JP2021186864A - 熱交換器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換器を低コストで製造することができる熱交換器の製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】回転する回転ツールＦの攪拌ピンＦ２を押出多孔管２の少なくとも一方の端部の外周面１１ｆに挿入し、ショルダ部Ｆ１の底面Ｆ１ａを押出多孔管２の外周面１１ｆに接触させた状態で、重合部Ｊ２に沿って所定の深さで押出多孔管２の外周面１１ｆの廻りに一周させて重合部Ｊ２を摩擦攪拌する本接合工程と、を含み、本接合工程において、二つの蓋体３と押出多孔管２とを各蓋体３の両外側から一対の保持部３２で押圧して保持しつつ、保持部３２を用いて押出多孔管２及び蓋体３を回転又は平行移動させて押出多孔管２と少なくとも一つの蓋体３とを摩擦攪拌することを特徴とする。【選択図】図６

Description

本発明は、熱交換器の製造方法に関する。

摩擦攪拌を利用した熱交換器の製造方法が行われている。例えば、特許文献１には、複数の孔部が並設された押出多孔管と、当該押出多孔管の開口部を封止する封止体とを摩擦攪拌で接合する熱交換器の製造方法が開示されている。

特開２０１６−７４０１６号公報

特許文献１に係る発明では、回転ツールと押出多孔管の外周面とを垂直にした状態で回転ツールを押出多孔管廻りに一周させるため、回転ツールを、例えば、先端にスピンドルユニット等の回転駆動手段を備えたアームロボットに取り付けるなどして、回転ツールの回転中心軸の角度や挿入位置を変更・調整する必要がある。また、押出多孔管及び蓋体を位置決めする治具と回転ツールの移動ルートとが干渉しないように調整する必要がある。このため作業が煩雑になるとともに、回転ツールを駆動させるための装置等の付帯設備に費用がかかり、結果的に製造コストが高くなるという問題がある。

このような観点から、本発明は、熱交換器を低コストで製造することができる熱交換器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、本発明は、内部にフィンを有する押出多孔管と、前記押出多孔管の開口部を封止する二つの蓋体とで構成され、前記押出多孔管と前記蓋体とを摩擦攪拌で接合する熱交換器の製造方法であって、前記蓋体は、底部及び前記底部の周縁から立ち上がる周壁部を有し、前記押出多孔管は、両端部に前記フィンが形成されておらず前記周壁部が嵌め合わされる嵌合部を有し、摩擦攪拌で用いる回転ツールは、ショルダ部を備え、前記ショルダ部の底面の中央から垂下する攪拌ピンを備えており、前記攪拌ピンは、先細りのテーパー状となっており、前記押出多孔管の一方の前記嵌合部に一の前記蓋体の前記周壁部を挿入し、前記押出多孔管の他方の前記嵌合部に他の前記蓋体の前記周壁部を挿入することにより、前記押出多孔管の両端部の内周面とそれぞれの前記蓋体の前記周壁部の外周面とを重ね合わせて二つの重合部を形成するとともに、前記押出多孔管の一方のフィンの端面と一の前記蓋体の前記周壁部の端面、及び、前記押出多孔管の他方のフィンの端面と他の前記蓋体の前記周壁部の端面とをそれぞれ突き合わせて二組の突合せ部を形成する突合せ工程と、回転する前記回転ツールの攪拌ピンを前記押出多孔管の少なくとも一方の端部の外周面に挿入し、前記ショルダ部の底面を前記押出多孔管の外周面に接触させた状態で、前記重合部に沿って所定の深さで前記押出多孔管の外周面の廻りに一周させて前記重合部を摩擦攪拌する本接合工程と、を含み、前記本接合工程において、二つの前記蓋体と前記押出多孔管とを各前記蓋体の両外側から一対の保持部で押圧して保持しつつ、前記保持部を用いて前記押出多孔管及び前記蓋体を回転又は平行移動させて前記押出多孔管と少なくとも一つの前記蓋体とを摩擦攪拌することを特徴とする。

また、本発明は、内部にフィンを有する押出多孔管と、前記押出多孔管の開口部を封止する二つの蓋体とで構成され、前記押出多孔管と前記蓋体とを摩擦攪拌で接合する熱交換器の製造方法であって、前記蓋体は、底部及び前記底部の周縁から立ち上がる周壁部を有し、前記周壁部の外周縁に、段差底面と、前記段差底面から立ち上がる段差側面と、を有する周壁段差部を形成し、前記押出多孔管は、両端部に前記フィンが形成されておらず前記周壁部が嵌め合わされる嵌合部を有し、摩擦攪拌で用いる回転ツールは、ショルダ部を備え、前記ショルダ部の底面の中央から垂下する攪拌ピンを備えており、前記攪拌ピンは、先細りのテーパー状となっており、前記押出多孔管の一方の前記嵌合部に一の前記蓋体の前記周壁部を挿入し、前記押出多孔管の他方の前記嵌合部に他の前記蓋体の前記周壁部を挿入することにより、前記押出多孔管の両端部の内周面とそれぞれの前記蓋体の前記段差側面とを重ね合わせて二つの重合部を形成するとともに、前記押出多孔管の一方の端面と一の前記蓋体の前記段差底面、及び、前記押出多孔管の他方の端面と他の前記蓋体の前記段差底面とをそれぞれ突き合わせて二つの突合せ部を形成する突合せ工程と、回転する前記回転ツールの攪拌ピンを前記押出多孔管の少なくとも一方の端部の外周面に挿入し、前記ショルダ部の底面を前記押出多孔管の外周面に接触させた状態で、前記重合部に沿って所定の深さで前記押出多孔管の外周面の廻りに一周させて前記重合部を摩擦攪拌する本接合工程と、を含み、前記本接合工程において、二つの前記蓋体と前記押出多孔管とを各前記蓋体の両外側から一対の保持部で押圧して保持しつつ、前記保持部を用いて前記押出多孔管及び前記蓋体を回転又は平行移動させて前記押出多孔管と少なくとも一つの前記蓋体とを摩擦攪拌することを特徴とする。

かかる製造方法によれば、蓋体を一対の保持部で保持した状態で押出多孔管及び蓋体を回転又は平行移動させるため、本接合工程中に保持部と回転ツールとが干渉しない。つまり、押出多孔管及び蓋体を位置決めするための治具が回転ツールの移動の妨げにならない。これにより、挿入位置等の調整が容易になるとともに、付帯設備の費用も抑えることができる。よって、熱交換器を低コストで製造することができる。また、押出多孔管のフィン又は端面と周壁部とを突き合わせることで、蓋体の挿入方向の位置決めを容易に行うことができる。また、回転ツールのショルダ部の底面を押出多孔管の外周面に接触させることで、バリの発生を抑制することができる。

また、前記押出多孔管は第二アルミニウム合金で形成されており、前記蓋体は第一アルミニウム合金で形成されており、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ることが好ましい。

また、前記第一アルミニウム合金は鋳造材からなり、前記第二アルミニウム合金は展伸材からなることが好ましい。

また、前記本接合工程では、前記攪拌ピンの先端が前記蓋体の前記周壁部に接触させた状態で前記押出多孔管の外周面の廻りに一周させて前記重合部を摩擦攪拌することが好ましい。

かかる製造方法によれば、蓋体と押出多孔管との接合強度を高めることができる。

本発明によれば、熱交換器を低コストで製造することができる熱交換器の製造方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る回転ツールを示す側面図である。 本発明の第一実施形態に係る熱交換器を示す分解斜視図である。 第一実施形態に係る熱交換器の製造方法の突合せ工程を示す断面図である。 第一実施形態に係る熱交換器の製造方法の本接合工程を示す斜視図である。 第一実施形態に係る熱交換器の製造方法の本接合工程の開始位置を示す模式図である。 第一実施形態に係る熱交換器の製造方法の本接合工程を示す断面図である。 第一実施形態に係る熱交換器の製造方法の本接合工程の終了位置を示す模式図である。 本発明の第二実施形態に係る熱交換器の製造方法の突合せ工程を示す断面図である。 本発明の第二実施形態に係る熱交換器の製造方法の本接合工程を示す断面図である。

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。まずは、本実施形態に係る熱交換器の製造方法で用いる回転ツールについて説明する。回転ツールは、摩擦攪拌接合に用いられるツールである。図１に示すように、回転ツールＦは、例えば工具鋼で形成されており、ショルダ部Ｆ１と、攪拌ピンＦ２とで構成されている。ショルダ部Ｆ１の底面Ｆ１ａは、塑性流動化した金属を押える部位である。ショルダ部Ｆ１は円柱状を呈する。

攪拌ピンＦ２は、ショルダ部Ｆ１の底面Ｆ１ａの中央から垂下しており、ショルダ部Ｆ１と同軸になっている。攪拌ピンＦ２はショルダ部Ｆ１から離間するにつれて先細りのテーパー状となっている。攪拌ピンＦ２の先端には、回転中心軸線Ｚに対して垂直であり、平坦な平坦面Ｆ３が形成されている。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、螺旋溝を基端から先端に向けて左回りに刻設する。

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けて右回りに刻設する。このようにすると、摩擦攪拌接合によって塑性流動化した金属が螺旋溝に導かれて攪拌ピンＦ２の先端側に移動する。これにより、被接合金属部材（押出多孔管２、蓋体３）から溢れ出る金属を少なくすることができる。

回転ツールＦは、水平方向及び上下方向に移動可能な摩擦攪拌装置に取り付けてもよいし、先端にスピンドルユニット等の回転駆動手段を備えたロボットアームに取り付けてもよい。

［第一実施形態］
本発明の第一実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。本発明は以下の実施形態のみに限定されるものではない。また、各実施形態における構成要素は一部又は全部を適宜組み合わせることができる。第一実施形態に係る熱交換器１は、図２に示すように、押出多孔管２と、押出多孔管２の両端に配置された蓋体３（３Ａ，３Ｂ）とで構成されている。熱交換器１は、内部に流体を流通させて、配置される発熱体を冷却する機器である。押出多孔管２と各蓋体３とは摩擦攪拌接合で一体化される。なお、蓋体３は、必要に応じて蓋体３Ａ，３Ｂと称して区別する。

押出多孔管２は、本体部１１と、複数のフィン１２とで主に構成されている。フィン１２は、本体部１１の内部に形成されている。押出多孔管２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、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。押出多孔管２は、第二アルミニウム合金で形成された押出形材である。

本体部１１は、筒状を呈する。本体部１１の側部１１ａ，１１ｂは外側（本体部１１の幅方向外側）に凸となるように湾曲している。本体部１１の基板部１１ｃ，１１ｄは平坦になっており、平行に対向している。つまり、本体部１１の断面は長丸形状になっている。フィン１２は、基板部１１ｃ，１１ｄに対して垂直になっている。フィン１２は、本体部１１の押し出し方向に延設され、それぞれ平行に形成されている。隣り合うフィン１２の間には、流体が流通する断面矩形の複数の孔部１３が形成されている。

押出多孔管２の両端の開口部には、フィン１２が形成されていない嵌合部１４が形成されている。嵌合部１４は、後記する蓋体３の周壁部２２が挿入される部位である。嵌合部１４は、フィン１２の両端を切削することにより形成されている。押出多孔管２の形状は、上記した形状に限定されるものではない。例えば、押出多孔管２の断面（押出方向に対して垂直な断面）が、円形、楕円形又は角形であってもよい。

蓋体３Ａ，３Ｂは、押出多孔管２の両端の開口部を封止する部材である。蓋体３Ａ，３Ｂは、それぞれ同形状になっている。蓋体３は、底部２１と、周壁部２２とを有する。底部２１は、長丸形状を呈する板状部材である。底部２１の外形は、押出多孔管２の内部に収容されて、押出多孔管２の開口部を封止するように、押出多孔管２の本体部１１の内周面１１ｇ（図３参照）と概ね同形状になっている。周壁部２２は、底部２１の周縁部から垂直に立ち上がる部位である。周壁部２２は、底部２１の形状に沿って長丸の枠状に形成されている。底部２１と周壁部２２とで凹状のヘッダー流路２４が形成されている。

蓋体３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、第二アルミニウム合金よりも硬度の高い材料である。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。なお、本明細書において硬度はブリネル硬さをいい、ＪＩＳ Ｚ ２２４３に準じた方法によって測定することができる。

次に、本実施形態に係る熱交換器の製造方法について説明する。本実施形態に係る熱交換器の製造方法では、準備工程と、突合せ工程と、本接合工程とを行う。

準備工程は、押出多孔管２及び蓋体３を準備する工程である。押出多孔管２は、例えば、押出成形で成形する。蓋体３は、例えば、ダイキャストにより成形する。

突合せ工程は、図３に示すように、押出多孔管２に蓋体３を突き合わせる工程である。突合せ工程では、押出多孔管２の嵌合部１４に、蓋体３の周壁部２２を挿入して、嵌め合わせる。これにより、周壁部２２の端面２２ａと、複数のフィン１２の端面１２ａとが突き合わされて複数の突合せ部Ｊ１が形成される。また、押出多孔管２の内周面１１ｇと周壁部２２の外周面２２ｂとが重ね合されて重合部Ｊ２が形成される。

本接合工程は、回転ツールＦ（図１参照）を用いて重合部Ｊ２を摩擦攪拌接合する工程である。本接合工程では、保持工程と、摩擦攪拌工程とを行う。保持工程は、図４に示すように、一対の保持部３２を備える挟持装置（治具）で蓋体３Ａ，３Ｂを両外側から押圧して挟持する。本実施形態では、保持部３２と蓋体３Ａとの間、保持部３２と蓋体３Ｂとの間にそれぞれ中間プレート３１を介設している。保持部３２は円柱状を呈し、その端面が中間プレート３１，３１にそれぞれ面接触する。中間プレート３１を設けることで、保持部３２の押圧力を分散させて、押出多孔管２及び蓋体３Ａ，３Ｂを確実に保持することができる。なお、中間プレート３１は省略してもよい。

挟持装置の保持部３２と押出多孔管２及び蓋体３Ａ，３Ｂとは同期して回転又は平行移動する。つまり、当該挟持装置は、蓋体３Ａ及び蓋体３Ｂを保持部３２，３２でそれぞれ押圧し挟持した状態で、押出多孔管２及び蓋体３Ａ，３Ｂを周方向に回転させるとともに、上下、左右及び前後方向に直線移動させることができる。

摩擦攪拌工程では、図５に示すように、設定移動ルートＬ１上に、開始位置ＳＰ１、終了位置ＥＰ１、中間点Ｓ１，Ｓ２をそれぞれ離間して設定する。設定移動ルートＬ１は、押出多孔管２の端面１１ｅの近傍に、端面１１ｅと平行に設定する。

図５に示すように、摩擦攪拌工程では、開始位置ＳＰ１から中間点Ｓ１までの押入区間と、設定移動ルートＬ１上の中間点Ｓ１から一周廻って中間点Ｓ２までの本区間と、中間点Ｓ２から終了位置ＥＰ１までの離脱区間の三つの区間を連続して摩擦攪拌接合する。摩擦攪拌工程では、例えば、回転ツールＦを摩擦攪拌装置に取り付ける場合は、回転ツールＦの位置を移動させずに、保持部３２，３２で被接合金属部材を回転又は直線移動させて摩擦攪拌接合を行う。また、例えば、回転ツールＦをアームロボットに取りつける場合は、保持部３２，３２を備えた挟持装置及びアームロボットの少なくとも一方を変位させて被接合金属部材の周りに回転ツールＦを相対移動させて摩擦攪拌接合を行う。

押入区間では、開始位置ＳＰ１から中間点Ｓ１までの摩擦攪拌を行う。押入区間では、本体部１１の一方の端部の外周面１１ｆに対して回転中心軸線Ｚを垂直にしつつ、右回転させた攪拌ピンＦ２を開始位置ＳＰ１に挿入し、中間点Ｓ１まで相対移動させる。この際、少なくとも中間点Ｓ１に到達するまでに予め設定された「所定の深さ」に達するように攪拌ピンＦ２を徐々に押し入れていく。つまり、回転ツールＦを一ヶ所に留まらせることなく、回転ツールＦを設定移動ルートＬ１に移動させながら徐々に下降させていく。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。

回転ツールＦが中間点Ｓ１に達したら、そのまま本区間に移行する。所定の深さとは、中間点Ｓ１から一周廻って中間点Ｓ２までの本区間において、攪拌ピンＦ２を差し込む深さを言う。本実施形態では、図６に示すように回転ツールＦのショルダ部Ｆ１の底面Ｆ１ａを押出多孔管２の外周面１１ｆに接触させるとともに、攪拌ピンＦ２の先端（平坦面Ｆ３）を周壁部２２の外周面２２ｂに接触させた状態となるように所定の深さを設定している。本区間では、攪拌ピンＦ２を押出多孔管２の端部の外周面１１ｆの側から重合部Ｊ２まで挿入して、攪拌ピンＦ２を押出多孔管２及び周壁部２２に接触させるとともに、ショルダ部Ｆ１の底面Ｆ１ａを押出多孔管２の外周面１１ｆに接触させた状態で、押出多孔管２の外周面１１ｆの廻りに一周させて重合部Ｊ２の摩擦攪拌を行う。

なお、本区間においては、攪拌ピンＦ２が蓋体３Ａに接触しないように所定の深さを設定してもよい。この場合は、攪拌ピンＦ２と押出多孔管２との摩擦熱により、重合部Ｊ２が塑性流動化して接合される。

本区間においては、回転ツールＦを上方から見た場合に、回転中心軸線Ｚが、設定移動ルートＬ１と重なるように回転ツールＦを移動させる。図７に示すように、回転ツールＦを一周させて攪拌ピンＦ２が中間点Ｓ２に到達したら、そのまま離脱区間に移行する。

離脱区間では、中間点Ｓ２から終了位置ＥＰ１に向かうまでの間に攪拌ピンＦ２を徐々に引き抜いて（上昇させて）、終了位置ＥＰ１で押出多孔管２から攪拌ピンＦ２を離脱させる。つまり、回転ツールＦを一ヶ所に留まらせることなく、回転ツールＦを終了位置ＥＰ１に移動させながら徐々に引抜いていく。

なお、押出多孔管２と一端側の蓋体３Ａとの摩擦攪拌接合が終了したら、同じ要領で押出多孔管２と他端側の蓋体３Ｂとの摩擦攪拌接合を行う。すなわち、押出多孔管２の一方の嵌合部１４に一の蓋体３Ａの周壁部２２を挿入するとともに、押出多孔管２の他方の嵌合部に他の蓋体３Ｂの周壁部を挿入する。これにより、押出多孔管２の両端部の内周面とそれぞれの蓋体３Ａ，３Ｂの周壁部２２の外周面とを重ね合わせて二つの重合部Ｊ２を形成する（一部図示略）。また、押出多孔管２の一方のフィン１２の端面１２ａと蓋体３Ａの周壁部２２の端面２２ａ、及び、押出多孔管２の他方のフィン１２の端面と他の蓋体３Ｂの周壁部の端面とをそれぞれ突き合わせて、フィン１２の両端に二組の突合せ部Ｊ１を形成する（一部図示略）。そして、二つの重合部Ｊ２をそれぞれ摩擦攪拌する。なお、押出多孔管２と他端側の蓋体３Ｂとの摩擦攪拌は省略してもよい。つまり、押出多孔管２と少なくとも一つの蓋体３が摩擦攪拌されていればよい。

以上説明した本実施形態における熱交換器の製造方法によれば、蓋体３Ａ，３Ｂを一対の保持部３２で両外側から保持した状態で押出多孔管２及び蓋体３Ａ，３Ｂを回転又は直線移動させるため、本接合工程中に保持部３２と回転ツールＦとが干渉しない。つまり押出多孔管２と蓋体３Ａ，３Ｂとを位置決めするための治具が、回転ツールＦの移動ルート上に無いため回転ツールＦの移動の妨げにならない。これにより、挿入位置等の調整が容易になるとともに、付帯設備の費用も抑えることができる。よって、熱交換器１を低コストで製造することができる。

また、本接合工程では、攪拌ピンＦ２の先端（平坦面Ｆ３）が、周壁部２２の外周面２２ｂに接触するように（突き抜けるように）所定の深さを設定することで、蓋体３と押出多孔管２との接合強度を高めることができる。また、本接合工程では、ショルダ部Ｆ１の底面Ｆ１ａを押出多孔管２の外周面１１ｆに接触させた状態で摩擦攪拌する。これにより、ショルダ部Ｆ１の底面Ｆ１ａで塑性流動材を押さえることできるため、バリの発生を抑制することができる。

また、突合せ工程では、押出多孔管２のフィン１２に周壁部２２の端面２２ａを当接させることで、蓋体３の挿入方向（押出多孔管２の押し出し方向）の位置決めを容易に行うことができる。

また、本接合工程の押入区間では、開始位置ＳＰ１から中間点Ｓ１まで回転ツールＦを移動させつつ所定の深さとなるまで攪拌ピンＦ２を徐々に押入することにより、設定移動ルートＬ１上の一点で回転ツールＦが停止して摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。
同様に、本接合工程の離脱区間では、中間点Ｓ２から終了位置ＥＰ１まで回転ツールＦを移動させつつ所定の深さから攪拌ピンＦ２を徐々に引き抜いて離脱させることにより、設定移動ルートＬ１上の一点で回転ツールＦが停止して摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。

これらにより、設定移動ルートＬ１上で摩擦熱が過大となり、蓋体３から押出多孔管２へ第一アルミニウム合金が過剰に混入して接合不良となるのを防ぐことができる。

また、蓋体３の第一アルミニウム合金は、押出多孔管２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、熱交換器１の耐久性を高めることができる。また、蓋体３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、押出多孔管２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、蓋体３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、押出多孔管２の加工性、熱伝導性を高めることができる。

また、本接合工程においては、突合せ部Ｊ１の全周を摩擦攪拌接合できるため、熱交換器の気密性及び水密性を高めることができる。また、本接合工程の終端部分において、回転ツールＦが中間点Ｓ１を完全に通過してから終了位置ＥＰ１に向かうようにする。つまり、本接合工程によって形成された塑性化領域Ｗ１の設定移動ルートＬ１上の各端部同士をオーバーラップさせることにより、より気密性及び水密性を高めることができる。また、蓋体３にヘッダー流路２４を備えることにより、各孔部１３に流れる流体を集約することができる。

なお、本接合工程では、回転ツールＦの回転速度を一定としてもよいが、可変させてもよい。本接合工程の押入区間において、開始位置ＳＰ１における回転ツールＦの回転速度をＶ１とし、本区間における回転ツールＦの回転速度をＶ２とすると、Ｖ１＞Ｖ２としてもよい。回転速度のＶ２は、設定移動ルートＬ１における予め設定された一定の回転速度である。つまり、開始位置ＳＰ１では、回転速度を高く設定しておき、押入区間内で徐々に回転速度を低減させながら本区間に移行してもよい。

また、第一本接合工程の離脱区間において、本区間における回転ツールＦの回転速度をＶ２、終了位置ＥＰ１において離脱させるときの回転ツールＦの回転速度をＶ３とすると、Ｖ３＞Ｖ２としてもよい。つまり、離脱区間に移行したら、終了位置ＥＰ１に向けて徐々に回転速度を上げながら押出多孔管２から回転ツールＦを離脱させてもよい。回転ツールＦを押出多孔管２に押し入れる際又は押出多孔管２から離脱させる際に、前記のように設定することで、押入区間又は離脱区間時における少ない押圧力を、回転速度で補うことができるため、摩擦攪拌を好適に行うことができる。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態に係る熱交換器の製造方法について説明する。第二実施形態では、図８，９に示すように、蓋体３Ｃの形状が第一実施形態と相違する。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。第二実施形態に係る熱交換器の製造では、準備工程と、突合せ工程と、本接合工程とを行う。

準備工程では、押出多孔管２及び蓋体３Ｃを準備する。蓋体３Ｃは、底部２１と、底部２１の周縁から立ち上がる周壁部２２Ｃとを有する。周壁部２２Ｃの外周縁には周方向全体に亘って周壁段差部２３が形成されている。周壁段差部２３は、段差底面２３ａと、段差底面２３ａから垂直に立ち上がる段差側面２３ｂとを有する。段差底面２３ａは、底部２１と平行になっている。

突合せ工程では、押出多孔管２の嵌合部１４に蓋体３Ｃの周壁部２２Ｃを挿入して、嵌め合わせる。これにより、周壁部２２Ｃの段差底面２３ａと、押出多孔管２の端面１１ｅとが突き合わされて突合せ部Ｊ３が形成される（押出多孔管２の両端で二つの突合せ部Ｊ３が形成される）。また、押出多孔管２の内周面１１ｇと周壁部２２Ｃの段差側面２３ｂとが重ね合されて重合部Ｊ４が形成される（押出多孔管２の両端で二つの重合部Ｊ４が形成される）。なお、フィン１２と、周壁部２２Ｃの端面２２ａとは接触させてもよいし、離間させてもよい。

本接合工程では、図９に示すように、回転ツールＦを用いて重合部Ｊ４を摩擦攪拌接合する。本接合工程の本区間では、ショルダ部Ｆ１の底面Ｆ１ａを押出多孔管２の外周面１１ｆに接触させつつ、攪拌ピンＦ２の先端（平坦面Ｆ３）が周壁部２２Ｃ（段差側面２３ｂ）に接触するように所定の深さを設定している。本接合工程は、第一実施形態と概ね同じであるため説明を省略する。

以上説明した第二実施形態に係る熱交換器の製造方法でも第一実施形態と略同等の効果を得ることができる。また、突合せ工程では、蓋体３Ｃの段差底面２３ａを押出多孔管２の端面１１ｅに当接させることで、蓋体３Ｃの挿入方向（押出多孔管２の押し出し方向）の位置決めを容易に行うことができる。

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で適宜設計変更が可能である。例えば、前記した本実施形態に係る本接合工程では、設定移動ルートＬ１上に開始位置ＳＰ１及び終了位置ＥＰ１を設けたが、設定移動ルートＬ１に対して、蓋体３から離間する位置に、開始位置ＳＰ１及び終了位置ＥＰ１を設けてもよい。この場合においても、開始位置ＳＰ１から設定移動ルートＬ１上に設けた中間点Ｓ１まで回転ツールＦを移動させながら徐々に回転ツールＦを押入させる。また、中間点Ｓ２から終了位置ＥＰ１まで回転ツールＦを移動させながら徐々に回転ツールＦを離脱させる。これにより、設定移動ルートＬ１上で摩擦熱が過剰になるのを防ぐことができる。また、回転ツールＦを中間点Ｓ１側に移動させる際又は中間点Ｓ２から離間させる際には、回転ツールＦの移動速度が低下したり停止したりしないように移動ルートを設定することが好ましい。

１ 熱交換器
２ 押出多孔管
３ 蓋体
３２ 保持部
Ｆ 回転ツール
Ｆ１ ショルダ部
Ｆ２ 攪拌ピン
Ｆ３ 平坦面
Ｊ１ 突合せ部
Ｊ２ 重合部
ＳＰ１ 開始位置
ＥＰ１ 終了位置
Ｗ１ 塑性化領域

Claims (5)

1. 内部にフィンを有する押出多孔管と、前記押出多孔管の開口部を封止する二つの蓋体とで構成され、前記押出多孔管と前記蓋体とを摩擦攪拌で接合する熱交換器の製造方法であって、
   前記蓋体は、底部及び前記底部の周縁から立ち上がる周壁部を有し、
   前記押出多孔管は、両端部に前記フィンが形成されておらず前記周壁部が嵌め合わされる嵌合部を有し、
   摩擦攪拌で用いる回転ツールは、ショルダ部を備え、前記ショルダ部の底面の中央から垂下する攪拌ピンを備えており、前記攪拌ピンは、先細りのテーパー状となっており、
   前記押出多孔管の一方の前記嵌合部に一の前記蓋体の前記周壁部を挿入し、前記押出多孔管の他方の前記嵌合部に他の前記蓋体の前記周壁部を挿入することにより、前記押出多孔管の両端部の内周面とそれぞれの前記蓋体の前記周壁部の外周面とを重ね合わせて二つの重合部を形成するとともに、前記押出多孔管の一方のフィンの端面と一の前記蓋体の前記周壁部の端面、及び、前記押出多孔管の他方のフィンの端面と他の前記蓋体の前記周壁部の端面とをそれぞれ突き合わせて二組の突合せ部を形成する突合せ工程と、
   回転する前記回転ツールの攪拌ピンを前記押出多孔管の少なくとも一方の端部の外周面に挿入し、前記ショルダ部の底面を前記押出多孔管の外周面に接触させた状態で、前記重合部に沿って所定の深さで前記押出多孔管の外周面の廻りに一周させて前記重合部を摩擦攪拌する本接合工程と、を含み、
   前記本接合工程において、二つの前記蓋体と前記押出多孔管とを各前記蓋体の両外側から一対の保持部で押圧して保持しつつ、前記保持部を用いて前記押出多孔管及び前記蓋体を回転又は平行移動させて前記押出多孔管と少なくとも一つの前記蓋体とを摩擦攪拌することを特徴とする熱交換器の製造方法。
2. 内部にフィンを有する押出多孔管と、前記押出多孔管の開口部を封止する二つの蓋体とで構成され、前記押出多孔管と前記蓋体とを摩擦攪拌で接合する熱交換器の製造方法であって、
   前記蓋体は、底部及び前記底部の周縁から立ち上がる周壁部を有し、前記周壁部の外周縁に、段差底面と、前記段差底面から立ち上がる段差側面と、を有する周壁段差部を形成し、
   前記押出多孔管は、両端部に前記フィンが形成されておらず前記周壁部が嵌め合わされる嵌合部を有し、
   摩擦攪拌で用いる回転ツールは、ショルダ部を備え、前記ショルダ部の底面の中央から垂下する攪拌ピンを備えており、前記攪拌ピンは、先細りのテーパー状となっており、
   前記押出多孔管の一方の前記嵌合部に一の前記蓋体の前記周壁部を挿入し、前記押出多孔管の他方の前記嵌合部に他の前記蓋体の前記周壁部を挿入することにより、前記押出多孔管の両端部の内周面とそれぞれの前記蓋体の前記段差側面とを重ね合わせて二つの重合部を形成するとともに、前記押出多孔管の一方の端面と一の前記蓋体の前記段差底面、及び、前記押出多孔管の他方の端面と他の前記蓋体の前記段差底面とをそれぞれ突き合わせて二つの突合せ部を形成する突合せ工程と、
   回転する前記回転ツールの攪拌ピンを前記押出多孔管の少なくとも一方の端部の外周面に挿入し、前記ショルダ部の底面を前記押出多孔管の外周面に接触させた状態で、前記重合部に沿って所定の深さで前記押出多孔管の外周面の廻りに一周させて前記重合部を摩擦攪拌する本接合工程と、を含み、
   前記本接合工程において、二つの前記蓋体と前記押出多孔管とを各前記蓋体の両外側から一対の保持部で押圧して保持しつつ、前記保持部を用いて前記押出多孔管及び前記蓋体を回転又は平行移動させて前記押出多孔管と少なくとも一つの前記蓋体とを摩擦攪拌することを特徴とする熱交換器の製造方法。
3. 前記押出多孔管は第二アルミニウム合金で形成されており、前記蓋体は第一アルミニウム合金で形成されており、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ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の熱交換器の製造方法。
4. 前記第一アルミニウム合金は鋳造材からなり、前記第二アルミニウム合金は展伸材からなることを特徴とする請求項３に記載の熱交換器の製造方法。
5. 前記本接合工程では、前記攪拌ピンの先端を前記蓋体の前記周壁部に接触させた状態で前記押出多孔管の外周面の廻りに一周させて前記重合部を摩擦攪拌することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の熱交換器の製造方法。

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