KR20080046561A - 다공질 유리 모재의 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

VAD법에 의해 다공질 유리 모재를 제조하는 장치에 있어서, 대형의 다공질 유리 모재를 제조하는 경우에 있어서도, 기포나 이물질의 발생이 적은 다공질 유리 모재가 얻어지는 제조 장치를 제공한다.
유리용 원료, 가연성 가스 및 조연성 가스를 버너에 공급하고, 산수소 화염 중에서 생성되는 유리 미립자를 퇴적시켜 다공질 유리 모재를 제조하는 장치에 있어서, 필터(12)를 통과한 청정 공기가 공기 분배 용기(8)로 공급되고, 당해 공기 분배 용기(8)의 복수의 배출구(7a∼7c)로부터, 반응실(1)의 벽면에 설치된 복수의 급기구(6a∼6c)를 통하여 반응실(1) 내로 청정 공기가 공급되는 것을 특징으로 하고 있다. 또한, 반응실(1)의 급기구 형상에 따라 형성된 복수의 면으로 이루어지는 돌기상 형상부가 공기 분배 용기(8) 내에 형성되고, 당해 돌기상 형상부에 덕트(13)로부터 공급된 청정 공기를 충돌시킴으로써 청정 공기가 배출구(7a∼7c)를 향해 분배된다.
다공질 유리 모재, 기포, 이물질, 청정 공기, 필터

Description

다공질 유리 모재의 제조 장치{MANUFACTURING APPARATUS OF POROUS GLASS PREFORM}
본 발명은 대형의 다공질 유리 모재를 제조하는 경우라도, 투명 유리화시에 기포나 이물질의 발생이 적은 다공질 유리 모재의 제조 장치에 관한 것이다.
광섬유 모재의 제조 방법으로서는, VAD법은 잘 알려진 방법이다. 이 방법에서는, 회전하면서 상승하는 샤프트(shaft)에 출발 부재를 장착하고, 반응실 내로 늘어뜨리고, 반응실 내에 설치된 코어(core) 퇴적용 버너(burner)와 클래드(clad) 퇴적용 버너에 의해 생성된 유리 미립자를 출발 부재의 선단에 퇴적시켜, 코어층과 클래드층으로 이루어지는 다공질 유리 모재(이하, 단순히 다공질 모재라고 칭한다)가 제조된다.
생성된 유리 미립자의 퇴적 효율은 100%로는 되지 않기 때문에, 퇴적되지 않은 미부착의 잉여의 유리 미립자가 제조의 사이에 발생하고 있다. 이 잉여의 유리 미립자의 대부분은 배기 가스 등의 다른 기체와 함께 배기구에서 반응실 외로 배출된다.
그렇지만, 버너에서 생성되고 나서 배출될 때까지의 사이에, 그 일부는 반응 실의 천정이나 측벽에 부착한다. 이 반응실의 내벽에 부착한 유리 미립자가 박리·낙하하여 반응실 내에 비산하고, 제조 중의 다공질 모재에 부착하여, 투명 유리화시에 광섬유 모재에 기포나 이물질을 발생시키는 원인으로 되는 일이 있었다.
근년 들어, 제조 비용의 저감이 요구되고, 광섬유 모재의 대형화가 도모되고 있다. 이 광섬유 모재의 대형화에 따라 원료 투입량이 증가하고, 퇴적 효율이 변화하지 않아도 미부착 유리 미립자의 절대량이 증가하는 것으로 된다. 이 때문에, 반응실의 내벽에 부착한 유리 미립자가 박리·낙하하는 빈도의 상승은 피할 수 없었다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 반응실 내로 적극적으로 공기를 도입하여, 반응실 내의 기류를 정류(整流)로 하고, 그 흐름에 실어 잉여의 유리 미립자를 반응실 외로 배출하는 방법이 제안되어 있다.
특허문헌 1에서는, 버너(burner)의 양 사이드(side)에 설치한 급기구에 필터를 설치하고, 이 급기구로부터 청정한 공기를 강제적으로 반응실 내로 도입함으로써, 정류를 만들어 내고 있다.
또, 특허문헌 2는, 반응실 전실에 블로워(blower)의 공기를 공급하고, 반응실 내에 설치된 필터(filter)를 통과하여 반응실 후실에 청정한 공기를 공급함으로써, 정류를 만들어 내고 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허공개 2000-109328호 공보
[특허문헌 2] 일본 특허공개 2004-161506호 공보
그렇지만, 이들 방법에서는, 버너(burner)의 근방에 필터(filter)가 존재하기 때문에, 열에 의한 필터의 열화가 심하고, 일부가 파티클(particle)로 되어 반응실 내에 비산하고, 투명 유리화시에 광섬유 모재 중에 이물질이 발생한다고 하는 문제가 있다. 또, 반응실 내의 잉여의 유리 미립자가 필터에 부착하고, 그것이 재비산함으로써 기포가 발생한다고 하는 문제가 있다.
그래서, 본 발명은 VAD법에 의해 다공질 모재를 제조하는 장치에 있어서, 대형의 다공질 모재를 제조하는 경우에 있어서도, 기포나 이물질의 발생이 적은 다공질 모재가 얻어지는 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명은 이러한 과제를 해결하여 달성된 것이고, 본 발명의 다공질 모재의 제조 장치는 유리용 원료, 가연성 가스 및 조연(助燃)성 가스를 버너에 공급하고, 산수소 화염 중에서 생성되는 유리 미립자를 퇴적시켜 다공질 유리 모재를 제조하는 장치에 있어서, 필터(filter)를 통과한 청정 공기가 공기 분배 용기로 공급되고, 당해 공기 분배 용기의 복수의 배출구로부터, 반응실의 벽면에 장착된 복수의 급기구를 통하여 반응실 내로 청정 공기가 공급되는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 반응실의 급기구 형상에 따라 형성된 복수의 면으로 이루어지는 돌기상 형상부가 공기 분배 용기 내에 형성되고, 당해 돌기상 형상부에 덕트(duct)로부터 공급된 청정 공기를 충돌시킴으로써 청정 공기가 배출구를 향해 분배된다.
반응실과 공기 분배 용기는 슬라이드 레일(slide rail) 및 롤러(roller)에 의해 분리 가능하게 구성되고, 공기 분배 용기의 배출구와 반응실의 급기구의 사이에 장착된 밀봉 패킹(seal packing)에 의해, 반응실에의 공기 분배 용기 장착시에 밀폐 상태로 된다. 또, 공기 분배 용기의 배출구 또는 반응실의 급기구에 저항 부여 부재를 배치하는 것이 바람직하고, 이 저항 부여 부재를 메시(mesh) 구조로 하고, 메시의 거칠기(roughness)를 선택함으로써, 각 급기구에의 풍량을 조정할 수가 있다. 또, 저항 부여 부재를 펀칭(punching)하여 천공한 펀칭 구조로 하고, 펀칭의 간격 및 크기를 선택함으로써, 각 급기구에의 풍량을 조정할 수도 있다.
본 발명에 의하면, 투명 유리화했을 때에 기포나 이물질의 발생이 적은 광섬유 모재가 얻어지는 대형의 다공질 모재의 제조가 가능하게 된다.
이하, 본 발명의 형태에 대해서 그 일례를 들어 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 여러가지 태양이 가능하고 이들에 한정되는 것은 아니다.
또한, 도 1은 본 발명에 의한 제조 장치의 개략을 나타내는 종단면도이고, 도 2는 반응실의 후벽에 설치된 급기구와, 공기 분배 용기에 설치된 배출구의 개략을 나타내는 사시도이다. 도 3은 공기 분배 용기의 내부를 투시하여 나타내는 개략 투시도이고, 도 4는 내부에 설치된 3매의 판에 의해 형성된 돌기 형상부를 나타내는 개략도이다. 도 5는 공기 분배 용기를 반응실로부터의 분리 가능하게 하는 기구를 나타내고 있다.
이 장치는, 반응실(1) 내에 다공질 모재(2)를 마주보고, 버너(burner)(3a∼3c)와 대향하는 벽측에 배기구(4)를 가지고, 후벽(5)의 버너군의 상부에 급기구(6a)가, 양 사이드(side)에 급기구(6b, 6c)가 각각 설치되어 있다. 반응실(1)의 급기구(6a∼6c)에는 도 2의 사시도에 나타나 있듯이, 이것과 동일한 형상의 배출구(7a∼7c)를 가지는 공기 분배 용기(8)가, 밀봉 패킹(seal packing)(9) 및 저항 부여재(10)을 개재하여 장착되어 있다. 저항 부여재(10)로서는, 예를 들면 테플론 시트(teflon sheet)에 펀칭(punching)한 것 등을 들 수 있다.
공기 분배 용기(8)에는, 실내 공기를 블로워(blower)(11)로 필터(12)를 통과시켜 청정으로 한 청정 공기가 덕트(duct)(13), 덕트용 개구부(14)를 경유하여 공급된다. 공기 분배 용기(8)로 공급된 청정 공기류는 도 2∼4에 나타나 있듯이, 내부에 장착된 3매의 판(15a∼15c)으로 형성된 돌기 형상부에 충돌하고, 각 판을 따라 상방 및 양 사이드(side)로 3방향으로 분배된다. 즉, 15a의 판에 부딪친 공기는 이 판을 따라 상방으로 유도되고, 7a의 배출구로부터 반응실(1)의 급기구(6a)를 통과하여 반응실(1) 내로 들어가, 천정을 따라 흐른다. 15b, 15c의 판에 부딪친 공기는, 각각의 판을 따라 좌우로 나뉘고, 배출구(7b, 7c) 및 급기구(6b, 6c)를 통과하여 반응실(1) 내로 들어가고, 각각 반응실(1)의 좌우 측벽을 따라 정류(整流)로 되어 흐르고, 잉여의 유리 미립자를 실외로 배출한다. 또한, 부호 18은 버너용 개구부이다.
공기 분배 용기(8)는 도 5에 나타내듯이, 반응실(1)로부터 분리 가능으로 하고, 또 롤러(roller)(16)에 의해 슬라이드 레일(slide rail)(17)을 따라 진퇴가 자 유롭게 함으로써, 버너 교환, 혹은 버너의 위치 조정 등을 용이하게 할 수가 있다.
(실시예 1)
코어(core) 퇴적용 버너(3a)에, 원료 가스로서 450ml/min의 SiCl4와 25ml/min의 GeCl4를 공급하였다. 클래드(clad) 퇴적용 버너(3b, 3c)에는, 원료 가스로서 각각 1.0ℓ/min, 3.0ℓ/min의 SiCl4를 공급하였다. 유리 미립자의 퇴적 중, 블로워(blower)로부터 2m3/min의 공기를, 공기 분배 용기(8)를 이용하여 반응실(1) 내로 공급하였다.
이 조건에서 유리 미립자의 퇴적을 36시간 계속한 바, 잉여의 유리 미립자는 반응실 내를 흐르는 정류(整流)를 타고 실외로 배출되고, 반응실 벽면에의 그을음의 부착은 보이지 않았다.
또한, 블로워의 앞에 설치된 필터(12)는 반응실(1)로부터 떨어져 있기 때문에, 그 온도는 실온이고, 열에 의해 손상을 받는 일은 없었다. 또, 반응실(1)의 잉여의 유리 미립자가 필터(12)에 부착하는 일도 없었다.
이와 같이 하여 제조된 다공질 모재(2)로부터, 기포도 이물질도 없는 광섬유용 유리 모재가 얻어졌다.
본 발명에 의하면, 광학 특성이 뛰어난 광섬유용 유리 모재가 얻어지고, 또 제조 비용 저감에 기여한다.
도 1은 본 발명에 의한 제조 장치의 개략을 나타내는 종단면도이다.
도 2는 반응실의 후벽에 설치된 급기구와 공기 분배 용기에 설치된 배출구의 개략을 나타내는 사시도이다.
도 3은 공기 분배 용기의 내부를 투시하여 나타내는 개략 투시도이다.
도 4는 내부에 설치된 3매의 판에 의해 형성된 돌기 형상부를 나타내는 개략도이다.
도 5는 공기 분배 용기의 진퇴 기구를 설명하는 개략도이다.
<부호의 설명>
1. 반응실
2. 다공질 모재
3a∼3c. 버너(burner)
4. 배기구
5. 후벽
6a∼6c. 급기구
7a∼7c. 배출구
8. 공기 분배 용기
9. 밀봉 패킹(seal packing)
10. 저항 부여재
11. 블로워(blower)
12. 필터(filter)
13. 덕트(duct)
14. 덕트용 개구부
15a∼15c. 판
16. 롤러(roller)
17. 슬라이드 레일(slide rail)
18. 버너(burner)용 개구부

Claims (9)

  1. 유리용 원료, 가연성 가스 및 조연성 가스를 버너에 공급하고, 산수소 화염 중에서 생성되는 유리 미립자를 퇴적시켜 다공질 유리 모재를 제조하는 장치에 있어서,
    필터를 통과한 청정 공기가 공기 분배 용기로 공급되고, 당해 공기 분배 용기의 복수의 배출구로부터, 반응실의 벽면에 장착된 복수의 급기구를 통하여 반응실 내로 청정 공기가 공급되는 것을 특징으로 하는 다공질 유리 모재의 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    반응실의 급기구 형상에 따라 형성된 복수의 면으로 이루어지는 돌기상 형상부가 공기 분배 용기 내에 형성되고, 당해 돌기상 형상부에 덕트로부터 공급된 청정 공기를 충돌시킴으로써 청정 공기가 배출구를 향해 분배되는 것을 특징으로 하는 다공질 유리 모재의 제조 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    반응실과 공기 분배 용기가 슬라이드 레일 및 롤러에 의해 분리 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 다공질 유리 모재의 제조 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    공기 분배 용기의 배출구와 반응실의 급기구의 사이에 장착된 밀봉 패킹에 의해, 반응실에의 공기 분배 용기 장착시에 밀폐 상태로 되는 것을 특징으로 하는 다공질 유리 모재의 제조 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    공기 분배 용기의 배출구 또는 반응실의 급기구에 저항 부여 부재가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 다공질 유리 모재의 제조 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    저항 부여 부재가 메시 구조를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 다공질 유리 모재의 제조장치.
  7. 제6항에 있어서,
    저항 부여 부재의 메시의 거칠기를 선택함으로써 각 급기구에의 풍량이 조정되는 것을 특징으로 하는 다공질 유리 모재의 제조 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    저항 부여 부재가 펀칭하여 천공한 펀칭 구조를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 다공질 유리 모재의 제조 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    저항 부여 부재의 펀칭의 간격 및 크기를 선택함으로써 각 급기구에의 풍량이 조정되는 것을 특징으로 하는 다공질 유리 모재의 제조 장치.
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