KR100907599B1 - 광파이버 모재 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기상 합성에 의해 광파이버 모재를 제조하는 반응 챔버로부터 배기 가스를 정압으로 유지하면서 배기하는 광파이버 모재 제조 장치에 관한 것이다.
광파이버 모재 제조 장치는 화염으로부터 생성되는 유리 미립자를 내부에서 퇴적시키는 복수의 반응 챔버에, 각각 설치된 지류 배기 가스관이 본류 배기 가스관에 합류하고, 상기 본류 배기 가스관이 그 도중에 배기 가스의 압력을 계측하는 압력계와, 가스 유량 조정 밸브와, 상기 계측한 압력에 의해 상기 가스 유량 조정 밸브의 개폐를 제어하는 회로를 갖고 있고, 배기 장치에 접속하고 있다.
광파이버 모재 제조 장치, 반응 챔버, 본류 배기 가스관, 압력계, 가스 유량 조정 밸브

Description

광파이버 모재 제조 장치{OPTICAL FIBER PREFORM MANUFACTURING APPARATUS}
도1은 본 발명을 적용하는 광파이버 모재 제조 장치의 실시예를 나타낸 골격 구성도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 광파이버 모재
2 : 반응 챔버
3 : 화염
4 : 버너
5 : 지류 배기 가스관
6 : 배기 가스 저류 탱크
7 : 개폐 밸브
8 : 본류 배기 가스관
9 : 압력계
10 : PID 제어 회로
11 : 구동원
12 : 가스 유량 조정 밸브
13 : 배기 장치
본 발명은 기상 합성에 의해 광파이버 모재를 제조하는 반응 챔버로부터 배기 가스를 정압으로 유지하면서 배기하는 광파이버 모재 제조 장치에 관한 것이다.
광파이버의 원재인 광파이버 모재는 반응 챔버 내에서 테트라크롤로실란 가스와 같은 원료 가스를 화염 속 가수분해하여 생성한 유리 미립자가 퇴적하는 기상 합성에 의해 얻을 수 있는 것이다.
유리 미립자를 퇴적시킬 때, 원료 가스의 가수분해에 의해 부생하는 염화수소나, 퇴적할 수 없어 부유하고 있는 유리 미립자는 배기 가스로서 반응 챔버에 설치된 배기 가스관으로부터 외계로 배기된다.
배기 가스의 압력이 변동하면 반응 챔버의 내압도 연동하여 변동하고, 반응 챔버 내에 난기류를 발생시켜 화염이 요동하므로, 불균질하게 유리 미립자가 퇴적한 광파이버 모재가 형성되어 버린다. 이와 같은 광파이버 모재를 소결한 유리 로드는 축방향에서의 특성이 불균일해지므로, 또한 이를 인출한 광파이버도 전송 특성이 불균일해진다.
그로 인해, 종래, 배기 가스관 내에 설치한 댐퍼를 적절하게 개폐함으로써, 배기 가스의 압력을 일정하게 유지하고 있었다.
광파이버 모재의 생산성을 높이기 위해 복수의 반응 챔버를 이용하여 각각 배치 운전하는 경우, 반응 챔버마다 댐퍼를 개폐하는 것은 번거롭다.
본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 기상 합성에 의해 광파이버 모재를 제조하는 복수의 반응 챔버로부터 배기 가스를 정압으로 유지하면서 배기할 수 있는 간편한 광파이버 모재 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해 이루어진 본 발명의 광파이버 모재 제조 장치는 실시예에 대응하는 도1을 참조하여 설명하면, 화염(3)으로부터 생성되는 유리 미립자를 내부에서 퇴적시키는 복수의 반응 챔버(2)에 각각 설치된 지류 배기 가스관(5)이 본류 배기 가스관(8)에 합류하고, 본류 배기 가스관(8)이 그 도중에 배기 가스의 압력을 계측하는 압력계(9)와, 가스 유량 조정 밸브(12)와, 계측한 압력에 의해 가스 유량 조정 밸브(12)의 개폐를 제어하는 회로(10)를 갖고, 배기 장치(13)에 접속하고 있다.
이 제조 장치를 이용하면, 하나의 배기 장치(13)에서 일괄하여 복수의 반응 챔버(2)로부터 안정되게 배기를 행할 수 있다.
반응 챔버(2)는 기상 축 증착법(VAD법), 외부 화학 증착법(OVD법), 변형 화학 증착법(MCDV법) 중 어느 하나의 광파이버 모재의 제조 방법에 이용되는 것이라도 좋다. 복수의 반응 챔버(2)는 각각 배치 운전되는 것으로, 동일한 제조 방법에 이용되는 것이라도 좋고, 다른 제조 방법에 이용되는 것이라도 좋다.
지류 배기 가스관(5) 각각의 도중에, 배기 가스의 저류 탱크(6)가 설치되어 있는 것이 바람직하다. 이 탱크(6)가 있으면, 가령 다른 반응 챔버의 배치 운전의 개시나 정지에 의해 본류 배기 가스관의 압력이 변동해도 각 탱크(6) 내에 저류하고 있는 배기 가스가 약간 팽창 또는 압축하는 결과, 제조 장치 전체의 압력 변동을 완충한다. 그로 인해 각 반응 챔버(2) 내의 압력 변동이 매우 작아진다. 반응 챔버(2)의 수와 함께 탱크(6)의 수가 많아질수록, 또한 탱크(6)가 커질수록 압력 완충 작용이 강해져 반응 챔버(2)의 내압 변동이 한층 작아진다.
본 발명의 광파이버 모재의 제조 방법은 화염(3)으로부터 생성되는 유리 미립자를 복수의 반응 챔버(2) 내에서 퇴적시켜 광파이버 모재(1)를 제조하는 방법이며, 복수의 반응 챔버(2)로부터의 배기 가스를 합류시키면서 배기 가스의 압력을 계측하고 피드백 제어하여 일정하게 유지하게 되는 것이다.
배기 가스의 압력이 일정해지면, 반응 챔버(2)의 내압도 일정해져 화염(3)이 요동하지 않는다.
이하, 본 발명을 적용하는 광파이버 모재 제조 장치의 실시예를 상세하게 설명한다.
도1은 광파이버 모재 제조 장치의 실시예를 나타낸 골격 구성도이다.
이 제조 장치는 배치 운전 가능한 복수의 반응 챔버(2)에 접속되어 있다. 반응 챔버(2)는 VAD법에 의해 광파이버 모재를 제조하기 위한 것이다.
수소 가스원, 산소 가스원 및 테트라크롤로실란 가스원으로 연결된 버너(4)가 각 반응 챔버(2)에 관입되어 있다. 유리 미립자를 퇴적시켜 광파이버 모재(1)를 형성시키는 시발봉이 반응 챔버(2)의 상부로부터 삽입되어 있다.
각 반응 챔버(2)는 버너(4)의 연장 상의 반응 챔버(2)의 벽측면으로부터 지류 배기 가스관(5)이 연장되어 있다. 이 지류 배기 가스관(5)이 배기 가스 저류 탱크(6)의 몸통의 중간 정도에 접속되어 있다. 탱크(6)의 상부로부터 배기 가스관이 연장되고, 개폐 밸브(7)를 거쳐서 본류 배기 가스관(8)에 합류하고 있다.
본류 배기 가스관(8)은 그 도중에 배기 가스의 압력을 계측하는 압력계(9)와, 가스 유량 조정 밸브(12)를 갖고 있다. 압력계(9)는 비례 적분 미분 제어 회로(PID 제어 회로)(10)의 입력에 접속되어 있다. 이 PID 제어 회로(10)가 구동원(11)에 접속되고, 구동원(11)이 가스 유량 조정 밸브(12)에 연결되어 있다.
본류 배기 가스관(8)은 배기 장치(13)에 접속되어 있다.
광파이버 모재 제조 장치는 이하와 같이 동작한다.
우선, 배기 장치(13)를 구동한다. 배치 운전하는 반응 챔버(2)에 연결되는 개폐 밸브(7)를 개방한다. 그러면, 이 반응 챔버(2) 내의 압력은 대기압보다도 약간 낮아진다.
계속해서, 수소 가스와 산소 가스를 버너(4)로 흐르게 하여 점화하고, 그 화염(3)에 테트라크롤로실란 가스를 흐르게 한다. 테트라크롤로실란이 화염(3) 속에서 가수분해하여 유리 미립자를 생성한다. 유리 미립자를 광파이버 모재 시발봉으로 퇴적시키면, 광파이버 모재(1)를 얻을 수 있다.
가수분해시에 부생한 염화수소 가스나, 퇴적할 수 없었던 부유 유리 미립자는 배기 가스로서 반응 챔버(2) 내로부터 지류 배기 가스관(5)으로 흐른다.
배기 가스는 일단, 배기 가스 저류 탱크(6)로 흘러 들어가 저장된다. 이 탱 크(6)의 상부로부터 흘러나온 배기 가스는 개폐 밸브(7)를 경유하여 본류 배기 가스관(8)으로 흐른다. 그 밖의 배치 운전하고 있는 반응 챔버(2)로부터도 배기 가스가 마찬가지로 흘러 합류한다.
압력계(9)에 의해 본류 배기 가스관(8)의 압력이 계측된다. 이 계측 압력치는 PID 제어 회로(10)에 입력된다.
계측 압력치가 소정 압력보다도 낮으면, PID 제어 회로(10)가 가스 유량 조정 밸브(12)에서의 유량을 낮추는 신호를 구동원(11)인 공기압 작동식의 작동기로 보내고, 작동기(11)가 구동하여 가스 유량 조정 밸브(12)를 교축하여 배기 가스의 유량을 감소시킨다. 그러면, 배기 가스가 본류 배기 가스관(8) 내로부터 배기되기 어려워지는 결과, 본류 배기 가스관(8) 내의 압력이 상승한다.
한편, 계측 압력치가 소정 압력보다도 높으면, PID 제어 회로(10)가 유량 제어 밸브(12)에서의 유량을 높이는 신호를 작동기(11)로 보내고, 작동기(11)가 구동하여 가스 유량 조정 밸브(12)를 느슨하게 하여 배기 가스의 유량을 증가시킨다. 그러면, 배기 가스가 본류 배기 가스관(8) 내로부터 배기되기 쉬워지는 결과, 본류 배기 가스관(8) 내의 압력이 강하한다.
이 반복에 의해 본류 배기 가스관(8) 내의 압력은 피드백 제어되므로, 대략 일정하게 유지된다. 각 반응 챔버(2) 내의 압력은 본류 배기 가스관(8) 내의 압력에 연동하고 있는 데다가, 배기 가스 저류 탱크(6)의 압력 완충 작용에 의해 거의 변동하지 않는다.
본류 배기 가스관(8) 내의 압력의 변동폭은 그 곳의 배기 가스의 압력과 대 기압과의 차압에 대해 ±1 ％ 이하로 매우 작다. 반응 챔버(2)의 내압의 변동폭은 압력 완충 작용으로 인해, 그보다 훨씬 적다. 그로 인해 화염(3)은 전혀 요동하지 않는다.
또한, 제어 회로는 온오프(ON/OFF) 제어 회로라도 좋다. 반응 챔버(2)는 OVD법이나 MCVD법에 이용되는 것이라도 좋다.
상기 실시예에 따른 광파이버 모재 제조 장치를 이용하여 광파이버 모재를 제조한 예를 이하의 제1 실시예 및 제2 실시예에 나타낸다. 또한 본 발명을 적용하지 않은 광파이버 모재 제조 장치를 이용한 광파이버 모재의 제조예를 비교예에 나타낸다.
(제1 실시예)
반응 챔버는 VAD법에 이용되는 것으로, 1배치에 대해 40 시간 걸려 배치 운전하는 36대를 사용하였다. 본류 배기 가스관 내의 압력은 대기압보다도 2.5 kPaG 낮게 유지하는 것으로 하였다. 각 반응 챔버마다 챔버 운전 개시 시기를 늦추어 광파이버 모재 72개를 제조하였다. 배치 운전하고 있는 반응 챔버의 수에 따라서 배기 가스 풍량의 부하는 ±30 ％로 변동하였지만, 본류 배기 가스관 내의 압력 변동폭은 대기압과의 차압에 대해 ±1 ％ 이하로 거의 변동하지 않았다. 반응 챔버 내의 화염의 요동은 인정되지 않았다. 이렇게 얻게 된 광파이버 모재를 소결한 유리 로드에 대해 축방향의 특성 변화를 측정한 바, 모두 균일하여 이상점이 없었다.
(제2 실시예)
반응 챔버를 18대 사용한 것 이외에는 제1 실시예와 마찬가지로 하여 광파이 버 모재를 36개 제조하였다. 배기 가스 풍량의 부하는 ±50 ％로 변동하였지만, 본류 배기 가스관 내의 압력 변동폭은 대기압과의 차압에 대해 ±1 ％ 이하로 거의 변동하지 않았다. 반응 챔버 내의 화염의 요동은 인정되지 않았다. 이렇게 얻게된 광파이버 모재를 소결한 유리 로드에 대해 축방향의 특성 변화를 측정한 바, 모두 균일하고 이상점이 없었다.
(비교예)
반응 챔버를 12대 사용한 것과, 배기 가스 저류 탱크 대신에 수동의 압력 조정 댐퍼를 이용하여 1배치의 도중에서 2시간 간격으로 배기 가스 압력을 조정한 것과, 본류 배기 가스관 도중의 가스 유량 조정 밸브를 개방한 상태로 한 것 이외에는 제1 실시예와 마찬가지로 하여 광파이버 모재를 10개 제조하였다. 배기 가스 풍량의 부하는 ±50 ％로 변동하고, 본류 배기 가스관 내의 압력 변동폭은 대기압과의 차압에 대해 ±10 ％로 크게 변동하였다. 반응 챔버 내의 화염의 요동이 인정되었다. 이렇게 얻게 된 광파이버 모재를 소결한 유리 로드에 대해 축방향의 특성 변화를 측정한 바, 그 중 3개는 축방향 특성의 이상점이 인정되어 광파이버로의 인출에 이바지할 수 없었다.
이상, 상세하게 설명한 바와 같이 본 발명의 광파이버 모재 제조 장치를 이용하면, 배기 가스를 정압으로 유지하면서 반응 챔버로부터의 배기 가스를 배출할 수 있다. 복수의 반응 챔버의 내압은 일정하게 유지된다.
하나의 배기 장치에서 일괄하여 복수의 반응 챔버의 안정된 배기를 행할 수 있으므로, 광파이버 모재 제조 장치를 간편하고 또한 저렴하게 구성할 수 있다.
이 광파이버 모재 제조 장치를 이용하여 형성된 광파이버 모재로부터 얻을 수 있는 광파이버는 균질하고 전송 특성이 우수하여 수율이 우수하다.

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 화염으로부터 생성되는 유리 미립자를 내부에서 퇴적시키는 복수의 반응 챔버에, 각각 설치된 지류 배기 가스관이 본류 배기 가스관에 합류하고, 상기 지류 배기 가스관의 각각의 도중에 상기 배기 가스의 저류 탱크가 설치되고, 상기 본류 배기 가스관이 그 도중에 배기 가스의 압력을 계측하는 압력계와, 가스 유량 조정 밸브와, 상기 계측한 압력에 의해 상기 가스 유량 조정 밸브의 개폐를 제어하는 회로를 갖고 있고, 배기 장치에 접속하고 있는 것을 특징으로 하는 광파이버 모재 제조 장치.
  3. 화염으로부터 생성되는 유리 미립자를 복수의 반응 챔버 내에서 퇴적시켜 광파이버 모재를 제조하는 방법이며, 상기 복수의 반응 챔버로부터의 배기 가스를 각각 저류 탱크에 모으고 나서 합류시킨 후, 상기 배기 가스의 압력을 계측하고 피드백 제어하여 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 광파이버 모재의 제조 방법.
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