JP2009058547A - Optical fiber cooling apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ファイバ冷却装置に関する。 The present invention relates to an optical fiber cooling device.
従来からレーザにより加熱を行うことにより、ステンレス鋼の配管の外面を溶体化温度加熱又は溶融することで、配管の内面側の残留応力を低減する工法が知られている。しかし、この工法では、加熱領域の近傍に鋭敏化温度に晒される領域が発生してしまうため、材料に悪影響を与える可能性がある。また、加熱面に酸化スケールが形成されてしまい、酸化スケールを除去する必要が生じてしまう。上述したような残留応力を低減する工法の一例が下記特許文献1に開示されている。 Conventionally, a method of reducing residual stress on the inner surface side of the pipe by heating or melting the outer surface of the stainless steel pipe by laser heating is known. However, in this construction method, an area exposed to the sensitization temperature is generated in the vicinity of the heating area, which may adversely affect the material. Moreover, an oxide scale is formed on the heating surface, and it becomes necessary to remove the oxide scale. An example of a method for reducing the residual stress as described above is disclosed in Patent Document 1 below.
このため、上述したような従来の残留応力を低減する方法に替わる技術として、図10に示すような、レーザ発振器60により発振されたレーザを光ファイバ61により施工部62まで伝送し、回転移動しながらレーザを照射することにより、レーザにより配管63外面を加熱して、配管63内面側の残留応力を低減するレーザを用いた残留応力改善工法が知られている。
For this reason, as an alternative to the conventional method for reducing residual stress as described above, a laser oscillated by a
しかしながら、上述したレーザを用いた残留応力改善工法では、レーザ発振器から施工部までは、レーザは光ファイバで伝送されるが、例えば原子力プラントでは、図11に示すように、レーザ発振器60は原子力プラントの建屋64外に設置し、建屋64内の施工部62までの長距離を光ファイバ61を用いてレーザを伝送する必要がある。
However, in the residual stress improvement method using the laser described above, the laser is transmitted from the laser oscillator to the construction part by an optical fiber. However, in a nuclear power plant, for example, as shown in FIG. It is necessary to transmit the laser using the
また、建屋64外に光ファイバ61を敷設することにより、太陽光や外気温の影響を受けて、光ファイバ61の温度が許容できる範囲以上に加熱される虞がある。この場合、光ファイバ61のガラス部と樹脂部の熱による伸び差によりガラス部に不要な力が加わり、伝送するレーザの特性に影響を及ぼす虞がある。
In addition, by laying the
以上のことから、本発明は、光ファイバを冷却することにより、周辺の環境に影響を受けずに大出力のレーザを安定して長時間伝送することが可能な光ファイバ冷却装置を提供することを目的とする。 In view of the above, the present invention provides an optical fiber cooling device capable of stably transmitting a high-power laser for a long time without being affected by the surrounding environment by cooling the optical fiber. With the goal.
上記の課題を解決するための第1の発明に係る光ファイバ冷却装置は、
レーザを発振するレーザ発振器と、
前記レーザを伝送する光ファイバと、
前記光ファイバを収納する円筒状の外筒と、
前記外筒内に冷却媒体を供給し、前記光ファイバの温度変化による膨張又は収縮を抑制するため所定の温度範囲で冷却する冷却手段と
を備える
ことを特徴とする。
An optical fiber cooling device according to the first invention for solving the above-mentioned problems is as follows.
A laser oscillator that oscillates a laser;
An optical fiber for transmitting the laser;
A cylindrical outer tube for housing the optical fiber;
And a cooling means for supplying a cooling medium into the outer cylinder and cooling the optical fiber in a predetermined temperature range in order to suppress expansion or contraction due to a temperature change of the optical fiber.
したがって、レーザを伝送する光ファイバを冷却することにより、伝送ロスによる光ファイバの温度上昇を防止することが可能となり、大出力のレーザを長時間安定して用いることが可能となる。さらに、光ファイバを冷却することにより、周辺の環境に影響を受けずに大出力のレーザを安定して長時間伝送することができる。 Therefore, by cooling the optical fiber that transmits the laser, it is possible to prevent the temperature increase of the optical fiber due to transmission loss, and it is possible to stably use a high-power laser for a long time. Furthermore, by cooling the optical fiber, a high-power laser can be stably transmitted for a long time without being affected by the surrounding environment.
上記の課題を解決するための第2の発明に係る光ファイバ冷却装置は、第1の発明に係る光ファイバ冷却装置において、前記レーザ発振器は屋外に設置され、前記外筒は前記光ファイバの屋外に敷設されている部分にのみ設置されることを特徴とする。
したがって、レーザ発振器を屋外に設置することにより、狭いスペースでもレーザを用いた残留応力改善工法による施工ができる。また、冷却する範囲を環境変動の大きい屋外の敷設部のみとすることにより、設備の簡素化や作業量の低減を図ることができる。さらに、原子力プラントにおいては、放射線管理区域内での作業が低減し、被爆の低減や廃棄物の低減に寄与することができる。
An optical fiber cooling device according to a second invention for solving the above-mentioned problems is the optical fiber cooling device according to the first invention, wherein the laser oscillator is installed outdoors, and the outer tube is installed outside the optical fiber. It is installed only in the part laid in.
Therefore, by installing the laser oscillator outdoors, it is possible to perform construction by a residual stress improving method using a laser even in a narrow space. Further, by setting the cooling range to only the outdoor laying part having a large environmental fluctuation, it is possible to simplify the equipment and reduce the work amount. Furthermore, in a nuclear power plant, work in the radiation control area is reduced, which can contribute to reduction of exposure and waste.
上記の課題を解決するための第3の発明に係る光ファイバ冷却装置は、第2の発明に係る光ファイバ冷却装置において、前記外筒は表面に反射加工を施されることを特徴とする。
したがって、太陽光を反射するため、光ファイバの太陽光による温度上昇を防ぐことができる。
An optical fiber cooling device according to a third aspect of the present invention for solving the above-mentioned problems is characterized in that, in the optical fiber cooling device according to the second aspect of the invention, the outer cylinder is subjected to reflection processing on the surface.
Therefore, since sunlight is reflected, it is possible to prevent an increase in temperature due to sunlight of the optical fiber.
上記の課題を解決するための第4の発明に係る光ファイバ冷却装置は、第1の発明から第3の発明のいずれかひとつに係る光ファイバ冷却装置において、前記光ファイバを巻き取って適切な長さとする光ファイバドラムと、前記光ファイバドラムに巻き取られた前記光ファイバの温度変化による膨張又は収縮を抑制するため所定の温度範囲で冷却する光ファイバドラム冷却手段とを備え、前記外筒は複数の小外筒により構成し、各前記小外筒ごとに前記冷却手段を設置することを特徴とする。 An optical fiber cooling device according to a fourth aspect of the present invention for solving the above-described problems is an optical fiber cooling device according to any one of the first to third aspects of the invention, wherein the optical fiber is wound up appropriately. An optical fiber drum having a length; and an optical fiber drum cooling means for cooling in a predetermined temperature range in order to suppress expansion or contraction due to a temperature change of the optical fiber wound around the optical fiber drum, Is constituted by a plurality of small outer cylinders, and the cooling means is installed for each of the small outer cylinders.
したがって、現地工事では、レーザ発振器の設置場所から施工部までの距離が異なるが、光ファイバを敷設部と光ファイバドラムに巻き取ったままの部分とに分けることができ、冷却手段を2つの部分に分離することができるため、プラントに応じて冷却手段を適切かつ柔軟に設置することができる。 Therefore, in the local construction, the distance from the installation location of the laser oscillator to the construction part is different, but the optical fiber can be divided into the laying part and the part wound around the optical fiber drum, and the cooling means is divided into two parts. Therefore, the cooling means can be installed appropriately and flexibly according to the plant.
上記の課題を解決するための第5の発明に係る光ファイバ冷却装置は、第1の発明から第4の発明のいずれかひとつに係る光ファイバ冷却装置において、前記外筒は半割れ形状とすることを特徴とする。
したがって、光ファイバの敷設後に簡単に外筒を設置することができ、また、光ファイバの敷設後に光ファイバ冷却装置全体を設置することが可能となるため、敷設経路の変更が必要となる複数のプラントに対しても適切かつ柔軟に対応することができる。
An optical fiber cooling device according to a fifth aspect of the present invention for solving the above-described problems is the optical fiber cooling device according to any one of the first to fourth aspects of the invention, wherein the outer tube is half-cracked. It is characterized by that.
Therefore, the outer cylinder can be easily installed after laying the optical fiber, and the entire optical fiber cooling device can be installed after laying the optical fiber. Therefore, a plurality of installation routes need to be changed. Appropriate and flexible response to the plant.
上記の課題を解決するための第6の発明に係る光ファイバ冷却装置は、第5の発明に係る光ファイバ冷却装置において、前記外筒は前記光ファイバを前記外筒の内部の中心に保持する治具を備えることを特徴とする。
したがって、光ファイバを外筒内部のほぼ中央の空中に保持することが可能となるため、光ファイバを直接かつ均一に冷却することが可能となり、周辺の環境に影響を受けずに大出力のレーザを安定して長時間伝送することができる。
An optical fiber cooling device according to a sixth invention for solving the above-mentioned problems is the optical fiber cooling device according to the fifth invention, wherein the outer cylinder holds the optical fiber at the center inside the outer cylinder. A jig is provided.
Therefore, since the optical fiber can be held in the middle of the air inside the outer cylinder, the optical fiber can be directly and uniformly cooled, and the high output laser is not affected by the surrounding environment. Can be stably transmitted for a long time.
上記の課題を解決するための第7の発明に係る光ファイバ冷却装置は、第1の発明から第6の発明のいずれかひとつに係る光ファイバ冷却装置において、前記外筒は軸方向の端部に内面が多孔板となっている円筒状のジャケットを備えることを特徴とする。
したがって、軸方向の熱伝導等により、他の部分に比べ温度上昇が生じやすい外筒端部の光ファイバの入口部においても、冷却媒体の衝突噴流により冷却することで冷却効率を向上させることができる。
An optical fiber cooling device according to a seventh invention for solving the above-mentioned problems is the optical fiber cooling device according to any one of the first to sixth inventions, wherein the outer cylinder has an axial end portion. And a cylindrical jacket whose inner surface is a perforated plate.
Therefore, the cooling efficiency can be improved by cooling with the collision jet of the cooling medium also at the inlet portion of the optical fiber at the end of the outer cylinder where the temperature rises more easily than other portions due to axial heat conduction or the like. it can.
上記の課題を解決するための第8の発明に係る光ファイバ冷却装置は、第7の発明に係る光ファイバ冷却装置において、前記ジャケットは、前記多孔板に形成される孔のピッチが、前記外筒の軸方向の端部に行くにつれ小さくなり、前記外筒の軸方向の内側に行くにつれ大きくなることを特徴とする。
したがって、衝突噴流を生じさせる孔のピッチを変更することにより、熱負荷分布に応じた冷却効率を設定することが可能となるため、外筒端部の光ファイバの入口部において、冷却効率をより向上させることができる。
An optical fiber cooling device according to an eighth invention for solving the above-mentioned problems is the optical fiber cooling device according to the seventh invention, wherein the jacket has a pitch of holes formed in the porous plate, It becomes smaller as it goes to the end of the cylinder in the axial direction, and it becomes larger as it goes inward in the axial direction of the outer cylinder.
Therefore, it is possible to set the cooling efficiency in accordance with the heat load distribution by changing the pitch of the holes that generate the collision jet, so that the cooling efficiency is further improved at the optical fiber inlet at the end of the outer cylinder. Can be improved.
上記の課題を解決するための第9の発明に係る光ファイバ冷却装置は、第7の発明又は第8の発明に係る光ファイバ冷却装置において、前記ジャケットは、径方向における壁部の厚さが、前記外筒の軸方向の端部に行くにつれ厚くなり、前記外筒の軸方向の内側に行くにつれ薄くなることを特徴とする。
したがって、衝突噴流距離を変化させることにより、熱負荷分布に応じたい冷却効率を設定することが可能となるため、冷却効率をより向上させることが可能となる。さらに、噴孔からの流量増加に対して流路面積が増大するため、冷却媒体の圧力損失の低下を図ることができる。
An optical fiber cooling device according to a ninth invention for solving the above-described problems is the optical fiber cooling device according to the seventh invention or the eighth invention, wherein the jacket has a thickness of a wall portion in a radial direction. The outer cylinder is thicker as it goes to the end in the axial direction, and it is thinner as it goes to the inner side in the axial direction of the outer cylinder.
Accordingly, by changing the collision jet flow distance, it is possible to set the cooling efficiency desired to correspond to the heat load distribution, so that the cooling efficiency can be further improved. Furthermore, since the flow path area increases as the flow rate from the nozzle hole increases, the pressure loss of the cooling medium can be reduced.
上記の課題を解決するための第10の発明に係る光ファイバ冷却装置は、第7の発明から第8の発明のいずれかひとつに係る光ファイバ冷却装置において、前記多孔板の前記外筒の軸方向の内側の端部にテーパ部を形成することを特徴とする。
したがって、多孔板端部にテーパ部を形成することにより、開口部の急拡大による圧力損失を極力小さくすることができる。
An optical fiber cooling device according to a tenth aspect of the present invention for solving the above problem is the optical fiber cooling device according to any one of the seventh to eighth aspects of the invention, wherein the shaft of the outer cylinder of the perforated plate is used. A taper portion is formed at an inner end portion in the direction.
Therefore, the pressure loss due to the rapid expansion of the opening can be minimized by forming the tapered portion at the end of the perforated plate.
本発明によれば、光ファイバを冷却することにより、周辺の環境に影響を受けずに大出力のレーザを安定して長時間伝送することが可能な光ファイバ冷却装置を実現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the optical fiber cooling device which can transmit a high output laser stably for a long time without being influenced by the surrounding environment by cooling an optical fiber is realizable.
本発明に係る光ファイバ冷却装置の種々の実施形態について、図1〜図9を用いて説明する。なお、図1は本発明の第1の実施形態に係る光ファイバ冷却装置の構成例を示した図、図2は本発明の第2の実施形態に係る光ファイバ冷却装置の構成例を示した図、図3は本発明の第3の実施形態に係る光ファイバ冷却装置の構成例を示した図、図4は本発明の第4及び第5の実施形態に係る光ファイバ冷却装置における外筒の構造を示した図、図5は本発明の第5の実施形態に係る光ファイバ冷却装置における治具の構造を示した図、図6は本発明の第6の実施形態に係る光ファイバ冷却装置におけるジャケットの構造を示した図、図7は本発明の第7の実施形態に係る光ファイバ冷却装置におけるジャケットの構造を示した図、図8は本発明の第8の実施形態に係る光ファイバ冷却装置におけるジャケットの構造を示した図、図9は本発明の第9の実施形態に係る光ファイバ冷却装置におけるジャケットの構造を示した図である。 Various embodiments of an optical fiber cooling device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 shows a configuration example of the optical fiber cooling device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a configuration example of the optical fiber cooling device according to the second embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of an optical fiber cooling device according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an outer cylinder in the optical fiber cooling device according to the fourth and fifth embodiments of the present invention. FIG. 5 is a diagram showing the structure of a jig in an optical fiber cooling apparatus according to the fifth embodiment of the present invention, and FIG. 6 is an optical fiber cooling according to the sixth embodiment of the present invention. FIG. 7 is a diagram showing the structure of a jacket in the apparatus, FIG. 7 is a diagram showing the structure of the jacket in the optical fiber cooling apparatus according to the seventh embodiment of the present invention, and FIG. 8 is the light according to the eighth embodiment of the present invention. Figure 9 shows the jacket structure in the fiber cooling device. Is a diagram showing the structure of the jacket in the optical fiber cooling device according to light of the ninth embodiment.
〔第1の実施形態〕
以下、本発明に係る光ファイバ冷却装置の第1の実施形態について説明する。本実施形態に係る光ファイバ冷却装置は、レーザ発振器から施工部までを光ファイバを用いて伝送するレーザを用いた応力改善方法において、光ファイバを冷却装置により冷却することを特徴とする。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of an optical fiber cooling device according to the present invention will be described. The optical fiber cooling device according to this embodiment is characterized in that, in a stress improvement method using a laser that transmits an optical fiber from a laser oscillator to a construction part, the optical fiber is cooled by the cooling device.
次に、本実施形態に係る光ファイバ冷却装置の構成例について説明する。図1に示すように、レーザ発振器10により発振されたレーザは、光ファイバ11を介して建屋18内の施工対象物12に設置した施工部13まで伝送される。そして、光ファイバ11により伝送されたレーザにより、施工対象物12にレーザを用いた残留応力改善工法を施工する。光ファイバ11には、光ファイバ11を覆う筒状の外筒14を設置する。外筒14の中央部近傍には、外筒14内に冷却した冷却媒体を供給する冷凍機15を設置する。冷凍機15には、外筒14内の結露を防止するために除湿器16が設置される。
Next, a configuration example of the optical fiber cooling device according to the present embodiment will be described. As shown in FIG. 1, the laser oscillated by the
また、外筒14の両端部近傍には、冷却媒体を外筒14内から排出する送風機17が設置される。すなわち、除湿器16に吸入された冷却媒体は除湿された上で冷凍機15において冷却され、冷却された冷却媒体は外筒14内に供給されて光ファイバ11を冷却し、光ファイバ11を冷却した冷却媒体は送風機17により外筒14内から排出される。
Further, a
また、冷凍機15を外筒14の中央部近傍に設置し、送風機17を外筒14の両端部近傍に設置することで、冷却媒体の圧力損失を低下させることができる。これにより、外筒14の径を小さくすることができるため、光ファイバ11の曲がり具合に柔軟に対応することができる。なお、本実施形態では、冷却媒体は空気とし、大気中から吸入した空気は再び大気中に排気しているが、冷却媒体に空気以外の気体や水等の液体を用い、吸入した気体を大気中に排気せずに再度循環させるよう構成することも可能である。
Moreover, the pressure loss of a cooling medium can be reduced by installing the
さらに、本実施形態に係る光ファイバ冷却装置による冷却温度は、光ファイバ11の温度が0℃〜40℃程度の範囲に収まるようにする。これは光ファイバ11の温度が高すぎる場合には、光ファイバ11のガラス部と光ファイバ11の被覆部との熱膨張による膨張率の差に起因する変形等により、伝送されるレーザの特性に影響を及ぼす虞があることは当然であるが、温度が低すぎる場合であっても光ファイバ11のガラス部と光ファイバ11の被覆部との収縮率の差に起因する変形等により、伝送されるレーザの特性に影響を及ぼす虞があるためであり、従来公知の光ファイバ11を単純に極端に冷却すればよいという類のものではない。
Furthermore, the cooling temperature by the optical fiber cooling device according to the present embodiment is set so that the temperature of the
以上のように、本実施形態によれば、レーザを伝送する光ファイバ11を冷却することにより、伝送ロスによる光ファイバ11の温度上昇を防止することが可能となり、大出力のレーザを長時間安定して用いることができる。さらに、光ファイバ11を冷却することにより、周辺の環境に影響を受けずに大出力のレーザを安定して長時間伝送することができる。
As described above, according to the present embodiment, by cooling the
〔第2の実施形態〕
以下、本発明に係る光ファイバ冷却装置の第2の実施形態について説明する。本実施形態に係る光ファイバ冷却装置は、レーザ発振器から施工部までを光ファイバを用いて伝送するレーザを用いた応力改善方法において、レーザ発振器を屋外に設置し、光ファイバの冷却範囲は屋外に敷設している部分のみとすることを特徴とする。また、太陽光による光ファイバの加熱を防止するため、太陽光を反射することを特徴とする。
[Second Embodiment]
Hereinafter, a second embodiment of the optical fiber cooling apparatus according to the present invention will be described. The optical fiber cooling device according to the present embodiment is a method for stress improvement using a laser that transmits an optical fiber from a laser oscillator to a construction site using an optical fiber. The laser oscillator is installed outdoors, and the cooling range of the optical fiber is outdoors. It is characterized only by the laying part. Moreover, in order to prevent the optical fiber from being heated by sunlight, the solar light is reflected.
次に、本実施形態に係る光ファイバ冷却装置の構成例について説明する。図2に示すように、本実施形態ではレーザ発振器10は建屋18外に設置される。レーザ発振器10により発振されたレーザは、光ファイバ11を介して施工対象物12に設置した施工部13まで伝送される。そして、光ファイバ11により伝送されたレーザにより、施工対象物12にレーザを用いた残留応力改善工法を施工する。光ファイバ11には、光ファイバ11を覆う筒状の外筒14を設置する。なお、外筒14には、太陽光を反射することで太陽光による光ファイバ11の温度上昇を防ぐため、外筒14の表面にアルミニウム箔等により反射加工を施す。本実施形態では、外筒14は、レーザ発振器10から建屋18までの屋外に敷設されている敷設部19にのみ設置する。
Next, a configuration example of the optical fiber cooling device according to the present embodiment will be described. As shown in FIG. 2, in this embodiment, the
外筒14の中央部近傍には、外筒14内に冷却した冷却媒体を供給する冷凍機15を設置する。冷凍機15には、外筒14内での結露を防止するために除湿器16が設置される。また、外筒14の両端部近傍には、冷却媒体を外筒14内から排出する送風機17が設置される。すなわち、除湿器16に吸入された冷却媒体は除湿された上で冷凍機15において冷却され、冷却された冷却媒体は外筒14内に供給されて光ファイバ11を冷却し、光ファイバ11を冷却した冷却媒体は送風機17により外筒14内から排出される。
A
また、冷凍機15を外筒14の中央部近傍に設置し、送風機17を外筒14の両端部近傍に設置することで、冷却媒体の圧力損失を低下させることができる。これにより、外筒14の径を小さくすることができるため、光ファイバ11の曲がり具合に柔軟に対応することができる。なお、本実施形態では、冷却媒体は空気とし、大気中から吸入した空気は再び大気中に排気しているが、冷却媒体に空気以外の気体を用い、吸入した気体を大気中に排気せずに再度循環させるよう構成することも可能である。
Moreover, the pressure loss of a cooling medium can be reduced by installing the
さらに、本実施形態に係る光ファイバ冷却装置による冷却温度は、光ファイバ11の温度が0℃〜40℃程度の範囲に収まるようにする。これは光ファイバ11の温度が高すぎる場合には、光ファイバ11のガラス部と光ファイバ11の被覆部との熱膨張による膨張率の差に起因する変形等により、伝送されるレーザの特性に影響を及ぼす虞があることは当然であるが、温度が低すぎる場合であっても光ファイバ11のガラス部と光ファイバ11の被覆部との収縮率の差に起因する変形等により、伝送されるレーザの特性に影響を及ぼす虞があるためであり、従来公知の光ファイバ11を単純に極端に冷却すればよいという類のものではない。
Furthermore, the cooling temperature by the optical fiber cooling device according to the present embodiment is set so that the temperature of the
以上のように、本実施形態によれば、第1の実施形態における光ファイバ冷却装置における効果に加え、レーザ発振器10を屋外に設置することにより、狭いスペースでもレーザを用いた残留応力改善工法による施工が可能となる。また、冷却する範囲を環境変動の大きい屋外の敷設部19のみとすることにより、設備の簡素化や作業量の低減を図ることが可能となる。さらに、原子力プラントにおいては、放射線管理区域内での作業が低減し、被爆の低減や廃棄物の低減に寄与することができる。
As described above, according to the present embodiment, in addition to the effect of the optical fiber cooling device in the first embodiment, the
〔第3の実施形態〕
以下、本発明に係る光ファイバ冷却装置の第3の実施形態について説明する。本実施形態に係る光ファイバ冷却装置は、レーザ発振器から施工部までを光ファイバを用いて伝送するレーザを用いた応力改善方法において、光ファイバドラムと光ファイバ敷設部を別々に冷却し、さらに、光ファイバの敷設部は、複数の領域に区切って冷却することを特徴とする。
[Third Embodiment]
Hereinafter, a third embodiment of the optical fiber cooling device according to the present invention will be described. The optical fiber cooling device according to the present embodiment separately cools the optical fiber drum and the optical fiber laying portion in the stress improvement method using the laser that transmits from the laser oscillator to the construction portion using the optical fiber, The laying portion of the optical fiber is cooled by being divided into a plurality of regions.
次に、本実施形態に係る光ファイバ冷却装置の構成例について説明する。図3に示すように、本実施形態ではレーザ発振器10は建屋18外に設置される。レーザ発振器10により発振されたレーザは、光ファイバ11を介して施工対象物12に設置した施工部13まで伝送される。光ファイバ11は、適切な長さとなるように光ファイバドラム20に巻き取られている。そして、光ファイバ11により伝送されたレーザにより、施工対象物12にレーザを用いた残留応力改善工法を施工する。
Next, a configuration example of the optical fiber cooling device according to the present embodiment will be described. As shown in FIG. 3, in this embodiment, the
光ファイバ11には、光ファイバ11を覆う筒状の外筒14を設置する。本実施形態では、外筒14は、レーザ発振器10から建屋18までの屋外に敷設されている敷設部19にのみ設置する。なお、外筒14には、太陽光を反射して太陽光による光ファイバ11の温度上昇を防ぐため、外筒14の表面にアルミニウム箔等により反射加工を施す。
The
また、本実施形態では、外筒14は、光ファイバ11の敷設部19を複数の領域に区切って冷却するために、複数の小外筒14sにより構成されている。小外筒14sの中央部近傍には、小外筒14s内に冷却した冷却媒体を供給する冷凍機15を設置する。冷凍機15には、小外筒14s内での結露を防止するために除湿器16が設置される。
In the present embodiment, the
また、小外筒14sの両端部近傍には、冷却媒体を小外筒14s内から排出する送風機17が設置される。すなわち、除湿器16に吸入された冷却媒体は除湿された上で冷凍機16において冷却され、冷却された冷却媒体は小外筒14s内に供給されて光ファイバ11を冷却し、光ファイバ11を冷却した冷却媒体は送風機17により小外筒14s内から排出される。
A
また、冷凍機15を小外筒14sの中央部近傍に設置し、送風機17を小外筒14sの両端部近傍に設置することで、冷却媒体の圧力損失を低下させることができる。これにより、小外筒14sの径を小さくすることができるため、光ファイバ11の曲がり具合に柔軟に対応することができる。なお、本実施形態では、冷却媒体は空気とし、大気中から吸入した空気は再び大気中に排気しているが、冷却媒体に空気以外の気体を用い、吸入した気体を大気中に排気せずに再度循環させるよう構成することも可能である。
Moreover, the pressure loss of a cooling medium can be reduced by installing the
また、光ファイバドラム20には、光ファイバドラム20を覆うカバー21を取り付ける。カバー21には冷凍機22を設置し、冷凍機22から供給された冷却媒体を冷却器23によりカバー21内を循環させる。これにより、光ファイバドラム20に巻き取られた光ファイバ11を冷却することができる。
A
さらに、本実施形態に係る光ファイバ冷却装置による冷却温度は、光ファイバ11の温度が0℃〜40℃程度の範囲に収まるようにする。これは光ファイバ11の温度が高すぎる場合には、光ファイバ11と光ファイバ11の被覆部との熱膨張による膨張率の差に起因する変形等により、伝送されるレーザの特性に影響を及ぼす虞があることは当然であるが、温度が低すぎる場合であっても光ファイバ11と光ファイバ11の被覆部との収縮率の差に起因する変形等により、伝送されるレーザの特性に影響を及ぼす虞があるためであり、従来公知の光ファイバ11を単純に極端に冷却すればよいという類のものではない。
Furthermore, the cooling temperature by the optical fiber cooling device according to the present embodiment is set so that the temperature of the
以上のように、本実施形態によれば、第1及び第2の実施形態における光ファイバ冷却装置における効果に加え、現地工事では、レーザ発振器10の設置場所から施工部13までの距離が異なるが、光ファイバ11を敷設部19と光ファイバドラム20に巻き取ったままの部分とに分けることができ、冷凍機15,22や送風機17等を2つの部分に分離することができるため、プラントに応じて冷凍機15,22や送風機17等を適切かつ柔軟に設置することができる。
As described above, according to the present embodiment, in addition to the effects of the optical fiber cooling device in the first and second embodiments, the distance from the installation location of the
〔第4の実施形態〕
以下、本発明に係る光ファイバ冷却装置の第4の実施形態について説明する。本実施形態に係る光ファイバ冷却装置は、第1〜第3の実施形態に係る光ファイバ冷却装置において、さらに、外筒の構造を半割れ形状によりカバーすることができる外筒とすることを特徴とする。
[Fourth Embodiment]
Hereinafter, a fourth embodiment of the optical fiber cooling device according to the present invention will be described. In the optical fiber cooling device according to the first to third embodiments, the optical fiber cooling device according to the present embodiment is further an outer tube that can cover the structure of the outer tube with a half-cracked shape. And
次に、本実施形態に係る光ファイバ冷却装置の外筒の構造について説明する。図4に示すように、外筒14の本体部分は蛇腹状の円筒である蛇腹冷却管30により形成されている。光ファイバ11は、この蛇腹冷却管30の内部に収納されている。蛇腹冷却管30は柔軟性を有する蛇腹状であるため、光ファイバ11の曲がり具合に柔軟に対応することができる。また、蛇腹冷却管30は半割れ形状になっており、半割れ部31の部分にはファスナー32が取り付けられている。
Next, the structure of the outer cylinder of the optical fiber cooling device according to this embodiment will be described. As shown in FIG. 4, the main body portion of the
蛇腹冷却管30の外側は、蛇腹冷却管30に結露が生じることを防ぐために結露防止用断熱材33で覆われている。結露防止用断熱材33は、蛇腹冷却管30の半割れ部31の部分に対応した半割れ形状となっており、半割れ部31の部分にはマジックテープ(登録商標)34が取り付けられている。このため蛇腹冷却管30の内部に光ファイバ11を収納する際には、結露防止用断熱材33のマジックテープ34をはがし、蛇腹冷却管30のファスナー32を開くだけで容易に収納することができる。
The outer side of the
また、外筒14を構成する蛇腹冷却管30と結露防止用断熱材33の軸方向の端部には、他の外筒と接続するため、蛇腹冷却管30の端部にファスナー35が取り付けられており、また、結露防止用断熱材30の端部にマジックテープが取り付けられている。このため、複数の外筒14を接続する際には、蛇腹冷却管30のファスナー35を閉じ、結露防止用断熱材33のマジックテープ36を貼り付けるだけで、各外筒14を容易に接続することができる。
In addition, a
以上のように、本実施形態によれば、第1〜第3の実施形態における光ファイバ冷却装置における効果に加え、光ファイバ11の敷設後に簡単に外筒14を設置することができ、また、光ファイバ11の敷設後に光ファイバ冷却装置全体を設置することが可能となるため、敷設経路の変更が必要となる複数の異なるプラントに対しても適切かつ柔軟に対応することができる。
As described above, according to the present embodiment, in addition to the effects of the optical fiber cooling device in the first to third embodiments, the
〔第5の実施形態〕
以下、本発明に係る光ファイバ冷却装置の第5の実施形態について説明する。本実施形態に係る光ファイバ冷却装置は、第4の実施形態に係る光ファイバ冷却装置において、さらに、外筒内部のほぼ中央に光ファイバを保持する治具を備えることを特徴とする。
[Fifth Embodiment]
Hereinafter, a fifth embodiment of the optical fiber cooling device according to the present invention will be described. The optical fiber cooling device according to the present embodiment is characterized in that in the optical fiber cooling device according to the fourth embodiment, a jig for holding the optical fiber is further provided at substantially the center inside the outer cylinder.
次に、本実施形態に係る光ファイバ冷却装置の外筒の構造について説明する。図4及び図5(a)に示すように、蛇腹冷却管内30には、光ファイバ11を支持する治具40が設置されている。光ファイバ11は、治具40の内側の円筒部40aで支持されている。治具40は、冷却媒体の流れを妨げない構造となっている。そして、図5(b)に示すように、光ファイバ11の収納作業時には、蛇腹冷却管30及び結露防止用断熱材33の半割れ部31の部分に対応して治具も割れるようになっている。このため、光ファイバ11を蛇腹冷却管30内の中心部に容易に保持することが可能となる。
Next, the structure of the outer cylinder of the optical fiber cooling device according to this embodiment will be described. As shown in FIGS. 4 and 5A, a
以上のように、本実施形態によれば、第4の実施形態における光ファイバ冷却装置における効果に加え、光ファイバ11を外筒14内部のほぼ中央の空中に保持することが可能となるため、光ファイバ11を直接かつ均一に冷却することが可能となり、周辺の環境に影響を受けずに大出力のレーザを安定して長時間伝送することができる。
As described above, according to the present embodiment, in addition to the effects of the optical fiber cooling device according to the fourth embodiment, the
〔第6の実施形態〕
以下、本発明に係る光ファイバ冷却装置の第6の実施形態について説明する。本実施形態に係る光ファイバ冷却装置は、第1〜第5の実施形態に係る光ファイバ冷却装置において、外筒端部の光ファイバの入口部においては、軸方向の熱伝導等により、他の部分に比べ温度上昇が生じやすいため、光ファイバの入口部にジャケットを設け、冷却媒体の衝突噴流により冷却することで、冷却効率を向上させることを特徴とする。
[Sixth Embodiment]
Hereinafter, a sixth embodiment of the optical fiber cooling device according to the present invention will be described. The optical fiber cooling device according to the present embodiment is an optical fiber cooling device according to any of the first to fifth embodiments. Since the temperature rises more easily than in the portion, a jacket is provided at the entrance of the optical fiber, and the cooling efficiency is improved by cooling with a collision jet of a cooling medium.
次に、本実施形態に係る光ファイバ冷却装置の外筒の構造について説明する。図6に示すように、外筒14の端部の光ファイバ11の入口部14aには、内面が多孔板50となっている円筒状のジャケット51を設置する。ジャケット51には冷凍機(図示省略)が設置され、ジャケット51内部には冷却媒体が供給されており、多孔板50から冷却媒体が噴出するようになっている。
Next, the structure of the outer cylinder of the optical fiber cooling device according to this embodiment will be described. As shown in FIG. 6, a
以上のように、本実施形態によれば、第1〜第5の実施形態に係る光ファイバ冷却装置による効果に加え、軸方向の熱伝導等により、他の部分に比べ温度上昇が生じやすい外筒14端部の光ファイバ11の入口部14aにおいても、冷却媒体の衝突噴流により冷却することで冷却効率を向上させることができる。
As described above, according to the present embodiment, in addition to the effects of the optical fiber cooling devices according to the first to fifth embodiments, the temperature rises more easily than other portions due to axial heat conduction or the like. The cooling efficiency can also be improved by cooling the
〔第7の実施形態〕
以下、本発明に係る光ファイバ冷却装置の第7の実施形態について説明する。本実施形態に係る光ファイバ冷却装置は、第1〜第5の実施形態に係る光ファイバ冷却装置において、外筒の光ファイバの入口部においては、軸方向の熱伝導等により、他の部分に比べ温度上昇が生じやすいため、入口部にジャケットを設け、冷却媒体の衝突噴流により冷却することで冷却効率を向上させることを特徴とする。この際、多孔板の孔のピッチを変更し、軸方向に除去熱量に見合うような孔配列とすることを特徴とする。
[Seventh Embodiment]
Hereinafter, a seventh embodiment of the optical fiber cooling device according to the present invention will be described. The optical fiber cooling device according to the present embodiment is the optical fiber cooling device according to the first to fifth embodiments. In the inlet portion of the optical fiber of the outer cylinder, due to the heat conduction in the axial direction or the like, Since the temperature rises more easily, a jacket is provided at the inlet and the cooling efficiency is improved by cooling with a collision jet of a cooling medium. At this time, the pitch of the holes in the perforated plate is changed to form a hole arrangement that matches the amount of heat removed in the axial direction.
次に、本実施形態に係る光ファイバ冷却装置の外筒の構造について説明する。図7に示すように、外筒14の端部の光ファイバ11の入口部14aには、内面が多孔板50となっている円筒状のジャケット51を設置する。ジャケット51には冷凍機(図示省略)が設置され、ジャケット51内部には冷却媒体が供給されており、多孔板50から冷却媒体が噴出するようになっている。そして、Aで示す部分の多孔板50の孔のピッチは、外筒14の端部にゆくにつれ小さくなっており、外筒14の軸方向内側にゆくにつれ大きくなっている。
Next, the structure of the outer cylinder of the optical fiber cooling device according to this embodiment will be described. As shown in FIG. 7, a
以上のように、本実施形態によれば、第1〜第5の実施形態に係る光ファイバ冷却装置による効果に加え、衝突噴流を生じさせる孔のピッチを変更することにより、熱負荷分布に応じた冷却効率を設定することが可能となるため、外筒14端部の光ファイバ11の入口部14aにおいて、冷却効率をより向上させることができる。
As described above, according to the present embodiment, in addition to the effects of the optical fiber cooling devices according to the first to fifth embodiments, the pitch of the holes that generate the collision jet is changed, so that the heat load distribution is changed. Therefore, the cooling efficiency can be further improved at the
〔第8の実施形態〕
以下、本発明に係る光ファイバ冷却装置の第8の実施形態について説明する。本実施形態に係る光ファイバ冷却装置は、第1〜第5の実施形態に係る光ファイバ冷却装置において、外筒の光ファイバの入口部においては、軸方向の熱伝導等により、他の部分に比べ温度上昇が生じやすいため、入口部にジャケットを設け、冷却媒体の衝突噴流により冷却することで冷却効率を向上させることを特徴とする。この際、多孔板をテーパ状に配置することで、噴孔からの距離を変化させることで、軸方向の除熱量に見合うように冷却を行うことを特徴とする。
[Eighth Embodiment]
Hereinafter, an eighth embodiment of the optical fiber cooling device according to the present invention will be described. The optical fiber cooling device according to the present embodiment is the optical fiber cooling device according to the first to fifth embodiments. In the inlet portion of the optical fiber of the outer cylinder, due to the heat conduction in the axial direction or the like, Since the temperature rises more easily, a jacket is provided at the inlet and the cooling efficiency is improved by cooling with a collision jet of a cooling medium. At this time, the perforated plate is arranged in a tapered shape, and the distance from the nozzle hole is changed to perform cooling so as to meet the heat removal amount in the axial direction.
次に、本実施形態に係る光ファイバ冷却装置の外筒の構造について説明する。図8に示すように、外筒14の端部の入口部14aには、内面が多孔板50となっている円筒状のジャケット51を設置する。ジャケット51には冷凍機(図示省略)が設置され、ジャケット51内部には冷却媒体が供給されており、多孔板50から冷却媒体が噴出するようになっている。
Next, the structure of the outer cylinder of the optical fiber cooling device according to this embodiment will be described. As shown in FIG. 8, a
ジャケット51は、Bで示す部分がテーパ状になるように形成されており、ジャケット51の厚さは、外筒14の端部にゆくにつれ厚くなっており、外筒14の軸方向内側にゆくにつれ薄くなっている。このため、ジャケット51の伝導熱は、外筒14の端部にゆくにつれ大きくなっており、外筒14の軸方向内側にゆくにつれ小さくなっている。また、ジャケット51の冷却熱量は、外筒14の端部にゆくにつれ大きくなっており、外筒14の軸方向内側にゆくにつれ小さくなっている。
The
以上のように、本実施形態によれば、第1〜第5の実施形態に係る光ファイバ冷却装置による効果に加え、衝突噴流距離を変化させることにより、熱負荷分布に応じたい冷却効率を設定することが可能となるため、冷却効率をより向上させることができる。さらに、噴孔からの流量増加に対して流路面積が増大するため、第6及び第7の実施形態に係る外筒の構造と比べ、冷却媒体の圧力損失の低下を図ることができる。 As described above, according to the present embodiment, in addition to the effects provided by the optical fiber cooling devices according to the first to fifth embodiments, the cooling efficiency desired for the heat load distribution is set by changing the collision jet distance. Therefore, the cooling efficiency can be further improved. Furthermore, since the flow path area increases with an increase in the flow rate from the nozzle hole, the pressure loss of the cooling medium can be reduced as compared with the structure of the outer cylinder according to the sixth and seventh embodiments.
〔第9の実施形態〕
以下、本発明に係る光ファイバ冷却装置の第9の実施形態について説明する。本実施形態に係る光ファイバ冷却装置は、第6及び第7の実施形態に係る光ファイバ冷却装置において、ジャケットの多孔板端部をテーパ状とすることにより、入口部の急拡大による冷却媒体の圧力損失を極力小さくすることで、送風機の動力を小さくすることを特徴とする。
[Ninth Embodiment]
The ninth embodiment of the optical fiber cooling device according to the present invention will be described below. The optical fiber cooling device according to the present embodiment is the same as the optical fiber cooling device according to the sixth and seventh embodiments. The power loss of the blower is reduced by minimizing the pressure loss.
次に、本実施形態に係る光ファイバ冷却装置の外筒の構造について説明する。図9に示すように、外筒14の端部の入口部14aには、内面が多孔板50となっている円筒状のジャケット51を設置する。ジャケット51には冷凍機(図示せず)が設置され、ジャケット51内部には冷却媒体が供給されており、多孔板50から冷却媒体が噴出するようになっている。そして、ジャケットは、Cで示す多孔板51端部の軸方向内側部分にテーパ部を形成する。
Next, the structure of the outer cylinder of the optical fiber cooling device according to this embodiment will be described. As shown in FIG. 9, a
以上のように、本実施形態によれば、第1〜第5の実施形態に係る光ファイバ冷却装置による効果に加え、多孔板50端部にテーパ部を形成することにより、入口部14aの急拡大による圧力損失を極力小さくすることができる。
As described above, according to the present embodiment, in addition to the effects of the optical fiber cooling devices according to the first to fifth embodiments, the tapered portion is formed at the end of the
本発明は、例えば、レーザを用いた配管や管台等の溶接部内面の残留応力改善工法、特に、原子力プラントのアフターサービス工事において利用することが可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used, for example, in a residual stress improving method for an inner surface of a welded part such as a pipe or a nozzle using a laser, particularly in an after-sales work for a nuclear power plant.
10 レーザ発振器
11 光ファイバ
12 施工対象物
13 施工部
14 外筒
14s 小外筒
15,22 冷凍機
16 除湿器
17 送風機
18 建屋
19 敷設部
20 光ファイバドラム
21 カバー
30 蛇腹冷却管
31 半割れ部
32,35 ファスナー
33 結露防止用断熱材
34,36 マジックテープ
40 治具
50 多孔板
51 ジャケット
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記レーザを伝送する光ファイバと、
前記光ファイバを収納する円筒状の外筒と、
前記外筒内に冷却媒体を供給し、前記光ファイバの温度変化による膨張又は収縮を抑制するため所定の温度範囲で冷却する冷却手段と
を備える
ことを特徴とする光ファイバ冷却装置。 A laser oscillator that oscillates a laser;
An optical fiber for transmitting the laser;
A cylindrical outer tube for housing the optical fiber;
An optical fiber cooling apparatus comprising: a cooling unit that supplies a cooling medium into the outer cylinder and cools the optical fiber in a predetermined temperature range in order to suppress expansion or contraction due to a temperature change of the optical fiber.
前記レーザ発振器は屋外に設置され、
前記外筒は前記光ファイバの屋外に敷設されている部分にのみ設置される
ことを特徴とする光ファイバ冷却装置。 The optical fiber cooling device according to claim 1,
The laser oscillator is installed outdoors,
The optical fiber cooling device according to claim 1, wherein the outer cylinder is installed only in a portion of the optical fiber laid outside.
前記外筒は表面に反射加工を施される
ことを特徴とする光ファイバ冷却装置。 In the optical fiber cooling device according to claim 2,
An optical fiber cooling device, wherein the outer cylinder has a surface subjected to reflection processing.
前記光ファイバを巻き取って適切な長さとする光ファイバドラムと、
前記光ファイバドラムに巻き取られた前記光ファイバの温度変化による膨張又は収縮を抑制するため所定の温度範囲で冷却する光ファイバドラム冷却手段と
を備え、
前記外筒は複数の小外筒により構成し、各前記小外筒ごとに前記冷却手段を設置する
ことを特徴とする光ファイバ冷却装置。 In the optical fiber cooling device according to any one of claims 1 to 3,
An optical fiber drum having an appropriate length by winding the optical fiber;
An optical fiber drum cooling means for cooling in a predetermined temperature range in order to suppress expansion or contraction due to a temperature change of the optical fiber wound around the optical fiber drum;
The optical fiber cooling apparatus according to claim 1, wherein the outer cylinder includes a plurality of small outer cylinders, and the cooling means is installed for each of the small outer cylinders.
前記外筒は半割れ形状とする
ことを特徴とする光ファイバ冷却装置。 In the optical fiber cooling device according to any one of claims 1 to 4,
The optical fiber cooling device according to claim 1, wherein the outer cylinder has a half crack shape.
前記外筒は前記光ファイバを前記外筒の内部の中心に保持する治具を備える
ことを特徴とする光ファイバ冷却装置。 In the optical fiber cooling device according to claim 5,
The outer tube includes a jig for holding the optical fiber at the center inside the outer tube.
前記外筒は軸方向の端部に内面が多孔板となっている円筒状のジャケットを備える
ことを特徴とする光ファイバ冷却装置。 In the optical fiber cooling device according to any one of claims 1 to 6,
The optical fiber cooling apparatus according to claim 1, wherein the outer cylinder includes a cylindrical jacket whose inner surface is a perforated plate at an end portion in the axial direction.
前記ジャケットは、前記多孔板に形成される孔のピッチが、前記外筒の軸方向の端部に行くにつれ小さくなり、前記外筒の軸方向の内側に行くにつれ大きくなる
ことを特徴とする光ファイバ冷却装置。 In the optical fiber cooling device according to claim 7,
The jacket is characterized in that the pitch of the holes formed in the perforated plate decreases as it goes toward the axial end of the outer cylinder, and increases as it goes inward in the axial direction of the outer cylinder. Fiber cooling device.
前記ジャケットは、径方向における壁部の厚さが、前記外筒の軸方向の端部に行くにつれ厚くなり、前記外筒の軸方向の内側に行くにつれ薄くなる
ことを特徴とする光ファイバ冷却装置。 In the optical fiber cooling device according to claim 7 or 8,
The jacket is such that the thickness of the wall portion in the radial direction becomes thicker as it goes to the end portion in the axial direction of the outer cylinder and becomes thinner as it goes inward in the axial direction of the outer cylinder. apparatus.
前記多孔板の前記外筒の軸方向の内側の端部にテーパ部を形成する
ことを特徴とする光ファイバ冷却装置。 In the optical fiber cooling device according to any one of claims 7 to 9,
An optical fiber cooling device, wherein a tapered portion is formed at an inner end portion of the outer cylinder in the axial direction of the perforated plate.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007223359A JP2009058547A (en) | 2007-08-30 | 2007-08-30 | Optical fiber cooling apparatus |
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JP2007223359A JP2009058547A (en) | 2007-08-30 | 2007-08-30 | Optical fiber cooling apparatus |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020537841A (en) * | 2017-09-18 | 2020-12-24 | シスコ テクノロジー,インコーポレイテッド | Power supply through optical system |
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-
2007
- 2007-08-30 JP JP2007223359A patent/JP2009058547A/en not_active Withdrawn
Cited By (5)
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