JPS63311084A - 熱可塑性ポリマーから製造された物品及び装置、該装置の製造方法及び熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱交換器、特にいわゆる快適熱交換器（ｃｏ
ｍｆｏｒｔ　ｈｅａｔ　ｅｘｃｈａｎｇｅｒｓ）、特に
自動車の加熱及び空気調節システムに使用される型の快
適熱交換器に関する。

熱交換器は広範な種類の最終用途に使用される。

成る場合には、熱交換器は大きくそして熱交換器の重量
は余り重要ではない。しかしながら、他の場合には、熱
交換器の寸法及び重量は重要なファクターである。後者
の例は、熱交換器が満たさなければならない厳しい且つ
必要な操作要件があり、しかも、特に自動車製造会社は
自動車の重量を減少させることによって燃料効率を改善
しようと努めてきたので、熱交換器の寸法及び重量の両
方共重要である自動車工業における熱交換器である。

熱交換器の重量を減少させるための手段の１つは金属の
代わりにポリマー材料から熱交換器を製造することであ
る。しかしながら、一般に、単に金属をポリマーで置き
換えることは可能ではない。

金属を使用して充分に受け入れることができることが証
明された製造技術は、ポリマーには適用できない傾向が
ある。更に、性能要件は、多くのポリマーが熱交換器の
形態で使用するのに適当ではないことがあることを意味
する傾向がある。

自動車に関しては、使用しうる５つのタイプの熱交換器
、即ち、エンジン冷却剤熱交換器（通常ラジェータと呼
ばれる）、空気調節用ラジェータ、オイル冷却システム
、空気取り入れアフタークーラー（ａｉｒ　１ｎｔａｋ
ｅ　ａｆｔｅｒ−ｃｏｏｌｅｒ）又はターボチャージ式
空気取り入れシステム（ｔｕｒｂｏ−ｃｈａｒｇｅｄ　
ａｉｒｉｎｔａｋｅ　ｓｙｓｔｅｍｓ）の中間冷却器（
ｉｎｔｅｒｃｏｏｌｅｒ）及び車両を加熱及び／又は空
気調節するのに使用されるシステム、いわゆる快適熱交
換器がある。各システムは熱及び圧力に関しで及び熱交
換器の中を通るか又は熱交換器の回りを通る流体の種類
に関することを含めて、異なった性能要件を持っている
。

熱可塑性ポリマーから製造されそして自動車又は他の車
両の快適熱交換器として使用するのに好適なタイプの熱
交換器及びその部品が今回見出だされた。

従って、本発明は、実質的に硬質の端部要素に各端部で
一体的に接続されている複数の横断方向の平行な中空管
を本質的に含んで成り、該端部要素の各々は平面状側面
及び対向した面（ｏｐｐｏｓｉｎＢｆａｃｅｓ）を持ち
、該管は各端部要素の１つの面に一体的に接続されてお
り、該管の各々は管と端部要素との一体的接合部におい
て丸みを付けられており、該端部要素は前記対向した面
間で延びている穴を有しそしてこの穴は前記中空管と流
体流れ連通（ｆｌｕｉｄ　ｆｌｏｗ　ｃｏｍｍｕｎｉｃ
ａｔｉｏｎ）しており、該穴と該中空管の内側は均一な
断面でありそしてフレア付き接合部間の該管の壁は均一
な厚さであることを特徴とする、熱可塑性ポリマーから
製造された物品を提供する。

本発明は、熱可塑性ポリマーから製造された装置であっ
て、実質的に硬質の端部要素に各端部で一体的に接続さ
れている複数の横断方向の平行な中空管を本質的に含ん
で成り、該端部要素の各々は平面状側面及び対向した面
を持ち、該管は各端部要素の１つの面に一体的に接続さ
れており、該管の各々は管と端部要素との一体的接合部
においてフレアを付けられており、該端部要素は前記対
向した面間で延びている穴を有しそしてこの穴は前記中
空管と流体流れ連通しており、該中空管はその長さが少
なくとも２倍に増加するように配向されており、前記一
体的接合部間の該管の壁は実質的に均一な厚さであるこ
とを特徴とする装置も提供する。

本発明の装置の好ましい態様においては、配向した管の
内径は配向前の管の内径の少なくとも０゜５倍である。

他の態様においては、中空管はその長さが少なくとも２
倍に増加するように配向され次いで膨張させられて、該
管の内径が配向前の管の内径の少なくとも０．５倍とな
っている。

本発明は、熱可塑性ポリマーから形成された管状物品か
ら装置を製造する方法であって、（ｉ）前記管状物品の
管にロッドを挿入し、ここで、該物品は実質的に硬質の
端部要素に各端部で一体的に接続されている複数の横断
方向の平行な中空管を有しており、該端部要素の各々は
平面状側面及び対向した面を持ち、該管は各端部要素の
１つの面に一体的に接続されており、該管の各々は管と
端部要素との一体的接合部においてフレアを付けられて
おり、該端部要素は前記対向した面間で延びている穴を
有しそしてこの穴は前記中空管と流体流れ連通しており
、前記一体的接合部間の該管の壁は実質的に均一な厚さ
であり、前記ロッドは該管の内径より大きくない直径を
有している、 （ｉｉ）前記ロッドを含む物品を加熱された雰囲気中に
入れそしてこの物品を前記ポリマーのガラス転位温度よ
り高いが前記ポリマーの融点よりは低い温度に均一に加
熱し、 （ｉｉｉ）前記管を配向前の長さの少なくとも２倍の長
さに配向させるように１つの端部要素を他の端部要素に
対して移動させ、 （ｉｖ）前記配向した管をヒートセットし、（ｉｖ）こ
のようにして配向されそしてヒートセットされた管を冷
却することを特徴とする方法を更に提供する。

本発明の方法の好ましい態様においては、工程（ｉ）に
おける管状物品の管は配向されていない管である。

８一 本方法の他の態様においては、前記物品は射出成形法で
形成されている。

本方法の更に他の態様においては、本方法の工程（ｉｉ
ｉ）の前に前記ロッドが加熱される。

更に、本発明は、（、）流体を受け入れそして排出する
ようになっている２つのマニホルド要素と、 （ｂ）前記マニホルド間に横断方向に配置された複数の
管ユニットとを含んで成り、該管ユニットの各々は実質
的に硬質の端部要素に各端部で一体的に接続されている
複数の横断方向の平行な中空管を本質的に含んで成り、
該端部要素の各々は平面状側面及び対向した面を持ち、
該管は各端部要素の１つの面に一体的に接続されており
、該管の各々は管と端部要素との一体的接合部において
丸みを付けられており、該端部要素は前記対向した面間
で延びている穴を有しそしてこの穴は前記中空管と流体
流れ連通しており、該中空管はその長さが少なくとも２
倍に増加するように配向されており、前記一体的接合部
間の該管の壁は実質的に均一なＦｊ−さてあり、前記管
ユニントは前記中空管が間隔を置いているが並置された
関係にあるように配置されており、該管ユニットは相互
にシールされて、流体が１つのマニホルドから中空管を
通って他のマニホルドに流れるようになっていることを
特徴とする熱交換器を提供する。

本発明の熱交換器の好ましい態様においては、前記管の
内径は配向前の管の内径の少なくとも０゜５倍である。

他の態様においては、前記管の壁の厚さが０．５１より
小さく、特に０．１２−０．４＋＋＋ｍの範囲にある。

更なる態様においては、管の外径は２−７＋ｎａ＋の範
囲にある。

歯丈に他の態様においては、該熱交換器は流体が第１マ
ニホルドの入すロ区域から管を通って第２マニホルドに
流れ、次いで更に管を通って第ｌマニホルドの出口区域
に戻るようになっている。

本発明はいわゆる熱交換器及びこのような熱交換器の製
造に関するものであり、そして本発明を特に添付図面に
示された態様を参照して説明する。

第１図を参照すると、物品１は端部要素２及び３と中空
管４から成る。普通は同様な形状及び寸法であるが態様
においては異なっていでもよい複数の中空管４がある。

複数の中空管４は端部要素２と端部要素３との間に横断
方向に配置されている。射出成形され次いで熱交換器の
製造に使用することを意図するこの物品は、普通は複数
の横断方向中空管、例えば少なくとも４本の管、特に４
−１０本の管を有する。第１図の物品の中空管の実際の
数は特に熱交換器のデザインに依存することは理解され
る。

各中空管４の各端部は中空管と端部要素との一体的接合
部で管の外側に丸みを付けられている。

中空管の外側と端部要素との一体的接合部の丸み付けは
、当業者には認識されるとおり、円の半径の丸味に近似
するように一体的接合部の外側表面を形成することであ
る。このような丸み付けは、特に後記する製造工程を行
った後及び熱交換器のその後の使用において、中空管と
端部要素が接合されている区域に強度を与えるために重
要である。

１１一 本発明の態様においでは、一体的接合部５は丸み及びフ
レアの両方を付けられている。

中空管４は一体的接合部５における丸みを付けられた要
素の開で均一な肉厚を有する。更に、中空管４は、互い
に間隔を置いた関係にありそして互いに平行である。中
空管４は線形でありそして接合部５における丸みを付け
られた要素を除いては、その長さ全体にわたり均一な寸
法であることが好ましい。中空管４は間隔を於いて配置
されているけれども、管は互いに並置される（　ｊｕｘ
ｔａｐｏｓｅｄ）が管の間の空気の流れを実質的に妨げ
ないように間隔を置いて配置されることが好ましい。第
１図に示された態様においては、中空管４は端部要素２
及び３に対して直角に配置されている。

端部要素２及び３は、不明ｍ書に記載する如く熱交換器
の組立を容易にする手段を与えるために、第１図に示さ
れた態様においては両方向に中空管４を越えて延びてい
る。図面で端部６として記載された端部要素の延長され
た部分は、装置のこのような位置付けを容易にするため
のラグ７及び８を持っているものとして示されている。

端部要素２における第１図の断面図は第２図に示されて
いる。端部要素２は中空管４（示されていない）に対応
する複数の穴９を持っているものとして示されている。

穴９は中空管４と流体流れ連通している。更に、穴９は
、中空管４の内部と整列しておりそして態様においては
中空管４と同じ断面形状である。穴９は円形断面を有す
ることが好ましい。

端部要素２及び３は、第２図に示された如く細長い形状
を有することも好ましい。示された如仁側面１０は平面
状でありそしてお互ν１に平行であって、端部要素は１
つの端部要素の側面１０が熱交換器における隣接した装
置の端部要素の側面１０と当接関係にある縦列（ｃｏｌ
ｕｍｎ）をなすように複数の装置の組立を容易にしてい
る。下記する如く、隣接装置の側面１０、即ち、管の配
向後の物品はそれらの間の流体の流れを許容しないよう
にシールされることを意図する。第２図に示された端部
要素は、平行な側面を持って細長いけれども、他の断面
形状、例えば六角形であることが可能であり、主要な考
慮事項は熱交換器の最終的組立が容易なことであるとい
うことは理解されるべきである。

本発明の態様においては、ラグ７及び８と景も近い中空
管４との間の距離は端部要素の２つの端部で異なってお
り、特に隣接中空管の軸線間の距離の半分にほぼ等しい
距離具なっている。中空管４のこのような片寄り性は、
熱交換器における装置の交互する組立を許容して、１つ
の装置の中空管４が直ぐ隣接した装置の中空管４間のギ
ャップに向かい合って配置され、それにより管の開を流
れる空気と管の表面間との最大接触を可能とする。

第１図及び第２図に示された物品は射出成形プロセスで
一体的ユニットとして製造することを意図する。このよ
うな製造のための技術は当業者には埋ｇされるであろう
。

第３図は、中空管４が配向した管１１として示されてい
ることを除いては、第１図及び＠２図の物品と同様な装
置を示す。配向した管１１は、中空管４より有意に長い
長さ、特に少なくとも２倍の長さ、特に３−５倍の長さ
を有しそして、第１図及び第２図の物品の中空管を対応
する量だけ配向させることにより形成される。配向した
管１１は、配向の程度及び配向を行う条件に関係した量
だけ、中空管４の肉厚及び外径よりも有意に小さい肉厚
及び外径を有する。配向した管１１は、第３図に示され
た如く、ネック１２における中空管４の丸みを付けられ
た部分に接続されており、中空管４の丸みを付けられた
部分は配向を受けず、これは中空管４の丸みを付けられ
た部分と端部要素１及び２との一体的接合部５の強度の
保持に有利である。

上記の如く、第３図に示された装置は第１図及び第２図
の物品の配向により形成することができる。例えば、端
部要素１及び２をクランピングしそして少なくとも中空
管４を装置が形成されているポリマーのガラス転位温度
以上の温度に加熱して中空管４の配向を容易にすること
ができる。次いで端部要素１及び２を更に引き離し、そ
れにより中空管４を配向させて配向した管１１を形成す
る。中空管４の加熱の均一性、中空管４の肉厚の均−性
及び円滑な配向工程は、許容しうる性質を持った配向し
た管１１の形成におけるすべての重要なファクターであ
る。

第４図は、示された装置が、第３図の場合の如き配向さ
れ次いで、膨張した管１３が第１図に示された中空管４
の直径に密接に関連した直径を有するように膨張に付さ
れた中空管により特徴付けられることを除いては、第３
図と同様である。特に、膨張した管１３は、第１図の中
空管４の直径・の少なくとも０．５倍、特に０．５−１
．５倍の直径を有する。第４図の装置は、配向した管１
２の内側に例えば〃ス又は液体の圧力を加えること、又
は配向した管１１の膨張をもたらす条件下に穴９に挿入
されるテーパー付きロッド又は同様なものによって第３
図の装置から形成される。このような条件は、ポリマー
のガラス転位温度以上に、しかしポリマーのクリープ又
は他の作用が生じてポリマーの配向度の損失をもたらす
温度以下に管を加熱すること、及びポリマーの膨張を達
成するのに十分な制御された条件下の圧力を加えること
を含む。配向及び膨張後の管は、通常は断面が実質的に
円形であるが、配向及び／又は膨張の前の管の形状及び
断面厚さの均一性に依存して、このような管は、熱交換
器の許容しうる製造及び得られる熱交換器の許容しうる
性能、特に管の外側の回りの流体例えば空気の流れの性
能によく釣り合った他の便利な形状であってもよい。配
向した管は、熱交換器の使用の開配向した管の歪みの量
を減少させるために、得られる熱交換器の予想される操
作温度以上の温度で７ニーリング又はヒートセットされ
るべきである。

配向させそして膨張させた管を有する装置の製造は、管
を配向させ次いで膨張させる方法に関して前記に説明し
た。しかしながら、配向工程は、膨張工程を使用しない
で必要な寸法の配向した管を与えるように行うことがで
きる。即ち、管は単一工程で製造される。このような単
一工程法の態様においては、配向の後に必要とされる管
の直径に対応するがしかしほぼ配向の前の管の直径より
大きくない直径を持ったロッド又は同様な物を、少なく
とも配向される管の長さにわたり管に挿入する。ロッド
は配向が起こった後の管の長さに少なくとも等しい長さ
を有するべきである。次いで管を、例えば前記した方法
で配向させる。その場合に、管は配向されるが、ロッド
の直径に相当する内径を保持する。管の配向の前にロッ
ドを加熱することが好ましい。その理由は、このような
加熱は配向の前の管の均一な加熱を助長するからである
。管の適当な冷却の後、ロッドを除去しそして挿入され
たロッドの直径に相当する直径の配向した管を有する装
置が得られる。この方法は、先に配向した管を膨張させ
る工程なしで意図する最終直径の配向した管を得るのに
使用することができる。

配向前の物品の加熱の均一性は、配向プロセス、特に配
向した製品の品質及び均一性に影響することがある。熱
対流炉を使用することができるが、他の加熱方法、例え
ば赤外線ヒーターを使用するのが好ましいことがある。

ポリマーの配向温度は好ましくはポリマーの融点に近い
がポリマーの融点より低い。配向に続いて、配向した物
品は、例えば、配向した物品を配向プロセスに使用した
温度のすぐ下の温度に成るＭ間保持することにより、ヒ
ートセット又はアニーリングされるべきである。

第５図は快適熱交換器１４を拡大図で示す。快適熱交換
器１４は、端部パネル１７により間隔を置いた関係に保
持されている第１マニホルド１５及び第２マニホルド１
６を有する。端部パネル１７は実際にはその１つのみが
示されている。端部パネル１７は、第４図の装置と実質
的に同じ長さ及び幅である。

複数の第４図の装置は、２つの端部パネル１７間に並ん
だ関係（ｓｉｄｅ−ｂｙ−ｓｉｄｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎ
ｓｈｉｐ）で配置されており、それによってパネル管の
空間を実質的に充填する。一般に２２により表されたこ
のような装置は、端部要素１８及び配向されそして膨張
させられた管１９を有する。装置２２は並んだ関係で配
列されそして流体不透過性方式で接合部２１に沿って相
互にシールされている。端部要素１８は、複数のオリフ
ィス２０を有し、各々のこのようなオリアイスは、管１
９と流体流れ連通関係にある。マニホルド１５及び１６
は、端部要素１８の配列に嵌合して流体漏れのないシー
ルを形成する。第１マニホルド１５は流体入り口２３を
有するものとして示され、第２マニホルド１６は流体出
口２４を有するものとして示されている。流体入り口及
び流体出口は対向するマニホルド上に示されているけれ
ども、入り口から管１９の幾つかを通り、他のマニホル
ドを通り、残りの管１９を通って流体出口に流体の流れ
を向ける手段をマニホルドか有するならば、流体入り口
及び流体出口は同じマニホルドに配置されていてもよい
ことは理解される。このような手段は当業者には理解さ
れるであろう。

第５図の装置は、漏洩又は同様なことによる流体の損失
を伴うことなく流体が熱交換器１４を通ることか゛でき
るような方式で構成されている。

熱交換器の好ましい態様においては、熱交換器＝２０− 内の所望の位置に管を保持するためにスペーサが挿入さ
れている。このようなスペーサは好ましくはエラストマ
ー材料、例えばポリエーテルエステルエラストマーから
製造される。ポリエーテルエステルエラストマーの例は
商標ハイトンル（ｌｌｙｔｒｅｌ）の下に入手可能であ
る。１個又はそれより多くのスペーサを熱交換器に配置
することができる。

スペーサの例には管の寸法及び位置に対応する穴を持っ
たシートが包含される。このようなシートは、熱交換器
へのスペーサの挿入をを可能とするために多数の方法で
スリットすることができ、例えばシートの同じ緑又はシ
ートの交互する緑（ａｆｔｅｒｎａｔｉｎｇ　ｅｄｇｅ
ｓ）から出発してシートの穴を通る平行な切り目によっ
てスリットすることができ、後者は熱交換器に挿入する
前にジグザグ形状を有するスペーサを生じさせる。

本発明の熱交換器の組立においては、既に配向した中空
管を持った管ユニントを並んだ関係で相互に接合する。

このような接合は、接着剤が長期間熱交換器からの流体
の漏れを許容しない熱交換器のポリマーとの強い接合を
形成することができるとの条１′ト下に、接着剤を使用
して達成することができる。別法として、管ユニントは
ポリマー物品のいわゆる突き合わせ溶接に使用される方
法と同様な方法を使用して相互にヒートシールすること
ができる。例えば、ホントプレートを相互にシールされ
るべき２つの管ユニットの表面と接触させて表面を熔融
させることができる。次いで溶融した表面を圧力下に迅
速に相互に接触させそして冷却させる。同様にして管ユ
ニント管に間隙調整板（ｓ　ｈ　ｉ　Ｉｎ　）をシール
することができる。

熱交換器の管の壁は０．５ＩｏＩｎ未満の厚さ、特に０
．１２−０．４＋ａｍの範囲の厚さを有することが好ま
しい。しかしながら、薄い壁を持った管が好ましいけれ
ども、壁は意図する最終用途に必要とされる熱交換器の
物理的性質を与える厚さでなければならないことが理解
されるべきである。

熱交換器の製造のために段階的に製造することを意図す
る本明細書に記載の物品及び装置は、熱交換器又はその
物品又は装置の製造の段階に依存して上述の厚さに釣り
合った肉厚を有する。快適熱交換器の形態にある熱交換
器にとっては、特に、熱交換器の管が２−７　【ｎＩｎ
の範囲の外径を有することが好ましい。しかしながら、
他の最終用途に意図する熱交換器にのためには、より小
さい又は大きい外径の管が好ましいことがある。

本発明の好ましい態様においては、管は、管を使用して
製造される熱交換器の表面上を流れる流体特に空気に乱
流を付与するために、例えばえくぼ（ｄｉｌＩｌｐｌｅ
ｓ）、突起、艶消し表面又は池の粗面の形態にある外表
面不連続部（ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｉｔｉｅｓ）を有す
る。同様に、内表面不連続部は有利であろうが、本明細
書に記載の方法を使用して管にそれを加工することは困
難である。不連続部により付与される乱流は流体と熱交
換器が形成されている材料との間の熱移動を促進する。

本発明の快適熱交換器は、熱可塑性プラス千ツク又は熱
可塑性ポリマーの組み合わせ、例えばブレンド又はアロ
イから製造することを意図する。

しかしながら、特にマニホルド及び端部パネルは他の材
料から製造することができることは理解されるべきであ
る。しかしながら、管付き装置（ｔｕｂｅｄ　ｄｅｖｉ
ｃｅ）は射出成形方法を使用して適当な熱可塑性ポリマ
ーから一体的ユニントとして製造される。

本発明の快適熱交換器の製造に使用することができる熱
可塑性ポリマーは、特に、快適熱交換器が繰作されるべ
き条件に依存するであろう。このような条件には使用さ
れるべき温度及び圧力と熱交換器の必要な寿命が含まれ
るのみならず、熱交換器中を及び熱交換器の回りを通る
べき流体の種類も含まれる。自動車用のヒーターの例に
おいては、熱交換器のまわりを通る流体は空気であり、
これに対して、熱交換器中を通る流体は普通は車両のラ
ノエータからの液体である。このような液体は、水とい
わゆる凍結防止剤、例えばエチレングリコールから成る
が、他の添加剤例えば防錆剤化合物等が液体中に存在し
ていてもよい。ポリマーは耐疲労性でらあるべきであり
、低いクリープモン゛ユラスを有するべきであり、十分
に剛性構造を与えるべきでありそして好ましくは耐衝撃
性であるべきである。

熱交換器の管状部分の製造に使用される熱可塑性ポリマ
ーの更なる要件は、一体的二二７トとして管状部分に形
成することができなけれはならないということであり、
熱交換器の組立体に使用される管ユニットを形成するた
めにその中空管が配向されそして態様においては膨張さ
れることができるということである。

特に好ましい態様においては、熱交換器の管状部分はポ
リアミドの組成物から形成される。選ばれるポリアミド
は前述の如く主として熱交換器の意図する最終用途に依
存するであろう。車両に使用する場合には、熱交換器中
を通る空気は時には塩又は他の腐食性又は摩耗性物質を
含有することがある。

ポリアミドの例は、６−１２個の炭素原子を持った脂肪
族−級ノアミンと６−１２個の炭素原子をもった脂肪族
又は芳香族ノカルボン酸との縮合重合により形成される
ポリアミド類である。あるいは、ポリアミドは、６−１
２個の炭素原子を有する脂肪族ラクタム又はα、ωアミ
７カルボン酸の縮合重合により形成されてもよい。更に
、ポリアミドは、このようなジカルボン酸、ジアミン、
ラクタム及びアミ７カルボン酸の混合物の共重合により
形成されてもよい。ジカルボン酸の例は、１゜６−ヘキ
サンニ酸（アジピン酸）、１．７−ヘブタンニ酸（ピメ
リン酸）、１．８−オクタンニ酸（スペリン酸）、Ｌ９
−ノナンニ酸（アゼライン酸）、１，１０−デカンニ酸
（セバシン酸）、１．１２−ドデカンニ酸及びテレフタ
ル酸である。

シアミンの例は１，６−へキサメチレンシアミン、１．
８−オクタメチレンジアミン、１，１０−デカメチレン
ジアミン及び１，１２−ドデカメチレンジアミンである
。ラクタムの例はカプロラクタムである。α、ωアミ／
カルボン酸の例は、アミ／オクタン酸、アミ７デカン酸
、アミ／ウンデカン酸及びアミ／ドデカン酸である。ポ
リアミドの好ましい例は、それぞれナイロン６６及びナ
イロン６として知られているポリへキサメチレンアジパ
ミド及びポリカプロラクタムである。

当業者により認められるとおり、上述のポリアミドは広
範な種々の性質を有する。例えば、ジカルボン酸／７ア
ミンボリマーの融点は、ラクタム又はａ、ωアミノカル
ボン酸のポリマー及びそのコポリマーとは相当異なるで
あろう。同様に、他の性質、例えば、流体、〃ス及び他
の物質の透過性も又変わるであろう。かくして、選ばれ
るポリマーがポリアミドであるとしても、特定の最終用
途には特定のポリアミドが選ばれなければならない。

本発明の態様においては、ポリアミドはいわゆる無定形
ポリアミドである。無定形ポリアミドは唯一のポリアミ
ドとして使用することができ又は上述の種類のポリアミ
ドと混合することができる。

無定形ポリマーはガラス転位温度を持たず、従って、こ
のようなポリマーは、クリープが問題となりうる温度以
下のしかし管の均一な配向を許容するのに充分に温度に
加熱されるべきであることは、当業者により認められる
であろう。

２７一 本発明を特にポリアミドの組成物から形成された管に関
して説明してきたけれども、広範な種類のポリマーが管
の製造において潜在的に有用であることは認められるで
あろう。このようなポリマーの選択は、特定の組の操作
条件の下での操作に必要とされる性質を持った熱交換器
を得るためには、に述の如き多数の７アクター、特に熱
交換器の予想される操作温度に依存するであろう。ポリ
マーの例には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ボリカ
ーホネート、ポリエステル、ポリフェニレンオキサイド
、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポ
リエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリ
イミド、ポリアリ−レート（ｐｏｌｙａｒｙｌａｔｅｓ
）及び高性能エンンニアリングプラスチックが包含され
る。このようなポリマーは、安定剤、顔料、充填剤及び
ポリマー組成物に使用するための公知の他の添加剤を含
有していてもよい。使用されるポリマー組成物の性質は
、熱交換器の効率に影響することがある。その理由は少
なくとも対流及び放射により熱交換器から熱が散逸する
ことができると考えられるからである。

ポリマーのアロイ及び／又はブレンド、特にポリアミド
のアロイ及び／又はブレンドが熱交換器の製造に使用さ
れうる。

使用の際には、熱交換器の管を通る流体の総て又は一部
が管の壁を透過する傾向を有することがある。このよう
な透過は、熱交換器から発せられる不快な又は他の許容
できない臭い及び／又は熱交換器の連続した操作に関し
て許容できない流体の組成の変化又は流体のソースの組
成の変化をもたらすことがある。予想される透過の速度
が許容できないものであるならば、熱交換器、特に熱交
換器の管状部分のすべて又は一部をバリヤー物質、例え
ばポリ塩化ビニリデンのコーティングで被覆してもよい
。このようなコーティングは、例えば、熱交換器を浸漬
コーティングするか又は熱交換器の総て又は一部を噴霧
コーティングすることにより施すことができるが、熱交
換器の操作効率に問題となる程不利に影響しない種類の
ものであり且つ厚さであるべきである。

快適熱交換器の形態にある本発明の熱交換器は、自動車
及び他の車両に使用することを意図する。

自動車の熱交換器として使用する際には、熱交換器は、
例えば、典型的には約２００１１１であるその幅を横切
る約２５−４０本の管を有することができる。このよう
な熱交換器の例は下記の実施例に説明される。

本発明を下記の実施例により説明する。

実施例１ 実質的に第１図に例示されているが装置の６゜３ｃＩＩ
Ｉの長さにわたり９本の管を持った管状装置を、ポリヘ
キサメチレンアッパミドから射出成形した。成形された
装置の管にピンを挿入し、次いでピンを含む装置を２４
４℃の温度で３０秒の間オーブン内に入れた。まだオー
ブン内にある間に、管を３２倍配向させた。次いで配向
させた装置を２４４℃の温度で３０秒間ヒートセットし
次いで約−１１°Ｃの温度の冷蔵庫に約５分量大れた。

得られる管径０．３３−０．３５ｃｍでありそして肉厚
は０．０２５−０．０２８ｃ＋ｎであった。

一連の得られる管状装置は、２つの管状装置の端部要素
の側部を加熱し次いで加熱された表面を圧力下に接触さ
せることにより相互に溶接された。

入り口／出口マニホルドを溶接された管要素の一端の上
に置きそして第２マニホルドを他端の上に置き、その結
果、冷却されるべき流体は入り口で入り、管を通って他
のマニホルドに進み次いで他の管を通ってマニホルドの
出口区域に戻ってくる。

このようにして、その幅を横切って３８本の管を有しそ
して１５．２ｃｍの幅にわたり間隔を置いて配置された
９本管奥行きを持ち、２１ｃ　ｔｆｌの高さ及び５．Ｏ
ｃｍの深さの熱交換器を製造した。

この熱交換器は、自動車の快適熱交換器として使用する
ことを意図した種類のものであった。

快適熱交換器の熱交換の速度を決定するための試験を行
った。加熱された水を熱交換器の入り口に供給した。水
の温度は熱交換器の入り口及び出口で測定した。空気を
熱交換器に通しそそして熱交換器を横切る空気圧降下を
測定した。得られる結果を表■に示す。

＝３１− 比較としで、金属から製造された同じ寸法の市販の自動
車快適熱交換器に対する同じ試験を行った。市販の金属
熱交換器は、上記の熱可塑性プラスチック熱交換器が約
０．５２に、であるのに比べて、約１．２５ｋｇの重量
であった。得られる結果をやはり表Ｉに示す。

」七 試験番号水　　　１　　２　　３　　４空気流量 （＋ｏ３／分）　　　　２，８３　２．８３　５，６６
　５．６６入り口空気温度 （’Ｃ）　　　　　　１６．１　１６．７　１６，７　
１７．８圧力降下 （ｉｌｌ　Ｉｆｆ水柱）　　　１２．７　６，３５　６
１．０　１２．７水温（°Ｃ） 入り　　　　　　　８６．９　８６．８　　８７，３　
８５．９出　　　　　　　　　　　Ｓ４．６　　８４．
２　　８２．１　　８１．１熱移動 （ノユール／分）　　１３１ｋ　　１４６ｋ　　２９８
ｋ　　２７２ｋ（，１／ｈｒ、　′Ｃｉ　ｔｄ木本）ｉ
ｌｋ　　　１２５ｋ　　　２５３ｋ　　　２４０に３２
一 本　実験１及び２は本発明の熱交換器を使用して行なわ
れそして実験２及び４は比較実験であった。

木本　ジュール／ｈｒ、’Ｃｉｔｄは、熱交換器の熱移
動を表すのに使用される単位であり、“ｉｔｄ”は入り
口承温度と入り口空気温度の差として定義される入り口
温度差である。

熱交換器を横切る圧力降下は本発明の熱交換器についで
は高いけれども、その熱交換器は市販の熱交換器と同様
な又はそれより良好な熱交換性能を与えた。

実施例２ 熱交換器を横切る管が３８本の代わりに２８本又は３１
本であることを除いては、実施例１の全体の寸法と同じ
全体の寸法を持った本発明の熱交換器を使用して、実施
例１の方法を繰り返した。

管状装置は実施例１の場合と同じであったが、熱交換器
の組立において、相互に溶接されるべき端部要素間に間
隙調整板を配置して、熱交換器を横切る管の所望の数が
得られるようにした。更に、熱交換器は２つのスペーサ
を持っており、このスペーサは均一なパターンで管を設
置しそして保持するのに使用された。

紹られる結果を表Ｈに示す。

肚 試験番号＊　　　　　　　５　　６　　７空気流量 （ｍ　３／分）　　　　　　　２．８３　４．２４　５
．６６入り口空気温度 （’Ｃ）　　　　　　　　　　２０．６　２０．６　２
０．０圧力降下 （Ｉ口Ｉ１１水柱）　　　　　　　３．３０　６．８６
　１３．０水温（°Ｃ） 入り　　　　　　　　　　　８７．４　８７．８　８８
．２出　　　　　　　　　　　　　　　　８５．２　　
８５．０　　８４．３熱移動 （ジュール７分）　　　　　１２６ｋ　　１５７ｋ　　
２２０ｋ（Ｊ／Ｉ＋ｒ、”Ｃｉｔｄ　　）　　　　１１
３ｋ　　１４０ｋ　　１９４に本　実験５，６及び７は
２８本の管を持った本発明の熱交換器を使用して行なわ
れた。

友−住１ヒ 試験番号＊　　　　　　　　８　　　９　　　１０空気
流量 （、ｎ３／分）　　　　　　　２，８３　４．２４　５
．６６入り口空気温度 （’Ｃ）　　　　　　　　　　１８．９　１９．４　１
８．９圧力降下 （Ｉｎ　Ｉｎ水柱）　　　　　　　７．８７　１５，０
　２５，４水温（”Ｃ） 入り　　　　　　　　　　　８８．５　８８，１　　８
７．９出　　　　　　　　　　　　　　　　８５．７　
　８４，２　　８３．２熱移動 （ノユール／分）　　　　　１５７ｋ　　２２０ｋ　　
２６７ｋ（Ｊ／ｈｒ、”Ｃ１ｔｃｌ　　）　　’　　　
１３５ｋ　　１９２ｋ　　２３２に木　実験８，９及び
１０は３１本の管を持った本発明の熱交換器を使用して
行なわれた。

表■（続き） 試験番号＊　　　　　　　　１１　　１２　　１３空気
流量 （、，３／分）　　　　　　　２．８３　４．２４　５
．６６入り口空気温度 （”Ｃ）　　　　　　　　　　２０，６　２０．６　２
０．６圧力降下 （ｍ　ｍ　Ｘａ）　　　　　　　６．０９　９．９１　
１５．７水温（°Ｃ） 入り　　　　　　　　３７，７　８８．４　８７．９出
　　　　　　　　　　　　　　　　　８３．５　　８３
．２　　８０．９熱移動 （シュー２１フ分）　　　　　２３５　ｋ　　２９８　
ｋ　　３９７　ｋ（Ｊ／Ｉ＋ｒ、’Ｃｉｔｄ　　）　　
　　２１０ｋ　　２６４ｋ　　３５４に本　実験１１．
１２及び１３は金属製熱交換器を使用した比較実験であ
った。

管の数が少なくなると本発明の熱交換器の有効性は有意
に減少した。実施例１及び実施例２は、熱交換器のデザ
インの変更によって効率の有意な変動が達成可能である
ことを示す。

実施例３ 別の態様においては、ポリへキサメチレンアシ゛バミド
から射出成形された管状装置は、オーブンの代わりに赤
外線ヒーターの存在下に配向プロセスに付された。ピン
を管に挿入し、次いでピンを成る期間加熱した。次いで
加熱されたピンを含む管状装置を更に成る期間赤外線ヒ
ーターの間に置き、その後管を配向させた。次いで得ら
れる配向した装置をヒートセットし、周囲の温度に、冷
却しそして更に成る期間冷蔵庫に入れた。

使用した実験条件の更に詳細については表■に示されて
いる。

人」− ピン直径 （＋ｎ＋ｎ）３．００２．７５２．５０２．００ピン加
熱時間 （不少＝）　　　　　　　　　　　９０　　　　７０　
　　　５０　　　　５０管加熱］１．４間 （秒）　　　　　　１００　　７０　　３０　　１８管
ン闇度本 （’Ｃ）　　　　　　　　１８２　　１８２　　１５３
　　１５３木　管加熱温度は、加熱される管に隣接して
配置された熱電灯により測定された。

配向した管状装置を２０８℃で４５秒間ヒートセットし
、２２°Ｃの空気中に５０秒間置き、次いで冷蔵庫内に
一１１℃で５分装置いた。

この方法は、得られる配向した管状装置で得られる減少
した歪みの量に関して幾らかの利点を与えることが見出
だされた。

本発明の主なる特徴及び態様は以下のとおりである。

１、実質的に硬質の端部要素に各端部で一体的に接続さ
れている複数の横断方向の平行な中空管を本質的に含ん
で成り、該端部要素の各々は平面状側面及び対向した面
を持ち、該管は各端部要素の１つの面に一体的に接続さ
れており、該管の各々は管と端部要素との一体的接合部
において丸みを付けられており、該端部要素は前記対向
した面間で延びている穴を有しそしてこの穴は前記中空
管と流体流れ連通しており、該穴と該中空管の内側は均
一な断面でありそしてフレア付き接合部間の該管の壁は
均一な厚さであることを特徴とする、熱可塑性ポリマー
がら製造された物品。

２、一体的接合部が丸みを付けられておりそして７し７
付きである上記１に記載の物品。

３、熱可塑性ポリマーがポリアミドである上記１又は２
に記載の物品。

４、ポリアミドがポリへキサメチレンアッパミドである
上記３に記載の物品。

５．４−１０本の管を備えた上記１−４のいずれかに記
載の物品。

６、実質的に硬質の端部要素に各端部で一体的に接続さ
れている複数の横断方向の平行な中空管を本質的に含ん
で成り、該端部要素の各々は平面状側面及び対向した面
を持ち、該管は各端部要素の１つの面に一体的に接続さ
れており、該管の各々は管と端部要素との一体的接合部
においてフレアを付けられており、該端部要素は前記対
向した面間で延びている穴を有しそしてこの穴は前記中
空管と流体流れ連通しており、該中空管はその良さが少
なくとも２倍に増加するように配向されており、前記一
体的接合部間の該管の壁は実質的に均一な厚さであるこ
とを特徴とする、熱可塑性ポリマーから製造された装置
。

７、一体的接合部が丸みを付けられており且つフレア付
きである上記６に記載の装置。

８、配向した管の内径か配向前の管の内径の少なくとも
０．５倍である上記６又は７に記載の物品。

９、中空管はその長さが少なくとも２倍に増加するよう
に配向され次いで膨張させられて、該管の内径が配向前
の管の内径の少なくとも０．５倍となっている上記６又
は７に記載の物品。

１０、熱可塑性ポリマーがポリアミドである一ヒ記６−
９のいずれかに記載の物品。

１１、ポリアミドがポリへキサメチレンアッパミドであ
る上記１０に記載の物品。

１２．４−１０本の管を備えた一ヒ記６−１１のいずれ
かに記載の物品。

１３、熱可塑性ポリマーから形成された管状物品から装
置を製造する方法において、 （ｉ）前記物品の管に口・／ドを挿入し、ここで、該物
品は実質的に硬質の端部要素に各端部で一体的に接続さ
れている複数の横断方向の平行な中空管を有しており、
該端部要素の各々は平面状側面及び対向した面を持ち、
該管は各端部要素の１つの面に一体的に接続されており
、該管の各々は管と端部要素との一体的接合部において
フレアを付けられており、該端部要素は前記対向した面
間で延びている穴を有しそしてこの穴は前記中空管と流
木流れ連通しており、前記一体的接合部間の該管の壁は
実質的に均一な厚さであり、前記ロメドは該管の内径よ
り大きくない直径を有している、 （ｉｉ）前記ロッドを含む物品を加熱された雰囲気中に
入れそしてこの物品を前記ポリマーのガラス転位温度よ
り高いが前記ポリマーの融点よりは低い温度に均一に加
熱し、 （ｉｉｉ）前記管を配向前の長さの少なくとも２倍の長
さに配向させるように１つの端部要素を他の端部要素に
対して移動させ、 （ｉｖ）前記配向した管をヒートセットし、（ｉｖ）こ
のようにして配向されそしてヒートセットされた管を冷
却することを￥ｆＷｉとする方法。

１４、工程（ｉ）において、前記管が配向されていない
管である上記１３に記載の方法。

１５、前記一体的接合部が丸みを付けられており目つフ
レア付きである上記１３又は１４に記載の方法。

１６、前記物品が射出成形法により形成されている上記
１３　１５のいずれかに記載の法。

１７、＠記ロッドは加熱することができ、そして前記工
程（ｉｉｉ）の前に加熱される上記１３−１６のいずれ
かに記載の方法。

１８、配向した管の内径は、配向前の管の内径の少なく
とも０．５倍である上記１３−１７のいずれかに記載の
方法。

１９、中空管はその長さが少なくとも２倍に増加するよ
うに配向され次いで膨張させられで、肢管の内径が配向
前の管の内径の少なくとも０．　５倍となっている上記
１３−１７のいずれかに記載の方法。

２０、熱可塑性ポリマーがポリアミドである上記１３−
１９のいずれかに記載の方法。

２１、ポリアミドがポリへキサメチレンアンパミドであ
る上記２０に記載の方法。

２２．４−１０本の管を備えた上記１３−２１のいずれ
かに記載の方法。

２３、（ａ）流体を受け入れそして排出するようになっ
ている２つのマニホルド要素と、（ｂ）前記マニホルド
間に横断方向に配置された複数の管ユニットとを含んで
成り、該管ユニ。

トの各々は実質的に硬質の端部要素に各端部で一体的に
接続されている複数の横断方向の平行な中空管を本質的
に含んで成り、該端部要素の各々は平面状側面及び対向
した面を持ち、肢管は各端部要素の１つの面に一体的に
接続されており、肢管の各々は管と端部要素との一体的
接合部において丸みを付けられでおり、該端部要素は前
記対向した面間で延びている穴を有しそしてこの穴は前
記中空管と流体流れ連通しており、該中空管はその長さ
が少なくとも２倍に増加するように配向されており、前
記一体的接合部間の肢管の壁は実質的に均一な厚さであ
り、前記管ユニットは前記中空管が間隔を置いているが
並置された関係にあるように配置されており、該管ユニ
ットは相互にシールされて、流体が１つのマニホルドか
ら中空管を通って他のマニホルドに流れるようになって
いることを特徴とする熱交換器。

２４、一体的接合部が丸みを付けられており且つフレア
付きである上記２３に記載の熱交換器。

２５、配向した管の内径が配向前の管の内径の少なくと
も０．５倍である上記２３又は２４に記載の熱交換器。

＝４４− ２６、中空管はその長さが少なくとも２倍に増加するよ
うに配向され次いで膨張させられて、肢管の内径が配向
前の管の内径の少なくとも０．　５倍となっている上記
２３又は２４に記載の熱交換器。

２７、熱可塑性ポリマーがポリアミドである上記２３−
２６のいずれかに記載の熱交換器。

２８、ポリアミドがポリへキサメチレンアンパミドであ
る上記２７に記載の熱交換器。

２９各管ユニツトに、４−１０本の管がある上記２３−
２８のいずれかに記載の熱交換器。

３０．２５−４０個の管ユニットがある上記２３−２９
のいずれかに記載の熱交換器。

３１、前記管の壁の厚さが０．５ｍ＋ｎより小さい上記
２３−３０のいずれかに記載の熱交換器。

３２、前記管の壁の厚さが０．１２−０．４ｍ＋ｒｌの
範囲にある上記３１に記載の熱交換器。

３３、前記管の外径が２−７　ｍ　ｍの範囲にある上記
２３−３２のいずれかに記載の熱交換器。

３４、該熱交換器は流体が第１マニホルドの入リ［−１
区域から管を通って第２マニホルドに流れ、次いで更に
管を通って第１マニホルドの出口区域に戻るようになっ
ている上記２３−３３のいずれかに記載の熱交換器。

３５、前記管は外表面不連続部を有する上記２３−　：
（４のいずれかに記載の熱交換器。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱交換器のための管ユニントの製造に使用され
る物品の略図である。 第２図は端部要素２における第１図の物品の断面図であ
る。 第３図は配向の後の第１図の物品の略図である。 第４図は配向及び膨張の後の第１図の物品の略図である
。 第５図は拡大図で示された快適熱交換器の略図である。 図において、１・・・物品、２，３・・・端部要素、４
・・・中空管、５・・・一体的接合部、６・・・端部要
素の端部、７，８・・・ラグ、９・・・穴、１０・・・
側面、１１・・〜配向した管、１２・・・ネック、１３
・・・膨張した管、である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、実質的に硬質の端部要素に各端部で一体的に接続さ
   れている複数の横断方向の平行な中空管を本質的に含ん
   で成り、該端部要素の各々は平面状側面及び対向した面
   を持ち、該管は各端部要素の１つの面に一体的に接続さ
   れており、該管の各々は管と端部要素との一体的接合部
   において丸みを付けられており、該端部要素は前記対向
   した面間で延びている穴を有しそしてこの穴は前記中空
   管と流体流れ連通しており、該穴と該中空管の内側は均
   一な断面でありそしてフレア付き接合部間の該管の壁は
   均一な厚さであることを特徴とする、熱可塑性ポリマー
   から製造された物品。 ２、実質的に硬質の端部要素に各端部で一体的に接続さ
   れている複数の横断方向の平行な中空管を本質的に含ん
   で成り、該端部要素の各々は平面状側面及び対向した面
   を持ち、該管は各端部要素の１つの面に一体的に接続さ
   れており、該管の各々は管と端部要素との一体的接合部
   においてフレアを付けられており、該端部要素は前記対
   向した面間で延びている穴を有しそしてこの穴は前記中
   空管と流体流れ連通しており、該中空管はその長さが少
   なくとも２倍に増加するように配向されており、前記一
   体的接合部間の該管の壁は実質的に均一な厚さであるこ
   とを特徴とする、熱可塑性ポリマーから製造された装置
   。 ３、熱可塑性ポリマーから形成された管状物品から装置
   を製造する方法において、 （ｉ）前記物品の管にロッドを挿入し、 ここで、該物品は実質的に硬質の端部要素に各端部で一
   体的に接続されている複数の横断方向の平行な中空管を
   有しており、該端部要素の各々は平面状側面及び対向し
   た面を持ち、該管は各端部要素の１つの面に一体的に接
   続されており、該管の各々は管と端部要素との一体的接
   合部においてフレアを付けられており、該端部要素は前
   記対向した面間で延びている穴を有しそしてこの穴は前
   記中空管と流体流れ連通しており、前記一体的接合部間
   の該管の壁は実質的に均一な厚さであり、前記ロッドは
   該管の内径より大きくない直径を有している、 （ｉｉ）前記ロッドを含む物品を加熱された雰囲気中に
   入れそしてこの物品を前記ポリマーのガラス転位温度よ
   り高いが前記ポリマーの融点よりは低い温度に均一に加
   熱し、 （ｉｉｉ）前記管を配向前の長さの少なくとも２倍の長
   さに配向させるように１つの端部要素を他の端部要素に
   対して移動させ、 （ｉｖ）前記配向した管をヒートセットし、（ｉｖ）こ
   のようにして配向されそしてヒートセットされた管を冷
   却することを特徴とする方法。 ４、（ａ）流体を受け入れそして排出するようになって
   いる２つのマニホルド要素と、 （ｂ）前記マニホルド間に横断方向に配置された複数の
   管ユニットを含んでて成り、該管ユニットの各々は実質
   的に硬質の端部要素に各端部で一体的に接続されている
   複数の横断方向の平行な中空管より本質的に成り、該端
   部要素の各々は平面状側面及び対向した面を持ち、該管
   は各端部要素の１つの面に一体的に接続されており、該
   管の各々は管と端部要素との一体的接合部において丸み
   を付けられており、該端部要素は前記対向した面間で延
   びている穴を有しそしてこの穴は前記中空管と流体流れ
   連通しており、該中空管はその長さが少なくとも２倍に
   増加するように配向されており、前記一体的接合部間の
   該管の壁は実質的に均一な厚さでり、前記管ユニットは
   前記中空管が間隔を置いているが並置された関係にある
   ように配置されており、該管ユニットは相互にシールさ
   れて、流体が１つのマニホルドから中空管を通って他の
   マニホルドに流れるようになっていることを特徴とする
   熱交換器。