JP5168212B2 - 液冷ジャケットの製造方法 - Google Patents

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、金属部材同士を固相接合させるものである。

ところで、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（熱発生体）の発熱量が増大し、ＣＰＵの冷却が益々重要になっている。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において、構成部材同士を摩擦攪拌接合によって接合した技術が特許文献１で開示されている。この液冷ジャケットは、たとえば、金属製フィンを収容するフィン収容室を有するジャケット本体と、フィン収容室を封止する封止体とを備えており、フィン収容室を取り囲むジャケット本体の周壁と封止体の外周面との突合部に沿って回転ツールを一周させて、摩擦攪拌接合することで液冷ジャケットを製造するように構成されている。封止体は、ジャケット本体と比較して薄く形成されており、ジャケット本体に形成された段差の底面からなる支持面に載置されている。そして、回転ツールは、その中心が突合部上に位置するように突合部に沿って移動して、ジャケット本体と封止体とを接合するようになっている。

ところで、前記のように、薄肉の封止体をジャケット本体の支持面に載置して、その突合部を摩擦攪拌接合する場合、ジャケット本体の表面から摩擦攪拌を行うため、熱収縮及び熱膨張によって封止体が反って撓んでしまうという問題があった。この問題は、ジャケット本体が大きいときに顕著に現れる。

そこで、このような問題を解決するために、摩擦攪拌接合を行う箇所に、冷却ノズルによって水を噴射するとともに、摩擦攪拌接合後の接合部をローラーで押圧する技術が、特許文献２で開示されている。

特開２００６−３２４６４７号公報 特開２００１−８７８７１号公報

しかしながら、特許文献２に係る発明では、摩擦攪拌接合を行う箇所に水を噴射させるため、摩擦攪拌装置に水が浸入してしまい、その駆動系統等に悪影響が及ぶ可能性がある。また、接合箇所に水を噴射するため、回転ツールの回転により水が周囲に飛び散り、水の管理が煩雑になるという問題があった。

このような観点から本発明は、封止体の変形を容易に抑制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の手段として、本発明は、熱発生体が発生する熱を外部に輸送する熱輸送流体が流れるとともに同一面に向かって開口した複数の凹部を、ジャケット本体に形成する凹部形成工程と、前記ジャケット本体の複数の前記凹部の開口部の開口周縁部に、前記ジャケット本体の表面より下がった段差底面からなる支持面を、複数の前記凹部の開口部に跨るように面一で形成する段差形成工程と、前記支持面に、複数の前記凹部を覆うように封止体を載置して、前記ジャケット本体の段差側面と前記封止体の外周面とを突き合わせるとともに、隣り合う前記凹部同士を区画する区画壁の上面と前記封止体の下面とを重ね合わせる封止体載置工程と、前記ジャケット本体の前記段差側面と前記封止体の外周面との突合部の全周に沿って摩擦攪拌接合用の回転ツールを移動させて塑性化領域を形成する突合部接合工程と、前記区画壁の上面と前記封止体の下面との重合部に沿って前記回転ツールを移動させて塑性化領域を形成する重合部接合工程と、を備えており、前記回転ツールを前記突合部と前記重合部に沿って一つの移動軌跡で連続的に移動させ、前記突合部接合工程および前記重合部接合工程を連続して行うとともに、一の前記重合部における前記回転ツールの移動軌跡が重複せずに一本とな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液冷ジャケットの製造方法である。
このような方法によれば、ジャケット本体に複数の凹部を形成しているので、ジャケット本体が大型化した場合でも凹部個々の大きさを抑えることができる。さらに、封止体は区画壁の上面に当接して重なり合うので、封止体の変形を抑制することができる。また、仮に封止体に反りが発生したとしても、区画壁の上面と封止体の下面との重合部に沿って摩擦攪拌接合用の回転ツールを移動させて塑性化領域を形成するので、封止体の反りを緩和することができる。さらに、複数の凹部を一枚の封止体で覆うようにしているので、封止体とジャケット本体とを摩擦攪拌接合する際の手間を軽減できる。また、回転ツールを突合部と重合部に沿って一つの移動軌跡で連続的に移動させて、突合部接合工程および重合部接合工程を連続して行っているので、回転ツールの押込みや引抜き等の加工操作は１回ずつで済み、回数を軽減できるので、摩擦攪拌接合の作業手間を軽減することができる。

また、本発明は、熱発生体が発生する熱を外部に輸送する熱輸送流体が流れるとともに同一面に向かって開口した複数の凹部を、ジャケット本体に形成する凹部形成工程と、前記ジャケット本体の複数の前記凹部の開口部の開口周縁部に、前記ジャケット本体の表面より下がった段差底面からなる支持面を、複数の前記凹部の開口部に跨るように面一で形成する段差形成工程と、前記支持面に、複数の前記凹部を覆うように封止体を載置して、前記ジャケット本体の段差側面と前記封止体の外周面とを突き合わせるとともに、隣り合う前記凹部同士を区画する区画壁の上面と前記封止体の下面とを重ね合わせる封止体載置工程と、前記ジャケット本体の前記段差側面と前記封止体の外周面との突合部に沿って摩擦攪拌接合用の回転ツールを一周させて塑性化領域を形成する突合部接合工程と、前記区画壁の上面と前記封止体の下面との重合部に沿って摩擦攪拌接合用の回転ツールを移動させて塑性化領域を形成する重合部接合工程と、を備え、前記突合部接合工程を完了した後に、前記重合部接合工程を別工程として行うとともに、前記重合部接合工程において、摩擦攪拌接合用の回転ツールの挿入位置を前記突合部から外側に外れたジャケット本体の周壁の上面に設定するとともに、当該回転ツールの引抜位置を前記挿入位置とは反対側で前記突合部から外側に外れたジャケット本体の周壁の上面に設定し、一の前記重合部における当該回転ツールの移動軌跡が重複せずに一本となるように当該回転ツールを移動させることを特徴とする液冷ジャケットの製造方法である。
このような方法によれば、ジャケット本体に複数の凹部を形成しているので、ジャケット本体が大型化した場合でも凹部個々の大きさを抑えることができる。さらに、封止体は区画壁の上面に当接して重なり合うので、封止体の変形を抑制することができる。また、仮に封止体に反りが発生したとしても、区画壁の上面と封止体の下面との重合部に沿って摩擦攪拌接合用の回転ツールを移動させて塑性化領域を形成するので、封止体の反りを緩和することができる。さらに、複数の凹部を一枚の封止体で覆うようにしているので、封止体とジャケット本体とを摩擦攪拌接合する際の手間を軽減できる。また、突合部接合工程を完了した後に、重合部接合工程を別工程として行っているので、凹部が多数形成された場合であっても、回転ツールの移動軌跡を単純な形状にすることができ、摩擦攪拌接合の作業手間を軽減することができる。

そして、本発明は、前記突合部接合工程および前記重合部接合工程で用いられる前記回転ツールが、前記封止体の厚さ寸法よりも大きい長さ寸法の攪拌ピンを備えていることを特徴とする。

このような方法によれば、回転ツールの攪拌ピンが支持面からジャケット本体内に挿入されるので、塑性化領域がジャケット本体の内部の深い部分まで入り込む。これによって、塑性化領域の熱収縮による応力をジャケット本体に分散でき、封止体の変形を抑制することができる。

また、本発明は、前記突合部接合工程で用いられる前記回転ツールが、そのショルダー部の半径寸法が前記突合部における前記支持面の幅寸法よりも小さいことを特徴とする。

このような方法によれば、回転ツールを突合部の真上で移動させたときに、塑性化領域を支持面内に形成することができ、回転ツールの押込み力を支持面で確実に支持することができ、封止体の変形を抑制することができる。

さらに、本発明は、前記重合部接合工程で用いられる前記回転ツールが、そのショルダー部の直径寸法が前記重合部における前記支持面の幅寸法よりも小さいことを特徴とする。

このような方法によれば、回転ツールを重合部の幅方向中心上で移動させたときに、塑性化領域を区画壁の上面の幅内に形成することができ、回転ツールの押込み力を支持面で確実に支持することができ、封止体の変形を抑制することができる。

また、本発明は、前記突合部接合工程を完了した後に、前記重合部接合工程を別工程として行う場合において、前記重合部接合工程で用いられる前記回転ツールが、前記突合部接合工程で用いられる前記回転ツールとは別のものであって、そのショルダー部の直径寸法が前記突合部接合工程で用いられる前記回転ツールのショルダー部の直径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、封止体と区画壁との接合強度が高くなり、液密性を高めることができるとともに、封止体の変形をより一層抑制することができる。

さらに、本発明は、前記区画壁には、隣り合う凹部間で冷却水を流通させるための貫通孔が形成されていることを特徴とする。

さらに、本発明は、前記突合部接合工程において、前記回転ツールを周回状の前記突合部に対して右回りに移動させるときは、前記回転ツールを右回転させ、前記回転ツールを前記突合部に対して左回りに移動させるときは、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、万一、塑性化領域に空洞欠陥が発生したとしても、突合部よりも外側位置の離反した部分であって、熱輸送流体の流路から離れた位置に発生することとなる。したがって、熱輸送流体が流路から外部に漏れ難く、接合部の密閉性能に悪い影響を与えることはない。

また、本発明は、前記突合部接合工程および前記重合部接合工程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仮接合工程を、さらに備えたことを特徴とする。

このような方法によれば、ジャケット本体と封止体とを仮接合することによって、摩擦攪拌接合（以下「本接合」と言う場合がある）の際に、封止体が移動することがなく、接合しやすくなる。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、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。

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、封止体をバランスよく仮接合することができ、封止体のジャケット本体に対する位置決め精度が向上する。

本発明によれば、封止体の変形を容易に抑制することができるといった優れた効果を発揮する。

本発明の第１実施形態に係る液冷ジャケットを示した分解斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法を説明するための図であって、（ａ）および（ｂ）は摩擦攪拌接合工程での回転ツールの移動軌跡を順次示した平面図である。 本発明の第１実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法を説明するための図であって、（ａ）および（ｂ）は摩擦攪拌接合工程での図２に続く回転ツールの移動軌跡を順次示した平面図である。 本発明の第１実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法を説明するための図であって、突合部における摩擦攪拌接合工程を示した断面図である。 本発明の第１実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法を説明するための図であって、重合部における摩擦攪拌接合工程を示した断面図である。 本発明の第２実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の摩擦攪拌工程を説明するための図であって、（ａ）は仮接合工程を示した平面図、（ｂ）は本接合工程を示した平面図である。 本発明の第３実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の摩擦攪拌工程を説明するための図であって、（ａ）は仮接合工程を示した平面図、（ｂ）は本接合工程を示した平面図である。 本発明の第４実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法を説明するための図であって、（ａ）は摩擦攪拌接合工程での突合部における回転ツールの移動軌跡を示した平面図、（ｂ）は摩擦攪拌接合工程での重合部における回転ツールの移動軌跡を示した平面図である。 本発明の第４実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法を説明するための図であって、重合部における摩擦攪拌接合工程を示した断面図である。 本発明の第５実施形態に係る液冷ジャケットのジャケット本体を示した平面図である。 本発明の第６実施形態に係る液冷ジャケットを示した分解斜視図である。 本発明の第６実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法を説明するための図であって、（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は摩擦攪拌接合工程での回転ツールの移動軌跡を順次示した平面図である。

（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、本発明に係る液冷ジャケットの構成について説明する。液冷ジャケットは、例えば、パーソナルコンピュータ等の電子機器に搭載される冷却システムの構成部品であって、ＣＰＵ（熱発生体）等を冷却する部品である。液冷システムは、ＣＰＵが所定位置に取り付けられる液冷ジャケットと、熱輸送流体（冷却水）が輸送する熱を外部に放出するラジエータ（放熱手段）と、熱輸送流体を循環させるマイクロポンプ（熱輸送流体供給手段）と、温度変化による熱輸送流体の膨張／収縮を吸収するリザーブタンクと、これらを接続するフレキシブルチューブと、熱を輸送する熱輸送流体とを主に備えている。熱輸送流体は、熱発生体であるＣＰＵ（図示せず）が発生する熱を外部に輸送する。熱輸送流体としては、例えば、エチレングリコール系の不凍液が使用される。そして、マイクロポンプが作動すると、熱輸送流体がこれら機器を循環するようになっている。

液冷ジャケットは、その下方側の中央に、熱拡散シート（図示せず）を介してＣＰＵ（図示せず）が取り付けられるようになっており、ＣＰＵが発生する熱を受熱すると共に、内部を流通する熱輸送流体と熱交換する。これによって、液冷ジャケットは、ＣＰＵから受け入れた熱を熱輸送流体に伝達し、その結果として、ＣＰＵを効率的に冷却する。なお、熱拡散シートは、ＣＰＵの熱を、液冷ジャケットに効率的に伝達させるためのシートであり、例えば、銅などの高熱伝導性を有する金属から形成されている。

図１に示すように、液冷ジャケット１は、ジャケット本体１０に、熱発生体が発生する熱を外部に輸送する熱輸送流体が流れるとともに同一面に向かって開口した複数の凹部１１，１１・・が形成されている。ジャケット本体１０の複数の凹部１１，１１・・の開口部１２，１２・・の開口周縁部１２ａ，１２ａ・・には、ジャケット本体１０の表面１０ａより下がった段差底面１６ａ，１６ａ・・からなる支持面１７が形成されている。支持面１７は、複数の凹部１１，１１・・の開口部１２，１２・・に跨るように面一で形成されている。支持面１７には、複数の凹部１１，１１・・を覆うように封止体３０が載置されており、ジャケット本体１０の段差側面１６ｂと封止体３０の外周面３０ａとが突き合わされている。そして、ジャケット本体１０の段差側面１６ｂと封止体３０の外周面３０ａとの突合部４０（図２〜図４参照）に沿って摩擦攪拌接合用の回転ツール５０（図４参照）を一周させて摩擦攪拌を行うことで、塑性化領域４１（図２〜図４参照）が形成されている。また、隣り合う凹部１１，１１同士を区画する区画壁１５の上面（支持面１７）と封止体３０の下面３０ｂとの重合部６０（図２、図３および図５参照）に沿って摩擦攪拌接合用の回転ツール５０を移動させて摩擦攪拌を行うことで、塑性化領域６１（図２、図３および図５参照）が形成されている。これらの塑性化領域４１および塑性化領域６１によって、封止体３０がジャケット本体１０に固定されている。

ジャケット本体１０は、一方側（本実施形態では図１中、上側）が開口した浅底の箱体であって、本実施形態では平面視長方形を呈している。ジャケット本体１０は、その内側に上部が開口した複数（本実施形態では３つ）の凹部１１，１１，１１が形成されている。３つの凹部１１，１１，１１は、ジャケット本体１０の長手方向（図１中、Ｘ軸方向）に沿って直線状に配置されており、ジャケット本体１０は、凹部１１の底壁１３と、ジャケット本体１０の外周部を構成する周壁１４と、隣り合う凹部１１，１１間を区画する区画壁１５とを有している。ここで、凹部１１は、３つ直列配置されて形成されているので、区画壁１５は、２箇所形成されることとなる。すなわち、真中に位置する凹部１１の両側には、互いに対向する区画壁１５，１５（以下、それぞれを「第一区画壁１５ａ、第二区画壁１５ｂ」と称する場合がある）がそれぞれ位置している。区画壁１５，１５は、ともにジャケット本体１０の短手方向（図１中、Ｙ軸方向）に延在し、互いに平行に配置されている。このようなジャケット本体１０は、例えば、ダイキャスト、鋳造、鍛造、熱間圧延などによって作製される。ジャケット本体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、液冷ジャケット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。

ジャケット本体１０の各凹部１１の開口部１２は、四隅が円弧状に面取りされた略長方形を呈している。ジャケット本体１０の複数の凹部１１の開口部１２の開口周縁部１２ａには、ジャケット本体１０の表面１０ａから凹部１１の底面側に一段下がった段差底面１６ａが形成されている。開口周縁部１２ａは、周壁１４と区画壁１５とを含む位置となる。各開口周縁部１２ａ，１２ａ，１２ａに形成された段差底面１６ａ，１６ａ，１６ａは、複数の凹部１１，１１，１１に跨るように面一で形成されており、これら段差底面１６ａ，１６ａ，１６ａにて支持面１７が構成されている。すなわち、支持面１７を構成する段差底面１６ａ・・は、周壁１４の内周縁部と区画壁１５の上面全体とに亘って、同一の深さで一体的に形成されている。

図４に示すように、ジャケット本体１０の表面１０ａ（上面）と支持面１７との高低差寸法Ｈ１は、封止体３０の厚さ寸法Ｔ１と同じ長さとなっている。支持面１７は、封止体３０を支持する面であって、支持面１７上には、封止体３０の周縁部３１が載置される。また、支持面１７の幅（封止体３０の周縁部３１が載置される部分の幅）寸法Ｗ１は、摩擦攪拌接合に用いられる回転ツール５０のショルダー部５１の半径寸法Ｒ２よりも大きく設定されている。

図１に示すように、凹部１１の周囲の周壁１４は、ジャケット本体１０の長手方向（図１中、Ｘ軸方向）の両端に位置する一対の壁部１４ａ，１４ｂと、短手方向（図１中、Ｙ軸方向）の両端に位置する一対の壁部１４ｃ，１４ｄとで構成されている。一対の壁部１４ａ，１４ｂは、ともにＹ軸方向に延在して、Ｘ軸方向に所定の距離を隔てて互いに平行に形成されている。一対の壁部１４ｃ，１４ｄは、ともにＸ軸方向に延在して、Ｙ軸方向に所定の距離を隔てて互いに平行に形成されている。

ジャケット本体１０の壁部１４ａ，１４ｂには、凹部１１内に冷却水を流通させるための貫通孔１８ａ，１８ａがそれぞれ形成されている。また、区画壁１５，１５には、隣り合う凹部１１，１１間で冷却水を流通させるための貫通孔１８ｂ，１８ｂがそれぞれ形成されている。各貫通孔１８ａ，１８ｂは、本実施形態では、それぞれＸ軸方向に延在して、円形断面を有し、凹部１１の深さ方向中間部に形成されている。また、隣り合う貫通孔１８ａ，１８ｂ，１８ｂ，１８ａ同士は、Ｘ軸方向に沿って見たときに、左右交互になって千鳥状に配置されており、凹部１１，１１，１１内を流れる冷却水が蛇行するように構成されている。なお、貫通孔１８ａ，１８ｂの形状、数および形成位置は、これに限られるものではなく、冷却水の種類や流量に応じて適宜変更可能である。

図１および図２に示すように、封止体３０は、ジャケット本体１０の段差側面１６ｂと同じ形状（本実施形態では四隅が円弧状に面取りされた略長方形）の外周形状を有する板状に形成されている。なお、本実施形態では、封止体３０は板状に形成されているが、この形状に限定されるものではなく、凹部１１側に延出するフィンを設けて、表面積を大きくするようにしてもよい。

封止体３０もジャケット本体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、液冷ジャケット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。封止体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押出形材のコーナー部を面取加工することで作製されている。なお、作製方法はこれに限定されるものではなく、例えば、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、本発明に係る液冷ジャケット１の製造方法について、図１乃至図５を参照しながら説明する。なお、図２乃至図５では、ジャケット本体１０に、封止体３０を摩擦攪拌接合によって固定する工程を説明する。

（凹部形成工程）
まず、図１に示すように、ジャケット本体１０に複数の凹部１１，１１，１１を形成する。凹部１１の形成は、例えば、溶かした金属（本実施形態ではアルミニウム合金）を精密な金型に圧力をかけて流し込むダイキャストによってジャケット本体１０の作製時に同時に行われる。なお、ジャケット本体１０および凹部１１の作製は、ダイキャストに限定されるものではなく、鋳造、鍛造、熱間圧延など他の方法であってもよい。また、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の直方体状のブロックを切削加工して凹部を形成するようにしてもよい。

なお、凹部形成工程と同時またはその後に、周壁１４の壁部１４ａ，１４ｂに貫通孔１８ａ，１８ａを、区画壁１５，１５に貫通孔１８ｂ，１８ｂをそれぞれ形成する。貫通孔１８ａ，１８ｂは、ジャケット本体１０の作製と同時に一体成型してもよいし、凹部形成後にドリル等で切削加工して形成してもよい。

（段差形成工程）
凹部形成工程と同時またはその後に、ジャケット本体１０の複数の凹部１１，１１，１１の開口部１２，１２，１２の開口周縁部１２ａ，１２ａ，１２ａに、ジャケット本体１０の表面１０ａより下がった段差底面１６ａ，１６ａ，１６ａからなる支持面１７を形成する。本実施形態では、支持面１７は、その形状が金型に形成されており、ジャケット本体１０の作製時に同時に形成される。すなわち、凹部形成工程と段差形成工程が同時に施工される。なお、支持面１７の形成方法は、ジャケット本体１０との一体成形に限定されるものではなく、凹部１１が形成されたジャケット本体１０を切削加工して形成するようにしてもよい。この場合、凹部形成工程の後に段差形成工程が施工されることとなる。支持面１７は、例えば、リーマー（図示せず）を用いて形成するとよい。リーマーで加工すれば、支持面１７の外周コーナー部は円弧状に形成される。

次に、ジャケット本体１０と封止体３０とが互いに接触する接触面（ジャケット本体１０の支持面１７および段差側面１６ｂや、封止体３０の周縁部３１、外周面３０ａおよび下面３０ｂ等）を、面削加工して平坦にした後、脱脂して表面の油脂を除去する。

（封止体載置工程）
その後、図２の（ａ）に示すように、別工程で形成された板状の封止体３０を、ジャケット本体１０の凹部１１，１１，１１の開口周縁部１２ａ，１２ａ，１２ａの段差部に挿入して、封止体３０の周縁部３１を、支持面１７上に載置する。すると、封止体３０で、複数の凹部１１，１１，１１が一体的に覆われる。そして、ジャケット本体１０の段差側面１６ｂと、封止体３０の外周面３０ａとが突き合わされ、突合部４０が構成される。また、これと同時に、区画壁１５，１５の上面（支持面１７の一部）に封止体３０が重ね合わされ重合部６０が構成される。

（突合部接合工程および重合部接合工程）
次に、回転ツール５０による本接合を行う。本実施形態では、図２および図３に示すように、回転ツール５０を突合部４０および重合部６０に沿って、一筆書きの要領で、一つの移動軌跡で連続的に移動させて、封止体３０をジャケット本体１０に接合する。よって、突合部接合工程および重合部接合工程が適宜入り混じって連続して施工されることになる。

回転ツール５０は、ジャケット本体１０や封止体３０よりも硬質の金属材料からなり、図４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、ジャケット本体１０および封止体３０の材質や厚さ等に応じて設定されるものである。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、封止体３０の厚さ寸法Ｔ１以上となっている。そして、摩擦攪拌接合時には、回転ツール５０のショルダー部５１の先端が、ジャケット本体１０および封止体３０の表面から所定深さ押し込まれ、攪拌ピン５２の先端が支持面１７を突き抜ける。また、ショルダー部５１の半径寸法Ｒ２は、突合部４０における支持面１７の幅寸法Ｗ１より小さくなっている。さらに、図５に示すように、ショルダー部５１の直径寸法Ｒ１は、重合部６０における支持面１７の幅寸法（区画壁１５の上面の幅寸法）Ｗ２よりも小さくなっている。回転ツール５０の回転速度は、例えば、５００〜１５０００（ｒｐｍ）、送り速度は０．０５〜２（ｍ／分）で、突合部４０を押さえる押込み力は１〜２０（ｋＮ）程度で、ジャケット本体１０および封止体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２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４０から外側に外れた周壁１４（第一区画壁１５ａが近い側の壁部１４ｂ）の上面となっている。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。

このとき、ジャケット本体１０の周壁１４の外周面に、ジャケット本体１０を四方向から囲む治具（図示せず）を予め当てておくのが好ましい。これによれば、周壁１４の厚さが薄く、回転ツール５０のショルダー部５１（図４参照）の外周面と、周壁１４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の押込み力によって周壁１４が外側に変形しにくくなる。なお、周壁１４の厚さが厚い場合は、前記の治具は設置しなくてもよい。

その後、回転ツール５０を、挿入位置５３から突合部４０の真上位置（回転ツール５０の軸芯が突合部４０上になる位置）へ回転させながら移動させる。回転ツール５０が突合部４０の真上位置まで移動したならば、回転ツール５０の中心（軸芯）が突合部４０に沿って移動するように移動方向を変えて、回転ツール５０を移動させる。回転ツール５０が移動方向を変えた位置が、周回移動の始端５４ａとなる。このとき、回転ツール５０のフロー側５０ａに、封止体３０が位置するように、回転ツール５０を回転、移動させる。フロー側５０ａとは、回転ツール５０の移動方向（図２中、矢印Ｙ１参照）を見て、回転ツール５０の軸芯を挟んで左右両側に分けたとき、移動方向の反対方向に回転ツール５０が回動する側である。なお、フロー側５０ａとは逆側で、回転ツール５０の移動方向と同じ方向に回転ツール５０が回動する側をシアー側５０ｂという。

具体的には、突合部４０における回転ツール５０の回転方向（自転方向）が、移動方向（公転方向）と同じ方向となるようにする。すなわち、本実施形態では、図２および図３に示すように、回転ツール５０を周回状の突合部４０に対して右回りに移動（図２および図３中、矢印Ｙ１参照）させているので、回転ツール５０を右回転（図２および図３中、矢印Ｙ２参照）させる。なお、回転ツール５０を突合部４０に対して左回りに移動させるときは、回転ツール５０を左回転させることとなる。

このようにすることによって、封止体３０に対する回転ツール５０の外周の相対速さは、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（封止体３０がフロー側５０ａとなる）ので、回転ツール５０の移動方向と同じ方向に回転ツール５０が回動するシアー側５０ｂと比較して低速となる。これによって、封止体３０側には、空洞欠陥が発生し難い。また、シアー側５０ｂは、突合部４０の外側寄りのジャケット本体１０の厚肉部に位置するので、メタル不足に陥ることはない。

また、このとき、図４に示すように、回転ツール５０の攪拌ピン５２は、その長さ寸法Ｌ１が、封止体３０の厚さ寸法Ｔ１よりも長いため、攪拌ピン５２の先端部が支持面１７を突き抜けて、ジャケット本体１０の内部の奥側（図４中、下方）に入り込む。これによって、回転ツール５０によって形成される塑性化領域４１の先端部（下端部）が、ジャケット本体１０の内部の奥側に深く入り込んで形成されることとなる。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。

その後、回転ツール５０は、その回転および移動を継続し、突合部４０の短辺４０ａ（図２中、下辺）から長辺４０ｂ（図２中、左辺）へと移動する。そして、回転ツール５０は、図２の（ｂ）に示すように、長辺４０ｂと第一区画壁１５ａとの交点１９ａ、および長辺４０ｂと第二区画壁１５ｂとの交点１９ｂを越えて、短辺４０ｃ（図２中、上辺）へと移動する。さらに、回転ツール５０は、長辺４０ｄ（図２中、右辺）へと移り、長辺４０ｄと第二区画壁１５ｂとの交点１９ｃを越えて、長辺４０ｄと第一区画壁１５ａとの交点１９ｄまで移動する。ここで、回転ツール５０は、移動方向を、進行方向の右側（図２中、左側）へ屈曲して変えて、第一区画壁１５ａ上の重合部６０に沿って移動する。ここで、重合部６０に塑性化領域６１が形成される。

重合部６０に沿って移動する際は、回転ツール５０は、その軸芯が区画壁１５の幅方向中心部に位置するようになっている。このとき、図５に示すように、回転ツール５０の攪拌ピン５２は、その長さ寸法Ｌ１が、封止体３０の厚さ寸法Ｔ１よりも長いため、攪拌ピン５２の先端部が支持面１７を突き抜けて、ジャケット本体１０の区画壁１５の内部の奥側（図５中、下方）に入り込む。これによって、回転ツール５０によって形成される塑性化領域６１の先端部（下端部）が、区画壁１５の内部の奥側に深く入り込んで形成されることとなる。また、ショルダー部５１の直径寸法Ｒ１が、区画壁１５の上面の幅寸法Ｗ２よりも小さくなっているので、塑性化領域６１は、区画壁１５上の支持面１７の幅の範囲内に形成されることとなり、区画壁１５の側面にはみ出すことはない。

その後、図３の（ａ）に示すように、回転ツール５０は、長辺４０ｂと第一区画壁１５ａとの交点１９ａに到達したところで、移動方向を、進行方向の右側（図３中、上側）へ屈曲して変えて、長辺４０ｂに沿って移動する。そして、回転ツール５０は、長辺４０ｂと第二区画壁１５ｂとの交点１９ｂまで移動したところで、移動方向を、進行方向の右側（図３中、右側）へ屈曲して変えて、第二区画壁１５ｂ上の重合部６０に沿って移動する。そして、回転ツール５０は、長辺４０ｄと第二区画壁１５ｂとの交点１９ｃに到達したところで、さらに移動方向を、進行方向の右側（図３中、下側）へ屈曲して変えて、長辺４０ｄに沿って移動する。

その後、図３の（ｂ）に示すように、回転ツール５０は、長辺４０ｄと第一区画壁１５ａとの交点１９ｄを超えて、短辺４０ａへと戻り、突合部４０を一周する。これによって、回転ツール５０は一筆書きの移動軌跡で、突合部４０および重合部６０上を移動し、塑性化領域４１，６１を形成することとなる。そして、回転ツール５０は、周回状の突合部４０に対して常に右回りで移動することとなる。

そして、回転ツール５０は、突合部４０に沿って一周させた後、一周目の始端５４ａから一定距離進んだ部分（終端５４ｂ）を含む始端部に沿ってさらに移動させる。これによって、回転ツール５０の一周目における始端５４ａと終端５４ｂとがオーバーラップして、塑性化領域４１の一部が重複するようになっている。

そして、回転ツール５０の、終端５４ｂまでの周回移動が終了したならば、回転ツール５０を塑性化領域４１（突合部４０）から外側に外れたジャケット本体１０の壁部１４ａの上面へと移動させ、壁部１４ａ上の引抜位置５５で、回転ツール５０を引き抜く。このように、回転ツール５０の引抜位置５５が、突合部４０から外側に外れた位置となっているので、攪拌ピン５２の引抜穴５６が突合部４０に形成されることはない。これにより、ジャケット本体１０と封止体３０との接合性をさらに高めることができる。なお、ジャケット本体１０の周壁１４の上面の引抜穴５６は、溶接金属を埋める等の加工を行って補修してもよい。

その後、摩擦攪拌で発生したバリを除去する。以上の工程によって、液冷ジャケット１が形成される。

以上の説明したジャケット本体の製造方法およびこの方法によって製造されたジャケット本体１０によれば、ジャケット本体１０に複数の凹部１１を形成しているので、ジャケット本体１０が大型化した場合でも、凹部１１個々の大きさを小さく抑えることができる。さらに、封止体３０は、各凹部１１の開口周縁部１２ａに形成された段差底面１６ａからなる支持面１７上に支持される。これによって、封止体３０は、その周縁部３１が支持されるだけでなく、内側部分も各区画壁１５の上面に当接して重なり合って支持される。したがって、封止体３０は、比較的小さい凹部１１の周囲の支持面１７で矩形状に支持されることとなり、平面性が保持されるので、摩擦攪拌接合時の熱を受けても、変形を抑制することができる。

また、万一、封止体３０に反りが発生したとしても、重合部６０に沿って回転ツール５０を移動させて塑性化領域６１を形成する際に、封止体３０が区画壁１５の上面の支持面１７に押し付けられるので、封止体３０の反りを緩和できる。

さらに、複数の凹部１１，１１，１１を一枚の封止体３０覆うようにしているので、封止体３０をジャケット本体１０に固定する摩擦攪拌接合の施工手間を軽減でき、施工が容易になる。

また、封止体３０の厚さ寸法Ｔ１よりも大きい長さ寸法Ｌ１の攪拌ピン５２を備えた回転ツール５０を用いて、摩擦攪拌接合を行っているので、塑性化領域４１，６１の先端部が、ジャケット本体１０の内部の奥側の深い部分まで入り込んで形成される。これによって、塑性化領域４１，６１の熱収縮による応力をジャケット本体１０に分散できる。ここで、ジャケット本体１０は、肉厚であるので応力を受けても変形が少ない。また、封止体３０へ伝わる応力を少なくできる。したがって、封止体３０の変形を抑制することができる。

さらに、区画壁１５，１５の幅寸法Ｗ２が、回転ツール５０のショルダー部５１の直径寸法Ｒ１よりも大きいので、回転ツール５０を区画壁１５の真上で移動させたときに、塑性化領域６１を区画壁１５の表面内に形成することができる。これによって、塑性化領域６１が区画壁１５の側面に露出しないので、区画壁１５の表面（支持面１７）が凹部１１の底壁１３側に下がることがなく、回転ツール５０の押込み力を区画壁１５で確実に支持することができる。よって、封止体３０にかかる、回転ツール５０の下方への押込み力は区画壁１５に支持されるので、封止体３０の変形を抑制できる。

また、本実施形態では、回転ツール５０を周回状の突合部４０に対して右回りに移動させて、右回転させている。特に、本実施形態では、前記のような移動軌跡で回転ツール５０を移動させているので、回転ツール５０は、突合部４０に対して常に右回りで回転することとなる。したがって、薄肉である封止体３０がフロー側５０ａとなり、封止体３０側には、空洞欠陥が発生し難い。一方、ジャケット本体１０がシアー側５０ｂとなるが、ジャケット本体１０は厚肉であるので、ジャケット本体１０に対する回転ツール５０の外周の相対速さが早くても、メタル不足に陥ることはない。したがって、突合部４０におけるメタル不足による空洞欠陥の発生を抑制でき、突合部４０の接合強度の低下を防止できる。そして、万一、空洞欠陥が発生したとしても、突合部４０よりも外側位置に離反した部分であって、熱輸送流体の流路から離れた位置に発生することとなるので、熱輸送流体が流路から外部に漏れ難く、接合部の密閉性能に影響を及ぼすことはない。

また、回転ツールを突合部４０と重合部６０に沿って一つの移動軌跡で連続的に移動させて、突合部接合工程および重合部接合工程を連続して行っているので、回転ツール５０の押込みや引抜き等の加工操作は１回ずつで済み、回数を軽減できるので、摩擦攪拌接合の作業手間を軽減することができる。

なお、回転ツール５０の移動軌跡は、前記の軌跡に限定されるものではなく、回転ツール５０が、突合部４０に対して常に同一方向回りに移動すればよい。また、回転ツール５０の移動は、一筆書きの移動軌跡に限定されるものでもない。

また、本実施形態では、ジャケット本体１０の外部と各凹部１１，１１，１１を連通させる貫通孔１８ａ，１８ｂが千鳥状に配置されているので、凹部１１と封止体３０とで囲まれる冷却水流路の全体に熱輸送流体が攪拌されて均一に流れることになり、効率的な冷却を行うことができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法について、図６を参照して説明する。

かかる実施形態は、図６の（ａ）に示すように、第１実施形態の回転ツール５０で塑性化領域４１（図６の（ｂ）参照），６１を形成する工程に先立って、ジャケット本体１０の段差側面１６ｂと封止体３０の外周面３０ａとの突合部４０の一部を回転ツール５０よりも小型の仮接合用回転ツール７０を用いて仮接合することを特徴とする。仮接合を行った後に、回転ツール５０を用いて第１実施形態と同様の本接合を行う（図６の（ｂ）参照）。なお、第１実施形態と同様の構成は、同じ符号を付してその説明を省略する。

仮接合用回転ツール７０は、回転ツール５０の攪拌ピン５２よりも小径の攪拌ピン（図示せず）を備えており、形成される塑性化領域７１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４１（図６の（ｂ）参照）の幅よりも小さい幅を有することとなる。これによって、仮接合における塑性化領域７１は、塑性化領域４１で完全に覆われることとなるので、塑性化領域７１に残った仮接合用回転ツール７０の引抜穴および塑性化領域７１の跡が残らない。

本実施形態では、第１実施形態と同様に、突合部４０が長方形（矩形環状）を呈しており、仮接合用回転ツール７０で突合部４０を仮接合する工程において、突合部４０の一方の対角４４ａ，４４ｂ同士を先に仮接合した後に、他方の対角４４ｃ，４４ｄ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、封止体３０をバランスよくジャケット本体１０に仮接合することができ、封止体３０のジャケット本体１０に対する位置決め精度が向上するとともに、封止体３０の変形を防止できる。また、封止体３０の仮接合を行ったことによって、回転ツール５０による本接合時の封止体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。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法について、図７を参照して説明する。

かかる実施形態は、図７の（ａ）に示すように、第１実施形態の回転ツール５０で塑性化領域４１（図７の（ｂ）参照），６１を形成する工程に先立って、ジャケット本体１０の段差側面１６ｂと封止体３０の外周面３０ａとの突合部４０の一部を回転ツール５０よりも小型の仮接合用回転ツール７０を用いて仮接合することを特徴とする。ここでの仮接合は、第２実施形態が、長方形の突合部４０の角部を摩擦攪拌接合しているのに対して、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、突合部４０が長方形（矩形環状）を呈しており、仮接合用回転ツール７０で突合部４０を仮接合する工程において、突合部４０の一方の対辺である短辺４０ａ，４０ｃの中間部４５ａ，４５ｃ同士を先に仮接合した後に、他方の対辺である長辺４０ｂ，４０ｄの中間部４５ｂ，４５ｄ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７０で形成される塑性化領域７２は、それぞれ同じ長さの直線状になるようになっている。

本実施形態では、前記のような順序で仮接合することで、封止体３０をバランスよくジャケット本体１０に仮接合することができ、封止体３０のジャケット本体１０に対する位置決め精度が向上するとともに、封止体３０の変形を防止できる。また、封止体３０の仮接合を行ったことによって、回転ツール５０による本接合時の封止体３０のズレを防止できる。さらに、本実施形態によれば、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７０を直線的に移動させるだけでよく、加工が容易である。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法について、図８および図９を参照して説明する。

かかる実施形態は、第１実施形態における回転ツール５０の移動が、一筆書きの移動軌跡となっているのに対して、図８の（ａ）に示すように、回転ツール５０を突合部４０に沿って一周させて引き抜いた後に、図８の（ｂ）に示すように、回転ツール７５を第一区画壁１５ａ上の重合部６０、および第二区画壁１５ｂ上の重合部６０をそれぞれ別途に移動させるようになっている。すなわち、本実施形態では、突合部接合工程を行った後に、重合部接合工程を行うことになる。

以下に、回転ツール５０，７５の動きを具体的に説明する。なお、以下に記載する符号で第１実施形態と同じ符号は、第１実施形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。

（突合部接合工程）
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、図８の（ａ）に示すように、突合部４０から外側に外れた周壁１４の上面となっている。

その後、回転ツール５０を、挿入位置５３から突合部４０の真上位置（回転ツール５０の軸芯が突合部４０上になる位置）へ回転させながら移動させる。回転ツール５０が突合部４０の真上位置まで移動したならば、回転ツール５０の中心（軸芯）が突合部４０に沿って移動するように移動方向を変えて、回転ツール５０を移動させる。このとき、回転ツール５０のフロー側５０ａに、封止体３０が位置するように、回転ツール５０を回転、移動させる。具体的には、回転ツール５０を周回状の突合部４０に対して右回りに移動（図８中、矢印Ｙ１参照）させ、回転ツール５０を右回転（図８中、矢印Ｙ２参照）させる。なお、回転ツール５０を突合部４０に対して左回りに移動させるときは、回転ツール５０を左回転させることとなる。

その後、回転ツール５０は、その回転および移動を継続し、突合部４０の短辺４０ａ（図８中、下辺）から長辺４０ｂ（図８中、左辺）、短辺４０ｃ（図８中、上辺）、長辺４０ｄ（図８中、右辺）の順に移動する。そして、回転ツール５０は、そのまま回転を継続し、短辺４０ａへと戻り、突合部４０を一周する。これによって、回転ツール５０は突合部４０上を移動し、塑性化領域４１を形成することとなる。

そして、回転ツール５０は、突合部４０に沿って一周させた後、一周目の始端５４ａから一定距離進んだ部分（終端５４ｂ）を含む始端部に沿ってさらに移動させる。これによって、回転ツール５０の一周目における始端５４ａと終端５４ｂとがオーバーラップして、塑性化領域４１の一部が重複するようになっている。

その後、回転ツール５０の、終端５４ｂまでの周回移動が終了したならば、回転ツール５０を塑性化領域４１（突合部４０）から外側に外れたジャケット本体１０の壁部１４ａの上面へと移動させ、壁部１４ａ上の引抜位置５５で、回転ツール５０を引き抜く。なお、ジャケット本体１０の周壁１４の上面の引抜穴５６は、溶接金属を埋める等の加工を行って補修してもよい。

（重合部接合工程）
続いて、重合部６０に沿って回転ツール７５（図９参照）を移動させて塑性化領域６２を形成する重合部接合工程を行う。図９に示すように、本実施形態の重合部接合工程で用いられる回転ツール７５は、突合部接合工程で用いられる回転ツール５０とは別のものであって、そのショルダー部７６の直径寸法Ｒ３が、突合部接合工程で用いられる回転ツール５０（図４参照）のショルダー部５１の直径寸法Ｒ１よりも大きいものが用いられる。但し、回転ツール７５のショルダー部７６の直径寸法Ｒ３は、区画壁１５の上面の幅寸法Ｗ２よりも小さい。回転ツール７５の攪拌ピン７７は、封止体３０の厚さ寸法Ｔ１よりも長くなっており、回転ツール５０の攪拌ピン５２と同等の長さ寸法Ｌ１を有している。

図８の（ｂ）に示すように、まず、回転ツール７５を、突合部４０から外側に外れたジャケット本体１０の周壁１４（壁部１４ｄ）の上面に設定された挿入位置７８に、回転させながら挿入する。この挿入位置７８は、区画壁１５の幅方向中間に位置する軸芯の延長線上に設定されている。その後、回転ツール７５を、その位置から突合部４０（長辺４０ｂ）側へ移動させた後、突合部４０を横断させて、第一区画壁１５ａ上（または第二区画壁１５ｂ上）を重合部６０に沿って移動させる。そして、回転ツール７５を、さらに移動させて、反対側の突合部４０（長辺４０ｄ）を横断させて、挿入位置７８とは反対側で突合部４０から外側に外れたジャケット本体１０の周壁１４（壁部１４ｃ）の上面に設定された引抜位置７９まで移動させ、その引抜位置７９で引き抜く。なお、ジャケット本体１０の周壁１４の上面の引抜穴８０は、溶接金属を埋める等の加工を行って補修してもよい。

本実施形態によれば、重合部接合工程で用いられる回転ツール７５（図９参照）のショルダー部７６の直径寸法Ｒ３が、突合部接合工程で用いられる回転ツール５０のショルダー部５１の直径寸法Ｒ１よりも大きいので、重合部６０における塑性化領域６２の幅が大きくなる。したがって、封止体３０と区画壁１５との接合面積が大きくなり、接合強度が高くなる。そして、液密性を高めることができるとともに、封止体３０の変形をより一層抑制することができる。

また、本実施形態では、突合部接合工程を完了した後に、重合部接合工程を別工程として行っているので、凹部１１が多数形成された場合であっても、回転ツール５０，７５の移動軌跡を単純な形状にすることができ、摩擦攪拌接合の作業手間を軽減することができる。さらに、本実施形態では、第１実施形態と同等の作用効果のうち、回転ツール５０を一筆書きの移動軌跡で移動させることによって得られる作用効果を除いた作用効果を得ることができる。

（第５実施形態）
次に、第５実施形態に係る液冷ジャケットについて、図１０を参照して説明する。

かかる実施形態は、第１実施形態におけるジャケット本体１０の凹部１１がその長手方向に沿って隣り合って形成されているのに対して、図１０に示すように、凹部１１１が、ジャケット本体１１０の短手方向（図１０中、Ｙ軸方向）に沿って隣り合うように形成されている。凹部１１１は、ジャケット本体１１０の長手方向に延在して形成されており、長方形を呈している。凹部１１１は、本実施形態では３つ形成されており、隣り合う凹部１１１，１１１間には、これらを区画する区画壁１１５が形成されている。凹部１１１の上部には封止体（図示せず）が設けられ、摩擦攪拌接合によって、ジャケット本体１１０に固定される。封止体は、第１実施形態と同様に、３つの凹部１１１，１１１，１１１を覆うように配置される。

ジャケット本体１１０の凹部１１１，１１１，１１１の周囲の周壁１１４は、ジャケット本体１１０の長手方向（図１０中、Ｘ軸方向）の両端に位置する一対の壁部１１４ａ，１１４ｂと、短手方向（図１０中、Ｙ軸方向）の両端に位置する一対の壁部１１４ｃ，１１４ｄとで構成されている。一対の壁部１１４ａ，１１４ｂは、ともにＹ軸方向に延在して、Ｘ軸方向に所定の距離を隔てて互いに平行に形成されている。一対の壁部１１４ｃ，１１４ｄは、ともにＸ軸方向に延在して、Ｙ軸方向に所定の距離を隔てて互いに平行に形成されている。

壁部１１４ａ，１１４ｂには、凹部１１１に冷却水を流通させるための貫通孔１１８ａ，１１８ａがそれぞれ形成されている。壁部１１４ａに形成される貫通孔１１８ａは、隣り合う凹部１１１，１１１，１１１のうち、一端（例えば図１０中、右端）の凹部１１１に開口するように形成されている。壁部１１４ｂに形成される貫通孔１１８ａは、隣り合う凹部１１１，１１１，１１１のうち、他端（例えば図１０中、左端）の凹部１１１に開口するように形成されている。貫通孔１１８ａは、それぞれＸ軸方向に延在して、円形断面を有し、凹部１１１の深さ方向中間部に形成されている。

また、区画壁１１５，１１５には、隣り合う凹部１１１，１１１間で冷却水を流通させるための貫通孔１１８ｂ，１１８ｂがそれぞれ形成されている。貫通孔１１８ｂは、一の区画壁１１５に対して、長手方向両端の近傍にそれぞれ２箇所ずつ形成されている。貫通孔１１８ｂは、それぞれＹ軸方向に延在して、円形断面を有し、凹部１１１の深さ方向中間部に形成されている。なお、貫通孔１１８ａ，１１８ｂの形状、数および形成位置は、これに限られるものではなく、冷却水の種類や流量に応じて適宜変更可能である。なお、その他の構成については、第１実施形態と同様であるので、同じ符号を付して説明を省略する。

以上のように配置された貫通孔１１８ａ，１１８ｂによれば、冷却水は、図１０中、矢印にて示すように、壁部１１４ａに形成された貫通孔１１８ａから、図１０中、右端の凹部１１１に流れ込む。そして、一部の冷却水が凹部１１１の長手方向に沿って流れ、その他の冷却水が貫通孔１１８ｂを介して他の凹部１１１，１１１へと流れる。そして他の凹部１１１，１１１へ流れた冷却水は、その長手方向に沿って流れる。図１０中、左端の凹部１１１を除く他の凹部１１１，１１１内で壁部１１４ｂ側へ流れた冷却水は、壁部１１４ｂ側の貫通孔１１８ｂを介して左端の凹部１１１へと流れ込む。左端の凹部１１１へと流れ込んだ冷却水は、最終的に壁部１１４ｂに形成された貫通孔１１８ａから流れ出る。すなわち、区画壁１１５に形成された貫通孔１１８ｂが、各凹部１１１，１１１，１１１に冷却水を流すヘッダ部の役目を果たしている。

本実施形態における液冷ジャケットの製造方法および回転ツールの移動軌跡は、第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。本実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。なお、回転ツールの移動軌跡は、一筆書きに限定されるものではなく、第４実施形態のように、回転ツールを突合部に沿って移動させた後に、別工程で重合部に沿って移動させるようにしてもよい。

（第６実施形態）
次に、第６実施形態に係る液冷ジャケットについて、図１１および図１２を参照して説明する。

かかる実施形態は、第１実施形態におけるジャケット本体１０の凹部１１がその長手方向に沿って直列配置されて３つ形成されているのに対して、図１１に示すように、凹部２１１が、ジャケット本体２１０の長手方向（図１１中、Ｘ軸方向）に沿って２つ形成されている。隣り合う２つの凹部２１１，２１１間には、これらを区画する区画壁２１５が形成されている。凹部２１１の上部には封止体２３０が設けられ、摩擦攪拌接合によって、ジャケット本体２１０に固定される。封止体２３０は、２つの凹部２１１，２１１を一体で覆うように配置される。

ジャケット本体２１０の凹部２１１，２１１の周囲の周壁２１４は、ジャケット本体２１０の長手方向（図１１中、Ｘ軸方向）の両端に位置する一対の壁部２１４ａ，２１４ｂと、短手方向（図１１中、Ｙ軸方向）の両端に位置する一対の壁部２１４ｃ，２１４ｄとで構成されている。一対の壁部２１４ａ，２１４ｂは、ともにＹ軸方向に延在して、Ｘ軸方向に所定の距離を隔てて互いに平行に形成されている。一対の壁部２１４ｃ，２１４ｄは、ともにＸ軸方向に延在して、Ｙ軸方向に所定の距離を隔てて互いに平行に形成されている。

壁部２１４ｃ，２１４ｄには、凹部２１１に冷却水を流通させるための貫通孔２１８，２１８がそれぞれ形成されている。本実施形態では、貫通孔２１８は、凹部２１１ごとに壁部２１４ｃ，２１４ｄの両方に形成されており、冷却水の流路が、凹部２１１，２１１で別個に形成されている。貫通孔２１８は、それぞれＹ軸方向に延在して、円形断面を有し、凹部２１１の深さ方向中間部に形成されている。なお、その他の構成については、第１実施形態と同様であるので、同じ符号を付して説明を省略する。

次に本実施形態における突合部接合工程および重合部接合工程について説明する。なお、その他の工程については、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。

本実施形態では、図１２に示すように、回転ツール５０を突合部４０および重合部６０に沿って、一筆書きの要領で、一つの移動軌跡で連続的に移動させて、封止体３０をジャケット本体１０に接合する。なお、前記構成によれば、突合部接合工程の後に重合部接合工程が連続して施工されることになる。

以下に、回転ツール５０の動きを具体的に説明する。図１２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２５３に挿入する。回転ツール５０の挿入位置２５３は、突合部２４０から外側に外れた周壁２１４（壁部２１４ｄ）の上面となっている。挿入位置２５３は、後記する周回移動の始端２５４ａが、区画壁１５と突合部２４０との交点２１９ａよりも回転ツール５０の移動方向の上流側に所定間隔あけた場所になるように、位置が決定されている。

その後、回転ツール５０を、挿入位置２５３から突合部２４０の真上位置（回転ツール５０の軸芯が突合部２４０上になる位置）へ回転させながら移動させる。回転ツール５０が突合部２４０の真上位置まで移動したならば、回転ツール５０の中心（軸芯）が突合部２４０に沿って移動するように移動方向を変えて、回転ツール５０を移動させる。回転ツールが移動方向を変えた位置が、周回移動の始端２５４ａとなる。回転ツール５０は、区画壁２１５と突合部２４０との交点２１９ａに向かう方向に移動方向を変える。このとき、回転ツール５０のフロー側５０ａに、封止体２３０が位置するように、回転ツール５０を回転、移動させる。具体的には、回転ツール５０を周回状の突合部２４０に対して右回りに移動（図１２中、矢印Ｙ１参照）させ、回転ツール５０を右回転（図１２中、矢印Ｙ２参照）させる。なお、回転ツール５０を突合部２４０に対して左回りに移動させるときは、回転ツール５０を左回転させることとなる。

その後、回転ツール５０は、その回転および移動を継続し、突合部２４０の長辺２４０ａ（図１２中、下辺）上を移動して、区画壁２１５と突合部２４０との交点２１９ａを通過した後、短辺２４０ｂ（図１２中、左辺）、長辺２４０ｃ（図１２中、上辺）、短辺２４０ｄ（図１２中、右辺）の順に移動する。そして、回転ツール５０は、そのまま回転を継続し、長辺２４０ａへと戻り、突合部２４０を一周する。これによって、回転ツール５０は突合部２４０上を移動し、塑性化領域４１を形成することとなる。

そして、回転ツール５０は、突合部２４０に沿って一周させた後、一周目の始端２５４ａから一定距離進んだ部分（終端２５４ｂ）を含む始端部に沿ってさらに移動させる。これによって、回転ツール５０の一周目における始端２５４ａと終端２５４ｂとがオーバーラップして、塑性化領域４１の一部が重複するようになっている。

本実施形態では、終端２５４ｂは、区画壁２１５と突合部２４０（長辺２４０ａ）との交点２１９ａと同じ位置である。その後、回転ツール５０の終端２５４ｂ（交点２１９ａ）までの周回移動が終了したならば、回転ツール５０の移動方向を、進行方向の右側（図１２中、上側）へ屈曲して変えて、区画壁２１５上の重合部２６０に沿って移動する。ここで、重合部２６０に塑性化領域６１が形成される。重合部２６０に沿って移動する際は、回転ツール５０は、その軸芯が区画壁２１５の幅方向中心部に位置するようになっている。

回転ツール５０を、重合部２６０に沿ってさらに移動させて、区画壁２１５と突合部２４０（長辺２４０ｃ）との交点２１９ｂ上を通過して、反対側の突合部２４０（長辺２４０ｃ）を横断させて、突合部２４０から外側に外れたジャケット本体２１０の周壁２１４の上面に設定された引抜位置２５５まで移動させ、その引抜位置２５５で引き抜く。なお、ジャケット本体２１０の周壁２１４の上面の引抜穴２５６は、溶接金属を埋める等の加工を行って補修してもよい。

本実施形態によれば、回転ツール５０を突合部２４０と重合部２６０に沿って一つの移動軌跡で連続的に移動させて、突合部接合工程および重合部接合工程を連続して行っているので、回転ツール５０の押込みや引抜き等の加工操作は１回ずつで済み、回数を軽減できるので、摩擦攪拌接合の作業手間を軽減することができる。さらに、この作用効果と同時に、回転ツール５０の移動軌跡が重複せず、移動軌跡を単純な形状にすることができるので、摩擦攪拌接合の作業手間をさらに軽減することができる。

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、封止体３０が平面視略長方形であるが、これに限定されるものではなく、多角形や円形等の他の形状であってもよい。さらに、凹部の形状、数や配列形状も前記実施形態に限定されるものではなく、適宜変更可能である。

また、前記実施形態では、回転ツールを突合部に対して一周させて、摩擦攪拌接合を行っているが、これに限定されるものではなく、突合部に対して複数周移動させるようにしてもよい。複数周移動させる際には、回転ツールを塑性化領域の外周側へ偏移させて移動させればよい。これによれば、シアー側が再攪拌されて空洞欠陥の発生を軽減できる。

さらに、前記の実施形態では、攪拌ピン付きの回転ツール５０を利用して摩擦攪拌接合を実施しているが、封止体が薄い場合には、ピンなしの回転ツールを利用するようにしてもよい。

１ 液冷ジャケット
１０ ジャケット本体
１１ 凹部
１２ 開口部
１２ａ 開口周縁部
１５ 区画壁
１６ａ 段差底面
１６ｂ 段差側面
１７ 支持面
３０ 封止体
３０ａ 外周面
３０ｂ 下面
３１ （封止体の）周縁部
４０ 突合部
４１ 塑性化領域
５０ 回転ツール
５１ ショルダー部
５２ 攪拌ピン
６０ 重合部
６１ 塑性化領域
６２ 塑性化領域
７５ 回転ツール
７６ ショルダー部
７７ 攪拌ピン
Ｌ１ 攪拌ピンの長さ寸法
Ｒ１ ショルダー部（５１）の直径寸法
Ｒ２ ショルダー部（５１）の半径寸法
Ｒ３ ショルダー部（７６）の直径寸法
Ｔ１ 封止体の厚さ寸法
Ｗ１ 突合部における支持面の幅寸法
Ｗ２ 重合部における支持面の幅寸法
１１０ ジャケット本体
１１１ 凹部
１１５ 区画壁
２１０ ジャケット本体
２１１ 凹部
２３０ 封止体
２４０ 突合部
２６０ 重合部

Claims (11)

1. 熱発生体が発生する熱を外部に輸送する熱輸送流体が流れるとともに同一面に向かって開口した複数の凹部を、ジャケット本体に形成する凹部形成工程と、
   前記ジャケット本体の複数の前記凹部の開口部の開口周縁部に、前記ジャケット本体の表面より下がった段差底面からなる支持面を、複数の前記凹部の開口部に跨るように面一で形成する段差形成工程と、
   前記支持面に、複数の前記凹部を覆うように封止体を載置して、前記ジャケット本体の段差側面と前記封止体の外周面とを突き合わせるとともに、隣り合う前記凹部同士を区画する区画壁の上面と前記封止体の下面とを重ね合わせる封止体載置工程と、
   前記ジャケット本体の前記段差側面と前記封止体の外周面との突合部の全周に沿って摩擦攪拌接合用の回転ツールを移動させて塑性化領域を形成する突合部接合工程と、
   前記区画壁の上面と前記封止体の下面との重合部に沿って前記回転ツールを移動させて塑性化領域を形成する重合部接合工程と、を備えており、
   前記回転ツールを前記突合部と前記重合部に沿って一つの移動軌跡で連続的に移動させ、前記突合部接合工程および前記重合部接合工程を連続して行うとともに、一の前記重合部における前記回転ツールの移動軌跡が重複せずに一本となるように前記回転ツールを移動させる
   ことを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。
2. 熱発生体が発生する熱を外部に輸送する熱輸送流体が流れるとともに同一面に向かって開口した複数の凹部を、ジャケット本体に形成する凹部形成工程と、
   前記ジャケット本体の複数の前記凹部の開口部の開口周縁部に、前記ジャケット本体の表面より下がった段差底面からなる支持面を、複数の前記凹部の開口部に跨るように面一で形成する段差形成工程と、
   前記支持面に、複数の前記凹部を覆うように封止体を載置して、前記ジャケット本体の段差側面と前記封止体の外周面とを突き合わせるとともに、隣り合う前記凹部同士を区画する区画壁の上面と前記封止体の下面とを重ね合わせる封止体載置工程と、
   前記ジャケット本体の前記段差側面と前記封止体の外周面との突合部に沿って摩擦攪拌接合用の回転ツールを一周させて塑性化領域を形成する突合部接合工程と、
   前記区画壁の上面と前記封止体の下面との重合部に沿って摩擦攪拌接合用の回転ツールを移動させて塑性化領域を形成する重合部接合工程と、を備えており、
   前記突合部接合工程を完了した後に、前記重合部接合工程を別工程として行うとともに、
   前記重合部接合工程において、摩擦攪拌接合用の回転ツールの挿入位置を前記突合部から外側に外れたジャケット本体の周壁の上面に設定するとともに、当該回転ツールの引抜位置を前記挿入位置とは反対側で前記突合部から外側に外れたジャケット本体の周壁の上面に設定し、一の前記重合部における当該回転ツールの移動軌跡が重複せずに一本となるように当該回転ツールを移動させる
   ことを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。
3. 前記突合部接合工程および前記重合部接合工程で用いられる前記回転ツールは、前記封止体の厚さ寸法よりも大きい長さ寸法の攪拌ピンを備えている
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液冷ジャケットの製造方法。
4. 前記突合部接合工程で用いられる前記回転ツールは、そのショルダー部の半径寸法が前記突合部における前記支持面の幅寸法よりも小さい
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
5. 前記重合部接合工程で用いられる前記回転ツールは、そのショルダー部の直径寸法が前記重合部における前記支持面の幅寸法よりも小さい
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
6. 前記重合部接合工程で用いられる前記回転ツールは、前記突合部接合工程で用いられる前記回転ツールとは別のものであって、そのショルダー部の直径寸法が前記突合部接合工程で用いられる前記回転ツールのショルダー部の直径寸法よりも大きい
   ことを特徴とする請求項２に記載の液冷ジャケットの製造方法。
7. 前記区画壁には、隣り合う凹部間で冷却水を流通させるための貫通孔が形成されている
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
8. 前記突合部接合工程において、前記回転ツールを周回状の前記突合部に対して右回りに移動させるときは、前記回転ツールを右回転させ、
   前記回転ツールを前記突合部に対して左回りに移動させるときは、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７のいずれか１項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
9. 前記突合部接合工程および前記重合部接合工程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仮接合工程を、さらに備えた
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
10. 前記突合部が矩形枠状を呈しており、
    前記仮接合工程において、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９に記載の液冷ジャケットの製造方法。
11. 前記突合部が矩形枠状を呈しており、
    前記仮接合工程において、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９に記載の液冷ジャケットの製造方法。

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