JP2003313040A

JP2003313040A - バーナーの火炎ガイド装置

Info

Publication number: JP2003313040A
Application number: JP2003078058A
Authority: JP
Inventors: Gu-Young Kang; 求永姜
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2003-03-20
Publication date: 2003-11-06
Also published as: US20030182973A1; KR100429507B1; KR20030078325A

Abstract

(57)【要約】【課題】バーナーの火炎ガイド装置を提供する。【解決手段】大口径光ファイバ母材のオーバジャケッテ
ィング装置の火炎ガイド装置において、オーバジャケッ
ティング装置に装着され、光ファイバ母材と石英管を加
熱するバーナーと、バーナーの上側と下側にそれぞれ設
置される少なくとも二つ以上のサクションと、バーナー
の一側で一体型に延長され、光ファイバ母材と石英管を
囲むように装着され、バーナーの火炎により発生する熱
対流区間を光ファイバ母材の長さ方向に延長させる中空
型火炎ガイドと、からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバ母材製造
装置に関するもので、特に、光ファイバを製造する前段
階である光ファイバ母材のオーバジャケッティング(ove
r-jacketing)製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、光ファイバ製造方法は、二つ
の工程に分けることができる。一番目の工程は光ファイ
バ母材(preform)を準備する段階であり、二番目の工程
は準備された光ファイバ母材を溶融して外径が１２５μ
ｍである光ファイバ(optical fiber)に線引き(drawing)
する工程である。

【０００３】光ファイバ母材製造工法は気相蒸着法とゾ
ル・ゲル(sol-gel)法に大別される。気相蒸着法は本出
願人により出願され特許登録された大韓民国特許出願第
１９９９−６０１８４号(１９９９年１２月２２日)など
に開示されており、ゾル・ゲル法は本出願人により出願
され特許登録された大韓民国特許出願第１９９９−２１
３６６(１９９９年６月９日)などに開示されている。

【０００４】光ファイバ線引き工程は、基本的に一定の
引っ張り荷重により溶融された母材から１２５μｍの外
径を有する一本の光ファイバを線引きする。

【０００５】しかし、このような光ファイバ母材製造方
法は直径が大きな光ファイバ母材を製造するのに限界が
ある。特に気相蒸着法のうち、変形気相蒸着法(ＭＣＶ
Ｄ)の場合、約２５ｍｍ以上の直径を有する光ファイバ
母材を製造することが難しい。従って生産性を向上させ
るためには、予め準備された光ファイバ母材を大口径の
石英管(glass tube)に入れ、バーナー(burner)で加熱し
て、光ファイバ母材と石英管を接着させることで大口径
光ファイバ母材を生成するオーバジャケッティング方法
を利用する。

【０００６】図１は従来の一実施形態による光ファイバ
母材のオーバジャケッティング製造装置１００を示す斜
視図であり、図２は図１に示した光ファイバ母材のオー
バジャケッティング製造装置１００のバーナーを説明す
るための断面図である。図１及び図２に示したように、
従来の一実施形態による光ファイバ母材のオーバジャケ
ッティング製造装置１００は、同軸に整列された光ファ
イバ母材及び石英管１０１を垂直装着するための手段を
提供する上部チャック１１１及び下部チャック１１３を
含む垂直旋盤１１０と、垂直旋盤１１０に装着され、垂
直移動するキャリッジ(carriage)１１７と、キャリッジ
１１７に装着され、燃料注入口１２１を通じて供給され
る酸素と水素を燃焼させ、光ファイバ母材及び石英管１
０１を加熱するバーナー１２０と、垂直旋盤１１０の一
端の下部チャック１１３に連結される真空ポンプ(vacuu
m pupm)１０３と、真空ポンプ１０３を連結するカップ
リング(図示せず)と、上部チャック１１１及び下部チャ
ック１１３により光ファイバ母材及び石英管１０１の回
転、キャリッジ１１７の垂直移動速度、酸素及び水素の
流量、真空ポンプの圧力などを制御する制御部(図示せ
ず)と、からなる。

【０００７】図１に示したように、垂直旋盤１１０には
キャリッジ１１７を移動させる移送手段(図示せず)とガ
イド棒１１５が設置され、垂直旋盤１１０の両端には上
部チャック１１１と下部チャック１１３がそれぞれ設置
されている。上部チャック１１１は光ファイバ母材(石
英管内に挿入)を固定して回転させる役割を遂行し、下
部チャック１１３は石英管１０１を固定して回転させる
役割を遂行する。

【０００８】このような垂直旋盤１１０では、バーナー
１２０の装着されたキャリッジ１１７がガイド棒１１５
の中心軸にそって垂直移動する。また、バーナー１２０
の上部及び下部には、火炎が外部に拡散することを防止
するために、伸縮可能な換気用サクション(suction)１
３１ａ、１３１ｂ、１３３ａ、１３３ｂが設置される。
即ち、バーナー１２０とサクション１３１ａ〜１３３ｂ
はキャリッジ１１７に積層された構造である。従って、
バーナー１２０とサクション１３１ａ〜１３３ｂは一体
化してキャリッジ１１７の移動に従い垂直移動するよう
になる。

【０００９】光ファイバ母材のオーバジャケッティング
製造装置１００は、上部チャック１１１及び下部チャッ
ク１１３に光ファイバ母材及び石英管１０１を同軸整列
させ、バーナー１２０で加熱する。光ファイバ母材及び
石英管１０１が軟化されると、真空ポンプ１０３が光フ
ァイバ母材と石英管１０１間に残留する気体などを除去
し、これにより光ファイバ母材と石英管１０１が密封さ
れる。

【００１０】バーナー１２０で発生した火炎、または熱
は、光ファイバ母材及び石英管１０１を加熱した後、換
気用サクション１３１ａ〜１３３ｂを通じて外部に排出
される。この時、下部に進行する火炎、または熱が光フ
ァイバ母材及び石英管１０１を予熱することができるよ
うに、下部のサクション１３３ａ、１３３ｂは一定距離
だけ離隔され設置される。

【００１１】しかし、このように構成された光ファイバ
母材のオーバジャケッティング製造装置は、バーナー１
２０で発生した熱が光ファイバ母材及び石英管を十分に
加熱することができない。つまり、サクションなどの換
気装置により排出されるか、外部に発散される。その結
果、光ファイバ母材及び石英管を十分に加熱するために
は、バーナーの移動速度を遅くしなければならないの
で、生産効率が低下し、生産効率を維持、または向上さ
せるためには、より多量の燃料を消費させなければなら
ない問題点が発生する。また、大口径石英管を利用する
場合、バーナーの移動速度はもっと遅くなっるので、酸
素及び水素の供給量を増やして熱発生量を増加させる
と、石英管の内部表面が十分に加熱されない状態で石英
管の外部表面は軟化しすぎるといった問題点があり、さ
らに、酸素及び水素の供給量が増加すると、バーナーの
噴射圧力により石英管の形状が変形される問題点も発生
する。

【００１２】また、換気用サクションにより特定方向に
バーナーの火炎、熱などを排出させるので、光ファイバ
母材及び石英管が不均一に加熱される問題点がある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、光ファイバ母材加熱のためのバーナーの熱効率を向
上させることができるバーナーの火炎ガイド装置を提供
することにある。

【００１４】本発明の他の目的は、光ファイバ母材のオ
ーバジャケッティング工程で光ファイバ母材及び石英管
を均一に加熱することにより、光ファイバの品質を向上
させることにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るための本発明による大口径光ファイバ母材のオーバジ
ャケッティング装置の火炎ガイド装置は、オーバジャケ
ッティング装置に装着され、光ファイバ母材と石英管を
加熱するバーナーと、バーナーの上側と下側にそれぞれ
設置される少なくとも二つ以上のサクションと、バーナ
ーの一側で一体型に延長され、光ファイバ母材と石英管
を囲むように装着され、バーナーの火炎により発生する
熱対流区間を光ファイバ母材の長さ方向に延長させる中
空型の火炎ガイドと、からなることを特徴とする。

【００１６】この火炎ガイド装置における火炎ガイド
は、バーナーの下側に装着されるとよい。また、火炎ガ
イドは、バーナーと接合されたフランジ部と、フランジ
部から所定長さだけ延長され、両端が開放したシリンダ
型ガイドボディと、ガイドボディに冷媒を供給してガイ
ドボディの過熱を防止し、ガイドボディの所定経路に進
行した冷媒を排出する冷却部と、からなると好ましい。
さらに、火炎ガイド装置の長さ方向に延長された長さ
は、バーナーとサクション間の距離以内であるとなおよ
い。さらにまた、火炎ガイドの内面は、熱絶縁性材質で
構成されると好ましく、熱反射率が高い材質で構成され
るようにしてもよい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の望ましい一実施形
態について添付図を参照しつつ詳細に説明する。下記の
説明において、本発明の要旨のみを明瞭にする目的で、
関連した公知機能又は構成に関する具体的な説明は省略
する。

【００１８】図３は本発明の望ましい一実施形態による
火炎ガイド装置３４０がバーナーに装着された光ファイ
バ母材のオーバジャケッティング製造装置３００を示す
斜視図であり、図４は図３に示した光ファイバ母材のオ
ーバジャケッティング製造装置３００の火炎ガイド装置
３４０を説明するための断面図である。図３及び図４に
示したように、光ファイバ母材のオーバジャケッティン
グ製造装置３００は、バーナー３２０と、バーナー３２
０の両端でそれぞれ離隔設置された第１サクション３３
１ａ、３３１ｂ及び第２サクション３３３ａ、３３３ｂ
と、バーナー３２０に装着され、所定長さを有する火炎
ガイド装置３４０と、を設け、バーナー３２０と、第１
サクション３３１ａ、３３１ｂ及び第２サクション３３
３ａ、３３３ｂと、火炎ガイド装置３４０とは、所定の
垂直旋盤３１０に装着された光ファイバ母材及び石英管
３０１の長さ方向にそって移動できるように、その垂直
旋盤３１０上に設置される。

【００１９】垂直旋盤３１０には光ファイバ母材及び石
英管３０１を装着するために、上部と下部にそれぞれチ
ャック３１１、３１３が設置される。上部チャック３１
１と下部チャック３１３は、光ファイバ母材(石英管に
挿入された状態、図示せず)及び石英管３０１を円周方
向にそって均一に加熱できるように、オーバジャケッテ
ィング工程が進行する間、光ファイバ母材及び石英管３
０１を一定速度に回転させる。また、上部チャック３１
１、または下部チャック３１３のいずれか一つには真空
ポンプ３０３が連結される。本実施形態では下部チャッ
ク３１３に真空ポンプ３０３が連結される。真空ポンプ
３０３は光ファイバ母材と石英管３０１が十分に加熱さ
れ軟化されると、光ファイバ母材と石英管３０１との間
に存在する気体などを除去して密封する。

【００２０】また、垂直旋盤３１０には所定のガイド棒
３１５及び移送手段(図示せず)により垂直方向に移動す
るキャリッジ３１７が設置され、バーナー３２０、第１
及び第２サクション３３１ａ〜３３３ｂを装着し、石英
管３０１の長さ方向に移動することができる手段を提供
する。本実施形態で火炎ガイド装置３４０はバーナー３
２０に接合されるが、実施形態によってはキャリッジ３
１７に直接装着することもできる。

【００２１】バーナー３２０は光ファイバ母材及び石英
管３０１を軟化点まで加熱するための装置として、燃料
注入口３２１を通じて供給される酸素及び水素燃料を燃
焼させることにより、光ファイバ母材及び石英管３０１
を加熱するリング型(ring type)のバーナーを一例に挙
げることができる。一般的にバーナーはキャリッジ３２
０に装着され、石英管３０１の長さ方向にそって直線運
動するようになる。リング型バーナー３２０は、垂直旋
盤３１０に装着された光ファイバ母材及び石英管３０１
をその円周方向にそって均一に加熱することができるの
で、一般に使用される。

【００２２】第１サクション３３１ａ、３３１ｂは、バ
ーナー３２０の一端、望ましくは上端から離隔設置さ
れ、バーナー３２０で発生する火炎、または熱を周辺に
位置する装置に影響を及ばさせないように外部に排出す
るようになる。

【００２３】第２サクション３３３ａ、３３３ｂは、バ
ーナー３２０の他端、望ましくは下端から離隔設置され
るが、第１サクション３３１ａ、３３１ｂとバーナー３
２０間の距離よりは離れて設置される。これはバーナー
３２０で発生す下部に進行する熱が光ファイバ母材及び
石英管３０１の周囲に十分な時間だけ留まるようにしな
がら、光ファイバ母材及び石英管３０１を予熱した後、
第２サクション３３３ａ、３３３ｂを通じて排出するよ
うにするためである。

【００２４】火炎ガイド装置３４０は両端が開放された
シリンダ形状であり、バーナー３２０の下端に接合さ
れ、バーナー３２０と第２サクション３３３ａ、３３３
ｂとの間に設置される。火炎ガイド装置３４０は本実施
形態ではバーナー３２０の下端に接合された構成である
が、上述したように、実施形態によってはバーナー３２
０との接合を維持しながら、垂直旋盤３１０のキャリッ
ジ３１７に直接装着されることができる。

【００２５】火炎ガイド装置３４０はバーナー３２０の
下端に接合するためのフランジ部３４１と、フランジ部
３４１から延長され、両端が開放されたシリンダ形状の
ガイドボディ３４３と、ガイドボディ３４３が一定温度
以上に過熱されないようにする冷却部と、を含む。冷却
部は注入口３４５ａと排出口３４５ｂを設け、ガイドボ
ディ３４３の内部に冷媒が進行することができる所定経
路を提供して、連続的に冷媒を供給及び排出することが
できるように構成される。フランジ部３４１が溶接、ま
たはネジなどを利用してバーナー３２０の下端に接合さ
れるので、バーナー３２０で発生した熱は外部に発散さ
れず、ガイドボディ３４３内を進行して、光ファイバ母
材及び石英管３０１を十分に予熱した後、第２サクショ
ン３３３ａ、３３３ｂを通じて外部に排出される。従っ
て、火炎ガイド装置３４０、具体的にはガイドボディ３
４３の長さは、バーナー３２０と第２サクション３３３
ａ、３３３ｂ間の距離を超過することができない。火炎
ガイド装置３４０は、バーナー３２０で発生する火炎ま
たは熱と、加熱された光ファイバ母材及び石英管３０１
から発散する輻射熱を、火炎ガイド装置３４０の外部に
発散しないように遮断して、バーナー３２０と第２サク
ション３３３ａ、３３３ｂ間で熱対流区間を延長させ
る。従って、ガイドボディ３４３はバーナー３２０で発
生した火炎、熱または石英管３０１の輻射熱が外部に流
出されなくなり、ガイドボディ３４３の内部に反射され
るように断熱材質、または内部表面の加工を実施するこ
とにより、オーバジャケッティング製造装置の熱効率を
より効果的に向上させることができる。

【００２６】バーナー３２０で発生し、ガイドボディ３
４３内を進行する熱が光ファイバ母材及び石英管３０１
を十分に予熱することにより、石英管３０１の内部表面
と外部表面の温度差を小さくすることができるので、内
部表面が加熱される前に外部表面が軟化しすぎるのを防
止することができる。

【００２７】このように構成された光ファイバ母材のオ
ーバジャケッティング製造装置３００は、垂直旋盤３１
０に固定された光ファイバ母材及び石英管３０１の上部
から加熱を開始して下部に進行しながらオーバジャケッ
ティングを実施するようになる。

【００２８】以下、光ファイバ母材のオーバジャケッテ
ィング製造装置３００を利用したオーバジャケッティン
グ工程の一実施形態を説明すると、次の通りである。

【００２９】先ず、光ファイバ母材を垂直旋盤３１０の
上部チャック３１１に垂直状態になるようにレベリング
(leveling)して固定させ、次に石英管３０１の一側端部
にダミーチューブ(dummy tube)を連結し、このダミーチ
ューブを下部チャック３１３に固定して垂直状態になる
ようにレベリング(leveling)しながら、光ファイバ母材
と石英管３０１の同軸整列を実施する。光ファイバ母材
と石英管３０１の同軸整列が完了すると、光ファイバ母
材が石英管３０１に挿入される。

【００３０】次に、上部チャック３１１及び下部チャッ
ク３１３を駆動させ、結合された光ファイバ母材及び石
英管３０１を２０〜３０ＲＰＭで回転させ、バーナー３
２０を利用して光ファイバ母材及び石英管３０１の上端
から徐々に加熱を開始する。光ファイバ母材及び石英管
３０１が軟化すると、真空ポンプ３０３を作動させ光フ
ァイバ母材と石英管３０１間の圧力を低下させて、上端
から密封されるようにする。以後、キャリッジ３１７を
下方向に移動させながら、バーナー３２０の発熱量を増
加させる。例えば、酸素、水素燃料を利用するバーナー
の場合、酸素流量は２８０ＬＰＭ、水素流量は３８０Ｌ
ＰＭまで増加させる。

【００３１】キャリッジ３１７の移動速度は、０．４Ｃ
ＰＭから徐々に増加して１．５ＣＰＭに下方向に移動さ
せる。この時、バーナー３２０で発生した火炎または熱
は、バーナー３２０の下端に接合された火炎ガイド装置
３４０の内部を進行しながら、まだ密封されない光ファ
イバ母材及び石英管３０１を予熱する。バーナー３２０
で発生した火炎、または熱が外部に発散されることな
く、火炎ガイド装置３４０内を進行しながら、光ファイ
バ母材及び石英管３０１を予熱するので、熱効率が増加
するようになる。

【００３２】一定速度で回転する光ファイバ母材と石英
管３０１は、全体長さにかけて密封されると、一体にな
り、全体長さが密封されると、石英管３０１とダミーチ
ューブの連結部が軟化するまで、バーナー３２０を停滞
させ、それが軟化されると、上部チャック３１１を上側
に１３ｍｍ／ｍｉｎ速度で徐々に移動させ、連結部位が
細くなるようにする。

【００３３】密封された石英管３０１の外径が元直径の
２／３程度になると、光ファイバ母材及び石英管３０１
を上部に迅速に移動させ、ダミーチューブと密封された
母材を完全に切る。完成した母材はチャックから取り出
されて、一定時間かけて徐々に冷却され、光ファイバ母
材のオーバジャケッティング工程が完了する。

【００３４】本発明によるバーナーの火炎ガイド装置を
適用する前と適用した後の差異を下記の表１に開示す
る。下記表１に開示したように、本発明の一実施形態に
よるバーナーの火炎ガイド装置を適用すると、オーバジ
ャケッティング装置の燃料消費量が減少し、同時に生産
速度が向上する効果を得ることができるようになる。

【表１】

【００３５】一方、本発明の詳細な説明では省略した
が、キャリッジの移動速度、バーナーの加熱温度、真空
ポンプの圧力などを調節するための制御部が設けられて
いることは、当業者であれば、容易に理解できるであろ
う。

【００３６】

【発明の効果】上述したように、本発明による光ファイ
バ母材のオーバジャケッティング製造装置は、オーバジ
ャケッティング工程が進行される間、光ファイバ母材の
長さ方向にそって移動しながら、光ファイバ母材及び石
英管を加熱するバーナーの下部に火炎ガイド装置を設置
し、バーナーを直接加熱してオーバジャケッティングを
実施する前に、バーナーで発生し外部に流出する熱を火
炎ガイド装置内に誘導して光ファイバ母材及び石英管を
予熱するので、バーナーの熱効率を向上させることがで
きる。また、バーナーの熱効率が向上し、短時間でオー
バジャケッティング工程を完了できるので、バーナー、
特にバーナーの火炎噴射圧力を増加させる必要がなく、
石英管の変形を防止することもできる。さらに、バーナ
ーに直接的な加熱をする前段階でサクションの影響を受
けない構成であるので、光ファイバ母材及び石英管がガ
イドチューブで均一に予熱されるようになり、光ファイ
バの品質を向上させることができる。

【００３７】以上、具体的な一実施形態を参照して説明
したが、本発明はこれに限られるものでなく、各種の変
形が本発明の特許請求の範囲を逸脱しない限り、該当技
術分野における通常の知識をもつ者により可能なのは明
らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の実施形態による光ファイバ母材のオーバ
ジャケッティング製造装置を示す斜視図。

【図２】図１に示した光ファイバ母材のオーバジャケッ
ティング製造装置バーナーを説明するための断面図。

【図３】本発明の望ましい実施形態によるバーナーの火
炎ガイド装置を装着光ファイバ母材のオーバジャケッテ
ィング製造装置を示す斜視図。

【図４】図３に示された光ファイバ母材のオーバジャケ
ッティング製造装置のバーナーの火炎ガイド装置を説明
するための断面図。

【符号の説明】

３００オーバジャケッティング製造装置３０１光ファイバ母材及び石英管３０３真空ポンプ３１０垂直旋盤３１１上部チャック３１３下部チャック３１５ガイド棒３１７キャリッジ３２０バーナー３２１燃料注入口３３１ａ，ｂ第１サクション３３３ａ，ｂ第２サクション３４０火炎ガイド装置３４１フランジ部３４３ガイドボディ３４５ａ注入口３４５ｂ排出口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】大口径光ファイバ母材のオーバジャケッ
ティング装置の火炎ガイド装置において、前記オーバジャケッティング装置に装着され、光ファイ
バ母材と石英管を加熱するバーナーと、前記バーナーの上側と下側にそれぞれ設置される少なく
とも二つ以上のサクションと、前記バーナーの一側で一体型に延長され、前記光ファイ
バ母材と石英管を囲むように装着され、前記バーナーの
火炎により発生する熱対流区間を前記光ファイバ母材の
長さ方向に延長させる中空型の火炎ガイドと、からなる
ことを特徴とするバーナーの火炎ガイド装置。
【請求項２】前記火炎ガイドは、バーナーの下側に装
着される請求項１記載のバーナーの火炎ガイド装置。
【請求項３】前記火炎ガイドは、前記バーナーと接合されたフランジ部と、前記フランジ部から所定長さだけ延長され、両端が開放
したシリンダ型ガイドボディと、前記ガイドボディに冷媒を供給して前記ガイドボディの
過熱を防止し、前記ガイドボディの所定経路に進行した
冷媒を排出する冷却部と、からなる請求項１記載のバー
ナーの火炎ガイド装置。
【請求項４】前記火炎ガイド装置の長さ方向に延長さ
れた長さは、前記バーナーとサクション間の距離以内で
ある請求項１に記載のバーナーの火炎ガイド装置。
【請求項５】前記火炎ガイドの内面は、熱絶縁性材質
で構成される請求項１記載のバーナーの火炎ガイド装
置。
【請求項６】前記火炎ガイド装置の内面は、熱反射率
が高い材質で構成される請求項１記載のバーナーの火炎
ガイド装置。