JPS63127215A - 高出力光フアイバ−ケ−ブル - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は、レーザー加工機などの高いエネルギー伝送が
要求される分野に用いられる光フアイバ一方式の高出力
光ケーブルに関するものである。

従来の技術 現在、金属の切断や溶接などの機械加工分野をはじめと
して、さまざまな分野に於いてレーザー光線が使用され
ている。その中の一つである炭酸ガスレーザー加工機に
於いては、レーザー光線を目的の場所まで導く方式とし
て、複数枚の反射鏡を用いたいわゆるミラー関節方式が
ほとんどでちる。

ごく最近、炭酸ガスレーザーメスでは、光ファイバーに
よりレーザー光線を導く方式のものが開発されている。

炭酸ガスレーザーメスでは、扱う出力も３０Ｗ程度であ
り特に問題はないが、レーザー加工機ではその出力も５
００ＷからＩＫＷ以上となり、導光路として光ファイバ
ーを用いた場合には、光ファイバーのわずかな欠陥部分
での吸収・発熱や、散乱光等による光ファイバーを取り
巻く部品の発熱などにより、光ファイバーが溶融してし
まうといったことが起こり、光フアイバ一方式の導光路
を開発するためには、光ファイバーや、これを取９巻く
構成部品の冷却が不可決であった。

発明が解決しようとする問題点 光フアイバーケーブルの冷却に際してはいろいろな試み
がなされているが、その−例として例えば、特開昭５６
−４１０４号明細書のように、ヒートパイプ構造により
光ファイバーを冷却しようとする試みがある。ヒートパ
イプによる光ファイバーの冷却は、発熱部分を集中的に
冷却できることや冷却効率が高い等の優れた特長があり
、光ファイバーの冷却方法としては有望な方法である。

しかしながら第３図に示したような従来考案されている
ヒートパイプ構造ではいくつかの問題点がある。以下従
来のヒートパイプ方式の問題点を第３図について説明す
る。

第３図に於いて光ファイバー１０１に発熱部１０２．１
０３があった場合、発熱部１０２では、その熱によりウ
ィック１０４に含まれる例えばアルコール等の作動液が
蒸発し、この部分の圧力が上昇するので低圧側である冷
却器１０６の方向に移動する。

冷却器１０６により冷やされた蒸気は凝縮し、ウィック
１０６により発熱部１０２に戻り、以後上述のサイクル
を繰り返す。

この時、作動液は発熱部１０２かも潜熱を奪い、冷却器
１０６でこれを放出するという動作を繰り返すので、発
熱部１０２は効率的に冷却される。

しかし発熱部１０３近傍にある作動液も同様に蒸発し、
この部分は高圧となるが、発熱部１０２も同様に高圧と
なっているので、発熱部１０３で蒸発した作動液は冷却
器１０５に向かって移動することができない。

また、冷却器１０５で冷やされ凝縮した作動液は発熱部
１０２で再び蒸発してしまうので、発熱部１０３への補
給が行なわれず、発熱部１０３はいわゆるドライアウト
現象によりヒートパイプ機能を停止してしまい、発熱部
１０３ｔｌ−冷却することができなくなってしまう。

このように従来の構造では、発熱部が複数個あった場合
に、最も冷却器に近い部分のみが効率的に冷却され、そ
の他の部分は冷却されないという問題点があった。

問題点を解決するための手段 上述したような問題点を解決するために、本発明では、
作動液による潜熱の受は渡しを光ファイバーの軸方向で
はなく半径方向で行なえるようなヒートパイプ構造を構
成し、しかもこのようなヒートパイプ構造を光ファイバ
ーの全長に渡シ複数個配置し、一つのヒートパイプの受
は持つ発熱部の数を限定し、効率的な冷却を行なおうと
するものである。

作用 本発明による光ファイバーの冷却手段の作用は、発熱部
で生じた熱が光ファイバーの軸方向に移動せずに半径方
向に移動し、全外周より放熱を行う。

実施例 以下本発明の一実施例を第１図、第２図を参照して説明
する。

第１図に於いて、１は例えばＫＨ２−ｓと称されるよう
な炭酸ガスレーザー光線を効率よく伝送可能な光ファイ
バーであυ、図示しない炭酸ガスレーザー発振器で発生
し、同じく図示しない集光レンズによυ集光された入射
光２ば、光ファイバー１の端面１ａに入射する。光フア
イバー１内を伝搬した光は端面１ｂから出射し、図示し
ない集光レンズ等で集光されて、所定の加工等を行なう
。

３ａ〜３ｇは、それぞれヒートパイプ機能を有する冷却
器であシ、光ファイバー１に外接する加熱側ウィック４
．外周部に冷却フィン５を形成する冷却側ウィック６、
及び加熱側ウィック４と冷却側ウィック６とを半径方向
に連結する連結ウィック７とで構成されている。ウィッ
ク４，６．７等は周知の材料、例えば金属繊維、ガラス
繊維など毛細管現象を呈するものであれば何でも良い。

それぞれのウィック４，６．７には例えばアルコール、
水、アンモニア等の蒸発性作動液が含浸されている。

本発明による光フアイバーケーブルは上述したような構
成であわ、光ファイバー１に発熱部分があると、側面図
に示したように加熱側ウィック４に含浸された作動液が
蒸発し、この時発熱部から潜熱を奪う。蒸発した作動液
は、冷却器５により冷却される冷却側ウィック６部で凝
縮し、連結ウィック７を通って再び加熱側ウィック４に
戻シ以後この動作を繰シ返す。

通常光ファイバー１は、特に欠陥部分がない場合でも中
央部に比べ両端面近傍の温度が高く、伝送エネルギーが
大きくなる程その温度差は大きくなる。従って従来のよ
うな入射端から出射端まで一体となったヒートパイプ構
造では端面部から中央部に向かって作動液の流れが生じ
、新たな発熱部が生じると作動液の流れに変化が生じ場
合によっては前述のドライアウト現象により部分的にヒ
ートパイプの機能が停止してしまうことになる。

しかし、本発明による光フアイバーケーブルは前述した
ような構成及び作用であり、すなわち各々独立したヒー
トパイプ構造を光ファイバー１の軸方向に複数個配置し
、しかも発熱部によシ発生した熱は半径方向に移動する
ような構成であるので、発熱部が複数個あるような場合
でも、効率的な冷却が行なえるようにしだものである。

第２図は、本発明の他の実施例を示したものであり、光
ファイバー１をほぼ全長に渡って収納するステンレス等
の薄肉の金属チューブ８の外周面上に、ヒートパイプ３
ａ〜３ｇを配置したものである。

こうした構成にすることにより、光ファイバーからの散
乱光等による作動液の不要な蒸発を防ぐことができ、ま
た、加熱側ウィツク４と光ファイバー１とが直接接触し
ないので、作動液が化学的に光ファイバー１に悪影響を
与えるような材料であっても安心して使用することがで
きるため、より効率的な冷却構造を得ることができる。

発明の効果 本発明による光フアイバーケーブルは、上述したような
構成及び作用であり、すなわち、各々独立したヒートパ
イプ構造を光ファイバーの軸方向に複数個配置し、しか
も、発生した熱は半径方向に移動して冷却するような構
成であるため、発熱部が複数個あるような場合でもドラ
イアウト現象によりヒートパイプの機能が停止すること
なく常に効率的な冷却効果が得られ、より高いエネルギ
ー伝送が可能な光フアイバーケーブルが得られるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、ｂは本発明の一実施例における光フアイバー
ケーブルの断面図及び側面図、第２図ａ。 ｂは本発明の他の実施例における光フアイバーケーブル
の断面図及び側面図、第３図ａ、ｂは従来の光フアイバ
ーケーブルの断面図及び側面図である。 １・・・・・光ファイバー、３Ｉａ〜３ｇ・・・・・・
ヒートパイプ、４・・・・・・加熱側ウィック、５・・
・・・・冷却フィン、６・・・・・冷却側ウィック、了
・・・・・・連結ウィック、８・・・・・・金属チュー
ブ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）炭酸ガスレーザー光線等のエネルギー光線を伝送
   可能な光ファイバーと、この光ファイバーに外接し、蒸
   発性作動液を浸漬した毛管現象を呈する加熱側ウィック
   と、この加熱側ウィックの半径方向に所定間隔を置いて
   配置され外周部に冷却部を有する冷却側ウィックと、前
   記加熱側ウィックと冷却側ウィックとを半径方向の少く
   とも１ケ所以上で連結する連結ウィックとより成るヒー
   トパイプ構造を、前記光ファイバーの光軸方向に複数個
   配置した高出力光ファイバーケーブル。
2. （２）加熱側ウィックは、前記光ファイバーのほぼ全長
   を収納する薄肉金属チューブと、この金属チューブの外
   周面上に所定間隔を置いて配置される蒸発性作動液を浸
   漬した毛管現象を呈するウィック材料とより構成した特
   許請求の範囲第１項記載の高出力光ファイバーケーブル
   。