JP2017185500A - 液冷ジャケットの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接合部の金属不足を防ぐとともにバリを容易に除去することが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】封止体３と、枠状の周壁部１１を有するジャケット本体２を準備する準備工程と、封止体３を周壁部１１の端面１１ａに載置して重合部Ｊ１を形成する重合工程と、周壁部１１と封止体３とで構成された内隅に補助部材３０を配置する配置工程と、内隅に接合用回転ツールＦを挿入し、攪拌ピンＦ２のみをジャケット本体２、封止体３及び補助部材３０に接触させた状態で重合部Ｊ１に摩擦攪拌を行う摩擦攪拌工程と、バリが形成された補助部材３０を除去する除去工程と、を含み、摩擦攪拌工程では、内隅に沿って接合用回転ツールＦを封止体３の回りに一周させることを特徴とする。【選択図】図９

Description

本発明は、液冷ジャケットの製造方法に関する。

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せ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せ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。

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（発熱体）の発熱量が増大しており、ＣＰＵの冷却が重要になっている。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。

このような液冷ジャケットの製造方法として、金属製の構成部材同士を摩擦攪拌接合によって接合する技術が特許文献１で開示されている。従来の液冷ジャケットは、上方が開放された箱状のジャケット本体と、ジャケット本体の開口部を封止する板状の封止体とで構成されている。

従来の液冷ジャケットの製造方法では、ジャケット本体の段差部に板厚の封止体を載置し、ジャケット本体と封止体との内隅から回転ツールの攪拌ピンを挿入し、回転ツールを封止体の周囲に一周させるというものである。

特開２０１６−２５５８号公報

従来の液冷ジャケットの製造方法では、攪拌ピンのみを内隅に挿入した状態で摩擦攪拌を行うため、塑性流動材が外部に溢れ出し、接合部が金属不足になるというおそれがある。また、回転ツールのショルダ部で金属を押さえないためバリが多く発生し、バリを除去する工程が煩雑になるという問題がある。

そこで、本発明は、接合部の金属不足を防ぐとともにバリを容易に除去することが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。

前記課題を解決するために、本発明は、熱輸送流体が流れる凹部を有するジャケット本体と、前記凹部の開口部を封止する封止体とで構成される液冷ジャケットの製造方法であって、底部及び前記底部の周縁から立ち上る枠状の周壁部を有する前記ジャケット本体と、前記封止体とを準備する準備工程と、前記周壁部の端面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて重合部を形成する重合工程と、前記周壁部の端面と前記封止体の側面とで構成された内隅に補助部材を配置する配置工程と、前記内隅に攪拌ピンを備えた回転ツールを挿入し、前記攪拌ピンのみを前記ジャケット本体、前記封止体及び前記補助部材に接触させた状態で前記重合部に摩擦攪拌を行う摩擦攪拌工程と、バリが形成された前記補助部材を前記ジャケット本体及び前記封止体の少なくとも一方から除去する除去工程と、を含み、前記摩擦攪拌工程では、前記内隅に沿って前記回転ツールを前記封止体の回りに一周させて前記重合部を接合することを特徴とする。

かかる製造方法によれば、内隅に補助部材を配置して、ジャケット本体と封止体に加え補助部材も同時に摩擦攪拌することにより接合部の金属不足を防ぐことができる。また、除去工程によって、補助部材ごとバリを除去することができるため、バリを容易に除去することができる。

また、前記摩擦攪拌工程では、前記バリが前記補助部材に発生するように接合条件を設定することが好ましい。かかる製造方法によれば、バリをより容易に除去することができる。

また、前記摩擦攪拌工程では、前記回転ツールの回転中心軸を外側に傾斜させた状態で摩擦攪拌を行うことが好ましい。かかる製造方法によれば、回転ツールを内隅に容易に挿入することができる。

また、前記準備工程では、前記底部に、前記周壁部の端面と面一の端面を備えた支持部を立設するとともに、当該支持部の端面に突出部を形成し、前記封止体の裏面に凹溝を形成し、前記重合工程では、前記凹溝に前記突出部を挿入しつつ、前記周壁部の端面及び前記支持部の端面を覆うように前記封止体を載置し、前記摩擦攪拌工程では、前記凹溝と前記突出部とが嵌め合わされた嵌合部に対して、前記回転ツールを前記封止体のみ、又は、前記封止体及び前記突出部に接触させた状態で摩擦攪拌することが好ましい。

かかる製造方法によれば、封止体を支持部で支持するとともに、支持部と封止体も摩擦攪拌接合するため、液冷ジャケットの強度を高めることができる。また、凹溝に突出部を挿入することにより封止体の位置決め作業を容易に行うことができる。

また、前記摩擦攪拌工程では、前記回転ツールの攪拌ピンを前記突出部に沿って一周以上相対移動させた後、前記回転ツールを前記封止体から離脱させることが好ましい。

かかる製造方法によれば、接合強度を高めることができるとともに、水密性及び気密性を高めることができる。

本発明に係る液冷ジャケットの製造方法によれば、接合部の金属不足を防ぐことができるとともに、バリを容易に除去することができる。

本発明の第一実施形態に係る液冷ジャケットの分解斜視図である。 第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の重合工程を示す斜視図である。 第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の重合工程を示す断面図である。 第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の補助部材を示す斜視図である。 第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の配置工程を示す斜視図である。 第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の第一摩擦攪拌工程を示す斜視図である。 第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の第一摩擦攪拌工程を示す断面図である。 第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の第二摩擦攪拌工程を示す斜視図である。 第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の第二摩擦攪拌工程を示す断面図である。 第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の除去工程を示す斜視図である。 第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の除去工程を示す断面図である。 第二実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の補助部材を示す斜視図である。 第二実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の配置工程を示す斜視図である。 第二実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の第一摩擦攪拌工程及び第二摩擦攪拌工程を示す斜視図である。 第二実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の第二摩擦攪拌工程を示す断面図である。 第二実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の除去工程を示す断面図である。

［第一実施形態］
本発明の第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法及び液冷ジャケットについて、図面を参照して詳細に説明する。本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法では、準備工程と、重合工程と、配置工程と、摩擦攪拌工程と、除去工程とを行う。なお、以下の説明における「表面」とは、「裏面」の反対側の面という意味である。

準備工程は、図１に示すように、ジャケット本体２と封止体３とを用意する工程である。ジャケット本体２は、底部１０と、周壁部１１と、支持部１２とから構成されている。ジャケット本体２の材料は、摩擦攪拌可能な金属であればよいが、例えば、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、マグネシウム合金等摩擦攪拌可能な金属で形成されている。ジャケット本体２は、上方が開口した箱状部材である。底部１０は、平面視矩形を呈する。周壁部１１は、底部１０の周縁から立ち上っており、矩形枠状を呈する。

周壁部１１は、壁部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄで構成されている。壁部１１Ａ，１１Ｂは互いに対向しており短辺部となっている。壁部１１Ｃ，１１Ｄは、互いに対向しており長辺部となっている。ジャケット本体２の内部には凹部１３が形成されている。

支持部１２は、底部１０から立ち上るとともに、周壁部１１の壁部１１Ｂから延設されている。支持部１２は、周壁部１１から離間して形成されていてもよいし、省略してもよい。支持部１２の端面１２ａは、周壁部１１の端面１１ａと面一になっている。支持部１２の端面１２ａには、突出部１２ｂが形成されている。突出部１２ｂは、本実施形態では円柱状を呈する。突出部１２ｂは、封止体３に嵌め合わされる部位である。

封止体３は、ジャケット本体２の開口部を覆う金属部材である。封止体３の材料は特に制限されないが、本実施形態では、ジャケット本体２と同じ材料で形成されている。封止体３は、平面視矩形状を呈する板状部材である。封止体３の裏面３ｂには、凹溝４が３つ形成されている。凹溝４は、突出部１２ｂに対応する位置において、突出部１２ｂが挿入されるように形成されている。凹溝４の中空部の形状は、本実施形態では円柱状を呈するが、突出部１２ｂが挿入可能な形状であればよい。

重合工程は、図２に示すように、ジャケット本体２と封止体３とを重ね合わせる工程である。図３に示すように、重合工程では、周壁部１１の端面１１ａに封止体３を載置する。周壁部１１の端面１１ａと封止体３の裏面３ｂとが重ね合わされて重合部Ｊ１が形成される。重合部Ｊ１は、封止体３の全周に亘って形成される。また、周壁部１１の端面１１ａと、封止体３の４つの側面３ｃとで内隅が形成される。また、重合工程では、支持部１２の突出部１２ｂに、封止体３の凹溝４を嵌め合わせる。これにより、嵌合部Ｊ２が形成される。

配置工程は、図４に示すように、ジャケット本体２に補助部材３０を配置する工程である。補助部材３０は、平面視矩形の中空部３１が形成された板状部材である。補助部材３０の板厚寸法は、後記する第二摩擦攪拌工程において接合部に金属不足が起こらない程度に適宜設定する。中空部３１は、封止体３の平面形状と同じ形状になっている。補助部材３０の材料は、摩擦攪拌可能な金属であれば特に制限されないが、本実施形態ではジャケット本体２及び封止体３と同じ材料になっている。補助部材３０の一部には、幅方向に連続するスリット３２が形成されている。

配置工程では、図５に示すように、周壁部１１の端面１１ａに補助部材３０を配置する。これにより、端面１１ａは、補助部材３０によって覆われる。補助部材３０の内周縁は、封止体３の側面３ｃに面接触するか、若しくは微細な隙間をあけて配置される。なお、本実施形態では端面１１ａの全体を補助部材３０で覆っているが、端面１１ａの一部が覆われるように補助部材３０の大きさを調節してもよい。

摩擦攪拌工程は、ジャケット本体２と封止体３とを接合用回転ツールＦを用いて摩擦攪拌接合する工程である。接合用回転ツールＦは、図６及び図７に示すように、連結部Ｆ１と、攪拌ピンＦ２とで構成されている。接合用回転ツールＦは、特許請求の範囲の「回転ツール」に相当する。接合用回転ツールＦは、例えば工具鋼で形成されている。連結部Ｆ１は、摩擦攪拌装置の回転軸（図示省略）に連結される部位である。連結部Ｆ１は円柱状を呈している。

攪拌ピンＦ２は、連結部Ｆ１から垂下しており、連結部Ｆ１と同軸になっている。攪拌ピンＦ２は連結部Ｆ１から離間するにつれて先細りになっている。攪拌ピンＦ２の外周面には螺旋溝が刻設されている。本実施形態では、接合用回転ツールＦを右回転させるため、螺旋溝は、基端から先端に向かうにつれて左回りに形成されている。言い換えると、螺旋溝は、螺旋溝を基端から先端に向けてなぞると上から見て左回りに形成されている。

なお、接合用回転ツールＦを左回転させる場合は、螺旋溝を基端から先端に向かうにつれて右回りに形成することが好ましい。言い換えると、この場合の螺旋溝は、螺旋溝を基端から先端に向けてなぞると上から見て右回りに形成されている。螺旋溝をこのように設定することで、摩擦攪拌の際に塑性流動化した金属が螺旋溝によって攪拌ピンＦ２の先端側に導かれる。これにより、被接合金属部材（ジャケット本体２、封止体３及び補助部材３０）の外部に溢れ出る金属の量を少なくすることができる。螺旋溝は省略してもよい。

接合用回転ツールＦは、マシニングセンタ等の摩擦攪拌装置に取り付けてもよいが、例えば、先端にスピンドルユニット等の回転手段を備えたアームロボットに取り付けてもよい。アームロボットに接合用回転ツールＦを取り付けることにより接合用回転ツールＦの回転中心軸Ｆｃの傾斜角度を容易に変更することができる。

本実施形態の摩擦攪拌工程では、第一摩擦攪拌工程と、第二摩擦攪拌工程とを行う。第一摩擦攪拌工程は、支持部１２と封止体３とを接合する工程である。図６に示すように、第一摩擦攪拌工程では、封止体３の表面３ａに設定した開始位置Ｓｐ１に、右回転させた接合用回転ツールＦの攪拌ピンＦ２を挿入する。開始位置Ｓｐ１は突出部１２ｂの外縁に対応する位置に設定する。

図７に示すように、第一摩擦攪拌工程では、攪拌ピンＦ２が突出部１２ｂに達するか、若しくは攪拌ピンＦ２を封止体３のみに接触させた状態で突出部１２ｂと凹溝４との嵌合部Ｊ２を摩擦攪拌接合する。接合用回転ツールＦの移動軌跡には、塑性化領域Ｗ１が形成される。接合用回転ツールＦを突出部１２ｂ回りに一周以上させたら、接合用回転ツールＦを離脱させる。同様の工程を各突出部１２ｂ（嵌合部Ｊ２）ごとに行う。なお、この際に、封止体３の表面３ａに接合用回転ツールＦの抜き穴が形成されるが、当該抜き穴に肉盛溶接を行って補修してもよい。もしくは、抜き穴が形成されないように接合用回転ツールＦを相対移動させながら徐々に引き抜いてもよい。

第二摩擦攪拌工程は、周壁部１１と封止体３とを接合する工程である。図８に示すように、まず、補助部材３０に設定した開始位置Ｓｐ２に右回転させた接合用回転ツールＦの攪拌ピンＦ２を挿入し、内隅に向けて相対移動させる。攪拌ピンＦ２が内隅に達したら図９に示すように、接合用回転ツールＦの回転中心軸Ｆｃを封止体３に対して外側に傾斜させる。そして、接合用回転ツールＦを傾斜させた状態で封止体３の周囲に亘って相対移動させて重合部Ｊ１を摩擦攪拌接合する。接合用回転ツールＦの移動軌跡には、塑性化領域Ｗ２が形成される。

第二摩擦攪拌工程では、重合部Ｊ１に右回転させた攪拌ピンＦ２のみを挿入し、被接合金属部材と連結部Ｆ１とは離間させつつ相対移動させる。言い換えると、攪拌ピンＦ２の基端部は露出させた状態で摩擦攪拌接合を行う。そして、ジャケット本体２、封止体３及び補助部材３０と攪拌ピンＦ２とを接触させた状態で重合部Ｊ１に沿って接合用回転ツールＦを相対移動させる。

本実施形態では、接合用回転ツールＦの進行方向右側に補助部材３０が位置するように接合用回転ツールＦの進行方向を設定する。接合用回転ツールＦの回転方向及び進行方向は前記したものに限定されるものではなく適宜設定すればよい。例えば、接合用回転ツールＦの進行方向右側に補助部材３０を配置しつつ、接合用回転ツールＦを左回転させてもよい。もしくは、接合用回転ツールＦの進行方向左側に補助部材３０を配置し、接合用回転ツールＦを左右いずれかに回転させてもよい。接合用回転ツールＦの回転方向等の条件と補助部材３０との好ましい位置関係については後記する。

攪拌ピンＦ２の挿入深さは、攪拌ピンＦ２と重合部Ｊ１とが接触するように設定すればよい。図８に示すように、接合用回転ツールＦを封止体３の周囲に一周させて、塑性化領域Ｗ２をオーバーラップさせたら、補助部材３０に設定された終了位置Ｅｐ２で接合用回転ツールＦを離脱させる。

除去工程は、図１０に示すように、補助部材３０をジャケット本体２から除去する工程である。補助部材３０は、スリット３２（図８参照）を境にして補助部材３０の端部をめくり上げるとともに、図１１に示すように、周壁部１１の端面１１ａから離間する方向に補助部材３０を折り曲げて、周壁部１１から補助部材３０を除去する。以上の製造方法によって液冷ジャケット１が形成される。

液冷ジャケット１は、中空部を備えた金属製の中空部材である。液冷ジャケット１の中空部に熱輸送流体（例えば、水）を流通させることにより、ジャケット本体２又は封止体３に設置された発熱体（図示省略）と熱交換を行うことができる。

以上説明した液冷ジャケットの製造方法及び液冷ジャケットによれば、内隅に補助部材３０を配置して、ジャケット本体２と封止体３に加え補助部材３０も同時に摩擦攪拌することにより接合部（塑性化領域Ｗ２）の金属不足を防ぐことができる。また、除去工程によって、補助部材３０ごとバリＶを除去することができるため、バリＶを容易に除去することができる。

また、第二摩擦攪拌工程では、接合用回転ツールＦの回転中心軸Ｆｃを外側に傾斜させた状態で摩擦攪拌を行うことにより、接合用回転ツールＦを内隅に容易に挿入することができる。また、支持部１２は省略してもよいが、本実施形態のように支持部１２を設け、支持部１２（突出部１２ｂ）と封止体３とを接合することで、液冷ジャケット１の強度を高めることができる。また、重合工程において、支持部１２の突出部１２ｂを封止体３の凹溝４に嵌め合わせるようにしたため、封止体３の位置決め作業を容易に行うことができる。また、第一摩擦攪拌工程において封止体３の位置ずれを防ぐことができる。

また、本実施形態によれば、第二摩擦攪拌工程によって補助部材３０にバリＶが形成されるが、除去工程において補助部材３０ごと取り除くことができる。補助部材３０は除去装置等を用いてもよいが、本実施形態では手作業で容易に補助部材３０を取り除くことができる。

また、本実施形態では、攪拌ピンＦ２のみを被接合金属部材に接触させるため、回転ツールのショルダ部を接触させる場合に比べて摩擦攪拌装置に作用する負荷を低減することができる。また、接合用回転ツールＦの攪拌ピンＦ２のみをジャケット本体２及び封止体３に接触させた状態で摩擦攪拌を行うため、重合部Ｊ１の深い位置まで攪拌ピンＦ２を挿入することができる。これにより、ジャケット本体２と封止体３とを好適に接合することができる。

また、図９に示すように、本実施形態に係る第二摩擦攪拌工程では進行方向右側に補助部材３０を配置するとともに接合用回転ツールＦを右回転させるため、補助部材３０側がＲｅ側となる。Ｒｅ側とは、接合用回転ツールＦの外周における接線速度の大きさから送り速度の大きさが減算される側である。一方、Ｒｅ側の反対側がＡｄ側となる。Ａｄ側とは、接合用回転ツールＦの外周における接線速度の大きさから送り速度の大きさが加算される側である。

例えば、接合用回転ツールＦの回転速度が遅い場合では、塑性化領域Ｗ２のＲｅ側に比べてＡｄ側の方が塑性流動材の温度が上昇しやすくなるため、Ａｄ側にバリＶが多く発生する傾向にある。一方、例えば、接合用回転ツールＦの回転速度が速い場合、Ａｄ側の方が塑性流動材の温度が上昇するものの、回転速度が速い分、Ｒｅ側にバリＶが多く発生する傾向にある。

本実施形態では、接合用回転ツールＦの回転速度を速く設定しているため、Ｒｅ側即ち補助部材３０側にバリＶが発生する。つまり、本実施形態ではバリＶが補助部材３０側に多く形成されるように接合用回転ツールＦの回転速度、回転方向及び進行方向等を設定している。これにより、補助部材３０に形成されたバリＶは、補助部材３０ごと除去されるため、バリ除去工程をより容易に行うことができる。また、接合用回転ツールＦの回転速度を速く設定することにより、接合用回転ツールＦの移動速度（送り速度）を高めることができる。これにより、接合サイクルを短くすることができる。

上記したように、摩擦攪拌工程の際に、接合用回転ツールＦの進行方向のどちら側にバリＶが発生するかは接合条件によって異なる。当該接合条件とは、接合用回転ツールＦの回転速度、回転方向、移動速度（送り速度）、攪拌ピンＦ２の傾斜角度（テーパー角度）、ジャケット本体２、封止体３及び補助部材３０の材料、各部材の厚さ等の各要素とこれらの要素の組み合わせで決定される。接合条件に応じて、バリＶが発生する側又はバリＶが多く発生する側に補助部材３０を配置するようにすれば、バリ除去工程を容易に行うことができるため好ましい。

また、補助部材３０にスリット３２を設けているため、除去工程の際に、スリット３２を起点に補助部材３０を容易に除去することができる。また、本実施形態の第二摩擦攪拌工程ように、塑性化領域Ｗ２の始端と終端側とを重複（オーバーラップ）させることで、液冷ジャケット１の水密性及び気密性をより高めることができる。

［第二実施形態］
次に、第二実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法について説明する。本実施形態に係る接合方法では、準備工程と、重合工程と、配置工程と、摩擦攪拌工程と、除去工程と、を行う。第二実施形態では、図１２に示すように、補助部材４０を封止体３の側面３ｃに面接触させる点で、第一実施形態と主に相違する。本実施形態に係る説明では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。

準備工程は、第一実施形態と同等であるため説明を省略する。重合工程は、第一実施形態と同じ要領でジャケット本体２と封止体３とを突き合わせて重合部Ｊ１を形成する工程である。図１２に示すように、周壁部１１の端面１１ａと、封止体３の側面３ｃとで内隅が形成される。

配置工程は、補助部材４０を内隅に配置する工程である。補助部材４０は、平面視矩形の中空部４１を備えた枠状部材である。補助部材４０には、高さ方向に連続するスリット４２が形成されている。補助部材４０の板厚は、後記する第二摩擦攪拌接合の際に、接合部が金属不足にならないように適宜設定される。中空部４１は、封止体３の平面形状と同じ形状になっている。配置工程では、図１３に示すように、補助部材４０の端面を周壁部１１の端面１１ａに当接させるとともに、補助部材４０の内周面を封止体３の４つの側面３ｃに面接触させる。

補助部材４０の高さ寸法は、封止体３の側面３ｃの高さ寸法と同じになっている。本実施形態では、側面３ｃの全部が補助部材４０で覆われるようになっているが、一部が覆われるようにしてもよい。

摩擦攪拌工程は、図１４及び図１５に示すように、接合用回転ツールＦを用いてジャケット本体２と封止体３とを摩擦攪拌接合する工程である。本実施形態に係る摩擦攪拌工程では、第一摩擦攪拌工程と、第二摩擦攪拌工程とを行う。第一摩擦攪拌工程は、第一実施形態と同等であるため詳細な説明は省略する。

第二摩擦攪拌工程は、ジャケット本体２の周壁部１１と封止体３とを接合用回転ツールＦを用いて摩擦攪拌接合する工程である。まず、周壁部１１の端面１１ａに設定した開始位置Ｓｐ２に左回転させた接合用回転ツールＦの攪拌ピンＦ２を挿入し、内隅に向けて相対移動させる。そして、攪拌ピンＦ２が内隅に達したら図１５に示すように、接合用回転ツールＦの回転中心軸Ｆｃを外側に傾斜させる。そして、傾斜させた状態で接合用回転ツールＦを封止体３の周囲に亘って相対移動させて重合部Ｊ１を摩擦攪拌接合する。接合用回転ツールＦの移動軌跡には、塑性化領域Ｗ２が形成される。

第二摩擦攪拌工程では、重合部Ｊ１に左回転させた攪拌ピンＦ２のみを挿入し、被接合金属部材と連結部Ｆ１とは離間させつつ相対移動させる。言い換えると、攪拌ピンＦ２の基端部は露出させた状態で摩擦攪拌接合を行う。そして、ジャケット本体２、封止体３及び補助部材４０と攪拌ピンＦ２とを接触させた状態で重合部Ｊ１に沿って接合用回転ツールＦを相対移動させる。

本実施形態では、接合用回転ツールＦの進行方向左側に補助部材４０が位置するように接合用回転ツールＦの進行方向を設定する。また、接合用回転ツールＦの回転速度は、Ｒｅ側にバリＶが発生する程度に高速回転させる。攪拌ピンＦ２の挿入深さは、攪拌ピンＦ２と重合部Ｊ１とが接触するように設定すればよい。図１４に示すように、接合用回転ツールＦを封止体３の周囲に一周させて、塑性化領域Ｗ２をオーバーラップさせたら、周壁部１１の端面１１ａに設定された終了位置Ｅｐ２で接合用回転ツールＦを離脱させる。

除去工程は、図１６に示すように、補助部材４０を封止体３から除去する工程である。除去工程では、封止体３の側面３ｃから離間する方向に補助部材４０を折り曲げて、封止体３から補助部材４０を除去する。以上の工程によって液冷ジャケット１が形成される。

本実施形態に係る接合方法によれば、ジャケット本体２と封止体３とが接合されるとともに、ジャケット本体２と封止体３に加え、補助部材４０も同時に摩擦攪拌接合することにより、接合部（塑性化領域Ｗ２）の金属不足を防ぐことができる。

また、本実施形態によれば、摩擦攪拌工程によって補助部材４０にバリＶが形成されるが、除去工程において補助部材４０ごと取り除くことができる。これにより、バリＶを除去する作業を容易に行うことができる。補助部材４０は除去装置等を用いてもよいが、本実施形態では手作業で容易に補助部材４０を取り除くことができる。また、本実施形態では、攪拌ピンＦ２のみを被接合金属部材に接触させるため、回転ツールのショルダ部を接触させる場合に比べて摩擦攪拌装置に作用する負荷を低減することができる。

また、図１５に示すように、本実施形態に係る第二摩擦攪拌工程では接合用回転ツールＦの進行方向左側に補助部材４０を配置するとともに、接合用回転ツールＦを左回転させるため、補助部材４０側がＲｅ側となる。本実施形態では、接合用回転ツールＦの回転速度を速く設定しているため、Ｒｅ側即ち補助部材４０側にバリＶが発生する。つまり、本実施形態ではバリＶが補助部材４０側に多く形成されるように接合用回転ツールＦの回転速度、回転方向及び進行方向等を設定している。これにより、補助部材４０に形成されたバリＶは、補助部材４０ごと除去されるため、バリ除去工程をより容易に行うことができる。また、接合用回転ツールＦの回転速度を速く設定することにより、接合用回転ツールＦの移動速度（送り速度）を高めることができる。これにより、接合サイクルを短くすることができる。また、本実施形態の配置工程のように、封止体３の側面３ｃに沿うようにして、内隅に補助部材４０を配置してもよい。

以上本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨に反しない範囲おいて適宜設計変更が可能である。例えば、前記した実施形態では、内隅の片側に補助部材を配置したが、内隅の両側に補助部材を配置してもよい。この場合の除去工程では、塑性化領域を挟だ両側において、バリが形成された補助部材をそれぞれ除去する。つまり、本発明に係る除去工程では、ジャケット本体２及び封止体３の少なくとも一方から補助部材を除去すればよい。

また、本実施形態では、支持部１２に突出部１２ｂを設けたが、突出部１２ｂを省略して、支持部１２と封止体３とを接合してもよい。また、本実施形態では、液冷ジャケット１を外観視直方体としたが、例えば、外観視円柱状、他の断面多角形の柱状体としてもよい。また、封止体３の裏面に複数のフィンを設けてもよい。フィンが形成されることで、熱交換効率を高めることができる。

１ 液冷ジャケット
２ ジャケット本体
３ 封止体
１０ 底部
１１ 周壁部
１２ 支持部
１３ 凹部
２３ 凹溝
３０ 補助部材
Ｆ 接合用回転ツール（回転ツール）
Ｆ１ 連結部
Ｆ２ 攪拌ピン
Ｆｃ 回転中心軸
Ｊ１ 突合せ部
Ｖ バリ
Ｗ１ 塑性化領域
Ｗ２ 塑性化領域

Claims (5)

1. 熱輸送流体が流れる凹部を有するジャケット本体と、前記凹部の開口部を封止する封止体とで構成される液冷ジャケットの製造方法であって、
   底部及び前記底部の周縁から立ち上る枠状の周壁部を有する前記ジャケット本体と、前記封止体とを準備する準備工程と、
   前記周壁部の端面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて重合部を形成する重合工程と、
   前記周壁部の端面と前記封止体の側面とで構成された内隅に補助部材を配置する配置工程と、
   前記内隅に攪拌ピンを備えた回転ツールを挿入し、前記攪拌ピンのみを前記ジャケット本体、前記封止体及び前記補助部材に接触させた状態で前記重合部に摩擦攪拌を行う摩擦攪拌工程と、
   バリが形成された前記補助部材を前記ジャケット本体及び前記封止体の少なくとも一方から除去する除去工程と、を含み、
   前記摩擦攪拌工程では、前記内隅に沿って前記回転ツールを前記封止体の回りに一周させて前記重合部を接合することを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。
2. 前記摩擦攪拌工程では、前記バリが前記補助部材に発生するように接合条件を設定する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。
3. 前記摩擦攪拌工程では、前記回転ツールの回転中心軸を外側に傾斜させた状態で摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液冷ジャケットの製造方法。
4. 前記準備工程では、前記底部に、前記周壁部の端面と面一の端面を備えた支持部を立設するとともに、当該支持部の端面に突出部を形成し、前記封止体の裏面に凹溝を形成し、
   前記重合工程では、前記凹溝に前記突出部を挿入しつつ、前記周壁部の端面及び前記支持部の端面を覆うように前記封止体を載置し、
   前記摩擦攪拌工程では、前記凹溝と前記突出部とが嵌め合わされた嵌合部に対して、前記回転ツールを前記封止体のみ、又は、前記封止体及び前記突出部に接触させた状態で摩擦攪拌することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
5. 前記摩擦攪拌工程では、前記回転ツールの攪拌ピンを前記突出部に沿って一周以上相対移動させた後、前記回転ツールを前記封止体から離脱させることを特徴とする請求項４に記載の液冷ジャケットの製造方法。

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