KR100653010B1 - Furnace for manufacturing optical fiber preform, preventing oxidation of heating element - Google Patents

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Abstract

본 발명은 MCVD공법에서 발열체 산화방지를 위한 광섬유 모재 제조용 로에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 광섬유 모재 튜브가 관통하는 입구 및 출구가 형성된 케이스; 상기 케이스 내에서 상기 모재 튜브를 감싸도록 설치되어 이를 가열하는 발열체; 상기 케이스 내부로 한정되는 광섬유 모재 튜브 주변에 양압분위기를 형성할 수 있도록 불활성가스를 외부로부터 주입시키는 주입통로; 및 상기 케이스 입출구 양단 또는 일단에 설치되어 상기 불활성가스가 존재하는 공간의 간극이 상기 모재 튜브의 직경변화에 상관없이 일정하도록 조절하여 양압분위기를 일정하게 유지시키는 간극조절수단;을 포함하는 광섬유 모재 제조용 로가 개시된다. 이로써, 광섬유 모재 튜브의 직경이 변화해도 불활성가스가 존재하는 공간의 간극을 일정하게 조절함으로써 로 내부의 양압분위기를 효과적으로 유지하고 외부공기의 유입을 막아 발열체의 산화를 방지할 수 있다.The present invention relates to a furnace for producing an optical fiber base material for preventing oxidation of a heating element in an MCVD method. According to the present invention, a case having an inlet and an outlet through which the optical fiber base tube passes; A heating element installed to surround the base tube in the case and heating it; An injection passage for injecting an inert gas from the outside to form a positive pressure atmosphere around the optical fiber base material tube defined inside the case; And a gap adjusting means installed at both ends or one end of the case inlet and outlet to adjust the gap of the space in which the inert gas is present to be constant regardless of the diameter change of the base metal tube to maintain a positive pressure atmosphere. The furnace is disclosed. Thus, even if the diameter of the optical fiber base tube changes, it is possible to effectively maintain the positive pressure atmosphere inside the furnace and prevent the inflow of external air by preventing the oxidation of the heating element by constantly adjusting the gap in the space where the inert gas exists.

MCVD, 광섬유, 로, 발열체MCVD, fiber optics, furnaces, heating elements

Description

ＭＣＶＤ 공법에서 발열체 산화방지를 위한 광섬유 모재 제조용 로{Furnace for manufacturing optical fiber preform, preventing oxidation of heating element}Furnace for manufacturing optical fiber preform, preventing oxidation of heating element}

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.The following drawings attached to this specification are illustrative of preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the invention to serve to further understand the technical spirit of the present invention, the present invention is a matter described in such drawings It should not be construed as limited to.

도 1은 종래의 기술에 따른 광섬유 모재 제조용 로를 도시하는 단면도.1 is a cross-sectional view showing a furnace for producing an optical fiber base material according to the prior art.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광섬유 모재 제조용 로를 개략적으로 도시하는 단면도.2 is a cross-sectional view schematically showing a furnace for producing an optical fiber base material according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 간극조절장치를 개략적으로 도시하는 단면도.Figure 3a is a cross-sectional view schematically showing a gap adjusting device according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3b는 도 3a의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 측단면도.3B is a side cross-sectional view taken along line III-III of FIG. 3A.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 간극조절장치가 작동하는 모습을 도시하는 단면도.Figure 4 is a cross-sectional view showing the operation of the gap adjusting device according to a preferred embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

110...케이스 120...발열체110.Case 120.Heating element

130...단열부재 140...냉각부재130 Insulation member 140 Cooling member

150...주입통로 160...간극조절수단150 ... injection passage 160 ... clearance adjustment means

161...조절도어 162...갭센서161 ... Adjustment door 162 ... Gap sensor

163...선형 액츄에이터 170...가스분사부163 Linear actuator 170 Gas injection unit

D1,D2...간극 크기D 1 , D 2 ... gap size

본 발명은 광섬유 모재(preform) 제조용 로(furnace)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수정화학 기상증착(Modified Chemical Vapor Deposition: MVCD) 공정에서 그 열원으로 로를 사용하는 경우 로 내부에 비산화분위기를 효과적으로 유지시켜 발열체의 산화를 방지하는 광섬유 모재 제조용 로에 관한 것이다.The present invention relates to a furnace for manufacturing an optical fiber preform, and more particularly, in the case of using the furnace as a heat source in a Modified Chemical Vapor Deposition (MVCD) process, The present invention relates to an optical fiber base material manufacturing furnace which effectively maintains and prevents oxidation of a heating element.

종래의 기상 증착 방식으로 광섬유 모재를 제조하는 대표적인 공정기술로는 수정화학 기상증착(MCVD, 이하 MCVD라고 한다), 기상축증착(Vapor-phase Axial Deposition: VAD), 외부기상증착(Outside Vapor Deposition: OVD) 공법 등을 들 수 있다.Representative process technologies for fabricating optical fiber base materials by conventional vapor deposition methods are crystal chemical vapor deposition (MCVD, hereinafter referred to as MCVD), vapor-phase Axial Deposition (VAD), and external vapor deposition (Outside Vapor Deposition): OVD) method, etc. are mentioned.

그 중 MCVD 공법은 내부증착방식으로 클래드 및 코어를 순차적으로 형성하는 제조방법으로서, 회전하는 석영튜브 내부에 SiCl4, GeCl4, POCl3 등 할라이드(halide)계열의 반응가스를 산소가스와 함께 주입하면서, 산소/수소 토치 등을 이 용하여 석영튜브를 1600℃ 이상의 온도로 가열해 준다. 그러면 아래의 반응식에 의해 석영튜브내에서 미세한 수트입자가 생성된다.Among them, the MCVD method is a method of sequentially forming a clad and a core by an internal deposition method, and injects a reaction gas of a halide series such as SiCl 4 , GeCl 4 , and POCl 3 into a rotating quartz tube together with oxygen gas. The quartz tube is heated to a temperature of 1600 ° C. or higher using an oxygen / hydrogen torch. Then, fine soot particles are produced in the quartz tube by the following reaction formula.

SiCl4(g) + O2(g) → SiO2(s) + 2Cl2 (g)SiCl 4 (g) + O 2 (g) → SiO 2 (s) + 2Cl 2 (g)

GeCl4(g) + O2(g) → GeO2(s) + 2Cl2 (g)GeCl 4 (g) + O 2 (g) → GeO 2 (s) + 2Cl 2 (g)

상기 반응식1에서 생성된 수트입자들은 열영동현상(thermophoresis)에 의해 상대적으로 온도가 낮은 토치의 전방으로 이동하여 석영튜브 내벽에 증착된다. 그리고 증착된 수트는 바로 이어서 접근하는 토치의 화염에 의해 유리화되어 소결된다.The soot particles generated in Scheme 1 are moved to the front of the torch having a relatively low temperature by thermophoresis and deposited on the inner wall of the quartz tube. The deposited soot is then vitrified and sintered by the flame of the approaching torch.

그러나 상기 토치를 이용한 MCVD공정은 회전하는 석영튜브를 균일한 온도로 가열하는데 한계가 있으며, 산소/수소 토치가 반응부산물로 물과 같은 수소불순물을 생성하여 광섬유의 OH 흡수 손실을 야기하는 문제가 있었다. 따라서 석영튜브를 토치 대신에 밀폐된 로(furnace) 내에서 가열함으로서 증착 및 소결공정을 수행하는 방법이 제안되고 있다. 이 방법은 회전하는 모재 튜브를 감싸도록 로를 설치하고, 회전하는 튜브에 대해서 그 튜브의 장방향으로 예컨데 150mm/min 정도의 속도로 로를 이동시키면서 증착공정을 수행하게 된다. 로를 열원으로 할 경우에는 기상화학 반응효율이 상대적으로 높아 수트입자의 생성특성이 토치를 열원으로 하는 경우보다 향상되는 장점이 있다.However, the MCVD process using the torch has a limitation in heating the rotating quartz tube to a uniform temperature, and an oxygen / hydrogen torch generates a hydrogen impurity such as water as a reaction byproduct, causing a loss of OH absorption of the optical fiber. . Therefore, a method of performing a deposition and sintering process by heating a quartz tube in a closed furnace instead of a torch has been proposed. In this method, the furnace is installed to surround the rotating base tube, and the deposition process is performed while moving the furnace at a speed of about 150 mm / min in the longitudinal direction of the tube. When the furnace is a heat source, the gas phase chemical reaction efficiency is relatively high, so that the generation characteristics of the soot particles are improved compared to the case where the torch is a heat source.

한편 상기 로의 발열체는 주로 탄소를 사용하는데 탄소는 고온에서 외부 공 기에 노출되면 그 산화가 급속도로 진행되므로 로의 내부를 외부공기와 차단하는 것이 매우 중요하다. 따라서, 광섬유 모재의 제조와 같이 대상물이 로 내부로 연속적으로 투입되는 동시에 배출되는 경우에는 로의 입출구에서 필연적으로 발생하게 되는 외부 공기의 유입을 효율적으로 차단하여 로 내부의 분위기를 비산화(non-oxidizing)분위기로 유지시켜야 한다.On the other hand, the heating element of the furnace mainly uses carbon, the oxidation of the carbon proceeds rapidly when exposed to the outside air at high temperature, it is very important to block the inside of the furnace from the outside air. Therefore, when an object is continuously introduced into the furnace and discharged, such as the manufacture of the optical fiber base material, it effectively blocks the inflow of external air, which is inevitably generated at the entrance and exit of the furnace, thereby non-oxidizing the atmosphere inside the furnace. Keep in the atmosphere.

도 1은 종래의 기술에 따른 광섬유 모재 제조용 로를 도시하는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a furnace for manufacturing an optical fiber base material according to the prior art.

도 1을 참조하면, 종래의 광섬유 제조용 로는 로 내부에 원통형의 발열체(2)가 모재 튜브(11)를 감싸도록 케이스(1) 내부에 설치되어 유도가열 또는 전기저항 방식에 의해 가열된다. 상기 발열체(2)의 산화를 막고 로 내부를 비산화분위기로 유지하기 위해 예를 들어, 상기 발열체 양단에 구비된 분사통로(3)를 통해 불활성가스가 외부로부터 상기 로 내부로 분사되며, 분사된 불활성가스는 화살표로 도시된 바와 같이 로 내부를 순환한 후 로의 입구(5)와 출구(5')를 통해 외부로 배출된다.Referring to FIG. 1, in the conventional optical fiber manufacturing furnace, a cylindrical heating element 2 is installed inside the case 1 to surround the base tube 11 inside the furnace and heated by an induction heating or electric resistance method. In order to prevent oxidation of the heating element 2 and to maintain the inside of the furnace in a non-oxidizing atmosphere, for example, an inert gas is injected into the furnace from the outside through an injection passage 3 provided at both ends of the heating element. The inert gas is circulated inside the furnace as shown by the arrow and then discharged to the outside through the inlet 5 and the outlet 5 'of the furnace.

광섬유 모재의 증착 공정에 있어서 모재 튜브(11)는 예를 들어 척(6)과 같은 지지부재에 고정 지지된 보조튜브(11')에 열융착되어서 지지된 채로 회전하게 된다. 모재 튜브(11)의 내부에는 유입단(10)으로부터 반응가스와 산소가스를 불어 넣어 증착반응을 유발시킨다. 이때 상기 보조 튜브(11')의 직경은 모재 튜브(11)의 직경에 비해 상대적으로 크다. 그렇지 않은 경우에는 도시된 바와 같이 배출단(10')에서 미처 배출되지 않고 축적되는 수트나 불순물입자(7) 등이 모재 튜브(11)쪽으로 쉽게 날아가 버리거나 비산되므로 최종 모재 튜브 제품에 불량을 가져올 우 려가 있다. 또한 보조튜브(11')를 사용함으로써 모재 튜브(11)를 일정한 크기를 갖는 척(6) 등에 안정적으로 지지할 수 있다. In the deposition process of the optical fiber base material, the base material tube 11 is rotated while being supported by being thermally fused to the auxiliary tube 11 'fixedly supported by a support member such as, for example, the chuck 6. Inside the base tube 11, a reaction gas and oxygen gas are blown from the inlet end 10 to cause a deposition reaction. At this time, the diameter of the auxiliary tube (11 ') is relatively large compared to the diameter of the base tube (11). Otherwise, the soot or impurity particles (7) accumulated without being discharged from the discharge stage (10 ') can easily be blown away or scattered toward the base tube (11) as shown in the drawings. There is. In addition, by using the auxiliary tube 11 ', the base material tube 11 can be stably supported on the chuck 6 and the like having a constant size.

한편, 광섬유 모재 제조용 로는 상기와 같이 직경을 달리 하는 모재튜브(11)를 가열하면서 배출단(10') 방향으로 이동하게 된다. 그런데 상기 로가 보조 튜브(11')가 있는 위치까지 이동하게 되면, 모재 튜브(11)의 직경보다 상대적으로 큰 직경을 갖는 보조 튜브(11')가 상기 로의 출구(5')를 통해 로 내부로 진입하게 된다. 그러면 보조튜브(11') 주변에 불활성가스가 존재하는 공간의 간극이 좁아지게 되고 로 내부에서 유동하는 불활성가스의 흐름에 변화가 생기게 된다. 즉, 불활성가스의 대부분은 상대적으로 통로가 넓은 입구(5)측의 공간을 통해 외부로 배출된다. 결국 이러한 불활성가스의 유동은 입구(5)측에 있는 모재 튜브(11) 표면에서 불안정한 가스흐름을 조장하게 되고 그 결과 로 내부에 음압을 형성할 수 있다. 이러한 경우 외부 대기가 로 내부로 빨려 들어가게 되고 고온의 발열체(2)는 급속히 산화되어 그 두께가 얇아지거나 연소얼룩이 발생하는 문제점이 있었다.On the other hand, the optical fiber base material furnace is moved in the discharge end (10 ') direction while heating the base material tube 11 having a different diameter as described above. However, when the furnace moves to the position where the auxiliary tube 11 'is located, the auxiliary tube 11' having a diameter relatively larger than the diameter of the base tube 11 is introduced into the furnace through the outlet 5 'of the furnace. Will be entered. Then, the gap between the space where the inert gas exists around the auxiliary tube 11 'is narrowed and the flow of the inert gas flowing in the furnace is changed. That is, most of the inert gas is discharged to the outside through the space on the side of the inlet 5 having a wide passage. As a result, the flow of the inert gas promotes an unstable gas flow at the surface of the base tube 11 on the inlet 5 side, and as a result, a negative pressure may be formed therein. In this case, the outside atmosphere is sucked into the furnace, and the high temperature heating element 2 is rapidly oxidized, and the thickness thereof becomes thin or a combustion stain occurs.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, MCVD 공정에서 광섬유 모재 튜브의 직경 변화에 상관없이 불활성가스가 존재하는 공간의 간극을 일정하게 조절함으로써 로 내부의 양압분위기를 효과적으로 유지하고 이에 따라 발열체의 산화를 방지하는 광섬유 모재 제조용 로를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention was devised to solve the above problems, and effectively maintains the positive pressure atmosphere inside the furnace by constantly adjusting the gap in the space where the inert gas is present regardless of the diameter change of the optical fiber base tube in the MCVD process. Accordingly, an object of the present invention is to provide a furnace for producing an optical fiber base material which prevents oxidation of a heating element.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광섬유 모재 제조용 로는, 광섬유 모재 튜브가 관통하는 입구 및 출구가 형성된 케이스; 상기 케이스 내에서 상기 모재 튜브를 감싸도록 설치되어 이를 가열하는 발열체; 상기 케이스 내부로 한정되는 광섬유 모재 튜브 주변에 양압분위기를 형성할 수 있도록 불활성가스를 외부로부터 주입시키는 주입통로; 및 상기 케이스 입출구 양단 또는 일단에 설치되어 상기 불활성가스가 존재하는 공간의 간극이 상기 모재 튜브의 직경변화에 상관없이 일정하도록 조절하여 양압분위기를 일정하게 유지시키는 간극조절수단;을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a furnace for manufacturing an optical fiber base material, the case having an inlet and an outlet through which the optical fiber base material tube passes; A heating element installed to surround the base tube in the case and heating it; An injection passage for injecting an inert gas from the outside to form a positive pressure atmosphere around the optical fiber base material tube defined inside the case; And a gap adjusting means installed at both ends or one end of the case inlet and outlet to adjust the gap of the space in which the inert gas exists to be constant regardless of the diameter change of the base metal tube to maintain a positive pressure atmosphere.

상기 간극조절수단은, 광섬유 모재 튜브의 직경변화에 따라 상하로 이동하여 상기 불활성가스가 존재하는 공간의 간극의 크기를 일정하도록 조절하는 조절도어; 상기 조절도어 주변에 위치하며 상기 간극 크기를 감지하는 갭센서; 및 상기 갭센서가 감지한 간극 크기에 따라 상기 조절도어를 이동시키는 선형 액츄에이터;를 포함하고, 상기 조절도어는 피드백 제어된다.The gap adjusting means may include: an adjusting door configured to move up and down according to the diameter change of the optical fiber base tube to adjust the size of the gap in the space in which the inert gas exists; A gap sensor positioned around the control door and sensing the gap size; And a linear actuator for moving the adjustment door according to the gap size sensed by the gap sensor. The adjustment door is feedback-controlled.

바람직하게, 상기 간극조절수단은 적어도 두 개 이상씩 구비된다.Preferably, the gap adjusting means is provided at least two or more.

더욱 바람직하게, 상기 조절도어는 상기 모재 튜브의 직경변화에 따라 간극을 일정하게 유지하기 위해 상하 운동하는 것으로 한다.More preferably, the control door is to move up and down to keep the gap constant according to the diameter change of the base material tube.

상기 조절도어는 그라파이트로 구성될 수 있다.The control door may be composed of graphite.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광섬유 모재 제조용 로는 상기 케이스의 입출구 측에 설치되어 불활성가스 분위기의 상기 케이스의 외부 방향으로 가스커튼을 형성시키는 가스분사통로를 더 포함할 수 있다.On the other hand, the optical fiber base material manufacturing furnace according to a preferred embodiment of the present invention may further include a gas injection passage installed on the inlet and outlet side of the case to form a gas curtain in the outward direction of the case in an inert gas atmosphere.

이하 첨부된 도면을 참조로 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.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광섬유 모재 제조용 로를 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing a furnace for manufacturing an optical fiber base material according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 광섬유 모재 제조용 로는, 로의 본체 외관을 이루는 케이스(110) 및 상기 케이스(110) 내부에 설치되며 광섬유 모재 튜브(11)가 관통하는 중공이 형성된 원통형의 발열체(120)(Heating Element)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the furnace for manufacturing an optical fiber base material according to the present invention includes a case 110 forming a main body appearance of the furnace and a cylindrical heating element formed inside the case 110 and having a hollow through which the optical fiber base tube 11 penetrates ( 120) (Heating Element).

상기 케이스(110)에는 모재 튜브(11)가 로 내부로 삽입하여 관통되도록 입구(100) 및 출구(100')가 형성되어 있다.The inlet 100 and the outlet 100 ′ are formed in the case 110 such that the base tube 11 is inserted into the furnace.

상기 발열체(120)는 바람직하게 그 중심부 근처로 갈수록 두께가 상대적으로 얇아지는 발열부(121)(Hot Zone)가 마련된다. 상기 발열부(121)는 로의 형태에 따라 집중적인 발열이 이루어지는 부분이다. 즉, 로의 형태가 전기저항로 형식인 경 우에는 외부로부터의 전류인가로 인한 저항으로 발열이 이루어지고, 로의 형태가 유도가열로 형식인 경우에는 외부로부터 유도 가열되어 발생하는 발열이 집중적으로 이루어진다. 이에 따라, 상기 발열부(121)는 외부공기와 접촉된다면 고열로 인해 집중적인 산화가 진행되는 영역이기도 하다.The heating element 120 is preferably provided with a heat generating portion 121 (Hot Zone), the thickness becomes relatively thin toward the center. The heat generating unit 121 is a portion in which intensive heat is generated according to the shape of the furnace. In other words, when the furnace is in the form of an electric resistance furnace, heat is generated by resistance from the application of current from the outside. When the furnace is induction furnace type, the heat generated by induction heating from the outside is concentrated. Accordingly, the heat generating unit 121 is also an area where intensive oxidation proceeds due to high heat if it comes into contact with external air.

상기 발열체(120)는 상기 케이스(110)와 발열체(120) 사이에 개재되는 단열부재(130)로 감싸여진다. 상기 단열부재(130)는 상기 발열체(120)의 열이 외부로 전달되는 것을 방지하기 위해 사용되는 것으로서 열전도도가 낮고 고온에서 사용할 수 있는 재질을 사용하는데 바람직하게, 고순도 탄소 펠트(graphite felt)로 이루어질 수 있다.The heating element 120 is wrapped with a heat insulating member 130 interposed between the case 110 and the heating element 120. The heat insulating member 130 is used to prevent the heat of the heating element 120 from being transferred to the outside, and the material having low thermal conductivity and that can be used at a high temperature is preferably used as a high purity carbon felt. Can be done.

바람직하게 상기 케이스(110) 내부에는 냉각부재(140)가 마련된다. 상기 냉각부재(140)는 내부에서 발생한 열이 로 외부로 방사되는 것을 차단하는 것으로서 냉각수를 순환시키는 냉각자켓으로 구성될 수 있다.Preferably, the cooling member 140 is provided inside the case 110. The cooling member 140 may be configured as a cooling jacket to circulate the cooling water as blocking the heat generated therein from being radiated to the outside of the furnace.

한편, 본 발명에 따른 광섬유 모재 제조용 로는 외부 공기의 내부 유입을 차단하여 로 내부를 비산화분위기로 유지하기 위하여 외부로부터 로 내부로 불활성가스를 공급하는 주입통로(150)가 마련된다. 도면의 화살표로 표시된 바와 같이 상기 주입통로(150)를 통해 주입된 불활성가스는 상기 케이스(110) 내부로 한정되는 모재 튜브(11) 주변에 양압분위기를 형성하여 외부 공기가 유입되어 발열체(120)가 급속하게 산화되는 것을 방지한다. 상기 주입통로(150)는 상기 케이스(110) 측면을 관통하여 형성될 수 있다.On the other hand, the optical fiber base material manufacturing furnace according to the present invention is provided with an injection passage 150 for supplying an inert gas from the outside into the furnace in order to block the inflow of outside air to maintain the inside of the furnace in a non-oxidizing atmosphere. As indicated by the arrow in the drawing, the inert gas injected through the injection passage 150 forms a positive pressure atmosphere around the base material tube 11 limited to the inside of the case 110 so that external air flows into the heating element 120. Prevents rapid oxidation. The injection passage 150 may be formed through the side of the case 110.

여기서, 주입통로(150)의 구체적인 실시예가 개시되었으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며 상기 불활성가스를 로 내부로 주입시켜 모재 튜브 주면에 양압분위기를 형성할 수 있는 것이라면 다양한 변형예가 채용가능한 것으로 이해되어야 한다.Here, although a specific embodiment of the injection passage 150 has been disclosed, the present invention is not limited thereto, and various modifications may be employed as long as the inert gas may be injected into the furnace to form a positive pressure atmosphere on the base tube main surface. .

상기 로는 불활성가스가 존재하는 공간의 간극을 일정하게 조절하는 간극조절수단(160)을 포함한다. 상기 로는 이를테면, 입구(100)에서 출구(100')로 진행하는데 이에 따라 상기 모재 튜브(11)보다 상대적으로 직경이 큰 보조튜브(11')가 로 내부로 진입하게 된다. 이때 상기 주입통로(150)를 통해 주입된 불활성가스가 상기 모재 튜브(11) 주변에 존재하는 공간은 직경이 큰 보조튜브(11')의 진입으로 그 간극크기가 변화하게 된다. 상기 간극조절수단(160)은 이러한 간극 크기의 변화를 완화시키는 역할을 하는 것이다.The furnace includes a gap adjusting means 160 for constantly adjusting the gap of the space in which the inert gas is present. The furnace, for example, proceeds from the inlet 100 to the outlet 100 'so that the auxiliary tube 11' having a larger diameter than the base tube 11 enters into the furnace. At this time, the space in which the inert gas injected through the injection passage 150 exists around the base material tube 11 is changed in size by the entry of the auxiliary tube 11 'having a large diameter. The gap adjusting means 160 serves to mitigate the change in the gap size.

도 3a는 본 발명에 따른 간극조절수단(160)을 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 3b는 도 3a의 Ⅲ-Ⅲ 선에 따른 측단면도이다.3A is a cross-sectional view schematically illustrating the gap adjusting means 160 according to the present invention, and FIG. 3B is a side cross-sectional view taken along line III-III of FIG. 3A.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명에 따른 간극조절수단(160)은 조절도어(161), 갭센서(162), 및 선형 액츄에이터(163)를 포함한다.3A and 3B, the gap adjusting means 160 according to the present invention includes an adjusting door 161, a gap sensor 162, and a linear actuator 163.

상기 조절도어(161)는 모재 튜브(11)의 길이방향에 수직하게 설치되어 모재 튜브(11)가 관통하는 케이스(110) 내부 공간을 일정한 간극을 두고 차폐하는 플레이트 형상으로 구성된다. 상기 조절도어(161)는 상기 모재 튜브(11)와는 일정한 간극(D1)을 두고 대향하는 상부조절도어(161a)와 하부조절도어(161b)의 한 쌍을 포함한다. 상기 한 쌍의 조절도어(161)는 상기 모재 튜브(11)의 직경에 따라 모재 튜브 (11)와의 일정한 간극(D1)을 유지하도록 상호 대향하여 상하로 이동하도록 설치된다.The control door 161 is installed perpendicular to the longitudinal direction of the base material tube 11 is configured in a plate shape for shielding the inner space of the case 110 through which the base material tube 11 passes through a predetermined gap. The control door 161 includes a pair of upper control doors 161a and lower control doors 161b facing each other with a predetermined gap D 1 from the base material tube 11. The pair of control doors 161 are installed to move up and down to face each other to maintain a constant gap D 1 with the base material tube 11 according to the diameter of the base material tube 11.

예를 들어, 상기 모재 튜브(11)보다 상대적으로 직경이 큰 보조튜브(11')가 조절도어(161) 근처에 진입하면 그 직경에 맞게 상부조절도어(161a)는 상방으로 이동하고 상기 하부조절도어(161b)는 하방으로 이동한다. 이로써, 상기 모재튜브(11)가 상기 조절도어(161) 근처에 존재하는 경우와 상기 보조튜브(11')가 조절도어(161) 근처에 존재하는 경우에 피가열체인 모재 튜브(11) 또는 보조 튜브(11')와 로 사이의 간극이 변하지 않고 일정하게 유지된다.For example, when the auxiliary tube 11 ′ having a relatively larger diameter than the base material tube 11 enters the control door 161, the upper control door 161 a moves upwardly and adjusts the lower control according to the diameter thereof. The door 161b moves downward. Thus, when the base material tube 11 is present near the control door 161 and the auxiliary tube 11 'is present near the control door 161, the base material tube 11 or auxiliary to be heated. The gap between the tube 11 'and the furnace remains constant.

바람직하게 상기 조절도어(161)는 그라파이트로 이루어진다.Preferably the control door 161 is made of graphite.

상기 조절도어(161) 주변에는 상기 간극(D1) 크기를 인식하는 갭센서(162)가 장착된다. 상기 갭센서(162)는 상기 모재튜브(11) 또는 보조튜브(11') 등 피가열체와의 거리를 측정하는 비접촉 미세변위센서이다. 본 발명에서 피가열체인 모재 튜브(11) 등은 그 재질이 석영이고 이는 전도체가 아닌 부도체이므로 정전용량형 갭센서를 채용하는 것이 바람직하다.A gap sensor 162 that recognizes the size of the gap D 1 is mounted around the adjustment door 161. The gap sensor 162 is a non-contact microdisplacement sensor for measuring a distance from the heating object such as the base tube 11 or the auxiliary tube 11 '. In the present invention, the base tube 11 or the like to be heated is made of quartz, which is a non-conductor, not a conductor, and thus, a capacitive gap sensor is preferably employed.

정전용량형 갭센서는 비교적 근접거리의 전계 중에 존재하는 물체내의 전하의 이동, 분리에 따른 정전용량의 변화를 검출하는 것으로 플라스틱, 유리, 및 도자기 등의 절연물(유전체)의 검출이 가능하다. 정전용량형 갭센서에 대한 보다 자세한 설명은 이미 잘 알려진 것이므로 본 명세서에서는 생략하기로 한다. 비록 본 실시예에서는 정전용량형 갭센서가 채용되었지만 본 발명은 이에 한정되지 않으며 상기 간극을 감지할 수 있는 것이라면 다양한 변형예가 채용 가능한 것으로 이해되어야 한다.The capacitive gap sensor detects changes in capacitance due to the movement and separation of charges in an object existing in an electric field at a relatively close distance, and can detect insulations (dielectrics) such as plastic, glass, and ceramics. A more detailed description of the capacitive gap sensor is well known and will be omitted herein. Although the capacitive gap sensor is employed in the present embodiment, it should be understood that the present invention is not limited thereto and various modifications may be employed as long as the gap can be detected.

한편, 상기 조절도어(161)의 주변에는 조절도어(161)를 상하 운동시키는 선형 액츄에이터(163)가 마련된다. 상기 갭센서(162)는 이를테면 피가열체의 진입에 따른 정전용량의 변화를 검출하여 그에 대응하는 전압을 계측하는데, 계측된 전압은 별도의 제어회로(미도시)에 전달되고 미리 설정된 기준 전압과 비교되어 그 변화량에 따른 조절도어(161)의 이동거리가 계산된다. 이는 별도의 콘트롤러(미도시)에 전달되고 상기 콘트롤러에 의해 상기 선형 액츄에이터(163)는 상기 조절도어(161)를 상하로 작동시킨다.On the other hand, a linear actuator 163 for vertically moving the control door 161 is provided around the control door 161. For example, the gap sensor 162 detects a change in capacitance according to the entry of a heating element and measures a voltage corresponding thereto. The measured voltage is transmitted to a separate control circuit (not shown) and is set to a preset reference voltage. In comparison, the moving distance of the adjustment door 161 according to the change amount is calculated. This is transmitted to a separate controller (not shown), by which the linear actuator 163 operates the control door 161 up and down.

바람직하게, 상기 선형 액츄에이터(163)는 상부조절도어(161a)를 이동시키는 상부 선형 액츄에이터(163a) 및 하부조절도어(161b)를 이동시키는 하부선형 액츄에이터(163b)로 구성될 수 있다. 또한 각각의 선형 액츄에이터는 실린더 등으로 구성될 수 있다.Preferably, the linear actuator 163 may be composed of an upper linear actuator 163a for moving the upper control door 161a and a lower linear actuator 163b for moving the lower control door 161b. In addition, each linear actuator may be configured by a cylinder or the like.

바람직하게 상기 간극조절수단(160)은 상기 케이스(110)의 입구(100), 출구(100')의 일단 또는 양단에 설치되어 케이스(110)의 입출구를 통해 진입할 수 있는 피가열체 즉, 모재 튜브의 직경이 변하는 것에 대비한다.Preferably, the gap adjusting means 160 is installed at one end or both ends of the inlet 100 and the outlet 100 'of the case 110, that is, a heated member that can enter through the inlet and outlet of the case 110. Be prepared for changing the diameter of the base tube.

더욱 바람직하게, 상기 간극조절수단(160)은 적어도 두 개 이상 씩 구비된다. 이로써 연속적으로 직경변화가 있는 경우 즉 소정의 기울기를 갖고 점차적으로 직경이 증가하거나 감소하는 피가열체가 로 내부로 진입하는 경우에도 직경변화에 따라 상기 조절도어(161)가 순차적으로 상하 운동하여 보다 효과적으로 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.More preferably, the gap adjusting means 160 is provided at least two or more. Thus, even if there is a continuous change in diameter, that is, even when a heating element having a predetermined slope gradually increases or decreases in diameter into the furnace, the control door 161 moves up and down sequentially according to the change of diameter to more effectively. The object of the present invention can be achieved.

이하, 상기와 같은 구성을 갖는 간극조절수단(160)의 작동에 대해 설명한다.Hereinafter, the operation of the gap adjusting means 160 having the configuration as described above will be described.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 간극조절수단(160)의 동작모습을 도시하는 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing the operation of the gap adjusting means 160 according to the preferred embodiment of the present invention.

도 3a 및 도 4를 함께 참조하면, 먼저 실질적으로 증착이 이루어지는 모재 튜브(11)만이 로 내부를 관통하여 회전 가능하도록 설치된다. 상기 모재 튜브(11)가 회전하면서 증착 및 소결과정이 이루어진다. 이때는 피가열체인 모재 튜브(11)의 직경변화가 없으므로 간극 크기의 변화도 없고 이에 따라 상기 조절도어(161)는 상하 운동없이 정지해 있는다.Referring to FIGS. 3A and 4 together, first, only the base material tube 11 which is substantially deposited is installed to be rotatable through the inside of the furnace. As the base tube 11 rotates, deposition and sintering are performed. At this time, since there is no change in the diameter of the base material tube 11 to be heated, there is no change in the gap size, and thus the control door 161 is stopped without vertical movement.

그 후, 증착공정이 좀 더 수행됨에 따라 광섬유 모재 제조용 로는 예를 들어 점차 출구(100') 방향으로 이동하게 된다. 이에 따라 상기 모재 튜브(11)와 열융착되어 이를 고정시키는 보조튜브(11')가 로 내부로 일부 진입하게 된다. 따라서 상술한 바와 같이 상기 모재 튜브(11)보다 상대적으로 직경이 큰 상기 보조 튜브(11')와 갭센서(162)와의 거리는 감소한다.Then, as the deposition process is performed more, the furnace for manufacturing the optical fiber base material gradually moves toward the outlet 100 ', for example. Accordingly, the auxiliary tube 11 ′ thermally fused with the base material tube 11 to fix it enters a part of the furnace. Therefore, as described above, the distance between the auxiliary tube 11 ′ having a larger diameter than the base material tube 11 and the gap sensor 162 is reduced.

그러면 상기 갭센서(162)는 예를 들어 피가열체의 진입에 따른 정전용량의 변화를 측정하여 이에 따라 조절도어(161)가 이동하는데 상기 조절도어(161)는 피드백 제어되어 이동한다. 즉, 제어량의 값을 목표값과 비교하여 제어량을 목표값에 일치시키도록 정정 동작하도록 제어된다. 이를테면 갭센서(162)는 변화된 정전용량에 대응하는 전압을 측정하고 측정된 전압은 제어회로로 전달되어 미리 설정된 기준 전압과 비교되고 이의 차이만큼의 조절도어(161)의 운동거리가 결정된다. 이렇 게 결정된 바에 따라 콘트롤러가 작동하여 선형 액츄에이터(163)는 조절도어(161)를 이동시키게 된다.Then, the gap sensor 162 measures the change in capacitance according to the entry of the heating object, for example, and the adjustment door 161 moves accordingly, and the adjustment door 161 is feedback-controlled to move. That is, the control operation is controlled to compare the value of the control amount with the target value and to correct the control amount with the target value. For example, the gap sensor 162 measures a voltage corresponding to the changed capacitance, and the measured voltage is transferred to the control circuit to be compared with a preset reference voltage and the movement distance of the control door 161 is determined by the difference thereof. As such, the controller operates to move the linear actuator 163 to the adjustment door 161.

이 때, 상부 선형 액츄에이터(163a)는 상부조절도어(161a)를 상방으로 이동시키고 하부 선형 액츄에이터(163b)는 하부조절도어(161b)를 하방으로 이동시킨다.At this time, the upper linear actuator 163a moves the upper adjustment door 161a upwards, and the lower linear actuator 163b moves the lower adjustment door 161b downward.

상술한 바와 같이 조절도어(161)의 상하 이동은 갭센서(162)가 감지한 간극의 크기에 따라 피드백 제어되어 상기 조절도어(161)의 상하방 이동거리는 이동하기 전 조절도어(161)와 모재튜브(11)와 유지하던 간극(D1)이 유지되도록 제어된다. 따라서 이동 후 형성된 간극(D2)은 이동전 간극(D1)과 동일하게 된다.As described above, the vertical movement of the control door 161 is feedback-controlled according to the size of the gap sensed by the gap sensor 162, so that the vertical movement distance of the control door 161 is adjusted with the control door 161 before the movement. The gap D 1 maintained with the tube 11 is controlled to be maintained. Therefore, the gap D 2 formed after the movement becomes the same as the gap D 1 before the movement.

또한 상기 간극조절수단이 적어도 두 개 이상씩 연속하여 설치된 경우 진입되는 피가열체의 직경변화에 맞추어 순차적으로 상하 운동하여 간극을 일정하게 조절하게 된다.In addition, when the gap adjusting means is installed at least two or more in succession, the gap is adjusted regularly by vertically moving in accordance with the change of the diameter of the heated object to be entered.

따라서, 피가열체의 직경이 변하는 조건에서도 로와 피가열체의 간극은 항상 일정하게 유지될 수 있다. 따라서 로 내부에 피가열체 즉 모재 튜브 주변에 존재하는 불활성가스의 유동에 급격한 변화가 없어 로 내부를 양압분위기로 유지할 수 있다. 이로써 로 내부의 발열체가 대기에 의해 산화되는 것을 방지하게 된다.Therefore, the gap between the furnace and the to-be-heated body can be kept constant at all times even under the condition that the diameter of the heated body is changed. Therefore, there is no drastic change in the flow of inert gas present around the substrate tube, ie, the base tube, in the furnace, so that the inside of the furnace can be maintained at a positive pressure atmosphere. This prevents the heating element inside the furnace from being oxidized by the atmosphere.

한편, 바람직하게 본 발명에 따른 광섬유 모재 제조용 로는 가스분사부(170)를 더 포함할 수 있다. 상기 가스분사부(170)는 도면에 화살표로 표시된 바와 같이 상기 케이스의 외부방향으로 불활성가스를 배출시켜 외부 방향으로 가스커튼을 형성시킨다. 이로써, 양측이 외부로 개방되어 있는 로 내부로 외부 공기가 유입되는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.On the other hand, preferably the optical fiber base material manufacturing furnace according to the present invention may further include a gas injection unit 170. The gas injection unit 170 discharges the inert gas in the outward direction of the case as indicated by the arrow in the drawing to form a gas curtain in the outward direction. As a result, it is possible to more effectively prevent the outside air from flowing into the furnace in which both sides are open to the outside.

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 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and is intended by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.

이상에서의 설명에서와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광섬유 모재 제조용 로에 따르면 광섬유 모재 튜브의 직경이 변화해도 불활성가스가 존재하는 공간의 간극을 일정하게 조절함으로써 로 내부에 존재하는 불활성가스의 유동을 안정시킨다. 이로써 로 내부의 양압분위기를 효과적으로 유지하고 외부공기의 유입을 막아 발열체의 산화를 방지할 수 있다.As described above, according to the furnace for manufacturing an optical fiber base material according to a preferred embodiment of the present invention, even if the diameter of the optical fiber base material tube is changed, the gap between the spaces in which the inert gas exists is constantly adjusted so that Stabilize the flow. This effectively maintains the positive pressure atmosphere inside the furnace and prevents the ingress of external air to prevent oxidation of the heating element.

Claims (6)

광섬유 모재 튜브가 관통하는 입구 및 출구가 형성된 케이스;A case having an inlet and an outlet through which the optical fiber base tube passes; 상기 케이스 내에서 상기 모재 튜브를 감싸도록 설치되어 이를 가열하는 발열체;A heating element installed to surround the base tube in the case and heating it; 상기 케이스 내부로 한정되는 광섬유 모재 튜브 주변에 양압분위기를 형성할 수 있도록 불활성가스를 외부로부터 주입시키는 주입통로; 및An injection passage for injecting an inert gas from the outside to form a positive pressure atmosphere around the optical fiber base material tube defined inside the case; And 광섬유 모재 튜브의 직경변화에 따라 상하로 이동하여 상기 불활성가스가 존재하는 공간의 간극의 크기를 일정하도록 조절하는 조절도어와, 상기 조절도어 주변에 위치하며 상기 간극 크기를 감지하는 갭센서와, 상기 갭센서가 감지한 간극 크기에 따라 상기 조절도어를 이동시키는 선형 액츄에이터를 포함하는 간극조절수단을 구비하고,A control door that moves up and down according to the diameter change of the optical fiber base tube to adjust the size of the gap in the space in which the inert gas exists, a gap sensor positioned around the control door and detecting the gap size; It is provided with a gap adjusting means including a linear actuator for moving the control door according to the gap size detected by the gap sensor, 상기 조절도어는 상기 케이스 입출구 양단 또는 일단에 설치되며, 갭센서로부터 측정되는 상기 간극 크기를 고려하여 피드백 제어되는 것을 특징으로 하는 광섬유 모재 제조용 로.The control door is installed at both ends or one end of the case entrance and exit, the optical fiber base material manufacturing furnace, characterized in that the feedback control in consideration of the gap size measured from the gap sensor. 삭제delete 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 간극조절수단은 적어도 두 개 이상씩 구비된 것을 특징으로 하는 광섬유 모재 제조용 로.The gap adjusting means is at least two optical fiber base material manufacturing furnace, characterized in that provided with at least two. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 조절도어는 상기 모재 튜브의 직경변화에 따라 간극을 일정하게 유지하기 위해 상하 운동하는 것을 특징으로 하는 광섬유 모재 제조용 로.The control door is an optical fiber base material manufacturing furnace, characterized in that the vertical movement to maintain a constant gap in accordance with the diameter change of the base material tube. 제2항 또는 제3항에 있어서,The method according to claim 2 or 3, 상기 조절도어는 그라파이트로 구성된 것을 특징으로 하는 광섬유 모재 제조용 로.The control door is an optical fiber base material manufacturing furnace, characterized in that consisting of graphite. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 케이스의 입출구 측에 설치되어 케이스의 외부 방향으로 불활성가스 분위기의 가스커튼을 형성시키는 가스분사부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 모재 제조용 로.And a gas injection part installed at an inlet / outlet side of the case to form a gas curtain of an inert gas atmosphere in an outward direction of the case.
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