JPH09242453A - 掘削方法 - Google Patents
掘削方法Info
- Publication number
- JPH09242453A JPH09242453A JP8075454A JP7545496A JPH09242453A JP H09242453 A JPH09242453 A JP H09242453A JP 8075454 A JP8075454 A JP 8075454A JP 7545496 A JP7545496 A JP 7545496A JP H09242453 A JPH09242453 A JP H09242453A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser beam
- excavation
- optical fiber
- iodine
- generator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
- Working Measures On Existing Buildindgs (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 省力化され、振動や騒音の発生を抑制した掘
削方法を提供すること。 【解決手段】 レーザ光線発生装置１より大出力のレー
ザ光線を発生させ、このレーザ光線を光ファイバー２を
介して掘削現場へ導き、レーザ光線指向装置３により掘
削対象物へ照射して、掘削対象物を溶解させて掘削を行
なう。また、レーザ光線指向装置３において、レーザ光
線の光路と同じ光路に可視光線を重畳させて掘削部位を
確認しながら掘削することもできる。
削方法を提供すること。 【解決手段】 レーザ光線発生装置１より大出力のレー
ザ光線を発生させ、このレーザ光線を光ファイバー２を
介して掘削現場へ導き、レーザ光線指向装置３により掘
削対象物へ照射して、掘削対象物を溶解させて掘削を行
なう。また、レーザ光線指向装置３において、レーザ光
線の光路と同じ光路に可視光線を重畳させて掘削部位を
確認しながら掘削することもできる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、大地、構築物、
建築物などを掘削する掘削方法に関し、特に、大出力の
光エネルギーを利用した掘削方法に関する。
建築物などを掘削する掘削方法に関し、特に、大出力の
光エネルギーを利用した掘削方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】大地を掘削する場合や、鉄筋コンクリー
トの構築物や建築物に穴をあけたり解体する場合には、
削岩機などによって機械的に破壊する掘削方法や、ダイ
ナマイトによって破壊して運び出す方法などが実施され
ている。
トの構築物や建築物に穴をあけたり解体する場合には、
削岩機などによって機械的に破壊する掘削方法や、ダイ
ナマイトによって破壊して運び出す方法などが実施され
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の掘削
方法によると、大型の機械が必要であり、また、作業者
にかかる負担が大きく、多くのエネルギーを必要とし、
振動や騒音を発生することは周知の事実である。
方法によると、大型の機械が必要であり、また、作業者
にかかる負担が大きく、多くのエネルギーを必要とし、
振動や騒音を発生することは周知の事実である。
【０００４】そこで、この発明は、このような従来の掘
削方法が有する問題点を解決して、省力化および振動の
発生を抑制するために考えられたものである。
削方法が有する問題点を解決して、省力化および振動の
発生を抑制するために考えられたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明の掘削方法は、
レーザ光線発生装置より大出力のレーザ光線を発生さ
せ、このレーザ光線を光ファイバーを介して掘削現場へ
導き、掘削対象物へ照射して、掘削対象物を溶解させて
掘削を行なう。
レーザ光線発生装置より大出力のレーザ光線を発生さ
せ、このレーザ光線を光ファイバーを介して掘削現場へ
導き、掘削対象物へ照射して、掘削対象物を溶解させて
掘削を行なう。
【０００６】また、レーザ光線の光路と同じ光路に可視
光線を照射して掘削部位を確認しながら掘削することも
できる。
光線を照射して掘削部位を確認しながら掘削することも
できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】この発明の掘削方法は、図１に示
すように、大出力のレーザ光線を発生するレーザ光線発
生装置１と、このレーザ光線発生装置１より放射される
レーザ光線を掘削現場へ導く光ファイバー２と、この光
ファイバー２の先端に取り付けられてレーザ光線を対象
物へ指向させるレーザ光線指向装置３とにより構成され
ている。レーザ光線発生装置１は、自動車などの移動体
４に搭載し、光ファイバー２は使用しないときにリール
に巻いてレーザ光線指向装置３とともに格納して同じ移
動体４に積載しておくと便利である。
すように、大出力のレーザ光線を発生するレーザ光線発
生装置１と、このレーザ光線発生装置１より放射される
レーザ光線を掘削現場へ導く光ファイバー２と、この光
ファイバー２の先端に取り付けられてレーザ光線を対象
物へ指向させるレーザ光線指向装置３とにより構成され
ている。レーザ光線発生装置１は、自動車などの移動体
４に搭載し、光ファイバー２は使用しないときにリール
に巻いてレーザ光線指向装置３とともに格納して同じ移
動体４に積載しておくと便利である。
【０００８】光ファイバー２の先端に取り付けられたレ
ーザ光線指向装置３は、図２に示すように、光ファイバ
ー２より出射したレーザ光線を平行にする凸レンズ31
と、レーザ光線を透過させるが可視光線を反射させるダ
イクロイック・ミラー32と、平行にされたレーザ光線を
集束する凸レンズ33と、電池で動作して可視光線を発生
する光源34と、この光源34から放射された可視光線を平
行にする凸レンズ35と、平行にされた可視光線をダイク
ロイック・ミラー32へ反射するミラー36とを備え、光フ
ァイバー２を介して導かれたレーザ光線と同じ光路に可
視光線を照射させるように構成されている。
ーザ光線指向装置３は、図２に示すように、光ファイバ
ー２より出射したレーザ光線を平行にする凸レンズ31
と、レーザ光線を透過させるが可視光線を反射させるダ
イクロイック・ミラー32と、平行にされたレーザ光線を
集束する凸レンズ33と、電池で動作して可視光線を発生
する光源34と、この光源34から放射された可視光線を平
行にする凸レンズ35と、平行にされた可視光線をダイク
ロイック・ミラー32へ反射するミラー36とを備え、光フ
ァイバー２を介して導かれたレーザ光線と同じ光路に可
視光線を照射させるように構成されている。
【０００９】レーザ光線発生装置１より放射されたレー
ザ光線は、レンズで集束されて光ファイバー２の後端へ
入射させて掘削現場へ導く。
ザ光線は、レンズで集束されて光ファイバー２の後端へ
入射させて掘削現場へ導く。
【００１０】掘削現場においては、光ファイバー２の先
端に取り付けられたレーザ光線指向装置３の光源34を動
作させて可視光線を発生し、この可視光線によって掘削
すべき部位の狙いを定めたのち、レーザ光線発生装置１
を動作させ、大出力のレーザ光線を発生させるととも
に、ボンベ等から空気または窒素ガスを吹き付けて掘削
動作を行なう。
端に取り付けられたレーザ光線指向装置３の光源34を動
作させて可視光線を発生し、この可視光線によって掘削
すべき部位の狙いを定めたのち、レーザ光線発生装置１
を動作させ、大出力のレーザ光線を発生させるととも
に、ボンベ等から空気または窒素ガスを吹き付けて掘削
動作を行なう。
【００１１】したがって、この発明の掘削方法による
と、岩石や鉄筋コンクリートの掘削を極めて容易に実施
することができる。しかも、掘削後の表面は、熔融物が
固まって堅い壁面を形成するので、掘削後の壁面処理に
要する労力と費用を軽減することができる。
と、岩石や鉄筋コンクリートの掘削を極めて容易に実施
することができる。しかも、掘削後の表面は、熔融物が
固まって堅い壁面を形成するので、掘削後の壁面処理に
要する労力と費用を軽減することができる。
【００１２】このような大出力の光エネルギー源とし
て、従来よりＣＯ2レーザ、ＹＡＧレーザなどが知られ
ている。しかし、ＣＯ2レーザは、その出力エネルギー
の波長を通過させる適当な光ファイバーが現存せず、ま
た、ＹＡＧレーザは、その出力エネルギーの波長を通過
させる光ファイバーとして石英ファイバーが現存する。
しかし、ＹＡＧ（イットリュウム・アルミニュウム・ガ
ーネット）の大きくて均質な結晶母体が得られないの
で、大型化することは困難であって出力に限界があり、
大出力の光エネルギー源としては不適当である。
て、従来よりＣＯ2レーザ、ＹＡＧレーザなどが知られ
ている。しかし、ＣＯ2レーザは、その出力エネルギー
の波長を通過させる適当な光ファイバーが現存せず、ま
た、ＹＡＧレーザは、その出力エネルギーの波長を通過
させる光ファイバーとして石英ファイバーが現存する。
しかし、ＹＡＧ（イットリュウム・アルミニュウム・ガ
ーネット）の大きくて均質な結晶母体が得られないの
で、大型化することは困難であって出力に限界があり、
大出力の光エネルギー源としては不適当である。
【００１３】そこで、この発明の掘削方法においては、
大出力のレーザ光線発生装置１として、電力を使用しな
いで、化学的に大出力のレーザ光線を発生する化学励起
沃素レーザ装置を使用する。
大出力のレーザ光線発生装置１として、電力を使用しな
いで、化学的に大出力のレーザ光線を発生する化学励起
沃素レーザ装置を使用する。
【００１４】化学励起沃素レーザ装置は、図３に示すよ
うに、励起酸素を発生する励起酸素発生器10と、この励
起酸素発生器10で発生した励起酸素より水分を除去する
水トラップ15と、レーザ光線を発生する共振器20と、沃
素を除去して排気する沃素トラップ26とにより構成され
ている。
うに、励起酸素を発生する励起酸素発生器10と、この励
起酸素発生器10で発生した励起酸素より水分を除去する
水トラップ15と、レーザ光線を発生する共振器20と、沃
素を除去して排気する沃素トラップ26とにより構成され
ている。
【００１５】励起酸素発生器10は、過酸化水素水Ｈ2Ｏ2
およびアルカリＮａＯＨまたはＫＯＨを供給する供給口
11と、塩素ガス供給口12と、発生した励起酸素を取り出
す励起酸素取出口13とよりなる容器14を備え、過酸化水
素水およびアルカリの混合液中に塩素ガスをバブリング
させることにより、気相、液相接触を行なって、反応式 Ｈ2Ｏ2＋２ＮａＯＨ＋Ｃｌ2→Ｏ2（1△）↑＋２ＮａＣ
ｌ＋２Ｈ2Ｏ の反応に基づいて励起酸素Ｏ2（1△）を発生する。
およびアルカリＮａＯＨまたはＫＯＨを供給する供給口
11と、塩素ガス供給口12と、発生した励起酸素を取り出
す励起酸素取出口13とよりなる容器14を備え、過酸化水
素水およびアルカリの混合液中に塩素ガスをバブリング
させることにより、気相、液相接触を行なって、反応式 Ｈ2Ｏ2＋２ＮａＯＨ＋Ｃｌ2→Ｏ2（1△）↑＋２ＮａＣ
ｌ＋２Ｈ2Ｏ の反応に基づいて励起酸素Ｏ2（1△）を発生する。
【００１６】水トラップ15によって励起酸素を冷却して
励起酸素より水分を除去したのち、共振器20へ導く。
励起酸素より水分を除去したのち、共振器20へ導く。
【００１７】共振器20は、断面図(ａ)に示すように、共
振空洞21を挟むように設けられた複数のミラー（例え
ば、通常の安定共振器の場合には、全反射ミラー22およ
び一部のレーザ光線を透過させるミラー23）と、水分を
除去された励起酸素へ沃素を噴射する噴射器24と、沃素
を蒸発させてアルゴンなどの不活性ガスで希釈して噴射
器24へ導く沃素ガス発生器25とにより構成されている。
振空洞21を挟むように設けられた複数のミラー（例え
ば、通常の安定共振器の場合には、全反射ミラー22およ
び一部のレーザ光線を透過させるミラー23）と、水分を
除去された励起酸素へ沃素を噴射する噴射器24と、沃素
を蒸発させてアルゴンなどの不活性ガスで希釈して噴射
器24へ導く沃素ガス発生器25とにより構成されている。
【００１８】この共振器20においては、励起酸素と沃素
が、反応式 ｎＯ2（1△）＋Ｉ2→ｎＯ2（1△）＋２Ｉ（2Ｐ2/3） Ｉ（2Ｐ2/3）＋Ｏ2（1△）→Ｉ（2Ｐ1/2）＋Ｏ2（3Σ） の反応により励起沃素Ｉ（2Ｐ1/2）を作り、 Ｉ（2Ｐ1/2）→Ｉ（2Ｐ2/3）＋（波長１．３１μｍのレ
ーザ光線） の反応によりレーザ光線を発生させる。
が、反応式 ｎＯ2（1△）＋Ｉ2→ｎＯ2（1△）＋２Ｉ（2Ｐ2/3） Ｉ（2Ｐ2/3）＋Ｏ2（1△）→Ｉ（2Ｐ1/2）＋Ｏ2（3Σ） の反応により励起沃素Ｉ（2Ｐ1/2）を作り、 Ｉ（2Ｐ1/2）→Ｉ（2Ｐ2/3）＋（波長１．３１μｍのレ
ーザ光線） の反応によりレーザ光線を発生させる。
【００１９】共振器20において発生した波長１．３１μ
ｍのレーザ光線は、ミラー23より光ファイバー２を介し
てレーザ光線指向装置３へ導く。
ｍのレーザ光線は、ミラー23より光ファイバー２を介し
てレーザ光線指向装置３へ導く。
【００２０】共振器20において反応が終わった沃素は、
沃素トラップ26において冷却されて回収され、不活性ガ
スは排気される。
沃素トラップ26において冷却されて回収され、不活性ガ
スは排気される。
【００２１】このような化学反応によって発生するレー
ザ光線のエネルギーは、極めて強力であり、特に、波長
１．３１μｍのレーザ光線は、コンクリート、岩石、セ
ラミックス、鉄、鋼などに吸収されて熱エネルギーに変
換される。このように、波長１．３１μｍのレーザ光線
は、岩石および構築物や建築物において普通に使用され
ている全ての材料に吸収されて熱エネルギーに変換され
る。
ザ光線のエネルギーは、極めて強力であり、特に、波長
１．３１μｍのレーザ光線は、コンクリート、岩石、セ
ラミックス、鉄、鋼などに吸収されて熱エネルギーに変
換される。このように、波長１．３１μｍのレーザ光線
は、岩石および構築物や建築物において普通に使用され
ている全ての材料に吸収されて熱エネルギーに変換され
る。
【００２２】
【発明の効果】以上の実施の形態に基づく説明より明ら
かなように、この発明の掘削方法によると、掘削作業に
衝撃や振動をともなうことなく、作業者にかかる負担が
少なく、所望の範囲を正確に掘削することができる。ま
た、大型の掘削機械を使用して掘削できない小径の穴な
どを容易に掘削することができる。
かなように、この発明の掘削方法によると、掘削作業に
衝撃や振動をともなうことなく、作業者にかかる負担が
少なく、所望の範囲を正確に掘削することができる。ま
た、大型の掘削機械を使用して掘削できない小径の穴な
どを容易に掘削することができる。
【図１】この発明の掘削方法で使用するレーザ装置の実
施の形態を示す概要図、
施の形態を示す概要図、
【図２】図１に示す装置のレーザ光線指向装置の詳細を
示す断面図、
示す断面図、
【図３】図１に示す装置おいて使用する化学励起沃素レ
ーザ装置の一例を示す原理図である。
ーザ装置の一例を示す原理図である。
１ レーザ光線発生装置 ２ 光ファイバー２ ３ レーザ光線指向装置 ４ 移動体（自動車） 10 励起酸素発生器 15 水トラップ 20 共振器 22 全反射ミラー 23 一部のレーザ光線を透過させるミラー 25 沃素ガス発生器 26 沃素トラップ 32 可視光源 34 ダイクロイック・ミラー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/00 Ｈ０１Ｓ 3/00 Ａ
Claims (2)
- 【請求項１】 レーザ光線発生装置より大出力のレーザ
光線を発生させ、該レーザ光線を光ファイバーを介して
掘削現場へ導き、掘削対象物へ照射して、掘削対象物を
溶解させて掘削することを特徴とする掘削方法。 - 【請求項２】 レーザ光線の光路と同じ光路に可視光線
を照射して掘削することを特徴とする請求項１に記載の
掘削方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8075454A JPH09242453A (ja) | 1996-03-06 | 1996-03-06 | 掘削方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8075454A JPH09242453A (ja) | 1996-03-06 | 1996-03-06 | 掘削方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09242453A true JPH09242453A (ja) | 1997-09-16 |
Family
ID=13576755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8075454A Pending JPH09242453A (ja) | 1996-03-06 | 1996-03-06 | 掘削方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09242453A (ja) |
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