KR20160116901A - 냉각수 누설 검사 방법 - Google Patents

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KR20160116901A
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배지원
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태원물산주식회사
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Abstract

본 발명은 피검사체의 검사 영역으로 압축 공기를 주입하여 압축 공기의 압력값과 온도값의 변화로 피검사체에서 공기가 누설되는지 여부를 판단하는 단계; 피검사체에서 공기가 누설되는 것으로 판단되면, 피검사체에서 누설되는 공기 누설량을 측정하는 단계; 및 측정된 상기 공기 누설량을 냉각수 누설량으로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

냉각수 누설 검사 방법{COOLANT LEAK INSPECTION METHOD}
본 발명은 냉각수 누설 검사 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피검사체의 공기 누설량을 토대로 냉각수의 누설량을 검사하는 냉각수 누설 검사 방법에 관한 것이다.
종래부터, 누설 방지가 필요한 제품 또는 부품을 생산함에 있어서는, 그 생산 공정 라인 상에서 누설 여부를 판정하여, 제품의 불량 여부를 판정하고 있다.
특히, 작동 유체를 사용하고 있는 부품에서의 실링은 구성 부품의 노화 방지나 고장 방지의 측면에서 매우 중요한 요소이며, 예컨대 작동 유체를 사용하고 있는 자동차 부품이 적용된 완성차에 있어서 누설이 발생한 경우에는 차량의 운행 자체가 불가능하게 되는 문제가 발생한다. 따라서, 자동차 부품 중 작동유체가 사용되는 부품에 대해서는, 그 생산 공정 라인 상에서 누설 시험을 실기하게 되는데, 물과 같은 액체를 사용하는 경우, 엔진 등에 장착되기 전에 녹이 발생하는 등의 문제가 발생할 수 있으므로, 통상 공기를 사용하여 누설 시험을 진행한다. 특히, 최근 공기 누설 허용량에 대한 기준이 강화됨에 따라, 예컨대 워터 펌프의 경우 1.5 bar의 공기 가압상태에서 8cc/min 이하였던 기준이, 동일 공기 가압 상태에 서 1cc/min 이하로 그 기준이 강화되고 있는 추세이다.
한편, 자동차 부품에 대한 공기 누설 시험은 유량식 또는 차압식을 많이 사용하는데, 밀봉 영역이 넓고, 누설가능 영역이 여러 곳이어서, 유량계를 설치하기 곤란한 경우가 대부분이므로, 차압식 공기 누설 시험을 사용한다.
자동차 부품에 대해 현재 사용되고 있는 차압식 누설 시험은, 통상적으로 누설 검사 지그 위에 최종 제품을 밀착시킨 뒤, 최종 제품과 지그 사이에 형성되는 검사 영역에, 압축 공기 주입부를 통해 통상 1.5bar의 압력으로 가압된 공기를 주입하여 이루어진다. 검사 시작 시에 검사 영역 내의 압축 공기를 소정의 압력으로 유지시킨 상태에서, 누설 검지부를 통해 일정 시간이 경과 된 후에 초기 압력으로부터의 차압을 확인하고, 이 차압값으로부터 공기 누설 시험기의 제어부에서 일정한 환산식을 통해 공기 누설량을 환산한다.
이 환산된 공기 누설량 값을 기준값과 비교하여 이 기준값을 이상이면 불량이라고 판정하고 있다. 한편, 종래 차압식 공기 누설 시험에서 사용되는 공기의 경우, 압축기를 이용하여 압축 공기를 밀폐된 지그 내부의 검사 영역으로 유입시키게 되는데, 압축 공기는 압축 과정에서 초기 온도보다 상승하게 되며, 특히 검출시간 동안 계절적 요인과 같은 외부 환경에 따라 지그 내부의 압축 공기의 온도가 변화하게 되고, 이 경우, 검출 정밀도와 검출 신뢰도에 심각한 문제를 발생시킨다. 또한, 경우에 따라서는 불량품이 유출되어 품질 비용을 상승시키는 요인이 되거나, 정상품이 불량품으로 오인되어 손실 비용을 상승시키게 되는 문제점이 있다.
더욱이, 종래의 차압식 누설 시험으로는, 단순히 공기 누설량으로만 판단하므로, 냉각수가 실제로 누설될 수 있는 양을 판단하기에는 미흡하였다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2012-0013526호(2012.02.15, 누설 검사 장치 및 방법)에 개시되어 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 피검사체의 공기 누설량을 토대로 냉각수의 누설량을 검사하는 냉각수 누설 검사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 누설 검사 결과에 대한 신뢰도가 향상될 수 있도록 하고, 검사 대상물에 대한 정확한 누설 여부 판단이 이루어질 수 있도록 한 냉각수 누설 검사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 냉각수 누설 검사 방법은 피검사체의 검사 영역으로 압축 공기를 주입하여 압축 공기의 압력값과 온도값의 변화로 피검사체에서 공기가 누설되는지 여부를 판단하는 단계; 피검사체에서 공기가 누설되는 것으로 판단되면, 피검사체에서 누설되는 공기 누설량을 측정하는 단계; 및 측정된 상기 공기 누설량을 냉각수 누설량으로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 피검사체에서 공기가 누설되는지 여부를 판단하는 단계는 에어 봄베 내부의 공기 압력이 제1 압력값을 갖도록 압축 공기를 저장하는 단계; 상기 에어 봄베 내부에 저장된 상기 압축 공기의 온도가 제1 온도값을 만족하도록 조절하는 단계; 상기 에어 봄베 내부에 저장된 상기 압축 공기를 지그와 피검사체 사이에 형성된 검사 영역 내부로 주입하는 단계; 및 상기 검사 영역 내부의 압축 공기의 압력값과 온도값의 변화를 검지하여 피검사체의 누설 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 피검사체의 누설 여부를 판단하는 단계는 상기 검사 영역 내부의 압축 공기의 압력값과 온도값을 측정하는 단계; 검사 영역 내부의 상기 압축공기의 압력 및 온도 변화를 측정하는 단계; 상기 검사 영역 내부의 상기 압축 공기의 압력 및 온도 변화값을 이용하여 상기 피검사체의 공기 누설량을 산출하는 단계; 및 상기 산출된 공기 누설량이 설정값 이상이면 상기 피검사체에 누설이 발생한 것으로 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 냉각수 누설량을 바탕으로 냉각수 누설을 최종 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 냉각수 누설량을 바탕으로 냉각수 누설을 최종 판단하는 단계는, 상기 냉각수 누설량으로 누설될 경우 냉각수의 총 냉각수량이 기 설정된 설정량 만큼 발생하는 시간이 기 설정된 설정시간 이내이면 냉각수 누설로 판정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 피검사체의 공기 누설량을 토대로 냉각수의 누설부위와 누설량을 추정할 수 있다.
또한 본 발명은 검사 영역을 최소화하고, 검사 시간 동안 압축 공기의 온도변화를 최소화함으로써, 공기 누설 편차를 감소시켜, 검출 신뢰성 및 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 불량 부품의 고객 유출 및 정상품을 불량품으로 판단하게 되는 오류를 감소시켜 품질 비용을 최소화하고, 원가를 절감할 수 있는 효과를 가진다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수 누설 감사 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각수 누설 검사 장치를 나타내는 블록도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수 누설 검사 방법을 나타내는 순서도이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수 누설 검사 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 이용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야할 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수 누설 검사 장치를 나타내는 블록도이다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수 누설 검사 방법에 사용되는 환산식의 도출과정을 설명한다. 본 실시예에서, 사용되는 압축 공기는 검사 영역 내에서 이상 기체로서 설정되고, 따라서, 검사 영역 내의 압축 공기는 다음과 같은 이상 기체 상태 방정식(수학식1)을 만족한다.
Figure pat00001
여기서, P는 기체의 압력, V는 기체의 부피, m은 기체의 질량, R은 기체상수, T는 절대온도이다. 따라서, 기체의 질량 m은 다음의 수학식2와 같이 표시될 수 있다.
Figure pat00002
여기서 양변을 시간에 대해서 미분하는 경우에, 검사 영역 내의 체적은 시간의 변화에 대하여 일정한바, 다음의 수학식3과 같이 표시될 수 있다.
Figure pat00003
수학식3의 양 변을 시간에 대하여 적분하는 경우에, 검사 영역 내의 체적을 V1, 검사 초기 지그 내의 온도를 T1, 검사 초기 지그 내의 압력을 P1, 시간 t의 경과 후 지그 내의 온도를 T2, 지그 내의 압력을 P2로 하고, t 시간이 경과할 때의 압력의 변화량을 ΔP, 온도의 변화량을 ΔT라 하면 다음의 수학식 4와 같이 표시될 수 있다.
Figure pat00004
따라서, 단위 시간당 누설량은 다음의 수학식 5 및 6과 같다.
Figure pat00005
Figure pat00006
여기서, V1은 검사 영역 내 체적, γ는 압축 공기의 밀도, T1은 검사 시작 시의 검사 영역 내 압축 공기의 온도, T2는 검사 종료 시의 검사 영역 내의 압축 공기의 온도, P1은 검사 시작 시의 검사 영역 내 압축 공기의 압력, P2는 검사 종료 시의 검사 영역 내 압축 공기의 압력, t는 검사 시간이다.
아래의 표 1은 상기의 식을 이용하여 허용 공기 누설량이 1cc/min일 때, 압축 공기의 온도변화를 고려한 환산식에서의 계산 결과를 나타낸 것이다. 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 허용공기 누설량이 1cc/min 이하일 경우, 검출시간 동안 시험용 압축 공기가 지그 내에서 온도가 동일한 경우(Case 3)에 비하여 5℃ 상승하였을 때, 지시되는 공기 누설량이 약 1 cc/min 이 감소하였으며(Case 4), 또한 온도가 5℃ 하강할 때에는 지시되는 공기 누설량이 약 1 cc/min가 증가한다(Case 5).
Figure pat00007
따라서, 검출 정밀도를 향상시키기 위해서는, 검출 시간 동안 지그 내 검사 영역의 온도를 일정하게 유지시킬 필요가 있다. 이하에서는 검출 시간 동안 지그 내 검사 영역의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있도록 하는 본 실시예에 따른 냉각수 누설 검사 장치에 대해서 설명한다.
도 1 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수 누설 검사 장치는 콤프레셔(11), 레귤레이터(12)로 이루어지는 압축 공기 주입부(10), 에어 봄베(31), 제1 온도 센서(33) 및 제1 압력 센서(35)를 포함하는 압축 공기 온도 조절부(37), 피검사체(22)를 고정하기 위한 지그(21), 지그(21) 내부에 압력을 측정하는 압력 센서(41), 제어부(42), 변환부(50) 및 공기 누설량 측정부(60)를 포함한다.
압축 공기 주입부는 콤프레셔(11)와 레귤레이터(12)로 이루어진다. 콤프레셔(11)는 기체에 압력을 주어 압축 공기를 생성하고, 레귤레이터(12)는 압축 공기를 누설 시험에 필요한 공기 압력으로 조절하여 이를 에어 봄베(31)로 전달한다.
작업 라인에서 사용되는 대형 콤프레셔의 경우, 과도한 공기 압축으로 인하여 압축 공기의 온도 변화가 커질 것이 우려되는 경우에는, 별도의 소형 컴프레셔를 사용하는 것이 바람직하다.
레귤레이터(12)를 통과한 압축 공기는 에어 봄베(31) 내부로 주입되고, 에어 봄베(31) 내부의 압력이 누설 시험에 필요한 공기 압력에 도달할 때까지 압축 공기의 주입이 진행된다. 에어 봄베(31)는 그 내부에 압축 공기를 일시적으로 저장하는 한편, 온도 조절 장치를 구비하여 저장된 압축 공기의 온도가 소정 온도 범위를 만족하도록 조절하는 역할을 수행한다.
한편, 도 1 에서 도시된 에어 봄베(31)의 외표면 상에는 적어도 하나 이상의 냉각 핀(32)이 형성되어 있다. 냉각핀(32)은 에어 봄베(31)와 외기와의 열전도 효율을 높여 자연 대류에 의해, 에어 봄베(31) 내부의 압축 공기의 온도를 빠른 시간 내에, 소정 범위, 예컨대 외기 온도의 ±0.1℃ 범위 내에 있도록 조절하는 역할을 수행한다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수 누설 검사 장치에서는, 에어 봄베(31) 내부에 저장된 압축 공기를 소정 시간 동안 방치하는 것에 의해, 압축 공기의 온도가 외기 온도와 대략 동일한 값을 갖도록 조절할 수 있어, 압축 공기의 온도를 조절하기 위하여 별도의 복잡한 온도 조절 장치를 필요로 하지 않는다. 따라서, 제조 비용 및 검사 장치의 관리 비용 등을 절감할 수 있다.
한편, 에어 봄베(31)는 에어 봄베(31) 내부의 압력을 측정할 수 있도록 하는 제1 압력 센서(35) 및 에어 봄베(31) 내부의 온도를 측정할 수 있는 제1 온도 센서(33)를 구비한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수 누설 검사 장치는 외기 온도를 측정할 수 있는 제2 온도 센서(51)를 구비하여, 제1 온도 센서(33)에 의한 측정값과 제2 온도센서(51)에 의한 측정값을 대비하여, 에어 봄베(31) 내부의 온도가 외기 온도의 소정 범위, 예컨대 외기 온도의 ±0.1℃ 범위 내에 있는지 여부를 판단할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수 누설 검사 장치는 검사 대상 제품인 피검사체(22)를 고정하고 그 내부에 검사 영역(23)을 형성하기 위한 지그(21)를 구비한다. 검사 영역(23)은 피검사체(22)를 지그(21)에 고정할 때, 지그(21)와 피검사체(22) 사이에 형성되는 폐공간을 의미하며, 에어 봄베(31)로부터 압축 공기가 주입되는 공간이다. 지그(21)는 피검사체(22)를 지그(21)에 고정시키기 위하여 별도의 실링 장치(도시 되지 않음) 또는 클램핑 장치(도시되지 않음)를 구비할 수 있다. 또한, 지그(21)는 지그(21) 내부의 검사 영역(23)의 압력을 측정하기 위한 제2 압력 센서(41)와 검사 영역(23)의 온도를 측정하기 위한 제3 온도 센서(24)를 구비하고 있다.
제3 온도 센서(24)는 복수 개의 온도 센서로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는, 복수 개의 온도 센서는 지그(21)의 벽부 상에서 대각선으로 서로 바라보는 방향으로 배치될 수 있다. 이 경우, 복수 개의 온도 센서의 측정값을 대비함으로써, 지그(21) 내부의 검사 영역(23)의 온도 분포가 일정한지 여부를 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수 누설 검사 장치의 지그(21)와 에어 봄베(31) 사이를 연결하는 파이프 라인은 밸브(34)에 의해 개폐가 조절된다. 밸브(34)는 에어 봄베(31) 내부의 온도가 소정 범위를 만족할 때까지는 닫혀 있는 상태로 유지되나, 에어 봄베(31) 내부의 온도가 소정 범위, 예컨대 외기 온도의 ±0.1℃ 범위 내를 만족할 때에는 개방되어 에어 봄베(31)로부터 지그(21)의 검사 영역(23) 내부로 압축 공기가 전달될 수 있도록 한다. 한편, 지그(21)의 검사 영역(23) 내부의 압력이 누설 검사에 필요한 압력에 도달하게 되면, 밸브(34)를 닫아 에어 봄베(31)로부터 검사 영역(21) 내로 압축 공기가 전달되지 않도록 한다.
한편, 지그(21)와 에어 봄베(31) 사이를 연결하는 파이프 라인의 경우, 그 길이가 길어지면, 압축 공기의 주입과정에서 외기의 영향을 받아 온도 변화가 증가할 우려가 있는바 그 길이를 최소화할 필요가 있다. 또한, 지그(21) 내부의 검사 영역(23)은 밸브(34)와 지그(21) 사이를 연결하는 파이프 라인까지 포함하게 되는바, 압축 공기의 손실을 감소시키기 위해서, 검사 영역을 최소화할 수 있도록 밸브는 지그(21)와 최대한 가깝게 배치하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수 누설 검사 장치에서는, 검사 시간(t) 동안 지그(21) 내부의 검사 영역(23)에서의 압력 및 온도의 변화를 측정하여 피검사체(22)의 공기 누설 여부를 판정한다. 구체적으로는 공기 누설 검사 시작 시의 지그(21) 내부의 초기 온도(T1) 및 초기 압력(P1)을 측정하고, 소정의 검사 시간(t)이 경과된 후의 지그(21) 내부의 온도(T2) 및 압력(P2)을 측정하고 그 값을 이용하여 제어부(42)에서 전술한 환산식 수학식 6을 통해 공기 누설량을 산출한다.
공기 누설량 측정부(60)는 피검사체의 누설 부위로부터 누설되는 공기를 포집하여 피검사체로부터 누설된 공기 누설량을 측정한다. 여기서, 공기를 포집하는 시간은 누설 부위를 확인하고 누설량을 확인할 수 있는 다양한 시간이 채용될 수 있다. 일 예로, 공기 누설량 측정부(60)를 통해 누설 부위로부터의 공기 누설량을 측정할 경우, 수몰시험이 채용될 수 있는 바, 이 경우 공기 누설량 측정부(60)는 피검사체로부터 누설되는 공기 방울을 통해 포집할 수 있다. 참고로, 공기 누설량 측정부(60)로는 피검사체로부터 누설되는 공기를 포집하는 다양한 장치가 모두 채용될 수 있다.
변환부(50)는 공기 누설량 측정부(60)에 의해 측정된 공기 누설량을 냉각수 누설량으로 변환한다.
냉각수 누설량은 하기의 수학식 7을 통해 산출될 수 있다.
Figure pat00008
여기서, Ql은 냉각수 누설량이고, Qa는 공기 누설량 측정부(60)에 의해 포집된 공기 누설량이며, ηa는 공기 점도이며, ηl는 냉각수 점도이며, (Pi)l은 냉각수 테스트압이고, (Pi)a는 공기 테스트압이다.
도 2 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각수 누설 검사 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2 를 참보하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각수 누설 검사 장치는 에어 봄베(31)의 구성을 제외하고는 도 2 에 도시된 냉각수 누설 누설 장치의 구성과 동일하다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 냉각수 누설 검사 장치의 에어 봄베(31)는 상기한 제1 실시예에서 도시된 에어 봄베(31)와 달리 외표면에 냉각핀(32)을 구비하지 않고, 열전 소자(36)를 구비하고 있다. 열전 소자(36)는 서로 다른 두 종류의 금속으로 연결된 폐회로에서 한쪽 접합부에 열을 가하여 온도차를 유발시키면 도체의 양단에 전압이 발생하고, 역으로 양단에 DC전류를 가하면 전류 방향에 따라 접합부에서 흡/발열하여 온도차를 발생하는 열전 현상 원리를 이용한 것이다. 열전 소자(36)는 외부의 제어 스위치에 따라 소정의 전원이 인가되어 작동될 수 있으며, 이때, 열전 소자(36)에는 충분한 크기를 갖는 방열판(37)이 구비된다. 또한, 열전 소자(36)에는 방열판(37)을 향해 위치 고정되는 구동 팬(38)이 설치되는 구성을 갖는다.
상기의 구성에 따르면, 주위 환경에 따라, 에어 봄베(31) 내부의 온도가 소정의 온도 이상으로 상승하는 경우, 이에 대응하도록 열전 소자(36)의 냉각 기능을 이용하여 에어 봄베(31)의 내부 온도를 적정 수준으로 조절할 수 있다. 이를 통해, 단시간 내에 정확한 온도 조절이 가능하게 된다.
즉, 열전 소자(36)의 기능을 이용하고, 구동 팬(38)이 가동하여, 에어 봄베(31) 내부의 기류를 방열판(37)과 접촉하도록 함으로써, 에어 봄베(31) 내부의 압축 공기의 온도를 차압식 공기 누설 시험에 적합한 온도 범위로 조절할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수 누설 검사 방법을 도 3 을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수 누설 검사 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3 을 참조하면, 먼저 콤프레셔(11)를 이용하여 공기를 압축한다(S10). 이때, 콤프레셔(11)를 이용한 공기의 압축 과정에서 공기의 온도가 초기 온도보다 상승하게 된다.
다음으로, 레귤레이터(12)를 이용하여 콤프레셔(11)에 의해 압축된 공기의 압력을 공기 누설 시험에 필요한 압력으로 조절한다(S20).
그런 다음, 레귤레이터(12)를 통과한 압축 공기를 에어 봄베(31) 내부로 주입한다(S30). 그러면 에어 봄베(31) 내부가 레귤레이터(12)를 통과한 압축 공기에 의해 채워진다. 따라서, 압축 공기의 주입에 따라 에어 봄베(31) 내부의 압력이 증가하게 되는바, 에어 봄베(31) 내부의 압력을 압력 센서(35)를 통해 측정하여 에어 봄베(31) 내부의 압력이 소정의 압력, 즉 공기 누설 시험에 필요한 압력값을 만족하는 지 여부를 판정한다(S40). 상기 판정 결과, 에어 봄베(31) 내부의 압력이 소정의 압력값을 만족하지 못한 것으로 판단되면, 에어 봄베(31) 내부에 압축 공기의 주입을 지속하면서(S30), 에어 봄베(31) 내부의 공기 압력을 다시 측정하여, 소정의 압력값을 만족하는지 여부를 판정하는 과정(S40)이 재수행된다.
에어 봄베(31) 내부의 압력이 소정의 압력값, 여기서는 공기 누설 시험에 필요한 압력값을 만족하는 것을 판정되면, 에어 봄베(31) 내부로의 압축 공기의 주입을 정지하고, 에어 봄베(31) 내부의 온도를 제1 온도 센서(33)로 측정하여, 에어 봄베(31) 내부의 온도가 소정의 온도값의 범위, 예컨대 외기 온도값의 ±0.1℃의 범위를 만족하는지 여부를 판정(S50)한다.
판정 결과 에어 봄베(31) 내부의 온도가 소정 온도값의 범위를 만족하지 못하는 것으로 판단되는 경우에는, 압축 공기 온도 조절부를 이용하여, 에어 봄베(31) 내부의 압축 공기의 온도를 조절(S60)한다.
에어 봄베(31) 내부의 압축 공기의 온도를 조절하는 단계(S60)는, 도 1 에서 도시된 본 발명의 일 실시예에 따르면, 에어 봄베(31) 내부의 압축 공기가 외기 공기의 온도로부터 소정 범위 이내에 도달할 때까지 방치하는 것에 의하여, 에어 봄베(31) 내부의 압축 공기의 온도를 소정 범위 내로 조절하도록 이루어질 수 있다. 이 경우, 복잡한 온도 조절 장치에 의하지 않고, 간이하게 압축 공기의 온도 조절이 가능하다. 한편, 도 1 에 도시된 본 발명에 따른 차압식 공기 누설 장치의 에어 봄베(31)의 외표면에는 다수의 냉각 핀(32)이 형성되어, 자연 대류에 의해, 에어 봄베(31) 내부로부터 외부로 열전달이 쉽게 이루어지도록 하고 있다.
또한, 에어 봄베(31) 내부의 압축 공기의 온도를 조절하는 단계(S60)는 도 2에서 도시된 본 발명의 실시예에 따르면, 에어 봄베(31) 내부에 설치된 열전 소자(36)의 기능을 이용하여 에어 봄베(31) 내부의 압축 공기의 온도를 조절하는 단계로 이루어 질 수 있다. 한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 열전 소자(36)는 그 일면에 방열판(37)을 구비하고, 방열판(37)을 향해 구동될 수 있는 구동 팬(38)을 더 구비하여, 에어봄베(31) 내부의 압축 공기가 방열판(37)과 직접 될 수 있도록 하여, 냉각 효율을 더욱 상승시킬 수 있다.
본 발명의 실시예와 같이, 열전 소자(36)를 사용하는 경우에는, 에어 봄베(31) 내부의 온도가 소정 온도 범위를 만족할 때까지 방치하는 경우와 대비하여, 단시간 내에 정확한 온도 제어가 가능하도록 하는 장점을 갖는다.
판정 결과 에어 봄베(31) 내부의 온도가 소정 온도값의 범위를 만족하는 것으로 판단되는 경우에는, 밸브(34)를 개방하여 에어 봄베(31) 내부에 저장된 압축 공기를 지그(21)와 피검사체(22) 사이에 형성되는 검사 영역(23) 내부로 압축 공기를 주입(S70) 한다.
검사 영역(23) 내부로 압축 공기를 주입하는 경우에, 검사 영역(23) 내부의 압력을 압력 센서(41)를 통해 측정하여, 검사 영역(23) 내부의 압력이 누설 검사에 필요한 압력, 예컨대 제1 압력값에 도달하였는지 여부를 판정(S80)한다. 판정 결과 검사 영역(23) 내부의 압력이 누설 검사에 필요한 압력값에 도달하지 못한 것으로 판단되면, 검사 영역(23) 내부로 압축 공기의 주입(S70)을 계속한다.
검사 영역(23) 내부의 압력이 누설 검사에 필요한 압력값에 도달한 것으로 판단되면, 누설 검사를 개시하여, 소정 시간(t) 동안 검사 영역(23) 내부의 온도 변화 및 압력 변화를 지그(21)에 설치된 제3 온도 센서(24) 및 압력 센서(41)를 이용하여 측정(S90)한다.
다음으로는, 측정된 누설 검사 개시시의 온도값(T1) 및 압력값(P1)과 누설 검사 종료 시의 온도값(T2) 및 압력값(P2)을 상기한 수학식 6에 대입하여, 제어부(42)에서 피검사체(22)의 공기 누설량을 산출(S100)한다.
제어부(42)에서는, 환산식에 의한 환산 결과 산출된 공기 누설량이 설정값 이상인지 여부를 판정(S110)하고, 판정 결과 누설량이 설정값 이상으로 판단되는 경우에는 상기 제어부(42)는 피검사체(22)에서 누설이 발생하고 있는 것으로 판정(S120)한다.
이어, 제어부(42)는 공기 누설량 측정부(60)를 제어하여 피검사체의 누설 부위로부터 누설되는 공기 누설량을 측정한다(S130).
공기 누설량 측정부(60)를 제어하여 공기 누설량을 측정하면, 제어부(42)는 이 공기 누설량을 상기한 수학식 6을 이용하여 냉각수 변환량으로 변환한다(S140).
이어 제어부(42)는 냉각수 변환량으로 누설될 경우, 이 누설되는 총 냉각수량이 기 설정된 설정량 만큼 발생하는 시간이 설정시간 이내인지 여부를 판단한다(S150). 여기서, 설정량 및 설정시간은 상기한 설정량으로 설정시간 동안 누설될 경우 냉각수 누설이 심각한 것으로 판단할 수 있는 근거되는 값으로서, 사전에 설정된다. 일 예로, 설정량은 1cc로 설정되고, 설정시간은 30분으로 설정될 수 있다.
참고로, 25℃ 공기의 Dynamic viscosity가 1.85X10-5Ns/m2이고, 실제 냉각수가 작동하는 온도 90℃에서의 Dynamic viscosity가 약 10cP(=0.01Ns/m2)이며, Water pump 회전수 6000RPM에서 Water Pump 내부에 3.5bar가 발생한다고 했을 경우, 상기한 수학식 6에 대입하면 냉각수 변환량이 0.046cc/min가 된다.
이 경우, 냉각수가 피검사체의 특정 누설부위에 집중적으로 발생한다고 가정할 경우, 약 21.7분 동안 같은 조건으로 동작하면 1cc가 발생하는 것으로 판단할 수 있다.
즉, 제어부(42)는 냉각수 변환량으로 누설될 경우, 이 누설되는 총 냉각수량이 기 설정된 설정량 만큼 발생하는 시간이 설정시간 이내이면 냉각수 누설이 있는 것으로 판정한다(S160).
이와 같이 본 실시예는 피검사체의 공기 누설량을 토대로 피검사체의 누설 부위와 냉각수의 누설량을 추정할 수 있다.
또한 본 실시예는 검사 영역을 최소화하고, 검사 시간 동안 압축 공기의 온도변화를 최소화함으로써, 공기 누설 편차를 감소시켜, 검출 신뢰성 및 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 불량 부품의 고객 유출 및 정상품을 불량품으로 판단하게 되는 오류를 감소시켜 품질 비용을 최소화하고, 원가를 절감할 수 있는 효과를 가진다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.
10: 압축공기 주입부
11: 콤프레셔
12: 레귤레이터
21: 지그
22: 피검사체
23:검사 영역
24: 제3 온도센서
30: 누설 검지부
31: 에어 봄베
32: 냉각 핀
33: 제1 온도 센서
34: 밸브
35: 제1 압력 센서
36: 열전 소자
37: 방열판
38: 구동 팬
41: 제2 압력 센서
42: 제어부
51: 제2 온도 센서

Claims (5)

  1. 피검사체의 검사 영역으로 압축 공기를 주입하여 압축 공기의 압력값과 온도값의 변화로 피검사체에서 공기가 누설되는지 여부를 판단하는 단계;
    피검사체에서 공기가 누설되는 것으로 판단되면, 피검사체에서 누설되는 공기 누설량을 측정하는 단계; 및
    측정된 상기 공기 누설량을 냉각수 누설량으로 변환하는 단계를 포함하는 냉각수 누설 검사 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 피검사체에서 공기가 누설되는지 여부를 판단하는 단계는
    에어 봄베 내부의 공기 압력이 제1 압력값을 갖도록 압축 공기를 저장하는 단계;
    상기 에어 봄베 내부에 저장된 상기 압축 공기의 온도가 제1 온도값을 만족하도록 조절하는 단계;
    상기 에어 봄베 내부에 저장된 상기 압축 공기를 지그와 피검사체 사이에 형성된 검사 영역 내부로 주입하는 단계; 및
    상기 검사 영역 내부의 압축 공기의 압력값과 온도값의 변화를 검지하여 피검사체의 누설 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각수 누설 검사 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 피검사체의 누설 여부를 판단하는 단계는
    상기 검사 영역 내부의 압축 공기의 압력값과 온도값을 측정하는 단계;
    검사 영역 내부의 상기 압축공기의 압력 및 온도 변화를 측정하는 단계;
    상기 검사 영역 내부의 상기 압축 공기의 압력 및 온도 변화값을 이용하여 상기 피검사체의 공기 누설량을 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 공기 누설량이 설정값 이상이면 상기 피검사체에 누설이 발생한 것으로 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각수 누설 검사 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각수 누설량을 바탕으로 냉각수 누설을 최종 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각수 누설 검사 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 냉각수 누설량을 바탕으로 냉각수 누설을 최종 판단하는 단계는,
    상기 냉각수 누설량으로 누설될 경우 냉각수의 총 냉각수량이 기 설정된 설정량 만큼 발생하는 시간이 기 설정된 설정시간 이내이면 냉각수 누설로 판정하는 것을 특징으로 하는 냉각수 누설 검사 방법.
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