JP6081185B2 - 熱交換器タンク組み付け工程における割れ検知方法 - Google Patents

Description

熱交換器用タンク組み付け工程で発生するタンクの割れを検知する技術に関する。

熱交換器のタンク（アッパータンク及びロアータンク）は、上下方向に延びる複数のチューブの端部に接続されるプレートに固定される。タンクの固定は、タンク内を気密にするために、プレートの外周にＯリングを配置し、タンクでＯリングを圧縮した状態でプレートの端部をかしめることで行われる（特許文献１、２）。

特開昭５５−７６２０７号公報 特開昭６３−２４２４２８号公報

タンクが樹脂製であると、上記タンクの組み付け工程においてタンクに割れが発生する場合がある。タンクの割れは、種々の原因によって発生し、タンクとプレートとの相対位置がずれてタンクとプレートとが干渉する場合、タンクをＯリングに押し付ける際のストロークが過多の場合、プレートを支持する治具が不適切な場合、プレートの端部に押し当てるかしめ用のポンチ（図２参照）が長すぎてポンチとタンクとが干渉する場合、プレートの端部が長すぎる又はタンクの形状不良によってかしめられたプレートの端部がタンクに食い込む場合、位置決め誤差等によりポンチがプレートの端部以外の部位と干渉する場合等に発生する。

このため、タンク組み付け後に気密試験が行われるが、気密試験では、割れがタンクを貫通していない場合は、タンク内の気密が保たれ、異常と判定できないので、割れが発生していることを検知することができない。このようなタンクを貫通しない割れは、市場に出た後にタンクを貫通する割れに進展する可能性があり、出荷前の検査によって検知できるようにする必要がある。

そこで、タンクに割れが発生したことを、割れ発生時の音圧や振動をセンサで計測し、これに基づき判断する方法が考えられる。しかしながら、表面が曲面で構成されるタンクにセンサを取り付けるのは容易ではなく、また、一つのタンクの検査が終了する毎にセンサの脱着が必要で、効率的に検査をするのが難しい。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、熱交換器タンク組み付け工程におけるタンクの割れを、容易かつ精度よくかつ検知できるようにすることを目的とする。

本発明のある態様によれば、支持部材で支持されたプレートにシール部材を介して樹脂製のタンクを押し付け、前記プレートの端部をかしめて前記タンクを前記プレートに固定する熱交換器用タンク組み付け工程における前記タンクの割れを検知する検知方法であって、前記タンクから前記支持部材に伝達される音圧又は振動を計測し、前記組み付け工程の間に計測される音圧又は振動の大きさに基づき、前記組み付け工程において前記タンクの割れが発生したことを検知する、ことを特徴とする検知方法が提供される。

この態様によれば、割れがタンクを貫通しているか否かにかかわらず割れの発生を検知することができることに加え、センサをタンクではなく支持部材に取り付けたことにより、容易かつ精度よくかつ検知できる。

すなわち、センサは、タンクではなく支持部材に固定されるので、センサの取り付けが容易であり、一つのタンクの検査が終了して別のタンクの検査を行う場合であってもセンサを付け替える手間がない。

また、音圧又は振動の計測は、タンクが押し付けられた状態，すなわち、タンク、シール部材及び支持部材が密着した状態で行われる。これにより、タンクが割れる時に発生する音圧又は振動が支持部材に伝達される時の減衰が抑えられ、タンクが割れる時の音圧又は振動を精度よく計測することができ、タンクの割れを高い精度で検知することができる。

本発明の実施形態に係る検知装置を備えた熱交換器用タンクの組み付け装置の概略構成図である。 かしめ部の拡大図である。 コンピュータによるタンクの割れの検知手順を示したフローチャートである。 センサによって計測される音圧の一例を示す図である。 周波数解析して得られる周波数毎の音圧レベルの一例を示した図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、熱交換器用タンクの組み付け装置の概略構成を示している。

組み付け装置１０は、複数のチューブ１の端部がろう付け接合された金属製のプレート２に、樹脂製の熱交換器用のタンク３を組み付けるための装置である。組み付け装置１０は、一対のレール１１と、図示しないシリンダによって昇降動作可能な押し付け部材１２とで構成される。

レール１１は、図示しないベース部材に立設される板状の部材であり、チューブ１の両側に配置される。

レール１１には、プレート２が載置される。プレート２には、プレート２の外周に沿って凹溝２ｇが形成されており、凹溝２ｇにはＯリング４が装着されている。プレート２の端部はかしめ時に内側に折り込まれるかしめ代２ｅになっている。Ｏリング４にはＬ字に屈曲したタンク３の下端３ｅが接触する。

このような状態で押し付け部材１２を下降させると、タンク３がＯリング４を介してプレート２に押し付けられる。プレート２がレール１１によって支持されているので、Ｏリング４は、タンク３の下端３ｅとプレート２との間で圧縮される。

そして、図２に示すように、側方からポンチ１３をかしめ代２ｅに押し当て、破線で示すようにかしめ代２ｅを内側に折り曲げると、タンク３がプレート２にかしめ固定される。

組み付け装置１０には、上記タンク組み付け工程におけるタンク３の割れを検知する検知装置２０が取り付けられている。検知装置２０は、レール１１の側面に固定されてレール１１に伝達される音圧を計測するセンサ２１と、センサ２１の計測信号を処理するためのコンピュータ２２とを備える。コンピュータ２２は、以下に説明するように、センサ２１の計測結果に基づき、タンク３の割れの発生を検知する。

図３は、コンピュータ２２によるタンク３の割れの検知手順を示している。これを参照しながらタンク３の割れの検知手順について説明する。

まず、コンピュータ２２は、タンク組み付け工程が開始されてから終了するまでの間、センサ２１によって音圧を計測する（Ｓ１）。図４はそのときに計測される音圧の一例である。

次に、コンピュータ２２は、Ｓ１での計測結果から音圧がピークになる時刻を検索し、音圧がピークになる時刻前後（音圧がピークになる時刻を中心とした所定時間）の音圧の計測結果を抽出する。図４は、Ｓ１の計測結果の例を示しており、この例では、ピーク音圧を含むＡで囲んだ部分の計測結果が抽出される。

次に、コンピュータ２２は、抽出した計測結果を周波数解析（例えば、高速フーリエ変換）し、周波数毎の音圧レベルを求める。音圧レベルは、音圧の大きさを表しており、計測された音圧と基準値との比の常用対数を２０倍した値である。図５は、図４のＡで囲んだ部分を周波数解析した結果である。

次に、コンピュータ２２は、周波数解析の結果に基づき、特定の周波数の音圧レベルがしきい値を超えているか判断する（Ｓ４）。特定の周波数は、タンク３の材質によって決定される値である。これは、タンク３に割れが発生した時に生じる音の周波数が、主にタンク３の材質に依存し、材質が同じであれば割れの発生部位、発生原因が異なっても、概ね同じ周波数の音が発生するからである。また、しきい値は、タンク３に割れに起因する音圧レベルであると判定できる値に設定され、タンク３に割れが発生しない場合に取り得る音圧レベルの上限よりも大きな値に設定される。

そして、コンピュータ２２は、特定の周波数の音圧レベルがしきい値を超えている場合は、タンク組み付け工程においてタンク３の割れが発生したと判断する（Ｓ５）。そうでない場合は、コンピュータ２２は、タンク組み付け工程においてタンク３の割れは発生していないと判断する（Ｓ６）。

したがって、この検知装置２０によれば、組み付け時に発生した割れがタンク３を貫通しているか否かにかかわらずタンク３の割れの発生を検知することができることに加え、センサ２１をタンク３ではなくレール１１に取り付けたことにより、容易かつ精度よくかつ検知できるという作用効果がある。

すなわち、センサ２１は、タンク３ではなくレール１１に固定されるので、センサ２１の取り付けが容易であり、また、一つのタンク３の検査が終了して別のタンクの検査を行う場合であってもセンサ２１を付け替える手間がない。

また、音圧の計測は、押し付け部材１２によってタンク３が押し付けられた状態，すなわち、タンク３、Ｏリンク４及びレール１１が密着した状態で行われる。これにより、タンク３が割れる時に発生する音がレール１１に伝達される時の減衰が抑えられ、タンク３が割れる時の音圧を精度よく計測することができ、タンク３の割れを高い精度で検知することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、上記実施形態では、センサ２１で音圧を計測しているが、タンク３が割れる時の微少な振動（加速度）をセンサ２１で計測し、その大きさに基づきタンク３の割れを検知するようにしてもよい。

また、センサ２１は、レール１１ではなく、レール１１が立設されるベース部材（不図示）に取り付けられていてもよい。

１ 組み付け装置
２ プレート
２ｅ かしめ代（端部）
３ タンク
４ Ｏリング（シール部材）
２０ 検知装置
２１ センサ
２２ コンピュータ

Claims (3)

1. 支持部材で支持されたプレートにシール部材を介して樹脂製のタンクを押し付け、前記プレートの端部をかしめて前記タンクを前記プレートに固定する熱交換器用タンク組み付け工程における前記タンクの割れを検知する検知方法であって、
   前記タンクから前記支持部材に伝達される音圧又は振動を計測し、
   前記組み付け工程の間に計測される音圧又は振動の大きさに基づき、前記組み付け工程において前記タンクの割れが発生したことを検知する、
   ことを特徴とする検知方法。
2. 請求項１に記載の検知方法であって、
   前記組み付け工程の間に計測される音圧又は振動を周波数解析し、特定の周波数の音圧又は振動の大きさがしきい値を超えている場合に前記組み付け工程において前記タンクの割れが発生したことを検知する、
   ことを特徴とする検知方法。
3. 請求項２に記載の検知方法であって、
   前記特定の周波数は、前記タンクの材質に応じて決定される値である、
   ことを特徴とする検知方法。

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