(57)【要約】【課題】空洞の閉塞を目視によらずに検知できる空隙閉塞検知装置を提供すること。【解決手段】空洞閉塞検知装置１０は、空洞１５に検査音を出力する検査音出力手段２０と、空洞１５内で鳴る音の応答音を検出するマイク３０とを備えている。検査音出力手段２０は、音響発振・信号処理器２１、アンプ２２、およびスピーカ２３を有している。マイク３０により検出された応答音が示す音圧モードに基づいて、空洞１５の閉塞が検知される。【選択図】図３
2013156181.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空洞に検査音を出力する検査音出力手段と、
前記検査音に応答して前記空洞内で生じる応答音を検出する応答音検出手段と、
前記応答音に基づいて、応答音データを生成するデータ生成手段と、
を備えることを特徴とする空洞閉塞検知装置。
【請求項２】
前記応答音検出手段は、前記空洞の気柱固有振動の柱方向に間隔をおいて複数設けられ、
複数の前記応答音検出手段により検出された前記応答音が示す音圧モードに基づいて、前記空洞の閉塞が検知される、
請求項１に記載の空洞閉塞検知装置。
【請求項３】
前記応答音の信号を処理する信号処理手段を備え、
前記検査音出力手段は、複数の周波数成分を含む前記検査音を出力し、
前記信号処理手段は、検出された前記応答音の複数の周波数のうち、前記空洞の固有振動数に相当する周波数の前記応答音に基づいて、前記空洞の閉塞を検知する、
請求項１または２に記載の空洞閉塞検知装置。
【請求項４】
前記検査音出力手段は、衝撃パルス状の波形で前記検査音を出力する、
請求項３に記載の空洞閉塞検知装置。
【請求項５】
前記応答音検出手段は、前記空洞の気柱固有振動の柱方向における特定の領域にのみ設けられ、
前記応答音検出手段により検出される前記応答音の経時的変化に基づいて、前記空洞の閉塞が検知される、
請求項１から４のいずれか一項に記載の空洞閉塞検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空洞の閉塞を検知する空洞閉塞検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場や発電所では、ガスが流れる各種の設備が使用されている。そのガスの所定の経路や、設備の構造上ガスが入り込む空隙（これらを空洞と称する）は、その気柱固有振動数と、周辺で生じた波動の周波数とが一致することで、気柱共鳴を生じうる。例えば熱交換器において、伝熱管がガス流を横切るように配置される場合は、伝熱管のガス下流側に発生するカルマン渦とガス流路内の気柱固有振動数との共振により、気柱共鳴を生じうる。気柱共鳴が連続すると、空洞周囲の部材が大きく振動するとともに、大きな音が発生する。
この気柱共鳴を防止するために、主に、ガス流路をその流れと平行に配置したバッフル板で区切ることによって気柱固有振動数を上げ、カルマン渦の周期と一致しないようにする対策がとられている。また、特許文献１のように、気柱共鳴の振動の腹となる位置に、音響エネルギーを吸収する吸音材を配置することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−７１１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のような空洞は、設備から排出される煤煙および灰や、塵埃等に晒されるため、それら汚れの付着によって閉塞しうる。
空洞が閉塞すると、ガス流に圧力損失が生じ、設備の運転効率に影響しかねない。そのため、空洞内部への汚れの付着状況を定期的に点検し、必要に応じて空洞内を洗浄する必要がある。
しかし、空洞を覆う外壁のために、外部から空洞を目視で確認することができない。また、外壁に空洞内を透視可能な窓を設けるとしても、窓から見える範囲に汚れが付着するとは限らない。設備の運転を止めてから空洞を開けて内部を観察することもできるが、運転効率を低下させる。このように、目視により空洞が閉塞しているか否かを点検する有効な手立てがない。
一方、空洞が閉塞すると、空洞の気柱固有振動数が変わり、気柱共鳴の原因となりうることが、本発明者らの実験によって確認されている。この気柱共鳴を防止する意味でも、空洞が閉塞しているか否かを点検する必要がある。
【０００５】
本発明は、以上のような課題に基づいてなされたもので、空洞の閉塞を目視によらずに検知できる空隙閉塞検知装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、閉塞前後の空洞の気柱固有振動モードについて、シミュレーションを用いて検討した。
図８（Ａ）は、閉塞前の空洞の応答音響信号を示している。なお、この空洞は気体の流路となっており、図の上方が上流側に該当する。空洞の上端は閉塞されており、空洞の下端は開放されている。空洞の気柱固有振動数は周波数ｆＡである。空洞の上流部Ａにおける音圧レベルＰＨは、空洞の中流部Ｂおよび下流部Ｃにおける音圧レベルＰＬよりも高い。このことから、図８（Ｂ）に示すように、閉塞前には、上流部Ａが腹、下流部Ｃが節となる音圧モードが把握される。
一方、空洞の下端が閉塞されると、図９（Ａ）に示すような応答音響信号が得られる。下流部Ｃにおける音圧レベルが上がってＰＨとなり、音圧モードは、図９（Ｂ）に示すように上流部Ａが腹、中流部Ｂが節、下流部Ｃが腹となる。
上記の検討結果は、空洞内で生ずる応答音データを取得できれば、空洞の閉塞の有無を検知できることを示唆している。
【０００７】
上記知見に基づいてなされた本発明の空洞閉塞検知装置は、空洞に検査音を出力する検査音出力手段と、検査音に応答して空洞内で生じる応答音を検出する応答音検出手段と、応答音に基づいて、応答音データを生成するデータ生成手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の空洞閉塞検知装置によれば、検出された応答音が示す応答音データに基づいて、空洞が閉塞しているか否かを判断できるので、空洞内の汚れの付着状況を目視で確認することなく、空洞の閉塞を検知できる。空洞が閉塞しているか否かは、実施形態の欄で述べるように、応答音データに基づいて装置自体でも判断できるし、表示された応答音データに基づいて人によっても判断できる。
【０００９】
本発明の空洞閉塞検知装置では、応答音検出手段は、空洞の気柱固有振動の柱方向に間隔をおいて複数設けられ、複数の応答音検出手段により検出された応答音が示す音圧モードに基づいて、空洞の閉塞が検知されることが好ましい。
図８、図９に基づいて説明したように、空洞は、閉塞するとそれに対応した音圧モードを示す。そこで、この音圧モードに対応するように、複数の応答音検出手段を配置し、それらにより検出された応答音を相対比較することによって、空洞が閉塞したことを示す音圧モードに該当するか否かを適切に把握できる。したがって、単一の応答音検出手段による検出結果を用いるよりも、空洞の閉塞をより確実に検知できる。
【００１０】
本発明の空洞閉塞検知装置は、応答音の信号を処理する信号処理手段を備えていることが好ましい。
この構成において、検査音出力手段は、複数の周波数成分を含む検査音を出力する。そして、信号処理手段は、検出された応答音の複数の周波数のうち、空洞の固有振動数に相当する周波数の応答音に基づいて、空洞の閉塞を検知する。
この発明では、複数の周波数から、空洞の気柱固有振動数に相当する周波数が選択されるので、その周波数の応答音に基づいて、空洞閉塞を高精度に検知できる。
なお、本発明において、複数の周波数成分を含む検査音を出力するとは、出力する検査音の周波数を継時的に変化させる場合と、複数の周波数成分を同時に出力する、例えばホワイトノイズを出力する場合の両者を包含する。
【００１１】
本発明の空洞閉塞検知装置において、検査音出力手段は、衝撃パルス状の波形で検査音を出力するものであってもよい。
衝撃パルス状の波形の検査音を出力する検査音出力手段は、例えば爆竹やピストルであり、それらから発される音は破裂音である。この検査音出力手段によれば、空洞から離れた位置で音を出力しても、空洞内で音を生じさせることができるので、検査音出力手段を空洞から離して設置することができる。
また、衝撃パルス状の波形の検査音には複数の周波数成分が含まれているので、発振周波数が可変な発振装置を用いることなく、空洞の気柱固有振動数に相当する周波数を選択し、その周波数の応答音データに基づいて、空洞閉塞を高精度に検知することもできる。
【００１２】
本発明の空洞閉塞検知装置では、応答音検出手段が空洞の気柱固有振動の柱方向における特定の領域にしか設けられていなくても、その応答音検出手段により検出された応答音の音圧の経時的な変化に基づいて、空洞の閉塞を検知できる。
特に、空洞の点検が繰り返されることで、検知対象の空洞が示す応答音のデータが蓄積されている場合に有効である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の空洞閉塞検知装置によれば、空洞の閉塞を目視によらずに検知できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る空洞閉塞検知装置を熱交換器に使用した例を示す断面図である。
【図２】図１の熱交換器の左側面図である。
【図３】空洞閉塞装置の構成を示すブロック図である。
【図４】音響発振・信号処理器により得られたマイク毎の音圧レベルを示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態において、空洞に出力される音の波形を示す図である。
【図６】本発明の第３実施形態における熱交換器の側面図である。
【図７】第３実施形態において、定期点検により得られた音圧レベルを示す図である。
【図８】空洞閉塞前の音圧モードを示す図である。
【図９】空洞閉塞後の音圧モードを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面に示す実施形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
本実施形態の空洞閉塞検知装置１０は、各種の空洞の閉塞検知に使用できるが、ここでは、熱交換器１の内部に存在する空洞の閉塞検知に使用される。この熱交換器１は、具体的にはガス・ガスヒータとして構成されている。
熱交換器１は、図１および図２に示すように、熱交換器本体１１と、熱交換器本体１１を収容するとともに、空洞閉塞検知装置１０が設置される略角筒状の筐体１２とを備えている。
この熱交換器１は、その前段に設けられた装置から配管１６を通じて流入したガスを熱交換器本体１１内の冷媒と熱交換し、後段に設けられた装置へと配管１７を通じて受け渡す。ガスは、矢印Ｆの向きに流れる。
【００１６】
熱交換器本体１１は、図示を省略するが、内部を冷媒が流れる伝熱チューブを収容した複数のカートリッジが並べられて構成されている。
この熱交換器本体１１の両側方と筐体１２側壁１２０との間には、熱交換器本体１１に供給されたガスの一部が流れ込み、通過する空洞１５が形成されている。空洞１５の上流部１５Ａは、蓋が設けられて閉塞されることによって、配管１６に通じる空間１８とは遮断されている。空洞１５の下流部１５Ｃは、配管１７に通じる空間１９に開放されている。
【００１７】
側壁１２０には、厚み方向に複数の孔１２０Ａが貫通している。側壁１２０の外側には、孔１２０Ａを介して空洞１５内に音を出力するスピーカ２３、および孔１２０Ａを介して空洞１５内の音を検出する複数のマイクロフォン３０（以下、マイクと称する）が設けられている。
【００１８】
空洞閉塞検知装置１０は、図３に示すように、音響発振・信号処理器２１と、アンプ２２と、スピーカ２３と、複数のマイク３０とを備えている。
音響発振・信号処理器２１は、可変周波数で検査音を発振する。この音響発振・信号処理器２１から発振された音響信号は、アンプ２２で増幅されてスピーカ２３から空洞１５内に出力される。
これらの音響発振・信号処理器２１、アンプ２２、およびスピーカ２３によって検査音出力手段２０が構成されている。
また、音響発振・信号処理器２１は、後述するように、マイク３０により検出された応答音に基づいて応答音データを生成するとともに、その応答音データに基づいて空洞１５の閉塞を検知する。
各マイク３０は、スピーカ２３から出力された音に応答して空洞１５内で生じる応答音の音響信号を検出し、音響発振・信号処理器２１に送信する。
【００１９】
図２に示すように、スピーカ２３は、空洞１５内に均等に音を出力するために、側壁１２０の中央部に設けられている。このスピーカ２３には、音響発振・信号処理器２１およびアンプ２２が接続されている。
マイク３０は、側壁１２０を縦横に３等分、すなわち９等分したそれぞれの領域のほぼ中央に１つずつ設けられている。ガス流Ｆの上流側から下流側へと縦方向に順に並ぶ３つのマイク３０は、空洞１５に生じる気柱固有振動の音圧モードの節または腹に対応する位置に設けられている。また、空洞１５は、横方向の一部のみが閉塞することがあり得るため、横方向にも間隔をあけて３つのマイク３０が設けられている。
これら合計９個のマイク３０には、側壁１２０上の位置に基づいてＩＤ（Identification）が付けられている。側壁１２０の横方向の一端側を占める領域１２１に設けられたマイク３０には、ガス流Ｆの上流側から下流側へと順にＡ１、Ｂ１、Ｃ１のＩＤが付けられている。また、領域１２１に隣接する領域１２２に設けられたマイク３０にも、同様にＡ２、Ｂ２、Ｃ２のＩＤが付けられ、そして、側壁１２０の他端側を占める領域１２３に設けられたマイク３０にも、同様にＡ３、Ｂ３、Ｃ３のＩＤが付けられている。
【００２０】
空洞１５の内壁には、熱交換器１の運転に伴って汚れが付着し、その汚れが溜まると空洞１５内が次第に狭くなり、最終的には空洞１５が完全に塞がれる。このように空洞１５が狭くなること、および完全に塞がれることの両者を含めて、本発明では空洞の閉塞と定義する。
本実施形態の空洞１５は、その閉塞有無により、図８および図９に示したように、空洞１５の音圧モードが変わることが予め確認されているものとする。これに基づいて、空洞閉塞検知装置１０は空洞１５の閉塞を検知する。以下、検知の手順を説明する。
【００２１】
［検査音出力・応答音検出ステップ］
音響発振・信号処理器２１により、所定の周波数帯域で検査音を発振するとともに、発振された音響信号をアンプ２２およびスピーカ２３を介して空洞１５に出力する（検査音出力ステップ）。この音響発振は、周波数を低い周波数から高い周波数へ、あるいは高い周波数から低い周波数へと一方向に変化させるスイープ（掃引）で行う。スイープの手法は任意であり、各周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，…，ｆｎを例えば１０波長（１０周期）ずつ発振するか、あるいは、各周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，…，ｆｎを例えば１秒ずつ発振することなどで行われる。
ここで、例えば１０Ｈｚから１ｋＨｚまで１Ｈｚずつ周波数を段階的に上げるものとする。このとき、各周波数の音響信号が空洞１５に出力されると、空洞１５内で響いた応答音が空洞１５の応答音響信号として各マイク３０により検出され、各マイク３０から音響発振・信号処理器２１に送信される（応答音検出ステップ）。送信された応答音響信号は、音響発振・信号処理器２１によってマイク３０のＩＤ毎に逐次記憶される。周波数が１ｋＨｚまで達したら以上のステップは終了する。
【００２２】
［閉塞検知ステップ］
次に、以下の手順により、空洞１５の閉塞を検知する。
音響発振・信号処理器２１は、記憶された応答音響信号を周波数分析しながら、マイク３０のＩＤ毎に、周波数に対する音圧レベルのデータ（応答音データ）を生成する。
図４に、側壁１２０の領域１２１に配置されたＩＤがＡ１，Ｂ１，Ｃ１の３つのマイク３０によりそれぞれ検出された応答音響信号の周波数に対する音圧レベルの例を示す。
【００２３】
図４において、空洞１５の上流部１５Ａに対応するＡ１、中流部１５Ｂに対応するＢ１、下流部１５Ｃに対応するＣ１共に、周波数を１０Ｈｚから次第に上げていくと、音圧レベルが途中から急激に上昇し、周波数がｆＢまたはその近傍のときにピークを迎える。音圧レベルのピークは、Ａ１ではＰＨであり、Ｂ１ではＰＬであり、Ｃ１ではＰＨである。
この周波数ｆＢでは、Ａ１、Ｂ１、Ｃ１相互における音圧レベルの差、すなわちＡ１とＢ１との間、Ｂ１とＣ１との間の音圧レベルの差が大きい。それは、スピーカ２３の出力に対して空洞１５が気柱共鳴を生じて高い感度で応答したことを示している。この周波数ｆＢよりも周波数を上げると、Ａ１、Ｂ１、Ｃ１共に音圧レベルが下降し、Ａ１、Ｂ１、Ｃ１相互における音圧レベルの差が小さくなる。
【００２４】
このように空洞１５による応答の感度が最も高く、気柱固有振動数に相当する周波数ｆＢにおけるＡ１、Ｂ１、Ｃ１の音圧レベルを相対比較することにより、空洞１５の閉塞有無を検知できる。
図４に示した例は、Ａ１、Ｂ１、Ｃ１のうちＢ１の音圧レベルＰＬが最も低いとともに、Ｂ１の両側に位置するＡ１およびＣ１の音圧レベルＰＨが音圧レベルＰＬよりも高いことから、上流部１５Ａは腹、中流部１５Ｂは節、そして下流部１５Ｃは、上流部１５Ａとは逆位相の腹となる音圧モード（以下、測定音圧モードと称する）を示している。図４に、この測定音圧モードである空洞１５の気柱固有振動の挙動を模式的に示した。
このような測定音圧モード、つまり上流側から腹−節−腹は、前述の図９に示した音圧モードに一致するので、図４に示す結果が得られたならば、音響発振・信号処理器２１は、空洞１５が閉塞していると判断する。そうでなければ、空洞１５は閉塞していないと判断する。
【００２５】
音響発振・信号処理器２１は、その判断結果を表示装置（図示省略）に表示させることができる。
また、音響発振・信号処理器２１は、空洞１５が閉塞していると判断した場合、スピーカ２３を使ってアラーム音を鳴らしたり、あるいは、当該設備の運転監視室に信号を送信することで監視画面にアラームを表示することもできる。つまり、音響発振・信号処理器２１は、その判断結果を視覚、聴覚等を通じて報知することができる。
ここでは、音響発振・信号処理器２１が閉塞の有無を判断することとしているが、本発明はこれに限られない。例えば、図４に示した応答音データが表示装置に表示されたのを作業者が確認することにより、閉塞の有無を判断することができる。
以上の空洞閉塞検知装置１０を用いて、空洞１５の閉塞検知を、例えば１週間おきに、あるいは１か月おきというように、定期的に行うことができる。
【００２６】
以上では、Ａ１、Ｂ１、Ｃ１のマイク３０についての応答音データのみを図４に示して説明したが、領域１２２のマイク３０（Ａ２、Ｂ２、Ｃ２）および領域１２３のマイク３０（Ａ３、Ｂ３、Ｃ３）についても、上記同様に空洞１５の測定音圧モードを得る。
例えば、領域１２１に配置されたマイクＡ１、Ｂ１、Ｃ１による検出結果からは、空洞１５が閉塞されていないと判断された場合でも、領域１２２で側壁１２０と熱交換器本体１１との間に汚れが溜まってガス流路が狭くなっていれば、領域１２２に配置されたマイクＡ２、Ｂ２、Ｃ２による検出結果から、図４と同様な測定音圧モードが得られるので、それに基づいて、空洞１５が閉塞されていると判断する。そうすると、音響発振・信号処理器２１は、領域１２１〜１２３のいずれの領域で閉塞が生じているかを表示装置に表示させることができる。
【００２７】
上記では、音圧モードをＡ１，Ｂ１，Ｃ１のマイク３０により検出された応答音響信号の音圧レベル差に基づいて得ていたが、応答音響信号の位相に基づいて得ることもできる。図４に、その位相を示す。スイープ発振の開始時、および開始時から所定の周波数までは、Ａ１、Ｂ１、Ｃ１の位相は同相であるが、スイープの途中から、中流部１５Ｂに対応するＢ１の位相を０とすると、上流部１５Ａに対応するＡ１の位相が正となり、下流部１５Ｃに対応するＣ１の位相が負となる。Ａ１、Ｂ１、Ｃ１の相互の位相差は、周波数ｆＢでＡ１：＋９０ｄｅｇ，Ｂ１：０ｄｅｇ，Ｃ１：−９０ｄｅｇとなり、Ａ１とＣ１の位相差が反転していることがわかる。
周波数ｆＢにおけるＡ１、Ｂ１、Ｃ１の位相に基づいて、図４の場合と同様、上流部１５Ａが腹、中流部１５Ｂが節、下流部１５Ｃが腹の音圧モードが得られる。この音圧モードが得られたことに基づいて、空洞１５が閉塞されていると判断できる。
なお、応答音響信号の音圧レベル差と位相とを併用して音圧モードを得ることもできる。
【００２８】
本実施形態の空洞閉塞検知装置１０によれば、空洞１５の応答音が示す測定音圧モードに基づいて、空洞１５の内部を目視することなく、空洞１５が閉塞しているか否かを容易に点検できる。
空洞１５が閉塞していることが検知されれば、空洞１５内を清掃して汚れを除去する。こうした点検および清掃を定期的に行うことにより、空洞１５の気柱固有振動数の変動を避けられるので、空洞１５の固有振動数と空洞１５周辺で生じた気流の渦や脈動の周期とが一致することによる気柱共鳴の発生を防止できる。このため、気柱共鳴が連続することによって側壁１２０が振動したり、騒音が生じるのを回避できる。
【００２９】
また、本実施形態では、測定音圧モードの腹、節、および腹に対応する位置に３つのマイク３０（例えばＡ１，Ｂ１，Ｃ１）が設けられていることにより、これら３つのマイク３０により検出された応答音響信号が示す音圧レベルを相対比較することによって空洞１５が閉塞されているか否かを高い精度で検知できる。
また、側壁１２０の横方向に並ぶ領域１２１〜１２３にそれぞれマイク３０が設けられていることにより、空洞１５の横方向の一部でのみ閉塞が生じた場合であっても、その閉塞をより確実に検知できる。
ただし、本実施形態で示したマイク３０の配列はあくまで一例であり、検知対象の空洞１５の音圧モードや、空洞１５のサイズに応じてマイク３０の配列は設定される。本発明は、空洞１５の上流から下流までの間の２カ所のみにマイク３０が設けられる構成をも包含する。
【００３０】
さらに、本実施形態では、音響発振・信号処理器２１によってスイープ発振を行うことにより、音圧がピークとなる最も感度の良い周波数ｆＢを確実に捉えることができる。したがって、本実施形態によると、その周波数ｆＢにおける音圧モードに基づいて、空洞１５の閉塞を高精度に検知できる。
【００３１】
ところで、第１実施形態において、スイープ発振に代えて、ランダムな複数の周波数成分を含む検査音を発振するようにすることもできる。これによれば、同時に複数の周波数成分が発振されるので、スイープ発振の場合には音圧レベルがピークとなる周波数ｆＢに到達するまである程度の時間を要するのに比べ、ピークに近く感度が十分な周波数を短時間で探すことができる。
このような発振には、周波数および振幅がランダムなホワイトノイズやピンクノイズの出力手段を利用できる。出力の周波数帯域は、例えば１０Ｈｚ〜１ｋＨｚとすることができる。
【００３２】
さらに、空洞閉塞検知装置１０は、熱交換器１内部の空洞１５の閉塞検知に用途が限られるものではなく、各種設備内の空洞の閉塞を検知するのに使用できる。その空洞は、流体の流路とされていなくてもよい。また、空洞１５の上端に蓋が設けられておらず、空間１８に開放されている場合であっても、その状態の空洞１５内で生ずる応答音データ（図９に対応するデータ）を取得することにより、上記と同様にして、汚れの付着による閉塞の有無を検知しうる。
空洞閉塞検知装置１０は、閉塞を目的とした空洞の閉塞検知にも用いることができる。例えば、樹脂を空洞内に充填する際に空洞閉塞検知装置１０を用いれば、目論見通りに樹脂が空洞内に充填され、その結果、空洞１５が閉塞されているか否かを検知できる。
【００３３】
なお、上記ではスイープ発振の一例として、検査音の周波数を１Ｈｚずつ上げていたが、例えば１０，５０，１００Ｈｚ等の離散した複数の周波数で検査音を発振してもよい。
さらには、本発明は、単一の周波数のみの検査音を出力することも許容する。例えば、事前の試験や、定期的な点検が繰り返されることにより、応答感度の良い周波数が既知である場合には、その周波数で発振すれば足りる。
【００３４】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
第２実施形態では、図５（Ａ）に示すように、音圧レベルが瞬間的に上下する衝撃パルス状の波形を有する検査音を空洞１５に出力する。その検査音出力手段には、例えば、爆竹やピストル、およびそれらを録音した音声データの再生手段を用いることができる。これら爆竹やピストル、あるいは再生手段により、破裂音を鳴らし、空洞１５の外部から空洞１５内に音響を加振すれば、アンプ２２およびスピーカ２３を備える必要がない。このため、空洞閉塞検知装置１０を安価に提供できる。
【００３５】
爆竹やピストル等によって破裂音が１回出力されたとき、その破裂音の波形が図５（Ａ）に示した衝撃パルス状の波形に相当する。
図５（Ａ）の音響信号は、図５（Ｂ）に示すように、例えば、０〜１ｋＨｚの広範な範囲に亘る周波数成分を含んでいる。したがって、この衝撃パルス状の検査音を１回出力するだけで、上述したようにランダムな周波数成分を同時に出力するのと同様の効果が得られる。つまり、爆竹やピストル等は、ホワイトノイズやピンクノイズの出力手段と同様の機能を有する。
【００３６】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
第３実施形態では、図６に示すように、下流部１５Ｃにのみマイク３０が設けられている。したがって、第３実施形態では、上記実施形態とは異なり、上流から下流までの間に配列される３つのマイク３０による音圧レベル差または位相により、閉塞を検知することはできない。しかし、例えば、図８、図９の下流部Ｃを比較すればわかるように、空洞１５の閉塞の進行に伴って、特定領域（下流部Ｃ）における音圧レベルは変動する。
そこで、例えば、定期的に空洞１５の点検を行い、空洞１５が示す応答音響信号の応答音データを継時的に蓄積し、それを比較することで、空洞１５が閉塞されているか否かを判断することもできる。
【００３７】
図７は、ｔ０、ｔ１、ｔ２・・・ｔｎで示す各時期に行われる点検時に、下流部１５Ｃのマイク３０による検出結果から得られたピークの音圧レベルを示している。この検出結果から、空洞１５の閉塞を検知するには、以下示すように幾つかの手法がある。
一つ目の手法は、音圧レベルの閾値を用いる。例えば、閾値Ｐｘ以上になると空洞１５が閉塞していると判断する。したがって、Ｐ０近傍の音圧レベルを示すｔ０〜ｔ３、その後、音圧レベルが次第に上がるがＰｘ未満であるｔ４、ｔ５までは空洞１５は閉塞されていないと判断され、音圧レベルがＰｘ以上となるｔ６の点検時、空洞１５は閉塞されたものと判断される。
なお、Ｐ０とＰｘとの間にも閾値を設定することで、空洞１５の閉塞の進行度合を把握することもできる。
二つ目の手法は、上記の音圧レベルに代えて、音圧レベルの変化率を用いる。例えば、図７でいうと、点検時ｔ０の音圧レベルＰ０を基準として、点検時ｔｎの音圧レベルＰｎの比Ｒｎ（Ｐｎ／Ｐ０）が閾値Ｒｘ以上か否かで閉塞の有無を判断する。
三つ目の手法は、音圧レベルの軌跡を用いる。例えば、図７でいうと、点検時ｔ０、ｔ１、ｔ２・・・ｔｎの各音圧レベルを結んだ線分からなる軌跡を、基準となる軌跡と比較し、基準となる軌跡に対する一致度に基づいて、閉塞の有無を判断する。
【００３８】
本実施形態によれば、マイク３０の数を減らして低コスト化を図りつつ、空洞１５の閉塞を検知できる。また、設備の構造上、下流部１５Ｃのように特定の領域以外にマイク３０を設けることができない場合にも、空洞１５の閉塞を検知する手段を提供する。
本実施形態においても、マイク３０の数および位置は、マイク３０を設ける場所の制約、空洞１５の大きさ等によって決められる。本発明は、マイク３０が側壁１２０の１箇所のみに設けられていることを許容する。
【００３９】
上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１      熱交換器
１０    空洞閉塞検知装置
１１    熱交換器本体
１２    筐体
１５    空洞
１５Ａ  上流部
１５Ｂ  中流部
１５Ｃ  下流部
１６，１７  配管
１８，１９  空間
２０    検査音出力手段
２１    音響発振・信号処理器（データ生成手段、信号処理手段）
２２    アンプ
２３    スピーカ
３０    マイクロフォン（応答音検出手段）
１２０  側壁
１２０Ａ  孔
１２１〜１２３  領域
Ｆ      ガス流
ｆＡ，ｆＢ  周波数
ＰＨ，ＰＬ  音圧レベル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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