JP2013057429A - 溶射補修部位の観察装置および観察方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶射補修作業時に溶射反応の閃光の影響を受けることなく、溶射補修部位およびその周辺部位を鮮明に観察できること。
【解決手段】溶射補修部位の観察装置１は、溶射材料１１を吹き付けて溶射補修する炉壁１５の損傷部１６を照明して観察するためのものであり、照明部４と、フィルタ５とを備える。照明部４は、溶射材料１１の燃焼発光と炉壁１５の自発光とが合成された閃光の波長帯域以外の波長帯域の照明光８を損傷部１６に照射して、少なくとも損傷部１６を含む炉壁表面部位１５ａを照明する。フィルタ５は、溶射反応の閃光を遮断するとともに、炉壁表面部位１５ａから反射した照明光８を透過する。
【選択図】図１

Description

本発明は、炉壁等の溶射補修部位の観察装置および観察方法に関する。

従来から、製鉄業やガラス製造等の溶解、製錬、乾留プラントに各種の炉が使用され、この炉壁が損傷した場合、損傷部に耐火物を吹き付けて炉壁補修が行われている。一般に、炉壁には、炉を長年使用することによって、炉壁煉瓦に割れ等の損傷が発生する場合がある。一方、炉壁表面の耐火物（以下、炉壁耐火物という）には、炉壁煉瓦の目地や煉瓦割れを起点に損傷が進行し、ついには、炉壁耐火物の目地切れや欠損が発生する。例えば、コークス乾留プロセスにおいては、製造物と炉壁との摩擦によって、炉壁または炉壁耐火物が広範囲に損傷する場合がある。

このような炉壁または炉壁耐火物の損傷が発生した場合、通常、損傷部に対してモルタル等の不定形耐火物を吹き付け、これによって、炉壁表面を再び平坦にする補修が行われていた。また、近年では、損傷部に対し、金属粉、耐火物および燃料ガスを混合して吹き付け、この吹き付けた金属粉の酸化反応熱を利用して高熱で耐火物を損傷部に焼き付けるテルミット溶射法、火炎溶射法等の溶射補修が広く行われるようになった。

このような溶射補修作業は補修対象の炉を一時稼動停止にして行われる。しかし、炉の稼動停止期間を最小限にし、且つ、炉体の熱変化による劣化を回避するため、溶射補修作業は、９００〜１１００℃程度ある稼動時の炉温を極力下げずに実施される。このような高温という悪環境下では、作業者は、炉の損傷部位まで近接できないため、通常、長さ数メートルのランスの先端に溶射バーナーを取り付けたものを用い、溶射補修中の損傷部位（以下、溶射補修部位という）およびその周辺部位を目視で観察しながら溶射補修作業を行う。

なお、上述した溶射補修作業を行う際に溶射補修部位を観察する従来技術として、例えば、溶射補修部位およびその周辺部位を観察するためのテレビカメラの照明装置に、色温度が５５００°Ｋ以上のランプを用い、これによって、観察したい溶射補修部位の周辺壁面の法線照度を５００００ルクス以上にして、ブルーミング現象を抑制しつつテレビカメラによって溶射補修部位を観察する装置がある（特許文献１参照）。

また、補修材料を炉壁損傷部に溶射せしめる溶射ノズルと観察用テレビカメラを内装した炉内挿入ヘッド部を炉内に挿入し、これを遠隔操作して炉壁損傷部を溶射補修する装置もある（特許文献２参照）。この特許文献２に記載の装置では、テレビカメラの前面に耐熱ガラス窓を多重に配置するとともに、冷却ガスの流路を工夫して、耐熱ガラス窓へ溶射材料のリバウンド粉や金属粉の反応ヒュームが付着することを軽減して、溶射状況ならびに溶射補修部位の観察性を向上させている。

特開平８−２１６８９号公報 特開平７−２６０３７０号公報

ところで、上述した溶射補修作業が行われている最中、補修すべき損傷部に吹き付けた金属粉が酸化反応した際の燃焼発光と、元来高温である炉壁からの自発光とを加えた閃光（以下、溶射反応の閃光という）が持続的に発生する。このため、作業者は、溶射補修作業時に溶射補修部位およびその周辺部位を肉眼で直に観察することができない。この場合、作業者は、一般的な溶接作業者と同様に、従来の遮光メガネまたは所謂遮光面を装着して、上述した閃光から眼を保護しつつ溶射補修作業を行わなければならない。

しかしながら、溶射補修作業時に作業者が従来の遮光メガネまたは遮光面等の遮光手段を用いた場合、溶射反応の閃光を遮断すると同時に、溶射補修作業時に観察すべき溶射補修部位およびその周辺部位から受ける光をも減光してしまい、この結果、溶射補修部位等の様子を鮮明に観察することができないという問題点がある。

この問題点は、作業者の目視の代わりにＴＶカメラ（Industrial Television：ＩＴＶ)を用いた場合も同様に起こる。すなわち、ＩＴＶを用いて溶射補修作業を行った場合であっても、上述した溶射反応の閃光によってハレーションが発生し、この結果、溶射補修部位を鮮明に観察することができない。逆に、このハレーションの発生を抑制できる程度に溶射反応の閃光を減光した場合、溶射補修作業時に観察すべき溶射補修部位およびその周辺部位からの光が同時に減光されてしまい、この結果、溶射補修部位等の炉壁の凹凸状況や溶射補修後の肉盛り等の溶射補修部位の様子を鮮明に観察することができない。

なお、上述した特許文献１に記載の従来技術では、色温度に特徴のある光源を溶射補修部位等に照射しようとも、テレビカメラに入射する溶射反応の閃光は低減されないため、たとえブルーミングを抑制できたとしても、この溶射反応の閃光に起因して、溶射補修部位の明瞭さを依然として確保できない。

また、上述した特許文献２に記載の従来技術では、同一の冷却ケース内に溶射ノズルと観察用テレビカメラとを配置して耐熱性の確保および溶射材料のリバウンド等の視野の外乱を防止するにとどまり、上述した溶射反応の閃光によるハレーションの発生を防止することは困難である。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、溶射補修作業時に溶射反応の閃光の影響を受けることなく、溶射補修部位およびその周辺部位を鮮明に観察することができる溶射補修部位の観察装置および観察方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる溶射補修部位の観察装置は、溶射材料を吹き付けて溶射補修する炉壁の損傷部を照明して観察する溶射補修部位の観察装置において、前記溶射材料の燃焼発光と前記炉壁の自発光とが合成された閃光の波長帯域以外の波長帯域の照明光を前記損傷部に照射して、少なくとも前記損傷部を含む炉壁表面部位を照明する照明部と、前記閃光を遮断するとともに、前記炉壁表面部位から反射した前記照明光を透過するフィルタと、を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる溶射補修部位の観察装置は、上記の発明において、前記炉壁表面部位から反射した前記照明光を前記フィルタを介して受光し、受光した前記照明光をもとに前記炉壁表面部位の画像を撮像する撮像部と、前記撮像部が撮像した前記炉壁表面部位の画像を表示する表示部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる溶射補修部位の観察装置は、上記の発明において、前記照明部、前記フィルタおよび前記撮像部を収容して保護する筐体を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる溶射補修部位の観察装置は、上記の発明において、前記照明光の波長帯域は、前記閃光の波長帯域の下限波長以下であることを特徴とする。

また、本発明にかかる溶射補修部位の観察装置は、上記の発明において、前記下限波長は、６００ｎｍであることを特徴とする。

また、本発明にかかる溶射補修部位の観察方法は、溶射材料を吹き付けて溶射補修する炉壁の損傷部を照明して観察する溶射補修部位の観察方法において、前記溶射材料の燃焼発光と前記炉壁の自発光とが合成された閃光の波長帯域以外の波長帯域の照明光を前記損傷部に照射して、少なくとも前記損傷部を含む炉壁表面部位を照明し、前記閃光を遮断するとともに前記炉壁表面部位から反射した前記照明光を透過するフィルタを介して、照明された前記炉壁表面部位を観察することを特徴とする。

また、本発明にかかる溶射補修部位の観察方法は、上記の発明において、前記炉壁表面部位から反射した前記照明光を前記フィルタを介して受光し、受光した前記照明光をもとに前記炉壁表面部位の画像を撮像し、前記炉壁表面部位の画像を画面に表示して前記画像を観察することを特徴とする。

また、本発明にかかる溶射補修部位の観察方法は、上記の発明において、前記照明光の波長帯域が、前記閃光の波長帯域の下限波長以下であることを特徴とする。

また、本発明にかかる溶射補修部位の観察方法は、上記の発明において、前記下限波長が、６００ｎｍであることを特徴とする。

本発明によれば、溶射補修作業時に溶射反応の閃光の影響を受けることなく、溶射補修部位およびその周辺部位を鮮明に観察することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１にかかる溶射補修部位の観察装置の一構成例を示す模式図である。 図２は、本発明の実施の形態１における照明部の一構成例を示す模式図である。 図３は、溶射補修対象の高温炉壁が放出する自発光のスペクトルを例示する模式図である。 図４は、溶射反応の閃光のスペクトルを例示する模式図である。 図５は、本発明の実施の形態１にかかる観察装置を用いて炉壁の溶射補修部位を観察した結果を具体的に示す図である。 図６は、本発明の実施の形態１にかかる観察装置のフィルタを外した状態で図５と同じ溶射補修部位を観察した結果を示す図である。 図７は、本発明の実施の形態２にかかる溶射補修部位の観察装置の一構成例を示す模式図である。

以下に、添付図面を参照して、この発明にかかる溶射補修部位の観察装置および観察方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、この実施の形態により、この発明が限定されるものではない。

(実施の形態１)
まず、本発明の実施の形態１にかかる溶射補修部位の観察装置の構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態１にかかる溶射補修部位の観察装置の一構成例を示す模式図である。図１に示すように、この観察装置１は、溶射ランス１０を用いて溶射補修される炉壁１５の損傷部１６等を照明しつつ撮像する撮像装置２と、撮像装置２によって撮像された画像を表示する表示装置３とを備える。

撮像装置２は、溶射補修対象の炉壁１５の損傷部１６およびその周辺部位の画像を鮮明に撮像するためのものである。具体的には、撮像装置２は、耐熱性を有する耐熱筐体７の内部に、照明部４と、フィルタ５と、撮像部６とを備える。

照明部４は、損傷部１６に対して斜め方向に配置され、溶射ランス１０が損傷部１６に吹き付ける溶射材料１１の燃焼発光（例えば金属粉の酸化反応熱による２０００℃の耐火物の燃焼による自発光）と炉壁１５の自発光とが合成された閃光（すなわち溶射反応の閃光）の波長帯域以外の波長帯域の照明光８を損傷部１６に向けて照射する。この照明光８によって、照明部４は、少なくとも損傷部１６を含む炉壁表面部位１５ａを照明する。

フィルタ５は、所定の波長帯域の光のみを透過させる光学特性を有する帯域通過フィルタである。具体的には、フィルタ５は、撮像部６の前段に配置され、炉壁１５側から放出される溶射反応の閃光を遮光するとともに、炉壁表面部位１５ａから反射した照明光８を透過する。このフィルタ５を透過した照明光８は、撮像部６に受光される。

なお、フィルタ５は、照明された炉壁表面部位１５ａのうちの少なくとも損傷部１６を含む照明部位からの光を受光できる態様で撮像部６の前段に配置されていればよく、この場合、耐熱筐体７の内側等に撮像部６とは別体として固定配置されてもよいし、撮像部６の光学系の先端部に金具を用いて固定されてもよい。

撮像部６は、フィルタ５を通過した光を集光するレンズ等の光学系と、この光学系によって結像された光学像を撮像して電気信号に変換するＣＣＤまたはＣＭＯＳ等の固体撮像素子と、受光量およびピント等を適宜自動調整する調整機構とを備えている。また、撮像部６は、図１に示すように、照明された炉壁表面部位１５ａのうちの少なくとも損傷部１６を含む照明部位をその撮像視野９内に捉えている。このような撮像部６は、撮像視野９内の炉壁表面部位１５ａから反射した照明光８をフィルタ５を介して受光し、受光した照明光８をもとに炉壁表面部位１５ａの画像を撮像する。その後、撮像部６は、この撮像した画像を電気信号に変換し、この得られた電気信号を表示装置３に送信する。

なお、撮像部６は、通常、図１に示すように損傷部１６に対して斜め方向であって照明部４に比して損傷部１６側に配置される。しかし、撮像部６の配置は、これに限定されるものではなく、フィルタ５の後段であれば、耐熱筐体７内の所望の位置であってもよい。この場合、光ファイバまたはレンズ系等の光学系を用いて、フィルタ５からの透過光を撮像部６へ伝送するように構成すればよい。

耐熱筐体７は、照明部４、フィルタ５および撮像部６を収容して、炉壁１５および溶射材料１１の放射熱から照明部４、フィルタ５および撮像部６を保護する。また、耐熱筐体７には、図１に示すように、光学部材７ａ，７ｂが設けられる。光学部材７ａ，７ｂは、炉壁１５および溶射材料１１の放射熱に耐え得る耐熱性を有する。光学部材７ａは、照明部４が出射した照明光８を耐熱筐体７の外部側に透過し、光学部材７ｂは、炉壁表面部位１５ａから反射した照明光８等の光を耐熱筐体７の内部側に透過する。

一方、表示装置３は、溶射補修作業を行う作業者が炉壁１５の溶射補修状態等を視認するための画像を表示するものである。具体的には、表示装置３は、ＣＲＴまたは液晶等の所望のディスプレイを用いて実現され、撮像部６から電気信号を受信し、受信した電気信号をもとに、撮像部６が撮像した炉壁表面部位１５ａの画像を表示する。作業者は、この表示装置３に表示された画像を視認することによって、損傷部１６の損傷状態、損傷部１６周辺の炉壁表面の凹凸状態、および溶射補修作業中の損傷部１６の補修状態（例えば炉壁耐火物による肉盛り）等の各種炉壁表面状態を観察できる。

ここで、損傷部１６の溶射補修作業は、図１に示すような溶射ランス１０を用いて実施される。溶射ランス１０は、その先端部に溶射ノズル１０ａが設けられた長さ数ｍの棒状装置であり、作業者の操作に応じて溶射ノズル１０ａから溶射材料１１を噴出する機能を有する。溶射材料１１は、金属粉と耐火物と燃料ガスとを混合したものであり、テルミット溶射法または火炎溶射法等の一般的な溶射補修処理に用いられる。

具体的には、損傷部１６を溶射補修する際、作業者は、表示装置３の表示画像を視認しつつ溶射ランス１０を操作し、損傷部１６に向けて溶射材料１１を噴出する。この場合、溶射材料１１は、図１に示すように、溶射ノズル１０ａから噴出して損傷部１６に吹き付けられる。このように損傷部１６に吹き付けられた溶射材料１１では、金属粉の酸化反応熱によって耐火物が燃焼し、この結果、耐火物が損傷部１６に焼き付けられる。一方、損傷部１６は、この焼き付けられた耐火物（すなわち炉壁耐火物）によって埋められ、最終的に、平坦な状態に補修される。なお、溶射ランス１０の後端部は、溶射ランス１０へ溶射材料１１を供給する供給装置（図示せず）と接続されている。

つぎに、上述した照明部４の構成および照明光８の波長帯域について詳細に説明する。図２は、本発明の実施の形態１における照明部の一構成例を示す模式図である。図３は、溶射補修対象の高温炉壁が放出する自発光のスペクトルを例示する模式図である。図４は、溶射反応の閃光のスペクトルを例示する模式図である。

図２に示すように、照明部４は、光源４ａ、凹面反射鏡４ｂ、レンズ４ｃおよび筐体４ｄを備える。光源４ａは、半導体レーザまたはメタルハライド光源等を用いて実現され、上述した照明光８、具体的には、溶射反応の閃光の波長帯域以外の波長帯域の可視光を発光する。凹面反射鏡４ｂは、光源４ａの発光部が凹面内に位置するように配置され、光源４ａが発光した可視光を前方に集光する。レンズ４ｃは、凹面反射鏡４ｂの凹面と対向するように筐体４ｄの開口部に配置され、凹面反射鏡４ｂによって集光された可視光を所定の照射範囲に集光する。筐体４ｄは、光源４ａおよび凹面反射鏡４ｂを収容する。

なお、凹面反射鏡４ｂによる照射範囲は、図１に示した照明部４と溶射補修対象の炉壁１５（詳細には損傷部１６）との距離および溶射補修範囲等に基づいて設定すればよい。また、レンズ４ｃによって集光された可視光は、図１に示した照明光８として炉壁表面部位１５ａに照射される。

ここで、光源４ａが発光する可視光（すなわち照明光８）の波長帯域は、図１に示した炉壁１５側から放出される溶射反応の閃光の波長帯域以外であり、この溶射反応の閃光の波長帯域に応じて設定される。一方、この溶射反応の閃光の波長帯域は、図３に例示される高温炉壁の自発光スペクトルと図４に例示される溶射反応の閃光のスペクトルとを比較することによって設定される。

図３，４に示される双方のスペクトルを比較した場合、可視光の波長帯域４００〜８００ｎｍにおいて、溶射反応の閃光の相対強度は、波長６００ｎｍから高温炉壁の自発光に比して安定的に高くなり始め、６７０〜７９０ｎｍの波長帯域Ｌ１（図４参照）に、高温炉壁の自発光に比して著しく高いピークを示す。この波長帯域Ｌ１が、溶射反応の閃光の主ピーク波長を含む波長帯域である。また、この波長帯域Ｌ１を含み、上述した波長６００ｎｍを下限波長とする可視光の波長帯域Ｌ２が、溶射補修部位の観察において遮光すべき溶射反応の閃光の波長帯域である。

光源４ａが発光する可視光の波長帯域は、この溶射反応の閃光の波長帯域Ｌ２（図４参照）以外の波長帯域であり、且つ、この波長帯域Ｌ２の下限波長６００ｎｍ以下の波長帯域になる。すなわち、図１に示した照明光８の波長帯域は、溶射反応の閃光の波長帯域Ｌ２の下限波長以下の可視光波長帯域（例えば４００〜６００ｎｍ）に設定される。

なお、図３に例示した高温炉壁の自発光スペクトルは、図１に示した溶射補修対象の炉壁１５の自発光スペクトルであり、この炉壁１５の想定温度は、通常稼動時の温度（例えば９００〜１１００℃）である。また、図４に例示した溶射反応の閃光スペクトルは、この高温状態の炉壁１５の損傷部１６を溶射補修した際に発生する溶射反応の閃光のスペクトルである。

つぎに、図４を参照して、図１に示したフィルタ５の光学特性について説明する。フィルタ５は、上述したように、炉壁１５側から放出される溶射反応の閃光を遮光するとともに、炉壁表面部位１５ａから反射した照明光８を透過する。すなわち、フィルタ５は、図４に示す溶射反応の閃光の波長帯域Ｌ２の光を遮光するとともに、この波長帯域Ｌ２の下限波長（６００ｎｍ）以下の可視光を透過する光学特性を有する。

このような光学特性を有するフィルタ５は、溶射補修時に炉壁１５側から受ける光のうち、溶射反応の閃光の波長成分をカットするとともに照明光８の波長成分を透過する。すなわち、フィルタ５は、損傷部１６の溶射補修時に炉壁表面部位１５ａから放出された炉壁１５の自発光および溶射材料１１の燃焼発光を遮光し、且つ、照明された炉壁表面部位１５ａから反射した照明光８を透過する。

つぎに、本発明の実施の形態１にかかる観察装置１を用いた溶射補修部位の観察方法の実施例を示して、この実施の形態１による作用効果を具体的に説明する。図５は、本発明の実施の形態１にかかる観察装置を用いて炉壁の溶射補修部位を観察した結果を具体的に示す図である。図６は、本発明の実施の形態１にかかる観察装置のフィルタを外した状態で図５と同じ溶射補修部位を観察した結果を示す図である。

なお、この実施例では、図１に示した観察装置１を用いて、炉壁１５の損傷部１６を溶射補修している状態を観察した。この時、炉壁１５の温度は、１０００℃であり、この高温の炉壁１５に生じた損傷部１６をテルミット溶射法によって溶射補修した。

また、観察装置１の照明部４の光源４ａ（図２参照）として、図４に示した溶射反応の閃光の波長帯域Ｌ２の下限波長６００ｎｍ以下の波長帯域の可視光を発光するものを用いた。このような光源４ａとして、例えば、波長帯域が６００ｎｍ以下であり且つ出力が数ワットの半導体レーザであってもよいが、波長帯域が６００ｎｍ以下であり且つ負荷が４００Ｗ程度以上のメタルハライド光源を用いることが望ましい。一方、観察装置１のフィルタ５として、溶射反応の閃光の波長帯域Ｌ２の下限波長６００ｎｍ以上の波長成分をカットするショートパスフィルタを用いた。

具体的には、まず、損傷部１６の凹凸状態等の状況を観察できるように、図１に示したように、炉壁１５の近傍に撮像装置２を配置し、撮像装置２および表示装置３を動作可能な状態にする。この時、照明部４は、炉壁１５に向けて損傷部１６の斜め方向から照明光８を照射して、この損傷部１６を含む炉壁表面部位１５ａを照明する。撮像部６は、フィルタ５を介して、炉壁表面部位１５ａから反射した照明光８を受光し、この受光した照明光８をもとに、照明状態の炉壁表面部位１５ａの画像を撮像する。表示装置３は、撮像部６から画像の電気信号を受信して、撮像部６が撮像した炉壁表面部位１５ａの画像を表示する。

溶射補修作業を行う作業者は、この表示装置３に表示された画像を視認し、これによって、照明された炉壁表面部位１５ａ内の損傷部１６の損傷状態（凹凸の深さ、大きさ、範囲等）およびその周辺を鮮明に観察できる。つぎに、作業者は、損傷状態を確認した損傷部１６を溶射補修すべく、溶射ランス１０を操作し、表示装置３の画像を視認して損傷部１６の状態を観察しつつ、損傷部１６へ溶射材料１１を吹き付ける。

この時、溶射材料１１は、図１に示したように、損傷部１６に吹き付けられるとともに、金属粉の酸化反応熱によって耐火物の燃焼を起こす。これとともに、溶射反応の閃光が損傷部１６から発生する。一方、損傷部１６表面の耐火物は、燃焼反応によって焼き付けられ、この結果、炉壁耐火物として損傷部１６の凹みを埋める。

このような溶射補修作業時において、フィルタ５は、溶射反応の閃光を遮光しつつ炉壁表面部位１５ａからの照明光８を透過する。撮像部６は、フィルタ５を通過した照明光８のみを受光し、受光した照明光８をもとに、溶射補修作業中の炉壁表面部位１５ａの画像を撮像する。表示装置３は、このように撮像部６が撮像した画像を表示する。作業者は、表示装置３によって表示された炉壁表面部位１５ａの画像を視認し、これによって、炉壁１５の溶射補修部位およびその周辺部位を観察する。

ここで、図１に示した観察装置１において、撮像部６がフィルタ５を介さずに炉壁表面部位１５ａの画像を撮像した場合、撮像部６は、炉壁表面部位１５ａから反射した照明光８とともに溶射反応の閃光をも受光して、炉壁表面部位１５ａの画像を撮像する。この場合、図６に示すように、溶射反応の閃光によってハレーションが発生した画像が得られ、表示装置３は、このハレーションの生じた画像を表示する。作業者は、このような画像を視認しても、損傷部１６の補修状態およびその周辺部位の状態等の溶射補修作業に必要な炉壁表面状態を観察することができない。

これに対し、本発明の実施の形態１にかかる観察装置１において、撮像部６は、上述したフィルタ５の作用によって、炉壁表面部位１５ａから反射した照明光８を受光するとともに溶射反応の閃光を遮光し、この受光した照明光８をもとに炉壁表面部位１５ａの画像を撮像する。この画像には、上述したような溶射反応の閃光に起因するハレーションが無く、表示装置３は、このようなハレーションが無い鮮明な画像を表示する。

このように表示装置３が表示した画像は、溶射反応の閃光に阻害されることなく、図５に示すように、炉壁表面部位１５ａ内の損傷部１６および損傷部１６表面の炉壁耐火物１２の各種状態を視認可能に表す。作業者は、このような画像を視認することによって、損傷部１６の損傷状態、損傷部１６周辺の炉壁表面の凹凸状態、および溶射補修作業中の炉壁耐火物１２の肉盛り等の溶射補修作業に必要な炉壁表面状態を鮮明に観察できる。

なお、この実施例においては、炉壁１５の温度が１０００℃である場合を例示したが、本発明にかかる溶射補修部位の観察装置１および観察方法の作用効果は、他の温度（例えば９００〜２０００℃の範囲内の何れかの温度）であっても、上述した１０００℃の場合と同様に得られる。また、火炎溶射法等のテルミット溶射法以外の溶射補修方法であっても、上述した実施例と同様の作用効果が得られる。

以上、説明したように、本発明の実施の形態１にかかる溶射補修部位の観察装置および観察方法では、溶射補修対象の炉壁の損傷部に対し、溶射反応の閃光の波長帯域における下限波長以下の波長帯域の可視光を照明光として照射して、この損傷部を含む炉壁表面部位を照明し、溶射反応の閃光の波長成分をカットし且つこの溶射反応の閃光以下の波長成分を透過するフィルタを用いて、この炉壁表面部位から受ける溶射反応の閃光を遮光するとともに、この炉壁表面部位から反射した照明光を透過し、また、このフィルタを透過した照明光をもとに、この炉壁表面部位の画像を撮像し、得られた画像を画面に表示している。

このため、溶射補修作業時に発生する溶射反応の閃光を確実に減光しつつ、炉壁の溶射補修部位およびその周辺部位等の溶射補修作業時に観察すべき炉壁表面を適度に照明して、炉壁表面部位の画像を撮像することができ、これによって、溶射反応の閃光に起因するハレーションが無い鮮明な炉壁表面画像を表示することができる。この炉壁表面画像を視認することによって、大規模な設備を用いなくても、溶射補修作業時に溶射反応の閃光の悪影響を受けることなく、溶射補修作業に必要な炉壁表面状態を鮮明に観察できる。この結果、多額の設備投資を必要とせずに簡易な装置構成の設備を用いて、溶射補修作業に補修対象の炉壁表面の状態を的確に監視できるとともに、溶射補修作業を的確且つ効率よく行うことができる。

また、溶射補修作業時に溶射反応の閃光を直に眼に受けることを防止でき、これによって、溶射補修作業の安全性を向上できる。さらに、炉壁の損傷部に対して斜めの方向から照明し且つ撮像しているため、損傷部に対する溶射材料の吹き付けを阻害することなく、炉壁の溶射補修部位およびその周辺部位の凹凸状態、並びに、補修部位の炉壁耐火物の肉盛り状態等の各種溶射補修作業状態を鮮明に表した画像を撮像し易くなる。

（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、フィルタ５を介して炉壁表面部位１５ａの画像を撮像し、撮像した画像を画面に表示していたが、この実施の形態２では、画像を撮像せず、作業者が光学フィルタを介して炉壁表面部位１５ａを視認するように構成している。

図７は、本発明の実施の形態２にかかる溶射補修部位の観察装置の一構成例を示す模式図である。図７に示すように、この観察装置２１は、上述した表示装置３を備えずに撮像装置２のうちの照明部４を備え、また、フィルタ５に代えて着用型フィルタ２５を備える。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。

着用型フィルタ２５は、作業者３０が溶射補修作業時に顔面に装着するものであり、上述した実施の形態１におけるフィルタ５と同様の光学特性を有する。具体的には、着用型フィルタ２５は、通常の遮光ゴーグルまたは遮光面と同様に顔面部に着脱可能に装着できる構造を有するものであって、フィルタ５と同様の光学特性の光学フィルタを視界の位置に設けられている。なお、着用型フィルタ２５において、このような光学特性の光学フィルタは、遮光ゴーグルまたは遮光面の視界の位置に嵌め込まれてもよいし、貼り付けられてもよいし、薄膜フィルタの場合であれば視界の位置に直接蒸着加工されてもよい。

なお、照明部４は、図７に特に図示されていないが、耐熱性の支持部等によって炉壁１５の近傍に配置される。この支持部は、可動アームのように、照明部４の照射角度および照射方向を調整できるものであることが望ましい。また、照明部４は、上述した実施の形態１の場合と同様に、耐熱筐体に収容されてもよい。この場合、照明部４は、耐熱筐体に設けられた開口部の光学部材を介して、炉壁表面部位１５ａに照明光８を照射する。

また、この実施の形態２において、照明部４は照明光８の光量を適宜調整できるものとし、着用型フィルタ２５は、適宜光学フィルタの追加または変更等の手法によって、減光量を調整できるように構成することが望ましい。これによって、作業者３０は、上述した撮像部６の受光量の自動調整機能と同様に、溶射反応の閃光の発光量に応じて、着用型フィルタ２５を介して受ける受光量を観察に適した光量に調整できる。

ここで、損傷部１６の溶射補修作業は、図７に示すように、着用型フィルタ２５を装着した作業者３０が溶射ランス１０を支持しつつ操作して実施される。この際、作業者３０は、照明光８によって照明された炉壁表面部位１５ａ内に着用型フィルタ２５の視野２９を合わせ、この着用型フィルタ２５を通して溶射補修部位を観察しつつ、実施の形態１の場合と同様に損傷部１６の溶射補修作業を行う。なお、溶射ランス１０の後端部は、上述したように、溶射ランス１０へ溶射材料１１を供給する供給装置（図示せず）と接続されている。

この溶射補修作業時において、着用型フィルタ２５は、図４に示した溶射反応の閃光の波長帯域Ｌ２の光を遮光するとともに、この波長帯域Ｌ２の下限波長以下の照明光８を透過する。すなわち、着用型フィルタ２５は、炉壁１５側から放出される溶射反応の閃光を遮光するとともに、炉壁表面部位１５ａから反射した照明光８を透過する。この着用型フィルタ２５を透過した照明光８は、作業者３０の眼に入射する。

この結果、作業者３０は、溶射反応の閃光を過度に眼に受けることなく、適度に照明された炉壁表面部位１５ａを視認することができる。このように炉壁表面部位１５ａを視認することによって、作業者３０は、溶射補修作業を行いつつ、損傷部１６の損傷状態、損傷部１６周辺の炉壁表面の凹凸状態、および溶射補修作業中の損傷部１６の補修状態（例えば炉壁耐火物による肉盛り）等の溶射補修作業に必要な炉壁表面状態を観察し且つ監視する。

以上、説明したように、本発明の実施の形態２にかかる溶射補修部位の観察装置および観察方法では、上述した実施の形態１の場合と同様に炉壁表面部位を照明し、また、溶射反応の閃光の波長成分をカットし且つこの溶射反応の閃光以下の波長成分を透過する着用型フィルタを装着し、この着用型フィルタによって溶射反応の閃光を遮光するとともに、この着用型フィルタ越しに、溶射補修対象の炉壁表面部位から反射した照明光を眼に受けるようにしている。

このため、撮像部および表示装置等の設備を用いることなく、上述した実施の形態１の場合と同様の作用効果を享受するとともに、一層簡易な装置構成の設備を用いて、溶射補修作業時に補修対象の炉壁表面の状態を的確に監視しつつ、溶射補修作業を的確且つ効率よく行うことができる。

また、溶射反応の閃光の波長成分をカットし且つこの溶射反応の閃光以下の波長成分を透過する光学フィルタを着用型に構成しているため、溶射補修対象の炉壁の損傷部から視線を外さずに、この損傷部に対して溶射材料を吹き付けることができる。これによって、溶射補修部位の状態を視認し続けながら溶射補修作業を同時に行うことができ、この結果、溶射補修作業時に、一層容易且つ効率よく溶射補修部位およびその周辺部位の状態を観察して監視することができる。

なお、上述した実施の形態１，２では、作業者が溶射ランス１０を支持して操作し、溶射補修作業を行っていたが、これに限らず、溶射ランス１０は、マニピュレータ等の可動式アームに支持されてもよい。この場合、作業者は、溶射ランス１０に接続されたレバー等の操作部を操作して、溶射補修作業を行ってもよい。また、マニピュレータ等の可動式アームによる支持構成は、溶射ランス１０に限らず、撮像装置２、照明部４、および撮像部６についても同様に適用してもよい。

また、上述した実施の形態１では、炉壁表面部位１５ａを照明する照明光８として可視光を照射していたが、これに限らず、溶射反応の閃光の波長帯域以外の波長帯域の照明光であれば、可視光でなくてもよい。例えば、照明光８は、図４に例示した溶射反応の閃光の波長帯域Ｌ２の下限波長以下ではなく上限波長以上の波長帯域の光（赤外光等）であってもよい。この場合、照明部４は、この上限波長以上の波長帯域の照明光８（例えば赤外光）を照射する機能を有するように構成されればよい。一方、フィルタ５は、溶射反応の閃光を遮光するとともに波長帯域Ｌ２の上限波長以上の波長帯域の光を透過する光学特性を有すればよい。また、撮像部６は、この上限波長以上の波長帯域の照明光８を受光し、受光した照明光８をもとに、赤外光画像等の可視光画像以外の画像を撮像する機能を有するように構成すればよい。

さらに、上述した実施の形態１では、据置型ディスプレイ態様の表示装置３を用いていたが、これに限らず、表示装置３は、ヘッドマウントディスプレイ等の作業者が装着可能な表示装置であってもよい。この場合、上述した実施の形態２の場合と同様に、炉壁表面部位１５ａから視線を外さずに損傷部１６の溶射補修作業を行えるため、一層容易に溶射補修作業を行うことができる。

また、上述した実施の形態１，２では、溶射反応の閃光の波長帯域Ｌ２の下限波長を６００ｎｍに設定していたが、これに限らず、波長帯域Ｌ２の上限波長および下限波長は、溶射補修対象の炉壁の自発光と溶射反応の閃光とに応じて適宜設定すればよい。例えば、波長帯域Ｌ２の下限波長は、６００ｎｍ以下であってもよいし、６００ｎｍ以上であってもよい。

１、２１ 観察装置
２ 撮像装置
３ 表示装置
４ 照明部
４ａ 光源
４ｂ 凹面反射鏡
４ｃ レンズ
４ｄ 筐体
５ フィルタ
６ 撮像部
７ 耐熱筐体
８ 照明光
９ 撮像視野
１０ 溶射ランス
１０ａ 溶射ノズル
１１ 溶射材料
１２ 炉壁耐火物
１５ 炉壁
１５ａ 炉壁表面部位
１６ 損傷部
２５ 着用型フィルタ
２９ 視野
３０ 作業者

Claims (9)

1. 溶射材料を吹き付けて溶射補修する炉壁の損傷部を照明して観察する溶射補修部位の観察装置において、
   前記溶射材料の燃焼発光と前記炉壁の自発光とが合成された閃光の波長帯域以外の波長帯域の照明光を前記損傷部に照射して、少なくとも前記損傷部を含む炉壁表面部位を照明する照明部と、
   前記閃光を遮断するとともに、前記炉壁表面部位から反射した前記照明光を透過するフィルタと、
   を備えたことを特徴とする溶射補修部位の観察装置。
2. 前記炉壁表面部位から反射した前記照明光を前記フィルタを介して受光し、受光した前記照明光をもとに前記炉壁表面部位の画像を撮像する撮像部と、
   前記撮像部が撮像した前記炉壁表面部位の画像を表示する表示部と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の溶射補修部位の観察装置。
3. 前記照明部、前記フィルタおよび前記撮像部を収容して保護する筐体を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の溶射補修部位の観察装置。
4. 前記照明光の波長帯域は、前記閃光の波長帯域の下限波長以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の溶射補修部位の観察装置。
5. 前記下限波長は、６００ｎｍであることを特徴とする請求項４に記載の溶射補修部位の観察装置。
6. 溶射材料を吹き付けて溶射補修する炉壁の損傷部を照明して観察する溶射補修部位の観察方法において、
   前記溶射材料の燃焼発光と前記炉壁の自発光とが合成された閃光の波長帯域以外の波長帯域の照明光を前記損傷部に照射して、少なくとも前記損傷部を含む炉壁表面部位を照明し、前記閃光を遮断するとともに前記炉壁表面部位から反射した前記照明光を透過するフィルタを介して、照明された前記炉壁表面部位を観察することを特徴とする溶射補修部位の観察方法。
7. 前記炉壁表面部位から反射した前記照明光を前記フィルタを介して受光し、受光した前記照明光をもとに前記炉壁表面部位の画像を撮像し、前記炉壁表面部位の画像を画面に表示して前記画像を観察することを特徴とする請求項６に記載の溶射補修部位の観察方法。
8. 前記照明光の波長帯域は、前記閃光の波長帯域の下限波長以下であることを特徴とする請求項６または７に記載の溶射補修部位の観察方法。
9. 前記下限波長は、６００ｎｍであることを特徴とする請求項８に記載の溶射補修部位の観察方法。