JPH1085982A - 局部シールド水中レーザ光照射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】水中環境下でのレーザ加工装置において、水排
除と浸水防止をしつつ被照射表面の異物除去を可能とす
る。 【解決手段】シールドガス導入とガス圧制御が可能な装
置と、被照射表面の水排除および水浸入を防止するため
のレーザ光照射筒に連なるシールドガス噴射ノズルの先
端の外周に配置され、かつシールドガス噴射ノズル外側
に末広がりの角度をつけ、互いに上下方向に摺動が可能
な金属または非金属繊維状の細線と、その細線にシール
ドガス噴射ノズル内部で接続した羽根車を設け、シール
ドガス流量により羽根車を回転させ、その細線を回転さ
せ、飛び出した細線が被照射表面に接触、および回転す
ることによりノズルと被照射表面との隙間を遮断し、水
排除と水浸入を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレーザ光照射装置、
特に水中環境下で、レーザ光照射ノズルと被照射表面間
の局部的な水排除および水侵入防止を図るためのノズル
構造を備えた局部シールド水中レーザ光照射装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】水中環境下でレーザ光を被照射表面に照
射して加熱、溶融するレーザ加工装置は、その熱エネル
ギー源などでは違いはあるが、アーク溶接等で用いられ
る局部水排除技術を応用することができる。従来の局部
水排除技術では、水排除ノズルと施工表面間に隙間があ
ると水が浸入してくるため、常に機械的に荷重を水排除
ノズルにかけながら、施工表面に接触させることにより
局部気中空間を得て、水中環境下での施工を可能として
いる。

【０００３】さらに、水排除ノズルの周囲に流体もしく
は気体を噴射することにより局部的に気中空間と水中と
を遮断し、水排除ノズルと被加工表面との間に隙間があ
っても施工が可能な装置も採用されている。

【０００４】特開昭４９−９８７４６は、溶接心線を指
示する案内筒の外側全周に、隣接する部材が液密にかつ
互いに上下方向に摺動可能に配列され、各部材の個々の
自重または上部からの加圧力により独立して上下する多
数の部材で形成されたカーテン状隔壁を有するノズルに
より水の浸入を防止している。

【０００５】この方式はカーテン状隔壁を形成する部材
が被加工表面に垂直に位置されており、トーチの移動に
より部材と施工表面が擦れ部材が曲がることを考慮して
いない。また、部材の曲がりにより部材と施工面に隙間
が発生し水が浸入すること、およびトーチの進行方向側
の部材が内側に曲がることによりアークとの短絡が懸念
されることも考慮していない。さらに、この装置では下
向き姿勢では自重により被加工表面に密着するが、下向
き姿勢以外の施工姿勢では加圧力により押しつけておく
必要があり、加圧機構が必要である。

【０００６】特開昭４９−０２３１３３は、シールドガ
スのノズルの外周に機械的駆動源により高速回転するプ
ロペラを設けた溶接トーチにより溶接直下と施工表面間
の水を排除し、気相層領域を形成させることにより水中
溶接を可能としている。

【０００７】この方式はノズル外周の水およびプロペラ
と施工表面との間の隙間の水に回転力を与えて水排除を
行なうもので、隙間と回転力の関係を常に適切に維持し
ていないと水が浸入すること、プロペラが施工表面と接
触することにより施工表面が損傷することが懸念され、
常に隙間を許容値内に管理する必要がある。また、施工
面の凹凸によりその直下の隙間のバランスが壊れて水が
浸入すること、縦向き、横向き姿勢の場合は重力の影響
でプロペラ上部の隙間から水が浸入することも懸念され
る。

【０００８】特開平７−１００６７３は、水中レーザ光
照射に関するもので、ヘッドの環状縁部に環状気体を噴
射する気体噴射口を設けたものであり、前述の公知例と
同様に被加熱表面間の隙間の管理が必要となるが、磁化
した状態で転動するマグネット車輪を設置することによ
って隙間を制御している。この場合、被照射表面は磁性
を有するものが対象となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】水中環境下でのレーザ
光照射ノズルによる施工において、施工面の凹凸などの
表面状態や施工姿勢に左右されずに容易に水排除ができ
ることが要求される。しかも、施工中は任意の速度で移
動し、水排除ノズルによる水排除範囲も常に移動するこ
とになるため、被照射面表面の凹凸などの表面形状が水
排除に大きな影響を与え、表面形状に対応した水排除お
よび浸水防止技術が大きな課題である。

【００１０】特に、溶接構造物の既溶接部の補修および
熱影響部の表面改質等を目的としたレーザ光照射の場
合、既溶接部は、製作段階での溶接部の食違いによる段
差、溶接時の角変形、溶接部の余盛形状または溶接部の
余盛部除去による凹凸等があり、均一した表面ではな
い。したがって、凹凸に対応した水排除浸水防止が必要
である。

【００１１】ノズルを施工面へ押し付ける方式は、押し
付ける機構、凹凸に合わせた押し付け力の制御やノズル
先端の押し付け部材の柔軟性が要求され、ノズルの移動
速度と押し付け部材とのバランスも必要である。押し付
け力が大きいとの凸部の摩擦抵抗が大となり、押し付け
部材がめくれる事象が発生したり、押し付け部材が固い
と押し付けても凹み部に接触しない事象が発生する。

【００１２】ノズルと施工表面との間に間隙がある方式
は、シールドガスにより強制的に水浸入を防止する方法
が主であり、表面の凹凸状態に合わせた隙間の管理が必
要で、隙間に対応したシールドガス流量の調整が必要で
ある。したがって、本発明の目的は、施工表面状態や施
工姿勢に影響を受けずに常に水排除が可能である水排除
ノズル機構を提供するものである。

【００１３】また、水中環境下での被照射表面には、酸
化物等のレーザ光照射に影響を及ぼす付着物があり、レ
ーザ光照射前にワイヤブラシ等を用いて機械的に被照射
表面から付着物を除去する必要がある。例えば、原子炉
プラントにおける原子炉の内部構造物は、プラント運転
により表面に酸化スケールが付着するため、レーザ光照
射を施工する場合はレーザ光照射前に表面の酸化スケー
ル等の異物を除去する必要があり、その労力は多大なも
のである。したがって、本発明の他の目的は、照射前の
被照射表面の付着物除去をなくし、レーザ光照射施工と
同時に付着物の除去を可能とする水排除ノズル機構を提
供するものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、水中環境下でレーザ光を被照射表面に照射
して加熱、溶融するレーザ光照射装置において、シール
ドガス導入系とガス圧制御が可能な機構と、被照射面の
水排除および水浸入を防止するレーザ光照射筒に連なる
シールドガス噴射ノズル先端の外周に配置され、かつシ
ールドガス噴射ノズル外側に末広がりの角度をつけ、互
いに上下方向に摺動が可能な金属または非金属繊維状の
細線と、その細線とシールドガス噴射ノズル内部で接続
した羽根車を備えた機構を用いて、シールドガス流量に
より羽根車を回転させその細線を回転させ、飛び出した
細線が被照射表面に接触、および回転することによりシ
ールドガス噴射ノズルと被照射表面との隙間を遮断し、
水排除と水浸入を防止する。さらに細線の被照射表面へ
の接触、および回転により被照射表面の異物を除去す
る。

【００１５】上述のように構成された本発明の照射装置
においては、レーザ光照射筒に連なるシールドガス噴射
ノズルに取り付いた細線の回転による細線が被照射面に
接触することおよび回転により、細線がシールドガス噴
射ノズルと被照射表面の隙間の遮蔽となり、水を排除し
かつ水の浸入を防止し、水中環境下でのレーザ照射が可
能となる。また、羽根車の回転によりシールドガスが周
方法に強制的に噴射されるため、横向き姿勢でのレーザ
光照射時は、ノズル上部からの水侵入を防止でき、レー
ザ照射姿勢の影響を受けずに施工が可能である。

【００１６】発明者は、回転による遠心力の発生、およ
びレーザ光照射の場合は、過大なシールドガス流量にお
いても適正な施工が可能であり、このシールドガスによ
る回転効果に着目した。図１０は、本発明のシールドガ
ス噴射ノズル構造の原理図を示す。細線１を保持し外側
にθ°傾かせたフレーム２をモータ２７等で回転させる
と、細線１は回転し遠心力により拡がろうとする動きを
する。

【００１７】細線１はフレーム２を溝構造とし、その溝
３に細線１が入り、溝３からの飛び出し防止のため端部
に突起物４、さらにその反対側端部にも突起物５をつけ
る。この構造により細線１が回転軸方向および回転軸と
直角な方向に飛び出す。細線１の長さを任意に選択する
ことにより、飛び出す方向に被照射表面６を設置すれ
ば、細線１は常に被照射表面６に接触することになる。

【００１８】さらにこの細線１を円周上に配列させ回転
させれば、複数の細線１が被照射表面６に接触すること
により、被照射表面６の形状に追従して隙間の遮蔽が可
能となる。さらに、複数の細線１が回転することにより
細線１自身が水との遮蔽となり水の侵入を防止する。し
たがって、被照射表面６の形状に左右されずに遮蔽が可
能となる。

【００１９】細線１を保持するフレーム２の回転はモー
タ等により可能だが、水排除および水浸入防止のために
噴射するシールドガスを利用することが可能である。図
１は、水中環境下で使用するシールドガス噴射ノズルを
有するレーザ光照射装置図である。レーザ照射光学部品
１２はアーム２２に固定され、そのアーム２２は走行台
車１３に取り付けられる。

【００２０】レーザ照射光学部品１２は集光レンズ１４
を内包するレーザ光照射筒１１、シールドガス噴射ノズ
ル８から構成されている。シールドガスは、ガス供給装
置１７から圧力制御装置１８を通じてガス供給ライン１
９より供給され、シールドガス供給口１６より噴射ノズ
ル８内に噴射される。また、同様にセンターガスもガス
供給装置１７およびガス圧力制御装置１８よりセンター
ガス供給口１５から円錐筒内に供給される。

【００２１】レーザ光２６は、レーザ光発振器１９から
光ファイバー２０によって伝送され、ファイバー接続体
３０を介してレーザ光照射筒に入る。走行台車１３が走
行することによりレーザ光照射部品１２は水槽２５内に
設置された被照射材表面６を移動し、レーザ光照射が可
能となる。図２にシールドガス噴射ノズル８の構造を示
す。シールドガス噴射ノズル８はフレーム２を保持、お
よび回転させるためのベアリング９が固定させる。

【００２２】フレーム２の内側にフレーム２と接続した
羽根車７を設置し、フレーム２をベアリング９を介して
噴射ノズル８に固定する構造とする。シールドガス供給
口１６よりシールドガスを供給することにより羽根車７
は、シールドガスの流速により回転力が発生し、羽根車
７に接続したフレーム２が回転し細線１が遠心力を得る
ことができる。

【００２３】この方式により回転機構が簡素化でき、さ
らにシールドガスも螺旋上に噴射されるため、シールド
ガス噴射ノズルの全周に均一に水排除および浸水防止が
可能である。また、遠心力による細線１のを被照射表面
６への接触および回転により、被照射表面６上の酸化ス
ケール等の異物除去が可能であり、かつシールドガスが
全周にわたり均一に噴射することにより、シールドガス
噴射ノズル８直下の被照射表面６への異物侵入が防止で
きる。

【００２４】さらに、シールドガス噴射ノズル８先端に
羽根車７を設置し、その羽根車７の先端に細線１を取付
け、シールドガスを噴射し回転させるノズル構造でも有
効である。羽根車７の先端への細線１は前述と同様に互
いに、上下方向に摺動が可能で、かつシールドガス噴射
ノズルの外側に角度をつけた金属または非金属繊維状で
あり、細線１が羽根車７から飛び出さないよう、また、
遠心力による細線の飛び出しが容易になるように細線の
両端部に突起４、５を付けておく。羽根車７の回転とと
もに細線１が遠心力作用で飛び出し、ノズルと非照射表
面６の間隙を常にふさぐことにより水の排除および浸入
を防止する。

【００２５】さらに、細線１の回転による被照射表面６
への接触する本機構により、照射姿勢に影響されること
が無く、縦向き、横向き等の全姿勢の照射が可能であ
る。

【００２６】

【発明の実施の形態】水中環境下で使用するレーザ光照
射装置は、図１に示したものと同じである。図３は、レ
ーザ光照射光学部品構造図である。レーザ光照射光学部
品１２は、集光レンズ１４を内包するレーザ光照射筒１
１、レーザ光２６が集光する円錐筒１０およびシールド
ガス噴射ノズル８から構成される。

【００２７】光ファイバー２１から鏡筒１１に伝送され
たレーザ光２６は、集光レンズ１４で集束され円錐筒１
０を通り非照射面６に照射される。保護ガラス１３は、
円錐筒１０内部とレーザ光照射筒１１を遮断する。局部
シールドの場合は、レーザ照射光学ヘッド１２を水槽２
５の非照射面６に設置するまで水が浸入してくる。この
保護ガラス１３によりレーザ光照射筒１１内の集光レン
ズと水を遮断し、レンズに水滴が付着するのを防止す
る。

【００２８】水中設置後、センターガスおよびシールド
ガスを流すことにより円錐筒１０内の水を排除する。セ
ンターガス供給口１５を保護ガラス１３面に当たるよう
に設置することにより、センターガスにより保護ガラス
１３の水滴除去および乾燥が可能である。また、気中時
からシールドガスおよびセンターガスを噴射しながら、
レーザ照射光学部品１２を水中に設置することによって
も、円錐筒１０内への水侵入を防止することが可能であ
る。

【００２９】シールドガス噴射ノズル８は、シールドガ
ス供給口１６、細線１を保持するフレーム２、ベアリン
グ９および羽根車７から構成される。細線１を保持する
フレーム２は、外側に末広がりの角度２０°の傾斜をつ
けている。この傾斜により遠心力による被照射表面方向
への細線１の飛び出しが可能となり、さらに噴射ノズル
８が走行しても細線１がシールドガス噴射ノズル８内側
に入り込まないようにしている。

【００３０】フレーム２は、フレーム２上部でベアリン
グ９と接続し、ベアリング９を介してシールドガス噴射
ノズル８に保持される。羽根車７は、円錐筒１０外側面
と回転に支障のない間隙をつけ、フレーム２内側とは間
隙がないように接触させる構造になっている。シールド
ガス供給口１６から供給されたシールドガスにより羽根
車７が回転し、細線１を保持したフレーム２のみが回転
する。

【００３１】細線１は、０．４mmの金属ワイヤを使用
し、細線１の両端に球状突起物４、５を付けている。フ
レーム側の突起物４はフレーム２から飛び出さないよう
にするもので形状を重視し、反対側の被照射表面６側の
突起物５は、突起物４よりも重くなる構造とした。突起
物５を突起物４よりも重くすることで、細線の遠心力に
よる飛び出しを助長し、球状形状にすることにより被照
射表面６との接触を柔軟にすること、および酸化スケー
ル等の異物除去を円滑に行うことが可能である。

【００３２】図４に細線１の周方向の配列構造を示す。
周方向の配列は、細線１が回転されるため、回転による
細線１の偏りを防止する必要がある。そこでフレーム２
の両側に個々の細線１が入る溝３を付け、かつ突起物４
の形状を四面体にし、細線１全体が周方向に振り回され
ないようにした。溝３をつけることにより非照射面６の
形状に追従して上下する際の突起物４同士の干渉がなく
なり、円滑に細線１が上下する。

【００３３】図２に被照射表面６が凹凸な場合の細線１
の動きを示す。個々に細線１が配列されているため、凹
凸形状にならって接触ができる。

【００３４】本発明においては、シールドガスにより羽
根車７を回転させるためシールドカス流量が多くなる。
図５にセンターガス流量と円錐筒１０先端でのセンター
ガス流速およびレーザ光照射ビード表面状態の関係を示
す。円錐筒１０先端の口径が小さいほどセンターガスの
流量の増加とともに流速が高くなるが、先端の口径が大
きくなればガス流量が増加しても流速はあまり増加しな
い。

【００３５】先端の口径が５ｍｍおよび７ｍｍにおいて
は、ガス流量６０ｌ／ｍｉｎまでは正常なレーザ照射ビ
ードが得られるが、ガス流量８０ｌ／ｍｉｍでレーザ光
照射ビードは飛散し正常なビードが得られない。先端の
口径が１２ｍｍではガス流量８０ｌ／ｍｉｎでも正常な
レーザ照射ビードが得られることを把握した。したがっ
て、センターガスの外側のシールドガス流量もセンター
ガス流量の限界流量を越えなければ、正常なレーザ照射
ビードが得られるため、シールドガス流量を６０ｌ／ｍ
ｉｎ以下とした。

【００３６】図６にセンターガスを一定量にした状態で
のシールドガス流量と水排除状況を確認する装置を示
す。透明な材質で作られた水槽２５内にシールドガス噴
射ノズル８を取り付けたレーザ光照射光学部品 １２お
よび、その前面に透明な板２８を被照射面として設置し
する。透明な板２８を使用することにより、レーザ光照
射光学部品の反対側の水槽２５外側よりカメラ２９で水
排除および水侵入状況を観察することができる。

【００３７】カメラ２９およびレーザ光照射光学部品１
２を固定とし、透明な板２８を台車２３により移動させ
ることにより、レーザ光照射光学部品１２の走行状態が
模擬できる。透明な板２８表面の凹凸を模擬するため十
字の溝を付け、その溝をヘッドが通過する際の水排除状
況を確認した。

【００３８】図７に透明な板２８表面を用いての噴射ノ
ズル８と非照射面６との隙間Ｌと細線１の接触状況を示
す。透明な板２８の移動速度はレーザ照射の最適速度と
して一定とし、隙間Ｌとシールドガス流量をパラメータ
とした。試験は７図に示した試験装置を使用し、シール
ドガス噴射ノズル８の位置を変えることにより隙間Ｌを
設定し、透明な板２８表面への細線の接触状況および水
排除状況を確認した。

【００３９】シールドガス流量５l／minでは羽根車７は
回転せず、１０l／min以上のシールドガス流量で羽根車
７は回転を始めるが細線１が被照射表面に接触するほど
の飛び出しは得られない。シールドガス流量２０l／min
以上の流量で細線１が遠心力で透明な板２８表面に飛び
出し接触し、水排除および水侵入防止が可能であるが、
隙間Ｌが３ｍｍ以上では、水は浸入し完全なシールドは
得られない。

【００４０】隙間Ｌは１ｍｍから５ｍｍをパラメータと
し、いずれの隙間においてもシールドガス流量５０l／m
in以上水排除および水侵入防止が可能であり、溶湯飛散
するシールドガス流量（６０ｌ／ｍｉｎ）以下での水排
除および水浸入防止が可能であり正常なレーザ光照射ビ
ードが得られる。同様にノズル姿勢を変えて試験しても
シールドガス流量に差はあるが、許容値のガス流量を供
給すれば水排除および水進入防止が可能である。

【００４１】図８にセンターガスを一定量にした状態で
の被照射表面６の凹みとシールドガス流量の関係におけ
る水排除状況を示す。透明な板２８の移動速度はレーザ
照射の最適速度として一定とし、凹みの模擬として幅１
０ｍｍの溝を透明な板２８表面につけ、溝の深さＤとシ
ールドガス流量をパラメータとした。シールドガス噴射
ノズル８は溝の中心に設置し、溝上を移動し十字溝を通
過するまで間に水の浸入があるか否かを確認した。

【００４２】シールドガス流量３０ｌ／ｍｉｎ以上で溝
深さ２ｍｍまで水排除が可能であり、溝深さ４ｍｍまで
の水排除および浸水防止はシールドガス流量５０ｌ／ｍ
ｉｎで可能である。シールドガス６０ｌ／ｍｉｎでは溝
深さ４ｍｍ以上で十字溝の通過時に浸水が生じる。した
がって、適用するシールドガス流量は５０ｌ／ｍｉｎと
した。

【００４３】図９は、本発明の他の実施の形態を示す図
で、水中環境下で使用するレーザ光照射装置は、図１に
示したものと同じである。図９は、レーザ光照射筒先端
のシールドガス噴射ノズル構造図である。レーザ光照射
光学部品１２は、集光レンズ１４を内包するレーザ光照
射筒１１、レーザ光２６が集光する円錐筒１０およびシ
ールドガス噴射ノズル８から構成される。

【００４４】光ファイバー２１から鏡筒１１に伝送され
たレーザ光２６は、集光レンズ１４で集束され円錐筒１
０を通り非照射面６に照射される。保護ガラス１３は円
錐筒１０内部とレーザ光照射筒１１を遮断する。局部シ
ールドの場合はレーザ照射光学ヘッド１２を水槽２５の
非照射面６に設置するまで水が浸入してくる。この保護
ガラス１３によりレーザ光照射筒１１内の集光レンズと
水を遮断し、レンズに水滴が付着するのを防止する。

【００４５】水中設置後、センターガスおよびシールド
ガスを流すことにより円錐筒１０内の水を排除する。セ
ンターガス供給口を保護ガラス１３面に当たるように設
置することにより、センターガスにより保護ガラス１３
の水滴除去および乾燥が可能である。また、気中時から
シールドガスおよびセンターガスを噴射しながらレーザ
照射光学部品１２を水中に設置することによっても円錐
筒１０内への水侵入を防止することが可能である。

【００４６】鏡筒１０の内部には、集光レンズ２０があ
り保護ガラス２１で外部と鏡筒１０を遮断する。鏡筒１
０の先端はレーザ光が集束するため、円錐形状をしてお
り、その先端にシールドガス噴射ノズル８が取付けてあ
る。シールドガス噴射ノズル８は、シールドガス供給口
１６、細線１を保持する羽根車７、ベアリング９から構
成される。

【００４７】細線１を保持する羽根車は、図４、および
図５の構造を有し、回転により細線１が飛び出る構造と
する。羽根車７は、ベアリング９により、シールドガス
噴射ノズル８に保持される。シールドガスにより羽根車
７が回転し細線１が遠心力を得ることにより、被照射表
面６に押し付けられるとともに羽根車７と一緒に回転す
るため、シールドガス噴射ノズル８と被照射表面６の隙
間を遮断することが可能である。また細線１を羽根車７
に付けたことにより各羽根車間は遮断されないが、シー
ルドガスが流れるため水の浸入はない。

【００４８】図１１は、本発明を原子炉炉内構造物へ適
用する一例として、シュラウドに実施する実施の形態を
示す。図１１は、運転を停止して圧力容器上蓋を外し、
燃料棒を取り外した状態でのレーザー光照射施工中の圧
力容器３１の内部の断面図である。ガス供給装置１７、
圧力制御装置１８、レーザ光発振器１９は、オペレーシ
ョンフロアに設置する。

【００４９】レーザ光照射光学部品１２を搭載したアー
ム２２は、シュラウド３２内壁にアクセスできるよう関
節機構３３をもち、シュラウド３２中心にを設置する。
上部格子板３４通過後、関節機構３３により９０度折
れ、シュラウド内壁の施工部へ接近する。レーザ光照射
光学部品１２の走行は、アーム２２上部の回転モータ２
７によりアーム２２を回転させ、回転角度とアームの距
離によりレーザ光照射速度を制御する。レーザ光照射光
学部品１２がシュラウド内壁の溶接部３５に近接したこ
とを確認して、シールドガスを噴射する。

【００５０】近接したシュラウド内壁表面は酸化スケー
ルが付着した状態であるため、シールドガス噴射し任意
の時間静止した後、レーザー光照射方向とは反対方向に
細線配置の径の１／２寸法以上の距離を移動させ、レー
ザー光照射スタート部の酸化スケールを除去した後、再
度初期の位置に移動させレーザー光照射を開始する。こ
のレーザー光照射スタート部の酸化スケール除去の時間
は、ノズル内の水排除を行う時間ともなる。または、予
めレーザー光照射スタート部より細線配置の径の１／２
寸法以上の距離ずらした位置にノズルを設置させ、酸化
スケールを除去することも可能である。

【００５１】

【発明の効果】レーザ光照射鏡筒に連なるシールドガス
噴射ノズルに取り付いた細線の回転による細線の飛び出
しにより、細線がシールドガス噴射ノズルと被照射表面
の間隙の遮蔽となり水を排除しかつ水の浸入を防止し、
水中環境下でのレーザ照射が可能となる。さらに細線が
常時飛び出すことにより非照射面の凹凸に習って接触す
ることが可能であり、被照射表面形状に関係なく安定し
た水排除環境下でのレーザー光照射が可能である。

【００５２】また、細線の回転および接触により施工と
同時に被照射表面の酸化スケール等の異物除去が可能で
あり、施工の合理および化照射部の信頼性向上に寄与す
る。さらに、レーザ光照射光学部品自身を被照射面に押
し付ける荷重および荷重制御機構が不要であり、装置の
小型化が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】水中環境下で使用するシールドガス噴射ノズル
を有するレーザ光照射装置を示す図である。

【図２】シールドガス噴射ノズルの構想図である。

【図３】レーザ光照射光学部品の構造図である。

【図４】シールドガス噴射ノズルの細線の周方向の配列
を示す構成図である。

【図５】シールドガス流量および流速レーザ光照射ビー
ド表面状態の関係を表した図である。

【図６】水中環境下での水排除状況を確認用試験装置の
構成図である。

【図７】シールドガス噴射ノズルと被照射面との間隙と
水排除状態の関係を表した図である。

【図８】凹凸を有した被照射表面におけるシールドガス
噴射ノズルの水排除状態を表した図である。

【図９】レーザ光照射筒先端のシールドガス噴射ノズル
の構造図である。

【図１０】シールドガス噴射ノズルの原理図である。

【図１１】運転を停止して圧力容器上蓋を外し、燃料棒
を取り外した状態でのレーザー光照射施工中の圧力容器
の内部の断面図である。

【符号の説明】

１…細線、２…フレーム、３…溝、４…保持用突起物、
５…球状突起物、６…被照射表面、７…羽根車、８…シ
ールドガス噴射ノズル、９…ベアリング、１０…円錐
筒、１１…レーザ光照射筒、１２…レーザ光照射光学部
品、１３…保護ガラス、１４…集光レンズ、１５…セン
ターガス供給口、１６…シールドガス供給口、１７…ガ
ス供給装置、１８…ガス圧力制御装置、１９…ガス供給
ライン、２０…レーザ光発振器、２１…光ファイバー、
２２…アーム、２３…台車、２４…台車レール、２５…
水槽、２６…レーザ光、２７…回転モータ、２８…透明
板、２９…カメラ、３０…ファイバー接続体、３１…圧
力容器、３２…シュラウド、３３…関節機構、３４…上
部格子板３４、３５…シュラウド溶接部３５。

フロントページの続き (72)発明者 舟本 孝雄 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 小沼 勉 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 小沼 昭 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 中村 満夫 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水中環境下でレーザ光を被照射表面に照
   射して加熱、溶融する局部シールド水中レーザ光照射装
   置において、シールドガス導入しそのガス圧制御が可能
   な装置と、レーザ光照射筒に連なりその表面の水排除お
   よび水浸入を防止するシールドガス噴射ノズルの先端外
   周を取り囲んで配置され、かつ前記シールドガス噴射ノ
   ズルの外側に末広がりに角度をつけ、互いに上下方向に
   摺動が可能な複数の繊維状の細線と、前記細線を回転さ
   せる回転装置とを備え、前記回転装置により前記細線が
   回転し、その回転により得られる遠心力によりその細線
   が常に被照射表面側に飛び出し、かつ接触することによ
   り、被照射表面の凹凸の影響を受けずに常にシールドガ
   ス噴射ノズル直下の被照射表面の水排除および浸水防止
   することを特徴とする局部シールド水中レーザ光照射装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１の局部シールド水中レーザ光照
   射装置において、前記回転装置は、前記シールドガス噴
   射ノズル内部に設けられ、前記シールドガスにより回転
   する局部シールド水中レーザ光照射装置。
3. 【請求項３】 請求項１の局部シールド水中レーザ光照
   射装置において、前記細線の先端部には球状突起物を設
   けた局部シールド水中レーザ光照射装置。
4. 【請求項４】 請求項１、または、請求項２の局部シー
   ルド水中レーザ光照射装置において、前記細線の回転に
   より得られた遠心力により被照射表面への接触および押
   しつけおよび細線の回転により、被照射表面に付着して
   いる異物等を除去するとともに、噴射されたシールドガ
   スによりシールドガス噴射ノズル直下の被照射表面内へ
   の水の侵入を防止する局部シールド水中レーザ光照射装
   置。
5. 【請求項５】 請求項１、または、請求項２のシールド
   ガス噴射ノズル内に浸水を監視するセンサ装置を設け、
   前記シールドガス噴射ノズル直下の被照射表面の水排除
   および浸水を確認することにより、被照射部の品質を保
   証する局部シールド水中レーザ光照射装置。