WO2020213195A1

WO2020213195A1 - 液冷ジャケットの製造方法

Info

Publication number: WO2020213195A1
Application number: PCT/JP2019/040799
Authority: WO
Inventors: 堀　久司; 伸城瀬尾
Original assignee: 日本軽金属株式会社
Priority date: 2019-04-15
Filing date: 2019-10-17
Publication date: 2020-10-22

Abstract

回転ツール（Ｆ）の攪拌ピン（Ｆ２）のみを第一突合せ部（Ｊ１）に挿入し、攪拌ピン（Ｆ２）のみを周壁部（１１）及び封止体（３）に接触させた状態で第一突合せ部（Ｊ１）に沿って封止体（３）及び周壁部（１１）の側面（１１ｃ）の廻りに相対的に一周させて第一突合せ部（Ｊ１）を摩擦攪拌する第一本接合工程と、を含み、第一本接合工程において、ジャケット本体（２）の底部（１０）と封止体（３）の表面（３ａ）とを両外側から一対の保持部（２２）で押圧して保持しつつ、保持部（２２）を用いてジャケット本体（２）及び封止体（３）を回転又は平行移動させてジャケット本体（２）と封止体（３）とを摩擦攪拌することを特徴とする。

Description

液冷ジャケットの製造方法

　本発明は、液冷ジャケットの製造方法に関する。

　例えば、特許文献１には、ジャケット本体と、ジャケット本体の開口部を封止する封止体とを摩擦攪拌で接合する液冷ジャケットの製造方法が開示されている。当該液冷ジャケットの製造方法では、ジャケット本体及び封止体の側面から垂直に回転ツールを挿入し、ジャケット本体の廻りに一周させて摩擦攪拌を行っている。

　例えば、特許文献２には、液冷ジャケットの製造方法が開示されている。図１５は、従来の液冷ジャケットの製造方法を示す断面図である。従来の液冷ジャケットの製造方法では、アルミニウム合金製のジャケット本体１０１の段差部に設けられた段差側面１０１ｃと、アルミニウム合金製の封止体１０２の側面１０２ｃとを突き合わせて形成された突合せ部Ｊ１０に対して摩擦攪拌接合を行うというものである。また、従来の液冷ジャケットの製造方法では、回転ツールＦ４０の連結部Ｆ４１を封止体１０２から離間させ、攪拌ピンＦ４２のみを突合せ部Ｊ１０に挿入して摩擦攪拌接合を行っている。また、従来の液冷ジャケットの製造方法では、回転ツールＦ４０の回転中心軸Ｚを突合せ部Ｊ１０に重ねて相対移動させるというものである。

　また、例えば、特許文献２には、ジャケット本体と、ジャケット本体の開口部を封止する封止体とを摩擦攪拌で接合する液冷ジャケットの製造方法が開示されている。当該液冷ジャケットの製造方法では、ジャケット本体及び封止体の側面から垂直に回転ツールを挿入し、ジャケット本体の廻りに一周させて摩擦攪拌を行っている。

特開２０１５－１３１３２１号公報特開２０１８－６９３２２号公報

　特許文献１に係る発明の摩擦攪拌工程では、ジャケット本体と封止体とをクランプ等の治具を介して架台の上に固定して位置ずれを防いでいる。しかし、特許文献１に係る発明では、回転ツールとジャケット本体の側面とを垂直にした状態で回転ツールをジャケット本体廻りに一周させるため、回転ツールと治具とが干渉するという問題がある。これにより、周方向に工程を分けて摩擦攪拌接合を行わなければならず、工数が増えるという問題がある。

　また、特許文献２のジャケット本体１０１は複雑な形状となりやすく、例えば、４０００系アルミニウム合金の鋳造材で形成し、封止体１０２のように比較的単純な形状のものは、１０００系アルミニウム合金の展伸材で形成するというような場合がある。このように、アルミニウム合金の材種の異なる部材同士を接合して、液冷ジャケットを製造する場合がある。このような場合は、図１５のように摩擦攪拌接合を行うと、攪拌ピンＦ４２が封止体１０２側から受ける材料抵抗に比べて、ジャケット本体１０１側から受ける材料抵抗が大きくなる。そのため、回転ツールＦ４０の攪拌ピンＦ４２によって異なる材種をバランスよく攪拌することが困難となり、接合後の塑性化領域に空洞欠陥が発生し接合強度が低下するという問題がある。

　このような観点から、本発明は、液冷ジャケットを容易に製造することができる液冷ジャケットの製造方法を提供することを課題とする。
　また、本発明は、材種の異なるアルミニウム合金を好適に接合することができる液冷ジャケットの製造方法を提供することを課題とする。

　前記課題を解決するために、本発明は、底部、前記底部の周縁から立ち上がる周壁部及び前記底部から立ち上がる支柱を有するジャケット本体と、前記ジャケット本体の開口部を封止する封止体とで構成され、前記ジャケット本体と前記封止体とを摩擦攪拌で接合する液冷ジャケットの製造方法であって、摩擦攪拌で用いる回転ツールの攪拌ピンの外周面は先細りとなるように傾斜しており、前記ジャケット本体に前記封止体を載置することにより前記周壁部の端面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記支柱の端面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第二突合せ部を形成する載置工程と、回転する前記回転ツールの前記攪拌ピンのみを前記第一突合せ部に挿入し、前記攪拌ピンのみを前記周壁部及び前記封止体に接触させた状態で前記第一突合せ部に沿って所定の深さで前記周壁部及び前記封止体の側面の廻りに相対的に一周させて前記第一突合せ部を摩擦攪拌する第一本接合工程と、を含み、前記第一本接合工程において、前記ジャケット本体の前記底部と前記封止体の表面とを両外側から一対の保持部で押圧して保持しつつ、前記保持部を用いて前記ジャケット本体及び前記封止体を回転又は平行移動させて前記ジャケット本体と前記封止体とを摩擦攪拌することを特徴とする。

　また、本発明は、底部、前記底部の周縁から立ち上がる周壁部及び前記底部から立ち上がる支柱を有するジャケット本体と、前記支柱の先端が挿入される孔部を備えるとともに前記ジャケット本体の開口部を封止する封止体とで構成され、前記ジャケット本体と前記封止体とを摩擦攪拌で接合する液冷ジャケットの製造方法であって、摩擦攪拌で用いる回転ツールの攪拌ピンの外周面は先細りとなるように傾斜しており、前記支柱の先端に段差底面と当該段差底面から立ち上がる段差側面とを有する支柱段差部を形成するとともに、前記支柱の段差底面を前記周壁部の端面と同一の高さ位置に形成し、前記封止体の厚みを前記段差側面よりも大きく形成する準備工程と、前記ジャケット本体に前記封止体を載置することにより前記周壁部の端面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記支柱の段差側面と前記孔部の孔壁とを突き合せて段差側面突合せ部を形成し、前記支柱の段差底面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて段差底面突合せ部を形成する載置工程と、回転する前記回転ツールの前記攪拌ピンのみを前記第一突合せ部に挿入し、前記攪拌ピンのみを前記周壁部及び前記封止体に接触させた状態で前記第一突合せ部に沿って所定の深さで前記周壁部及び前記封止体の側面の廻りに相対的に一周させて前記第一突合せ部を摩擦攪拌する第一本接合工程と、を含み、前記第一本接合工程において、前記ジャケット本体の前記底部と前記封止体の表面とを両外側から一対の保持部で押圧して保持しつつ、前記保持部を用いて前記ジャケット本体及び前記封止体を回転又は平行移動させて前記ジャケット本体と前記封止体とを摩擦攪拌することを特徴とする。

　かかる製造方法によれば、ジャケット本体の底部と封止体の表面とを一対の保持部で保持した状態でジャケット本体及び封止体を回転又は平行移動させるため、第一本接合工程中に保持部と回転ツールとが干渉しない。つまり、ジャケット本体と封止体とを位置決めするための治具が回転ツールの移動の妨げにならない。これにより、工数を削減することができ、摩擦攪拌接合を容易に行うことができる。

　また、回転する前記回転ツールの前記攪拌ピンのみを前記封止体の表面から前記第二突合せ部に挿入し、前記攪拌ピンのみを前記封止体、又は前記封止体及び前記支柱に接触させた状態で前記第二突合せ部に対して所定の深さで相対的に移動させて前記第二突合せ部を摩擦攪拌する第二本接合工程と、をさらに含むことが好ましい。
　また、回転する前記回転ツールの前記攪拌ピンのみを封止体の表面から前記段差側面突合せ部に挿入し、前記攪拌ピンのみを前記封止体及び前記支柱に接触させた状態で前記段差側面突合せ部に沿って所定の深さで相対的に移動させて前記段差側面突合せ部を摩擦攪拌する第二本接合工程と、をさらに含むことが好ましい。

　かかる製造方法によれば、接合強度を高めることができる。

　また、前記第一本接合工程後に前記第二本接合工程を行うことが好ましい。
　また、前記第二本接合工程後に前記第一本接合工程を行うことが好ましい。

　また、前記第一本接合工程では、所定の回転速度で前記攪拌ピンを回転させて摩擦攪拌を行い、前記第一本接合工程において前記攪拌ピンを引き抜くとき、前記所定の回転速度よりも徐々に回転速度を上げながら前記回転ツールを終了位置まで相対移動させることが好ましい。

　また、前記第一本接合工程では、所定の回転速度で前記攪拌ピンを回転させて摩擦攪拌を行い、前記第一本接合工程において前記攪拌ピンを挿入するとき、前記所定の回転速度よりも高い速度で前記攪拌ピンを回転させた状態で挿入し、徐々に回転速度を下げながら前記第一突合せ部まで相対移動させることが好ましい。

　かかる製造方法によれば、摩擦攪拌を好適に行うことができる。

　前記課題を解決するために、本発明は、攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて、ジャケット本体と封止体とを摩擦攪拌で接合する液冷ジャケットの製造方法であって、前記ジャケット本体は、底部及び前記底部の周縁から立ち上がる周壁部を有し、前記封止体は、前記ジャケット本体の開口部を封止するものであり、前記ジャケット本体は第一アルミニウム合金で形成されており、前記封止体は第二アルミニウム合金で形成されており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金よりも硬度が高い材種であり、前記周壁部の端面は前記ジャケット本体の側面に向かって下り勾配となる傾斜面となっており、前記攪拌ピンは先細りとなっており、前記ジャケット本体に前記封止体を載置することにより前記周壁部の端面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて突合せ部に断面Ｖ字状の隙間を形成する載置工程と、回転する前記回転ツールの攪拌ピンのみを前記封止体の側面に挿入し、前記攪拌ピンの外周面を前記周壁部の前記傾斜面にわずかに接触させた状態で、前記隙間に前記第二アルミニウム合金を流入させながら、前記突合せ部よりも封止体側に設定された設定移動ルートに沿って所定の深さで前記封止体の側面の廻りに一周させて前記突合せ部を摩擦攪拌する本接合工程と、を含み、前記本接合工程において、前記封止体の表面と前記ジャケット本体の裏面とを両外側から一対の保持部で押圧して保持しつつ、前記保持部を用いて前記ジャケット本体及び前記封止体を回転又は平行移動させて前記ジャケット本体と前記封止体とを回転させつつ摩擦攪拌することを特徴とする。

　かかる製造方法によれば、封止体と攪拌ピンとの摩擦熱によって突合せ部の主として封止体側の第二アルミニウム合金が攪拌されて塑性流動化され、突合せ部において周壁部と封止体とを接合することができる。また、攪拌ピンの外周面をジャケット本体の周壁部にわずかに接触させるに留めるため、ジャケット本体から封止体への第一アルミニウム合金の混入を極力少なくすることができる。これにより、突合せ部においては主として封止体側の第二アルミニウム合金が摩擦攪拌されるため、接合強度の低下を抑制することができる。また、周壁部の端面に傾斜面を設けることで、周壁部と回転ツールとの接触代を小さくすることができる。

　また、ジャケット本体の底部と封止体の表面とを一対の保持部で保持した状態でジャケット本体及び封止体を回転又は平行移動させるため、本接合工程中に保持部と回転ツールとが干渉しない。つまり、ジャケット本体と封止体とを位置決めするための治具が回転ツールの移動の妨げにならない。これにより、工数を削減することができ、摩擦攪拌接合を容易に行うことができる。

　また、前記載置工程では、前記ジャケット本体の側面よりも前記封止体の側面の方が外側となるように、前記ジャケット本体及び前記封止体を形成することが好ましい。
　かかる製造方法によれば、接合部が金属不足となるのを防ぐことができる。

　また、前記回転ツールの回転方向及び進行方法を前記突合せ部側がアドバンシング側となるように設定することが好ましい。
　かかる製造方法によれば、突合せ部の摩擦攪拌が促進され、より好適に接合することができる。

　また、本発明は、攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて、ジャケット本体と封止体とを摩擦攪拌で接合する液冷ジャケットの製造方法であって、前記ジャケット本体は、底部及び前記底部の周縁から立ち上がる周壁部を有し、前記封止体は、前記ジャケット本体の開口部を封止するものであり、前記ジャケット本体は第二アルミニウム合金で形成されており、前記封止体は第一アルミニウム合金で形成されており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金よりも硬度が高い材種であり、前記封止体の裏面の周縁部は前記封止体の側面に向かって板厚が小さくなるように傾斜面となっており、前記攪拌ピンは先細りとなっており、前記ジャケット本体に前記封止体を載置することにより前記周壁部の端面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて突合せ部に断面Ｖ字状の隙間を形成する載置工程と、回転する前記回転ツールの前記攪拌ピンのみを前記ジャケット本体の側面に挿入し、前記攪拌ピンの外周面を前記封止体の前記傾斜面にわずかに接触させた状態で、前記隙間に前記第二アルミニウム合金を流入させながら、前記突合せ部よりもジャケット本体側に設定された設定移動ルートに沿って所定の深さで前記ジャケット本体の側面の廻りに一周させて前記突合せ部を摩擦攪拌する本接合工程と、を含み、前記本接合工程において、前記封止体の表面と前記ジャケット本体の裏面とを両外側から一対の保持部で押圧して保持しつつ、前記保持部を用いて前記ジャケット本体及び前記封止体を回転又は平行移動させて前記ジャケット本体と前記封止体とを回転させつつ摩擦攪拌することを特徴とする。

　かかる製造方法によれば、ジャケット本体と攪拌ピンとの摩擦熱によって突合せ部の主としてジャケット本体側の第二アルミニウム合金が攪拌されて塑性流動化され、突合せ部において周壁部と封止体とを接合することができる。また、攪拌ピンの外周面を封止体にわずかに接触させるに留めるため、封止体からジャケット本体への第一アルミニウム合金の混入を極力少なくすることができる。これにより、突合せ部においては主としてジャケット本体側の第二アルミニウム合金が摩擦攪拌されるため、接合強度の低下を抑制することができる。また、封止体の裏面に傾斜面を設けることで、封止体と回転ツールとの接触代を小さくすることができる。

　また、載置工程では、前記封止体の側面よりも前記ジャケット本体の側面の方が外側となるように、前記ジャケット本体と前記封止体とを形成することが好ましい。
　かかる製造方法によれば、接合部が金属不足となるのを防ぐことができる。

　本発明に係る液冷ジャケットの製造方法によれば、液冷ジャケットを容易に製造することができる。
　また、本発明に係る液冷ジャケットの製造方法によれば、材種の異なるアルミニウム合金を好適に接合することができる。

本発明の第一実施形態に係る液冷ジャケットの分解斜視図である。第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の載置工程を示す断面図である。第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の第一本接合工程を示す斜視図である。第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の第一本接合工程を示す斜視図である。第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の第一本接合工程を示す斜視図である。第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の第二本接合工程を示す断面図である。本発明の第二実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の第二本接合工程を示す断面図である。本発明の第三実施形態に係る液冷ジャケットを示す分解斜視図である。第三実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の載置工程を示す断面図である。第三実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の本接合工程を示す斜視図である。第三実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の本接合工程を示す断面図である。本発明の第四実施形態に係る液冷ジャケットを示す分解斜視図である。第四実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の載置工程を示す断面図である。第四実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の本接合工程を示す断面図である。従来の液冷ジャケットの製造方法を示す断面図である。

［第一実施形態］
　本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。第一実施形態に係る液冷ジャケット１は、図１に示すように、ジャケット本体２と封止体３とで構成されている。液冷ジャケット１は、内部に流体を流通させて、配置される発熱体を冷却する機器である。ジャケット本体２と封止体３とは摩擦攪拌接合で一体化される。以下の説明における「表面」とは、「裏面」の反対側の面を意味する。

　ジャケット本体２は、底部１０及び周壁部１１で主に構成されている。ジャケット本体２は、摩擦攪拌可能な金属（アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、銅、銅合金、チタン、チタン合金等）であればよいが、本実施形態ではアルミニウム合金で形成されている。

　底部１０は、矩形を呈する板状部材である。周壁部１１は、底部１０の周縁部から矩形枠状に立ち上がる壁部である。周壁部１１の角は直角でもよいが、本実施形態では丸面取り加工が施されている。底部１０には、支柱１２が立ち上がっている。支柱１２の本数は特に制限されないが、本実施形態では２本になっている。支柱１２の端面１２ａは、周壁部１１の端面１１ａと同じ高さになっている。底部１０及び周壁部１１で凹部１３が形成されている。なお、本実施形態のジャケット本体２は一体形成されているが、例えば、周壁部１１を分割構成としてシール部材で接合して一体化してもよい。

　封止体３は、ジャケット本体２の開口部を封止する板状部材である。封止体３の角は直角でもよいが、本実施形態では丸面取り加工が施されている。封止体３は、摩擦攪拌可能な金属であれば特に制限されないが、本実施形態ではアルミニウム合金を主に含んで形成されている。

　次に、本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法について説明する。本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法では、準備工程と、載置工程と、第一本接合工程と、第二本接合工程と、を行う。

　準備工程は、ジャケット本体２及び封止体３を準備する工程である。ジャケット本体２及び封止体３は、製造方法については特に制限されないが、ジャケット本体２は、例えば、ダイキャストで成形する。封止体３は、例えば押出成形により成形する。

　載置工程は、図２に示すように、ジャケット本体２に封止体３を載置する工程である。載置工程によって、周壁部１１の端面１１ａと、封止体３の裏面３ｂとが突き合わされて第一突合せ部Ｊ１が形成される。第一突合せ部Ｊ１は、封止体３の周囲に沿って平面視矩形状に形成される。また、支柱１２の端面１２ａと、封止体３の裏面３ｂとが突き合わされて第二突合せ部Ｊ２が形成される。周壁部１１の側面１１ｃと、封止体３の側面３ｃとは面一になる。なお、ジャケット本体２と封止体３とは溶接又は摩擦攪拌等により仮接合してもよい。

　第一本接合工程は、図３及び図４に示すように、回転ツールＦを用いて第一突合せ部Ｊ１を摩擦攪拌接合する工程である。第一本接合工程では、保持工程と、摩擦攪拌工程とを行う。保持工程は、一対の保持部２２を備える挟持装置（治具）でジャケット本体２と封止体３とを両外側から押圧して挟持する。本実施形態では、保持部２２と底部１０との間、保持部２２と封止体３との間にそれぞれ中間プレート２１を介設している。保持部２２は円柱状を呈し、その端面が中間プレート２１，２１にそれぞれ面接触する。中間プレート２１を設けることで、保持部２２の押圧力を分散させて、ジャケット本体２及び封止体３を確実に保持することができる。なお、中間プレート２１は省略してもよい。

　挟持装置の保持部２２とジャケット本体２及び封止体３とは同期して回転又は平行移動する。つまり、当該挟持装置は、ジャケット本体２の底部１０及び封止体３の表面３ａを保持部２２，２２でそれぞれ押圧し挟持した状態で、ジャケット本体２及び封止体３を周方向に回転させるとともに、上下、左右及び前後方向に直線移動させることができる。

　図４に示すように、回転ツールＦは、連結部Ｆ１と、攪拌ピンＦ２とで構成されている。回転ツールＦは、例えば工具鋼で形成されている。連結部Ｆ１は、摩擦攪拌装置（図示省略）の回転軸に連結される部位である。連結部Ｆ１は円柱状を呈し、ボルトが締結されるネジ孔（図示省略）が形成されている。

　攪拌ピンＦ２は、連結部Ｆ１から垂下しており、連結部Ｆ１と同軸になっている。攪拌ピンＦ２は連結部Ｆ１から離間するにつれて先細りになっている。攪拌ピンＦ２の先端には、回転中心軸Ｃに対して垂直であり、かつ、平坦な平坦面が形成されている。

　攪拌ピンＦ２の外周面には螺旋溝が刻設されている。本第一実施形態では、回転ツールＦを右回転させるため、螺旋溝は、基端から先端に向かうにつれて左回りに形成されている。言い換えると、螺旋溝は、螺旋溝を基端から先端に向けてなぞると上から見て左回りに形成されている。

　なお、回転ツールＦを左回転させる場合は、螺旋溝を基端から先端に向かうにつれて右回りに形成することが好ましい。言い換えると、この場合の螺旋溝は、螺旋溝を基端から先端に向けてなぞると上から見て右回りに形成されている。螺旋溝をこのように設定することで、摩擦攪拌の際に塑性流動化した金属が螺旋溝によって攪拌ピンＦ２の先端側に導かれる。これにより、被接合金属部材（ジャケット本体２及び封止体３）の外部に溢れ出る金属の量を少なくすることができる。

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

　第一本接合工程では、まず、摩擦攪拌装置に取り付けられた回転ツールＦを右回転させる。回転ツールＦの位置は、本実施形態では相対移動しないように固定されている。つまり、回転ツールＦは変位させず、回転ツールＦに対してジャケット本体２及び封止体３側を移動させて摩擦攪拌を行う。

　次に、図３及び図４に示すように、ジャケット本体２及び封止体３を保持する保持工程を行い、挟持装置（治具）を用いてジャケット本体２及び封止体３を保持する。そして、挟持装置を操作して、ジャケット本体２の側面１１ｃに設定された開始位置ＳＰ１に回転ツールＦを挿入して摩擦攪拌工程を行う。摩擦攪拌工程では、押入区間と、本区間と、離脱区間とを連続して摩擦攪拌を行う。

　押入区間は、周壁部１１の側面１１ｃに設定された開始位置ＳＰ１から第一突合せ部Ｊ１上に設定された中間点Ｓ１までの区間である。本区間は、中間点Ｓ１から第一突合せ部Ｊ１を一周して中間点Ｓ１を通過した後、第一突合せ部Ｊ１上に設定された中間点Ｓ２までの区間である。離脱区間は、中間点Ｓ２から周壁部１１の側面１１ｃに設定された終了位置ＥＰ１までの区間である。

　押入区間では、開始位置ＳＰ１に回転ツールＦの回転中心軸Ｃが側面１１ｃに対して垂直となるように挿入し、中間点Ｓ１に向けて相対移動させながら所定の深さとなるまで攪拌ピンＦ２を徐々に押入していく。回転ツールＦが中間点Ｓ１に達したら、そのまま本区間に移行する。回転ツールＦの移動軌跡には塑性化領域Ｗ１が形成される。

　本区間では、回転ツールＦの回転中心軸Ｃと周壁部１１の側面１１ｃ及び封止体３の側面３ｃとが垂直となるようにしつつ、所定の深さを維持した状態で、回転ツールＦを第一突合せ部Ｊ１に沿って相対移動させてジャケット本体２及び封止体３の廻りを一周させる。ジャケット本体２及び封止体３の角部においては、保持部２２，２２を回転させながら回転ツールＦを相対移動させる。本区間では、攪拌ピンＦ２のみを周壁部１１及び封止体３に接触させ、攪拌ピンＦ２の基端側は露出した状態で摩擦攪拌を行う。回転ツールＦが中間点Ｓ２に達したら、そのまま離脱区間に移行する。

　離脱区間では、図５に示すように、中間点Ｓ２から終了位置ＥＰ１に相対移動させながら、攪拌ピンＦ２を徐々に引き抜いて終了位置ＥＰ１で離脱させる。第一本接合工程が終了したら、ジャケット本体２及び封止体３から挟持装置を離脱させる。

　第二本接合工程は、図６に示すように、回転ツールＦを用いて封止体３と支柱１２とを摩擦攪拌接合する工程である。第二本接合工程では、回転ツールＦを封止体３の表面３ａから垂直に挿入し、第二突合せ部Ｊ２に沿って一周以上相対移動させた後、封止体３から回転ツールＦを離脱させる。第二本接合工程では、攪拌ピンＦ２のみをジャケット本体２の支柱１２及び封止体３に接触させ、攪拌ピンＦ２の基端側は露出させた状態で摩擦攪拌を行う。

　本実施形態では、攪拌ピンＦ２の先端の平坦面Ｆ４が端面１２ａ達するようにしているが、攪拌ピンＦ２と封止体３のみとが接触させた状態で摩擦攪拌接合を行ってもよい。この場合は、攪拌ピンＦ２と封止体３との摩擦熱によって第二突合せ部Ｊ２が塑性流動化して接合される。なお、第二本接合工程は省略してもよい。

　以上説明した第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法によれば、ジャケット本体２の底部１０と封止体３の表面３ａとを一対の保持部２２で両外側から保持した状態でジャケット本体２及び封止体３を回転又は移動させるため、第一本接合工程中に保持部２２と回転ツールＦとが干渉しない。つまり、ジャケット本体２と封止体３とを位置決めするための治具が、回転ツールＦの移動ルート上に無いため回転ツールＦの移動の妨げにならない。これにより、工数を削減することができ、第一本接合工程を容易に行うことができる。

　また、第二本接合工程を行うことで、接合強度を高めることができる。第二本接合工程において、攪拌ピンＦ２を支柱１２に接触させれば、第二突合せ部Ｊ２をより確実に接合することができる。また、回転ツールＦのみをジャケット本体２及び封止体３に挿入することにより、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる。

　ここで、第一突合せ部Ｊ１上に開始位置ＳＰ１を設定し、回転ツールＦを垂直に挿入して摩擦攪拌を行ってもよいが、この形態であると当該開始位置ＳＰ１に過大な摩擦熱が発生し、接合不良となるおそれがある。これに対し、本実施形態のように開始位置ＳＰ１を第一突合せ部Ｊ１から離れた位置に設定し、第一突合せ部Ｊ１に向けて相対移動させながら徐々に押入することで、第一突合せ部Ｊ１上で摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。なお、開始位置ＳＰ１は、封止体３の側面３ｃに設定してもよい。

　同様に、第一突合せ部Ｊ１上に終了位置ＥＰ１を設定し、当該終了位置ＥＰ１で回転ツールＦを垂直に離脱させてもよいよいが、この形態であると終了位置ＥＰ１に過大な摩擦熱が発生し、接合不良となるおそれがある。これに対し、本実施形態のように終了位置ＥＰ１を第一突合せ部Ｊ１から離れた位置に設定し、第一突合せ部Ｊ１から相対移動させながら徐々に引き抜くことで、第一突合せ部Ｊ１上で摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。なお、終了位置ＥＰ１は、周壁部１１の側面１１ｃに設定してもよい。

　また、開始位置ＳＰ１と第一突合せ部Ｊ１とのなす角度が鈍角となるように開始位置ＳＰ１及び中間点Ｓ１を設定することにより、第一突合せ部Ｊ１上で回転ツールＦの相対移動が停止したり移動速度が遅くなったりするのを防ぐことができる。
　同様に、終了位置ＥＰ１と第一突合せ部Ｊ１とのなす角度が鈍角となるように終了位置ＥＰ１及び中間点Ｓ２を設定することにより、第一突合せ部Ｊ１上で回転ツールＦの相対移動が停止したり移動速度が遅くなったりするのを防ぐことができる。

　また、第一本接合工程では、第一突合せ部Ｊ１上での塑性化領域Ｗ１の始端と終端とをオーバーラップさせているため、気密性及び水密性を高めることができる。

　なお、第一本接合工程は、第二本接合工程の後に行ってもよい。また、押入区間及び離脱区間では、回転ツールＦの移動軌跡が円弧状となるように移動ルートを設定してもよい。また、本実施形態の第一本接合工程では、回転ツールＦの位置を変異させないように設定したが、回転ツールＦとジャケット本体２及び封止体３（挟持装置）とを両者とも移動させて摩擦攪拌接合を行ってもよい。例えば、回転ツールＦをロボットアームに取り付けた場合は、当該ロボットアームとジャケット本体２及び封止体３（挟持装置）とを両者とも移動させて摩擦攪拌接合を行ってもよい。

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

　また、第一本接合工程の離脱区間において、本区間における回転ツールＦの回転速度をＶ２、終了位置ＥＰ１において離脱させるときの回転ツールＦの回転速度をＶ３とすると、Ｖ３＞Ｖ２としてもよい。つまり、離脱区間に移行したら、終了位置ＥＰ１に向けて徐々に回転速度を上げながら封止体３から回転ツールＦを離脱させてもよい。回転ツールＦを封止体３に押し入れる際又は封止体３から離脱させる際に、前記のように設定することで、押入区間又は離脱区間時における少ない押圧力を、回転速度で補うことができるため、摩擦攪拌を好適に行うことができる。

［第二実施形態］
　次に、本発明の第二実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法ついて説明する。図７に示すように、第二実施形態では、支柱１２に支柱段差部１４が設けられている点で第一実施形態と主に相違する。第二実施形態では、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。

　ジャケット本体２Ａは、底部１０と、周壁部１１と、支柱１２とで構成されている。底部１０及び周壁部１１は第一実施形態と同一である。支柱１２の先端側には突出部１５が形成されている。突出部１５の形状は特に制限されないが、本実施形態では円柱状になっている。突出部１５が形成されることにより、支柱１２の先端には支柱段差部１４が形成されている。支柱段差部１４は、段差底面１４ａと、段差底面１４ａから立ち上がる段差側面１４ｂが形成されている。段差底面１４ａは、周壁部１１の端面１１ａと同じ高さ位置に形成されている。

　封止体３Ａには、孔部４が形成されている。孔部４は、支柱１２の突出部１５に対応する位置に形成されている。孔部４は、突出部１５が挿入可能な大きさで形成されている。

　第二実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法では、準備工程と、載置工程と、第一本接合工程と、第二本接合工程とを行う。準備工程は、ジャケット本体２Ａ及び封止体３Ａを準備する工程である。

　載置工程は、図７に示すように、ジャケット本体２Ａに封止体３Ａを載置する工程である。載置工程では、周壁部１１の端面１１ａに封止体３Ａを載置しつつ、支柱１２の突出部１５を孔部４に挿入する。これにより、周壁部１１の端面１１ａと封止体３の裏面３ｂとが突き合わされて第一突合せ部Ｊ１が形成される。また、段差側面１４ｂと孔部４の孔壁４ａとが突き合わされて段差側面突合せ部Ｊ１２が形成される。また、段差底面１４ａと封止体３の裏面３ｂとが突き合わされて段差底面突合せ部Ｊ１３が形成される。封止体３の厚さは適宜設定すればよいが、本実施形態では、段差側面１４ｂの高さ寸法よりも大きくなっている。

　第一本接合工程は、第一実施形態と同じである。第二本接合工程では、回転ツールＦの攪拌ピンＦ２のみを段差側面突合せ部Ｊ１２及び段差底面突合せ部Ｊ１３に挿入し、段差側面突合せ部Ｊ１２に沿って一周以上回転ツールＦを相対移動させる。本実施形態では、攪拌ピンＦ２の先端の平坦面Ｆ４が段差底面１４ａに達するように挿入深さを設定している。第二本接合工程において、回転ツールＦの移動軌跡には塑性化領域Ｗ２が形成される。なお、第二本接合工程では、回転ツールＦの先端の平坦面Ｆ４を段差底面１４ａに接触しないように設定してもよい。

　以上説明した本実施形態に係る第二本接合工程によれば、支柱１２の突出部１５に封止体３Ａの孔部４を挿入することで、ジャケット本体２Ａと封止体３Ａとの位置決めを容易に行うことができる。また、封止体３Ａの板厚を、段差側面１４ｂよりも大きく設定しているため、接合部が金属不足になるのを防ぐことができる。

　以上本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨に反しない範囲において適宜設計変更が可能である。また、第一本接合工程では、開始位置ＳＰ１及び終了位置ＥＰ１を、第一突合せ部Ｊ１上に設定してもよい。この場合も、押入区間においては、回転ツールＦを相対移動させつつ徐々に押入しながら摩擦攪拌を行うことが好ましい。また、離脱区間においては、回転ツールＦを相対移動させつつ徐々に引き抜きながら摩擦攪拌を行うことが好ましい。このようにすることで、第一突合せ部Ｊ１上で摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。

［第三実施形態］
　本発明の第三実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。本実施形態に係る接合方法は、準備工程と、載置工程と、本接合工程と、を行う。図８に示すように、準備工程は、ジャケット本体２０２と封止体２０３とを準備する工程である。ジャケット本体２０２は、底部２１０と、周壁部２１１とで主に構成されている。ジャケット本体２０２は、第一アルミニウム合金を主に含んで形成されている。第一アルミニウム合金は、例えば、ＪＩＳＨ５３０２　ＡＤＣ１２（Ａｌ-Ｓｉ-Ｃｕ系）等のアルミニウム合金鋳造材を用いている。

　図８に示すように、底部２１０は平面視矩形を呈する板状部材である。周壁部２１１は、底部２１０の周縁部から矩形枠状に立ち上がる壁部である。周壁部２１１の４つの角部は丸面取り加工が施されている。周壁部２１１の端面２１１ａには、外側に向かうにつれて下方（底部２１０側）に傾斜する傾斜面２１１ｂが形成されている。傾斜面２１１ｂは、周方向全体に亘って設けられている。底部２１０及び周壁部２１１で凹部２１３が形成されている。

　封止体２０３は、ジャケット本体２０２の開口部を封止する板状部材である。封止体２０３は、ジャケット本体２０２よりも一回り大きくなるように形成されている。封止体２０３の角部は丸面取り加工が施されている。封止体２０３は、第二アルミニウム合金を主に含んで形成されている。第二アルミニウム合金は、第一アルミニウム合金よりも硬度の低い材料である。第二アルミニウム合金は、例えば、ＪＩＳ　Ａ１０５０，Ａ１１００，Ａ６０６３等のアルミニウム合金展伸材で形成されている。

　載置工程は、図９に示すように、ジャケット本体２０２に封止体２０３を載置する工程である。載置工程では、周壁部２１１の端面２１１ａに封止体２０３の裏面２０３ｂを載置する。周壁部２１１の端面２１１ａと封止体２０３の裏面２０３ｂ、及び、傾斜面２１１ｂと封止体２０３の裏面２０３ｂとが突き合わされて突合せ部Ｊ２１が形成される。突合せ部Ｊ２１は、端面２１１ａと封止体２０３の裏面２０３ｂのように対向する面同士が接触する場合と、傾斜面２１１ｂと封止体２０３の裏面２０３ｂのように断面略Ｖ字状の隙間をあけて突き合わされる場合も含み得る。

　本接合工程は、図１０及び図１１に示すように、回転ツールＦを用いて突合せ部Ｊ２１を摩擦攪拌接合する工程である。本接合工程では、保持工程と、摩擦攪拌工程とを行う。保持工程は、一対の保持部２２２を備える挟持装置（治具）でジャケット本体２０２の裏面２１０ａと封止体２０３の表面２０３ａとを両外側から押圧して保持する。本実施形態では、保持部２２２と底部２１０との間、保持部２２２と封止体２０３との間にそれぞれ中間プレート２２１を介設している。保持部２２２は円柱状を呈し、その端面が中間プレート２２１，２２１にそれぞれ面接触する。中間プレート２２１を設けることで、保持部２２２の押圧力を分散させて、ジャケット本体２０２及び封止体２０３を確実に保持することができる。なお、中間プレート２２１は省略してもよい。

　挟持装置の保持部２２２とジャケット本体２０２及び封止体２０３とは同期して回転又は平行移動する。つまり、当該挟持装置は、ジャケット本体２０２の底部２１０及び封止体２０３の表面２０３ａを保持部２２２，２２２でそれぞれ押圧し挟持した状態で、ジャケット本体２０２及び封止体２０３を周方向に回転させるとともに、上下、左右及び前後方向に直線移動させることができる。

　摩擦攪拌工程では、図１０、図１１に示すように、ジャケット本体２０２及び封止体２０３を保持する保持工程を行い、挟持装置（治具）を用いてジャケット本体２０２及び封止体２０３を保持する。そして、回転ツールＦの位置は固定しつつ、挟持装置を操作して、封止体２０３の側面２０３ｃに設定した設定移動ルートＬ１上の開始位置ＳＰ１に左回転させた攪拌ピンＦ２のみを挿入する。回転ツールＦの回転中心軸Ｚと封止体２０３の側面２０３ｃとは垂直となるようにする。設定移動ルートＬ１は、封止体２０３の側面２０３ｃから見た場合に、回転ツールＦの平坦面Ｆ４の中心Ｆ５（図１１参照）が通るルートである。設定移動ルートＬ１は、本実施形態では、封止体２０３の裏面２０３ｂよりも表面２０３ａ側に設定する。

　なお、回転ツールＦを挿入する際に、設定移動ルートＬ１よりも表面２０３ａ側に挿入するとともに、設定移動ルートＬ１に向けて相対移動させつつ、徐々に挿入深さが深くなるように設定してもよい。また、回転ツールＦを設定移動ルートＬ１上に挿入し、相対移動させながら徐々に挿入深さが深くなるように設定してもよい。

　本接合工程では、攪拌ピンＦ２の外周面を封止体２０３の側面２０３ｃに接触させつつ、攪拌ピンＦ２の外周面を周壁部２１１の傾斜面２１１ｂ及び端面２１１ａにわずかに接触させた状態とする。この状態で、突合せ部Ｊ２１に沿って回転ツールＦを移動させる際に封止体２０３の第二アルミニウム合金を突合せ部Ｊ２１の隙間に流入させながら摩擦攪拌を行う。回転ツールＦは、進行方向左側に封止体２０３が位置するようにし、突合せ部Ｊ２１に沿って一周させる。回転ツールＦの移動軌跡には摩擦攪拌された金属が硬化することにより塑性化領域Ｗ１が形成される。

　ここで、周壁部２１１の傾斜面２１１ｂに対する攪拌ピンＦ２の外周面の接触代をオフセット量Ｎとする。本実施形態のように、攪拌ピンＦ２の外周面を傾斜面２１１ｂにわずかに接触させる場合は、オフセット量Ｎを、例えば、０＜Ｎ≦０．５ｍｍの間で設定し、好ましくは０＜Ｎ≦０．２５ｍｍの間で設定する。設定移動ルートＬ１は、攪拌ピンＦ２と傾斜面２１１ｂとの接触代が前記の範囲となるように封止体２０３の側面２０３ｃ上に設定する。

　回転ツールＦを突合せ部Ｊ２１の廻りに一周させたら、塑性化領域Ｗ１の始端と終端とを重複させる。回転ツールＦを引き抜く場合は、封止体２０３の側面２０３ｃにおいて、設定移動ルートＬ１上で回転ツールＦを相対移動させながら徐々に引き抜いてもよい（徐々に上昇させてもよい）。また、設定移動ルートＬ１よりも表面２０３ａ側に設定された終了位置に回転ツールＦを相対移動させつつ、徐々に引き抜いてもよい（徐々に上昇させてもよい）。

　以上説明した本実施形態に係る接合方法によれば、封止体２０３と攪拌ピンＦ２との摩擦熱によって突合せ部Ｊ２１の主として封止体２０３側の第二アルミニウム合金が攪拌されて塑性流動化される。そのため、突合せ部Ｊ２１において周壁部２１１と封止体２０３とを接合することができる。また、攪拌ピンＦ２の外周面を周壁部２１１の傾斜面２１１ｂにわずかに接触させるに留めるため、ジャケット本体２０２から封止体２０３への第一アルミニウム合金の混入を極力少なくすることができる。これにより、突合せ部Ｊ２１においては主として封止体２０３側の第二アルミニウム合金が摩擦攪拌されるため、接合強度の低下を抑制することができる。

　仮に、傾斜面２１１ｂを設けずに、周壁部２１１の端面２１１ａの全体と封止体２０３の裏面２０３ｂとを面接触させると、攪拌ピンＦ２と周壁部２１１との接触代が大きくなってしまい、ジャケット本体２０２から封止体２０３への第一アルミニウム合金の混入が多くなってしまうという問題がある。しかし、本実施形態によれば、周壁部２１１の端面２１１ａに傾斜面２１１ｂを設けているため、傾斜面２１１ｂと攪拌ピンＦ２との接触代が大きくなるのを容易に回避することができる。

　また、ジャケット本体２０２の裏面２１０ａと封止体２０３の表面２０３ａとを一対の保持部２２２で両外側から保持した状態でジャケット本体２０２及び封止体２０３を回転又は移動させるため、第一本接合工程中に保持部２２２と回転ツールＦとが干渉しない。つまり、ジャケット本体２０２と封止体２０３とを位置決めするための治具が、回転ツールＦの移動ルート上に無いため回転ツールＦの移動の妨げにならない。これにより、工数を削減することができ、本接合工程を容易に行うことができる。

　また、攪拌ピンＦ２の傾斜角度α（図１１参照）及び傾斜面２１１ｂの傾斜角度β（図９参照）は適宜設定すればよいが、本実施形態では、傾斜面２１１ｂの傾斜角度βと、攪拌ピンＦ２の傾斜角度αとを同一（傾斜面２１１ｂと攪拌ピンＦ２の外周面とを平行）にしているため、攪拌ピンＦ２と傾斜面２１１ｂとをバランスよく接触させることができる。

　また、本接合工程では、回転ツールＦの回転方向及び進行方向は適宜設定すればよいが、回転ツールＦの移動軌跡に形成される塑性化領域Ｗ１のうち、周壁部２１１側がシアー側となり、封止体２０３側がフロー側となるように回転ツールＦの回転方向及び進行方向を設定した。周壁部２１１（突合せ部Ｊ２１）側がシアー側となるように設定することで、突合せ部Ｊ２１の周囲における攪拌ピンＦ２による攪拌作用が高まり、突合せ部Ｊ２１における温度上昇が期待でき、突合せ部Ｊ２１において周壁部２１１と封止体２０３とをより確実に接合することができる。

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

　また、封止体２０３の寸法を周壁部２１１の寸法よりも大きくなるように設定している。換言すると、図１１に示すように、回転ツールＦの進行方向後方から見た場合に、封止体２０３の側面２０３ｃが、周壁部２１１の側面２１１ｃよりも高い位置となるように設定している。これにより、突合せ部Ｊ２１にＶ字状の隙間が形成されていても、接合部の金属不足を防ぐことができる。

［第四実施形態］
　次に、第四実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法について説明する。第四実施形態では、ジャケット本体２０２Ａを第二アルミニウム合金で形成し、封止体２０３Ａを第一アルミニウム合金で形成する点で第三実施形態と相違する。第四実施形態では、第三実施形態と相違する点を中心に説明する。

　本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法では、準備工程と、載置工程と、本接合工程とを行う。図１２に示すように、準備工程は、ジャケット本体２０２Ａ及び封止体２０３Ａを用意する工程である。ジャケット本体２０２Ａは、第二アルミニウム合金を主に含んで形成されている。第二アルミニウム合金は、第一アルミニウム合金よりも硬度の低い材料である。第二アルミニウム合金は、例えば、ＪＩＳ　Ａ１０５０，Ａ１１００，Ａ６０６３等のアルミニウム合金展伸材で形成されている。

　ジャケット本体２０２Ａは、平面視矩形を呈する底部２１０と、底部２１０の周縁部から矩形枠状に立ち上がる周壁部２１１とで構成されている。周壁部２１１の端面２１１ａは平坦面になっている。

　封止体２０３Ａは、ジャケット本体２０２の開口部を覆う平面視矩形の板状部材である。封止体２０３Ａは、第一アルミニウム合金を主に含んで形成されている。第一アルミニウム合金は、例えば、ＪＩＳＨ５３０２　ＡＤＣ１２（Ａｌ-Ｓｉ-Ｃｕ系）等のアルミニウム合金鋳造材を用いている。図１３に示すように、封止体２０３は、ジャケット本体２０２よりも一周り小さくなるように形成されている。封止体２０３Ａの裏面２０３ｂの周縁部には、全周に亘って傾斜面２０３ｄが形成されている。傾斜面２０３ｄは、側面２０３ｃに向けて封止体２０３の板厚が小さくなるように傾斜している。

　載置工程では、図１３に示すように、ジャケット本体２０２Ａに封止体２０３Ａを載置する工程である。載置工程では、周壁部２１１の端面２１１ａに封止体２０３の裏面２０３ｂを載置する。周壁部２１１の端面２１１ａと封止体２０３Ａの裏面２０３ｂ、及び、周壁部２１１の端面２１１ａと封止体２０３Ａの傾斜面２０３ｄとが突き合わされて突合せ部Ｊ２２が形成される。突合せ部Ｊ２２は、周壁部２１１の端面２１１ａと封止体２０３Ａの裏面２０３ｂのように対向する面同士が接触する場合と、封止体２０３Ａの傾斜面２０３ｄと周壁部２１１の端面２１１ａのように断面略Ｖ字状の隙間をあけて突き合わされる場合も含み得る。

　本接合工程は、図１４に示すように、回転ツールＦを用いて突合せ部Ｊ２２を摩擦攪拌接合する工程である。本接合工程では、保持工程と、摩擦攪拌工程とを行う。保持工程は、第三実施形態と同様に（図示省略、図１０参照）、一対の保持部２２２を備える挟持装置（治具）でジャケット本体２０２Ａの裏面２１０ａと封止体２０３Ａの表面２０３ａとを両外側から押圧して保持する。本実施形態では、保持部２２２と底部２１０との間、保持部２２２と封止体２０３Ａとの間にそれぞれ中間プレート２２１を介設している。保持部２２２は円柱状を呈し、その端面が中間プレート２２１，２２１にそれぞれ面接触する。中間プレート２２１を設けることで、保持部２２２の押圧力を分散させて、ジャケット本体２０２Ａ及び封止体２０３Ａを確実に保持することができる。なお、中間プレート２２１は省略してもよい。

　挟持装置の保持部２２２とジャケット本体２０２Ａ及び封止体２０３Ａとは同期して回転又は平行移動する。つまり、当該挟持装置は、ジャケット本体２０２Ａの底部２１０及び封止体２０３Ａの表面２０３ａを保持部２２２，２２２でそれぞれ押圧し挟持した状態で、ジャケット本体２０２Ａ及び封止体２０３Ａを周方向に回転させるとともに、上下、左右及び前後方向に直線移動させることができる。

　摩擦攪拌工程では、ジャケット本体２０２Ａ及び封止体２０３Ａを保持する保持工程を行い、挟持装置（治具）を用いてジャケット本体２０２Ａ及び封止体２０３Ａを保持する。そして、回転ツールＦの位置は固定しつつ、挟持装置を操作して、周壁部２１１の側面２１１ｃに設定した設定移動ルートＬ１上に右回転させた攪拌ピンＦ２のみを挿入する。回転ツールＦの回転中心軸Ｚと周壁部２１１の側面２１１ｃとは垂直となるようにする。設定移動ルートＬ１は、周壁部２１１の側面２１１ｃから見た場合に、回転ツールＦの平坦面Ｆ４の中心Ｆ５（図１４参照）が通るルートである。設定移動ルートＬ１は、本実施形態では、周壁部２１１の端面２１１ａよりも底部２１０側に設定する。

　なお、回転ツールＦを挿入する際に、設定移動ルートＬ１よりも底部２１０側に挿入するとともに、設定移動ルートＬ１に向けて相対移動させつつ、徐々に挿入深さが深くなるように設定してもよい。また、回転ツールＦを設定移動ルートＬ１上に挿入し、相対移動させながら徐々に挿入深さが深くなるように設定してもよい。

　本接合工程では、攪拌ピンＦ２の外周面を周壁部２１１の側面２１１ｃに接触させつつ、攪拌ピンＦ２の外周面を封止体２０３Ａの傾斜面２０３ｄ及び裏面２０３ｂにわずかに接触させた状態とする。この状態で、突合せ部Ｊ２２に沿って回転ツールＦを移動させる際に周壁部２１１の第二アルミニウム合金を突合せ部Ｊ２２の隙間に流入させながら摩擦攪拌を行う。回転ツールＦは、進行方向左側に封止体２０３が位置するようにし、突合せ部Ｊ２２に沿って一周させる。回転ツールＦの移動軌跡には摩擦攪拌された金属が硬化することにより塑性化領域Ｗ１が形成される。

　ここで、封止体２０３Ａの傾斜面２０３ｄに対する攪拌ピンＦ２の外周面の接触代をオフセット量Ｎ１とする。本実施形態のように、攪拌ピンＦ２の外周面を傾斜面２０３ｄにわずかに接触させる場合は、オフセット量Ｎ１を、例えば、０＜Ｎ１≦０．５ｍｍの間で設定し、好ましくは０＜Ｎ１≦０．２５ｍｍの間で設定する。設定移動ルートＬ１は、攪拌ピンＦ２と傾斜面２０３ｄとの接触代が前記の範囲となるように周壁部２１１の側面２１１ｃ上に設定する。

　回転ツールＦを突合せ部Ｊ２２の廻りに一周させたら、塑性化領域Ｗ１の始端と終端とを重複させる。回転ツールＦを引き抜く場合は、周壁部２１１の側面２１１ｃにおいて、回転ツールＦを移動させながら徐々に引き抜いてもよい（徐々に上昇させてもよい）。また、設定移動ルートＬ１よりも底部２１０側に設定された終了位置に回転ツールＦを相対移動させつつ徐々に引き抜いてもよい（徐々に上昇させてもよい）。

　なお、本実施形態の本接合工程では、攪拌ピンＦ２の外周面と周壁部２１１の側面２１１ｃとを接触させつつ、平坦面Ｆ４と封止体２０３の裏面２０３ｂとが接触するように回転ツールＦの挿入深さを設定したが、攪拌ピンＦ２の外周面と封止体２０３の側面２０３ｃとを接触させつつ、平坦面Ｆ４が封止体２０３の裏面２０３ｂと接触せず、傾斜面２０３ｄのみと接触するように挿入深さを設定してもよい。

　以上説明した本実施形態の接合方法によれば、ジャケット本体２０２Ａの周壁部２１１と攪拌ピンＦ２との摩擦熱によって突合せ部Ｊ２２の主としてジャケット本体２０２Ａ側の第二アルミニウム合金が攪拌されて塑性流動化される。そのため、突合せ部Ｊ２２において周壁部２１１と封止体２０３Ａとを接合することができる。また、攪拌ピンＦ２の外周面を封止体２０３Ａの傾斜面２０３ｄにわずかに接触させるに留めるため、封止体２０３Ａからジャケット本体２０２Ａへの第一アルミニウム合金の混入を極力少なくすることができる。これにより、突合せ部Ｊ２２においては主としてジャケット本体２０２Ａ側の第二アルミニウム合金が摩擦攪拌されるため、接合強度の低下を抑制することができる。

　仮に、傾斜面２０３ｄを設けずに、周壁部２１１の端面２１１ａと封止体２０３Ａの裏面２０３ｂとを面接触させると、攪拌ピンＦ２と封止体２０３Ａとの接触代が大きくなってしまい、封止体２０３Ａからジャケット本体２０２Ａへの第一アルミニウム合金の混入が多くなってしまうという問題がある。しかし、本実施形態によれば、封止体２０３Ａの裏面２０３ｂに傾斜面２０３ｄを設けているため、傾斜面２０３ｄと攪拌ピンＦ２との接触代が大きくなるのを容易に回避することができる。

　また、ジャケット本体２０２の裏面１０ａと封止体２０３Ａの表面２０３ａとを一対の保持部２２２で両外側から保持した状態でジャケット本体２０２Ａ及び封止体２０３Ａを回転又は移動させるため、第一本接合工程中に保持部２２２と回転ツールＦとが干渉しない。つまり、ジャケット本体２０２Ａと封止体２０３Ａとを位置決めするための治具が、回転ツールＦの移動ルート上に無いため回転ツールＦの移動の妨げにならない。これにより、工数を削減することができ、本接合工程を容易に行うことができる。

　また、攪拌ピンＦ２の傾斜角度α（図１４参照）及び傾斜面２０３ｄの傾斜角度γ（図１３参照）は適宜設定すればよいが、本実施形態では、傾斜面２０３ｄの傾斜角度γと、攪拌ピンＦ２の傾斜角度αとを同一（傾斜面２０３ｄと攪拌ピンＦ２の外周面とを平行）にしているため、攪拌ピンＦ２と傾斜面２０３ｄとをバランスよく接触させることができる。

　また、本接合工程では、回転ツールＦの回転方向及び進行方向は適宜設定すればよいが、回転ツールＦの移動軌跡に形成される塑性化領域Ｗ１のうち、封止体２０３Ａ側がシアー側となり、ジャケット本体２０２Ａ側がフロー側となるように回転ツールＦの回転方向及び進行方向を設定した。封止体２０３Ａ（突合せ部Ｊ２２）側がシアー側となるように設定することで、突合せ部Ｊ２２の周囲における攪拌ピンＦ２による攪拌作用が高まり、突合せ部Ｊ２における温度上昇が期待でき、突合せ部Ｊ２２において周壁部２１１と封止体２０３Ａとをより確実に接合することができる。

　また、ジャケット本体２０２Ａの寸法が封止体２０３Ａの寸法よりも大きくなるように設定している。換言すると、図１４に示すように、回転ツールＦの進行方向後方から見た場合に、周壁部２１１の側面２１１ｃが、封止体２０３Ａの側面２０３ｃよりも高い位置となるように設定している。これにより、突合せ部Ｊ２２にＶ字状の隙間が形成されていても、接合部の金属不足を防ぐことができる。

　以上本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨に反しない範囲において適宜設計変更が可能である。例えば、前記の実施形態では、ジャケット本体２０２，２０２Ａ及び封止体２０３，２０３Ａのうち、第二アルミニウム合金を用いる一方側の寸法を、他方側よりも一周り大きく設定したが、両者を同一の大きさで形成してもよい。また、前記した実施形態の摩擦攪拌工程では、挟持装置を用いてジャケット本体２０２，２０２Ａ及び封止体２０３，２０３Ａを移動させたが、例えば、回転ツールＦと、ジャケット本体２０２，２０２Ａ及び封止体２０３，２０３Ａとを両方とも移動させてもよい。この場合は、例えば、先端にスピンドルユニット等の回転駆動手段を備えたロボットアームに回転ツールＦを取り付けて回転ツールＦを移動させることができる。

　１　　　　液冷ジャケット
　２　　　　ジャケット本体
　３　　　　封止体
　１０　　　底部
　１１　　　周壁部
　２２　　　保持部
　Ｆ　　　　回転ツール
　Ｆ２　　　攪拌ピン
　Ｊ１　　　第一突合せ部
　Ｊ２　　　第二突合せ部
　Ｊ１２　　段差側面突合せ部
　Ｊ１３　　段差底面突合せ部
　ＳＰ１　　開始位置
　ＥＰ１　　終了位置
　Ｗ１　　　塑性化領域

Claims

　底部、前記底部の周縁から立ち上がる周壁部及び前記底部から立ち上がる支柱を有するジャケット本体と、前記ジャケット本体の開口部を封止する封止体とで構成され、前記ジャケット本体と前記封止体とを摩擦攪拌で接合する液冷ジャケットの製造方法であって、
　摩擦攪拌で用いる回転ツールの攪拌ピンの外周面は先細りとなるように傾斜しており、
　前記ジャケット本体に前記封止体を載置することにより前記周壁部の端面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記支柱の端面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第二突合せ部を形成する載置工程と、
　回転する前記回転ツールの前記攪拌ピンのみを前記第一突合せ部に挿入し、前記攪拌ピンのみを前記周壁部及び前記封止体に接触させた状態で前記第一突合せ部に沿って所定の深さで前記周壁部及び前記封止体の側面の廻りに相対的に一周させて前記第一突合せ部を摩擦攪拌する第一本接合工程と、を含み、
　前記第一本接合工程において、前記ジャケット本体の前記底部と前記封止体の表面とを両外側から一対の保持部で押圧して保持しつつ、前記保持部を用いて前記ジャケット本体及び前記封止体を回転又は平行移動させて前記ジャケット本体と前記封止体とを摩擦攪拌することを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。
　回転する前記回転ツールの前記攪拌ピンのみを前記封止体の表面から前記第二突合せ部に挿入し、前記攪拌ピンのみを前記封止体、又は前記封止体及び前記支柱に接触させた状態で前記第二突合せ部に対して所定の深さで相対的に移動させて前記第二突合せ部を摩擦攪拌する第二本接合工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の液冷ジャケットの製造方法。
　底部、前記底部の周縁から立ち上がる周壁部及び前記底部から立ち上がる支柱を有するジャケット本体と、前記支柱の先端が挿入される孔部を備えるとともに前記ジャケット本体の開口部を封止する封止体とで構成され、前記ジャケット本体と前記封止体とを摩擦攪拌で接合する液冷ジャケットの製造方法であって、
　摩擦攪拌で用いる回転ツールの攪拌ピンの外周面は先細りとなるように傾斜しており、
　前記支柱の先端に段差底面と当該段差底面から立ち上がる段差側面とを有する支柱段差部を形成するとともに、前記支柱の段差底面を前記周壁部の端面と同一の高さ位置に形成し、前記封止体の厚みを前記段差側面よりも大きく形成する準備工程と、
　前記ジャケット本体に前記封止体を載置することにより前記周壁部の端面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記支柱の段差側面と前記孔部の孔壁とを突き合せて段差側面突合せ部を形成し、前記支柱の段差底面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて段差底面突合せ部を形成する載置工程と、
　回転する前記回転ツールの前記攪拌ピンのみを前記第一突合せ部に挿入し、前記攪拌ピンのみを前記周壁部及び前記封止体に接触させた状態で前記第一突合せ部に沿って所定の深さで前記周壁部及び前記封止体の側面の廻りに相対的に一周させて前記第一突合せ部を摩擦攪拌する第一本接合工程と、を含み、
　前記第一本接合工程において、前記ジャケット本体の前記底部と前記封止体の表面とを両外側から一対の保持部で押圧して保持しつつ、前記保持部を用いて前記ジャケット本体及び前記封止体を回転又は平行移動させて前記ジャケット本体と前記封止体とを摩擦攪拌することを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。
　回転する前記回転ツールの前記攪拌ピンのみを封止体の表面から前記段差側面突合せ部に挿入し、前記攪拌ピンのみを前記封止体及び前記支柱に接触させた状態で前記段差側面突合せ部に沿って所定の深さで相対的に移動させて前記段差側面突合せ部を摩擦攪拌する第二本接合工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の液冷ジャケットの製造方法。
　前記第一本接合工程後に前記第二本接合工程を行うことを特徴とする請求項２又は請求項４に記載の液冷ジャケットの製造方法。
　前記第二本接合工程後に前記第一本接合工程を行うことを特徴とする請求項２又は請求項４に記載の液冷ジャケットの製造方法。
　前記第一本接合工程では、所定の回転速度で前記攪拌ピンを回転させて摩擦攪拌を行い、
　前記第一本接合工程において前記攪拌ピンを引き抜くとき、前記所定の回転速度よりも徐々に回転速度を上げながら前記回転ツールを終了位置まで相対移動させることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
　前記第一本接合工程では、所定の回転速度で前記攪拌ピンを回転させて摩擦攪拌を行い、
　前記第一本接合工程において前記攪拌ピンを挿入するとき、前記所定の回転速度よりも高い速度で前記攪拌ピンを回転させた状態で挿入し、徐々に回転速度を下げながら前記第一突合せ部まで相対移動させることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
　攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて、ジャケット本体と封止体とを摩擦攪拌で接合する液冷ジャケットの製造方法であって、
　前記ジャケット本体は、底部及び前記底部の周縁から立ち上がる周壁部を有し、前記封止体は、前記ジャケット本体の開口部を封止するものであり、
　前記ジャケット本体は第一アルミニウム合金で形成されており、前記封止体は第二アルミニウム合金で形成されており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金よりも硬度が高い材種であり、前記周壁部の端面は前記ジャケット本体の側面に向かって下り勾配となる傾斜面となっており、
　前記攪拌ピンは先細りとなっており、
　前記ジャケット本体に前記封止体を載置することにより前記周壁部の端面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて突合せ部に断面Ｖ字状の隙間を形成する載置工程と、
　回転する前記回転ツールの攪拌ピンのみを前記封止体の側面に挿入し、前記攪拌ピンの外周面を前記周壁部の前記傾斜面にわずかに接触させた状態で、前記隙間に前記第二アルミニウム合金を流入させながら、前記突合せ部よりも封止体側に設定された設定移動ルートに沿って所定の深さで前記封止体の側面の廻りに一周させて前記突合せ部を摩擦攪拌する本接合工程と、を含み、
　前記本接合工程において、前記封止体の表面と前記ジャケット本体の裏面とを両外側から一対の保持部で押圧して保持しつつ、前記保持部を用いて前記ジャケット本体及び前記封止体を回転又は平行移動させて前記ジャケット本体と前記封止体とを回転させつつ摩擦攪拌することを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。
　前記載置工程では、前記ジャケット本体の側面よりも前記封止体の側面の方が外側となるように、前記ジャケット本体及び前記封止体を形成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。
　前記回転ツールの回転方向及び進行方法を前記突合せ部側がアドバンシング側となるように設定することを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の液冷ジャケットの製造方法。
　攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて、ジャケット本体と封止体とを摩擦攪拌で接合する液冷ジャケットの製造方法であって、
　前記ジャケット本体は、底部及び前記底部の周縁から立ち上がる周壁部を有し、前記封止体は、前記ジャケット本体の開口部を封止するものであり、
　前記ジャケット本体は第二アルミニウム合金で形成されており、前記封止体は第一アルミニウム合金で形成されており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金よりも硬度が高い材種であり、前記封止体の裏面の周縁部は前記封止体の側面に向かって板厚が小さくなるように傾斜面となっており、
　前記攪拌ピンは先細りとなっており、
　前記ジャケット本体に前記封止体を載置することにより前記周壁部の端面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて突合せ部に断面Ｖ字状の隙間を形成する載置工程と、
　回転する前記回転ツールの前記攪拌ピンのみを前記ジャケット本体の側面に挿入し、前記攪拌ピンの外周面を前記封止体の前記傾斜面にわずかに接触させた状態で、前記隙間に前記第二アルミニウム合金を流入させながら、前記突合せ部よりもジャケット本体側に設定された設定移動ルートに沿って所定の深さで前記ジャケット本体の側面の廻りに一周させて前記突合せ部を摩擦攪拌する本接合工程と、を含み、
　前記本接合工程において、前記封止体の表面と前記ジャケット本体の裏面とを両外側から一対の保持部で押圧して保持しつつ、前記保持部を用いて前記ジャケット本体及び前記封止体を回転又は平行移動させて前記ジャケット本体と前記封止体とを回転させつつ摩擦攪拌することを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。
　載置工程では、前記封止体の側面よりも前記ジャケット本体の側面の方が外側となるように、前記ジャケット本体と前記封止体とを形成することを特徴とする請求項１２に記載の液冷ジャケットの製造方法。
　前記回転ツールの回転方向及び進行方法を前記突合せ部側がアドバンシング側となるように設定することを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の液冷ジャケットの製造方法。