JP2008254047A - 熱交換板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】流路設計の自由度を向上させること。
【解決手段】断面視矩形状を有する少なくとも一本の第１の溝４と、この第１の溝４の底面４ａ中央部に、前記第１の溝４の両側面４ｂに沿って形成された、前記第１の溝４よりも幅の狭い、断面視矩形状を有する第２の溝５とが、その表面２ａに形成された平板状の本体２と、前記本体２の表面２ａ全体を覆うとともに、その裏面３ａに、前記本体２の表面２ａに重ね合わされた際に、その頂面６ａが前記第１の溝４の底面４ａと接し、その両側面６ｂが前記第１の溝４の両側面４ｂと接するとともに、その頂面６ａと前記第２の溝５とにより流路７を形成する凸部６が形成された平板状の蓋３とを、摩擦攪拌接合により接合した。
【選択図】図２

Description

本発明は、内部に冷却媒体または加熱媒体が通過する流路を備えた熱交換板およびその製造方法に関するものである。

内部に冷却媒体または加熱媒体が通過する流路を備えた熱交換板としては、例えば、液晶製造装置のスパッタリング工程においてターゲット材を保持するのに使用されるバッキングプレートがある（例えば、特許文献１参照）。
特許第３８１８０８４号公報

しかしながら、上記特許文献に開示されている発明では、第２の溝内に嵌り込んで、流路（冷媒の通路）となる第１の溝の上方を塞ぐ（覆う）蓋を、精度良く作製する必要がある。そのため、流路の平面視形状としては、比較的簡単な形状（Ｕ字型、Ｉ字型、Ｓ字型等）のものしか採用できず、流路を設計する上での制約が厳しく、流路設計の自由度が大幅に限定されてしまうといった問題点があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、流路設計の自由度を向上させることができる熱交換板およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明に係る熱交換板の製造方法は、断面視矩形状を有する少なくとも一本の第１の溝と、この第１の溝の底面中央部に、前記第１の溝の両側面に沿って形成された、前記第１の溝よりも幅の狭い、断面視矩形状を有する第２の溝とが、その表面に形成された平板状の本体と、前記本体の表面全体を覆うとともに、その裏面に、前記本体の表面に重ね合わされた際に、その頂面が前記第１の溝の底面と接し、その両側面が前記第１の溝の両側面と接するとともに、その頂面と前記第２の溝とにより流路を形成する凸部が形成された平板状の蓋とを、摩擦攪拌接合により接合した。

本発明に係る熱交換板の製造方法によれば、本体の表面に第１の溝を加工したときと同じ要領で（例えば、同じプログラムを使って）蓋の裏面に凸部が加工されることとなる（あるいは、蓋の裏面に凸部を加工したときと同じ要領で本体の表面に第１の溝が加工されることとなる）ので、凸部（あるいは、第１の溝）の平面視形状に関係なく（凸部（あるいは、第１の溝）の平面視形状がいかなる形状であったとしても）、凸部（あるいは、第１の溝）を精度良く加工することができて、流路を設計する上での制約がなくなり、流路設計の自由度を大幅に向上させることができる。

本発明に係る熱交換板の製造方法は、断面視矩形状を有する少なくとも一本の溝が、その表面に形成された平板状の本体と、前記本体の表面全体を覆うとともに、その裏面に、前記本体の表面に重ね合わされた際に、その両側面が前記溝の両側面と接するとともに、その頂面と前記溝の底面および両側面とにより流路を形成する凸部が形成された平板状の蓋とを、摩擦攪拌接合により接合した。

本発明に係る熱交換板の製造方法によれば、本体の表面に溝を加工したときと同じ要領で（例えば、同じプログラムを使って）蓋の裏面に凸部が加工されることとなる（あるいは、蓋の裏面に凸部を加工したときと同じ要領で本体の表面に溝が加工されることとなる）ので、凸部（あるいは、溝）の平面視形状に関係なく（凸部（あるいは、溝）の平面視形状がいかなる形状であったとしても）、凸部（あるいは、溝）を精度良く加工することができて、流路を設計する上での制約がなくなり、流路設計の自由度を大幅に向上させることができる。
また、本体の表面に加工される溝の断面視形状が、最も単純な形状（矩形状）を有することとなるので、溝を加工するのに要する作業時間を短縮することができ、製造コストの低減化を図ることができる。
さらに、流路を形成する溝の幅を広くとることができるので、流路の断面積を大きくすることができる。

上記熱交換板の製造方法において、前記凸部が前記溝内に嵌め込まれた際に前記溝の側面と対向する前記凸部の各側面に、内方に向かって凹むとともに、前記凸部の各側面に沿って少なくとも一本の線状あるいは複数個の点状をなす切欠部を作製する工程がさらに設けられているとさらに好適である。

このような熱交換板の製造方法によれば、本体と蓋とを摩擦攪拌接合により接合する際に、溝の側面が切欠部内に食い込んでいき、凸部の両側面が溝の両側面により確実に（しっかりと）保持されることとなるので、本体と蓋とが接合される際に蓋に加わる荷重を、切欠部および溝の両側面を介して本体に伝達することができて、接合部の裏波が流路に入ることを防止することができ、かつ、接合による蓋の変形を防止することができる。

本発明に係る熱交換板の製造方法は、断面視等脚台形状を有する少なくとも一本の第１の溝と、この第１の溝の側面と側面との間において、前記第１の溝の両側面に沿ってさらに掘り下げられた、断面視矩形状を有する第２の溝とが、その表面に形成された平板状の本体と、前記本体の表面全体を覆うとともに、その裏面に、前記本体の表面に重ね合わされた際に、その両側面が前記第１の溝の両側面と接するとともに、その頂面と前記第２の溝の底面および両側面とにより流路を形成する凸部が形成された平板状の蓋とを、摩擦攪拌接合により接合した。

本発明に係る熱交換板の製造方法によれば、本体の表面に第１の溝を加工したときと同じ要領で（例えば、同じプログラムを使って）蓋の裏面に凸部が加工されることとなる（あるいは、蓋の裏面に凸部を加工したときと同じ要領で本体の表面に第１の溝が加工されることとなる）ので、凸部（あるいは、第１の溝）の平面視形状に関係なく（凸部（あるいは、第１の溝）の平面視形状がいかなる形状であったとしても）、凸部（あるいは、第１の溝）を精度良く加工することができて、流路を設計する上での制約がなくなり、流路設計の自由度を大幅に向上させることができる。
また、本体と蓋とが接合される際に蓋に加わる荷重が、本体に直接伝達されることとなるので、接合部の裏波が流路に入ることを防止することができ、かつ、接合による蓋の変形を防止することができる。

本発明に係る熱交換板の製造方法は、断面視矩形状を有する少なくとも一本の第１の溝が、その表面に形成された平板状の本体と、前記本体の表面全体を覆うとともに、その裏面に、前記本体の表面に重ね合わされた際に、その頂面が前記第１の溝の底面と接し、その両側面が前記第１の溝の両側面と接する凸部が形成され、かつ、前記頂面の中央部に、前記両側面に沿って形成された第２の溝が設けられた平板状の蓋とを、摩擦攪拌接合により接合した。

本発明に係る熱交換板の製造方法によれば、本体の表面に第１の溝を加工したときと同じ要領で（例えば、同じプログラムを使って）蓋の裏面に凸部が加工されることとなる（あるいは、蓋の裏面に凸部を加工したときと同じ要領で本体の表面に第１の溝が加工されることとなる）ので、凸部（あるいは、第１の溝）の平面視形状に関係なく（凸部（あるいは、第１の溝）の平面視形状がいかなる形状であったとしても）、凸部（あるいは、第１の溝）を精度良く加工することができて、流路を設計する上での制約がなくなり、流路設計の自由度を大幅に向上させることができる。
また、本体の表面に加工される第１の溝の断面視形状が、最も単純な形状（矩形状）を有することとなるので、第１の溝を加工するのに要する作業時間を短縮することができ、製造コストの低減化を図ることができる。
さらに、流路を形成する第２の溝が、凸部の頂面中央部に形成されているので、本体と蓋とが接合される際に蓋に加わる荷重を、第１の溝の深さと略等しい高さを有する凸部の周縁部を介して第１の溝の底面、すなわち、本体に伝達することができて、接合部の裏波が流路に入ることを防止することができ、かつ、接合による蓋の変形を防止することができる。
さらにまた、凸部の周縁部が、第１の溝の深さと略等しい高さを有するように形成されているので、蓋全体の剛性を高めることができて、第２の溝の幅を広くとることができ、流路の幅を広げることができて、流路の断面積を大きくすることができる。

上記熱交換板の製造方法において、前記本体と前記蓋とを接合した後、前記蓋の上面が前記本体の上面と面一となるまで、前記蓋の表面を一様に研削および研磨する工程がさらに設けられているとさらに好適である。

このような熱交換板の製造方法によれば、本体の表面全体が露出するまで、蓋の表面が一様（均一）に研削および研磨されることとなるので、板厚を全体的に減少させことができる。

本発明に係る熱交換板は、断面視矩形状を有する少なくとも一本の第１の溝と、この第１の溝の底面中央部に、前記第１の溝の両側面に沿って形成された、前記第１の溝よりも幅の狭い、断面視矩形状を有する第２の溝とが、その表面に形成された平板状の本体と、前記本体の表面全体を覆うとともに、その裏面に、前記本体の表面に重ね合わされた際に、その頂面が前記第１の溝の底面と接し、その両側面が前記第１の溝の両側面と接するとともに、その頂面と前記第２の溝とにより流路を形成する凸部が形成された平板状の蓋とを備え、前記蓋が、前記本体に摩擦攪拌接合により接合されている。

本発明に係る熱交換板によれば、本体の表面に第１の溝を加工したときと同じ要領で（例えば、同じプログラムを使って）蓋の裏面に凸部が加工されることとなる（あるいは、蓋の裏面に凸部を加工したときと同じ要領で本体の表面に第１の溝が加工されることとなる）ので、凸部（あるいは、第１の溝）の平面視形状に関係なく（凸部（あるいは、第１の溝）の平面視形状がいかなる形状であったとしても）、凸部（あるいは、第１の溝）を精度良く加工することができて、流路を設計する上での制約がなくなり、流路設計の自由度を大幅に向上させることができる。

本発明に係る熱交換板は、断面視矩形状を有する少なくとも一本の溝が、その表面に形成された平板状の本体と、前記本体の表面全体を覆うとともに、その裏面に、前記本体の表面に重ね合わされた際に、その両側面が前記溝の両側面と接するとともに、その頂面と前記溝の底面および両側面とにより流路を形成する凸部が形成された平板状の蓋とを備え、前記蓋が、前記本体に摩擦攪拌接合により接合されている。

本発明に係る熱交換板によれば、本体の表面に溝を加工したときと同じ要領で（例えば、同じプログラムを使って）蓋の裏面に凸部が加工されることとなる（あるいは、蓋の裏面に凸部を加工したときと同じ要領で本体の表面に溝が加工されることとなる）ので、凸部（あるいは、溝）の平面視形状に関係なく（凸部（あるいは、溝）の平面視形状がいかなる形状であったとしても）、凸部（あるいは、溝）を精度良く加工することができて、流路を設計する上での制約がなくなり、流路設計の自由度を大幅に向上させることができる。
また、本体の表面に加工される溝の断面視形状が、最も単純な形状（矩形状）を有することとなるので、溝を加工するのに要する作業時間を短縮することができ、製造コストの低減化を図ることができる。
さらに、流路を形成する溝の幅を広くとることができるので、流路の断面積を大きくすることができる。

上記熱交換板において、前記凸部が前記溝内に嵌め込まれた際に前記溝の側面と対向する前記凸部の各側面に、内方に向かって凹む切欠部が、前記溝の各側面に沿って少なくとも一本の線状あるいは複数個の点状をなすように配置されているとさらに好適である。

このような熱交換板の製造方法によれば、本体と蓋とを摩擦攪拌接合により接合する際に、溝の側面が切欠部内に食い込んでいき、凸部の両側面が溝の両側面により確実に（しっかりと）保持されることとなるので、本体と蓋とが接合される際に蓋に加わる荷重を、切欠部および溝の両側面を介して本体に伝達することができて、接合部の裏波が流路に入ることを防止することができ、かつ、接合による蓋の変形を防止することができる。

本発明に係る熱交換板は、断面視等脚台形状を有する少なくとも一本の第１の溝と、この第１の溝の側面と側面との間において、前記第１の溝の両側面に沿ってさらに掘り下げられた、断面視矩形状を有する第２の溝とが、その表面に形成された平板状の本体と、前記本体の表面全体を覆うとともに、その裏面に、前記本体の表面に重ね合わされた際に、その両側面が前記第１の溝の両側面と接するとともに、その頂面と前記第２の溝の底面および両側面とにより流路を形成する凸部が形成された平板状の蓋とを備え、前記蓋が、前記本体に摩擦攪拌接合により接合されている。

本発明に係る熱交換板によれば、本体の表面に第１の溝を加工したときと同じ要領で（例えば、同じプログラムを使って）蓋の裏面に凸部が加工されることとなる（あるいは、蓋の裏面に凸部を加工したときと同じ要領で本体の表面に第１の溝が加工されることとなる）ので、凸部（あるいは、第１の溝）の平面視形状に関係なく（凸部（あるいは、第１の溝）の平面視形状がいかなる形状であったとしても）、凸部（あるいは、第１の溝）を精度良く加工することができて、流路を設計する上での制約がなくなり、流路設計の自由度を大幅に向上させることができる。
また、本体と蓋とが接合される際に蓋に加わる荷重が、本体に直接伝達されることとなるので、接合部の裏波が流路に入ることを防止することができ、かつ、接合による蓋の変形を防止することができる。

本発明に係る熱交換板は、断面視矩形状を有する少なくとも一本の第１の溝が、その表面に形成された平板状の本体と、前記本体の表面全体を覆うとともに、その裏面に、前記本体の表面に重ね合わされた際に、その頂面が前記第１の溝の底面と接し、その両側面が前記第１の溝の両側面と接する凸部が形成された平板状の蓋とを備え、前記頂面の中央部に、前記両側面に沿って形成された第２の溝が設けられており、かつ、前記蓋が、前記本体に摩擦攪拌接合により接合されている。

本発明に係る熱交換板によれば、本体の表面に第１の溝を加工したときと同じ要領で（例えば、同じプログラムを使って）蓋の裏面に凸部が加工されることとなる（あるいは、蓋の裏面に凸部を加工したときと同じ要領で本体の表面に第１の溝が加工されることとなる）ので、凸部（あるいは、第１の溝）の平面視形状に関係なく（凸部（あるいは、第１の溝）の平面視形状がいかなる形状であったとしても）、凸部（あるいは、第１の溝）を精度良く加工することができて、流路を設計する上での制約がなくなり、流路設計の自由度を大幅に向上させることができる。
また、本体の表面に加工される第１の溝の断面視形状が、最も単純な形状（矩形状）を有することとなるので、第１の溝を加工するのに要する作業時間を短縮することができ、製造コストの低減化を図ることができる。
さらに、流路を形成する第２の溝が、凸部の頂面中央部に形成されているので、本体と蓋とが接合される際に蓋に加わる荷重を、第１の溝の深さと略等しい高さを有する凸部の周縁部を介して第１の溝の底面、すなわち、本体に伝達することができて、接合部の裏波が流路に入ることを防止することができ、かつ、接合による蓋の変形を防止することができる。
さらにまた、凸部の周縁部が、第１の溝の深さと略等しい高さを有するように形成されているので、蓋全体の剛性を高めることができて、第２の溝の幅を広くとることができ、流路の幅を広げることができて、流路の断面積を大きくすることができる。

本発明によれば、流路設計の自由度を向上させることができるという効果を奏する。

以下、本発明に係る熱交換板の第１実施形態を、図１および図２を参照しながら説明する。図１は本実施形態に係る熱交換板の概略平面図であり、図２は図１の部分断面図である。なお、図面の簡略化を図るため、図１において、第２の溝５の輪郭は省略している。
図１に示すように、本実施形態に係る熱交換板（以下、「バッキングプレート」という。）１は、本体２と、蓋３とを備えている。

本体２は、例えば、無酸素銅、あるいは５％以下のＺｒやＣｒを含む銅合金から作り出された、長さ2350mm、幅2010mm、厚さ15mm程度の平面視矩形状を呈する板状の部材である。また、この本体２の上面（表面）２ａには、底面４ａと側面４ｂとを備えた、例えば、平面視Ｕ字形状、断面視矩形状を呈する（第１の）溝４や、平面視波形状、断面視矩形状を呈する溝４が設けられている。そして、溝４の底面４ａ中央部には、溝４の両側面４ｂに沿って形成された、溝４よりも幅の狭い、断面視矩形状を呈する（第２の）溝５が設けられている。

蓋３は、本体２の上面２ａ全体を覆う、長さ2350mm、幅2010mmの平面視矩形状を呈する板状の部材である。また、この蓋３の下面（裏面）３ａには、蓋３と本体２の上面２ａとが重ね合わされた際に、その頂面６ａが溝４の底面４ａと接し、その両側面６ｂが溝４の両側面４ｂと接するように形成された凸部６が形成されている。そして、凸部６が溝４内に嵌め込まれた際に形成される空間（より詳しくは、溝５と凸部６の頂面６ａとにより囲まれた空間）は、冷却媒体または加熱媒体が通過する流路７となる。

本体２と蓋３とは、摩擦攪拌接合（Friction Stir Welding：FSW）により接合されている。摩擦攪拌接合とは、図２に示すような、ショルダー部８およびピン部９を備えた回転ツール１０を回転させながら板厚方向に沿って延びる本体２と蓋３との継ぎ目（境目：接合線）に挿入するとともに、回転ツール１０をその継ぎ目に沿って移動させていき接合する方法である。
そして、本体２と蓋３とが、摩擦攪拌接合により接合されると、バッキングプレート１には、それぞれ独立した複数（本実施形態では２本）の流路７（平面視Ｕ字形状を有する溝５と、平面視Ｕ字形状を有する凸部６の頂面６ａとの間に形成された流路７、および平面視波形状を有する溝５と、平面視波形状を有する凸部６の頂面６ａとの間に形成された流路７）が形成されることとなる。また、接合後、各流路７の一端部には、冷却媒体または加熱媒体の入口が設けられ、各流路７の他端部には、冷却媒体または加熱媒体の出口がそれぞれ設けられる。

本実施形態に係るバッキングプレート１によれば、本体２の上面２ａに溝４を加工したときと同じ要領で（例えば、同じプログラムを使って）蓋３の下面３ａに凸部６が加工されることとなる（あるいは、蓋３の下面３ａに凸部６を加工したときと同じ要領で本体２の上面２ａに溝４が加工されることとなる）ので、凸部６（あるいは、溝４）の平面視形状に関係なく（凸部６（あるいは、溝４）の平面視形状がいかなる形状であったとしても）、凸部６（あるいは、溝４）を精度良く加工することができて、流路７を設計する上での制約がなくなり、流路設計の自由度を大幅に向上させることができる。

なお、本実施形態において、本体２と蓋３とを接合した後、蓋３の上面（表面）を本体２の表面２ａ全体が露出するまで、すなわち、蓋３の上面が本体２の上面２ａと面一となる（同一平面を形成する）まで一様（均一）に研削および研磨して、板厚を減少させて使用することもできる。

本発明に係るバッキングプレートの第２実施形態を図３に基づいて説明する。図３は本実施形態に係るバッキングプレートの部分断面図であり、図２と同様の図である。
本実施形態に係るバッキングプレートは、本体２の代わりに、本体１２を備えているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。
なお、上述した第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。

本体１２は、例えば、無酸素銅、あるいは５％以下のＺｒやＣｒを含む銅合金から作り出された、長さ2350mm、幅2010mm、厚さ15mm程度の平面視矩形状を呈する板状の部材である。また、この本体１２の上面（表面）１２ａには、底面１４ａと側面１４ｂとを備えた、例えば、平面視Ｕ字形状、断面視矩形状を呈する溝１４や、平面視波形状、断面視矩形状を呈する溝１４が設けられている。また、溝１４は、その深さ（より詳しくは、側面１４ｂの高さ）が、凸部６の高さ（より詳しくは、側面６ｂの高さ）よりも大きくなるように掘り下げられている（彫り込まれている）。

蓋３は、本体１２の上面１２ａ全体を覆う、長さ2350mm、幅2010mmの平面視矩形状を呈する板状の部材である。また、この蓋３の下面（裏面）３ａには、蓋３と本体１２の上面１２ａとが重ね合わされた際に、その頂面６ａと溝１４の底面１４ａとの間に断面視矩形状の空間が形成され、その両側面６ｂが溝１４の両側面１４ｂと接するように形成された凸部６が形成されている。そして、凸部６が溝１４内に嵌め込まれた際に形成される空間（より詳しくは、溝１４の底面１４ａおよび両側面１４ｂと凸部６の頂面６ａとにより囲まれた空間）は、冷却媒体または加熱媒体が通過する流路１７となる。

本体１２と蓋３とは、摩擦攪拌接合（Friction Stir Welding：FSW）により接合されている。摩擦攪拌接合とは、図３に示すような、ショルダー部８およびピン部９を備えた回転ツール１０を回転させながら板厚方向に沿って延びる本体１２と蓋３との継ぎ目（境目：接合線）に挿入するとともに、回転ツール１０をその継ぎ目に沿って移動させていき接合する方法である。
そして、本体１２と蓋３とが、摩擦攪拌接合により接合されると、バッキングプレートには、それぞれ独立した複数（本実施形態では２本）の流路１７（平面視Ｕ字形状を有する溝１４の底面１４ａおよび両側面１４ｂと、平面視Ｕ字形状を有する凸部６の頂面６ａとの間に形成された流路１７、および平面視波形状を有する溝１４の底面１４ａおよび両側面１４ｂと、平面視波形状を有する凸部６の頂面６ａとの間に形成された流路１７）が形成されることとなる。また、接合後、各流路１７の一端部には、冷却媒体または加熱媒体の入口が設けられ、各流路１７の他端部には、冷却媒体または加熱媒体の出口がそれぞれ設けられる。

本実施形態に係るバッキングプレートによれば、本体１２の上面１２ａに溝１４を加工したときと同じ要領で（例えば、同じプログラムを使って）蓋３の下面３ａに凸部６が加工されることとなる（あるいは、蓋３の下面３ａに凸部６を加工したときと同じ要領で本体１２の上面１２ａに溝１４が加工されることとなる）ので、凸部６（あるいは、溝１４）の平面視形状に関係なく（凸部６（あるいは、溝１４）の平面視形状がいかなる形状であったとしても）、凸部６（あるいは、溝１４）を精度良く加工することができて、流路１７を設計する上での制約がなくなり、流路設計の自由度を大幅に向上させることができる。
また、本体１２の上面１２ａに加工される溝１４の断面視形状が、最も単純な形状（矩形状）を有することとなるので、溝１４を加工するのに要する作業時間を短縮することができ、製造コストの低減化を図ることができる。
さらに、流路１７を形成する溝１４の幅を広くとることができるので、流路１７の断面積を大きくすることができる。

なお、本実施形態において、本体１２と蓋３とを接合した後、蓋３の上面（表面）を本体１２の表面１２ａ全体が露出するまで、すなわち、蓋３の上面が本体１２の上面１２ａと面一となる（同一平面を形成する）まで一様（均一）に研削および研磨して、板厚を減少させて使用することもできる。

本発明に係るバッキングプレートの第３実施形態を図４に基づいて説明する。図４は本実施形態に係るバッキングプレートの部分断面図であり、図２および図３と同様の図である。
本実施形態に係るバッキングプレートは、凸部６が溝１４内に嵌め込まれた際に溝１４の側面１４ｂと対向する凸部６の各側面６ｂに、内方（内側）に向かって凹む（くぼむ）微小な切欠部（溝）２０が、凸部６の各側面６ｂに沿って一本の線状（筋状）あるいは複数個の点状をなすように配置されているという点で上述した第２実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第２実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、上述した第２実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。

本実施形態に係るバッキングプレートによれば、本体１２と蓋３とを摩擦攪拌接合（Friction Stir Welding：FSW）により接合する際に、切欠部２０内に溝１４の側面１４ｂが食い込んで（入り込んで）いき、凸部６の両側面６ｂが溝１４の両側面１４ｂにより確実に（しっかりと）保持されることとなるので、本体１２と蓋３とが接合される際に蓋３に加わる荷重を、切欠部２０および溝１４の両側面１４ｂを介して本体１２に伝達することができて、接合部の裏波が流路１７に入ることを防止することができ、かつ、接合による蓋３の変形を防止することができる。
その他の作用効果は、上述した第２実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

なお、本実施形態において、本体１２と蓋３とを接合した後、蓋３の上面（表面）を本体１２の表面１２ａ全体が露出するまで、すなわち、蓋３の上面が本体１２の上面１２ａと面一となる（同一平面を形成する）まで一様（均一）に研削および研磨して、板厚を減少させて使用することもできる。

本発明に係るバッキングプレートの第４実施形態を図５に基づいて説明する。図５は本実施形態に係るバッキングプレートの部分断面図であり、図２〜図４と同様の図である。
本実施形態に係るバッキングプレートは、本体２，１２および蓋３の代わりに、本体２２および蓋２３を備えているという点で上述した実施形態のものと異なる。
なお、上述した実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。

本体２２は、例えば、無酸素銅、あるいは５％以下のＺｒやＣｒを含む銅合金から作り出された、長さ2350mm、幅2010mm、厚さ15mm程度の平面視矩形状を呈する板状の部材である。また、この本体２２の上面（表面）２２ａには、側面（斜面）２４ａを備えた、例えば、平面視Ｕ字形状、断面視等脚台形状を呈する（第１の）溝２４や、平面視波形状、断面視等脚台形状を呈する溝２４が設けられている。そして、溝２４の側面２４ａと側面２４ａとの間には、溝２４の両側面２４ａに沿って掘り下げられた（彫り込まれた）、断面視矩形状を呈する（第２の）溝２５が設けられている。

蓋２３は、本体２２の上面２２ａ全体を覆う、長さ2350mm、幅2010mmの平面視矩形状を呈する板状の部材である。また、この蓋２３の下面（裏面）２３ａには、蓋２３と本体２２の上面２２ａとが重ね合わされた際に、その頂面２６ａと溝２５の底面２５ａとの間に断面視矩形状の空間が形成され、その両側面２６ｂが溝２４の両側面２４ａと接するように形成された凸部２６が形成されている。そして、凸部２６が溝２４内に嵌め込まれた際に形成される空間（より詳しくは、溝２５の底面２５ａおよび両側面２５ｂと凸部２６の頂面２６ａとにより囲まれた空間）は、冷却媒体または加熱媒体が通過する流路２７となる。

本体２２と蓋２３とは、摩擦攪拌接合（Friction Stir Welding：FSW）により接合されている。摩擦攪拌接合とは、図５に示すような、ショルダー部８およびピン部９を備えた回転ツール１０を回転させながら板厚方向に沿って延びる本体２２と蓋２３との継ぎ目（境目：接合線）に挿入するとともに、回転ツール１０をその継ぎ目に沿って移動させていき接合する方法である。
そして、本体２２と蓋２３とが、摩擦攪拌接合により接合されると、バッキングプレートには、それぞれ独立した複数（本実施形態では２本）の流路２７（平面視Ｕ字形状を有する溝２５の底面２５ａおよび両側面２５ｂと、平面視Ｕ字形状を有する凸部２６の頂面２６ａとの間に形成された流路２７、および平面視波形状を有する溝２５の底面２５ａおよび両側面２５ｂと、平面視波形状を有する凸部２６の頂面２６ａとの間に形成された流路２７）が形成されることとなる。また、接合後、各流路２７の一端部には、冷却媒体または加熱媒体の入口が設けられ、各流路２７の他端部には、冷却媒体または加熱媒体の出口がそれぞれ設けられる。

本実施形態に係るバッキングプレートによれば、本体２２の上面２２ａに溝２４を加工したときと同じ要領で（例えば、同じプログラムを使って）蓋２３の下面２３ａに凸部２６が加工されることとなる（あるいは、蓋２３の下面２３ａに凸部２６を加工したときと同じ要領で本体２２の上面２２ａに溝２４が加工されることとなる）ので、凸部２６（あるいは、溝２４）の平面視形状に関係なく（凸部２６（あるいは、溝２４）の平面視形状がいかなる形状であったとしても）、凸部２６（あるいは、溝２４）を精度良く加工することができて、流路２７を設計する上での制約がなくなり、流路設計の自由度を大幅に向上させることができる。
また、本体２２と蓋２３とが接合される際に蓋２３に加わる荷重が、本体２２に直接伝達されることとなるので、接合部の裏波が流路２７に入ることを防止することができ、かつ、接合による蓋２３の変形を防止することができる。

なお、本実施形態において、本体２２と蓋２３とを接合した後、蓋２３の上面（表面）を本体２２の表面２２ａ全体が露出するまで、すなわち、蓋２３の上面が本体２２の上面２２ａと面一となる（同一平面を形成する）まで一様（均一）に研削および研磨して、板厚を減少させて使用することもできる。

本発明に係るバッキングプレートの第５実施形態を図６に基づいて説明する。図６は本実施形態に係るバッキングプレートの部分断面図であり、図２〜図５と同様の図である。
本実施形態に係るバッキングプレートは、本体２，１２，２２および蓋３，２３の代わりに、本体３２および蓋３３を備えているという点で上述した実施形態のものと異なる。
なお、上述した実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。

本体３２は、例えば、無酸素銅、あるいは５％以下のＺｒやＣｒを含む銅合金から作り出された、長さ2350mm、幅2010mm、厚さ15mm程度の平面視矩形状を呈する板状の部材である。また、この本体３２の上面（表面）３２ａには、例えば、平面視Ｕ字形状、断面視矩形状を呈する（第１の）溝３４や、平面視波形状、断面視矩形状を呈する溝３４が設けられている。

蓋３３は、本体３２の上面３２ａ全体を覆う、長さ2350mm、幅2010mmの平面視矩形状を呈する板状の部材である。また、この蓋３３の下面（裏面）３３ａには、蓋３３と本体３２の上面３２ａとが重ね合わされた際に、その頂面３５ａが溝３４の底面３４ａと接し、その両側面３５ｂが溝３４の両側面３４ｂと接するように形成された凸部３５が形成されている。さらに、凸部３５の頂面３５ａ中央部には、両側面３５ｂに沿って形成された、断面視矩形状を呈する（第２の）溝３６が設けられている。そして、凸部３５が溝３４内に嵌め込まれた際に形成される空間（より詳しくは、溝３４の底面３４ａと溝３６とにより囲まれた空間）は、冷却媒体または加熱媒体が通過する流路３７となる。

本体３２と蓋３３とは、摩擦攪拌接合（Friction Stir Welding：FSW）により接合されている。摩擦攪拌接合とは、図６に示すような、ショルダー部８およびピン部９を備えた回転ツール１０を回転させながら板厚方向に沿って延びる本体３２と蓋３３との継ぎ目（境目：接合線）に挿入するとともに、回転ツール１０をその継ぎ目に沿って移動させていき接合する方法である。
そして、本体３２と蓋３３とが、摩擦攪拌接合により接合されると、バッキングプレートには、それぞれ独立した複数（本実施形態では２本）の流路３７（平面視Ｕ字形状を有する溝３４の底面３４ａと、平面視Ｕ字形状を有する凸部３５の頂面３５ａに形成された溝３６との間に形成された流路３７、および平面視波形状を有する溝３４の底面３４ａと、平面視波形状を有する凸部３５の頂面３５ａに形成された溝３６との間に形成された流路３７）が形成されることとなる。また、接合後、各流路３７の一端部には、冷却媒体または加熱媒体の入口が設けられ、各流路３７の他端部には、冷却媒体または加熱媒体の出口がそれぞれ設けられる。

本実施形態に係るバッキングプレートによれば、本体３２の上面３２ａに溝３４を加工したときと同じ要領で（例えば、同じプログラムを使って）蓋３３の下面３３ａに凸部３５が加工されることとなる（あるいは、蓋３３の下面３３ａに凸部３５を加工したときと同じ要領で本体３２の上面３２ａに溝３４が加工されることとなる）ので、凸部３５（あるいは、溝３４）の平面視形状に関係なく（凸部３５（あるいは、溝３４）の平面視形状がいかなる形状であったとしても）、凸部３５（あるいは、溝３４）を精度良く加工することができて、流路３７を設計する上での制約がなくなり、流路設計の自由度を大幅に向上させることができる。
また、本体３２の上面３２ａに加工される溝３４の断面視形状が、最も単純な形状（矩形状）を有することとなるので、溝３４を加工するのに要する作業時間を短縮することができ、製造コストの低減化を図ることができる。
さらに、流路３７を形成する溝３６が、凸部３５の頂面３５ａ中央部に形成されているので、本体３２と蓋３３とが接合される際に蓋３３に加わる荷重を、溝３４の深さと略等しい高さを有する凸部３５の周縁部を介して溝３４の底面３４ａ、すなわち、本体３２に伝達することができて、接合部の裏波が流路３７に入ることを防止することができ、かつ、接合による蓋３３の変形を防止することができる。
さらにまた、凸部３５の周縁部が、溝３４の深さと略等しい高さを有するように形成されているので、蓋３３全体の剛性を高めることができて、溝３６の幅を広くとることができ、流路３７の幅を広げることができて、流路３７の断面積を大きくすることができる。

なお、本実施形態において、本体３２と蓋３３とを接合した後、蓋３３の上面（表面）を本体３２の表面３２ａ全体が露出するまで、すなわち、蓋３３の上面が本体３２の上面３２ａと面一となる（同一平面を形成する）まで一様（均一）に研削および研磨して、板厚を減少させて使用することもできる。

また、本発明に係る熱交換板は、上述した実施形態のところで説明したバッキングプレートのみに適用され得るものではなく、アレイ形成工程において同様の構成および機能を有するものにも適用することができる。

本発明の第１実施形態に係る熱交換板の概略平面図である。 図１の部分断面図である。 本発明の第２実施形態に係る熱交換板の部分断面図であり、図２と同様の図である。 本発明の第３実施形態に係る熱交換板の部分断面図であり、図２および図３と同様の図である。 本発明の第４実施形態に係る熱交換板の部分断面図であり、図２〜図４と同様の図である。 本発明の第５実施形態に係る熱交換板の部分断面図であり、図２〜図５と同様の図である。

符号の説明

１ バッキングプレート（熱交換板）
２ 本体
２ａ 上面（表面）
３ 蓋
３ａ 下面（裏面）
４ 溝（第１の溝）
４ａ 底面
４ｂ 側面
５ 溝（第２の溝）
６ 凸部
６ａ 頂面
６ｂ 側面
７ 流路
１２ 本体
１２ａ 表面
１４ 溝
１４ａ 底面
１４ｂ 側面
１７ 流路
２０ 切欠部
２２ 本体
２２ａ 表面
２３ 蓋
２３ａ 裏面
２４ 溝（第１の溝）
２４ａ 側面
２５ 溝（第２の溝）
２５ａ 底面
２５ｂ 側面
２６ 凸部
２６ａ 頂面
２６ｂ 側面
２７ 流路
３２ 本体
３２ａ 表面
３３ 蓋
３３ａ 裏面
３４ 溝（第１の溝）
３４ａ 底面
３４ｂ 側面
３５ 凸部
３５ａ 頂面
３５ｂ 側面
３６ 溝（第２の溝）
３７ 流路

Claims (11)

1. 断面視矩形状を有する少なくとも一本の第１の溝と、この第１の溝の底面中央部に、前記第１の溝の両側面に沿って形成された、前記第１の溝よりも幅の狭い、断面視矩形状を有する第２の溝とが、その表面に形成された平板状の本体と、
   前記本体の表面全体を覆うとともに、その裏面に、前記本体の表面に重ね合わされた際に、その頂面が前記第１の溝の底面と接し、その両側面が前記第１の溝の両側面と接するとともに、その頂面と前記第２の溝とにより流路を形成する凸部が形成された平板状の蓋とを、摩擦攪拌接合により接合したことを特徴とする熱交換板の製造方法。
2. 断面視矩形状を有する少なくとも一本の溝が、その表面に形成された平板状の本体と、
   前記本体の表面全体を覆うとともに、その裏面に、前記本体の表面に重ね合わされた際に、その両側面が前記溝の両側面と接するとともに、その頂面と前記溝の底面および両側面とにより流路を形成する凸部が形成された平板状の蓋とを、摩擦攪拌接合により接合したことを特徴とする熱交換板の製造方法。
3. 前記凸部が前記溝内に嵌め込まれた際に前記溝の側面と対向する前記凸部の各側面に、内方に向かって凹むとともに、前記凸部の各側面に沿って少なくとも一本の線状あるいは複数個の点状をなす切欠部を作製する工程がさらに設けられていることを特徴とする請求項２に記載の熱交換板の製造方法。
4. 断面視等脚台形状を有する少なくとも一本の第１の溝と、この第１の溝の側面と側面との間において、前記第１の溝の両側面に沿ってさらに掘り下げられた、断面視矩形状を有する第２の溝とが、その表面に形成された平板状の本体と、
   前記本体の表面全体を覆うとともに、その裏面に、前記本体の表面に重ね合わされた際に、その両側面が前記第１の溝の両側面と接するとともに、その頂面と前記第２の溝の底面および両側面とにより流路を形成する凸部が形成された平板状の蓋とを、摩擦攪拌接合により接合したことを特徴とする熱交換板の製造方法。
5. 断面視矩形状を有する少なくとも一本の第１の溝が、その表面に形成された平板状の本体と、
   前記本体の表面全体を覆うとともに、その裏面に、前記本体の表面に重ね合わされた際に、その頂面が前記第１の溝の底面と接し、その両側面が前記第１の溝の両側面と接する凸部が形成され、かつ、前記頂面の中央部に、前記両側面に沿って形成された第２の溝が設けられた平板状の蓋とを、摩擦攪拌接合により接合したことを特徴とする熱交換板の製造方法。
6. 前記本体と前記蓋とを接合した後、前記蓋の上面が前記本体の上面と面一となるまで、前記蓋の表面を一様に研削および研磨する工程がさらに設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の熱交換板の製造方法。
7. 断面視矩形状を有する少なくとも一本の第１の溝と、この第１の溝の底面中央部に、前記第１の溝の両側面に沿って形成された、前記第１の溝よりも幅の狭い、断面視矩形状を有する第２の溝とが、その表面に形成された平板状の本体と、
   前記本体の表面全体を覆うとともに、その裏面に、前記本体の表面に重ね合わされた際に、その頂面が前記第１の溝の底面と接し、その両側面が前記第１の溝の両側面と接するとともに、その頂面と前記第２の溝とにより流路を形成する凸部が形成された平板状の蓋とを備え、
   前記蓋が、前記本体に摩擦攪拌接合により接合されていることを特徴とする熱交換板。
8. 断面視矩形状を有する少なくとも一本の溝が、その表面に形成された平板状の本体と、
   前記本体の表面全体を覆うとともに、その裏面に、前記本体の表面に重ね合わされた際に、その両側面が前記溝の両側面と接するとともに、その頂面と前記溝の底面および両側面とにより流路を形成する凸部が形成された平板状の蓋とを備え、
   前記蓋が、前記本体に摩擦攪拌接合により接合されていることを特徴とする熱交換板。
9. 前記凸部が前記溝内に嵌め込まれた際に前記溝の側面と対向する前記凸部の各側面に、内方に向かって凹む切欠部が、前記溝の各側面に沿って少なくとも一本の線状あるいは複数個の点状をなすように配置されていることを特徴とする請求項８に記載の熱交換板。
10. 断面視等脚台形状を有する少なくとも一本の第１の溝と、この第１の溝の側面と側面との間において、前記第１の溝の両側面に沿ってさらに掘り下げられた、断面視矩形状を有する第２の溝とが、その表面に形成された平板状の本体と、
    前記本体の表面全体を覆うとともに、その裏面に、前記本体の表面に重ね合わされた際に、その両側面が前記第１の溝の両側面と接するとともに、その頂面と前記第２の溝の底面および両側面とにより流路を形成する凸部が形成された平板状の蓋とを備え、
    前記蓋が、前記本体に摩擦攪拌接合により接合されていることを特徴とする熱交換板。
11. 断面視矩形状を有する少なくとも一本の第１の溝が、その表面に形成された平板状の本体と、
    前記本体の表面全体を覆うとともに、その裏面に、前記本体の表面に重ね合わされた際に、その頂面が前記第１の溝の底面と接し、その両側面が前記第１の溝の両側面と接する凸部が形成された平板状の蓋とを備え、
    前記頂面の中央部に、前記両側面に沿って形成された第２の溝が設けられており、かつ、前記蓋が、前記本体に摩擦攪拌接合により接合されていることを特徴とする熱交換板。

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