JP2000504638A - Joining a tube to an article - Google Patents

Joining a tube to an article

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Abstract

(57)【要約】 物品にチューブを接合するための方法であって、それぞれが熱可塑性ポリマー、特に脂肪族ポリアミドから形成されている。物品(2)は、チューブ(9)が摺動嵌合状態で配置される複数の流路(10)を有する。物品は、ピンを有する加熱ブロックに向けて動かされ、ピンは各チューブ内に差し込まれるようになっている。物品(2)および加熱ブロック(4)は並置位置にもたらされ、チューブのポリマーが溶融して前記物品にコーティングを形成するようになっている。この方法は、例えば100〜300本、あるいはそれ以上のチューブを有するチューブ熱交換器を一作業周期で形成するのに特に有益である。 (57) Abstract: A method for joining tubes to articles, each formed from a thermoplastic polymer, particularly an aliphatic polyamide. The article (2) has a plurality of channels (10) in which the tubes (9) are arranged in a sliding fit. The article is moved toward a heating block having pins, the pins being inserted into each tube. The article (2) and the heating block (4) are brought into juxtaposition, such that the polymer of the tube melts and forms a coating on the article. This method is particularly useful for forming tube heat exchangers having, for example, 100 to 300 or more tubes in one working cycle.

Description

【発明の詳細な説明】 物品へのチューブの接合 発明の分野 本発明は、チューブを物品に流体が漏れないやり方で接合する方法に関し、チ ューブを介して物品内を通過する流体の流動伝達をもたらす。特に、チューブが 物品内の流路を通って部分的に突出し、そこに接合される。本発明の好ましい形 態において、この方法は、プラスチック熱交換器、特にポリアミド成形材料から 製造される熱交換器の製造において、管寄せまたはマニホールドの全体、あるい は一部を形成する物品へのチューブの接合に関する。複数の形態において、この 方法は、少なくとも10本のこのようなチューブ、特に少なくとも100本のチ ューブを接合することに関する。発明の背景 熱可塑性ポリマーから形成される熱交換器およびこのような熱交換器の製造の ための方法は、知られている。例えば、熱可塑性ポリマーから形成される多くの 熱交換器およびその製造のための方法は、1991年2月21日に公開されたA .J.Cesaroni のPCT特許出願 WO91/02209と、そこで言及された公開特許出 願とに記述されている。管状構造の熱可塑性ポリマー熱交換器は、1990年5 月8日および1992年1月7日にそれぞれ発行された E.L.Fletcherおよび T.H.Khoの両名の米国特許 4,923,004および 5,078,946に記述されており、チ ューブは、成形あるいは同様な工程においてマニホールド部と一体的に形成され る。熱交換器のための構成の好ましい材料は、ポリアミド、特に脂肪族ポリアミ ドである。 熱可塑性ポリマーから形成される熱交換器が、上記特許および公開特許出願で 述べられた技術によって製造されているが、構成および製造方法の改良は、熱可 塑性ポリマーから形成される熱交換器の製造および利用に対し、さらなる適応性 および経済性を増加させるために有益であろう。特に、チューブ熱交換器の製造 における管寄せやマニホールド、あるいは他の構成物へのチューブの組み込みは 、通常、冗長であって時間を浪費する工程であり、所定位置にチューブを接合す るために接着剤の使用をしばしば必要とする。ポリアミドからの熱交換器の製造 は、特に他のポリマーを使用した場合と比較すると、独自で困難な問題を持ち出 すことがあるが、得られる熱交換器は、他のポリマーからの熱交換器に優る多く の利点を有する。 中空部、例えばチューブを有するボディに熱可塑性ポリマーで造った成形ボデ ィを連結するための方法は、 H.Gross によるU.S.4773956 に記述されてい る。圧力下で熱可塑性ポリマー成形品のかたまりを面溶接するための方法および 装置は、 H.Gross らによるU.S.4797173 に記述されている。この方法は、 同一平面に置かれた端面を有する熱可塑性ポリマーの押し出し成形品、例えばチ ューブの面溶接に関する。これら端面は、流路が端面の断面に対応して形成され た加熱可能かつ冷却可能なプレートに対して押圧され、ポリマーが溶融するまで 加熱される。六角形ハニカム状構造のチューブが形成される。このような方法は 、ハニカム構造体の形成に有効であるが、物品にチューブを挿入することは、複 雑であって適合しない。 物品に多数のチューブを接合する、例えば熱交換器の製造において、効率が良 くしかも経済的な方法が有益であろう。発明の概要 熱可塑性ポリマー物品に熱可塑性ポリマーチューブを流体が漏れないやり方で 接合するための方法が次に見い出される。 それで、本発明の形態は、物品にチューブを接合するための方法を提供し、そ れぞれが熱可塑性ポリマーから形成され、前記物品は、第1の表面からそれを通 って第2の表面に延在する少なくとも1つの流路を有し、このような流路は直線 状であって前記チューブを摺動嵌合状態で収容するような形状および大きさであ り、前記チューブは第1の表面から第2の表面まで前記物品を貫通可能であり、 前記物品に流体流動伝達をもたらすようになっており、 (i) 前記チューブを直線状の前記流路に挿入し、これが前記物品を通って延 在し、前記第1の表面から前記第2の表面を越えて突出するようにするステップ と、 (ii) 前記第2の表面を越えて突出する前記チューブを摺動嵌合状態でピンの 上に配置し、前記ピンは前記チューブである前記熱可塑性ポリマーの融点よりも 低い温度に維持され、前記ピンは前記チューブである前記熱可塑性ポリマーの融 点よりも高い温度に加熱可能な加熱ブロックに配置されて突出するステップと、 (iii) 前記加熱ブロックを前記融点よりも高い温度に制御するステップと、 (iv) 前記加熱ブロックを前記第2の表面に向けてこの第2の表面に並置され る位置に動かし、前記チューブが前記加熱ブロックと接触して前記チューブであ る前記ポリマーが溶融し、前記第2の表面に少なくとも部分的なそのコーティン グを形成し、それにより前記チューブを前記物品に対してシールするようにした ステップと、 (v) 前記物品を冷却するステップと、 (vi) 前記物品を前記ピンおよび前記加熱ブロックから引き離すステップと を具えている。 本発明方法の好ましい一実施例において、前記物品を整列関係で通る複数の流 路、特に少なくとも100本の流路がある。 他の実施例において、ステップ(ii)の各ピンは、特に冷却流体、例えば水また はオイルを前記ピンの内側を通すことによって冷却される。 さらに他の実施例において、各ピンは、冷却流体が通る内部流体嵌め込みチュ ーブを有するキャップ付き中空ピンであり、特にこのような流体はその後、前記 内部流体嵌め込みチューブと前記ピンとの間を通る。 またさらなる一実施例において、ステップ(c) のピンは、セラミックチップを 有する。 さらなる一実施例において、チューブおよび物品は、脂肪族ポリアミドから形 成される。 またさらなる一実施例において、チューブは、物品であるポリマーに対する接 着を促進するために接着剤が塗布されているか、あるいは前記チューブは、物品 であるポリマーに対して前記チューブの接合を促進する外側層を持った同時押し 出し成形チューブであるか、少なくとも一方を含む。 さらなる一実施例において、物品は、プラスチック熱交換器の管寄せまたはマ ニホールドの一部である。 他の形態において、本発明は、チューブが摺動嵌合する流路を有する物品に複 数の前記チューブを接合するための装置を提供し、前記チューブおよび物品は熱 可塑性ポリマーで形成され、 (a) 平坦な加熱面を持った加熱ブロックと、 (b) 平行かつ間隔をあけて離れた関係で前記加熱面から突出する複数の細長い ピンであって、これらピンは前記加熱ブロックから断熱され、前記チューブ内へ の挿入が可能なチップを有し、 (c) 前記物品をそこから突出する前記チューブと共に保持して前記ピンとチュ ーブとを対応する整列関係に配置するための保持手段と、 (d) 前記加熱ブロックに向けて前記物品を動かし、前記ピンが摺動して前記チ ューブ内に挿入され、前記チューブが前記加熱ブロックと接触するようにさせる ための手段と を具えている。 本発明の好ましい一実施例において、(b) のピンは冷却ピンであり、特に流体 冷却のピンであり、とりわけ水またはオイル冷却のピンである。 他の実施例において、ピンは、その中に各ピンのチップまで実質的に延在する 内部流体嵌め込みチューブを有する閉じた中空ピンであり、前記ピンの冷却のた めの前記嵌め込みチューブを通る冷却流体の流動のために適合している。 さらに他の実施例において、(b) のピンは、セラミックチップを有する。図面の簡単な説明 本発明の方法は、図面に示した実施例を参照して詳細に記述され、この図面の 図1は、間隔をあけて離れた関係の加熱ブロックと物品との概略描写であり、 図2は、チューブに挿入されるピンの概略描写であり、 図3は、溶融プールの形成の概略描写であり、 図4は、並置関係の加熱ブロックと物品との概略描写であり、 図5は、チューブがそこに接合された後の物品の概略描写であり、 図6Aおよび図6Bは、ピンの断面の概略描写である。発明の詳細な説明 図1は、1によって概ね指示されたブロックと、2で概ね指示された物品とを 示している。物品2は、ブロック1の反対側に配置されている。ブロック1は、 そこを通って突出するピン5を持った熱ブロック3を有する。熱ブロック3は平 らな表面の上面4を有し、物品2に向けて配置されている。ピン5は、加熱ブロ ック3の流路6に配置され、部品2に向けて上面4を越えて突出している。図1 に示されるように、断熱材7は、ピン5と加熱ブロック3との間の流路6内に配 置されている。 物品2は、チューブ9が貫通する流路付きブロック8を具えている。チューブ 9は、物品の流路10内に置かれ、物品の表面11を越えて突出している。ブロ ック1は、通常、流路付きブロック8の物品の流路10の数と同じ数のピン5を 有していよう。 図1に示されるように、ブロック1の上面4および物品2の表面2は、平らな 面である。このような表面が平らな面である必要はなく、種々の形状の表面が可 能であることは理解されなければならない。しかしながら、上面4および物品の 表面11は、対応形状であり、特に係合する面であって、より好ましくは平坦面 であることが好ましく、チューブが相互に接合された場合、ここで記述されるよ うに、熱可塑性ポリマーの相対的に単一の層が物品2の表面11に形成されるよ うになっている。 図2は、図1に示したものに対し、より接近した関係の加熱ブロック3と流路 付きブロック8とを示している。図2において、ピン5はチューブ9内に挿入さ れるようになる。ピン5の直径は、チューブ9の内径とほぼ同じであるが、これ よりも僅かに小さく、ピン5がチューブ9内に摺動して挿入されることができる ようになっている。このような相対的な寸法は、作業中に流路付きブロック8内 にある無傷なチューブ9の実質的な維持に帰着し、すなわちチューブ9の直径の 著しい狭まりに帰着しない。ピン5のチップがこの工程の作業中にチューブ9内 にピン5の迅速な挿入を可能とするように先細り可能であることが理解されなけ ればならない。さらに、表面11を越えて突出するチューブ9の距離は、特にチ ューブが制御されていない位置の時に曲がりやうねりに対する何らかの傾向を示 す場合、チューブ9内にピン5の迅速な挿入を可能とするように同様に制御され るべきである。 図3は、図2に示されたものよりもより近接した関係のブロック3と流路付き ブロック8とを示している。チューブ9は、加熱ブロック3の表面4と接触状態 となり、溶融し始めて溶融池12を形成する。 図4において、加熱ブロック3は、流路付きブロック8に対してその最も近接 状態にある。ピン5はチューブ9内に挿入されたままである。溶融池12は、ピ ン5およびチューブ9の位置から離れた全方向に延在する連続した溶融ポリマー の池を形成するように流動を受ける。 図5は、加熱ブロック3から分離した後の流路付きブロック8を示す。現在の 流路付きブロック8は、この流路付きブロック8の表面11に亙って形成された ポリマー層13を持つ流路10内に配置されたチューブ9を有する。従って、チ ューブ9は流路付きブロック8に対して接合されるようになる。層13は溶融池 12の冷却によって形成される。 作業過程において、チューブ9は物品8の流路10を通って挿入され、チュー ブ9の両端が物品8の表面11を越えて突出するようになっている。物品8は、 加熱ブロック3のピン5の数と同じ数の流路10を有することが好ましい。加熱 ブロック3は、チューブ9の形成で使用したポリマーの溶融をもたらすのに充分 な温度にまで加熱される。ピン5は、チューブ9であるポリマーの融点よりも低 く、好ましくはこのようなポリマーの軟化点よりも低い温度であり、ピン5がチ ューブ9内に沿って容易に滑り込むようになっている。従って、チューブ9は、 流路付きブロック8内をその完全な状態に保持し、そこを通る流体の流動を可能 にする。 物品8と加熱ブロック3とは、極めて近接した状態にもたらされる。これは、 物品8か、加熱ブロック3の何れか一方を動かすことによってなされることがで き、通常は前者である。加熱ブロック3上の各ピン5は、物品8上の対応するチ ューブ9内に挿入されるようになる。チューブ9が表面11を越えて突出する長 さに亙って充分な剛性を有するべきであることが理解され、ピン5に対するチュ ーブ9の内側の心合わせが容易に達成されるようになっている。チューブ9が表 面11を越えて突出する距離は、相対的に短くてもよいが、チューブの直径の数 倍であってもよい。 加熱ブロック3と物品8とは、極めて近接した状態にもたらされる。その動作 中に、チューブ9は加熱ブロック3の表面4と接触し、そのポリマーが溶融状態 になる。溶融ポリマー12は、ピン5から離れて広がるようにさせられる。加熱 ブロック3と物品8とは極めて近接した状態になるので、溶融ポリマー12は、 物品8の表面にポリマーの連続した層か、あるいは実質的に連続した層を形成す る。加熱ブロック3は、次に物品8に対して近接した位置から引っ込められ、迅 速に冷却して固化するポリマーの層と共に物品8から離れる。加熱ブロック3の 表面4が溶融ポリマー12から容易に分離できるような表面を有すべきであるこ とが理解される。このように行うことは必須ではないけれども、物品8の上に加 熱ブロック3を配置することは、より便利であるかも知れず、分離において、ポ リマーが溶融流、例えばまだ溶融している間に垂下することや滴下するような著 しい傾向がないようなものである。さらに、ピン5がチューブ9内のその所定位 置から分離されるので、ポリマーの融点と比較すると、ピン5の自然冷却は、ピ ンに隣接するポリマーが固化したままとなって物品8を通って延在する流路10 に対する開口を形成することを確実にし、すなわち、溶融ポリマーによる流路1 0の妨害が発生しない。しかしながら、必要ならば、流路10は有効な開口を確 実にするように拡径可能である。 冷却流体、例えば空気やミストの形態の水、および液体の水が物品8から加熱 ブロック3を分離した後にポリマーを冷却するために使用可能であることが理解 される。 この工程の連続的な操作において、例えば一連の物品がこの発明の方法および 装置を用いてチューブに接合される場合、ピンはこの工程の作業周期の間に、チ ューブに対するピンの引っ掛かり、および/または関連する溶融効果をもたらし 、チューブの歪みを結果として生ずるような熱を充分に保持していることが見い 出されよう。これは、物品の表面11の反対の物品の部分に対してこの物品から 離れて突出するチューブ、特に、ピンの相対的な長さおよび物品の厚みが、ピン が物品を完全に突き抜けてそこから突出するチューブの部分に延在しているよう になっている場合、とりわけ発生する。この一例は、種々の型式のチューブ熱交 換器の製造の場合であろう。 冷却したピンの使用は、チューブに対するピンの引っ掛かりを緩和したり、こ の工程を別な方法で改良することができる。冷却ピンの例が図6Aおよび図6B に示されている。図6Aは、20によって概ね指示されたピンを示しており、チ ップ21を有する。ピン20は、外壁22を持った実質的に管状の中空ピンであ る。流体嵌め込みチューブ23は、ピン20内に配置されており、ピン20の外 壁22から間隔をあけて離れている。流体嵌め込みチューブ23の出口24は、 チップ21から間隔をあけて離れている。実施例において、ピン20は、ブロッ ク3からピン20までの熱伝導を最小にするように形成され、特にブロック3の 領域に対して断熱されている。 図6Bは、図6Aのピンの一実施例を示しており、外壁22が第1の材料で形 成され、チップ21Aが第2の材料で形成されている。チップ21Aの材料は、 ピン20の長さに部分的あるいはほぼ沿って延在可能である。一実施例のように 、外壁22の材料は、真鍮や鋼などであってよいのに対し、チップ21Aの材料 は、断熱材料、例えばセラミックであってよい。断熱材料のチップは、流体嵌め 込みチューブ23を持たないピンに使用可能であるが、ピン20は流体嵌め込み チューブを有することが好ましい。 図6Aおよび図6Bに示した型式のピンを持った工程の操作において、通常、 空気か水、あるいはオイルである冷却流体は、流体嵌め込みチューブ23を通り 、出口24を出て、それから流体導入管23と外壁22との間を通り、それによ ってピン20を冷却する。冷却流体は、連続的あるいは間欠的に使用可能である 。冷却流体が連続的に使用され、この流体の温度が制御されることが好まし い。 本発明の好ましい実施例において、物品8は、熱交換器、特に熱可塑性ポリマ ーから形成される熱交換器の管寄せまたはマニホールドか、あるいはその一部で ある。 この図面は、少数のチューブのみを用いた方法を描いている。しかしながら、 この方法は、多数のチューブを使用することに適合可能であってこれを意図して いる。特に、この方法は、少なくとも10本、特に少なくとも100本、とりわ け一度に300本を越えるチューブを物品に接合する場合に使用可能である。従 って、この方法は多数のチューブを有する物品の製造に使用可能であり、熱交換 器は一例である。このような多数のチューブの接合は、この工程の1作業周期で 行われることができる。 好ましい実施例において、チューブおよび物品は、種々のポリアミド成形材料 から形成可能である。選択される成形材料は、最終用途に基本的に依存し、例え ば、この最終用途は、熱交換器を通る流体と、流体、例えば熱交換器の外側の空 気を含め、ここに記述した方法を用いて製造されるチューブを持った装置を使用 して製造される熱交換器、特にこのような熱交換器の使用温度および使用環境を 意図している。車両にこのような熱交換器を使用する場合、流体は、塩や他の腐 蝕性または摩耗性物質をしばしば含む空気か、あるいはこの流体は液体、例えば ラジエータ液であってよい。好ましいポリマーの構成は、ポリアミドである。ポ リアミドの例は、6〜12個の炭素原子を有する脂肪族第1ジアミンを持った6 〜12個の炭素原子を有する脂肪族ジカルボン酸の縮合重合によって形成される ポリアミドである。あるいは、このポリアミドは、脂肪族ラクタムや、6〜12 個の炭素原子を有するα,ωアミノカルボン酸の縮合重合によって形成可能であ る。さらに、このポリアミドは、このようなジカルボン酸とジアミンとラクタム とアミノカルボン酸とを混合したものの共重合によって形成可能である。ジカル ボン酸の例は、1,6-ヘキサン二酸(アジピン酸)、1,7-ヘプタン二酸(ピメリン 酸)、1,8-オクタン二酸(スベリン酸)、1,9-ノナン二酸(アゼライン酸)、1, 10-デカン二酸(セバシン酸)、1,12-ドデカン二酸である。ジアミンの例は、1, 6-ヘキサメチレンジアミン、1,8-オクタメチレンジアミン、 1,10-デカメチレンジアミン、1,12-ドデカメチレンジアミンである。ラクタム の一例は、カプロラクタムである。α,ωアミノカルボン酸の例は、アミノオク タン酸、アミノデカン酸、アミノウンデカン酸、アミノドデカン酸である。ポリ アミドの好ましい例は、ポリヘキサメチレンアジパミドおよびポリカプロラクタ ムであり、それぞれナイロン66およびナイロン6としても知られている。 ポリアミドの使用に対する特定の言及がその製造に用いられるポリマーとして 、ここでなされているが、他のポリマーが使用可能であることは理解されるけれ ばならず、物品およびチューブに対する好ましいポリマーは、溶融状態で相溶性 である。さらに、この発明の方法を用いて製造される装置の使用環境、例えば、 熱交換器およびこのような熱交換器を貫いて通る流体の特性や使用温度および圧 力などは重要である。使用可能な他の熱可塑性ポリマーの例は、ポリエチレン、 ポリプロピレン、フルオロカーボンポリマー、ポリエステル、エラストマー、例 えばポリエステルエラストマー,ネオプレン,クロロスルホン化ポリエチレン, エチレン/プロピレン/ジエン(EPDM)エラストマー、ポリ塩化ビニル、ポ リウレタンである。 好ましい実施例において、本発明方法で使用したチューブは、0.7mmより薄 く、特に0.07〜0.50mm、とりわけ0.12〜0.30mmの範囲の厚みを 有する。しかしながら、チューブの厚みは、企図した最終用途の意味する範囲、 特にその最終用途に対して要求される特性に依存しよう。 高分子成形材料は、当業者によって認識されるように、安定剤や着色剤および 充填剤などを有することができる。 本発明方法は、熱可塑性ポリマーから形成されたチューブが同様に熱可塑性ポ リマーから形成された物品に挿入される必要のある種々の最終用途に使用するこ とができ、物品の一方側から他方側に物品を貫通するチューブを通る流体の流動 伝達を持つ装置を形成する。特に好ましい実施例において、チューブおよび物品 は、熱交換器、特に熱可塑性ポリマーから形成される熱交換器の一部を形成する 。ここで記述したように、好ましい熱可塑性ポリマーは、脂肪族ポリアミドであ る。このような熱交換器は、種々の最終用途での利用が知られており、ラジエー タ液の冷却およびオイルの冷却の両方の自動車用熱交換器のようなものを含 む。他の利用は、例えば海事用の熱交換器の製造であってもよい。 本願発明は、物品内にチューブを挿入するための多目的に使用できる方法を提 供する。この方法は、経済的かつ汎用的であって操作が容易である。この発明の 方法を実行するために必要な装置は、相対的に単純であって複雑ではない。 本発明は、以下の例によって説明される。 例1 ここに実質的に記述されたような工程がセラミックチップを有する水冷ピンを 用いて操作された。物品およびチューブの両方のポリマーは、ポリヘキサメチレ ンアジパミドである。 一連の試験において、加熱ブロックの温度は、約273〜310℃の範囲に亙 って変えられた。用いた作業周期は、チューブ内のピンと共に物品と加熱ブロッ クとを並置位置にもたらし、約10秒間その位置を維持し、次に加熱ブロックと ピンとが引っ込められることを伴った空気が結果として得られる接合チューブを 通過し、約10秒間の空気と水とのミスト、そして最後に約20〜30秒間の水 流によってたどられた。 この工程が容認可能な方法で上述した温度範囲に亙り操作された。 上述した工程を用い、マニホールドに対するチューブの流体封止接合をもたら すように、約350本に至るチューブが熱交換器のマニホールドの部分に1回の 作業周期で接合された。この方法で形成された熱交換器は、商業的に満足な結果 を伴って広範囲な圧力および温度試験を受けた。BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The joining INVENTION tubes to an article is directed to a method of bonding in a manner that fluid does not leak the tube article, resulting in flow communication of the fluid passing through the article through the tube . In particular, a tube partially projects through a flow path in the article and is joined thereto. In a preferred form of the invention, the method is used in the manufacture of plastic heat exchangers, in particular heat exchangers made from polyamide molding materials, for joining tubes to articles forming all or part of headers or manifolds. About. In some embodiments, the method involves joining at least 10 such tubes, particularly at least 100 tubes. BACKGROUND OF THE INVENTION Heat exchangers formed from thermoplastic polymers and methods for the manufacture of such heat exchangers are known. For example, many heat exchangers formed from thermoplastic polymers and methods for their manufacture are described in A.M. J. This is described in Cesaroni's PCT patent application WO 91/02209 and the published patent applications mentioned therein. The tubular-structured thermoplastic polymer heat exchangers were published on May 8, 1990 and January 7, 1992, respectively. L. Fletcher and T.W. H. U.S. Pat. Nos. 4,923,004 and 5,078,946 to Kho both describe a tube integrally formed with a manifold portion in a molding or similar process. Preferred materials of construction for the heat exchanger are polyamides, especially aliphatic polyamides. Although heat exchangers formed from thermoplastic polymers have been manufactured by the techniques described in the above-mentioned patents and published patent applications, improvements in construction and manufacturing methods have been made in the manufacture of heat exchangers formed from thermoplastic polymers. And for use, it would be beneficial to increase further adaptability and economy. In particular, the incorporation of tubes into headers, manifolds, or other components in the manufacture of tube heat exchangers is usually a tedious and time consuming process that requires gluing to join the tubes in place. Often requires the use of agents. The production of heat exchangers from polyamides can pose unique and difficult problems, especially when compared to using other polymers, but the resulting heat exchangers are It has many advantages over it. A method for connecting a molded body made of thermoplastic polymer to a body having a hollow part, for example a tube, is described in Gross, U.S.A. S. 4773956. A method and apparatus for surface welding a mass of thermoplastic polymer molding under pressure is described in Gross et al. S. 4797173. This method involves the face welding of extruded thermoplastic polymers, such as tubes, having coplanar end faces. These end faces are pressed against a heatable and coolable plate formed with channels corresponding to the cross section of the end faces and heated until the polymer melts. A tube having a hexagonal honeycomb structure is formed. While such methods are effective in forming honeycomb structures, inserting tubes into articles is complex and incompatible. Efficient yet economical methods of joining multiple tubes to an article, for example, in the manufacture of heat exchangers, would be beneficial. SUMMARY OF THE INVENTION A method for joining a thermoplastic polymer tube to a thermoplastic polymer article in a fluid-tight manner is now found. Thus, aspects of the present invention provide a method for joining a tube to an article, each formed from a thermoplastic polymer, wherein the article extends from a first surface therethrough to a second surface At least one flow path that is linear and shaped and sized to receive the tube in a slidable fit, wherein the tube extends from a first surface through a first surface. (2) inserting the tube into the linear flow path, which extends through the article; And projecting from the first surface beyond the second surface; and (ii) placing the tube projecting beyond the second surface onto a pin in a sliding fit. Place the pin where the tube is the heat The pin is maintained at a temperature lower than the melting point of the plastic polymer, and the pin is disposed on a heating block that can be heated to a temperature higher than the melting point of the thermoplastic polymer, which is the tube, and protrudes; (iii) the heating block Controlling the heating block to a temperature higher than the melting point; and (iv) moving the heating block toward the second surface to a position juxtaposed with the second surface so that the tube comes into contact with the heating block. Melting said polymer being said tube to form at least a partial coating thereof on said second surface, thereby sealing said tube to said article; and (v) said article. And (vi) separating the article from the pins and the heating block. In a preferred embodiment of the method of the invention, there are a plurality of channels, in particular at least 100 channels, passing in said article in an aligned relationship. In another embodiment, each pin of step (ii) is cooled, especially by passing a cooling fluid, for example water or oil, inside said pin. In yet another embodiment, each pin is a hollow capped pin having an internal fluid-fitting tube through which the cooling fluid passes, and in particular such fluid then passes between the internal fluid-fitting tube and the pin. In yet a further embodiment, the pin of step (c) comprises a ceramic chip. In a further embodiment, the tubes and articles are formed from an aliphatic polyamide. In yet a further embodiment, the tube is coated with an adhesive to promote adhesion to the article polymer, or the tube is an outer layer that facilitates bonding of the tube to the article polymer. , Or at least one of them. In a further embodiment, the article is part of a header or manifold of a plastic heat exchanger. In another aspect, the present invention provides an apparatus for joining a plurality of tubes to an article having a channel in which the tubes slide fit, wherein the tubes and articles are formed of a thermoplastic polymer; A) a heating block having a flat heating surface; and (b) a plurality of elongated pins projecting from the heating surface in a parallel and spaced apart relationship, the pins being insulated from the heating block, (C) holding means for holding the article with the tube protruding therefrom and arranging the pin and the tube in a corresponding alignment relationship; and Means for moving the article toward the heating block so that the pin slides into the tube and causes the tube to contact the heating block. In a preferred embodiment of the invention, the pins in (b) are cooling pins, especially fluid cooling pins, especially water or oil cooling pins. In another embodiment, the pins are closed hollow pins having an internal fluid fitting tube extending substantially to the tip of each pin, and a cooling fluid passing through the fitting tube for cooling the pins. Suitable for the flow of In yet another embodiment, the pin of (b) has a ceramic chip. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The method of the present invention will be described in detail with reference to the embodiments illustrated in the drawings, in which FIG. 1 is a schematic depiction of a heating block and an article in spaced apart relation. Figure 2 is a schematic depiction of a pin inserted into a tube; Figure 3 is a schematic depiction of the formation of a molten pool; Figure 4 is a schematic depiction of a heating block and an article in a juxtaposed relationship; FIG. 5 is a schematic depiction of the article after the tube has been bonded thereto, and FIGS. 6A and 6B are schematic depictions of a cross section of the pin. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION FIG. 1 shows blocks generally indicated by 1 and articles generally indicated by 2. The article 2 is arranged on the opposite side of the block 1. The block 1 has a heat block 3 with pins 5 projecting therethrough. The heat block 3 has a flat upper surface 4 and is arranged towards the article 2. The pin 5 is arranged in the flow path 6 of the heating block 3 and projects beyond the upper surface 4 toward the component 2. As shown in FIG. 1, the heat insulating material 7 is disposed in the flow path 6 between the pin 5 and the heating block 3. The article 2 has a block 8 with a flow path through which a tube 9 passes. The tube 9 is placed in the flow path 10 of the article and protrudes beyond the surface 11 of the article. The block 1 will usually have the same number of pins 5 as the number of channels 10 of the article of the block 8 with channels. As shown in FIG. 1, the upper surface 4 of the block 1 and the surface 2 of the article 2 are flat surfaces. It should be understood that such a surface need not be a flat surface, and that variously shaped surfaces are possible. However, the upper surface 4 and the surface 11 of the article are correspondingly shaped, especially the mating surfaces, and more preferably the flat surfaces, and will be described here if the tubes are joined together. As such, a relatively single layer of thermoplastic polymer is formed on surface 11 of article 2. FIG. 2 shows the heating block 3 and the block with flow path 8 in closer relation to those shown in FIG. In FIG. 2, the pin 5 is inserted into the tube 9. The diameter of the pin 5 is approximately the same as, but slightly smaller than, the inner diameter of the tube 9 so that the pin 5 can be slid into the tube 9. Such a relative dimension results in a substantial maintenance of the intact tubing 9 in the channeled block 8 during operation, i.e. does not result in a significant reduction in the diameter of the tubing 9. It should be understood that the tip of the pin 5 can be tapered to allow for quick insertion of the pin 5 into the tube 9 during operation of this process. In addition, the distance of the tube 9 projecting beyond the surface 11 may allow for a quick insertion of the pin 5 into the tube 9, especially if the tube exhibits some tendency to bends or undulations in uncontrolled positions. Should be controlled as well. FIG. 3 shows the block 3 and the block with flow path 8 in closer relation than those shown in FIG. The tube 9 comes into contact with the surface 4 of the heating block 3 and begins to melt to form a weld pool 12. In FIG. 4, the heating block 3 is in the closest state to the block 8 with the flow path. Pin 5 remains inserted in tube 9. The molten pool 12 is subjected to flow to form a continuous molten polymer pool extending in all directions away from the location of the pin 5 and the tube 9. FIG. 5 shows the block with flow path 8 after being separated from the heating block 3. The current block with flow path 8 has a tube 9 arranged in a flow path 10 having a polymer layer 13 formed over the surface 11 of the block with flow path 8. Therefore, the tube 9 is joined to the block 8 with the flow path. The layer 13 is formed by cooling the molten pool 12. In the course of operation, the tube 9 is inserted through the flow path 10 of the article 8 so that both ends of the tube 9 project beyond the surface 11 of the article 8. The article 8 preferably has the same number of channels 10 as the number of pins 5 of the heating block 3. The heating block 3 is heated to a temperature sufficient to cause melting of the polymer used in forming the tube 9. The pin 5 is at a temperature below the melting point of the polymer that is the tube 9, preferably below the softening point of such a polymer, so that the pin 5 can slide easily along the tube 9. Thus, the tube 9 keeps the interior of the block with flow path 8 in its perfect condition and allows the flow of fluid therethrough. The article 8 and the heating block 3 are brought into a very close state. This can be done by moving either the article 8 or the heating block 3, which is usually the former. Each pin 5 on the heating block 3 becomes inserted into a corresponding tube 9 on the article 8. It is understood that the tube 9 should have sufficient stiffness over the length projecting beyond the surface 11 so that the inner alignment of the tube 9 with the pin 5 is easily achieved. . The distance that the tube 9 projects beyond the surface 11 may be relatively short, but may be several times the diameter of the tube. The heating block 3 and the article 8 are brought into a very close state. During its operation, the tube 9 comes into contact with the surface 4 of the heating block 3 and the polymer is in a molten state. The molten polymer 12 is caused to spread away from the pins 5. Because the heating block 3 and the article 8 are in close proximity, the molten polymer 12 forms a continuous or substantially continuous layer of polymer on the surface of the article 8. The heating block 3 is then retracted from a position close to the article 8 and leaves the article 8 with a layer of polymer that cools and solidifies rapidly. It is understood that the surface 4 of the heating block 3 should have such a surface that it can be easily separated from the molten polymer 12. Although it is not essential to do so, it may be more convenient to place the heating block 3 on the article 8 and, in the separation, the polymer will flow in a molten stream, for example while it is still molten. And no significant tendency to drop or drip. Further, as the pin 5 is separated from its predetermined position within the tube 9, the natural cooling of the pin 5 as compared to the melting point of the polymer causes the polymer adjacent to the pin to remain solid and extend through the article 8. This ensures that an opening to the existing flow path 10 is formed, i.e. no obstruction of the flow path 10 by the molten polymer occurs. However, if necessary, the flow path 10 can be enlarged to ensure effective opening. It is understood that cooling fluids, such as water in the form of air or mist, and liquid water can be used to cool the polymer after separating heating block 3 from article 8. In the continuous operation of the process, for example, when a series of articles are joined to a tube using the method and apparatus of the present invention, the pins may become caught on the tube during the working cycle of the process, and / or It will be found that it retains enough heat to provide an associated melting effect and result in tube distortion. This is because tubes that protrude away from the article relative to the part of the article opposite the surface 11 of the article, and in particular, the relative length of the pin and the thickness of the article, are such that the pin can fully penetrate the article from there. This is especially the case when it is intended to extend into the protruding part of the tube. An example of this would be in the manufacture of various types of tube heat exchangers. The use of cooled pins can reduce the pin's binding to the tube and can otherwise improve this process. Examples of cooling pins are shown in FIGS. 6A and 6B. FIG. 6A shows a pin generally indicated by 20 and has a chip 21. The pin 20 is a substantially tubular hollow pin having an outer wall 22. Fluid-fitting tube 23 is located within pin 20 and is spaced apart from outer wall 22 of pin 20. The outlet 24 of the fluid fitting tube 23 is spaced apart from the tip 21. In an embodiment, the pins 20 are formed in such a way as to minimize the heat transfer from the block 3 to the pins 20 and are insulated in particular in the area of the block 3. FIG. 6B shows one embodiment of the pin of FIG. 6A, wherein the outer wall 22 is formed of a first material and the tip 21A is formed of a second material. The material of the tip 21A can extend partially or substantially along the length of the pin 20. As in one embodiment, the material of the outer wall 22 may be brass or steel, while the material of the tip 21A may be a heat insulating material, for example, ceramic. Although a tip of insulating material can be used for pins that do not have a fluid-fit tube 23, it is preferred that the pin 20 have a fluid-fit tube. In the operation of a process having a pin of the type shown in FIGS. 6A and 6B, a cooling fluid, usually air or water or oil, passes through a fluid fitting tube 23, exits an outlet 24, and then a fluid inlet tube. Passes between 23 and outer wall 22, thereby cooling pin 20. The cooling fluid can be used continuously or intermittently. Preferably, a cooling fluid is used continuously and the temperature of this fluid is controlled. In a preferred embodiment of the invention, the article 8 is a header or a manifold of a heat exchanger, in particular a heat exchanger formed from a thermoplastic polymer, or a part thereof. This drawing depicts a method using only a small number of tubes. However, the method is adaptable and intended for use with multiple tubes. In particular, this method can be used when joining at least 10 tubes, especially at least 100 tubes, especially more than 300 tubes at a time, to an article. Thus, the method can be used to produce articles with multiple tubes, heat exchangers being one example. The joining of such a large number of tubes can be performed in one working cycle of this process. In a preferred embodiment, the tubes and articles can be formed from various polyamide molding materials. The molding material selected will depend fundamentally on the end use, for example, the end use may involve the method described herein, including the fluid passing through the heat exchanger and the fluid, e.g., air outside the heat exchanger. Heat exchangers manufactured using equipment with tubes manufactured using the same are intended, especially the operating temperature and operating environment of such heat exchangers. When using such a heat exchanger in a vehicle, the fluid may be air, which often contains salts and other corrosive or abrasive substances, or the fluid may be a liquid, for example a radiator liquid. The preferred polymer composition is a polyamide. An example of a polyamide is a polyamide formed by the condensation polymerization of an aliphatic dicarboxylic acid having 6 to 12 carbon atoms with an aliphatic primary diamine having 6 to 12 carbon atoms. Alternatively, the polyamide can be formed by condensation polymerization of an aliphatic lactam or an α, ω aminocarboxylic acid having 6 to 12 carbon atoms. Further, the polyamide can be formed by copolymerization of a mixture of such a dicarboxylic acid, a diamine, a lactam and an aminocarboxylic acid. Examples of dicarboxylic acids are 1,6-hexanedioic acid (adipic acid), 1,7-heptanedioic acid (pimelic acid), 1,8-octanedioic acid (suberic acid), 1,9-nonanedioic acid ( Azelaic acid), 1,10-decandioic acid (sebacic acid) and 1,12-dodecandioic acid. Examples of diamines are 1,6-hexamethylenediamine, 1,8-octamethylenediamine, 1,10-decamethylenediamine, 1,12-dodecamethylenediamine. One example of a lactam is caprolactam. Examples of α, ω aminocarboxylic acids are aminooctanoic acid, aminodecanoic acid, aminoundecanoic acid, aminododecanoic acid. Preferred examples of polyamides are polyhexamethylene adipamide and polycaprolactam, also known as nylon 66 and nylon 6, respectively. Although specific references to the use of polyamides are made herein as the polymers used in their manufacture, it must be understood that other polymers can be used, and the preferred polymers for articles and tubes are meltable. Compatible in state. In addition, the operating environment of the device produced using the method of the invention, such as the properties of the heat exchanger and the fluid passing through such a heat exchanger, the operating temperature and the pressure, are important. Examples of other thermoplastic polymers that can be used are polyethylene, polypropylene, fluorocarbon polymers, polyesters, elastomers such as polyester elastomers, neoprene, chlorosulfonated polyethylene, ethylene / propylene / diene (EPDM) elastomers, polyvinyl chloride, polyurethane. is there. In a preferred embodiment, the tubes used in the method of the invention have a thickness of less than 0.7 mm, in particular in the range of 0.07 to 0.50 mm, especially 0.12 to 0.30 mm. However, the thickness of the tube will depend on the implications of the intended end use, in particular the properties required for that end use. The polymeric molding materials can have stabilizers, colorants, fillers, and the like, as will be appreciated by those skilled in the art. The method of the present invention can be used for various end uses where a tube formed from a thermoplastic polymer also needs to be inserted into an article formed from a thermoplastic polymer, from one side of the article to the other. A device is formed having a fluid flow transmission through a tube passing through the article. In a particularly preferred embodiment, the tubes and articles form part of a heat exchanger, especially a heat exchanger formed from a thermoplastic polymer. As described herein, a preferred thermoplastic polymer is an aliphatic polyamide. Such heat exchangers are known for use in a variety of end uses, including such as automotive heat exchangers for both radiator liquid cooling and oil cooling. Another use may be, for example, the production of a marine heat exchanger. The present invention provides a versatile method for inserting a tube into an article. This method is economical, versatile and easy to operate. The equipment required to carry out the method of the invention is relatively simple and not complicated. The invention is illustrated by the following example. Example 1 A process substantially as described herein was operated using a water-cooled pin with a ceramic tip. The polymer for both the article and the tube is polyhexamethylene adipamide. In a series of tests, the temperature of the heating block was varied over a range of about 273-310C. The working cycle used brings the article and the heating block together with the pin in the tube in a side-by-side position, maintaining that position for about 10 seconds, and then results in air with the heating block and the pin being retracted. It was traversed by a mist of air and water for about 10 seconds, and finally by a stream of water for about 20-30 seconds, through the junction tube. This process was operated in an acceptable manner over the temperature range described above. Using the process described above, up to about 350 tubes were joined to the manifold portion of the heat exchanger in a single work cycle to provide a fluid-tight connection of the tubes to the manifold. Heat exchangers formed in this way have undergone extensive pressure and temperature testing with commercially satisfactory results.

【手続補正書】特許法第184条の8第1項 【提出日】1998年2月14日(1998.2.14) 【補正内容】 ・・・通常、冗長であって時間を浪費する工程であり、適正な位置にチューブを 結合するために接着剤の使用をしばしば必要とする。ポリアミドからの熱交換器 の製造は、特に他のポリマーを使用した場合と比較すると、独自で困難な問題を 持ち出すことがあるが、得られる熱交換器は、他のポリマーからの熱交換器に優 る多くの利点を有する。 中空部、例えばチューブを有するボディを熱可塑性ポリマーで造った成形ボデ ィに連結するための方法は、H.Gross による U.S.4,773,956 に記述されている 。圧力下で熱可塑性ポリマー成形品のかたまりを面溶接するための方法および装 置は、H.Gross らによる U.S.4,797,173 に記述されている。この方法は、一平 面に置かれた端面を有する熱可塑性ポリマーの押し出し成形品、例えばチューブ の面溶接に関する。端面は、溝が端面の断面に対応して形成された加熱可能かつ 冷却可能な板に対して押圧され、ポリマーは、溶融するまで加熱される。六角形 ハニカム状構造のチューブが形成される。このような方法は、ハニカム構造体の 形成に有効であるが、物品にチューブを挿入することは、複雑であって適合しな い。 GB 2273459は、熱交換器の製造にチューブを通るピンに対して超音波溶接を 使用しており、EP 0299182もチューブを通るピンを使用し、相対的に短いチュ ーブに対する使用を制限している。 物品に多数のチューブを結合する、例えば熱交換器の製造において、効率が良 くしかも経済的な方法が有利であろう。発明の概要 熱可塑性ポリマー物品に熱可塑性ポリマーチューブを流体封止状態で結合する ための方法は、次に見い出される。 従って、本発明の形態は、プラスチック熱交換器に対する管寄せあるいはマニ ホールドの一部である物品に少なくとも10本の多数のチューブを結合するため の方法を提供し、それぞれが熱可塑性ポリマーから形成され、前記物品は第1の 面から第2の面にそこを通って延在する少なくとも1つの溝を有し、このような 溝は、直線であって、前記チューブを摺動嵌合で収容する形状および寸法であり 、チューブが第1の面から第2の面に物品を貫通し、物品を通る流体の流体接続 をもたらし、 (i) 直線の溝に前記チューブを挿入するステップと、前記物品を貫通して延在 すると共に前記第1の面から前記第2の面を越えて延在し、 (ii)前記第2の面を越えて突出する前記チューブを摺動係合状態でピンの上に 配置し、前記ピンは前記チューブである熱可塑性ポリマー融点よりも低い温度に それを維持するように冷却され、前記ピンは前記チューブである熱可塑性ポリマ ーの融点よりも高い温度に加熱可能な加熱ブロックに配置されて突出するステッ プと、 (iii) 前記加熱ブロックの温度を前記融点よりも高い温度に制御するステップ と を具えている。 本発明の方法の好ましい一実施例において、前記物品を通る複数の溝、特に少 なくとも100の溝が一直線状に並んだ関係にある。 他の実施例において、ステップ(ii)の各ピンは、特に冷却流体、例えば水また はオイルを前記ピンの内側を通すことによって冷却される。 さらに他の実施例において、各ピンは、冷却流体が貫通する内部流体嵌め込み チューブを有するキャップ付き中空ピンであり、特にこのような流体はその後、 前記内部流体嵌め込みチューブと前記ピンとの間を通る。 またさらなる一実施例において、ステップ(c) のピンは、セラミックチップを 有する。 さらなる一実施例において、チューブおよび物品は、脂肪族ポリアミドから形 成される。 またさらなる一実施例において、チューブは、物品であるポリマーに対する接 着を促進するために接着剤が塗布されているか、あるいは前記チューブは、物品 であるポリマーに対して前記チューブの接合を促進する外側層を持った同時押し 出し成形チューブであるか、少なくとも一方を含む。 さらなる一実施例において、物品は、プラスチック熱交換器の管寄せまたはマ ニホールドの一部である。 ・・・しかしながら、チューブの厚みは、企図した最終用途の意味する範囲、特 にその最終用途に対して要求される特性に依存しよう。 高分子成形材料は、当業者によって認識されるように、安定剤や着色剤および 充填剤などを有することができる。 本発明方法は、熱可塑性ポリマーから形成されたチューブが同様に熱可塑性ポ リマーから形成された物品に挿入される必要のある種々の最終用途に使用するこ とができ、物品の一方側から他方側に物品を貫通するチューブを通る流体の流動 伝達を持つ装置を形成する。特に好ましい実施例において、チューブおよび物品 は、熱交換器、特に熱可塑性ポリマーから形成される熱交換器の一部を形成する 。ここで記述したように、好ましい熱可塑性ポリマーは、脂肪族ポリアミドであ る。このような熱交換器は、種々の最終用途での利用が知られており、ラジエー タ液の冷却およびオイルの冷却の両方の自動車用熱交換器のようなものを含む。 他の利用は、例えば海事用の熱交換器の製造であってもよい。 本願発明は、物品内にチューブを挿入するための多目的に使用できる方法を提 供する。この方法は、経済的かつ汎用的であって操作が容易である。この発明の 方法を実行するために必要な装置は、相対的に単純であって複雑ではない。 本発明は、以下の例によって説明される。 例1 ここに実質的に記述されたような工程がセラミックチップを有する水冷ピンを 用いて操作された。物品およびチューブの両方のポリマーは、ポリヘキサメチレ ンアジパミドである。 一連の試験において、加熱ブロックの温度は、約273〜310℃の範囲に亙 って変えられた。用いた作業周期は、チューブ内のピンと共に物品と加熱ブロッ クとを並置位置にもたらし、約10秒間その位置を維持し、次に加熱ブロックと ピンとが引っ込められることを伴った。空気が結果として得られる接合チューブ を次に通過し、約10秒間の空気と水とのミスト、そして最後に約20〜30 秒間の水流によってたどられた。請求の範囲 1.プラスチック熱交換器の管寄せまたはマニホールドの一部である物品内に少 なくとも10本の多数のチューブを流体が漏れないやり方で接合するための方法 であって、それぞれが熱可塑性ポリマーから形成され、前記物品は、第1の表面 からそれを通って第2の表面に延在する少なくとも1つの流路を有し、このよう な流路は直線状であって前記チューブを摺動嵌合状態で収容するような形状およ び大きさであり、前記チューブは第1の表面から第2の表面まで前記物品を貫通 可能であり、前記物品に流体流動伝達をもたらすようになっており、 (i) 前記チューブを直線状の前記流路に挿入し、これが前記物品を通って延 在し、前記第1の表面から前記第2の表面を越えて突出するようにするステップ と、 (ii) 前記第2の表面を越えて突出する前記チューブを摺動嵌合状態でピンの 上に配置し、前記ピンはこれを前記チューブである前記熱可塑性ポリマーの融点 よりも低い温度に維持するように冷却され、前記ピンは前記チューブである前記 熱可塑性ポリマーの融点よりも高い温度に加熱可能な加熱ブロックに配置されて 突出するステップと、 (iii) 前記加熱ブロックの温度を前記融点よりも高い温度に制御するステップ と を具えたことを特徴とする方法。 2.前記物品を整列関係で通る複数の流路があることを特徴とする請求項1に 記載の方法。 3.前記チューブおよび前記物品は、脂肪族ポリアミドから形成されることを 特徴とする請求項1に記載の方法。 4.前記チューブは、前記物品である前記ポリマーに対する接着を促進するた めの接着剤が塗布されていることを特徴とする請求項1に記載の方法。 5.前記チューブは、内側層および外側層を有する同時押し出し成形チューブ であり、その前記外側層は前記物品である前記ポリマーに対する前記チューブの 接合を促進することを特徴とする請求項1に記載の方法。 6.前記ピンは、流体冷却ピンであることを特徴とする請求項1に記載の方法 。 7.前記ピンは、水または油冷却ピンであることを特徴とする請求項6に記載 の方法。 8.前記ピンは、セラミックチップを有することを特徴とする請求項3に記載 の方法。 9.少なくとも100本のチューブが前記物品に結合されることを特徴とする 請求項3に記載の方法。 10.少なくとも300本のチューブが前記物品に結合されることを特徴とする 請求項3に記載の方法。 11.チューブが摺動嵌合する流路を有する物品に複数の前記チューブを接合す るための装置であって、前記チューブおよび物品は熱可塑性ポリマーで形成され 、 (a) 平坦な加熱面を持った加熱ブロックと、 (b) 平行かつ間隔をあけて離れた関係で前記加熱面から突出する複数の細長い ピンであって、これらピンは前記加熱ブロックから断熱され、前記チューブ内へ の挿入が可能なチップを有し、 (c) 前記物品をそこから突出する前記チューブと共に保持して前記ピンとチュ ーブとを対応する整列関係に配置するための保持手段と、 (d) 前記加熱ブロックに向けて前記物品を動かし、前記ピンが摺動して前記 チューブ内に挿入され、前記チューブが前記加熱ブロックと接触するようにさせ るための手段と を具えたことを特徴とする装置。 12.前記ピンは、流体冷却ピンであることを特徴とする請求項11に記載の装 置。 13.前記ピンは、水または油冷却ピンであることを特徴とする請求項12に記 載の装置。 14.前記ピンは、セラミックチップを有することを特徴とする請求項11に記 載の装置。 15.前記ピンは、その中に各ピンの前記チップまで実質的に延在する内部流体 嵌め込みチューブを有する閉じた中空ピンであり、前記ピンの冷却のための前記 嵌め込みチューブを通る冷却流体の流動のために適合していることを特徴とする 請求項11に記載の装置。 16.少なくとも10本のピンがあることを特徴とする請求項11から請求項1 5の何れかに記載の装置。 17.少なくとも100本のピンがあることを特徴とする請求項16に記載の装 置。 18.少なくとも300本のピンがあることを特徴とする請求項16に記載の装 置。 【図1】 [Procedure of Amendment] Article 184-8, Paragraph 1 of the Patent Act [Date of Submission] February 14, 1998 (1998.2.14) [Details of Amendment] ... Processes that are usually redundant and time-consuming And often requires the use of an adhesive to bond the tube in place. The production of heat exchangers from polyamides can pose unique and difficult problems, especially when compared to using other polymers, but the resulting heat exchangers are It has many advantages over it. A method for connecting a body having a hollow part, for example a tube, to a molded body made of a thermoplastic polymer is described in US Pat. 4,773,956. A method and apparatus for surface welding a mass of thermoplastic polymer molding under pressure is described by H. Gross et al. 4,797,173. The method relates to the face welding of extruded thermoplastic polymers, for example tubes, having end faces lying in one plane. The end face is pressed against a heatable and coolable plate with grooves formed corresponding to the cross section of the end face, and the polymer is heated until it melts. A tube having a hexagonal honeycomb structure is formed. While such methods are effective in forming honeycomb structures, inserting tubes into articles is complex and incompatible. GB 2273459 uses ultrasonic welding for pins passing through tubes in the manufacture of heat exchangers, and EP 0299182 also uses pins for passing tubes and limits the use for relatively short tubes. Efficient and economical methods of connecting multiple tubes to an article, for example in the manufacture of heat exchangers, would be advantageous. SUMMARY OF THE INVENTION A method for fluid-tightly joining a thermoplastic polymer tube to a thermoplastic polymer article is now found. Accordingly, aspects of the invention provide a method for joining at least ten multiple tubes to an article that is part of a header or manifold for a plastic heat exchanger, each formed from a thermoplastic polymer, The article has at least one groove extending therethrough from a first surface to a second surface, such a groove being straight and shaped to receive the tube in a sliding fit. And dimensions, wherein a tube penetrates the article from the first side to the second side to provide a fluid connection of fluid through the article; (i) inserting the tube into a straight groove; Extending through and extending from the first surface beyond the second surface; and (ii) placing the tube projecting beyond the second surface onto the pin in sliding engagement. And the pin is the tube Cooling to maintain it below a certain melting point of the thermoplastic polymer, wherein the pins are placed in a heating block that can be heated to a temperature above the melting point of the thermoplastic thermoplastic tube, and protrude; (iii) controlling the temperature of the heating block to a temperature higher than the melting point. In a preferred embodiment of the method according to the invention, a plurality of grooves, in particular at least 100 grooves, are arranged in a straight line through said article. In another embodiment, each pin of step (ii) is cooled, especially by passing a cooling fluid, for example water or oil, inside said pin. In yet another embodiment, each pin is a capped hollow pin having an internal fluid fitting tube through which the cooling fluid passes, and in particular such fluid then passes between the internal fluid fitting tube and the pin. In yet a further embodiment, the pin of step (c) comprises a ceramic chip. In a further embodiment, the tubes and articles are formed from an aliphatic polyamide. In yet a further embodiment, the tube is coated with an adhesive to promote adhesion to the article polymer, or the tube is an outer layer that facilitates bonding of the tube to the article polymer. , Or at least one of them. In a further embodiment, the article is part of a header or manifold of a plastic heat exchanger. ... However, the thickness of the tube will depend on the implications of the intended end use, in particular on the properties required for that end use. The polymeric molding materials can have stabilizers, colorants, fillers, and the like, as will be appreciated by those skilled in the art. The method of the present invention can be used for various end uses where a tube formed from a thermoplastic polymer also needs to be inserted into an article formed from a thermoplastic polymer, from one side of the article to the other. A device is formed having a fluid flow transmission through a tube passing through the article. In a particularly preferred embodiment, the tubes and articles form part of a heat exchanger, especially a heat exchanger formed from a thermoplastic polymer. As described herein, a preferred thermoplastic polymer is an aliphatic polyamide. Such heat exchangers are known for use in a variety of end uses, including such as automotive heat exchangers for both radiator liquid cooling and oil cooling. Another use may be, for example, the production of a marine heat exchanger. The present invention provides a versatile method for inserting a tube into an article. This method is economical, versatile and easy to operate. The equipment required to perform the method of the present invention is relatively simple and uncomplicated. The invention is illustrated by the following example. Example 1 A process substantially as described herein was operated using a water-cooled pin with a ceramic tip. The polymer for both the article and the tube is polyhexamethylene adipamide. In a series of tests, the temperature of the heating block was varied over a range of about 273-310C. The working cycle used involved bringing the article and the heating block together with the pin in the tube into a side-by-side position, maintaining that position for about 10 seconds, and then retracting the heating block and the pin. Air then passed through the resulting bonded tube and was followed by a mist of air and water for about 10 seconds, and finally a stream of water for about 20-30 seconds. Claims 1. A method for joining at least ten multiple tubes in a fluid-tight manner into an article that is part of a header or manifold of a plastic heat exchanger, each formed from a thermoplastic polymer, The article has at least one flow path extending from a first surface therethrough to a second surface, such a flow path being straight and receiving the tube in a sliding fit. The tube is pierceable from a first surface to a second surface, and is adapted to provide a fluid flow transfer to the article; and Into the linear flow path, which extends through the article and projects from the first surface beyond the second surface; and (ii) the second Project beyond the surface The tube is placed on a pin in a sliding fit, the pin is cooled to maintain it below the melting point of the thermoplastic polymer that is the tube, and the pin is the tube. Protruding being arranged on a heating block capable of heating to a temperature higher than the melting point of the thermoplastic polymer; and (iii) controlling the temperature of the heating block to a temperature higher than the melting point. Features method. 2. The method of claim 1, wherein there are a plurality of flow paths through the article in an aligned relationship. 3. The method of claim 1, wherein the tube and the article are formed from an aliphatic polyamide. 4. The method of claim 1, wherein the tube is coated with an adhesive to promote adhesion to the article polymer. 5. The method of claim 1, wherein the tube is a co-extruded tube having an inner layer and an outer layer, the outer layer facilitating bonding of the tube to the article polymer. 6. The method of claim 1, wherein the pin is a fluid cooling pin. 7. The method of claim 6, wherein the pin is a water or oil cooling pin. 8. The method of claim 3, wherein the pin comprises a ceramic chip. 9. The method of claim 3, wherein at least 100 tubes are coupled to the article. 10. The method of claim 3, wherein at least 300 tubes are coupled to the article. 11. An apparatus for joining a plurality of tubes to an article having a channel in which the tubes slide and fit, wherein the tubes and the articles are formed of a thermoplastic polymer, and (a) heating having a flat heating surface. A block, (b) a plurality of elongated pins projecting from the heating surface in a parallel and spaced apart relationship, the pins being thermally insulated from the heating block and capable of being inserted into the tube. (C) holding means for holding the article with the tube protruding therefrom and arranging the pin and tube in a corresponding alignment relationship; and (d) holding the article toward the heating block. Means for moving the pin to slide into the tube and bring the tube into contact with the heating block. 12. The apparatus of claim 11, wherein the pin is a fluid cooling pin. 13. The device according to claim 12, wherein the pin is a water or oil cooling pin. 14. The device of claim 11, wherein the pin comprises a ceramic chip. 15. The pins are closed hollow pins having an internal fluid fitting tube extending substantially to the tip of each pin therein for cooling fluid flow through the fitting tube for cooling the pins. Apparatus according to claim 11, adapted to: 16. Apparatus according to any of claims 11 to 15, wherein there are at least 10 pins. 17. 17. The device of claim 16, wherein there are at least 100 pins. 18. 17. The device of claim 16, wherein there are at least 300 pins. FIG.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B29L 31:60 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) B29L 31:60

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1.物品にチューブを接合するための方法であって、それぞれが熱可塑性ポリ マーから形成され、前記物品は、第1の表面からそれを通って第2の表面に延在 する少なくとも1つの流路を有し、このような流路は直線状であって前記チュー ブを摺動嵌合状態で収容するような形状および大きさであり、前記チューブは第 1の表面から第2の表面まで前記物品を貫通可能であり、前記物品に流体流動伝 達をもたらすようになっており、 (i) 前記チューブを直線状の前記流路に挿入し、これが前記物品を通って延 在し、前記第1の表面から前記第2の表面を越えて突出するようにするステップ と、 (ii) 前記第2の表面を越えて突出する前記チューブを摺動嵌合状態でピンの 上に配置し、前記ピンは前記チューブである前記熱可塑性ポリマーの融点よりも 低い温度に維持され、前記ピンは前記チューブである前記熱可塑性ポリマーの融 点よりも高い温度に加熱可能な加熱ブロックに配置されて突出するステップと、 (iii) 前記加熱ブロックを前記融点よりも高い温度に制御するステップと、 (iv) 前記加熱ブロックを前記第2の表面に向けてこの第2の表面に並置され る位置に動かし、前記チューブが前記加熱ブロックと接触して前記チューブであ る前記ポリマーが溶融し、前記第2の表面に少なくとも部分的なそのコーティン グを形成し、それにより前記チューブを前記物品に対してシールするようにした ステップと、 (v) 前記物品を冷却するステップと、 (vi) 前記物品を前記ピンおよび前記加熱ブロックから引き離すステップと を具えたことを特徴とする方法。 2.前記物品を整列関係で通る複数の流路があることを特徴とする請求項1に 記載の方法。 3.前記チューブおよび前記物品は、脂肪族ポリアミドから形成されることを 特徴とする請求項1に記載の方法。 4.前記チューブは、前記物品である前記ポリマーに対する接着を促進するた めの接着剤が塗布されていることを特徴とする請求項1に記載の方法。 5.前記チューブは、前記物品である前記ポリマーに対する前記チューブの接 合を促進するその外側層を持った同時押し出し成形チューブであることを特徴と する請求項1に記載の方法。 6.前記物品は、プラスチック熱交換器のマニホールドの管寄せの一部である ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 7.(b) の前記ピンは、冷却ピンであることを特徴とする請求項3に記載の方 法。 8.前記ピンは、流体冷却ピンであることを特徴とする請求項7に記載の方法 。 9.前記ピンは、水またはオイル冷却ピンであることを特徴とする請求項8に 記載の方法。 10.前記ピンは、セラミックチップを有することを特徴とする請求項3に記載 の方法。 11.少なくとも10本のチューブが前記物品に接合されることを特徴とする請 求項3に記載の方法。 12.少なくとも100本のチューブが前記物品に接合されることを特徴とする 請求項3に記載の方法。 13.少なくとも300本のチューブが前記物品に接合されることを特徴とする 請求項3に記載の方法。 14.チューブが摺動嵌合する流路を有する物品に複数の前記チューブを接合す るための装置であって、前記チューブおよび物品は熱可塑性ポリマーで形成され 、 (a) 平坦な加熱面を持った加熱ブロックと、 (b) 平行かつ間隔をあけて離れた関係で前記加熱面から突出する複数の細長い ピンであって、これらピンは前記加熱ブロックから断熱され、前記チューブ内へ の挿入が可能なチップを有し、 (c) 前記物品をそこから突出する前記チューブと共に保持して前記ピンとチュ ーブとを対応する整列関係に配置するための保持手段と、 (d) 前記加熱ブロックに向けて前記物品を動かし、前記ピンが摺動して前記チ ューブ内に挿入され、前記チューブが前記加熱ブロックと接触するようにさせる ための手段と を具えたことを特徴とする装置。 15.前記ピンは、流体冷却ピンであることを特徴とする請求項14に記載の装 置。 16.前記ピンは、水またはオイル冷却ピンであることを特徴とする請求項15 に記載の装置。 17.前記ピンは、セラミックチップを有することを特徴とする請求項14に記 載の装置。 18.前記ピンは、その中に各ピンの前記チップまで実質的に延在する内部流体 嵌め込みチューブを有する閉じた中空ピンであり、前記ピンの冷却のための前記 嵌め込みチューブを通る冷却流体の流動のために適合していることを特徴とする 請求項14に記載の装置。 19.少なくとも100本のピンがあることを特徴とする請求項15に記載の装 置。 20.少なくとも300本のピンがあることを特徴とする請求項15に記載の装 置。[Claims]   1. A method for joining tubes to articles, each of which is made of thermoplastic Formed from a mer, wherein the article extends from a first surface through the second surface At least one flow path, wherein such flow paths are straight and The tube is shaped and sized to accommodate the tube in a sliding fit, The article can penetrate from the first surface to the second surface, and the fluid flow To bring   (i) inserting the tube into the linear channel, which extends through the article; Protruding from the first surface beyond the second surface When,   (ii) sliding the tube projecting beyond the second surface into a pin Located above the melting point of the thermoplastic polymer that is the tube. The pins are maintained at a low temperature and the pins melt the thermoplastic polymer which is the tube. Protruding disposed on a heating block that can be heated to a temperature higher than the point;   (iii) controlling the heating block to a temperature higher than the melting point;   (iv) the heating block is juxtaposed to the second surface facing the second surface; The tube into contact with the heating block. The polymer melts and at least partially coats the second surface. Formed to seal the tube to the article. Steps and   (v) cooling the article;   (vi) separating the article from the pin and the heating block;   A method characterized by comprising:   2. 2. The method of claim 1, wherein there are a plurality of flow paths through the article in an aligned relationship. The described method.   3. The tube and the article are formed from an aliphatic polyamide. The method of claim 1, wherein the method comprises:   4. The tube facilitates adhesion to the article polymer. The method of claim 1, wherein an adhesive is applied.   5. The tube is a connection of the tube to the polymer that is the article. A co-extruded tube with its outer layer to promote The method of claim 1, wherein   6. Said article is part of the header of a plastic heat exchanger manifold The method of claim 1, wherein:   7. The pin according to claim 3, wherein the pin in (b) is a cooling pin. Law.   8. The method of claim 7, wherein the pin is a fluid cooling pin. .   9. 9. The method according to claim 8, wherein the pin is a water or oil cooling pin. The described method. 10. The pin according to claim 3, wherein the pin has a ceramic chip. the method of. 11. A contractor characterized in that at least ten tubes are joined to said article. The method of claim 3. 12. Characterized in that at least 100 tubes are joined to said article The method of claim 3. 13. Characterized in that at least 300 tubes are joined to said article The method of claim 3. 14. A plurality of the tubes are joined to an article having a channel in which the tubes slide fit. Wherein the tube and the article are formed of a thermoplastic polymer. ,   (a) a heating block having a flat heating surface,   (b) a plurality of elongates projecting from the heating surface in parallel and spaced apart relation Pins, the pins being insulated from the heating block and into the tube Has a chip that can be inserted,   (c) holding the article with the tube protruding therefrom and holding the pin and tube together; Holding means for arranging the probes in a corresponding alignment relationship;   (d) The article is moved toward the heating block, and the pin slides to move the article. Inserted into the tube to bring the tube into contact with the heating block Means and   An apparatus characterized by comprising: 15. The device of claim 14, wherein the pin is a fluid cooling pin. Place. 16. The pin according to claim 15, wherein the pin is a water or oil cooling pin. An apparatus according to claim 1. 17. The pin according to claim 14, wherein the pin has a ceramic chip. On-board equipment. 18. The pins have an internal fluid extending substantially therein to the tip of each pin. A closed hollow pin with a mating tube, said pin for cooling said pin; Characterized by being adapted for the flow of cooling fluid through the fitting tube An apparatus according to claim 14. 19. The device of claim 15, wherein there are at least 100 pins. Place. 20. The device of claim 15, wherein there are at least 300 pins. Place.
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