JP6564690B2 - 煙点測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、煙点測定装置に関し、特に炭化水素燃料の煙点を測定する煙点測定装置に関する。

灯油、航空タービン燃料油などの炭化水素燃料の燃焼性を示す指標の１つである煙点は、ＪＩＳ Ｋ ２５３７に規定された試験器を用いて炭化水素燃料を燃焼させたときに、煙を生じない炎の最大高さをミリメートル（ｍｍ）単位で表したものである。

ＪＩＳ Ｋ ２５３７に規定された煙点の測定手順の概要は以下のとおりである。
（１）被測定試料としての炭化水素燃料を含浸させた灯心を、キャンドルの灯心管に差し込む。
（２）キャンドル内に被測定試料を２０ミリリットル（ｍｌ）貯留する。
（３）キャンドルに灯心管をねじ込む。
（４）灯心の燃焼端を灯心管の上端から６ｍｍの位置で切りそろえる。
（５）キャンドルをランプ内に下側から挿入し、キャンドルから突出している灯心の燃焼端に点火する。
（６）ランプ本体に対して上下方向にキャンドルを移動させることにより、炎の高さが１０ｍｍになるように、ランプの灯心管ガイドの上端から灯心が露出する長さを調節して、５分間被測定試料を燃やす。
（７）炎の先端から煙が出るまで、すなわち発煙点に到達するまでキャンドルを上げた後、炎の状態の変化を目視で観測しながらゆっくりとキャンドルを下げる。
（８）炎が規定の形状になったときの炎の高さを目視で読み取り、測定煙点として記録する。

しかしながら、従来の方法では、測定者によって認識される炎の形状、煙点、及び発煙点は主観による部分が大きく、異なる測定者間で異なる結果が得られるなど、測定精度の面で問題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであって、炭化水素燃料が発煙点に到達したことを精度良く検知するとともに、炭化水素燃料の煙点を精度良く自動的に計測することができる煙点測定装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る煙点測定装置は、炭化水素燃料を含浸させた灯心が差し込まれた灯心管を有し、当該灯心の所定長さ部分が当該灯心管の上端から突出しており、当該炭化水素燃料を燃焼させるキャンドルと、前記キャンドルを垂直方向に昇降させる昇降装置と、前記昇降装置により昇降する前記キャンドルの前記灯心管を垂直方向に案内する中空の灯心管ガイドと、前記炭化水素燃料の炎から発生する煙を外部に排出するための煙筒とを有し、当該キャンドルが内部に配置されるランプ本体と、前記灯心が前記灯心管ガイドの上端から露出しかつ点火された状態で、前記昇降装置により前記キャンドルを上昇させていくときに、前記煙筒から排出される所定濃度の煙を検知する煙検知手段と、前記キャンドルの上昇開始より、前記灯心管ガイドの上端から露出する前記灯心の長さに応じて外形が変化する前記炭化水素燃料の炎を、連続的にカラー撮影し、かつ得られるカラー画像を出力するカメラと、前記カラー画像を解析して、被測定試料としての炭化水素燃料の煙点を決定する煙点決定手段と、を備え、前記昇降装置は、煙検知手段により所定濃度の煙が検知されたことを条件として、前記キャンドルの上昇を停止し、かつ続いて下降を開始するように構成されている。

この構成により、本発明に係る煙点測定装置は、炭化水素燃料が発煙点に到達したことを精度良く検知するとともに、炭化水素燃料の煙点を精度良く自動的に計測することができる。

また、上記構成の煙点測定装置において、前記煙検知手段は、前記炭化水素燃料の炎から発生する煙を検知する煙センサと、前記煙筒内の気体を前記煙センサに導入する導入部と、前記導入部を介して前記煙筒内の気体を吸引し、吸引した当該気体を前記煙センサに供給する吸気部と、を備える構成であってもよい。

この構成により、本発明に係る煙点測定装置は、炭化水素燃料から発生する煙を検出することによって、目視よりも精度良く発煙点を検知することができる。

また、上記構成の煙点測定装置において、前記煙点決定手段は、前記カラー画像のピクセルごとに階調情報を取得する階調情報取得部と、前記階調情報取得部により取得された階調情報に基づいて決定される炎の先端位置に相当するピクセル位置と、前記灯心管ガイドの上端位置に相当するピクセル位置との炎の高さ方向における位置の差に基づいて、炎の高さを算出する炎高算出部と、前記階調情報に基づいて、前記カラー画像の炎の先端部分における特徴的な領域を決定し、決定した当該特徴的な領域のサイズを先端領域サイズとして算出する先端領域サイズ算出部と、既知の煙点を有する炭化水素燃料の複数の標準試料について、煙点における前記先端領域サイズ、及び、当該先端領域サイズをもたらす炎の高さを用いてあらかじめ決定された、煙点を判定するための煙点閾値を炎の高さに対応付けて記憶する記憶部と、前記被測定試料としての炭化水素燃料の前記先端領域サイズ、及び、当該先端領域サイズをもたらす炎の高さと、前記記憶部に記憶された前記煙点閾値との比較により、当該被測定試料の煙点を決定する煙点決定部と、を含む構成であってもよい。

この構成により、本発明に係る煙点測定装置は、画像解析によって炎の先端部分の階調情報を取得することにより、炭化水素燃料の煙点を精度良く自動的に計測することができる。

本発明は、炭化水素燃料が発煙点に到達したことを精度良く検知するとともに、炭化水素燃料の煙点を精度良く自動的に計測することができる煙点測定装置を提供する。

本発明の実施形態としての煙点測定装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態としての煙点測定装置が備えるランプの構成を示す断面図である。 本発明の実施形態としての煙点測定装置が備えるカメラにより生成されるカラー画像のサイズと炎の高さとの関係を説明するための図である。 本発明の実施形態としての煙点測定装置における煙検知手段の別の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態としての煙点測定装置が備える制御装置の機能構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態としての煙点測定装置が備える制御装置の処理を説明するための図である。 本発明の実施形態としての煙点測定装置が備える合計値算出部の処理を説明するための図である。 本発明の実施形態としての煙点測定装置が備えるサイズ算出部により得られる、煙点に近い炎のＧＲ値の例を示すグラフである。 本発明の実施形態としての煙点測定装置が備えるサイズ算出部により得られる、煙点に至る前の炎のＧＲ値の例を示すグラフである。 被測定試料の炎高とＧＲ値の関係を模式的に示すグラフである。 本発明の実施形態としての煙点測定装置による煙点測定方法を説明するためのフローチャートである。 図１１のフローチャートにおける炎高及びＧＲ値の算出処理を詳細に説明するためのフローチャートである。 標準試料のＧＲ値から得られる煙点閾値を模式的に示すグラフである。

以下、本発明に係る煙点測定装置の実施形態について、図面を用いて説明する。

本発明の実施形態としての煙点測定装置は、発煙点や煙点に近い炎の先端部分では赤成分が強い領域が大きくなり、煙点から遠い炎の先端部分では赤成分が強い領域が小さくなることを利用して、炭化水素燃料の煙点を測定するものである。

図１に示すように、煙点測定装置１は、キャンドル１１が内部に配置されるランプ本体１２、昇降装置１３、カメラ１４、表示装置１５、操作装置１６、及び制御装置１７を主に備える。キャンドル１１及びランプ本体１２は、ＪＩＳ Ｋ ２５３７に規定された形状及び寸法を有している。

キャンドル１１は、図２に示すように、炭化水素燃料を含浸させた灯心１１ａが差し込まれた灯心管１１ｂを有し、灯心１１ａの所定長さ部分が灯心管１１ｂの上端から突出しており、炭化水素燃料を燃焼させるようになっている。

ランプ本体１２は、図２に示すように、煙筒１２ａ、目盛板１２ｂ、通気室１２ｃ、通気口１２ｄ、キャンドル保持器１２ｅ、及び灯心管ガイド１８を備える。さらに、本実施形態におけるランプ本体１２は、炭化水素燃料の炎から放射される光をカメラ１４が受光するための撮影用窓１２ｆを側面に有している。また、ランプ本体１２は、灯心１１ａに点火する点火手段としてのヒータを備えている。

煙筒１２ａは、炭化水素燃料の炎から発生する煙を主に外部上方に排出するためのものである。さらに、煙筒１２ａは、側面部から突出する突出開口部１２ｇを有している。

昇降装置１３は、キャンドル１１を垂直方向に昇降させるようになっている。具体的には、昇降装置１３は、被測定試料としての炭化水素燃料の煙点の測定前にキャンドル１１をキャンドル保持器１２ｅの下方から上昇させて、キャンドル１１の灯心１１ａをランプ本体１２の内部に配置させる。

また、昇降装置１３は、煙点の測定時には、炎の状態に応じてキャンドル１１をランプ本体１２内で昇降させる。キャンドル１１の灯心１１ａの上昇に従って、炎の高さ（以下、「炎高」ともいう）は上昇する。また、昇降装置１３は、キャンドル１１を上昇させているときに、後述する煙検知手段により所定濃度の煙が検知されたことを条件として、キャンドル１１の上昇を停止し、かつ続いて下降を開始する。また、昇降装置１３は、煙点の測定後には、キャンドル１１をランプ本体１２内から下降させて、キャンドル保持器１２ｅからキャンドル１１を抜き出す。

灯心管ガイド１８は、中空であり、昇降装置１３により昇降するキャンドル１１の灯心管１１ｂを垂直方向に案内するようになっている。

表示装置１５は、例えばＬＣＤやＣＲＴなどの表示機器で構成され、制御装置１７からの制御信号に応じて各種表示内容を表示するようになっている。この表示内容には、カメラ１４により撮影されたカラー画像、制御装置１７から出力された測定結果などが含まれる。さらに、表示装置１５は、測定条件などを設定するためのソフトキー、プルダウンメニュー、テキストボックスなどの操作対象を表示するものであってもよい。

操作装置１６は、キーボード、タッチパネル、又はマウスのような入力デバイスを含んで構成される。あるいは、操作装置１６は、ソフトキー、プルダウンメニュー、テキストボックスなどの操作対象が表示装置１５に表示される構成であってもよい。

カメラ１４は、キャンドル１１の上昇開始より、灯心管ガイド１８の上端から露出する灯心１１ａの長さに応じて外形が変化する炭化水素燃料の炎を、撮影用窓１２ｆを通して連続的にカラー撮影し、かつ得られるカラー画像を出力するようになっている。カメラ１４としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などを用いたイメージセンサを備えており、撮影したカラー画像をディジタルデータとして出力することが可能なディジタルカメラ又はディジタルビデオカメラを用いるのが好ましい。

カメラ１４から出力されるディジタルデータは、カメラ１４の撮像素子上における各画素の階調情報（カラーデータ）を含んでいる。この階調情報には、例えばＲＧＢの階調値が含まれる。ただし、階調情報は、ＲＧＢ階調値に限定されるものではなく、その他の色情報を表現するデータ形式（ＹＵＶ，ＹＣｒＣｂなど）であってもよい。なお、本実施形態では、階調情報としてＲＧＢ８８８のデータ形式を用いる場合を例に挙げて説明する。

図３は、カメラ１４により生成されるカラー画像のサイズと炎高との関係を説明するための図である。煙点測定装置１の組み立て・調整の際に、例えば以下の（１）〜（３）の手順でカメラ１４の位置調整を行う。

（１）図３（ａ）に示すように、キャンドル１１がランプ本体１２内に配置されていない状態で、調整用のスケール５０を設置する。このとき、スケール５０の０ｍｍを示す線を灯心管ガイド１８の上端位置に一致させる。
（２）カラー画像におけるスケール５０の０ｍｍの線を、垂直方向の０ピクセルの位置（基準位置）としたときに、カラー画像における垂直方向の５００ピクセルが、例えば炎の高さの５０．０ｍｍに相当するように（５００ピクセル＝５０．０ｍｍ）、図３（ｂ）に示すようなカラー画像を表示装置１５で確認しながらカメラ１４の位置を調整する。
（３）５００ピクセル＝５０．０ｍｍの場合、１ピクセルは０．１ｍｍに相当する。よって、カラー画像における炎の高さのピクセル数が１２３ピクセルの場合、制御装置１７は炎の高さを１２．３ｍｍと計算することになる。

さらに図１に示すように、煙点測定装置１は、灯心１１ａが灯心管ガイド１８の上端から露出しかつ点火された状態で、昇降装置１３によりキャンドル１１を上昇させていくときに、煙筒１２ａから排出される所定濃度の煙を検知する煙検知手段を備える。煙検知手段は、煙筒１２ａから排出される煙を検知する煙センサ４１と、煙筒１２ａ内の気体を煙センサ４１に導入する導入部４２と、導入部４２を介して煙筒１２ａ内の気体を吸引し、吸引した当該気体を煙センサ４１に供給する吸気部４３と、を備える。

煙センサ４１は、炭化水素燃料の炎から発生する煙を検知するものであり、公知の光電式センサや、イオン化式センサなどを用いることができる。煙センサ４１は、煙の濃度に比例した電圧信号としての煙検知信号を制御装置１７に出力するようになっている。

導入部４２は、例えば内径がφ７ｍｍ程度のシリコンチューブ４２ａ〜４２ｃからなる。図１に示すように、シリコンチューブ４２ａの一端は煙筒１２ａの突出開口部１２ｇに取り付けられ、シリコンチューブ４２ａの他端は煙センサ４１の煙検知領域の流入口側に取り付けられる。また、シリコンチューブ４２ｂの一端は煙センサ４１の煙検知領域の流出口側に取り付けられ、シリコンチューブ４２ｂの他端は吸気部４３の吸気側に取り付けられる。また、シリコンチューブ４２ｃの一端は吸気部４３の排気側に取り付けられ、シリコンチューブ４２ｃの他端は開放端となる。

吸気部４３は、例えば吸気ファン又はポンプからなり、導入部４２（シリコンチューブ４２ａ，４２ｂ）を介して、煙筒１２ａ内から煙センサ４１に向かう方向に気流を発生させるようになっている。なお、図１は、吸気部４３が煙センサ４１の後段に配置される例を示しているが、本発明はこれに限定されず、吸気部４３が煙センサ４１の前段に配置されてもよい。

この場合は、図４に示すように、シリコンチューブ４２ａの一端は煙筒１２ａの突出開口部１２ｇに取り付けられ、シリコンチューブ４２ａの他端は吸気部４３の吸気側に取り付けられる。また、シリコンチューブ４２ｂの一端は吸気部４３の排気側に取り付けられ、シリコンチューブ４２ｂの他端は煙センサ４１の煙検知領域の流入口側に取り付けられる。また、シリコンチューブ４２ｃの一端は煙センサ４１の煙検知領域の流出口側に取り付けられ、シリコンチューブ４２ｃの他端は開放端となる。

図５は、制御装置１７の機能構成を示すブロック図である。制御装置１７は、例えばＣＰＵ、記憶部２０を構成するＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤなどを含むマイクロコンピュータで構成され、煙点測定装置１を構成する上記各部の動作を制御する。さらに、制御装置１７は、所定のプログラムを実行することにより、階調情報取得部２１、先端位置決定部２２、炎高算出部２３、先端領域サイズ算出部２４、煙点決定部２５、及び発煙点判断部２６をソフトウェア的に構成する。これにより、制御装置１７は、カメラ１４により撮影されたカラー画像を解析して、被測定試料としての炭化水素燃料の煙点を決定するようになっている。

階調情報取得部２１は、カメラ１４によって撮影されたカラー画像について、ピクセルごとに例えばＲＧＢの各値（階調値）のような階調情報を取得するようになっている。図６（ａ）にカメラ１４により撮影されたカラー画像の一例を示す。なお、図６においては、ｘ軸負方向が炎の高さ方向になっている。

先端位置決定部２２は、階調情報取得部２１により取得されたＲＧＢの各階調値に基づいて、所定の閾値以上の階調値を有するピクセルを、カラー画像において炎の領域を構成する複数のピクセルとして特定する。例えば、所定の閾値以上の階調値とは、Ｒ値が４以上、かつ、Ｇ値が２以上、かつ、Ｂ値が０以上となる階調値である。

また、先端位置決定部２２は、炎の領域を構成する複数のピクセルのうち、図６（ａ）における最も左側のピクセル、すなわち、炎の先端位置に相当するカラー画像のピクセル位置（以下、「先端ピクセル位置」ともいう）を決定するようになっている。

炎高算出部２３は、先端位置決定部２２により決定された先端ピクセル位置と、灯心管ガイド１８の上端位置に相当するカラー画像のピクセル位置（以下、「炎の下端位置」ともいう）との炎の高さ方向（ｘ軸方向）における位置の差と、カラー画像の１ピクセルと炎高の関係（例えば、１ピクセル＝０．１ｍｍ）とに基づいて、実際の炎の高さを算出するようになっている。ここで、炎の下端位置は、図３を用いて説明したカメラ１４の位置調整時に決定されている。

先端領域サイズ算出部２４は、階調情報取得部２１によって取得された階調情報に基づいて、カラー画像の炎の先端部分における特徴的な領域を決定し、決定した特徴的な領域のサイズを先端領域サイズとして算出するようになっている。ここで、先端領域サイズ算出部２４は、カラー画像から先端ピクセル位置を含む帯状の画像データを抽出し、抽出した画像データにおいて特徴的な領域を決定するようになっている。

記憶部２０は、既知の煙点を有する炭化水素燃料の複数の標準試料について、煙点における先端領域サイズ、及び、当該先端領域サイズをもたらす炎の高さを用いてあらかじめ決定された、煙点を判定するための煙点閾値（先端領域サイズの閾値）を炎の高さに対応付けて記憶している。

さらに、記憶部２０は、先端領域サイズ算出部２４によって算出された被測定試料としての炭化水素燃料の先端領域サイズを炎の高さに対応付けて記憶するようになっている。

煙点決定部２５は、被測定試料としての炭化水素燃料の先端領域サイズ、及び、当該先端領域サイズをもたらす炎の高さと、記憶部２０に記憶された煙点閾値との比較により、被測定試料の煙点を決定するようになっている。

発煙点判断部２６は、煙センサ４１により所定濃度の煙が検知された場合に、炭化水素燃料が発煙した（発煙点に到達した）と判断し、キャンドル１１の上昇を停止させる信号を昇降装置１３に出力するようになっている。具体的には、発煙点判断部２６は、煙センサ４１から入力された煙検知信号の電圧値を読み取り、読み取った電圧値があらかじめ決定された閾値以上である場合に、炭化水素燃料が発煙点に到達したと判断する。この閾値は記憶部２０に記憶されている。

なお、背景技術の欄に記載した（１）〜（７）の手順を任意の炭化水素燃料について手動で行い、目視により煙の発生を確認できたときの煙検知信号の電圧値を上記の閾値として用いてもよい。

以下、先端領域サイズ算出部２４の詳細な構成について説明する。先端領域サイズ算出部２４は、階調情報取得部２１によってＲＧＢの各階調値が取得されたカラー画像について、炎の先端部分におけるＲ値の比率の大きい領域のサイズを、先端領域サイズとして算出するようになっており、図５に示すように、画像データ抽出部３１、合計値算出部３２、ピクセル位置検出部３３、及びサイズ算出部３４を含む。

画像データ抽出部３１は、先端位置決定部２２により決定された先端ピクセル位置を含む帯状の画像データを抽出するようになっている。この帯状の画像データにおいて、先端ピクセル位置は炎の幅方向のほぼ中心に存在する。図６（ｂ）に一例として、先端ピクセル位置のピクセル、及び、灯心管ガイド１８の上端位置のピクセルを含み、炎の幅方向（ｙ軸方向）に１０ピクセル幅の画像データを示す。

合計値算出部３２は、画像データ抽出部３１により抽出された画像データの水平方向（ｙ軸方向）の各ピクセル列について、Ｒ値の合計値、及び、Ｇ値の合計値を算出するようになっている。図７の上段は、図６（ｂ）の画像データを拡大して示すものである。ここでは、先端ピクセル位置のｘ軸方向の位置をｘ＝０としている。

図７の下段に示すように、ｘ＝１０のピクセル列における１０ピクセル分のＲ値の合計値は１０５、Ｇ値の合計値は４８、Ｂ値の合計値は２１である。また、ｘ＝１８のピクセル列における１０ピクセル分のＲ値の合計値は５７０、Ｇ値の合計値は１６０、Ｂ値の合計値は１５である。ｘ＝３０のピクセル列における１０ピクセル分のＲ値の合計値は１７２７、Ｇ値の合計値は８９７、Ｂ値の合計値は２８６である。つまり、炎の先端に近いほど、ＧやＢの成分に比べてＲの成分が大きいことが分かる。

図８は、発煙点に近い状態の炎について、各ピクセル列におけるＲ値、Ｇ値、Ｂ値の合計値を横軸をｘとしてプロットしたグラフである。図９は、煙点に至る前の状態の炎について、各ピクセル位置におけるＲ値、Ｇ値、Ｂ値の合計値を横軸をｘとしてプロットしたグラフである。図８，９では、先端ピクセル位置のｘ軸方向の位置をｘ＝０としている。

ピクセル位置検出部３３は、合計値算出部３２により算出されたＲ値の合計値が所定の閾値に到達するピクセル列の垂直方向（ｘ軸方向）のピクセル位置、及び、合計値算出部３２により算出されたＧ値の合計値が所定の閾値に到達するピクセル列の垂直方向（ｘ軸方向）のピクセル位置を検出するようになっている。

合計値２０００を閾値とした場合、図８の例では、Ｒ値の合計値がこの閾値に到達するピクセル列のピクセル位置は６８である。また、Ｇ値の合計値がこの閾値に到達するピクセル列のピクセル位置は１１５である。図９の例では、Ｒ値の合計値がこの閾値に到達するピクセル列のピクセル位置は２２である。また、Ｇ値の合計値がこの閾値に到達するピクセル列のピクセル位置は４５である。

サイズ算出部３４は、ピクセル位置検出部３３により検出されたＧ値に関するピクセル位置からＲ値に関するピクセル位置を減じた値を、その時点での炎高における先端領域サイズ（以下、「ＧＲ値」ともいう）として算出するようになっている。図８の例では、ＧＲ値は１１５−６８＝４７となる。また、図９の例では、ＧＲ値は４５−２２＝２３となる。

以下、図１０のグラフと図１１のフローチャートを参照しながら、本実施形態の煙点測定装置１を用いた煙点測定方法について説明する。なお、下記の処理の直前に、炎高が１０ｍｍの状態で５分間被測定試料を燃焼させる処理が実行されているものとする。また、下記の処理中、カメラ１４は連続的に炎を撮影しているものとする。

まず、制御装置１７は、煙点の測定回数を示すインデックスｍを１に初期化する（ステップＳ１）。次に、昇降装置１３は、キャンドル１１の上昇を開始する（ステップＳ２）。

次に、発煙点判断部２６は、煙センサ４１から入力された煙検知信号の電圧値を読み取る（ステップＳ３）。

次に、発煙点判断部２６は、煙センサ４１から入力された煙検知信号の電圧値があらかじめ決定された閾値以上であるか否かを判断する（ステップＳ４）。煙検知信号の電圧値が閾値未満の場合には、ステップＳ３に戻る。煙検知信号の電圧値が閾値以上の場合には、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５において、昇降装置１３はキャンドル１１の上昇を停止した後に下降を開始する。次に、制御装置１７は、被測定試料について、炎高と、先端領域サイズとしてのＧＲ値を算出する（ステップＳ６）。なお、図１０に示す点Ａは発煙点を示している。

次に、制御装置１７は、ステップＳ６で算出された炎高におけるＧＲ値が、同一の炎高においてあらかじめ決定された煙点閾値未満であるか否かを判断する（ステップＳ７）。なお、煙点閾値の詳細については後述する。ＧＲ値≧煙点閾値の場合には、ステップＳ６に戻る。ＧＲ値＜煙点閾値の場合には、ステップＳ８に進む。

なお、上記のステップＳ５〜Ｓ７の処理では、図１０の矢印の向きにＧＲ値の測定が行われている。

次に、煙点決定部２５は、被測定試料の煙点を決定する（ステップＳ８）。具体的には、煙点決定部２５は、図１０のグラフにおいて煙点閾値と被測定試料のＧＲ値が交差する点（図中のＢ点）の炎高値を、ｍ回目の測定における煙点と決定する。

次に、表示装置１５は、ステップＳ８で決定された煙点を表示する（ステップＳ９）。

次に、制御装置１７は、煙点の測定回数ｍが所定の回数Ｍに到達したか否かを確認する（ステップＳ１０）。ここで、ＪＩＳ Ｋ ２５３７に従えばＭ＝３である。ｍ＜Ｍの場合には、制御装置１７は、インデックスｍをインクリメントし（ステップＳ１１）、ステップＳ２に戻る。ｍ＝Ｍの場合には、処理を終了する。

以後、制御装置１７は、ステップＳ８で決定されたＭ個の煙点の測定値を用いて、ＪＩＳ Ｋ ２５３７に規定された手順に従って被測定試料の最終的な煙点を決定して、決定した煙点を表示装置１５に表示する。

以下、図１２のフローチャートを参照しながら、図１１のステップＳ６における炎高及びＧＲ値の算出処理について説明する。

まず、階調情報取得部２１は、カメラ１４によって撮影されたカラー画像について、ピクセルごとにＲＧＢの各階調値を取得する（ステップＳ２１）。

次に、先端位置決定部２２は、炎の領域を構成する複数のピクセルから、先端ピクセル位置を決定する（ステップＳ２２）。

次に、炎高算出部２３は、ステップＳ２２で決定された先端ピクセル位置と炎の下端位置のｘ軸方向における位置の差と、カラー画像の１ピクセルと炎高の関係とに基づいて、実際の炎高を算出する（ステップＳ２３）。

次に、画像データ抽出部３１は、ステップＳ２２で決定された先端ピクセル位置を含む帯状の画像データを抽出する（ステップＳ２４）。

次に、合計値算出部３２は、ステップＳ２４で抽出された画像データの水平方向（ｙ軸方向）の各ピクセル列について、Ｒ値の合計値、及び、Ｇ値の合計値を算出する（ステップＳ２５）。

次に、ピクセル位置検出部３３は、ステップＳ２５で算出されたＲ値の合計値が所定の閾値に到達するピクセル列の垂直方向（ｘ軸方向）のピクセル位置、及び、合計値算出部３２により算出されたＧ値の合計値が所定の閾値に到達するピクセル列の垂直方向（ｘ軸方向）のピクセル位置を検出する（ステップＳ２６）。

次に、サイズ算出部３４は、ステップＳ２６で検出されたＧ値に関するピクセル位置からＲ値に関するピクセル位置を減じた値を、ステップＳ２３で得られた炎高におけるＧＲ値として算出する（ステップＳ２７）。

以下、煙点閾値について説明する。図１３は、ＪＩＳ Ｋ ２５３７に規定された７種の標準試料について、本実施形態の煙点測定装置１を用いて測定したＧＲ値を横軸を炎高として模式的にプロットしたグラフである。

図１３のグラフの左から順に、トルエン４０％＋イソオクタン６０％、トルエン２５％＋イソオクタン７５％、トルエン２０％＋イソオクタン８０％、トルエン１５％＋イソオクタン８５％、トルエン１０％＋イソオクタン９０％、トルエン５％＋イソオクタン９５％、トルエン０％＋イソオクタン１００％のＧＲ値を示している。図１３の括弧内の数字は、イソオクタン比率を示している。図１３から分かるように、ＧＲ値は炎高と試料の種類によって変化する。

各標準試料のＪＩＳ Ｋ ２５３７に規定された煙点における炎のＧＲ値は、本実施形態の煙点測定装置１を用いて測定することができる。このとき、各標準試料の煙点は、本実施形態の煙点測定装置１の炎高算出部２３によっても、あるいは、目盛板１２ｂを用いた目視による測定によっても確認することができる。図１３における破線は、各標準試料の煙点におけるＧＲ値を補間して得られる、炎高ごとの煙点閾値を示している。既に述べたように、この煙点閾値は記憶部２０に記憶されている。

以上説明したように、本実施形態の煙点測定装置１は、炭化水素燃料が発煙点に到達したことを精度良く検知するとともに、炭化水素燃料の煙点を精度良く自動的に計測することができる。

また、本実施形態の煙点測定装置１は、炭化水素燃料から発生する煙を検出することによって、目視よりも精度良く発煙点を検知することができる。

また、本実施形態の煙点測定装置１は、画像解析によって炎の先端部分の階調情報を取得することにより、炭化水素燃料の煙点を精度良く自動的に計測することができる。

１ 煙点測定装置
１１ キャンドル
１１ａ 灯心
１１ｂ 灯心管
１２ ランプ本体
１２ａ 煙筒
１２ｇ 突出開口部
１３ 昇降装置
１４ カメラ
１７ 制御装置（煙点決定手段）
１８ 灯心管ガイド
２０ 記憶部
２１ 階調情報取得部
２２ 先端位置決定部
２３ 炎高算出部
２４ 先端領域サイズ算出部
２５ 煙点決定部
２６ 発煙点判断部
４１ 煙センサ（煙検知手段）
４２ａ〜４２ｃ シリコンチューブ（導入部４２、煙検知手段）
４３ 吸気部（煙検知手段）

Claims (3)

1. 炭化水素燃料を含浸させた灯心が差し込まれた灯心管を有し、当該灯心の所定長さ部分が当該灯心管の上端から突出しており、当該炭化水素燃料を燃焼させるキャンドルと、
   前記キャンドルを垂直方向に昇降させる昇降装置と、
   前記昇降装置により昇降する前記キャンドルの前記灯心管を垂直方向に案内する中空の灯心管ガイドと、前記炭化水素燃料の炎から発生する煙を外部に排出するための煙筒とを有し、当該キャンドルが内部に配置されるランプ本体と、
   前記灯心が前記灯心管ガイドの上端から露出しかつ点火された状態で、前記昇降装置により前記キャンドルを上昇させていくときに、前記煙筒から排出される所定濃度の煙を検知する煙検知手段と、
   前記キャンドルの上昇開始より、前記灯心管ガイドの上端から露出する前記灯心の長さに応じて外形が変化する前記炭化水素燃料の炎を、連続的にカラー撮影し、かつ得られるカラー画像を出力するカメラと、
   前記カラー画像を解析して、被測定試料としての炭化水素燃料の煙点を決定する煙点決定手段と、を備え、
   前記昇降装置は、煙検知手段により所定濃度の煙が検知されたことを条件として、前記キャンドルの上昇を停止し、かつ続いて下降を開始することを特徴とする煙点測定装置。
2. 前記煙検知手段は、
   前記炭化水素燃料の炎から発生する煙を検知する煙センサと、
   前記煙筒内の気体を前記煙センサに導入する導入部と、
   前記導入部を介して前記煙筒内の気体を吸引し、吸引した当該気体を前記煙センサに供給する吸気部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の煙点測定装置。
3. 前記煙点決定手段は、
   前記カラー画像のピクセルごとに階調情報を取得する階調情報取得部と、
   前記階調情報取得部により取得された階調情報に基づいて決定される炎の先端位置に相当するピクセル位置と、前記灯心管ガイドの上端位置に相当するピクセル位置との炎の高さ方向における位置の差に基づいて、炎の高さを算出する炎高算出部と、
   前記階調情報に基づいて、前記カラー画像の炎の先端部分における特徴的な領域を決定し、決定した当該特徴的な領域のサイズを先端領域サイズとして算出する先端領域サイズ算出部と、
   既知の煙点を有する炭化水素燃料の複数の標準試料について、煙点における前記先端領域サイズ、及び、当該先端領域サイズをもたらす炎の高さを用いてあらかじめ決定された、煙点を判定するための煙点閾値を炎の高さに対応付けて記憶する記憶部と、
   前記被測定試料としての炭化水素燃料の前記先端領域サイズ、及び、当該先端領域サイズをもたらす炎の高さと、前記記憶部に記憶された前記煙点閾値との比較により、当該被測定試料の煙点を決定する煙点決定部と、を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の煙点測定装置。