JP2019038009A - 液冷ジャケットの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】水密性及び気密性が高く、容易に製造することができるとともに、材種の異なるアルミニウム合金を好適に接合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。
【解決手段】周壁部１１１の内周縁に、段差底面１１５ａと、斜めに立ち上がる段差側面１１５ｂと、を有する段差部１１５を形成する準備工程と、段差側１１５ｂ面と封止体１０３の側面とを突き合わせて第一突合せ部Ｊ１１を形成するとともに、段差底面１１５ａと封止体１０３の裏面とを重ね合わせて第二突合せ部Ｊ１２を形成する載置工程と、回転する攪拌ピンＦ２のみを封止体１０３に接触させ、先端面Ｆ３を段差底面１１５ａよりも深く挿入するとともに、攪拌ピンＦ２の外周面と段差側面１１５ｂとを離間させた状態で第一突合せ部Ｊ１１に沿って回転ツールＦを一周させて摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする。
【選択図】図１４

Description

本発明は、液冷ジャケットの製造方法に関する。

例えば、特許文献１には、液冷ジャケットの製造方法が開示されている。図２５は、従来の液冷ジャケットの製造方法を示す断面図である。従来の液冷ジャケットの製造方法では、アルミニウム合金製のジャケット本体３０１の段差部に設けられた段差側面３０１ｃと、アルミニウム合金製の封止体３０２の側面３０２ｃとを突き合わせて形成された突合せ部Ｊ１０に対して摩擦攪拌接合を行うというものである。また、従来の液冷ジャケットの製造方法では、回転ツールＦの攪拌ピンＦ２のみを突合せ部Ｊ１０に挿入して摩擦攪拌接合を行っている。また、従来の液冷ジャケットの製造方法では、回転ツールＦの回転中心軸Ｃを突合せ部Ｊ１０に重ねて相対移動させるというものである。

特許文献２には、ジャケット本体と、基板に複数のフィンが並設された封止体とで構成された液冷ジャケットが開示されている。当該封止体の基板は、異なる金属層を積層して構成されているため、各金属材料の特性を生かして熱伝導率を高めることができる。特許文献２に係る発明では、ジャケット本体と封止体とをネジで接合している。

特開２０１５−１３１３２１号公報 特許第５５７２６７８号公報

ジャケット本体３０１は複雑な形状となりやすく、例えば、４０００系アルミニウム合金の鋳造材で形成し、封止体３０２のように比較的単純な形状のものは、１０００系アルミニウム合金の展伸材で形成するというような場合がある。このように、アルミニウム合金の材種の異なる部材同士を接合して、液冷ジャケットを製造する場合がある。このような場合は、ジャケット本体３０１の方が封止体３０２よりも硬度が高くなることが一般的であるため、図２５のように摩擦攪拌接合を行うと、攪拌ピンが封止体３０２側から受ける材料抵抗に比べて、ジャケット本体３０１側から受ける材料抵抗が大きくなる。そのため、回転ツールＦの攪拌ピンによって異なる材種をバランスよく攪拌することが困難となり、接合後の塑性化領域に空洞欠陥が発生し接合強度が低下するという問題がある。

また、特許文献２の液冷ジャケットの製造方法では、ジャケット本体と封止体とをネジで接合するものであるため液冷ジャケットの水密性及び気密性が低下するという問題がある。ここで、ジャケット本体と封止体とを摩擦攪拌接合することも考えられるが、異なる種類の金属が積層された基板に回転ツールを挿入すると、各金属の性質が異なるため回転速度や送り速度等の接合条件を設定することが困難になるという問題がある。

このような観点から、本発明は、水密性及び気密性が高く、容易に製造することができるとともに、材種の異なるアルミニウム合金を好適に接合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。

このような課題を解決するために第一の発明は、底部、前記底部の周縁から立ち上がる周壁部を備えるジャケット本体と、前記ジャケット本体の開口部を封止する封止体と、を攪拌ピンを備える回転ツールを用いて接合する液冷ジャケットの製造方法であって、前記ジャケット本体は第一アルミニウム合金によって形成されており、前記封止体は第二アルミニウム合金で形成された板状の第一基板部と前記第一基板部の表面側に前記第一基板部の周縁部が露出するように形成され銅合金で形成された板状の第二基板部とを備えており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金よりも硬度が高い材種であり、前記攪拌ピンは、先細りとなるように傾斜する外周面を備えるとともに平坦な先端面を備え、前記周壁部の内周縁に、段差底面と、当該段差底面から前記開口部に向かって広がるように斜めに立ち上がる段差側面と、を有する段差部を形成する準備工程と、前記ジャケット本体に前記封止体を載置し、前記段差側面と前記封止体の側面とを突き合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記段差底面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第二突合せ部を形成する載置工程と、回転する前記回転ツールの前記攪拌ピンのみを前記封止体に接触させ、前記攪拌ピンの先端面を前記段差底面よりも深く挿入するとともに、前記攪拌ピンの前記外周面と前記段差側面とを離間させた状態で前記第一突合せ部に沿って回転ツールを一周させて摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする。

かかる製造方法によれば、封止体と攪拌ピンとの摩擦熱によって第一突合せ部の封止体側の第二アルミニウム合金が攪拌されて塑性流動化され、第一突合せ部において段差側面と封止体の側面とを接合することができる。また、第一突合せ部においては攪拌ピンのみを封止体のみに接触させて摩擦攪拌を行うため、ジャケット本体から封止体への第一アルミニウム合金の混入は殆どない。これにより、第一突合せ部においては主として封止体側の第二アルミニウム合金が摩擦攪拌されるため、接合強度の低下を抑制することができる。また、ジャケット本体の段差側面を外側に傾斜させているため、接合強度の低下を招くことなく攪拌ピンとジャケット本体との接触を容易に回避することができる。また、攪拌ピンの先端面を段差底面よりも深く挿入することにより、第二突合せ部も確実に摩擦攪拌できるため接合強度を高めることができる。また、ジャケット本体と封止体とを摩擦攪拌で接合するため、水密性及び気密性を高めることができる。また、第二アルミニウム合金で形成された第一基板部の周縁部が露出するように封止体を形成し、当該周縁部を摩擦攪拌接合することにより、第二基板部の銅合金の影響を排除することができる。これより、摩擦攪拌接合の接合条件を容易に設定することができる。

また、第二の発明は、底部、前記底部の周縁から立ち上がる周壁部を備えるジャケット本体と、前記ジャケット本体の開口部を封止する封止体と、を攪拌ピンを備える回転ツールを用いて接合する液冷ジャケットの製造方法であって、前記ジャケット本体は第一アルミニウム合金によって形成されており、前記封止体は第二アルミニウム合金で形成された板状の第一基板部と前記第一基板部の表面側に前記第一基板部の周縁部が露出するように形成され銅合金で形成された板状の第二基板部とを備えており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金よりも硬度が高い材種であり、前記攪拌ピンは、先細りとなるように傾斜する外周面を備えるとともに平坦な先端面を備え、前記周壁部の内周縁に、段差底面と、当該段差底面から前記開口部に向かって広がるように斜めに立ち上がる段差側面と、を有する段差部を形成する準備工程と、前記ジャケット本体に前記封止体を載置し、前記段差側面と前記封止体の側面とを突き合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記段差底面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第二突合せ部を形成する載置工程と、回転する前記回転ツールの前記攪拌ピンのみを前記封止体に接触させ、前記攪拌ピンの先端面を前記段差底面よりも深く挿入するとともに、前記攪拌ピンの前記外周面を前記段差側面にわずかに接触させた状態で前記第一突合せ部に沿って回転ツールを一周させて摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする。

かかる製造方法によれば、攪拌ピンの外周面をジャケット本体の段差側面にわずかに接触させるに留めるため、ジャケット本体から封止体への第一アルミニウム合金の混入を極力小さくすることができる。これにより、第一突合せ部においては主として封止体側の第二アルミニウム合金が摩擦攪拌されるため、接合強度の低下を抑制することができる。また、ジャケット本体の段差側面を外側に傾斜させているため、攪拌ピンがジャケット本体側に大きく侵入することなく第一突合せ部を接合することが可能となる。また、攪拌ピンの先端面を段差底面よりも深く挿入することにより、第二突合せ部も確実に摩擦攪拌できるため接合強度を高めることができる。また、ジャケット本体と封止体とを摩擦攪拌で接合するため、水密性及び気密性を高めることができる。また、第二アルミニウム合金で形成された第一基板部の周縁部が露出するように封止体を形成し、当該周縁部を摩擦攪拌接合することにより、第二基板部の銅合金の影響を排除することができる。これより、摩擦攪拌接合の接合条件を容易に設定することができる。

また、前記第一基板部の板厚を前記段差側面の高さよりも大きくすることが好ましい。かかる製造方法によれば、接合部の金属不足を容易に補うことができる。

また、前記攪拌ピンの外周面の傾斜角度と、前記段差側面の傾斜角度が同一であることが好ましい。かかる製造方法によれば、第一の発明では攪拌ピンと段差側面とが接触するのを回避しつつ、攪拌ピンをジャケット本体に近接させることができる。また、第二の発明では攪拌ピンがジャケット本体側に大きく侵入することなく第一突合せ部を均一に接合することが可能となる。

また、前記第一基板部の側面に傾斜面を形成し、前記載置工程では、前記段差側面と前記傾斜面とを面接触させることが好ましい。かかる製造方法によれば、接合部の金属不足を容易に補うことができる。

また、前記封止体はアルミニウム合金製展伸材で形成し、前記ジャケット本体はアルミニウム合金鋳造材で形成することが好ましい。

また、前記回転ツールの外周面に基端から先端に向うにつれて左回りの螺旋溝を刻設した場合、前記回転ツールを右回転させ、前記回転ツールの外周面に基端から先端に向うにつれて右回りの螺旋溝を刻設した場合、前記回転ツールを左回転させることが好ましい。

かかる製造方法によれば、螺旋溝によって塑性流動化した金属が攪拌ピンの先端側に導かれるため、バリの発生を少なくすることができる。

また、前記本接合工程では、前記回転ツールの移動軌跡に形成される塑性化領域のうち、前記ジャケット本体側がシアー側となり、前記封止体側がフロー側となるように前記回転ツールの回転方向及び進行方向を設定することが好ましい。

かかる製造方法によれば、前記ジャケット本体側がシアー側となり、第一突合せ部の周囲における攪拌ピンによる攪拌作用が高まり、第一突合せ部における温度上昇が期待でき、第一突合せ部において段差側面と封止体の側面とをより確実に接合することができる。

また、前記準備工程では、前記ジャケット本体の前記底部に、端面に突出部を備えた支持部を形成し、前記第一基板部に孔部を形成するとともに前記第一基板部の表面のうち前記孔部の周囲が露出するように前記第二基板部を形成し、前記載置工程では、前記第一突合せ部及び前記第二突合せ部を形成するとともに前記突出部に前記孔部を挿入し、前記本接合工程では、前記突出部の外周側面と前記孔部の孔壁とが突き合わされた第三突合せ部を摩擦攪拌接合することが好ましい。

かかる製造方法によれば、支持部の突出部に封止体の孔部を挿入するため、封止体の位置決めを容易に行うことができる。また、支持部と封止体とを接合することにより、液冷ジャケットの強度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、水密性及び気密性が高く、容易に製造することができるとともに、材種の異なるアルミニウム合金を好適に接合することができる。

本発明の第一実施形態に係る液冷ジャケットを示す分解斜視図である。 第一実施形態に係る液冷ジャケットを示す断面図である。 第一実施形態に係るクラッド材を示す斜視図である。 第一実施形態に係る第一切削工程を示す斜視図である。 第一実施形態に係る第二切削工程を示す斜視図である。 第一実施形態に係るフィン形成工程を示す斜視図である。 第一実施形態に係る載置工程を示す断面図である。 第一実施形態に係る本接合工程を示す斜視図である。 第一実施形態に係る本接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本接合工程後を示す断面図である。 第一実施形態の第一変形例に係る液冷ジャケットの製造方法の載置工程を示す断面図である。 第一実施形態の第二変形例に係る液冷ジャケットの製造方法の載置工程を示す断面図である。 本発明の第二実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の本接合工程を示す断面図である。 本発明の第三実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の本接合工程を示す断面図である。 本発明の第四実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の本接合工程を示す断面図である。 第四実施形態の第一変形例に係る液冷ジャケットの製造方法の本接合工程を示す断面図である。 本発明の第五実施形態に係る液冷ジャケットを示す斜視図である。 第五実施形態に係る液冷ジャケットを示す断面図である。 第五実施形態に係る液冷ジャケットを示す分解斜視図である。 第五実施形態に係る第一切削工程を示す斜視図である。 第五実施形態に係る第二切削工程を示す斜視図である。 第五実施形態に係るフィン形成工程を示す斜視図である。 第五実施形態に係る載置工程を示す断面図である。 第五実施形態に係る本接合工程を示す断面図である。 従来の液冷ジャケットの製造方法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及び液冷ジャケットの製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。図１に示すように、本実施形態に係る液冷ジャケット１０１は、ジャケット本体１０２と、封止体１０３とで構成されている。液冷ジャケット１０１は、内部に流体を流通させ、液冷ジャケット１０１に設置された発熱体（図示省略）と熱交換を行う器具である。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。

ジャケット本体１０２は、底部１１０と、周壁部１１１とを含んで構成されている。ジャケット本体１０２は、上方が開口した箱状体である。ジャケット本体１０２は、第一アルミニウム合金を主に含んで形成されている。第一アルミニウム合金は、例えば、ＪＩＳＨ５３０２ ＡＤＣ１２（Ａｌ-Ｓｉ-Ｃｕ系）等のアルミニウム合金鋳造材を用いている。底部１１０は、平面視矩形の板状を呈する。周壁部１１１は、底部１１０の周縁に立設されており、平面視矩形枠状を呈する。底部１１０及び周壁部１１１の内部には凹部１１３が形成されている。

周壁部１１１の内周縁には、段差部１１５が形成されている。段差部１１５は、段差底面１１５ａと、段差底面１１５ａから立ち上がる段差側面１１５ｂとで構成されている。段差底面１１５ａは、周壁部１１１の端面１１１ａから一段下がった位置に形成されている。段差側面１１５ｂは、段差底面１１５ａから開口部に向かって広がるように斜めに立ち上がっている。図７に示すように、段差側面１１５ｂの傾斜角度βは適宜設定すればよいが、例えば、鉛直面に対して３°〜３０°になっている。

封止体１０３は、図１に示すように、ジャケット本体１０２の開口部を封止する板状部材である。封止体１０３は、第一基板部１２１と、第二基板部１２２と、複数のフィン１２３とで構成されている。第一基板部１２１の平面形状は、ジャケット本体１０２の平面形状よりも一回り小さくなっている。図２に示すように、第一基板部１２１は、ジャケット本体１０２の開口部を封止するとともに周壁部１１１に摩擦攪拌接合されている。つまり、段差側面１１５ｂと第一基板部１２１の側面１２１ｃとが突き合わされた第一突合せ部Ｊ１１に対して塑性化領域Ｗ１１が形成されている。

第二基板部１２２は、第一基板部１２１の表面１２１ａにおいて、第一基板部１２１の周縁部が露出するように積層されている。第二基板部１２２の板厚は、第一基板部１２１の板厚と略同等である。第二基板部１２２の平面形状は、第一基板部１２１の平面形状よりも一回り小さくなっている。

フィン１２３は、第一基板部１２１の裏面１２１ｂに、裏面１２１ｂに対して垂直に並設されている。第一基板部１２１及びフィン１２３は一体形成されている。第一基板部１２１及びフィン１２３は本実施形態では第二アルミニウム合金を主に含んで形成されている。第二アルミニウム合金は、第一アルミニウム合金よりも硬度の低い材料である。第二アルミニウム合金は、例えば、ＪＩＳ Ａ１０５０，Ａ１１００，Ａ６０６３等のアルミニウム合金展伸材で形成されている。一方、第二基板部１２２は、本実施形態では銅合金で形成されている。

第一基板部１２１及び第二基板部１２２は、異なる二種の金属で形成されており、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の摩擦攪拌可能な金属から適宜選択される。第二基板部１２２は、本実施形態では銅合金としたが他の材料を用いることもでき、第一基板部１２１よりも熱伝導性の高い材料であることが好ましい。第二基板部１２２の表面１２２ａは、第一基板部１２１の表面１２１ａよりも板厚分高くなっている。第二基板部１２２の表面１２２ａを例えば発熱体（部品）の取り付け部位として利用することができる。

次に、第一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。液冷ジャケットの製造方法では、準備工程と、載置工程と、本接合工程と、を行う。

準備工程は、ジャケット本体１０２及び封止体１０３を形成する工程である。ジャケット本体１０２は、例えば、ダイキャスト鋳造によって底部１１０と周壁部１１１とからなる箱を形成するとともに、周壁部１１１の内周縁に段差部１１５を形成する。この段差部１１５の段差側面１１５ｂに予め抜き勾配を付けておくと、ダイキャスト鋳造後、ジャケット本体１０２を鋳型から容易に抜き取ることができる。その後、段差部１１５の表面を切削加工して仕上げることが望ましい。

また、準備工程では、封止体１０３を形成するために、クラッド材形成工程と、第一切削工程と、第二切削工程と、フィン形成工程と、を行う。クラッド材形成工程は、図３に示すクラッド材１３０を形成する工程である。クラッド材１３０は、第一基体部１３１と第二基体部１４１とで構成されている。第一基体部１３１は、第一アルミニウム合金で形成されており直方体を呈する。第二基体部１４１は、銅合金で形成されており板状を呈する。第二基体部１４１の平面形状は、第一基体部１３１の平面形状と同一になっている。クラッド材１３０は、第一アルミニウム合金で形成された素形材と銅合金で形成された素形材を積層させて圧延した後、所定の大きさに切断して形成される。

第一切削工程は、図４に示すように、第一基体部１３１（図３参照）の一部を切削して、第一基板部１２１とブロック部１４３とを形成する工程である。第一切削工程では、切削装置等を用いて第一基体部１３１を切削する。この際、板状の第一基板部１２１を形成するとともに、第一基板部１２１の裏面１２１ｂの中央に直方体を呈するブロック部１４３を形成する。

第二切削工程は、図５に示すように、第二基体部１４１（図４参照）の一部を切削して、第二基板部１２２を形成する工程である。第二切削工程では、切削装置等を用いて第一基板部１２１の周縁部が露出するように第二基体部１４１を切削して第二基板部１２２を形成する。これにより、第一基板部１２１の表面１２１ａの中央に、第二基板部１２２が形成される。

フィン形成工程は、図６に示すように、マルチカッターＭを用いてブロック部１４３を切削して、フィン１２３（図２参照）を形成する工程である。マルチカッターＭは、部材を切削する回転工具である。マルチカッターＭは、軸部Ｍ１と、軸部Ｍ１に間をあけて並設された複数の円盤カッターＭ２とで構成されている。円盤カッターＭ２の外周縁には切削刃（図示省略）が形成されている。円盤カッターＭ２の板厚及び間隔を調節することにより、フィン１２３の間隔及び板厚を適宜設定することができる。

フィン形成工程では、ブロック部１４３の辺部１４３ａとマルチカッターＭの軸部Ｍ１とが平行となるように載置して、回転させたマルチカッターＭの円盤カッターＭ２をブロック部１４３に挿入する。円盤カッターＭ２が所定の深さに達したら、辺部１４３ａと対向する他方の辺部１４３ｂまでマルチカッターＭを平行移動させる。軸部Ｍ１が辺部１４３ｂに達したらマルチカッターＭをブロック部１４３から離間する方向に相対移動させる。

マルチカッターＭの挿入深さは、適宜設定すればよいが、本実施形態では、円盤カッターＭ２が第一基板部１２１に達しないように、つまり、ブロック部１４３に未切削領域が形成されるように調節してもよい。なお、本実施形態では、前記した順番で行ったが、第一切削工程、第二切削工程及びフィン形成工程の順番を限定するものではない。

載置工程は、図７に示すように、ジャケット本体１０２に封止体１０３を載置する工程である。載置工程では、段差底面１１５ａに第一基板部１２１の裏面１２１ｂを載置する。段差側面１１５ｂと第一基板部１２１の側面１２１ｃとが突き合わされて第一突合せ部Ｊ１１が形成される。第一突合せ部Ｊ１１は、段差側面１１５ｂと第一基板部１２１の側面１２１ｃとが面接触する場合と、本実施形態のように断面略Ｖ字状の隙間をあけて突き合わされる場合の両方を含み得る。また、段差底面１１５ａと、第一基板部１２１の裏面１２１ｂとが突き合わされて第二突合せ部Ｊ１２が形成される。本実施形態では、封止体１０３を載置すると、周壁部１１１の端面１１１ａと、第一基板部１２１の表面１２１ａとは面一になる。

本接合工程は、図８及び図９に示すように、回転ツールＦを用いてジャケット本体１０２と封止体１０３とを摩擦攪拌接合する工程である。回転ツールＦは、連結部Ｆ１と、攪拌ピンＦ２とで構成されている。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（図示省略）の回転軸に連結される部位である。連結部Ｆ１は円柱状を呈し、ボルトが締結されるネジ孔（図示省略）が形成されている。

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。図９に示すように、攪拌ピンＦ２の先端には、回転中心軸Ｃに対して垂直であり、かつ、平坦な先端面Ｆ３が形成されている。つまり、攪拌ピンＦ２の外面は、先細りとなる外周面と、先端に形成された先端面Ｆ３とで構成されている。側面視した場合において、回転中心軸Ｃと攪拌ピンＦ２の外周面とのなす傾斜角度αは、例えば５°〜３０°の範囲で適宜設定すればよいが、本実施形態では、段差側面１１５ｂの傾斜角度βと同一となるように設定されている。

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、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、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１０２及び封止体１０３）の外部に溢れ出る金属の量を少なくすることができる。

図８に示すように、回転ツールＦを用いて摩擦攪拌を行う際には、封止体１０３に右回転した攪拌ピンＦ２のみを挿入し、封止体１０３と連結部Ｆ１とは離間させつつ移動させる。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を行う。回転ツールＦの移動軌跡には摩擦攪拌された金属が硬化することにより塑性化領域Ｗ１１が形成される。本実施形態では、封止体１０３に設定した開始位置Ｓｐに攪拌ピンを挿入し、封止体１０３に対して右廻りに回転ツールＦを相対移動させる。

図９に示すように、本接合工程では、攪拌ピンＦ２のみを封止体１０３（第一基板部１２１）のみに接触させて第一突合せ部Ｊ１に沿って一周させる。本実施形態では、攪拌ピンＦ２の先端面Ｆ３もジャケット本体１０２に接触しないように挿入深さを設定している。「攪拌ピンＦ２のみを封止体１０３のみに接触させた状態」とは、摩擦攪拌を行っている際に、攪拌ピンＦ２の外面がジャケット本体１０２に接触していない状態を言い、攪拌ピンＦ２の外周面と段差側面１１５ｂとの距離がゼロである場合、又は攪拌ピンＦ２の先端面Ｆ３と段差底面１１５ａとの距離がゼロである場合も含み得る。

段差側面１１５ｂから攪拌ピンＦ２の外周面までの距離が遠すぎると第一突合せ部Ｊ１１の接合強度が低下する。段差側面１１５ｂから攪拌ピンＦ２の外周面までの離間距離Ｌはジャケット本体１０２及び第一基板部１２１の材料によって適宜設定すればよいが、本実施形態のように攪拌ピンＦ２の外周面を段差側面１１５ｂに接触させず、かつ、先端面Ｆ３を段差底面１１５ａに接触させない場合は、例えば、０≦Ｌ≦０．５ｍｍに設定し、好ましくは０≦Ｌ≦０．３ｍｍに設定することが好ましい。

回転ツールＦを第一基板部１２１の廻りに一周させたら、塑性化領域Ｗ１１の始端と終端とを重複させる。回転ツールＦは、第一基板部１２１の表面１２１ａにおいて、徐々に上昇させて引き抜くようにしてもよい。図１０は、本実施形態に係る本接合工程後の接合部の断面図である。塑性化領域Ｗ１１は、第一突合せ部Ｊ１１を境に封止体１０３側に形成されている。また、攪拌ピンＦ２の先端面Ｆ３は段差底面１１５ａに接触させていないが（図９参照）、塑性化領域Ｗ１１は、第二突合せ部Ｊ１２を超えてジャケット本体１０２に達するように形成されている。

以上説明した本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法によれば、回転ツールＦの攪拌ピンＦ２と段差側面１１５ｂとは接触させていないが、封止体１０３と攪拌ピンＦ２との摩擦熱によって第一突合せ部Ｊ１１の主として封止体１０３側の第二アルミニウム合金が攪拌されて塑性流動化され、第一突合せ部Ｊ１１において段差側面１１５ｂと第一基板部１２１の側面１２１ｃとを接合することができる。また、攪拌ピンＦ２のみを封止体１０３のみに接触させて摩擦攪拌を行うため、ジャケット本体１０２から封止体１０３への第一アルミニウム合金の混入は殆どない。これにより、第一突合せ部Ｊ１１においては主として封止体１０３（第一基板部１２１）側の第二アルミニウム合金が摩擦攪拌されるため、接合強度の低下を抑制することができる。

また、ジャケット本体１０２の段差側面１１５ｂを外側に傾斜させているため、攪拌ピンＦ２とジャケット本体１０２との接触を容易に回避することができる。また、本実施形態では、段差側面１１５ｂの傾斜角度βと、攪拌ピンＦ２の外周面の傾斜角度αとを同一（段差側面１１５ｂと攪拌ピンＦ２の外周面とを平行）にしているため、攪拌ピンＦ２と段差側面１１５ｂとの接触を避けつつ、攪拌ピンＦ２と段差側面１１５ｂとを極力近接させることができる。

また、攪拌ピンＦ２のみを封止体１０３（第一基板部１２１）のみに接触させて摩擦攪拌接合を行うため、攪拌ピンＦ２の回転中心軸Ｃを挟んで一方側と他方側で、攪拌ピンＦ２が受ける材料抵抗の不均衡をなくすことができる。これにより、塑性流動材がバランス良く摩擦攪拌されるため、接合強度の低下を抑制することができる。

また、ジャケット本体１０２と封止体１０３とを摩擦攪拌で接合するため、水密性及び気密性を高めることができる。また、第一基板部１２１の周縁部が露出するように封止体１０３を形成し、当該周縁部で摩擦攪拌接合を行うことにより摩擦攪拌接合の際に第一アルミニウム合金と銅合金とが混ざることがない。つまり、本接合工程の際に、銅合金の影響を排除することができるため、摩擦攪拌接合の接合条件を容易に設定することができる。

また、本接合工程では、回転ツールＦの回転方向及び進行方向は適宜設定すればよいが、回転ツールＦの移動軌跡に形成される塑性化領域Ｗ１１のうち、ジャケット本体１０２側がシアー側となり、封止体１０３側がフロー側となるように回転ツールＦの回転方向及び進行方向を設定した。これにより、第一突合せ部Ｊ１１の周囲における攪拌ピンＦ２による攪拌作用が高まり、第一突合せ部Ｊ１１における温度上昇が期待でき、第一突合せ部Ｊ１１において段差側面１１５ｂと第一基板部１２１の側面１２１ｃとをより確実に接合することができる。

なお、シアー側（Advancing side）とは、被接合部に対する回転ツールの外周の相対速度が、回転ツールの外周における接線速度の大きさに移動速度の大きさを加算した値となる側を意味する。一方、フロー側（Retreating side）とは、回転ツールの移動方向の反対方向に回転ツールが回動することで、被接合部に対する回転ツールの相対速度が低速になる側を言う。

また、ジャケット本体１０２の第一アルミニウム合金は、封止体１０３の第一基板部１２１の第二アルミニウム合金よりも硬度の高い材料になっている。これにより、液冷ジャケット１０１の耐久性を高めることができる。また、ジャケット本体１０２の第一アルミニウム合金をアルミニウム合金鋳造材とし、封止体１０３の第二アルミニウム合金をアルミニウム合金展伸材とすることが好ましい。第一アルミニウム合金を例えば、ＪＩＳＨ５３０２ ＡＤＣ１２等のＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系アルミニウム合金鋳造材とすることにより、ジャケット本体１０２の鋳造性、強度、被削性等を高めることができる。また、第二アルミニウム合金を例えば、ＪＩＳ Ａ１０００系又はＡ６０００系とすることにより、加工性、熱伝導性を高めることができる。

また、本実施形態では、攪拌ピンＦ２の先端面Ｆ３を段差底面１１５ａよりも深く挿入しないが、塑性化領域Ｗ１１が第二突合せ部Ｊ１２に達するようにすることで接合強度を高めることができる。

また、封止体１０３は、どのような方法で形成してもよいが、第一切削工程、第二切削工程及びフィン形成工程によって封止体１０３を容易に製造することができる。また、本実施形態のように攪拌ピンＦ２のみを第一基板部１２１のみに接触させた状態で摩擦攪拌を行うことで摩擦攪拌装置に大きな負荷がかからない状態で第一突合せ部Ｊ１１の深い位置を摩擦攪拌接合することができる。

ここで、従来のようにショルダ部を周壁部１１１及び第一基板部１２１に接触させる場合は、液冷ジャケット１０１の内部に塑性流動材が流入しないように、段差底面１１５ａの幅も大きく設定しなければならない。しかし、本実施形態のように、攪拌ピンＦ２のみを第一基板部１２１のみに接触させた状態で摩擦攪拌を行うことで塑性化領域Ｗ１１の幅を小さくすることができる。これにより、段差底面１１５ａの幅を小さくすることができるため、設計の自由度を高めることができる。

また、第一基板部１２１と第二基板部１２２の材料は、特に制限されないが、本実施形態のように第一基板部１２１をアルミニウム合金（第二アルミニウム合金）とし、発熱体が設置される第二基板部１２２を銅合金とすることにより、熱伝導率を高めることができる。

［第一変形例］
次に、第一実施形態の第一変形例について説明する。図１１に示す第一変形例のように、封止体１０３の第一基板部１２１の板厚を、段差側面１１５ｂの高さ寸法よりも大きくなるように設定してもよい。第一突合せ部Ｊ１１は、隙間があるように形成されているため接合部が金属不足になるおそれがあるが、第一変形例のようにすることで金属不足を補うことができる。

［第二変形例］
次に、第一実施形態の第二変形例について説明する。図１２に示す第二変形例のように、第一基板部１２１の側面１２１ｃを傾斜させて傾斜面を設けてもよい。側面１２１ｃは、裏面１２１ｂから表面１２１ａに向かうにつれて外側に傾斜している。側面１２１ｃの傾斜角度γは、段差側面１１５ｂの傾斜角度βと同一になっている。これにより、載置工程では、段差側面１１５ｂと、第一基板部１２１の側面１２１ｃとが面接触する。第二変形例によれば、第一突合せ部Ｊ１１に隙間が発生しないため、接合部の金属不足を補うことができる。

［第二実施形態］
次に、本発明の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。第二実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法は、準備工程と、載置工程と、本接合工程と、を行う。第二実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の準備工程及び載置工程は、第一実施形態と同等であるため、説明を省略する。また、第二実施形態では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。

本接合工程は、図１３に示すように、回転ツールＦを用いてジャケット本体１０２と封止体１０３（第一基板部１２１）とを摩擦攪拌接合する工程である。本接合工程では、攪拌ピンＦ２を第一突合せ部Ｊ１１に沿って相対移動させる際に、攪拌ピンＦ２の外周面を段差側面１１５ｂにわずかに接触させ、かつ、先端面Ｆ３を段差底面１１５ａに接触させないようにして摩擦攪拌接合を行う。

ここで、段差側面１１５ｂに対する攪拌ピンＦ２の外周面の接触代をオフセット量Ｎとする。本実施形態のように、攪拌ピンＦ２の外周面を段差側面１１５ｂに接触させ、かつ、攪拌ピンＦ２の先端面Ｆ３を段差底面１１５ａに接触させない場合は、オフセット量Ｎを、０＜Ｎ≦０．５ｍｍの間で設定し、好ましくは０＜Ｎ≦０．２５ｍｍの間で設定する。

図２５に示す従来の液冷ジャケットの製造方法であると、ジャケット本体３０１と封止体３０２とで硬度が異なるため、回転中心軸Ｃを挟んで一方側と他方側とで攪拌ピンＦ２が受ける材料抵抗も大きく異なる。そのため、塑性流動材がバランス良く攪拌されず、接合強度が低下する要因になっていた。しかし、本実施形態によれば、攪拌ピンＦ２の外周面とジャケット本体１０２との接触代を極力小さくしているため、攪拌ピンＦ２がジャケット本体１０２から受ける材料抵抗を極力小さくすることができる。また、本実施形態では、段差側面１１５ｂの傾斜角度βと、攪拌ピンＦ２の傾斜角度αとを同一（段差側面１１５ｂと攪拌ピンＦ２の外周面とを平行）にしているため、攪拌ピンＦ２と段差側面１１５ｂとの接触代を高さ方向に亘って均一にすることができる。これにより、本実施形態では、塑性流動材がバランス良く攪拌されるため、接合部の強度低下を抑制することができる。

なお、第二実施形態でも、第一実施形態の第一変形例及び第二変形例のように、第一基板部１２１の板厚を大きくしたり、側面に傾斜面を設けてもよい。

［第三実施形態］
次に、本発明の第三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。第三実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法は、準備工程と、載置工程と、本接合工程と、を行う。第三実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の準備工程及び載置工程は、第一実施形態と同等であるため、説明を省略する。また、第三実施形態では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。

本接合工程は、図１４に示すように、回転ツールＦを用いてジャケット本体１０２と封止体１０３（第一基板部１２１）とを摩擦攪拌接合する工程である。本接合工程では、攪拌ピンＦ２を第一突合せ部Ｊ１１に沿って相対移動させる際に、攪拌ピンＦ２の外周面を段差側面１１５ｂに接触させず、かつ、先端面Ｆ３を段差底面１１５ａよりも深く挿入した状態で摩擦攪拌接合を行う。

本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法によれば、攪拌ピンＦ２と段差側面１１５ｂは接触させていないが、第一基板部１２１と攪拌ピンＦ２との摩擦熱によって第一突合せ部Ｊ１１の主として第一基板部１２１側の第二アルミニウム合金が攪拌されて塑性流動化され、第一突合せ部Ｊ１１において段差側面１１５ｂと第一基板部１２１の側面１２１ｃとを接合することができる。また、第一突合せ部Ｊ１１においては攪拌ピンＦ２のみを第一基板部１２１のみに接触させて摩擦攪拌を行うため、ジャケット本体１０２から第一基板部１２１への第一アルミニウム合金の混入は殆どない。これにより、第一突合せ部Ｊ１１においては主として第一基板部１２１側の第二アルミニウム合金が摩擦攪拌されるため、接合強度の低下を抑制することができる。

また、ジャケット本体１０２の段差側面１１５ｂを外側に傾斜させているため、攪拌ピンＦ２と段差側面１１５ｂとの接触を容易に回避することができる。また、本実施形態では、段差側面１１５ｂの傾斜角度βと、攪拌ピンＦ２の傾斜角度αとを同一（段差側面１１５ｂと攪拌ピンＦ２の外周面とを平行）にしているため、攪拌ピンＦ２と段差側面１１５ｂその接触を避けつつ、攪拌ピンＦ２と段差側面１１５ｂとを極力近接させることができる。

また、攪拌ピンＦ２の外周面を段差側面１１５ｂから離間させて摩擦攪拌接合を行うため、攪拌ピンＦ２の回転中心軸Ｃを挟んで一方側と他方側で、攪拌ピンＦ２が受ける材料抵抗の不均衡を小さくすることができる。これにより、塑性流動材がバランス良く摩擦攪拌されるため、接合強度の低下を抑制することができる。本実施形態のように、攪拌ピンＦ２の外周面を段差側面１１５ｂに接触させず、かつ、先端面Ｆ３を段差底面１１５ａよりも深く挿入する場合、段差側面１１５ｂから攪拌ピンＦ２の外周面までの離間距離Ｌを、例えば、０≦Ｌ≦０．５ｍｍに設定し、好ましくは０≦Ｌ≦０．３ｍｍに設定することが好ましい。

また、攪拌ピンＦ２の先端面Ｆ３を段差底面１１５ａに挿入することにより、接合部の下部をより確実に摩擦攪拌することができる。これにより、接合強度を高めることができる。また、攪拌ピンＦ２の先端面Ｆ３の全面が、第一基板部１２１の側面１２１ｃよりも封止体１０３の中央側に位置している。これにより、第二突合せ部Ｊ１２の接合領域を大きくすることができるため、接合強度を高めることができる。

なお、第三実施形態でも、第一実施形態の第一変形例及び第二変形例のように、第一基板部１２１の板厚を大きくしたり、側面に傾斜面を設けてもよい。

［第四実施形態］
次に、本発明の第四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。第四実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法は、準備工程と、載置工程と、本接合工程と、を行う。第四実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の準備工程及び載置工程は、第一実施形態と同等であるため、説明を省略する。また、第四実施形態では、第三実施形態と相違する部分を中心に説明する。

本接合工程は、図１５に示すように、回転ツールＦを用いてジャケット本体１０２と封止体１０３とを摩擦攪拌接合する工程である。本接合工程では、攪拌ピンＦ２を第一突合せ部Ｊ１１に沿って相対移動させる際に、攪拌ピンＦ２の外周面を段差側面１１５ｂにわずかに接触させ、かつ、先端面Ｆ３を段差底面１１５ａよりも深く挿入して摩擦攪拌接合を行う。

ここで、段差側面１１５ｂに対する攪拌ピンＦ２の外周面の接触代をオフセット量Ｎとする。本実施形態のように、攪拌ピンＦ２の先端面Ｆ３を段差底面１１５ａよりも深く挿入し、かつ、攪拌ピンＦ２の外周面を段差側面１１５ｂに接触させる場合は、オフセット量Ｎを、０＜Ｎ≦１．０ｍｍの間で設定し、好ましくは０＜Ｎ≦０．８５ｍｍの間で設定し、より好ましくは０＜Ｎ≦０．６５ｍｍの間で設定する。

図２５に示す従来の液冷ジャケットの製造方法であると、ジャケット本体３０１と封止体３０２とで硬度が異なるため、回転中心軸Ｃを挟んで一方側と他方側とで攪拌ピンＦ２が受ける材料抵抗も大きく異なる。そのため、塑性流動材がバランス良く攪拌されず、接合強度が低下する要因になっていた。しかし、本実施形態によれば、攪拌ピンＦ２の外周面とジャケット本体１０２との接触代を極力小さくしているため、攪拌ピンＦ２がジャケット本体１０２から受ける材料抵抗を小さくすることができる。また、本実施形態では、段差側面１１５ｂの傾斜角度βと、攪拌ピンＦ２の傾斜角度αとを同一（段差側面１１５ｂと攪拌ピンＦ２の外周面とを平行）にしているため、攪拌ピンＦ２と段差側面１１５ｂとの接触代を高さ方向に亘って均一にすることができる。これにより、本実施形態では、塑性流動材がバランス良く攪拌されるため、接合部の強度低下を抑制することができる。

また、攪拌ピンＦ２の先端面Ｆ３を段差底面１１５ａに挿入することにより、接合部の下部をより確実に摩擦攪拌することができる。これにより、接合強度を高めることができる。つまり、第一突合せ部Ｊ１１及び第二突合せ部Ｊ１２の両方を強固に接合することができる。

なお、第四実施形態でも、第一実施形態の第一変形例及び第二変形例のように、第一基板部１２１の板厚を大きくしたり、側面に傾斜面を設けてもよい。

［第四実施形態の第一変形例］
次に、第四実施形態の第一変形例について説明する。図１６に示すように、当該第一変形例では、回転ツールＦＡを用いる点で、第四実施形態と相違する。当該変形例では、第四実施形態と相違する部分を中心に説明する。

本接合工程で用いる回転ツールＦＡは、連結部Ｆ１と、攪拌ピンＦ２と、を有している。攪拌ピンＦ２は、先端面Ｆ３と、突起部Ｆ４とを備えて構成されている。突起部Ｆ４は、先端面Ｆ３から下方に突出する部位である。突起部Ｆ４の形状は特に制限されないが、本実施形態では、円柱状になっている。突起部Ｆ４の側面と、先端面Ｆ３とで段差部が形成されている。

当該第一変形例の本接合工程では、回転ツールＦＡの先端を段差底面１１５ａよりも深く挿入する。これにより、突起部Ｆ４に沿って摩擦攪拌されて突起部Ｆ４に巻き上げられた塑性流動材は先端面Ｆ３で押えられる。これにより、突起部Ｆ４周りをより確実に摩擦攪拌することができるとともに第二突合せ部Ｊ１２の酸化被膜が確実に分断される。これにより、第二突合せ部Ｊ１２の接合強度を高めることができる。また、当該変形例のように、突起部Ｆ４のみを第二突合せ部Ｊ１２よりも深く挿入するように設定することで、先端面Ｆ３を第二突合せ部Ｊ１２よりも深く挿入する場合に比べて塑性化領域Ｗ１１の幅を小さくすることができる。これにより、塑性流動材が凹部１３へ流出するのを防ぐことができるとともに、段差底面１１５ａの幅も小さく設定することができる。

なお、図１６に示す第四実施形態の第一変形例では、突起部Ｆ４（攪拌ピンＦ２の先端）が第二突合せ部Ｊ１２よりも深く挿入するように（突起部Ｆ４の側面が段差底面１１５ａに位置するように）設定しているが、先端面Ｆ３が第二突合せ部Ｊ１２よりも深く挿入するように設定してもよい。

［第五実施形態］
次に、本発明の第五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説明する。図１７及び図１８に示すように、第五実施形態に係る液冷ジャケット１０１Ａは、ジャケット本体１０２Ａと、封止体１０３Ａとで構成されている。液冷ジャケット１０１Ａは、支持部１１２が形成されている点等で第一実施形態と相違する。第五実施形態では第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。

ジャケット本体１０２Ａは、図１８及び図１９に示すように、底部１１０と、周壁部１１１と、支持部１１２とを含んで構成されている。周壁部１１１の内周縁には段差部１１５が形成されている。支持部１１２は、底部１１０に立設される板状部材である。支持部１１２は、周壁部１１１の一の壁部に連続して形成されており、当該壁部と対向する他の壁部とは離間している。支持部１１２の端面１１２ａと、段差部１１５の段差底面１１５ａとは面一になっている。支持部１１２の端面１１２ａには、突出部１１４が形成されている。突出部１１４の高さ寸法は、第一基板部１２１の板厚寸法と略同等になっている。突出部１１４の形状は特に制限されないが、本実施形態では円柱状になっている。また、突出部１１４の個数は特に制限されないが、本実施形態では３つ形成されている。

封止体１０３Ａは、図１８及び図１９に示すように、第一基板部１２１と、第二基板部１２２，１２２と、複数のフィン１２３と、３つの孔部１２４とで構成されている。第二基板部１２２は、孔部１２４を挟んで両側に一対形成されている。フィン１２３は、第二基板部１２２に対応する位置に形成されている。つまり、孔部１２４が形成されている部分及びその周囲にはフィン１２３は形成されていない。孔部１２４は、第一基板部１２１の中央部において板厚方向に貫通する孔である。孔部１２４は、突出部１１４が隙間なく挿入される大きさで形成されている。

次に、第五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。液冷ジャケットの製造方法では、準備工程と、載置工程と、本接合工程と、を行う。

準備工程は、ジャケット本体１０２Ａ及び封止体１０３Ａを形成する工程である。図１９に示すように、例えば、ダイキャストによってジャケット本体１０２Ａを形成する。また、準備工程では、封止体１０３Ａを形成するために、クラッド材形成工程と、第一切削工程と、第二切削工程と、フィン形成工程と、を行う。クラッド材形成工程は、第一実施形態と同様に図３に示すクラッド材１３０を形成する工程である。

第一切削工程は、図２０に示すように、第一基体部１３１（図３参照）の一部を切削して、第一基板部１２１とブロック部１４３，１４３とを形成する工程である。第一切削工程では、切削装置等を用いて第一基体部１３１を切削する。この際、板状の第一基板部１２１を形成するとともに、第一基板部１２１の裏面１２１ｂにブロック部１４３，１４３を形成する。

第二切削工程は、図２１に示すように、第二基体部１４１（図２０参照）の一部を切削して、第二基板部１２２，１２２を形成する工程である。第二切削工程では、切削装置等を用いて第一基板部１２１の周縁部及び中央部が露出するように第二基体部１４１の外周縁及び中央部を切削して第二基板部１２２，１２２を形成する。これにより、第一基板部１２１の表面１２１ａの中央に、互いに離間した第二基板部１２２，１２２が形成される。また、第二切削工程では、第一基板部１２１の中央部に、貫通する３つの孔部１２４を形成する。

フィン形成工程は、図２２に示すように、マルチカッターＭを用いてブロック部１４３，１４３を切削して、フィン１２３（図１８参照）を形成する工程である。フィン形成工程では、第一実施形態と同じ要領でフィン１２３を形成する。

載置工程は、ジャケット本体１０２Ａに封止体１０３Ａを載置して第一突合せ部Ｊ１１、第二突合せ部Ｊ１２及び第三突合せ部Ｊ１３を形成する工程である。図２３に示すように、載置工程では、段差部１１５の段差底面１１５ａに第一基板部１２１を載置する。これにより、段差側面１１５ｂと第一基板部１２１の側面１２１ｃとが突き合わされて第一突合せ部Ｊ１１が形成される。また、段差底面１１５ａと第一基板部１２１の裏面１２１ｂとが重ね合わされて第二突合せ部Ｊ１２が形成される。

第一突合せ部Ｊ１１は、段差側面１１５ｂと第一基板部１２１の側面１２１ｃとが面接触する場合と、本実施形態のように断面略Ｖ字状の隙間をあけて突き合わされる場合の両方を含み得る。また、孔部１２４に突出部１１４が挿入されて、突出部１１４の外周面と孔部１２４の孔壁とが突き合わされた第三突合せ部Ｊ１３が形成される。

本接合工程は、図２４に示すように、回転ツールＦを用いて第一接合工程と、第二接合工程を行う。第一接合工程は、第一実施形態の接合工程と同じ工程であるため説明を省略する。第二接合工程は、第三突合せ部Ｊ１３に対して摩擦攪拌接合を行う工程である。第一接合工程と第二接合工程は、どちらを先に行ってもよいが、本実施形態では第二接合工程を先に行う。

第二接合工程では、回転させた回転ツールＦを第三突合せ部Ｊ１３に沿って一周させて、第三突合せ部Ｊ１３を接合する。回転ツールＦの移動軌跡は、攪拌ピンＦ２の外周面を突出部１１４の外周面にわずかに接触させるように設定してもよいが、本実施形態では、回転ツールＦの回転中心軸Ｃを第三突合せ部Ｊ１３に一致させた状態で、回転ツールＦを第三突合せ部Ｊ１３に沿って一周させる。回転ツールＦの挿入深さは、支持部１１２の端面１１２ａに達しない程度に設定してもよいが、本実施形態では、支持部１１２の端面１１２ａに攪拌ピンＦ２を接触させて、端面１１２ａと第一基板部１２１の裏面１２１ｂとの重合部も摩擦攪拌接合する。第二接合工程によって、塑性化領域Ｗ１２が形成される。

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１０１Ａによっても第一実施形態と同様の効果を得ることができる。また、支持部１１２の突出部１１４に封止体１０３Ａの孔部１２４を挿入するため、封止体１０３Ａの位置決めを容易に行うことができる。また、支持部１１２と封止体１０３Ａ（第一基板部１２１）とを接合することにより、液冷ジャケット１０１Ａの強度を高めることができる。

ここで、従来のようにショルダ部を突出部１１４及び第一基板部１２１に接触させる場合は、液冷ジャケット１０１Ａの内部に塑性流動材が流入しないように、支持部１１２の幅も大きく設定しなければならない。しかし、本実施形態のように、攪拌ピンＦ２のみを突出部１１４及び第一基板部１２１に接触させた状態で摩擦攪拌を行うことで塑性化領域Ｗ１２の幅を小さくすることができる。これにより、支持部１１２の幅を小さくすることができるため、設計の自由度を高めることができる。

以上本発明の実施形態及び変形例について説明したが、本発明の趣旨に反しない範囲において、適宜設計変更が可能である。

１０１ 液冷ジャケット
１０２ ジャケット本体
１０３ 封止体
１２１ 第一基板部
１２２ 第二基板部
１２３ フィン
Ｆ 回転ツール
Ｆ１ 連結部
Ｆ２ 攪拌ピン
Ｊ１１ 第一突合せ部
Ｊ１２ 第二突合せ部
Ｊ１３ 第三突合せ部
Ｗ１１ 塑性化領域

Claims (9)

1. 底部、前記底部の周縁から立ち上がる周壁部を備えるジャケット本体と、前記ジャケット本体の開口部を封止する封止体と、を攪拌ピンを備える回転ツールを用いて接合する液冷ジャケットの製造方法であって、
   前記ジャケット本体は第一アルミニウム合金によって形成されており、前記封止体は第二アルミニウム合金で形成された板状の第一基板部と前記第一基板部の表面側に前記第一基板部の周縁部が露出するように形成され銅合金で形成された板状の第二基板部とを備えており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金よりも硬度が高い材種であり、
   前記攪拌ピンは、先細りとなるように傾斜する外周面を備えるとともに平坦な先端面を備え、
   前記周壁部の内周縁に、段差底面と、当該段差底面から前記開口部に向かって広がるように斜めに立ち上がる段差側面と、を有する段差部を形成する準備工程と、
   前記ジャケット本体に前記封止体を載置し、前記段差側面と前記封止体の側面とを突き合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記段差底面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第二突合せ部を形成する載置工程と、
   回転する前記回転ツールの前記攪拌ピンのみを前記封止体に接触させ、前記攪拌ピンの先端面を前記段差底面よりも深く挿入するとともに、前記攪拌ピンの前記外周面と前記段差側面とを離間させた状態で前記第一突合せ部に沿って回転ツールを一周させて摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。
2. 底部、前記底部の周縁から立ち上がる周壁部を備えるジャケット本体と、前記ジャケット本体の開口部を封止する封止体と、を攪拌ピンを備える回転ツールを用いて接合する液冷ジャケットの製造方法であって、
   前記ジャケット本体は第一アルミニウム合金によって形成されており、前記封止体は第二アルミニウム合金で形成された板状の第一基板部と前記第一基板部の表面側に前記第一基板部の周縁部が露出するように形成され銅合金で形成された板状の第二基板部とを備えており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金よりも硬度が高い材種であり、
   前記攪拌ピンは、先細りとなるように傾斜する外周面を備えるとともに平坦な先端面を備え、
   前記周壁部の内周縁に、段差底面と、当該段差底面から前記開口部に向かって広がるように斜めに立ち上がる段差側面と、を有する段差部を形成する準備工程と、
   前記ジャケット本体に前記封止体を載置し、前記段差側面と前記封止体の側面とを突き合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記段差底面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第二突合せ部を形成する載置工程と、
   回転する前記回転ツールの前記攪拌ピンのみを前記封止体に接触させ、前記攪拌ピンの先端面を前記段差底面よりも深く挿入するとともに、前記攪拌ピンの前記外周面を前記段差側面にわずかに接触させた状態で前記第一突合せ部に沿って回転ツールを一周させて摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。
3. 前記第一基板部の板厚を前記段差側面の高さよりも大きくする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. 前記攪拌ピンの外周面の傾斜角度を前記段差側面の傾斜角度と同一に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. 前記第一基板部の側面に傾斜面を形成し、
   前記載置工程では、前記段差側面と前記傾斜面とを面接触させることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
6. 前記封止体はアルミニウム合金展伸材で形成し、前記ジャケット本体はアルミニウム合金鋳造材で形成することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
7. 前記回転ツールの外周面に基端から先端に向うにつれて左回りの螺旋溝を刻設した場合、前記回転ツールを右回転させ、
   前記回転ツールの外周面に基端から先端に向うにつれて右回りの螺旋溝を刻設した場合、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６のいずれか一項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
8. 前記本接合工程では、前記回転ツールの移動軌跡に形成される塑性化領域のうち、前記ジャケット本体側がシアー側となり、前記封止体側がフロー側となるように前記回転ツールの回転方向及び進行方向を設定することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
9. 前記準備工程では、前記ジャケット本体の前記底部に、端面に突出部を備えた支持部を形成し、
   前記第一基板部に孔部を形成するとともに前記第一基板部の表面のうち前記孔部の周囲が露出するように前記第二基板部を形成し、
   前記載置工程では、前記第一突合せ部及び前記第二突合せ部を形成するとともに前記突出部に前記孔部を挿入し、
   前記本接合工程では、前記突出部の外周側面と前記孔部の孔壁とが突き合わされた第三突合せ部を摩擦攪拌接合することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の液冷ジャケットの製造方法。

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