JP2014157080A - 配管用音波検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】周囲からの雑音の影響を極力抑制して、配管からの波動信号のみを音波として確実に検出し、各種の配管における様々な状況判別に供することのできる配管用音波検出装置の提供。
【解決手段】波動信号を伝播する導波棒１と導波棒１から発生する音波を検出するマイクロフォン３が、マイクロフォン３の受音部３ａと導波棒１の基端部１ｂとの間に空間７を有する状態で、かつ、導波棒１のうち基端部１ｂと先端部１ａを除く他の部位が吸音体４、５により覆われ、マイクロフォン３の受音部３ａと空間７が吸音体６により覆われた状態で装置本体８に保持され、導波棒１の先端部１ａが流体の通流する配管Ｐに接触される配管当接端部２として構成されている配管用音波検出装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、液体が通流する配管において、当該配管からの波動信号を音波として検出することによってキャビテーションの発生の有無などを判別するのに使用する配管用音波検出装置に関する。

配管専用の音波検出装置としては、従来、特別な構成のものが存在せず、例えば、キャビテーションの発生有無を検出する場合であれば、検出対象となる配管の近くにマイクロフォンの受音部を近づけて配管からの波動信号を音波として検出し、その検出した音波に基づいてキャビテーション発生の有無などを判別していたのが実情である。
しかし、このような検出方法では、マイクロフォンの受音部と配管との距離の差によって検出結果に差異が生じるばかりか、周囲からの雑音の影響が多大で、信頼性の高い音波検出による確実な判別は不可能であった。
そこで、従来から知られている導波棒、特に、周囲からの雑音の混入を防止するために、周囲が吸音体で覆われた従来公知の導波棒を使用することが考えられる（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−１９７０５７号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の導波棒は、地中を伝播する波動信号を検出するために考えられたもので、マイクロフォンに関する言及もなく、当該導波棒をそのまま配管用として使用することは不可能である。

本発明は、このような従来の問題点に着目したもので、その目的は、周囲からの雑音の影響を極力抑制して、配管からの波動信号のみを音波として確実に検出し、各種の配管における様々な状況判別に供することのできる配管用音波検出装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明による配管用音波検出装置の特徴構成は、波動信号を伝播する導波棒と当該導波棒から発生する音波を検出するマイクロフォンが、当該マイクロフォンの受音部と前記導波棒の基端部との間に空間を有する状態で、かつ、前記導波棒のうち前記基端部と先端部を除く他の部位が吸音体により覆われ、前記マイクロフォンの受音部と前記空間が吸音体により覆われた状態で装置本体に保持され、前記導波棒の先端部が流体の通流する配管に接触される配管当接端部として構成されている点にある。

上記特徴構成によれば、導波棒とマイクロフォンが、マイクロフォンの受音部と導波棒の基端部との間に空間を有する状態で装置本体に保持され、導波棒の先端部が配管当接端部として構成されているので、当該配管当接端部を流体の通流する配管に接触させることにより、配管からの波動信号が導波棒を介して前記空間内の空気を振動させ、それをマイクロフォンの受音部が受音することで、マイクロフォンの受音部と配管との距離を常に一定に維持した状態で配管からの波動信号を音波として検出することができる。
そして、導波棒のうち基端部と先端部を除く他の部位が吸音体により覆われ、マイクロフォンの受音部と前記空間も吸音体により覆われた状態で装置本体に保持されているので、マイクロフォンの受音部が周囲からの雑音を拾う可能性も少なく、その結果、信頼性の高い配管からの音波検出が可能となり、各種の配管における様々な状況を確実に判別することができる。

本発明による配管用音波検出装置の更なる特徴構成は、前記導波棒が、当該導波棒の外周方向に配設されて前記装置本体側に螺合の複数本の導波棒用ねじによって、前記吸音体を挟んだ状態で押圧されて前記装置本体に保持され、前記マイクロフォンが、当該マイクロフォンの外周方向に配設されて前記装置本体側に螺合の複数本のマイクロフォン用ねじによって、前記吸音体を挟んだ状態で押圧されて前記装置本体に保持されている点にある。

上記特徴構成によれば、導波棒とマイクロフォンは、いずれも複数本のねじにより装置本体に確実に保持され、しかも、それら複数本のねじは、吸音体を挟んだ状態で押圧して導波棒とマイクロフォンを保持するので、周囲の雑音がねじを介して導波棒やマイクロフォンに伝達するおそれもなく、信頼性の高い音波検出が可能となる。

本発明による配管用音波検出装置の更なる特徴構成は、前記導波棒の基端部から前記マイクロフォンの受音部までを視認できる視認窓が前記装置本体に設けられ、当該視認窓に対向する前記吸音体部位が透明な吸音体により構成されている点にある。

上記特徴構成によれば、視認窓から透明な吸音体を通して導波棒の基端部とマイクロフォンの受音部までを目視により視認できるので、例えば、装置の組み立て時やメンテナンスの際に、装置本体の外側から導波棒の基端部やマイクロフォンの受音部の設置状況を確認したり、その基端部から受音部までの距離を確認するができるなど、実際の実施や使用に際してきわめて便利である。

本発明による配管用音波検出装置の更なる特徴構成は、前記マイクロフォンが、前記導波棒の基端部側への指向性を有する指向性マイクロフォンである点にある。

上記特徴構成によれば、指向性マイクロフォンを使用することによって、導波棒から波動信号を音波としてより一層信頼性の高い状態で確実に検出することができる。

配管用音波検出装置の縦断正面図 図１におけるＩＩ−ＩＩ線矢視図 配管用音波検出装置の分解斜視図 別実施形態による配管用音波検出装置の縦断正面図

本発明による配管用音波検出装置の実施形態を図面に基づいて説明する。
本発明の音波検出装置は、例えば、都市ガスやプロパンガスを燃料とする瞬間湯沸器において、図１に示すように、加熱後の温水が通流する金属製の配管Ｐからの波動信号を音波として検出し、キャビテーションの発生の有無を判別するのに使用され、アルミニウム、鉄、ステンレスなどの金属製またはセラミックス製の丸棒状の導波棒１と当該導波棒１から発生する音波を検出する円筒形状のマイクロフォン３を有している。
導波棒１の先端部１ａは、配管Ｐに接触される配管当接端部２として構成され、先細りの先鋭な形状を有し、導波棒１の基端部１ｂは、平坦な面に形成されている。

当該導波棒１は、その先端部１ａと基端部１ｂを除く他の部位が、中心に導波棒１が貫通する円形孔４ａを備えた円筒形の吸音体４により覆われ、特に、その基端部１ｂの近傍は、中心に導波棒１が貫通する円形孔５ａを備えた円環状の透明な吸音体５により覆われている。
導波棒１の基端部１ｂとマイクロフォン３の受音部３ａとの間には、音波伝播用の空間７が設けられ、当該空間７とマイクロフォン３の受音部３ａが、図２および図３にも示すように、中心にマイクロフォン３が貫通する円形孔６ａを備えた断面正方形の透明な吸音体６により覆われている。
つまり、吸音体６の円形孔６ａにより空間７が形成され、当該空間７の下部が円環状の吸音体５と導波棒１の基端部１ｂにより閉鎖され、上部がマイクロフォン３の受音部３ａにより閉鎖された構成とされ、当該マイクロフォン３として、対向する導波棒１の基端部１ｂへの指向性を有する指向性マイクロフォンが使用される。
そして、これら導波棒１、マイクロフォン３、および、吸音体４、５、６などが装置本体８に取り付けられて保持されている。

そのため、装置本体８は、図３から明らかなように、断面形状が正方形の有底の箱状に構成され、その底部８ａに形成された円形孔に吸音体４により覆われた導波棒１が挿入され、装置本体８の内部に前記空間７を有する状態で吸音体６により覆われたマイクロフォン３が挿入されている。当該装置本体８の互いに対向する側部には、透明な吸音体５、６に対向する状態で、それぞれ装置本体８の上方開口部から底部８ａにまで至るスリット状の視認窓９が設けられ、装置本体８の外側から視認窓９を通して、導波棒１の基端部１ｂからマイクロフォン３の受音部３ａまでを目視により視認できるように構成されている。
当該装置本体８に対して、導波棒１は、当該導波棒１の外周方向に配設されて装置本体８に螺合された複数本（この実施形態では２本）の導波棒用ねじ１０によって、吸音体４を挟んだ状態で互いに対向する方向から押圧されて保持され、マイクロフォン３は、当該マイクロフォン３の外周方向に配設されて装置本体８に螺合された複数本（この実施形態では２本）のマイクロフォン用ねじ１１によって、吸音体６を挟んだ状態で互いに対向する方向から押圧されて保持されている。

つぎに、この配管用音波検出装置の使用方法について説明する。
例えば、温水が通流する瞬間湯沸器の金属製の配管Ｐにおいて、その配管Ｐ内を通流する温水にキャビテーションが発生しているか否かを判別する場合であれば、図１に示すように、キャビテーションが発生しやすい箇所に予め検出ポイント用の目印１２を付しておき、当該目印１２上に導波棒１の先端部１ａである配管当接端部２を接触させる。
すると、温水の通流に起因する波動信号（キャビテーション音）が、導波棒１を伝播して導波棒１の基端部１ｂに至り、空間７内の空気を振動させ、その空気振動をマイクロフォン３の受音部３ａが受音することになる。
したがって、配管Ｐ内を通流する温水にキャビテーションが発生した場合と発生しない場合との音波を予め検出しておいて、その検出結果と比較することにより、キャビテーション発生の有無を確実に判別することができる。

〔別実施形態〕
（１）先の実施形態では、マイクロフォン３を覆う透明な吸音体６として、その中心にマイクロフォン３が貫通する円形孔６ａを備えた円筒形のものを示したが、図４に示すように、円形孔６ａの下方を小径の円形孔にして、円形孔６ａの途中にマイクロフォン３の受音部３ａが当接する段部６ｂを形成して実施することもできる。
このような段部６ｂを設けることによって、マイクロフォン３を所定の位置に保持し易くなるという利点がある。

（２）先の実施形態では、導波棒１を導波棒用ねじ１０により、また、マイクロフォン３をマイクロフォン用ねじ１１により、それぞれ装置本体８に保持させる構成を示したが、ねじ１０、１１を用いることなく、例えば、接着剤により接着して保持させるなど、導波棒１とマイクロフォン３の保持手段については種々の構成を採用することができる。
また、視認窓９の形状についても種々の改変が可能であり、その視認窓９の形状に対応して、視認窓９に対向する部位のみを透明な吸音体で構成することもでき、マイクロフォン３に関しても、必ずしも指向性マイクロフォンを使用する必要はない。

（３）先の実施形態では、本発明の配管用音波検出装置を使用して、温水が通流する瞬間湯沸器の配管Ｐにおいて、キャビテーション発生の有無を判別する場合について説明したが、例えば、気体が通流する配管からの波動信号を音波として検出することにより、配管からの気体漏洩の有無を判別するなど、本発明の音波検出装置は、各種の配管における様々な状況の判別に使用することができる。

１ 導波棒
１ａ 導波棒の先端部
１ｂ 導波棒の基端部
２ 配管当接端部
３ マイクロフォン
３ａ マイクロフォンの受音部
４ 吸音体
５、６ 透明な吸音体
７ 空間
８ 装置本体
９ 視認窓
１０ 導波棒用ねじ
１１ マイクロフォン用ねじ
Ｐ 配管

Claims (4)

1. 波動信号を伝播する導波棒と当該導波棒から発生する音波を検出するマイクロフォンが、当該マイクロフォンの受音部と前記導波棒の基端部との間に空間を有する状態で、かつ、前記導波棒のうち前記基端部と先端部を除く他の部位が吸音体により覆われ、前記マイクロフォンの受音部と前記空間が吸音体により覆われた状態で装置本体に保持され、前記導波棒の先端部が流体の通流する配管に接触される配管当接端部として構成されている配管用音波検出装置。
2. 前記導波棒が、当該導波棒の外周方向に配設されて前記装置本体側に螺合の複数本の導波棒用ねじによって、前記吸音体を挟んだ状態で押圧されて前記装置本体に保持され、前記マイクロフォンが、当該マイクロフォンの外周方向に配設されて前記装置本体側に螺合の複数本のマイクロフォン用ねじによって、前記吸音体を挟んだ状態で押圧されて前記装置本体に保持されている請求項１に記載の配管用音波検出装置。
3. 前記導波棒の基端部から前記マイクロフォンの受音部までを視認できる視認窓が前記装置本体に設けられ、当該視認窓に対向する前記吸音体部位が透明な吸音体により構成されている請求項１または２に記載の配管用音波検出装置。
4. 前記マイクロフォンが、前記導波棒の基端部側への指向性を有する指向性マイクロフォンである請求項１〜３のいずれか１項に記載の配管用音波検出装置。

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