JP2000153382A - レーザ加工装置 - Google Patents

レーザ加工装置

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JP2000153382A
JP2000153382A JP10324794A JP32479498A JP2000153382A JP 2000153382 A JP2000153382 A JP 2000153382A JP 10324794 A JP10324794 A JP 10324794A JP 32479498 A JP32479498 A JP 32479498A JP 2000153382 A JP2000153382 A JP 2000153382A
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laser processing
laser
nozzle
processing apparatus
lens unit
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JP10324794A
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Wataru Kono
渉 河野
Seiichiro Kimura
盛一郎 木村
Takeshi Okuda
健 奥田
Hidenori Takahashi
英則 高橋
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
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    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】水中でも対象物にレーザ加工できるレーザ加工
装置を提供すること。 【解決手段】配管２等の対象物の内面にレーザ加工を行
うレーザ加工装置において、光ファイバー１から出射さ
れたレーザ光を第１のレンズユニット４を介して平行光
とし、第１のミラー６でその平行光を前記対象物の軸方
向に対して９０°反射させ、さらに第２のミラー７で前
記対象物の内面に向かって９０°反射させた平行なレー
ザ光を、第２のレンズユニット１０で集光して前記対象
物の内面で所定のビーム径に成形する光学系を有し、前
記第２のレンズユニット１０を介して伝送されたレーザ
光の出射ノズルより不活性シールドガスをレーザ加工箇
所に噴出し、前記対象物の内面にレーザ加工を行うの
で、水中でもレーザ加工を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原子炉内構造物等
のメンテナンスにおいて遠隔操作によるレーザ溶接およ
び表面改質を行うレーザ加工装置に係り、特に、炉水に
水没した炉内配管の内面からレーザ加工を行うレーザ加
工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、原子炉配管等に発生した欠陥の補
修や欠陥発生に対する予防保全のために遠隔操作による
レーザ溶接および表面処理が行われている。このような
遠隔操作によるレーザ溶接および表面処理を行う場合、
光ファイバーによって伝送されたレーザ光を凸レンズ等
で集光し、ミラーで折り返して配管内面にレーザ光を照
射する方法が気中で実施されている。
【０００３】従来のレーザ加工方法を図１２を参照して
説明する。まず、原子炉内に満たされている炉水を排水
した後、加工ヘッド３８を図示しない駆動装置によりレ
ーザ照射位置まで挿入し、光ファイバー３９より出射さ
れたレーザ光４０ａを２枚のレンズ４１ａ，４１ｂで集
光し、ミラー４２で折り返して配管４３の内面に垂直に
照射し、加工ヘッド３８を回転させて配管内面を周方向
にレーザ光４０ｂを走査させる。加工点のシールドガス
およびスパッタ・ヒューム等のミラー４２への付着防止
のために、加工ガスを加工ヘッド３８外部に設けた加工
ガス噴出口４４からレーザ照射位置４５へ横方向に吹き
付ける。レーザ照射終了後、加工ヘッド３８を取り出
し、炉水を給水する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
レーザ加工方法では、レーザ加工時に毎回炉水の排水・
給水を行う必要があり、工事工程が長くなり工事費が高
くなる、という問題があった。
【０００５】本発明（請求項１乃至請求項１２対応）
は、上記問題を解決するためになされたもので、その目
的は水中でもレーザ加工対象物にレーザ加工することが
可能なレーザ加工装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１は、配管等の対象物の内面にレー
ザ加工を行うレーザ加工装置において、光ファイバーか
ら出射されたレーザ光を第１のレンズユニットを介して
平行光とし、第１のミラーでその平行光を前記対象物の
軸方向に対して９０°反射させ、さらに第２のミラーで
前記対象物の内面に向かって９０°反射させた平行なレ
ーザ光を、第２のレンズユニットで集光して前記対象物
の内面で所定のビーム径に成形する光学系を有し、前記
第２のレンズユニットを介して伝送されたレーザ光の出
射ノズルより不活性シールドガスをレーザ加工箇所に噴
出し、前記対象物の内面にレーザ加工を行うことを特徴
とする。請求項１によると、配管内面で出射ノズルより
不活性シールドガスをレーザ加工箇所に噴出して所定の
ビーム径にレーザ加工を行うことができる。
【０００７】本発明の請求項２は、請求項１記載のレー
ザ加工装置において、出射ノズルの外周部にワイヤブラ
シを対象物の内面に接触するように取り付け、前記出射
ノズルより噴出されるシールドガスによって、水中にお
いても前記ワイヤブラシで囲まれた出射ノズルと前記対
象物との間に不活性シールドガス雰囲気を形成し、前記
対象物の内面にレーザ加工を行うことを特徴とする。
【０００８】請求項２によると、水中においてもワイヤ
ブラシで囲まれた出射ノズルとレーザ加工対象物との間
に不活性シールドガス雰囲気を形成してレーザ加工を行
うことができる。
【０００９】本発明の請求項３は、請求項１または請求
項２記載のレーザ加工装置において、第２のレンズユニ
ットと出射ノズルとワイヤブラシから構成されるレーザ
加工ノズルは、第２のミラー取付部を軸にして当該レー
ザ加工ノズル先端が対象物に向いた位置から光ファイバ
ー取付側に向いた位置まで９０°回転可能に構成された
ことを特徴とする。
【００１０】請求項３によると、本加工装置はレーザ加
工ノズル先端を光ファイバー取付側に向いた位置に回転
させることでコンパクトとなり、配管内等の狭い空間を
移動することができる。
【００１１】本発明の請求項４は、請求項１または請求
項２記載のレーザ加工装置において、第１のミラーおよ
び第２のミラーのミラーホルダーを一体型とし、レーザ
加工ノズルを前記ミラーホルダーに取り付けて当該レー
ザ加工ノズル回転時に前記第１および第２のミラーの中
心を軸にして、前記第１および第２のミラーと前記ミラ
ーホルダーと前記レーザ加工ノズルが一体となって回転
するように構成されたことを特徴とする。
【００１２】請求項４によると、レーザ加工ノズル回転
時に第１および第２のミラーの中心を軸にして第１およ
び第２のミラーとミラーホルダーとレーザ加工ノズルが
一体となって回転するので、レーザ光の光軸のズレを防
止することができる。
【００１３】本発明の請求項５は、請求項４記載のレー
ザ加工装置において、レーザ加工ノズルは、外径が異な
る２体の円筒部材の二重構造とし、ミラーホルダー取付
側の第１の円筒部材の内部に、第２のレンズユニットと
出射ノズル及びワイヤブラシが取り付けられた第２の円
筒部材を配置し、また前記第１と第２の円筒部材の間に
内蔵されたスプリングにより前記ワイヤブラシ先端が常
にレーザ加工対象物の内面に押し付けられ、かつ第１お
よび第２の円筒部材の摺動部にＯリングを取り付けて水
密性を保つように構成された接触式倣い機構を有するこ
とを特徴とする。
【００１４】請求項５によると、第１および第２の円筒
部材の間に内蔵されたスプリングによってワイヤブラシ
先端が常に配管内表面に押し付けられ、また第１および
第２の円筒部材の摺動部にＯリングを取り付けて水密性
を保つようにした接触式倣い機構を有するので、対象物
の変形部に対しても安定したレーザ加工ができる。
【００１５】本発明の請求項６は、請求項４または請求
項５記載のレーザ加工装置において、レーザ加工ノズル
の第２の円筒体に第２のレンズユニットを固定する位置
を光軸方向に変化させて、レーザ加工対象物の内面まで
のビーム径を調整することでレーザ照射部表面を材料の
溶体化温度まで加熱する熱処理と、レーザ照射部表面を
溶融する溶融処理及びレーザ溶接を実施することを特徴
とする。
【００１６】請求項６によると、レーザ加工ノズルの第
２の円筒体に第２のレンズユニットを固定する位置を光
軸方向に変化させて対象物表面でのビーム径を調整する
ことで、レーザ照射部表面を材料の溶体化温度まで加熱
する熱処理、レーザ照射部表面を溶融する溶融処理およ
びレーザ溶接が可能である。
【００１７】本発明の請求項７は、請求項６記載のレー
ザ加工装置において、レーザ光の第２のレンズユニット
による集光位置は出射ノズル開口部とし、この出射ノズ
ル開口部の径は集光された集光ビームが通過可能な小径
とし、レーザ加工対象物内面のレーザ照射部からの反射
光および散乱光の加工装置内部への侵入を防止するよう
に構成されたことを特徴とする。
【００１８】請求項７によると、レーザ光の第２のレン
ズユニットによる集光位置は出射ノズル開口部とし、出
射ノズルの開口径は集光された集光ビームが通過可能な
小径とすることで、レーザ加工対象物表面のレーザ照射
部からの反射光および散乱光の加工装置内部への侵入を
防止することができる。
【００１９】本発明の請求項８は、請求項６または請求
項７記載のレーザ加工装置において、出射ノズル先端か
らレーザ加工対象物内面に向かって噴出される不活性シ
ールドガスによって、このレーザ加工対象物内面のレー
ザ照射部に形成された溶融金属の飛散を防止するため、
前記出射ノズル側面に複数のガス抜き穴を設け、前記出
射ノズル先端から噴出される不活性シールドガスの流速
を低下させるように構成されたことを特徴とする。
【００２０】請求項８によると、出射ノズル先端から対
象物表面に向かって噴出される不活性シールドガスによ
って、対象物表面のレーザ照射部に形成された溶融金属
の飛散を防止するため、出射ノズル側面に複数のガス抜
き穴を設け、出射ノズル先端から噴出される不活性シー
ルドガスの流速を低下させて溶融金属の飛散を防止する
ことができる。
【００２１】本発明の請求項９は、請求項６記載のレー
ザ加工装置において、ワイヤブラシを球面軸受を介して
レーザ加工ノズルの第２の円筒体に取り付けて起伏のあ
るレーザ加工対象物内面に対してもワイヤブラシ先端が
倣う機能を有し、常にワイヤブラシで囲まれた領域の不
活性シールドガス雰囲気を確保することを特徴とする。
【００２２】請求項９によると、ワイヤブラシを球面軸
受を介してレーザ加工ノズルの第２の円筒体に取り付け
ることによって起伏のある対象物に対してもワイヤブラ
シ先端が倣う機能を有し、常にワイヤブラシで囲まれた
領域の不活性シールドガス雰囲気を確保することができ
る。
【００２３】本発明の請求項１０は、請求項４記載のレ
ーザ加工装置において、ミラーホルダーに固定された第
１および第２のミラーの裏面を水中に露出させてレーザ
光伝送時に生じるミラーの温度上昇を防止することを特
徴とする。
【００２４】請求項１０によると、ミラーホルダーに固
定された第１および第２のミラーの裏面を水中に露出さ
せることによってレーザ光伝送時に生じるミラーの温度
上昇を防止することができる。
【００２５】本発明の請求項１１は、請求項１乃至請求
項１０のいずれか１項記載のレーザ加工装置において、
配管内面に照射するレーザ光の光軸を配管軸中心に対し
てオフセットすると共に、配管内面へのレーザ照射角度
を７０〜８５°とし、レーザ照射部からの反射光が直接
レーザ加工ノズル内に侵入することを防止したことを特
徴とする。
【００２６】請求項１１によると、配管内面に照射する
レーザ光の光軸を配管軸中心に対してオフセットし、配
管内表面へのレーザ照射角度を７０〜８５°として、レ
ーザ照射部からの反射光が直接レーザ加工ノズル内に侵
入することを防止することができる。
【００２７】本発明の請求項１２は、請求項１乃至請求
項１１のいずれか１項記載のレーザ加工装置を用いて、
原子力プラントおよび核融合炉機器におけるレーザ照射
部表面を材料の溶体化温度まで加熱する熱処理と、レー
ザ照射部表面を溶融する溶融処理およびレーザ溶接を実
施することを特徴とする。
【００２８】請求項１２によると、請求項１〜請求項１
１のいずれか１項記載のレーザ加工装置を用いて、原子
力プラントおよび核融合炉機器のレーザ照射部表面を材
料の溶体化温度まで加熱する熱処理、レーザ照射部表面
を溶融する溶融処理およびレーザ溶接を実施し、レーザ
照射部表面の耐食性の改善および溶接割れを防止するこ
とができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照して説明する。図１は本発明の一実施例（請求項１
対応）であるレーザ加工装置の概略構成図である。
【００３０】図において、光ファイバー１から配管２の
軸方向に平行に出射されたレーザ光３は、第１のレンズ
ユニット４によって平行光５に成形された後、第１のミ
ラー６によって配管２の軸方向に対して９０°に反射さ
れ、さらに、第２のミラー７によって配管２の内面に向
かって９０°に反射される。反射されたレーザ光８はレ
ーザ加工ノズル９に内蔵された第２のレンズユニット１
０によって集光され配管２の内面を照射し、レーザ加工
する。
【００３１】図２は本実施例のレーザ加工ノズル（請求
項２対応）の断面図である。図において、本実施例のレ
ーザ加工ノズル９は、第２のミラー７によって反射され
たレーザ光８は第２のレンズユニット１０によって集光
される。この集光されたレーザ光は、出射ノズル１１の
先端から出射され、配管２の内面に照射される。また、
出射ノズル１１から不活性シールドガス１２を噴出し、
さらに、レーザ照射部１３を囲むように取り付けられた
ワイヤブラシ１４によってレーザ照射部１３の周辺を不
活性ガス雰囲気１５とし、水中でのレーザ加工を可能と
している。
【００３２】図３は本実施例のレーザ加工ノズル（請求
項５対応）の倣い機構の断面図である。図において、本
実施例のレーザ加工ノズル９の倣い機構は、外径が異な
る２体の円筒部材の二重構造になっており、第１の円筒
部材１６の内部に、第２のレンズユニット１０および出
射ノズル１１，ワイヤブラシ１４が取り付けられた第２
の円筒部材１７が挿入される構造となっている。この第
１の円筒部材１６および第２の円筒部材１７の間に内蔵
されたスプリング１８によってワイヤブラシ１４の先端
が常に配管２の内面に押し付けられる。この接触式倣い
機構によって配管２の内径が変化、例えば配管２の内径
が同図（ａ）より小さくなると、同図（ｂ）のように第
２の円筒部材１７によりスプリング１８を押し縮めて、
第２のレンズユニット１０と配管２の内面までの距離を
一定に保つことができ、安定したレーザ加工が可能とな
る。さらに、第１の円筒部材１６および第２の円筒部材
１７の摺動部にＯリング１９を取り付けて水密性を保つ
構成としている。
【００３３】図４は本実施例のレーザ照射部におけるビ
ーム径の調整方法（請求項６対応）を示す図である。図
において、本実施例のレーザ照射部１３は、第２の円筒
体１７に第２のレンズユニット１０を固定する位置を、
位置決めリンク゛２０を調整あるいは交換することによ
って光軸方向に変化させて、レーザ照射部１３でのビー
ム径を調整することを可能としたものである。例えば、
同図（ａ）ではビーム径が大きいとすると同図（ｂ）の
ように位置決めリンク゛２０を調整してビーム径を所望
の大きさに小さくすることができる。このようにビーム
径の大小の調整を行うことによって、熱処理，溶融処
理，溶接等のレーザ加工が水中で可能となる。
【００３４】図５は本実施例の出射ノズル（請求項７対
応）の断面図であり、図６は本実施例の出射ノズル（請
求項８対応）のガス抜き穴の作用を説明する図である。
図５に示すように、本実施例では、レーザ光の集光位置
２２を出射ノズル開口部とし、出射ノズル１１の開口径
は集光された集光ビームが通過可能な小径とすること
で、レーザ照射部１３からの反射光および散乱光２１の
加工装置内部への侵入を防止している。したがって、レ
ーザ照射部１３から反射してくる反射光および散乱光２
１が加工装置内部に侵入しないので、光学部品等に加熱
による損傷を与えることもなくなる。
【００３５】また、図６に示すようにレーザ照射部１３
に形成された溶融金属２３が出射ノズル１１先端から噴
出される不活性シールドガス１２によって飛散するのを
防止するため、出射ノズル１１側面に複数のガス抜き穴
２４を設け、出射ノズル１１先端から噴出される不活性
シールドガス１２の流速を低下させている。
【００３６】図７は本実施例のワイヤブラシ取付部（請
求項９対応）の断面図であり、同図（ａ）はレーザ加工
対象物（配管）の内面が平面である場合、同図（ｂ）は
レーザ加工対象物（配管）の内面に起伏や傾斜部がある
場合である。
【００３７】図に示すように、配管２の内面は同図
（ａ）のように平面である場合だけでなく、同図（ｂ）
のように起伏や傾斜部がある場合がある。このように起
伏や傾斜部がある場合、ワイヤブラシ１４が配管２の内
面に密着しなくなり、レーザ照射部１３のシールド状態
が不安定となる。このような場合、同図（ｂ）に示すよ
うに、ワイヤブラシ１４を球面軸受２５を介して第２の
円筒体１７に取り付けることによって、配管２の内面が
平坦な場合や起伏または傾斜がある場合でも、配管２の
内面にワイヤブラシ１４を常に密着させることが可能と
なり、ワイヤブラシ１４で囲まれた領域の不活性ガス雰
囲気１５を確保することができる。
【００３８】図８は本実施例の加工ノズル（請求項３対
応）の回転を説明するための側面図である。図におい
て、本実施例のレーザ加工ノズル９は、第２のミラー７
の取付部を軸にして、同図（ａ）に示すようにレーザ加
工ノズル９の先端が配管２内面に向いた位置から同図
（ｂ）に示すようにレーザ加工ノズル９の先端が光ファ
イバー１取付側に向いた位置まで９０°回転することが
できる。
【００３９】したがって、本実施例のレーザ加工装置を
配管２の内部に挿入する場合、あるいは移動時には同図
（ｂ）の状態にすることで、配管内に容易に挿入するこ
とができ、あるいは移動することができる。
【００４０】図９は本実施例であるミラーホルダー取付
部（請求項４、請求項１０及び請求項１１対応）の断面
図である。図に示すように、本実施例では第１のミラー
６と第２のミラー７を固定するミラーホルダー２６は一
体型としている。このミラーホルダー２６にレーザ加工
ノズル９を取り付けることによって、レーザ加工ノズル
９の回転時に第１ミラー６および第２のミラー７の中心
を軸にして両ミラー６，７が固定されたミラーホルダー
２６とレーザ加工ノズル９が一体となって回転する。し
たがって、レーザ光の光軸のズレを防止できる。
【００４１】また、ミラーホルダー２６に固定された第
１および第２のミラー６，７の裏面２７，２８を水中に
露出させることによってレーザ光伝送時に生じる第１お
よび第２のミラー６，７の温度上昇を抑制できるので、
熱的な損傷を防止できる。
【００４２】さらに、配管２の内面に照射するレーザ光
の光軸２９を図１０（ａ）に示すように配管軸中心３０
に対してオフセットし、また図１０（ｂ）に示すように
配管２内面へのレーザ照射角度３１を７０〜８５°とし
て、レーザ照射部１３からの反射光３２が直接レーザ加
工ノズル９内に侵入することを防止している。
【００４３】図１１は本実施例によるレーザ加工（請求
項１２対応）の模式図である。原子力プラントおよび核
融合炉機器の溶接熱影響部３３は耐食性が劣化してお
り、プラント運転中に応力腐食割れが発生する可能性が
ある。
【００４４】そこで、本実施例では同図（ａ）に示すよ
うに、溶接熱影響部３３の表面にレーザ光３４を照射
し、材料の溶体化温度まで加熱する熱処理およびレーザ
照射部表面を溶融する溶融処理によって表面改質層３５
を形成し、溶接熱影響部３３表面の耐食性を改善して応
力腐食割れの発生を防止する。また、割れ３６が発生し
た部位には、同図（ｂ）に示すように、レーザ照射によ
って材料表面を溶融または溶接して溶融層３７を形成
し、割れを埋め戻して補修する。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明（請求項１
乃至請求項１２対応）によると、水中でのレーザ加工が
可能となり、レーザ加工時に従来のように炉水の排水・
給水を繰り返すことなく、炉内構造物の補修および欠陥
発生に対する予防保全が可能となるので、工事期間の短
縮および工事費の削減に大きな効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のレーザ加工装置の概略構成
図。
【図２】図１のレーザ加工ノズルの断面図。
【図３】図１のレーザ加工ノズルの倣い機構部の断面図
であり、同図（ａ）は配管の内径が大きい場合の断面
図、同図（ｂ）は配管の内径が小さい場合の断面図。
【図４】図１のレーザ照射部のビーム径の調整方法を示
す図であり、同図（ａ）はビーム径が大きい場合の断面
図、同図（ｂ）はビーム径が小さく場合の断面図。
【図５】図１の出射ノズルの断面図。
【図６】図１の出射ノズルのガス抜き穴の作用を示す断
面図。
【図７】図１のワイヤブラシ取付部の断面図であり、同
図（ａ）は配管の内面が平面の場合の断面図、同図
（ｂ）は配管の内面が起伏や傾斜部の場合の断面図。
【図８】図１の加工ノズルの回転を説明するための図で
あり、同図（ａ）はレーザ加工ノズルの先端が配管内面
に向いた側面図、同図（ｂ）はレーザ加工ノズルの先端
が同図（ａ）から９０°回転した側面図。
【図９】図１のミラーホルダー部の断面図。
【図１０】図１のレーザ光軸のオフセットを説明するた
めの図であり、同図（ａ）は配管内に挿入されたレーザ
加工装置の概略図、同図（ｂ）はレーザ光軸のオフセッ
トを説明するための詳細図。
【図１１】図１のレーザ加工部の模式図であり、同図
（ａ）は溶接熱影響部の表面に表面改質層を形成した模
式図、同図（ｂ）は材料表面に溶融層を形成した模式
図。
【図１２】従来のレーザ加工装置の概略構成図。
【符号の説明】
１…光ファイバー、２…配管、３…レーザ光、４…第１
のレンズユニット、５…平行光、６…第１のミラー、７
…第２のミラー、８…反射されたレーザ光、９…レーザ
加工ノズル、１０…第２のレンズユニット、１１…出射
ノズル、１２…不活性シールドガス、１３…レーザ照射
部、１４…ワイヤブラシ、１５…不活性ガス雰囲気、１
６…第１の円筒部材、１７…第２の円筒部材、１８…ス
プリング、１９…Ｏリング、２０…位置決めリング、２
１…反射光および散乱光、２２…集光位置、２３…溶融
金属、２４…ガス抜き穴、２５…球面軸受、２６…ミラ
ーホルダー、２７…第１のミラーの裏面、２８…第２の
ミラーの裏面、２９…光軸、３０…配管軸中心、３１…
レーザ照射角度、３２…反射光、３３…溶接熱影響部、
３４…レーザ光、３５…表面改質層、３６…割れ、３７
…溶融層、３８…加工ヘッド、３９…光ファイバー、４
０…レーザ光、４１…レンズ、４２…ミラー、４３…配
管、４４…加工ガス噴出口、４５…レーザ照射位置。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２３Ｋ 26/14 Ｂ２３Ｋ 26/14 Ｚ Ｇ２１Ｂ 1/00 Ｇ２１Ｂ 1/00 Ｂ Ｇ２１Ｃ 19/02 Ｇ２１Ｃ 19/02 Ｊ (72)発明者 奥田 健 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 高橋 英則 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Ｆターム(参考） 4E068 AH01 BG00 CD01 CD15 CE02 CH01 CJ01

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 配管等の対象物の内面にレーザ加工を行
    うレーザ加工装置において、光ファイバーから出射され
    たレーザ光を第１のレンズユニットを介して平行光と
    し、第１のミラーでその平行光を前記対象物の軸方向に
    対して９０°反射させ、さらに第２のミラーで前記対象
    物の内面に向かって９０°反射させた平行なレーザ光
    を、第２のレンズユニットで集光して前記対象物の内面
    で所定のビーム径に成形する光学系を有し、前記第２の
    レンズユニットを介して伝送されたレーザ光の出射ノズ
    ルより不活性シールドガスをレーザ加工箇所に噴出し、
    前記対象物の内面にレーザ加工を行うことを特徴とする
    レーザ加工装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載のレーザ加工装置におい
    て、出射ノズルの外周部にワイヤブラシを対象物の内面
    に接触するように取り付け、前記出射ノズルより噴出さ
    れるシールドガスによって、水中においても前記ワイヤ
    ブラシで囲まれた出射ノズルと前記対象物との間に不活
    性シールドガス雰囲気を形成し、前記対象物の内面にレ
    ーザ加工を行うことを特徴とするレーザ加工装置。
  3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載のレーザ加
    工装置において、第２のレンズユニットと出射ノズルと
    ワイヤブラシから構成されるレーザ加工ノズルは、第２
    のミラー取付部を軸にして当該レーザ加工ノズル先端が
    対象物に向いた位置から光ファイバー取付側に向いた位
    置まで９０°回転可能に構成されたことを特徴とするレ
    ーザ加工装置。
  4. 【請求項４】 請求項１または請求項２記載のレーザ加
    工装置において、第１のミラーおよび第２のミラーのミ
    ラーホルダーを一体型とし、レーザ加工ノズルを前記ミ
    ラーホルダーに取り付けて当該レーザ加工ノズル回転時
    に前記第１および第２のミラーの中心を軸にして、前記
    第１および第２のミラーと前記ミラーホルダーと前記レ
    ーザ加工ノズルが一体となって回転するように構成され
    たことを特徴とするレーザ加工装置。
  5. 【請求項５】 請求項４記載のレーザ加工装置におい
    て、レーザ加工ノズルは、外径が異なる２体の円筒部材
    の二重構造とし、ミラーホルダー取付側の第１の円筒部
    材の内部に、第２のレンズユニットと出射ノズル及びワ
    イヤブラシが取り付けられた第２の円筒部材を配置し、
    また前記第１と第２の円筒部材の間に内蔵されたスプリ
    ングにより前記ワイヤブラシ先端が常にレーザ加工対象
    物の内面に押し付けられ、かつ第１および第２の円筒部
    材の摺動部にＯリングを取り付けて水密性を保つように
    構成された接触式倣い機構を有することを特徴とするレ
    ーザ加工装置。
  6. 【請求項６】 請求項４または請求項５記載のレーザ加
    工装置において、レーザ加工ノズルの第２の円筒体に第
    ２のレンズユニットを固定する位置を光軸方向に変化さ
    せて、レーザ加工対象物の内面までのビーム径を調整す
    ることでレーザ照射部表面を材料の溶体化温度まで加熱
    する熱処理と、レーザ照射部表面を溶融する溶融処理及
    びレーザ溶接を実施することを特徴とするレーザ加工装
    置。
  7. 【請求項７】 請求項６記載のレーザ加工装置におい
    て、レーザ光の第２のレンズユニットによる集光位置は
    出射ノズル開口部とし、この出射ノズル開口部の径は集
    光された集光ビームが通過可能な小径とし、レーザ加工
    対象物内面のレーザ照射部からの反射光および散乱光の
    加工装置内部への侵入を防止するように構成されたこと
    を特徴とするレーザ加工装置。
  8. 【請求項８】 請求項６または請求項７記載のレーザ加
    工装置において、出射ノズル先端からレーザ加工対象物
    内面に向かって噴出される不活性シールドガスによっ
    て、このレーザ加工対象物内面のレーザ照射部に形成さ
    れた溶融金属の飛散を防止するため、前記出射ノズル側
    面に複数のガス抜き穴を設け、前記出射ノズル先端から
    噴出される不活性シールドガスの流速を低下させるよう
    に構成されたことを特徴とするレーザ加工装置。
  9. 【請求項９】 請求項６記載のレーザ加工装置におい
    て、ワイヤブラシを球面軸受を介してレーザ加工ノズル
    の第２の円筒体に取り付けて起伏のあるレーザ加工対象
    物内面に対してもワイヤブラシ先端が倣う機能を有し、
    常にワイヤブラシで囲まれた領域の不活性シールドガス
    雰囲気を確保することを特徴とするレーザ加工装置。
  10. 【請求項１０】 請求項４記載のレーザ加工装置におい
    て、ミラーホルダーに固定された第１および第２のミラ
    ーの裏面を水中に露出させてレーザ光伝送時に生じるミ
    ラーの温度上昇を防止することを特徴とするレーザ加工
    装置。
  11. 【請求項１１】 請求項１乃至請求項１０のいずれか１
    項記載のレーザ加工装置において、配管内面に照射する
    レーザ光の光軸を配管軸中心に対してオフセットすると
    共に、配管内面へのレーザ照射角度を７０〜８５°と
    し、レーザ照射部からの反射光が直接レーザ加工ノズル
    内に侵入することを防止したことを特徴とするレーザ加
    工装置。
  12. 【請求項１２】 請求項１乃至請求項１１のいずれか１
    項記載のレーザ加工装置を用いて、原子力プラントおよ
    び核融合炉機器におけるレーザ照射部表面を材料の溶体
    化温度まで加熱する熱処理と、レーザ照射部表面を溶融
    する溶融処理およびレーザ溶接を実施することを特徴と
    するレーザ加工装置。
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