KR100921313B1

KR100921313B1 - 광파이버 모재 제조 장치의 상부 밀봉 구조 및 상부 밀봉방법

Info

Publication number: KR100921313B1
Application number: KR1020030021796A
Authority: KR
Inventors: 이노우에다이; 오기노고오
Original assignee: 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
Priority date: 2003-04-08
Filing date: 2003-04-08
Publication date: 2009-10-13
Also published as: KR20040089753A

Abstract

본 발명은 VAD법에 의해 광파이버 모재를 제조할 때, 샤프트 주위의 공극으로부터 반응실 내로 외기가 침입하는 일이 없는 광파이버 모재 제조 장치의 상부 밀봉 구조 및 상부 밀봉 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

원료 가스의 화염 반응에 의해 생성되는 유리 미립자를 샤프트(3)의 선단부에 부착된 출발 부재에 퇴적시키는 반응실(1)과, 상기 반응실(1)의 상부에 퇴적된 광파이버용 다공질 모재(4)를 끌어올려 격납하기 위한 상부실(2)을 갖는 광파이버 모재 제조 장치에 있어서, 상기 상부실 최상단부의 개구부 상에 분할 가능한 덮개(5)가 설치되고, 상기 덮개(5)는 그 중심에 샤프트(3)를 통과시키는 구멍(6), 구획된 공간 및 청정 가스의 도입구(10)를 갖고, 덮개 내로 도입된 청정 가스가 샤프트(3)에 따라서 덮개 내 공간으로부터 반응실 내부와 외부의 양 쪽으로 유출되는 구조를 갖고 있다.

샤프트, 다공질 모재, 반응실, 덮개, 압력계

Description

광파이버 모재 제조 장치의 상부 밀봉 구조 및 상부 밀봉 방법{UPPER SEALING STRUCTURE AND UPPER SEALING METHOD OF OPTICAL FIBER PREFORM MANUFACTURING APPARATUS}

도1은 본 발명에서 사용되는 광파이버 모재 제조 장치의 일예를 나타낸 개략 단면도.

도2는 본 발명의 상부 밀봉 구조의 일예를 확대하여 나타낸 개략 사시도.

도3은 도2에 도시한 상부 밀봉 구조의 개략 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 반응실

2 : 상부실

3 : 샤프트

4 : 다공질 모재

5 : 덮개

6 : 구멍

7a, 7b : 바닥부

8 : 공간

9a, 9b : 칸막이

10 : 도입구

11 : 압력계

본 발명은 VAD법에 의해 광파이버 모재를 제조하는 광파이버 모재 제조 장치에 관한 것으로, 특히 고품질인 광파이버 모재를 안정되게 제조할 수 있는 광파이버 모재 제조 장치의 상부 밀봉 구조 및 상부 밀봉 방법에 관한 것이다.

광파이버 모재의 제조 방법으로서, VAD법이 잘 알려져 있다. 이 방법에서는, 예를 들어 이하와 같은 구성으로 이루어지는 장치가 사용되고 있다. 이 장치는 반응실 내에 코어 퇴적용 버너와 클래드 퇴적용 버너가 설치되고, 또한 샤프트의 선단부에는 출발 부재가 부착되어 반응실 내에 현수되어 있다. 이 출발 부재의 선단부에 SiCl₄ 등의 원료 가스의 화염 가수분해 반응에 의해 생성되는 유리(Si0₂) 미립자를 퇴적시키고, 출발 부재를 회전시키면서 퇴적체의 성장과 함께 끌어올려 코어층과 클래드층으로 이루어지는 다공질 광파이버 모재를 제조하고 있다.

VAD법에서는 원료 가스에, 예를 들어 SiCl₄가 이용되지만, 이는 산수소화염 속에서의 가수분해 반응에 의해 SiO₂ 미립자와 함께 부생성물로서 염산 가스를 발생한다. 염산 가스가 반응실로부터 누출되지 않도록 반응실을 밀폐하는 것은 곤란하 므로, 반응실 내의 압력을 외부 분위기보다 감압해 둘 필요가 있다.

그 결과, 간극이 있으면 그곳으로부터 외기가 반응실 내로 유입된다. 외기가 청정하면 특별히 문제는 없지만, 복수의 제조 장치가 설치되어 있는 작업실 내에는 제조의 배치 사이에 행해지는 장치의 청소시에, 반응실 내에 부착되어 있던 SiO₂의 미분말이 반응실로부터 유출되어 부유하고 있다. 이 미분말이 가동하고 있는 장치의 반응실 내로 간극으로부터 침입하면 퇴적 중인 다공질 모재에 부착되어, 이를 투명 유리화하여 얻을 수 있는 유리 모재 속에 기포나 이물질이 발생하는 원인이 된다.

간극 중에서도 가장 밀봉이 곤란한 것은 외부로부터 반응실 내로 현수되고 있는 샤프트의 주변이다. 샤프트는 반응실 외부에 설치된 구동계에 의해 회전하면서 상방 또는 하방으로 이동 가능하게 부착되어 있다. 다공질 모재의 제조 중, 샤프트에는 Si0₂의 미분말이 부착되므로, 샤프트에 접촉하는 밀봉 구조는 Si0₂의 미분말을 반응실 내로 긁어 떨어뜨리게 되어 기포나 이물질의 원인이 된다. 따라서, 샤프트의 주위에는 샤프트가 접촉하지 않을 정도의 공극이 필요해진다.

또한, 반응실의 상부는 다공질 모재의 반출이 가능하도록 개구부가 되어 있고, 제조 중, 샤프트 주위의 공극을 가능한 한 작게 하기 위해, 이 개구부는 샤프트가 관통하는 구멍이 개방된 상부 덮개에 의해 폐색되어 있다.

본 발명은 VAD법에 의해 광파이버 모재를 제조할 때, 샤프트 주위의 공극으로부터 반응실 내로 외기가 침입하는 일이 없는 광파이버 모재 제조 장치의 상부 밀봉 구조 및 상부 밀봉 방법을 제공하는 것을 과제로 하고 있다.

본 발명의 광파이버 모재 제조 장치의 상부 밀봉 구조는 원료 가스의 화염 반응에 의해 생성되는 유리 미립자를 샤프트의 선단부에 부착된 출발 부재에 퇴적시키는 반응실과, 상기 반응실의 상부에 퇴적된 광파이버용 다공질 모재를 끌어올려 격납하기 위한 상부실을 갖는 광파이버 모재 제조 장치에 있어서, 상기 상부실 최상단부의 개구부 상에 분할 가능한 덮개가 설치되고, 상기 덮개는 그 중심에 샤프트를 통과시키는 구멍과 청정 가스의 도입구를 갖고, 상기 청정 가스가 샤프트에 따라서 덮개 내 공간으로부터 반응실 내부와 외부의 양 쪽으로 유출되는 구조를 갖고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

상부 밀봉 구조에는 덮개 내 공간의 압력을 측정하는 압력계를 설치하여 덮개 내 공간의 압력을 외부의 압력보다도 높게 설정하면 된다. 또한, 덮개 내 공간에 샤프트를 둘러싸도록 칸막이를 설치하여 도입된 청정 가스가 샤프트에 직접 닿지 않도록 하면 된다. 이미 서술한 바와 같이, 염산 가스의 유출을 방지하기 위해, 상부실 내의 압력은 외부의 압력보다도 낮게 설정된다.

청정 가스에는 공기 또는 질소 등의 불활성 가스를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 광파이버 모재 제조 장치의 상부 밀봉 방법은 원료 가스의 화염 반응에 의해 생성되는 유리 미립자를 샤프트의 선단부에 부착된 출발 부재에 퇴적시키는 반응실과, 상기 반응실의 상부에 퇴적된 광파이버용 다공질 모재를 끌어올 려 격납하기 위한 상부실을 갖는 광파이버 모재 제조 장치에 있어서, 상부실 최상단부의 개구부 상에, 중심에 샤프트를 통과시키는 구멍, 구획된 공간 및 청정 가스의 도입구를 갖는 분할 가능한 덮개를 설치하고, 덮개 내 공간의 압력을 반응실 내부와 외부의 압력보다도 높게 하고, 덮개 내로 도입한 청정 가스를 샤프트에 따라서 덮개 내 공간으로부터 반응실 내부와 외부의 양 쪽으로 유출시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 광파이버 모재 제조 장치의 상부 밀봉 구조를 도면에 의거하여 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들의 태양에 한정되지 않고, 다양한 태양이 가능하다.

도1은 본 발명에서 사용되는 광파이버 모재 제조 장치의 일예를 나타낸 개략 단면도이고, 반응실(1)의 상부에 상부실(2)이 설치되고, 샤프트(3)의 하단부에 다공질 모재(4)가 현수되어 있다. 샤프트(3)는 외부에 설치된 구동계(도시는 생략)에 의해 회전하면서 상방 또는 하방으로 이동 가능하게 되어 있다. 상부실 최상단부의 개구부 상에는 분할 가능한 덮개(5)가 설치되어 있다.

도2는 본 발명의 상부 밀봉 구조의 일예를 확대하여 나타낸 개략 사시도이고, 도3은 도2의 개략 단면도이다.

도시된 덮개(5)는 2개의 부분으로 구성되어 있는 예이고, 중심에 개방된 구멍(6)으로 샤프트(3)가 삽통된다. 덮개 내에는 바닥부(7a, 7b)에 의해 구획된 공간(8)이 마련되고, 또한 칸막이(9a, 9b)가 덮개(5)의 바닥부(7a, 7b)에 세워 설치되어 샤프트(3)를 둘러싸도록 기둥형 관을 형성하고 있다.

도입구(10)로부터 공간(8)으로 도입된 청정 가스는 칸막이(9a, 9b)에 따라서 화살표와 같이 흐르고, 그 후 샤프트(3)에 따라서 공간(8)으로부터 반응실(1)의 내부와 외부의 양 쪽으로 유출된다. 또한, 부호 11은 덮개 내 공간의 압력을 측정하는 압력계이다.

덮개 내 공간의 압력은 청정 가스가 외부로 확실하게 유출되도록 대기압에 대해 양압으로 설정된다. 이 때, 상부실(2) 및 반응실(1)의 내부는 외부에 대해 음압으로 설정되므로, 덮개 내 공간의 압력을 대기압에 대해 양압으로 설정해 두면 덮개 내 공간으로부터 반응실(1)의 내부로도 확실하게 가스가 유출된다. 이에 의해, 외부로부터 상부실 및 반응실 내부에 샤프트(3)의 주변으로부터의 기포나 이물질의 원인이 되는 미립자의 침입을 억지할 수 있다.

샤프트(3)를 둘러싸도록 설치된 칸막이(9a, 9b)는 덮개 내로 도입된 속도가 빠른 청정 가스가 직접 샤프트(1)에 닿는 것을 방지하고 있다. 샤프트(3)에 빠른 유속의 가스가 닿으면, 샤프트(3)에 진동이 생기는 원인이 되거나, 혹은 샤프트 표면에 부착되어 있는 SiO₂를 부유시키고, 반응실 내로 반송하여 기포나 이물질의 원인이 되는 경우가 있다.

본 실시예에서는 도1에 도시한 일반적인 VAD 장치를 사용하였다. 본 장치는 반응실 상부에 원통형의 상부실을 갖고, 상부실의 상단부는 개구부로 되어 있다. 이 개구부로부터 회전하면서 상방 또는 하방으로 이동하는 샤프트가 삽입되어 있다.

(제1 실시예)

반응실 상부의 상부실에 내부에 공간을 갖는 상부 덮개를 부착하였다. 상부 덮개에는 청정한 공기를 도입하기 위한 도입구가 설치되고, 또한 덮개 내 공간의 압력을 측정하기 위한 압력계가 부착되어 있다. 공기의 도입구로부터 도입된 유속이 빠른 청정한 공기가 직접 샤프트에 닿지 않도록 상부 덮개 내의 샤프트 주위에는 칸막이가 설치되어 있다.

상부 덮개는 샤프트를 반응실 내에 삽입한 후 부착하므로 2개로 분할할 수 있도록 구성하고, 샤프트를 사이에 두고 부착하고 밴드로 서로 고정하였다. 상부 덮개의 조합면에는 내열 탄성재 등으로 이루어지는 밀봉재를 개재시키고, 도입한 공기가 간극으로부터 유출되는 것을 방지하고 있다.

다수의 미립자가 부유하는 작업실 내에 설치된 VAD 장치에, 상기 상부 덮개를 부착하여 다공질 모재의 제조를 행하였다. 제조 중, 덮개 내 공간의 압력이 외부의 압력보다도 높아지도록 도입하는 청정 공기의 양을 조절하였다. 제조된 다공질 모재를 투명 유리화한 바, 광파이버 모재 속에 기포나 이물질은 확인되지 않았다.

(제1 비교예)

반응실 상부에 통상의 내부에 구획된 공간을 갖고 있지 않은 상부 덮개를 부착한 이외에는 제1 실시예와 동일한 조건으로 다공질 모재를 제조하였다.

제조된 다공질 모재를 투명 유리화한 바, 광파이버 모재 속에 다수의 기포나 이물질이 확인되었다.

본 발명은 VAD법으로 광파이버 모재를 제조하는 장치에 외기가 반응실 내로 침입하지 않는 구성으로 함으로써, 고품질인 광파이버 모재를 안정되게 제조할 수 있다.

Claims

원료 가스의 화염 반응에 의해 생성되는 유리 미립자를 샤프트의 선단부에 부착된 출발 부재에 퇴적시키는 반응실과, 상기 반응실의 상부에 퇴적된 광파이버용 다공질 모재를 끌어올려 격납하기 위한 상부실을 갖는 광파이버 모재 제조 장치의 상부 밀봉 구조이며, 상기 상부실 최상단부의 개구부 상에 분할 가능한 덮개가 설치되고, 상기 덮개는 그 중심에 샤프트를 통과시키는 구멍, 샤프트를 둘러싸도록 덮개 내 바닥부에 세워 설치된 칸막이, 구획된 공간 및 청정 가스의 도입구를 갖고, 덮개 내로 도입된 청정 가스가 샤프트에 따라서 덮개 내 공간으로부터 반응실 내부와 외부의 양 쪽으로 유출되는 구조를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 광파이버 모재 제조 장치의 상부 밀봉 구조.
제1항에 있어서, 덮개 내 공간의 압력을 측정하는 압력계를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 광파이버 모재 제조 장치의 상부 밀봉 구조.
제1항 또는 제2항에 있어서, 덮개 내 공간의 압력이 외부의 압력보다도 높게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 광파이버 모재 제조 장치의 상부 밀봉 구조.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 덮개가 2개의 부분으로 구성되고, 각각의 바닥부에 세워 설치된 칸막이가, 상기 샤프트를 둘러싸도록 기둥형 관을 형성하고 있는 광파이버 모재 제조 장치의 상부 밀봉 구조.
제3항에 있어서, 상기 덮개가 2개의 부분으로 구성되고, 각각의 바닥부에 세워 설치된 칸막이가, 상기 샤프트를 둘러싸도록 기둥형 관을 형성하고 있는 광파이버 모재 제조 장치의 상부 밀봉 구조.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상부실 내의 압력이 외부의 압력보다도 낮게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 광파이버 모재 제조 장치의 상부 밀봉 구조.
제3항에 있어서, 상부실 내의 압력이 외부의 압력보다도 낮게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 광파이버 모재 제조 장치의 상부 밀봉 구조.
제4항에 있어서, 상부실 내의 압력이 외부의 압력보다도 낮게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 광파이버 모재 제조 장치의 상부 밀봉 구조.
제5항에 있어서, 상부실 내의 압력이 외부의 압력보다도 낮게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 광파이버 모재 제조 장치의 상부 밀봉 구조.
제1항 또는 제2항에 있어서, 청정 가스가 공기 또는 질소 등의 불활성 가스인 것을 특징으로 하는 광파이버 모재 제조 장치의 상부 밀봉 구조.
제3항에 있어서, 청정 가스가 공기 또는 질소 등의 불활성 가스인 것을 특징으로 하는 광파이버 모재 제조 장치의 상부 밀봉 구조.
제4항에 있어서, 청정 가스가 공기 또는 질소 등의 불활성 가스인 것을 특징으로 하는 광파이버 모재 제조 장치의 상부 밀봉 구조.
제5항에 있어서, 청정 가스가 공기 또는 질소 등의 불활성 가스인 것을 특징으로 하는 광파이버 모재 제조 장치의 상부 밀봉 구조.
제6항에 있어서, 청정 가스가 공기 또는 질소 등의 불활성 가스인 것을 특징으로 하는 광파이버 모재 제조 장치의 상부 밀봉 구조.
제7항에 있어서, 청정 가스가 공기 또는 질소 등의 불활성 가스인 것을 특징으로 하는 광파이버 모재 제조 장치의 상부 밀봉 구조.
제8항에 있어서, 청정 가스가 공기 또는 질소 등의 불활성 가스인 것을 특징으로 하는 광파이버 모재 제조 장치의 상부 밀봉 구조.
제9항에 있어서, 청정 가스가 공기 또는 질소 등의 불활성 가스인 것을 특징으로 하는 광파이버 모재 제조 장치의 상부 밀봉 구조.
원료 가스의 화염 반응에 의해 생성되는 유리 미립자를 샤프트의 선단부에 부착된 출발 부재에 퇴적시키는 반응실과, 상기 반응실의 상부에 퇴적된 광파이버용 다공질 모재를 끌어올려 격납하기 위한 상부실을 갖는 광파이버 모재 제조 장치의 상부 밀봉 방법이며, 상부실 최상단부의 개구부 상에, 중심에 샤프트를 통과시키는 구멍, 샤프트를 둘러싸도록 덮개 내 바닥부에 세워 설치된 칸막이, 구획된 공간 및 청정 가스의 도입구를 갖는 분할 가능한 덮개를 설치하고, 덮개 내 공간의 압력을 반응실 내부와 외부의 압력보다도 높게 하고, 덮개 내로 도입한 청정 가스를 샤프트에 따라서 덮개 내 공간으로부터 반응실 내부와 외부의 양 쪽으로 유출시키는 것을 특징으로 하는 광파이버 모재 제조 장치의 상부 밀봉 방법.
제18항에 있어서, 상기 덮개가 2개의 부분으로 구성되고, 각각의 바닥부에 세워 설치된 칸막이가, 상기 샤프트를 둘러싸도록 기둥형 관을 형성하고 있는 광파이버 모재 제조 장치의 상부 밀봉 방법.