(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視対象物体の温度を検出する温度検出手段と、
警報教示するかどうかの基準となる警報基準温度を設定するための基準温度設定手段と、
前記温度検出手段で検出された温度と前記警報基準温度とを比較し、異常温度かどうかを判断して、異常温度であると判断すると警報教示信号を送信する異常温度判断手段と、
前記警報教示信号が送信されると警報教示する警報手段とを備えた異常温度監視装置において、
前記基準温度設定手段の設定に係る前記警報基準温度は、前記監視対象物体を構成する材料と同一の材質の材料について熱重量分析に基づいて、前記同一の材質の材料の重量が変化を開始する摂氏温度の５０％〜９０％内のいずれかの温度とすることを特徴とする異常温度監視装置。
【請求項２】
監視対象物体の温度を検出する温度検出手段と、
警報教示するかどうかの基準となる警報基準温度を設定するための基準温度設定手段と、
前記温度検出手段で検出された温度と前記警報基準温度とを比較し、異常温度かどうかを判断して、異常温度であると判断すると警報教示信号を送信する異常温度判断手段と、
前記警報教示信号が送信されると警報教示する警報手段とを備えた異常温度監視装置において、
前記基準温度設定手段の設定に係る前記警報基準温度は、前記監視対象物体を構成する材料と同一の材質の材料の熱機械分析に基づいて、前記同一の材質の材料が変化を開始する摂氏温度の９０％〜１１０％内のいずれかの温度とすることを特徴とする異常温度監視装置。
【請求項３】
監視対象物体の温度を検出する温度検出手段と、
警報教示するかどうかの基準となる警報基準温度を設定するための基準温度設定手段と、
前記温度検出手段で検出された温度と前記警報基準温度とを比較し、異常温度かどうかを判断して、異常温度であると判断すると警報教示信号を送信する異常温度判断手段と、
前記警報教示信号が送信されると警報教示する警報手段とを備えた異常温度監視装置において、
前記基準温度設定手段の設定に係る前記警報基準温度は、前記監視対象物体を構成する材料と同一の材質の材料を定速に加熱して気体が発生する際、ガス検知器が前記気体に反応する温度に基づいて決定することを特徴とする異常温度監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、監視対象物体が異常温度になったものと判断した場合に警報教示する異常温度監視装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から監視対象物体の温度を測定し、その温度がその監視対象物体にとって異常なものと判断すると、警報教示する異常温度監視装置が様々な分野で用いられている。その異常温度監視装置が、監視対象物体の温度が異常であり、障害を引き起こす可能性があるものと判断するための基準となる温度（以下、これを警報基準温度といい、温度は摂氏温度を表すものとする）は、あらかじめ設定されていたり、監視対象物体に応じて設定されていたりする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
警報基準温度は設定者が任意に設定することができるが、この設定には特に根拠がない場合が多く、目に見える異常に対して警報基準温度を設定することが多い。そのため、例えば、外観上では異常でなかったとしても、一定以上の温度に加熱されることで急激に耐性が低下する等、性質が変化してしまう物もある。それでも、中を流れる液体があらかじめ決まっていて、その温度が予測できるような管等であれば、液体の温度に応じて警報基準温度を設定することができる。しかし、例えば、タイヤ等のように、道路条件、材質、車体の走行速度等により変化する摩擦熱の温度が容易に予測できない場合等では、警報基準温度を設定するのは困難である。
【０００４】
そこで、本発明では、監視対象物体の熱分析により決定した警報基準温度を利用した異常温度監視装置を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る異常温度監視装置は、監視対象物体の温度を検出する温度検出手段と、警報教示するかどうかの基準となる警報基準温度を設定するための基準温度設定手段と、温度検出手段で検出された温度と警報基準温度とを比較し、異常温度かどうかを判断して、異常温度であると判断すると警報教示信号を送信する異常温度判断手段と、警報教示信号が送信されると警報教示する警報手段とを備えた異常温度監視装置において、基準温度設定手段の設定に係る警報基準温度は、監視対象物体を構成する材料と同一の材質の材料について熱重量分析に基づいて、同一の材質の材料の重量が変化を開始する摂氏温度の５０％〜９０％内のいずれかの温度とすることを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明に係る異常温度監視装置は、監視対象物体の温度を検出する温度検出手段と、警報教示するかどうかの基準となる警報基準温度を設定するための基準温度設定手段と、温度検出手段で検出された温度と警報基準温度とを比較し、異常温度かどうかを判断して、異常温度であると判断すると警報教示信号を送信する異常温度判断手段と、警報教示信号が送信されると警報教示する警報手段とを備えた異常温度監視装置において、基準温度設定手段の設定に係る警報基準温度は、監視対象物体を構成する材料と同一の材質の材料の熱機械分析に基づいて、同一の材質の材料が変化を開始する摂氏温度の９０％〜１１０％内のいずれかの温度とすることを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明に係る異常温度監視装置は、監視対象物体の温度を検出する温度検出手段と、警報教示するかどうかの基準となる警報基準温度を設定するための基準温度設定手段と、温度検出手段で検出された温度と警報基準温度とを比較し、異常温度かどうかを判断して、異常温度であると判断すると警報教示信号を送信する異常温度判断手段と、警報教示信号が送信されると警報教示する警報手段とを備えた異常温度監視装置において、基準温度設定手段の設定に係る警報基準温度は、監視対象物体を構成する材料と同一の材質の材料を定速に加熱して気体が発生する際、ガス検知器が気体に反応する温度に基づいて決定することを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施形態１．
図１は本発明の第１の実施の形態に係る異常温度監視装置の構成図である。図１において、１は温度の検出を行うためのセンサである赤外線カメラである。赤外線カメラ１は、物体から輻射される赤外線（熱エネルギー）を電気信号に変換する。２は異常温度判断部である。異常温度判断部２は、さらにＡＤ変換部２１、判断処理部２２、画像記憶部２３、データ記憶部２４及び通信部２５で構成される。ＡＤ変換部２１は、赤外線カメラ１から送信される電気信号を一定の周期でサンプリングし、デジタル（二値）化した画素信号に変換する。判断処理部２２は、画素信号に基づいて異常温度であるかどうかを判断する。画像記憶部２３は、判断処理部２２が処理を行う際に用いる画素信号を記憶する。データ記憶部２４は、判断処理部２２が処理を行うためのデータ、プログラム等を記憶している。また、設定された警報基準温度も記憶している。通信部２５は警報教示部３又は記録部４とのやりとりを行うためのインターフェースとなる部分である。
【００１２】
３は警報教示部である。警報教示部３は異常温度判断部２から送信される教示信号に基づいて、オペレータに異常温度警報の教示を行うものである。教示としては音声、ブザー音等のように聴覚による教示でもよいし、ＬＥＤ等の発光、モニタ表示等のように視覚による教示でもよい。４は記録部である。記録部４は、判断処理部２２が異常温度と判断した際に送信するイベント信号に基づいてその発生時間等の記録を行う。
【００１３】
赤外線カメラ１が監視対象物体から輻射される赤外線（熱エネルギー）に基づいて変換した電気信号により異常温度判断部２が温度を算出し、警報基準温度と比較して異常温度であるかどうかを判断、つまり警報教示するかどうかを判断し、警報教示する場合は、警報教示部３に教示信号を送信して異常温度警報の教示をさせる。ここで、異常温度判断装置２が比較の際に用いる警報基準温度を監視対象物体を熱的物性に基づいて定める。本実施の形態では熱的物性の分析に熱重量分析（ＴＧＡ）を用い、熱重量分析の結果、重量変化が始まった温度の５０％〜９０％内のいずれかを警報基準温度として定め、物性の変化まで加味した安全な温度の指標とする。
【００１４】
図２は監視対象物体のある材料を加熱したときの重量と温度との関係を表した図である。この警報基準温度の設定であるが、本実施の形態では、監視対象物体を構成するそれぞれの材料を熱重量分析し、その分析結果に基づいて設定することにする。ここで、熱重量分析（ThermoGravimetric Analysis）とは、熱分析のひとつである。一定の速度で対象物質を昇温させ、その時の物質の重量（質量）変化を経時的に測定する方法である。例えばある温度を境にして脱水したり、気体が発生したりすれば重量は減少する。また、逆に酸化すれば重量は増加する。図２では重量が減少している。
【００１５】
そして、分析した結果、それぞれの材料について、重量の変化が始まる温度（図２ではγの点）のうち、最も低い温度の５０％〜９０％のいずれかの温度を警報基準温度として設定する。例えば、災害が発生した場合に被害が大きかったり、稀にしかその温度に達しないと考えられるときには、５０％近辺に警報基準温度を設定すればよい。
【００１６】
例えば、貯炭場において野積みされている石炭が自重で加熱されている場合がある。そのような状況でベルトコンベアで移送している途中で着火し、火災となる事例が後を絶たない。監視対象物がベルトコンベアに乗った石炭であった場合、その異常温度を決めるのにベルトコンベアのゴムが劣化しない温度ということになる。
【００１７】
そこで、ベルトコンベアゴムの熱重量曲線を見ると、毎分５℃で昇温したデータでは、１７４℃から重量減少が観察され、３８０℃で急に重量減少率が増加し、５４８℃で着火が見られる。昇温速度を遅くすると晒された時間が長ければより低温でも同様の現象を確認できる。
【００１８】
このことを考えて、石炭の輸送区間が長いようであれば、９０℃を警報点とすることが望ましく、短い場合でもゴム部の劣化を考えて１５０℃以下とすることが望ましい。この場合、重量変化の始まった温度１７４℃の約５０％（９０℃）あるいは約９０％（１５０℃）を警報基準温度として設定する。
【００１９】
以上のように第１の実施の形態によれば、異常温度監視装置の異常温度判断部２が警報教示するかどうかを判断するための温度比較の際に用いる警報基準温度を熱重量分析の結果に基づいて設定するようにしたので、物性の変化まで加味した安全な温度の指標を得ることができる。また、監視対象物体が複数の材料で構成されていれば、その複数の材料のうち、重量が変化する温度が最も低い材料に基づいて警報基準温度を設定するようにしたので、より安全な温度の指標を得ることができる。
【００２０】
実施形態２．
上述の実施の形態では、基準温度を求めるために熱分析として熱重量分析を行ったが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、示差熱分析（Differential Thermal Analysis）、示差走査熱量分析（Differential Scanning Calorimetry  Analysis）、熱機械分析（ThermoMechanical Analysis）、動的機械分析（Dynamic Mechanical Analysis）等の熱分析に基づいて警報基準温度を設定するようにしてもよい。
【００２１】
示差熱分析（ＤＴＡ）とは、測定温度内で熱的異常を示さない基準物質と試料物質とを一定の温度上昇率で加熱し、その両者間に生じる温度差に基づいてエンタルピー変化を求め、熱的物性を分析するものである。物質の発熱又は吸熱の性質を利用したものである。示差走査熱量分析（ＤＳＣ）とはＤＴＡを改良したものである。基準物質と試料物質とを一定の温度上昇率で加熱したときに生じる温度差を打ち消すような熱流の速度差に基づいて熱的物性を分析する。ＤＳＣにより熱容量の変化を求めることができる。熱機械分析（ＴＭＡ）とは、無振動下で試料物質に荷重をかけ、一定の速度で昇温又は降温し、厚さ、長さ等の変化、軟化温度等を分析するものである。動的機械分析（ＤＭＡ）とは、振動下で試料物質に荷重をかけ、一定の速度で昇温又は降温し、厚さ、長さ等の変化、軟化等を分析するものである。
【００２２】
そして、変化が始まる温度の９０％〜１１０％のいずれかの温度を警報基準温度として設定する。本実施の形態において、このように設定したのは、例えば熱機械分析では軟化温度を分析することができるが、場合によっては材料を軟化させたまま加工等の作業を行う場合もあるからである。
【００２３】
ここで動的機械分析（ＤＭＡ）を例にとる。例えばＰＥＴ（Polyethylene terephthalate：ポリエチレンテレフタレート）の場合、軟化点以上の温度で物品をパッキング又はラッピング等の作業をする例が多い。軟化点を例にとると、毎分１０℃の昇温速度で約２６０℃で軟化点があり、２６５〜２７５℃で吹き付けてラッピングがなされる。軟化点以上の温度でラッピング等の作業をするのは、その温度でなければ伸びがなく、ラップした端がよく付着しないためである。
【００２４】
しかし、３００℃以上になると重量減少や焦げ付きが生じ、さらに温度が高ければ着火する。そのため、この場合の警報点は２８０℃〜３００℃とされる。
【００２５】
したがって、動的機械分析（ＤＭＡ）においては、誤報を避けて、かつ検知しようとすれば、検知可能レベルである点を考慮して、例えば軟化点２６０℃の約１１０％（２８５℃）を警報基準温度として設定してもよい。
【００２６】
また、９０％を選択する例としては、熱重量分析の場合を例にとる。重量減少が生じる時点では固体がガス（気体）化しており、体積が急激に膨張する。例えば１mol （モル）の固体（通常、数グラム〜数十グラム）は、状態方程式から考えると、約２２．４リットルに体積膨張することになる。そのため、密封系や遮蔽されている部屋、ボックスの中で急激な膨張が生じると、爆発の危険性が高くなる。したがって、この重量減少が生じる温度の少なくとも９０％程度の温度であれば危険性は大幅に低下する。ＣＨ結合（炭素と水素の共有結合）を含有する熱分解ガスの発生量が増加して検知レベルに達する温度は材料や昇温条件によって異なるが、５℃／ｍｉｎ〜２０℃／ｍｉｎの昇温速度で加熱すると重量減少が生じる温度の８０％〜９０％であることが多い。誤報を避けて、かつ検知しようとすれば、検知可能レベルかどうかも考慮して、現場に応じた想定される昇温速度条件で加熱して重量減少が生じる温度の９０％を警報点と設定する。
【００２７】
実施形態３．
上述の実施の形態では、警報基準温度を熱分析の結果に基づいて設定したが、これに限るものではない。加熱等すると気体を発生させる材料がある。例えば、塩化ビニルの場合は、塩化水素、ベンゼン、トルエンが発生する。ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）の場合は、ホルムアルデヒド、ベンゼンが発生し、ゴムの場合は、ブタジエン、イソプレンモノマー、ジペンテン、プロピレン、ブテン、スチレン、トルエン等が発生する。また、ＥＰ（エチレンプロピレン）ゴムの場合は、プロペン、ヘキセン、ペンテン、プテン、トリデカン、ペンタデカンが発生し、ポリエチレンの場合は、ヘキサン、プロペン、ブテン、ヘプタン、オクタンが発生する。さらに、エポキシ系の場合は、フェノール、アセトアルデヒド、ビスフェノールＡ等が発生する。
【００２８】
そこで、この気体を検出するのに最適なガス検知器がこの気体に反応する温度に基づいて警報基準温度を設定してもよい。特に気体が可燃性や毒性を有する場合には有効である。ここで、温度を設定する際のガス検知器の感度であるが、常温においても気体を発生させている場合があるので、あまりに高感度の場合には過剰反応してしまう場合がある。このようなことを考慮して設定するのが望ましい。また、ガス検知器の反応する場合は、試料との距離やガス検知器試験装置のガス室の容量や気流条件などは多様であるので、ガス検知試験の条件はあらかじめ定めておく。尚、ガス検知器に限らず、におい検知器、煙検知器も用いることができる。
【００３０】
実施形態４．
上述の実施の形態では特に説明しなかったが、さらにオペレータが警報基準温度を任意に設定できるようにするために、図１の異常温度監視装置にさらに温度設定部を設けるようにしてもよい。この温度設定部によって、装置の製造者が出荷の際に警報基準温度を設定して固定するようにしてもよいし、装置の使用者が警報基準温度を設定して変更できるようにしてもよい。このようにすることで、様々な材料に対応して装置を汎用化することができる。
【００３１】
実施形態５．
上述の実施の形態では、異常温度監視装置の温度の検出を、監視対象物体の赤外線輻射に基づいて求めるようにしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、熱電対等のような様々な温度検出手段を用いて温度を測定することができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、監視対象物体の温度を検出する温度検出手段と、警報教示するかどうかの基準となる警報基準温度を設定するための基準温度設定手段と、温度検出手段で検出された温度と警報基準温度とを比較し、異常温度かどうかを判断して、異常温度であると判断すると警報教示信号を送信する異常温度判断手段と、警報教示信号が送信されると警報教示する警報手段とを備えた異常温度監視装置において、基準温度設定手段の設定に係る警報基準温度は、監視対象物体を構成する材料と同一の材質の材料について熱重量分析に基づいて、同一の材質の材料の重量が変化を開始する摂氏温度の５０％〜９０％内のいずれかの温度とするので、災害が起こる前の注意喚起の警報を材料変化に着目して行うことができる。また、通常時でも温度が高い監視対象物体について警報基準温度の設定を容易に行うことができる。
【００３６】
また、本発明によれば、監視対象物体の温度を検出する温度検出手段と、警報教示するかどうかの基準となる警報基準温度を設定するための基準温度設定手段と、温度検出手段で検出された温度と警報基準温度とを比較し、異常温度かどうかを判断して、異常温度であると判断すると警報教示信号を送信する異常温度判断手段と、警報教示信号が送信されると警報教示する警報手段とを備えた異常温度監視装置において、基準温度設定手段の設定に係る警報基準温度は、監視対象物体を構成する材料と同一の材質の材料の熱機械分析に基づいて、同一の材質の材料が変化を開始する摂氏温度の９０％〜１１０％内のいずれかの温度とするので、熱分析に応じて算出した分析結果に基づいて警報基準温度の設定を容易に行うことができる。
【００３７】
また、本発明によれば、監視対象物体の温度を検出する温度検出手段と、警報教示するかどうかの基準となる警報基準温度を設定するための基準温度設定手段と、温度検出手段で検出された温度と警報基準温度とを比較し、異常温度かどうかを判断して、異常温度であると判断すると警報教示信号を送信する異常温度判断手段と、警報教示信号が送信されると警報教示する警報手段とを備えた異常温度監視装置において、基準温度設定手段の設定に係る警報基準温度は、監視対象物体を構成する材料と同一の材質の材料を定速に加熱して気体が発生する際、ガス検知器が気体に反応する温度に基づいて決定するので、例えば、反応したときの温度より低い温度に警報基準温度を決定しておけば、可燃性や毒性を有する気体の発生をガス検知器が検知する前に警報教示を行うことができる。また簡単に警報基準温度を得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る異常温度監視装置の構成図である。
【図２】監視対象物体のある材料を加熱したときの重量と温度との関係を表した図である。
【符号の説明】
１  赤外線カメラ
２  異常温度判断部
２１  ＡＤ変換部
２２  判断処理部
２３  画像記憶部
２４  データ記憶部
２５  通信部
３  警報教示部
４  記録部
【図１】
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【図２】
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