(57)【要約】【課題】枠の内側と外側との間で気密性および水密性を高めることができる枠構造体の製造方法および枠構造体を提供する。【解決手段】外側枠部材１０の内周面１０ａと内側枠部材１１の外周面１１ａを、面削加工して平坦にする面削工程と、脱脂して油脂を除去する脱脂工程と、内側枠部材１１を外側枠部材１０の内側に嵌め合わせて、内側枠部材１１の外周面１１ａと外側枠部材１０の内周面１０ａとを突き合わせる嵌合工程と、各枠部材１０，１１の表面１２ａ側から外側枠部材１０と内側枠部材１１の突合部１７に沿って接合用回転ツール１４を移動させて摩擦攪拌を行う第一本接合工程と、各枠部材１０，１１の裏面１２ｂ側から突合部１７に沿って接合用回転ツール１４を移動させて摩擦攪拌を行う第二本接合工程と、を備えている。【選択図】図１
2009297755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の外側枠部材の内側に金属製の内側枠部材を嵌め合わせて接合して枠構造体を形成する枠構造体の製造方法であって、
前記外側枠部材の内周面と前記内側枠部材の外周面を、面削加工して平坦にする面削工程と、
前記外側枠部材の内周面と前記内側枠部材の外周面を、脱脂して油脂を除去する脱脂工程と、
前記内側枠部材を前記外側枠部材の内側に嵌め合わせて、前記内側枠部材の前記外周面と前記外側枠部材の前記内周面とを突き合わせる嵌合工程と、
前記枠部材の表面側から前記枠部材同士の突合部に沿って接合用回転ツールを移動させて摩擦攪拌を行う第一本接合工程と、
前記枠部材の裏面側から前記枠部材同士の突合部に沿って接合用回転ツールを移動させて摩擦攪拌を行う第二本接合工程と、を備えた
ことを特徴とする枠構造体の製造方法。
【請求項２】
前記嵌合工程の前に、前記外側枠部材の内周面または前記内側枠部材の外周面に凹溝を形成する溝形成工程と、
前記凹溝内に熱媒体管を布設する熱媒体管布設工程と、をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項３】
前記熱媒体管布設工程後に、前記凹溝内の前記熱媒体管の周囲の空隙に熱伝導性物質を充填する充填工程を、さらに備えた
ことを特徴とする請求項２に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項４】
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３に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項５】
前記嵌合工程において、前記内側枠部材の内周面側に設けられたタブ部材に穴を形成してこの穴に吊り用治具を装着し、前記内側枠部材を吊り手段で吊りながら、前記外側枠部材の内側に吊り下ろして嵌め合わせる
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項６】
前記第一本接合工程および第二本接合工程において、前記突合部の全周に亘って前記接合用回転ツールを移動させて摩擦攪拌を行う
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項７】
前記接合用回転ツールの挿入位置に下穴を形成する下穴形成工程をさらに有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項８】
前記第一本接合工程において、前記枠部材の表面側から前記枠部材同士の前記突合部に沿って前記接合用回転ツールを一周移動させて摩擦攪拌を行い、さらに前記接合用回転ツールを移動させて一周目で形成された塑性化領域を再攪拌した後に、
前記枠部材の表面側に現れる前記突合部から偏移させた位置で前記接合用回転ツールを抜き取って、この位置を終了位置とし、
その後、前記終了位置に形成された接合用回転ツール抜き穴を補修する補修工程をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項９】
前記第二本接合工程において、前記枠部材の裏面側から前記枠部材同士の前記突合部に沿って前記接合用回転ツールを一周移動させて摩擦攪拌を行い、さらに前記接合用回転ツールを移動させて一周目で形成された塑性化領域を再攪拌した後に、
前記枠部材の裏面側に現れる前記突合部から偏移させた位置で前記接合用回転ツールを抜き取って、この位置を終了位置とし、
その後、前記終了位置に形成された接合用回転ツール抜き穴を補修する補修工程をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項１０】
前記補修工程において、前記接合用回転ツール抜き穴に補修部材を挿入し、前記接合用回転ツール抜き穴の周縁部と前記補修部材との突合部に沿って補修用回転ツールを移動させて摩擦攪拌を行った後に、
前記突合部から偏移させた位置で前記補修用回転ツールを抜き取って、この位置を終了位置とし、
その後、前記終了位置に形成された補修用回転ツール抜き穴に溶接金属を埋めて補修する
ことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項１１】
前記枠部材は、直線状を呈する四つの金属部材を矩形枠状に組み合わせ、
一の前記金属部材の端面を、他の隣接する前記金属部材の側面に突き合わせて摩擦攪拌によって接合する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項１２】
前記第二本接合工程において、前記第一本接合工程で形成された塑性化領域に前記接合用回転ツールの攪拌ピンを入り込ませつつ摩擦攪拌を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項１３】
金属製の枠部材の内側に他の金属製の枠部材を嵌め合わせて突き合わせ、
前記枠部材の表面側および裏面側から前記枠部材同士の突合部に沿って接合用回転ツールを移動させて摩擦攪拌を行い、前記枠部材同士を接合した
ことを特徴とする枠構造体。
【請求項１４】
前記枠部材のうち外側に位置する外側枠部材の内周面、または内側に位置する内側枠部材の外周面に凹溝を形成し、
前記凹溝内に熱媒体管を布設した
ことを特徴とする請求項１３に記載の枠構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、枠構造体の製造方法および枠構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属部材同士を接合する方法として、摩擦攪拌接合（ＦＳＷ＝Friction Stir Welding）が知られている。摩擦攪拌接合とは、回転ツールを回転させつつ金属部材同士の突合部に沿って移動させ、回転ツールと金属部材との摩擦熱により突合部の金属を塑性流動させることで金属部材同士を固相接合させるものである。
【０００３】
この摩擦攪拌接合を用いて、金属部材同士を接合する発明が数多く提案されている。例えば、特許文献１または特許文献２には、複数の金属プレート部材を複数重ね合わせて、金属プレート部材の表面側から回転ツールを押し込んで移動させることで、金属プレート部材の一部を塑性流動化して、金属プレート部材同士を一体化して接合する技術が示されている。
【特許文献１】特開２００７−３００４３号公報（図１）
【特許文献２】特開平１１−２８５８４号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、本出願人は、長尺の直方体の金属部材を互いに接合して、額縁状の枠部材を形成する技術を開発中である。具体的には、一の金属部材の端面を隣接する金属部材の側面に接合して、その突合部を摩擦攪拌して接合することで、４本の金属部材を矩形の枠状に一体化する。この枠部材は、化学蒸着（ＣＶＤ＝Chemical Vapor Deposition）装置のフレーム等に用いられる部材であって、枠の内側と外側との間で所定の気密性および水密性が要求される。しかしながら、前記した一般的な摩擦攪拌接合方法では、フレームとして必要な気密性および水密性を確保するのが困難であった。
【０００５】
そこで、本出願人は、摩擦攪拌接合を用いて所望の厚さと気密性および水密性を確保できる金属部材同士の接合方法を提案している（特開２００８−８７０３６）。この接合方法は、所定の厚さを有する金属部材同士を接合する方法であって、金属部材同士の突合部に対して、金属部材の表面側から摩擦攪拌を行う第一の本接合工程と、裏面側から摩擦攪拌を行う第二の本接合工程とを備えており、第二の本接合工程において、第一の本接合工程で形成された塑性化領域に回転ツールの攪拌ピンを入り込ませつつ摩擦攪拌を行うようになっている。このような接合方法によれば、表面側から形成された塑性化領域と裏面側から形成された塑性化領域とが一体化するので、接合部における気密性および水密性を高めることができる。
【０００６】
しかしながら、近年では、気密性および水密性がより一層高いフレームが要求されており、さらなる改良が求められていた。
【０００７】
このような観点から、本発明は、枠の内側と外側との間で気密性および水密性を高めることができる枠構造体の製造方法および枠構造体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】
【０００８】
このような課題を解決するための請求項１に係る発明は、金属製の外側枠部材の内側に金属製の内側枠部材を嵌め合わせて接合して枠構造体を形成する枠構造体の製造方法であって、前記外側枠部材の内周面と前記内側枠部材の外周面を、面削加工して平坦にする面削工程と、前記外側枠部材の内周面と前記内側枠部材の外周面を、脱脂して油脂を除去する脱脂工程と、前記内側枠部材を前記外側枠部材の内側に嵌め合わせて、前記内側枠部材の前記外周面と前記外側枠部材の前記内周面とを突き合わせる嵌合工程と、前記枠部材の表面側から前記枠部材同士の突合部に沿って接合用回転ツールを移動させて摩擦攪拌を行う第一本接合工程と、前記枠部材の裏面側から前記枠部材同士の突合部に沿って接合用回転ツールを移動させて摩擦攪拌を行う第二本接合工程と、を備えたことを特徴とする枠構造体の製造方法である。
【０００９】
このような方法によれば、内側枠部材を外側枠部材の内側に嵌め合わせて、表面側および裏面側の両方から摩擦攪拌を行っているので、突合部の気密性および水密性を確保することができ、さらに、枠構造体が、外側枠部材と内側枠部材との二重構造になるので、気密性および水密性を大幅に高めることができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、前記嵌合工程の前に、前記外側枠部材の内周面または前記内側枠部材の外周面に凹溝を形成する溝形成工程と、前記凹溝内に熱媒体管を布設する熱媒体管布設工程と、をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の枠構造体の製造方法である。
【００１１】
このような方法によれば、外側枠部材と内側枠部材との間に熱媒体管を設けることができ、効率的に温度管理を行うことができる。また、熱媒体管は、外側枠部材と内側枠部材との突合部に設けられるので、枠構造体の断面方向中間部にバランスよく配置され、枠構造体全体に亘って満遍なく熱交換を行うことができる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、前記熱媒体管布設工程後に、前記凹溝内の前記熱媒体管の周囲の空隙に熱伝導性物質を充填する充填工程を、さらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の枠構造体の製造方法である。
【００１３】
このような方法によれば、熱媒体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、熱伝導性物質を介して熱媒体管と枠構造体との熱伝導性を高めることができ、熱交換性能をより一層高めることができる。
【００１４】
請求項４に係る発明は、前記熱伝導性物質が、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３に記載の枠構造体の製造方法である。
【００１５】
このような方法によれば、熱媒体管と枠構造体との熱伝導性をさらに高めることができる。
【００１６】
請求項５に係る発明は、前記嵌合工程において、前記内側枠部材の内周面側に設けられたタブ部材に穴を形成してこの穴に吊り用治具を装着し、前記内側枠部材を吊り手段で吊りながら、前記外側枠部材の内側に吊り下ろして嵌め合わ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項に記載の枠構造体の製造方法である。
【００１７】
このような方法によれば、面削加工および脱脂加工が施された内側枠部材の外周面に触れることなく、内側枠部材を容易に吊り下ろすことができ、外側枠部材と内側枠部材の接合面を良好な状態のままで突き合わせることができる。また、後工程で除去されるタブ部材に穴を形成しているので、この穴の補修を行わなくて済み、作業手間を低減することができる。
【００１８】
請求項６に係る発明は、前記第一本接合工程および第二本接合工程において、前記突合部の全周に亘って前記接合用回転ツールを移動させて摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法である。
【００１９】
このような方法によれば、突合部の全周に亘って塑性化領域を介して枠部材同士を一体化でき、外側枠部材と内側枠部材との接合性能を高めることができる。
【００２０】
請求項７に係る発明は、前記接合用回転ツールの挿入位置に下穴を形成する下穴形成工程をさらに有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項に記載の枠構造体の製造方法である。
【００２１】
このような方法によれば、多くの時間を要する接合用回転ツールの挿入作業の時間を短縮することができ、接合作業の効率化・迅速化を図ることが可能となる。
【００２２】
請求項８に係る発明は、前記第一本接合工程において、前記枠部材の表面側から前記枠部材同士の前記突合部に沿って前記接合用回転ツールを一周移動させて摩擦攪拌を行い、さらに前記接合用回転ツールを移動させて一周目で形成された塑性化領域を再攪拌した後に、前記枠部材の表面側に現れる前記突合部から偏移させた位置で前記接合用回転ツールを抜き取って、この位置を終了位置とし、その後、前記終了位置に形成された接合用回転ツール抜き穴を補修する補修工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法である。
【００２３】
このような方法によれば、接合用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攪拌されるので、空洞欠陥を低減させることができ、突合部の接合密閉性能を向上させることができる。また、突合部に抜き穴が形成されないので、枠部材同士の接合性が高くなり気密性が向上する。また、終了位置の接合用回転ツール抜き穴を補修することで、枠部材の美観を損なうことなく、強度の低下を防止できる。
【００２４】
請求項９に係る発明は、前記第二本接合工程において、前記枠部材の裏面側から前記枠部材同士の前記突合部に沿って前記接合用回転ツールを一周移動させて摩擦攪拌を行い、さらに前記接合用回転ツールを移動させて一周目で形成された塑性化領域を再攪拌した後に、前記枠部材の裏面側に現れる前記突合部から偏移させた位置で前記接合用回転ツールを抜き取って、この位置を終了位置とし、その後、前記終了位置に形成された接合用回転ツール抜き穴を補修する補修工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法である。
【００２５】
このような方法によれば、裏面側においても、一周目で形成された塑性化領域がより一層攪拌されるので、空洞欠陥を低減させることができ、突合部の接合密閉性能を向上させることができる。また、突合部に抜き穴が形成されないので、枠部材同士の接合性が高くなり気密性が向上する。また、終了位置の接合用回転ツール抜き穴を補修することで、枠部材の美観を損なうことなく、強度の低下を防止できる。
【００２６】
請求項１０に係る発明は、前記補修工程において、前記接合用回転ツール抜き穴に補修部材を挿入し、前記接合用回転ツール抜き穴の周縁部と前記補修部材との突合部に沿って補修用回転ツールを移動させて摩擦攪拌を行った後に、前記突合部から偏移させた位置で前記補修用回転ツールを抜き取って、この位置を終了位置とし、その後、前記終了位置に形成された補修用回転ツール抜き穴に溶接金属を埋めて補修することを特徴とする請求項８または請求項９に記載の枠構造体の製造方法である。
【００２７】
このような方法によれば、溶接金属は、比較的小さい補修用回転ツール抜き穴に埋めるので、作業を容易に行うことができる。
【００２８】
請求項１１に係る発明は、前記枠部材が、直線状を呈する四つの金属部材を矩形枠状に組み合わせ、一の前記金属部材の端面を、他の隣接する前記金属部材の側面に突き合わせて摩擦攪拌によって接合することを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法である。
【００２９】
このような方法によれば、接合部の気密性および水密性の高い枠部材を形成することができる。
【００３０】
請求項１２に係る発明によれば、前記第二本接合工程において、前記第一本接合工程で形成された塑性化領域に前記接合用回転ツールの攪拌ピンを入り込ませつつ摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求項１に記載の枠構造体の製造方法である。
【００３１】
このような方法によれば、表面側の塑性化領域と裏面側の塑性化領域が一体化され、気密性および水密性の高い突合部を形成することができる。
【００３２】
請求項１３に係る発明は、金属製の枠部材の内側に他の金属製の枠部材を嵌め合わせて突き合わせ、前記枠部材の表面側および裏面側から前記枠部材同士の突合部に沿って接合用回転ツールを移動させて摩擦攪拌を行い、前記枠部材同士を接合したことを特徴とする枠構造体である。
【００３３】
このような構成によれば、枠構造体が、外側と内側の二重構造になるとともに、表面側および裏面側の両方から摩擦攪拌を行って突合部の気密性および水密性を確保しているので、枠構造体としての気密性および水密性を大幅に高めることができる。
【００３４】
請求項１４に係る発明は、前記枠部材のうち外側に位置する外側枠部材の内周面、または内側に位置する内側枠部材の外周面に凹溝を形成し、前記凹溝内に熱媒体管を布設したことを特徴とする請求項１３に記載の枠構造体である。
【００３５】
このような構成によれば、外側枠部材と内側枠部材との間に熱媒体管を設けることができ、効率的に温度管理を行うことができる。また、熱媒体管は、外側枠部材と内側枠部材との突合部に設けられるので、枠構造体の断面方向中間部にバランスよく配置され、枠構造体全体に亘って満遍なく熱交換を行うことができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明に係る枠構造体の製造方法および枠構造体によれば、枠の内側と外側との間で気密性および水密性を高め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】
【００３７】
（第一実施形態）
本発明を実施するための第一の最良の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施形態では、二種の枠部材を枠の内外方向に固定した形態、具体的には、外側に位置する外側枠部材の内側に内側枠部材を嵌合して摩擦攪拌により固定した形態を例に挙げて説明する。まず、本発明に係る枠構造体の製造方法によって製造された枠構造体の構成を説明する。
【００３８】
図１および図３に示すように、本実施形態に係る枠構造体１は、金属製の二種の枠部材（外側枠部材１０，内側枠部材１１）のうち、外側に位置する外側枠部材１０の内側に、内側に位置する内側枠部材１１を嵌め合わせて、外側枠部材１０の内周面１０ａ（図３参照）と内側枠部材１１の外周面１１ａ（図３参照）とを突き合わせ、各枠部材（外側枠部材１０および内側枠部材１１）の表面１２ａ側および裏面１２ｂ（図７参照）側から突合部１７に沿って本接合用回転ツール１４（請求項における接合用回転ツール）（図７参照）を移動させて摩擦攪拌を行い、外側枠部材１０および内側枠部材１１を接合して構成されている。
【００３９】
図１乃至図３に示すように、外側枠部材１０および内側枠部材１１は、それぞれ平面視長方形の矩形枠状を呈しており、長辺を構成する長尺直方体状の金属部材１５（以下、「１５ａ」と表示する場合がある）の長手方向の端面を、短辺を構成する隣接する長尺直方体状の金属部材１５（以下、「１５ｂ」と表示する場合がある）の側面に突き合わせて、その突合部１６に沿って摩擦攪拌を行うことによって形成されている。突合部１６には、表面１２ａ側に塑性化領域Ｗ１が形成され、裏面１２ｂ側に塑性化領域Ｗ２（図１および図３参照）が形成されており、金属部材１５，１５同士が一体的に接合されている。各塑性化領域Ｗ１，Ｗ２は、その底部同士が互いに重合するように形成されており、金属部材１５，１５同士の突合部１６の厚さ全体に亘って摩擦攪拌が行われている。
【００４０】
内側枠部材１１は、外側枠部材１０の内周面１０ａ（図３参照）に嵌合する大きさに形成されており、外側枠部材１０の内周面１０ａと内側枠部材１１の外周面１１ａ（図３参照）とが突き合わされている。なお、「塑性化領域」とは、接合用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、接合用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。
【００４１】
図１に示すように、内側枠部材１１は、外側枠部材１０の内側に嵌め合わされており、内側枠部材１１の外周面１１ａと外側枠部材１０の内周面１０ａとで互いに突き合わされた突合部１７が構成されている。この突合部１７に沿って表面１２ａ側から摩擦攪拌を行うことで塑性化領域Ｗ３が形成されている。この摩擦攪拌は、突合部１７の全周に亘って行われている。具体的には、本実施形態では、外側枠部材１０と内側枠部材１１との突合部１７に沿って本接合用回転ツール１４（図７参照）を一周移動させて摩擦攪拌を行い、さらに本接合用回転ツール１４を移動させて一周目で形成された塑性化領域Ｗ３ａ（図６の（ａ）および（ｂ）参照）を再攪拌して塑性化領域Ｗ３が形成されている。また、摩擦攪拌は、図７の（ｂ）に示すように、突合部１７に沿って裏面１２ｂ側からも行われ、裏面１２ｂに塑性化領域Ｗ４が形成されている。
【００４２】
図３および図７に示すように、外側枠部材１０の内周面１０ａには凹溝３０が形成されており、凹溝３０内には熱媒体管３１が布設されている。熱媒体管３１は、例えば銅管等の熱伝導性の高い材質で形成された円筒状のパイプ材にて構成されており、外側枠部材１０の内周面１０ａに沿うように屈曲して平面視Ｃ字状に形成されている。熱媒体管３１の両端部は、外側枠部材１０の外周面１０ｂ側に屈曲して接続部３１ａが形成されており、図示しない熱媒体供給源に延びる配管に接続されるようになっている。なお、熱媒体管をヒータ等の用途で用いる場合には、ステンレスからなるパイプ材にて構成してもよい。
【００４３】
凹溝３０は、底面部が熱媒体管３１の外周径と同径の半円状に形成された断面Ｕ字状を呈しており、外側枠部材１０の内周面１０ａの周方向に沿って略一周するように平面視Ｃ字状に形成されている。図３に示すように、凹溝３０の延出長手方向両端の底部には、外側枠部材１０の外周面１０ｂに繋がる一対の貫通孔３２，３２がそれぞれ形成されている。貫通孔３２，３２は、短辺を構成する金属部材１５ｂに、凹溝３０の延出長手方向に直交して互いに平行に形成されている。貫通孔３２，３２には、熱媒体管３１の両端の接続部３１ａ，３１ａがそれぞれ挿通されている。本実施形態では、凹溝３０は、外側枠部材１０の内周面１０ａの厚さ方向（図３中、上下方向）に二段に形成されており、上側の凹溝３０に繋がる貫通孔３２，３２と、下側の凹溝３０に繋がる貫通孔３２，３２は、互いに対向する短辺位置の金属部材１５ｂ，１５ｂにそれぞれ形成されている。なお、各凹溝３０，３０の貫通孔３２，３２・・は、同じ側の金属部材１５ｂに形成してもよいし、短辺位置の金属部材１５ｂではなく、長辺位置の金属部材１５ａに形成するようにしてもよい。
【００４４】
図７に示すように、凹溝３０内に熱媒体管３１を布設すると、熱媒体管３１の周囲で凹溝３０の側壁との間に空隙ができるが、この空隙には、熱伝導性物質３３が充填されている。熱伝導性物質３３は、金属粉末、金属粉末ペースト又は金属シート等が採用されており、本実施形態では、外側枠部材１０の内周面１０ａに側部を向いて開口する凹溝３０に充填されるので一定の粘性を備えた金属粉末ペーストにて構成されている。金属粉末ペーストはアルミニウム粉末等の金属粉末と流動性を備えた樹脂との混合物から構成されている。
【００４５】
なお、本実施形態では、熱媒体管３１が断面円形を呈するパイプ材にて構成されているが、これに限定されるものではない。例えば、断面楕円形や多角形を呈するパイプ材で熱媒体管を形成してもよい。この場合、凹溝の底部の断面形状を熱媒体管の外周形状に合わせるのが好ましい。
【００４６】
次に、本実施形態に係る枠構造体の製造方法を説明する。
【００４７】
かかる枠構造体の製造方法は、図１に示すように、金属製の枠部材（外側枠部材１０）の内側に他の金属製の枠部材（内側枠部材１１）を嵌め合わせて接合して枠構造体１を形成する製造方法であって、外側に位置する外側枠部材１０の内周面１０ａと内側に位置する内側枠部材１１の外周面１１ａとからなる接合面１８（図３参照）を、面削加工して平坦にする面削工程と、面削加工された接合面１８を脱脂して油脂を除去する脱脂工程と、内側枠部材１１を外側枠部材１０の内側に嵌め合わせて、内側枠部材１１の外周面１１ａと外側枠部材１０の内周面１０ａとを突き合わせる嵌合工程と、外側枠部材１０および内側枠部材１１の表面１２ａ側から各枠部材（外側枠部材１０および内側枠部材１１）同士の突合部１７に沿って本接合用回転ツール１４（図７参照）を移動させて摩擦攪拌を行う第一本接合工程と、外側枠部材１０および内側枠部材１１の裏面１２ｂ側から突合部１７に沿って本接合用回転ツール１４を移動させて摩擦攪拌を行う第二本接合工程と、を備えていることを特徴とする。
【００４８】
また、本実施形態に係る枠構造体の製造方法は、嵌合工程の前に、図３に示すように、外側枠部材１０の内周面１０ａまたは内側枠部材１１の外周面１１ａ（本実施形態では外側枠部材１０の内周面１０ａ）に凹溝３０を形成する溝形成工程と、凹溝３０内に熱媒体管３１を布設する熱媒体管布設工程と、凹溝３０内の熱媒体管３１の周囲の空隙に熱伝導性物質３３（図７参照）を充填する充填工程とを、さらに備えている。
【００４９】
さらに、かかる枠構造体の製造方法は、摩擦攪拌の終了後に、図８および図９に示すように、摩擦攪拌の終了位置に形成された接合用回転ツールによる抜き穴Ｑ２を補修する補修工程を備えている。
【００５０】
（枠部材製造工程）
本実施形態では、前記各工程の前に、四つの金属部材１５，１５・・を矩形枠状に組み合わせ、隣り合う金属部材１５，１５同士を摩擦攪拌にて接合して外側枠部材１０および内側枠部材１１を製造する枠部材製造工程を行う。枠部材製造工程は、一の金属部材１５の端面を、隣接する他の金属部材１５の側面に突き合わせて、その突合部１６に沿って摩擦攪拌を行い一体的に接合する。以下、図２にしたがって、内側枠部材１１の製造工程を説明する。
【００５１】
内側枠部材１１および外側枠部材１０を構成する金属部材１５は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、チタン、チタン合金、マグネシウム、マグネシウム合金など摩擦攪拌可能な金属材料からなる。本実施形態では、各金属部材１５，１５・・は、例えばアルミニウム等の同一組成の金属材料で形成されている。また、本実施形態では、各金属部材１５，１５・・は、同等の断面形状（略正方形形状）の長尺直方体状に形成されており、隣接する金属部材１５，１５同士の突合部１６における厚さ寸法が同一になっている。
【００５２】
金属部材１５，１５同士を摩擦攪拌によって接合するに際しては、図２に示すように、直方体形状を呈するブロック状の金属部材接合用第一タブ部材５１（以下「第一タブ部材」という）および金属部材接合用第二タブ部材５２（以下「第二タブ部材」という）が用いられる。第一タブ部材５１および第二タブ部材５２は、金属部材１５，１５同士の突合部１６を、内側枠部材１１の外周面１１ａ側と内周面１１ｂ側から挟むように配置されるものであって、それぞれ、金属部材１５，１５に添設され、金属部材１５の側面に現れる金属部材１５，１５の継ぎ目（厚さ方向に沿った境界線）を覆い隠す。
【００５３】
なお、第一タブ部材５１および第二タブ部材５２の材質に特に制限はないが、本実施形態では、金属部材１５と同一組成の金属材料で形成している。また、第一タブ部材５１および第二タブ部材５２の形状・寸法にも特に制限はないが、本実施形態では、その厚さ寸法を突合部１６における金属部材１５の厚さ寸法と同一としている。
【００５４】
内側枠部材１１を製造するに際しては、図２に示すように、まず、接合すべき四つの金属部材１５，１５・・を平面視長方形枠状に配置し、短辺を構成する金属部材１５ｂの端部の側面に、長辺を構成する金属部材１５ａの端面を密着させて突き合せる。そして、金属部材１５ｂの端部と、金属部材１５ａの端面とで構成される各突合部１６，１６・・の両側に第一タブ部材５１と第二タブ部材５２をそれぞれ配置する。金属部材１５ａ，１５ｂの突合部１６の一端側（外周側）には、第一タブ部材５１を配置して第一タブ部材５１の当接面５１ａを、長辺を構成する金属部材１５ａの外周面１１ａ側の側面、および短辺を構成する金属部材１５ｂの端面に当接させて突合部５３を形成する。一方、金属部材１５ａ，１５ｂより形成された入隅部（金属部材１５ａ，１５ｂの内周面１１ｂに形成された角部）となる突合部１６の他端側（内周側）に第二タブ部材５２を配置して、第二タブ部材５２の当接面５２ａ，５２ｂを金属部材１５ａ，１５ｂの内周面１１ｂ側に当接させて突合部５４を形成する。
【００５５】
その後、金属部材１５ａ，１５ｂと第一タブ部材５１とにより形成された一対の入隅部５１ｂを溶接して金属部材１５ａ，１５ｂと第一タブ部材５１とを固定し、金属部材１５ａ，１５ｂと第二タブ部材５２とにより形成された一対の入隅部５２ｃ，５２ｃを溶接して金属部材１５ａ，１５ｂと第二タブ部材５２とを固定する。
【００５６】
金属部材１５，１５と第一タブ部材５１および第二タブ部材５２との溶接固定が終了したら、金属部材１５，１５・・と第一タブ部材５１および第二タブ部材５２を図示せぬ摩擦攪拌装置の架台に載置し、クランプ等の図示せぬ治具を用いて移動不能に拘束する。その後、小型の仮接合用回転ツール（図示せず）を、突合部５３，１６，５４の順に一筆書きの移動軌跡（図示せず）を形成するように適宜移動させて、突合部５３，１６，５４に対して連続して摩擦攪拌を行って仮接合する。
【００５７】
その後、第一タブ部材５１の適所に開始位置Ｓ１を設定し、この開始位置Ｓ１に図示しない本接合用回転ツール（図示せず）の攪拌ピンが挿入される下穴（図示せず）を形成する。開始位置Ｓ１は、第一タブ部材５１の表面で、金属部材１５ａ，１５ｂ同士の突合部１６の延長線上に設定されている。下穴は、本接合用回転ツールの攪拌ピンの挿入抵抗（圧入抵抗）を低減する目的で設けられるものである。下穴の形成方法に制限はなく、例えば、図示せぬ公知のドリルを回転挿入することで形成することができる。
【００５８】
下穴の形成が終了したら、金属部材１５，１５同士の突合部１６を本格的に接合する本接合工程を実行する。本実施形態に係る本接合工程では、仮接合用回転ツールよりも大径の本接合用回転ツールを使用し、まず、仮接合された状態の突合部１６に対して金属部材１５の表面１２ａ側から摩擦攪拌を行う。第一タブ部材５１上の開始位置Ｓ１に形成した下穴に本接合用回転ツールの攪拌ピンを回転させながら挿入（圧入）し、挿入した攪拌ピンを突合部１６側に向かって移動させる。突合部１６の一端（外周側）まで摩擦攪拌を行ったら、そのまま本接合用回転ツールを突合部１６に突入させ、突合部１６に沿って摩擦攪拌を行う。そして突合部１６の他端（内周側）まで本接合用回転ツールを移動させたら、摩擦攪拌を行いながら、第二タブ部材５２上を金属部材１５ｂから離反する方向に本接合用回転ツールを斜めに移動させ、そのまま第二タブ部材５２上の適所に設定された終了位置Ｅ１に向けて移動させる。
【００５９】
本接合用回転ツールが終了位置Ｅ１に達したら、本接合用回転ツールを回転させつつ上昇させて攪拌ピンを終了位置Ｅ１から離脱させる。このとき終了位置Ｅ１において攪拌ピンを上方に離脱させると、攪拌ピンと略同形の抜き穴Ｑ１が不可避的に形成されることになるが、本実施形態では、そのまま残置する。
【００６０】
以上の工程を、四箇所の各突合部１６，１６・・でそれぞれ行い、金属部材１５，１５・・を枠状に接合する。
【００６１】
その後、各摩擦攪拌で発生したバリを除去し、さらに、金属部材１５，１５・・を裏返し、裏面（図示せず）を上にする。そして、第一タブ部材５１の裏面の適所に設定された開始位置に下穴を形成する。この下穴形成は、前記した表面１２ａにおける下穴形成と同等の手順で行われる。
【００６２】
下穴の形成が終了したら、本接合用回転ツールを使用して、裏面側から突合部１６に対して摩擦攪拌を行う。この摩擦攪拌は、表面１２ａ側からの摩擦攪拌と同様に、第一タブ部材５１の裏面上の開始位置に形成した下穴に本接合用回転ツールの攪拌ピンを挿入（圧入）する。このとき、表面１２ａ側からの摩擦攪拌にて形成された表側の塑性化領域Ｗ１に本接合用回転ツールの攪拌ピンを入り込ませる。以降、裏面側から摩擦攪拌を行う際には、表面１２ａ側からの摩擦攪拌にて形成された塑性化領域Ｗ１に沿って本接合用回転ツールを移動させ、その攪拌ピンを塑性化領域Ｗ１に入り込ませつつ摩擦攪拌を行う。
【００６３】
その後、挿入した攪拌ピンを突合部１６側に向かって移動させ、突合部１６の一端（外周側）まで摩擦攪拌を行ったら、そのまま本接合用回転ツールを突合部１６に突入させ、突合部１６に沿って摩擦攪拌を行う。そして突合部１６の他端（内周側）まで本接合用回転ツールを移動させたら、摩擦攪拌を行いながら第二タブ部材５２の裏面上を金属部材１５から離反する方向に本接合用回転ツールを斜めに移動させ、そのまま第二タブ部材５２の裏面上の適所に設定された終了位置に向けて移動させる。これによって、突合部１６には、表面１２ａ側から形成された塑性化領域Ｗ１と、裏面側から形成された塑性化領域Ｗ２（図３参照）の底部同士が互いに重合するように形成される。
【００６４】
本接合用回転ツールが終了位置（図示せず）に達したら、本接合用回転ツールを回転させつつ上昇させて攪拌ピンを終了位置から離脱させる。このとき終了位置において攪拌ピンを上方に離脱させると、攪拌ピンと略同形の抜き穴（図示せず）が不可避的に形成されることになるが、本実施形態では、そのまま残置する。なお、裏面の終了位置は、表面１２ａの終了位置Ｅ１と重ならないように、ずらしておくのが好ましい。
【００６５】
なお、本実施形態では、開始位置Ｓ１を第一タブ部材５１上に設定し、終了位置Ｅ１を第二タブ部材５２上に設定しているが、裏面における摩擦攪拌では、開始位置と終了位置とを反対に設定してもよい。これは、表面１２ａ側では、第二タブ部材５２の抜き穴Ｑ１にネジ溝を形成して、フック５６を螺合させるようにしているが、裏面側では、第二タブ部材５２に穴を必要としないためであって、第一タブ部材５１を終了位置としてもよいためである。
【００６６】
以上のように、表面１２ａ側および裏面側からの本接合が終了したら、摩擦攪拌で発生したバリを除去し、図３に示すように、外周側の第一タブ部材５１を切除する。内側枠部材１１では、第二タブ部材５２は切除せずに、残置された抜き穴Ｑ１の内周面にネジ溝を形成する加工を行う。ネジ溝が形成された抜き穴Ｑ１には、後の嵌合工程で、内側枠部材１１を吊下げるための吊り用治具であるフック５６が螺合されて装着される。
【００６７】
外側枠部材１０は、内側枠部材１１と大きさが相違しているが、その製造工程は、内側枠部材１１の製造工程と略同じであるのでその説明を省略する。なお、内側枠部材１１では、第二タブ部材５２を切除せずに、残置された抜き穴Ｑ１にネジ溝を形成しているが、外側枠部材１０では、ネジ溝は形成せずに、第一タブ部材５１とともに第二タブ部材５２も切除する。これは、外側枠部材１０の内側に内側枠部材１１が嵌合されるためである。
【００６８】
（溝形成工程）
その後、本実施形態では、図３に示すように、外側枠部材１０の内周面１０ａに、その周方向に沿って凹溝３０を形成する。凹溝３０は、公知の切削工具を用いて、外側枠部材１０の内周面１０ａを内側から所定の深さに切削し、底面部が熱媒体管３１と同径の半円状の断面Ｕ字状に形成する（図７参照）。凹溝３０は、外側枠部材１０の内周面１０ａの厚さ方向（図３中、上下方向）に二段に形成する。凹溝３０は、外側枠部材１０の短辺を構成する金属部材１５ｂに両端部を有する平面視Ｃ字状を呈するように形成し、その両端の底部に、外側枠部材１０の外周面１０ｂに繋がる一対の貫通孔３２，３２をそれぞれ形成する。貫通孔３２，３２は、公知のドリルを用いて、外側枠部材１０の内周面１０ａ側あるいは外周面１０ｂ側から、凹溝３０の延出長手方向に直交する方向（金属部材１５ｂの幅方向）に形成する。本実施形態では、上側の凹溝３０に繋がる貫通孔３２，３２と、下側の凹溝３０に繋がる貫通孔３２，３２は、互いに対向する短辺位置の金属部材１５ｂ，１５ｂにそれぞれ形成する。そして、凹溝３０と貫通孔３２の形成が終了したら、各工程で発生したバリを除去する。
【００６９】
（熱媒体管形成工程）
一方、銅管等の熱伝導性の高いパイプ材を、凹溝３０および貫通孔３２，３２に沿う形状に適宜屈曲させて熱媒体管３１を形成する。なお、熱媒体管３１の形成は、枠部材製造工程後に行うのに限定されるものではなく、枠部材製造工程と並行して行ってもよいし、枠部材製造工程よりも前に行ってもよい。
【００７０】
（面削工程）
次に、外側枠部材１０の内周面１０ａと、内側枠部材１１の外周面１１ａとからなる接合面１８を、面削加工して平坦にする。面削工程では、外側枠部材１０を図示せぬ架台に載置し、クランプ等の図示せぬ治具を用いて移動不能に拘束し、内側枠部材１１の外周面１１ａとの接合面１８となる内周面１０ａの全体に亘ってフライス盤等の工具を用いて面削加工を行い表面の凹凸を取り除く。また、内側枠部材１１の外周面１１ａについても同様の面削加工を行い表面の凹凸を取り除く。これによって、接合面１８の平坦度が向上し、外側枠部材１０の内周面１０ａと内側枠部材１１の外周面１１ａとが密着するようになる。
【００７１】
（脱脂工程）
その後、面削加工された外側枠部材１０と内側枠部材１１を、図示せぬ脱脂用の処理槽のアルコールやアセトン等の脱脂処理液内に浸けて、外側枠部材１０の内周面１０ａと、内側枠部材１１の外周面１１ａとからなる各接合面１８に付着した加工油等の油脂分や汚れを取り除く。これによって、接合面１８から油等の有機物や水分を取り除くことができるので、塑性化領域に有機物の残渣や分解ガスが混入するのを防止することができる。
【００７２】
（熱媒体管布設工程）
脱脂工程が終了した後に、熱媒体管３１を適宜変形させて、熱媒体管３１の接続部３１ａを外側枠部材１０の内周面１０ａ側から貫通孔３２，３２に貫通させ、その先端を外側枠部材１０の外周面１０ｂから外方に突出させるとともに、熱媒体管３１を凹溝３０内に沿わして布設する。ここで、熱媒体管３１は、径に対して軸方向長さが非常に長いので、布設時には適宜弾性変形させて、最終的に凹溝３０に沿った形状とし、貫通孔３２，３２に挿通されるとともに凹溝３０内の底面に沿って周接して布設することができる。なお、布設時に、熱媒体管３１が塑性変形してしまった場合には、布設後に適宜修正加工を行い、所定の形状に戻すようにすればよい。
【００７３】
なお、本実施形態では、熱媒体管３１を予め適宜屈曲させて所定の形状に形成してから凹溝３０内に布設しているが、これに限定されるものではなく、直線状の熱媒体管を凹溝３０に順次布設しながら、適宜変形させるようにしてもよい。
【００７４】
（充填工程）
熱媒体管布設工程で凹溝３０内に熱媒体管３１を布設すると、凹溝３０の開口部側で、熱媒体管３１の周囲で凹溝３０の側壁との間に空隙ができる。充填工程では、この空隙に、熱伝導性物質３３を充填する。本実施形態では、水平方向から凹溝３０内に熱伝導性物質３３を充填するので、熱伝導性物質３３は、一定の粘性を備えた金属粉末ペーストにて構成されており、外側枠部材１０の内周面１０ａから凹溝３０内に擦り込むように熱伝導性物質３３を充填する。熱伝導性物質３３は、その表面が外側枠部材１０の内周面１０ａの表面と面一になるように充填する。
【００７５】
（嵌合工程）
充填工程が終了したら、熱媒体管３１が布設された外側枠部材１０を図示しない摩擦攪拌装置の架台に載置し、クランプ等の図示しない治具を用いて移動不能に拘束する。その後、図３に示すように、内側枠部材１１の内側に取り付けられている各第二タブ部材５２の抜き穴Ｑ１に、フック５６（吊り用治具）を螺合させてそれぞれ装着し、これらフック５６に、ワイヤー５７の先端に取り付けられたフック５８を係止して、ワイヤー５７を介してクレーン等の吊り手段（フックのみ図示）に吊り上げる。そして、内側枠部材１１を外側枠部材１０の上方から吊り下ろし、下方に適宜押し込んで、外側枠部材１０の内周面１０ａ内に嵌め合わせる。このとき、外側枠部材１０の内周面１０ａと内側枠部材１１の外周面１１ａはともに面削加工されて、表面の凹凸が取り除かれているので、内側枠部材１１を外側枠部材１０の内周面１０ａの内側に円滑に嵌合することができる。これによって、外側枠部材１０の内周面１０ａと内側枠部材１１の外周面１１ａとが突き合わされ、平面視長方形状の突合部１７（図４参照）が構成される。
【００７６】
その後、図４に示すように、ワイヤー５７と一体のフック５８を、フック５６から離脱させ吊り手段を退避させた後に、各第二タブ部材５２，５２・・の抜き穴Ｑ１，Ｑ１・・からフック５６，５６・・をそれぞれ取り外す。その後、図５に示すように、第二タブ部材５２を内側枠部材１１の内周面１１ｂから切除する。
【００７７】
（下穴形成工程）
第二タブ部材５２の切除が終了したら、図６の（ａ）に示すように、外側枠部材１０の表面１２ａの適所に開始位置Ｓ２を設定し、この開始位置Ｓ２に本接合用回転ツール１４（図７参照）の攪拌ピン１４ｂが挿入される下穴（図示せず）を形成する。開始位置Ｓ２は、外側枠部材１０の表面１２ａで、突合部１７から所定の距離オフセットした位置に設定されている。下穴は、本接合用回転ツール１４の攪拌ピンの挿入抵抗（圧入抵抗）を低減する目的で設けられるものである。下穴の形成方法に制限はなく、例えば、図示せぬ公知のドリルを回転挿入することで形成することができる。なお、開始位置Ｓ２の設定と下穴の形成は、嵌合工程後に行うことに限定されるものではなく、嵌合工程前に行ってもよい。
【００７８】
（第一本接合工程）
下穴の形成が終了したら、外側枠部材１０および内側枠部材１０の表面１２ａ側から突合部１７に沿って本接合用回転ツール１４を移動させて摩擦攪拌を行う。本接合用回転ツール１４は、外側枠部材１０や内側枠部材１１よりも硬質の金属材料からなり、図７に示すように、円柱状を呈するショルダ部１４ａと、このショルダ部１４ａの下端面に突設された攪拌ピン（プローブ）１４ｂとを備えて構成されている。本接合用回転ツール１４の寸法・形状は、外側枠部材１０および内側枠部材１１の材質や厚さ、凹溝３０および熱媒体管３１の位置等に応じて設定すればよい。攪拌ピン１４ｂの突出長さ寸法は、塑性化領域Ｗ３，Ｗ４が凹溝３０に干渉しない寸法であることが必要であり、外側枠部材１０および内側枠部材１１の製造工程で用いた本接合用回転ツールの攪拌ピンよりも短いものが用いられている。このような構成によれば、熱媒体管３１が摩擦攪拌の摩擦熱によって変形することが防止される。本接合用回転ツール１４の回転速度は７０〜７００（ｒｐｍ）、送り速度は３０〜３００（ｍｍ／分）で、突合部１７を押さえる押込み力は１〜２０（ｋＮ）程度で、外側枠部材１０や内側枠部材１１の材質や板厚および形状に応じて適宜選択される。
【００７９】
図６の（ａ）に示すように、本接合用回転ツール１４の挿入位置（開始位置Ｓ２）は、突合部１７から外側に外れた外側枠部材１０の表面１２ａとなっている。本接合用回転ツール１４を回転させながら、攪拌ピン１４ｂ（図７参照）を下穴に挿入し、そのまま開始位置Ｓ２から突合部１７側へ回転させながら移動させ、その軸心が突合部１７の突合面上に位置する部分に移動したならば、軸芯が突合部１７に沿うように移動方向を変えて、本接合用回転ツール１４を移動させる。このとき、本接合用回転ツール１４の回転方向（自転方向）は、移動方向（突合部１７に沿う公転方向）と同じ方向となるようにする。すなわち、本実施形態では、本接合用回転ツール１４を左回りに移動させている（図６中、矢印Ｙ１参照）ので、本接合用回転ツール１４を左回転させる（図６中、矢印Ｙ２参照）。なお、本接合用回転ツール１４を右回りに移動させるときは、本接合用回転ツール１４を右回転させることとなる。
【００８０】
その後、本接合用回転ツール１４の回転および移動を継続し、図６の（ｂ）に示すように、本接合用回転ツール１４を突合部１７に沿って一周させて塑性化領域Ｗ３ａを形成する。そして、図６の（ｂ）および（ｃ）に示すように、本接合用回転ツール１４の一周目の移動が終わった後に、引き続いて塑性化領域Ｗ３ａに沿って本接合用回転ツール１４をさらに一周させる。本実施形態では、本接合用回転ツール１４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）。二周目の移動に入るに際して、本接合用回転ツール１４は、交換を行わず、突合部１７に挿入したままの状態で継続して回転および移動させ、攪拌ピン１４ｂの押込み量も変更しない。なお、本接合用回転ツール１４の回転速度や移動速度等は、外側枠部材１０や内側枠部材１１の材質や板厚および形状に応じて適宜変更してもよい。また、二周目の本接合用回転ツール１４の押込み量を、一周目よりも深くしてもよい。
【００８１】
ここで、本接合用回転ツール１４は、一周目の移動において塑性化領域Ｗ３ａを形成し、二周目の移動において、形成された塑性化領域Ｗ３ａをさらに攪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。
【００８２】
そして、図６の（ｃ）に示すように、本接合用回転ツール１４の二周目の移動が終了したならば、本接合用回転ツール１４を塑性化領域Ｗ３（突合部１７）から外側に外れた外側枠部材１０の表面１２ａへと移動させ、その位置で、本接合用回転ツール１４を引き抜く。このように、本接合用回転ツール１４の引抜位置（終了位置Ｅ２）が、突合部１７からオフセットした位置となっているので、攪拌ピン１４ｂの抜き穴Ｑ２（図８および図９参照）が突合部１７に形成されることはない。これにより、外側枠部材１０と内側枠部材１１との接合性をさらに高めることができる。
【００８３】
また、本接合用回転ツール１４を一周させて塑性化領域Ｗ３ａを形成した後に、この塑性化領域Ｗ３ａに沿って本接合用回転ツール１４をさらに一周させることによって、塑性化領域Ｗ３ａよりもさらに攪拌された塑性化領域Ｗ３が形成される。すなわち、塑性化領域Ｗ３ａに空洞欠陥が発生した場合であっても再攪拌することで自動的に欠陥を補修することとなり、塑性化領域Ｗ３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、突合部１７における密閉性能をより一層向上させることができる。
【００８４】
（補修工程）
次に、終了位置Ｅ２に形成された抜き穴Ｑ２（請求項における接合用回転ツール抜き穴）を補修する。補修工程は、第一本接合工程において外側枠部材１０の表面１２ａに形成された抜き穴Ｑ２に、補修部材である充填用金属部材Ｈ（図８および図９参照）を充填する充填用金属部材挿入工程と、外側枠部材１０と充填用金属部材Ｈの突合部４０に対して表面１２ａ側から摩擦攪拌を行う補修接合工程と、補修接合工程において充填用金属部材Ｈの表面に形成された抜き穴（請求項における補修用回転ツール抜き穴）Ｑ３に溶接金属Ｋ（図８および図９参照）を充填する補修溶接工程と、を具備している。
【００８５】
充填用金属部材挿入工程は、図８および図９に示すように、第二の本接合工程において形成された抜き穴Ｑ２に、抜き穴Ｑ２と同形の充填用金属部材Ｈを挿入して、抜き穴Ｑ２を埋める工程である。なお、充填用金属部材Ｈを挿入する前に、抜き穴Ｑ２の内周面および充填用金属部材Ｈの外周面を機械加工によって面削しておくのが好ましい。充填用金属部材Ｈは、外側枠部材１０と同一組成の金属材料で形成されており、抜き穴Ｑ２の内空部と同等の形状（本実施形態では円錐台形状）を呈している。なお、本実施形態では、外側枠部材１０と同一組成の金属材料で充填用金属部材Ｈを形成しているが、これに限定されるものではなく、摩擦攪拌可能な金属材料であれば、異なった組成の金属で形成してもよい。
【００８６】
補修接合工程は、外側枠部材１０の抜き穴Ｑ２の周壁と充填用金属部材Ｈの外周縁との突合部４０に対して、図示しない補修用回転ツールを用いて摩擦攪拌を行う工程である。本実施形態で用いる補修用回転ツールは、ショルダ部の外径が突合部４０の半径と略同等である。補修接合工程では、外側枠部材１０と充填用金属部材Ｈとの継ぎ目（突合部４０）上に設定された摩擦攪拌の開始位置Ｓ３に、補修用回転ツールを回転させながら、その攪拌ピンを入り込ませ、突合部４０に沿って一周するように、補修用回転ツールを移動させることで、突合部４０の全周に亘って摩擦攪拌を行う。
【００８７】
本実施形態では、突合部４０の全周に亘って摩擦攪拌を行った後に、補修用回転ツールを、充填用金属部材Ｈの表面の中心位置に設定された摩擦攪拌の終了位置Ｅ３（第一本接合工程における摩擦攪拌の終了位置Ｅ２と同位置）まで移動させ、補修用回転ツールを終了位置Ｅ３から離脱させる。このように、終了位置Ｅ３で補修用回転ツールの攪拌ピンを上方に離脱させると、終了位置Ｅ３に補修用回転ツールの攪拌ピンと略同形の小型の抜き穴Ｑ３が形成される（図８および図９参照）。
【００８８】
なお、本実施形態では、補修用回転ツールは、ショルダ部の外径が突合部４０の半径と略同等であるものを用いているが、これに限定されるものではなく、外側枠部材１０と充填用金属部材Ｈとの継ぎ目に沿って、円周状に攪拌ピンを移動させることができる大きさであれば、他の回転ツールを用いてもよい。
【００８９】
補修溶接工程では、図９に示すように、充填用金属部材Ｈの表面に形成された抜き穴Ｑ３内にＭＩＧ溶接等の肉盛溶接を行うことで、抜き穴Ｑ３内に溶接金属Ｋを充填するようになっている。なお、補修溶接工程は、ＭＩＧ溶接に限定するものではなく、他の公知の溶接を行ってもよい。また、溶接材料は、外側枠部材１０と異なっていてもよいが、本実施形態では同一の材料を用いている。また、補修溶接工程では、抜き穴Ｑ３に溶接金属Ｋを充填した後に、外側枠部材１０の表面１２ａよりも盛り上がっている部分の溶接金属Ｋを切除することが望ましい。
【００９０】
（下穴形成工程）
表面１２ａ側における補修工程が終了したら、図７の（ｂ）に示すように、外側枠部材１０および内側枠部材１１を裏返し、裏面１２ｂを上にして、図示しない治具で移動不能に拘束する。そして、表面１２ａ側における下穴形成工程と同様に、外側枠部材１０の裏面１２ｂの適所に開始位置（図示せず）を設定し、この開始位置に本接合用回転ツール１４の攪拌ピン１４ｂ（図７参照）が挿入される下穴（図示せず）を形成する。
【００９１】
（第二本接合工程）
下穴の形成が終了したら、外側枠部材１０および内側枠部材１１の裏面１２ｂ側から突合部１７に沿って本接合用回転ツール１４を移動させて摩擦攪拌を行う。第二本接合工程の詳細は、表面１２ａ側における第一本接合工程と略同様であるので詳細な説明を省略する。なお、第二本接合工程における摩擦攪拌の終了位置（図示せず）は、第一本接合工程における摩擦攪拌の終了位置Ｅ２の裏面位置とはオフセットした位置に設定するのが好ましい。
【００９２】
（補修工程）
第二本接合工程が終了したら、終了位置に形成された接合用回転ツール抜き穴を補修する。補修工程は、表面１２ａ側における補修工程と同様の工程であるので詳細な説明を省略する。
【００９３】
以上のような工程を経ることで、枠構造体１の製造が完了する。このような製造方法で製造された枠構造体１は、内側枠部材１１を外側枠部材１０の内側に嵌め合わせて、表面１２ａ側および裏面１２ｂ側の両方から摩擦攪拌を行っているので、外側枠部材１０と内側枠部材１１とを容易かつ確実に一体化して接合することができるとともに、突合部１７の気密性および水密性を確保することができる。さらに、枠構造体１が、内側と外側に亘って外側枠部材１０と内側枠部材１１との二重構造になるので、枠構造体１の内周側と外周側とが効果的に区画され、気密性および水密性を大幅に高めることができる。
【００９４】
また、内側枠部材１１を外側枠部材１０の内側に嵌合させているので、接合面１８を突き合わせた時点で、外側枠部材１０と内側枠部材１１が互いに固定されており、仮接合を行う必要がなく、作業手間を低減することができる。
【００９５】
また、本実施形態では、突合部１７の全周に亘って摩擦攪拌を行っているので、枠構造体１の突合部１７の表裏方向においても高い気密性および水密性を確保できる。特に、本接合用回転ツール１４を突合部１７に対して二周させて、一周目の移動において形成された塑性化領域Ｗ３ａを、二周目の移動においてさらに攪拌することでその内部に存在する空洞欠陥を低減させた塑性化領域Ｗ３（Ｗ４）を形成しているので、気密性および水密性がさらに高められている。また、表面１２ａ側および裏面１２ｂ側の両方から摩擦攪拌を行っているので、表面１２ａ側と裏面１２ｂ側との間で二重のシール効果が得られ、突合部１７における気密性および水密性をさらに向上することができる。
【００９６】
さらに、外側枠部材１０の内周面１０ａと内側枠部材１１の外周面１１ａとを、それぞれ面削加工して平坦にすることによって、外側枠部材１０と内側枠部材１１とが隙間なく密着し、また、外側枠部材１０の内周面１０ａと内側枠部材１１の外周面１１ａとを、それぞれ脱脂することによって、突合部１７から油等の有機物や水分を取り除くことができるので、塑性化領域Ｗ３，Ｗ４に有機物の残渣や分解ガスが混入するのを防止することができる。したがって、外側枠部材１０と内側枠部材１１との摩擦攪拌による接合性を高めることができ、枠構造体１の接合部の気密性、水密性および接着性を向上することができる。
【００９７】
また、本実施形態では、内側枠部材１１の製造時に、内側枠部材１１の内周面１１ｂに固定された第二タブ部材５２の抜き穴Ｑ１を利用して、フック５６（吊り用治具）を装着し、ワイヤー５７を介して吊り手段で吊りながら、外側枠部材１０の内側に吊り下ろして嵌め合わせるようにしているので、面削加工および脱脂加工が施された内側枠部材１１の外周面１１ａに触れることなく、内側枠部材１１を容易に吊り下ろすことができ、外側枠部材１０と内側枠部材１１の接合面１８を、面削加工および脱脂加工後の良好な状態のままで互いに突き合わせることができる。また、第二タブ部材５２に残された抜き穴Ｑ１にネジ溝を形成しているので、わざわざネジ穴を別途に形成する必要がない。さらに、第二タブ部材５２は後工程で切除することで容易に取り除くことができるので、ネジ穴の補修を行わなくて済み、作業手間を低減することができる。
【００９８】
さらに、本実施形態では、第一および第二本接合工程前に、本接合用回転ツール１４の開始位置Ｓ１に、本接合用回転ツール１４の挿入用の下穴を形成するようにしているので、多くの時間を要する本接合用回転ツール１４の挿入作業の時間を短縮することができ、接合作業の効率化・迅速化を図ることが可能となる。
【００９９】
また、本実施形態では、内側枠部材１１を外側枠部材１０の内周面１０ａに嵌合させただけで、外側枠部材１０と内側枠部材１１が仮固定された状態になるので、タブ部材の設置や仮接合を行う必要がなく、作業手間を大幅に低減することができる。
【０１００】
また、第一および第二本接合工程において、本接合用回転ツール１４を、突合部１７に沿って移動させた後に突合部１７から外側枠部材１０上に偏移させて抜き取って、この位置を終了位置Ｅ３としたことによって、突合部１７に抜き穴Ｑ２が形成されないので、外側枠部材１０と内側枠部材１１の接合性が高くなり気密性および水密性が向上する。また、その後、終了位置Ｅ３に形成された抜き穴Ｑ２を補修するようにしたので、枠構造体１の美観を損なうことなく、強度の低下を防止できる。さらに、補修工程において、抜き穴Ｑ２に充填用金属部材Ｈを挿入し、抜き穴Ｑ２の周縁部と充填用金属部材Ｈとの突合部に沿って補修用回転ツールを移動させて摩擦攪拌を行った後に、前記突合部から偏移させた位置で補修用回転ツールを抜き取って、この位置を終了位置Ｅ３とし、その後、終了位置Ｅ３に形成された補修用回転ツールによる抜き穴Ｑ３に溶接金属Ｋを埋めて補修しているので、溶接金属Ｋは、比較的小さい補修用回転ツールの抜き穴Ｑ３に埋めるだけでよく、作業を容易に行うことができる。
【０１０１】
本実施形態に係る枠構造体１は、凹溝３０内に熱媒体管３１を布設して、内側枠部材１１を外側枠部材１０の内側に嵌合させるといった簡単な工程で、外側枠部材１０と内側枠部材１１との間に、熱媒体管３１を内蔵して配置することができ、効率的に温度管理を行うことができる。また、熱媒体管３１は、外側枠部材１０と内側枠部材１１との突合部１７に設けられるので、熱媒体管３１を、枠構造体１の内部の断面方向中間部にバランスよく配置することができ、枠構造体１全体に亘って満遍なく熱交換を行うことができる。
【０１０２】
また、凹溝３０内の熱媒体管３１の周囲の空隙に金属粉末ペーストからなる熱伝導性物質３３を充填しているので、熱媒体管３１の周辺に形成される空洞の発生を抑制することができ、熱伝導性物質３３を介して熱媒体管３１と枠構造体１との熱伝導性を高めることができるので、熱交換性能をより一層高めることができる。
【０１０３】
（第二実施形態）
次に、本発明を実施するための第二の最良の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【０１０４】
図１０および図１１に示すように、本実施形態に係る枠構造体１０１は、外側に位置する外側枠部材１１０の内側に内側枠部材１１１を嵌め合わせて、外側枠部材１１０の内周面１１０ａ（図１１参照）と内側枠部材１１１の外周面１１１ａ（図１１参照）とを突き合わせ、外側枠部材１１０および内側枠部材１１１の表面１１２ａ側および裏面１１２ｂ（図１５参照）側から突合部１１７に沿って本接合用回転ツール１１４（図１５参照）を移動させて摩擦攪拌を行い、外側枠部材１１０および内側枠部材１１１を接合して構成されている。
【０１０５】
外側枠部材１１０および内側枠部材１１１は、第一実施形態と同様に、それぞれ平面視長方形の矩形枠状を呈しており、長辺を構成する長尺直方体状の金属部材１５（以下、「１５ａ」と表示する場合がある）の長手方向の端面を、短辺を構成する隣接する長尺直方体状の金属部材１５（以下、「１５ｂ」と表示する場合がある）の側面に突き合わせて、その突合部１６に沿って摩擦攪拌を行うことによって形成されている。突合部１６には、塑性化領域Ｗ１が表面１１２ａ側に形成され、塑性化領域Ｗ２が裏面１１２ｂ側に形成されており、金属部材１５，１５同士が一体的に接合されている。各塑性化領域Ｗ１，Ｗ２は、その底部同士が互いに重合するように形成されており、金属部材１５，１５同士の突合部１６の厚さ全体に亘って摩擦攪拌が行われている。
【０１０６】
ところで、かかる枠構造体１０１は、内側枠部材１１１の外周面１１１ａに熱媒体管１３１を収容する凹溝１３０が形成されて点で、第一実施形態の枠構造体１と異なる。
【０１０７】
凹溝１３０は、底面部が熱媒体管３１の外周径と同径の半円状に形成された断面Ｕ字状を呈しており、内側枠部材１１１の外周面１１１ａの周方向に沿って略一周するように平面視Ｃ字状に形成されている。凹溝１３０の延出長手方向両端部は、内側枠部材１１１の表面１１２ａ側へ直交して屈曲しており、端部が表面１１２ａに開口している。
【０１０８】
熱媒体管１３１は、例えば銅管等の熱伝導性の高い材質で形成された円筒状のパイプ材にて構成されており、内側枠部材１１１の外周面１１１ａに沿うように屈曲して平面視Ｃ字状に形成されている。熱媒体管１３１の両端部は、内側枠部材１１１の表面１１２ａ側に屈曲して接続部１３１ａが形成されており、図示しない熱媒体供給源に延びる配管に接続されるようになっている。接続部１３１ａの先端部１３１ｂは、外側枠部材１１０の外周面１１０ｂ側に屈曲している。
【０１０９】
外側枠部材１１０の内周面１１０ａには、凹溝は形成されておらず平面状に形成されている。外側枠部材１１０の表面１１２ａには、熱媒体管１３１の接続部１３１ａの先端部１３１ｂを収容する凹溝１３２，１３２が形成されている。この凹溝１３２は、内側枠部材１１１の外周面１１１ａに形成された凹溝１３０と同等の断面形状を呈しており、その内部に熱媒体管１３１を収容した歳に、熱媒体管１３１の外周の最上部が、外側枠部材１１０の表面１１２ａと面一になるようになっている。
【０１１０】
凹溝１３０内に熱媒体管１３１を布設したときに形成される、熱媒体管１３１の周囲で凹溝１３０の側壁との間の空隙には、熱伝導性物質３３が充填されている。熱伝導性物質３３は、第一実施形態と同様に、一定の粘性を備えた金属粉末ペーストにて構成されている。
【０１１１】
次に、本実施形態に係る枠構造体の製造方法を説明する。
【０１１２】
（枠部材製造工程）
まず、外側枠部材１１０および内側枠部材１１１を製造する。外側枠部材１１０および内側枠部材１１１を製造する枠部材製造工程は第一実施形態と同様の工程であるので、詳細な説明を省略する。
【０１１３】
（溝形成工程）
内側枠部材１１１が形成された後、本実施形態では、図１１に示すように、内側枠部材１１１の外周面１１１ａに、その周方向に沿って凹溝１３０を形成する。凹溝１３０は、公知の切削工具を用いて、内側枠部材１１１の外周面１１１ａ側から所定の深さに切削し、底面部が熱媒体管１３１と同径の半円状の断面Ｕ字状に形成される。凹溝１３０は、内側枠部材１１１の厚さ方向（図１１中、上下方向）の中間部に一段に形成される。凹溝１３０は、内側枠部材１１１の短辺を構成する金属部材１５ｂに両端部を有する平面視Ｃ字状を呈するように形成し、その両端部を、内側枠部材１１１の表面１１２ａ側へ直交して屈曲して端部が表面１１２ａに開口するように形成する。
【０１１４】
外側枠部材１１０が形成された後、本実施形態では、図１１に示すように、外側枠部材１１０の表面１１２ａに、内周面１１０ａ側から外周面１１０ｂ側へと繋がり、熱媒体管１３１の接続部１３１ａの先端部１３１ｂを収容する凹溝１３２，１３２を形成する。凹溝１３２も、凹溝１３０と同様に、公知の切削工具を用いて、外側枠部材１１０の表面１１２ａ側から所定の深さに切削し、凹溝１３０と同等の断面Ｕ字状に形成される。
【０１１５】
そして、凹溝１３０と凹溝１３２の形成が終了したら、各工程で発生したバリを除去する。
【０１１６】
（熱媒体管形成工程）
枠部材製造工程と前後して、銅管等の熱伝導性の高いパイプ材を、適宜屈曲させて熱媒体管１３１を形成する。
【０１１７】
（面削工程・脱脂工程）
次に、第一実施形態と同様の作業工程で、外側枠部材１１０の内周面１１０ａと、内側枠部材１１１の外周面１１１ａとからなる接合面１１８を、面削加工した後に、脱脂加工を行う。
【０１１８】
（熱媒体管布設工程）
面削工程および脱脂工程が終了した後に、熱媒体管１３１を広げて適宜変形させて、内側枠部材１１１の外周面１１１ａ側から凹溝１３０内に沿わして布設する。ここで、熱媒体管３１は、径に対して軸方向長さが非常に長いので、布設時には適宜弾性変形させて、最終的に凹溝１３０に沿った形状とし、凹溝１３０内の底面に沿って周接して布設される。このとき、熱媒体管１３１の両端の先端部１３１ｂは、内側枠部材１１１の表面１１２ａから突出して、外側に向かって屈曲している。なお、布設時に、熱媒体管３１が塑性変形してしまった場合には、布設後に適宜修正加工を行い、所定の形状に戻すようにすればよい。
【０１１９】
（充填工程）
次に、熱媒体管１３１の周囲で凹溝１３０の側壁との間にできた空隙に、熱伝導性物質３３を充填する。一定の粘性を備えた金属粉末ペーストにて構成された熱伝導性物質３３を、内側枠部材１１１の外周面１１１ａ側から凹溝１３０に擦り込むように充填する。
【０１２０】
（嵌合工程）
充填工程が終了したら、第一実施形態と同様に、外側枠部材１１０を図示しない摩擦攪拌装置の架台に載置し、クランプ等の図示しない治具を用いて移動不能に拘束する。本実施形態でも、図１１に示すように、内側枠部材１１１の内側に取り付けられている各第二タブ部材５２の抜き穴Ｑ１に、フック５６（吊り用治具）を螺合させてそれぞれ装着し、これらフック５６に、ワイヤー５７の先端に取り付けられたフック５８を係止して、ワイヤー５７を介してクレーン等の吊り手段（フックのみ図示）で吊り上げる。そして、内側枠部材１１を外側枠部材１０の上方から吊り下ろし、下方へ適宜押し込んで、外側枠部材１０の内周面１０ａ内に嵌め合わせる。このとき、内側枠部材１１１の凹溝１３０に収容された熱媒体管１３１の先端部１３１ｂは、内側枠部材１１１とともに吊り下げられ、外側枠部材１１０の表面１１２ａの凹溝１３２内に下降して布設されて収容される（図１２参照）。
【０１２１】
その後、ワイヤー５７と一体のフック５８を、フック５６から離脱させ、各第二タブ部材５２，５２・・の抜き穴Ｑ１からフック５６，５６・・をそれぞれ取り外す。その後、図１２に示すように、第二タブ部材５２を内側枠部材１１１の内周面１１１ｂから切除する。
【０１２２】
（下穴形成工程）
第二タブ部材５２の切除が終了したら、図１３の（ａ）に示すように、外側枠部材１１０の表面１１２ａの適所に開始位置Ｓ１２を設定し、この開始位置Ｓ１２に本接合用回転ツール１１４（図１５参照）の攪拌ピン１１４ｂが挿入される下穴（図示せず）を形成する。開始位置Ｓ１２は、外側枠部材１１０の表面１１２ａで、突合部１１７から所定の距離オフセットした位置で、凹溝１３２の近傍に設定されている。下穴は、本接合用回転ツールの攪拌ピンの挿入抵抗（圧入抵抗）を低減する目的で設けられるものである。下穴の形成方法は第一実施形態と同様に、例えば、図示せぬ公知のドリルを回転挿入することで形成することができる。なお、開始位置Ｓ１２の設定と下穴の形成は、嵌合工程後に限定されるものではなく、嵌合工程前の外側枠部材１１０の製造工程の途中に行ってもよい。
【０１２３】
（第一本接合工程）
下穴の形成が終了したら、表面１２ａ側から突合部１１７に沿って本接合用回転ツール１１４（請求項における接合用回転ツール）を移動させて摩擦攪拌を行う。本接合用回転ツール１１４は、外側枠部材１１０や内側枠部材１１１よりも硬質の金属材料からなり、図１５に示すように、円柱状を呈するショルダ部１１４ａと、このショルダ部１１４ａの下端面に突設された攪拌ピン（プローブ）１１４ｂとを備えて構成されている。本接合用回転ツール１１４の寸法・形状は、外側枠部材１１０および内側枠部材１１１の材質や厚さ、凹溝１３０および熱媒体管１３１の位置等に応じて設定すればよい。攪拌ピン１４ｂの突出長さ寸法は、塑性化領域Ｗ３，Ｗ４が凹溝１３０に干渉しない寸法であることが必要であり、第一実施形態の本接合用回転ツール１４よりも、攪拌ピン１１４ｂが長く形成されている。
【０１２４】
図１３の（ａ）に示すように、本接合用回転ツール１１４の挿入位置（開始位置Ｓ１２）は、突合部１１７から外側に外れた外側枠部材１１０の表面１１２ａで、一対の凹溝１３２，１３２の外側近傍となっている。本接合用回転ツール１１４を回転させながら、攪拌ピン１１４ｂ（図１５参照）を下穴に挿入し、そのまま開始位置Ｓ１２から突合部１１７へ回転させながら移動させ、その軸心が突合部１１７の突合面上に位置する部分に移動したならば、軸芯が突合部１１７に沿うように、本接合用回転ツール１１４を凹溝１３２とは逆側に移動させる。このとき、本接合用回転ツール１１４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、本接合用回転ツール１１４を右回りに移動させている（図１３中、矢印Ｙ５参照）ので、本接合用回転ツール１１４を右回転させる（図１３中、矢印Ｙ６参照）。なお、本接合用回転ツール１１４を左回りに移動させるときは、本接合用回転ツール１１４を左回転させることとなる。
【０１２５】
その後、本接合用回転ツール１１４の回転および移動を継続し、図１３の（ｂ）に示すように、本接合用回転ツール１１４を突合部１１７に沿って略一周させて塑性化領域Ｗ５を形成する。本接合用回転ツール１１４が開始位置Ｓ１２の近傍の凹溝１３２とは逆側の図１３の（ｂ）中、右側に位置する凹溝１３２の近傍にまで移動したら、本接合用回転ツール１１４を突合部１１７から外側に外れた外側枠部材１１０の表面１１２ａへと移動させ、その位置で、本接合用回転ツール１１４を引き抜く。このように、本接合用回転ツール１１４を、凹溝１３２，１３２を回避して移動させているので、熱媒体管１３１と本接合用回転ツール１１４が干渉することはない。また、本接合用回転ツール１１４の引抜位置（終了位置Ｅ１２）が、突合部１１７からオフセットした位置となっているので、攪拌ピン１１４ｂの抜き穴Ｑ１２が突合部１１７に形成されることはない。これにより、外側枠部材１１０と内側枠部材１１１との接合性をさらに高めることができる。
【０１２６】
（補修工程）
次に、第一実施形態の補修工程と同様に、終了位置Ｅ１２に形成された抜き穴Ｑ１２に充填用金属部材（図示せず）を充填して、外側枠部材１１０と充填用金属部材の突合部に対して表面１１２ａ側から摩擦攪拌を行い、この摩擦攪拌によって形成された抜き穴に溶接金属（図示せず）を充填して補修する。
【０１２７】
（下穴形成工程）
表面１１２ａ側における補修工程が終了したら、図１４に示すように、外側枠部材１１０および内側枠部材１１１を裏返し、裏面１１２ｂを上にして、図示しない治具で移動不能に拘束する。そして、表面１１２ａ側における下穴形成工程と同様に、外側枠部材１０の裏面１１２ｂの適所に開始位置（図示せず）を設定し、この開始位置に本接合用回転ツール１１４の攪拌ピン１１４ｂ（図１５参照）が挿入される下穴（図示せず）を形成する。
【０１２８】
（第二本接合工程）
下穴の形成が終了したら、裏面１１２ｂ側から突合部１１７に沿って本接合用回転ツール１１４を移動させて摩擦攪拌を行う。第二本接合工程では、凹溝１３２および熱媒体管１３１が露出しないので、これらを回避する必要はない。
【０１２９】
図１４の（ａ）に示すように、本接合用回転ツール１１４の挿入位置（開始位置Ｓ１３）は、突合部１１７から外側に外れた外側枠部材１１０の裏面１１２ｂとなっている。本接合用回転ツール１１４を回転させながら、攪拌ピン１１４ｂ（図１５参照）を下穴に挿入し、そのまま開始位置Ｓ１３から突合部１１７へ回転させながら移動させ、その軸心が突合部１１７の突合面上に位置する部分に移動したならば、軸芯が突合部１１７に沿うように、本接合用回転ツール１１４を移動させる。
【０１３０】
その後、本接合用回転ツール１１４の回転および移動を継続し、図１４の（ｂ）に示すように、本接合用回転ツール１１４を突合部１１７の全周に沿って一周させて塑性化領域Ｗ６を形成する。このとき、本接合用回転ツール１１４の突合部１１７上の移動始端Ｐ１と移動終端Ｐ２とがオーバーラップしており、塑性化領域Ｗ６の一部が重複するように構成されている。
【０１３１】
本接合用回転ツール１１４が、突合部１１７上の移動終端Ｐ２まで移動したら、本接合用回転ツール１１４を、突合部１１７から外側に外れた外側枠部材１１０の裏面１１２ｂへと移動させ、その位置で、本接合用回転ツール１１４を引き抜く。このように、本接合用回転ツール１１４の引抜位置（終了位置Ｅ１３）が、突合部１１７からオフセットした位置となっているので、攪拌ピン１１４ｂの抜き穴が突合部１１７に形成されることはない。これにより、外側枠部材１１０と内側枠部材１１１との接合性をさらに高めることができる。
【０１３２】
なお、本実施形態では、表面１１２ａおよび裏面１１２ｂにおいて、本接合用回転ツール１１４を突合部１１７に沿わせてそれぞれ一周回転させているが、裏面１１２ｂにおいては、本接合用回転ツール１１４が熱媒体管１３１と干渉することがないので、第一実施形態と同様に、本接合用回転ツール１１４を突合部１１７に沿わせて二周回転させるようにしてもよい。
【０１３３】
（補修工程）
第二本接合工程が終了したら、終了位置に形成された接合用回転ツール抜き穴を補修する。補修工程は、第一実施形態における補修工程と同様の工程であるので詳細な説明を省略する。
【０１３４】
以上のような工程を経ることで、枠構造体１０１の製造が完了する。このような製造方法で製造された枠構造体１０１は、第一実施形態と同等の作用効果を得ることができる。なお、第二実施形態の方が、熱媒体管１３１の凹溝１３０への布設作業は熱媒体管１３１を広げるだけで済むので容易に行える。
【０１３５】
（第三実施形態）
次に、本発明を実施するための第三の最良の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【０１３６】
図１６および図１７に示すように、本実施形態に係る枠構造体２０１は、外側に位置する外側枠部材２１０の内側に内側枠部材２１１を嵌め合わせて、外側枠部材２１０の内周面２１０ａと内側枠部材２１１の外周面２１１ａとを突き合わせ、外側枠部材２１０および内側枠部材２１１の表面２１２ａ側および裏面２１２ｂ（図１８参照）側から突合部２１７に沿って本接合用回転ツール２１４（図１８参照）を移動させて摩擦攪拌を行い、外側枠部材２１０および内側枠部材２１１を接合して構成されている。
【０１３７】
外側枠部材２１０および内側枠部材２１１は、第一実施形態と同様に、それぞれ平面視長方形の矩形枠状を呈しており、長辺を構成する長尺直方体状の金属部材１５（以下、「１５ａ」と表示する場合がある）の長手方向の端面を、短辺を構成する隣接する長尺直方体状の金属部材１５（以下、「１５ｂ」と表示する場合がある）の側面に突き合わせて、その突合部１６に沿って摩擦攪拌を行うことによって形成されている。突合部１６には、塑性化領域Ｗ１が表面２１２ａ側に形成され、塑性化領域Ｗ２が裏面２１２ｂ側に形成されており、金属部材１５，１５同士が一体的に接合されている。各塑性化領域Ｗ１，Ｗ２は、その底部同士が互いに重合するように形成されており、金属部材１５，１５同士の突合部１６の厚さ全体に亘って摩擦攪拌が行われている。
【０１３８】
ところで、かかる枠構造体２０１は、外側枠部材２１０の内周面２１０ａおよび内側枠部材２１１の外周面２１１ａのいずれにも凹溝が形成されず、熱媒体管が設けられていない点で、第一実施形態の枠構造体１および第二実施形態の枠構造体１０１と異なる。
【０１３９】
内側枠部材２１１の外周面２１１ａおよび外側枠部材２１０の内周面２１０ａは、それぞれ平面状に形成されており、嵌合工程の前に、面削加工が施され外周面２１１ａおよび内周面２１０ａ（接合面２１８）の表面の凹凸が除去され、脱脂工程が施され付着した加工油等の油脂分や汚れが除去されている。
【０１４０】
本実施形態では、外側枠部材２１０と内側枠部材２１１との突合部２１７における摩擦攪拌が、第二本接合工程において、第一本接合工程で表面２１２ａ側からの摩擦攪拌にて形成された塑性化領域Ｗ７に本接合用回転ツール２１４（図１８参照）の攪拌ピン２１４ｂを入り込ませつつ行うようになっている。これによって、突合部２１７には、表面２１２ａ側から形成された塑性化領域Ｗ７と、裏面２１２ｂ側から形成された塑性化領域Ｗ８の底部同士が互いに重合するように形成されている。
【０１４１】
次に、本実施形態に係る枠構造体の製造方法を説明する。
【０１４２】
（枠部材製造工程）
まず、外側枠部材２１０および内側枠部材２１１を製造する。外側枠部材２１０および内側枠部材２１１を製造する枠部材製造工程は第一実施形態と同様の工程であるので、詳細な説明を省略する。
【０１４３】
（面削工程・脱脂工程）
次に、第一実施形態と同様の作業工程で、外側枠部材２１０の内周面２１０ａと、内側枠部材２１１の外周面２１１ａとからなる接合面２１８を、面削加工した後に、脱脂加工を行う。
【０１４４】
（嵌合工程）
充填工程が終了したら、第一実施形態と同様に、外側枠部材２１０を図示しない摩擦攪拌装置の架台に載置し、クランプ等の図示しない治具を用いて移動不能に拘束する。そして、内側枠部材２１１の内側に取り付けられている各第二タブ部材５２の抜き穴Ｑ１に、フック５６（吊り用治具）を螺合させてそれぞれ装着し、これらフック５６に、ワイヤー５７の先端に取り付けられたフック５８を係止して、ワイヤー５７を介してクレーン等の吊り手段（フックのみ図示）で吊り上げる。そして、内側枠部材２１１を外側枠部材２１０の上方から吊り下ろしながら、下方へ適宜押し込んで、外側枠部材２１０の内周面２１０ａ内に嵌め合わせる。
【０１４５】
その後、ワイヤー５７と一体のフック５８を、フック５６から離脱させ、各第二タブ部材５２，５２・・からフック５６，５６・・をそれぞれ取り外す。その後、第二タブ部材５２を内側枠部材２１１から切除する。
【０１４６】
（下穴形成工程）
第二タブ部材５２の切除が終了したら、第一実施形態と同様に、外側枠部材２１０の表面２１２ａの適所に開始位置Ｓ２２を設定し、この開始位置Ｓ２２に本接合用回転ツール２１４（図１５参照）の攪拌ピン２１４ｂが挿入される下穴（図示せず）を形成する。開始位置Ｓ２２は、外側枠部材２１０の表面２１２ａで、突合部２１７から所定の距離オフセットした位置に設定されている。
【０１４７】
（第一本接合工程）
下穴の形成が終了したら、表面２１２ａ側から突合部２１７に沿って本接合用回転ツール２１４（請求項における接合用回転ツール）を移動させて摩擦攪拌を行う。本接合用回転ツール２１４は、外側枠部材２１０や内側枠部材２１１よりも硬質の金属材料からなり、図１８に示すように、円柱状を呈するショルダ部２１４ａと、このショルダ部２１４ａの下端面に突設された攪拌ピン（プローブ）２１４ｂとを備えて構成されている。本接合用回転ツール２１４の寸法・形状は、外側枠部材２１０および内側枠部材２１１の材質や厚さ等に応じて設定すればよい。本実施形態では、凹溝および熱媒体管が設けられていないので、攪拌ピン２１４ｂの突出長さ寸法は、摩擦攪拌によって形成される塑性化領域Ｗ７，Ｗ８がそれぞれ外側枠部材２１０および内側枠部材２１１の厚さの半分よりも深くなるように設定されており、第二実施形態の本接合用回転ツール１１４の攪拌ピン１１４ｂよりも、攪拌ピン２１４ｂが長く形成されている。
【０１４８】
第一本接合工程では、表面２１２ａ側から外側枠部材２１０と内側枠部材２１１との突合部２１７に沿って本接合用回転ツール２１４を一周移動させて摩擦攪拌を行い、さらに本接合用回転ツール２１４を連続して移動させて一周目で形成された塑性化領域（図示せず）を再攪拌して塑性化領域Ｗ７を形成した後、突合部２１７から偏移させた外側枠部材２１０の表面２１２ａ上の位置で本接合用回転ツール２１４を抜き取って、この位置を終了位置Ｅ２２とする。なお、本接合用回転ツール２１４の移動軌跡は、第一実施形態と同様であるので説明を省略する。
【０１４９】
（補修工程）
次に、終了位置Ｅ２２に形成された抜き穴（図示せず）を第一実施形態と同様に、抜き穴に充填用金属部材（図示せず）を充填して、外側枠部材２１０と充填用金属部材の突合部に対して表面２１２ａ側から摩擦攪拌を行い、この摩擦攪拌によって形成された抜き穴に溶接金属（図示せず）を充填して補修する。
【０１５０】
（下穴形成工程）
表面２１２ａ側における補修工程が終了したら、図１８に示すように、外側枠部材２１０および内側枠部材２１１を裏返し、裏面２１２ｂを上にして、図示しない治具で移動不能に拘束する。そして、表面２１２ａ側における下穴形成工程と同様に、外側枠部材２１０の裏面２１２ｂの適所に開始位置（図示せず）を設定し、この開始位置に本接合用回転ツール２１４の攪拌ピン２１４ｂ（図１５参照）が挿入される下穴（図示せず）を形成する。
【０１５１】
（第二本接合工程）
下穴の形成が終了したら、本接合用回転ツール２１４を回転させながら、攪拌ピン２１４ｂ（図１８参照）を下穴に挿入し、そのまま開始位置から突合部２１７へ回転させながら移動させ、その軸心が突合部２１７の突合面上に位置する部分に移動したならば、軸芯が突合部２１７に沿うように、本接合用回転ツール２１４を移動させる。このとき、本接合用回転ツール２１４の攪拌ピン２１４ｂは、その先端部が、第一本接合工程で表面２１２ａ側からの摩擦攪拌にて形成された塑性化領域Ｗ７に入り込んだ状態で魔削攪拌が行われる。なお、本接合用回転ツール２１４の移動軌跡は、第一実施形態と同様であるので説明を省略する。
【０１５２】
（補修工程）
第二本接合工程が終了したら、終了位置に形成された接合用回転ツール抜き穴を補修する。補修工程は、第一実施形態における補修工程と同様の工程であるので詳細な説明を省略する。
【０１５３】
以上のような工程を経ることで、枠構造体２０１の製造が完了する。このような製造方法で製造された枠構造体２０１は、第一実施形態と同等の作用効果を得ることができる他に、外側枠部材２１０と内側枠部材２１１との突合部２１７での摩擦攪拌によって、表面２１２ａ側から形成された塑性化領域Ｗ７と、裏面２１２ｂ側から形成された塑性化領域Ｗ８の底部同士が互いに重合するので、塑性化領域Ｗ７，Ｗ８同士が一体化され、より一層気密性および水密性の高い突合部２１７を形成することができる。
【０１５４】
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、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において、適宜変更が可能である。例えば、前記した第一実施形態においては、二種の枠部材（外側枠部材１０と内側枠部材１１）を内外方向に嵌合して枠構造体１を形成しているが、これに限定されるものではなく、三種以上の枠部材を重ねてもよい。この場合、二重に形成された枠部材（外側枠部材となる）の内側にさらに他の内側枠部材を嵌合して摩擦攪拌してもよいし、二重に形成された枠部材（内側枠部材となる）をさらに他の外側枠部材の内側に嵌合して摩擦攪拌してもよい。このようにすれば、気密性および水密性がより一層高い枠構造体を形成することができる。
【０１５５】
また、前記した第一実施形態では、外側枠部材１０および内側枠部材１１を構成する金属部材１５，１５同士の突合部１６の各塑性化領域Ｗ１，Ｗ２は、その底部同士が互いに重複するように形成されているが、これに限定されるものではなく、各塑性化領域の底部同士が重複していなくてもよい。
【０１５６】
さらに、前記した第一実施形態では、脱脂工程において、面削加工された外側枠部材１０および内側枠部材１１を脱脂処理液内に浸けて、接合面１８に付着した加工油等の油脂分や汚れを取り除いたが、これに限定されるものではなく、接合面１８に直接アルコールやアセトン等を適量散布した後に、ウエスと呼ばれる布によって、接合面１８に付着した加工油等の油脂分や汚れとともに拭き取るようにしてもよい。ここで、アルコールとして、遺伝子組み換えによる品種改良がされたトウモロコシ、大豆等の穀物を発酵させて得られたエチルアルコールを抽出、精製したいわゆるバイオエタノールを使用すれば、経済面および環境面から見ても好ましい。勿論、接合面１８の表面だけでなく、外側枠部材１０および内側枠部材１１の他の面に付着した加工油等の油脂分や汚れも同時に拭き取ることが望ましいのは言うまでもない。
【０１５７】
また、前記した第一実施形態では、外側枠部材１０の表面１２ａおよび裏面１２ｂ上に抜き穴を形成して、この抜き穴を補修するようにしているが、摩擦攪拌を行う際にタブ部材を用いて、このタブ部材上に抜き穴を形成するようにしてもよい。このようにすれば、最終的にタブ部材を切除するので、抜き穴の補修を行わなくても済む。
【図面の簡単な説明】
【０１５８】
【図１】第一の実施形態に係る枠構造体を示した斜視図である。
【図２】内側枠部材の製造工程を説明するための平面図である。
【図３】第一の実施形態に係る枠構造体の内側枠部材を吊下げた状態を示した分解斜視図であって、る。
【図４】第一の実施形態に係る枠構造体の製造方法を説明するための図であって、外側枠部材の内側に内側枠部材を嵌合させた状態を示した斜視図である。
【図５】第一の実施形態に係る枠構造体の製造方法を説明するための図であって、外側枠部材の内側に内側枠部材を嵌合させた後にタブ部材を切除した状態を示した斜視図である。
【図６】第一の実施形態に係る枠構造体の製造方法を説明するための図であって、（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、第一本接合工程における本接合用回転ツールの移動状態を示した平面図である。
【図７】第一の実施形態に係る枠構造体の製造方法を説明するための図であって、（ａ）は、第一本接合工程における摩擦攪拌の状態を示した断面図、（ｂ）は、第二本接合工程における摩擦攪拌の状態を示した断面図である。
【図８】第一の実施形態に係る枠構造体の製造方法を説明するための図であって、補修工程を説明するための平面図である。
【図９】第一の実施形態に係る枠構造体の製造方法を説明するための図であって、補修工程を説明するための断面図である。
【図１０】第二の実施形態に係る枠構造体を示した斜視図である。
【図１１】第二の実施形態に係る枠構造体の内側枠部材を吊下げた状態を示した分解斜視図である。
【図１２】第二の実施形態に係る枠構造体の製造方法を説明するための図であって、外側枠部材の内側に内側枠部材を嵌合させた後にタブ部材を切除した状態を示した斜視図である。
【図１３】第二の実施形態に係る枠構造体の製造方法を説明するための図であって、（ａ）および（ｂ）は、第一本接合工程における本接合用回転ツールの移動状態を示した平面図である。
【図１４】第二の実施形態に係る枠構造体の製造方法を説明するための図であって、（ａ）および（ｂ）は、第二本接合工程における本接合用回転ツールの移動状態を示した平面図である。
【図１５】第二の実施形態に係る枠構造体の製造方法を説明するための図であって、第二本接合工程における摩擦攪拌の状態を示した断面図である。
【図１６】第三の実施形態に係る枠構造体を示した斜視図である。
【図１７】第三の実施形態に係る枠構造体の内側枠部材を吊下げた状態を示した分解斜視図である。
【図１８】第三の実施形態に係る枠構造体の製造方法を説明するための図であって、第二本接合工程における摩擦攪拌の状態を示した断面図である。
【符号の説明】
【０１５９】
１      枠構造体
１０    外側枠部材
１０ａ  内周面
１１    内側枠部材
１１ａ  外周面
１２ａ  表面
１２ｂ  裏面
１４    本接合用回転ツール（接合用回転ツール）
１５    金属部材
１７    突合部
３０    凹溝
３１    熱媒体管
３３    熱伝導性物質
５２    第二タブ部材（タブ部材）
５６    フック（吊り用治具）
Ｈ      充填用金属部材（補修部材）
Ｋ      溶接金属
Ｑ１    抜き穴（タブ部材の穴）
Ｑ２    抜き穴（接合用回転ツール抜き穴）
Ｑ３    抜き穴（補修用回転ツール抜き穴）
１０１  枠構造体
１１０  外側枠部材
１１０ａ  内周面
１１１  内側枠部材
１１１ａ  外周面
１１２ａ  表面
１１２ｂ  裏面
１１４  本接合用回転ツール（接合用回転ツール）
１１７  突合部
１３０  凹溝
１３１  熱媒体管
２０１  枠構造体
２１０  外側枠部材
２１０ａ  内周面
２１１  内側枠部材
２１１ａ  外周面
２１２ａ  表面
２１２ｂ  裏面
２１４  本接合用回転ツール（接合用回転ツール）
２１７  突合部
【図１】
2009297755.tif 000003
【図２】
2009297755.tif 000004
【図３】
2009297755.tif 000005
【図４】
2009297755.tif 000006
【図５】
2009297755.tif 000007
【図６】
2009297755.tif 000008
【図７】
2009297755.tif 000009
【図８】
2009297755.tif 000010
【図９】
2009297755.tif 000011
【図１０】
2009297755.tif 000012
【図１１】
2009297755.tif 000013
【図１２】
2009297755.tif 000014
【図１３】
2009297755.tif 000015
【図１４】
2009297755.tif 000016
【図１５】
2009297755.tif 000017
【図１６】
2009297755.tif 000018
【図１７】
2009297755.tif 000019
【図１８】
2009297755.tif 000020