JP2685095B2 - 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

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。或る
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つ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（通常ラジエータと
呼ばれる）、空気調節用ラジエータ、オイル冷却システ
ム、空気取り入れアフタークーラー（air intake 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て及び熱交換器の中
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（opposingfaces）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 communication）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、 （ｖ）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。

本方法の他の態様においては、前記物品は射出成形法
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、（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
体流れを連通しており、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
にシートされて、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0.5mmより
小さく、特に0.12−0.4mmの範囲にある。

更なる態様においては、管の外径は２−7mmの範囲に
ある。

尚更に他の態様においては、該熱交換器は流体が第１
マニホルドの入り口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。

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て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と物品は、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。本
発明の態様においては、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
要素の間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（juxtapos
ed）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、本明細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。示された如く、側面10は平
面状でありそしてお互いに平行であって、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（column）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と最も近い中
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
い距離異なっている。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、それにより管の間
を流れる空気と管の表面間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理解されるであろ
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図及び第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条
件及び外径を有する。配向した管11は、第３図に示され
た如く、ネック12におれる中空管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の肉厚の均一性
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12の内側に例え
ばガス又は液体の圧力を加れること、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
換器の使用の間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
でア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を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、配向い
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或る期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16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 relationship）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さ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
リフィスは、管19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の配列に勘合して流体漏れの
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を通て流体出口に流体の流れを向け
る手段をマニホルドが有するならば、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を通ることができる
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
ハイトレル（Hytrel）の下の入手可能である。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縁
又はシートの相互する縁（alternating edges）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ッ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件下に、接着剤を使用
して達成することができる。別法として、管ユニットは
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、ホットプレートを相互にシールされ
るベき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
ット管に間隙調整板（shim）をシールすることができ
る。

熱交換器の管の壁は0.5mm未満の厚さ、特に0.12−0.4
mm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２−7mm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（dimples）、突
起、艶消し表面又は他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、熱可塑性プラスチック又は
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 device）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ットとして製造
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、快適熱交換器が操作される
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の寿命が含ま
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
のラジ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
してもよい。ポリマーは耐疲労性でもあるべきであり、
低いクリープモジュ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、一体的にユニットとして管状部分
に形成することができなければならないことであり、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
族一級ジアミンと６−12個の炭素原子をもつた脂肪族又
は芳香族ジ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、６−12個
の炭素原子を有する脂肪族ラクタム又はα、ωアミノカ
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
タム及びアミノ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−ドデカン二酸及びテレフタル酸である。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−デカメチレンジアンミン及
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
カン酸及びアミノドデカン酸である。ポリアミドの好ま
いし例は、それぞれナイロン66及びナイロン６として知
られているポリヘ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／ジ
アミンポリマーの融点は、ラクタム又はα、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、他の性質は、例えば、流体、ガス及
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、従つて、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な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。

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、上述の如き多数のファクター、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、ポリ
カーボネート、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、ポリアリーレート（polyarylates）及び高性
能エンジ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が含有してい
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20cm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6.3cm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
チレンジアジ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244℃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℃
の温度の冷蔵庫に約５分間入れた。得られる管径0.33−
0.35cmでありそして肉厚は0.025−0.028cm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、21cmの高さ及び5.0cm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Ｉに示す。

比較として、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0.25kg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。

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。

得られる結果を表IIに示す。

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、ポリヘキサメチレンジアパミド
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
を管の挿入し、次いでピンを或る期間加熱した。次いで
加熱されたピンを含む管状装置を更に或る期間赤外線ヒ
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
しそして更に或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IIIに示さ
れている。

配向した管状装置を208℃で45秒間ヒートセットし、2
2℃の空気中に50秒間置き、次いで冷蔵庫内に−11℃で
５分間置いた。

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の均
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。

2.一体的接合部が丸みを付けられておりそしてフレア付
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.ポリアミドがポリヘキサメチレンアジパミドである上
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
を特徴とうる、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.配向した管の内径が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上記６−９の
いずれかに記載の物品。

11.ポリアミドがポリヘキサメチレンアジパミドである
上記10に記載の物品。

12.4−10本の管を備えた上記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。

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且つフレ
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.前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.ポリアミドがポリヘキサメチレンアジパミドである
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より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配向前の少
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。

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、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23又は2
4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.ポリアミドがポリエキサメチレンアジパミドである
上記27に記載の熱交換器。

29各管ユニットに.4−10本の管がある上記23−28のいず
れかいに記載の熱交換器。

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0.5mm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0.12−0.4mm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２−7mm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マニホルドの入り口区域か
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23−32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23−34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ッ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 (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項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. 【請求項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
   長さが配向前の少なくとも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. 【請求項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、 （ｖ） 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. 【請求項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配向前の少なくと
   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。