(57)【要約】【課題】肉眼では透明にしか見えない水素火炎を可視画像化することによって水素利用装置の安全性を確保可能な水素火炎監視システムを提供する。【解決手段】水素火炎監視システムにおいて、水素火炎撮像装置は、対物レンズ光学系２と光学バンドパスフィルター３とイメージインテンシファイアー４と接眼レンズ光学系４とで構成されている水素火炎撮像装置１を備えており、熱画像と紫外光画像をモニター上に表示させる。【選択図】  図２
2004294423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
火炎に向けられる集光光学系で得られた火炎から紫外線を選別するために、ＯＨ基の発光スペクトル線波長に透過波長中心を持つ透過光選択手段と、
該透過光選択手段によって選別した前記火炎の紫外光像を電気信号に変換する紫外光撮影手段と
を備えたことを特徴とする火炎監視システム。
【請求項２】
請求項１の火炎監視システムにおいて、
前記紫外光撮影手段が出力する前記火炎の紫外線像の電気信号が入力されて、前記火炎を可視光画像に変換する画像処理手段を設けた
ことを特徴とする火炎監視システム。
【請求項３】
火炎に向けられる集光光学系で得られた火炎から紫外線を選別するために、ＯＨ基の発光スペクトル線波長に透過波長中心を持つ透過光選択手段と、
該透過光選択手段によって選別した前記火炎の紫外線像を電気信号に変換する紫外光撮影手段と、
前記火炎の周辺の背景画像を撮影する背景撮影手段と、
前記紫外光撮影手段が出力する前記火炎の紫外線像と、前記背景撮影手段が出力する前記背景画像とが入力され、前記火炎の紫外線像と前記背景画像とを重ね合わせて、前記火炎の発生位置を観察可能に表示する画像処理手段とを備えている
ことを特徴とする火炎監視システム。
【請求項４】
請求項３の火炎監視システムにおいて、前記紫外光撮影手段と前記背景撮影手段のそれぞれの集光光学系が共通とされていることを特徴とする火炎監視システム。
【請求項５】
火炎及びその周辺から発せられる黒体輻射熱の赤外線を得る赤外光撮影手段を備えていることを特徴とする火炎監視システム。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４の何れかの火炎監視システムにおいて、
火炎及びその周辺から発せられる黒体輻射熱の赤外線を撮影する赤外光撮影手段を備えていることを特徴とする火炎監視システム。
【請求項７】
請求項６の火炎監視システムにおいて、
前記紫外光撮影手段によって撮影された紫外光画像と前記赤外光撮影手段によって撮影された赤外光画像とを、モニター上で重ね合わせて表示可能な画像処理手段を、備えていることを特徴とする火炎監視システム。
【請求項８】
請求項４乃至請求項７の何れかの火炎監視システムにおいて、
前記赤外線撮影手段は、赤外光スペクトル（７μｍ〜１４μｍ）を、赤外線像として可視化する赤外光対応サーモカメラであることを特徴とする火炎監視システム。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８の何れかの火炎監視システムにおいて、
前記火炎撮影手段が前記火炎を検出した場合に、警報を発生する警報手段若しくは通報・連絡を行う通信手段の少なくとも何れかを有することを特徴とする火炎監視システム。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９の何れかの火炎監視システムにおいて、
前記画像処理手段は、少なくとも１つの前記火炎撮影手段が前記火炎を検出した場合に、前記火炎を検知した前記火炎撮影手段を特定する信号により、前記火炎の発生位置若しくは前記赤外線による熱分布状態の少なくともいずれかを表示する位置表示手段を有することを特徴とする火炎監視システム。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０の何れかの火炎監視システムにおいて、
少なくとも１つの前記火炎撮影手段が前記水素火炎を検出した場合に、前記火炎を検知した前記火炎撮影手段を特定する信号により、前記火炎の発生位置の水素供給停止若しくは消火手段による消火の少なくとも何れかを実行させる制御手段を有することを特徴とする火炎監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、肉眼では透明にしか見えない火炎（例えば水素火炎）並びに火炎周辺の高温領域を可視画像化することにより、火炎探査と消火活動等の安全性を確保する火炎監視システムに係るものである。
【背景技術】
【０００２】
また、一般の燃料は、燃焼すれば成分中の炭素が燃えて可視光線を発するため、その火炎が見えるが、水素ガスの場合は、発火すると爆発などの危険性の高いエネルギー媒体でありながら、無味・無色・無臭であるほか、着火しても太陽光線下ではその火炎は肉眼にはほぼ透明にしか見えない。
【０００３】
一方、コロナ放電時に発生する紫外光を干渉フィルタで選択し、透過した紫外線をレンズ系で集光し、暗視管又はテレビカメラで像を可視化するものが開示されている。(特許文献１，２参照）
【特許文献１】特公平５−４０８７４号公報
【特許文献２】実開昭６１−１７４６８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、水素火炎の発する紫外線を検出して警報発報させる装置が実用化されているが、昼間時の太陽光の下では肉眼で火炎が見えない水素火炎の場合は、当該装置が動作しても着火位置を安全に特定することは不可能であるため、最適な措置を講じることが困難であった。
【０００５】
しかも、該装置は検出する紫外線の波長域が広いため、水素火炎の発する紫外線以外、例えばガラス窓に反射した太陽光線までも検出することがあり、誤動作が多いなど信頼性に欠けているという問題もある。
【０００６】
又、火炎が発する紫外線を可視化して火炎の位置を特定する方法であっても、水素火災によって生じた高熱空気の噴出・滞留領域、或いは、高熱に熱せられた壁面やパイプ等の周辺温度は肉眼では見えないので、火炎周辺の高温領域が把握できないため、バルブ操作によるガスの停止や消火活動に支障をきたすという問題がある。
【０００７】
更に、火炎の発する赤外線を検出して警報を発報する装置も実用化されているが、火炎の周辺設備が加熱されて火炎との温度識別が困難な場合、当該装置が動作してもその火炎位置を特定することが困難であった。
【０００８】
本発明は、このような問題に着目してなされたものであり、肉眼では見え難い水素火炎を可視画像化することによって安全・確実にその着火位置を特定すると共に、火炎で加熱された周辺領域や高温の熱風領域を特定することのできる火炎監視システム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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本願の第１の火炎監視システムは、火炎に向けられる集光光学系で得られた火炎から紫外線を選別するために、ＯＨ基の発光スペクトル線波長に透過波長中心を持つ透過光選択手段と、該透過光選択手段によって選別した前記火炎の紫外光像を電気信号に変換する紫外光撮影手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
第２の火炎監視システムは、第１の火炎監視システムにおいて、前記紫外光撮影手段が出力する前記火炎の紫外線像の電気信号が入力されて、前記火炎を可視光画像に変換する画像処理手段を設けたことを特徴とする。
【００１１】
第３の火炎監視システムは、火炎に向けられる集光光学系で得られた火炎から紫外線を選別するために、ＯＨ基の発光スペクトル線波長に透過波長中心を持つ透過光選択手段と、該透過光選択手段によって選別した前記火炎の紫外線像を電気信号に変換する紫外光撮影手段と、前記火炎の周辺の背景画像を撮影する背景撮影手段と、前記紫外光撮影手段が出力する前記火炎の紫外線像と、前記背景撮影手段が出力する前記背景画像とが入力され、前記火炎の紫外線像と前記背景画像とを重ね合わせて、前記火炎の発生位置を観察可能に表示する画像処理手段とを備えていることを特徴とする。
【００１２】
第４の火炎監視システムは、第３の火炎監視システムにおいて、前記紫外光撮影手段と前記背景撮影手段のそれぞれの集光光学系が共通とされていることを特徴とする。
【００１３】
第５の火炎監視システムは、火炎及びその周辺から発せられる黒体輻射熱の赤外線を得る赤外光撮影手段を備えていることを特徴とする。
【００１４】
第６の火炎監視システムは、第１乃至第４の何れかの火炎監視システムにおいて、火炎及びその周辺から発せられる黒体輻射熱の赤外線を撮影する赤外光撮影手段を備えていることを特徴とする。
【００１５】
第７の火炎監視システムは、第４乃至第６の何れかの火炎監視システムにおいて、前記赤外線撮影手段は、赤外光スペクトル（７μｍ〜１４μｍ）を、赤外線像として可視化する赤外光対応サーモカメラであることを特徴とする。
【００１６】
第８の火炎監視システムは、第１乃至第７の何れかの火炎監視システムにおいて、
前記火炎撮影手段が前記火炎を検出した場合に、警報を発生する警報手段若しくは通報・連絡を行う通信手段の少なくとも何れかを有することを特徴とする。
【００１７】
第９の火炎監視システムは、第１乃至第８の何れかの火炎監視システムにおいて、前記画像処理手段は、少なくとも１つの前記火炎撮影手段が前記火炎を検出した場合に、前記火炎を検知した前記火炎撮影手段を特定する信号により、前記火炎の発生位置若しくは前記赤外線による熱分布状態の少なくともいずれかを表示する位置表示手段を有することを特徴とする。
【００１８】
第１０の火炎監視システムは、第１乃至第９の何れかの火炎監視システムにおいて、
少なくとも１つの前記火炎撮影手段が前記水素火炎を検出した場合に、前記火炎を検知した前記火炎撮影手段を特定する信号により、前記火炎の発生位置の水素供給停止若しくは消火手段による消火の少なくとも何れかを実行させる制御手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の第１の火炎監視システムによれば、水素火炎撮影手段（例えば光学バンドパスフィルター）により火炎（一例として水素火炎）の紫外線像を選択し、この紫外線像を紫外光撮影手段（イメージインテンシファイアー）により撮像化するので、肉眼では見難い水素火炎が認識可能となる。
【００２０】
本願の第２の火炎監視システムによれば、第１の火炎監視システムの効果に加えて、火炎撮影手段によって捕らえた火炎の画像を画像処理手段により、可視光画像に変換して、例えば、モニターにより表示できる。
【００２１】
本願の第３の火炎監視システムによれば、第１、第２の火炎監視システムの効果に加えて、火炎が発生している周辺状態もモニター画面に背景画像として表示できるので、火炎の発生位置を短時間で把握でき、水素の供給停止等の対策を早急に実施できる。
【００２２】
本願の第４の火炎監視システムによれば、前記紫外光撮影手段と前記背景撮影手段のそれぞれの集光光学系が共通とされていることにより、火炎監視システムを小型のものにすることができる。
【００２３】
本願の第５の火炎監視システムによれば、赤外光撮影手段によって得られる赤外光画像により、火炎があっても目で見えない場所だけでなく、火炎がなくても熱風や漏電等の他の熱源により高温に加熱された場所においても高温危険領域を撮影できる。又、撮影した高温領域の赤外光画像を画像処理することにより、モニター上に表示することができる。
【００２４】
本願の第６の火炎監視システムによれば、第１乃至第４の火炎監視システムの効果に加えて、赤外光撮影手段によって得られる赤外光画像により、火炎があっても目で見えない場所だけでなく、火炎がなくても熱風や漏電等の他の熱源により高温に加熱された場所においても高温危険領域を撮影できる。又、撮影した高温領域の赤外光画像を画像処理することにより、モニター上に表示することができる。
【００２５】
本願の第７の火炎監視システムによれば、紫外線撮影手段によって得られる紫外光画像と、赤外線撮影手段によって得られる赤外光画像とを画像処理し、火炎とその背景状況及び高温危険領域とをモニター上に前記モニターに同時に或いは別個に表示することができる。
【００２６】
本願の第８の火炎監視システムによれば、本願の第１乃至第４、第６、第７の火炎監視システムの効果に加えて、背景可視画像を取り入れた火炎の紫外線画像と、火炎周囲の赤外光画像とをパーソナルコンピュータ等に取り込んで画像処理し、重ね合わせて或いは個別に可視画像とし、モニターに表示させる。これによって、見難い火炎の位置や火炎周辺の高温領域を特定できる。
【００２７】
本願の第９の火炎監視システムによれば、本願の第１乃至第４、第６乃至第８の火炎監視システムの効果に加えて、火炎が発生したときに、警報を発生したり、通信を行うことにより、緊急事態であることを知らせることが出来る。
【００２８】
本願の第１０の火炎監視システムによれば、本願の第１乃至第４、第６乃至第９の火炎監視システムの効果に加えて、火炎の発生位置を画面や点滅ライト等により表示することにより、消火作業や例えば水素供給を停止できる。
【００２９】
本願の第１１の火炎監視システムによれば、本願の第１乃至第４、第６乃至第８の火炎監視システムの効果に加えて、火炎が発生したときに、検出した火炎撮影手段を特定する情報により、当該場所の消火作業や水素供給停止を行うことにより、緊急事態にいちはやく対応できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態にかかる水素火炎監視システム（火炎監視システム）を図面に基づいて説明する。
【００３１】
図１は本発明の実施の形態にかかる水素火炎監視システムを示している。図１の符号１は水素火炎監視システムの一部を構成する水素火炎撮像装置である。
【００３２】
この水素火炎監視システムは、水素火炎撮像装置１と、パーソナルコンピュータ１０、紫外線対応ＣＣＤ１１、可視光対応ＣＣＤ１２、パーソナルコンピュータ１０に記憶された監視制御プログラム１３、画像処理プログラム１４、モニター１８により構成され、スピーカ１９、ＬＡＮ２０を備えている。
【００３３】
図１の符号２は集光光学系を構成する対物レンズ光学系２、符号３は透過光選択手段としての光学バンドパスフィルター３、符号４は紫外光撮影手段としてのイメージインテンシファイアー、符号５は接眼レンズ光学系である。
【００３４】
水素火炎撮像装置１は、対物レンズ光学系２と光学バンドパスフィルター３とイメージインテンシファイアー４と接眼レンズ光学系５とで構成されている。
【００３５】
対物レンズ光学系２は、対物レンズ及びリレーレンズ並びに鏡筒を備えたものであり、観察対象の像をイメージインテンシファイアー４の結像面に結像可能とされている。
【００３６】
光学バンドパスフィルター３は、２８０ｎｍと３０９ｎｍの少なくとも何れかの波長の光に透過波長中心をもっており、いずれの波長の光においても＋−５ｎｍの範囲を含んでいる。水素火炎Ｆの発光スペクトルは図３に示すように波長２８０ｎｍを中心とする領域と波長３０９ｎｍを中心とする発光領域を持っているので、光学バンドパスフィルター３を透過することにより、２８０ｎｍ＋−５ｎｍの範囲と３０９ｎｍ＋−５ｎｍの範囲の波長を有する紫外線が透過され、その他の波長を有する光が遮光される。
【００３７】
尚、この実施の形態では、上記のバンドパスフィルター３を用いているが、太陽光や照明などの外乱の影響を少なくするために、透過波長幅の狭いフィルターが望ましく、好ましくは、＋−１．５ｎｍの透過波長領域を持つバンドパスフィルターを用いる。このような＋−１．５ｎｍの透過波長領域を持つバンドパスフィルターを用いることによって、＋−５ｎｍの透過波長領域を持つバンドパスフィルターを用いる場合よりも鮮明に火炎を観測できる。他方、透過波長領域の透過幅を広くすれば、火炎の画像と共に背景画像を取り込むことができ、後述のＣＣＤ１２を省略することも可能となる。
【００３８】
イメージインテンシファイアー４の筐体の光学バンドパスフィルター３側には薄膜の外部光電効果を有する光電面６が設けられている。光学バンドパスフィルター３からの紫外線は光電面６によって電子像に変換される。この電子像は電子レンズ７で収束されてマイクロチャンネルプレート８によって２次電子増倍され、蛍光面９で再度光学像に戻されることによって微弱な水素火炎Ｆの光は可視像に変換される。
【００３９】
イメージインテンシファイアー４の蛍光面９の可視像は接眼レンズ系５により、肉眼で目視できるようになる。
【００４０】
このような水素火炎監視システム１によれば、肉眼では見えないか若しくは著しく見難い水素火炎Ｆを肉眼で目視可能となるので、監視対象物において水素火炎Ｆを監視可能となる。
【００４１】
この水素火炎監視システムにおいて、光電面６にて水素火炎Ｆの紫外線を検出したとき若しくは蛍光面９に水素火炎Ｆの像が写ったときに、これらの像の検出信号により警報を自動的に発するように警報器や通信設備を設置して水素火炎監視システムを構成しても良い。
【００４２】
図２は、水素火炎Ｆの監視とその背景を撮影可能な水素火炎監視システムの構成例を示す。
【００４３】
図２において、符号１０は画像処理プログラムを有するパーソナルコンピュータである。パーソナルコンピュータ１０には、紫外線対応のＣＣＤカメラ１１と背景画像撮影手段としての可視光画像用のＣＣＤカメラ１２とがケーブルを介して接続されている。
【００４４】
ＣＣＤカメラ１１の撮影レンズの前方には、前述の水素火炎監視装置１が設けられている。また、ＣＣＤカメラ１２には広角レンズが設けられている。水素火炎監視装置１の撮影対象は、監視対象に向けられている。広角レンズは監視対象を含む広い範囲を撮影可能とされている。
【００４５】
パーソナルコンピュータ１０は、ＣＣＤカメラ１１及びＣＣＤカメラ１２並びにＬＡＮ２０に接続されて監視制御を行う監視制御プログラム１３を備えており、監視制御プログラム１３はＣＣＤカメラ１１，１２の画像処理を制御するための画像処理プログラム１４を有している。
【００４６】
画像処理手段は、パーソナルコンピュータ１０と監視制御プログラム１３と画像処理プログラム１４とキーボード或いはマウス等の入力手段とモニター画面１８により構成される。
【００４７】
監視制御プログラム１３は、水素火炎Ｆが検出されたときに、スピーカ１９を通して警報を発生し、若しくは、ＬＡＮ２０を通して他のパーソナルコンピュータ等に通報する。また、監視制御プログラム１３は、水素火炎Ｆが検出されたときに、監視している場所若しくは装置の位置と火炎が発生したことを文字及び音声で表示する。
【００４８】
画像処理プログラム１４は、ＣＣＤカメラ１１の水素火炎撮影画像とＣＣＤカメラ１２の背景撮影画像を一つの画面１８の中に同時に表示可能とされ、ＣＣＤカメラ１２の背景の可視光画像の中に、ＣＣＤカメラ１１の水素火炎画像を重ねて表示可能とされている。
【００４９】
ＣＣＤカメラ１２の可視画像の中にＣＣＤカメラ１１の撮影画像を重ねて表示するには、一例として、パーソナルコンピュータ１０のビデオボードの画像メモリ１５，１６に出力されるＣＣＤカメラ１２の可視画像と、ＣＣＤカメラ１１の撮影画像とを合成して、画像メモリ１７に記憶させ、合成した合成画像をモニター１８に出力して両方の画像が同時に認識されるように出力する。
【００５０】
監視制御プログラム１３が警報を出力したり、水素の供給停止或いは消火処理を行う所定手順は図４に示す通りである。
【００５１】
即ち、図４に示す流れ図に示すように、監視制御を開始すると（監視スタート）、先ずＣＣＤカメラ１２の撮影を行って背景画像（可視光像）を入力し（ステップ１）、画像処理プログラム１４が撮影した背景画像を可視画像（Ｉｂ）として記憶する（ステップ２）。次に、ＣＣＤカメラ１１により撮影を行う（ステップ３）。ＣＣＤカメラ１１によって撮影した紫外線画像は、画像処理プログラム１４によって２値化処理を行う（ステップ４）。この２値化処理においては、紫外線画像を予め定めた閾値との比較を行い、閾値以上の値を水素火炎と判断処理して２値化処理する。この閾値は監視制御プログラム１３又は画像処理プログラム１４の何れかにより変更調整可能とする。水素火炎の紫外線像を２値化処理したら、画像処理プログラム１４はこの２値画像のモニターの画素数に基づいて水素火炎のモニター画面１８上の映像面積を算出する（ステップ５）。
【００５２】
この映像面積を算出したら、画像処理プログラム１４は、この水素火炎の映像面積すなわち火炎面積を規定値と比較する（ステップ６）。この規定値は予め監視制御プログラム１３又は画像処理プログラム１４の初期設定等において調整可能に定められる。
【００５３】
火炎面積が規定値より大きい場合、画像処理プログラム１４は水素火炎発生と判断して、監視制御プログラム１３に対してスピーカ１９を鳴らしたり、水素供給を停止させたり、消火栓から消火液を噴出させて消火して（ステップ７）緊急措置を行う。
【００５４】
画像処理プログラム１４は、監視制御プログラム１３に命令して緊急措置をとったら、２値画像を着色処理し、水素火炎をモニター画面１８上に画像表示する（ステップ８）。なお、ステップ６において火炎面積が規定値より低い結果が出たら、ステップ８に移行する。
【００５５】
ステップ８の処理を行ったら、画像処理プログラム１４は、水素火炎画像（Ｉｆ）をメモリに記憶し（ステップ９）、既に記憶済みの可視画像（Ｉｂ）をモニター画面１８上に表示するように合成処理し、モニター画面１８上に背景画像と水素火炎画像とを所定時間表示する（ステップ１０）。この所定時間は監視制御プログラム１３若しくは画像処理プログラム１４により例えば１０秒おきや１分おきなどのように調整可能とされる。その後所定時間が経過したら、ステップ１の前段階に戻り、引き続き監視を続行する。なお、監視の停止・終了は図示していないが、ステップ１０の処理時間が長いので、ステップ１０からステップ１に戻る段階で停止・終了を行う。
【００５６】
このように、この水素火炎監視システムでは、水素火炎撮像装置１が水素火炎Ｆを可視像に変換し、画像処理プログラム１４が水素火炎Ｆと背景画像Ｂを表示するので、水素火炎発生を目視確認できる。
【００５７】
また、監視制御プログラム１３が、水素火炎撮像装置１が水素火炎Ｆを検出した場合に、スピーカ１９やブザーから警報を発生する機能若しくはＬＡＮ２０を介して通報・連絡を行う通信機能の少なくとも何れかを備えているので、緊急事態であることをいち早く知らせることが出来る。尚、ＬＡＮ２０に限るものではなく、ＰＨＳ電話、携帯電話等の無線電話や構内電話や構内放送、電話網その他の情報通信システムを用いて通知することも可能である。
【００５８】
キーボード１５やマウス１６はパーソナルコンピュータ１０に複数個の水素火炎監視装置１が接続されているときに、監視制御プログラム１３及び画像処理プログラム１４その他のプログラムをコントロールするためのものであることはいうまでもない。
【００５９】
なお、広いエリアにおいて監視対象の室内・水素供給管・その他の装置部分等複数箇所の監視を行う場合には、ＣＣＤカメラ１１、１２等をネットワークに接続して監視を行う。そして、画像処理プログラム１４が、ある場所の水素火炎撮像装置１が水素火炎Ｆを検出した場合に、水素火炎Ｆを検知した水素火炎撮像装置１を特定する信号に基づいて、水素火炎Ｆの発生位置をモニター画面１８上に火炎発生位置表示２１（位置表示手段）を表示する。
【００６０】
この火炎発生位置表示２１は、モニター画面１８上に背景画面のほかに予め設定した場所を示す文字を大きく点滅表示される。このため、水素火炎Ｆの発生場所を迷うことなく、消火作業を行ったり、水素の供給停止を実施できる。
【００６１】
なお、監視制御プログラム１３は、水素火炎撮像装置１の位置を予め文字や音声を特定情報として記録しておき、水素火炎発生と判断したときに、検知した水素火炎撮像装置１が送信するＩＤ情報（水素火炎撮像装置１の特定情報）に基づいて、当該場所を画面表示したり音声により構内放送することも可能である。
【００６２】
また、監視制御プログラム１３は、水素火炎撮像装置１が水素火炎Ｆを検出した場合に、水素火炎Ｆを検知した水素火炎撮像装置１の特定情報により、水素火炎Ｆの発生位置の水素供給バルブを止めたり、消火栓等の消火手段による消火を実行させることも可能である。
【００６３】
図５は、本願の他の実施の形態にかかる火炎監視システムを示す。この火炎監視システムは、水素火炎撮影装置１と、紫外線撮影手段としての紫外線対応のＣＣＤカメラ１１と、背景画像撮影手段としての可視光画像用のＣＣＤカメラ１２と、パーソナルコンピュータ１０と、赤外光撮影手段としてのサーモカメラ３０と、パーソナルコンピュータ１０に記憶された監視制御プログラム３１と画像処理プログラム３２とを備えている。
【００６４】
水素火炎撮影装置１と、紫外線撮影手段としての紫外線対応のＣＣＤカメラ１１と、背景画像撮影手段としての可視光画像用のＣＣＤカメラ１２と、パーソナルコンピュータ１０とは、図２に示す上述の水素火炎監視システムと同様であるのでその説明を援用する。パーソナルコンピュータ１０に限らず他のコンピュータによって構成しても良いことは勿論である。
【００６５】
赤外光撮影手段としてのサーモカメラ３０は、水素火炎によって加熱された火炎周辺の空気や水蒸気若しくは配管設備等から発せられる黒体輻射による熱スペクトルを集光するための集光光学系３０Ａと、集光光学系３０Ａにより集光された熱スペクトルを選別するために、７μｍ〜１４μｍの光を透過する透過光線別手段としての光学バンドパスフィルターと、バンドパスフィルターによって選別した熱スペクトルによる赤外線画像を結像させる受像面を有し、火炎の赤外線画像を電気信号に変換する。
【００６６】
集光光学系３０Ａは、対物レンズ及びリレーレンズ並びに鏡筒を備えたものであり、観察対象の像をサーモカメラ３０の受像面に結像可能とされている。
【００６７】
集光光学系３０Ａ及び光学バンドパスフィルターを透過した赤外光はサーモカメラ３０によって電子像に変換され、可視像に変換される。サーモカメラ３０がとらえた赤外線分布領域を示す赤外線像は、接眼レンズ系により、肉眼で目視できるようになっている。
【００６８】
監視制御プログラム３１は、上述の水素火炎監視システムの監視制御プログラム１３の紫外線像撮影時と背景画像撮影時の処理に、赤外光像撮影時の処理が付加されているものであり、紫外線像の撮影処理と背景画像の撮影処理の部分は監視制御プログラム１３の説明を援用する。
【００６９】
画像処理プログラム３２は、上述の水素火炎監視システムの画像処理プログラム１４の紫外線像の撮影処理と背景画像の撮影処理の他に、赤外光像撮影処理が付加されているものであり、紫外線像の撮影処理と背景画像の撮影処理の部分は画像処理プログラム１４の説明を援用する。
【００７０】
画像処理プログラム３２は、サーモカメラ３０が撮影した赤外線像は、パーソナルコンピュータ１０のビデオボードの画像メモリ１５，１６に出力される。そして、画像処理プログラム３２は、ＣＣＤカメラ１２の可視画像と、ＣＣＤカメラ１１の撮影画像と、サーモカメラ３０が撮影した赤外線像を合成して、画像メモリ１７に記憶させ、合成した合成画像をモニター１８に出力して両方の画像が同時に認識されるように出力する。
【００７１】
監視制御プログラム１３が警報を出力したり、水素の供給停止或いは消火処理を行う所定手順は図６、図７に示す通りである。前述したように、水素火炎の画像と背景画像の処理は、既に述べたとおりであるので、説明を省略するが、サーモカメラ３０が赤外線像を撮影し、撮影した赤外線像を処理する過程を説明する。
【００７２】
図６、図７に示すように、図６のステップ９までは、図４の流れ図と同様な処理が行われるので、図４の説明を援用する。図６のステップ９以降、図７の流れに変わる。尚、この実施の形態では、図６の処理の後にず７の処理を行っているが、図６のステップ３からステップ９までの処理手順と、図７のステップ１０からステップ１６までの処理手順は、どちらを先に行っても良い。
【００７３】
図７に示す流れ図に示すように、ステップ１０では、サーモカメラ３０により撮影を行う（ステップ１０）。サーモカメラ３０によって撮影した赤外線画像は、画像処理プログラム１４によって２値化処理が行われる（ステップ１１）。この２値化処理においては、赤外線画像を予め定めた閾値との比較を行い、閾値以上の値を熱画像と判断処理して２値化処理する。この閾値は監視制御プログラム１３又は画像処理プログラム１４の何れかにより変更調整可能とする。水素火炎周辺部の紫外線像を２値化処理したら、画像処理プログラム１４はこの２値画像のモニターの画素数に基づいて水素火炎周辺部のモニター画面１８上の映像面積を算出する（ステップ１２）。
【００７４】
この映像面積を算出したら、画像処理プログラム１４は、この水素火炎周辺部の映像面積すなわち熱画像面積を規定値と比較する（ステップ１３）。この規定値は予め監視制御プログラム１３又は画像処理プログラム１４の初期設定等において調整可能に定められる。
【００７５】
熱画像面積が規定値より大きい場合、画像処理プログラム１４は高温領域発生と判断して、監視制御プログラム１３に対してスピーカ１９を鳴らしたり、水素供給を停止させたり、消火栓から消火液を噴出させて消火して（ステップ１４）緊急措置を行う。
【００７６】
画像処理プログラム１４は、監視制御プログラム１３に命令して緊急措置をとったら、２値画像を着色処理し、水素火炎周辺部の高温熱量域Ｈ（図５参照）をモニター画面１８上に画像表示する（ステップ１５）。なお、ステップ１３において高温領域面積が規定値より低い結果が出たら、ステップ１５に移行する。
【００７７】
ステップ１５の処理を行ったら、画像処理プログラム１４は、水素火炎周辺部の熱分布画像（Ｉｈ）をメモリに記憶し（ステップ１６）、既に記憶済みの可視画像（Ｉｂ）及び水素火炎画像（Ｉｆ）と共にモニター画面１８上に表示するように合成処理し、モニター画面１８上に背景画像と水素火炎画像と熱分布画像（Ｉｈ）を所定時間表示する（ステップ１７）。
【００７８】
この所定時間は監視制御プログラム１３若しくは画像処理プログラム１４により例えば１０秒おきや１分おきなどのように調整可能とされる。その後所定時間が経過したら、ステップ１の前段階に戻り、引き続き監視を続行する。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明の火炎監視システムは、燃焼時に火炎が見難いガス等を扱う設備における火炎の監視や火炎の発生箇所及び高温領域など目視不能でありながら高温な雰囲気を事前に知覚して、作業の安全性を確保する場合に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本願の実施の形態に係る水素火炎撮像装置１の構成を示す模式図。
【図２】本願の実施の形態にかかる水素火炎監視システムの構成を示す模式図。
【図３】水素火炎の発光スペクトルを示す図。
【図４】監視処理の流れを示す流れ図。
【図５】本願の他の実施の形態に係る水素火炎システムの構成を示す模式図。
【図６】監視処理の水素火炎撮影段階の流れを示す流れ図。
【図７】監視処理の熱分布画像の撮影段階の流れを示す流れ図。
【符号の説明】
【００８１】
１  水素火炎撮像装置
３  光学バンドパスフィルター    （透過光選択手段）
４  イメージインテンシファイアー（紫外光撮影手段）
１０  パーソナルコンピュータ
１１  紫外線対応ＣＣＤ
１２  可視光対応ＣＣＤ
１３  監視制御プログラム
１４  画像処理プログラム
１５、１６，１７  画像メモリ
１８  モニター画面
１９  スピーカ（警報装置）
２０  ＬＡＮ（通報手段）
２１  火炎発生位置表示
３０  サーモカメラ（赤外光撮影手段）
３１  監視制御プログラム
３２  画像処理プログラム
【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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