JPS63242483A

JPS63242483A - 水中レ−ザ切断装置

Info

Publication number: JPS63242483A
Application number: JP62074427A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Tonmiya; 頓宮　雄一
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-03-30
Filing date: 1987-03-30
Publication date: 1988-10-07

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は水中において材料の切断を行う水中レーザ切断
装置に係る。

（従来の技術）水中における切断法としては、シャー切断をはじめとす
る機械的切断やプラズマ切断等があるが、これ等を水中
固定物や水中貯蔵の放射能汚染物の水中切断に適用する
時、以下のような問題がある。

（１）機械的切断の場合には、切断が接触式になされる
ため、機械本体の被曝が大である。また、形状の複雑な
対象物の切断は困鑑である。

（２）プラズマ切断の場合には、切断が水中でなされる
ため水の電気分解により水素が発生し、爆発の危険性が
ある。また、切断に伴い多量の熱が生じるため、対象物
が薄物である時は変形するおそれがある。さらに、ドロ
スの発生量が多い。また、金属しか切断できない。

これ等の切断手段に対し、一般に空気中での厚さｉｎｎ
以上の材料等の切断には炭酸ガスレーザ切断装置が使用
される。而して、レーザ切断装置は遠隔操作で切断を行
うことができ、放射能汚染物の切断等に際し、レーザ発
振器、オペレータの被曝を低減させることができる。ま
た、切断部へのレーザ光の投射により切断を行うもので
あるから、機械的な切断手段の切断ヘッドが届かないよ
うな部位の切断も可能であり、複雑な形状の切断も可能
である。さらに、対象物も金属のみでなくセラミック、
プラスチック等の非金属材料の切断も可能である。

ところが、炭酸ガスレーザの出力光は水に吸収されるた
め炭酸ガスレーザによる水中切断は不可能である。その
ため、水中固定物、水中貯蔵の放射能汚染物の水中での
レーザ切断は困難とされている。

水中におけるレーザ切断を可能とするため、水カーテン
式切断ノズルが開発されている。この水カーテン式切断
ノズルは、水カーテン、エアカーテンの併用または水カ
ーテンのみにより、外部水を遮断するとともにアシスト
ガスの泡の微細化によりこれを逃散させて、空洞を形成
し対象物表面に乾燥した領域を保持するものである。

（発明が解決しようとする問題点）上記構成の水カーテン式切断ノズル使用のレーザ切断に
おいては、対象物の表面の凹凸が著しくコーナ部でノズ
ルを傾けなければならない場合には、ノズル、切断部位
間距離に長短を生じ、前記距離が長くなった部分では外
部水の遮断力が低下し、安定な空洞が形成されないこと
がある。

本発明は上記の事情に基づきなされたもので、上記のよ
うに優れた特性を示すレーザ切断を水中切断に適用し得
るようにした水中レーザ切断装置を得ることを目的とし
ている。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明の水中レーザ切断装置は、中空円筒と、この中空
円筒の一端に設けられレーザビームを中空円筒内に導く
反射鏡と、前記中空円筒の他端にこれと一体に設けられ
たノズル本体と、このノズル本体内に設けられた集光レ
ンズと、前記ノズル本体端部に同心的に取り付けられた
柔軟で変形が容易でしかも外部水の侵入を防止し内部の
アシストガスの逃散を許容する高分子材料からなる円筒
状のフィルタと、前記ノズル本体に連通ずるアシストガ
ス供給管とを有することを特徴とする。

（作用）上記構成の本発明水中レーザ切断装置においては、フィ
ルタを構成する網の厚さ、空隙率、網目、材質、アシス
トガス圧力等を適宜選定することにより、ノズルと対象
物との接触状態を良好に保ち、アシストガス供給管から
供給されるアシストガスを適当に外部水中に逃散させな
がら外部水の侵入を防ぎ、ノズル本体およびその下方に
安定した空洞を形成することができる。それにより、ノ
ズルと対象物との接触部には乾燥した領域が保持され、
安定したレーザ切断が可能となる。また、対象物表面の
凹凸が著しい平板切断の場合も、コーナ部、切断の場合
も前記空洞が不安定となることはなく、安定な切断がな
される。

（実施例）第１図は本発明により構成した平板切断用の水中レーザ
切断装置の縦断面図である。この図において、空中また
は図示省略の中空円筒内を伝送されたレーザビームＲは
、反射鏡１において９０゜向きを変えられ、その下半を
水Ｂ中に浸漬された水密性の中空円筒２内に遵かれる。

中空円筒２の下端には、それより大径のノズル本体３が
一体に取り付けられ、ノズル本体３内には集光レンズ４
が取り付けられている。この集光レンズ４の焦点距離ま
たはその位置は後に説明するように選定されている。ま
た、ノズル本体３の下端には円筒状フィルタ５、ステン
レス鋼製の金網からなる補強用円筒６、カーボン繊維か
らなる耐熱円筒７が外側から順に同心的に取り付けられ
ている。なお、ノズル本体３内にはアシストガス供給管
８によりアシストガスが供給されている。なお、アシス
トガス圧力は外部水圧力よりも若干高く保っておく。

前記の集光レンズ４の焦点距離またはその位置は前記フ
ィルタ５、補強用円筒６、耐熱円筒７の下端が切断対象
物Ｍに当接された時、その表面上に結像するように選定
する。また、フィルタ５はアシストガス供給管８から連
続的に供給されるアシストガスを外部に逃し、外部から
の水の侵入を効果的に防止するとともに、切断部におけ
る対象物Ｍの表面の成る８度の凹凸を鳴血する作用を持
たせるため、その厚さが約０．５１ｍ、空隙率が７２％
、保留粒子径が５μｍの四弗化エチレン樹脂製の網とし
た。

アシストガス供給管８から供給されたアシストガスは、
領域Ｂに気域を形成し対象物Ｍの表面に円形の乾燥した
部分を保持し、レーザ切断を可能ならしめる。

なお、上記構成においてフィルタ５を比較的柔らかく変
形し易いものとして、ノズル本体３の対象物Ｍ表面に対
する追従性を良くしであるが、そのため機械的強度が低
く、耐熱性が低い欠点がある。本発明においては、補強
用円筒６によりその機械的強度を補い、耐熱円筒７によ
り切断時に発生するスパッタやレーザビームの反射から
保護するようにして、安定した切断が可能となるように
している。

第２図は前記実施例によりコーナ部の切断を行っている
状態を示している。コーナ部の切断を行うに際しては、
フィルタ５、補強用円筒６、耐熱円筒７の長さ平板切断
時より短くし、且つそれ等の先端がコーナ部の角度に対
応する頂角（図示の場合９０°）の円錐面上に位置する
ようにする。

また、集光レンズ４の位置または焦点距離は、フィルタ
等がコーナ部両側の壁面に当接した時、コーナ部に結像
するよう選定する。さらに、コーナ部の２等分線に軸を
一致させた中空円筒２内にレーザビームＲが導入される
ように反射鏡１の角度設定を変更する。

この場合においても第１図に示した平板切断と同様にし
て安定な切断が行われる。

［発明の効果コ上記から明らかなように本発明の水中レーザ切断装置に
よれば、通常の機械的切断手段では切断不可能な複雑な
形状の切断をなし得るレーザ切断を水中において安定に
行うことができる。而して。

レーザ切断は遠隔操作が容易であるから、水中貯蔵の放
射能汚染物の切断等に使用すれば、オペレータの被曝を
最小限とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の平板切断時の縦断面図、第２
図は前記実施例のコーナ部切断時の縦断面図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）中空円筒と、この中空円筒の一端に設けられレー
ザビームを中空円筒内に導く反射鏡と、前記中空円筒の
他端にこれと一体に設けられたノズル本体と、このノズ
ル本体内に設けられた集光レンズと、前記ノズル本体端
部に同心的に取り付けられた柔軟で変形が容易でしかも
外部水の侵入を防止し内部のアシストガスの逃散を許容
する高分子材料からなる円筒状のフィルタと、前記ノズ
ル本体に連通するアシストガス供給管とを有することを
特徴とする水中レーザ切断装置。
（２）前記フィルタの内側には通気性のある補強用円筒
および同じく通気性のある耐熱円筒を順にしかも同心的
に設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
水中レーザ切断装置。