KR20010009903A

KR20010009903A - 열교환기의 누설 검사장치 및 그 검사방법

Info

Publication number: KR20010009903A
Application number: KR1019990028512A
Authority: KR
Inventors: 남상운
Original assignee: 구자홍; 엘지전자 주식회사
Priority date: 1999-07-14
Filing date: 1999-07-14
Publication date: 2001-02-05
Also published as: KR100336131B1

Abstract

본 발명은 열교환기의 생산라인에서 열교환기의 열교환기 내부로 가스를 주입하고 음향방출(AE) 센서를 이용하여 탄성파가 발생되는지를 확인하여 누설을 판정함으로써 작업공정을 단순화하여 생산성을 향상시키고, 컴퓨터 시스템을 이용함으로써 검사불량을 줄일 수 있도록 하는 열교환기의 누설 검사장치 및 그 검사방법에 관한 것으로서,

그 장치는, 열교환기가 검사영역으로 이송되면 열교환기를 고정시키는 고정수단; 열교환기가 고정된 후 열교환기의 각 용접부에 물을 분사시키는 물분사수단; 열교환기의 내부로 소정의 압력까지 가스를 주입하는 가스 주입수단; 열교환기의 용접부에 접촉되어 탄성파가 발생되는지를 감지하는 탄성파 감지수단; 및 상기 탄성파 감지수단에서 출력되는 신호에 대하여 주파수 분석 및 탄성에너지의 계산을 수행하여 열교환기에서의 누설량 및 누설위치를 판정하는 누설 판정수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

열교환기의 누설 검사장치 및 그 검사방법 { Leakage examination system the method for heat exchanger }

본 발명은 열교환기의 누설 검사장치 및 그 검사방법에 관한 것으로서 특히, 냉동시스템에 적용되는 열교환기의 생산라인에서 제조완료된 열교환기의 용접부에 불량이 발생하여 가스의 누설이 발생되는지를 확인하기 위한 열교환기의 누설 검사장치 및 그 검사방법에 관한 것이다.

일반적으로 열교환기는 리턴밴드(return bend) 영역을 용접하여 제조되기 때문에 다수의 용접부가 존재하는데, 상기 용접부에서 용접불량으로 인해 가스의 누설이 발생하는 경우에는 열교환기가 장착된 전자제품에서 제품의 성능을 저하시키거나, 제품의 동작이 이루어지지 않게 되는 문제점이 발생될 수 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 열교환기의 불량검사 시스템 중에서 누설을 검사하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 참조번호 1은 물이 채워져 있는 물탱크를 나타내고, 2 및 3은 상기 물탱크(1)의 상부 양측에 배치되어 검사대상이 되는 열교환기(A)를 고정시키는 제1 및 제2 클램프를 나타내고, 4는 상기 열교환기(A)로 공기를 주입하기 위한 커플러를 나타내고, 5는 상기 커플러(4)를 통해 상기 열교환기(A)로 공기가 주입되는 동안 열교환기(A) 내부의 압력을 표시하는 압력계를 나타내고, 6은 시스템의 동작을 제어하는 제어박스를 나타내고, 7은 시스템에 설치되어 검사동작의 시작 및 종료에 대한 제어신호를 작업자로부터 입력받는 시작/종료 버튼을 나타낸다.

상기와 같은 종래 시스템을 이용하여 열교환기의 누설을 검사하는 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 작업자가 물탱크(1)의 상부에 존재하는 지그(JIG)(미도시)에 열교환기(A)를 놓고, 상기 시작/종료 버튼(7)을 누르면 상기 제1 클램프(2)가 오른쪽으로 전진하여 상기 제2 클램프(3)에 부착되어 있는 커플러(4)를 열교환기(A)와 결합시킨다. 이때, 상기 제어박스(6)는 물탱크(1)를 상승시켜 열교환기(A)가 수면아래로 잠기도록 한다.

상기의 상태에서, 상기 커플러(4)를 통해 열교환기(A)로 25Kgf/㎠의 공기를 주입시키면서, 작업자는 열교환기(A)의 누설발생으로 인하여 물탱크(1)에서 기포가 발생되는지를 확인한다. 이때, 기포가 발생되면 불량, 기포가 발생되지 않으면 양호로 판정한다.

상기의 동작에 의해 열교환기(A)의 검사가 이루어진 후, 작업자가 상기 시작/종료 버튼(7)을 누르면 물탱크(1)가 하강하고 상기 제1 클램프(2)가 왼쪽으로 이동하여 열교환기(A)의 고정을 해제한다.

상기와 같은 종래의 시스템에서는 열교환기를 수몰방식으로 누설을 검사하기 때문에 검사동작 후 수분을 제거하기 위한 별도의 공정이 필요하게 되고, 작업자가 열교환기를 지그에 올려놓아야 하기 때문에 항상 작업자가 필요하게 되어 작업시간을 증가시킴으로써 생산성을 저하시키는 문제점으로 작용한다.

또한, 물탱크에서 기포의 발생여부를 작업자가 육안으로 확인하기 때문에 피로도 증가로 인해 검사불량의 발생빈도가 높아지는 문제점이 발생하고, 아주 미세한 가스 누설에 대하여는 감지가 이루어지지 않게 되는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 열교환기 내부로 가스를 주입하고 음향방출(AE) 센서를 이용하여 탄성파가 발생되는지를 확인하여 누설을 판정함으로써 작업공정을 단순화하고 컴퓨터 시스템을 이용함으로써 검사불량을 줄일 수 있도록 하는 열교환기의 누설 검사장치 및 그 검사방법을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 작업자의 조작이 필요없이 생산라인 상에서 자동으로 가스 누설을 검사할 수 있도록 함으로써 누설검사에 필요한 작업시간을 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 열교환기의 누설 검사장치 및 그 검사방법을 제공하는데 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 열교환기의 누설 검사동작을 설명하기 위한 도면,

도 2는 본 발명에 의한 열교환기의 누설 검사장치의 구성을 나타내는 도면.

〈 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 〉

10 : 열교환기 11 : 리턴밴드

12 : 가스주입구 21 : 팔레트

22 : 가이드바 23 : 컨베이어

31 : 물분사노즐 32 : 물공급관

33 : 제1 밸브 41 : 커플러

42 : 가스공급관 43 : 제2 밸브

44 : 커플러용 지그 51 : 음향감지센서

52 : 센서용 지그 61 : 모터

62 : 모터 드라이버 71 : 프리앰프

72 : 멀티플렉서 80 : 컴퓨터

90 : 열풍분사기

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 특징에 따르면, 열교환기의 생산라인에서 열교환기가 검사영역으로 이송되면 열교환기를 고정시키는 고정수단; 상기 고정수단에 의해 열교환기가 고정된 후 열교환기의 리턴밴드(return bend) 즉, 각각의 용접부에 물을 분사시키는 물분사수단; 열교환기의 내부로 소정의 압력까지 가스를 주입하는 가스 주입수단; 열교환기의 각각의 용접부에 접촉되어 탄성파가 발생되는지를 감지하는 탄성파 감지수단; 및 상기 탄성파 감지수단에서 출력되는 신호에 대하여 주파수 분석 및 탄성에너지의 계산을 수행하여 열교환기에서의 누설량 및 누설위치를 판정하는 누설 판정수단;을 포함하는 열교환기의 누설 검사장치를 제공한다.

이때, 본 발명의 부가적인 특징에 따르면, 상기 열교환기의 용접부에서 발생되는 탄성파를 모아서 탄성파 감지수단으로 전달시키는 것으로서 열교환기의 리턴밴드에 대응되는 형태로 형성되어 탄성파 감지동작시 열교환기의 리턴밴드를 감싸도록 배치되는 센서용 지그를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 누설판정이 이루어지고 열교환기의 고정이 해제된 후 열교환기의 리턴밴드에 분사된 물을 건조시키는 물건조수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 특징에 따르면, 열교환기가 검사영역으로 이송되면 열교환기를 고정시킨 후 열교환기의 용접부로 물을 분사시키는 제1 과정; 상기 제1 과정에서 물이 분사되기 시작하면 열교환기의 내부로 소정의 압력까지 가스를 주입하는 동시에 열교환기의 각각의 용접부로 음향방출(AE : Acoustic Emission) 센서를 밀착시켜 각각의 검사부위에 대하여 탄성파를 감지하는 제2 과정; 상기 제2 과정의 감지신호에 대한 주파수 분석, 음향방출 횟수 카운트, 전압레벨에 따른 실효치값, 음향방출에 의해 발생되는 탄성에너지 등을 계산하여 누설량 및 누설위치를 판정하는 제3 과정; 및 상기 제3 과정이 이루어진 후 열교환기의 고정을 해제하고 열교환기의 용접부로 분사된 물을 건조시키는 제4 과정;을 포함하는 열교환기의 누설 검사방법을 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 열교환기의 누설 검사장치의 구성을 나타내는 도면이다.

도 2를 참조하면, 검사대상이 되는 열교환기(10)에는 용접부를 이루는 다수의 리턴밴드(return bend)(11)가 존재하고, 상부 소정위치에는 가스주입을 위한 가스주입구(12)가 형성되어 있다.

한편, 참조번호 21은 검사대상이 되는 열교환기(10)가 세워지는 팔레트를 나타내고, 22는 상기 팔레트(21)의 상부에 열교환기(10)의 진행방향 좌우측에 배치되어 열교환기(10)를 안내하고 지지하는 가이드바(guide bar)를 나타내고, 23은 생산라인에서 열교환기(10)를 검사영역으로 이송시키는 컨베이어(conveyer)를 나타낸다.

또한, 참조번호 31은 열교환기(10)가 검사영역에서 고정된 후 열교환기(10)의 리턴밴드(11)로 물을 분사시키는 물분사노즐을 나타내고, 32는 상기 물분사노즐(31)로 물을 공급하는 물공급관을 나타내고, 33은 상기 물공급관(32)에 설치되어 물공급을 결정하는 제1 밸브를 나타낸다.

또한, 참조번호 41은 열교환기(10)가 검사영역에서 고정된 후 열교환기(10)의 가스주입구(12)에 결합되어 질소가스를 열교환기(10)의 내부로 주입하는 커플러를 나타내고, 42는 상기 커플러(41)에 가스를 공급하는 가스공급관을 나타내고, 43은 상기 가스공급관(42)에 설치되어 가스의 주입을 결정하는 제2 밸브를 나타내고, 44는 상기 커플러(41)를 지지하는 커플러용 지그(jig)를 나타낸다.

또한, 참조번호 51은 상기 커플러용 지그(44)에 장착되고 열교환기(10)의 각각의 리턴밴드(11)에서 탄성파가 발생되는지를 감지하는 다수의 음향감지센서를 나타내고, 52는 열교환기(10)의 리턴밴드(11)에 대응되는 형태로 형성되어 리턴밴드(11)에서 발생되는 탄성파를 모아서 상기 음향감지센서(51)로 전달시키는 기능을 수행하는 다수의 센서용 지그를 나타낸다. 또한, 참조번호 61은 상기 커플러용 지그(44)를 상하로 이동시키는 모터를 나타내고, 62는 상기 모터(61)를 구동시키기 위한 모터 드라이버를 나타낸다.

또한, 참조번호 71은 상기 각각의 음향감지센서(51)에서 출력되는 신호에서 누설신호에 해당되는 주파수 영역의 신호를 100배 내지 1000배로 증폭하여 통과시키는 다수의 프리앰프를 나타내고, 72는 상기 다수의 프리앰프(71)로부터 입력된 신호중 하나를 선택하는 멀티플렉서를 나타낸다.

또한, 참조번호 80은 상기 제1 밸브(33), 제2 밸브(43), 모터 드라이버(62) 및 멀티플렉서(72)의 동작을 제어하는 동시에 상기 멀티플렉서(72)를 통해 입력된 탄성파에 대하여 주파수 분석 및 탄성에너지의 계산을 수행하여 열교환기(10)에서의 가스 누설량 및 누설위치를 판정하는 컴퓨터를 나타내고, 90은 누설검사 동작이 완료되어 열교환기(10)의 고정이 해제된 후 열교환기(10)의 리턴밴드(11)에 분사된 물을 건조시키는 열풍분사기를 나타낸다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 누설 검사 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 컨베이어(23)의 동작에 의해 팔레트(21)에 세워진 열교환기(10)가 검사영역으로 이송되면, 상기 가이드바(22)가 좌우로 조정되어 열교환기(10)를 고정시킨다. 그후 상기 컴퓨터(80)의 제어에 의해 상기 제1 밸브(33)가 개방되면 상기 물분사노즐(31)을 통해 열교환기(10)의 리턴밴드(11)로 물을 분사된다.

그후, 상기 컴퓨터(80)가 모터 드라이버(62)로 제어신호를 입력시키면 상기 모터(61)가 동작하여 상기 커플러용 지그(44)를 하강시킴으로써 열교환기(10)의 가스주입구(12)가 커플러(41)가 결합되고, 상기 컴퓨터(80)의 제어에 의해 상기 제2 밸브(43)가 개방되면 상기 커플러(41)를 통해 열교환기(10)의 내부로 소정의 압력까지 가스가 주입된다. 이때, 상기 음향방출센서(51)는 리턴밴드(11)에 밀착된 상태가 된다.

상기의 상태에서 열교환기(10)의 리턴밴드(11)에서는 누설이 있는 경우에 탄성파가 발생되는데, 상기 음향방출센서(51)는 이 탄성파를 전달받게 된다. 상기 음향방출센서(51)의 출력은 상기 프리앰프(71)에서 100배 내지 1000배 만큼 증폭되어 상기 멀티플렉서(72)를 통해 컴퓨터(80)로 입력된다.

그후, 상기 컴퓨터(80)에서는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키고, FFT 알고리즘을 통해 주파수 분석, 음향방출 발생횟수 카운트, 전압레벨에 따른 실효치값(RMS) 계산, 음향방출에 의해 발생되는 총 탄성에너지 계산 등을 수행한다.

상기의 동작이 이루어지면 상기 컴퓨터(80)에서는 계산된 각각의 데이터들을 이용하여 열교환기(10)에서 누설이 발생되는지 및 어느부분에서 누설이 발생하는지의 여부를 판정한다. 그후, 상기 컴퓨터(80)는 열교환기(10)의 고정이 해제된 후 열풍분사기(90)를 동작시켜 열교환기(10)의 리턴밴드(11)로 분사된 물을 건조시킨다.

상기에서 누설이 있는 경우는 컴퓨터(80)의 모니터를 통해 디스플레이 되어 작업자가 확인할 수 있도록 한다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 열교환기의 누설 검사장치 및 그 검사방법은 검사를 작업자의 육안에 의존하지 않고 음향방출(AE) 센서를 이용하여 수행함으로써 검사불량을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 수몰방식을 사용하지 않고 가스주입 및 탄성파 감지를 사용하고, 모든 동작이 자동으로 이루어지기 때문에 공정의 단순화로 인해 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

열교환기의 생산라인에서 열교환기가 검사영역으로 이송되면 열교환기를 고정시키는 고정수단;

상기 고정수단에 의해 열교환기가 고정된 후 열교환기의 리턴밴드(return bend) 즉, 각각의 용접부에 물을 분사시키는 물분사수단;

열교환기의 내부로 소정의 압력까지 가스를 주입하는 가스 주입수단;

열교환기의 각각의 용접부에 접촉되어 탄성파가 발생되는지를 감지하는 탄성파 감지수단; 및

상기 탄성파 감지수단에서 출력되는 신호에 대하여 주파수 분석 및 탄성에너지의 계산을 수행하여 열교환기에서의 누설량 및 누설위치를 판정하는 누설 판정수단;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열교환기의 누설 검사장치.
제 1 항에 있어서,

상기 열교환기의 용접부에서 발생되는 탄성파를 모아서 탄성파 감지수단으로 전달시키는 것으로서 열교환기의 리턴밴드에 대응되는 형태로 형성되어 탄성파 감지동작시 열교환기의 리턴밴드를 감싸도록 배치되는 센서용 지그를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 누설 검사장치.
제 1 항에 있어서,

누설판정이 이루어지고 열교환기의 고정이 해제된 후 열교환기의 리턴밴드에 분사된 물을 건조시키는 물건조수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 누설 검사장치.
열교환기가 검사영역으로 이송되면 열교환기를 고정시킨 후 열교환기의 용접부로 물을 분사시키는 제1 과정;

상기 제1 과정에서 물이 분사되기 시작하면 열교환기의 내부로 소정의 압력까지 가스를 주입하는 동시에 열교환기의 각각의 용접부로 음향방출(AE : Acoustic Emission) 센서를 밀착시켜 각각의 검사부위에 대하여 탄성파를 감지하는 제2 과정;

상기 제2 과정의 감지신호에 대한 주파수 분석, 음향방출 횟수 카운트, 전압레벨에 따른 실효치값, 음향방출에 의해 발생되는 탄성에너지 등을 계산하여 누설량 및 누설위치를 판정하는 제3 과정; 및

상기 제3 과정이 이루어진 후 열교환기의 고정을 해제하고 열교환기의 용접부로 분사된 물을 건조시키는 제4 과정;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기의 누설 검사방법.