KR100702738B1 - Furnace for drawing down optical fiber preform into optical fiber and method for optical fiber drawing using the same - Google Patents

Furnace for drawing down optical fiber preform into optical fiber and method for optical fiber drawing using the same Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 광섬유 인선용 전기로(furnace)는, 전기로 본체를 이루는 하우징 내에서 광섬유 모재를 감싸도록 설치되어 그 내부에 광섬유 모재를 수용하고, 그 상단에는 광섬유 모재가 용융되는 공간으로 퍼징 가스(purging gas)가 유입되는 홀이 구비된 발열체와, 발열체의 양단에 설치되어 전원 공급원으로부터 공급받은 전기를 통해 상기 발열체를 가열하고, 그 내부에 냉각수로가 구비된 파워 플랜지를 포함한다.Furnace for an optical fiber edge line according to the present invention, is installed to surround the optical fiber base material in the housing constituting the main body of the electric furnace to accommodate the optical fiber base material therein, the upper end of the purging gas into the space where the optical fiber base material is melted The heating element includes a heating element having a hole into which purging gas is introduced, and a power flange provided at both ends of the heating element to heat the heating element through electricity supplied from a power supply source, and a cooling water passage therein.

한편, 본 발명에 따른 광섬유 인선 방법은, 광섬유 모재를 둘러싸며 가열하는 전기로를 이용하여 광섬유 모재로부터 광섬유를 인선하는 방법에 있어서, 광섬유 모재를 전기로 내부로 공급하고 전기로에 구비된 발열체의 발열을 통해 광섬유 모재를 가열하면서, 발열체의 과열을 방지하는 냉각수에 의해 다른 부위에 비하여 상대적으로 온도가 낮은 발열체의 상단에 발열체의 표면을 따라 유동되는 유체막이 형성되도록 발열체의 외측 공간으로부터 발열체의 내측 공간으로 퍼징 가스를 공급하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the optical fiber cutting method according to the present invention, in the method of drawing the optical fiber from the optical fiber base material using the electric furnace surrounding the optical fiber base material, supplying the optical fiber base material into the electric furnace and the heat generation of the heating element provided in the electric furnace While heating the optical fiber base material through the cooling material to prevent overheating of the heating element, a fluid film flowing along the surface of the heating element is formed at the upper end of the heating element, which is relatively lower than the other parts, from the outer space of the heating element to the inner space of the heating element. It is characterized by supplying a purging gas.

광섬유 인선, 전기로, 발열체 Optical fiber cutting wire, electric furnace, heating element

Description

광섬유 인선용 전기로 및 광섬유 인선 방법{Furnace for drawing down optical fiber preform into optical fiber and method for optical fiber drawing using the same}Furnace for drawing down optical fiber preform into optical fiber and method for optical fiber drawing 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. 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 종래 기술에 따른 광섬유 인선 공정을 개략적으로 도시한 도면.1 is a schematic illustration of an optical fiber edge process according to the prior art;

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광섬유 인선용 전기로의 구성을 개략적으로 도시한 도면.Figure 2 is a schematic diagram showing the configuration of an optical fiber edge wire furnace according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발열체를 도시한 평면도. 3 is a plan view showing a heating element according to a preferred embodiment of the present invention.

<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>       <Description of main reference numerals in the drawings>

100..하우징 110..광섬유 모재 110'..광섬유100..Housing 110..Fiber Optic Substrate 110 '.. Fiber Optic

200..발열체 210..홀 300..파워 플랜지 310..냉각수로 400..배기구 500..단열 부재 200. Heating element 210. Hole 300 Power flange 310 Cooling water supply 400 Exhaust vent 500 Insulation member

본 발명은 광섬유 인선(drawing)용 전기로(furnace)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인선 공정에서 그 열원으로 전기로를 사용하는 경우 발열체와 광섬유 모재에 입자가 부착되는 것을 방지하는 광섬유 인선용 전기로 및 이를 이용한 광섬유 인선 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric furnace for drawing an optical fiber, and more particularly, an electric furnace for optical fiber drawing which prevents particles from adhering to the heating element and the optical fiber base material when the electric furnace is used as the heat source in the drawing process. And an optical fiber edge method using the same.

일반적인 광섬유 제조 방법은 크게, 광섬유 모재(preform)을 형성하는 공정과, 광섬유 모재로부터 광섬유를 인선하는 공정으로 이루어진다. The general optical fiber manufacturing method is largely comprised of the process of forming an optical fiber preform, and the process of drawing an optical fiber from an optical fiber base material.

구체적으로, 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.Specifically, representative process technologies for manufacturing an optical fiber base material are crystal chemical vapor deposition (MCVD, hereinafter referred to as MCVD), vapor-phase Axial Deposition (VAD), and external vapor deposition (OVD) method. Etc. can be mentioned.

MCVD 공법은 내부증착방식으로 클래드 및 코어를 순차적으로 형성하는 제조방법으로서, 회전하는 석영튜브 내부에 SiCl4, GeCl4, POCl3 등 할라이드(halide)계열의 반응가스를 산소가스와 함께 주입하면서, 열원을 이용하여 석영튜브를 가열하면 석영튜브 내에 미세한 수트 입자들이 증착 및 소결되어 클래드 및 코어층을 형성하는 방법이다.The MCVD method is a method of sequentially forming a clad and a core by internal vapor deposition, and injecting a halide-based reaction gas such as SiCl 4 , GeCl 4 , POCl 3 together with oxygen gas into a rotating quartz tube, When a quartz tube is heated using a heat source, fine soot particles are deposited and sintered in the quartz tube to form a clad and core layer.

VAD 공법은, 석영봉의 하단에서 산소 가스와 함께 SiCl4, GeCl4 등의 반응가스를 주입하면서 열원을 이용하여 가열하면 가수분해 반응이 유발된다. 이에 따라 석영봉의 하단에 원형봉상의 수트에서 만들어진 다공질 모재가 형성되면, 이를 끌어 올려 전기로에서 가열 및 용해시키고 이를 연속적으로 유리화시켜 광섬유 모재 를 형성하는 방법이다.In the VAD method, a hydrolysis reaction is induced by heating using a heat source while injecting a reaction gas such as SiCl 4 or GeCl 4 together with oxygen gas at the bottom of the quartz rod. Accordingly, when a porous base material made of a circular rod-shaped suit is formed at the bottom of the quartz rod, it is a method of forming an optical fiber base material by pulling it up, heating and dissolving it in an electric furnace, and continuously vitrifying it.

OVD 공법은, 회전하는 석영봉 외부에 SiCl4, GeCl4, POCl3 등 할라이드(halide)계열의 반응가스를 산소가스와 함께 불어넣고 화염을 이용하여 반응가스를 가열하면 가수분해 반응이 유발되어 미세한 수트 입자가 생성되고, 이를 다층으로 증착시키는 방법이다.In the OVD method, a halide-based reaction gas such as SiCl 4 , GeCl 4 , or POCl 3 is blown together with oxygen gas, and the reaction gas is heated using a flame to induce a hydrolysis reaction. Soot particles are produced and are deposited in multiple layers.

상술한 방법 등에 의해 광섬유 모재가 제조되면, 이를 가열 및 용융하여 미세 직경의 광섬유로 인선한다.When the optical fiber base material is manufactured by the above-described method or the like, it is heated and melted and edged to an optical fiber having a fine diameter.

도 1은 상술한 광섬유 제조 과정 중 광섬유 모재로부터 광섬유를 인출하는 인선 공정을 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 1 is a view schematically illustrating a cutting line process for drawing an optical fiber from an optical fiber base material during the aforementioned optical fiber manufacturing process.

도 1을 참조하면, 파워 플랜지(10)를 통해 전기를 공급받아 발열체(20)가 발열되고, 이에 따라 용융공간(전기로 내부)은 1800℃ 이상의 온도가 유지된다. 이와 동시에 전기로 내부는 발열체(20)의 산화를 방지하고 이물질의 유입을 방지하기 위한 불활성 가스(도 1의 화살표 a참조)를 유입시켜 퍼징(purging)한다. 즉, 전기로의 하부에 구비된 불활성 가스 공급로를 통해 아르곤(Ar), 헬륨(He) 또는 질소(N2)등과 같은 불활성 가스를 분사하여 전기로 내부를 불활성 가스 분위기로 만든다. 또한, 단열부재(30)에 구비된 가스 유입구(31)를 통해 파이로 퍼징 가스(pyro purging gas)를 공급하고, 이 파이로 퍼징 가스(도 1의 화살표 a'참조)는 발열체(20) 하단의 통로를 통해 전기로 내부로 유입된다. Referring to FIG. 1, the heating element 20 is heated by receiving electricity through the power flange 10, and thus the melting space (the inside of the furnace) is maintained at a temperature of 1800 ° C. or higher. At the same time, the inside of the furnace is purged by introducing an inert gas (see arrow a in FIG. 1) to prevent oxidation of the heating element 20 and to prevent inflow of foreign substances. That is, an inert gas such as argon (Ar), helium (He), or nitrogen (N 2 ) is injected through an inert gas supply path provided at the bottom of the electric furnace to make the interior of the electric furnace an inert gas atmosphere. In addition, a pyro purging gas is supplied through a gas inlet 31 provided in the heat insulating member 30, and the pyro purging gas (see arrow a ′ in FIG. 1) is lower than the heating element 20. It is introduced into the furnace through the passage of electricity.

이러한 상태에서, 광섬유 모재(1)를 서서히 용융시켜 광섬유 모재(1)의 하단 으로부터 광섬유(1')를 인선한다. In this state, the optical fiber base material 1 is gradually melted, and the optical fiber 1 'is edged off from the lower end of the optical fiber base material 1.

한편, 상술한 광섬유 인선 공정이 진행되는 동안 SiO2로 구성된 광섬유 모재(1)의 일부는 가스상 물질(SiO2(g))로 변화되어 불활성 가스와 함께 전기로의 하단에서 상단으로 상승하고 이때 SiO2의 일부는 발열체(20)로부터 발생된 탄소(C)와 결합하여 반응 물질, 즉 탄화규소(SiC) 를 생성한다. 상기 SiO2(g), SiC등의 가스(도 1의 화살표 b참조)들은 불활성 가스와 함께 상승하다가 파워 플랜지(10) 내부에 구비된 냉각수(11)로 인해 상대적으로 온도가 낮은 발열체(20) 상부 표면에 냉각되어 점착된다. 점착된 가스 입자(12)들은 인선 공정이 진행되면서 연속적으로 증가되고 그 일부는 광섬유 모재(1)의 표면에 점착되어 광섬유(1')의 단선을 유발시키는 문제점이 있었다. 또한, 전기로 하부에 유입된 파이로 퍼징 가스의 일부는 전기로 하부에서 상부로 유동되지 않고, 상기 불활성 가스의 유동을 방해함으로써 전기로 내부에 잔류하는 이물질을 증가시킨다. On the other hand, part of the optical fiber preform (1) composed of SiO 2 while the above-described optical fiber cutting edge process proceeds is changed to the gas phase material (SiO 2 (g)) increases from bottom to top of the furnace with an inert gas wherein SiO 2 Part of the combined with the carbon (C) generated from the heating element 20 to produce a reaction material, that is, silicon carbide (SiC). Gases such as SiO 2 (g) and SiC (see arrow b in FIG. 1) rise together with the inert gas, and the heating element 20 having a relatively low temperature is caused by the coolant 11 provided in the power flange 10. Cooled and adhered to the top surface. The adhered gas particles 12 are continuously increased as the cutting process progresses, and a part of the adhered gas particles 12 adheres to the surface of the optical fiber base material 1 to cause disconnection of the optical fiber 1 ′. In addition, a part of the pyro purging gas introduced into the lower part of the electric furnace does not flow from the lower part of the electric furnace to the upper part, thereby increasing the foreign matter remaining inside the electric furnace by interrupting the flow of the inert gas.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 인선 공정에서 발열체와 인선되는 광섬유 모재에 입자가 부착되는 것을 방지할 수 있는 광섬유 인선용 전기로와 이를 이용한 광섬유 인선 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, to provide an optical fiber cutting line furnace and an optical fiber cutting method using the same that can prevent the particles from adhering to the heating element and the optical fiber base material to be drawn in the cutting process. have.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광섬유 제조용 전기로는, 전기로 본체를 이루는 하우징 내에서 광섬유 모재를 감싸도록 설치되어 그 내부에 광섬유 모재를 수용하고, 그 상단에는 광섬유 모재가 용융되는 공간으로 퍼징 가스(purging gas)가 유입되는 홀이 구비된 발열체와, 발열체의 양단에 설치되어 전원 공급원으로부터 공급받은 전기를 통해 상기 발열체를 가열하고, 그 내부에 냉각수로가 구비된 파워 플랜지를 포함한다.Furnace for manufacturing the optical fiber according to the present invention for achieving the above object is installed to surround the optical fiber base material in the housing constituting the main body of the electric furnace to accommodate the optical fiber base material therein, the upper end of the optical fiber base material is purged into the space to be melted The heating element includes a heating element having a hole into which a purging gas is introduced, and a power flange provided at both ends of the heating element to heat the heating element through electricity supplied from a power supply source, and a cooling water passage therein.

바람직하게, 상기 퍼징 가스는, 상기 전기로에 구비된 발열체의 온도를 측정하는 파이로스탯(pyrostat)을 퍼징하고 파이로스탯을 경유하여 상기 홀로 유입되는 파이로 퍼징 가스(pyro purging gas)이다.Preferably, the purging gas is a pyro purging gas which purges a pyrostat for measuring the temperature of a heating element provided in the electric furnace and flows into the hole via a pyrostat.

바람직하게, 상기 발열체는 12개 내지 36개의 홀을 구비한다.Preferably, the heating element has 12 to 36 holes.

바람직하게, 상기 발열체는 그라파이트(graphite) 재질로 이루어진다.Preferably, the heating element is made of graphite (graphite) material.

한편, 본 발명에 따른 광섬유 인선 방법은, 광섬유 모재를 둘러싸며 가열하는 전기로를 이용하여 광섬유 모재로부터 광섬유를 인선하는 방법에 있어서, 광섬유 모재를 전기로 내부로 공급하고 전기로에 구비된 발열체의 발열을 통해 광섬유 모재를 가열하면서, 발열체의 과열을 방지하는 냉각수에 의해 다른 부위에 비하여 상대적으로 온도가 낮은 발열체의 상단에 발열체의 표면을 따라 유동되는 유체막이 형성되도록 발열체의 외측 공간으로부터 발열체의 내측 공간으로 퍼징 가스를 공급하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the optical fiber cutting method according to the present invention, in the method of drawing the optical fiber from the optical fiber base material using the electric furnace surrounding the optical fiber base material, supplying the optical fiber base material into the electric furnace and the heat generation of the heating element provided in the electric furnace While heating the optical fiber base material through the cooling material to prevent overheating of the heating element, a fluid film flowing along the surface of the heating element is formed at the upper end of the heating element, which is relatively lower than the other parts, from the outer space of the heating element to the inner space of the heating element. It is characterized by supplying a purging gas.

바람직하게, 상기 퍼징 가스는, 파워 플랜지와 접촉된 발열체의 상단을 향해 상방향으로 유동되도록 상기 발열체의 길이축에 대하여 45°이내의 각도를 가지고 기울어져 공급된다.Preferably, the purging gas is inclined at an angle of less than 45 degrees with respect to the length axis of the heating element so as to flow upward toward the upper end of the heating element in contact with the power flange.

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 that can be substituted for them 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 인선용 전기로의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.2 is a view schematically showing the configuration of an electric furnace for optical fiber edge wire according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 광섬유 제조용 전기로는, 하우징(100)과, 하우징(100) 내부에 설치되고, 홀(210)이 구비된 발열체(200)와, 발열체(200)를 가열시키는 파워 플랜지(300)와, 전기로 내부에서 발생된 가스를 전기로 외부로 배출시키는 배기구(400)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the electric furnace for manufacturing an optical fiber according to the present invention includes a housing 100, a heating element 200 installed inside the housing 100, and provided with a hole 210 and a heating element 200. The power flange 300 and an exhaust port 400 for discharging the gas generated in the electric furnace to the outside of the electric furnace.

상기 하우징(100)는, 일반적으로 스테인레스 스틸(SUS)로 이루어진 원통형의 전기로 몸체이다. 하우징(100)의 상단에는 광섬유 모재(110)가 공급되기 위한 유입구(100a)가 구비되고, 하우징(100)의 하단에는 광섬유 모재(110)로부터 인선된 광섬유(110')가 통과하여 배출되는 유출구(100b)가 구비된다. The housing 100 is a cylindrical electric furnace body generally made of stainless steel (SUS). The inlet 100a is provided at the upper end of the housing 100 to supply the optical fiber base material 110, and the outlet at the lower end of the housing 100 passes through the optical fiber 110 ′ drawn from the optical fiber base material 110. 100b is provided.

상기 발열체(200)는, 상기 하우징(100)의 내부에 인입되는 광섬유 모재(110)를 용융공간 내에 수용하고 이를 용융시켜 광섬유(110')로 인선하는 수단이다. 즉, 발열체(200)는 중공을 가진 튜브 형태로 중공에는 광섬유 모재(110)가 관통된다. 이러한 발열체(200)가 전기 저항로 형식인 경우에는 외부로부터 인가되는 전류를 공급받아 발열되고, 유도 가열로 형식인 경우에는 외부로부터 유도 가열되어 발열된다. 예컨대, 상기 발열체(200)는 파워 플랜지(300)를 통해 전류를 인가받아 발열됨으로써 상기 전기로 내부의 온도를 약 1800 내지 2100℃ 로 유지시키고, 광섬유 모재(110)를 용융시킨다. 상기 발열체(200)는 열이 외부로 전달되는 것을 방지하기 위해 열 전도도가 낮고 고온에서 사용할 수 있는 재질을 사용하는 것이 바람직하다. 예컨대, 고순도의 그라파이트(graphite) 재질이 채용된다.The heating element 200 is a means for accommodating the optical fiber base material 110 introduced into the housing 100 in the melting space and melting the same to draw the optical fiber 110 '. That is, the heating element 200 is in the form of a tube having a hollow, the optical fiber base material 110 penetrates through the hollow. When the heating element 200 is an electric resistance furnace type, it generates heat by receiving a current applied from the outside, and in the case of an induction furnace type, it generates heat by induction heating from the outside. For example, the heating element 200 is heated by applying a current through the power flange 300 to maintain the temperature of the inside of the furnace at about 1800 to 2100 ℃, to melt the optical fiber base material 110. In order to prevent heat from being transferred to the outside, the heating element 200 preferably uses a material having low thermal conductivity and that can be used at a high temperature. For example, a high purity graphite material is employed.

한편, 상기 발열체(200)의 상단에는 복수의 홀(210)이 발열체(200)의 외주면을 따라 구비된다. 즉, 발열체(200)의 길이축에 수직한 원주면 상에 복수의 홀(210)이 구비된다(도 3참조). 바람직하게, 상기 홀(210)은 12개 내지 36개이다. 이러한 홀(210)을 통해 전기로 외부로부터 전기로 내부로 가스(도 4의 화살표 A참조)를 주입시킨다. 구체적으로, 주입된 가스는 발열체(200) 상단의 표면을 따라 유동하면서 발열체(200) 상단의 표면에 유체막을 형성한다.On the other hand, a plurality of holes 210 are provided along the outer circumferential surface of the heating element 200 at the upper end of the heating element 200. That is, a plurality of holes 210 are provided on the circumferential surface perpendicular to the longitudinal axis of the heating element 200 (see FIG. 3). Preferably, the holes 210 are twelve to thirty six. Gas (see arrow A in FIG. 4) is injected into the electric furnace from the outside of the electric furnace through the hole 210. Specifically, the injected gas forms a fluid film on the surface of the top of the heating element 200 while flowing along the surface of the top of the heating element 200.

여기서, 전기로 내부로 주입되어 발열체(200)의 표면을 따라 유동되는 상기 가스는 파이로 퍼징 가스이다. Here, the gas injected into the furnace and flowing along the surface of the heating element 200 is a pyro purging gas.

파이로 퍼징 가스란(pyro purging gas), 상기 발열체(200)의 온도를 측정하기 위해 전기로에 구비되는 온도 측정 장치인 파이로스탯(pyrostat)을 경유한 퍼징 가스이다. 파이로스탯은 대개 발열체의 외곽에 설치되어 공정이 진행되는 동안 발열체의 온도를 측정한다. 이때, 파이로스탯에 부착되는 이물질을 제거하기 위해 파 이로스탯 내부로 퍼징 가스, 예컨대 아르곤(Ar), 헬륨(He), 질소(N2)등을 공급한다. 통상, 이러한 파이로 퍼징 가스는 파이로스탯을 퍼징하는 것 이외에, 단열부재(500) 및 발열체(200)의 통로를 순차적으로 통과하여, 전기로 내부로 유출시킬 수도 있다. 그러나, 이러한 경우에 파이로 퍼징 가스는 파이로스탯의 배치 관계로 인해 전기로 하단으로 유입되고, 전기로 내부에 충진된 불활성 가스의 흐름을 방해하는 요인이 되기도 한다. Pyro purging gas (pyro purging gas), a purging gas via a pyrostat (pyrostat) which is a temperature measuring device provided in the electric furnace for measuring the temperature of the heating element (200). Pyrostats are usually installed outside the heating element to measure the temperature of the heating element during the process. At this time, a purge gas, such as argon (Ar), helium (He), nitrogen (N 2 ), etc. is supplied into the pyrostat to remove foreign substances attached to the pyrostat. In general, such a pyro purging gas may pass through the passages of the heat insulating member 500 and the heating element 200 in addition to purging the pyrostat, and may flow out into the electric furnace. However, in this case, the pyro purging gas is introduced into the lower part of the electric furnace due to the arrangement of the pyrostats, and it may be a factor that obstructs the flow of the inert gas filled in the electric furnace.

본 실시예에서는 이러한 파이로 퍼징 가스가 유입되는 통로를 발열체(200) 의 상단에 배치하여 발열체(200) 표면의 이물질을 제거하는데 상기 파이로 퍼징 가스를 사용한다. In the present embodiment, the pyro purging gas is used to remove foreign substances on the surface of the heating element 200 by arranging a passage through which the pyro purging gas flows in the upper portion of the heating element 200.

구체적으로, 발열체(200)의 상단에 구비된 홀(210)을 통해 유입된 파이로 퍼징 가스는 파워 플랜지(300)와 접촉되어있는 발열체(200)의 상단 표면을 따라 유동된다. 이에 따라 발열체(200) 상단의 표면에는 파이로 퍼징 가스에 의한 유체막이 형성된다. Specifically, the pyro purging gas introduced through the hole 210 provided at the upper end of the heating element 200 flows along the upper surface of the heating element 200 in contact with the power flange 300. Accordingly, the fluid film formed by the pyro purging gas is formed on the surface of the upper end of the heating element 200.

상기 파워 플랜지(300)와 접촉되어 있는 발열체(200)의 상단 부위는 파워 플랜지(300)내에 구비된 냉각수로(310)를 흐르는 냉각수에 의해 그 온도가 예컨대, 200℃ 정도까지 하강한다. 이에 따라 전기로 내부에서 유동되던 가스의 일부는 다른 부위에 비해 상대적으로 온도가 낮은 발열체(200)의 상단을 지나면서 쉽게 냉각되고 발열체(200) 상단 표면에 점착된다. The temperature of the upper end portion of the heating element 200 which is in contact with the power flange 300 is lowered to, for example, about 200 ° C. by the cooling water flowing through the cooling water passage 310 provided in the power flange 300. Accordingly, some of the gas flowing in the electric furnace is easily cooled while passing through the upper end of the heating element 200 having a relatively lower temperature than other parts and adhered to the upper surface of the heating element 200.

상술한 유체막은 가스 입자로부터 파워 플랜지(300)와 접촉되어 있는 발열체 (200)의 상단 표면을 보호한다. 즉, 발열체(200)의 상단 표면을 따라서 파이로 퍼징 가스가 유동되면, 그 표면에 유체막이 형성되고 이에 따라 SiO2가스상 물질(SiO2(g)), 탄소(C), 탄화규소(SiC) 등의 물질이 발열체(200)의 상단 표면에 냉각되어 점착되는 것이 억제된다.The fluid membrane described above protects the upper surface of the heating element 200 in contact with the power flange 300 from the gas particles. That is, when the pyro purging gas flows along the upper surface of the heating element 200, a fluid film is formed on the surface of the pyro purging gas, thereby forming SiO 2 gaseous material (SiO 2 (g)), carbon (C), and silicon carbide (SiC). It is suppressed that materials such as these are cooled and adhered to the upper surface of the heating element 200.

여기서, 상기 홀(210)은 발열체(200)의 길이축에 대하여 45°이내의 각도(도 2의 θ 참조)를 가지고 기울어진 것이 바람직하다. 상기 홀(210)이 발열체(200)의 길이축에 대하여 45°이상의 각도로 기울어지면, 홀(210)을 통해 유입된 가스의 이동 경로가 발열체(200)의 표면으로부터 멀어지는 문제점이 있다. 따라서, 발열체(200) 표면에 대해 45°이내의 각도를 유지해야 유동성을 가진 막을 형성하는데 효과적이다. 그러면, 상기 파이로 퍼징 가스는 기울어져서 유입되어 파워 플랜지(300)와 접촉된 상기 발열체(200)의 상단 표면을 따라 상방향으로 유동된다.Here, the hole 210 is preferably inclined with an angle (see θ in FIG. 2) within 45 ° with respect to the length axis of the heating element 200. When the hole 210 is inclined at an angle of 45 ° or more with respect to the length axis of the heating element 200, there is a problem that the movement path of the gas introduced through the hole 210 is far from the surface of the heating element 200. Therefore, an angle of 45 degrees or less with respect to the surface of the heating element 200 is effective to form a film having fluidity. Then, the pyro purging gas is inclined to flow upward along the upper surface of the heating element 200 in contact with the power flange 300.

상기 파워 플랜지(300)는, 발열체(200)의 상단 및 하단에 설치되고, 외부의 전원 공급원(미도시)으로부터 전기를 공급받는다. 그리고 공급된 전기를 발열체(200)에 공급함으로써 발열체(200)를 발열시킨다. 따라서 파워 플랜지(300)는, 전기 전도율과 냉각 효율이 좋은 금속, 예컨대 구리(Cu)로 이루어진 것이 바람직하다. The power flange 300 is installed at the top and bottom of the heating element 200, and receives electricity from an external power supply source (not shown). The heating element 200 is heated by supplying the supplied electricity to the heating element 200. Therefore, the power flange 300 is preferably made of a metal having good electrical conductivity and cooling efficiency, such as copper (Cu).

또한, 파워 플랜지(300) 내부에는 과도한 발열을 억제하기 위해 냉각수로(310)가 구비된다. 여기서, 냉각수로는 물이 채용될 수 있다.In addition, the cooling water passage 310 is provided in the power flange 300 to suppress excessive heat generation. Here, water may be employed as the cooling water.

상기 배기구(400)는 인선 공정이 진행되는 동안 전기로 내부에서 발생된 반 응 가스를 전기로 외부로 배출한다. 인선 공정 중 발생되는 반응 가스 즉, SiO2(g), SiC 등의 가스들이 광섬유 모재에 점착되는 것을 효과적으로 방지하기 위해 배구기(400)에서는 일정 압력으로 반응 가스를 흡입하고 이를 전기로 외부로 배출한다.The exhaust port 400 discharges the reaction gas generated in the electric furnace to the outside of the furnace during the cutting process. In order to effectively prevent the reaction gases generated during the cutting process, that is, gases such as SiO 2 (g) and SiC from adhering to the optical fiber base material, the volleyball 400 sucks the reaction gas at a predetermined pressure and discharges it to the outside of the furnace. do.

상기 단열부재(500)는, 상기 발열체(200)의 열이 외부로 전달되는 것을 방지하기 위해 발열체(200)의 외곽을 감싸도록 구비된다. 상기 단열부재(500)에는 가스 주입구(510)가 구비되고, 이를 통해 파이로스탯(미도시)으로부터 배출된 파이로 퍼징 가스가 전기로 내부로 공급된다. The heat insulation member 500 is provided to surround an outer portion of the heat generator 200 in order to prevent the heat of the heat generator 200 from being transmitted to the outside. The heat insulating member 500 is provided with a gas injection hole 510, through which the pyro purging gas discharged from a pyrostat (not shown) is supplied into the electric furnace.

다음으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광섬유 제조용 전기로를 이용하여 광섬유를 인선하는 과정을 설명한다.Next, the process of cutting the optical fiber by using the electric furnace for producing optical fibers according to the preferred embodiment of the present invention.

먼저, 하우징(100) 상부의 유입구(100a)를 통해 공지의 공급수단(미도시)에 의해 광섬유 모재(110)가 전기로 내부로 공급된다. 그리고, 외부의 전원 공급 장치(미도시)로부터 상기 파워 플랜지(300)를 통해 발열체(200)로 전류가 인가되어 발열체(200)가 발열된다. 여기서, 발열체(300)는 발열되어 전기로 내부를 1800 내지 2100℃ 의 온도로 유지한다.First, the optical fiber base material 110 is supplied into the electric furnace by a known supply means (not shown) through the inlet 100a of the upper portion of the housing 100. In addition, a current is applied from the external power supply device (not shown) to the heating element 200 through the power flange 300 to generate the heating element 200. Here, the heating element 300 generates heat to maintain the inside of the furnace at a temperature of 1800 to 2100 ° C.

한편, 전기로 내부로 불활성 가스(도 4의 화살표 B참조)를 주입시켜 전기로 내부를 불활성 가스 분위기로 만들고, 또한 발열체(200)에 구비된 홀(210)을 통해 파이로 퍼징 가스(도 4의 화살표 A참조)를 주입시킨다. 바람직하게, 상기 불활성 가스 및 파이로 퍼징 가스는 전기로의 하단에서 상방(A,B 화살표 방향)으로 유동된다. 구체적으로, 상기 파이로 퍼징 가스는, 파워 플랜지(300)와 접촉된 발열체 (200) 상단을 향해 상방향으로 유동되도록 상기 발열체(200)의 길이축에 대하여 45°이내의 각도를 가지고 기울어져 공급된다.Meanwhile, an inert gas (see arrow B in FIG. 4) is injected into the furnace to make the inside of the furnace into an inert gas atmosphere, and a pyro purging gas (FIG. 4) through the hole 210 provided in the heating element 200. See arrow A). Preferably, the inert gas and pyro purging gas flow upwards (A, B arrow direction) at the bottom of the electric furnace. Specifically, the pyro purging gas is inclined at an angle of 45 ° or less with respect to the length axis of the heating element 200 so as to flow upward toward the upper end of the heating element 200 in contact with the power flange 300. do.

그러면 상기 불활성 가스는 전기로 내부를 불활성 가스 분위기화 함으로써 전기로 외부로부터 유입되는 외부 공기를 차단한다. 또한, 홀(210)을 통해 유입된 파이로 퍼징 가스는 파워 플랜지(300)가 접촉된 발열체(200)의 상단 표면을 따라 유동되어 발열체(200)의 상단 표면에 유동성을 가진 유체막을 형성한다. 이에 따라 상대적으로 온도가 낮은 부위(즉, 발열체가 파워 플랜지와 접촉된 부위)에 가스 입자가 냉각되어 점착되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.Then, the inert gas blocks the outside air introduced from the outside of the furnace by making the inside of the furnace inert gas atmosphere. In addition, the pyro purging gas introduced through the hole 210 flows along the upper surface of the heating element 200 to which the power flange 300 is contacted to form a fluid film having fluidity on the upper surface of the heating element 200. Accordingly, it is possible to effectively prevent the gas particles from being cooled and adhered to a portion having a relatively low temperature (that is, a portion where the heating element is in contact with the power flange).

이러한 상태에서, 광섬유 모재(110)가 가열 용융되고, 그 하단으로부터 광섬유(110')가 인선된다. 여기서, 광섬유 모재(110)는 예컨대, 1000mpm 이상의 속도를 가지고 그 직경이 예컨대, 125㎛인 광섬유로 인선된다. In this state, the optical fiber base material 110 is heated and melted, and the optical fiber 110 'is cut off from the lower end thereof. Here, the optical fiber base material 110 is edged, for example, with an optical fiber having a speed of 1000 mpm or more and a diameter of, for example, 125 μm.

아울러, 인선 공정이 진행되는 동안 전기로 내부에서 발생된 가스는 배기구(400)를 통해 전기로 외부로 배출된다.In addition, the gas generated in the electric furnace during the cutting process is discharged to the outside of the electric furnace through the exhaust port (400).

한편, 본 실시예에서는 발열체(200)의 상단 표면을 따라 유동되어 그 표면에 유체막을 형성하기 위한 가스로 파이로스탯을 경유한 파이로 퍼징 가스를 사용하는 것으로 설명하였다. 상술한 실시예가 공정 장치면에서 보다 경제적이고 설치가 용이하기는 하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 별도의 퍼징 가스 공급원과 퍼징 가스 공급을 위한 퍼징 가스 공급로를 구비하여 발열체(200) 상단으로 퍼징 가스를 직접 공급하는 방법이 채용될 수도 있다.On the other hand, the present embodiment has been described as using a pyro purging gas via a pyrostat as a gas flowing along the upper surface of the heating element 200 to form a fluid film on the surface. Although the embodiments described above are more economical and easier to install in terms of process equipment, the present invention is not limited thereto. For example, a method of directly supplying the purging gas to the upper portion of the heating element 200 may be employed by including a separate purging gas supply source and a purging gas supply path for supplying the purging gas.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As mentioned above, although this invention was demonstrated by the limited embodiment and drawing, this invention is not limited by this and is within the equal range of a common technical idea in the technical field to which this invention belongs, and a claim to be described below. Of course, various modifications and variations are possible.

본 발명에 따른 광섬유 인선용 전기로는, 발열체 표면에 유막을 형성하는 가스를 전기로 내부로 유입시켜, 인선 공정에서 발열체 및 광섬유 모재에 반응 가스 입자들이 점착되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 점착되는 입자에 의한 광섬유의 단선을 방지하여 제품 신뢰성을 개선시킬 수 있다.The electric furnace for the optical fiber cutting line according to the present invention may prevent the reaction gas particles from adhering to the heating element and the optical fiber base material in the cutting process by introducing a gas that forms an oil film on the surface of the heating element into the electric furnace. Therefore, it is possible to prevent the disconnection of the optical fiber by the adhered particles to improve product reliability.

Claims (11)

광섬유 모재로부터 광섬유를 인선하는 전기로에 있어서,In the electric furnace which draws an optical fiber from an optical fiber base material, 상기 전기로 본체를 이루는 하우징 내에서 광섬유 모재를 감싸도록 설치되어 그 내부에 광섬유 모재를 수용하고, 그 상단에는 광섬유 모재가 용융되는 공간으로 퍼징 가스(purging gas)가 유입되는 홀이 구비된 발열체; 및A heating element installed to surround the optical fiber base material in the housing constituting the electric furnace and accommodating the optical fiber base material therein, and an upper end of the heating element having a hole through which a purging gas flows into a space where the optical fiber base material is melted; And 상기 발열체의 양단에 설치되어 전원 공급원으로부터 공급받은 전기를 통해 상기 발열체를 가열하고, 그 내부에 냉각수로가 구비된 파워 플랜지;를 포함하는 광섬유 인선용 전기로.And a power flange installed at both ends of the heating element and heating the heating element through electricity supplied from a power supply source, and having a cooling water passage therein. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 퍼징 가스는, 상기 전기로에 구비되어 발열체의 온도를 측정하는 파이로스탯(pyrostat)을 퍼징하며 파이로스탯을 경유하여 상기 홀로 유입되는 파이로 퍼징 가스(pyro purging gas)인 것을 특징으로 하는 광섬유 인선용 전기로.The purging gas is a pyro purging gas which is provided in the electric furnace and purges a pyrostat for measuring a temperature of a heating element and flows into the hole through a pyrostat. Edge Furnace. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 발열체에 구비된 홀은 12개 내지 36개인 것을 특징으로 하는 광섬유 인선용 전기로.The hole for the heating element is characterized in that 12 to 36 optical fiber edge line electric furnace. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 홀은, 상기 퍼징 가스가 기울어져서 유입되어 상기 파워 플랜지와 접촉된 발열체 상단을 향해 상방향으로 유동되도록 상기 발열체의 길이축에 대하여 45°이내의 각도를 가지고 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 광섬유 인선용 전기로.The hole is inclined at an angle of less than 45 ° with respect to the longitudinal axis of the heating element so that the purging gas flows upward toward the upper end of the heating element in contact with the power flange. Furnace. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 파워 플랜지 상단에 설치되어 전기로 내부에서 발생된 반응 가스를 전기로 외부로 배출하는 배기구;를 구비하는 것을 특징으로 하는 광섬유 인선용 전기로.And an exhaust port installed at an upper end of the power flange for discharging the reaction gas generated in the electric furnace to the outside of the electric furnace. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 발열체는, 그라파이트(graphite) 재질인 것을 특징으로 하는 광섬유 인선용 전기로.The heating element is an electric furnace for the optical fiber edge, characterized in that the graphite (graphite) material. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 하우징과 상기 발열체 사이에 설치되어 상기 발열체를 외부 대기로부터 차단시키는 단열부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 인선용 전기로.And a heat insulating member disposed between the housing and the heating element to block the heating element from an external atmosphere. 광섬유 모재를 둘러싸며 가열하는 전기로를 이용하여 광섬유 모재로부터 광섬유를 인선하는 방법에 있어서,In the method of cutting the optical fiber from the optical fiber base material using an electric furnace surrounding the optical fiber base material, 상기 광섬유 모재를 상기 전기로 내부로 공급하고 전기로에 구비된 발열체의 발열을 통해 상기 광섬유 모재를 가열하면서,While supplying the optical fiber base material into the electric furnace and heating the optical fiber base material through the heating of the heating element provided in the electric furnace, 상기 발열체의 과열을 방지하는 냉각수에 의해 다른 부위에 비하여 상대적으로 온도가 낮은 발열체의 상단에 상기 발열체의 표면을 따라 유동되는 유체막이 형성되도록 상기 발열체의 외측 공간으로부터 발열체의 내측 공간으로 퍼징 가스(purging gas)를 공급하는 것을 특징으로 하는 광섬유 인선 방법.Purging gas from the outer space of the heating element to the inner space of the heating element so that a fluid film flowing along the surface of the heating element is formed at the upper end of the heating element having a lower temperature than other parts by the cooling water that prevents overheating of the heating element. gas). 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 광섬유 모재는, 약 1800~2100℃ 의 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 광섬유 인선 방법.The optical fiber base material is heated to a temperature of about 1800 ~ 2100 ℃. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 퍼징 가스는, 상기 파워 플랜지와 접촉된 발열체 상단을 향해 상방향으로 유동되도록 상기 발열체의 길이축에 대하여 45°이내의 각도를 가지고 기울어져 공급되는 것을 특징으로 하는 광섬유 인선 방법. The purging gas is inclined at an angle of less than 45 degrees with respect to the longitudinal axis of the heating element so as to flow upward toward the upper end of the heating element in contact with the power flange. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 퍼징 가스로, 상기 전기로에 구비된 파이로스탯(pyrostat)을 퍼징하기 위해 사용되는 파이로 퍼징 가스를 사용하고, 상기 퍼징 가스는 상기 파이로스탯을 경유하고 상기 전기로 내부로 유입되는 것을 특징으로 하는 광섬유 인선 방법.As the purging gas, a pyro purging gas used to purge a pyrostat provided in the electric furnace is used, and the purging gas is introduced into the electric furnace via the pyrostat. Fiber optic edge line method.
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