KR100533755B1 - 광섬유 제조용 전기로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광섬유의 제조에 사용되는 전기로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기로의 발열체와 전극의 체결구조에 대한 것이다. 본 발명의 전기로는 중공튜브상으로서 적어도 한쪽 단부에 테이퍼진 나사부와, 테이퍼진 나사부의 튜브길이 방향 안쪽으로 나사부의 외경보다 외경이 큰 돌출부를 포함하고 있는 전기저항에 의해 발열되는 발열체; 일부가 절단되어 슬롯이 형성되어 있고 환형 너트 구조로서 상기 테이퍼진 나사부에 체결됨에 따라 상기 슬롯이 벌어져 그 외경이 증가하는 슬롯링; 및 상기 슬롯링의 외주부를 감싸도록 결속되어 상기 발열체에 전류를 공급하는 환형의 전극;을 구비한다.

Description

광섬유 제조용 전기로 {ELECTRIC FURNACE FOR MANUFACTURING OPTICAL FIBER}

본 발명은 광섬유의 제조에 사용되는 전기로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기로의 발열체와 전극의 체결구조에 대한 것이다.

일반적으로, 광섬유 모재를 제조하는 방법은 수정화학기상증착법( modified chemical vapor deposition: MCVD), 외부기상증착법(Outside Vapor Depostion :OVD) 등이 사용되고 있다. 이들 방법에 따르면, 석영 튜브 내부 또는 석영 봉 주위로 반응가스인 SiCl₄, GeCl₄, PoCl₃ 등의 원료 가스를 산소(O₂)와 함께 불어넣고 외부로부터 열을 가하면 반응 가스들이 반응하여 슈트(반응 미립입자)가 생성되고, 생성된 슈트는 튜브 내벽 또는 봉 외주면에 증착된다. 이러한 슈트는 가열에 의해 소결되어 투명한 유리층을 형성하게 된다.

이러한 광섬유 모재의 제조에 사용되는 가열로는, 도 1a에 도시한 바와 같이, 양 단부에 나사부가 형성되고, 중공을 가지는 튜브상의 발열체(11)와, 전극을 고정하기 위한 일정한 외경의 환형 슬롯링(12), 및 발열체에 전류를 공급하기 위한 환형 전극(13)을 구비하고 있다.

광섬유 모재의 제조 과정에서, 발열체(11)는 수천℃까지 가열되었다가 냉각되기를, 특히 수정화학기상증착법에서는 수십 회 반복하게 된다. 가열과 냉각되는 과정에서 발열체(11)가 열팽창 및 수축하게 되는 데 이 때문에 발열체(11)가 전극(13)에 대해 상대적으로 이동하는 현상이 발생되고, 이로 인해 모재의 길이 방향에 따른 분포가 설정된 범위를 벗어나 변화한다. 따라서 슈트의 증착과 소결이 모재의 길이 방향에 따라 불균일해지고, 모재 및 이 모재로부터 제조되는 광섬유의 길이방향의 특성이 불균일해지는 문제점이 발생하게 된다.

본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 전기로의 축방향으로 발열체가 열팽창·수축하는 것을 구속하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 광섬유 제조용 전기로는, 중공 튜브상으로서 적어도 한쪽 단부에 테이퍼진 나사부와, 테이퍼진 나사부의 튜브길이 방향 안쪽으로 나사부의 외경보다 외경이 큰 돌출부를 포함하고 있는 전기저항에 의해 발열되는 발열체; 일부가 절단되어 슬롯이 형성되어 있고 환형 너트 구조로서 테이퍼진 나사부에 체결됨에 따라 슬롯이 벌어져 그 외경이 증가하는 슬롯링; 및 슬롯링의 외주부를 감싸도록 결속되어 발열체(31)에 전류를 공급하는 환형의 전극;을 구비한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 적어도 한쪽 단부에 테이퍼진 나사부를 포함하고 있는 중공 튜브상으로서 전기저항에 의해 발열되는 발열체; 일부가 절단되어 슬롯이 형성되어 있고 환형 너트 구조로서 상기 테이퍼진 나사부에 체결됨에 따라 슬롯이 벌어져 그 외경이 증가하는 슬롯링; 및 슬롯링의 외주부를 감싸도록 결속되어 발열체에 전류를 공급하는 환형의 전극; 을 구비하고, 슬롯링의 상기 발열체에 체결되는 쪽의 외주상에는 환형 전극의 내경보다 큰 외경을 가지는 플랜지가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 발열체는 테이퍼진 나사부에 연장되어 형성된 보조 나사부를 더 포함하고, 암나사 구조로서 전극의 바깥쪽 위치에서 발열체의 보조 나사부에 체결되는 보조너트; 를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 슬롯링의 플랜지는 불연속적인 형상을 하고 있는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 광섬유의 제조에 사용되는 전기로에 있어서, 적어도 한쪽 단부에 테이퍼진 나사부와 이에 연장되어 형성된 보조 나사부를 포함하는 중공 튜브상의 발열체; 일부가 절단되어 슬롯이 형성되어 있고 환형 너트 구조로서 테이퍼진 나사부에 체결됨에 따라 슬롯이 벌어져 그 외경이 증가하는 슬롯링; 슬롯링의 외주부를 감싸도록 결속되어 상기 발열체에 전류를 공급하는 환형의 전극; 및 암나사 구조로서 전극의 바깥쪽 위치에서 발열체의 보조나사부에 체결되는 보조너트;를 구비한다.

이하 첨부된 도면들을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

먼저, 본 발명의 실시예를 설명하기에 앞서, 종래의 전기로에서 발열체와 전극의 체결구조를 설명한다.

도 1a를 참조하여 보면, 광섬유 제조용 전기로는 발열체(11)와 슬롯링(12) 및 전극(13)을 구비한다. 일부가 절단되어 있는 슬롯링(12)이 발열체(11)에 체결되면 테이퍼진 나사부(11b)를 따라 슬롯링(12)의 절단부위 즉, 슬롯(12a)이 벌어지면서 외경이 증가하여 슬롯링(12)과 전극(13) 내면간의 면 마찰력을 높이고, 결과적으로는 발열체(11)와 전극(13)간의 체결력을 최대로 한다.

전술한 바와 같이, 기존 방식의 발열체(11)와 슬롯링(12) 및 전극(13)의 체결구조로는, 발열체가 열팽창·수축할 때 축방향으로의 팽창·수축을 구속하지 못하여, 전극(13)에 대한 발열체(11)의 상대적인 움직임이 발생하는 데, 이는 광섬유 모재가 축방향으로의 품질이 불균일해지는 원인이 된다.

특히, 이러한 현상은 발열체의 중심점보다는 전극 쪽으로 치우친 곳에서 더욱 크게 일어나는 데, 이는 전기로가 이동하면서 모재를 가열하여 제조하는 방식에서 모재가 가지는 온도 구배(기울기)가 발열체의 중심점보다 우측에 존재하게 되므로 우측 전극에서 발열체까지의 상대적인 거리 변동이 품질에 미치는 영향이 크므로 우측 전극에 발열체를 구속하는 형태를 취하였다.

그렇기 때문에 발열체의 양단 부분에서 열팽창 및 수축에 의한 발열체의 전극에 대한 상대적인 움직임이 크게 되면, 모재의 품질에 미치는 영향 또한 크게 되므로, 이 부분에서의 발열체의 전극에 대한 상대적인 움직임을 구속하는 것이 중요하게 된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광섬유 제조용 전기로가 도 2a 및 도 2b에 도시되었다. 이는 본 발명의 한 예로 나타낸 것이며, 발열체의 상대적인 움직임을 구속하는 위치의 선정은 공정방향이나 특성에 따라 달리 구성할 수 있다.

또한 본 발명에서 예시하는 발열체는 접촉식 전기로에 대한 것이지만, 본 발명이 제안하는 구조는 접촉식 전기로에 한정되는 것은 아니다.

도 2a를 참조하여 보면, 본 발명에 따른 광섬유 제조용 전기로는 테이퍼진 나사부(21b)와 나사부(21b)보다 외경이 큰 돌출부(21a)를 포함하는 발열체(21), 일부가 절단되어 슬롯이 형성되어 있고 환형 너트 구조로서 발열체의 테이퍼진 나사부(21b)에 체결됨에 따라 슬롯이 벌어져 그 외경이 증가하는 슬롯링(22), 및 슬롯링(22)의 외주부를 감싸도록 결속되어 발열체(31)에 전류를 공급하는 전극(23)을 포함한다.

발열체(21)는 단차 모양의 돌출부(21a)가 있기 때문에, 발열체가 축방향으로 열팽창을 하여 우측으로 이동하려는 힘을 가지더라도, 돌출부(21a)가 전극(23)에 의해 구속되어, 발열체의 전극에 대한 상대적인 움직임은 거의 일어나지 않게 된다.

바람직하게는, 테이퍼진 나사부(21b)에 연장되어 외경이 일정한 보조 나사부(21c)를 더 포함시켜 전극(23)과 슬롯링(22)이 체결된 이후, 그 바깥쪽에 보조 너트(24)를 끼울 수 있도록 한다.

슬롯링(22)은 발열체(21)에 체결되면 슬롯링(22)의 절단부위가 벌어지면서 외경이 증가하여 슬롯링(22)과 전극(23) 내면간의 면 마찰력을 높여서, 결과적으로는 발열체(21)와 전극(23)간의 체결력을 최대로 하게 된다.

전극(23)은 전술한 바대로 슬롯링(22)에 의해 발열체의 테이퍼진 나사부(21b)에 고정된다. 바람직하게는, 전극의 두께(D2)는 발열체의 테이퍼진 나사부의 두께(D1)와 비슷하거나 약간 크게 한다.

바람직하게, 상기 발열체의 보조 나사부(21c)에 보조 너트(24)를 체결시키면 발열체(21)가 축방향으로 열팽창·수축하여 좌측으로 이동하려는 힘을 가지더라도, 보조너트(24)가 전극(23)에 의해 구속되어, 발열체의 전극에 대한 상대적인 움직임은 거의 일어나지 않게 된다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 광섬유 제조용 전기로가 도 3a 및 도 3b에 도시되어 있다.

도 3a를 참조하여 보면, 본 발명에 따른 광섬유 제조용 전기로는 테이퍼진 나사부(31b)를 포함하는 구조의 발열체(31)와, 일부가 절단되어 있고 둘레에 원형의 플랜지를 포함하는 환형 너트구조로서 발열체와 전극의 체결력을 높여주는 슬롯링(32) 및 슬롯링 의해 발열체에 결속되어 발열체에 전류를 공급하는 환형의 전극(33)을 포함한다.

바람직하게는, 전술한 실시예와 마찬가지로 발열체(31)의 테이퍼진 나사부(31b)에 연장되어 외경이 일정한 보조 나사부(31c)를 더 포함시켜 전극(33)과 슬롯링(32)이 체결된 이후, 그 바깥쪽에 보조 너트(34)를 끼울 수 있도록 한다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 슬롯링(32)의 둘레에는 원형 플랜지부(32b)가 형성되어 있다. 상술한 실시예의 돌출부(21a)를 가진 발열체(21)와 유사하게, 발열체(31)가 열팽창하여 우측으로 이동하려는 힘을 가지더라도, 이 플랜지부(32b)가 전극(33)에 의해 구속되어 발열체의 전극에 대한 움직임은 거의 일어나지 않게 된다.

보조 너트(34)는 상술한 실시예의 보조 너트(24)와 그 기능이 같으므로 상세한 설명을 생략한다.

한편, 도 4b는 본 실시예에 적용될 수 있는 슬롯링의 다른 예를 나타낸 측면도이다. 도 4b에서의 플랜지부(32c)는 도 4a에서의 플랜지부(32b)와 달리 불연속적인 형상을 하고 있는 데, 이에 따라 도 4b의 슬롯링은 도 4a의 슬롯링보다 외경이 증가하기 용이하여 적은 힘으로도 테이퍼진 나사부에 체결할 수 있다.

상술한 실시예들에서는 돌출부(21a) 또는 플랜지부(32b 또는 32c)를 구비한 구조, 및 여기에 보조너트(24, 34)를 부가한 구조에 대하여 설명하였으나, 경우에 따라서는 돌출부(21a)나 플랜지부(32a 또는 32b)를 구비하지 않고, 보조나사부(21c, 31c)와 보조너트(24, 34)만을 구비하여도, 발열체의 전극에 대한 이동을 방지하는 효과가 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 발명의 광섬유 제조용 전기로에 따르면, 기존의 발열체와 슬롯링의 모양을 변형시키고 보조너트를 부가함으로써, 열팽창 및 수축에 의한 발열체의 전극에 대한 상대적인 움직임을 최소화하여, 광섬유 모재의 축방향 품질 균일성을 향상시키는 효과가 있다.

또한 발열체의 온도 구배의 변화가 작아져서 공정 안정성이 높아지기 때문에 생산성 향상과 수율 향상의 효과가 발생한다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.

도1a는 종래 기술의 전기로의 단면도이다.

도1b는 도1a에 나타낸 슬롯링의 측면도이다.

도2a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 발열체와 슬롯링과 전극 및 보조너트를 분해하여 나타낸 전기로의 단면도이다.

도2b는 도2a에 나타낸 요소들을 조립한 전기로의 단면도이다.

도3a는 본 발명의 다른 실시예에 따라 발열체와 슬롯링 및 전극을 분해하여 나타낸 전기로의 단면도이다.

도3b는 도3a에 나타낸 요소들을 조립한 전기로의 단면도이다.

도4a는 도3a에 나타낸 슬롯링의 측면도이다.

도4b는 도3a에 나타낸 슬롯링의 변형예를 도시한 측면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

21, 31: 발열체

22, 32: 슬롯링

23, 33: 전극

34: 보조너트

Claims (6)

1. 광섬유의 제조에 사용되는 전기로에 있어서,

   적어도 한쪽 단부에 테이퍼진 나사부와, 상기 테이퍼진 나사부의 길이 방향 안쪽으로 상기 나사부의 외경보다 큰 외경을 가진 돌출부를 포함하며, 전기저항에 의해 발열되도록 중공 튜브 형태의 발열체;

   상기 테이퍼진 나사부에 체결됨에 따라 그 외경이 증가할 수 있도록 슬롯이 형성된 환형 구조의 슬롯링; 및

   상기 돌출부에 접촉되어 그 위치가 고정되도록 상기 슬롯링의 외주부를 감싸도록 결속되며, 상기 발열체에 전류를 공급하는 환형의 전극;을 구비하는 것을 특징으로 하는 광섬유 제조용 전기로.
2. 제1항에 있어서,

   상기 발열체는 테이퍼진 나사부에 연장되어 형성된 보조 나사부를 더 포함하고,

   상기 전극의 바깥쪽에서 상기 보조 나사부에 체결되는 보조너트;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광섬유 제조용 전기로.
3. 광섬유의 제조에 사용되는 전기로에 있어서,

   적어도 한쪽 단부에 테이퍼진 나사부를 포함하며, 전기저항에 의해 발열되는 중공 튜브 형태의 발열체;

   반경 방향으로 돌출된 플랜지부가 마련된 환형 너트 구조의 슬롯이 형성되고, 상기 테이퍼진 나사부에 체결됨에 따라 상기 슬롯이 벌어져 그 외경이 증가하는 슬롯링; 및

   일면은 상기 플랜지부에 접촉되어 그 위치가 고정되고 상기 슬롯링의 외주부를 감싸도록 결속되어 상기 발열체에 전류를 공급하는 환형의 전극;을 구비하는 것을 특징으로 하는 광섬유 제조용 전기로.
4. 제3항에 있어서,

   상기 발열체는 상기 테이퍼진 나사부에 연장되어 형성된 보조 나사부를 더 포함하고,

   상기 전극의 바깥쪽 위치에서 상기 발열체의 보조 나사부에 체결되는 보조너트;를 더 구비하는 것을 특징으로 광섬유 제조용 하는 전기로.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,

   상기 플랜지부는 불연속적인 형태로 상기 슬롯링 외주면에 돌출된 것을 특징으로 하는 광섬유 제조용 전기로.
6. 광섬유의 제조에 사용되는 전기로에 있어서,

   적어도 한쪽 단부에 테이퍼진 나사부와 이에 연장되어 형성된 보조 나사부를 포함하는 중공 튜브상의 발열체;

   일부가 절단되어 슬롯이 형성되어 있고 환형 너트 구조로서 상기 테이퍼진 나사부에 체결됨에 따라 상기 슬롯이 벌어져 그 외경이 증가하는 슬롯링;

   상기 슬롯링의 외주부를 감싸도록 결속되어 상기 발열체에 전류를 공급하는 환형의 전극; 및

   암나사 구조로서 전극의 바깥쪽 위치에서 상기 발열체의 보조나사부에 체결되는 보조너트;를 구비하는 것을 특징으로 하는 광섬유 제조용 전기로.