(57)【特許請求の範囲】
【請求項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一部が開口した凹部を有するジャケット本体に、前記凹部の開口部を封止する封止体を摩擦撹拌接合によって固定して構成される液冷ジャケットの製造方法において、
前記ジャケット本体の前記凹部の開口周縁部と前記封止体の周縁部との突合部に沿って回転ツールを一周させて塑性化領域を形成した後、前記回転ツールの前記突合部への押込み量を、前記回転ツールの一周目における前記突合部への押込み量よりも大きくして、前記塑性化領域に沿って前記回転ツールをさらに一周させて、前記封止体を前記ジャケット本体に固定する
ことを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。
【請求項２】
前記回転ツールの一周目における始端と終端とがオーバーラップしており、前記塑性化領域の一部が重複している
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。
【請求項３】
前記回転ツールの二周目における移動軌跡を、前記回転ツールの一周目における移動で形成された塑性化領域よりも外側へ偏移させる
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。
【請求項４】
前記回転ツールの挿入位置は、前記突合部から外側に外れた周壁の上面であり、前記回転ツールの引き抜き位置は、前記突合部から外側に外れた周壁の上面である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項５】
前記回転ツールを前記開口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開口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４のいずれか１項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項６】
前記回転ツールの二周目における移動方向を、前記回転ツールの一周目における移動方向とは逆方向にする
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項７】
前記回転ツールで前記塑性化領域を形成する工程に先立って、前記突合部の一部を前記回転ツールよりも小型の仮接合用回転ツールを用いて仮接合する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項８】
前記突合部が矩形環状を呈しており、
前記仮接合用回転ツールで前記突合部を仮接合する工程において、前記突合部の一方の対角同士を先に仮接合した後に、他方の対角同士を仮接合する
ことを特徴とする請求項７に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項９】
前記突合部が矩形環状を呈しており、
前記仮接合用回転ツールで前記突合部を仮接合する工程において、前記突合部の一方の対辺の中間部同士を先に仮接合した後に、他方の対辺の中間部同士を仮接合する
ことを特徴とする請求項７に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液冷ジャケットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属部材同士を接合する方法として、摩擦撹拌接合（ＦＳＷ＝Friction Stir Welding）が知られている。摩擦撹拌接合とは、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。
【０００３】
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。
【０００４】
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撹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との突合部に沿って回転ツールを一周させて、摩擦撹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。そして、特許文献１では、摩擦撹拌接合における始端と終端とをオーバーラップさせることで、ジャケット本体と封止体とを良好に接合して、フィン収容室内を流れる熱輸送流体が外部に漏れにくくなるようにする技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−３２４６４７号公報（図１８〜図２０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、一般に摩擦撹拌接合方法では、塑性化領域に空洞欠陥が発生する場合がある。特許文献１に記載の液冷ジャケットの製造方法（摩擦撹拌接合方法）で製造された液冷ジャケットでは、空洞欠陥が発生したとしても、表面には露出され難いので接合部の密閉性能上問題はないが、さらなる信頼性の向上のために突合部の近くの空洞欠陥を低減して密閉性能を向上させることが要求されている。
【０００６】
そこで、本発明は、接合部の密閉性能を向上させ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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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一部が開口した凹部を有するジャケット本体に、前記凹部の開口部を封止する封止体を摩擦撹拌接合によって固定して構成される液冷ジャケットの製造方法において、前記ジャケット本体の前記凹部の開口周縁部と前記封止体の周縁部との突合部に沿って回転ツールを一周させて塑性化領域を形成した後、前記回転ツールの前記突合部への押込み量を、前記回転ツールの一周目における前記突合部への押込み量よりも大きくして、前記塑性化領域に沿って前記回転ツールをさらに一周させて、前記封止体を前記ジャケット本体に固定することを特徴とする液冷ジャケットの製造方法である。
【０００８】
このような方法によれば、回転ツールを一周させて塑性化領域を形成した後、塑性化領域に沿って回転ツールをさらに一周させることによって、塑性化領域がより一層撹拌されるので、空洞欠陥を低減させることができ、接合部の密閉性能を向上させることができ、信頼性の高い液冷ジャケットを供給することができる。また、二周目において回転ツールがより一層奥まで押し込まれ、効率的に撹拌されるので、空洞欠陥を低減させることができ、接合部の密閉性能を向上できる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、前記回転ツールの一周目における始端と終端とがオーバーラップしており、前記塑性化領域の一部が重複している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である。
【００１０】
このような方法によれば、塑性化領域の一部が重複していることにより、ジャケット本体の周壁と、封止体とを良好に接合することができる。これにより、熱輸送流体が外部に漏れにくくなり、接合部の密閉性能を向上させることができる。
【００１１】
請求項３に係る発明は、前記回転ツールの二周目における移動軌跡を、前記回転ツールの一周目における移動で形成された塑性化領域よりも外側へ偏移させ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である。
【００１２】
このような方法によれば、一周目で空洞欠陥が発生したとしても二周目の移動で撹拌して空洞欠陥を低減することができるとともに、万一、二周目で空洞欠陥が発生したとしても、ジャケット本体の開口周縁部と封止体の周縁部との突合部から離反した部分に発生するので、熱輸送流体が外部に漏れにくくなり、接合部の密閉性能を大幅に向上させることができる。
【００１３】
請求項４に係る発明は、前記回転ツールの挿入位置は、前記突合部から外側に外れた周壁の上面であり、前記回転ツールの引き抜き位置は、前記突合部から外側に外れた周壁の上面であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の液冷ジャケットの製造方法である。
【００１５】
請求項５に係る発明は、前記回転ツールを前記開口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開口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４のいずれか１項に記載の液冷ジャケットの製造方法である。
【００１６】
このような方法によれば、万一、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に発生することとなり、熱輸送流体が外部に漏れにくくなるので、接合部の密閉性能を向上させることができる。
【００１７】
請求項６に係る発明は、前記回転ツールの二周目における移動方向を、前記回転ツールの一周目における移動方向とは逆方向にすることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の液冷ジャケットの製造方法である。
【００１８】
このような方法によれば、突合部は、一周目と二周目とで逆向きに撹拌されることになるので、効率的に撹拌される。したがって、空洞欠陥を低減させることができ、接合部の密閉性能を向上させることができる。
【００１９】
請求項７に係る発明は、前記回転ツールで前記塑性化領域を形成する工程に先立って、前記突合部の一部を前記回転ツールよりも小型の仮接合用回転ツールを用いて仮接合することを特徴とする請求項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である。
【００２０】
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、本接合の際に、封止体が移動することがなく、本接合しやすくなるとともに、封止体の位置決め精度が向上する。また、仮接合用回転ツールが本接合用の回転ツールよりも小さいので、本接合用の回転ツールを、仮接合部分の上で移動させて摩擦撹拌するだけで、本接合が仕上げられる。
【００２１】
請求項８に係る発明は、前記突合部が矩形環状を呈しており、前記仮接合用回転ツールで前記突合部を仮接合する工程において、前記突合部の一方の対角同士を先に仮接合した後に、他方の対角同士を仮接合することを特徴とする請求項７に記載の液冷ジャケットの製造方法である。
【００２２】
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。
【００２３】
請求項９に係る発明は、前記突合部が矩形環状を呈しており、前記仮接合用回転ツールで前記突合部を仮接合する工程において、前記突合部の一方の対辺の中間部同士を先に仮接合した後に、他方の対辺の中間部同士を仮接合することを特徴とする請求項７に記載の液冷ジャケットの製造方法である。
【００２４】
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。さらに、仮接合は直線状に行われるので、加工が容易となる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、液冷ジャケットのジャケット本体と封止体との接合部、または、第一部材の開口部と板状の第二部材との接合部の密閉性能を向上させることができるといった優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態について、図面を適宜参照して詳細に説明する。
【００２９】
（第１実施形態）
まず、本発明に係る液冷ジャケットの製造方法および摩擦撹拌接合方法によって形成された液冷ジャケットについて説明する。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、冷却水（熱輸送流体）が輸送する熱を外部に放出するラジエータ（放熱手段）と、冷却水を循環させるマイクロポンプ（熱輸送流体供給手段）と、温度変化による冷却水の膨張／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、熱を輸送する冷却水とを主に備えている。冷却水としては、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、冷却水がこれら機器を循環するようになっている。
【００３０】
図１に示すように、液冷ジャケット１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である冷却水（図示せず）が流れるとともに一部が開口した凹部１１を有するジャケット本体１０に、凹部１１の開口部１２を封止する封止体３０を摩擦撹拌接合（図３参照）によって固定して構成されている。
【００３１】
液冷ジャケット１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が取り付けられた状態で、液冷ジャケット１内を冷却水が流通することにより、ＣＰＵが発生する熱を受熱すると共に、内部を流通する冷却水と熱交換する。これによって、液冷ジャケット１は、ＣＰＵから受け入れた熱を冷却水に伝達し、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、ジャケット本体１０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。
【００３２】
ジャケット本体１０は、一方側（本実施形態では上側）が開口した浅底の箱体であって、その内側に凹部１１が形成されており、底壁１３と、周壁１４とを有している。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。
【００３３】
ジャケット本体１０の凹部１１の開口周縁部１２ａには、凹部１１の底面側に一段下がった段差部１５が形成されている。段差部１５は、封止体３０の厚さ寸法と同等の寸法の段差を有している。一段下がった段差部１５の上には、封止体３０の周縁部３０ａが載せられる。段差部１５の幅Ｗ１は、冷却水が流れる凹部１１の容積を確保するため、なるべく小さく設定することが好ましい。周壁１４の互いに対向する一対の壁部１４ａ，１４ａには、凹部１１に冷却水を流通させるための貫通孔１６，１６がそれぞれ形成されている。貫通孔１６，１６は、本実施形態では、壁部１４ａ，１４ａの対向方向（図１中、Ｘ軸方向）に延出しており、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。なお、貫通孔１６の形状および位置は、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。
【００３４】
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の凹部１１の開口部１２（図１参照）と同じ形状（本実施形態では正方形）の平面形状を有する板状の蓋板部３１と、蓋板部３１の下面に設けられた複数のフィン３２，３２…とを備えて構成されている。
【００３５】
複数のフィン３２，３２…は、互いに平行で且つ蓋板部３１に対して直交して配置されており、蓋板部３１と一体に構成されている。これにより、蓋板部３１とフィン３２，３２…との間において、熱が良好に伝達するようになっている。図１に示すように、フィン３２，３２…は、貫通孔１６，１６が形成された周壁１４の壁部１４ａ，１４ａと直交する方向（図１中、Ｘ軸方向）に延出して配置されている。フィン３２は、凹部１１の深さ寸法と同等の高さ（深さ）寸法（図１中、Ｚ軸方向長さ）を有しており、その先端部が凹部１１の底面に当接するようになっている。これによって、封止体３０がジャケット本体１０に取り付けられた状態で、封止体３０の蓋板部３１と、隣り合うフィン３２，３２と、凹部１１の底面とで筒状の空間が区画され、その空間が、冷却水が流れる流路３３（図３の（ａ）参照）として機能することとなる。また、フィン３２，３２…は、凹部１１の一辺の長さ寸法よりも短い長さ寸法（図１中、Ｘ軸方向長さ）を有しており、その両端は、凹部１１の周壁１４の各壁部１４ａ，１４ａの内壁面とそれぞれ所定の間隔を隔てるように構成されている。これによって、封止体３０がジャケット本体１０に取り付けられた状態で、フィン３２，３２…の両端外側の、凹部１１の周壁１４の壁部１４ａとの間の空間が、貫通孔１６から、フィン３２の延出方向と直交する方向（図１中、Ｙ軸方向）へ広がる流路ヘッダ部３４（図３の（ａ）参照）を構成することとなる。
【００３６】
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ブロックを切削加工することで形成されている。また、作製方法はこれに限定されるものではなく、例えば、蓋板部３１と複数のフィン３２，３２…からなる断面形状を有する部材を、押出成形または溝加工によって形成し、そのフィン３２の両端部を取り除くことによって構成してもよい。
【００３７】
次に、ジャケット本体１０に、封止体３０を摩擦撹拌接合によって固定する方法について、図３および図４を参照して説明する。
【００３８】
まず、図３の（ａ）に示すように、封止体３０を、フィン３２が下側になるようにして、ジャケット本体１０の凹部１１に挿入して、封止体３０の周縁部３０ａが、凹部１１の開口周縁部１２ａの段差部１５上に載置されるように設置する。ここで、ジャケット本体１０の凹部１１の開口周縁部１２ａと、封止体３０の周縁部３０ａとが突き合わされ、突合部４０が構成される。
【００３９】
次に、この突合部４０に沿って摩擦撹拌接合用の回転ツール５０を相対移動させる。このとき、ジャケット本体１０の周壁１４の周面に、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のショルダ部５１（図４の（ａ）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の押圧力によって周壁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。
【００４０】
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の（ａ）に示すように、円柱状を呈するショルダ部５１と、このショルダ部５１の下端面に突設された撹拌ピン（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すればよい。撹拌ピン５２の突出長さ寸法Ｌ１は、封止体３０の蓋板部３１の厚さ寸法Ｔ１の６０％以下であることが好ましい（本実施形態では、略５０％）。このような構成によれば、摩擦撹拌接合によって封止体３０が凹部１１側に変形しにくくなり、凹部１１の容積が小さくなることが防止される。また、回転ツール５０の回転速度は５００〜１５０００（ｒｐｍ）、送り速度は０．０５〜２（ｍ／分）で、突合部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。
【００４１】
図３の（ａ）に示すように、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の上面となっている。回転ツール５０は、挿入位置５３から突合部４０へ回転しながら移動させる。回転ツール５０は、その軸心が突合部４０の突合面４０ａ上に位置する部分に移動したならば、軸芯が突合面４０ａ上に沿うように、回転ツール５０を移動させる。このとき、回転ツール５０の回転方向（自転方向）は、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、回転ツール５０を凹部１１の開口部１２に対して右回りに移動させている（図３中、矢印Ｙ１参照）ので、回転ツール５０を右回転させる（図３中、矢印Ｙ２参照）。なお、回転ツール５０を凹部１１の開口部１２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。
【００４２】
その後、回転ツール５０の回転および移動を継続し、図３の（ｂ）に示すように、回転ツール５０を開口部１２の周りを一周させて塑性化領域４１を形成する。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。このとき、回転ツール５０の一周目における始端５４ａ（図３の（ａ）参照）と終端５４ｂ（図３の（ｂ）参照）とがオーバーラップしており、塑性化領域４１の一部が重複するように構成されている。
【００４３】
そして、図３の（ｃ）に示すように、回転ツール５０の一周目の移動が終わった後に、引き続いて塑性化領域４１に沿って回転ツール５０をさらに一周させる。本実施形態では、回転ツール５０の二周目の回転および移動は、一周目の回転方向、回転速度、移動方向および移動速度と同様にしている（図３中、矢印Ｙ３，Ｙ４参照）。また、二周目の移動に入るに際して、回転ツール５０は、交換を行わず、突合部４０に挿入したままの状態で継続して回転および移動させ、押込み量も変更しない。なお、回転ツール５０の回転速度や移動速度等は、ジャケット本体１０と封止体３０の形状や材質に応じて適宜変更してもよい。
【００４４】
ここで、回転ツール５０は、一周目の移動において塑性化領域４１を形成し、二周目の移動において、形成された塑性化領域４１をさらに撹拌することでその内部に存在する空洞欠陥を低減させている。以下、回転ツール５０の二周目の移動が終了して形成された領域を「第二塑性化領域４３」と称する場合がある。
【００４５】
そして、図３の（ｃ）に示すように、回転ツール５０の二周目の移動が終了したならば、回転ツール５０を塑性化領域４１（突合部４０）から外側に外れた周壁１４の上面へと移動させ、その位置で、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、撹拌ピン５２の引抜跡が突合部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。
【００４６】
以上のように、回転ツール５０を凹部１１の開口部１２の周囲で、突合部４０（図３の（ａ）参照）に沿って二周させて摩擦撹拌接合を行い、ジャケット本体１０に封止体３０を固定することで、液冷ジャケット１が形成される。
【００４７】
本実施形態に係る液冷ジャケット１の製造方法および摩擦撹拌接合方法によれば、回転ツール５０を一周させて塑性化領域４１を形成した後に、この塑性化領域４１に沿って回転ツール５０をさらに一周させることによって、塑性化領域４１よりもさらに撹拌された第二塑性化領域４３が形成される。すなわち、塑性化領域４１に空洞欠陥が発生した場合であっても自動的に欠陥を補修することとなり、第二塑性化領域４３における空洞欠陥を大幅に低減させることができる。したがって、接合部の密閉性能をより一層向上させることができ、信頼性の高い液冷ジャケット１を供給することができる。
【００４８】
また、回転ツール５０の二周目の移動は、回転ツール５０の交換を行うことなく、一周目の移動に引き続いて連続的に行うことによって、接合時間が長くなるのを抑えることができる。
【００４９】
さらに、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おり、塑性化領域４１の一部が重複していることにより、ジャケット本体１０の周壁１４と、封止体３０とを良好に接合することができる。すなわち、塑性化領域４１が確実に突合部４０の全周を覆うので、熱輸送流体が外部に漏れにくくなり、接合部の密閉性能をさらに向上させることができる。
【００５０】
また、回転ツール５０を凹部１１の開口部１２回りの移動方向と同じ方向に回転させることによって、万一、第二塑性化領域４３に空洞欠陥が発生したとしても、突合部４０よりも外側寄りのスペース５６（図４の（ｂ）参照）の突合面４０ａから所定距離離反した部分に発生することとなる。したがって、凹部１１内の熱輸送流体が空洞欠陥を伝わって流れることはないので、凹部１１の外部に漏れにくくなり、接合部の密閉性能をさらに向上させることができる。
【００５１】
さらに、封止体３０は、蓋板部３１とフィン３２，３２…が一体的に形成されていることによって、蓋板部３１の剛性が高くなり、摩擦撹拌接合の熱により封止体３０が変形するのを防止できる。これによって、凹部１１の開口部１２の開口周縁部１２ａと封止体３０の周縁部３０ａとの突合状態が良好となり、接合部の密閉性能をさらに向上させることができる。
【００５２】
（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および摩擦撹拌接合方法について、図５を参照して説明する。
【００５３】
かかる実施形態は、図５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を形成する工程に先立って、凹部１１の開口部１２の開口周縁部１２ａと封止体３０の周縁部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６０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５の（ｂ）参照）。
【００５４】
仮接合用回転ツール６０は、回転ツール５０の撹拌ピン５２よりも小径の撹拌ピン（図示せず）を備えており、形成される塑性化領域４５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５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４５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４５に残った仮接合用回転ツール６０の引抜跡および塑性化領域４５の跡が残らない。
【００５５】
本実施形態では、第１実施形態と同様に、突合部４０が正方形（矩形環状）を呈しており、仮接合用回転ツール６０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。
【００５６】
（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および摩擦撹拌接合方法について、図６を参照して説明する。
【００５７】
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を形成する工程に先立って、凹部１１の開口部１２の開口周縁部１２ａと封止体３０の周縁部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６０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、正方形の突合部４０の角部を摩擦撹拌接合しているのに対して、各辺の中間部を摩擦撹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が正方形（矩形環状）を呈しており、仮接合用回転ツール６０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４６，４６の中間部４６ａ，４６ｂ同士を先に仮接合した後に、他方の対辺４７，４７の中間部４７ａ，４７ｂ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６０で形成される塑性化領域４８は、それぞれ同じ長さの直線状になるようになっている。
【００５８】
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、仮接合の摩擦撹拌接合が直線状であるので、仮接合用回転ツール６０を直線的に移動させるだけでよく加工が容易である。
【００５９】
（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および摩擦撹拌接合方法について、図７、図８および図９を参照して説明する。
【００６０】
かかる実施形態は、図７に示すように、回転ツール５０の二周目における移動軌跡を、回転ツール５０の一周目における移動で形成された塑性化領域４１よりも外側へ偏移させることを特徴とする。
【００６１】
具体的には、まず、図７の（ａ）に示すように、封止体３０を、ジャケット本体１０の凹部（図示せず）に挿入して、封止体３０の周縁部３０ａが、凹部の開口周縁部１２ａの段差部（図示せず）上に載置されるように設置した後、回転ツール５０を、突合部４０から外側に外れた周壁１４の上面の挿入位置５３に挿入する。その後、回転ツール５０を、突合部４０の始端５４ａまで移動させて、この突合部４０に沿って一周目の終端５４ｂまで移動させて塑性化領域４１を形成する。ここまでの工程は第１実施形態と同様である（図３の（ｂ）までと同様）。回転ツール５０の一周目の移動は、凹部（図示せず）の開口部（図示せず）に対して右回りとなっており（図７中、矢印Ｙ１参照）、回転ツール５０の回転方向も右回転となっている（図７中、矢印Ｙ２参照）。
【００６２】
その後、図８に示すように、回転ツール５０を、一周目の終端５４ｂから外側へ偏移させる。このとき、回転ツール５０の一周目の始端５４ａと終端５４ｂとはオーバーラップしている。回転ツール５０の偏移は、移動方向に向かうに連れて外側へ移動するように斜めに移動して、回転ツール５０の二周目の移動軌跡の内側端が、一周目の移動軌跡（塑性化領域４１）の中心線（突合部４０の突合面４０ａ）よりも外側に位置するようになっている。その後、回転ツール５０は、図７の（ｂ）に示すように、一周目の移動軌跡（塑性化領域４１）と位置関係を保ちながら平行に移動する。これによって、一周目の移動軌跡の外側部分が、回転ツール５０の二周目の移動によって撹拌されることとなる（図８および図９参照）。なお、回転ツール５０の二周目の移動は、一周目の回転方向、回転速度、移動方向、移動速度および押込み量と同様にしている。なお、二周目の回転ツール５０の回転速度や移動速度や押込み量等は、ジャケット本体１０と封止体３０の形状や材質に応じて適宜変更してもよい。
【００６３】
そして、図７の（ｃ）に示すように、回転ツール５０の二周目の移動が終了したならば、回転ツール５０を第二塑性化領域４３から外側に外れた周壁１４の上面の引抜位置５５
へと移動させ、その位置で、回転ツール５０を引き抜く。
【００６４】
本実施形態によれば、第１実施形態で得られる作用効果の他に、以下のような作用効果を得られる。
【００６５】
本実施形態では、回転ツール５０の二周目における移動軌跡を、回転ツール５０の一周目における移動で形成された塑性化領域４１よりも外側へ偏移させることによって、一周目の摩擦撹拌で空洞欠陥が発生したとしても、その空洞欠陥は塑性化領域４１内の外側寄りのスペース５６ａ（図９参照）に発生するので、回転ツール５０の二周目の移動で撹拌して空洞欠陥を低減することができる。さらに、万一、二周目の摩擦撹拌で空洞欠陥が発生したとしても、外側へ偏移した移動軌跡の外側寄りのスペース５６ｂ（図９参照）に発生することになるので、空洞欠陥はジャケット本体１０の開口周縁部１２ａと封止体３０の周縁部３０ａとの突合部４０から大きく離反する。したがって、熱輸送流体が外部に漏れにくくなり、接合部の密閉性能をさらに向上させることができる。
【００６６】
（第５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および摩擦撹拌接合方法について、図１０を参照して説明する。
【００６７】
かかる実施形態は、図１０に示すように、回転ツール５０の二周目における移動方向を、回転ツールの一周目における移動方向とは逆方向にすることを特徴とする。
【００６８】
具体的には、まず、図１０の（ａ）に示すように、封止体３０を、ジャケット本体１０の凹部（図示せず）に挿入して、封止体３０の周縁部３０ａが、凹部の開口周縁部１２ａの段差部（図示せず）上に載置されるように設置した後、回転ツール５０を、突合部４０から外側に外れた周壁１４の上面の挿入位置５３に挿入する。その後、回転ツール５０を、突合部４０の始端５４ａまで移動させて、この突合部４０に沿って一周目の終端５４ｂまで移動させて塑性化領域４１を形成する。ここまでの工程は第１実施形態と同様である（図３の（ｂ）まで）。回転ツール５０の一周目の移動は、凹部の開口部１２に対して右回りとなっており（図１０中、矢印Ｙ１参照）、回転ツール５０の回転方向も右回転となっている（図１０中、矢印Ｙ２参照）。
【００６９】
その後、図１０の（ｂ）に示すように、回転ツール５０を、一周目の終端５４ｂで折り返して、形成された塑性化領域４１に沿って（突合部４０に沿って）左回りに移動する（図１０中、矢印Ｙ５参照）。このとき、回転ツール５０は、回転方向は一周目と同様に右回転を継続する（図１０中、矢印Ｙ６参照）。回転ツール５０が一周目とは逆方向に移動して同方向に回転する二周目によって、形成された塑性化領域４１をさらに撹拌された第二塑性化領域４３が形成される。なお、二周目の回転ツール５０の回転速度や移動速度や押込み量等は、ジャケット本体１０と封止体３０の形状や材質に応じて適宜変更してもよい。
【００７０】
そして、図１０の（ｃ）に示すように、回転ツール５０の二周目の移動が終了したならば（本実施形態では、一周目の始端５４ａまで移動）、回転ツール５０を第二塑性化領域４３（突合部４０）から外側に外れた周壁１４の上面へと移動させ、その位置で、回転ツール５０を引き抜く。なお、回転ツール５０を引き抜く位置は、挿入位置５３と同じである。
【００７１】
本実施形態によれば、第１実施形態で得られる作用効果の他に、以下のような作用効果を得られる。
【００７２】
本実施形態では、回転ツール５０の一周目と二周目における移動方向を逆方向にすることによって、塑性化領域４１，４３が一周目と二周目とで逆向きに撹拌されることになるので、効率的に撹拌される。したがって、空洞欠陥を低減させることができ、接合部の密閉性能を向上させることができる。
【００７３】
（第６実施形態）
次に、第６実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法および摩擦撹拌接合方法について、図１１を参照して説明する。
【００７４】
かかる実施形態は、図１１に示すように、回転ツール５０の二周目における突合部４０への押込み量を、回転ツール５０の一周目における突合部４０への押込み量よりも大きくすることを特徴とする。
【００７５】
具体的には、一周目における回転ツール５０は、図１１の（ａ）に示すように、回転ツール５０のショルダ部５１の下端面が、ジャケット本体１０および封止体３０の上端面よりも僅かに低くなるように配置されており、ジャケット本体１０および封止体３０の上端面と、回転ツール５０のショルダ部５１の下端面との距離が、突合部４０への押込み量Ｌ２となっている。二周目における回転ツール５０は、図１１の（ｂ）に示すように、回転ツール５０のショルダ部５１の下端面が、一周目よりも深くジャケット本体１０および封止体３０の上端面より低い高さに位置するように配置されており、回転ツール５０の突合部４０への押込み量Ｌ３が、回転ツール５０の一周目における突合部４０への押込み量Ｌ２よりも大きくなっている。このとき、回転ツール５０によって形成される第二塑性化領域４３は、突合部４０の深い位置まで形成されることとなる。なお、回転ツール５０のショルダ部５１によって押し退けられた金属は、バリとなって排除される。
【００７６】
本実施形態によれば、第１実施形態で得られる作用効果の他に、以下のような作用効果を得られる。
【００７７】
本実施形態では、回転ツール５０の二周目における突合部４０への押込み量を、回転ツール５０の一周目における突合部４０への押込み量よりも大きくしているので、回転ツール５０がより一層奥まで押し込まれ、回転ツール５０の押込み力により第二塑性化領域４３にかかる圧力が高くなり、効率的に撹拌されることとなる。これによって、空洞欠陥を低減させることができる。
【００７８】
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が平面視正方形であるが、これに限定されるものではなく、長方形、多角形、円形等の他の形状であってもよい。さらに、前記実施形態では封止体３０に設けられているフィン３２は、蓋板部と別体であってもよく、例えば、ジャケット本体と一体であってもよい。
【００７９】
また、前記実施形態では、液冷ジャケットの製造方法として、ジャケット本体１０と封止体３０との摩擦撹拌接合方法を説明したが、摩擦撹拌接合方法の実施形態としてはこれに限られるものではなく、他の形態の金属材（ジャケット本体１０に相当する第一部材と、封止体３０に相当する板状の第二部材）同士の接合に適用できるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】第１実施形態に係る液冷ジャケットの分解斜視図である。
【図２】第１実施形態に係る液冷ジャケットの封止体の斜視図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、第１実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の工程図である。
【図４】（ａ）は、第１実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の摩擦撹拌接合を示した断面図、（ｂ）は、（ａ）の摩擦撹拌接合により形成された塑性化領域を示した断面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、第２実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の工程図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は、第３実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の工程図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、第４実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の工程図である。
【図８】第４実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の摩擦撹拌接合を示した拡大平面図である。
【図９】第４実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の摩擦撹拌接合により形成された塑性化領域を示した断面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は、第５実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の工程図である。
【図１１】（ａ）は、第６実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の摩擦撹拌接合の一周目を示した断面図、（ｂ）は、第６実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の摩擦撹拌接合の二周目を示した断面図である。
【符号の説明】
【００８１】
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
３０    封止体
３０ａ  周縁部
４０    突合部
４１    塑性化領域
５０    回転ツール
６０    仮接合用回転ツール
【図１】
0005136072.tif 000002
【図２】
0005136072.tif 000003
【図３】
0005136072.tif 000004
【図４】
0005136072.tif 000005
【図５】
0005136072.tif 000006
【図６】
0005136072.tif 000007
【図７】
0005136072.tif 000008
【図８】
0005136072.tif 000009
【図９】
0005136072.tif 000010
【図１０】
0005136072.tif 000011
【図１１】
0005136072.tif 000012