(57)【要約】【課題】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。【解決手段】レーザを発振するレーザ発振器１０と、前記レーザを伝送する光ファイバ１１と、前記光ファイバを収納する円筒状の外筒１４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た。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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
ことを特徴とする光ファイバ冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載の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
ことを特徴とする光ファイバ冷却装置。
【請求項３】
請求項２に記載の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
ことを特徴とする光ファイバ冷却装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の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
ことを特徴とする光ファイバ冷却装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の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
ことを特徴とする光ファイバ冷却装置。
【請求項６】
請求項５に記載の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
ことを特徴とする光ファイバ冷却装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の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
ことを特徴とする光ファイバ冷却装置。
【請求項８】
請求項７に記載の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
ことを特徴とする光ファイバ冷却装置。
【請求項９】
請求項７又は請求項８に記載の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
ことを特徴とする光ファイバ冷却装置。
【請求項１０】
請求項７から請求項９のいずれか一項に記載の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
ことを特徴とする光ファイバ冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−９６０２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【発明の効果】
【００２０】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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。
【００２２】
〔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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
〔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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
〔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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
〔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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
〔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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
〔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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
〔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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
〔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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
〔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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】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】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】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】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】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】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】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】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】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
【図１０】レーザを用いた残留応力改善工法を示した図
【図１１】屋外のレーザ発振器から屋内の施工部まで、光ファイバでレーザを伝送する様子を示した図
【符号の説明】
【００６６】
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
【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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