KR101249186B1

KR101249186B1 - 전열판 제조 방법

Info

Publication number: KR101249186B1
Application number: KR1020117010225A
Authority: KR
Inventors: 노부시로 세오; 히사시 호리; 신야 마끼따
Original assignee: 니폰게이긴조쿠가부시키가이샤
Priority date: 2008-10-06
Filing date: 2009-09-04
Publication date: 2013-04-02
Also published as: TW201022620A; CN103624396A; WO2010041529A1; CN103624396B; KR20110082164A; CN102159357A; TWI402477B; CN102159357B

Abstract

전열판의 열교환 효율이 높고, 또한 용이하게 제조할 수 있는 전열판의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다. 제1 금속 부재(2)에 제1 오목 홈(5), 제2 금속 부재(3)에 제2 오목 홈(6)이 형성되어 있고, 오목 홈끼리에 의해 중공의 공간부(K)가 형성되도록 제1 금속 부재(2)와 제2 금속 부재(3)를 겹치는 동시에, 공간부(K)에 열매체용 관(4)을 삽입하는 준비 공정과, 준비 공정에서 형성된 가조 구조체의 제1 금속 부재(2) 및 제2 금속 부재(3)로부터 유입 교반용 회전 툴(55)을 삽입하여 공간부(K)를 따라 이동시키고, 열매체용 관(4)의 주위에 형성된 공극부(P1 내지 P4)에 마찰열에 의해 소성 유동화시킨 소성 유동재(Q)를 유입시키는 유입 교반 공정을 포함하고, 공간부(K)의 폭 및 높이 중 적어도 한쪽이, 열매체용 관(4)의 외경보다도 커지도록 설정하는 것을 특징으로 한다.

Description

전열판 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING HEAT TRANSFER PLATE}

본 발명은 예를 들어 열교환기나 가열 기기 혹은 냉각 기기 등에 사용되는 전열판의 제조 방법에 관한 것이다.

열교환, 가열 혹은 냉각해야 할 대상물에 접촉하거나 또는 근접하여 배치되는 전열판은, 그 본체인 베이스 부재에 예를 들어 고온액이나 냉각수 등의 열매체를 순환시키는 열매체용 관을 삽입 관통시켜 형성되어 있다.

이러한 전열판의 제조 방법으로서는, 예를 들어 특허 문헌 1에 기재된 방법이 알려져 있다. 도 28은 특허 문헌 1에 관한 전열판을 도시한 도면이며, (a)는 사시도, (b)는 단면도이다. 특허 문헌 1에 관한 전열판(100)은, 표면에 개방되는 단면에서 볼 때 직사각형인 덮개 홈(106)과 덮개 홈(106)의 저면에 개방되는 오목 홈(108)을 갖는 베이스 부재(102)와, 오목 홈(108)에 삽입되는 열매체용 관(116)과, 덮개 홈(106)에 끼워 맞추어지는 덮개판(110)을 구비하고, 덮개 홈(106)에 있어서의 측벽(105)과 덮개판(110)의 측면(113) 및 측벽(105)과 덮개판(110)의 측면(114)의 각각의 맞댐부를 따라 마찰 교반 접합을 실시하여 형성되어 있다. 덮개 홈(106)과 덮개판(110)의 맞댐부에는, 소성화 영역(W₀, W₀)이 형성되어 있다.

일본 특허 출원 공개 제2004-314115호 공보

도 28의 (b)에 도시하는 바와 같이, 전열판(100)에는 오목 홈(108)과 열매체용 관(116)의 외주면과 덮개판(110)의 이면에 의해 공극부(120, 120)가 형성되어 있지만, 전열판(100)의 내부에 공극부(120, 120)가 존재하고 있으면, 열매체용 관(116)으로부터 방열된 열이 덮개판(110)에 전달되기 어려워지므로, 전열판(100)의 열교환 효율이 저하된다고 하는 문제가 있었다. 따라서, 오목 홈(108)의 깊이나 폭을 열매체용 관(116)의 외경과 동일하게 형성하여, 공극부(120, 120)가 작아지도록 형성하는 것이 바람직하다.

예를 들어, 열매체용 관(116)의 적어도 일부를 만곡시켜 베이스 부재(102)에 매립하는 경우에는, 오목 홈(108)에 열매체용 관(116)을 삽입하고, 덮개 홈(106)에 덮개판(110)을 배치하는 작업이 곤란해지므로, 오목 홈(108)의 깊이나 폭을 열매체용 관(116)의 외경보다도 크게 확보해야 한다. 즉, 열매체용 관(116)의 적어도 일부를 만곡시켜 베이스 부재(102)에 매립하는 경우는, 열매체용 관(116)의 외경에 비해 오목 홈(108)의 깊이나 폭을 크게 할 수밖에 없어, 그것에 수반하여 공극부(120, 120)가 더욱 커져 버린다. 이에 의해, 전열판(100)의 열교환 효율이 저하된다고 하는 문제가 있었다.

이러한 관점에서 본 발명은, 전열판의 열교환 효율이 높고, 또한 용이하게 제조할 수 있는 전열판의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

이러한 과제를 해결하기 위해 본 발명에 관한 전열판의 제조 방법은, 제1 금속 부재 및 제2 금속 부재 각각에 오목 홈이 형성되어 있고, 상기 한 쌍의 오목 홈끼리에 의해 중공의 공간부가 형성되도록 상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재를 맞대는 동시에, 상기 공간부에 열매체용 관을 삽입하는 준비 공정과, 상기 준비 공정에서 형성된 가조 구조체의 상기 제1 금속 부재 및 상기 제2 금속 부재 중 적어도 어느 한쪽으로부터 회전하는 유입 교반용 회전 툴을 삽입하여 상기 공간부를 따라 이동시키고, 상기 열매체용 관의 주위에 형성된 공극부에 마찰열에 의해 소성 유동화시킨 소성 유동재를 유입시키는 유입 교반 공정을 포함하고, 상기 공간부의 폭 및 높이 중 적어도 한쪽이, 상기 열매체용 관의 외경보다도 커지도록 설정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 관한 전열판의 제조 방법은, 제1 금속 부재 및 제2 금속 부재 중 어느 한쪽에 오목 홈이 형성되어 있고, 상기 제1 금속 부재 및 상기 제2 금속 부재 중 다른 쪽과 상기 오목 홈에 의해 중공의 공간부가 형성되도록 상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재를 겹치는 동시에, 상기 공간부에 열매체용 관을 삽입하는 준비 공정과, 상기 준비 공정에서 형성된 가조 구조체의 상기 제1 금속 부재 및 상기 제2 금속 부재 중 어느 다른 쪽으로부터 삽입한 유입 교반용 회전 툴을 상기 공간부를 따라 이동시키고, 상기 열매체용 관의 주위에 형성된 공극부에 마찰열에 의해 소성 유동화시킨 소성 유동재를 유입시키는 유입 교반 공정을 포함하고, 상기 공간부의 폭 및 높이 중 적어도 한쪽이, 상기 열매체용 관의 외경보다도 커지도록 설정하는 것을 특징으로 한다.

이러한 제조 방법에 따르면, 상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재에 의해 형성된 공간부의 폭 및 높이 중 적어도 한쪽이, 상기 열매체용 관의 외경보다도 크기 때문에, 열매체용 관의 일부가 만곡되어 있었다고 해도, 준비 공정을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 유입 교반 공정에 의해, 열매체용 관의 주위에 형성된 공극부에, 소성 유동재를 유입시킴으로써, 당해 공극부를 메울 수 있으므로, 열매체용 관과 그 주위의 제1 금속 부재 및 제2 금속 부재 사이에서 열을 효율적으로 전달할 수 있다. 이에 의해, 열교환 효율이 높은 전열판을 제조할 수 있고, 예를 들어 열매체용 관에 냉각수를 통과시켜 전열판 및 냉각 대상물을 효율적으로 냉각할 수 있다.

또한, 상기 유입 교반 공정에서는, 상기 유입 교반용 회전 툴의 선단과, 상기 열매체용 관에 접하는 가상 연직면의 최근접 거리를 1 내지 3㎜로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 상기 유입 교반 공정에서는, 상기 유입 교반용 회전 툴의 선단을, 상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재를 맞대어 형성된 맞댐부보다도 깊게 삽입하는 것이 바람직하다. 이러한 제조 방법에 따르면, 공극부에 소성 유동재를 확실하게 유입시킬 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재를 맞대어 형성된 맞댐부를 따라 마찰 교반 접합을 행하는 접합 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 접합 공정에서는, 상기 맞댐부를 따라 단속적으로 마찰 교반 접합을 행해도 된다. 이러한 제조 방법에 따르면, 수밀성 및 기밀성이 높은 전열판을 제조할 수 있다. 또한, 유입 교반 공정 전에 접합 공정을 행하는 경우는, 제1 금속 부재와 제2 금속 부재를 미리 고정한 상태에서 유입 교반 공정을 행할 수 있으므로, 유입 교반 공정의 작업성을 높일 수 있다. 또한, 접합 공정을 단속적으로 행함으로써, 작업 수고를 생략할 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 상기 유입 교반용 회전 툴보다도 소형의 회전 툴을 사용하여 상기 접합 공정을 행하는 것이 바람직하다. 이러한 제조 방법에 따르면, 유입 교반 공정에서는 깊은 부분까지 소성 유동화할 수 있는 동시에, 접합 공정에서의 마찰 교반 접합에 있어서의 소성화 영역은 작아지게 되므로, 접합 작업이 용이해진다.

또한, 상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재를 맞대어 형성된 맞댐부를 따라 용접을 행하는 용접 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 용접 공정에서는, 상기 맞댐부를 따라 단속적으로 용접을 행해도 된다. 이러한 제조 방법에 따르면, 수밀성 및 기밀성이 높은 전열판을 제조할 수 있다. 또한, 유입 교반 공정 전에 용접 공정을 행하는 경우는, 제1 금속 부재와 제2 금속 부재를 미리 고정한 상태에서 유입 교반 공정을 행할 수 있으므로, 유입 교반 공정의 작업성을 높일 수 있다. 또한, 용접 공정을 단속적으로 행함으로써, 작업 수고를 생략할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 전열판의 제조 방법은, 덮개 홈의 저면에 오목 홈이 형성된 제1 금속 부재와, 이면에 오목 홈이 형성된 제2 금속 부재를 갖는 전열판의 제조 방법이며, 상기 오목 홈끼리에 의해 중공의 공간부가 형성되도록 상기 제1 금속 부재의 덮개 홈에 상기 제2 금속 부재를 배치하는 동시에, 상기 공간부에 열매체용 관을 삽입하는 준비 공정과, 상기 준비 공정에서 형성된 가조 구조체의 상기 제1 금속 부재 및 상기 제2 금속 부재 중 적어도 어느 한쪽으로부터 유입 교반용 회전 툴을 삽입하여 상기 공간부를 따라 이동시키고, 상기 열매체용 관의 주위에 형성된 공극부에 마찰열에 의해 소성 유동화시킨 소성 유동재를 유입시키는 유입 교반 공정을 포함하고, 상기 공간부의 폭 및 높이 중 적어도 한쪽이, 상기 열매체용 관의 외경보다도 커지도록 설정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 덮개 홈이 형성된 제1 금속 부재와, 제2 금속 부재를 갖고, 상기 제1 금속 부재 및 상기 제2 금속 부재 중 어느 한쪽에 오목 홈이 형성된 전열판의 제조 방법이며, 상기 오목 홈과 상기 제1 금속 부재 및 상기 제2 금속 부재 중 어느 다른 쪽에 의해 중공의 공간부가 형성되도록 상기 제1 금속 부재의 덮개 홈에 상기 제2 금속 부재를 배치하는 동시에, 상기 공간부에 열매체용 관을 삽입하는 준비 공정과, 상기 준비 공정에서 형성된 가조 구조체의 상기 제1 금속 부재 및 상기 제2 금속 부재 중 어느 다른 쪽으로부터 삽입한 유입 교반용 회전 툴을 상기 공간부를 따라 이동시키고, 상기 열매체용 관의 주위에 형성된 공극부에 마찰열에 의해 소성 유동화시킨 소성 유동재를 유입시키는 유입 교반 공정을 포함하고, 상기 공간부의 폭 및 높이 중 적어도 한쪽이, 상기 열매체용 관의 외경보다도 커지도록 설정하는 것을 특징으로 한다.

이러한 제조 방법에 따르면, 상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재에 의해 형성된 공간부의 폭 및 높이 중 적어도 한쪽이, 상기 열매체용 관의 외경보다도 크기 때문에, 열매체용 관의 일부가 만곡되어 있었다고 해도, 준비 공정을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 유입 교반 공정에 의해, 열매체용 관의 주위에 형성된 공극부에, 소성 유동재를 유입시킴으로써 당해 공극부를 메울 수 있으므로, 열매체용 관과 그 주위의 제1 금속 부재 및 제2 금속 부재 사이에서 열을 효율적으로 전달할 수 있다. 이에 의해, 열교환 효율이 높은 전열판을 제조할 수 있고, 예를 들어 열매체용 관에 냉각수를 통과시켜 전열판 및 냉각 대상물을 효율적으로 냉각할 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 상기 유입 교반용 회전 툴의 선단과, 상기 열매체용 관에 접하는 가상 연직면의 최근접 거리를 1 내지 3㎜로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 유입 교반 공정에서는, 상기 유입 교반용 회전 툴의 선단을, 상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재의 계면에 도달하도록 삽입하는 것이 바람직하다. 이러한 제조 방법에 따르면, 공극부에 소성 유동재를 확실하게 유입시킬 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 상기 제1 금속 부재의 상기 덮개 홈의 측벽과 상기 제2 금속 부재의 측면의 맞댐부를 따라 마찰 교반 접합을 행하는 접합 공정을 더 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 상기 접합 공정에서는, 상기 제1 금속 부재의 덮개 홈의 측벽과 상기 제2 금속 부재의 측면의 맞댐부를 따라 단속적으로 마찰 교반 접합을 행하는 것이 바람직하다. 이러한 제조 방법에 따르면, 수밀성 및 기밀성이 높은 전열판을 제조할 수 있다. 또한, 유입 교반 공정 전에 접합 공정을 행하는 경우는, 제1 금속 부재와 제2 금속 부재를 미리 고정한 상태에서 유입 교반 공정을 행할 수 있으므로, 유입 교반 공정의 작업성을 높일 수 있다. 또한, 접합 공정을 단속적으로 행함으로써, 작업 수고를 생략할 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 상기 제1 금속 부재의 상기 덮개 홈의 측벽과 상기 제2 금속 부재의 측면의 맞댐부를 따라 용접을 행하는 용접 공정을 더 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 용접 공정에서는, 상기 맞댐부를 따라 단속적으로 용접을 행하는 것이 바람직하다. 이러한 제조 방법에 따르면, 수밀성 및 기밀성이 높은 전열판을 제조할 수 있다. 또한, 유입 교반 공정 전에 용접 공정을 행하는 경우는, 제1 금속 부재와 제2 금속 부재를 미리 고정한 상태에서 유입 교반 공정을 행할 수 있으므로, 유입 교반 공정의 작업성을 높일 수 있다. 또한, 용접 공정을 단속적으로 행함으로써, 작업 수고를 생략할 수 있다.

또한, 상기 접합 공정을 상기 유입 교반 공정보다도 먼저 행하는 경우, 상기 유입 교반 공정에서는, 상기 접합 공정에서 형성된 소성화 영역을, 상기 유입 교반용 회전 툴에 의해 재교반하는 것이 바람직하다. 이러한 제조 방법에 따르면, 제2 금속 부재를 고정한 상태에서 유입 교반 공정을 행할 수 있는 동시에, 전열판에 노출되는 소성화 영역을 작게 할 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 상기 제1 금속 부재에 개방되는 상부 덮개 홈의 저면에 상기 덮개 홈을 개방시켜 두고, 상기 유입 교반 공정 후에, 상기 상부 덮개 홈에 상부 덮개판을 배치하는 상부 덮개 홈 폐색 공정과, 상기 상부 덮개 홈의 측벽과 상기 상부 덮개판의 측면의 맞댐부를 따라 마찰 교반 접합을 행하는 상부 덮개 접합 공정을 더 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 제조 방법에 따르면, 제2 금속 부재 상에 상부 덮개판을 사용하여 또한 마찰 교반 접합을 행하므로, 열매체용 관을 전열판의 보다 깊은 위치에 배치시킬 수 있다.

본 발명에 관한 전열판의 제조 방법에 따르면, 전열판을 용이하게 제조할 수 있는 동시에, 열교환 효율이 높은 전열판을 제공할 수 있다.

도 1은 제1 실시 형태에 관한 전열판을 도시한 사시도이다.
도 2는 제1 실시 형태에 관한 전열판을 도시한 분해 사시도이다.
도 3의 (a)는 제1 실시 형태에 관한 전열판을 도시한 분해 단면도이고, (b)는 제1 실시 형태에 관한 제1 금속 부재에 열매체용 관과 제2 금속 부재를 배치한 단면도이다.
도 4는 제1 실시 형태에 관한 전열판을 도시한 단면도이다.
도 5는 제1 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법을 도시한 단면도로, (a)는 절삭 공정, (b)는 삽입 공정 및 배치 공정, (c)는 접합 공정, (d)는 제1 표면측 유입 교반 공정을 도시한 도면이다.
도 6은 제1 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법을 도시한 단면도로, (a)는 제2 표면측 유입 교반 공정, (b)는 제1 이면측 유입 교반 공정, (c)는 제2 이면측 유입 교반 공정을 도시한 도면이다.
도 7은 제1 실시 형태에 관한 제1 표면측 유입 교반 공정을 도시한 모식 단면도이다.
도 8은 제2 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법을 도시한 단면도로, (a)는 절삭 공정, (b)는 삽입 공정 및 배치 공정을 도시한 도면이다.
도 9는 제2 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법을 도시한 단면도로, (a)는 접합 공정, (b)는 제1 표면측 유입 교반 공정, (c)는 제2 표면측 유입 교반 공정을 도시하는 도면이다.
도 10은 제3 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법을 도시한 단면도로, (a)는 절삭 공정, (b)는 접합 공정, (c)는 표면측 유입 교반 공정을 도시하는 도면이다.
도 11은 제4 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법을 도시한 단면도로, (a)는 절삭 공정, (b)는 삽입 공정 및 배치 공정, (c)는 유입 교반 공정을 도시한 도면이다.
도 12는 제5 실시 형태에 관한 전열판을 도시한 사시도이다.
도 13은 제6 실시 형태에 관한 전열판을 도시한 사시도이다.
도 14는 제6 실시 형태에 관한 전열판을 도시한 분해 사시도이다.
도 15의 (a)는 제6 실시 형태에 관한 전열판을 도시한 분해 단면도이고, (b)는 제6 실시 형태에 관한 제1 금속 부재에 열매체용 관과 제2 금속 부재를 배치한 단면도이다.
도 16은 제6 실시 형태에 관한 전열판을 도시한 단면도이다.
도 17은 제6 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법을 도시한 단면도로, (a)는 삽입 공정, (b)는 덮개 홈 폐색 공정, (c)는 접합 공정, (d)는 제1 표면측 유입 교반 공정을 도시한 도면이다.
도 18은 제6 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법을 도시한 단면도로, (a)는 제2 표면측 유입 교반 공정, (b)는 제1 이면측 유입 교반 공정, (c)는 제2 이면측 유입 교반 공정을 도시한 도면이다.
도 19는 제6 실시 형태에 관한 제1 표면측 유입 교반 공정을 도시한 모식 단면도이다.
도 20은 제7 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법을 도시한 단면도로, (a)는 절삭 공정, (b)는 덮개 홈 폐색 공정을 도시한 도면이다.
도 21은 제7 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법을 도시한 단면도로, (a)는 접합 공정, (b)는 제1 표면측 유입 교반 공정, (c)는 제2 표면측 유입 교반 공정을 도시하는 도면이다.
도 22는 제8 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법을 도시한 단면도로, (a)는 절삭 공정, (b)는 접합 공정, (c)는 표면측 유입 교반 공정을 도시하는 도면이다.
도 23은 제9 실시 형태에 관한 전열판을 도시한 단면도로, (a)는 분해도, (b)는 완성도이다.
도 24는 제10 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법을 도시한 단면도로, (a)는 절삭 공정 및 삽입 공정을 도시하고, (b)는 덮개 홈 폐색 공정 후에 표리를 반대로 한 상태를 도시하고, (c)는 표면측 유입 교반 공정을 도시한 도면이다.
도 25는 제10 실시 형태에 관한 전열판을 도시한 단면도이다.
도 26은 제11 실시 형태에 관한 전열판을 도시한 단면도이다.
도 27은 제12 실시 형태에 관한 전열판을 도시한 단면도이다.
도 28은 특허 문헌 1에 관한 전열판을 도시한 도면으로, (a)는 사시도, (b)는 단면도이다.

[제1 실시 형태]

본 발명의 실시 형태에 대해, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 설명에 있어서의 상하 좌우 전후는, 특별히 언급하지 않는 한 도 1의 화살표에 따른다.

우선, 본 실시 형태에서 형성되는 전열판(1)에 대해 설명한다. 본 실시 형태에 관한 전열판(1)은, 도 1 내지 도 4에 도시하는 바와 같이, 후판 형상의 제1 금속 부재(2)와, 제1 금속 부재(2) 상에 배치되는 제2 금속 부재(3)와, 제1 금속 부재(2)와 제2 금속 부재(3) 사이에 삽입되는 열매체용 관(4)을 주로 구비하고 있다. 열매체용 관(4)은, 평면에서 볼 때 U자 형상을 나타내도록 만곡되어 형성되어 있다.

제1 금속 부재(2)와 제2 금속 부재(3)는, 도 1 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 마찰 교반에 의해 생성된 소성화 영역(W1 내지 W6)에 의해 일체 형성되어 있다. 여기서, 「소성화 영역」이라 함은, 회전 툴의 마찰열에 의해 가열되어 실제로 소성화되어 있는 상태와, 회전 툴이 통과하여 상온으로 복귀된 상태의 양쪽을 포함하는 것으로 한다. 전열판(1)의 측면에는, 소성화 영역(W1, W2)이 형성되어 있다. 제2 금속 부재(3)의 표면(3a)에는, 소성화 영역(W3, W4)이 형성되어 있다. 또한, 제1 금속 부재(2)의 이면(2b)에는 소성화 영역(W5, W6)이 형성되어 있다.

제1 금속 부재(2)는, 예를 들어 알루미늄 합금(JIS:A6061)으로 형성되어 있다. 제1 금속 부재(2)는, 열매체용 관(4)에 흐르는 열매체의 열을 외부에 전달시키는 역할, 혹은 외부의 열을 열매체용 관(4)에 흐르는 열매체에 전달시키는 역할을 한다. 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 제1 금속 부재(2)의 표면(2a)에는 열매체용 관(4)의 일측(하반부)을 수용하는 제1 오목 홈(5)이 오목 형성되어 있다.

제1 오목 홈(5)은, 열매체용 관(4)의 하반부를 수용하는 부분이며, 평면에서 볼 때 U자 형상을 나타내고, 상방이 개방되도록 단면에서 볼 때 직사각형으로 형성되어 있다. 제1 오목 홈(5)은, 저면(5c)과, 저면(5c)으로부터 수직으로 올라가는 수직 상승면(5a, 5b)을 구비하고 있다.

제2 금속 부재(3)는, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 제1 금속 부재(2)와 동일한 알루미늄 합금으로 이루어지고, 제1 금속 부재(2)와 대략 동일한 형상으로 형성되어 있다. 제2 금속 부재(3)의 양단부면은, 제1 금속 부재(2)의 양단부면과 동일 높이의 면으로 형성되어 있다. 또한, 제2 금속 부재(3)의 측면(3c)은 제1 금속 부재(2)의 측면(2c)과 동일 높이의 면으로 형성되고, 제2 금속 부재(3)의 측면(3d)은 제1 금속 부재(2)의 측면(2d)과 동일 높이의 면으로 형성되어 있다. 제2 금속 부재(3)의 이면(3b)에는, 평면에서 볼 때 U자 형상을 나타내고, 제1 오목 홈(5)의 위치에 대응하여 제2 오목 홈(6)이 오목 형성되어 있다.

제2 오목 홈(6)은, 도 3의 (a) 및 (b)에 도시하는 바와 같이, 열매체용 관(4)의 타측(상반부)을 수용하는 부분이며, 하방이 개방되도록 단면에서 볼 때 직사각형으로 형성되어 있다. 제2 오목 홈(6)은, 천장면(6c)과 천장면(6c)으로부터 수직으로 내려가는 수직 하강면(6a, 6b)을 구비하고 있다.

또한, 제1 금속 부재(2) 및 제2 금속 부재(3)는, 본 실시 형태에서는 알루미늄 합금으로 하였지만, 마찰 교반 가능한 금속 부재이면 다른 재료라도 좋다.

열매체용 관(4)은, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 평면에서 볼 때 U자 형상을 나타내는 원통관이다. 열매체용 관(4)의 재질은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 본 실시 형태에서는 구리제이다. 열매체용 관(4)은, 중공부(4a)에, 예를 들어 고온액, 고온 가스 등의 열매체를 순환시켜, 제1 금속 부재(2) 및 제2 금속 부재(3)에 열을 전달시키는 부재, 혹은 중공부(4a)에, 예를 들어 냉각수, 냉각 가스 등의 열매체를 순환시켜, 제1 금속 부재(2) 및 제2 금속 부재(3)로부터 열이 전달되는 부재이다. 또한, 열매체용 관(4)의 중공부(4a)에, 예를 들어 히터를 통해, 히터로부터 발생하는 열을 제1 금속 부재(2) 및 제2 금속 부재(3)에 전달시키는 부재로서 이용해도 좋다.

도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이, 제1 금속 부재(2)에 제2 금속 부재(3)를 배치하면, 제1 금속 부재(2)의 제1 오목 홈(5)과 제2 금속 부재(3)의 제2 오목 홈(6)이 맞대어져, 단면에서 볼 때 직사각형 공간부(K)가 형성된다. 공간부(K)에는 열매체용 관(4)이 수용된다.

여기서, 제1 오목 홈(5)의 깊이는, 열매체용 관(4)의 외경의 1/2로 형성되어 있다. 또한, 제1 오목 홈(5)의 폭은, 열매체용 관(4)의 외경의 1.1배로 되도록 형성되어 있다. 한편, 제2 오목 홈(6)의 깊이는, 열매체용 관(4)의 반경의 1.1배로 형성되어 있다. 또한, 제2 오목 홈(6)의 폭은 열매체용 관(4)의 외경의 1.1배로 형성되어 있다. 따라서, 제1 금속 부재(2)에 열매체용 관(4) 및 제2 금속 부재(3)를 배치하면, 제1 오목 홈(5)과 열매체용 관(4)의 하단부는 접촉하고, 열매체용 관(4)의 좌우 단부 및 상단부는, 제1 오목 홈(5) 및 제2 오목 홈(6)과 미세한 간극을 두고 이격된다. 환언하면, 공간부(K)의 폭 및 높이는, 열매체용 관(4)의 외경보다도 크게 형성되어 있다.

직사각형 단면의 공간부(K) 내에, 원 단면의 열매체용 관(4)을 삽입하고 있으므로, 열매체용 관(4)의 주위에는 공극부가 형성된다. 예를 들어, 도 2에 도시하는 바와 같이, 열매체용 관(4) 내를 흐르는 매체의 유동 방향을「Y」로 하면, 열매체용 관(4)의 주위에 형성되는 공극부 중, 유동 방향 Y에 대해 좌측 상측에 형성되는 부분을 「제1 공극부(P1)」로 하고, 우측 상측에 형성되는 부분을 「제2 공극부(P2)」로 하고, 좌측 하측에 형성되는 부분을 「제3 공극부(P3)」로 하고, 우측 하측에 형성되는 부분을 「제4 공극부(P4)」로 한다. 또한, 제1 금속 부재(2), 제2 금속 부재(3) 및 열매체용 관(4)으로 이루어지는 부재를「가조(假組) 구조체(U)」로 한다.

또한, 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이, 제1 금속 부재(2)와 제2 금속 부재(3)가 맞대어져 맞댐부(V)가 형성된다. 맞댐부(V) 중, 가조 구조체(U)의 한쪽의 측면에 나타나는 부분을 「맞댐부(V1)」로 하고, 다른 쪽의 측면에 나타나는 부분을 「맞댐부(V2)」로 한다.

소성화 영역(W1, W2)은, 도 1 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 맞댐부(V1, V2)에 마찰 교반 접합을 실시하였을 때에, 제1 금속 부재(2) 및 제2 금속 부재(3)의 일부가 소성 유동화되어 일체화된 영역이다. 즉, 맞댐부(V1, V2)를 따라, 후기하는 접합용 회전 툴(50)(도 5 참조)을 사용하여 마찰 교반 접합을 행하면, 맞댐부(V1, V2)에 관한 제1 금속 부재(2) 및 제2 금속 부재(3)의 금속 재료가, 접합용 회전 툴(50)의 마찰열에 의해 소성 유동화되어 일체화됨으로써, 제1 금속 부재(2)와 제2 금속 부재(3)가 접합된다.

소성화 영역(W3, W4)은, 도 1 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 제2 금속 부재(3)의 표면(3a)으로부터 삽입한 유입 교반용 회전 툴(55)(도 5 참조)을 제2 오목 홈(6)을 따라 이동시켰을 때에 형성된 것이다. 소성화 영역(W3)의 일부는, 열매체용 관(4)의 주위에 형성된 제1 공극부(P1)에 유입되어 있다. 소성화 영역(W4)의 일부는, 열매체용 관(4)의 주위에 형성된 제2 공극부(P2)에 유입되어 있다. 즉, 소성화 영역(W3, W4)은, 제2 금속 부재(3)의 일부가 소성 유동되어, 제1 공극부(P1) 및 제2 공극부(P2)에 각각 유입되어 일체화된 영역이며, 열매체용 관(4)과 접촉하고 있다.

소성화 영역(W5, W6)은, 제1 금속 부재(2)의 이면(2b)으로부터 삽입한 유입 교반용 회전 툴(55)을 제1 오목 홈(5)을 따라 이동시켰을 때에 형성된 것이다. 소성화 영역(W5)의 일부는, 열매체용 관(4)의 주위에 형성된 제3 공극부(P3)에 유입되어 있다. 소성화 영역(W6)의 일부는, 열매체용 관(4)의 주위에 형성된 제4 공극부(P4)에 유입되어 있다. 즉, 소성화 영역(W5, W6)은, 제1 금속 부재(2)의 일부가 소성 유동되어, 제3 공극부(P3) 및 제4 공극부(P4)에 각각 유입되어 일체화된 영역이며, 열매체용 관(4)과 접촉하고 있다.

다음에, 전열판(1)의 제조 방법에 대해, 도 5 내지 도 7을 사용하여 설명한다. 제1 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법은, 제1 금속 부재(2) 및 제2 금속 부재(3)를 형성하는 동시에, 제1 금속 부재(2)에 열매체용 관(4) 및 제2 금속 부재(3)를 배치하는 준비 공정과, 맞댐부(V1, V2)를 따라 접합용 회전 툴(50)을 이동시켜 마찰 교반 접합을 행하는 접합 공정과, 제2 금속 부재(3)의 표면(3a)측 및 제1 금속 부재(2)의 이면(2b)으로부터 유입 교반용 회전 툴(55)을 이동시켜 제1 공극부(P1) 내지 제4 공극부(P4)에 소성 유동재(Q)를 유입시키는 유입 교반 공정을 포함한다.

(준비 공정)

준비 공정은, 제1 금속 부재(2) 및 제2 금속 부재(3)를 형성하는 절삭 공정과, 제1 금속 부재(2)에 형성된 제1 오목 홈(5)에 열매체용 관(4)을 삽입하는 삽입 공정과, 제1 금속 부재(2)에 제2 금속 부재(3)를 배치하는 배치 공정을 포함한다.

절삭 공정에서는, 도 5의 (a)에 도시하는 바와 같이, 공지의 절삭 가공에 의해, 후판 부재에 단면에서 볼 때 직사각형을 나타내는 제1 오목 홈(5)을 형성한다. 이에 의해, 상방으로 개방되는 제1 오목 홈(5)을 구비한 제1 금속 부재(2)가 형성된다.

또한, 절삭 공정에서는, 공지의 절삭 가공에 의해, 후판 부재에 단면에서 볼 때 직사각형을 나타내는 제2 오목 홈(6)을 형성한다. 이에 의해, 하방으로 개방되는 제2 오목 홈(6)을 구비한 제2 금속 부재(3)가 형성된다.

또한, 제1 실시 형태에 있어서는, 제1 금속 부재(2) 및 제2 금속 부재(3)를 절삭 가공에 의해 형성하였지만, 알루미늄 합금제의 압출형재나 주조품을 사용해도 된다.

삽입 공정에서는, 도 5의 (b)에 도시하는 바와 같이, 제1 오목 홈(5)에 열매체용 관(4)을 삽입한다. 이때, 열매체용 관(4)의 하반부는, 제1 오목 홈(5)의 저면(5c)과 접촉하고, 제1 오목 홈(5)의 수직 상승면(5a, 5b)은 미세한 간극을 두고 이격된다.

배치 공정에서는, 도 5의 (b)에 도시하는 바와 같이, 열매체용 관(4)의 상반부를 제2 금속 부재(3)에 형성된 제2 오목 홈(6)에 삽입하면서, 제1 금속 부재(2) 상에 제2 금속 부재(3)를 배치한다. 이에 의해, 제1 금속 부재(2), 제2 금속 부재(3) 및 열매체용 관(4)으로 이루어지는 가조 구조체(U)가 형성된다. 이때, 열매체용 관(4)과, 제2 금속 부재(3)의 이면(3b)에 형성된 제2 오목 홈(6)의 양 수직 하강면(6a, 6b) 및 천장면(6c)은 미세한 간극을 두고 이격된다. 또한, 제1 금속 부재(2)와 제2 금속 부재(3)가 맞대어져 맞댐부(V1, V2)가 형성된다.

(접합 공정)

다음에, 도 5의 (c)에 도시하는 바와 같이, 가조 구조체(U) 중 맞댐부(V1)가 나타나는 면을 위로 한 후, 맞댐부(V1)를 따라 마찰 교반 접합을 행한다. 마찰 교반 접합은, 접합용 회전 툴(50)(공지의 회전 툴)을 사용하여 행한다. 접합용 회전 툴(50)은, 예를 들어 공구강으로 이루어지고, 원기둥형의 툴 본체(51)와, 툴 본체(51)의 저면(52)의 중심부로부터 동심 축에서 수직 하강하는 핀(53)을 갖는다. 핀(53)은, 선단을 향해 협폭으로 되는 테이퍼 형상으로 형성되어 있다. 또한, 핀(53)의 주위면에는, 그 축 방향을 따라 도시하지 않은 복수의 작은 홈이나 직경 방향을 따른 나사 홈이 형성되어 있어도 된다.

마찰 교반 접합은, 제1 금속 부재(2) 및 제2 금속 부재(3)를 도시하지 않은 지그에 의해 구속한 상태에서, 맞댐부(V1)에 고속 회전하는 접합용 회전 툴(50)을 압입하여, 맞댐부(V1)를 따라 이동시킨다. 고속 회전하는 핀(53)에 의해, 그 주위의 제1 금속 부재(2) 및 제2 금속 부재(3)의 알루미늄 합금 재료는, 마찰열에 의해 가열되어 소성 유동화된 후에 냉각되어 일체화된다. 맞댐부(V1)에 대해 마찰 교반 접합을 행하면, 맞댐부(V2)에 대해서도 마찬가지로 마찰 교반 접합을 행한다.

(유입 교반 공정)

유입 교반 공정에서는, 도 5의 (d), 도 6의 (a) 내지 (c)에 도시하는 바와 같이, 제1 금속 부재(2), 열매체용 관(4) 및 제2 금속 부재(3)로 이루어지는 가조 구조체(U)의 표면 및 이면으로부터 유입 교반용 회전 툴(55)을 이동시켜 제1 공극부(P1) 내지 제4 공극부(P4)에 소성 유동재(Q)를 유입시킨다. 본 실시 형태에 관한 유입 교반 공정은, 제2 금속 부재(3)의 표면(3a)에서 유입 교반용 회전 툴(55)을 이동시켜 제1 공극부(P1) 및 제2 공극부(P2)에 소성 유동재(Q)를 유입시키는 표면측 유입 교반 공정과, 제1 금속 부재(2)의 이면(2b)에서 유입 교반용 회전 툴(55)을 이동시켜 제3 공극부(P3) 및 제4 공극부(P4)에 소성 유동재(Q)를 유입시키는 이면측 유입 교반 공정을 포함하는 것이다.

또한, 표면측 유입 교반 공정 중, 제1 공극부(P1)에 소성 유동재(Q)를 유입시키는 공정을 제1 표면측 유입 교반 공정으로 하고, 제2 공극부(P2)에 소성 유동재(Q)를 유입시키는 공정을 제2 표면측 유입 교반 공정으로 한다. 또한, 제3 공극부(P3)에 소성 유동재(Q)를 유입시키는 공정을 제1 이면측 유입 교반 공정으로 하고, 제4 공극부(P4)에 소성 유동재(Q)를 유입시키는 공정을 제2 이면측 유입 교반 공정으로 한다.

제1 표면측 유입 교반 공정에서는, 도 5의 (d)에 도시하는 바와 같이, 열매체용 관(4)의 유동 방향 Y(도 2 참조)에 대해 좌측 상측에 형성된 제1 공극부(P1)에, 마찰 교반에 의해 소성 유동화시킨 소성 유동재(Q)를 유입시킨다. 유입 교반용 회전 툴(55)은, 예를 들어 공구강으로 이루어지고, 접합용 회전 툴(50)과 동등한 형상을 갖고 있고, 원기둥형의 툴 본체(56)와, 툴 본체(56)의 저면(57)의 중심부로부터 동심 축에서 수직 하강하는 핀(58)을 갖는다. 유입 교반용 회전 툴(55)은, 접합용 회전 툴(50)보다도 대형인 것을 사용하고 있다.

제1 표면측 유입 교반 공정에서는, 제2 금속 부재(3)의 표면(3a)에서, 고속 회전하는 유입 교반용 회전 툴(55)을 압입하여, 하방의 제2 오목 홈(6)을 따라 평면에서 볼 때 U자 형상의 궤적이 되도록 유입 교반용 회전 툴(55)을 이동시킨다. 유입 교반용 회전 툴(55)은, 툴 본체(56)의 저면(57)(숄더)의 투영 부분의 일부가 제1 공극부(P1)와 겹쳐지도록 이동시킨다. 이때, 고속 회전하는 핀(58)에 의해, 그 주위의 제2 금속 부재(3)의 알루미늄 합금 재료는, 마찰열에 의해 가열되어 소성 유동화된다. 유입 교반용 회전 툴(55)이, 소정의 깊이에서 압입되어 있으므로, 소성 유동화된 소성 유동재(Q)는 제1 공극부(P1)에 유입되어 열매체용 관(4)과 접촉한다.

여기서, 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이, 열매체용 관(4)의 좌우 단부 및 상단부는, 제1 오목 홈(5) 및 제2 오목 홈(6)과 미세한 간극을 두고 배치되어 있지만, 소성 유동재(Q)가 제1 공극부(P1)에 유입되면, 소성 유동재(Q)의 열이 열매체용 관(4)에 빼앗기므로 유동성이 저하된다. 따라서, 제1 공극부(P1)에 유입된 소성 유동재(Q)는, 제2 공극부(P2) 및 제3 공극부(P3)에는 유입되지 않고, 제1 공극부(P1)에 머물러 충전되어, 경화된다.

제2 표면측 유입 교반 공정에서는, 도 6의 (a)에 도시하는 바와 같이, 열매체용 관(4)의 유동 방향 Y(도 2 참조)에 대해 우측 상측에 형성된 제2 공극부(P2)에 마찰 교반에 의해 소성 유동화된 소성 유동재(Q)를 유입시킨다. 제2 표면측 유입 교반 공정은, 제2 공극부(P2)에 행하는 것을 제외하고는, 제1 표면측 유입 교반 공정과 동등하므로 설명을 생략한다. 또한, 표면측 유입 교반 공정이 종료되면, 제2 금속 부재(3)의 표면(3a)에 형성된 버어를 절삭 제거하여 표면(3a)을 평활하게 하는 것이 바람직하다.

이면측 유입 교반 공정에서는, 도 6의 (b) 및 (c)에 도시하는 바와 같이, 가조 구조체(U)의 표리를 반대로 한 후, 제1 금속 부재(2)의 이면(2b)에서 제1 오목 홈(5)을 따라 유입 교반용 회전 툴(55)을 이동시켜 제3 공극부(P3) 및 제4 공극부(P4)에 마찰열에 의해 소성 유동화시킨 소성 유동재(Q)를 유입시킨다.

제1 이면측 유입 교반 공정에서는, 도 6의 (b)에 도시하는 바와 같이, 마찰 교반에 의해 소성 유동화시킨 소성 유동재(Q)를 제3 공극부(P3)에 유입시킨다. 제1 이면측 유입 교반 공정에서는, 제1 금속 부재(2)의 이면(2b)에서 고속 회전하는 유입 교반용 회전 툴(55)을 압입하여, 제1 오목 홈(5)을 따라 평면에서 볼 때 U자 형상의 궤적이 되도록 유입 교반용 회전 툴(55)을 이동시킨다. 유입 교반용 회전 툴(55)은, 툴 본체(56)의 저면(57)(숄더)의 투영 부분의 일부가 열매체용 관(4)의 제3 공극부(P3)와 겹쳐지도록 이동시킨다. 이때, 고속 회전하는 핀(58)에 의해, 그 주위의 제1 금속 부재(2)의 알루미늄 합금 재료는, 마찰열에 의해 가열되어 소성 유동화된다. 유입 교반용 회전 툴(55)이, 소정의 깊이에서 압입되어 있으므로, 소성 유동화된 소성 유동재(Q)는 제3 공극부(P3)에 유입되어, 열매체용 관(4)과 접촉한다.

제2 이면측 유입 교반 공정에서는, 도 6의 (c)에 도시하는 바와 같이, 마찰 교반에 의해 소성 유동화시킨 소성 유동재(Q)를 제4 공극부(P4)에 유입시킨다. 제2 이면측 유입 교반 공정은, 제4 공극부(P4)에 행하는 것을 제외하고는, 제1 이면측 유입 교반 공정과 동등하므로, 설명을 생략한다. 이면측 유입 교반 공정이 종료되면, 제1 금속 부재(2)의 이면(2b)에 형성된 버어를 절삭 제거하여 이면(2b)을 평활하게 하는 것이 바람직하다.

또한, 표면측 유입 교반 공정 및 이면측 유입 교반 공정에서는, 제1 공극부(P1) 내지 제4 공극부(P4)의 형상이나 크기 등에 기초하여, 유입 교반용 회전 툴(55)의 압입량 및 삽입 위치 등을 설정한다. 열매체용 관(4)이 찌부러지지 않을 정도로, 유입 교반용 회전 툴(55)을 근접시켜, 제1 공극부(P1) 내지 제4 공극부(P4)에 소성 유동재(Q)를 간극 없이 유입시키는 것이 바람직하다.

예를 들어, 도 7에 도시하는 바와 같이, 유입 교반용 회전 툴(55)의 핀(58)의 선단을, 제2 오목 홈(6)의 천장면(6c)[이면측 유입 교반 공정의 경우는 제1 오목 홈(5)의 저면(5c)]보다도 깊게 삽입하는 것이 바람직하다. 또한, 유입 교반용 회전 툴(55)의 핀(58)의 선단과, 열매체용 관(4)에 접하는 가상 연직면의 최근접 거리(L)가 1 내지 3㎜인 것이 바람직하다. 이에 의해, 열매체용 관(4)을 찌부러지지 않을 정도로 제1 공극부(P1)에 소성 유동재(Q)를 확실하게 유입시킬 수 있다. 최근접 거리(L)가 1㎜보다 작으면, 유입 교반용 회전 툴(55)이 열매체용 관(4)에 지나치게 가까워, 열매체용 관(4)이 찌부러질 가능성이 있다. 또한, 최근접 거리(L)가 3㎜보다 크면, 제1 공극부(P1)에 소성 유동재(Q)가 유입되지 않을 가능성이 있다.

또한, 유입 교반용 회전 툴(55)의 압입량(압입 길이)은, 예를 들어 제1 표면측 유입 교반 공정에 있어서, 툴 본체(56)가 밀어내는 제2 금속 부재(3)[또는 제1 금속 부재(2)]의 금속의 체적이, 제1 공극부(P1)에 충전되는 소성 유동화된 알루미늄 합금 재료의 체적 및 소성화 영역(W3)의 폭 방향 양측에 발생하는 버어의 체적의 합과 동등해지는 길이로 되어 있다.

이상 설명한 전열판의 제조 방법에 따르면, 제1 금속 부재(2)의 표면(2a)에 형성된 제1 오목 홈(5)과, 제2 금속 부재(3)의 이면(3b)에 형성된 제2 오목 홈(6)으로 이루어지는 공간부(K)에 있어서, 공간부(K)의 폭 및 높이를 열매체용 관(4)의 외경보다도 크게 형성하였으므로, 열매체용 관(4)의 일부가 만곡되어 있는 경우라도, 상기한 삽입 공정 및 배치 공정을 용이하게 행할 수 있다.

또한, 표면측 유입 교반 공정 및 이면측 유입 교반 공정에 의해, 열매체용 관(4)의 주위에 형성된 제1 공극부(P1) 내지 제4 공극부(P4)에 소성 유동재(Q)를 유입시킴으로써, 당해 공극부를 메울 수 있으므로, 전열판(1)의 열교환 효율을 높일 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 따르면, 표면측 유입 교반 공정 전에, 비교적 작은 접합용 회전 툴(50)을 사용하여, 제1 금속 부재(2)와 제2 금속 부재(3)를 접합하고 있으므로, 표면측 유입 교반 공정에서는, 제1 금속 부재(2)와 제2 금속 부재(3)가 확실하게 고정된 상태에서 마찰 교반을 행할 수 있다. 따라서, 비교적 큰 유입 교반용 회전 툴(55)을 사용하여 큰 압입력이 작용하는 마찰 교반 접합을, 안정된 상태에서 행할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 접합 공정 후에 표면측 유입 교반 공정을 행하고 있지만, 표면측 유입 교반 공정 후에 접합 공정을 행하도록 해도 된다. 이때, 제1 금속 부재(2) 및 제2 금속 부재(3)를 폭 방향 및 길이 방향으로부터 도시하지 않은 지그를 사용하여 고정해 두면, 표면측 유입 교반 공정에 있어서의 마찰 교반을 안정된 상태에서 행할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 접합 공정에 있어서, 맞댐부(V1, V2)의 전체 길이에 걸쳐 마찰 교반 접합을 실시하고 있지만 이것에 한정되는 것은 아니며, 맞댐부(V1, V2)를 따라 소정의 간격을 두고 마찰 교반 접합을 단속적으로 행해도 된다. 이러한 전열판의 제조 방법에 따르면, 접합 공정에 필요로 하는 수고와 시간을 저감할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 공간부(K)의 폭 및 높이의 양쪽을 열매체용 관(4)의 외경보다도 크게 형성하고 있지만, 어느 한쪽을 크게 형성하면 된다. 또한, 열매체용 관(4)의 단면 형상은 본 실시 형태에서는 원형으로 하고 있지만, 다른 형상이라도 좋다. 또한, 열매체용 관(4)의 평면에서 본 형상을 본 실시 형태에서는 U자 형상으로 하고 있지만, 예를 들어 직선 형상, 사행(蛇行) 형상 혹은 원 형상으로 해도 좋다. 또한, 상기한 제1 오목 홈(5) 및 제2 오목 홈(6)의 폭이나 깊이 치수는 어디까지나 예시이며, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 열매체용 관(4)의 평면에서 본 형상이 복잡해지는 경우는, 그것에 수반하여 제1 오목 홈(5) 및 제2 오목 홈(6)의 폭이나 깊이를 적절하게 크게 해도 좋다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제1 금속 부재(2)에 열매체용 관(4) 및 제2 금속 부재(3)를 배치하도록 하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제2 금속 부재(3)의 제2 오목 홈(6)에 열매체용 관(4)을 삽입한 후, 제2 금속 부재(3)의 상방으로부터 제1 금속 부재(2)를 덮도록 배치해도 좋다. 또한, 본 실시 형태에서는, 접합 공정을 생략해도 좋다. 즉, 유입 교반 공정에 있어서, 제1 금속 부재(2)와 제2 금속 부재(3)를 일체화할 수 있다.

[제2 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해 설명한다. 제2 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법은, 이면측 유입 교반 공정을 행하고 있지 않은 점 등에서 제1 실시 형태와 다르다. 또한, 구체적인 도시는 하지 않았지만, 열매체용 관(4)은, 제1 실시 형태와 마찬가지로 평면에서 볼 때 U자 형상을 나타내는 것으로 한다.

제2 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법은, 도 8 및 도 9에 도시하는 바와 같이, 제1 금속 부재(12) 및 제2 금속 부재(13)를 형성하는 동시에, 제1 금속 부재(12)에 열매체용 관(4) 및 제2 금속 부재(13)를 배치하는 준비 공정과, 맞댐부(V1, V2)를 따라 접합용 회전 툴(50)을 이동시켜 마찰 교반 접합을 행하는 접합 공정과, 제2 금속 부재(13)의 표면(13a)에서, 유입 교반용 회전 툴(55)을 이동시켜 제1 공극부(P1) 및 제2 공극부(P2)에 소성 유동재(Q)를 유입시키는 표면측 유입 교반 공정을 포함하는 것이다.

(준비 공정)

준비 공정은, 제1 금속 부재(12) 및 제2 금속 부재(13)를 형성하는 절삭 공정과, 제1 금속 부재(12)에 형성된 제1 오목 홈(15)에 열매체용 관(4)을 삽입하는 삽입 공정과, 제1 금속 부재(12)에 제2 금속 부재(13)를 배치하는 배치 공정을 포함한다.

절삭 공정에서는, 도 8의 (a)에 도시하는 바와 같이, 공지의 절삭 가공에 의해 후판 부재에 단면에서 볼 때 U자 형상을 나타내는 제1 오목 홈(15)을 절결하여 제1 금속 부재(12)를 형성한다. 제1 오목 홈(15)의 저부(15a)는 원호 형상으로 절결되어 있고, 열매체용 관(4)의 외주면과 동등한 곡률로 형성되어 있다. 제1 오목 홈(15) 깊이는, 열매체용 관(4)의 외경보다도 작게 형성되어 있고, 제1 오목 홈(15)의 폭은 열매체용 관(4)의 외경과 대략 동등하게 형성되어 있다.

다음에, 공지의 절삭 가공에 의해, 후판 부재에 단면에서 볼 때 직사각형을 나타내는 제2 오목 홈(16)을 절결하여 제2 금속 부재(13)를 형성한다. 제2 오목 홈(16)의 폭은, 열매체용 관(4)의 외경과 대략 동등하게 형성되어 있다. 또한, 제2 오목 홈(16)의 깊이는, 도 8의 (b)에 도시하는 바와 같이, 제1 금속 부재(12)에 열매체용 관(4) 및 제2 금속 부재(13)를 배치하였을 때에, 제2 오목 홈(16)의 천장면(16c)과 열매체용 관(4)이 미세한 간극을 두고 이격되도록 형성되어 있다.

삽입 공정에서는, 도 8의 (b)에 도시하는 바와 같이, 제1 오목 홈(15)에 열매체용 관(4)을 삽입한다. 이때, 열매체용 관(4)의 하반부는, 제1 오목 홈(15)의 저부(15a)와 면 접촉한다. 또한, 열매체용 관(4)을 제1 오목 홈(15)에 삽입하면, 열매체용 관(4)의 상단부는, 제1 금속 부재(12)의 표면(12a)보다도 상방에 위치한다.

배치 공정에서는, 도 8의 (b)에 도시하는 바와 같이, 열매체용 관(4)의 상부를 제2 금속 부재(13)에 형성된 제2 오목 홈(16)에 삽입하면서, 제1 금속 부재(12)에 제2 금속 부재(13)를 배치한다. 이때, 열매체용 관(4)과, 제2 금속 부재(13)에 형성된 제2 오목 홈(16)의 양 수직 하강면(16a, 16b) 및 천장면(16c)은 미세한 간극을 두고 이격된다. 즉, 제1 오목 홈(15)과 제2 오목 홈(16)으로 형성된 공간부(K1)의 폭은, 열매체용 관(4)의 외경과 대략 동등하게 형성되어 있고, 공간부(K1)의 높이(H)는, 열매체용 관(4)의 외경보다도 크게 형성되어 있다.

여기서, 공간부(K1)에 있어서, 열매체용 관(4)의 주위에 형성되는 공극부 중, 유동 방향 Y(도 2 참조)에 대해 좌측 상측에 형성되는 부분을 제1 공극부(P1)로 하고, 우측 상측에 형성되는 부분을 제2 공극부(P2)로 한다.

(접합 공정)

접합 공정에서는, 도 9의 (a)에 도시하는 바와 같이, 제1 금속 부재(12)와 제2 금속 부재(13)의 맞댐부인 맞댐부(V1, V2)[도 8의 (b) 참조]를 따라 접합용 회전 툴(50)을 사용하여 마찰 교반 접합을 행한다. 이에 의해, 제1 금속 부재(12)와 제2 금속 부재(13)를 접합할 수 있다.

(표면측 유입 교반 공정)

표면측 유입 교반 공정에서는, 도 9의 (b) 및 (c)에 도시하는 바와 같이, 제2 금속 부재(13)의 표면(13a)으로부터 제2 오목 홈(16)을 따라 마찰 교반을 행한다. 표면측 유입 교반 공정은, 본 실시 형태에서는, 제1 공극부(P1)에 소성 유동재(Q)를 유입시키는 제1 표면측 유입 교반 공정과, 제2 공극부(P2)에 소성 유동재(Q)를 유입시키는 제2 표면측 유입 교반 공정을 포함한다.

제1 표면측 유입 교반 공정에서는, 제2 금속 부재(13)의 표면(13a)으로부터 고속 회전하는 유입 교반용 회전 툴(55)을 압입하여, 제2 오목 홈(16)을 따라 평면에서 볼 때 U자 형상을 나타내도록 유입 교반용 회전 툴(55)을 이동시킨다. 유입 교반용 회전 툴(55)은, 툴 본체(56)의 저면(57)(숄더)의 투영 부분의 일부가 제1 공극부(P1)와 겹쳐지도록 이동시킨다.

이때, 고속 회전하는 핀(58)에 의해, 그 주위의 제1 금속 부재(12) 및 제2 금속 부재(13)의 알루미늄 합금 재료는, 마찰열에 의해 가열되어 소성 유동화된다. 제2 실시 형태에서는, 유입 교반용 회전 툴(55)의 선단이, 제1 금속 부재(12)와 제2 금속 부재(13)의 맞댐부(V)(V1, V2)보다도 하방에 위치하도록 압입되어 있으므로, 소성 유동화된 소성 유동재(Q)는, 제1 공극부(P1)에 확실하게 유입되어 열매체용 관(4)과 접촉된다.

여기서, 도 9의 (b)에 도시하는 바와 같이, 열매체용 관(4)의 상단부는, 제2 오목 홈(16)과 미세한 간극을 두고 배치되어 있지만, 소성 유동재(Q)가 제1 공극부(P1)에 유입되면, 소성 유동재(Q)의 열이 열매체용 관(4)에 빼앗기므로 유동성이 저하된다. 따라서, 소성 유동재(Q)는, 제2 공극부(P2)에는 유입되지 않고, 제1 공극부(P1)에 머물러 충전되어, 경화된다.

제2 표면측 유입 교반 공정에서는, 도 9의 (c)에 도시하는 바와 같이, 열매체용 관(4)의 유동 방향 Y(도 2 참조)에 대해 우측 상측에 형성된 제2 공극부(P2)에 마찰 교반에 의해 소성 유동화된 소성 유동재(Q)를 유입시킨다. 제2 표면측 유입 교반 공정은, 제2 공극부(P2)에 행하는 것을 제외하고는, 제1 표면측 유입 교반 공정과 동등하므로 설명을 생략한다. 또한, 표면측 유입 교반 공정이 종료되면, 제2 금속 부재(13)의 표면(13a)에 형성된 버어를 절삭 제거하여 표면(13a)을 평활하게 하는 것이 바람직하다.

이상 설명한 전열판의 제조 방법에 따르면, 제1 금속 부재(12)에 형성된 제1 오목 홈(15)과, 제2 금속 부재(13)에 형성된 제2 오목 홈(16)으로 이루어지는 공간부(K1)에 있어서, 공간부(K1)의 높이를 열매체용 관(4)의 외경보다도 크게 형성하였으므로, 열매체용 관(4)의 일부가 만곡되어 있는 경우라도, 상기한 배치 공정을 용이하게 행할 수 있다.

또한, 표면측 유입 교반 공정에 의해, 열매체용 관(4)의 주위에 형성된 제1 공극부(P1) 및 제2 공극부(P2)에 소성 유동재(Q)를 유입시킴으로써, 당해 공극부를 메울 수 있으므로, 전열판 열교환 효율을 높일 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 제1 오목 홈(15)의 폭을 열매체용 관(4)의 외경과 대략 동등하게 형성하였지만 이것에 한정되는 것은 아니며, 제1 오목 홈(15)의 폭을 열매체용 관(4)의 외경보다도 크게 형성해도 좋다. 또한, 제1 오목 홈(15)의 저부(15a)의 곡률을 열매체용 관(4)의 곡률보다도 작아지도록 형성해도 좋다. 이에 의해, 열매체용 관(4)을 삽입하는 삽입 공정이나, 제2 금속 부재(13)를 배치하는 배치 공정을 용이하게 행할 수 있다.

[제3 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제3 실시 형태에 대해 설명한다. 제3 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법은, 제1 오목 홈(25) 및 제2 오목 홈(26)이 모두 곡면으로 형성되어 있는 점에서 제1 실시 형태와 다르다. 또한, 구체적인 도시는 하지 않았지만, 열매체용 관(4)은 제1 실시 형태와 마찬가지로 평면에서 볼 때 U자 형상을 나타내는 것으로 한다.

제3 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법은, 도 10에 도시하는 바와 같이, 제1 금속 부재(22) 및 제2 금속 부재(23)를 형성하는 동시에, 제1 금속 부재(22)에 열매체용 관(4) 및 제2 금속 부재(23)를 배치하는 준비 공정과, 맞댐부(V1, V2)를 따라 접합용 회전 툴(50)을 이동시켜 마찰 교반 접합을 행하는 접합 공정과, 제2 금속 부재(23)의 표면(23a)에서, 제2 오목 홈(26)을 따라 유입 교반용 회전 툴(55)을 이동시켜 열매체용 관(4)의 주위에 형성된 제1 공극부(P1) 및 제2 공극부(P2)에 마찰열에 의해 소성 유동화시킨 소성 유동재(Q)를 유입시키는 표면측 유입 교반 공정을 포함하는 것이다.

(준비 공정)

준비 공정은, 제1 금속 부재(22) 및 제2 금속 부재(23)를 형성하는 절삭 공정과, 제1 금속 부재(22)에 형성된 제1 오목 홈(25)에 열매체용 관(4)을 삽입하는 삽입 공정과, 제1 금속 부재(22)에 제2 금속 부재(23)를 배치하는 배치 공정을 포함한다.

절삭 공정에서는, 도 10의 (a)에 도시하는 바와 같이, 공지의 절삭 가공에 의해, 후판 부재에 단면에서 볼 때 반원 형상을 나타내는 제1 오목 홈(25)을 절결하여 제1 금속 부재(22)를 형성한다. 제1 오목 홈(25)의 반경은, 열매체용 관(4)의 반경과 동등하게 형성되어 있다.

또한, 마찬가지로 후판 부재에 단면에서 볼 때 직사각형을 나타내는 제2 오목 홈(26)을 절결하여 제2 금속 부재(23)를 형성한다. 제2 오목 홈(26)은, 하방을 향해 개방되어 있고, 개구부의 폭은 열매체용 관(4)의 외경과 대략 동등하게 형성되어 있다. 또한, 제2 오목 홈(26)의 천장면(26c)의 곡률은, 열매체용 관(4)의 곡률보다도 커지도록 형성되어 있다.

삽입 공정에서는, 도 10의 (b)에 도시하는 바와 같이, 제1 오목 홈(25)에 열매체용 관(4)의 하반부를 삽입한다. 열매체용 관(4)의 하반부는, 제1 오목 홈(25)에 면 접촉한다.

배치 공정에서는, 도 10의 (b)에 도시하는 바와 같이, 열매체용 관(4)의 상반부를 제2 금속 부재(23)에 형성된 제2 오목 홈(26)에 삽입하면서, 제1 금속 부재(22)에 제2 금속 부재(23)를 배치한다. 제1 오목 홈(25)과 제2 오목 홈(26)을 겹쳐 형성된 공간부(K2)의 높이(H)는, 열매체용 관(4)의 외경보다도 커지도록 형성되어 있다.

여기서, 열매체용 관(4)의 주위에 형성되는 공극부 중, 유동 방향 Y(도 2 참조)에 대해 좌측 상측에 형성되는 부분을 제1 공극부(P1)로 하고, 우측 상측에 형성되는 부분을 제2 공극부(P2)로 한다.

(접합 공정)

다음에, 도 10의 (b)에 도시하는 바와 같이, 접합용 회전 툴(50)(도 5 참조)을 사용하여 맞댐부(V1, V2)를 따라 마찰 교반 접합을 행한다. 이에 의해, 제1 금속 부재(22)와 제2 금속 부재(23)를 접합할 수 있다.

(표면측 유입 교반 공정)

다음에, 도 10의 (c)에 도시하는 바와 같이, 제2 금속 부재(23)의 표면(23a)으로부터 제2 오목 홈(26)을 따라 마찰 교반을 행한다. 표면측 유입 교반 공정은, 본 실시 형태에서는 제1 공극부(P1)에 소성 유동재(Q)를 유입시키는 제1 표면측 유입 교반 공정과, 제2 공극부(P2)에 소성 유동재(Q)를 유입시키는 제2 표면측 유입 교반 공정을 포함한다.

제1 표면측 유입 교반 공정에 있어서의 마찰 교반에서는, 제2 금속 부재(23)의 표면(23a)으로부터 고속 회전하는 유입 교반용 회전 툴(55)을 압입하여, 제2 오목 홈(26)을 따라 평면에서 볼 때 U자 형상을 나타내도록 유입 교반용 회전 툴(55)을 이동시킨다. 유입 교반용 회전 툴(55)은, 툴 본체(56)의 저면(57)(숄더)의 투영 부분의 일부가 제1 공극부(P1)와 겹쳐지도록 이동한다. 이때, 고속 회전하는 핀(58)에 의해, 그 주위의 제2 금속 부재(23)의 알루미늄 합금 재료는, 마찰열에 의해 가열되어 소성 유동화된다. 유입 교반용 회전 툴(55)은, 소정의 깊이에서 압입되어 있으므로, 소성 유동화된 소성 유동재(Q)가 제1 공극부(P1)에 유입되어 열매체용 관(4)과 접촉한다.

제2 표면측 유입 교반 공정에서는, 열매체용 관(4)의 유동 방향 Y(도 2 참조)에 대해 우측 상측에 형성된 제2 공극부(P2)에 마찰 교반에 의해 소성 유동화된 소성 유동재(Q)를 유입시킨다. 제2 표면측 유입 교반 공정은, 제2 공극부(P2)에 행하는 것을 제외하고는, 제1 표면측 유입 교반 공정과 동등하므로, 설명을 생략한다. 표면측 유입 교반 공정이 종료되면, 제2 금속 부재(23)의 표면(23a)에 형성된 버어를 절삭 제거하여 평활하게 하는 것이 바람직하다.

이상 설명한 전열판의 제조 방법에 따르면, 제1 오목 홈(25) 및 제2 오목 홈(26)을 모두 곡면으로 되도록 형성해도, 제1 오목 홈(25)과 제2 오목 홈(26)에 의해 형성되는 공간부(K2)의 높이(H)를 열매체용 관(4)의 외경보다도 크게 형성하고 있으므로, 열매체용 관(4)의 일부가 만곡되어 있는 경우라도, 상기한 배치 공정을 용이하게 행할 수 있다.

[제4 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제4 실시 형태에 대해 설명한다. 제4 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법은, 제2 금속 부재에 오목 홈이 형성되어 있지 않은 점에서 제1 실시 형태와 다르다. 또한, 구체적인 도시는 하지 않았지만, 열매체용 관(4)은, 제1 실시 형태와 마찬가지로 평면에서 볼 때 U자 형상을 나타내는 것으로 한다.

제4 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법은, 도 11에 도시하는 바와 같이, 제1 금속 부재(32) 및 제2 금속 부재(33)를 형성하는 동시에, 제1 금속 부재(32)에 제2 금속 부재(33)를 배치하는 준비 공정과, 맞댐부(V1, V2)를 따라 접합용 회전 툴(50)(도 5 참조)을 이동시켜 마찰 교반 접합을 행하는 접합 공정과, 제2 금속 부재(33)의 표면(33a)측 및 제1 금속 부재(32)의 이면(32b)으로부터 유입 교반용 회전 툴(55)을 이동시켜 제1 공극부(P1) 내지 제4 공극부(P4)에 소성 유동재(Q)를 유입시키는 유입 교반 공정을 포함한다.

(준비 공정)

준비 공정은, 제1 금속 부재(32) 및 제2 금속 부재(33)를 형성하는 절삭 공정과, 제1 금속 부재(32)에 형성된 제1 오목 홈(35)에 열매체용 관(4)을 삽입하는 삽입 공정과, 제1 금속 부재(32)에 제2 금속 부재(33)를 배치하는 배치 공정을 포함한다.

절삭 공정에서는, 도 11의 (a)에 도시하는 바와 같이, 공지의 절삭 가공에 의해, 후판 부재에 단면에서 볼 때 직사각형인 제1 오목 홈(35)을 절결하여 제1 금속 부재(32)를 형성한다. 제1 오목 홈(35)의 깊이는, 열매체용 관(4)의 외경의 1.1배로 형성되어 있다. 또한, 제1 오목 홈(35)의 폭은, 열매체용 관(4)의 외경의1.1배로 형성되어 있다.

삽입 공정에서는, 도 11의 (b)에 도시하는 바와 같이, 제1 금속 부재(32)의 제1 오목 홈(35)에 열매체용 관(4)을 삽입한다.

배치 공정에서는, 도 11의 (b)에 도시하는 바와 같이, 제1 금속 부재(32)의 상방에 제2 금속 부재(33)를 배치한다. 제1 오목 홈(35)과 제2 금속 부재(33)의 저면(하면)(33b)에 의해 형성된 공간부(K3)에, 열매체용 관(4)이 배치된다. 이때, 도 11의 (b)에 도시하는 바와 같이, 열매체용 관(4)의 하단부는 제1 오목 홈(35)의 저면(35c)과 접촉하고, 상단부는 제2 금속 부재(33)의 저면(33b)과 이격된다.

(접합 공정)

접합 공정에서는, 도 11의 (b) 및 (c)에 도시하는 바와 같이, 맞댐부(V1, V2)를 따라 접합용 회전 툴(50)(도 5 참조)을 사용하여 마찰 교반 접합을 행한다. 접합 공정에 대해서는, 상기한 제1 실시 형태의 접합 공정과 동일하므로 상세한 설명을 생략한다.

(유입 교반 공정)

유입 교반 공정에서는, 제1 금속 부재(32), 열매체용 관(4) 및 제2 금속 부재(33)로 이루어지는 가조 구조체(U)의 표면 및 이면으로부터 유입 교반용 회전 툴(55)을 이동시켜 제1 공극부(P1) 내지 제4 공극부(P4)에 소성 유동재(Q)를 유입시킨다.

유입 교반 공정에 대해서는 제1 실시 형태에 관한 유입 교반 공정과 대략 동등하므로 상세한 설명을 생략한다.

이상 설명한 제4 실시 형태에 관한 제조 방법에 따르면, 제2 금속 부재(33)에 오목 홈을 형성하지 않고, 제1 금속 부재(32)에만 제1 오목 홈(35)을 형성하는 경우라도, 제1 오목 홈(35)의 폭 및 깊이를 열매체용 관(4)의 외경보다 크게 형성함으로써, 제1 실시 형태와 대략 동등한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 제2 금속 부재(33)에는, 제2 오목 홈을 형성할 필요가 없으므로, 작업 수고를 생략할 수 있다. 또한, 배치 공정에서는, 제2 금속 부재(33)에 제2 오목 홈을 형성하지 않는 만큼 배치 작업이 용이해진다.

또한, 제1 오목 홈(35)은, 본 실시 형태에서는 단면에서 볼 때 직사각형으로 형성하였지만 이것에 한정되는 것은 아니며, 곡면을 포함하도록 형성해도 좋다. 또한, 유입 교반 공정은, 제1 금속 부재(32), 열매체용 관(4) 및 제2 금속 부재(33)로 이루어지는 가조 구조체(U)의 표면 및 이면으로부터 행하였지만, 공간부(K3)와 열매체용 관(4)의 형상에 따라서는 표면으로부터 행하는 것만으로도 좋다. 이 경우에는, 도 11의 (c)를 참조하는 바와 같이, 제2 금속 부재(33)의 표면(33a)으로부터 유입 교반 공정을 행하면, 제1 공극부(P1) 및 제2 공극부(P2)에 소성 유동재(Q)가 유입되는 동시에, 제1 금속 부재(32)와 제2 금속 부재(33)의 맞댐 부분인 맞댐부[V(V1, V2)]도 마찰 교반된다. 이에 의해, 제1 금속 부재(32)와 제2 금속 부재(33)를 접합할 수 있다. 또한, 이 경우는, 유입 교반용 회전 툴(55)의 선단이, 맞댐부(V)보다도 깊은 위치에 도달하도록 유입 교반 공정을 행하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 제1 금속 부재(32)와 제2 금속 부재(33)의 접합이나, 제1 공극부(P1) 및 제2 공극부(P2)에 소성 유동재(Q)를 유입시키는 작업을 보다 확실하게 행할 수 있다.

또한, 제1 실시 형태 내지 제4 실시 형태에서는, 유입 교반 공정에서 사용하는 유입 교반용 회전 툴(55)을, 접합 공정에서 사용하는 접합용 회전 툴(50)보다도 대형인 것으로 하고 있지만, 접합 공정에서 유입 교반용 회전 툴(55)을 사용하도록 해도 좋다. 이와 같이 하면, 각 공정에서 사용하는 회전 툴을 통일시킬 수 있고, 회전 툴의 교환 시간을 생략할 수 있어, 시공 시간을 단축할 수 있다.

[제5 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제5 실시 형태에 대해 설명한다. 제5 실시 형태는, 제1 실시 형태 내지 제4 실시 형태의 접합 공정 대신에, 용접 공정을 행한다. 즉, 제5 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법에서는, 도 12를 참조하는 바와 같이, 제1 금속 부재(2) 및 제2 금속 부재(3)를 형성하는 동시에, 제1 금속 부재(2)에 열매체용 관(4) 및 제2 금속 부재(3)를 배치하는 준비 공정과, 맞댐부(V1, V2)를 따라 용접을 행하는 용접 공정과, 제2 금속 부재(3)의 표면(3a)측 및 제1 금속 부재(2)의 이면(2b)으로부터 유입 교반용 회전 툴을 이동시켜 제1 공극부 내지 제4 공극부에 소성 유동재를 유입시키는 유입 교반 공정을 포함한다. 또한, 제5 실시 형태에서는, 용접 공정을 제외하고는, 제1 실시 형태와 동등하므로, 공통되는 부분의 상세한 설명은 생략한다.

용접 공정에서는, 상기 준비 공정에서 형성된 가조 구조체[제1 금속 부재(2), 제2 금속 부재(3) 및 열매체용 관(4)]의 측면에 나타나는 맞댐부[V(V1, V2)]를 따라 용접을 행한다. 용접 공정에 있어서의 용접의 종류는 특별히 제한을 받지 않지만, MIG 용접 또는 TIG 용접 등의 덧댐 용접을 행하여, 용접 금속(T)으로 맞댐부(V1, V2)를 덮는 것이 바람직하다. 이와 같이, 용접 공정을 행함으로써, 제1 금속 부재(2)와 제2 금속 부재(3)를 고정한 상태에서 유입 교반 공정을 행할 수 있으므로, 유입 교반 공정의 작업성을 높일 수 있다. 또한, 용접 공정에서는, 맞댐부(V1, V2)의 전체 길이에 걸쳐 용접을 행해도 좋고, 소정의 간격을 두고 단속적으로 행해도 좋다. 또한, 용접 공정에서는, 맞댐부(V1, V2)를 따라 홈을 형성하여, 당해 홈에 용접 금속(T)을 충전시켜도 좋다.

[제6 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제6 실시 형태에 대해 설명한다. 제6 실시 형태에 관한 전열판(201)은, 도 13 내지 도 16에 도시하는 바와 같이, 후판 형상의 제1 금속 부재(베이스 부재)(202)와, 제1 금속 부재(202)의 덮개 홈(206)에 배치되는 제2 금속 부재(덮개판)(210)와, 제1 금속 부재(202)와 제2 금속 부재(210) 사이에 삽입되는 열매체용 관(216)을 주로 구비하고 있다. 열매체용 관(216)은, 평면에서 볼 때 U자 형상을 나타내도록 만곡되어 형성되어 있다.

제1 금속 부재(202)와 제2 금속 부재(210)는, 도 13 및 도 16에 도시하는 바와 같이, 마찰 교반 접합에 의해 생성된 소성화 영역(W21 내지 W26)에 의해 일체 형성되어 있다. 제2 금속 부재(210)의 표면(211)에는, 소성화 영역(W21, W22)보다도 깊게 형성된 소성화 영역(W23, W24)이 형성되어 있다. 또한, 제1 금속 부재(202)의 이면(204)에는 소성화 영역(W25, W26)이 형성되어 있다.

제1 금속 부재(202)는, 도 14 및 도 15에 도시하는 바와 같이, 예를 들어 알루미늄 합금(JIS:A6061)으로 형성되어 있다. 제1 금속 부재(202)는, 열매체용 관(216)에 흐르는 열매체의 열을 외부에 전달시키는 역할, 혹은 외부의 열을 열매체용 관(216)에 흐르는 열매체에 전달시키는 역할을 한다. 제1 금속 부재(202)의 표면(203)에는, 덮개 홈(206)이 오목 형성되어 있고, 덮개 홈(206)의 저면(206c)에는 열매체용 관(216)의 일측(하반부)을 수용하는 제1 오목 홈(208)이 오목 형성되어 있다.

덮개 홈(206)은, 열매체용 관(216)을 덮는 제2 금속 부재(210)가 배치되는 부분이며, 제1 금속 부재(202)의 길이 방향에 걸쳐 연속해서 형성되어 있다. 덮개 홈(206)은, 단면에서 볼 때 직사각형을 나타내고 있고, 덮개 홈(206)의 저면(206c)으로부터 수직으로 올라가는 측벽(206a, 206b)을 구비하고 있다.

제1 오목 홈(208)은, 열매체용 관(216)의 하반부를 수용하는 부분이며, 평면에서 볼 때 U자 형상을 나타내고, 상방이 개방되도록 단면에서 볼 때 직사각형으로 형성되어 있다. 제1 오목 홈(208)은, 저면(208c)과, 저면(208c)으로부터 수직으로 올라가는 수직 상승면(208a, 208b)을 구비하고 있다.

제2 금속 부재(210)는, 도 14 및 도 15에 도시하는 바와 같이, 제1 금속 부재(202)와 동일한 알루미늄 합금으로 이루어지고, 제1 금속 부재(202)의 덮개 홈(206)에 배치된다. 제2 금속 부재(210)는, 표면(상면)(211), 이면(하면)(212), 측면(213a) 및 측면(213b)을 갖는다. 덮개 홈(206)에 제2 금속 부재(210)를 배치하면, 제2 금속 부재(210)의 양단부면이, 제1 금속 부재(202)의 양단부면과 동일 높이의 면으로 되도록 형성되어 있다. 제2 금속 부재(210)의 이면(212)에는, 평면에서 볼 때 U자 형상을 나타내고, 제1 오목 홈(208)에 대응하여 제2 오목 홈(215)이 형성되어 있다.

제2 오목 홈(215)은, 도 15의 (a) 및 (b)에 도시하는 바와 같이, 열매체용 관(216)의 타측(상반부)을 수용하는 부분이며, 하방이 개방되도록 단면에서 볼 때 직사각형으로 형성되어 있다. 제2 오목 홈(215)은, 천장면(215c)과 천장면(215c)으로부터 수직으로 내려가는 수직 하강면(215a, 215b)을 구비하고 있다.

제2 금속 부재(210)는, 도 15의 (a) 및 (b)에 도시하는 바와 같이, 덮개 홈(206)에 삽입된다. 제2 금속 부재(210)의 측면(213a, 213b)은, 덮개 홈(206)의 측벽(206a, 206b)과 면 접촉하거나 또는 미세한 간극을 두고 대향한다. 여기서, 도 15의 (b)에 도시하는 바와 같이, 측면(213a)과 측벽(206a)의 맞댐부를「맞댐부(V21)」로 하고, 측면(213b)과 측벽(206b)의 맞댐부를「맞댐부(V22)」로 한다.

열매체용 관(216)은, 도 14 등에 도시하는 바와 같이, 평면에서 볼 때 U자 형상을 나타내는 원통관이다. 열매체용 관(216)의 재질은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 본 실시 형태에서는 구리제로 하고 있다. 열매체용 관(216)은, 중공부(218)에, 예를 들어 고온액, 고온 가스 등의 열매체를 순환시켜, 제1 금속 부재(202) 및 제2 금속 부재(210)에 열을 전달시키는 부재, 혹은 중공부(218)에, 예를 들어 냉각수, 냉각 가스 등의 열매체를 순환시켜, 제1 금속 부재(202) 및 제2 금속 부재(210)로부터 열이 전달되는 부재이다. 또한, 열매체용 관(216)의 중공부(218)에, 예를 들어 히터를 통해, 히터로부터 발생하는 열을 제1 금속 부재(202) 및 제2 금속 부재(210)에 전달시키는 부재로서 이용해도 좋다.

도 15의 (b)에 도시하는 바와 같이, 제1 금속 부재(202)에 제2 금속 부재(210)를 배치하면, 제1 금속 부재(202)의 제1 오목 홈(208)과 제2 금속 부재(210)의 제2 오목 홈(215)이 맞대어져, 단면에서 볼 때 직사각형 공간부(K)가 형성된다. 공간부(K)에는, 열매체용 관(216)이 수용된다.

여기서, 제1 오목 홈(208)의 깊이는, 열매체용 관(216)의 외경의 1/2로 형성되어 있다. 또한, 제1 오목 홈(208)의 폭은, 열매체용 관(216)의 외경의 1.1배로 되도록 형성되어 있다. 한편, 제2 오목 홈(215)의 깊이는, 열매체용 관(216)의 반경의 1.1배로 형성되어 있다. 또한, 제2 오목 홈(215)의 폭은, 열매체용 관(216)의 외경의 1.1배로 형성되어 있다. 따라서, 제1 금속 부재(202)에 열매체용 관(216) 및 제2 금속 부재(210)를 배치하면, 제1 오목 홈(208)과 열매체용 관(216)의 하단부는 접촉하고, 열매체용 관(216)의 좌우 단부 및 상단부는, 제1 오목 홈(208) 및 제2 오목 홈(215)과 미세한 간극을 두고 이격된다. 환언하면, 공간부(K)의 폭 및 높이는, 열매체용 관(216)의 외경보다도 크게 형성되어 있다.

직사각형 단면의 공간부(K) 내에, 원형의 단면의 열매체용 관(216)을 삽입하고 있으므로, 열매체용 관(216)의 주위에는 공극부가 형성된다. 예를 들어, 도 14에 도시하는 바와 같이, 열매체용 관(216) 내를 흐르는 매체의 유동 방향을「Y」로 하면, 열매체용 관(216)의 주위에 형성되는 공극부 중, 유동 방향 Y에 대해 좌측 상측에 형성되는 부분을 「제1 공극부(P21)」로 하고, 우측 상측에 형성되는 부분을「제2 공극부(P22)」로 하고, 좌측 하측에 형성되는 부분을「제3 공극부(P23)」로 하고, 우측 하측에 형성되는 부분을「제4 공극부(P24)」로 한다.

소성화 영역(W21, W22)은, 도 13 및 도 16에 도시하는 바와 같이, 맞댐부(V21, V22)에 마찰 교반 접합을 실시하였을 때에, 제1 금속 부재(202) 및 제2 금속 부재(210)의 일부가 소성 유동되어 일체화된 영역이다. 즉, 맞댐부(V21, V22)를 따라, 후기하는 접합용 회전 툴(50)(도 17 참조)을 사용하여 마찰 교반 접합을 행하면, 맞댐부(V21, V22)에 관한 제1 금속 부재(202) 및 제2 금속 부재(210)의 금속 재료가, 접합용 회전 툴(20)의 마찰열에 의해 소성 유동화되어 일체화됨으로써, 제1 금속 부재(202)와 제2 금속 부재(210)가 접합된다.

소성화 영역(W23, W24)은, 도 13 및 도 16에 도시하는 바와 같이, 제2 금속 부재(210)의 표면(211)으로부터 삽입한 유입 교반용 회전 툴(55)(도 17 참조)을 제2 오목 홈(215)을 따라 이동시켰을 때에 형성된 것이다. 소성화 영역(W23)의 일부는, 열매체용 관(216)의 주위에 형성된 제1 공극부(P21)에 유입되어 있다. 또한, 소성화 영역(W24)의 일부는, 열매체용 관(216)의 주위에 형성된 제2 공극부(P22)에 유입되어 있다. 즉, 소성화 영역(W23, W24)은, 제2 금속 부재(210)의 일부가 소성 유동되어, 제1 공극부(P21) 및 제2 공극부(P22)에 각각 유입되고, 열매체용 관(216)과 접촉하고 있다.

소성화 영역(W25, W26)은, 제1 금속 부재(202)의 이면(204)으로부터 삽입된 유입 교반용 회전 툴(55)을 제1 오목 홈(208)을 따라 이동시켰을 때에 형성된 것이다. 소성화 영역(W25)의 일부는, 열매체용 관(216)의 주위에 형성된 제3 공극부(P23)에 유입되어 있다. 소성화 영역(W26)의 일부는, 열매체용 관(216)의 주위에 형성된 제4 공극부(P24)에 유입되어 있다. 즉, 소성화 영역(W25, W26)은, 제1 금속 부재(202)의 일부가 소성 유동되어, 열매체용 관(216)과 접촉하고 있다.

다음에, 전열판(201)의 제조 방법에 대해, 도 17 내지 도 19를 사용하여 설명한다. 제6 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법은, 제1 금속 부재(202) 및 제2 금속 부재(210)를 형성하는 동시에, 제1 금속 부재(202)에 열매체용 관(216) 및 제2 금속 부재(210)를 배치하는 준비 공정과, 맞댐부(V21, V22)를 따라 접합용 회전 툴(50)을 이동시켜 마찰 교반 접합을 행하는 접합 공정과, 제2 금속 부재(210)의 표면(211)측 및 제1 금속 부재(202)의 이면(204)으로부터 유입 교반용 회전 툴(55)을 이동시켜 제1 공극부(P21) 내지 제4 공극부(P24)에 소성 유동재(Q)를 유입시키는 유입 교반 공정을 포함한다.

(준비 공정)

준비 공정은, 제1 금속 부재(202) 및 제2 금속 부재(210)를 형성하는 절삭 공정과, 제1 금속 부재(202)에 형성된 제1 오목 홈(208)에 열매체용 관(216)을 삽입하는 삽입 공정과, 덮개 홈(206)에 제2 금속 부재(210)를 배치하는 덮개 홈 폐색 공정을 포함한다.

절삭 공정에서는, 도 17의 (a)에 도시하는 바와 같이, 공지의 절삭 가공에 의해, 후판 부재에 덮개 홈(206)을 형성한다. 그리고 덮개 홈(206)의 저면(206c)에, 절삭 가공에 의해 단면에서 볼 때 직사각형을 나타내는 제1 오목 홈(208)을 형성한다. 이에 의해, 덮개 홈(206)과, 덮개 홈(206)의 저면(206c)에 개방된 제1 오목 홈(208)을 구비한 제1 금속 부재(202)가 형성된다.

또한, 절삭 공정에서는, 공지의 절삭 가공에 의해, 후판 부재의 이면에 단면에서 볼 때 직사각형을 나타내는 제2 오목 홈(215)을 형성한다. 이에 의해, 하방으로 개방되는 제2 오목 홈(215)을 구비한 제2 금속 부재(210)가 형성된다.

또한, 제6 실시 형태에 있어서는, 제1 금속 부재(202) 및 제2 금속 부재(210)를 절삭 가공에 의해 형성하였지만, 알루미늄 합금제의 압출형재나 주조품을 사용해도 좋다.

삽입 공정에서는, 도 17의 (a)에 도시하는 바와 같이, 제1 오목 홈(208)에 열매체용 관(216)을 삽입한다. 이때, 열매체용 관(216)의 하반부는, 제1 오목 홈(208)의 저면(208c)과 접촉하고, 제1 오목 홈(208)의 수직 상승면(208a, 208b)과는 미세한 간극을 두고 이격된다.

덮개 홈 폐색 공정에서는, 도 17의 (b)에 도시하는 바와 같이, 열매체용 관(216)의 상반부를 제2 금속 부재(210)에 형성된 제2 오목 홈(215)에 삽입하면서, 제1 금속 부재(202)의 덮개 홈(206) 내에 제2 금속 부재(210)를 배치한다. 이때, 열매체용 관(216)과, 제2 금속 부재(210)의 이면(212)에 형성된 제2 오목 홈(215)의 양 수직 하강면(215a, 215b) 및 천장면(215c)과는 미세한 간극을 두고 이격된다. 또한, 제2 금속 부재(210)의 표면(211)이, 제1 금속 부재(202)의 표면(203)과 동일 높이의 면으로 된다. 또한, 덮개 홈(206)의 측벽(206a, 206b)과, 제2 금속 부재(210)의 측면(213a, 213b)에 의해 맞댐부(V21, V22)가 형성된다.

(접합 공정)

다음에, 도 17의 (c)에 도시하는 바와 같이, 맞댐부(V21, V22)를 따라, 마찰 교반 접합을 행한다. 마찰 교반 접합은, 제1 실시 형태와 동일한 접합용 회전 툴(50)(공지의 회전 툴)을 사용하여 행한다.

마찰 교반 접합은, 제1 금속 부재(202) 및 제2 금속 부재(210)를 도시하지 않은 지그에 의해 구속한 상태에서, 각 맞댐부(V21, V22)에 고속 회전하는 접합용 회전 툴(50)을 압입하여, 맞댐부(V21, V22)를 따라 이동시킨다. 고속 회전하는 핀(53)에 의해, 그 주위의 제1 금속 부재(202) 및 제2 금속 부재(210)의 알루미늄 합금 재료는, 마찰열에 의해 가열되어 소성 유동화한 후에 냉각되어 제1 금속 부재(202)와 제2 금속 부재(210)와 일체화된다.

(유입 교반 공정)

유입 교반 공정에서는, 제1 금속 부재(202), 열매체용 관(216) 및 제2 금속 부재(210)로 이루어지는 가조 구조체의 표면 및 이면으로부터 유입 교반용 회전 툴(55)을 이동시켜 제1 공극부(P21) 내지 제4 공극부(P24)에 소성 유동재를 유입시킨다. 즉, 유입 교반 공정은, 제2 금속 부재(210)의 표면(211)에서 유입 교반용 회전 툴(55)을 이동시켜, 제1 공극부(P21) 및 제2 공극부(P22)에 소성 유동재(Q)를 유입시키는 표면측 유입 교반 공정과, 제1 금속 부재(202)의 이면(204)에서 유입 교반용 회전 툴(55)을 이동시켜 제3 공극부(P23) 및 제4 공극부(P24)에 소성 유동재(Q)를 유입시키는 이면측 유입 교반 공정을 포함하는 것이다. 유입 교반 공정에서는, 제1 실시 형태와 동일한 유입 교반용 회전 툴(55)을 사용한다.

또한, 표면측 유입 교반 공정 중, 제1 공극부(P21)에 소성 유동재(Q)를 유입시키는 공정을 제1 표면측 유입 교반 공정으로 하고, 제2 공극부(P22)에 소성 유동재(Q)를 유입시키는 공정을 제2 표면측 유입 교반 공정으로 한다. 또한, 제3 공극부(P23)에 소성 유동재(Q)를 유입시키는 공정을 제1 이면측 유입 교반 공정으로 하고, 제4 공극부(P24)에 소성 유동재(Q)를 유입시키는 공정을 제2 이면측 유입 교반 공정으로 한다.

제1 표면측 유입 교반 공정에서는, 열매체용 관(216)의 유동 방향 Y(도 14 참조)에 대해 좌측 상측에 형성된 제1 공극부(P21)에, 마찰 교반에 의해 소성 유동화시킨 소성 유동재(Q)를 유입시킨다.

제1 표면측 유입 교반 공정에서는, 제2 금속 부재(210)의 표면(211)에서, 고속 회전하는 유입 교반용 회전 툴(55)을 압입하여, 하방의 제2 오목 홈(215)을 따라 평면에서 볼 때 U자 형상의 궤적이 되도록 유입 교반용 회전 툴(55)을 이동시킨다. 유입 교반용 회전 툴(55)은, 툴 본체(56)의 저면(57)(숄더)의 투영 부분의 일부가 제1 공극부(P21)와 겹쳐지도록 이동시킨다. 이때, 고속 회전하는 핀(58)에 의해, 그 주위의 제2 금속 부재(210)의 알루미늄 합금 재료는, 마찰열에 의해 가열되어 소성 유동화된다. 유입 교반용 회전 툴(55)이, 소정의 깊이에서 압입되어 있으므로, 소성 유동화된 소성 유동재(Q)는, 제1 공극부(P21)에 유입되어, 열매체용 관(216)과 접촉한다.

여기서, 도 17의 (b)에 도시하는 바와 같이, 열매체용 관(216)의 좌우 단부 및 상단부는, 제1 오목 홈(208) 및 제2 오목 홈(215)과 미세한 간극을 두고 배치되어 있지만, 소성 유동재(Q)가 제1 공극부(P21)에 유입되면, 소성 유동재(Q)의 열이 열매체용 관(216)에 빼앗기므로 유동성이 저하된다. 따라서, 제1 공극부(P21)에 유입된 소성 유동재(Q)는, 제2 공극부(P22) 및 제3 공극부(P23)에는 유입되지 않고, 제1 공극부(P21)에 머물러 충전되어, 경화된다.

제2 표면측 유입 교반 공정에서는, 도 18의 (a)에 도시하는 바와 같이, 열매체용 관(216)의 유동 방향 Y(도 2 참조)에 대해 우측 상측에 형성된 제2 공극부(P22)에 마찰 교반에 의해 소성 유동화된 소성 유동재(Q)를 유입시킨다. 제2 표면측 유입 교반 공정은, 제2 공극부(P22)에 행하는 것을 제외하고는, 제1 표면측 유입 교반 공정과 동등하므로 설명을 생략한다. 또한, 표면측 유입 교반 공정이 종료되면, 제1 금속 부재(202)의 표면(203)에 형성된 버어를 절삭 제거하여 표면(203)을 평활하게 하는 것이 바람직하다.

이면측 유입 교반 공정에서는, 도 18의 (b)에 도시하는 바와 같이, 제1 금속 부재(202)의 표리를 반대로 한 후, 이면측 유입 교반 공정을 행한다. 즉, 이면측 유입 교반 공정에서는, 제1 금속 부재(202)의 이면(204)에서 제1 오목 홈(208)을 따라 유입 교반용 회전 툴(55)을 이동시켜 제3 공극부(P23) 및 제4 공극부(P24)에 마찰열에 의해 소성 유동화시킨 소성 유동재를 유입시킨다. 이면측 유입 교반 공정은, 본 실시 형태에서는 제3 공극부(P23)에 소성 유동재를 유입시키는 제1 이면측 유입 교반 공정과, 제4 공극부(P24)에 소성 유동재를 유입시키는 제2 이면측 유입 교반 공정을 포함한다.

제1 이면측 유입 교반 공정에서는, 마찰 교반에 의해 소성 유동화시킨 소성 유동재(Q)를 제3 공극부(P23)에 유입시킨다. 제1 이면측 유입 교반 공정에서는, 제1 금속 부재(202)의 이면(204)에서 고속 회전하는 유입 교반용 회전 툴(55)을 압입하여, 제1 오목 홈(208)을 따라 평면에서 볼 때 U자 형상의 궤적이 되도록 유입 교반용 회전 툴(55)을 이동시킨다. 유입 교반용 회전 툴(55)은, 툴 본체(56)의 저면(57)(숄더)의 투영 부분의 일부가 열매체용 관(216)의 제3 공극부(P23)와 겹쳐지도록 이동시킨다. 이때, 고속 회전하는 핀(58)에 의해, 그 주위의 제1 금속 부재(202)의 알루미늄 합금 재료는, 마찰열에 의해 가열되어 소성 유동화된다. 유입 교반용 회전 툴(55)이, 소정의 깊이에서 압입되어 있으므로, 소성 유동화된 소성 유동재(Q)는 제3 공극부(P23)에 유입되어, 열매체용 관(216)과 접촉한다.

제2 이면측 유입 교반 공정에서는, 도 18의 (c)에 도시하는 바와 같이, 마찰 교반에 의해 소성 유동화시킨 소성 유동재(Q)를 제4 공극부(P24)에 유입시킨다. 제2 이면측 유입 교반 공정은, 제4 공극부(P24)에 행하는 것을 제외하고는, 제1 이면측 유입 교반 공정과 동등하므로, 설명을 생략한다. 이면측 유입 교반 공정이 종료되면, 제1 금속 부재(202)의 이면(204)에 형성된 버어를 절삭 제거하여 이면(204)을 평활하게 하는 것이 바람직하다.

또한, 표면측 유입 교반 공정 및 이면측 유입 교반 공정에서는, 제1 공극부(P21) 내지 제4 공극부(P24)의 형상이나 크기 등에 기초하여, 유입 교반용 회전 툴(55)의 압입량 및 삽입 위치 등을 설정한다. 열매체용 관(216)이 찌부러지지 않을 정도로, 유입 교반용 회전 툴(55)을 근접시켜, 제1 공극부(P21) 내지 제4 공극부(P24)에 소성 유동재(Q)를 간극 없이 유입시키는 것이 바람직하다.

예를 들어, 도 19에 도시하는 바와 같이, 유입 교반용 회전 툴(55)의 핀(58)의 선단을, 제2 오목 홈(215)의 천장면(215c)보다도 깊게 삽입하는 것이 바람직하다. 또한, 유입 교반용 회전 툴(55)의 핀(58)의 선단과, 열매체용 관(216)에 접하는 가상 연직면의 최근접 거리(L)가 1 내지 3㎜인 것이 바람직하다. 이에 의해, 열매체용 관(216)을 찌부러지지 않을 정도로 제1 공극부(P21)에 소성 유동재를 확실하게 유입시킬 수 있다. 최근접 거리(L)가 1㎜보다 작으면, 유입 교반용 회전 툴(55)이 열매체용 관(216)에 지나치게 가까워, 열매체용 관(216)이 찌부러질 가능성이 있다. 또한, 최근접 거리(L)가 3㎜보다 크면, 제1 공극부(P21)에 소성 유동재가 유입되지 않을 가능성이 있다.

또한, 유입 교반용 회전 툴(55)의 압입량(압입 길이)은, 예를 들어 제1 표면측 유입 교반 공정에 있어서, 툴 본체(56)가 밀어내는 제2 금속 부재(210)의 금속의 체적이, 제1 공극부(P21)에 충전되는 소성 유동화된 알루미늄 합금 재료의 체적 및 소성화 영역(W23)의 폭 방향 양측에 발생하는 버어의 체적의 합과 동등해지는 길이로 되어 있다.

이상 설명한 전열판의 제조 방법에 따르면, 제1 금속 부재(202)에 형성된 제1 오목 홈(208)과, 제2 금속 부재(210)의 이면(212)에 형성된 제2 오목 홈(215)으로 이루어지는 공간부(K)에 있어서, 공간부(K)의 폭 및 높이를 열매체용 관(216)의 외경보다도 크게 형성하였으므로, 열매체용 관(216)의 일부가 만곡되어 있는 경우라도, 상기한 삽입 공정 및 덮개 홈 폐색 공정을 용이하게 행할 수 있다.

또한, 표면측 유입 교반 공정 및 이면측 유입 교반 공정에 의해, 열매체용 관(216)의 주위에 형성된 제1 공극부(P21) 내지 제4 공극부(P24)에 소성 유동재(Q)를 유입시킴으로써, 당해 공극부를 메울 수 있으므로, 전열판(201)의 열교환 효율을 높일 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 따르면, 표면측 유입 교반 공정 전에, 비교적 작은 접합용 회전 툴(50)을 사용하여, 제1 금속 부재(202)와 제2 금속 부재(210)를 접합하고 있으므로, 표면측 유입 교반 공정에서는, 제2 금속 부재(210)가 확실하게 고정된 상태에서 마찰 교반을 행할 수 있다. 따라서, 유입 교반용 회전 툴(55)을 사용하여 큰 압력이 작용하는 마찰 교반 접합을, 안정된 상태에서 행할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 접합 공정 후에 유입 교반 공정을 행하고 있지만, 유입 교반 공정 후에 접합 공정을 행하도록 해도 좋다. 이때, 제2 금속 부재(210)를 길이 방향으로부터 도시하지 않은 지그를 사용하여 고정해 두면, 제2 금속 부재(210)의 폭 방향은, 제1 금속 부재(202)에 의해 고정되어 있으므로, 표면측 유입 교반 공정에 있어서의 마찰 교반을, 제2 금속 부재(210)가 확실하게 고정된 상태에서 행할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 접합 공정에 있어서, 맞댐부(V21, V22)의 전체 길이에 걸쳐, 마찰 교반 접합을 실시하고 있지만 이것에 한정되는 것은 아니며, 맞댐부(V21, V22)를 따라 소정의 간격을 이격하여 마찰 교반 접합을 단속적으로 행하여, 제1 금속 부재(202)에 제2 금속 부재(210)의 가부착을 실시하도록 해도 좋다. 이러한 전열판의 제조 방법에 따르면, 접합 공정에 필요로 하는 수고와 시간을 저감할 수 있다.

또한, 상기한 바와 같이, 접합 공정 대신에 용접 공정을 행해도 좋다. 용접 공정에서는, 맞댐부(V1, V2)에 대해 연속적으로 용접을 행해도 좋고, 단속적으로 행해도 좋다.

[제7 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제7 실시 형태에 대해 설명한다. 제7 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법은, 이면측 유입 교반 공정을 행하고 있지 않은 점, 접합 공정에서 형성된 소성화 영역과 표면측 유입 교반 공정에서 형성된 소성화 영역이 중복되는 점 등에서 제6 실시 형태와 다르다. 또한, 구체적인 도시는 하지 않지만, 열매체용 관(216)은, 제1 실시 형태와 마찬가지로 평면에서 볼 때 U자 형상을 나타내는 것으로 한다.

제7 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법은, 도 20 및 도 21에 도시하는 바와 같이, 제1 금속 부재(202) 및 제2 금속 부재(210)를 형성하는 동시에, 제1 금속 부재(202)에 열매체용 관(216) 및 제2 금속 부재(210)를 배치하는 준비 공정과, 맞댐부(V21, V22)를 따라 접합용 회전 툴(50)을 이동시켜 마찰 교반 접합을 행하는 접합 공정과, 제2 금속 부재(210)의 표면(211)에서, 유입 교반용 회전 툴(55)을 이동시켜 제1 공극부(P21) 및 제2 공극부(P22)에 소성 유동재(Q)를 유입시키는 표면측 유입 교반 공정을 포함하는 것이다.

(준비 공정)

준비 공정은, 제1 금속 부재(202) 및 제2 금속 부재(210)를 형성하는 절삭 공정과, 제1 금속 부재(202)에 형성된 제1 오목 홈(238)에 열매체용 관(216)을 삽입하는 삽입 공정과, 덮개 홈(206)에 제2 금속 부재(210)를 배치하는 덮개 홈 폐색 공정을 포함한다.

절삭 공정에서는, 도 20의 (a)에 도시하는 바와 같이, 공지의 절삭 가공에 의해 후판 부재에 덮개 홈(206)을 형성한다. 그리고 덮개 홈(206)의 저면(206c)에 절삭 가공에 의해 상방이 개방되고 단면에서 볼 때 U자 형상을 나타내는 제1 오목 홈(238)을 형성한다. 제1 오목 홈(238)의 저부(237)는 원호 형상으로 형성되어 있고, 열매체용 관(216)과 동등한 곡률로 형성되어 있다. 제1 오목 홈(238)의 깊이는, 열매체용 관(216)의 외경보다도 작게 형성되어 있고, 제1 오목 홈(238)의 폭은 열매체용 관(216)의 외경과 대략 동등하게 형성되어 있다.

다음에, 공지의 절삭 가공에 의해, 후판 부재의 이면에 단면에서 볼 때 직사각형을 나타내는 제2 오목 홈(245)을 절결하여 제2 금속 부재(210)를 형성한다. 제2 오목 홈(245)의 폭은, 열매체용 관(216)의 외경과 대략 동등하게 형성되어 있다. 또한, 제2 오목 홈(245)의 깊이는, 도 20의 (b)에 도시하는 바와 같이, 제1 금속 부재(202)에 열매체용 관(216) 및 제2 금속 부재(210)를 삽입하였을 때에, 제2 오목 홈(245)의 천장면(245c)과 열매체용 관(216)이 미세한 간극을 두고 이격되도록 형성되어 있다.

삽입 공정에서는, 도 20의 (b)에 도시하는 바와 같이, 제1 오목 홈(238)에 열매체용 관(216)을 삽입한다. 이때, 열매체용 관(216)의 하반부는, 제1 오목 홈(238)의 저부(237)와 면 접촉한다. 또한, 열매체용 관(216)의 상단부는, 덮개 홈(206)의 저면(206c)보다도 상방에 위치한다.

덮개 홈 폐색 공정에서는, 도 20의 (b)에 도시하는 바와 같이, 열매체용 관(216)의 상부를 제2 금속 부재(210)에 형성된 제2 오목 홈(245)에 삽입하면서, 제1 금속 부재(202)의 덮개 홈(206) 내에 제2 금속 부재(210)를 배치한다. 이때, 열매체용 관(216)과, 제2 금속 부재(210)의 이면(212)에 형성된 제2 오목 홈(245)의 양 수직 하강면(245a, 245b) 및 천장면(245c)과는 미세한 간극을 두고 이격된다. 즉, 제1 오목 홈(238)과 제2 오목 홈(245)에 의해 형성된 공간부(K1)의 폭은, 열매체용 관(216)의 외경과 대략 동등하게 형성되어 있고, 공간부(K1)의 높이(H)는, 열매체용 관(216)의 외경보다도 크게 형성되어 있다. 또한, 제2 금속 부재(210)의 표면(211)은, 제1 금속 부재(202)의 표면(203)과 동일 높이의 면으로 된다.

여기서, 공간부(K1)에 있어서, 열매체용 관(216)의 주위에 형성되는 공극부 중, 유동 방향 Y(도 14 참조)에 대해 좌측 상측에 형성되는 부분을 제1 공극부(P21)로 하고, 우측 상측에 형성되는 부분을 제2 공극부(P22)로 한다.

(접합 공정)

다음에, 접합 공정에서는, 도 21의 (a)에 도시하는 바와 같이, 맞댐부(V21, V22)를 따라 접합용 회전 툴(50)을 사용하여 마찰 교반 접합을 행한다. 이에 의해, 제1 금속 부재(202)와 제2 금속 부재(210)를 접합할 수 있다.

(표면측 유입 교반 공정)

다음에, 표면측 유입 교반 공정에서는, 도 21의 (b) 및 (c)에 도시하는 바와 같이, 제2 금속 부재(210)의 표면(211)으로부터 제2 오목 홈(245)을 따라 마찰 교반을 행한다. 표면측 유입 교반 공정은, 본 실시 형태에서는 제1 공극부(P21)에 소성 유동재(Q)를 유입시키는 제1 표면측 유입 교반 공정과, 제2 공극부(P22)에 소성 유동재(Q)를 유입시키는 제2 표면측 유입 교반 공정을 포함한다.

제1 표면측 유입 교반 공정에서는, 제2 금속 부재(210)의 표면(211)으로부터 고속 회전하는 유입 교반용 회전 툴(55)을 압입하여, 제2 오목 홈(245)을 따라 평면에서 볼 때 U자 형상을 나타내도록 유입 교반용 회전 툴(55)을 이동시킨다. 유입 교반용 회전 툴(55)은, 툴 본체(56)의 저면(57)(숄더)의 투영 부분의 일부를 제1 공극부(P21)와 겹치는 동시에, 마찰 교반에 의해 형성되는 소성화 영역(W23)이 소성화 영역(W21, W22)을 포함하도록 이동한다. 즉, 제1 표면측 유입 교반 공정에서는, 접합 공정에서 형성된 소성화 영역(W21, W22) 상을, 표면측 유입 교반 공정에 있어서 유입 교반용 회전 툴(55)이 이동하여, 소성화 영역(W21, W22)을 재교반한다.

이때, 고속 회전하는 핀(58)에 의해, 그 주위의 제2 금속 부재(210) 및 제1 금속 부재(202)의 알루미늄 합금 재료는, 마찰열에 의해 가열되어 소성 유동화된다. 제7 실시 형태에서는, 유입 교반용 회전 툴(55)의 선단이, 덮개 홈(206)의 저면(206c)보다도 하방에 위치하도록 압입되어 있으므로, 소성 유동화된 소성 유동재(Q)는 제1 공극부(P21)에 확실하게 유입되어 열매체용 관(216)과 접촉한다.

여기서, 도 21의 (b)에 도시하는 바와 같이, 열매체용 관(216)의 상단부는, 제2 오목 홈(245)과 미세한 간극을 두고 배치되어 있지만, 소성 유동재(Q)가 제1 공극부(P21)에 유입되면, 소성 유동재(Q)의 열이 열매체용 관(216)에 빼앗기므로 유동성이 저하된다. 따라서, 소성 유동재(Q)는, 제2 공극부(P22)에는 유입되지 않고, 제1 공극부(P21)에 머물러 충전되어, 경화된다.

제2 표면측 유입 교반 공정에서는, 도 21의 (c)에 도시하는 바와 같이, 열매체용 관(216)의 유동 방향 Y(도 14 참조)에 대해 우측 상측에 형성된 제2 공극부(P22)에 마찰 교반에 의해 소성 유동화된 소성 유동재(Q)를 유입시킨다. 제2 표면측 유입 교반 공정은, 제2 공극부(P22)에 행하는 것을 제외하고는, 제1 표면측 유입 교반 공정과 동등하므로 설명을 생략한다.

이상 설명한 전열판의 제조 방법에 따르면, 제1 금속 부재(202)에 형성된 제1 오목 홈(238)과, 제2 금속 부재(210)의 이면(212)에 형성된 제2 오목 홈(245)으로 이루어지는 공간부(K1)에 있어서, 공간부(K1)의 높이를 열매체용 관(216)의 외경보다도 크게 형성하였으므로, 열매체용 관(216)의 일부가 만곡되어 있는 경우라도, 덮개 홈 폐색 공정을 용이하게 행할 수 있다.

또한, 표면측 유입 교반 공정에 의해, 열매체용 관(216)의 주위에 형성된 제1 공극부(P21) 및 제2 공극부(P22)에 소성 유동재(Q)를 유입시킴으로써, 당해 공극부를 메울 수 있으므로, 전열판(231)의 열교환 효율을 높일 수 있다. 또한, 제1 금속 부재(202)에 형성된 제1 오목 홈(238)과 열매체용 관(216)을 면 접촉시키고 있으므로, 제1 금속 부재(202)의 이면(204)으로부터의 유입 교반 공정(이면측 유입 교반 공정)을 생략할 수 있다.

또한, 표면측 유입 교반 공정에서 형성되는 소성화 영역(W23) 중에, 접합 공정에서 형성되는 소성화 영역(W21, W22)을 포함시킴으로써, 전열판(231)의 표면에 노출되는 소성화 영역을 작게 할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 제1 오목 홈(238)의 폭을 열매체용 관(216)의 외경과 대략 동등하게 형성하였지만 이것에 한정되는 것은 아니며, 제1 오목 홈(238)의 폭을 열매체용 관(216)의 외경보다도 크게 형성해도 좋다. 또한, 저부(237)의 곡률을 열매체용 관(216)의 곡률보다도 작아지도록 형성해도 좋다. 이에 의해, 열매체용 관(216)을 삽입하는 삽입 공정이나, 제2 금속 부재(210)를 배치하는 덮개 홈 폐색 공정을 용이하게 행할 수 있다.

[제8 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제8 실시 형태에 대해 설명한다. 제8 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법은, 제1 오목 홈(258) 및 제2 오목 홈(265)이 모두 곡면으로 형성되어 있는 점에서 제6 실시 형태와 다르다. 구체적인 도시는 하지 않았지만, 열매체용 관(216)은, 제6 실시 형태와 마찬가지로 평면에서 볼 때 U자 형상을 나타내는 것으로 한다.

제8 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법은, 도 22에 도시하는 바와 같이, 제1 금속 부재(202) 및 제2 금속 부재(260)를 형성하는 동시에, 제1 금속 부재(202)에 열매체용 관(216) 및 제2 금속 부재(210)를 배치하는 준비 공정과, 맞댐부(V21, V22)를 따라 접합용 회전 툴(50)을 이동시켜 마찰 교반 접합을 행하는 접합 공정과, 제2 금속 부재(260)의 표면(261)에서, 제2 오목 홈(265)을 따라 유입 교반용 회전 툴(55)을 이동시켜 열매체용 관(216)의 주위에 형성된 제1 공극부(P21) 및 제2 공극부(P22)에 마찰열에 의해 소성 유동화시킨 소성 유동재를 유입시키는 표면측 유입 교반 공정을 포함하는 것이다.

(준비 공정)

준비 공정은, 제1 금속 부재(202) 및 제2 금속 부재(260)를 형성하는 절삭 공정과, 제1 금속 부재(202)에 형성된 제1 오목 홈(258)에 열매체용 관(216)을 삽입하는 삽입 공정과, 덮개 홈(206)에 제2 금속 부재(260)를 배치하는 덮개 홈 폐색 공정을 포함한다.

절삭 공정에서는, 도 22의 (a)에 도시하는 바와 같이, 제1 금속 부재(202)에 형성된 덮개 홈(206)의 저면(206c)에 제1 오목 홈(258)을 형성한다. 제1 오목 홈(258)은, 평면에서 볼 때 U자 형상이며 단면에서 볼 때 반원형을 나타낸다. 제1 오목 홈(258)의 반경은, 열매체용 관(216)의 반경과 동등하게 형성되어 있다.

또한, 제2 금속 부재(260)의 이면(262)에 제2 오목 홈(265)을 형성한다. 제2 오목 홈(265)은 하방을 향해 개방되어 있고, 개구부의 폭은 열매체용 관(216)의 외경과 대략 동등하게 형성되어 있다. 또한, 제2 오목 홈(265)의 천장면(265c)의 곡률은, 열매체용 관(216)의 곡률보다도 커지도록 형성되어 있다.

삽입 공정에서는, 도 22의 (b)에 도시하는 바와 같이, 제1 오목 홈(258)에 열매체용 관(216)의 하반부를 삽입한다. 열매체용 관(216)의 하반부는, 제1 오목 홈(258)에 면 접촉한다.

덮개 홈 폐색 공정에서는, 도 22의 (b)에 도시하는 바와 같이, 열매체용 관(216)의 상반부를 제2 금속 부재(260)에 형성된 제2 오목 홈(265)에 삽입하면서, 덮개 홈(206)에 제2 금속 부재(260)를 삽입한다. 제1 오목 홈(258)과 제2 오목 홈(265)을 겹쳐 형성된 공간부(K2)의 높이(H)는, 열매체용 관(216)의 외경보다도 커지도록 형성되어 있다.

여기서, 열매체용 관(216)의 주위에 형성되는 공극부 중, 유동 방향 Y(도 14 참조)에 대해 좌측 상측에 형성되는 부분을 제1 공극부(P21)로 하고, 우측 상측에 형성되는 부분을 제2 공극부(P22)로 한다. 또한, 제2 금속 부재(260)의 표면(261)이, 제1 금속 부재(202)의 표면(203)과 동일 높이의 면으로 된다.

(접합 공정)

다음에, 도 22의 (b)에 도시하는 바와 같이, 접합용 회전 툴(50)을 사용하여 맞댐부(V21, V22)를 따라 마찰 교반 접합을 행한다. 이에 의해, 제1 금속 부재(202)와 제2 금속 부재(260)를 접합할 수 있다.

(표면측 유입 교반 공정)

다음에, 도 22의 (c)에 도시하는 바와 같이, 제2 금속 부재(260)의 표면(261)으로부터 제2 오목 홈(265)을 따라 마찰 교반을 행한다. 표면측 유입 교반 공정은, 본 실시 형태에서는 제1 공극부(P21)에 소성 유동재(Q)를 유입시키는 제1 표면측 유입 교반 공정과, 제2 공극부(P22)에 소성 유동재(Q)를 유입시키는 제2 표면측 유입 교반 공정을 포함한다.

제1 표면측 유입 교반 공정에 있어서의 마찰 교반에서는, 제2 금속 부재(260)의 표면(261)으로부터 고속 회전하는 유입 교반용 회전 툴(55)을 압입하여, 제2 오목 홈(265)을 따라 평면에서 볼 때 U자 형상을 나타내도록 유입 교반용 회전 툴(55)을 이동시킨다. 유입 교반용 회전 툴(55)은, 툴 본체(56)의 저면(57)(숄더)의 투영 부분의 일부가 제1 공극부(P21)와 겹쳐지도록 이동한다. 이때, 고속 회전하는 핀(58)에 의해, 그 주위의 제2 금속 부재(260)의 알루미늄 합금 재료는, 마찰열에 의해 가열되어 소성 유동화된다. 유입 교반용 회전 툴(55)은, 소정의 깊이에서 압입되어 있으므로, 소성 유동화된 소성 유동재(Q)가 제1 공극부(P21)에 유입되어 열매체용 관(216)과 접촉한다.

제2 표면측 유입 교반 공정에서는, 열매체용 관(216)의 유동 방향 Y(도 14 참조)에 대해 우측 상측에 형성된 제2 공극부(P22)에 마찰 교반에 의해 소성 유동화된 소성 유동재(Q)를 유입시킨다. 제2 표면측 유입 교반 공정은, 제2 공극부(P22)에 행하는 것을 제외하고는, 제1 표면측 유입 교반 공정과 동등하므로, 설명을 생략한다. 표면측 유입 교반 공정이 종료되면, 제2 금속 부재(260)의 표면(261)에 형성된 버어를 절삭 제거하여 평활하게 하는 것이 바람직하다.

이상 설명한 전열판의 제조 방법에 따르면, 제1 오목 홈(258) 및 제2 오목 홈(265)을 모두 곡면으로 되도록 형성하였다고 해도, 제1 오목 홈(258)과 제2 오목 홈(265)에 의해 형성되는 공간부(K2)의 높이(H)를 열매체용 관(216)의 외경보다도 크게 형성하고 있으므로, 열매체용 관(216)의 일부가 만곡되어 있는 경우라도, 덮개 홈 폐색 공정을 용이하게 행할 수 있다.

또한, 표면측 유입 교반 공정에 의해, 열매체용 관(216)의 주위에 형성된 제1 공극부(P21) 및 제2 공극부(P22)에 소성 유동재(Q)를 유입시킴으로써, 당해 공극부를 메울 수 있으므로, 전열판(251)의 열교환 효율을 높일 수 있다.

[제9 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제9 실시 형태에 대해 설명한다. 제9 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법은, 상기한 제6 실시 형태에 관한 전열판(201)과 대략 동등한 구조를 내포하고, 제2 금속 부재(210)의 표면측에 또한 상부 덮개판(270)을 배치하여, 마찰 교반 접합을 실시하여 접합한 점에서 제6 실시 형태와 다르다. 또한, 상기한 전열판(201)과 동등한 구조를 이하, 하부 덮개부(M)라고도 한다. 또한, 제6 실시 형태에 관한 전열판(201)과 중복되는 부재에 대해서는, 동등한 번호를 부여하고, 중복되는 설명은 생략한다.

제9 실시 형태에 관한 전열판(281)은, 도 23의 (a) 및 (b)에 도시하는 바와 같이, 제1 금속 부재(282)와, 제1 오목 홈(208) 및 제2 오목 홈(215)에 삽입된 열매체용 관(216)과, 제2 금속 부재(210)와, 제2 금속 부재(210)의 상측에 배치된 상부 덮개판(270)을 갖고, 마찰 교반 접합에 의해 소성화 영역(W21 내지 W28)에서 일체화되어 있다.

제1 금속 부재(282)는, 예를 들어 알루미늄 합금으로 이루어지고, 제1 금속 부재(282)의 표면(283)에, 길이 방향에 걸쳐 형성된 상부 덮개 홈(276)과, 상부 덮개 홈(276)의 저면(276c)에 길이 방향에 걸쳐 연속해서 형성된 덮개 홈(206)과, 덮개 홈(206)의 저면에 평면에서 볼 때 U자 형상이고 단면에서 볼 때 직사각형으로 형성된 제1 오목 홈(208)을 갖는다. 상부 덮개 홈(276)은, 단면에서 볼 때 직사각형을 나타내고, 저면(276c)으로부터 수직으로 올라가는 측벽(276a, 276b)을 구비하고 있다. 상부 덮개 홈(276)의 폭은, 덮개 홈(206)의 폭보다도 크게 형성되어 있다. 상부 덮개 홈(276)의 저면(276c)은, 소성화 영역(W23, W24)의 생성 후에, 면삭 가공되어, 소성화 영역(W23, W24)의 표면(상면)과 동일 높이의 면으로 되어 있다.

열매체용 관(216)은, 제1 오목 홈(208) 및 제2 오목 홈(215)에 의해 형성된 공간부(K)에 삽입되어 있다. 또한, 제2 금속 부재(210)의 표면(211) 및 제1 금속 부재(202)의 이면(284)으로부터 마찰 교반이 실시되어, 열매체용 관(216)의 주위에 형성된 제1 공극부(P21) 내지 제4 공극부(P24)에 소성 유동재가 유입되어 있다. 즉, 제1 금속 부재(282)의 내부에 형성된 하부 덮개부(M)는, 제6 실시 형태에 관한 전열판(201)과 대략 동등한 구성을 구비하고 있다.

상부 덮개판(270)은, 도 23의 (a) 및 (b)에 도시하는 바와 같이, 예를 들어 알루미늄 합금으로 이루어지고, 상부 덮개 홈(276)의 단면과 대략 동일한 직사각형 단면으로 형성되어 있다. 상부 덮개판(270)은, 상부 덮개 홈(276)에 배치되는 부재이며, 표면(271)과, 이면(272)과, 이 이면(272)으로부터 수직으로 형성된 측면(273a) 및 측면(273b)을 갖는다. 즉, 상부 덮개판(270)의 측면(273a, 273b)은, 상부 덮개 홈(276)의 측벽(276a, 276b)과 면 접촉되거나 또는 미세한 간극을 두고 배치되어 있다. 여기서, 측면(273a)과 측벽(276a)의 맞댐부를「맞댐부(V27)」로 하고, 측면(273b)과 측벽(276b)의 맞댐부를「맞댐부(V28)」로 한다. 맞댐부(V27, V28)는, 마찰 교반 접합에 의해 소성화 영역(W27, W28)에 의해 일체화되어 있다.

전열판(281)의 제조 방법은, 전열판(201)과 동등한 제조 방법에 의해, 제1 금속 부재(282)의 하부에 하부 덮개부(M)를 형성한 후, 상부 덮개판(270)을 삽입하는 상부 덮개 홈 폐색 공정과, 맞댐부(V27, V28)를 따라 마찰 교반 접합을 행하는 상부 덮개 접합 공정을 포함하는 것이다.

상부 덮개 홈 폐색 공정에서는, 하부 덮개부(M)를 형성한 후, 상부 덮개 홈(276)에 상부 덮개판(270)을 배치한다. 이때, 상부 덮개 홈(276)의 저면(276c), 제2 금속 부재(210) 및 소성화 영역(W21 내지 W24)의 표면은, 상기한 접합 공정 및 표면측 유입 교반 공정에 의해 울퉁불퉁하게 되어 있으므로, 면삭 가공을 실시하여 평활하게 하는 것이 바람직하다.

상부 덮개 접합 공정은, 맞댐부(V27, V28)를 따라 회전 툴(도시하지 않음)을 이동시켜 마찰 교반 접합을 행한다. 상부 덮개 접합 공정에 있어서의 회전 툴의 매설 깊이는, 핀의 길이 및 상부 덮개판(270)의 두께 등의 각종 조건에 따라 적절하게 설정하면 된다.

실시 형태에 관한 전열판(281)에 따르면, 하부 덮개부(M)의 상방에 또한 상부 덮개판(270)을 배치하여, 마찰 교반 접합을 행함으로써, 보다 깊은 위치에 열매체용 관(216)을 배치시킬 수 있다.

[제10 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제10 실시 형태에 대해 설명한다. 제10 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법은, 제1 금속 부재에 오목 홈이 형성되어 있지 않은 점에서 제6 실시 형태와 다르다. 또한, 구체적인 도시는 하지 않았지만, 열매체용 관(216)은, 제6 실시 형태와 마찬가지로 평면에서 볼 때 U자 형상을 나타내는 것으로 한다.

제10 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법은, 도 24 및 도 25에 도시하는 바와 같이, 제1 금속 부재(332) 및 제2 금속 부재(333)를 형성하는 동시에, 제2 금속 부재(333)에 제1 금속 부재(332)를 배치하는 준비 공정과, 맞댐부(V21, V22)를 따라 접합용 회전 툴(50)(도 17 참조)을 이동시켜 마찰 교반 접합을 행하는 접합 공정과, 제2 금속 부재(333)의 표면(337)측 및 제1 금속 부재(332)의 이면(340)으로부터 유입 교반용 회전 툴(55)을 이동시켜 제1 공극부(P21) 내지 제4 공극부(P24)에 소성 유동재(Q)를 유입시키는 유입 교반 공정을 포함한다.

(준비 공정)

준비 공정에서는, 절삭 공정과, 삽입 공정과, 덮개 홈 폐색 공정을 행한다. 절삭 공정에서는, 도 24의 (a)에 도시하는 바와 같이, 공지의 절삭 가공에 의해, 후판 부재에 덮개 홈(334)을 절결하여 제1 금속 부재(332)를 형성한다. 덮개 홈(334)은, 제2 금속 부재(333)가 삽입되도록 제2 금속 부재(333)의 단면 형상과 대략 동등하게 형성한다.

또한, 절삭 공정에서는, 후판 부재에 단면에서 볼 때 직사각형이며 제1 금속 부재(332)를 향해 개방되는 제2 오목 홈(335)을 절결하여 제2 금속 부재(333)를 형성한다. 제2 오목 홈(335)의 깊이 및 폭은, 열매체용 관(216)보다도 크게 형성되어 있다.

삽입 공정에서는, 도 24의 (a)에 도시하는 바와 같이, 제2 금속 부재(333)의 제2 오목 홈(335)에 열매체용 관(216)을 삽입한다.

덮개 홈 폐색 공정에서는, 도 24의 (a) 및 (b)에 도시하는 바와 같이, 제2 금속 부재(333)의 상방으로부터 제1 금속 부재(332)를 삽입하는 동시에, 제1 금속 부재(332), 제2 금속 부재(333) 및 열매체용 관(216)으로 이루어지는 가조 구조체의 표리를 반대로 한다. 오목 홈(335)과 덮개 홈(334)의 저면(334c)에 의해 형성된 공간부(K)에는 열매체용 관(216)이 삽입되어 있다. 이때, 도 24의 (b)에 도시하는 바와 같이, 열매체용 관(216)의 하단부는, 덮개 홈(334)의 저면(334c)과 접촉하고, 상단부는 제2 오목 홈(335)의 천장면(335c)과 이격된다. 또한, 열매체용 관(216)의 좌우 단부는, 제2 오목 홈(335)의 수직 상승면(335a, 335b)과 이격된다.

또한, 제1 금속 부재(332)의 덮개 홈(334)의 측벽(334a)과, 제2 금속 부재(333)의 측면(333a)에 의해 맞댐부(V21)가 형성된다. 또한, 제1 금속 부재(332)의 덮개 홈(334)의 측벽(334b)과, 제2 금속 부재(333)의 측면(333b)에 의해 맞댐부(V22)가 형성된다.

(접합 공정)

접합 공정에서는, 도 24의 (b) 및 (c)에 도시하는 바와 같이, 맞댐부(V21, V22)를 따라 접합용 회전 툴(50)(도 17 참조)을 사용하여 마찰 교반 접합을 행한다. 접합 공정에 대해서는, 상기한 제6 실시 형태의 접합 공정과 동일하므로 상세한 설명을 생략한다.

(유입 교반 공정)

유입 교반 공정에서는, 제1 금속 부재(332), 열매체용 관(216) 및 제2 금속 부재(333)로 이루어지는 가조 구조체의 표면[제2 금속 부재(333)측] 및 이면[제1 금속 부재(332)측]으로부터 유입 교반용 회전 툴(55)을 이동시켜 제1 공극부(P21) 내지 제4 공극부(P24)에 소성 유동재(Q)를 유입시킨다.

유입 교반 공정에 대해서는 제6 실시 형태에 관한 유입 교반 공정과 대략 동등하므로 상세한 설명을 생략한다. 도 25에 도시하는 바와 같이, 유입 교반 공정을 행함으로써, 전열판(345)이 형성된다.

이상 설명한 제10 실시 형태에 관한 제조 방법에 따르면, 덮개 홈(334)에 오목 홈을 형성하지 않고, 제2 금속 부재(333)에만 제2 오목 홈(335)을 형성하는 경우라도, 제2 오목 홈(335)의 폭 및 깊이를 열매체용 관(216)의 외경보다 크게 형성함으로써, 제6 실시 형태와 대략 동등한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 상기한 바와 같이 전열판(345)을 형성하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 금속 부재(332)의 덮개 홈(334)을 상방을 향하게 한 상태에서, 덮개 홈(334)의 저면(334c)에 열매체용 관(216)을 배치한 후에, 제2 금속 부재(333)에 형성된 제2 오목 홈(335)에 열매체용 관(216)을 삽입하면서, 제2 금속 부재(333)를 배치해도 좋다.

[제11 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제11 실시 형태에 대해 설명한다. 도 26에 도시하는 바와 같이, 제11 실시 형태에 관한 전열판(445)은, 제1 금속 부재(402)에는 제1 오목 홈(408)을 형성하고 있지만, 제2 금속 부재(410)에는 제2 오목 홈을 형성하고 있지 않은 점에서 제10 실시 형태와 다르다.

제1 금속 부재(402)는, 덮개 홈(406)과, 덮개 홈(406)의 저면(406c)에 제1 오목 홈(408)을 구비하고 있다. 제1 오목 홈(408)은, 단면에서 볼 때 U자 형상을 나타내고 열매체용 관(216)의 하반부가 면 접촉하도록 형성되어 있다. 또한, 제1 오목 홈(408)의 높이는, 열매체용 관(216)의 외경보다도 크게 형성되어 있다.

제2 금속 부재(410)는 판 형상 부재이며, 제1 금속 부재(402)의 덮개 홈(406)에 배치된다. 제1 금속 부재(402)와 제2 금속 부재(410)는, 맞댐부(V21, V22)에 의해 각각 마찰 교반 접합되어 있다.

열매체용 관(216)의 주위에 형성되는 제1 공극부(P1) 및 제2 공극부(P2)에는, 유입 교반 공정에 의해 소성 유동재가 유입되어 있다. 즉, 제2 금속 부재(410)의 표면으로부터 유입 교반용 회전 툴(55)을 삽입하여, 제1 금속 부재(402) 및 제2 금속 부재(410)를 소성 유동화시켜, 제1 공극부(P1) 및 제2 공극부(P2)에 소성 유동재를 유입시킨다. 제2 금속 부재(410)의 표면에는, 소성화 영역(W23, W24)이 형성된다. 이에 의해, 열매체용 관(216)의 주위의 공극을 메울 수 있다. 또한, 제1 오목 홈(408)의 높이는, 열매체용 관(216)의 외경보다도 크게 형성되어 있으므로, 제1 금속 부재(402)에 열매체용 관(216) 및 제2 금속 부재(410)를 배치하는 작업을 용이하게 행할 수 있다.

또한, 제11 실시 형태에서는, 유입 교반 공정시에, 유입 교반용 회전 툴(55)의 선단이, 제1 금속 부재(402)와 제2 금속 부재(410)의 계면에 도달하도록 설정하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 제1 금속 부재(402)와 제2 금속 부재(410)를 접합할 수 있는 동시에, 제1 공극부(P1) 및 제2 공극부(P2)에 소성 유동재를 확실하게 유입시킬 수 있다.

[제12 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제12 실시 형태에 대해 설명한다. 제12 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법은, 제10 실시 형태에 관한 전열판(345)(도 25 참조)과 대략 동등한 구조를 내포하고, 제2 금속 부재(333)의 표면(337)측에 또한 상부 덮개판(370)을 배치하여, 마찰 교반 접합을 실시하여 접합한 점에서 제10 실시 형태와 다르다.

제12 실시 형태에 관한 전열판(350)은, 제1 금속 부재(332)와, 제2 금속 부재(333)와, 제2 금속 부재(333)의 제2 오목 홈(335)에 삽입된 열매체용 관(216)과, 제2 금속 부재(333)의 상측에 배치된 상부 덮개판(370)을 갖고, 소성화 영역(W21 내지 W28)에 의해 마찰 교반 접합에 의해 일체화되어 있다.

제1 금속 부재(332)는, 제2 금속 부재(333)를 수용하는 덮개 홈(334)의 상방에 또한 상부 덮개 홈(376)을 구비하고 있다. 상부 덮개 홈(376)에는, 상부 덮개 홈(376)과 대략 동등한 단면 형상으로 이루어지는 상부 덮개판(370)이 배치되어 있다. 상부 덮개 홈(376)의 측벽과 상부 덮개판(370)의 측면의 맞댐부(V27, V28)는 마찰 교반 접합에 의해 일체화되어 있다.

제12 실시 형태에 관한 전열판(350)은, 제10 실시 형태에 관한 전열판(345)의 구성을 내포하는 점을 제외하고는, 제9 실시 형태와 대략 동등하므로 상세한 설명을 생략한다. 제12 실시 형태에 따르면, 열매체용 관(216)을 보다 깊은 위치에 배치할 수 있다.

이상, 본 발명에 관한 실시 형태에 대해 설명하였지만 이것에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 적절하게 변경이 가능하다.

1 : 전열판
2 : 제1 금속 부재
3 : 제2 금속 부재
4 : 열매체용 관
5 : 제1 오목 홈
6 : 제2 오목 홈
50 : 접합용 회전 툴
55 : 유입 교반용 회전 툴
202 : 제1 금속 부재
206 : 덮개 홈
208 : 제1 오목 홈
210 : 제2 금속 부재
215 : 제2 오목 홈
216 : 열매체용 관
K : 공간부
L : 최근접 거리
P : 공극부
Q : 소성 유동재
U : 가조 구조체
V : 맞댐부
W : 소성화 영역

Claims

제1 금속 부재 및 제2 금속 부재의 각각에 오목 홈이 형성되어 있고, 상기 한 쌍의 오목 홈끼리에 의해 중공의 공간부가 형성되도록 상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재를 맞대는 동시에, 상기 공간부에 열매체용 관을 삽입하는 준비 공정과,
상기 준비 공정에서 형성된 가조 구조체의 상기 제1 금속 부재 및 상기 제2 금속 부재 중 적어도 어느 한쪽으로부터 회전하는 유입 교반용 회전 툴을 삽입하여 상기 공간부를 따라 이동시키고, 상기 열매체용 관의 주위에 형성된 공극부에 마찰열에 의해 소성 유동화시킨 소성 유동재를 유입시키는 유입 교반 공정을 포함하고,
상기 공간부의 폭 및 높이 중 적어도 한쪽이, 상기 열매체용 관의 외경보다도 커지도록 설정하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
제1 금속 부재 및 제2 금속 부재 중 어느 한쪽에 오목 홈이 형성되어 있고, 상기 제1 금속 부재 및 상기 제2 금속 부재의 다른 쪽과 상기 오목 홈에 의해 중공의 공간부가 형성되도록 상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재를 겹치는 동시에, 상기 공간부에 열매체용 관을 삽입하는 준비 공정과,
상기 준비 공정에서 형성된 가조 구조체의 상기 제1 금속 부재 및 상기 제2 금속 부재 중 어느 다른 쪽으로부터 삽입한 유입 교반용 회전 툴을 상기 공간부를 따라 이동시키고, 상기 열매체용 관의 주위에 형성된 공극부에 마찰열에 의해 소성 유동화시킨 소성 유동재를 유입시키는 유입 교반 공정을 포함하고,
상기 공간부의 폭 및 높이 중 적어도 한쪽이, 상기 열매체용 관의 외경보다도 커지도록 설정하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유입 교반 공정에서는, 상기 유입 교반용 회전 툴의 선단과, 상기 열매체용 관에 접하는 가상 연직면의 최근접 거리를 1 내지 3㎜로 설정하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유입 교반 공정에서는, 상기 유입 교반용 회전 툴의 선단을, 상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재를 맞대어 형성된 맞댐부보다도 깊게 삽입하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재를 맞대어 형성된 맞댐부를 따라 마찰 교반 접합을 행하는 접합 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
제5항에 있어서, 상기 접합 공정에서는, 상기 맞댐부를 따라 단속적으로 마찰 교반 접합을 행하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
제5항에 있어서, 상기 유입 교반용 회전 툴보다도 소형의 회전 툴을 사용하여 상기 접합 공정을 행하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재를 맞대어 형성된 맞댐부를 따라 용접을 행하는 용접 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
제8항에 있어서, 상기 용접 공정에서는, 상기 맞댐부를 따라 단속적으로 용접을 행하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
덮개 홈의 저면에 오목 홈이 형성된 제1 금속 부재와, 이면에 오목 홈이 형성된 제2 금속 부재를 갖는 전열판의 제조 방법이며,
상기 오목 홈끼리에 의해 중공의 공간부가 형성되도록 상기 제1 금속 부재의 덮개 홈에 상기 제2 금속 부재를 배치하는 동시에, 상기 공간부에 열매체용 관을 삽입하는 준비 공정과,
상기 준비 공정에서 형성된 가조 구조체의 상기 제1 금속 부재 및 상기 제2 금속 부재 중 적어도 어느 한쪽으로부터 유입 교반용 회전 툴을 삽입하여 상기 공간부를 따라 이동시키고, 상기 열매체용 관의 주위에 형성된 공극부에 마찰열에 의해 소성 유동화시킨 소성 유동재를 유입시키는 유입 교반 공정을 포함하고,
상기 공간부의 폭 및 높이 중 적어도 한쪽이, 상기 열매체용 관의 외경보다도 커지도록 설정하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
덮개 홈이 형성된 제1 금속 부재와, 제2 금속 부재를 갖고, 상기 제1 금속 부재 및 상기 제2 금속 부재 중 어느 한쪽에 오목 홈이 형성된 전열판의 제조 방법이며,
상기 오목 홈과 상기 제1 금속 부재 및 상기 제2 금속 부재 중 어느 다른 쪽에 의해 중공의 공간부가 형성되도록 상기 제1 금속 부재의 덮개 홈에 상기 제2 금속 부재를 배치하는 동시에, 상기 공간부에 열매체용 관을 삽입하는 준비 공정과,
상기 준비 공정에서 형성된 가조 구조체의 상기 제1 금속 부재 및 상기 제2 금속 부재 중 어느 다른 쪽으로부터 삽입한 유입 교반용 회전 툴을 상기 공간부를 따라 이동시키고, 상기 열매체용 관의 주위에 형성된 공극부에 마찰열에 의해 소성 유동화시킨 소성 유동재를 유입시키는 유입 교반 공정을 포함하고,
상기 공간부의 폭 및 높이 중 적어도 한쪽이, 상기 열매체용 관의 외경보다도 커지도록 설정하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 유입 교반 공정에서는, 상기 유입 교반용 회전 툴의 선단과, 상기 열매체용 관에 접하는 가상 연직면의 최근접 거리를 1 내지 3㎜로 설정하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 유입 교반 공정에서는, 상기 유입 교반용 회전 툴의 선단을, 상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재의 계면에 도달하도록 삽입하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 제1 금속 부재의 상기 덮개 홈의 측벽과 상기 제2 금속 부재의 측면의 맞댐부를 따라 마찰 교반 접합을 행하는 접합 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
제14항에 있어서, 상기 접합 공정에서는, 상기 제1 금속 부재의 덮개 홈의 측벽과 상기 제2 금속 부재의 측면의 맞댐부를 따라 단속적으로 마찰 교반 접합을 행하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
제14항에 있어서, 상기 유입 교반용 회전 툴보다도 소형의 회전 툴을 사용하여 상기 접합 공정을 행하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 제1 금속 부재의 상기 덮개 홈의 측벽과 상기 제2 금속 부재의 측면의 맞댐부를 따라 용접을 행하는 용접 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
제17항에 있어서, 상기 용접 공정에서는, 상기 맞댐부를 따라 단속적으로 용접을 행하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
제14항에 있어서, 상기 접합 공정을 상기 유입 교반 공정보다도 먼저 행하는 경우,
상기 유입 교반 공정에서는, 상기 접합 공정에서 형성된 소성화 영역을, 상기 유입 교반용 회전 툴에 의해 재교반하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 제1 금속 부재에 개방되는 상부 덮개 홈의 저면에 상기 덮개 홈을 개방시켜 두고,
상기 유입 교반 공정 후에, 상기 상부 덮개 홈에 상부 덮개판을 배치하는 상부 덮개 홈 폐색 공정과,
상기 상부 덮개 홈의 측벽과 상기 상부 덮개판의 측면의 맞댐부를 따라 마찰 교반 접합을 행하는 상부 덮개 접합 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.