JP2002250611A - 熱交換器の検査方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱交換器のチューブの膨張変形を効率的に非
破壊検査することができる熱交換器のチューブ検査方法
および装置を提供する。 【解決手段】 熱交換媒体を流通させるチューブを並行
配列するとともに、それらのチューブ間に放熱フィンを
配設してなる熱交換器に適用され、熱交換器１の陰影画
像を得る撮影手段５，６と、陰影画像に基づいてチュー
ブの画像の領域を抽出するとともに、この領域における
輝度分布の平均値を設定し、輝度分布が放熱フィンの幅
を示す画素数よりも多い画素数だけ連続して前記平均値
を越える場合にチューブの形状が異常であると判定する
画像処理手段１２とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱交換媒体を流通
させる熱交換器を非破壊検査する方法および装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】空調機に使用される熱交換器は、熱交換
媒体を流通させるチューブを所定の間隔で配設するとと
もに、それらのチューブ間に放熱フィンを配設した構成
を有する。図１３は、上記チューブの一例を示してい
る。このチューブ１００は、偏平な形状を有し、伝熱促
進を図るために、その上下面に内側に突出するディンプ
ル１０１を形成してある。なお、相対向する上下のディ
ンプル１１０は、頂部相互が接着剤等によって結合され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなディンプ
ルチューブ１００を用いた熱交換器では、熱交換媒体の
リーク等をチェックするために、組立後に上記チューブ
１００に加圧流体を流通させるが、上記上下のディンプ
ル１１０相互の接合が不良である場合、チューブ１にお
けるその接合不良箇所が上記加圧流体の加圧力で局部的
に膨張する。この膨張は、チューブ１００の強度を部分
的に低下させ、かつ、その膨張部分に設けられた上記放
熱フィンを変形させるという不都合をもたらす。

【０００４】本発明の課題は、このような状況に鑑み、
熱交換器のチューブの膨張変形を効率的に非破壊検査す
ることができる熱交換器のチューブ検査方法および装置
を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る熱交換器の
検査方法は、熱交換媒体を流通させるチューブを並行配
列するとともに、それらのチューブ間に放熱フィンを配
設してなる熱交換器に適用され、前記熱交換器の陰影画
像を得るステップと、前記陰影画像に基づいて前記チュ
ーブの画像の領域を抽出するステップと、前記領域にお
ける輝度分布の平均値を設定するステップと、前記輝度
分布が前記放熱フィンの幅を示す画素数よりも多い画素
数だけ連続して前記平均値を越える場合に前記チューブ
の形状が異常であると判定するステップと、を含むこと
を特徴としている。

【０００６】また、本発明に係る熱交換器の検査方法
は、熱交換媒体を流通させるチューブを並行配列すると
ともに、それらのチューブ間に放熱フィンを配設してな
る熱交換器に適用され、前記放熱フィンの配設部位を前
記チューブの長手方向に沿って光ビームで走査するステ
ップと、前記放熱フィンの配設部位を通過した光ビーム
を受光するステップと、前記光ビームの受光量の変化に
基づいて、前記放熱フィンの形状異常を判定するステッ
プと、を含むことを特徴としている。

【０００７】本発明に係る熱交換器の検査装置は、熱交
換媒体を流通させるチューブを並行配列するとともに、
それらのチューブ間に放熱フィンを配設してなる熱交換
器に適用され、前記熱交換器の陰影画像を得る撮影手段
と、前記陰影画像に基づいて前記チューブの画像の領域
を抽出するとともに、前記領域における輝度分布の平均
値を設定し、前記輝度分布が前記放熱フィンの幅を示す
画素数よりも多い画素数だけ連続して前記平均値を越え
る場合に前記チューブの形状が異常であると判定する画
像処理手段と、を備えることを特徴としている。

【０００８】更に、本発明に係る熱交換器の検査装置
は、熱交換媒体を流通させるチューブを並行配列すると
ともに、それらのチューブ間に放熱フィンを配設してな
る熱交換器に適用され、前記放熱フィンの配設部位を前
記チューブの長手方向に沿って光ビームで走査する走査
手段と、前記放熱フィンの配設部位を通過した光ビーム
を受光する受光手段と、前記受光手段の出力に基づい
て、前記放熱フィンの形状異常を判定する異常判定手段
と、を備えることを特徴としている。

【０００９】

【発明の実施の形態】図２は、例えば、車載用空調機の
凝縮器や蒸発器での熱交換に使用される熱交換器の一例
を示している。この熱交換器１は、熱交換媒体を流通さ
せる複数本のチューブ１ａを所定の間隔で平行に配列す
るとともに、それらのチューブ１間に放熱フィン１ｂを
配設した構造を有する。

【００１０】チューブ１ａは、図１３に示したディンプ
ルチューブ１００と同様に、偏平構造の金属チューブの
上下面にディンプルを形成するとともに、上下のディン
プル相互を接着した構成を有する。また、放熱フィン１
ａは、蛇行した形状を有し、その折り返し部が隣接する
チューブ１ａの周面に溶接等の手段で接着固定されてい
る。

【００１１】上記熱交換器１に対しては、品質チェック
のために、その組立後、チューブ１ａにテスト用加圧流
体を流通させる。図２における円で囲まれた部位Ａは、
このテスト用加圧流体の流通によって生じた異常箇所で
ある。図３に拡大して示すように、この異常箇所Ａにお
いては、チューブ１ａが局部的に膨張変形（上下方向の
幅の変化）し、それに伴って、放熱フィン１ｂが座屈変
形している。このような異常は、主として、上記上下の
ディンプルの接着不良によるチューブ１ａの局部的な強
度低下によって生じる。

【００１２】上記チューブ１ａの膨張変形を検出するた
めの手法として、以下の２つが考えられる。 可視カメラによってチューブ１ａを拡大して撮影
し、それによって得られるチューブ１ａの画像を予め記
憶した正常なチューブの画像と比較する。 バックライトで照明した状態で熱交換器を可視カメ
ラで撮影し、それによって得られる該熱交換器の陰影画
像からチューブの膨張変形を検出する。

【００１３】の方法は、高い認識率が得られる反面、
カメラの監視範囲が狭くなる。したがって、熱交換器全
体の検査を行なうには、多数台のカメラを配設して、そ
れらのカメラを切換え使用するか、偉大のカメラを縦横
に多数回走査する必要がある。このため、設備費用が嵩
み、しかも、膨大な数の画像並列処理が必要になるた
め、検査に要する時間も長くなる。の方法は、カメラ
の監視範囲を比較的大きく設定することができるので、
設備コストの低減および検査時間の短縮を図ることが可
能であり、したがって、量産製品の検査に適する。そこ
で、以下に述べる本発明の実施の形態においては上記
の方法を使用している。

【００１４】（実施の形態１）図１は、本発明に係る熱
交換器の検査装置の実施の形態１を示す概略構成図であ
る。この図１において、被検体である熱交換器１は、コ
ンベア２によって暗室３内に順次搬入される。暗室３内
におけるコンベア２の一側方には、熱交換器１を背部か
ら照明するバックライト５が配設され、また、暗室３内
におけるコンベア２の他側方には、上下に配列する複数
台（この例では４台）の可視カメラ６（ＣＣＤカメラ）
が支柱７によって固定支持されている。

【００１５】以下、この検査装置による検査の手順を説
明する。 （ステップ１）バックライト５によって背面から照明さ
れた熱交換器１の陰影像をカメラ６によって撮影する。

【００１６】（ステップ２）カメラ６の撮影画面全体に
ついて、縦横方向の濃淡評価を行なう。熱交換器１にお
けるチューブ１ａの部分は、バックライト５の光を横方
向に連続的に遮る。したがって、撮影画面上におけるチ
ューブ１ａの画像は、極端に輝度の低い横１本の影とな
る。一方、放熱フィン１ｂの部分は、その隙間をバック
ライト５の光が通過する。したがって、撮影画面上にお
ける放熱フィン１ｂの画像は、チューブ１ａの画像に比
して輝度が高くなる。そこで、撮影画面から輝度の低い
領域をチューブ１ａの配設領域として抽出する。

【００１７】（ステップ３）抽出したチューブ配設領域
を、図４に示すように２値化する。なお、図４に示す２
値化画像では、原画像の白黒を白黒を反転してあるた
め、白部分が輝度の低い部分（チューブ１ａの部分）を
表わすとともに、黒部分が輝度の高い部分（チューブ１
ａに対する放熱フィン１ｂの連結部分）を表わしてい
る。

【００１８】（ステップ４）２値化画像における白画素
の分布を求める。すなわち、上記２値化画像の白部分を
横方向に積分して、図５に示すように、上記白画素の分
布状態を示すヒストグラムを得る。なお、図５の分布図
の下部に標記した目盛は、１０画素分の間隔で付されて
いる。

【００１９】（ステップ５）図５の分布図において、ほ
ぼ均等な間隔で横方向に配列する突出部９は、放熱フィ
ン１ｂの影響によるノイズ成分であり、この突出部９の
横幅はチューブ１ａに対するフィン１ｂの連結部の幅に
対応している。一方、上記分布図において、突出部９の
横幅よりも大きな横幅を有した突出部１０は、チューブ
１ａの厚さ方向の膨張変形（図３参照）に基づくもので
ある。そこで、上記分布図における白画素分布高さの平
均値を演算して、これを判定ライン１１として設定し、
この判定ライン１１に基づいてチューブ１ａの異常を判
定する。すなわち、上記判定ライン１１で規定される白
画素の分布高さが所定画素数、つまり、同ライン１１上
における突出部９の最大幅に対応する画素数（実験等に
よって予め知られる）以上に亘って継続しているか否か
を判定し、継続している場合に、その箇所においてチュ
ーブ１ａが膨張変形していると認識する。

【００２０】以上がこの実施形態に係る熱交換器の検査
装置による検査手順であり、この手順は、図１に示す画
像処理装置１２によって実行される。なお、上記におい
ては、１本のチューブ１ａの膨張変形を検出する手順に
ついて説明したが、他のチューブ１ａの膨張変形も同様
の手順に従って検出される。また、図１に示す交換器位
置検出器１３は、熱交換器１の始端および終端を検出す
るものであり、画像処理装置１２では、この検出器１３
の検出信号が画像信号の入力タイミングを設定するトリ
ガ信号として使用される。

【００２１】ところで、図１に示す検査装置では、４台
の可視カメラ６を上下に隣接配設してあるが、これは検
査時間を短縮するためである。すなわち、例えば、熱交
換器１の短辺長を４００ｍｍ、長辺長を７００ｍｍとし
て、この熱交換器１の１００ｍｍ×１００ｍｍの面積を
撮影し得るようにセッティングされた１台の可視カメラ
によって該交換器１の全域を撮影しようとすると、この
カメラの上下方向走査等のために画像の取込みにかなり
の時間を要することになる。

【００２２】これに対して、図１に示すように、短辺が
縦に向く姿勢で搬送される熱交換器１を上記４台のカメ
ラ６で同時に撮影すれば、該熱交換器１の全域について
の画像取込み時間を上記１台のカメラを用いる場合の１
／４以下に短縮することができる。

【００２３】（実施の形態２）図３に示すように、チュ
ーブ１ａが膨張変形した場合には、その変形部の周辺に
位置する放熱フィン１ｂが座屈変形する。したがって、
このフィン１ａの座屈変形からチューブ１ａの膨張変形
を検出することができる。図６は、上記座屈変形部位を
検出するための本発明の実施形態２に係る熱交換器の検
査装置を示している。

【００２４】この検査装置は、上下方向に所定の間隔で
配列したする投光素子１３群と、熱交換器１を挟んで上
記投光素子１４に対向する受光素子１５群とを備えてい
る。各投光素子１４は、それらの光軸が図２に示し熱交
換器１の各放熱フィン１ｂに向けられるようにその配列
間隔が設定されている。熱交換器１は、可動台１６によ
って図６の紙面に垂直な方向に所定の速度で移動され
る。各投光素子１４から投射された光ビーム（例えば、
レーザ光）は、この熱交換器１の移動に伴って、該交換
器１の各段の放熱フィン１ｂを図２における左右方向に
走査する。

【００２５】正常に配列する放熱フィン１ｂを光ビーム
が走査した場合、上記光ビームを受光した受光素子１５
からは図７に示すようなほぼ一定周期の電圧信号が出力
される。一方、座屈部分を含む放熱フィン１ｂを光ビー
ムが走査した場合、この光ビームを受光した受光素子１
５からは図１０に示すような不規則な周期の電圧信号が
出力される。なお、図７、図１０の横軸は、サンプリン
グ点（この例では、５００点であり、１ｍｍ当たり８点
サンプリングしている）である。

【００２６】図８および図１１は、それぞれ図７および
図１０に示す信号を２値化処理した結果を示し、また、
図９および図１２は、それぞれ図８および図１１に示す
２値化処理結果の各点において１周期に相当する２４点
（前後各１２点）で移動平均したものである。座屈部分
が存在しない放熱フィン１ｂについての移動平均値は、
図９から明らかなように、中間値０．５に近い値を呈す
るが、座屈部分が存在する放熱フィン１ｂについての移
動平均値は、図１２に示すように、座屈部分で中間値
０．５から大きく外れることになる。そこで、この実施
形態２では、移動平均値に基づいてフィン１ｂの座屈変
形を検出している。そして、このフィン1ｂの座屈変形
から、前記チューブ１ａの膨張変形とその位置を検出し
ている。

【００２７】図６に示す信号処理器１７は、各受光素子
１５の出力信号に対して上記の処理を実行し、その処理
結果からフィン１ｂの変形およびチューブ１ａの膨張変
形とその変形位置を検出するとともに、その検出結果を
表示器１８に表示させる。なお、上記実施形態２では、
熱交換器１を移動させているが、上記投光素子１４群お
よび受光素子１５群を移動させても良い。また、上記投
光素子１４群および受光素子１５群の配列個数を減ら
し、これらを熱交換器１に対して縦横に移動させること
も可能である。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、熱交換器のチューブの
膨張変形を簡易な手段を用いて効率的に非破壊検査する
ことができる。また。放熱フィンの異常変形も検出する
ことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る検査装置の実施形態を示す概略斜
視図。

【図２】熱交換器に構造の一例を示す平面図。

【図３】チューブの膨張変形とフィンの座屈変形の態様
を示す拡大図。

【図４】抽出したチューブの陰影画像を示す図。

【図５】輝度分布を示すヒストグラム。

【図６】本発明に係る検査装置の他の実施形態を示す概
略側面図。

【図７】受光素子の出力信号を例示した波形図。

【図８】図８の出力信号の２値化処理結果を示す波形
図。

【図９】図８の２値化処理結果の移動平均値を示すグラ
フ。

【図１０】受光素子の出力信号の他の例を示す波形図。

【図１１】図１０の出力信号の２値化処理結果を示す波
形図。

【図１２】図１１の２値化処理結果の移動平均値を示す
グラフ。

【図１３】ディンプルチューブの構造を示す斜視図。

【符号の説明】

１ 熱交換器 １ａ チューブ １ｂ 放熱フィン ５ バックライト ６ 可視カメラ １２ 画像処理装置 １４ 投光素子 １５ 受光素子 １７ 信号処理器

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA52 AA65 BB02 BB18 BB24 CC00 DD06 FF02 FF04 GG06 HH00 JJ01 JJ03 JJ05 JJ09 JJ26 MM03 PP15 QQ01 QQ04 QQ42 QQ43 RR08 TT01 UU01 UU02 UU05

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱交換媒体を流通させるチューブを並行
   配列するとともに、それらのチューブ間に放熱フィンを
   配設してなる熱交換器に適用され、 前記熱交換器の陰影画像を得るステップと、 前記陰影画像に基づいて前記チューブの画像の領域を抽
   出するステップと、 前記領域における輝度分布の平均値を設定するステップ
   と、 前記輝度分布が前記放熱フィンの幅を示す画素数よりも
   多い画素数だけ連続して前記平均値を越える場合に前記
   チューブの形状が異常であると判定するステップと、 を含むことを特徴とする熱交換器の検査方法。
2. 【請求項２】 熱交換媒体を流通させるチューブを並行
   配列するとともに、それらのチューブ間に放熱フィンを
   配設してなる熱交換器に適用され、 前記放熱フィンの配設部位を前記チューブの長手方向に
   沿って光ビームで走査するステップと、 前記放熱フィンの配設部位を通過した光ビームを受光す
   るステップと、 前記光ビームの受光量の変化に基づいて、前記放熱フィ
   ンの形状異常を判定するステップと、 を含むことを特徴とする熱交換器の検査方法。
3. 【請求項３】 熱交換媒体を流通させるチューブを並行
   配列するとともに、それらのチューブ間に放熱フィンを
   配設してなる熱交換器に適用され、 前記熱交換器の陰影画像を得る撮影手段と、 前記陰影画像に基づいて前記チューブの画像の領域を抽
   出するとともに、前記領域における輝度分布の平均値を
   設定し、前記輝度分布が前記放熱フィンの幅を示す画素
   数よりも多い画素数だけ連続して前記平均値を越える場
   合に前記チューブの形状が異常であると判定する画像処
   理手段と、 を備えることを特徴とする熱交換器の検査装置。
4. 【請求項４】 熱交換媒体を流通させるチューブを並行
   配列するとともに、それらのチューブ間に放熱フィンを
   配設してなる熱交換器に適用され、 前記放熱フィンの配設部位を前記チューブの長手方向に
   沿って光ビームで走査する走査手段と、 前記放熱フィンの配設部位を通過した光ビームを受光す
   る受光手段と、 前記受光手段の出力に基づいて、前記放熱フィンの形状
   異常を判定する異常判定手段と、 を備えることを特徴とする熱交換器の検査装置。