KR100642377B1 - Ｍｃｖｄ 공법에서의 복사열 차단 장치 및 이를 이용한복사열 차단 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 MCVD 공법에서의 복사열 차단 장치 및 이를 이용한 MCVD 공법에서의 복사열 차단 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 복사열 차단 장치는 MCVD 공정에 따른 증착공정시 선반에 장착된 광섬유 모재 튜브 내부로 복사되는 복사열 차단 장치로서, 광섬유 모재 튜브의 표면에 도포된 열전달 부재, 열전달 부재에 접하되 광섬유 모재 튜브를 감싸도록 설치되어 복사열을 방열시키는 방열수단, 및 선반에 설치되어 상기 방열수단의 외표면에 냉각가스를 공급하여 방열수단을 냉각시키는 냉각수단을 포함한다. 본 발명에 의하면, 가열로에서 발생되어 광섬유 모재 튜브 내부를 통해 전달되는 복사열을 방열시켜 광섬유 모재 튜브와 가스 공급 장치를 연결하는 밀봉재의 온도 상승에 따른 손상을 방지할 수 있다.

MCVD, 복사열

Description

ＭＣＶＤ 공법에서의 복사열 차단 장치 및 이를 이용한 복사열 차단 방법{ Apparatus of blocking radiant heat in MCVD process and Method of blocking radiant heat using the same }

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 MCVD 공정에 따른 광섬유 모재 제조 공정도.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복사열 차단 장치를 이용한 광섬유 모재 제조 공정도.

본 발명은 MCVD 공법에서의 복사열 차단 장치 및 이를 이용한 복사열 차단 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 MCVD 공정에 따른 증착공정시 선반에 장착된 광섬유 모재 튜브 내부로 복사되는 복사열을 차단하여 광섬유 모재 튜브의 일단에 연결된 가스 공급 장치의 밀봉재를 보호하는 MCVD 공법에서의 복사열 차단 장치 및 이를 이용한 복사열 차단 방법에 관한 것이다.

광섬유 모재의 제조를 위해 널리 사용되고 있는 MCVD(Modified Chemical Vapor Disposition) 공법은, 회전하는 석영 튜브 내부로 SiCl₄,GeCl₄,PoCl₃ 등의 원료가스를 산소가스와 함께 주입하고, 열원을 석영 튜브의 길이 방향으로 이동시키면서 석영 튜브를 가열하여, 열영동에 의해 석영 튜브의 내벽에 증착이 레이어 단위로 반복적으로 이루어지도록 하여 클래드층 및 코어층을 형성시키는 광섬유 모재 제조 공법이다.

MCVD 공정시, 종래에는 수소 가스 등을 연료로 이용하는 버너가 열원으로 사용되었다. 하지만, 버너를 이용하여 석영 튜브를 가열하게 되면, 수분과 같은 수소 불순물이 연소반응의 부산물로 파생됨으로써, 이로 인해 광섬유 모재에 수산기가 침투되어 수산기 흡수손실을 야기하는 문제가 있다.

이에 따라, 최근에는 MCVD 공정시 버너 대신에 가열로를 사용하여 가열하는 방법이 제안되었다.

도 1은 가열로를 이용하는 MCVD 공정에 의해 광섬유 모재를 제조하는 과정을 설명하는 공정도이다. 도면을 참조하면, 선반(1)에는 광섬유 모재 튜브(2)가 장착되어 있고, 광섬유 모재 튜브(2)의 길이방향으로 이동하면서 광섬유 모재 튜브(2)의 표면을 가열하기 위한 가열로(3)가 배치되어 있다. 선반(1)의 일측에는 광섬유 모재 튜브(2) 내의 미 증착된 실리카 수트를 배출하기 위한 수트 배출 튜브(4)가 척(5)에 의해 고정되어 있고, 상기 수트 배출 튜브(4)에 광섬유 모재 튜브(2)의 일 측이 접합된다. 그리고, 선반(1)의 타측에는 증착 가스를 공급하고 광섬유 모재 튜브(2)의 다른 일측을 고정하는 가스 공급 장치(6)가 장착된다. 그리고, 상기 가스 공급 장치(6)와 광섬유 모재 튜브(2)의 접합 부분은 폴리머 재질의 밀봉재로 밀폐하여 외부로부터 모재 내부로 불순물의 침투를 방지하고 반응 가스가 외부로 누출되지 않도록 한다.

상술한 MCVD 공정에 따라, 광섬유 모재 튜브(2)의 내벽에 실리카 수트를 증착시키기 위해 가열로(3)를 광섬유 모재 튜브(2)의 길이 방향으로 이동시키면서 광섬유 모재 튜브(2)를 가열하면, 고온의 열이 광섬유 모재 튜브(2) 내부를 통해 가스 공급 장치(6)에 복사되어 밀봉재의 온도가 300℃ 이상으로 상승하게 된다.

상기 밀봉재로는 일반적으로 테프론을 사용하게 되는데, 테프론은 사용가능 온도가 200℃~250℃ 불과하기 때문에 복사열에 의해 300℃ 이상으로 온도가 올라가면 그 특성이 열화됨으로써 가스 공급 장치(6)와 광섬유 모재 튜브(2)의 접합 부분의 기밀이 제대로 유지되지 못하는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 창안된 것으로서, MCVD 공정에 따른 증착 공정시 광섬유 모재 튜브 내부로 복사되는 복사열을 차단시켜 광섬유 모재 튜브와 가스 공급 장치를 접합하는 밀봉재를 보호하는 MCVD 공법에서의 복사열 차단 장치 및 이를 이용한 복사열 차단 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 복사열 차단 장치는 MCVD 공정에 따른 증착공정시 선반에 장착된 광섬유 모재 튜브 내부로 복사되는 복사열 차단 장치로, 광섬유 모재 튜브의 표면에 도포된 열전달 부재, 열전달 부재에 접하되 광섬유 모재 튜브를 감싸도록 설치되어 복사열을 방열시키는 방열수단, 및 선반에 설치되어 상기 방열수단의 외표면에 냉각가스를 공급하여 방열수단을 냉각시키는 냉각수단을 포함한다.

여기서, 상기 열전달 부재는 카본 도료층인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 열전달 부재는 반응 가스가 유입되는 상기 광섬유 모재 튜브의 일단으로부터 70~120mm 이격된 위치에 30~40mm의 폭으로 도포되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 방열수단은 상기 열전달 부재가 도포된 상기 광섬유 모재 튜브의 표면을 둘러싸며 외표면에는 다수의 방열핀이 구비된 것이 바람직하다.

한편, 상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 복사열 차단 방법은 MCVD 공정에 따른 증착공정시 광섬유 모재 튜브 내부로 복사되는 복사열 차단 방법으로, 광섬유 모재 튜브의 표면에 도포된 소정의 열전달 부재에 접하되 광섬유 모재 튜브를 감싸도록 설치된 방열수단의 외표면에 냉각가스를 공급하여 복사열을 방열시키는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 열전달 부재는 카본 도포층인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 방열수단은 상기 열전달 부재가 도포된 상기 광섬유 모재 튜브의 표면을 둘러싸며 외표면에는 다수의 방열핀이 구비된 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설 명하 기로 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 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복사열 차단 장치를 이용한 광섬유 모재 제조 공정도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 복사열 차단 장치는 광섬유 모재 튜브(12)의 표면에 소정 두께로 도포된 열전달 부재(14), 상기 열전달 부재(14)에 접하되 상기 광섬유 모재 튜브(12)를 감싸도록 설치되어 광섬유 모재 튜브(12) 내부를 통해 복사되는 복사열을 방열시키는 방열수단(15), 및 상기 방열수단(15)의 외표면에 공기를 공급하여 방열수단(15)을 냉각시키는 냉각수단(16)을 포함한다. 여기서, 광섬유 모재 튜브(12)가 거치된 선반(11)과 광섬유 모재 튜브(12)를 가열하는 가열로(13)는 종래의 MCVD 공정에서 사용되는 것과 동일하다.

상기 열전달 부재(14)는 광섬유 모재 튜브(12)의 내부를 통해 복사되는 복사열을 방열시키기 위해 광섬유 모재 튜브(12)의 표면에 도포되는 것으로서, 열전달율이 우수한 카본 재질의 도포층이 사용되는 것이 바람직하다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 열전달율이 우수한 다른 재질의 도포층이 사용될 수 있음은 물론이다.

그리고, 열전달 부재(14)는 반응 가스가 유입되는 광섬유 모재 튜브(12)의 일단으로부터 너무 가까운 위치에 도포되면, 후술하는 바와 같이 열전달 부재(14)와 결합되는 방열수단(15)과 가스 공급 장치(17)가 너무 근접하게 되어 방열수단(15) 및 가스 공급 장치(17)의 장착 및 제거에 어려움이 있다. 그리고, 열전달 부재(14)에 의해 도포된 부분은 광섬유 모재로 사용하지 못하므로 반응 가스가 유입되는 광섬유 모재 튜브(12)의 일단으로부터 너무 먼 위치에 도포되면, 사용가능한 광섬유 모재의 길이가 짧아진다는 문제가 있다. 따라서, 열전달 부재(14)는 반응 가스가 유입되는 상기 광섬유 모재 튜브(12)의 일단으로부터 70~120mm 이격된 위치에 도포되는 것이 바람직하다.

또한, 열전달 부재(14)는 효과적인 열전달과 사용 가능한 광섬유 모재의 길이 증가를 위해서는 적절한 폭으로 광섬유 모재 튜브(12)의 표면에 도포되어야 한다. 즉, 열전달 부재(14)의 도포 폭이 너무 좁으면 효과적인 열전달이 이루어지지 않고, 도포 폭이 너무 넓으면 사용 가능한 광섬유 모재의 길이가 감소되는 문제가 있으므로 열전달 부재(14)는 광섬유 모재 튜브(12)의 표면에 30~40mm 폭으로 도포되는 것이 바람직하다.

상기 방열수단(15)은 열전달 부재(14)가 도포된 광섬유 모재 튜브(12)의 표면을 둘러싸며 외표면에는 다수의 방열핀이 구비되어 있어 열전달 부재(14)의 열을 외부 공기로 효과적으로 방열시킨다. 방열수단(15)은 조립 가능한 두개의 반원형태 로 이루어져 있어, 광섬유 모재 튜브(12)의 표면에 용이하게 장착된다. 그리고, 방열수단(15)의 재질로는 열전도가 우수한 금속 재질을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 냉각수단(16)은 선반(11)에 설치되어 외부로부터 소정의 냉각 가스를 방열수단(15)의 외표면에 공급하여 방열수단(15)을 냉각시키는 장치이다. 비록 냉각수단(16)이 외부 공기에 노출되어 있어 공기에 의한 냉각이 이루어지나, 열전달 부재(14)로부터 방열수단(15)으로 전달된 열은 고온이므로 외부 공기에 의한 냉각에는 한계가 있으므로 별도의 냉각수단(16)이 구비된다. 방열수단(15)을 효과적으로 냉각시키기 위해서는, 냉각수단(16)은 외부 가스 공급 장치(미도시)로부터 공급되는 냉각 가스를 방열수단(15)의 방열핀으로 분사되도록 설치되는 것이 바람직하다. 상기 냉각 가스로는 질소 가스가 주로 사용된다. 냉각수단(16)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술을 가진 자에게 자명하기에 더 이상의 자세한 설명은 생략한다.

이하, 상기와 같이 구성을 가진 복사열 차단 장치를 이용하여 MCVD 공법에 따른 광섬유 모재 제조시 복사열을 차단하는 방법을 설명한다.

MCVD 공정에 따라 외부로부터 광섬유 모재 튜브(12)내로 소정의 반응가스가 주입되고 가열로(13)는 회전하는 광섬유 모재 튜브(12)의 길이 방향을 따라 가열하여 광섬유 모재 튜브(12)의 내벽에 실리카 수트를 증착시킨다. 그러면, 가열로(13)의 복사열이 광섬유 모재 튜브(12)의 내부를 통해 반응가스가 유입되는 광섬유 모재 튜브(12)의 일측으로 복사된다. 그리고, 복사열은 광섬유 모재 튜브(12)의 표면에 도포된 열전달 부재(14)를 거쳐 방열수단(15)을 통해 대기중으로 방출된다. 한 편, 냉각장치는 방열과정에서 온도가 높아진 상기 방열수단(15)으로 냉각 가스를 분사하여 온도를 낮추어 효과적인 방열이 이루어지도록 한다. 이로써, 광섬유 모재 튜브(12) 내로 전파되는 복사열을 효과적으로 방열시켜 광섬유 모재 튜브(12)와 가스 공급 장치를 연결하는 밀봉재의 손상을 방지할 수 있다.

이상과 같은 기술적 구성에 의해 본 발명의 기술적 과제는 달성되며, 본 발명이 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 의하면, 가열로에서 발생되어 광섬유 모재 튜브 내부를 통해 복사되는 복사열을 방열시켜 광섬유 모재 튜브와 가스 공급 장치를 연결하는 밀봉재의 온도 상승에 따른 손상을 방지할 수 있다.

Claims (8)

1. MCVD 공정에 따른 증착공정시 선반에 장착된 광섬유 모재 튜브 내부로 복사되는 복사열을 차단하는 장치로서,

   상기 광섬유 모재 튜브의 표면에 도포된 열전달 부재;

   상기 열전달 부재에 접하되 상기 광섬유 모재 튜브를 감싸도록 설치되어 상기 복사열을 방열시키는 방열수단; 및

   상기 선반에 설치되어 상기 방열수단의 외표면에 냉각가스를 공급하여 방열수단을 냉각시키는 냉각수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 복사열 차단 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 열전달 부재는 카본 도포층인 것을 특징으로 하는 복사열 차단 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 열전달 부재는 반응 가스가 유입되는 상기 광섬유 모재 튜브의 일단으로부터 70~120mm 이격된 위치에 도포되는 것을 특징으로 하는 복사열 차단 장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 열전달 부재는 30~40mm의 폭으로 도포되는 것을 특징으로 하는 복사열 차단 장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 방열수단은 상기 열전달 부재가 도포된 상기 광섬유 모재 튜브의 표면을 둘러싸며 외표면에는 다수의 방열핀이 구비된 것을 특징으로 하는 복사열 차단 장치.
6. MCVD 공정에 따른 증착공정시 광섬유 모재 튜브 내부로 복사되는 복사열을 차단하는 방법으로서,

   상기 광섬유 모재 튜브의 표면에 도포된 소정의 열전달 부재에 접하되 상기 광섬유 모재 튜브를 감싸도록 설치된 방열수단의 외표면에 냉각가스를 공급하여 상기 복사열을 방열시키는 복사열 차단 방법.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 열전달 부재는 카본 도료층인 것을 특징으로 하는 복사열 차단 방법.
8. 제 6항에 있어서,

   상기 방열수단은 상기 열전달 부재가 도포된 상기 광섬유 모재 튜브의 표면을 둘러싸며 외표면에는 다수의 방열핀이 구비된 것을 특징으로 하는 복사열 차단 방법.

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