JP2004012386A

JP2004012386A - 積層型熱交換器用内部漏れ検査装置及び検査方法

Info

Publication number: JP2004012386A
Application number: JP2002168915A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Furuya; 古屋　善章; Yuji Inoue; 井上　裕二; Nobuya Kanetani; 金谷　暢也; Shinichi Sato; 佐藤　伸一
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-06-10
Filing date: 2002-06-10
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】この発明は、積層型熱交換器の内部漏れの有無を検査することができる検査装置及び検査方法を提供することを課題とする。
【解決手段】積層型熱交換器用内部漏れ検査装置１３０は、キャリアガスとしての窒素ガスを供給するＮ_２ガス供給装置１３１、圧力調整弁１３２、流量調整弁１３３、第１電磁弁１３４、プローブガスとしてのヘリウムを貯留しているＨｅタンク１３５、第２電磁弁１３６、Ｈｅリークディテクタ１３７及びガス回収装置１３８を有しており、これらは配管１４０及び１４１により接続されている。Ｈｅリークディテクタ１３７には自動記録装置１３９が電気的に接続されている。熱交換器１は、その冷媒入口部４を検査装置１３０の配管１４０に接続される一方、その冷媒出口部５を検査装置１３０の配管１４１に接続されて検査される。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、積層型熱交換器の内部漏れ検査装置及び検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５に積層型熱交換器（以下、熱交換器とする）の全体構造を示す。熱交換器１は、多数のチューブエレメント２を平行に配置し、互いに隣接するチューブエレメント２の間に波形状を有する空気側のコルゲートフィン３を介在させることにより形成されている。これらチューブエレメント２及びコルゲートフィン３は、交互に積層された状態でろう付けされて一体にされている。
【０００３】
図６の（ａ）に１つのチューブエレメント２の断面図、（ｂ）にその正面図を示す。各チューブエレメント２は一対の成形プレート２ａ及び２ｂからなり、これら成形プレート２ａ及び２ｂは薄い皿形状を有している。成形プレート２ａ及び２ｂの端部には、これら成形プレート２ａ及び２ｂよりも厚みをもって形成されたタンク部材６が配置されている。このタンク部材６には、冷媒入口タンク７、冷媒出口タンク８及びこれら冷媒入口タンク７と冷媒出口タンク８との間に配置される中間タンク９がそれぞれ形成されており、冷媒入口タンク７と中間タンク９との間、及び冷媒出口タンク８と中間タンク９との間は、それぞれ隔壁部１５ａ及び１５ｂにより隔絶されている。
【０００４】
また、これら成形プレート２ａ及び２ｂを互いに対向させて接合することにより形成される各チューブエレメント２の内側面には、仕切部材１０により仕切られたＵ字形状の冷媒通路１１が形成されており、この冷媒通路１１によりタンク部材６の冷媒入口タンク７と冷媒出口タンク８との間が接続されている。さらに、熱交換器１の一方の側部に配置されるチューブエレメント２には、そのタンク部材６の中間タンク９に通じる冷媒入口部４と冷媒出口タンク８に通じる冷媒出口部５とがそれぞれ取り付けられている。また、熱交換器１の他方の側部に配置されるチューブエレメント２では、その中間タンク９と冷媒出口タンク８とを接続するＵターンタンク１３が取り付けられている。
【０００５】
図７に示されるように、冷媒入口部４から流入した冷媒は各チューブエレメント２の中間タンク９を通ってＵターンタンク１３に至り、ここで方向転換してセクションＡを構成している各チューブエレメント２の冷媒出口タンク８に入る。そして各チューブエレメント２の冷媒出口タンク８に入った冷媒は、それぞれ冷媒流路１１を通ってセクションＢを構成している各冷媒入口タンク７に至る。さらに、この冷媒はセクションＢからセクションＣに移動して、このセクションＣを構成している各チューブエレメント２の冷媒入口タンク７に入る。このようにセクショＣの各冷媒入口タンク７に入った冷媒は、それぞれ冷媒流路１１を通ってセクションＤを構成している各冷媒出口タンク８に至り、その後、冷媒出口部５から排出される。このような冷媒流れにより、熱交換器１はコルゲートフィン３を介して空気側と効率良く熱交換して性能を維持している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のような熱交換器において、各チューブエレメント２の中間タンク９と冷媒入口タンク７との隔壁部１５ａ、或いは中間タンク９と冷媒出口タンク８との隔壁部１５ｂが確実にろう付けされていない場合（ろう付け欠陥）、中間タンク９から冷媒入口タンク７への冷媒経路の短絡または中間タンク９から冷媒出口タンク８への冷媒経路の短絡、すなわち冷媒の内部漏れが発生する場合があり、このような内部漏れは熱交換器１の性能悪化の原因となってしまう。
しかしながら、従来ではこのような積層型熱交換器の内部漏れの有無を検査する適当な検査装置及び検査方法がなかった。
【０００７】
この発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、積層型熱交換器の内部漏れの有無を検査することができる検査装置及び検査方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る積層型熱交換器用内部漏れ検査装置は、積層型熱交換器の内部漏れを検査する装置において、熱交換器の冷媒入口に接続されると共にこの熱交換器内にキャリアガスを供給するキャリアガス供給手段と、熱交換器の冷媒入口に接続されると共にこの熱交換器内にプローブガスを注入するプローブガス注入手段と、熱交換器の冷媒出口に接続されその冷媒出口から排出されるプローブガスを検出するプローブガス検出手段と、プローブガス検出手段による検出結果に基づいて熱交換器の冷媒出口から排出されるプローブガスが所定値以上になるまでの時間を計測し、この計測時間と設定時間とを比較することにより熱交換器の内部漏れの有無を判定する内部漏れ判定手段とを備えるものである。
内部漏れ判定手段は、各内部漏れ個所に対応したそれぞれの規定時間を予め入力され、計測時間と設定時間との比較により内部漏れが有ると判定した場合、さらに計測時間と規定時間との比較を行い内部漏れ個所の特定をも行うことが好ましい。
また、内部漏れ判定手段は、判定した結果を記録及び表示する自動記録装置であることが更に好ましい。
さらに、この発明に係る積層型熱交換器用内部漏れ検査方法は、積層型熱交換器の内部漏れを検査する方法において、熱交換器の冷媒入口からこの熱交換器内にキャリアガスを供給し、熱交換器の冷媒入口からこの熱交換器内にプローブガスを注入し、熱交換器内に注入されてその冷媒出口から排出されるプローブガスを検出し、検出された結果に基づいて熱交換器の冷媒出口から排出されるプローブガスが所定値以上になるまでの時間を計測し、この計測時間と設定時間とを比較することにより熱交換器の内部漏れの有無を判定するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１にこの発明の実施の形態に係る積層型熱交換器用内部漏れ検査装置１３０（以下、検査装置とする）の配管系統図を示す。なお、内部漏れの有無を検査される検査用の熱交換器として、図５に示される積層型熱交換器１を利用する。この検査装置１３０は、キャリアガスとしての窒素ガスを供給するＮ_２ガス供給装置１３１、圧力調整弁１３２、流量調整弁１３３、第１電磁弁１３４、漏れ検出媒体（プローブガス）としてのヘリウムを貯留しているＨｅタンク１３５、第２電磁弁１３６、Ｈｅを検出するＨｅリークディテクタ１３７及びガス回収装置１３８を有しており、これらは配管１４０及び１４１により接続されている。また、Ｈｅリークディテクタ１３７には自動記録装置１３９が電気的に接続されている。なお、Ｎ_２ガス供給装置１３１、圧力調整弁１３２、流量調整弁１３３、第１電磁弁１３４によりこの発明のキャリアガス供給手段が構成されており、Ｈｅタンク１３５及び第２電磁弁１３６によりプローブガス注入手段、Ｈｅリークディテクタ１３７によりプローブガス検出手段、及び自動記録装置１３９により内部漏れ判定手段がそれぞれ構成されている。
【００１０】
また、図２に示されるように検査用の熱交換器１は、その冷媒入口部４を検査装置１３０のＮ_２ガス及びＨｅの供給側の配管１４０に接続される一方、その冷媒出口部５を検査装置１３０のＨｅリークディテクタ１３７側の配管１４１に接続され、この状態で検査されるようになっている。
【００１１】
次に、この実施の形態に係る積層型熱交換器用内部漏れ検査装置１３０の動作について説明する。まず、検査用の熱交換器１を検査装置１３０に接続して第１電磁弁１３４を開くと、Ｎ_２ガス供給装置１３１から供給されるＮ_２ガスが圧力調整弁１３２及び流量調整弁１３３によりその圧力及び流量を調整されて熱交換器１の内部に流入し、このＮ_２ガスが熱交換器１内を流動する。次に、第２電磁弁１３６をパルス状に短時間だけ開くことにより、Ｈｅタンク１３５から所定圧力のＨｅを熱交換器１につながる配管１４０に注入すると、ＨｅはＮ_２ガスと混合して熱交換器１内に流入する。このように熱交換器１内に流入したＨｅは、Ｎ_２ガスと共に熱交換器１内を流動すると共に熱交換器１の冷媒出口部５から排出され、Ｈｅリークディテクタ１３７により検出される。
【００１２】
Ｈｅリークディテクタに接続された自動記録装置１３９は、Ｈｅリークディテクタ１３７の検出結果に基づき、熱交換器１の冷媒出口部５から排出されるＨｅの漏れ率を検知する構成となっている。この自動記録装置１３９は、第２電磁弁１３６が瞬間的に開かれて微量のＨｅが注入された時刻を０秒として、熱交換器１の冷媒出口部５から排出されるＨｅの漏れ率が限界漏れ率Ｓｃ以上になるまでの時間Ｔ秒を計測し、その後、この計測時間Ｔ秒と漏れ判定時間Ｔｃ秒とを比較して、漏れ判定時間Ｔｃ秒に対する計測時間Ｔ秒の長短により熱交換器１の内部漏れの有無を自動的に判定する。そして、自動記録装置１３９はその結果を記録及び表示する。なお、この自動記録装置１３９には漏れ判定時間Ｔｃ秒とＨｅの限界漏れ率Ｓｃとが予め入力されている。また、Ｈｅリークディテクタ１３７を通ったＮ_２ガス及びＨｅはガス回収装置１３８により回収されるようになっている。
【００１３】
このとき、Ｈｅ注入時からの時間とＨｅの漏れ率との関係は図３に示されるようになる。ここで、曲線Ｇは内部漏れが全くない場合を示し、自動記録装置１３９により検知されるＨｅの漏れ率がＨｅの注入時０秒からＴｏ秒後に限界漏れ率Ｓｃになったことがわかる。また、各曲線ＮＧ１、ＮＧ２及びＮＧ３は、図４に示される個所に内部漏れがある場合を示す。すなわち、ＮＧ１は中間タンク９と冷媒出口タンク８との間の隔壁部１５ｂに内部漏れがある場合で、熱交換器１の冷媒出口部５から排出されるＨｅの漏れ率が注入時０秒からＴ１秒後に限界漏れ率Ｓｃになったことがわかる。また、ＮＧ２及びＮＧ３はそれぞれ中間タンク９と冷媒入口タンク７との間の隔壁部１５ａに内部漏れがある場合で、熱交換器１の冷媒出口部５から排出されるＨｅの漏れ率がそれぞれ注入時０秒からＴ２秒、Ｔ３秒後に限界漏れ率Ｓｃになったことがわかる。
【００１４】
すなわち、内部漏れがある場合は、内部経路の短絡により内部漏れのない場合に比較してＨｅが熱交換器１の冷媒出口部５に早く到達するので、熱交換器１の冷媒出口部５から排出されるＨｅの漏れ率が限界漏れ率Ｓｃになるまでの時間Ｔ秒、すなわち自動記録装置１３９により計測される計測時間Ｔが短くなる。従って、計測時間Ｔ秒が漏れ判定時間Ｔｃ秒よりも短ければ内部漏れが有り、一方、計測時間Ｔ秒が漏れ判定時間Ｔｃ秒よりも長ければ内部漏れが無いということが判定できる。
なお、自動記録装置１３９に入力されるＨｅの限界漏れ率Ｓｃと漏れ判定時間Ｔｃ秒とは、上述のような結果に基づいて設定されたものである。
【００１５】
以上のことから、自動記録装置１３７は上述のような計測時間Ｔ秒と漏れ判定時間Ｔｃとを比較することにより熱交換器１の内部漏れの有無を自動的に判定することができ、これにより本発明の内部漏れ検査装置により積層型熱交換器の内部漏れの有無を容易に且つ短時間で検査することができる。
また、例えば図３に示されるように個々の内部漏れの位置（ＮＧ１，ＮＧ２，ＮＧ３）に対応した規定時間（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）を予め準備して入力しておくことにより、内部漏れ検査の際に自動記録装置１３９により計測される計測時間Ｔがこの規定時間に対して長いか短いかにより、熱交換器１の内部漏れ個所、すなわち経路短絡個所をほぼ特定することができる。
【００１６】
さらに、Ｈｅリークディテクタ１３７を用いることによりＨｅの高精度な検出が可能となる。また、キャリアガス及びプローブガスを加圧する必要がないので、検査装置がシンプルな構成となると共に、熱交換器を構成している部材を変形させずにすむ。加えて、窒素と微量のヘリウムを使用することでランニングコストを低く抑えられるだけでなく、環境への悪影響を及ぼすこともない。
【００１７】
なお、上述の実施の形態では、キャリアガスが窒素（Ｎ_２）ガスとして説明したが、これに限定するものでなく、その他不活性ガスを適用することが可能である。またプローブガスはヘリウム（Ｈｅ）に限定するものでなく、他のプローブガス（冷媒、水素ガス等）の場合についても上記効果が得られることは容易に類推できる。
また、自動記録装置１３９は、Ｈｅリークディテクタ１３７の検出結果に基づいて熱交換器１の冷媒出口部５から排出されるＨｅの漏れ率を検知し、この漏れ率が予め設定された限界漏れ率Ｓｃ以上になるまでの時間を計測する構成としていたが、この代わりに、自動記録装置１３９に予めＨｅの限界検出量Ｘｃを入力しておき、自動記録装置１３９がＨｅリークディテクタの検出結果から熱交換器１の冷媒出口部５から排出されるＨｅの検出量を検知し、この検出量が限界検出量Ｘｃ以上になるまでの時間を計測するようにしてもよい。
【００１８】
さらに、上述の実施の形態では、自動記録装置１３９により熱交換器１の冷媒出口部５から排出されるＨｅの漏れ率が限界漏れ率Ｓｃになるまでの時間Ｔ秒を計測する際、その計測起点（０秒）を第２電磁弁１３６が瞬間的に開かれて微量のＨｅが注入された時刻としていたが、この代わりに、Ｈｅが熱交換器１内に流入した時刻や、Ｈｅが熱交換器１から排出され始めた時刻などを計測起点とすることもできる。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、内部漏れ判定手段はプローブガス検出手段による検出結果に基づいて熱交換器の冷媒出口から排出されるプローブガスが所定値以上になるまでの時間を計測し、この計測時間と設定時間とを比較することにより熱交換器の内部漏れの有無を判定するようにしたので、積層型熱交換器における内部漏れの有無を検査することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る積層型熱交換器用内部漏れ検査装置の配管系統図である。
【図２】実施の形態における配管に接続した検査用の積層型熱交換器を示す図である。
【図３】実施の形態におけるＨｅ注出時からの時間とＨｅの漏れ率との関係を示す図である。
【図４】実施の形態における積層型熱交換器のタンク部の構造を示す概念図である。
【図５】積層型熱交換器を示す外形図である。
【図６】図５の積層型熱交換器を構成している１つのチューブエレメントを示し、（ａ）はその側面図であり、（ｂ）はその正面図である。
【図７】図５の積層型熱交換器のタンク部の構造を示す概念図である。
【符号の説明】
１　積層型熱交換器、４　冷媒入口、５　冷媒出口、６　タンク部、７　冷媒入口タンク、８　冷媒出口タンク、９　中間タンク、１５ａ，１５ｂ　隔壁部、１３１　Ｎ_２ガス供給装置、１３２　圧力調整弁、１３３　流量調整弁、１３４第１電磁弁、１３５　Ｈｅタンク、１３６　第２電磁弁、１３７　Ｈｅリークディテクタ、１３８　ガス回収装置、１３９　自動記録装置、１４０，１４１　配管、ＮＧ１，ＮＧ２，ＮＧ３，ＮＧ４　内部漏れ位置、Ｓｃ　限界漏れ率、Ｔｃ　内部漏れ判定時間、Ｘｃ　限界検出量。

Claims

積層型熱交換器の内部漏れを検査する装置において、
熱交換器の冷媒入口に接続されると共にこの熱交換器内にキャリアガスを供給するキャリアガス供給手段と、
熱交換器の冷媒入口に接続されると共にこの熱交換器内にプローブガスを注入するプローブガス注入手段と、
熱交換器の冷媒出口に接続されその冷媒出口から排出されるプローブガスを検出するプローブガス検出手段と、
前記プローブガス検出手段による検出結果に基づいて熱交換器の冷媒出口から排出されるプローブガスが所定値以上になるまでの時間を計測し、この計測時間と設定時間とを比較することにより熱交換器の内部漏れの有無を判定する内部漏れ判定手段と
を備えることを特徴とする積層型熱交換器用内部漏れ検査装置。
前記内部漏れ判定手段は、各内部漏れ個所に対応したそれぞれの規定時間を予め入力され、前記計測時間と前記設定時間との比較により内部漏れが有ると判定した場合、さらに前記計測時間と前記規定時間との比較を行い内部漏れ個所の特定をも行うことを特徴とする請求項１に記載の積層型熱交換器用内部漏れ検査装置。
前記内部漏れ判定手段は、判定した結果を記録及び表示する自動記録装置であることを特徴とする請求項１または２に記載の積層型熱交換器用内部漏れ検査装置。
積層型熱交換器の内部漏れを検査する方法において、
熱交換器の冷媒入口からこの熱交換器内にキャリアガスを供給し、
熱交換器の冷媒入口からこの熱交換器内にプローブガスを注入し、
熱交換器内に注入されてその冷媒出口から排出されるプローブガスを検出し、検出された結果に基づいて熱交換器の冷媒出口から排出されるプローブガスが所定値以上になるまでの時間を計測し、この計測時間と設定時間とを比較することにより熱交換器の内部漏れの有無を判定する
ことを特徴とする積層型熱交換器用内部漏れ検査方法。