KR100608408B1 - 광섬유 프리폼 제조를 위한 ｍｃｖｄ 공정용 선반의 수트배출기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광섬유 프리폼 제조를 위한 수정화학기상증착(MCVD) 공정시 모재 석영튜브에서 배출되는 실리카 수트를 제거하기 위해 MCVD 공정용 선반에 구비되는 수트 배출기구에 관한 것으로서, 모재 석영튜브와 연통되도록 연결되는 외부튜브; 및 상기 외부튜브 내에 종입되어 실질적인 수트 배출통로가 되는 한편, 수트의 흐름을 그 내벽으로부터 중심부분으로 유도하는 와류를 형성하도록 내벽에 커러게이트 구조가 형성된 내부튜브;를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 배출기구 자체의 내부구조만으로 수트의 적층을 방지할 수 있는 장점이 있다.

MCVD, 수트, 와류, 레이놀즈 넘버, 커러게이트 구조

Description

광섬유 프리폼 제조를 위한 ＭＣＶＤ 공정용 선반의 수트 배출기구{SOOT EXHAUST STRUCTURE OF MCVD-LATHE FOR FABRICATING OPTICAL FIBER PREFORM}

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 아니된다.

도 1은 일반적인 MCVD 공정용 선반의 구성도.

도 2는 종래기술에 따른 수트 제거장치의 구성을 도시하는 단면도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수트 배출기구의 구성을 개략적으로 도시하는 단면도.

도 4는 도 3에서 유동정체영역에 상응하여 커러게이트 구조가 구비된 구성을 도시하는 단면도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수트 배출기구의 구성을 개략적으로 도시하는 단면도.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수트 배출기구의 구성도.

<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>

100...외부튜브 101...내부튜브

100a,100b,101a...커러게이트 구조 102...플렉서블 튜브

본 발명은 광섬유 프리폼 제조를 위한 수정화학기상증착(Modified Chemical Vaper Deposition; MCVD) 공정용 선반의 수트 배출기구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 클래드 및 코어의 증착공정시 발생하는 실리카 수트(Soot)를 광섬유 프리폼 외부로 배출하기 위한 매개체 역할을 하되 별도의 수트 제거봉을 사용하지 않더라도 수트 배출경로 상에 수트가 쌓이는 것을 방지할 수 있는 MCVD 공정용 선반의 수트 배출기구에 관한 것이다.

광섬유 프리폼의 제조를 위해 널리 사용되고 있는 수정화학기상증착(MCVD) 공법은 내부증착방식으로 클래드와 코어를 순차적으로 형성하는 공법으로서, 도 1에 도시된 바와 같은 MCVD 공정용 선반 상에 회전 가능하게 장착된 모재 석영튜브(1) 내부로 SiCl₄, GeCl₄, PCl₃ 등 할라이드(halide) 계열의 원료가스를 산소와 함께 주입한 후, 석영튜브(1)의 길이방향을 따라 산소/수소 토치나 버너 등의 열원(10)을 왕복시키면서 석영튜브(1)를 가열하여 튜브 내벽에 실리카 미립자를 증착시킴으로써 클래드 및 코어를 형성하게 된다.

이러한 MCVD 공법은 외부증착방식에 비해 외부 이물질에 의한 내부오염이 상대적으로 적은 장점이 있는 반면에 증착공정시 석영튜브(1) 내부에서 미처 증착되 지 못한 실리카 수트가 MCVD 공정용 선반의 축대(11)로 연장형성된 수트 배출부(12) 내에 쌓여서 결과적으로 튜브가 막히는 현상이 발생할 수 있는 취약점도 있다.

수트 배출부(12)에서의 수트 적층현상을 방지하기 위해 널리 사용되는 기술로는 수트 배출부(12)에 질소가스 등을 주입하여 수트의 유선을 변경시키는 방법이 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이 소정의 제거봉(14)을 이용해 지속적으로 배출통로의 내벽에 쌓인 수트(S)를 제거하는 방법이 있고, 별도의 토치(13)를 수트 배출부(12) 외부에 설치하여 열영동(Thermophoresis) 현상에 의해 수트(S)의 적층 및 증착지점의 위치가 후단으로 이동되도록 하는 방법 등이 있다.

그러나, 이와 같은 방안들은 장치의 구성이 매우 복잡해 질 뿐만 아니라 수트량이 급격히 증가할 경우에는 에어나 제거봉(14)에 의한 기계적 배출동작만으로는 수트를 충분히 제거할 수 없는 한계가 있다. 특히, 에어의 흐름을 이용하는 수트 제거방법은 배출부(12) 내에 유동정체영역이 존재할 경우 해당 지점에 지속적으로 수트가 쌓이는 문제가 있으며, 제거봉(14)을 이용해 수트를 긁어내는 방법의 경우 제거봉(14)이 대부분 금속재질로 형성되므로 MCVD 공정에 따른 고온의 열을 견디지 못하고 부러지거나, 제대로 수트를 제거하지 못하고 오히려 핫존(Hot zone) 방향으로 수트를 밀어내는 현상이 종종 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 광섬유 프리폼 제조를 위한 MCVD 공정시 모재 석영튜브로부터 배출되는 실리카 수트의 흐름 을 수트 배출경로의 내벽으로부터 중심부분으로 유도하여 수트의 적층을 방지하는 MCVD 공정용 선반의 수트 배출기구를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 수트 배출기구는, 모재 석영튜브와 연통되도록 연결되는 외부튜브; 및 상기 외부튜브 내에 종입되어 실질적인 수트 배출통로가 되는 한편, 수트의 흐름을 그 내벽으로부터 중심부분으로 유도하는 와류를 형성하도록 내벽에 커러게이트 구조가 형성된 내부튜브;를 구비한 것을 특징으로 한다.

바람직하게 본 발명은 상기 내부튜브의 수트 유입구 부근의 유동정체영역에 상응하는 외부튜브 내벽에도 와류 형성을 위한 커러게이트 구조가 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 광섬유 프리폼 제조를 위한 수정화학기상증착(MCVD) 공정시 모재 석영튜브에서 배출되는 실리카 수트를 제거하기 위해 MCVD 공정용 선반에 구비되는 수트 배출기구에 있어서, 상기 모재 석영튜브와 연통되도록 연결되어 수트 배출통로가 되는 튜브로 이루어지고, 수트의 흐름을 그 내벽으로부터 중심부분으로 유도하는 와류를 형성하도록 내벽에 커러게이트 구조가 형성된 것을 특징으로 하는 수트 배출기구가 제공된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 광섬유 프리폼 제조를 위한 수정화학기상증착(MCVD) 공정시 모재 석영튜브에서 배출되는 실리카 수트를 제거하기 위해 MCVD 공정용 선반에 설치되는, 일측이 모재 석영튜브와 연통되고 타측은 실질적으로 MCVD 공정용 선반의 축대 내부로 연장되는 배출튜브와, 상기 배출튜브를 통과한 수트가 스크러버로 진행하도록 상기 축대와 스크러버 사이에 개재되는 플렉서블 튜브를 구비한 수트 배출기구에 있어서, 상기 축대 또는 플레서블 튜브 중 어느 일측 혹은 양측 모두의 내벽에 와류의 형성을 위한 커러게이트 구조가 형성된 것을 특징으로 하는 수트 배출기구가 제공된다.

바람직하게 상기 배출튜브는, 모재 석영튜브와 연통되도록 연결되는 외부튜브; 및 상기 외부튜브 내에 종입되어 실질적인 수트 배출통로가 되는 한편, 수트의 흐름을 그 내벽으로부터 중심부분으로 유도하는 와류를 형성하도록 내벽에 커러게이트 구조가 형성된 내부튜브;로 구성될 수 있다.

대안으로 상기 배출튜브는, 모재 석영튜브와 연통되도록 연결되는 한편, 수트의 흐름을 그 내벽으로부터 중심부분으로 유도하는 와류를 형성하도록 내벽에 커러게이트 구조가 형성된 형태로 구성될 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 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.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수트 배출기구의 구성을 개략적으로 도시하는 단면도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 수트 배출기구는 통상의 MCVD 공정용 선반에 장착되는 모재 석영튜브의 수트 배출단에 결합되는 것으로서, 석영튜브와 연결되는 외부튜브(100)와, 상기 외부튜브(100) 내에 소정의 갭을 두고 종입되되 그 중심부분으로 수트의 흐름을 유도하도록 내벽에 커러게이트(Corrugate) 구조(101a)가 마련된 내부튜브(101)를 구비한다.

상기 외부튜브(100) 및 내부튜브(101)는 석영튜브측에서 발생되는 실리카 수트가 유입되도록 그 일측이 모재 석영튜브측과 연통되고 타측은 MCVD 공정용 선반의 말단 축대(도 6의 11 참조) 내부로 연장된다. 여기서, 상기 외부튜브(100)는 직접적으로 모재 석영튜브와 연결되고, 내부튜브(101)는 상기 외부튜브(100) 내에 설치되어 실질적인 수트 배출통로가 된다.

상기 내부튜브(101)의 내벽에는 커러게이트 구조(101a)가 구비되어 내부튜브(101)의 내벽을 따라 유체가 흐를 때 미세 와류(점선 화살표 참조)를 형성함으로써 모재 석영튜브로부터 내부튜브(101)로 유입된 실리카 수트의 유선을 내부튜브(101)의 내벽으로부터 튜브 중심부분으로 변경시키는 작용을 한다. 이러한 커러게이트 구조(101a)는 이른바, 주름형태 혹은 물결형태를 갖는 것으로서 바람직하게는 내부튜브(101)의 내주면에 다수의 원형 그루브(Groove)를 형성하여 마련될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되지 않고 실질적으로 커러게이트 구조를 이루는 한 다양한 패턴과 형성방법이 채용될 수 있음은 물론이다. 아울러, 커러게이트의 형상 은 유속과 유동기체의 종류, 레이놀즈 넘버 등을 고려하여 다양하게 설계될 수 있으며, 작게는 마이크로미터 단위로부터 크게는 밀리미터 단위까지 그 폭과 깊이, 간격과 형상 등이 변경될 수 있다.

일반적으로 상기 내부튜브(101)의 수트 유입구 부근의, 대략 외부튜브(100)와 내부튜브(101)의 갭 입구근처에는 수트의 유동정체영역이 형성되는데, 이 영역에 위치하는 수트를 튜브 중심부분으로 유도하도록 상기 유동정체영역에 상응하는 외부튜브(100) 내벽에는 도 4에 도시된 바와 같이 커러게이트 구조(100a)가 부가적으로 더 형성되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의하면 광섬유 프리폼의 증착공정에 따라 모재 석영튜브에서 발생하여 외부튜브(100) 내로 유입된 실리카 수트의 흐름이 유동정체영역에 상응하는 커러게이트 구조(100a)에 따른 와류형성에 의해 내부튜브(101)로 밀려나게 되고, 아울러 내부튜브(101)의 내벽에 구비된 커러게이트 구조(101a)에 따른 와류형성에 의해 내부튜브(101)의 내벽으로부터 중심부분으로 실리카 수트의 유선이 변경되므로 수트의 적층현상이 방지된다.

도 5에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수트 배출기구의 구성이 도시되어 있다. 도면에 나타난 바와 같이, 본 발명은 별도의 내부튜브 없이 모재 석영튜브와 연통되도록 연결되어 수트 배출통로가 되는 외부튜브(100)로만 구성되는 한편, 수트의 흐름을 그 내벽으로부터 중심부분으로 유도하는 와류를 형성하도록 튜브 내벽에는 커러게이트 구조(100b)가 형성된다.

도 6에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수트 배출기구의 구성이 도시되 어 있다.

도 6을 참조하면, 본 발명에는 일측이 모재 석영튜브와 연통되고 타측은 실질적으로 MCVD 공정용 선반의 말단 축대(11) 내부로 연장되는 배출튜브(E)와, 상기 배출튜브(E)를 통과한 수트가 스크러버(Scrubber)(15)로 진행하도록 상기 축대(11)와 스크러버(15) 사이에 개재되는 플렉서블 튜브(102)를 구비하고, 특히 상기 축대(11) 또는 플렉서블 튜브(102) 중 어느 일측 혹은 양측 모두의 내벽에는 와류의 형성을 위한 커러게이트 구조가 형성된다. 상기 축대(11)에 대한 커러게이트 구조의 형성위치는 도면에 나타난 것에 한정되지 않고 실리카 수트가 쌓이는 임의의 내벽이 해당될 수 있다.

상기 배출튜브(E)는, 전술한 실시예와 같이 모재 석영튜브와 연통되도록 연결되는 외부튜브(100)와, 상기 외부튜브 내에 종입되어 실질적인 수트 배출통로가 되고 그 내벽에 커러게이트 구조가 형성된 내부튜브(101)로 이루어질 수 있다. 대안으로, 상기 배출튜브는, 모재 석영튜브와 연통되도록 연결되는 한편, 수트의 흐름을 그 내벽으로부터 중심부분으로 유도하는 와류를 형성하도록 내벽에 커러게이트 구조가 형성된 외부튜브(100)로만 형성될 수도 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의하면 광섬유 프리폼의 증착공정에 따라 모재 석영튜브에서 발생한 후 배출튜브(E), MCVD 공정용 선반의 말단 축대(11), 플렉서블 튜브(102)를 순차적으로 통과하여 스크러버(15)로 배출되는 실리카 수트의 배출동작시 각 진행경로의 내벽에 구비된 커러게이트 구조에 따른 와류형성에 의해 진행경로 내벽으로부터 중심부분으로 실리카 수트의 유선이 변경되므로 수트 가 진행경로의 내벽에 적층되는 현상이 방지된다.

이상에서 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 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 발명에 따른 수트 배출기구는 별도의 수트 제거봉이 구비되지 않더라도 수트 배출경로의 내벽구조만으로 자연스럽게 실리카 수트의 흐름을 배출경로 내벽으로부터 중심부분으로 밀어낼 수 있으므로 장치의 구성이 간단한 잇점이 있다.

또한, 본 발명에 의하면 수트 제거봉으로는 작업이 곤란한 내부튜브 유입구 부근의 유동정체영역에 대해서도 튜브의 내벽구조만으로 용이하게 수트 적층을 방지할 수 있다.

Claims (6)

1. 광섬유 프리폼 제조를 위한 수정화학기상증착(MCVD) 공정시 모재 석영튜브에서 배출되는 실리카 수트를 제거하기 위해 MCVD 공정용 선반에 구비되는 수트 배출기구에 있어서,

   모재 석영튜브와 연통되도록 연결되는 외부튜브; 및

   상기 외부튜브 내에 종입되어 수트 배출통로가 되는 내부튜브;를 포함하고,

   상기 내부튜브의 수트 유입구 부근에 형성되는 유동정체영역의 외부튜브 내벽과, 상기 내부튜브의 내벽에는 수트 흐름에 대하여 와류를 형성하기 위한 커러게이트 구조가 구비된 것을 특징으로 하는 수트 배출기구.
2. 삭제
3. 삭제
4. 광섬유 프리폼 제조를 위한 수정화학기상증착(MCVD) 공정시 모재 석영튜브에서 배출되는 실리카 수트를 제거하기 위해 MCVD 공정용 선반에 설치되는, 일측이 모재 석영튜브와 연통되고 타측은 MCVD 공정용 선반의 축대 내부로 연장되는 배출튜브와, 상기 배출튜브를 통과한 수트가 스크러버로 진행하도록 상기 축대와 스크러버 사이에 개재되는 플렉서블 튜브를 구비한 수트 배출기구에 있어서,

   상기 배출튜브는,

   모재 석영튜브와 연통되도록 연결되는 외부튜브; 및

   상기 외부튜브 내에 종입되어 수트 배출통로가 되는 내부튜브;를 포함하고,

   상기 내부튜브의 수트 유입구 부근에 형성되는 유동정체영역의 외부튜브 내벽과, 상기 내부튜브의 내벽에는 수트 흐름에 대하여 와류를 형성하기 위한 커러게이트 구조가 구비되고,

   상기 축대 및 플렉서블 튜브 중 어느 하나 또는 모두의 내벽에 수트의 흐름에 대하여 와류를 형성하기 위한 커러게이트 구조가 구비된 것을 특징으로 하는 수트 배출기구.
5. 삭제
6. 삭제

Images