(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面側に開口し熱媒体用管の鉛直方向高さよりも深い凹溝を備えたベース部材と、前記凹溝に挿入された前記熱媒体用管と、前記熱媒体用管を覆う蓋部材と、を有する伝熱板の製造方法であって、
前記凹溝に前記熱媒体用管を挿入する熱媒体用管挿入工程と、
前記熱媒体用管の上に前記蓋部材を挿入する蓋部材挿入工程と、
前記凹溝の側壁と前記蓋部材の側面とが対向する突合部に対して回転ツールを相対的に移動させて摩擦攪拌を行う接合工程と、を含み、
前記回転ツールのショルダ部の外径は、前記凹溝の開口部の幅以上であり、
前記接合工程では、前記蓋部材を介して前記回転ツールの押圧力を前記熱媒体用管に伝達させ、前記熱媒体用管が塑性変形している状態で、前記凹溝の一方の側壁と前記蓋部材の一方の側面との突合部、及び、前記蓋溝の他方の側壁と前記蓋部材の他方の側面との突合部に対して同時に摩擦攪拌を行うことを特徴とする伝熱板の製造方法。
【請求項２】
前記凹溝は、幅狭に形成され前記熱媒体用管が挿入される幅狭凹溝部と、この幅狭凹溝部よりも幅広に形成された幅広凹溝部とを有し、
前記蓋部材は、前記幅狭凹溝部に挿入される幅狭部と、この幅狭部よりも幅広に形成され前記幅広凹溝部に挿入される幅広部とを有し、
前記接合工程では、前記幅広凹溝部の底面と、前記蓋部材の前記幅広部とを当接させることを特徴とする請求項１に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項３】
表面側に開口する蓋溝とこの蓋溝の底面に開口し熱媒体用管の鉛直方向高さよりも浅い凹溝とを備えたベース部材と、前記凹溝に挿入された前記熱媒体用管と、前記熱媒体用管を覆う蓋部材と、を有する伝熱板の製造方法であって、
前記凹溝に前記熱媒体用管を挿入する熱媒体用管挿入工程と、
前記熱媒体用管の上に前記蓋部材を挿入する蓋部材挿入工程と、
前記蓋溝の側壁と前記蓋部材の側面とが対向する突合部に対して回転ツールを相対的に移動させて摩擦攪拌を行う接合工程と、を含み、
前記回転ツールのショルダ部の外径は、前記蓋溝の開口部の幅以上であり、
前記接合工程では、前記蓋部材を介して前記回転ツールの押圧力を前記熱媒体用管に伝達させ、前記熱媒体用管が塑性変形している状態で、前記蓋溝の一方の側壁と前記蓋部材の一方の側面との突合部、及び、前記蓋溝の他方の側壁と前記蓋部材の他方の側面との突合部に対して同時に摩擦攪拌を行うことを特徴とする伝熱板の製造方法。
【請求項４】
前記接合工程では、前記蓋部材の下部と、前記蓋溝の底面とを当接させることを特徴とする請求項３に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項５】
前記接合工程後の前記凹溝と、前記蓋部材とで囲まれた領域の鉛直断面の内周長は、前記熱媒体用管の外周長以上に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項６】
前記接合工程後の前記熱媒体用管の高さは、前記接合工程前の前記熱媒体用管の高さの７０％以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項７】
前記接合工程後の前記熱媒体用管の高さは、前記接合工程前の前記熱媒体用管の高さの８０％以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項８】
前記蓋部材の下部は、前記熱媒体用管の形状に沿って形成されており、前記熱媒体用管と接してい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伝熱板の製造方法。
【請求項９】
前記蓋部材挿入工程前に、前記凹溝と、前記熱媒体用管の外周面とで囲まれた空間に熱伝導性物質を充填する充填工程を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項１０】
前記熱伝導性物質は、金属粉末、金属粉末ペースト又は金属シートであることを特徴とする請求項９に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項１１】
前記熱伝導性物質は、低融点ろう材であることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項１２】
前記回転ツールの攪拌ピンの最大径は、前記凹溝の幅以上であることを特徴とする請求項１に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項１３】
前記回転ツールの攪拌ピンの最小径は、前記凹溝の幅以上であることを特徴とする請求項１に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項１４】
前記回転ツールの攪拌ピンの最大径は、前記蓋溝の幅以上であることを特徴とする請求項３に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項１５】
前記回転ツールの攪拌ピンの最小径は、前記蓋溝の幅以上であることを特徴とする請求項３に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項１６】
前記接合工程では、摩擦攪拌によって形成される塑性化領域の最深部が、前記蓋部材の上面から前記蓋部材の厚さ寸法の２／３以上下がった位置に達することを特徴とする請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項１７】
前記接合工程では、摩擦攪拌によって形成される塑性化領域の最深部が、前記蓋部材の上面から前記蓋部材の厚さ寸法の１／２以上下がった位置に達することを特徴とする請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項１８】
前記接合工程では、摩擦攪拌によって形成される塑性化領域の最深部が、前記蓋部材の上面から前記蓋部材の厚さ寸法の１／３以上下がった位置に達することを特徴とする請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項１９】
前記接合工程後に、
前記ベース部材の表面側に、前記凹溝の幅よりも幅広に形成された上蓋溝の底面に上蓋部材を当接させる上蓋部材挿入工程と、
前記上蓋溝の側壁と前記上蓋部材の側面との突合部に沿って回転ツールを相対的に移動させて摩擦攪拌を行う上蓋部材接合工程と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項２０】
前記接合工程後に、
前記ベース部材の表面側に、前記蓋溝の幅よりも幅広に形成された上蓋溝の底面に上蓋部材を当接させる上蓋部材挿入工程と、
前記上蓋溝の側壁と前記上蓋部材の側面との突合部に沿って回転ツールを相対的に移動させて摩擦攪拌を行う上蓋部材接合工程と、を含むことを特徴とする請求項３に記載の伝熱板の製造方法。
【請求項２１】
表面側に開口し熱媒体用管の鉛直方向高さよりも深い凹溝を有するベース部材と、
前記凹溝の底部に挿入された前記熱媒体用管と、
前記凹溝内の前記熱媒体用管を覆う蓋部材と、を有し、前記ベース部材と前記蓋部材とが摩擦攪拌接合されるとともに前記熱媒体用管が塑性変形している伝熱板であって、
前記蓋溝の一方の側壁と前記蓋部材の一方の側面との突合部、及び、前記蓋溝の他方の側壁と前記蓋部材の他方の側面との突合部に対して形成された一条の塑性化領域の幅は、前記凹溝の幅以上に形成されていることを特徴とする伝熱板。
【請求項２２】
前記ベース部材の表面側に、前記凹溝よりも幅広に形成された上蓋溝を備えた前記ベース部材と、前記上蓋溝に挿入された上蓋部材と、を有し、
前記上蓋溝の側壁と前記上蓋部材の側面との突合部に沿って摩擦攪拌が施されていることを特徴とする請求項２１に記載の伝熱板。
【請求項２３】
表面側に開口する蓋溝の底面に開口し熱媒体用管の鉛直方向高さよりも浅い凹溝を有するベース部材と、
前記凹溝に挿入された前記熱媒体用管と、
前記凹溝内の前記熱媒体用管を覆う蓋部材と、を有し、前記ベース部材と前記蓋部材とが摩擦攪拌接合されるとともに前記熱媒体用管が塑性変形している伝熱板であって、
前記蓋溝の一方の側壁と前記蓋部材の一方の側面との突合部、及び、前記蓋溝の他方の側壁と前記蓋部材の他方の側面との突合部に対して形成された一条の塑性化領域の幅は、前記蓋溝の幅以上に形成されていることを特徴とする伝熱板。
【請求項２４】
前記ベース部材の表面側に、前記蓋溝よりも幅広に形成された上蓋溝を備えた前記ベース部材と、前記上蓋溝に挿入された上蓋部材と、を有し、
前記上蓋溝の側壁と前記蓋溝部材の側面との突合部に沿って摩擦攪拌が施されていることを特徴とする請求項２３に記載の伝熱板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱部品を加熱または冷却するための熱媒体を循環させる熱媒体用管を板状のベース部材の内部に収容した伝熱板の製造方法および伝熱板に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、コンピュータの中央演算装置等の熱部品を冷却するための伝熱板は、冷却水などの冷却用熱媒体を循環させる熱媒体用管を板状のベース部材の内部に収容して構成されている。熱媒体用管は熱伝導の観点より、ベース部材に密着しているのが好ましい。例えば、特許文献１に示された伝熱板は、図１３に示すように、ベース部材１００に形成された断面視矩形を呈する溝１０１に、断面視円形を呈する伸縮性チューブ１０２（熱媒体用管）を挿入して、この伸縮性チューブ１０２を蓋部材１０３で溝１０１内に押し込んで、伸縮性チューブ１０２を変形させて溝１０１に密着させるように構成されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２４４５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の伝熱板では、ベース部材１００と蓋部材１０３とを接着材を介して接合するため、接合力が弱いという問題があった。また、伸縮性チューブ１０２を押し込む蓋部材１０３は、平板状を呈し、溝１０１，１０１，１０１を塞ぐように形成されているので、伸縮性チューブ１０２を押し込む押圧力が分散してしまい、接合作業が煩雑になるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は前記の問題を解決するために案出されたものであって、ベース部材と熱媒体用管との密着性を高めるとともに、接合部の接合力が高く、かつ、容易に製造することができる伝熱板の製造方法および伝熱板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】
【０００６】
前記課題を解決するために本発明は、表面側に開口し熱媒体用管の鉛直方向高さよりも深い凹溝を備えたベース部材と、前記凹溝に挿入された前記熱媒体用管と、前記熱媒体用管を覆う蓋部材と、を有する伝熱板の製造方法であって、前記凹溝に前記熱媒体用管を挿入する熱媒体用管挿入工程と、前記熱媒体用管の上に前記蓋部材を挿入する蓋部材挿入工程と、前記凹溝の側壁と前記蓋部材の側面とが対向する突合部に対して回転ツールを相対的に移動させて摩擦攪拌を行う接合工程と、を含み、前記回転ツールのショルダ部の外径は、前記凹溝の開口部の幅以上であり、前記接合工程では、前記蓋部材を介して前記回転ツールの押圧力を前記熱媒体用管に伝達させ、前記熱媒体用管が塑性変形している状態で、前記凹溝の一方の側壁と前記蓋部材の一方の側面との突合部、及び、前記蓋溝の他方の側壁と前記蓋部材の他方の側面との突合部に対して同時に摩擦攪拌を行うことを特徴とする。
【０００７】
かかる製造方法によれば、回転ツールのショルダ部の外径は凹溝の幅よりも大きいため、熱媒体用管の上方に回転ツールが位置した状態で摩擦攪拌を行うことができる。これにより、回転ツールの押圧力が蓋部材を介して効率よく熱媒体用管に伝達されるため、熱媒体用管を好適に塑性変形させることができ、凹溝と熱媒体用管との密着性を高めることができる。また、回転ツールのショルダ部の外径が、凹溝の幅よりも大きいため、一回の回転ツールの移動で蓋部材とベース部材との一対の突合部を同時に摩擦攪拌でき、作業手間を少なくすることができる。また、蓋部材とベース部材とを摩擦攪拌で接合するため、従来と比べて接合力を高めることができる。
【０００８】
また、前記凹溝は、幅狭に形成され前記熱媒体用管が挿入される幅狭凹溝部と、この幅狭凹溝部よりも幅広に形成された幅広凹溝部とを有し、前記蓋部材は、前記幅狭凹溝部に挿入される幅狭部と、この幅狭部よりも幅広に形成され前記幅広凹溝部に挿入される幅広部とを有し、前記接合工程では、前記幅広凹溝部の底面と、前記蓋部材の前記幅広部とを当接させることが好ましい。
【０００９】
かかる製造方法によれば、回転ツールを押し込んだ際に、幅広凹溝部の底面に蓋部材が当接するため、熱媒体用管が過剰に変形するのを防止することができる。即ち、熱媒体用管の変形量の設定を容易に行うことができる。
【００１０】
また、本発明は、表面側に開口する蓋溝とこの蓋溝の底面に開口し熱媒体用管の鉛直方向高さよりも浅い凹溝とを備えたベース部材と、前記凹溝に挿入された前記熱媒体用管と、前記熱媒体用管を覆う蓋部材と、を有する伝熱板の製造方法であって、前記凹溝に前記熱媒体用管を挿入する熱媒体用管挿入工程と、前記熱媒体用管の上に前記蓋部材を挿入する蓋部材挿入工程と、前記蓋溝の側壁と前記蓋部材の側面とが対向する突合部に対して回転ツールを相対的に移動させて摩擦攪拌を行う接合工程と、を含み、前記回転ツールのショルダ部の外径は、前記蓋溝の開口部の幅以上であり、前記接合工程では、前記蓋部材を介して前記回転ツールの押圧力を前記熱媒体用管に伝達させ、前記熱媒体用管が塑性変形している状態で、前記蓋溝の一方の側壁と前記蓋部材の一方の側面との突合部、及び、前記蓋溝の他方の側壁と前記蓋部材の他方の側面との突合部に対して同時に摩擦攪拌を行うことを特徴とする。
【００１１】
かかる製造方法によれば、回転ツールのショルダ部の外径は凹溝の幅よりも大きいため、熱媒体用管の上方に回転ツールが位置した状態で摩擦攪拌を行うことができる。これにより、回転ツールの押圧力が蓋部材を介して効率よく熱媒体用管に伝達されるため、熱媒体用管を好適に塑性変形させることができ、凹溝と熱媒体用管との密着性を高めることができる。また、回転ツールのショルダ部の外径が、蓋溝の幅よりも大きいため、一回の回転ツールの移動で蓋部材とベース部材との一対の突合部を同時に摩擦攪拌できる。これにより、作業手間を少なくすることができる。また、摩擦攪拌で蓋部材とベース部材とを接合するため、従来と比べて接合力を高めることができる。
【００１２】
また、前記接合工程では、前記蓋部材の下部と、前記蓋溝の底面とを当接させることが好ましい。かかる製造方法によれば、回転ツールを押し込んだ際に、蓋溝の底面に蓋部材が当接するため、熱媒体用管が過剰に変形するのを防止することができる。即ち、熱媒体用管の変形量の設定を容易に行うことができる。
【００１３】
また、前記接合工程後の前記凹溝と、前記蓋部材とで囲まれた領域の鉛直断面の内周長は、前記熱媒体用管の外周長以上に形成されていることが好ましい。かかる製造方法によれば、熱媒体用管が管の内側に凹となるように変形することを防止することができる。
【００１４】
また、熱媒体用管の変形量は、特に制限されるものではないが、前記接合工程後の前記熱媒体用管の高さが、前記接合工程前の前記熱媒体用管の高さの７０％以上であることが好ましい。また、前記接合工程後の前記熱媒体用管の高さが、前記接合工程前の前記熱媒体用管の高さの８０％以上であることがより好ましい。
【００１５】
また、前記蓋部材の下部は、前記熱媒体用管の形状に沿って形成されており、前記熱媒体用管と接していることが好ましい。かかる製造方法によれば、熱媒体用管の周辺に形成される空洞を少なくすることができるため、伝熱板の熱伝導効率を高めることができる。
【００１６】
また、前記蓋部材挿入工程前に、前記凹溝と、前記熱媒体用管の外周面とで囲まれた空間に熱伝導性物質を充填する充填工程を含むことが好ましい。また、前記熱伝導性物質は、金属粉末、金属粉末ペースト又は金属シートであることが好ましい。また、前記熱伝導性物質は、低融点ろう材であることが好ましい。
【００１７】
かかる製造方法によれば、熱媒体用管の周辺に形成される空洞の発生を抑制することができるとともに、熱伝導性物質を介して効率よく熱を伝達させることができる。
【００１８】
また、請求項１に係る伝熱板製造方法においては、前記回転ツールの攪拌ピンの最大径は、前記凹溝の幅以上であることが好ましい。また、前記回転ツールの攪拌ピンの最小径は、前記凹溝の幅以上であることが好ましい。かかる製造方法によれば、一度の回転ツールの移動によって、より確実に一対の突合部を摩擦攪拌することができる。
【００１９】
また、請求項３に係る伝熱板製造方法においては、前記回転ツールの攪拌ピンの最大径は、前記蓋溝の幅以上であることが好ましい。また、前記回転ツールの攪拌ピンの最小径は、前記蓋溝の幅以上であることが好ましい。かかる製造方法によれば、一度の回転ツールの移動によって、より確実に一対の突合部を摩擦攪拌することができる。
【００２０】
また、前記接合工程では、塑性流動化させる範囲（深さ）に制限はないが、蓋部材とベース部材をより強固に接合するためには、塑性化領域の最深部が、前記蓋部材の上面から前記蓋部材の厚さ寸法の１／３以上下がった位置に達することが好ましい。より好ましくは、塑性化領域の最深部が、前記蓋部材の上面から前記蓋部材の厚さ寸法の１／２以上下がった位置に達することが好ましい。より一層好ましくは、塑性化領域の最深部が、前記蓋部材の上面から前記蓋部材の厚さ寸法の２／３以上下がった位置に達することが好ましい。
【００２１】
また、請求項１に係る伝熱板の製造方法において、前記接合工程後に、前記ベース部材の表面側に、前記凹溝の幅よりも幅広に形成された上蓋溝の底面に上蓋部材を当接させる上蓋部材挿入工程と、前記上蓋溝の側壁と前記上蓋部材の側面との突合部に沿って回転ツールを相対的に移動させて摩擦攪拌を行う上蓋部材接合工程と、を含むことが好ましい。
また、請求項３に係る伝熱板の製造方法において、前記接合工程後に、前記ベース部材の表面側に、前記蓋溝の幅よりも幅広に形成された上蓋溝の底面に上蓋部材を当接させる上蓋部材挿入工程と、前記上蓋溝の側壁と前記上蓋部材の側面との突合部に沿って回転ツールを相対的に移動させて摩擦攪拌を行う上蓋部材接合工程と、を含むことが好ましい。
【００２２】
かかる接合方法によれば、蓋部材の上にさらに上蓋部材を配置することにより、熱媒体用管をより深い位置に形成することができる。
【００２３】
また、本発明は、表面側に開口し熱媒体用管の鉛直方向高さよりも深い凹溝を有するベース部材と、前記凹溝の底部に挿入された前記熱媒体用管と、前記凹溝内の前記熱媒体用管を覆う蓋部材と、を有し、前記ベース部材と前記蓋部材とが摩擦攪拌接合されるとともに前記熱媒体用管が塑性変形している伝熱板であって、前記蓋溝の一方の側壁と前記蓋部材の一方の側面との突合部、及び、前記蓋溝の他方の側壁と前記蓋部材の他方の側面との突合部に対して形成された一条の塑性化領域の幅は、前記凹溝の幅以上に形成されていることを特徴とする。
【００２４】
かかる構成によれば、回転ツールのショルダ部の外径は凹溝の幅よりも大きいため、熱媒体用管の上方に回転ツールが位置した状態で摩擦攪拌を行うことができる。これにより、回転ツールの押圧力が蓋部材を介して効率よく熱媒体用管に伝達されるため、熱媒体用管を好適に塑性変形させることができ、凹溝と熱媒体用管との密着性を高めることができる。また、回転ツールのショルダ部の外径が、凹溝の幅よりも大きいため、一回の回転ツールの移動で蓋部材とベース部材との一対の突合部を同時に摩擦攪拌できる。これにより、作業手間を少なくすることができる。また、摩擦攪拌で蓋部材とベース部材とを接合するため、従来と比べて接合力を高めることができる。
【００２５】
また、前記ベース部材の表面側に、前記凹溝よりも幅広に形成された上蓋溝を備えた前記ベース部材と、前記上蓋溝に挿入された上蓋部材と、を有し、前記上蓋溝の側壁と前記上蓋部材の側面との突合部に沿って摩擦攪拌が施されていることが好ましい。
【００２６】
かかる構成によれば、蓋部材の上にさらに上蓋部材を配置することにより、熱媒体用管をより深い位置に形成することができる。
【００２７】
また、本発明は、表面側に開口する蓋溝の底面に開口し熱媒体用管の鉛直方向高さよりも浅い凹溝を有するベース部材と、前記凹溝に挿入された前記熱媒体用管と、前記凹溝内の前記熱媒体用管を覆う蓋部材と、を有し、前記ベース部材と前記蓋部材とが摩擦攪拌接合されるとともに前記熱媒体用管が塑性変形している伝熱板であって、前記蓋溝の一方の側壁と前記蓋部材の一方の側面との突合部、及び、前記蓋溝の他方の側壁と前記蓋部材の他方の側面との突合部に対して形成された一条の塑性化領域の幅は、前記蓋溝の幅以上に形成されていることを特徴とする。
【００２８】
かかる構成によれば、回転ツールのショルダ部の外径は凹溝の幅よりも大きいため、熱媒体用管の上方に回転ツールが位置した状態で摩擦攪拌を行うことができる。これにより、回転ツールの押圧力が蓋部材を介して効率よく熱媒体用管に伝達されるため、熱媒体用管を好適に塑性変形させることができ、凹溝と熱媒体用管との密着性を高めることができる。また、回転ツールのショルダ部の外径が、凹溝の幅よりも大きいため、一回の回転ツールの移動で蓋部材とベース部材との一対の突合部を同時に摩擦攪拌できる。これにより、作業手間を少なくすることができる。また、摩擦攪拌で蓋部材とベース部材とを接合するため、従来と比べて接合力を高めることができる。
【００２９】
また、前記ベース部材の表面側に、前記蓋溝よりも幅広に形成された上蓋溝を備えた前記ベース部材と、前記上蓋溝に挿入された上蓋部材と、を有し、前記上蓋溝の側壁と前記蓋溝部材の側面との突合部に沿って摩擦攪拌が施されていることが好ましい。
【００３０】
かかる構成によれば、蓋部材の上にさらに上蓋部材を配置することにより、熱媒体用管をより深い位置に形成することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明に係る伝熱板の製造方法によれば、ベース部材と熱媒体用管との密着性を高めるとともに、接合部の接合力が高く、かつ、容易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
[第一実施形態]
次に、本発明の第一実施形態について適宜図面を参照して詳細に説明する。
図１は、第一実施形態に係る伝熱板を示した図であって、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、（ａ）のＸ１−Ｘ１線断面図である。図２の（ａ）は、第一実施形態に係る回転ツールの側面図及び伝熱板の分解側面図であり、（ｂ）は、第一実施形態に係る伝熱板の模式配置図である。なお、本説明における上下左右前後は、図１の矢印にしたがう。
【００３３】
第一実施形態に係る伝熱板１は、図１及び図２に示すように、表面３に開口する凹溝８を備えたベース部材２と、凹溝８の底部７挿入される熱媒体用管１６と、凹溝８に挿入される蓋部材１０と、を主に備え、摩擦攪拌接合により形成された塑性化領域Ｗ１によって一体形成されている。伝熱板１に係る熱媒体用管１６は、図１の（ｂ）に示すように、上方から押し潰されて塑性変形していることを特徴とする。
【００３４】
ベース部材２は、図２に示すように、熱媒体用管１６に流れる熱媒体の熱を外部に伝達させる役割、あるいは、外部の熱を熱媒体用管１６に流れる熱媒体に伝達させる役割を果たすものである。ベース部材２の表面３には、上方に開放する凹溝８が凹設されている。
【００３５】
凹溝８は、熱媒体用管１６が挿入される部分であって、ベース部材２の長手方向に亘って連続して形成されている。凹溝８は、上方が開口した断面視Ｕ字状の溝であって、下端に一定の曲率で形成された曲面からなる底部７と、底部７に連続し一定の幅で離間する側壁８ａ，８ｂとを有する。
【００３６】
凹溝８の幅Ａ（側壁８ａ、側壁８ｂ間の距離）は、熱媒体用管１６の外径Ｂ１よりも大きく形成されており、凹溝８の深さＣは、熱媒体用管１６の外径Ｂ１よりも大きく形成されている。また、底部７の曲率は、熱媒体用管１６の外周の曲率よりも小さくなるように形成されている。ベース部材２は、例えば、アルミニウム合金（ＪＩＳ：Ａ６０６１）で形成されている。
【００３７】
熱媒体用管１６は、中空部１８に例えば高温液、高温ガスなどの熱媒体を循環させて、ベース部材２及び蓋部材１０に熱を伝達させる部材、あるいは中空部１８に例えば冷却水、冷却ガスなどの熱媒体を循環させて、ベース部材２及び蓋部材１０から熱を伝達される部材である。
【００３８】
熱媒体用管１６は、図２に示すように、接合工程前は断面視円形を呈するが、図１に示すように、接合工程によって押し潰され、凹溝８及び蓋部材１０の形状に沿って塑性変形する。熱媒体用管１６の潰れ具合については、後記する。
【００３９】
なお、熱媒体用管１６を流れる熱媒体は特に制限されるものではなく、例えば、熱媒体用管１６の中空部１８にヒーターを通して、ヒーターから発生する熱をベース部材２及び蓋部材１０に伝達させる部材として利用してもよい。
【００４０】
また、接合工程前の熱媒体用管１６の形状は、本実施形態では円形としたが、特に制限を受けるものではなく、断面視楕円形又は角形等であってもよい。また、熱媒体用管１６は、本実施形態においては、銅管を用いたが、他の材料の管を用いてもよい。また、接合工程前において、凹溝８の幅Ａと熱媒体用管１６の外径Ｂ１との寸法は、Ｂ１＜Ａ＜１．４Ｂ１の範囲で適宜設定すればよい。
【００４１】
蓋部材１０は、図１及び図２に示すように、凹溝８に挿入される部材であって、断面視矩形を呈し、上面１１、下面１２、側面１３ａ及び側面１３ｂを有する。蓋部材１０は、ベース部材２と同種のアルミニウム合金からなる。図２の（ｂ）に示すように、蓋部材１０の厚さＦは、本実施形態では、厚さＦと熱媒体用管１６の外径Ｂ１との和が、凹溝８の深さＣよりも大きくなるように形成されている。
【００４２】
したがって、図２の（ｂ）に示すように、凹溝８に熱媒体用管１６及び蓋部材１０を挿入すると、蓋部材１０の下面１２（下部）が、熱媒体用管１６に当接するとともに、蓋部材１０の上面１１は、ベース部材２の表面３よりも突出高さ１０ａで突出する。
なお、蓋部材１０の上面１１はベース部材２の表面３から必ずしも突出させる必要はなく、凹溝８に蓋部材１０を挿入にした際に、蓋部材１０の上面１１とベース部材２の表面３とが面一となるように形成してもよい。
【００４３】
また、凹溝８に蓋部材１０を挿入すると、蓋部材１０の側面１３ａ，１３ｂは、凹溝８の側壁８ａ，８ｂと面接触するか又は微細な隙間をあけて対向する。ここで、蓋部材１０の一方の側面１３ａと凹溝８の一方の側壁８ａとの突合せ面を以下、突合部Ｖ１とする。また、蓋部材１０の他方の側面１３ｂと凹溝８の他方の側壁８ｂとの突合せ面を以下、突合部Ｖ２とする。また、突合部Ｖ１及び突合部Ｖ２を単に突合部Ｖともいう。また、凹溝８の底部７及び側壁８ａ，８ｂと、蓋部材１０の下面１２とで形成された空間を空間部Ｐ１とする。
【００４４】
塑性化領域Ｗ１は、図１に示すように、突合部Ｖ１，Ｖ２に摩擦攪拌接合を施した際に、ベース部材２及び蓋部材１０の一部が塑性流動して一体化された領域である。ここで、「塑性化領域」とは、回転ツール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。本実施形態では、塑性化領域Ｗ１の最大幅Ｗａ（表面３における幅）は、凹溝８の幅Ａ（図２の（ａ）参照）よりも大きくなるように形成されている。
【００４５】
本実施形態では、塑性化領域Ｗ１の最深部が、蓋部材１０の上面１１から蓋部材１０の厚さ寸法の約１／３の高さ位置に達するように設定したが、塑性化領域Ｗ１の大きさ（深さ）は、蓋部材１０の大きさや後記する回転ツールの大きさに基づいて適宜設定すればよく、例えば、塑性化領域Ｗ１の最深部が、蓋部材１０の上面１１から蓋部材１０の厚さ寸法の約２／３〜１／３の位置に達するように設定すればよい。
【００４６】
次に、伝熱板１の製造方法について、図３を用いて説明する。図３は、第一実施形態に係る伝熱板の製造方法を示した側断面図であって、（ａ）は、熱媒体用管を挿入した熱媒体用管挿入工程を示し、（ｂ）は、蓋部材挿入工程を示し、（ｃ）は、接合工程を示す。
【００４７】
第一実施形態に係る伝熱板の製造方法は、ベース部材２を形成する準備工程と、ベース部材２に形成された凹溝８に熱媒体用管１６を挿入する熱媒体用管挿入工程と、凹溝８に蓋部材１０を挿入する蓋部材挿入工程と、突合部Ｖに沿って接合用回転ツール２０を移動させて摩擦攪拌接合を施す接合工程とを含むものである。
【００４８】
まず、接合工程の摩擦攪拌で用いる回転ツールについて図２の（ａ）を用いて説明する。本実施形態で用いる接合用回転ツール２０は、例えば、工具鋼からなり、円柱形のショルダ部２２と、その下面２４の中心部から同心軸で垂下する攪拌ピン２６とを有する。攪拌ピン２６は、先端に向けて幅狭となるテーパ状を呈し、長さＬＡで形成されている。なお、攪拌ピン２６の周面には、その軸方向に沿って図示しない複数の小溝や径方向に沿ったネジ溝が形成されていてもよい。
【００４９】
本実施形態では、ショルダ部２２の外径Ｘ１は、凹溝８の幅Ａ以上の大きさに形成されている。これにより、蓋部材１０（凹溝８）に沿って接合用回転ツール２０を一回通り移動させることで、突合部Ｖ１，Ｖ２に対して同時に摩擦攪拌を行うことができる。
【００５０】
なお、本実施形態では、接合用回転ツール２０を前記したように設定したが、例えば、攪拌ピン２６の基端部（最大外径Ｘ２）を、凹溝８の幅Ａ以上に設定してもよい。また、例えば、攪拌ピン２６の先端部（最小外径Ｘ３）を、凹溝８の幅Ａ以上に設定してもよい。このように、幅Ａに対して、接合用回転ツール２０の大きさを大きく設定することで、突合部Ｖ１，Ｖ２を一回の移動でより確実に摩擦攪拌を行うことができる。
【００５１】
（準備工程）
まず、図２の（ａ）を参照するように、例えばエンドミル加工により、厚板部材に凹溝８を形成する。これにより、表面３に開口する凹溝８を備えたベース部材２が形成される。凹溝８は、下部に曲面からなる底部７を備えており、底部７から一定の幅で上方に向けて開口されている。
なお、ベース部材２を本実施形態においては切削加工により形成したが、アルミニウム合金の押出形材を用いてもよい。
【００５２】
（熱媒体用管挿入工程）
次に、図３の（ａ）に示すように、凹溝８に熱媒体用管１６を挿入する。熱媒体用管１６の下端は、凹溝８の底部７と接触する。
【００５３】
（蓋部材挿入工程）
次に、図３の（ｂ）に示すように、ベース部材２の凹溝８内に、蓋部材１０を挿入する。この際、蓋部材１０の下面１２が熱媒体用管１６の上端に当接すると共に、蓋部材１０の上面１１が、ベース部材２の表面３から突出する。また、凹溝８の側壁８ａ，８ｂと蓋部材１０の側面１３ａ，１３ｂによって突合部Ｖ１，Ｖ２が形成される。
【００５４】
（接合工程）
次に、図３の（ｃ）に示すように、突合部Ｖ（突合部Ｖ１，Ｖ２）に対して接合用回転ツール２０を用いて摩擦攪拌を行う。即ち、接合用回転ツール２０の中心と、凹溝８の幅方向の中心とを合わせた後、接合用回転ツール２０のショルダ部２２の下面２４をベース部材２の表面３に所定の深さで押し込み、突合部Ｖに沿って相対移動させる。本実施形態では、接合用回転ツール２０の回転数は、例えば５０〜１５００ｒｐｍ、送り速度は、０．０５〜２ｍ／分であり、接合用回転ツール２０の軸方向に加える押し込み力は、１ｋＮ〜２０ｋＮに設定した。
【００５５】
接合工程によれば、接合用回転ツール２０の押圧力が蓋部材１０を介して熱媒体用管１６に伝達するため、熱媒体用管１６は、凹溝８及び蓋部材１０の下面１２の形状に沿って塑性変形する。
【００５６】
図１の（ｂ）に示すように、接合工程によってベース部材２の表面３に塑性化領域Ｗ１が形成される。本実施形態では、塑性化領域Ｗ１の最深部が、蓋部材１０の上面１１から蓋部材１０の厚さ寸法の約１／３の高さ位置に達するように攪拌ピン２６の長さ及び接合用回転ツール２０の押込み量等を設定している。また、図３の（ｃ）に示すように、突合部Ｖ１，Ｖ２における塑性化領域Ｗ１の深さＷｂは、蓋部材１０の厚さの１／５程度となるように設定している。突合部Ｖ１，Ｖ２における塑性化領域Ｗ１の深さＷｂを大きく設定することにより、ベース部材２と蓋部材１０との接合力を高めることができる。
【００５７】
また、本実施形態に係る接合工程では、接合工程後の熱媒体用管１６の高さＢ２が、接合工程前の熱媒体用管１６の高さＢ１の約７０％となるように形成している。接合工程後の熱媒体用管１６の高さＢ２は、接合工程前の熱媒体用管１６の高さＢ１の７０％以上となることが好ましい。また、接合工程後の熱媒体用管１６の高さＢ２は、接合工程前の熱媒体用管１６の高さＢ１の８０％以上となることがより好ましい。また、熱媒体用管１６の潰れ具合を示す据込率（Ｂ１−Ｂ２／Ｂ１）×１００の値は、２０％〜３０％となるように設定するのが好ましい。
【００５８】
なお、塑性化領域Ｗ１の大きさ（深さ）、接合用回転ツール２０の形状や回転数又は押込み量等はあくまで例示であって、限定されるものではなく、ベース部材２及び蓋部材１０の材料等を考慮して適宜設定すればよい。例えば、本実施形態では、接合用回転ツール２０の攪拌ピン２６の長さＬＡは、ショルダ部２２の外径Ｘ１の約１／２となるように形成しているが、攪拌ピン２６の長さＬＡをショルダ部２２の外径Ｘ１の１／２よりも小さく形成してもよい。これにより、接合用回転ツール２０の押圧力の伝達効率を高めることができる。
【００５９】
以上のように本実施形態に係る伝熱板の製造方法の接合工程では、接合用回転ツール２０のショルダ部２２の外径Ｘ１が凹溝８の幅Ａよりも大きいため、熱媒体用管１６の上方に接合用回転ツール２０が位置した状態で摩擦攪拌を行うことができる。これにより、凹溝８と蓋部材１０の下面１２との形状に沿って熱媒体用管１６を効率よく塑性変形させることができ、凹溝８と熱媒体用管１６との密着性を高めることができる。
また、本実施形態では、熱媒体用管１６の中心を通る鉛直線上に、蓋部材１０及び接合用回転ツール２０の中心が位置するため、接合用回転ツール２０の押圧力をより効率よく熱媒体用管１６に伝達することができるとともに、熱媒体用管１６をバランスよく塑性変形させることができる。
【００６０】
ここで、図４の（ａ）は、蓋部材挿入工程を示した模式断面図、（ｂ）は、接合工程における押圧超過状態を示した模式断面図、（ｃ）は、第一実施形態の完成時を示した模式断面図である。
図４の（ａ）に示すように、蓋部材挿入工程時においては、凹溝８の底部７、側壁８ａ、側壁８ｂ及び蓋部材１０の下面１２で囲まれた領域の内周長Ｎ２（太線部分の長さ）は、熱媒体用管１６の外周長Ｎ１よりも大きく形成されている。
【００６１】
仮に、図４の（ｂ）に示すように、接合工程において蓋部材１０の押し込み量が超過すると、凹溝８及び蓋部材１０の下面１２で囲まれた領域の鉛直断面の内周長Ｎ２（太線部分の長さ）が、熱媒体用管１６の外周長Ｎ１よりも小さくなる。また、押し込み超過時における接合工程後の熱媒体用管１６の高さＢ３は、高さＢ２（図３の（ｃ）参照）よりも小さくなる。
これにより、熱媒体用管１６が内側に凹となるように変形し、熱媒体用管１６と蓋部材１０の下面１２との間に空間部Ｐ２が形成される可能性がある。このように、熱媒体用管１６と、凹溝８及び蓋部材１０の下面１２との間に空隙があると、伝熱板１の伝熱効率が低下するため、好ましくない。
【００６２】
一方、図４の（ｃ）に示すように、本実施形態の完成時においては、内周長Ｎ２（太線部分の長さ）と熱媒体用管１６の外周長Ｎ１とが略同等に形成されている。即ち、熱媒体用管１６の外周長Ｎ１と、凹溝８及び蓋部材１０の下面１２で囲まれた領域の内周長Ｎ２とが近似するほど、空間部Ｐ１（図４の（ａ）参照）が小さくなるため、伝熱板１の伝熱効率を高めることができる。
【００６３】
また、本実施形態では、接合用回転ツール２０のショルダ部２２の外径Ｘ１が、凹溝８の幅Ａよりも大きいため、一回の接合用回転ツール２０の移動で蓋部材１０とベース部材２との一対の突合部Ｖ１，Ｖ２を同時に摩擦攪拌できる。これにより、製造工程の作業手間を少なくすることができる。また、蓋部材１０とベース部材２とを摩擦攪拌で接合するため、従来と比べて接合力を高めることができる。
【００６４】
なお、本実施形態の製造工程はあくまで例示であって、他の工程であっても構わない。例えば、図３の（ｂ）を参照するように、蓋部材挿入工程の前に、熱媒体用管１６と蓋部材１０の下面１２との間に形成される空間部Ｐ１に、熱伝導性物質を充填する充填工程を行ってもよい。熱伝導性物質を充填することで、完成後の空隙を小さくして、伝熱効率を高めることができる。
【００６５】
なお、熱伝導性物質は、例えば、公知の金属粉末の低融点ろう材を用いればよいが、伝熱効率を高める材料であれば特に制限はなく、金属粉末、金属粉末ペースト及び金属シートなどであってもよい。
【００６６】
[第二実施形態]
次に、本発明の第二実施形態に係る伝熱板及び伝熱板の製造方法について説明する。
図５の（ａ）は、第二実施形態に係る回転ツールの側面図及び伝熱板の分解側面図であり、（ｂ）は、第二実施形態に係る模式配置図である。図６は、第二実施形態に係る伝熱板の製造方法を示した側断面図であって、（ａ）は、接合工程、（ｂ）は、完成図を示す。図７は、第二実施形態の完成時を示した模式断面図である。
【００６７】
第二実施形態に係る伝熱板９１及び伝熱板の製造方法は、図５及び図６に示すように、蓋部材６０及び凹溝７０の幅長が、それぞれ二種類備えられていることを特徴とする。
まず、伝熱板９１（図６の（ｂ）参照）の構成について説明する。第一実施形態と共通する部分は説明を省略する。
【００６８】
図５の（ａ）に示すように、ベース部材８２の表面８３には、凹溝７０が凹設されている。凹溝７０は、後記する蓋部材６０が挿入される部分である。凹溝７０は、幅広に形成された幅広凹溝部７１と、幅広凹溝部７１の底面７２に形成され幅広凹溝部７１よりも幅狭に形成された幅狭凹溝部７３とを有する。
【００６９】
幅広凹溝部７１は、断面視矩形を呈し、底面７２と、底面７２から垂直に立設された側壁７１ａ，７１ｂとを有する。幅狭凹溝部７３は、断面視Ｕ字状を呈し、一定の曲率で形成された曲面からなる底部７４と、底部７４に連続し一定の幅で離間する側壁７３ａ，７３ｂとを有する。
【００７０】
幅狭凹溝部７３の幅ｅ１（側壁７３ａ，７３ｂ間の距離）は、熱媒体用管１６の外径Ｂ１よりも大きく形成されており、幅狭凹溝部７３の深さｃは、熱媒体用管１６の外径Ｂ１よりも大きく形成されている。また、底部７４の曲率は、熱媒体用管１６の外周の曲率よりも小さくなるように形成されている。ベース部材８２は、例えば、アルミニウム合金（ＪＩＳ：Ａ６０６１）で形成されている。
【００７１】
熱媒体用管１６は、図５に示すように、接合工程前は断面視円形を呈するが、図６に示すように、接合工程によって押し潰されて、幅狭凹溝部７３及び蓋部材６０の下面６５形状に沿って塑性変形する。熱媒体用管１６の潰れ具合については後記する。
【００７２】
蓋部材６０は、図５に示すように、凹溝７０に挿入される部材であって、断面視略Ｔ字状を呈し、幅広に形成された幅広部６１と、幅広部６１よりも幅狭に形成された幅狭部６２とを有する。蓋部材６０は、ベース部材８２と同種のアルミニウム合金で形成されている。
【００７３】
幅広部６１は、断面視矩形を呈し、上面６３、側面６３ａ，６３ｂ及び下面６４を備えている。幅広部６１の幅Ｇ１は、幅広凹溝部７１の幅Ｅ１と略同等に形成されており、幅広部６１の厚さｆ１は、幅広凹溝部７１の深さｊと略同等に形成されている。
【００７４】
幅狭部６２は、幅広部６１の下面６４から下方に延設されており、側面６２ａ，６２ｂ及び下面６５を備えている。幅狭部６２の幅ｇ１は、幅狭凹溝部７３の幅ｅ１と略同等に形成されている。幅狭部６２の厚さｆ２は、厚さｆ２と熱媒体用管１６の外径Ｂ１との和が、幅狭凹溝部７３の深さｃよりも大きくなるように形成されている。下面６５は、下側に向けて凹状となる曲面からなる。下面６５の曲率は、熱媒体用管１６の外周の曲率よりも小さくなるように形成されている。
【００７５】
したがって、図５の（ｂ）に示すように、凹溝７０に熱媒体用管１６及び蓋部材６０を挿入すると、幅狭部６２の下面６５が熱媒体用管１６に当接するともに、蓋部材６０の上面６３は、ベース部材８２の表面８３よりも突出高さ６０ａで突出する。また、幅広凹溝部７１の底面７２と、蓋部材６０の幅広部６１の下面６４が、離間距離Ｌ１で離間する。突出高さ６０ａと離間距離Ｌ１は、略同等の長さとなる。
【００７６】
また、凹溝７０に蓋部材６０を挿入すると、蓋部材６０の幅広部６１の側面６３ａ，６３ｂは、幅広凹溝部７１の側壁７１ａ，７１ｂと面接触するか又は微細な隙間をあけて対向する。ここで、蓋部材６０の幅広部６１の一方の側面６３ａと幅広凹溝部７１の一方の側壁７１ａとの突合せ面を以下、突合部Ｖ３とする。また、蓋部材６０の他方の側面６３ｂと幅広凹溝部７１の他方の側壁７１ｂとの突合せ面を以下、突合部Ｖ４とする。また、突合部Ｖ３及び突合部Ｖ４を単に突合部Ｖともいう。また、幅狭凹溝部７３の底部７４及び側壁７３ａ，７３ｂと、蓋部材６０の下面６５とで形成された空間を空間部Ｐ３とする。
【００７７】
塑性化領域Ｗ２は、図６の（ｂ）に示すように、突合部Ｖ３，Ｖ４に摩擦攪拌接合を施した際に、ベース部材８２及び蓋部材６０の一部が塑性流動して一体化された領域である。本実施形態では、塑性化領域Ｗ２の最大幅Ｗａ（表面３における幅）は、幅広凹溝部７１の幅Ｅ１（図５の（ａ）参照）よりも大きくなるように形成されている。
【００７８】
次に、伝熱板９１の製造方法について、図６を用いて説明する。
第二実施形態に係る伝熱板の製造方法は、ベース部材８２を形成する準備工程と、ベース部材８２に形成された凹溝７０に熱媒体用管１６を挿入する熱媒体用管挿入工程と、凹溝７０に蓋部材６０を挿入する蓋部材挿入工程と、突合部Ｖに沿って接合用回転ツール２０を移動させて摩擦攪拌接合を施す接合工程とを含むものである。なお、準備工程は第一実施形態と略同等であるため省略する。
【００７９】
（熱媒体用管挿入工程）
熱媒体用管挿入工程では、図５の（ａ）及び（ｂ）に示すように、凹溝７０の幅狭凹溝部７３に熱媒体用管１６を挿入する。熱媒体用管１６の下端は、幅狭凹溝部７３の底部７４と接触する。
【００８０】
（蓋部材挿入工程）
次に、図５の（ｂ）に示すように、ベース部材８２の凹溝７０内に、蓋部材６０を挿入する。この際、蓋部材６０の幅狭部６２の下面６５が熱媒体用管１６の上端に当接すると共に、蓋部材６０の上面６３が、ベース部材８２の表面８３から突出する。
【００８１】
（接合工程）
次に、図６の（ｂ）に示すように、突合部Ｖ（突合部Ｖ３，Ｖ４）に対して接合用回転ツール２０を用いて摩擦攪拌を行う。即ち、接合用回転ツール２０の中心と、凹溝７０の幅方向の中心とを合わせた後、接合用回転ツール２０のショルダ部２２の下面２４をベース部材８２の表面８３に所定の深さで押し込み、突合部Ｖに沿って相対移動させる。
【００８２】
接合工程によれば、接合用回転ツール２０の押圧力が蓋部材６０を介して熱媒体用管１６に伝達するため、熱媒体用管１６は、幅狭凹溝部７３及び蓋部材６０の下面６５の形状に沿って塑性変形する。接合工程後の熱媒体用管１６の鉛直方向高さＢ４は、接合工程前の熱媒体用管１６の外径Ｂ１の約８０％となるように押し潰される。
【００８３】
以上のように本実施形態に係る伝熱板の製造方法では、接合用回転ツール２０のショルダ部２２の外径Ｘ１が凹溝７０の幅Ｅ１よりも大きいため、熱媒体用管１６の上方に接合用回転ツール２０が位置した状態で摩擦攪拌を行うことができる。これにより、幅狭凹溝部７３と蓋部材６０の下面６５との形状に沿って熱媒体用管１６を効率よく塑性変形させることができ、凹溝７０と熱媒体用管１６との密着性を高めることができる。
また、本実施形態では、熱媒体用管１６の中心を通る鉛直線上に、蓋部材６０及び接合用回転ツール２０の中心が位置するため、接合用回転ツール２０の押圧力をより効率よく熱媒体用管１６に伝達することができるとともに、熱媒体用管１６をバランスよく塑性変形させることができる。
【００８４】
また、本実施形態では、蓋部材６０の下面６５（下部）を曲面としているため、断面視円形を呈する熱媒体用管１６が、下面６５に沿って変形しやすく、空間部Ｐ３を効率よく小さくすることができる。
【００８５】
即ち、図７に示すように、本実施形態の完成時においては、幅狭凹溝部７３と、蓋部材６０の下面６５とで囲まれた領域の内周長Ｎ２（図７の太線部分）と、熱媒体用管１６の外周長Ｎ１とが略同等に形成されている。これにより、熱媒体用管１６とベース部材８２との密接度を高めることができる。
【００８６】
また、本実施形態では、凹溝７０が幅狭凹溝部７３と幅広凹溝部７１とを有するとともに、蓋部材６０も幅狭部６２と幅広部６１とを有する。したがって、図６の（ａ）に示すように、接合工程において蓋部材６０の上方から接合用回転ツール２０を押圧すると、蓋部材６０の幅広部６１の下面６４が、幅広凹溝部７１の底面７２に当接する。これにより、蓋部材６０が底面７２よりも下に押し込まれることがないため、熱媒体用管１６が過剰に塑性変形することを防止することができる。つまり、幅広凹溝部７１の深さｊや蓋部材６０の幅広部６１の厚さｆ１を適宜設定することで、熱媒体用管１６の据込率を容易に設定することができる。
【００８７】
また、本実施形態では、接合用回転ツール２０のショルダ部２２の外径Ｘ１が、幅広凹溝部７１の幅Ｅ１よりも大きいため、一回の接合用回転ツール２０の移動で蓋部材６０とベース部材８２との一対の突合部Ｖ３，Ｖ４を同時に摩擦攪拌できる。これにより、製造工程の作業手間を少なくすることができる。また、蓋部材６０とベース部材８２とを摩擦攪拌で接合するため、従来と比べて接合力を高めることができる。
【００８８】
[第三実施形態]
次に、本発明の第三実施形態に係る伝熱板及び伝熱板の製造方法ついて説明する。
図８の（ａ）は、第三実施形態に係る回転ツールの側面図及び伝熱板の分解側面図であり、（ｂ）は、第三実施形態に係る模式配置図である。図９は、第三実施形態に係る伝熱板の製造方法を示した側断面図であって、（ａ）は、熱媒体用管を挿入した熱媒体用管挿入工程を示し、（ｂ）は、蓋部材挿入工程を示し、（ｃ）は、接合工程を示し、（ｄ）は、完成図を示す。図１０は、第三実施形態の完成時を示した模式断面図である。
【００８９】
第三実施形態に係る伝熱板は、図８の（ａ）及び（ｂ）に示すように、接合工程前の熱媒体用管１６の外径Ｂ１が、凹溝１４８の深さｃ２よりも大きいことを特徴とする。まず、図９の（ｄ）に示す伝熱板１５１の構成について説明する。
【００９０】
図８の（ａ）に示すように、ベース部材１４２の表面１４３には、蓋溝１４６が凹設されており、蓋溝１４６の底面１４６ａの中央には、蓋溝１４６よりも幅狭の凹溝１４８が凹設されている。蓋溝１４６は、蓋部材１３０が配置される部分であって、ベース部材１４２の長手方向に亘って連続して形成されている。蓋溝１４６は、断面視矩形を呈し、蓋溝１４６の底面１４６ａから垂直に立ち上がる側壁１４５ａ，１４５ｂを備えている。蓋溝１４６の幅Ｅ２は、後記する蓋部材１３０の幅ｇ２と略同等に形成されており、蓋溝１４６の深さｊ２は、蓋部材１３０の深さｆ３と略同等に形成されている。
【００９１】
凹溝１４８は、熱媒体用管１６が挿入される部分であって、ベース部材１４２の長手方向に亘って連続して形成されている。凹溝１４８は、上方が開口した断面視Ｕ字状の溝であって、下端には一定の曲率からなる底部１４７が形成されている。凹溝１４８の開口部の幅Ａ２は、熱媒体用管１６の外径Ｂ１よりも大きく形成されている。
【００９２】
熱媒体用管１６は、図８の（ａ）に示すように、接合工程前は断面視円形を呈するが、図９の（ｃ）に示すように、接合工程によって押し潰されて凹溝１４８及び蓋部材１３０の下面１３２の形状に沿って塑性変形する。熱媒体用管１６の潰れ具合については後記する。
【００９３】
蓋部材１３０は、図８の（ａ）に示すように、蓋溝１４６に挿入される部材であって、断面視矩形を呈し、上面１３１、下面１３２、側面１３３ａ及び側面１３３ｂを有する。蓋部材１３０は、ベース部材１４２と同種のアルミニウム合金からなる。蓋部材１３０の厚さｆ３は、本実施形態では、蓋溝１４６の深さｊ２と同等に形成されている。
【００９４】
したがって、図８の（ｂ）に示すように、凹溝１４８に熱媒体用管１６を挿入し、蓋溝１４６に蓋部材１３０を挿入すると、蓋部材１３０の下面１３２が熱媒体用管１６に当接するとともに、蓋部材１３０の上面１３１は、ベース部材１４２の表面１４３よりも突出高さ１３０ａで突出する。
なお、蓋部材１３０の上面１３１はベース部材１４２の表面１４３から必ずしも突出させる必要はなく、蓋溝１４６に蓋部材１３０を挿入した際に、蓋部材１３０の上面１３１とベース部材１４２の表面１４３とが面一になるように形成してもよい。
【００９５】
また、蓋溝１４６に蓋部材１３０を挿入すると、蓋部材１３０の側面１３３ａ，１３３ｂは、蓋溝１４６の側壁１４５ａ，１４５ｂと面接触するか又は微細な隙間をあけて対向する。ここで、蓋部材１３０の一方の側面１３３ａと蓋溝１４６の側壁１４５ａとの突合せ面を以下、突合部Ｖ５とする。また、蓋部材１３０の他方の側面１３３ｂと蓋溝１４６の側壁１４５ｂとの突合せ面を以下、突合部Ｖ６とする。また、突合部Ｖ５及び突合部Ｖ６を単に突合部Ｖともいう。また、凹溝１４８、熱媒体用管１６、蓋溝１４６及び蓋部材１３０の下面１３２で形成された空間を空間部Ｐ４とする。
【００９６】
塑性化領域Ｗ３は、図９の（ｄ）に示すように、突合部Ｖ５，Ｖ６に摩擦攪拌接合を施した際に、ベース部材１４２及び蓋部材１３０の一部が塑性流動して一体化された領域である。本実施形態では、塑性化領域Ｗ３の最大幅Ｗａ（表面１４３における幅）は、蓋溝１４６の幅Ｅ２（図８の（ａ）参照）よりも大きくなるように形成されている。
【００９７】
次に、伝熱板１５１の製造方法について、図３を用いて説明する。
第三実施形態に係る伝熱板の製造方法は、ベース部材１４２を形成する準備工程と、ベース部材１４２に形成された凹溝１４８に熱媒体用管１６を挿入する熱媒体用管挿入工程と、蓋溝１４６に蓋部材１３０を挿入する蓋部材挿入工程と、突合部Ｖに沿って接合用回転ツール２０を移動させて摩擦攪拌接合を施す接合工程とを含むものである。
【００９８】
（準備工程）
まず、図９の（ａ）を参照するように、例えばエンドミル加工により、厚板部材に蓋溝１４６を形成した後、蓋溝１４６の底面１４６ａの中央に凹溝１４８を形成する。
なお、ベース部材１４２を本実施形態においては切削加工により形成したが、アルミニウム合金の押出形材を用いてもよい。
【００９９】
（熱媒体用管挿入工程）
次に、図９の（ａ）に示すように、凹溝１４８に熱媒体用管１６を挿入する。熱媒体用管１６の下端は、凹溝１４８の底部１４７と接触する。
【０１００】
（蓋部材挿入工程）
次に、図９の（ｂ）に示すように、ベース部材１４２の蓋溝１４６に、蓋部材１３０を挿入する。この際、蓋部材１３０の下面１３２が熱媒体用管１６の上端に当接すると共に、蓋部材１３０の上面１３１が、ベース部材１４２の表面１４３から突出する。また、蓋溝１４６の側壁１４５ａ，１４５ｂと蓋部材１３０の側面１３３ａ，１３３ｂによって突合部Ｖ５，Ｖ６が形成される。
【０１０１】
（接合工程）
次に、図９の（ｃ）に示すように、突合部Ｖ（突合部Ｖ１，Ｖ２）に対して接合用回転ツール２０を用いて摩擦攪拌を行う。即ち、接合用回転ツール２０の中心と、蓋溝１４６の幅方向の中心とを合わせた後、接合用回転ツール２０のショルダ部２２の下面２４をベース部材１４２の表面１４３に所定の深さで押し込み、突合部Ｖに沿って相対移動させる。なお、本実施形態に係る接合用回転ツール２０の攪拌ピン２６の長さＬＢは、ショルダ部２２の外径Ｘ１の約１／５に形成されている。ショルダ部２２の外径Ｘ１に対して攪拌ピン２６の長さＬＢを小さく形成することで、接合用回転ツール２０の押圧力を蓋部材１３０に効率よく伝達させることができる。
【０１０２】
接合工程によれば、接合用回転ツール２０の押圧力が蓋部材１３０を介して熱媒体用管１６に伝達するため、熱媒体用管１６は、凹溝１４８及び蓋部材１３０の下面１３２の形状に沿って塑性変形する。接合工程後の熱媒体用管１６の鉛直方向高さＢ５は、接合工程前の熱媒体用管１６の外径Ｂ１の約７０％となるように押し潰される。
【０１０３】
以上のように本実施形態に係る伝熱板の製造方法の接合工程では、接合用回転ツール２０のショルダ部２２の外径Ｘ１が蓋溝１４６の幅Ｅ２よりも大きいため、熱媒体用管１６の上方に接合用回転ツール２０が位置した状態で摩擦攪拌を行うことができる。これにより、凹溝１４８と蓋部材１３０の下面１３２との形状に沿って熱媒体用管１６を効率よく塑性変形させることができ、凹溝１４８と熱媒体用管１６との密着性を高めることができる。
また、本実施形態では、熱媒体用管１６の中心を通る鉛直線上に、蓋部材１３０及び接合用回転ツール２０の中心が位置するため、接合用回転ツール２０の押圧力をより効率よく熱媒体用管１６に伝達することができるとともに、熱媒体用管１６をバランスよく塑性変形させることができる。
【０１０４】
即ち、図１０に示すように、本実施形態の完成時においては、凹溝１４８と、蓋部材１３０の下面１３２とで囲まれた領域の内周長Ｎ２（図１０の太線部分）と、熱媒体用管１６の外周長Ｎ１とが略同等に形成されている。これにより、熱媒体用管１６とベース部材１４２との密接度を高めることができる。
【０１０５】
また、本実施形態では、接合工程の際に、蓋部材１３０の下面１３２が、蓋溝１４６の底面１４６ａに当接する。これにより、蓋部材１３０が蓋溝１４６の底面１４６ａよりも下方に押し込まれることがないため、熱媒体用管１６が過剰に潰れることを防止することができる。つまり、蓋溝１４６の深さｊ２及び蓋部材１３０の厚さｆ３、凹溝１４８の深さｃ２及び熱媒体用管１６の外径Ｂ１等を適宜設定することで、熱媒体用管１６の据込率を容易に設定することができる。
【０１０６】
また、本実施形態では、接合用回転ツール２０のショルダ部２２の外径Ｘ１が、蓋溝１４６の幅Ｅ２よりも大きいため、一回の接合用回転ツール２０の移動で蓋部材１３０とベース部材１４２との一対の突合部Ｖ５，Ｖ６を同時に摩擦攪拌できる。これにより、製造工程の作業手間を少なくすることができる。また、蓋部材１３０とベース部材１４２とを摩擦攪拌で接合するため、従来と比べて接合力を高めることができる。
【０１０７】
[第四実施形態]
次に、第四実施形態に係る伝熱板について説明する。図１１の（ａ）は、第四実施形態に係る伝熱板を示した分解側断面図であり、（ｂ）は、第四実施形態に係る伝熱板を示した側断面図である。
図１１に示す第四実施形態に係る伝熱板２０１は、第一実施形態に係る伝熱板１（図１参照）と略同等の構造を内包し、蓋部材１０の上方にさらに上蓋部材２１０を配置して、摩擦攪拌接合を施して接合した点で第一実施形態と相違する。
なお、前記した伝熱板１と同等の構造を以下、下蓋部Ｍともいう。また、第一実施形態に係る伝熱板１と重複する部材については、同等の符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１０８】
伝熱板２０１は、図１１の（ａ）及び（ｂ）に示すように、ベース部材２０２と、凹溝８に挿入された熱媒体用管１６と、蓋部材１０と、蓋部材１０の表面側に配置された上蓋部材２１０とを有し、塑性化領域Ｗ１、塑性化領域Ｗ４，Ｗ５で摩擦攪拌接合により一体化されている。
【０１０９】
ベース部材２０２は、図１１の（ａ）に示すように、例えばアルミニウム合金からなり、ベース部材２０２の表面２０３に、長手方向に亘って形成された上蓋溝２０６と、上蓋溝２０６の底面２０６ｃに長手方向に亘って連続して形成された凹溝８とを有する。上蓋溝２０６は、断面視矩形を呈し、底面２０６ｃから垂直に立ち上がる側壁２０６ａ，２０６ｂを備えている。上蓋溝２０６の幅は、凹溝８の幅よりも大きく形成されている。
【０１１０】
図１１の（ａ）に示すように、ベース部材２０２の下部に形成された凹溝８には、熱媒体用管１６が挿入されており、蓋部材１０によって閉塞され、摩擦攪拌接合により塑性化領域Ｗ１で接合されている。即ち、ベース部材２０２の内部に形成された下蓋部Ｍは、第一実施形態に係る伝熱板１と略同等に形成されている。
【０１１１】
なお、上蓋溝２０６の底面２０６ｃには、摩擦攪拌接合を行ったことにより、段差（溝）やバリが発生している可能性がある。したがって、例えば塑性化領域Ｗ１の表面を基準に、上蓋溝２０６の底面２０６ｃに面削加工を施して平滑に形成することが好ましい。これにより、上蓋部材２１０の下面２１２と、面削後の上蓋溝２０６の底面２０６ｃとを隙間なく配置することができる。
【０１１２】
上蓋部材２１０は、図１１の（ａ）に示すように、例えば、アルミニウム合金からなり、上蓋溝２０６の断面と略同じ矩形断面を形成し、下面２１２から垂直に形成された側面２１３ａ及び側面２１３ｂとを有する。上蓋部材２１０は、上蓋溝２０６に挿入される。即ち、上蓋部材２１０の側面２１３ａ，２１３ｂは、上蓋溝２０６の側壁２０６ａ，２０６ｂと面接触されるか又は微細な隙間をあけて配置されている。ここで、図１１の（ｂ）に示すように、一方の側面２１３ａと一方の側壁２０６ａとの突合せ面を以下、上側突合部Ｖ７とする。また、他方の側面２１３ｂと他方の側壁２０６ｂとの突合せ面を以下、上側突合部Ｖ８とする。上側突合部Ｖ７，Ｖ８は、摩擦攪拌接合により、塑性化領域Ｗ４，Ｗ５で一体化されている。
【０１１３】
伝熱板２０１の製造方法は、伝熱板１と同等の製造方法により、ベース部材２０２の下部に下蓋部Ｍを形成した後、上蓋溝２０６の底面２０６ｃを面削する面削工程と、上蓋部材２１０を配置する上蓋部材挿入工程と、上側突合部Ｖ７，Ｖ８に沿って摩擦攪拌接合を施す上蓋部材接合工程を含むものである。
【０１１４】
（面削工程）
面削工程では、上蓋溝２０６の底面２０６ｃに形成された段差（溝）やバリを切削除去して、底面２０６ｃを平滑にする。
【０１１５】
（上蓋部材挿入工程）
上蓋部材挿入工程では、面削工程をした後、上蓋溝２０６の底面に上蓋部材２１０を配置する。面削工程を行ったことにより、上蓋部材２１０の下面２１２と、上蓋溝２０６の底面とを隙間なく配置することができる。
【０１１６】
（上蓋部材接合工程）
上蓋部材接合工程は、上側突合部Ｖ７，Ｖ８に沿って接合用回転ツール（図示省略）を移動させて摩擦攪拌接合を施す。上蓋部材接合工程における接合用回転ツールの押し込み量は、当該接合用回転ツールの攪拌ピンの長さ及び上蓋部材２１０の厚さを考慮して適宜設定すればよい。上蓋部材接合工程では、第一実施形態で使用する接合用回転ツール２０を用いてもよい。
【０１１７】
第四実施形態に係る伝熱板２０１によれば、下蓋部Ｍの上方にさらに上蓋部材２１０を配置して、摩擦攪拌接合を施すことにより、より深い位置に熱媒体用管１６を配置させることができる。
【０１１８】
なお、第四実施形態においては、上蓋部材２１０の両側面を摩擦攪拌して二条の塑性化領域Ｗ４，Ｗ５が形成されるようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、上蓋溝２０６の幅を、接合用回転ツール２０（図２の（ａ）参照）のショルダ部２２の外径Ｘ１よりも小さく形成して、接合用回転ツール２０を用いて上蓋部材２１０を一条の摩擦攪拌で行ってもよい。これにより、接合工程を削減することができる。
【０１１９】
［第五実施形態］
次に、第五実施形態に係る伝熱板について説明する。図１２の（ａ）は、第五実施形態に係る伝熱板を示した分解側断面図であり、（ｂ）は、第五実施形態に係る伝熱板を示した側断面図である。
図１２に示す第五実施形態に係る伝熱板３０１は、第三実施形態に係る伝熱板１５１（図９の（ｄ）参照）と略同等の構造を内包し、蓋部材１３０の表面側にさらに上蓋部材３１０を配置して、摩擦攪拌接合を施して接合した点で第一実施形態と相違する。
なお、前記した伝熱板１５１と同等の構造を以下、下蓋部Ｍ’ともいう。また、第一実施形態に係る伝熱板１５１と重複する部材については、同等の符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１２０】
伝熱板３０１は、図１２に示すように、ベース部材３０２と、凹溝１４８に挿入された熱媒体用管１６と、蓋溝１４６に挿入された蓋部材１３０と、蓋部材１３０の表面側に配置された上蓋部材３１０とを有し、塑性化領域Ｗ３、塑性化領域Ｗ６，Ｗ７で摩擦攪拌接合により一体化されている。
【０１２１】
ベース部材３０２は、図１２の（ａ）に示すように、例えばアルミニウム合金からなり、ベース部材３０２の表面３０３に、長手方向に亘って形成された上蓋溝３０６と、上蓋溝３０６の底面３０６ｃに長手方向に亘って連続して形成された蓋溝１４６と、蓋溝１４６の底面に長手方向に亘って連続して形成された凹溝１４８とを有する。上蓋溝３０６は、断面視矩形を呈し、底面３０６ｃから垂直に立ち上がる側壁３０６ａ，３０６ｂを備えている。上蓋溝３０６の幅は、蓋溝１４６の幅よりも大きく形成されている。
【０１２２】
図１２の（ａ）に示すように、ベース部材３０２の下部に形成された凹溝１４８には熱媒体用管１６が挿入されるとともに、蓋溝１４６には蓋部材１３０が挿入されており、摩擦攪拌接合により塑性化領域Ｗ３で接合されている。即ち、ベース部材３０２の内部に形成された下蓋部Ｍ’は、第三実施形態に係る伝熱板１５１と略同等に形成されている。
【０１２３】
なお、上蓋溝３０６の底面３０６ｃには、摩擦攪拌接合を行ったことにより、段差（溝）やバリが発生している可能性がある。したがって、例えば塑性化領域Ｗ３の表面を基準に、上蓋溝３０６の底面３０６ｃに面削加工を施して平滑に形成することが好ましい。これにより、上蓋部材３１０の下面３１２と、面削後の上蓋溝３０６の底面３０６ｃとを隙間なく配置することができる。
【０１２４】
上蓋部材３１０は、図１２の（ａ）に示すように、例えば、アルミニウム合金からなり、上蓋溝３０６の断面と略同じ矩形断面を形成し、下面３１２から垂直に形成された側面３１３ａ及び側面３１３ｂとを有する。上蓋部材３１０は、上蓋溝３０６に挿入される。即ち、上蓋部材３１０の側面３１３ａ，３１３ｂは、上蓋溝３０６の側壁３０６ａ，３０６ｂと面接触されるか又は微細な隙間をあけて配置されている。ここで、図１２の（ｂ）に示すように、一方の側面３１３ａと一方の側壁３０６ａとの突合せ面を、上側突合部Ｖ９とする。また、他方の側面３１３ｂと他方の側壁３０６ｂとの突合せ面を、上側突合部Ｖ１０とする。上側突合部Ｖ９，Ｖ１０は、摩擦攪拌接合により、塑性化領域Ｗ６，Ｗ７で一体化されている。
【０１２５】
第五実施形態に係る伝熱板３０１によれば、下蓋部Ｍ’の上方にさらに上蓋部材３１０を配置して、摩擦攪拌接合を施すことにより、より深い位置に熱媒体用管１６を配置させることができる。なお、伝熱板３０１の製造工程は、第四実施形態と略同等であるため、省略する。
【０１２６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更が可能である。例えば、熱媒体用管１６が挿入される凹溝の底部は、断面視曲面に形成したが、断面視多角形状に形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】第一実施形態に係る伝熱板を示した図であって、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、（ａ）のＸ１−Ｘ１線断面図である。
【図２】（ａ）は、第一実施形態に係る回転ツールの側面図及び伝熱板の分解側面図であり、（ｂ）は、第一実施形態に係る伝熱板の模式配置図である。
【図３】第一実施形態に係る伝熱板の製造方法を示した側断面図であって、（ａ）は、熱媒体用管を挿入した熱媒体用管挿入工程を示し、（ｂ）は、蓋部材挿入工程を示し、（ｃ）は、接合工程を示す。
【図４】（ａ）は、蓋部材挿入工程を示した模式断面図、（ｂ）は、接合工程における押圧超過状態を示した模式断面図、（ｃ）は、第一実施形態の完成時を示した模式断面図である。
【図５】（ａ）は、第二実施形態に係る回転ツールの側面図及び伝熱板の分解側面図であり、（ｂ）は、第二実施形態に係る模式配置図である。
【図６】第二実施形態に係る伝熱板の製造方法を示した側断面図であって、（ａ）は、接合工程、（ｂ）は、完成図を示す。
【図７】第二実施形態の完成時を示した模式断面図である。
【図８】（ａ）は、第三実施形態に係る回転ツールの側面図及び伝熱板の分解側面図であり、（ｂ）は、第三実施形態に係る模式配置図である。
【図９】第三実施形態に係る伝熱板の製造方法を示した側断面図であって、（ａ）は、熱媒体用管を挿入した熱媒体用管挿入工程を示し、（ｂ）は、蓋部材挿入工程を示し、（ｃ）は、接合工程を示し、（ｄ）は、完成図を示す。
【図１０】第三実施形態の完成時を示した模式断面図である。
【図１１】（ａ）は、第四実施形態に係る伝熱板を示した分解側断面図であり、（ｂ）は、第四実施形態に係る伝熱板を示した側断面図である。
【図１２】（ａ）は、第五実施形態に係る伝熱板を示した分解側断面図であり、（ｂ）は、第五実施形態に係る伝熱板を示した側断面図である。
【図１３】従来の伝熱板を示した側面図である。
【符号の説明】
【０１２８】
１        伝熱板
２        ベース部材
８        凹溝
８ａ      凹溝の側壁
８ｂ      凹溝の側壁
１０      蓋部材
１３ａ    側面
１３ｂ    側面
１６      熱媒体用管
２０      接合用回転ツール
６０      蓋部材
６１      幅広部
６２      幅狭部
７０      凹溝
７１      幅広凹溝部
７２      幅狭凹溝部
１３０    蓋部材
１４６    蓋溝
１４８    凹溝
Ｖ        突合部
Ｗ        塑性化領域
【図１】
0005071249.tif 000002
【図２】
0005071249.tif 000003
【図３】
0005071249.tif 000004
【図４】
0005071249.tif 000005
【図５】
0005071249.tif 000006
【図６】
0005071249.tif 000007
【図７】
0005071249.tif 000008
【図８】
0005071249.tif 000009
【図９】
0005071249.tif 000010
【図１０】
0005071249.tif 000011
【図１１】
0005071249.tif 000012
【図１２】
0005071249.tif 000013
【図１３】
0005071249.tif 000014