KR100374352B1 - Pressure controlling system and method of gas in optical fiber preform manufacturing process - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광섬유 모재 제조공정에서 압력 제어 시스템에 관한 것으로서, 개시된 시스템은 석영관내에 기체를 공급하여 상기 석영관내에 증착시켜 광섬유 모재를 제조하는 변형 화학 기상 증착법을 이용한 광섬유 모재 제조장치에 있어서, 상기 석영관내에 공급되는 기체 유량을 조절하는 유량 제어기; 상기 유량 제어기로부터 석영관내에 공급되는 기체의 압력을 감지하는 압력 센서; 설정된 유량에 따라 상기 유량제어기를 제어하는 PLC; 상기 압력 센서에 의해 감지된 압력값을 기준 압력값과 비교하여 그 결과에 따라 상기 PLC의 설정 유량을 제어하는 압력 콘트롤러; 및 상기 압력 콘트롤러와의 통신 여부를 체크하고, 통신 가능한 경우에 상기 압력 콘트롤러의 기준 압력값을 설정하는 PC를 포함한다.The present invention relates to a pressure control system in an optical fiber base material manufacturing process, and the disclosed system provides a fiber base material manufacturing apparatus using a modified chemical vapor deposition method for supplying a gas into a quartz tube and depositing the same in the quartz tube to produce an optical fiber base material. A flow rate controller for adjusting a flow rate of gas supplied into the quartz tube; A pressure sensor for sensing a pressure of a gas supplied from the flow controller into the quartz tube; A PLC controlling the flow controller according to a set flow rate; A pressure controller which compares the pressure value sensed by the pressure sensor with a reference pressure value and controls the set flow rate of the PLC according to the result; And a PC that checks whether or not communication with the pressure controller and sets a reference pressure value of the pressure controller when the communication is possible.
Description
본 발명은 광섬유 모재 제조공정에 관한 것으로서, 특히 증착 및 응축공정에서 석영관내로 공급되는 기체의 압력 제어 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an optical fiber base material manufacturing process, and more particularly, to a pressure control system of a gas supplied into a quartz tube in a deposition and condensation process.
통상적으로 광섬유 제조공정은 광섬유 모재 제조공정과, 제조된 광섬유 모재를 한가닥의 광섬유로 뽑아내는 광섬유 인출공정으로 분리된다. 이러한 광섬유 모재 제조공정은 변형 화학 기상 증착법(MCVD)을 이용하여 제작되는 것이 일반적이다.Typically, the optical fiber manufacturing process is separated into an optical fiber base material manufacturing process and an optical fiber drawing process of extracting the manufactured optical fiber base material into a single optical fiber. Such an optical fiber base material manufacturing process is generally manufactured by using a modified chemical vapor deposition (MCVD).
도 1에 도시된 바와같이, 공지의 변형 화학 기상 증착법은 수평선반(10)에 장착된 서로 마주보는 두개의 척(12)에 석영관(T)의 양단을 고정하고, 화살표①방향으로 석영관(T)를 회전시키고, 토치(14)(torch)를 화살표③방향으로 이동시키면서 석영관(T)를 가열한다. 동시적으로 석영관(T)내에 SiCl4와 그 외 화학물들을 산소 가스에 실어 기체의 형태로 화살표②방향으로 공급하면서 석영관에 증착시키는 공정이 기상 증착법이다. 이어서 증착공정 후에 콜랩스 공정(collapsing)과 클로우징 공정(closing)을 진행하여 하나의 광섬유 모재(preform)를 제작하게 된다. 이와같은 변형 화학 기상 증착법은 당해분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다.As shown in FIG. 1, the known modified chemical vapor deposition method fixes both ends of the quartz tube T to two chucks 12 facing each other mounted on the horizontal plate 10, and the quartz tube in the direction of arrow ①. (T) is rotated and the quartz tube T is heated while moving the torch 14 in the direction of an arrow ③. Simultaneously, the deposition of SiCl 4 and other chemicals in the quartz tube T on the quartz tube while feeding it in the direction of the arrow in the form of gas is carried out in an oxygen gas. Subsequently, after the deposition process, a collapsing process and a closing process are performed to fabricate one optical fiber preform. Such a modified chemical vapor deposition method will be readily understood by those of ordinary skill in the art.
이러한 변형 화학 기상 증착법중, 석영관(T)내에 수트(soot)를 생성시켜 코어와 클래딩을 형성해가는 증착 및 콜랩스 공정에서는 균일한 광섬유 모재제조를 위하여 석영관(T)내의 설정 압력을 일정하게 유지하여 균일한 수트를 생성해야 하는 조건이 요구된다.In such a modified chemical vapor deposition method, in a deposition and collapsing process in which a soot is formed in the quartz tube T to form a core and a cladding, the set pressure in the quartz tube T is constant to produce a uniform optical fiber base material. Conditions are required to maintain and produce a uniform soot.
그러나, 종래의 광섬유 모재 증착공정 및 응축공정시, 석영관내의 압력을 일정하게 유지하기 위한 종래의 시스템은 모든 상태가 사용자에 의해 수동으로 체크되기 때문에 저생산성의 중요한 요인이 되며, 특히 석영관내의 압력을 설정된 압력으로 항시 유지하기가 어려우며, 그 결과로 제조된 광섬유 모재의 품질이 저하되는문제점이 발생하였다. 종래에서는 시스템 작동중에, 석영관내의 압력이 균일하게 유지되지 못한다면 일일이 사용자가 점검해야 하며, 점검시에 시스템을 정지시켜야 함으로서, 생산성 저하의 주 요인이 된다.However, in the conventional optical fiber base material deposition process and the condensation process, the conventional system for maintaining a constant pressure in the quartz tube is an important factor of low productivity because all conditions are manually checked by the user. It is difficult to maintain the pressure at a set pressure at all times, and as a result, a problem arises in that the quality of the manufactured optical fiber base material is degraded. Conventionally, during system operation, if the pressure in the quartz tube cannot be maintained uniformly, it must be checked by the user one by one, and the system must be stopped at the time of inspection, which is a major factor of productivity decrease.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 광섬유 모재 제조공정시, 석영관내의 설정 압력을 일정하게 유지킴으로서, 석영관내에 균일한 수트를 생성시켜 고품질의 광섬유 모재를 생산할 수 있는 광섬유 모재 제조공정에서 증착 및 응축공정의 압력 제어 시스템을 제공함에 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to maintain a predetermined pressure in the quartz tube during the optical fiber base material manufacturing process, thereby to produce a uniform soot in the quartz tube, The present invention provides a pressure control system for deposition and condensation in an optical fiber base material manufacturing process capable of producing an optical fiber base material.
본 발명의 다른 목적은 자동으로 가동되는 광섬유 모재 제조공정에서 증착 및 응축공정의 압력 제어 시스템을 제공함에 있다.Another object of the present invention to provide a pressure control system of the deposition and condensation process in the optical fiber base material manufacturing process that is automatically operated.
본 발명의 다른 목적은 자동 및 수동 모드중, 하나를 선택하여 조작할 수 있는 광섬유 모재 제조공정에서 증착 및 응축공정의 압력 제어 시스템을 제공함에 있다.Another object of the present invention to provide a pressure control system of the deposition and condensation process in the optical fiber base material manufacturing process that can be selected and operated one of automatic and manual mode.
상기한 목적들을 달성하기 위하여 본 발명은 석영관내에 기체를 공급하여 상기 석영관내에 증착시켜 광섬유 모재를 제조하는 변형 화학 기상 증착법을 이용한 광섬유 모재 제조장치에 있어서,In order to achieve the above object, the present invention is a fiber-optic base material manufacturing apparatus using a modified chemical vapor deposition method of supplying a gas into a quartz tube and deposited in the quartz tube to produce an optical fiber base material,
상기 석영관내에 공급되는 기체 유량을 조절하는 유량 제어기;A flow rate controller for adjusting a flow rate of gas supplied into the quartz tube;
상기 유량 제어기로부터 석영관내에 공급되는 기체의 압력을 감지하는 압력 센서;A pressure sensor for sensing a pressure of a gas supplied from the flow controller into the quartz tube;
설정된 유량에 따라 상기 유량제어기를 제어하는 PLC(Programable Logic Controller);A programmable logic controller (PLC) for controlling the flow controller according to a set flow rate;
상기 압력 센서에 의해 감지된 압력값을 기준 압력값과 비교하여 그 결과에 따라 상기 PLC의 설정 유량을 제어하는 압력 콘트롤러; 및상기 압력 콘트롤러와의 통신 여부를 체크하고, 통신 가능한 경우에 상기 압력 콘트롤러의 기준 압력값을 설정하는 PC를 포함한다.A pressure controller which compares the pressure value sensed by the pressure sensor with a reference pressure value and controls the set flow rate of the PLC according to the result; And a PC that checks whether or not communication with the pressure controller and sets a reference pressure value of the pressure controller when the communication is possible.
도 1은 통상적인 변형 화학 기상 증착법을 이용한 광섬유 모재 제조장치를 나타내는 구성도.1 is a block diagram showing an optical fiber base material manufacturing apparatus using a conventional modified chemical vapor deposition method.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 광섬유 모재 제조공정에서 증착 및 응축공정에서 압력 제어 시스템의 구성을 나타내는 블럭 구성도.Figure 2 is a block diagram showing the configuration of the pressure control system in the deposition and condensation process in the optical fiber base material manufacturing process according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 압력 제어 시스템의 동작을 나타내는 순서도.Figure 3 is a flow chart showing the operation of the pressure control system according to a preferred embodiment of the present invention.
광섬유 모재 제조공정중, 증착중인 석영관내의 내외경의 직경의 크기를 설정한 기준치대로 일정하게 유지하려면, 석영관내로 공급되는 기체 유량이 균일해야 하며, 아울러 공급되는 기체 유량이 일정하게 유지되려면, 공급되는 유량의 설정 압력이 일정하게 유지되어야 하는 조건이 요구된다. 본 발명은 이러한 광섬유 모재 제조공정중 석영관내로 공급되는 기체 유량의 설정 압력을 일정하게 유지하여 고 품질의 광섬유 모재를 제조한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 석영관내로 공급되는 기체중, 질소를 예를들어 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 압력 제어 시스템은 석영관내에 공급되는 모든 기체가 적용될 수 있음에 유의하여야 하며, 광섬유 모재 제조공정뿐만 아니라, 광섬유 인출공정에서도 공급되는 기체의 유량을 일정하게 유지하기 위하여 압력을 유지하는 것에 동일하게 적용될 수 있음에 유의하여야 한다. 특히, 본 발명에 따른 압력 제어 시스템은 광섬유 1차 모재 제조시에 적용된다.During the manufacturing process of the optical fiber base material, in order to keep the size of the diameter of the inner and outer diameters in the quartz tube being deposited to be constant according to the set reference value, the gas flow rate supplied to the quartz tube must be uniform, and the gas flow rate to be supplied can be kept constant. It is required that the set pressure of the flow rate to be maintained is kept constant. The present invention maintains the set pressure of the gas flow rate supplied into the quartz tube during the optical fiber base material manufacturing process to produce a high quality optical fiber base material. In describing the present invention, nitrogen will be described, for example, in the gas supplied into the quartz tube. However, it should be noted that the pressure control system of the present invention can be applied to all gases supplied in the quartz tube, and maintains the pressure to maintain a constant flow rate of the gas supplied not only in the optical fiber base material manufacturing process but also in the optical fiber drawing process. It should be noted that the same applies to the above. In particular, the pressure control system according to the present invention is applied at the time of manufacturing the optical fiber primary matrix.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention; In describing the present invention, detailed descriptions of related well-known functions or configurations are omitted in order not to obscure the subject matter of the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 압력 제어 시스템을 나타내는 블럭 구성도이다. 도 3은 본 발명에 따른 압력 제어 시스템의 동작을 나타내는 순서도이다. 이때, 본 발명에 적용되는 압력 제어 시스템은 석영관(T)내에 공급되는 기체중, 질소를 예를들어 설명하기로 한다.Figure 2 is a block diagram showing a pressure control system according to the present invention. 3 is a flow chart showing the operation of the pressure control system according to the present invention. At this time, the pressure control system applied to the present invention will be described with an example of nitrogen in the gas supplied into the quartz tube (T).
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 압력 제어 시스템은 선택적으로 자동이나 수동으로 조작할 수 있는 시스템이다. 상기 제어 시스템은 석영관(T)내에 기체를 공급하여 상기 석영관(T)내에 증착시켜 광섬유 모재를 제조하는 변형 화학 기상 증착법을 이용한 광섬유 모재 제조장치에 적용된다. 본 발명에 따른 압력 제어 시스템은 상기 석영관(T)내에 공급되는 질소 유량을 조절하는 유량 제어기(26)와, 상기 유량 제어기(26)로부터 석영관(T)내에 공급되는 기체의 압력을 감지하는 압력 센서(28)와, 설정된 유량에 따라서 상기 유량 제어기(26)를 제어하는 PLC(24)와, 상기 압력 센서(28)에 의해 감지된 압력값을 기준 압력값과 비교하여 그 결과에 따라서 상기 PLC(24)의 설정 유량을 제어하는 압력 콘트롤러(22)를 포함한다. 상기 PLC(24)는 PC(20)에 의해 유량이 설정되고, 상기 압력 콘트롤러(22)는 PC(20)에 의해 제어압력이 설정된다. 아울러, 상기 압력 센서(28)는 석영관(T)내에 공급되는 질소의 압력을 정확하게 감지하기 위하여 유량 제어기(26)에 직접적으로 구비되는 것이 바람직하다.Referring to Figure 2, the pressure control system according to the present invention is a system that can be selectively operated automatically or manually. The control system is applied to an optical fiber base material manufacturing apparatus using a modified chemical vapor deposition method of supplying a gas into the quartz tube (T) and depositing it in the quartz tube (T) to produce an optical fiber base material. Pressure control system according to the present invention is a flow rate controller 26 for adjusting the flow rate of nitrogen supplied into the quartz tube (T), and the pressure of the gas supplied into the quartz tube (T) from the flow controller 26 The pressure sensor 28, the PLC 24 for controlling the flow controller 26 in accordance with the set flow rate, and the pressure value detected by the pressure sensor 28 are compared with a reference pressure value and the And a pressure controller 22 for controlling the set flow rate of the PLC 24. The flow rate is set by the PC 20 in the PLC 24, and the control pressure is set in the pressure controller 22 by the PC 20. In addition, the pressure sensor 28 is preferably provided directly to the flow rate controller 26 in order to accurately sense the pressure of nitrogen supplied into the quartz tube (T).
도 2, 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 압력 제어 시스템의 동작을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 312단계에서 PC(20)와 압력 콘트롤러(22)간의 통신여부를 판단한 후, 상기 PC(20)와 압력 콘트롤러(22)간에 직렬통신이 가능하다고 판단되면,314단계로 진행하여 수동 또는 자동 모드를 판단한다. 314단계에서 상기 압력 제어 시스템이 수동 모드로 판단되면, 316단계에서 상기 PLC(24)에 공급되려는 유량이 PC(20)에 의해 설정되고, 설정된 유량에 따라서 318단계에서 유량 제어기(26)는 석영관(T)내에 공급되는 질소의 유량을 제어하게 된다. 이어서 석영관(T)의 증착 및 응축공정이 진행된다.Referring to Figures 2 and 3, the operation of the pressure control system according to the present invention will be described. First, after determining whether the PC 20 and the pressure controller 22 is in communication in step 312, and if it is determined that serial communication is possible between the PC 20 and the pressure controller 22, proceed to step 314 to manually or automatically Determine the mode. If it is determined in step 314 that the pressure control system is in the manual mode, in step 316 the flow rate to be supplied to the PLC 24 is set by the PC 20, and in step 318 the flow controller 26 is a quartz according to the set flow rate It is to control the flow rate of nitrogen supplied to the tube (T). Subsequently, the deposition and condensation process of the quartz tube T is performed.
314단계에서 상기 압력 제어 시스템이 자동 모드로 판단되면, 320단계에서 상기 PC(20)를 통해서 압력 콘트롤러(22)의 제어압력이 설정되고, 322단계에서 상기 압력 콘트롤러(22)는 압력센서(28)에 의해 감지된 값을 기준 압력값과 비교한다. 이어서 상기 압력 콘트롤러(22)는 비교된 값에 따라서 설정 기준치 이내이면, 324단계로 진행하여 상기 PLC(24)는 원하는 기준치가 되게 질소 유량제어기(26)를 제어하고, 상기 유량 제어기(26)에 의해 적당량의 질소를 석영관(T)내에 공급하게 되어 석영관(T)내에 일정한 압력을 유지시킨다. 한편, 상기 압력 콘트롤러(22)에 의해 비교된 값과 설정된 제어압력값이 기준값 밖에 있다면, 324단계에서 상기 PLC(24)는 설정된 유량에 따라서 상기 유량 제어기(26)의 유량을 제어하게 된다.If the pressure control system is determined to be in the automatic mode in step 314, the control pressure of the pressure controller 22 is set through the PC 20 in step 320, and in step 322, the pressure controller 22 uses the pressure sensor 28. Is compared to the reference pressure. Then, if the pressure controller 22 is within the set reference value according to the compared value, the controller 24 proceeds to step 324 and the PLC 24 controls the nitrogen flow controller 26 to be a desired reference value, and the flow controller 26 is controlled. As a result, an appropriate amount of nitrogen is supplied into the quartz tube T to maintain a constant pressure in the quartz tube T. Meanwhile, if the value compared by the pressure controller 22 and the set control pressure value are outside the reference value, in step 324, the PLC 24 controls the flow rate of the flow controller 26 according to the set flow rate.
결과적으로 본 발명은 수동 모드 또는 자동 모드에 대응하여 유량 제어기의 압력을 일정하게 유지시킴으로서, 석영관내로 공급되는 기체의 유량을 일정하여 공급하게 되어 제조되는 광섬유 모재의 품질을 향상시키게 되었다.As a result, the present invention maintains a constant pressure in the flow controller in response to the manual mode or the automatic mode, thereby improving the quality of the optical fiber base material produced by constantly supplying the flow rate of the gas supplied into the quartz tube.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러가지 변형이 가능함을 당해분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어서 자명하다 할 것이다.Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but it will be apparent to those skilled in the art that various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
이상으로 살펴본 바와같이, 본 발명은 변형 화학 기상 증착법을 이용한 광섬유 모재 제조공정중, 특히 광섬유 1차 모재 제조공정에서, 일정 유량의 기체가 공급되는 석영관내의 압력을 일정하게 유지시킴으로서, 고품질의 광섬유 모재를 제조하게 되었으며, 더불어 고품질의 광섬유 모재로부터 광섬유를 인출하게 되어 한가닥의 고품질 광섬유를 제조할 수 있게 되었다. 아울러, 수동 또는 자동모드로 사용자에 의해 선택적으로 조작할 수 있게 구성함으로서, 에러 발생시, 생산성 향상의 한 요인이 되었다.As described above, the present invention maintains the pressure in the quartz tube to which a constant flow rate of gas is supplied in the optical fiber base material manufacturing process using the modified chemical vapor deposition method, particularly in the optical fiber primary material manufacturing process, thereby providing high quality optical fiber. The base material was manufactured, and the optical fiber was drawn from the high quality optical fiber base material, thereby producing one strand of high quality optical fiber. In addition, the configuration can be selectively operated by the user in the manual or automatic mode, which is a factor in improving productivity when an error occurs.
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