(57)【要約】【課題】溶接部の表面等の施工対象面における引張残留応力を圧縮残留応力に効率良く改質することができるウォータジェットピーニング装置を提供する。【解決手段】ウォータジェットピーニング装置１１０は、溶接部１０２の表面を覆って設けられ、内部圧力が外部圧力に比して高い密閉状態とする密閉容器１１１と、密閉容器１１１の内部において、溶接部１０２の表面に向けて気泡を含む高圧水を噴射する噴射ノズル１１２と、密閉容器１１１の内部圧力を調整可能な圧力制御孔１１３とを備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
施工対象面を覆って設けられ、内部圧力が外部に比して高い密閉状態とする密閉容器と、
前記密閉容器の内部において、前記施工対象面に向けて気泡を含む流体を噴射する噴射ノズルと、
前記密閉容器の内部圧力を調整可能な圧力制御部と、を備えることを特徴とするウォータジェットピーニング装置。
【請求項２】
前記密閉容器は、
容器本体と、
前記容器本体と前記施工対象面との間に設けられるシール部材と、を有することを特徴とする請求項１に記載のウォータジェットピーニング装置。
【請求項３】
前記圧力制御部は、前記密閉容器に貫通形成される圧力制御孔であることを特徴とする請求項１または２に記載のウォータジェットピーニング装置。
【請求項４】
前記密閉容器は、前記施工対象面において、前記噴射ノズルから噴射される前記流体によって衝撃圧が発生する噴射領域よりも外側を取り囲んで設けられることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のウォータジェットピーニング装置。
【請求項５】
前記噴射ノズルと前記施工対象面との間の距離は、前記密閉容器を省いた開放状態における前記噴射ノズルと前記施工対象面との間の距離に比して長くなっていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のウォータジェットピーニング装置。
【請求項６】
前記噴射ノズルの周囲に配置される衝立を、さらに備え、
前記噴射ノズルは、前記施工対象面に対して前記流体を斜めに噴き当て、
前記衝立は、前記施工対象面に噴き当たって流れる前記流体の流通方向の下流側に位置する前記施工対象面に配設されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のウォータジェットピーニング装置。
【請求項７】
前記噴射ノズルは、
前記施工対象面に向けて気泡を含む流体を噴射する主噴射ノズルと、
前記主噴射ノズルの周囲に設けられ、前記施工対象面に向けて気泡を含む流体を噴射する補助噴射ノズルと、を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のウォータジェットピーニング装置。
【請求項８】
施工対象面に向けて気泡を含む流体を噴射する噴射ノズルと、
前記噴射ノズルの周囲に配置される衝立と、を備え、
前記噴射ノズルは、前記施工対象面に対して前記流体を斜めに噴き当て、
前記衝立は、前記施工対象面に噴き当たって流れる前記流体の流通方向の下流側に位置する前記施工対象面に配設されることを特徴とするウォータジェットピーニング装置。
【請求項９】
前記衝立は、前記施工対象面において、前記噴射ノズルから噴射される前記流体によって衝撃圧が発生する噴射領域よりも外側に設けられることを特徴とする請求項８に記載のウォータジェットピーニング装置。
【請求項１０】
前記衝立は、前記噴射ノズルを取り囲む円弧状に形成されていることを特徴とする請求項８または９に記載のウォータジェットピーニング装置。
【請求項１１】
前記衝立は、可撓性を有する材料を用いて構成されることを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項に記載のウォータジェットピーニング装置。
【請求項１２】
前記噴射ノズルを中心に前記衝立を相対的に回転させる回転機構を、さらに備えることを特徴とする請求項８から１１のいずれか１項に記載のウォータジェットピーニング装置。
【請求項１３】
前記噴射ノズルから噴射する前記流体の噴射方向において、前記衝立を前記噴射ノズルに対して相対的にスライドさせるスライド機構を、さらに備えることを特徴とする請求項８から１２のいずれか１項に記載のウォータジェットピーニング装置。
【請求項１４】
内部に前記噴射ノズルを収容し、前記施工対象面を覆って設けられ、内部圧力が外部に比して高い密閉状態とする密閉容器と、
前記密閉容器の内部圧力を調整可能な圧力制御部と、をさらに備えることを特徴とする請求項８から１３のいずれか１項に記載のウォータジェットピーニング装置。
【請求項１５】
前記噴射ノズルは、
前記施工対象面に向けて気泡を含む流体を噴射する主噴射ノズルと、
前記主噴射ノズルの周囲に設けられ、前記施工対象面に向けて気泡を含む流体を噴射する補助噴射ノズルと、を有することを特徴とする請求項８から１４のいずれか１項に記載のウォータジェットピーニング装置。
【請求項１６】
施工対象面に向けて気泡を含む流体を噴射する主噴射ノズルと、
前記主噴射ノズルの周囲に設けられ、前記施工対象面に向けて気泡を含む流体を噴射する補助噴射ノズルと、を備えることを特徴とするウォータジェットピーニング装置。
【請求項１７】
前記主噴射ノズルから噴射される前記流体の流速は、前記補助噴射ノズルから噴射される前記流体の流速に比して速くなっていることを特徴とする請求項１６に記載のウォータジェットピーニング装置。
【請求項１８】
前記補助噴射ノズルは、前記主噴射ノズルの周囲を取り囲むように設けられることを特徴とする請求項１６または１７に記載のウォータジェットピーニング装置。
【請求項１９】
前記補助噴射ノズルから噴射される前記流体の噴射方向は、前記主噴射ノズルから噴射される前記流体の噴射方向に対して同方向、または、前記主噴射ノズル側に傾斜する方向となっていることを特徴とする請求項１６から１８のいずれか１項に記載のウォータジェットピーニング装置。
【請求項２０】
前記主噴射ノズルに接続され、前記主噴射ノズルに前記流体を供給する主供給ラインと、
前記補助噴射ノズルに接続され、前記補助噴射ノズルに前記流体を供給する補助供給ラインと、をさらに備え、
前記主供給ラインと前記補助供給ラインとは、独立した個別の供給ラインとなっていることを特徴とする請求項１６から１９のいずれか１項に記載のウォータジェットピーニング装置。
【請求項２１】
前記主噴射ノズルに接続され、前記主噴射ノズルに前記流体を供給する主供給ラインと、
前記補助噴射ノズルに接続され、前記補助噴射ノズルに前記流体を供給する補助供給ラインと、をさらに備え、
前記主供給ラインと前記補助供給ラインとは、一体となる同一の供給ラインとなっていることを特徴とする請求項１６から１９のいずれか１項に記載のウォータジェットピーニング装置。
【請求項２２】
前記主噴射ノズル及び前記補助噴射ノズルは、前記流体の噴射方向に直交する面で切った断面がそれぞれ円形となっていることを特徴とする請求項１６から２１のいずれか１項に記載のウォータジェットピーニング装置。
【請求項２３】
前記主噴射ノズル及び前記補助噴射ノズルの少なくとも一方は、前記流体の噴射方向に直交する面で切った断面が円形となっており、ノズル先端側が、前記流体の噴射方向に向かって直径が大きくなるテーパ形状となっていることを特徴とする請求項１６から２２のいずれか１項に記載のウォータジェットピーニング装置。
【請求項２４】
前記主噴射ノズルは、前記流体の噴射方向に直交する面で切った断面が円形となっており、
前記補助噴射ノズルは、前記流体の噴射方向に直交する面で切った断面が、前記主噴射ノズルの外周に沿う円環形となっており、
前記補助噴射ノズルの先端側は、内側の周面が、前記流体の噴射方向に向かって直径が同径となるストレート形状となる一方で、外側の周面が、前記流体の噴射方向に向かって直径が大きくなるテーパ形状となっていることを特徴とする請求項１６から２２のいずれか１項に記載のウォータジェットピーニング装置。
【請求項２５】
前記主噴射ノズルと前記補助噴射ノズルとは、別体に形成されていることを特徴とする請求項１６から２４のいずれか１項に記載のウォータジェットピーニング装置。
【請求項２６】
前記主噴射ノズルと前記補助噴射ノズルとは、一体に形成されていることを特徴とする請求項１６から２４のいずれか１項に記載のウォータジェットピーニング装置。
【請求項２７】
内部に前記主噴射ノズル及び前記補助噴射ノズルを収容し、前記施工対象面を覆って設けられ、内部圧力が外部に比して高い密閉状態とする密閉容器と、
前記密閉容器の内部圧力を調整可能な圧力制御部と、をさらに備えることを特徴とする請求項１６から２６のいずれか１項に記載のウォータジェットピーニング装置。
【請求項２８】
前記主噴射ノズル及び前記補助噴射ノズルの周囲に配置される衝立を、さらに備え、
前記主噴射ノズルは、前記施工対象面に対して前記流体を斜めに噴き当て、
前記衝立は、前記施工対象面に噴き当たって流れる前記流体の流通方向の下流側に位置する前記施工対象面に配設されることを特徴とする請求項１６から２７のいずれか１項に記載のウォータジェットピーニング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水等の流体を施工対象面に噴射して、施工対象面を改質するウォータジェットピーニング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、溶接部に発生する引張残留応力を圧縮残留応力に改質するウォータジェットピーニングがある。このウォータジェットピーニングは、水中において、溶接部表面に、キャビテーションによって生じる気泡を含む高圧水を噴射することで、溶接部表面に気泡の崩壊による衝撃圧を与え、これにより、溶接部表面の引張残留応力を圧縮残留応力に改質する。このようなウォータジェットピーニングを行う装置（ウォータジェットピーニング装置）には、高圧水を噴射するための噴射ノズルが設けられており、噴射ノズルを備えるウォータジェットピーニング装置としては、例えば、下記特許文献１から５に記載されたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−８４４５２号公報
【特許文献２】特開平７−３２８８５８号公報
【特許文献３】特開平１０−２６８０８０号公報
【特許文献４】特開平１０−７６４６７号公報
【特許文献５】特開２００７−１８５６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、噴射ノズルから噴射される高圧水によって、施工対象面に対して与えられる衝撃圧は、噴射される高圧水周りの雰囲気の圧力（以下、雰囲気圧という）と、高圧水の内部に発生する気泡内部の圧力（以下、気泡内圧という）との圧力差が大きいほど、大きくなる。具体的に、雰囲気圧が大きければ大きいほど、気泡内圧が小さければ小さいほど、衝撃圧は大きくなる。
【０００５】
ここで、噴射ノズルからの噴流によって、施工対象面に対して与えられる衝撃圧を大きくする場合、噴射ノズルから噴射される高圧水の動圧を大きくすることが考えられる。噴射ノズルから噴射される高圧水の動圧を大きくするには、噴射ノズルから噴射される高圧水の流速を速くする。しかしながら、噴射ノズルだけでは、動圧を大きくするにあたって限界がある、つまり、流速を限界速度以上とすることが困難であることから、衝撃圧の向上を図ることは困難である。
【０００６】
そこで、本発明は、施工対象面における引張残留応力を圧縮残留応力に効率良く改質することができるウォータジェットピーニング装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のウォータジェットピーニング装置は、施工対象面を覆って設けられ、内部圧力が外部に比して高い密閉状態とする密閉容器と、前記密閉容器の内部において、前記施工対象面に向けて気泡を含む流体を噴射する噴射ノズルと、前記密閉容器の内部圧力を調整可能な圧力制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、密閉容器の内部圧力を高くすることができるため、気泡の外側における雰囲気圧（雰囲気の静圧）を大きくすることができる。このため、雰囲気圧と気泡内圧との圧力差を大きくすることができるため、噴射ノズルから噴射される流体によって、施工対象面に対して与えられる衝撃圧を大きくすることができる。これにより、施工対象面に対して、気泡の崩壊による衝撃圧を好適に与えることができるため、施工対象面の引張残留応力を圧縮残留応力に効率良く改質することができる。なお、圧力制御部は、リークバルブを用いて構成してもよいし、密閉容器に貫通形成した圧力制御孔であってもよく、特に限定されない。また、密閉容器の厚さは、施工対象面と密閉容器との間でリークパスを発生させないような厚さとなっている。
【０００９】
また、前記密閉容器は、容器本体と、前記容器本体と前記施工対象面との間に設けられるシール部材と、を有することが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、容器本体と施工対象面との間にシール部材を設けることができるため、密閉容器からの流体の漏出を抑制することができ、密閉容器の内部圧力を効率良く高めることができる。なお、シール部材としては、例えば、発泡樹脂材、シリコンゴム等の樹脂材を用いて構成してもよい。
【００１１】
また、前記圧力制御部は、前記密閉容器に貫通形成される圧力制御孔であることが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、密閉容器に圧力制御孔を貫通形成することで、密閉容器の内部圧力を所定の圧力に維持することができる。具体的に、圧力制御孔は、密閉容器の内部圧力が５気圧以下となるように貫通形成される。
【００１３】
また、前記密閉容器は、前記施工対象面において、前記噴射ノズルから噴射される前記流体によって衝撃圧が発生する噴射領域よりも外側を取り囲んで設けられることが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、噴射ノズルから施工対象面に噴射される流体を、密閉容器によって阻害することを抑制することができる。このため、噴射ノズルから噴射された流体を、施工対象面に好適に噴き当てることができ、施工対象面に衝撃圧を好適に与えることができる。
【００１５】
また、前記噴射ノズルと前記施工対象面との間の距離は、前記密閉容器を省いた開放状態における前記噴射ノズルと前記施工対象面との間の距離に比して長くなっていることが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、噴射ノズルと施工対象面との間の距離を長くすることができる。つまり、密閉容器の内部圧力が高くなると、噴射ノズルから噴射される流体は、流体の噴射方向に直交する噴射幅が狭くなる。このため、施工対象面から噴射ノズルを離すことで、施工対象面に噴き当てる流体の噴射幅（噴射領域）を広くすることができ、施工対象面に流体を好適に噴き当てることができる。
【００１７】
また、前記噴射ノズルの周囲に配置される衝立を、さらに備え、前記噴射ノズルは、前記施工対象面に対して前記流体を斜めに噴き当て、前記衝立は、前記施工対象面に噴き当たって流れる前記流体の流通方向の下流側に位置する前記施工対象面に配設されることが好ましい。
【００１８】
この構成によれば、噴射ノズルから噴射される流体を、施工対象面に対して斜めに噴き当てる場合、施工対象面に噴き当たって流れる流体が、流体の流通方向の下流側に拡散する。このため、流体が拡散することによって雰囲気圧が低下すると共に、衝撃圧が最も強くなる淀み点（つまり、噴射ノズルから噴射される流体の流速が０となる点）が、施工対象面に噴き当たって流れる流体の流通方向の下流側に移動する。この場合、施工対象面に噴き当たって流れる流体の流通方向の下流側に衝立を設けることで、流通方向の下流側に拡散する流体を抑制することができ、これにより、雰囲気圧の低下を抑制し、上記の淀み点を、流通方向の上流側に移動させることができる。このため、施工対象面に対して斜めに噴射される流体によって与えられる衝撃圧の低下を抑制し、噴射ノズルから噴射される流体を、施工対象面の所定の位置に好適に噴き当てることができる。
【００１９】
また、前記噴射ノズルは、前記施工対象面に向けて気泡を含む流体を噴射する主噴射ノズルと、前記主噴射ノズルの周囲に設けられ、前記施工対象面に向けて気泡を含む流体を噴射する補助噴射ノズルと、を有することが好ましい。
【００２０】
この構成によれば、主噴射ノズルと補助噴射ノズルとから流体を施工対象面に噴射することができるため、施工対象面に噴射される流体の動圧を高めることができ、これにより、気泡の外側における雰囲気圧（雰囲気の動圧）を大きくすることができる。このため、雰囲気圧と気泡内圧との圧力差を大きくすることができるため、主噴射ノズル及び補助噴射ノズルから噴射される流体によって、施工対象面に対して与えられる衝撃圧を大きくすることができる。これにより、施工対象面に対して、気泡の崩壊による衝撃圧を好適に与えることができるため、施工対象面の引張残留応力を圧縮残留応力に効率良く改質することができる。
【００２１】
本発明の他のウォータジェットピーニング装置は、施工対象面に向けて気泡を含む流体を噴射する噴射ノズルと、前記噴射ノズルの周囲に配置される衝立と、を備え、前記噴射ノズルは、前記施工対象面に対して前記流体を斜めに噴き当て、前記衝立は、前記施工対象面に噴き当たって流れる前記流体の流通方向の下流側に位置する前記施工対象面に配設されることを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、噴射ノズルから噴射される流体を、施工対象面に対して斜めに噴き当てる場合、施工対象面に噴き当たって流れる流体が、流体の流通方向の下流側に拡散する。このため、流体が拡散することによって雰囲気圧が低下すると共に、衝撃圧が最も強くなる淀み点（つまり、噴射ノズルから噴射される流体の流速が０となる点）が、施工対象面に噴き当たって流れる流体の流通方向の下流側に移動する。この場合、施工対象面に噴き当たって流れる流体の流通方向の下流側に衝立を設けることで、流通方向の下流側に拡散する流体を抑制することができ、これにより、雰囲気圧の低下を抑制し、上記の淀み点が、流通方向の下流側に移動することを抑制することができる。このため、施工対象面に対して斜めに噴射される流体によって与えられる衝撃圧の低下を抑制し、噴射ノズルから噴射される流体を、施工対象面に好適に噴き当てることができる。
【００２３】
また、前記衝立は、前記施工対象面において、前記噴射ノズルから噴射される前記流体によって衝撃圧が発生する噴射領域よりも外側に設けられることが好ましい。
【００２４】
この構成によれば、噴射ノズルから施工対象面に噴射される流体を、衝立によって阻害することを抑制することができる。このため、噴射ノズルから噴射された流体を、施工対象面に好適に噴き当てることができ、施工対象面に衝撃圧を好適に与えることができる。
【００２５】
また、前記衝立は、前記噴射ノズルを取り囲む円弧状に形成されていることが好ましい。
【００２６】
この構成によれば、施工対象面に噴き当たって流通方向の下流側に流れる流体を、円弧状の衝立によって好適に留めることができ、流体の拡散をより好適に抑制することができる。
【００２７】
また、前記衝立は、可撓性を有する材料を用いて構成されることが好ましい。
【００２８】
この構成によれば、衝立を施工対象面に密着させることができ、また、衝立を流体の噴射による変位に追従させることができる。このため、施工対象面に噴き当たって流通方向の下流側に流れる流体を、衝立によって好適に留めることができ、流通方向の下流側に拡散する流体をより好適に抑制することができる。なお、可撓性を有する材料としては、例えば、ゴム等の樹脂材である。
【００２９】
また、前記噴射ノズルを中心に前記衝立を相対的に回転させる回転機構を、さらに備えることが好ましい。
【００３０】
この構成によれば、回転機構によって、噴射ノズルを中心に、衝立を所定の位置に相対的に回転させることができる。
【００３１】
また、前記噴射ノズルから噴射する前記流体の噴射方向において、前記衝立を前記噴射ノズルに対して相対的にスライドさせるスライド機構を、さらに備えることが好ましい。
【００３２】
この構成によれば、噴射方向において、スライド機構により、噴射ノズルに対して、衝立を所定の位置に相対的にスライド移動させることができる。
【００３３】
また、内部に前記噴射ノズルを収容し、前記施工対象面を覆って設けられ、内部圧力が外部に比して高い密閉状態とする密閉容器と、前記密閉容器の内部圧力を調整可能な圧力制御部と、をさらに備えることが好ましい。
【００３４】
この構成によれば、密閉容器の内部圧力を高くすることができるため、気泡の外側における雰囲気圧（雰囲気の静圧）を大きくすることができる。このため、雰囲気圧と気泡内圧との圧力差を大きくすることができるため、噴射ノズルから噴射される流体によって、施工対象面に対して与えられる衝撃圧を大きくすることができる。これにより、施工対象面に対して、気泡の崩壊による衝撃圧を好適に与えることができるため、施工対象面の引張残留応力を圧縮残留応力に効率良く改質することができる。
【００３５】
また、前記噴射ノズルは、前記施工対象面に向けて気泡を含む流体を噴射する主噴射ノズルと、前記主噴射ノズルの周囲に設けられ、前記施工対象面に向けて気泡を含む流体を噴射する補助噴射ノズルと、を有することが好ましい。
【００３６】
この構成によれば、主噴射ノズルと補助噴射ノズルとから流体を施工対象面に噴射することができるため、施工対象面に対して、気泡の崩壊による衝撃圧を好適に与えることができ、施工対象面の引張残留応力を圧縮残留応力に効率良く改質することができる。
【００３７】
本発明の他のウォータジェットピーニング装置は、施工対象面に向けて気泡を含む流体を噴射する主噴射ノズルと、前記主噴射ノズルの周囲に設けられ、前記施工対象面に向けて気泡を含む流体を噴射する補助噴射ノズルと、を備えることを特徴とする。
【００３８】
この構成によれば、主噴射ノズルと補助噴射ノズルとから流体を施工対象面に噴射することができるため、高圧水に含まれる気泡の外側の雰囲気圧（雰囲気の動圧）を大きくすることができる。このため、雰囲気圧と気泡内圧との圧力差を大きくすることができるため、主噴射ノズル及び補助噴射ノズルから噴射される流体によって、施工対象面に対して与えられる衝撃圧を大きくすることができる。これにより、施工対象面に対して、気泡の崩壊による衝撃圧を好適に与えることができるため、施工対象面の引張残留応力を圧縮残留応力に効率良く改質することができる。
【００３９】
また、前記主噴射ノズルから噴射される前記流体の流速は、前記補助噴射ノズルから噴射される前記流体の流速に比して速くなっていることが好ましい。
【００４０】
この構成によれば、主噴射ノズルから噴射される流体の動圧を、補助噴射ノズルから噴射される流体の動圧に比して大きくすることができる。
【００４１】
また、前記補助噴射ノズルは、前記主噴射ノズルの周囲を取り囲むように設けられることが好ましい。
【００４２】
この構成によれば、補助噴射ノズルを主噴射ノズルの周囲を取り囲むように設けることができるため、主噴射ノズルから噴射される流体が、補助噴射ノズルから噴射される流体によって偏った流れになってしまうことを抑制することができる。なお、補助噴射ノズルを、主噴射ノズルの周囲を取り囲むように所定の間隔を空けて複数設ける場合には、複数の補助噴射ノズルは、３つ以上とすることが好ましい。
【００４３】
また、前記補助噴射ノズルから噴射される前記流体の噴射方向は、前記主噴射ノズルから噴射される前記流体の噴射方向に対して同方向、または、前記主噴射ノズル側に傾斜する方向となっていることが好ましい。
【００４４】
この構成によれば、補助噴射ノズルから噴射される流体によって、主噴射ノズルから噴射される流体を阻害することがない。なお、補助噴射ノズルから噴射される流体の噴射方向を、主噴射ノズル側に傾斜する方向とする場合、補助噴射ノズルから噴射される流体が、主噴射ノズルから噴射される流体を阻害しないような角度にすることが好ましい。
【００４５】
また、前記主噴射ノズルに接続され、前記主噴射ノズルに前記流体を供給する主供給ラインと、前記補助噴射ノズルに接続され、前記補助噴射ノズルに前記流体を供給する補助供給ラインと、をさらに備え、前記主供給ラインと前記補助供給ラインとは、独立した個別の供給ラインとなっていることが好ましい。
【００４６】
この構成によれば、主供給ラインと補助供給ラインとを独立した供給ラインとすることで、主噴射ノズルから噴射される流体の動圧と、補助噴射ノズルから噴射される流体の動圧とをそれぞれ高い動圧とすることができる。このため、主噴射ノズル及び補助噴射ノズルから施工対象面に噴射される流体の動圧をさらに高めることができる。
【００４７】
また、前記主噴射ノズルに接続され、前記主噴射ノズルに前記流体を供給する主供給ラインと、前記補助噴射ノズルに接続され、前記補助噴射ノズルに前記流体を供給する補助供給ラインと、をさらに備え、前記主供給ラインと前記補助供給ラインとは、一体となる同一の供給ラインとなっていることが好ましい。
【００４８】
この構成によれば、主供給ラインと補助供給ラインとを一体の供給ラインとすることができるため、供給ライン周りの構成を簡易なものとすることができ、コンパクト化を図ることができる。
【００４９】
また、前記主噴射ノズル及び前記補助噴射ノズルは、前記流体の噴射方向に直交する面で切った断面がそれぞれ円形となっていることが好ましい。
【００５０】
この構成によれば、主噴射ノズル及び補助噴射ノズルを同じ断面形状とすることができる。このとき、主噴射ノズルの開口面積を、補助噴射ノズルの開口面積に比して大きくしてもよいし、主噴射ノズルの開口面積を、補助噴射ノズルの開口面積と同じにしてもよいし、主噴射ノズルの開口面積を、補助噴射ノズルの開口面積に比して小さくしてもよい。
【００５１】
また、前記主噴射ノズル及び前記補助噴射ノズルの少なくとも一方は、前記流体の噴射方向に直交する面で切った断面が円形となっており、ノズル先端側が、前記流体の噴射方向に向かって直径が大きくなるテーパ形状となっていることが好ましい。
【００５２】
この構成によれば、ノズル先端側をテーパ形状とすることで、各噴射ノズルのノズル先端周りの雰囲気を取り込んで、各噴射ノズルから流体を噴射することができる。このため、各噴射ノズルから噴射される流体の動圧を大きなものとすることができる。なお、テーパ形状となるノズル先端のテーパ角度は、６０°前後とすることが好ましい。
【００５３】
また、前記主噴射ノズルは、前記流体の噴射方向に直交する面で切った断面が円形となっており、前記補助噴射ノズルは、前記流体の噴射方向に直交する面で切った断面が、前記主噴射ノズルの外周に沿う円環形となっており、前記補助噴射ノズルの先端側は、内側の周面が、前記流体の噴射方向に向かって直径が同径となるストレート形状となる一方で、外側の周面が、前記流体の噴射方向に向かって直径が大きくなるテーパ形状となっていることが好ましい。
【００５４】
この構成によれば、補助噴射ノズルのノズル先端側において、外側の周面をテーパ形状とすることで、補助噴射ノズルの外周側におけるノズル先端周りの雰囲気を取り込んで、補助噴射ノズルから流体を噴射することができる。このため、補助噴射ノズルから噴射される流体の動圧を大きなものとすることができる。一方で、補助噴射ノズルのノズル先端側において、内側の周面をストレート形状とすることで、補助噴射ノズルの内周側において雰囲気の取り込みを抑制できることから、主噴射ノズルから噴射される流体への干渉を抑制することができる。
【００５５】
また、前記主噴射ノズルと前記補助噴射ノズルとは、別体に形成されていることが好ましい。
【００５６】
この構成によれば、主噴射ノズルと補助噴射ノズルとを別体とすることで、主噴射ノズルと補助噴射ノズルとをそれぞれ取り扱うことが可能となる。
【００５７】
また、前記主噴射ノズルと前記補助噴射ノズルとは、一体に形成されていることが好ましい。
【００５８】
この構成によれば、主噴射ノズルと補助噴射ノズルとを一体の噴射ノズルとすることができるため、噴射ノズルの構成を簡易なものとすることができ、コンパクト化を図ることができる。
【００５９】
また、内部に前記主噴射ノズル及び前記補助噴射ノズルを収容し、前記施工対象面を覆って設けられ、内部圧力が外部に比して高い密閉状態とする密閉容器と、前記密閉容器の内部圧力を調整可能な圧力制御部と、をさらに備えることが好ましい。
【００６０】
この構成によれば、密閉容器の内部圧力を高くすることができるため、気泡の外側における雰囲気圧（雰囲気の静圧）を大きくすることができる。このため、雰囲気圧と気泡内圧との圧力差を大きくすることができるため、主噴射ノズル及び補助噴射ノズルから噴射される流体によって、施工対象面に対して与えられる衝撃圧を大きくすることができる。これにより、施工対象面に対して、気泡の崩壊による衝撃圧を好適に与えることができるため、施工対象面の引張残留応力を圧縮残留応力に効率良く改質することができる。
【００６１】
また、前記主噴射ノズル及び前記補助噴射ノズルの周囲に配置される衝立を、さらに備え、前記主噴射ノズルは、前記施工対象面に対して前記流体を斜めに噴き当て、前記衝立は、前記施工対象面に噴き当たって流れる前記流体の流通方向の下流側に位置する前記施工対象面に配設されることが好ましい。
【００６２】
この構成によれば、噴射ノズルから噴射される流体を、施工対象面に対して斜めに噴き当てる場合、衝立を設けることで、流通方向の下流側に拡散する流体を抑制することができ、これにより、雰囲気圧の低下を抑制し、施工対象面に噴射される流体の淀み点を、流通方向の上流側に移動させることができる。このため、施工対象面に対して斜めに噴射される流体によって与えられる衝撃圧の低下を抑制し、噴射ノズルから噴射される流体を、施工対象面の所定の位置に好適に噴き当てることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】図１は、原子力発電プラントの概略構成図である。
【図２】図２は、加圧水型原子炉を表す縦断面図である。
【図３】図３は、原子炉容器の計装管台を表す断面図である。
【図４】図４は、原子炉容器の入口ノズル及び出口ノズルを表す断面図である。
【図５】図５は、実施例１に係るウォータジェットピーニング装置を表す模式図である。
【図６】図６は、実施例２に係るウォータジェットピーニング装置を表す模式図である。
【図７】図７は、図６のＡ−Ａ矢視図である。
【図８】図８は、実施例２の変形例に係るウォータジェットピーニング装置を表す模式図である。
【図９】図９は、実施例３に係るウォータジェットピーニング装置を表す模式図である。
【図１０】図１０は、主噴射ノズルと補助噴射ノズルとの配置関係を示す平面図である。
【図１１】図１１は、各噴射ノズルのノズル先端側における断面図である。
【図１２】図１２は、実施例４に係るウォータジェットピーニング装置を表す模式図である。
【図１３】図１３は、実施例５に係るウォータジェットピーニング装置を表す模式図である。
【図１４】図１４は、実施例５に係る主噴射ノズルと補助噴射ノズルとの配置関係の一例を示す平面図である。
【図１５】図１５は、主噴射ノズルと補助噴射ノズルとの配置関係の一例を示す平面図である。
【図１６】図１６は、主噴射ノズル及び補助噴射ノズルのノズル先端側における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６４】
以下に、本発明に係る実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせることも可能である。
【実施例１】
【００６５】
図１は、原子力発電プラントの概略構成図である。図２は、加圧水型原子炉を表す縦断面図である。図３は、原子炉容器の計装管台を表す断面図である。図４は、原子炉容器の入口ノズル及び出口ノズルを表す断面図である。
【００６６】
実施例１の原子炉は、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、炉心全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を蒸気発生器に送って熱交換により蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機へ送って発電する加圧水型原子炉１２である。
【００６７】
実施例１の加圧水型原子炉１２を有する原子力発電プラント１において、図１に示すように、原子炉格納容器１１は、内部に加圧水型原子炉１２及び蒸気発生器１３を格納している。この加圧水型原子炉１２と蒸気発生器１３とは、高温側送給配管１４と低温側送給配管１５を介して連結されており、高温側送給配管１４に加圧器１６が設けられ、低温側送給配管１５に一次冷却水ポンプ１７が設けられている。この場合、減速材及び一次冷却水として軽水を用い、炉心部における一次冷却水の沸騰を抑制するために、一次冷却系統は加圧器１６により１５０〜１６０気圧程度の高圧状態を維持するように制御している。
【００６８】
従って、加圧水型原子炉１２にて、燃料（原子燃料）として低濃縮ウランまたはＭＯＸにより一次冷却水として軽水が加熱され、高温の一次冷却水が加圧器１６により所定の高圧に維持された状態で、高温側送給配管１４を通して蒸気発生器１３に送られる。この蒸気発生器１３では、高温高圧の一次冷却水と二次冷却水との間で熱交換が行われ、冷やされた一次冷却水は低温側送給配管１５を通して加圧水型原子炉１２に戻される。
【００６９】
蒸気発生器１３は、加熱された二次冷却水、つまり、蒸気を送給する配管３１を介して蒸気タービン３２と連結されており、この蒸気タービン３２には、発電機３６が接続されている。
【００７０】
また、蒸気タービン３２は、蒸気タービン３２から流出した蒸気が流入する復水器４１に接続されている。この復水器４１は、冷却水（例えば、海水）を給排する取水管４４及び排水管４５が連結されている。この取水管４４は、循環水ポンプ４６を有し、排水管４５と共に他端部が海中に配置されている。
【００７１】
そして、この復水器４１は、配管４７が接続されており、配管４７には、給水ポンプ５４が設けられ、給水ポンプ５４によって、復水器４１から蒸気発生器１３へ向けて、二次冷却水を供給する。
【００７２】
従って、蒸気発生器１３にて、高温高圧の一次冷却水と熱交換を行って生成された蒸気は、配管３１を通して蒸気タービン３２に送られ、この蒸気により蒸気タービン３２を駆動して発電機３６により発電を行う。そして、蒸気タービン３２を駆動した蒸気は、復水器４１で海水を用いて冷却されて復水となり、配管４７を通して給水ポンプ５４により蒸気発生器１３に戻される。
【００７３】
このように構成された原子力発電プラント１の加圧水型原子炉１２において、図２に示すように、原子炉容器６１は、その内部に炉内構造物が挿入できるように、原子炉容器本体６２とその上部に装着される原子炉容器蓋（上鏡）６３により構成されており、この原子炉容器本体６２に対して原子炉容器蓋６３が複数のスタッドボルト６４及びナット６５により開閉可能に固定されている。
【００７４】
この原子炉容器本体６２は、原子炉容器蓋６３を取り外すことで上部が開口可能であり、下部が半球形状をなす下鏡６６により閉塞された円筒形状をなしている。そして、原子炉容器本体６２は、上部に一次冷却水としての軽水を供給する入口ノズル６７と、軽水を排出する出口ノズル６８が形成されている。
【００７５】
原子炉容器本体６２は、内部にて、入口ノズル６７及び出口ノズル６８より上方に上部炉心支持板６９が固定される一方、下方の下鏡６６の近傍に位置して下部炉心支持板７０が固定されている。この上部炉心支持板６９及び下部炉心支持板７０は、円板形状をなして図示しない多数の連通孔が形成されている。そして、上部炉心支持板６９は、複数の炉心支持ロッド７１を介して下方に図示しない多数の連通孔が形成された上部炉心板７２が連結されている。
【００７６】
原子炉容器本体６２は、内部に円筒形状をなす炉心槽７３が内壁面と所定の隙間をもって配置されており、この炉心槽７３は、上部が上部炉心板７２に連結され、下部に円板形状をなして図示しない多数の連通孔が形成された下部炉心板７４が連結されている。そして、この下部炉心板７４は、下部炉心支持板７０に支持されている。即ち、炉心槽７３は、原子炉容器本体６２の下部炉心支持板７０に吊り下げ支持されることとなる。
【００７７】
炉心７５は、上部炉心板７２と炉心槽７３と下部炉心板７４により形成されており、この炉心７５は、内部に多数の燃料集合体７６が配置されている。この燃料集合体７６は、図示しないが、多数の燃料棒が支持格子により格子状に束ねられて構成され、上端部に上部ノズルが固定される一方、下端部に下部ノズルが固定されている。また、炉心７５は、内部に多数の制御棒７７が配置されている。この多数の制御棒７７は、上端部がまとめられて制御棒クラスタ７８となり、燃料集合体７６内に挿入可能となっている。上部炉心支持板６９は、この上部炉心支持板６９を貫通して多数の制御棒クラスタ案内管７９が固定されており、各制御棒クラスタ案内管７９は、下端部が燃料集合体７６内の制御棒クラスタ７８まで延出されている。
【００７８】
原子炉容器６１を構成する原子炉容器蓋６３は、上部が半球形状をなして磁気式ジャッキの制御棒駆動装置８０が設けられており、原子炉容器蓋６３と一体をなすハウジング８１内に収容されている。多数の制御棒クラスタ案内管７９は、上端部が制御棒駆動装置８０まで延出され、この制御棒駆動装置８０から延出されて制御棒クラスタ駆動軸８２が、制御棒クラスタ案内管７９内を通って燃料集合体７６まで延出され、制御棒クラスタ７８を把持可能となっている。
【００７９】
この制御棒駆動装置８０は、上下方向に延設されて制御棒クラスタ７８に連結されると共に、その表面に複数の周溝を長手方向に等ピッチで配設してなる制御棒クラスタ駆動軸８２を磁気式ジャッキで上下動させることで、加圧水型原子炉１２の出力を制御している。
【００８０】
また、原子炉容器本体６２は、下鏡６６を貫通する多数の計装管台８３が設けられ、この各計装管台８３は、炉内側の上端部に炉内計装案内管８４が連結される一方、炉外側の下端部にコンジットチューブ８５が連結されている。各炉内計装案内管８４は、上端部が下部炉心支持板７０に連結されており、振動を抑制するための上下の連接板８６，８７が取付けられている。シンブルチューブ８８は、中性子束を計測可能な中性子束検出器（図示略）が装着されており、コンジットチューブ８５から計装管台８３及び炉内計装案内管８４を通り、下部炉心板７４を貫通して燃料集合体７６まで挿入可能となっている。
【００８１】
従って、制御棒駆動装置８０により制御棒クラスタ駆動軸８２を移動して燃料集合体７６から制御棒７７を所定量引き抜くことで、炉心７５内での核分裂を制御し、発生した熱エネルギにより原子炉容器６１内に充填された軽水が加熱され、高温の軽水が出口ノズル６８から排出され、上述したように、蒸気発生器１３に送られる。即ち、燃料集合体７６を構成する原子燃料が核分裂することで中性子を放出し、減速材及び一次冷却水としての軽水が、放出された高速中性子の運動エネルギを低下させて熱中性子とし、新たな核分裂を起こしやすくすると共に、発生した熱を奪って冷却する。一方、制御棒７７を燃料集合体７６に挿入することで、炉心７５内で生成される中性子数を調整し、また、制御棒７７を燃料集合体７６に全て挿入することで、原子炉を緊急に停止することができる。
【００８２】
また、原子炉容器６１は、炉心７５に対して、その上方に出口ノズル６８に連通する上部プレナム８９が形成されると共に、下方に下部プレナム９０が形成されている。そして、原子炉容器６１と炉心槽７３との間に入口ノズル６７及び下部プレナム９０に連通するダウンカマー部９１が形成されている。従って、軽水は、入口ノズル６７から原子炉容器本体６２内に流入し、ダウンカマー部９１を下向きに流れ落ちて下部プレナム９０に至り、この下部プレナム９０の球面状の内面により上向きに案内されて上昇し、下部炉心支持板７０及び下部炉心板７４を通過した後、炉心７５に流入する。この炉心７５に流入した軽水は、炉心７５を構成する燃料集合体７６から発生する熱エネルギを吸収することで、この燃料集合体７６を冷却する一方、高温となって上部炉心板７２を通過して上部プレナム８９まで上昇し、出口ノズル６８を通って排出される。
【００８３】
このように構成された原子炉容器６１にて、図３に示すように、計装管台８３は、炉内計装筒９５が原子炉容器本体６２の下鏡６６に形成された取付孔９６に嵌入し、炉内計装筒９５の上端部が下鏡６６の内面１３１に溶接（溶接部９７）により固定されて構成されている。原子炉容器本体６２は、母材となる低合金鋼の内面にステンレス鋼が肉盛溶接されて構成され、ニッケル基合金製の炉内計装筒９５がこの原子炉容器本体６２の取付孔９６に嵌入した状態で、ニッケル基合金製の材料により原子炉容器本体６２に溶接（溶接部９７）されている。
【００８４】
また、原子炉容器６１にて、図４に示すように、入口ノズル６７及び出口ノズル６８（以下、各ノズル６７，６８という）は、その端面にセーフエンド用配管１０１が溶接されていることから、各ノズル６７，６８とセーフエンド用配管１０１との間に、溶接部１０２が形成されている。
【００８５】
そのため、炉内計装筒９５、溶接部９７及びその周辺部には、引張応力が残留している可能性があり、同様に、溶接部１０２及びその周辺部には、引張応力が残留している可能性があるため、長期の使用により応力腐食割れが発生する確率が高くなる。そこで、原子炉補修装置としてのウォータジェットピーニング（ＷＪＰ）装置１１０により、この表面の引張残留応力を圧縮残留応力に改質することで、応力腐食割れを防止するようにしている。このウォータジェットピーニング装置１１０は、水中で溶接部９７及び溶接部１０２の表面にキャビテーションにより生じる気泡を含む高圧水（流体）を噴射し、溶接部９７及び溶接部１０２の表面の引張残留応力を圧縮残留応力に改質するものである。
【００８６】
ところで、ウォータジェットピーニング装置１１０により、溶接部９７，１０２の表面に対して与えられる衝撃圧は、噴射される高圧水周りの雰囲気の圧力（以下、雰囲気圧という）と、高圧水の内部に発生する気泡内部の圧力（以下、気泡内圧という）との圧力差が大きいほど、大きくなる。具体的に、雰囲気圧が大きければ大きいほど、気泡内圧が小さければ小さいほど、衝撃圧は大きくなる。実施例１のウォータジェットピーニング装置１１０は、気泡の外側における雰囲気圧（雰囲気の静圧）を大きくすることで、溶接部９７及び溶接部１０２の表面に対して与えられる衝撃圧を大きくしている。
【００８７】
図５は、実施例１に係るウォータジェットピーニング装置を表す模式図である。実施例１のウォータジェットピーニング装置１１０は、主に、入口ノズル６７及び出口ノズル６８とセーフエンド用配管１０１との間の溶接部１０２の表面を改質するために用いられる。ここで、溶接部１０２は、各ノズル６７，６８の全周に亘って形成されており、ウォータジェットピーニング装置１１０は、溶接部１０２に沿って高圧水を噴射する。
【００８８】
図５に示すように、ウォータジェットピーニング装置１１０は、密閉容器１１１と、噴射ノズル１１２と、圧力制御孔１１３とを備えており、噴射ノズル１１２は、図示しない移動機構により溶接部１０２に沿って移動する。
【００８９】
密閉容器１１１は、施工対象面となる溶接部１０２の表面を覆うように、各ノズル６７，６８の内周面及び外周面を含むノズル周面１１５に当接して設けられる。この密閉容器１１１は、その内部圧力が外部圧力に比して高くなるように、内部を密閉状態としている。密閉容器１１１は、容器本体１１６とシール部材１１７とを有している。
【００９０】
容器本体１１６は、円筒形状の本体部１１６ａと、本体部１１６ａの一方側（図５の上側）に設けられる円形の天板部１１６ｂとで一体に形成され、本体部１１６ａの他方側（図５の下側）が円形開口となっている。この容器本体１１６の天板部１１６ｂの中心には、後述する噴射ノズル１１２が貫通して設けられており、容器本体１１６と噴射ノズル１１２とが一体となるように、容器本体１１６が噴射ノズル１１２に固定されている。
【００９１】
シール部材１１７は、円環状に形成され、容器本体１１６の開口側（他方側）の円環状となる端部に取り付けられる。シール部材１１７は、容器本体１１６とノズル周面１１５との間に配置され、例えば、発泡樹脂材、またはシリコンゴム等の樹脂材を用いて構成されている。ここで、シール部材１１７が取り付けられる容器本体１１６は、溶接部１０２に沿って移動する噴射ノズル１１２に取り付けられているため、シール部材１１７は、ノズル周面１１５に対して摺動することになる。このため、シール部材１１７は、密閉容器１１１の内部の密閉状態を維持しつつ、ノズル周面１１５に対して摺動可能な材料となっている。
【００９２】
噴射ノズル１１２は、溶接部１０２へ向けて、気泡を含む高圧水を噴射している。この噴射ノズル１１２には、上記した密閉容器１１１が一体に取り付けられ、密閉容器１１１と共に移動可能となっている。噴射ノズル１１２から噴射された高圧水は、溶接部１０２に噴き当たり、気泡が崩壊することで、溶接部１０２の表面に衝撃圧が与えられる。このとき、噴射ノズル１１２から噴射される高圧水によって衝撃圧が発生する所定の領域が、噴射領域１２０となっている。
【００９３】
この噴射領域１２０は、噴射される高圧水の噴射方向と、高圧水が噴き当たる溶接部１０２の表面とが直交する場合、その中心が淀み点となる円形の領域となっている。淀み点は、噴射された高圧水の流速（噴流速度）がゼロとなる点であり、衝撃圧が最も大きくなる点となる。このため、円形の噴射領域１２０は、中心の衝撃圧が最も大きく、径方向の外側に向かうにしたがって、衝撃圧が小さくなっていく。
【００９４】
ここで、上記の密閉容器１１１は、噴射ノズル１１２から噴射される高圧水への影響を抑制すべく、噴射領域１２０の外側を取り囲むように設けられている。また、密閉容器１１１は、その厚さが、ノズル周面１１５と密閉容器１１１との間でリークパスを発生させないような厚さとなっている。つまり、密閉容器１１１の容器本体１１６及びシール部材１１７は、径方向における厚さが、リークパスを発生させないような厚さとなっている。
【００９５】
圧力制御孔１１３は、密閉容器１１１の容器本体１１６に貫通形成されている。この圧力制御孔１１３は、密閉容器１１１の内部圧力を、所定の圧力に維持可能な形状となっている。具体的に、圧力制御孔１１３は、密閉容器１１１の内部圧力を、５気圧以下に維持可能な形状となっている。
【００９６】
ここで、密閉容器１１１の内部圧力が高まると、噴射ノズル１１２から噴射される高圧水は、高圧水の噴射方向に直交する噴射幅が狭くなる。この場合、溶接部１０２の表面における噴射領域１２０が小さくなってしまう。このため、噴射ノズル１１２と溶接部１０２の表面との間の距離は、密閉容器１１１を省いた開放状態における噴射ノズル１１２と溶接部１０２の表面との間の距離に比して長くなっている。
【００９７】
このように構成されたウォータジェットピーニング装置１１０において、噴射ノズル１１２から溶接部１０２の表面へ向けて高圧水を噴射すると、高圧水は、溶接部１０２の表面に噴き当たる。そして、高圧水に含まれる気泡が崩壊することで、溶接部１０２の表面に衝撃圧が生じる。
【００９８】
ここで、噴射ノズル１１２から噴射された高圧水は、密閉容器１１１の内部に噴射されることから、密閉容器１１１の内部圧力が高まる。これにより、密閉容器１１１の内部圧力は、外部圧力に比して高くなる。このとき、密閉容器１１１には、圧力制御孔１１３が形成されていることから、密閉容器１１１は、その内部圧力が外部圧力に比して高い状態を維持しつつ、内部圧力を所定の圧力に維持する。
【００９９】
以上のように、実施例１によれば、ウォータジェットピーニング装置１１０は、密閉容器１１１の内部圧力を高くすることができるため、気泡の外側における雰囲気圧（雰囲気の静圧）を大きくすることができる。このため、雰囲気圧と気泡内圧との圧力差を大きくすることができるため、噴射ノズル１１２から噴射される高圧水によって、溶接部１０２の表面に対して与えられる衝撃圧を大きくすることができる。これにより、溶接部１０２の表面に対して、気泡の崩壊による衝撃圧を好適に与えることができるため、溶接部１０２の表面の引張残留応力を圧縮残留応力に効率良く改質することができる。
【０１００】
また、実施例１によれば、容器本体１１６とノズル周面１１５との間にシール部材１１７を設けることができるため、密閉容器１１１からの漏水を抑制することができ、密閉容器１１１の内部圧力を効率良く高めることができる。
【０１０１】
また、実施例１によれば、密閉容器１１１に圧力制御孔１１３を貫通形成することで、密閉容器１１１の内部圧力を所定の圧力に維持することができる。
【０１０２】
また、実施例１によれば、密閉容器１１１を噴射領域１２０よりも外側を取り囲むように設けることができるため、噴射ノズル１１２から溶接部１０２の表面に噴射される高圧水を、密閉容器１１１によって阻害してしまうことを抑制することができる。このため、噴射ノズル１１２から噴射された高圧水を、溶接部１０２の表面に好適に噴き当てることができ、溶接部１０２の表面に衝撃圧を好適に与えることができる。
【０１０３】
また、実施例１によれば、噴射ノズル１１２と溶接部１０２の表面との間の距離を長くすることができる。このため、溶接部１０２の表面から噴射ノズル１１２を離すことで、溶接部１０２の表面の噴射領域１２０を広くすることができ、溶接部１０２の表面に高圧水を好適に噴き当てることができる。
【０１０４】
なお、実施例１では、容器本体１１６に圧力制御孔１１３を貫通形成したが、この構成に限定されず、密閉容器１１１の内部圧力を所定の圧力に維持可能な圧力制御部であれば、いずれの構成であってもよい。具体的に、密閉容器１１１の内部圧力を所定の圧力に維持可能な圧力制御部として、圧力制御孔１１３に代えて、リークバルブを設けてもよい。つまり、密閉容器１１１の容器本体１１６に貫通孔を形成し、この貫通孔に連通する接続管を容器本体１１６の外側に取り付け、この接続管にリークバルブを介設してもよい。この構成によれば、リークバルブによって、密閉容器１１１の内部圧力を所定の圧力に維持することができる。
【実施例２】
【０１０５】
次に、図６及び図７を参照して、実施例２に係るウォータジェットピーニング装置１３０について説明する。図６は、実施例２に係るウォータジェットピーニング装置を表す模式図である。図７は、図６のＡ−Ａ矢視図である。なお、実施例２では、重複した記載を避けるべく、実施例１と異なる部分について説明し、実施例１と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。
【０１０６】
図６に示すように、実施例２のウォータジェットピーニング装置１３０は、主に、炉内計装筒９５周りの溶接部９７の表面を改質するために用いられる。ここで、溶接部９７は、炉内計装筒９５の外周に亘って形成されており、ウォータジェットピーニング装置１３０は、溶接部９７に沿って高圧水を、下鏡６６の湾曲する内面１３１に噴射する。
【０１０７】
図６及び図７に示すように、ウォータジェットピーニング装置１３０は、噴射ノズル１３２と、衝立１３３と、回転スライド機構１３４とを備えており、噴射ノズル１３２は、図示しない移動機構により溶接部９７に沿って移動する。なお、噴射ノズル１３２は、実施例１の噴射ノズル１１２と同様であるため説明を省略する。
【０１０８】
この噴射ノズル１３２から噴射された高圧水は、溶接部９７に噴き当たり、気泡が崩壊することで、溶接部９７の表面に衝撃圧が与えられる。ここで、噴射される高圧水の噴射方向と、高圧水が噴き当たる溶接部９７の表面とは、斜めに交わっている。つまり、噴射ノズル１３２から噴射された高圧水を挟んで、一方側（図６の左側）の内面１３１が、他方側（図６の右側）の内面１３１に比して低くなっている。このため、溶接部９７の表面に噴き当たって流れる高圧水は、低い側（下方側）となる内面１３１に沿って拡散する。このとき、高圧水により衝撃圧が発生する噴射領域１２０において、衝撃圧が最も大きくなる淀み点は、高圧水を挟んで、下方側の内面１３１に移動すると共に、高圧水が下方側の内面１３１に沿って流れることで、雰囲気圧が低下する可能性がある。
【０１０９】
なお、噴射ノズル１３２の噴射方向と下鏡６６の内面１３１とが直交するように、噴射ノズル１３２の噴射方向を、下鏡６６の内面１３１に沿って変化させることが考えられるが、この場合、噴射ノズル１３２の噴射方向を変更するための機構を設けなければならず、また、噴射ノズル１３２を配置する空間的な制約があることから、困難である。
【０１１０】
このため、実施例２では、噴射ノズル１３２の周囲に衝立１３３が配置されている。この衝立１３３は、回転スライド機構１３４を介して噴射ノズル１３２に取り付けられている。衝立１３３は、内面１３１に噴き当たって流れる高圧水の流通方向の下流側に位置する内面１３１に配設されており、高圧水の流れを留めている。
【０１１１】
この衝立１３３は、噴射ノズル１３２を取り囲む円弧状に形成されている。このため、衝立１３３と下鏡６６の内面１３１とによって空間が区画され、この空間に高圧水を留めることが可能となる。また、衝立１３３は、水を汚さずに、強度を有する材料を用いて構成されており、例えば、ステンレス鋼を用いて構成されている。
【０１１２】
なお、実施例２において、衝立１３３は、ステンレス鋼を用いて構成されたが、可撓性を有する材料を用いて構成してもよく、例えば、ゴム等の樹脂材を用いて構成してもよい。この場合、衝立１３３は、下鏡６６の内面１３１に密着させることができる。また、衝立１３３は、高圧水を噴射することによって発生する振動により、衝立１３３と下鏡６６の内面１３１との間が変位する場合であっても、この変位に追従して変形させることが可能となる。これにより、衝立１３３は、内面１３１との間における漏水が抑制される。
【０１１３】
ここで、衝立１３３は、回転スライド機構１３４を介して、溶接部９７に沿って移動する噴射ノズル１３２に取り付けられるため、衝立１３３は、内面１３１に対して摺動することになる。このため、衝立１３３は、内面１３１に対して摺動可能な材料となっている。
【０１１４】
また、衝立１３３は、噴射ノズル１３２から噴射される高圧水への影響を抑制すべく、衝立１３３を省いた状態において溶接部９７周りの表面に形成される噴射領域１２０の外側に配置されている。
【０１１５】
回転スライド機構１３４は、噴射ノズル１３２に対して、衝立１３３を移動させる機構となっており、噴射ノズル１３２を中心に衝立１３３を回転させると共に、噴射ノズル１３２から噴射する高圧水の噴射方向に衝立１３３をスライドさせている。回転スライド機構１３４は、噴射ノズル１３２の外周に設けられる円筒部材１４１と、円筒部材１４１と衝立１３３とを接続する複数のステー部材１４２とを含んで構成されている。
【０１１６】
円筒部材１４１は、円筒形状となっており、その内周面が、噴射ノズル１３２の外周面に対向するように、噴射ノズル１３２の外周に沿って全周に亘って設けられる。円筒部材１４１は、噴射ノズル１３２に対して噴射方向にスライド自在となっており、また、噴射ノズル１３２の周方向に回転自在となっている。
【０１１７】
複数のステー部材１４２は、円筒部材１４１の外周面と、円弧形状の衝立１３３の内面（噴射ノズル１３２側の面）とを連結している。複数のステー部材１４２は、円筒部材１４１の外周に沿って所定の間隔を空けて並べて設けられている。これにより、衝立１３３は、円筒部材１４１の移動に伴って移動する。
【０１１８】
このように構成されたウォータジェットピーニング装置１３０において、噴射ノズル１３２から溶接部９７の表面へ向けて高圧水を噴射すると、高圧水は、溶接部９７の表面に噴き当たる。そして、高圧水に含まれる気泡が崩壊することで、溶接部９７の表面に衝撃圧が生じる。
【０１１９】
ここで、噴射ノズル１３２から噴射された高圧水は、下鏡６６の内面１３１に沿って下方側に流れるが、このとき、衝立１３３によって高圧水の流れが留められる。このため、高圧水は、内面１３１の下方側に流れ難くなることから、噴射領域１２０の淀み点が内面１３１の下方側へ移動することを抑制することができ、また、雰囲気圧の低下を抑制できる。
【０１２０】
以上のように、実施例２によれば、内面１３１の下方側に拡散する高圧水を、衝立１３３によって留めることができる。このため、噴射領域１２０における淀み点が下方側に移動することを抑制することができ、また、高圧水が内面１３１の下方側に拡散することによる雰囲気圧の低下を抑制することができる。このため、溶接部９７の表面に対して斜めに噴射される高圧水によって与えられる衝撃圧の低下を抑制し、噴射ノズル１３２から噴射される高圧水を、溶接部９７の表面に好適に噴き当てることができる。
【０１２１】
また、実施例２によれば、衝立１３３を噴射領域１２０よりも外側に設けることができるため、噴射ノズル１３２から溶接部９７の表面に噴射される高圧水を、衝立１３３によって阻害してしまうことを抑制することができる。このため、噴射ノズル１３２から噴射された高圧水を、溶接部９７の表面に好適に噴き当てることができ、溶接部９７の表面に衝撃圧を好適に与えることができる。
【０１２２】
また、実施例２によれば、衝立１３３を、噴射ノズル１３２を取り囲む円弧状に形成することができるため、高圧水を留める空間を形成することができる。このため、溶接部９７の表面に噴き当たって内面１３１の下方側に流れる高圧水を、円弧状の衝立１３３によって好適に留めることができ、高圧水の拡散をより好適に抑制することができる。
【０１２３】
また、実施例２によれば、衝立１３３を、可撓性を有する材料を用いて構成してもよいため、衝立１３３を下鏡６６の内面１３１に密着させることができる。また、高圧水を噴射することによって発生する振動により、衝立１３３と下鏡６６の内面１３１との間が変位する場合であっても、この変位に追従して衝立１３３を変形させることができる。このため、溶接部９７の表面に噴き当たって内面１３１の下方側に流れる高圧水を、衝立１３３によって好適に留めることができ、高圧水の拡散をより好適に抑制することができる。
【０１２４】
また、実施例２によれば、回転スライド機構１３４を設けることで、噴射ノズル１３２を中心に、衝立１３３を回転させることができ、また、噴射方向において、衝立１３３をスライド移動させることができる。このため、溶接部９７に沿って噴射ノズル１３２が移動する場合であっても、噴射ノズル１３２の移動に追従して、衝立１３３を、高圧水が拡散する内面１３１の下方側となる所定の位置に、移動させることができる。
【０１２５】
なお、実施例２の回転スライド機構１３４に代えて、回転機構とスライド機構とが独立する個別の機構としてもよい。
【０１２６】
また、実施例２のウォータジェットピーニング装置１３０を、図８に示す変形例としてもよい。図８は、実施例２の変形例に係るウォータジェットピーニング装置を表す模式図である。図８に示すように、変形例のウォータジェットピーニング装置１３０は、衝立１３３の先端側（内面１３１に当接する側）に、衝立１３３から突出する突出部材１４５が設けられている。この突出部材１４５は、衝立１３３の先端側に形成される収容空間１４６に収容されている。また、収容空間１４６には、弾性部材１４７が設けられ、弾性部材１４７は、衝立１３３と突出部材１４５との間を付勢している。このため、突出部材１４５は、衝立１３３との相対的な位置関係を変位させることが可能となる。よって、高圧水を噴射することによって発生する振動により、衝立１３３と下鏡６６の内面１３１との間が変位する場合であっても、この変位に追従して、突出部材１４５を衝立１３３から出没させることができるため、下鏡６６の内面１３１に突出部材１４５を好適に当接させることができる。
【実施例３】
【０１２７】
次に、図９から図１１を参照して、実施例３に係るウォータジェットピーニング装置１５０について説明する。図９は、実施例３に係るウォータジェットピーニング装置を表す模式図である。図１０は、主噴射ノズルと補助噴射ノズルとの配置関係を示す平面図である。図１１は、各噴射ノズルのノズル先端側における断面図である。なお、実施例３でも、重複した記載を避けるべく、実施例１及び実施例２と異なる部分について説明し、実施例１及び実施例２と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。
【０１２８】
実施例３のウォータジェットピーニング装置１５０は、気泡の外側における雰囲気圧（雰囲気の動圧）を大きくすることで、溶接部９７及び溶接部１０２の表面に対して与えられる衝撃圧を大きくしている。実施例３のウォータジェットピーニング装置１５０は、主に、入口ノズル６７及び出口ノズル６８とセーフエンド用配管１０１との間の溶接部１０２の表面を改質するために用いられる。実施例３のウォータジェットピーニング装置１５０は、実施例１と同様に、溶接部１０２に沿って高圧水を噴射する。
【０１２９】
図９に示すように、ウォータジェットピーニング装置１５０は、主噴射ノズル１５２及び複数の補助噴射ノズル１５３を含む噴射ノズル１５１と、主噴射ノズル１５２及び複数の補助噴射ノズル１５３を取り付けるベースプレート１５４とを備えており、噴射ノズル１５１は、図示しない移動機構により溶接部１０２に沿って移動する。ここで、主噴射ノズル１５２及び複数の補助噴射ノズル１５３は、それぞれ別体に形成される噴射ノズルとなっている。
【０１３０】
また、ウォータジェットピーニング装置１５０は、主噴射ノズル１５２へ向けて水を供給する主供給ライン１５６と、複数の補助噴射ノズル１５３へ向けて水をそれぞれ供給する複数の補助供給ライン１５７とを備えている。
【０１３１】
主噴射ノズル１５２は、溶接部１０２へ向けて、気泡を含む高圧水を噴射している。主噴射ノズル１５２から噴射された高圧水は、溶接部１０２に噴き当たり、気泡が崩壊することで、溶接部１０２の表面に衝撃圧が与えられる。
【０１３２】
複数の補助噴射ノズル１５３は、主噴射ノズル１５２を中心として、主噴射ノズル１５２の周囲を取り囲むように設けられ、主噴射ノズル１５２の周方向において、所定の間隔を空けて並べて設けられている。図１０に示すように、補助噴射ノズル１５３は、例えば、４つ設けられており、主噴射ノズル１５２を中心に、９０°ずつ位相を異ならせて設けられている。この補助噴射ノズル１５３は、溶接部１０２へ向けて、気泡を含む高圧水を噴射している。複数の補助噴射ノズル１５３から噴射された高圧水は、主噴射ノズル１５２から噴射された高圧水と共に溶接部１０２に噴き当たり、気泡が崩壊することで、溶接部１０２の表面に衝撃圧が与えられる。
【０１３３】
ベースプレート１５４は、主噴射ノズル１５２及び複数の補助噴射ノズル１５３が取り付けられている。ここで、ベースプレート１５４に取り付けられる主噴射ノズル１５２及び複数の補助噴射ノズル１５３は、主噴射ノズル１５２から噴射される高圧水の噴射方向と、補助噴射ノズル１５３から噴射される高圧水の噴射方向とが同方向となるように、平行に取り付けられている。
【０１３４】
主供給ライン１５６は、主噴射ノズル１５２と水を圧送する供給装置１５９とを接続しており、供給装置１５９から圧送される水を、主噴射ノズル１５２へ向けて供給している。複数の補助供給ライン１５７は、複数の補助噴射ノズル１５３と複数の供給装置１５９とをそれぞれ接続しており、複数の供給装置１５９から圧送される水を、複数の補助噴射ノズル１５３へ向けてそれぞれ供給している。このとき、主供給ライン１５６に接続される供給装置１５９と、複数の補助供給ライン１５７に接続される複数の供給装置１５９とは、異なる個別の供給装置１５９となっている。また、主供給ライン１５６及び補助供給ライン１５７は、独立した個別の供給ラインとなっている。このため、主噴射ノズル１５２及び複数の補助噴射ノズル１５３のそれぞれには、独立した個別の供給ラインから水が圧送される。
【０１３５】
このとき、主噴射ノズル１５２から噴射される高圧水の流速は、補助噴射ノズル１５３から噴射される高圧水の流速に比して速くなっている。なお、実施例３では、主噴射ノズル１５２からの高圧水の流速を、補助噴射ノズル１５３からの高圧水の流速に比して速くしたが、この構成に限定されない。主噴射ノズル１５２から噴射される高圧水の流速と、補助噴射ノズル１５３から噴射される高圧水の流速とを同じ流速としてもよいし、補助噴射ノズル１５３からの高圧水の流速を、主噴射ノズル１５２からの高圧水の流速に比して速くしてもよい。
【０１３６】
ここで、図１０及び図１１に示すように、主噴射ノズル１５２のノズル先端側に形成される主噴射孔１６１は、高圧水が噴射される噴射方向に直交する面で切った断面が円形開口となっている。また、補助噴射ノズル１５３のノズル先端側に形成される補助噴射孔１６２は、高圧水が噴射される噴射方向に直交する面で切った断面が円形開口となっている。このとき、主噴射ノズル１５２の主噴射孔１６１の開口面積は、補助噴射ノズル１５３の補助噴射孔１６２の開口面積に比して大きくてもよいし、補助噴射ノズル１５３の補助噴射孔１６２の開口面積と同じであってもよいし、補助噴射ノズル１５３の補助噴射孔１６２の開口面積に比して小さくてもよい。
【０１３７】
また、主噴射ノズル１５２の主噴射孔１６１のノズル先端側は、テーパ面１６５が形成されるテーパ形状となっており、また、補助噴射ノズル１５３の補助噴射孔１６２のノズル先端側は、主噴射孔１６１と同様に、テーパ面１６５が形成されるテーパ形状となっている。このテーパ面１６５は、高圧水の噴射方向に向かって直径が大きくなっている。テーパ面１６５は、そのテーパ角度θ、すなわち、テーパ面１６５の中心軸Ｉを挟んで対向する２つの母線が為す角度θが、ほぼ６０°となっている。なお、ほぼ６０°とは、６０°を中心として、±２°分だけ前後する角度となっている。
【０１３８】
このように構成されたウォータジェットピーニング装置１５０において、主噴射ノズル１５２及び複数の補助噴射ノズル１５３から溶接部１０２の表面へ向けてそれぞれ高圧水が噴射される。主噴射ノズル１５２から噴射された高圧水は、補助噴射ノズル１５３から噴射された高圧水が加わることで、高圧水に含まれる気泡の外側の雰囲気の動圧が高くなる。そして、主噴射ノズル１５２及び各補助噴射ノズル１５３から噴射された高圧水が、溶接部１０２の表面に噴き当たり、高圧水に含まれる気泡が崩壊することで、溶接部１０２の表面に衝撃圧が生じる。
【０１３９】
以上のように、実施例３によれば、主噴射ノズル１５２と補助噴射ノズル１５３とから高圧水を溶接部１０２の表面に噴射することができるため、高圧水に含まれる気泡の外側の雰囲気圧（雰囲気の動圧）を大きくすることができる。このため、雰囲気圧と気泡内圧との圧力差を大きくすることができるため、主噴射ノズル１５２及び補助噴射ノズル１５３から噴射される高圧水によって、溶接部１０２の表面に対して与えられる衝撃圧を大きくすることができる。これにより、溶接部１０２の表面に対して、気泡の崩壊による衝撃圧を好適に与えることができるため、溶接部１０２の表面の引張残留応力を圧縮残留応力に効率良く改質することができる。
【０１４０】
また、実施例３によれば、主噴射ノズル１５２から噴射される高圧水の流速を、補助噴射ノズル１５３から噴射される高圧水の流速に比して速くすることができる。このため、噴射ノズル１５１の中心側となる主噴射ノズル１５２から噴射される高圧水の動圧を、噴射ノズル１５１の外周側となる補助噴射ノズル１５３から噴射される高圧水の動圧に比して大きくすることができる。
【０１４１】
また、実施例３によれば、複数の補助噴射ノズル１５３を主噴射ノズル１５２の周囲を取り囲むように設けることができるため、主噴射ノズル１５２から噴射される高圧水が、複数の補助噴射ノズル１５３から噴射される高圧水によって偏った流れになってしまうことを抑制することができる。なお、複数の補助噴射ノズル１５３は、３つ以上とすることが好ましく、この場合、主噴射ノズル１５２を中心として、主噴射ノズル１５２の周方向に等間隔で設けることがよい。
【０１４２】
また、実施例３によれば、補助噴射ノズル１５３から噴射される高圧水の噴射方向を、主噴射ノズル１５２から噴射される高圧水の噴射方向と同方向にすることができる。このため、補助噴射ノズル１５３から噴射される高圧水によって、主噴射ノズル１５２から噴射される高圧水を阻害して動圧を低下させることがない。
【０１４３】
また、実施例３によれば、主供給ライン１５６と補助供給ライン１５７とを独立した供給ラインとすることで、主噴射ノズル１５２から噴射される高圧水の動圧と、補助噴射ノズル１５３から噴射される高圧水の動圧とをそれぞれ高い動圧とすることができる。このため、主噴射ノズル１５２及び補助噴射ノズル１５３から溶接部１０２の表面に噴射される高圧水の動圧をさらに高めることができる。
【０１４４】
また、実施例３によれば、主噴射孔１６１の開口面積と、補助噴射孔１６２の開口面積とを、同じ断面形状とすることができる。このとき、主噴射孔１６１の開口面積と補助噴射孔１６２の開口面積との大きさの関係を、所定の関係とすることにより、主噴射孔１６１から噴射される高圧水と、補助噴射孔１６２から噴射される高圧水とのバランスを好適なものとすることができるため、溶接部１０２の表面に対し、高圧水を好適に噴き当てることができる。
【０１４５】
また、実施例３によれば、ノズル先端側をテーパ形状とすることで、各噴射ノズル１５１のノズル先端周りの雰囲気を取り込んで、各噴射ノズル１５１から高圧水を噴射することができる。このため、各噴射ノズル１５１から噴射される高圧水の動圧を大きなものとすることができる。
【０１４６】
また、実施例３によれば、主噴射ノズル１５２と補助噴射ノズル１５３とを別体とすることができるため、主噴射ノズル１５２と補助噴射ノズル１５３とをそれぞれ取り扱うことができる。具体的には、主噴射ノズル１５２と補助噴射ノズル１５３とを別体とすることで、独立した主供給ライン１５６及び補助供給ライン１５７の接続を容易なものとすることができる。
【実施例４】
【０１４７】
次に、図１２を参照して、実施例４に係るウォータジェットピーニング装置１７０について説明する。図１２は、実施例４に係るウォータジェットピーニング装置を表す模式図である。なお、実施例４でも、重複した記載を避けるべく、実施例１から実施例３と異なる部分について説明し、実施例１から実施例３と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。
【０１４８】
実施例４のウォータジェットピーニング装置１７０は、実施例３のウォータジェットピーニング装置１５０とほぼ同様の構成であり、主噴射ノズル１５２から噴射される高圧水の噴射方向と、補助噴射ノズル１５３から噴射される高圧水の噴射方向とを異ならせている。
【０１４９】
具体的に、補助噴射ノズル１５３から噴射される高圧水の噴射方向は、溶接部１０２の表面に向かうように、主噴射ノズル１５２側に傾けて設けられている。このとき、主噴射ノズル１５２の噴射方向に対して補助噴射ノズル１５３の噴射方向がなす角度は、主噴射ノズル１５２から噴射される高圧水を、補助噴射ノズル１５３から噴射される高圧水によって阻害しないような角度となっている。
【０１５０】
以上のように、実施例４によれば、補助噴射ノズル１５３の噴射方向を、主噴射ノズル１５２の噴射方向に対して、主噴射ノズル１５２側に傾斜させることができる。このため、補助噴射ノズル１５３から噴射される高圧水によって、主噴射ノズル１５２から噴射される高圧水を阻害することなく、補助噴射ノズル１５３から噴射される高圧水を、溶接部１０２の表面に向かって好適に噴き当てることができる。
【実施例５】
【０１５１】
次に、図１３及び図１４を参照して、実施例５に係るウォータジェットピーニング装置１８０について説明する。図１３は、実施例５に係るウォータジェットピーニング装置を表す模式図である。図１４は、主噴射ノズルと補助噴射ノズルとの配置関係の一例を示す平面図である。なお、実施例５でも、重複した記載を避けるべく、実施例１から実施例４と異なる部分について説明し、実施例１から実施例４と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。
【０１５２】
実施例５のウォータジェットピーニング装置１８０は、溶接部９７及び溶接部１０２の表面を改質するために用いられる。なお、以下では、実施例５のウォータジェットピーニング装置１８０が、実施例１、３及び４と同様に、溶接部１０２に沿って高圧水を噴射する場合について説明する。
【０１５３】
図１３に示すように、ウォータジェットピーニング装置１８０は、主噴射ノズル１８２及び複数の補助噴射ノズル１８３を含む噴射ノズル１８１を備えており、噴射ノズル１８１は、図示しない移動機構により溶接部１０２に沿って移動する。ここで、主噴射ノズル１８２及び複数の補助噴射ノズル１８３は、一体となる噴射ノズル１８１として形成されている。また、ウォータジェットピーニング装置１８０は、噴射ノズル１８１へ向けて水を供給する供給ライン１８６を備えている。
【０１５４】
噴射ノズル１８１は、主噴射ノズル１８２が中心に設けられ、主噴射ノズル１８２の周囲を取り囲むように複数の補助噴射ノズル１８３が一体に設けられている。また、図１４に示すように、噴射ノズル１８１は、ノズル先端側に、主噴射ノズル１８２の主噴射孔１９１が形成され、複数の補助噴射ノズル１８３の複数の補助噴射孔１９２が形成されている。そして、噴射ノズル１８１は、主噴射孔１９１が中心に形成され、主噴射孔１９１の周囲を取り囲むように複数の補助噴射孔１９２が形成されている。
【０１５５】
図１４に示すように、複数の補助噴射孔１９２は、例えば、４つ設けられており、主噴射孔１９１を中心に、９０°ずつ位相を異ならせて設けられている。そして、噴射ノズル１８１の主噴射ノズル１８２は、主噴射孔１９１を介して、溶接部１０２へ向けて、気泡を含む高圧水を噴射し、複数の補助噴射ノズル１８３は、複数の補助噴射孔１９２を介して、溶接部１０２へ向けて、気泡を含む高圧水を噴射している。複数の補助噴射孔１９２を介して噴射された高圧水は、主噴射孔１９１を介して噴射された高圧水と共に溶接部１０２に噴き当たり、気泡が崩壊することで、溶接部１０２の表面に衝撃圧が与えられる。
【０１５６】
また、噴射ノズル１８１は、その内部に、主噴射孔１９１及び複数の補助噴射孔１９２が連通するマニホールド１９３が形成され、このマニホールド１９３に供給ライン１８６が接続されている。このため、マニホールド１９３は、供給ライン１８６から供給された水を、主噴射孔１９１及び複数の補助噴射孔１９２へ向けて分岐させる。
【０１５７】
供給ライン１８６は、噴射ノズル１８１のマニホールド１９３と、水を圧送する供給装置１８９とを接続しており、供給装置１８９から圧送される水を、噴射ノズル１８１へ向けて供給している。このため、供給ライン１８６は、噴射ノズル１８１の主噴射ノズル１８２へ供給する主供給ラインと、噴射ノズル１８１の各補助噴射ノズル１８３へ供給する補助供給ラインとを兼ねた構成となっている。このため、主噴射ノズル１８２及び複数の補助噴射ノズル１８３のそれぞれには、一体となる同一の供給ライン１８６から水が圧送される。
【０１５８】
ここで、図１４に示すように、主噴射孔１９１は、高圧水が噴射される噴射方向に直交する面で切った断面が円形開口となっている。また、補助噴射孔１９２は、主噴射孔１９１と同様に、高圧水が噴射される噴射方向に直交する面で切った断面が円形開口となっている。なお、主噴射孔１９１の開口面積と、補助噴射孔１９２の開口面積とは、実施例３と同様であるため、説明を省略する。また、主噴射孔１９１のノズル先端側、及び補助噴射孔１９２のノズル先端側も、実施例３と同様に、テーパ形状となっていることから、説明を省略する。
【０１５９】
このように構成されたウォータジェットピーニング装置１８０において、噴射ノズル１８１の主噴射孔１９１及び複数の補助噴射孔１９２から溶接部１０２の表面へ向けてそれぞれ高圧水が噴射される。主噴射孔１９１から噴射された高圧水は、補助噴射孔１９２から噴射された高圧水が加わることで、高圧水に含まれる気泡の外側の雰囲気の動圧が高くなる。そして、主噴射孔１９１及び各補助噴射孔１９２から噴射された高圧水が、溶接部１０２の表面に噴き当たり、高圧水に含まれる気泡が崩壊することで、溶接部１０２の表面に衝撃圧が生じる。
【０１６０】
以上のように、実施例５によれば、噴射ノズル１８１の主噴射孔１９１と噴射ノズル１８１の複数の補助噴射孔１９２とから高圧水を溶接部１０２の表面に噴射することができるため、高圧水に含まれる気泡の外側の雰囲気圧（雰囲気の動圧）を大きくすることができる。このため、雰囲気圧と気泡内圧との圧力差を大きくすることができるため、主噴射孔１９１及び複数の補助噴射孔１９２から噴射される高圧水によって、溶接部１０２の表面に対して与えられる衝撃圧を大きくすることができる。これにより、溶接部１０２の表面に対して、気泡の崩壊による衝撃圧を好適に与えることができるため、溶接部１０２の表面の引張残留応力を圧縮残留応力に効率良く改質することができる。
【０１６１】
また、実施例５によれば、複数の補助噴射孔１９２を主噴射孔１９１の周囲を取り囲むように設けることができるため、主噴射孔１９１から噴射される高圧水が、複数の補助噴射孔１９２から噴射される高圧水によって偏った流れになってしまうことを抑制することができる。なお、複数の補助噴射孔１９２は、３つ以上とすることが好ましく、この場合、主噴射孔１９１を中心として、主噴射孔１９１の周方向に等間隔で設けることがよい。
【０１６２】
また、実施例５によれば、主供給ラインと補助供給ラインとを、一体となる同一の供給ライン１８６とすることで、供給ライン１８６周りの構成を簡易なものとすることができ、ウォータジェットピーニング装置１８０のコンパクト化を図ることができる。
【０１６３】
また、実施例５によれば、主噴射ノズル１８２と補助噴射ノズル１８３とを一体の噴射ノズル１８１とすることができるため、噴射ノズル１８１の構成を簡易なものとすることができ、噴射ノズル１８１のコンパクト化を図ることができる。
【０１６４】
なお、実施例５では、補助噴射孔１９２から噴射される高圧水の噴射方向を、主噴射孔１９１から噴射される高圧水の噴射方向と同方向にしてもよいし、主噴射孔１９１側へ傾斜する方向としてもよい。
【０１６５】
また、実施例５では、噴射ノズル１８１の中心に、円形開口の主噴射孔１９１を形成し、主噴射孔１９１の周囲に、円形開口となる複数の補助噴射孔１９２を形成したが、図１５に示す構成としてもよい。図１５は、主噴射ノズルと補助噴射ノズルとの配置関係の一例を示す平面図である。図１５に示すように、噴射ノズル１８１の中心に、円形開口の主噴射孔１９１を形成し、主噴射孔１９１の周囲を取り囲むように円環形状の開口となる補助噴射孔１９２を形成してもよい。
【０１６６】
このとき、主噴射孔１９１及び補助噴射孔１９２のノズル先端の形状は、図１６に示す形状となっている。図１６は、主噴射ノズル及び補助噴射ノズルのノズル先端側における断面図である。図１６に示すように、主噴射孔１９１のノズル先端側は、実施例３と同様に、中心軸Ｉを中心とするテーパ面１９５が形成されるテーパ形状となっている。一方で、円環形状の開口となる補助噴射孔１９２のノズル先端側は、内側（主噴射孔１９１側）の周面が、高圧水の噴射方向に向かって直径が同径となるストレート形状となる一方で、外側の周面が、高圧水の噴射方向に向かって直径が大きくなるような、中心軸Ｉを中心とするテーパ面１９６が形成されるテーパ形状となっている。
【０１６７】
主噴射孔１９１のテーパ面１９５は、そのテーパ角度θ１が、実施例３と同様に、ほぼ６０°となっている。一方で、補助噴射孔１９２のテーパ面１９６は、そのテーパ角度θ２が、θ１の半分、つまり、ほぼ３０°（３０°±１°）となっている。ここで、テーパ角度θ２は、径方向において対向する、外側の周面となるテーパ面１９６の母線と、内側の周面の母線とが為す角度である。つまり、補助噴射孔１９２のテーパ面１９６のテーパ角度θ２は、主噴射孔１９１のテーパ面１９５のテーパ角度θ１よりも小さくなっている。
【０１６８】
この構成によれば、補助噴射孔１９２のノズル先端側において、外側の周面をテーパ形状とすることで、補助噴射孔１９２の外周側におけるノズル先端周りの雰囲気を取り込んで、補助噴射孔１９２から高圧水を噴射することができる。このため、補助噴射孔１９２から噴射される高圧水の動圧を大きなものとすることができる。一方で、補助噴射孔１９２のノズル先端側において、内側の周面をストレート形状とすることで、補助噴射孔１９２の内周側において雰囲気の取り込みを抑制できることから、主噴射孔１９１から噴射される高圧水への干渉を抑制することができる。
【０１６９】
なお、上記した実施例１から５は、各実施例を適宜組み合わせることが可能である。例えば、実施例３から実施例５の噴射ノズル１５１、１８１を、実施例１の噴射ノズル１１２として用いてもよいし、実施例２の噴射ノズル１３２として用いてもよい。
【符号の説明】
【０１７０】
１  原子力発電プラント
１１  原子炉格納容器
１２  加圧水型原子炉
１３  蒸気発生器
１４  高温側送給配管
１５  低温側送給配管
１６  加圧器
１７  一次冷却水ポンプ
３１  配管
３２  蒸気タービン
３６  発電機
４１  復水器
４４  取水管
４５  排水管
４６  循環水ポンプ
４７  配管
５４  給水ポンプ
６１  原子炉容器
６２  原子炉容器本体
６３  原子炉容器蓋（上鏡）
６４  スタッドボルト
６５  ナット
６６  下鏡
６７  入口ノズル
６８  出口ノズル
６９  上部炉心支持板
７０  下部炉心支持板
７１  炉心支持ロッド
７２  上部炉心板
７３  炉心槽
７４  下部炉心板
７５  炉心
７６  燃料集合体
７７  制御棒
７８  制御棒クラスタ
７９  制御棒クラスタ案内管
８０  制御棒駆動装置
８１  ハウジング
８２  制御棒クラスタ駆動軸
８３  計装管台
８４  炉内計装案内管
８５  コンジットチューブ
８６，８７  連接板
８８  シンブルチューブ
８９  上部プレナム
９０  下部プレナム
９１  ダウンカマー部
９５  炉内計装筒
９６  取付孔
９７  溶接部
１０１  セーフエンド用配管
１０２  溶接部
１１０  ウォータジェットピーニング装置
１１１  密閉容器
１１２  噴射ノズル
１１３  圧力制御孔
１１５  ノズル周面
１１６  容器本体
１１７  シール部材
１２０  噴射領域
１３０  ウォータジェットピーニング装置（実施例２）
１３１  内面
１３２  噴射ノズル
１３３  衝立
１３４  回転スライド機構
１４１  円筒部材
１４２  ステー部材
１４５  突出部材
１４６  収容空間
１４７  弾性部材
１５０  ウォータジェットピーニング装置（実施例３）
１５１  噴射ノズル
１５２  主噴射ノズル
１５３  補助噴射ノズル
１５４  ベースプレート
１５６  主供給ライン
１５７  補助供給ライン
１５９  供給装置
１６１  主噴射孔
１６２  補助噴射孔
１６５  テーパ面
１７０  ウォータジェットピーニング装置（実施例４）
１８０  ウォータジェットピーニング装置（実施例５）
１８１  噴射ノズル
１８２  主噴射ノズル
１８３  補助噴射ノズル
１８６  供給ライン
１８９  供給装置
１９１  主噴射孔
１９２  補助噴射孔
１９３  マニホールド
１９５  テーパ面
１９６  テーパ面
Ｉ  中心軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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