JP5136516B2 - 密閉容器の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、密閉容器の製造方法に関する。

携帯電話やノート型パーソナルコンピュータ等のモバイル機器やＡＶ機器などの電子機器の小型軽量化、薄型化に伴って、これらの電源として用いられる電池の小型軽量化および薄型化の要求が高まってきている。

薄型電池としては、リチウムイオン二次電池、ニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池等があるが、これらの電池ケーシングは、有底筒状の筒体の開口部に蓋体を密閉固定して形成されている。筒体に蓋体を固定するには、以前はレーザー溶接を利用するようになっていたが、溶け込み不良や溶着部にルート割れを発生しやすく十分な密閉度を確保できなかったり、溶接時の熱によって電解液へ悪影響を与えたりする問題があった。

そこで、近年では、筒体と蓋体とを摩擦攪拌接合によって固定することがあった（例えば、特許文献１参照）。摩擦攪拌接合（ＦＳＷ＝Friction Stir Welding）は、金属部材同士を接合する方法であって、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塑性化領域を形成し、金属部材同士を固相接合させるものである。

特許第３７１９４９６号公報

しかしながら、近年の電池は小型化されているため、筒体と蓋体の板厚は薄く、小さい回転ツールしか用いることができない。そのため、形成される塑性化領域は小さく、筒体と蓋体の十分な接合強度が得られない場合もあった。さらに、前記電池はパーソナルコンピュータ等の精密電子機器に設けられ場合が多いため、さらなる信頼性の向上のために筒体と蓋体の接合部における密閉性能を向上させることが要求されている。

そこで、本発明は、接合部の接合強度および密閉性能を向上させることができる密閉容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の手段として、本発明は、筒体の開口部に、この開口部を封止する蓋体を摩擦攪拌接合によって固定して構成される密閉容器の製造方法において、前記蓋体の外周面に、前記筒体の内周面との当接面を前記蓋体の外周面から内側に下がって形成して、前記当接面に凹溝を形成し、前記蓋体の当接面を前記筒体の内周面に当接させ、前記蓋体の段差側面と前記筒体の開口端面を突き合せた状態で、前記段差側面と前記開口端面との突合部に沿って回転ツールを一周させ、前記突合部に塑性化領域を形成しつつ、前記凹溝に塑性流動化されたメタルを流入させて、前記蓋体を前記筒体に固定することを特徴とする密閉容器の製造方法である。

このような方法によれば、当接面に形成された凹溝に塑性流動化されたメタルが流入することで、この塑性化領域のメタルが蓋体に係合する凸条となるので、塑性化領域と蓋体とが互いに噛み合う。これによって、筒体と蓋体の接合強度を高めることができるとともに、接合部における密閉性能を向上させることができ、密閉容器の信頼性が高くなる。

そして、本発明は、前記凹溝が、前記当接面の前記段差側面寄りに形成されていることを特徴とする。

このような方法によれば、突合部と凹溝が近くなるので、塑性流動化されたメタルが凹溝に流入しやすくなる。

また、本発明は、前記筒体が、一方が開口した有底筒状を呈していることを特徴とする。

このような方法によれば、筒体の一方のみに蓋体を固定すればよく、接合作業手間の軽減を図れるとともに、密閉性能をさらに向上させることができる。

さらに、本発明は、前記蓋体の段差側面と前記筒体の開口端面を突き合せた状態で、前記蓋体の外周面と前記筒体の外周面とが面一となっていることを特徴とする。

このような方法によれば、回転ツールを挿入する面が平面となるので、回転ツールの挿入作業を行いやすい。

また、本発明は、前記蓋体の段差側面と前記筒体の開口端面を突き合せた状態で、前記筒体の外周面が前記蓋体の外周面よりも外側に位置していることを特徴とする。

このような方法によれば、凹溝の上方の位置での肉厚が大きくなるので、凹溝に流入するメタル量を確保することができる。

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、一周目の始端部に沿って前記回転ツールを移動させて、前記塑性化領域の一部を重複させることを特徴とする。

このような方法によれば、塑性化領域の一部が重複していることにより、筒体と蓋体とを隙間なく良好に接合することができるので、接合部の密閉性能をさらに向上させることができる。

また、本発明は、前記回転ツールの攪拌ピンの長さ寸法が、前記筒体の筒部の厚さ寸法と同等或いは前記厚さ寸法より小さいことを特徴とする。

このような方法によれば、攪拌ピンが凹溝に入り込まないので、凹溝の周辺部分の変形を抑制できる。これによって、メタルと凹溝の内壁面との接触面積が大きくなるので塑性化領域と蓋体との係合性を向上させることができる。

さらに、本発明は、前記回転ツールのショルダー径寸法が、前記凹溝の幅寸法よりも大きいことを特徴とする。

このような方法によれば、凹溝の上方を回転ツールのショルダー部で覆うことができるので、凹溝の上方全体が塑性化領域となり、塑性流動化されたメタルが凹溝に流入しやすくなる。

また、本発明は、前記回転ツールを一周させた後に、前記回転ツールを前記蓋体側に偏移させて、前記回転ツールの攪拌ピンが前記蓋体の外周面上を移動するように、前記回転ツールを前記突合部に沿ってさらに一周させることを特徴とする。

このような方法によれば、一周目で塑性化領域に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、二周目で塑性化領域に空洞欠陥が発生したとしても、蓋体の外周面で突合部から離反した部分に発生するので、接合部の密閉性能を低下させることはない。

さらに、本発明は、前記回転ツールの二周目で形成された塑性化領域と、前記回転ツールの一周目で形成された塑性化領域とが、全周に亘ってその幅方向の一部同士が重複するように前記回転ツールを移動させることを特徴とする。

このような方法によれば、各塑性化領域の幅方向の一部同士が重複していることにより、筒体と蓋体とを良好に接合することができるので、接合部の密閉性能をさらに向上させることができる。

また、本発明は、前記回転ツールから進行方向を向いて前記蓋体が左側に位置するときは、前記回転ツールを右回転させ、前記回転ツールから進行方向を向いて前記蓋体が右側に位置するときは、前記回転ツールを左回転させることを特徴とする。

このような方法によれば、回転ツールのシアー側が厚肉の蓋体側に位置する。このため、空洞欠陥が発生したとしても、蓋体側であって突合部よりも外側位置の離反した部分（シアー側）に発生することとなり、内部収容物が外部に漏れにくくなるので、接合部の密閉性能を低下させることはない。

さらに、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。

このような方法によれば、筒体と蓋体とを仮接合することによって、本接合の際に、蓋体が筒体に対して移動することがなく、本接合しやすくなるとともに、蓋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、仮接合用回転ツールによって形成された塑性化領域が再攪拌されてはみ出すことがないので、本接合が仕上げられる。

また、本発明は、筒体の開口部に、この開口部を封止する蓋体を摩擦攪拌接合によって固定して構成される密閉容器の製造方法において、前記筒体の開口端面の内周部に、前記蓋体の支持面を前記開口端面から下がって形成して、前記支持面に凹溝を形成し、前記支持面に前記蓋体を載置して、前記筒体の段差側面と前記蓋体の外周面を突き合わせた状態で、前記段差側面と前記蓋体の前記外周面との突合部に沿って回転ツールを一周させ、前記突合部に塑性化領域を形成しつつ、前記凹溝に塑性流動化されたメタルを流入させて、前記蓋体を前記筒体に固定することを特徴とする密閉容器の製造方法である。

この方法は、前記の発明が、蓋体に凹溝を形成していたのに対して、本発明は、筒体に凹溝が形成されている。このような方法によっても、開口端面に形成された凹溝に塑性流動化されたメタルが流入することで、この塑性化領域のメタルが筒体に係合する凸条となるので、塑性化領域と筒体とが互いに噛み合う。これによって、筒体と蓋体の接合強度を高めることができるとともに、接合部における密閉性能を向上させることができ、密閉容器の信頼性が高くなる。

さらに、本発明は、前記凹溝が、前記支持面の外周部に形成されていることを特徴とする。

このような方法によれば、突合部と凹溝が近くなるので、塑性流動化されたメタルが凹溝に流入しやすくなる。

また、本発明は、前記筒体の段差側面と前記蓋体の外周面を突き合わせた状態で、前記筒体の前記開口端面と前記蓋体の表面とが面一となっていることを特徴とする。

このような方法によれば、回転ツールを挿入する面が平面となるので、回転ツールの挿入作業を行いやすい。

さらに、本発明は、前記筒体の段差側面と前記蓋体の外周面を突き合わせた状態で、前記蓋体が前記筒体の前記開口端面から突出していることを特徴とする。

このような方法によれば、凹溝の上方の位置での肉厚が大きくなるので、凹溝に流入するメタル量を確保することができる。

また、本発明は、前記回転ツールを一周させた後に、前記回転ツールを前記筒体側に偏移させて、前記回転ツールの攪拌ピンが前記筒体の前記開口端面上を移動するように、前記回転ツールを前記突合部に沿ってさらに一周させることを特徴とする。

このような方法によれば、一周目で塑性化領域に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、二周目で塑性化領域に空洞欠陥が発生したとしても、蓋体の外周面で突合部から離反した部分に発生するので、接合部の密閉性能を低下させることはない。

さらに、本発明は、前記回転ツールから進行方向を向いて前記蓋体が右側に位置するときは、前記回転ツールを右回転させ、前記回転ツールから進行方向を向いて前記蓋体が左側に位置するときは、前記回転ツールを左回転させることを特徴とする。

このような方法によれば、回転ツールのシアー側が厚肉の筒体側に位置する。このため、空洞欠陥が発生したとしても、筒体側であって突合部よりも外側位置の離反した部分（シアー側）に発生することとなり、内部収容物が外部に漏れにくくなるので、接合部の密閉性能を低下させることはない。

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。

このような方法によれば、筒体と蓋体とを仮接合することによって、本接合の際に、蓋体が筒体に対して移動することがなく、本接合しやすくなるとともに、蓋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、仮接合用回転ツールによって形成された塑性化領域が再攪拌されてはみ出すことがないので、本接合が仕上げられる。

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。

このような方法によれば、蓋体をバランスよく仮接合することができ、蓋体の筒体に対する位置決め精度が向上する。

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。

このような方法によれば、蓋体をバランスよく仮接合することができ、蓋体の筒体に対する位置決め精度が向上する。さらに、仮接合は直線状に行われるので、加工が容易となる。

本発明によれば、筒体と蓋体との接合部の接合強度および密閉性能を向上させることができるといった優れた効果を発揮する。

第１実施形態に係る密閉容器を示した分解斜視図である。 第１実施形態に係る密閉容器の摩擦攪拌接合前の状態を示した一部断面側面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、第１実施形態に係る密閉容器の製造方法の摩擦攪拌接合工程を示した平面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、第１実施形態に係る密閉容器の製造方法の摩擦攪拌接合工程を示した断面図である。 第１実施形態に係る密閉容器の製造方法の仮接合工程を示した斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）は、第１実施形態に係る密閉容器の製造方法の第一変形例の摩擦攪拌接合工程を示した断面図である。 第１実施形態に係る密閉容器の製造方法の第二変形例の摩擦攪拌接合工程を示した断面図である。 第２実施形態に係る密閉容器を示した分解斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は、第２実施形態に係る密閉容器の製造方法の摩擦攪拌接合工程を示した平面図である。 （ａ）、（ｂ）は、第２実施形態に係る密閉容器の製造方法の摩擦攪拌接合工程を示した平面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、第２実施形態に係る密閉容器の製造方法の摩擦攪拌接合工程を示した断面図である。 （ａ）は、第２実施形態に係る密閉容器の製造方法の仮接合工程を示した平面図、（ｂ）は、その後の本接合工程を示した平面図である。 （ａ）は、第２実施形態に係る密閉容器の製造方法の仮接合工程を示した平面図、（ｂ）は、その後の本接合工程を示した平面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、第２実施形態に係る密閉容器の製造方法の変形例の摩擦攪拌接合工程を示した断面図である。

（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。まず、第１実施形態に係る密閉容器の製造方法によって形成された密閉容器について説明する。密閉容器は、例えば、携帯電話やノート型パーソナルコンピュータ等のモバイル機器やＡＶ機器などの電子機器の電源として用いられる薄型電池のケースとして用いられる部品である。

図１および図２に示すように、密閉容器１（図３の（ｄ）参照）は、筒体１０の開口部１１に、この開口部１１を封止する蓋体３０を摩擦攪拌接合によって固定して構成されている（図３参照）。第１実施形態においては、蓋体３０の外周面に、その表面から内側に下がった段差底面からなり筒体１０の内周面１２に当接する当接面３１が形成され、この当接面３１には凹溝３２が形成されている。蓋体３０の当接面３１は、筒体１０の内部に挿入されて筒体１０の内周面１２に当接している。このとき、蓋体３０の段差側面３３と筒体１０の開口端面１３とが突き合わされて突合部２が形成される。この突合部２に沿って回転ツール５０（図４の（ｂ）および（ｃ）参照）を一周させることで、摩擦攪拌接合が行われて、突合部２に塑性化領域３（図３参照）が形成されている。この摩擦攪拌接合時に、凹溝３２には塑性流動化されたメタルが流入して、塑性化領域３の一部が凹溝３２内に位置することとなる（図４の（ｂ）および（ｃ）参照）。これによって、塑性化領域３のメタルが蓋体３０に係合する凸条となるので、塑性化領域３と蓋体３０とが互いに噛み合う構成となる。

本実施形態に係る筒体１０は、一方が開口し、他方が閉塞された有底筒状を呈しており、蓋体３０は、筒体１０の軸方向一方のみ（開口部１１）に固定されている。また、筒体１０は、円筒形状を呈している。筒体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。筒体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、密閉容器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。

筒体１０が有底円筒状を呈していることに対応して、蓋体３０は、大径部３４と小径部３５を備えた円盤形状を呈している。蓋体３０の大径部３４と小径部３５は、同芯状に形成されている。図２に示すように、小径部３５は、筒体１０の内部に挿入される。小径部３５は、筒体１０の内周径と同等の外周径を有しており、小径部３５の外周面が筒体１０の内周面１２に当接する当接面３１を構成している。凹溝３２は、小径部３５の外周面から内側に所定深さ分、下がって形成されている。図４の（ａ）に示すように、凹溝３２は、当接面３１の段差側面３３寄りに形成されている。具体的には、凹溝３２は、当接面３１に沿ってリング状に形成されており、断面矩形を呈している。そして、凹溝３２の大径部３４側の側面３２ａは、段差側面３３と面一となっており、凹溝３２が、段差側面３３と隣接した状態となっている。凹溝３２は、その幅寸法Ｗ１が、摩擦攪拌接合に用いられる回転ツール５０のショルダー径（ショルダー部５１の直径）寸法Ｒ１よりも小さく設定されている（回転ツール５０のショルダー径寸法Ｒ１は、凹溝３２の幅寸法Ｗ１よりも大きい）。特に、本実施形態では、ショルダー径寸法Ｒ１の半分（半径寸法）が、凹溝３２の幅寸法Ｗ１より大きい。また、凹溝３２の幅寸法Ｗ１は、当接面３１の軸方向長さ寸法（段差側面３３から小径部３５の先端までの長さ）Ｗ２の１／４程度となっている。なお、凹溝３２は、メタルの移動量を考慮すると、容積が小さい方が好ましい。すなわち、凹溝３２の容積が小さいと、メタルの移動流入量が少なくなるので、空洞欠陥の発生を抑制できる。図中、凹溝３２は、構成を明確にするため大きめに書いているが、実施段階では小さく形成される場合もある。

図２および図４の（ａ）に示すように、大径部３４は、筒体１０の外周径と同等の外周径を有しており、蓋体３０の段差側面３３と筒体１０の開口端面１３を突き合せた状態で、蓋体３０の外周面（大径部３４の外周面）と筒体１０の外周面とが面一となるように構成されている。言い換えれば、筒体１０の厚さ寸法Ｔ１と、蓋体３０の当接面３１（小径部３５の外周面）と大径部３４の外周面との段差寸法Ｈ１とが等しい（図４の（ａ）参照）。

蓋体３０も筒体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、密閉容器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。蓋体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小径部３５と凹溝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、ダイキャスト、鋳造、鍛造などによって作製してもよい。

次に、密閉容器１の製造方法について、筒体１０に蓋体３０を摩擦攪拌接合によって固定する工程を中心に説明する。

まず、図２に示すように、蓋体３０を筒体１０に向けて移動させて、小径部３５を筒体１０の開口部１１（図１参照）からその内部に挿入する。すると、蓋体３０の段差側面３３と、筒体１０の開口端面１３とが突き合わされ、突合部２が構成される。また、このとき、当接面３１に形成された凹溝３２は、筒体１０の内周面１２によって覆われて、断面矩形の空間が区画形成される。

次に、摩擦攪拌接合用の回転ツール５０を突合部２に沿って移動させる。回転ツール５０は、筒体１０や蓋体３０よりも硬質の金属材料からなり、図４の（ｂ）および（ｃ）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、筒体１０および蓋体３０の材質や厚さ等に応じて設定すればよい。なお、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、筒体１０の厚さ寸法Ｔ１以下となっている。また、回転ツール５０のショルダー径寸法Ｒ１は、凹溝３２の幅寸法Ｗ１よりも大きくなっている。そして、摩擦攪拌接合時には、攪拌ピン５２の先端が当接面３１の表面と略同じ高さに位置するか、或いは表面より上側に位置するように、回転ツール５０が押し込まれる。さらに、回転ツール５０の押込み量は、凹溝３２の容積にも応じて決定されており、摩擦攪拌によって塑性流動化したメタルが、凹溝３２全体に流れ込むように設定される。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２を押さえる押込み力は１〜２０（ｋＮ）程度で、筒体１０および蓋体３０の材質や板厚および形状に応じて適宜選択される。

以下に、回転ツール５０の動きを具体的に説明する。図３の（ａ）に示すように、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、突合部２から蓋体３０の大径部３４側に外れた大径部３４の外周面上となっている。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。

その後、回転ツール５０を、挿入位置５３から突合部２の真上位置（回転ツール５０の中心が突合部２上となる位置）まで回転させながら移動させる。その後、回転ツール５０の中心（軸芯）が突合部２上を移動するように、回転ツール５０の移動方向を変えて、突合部２に沿って回転ツール５０を移動させる。このとき、突合部２の周囲の筒体１０と蓋体３０は、一体的に塑性流動化されて塑性化領域３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。回転ツール５０によって、塑性流動化された筒体１０および蓋体３０のメタルの一部は、凹溝３２内に流入する（図４の（ｂ）参照）。そして、凹溝３２内に流入したメタルは、回転ツール５０の通過後、常温に戻って固まる。

このとき、回転ツール５０の移動方向（図３中、矢印Ｙ１参照）と同じ方向に回転ツール５０が回動（図３中、矢印Ｙ２参照）するシアー側５０ｂ（被接合部に対する回転ツール５０の外周の相対速さが、回転ツール５０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）が、回転ツール５０の軸方向に分厚い蓋体３０の大径部３４上に位置するように、回転ツール５０を回転、移動させる。つまり、本実施形態のように、回転ツール５０からその進行方向を向いて蓋体３０（蓋体３０の外側に露出した大径部３４）が右側に位置するときは、回転ツール５０を左回転させる。なお、回転ツール５０から進行方向を向いて蓋体３０（蓋体３０の外側に露出した大径部３４）が左側に位置するときは、回転ツール５０を右回転させる。このようにすることによって、回転ツール５０のシアー側５０ｂが厚肉の蓋体３０側に位置する。そして、回転ツール５０の軸方向に薄肉の筒体１０側は、回転ツール５０のフロー側５０ａ（被接合部に対する回転ツール５０の外周の相対速さが、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側）となる。このため、筒体１０側は、攪拌温度が低くメタルの流動量が少なくなりバリの発生量も少ないので、空洞欠陥が発生しにくくなる。そして、摩擦攪拌によって空洞欠陥が発生したとしても、薄肉の筒体１０側ではなく、蓋体３０側であって突合部２よりも外側位置の離反した部分に発生することとなり、密閉容器１内の流体が外部に漏れにくくなるので、接合部の密閉性能を低下させることはない。

引き続き、回転ツール５０の回転および移動を継続し、図３の（ｂ）に示すように、回転ツール５０を、突合部２に沿って一周させて塑性化領域３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３の一部が重複するように構成される。

その後、図３の（ｃ）に示すように、回転ツール５０の移動軌跡を一周目の終端５４ｂから蓋体３０の大径部３４側へ偏移させた後に、二周目の摩擦攪拌を行う。回転ツール５０は、移動方向に向かうに連れて蓋体３０の大径部３４側へ向かうように斜めに移動させることで偏移させる。回転ツール５０の偏移量は、回転ツール５０のショルダー部５１（図４の（ｂ）参照）が、回転ツール５０の一周目の移動で形成された塑性化領域３の少なくとも幅方向の一部と重複する部分までとし、塑性化領域３のシアー側５０ｂが回転ツール５０の二周目の摩擦攪拌によって、再攪拌されるようにする。その後、回転ツール５０は、突合部２に沿って塑性化領域３に対して平行移動する。二周目の移動に入るに際して、回転ツール５０は、交換を行わず、塑性化領域３に挿入したままの状態で、移動方向および回転方向は一周目と同様（図３の（ｃ）および（ｄ）中、矢印Ｙ１，Ｙ２参照）の状態を継続させ、押込み量も変更しない。なお、回転ツール５０の回転速度や移動速度等は、筒体１０と蓋体３０の形状や材質に応じて適宜変更してもよい。これによって、回転ツール５０が一周目と同じ方向に移動して同方向に回転する二周目によって、一周目で形成された塑性化領域３の幅方向の一部と重合する第二塑性化領域４（図３の（ｄ）参照）が形成される。

そして、図３の（ｄ）に示すように、回転ツール５０の二周目の移動が終了したならば、回転ツール５０を第二塑性化領域４から蓋体３０の大径部３４側に外れた大径部３４の外周面上の引抜位置５５へと移動させ、その位置で回転ツール５０を引き抜く。引抜位置５５は、突合部２から外側に外れた位置となっているので、引抜跡（図示せず）が突合部２に形成されることはなく、筒体１０と蓋体３０との接合性をさらに高めることができる。なお、引抜跡は補修するようにしてもよい。

以上のように、回転ツール５０を筒体１０の開口部１１の周囲で、突合部２に沿って二周させて摩擦攪拌接合を行って塑性化領域３および第二塑性化領域４を形成し、筒体１０に蓋体３０を固定することで、密閉容器が形成される。

本実施形態に係る密閉容器１の製造方法によれば、回転ツール５０によって、塑性流動化された筒体１０および蓋体３０のメタルの一部が、凹溝３２内に流入して、常温に戻って固まるので、凹溝３２に流入したメタルが筒体１０に係合する凸条となる。これによって、塑性化領域３と蓋体３０とが互いに噛み合うことになり係合性が高くなる。特に本実施形態では、蓋体３０の軸方向（引き抜き方向）に直交する方向に塑性化領域３から凸条が突出するので、塑性化領域３と蓋体３０との係合性が高い。したがって、筒体１０と蓋体３０の接合部における密閉性能を向上させることができ、密閉容器１の信頼性を高めることができる。

さらに、凹溝３２へ流入したメタルが、当接面３１に対して直交して垂下する壁面を構成するので、この壁面が堰の役目を果たし、筒体１０と蓋体３０の接合部における液密性を向上させることができる。

また、本実施形態では、凹溝３２は、当接面３１の段差側面３３寄りに形成されているので、突合部２と凹溝３２が近くなる。これによって、突合部２上を移動した回転ツール５０による一周目の摩擦攪拌によって塑性流動化されたメタルが凹溝３２に流入しやすくなる。さらに、回転ツール５０のショルダー径寸法Ｒ１が、凹溝３２の幅寸法Ｗ１よりも大きく、特に、本実施形態では、ショルダー部５１の半径が凹溝３２の幅寸法Ｗ１よりも大きいので、凹溝３２の上方を回転ツール５０のショルダー部５１で覆うことができ、凹溝３２の上方全体が塑性化領域３となり、塑性流動化されたメタルが凹溝３２に流入しやすくなる。したがって、凹溝３２内の全体に塑性流動化されたメタルが流入して、筒体１０と蓋体３０の接合部における密閉性能を向上させることができる。

さらに、回転ツール５０の攪拌ピン５２の長さ寸法Ｌ１が、筒体１０の厚さ寸法Ｔ１と同等或いは厚さ寸法Ｔ１より小さいので、攪拌ピン５２の先端が凹溝３２に入り込まない。これによって、凹溝３２の周辺部分の変形を抑制でき、塑性流動化したメタルと凹溝３２の内壁面との係合面積が大きくなるので、塑性化領域３と蓋体３０の係合性を向上することができる。

また、回転ツール５０を突合部２に沿って一周させた後、一周目の始端部に沿って回転ツール５０を移動させて、塑性化領域３の一部を重複させることで、突合部２の周囲で塑性化領域３が途切れることがない。したがって、突合部２の全周に亘って筒体１０と蓋体３０とが確実に接合されるので、接合部の密閉性能をさらに向上させることができる。

さらに、本実施形態では、回転ツール５０からその進行方向を向いて蓋体３０が右側に位置するときは、回転ツール５０を左回転させるとともに、回転ツール５０を一周させた後に、回転ツール５０を蓋体３０の大径部３４側に偏移させて、回転ツール５０の攪拌ピン５２が大径部３４の外周面上を移動するように回転ツール５０を突合部２に沿ってさらに一周させているので、シアー側５０ｂとなる塑性化領域３の大径部３４寄り部分は、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。したがって、塑性化領域３の大径部３４寄り部分に空洞欠陥が発生していたとしても二周目の移動で空洞欠陥を低減することができる。さらに、回転ツール５０の二周目の移動におけるシアー側５０ｂは、大径部３４の外周面で突合部２から離反した部分となるので、万一、空洞欠陥が発生したとしても、突合部２から離反した部分に発生する。したがって、内部に収容された流体が外部に漏れにくく、接合部の密閉性能を低下させることはない。また、塑性化領域３と第二塑性化領域４とは、その幅方向の一部が突合部２の全周に亘って重複していることにより、筒体１０と蓋体３０とを隙間なく良好に接合することができる。よって、接合部の密閉性能をさらに向上させることができる。

さらに、蓋体３０は、大径部３４と小径部３５とを備えていることによって、軸方向長さが長くなり、剛性が高くなる。したがって、摩擦攪拌接合の熱により蓋体３０が変形するのを防止できる。これによって、筒体１０の開口端面１３と蓋体３０の段差側面３３との突合状態が良好となり、接合部の密閉性能をさらに向上させることができる。

なお、前記実施形態では、回転ツール５０を、突合部２に沿って二周させて、摩擦攪拌を行っているが、これに限定するものではなく、一周目の摩擦攪拌で、凹溝３２内に塑性流動化されたメタルの一部が流入するので、回転ツール５０の移動を一周だけで終了させてもよい。また、回転ツール５０を三周以上させて摩擦攪拌を行ってもよい。

次に、第１実施形態に係る密閉容器１の製造方法において、回転ツール５０で塑性化領域３および第二塑性化領域４を形成して蓋体３０を筒体１０に本接合する工程に先立って、蓋体３０を筒体１０に仮接合する場合について説明する。

図５に示すように、仮接合は、筒体１０と蓋体３０との突合部２の一部に施され、回転ツール５０よりも小型の仮接合用回転ツール（図示せず）を用いて行われる。仮接合を行った後には、図３に示すように、回転ツール５０を用いて本接合を行う。

仮接合用回転ツールは、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、形成される塑性化領域５（図５参照）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３（図３参照）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５は、後の工程で塑性化領域３が形成される位置からはみ出さない位置に形成される。これによって、仮接合における塑性化領域５は、塑性化領域３で完全に覆われることとなるので、塑性化領域５に残った仮接合用回転ツールの引抜跡および塑性化領域５の跡が残らない。

本実施形態では、突合部２が側面視で円形を呈しており、仮接合用回転ツールで突合部２を仮接合する工程において、任意の直径Ｓ１の両端部６ａ，６ｂを先に仮接合した後に、前記直径に直交する第二の直径Ｓ２の両端部６ｃ，６ｄ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、蓋体３０をバランスよく筒体１０に仮接合することができ、蓋体３０の筒体１０に対する位置決め精度が向上するとともに、蓋体３０の変形を防止できる。また、蓋体３０の仮接合を行ったことによって、回転ツール５０による本接合時の蓋体３０のズレを防止でき、接合部の密閉性能をより一層向上させることができる。

次に、第１実施形態に係る密閉容器１の製造方法の第一変形例について、図６を参照しながら説明する。前記の第１実施形態では、図４の（ａ）に示すように、蓋体３０の段差側面３３と筒体１０の開口端面１３を突き合せた状態で、蓋体３０の外周面（大径部３４の外周面）と筒体１０の外周面とが面一となるように構成されていたのに対して、かかる第一変形例は、図６の（ａ）に示すように、筒体１０’の外周面が蓋体３０の外周面（大径部３４の外周面）よりも外側に位置していることを特徴とする。具体的には、筒体１０’の外周径は、蓋体３０の大径部３４の外周径よりも大きくなるように形成されている。すなわち、筒体１０’の厚さ寸法Ｔ２が、蓋体３０の当接面３１（小径部３５の外周面）と大径部３４の外周面との段差寸法Ｈ１よりも大きくなるように形成されている。

図６の（ｂ）に示すように、筒体１０’の厚さ寸法Ｔ２は、凹溝３２の容積と、回転ツール５０の押込み量に応じて適宜設定される。具体的には、回転ツール５０のショルダー部５１によって押し込まれるメタルの容積からバリとなるメタルの容積を引いた値が、凹溝３２の容積と略同等となるように、筒体１０’の厚さ寸法Ｔ２が決定される。

以上のように、筒体１０’の厚さ寸法Ｔ２を大きくした本変形例によれば、塑性流動化される筒体１０’のメタル量が増加するので、蓋体３０側における回転ツール５０の押込み量を小さくすることができる。これによって、バリの発生を低減することができ、筒体１０’および蓋体３０の材料ロスを低減することができる。また、蓋体３０側は回転ツール５０のシアー側５０ｂとなるが、シアー側５０ｂの押込み量が小さくなることによって、メタルの攪拌作用が小さくなるので、空洞欠陥の発生を抑制することができる。さらに、本実施形態では、図６の（ｃ）に示すように、回転ツール５０の二周目における押込み量も小さくなるので、蓋体３０の材料ロスをさらに低減することができる。

次に、第１実施形態に係る密閉容器１の製造方法の第二変形例について、図７を参照しながら説明する。前記の第１実施形態の第一変形例では、図６に示すように、回転ツール５０の押込み方向が、突合部２の深さ方向（筒体１０’の開口端面１３および蓋体３０の段差側面３３の面方向）に対して平行であったのに対して、かかる第二変形例は、回転ツール５０の押込み方向が、突合部２の深さ方向に対して傾斜している。図７の（ａ）に示すように、回転ツール５０は、その先端が、突合部２よりも筒体１０’側に向くように傾斜しており、ショルダー部５１の底面が、筒体１０’の外周面と蓋体３０の大径部３４の外周面とを結ぶ斜面に沿うように配置されて、摩擦攪拌接合が行われる。回転ツール５０の傾斜角度は、鉛直線に対して５度以下であるのが好ましい。

以上のように、回転ツール５０の押込み方向を突合部２に対して傾斜させた本変形例によれば、摩擦攪拌接合によって形成される塑性化領域３’の表面が、筒体１０’の外周面と蓋体３０の大径部３４の外周面とを結ぶように形成されるので、筒体１０’と蓋体３０との接合部に大きい段差ができるのを防止でき、滑らかな表面を形成することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について、図面を適宜参照して詳細に説明する。まず、第２実施形態に係る密閉容器の製造方法によって形成された密閉容器について説明する。第１実施形態の密閉容器の製造方法では、凹溝３２が蓋体３０の当接面３１に形成されているのに対して、第２実施形態では、凹溝１１４が筒体１１０に形成されていることを特徴とする。

図８に示すように、密閉容器１０１は、筒体１１０の開口部１１１に、この開口部１１１を封止する蓋体１３０を摩擦攪拌接合によって固定して構成されている。第２実施形態においては、筒体１１０の開口端面１１２の内周部に、その表面から下がった段差底面からなる蓋体１３０の支持面１１３が形成され、この支持面１１３に凹溝１１４が形成されている。
図９の（ａ）および図１１の（ａ）に示すように、支持面１１３に蓋体１３０を載置すると、筒体１１０の段差側面１１５と蓋体１３０の外周面１３１とが突き合わされて突合部１０２が形成される。この突合部１０２に沿って回転ツール５０を一周させることで、摩擦攪拌接合が行われて、突合部１０２に塑性化領域１０３が形成されている（図９の（ｂ）参照）。この摩擦攪拌接合時に、凹溝１１４には塑性流動化されたメタルが流入して、塑性化領域１０３の一部が凹溝１１４内に位置することとなる。これによって、塑性化領域１０３のメタルが筒体１１０に係合する凸条となるので、塑性化領域１０３と筒体１１０とが互いに噛み合う構成となる（図１１の（ｂ）参照）。

図８に示すように、本実施形態に係る筒体１１０は、一方が開口し、他方が閉塞された有底筒状を呈しており、蓋体１３０は、筒体１１０の一方のみ（開口部１１１）に固定されている。また、筒体１１０は、断面矩形形状を呈している。筒体１１０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。筒体１１０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、密閉容器１０１は軽量化が達成されており、取り扱い容易となっている。

筒体１１０の開口端面１１２の内周部（開口部１１１の開口周縁部）には、筒体１１０の底面側に一段下がった段差底面からなる支持面１１３が形成されている。図１１の（ａ）に示すように、筒体１１０の開口端面１１２と支持面１１３との高低差（深さ寸法）Ｈ３は、蓋体１３０の厚さ寸法Ｔ３と同じ寸法に設定されている。支持面１１３は、蓋体１３０を支持する面であって、支持面１１３上には、蓋体１３０の周縁部１３０ａが載置される。

図８および図１１に示すように、支持面１１３には、開口部１１１の周縁部に沿って凹溝１１４が環状に形成されている。凹溝１１４は、本実施形態では、支持面１１３の外周部に形成されており、断面矩形を呈している。凹溝１１４の外側面１１４ａは、筒体１１０の段差側面１１５と面一となっている。凹溝１１４は、その幅寸法Ｗ１が、摩擦攪拌接合に用いられる回転ツール５０のショルダー径（ショルダー部５１の直径）寸法Ｒ１よりも小さく設定されている（回転ツール５０のショルダー径寸法Ｒ１は、凹溝１１４の幅寸法Ｗ１よりも大きい）。特に、本実施形態では、ショルダー径寸法Ｒ１の半分（半径寸法）が、凹溝１１４の幅寸法Ｗ１より大きい。また、凹溝１１４の幅寸法Ｗ１は、支持面１１３の幅寸法Ｗ２の１／４程度となっている。

図８および図９に示すように、蓋体１３０は、筒体１１０の段差側面１１５（図８参照）と同じ形状（本実施形態では長方形）の外周形状を有する板状に形成されている。蓋体１３０は、図１１に示すように、その厚さ寸法Ｔ３が、回転ツール５０の攪拌ピン５２の長さ寸法Ｌ１と同等或いは攪拌ピン５２の長さ寸法Ｌ１よりも大きく設定されている（回転ツール５０の攪拌ピン５２の長さ寸法Ｌ１が、蓋体１３０の厚さ寸法Ｔ３と同等或いは厚さ寸法Ｔ３よりも小さい）。

蓋体１３０も筒体１１０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、密閉容器１０１は軽量化が達成されており、取り扱い容易となっている。

次に、筒体１１０に、蓋体１３０を摩擦攪拌接合によって固定する方法について、図９乃至図１１を参照して説明する。

まず、図９の（ａ）に示すように、蓋体１３０を、筒体１１０の開口部１１１に挿入して、蓋体１３０の周縁部１３０ａを、支持面１１３上に載置する。すると、筒体１１０の段差側面１１５と、蓋体１３０の外周面１３１とが突き合わされ、突合部１０２が構成される。また、このとき、支持面１１３に形成された凹溝１１４は、蓋体１３０の周縁部１３０ａによって覆われて、断面矩形の空間が区画形成される（図３の（ａ）参照）。

次に、摩擦攪拌接合用の回転ツール５０を挿入位置１５３に挿入した後、突合部１０２上に移動させて、その後、回転ツール５０の移動方向を変えて、回転ツール５０を突合部１０２に沿って移動させる。このとき、筒体１１０の周壁１１６の外周面に、筒体１１０を四方向から囲む治具１５１（図１１参照）を予め当てておくのが好ましい。これによれば、周壁１１６の厚さが薄く、回転ツール５０のショルダー部５１（図１１の（ｂ）参照）の外周面と、周壁１１６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の押圧力によって周壁１１６が外側に変形しにくくなる。なお、周壁１１６の厚さが厚い場合は、前記の治具１５１は設置しなくてもよい。

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１５３に挿入する。回転ツール５０の挿入位置１５３は、図９の（ａ）に示すように、突合部１０２から外側に外れた周壁１１６の上面となっている。なお、回転ツール５０の挿入位置１５３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。

その後、回転ツール５０を、挿入位置１５３から突合部１０２の真上位置（回転ツール５０の中心が突合部１０２上となる位置）まで回転させながら移動させる。その後、回転ツール５０の中心（軸芯）が突合部１０２上を移動するように、回転ツール５０の移動方向を変えて、突合部１０２に沿って回転ツール５０を移動させる。このとき、突合部１０２の周囲の筒体１１０と蓋体１３０は、一体的に塑性流動化されて塑性化領域１０３となる。ここで、回転ツール５０によって、塑性流動化された筒体１１０および蓋体１３０のメタルの一部は、凹溝１１４内に流入する。そして、凹溝１１４内に流入したメタルは、回転ツール５０の通過後、常温に戻って固まる（図１１の（ｂ）参照）。

このとき、回転ツール５０の移動方向（図９中、矢印Ｙ３参照）と同じ方向に回転ツール５０が回動（図９中、矢印Ｙ４参照）するシアー側５０ｂが、外側の筒体１１０上に位置するように、回転ツール５０を回転、移動させる。つまり、本実施形態のように、回転ツール５０からその進行方向を向いて蓋体１３０が右側に位置するときは、回転ツール５０を右回転させる。なお、回転ツール５０から進行方向を向いて蓋体１３０が左側に位置するときは、回転ツール５０を左回転させる。このようにすることによって、回転ツール５０のシアー側５０ｂが厚肉の筒体１１０側に位置する。そして、薄肉の蓋体１３０側は、回転ツール５０のフロー側５０ａ（被接合部に対する回転ツール５０の外周の相対速さが、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側）となる。このため、薄肉の蓋体１３０側では、攪拌温度が低くメタルの流動量が少なくなりバリの発生量も少ないので、空洞欠陥が発生しにくくなる。そして、摩擦攪拌によって空洞欠陥が発生したとしても、薄肉の蓋体１３０側ではなく、厚肉の筒体１１０側であって突合部１０２よりも外側位置の離反した部分に発生することとなり、密閉容器１内の流体が外部に漏れにくくなるので、接合部の密閉性能を低下させることはない。

引き続き、回転ツール５０の回転および移動を継続し、図９の（ｂ）に示すように、回転ツール５０を、開口部１１１の周りを一周させて塑性化領域１０３を形成する。回転ツール５０を一周させたら、一周目の始端１５４ａを含む始端部（始端１５４ａ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１５４ｂ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１５４ａと終端１５４ｂとが互いにオーバーラップしており、塑性化領域１０３の一部が重複するように構成される。

その後、図１０の（ａ）に示すように、回転ツール５０の移動軌跡を一周目の終端１５４ｂから外側へ偏移させた後に、二周目の摩擦攪拌を行う。回転ツール５０は、移動方向に向かうに連れて外側へ向かうように斜めに移動させることで偏移させる。回転ツール５０の偏移量は、回転ツール５０のショルダー部５１が、回転ツール５０の一周目の移動で形成された塑性化領域１０３の少なくとも幅方向の一部と重複する部分までとし、塑性化領域１０３のシアー側５０ｂが回転ツール５０の二周目の摩擦攪拌によって、再攪拌されるようにする。その後、回転ツール５０は、突合部１０２に沿って塑性化領域１０３に対して平行移動する。二周目の移動に入るに際して、回転ツール５０は、交換を行わず、塑性化領域１０３に挿入したままの状態で、移動方向および回転方向は一周目と同様に右回転（図１０中、矢印Ｙ３，Ｙ４参照）を継続させ、押込み量も変更しない。なお、回転ツール５０の回転速度や移動速度等は、筒体１１０と蓋体１３０の形状や材質に応じて適宜変更してもよい。これによって、回転ツール５０が一周目と同じ方向に移動して同方向に回転する二周目によって、一周目で形成された塑性化領域１０３の幅方向の一部と重合する第二塑性化領域１０４が形成される。

そして、図１０の（ｂ）に示すように、回転ツール５０の二周目の移動が終了したならば、回転ツール５０を第二塑性化領域１０４から外側に外れた周壁１１６の上面の引抜位置１５５へと移動させ、その位置で回転ツール５０を引き抜く。引抜位置１５５は、突合部１０２から外側に外れた位置となっているので、引抜跡が突合部１０２に形成されることはなく、筒体１１０と蓋体１３０との接合性をさらに高めることができる。なお、引抜跡は補修するようにしてもよい。

以上のように、回転ツール５０を筒体１１０の開口部１１１の周囲で、突合部１０２に沿って二周させて摩擦攪拌接合を行って塑性化領域１０３および第二塑性化領域１０４を形成し、筒体１１０に蓋体１３０を固定することで、密閉容器１０１が形成される。

本実施形態に係る密閉容器１０１の製造方法および摩擦攪拌接合方法によれば、回転ツール５０によって、塑性流動化された筒体１１０および蓋体１３０のメタルの一部が、凹溝１１４内に流入して、常温に戻って固まるので、凹溝１１４に流入したメタルが筒体１１０に係合する凸条となる。これによって、塑性化領域１０３と筒体１１０とが互いに噛み合うことになり係合性が高くなる。したがって、筒体１１０と蓋体１３０の接合部における密閉性能を向上させることができ、密閉容器１０１の信頼性を高めることができる。

さらに、凹溝１１４の流入したメタルが、支持面１１３の表面に対して直交して垂下する壁面を構成するので、この壁面が堰の役目を果たし、筒体１１０と蓋体１３０の接合部における液密性を向上させることができる。

また、本実施形態では、凹溝１１４は、支持面１１３の外周部に形成されているので、突合部１０２と凹溝１１４が近くなる。これによって、突合部１０２上を移動した回転ツール５０による一周目の摩擦攪拌によって塑性流動化されたメタルが凹溝１１４に流入しやすくなる。さらに、回転ツール５０のショルダー径寸法Ｒ１が、凹溝１１４の幅寸法Ｗ１よりも大きく、特に、本実施形態では、ショルダー部５１の半径が凹溝１１４の幅寸法Ｗ１よりも大きいので、凹溝１１４の上方を回転ツール５０のショルダー部５１で覆うことができ、凹溝１１４の上方全体が塑性化領域１０３となり、塑性流動化されたメタルが凹溝１１４に流入しやすくなる。したがって、凹溝１１４内の全体に塑性流動化されたメタルが流入して、筒体１１０と蓋体１３０の接合部における密閉性能を向上させることができる。

さらに、回転ツール５０の攪拌ピン５２の長さ寸法Ｌ１が、蓋体１３０の厚さ寸法Ｔ１と同等或いは厚さ寸法Ｔ１より小さいので、攪拌ピン５２の先端が凹溝１１４に入り込まない。これによって、凹溝１１４の周辺部分の変形を抑制でき、塑性流動化したメタルと凹溝１１４の内壁面との係合面積が大きくなるので、塑性化領域１０３と筒体１１０の係合性を向上することができる。

また、回転ツール５０を突合部１０２に沿って一周させた後、一周目の始端部に沿って回転ツール５０を移動させて、塑性化領域１０３の一部を重複させることで、突合部１０２の途中で塑性化領域１０３が途切れることがない。したがって、突合部１０２の全周に亘って筒体１１０と蓋体１３０とが確実に接合されるので、接合部の密閉性能をさらに向上させることができる。

さらに、本実施形態では、回転ツール５０からその進行方向を向いて蓋体１３０が右側に位置するときは、回転ツール５０を右回転させるとともに、回転ツール５０を一周させた後に、回転ツール５０を突合部１０２の外側に偏移させて、回転ツール５０の攪拌ピン５２が筒体１１０上を移動するように回転ツール５０を突合部１０２に沿ってさらに一周させているので、シアー側５０ｂとなる塑性化領域１０３の外周側は、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。したがって、塑性化領域１０３の外周側に空洞欠陥が発生していたとしても二周目の移動で空洞欠陥を低減することができる。さらに、回転ツール５０の二周目の移動におけるシアー側５０ｂは、筒体１１０の表面で突合部１０２から離反した部分となるので、万一、空洞欠陥が発生したとしても、突合部１０２から離反した部分に発生する。したがって、熱輸送流体が外部に漏れにくく、接合部の密閉性能を低下させることはない。また、塑性化領域１０３と第二塑性化領域１０４とは、その幅方向の一部が突合部１０２の全周に亘って重複していることにより、筒体１１０と蓋体１３０とを隙間なく良好に接合することができる。よって、接合部の密閉性能をさらに向上させることができる。

なお、前記実施形態では、回転ツール５０を開口部１１１の周りを二周させて、摩擦攪拌を行っているが、これに限定するものではなく、一周目の摩擦攪拌で、凹溝１１４内に塑性流動化されたメタルの一部が流入するので、回転ツール５０の移動を一周だけで終了させてもよい。

次に、第２実施形態に係る密閉容器１０１の製造方法において、回転ツール５０で塑性化領域１０３および第二塑性化領域１０４を形成して蓋体１３０を筒体１１０に本接合する工程に先立って、蓋体１３０を筒体１１０に仮接合する場合について説明する。

仮接合は、筒体１０と蓋体３０との突合部２の一部に施され、回転ツール５０よりも小型の仮接合用回転ツール（図示せず）を用いて行われる。仮接合を行った後には、図９および図１０に示すように、回転ツール５０を用いて本接合を行う。

仮接合用回転ツールは、第１実施形態と同様のものが用いられる。仮接合用回転ツールによって形成される塑性化領域１０５（図１２および図１３参照）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１０３（図９参照）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１０５は、後の工程で塑性化領域１０３が形成される位置からはみ出さない位置に形成される。これによって、仮接合における塑性化領域１０５は、塑性化領域１０３で完全に覆われることとなるので、塑性化領域１０５に残った仮接合用回転ツールの引抜跡および塑性化領域１０５の跡が残らない。

図１２に示す仮接合の実施形態では、突合部１０２が長方形（矩形枠状）を呈しており、突合部１０２の一方の対角１０６ａ，１０６ｂ同士を先に仮接合した後に、他方の対角１０６ｃ，１０６ｄ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、蓋体１３０をバランスよく筒体１１０に仮接合することができ、蓋体１３０の筒体１１０に対する位置決め精度が向上するとともに、蓋体１３０の変形を防止できる。また、蓋体１３０の仮接合を行ったことによって、回転ツール５０による本接合時の蓋体１３０のズレを防止でき、接合部の密閉性能をより一層向上させることができる。

図１３に示す仮接合の実施形態では、突合部１０２が長方形（矩形枠状）を呈しており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、仮接合用回転ツールで突合部１０２を仮接合する工程において、突合部１０２の一方の対辺１０７，１０７の中間部１０７ａ，１０７ｂ同士を先に仮接合した後に、他方の対辺１０８，１０８の中間部１０８ａ，１０８ｂ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で形成される塑性化領域１０５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１０５は、後の工程で塑性化領域１０３が形成される位置からはみ出さない位置に形成される。

前記のような順序で仮接合すれば、図１２に示した仮接合工程と同様の作用効果を得られる他に、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を直線的に移動させるだけでよく加工が容易である。

次に、第２実施形態に係る密閉容器１０１の製造方法の変形例について、図１４を参照しながら説明する。前記の第２実施形態では、図１１に示すように、筒体１１０の段差側面１１５と蓋体１３０の外周面１３１とを突き合わせた状態で、筒体１１０の開口端面１１２と蓋体１３０の表面とが面一となるように構成されていたのに対して、かかる変形例は、図１４に示すように、蓋体１３０’が筒体１１０の開口端面１１２から突出していることを特徴とする。つまり、蓋体１３０’は、その厚さ寸法Ｔ４が、筒体１１０の開口端面１１２と支持面１１３との高低差（深さ寸法）Ｈ３よりも大きくなるように形成されている。

図１４の（ｂ）に示すように、蓋体１３０’の厚さ寸法Ｔ４は、凹溝１１４の容積と、回転ツール５０の押込み量に応じて適宜設定される。具体的には、回転ツール５０のショルダー部５１によって押し込まれるメタルの容積からバリとなるメタルの容積を引いた値が、凹溝１１４の容積と略同等となるように、蓋体１３０’の厚さ寸法Ｔ４が決定される。

以上のように、蓋体１３０’の厚さ寸法Ｔ４を大きくした本変形例によれば、塑性流動化される蓋体１３０’のメタル量が増加するので、筒体１１０側における回転ツール５０の押込み量を小さくすることができる。これによって、バリの発生を低減することができ、筒体１１０および蓋体１３０’の材料ロスを低減することができる。また、筒体１１０側は回転ツール５０のシアー側５０ｂとなるが、シアー側５０ｂの押込み量が小さくなることによって、メタルの攪拌作用が小さくなるので、空洞欠陥の発生を抑制することができる。さらに、本実施形態では、図１４の（ｃ）に示すように、回転ツール５０の二周目における押込み量も小さくなるので、筒体１１０の材料ロスをさらに低減することができ
る。

なお、図示しないが、第２実施形態においても、回転ツールの押込み方向が、突合部の深さ方向に対して傾斜するようにしてもよい。この場合、回転ツールは、その先端が、筒体１０の中心側に向くように傾斜させる。そして、その傾斜角度は、鉛直方向に対して５度以下であるのが好ましい。

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、筒体１０，１１０の断面形状が円形又は長方形であるが、これに限定されるものではなく、いずれの筒体１０，１１０も長方形、多角形、円形、楕円形等の他の形状であってもよい。また、前記第１実施形態および第２実施形態では、筒体１０，１１０は、有底筒状を呈しているが、これに限定されるものではなく、両端が開口したものであってもよい。この場合、筒体の両端に蓋体を取り付ける。

また、前記実施形態では、突合部２，１０２は、筒体１０，１１０および蓋体３０，１３０の表面に対して直交して形成されているが、これに限定されるものではない。筒体１０，１１０および蓋体３０，１３０をダイキャストにて作製する場合において、段差側面の上方が広がるように傾斜して形成すれば、型から抜き出しやすくなり、その製作が容易になる。

１ 密閉容器
２ 突合部
３ 塑性化領域
１０ 筒体
１１ 開口部
１２ 内周面
１３ 開口端面
３０ 蓋体
３１ 当接面
３２ 凹溝
３３ 段差側面
５０ 回転ツール
５１ ショルダー部
５２ 攪拌ピン
１０１ 密閉容器
１０２ 突合部
１０３ 塑性化領域
１１０ 筒体
１１１ 開口部
１１２ 開口端面
１１３ 支持面
１１４ 凹溝
１１５ 段差側面
１３０ 蓋体

Claims (21)

1. 筒体の開口部に、この開口部を封止する蓋体を摩擦攪拌接合によって固定して構成される密閉容器の製造方法において、
   前記蓋体の外周面に、前記筒体の内周面との当接面を前記蓋体の外周面から内側に下がって形成して、前記当接面に凹溝を形成し、
   前記蓋体の当接面を前記筒体の内周面に当接させ、前記蓋体の段差側面と前記筒体の開口端面を突き合せた状態で、前記段差側面と前記開口端面との突合部に沿って回転ツールを一周させ、前記突合部に塑性化領域を形成しつつ、前記凹溝に塑性流動化されたメタルを流入させて、前記蓋体を前記筒体に固定する
   ことを特徴とする密閉容器の製造方法。
2. 前記凹溝は、前記当接面の前記段差側面寄りに形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の密閉容器の製造方法。
3. 前記筒体は、一方が開口した有底筒状を呈している
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の密閉容器の製造方法。
4. 前記蓋体の段差側面と前記筒体の開口端面を突き合せた状態で、前記蓋体の外周面と前記筒体の外周面とが面一となっている
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の密閉容器の製造方法。
5. 前記蓋体の段差側面と前記筒体の開口端面を突き合せた状態で、前記筒体の外周面が前記蓋体の外周面よりも外側に位置している
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の密閉容器の製造方法。
6. 前記回転ツールを前記突合部に沿って一周させた後、一周目の始端部に沿って前記回転ツールを移動させて、前記塑性化領域の一部を重複させる
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の密閉容器の製造方法。
7. 前記回転ツールの攪拌ピンの長さ寸法は、前記筒体の筒部の厚さ寸法と同等或いは前記厚さ寸法より小さい
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の密閉容器の製造方法。
8. 前記回転ツールのショルダー径寸法は、前記凹溝の幅寸法よりも大きい
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の密閉容器の製造方法。
9. 前記回転ツールを一周させた後に、前記回転ツールを前記蓋体側に偏移させて、前記回転ツールの攪拌ピンが前記蓋体の外周面上を移動するように、前記回転ツールを前記突合部に沿ってさらに一周させる
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の密閉容器の製造方法。
10. 前記回転ツールの二周目で形成された塑性化領域と、前記回転ツールの一周目で形成された塑性化領域とが、全周に亘ってその幅方向の一部同士が重複するように前記回転ツールを移動させる
    ことを特徴とする請求項９に記載の密閉容器の製造方法。
11. 前記回転ツールから進行方向を向いて前記蓋体が左側に位置するときは、前記回転ツールを右回転させ、
    前記回転ツールから進行方向を向いて前記蓋体が右側に位置するときは、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１０のいずれか１項に記載の密閉容器の製造方法。
12. 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１１のいずれか１項に記載の密閉容器の製造方法。
13. 筒体の開口部に、この開口部を封止する蓋体を摩擦攪拌接合によって固定して構成される密閉容器の製造方法において、
    前記筒体の開口端面の内周部に、前記蓋体の支持面を前記開口端面から下がって形成し、前記支持面に凹溝を形成し、
    前記支持面に前記蓋体を載置して、前記筒体の段差側面と前記蓋体の外周面を突き合わせた状態で、前記段差側面と前記蓋体の前記外周面との突合部に沿って回転ツールを一周させ、前記突合部に塑性化領域を形成しつつ、前記凹溝に塑性流動化されたメタルを流入させて、前記蓋体を前記筒体に固定する
    ことを特徴とする密閉容器の製造方法。
14. 前記凹溝は、前記支持面の外周部に形成されている
    ことを特徴とする請求項１３に記載の密閉容器の製造方法。
15. 前記筒体の段差側面と前記蓋体の外周面を突き合わせた状態で、前記筒体の前記開口端面と前記蓋体の表面とが面一となっている
    ことを特徴とする請求項１３または請求項１４のいずれか１項に記載の密閉容器の製造方法。
16. 前記筒体の段差側面と前記蓋体の外周面を突き合わせた状態で、前記蓋体が前記筒体の前記開口端面から突出している
    ことを特徴とする請求項１３または請求項１４のいずれか１項に記載の密閉容器の製造方法。
17. 前記回転ツールを一周させた後に、前記回転ツールを前記筒体側に偏移させて、前記回転ツールの攪拌ピンが前記筒体の前記開口端面上を移動するように、前記回転ツールを前記突合部に沿ってさらに一周させる
    ことを特徴とする請求項１３乃至請求項１６のいずれか１項に記載の密閉容器の製造方法。
18. 前記回転ツールから進行方向を向いて前記蓋体が右側に位置するときは、前記回転ツールを右回転させ、
    前記回転ツールから進行方向を向いて前記蓋体が左側に位置するときは、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１３乃至請求項１７のいずれか１項に記載の密閉容器の製造方法。
19. 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１３至請求項１８のいずれか１項に記載の密閉容器の製造方法。
20. 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１９に記載の密閉容器の製造方法。
21. 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１９に記載の密閉容器の製造方法。
    

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