JP7011564B2

JP7011564B2 - レーザガウジング装置

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Publication number: JP7011564B2
Application number: JP2018182305A
Authority: JP
Inventors: 和浩吉田; 翔也本田; 剛久奥田; 優渡邉; 雄樹橋川
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2018-09-27
Filing date: 2018-09-27
Publication date: 2022-01-26
Anticipated expiration: 2038-09-27
Also published as: JP2020049524A

Description

本発明は、レーザガウジング装置に関する。

例えば金属製の板材の表面を薄く剥ぎ取るための技術としてガウジングと呼ばれる工法が知られている。このうち、レーザガウジングでは、レーザを照射することで表層部分を溶融させるレーザ光源と、当該溶融した金属（ドロス）をガスで吹き飛ばすガスノズルとを有する装置が用いられる。このような装置の具体例として、下記特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載されたガスノズルは、平面状に広がる噴出口を有するノズル本体と、噴出口の下流側に設けられた縮流ガイドと、を有している。

特開２０１７－１２４４３８号公報

板材のように平らな面状にガウジングを施す際には、上記特許文献１に記載された装置でも有効である。しかしながら、曲面を有する構造物にガウジングを施す場合には、上記の装置では不十分な場合がある。より具体的には、上記のガスノズルでは、噴出口が平面状であることから、配管の内周面上でガスの流れが曲面に沿って均一に広がらず、ドロスが特定箇所に集まってしまう。その結果、ガウジングを正確に行えない可能性がある。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、曲面に対して正確にガウジングを施すことが可能なレーザガウジング装置を提供することを目的とする。

本発明の第一の態様によれば、レーザガウジング装置は、施工対象物にレーザを照射するレーザヘッドと、前記レーザの照射によって生じる溶融物を除去するガスを噴射するガスノズルと、を備え、前記ガスノズルは、下流側に向かうに従って流路断面積が小さくなるとともに、下流側に向かって凸となる曲面状をなすように幅方向に延びる縮流端を有する縮小部と、前記縮小部の縮流端に接続されて下流側に向かうに従って流路断面積が大きくなるとともに、前記縮流端を拡大させた曲面状をなす開口端を有する拡大部と、を有する。

上記の構成では、縮小部の流路断面積が下流側に向かうに従って小さくなるとともに、拡大部の流路断面積が下流側に向かうに従って大きくなっている。これにより、縮小部ではガスの流速が増大する。縮小部に供給されるガスの流速が十分大きい場合には、縮小部を経たガスは音速に達する。音速に達したガスの流速は、拡大部を経てさらに大きくなり、超音速となる。つまり、上記の縮小部、及び拡大部はラバールノズルを形成する。
この構成によれば、縮小部の縮流端、及び拡大部の開口端がともに曲面状をなしていることから、噴出されるガスは、施工対象物の施工方向から見て、曲面に対して垂直な方向に流れる。これにより、施工対象物の表面が曲面状である場合にも、当該曲面に対してガスを均一に分散させながら衝突させることができる。その結果、レーザ照射によって生じた溶融物を曲面の全域にわたって十分に除去することができる。

本発明の第二の態様によれば、前記ガスの流れ方向から見て、前記開口端は、前記縮流端と相似形状を有していてもよい。

この構成によれば、縮流端から開口端にかけて流速分布を維持したまま、ガスの流速を高めることができる。言い換えると、縮流端から開口端までの領域でガスが偏ったり渦を形成したりする可能性を低減することができる。

本発明の第三の態様によれば、前記縮小部は、下流側に向かうに従って、前記幅方向と前記ガスの流れ方向とに直交する厚さ方向における寸法が次第に小さくなっていてもよい。

この構成によれば、縮小部は、下流側に向かうに従って厚さ方向における寸法が小さくなる。これにより、縮小部を通過するガスの流速は、下流側に向かうに従って大きくなる。その結果、高速のガスによって溶融物を効率的に除去することができる。

本発明の第四の態様によれば、前記縮小部は、下流側に向かうに従って、前記幅方向における寸法が次第に小さくなっていてもよい。

この構成によれば、縮小部は、下流側に向かうに従って幅方向における寸法が小さくなる。これにより、縮小部を通過するガスの流速は、下流側に向かうに従って大きくなる。その結果、高速のガスによって溶融物を効率的に除去することができる。

本発明の第五の態様によれば、前記拡大部は、下流側に向かうに従って、前記幅方向と前記ガスの流れ方向とに直交する厚さ方向における寸法が次第に大きくなっていてもよい。

この構成によれば、拡大部は、下流側に向かうに従って厚さ方向における寸法が大きくなっている。これにより、縮小部を通過したガスの流速が音速を超えている場合には、当該拡大部を経て流速がさらに大きくなり、超音速となる。その結果、高速のガスによって溶融物をより効率的に除去することができる。

本発明の第六の態様によれば、前記拡大部は、下流側に向かうに従って、前記幅方向における寸法が次第に大きくなっていてもよい。

この構成によれば、拡大部は、下流側に向かうに従って幅方向における寸法が大きくなる。これにより、縮小部を通過したガスの流速が音速を超えている場合には、当該拡大部を経て流速がさらに大きくなり、超音速となる。その結果、高速のガスによって溶融物をより効率的に除去することができる。

本発明の第七の態様によれば、前記幅方向と前記ガスの流れ方向とに直交する厚さ方向から見て、前記縮流端は下流側に向かって凸となる円弧状をなし、前記開口端は前記縮流端と同心となる円弧状をなしていてもよい。

この構成によれば、縮流端、及び開口端がいずれも下流側に向かって凸となる円弧状をなすとともに、厚さ方向から見てこれら縮流端、及び開口端の円弧が同心となっている。即ち、縮流端から開口端までの寸法が、円弧の周方向全域にわたって一定となっている。これにより、縮流端では、ガスの流れが当該縮流端の曲面形状に沿って整流され、かつガスの流速は大きくなる。さらに、開口端では、高速のガスが当該開口端に垂直な方向に流れる。つまり、ガスは施工対象物の延びる方向から見て、曲面に対して垂直に近い角度で衝突する。これにより、溶融物を効率的に除去することができる。一方で、ガスが施工対象物の曲面に対して鋭角的に衝突した場合、溶融物が曲面に沿って流されて特定箇所に集まるため、正確なガウジングを施せない可能性がある。しかしながら、上記の構成によれば、このような可能性を低減することができる。

本発明の第八の態様によれば、前記開口端の前記幅方向における寸法は、該幅方向と前記ガスの流れ方向とに直交する厚さ方向における寸法の１／２０以上１／１０以下であってもよい。

この構成によれば、開口端の幅方向における寸法に対して、厚さ方向における寸法を十分に小さく抑えつつ、上述のラバール形状を実現することができる。これにより、ガスノズルの寸法体格を小さくできることから、施工箇所が狭隘な場合であっても、容易にガスノズルを施工対象物に近接させることができる。その結果、より正確なガウジングを施すことができる。

本発明によれば、曲面に対して正確にガウジングを施すことが可能なレーザガウジング装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係るレーザガウジング装置の構成を示す模式図である。本発明の実施形態に係るガスノズルの構成を示す斜視図である。本発明の実施形態に係るガスノズルの幅方向における断面図である。本発明の実施形態に係るガスノズルの構成を示す平面図である。本発明の実施形態に係るガスノズルの変形例を示す平面図及び断面図である。

本発明の実施形態について、図１から図４を参照して説明する。本実施形態に係るレーザガウジング装置１００は、一例として、施工対象物である配管９０の内周面にガウジングを施すために用いられる。具体的には、原子力発電プラント解体時に発生する、半割れ配管等、曲面を有する構造物の内周面にガウジングを施すことで、放射性物質を含む表層Ｓを除去するために好適に用いられる。図１に示すように、レーザガウジング装置１００は、レーザヘッド１と、ガスノズル２と、を備えている。

レーザヘッド１は、光共振器で発生した光を内部で増幅することでレーザＬを出力する。レーザＬの照射によって、配管９０の内周面における表層Ｓが溶融する。レーザヘッド１は、施工対象物の表面Ｓａから所定の距離だけ離間した位置に配置されている。レーザヘッド１は、上記の離間距離を維持しながら、施工対象物の表面Ｓａに沿って移動する。以降の説明では、レーザヘッド１の移動する方向を進行方向Ｄｐと呼ぶ。レーザＬは、進行方向Ｄｐに対して、傾斜角２５°～５０°をなすように斜めに照射される。なお、この傾斜角の範囲は一例であり、設計や仕様、施工環境に応じて適宜変更することが可能である。

本実施形態では、レーザヘッド１は、自身の進行方向Ｄｐに交差する面（即ち、図１の紙面奥行き方向に広がる面）に沿ってレーザＬを照射する。これにより、施工対象物の表面Ｓａに、線状ではなく、面状のガウジングが施される。ガウジングを施す際に、レーザＬの熱エネルギーによって施工対象物の表層Ｓが溶融し、液相状態の溶融物（ドロスｄ）が発生する。ガスノズル２は、このドロスｄを除去するために設けられている。

図１に示すように、ガスノズル２は、レーザヘッド１よりも施工対象物に近接する位置に配置されている。ガスノズル２は、レーザヘッド１によるレーザＬの照射位置Ｐと同一か、又はわずかに後方の位置（レーザヘッド１の進行方向Ｄｐにおける後方の位置）に向かって高圧のガスＧを噴射する。ガスＧとして具体的には、圧縮空気や不活性ガスＧが好適に用いられる。このガスＧによって溶融物が周囲に飛散する。ガスノズル２は、不図示の固定手段によってレーザヘッド１に対して相対移動不能に固定されている。即ち、レーザヘッド１とガスノズル２とは互いに同一の速度で上記の進行方向Ｄｐに移動する。

ガスノズル２は、ノズル基部２１と、ノズルキャップ２２と、ガス供給ホース２３と、を有している。ノズル基部２１は、内部が中空に形成された矩形箱状をなしている。ノズル基部２１の内部は、ガス供給ホース２３を通じて供給されたガスＧが流通する流路とされている。ガスＧの流れ方向Ｄｆにおいてノズル基部２１の下流側の端部には、ノズルキャップ２２が着脱可能に取り付けられている。ノズルキャップ２２は、ガスＧの流速を高めるとともに、施工対象物の表面Ｓａ形状に沿ってガスＧを拡散させるために設けられている。なお、上記のように「ガスＧの流れ方向Ｄｆ」とは、ノズル基部２１内を流通するガスＧの流れる方向を指すものと定義するが、以降の説明ではノズルキャップ２２の構成を説明するに当たって、この流れ方向Ｄｆを参照することがある。

図２から図４に示すように、ノズルキャップ２２は、ノズル基部２１に接続される接続部３１と、接続部３１の下流側に一体に設けられた縮小部３２と、縮小部３２のさらに下流側に一体に設けられた拡大部３３と、を有している。接続部３１は、上記のノズル基部２１の下流側端部よりもわずかに大きな寸法体格を有することで、ノズル基部２１に下流側からかぶさるようにして接続される。ガスＧの流れ方向Ｄｆから見て、接続部３１は矩形状の断面を有している。以降の説明では、接続部３１の長手方向を幅方向Ｄｗと呼び、幅方向ＤｗとガスＧの流れ方向Ｄｆとに直交する方向（即ち、接続部３１の短手方向）を厚さ方向Ｄｔと呼ぶ。接続部３１の内側では、厚さ方向Ｄｔ及び幅方向Ｄｗにおける寸法が、ガスＧの流れ方向Ｄｆの全域にわたって一定とされている。

縮小部３２は、ガスＧの流れ方向Ｄｆから見て矩形の断面を有するとともに、上流側から下流側に向かうに従って内部の断面積（流路断面積）が小さくなっている。具体的には、縮小部３２の内側では、下流側に向かうに従って、幅方向Ｄｗ及び厚さ方向Ｄｔの寸法が次第に小さくなっている。言い換えれば、縮小部３２の内面における幅方向Ｄｗを向く壁面Ｗ１１，Ｗ１２同士の離間寸法は、下流側に向かうに従って次第に小さくなっている（図４参照）。同様に、縮小部３２の内面における厚さ方向Ｄｔを向く壁面Ｗ２１，Ｗ２２同士の離間寸法は、下流側に向かうに従って次第に小さくなっている（図３参照）。なお、本実施形態では、縮小部３２の流路断面積は、上流側から下流側にかけて線形的に減少している。

縮小部３２の上流側の端部（上流端Ｔ１）は、幅方向Ｄｗ及び厚さ方向Ｄｔによって規定される平面内に広がっている。一方で、縮小部３２の下流側の端部（縮流端Ｔ２）は、ガスＧの流れ方向Ｄｆにおける上流側から下流側に向かって凸となる曲面状をなしている。より具体的には縮流端Ｔ２は下流側に向かって凸となる円筒面状をなしている。

拡大部３３は、縮小部３２の縮流端Ｔ２に接続されている。拡大部３３は、ガスＧの流れ方向Ｄｆから見て矩形の断面を有するとともに、下流側に向かうに従って流路断面積が大きくなっている。具体的には、拡大部３３では、下流側に向かうに従って、幅方向Ｄｗ及び厚さ方向Ｄｔの寸法が次第に大きくなっている。言い換えれば、拡大部３３の内面における幅方向Ｄｗを向く壁面Ｗ３１，Ｗ３２同士の離間寸法は、下流側に向かうに従って次第に大きくなっている（図４参照）。同様に、拡大部３３の内面における厚さ方向Ｄｔを向く壁面Ｗ４１，Ｗ４２同士の離間寸法は、下流側に向かうに従って次第に大きくなっている（図３参照）。なお、本実施形態では、拡大部３３の流路断面積の変化率（増加率）は、上流側から下流側にかけて減少している。即ち、拡大部３３の流路断面積の増加率は、縮流端Ｔ２に近いほど大きく、下流側に離れるほど小さくなっている。

拡大部３３の下流側の端部は、下流側に向かって開口する開口端Ｔ３とされている。開口端Ｔ３は、ガスＧの流れ方向Ｄｆから見て矩形をなすとともに、縮流端Ｔ２を拡大させた曲面状をなしている。言い換えると、ガスＧの流れ方向Ｄｆから見て、開口端Ｔ３は縮流端Ｔ２と相似形状を有している。さらに、開口端Ｔ３は、厚さ方向Ｄｔから見て、上記の縮流端Ｔ２がなす円弧と同心となる円弧状をなしている。つまり、縮流端Ｔ２から開口端Ｔ３までの寸法は、円弧の周方向全域にわたって一定となっている。また、開口端Ｔ３の幅方向Ｄｗにおける寸法は、厚さ方向Ｄｔにおける寸法の１／２０以上１／１０以下であることが望ましい。さらに望ましくは、開口端Ｔ３の幅方向Ｄｗにおける寸法は、厚さ方向Ｄｔにおける寸法の１／１５以上１／１２以下とされる。最も望ましくは、開口端Ｔ３の幅方向Ｄｗにおける寸法は、厚さ方向Ｄｔにおける寸法の１／１３とされる。

続いて、上述のレーザガウジング装置１００の動作について説明する。レーザガウジング装置１００を使用するに当たっては、まずガス供給ホース２３を通じてガスノズル２から施工対象物に向けてガスＧを噴射し続ける。この状態で、レーザヘッダから施工対象物の表層Ｓに向けてレーザＬを照射する。レーザＬの熱エネルギーによって施工対象物の表層Ｓが溶融する。上述のようにレーザガウジング装置１００を進行方向Ｄｐの前方側に移動させることで、施工対象物の表層Ｓは面状にガウジングされる。この時、ガウジングによって生じた溶融物（ドロスｄ）は、ガスノズル２から噴射された高速のガスＧによって吹き飛ばされる。

具体的には図３に示すように、ガス供給ホース２３を通じて供給されたガスＧは、ノズル基部２１、キャップ本体を経てノズルキャップ２２の縮小部３２に到達する。ガスＧの流速は、ノズル基部２１を通過する段階で既に音速に近くなるように設定される。ここで、上述のように縮小部３２では、上流側から下流側に向かうに従って流路断面積が小さくなっている。これにより、縮小部３２の上流端Ｔ１で音速に近い流速を有していたガスＧはさらに加速され、縮流端Ｔ２で音速に達する。縮流端Ｔ２を通過した音速のガスＧは、拡大部３３の開口端Ｔ３に向かって流れる。拡大部３３は上流側から下流側に向かうに従って流路断面積が次第に大きくなっている。その結果、音速に達しているガスＧがさらに加速されて、超音速の噴流となる。即ち、縮小部３２の開口端Ｔ３から超音速のガスＧが噴射されることで、上記のドロスｄが吹き飛ばされる（除去される。）。

ところで、曲面に対してガスＧが垂直に衝突しない場合、ガスＧが衝突後に周方向（施工方向に対して垂直）に非対称に分散し、施工面のドロスｄに対して、均一にガスが噴射されないため、流体力が弱い個所のドロスが残存してしまう。そのため、ドロスｄを効率的に除去するためには、施工対象物の表面Ｓａに対して、進行方向Ｄｐから見てガスＧを垂直に衝突させることが望ましい。したがって、例えば円形断面を有する配管９０の内周面にガウジングを施す場合には、当該内周面の曲面形状に合わせてガスＧの流れ方向Ｄｆを分散させ、均一にガスＧを衝突させることが望ましい。これにより、ガスＧが衝突後に周方向へ非対称に分散することを防止し、施工面のドロスｄに対して、均一に流体力を付与することができ、ドロスの残存を改善できる。

そこで、本実施形態に係るガスノズル２では、上述のように、開口端Ｔ３、及び縮流端Ｔ２が曲面状をなしている。特に、開口端Ｔ３は、縮流端Ｔ２を拡大させた曲面状をなしている。言い換えると、ガスＧの流れ方向Ｄｆから見て、開口端Ｔ３は縮流端Ｔ２と相似形状を有している。さらに、開口端Ｔ３は、厚さ方向Ｄｔから見て、上記の縮流端Ｔ２がなす円弧と同心となる円弧状をなしている。これにより、図４に示すように、縮流端Ｔ２では、ガスＧの流れが当該縮流端Ｔ２の曲面形状に沿って整流され、かつガスＧの流速は大きくなる。さらに、開口端Ｔ３では、高速のガスＧが当該開口端Ｔ３のなす面に対して垂直な方向に流れる。つまり、ガスＧは進行方向Ｄｐから見て施工対象物の曲面に対して垂直に近い角度で衝突する。これにより、ドロスｄを効率的に除去することができる。

以上で説明したように、本実施形態に係るレーザガウジング装置１００によれば、縮小部３２の縮流端Ｔ２、及び拡大部３３の開口端Ｔ３がともに曲面状をなしていることから、噴出されるガスＧの流れ方向Ｄｆは、進行方向Ｄｐ（即ち、配管９０の延びる方向）から見て曲面に垂直な方向となる。これにより、施工対象物の表面Ｓａが曲面状である場合にも、当該曲面に対してガスＧを均一に分散させながら衝突させることができる。その結果、レーザ照射によって生じたドロスｄを曲面の全域にわたって正確かつ十分に除去することができる。

さらに、上記の構成では、ガスＧの流れ方向Ｄｆから見て、開口端Ｔ３は、縮流端Ｔ２と相似形状を有している。この構成によれば、縮流端から開口端にかけて流速分布を維持したまま、ガスの流速を高めることができる。言い換えると、縮流端から開口端までの領域でガスが偏ったり渦を形成したりする可能性を低減することができる。

加えて、上記の構成では、縮小部３２の流路断面積が下流側に向かうに従って小さくなるとともに、拡大部３３の流路断面積が下流側に向かうに従って大きくなっている。これにより、縮小部３２ではガスＧの流速が増大する。縮小部３２に供給されるガスＧの流速が十分大きい場合には、縮小部３２を経たガスＧは音速に達する。音速に達したガスＧの流速は、拡大部３３を経てさらに大きくなり、超音速となる。つまり、上記の縮小部３２、及び拡大部３３はラバールノズルを形成する。これにより、ドロスｄをより効率的に除去することができる。

さらに加えて、上記の構成によれば、縮小部３２は、下流側に向かうに従って厚さ方向Ｄｔにおける寸法が小さくなる。これにより、縮小部３２を通過するガスＧの流速は、下流側に向かうに従って大きくなる。その結果、高速のガスＧによってドロスｄを効率的に除去することができる。

さらに、上記の構成によれば、縮小部３２は、下流側に向かうに従って幅方向Ｄｗにおける寸法が小さくなる。これにより、縮小部３２を通過するガスＧの流速は、下流側に向かうに従って大きくなる。その結果、高速のガスＧによってドロスｄを効率的に除去することができる。

また、上記の構成によれば、拡大部３３は、下流側に向かうに従って厚さ方向Ｄｔにおける寸法が大きくなっている。これにより、縮小部３２を通過したガスＧの流速が音速を超えている場合には、当該拡大部３３を経て流速がさらに大きくなり、超音速となる。その結果、高速のガスＧによってドロスｄをより効率的に除去することができる。

さらに、上記の構成によれば、拡大部３３は、下流側に向かうに従って幅方向Ｄｗにおける寸法が大きくなる。これにより、縮小部３２を通過したガスＧの流速が音速を超えている場合には、当該拡大部３３を経て流速がさらに大きくなり、超音速となる。その結果、高速のガスＧによってドロスｄをより効率的に除去することができる。

加えて、上記の構成によれば、縮流端Ｔ２、及び開口端Ｔ３がいずれも下流側に向かって凸となる円弧状をなすとともに、厚さ方向Ｄｔから見てこれら縮流端Ｔ２、及び開口端Ｔ３の円弧が同心となっている。即ち、縮流端Ｔ２から開口端Ｔ３までの寸法が、円弧の周方向全域にわたって一定となっている。これにより、縮流端Ｔ２では、ガスＧの流れが当該縮流端Ｔ２の曲面形状に沿って整流され、かつガスＧの流速は大きくなる。さらに、開口端Ｔ３では、高速のガスＧが当該開口端Ｔ３のなす面に対して垂直な方向に流れる。つまり、ガスＧは施工対象物の曲面に対して垂直に近い角度で衝突する。これにより、ドロスｄを効率的に除去することができる。一方で、ガスＧが施工対象物の曲面に対して鋭角的に衝突した場合、ドロスｄが曲面に沿って流されて特定箇所に集まるため、正確なガウジングが施せない可能性がある。しかしながら、上記の構成によれば、このような可能性を低減することができる。

さらに加えて、上記の構成では、開口端Ｔ３の幅方向Ｄｗにおける寸法は、厚さ方向Ｄｔにおける寸法の１／２０以上１／１０以下とされる。この構成によれば、開口端Ｔ３の幅方向Ｄｗにおける寸法に対して、厚さ方向Ｄｔにおける寸法を十分に小さく抑えつつ、上述のラバール形状を実現することができる。これにより、ガスノズル２の寸法体格を小さくできることから、施工箇所が狭隘な場合であっても、容易にガスノズル２を施工対象物に近接させることができる。その結果、より正確なガウジングを施すことができる。

本発明の実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば上記実施形態では、縮小部３２の流路断面積が、下流側に向かうに従って幅方向Ｄｗ及び厚さ方向Ｄｔにおいて次第に小さくなる構成について説明した。しかしながら、縮小部３２の構成は上記に限定されない。他の例として図５に示すように、縮小部３２の厚さ方向Ｄｔにおける寸法を延在領域の全体にわたって一定とし、幅方向Ｄｗの寸法のみを下流側に向かうに従って小さくなるように設定することも可能である。また、縮小部３２の幅方向Ｄｗにおける寸法を延在領域の全体にわたって一定とし、厚さ方向Ｄｔの寸法のみを下流側に向かうに従って小さくなるように設定することも可能である。なお、この場合であっても、拡大部３３の流路断面積は下流側に向かうに従って次第に大きくなるように設定される。このような構成によっても上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

さらに、上記実施形態では、施工対象物として円形断面を有する配管９０を例に説明をした。しかしながら、施工対象物は配管９０に限定されず、曲面状をなしている部材であればいかなるものも施工対象物として適用することができる。

加えて、上記実施形態では、縮小部３２の流路断面積が下流側に向かって線形的に減少し、拡大部３３の流路断面積が下流側に向かって線形的に増加する例について説明した。しかしながら、縮小部３２及び拡大部３３の構成は上記に限定されない。他の例として、各流路断面積が上流側から下流側にかけて曲線的に変化する構成を採ることも可能である。この構成によれば、ガスノズル２の内面に沿ってガスＧをより円滑に流通させることができる。その結果、ガスＧの圧力損失が低減され、流速をさらに高めることができる。

１…レーザヘッド
２…ガスノズル
２１…ノズル基部
２２…ノズルキャップ
２３…ガス供給ホース
３１…接続部
３２…縮小部
３３…拡大部
９０…配管
１００…レーザガウジング装置
ｄ…ドロス
Ｄｆ…ガスの流れ方向
Ｄｐ…進行方向
Ｄｔ…厚さ方向
Ｄｗ…幅方向
Ｇ…ガス
Ｌ…レーザ
Ｐ…照射位置
Ｓ…表層
Ｓａ…表面
Ｔ１…上流端
Ｔ２…縮流端
Ｔ３…開口端
Ｗ１１，Ｗ１２，Ｗ２１，Ｗ２２，Ｗ３１，Ｗ３２，Ｗ４１，Ｗ４２…壁面

Claims

施工対象物にレーザを照射するレーザヘッドと、
前記レーザの照射によって生じる溶融物を除去するガスを噴射するガスノズルと、
を備え、
前記ガスノズルは、
下流側に向かうに従って流路断面積が小さくなるとともに、下流側に向かって凸となる曲面状をなすように幅方向に延びる縮流端を有する縮小部と、
前記縮小部の縮流端に接続されて下流側に向かうに従って流路断面積が大きくなるとともに、前記縮流端を拡大させた曲面状をなす開口端を有する拡大部と、
を有するレーザガウジング装置。
前記ガスの流れ方向から見て、前記開口端は、前記縮流端と相似形状を有している請求項１に記載のレーザガウジング装置。
前記縮小部は、下流側に向かうに従って、前記幅方向と前記ガスの流れ方向とに直交する厚さ方向における寸法が次第に小さくなる請求項１又は２に記載のレーザガウジング装置。
前記縮小部は、下流側に向かうに従って、前記幅方向における寸法が次第に小さくなる請求項１から３のいずれか一項に記載のレーザガウジング装置。
前記拡大部は、下流側に向かうに従って、前記幅方向と前記ガスの流れ方向とに直交する厚さ方向における寸法が次第に大きくなる請求項１から４のいずれか一項に記載のレーザガウジング装置。
前記拡大部は、下流側に向かうに従って、前記幅方向における寸法が次第に大きくなる請求項１から５のいずれか一項に記載のレーザガウジング装置。
前記幅方向と前記ガスの流れ方向とに直交する厚さ方向から見て、前記縮流端は下流側に向かって凸となる円弧状をなし、前記開口端は前記縮流端と同心となる円弧状をなしている請求項１から６のいずれか一項に記載のレーザガウジング装置。
前記開口端の前記幅方向における寸法は、該幅方向と前記ガスの流れ方向とに直交する厚さ方向における寸法の１／２０以上１／１０以下である請求項１から７のいずれか一項に記載のレーザガウジング装置。