【００２４】
さらに、本発明は、前記封止体によって前記開口部が封止された前記凹部の内部に冷却媒体を流して、前記ジャケット本体および前記封止体を冷却しながら前記回転ツールを移動させ摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする。
【００２５】
このような方法によれば、冷却板を設けなくても、冷却媒体によって、摩擦攪拌接合の熱を吸熱することができるので、塑性化領域の熱収縮を少なくでき、封止体の変形を抑制できるとともに、加工工程の簡素化を達成できる。
【００２６】
また、本発明は、前記回転ツールを前記開口部に対して右回りに移動させるときは、前記回転ツールを右回転させ、前記回転ツールを前記開口部に対して左回りに移動させるときは、前記回転ツールを左回転させることを特徴とする。
【００２７】
このような方法によれば、万一、空洞欠陥が発生したとしても、突合部よりも外側位置の離反した部分であって、熱輸送流体の流路から離れた位置に発生することとなる。したがって、熱輸送流体が流路から外部に漏れ難く、接合部の密閉性能に悪い影響を与えることはない。
【００２８】
さらに、本発明は、前記回転ツールを前記突合部に沿って一周させた後、前記回転ツールを一周目で形成された前記塑性化領域の外周側に偏移させ、前記回転ツールを前記突合部に沿ってさらに一周させて前記塑性化領域の外周側を再攪拌することを特徴とする。
【００２９】
このような方法によれば、一周目で空洞欠陥が発生したとしても二周目の移動で攪拌して空洞欠陥を低減することができるとともに、万一、二周目で空洞欠陥が発生したとしても、ジャケット本体の開口周縁部と封止体の周縁部との突合部から大きく離反した部分に発生するので、熱輸送流体が外部に漏れにくくなり、接合部の密閉性能を大幅に向上させることができる。
【００３０】
また、本発明は、前記回転ツールで前記塑性化領域を形成する工程に先立って、前記突合部の一部を前記回転ツールよりも小型の仮接合用回転ツールを用いて仮接合することを特徴とする。
【００３１】
このような方法によれば、ジャケット本体と封止体とを仮接合することによって、摩擦攪拌接合（以下「本接合」と言う場合がある）の際に、封止体が移動することがなく、接合しやすくなるとともに、封止体の位置決め精度が向上する。また、仮接合用回転ツールが本接合用の回転ツールよりも小さいので、本接合用の回転ツールを、仮接合部分の上で移動させて摩擦攪拌するだけで、本接合が仕上げられる。
【００３２】
さらに、本発明は、前記突合部が矩形枠状を呈しており、前記仮接合用回転ツールで前記突合部を仮接合する工程において、前記突合部の一方の対角同士を先に仮接合した後に、他方の対角同士を仮接合することを特徴とする。
【００３３】
また、本発明は、前記突合部が矩形枠状を呈しており、前記仮接合用回転ツールで前記突合部を仮接合する工程において、前記突合部の一方の対辺の中間部同士を先に仮接合した後に、他方の対辺の中間部同士を仮接合することを特徴とする。
【００３４】
このような方法によれば、封止体をバランスよく仮接合することができ、封止体のジャケット本体に対する位置決め精度が向上する。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、封止体の変形を容易に抑制できるといった優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液冷ジャケットを示した分解斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る液冷ジャケットの封止体を斜め下方から示した斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法を説明するための図であって、（ａ）は一周目の摩擦攪拌接合工程を示した断面図、（ｂ）は二周目の摩擦攪拌接合工程を示した断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法を説明するための図であって、畝部における摩擦攪拌接合工程を示した断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の摩擦攪拌工程を説明するための図であって、（ａ）は仮接合工程を示した平面図、（ｂ）は本接合工程を示した平面図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の摩擦攪拌工程を説明するための図であって、図５に続く摩擦攪拌工程（本接合工程）を示した平面図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の摩擦攪拌工程を説明するための図であって、図６に続く摩擦攪拌工程を示した平面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法で用いられる冷却板を示した図であって、（ａ）は使用状態、（ｂ）は分解斜視図を示した斜視図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の摩擦攪拌工程を説明するための図であって、（ａ）は仮接合工程を示した平面図、（ｂ）は本接合工程を示した平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について、図面を適宜参照して詳細に説明する。
【００３８】
まず、本発明に係る液冷ジャケットの製造方法によって形成される液冷ジャケットについて説明する。液冷ジャケットは、例えば、パーソナルコンピュータ等の電子機器に搭載される冷却システムの構成部品であって、ＣＰＵ（熱発生体）等を冷却する部品である。液冷システムは、ＣＰＵが所定位置に取り付けられる液冷ジャケットと、冷却水（熱輸送流体）が輸送する熱を外部に放出するラジエータ（放熱手段）と、冷却水を循環させるマイクロポンプ（熱輸送流体供給手段）と、温度変化による冷却水の膨張／収縮を吸収するリザーブタンクと、これらを接続するフレキシブルチューブと、熱を輸送する冷却水とを主に備えている。冷却水は、熱発生体であるＣＰＵ（図示せず）が発生する熱を外部に輸送する熱輸送流体である。冷却水としては、例えば、エチレングリコール系の不凍液が使用される。そして、マイクロポンプが作動すると、冷却水がこれら機器を循環するようになっている。
【００３９】
図１に示すように、液冷ジャケット１は、冷却水（図示せず）が流れるとともに一部が開口した凹部１１を有するジャケット本体１０に、凹部１１の開口部１２を封止する封止体３０を摩擦攪拌接合（図５乃至図７参照）によって固定して構成されている。
【００４０】
液冷ジャケット１は、その下方側の中央に、熱拡散シート（図示せず）を介してＣＰＵ（図示せず）が取り付けられるようになっており、ＣＰＵが発生する熱を受熱すると共に、内部を流通する冷却水と熱交換する。これによって、液冷ジャケット１は、ＣＰＵから受け入れた熱を冷却水に伝達し、その結果として、ＣＰＵを効率的に冷却する。なお、熱拡散シートは、ＣＰＵの熱を、ジャケット本体１０に効率的に伝達させるためのシートであり、例えば、銅などの高熱伝導性を有する金属から形成されている。
【００４１】
ジャケット本体１０は、一方側（本実施形態では図１中、上側）が開口した浅底の箱体であって、本実施形態では平面視長方形を呈している。ジャケット本体１０は、その内側に上部が開口した凹部１１が形成されており、凹部１１の底壁１３と、周壁１４とを有している。このようなジャケット本体１０は、例えば、ダイキャスト、鋳造、鍛造などによって作製される。ジャケット本体１０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金から形成されている。これにより、液冷ジャケット１は軽量化が達成されており、取り扱い容易となっている。
【００４２】
ジャケット本体１０の凹部１１の開口部１２は、四隅が円弧状に面取りされた略長方形を呈している。ジャケット本体１０の凹部１１の開口周縁部１２ａには、凹部１１の底面側に一段下がった段差底面からなる支持面１５ａが形成されている。なお、本実施形態では、凹部１１内に畝部１７が形成されるが、畝部１７も凹部１１の一部であるとして、凹部１１の開口部１２が略長方形を呈すると説明している。また、凹部１１の開口周縁部１２ａは、畝部１７も含んだ凹部１１の周縁部とする。
【００４３】
図３の（ａ）に示すように、ジャケット本体１０の上面と支持面１５ａとの高低差寸法Ｈ１は、封止体３０の厚さ寸法Ｔ１と同じ長さとなっている。支持面１５ａは、封止体３０を支持する面であって、支持面１５ａ上には、封止体３０の周縁部３０ａが載置される。また、支持面１５ａの幅（封止体３０の周縁部３０ａが載置される部分の幅）寸法Ｗ１は、摩擦攪拌接合に用いられる回転ツール５０のショルダー部５１の半径寸法Ｒ２よりも大きく設定されている。
【００４４】
図１に示すように、凹部１１の周囲の周壁１４は、ジャケット本体１０の長手方向（図１中、Ｘ軸方向）の両端に位置する一対の壁部１４ａ，１４ｂと、短手方向（図１中、Ｙ軸方向）の両端に位置する一対の壁部１４ｃ，１４ｄとで構成されている。一対の壁部１４ａ，１４ｂは、ともにＹ軸方向に延在して、Ｘ軸方向に所定の距離を隔てて互いに平行に形成されている。一対の壁部１４ｃ，１４ｄは、ともにＸ軸方向に延在して、Ｙ軸方向に所定の距離を隔てて互いに平行に形成されている。
【００４５】
凹部１１の内部には、畝部１７が形成されている。畝部１７は、凹部１１の底壁１３から立ち上げられた壁体にて構成されている。畝部１７の底壁１３からの高さは、支持面１５ａの底壁１３からの高さと同じ寸法となっている。すなわち、畝部１７の上端面（畝部１７の表面）１７ａは、凹部１１の開口周縁部１２ａに形成された支持面１５ａと面一となっている。畝部１７は、一対の壁部１４ａ，１４ｂのうち、一方の壁部１４ａの内壁面（凹部１１側の内周側面）のＹ軸方向長さの中央部から、他方の壁部１４ｂに向かってＸ軸方向に延出している。畝部１７の延出方向（Ｘ軸方向）先端は、壁部１４ｂの内壁面（凹部１１側の内周側面）と所定の距離を隔てており、畝部１７の先端と壁部１４ｂの内壁面との間に、冷却液が流れる空間が形成されるようになっている。すなわち、凹部１１の内部に畝部１７を形成することによって、平面視Ｕ字状の溝（実質的に凹む部分）が形成されて、このＵ字に沿って冷却液が流れる。平面視Ｕ字状の流路の両端に位置する壁部１４ａには、凹部１１に冷却水を流通させるための貫通孔１６，１６がそれぞれ形成されている。貫通孔１６，１６は、本実施形態では、Ｘ軸方向に延在しており、円形断面を有し、凹部１１の深さ方向中間部に形成されている。なお、貫通孔１６の形状、数および形成位置は、これに限られるものではなく、冷却水の種類や流量に応じて適宜変更可能である。
【００４６】
図１および図２に示すように、封止体３０は、ジャケット本体１０の段差側面１５ｂ（図１参照）と同じ形状（本実施形態では四隅が円弧状に面取りされた略長方形）の外周形状を有する板状の蓋板部３１と、蓋板部３１の下面に設けられた複数のフィン３２，３２…とを備えて構成されている。
【００４７】
フィン３２は、封止体３０の表面積を大きくするために設けられている。複数のフィン３２，３２…は、互いに平行で且つ蓋板部３１に対して直交して配置されており、蓋板部３１と一体に構成されている。これにより、蓋板部３１とフィン３２，３２…との間において、熱が良好に伝達するようになっている。図１に示すように、フィン３２，３２…は、貫通孔１６，１６が形成された周壁１４の壁部１４ａと直交する方向（図１中、Ｘ軸方向）に延在するように配置されている。蓋板部３１のＹ軸方向中央部には、ジャケット本体１０への装着時に畝部１７が位置するため、フィンは設けられていない。フィン３２は、凹部１１の深さ寸法と同等の高さ（深さ）寸法（図１中、Ｚ軸方向長さ）を有しており、その先端部が凹部１１の底面（底壁１３の表面）に当接するようになっている。これによって、封止体３０がジャケット本体１０に取り付けられた状態で、封止体３０の蓋板部３１と、隣り合うフィン３２，３２と、凹部１１の底面とで筒状の空間が区画され、その空間が、冷却水が流れる流路３３（図５の（ａ）参照）として機能することとなる。
【００４８】
また、フィン３２，３２…は、畝部１７の延出長さ寸法よりも短い長さ寸法（図１中、Ｘ軸方向長さ）を有しており、その一端（壁部１４ａ側）は、壁部１４ａの内壁面とそれぞれ所定の間隔を隔てるように構成されている。このフィン３２，３２…の一端部と、壁部１４ａとの間の空間は、フィン３２，３２によって区画形成される流路３３と、貫通孔１６とを繋ぐ流路ヘッダ部３４（図５の（ａ）参照）を構成する。また、フィン３２，３２…の他端（壁部１４ｂ側）は、畝部１７の先端に相当する部分に位置しており、フィン３２，３２…の他端部および畝部１７の先端部と、壁部１４ｂとの間の空間は、畝部１７の両側に位置する流路３３，３３同士を繋ぐ連通流路３５（図５の（ａ）参照）を構成する。
【００４９】
封止体３０もジャケット本体１０と同様に、アルミニウムまたはアルミニウム合金から形成されている。これにより、液冷ジャケット１は軽量化が達成されており、取り扱い容易となっている。封止体３０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金から形成されたブロックを切削加工することで蓋板部３１とフィン３２を形成して作製されている。なお、作製方法はこれに限定されるものではなく、例えば、ダイキャスト、鋳造、鍛造などによって作製してもよいし、蓋板部３１と複数のフィン３２，３２…からなる断面形状を有する部材を、押出成形または溝加工によって形成し、そのフィン３２の両端部を取り除くことによって作製してもよい。
【００５０】
次に、ジャケット本体１０に、封止体３０を摩擦攪拌接合によって固定する方法について、図３乃至図７を参照して説明する。
【００５１】
まず、図５の（ａ）に示すように、封止体３０を、フィン３２が下側になるようにして、ジャケット本体１０の凹部１１に挿入して、封止体３０の周縁部３０ａを、支持面１５ａ上に載置する。すると、ジャケット本体１０の段差側面１５ｂと、封止体３０の外周面３０ｂとが突き合わされ、突合部４０が構成される。
【００５２】
ところで、本実施形態では、図３に示した回転ツール５０で本接合を行う（塑性化領域４１を形成する）工程に先立って、ジャケット本体１０と封止体３０との突合部４０の一部を回転ツール５０よりも小型の仮接合用回転ツール６０（図５の（ａ）で平面形状のみ図示）を用いて仮接合する。
【００５３】
仮接合用回転ツール６０は、回転ツール５０よりも小径のショルダー部と攪拌ピン（図示せず）を備えており、仮接合用回転ツール６０にて形成される塑性化領域４５は、後の工程で回転ツール５０によって形成される塑性化領域４１（図５の（ｂ）参照）の幅よりも小さい幅を有することとなる。そして、塑性化領域４５は、後の工程で塑性化領域４１が形成される位置からはみ出さない位置（本実施形態では、塑性化領域４５の幅方向中心が突合部４０となる位置）に形成される。これによって、仮接合における塑性化領域４５は、塑性化領域４１で完全に覆われることとなるので、塑性化領域４５に残った仮接合用回転ツール６０の引抜跡および塑性化領域４５の跡が残らない。
【００５４】
本実施形態では、突合部４０が、四隅が円弧状に面取りされた略長方形（矩形枠状）を呈している。仮接合用回転ツール６０で突合部４０を仮接合する工程においては、突合部４０の一方の面取りされた対角４４ａ，４４ｂ同士を先に仮接合した後に、他方の面取りされた対角４４ｃ，４４ｄ同士を仮接合するようになっている。このような順序で仮接合することで、封止体３０をバランスよくジャケット本体１０に仮接合することができ、封止体３０のジャケット本体１０に対する位置決め精度が向上するとともに、封止体３０の変形を防止できる。なお、各対角４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄで仮接合した後、仮接合用回転ツール６０を引き抜くと、引抜跡６１（図５の（ｂ）参照）が残るが、本実施形態では残置しておく。
【００５５】
次に、回転ツール５０による本接合を行う。本工程では、まず、図５の（ｂ）に示すように、摩擦攪拌接合用の回転ツール５０を挿入位置５３に回転させながら挿入した後、突合部４０上に移動させて、この突合部４０に沿って移動させる。このとき、ジャケット本体１０の周壁１４の外周面に、ジャケット本体１０を四方向から囲む治具（図示せず）を予め当てておくのが好ましい。これによれば、周壁１４の厚さが薄く、回転ツール５０のショルダー部５１（図３の（ａ）参照）の外周面と、周壁１４の外周面との距離（隙間）が、例えば、２．０ｍｍ以下であっても、回転ツール５０の押込み力によって周壁１４が外側に変形しにくくなる。なお、周壁１４の厚さが厚い場合は、前記の治具は設置しなくてもよい。
【００５６】
回転ツール５０は、ジャケット本体１０や封止体３０よりも硬質の金属材料からなり、図３の（ａ）に示すように、円柱状を呈するショルダー部５１と、このショルダー部５１の下端面に突設された攪拌ピン（プローブ）５２とを備えて構成されている。回転ツール５０の寸法・形状は、ジャケット本体１０および封止体３０の材質や厚さ等に応じて設定されるものである。本実施形態では、攪拌ピン５２は、下部が縮径した円錐台状を呈しており、その突出長さ寸法Ｌ１は、封止体３０の蓋板部３１の厚さ寸法Ｔ１以上となっている。そして、摩擦攪拌接合時には、回転ツール５０のショルダー部５１の先端が、ジャケット本体１０および封止体３０の表面から所定深さ押し込まれ、攪拌ピン５２の先端が支持面１５ａを突き抜ける。また、ショルダー部５１の半径寸法Ｒ２は、支持面１５ａの幅寸法Ｈ１より小さくなっている。回転ツール５０の回転速度は５００〜１５０００（ｒｐｍ）、送り速度は０．０５〜２（ｍ／分）で、突合部４０を押さえる押込み力は１〜２０（ｋＮ）程度で、ジャケット本体１０および封止体３０の材質や板厚および形状に応じて適宜選択される。
【００５７】
以下に、回転ツール５０の動きを具体的に説明する。まず、回転ツール５０を回転させながら挿入位置５３に挿入する。回転ツール５０の挿入位置５３は、図５の（ｂ）に示すように、突合部４０から外側に外れた周壁１４の上面となっている。なお、回転ツール５０の挿入位置５３に、予め下穴（図示せず）を形成していてもよい。このようにすれば、回転ツール５０の挿入時間（押込み時間）を短縮できる。
【００５８】
その後、回転ツール５０を、挿入位置５３から突合部４０の真上位置（回転ツール５０の軸芯が突合部４０上になる位置）へ回転させながら移動させる。回転ツール５０が突合部４０の真上位置まで移動したならば、回転ツール５０の中心（軸芯）が突合部４０に沿って移動するように移動方向を変えて、回転ツール５０を移動させる。このとき、回転ツール５０の移動方向（図５および図６中、矢印Ｙ１参照）の反対方向に回転ツール５０が回動するフロー側５０ａに、封止体３０が位置するように、回転ツール５０を回転、移動させる。具体的には、突合部４０における回転ツール５０の回転方向（自転方向）が、移動方向（公転方向）と同じ方向となるようにする。すなわち、本実施形態では、図５の（ｂ）に示すように、回転ツール５０を凹部１１の開口部１２（図５の（ａ）参照）に対して右回りに移動させているので、回転ツール５０を右回転（図５および図６中、矢印Ｙ２参照）させる。なお、回転ツール５０を凹部１１の開口部１２に対して左回りに移動させるときは、回転ツール５０を左回転させることとなる。
【００５９】
このようにすることによって、封止体３０に対する回転ツール５０の外周の相対速さは、回転ツール５０の外周における接線速度の大きさから移動速度の大きさを減算した値となる（封止体３０がフロー側５０ａとなる）ので、回転ツール５０の移動方向と同じ方向に回転ツール５０が回動するシアー側５０ｂと比較して低速となる。これによって、封止体３０側には、空洞欠陥が発生し難い。また、シアー側５０ｂは、突合部４０の外側寄りのジャケット本体１０の厚肉部に位置するので、メタル不足に陥ることはない。
【００６０】
また、このとき、図３の（ａ）に示すように、回転ツール５０の攪拌ピン５２は、その長さ寸法Ｌ１が、封止体３０の厚さ寸法Ｔ１よりも長いため、攪拌ピン５２の先端部が支持面１５ａを突き抜けて、ジャケット本体１０の内部の奥側に入り込む。これによって、回転ツール５０によって形成される塑性化領域４１の先端部（下端部）が、ジャケット本体１０の内部の奥側に深く入り込んで形成されることとなる。ここで、「塑性化領域」とは、回転ツール５０の摩擦熱によって加熱されて現に塑性化している状態と、回転ツール５０が通り過ぎて常温に戻った状態の両方を含むこととする。
【００６１】
そして、引き続き、回転ツール５０の回転および移動を継続し、図６の（ａ）に示すように、回転ツール５０を開口部１２の周りを突合部４０に沿って一周させて塑性化領域４１を形成する。回転ツール５０を一周させたら、一周目の始端５４ａを含む始端部（始端５４ａから回転ツール５０の移動方向に所定長さ進んだ位置（終端５４ｂと同じ位置）までの部分）に沿って回転ツール５０を所定長さ移動させる。これによって、回転ツール５０の周方向移動における始端５４ａと終端５４ｂとが互いにオーバーラップしており、塑性化領域４１の一部が重複するように構成されている。
【００６２】
そして、図６の（ｂ）に示すように、回転ツール５０の一周目の移動が終わった後に、引き続き回転ツール５０をさらに一周させて塑性化領域（以下「第二塑性化領域」と言う場合がある）４３を形成する。二周目においては、回転ツール５０を、一周目の終端５４ｂから一周目における移動で形成された塑性化領域４１の外周側に偏移させる。
【００６３】
このとき、回転ツール５０の偏移は、移動方向に向かうに連れて外側へ移動するように斜めに移動して、回転ツール５０の二周目の移動軌跡（塑性化領域４３）の内側端が、一周目の移動軌跡（塑性化領域４１）の中心線（突合部４０）上か、あるいは中心線よりも僅かに外側に位置するようになっている。その後、回転ツール５０は、図６の（ｂ）に示すように、一周目の移動軌跡（塑性化領域４１）と一定の位置関係を保ちながら平行に移動する。したがって、一周目の移動軌跡の外周側部分が、回転ツール５０の二周目の移動によって再攪拌されることとなる（図６および図７参照）。これによって、万一、回転ツール５０のシアー側５０ｂとなる塑性化領域４１の外周側部分に空洞欠陥が発生していたとしても、再攪拌されるので空洞欠陥が解消される。
【００６４】
また、二周目の移動における回転ツール５０のシアー側５０ｂは、突合部４０の外側寄りのジャケット本体１０の厚肉部に位置するので、メタル不足に陥ることはない。さらに、万一、空洞欠陥が発生したとしても突合部４０から離れた位置となるので問題はない。ここで、回転ツール５０の二周目の移動は、一周目の回転方向、回転速度、移動方向、移動速度および押込み量と同様にしている（図６および図７中、矢印Ｙ３，Ｙ４参照）。なお、二周目の回転ツール５０の回転速度や移動速度や押込み量等は、ジャケット本体１０と封止体３０の形状や材質に応じて適宜変更してもよい。
【００６５】
さらに、このとき、図３の（ｂ）に示すように、回転ツール５０の攪拌ピン５２は、その長さ寸法Ｌ１（図３の（ａ）参照）が、封止体３０の厚さ寸法Ｔ１（図３の（ａ）参照）よりも長いため、攪拌ピン５２の先端部がジャケット本体１０の内部の奥側に入り込む。これによって、回転ツール５０の二周目の移動によって形成される第二塑性化領域４３の先端部（下端部）が、ジャケット本体１０の内部の奥側に深く入り込んで形成されることとなる。
【００６６】
そして、図６の（ａ）に示すように、回転ツール５０の周方向移動が終了したならば、回転ツール５０を塑性化領域４３から外側に外れた周壁１４の上面へと移動させ、その位置（引抜位置５５）で、回転ツール５０を引き抜く。このように、回転ツール５０の引抜位置５５が、突合部４０から外側に外れた位置となっているので、攪拌ピン５２（図４の（ａ）参照）の引抜跡（図示せず）が突合部４０に形成されることはない。これにより、ジャケット本体１０と封止体３０との接合性をさらに高めることができる。なお、周壁１４の上面の引抜跡は、溶接金属を埋める等の加工を行って補修するようにしてもよい。
【００６７】
その後、同じ回転ツール５０を用いて、畝部１７と封止体３０を摩擦攪拌接合する。この工程では、図７の（ｂ）に示すように、畝部１７の先端部の挿入位置５６に、回転ツール５０を回転させながら挿入する。なお、回転ツール５０の挿入位置５６に、予め下穴（図示せず）を形成していてもよい。このようにすれば、回転ツール５０の挿入時間（押込み時間）を短縮できる。
【００６８】
そして、回転ツール５０を、挿入位置５６から突合部４０の外側へ向かいつつ、畝部１７に沿って、回転させながら移動させて塑性化領域４９を形成する。回転ツール５０の移動が進み、塑性化領域４１の内周側端まで摩擦攪拌を行ったら、そのまま、回転ツール５０を塑性化領域４１へ突入させ、引き続き塑性化領域４１から第二塑性化領域４３へと移動させる。その後、回転ツール５０を、第二塑性化領域４３の外周側端から、外側に外れた周壁１４の上面へと移動させ、その位置（引抜位置５７）で、回転ツール５０を引き抜く。このように、回転ツール５０の引抜位置５７が、突合部４０から外側に外れた位置となっているので、攪拌ピン５２（図４の（ａ）参照）の引抜跡（図示せず）が突合部４０に形成されることはない。これにより、ジャケット本体１０と封止体３０との接合性を高めることができる。なお、周壁１４の上面の引抜跡は、溶接金属を埋める等の加工を行って補修するようにしてもよい。
【００６９】
以上のように、回転ツール５０は、挿入位置５６から畝部１７に沿って引抜位置５７まで直線状（図７の（ｂ）中、矢印Ｙ５参照）に移動する。このとき、回転方向（自転方向）、回転速度、移動方向（公転方向）、移動方向および押込み量は一定である。なお、回転方向は、左回転であっても右回転であってもどちらでもよい。
【００７０】
このとき、図４に示すように、回転ツール５０の攪拌ピン５２は、その長さ寸法Ｌ１が、封止体３０の厚さ寸法Ｔ１よりも長いため、攪拌ピン５２の先端部が畝部１７の表面１７ａを突き抜けて、ジャケット本体１０の内部（畝部１７の内部）の奥側に入り込む。これによって、回転ツール５０によって形成される塑性化領域４９の先端部（下端部）が、ジャケット本体１０の内部の奥側に入り込んで形成されることとなる。
【００７１】
以上説明したように、回転ツール５０を凹部１１の開口部１２の周囲で、突合部４０に沿って二周させて摩擦攪拌接合を行って塑性化領域４１および第二塑性化領域４３を形成し、さらに、回転ツール５０を畝部１７に沿って移動させて摩擦攪拌接合を行って塑性化領域４９を形成して、ジャケット本体１０に封止体３０を固定した後に、摩擦攪拌で発生したバリを除去して、液冷ジャケット１が形成される。
【００７２】
本実施形態に係る液冷ジャケット１の製造方法および摩擦攪拌接合方法によれば、封止体３０の厚さ寸法Ｔ１よりも大きい長さ寸法Ｌ１の攪拌ピン５２を備えた回転ツール５０を用いて、摩擦攪拌接合を行っているので、塑性化領域４１，４３，４６の先端部が、ジャケット本体１０の内部の奥側の深い部分まで入り込んで形成される。これによって、塑性化領域４１，４３，４６の熱収縮による応力をジャケット本体１０に分散できる。ジャケット本体１０は、肉厚であるので応力を受けても変形が少なく、また、封止体３０へ伝わる応力を少なくできるので、封止体３０の変形を抑制することができる。
【００７３】
また、支持面１５ａの幅寸法Ｗ１が、回転ツール５０のショルダー部５１の半径寸法Ｒ２よりも大きいので、回転ツール５０の一周目の移動で、突合部４０の真上で移動させたときに、塑性化領域４１を支持面１５ａ内に形成することができる。これによって、塑性化領域４１が凹部１１の内側面に露出しないので、支持面１５ａが凹部１１の底壁１３側に下がることがなく、回転ツール５０の押込み力を支持面１５ａで確実に支持することができる。よって、封止体３０は、支持面１５ａで支持されるので、封止体３０には、下方に回転ツール５０の押込み力がかからず、変形することはない。
【００７４】
また、凹部１１の内部には、支持面１５ａと面一の表面１７ａを有する畝部１７が形成されており、畝部１７に沿って塑性化領域４９を形成して、封止体３０を畝部１７に接合したことによって、凹部１１が大面積の場合でも、封止体３０は、支持面１５ａと畝部１７の表面１７ａ上で平面状に支持される。これによって、封止体３０の平面性が保持され、封止体３０の変形を抑制できる。さらに、万一、ジャケット本体１０の開口部１２周りの摩擦攪拌接合で、封止体３０に変形が発生していたとしても、後の工程で、封止体３０と畝部１７とを接合することで、封止体３０の変形を解消することができる。
【００７５】
このとき、畝部１７の幅寸法Ｗ２が、回転ツール５０のショルダー部５１の直径寸法Ｒ１よりも大きいので、回転ツール５０を畝部１７の真上で移動させたときに、塑性化領域４９を畝部１５の表面１７ａ内に形成することができる。これによって、塑性化領域４９が畝部１７の側面に露出しないので、畝部１７の表面１７ａが凹部１１の底壁１３側に下がることがなく、回転ツール５０の押込み力を畝部１７で確実に支持することができる。よって、封止体３０は、畝部１７の表面１７ａで支持されるので、封止体３０には、下方に回転ツール５０の押込み力がかからず、変形することはない。
【００７６】
また、本実施形態では、回転ツール５０を開口部１２に対して右回りに移動させて、右回転させているので、薄肉である封止体３０がフロー側５０ａとなり、封止体３０側には、空洞欠陥が発生し難い。ジャケット本体１０がシアー側５０ｂとなるが、ジャケット本体１０は厚肉であるので、ジャケット本体１０に対する回転ツール５０の外周の相対速さが早くても、メタル不足に陥ることはない。したがって、突合部におけるメタル不足による空洞欠陥の発生を防止でき、突合部４０の接合強度の低下を防止できる。そして、万一、空洞欠陥が発生したとしても、突合部４０よりも外側位置に離反した部分であって、熱輸送流体の流路から離れた位置に発生することとなるので、熱輸送流体が流路から外部に漏れ難く、接合部の密閉性能に影響を及ぼすことはない。
【００７７】
さらに、本実施形態では、回転ツール５０の一周目の移動で空洞欠陥が発生したとしても、一周目でシアー側５０ｂであった部分を回転ツール５０の二周目の移動で再攪拌することによって、空洞欠陥を解消することができる。
【００７８】
また、本実施形態では、回転ツール５０で塑性化領域４１を形成する工程に先立って、突合部４０の一部を、仮接合用回転ツール６０を用いて仮接合しているので、回転ツール５０による摩擦攪拌接合の際に、封止体３０が移動することがなく、接合しやすくなるとともに、封止体３０のジャケット本体１０に対する位置決め精度が向上する。また、仮接合用回転ツール６０が本接合用の回転ツール５０よりも小さいので、本接合用の回転ツール５０を、仮接合で形成される塑性化領域４５の上で移動させて摩擦攪拌するだけで、塑性化領域４５および回転ツール６０の引抜跡が覆われて、本接合が仕上げられる。
【００７９】
さらに、突合部４０が矩形枠状を呈しており、仮接合用回転ツール６０で突合部４０を仮接合する工程において、突合部４０の一方の対角４４ａ，４４ｂ同士を先に仮接合した後に、他方の対角４４ｃ，４４ｄ同士を仮接合するので、封止体３０をバランスよく仮接合することができ、封止体３０のジャケット本体１０に対する位置決め精度がより一層向上する。
【００８０】
また、本実施形態では、回転ツール５０の周方向移動における始端５４ａと終端５４ｂとで、塑性化領域４１の一部が重複していることにより、凹部１１の開口周縁部１２ａにおいて、塑性化領域４１が途切れる部分がない。したがって、ジャケット本体１０の周壁１４と、封止体３０とを良好に接合することができ、熱輸送流体が外部に漏れないので、接合部の密閉性能を向上させることができる。
【００８１】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法について、図８を参照して説明する。
【００８２】
かかる実施形態は、図８の（ａ）に示すように、第１実施形態の回転ツール５０で塑性化領域４１，５３，４９を形成する工程において、ジャケット本体１０の摩擦攪拌接合を行う面（凹部１１が開口した面）の反対側の面に、内部に冷却媒体が流れる冷却板７０を取り付け、ジャケット本体１０を冷却しながら回転ツール５０（図３参照）を移動させ摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする。
【００８３】
冷却板７０は、図８の（ｂ）に示すように、内部に冷却流路を構成する冷却管７２が埋設されて構成されている。具体的には、冷却板７０は、一対の冷却板本体７１，７１で冷却管７２を挟み込んで固定して構成されている。冷却管７２は、回転ツール５０の移動軌跡に沿った形状の平面形状を備えており、塑性化領域４１および第二塑性化領域４３に沿った外周部７２ａと、畝部１７の塑性化領域４９に沿った中間部７２ｂと、冷却媒体を流入させる流入部７２ｃと、冷却媒体を流出させる流出部７２ｄと備えている。冷却管７２は、例えば円筒形の銅管にて構成され、外周部７２ａ、中間部７２ｂ、流入部７２ｃと流出部７２ｄが一体的に形成されている。
【００８４】
冷却板本体７１，７１は、アルミニウムまたはアルミニウム合金にて形成されている。冷却板本体７１，７１は、互いに上下で面対称形状を呈しており、内側（冷却管７２側）の面には、冷却管７２を収容するための溝７３が形成されている。溝７３は、断面半円形に形成されており、冷却板本体７１，７１で冷却管７２を挟み込むことで、溝７３の内周面と冷却管７２の外周面とが密着するようになっている。溝７３は、例えば、冷却板本体７１の表面に切削加工等によって形成されている。冷却板本体７１，７１同士は、例えば、伝熱性を備えた接着剤で接着されている。冷却板本体７１，７１の接合は、接着剤に限定されるものではなく、溶接や摩擦攪拌接合等の他の方法であってもよい。
【００８５】
このような構成の冷却板７０の上部に封止体３０を取り付けたジャケット本体１０を固定した後に、冷却管７２内に冷却媒体を流しながら、摩擦攪拌接合を行う。
【００８６】
このような液冷ジャケットの製造方法によれば、冷却板７０によって摩擦攪拌接合で発生する熱を効率的に吸熱することができるので、塑性化領域の熱収縮を少なくでき、封止体３０の反りや撓み等の変形を抑制することができる。
【００８７】
また、本実施形態では、冷却流路（冷却管７２）は、少なくとも回転ツール５０の移動軌跡に沿う平面形状を備えているので、摩擦攪拌接合で発生する熱を、発生位置から近い位置で効率的且つ均一的に吸熱することができるので、封止体３０の変形の抑制効果が高くなる。さらに、冷却流路を、冷却板７０に埋設された冷却管７２によって構成されているので、冷却媒体を流しやすく漏れのない冷却流路を容易に形成できる。さらに、冷却板７０を設けたことによって、従来のように、接合箇所にノズルで水を噴射しなくても接合部分を冷却できるので、水（冷却媒体）の管理が容易になる。
【００８８】
なお、本実施形態では、冷却板７０に冷却媒体を流して、ジャケット本体１０および封止体３０を冷却しているが、これに限定されるものではない。例えば、封止体３０によって開口部１２が封止された凹部１１の内部に冷却媒体を流して、ジャケット本体１０および封止体３０を冷却しながら、摩擦攪拌接合を行うようにしてもよい。
【００８９】
このようなにすれば、冷却板７０を設けなくても、冷却媒体によって摩擦攪拌接合の熱を吸熱することができるので、塑性化領域４１，４３，４９の熱収縮を少なくでき、封止体３０の変形を抑制できるとともに、加工工程の簡素化を達成できる。
【００９０】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法および摩擦攪拌接合方法について、図９を参照して説明する。
【００９１】
かかる実施形態は、図９の（ａ）に示すように、第１実施形態の回転ツール５０で塑性化領域４１を形成する工程に先立って、ジャケット本体１０と封止体３０との突合部４０の一部を回転ツール５０よりも小型の仮接合用回転ツール６０を用いて仮接合することを特徴とする。ここでの仮接合は、第１実施形態が、長方形の突合部４０の角部を摩擦攪拌接合しているのに対して、各辺の中間部を摩擦攪拌接合することによって直線状に行われている。具体的には、突合部４０が略長方形（矩形枠状）を呈しており、仮接合用回転ツール６０で突合部４０を仮接合する工程において、突合部４０の一方の対辺４６，４６の中間部４６ａ，４６ｂ同士を先に仮接合した後に、他方の対辺４７，４７の中間部４７ａ，４７ｂ同士を仮接合するようになっている。このとき仮接合用回転ツール６０で形成される塑性化領域４８は、それぞれ同じ長さの直線状になるようになっている。また、塑性化領域４８は、図９の（ｂ）に示すように、後の工程で塑性化領域４１が形成される位置からはみ出さない位置に形成される。なお、回転ツール５０によって、塑性化領域４１，４３，４９を形成する本接合の工程は、第１実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００９２】
本実施形態では、前記のような順序で仮接合することで、封止体３０をバランスよくジャケット本体１０に仮接合することができ、封止体３０のジャケット本体１０に対する位置決め精度が向上するとともに、封止体３０の変形を防止できる。また、封止体３０の仮接合を行ったことによって、回転ツール５０による本接合時の封止体３０のズレを防止できる。さらに、本実施形態によれば、仮接合の摩擦攪拌接合が直線状であるので、仮接合用回転ツール６０を直線的に移動させるだけでよく加工が容易である。
【００９３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であり、例えば、前記実施形態では、封止体３０が平面視略長方形であるが、これに限定されるものではなく、正方形、多角形、円形等の他の形状であってもよい。さらに、封止体３０に設けられているフィン３２は、蓋板部と別体であってもよく、例えば、凹部１１内に別体で収容して設けたり、ジャケット本体と一体に形成したりしもよい。
【００９４】
また、前記の各実施形態では、畝部１７は、一方の壁部１４ａから他方の壁部１４ｂに延出して一箇所だけ形成されているが、これに限定されるものではなく、複数形成するようにしてもよい。この場合、一方の壁部から他方の壁部に延出する複数の畝部を形成するようにしてもよいし、互いに対向する一対の壁部に少なくとも一つずつ畝部を形成して、冷却水が流れる流路が蛇行するように構成してもよい。
【符号の説明】
【００９５】
１ 液冷ジャケット
１０ ジャケット本体
１１ 凹部
１２ 開口部
１２ａ 開口周縁部
１５ａ 支持面（段差底面）
１５ｂ 段差側面
１７ 畝部
１７ａ （畝部の）表面
３０ 封止体
３０ｂ 外周面
４０ 突合部
４１ 塑性化領域
４３ （第二）塑性化領域
５０ 回転ツール
５１ ショルダー部
５２ 攪拌ピン
６０ 仮接合用回転ツール
Ｈ１ （ジャケット本体の上面と支持面との高低差）寸法
Ｌ１ 攪拌ピンの長さ寸法
Ｒ１ ショルダー部の直径寸法
Ｒ２ ショルダー部の半径寸法
Ｔ１ （封止体の）厚さ寸法
Ｗ１ （支持面の）幅寸法
Ｗ２ （畝部の）幅寸法
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ジャケット本体の凹部の開口部に封止体を摩擦攪拌接合によって固定して構成される液冷ジャケットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属部材同士を接合する方法として、摩擦攪拌接合（ＦＳＷ＝Friction Stir Welding）が知られている。摩擦攪拌接合とは、回転ツールを回転させつつ金属部材同士の突合部に沿って移動させ、回転ツールと金属部材との摩擦熱により突合部の金属を塑性流動させることで、金属部材同士を固相接合させるものである。
【０００３】
ところで、近年、パーソナルコンピュータに代表される電子機器は、その性能が向上するにつれて、搭載されるＣＰＵ（熱発生体）の発熱量が増大し、ＣＰＵの冷却が益々重要になっている。従来、ＣＰＵを冷却するために、空冷ファン方式のヒートシンクが使用されてきたが、ファン騒音や、空冷方式での冷却限界といった問題がクローズアップされるようになり、次世代冷却方式として、液冷ジャケットが注目されている。
【０００４】
このような液冷ジャケットにおいて、構成部材同士を摩擦攪拌接合によって接合した技術が特許文献１で開示されている。この液冷ジャケットは、たとえば、金属製フィンを収容するフィン収容室を有するジャケット本体と、フィン収容室を封止する封止体とを備えており、フィン収容室を取り囲むジャケット本体の周壁と封止体の外周面との突合部に沿って回転ツールを一周させて、摩擦攪拌接合することで液冷ジャケットを製造するように構成されている。封止体は、ジャケット本体と比較して薄く形成されており、ジャケット本体に形成された段差の底面からなる支持面に載置されている。そして、回転ツールは、その中心が突合部上に位置するように突合部に沿って移動して、ジャケット本体と封止体とを接合するようになっている。
【０００５】
ところで、前記のように、薄肉の封止体をジャケット本体の支持面に載置して、その突合部を摩擦攪拌接合する場合、ジャケット本体の表面から摩擦攪拌を行うため、熱収縮及び熱膨張によって封止体が反って撓んでしまうという問題があった。
【０００６】
そこで、このような問題を解決するために、摩擦攪拌接合を行う箇所に、冷却ノズルによって水を噴射するとともに、摩擦攪拌接合後の接合部をローラーで押圧する技術が、特許文献２で開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−３２４６４７号公報
【特許文献２】特開２００１−８７８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２に係る発明では、摩擦攪拌接合を行う箇所に水を噴射させるため、摩擦攪拌装置に水が浸入してしまい、その駆動系統等に悪影響が及ぶ可能性がある。また、接合箇所に水を噴射するため、回転ツールの回転により水が周囲に飛び散り、水の管理が煩雑になるという問題があった。
【０００９】
このような観点から本発明は、封止体の変形を容易に抑制できる液冷ジャケットの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、熱発生体が発生する熱を外部に輸送する熱輸送流体が流れるとともに凹部を有するジャケット本体に、前記凹部の開口部を封止する封止体を摩擦攪拌接合によって固定して構成される液冷ジャケットの製造方法において、前記ジャケット本体の前記凹部の開口周縁部に形成され前記ジャケット本体の表面より下がった段差底面からなる支持面に、前記封止体を載置して前記ジャケット本体の段差側面と前記封止体の外周面を突き合わせ、前記封止体の厚さ寸法よりも大きい長さ寸法の攪拌ピンを備えた回転ツールを、前記ジャケット本体の前記段差側面と前記封止体の外周面との突合部に沿って一周させて、塑性化領域を形成して、前記封止体を前記ジャケット本体に接合したことを特徴とする液冷ジャケットの製造方法である。
【００１１】
このような方法によれば、回転ツールの攪拌ピンが支持面からジャケット本体内に挿入されるので、塑性化領域がジャケット本体の内部の深い部分まで入り込む。これによって、塑性化領域の熱収縮による応力をジャケット本体に分散でき、封止体の変形を抑制することができる。
【００１２】
そして、本発明は、前記支持面の幅寸法が、前記回転ツールのショルダー部の半径寸法よりも大きいことを特徴とする。
【００１３】
このような方法によれば、回転ツールを突合部の真上で移動させたときに、塑性化領域を支持面内に形成することができ、回転ツールの押込み力を支持面で確実に支持することができる。
【００１４】
また、本発明は、前記凹部の内部には、前記支持面と面一の表面を有する畝部が形成されており、前記回転ツールを、前記封止体の表面で前記畝部に沿って移動させて塑性化領域を形成して、前記封止体を前記畝部に接合したことを特徴とする。
【００１５】
このような方法によれば、凹部が大面積の場合でも、凹部の内側部分において支持面と面一の表面を有する畝部でジャケット本体と封止体を接合できるので、封止体の変形を抑制できる。
【００１６】
さらに、本発明は、前記畝部の幅寸法が、前記回転ツールのショルダー部の直径寸法よりも大きいことを特徴とする。
【００１７】
このような方法によれば、回転ツールを畝部の真上で移動させたときに、塑性化領域を畝部内に形成することができるので、回転ツールの押込み力を畝部で確実に支持することができる。
【００１８】
また、本発明は、前記ジャケット本体の摩擦攪拌接合を行う面の反対側の面に、内部に冷却媒体が流れる冷却板を取り付け、前記ジャケット本体を冷却しながら前記回転ツールを移動させ摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする。
【００１９】
このような方法によれば、冷却板によって摩擦攪拌接合で発生する熱を吸熱することができるので、塑性化領域の熱収縮を少なくでき、封止体の変形を抑制することができる。
【００２０】
さらに、本発明は、前記冷却板の前記冷却媒体が流れる冷却流路は、少なくとも前記回転ツールの移動軌跡に沿う平面形状を備えるように形成されていることを特徴とする。
【００２１】
このような方法によれば、摩擦攪拌接合で発生する熱を、発生位置から近い位置で効率的に吸熱することができるので、封止体の変形の抑制効果が高くなる。
【００２２】
また、本発明は、前記冷却板の前記冷却媒体が流れる冷却流路が、前記冷却板に埋設された冷却管によって構成されていることを特徴とする。
【００２３】
このような方法によれば、冷却媒体を流しやすく漏れのない冷却流路を容易に形成できる。
【００２４】
さらに、本発明は、前記封止体によって前記開口部が封止された前記凹部の内部に冷却媒体を流して、前記ジャケット本体および前記封止体を冷却しながら前記回転ツールを移動させ摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする。
【００２５】
このような方法によれば、冷却板を設けなくても、冷却媒体によって、摩擦攪拌接合の熱を吸熱することができるので、塑性化領域の熱収縮を少なくでき、封止体の変形を抑制できるとともに、加工工程の簡素化を達成できる。
【００２６】
また、本発明は、前記回転ツールを前記開口部に対して右回りに移動させるときは、前記回転ツールを右回転させ、前記回転ツールを前記開口部に対して左回りに移動させるときは、前記回転ツールを左回転させることを特徴とする。
【００２７】
このような方法によれば、万一、空洞欠陥が発生したとしても、突合部よりも外側位置の離反した部分であって、熱輸送流体の流路から離れた位置に発生することとなる。したがって、熱輸送流体が流路から外部に漏れ難く、接合部の密閉性能に悪い影響を与えることはない。
【００２８】
さらに、本発明は、前記回転ツールを前記突合部に沿って一周させた後、前記回転ツールを一周目で形成された前記塑性化領域の外周側に偏移させ、前記回転ツールを前記突合部に沿ってさらに一周させて前記塑性化領域の外周側を再攪拌することを特徴とする。
【００２９】
このような方法によれば、一周目で空洞欠陥が発生したとしても二周目の移動で攪拌して空洞欠陥を低減することができるとともに、万一、二周目で空洞欠陥が発生したとしても、ジャケット本体の開口周縁部と封止体の周縁部との突合部から大きく離反した部分に発生するので、熱輸送流体が外部に漏れにくくなり、接合部の密閉性能を大幅に向上させることができる。
【００３０】
また、本発明は、前記回転ツールで前記塑性化領域を形成する工程に先立って、前記突合部の一部を前記回転ツールよりも小型の仮接合用回転ツールを用いて仮接合することを特徴とする。
【００３１】
このような方法によれば、ジャケット本体と封止体とを仮接合することによって、摩擦攪拌接合（以下「本接合」と言う場合がある）の際に、封止体が移動することがなく、接合しやすくなるとともに、封止体の位置決め精度が向上する。また、仮接合用回転ツールが本接合用の回転ツールよりも小さいので、本接合用の回転ツールを、仮接合部分の上で移動させて摩擦攪拌するだけで、本接合が仕上げられる。
【００３２】
さらに、本発明は、前記突合部が矩形枠状を呈しており、前記仮接合用回転ツールで前記突合部を仮接合する工程において、前記突合部の一方の対角同士を先に仮接合した後に、他方の対角同士を仮接合することを特徴とする。
【００３３】
また、本発明は、前記突合部が矩形枠状を呈しており、前記仮接合用回転ツールで前記突合部を仮接合する工程において、前記突合部の一方の対辺の中間部同士を先に仮接合した後に、他方の対辺の中間部同士を仮接合することを特徴とする。
【００３４】
このような方法によれば、封止体をバランスよく仮接合することができ、封止体のジャケット本体に対する位置決め精度が向上する。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、封止体の変形を容易に抑制できるといった優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液冷ジャケットを示した分解斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る液冷ジャケットの封止体を斜め下方から示した斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法を説明するための図であって、（ａ）は一周目の摩擦攪拌接合工程を示した断面図、（ｂ）は二周目の摩擦攪拌接合工程を示した断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法を説明するための図であって、畝部における摩擦攪拌接合工程を示した断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の摩擦攪拌工程を説明するための図であって、（ａ）は仮接合工程を示した平面図、（ｂ）は本接合工程を示した平面図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の摩擦攪拌工程を説明するための図であって、図５に続く摩擦攪拌工程（本接合工程）を示した平面図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の摩擦攪拌工程を説明するための図であって、図６に続く摩擦攪拌工程を示した平面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法で用いられる冷却板を示した図であって、（ａ）は使用状態、（ｂ）は分解斜視図を示した斜視図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の摩擦攪拌工程を説明するための図であって、（ａ）は仮接合工程を示した平面図、（ｂ）は本接合工程を示した平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について、図面を適宜参照して詳細に説明する。
【００３８】
まず、本発明に係る液冷ジャケットの製造方法によって形成される液冷ジャケットについて説明する。液冷ジャケットは、例えば、パーソナルコンピュータ等の電子機器に搭載される冷却システムの構成部品であって、ＣＰＵ（熱発生体）等を冷却する部品である。液冷システムは、ＣＰＵが所定位置に取り付けられる液冷ジャケットと、冷却水（熱輸送流体）が輸送する熱を外部に放出するラジエータ（放熱手段）と、冷却水を循環させるマイクロポンプ（熱輸送流体供給手段）と、温度変化による冷却水の膨張／収縮を吸収するリザーブタンクと、これらを接続するフレキシブルチューブと、熱を輸送する冷却水とを主に備えている。冷却水は、熱発生体であるＣＰＵ（図示せず）が発生する熱を外部に輸送する熱輸送流体である。冷却水としては、例えば、エチレングリコール系の不凍液が使用される。そして、マイクロポンプが作動すると、冷却水がこれら機器を循環するようになっている。
【００３９】
図１に示すように、液冷ジャケット１は、冷却水（図示せず）が流れるとともに一部が開口した凹部１１を有するジャケット本体１０に、凹部１１の開口部１２を封止する封止体３０を摩擦攪拌接合（図５乃至図７参照）によって固定して構成されている。
【００４０】
液冷ジャケット１は、その下方側の中央に、熱拡散シート（図示せず）を介してＣＰＵ（図示せず）が取り付けられるようになっており、ＣＰＵが発生する熱を受熱すると共に、内部を流通する冷却水と熱交換する。これによって、液冷ジャケット１は、ＣＰＵから受け入れた熱を冷却水に伝達し、その結果として、ＣＰＵを効率的に冷却する。なお、熱拡散シートは、ＣＰＵの熱を、ジャケット本体１０に効率的に伝達させるためのシートであり、例えば、銅などの高熱伝導性を有する金属から形成されている。
【００４１】
ジャケット本体１０は、一方側（本実施形態では図１中、上側）が開口した浅底の箱体であって、本実施形態では平面視長方形を呈している。ジャケット本体１０は、その内側に上部が開口した凹部１１が形成されており、凹部１１の底壁１３と、周壁１４とを有している。このようなジャケット本体１０は、例えば、ダイキャスト、鋳造、鍛造などによって作製される。ジャケット本体１０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金から形成されている。これにより、液冷ジャケット１は軽量化が達成されており、取り扱い容易となっている。
【００４２】
ジャケット本体１０の凹部１１の開口部１２は、四隅が円弧状に面取りされた略長方形を呈している。ジャケット本体１０の凹部１１の開口周縁部１２ａには、凹部１１の底面側に一段下がった段差底面からなる支持面１５ａが形成されている。なお、本実施形態では、凹部１１内に畝部１７が形成されるが、畝部１７も凹部１１の一部であるとして、凹部１１の開口部１２が略長方形を呈すると説明している。また、凹部１１の開口周縁部１２ａは、畝部１７も含んだ凹部１１の周縁部とする。
【００４３】
図３の（ａ）に示すように、ジャケット本体１０の上面と支持面１５ａとの高低差寸法Ｈ１は、封止体３０の厚さ寸法Ｔ１と同じ長さとなっている。支持面１５ａは、封止体３０を支持する面であって、支持面１５ａ上には、封止体３０の周縁部３０ａが載置される。また、支持面１５ａの幅（封止体３０の周縁部３０ａが載置される部分の幅）寸法Ｗ１は、摩擦攪拌接合に用いられる回転ツール５０のショルダー部５１の半径寸法Ｒ２よりも大きく設定されている。
【００４４】
図１に示すように、凹部１１の周囲の周壁１４は、ジャケット本体１０の長手方向（図１中、Ｘ軸方向）の両端に位置する一対の壁部１４ａ，１４ｂと、短手方向（図１中、Ｙ軸方向）の両端に位置する一対の壁部１４ｃ，１４ｄとで構成されている。一対の壁部１４ａ，１４ｂは、ともにＹ軸方向に延在して、Ｘ軸方向に所定の距離を隔てて互いに平行に形成されている。一対の壁部１４ｃ，１４ｄは、ともにＸ軸方向に延在して、Ｙ軸方向に所定の距離を隔てて互いに平行に形成されている。
【００４５】
凹部１１の内部には、畝部１７が形成されている。畝部１７は、凹部１１の底壁１３から立ち上げられた壁体にて構成されている。畝部１７の底壁１３からの高さは、支持面１５ａの底壁１３からの高さと同じ寸法となっている。すなわち、畝部１７の上端面（畝部１７の表面）１７ａは、凹部１１の開口周縁部１２ａに形成された支持面１５ａと面一となっている。畝部１７は、一対の壁部１４ａ，１４ｂのうち、一方の壁部１４ａの内壁面（凹部１１側の内周側面）のＹ軸方向長さの中央部から、他方の壁部１４ｂに向かってＸ軸方向に延出している。畝部１７の延出方向（Ｘ軸方向）先端は、壁部１４ｂの内壁面（凹部１１側の内周側面）と所定の距離を隔てており、畝部１７の先端と壁部１４ｂの内壁面との間に、冷却液が流れる空間が形成されるようになっている。すなわち、凹部１１の内部に畝部１７を形成することによって、平面視Ｕ字状の溝（実質的に凹む部分）が形成されて、このＵ字に沿って冷却液が流れる。平面視Ｕ字状の流路の両端に位置する壁部１４ａには、凹部１１に冷却水を流通させるための貫通孔１６，１６がそれぞれ形成されている。貫通孔１６，１６は、本実施形態では、Ｘ軸方向に延在しており、円形断面を有し、凹部１１の深さ方向中間部に形成されている。なお、貫通孔１６の形状、数および形成位置は、これに限られるものではなく、冷却水の種類や流量に応じて適宜変更可能である。
【００４６】
図１および図２に示すように、封止体３０は、ジャケット本体１０の段差側面１５ｂ（図１参照）と同じ形状（本実施形態では四隅が円弧状に面取りされた略長方形）の外周形状を有する板状の蓋板部３１と、蓋板部３１の下面に設けられた複数のフィン３２，３２…とを備えて構成されている。
【００４７】
フィン３２は、封止体３０の表面積を大きくするために設けられている。複数のフィン３２，３２…は、互いに平行で且つ蓋板部３１に対して直交して配置されており、蓋板部３１と一体に構成されている。これにより、蓋板部３１とフィン３２，３２…との間において、熱が良好に伝達するようになっている。図１に示すように、フィン３２，３２…は、貫通孔１６，１６が形成された周壁１４の壁部１４ａと直交する方向（図１中、Ｘ軸方向）に延在するように配置されている。蓋板部３１のＹ軸方向中央部には、ジャケット本体１０への装着時に畝部１７が位置するため、フィンは設けられていない。フィン３２は、凹部１１の深さ寸法と同等の高さ（深さ）寸法（図１中、Ｚ軸方向長さ）を有しており、その先端部が凹部１１の底面（底壁１３の表面）に当接するようになっている。これによって、封止体３０がジャケット本体１０に取り付けられた状態で、封止体３０の蓋板部３１と、隣り合うフィン３２，３２と、凹部１１の底面とで筒状の空間が区画され、その空間が、冷却水が流れる流路３３（図５の（ａ）参照）として機能することとなる。
【００４８】
また、フィン３２，３２…は、畝部１７の延出長さ寸法よりも短い長さ寸法（図１中、Ｘ軸方向長さ）を有しており、その一端（壁部１４ａ側）は、壁部１４ａの内壁面とそれぞれ所定の間隔を隔てるように構成されている。このフィン３２，３２…の一端部と、壁部１４ａとの間の空間は、フィン３２，３２によって区画形成される流路３３と、貫通孔１６とを繋ぐ流路ヘッダ部３４（図５の（ａ）参照）を構成する。また、フィン３２，３２…の他端（壁部１４ｂ側）は、畝部１７の先端に相当する部分に位置しており、フィン３２，３２…の他端部および畝部１７の先端部と、壁部１４ｂとの間の空間は、畝部１７の両側に位置する流路３３，３３同士を繋ぐ連通流路３５（図５の（ａ）参照）を構成する。
【００４９】
封止体３０もジャケット本体１０と同様に、アルミニウムまたはアルミニウム合金から形成されている。これにより、液冷ジャケット１は軽量化が達成されており、取り扱い容易となっている。封止体３０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金から形成されたブロックを切削加工することで蓋板部３１とフィン３２を形成して作製されている。なお、作製方法はこれに限定されるものではなく、例えば、ダイキャスト、鋳造、鍛造などによって作製してもよいし、蓋板部３１と複数のフィン３２，３２…からなる断面形状を有する部材を、押出成形または溝加工によって形成し、そのフィン３２の両端部を取り除くことによって作製してもよい。
【００５０】
次に、ジャケット本体１０に、封止体３０を摩擦攪拌接合によって固定する方法について、図３乃至図７を参照して説明する。
【００５１】
まず、図５の（ａ）に示すように、封止体３０を、フィン３２が下側になるようにして、ジャケット本体１０の凹部１１に挿入して、封止体３０の周縁部３０ａを、支持面１５ａ上に載置する。すると、ジャケット本体１０の段差側面１５ｂと、封止体３０の外周面３０ｂとが突き合わされ、突合部４０が構成される。
【００５２】
ところで、本実施形態では、図３に示した回転ツール５０で本接合を行う（塑性化領域４１を形成する）工程に先立って、ジャケット本体１０と封止体３０との突合部４０の一部を回転ツール５０よりも小型の仮接合用回転ツール６０（図５の（ａ）で平面形状のみ図示）を用いて仮接合する。
【００５３】
仮接合用回転ツール６０は、回転ツール５０よりも小径のショルダー部と攪拌ピン（図示せず）を備えており、仮接合用回転ツール６０にて形成される塑性化領域４５は、後の工程で回転ツール５０によって形成される塑性化領域４１（図５の（ｂ）参照）の幅よりも小さい幅を有することとなる。そして、塑性化領域４５は、後の工程で塑性化領域４１が形成される位置からはみ出さない位置（本実施形態では、塑性化領域４５の幅方向中心が突合部４０となる位置）に形成される。これによって、仮接合における塑性化領域４５は、塑性化領域４１で完全に覆われることとなるので、塑性化領域４５に残った仮接合用回転ツール６０の引抜跡および塑性化領域４５の跡が残らない。
【００５４】
本実施形態では、突合部４０が、四隅が円弧状に面取りされた略長方形（矩形枠状）を呈している。仮接合用回転ツール６０で突合部４０を仮接合する工程においては、突合部４０の一方の面取りされた対角４４ａ，４４ｂ同士を先に仮接合した後に、他方の面取りされた対角４４ｃ，４４ｄ同士を仮接合するようになっている。このような順序で仮接合することで、封止体３０をバランスよくジャケット本体１０に仮接合することができ、封止体３０のジャケット本体１０に対する位置決め精度が向上するとともに、封止体３０の変形を防止できる。なお、各対角４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄで仮接合した後、仮接合用回転ツール６０を引き抜くと、引抜跡６１（図５の（ｂ）参照）が残るが、本実施形態では残置しておく。
【００５５】
次に、回転ツール５０による本接合を行う。本工程では、まず、図５の（ｂ）に示すように、摩擦攪拌接合用の回転ツール５０を挿入位置５３に回転させながら挿入した後、突合部４０上に移動させて、この突合部４０に沿って移動させる。このとき、ジャケット本体１０の周壁１４の外周面に、ジャケット本体１０を四方向から囲む治具（図示せず）を予め当てておくのが好ましい。これによれば、周壁１４の厚さが薄く、回転ツール５０のショルダー部５１（図３の（ａ）参照）の外周面と、周壁１４の外周面との距離（隙間）が、例えば、２．０ｍｍ以下であっても、回転ツール５０の押込み力によって周壁１４が外側に変形しにくくなる。なお、周壁１４の厚さが厚い場合は、前記の治具は設置しなくてもよい。
【００５６】
回転ツール５０は、ジャケット本体１０や封止体３０よりも硬質の金属材料からなり、図３の（ａ）に示すように、円柱状を呈するショルダー部５１と、このショルダー部５１の下端面に突設された攪拌ピン（プローブ）５２とを備えて構成されている。回転ツール５０の寸法・形状は、ジャケット本体１０および封止体３０の材質や厚さ等に応じて設定されるものである。本実施形態では、攪拌ピン５２は、下部が縮径した円錐台状を呈しており、その突出長さ寸法Ｌ１は、封止体３０の蓋板部３１の厚さ寸法Ｔ１以上となっている。そして、摩擦攪拌接合時には、回転ツール５０のショルダー部５１の先端が、ジャケット本体１０および封止体３０の表面から所定深さ押し込まれ、攪拌ピン５２の先端が支持面１５ａを突き抜ける。また、ショルダー部５１の半径寸法Ｒ２は、支持面１５ａの幅寸法Ｈ１より小さくなっている。回転ツール５０の回転速度は５００〜１５０００（ｒｐｍ）、送り速度は０．０５〜２（ｍ／分）で、突合部４０を押さえる押込み力は１〜２０（ｋＮ）程度で、ジャケット本体１０および封止体３０の材質や板厚および形状に応じて適宜選択される。
【００５７】
以下に、回転ツール５０の動きを具体的に説明する。まず、回転ツール５０を回転させながら挿入位置５３に挿入する。回転ツール５０の挿入位置５３は、図５の（ｂ）に示すように、突合部４０から外側に外れた周壁１４の上面となっている。なお、回転ツール５０の挿入位置５３に、予め下穴（図示せず）を形成していてもよい。このようにすれば、回転ツール５０の挿入時間（押込み時間）を短縮できる。
【００５８】
その後、回転ツール５０を、挿入位置５３から突合部４０の真上位置（回転ツール５０の軸芯が突合部４０上になる位置）へ回転させながら移動させる。回転ツール５０が突合部４０の真上位置まで移動したならば、回転ツール５０の中心（軸芯）が突合部４０に沿って移動するように移動方向を変えて、回転ツール５０を移動させる。このとき、回転ツール５０の移動方向（図５および図６中、矢印Ｙ１参照）の反対方向に回転ツール５０が回動するフロー側５０ａに、封止体３０が位置するように、回転ツール５０を回転、移動させる。具体的には、突合部４０における回転ツール５０の回転方向（自転方向）が、移動方向（公転方向）と同じ方向となるようにする。すなわち、本実施形態では、図５の（ｂ）に示すように、回転ツール５０を凹部１１の開口部１２（図５の（ａ）参照）に対して右回りに移動させているので、回転ツール５０を右回転（図５および図６中、矢印Ｙ２参照）させる。なお、回転ツール５０を凹部１１の開口部１２に対して左回りに移動させるときは、回転ツール５０を左回転させることとなる。
【００５９】
このようにすることによって、封止体３０に対する回転ツール５０の外周の相対速さは、回転ツール５０の外周における接線速度の大きさから移動速度の大きさを減算した値となる（封止体３０がフロー側５０ａとなる）ので、回転ツール５０の移動方向と同じ方向に回転ツール５０が回動するシアー側５０ｂと比較して低速となる。これによって、封止体３０側には、空洞欠陥が発生し難い。また、シアー側５０ｂは、突合部４０の外側寄りのジャケット本体１０の厚肉部に位置するので、メタル不足に陥ることはない。
【００６０】
また、このとき、図３の（ａ）に示すように、回転ツール５０の攪拌ピン５２は、その長さ寸法Ｌ１が、封止体３０の厚さ寸法Ｔ１よりも長いため、攪拌ピン５２の先端部が支持面１５ａを突き抜けて、ジャケット本体１０の内部の奥側に入り込む。これによって、回転ツール５０によって形成される塑性化領域４１の先端部（下端部）が、ジャケット本体１０の内部の奥側に深く入り込んで形成されることとなる。ここで、「塑性化領域」とは、回転ツール５０の摩擦熱によって加熱されて現に塑性化している状態と、回転ツール５０が通り過ぎて常温に戻った状態の両方を含むこととする。
【００６１】
そして、引き続き、回転ツール５０の回転および移動を継続し、図６の（ａ）に示すように、回転ツール５０を開口部１２の周りを突合部４０に沿って一周させて塑性化領域４１を形成する。回転ツール５０を一周させたら、一周目の始端５４ａを含む始端部（始端５４ａから回転ツール５０の移動方向に所定長さ進んだ位置（終端５４ｂと同じ位置）までの部分）に沿って回転ツール５０を所定長さ移動させる。これによって、回転ツール５０の周方向移動における始端５４ａと終端５４ｂとが互いにオーバーラップしており、塑性化領域４１の一部が重複するように構成されている。
【００６２】
そして、図６の（ｂ）に示すように、回転ツール５０の一周目の移動が終わった後に、引き続き回転ツール５０をさらに一周させて塑性化領域（以下「第二塑性化領域」と言う場合がある）４３を形成する。二周目においては、回転ツール５０を、一周目の終端５４ｂから一周目における移動で形成された塑性化領域４１の外周側に偏移させる。
【００６３】
このとき、回転ツール５０の偏移は、移動方向に向かうに連れて外側へ移動するように斜めに移動して、回転ツール５０の二周目の移動軌跡（塑性化領域４３）の内側端が、一周目の移動軌跡（塑性化領域４１）の中心線（突合部４０）上か、あるいは中心線よりも僅かに外側に位置するようになっている。その後、回転ツール５０は、図６の（ｂ）に示すように、一周目の移動軌跡（塑性化領域４１）と一定の位置関係を保ちながら平行に移動する。したがって、一周目の移動軌跡の外周側部分が、回転ツール５０の二周目の移動によって再攪拌されることとなる（図６および図７参照）。これによって、万一、回転ツール５０のシアー側５０ｂとなる塑性化領域４１の外周側部分に空洞欠陥が発生していたとしても、再攪拌されるので空洞欠陥が解消される。
【００６４】
また、二周目の移動における回転ツール５０のシアー側５０ｂは、突合部４０の外側寄りのジャケット本体１０の厚肉部に位置するので、メタル不足に陥ることはない。さらに、万一、空洞欠陥が発生したとしても突合部４０から離れた位置となるので問題はない。ここで、回転ツール５０の二周目の移動は、一周目の回転方向、回転速度、移動方向、移動速度および押込み量と同様にしている（図６および図７中、矢印Ｙ３，Ｙ４参照）。なお、二周目の回転ツール５０の回転速度や移動速度や押込み量等は、ジャケット本体１０と封止体３０の形状や材質に応じて適宜変更してもよい。
【００６５】
さらに、このとき、図３の（ｂ）に示すように、回転ツール５０の攪拌ピン５２は、その長さ寸法Ｌ１（図３の（ａ）参照）が、封止体３０の厚さ寸法Ｔ１（図３の（ａ）参照）よりも長いため、攪拌ピン５２の先端部がジャケット本体１０の内部の奥側に入り込む。これによって、回転ツール５０の二周目の移動によって形成される第二塑性化領域４３の先端部（下端部）が、ジャケット本体１０の内部の奥側に深く入り込んで形成されることとなる。
【００６６】
そして、図６の（ａ）に示すように、回転ツール５０の周方向移動が終了したならば、回転ツール５０を塑性化領域４３から外側に外れた周壁１４の上面へと移動させ、その位置（引抜位置５５）で、回転ツール５０を引き抜く。このように、回転ツール５０の引抜位置５５が、突合部４０から外側に外れた位置となっているので、攪拌ピン５２（図４の（ａ）参照）の引抜跡（図示せず）が突合部４０に形成されることはない。これにより、ジャケット本体１０と封止体３０との接合性をさらに高めることができる。なお、周壁１４の上面の引抜跡は、溶接金属を埋める等の加工を行って補修するようにしてもよい。
【００６７】
その後、同じ回転ツール５０を用いて、畝部１７と封止体３０を摩擦攪拌接合する。この工程では、図７の（ｂ）に示すように、畝部１７の先端部の挿入位置５６に、回転ツール５０を回転させながら挿入する。なお、回転ツール５０の挿入位置５６に、予め下穴（図示せず）を形成していてもよい。このようにすれば、回転ツール５０の挿入時間（押込み時間）を短縮できる。
【００６８】
そして、回転ツール５０を、挿入位置５６から突合部４０の外側へ向かいつつ、畝部１７に沿って、回転させながら移動させて塑性化領域４９を形成する。回転ツール５０の移動が進み、塑性化領域４１の内周側端まで摩擦攪拌を行ったら、そのまま、回転ツール５０を塑性化領域４１へ突入させ、引き続き塑性化領域４１から第二塑性化領域４３へと移動させる。その後、回転ツール５０を、第二塑性化領域４３の外周側端から、外側に外れた周壁１４の上面へと移動させ、その位置（引抜位置５７）で、回転ツール５０を引き抜く。このように、回転ツール５０の引抜位置５７が、突合部４０から外側に外れた位置となっているので、攪拌ピン５２（図４の（ａ）参照）の引抜跡（図示せず）が突合部４０に形成されることはない。これにより、ジャケット本体１０と封止体３０との接合性を高めることができる。なお、周壁１４の上面の引抜跡は、溶接金属を埋める等の加工を行って補修するようにしてもよい。
【００６９】
以上のように、回転ツール５０は、挿入位置５６から畝部１７に沿って引抜位置５７まで直線状（図７の（ｂ）中、矢印Ｙ５参照）に移動する。このとき、回転方向（自転方向）、回転速度、移動方向（公転方向）、移動方向および押込み量は一定である。なお、回転方向は、左回転であっても右回転であってもどちらでもよい。
【００７０】
このとき、図４に示すように、回転ツール５０の攪拌ピン５２は、その長さ寸法Ｌ１が、封止体３０の厚さ寸法Ｔ１よりも長いため、攪拌ピン５２の先端部が畝部１７の表面１７ａを突き抜けて、ジャケット本体１０の内部（畝部１７の内部）の奥側に入り込む。これによって、回転ツール５０によって形成される塑性化領域４９の先端部（下端部）が、ジャケット本体１０の内部の奥側に入り込んで形成されることとなる。
【００７１】
以上説明したように、回転ツール５０を凹部１１の開口部１２の周囲で、突合部４０に沿って二周させて摩擦攪拌接合を行って塑性化領域４１および第二塑性化領域４３を形成し、さらに、回転ツール５０を畝部１７に沿って移動させて摩擦攪拌接合を行って塑性化領域４９を形成して、ジャケット本体１０に封止体３０を固定した後に、摩擦攪拌で発生したバリを除去して、液冷ジャケット１が形成される。
【００７２】
本実施形態に係る液冷ジャケット１の製造方法および摩擦攪拌接合方法によれば、封止体３０の厚さ寸法Ｔ１よりも大きい長さ寸法Ｌ１の攪拌ピン５２を備えた回転ツール５０を用いて、摩擦攪拌接合を行っているので、塑性化領域４１，４３，４６の先端部が、ジャケット本体１０の内部の奥側の深い部分まで入り込んで形成される。これによって、塑性化領域４１，４３，４６の熱収縮による応力をジャケット本体１０に分散できる。ジャケット本体１０は、肉厚であるので応力を受けても変形が少なく、また、封止体３０へ伝わる応力を少なくできるので、封止体３０の変形を抑制することができる。
【００７３】
また、支持面１５ａの幅寸法Ｗ１が、回転ツール５０のショルダー部５１の半径寸法Ｒ２よりも大きいので、回転ツール５０の一周目の移動で、突合部４０の真上で移動させたときに、塑性化領域４１を支持面１５ａ内に形成することができる。これによって、塑性化領域４１が凹部１１の内側面に露出しないので、支持面１５ａが凹部１１の底壁１３側に下がることがなく、回転ツール５０の押込み力を支持面１５ａで確実に支持することができる。よって、封止体３０は、支持面１５ａで支持されるので、封止体３０には、下方に回転ツール５０の押込み力がかからず、変形することはない。
【００７４】
また、凹部１１の内部には、支持面１５ａと面一の表面１７ａを有する畝部１７が形成されており、畝部１７に沿って塑性化領域４９を形成して、封止体３０を畝部１７に接合したことによって、凹部１１が大面積の場合でも、封止体３０は、支持面１５ａと畝部１７の表面１７ａ上で平面状に支持される。これによって、封止体３０の平面性が保持され、封止体３０の変形を抑制できる。さらに、万一、ジャケット本体１０の開口部１２周りの摩擦攪拌接合で、封止体３０に変形が発生していたとしても、後の工程で、封止体３０と畝部１７とを接合することで、封止体３０の変形を解消することができる。
【００７５】
このとき、畝部１７の幅寸法Ｗ２が、回転ツール５０のショルダー部５１の直径寸法Ｒ１よりも大きいので、回転ツール５０を畝部１７の真上で移動させたときに、塑性化領域４９を畝部１５の表面１７ａ内に形成することができる。これによって、塑性化領域４９が畝部１７の側面に露出しないので、畝部１７の表面１７ａが凹部１１の底壁１３側に下がることがなく、回転ツール５０の押込み力を畝部１７で確実に支持することができる。よって、封止体３０は、畝部１７の表面１７ａで支持されるので、封止体３０には、下方に回転ツール５０の押込み力がかからず、変形することはない。
【００７６】
また、本実施形態では、回転ツール５０を開口部１２に対して右回りに移動させて、右回転させているので、薄肉である封止体３０がフロー側５０ａとなり、封止体３０側には、空洞欠陥が発生し難い。ジャケット本体１０がシアー側５０ｂとなるが、ジャケット本体１０は厚肉であるので、ジャケット本体１０に対する回転ツール５０の外周の相対速さが早くても、メタル不足に陥ることはない。したがって、突合部におけるメタル不足による空洞欠陥の発生を防止でき、突合部４０の接合強度の低下を防止できる。そして、万一、空洞欠陥が発生したとしても、突合部４０よりも外側位置に離反した部分であって、熱輸送流体の流路から離れた位置に発生することとなるので、熱輸送流体が流路から外部に漏れ難く、接合部の密閉性能に影響を及ぼすことはない。
【００７７】
さらに、本実施形態では、回転ツール５０の一周目の移動で空洞欠陥が発生したとしても、一周目でシアー側５０ｂであった部分を回転ツール５０の二周目の移動で再攪拌することによって、空洞欠陥を解消することができる。
【００７８】
また、本実施形態では、回転ツール５０で塑性化領域４１を形成する工程に先立って、突合部４０の一部を、仮接合用回転ツール６０を用いて仮接合しているので、回転ツール５０による摩擦攪拌接合の際に、封止体３０が移動することがなく、接合しやすくなるとともに、封止体３０のジャケット本体１０に対する位置決め精度が向上する。また、仮接合用回転ツール６０が本接合用の回転ツール５０よりも小さいので、本接合用の回転ツール５０を、仮接合で形成される塑性化領域４５の上で移動させて摩擦攪拌するだけで、塑性化領域４５および回転ツール６０の引抜跡が覆われて、本接合が仕上げられる。
【００７９】
さらに、突合部４０が矩形枠状を呈しており、仮接合用回転ツール６０で突合部４０を仮接合する工程において、突合部４０の一方の対角４４ａ，４４ｂ同士を先に仮接合した後に、他方の対角４４ｃ，４４ｄ同士を仮接合するので、封止体３０をバランスよく仮接合することができ、封止体３０のジャケット本体１０に対する位置決め精度がより一層向上する。
【００８０】
また、本実施形態では、回転ツール５０の周方向移動における始端５４ａと終端５４ｂとで、塑性化領域４１の一部が重複していることにより、凹部１１の開口周縁部１２ａにおいて、塑性化領域４１が途切れる部分がない。したがって、ジャケット本体１０の周壁１４と、封止体３０とを良好に接合することができ、熱輸送流体が外部に漏れないので、接合部の密閉性能を向上させることができる。
【００８１】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法について、図８を参照して説明する。
【００８２】
かかる実施形態は、図８の（ａ）に示すように、第１実施形態の回転ツール５０で塑性化領域４１，５３，４９を形成する工程において、ジャケット本体１０の摩擦攪拌接合を行う面（凹部１１が開口した面）の反対側の面に、内部に冷却媒体が流れる冷却板７０を取り付け、ジャケット本体１０を冷却しながら回転ツール５０（図３参照）を移動させ摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする。
【００８３】
冷却板７０は、図８の（ｂ）に示すように、内部に冷却流路を構成する冷却管７２が埋設されて構成されている。具体的には、冷却板７０は、一対の冷却板本体７１，７１で冷却管７２を挟み込んで固定して構成されている。冷却管７２は、回転ツール５０の移動軌跡に沿った形状の平面形状を備えており、塑性化領域４１および第二塑性化領域４３に沿った外周部７２ａと、畝部１７の塑性化領域４９に沿った中間部７２ｂと、冷却媒体を流入させる流入部７２ｃと、冷却媒体を流出させる流出部７２ｄと備えている。冷却管７２は、例えば円筒形の銅管にて構成され、外周部７２ａ、中間部７２ｂ、流入部７２ｃと流出部７２ｄが一体的に形成されている。
【００８４】
冷却板本体７１，７１は、アルミニウムまたはアルミニウム合金にて形成されている。冷却板本体７１，７１は、互いに上下で面対称形状を呈しており、内側（冷却管７２側）の面には、冷却管７２を収容するための溝７３が形成されている。溝７３は、断面半円形に形成されており、冷却板本体７１，７１で冷却管７２を挟み込むことで、溝７３の内周面と冷却管７２の外周面とが密着するようになっている。溝７３は、例えば、冷却板本体７１の表面に切削加工等によって形成されている。冷却板本体７１，７１同士は、例えば、伝熱性を備えた接着剤で接着されている。冷却板本体７１，７１の接合は、接着剤に限定されるものではなく、溶接や摩擦攪拌接合等の他の方法であってもよい。
【００８５】
このような構成の冷却板７０の上部に封止体３０を取り付けたジャケット本体１０を固定した後に、冷却管７２内に冷却媒体を流しながら、摩擦攪拌接合を行う。
【００８６】
このような液冷ジャケットの製造方法によれば、冷却板７０によって摩擦攪拌接合で発生する熱を効率的に吸熱することができるので、塑性化領域の熱収縮を少なくでき、封止体３０の反りや撓み等の変形を抑制することができる。
【００８７】
また、本実施形態では、冷却流路（冷却管７２）は、少なくとも回転ツール５０の移動軌跡に沿う平面形状を備えているので、摩擦攪拌接合で発生する熱を、発生位置から近い位置で効率的且つ均一的に吸熱することができるので、封止体３０の変形の抑制効果が高くなる。さらに、冷却流路を、冷却板７０に埋設された冷却管７２によって構成されているので、冷却媒体を流しやすく漏れのない冷却流路を容易に形成できる。さらに、冷却板７０を設けたことによって、従来のように、接合箇所にノズルで水を噴射しなくても接合部分を冷却できるので、水（冷却媒体）の管理が容易になる。
【００８８】
なお、本実施形態では、冷却板７０に冷却媒体を流して、ジャケット本体１０および封止体３０を冷却しているが、これに限定されるものではない。例えば、封止体３０によって開口部１２が封止された凹部１１の内部に冷却媒体を流して、ジャケット本体１０および封止体３０を冷却しながら、摩擦攪拌接合を行うようにしてもよい。
【００８９】
このようなにすれば、冷却板７０を設けなくても、冷却媒体によって摩擦攪拌接合の熱を吸熱することができるので、塑性化領域４１，４３，４９の熱収縮を少なくでき、封止体３０の変形を抑制できるとともに、加工工程の簡素化を達成できる。
【００９０】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法および摩擦攪拌接合方法について、図９を参照して説明する。
【００９１】
かかる実施形態は、図９の（ａ）に示すように、第１実施形態の回転ツール５０で塑性化領域４１を形成する工程に先立って、ジャケット本体１０と封止体３０との突合部４０の一部を回転ツール５０よりも小型の仮接合用回転ツール６０を用いて仮接合することを特徴とする。ここでの仮接合は、第１実施形態が、長方形の突合部４０の角部を摩擦攪拌接合しているのに対して、各辺の中間部を摩擦攪拌接合することによって直線状に行われている。具体的には、突合部４０が略長方形（矩形枠状）を呈しており、仮接合用回転ツール６０で突合部４０を仮接合する工程において、突合部４０の一方の対辺４６，４６の中間部４６ａ，４６ｂ同士を先に仮接合した後に、他方の対辺４７，４７の中間部４７ａ，４７ｂ同士を仮接合するようになっている。このとき仮接合用回転ツール６０で形成される塑性化領域４８は、それぞれ同じ長さの直線状になるようになっている。また、塑性化領域４８は、図９の（ｂ）に示すように、後の工程で塑性化領域４１が形成される位置からはみ出さない位置に形成される。なお、回転ツール５０によって、塑性化領域４１，４３，４９を形成する本接合の工程は、第１実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００９２】
本実施形態では、前記のような順序で仮接合することで、封止体３０をバランスよくジャケット本体１０に仮接合することができ、封止体３０のジャケット本体１０に対する位置決め精度が向上するとともに、封止体３０の変形を防止できる。また、封止体３０の仮接合を行ったことによって、回転ツール５０による本接合時の封止体３０のズレを防止できる。さらに、本実施形態によれば、仮接合の摩擦攪拌接合が直線状であるので、仮接合用回転ツール６０を直線的に移動させるだけでよく加工が容易である。
【００９３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であり、例えば、前記実施形態では、封止体３０が平面視略長方形であるが、これに限定されるものではなく、正方形、多角形、円形等の他の形状であってもよい。さらに、封止体３０に設けられているフィン３２は、蓋板部と別体であってもよく、例えば、凹部１１内に別体で収容して設けたり、ジャケット本体と一体に形成したりしもよい。
【００９４】
また、前記の各実施形態では、畝部１７は、一方の壁部１４ａから他方の壁部１４ｂに延出して一箇所だけ形成されているが、これに限定されるものではなく、複数形成するようにしてもよい。この場合、一方の壁部から他方の壁部に延出する複数の畝部を形成するようにしてもよいし、互いに対向する一対の壁部に少なくとも一つずつ畝部を形成して、冷却水が流れる流路が蛇行するように構成してもよい。
【符号の説明】
【００９５】
１ 液冷ジャケット
１０ ジャケット本体
１１ 凹部
１２ 開口部
１２ａ 開口周縁部
１５ａ 支持面（段差底面）
１５ｂ 段差側面
１７ 畝部
１７ａ （畝部の）表面
３０ 封止体
３０ｂ 外周面
４０ 突合部
４１ 塑性化領域
４３ （第二）塑性化領域
５０ 回転ツール
５１ ショルダー部
５２ 攪拌ピン
６０ 仮接合用回転ツール
Ｈ１ （ジャケット本体の上面と支持面との高低差）寸法
Ｌ１ 攪拌ピンの長さ寸法
Ｒ１ ショルダー部の直径寸法
Ｒ２ ショルダー部の半径寸法
Ｔ１ （封止体の）厚さ寸法
Ｗ１ （支持面の）幅寸法
Ｗ２ （畝部の）幅寸法
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱発生体が発生する熱を外部に輸送する熱輸送流体が流れるとともに凹部を有するジャケット本体に、前記凹部の開口部を封止する封止体を摩擦攪拌接合によって固定して構成される液冷ジャケットの製造方法において、
前記ジャケット本体の前記凹部の開口周縁部に形成され前記ジャケット本体の表面より下がった段差底面からなる支持面に、前記封止体を載置して前記ジャケット本体の段差側面と前記封止体の外周面を突き合わせ、
前記封止体の厚さ寸法よりも大きい長さ寸法の攪拌ピンを備えた回転ツールを、前記ジャケット本体の前記段差側面と前記封止体の外周面との突合部に沿って一周させて、塑性化領域を形成して、前記封止体を前記ジャケット本体に接合した
ことを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。
【請求項２】
前記支持面の幅寸法は、前記回転ツールのショルダー部の半径寸法よりも大きい
ことを特徴とする請求項１に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項３】
前記凹部の内部には、前記支持面と面一の表面を有する畝部が形成されており、
前記回転ツールを、前記封止体の表面で前記畝部に沿って移動させて塑性化領域を形成して、前記封止体を前記畝部に接合した
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項４】
前記畝部の幅寸法は、前記回転ツールのショルダー部の直径寸法よりも大きい
ことを特徴とする請求項３に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項５】
前記ジャケット本体の摩擦攪拌接合を行う面の反対側の面に、内部に冷却媒体が流れる冷却板を取り付け、前記ジャケット本体を冷却しながら前記回転ツールを移動させ摩擦攪拌接合を行う
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項６】
前記冷却板の前記冷却媒体が流れる冷却流路は、少なくとも前記回転ツールの移動軌跡に沿う平面形状を備えるように形成されている
ことを特徴とする請求項５に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項７】
前記冷却板の前記冷却媒体が流れる冷却流路は、前記冷却板に埋設された冷却管によって構成されている
ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項８】
前記封止体によって前記開口部が封止された前記凹部の内部に冷却媒体を流して、前記ジャケット本体および前記封止体を冷却しながら前記回転ツールを移動させ摩擦攪拌接合を行う
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項９】
前記回転ツールを前記開口部に対して右回りに移動させるときは、前記回転ツールを右回転させ、
前記回転ツールを前記開口部に対して左回りに移動させるときは、前記回転ツールを左回転させる
ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項１０】
前記回転ツールを前記突合部に沿って一周させた後、前記回転ツールを一周目で形成された前記塑性化領域の外周側に偏移させ、前記回転ツールを前記突合部に沿ってさらに一周させて前記塑性化領域の外周側を再攪拌する
ことを特徴とする請求項９に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項１１】
前記回転ツールで前記塑性化領域を形成する工程に先立って、前記突合部の一部を前記回転ツールよりも小型の仮接合用回転ツールを用いて仮接合する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項１２】
前記突合部が矩形枠状を呈しており、
前記仮接合用回転ツールで前記突合部を仮接合する工程において、前記突合部の一方の対角同士を先に仮接合した後に、他方の対角同士を仮接合する
ことを特徴とする請求項１１に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項１３】
前記突合部が矩形枠状を呈しており、
前記仮接合用回転ツールで前記突合部を仮接合する工程において、前記突合部の一方の対辺の中間部同士を先に仮接合した後に、他方の対辺の中間部同士を仮接合する
ことを特徴とする請求項１１に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項１】
熱発生体が発生する熱を外部に輸送する熱輸送流体が流れるとともに凹部を有するジャケット本体に、前記凹部の開口部を封止する封止体を摩擦攪拌接合によって固定して構成される液冷ジャケットの製造方法において、
前記ジャケット本体の前記凹部の開口周縁部に形成され前記ジャケット本体の表面より下がった段差底面からなる支持面に、前記封止体を載置して前記ジャケット本体の段差側面と前記封止体の外周面を突き合わせ、
前記封止体の厚さ寸法よりも大きい長さ寸法の攪拌ピンを備えた回転ツールを、前記ジャケット本体の前記段差側面と前記封止体の外周面との突合部に沿って一周させて、塑性化領域を形成して、前記封止体を前記ジャケット本体に接合した
ことを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。
【請求項２】
前記支持面の幅寸法は、前記回転ツールのショルダー部の半径寸法よりも大きい
ことを特徴とする請求項１に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項３】
前記凹部の内部には、前記支持面と面一の表面を有する畝部が形成されており、
前記回転ツールを、前記封止体の表面で前記畝部に沿って移動させて塑性化領域を形成して、前記封止体を前記畝部に接合した
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項４】
前記畝部の幅寸法は、前記回転ツールのショルダー部の直径寸法よりも大きい
ことを特徴とする請求項３に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項５】
前記ジャケット本体の摩擦攪拌接合を行う面の反対側の面に、内部に冷却媒体が流れる冷却板を取り付け、前記ジャケット本体を冷却しながら前記回転ツールを移動させ摩擦攪拌接合を行う
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項６】
前記冷却板の前記冷却媒体が流れる冷却流路は、少なくとも前記回転ツールの移動軌跡に沿う平面形状を備えるように形成されている
ことを特徴とする請求項５に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項７】
前記冷却板の前記冷却媒体が流れる冷却流路は、前記冷却板に埋設された冷却管によって構成されている
ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項８】
前記封止体によって前記開口部が封止された前記凹部の内部に冷却媒体を流して、前記ジャケット本体および前記封止体を冷却しながら前記回転ツールを移動させ摩擦攪拌接合を行う
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項９】
前記回転ツールを前記開口部に対して右回りに移動させるときは、前記回転ツールを右回転させ、
前記回転ツールを前記開口部に対して左回りに移動させるときは、前記回転ツールを左回転させる
ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項１０】
前記回転ツールを前記突合部に沿って一周させた後、前記回転ツールを一周目で形成された前記塑性化領域の外周側に偏移させ、前記回転ツールを前記突合部に沿ってさらに一周させて前記塑性化領域の外周側を再攪拌する
ことを特徴とする請求項９に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項１１】
前記回転ツールで前記塑性化領域を形成する工程に先立って、前記突合部の一部を前記回転ツールよりも小型の仮接合用回転ツールを用いて仮接合する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項１２】
前記突合部が矩形枠状を呈しており、
前記仮接合用回転ツールで前記突合部を仮接合する工程において、前記突合部の一方の対角同士を先に仮接合した後に、他方の対角同士を仮接合する
ことを特徴とする請求項１１に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項１３】
前記突合部が矩形枠状を呈しており、
前記仮接合用回転ツールで前記突合部を仮接合する工程において、前記突合部の一方の対辺の中間部同士を先に仮接合した後に、他方の対辺の中間部同士を仮接合する
ことを特徴とする請求項１１に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−１９４５４５（Ｐ２０１０−１９４５４５Ａ）
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３８８０８（Ｐ２００９−３８８０８）
【出願日】平成２１年２月２３日（２００９．２．２３）
【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９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２３日（２００９．２．２３）
【出願人】（０００００４７４３）日本軽金属株式会社 (627)
【Ｆターム（参考）】
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