KR20150125697A - 광섬유 인선 방법 및 광섬유 인선 장치 - Google Patents
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Abstract
인선로 내의 공간 용적을 작게 하여 노내 압력의 변동을 경감하는 동시에, 유리 모재의 삽입구측의 시일을 안정하게 실행한다. 인선 개시 시는, 시일 기구의 제 1 시일부(17)에 의해 유리 모재(11)의 외주면에서 시일하고, 유리 모재(11)의 테이퍼부 근방이 제 1 시일부(17)를 통과하기 시작한 이후에는, 제 1 시일부(17)의 상방에 배치된 제 2 시일부(18)로 전환하여, 제 2 시일부(18)에 의해 더미봉(12)의 외주를 둘러싸서 고정된 슬리브 부재(20)의 외주면에서 시일한다.
Description
본 발명은 광섬유용 유리 모재를 가열 용융하여, 광섬유를 인선(引線)하는 광섬유 인선 방법과 인선 장치에 관한 것이다.
인선로에 의한 광섬유의 인선은 히터 등으로 광섬유용 유리 모재(이하, 유리 모재라고 함)를 가열 용융하는 것에 의해 실행된다. 인선로의 노내의 온도가 2000℃ 이상으로 매우 고온이 되므로, 유리 모재를 둘러싸는 노심관 등에는, 통상 카본(carbon)이 이용된다. 이러한 카본은 고온의 산소 함유 분위기 중에서는, 산화하여 소모된다. 이것을 방지하기 위해서, 인선로 내에는, 아르곤 가스나 헬륨 가스 등의 희(希) 가스나 질소 가스(이하, 불활성 가스 등이라고 함)가 송입된다.
또한, 유리 모재는, 통상 상단이 테이퍼형상으로 직경이 감소되어, 직경이 작은 더미봉(dummy rod)(지지봉이라고도 함)을 접속하고, 인선로의 노심관 내에 매달려 지지되지만, 직경이 크게 변화되는 테이퍼형상의 부분 및 더미봉의 연결 부분의 시일이 어려워, 인선로 내를 불활성 가스 등으로 채우는 것이 어렵다. 이 때문에, 노심관을 상방으로 연장되는 형태로 인선로의 상방에 상부 챔버를 배치하고, 테이퍼형상의 부분 및 더미봉의 연결 부분을 포함하여 유리 모재를 상부 챔버 내에 수용하고, 상부 챔버의 상단에서 더미봉의 외주면을 시일하는 방법이 있다.
그러나, 이러한 방법에서는, 유리 모재의 인선이 진행하여 강하하는 것에 따라서 상부 챔버 내의 공간 용적이 증대하므로, 노내 압력이 변동하여, 상기 의 노심관 내로 송입된 불활성 가스 등의 가스의 흐름이 시간적으로 변화되고, 이것에 의해 유리 모재의 용융부의 열 전달량이 변화되어 인선 중의 유리 섬유 직경의 변동이 발생한다.
이에 대하여, 예를 들면, 특허문헌 1에는, 유리 모재의 상방에 유리 모재와 동일한 직경의 파이프를 배치하여, 유리 모재의 인선이 진행되어도, 상부 챔버 내의 공간 용적이 거의 일정하게 유지되도록 하는 방법이 개시되어 있다.
도 5에 있어서의 (A)는 상기 특허문헌 1에 개시된 인선로의 예를 도시한 도면이다. 유리 모재(1)는 직동부(直胴部)(1a)(본체부)의 상단이 테이퍼부(1b)를 거쳐서 축경된 축경부(1c)[시드봉(seed rod)이라고도 함]를 갖고, 해당 축경부(1c)에 연결 부재(3) 등을 이용하여 더미봉(2)(샤프트 또는 지지봉)이 연결되어서, 매달려 지지된다. 더미봉(2)의 외측에는, 유리 모재(1)의 직동부(1a)의 외경과 거의 동일한 외경을 갖는 석영 파이프(10)가 배치되고, 파이프 하단(10a)이 유리 모재(1)의 테이퍼부(1b)의 주연부에 맞닿도록 되어 있다.
가열로는 노심관(4)의 외측에 히터(5)를 배치하고, 그 외측을 단열재로 덮어 전체를 노 하우징(6)으로 둘러싸서 구성되고, 노 하우징(6)의 상면에는 시일 유닛(7)을 구비한 상부 챔버(9)가 설치되어 있다. 또한, 노심관(4) 내로의 불활성 가스 등의 공급은 상부 챔버(9)에 마련한 가스 공급구(9a)로부터 실행된다. 이러한 도 5에 있어서의 (A)의 구성에 따르면, 유리 모재(1)의 강하와 함께, 동일 직경의 석영 파이프(10)도 일체에 강하하므로, 인선로 내의 공간(용적)을 일정하게 유지할 수 있게 되어 있다.
한편, 예를 들면, 특허문헌 2에 개시되는 바와 같이, 상부 챔버를 이용하는 일없이 직경이 크게 변화되는 유리 모재의 테이퍼형상의 부분 및 더미봉의 연결 부분을 연속적으로 시일하는 방법도 알려져 있다.
도 5에 있어서의 (B)는 상기 특허문헌 2에 개시된 인선로를 모식적으로 도시한 도면이다. 이러한 인선로는, 가열로 내에의 삽입구와 유리 모재(1)의 간극을 시일하는 제 1 시일 유닛(7)과, 유리 모재(1)의 축경된 테이퍼부(1b)가 상기의 삽입구를 통과할 때에 테이퍼부(1b)를 덮도록 하여 시일하는 제 2 시일 유닛(8)을 구비하고 있다.
유리 모재(1)는, 도 5에 있어서의 (A)의 예와 마찬가지로, 직동부(1a)의 상방에 테이퍼부(1b)를 거쳐서 축경된 축경부(1c)를 갖고, 해당 축경부(1c)에 연결 부재(3) 등을 이용하여 더미봉(2)이 연결되어, 매달려 지지된다. 가열로는 노심관(4)의 외측에 히터(5)를 배치하고, 그 외측을 단열재로 덮어 전체를 노 하우징(6)으로 둘러싸서 구성된다.
노 하우징(6)의 상면에는, 유리 모재(1)의 직동부(1a)가 시일되는 제 1 시일 유닛(7)이 배치된다. 그리고, 유리 모재(1)의 상단측에는, 테이퍼부(1b)와 축경부(1c) 및 연결 부재(3)를 둘러싸도록 하여, 더미봉(2)을 관통 삽입 가능하게 시일하는 시일부(8a)를 갖는 캡 부재(8)(원통부재)로 이루어지는 제 2 시일 유닛이 배치된다. 또한, 노심관(4) 내로의 불활성 가스 등의 공급은 제 1 시일 유닛(7)에 마련한 가스 공급구(7a)로부터 실행된다.
유리 모재(1)의 인선이 진행되어, 유리 모재(1)의 테이퍼부(1b)가 제 1 시일 유닛(7)에 도달하면, 제 2 시일 유닛인 캡 부재(8)가 파선으로 도시하는 바와 같이 제 1 시일 유닛(7) 상에 접하여, 테이퍼부(1b)의 상방의 축경부(1c) 및 연결 부재(3)의 부분이 시일된다. 그 결과, 유리 모재(1)의 테이퍼부(1b)가 제 1 시일 유닛(7)을 통과한 후에도, 시일 상태를 유지한 상태로 인선을 계속할 수 있다.
또한, 그 밖의 시일 유닛으로서, 예를 들면, 특허문헌 3에 개시된 바와 같은 구조와 같이, 복수의 블레이드 부재를 외주면에 접촉시키는 가압 기구를 이용하여 시일하는 것도 있다.
도 5에 있어서의 (A)의 상부 챔버(9)를 이용하는 인선로는 상부 챔버에 의한 인선로 내의 공간 용적이 크고, 노내 압력의 변동이 생기기 쉽다는 문제가 있다. 또한, 석영 파이프(10)를 이용하는 것에 의해 인선로 내의 공간 용적을 일정하게 할 수는 있지만, 석영 파이프(10)가 유리 모재(1)에 용착하는 것에 의한 후 처리에 시간 및 노력을 필요로 하고, 또한 석영 파이프가 길고, 현수 중량이 커지기 때문에 설비가 대형이 된다는 문제가 있다. 석영 파이프(10)를 유리 모재(1)에 용착시키지 않을 경우는, 석영 파이프(10)의 내측 공간과, 인선로 내가 되는 석영 파이프(10)의 외측의 공간을 분리할 수 없어, 인선로 내의 공간 용적을 작게 할 수 없다는 문제가 있다.
도 5에 있어서의 (B)의 캡 부재를 이용하는 인선로는 상기와 같은 문제는 해결되지만, 제 2 시일 유닛인 캡 부재(8)의 하단 주연부가 제 1 시일 유닛(7) 상에 접함으로써 시일하므로, 유리 모재(1)의 삽입구에 있어서의 시일 상태가 불안정하다는 문제가 있다. 또한, 캡 부재(8)에 의한 시일이 개시되어, 인선에 의해 유리 모재(1)가 소비됨에 따라서 캡 부재 내의 공간 용적이 서서히 넓어지므로, 인선로 내의 공간 용적이 서서히 증가하여, 노내 압력의 변동이 생기기 쉬워진다는 문제도 있다.
본 발명은, 상술한 실상을 감안하여 이루어진 것으로, 인선로 내의 공간 용적을 작게 하여 노내 압력의 변동을 경감하는 동시에, 유리 모재의 삽입구측의 시일을 안정하게 실행하는 광섬유 인선 방법과 인선 장치의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 광섬유 인선 방법은, 광섬유용 유리 모재를 더미봉에 연결하고, 인선로 상부의 시일 기구에 의해 시일하면서 인선로 내에 매달아 강하시켜서, 광섬유를 인선하는 광섬유 인선 방법이다. 인선 개시 시는, 시일 기구의 제 1 시일부에 의해 광섬유용 유리 모재의 외주면에서 시일하고, 광섬유용 유리 모재의 테이퍼부 근방이 제 1 시일부를 통과하기 시작한 이후에는, 제 1 시일부의 상방에 배치된 제 2 시일부로 전환하여, 제 2 시일부에 의해 더미봉의 외주를 둘러싸서 고정된 슬리브 부재의 외주면에서 시일되도록 한다.
또한, 본 발명의 광섬유 인선 장치는, 테이퍼부가 존재하는 광섬유용 유리 모재를 더미봉에 연결하여 가열하는 인선로와, 인선로 상부에서 기밀을 취하는 시일 기구를 갖는 광섬유 인선 장치이다. 상기의 시일 기구는, 광섬유용 유리 모재의 외주면에서 시일하는 제 1 시일부와, 상기 제 1 시일부의 상방에 배치되고 더미봉의 외주를 둘러싸서 고정된 슬리브 부재의 외주면에서 시일하는 제 2 시일부를 구비한다. 그리고, 슬리브 부재의 하단부로부터 광섬유용 유리 모재의 테이퍼부까지의 거리를 E, 제 1 시일부로부터 제 2 시일부까지의 거리를 D라고 했을 때, 「E≤D」로 되어 있다.
또한, 슬리브 부재의 외경은 광섬유용 유리 모재의 외경의 2/3 이상이고, 또한 상기 제 2 시일부의 내경 이하로 된다. 또한, 슬리브 부재의 하부측은 제 2 시일부를 통과한 이후에 인선로 내와 연결되는 외측 공간과, 슬리브 부재의 내측 공간이 분리되도록 폐색되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 상부 챔버의 높이를 낮고, 또한 슬리브 부재를 노내 공간에 삽입하는 것에 의해 인선로 내의 공간 용적을 작게 할 수 있어, 노내 압력의 변동을 경감할 수 있다. 또한, 유리 모재의 외주면을 시일하는 제 1 시일부와 슬리브 부재를 시일하는 제 2 시일부는, 동일한 형태의 시일 기구를 이용할 수도 있고, 안정한 시일을 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 광섬유 인선 장치의 개략을 설명하는 도면,
도 2는 본 발명의 실시형태에 의한 다른 광섬유 인선 장치의 예를 도시하는 도면,
도 3은 도 1의 시일 기구의 동작을 설명하는 도면,
도 4는 본 발명의 실시형태에서 이용하는 슬리브 부재의 각종 예를 도시하는 도면,
도 5는 종래 기술을 설명하는 도면.
도 2는 본 발명의 실시형태에 의한 다른 광섬유 인선 장치의 예를 도시하는 도면,
도 3은 도 1의 시일 기구의 동작을 설명하는 도면,
도 4는 본 발명의 실시형태에서 이용하는 슬리브 부재의 각종 예를 도시하는 도면,
도 5는 종래 기술을 설명하는 도면.
본 발명의 실시형태에 따른 광섬유 인선 방법 및 광섬유 인선 장치의 구체예를 이하에 도면을 참조하면서 설명한다.
또한, 이하에서는 히터에 의해 노심관을 가열하는 저항로를 예로 설명하지만, 코일에 고주파 전원을 인가하여, 노심관을 유도 가열하는 유도로에도 본 발명은 적용 가능하다.
도 1 내지 도 4에 있어서, 11은 유리 모재, 11a는 직동부, 11b는 테이퍼부, 11c는 축경부, 12는 더미봉, 13은 연결 부재, 14는 노심관, 15는 히터, 16은 노 하우징, 17은 제 1 시일부, 17a는 가스 공급구, 18은 제 2 시일부, 18a는 가스 공급구, 19는 상부 챔버, 20은 슬리브 부재, 21은 덮개 부재, 22는 현수 부재를 도시한다.
광섬유의 인선로는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 매달려 지지되는 광섬유용의 유리 모재(11)의 하부를 가열하고, 용융된 하단부로부터 유리 섬유가 소정의 외경이 되도록 용융 수하(垂下)시키는 구조의 것이다.
또한, 이하에서는, 유리 모재(11)와 더미봉(12)을 연결 부재(13) 등으로 연결하고, 더미봉(12)을 파지(把持)하여 인선하는 형태를 예로 설명하지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 2에 있어서의 (A), (B)에 도시하는 바와 같이, 더미봉(12)의 하단을 유리 모재(11)에 직접 용접하고, 연결 부재(13) 없이, 더미봉(12)을 파지하여 인선하는 것이어도 좋다.
유리 모재(11)는, 예를 들어 도 1에 도시하는 바와 같이, 직동부(11a)(본체부)의 상단 부분이 테이퍼부(11b)를 거쳐서 축경된 축경부(11c)(시드봉이라고도 함)를 갖고, 해당 축경부(11c)에 연결 부재(13) 등을 이용하여 더미봉(12)이 연결된다. 그리고, 유리 모재(11)는, 더미봉(12)의 상단부를 매달아, 지지 장치(도시 생략)로 파지함으로써, 상하 방향으로 이동 가능하게 매달려 지지되어, 인선로 내에 삽입 공급된다.
인선로의 주체가 되는 가열로는, 유리 모재(11)가 삽입 공급되는 노심관(14)을 둘러싸도록 하여, 가열용의 히터(15)를 배치하고, 이 히터(15)의 열이 외부로 방산되지 않도록 카본 등의 단열재로 둘러싸고, 그 외측 전체를 노 하우징(16)으로 둘러싸서 구성된다. 노 하우징(16)의 상부측에는, 노심관(14)의 상단부에서 유리 모재(11)가 삽입되는 삽입구(14a)를 갖는다.
본 실시형태는, 상술한 인선로 내의 공간 용적을 축소하는 동시에 공간 용적의 증가 변동을 억제하고, 또한 유리 모재(11)의 직동부(11a)로부터 테이퍼부(11b) 및 축경부(11c)에 이르는 부분을 효과적으로 시일하는 시일 기구를 구비한 인선 장치와 인선 방법을 제공한다.
본 실시형태는, 이를 위한 시일 기구로서, 우선 유리 모재(11)의 삽입구(14a)에 있어서, 유리 모재(11)의 직동부(11a)와의 사이의 간극을 시일하도록, 노 하우징(16)의 상면에 제 1 시일부(17)가 설치된다.
제 1 시일부(17) 상에는, 도 5에 있어서의 (A)에 도시한 상부 챔버와 비교하여 높이가 낮아진 원통형상의 상부 챔버(19)가 마련된다. 이러한 상부 챔버(19)의 상단에는, 제 1 시일부(17)와 동일한 시일 기능을 갖는 제 2 시일부(18)가 배치된다. 또한, 제 1 시일부(17) 및 제 2 시일부(18) 각각은 불활성 가스 등을 노심관(14) 내에 공급하는 가스 공급구(17a, 18a)를 마련할 수 있다.
또한, 더미봉(12)에는, 더미봉(12)의 외주(28)를 둘러싸서 슬리브 부재(20)가 배치된다. 이러한 슬리브 부재(20)는, 내열성이 있는 석영 유리, 금속, 카본, SiC 코팅된 카본 등으로 형성되고, 그 외경이 유리 모재(11)의 외경과 동일하거나, 혹은 모재 외경의 2/3 이상의 외경을 갖고 있다. 또한, 그 외경은 유리 모재(11)의 외경 변동과 동일한 정도 이상의 정밀도를 갖도록 연마하는 등, 가공되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 슬리브 부재(20)는, 도 2에 있어서의 (B)에 도시하는 바와 같이, 슬리브 상방 부분(20a)을 석영 유리 또는 금속으로 하고, 하방 부분(20b)을 내열성이 있는 카본으로 하도록 해도 좋다.
이러한 슬리브 부재(20)는, 예를 들어 덮개 부재(21)나 연결 부재(13) 등을 이용하여 더미봉(12)의 외주(28)를 둘러싸도록 동심형상으로 로킹하는 것 등으로 하여, 유리 모재의 축경부(11c)의 상방에 배치된다. 또한, 인선 중의 슬리브 부재(20)는, 더미봉(12)에 대하여 축방향으로 이동하지 않도록 고정되고, 또한 슬리브 부재(20)의 내측 공간이 인선로 내와 연결되는 외측 공간과 분리되고, 밀봉적으로 배치되어 있는 것이 바람직하다.
제 1 시일부(17) 및 제 2 시일부(18)는 관통 구멍을 축방향으로 이동하는 유리 모재(11)나 슬리브 부재(20)의 외주면을 환상으로 밀봉하고, 관통 구멍과의 간극으로부터 외기가 침입하지 않도록 하는 것이다. 또한, 내부의 가스가 외부로 누출하는 것을 억제할 수도 있다. 예를 들면, 유리 모재(11)나 슬리브 부재(20)의 외주면을 환상으로 둘러싸도록 배치된 카본 시트나 카본 펠트(carbon felt) 등의 시일 부재를, 시일 가스의 압력에 의해 유리 모재나 슬리브 부재의 외주로 가압하여 시일하는 구조의 것을 이용할 수 있다.
또한, 유리 모재(11)나 슬리브 부재(20)를 둘러싸도록, 복수의 블레이드 부재를 외주면에 접촉시키는 가압 기구를 이용하여 시일하는 특허문헌 3에 개시된 구조의 것을 이용할 수 있다. 그 밖에, 특허문헌 2에 도시되는 바와 같은 시일 가스 공급 스페이서에 환상 시일체 등을 배치한 구성의 것을 이용할 수도 있다.
또한, 제 1 시일부(17)와 제 2 시일부(18)는 동일한 시일 구조이어도 좋지만, 상이한 시일 구조이어도 좋다.
도 3은 상술한 인선로의 시일 기구의 동작 상태를 설명하는 도면이다. 도 3에 있어서의 (A)는, 유리 모재(11)의 직동부(11a)의 상부가, 제 1 시일부(17)의 상방에 있어서, 직동부(11a)의 외주를 제 1 시일부(17)로 직접 시일하고, 노심관(14) 내로 외기가 들어가는 것을 저지하고 있는 상태를 나타내고 있다. 또한, 이러한 단계에서의 노심관(14) 내로의 불활성 가스 등의 공급은, 예를 들어 제 1 시일부(17)에 마련된 가스 공급구(17a)로부터 실행된다.
또한, 인선의 초기 단계에 있어서는, 제 2 시일부(18)가 유리 모재(11)의 직동부(11a)의 위치에 맞닿는 일도 있기 때문에, 제 1 시일부(17)로 유리 모재(11)의 외주면을 시일하는 것과 동시에, 제 2 시일부(18)로 유리 모재(11)의 외주면을 시일하는 경우도 있을 수 있다. 그러한 경우에는, 인선로 내압과 상부 챔버(19) 내의 압력이 거의 동일해지도록 적절하게 가스 유량을 조정해두는 것이 바람직하다.
또한, 이러한 도 3에 있어서의 (A)의 단계에서는, 더미봉(12)에 배치된 슬리브 부재(20)는 제 2 시일부(18)로부터 떨어진 상방에 위치하고, 유리 모재(11)의 테이퍼부(11b), 축경부(11c) 및 연결 부재(13) 등은 외기 중에 노출된 상태에 있다. 따라서, 이러한 단계에서의 시일 기구는 제 1 시일부(17)만이 기능하고, 제 2 시일부(18)는 시일 동작을 실행하지 않고 있지만, 다음 단계에서 상부 챔버(19) 내를 불활성 가스 등으로 채울 필요가 있기 때문에, 예를 들어 17a, 18a로부터 도입되는 불활성 가스 등으로 상부 챔버(19) 내가 채워져 있는 것이 바람직하다.
도 3에 있어서의 (B)는 유리 모재(11)의 인선이 진행하여, 테이퍼부(11b)가 제 1 시일부(17)에 근접하여 통과하기 직전의 상태를 도시하고 있다. 한편, 더미봉(12)에 배치된 슬리브 부재(20)는 그 하단부가 제 2 시일부(18)에 도달하여, 제 2 시일부(18)에 의해 슬리브 부재(20)의 외주면에 대한 시일이 개시되는 상태가 된다. 다음에, 테이퍼부(11b)가 제 1 시일부(17)의 위치에 이르면, 제 1 시일부(17)에 의한 시일이 해제된다.
이러한 단계에서, 노심관(14) 내로의 불활성 가스 등의 공급은 제 1 시일부(17)측의 가스 공급구(17a)로부터 제 2 시일부(18)측에 마련된 가스 공급구(18a)로 전환해도 좋지만, 전환하지 않아도 좋다. 또한, 상기한 바와 같이, 제 1 시일부(17)에 의한 시일이 해제되기 전부터, 가스 공급구(18a)로부터 불활성 가스 등을 공급하고 있어도 좋다. 어쨌든, 이러한 도 3에 있어서의 (B)의 상태 시에는, 인선로 내압과 상부 챔버(19) 내의 압력이 거의 동일해지도록 적절하게 가스 유량을 조정해두는 것이 바람직하다.
도 3에 있어서의 (C)는, 시일 기구의 시일 동작이 제 1 시일부(17)로부터 제 2 시일부(18)로 전환된 후, 유리 모재의 인선이 더 진행하여, 테이퍼부(11b)의 근방까지 용융이 생기고 있는 상태의 일례를 도시하고 있다. 도 3에 있어서의 (B)로부터 (C)에 이르는 단계에서는, 제 2 시일부(18)만이 기능하고, 더미봉(12)과 일체로 하방으로 이동하는 슬리브 부재(20)의 외주면을 직접 시일하여, 인선로 내에 외기가 들어가는 것을 저지한다.
또한, 유리 모재(11)의 용융이 어느 위치까지 왔을 때에 인선 종료로 할지는 임의로 설정할 수 있다. 슬리브 부재(20)의 재질에 따라서는, 노심관(14)에 근접 혹은 삽입되는 상태가 되면, 이들 부재가 용융 손상될 우려가 있기 때문에, 재이용이 어려워질 가능성이 있지만, 제 1 시일부에 슬리브 부재(20)가 도달하고, 제 1 시일부에서 슬리브 부재(20)의 외주면을 시일하는 경우도 있을 수 있다. 또한, 슬리브 부재(20)를 석영이 아니라, 카본 등의 내열 재질로 하면, 용융 손상을 방지하는 것은 가능하다. 또한, 도 2에 있어서의 (B)에 도시한 바와 같이, 슬리브 부재(20)는 석영과 카본 등, 다른 재질을 상하로 조합시킨 구조로 해도 좋다. 하부에 내열성이 있는 카본 등을 이용하는 것에 의해, 슬리브 부재(20)를 보다 테이퍼부(11b) 근방까지 배치할 수 있어, 공간 용적을 작게 할 수 있다.
상기의 도 3에 있어서의 (A)로부터 (C)에 이르는 인선에 있어서, 유리 모재(11)의 직경이 크게 변화되어도, 상부의 시일이 해제되는 일없이 연속적으로 실행되고, 또한 연결 부재(13) 및 슬리브 부재(20)의 재사용을 가능하게 하는 것이 바람직하다.
여기에서, 도 1로 돌아가서, 제 1 시일부(17)와 제 2 시일부(18)의 실질적인 시일 동작을 실행하는 위치의 이격 거리를 D, 유리 모재(11)의 외경 변화가 생기는 테이퍼부(11b)의 시단(始端) 부분과 슬리브 부재(20)의 하단의 거리를 E라고 한다.
인선 중에 유리 모재(11)의 상부에 있어서의 시일이 도중에 해제되는 일없이 연속적으로 실행되기 위해서는, 슬리브 부재(20)는, 제 1 시일부(17)에 의한 유리 모재(11)의 시일이 해제되기 전에, 제 2 시일부(18)에 의해 시일되도록 배치되어 있을 필요가 있다. 이를 위해서는, 테이퍼부(11b)와 슬리브 부재(20)의 상기의 거리(E)는 제 1 시일부(17)와 제 2 시일부(18)의 상기의 이격 거리(D) 이하가 되도록 설정된다.
제 1 시일부(17)와 제 2 시일부(18)의 상기의 이격 거리(D)는 상부 챔버(19)의 높이에도 관련되어, 설비의 설계값으로서 설정된다. 한편, 거리(E)는 유리 모재(11)에 따라서, 테이퍼부(11b)의 테이퍼각이나 축경부(11c)의 길이에 따라 상이한 경우가 있지만, 상기의 이격 거리(D)보다 작아지도록 조정된다. 또한, 슬리브 부재(20)의 하단과의 거리(E)를 너무 작게 하면, 상기한 바와 같이 재질에 따라서는 용융 손상하여 재이용이 어려워질 우려가 있다. 이 때문에, 도 2에 있어서의 (B)에 도시한 바와 같이, 슬리브 부재(20)의 하방 부분을 내열성의 카본으로 하는 등의 구조로 하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 용융 손상하기 어렵게 할 수 있다.
슬리브 부재(20)의 장착 위치의 조정, 즉 거리(E)의 조정은, 예를 들어 덮개 부재(21)를 이용하여 슬리브 부재(20)를 로킹하는 경우에는, 도 3에 있어서의 (A)에 도시하는 바와 같은 현수 부재(22)를 이용하여, 덮개 부재(21)의 장착 위치를 조정할 수 있다. 슬리브 부재(20)는, 덮개 부재(21) 등을 이용하여 더미봉(12)에 고정되므로, 덮개 부재(21)의 장착 위치를 변경하는 것에 의해 비교적 용 이하게 위치 조정을 실행할 수 있다.
또한, 도 1, 도 3, 도 4에서는, 슬리브 부재(20)의 하단이 더미봉(12)을 연결하는 연결 부재(13)에 접하도록 배치한 예로 도시하고 있지만, 슬리브 부재(20)의 하단은 연결 부재(13)로부터 떨어진 상방 위치에 있어도 좋고, 또한 연결 부재(13)를 슬리브 부재(20) 내에 받아들여, 연결 부재(13)의 하방에 위치하도록 해도 좋다. 또한, 슬리브 부재(20)를 연결 부재(13)에 탑재되도록 하여 로킹하는 것으로 해도 좋지만, 덮개 부재(21)에 로킹되어도 좋다.
상기와 같은 구성으로 함으로써, 제 1 시일부(17)로부터 제 2 시일부(18)로 전환할 때의 공간 용적의 변동을 최소한으로 억제할 수 있다. 또한, 공간 용적의 변동이 발생할 때의 노내 압력의 변동을 억제하기 위해서, 상부 챔버(19) 내의 압력과 노내 압력을 모니터해두고, 시일부가 전환될 때에 압력 변동이 생기지 않도록 상부 챔버(19) 내에 공급하는 불활성 가스 유량, 혹은 상부 챔버(19) 내의 가스 배기량을 조정하여, 압력을 조정해두는 것이 바람직하다.
도 4는 슬리브 부재의 각종 예를 도시하는 도면이다. 도 4에 있어서의 (A)에 도시하는 슬리브 부재(23)는 외주면(23a)에 동심의 관통 구멍(23b)을 갖는 원통형상으로 형성된 예에서, 하단면(23c), 상단면(23d)을 갖고 있다. 외주면(23a)은, 유리 모재의 직동부의 외경과 동일하거나, 혹은 모재 외경의 2/3 이상의 외경으로 형성되고, 유리 모재와 동일한 정도 이상의 정밀도로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 관통 구멍(23b)은 더미봉(12)이 관통 삽입될 수 있을 정도의 직경으로 형성된다. 슬리브 부재(23)는, 예를 들어 하단면(23c)을 연결 부재(13)에 접촉시키고, 상단면을 덮개 부재(26)를 거치거나 거치지 않고서, 클램프 부재(27) 등으로 더미봉(12)의 외주(28)를 둘러싸도록 하여 장착 고정된다.
도 4에 있어서의 (B)에 도시하는 슬리브 부재(24)는, 두께를 얇게 한 외측 슬리브(24a)와 내측 슬리브(24b)로 형성되고, 내측 슬리브의 하단에 일체적으로 마련한 플랜지(24c)로 슬리브 부재(24)의 하단을 폐색한 예이다. 외측 슬리브(24a)의 외주면은, 도 4에 있어서의 (A)의 예와 마찬가지로 유리 모재의 직동부의 외경과 동일하거나, 혹은 모재 외경의 2/3 이상의 외경으로 형성되고, 유리 모재와 동일한 정도 이상의 정밀도로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 내측 슬리브(24b)의 내경은 더미봉(12)이 관통 삽입될 수 있을 정도의 내경을 갖도록 형성되고, 내측 슬리브(24b), 플랜지(24c)에 의해 폐색된다.
내측과 외측 슬리브의 상단면(24d)은 덮개 부재(26)에 의해 폐색되고, 도 4에 있어서의 (A)와 마찬가지로 클램프 부재(27) 등으로 더미봉(12)의 외주(28)를 둘러싸도록 하여 장착 고정된다. 이러한 구성은, 도 4에 있어서의 (A)의 슬리브 부재(23)와 비교하여, 공동부(24e)를 갖고, 그 만큼의 경량화를 도모할 수 있지만, 이러한 공동부(24e)는 인선로 내부와 연결되는 외측 공간과 분리되고, 밀봉되어 있는 것이 필요하다. 또한, 도 4에 있어서의 (B)의 슬리브 부재의 구조에서는, 인선로 외부가 되는 상방에 대해서는, 공동부(24e)의 가스를 제거할 수 있도록, 가스 제거 구멍이 마련되어 있는 것이 바람직하다.
도 4에 있어서의 (C)에 도시하는 슬리브 부재(25)는 두께를 얇게 한 슬리브(25a)와, 해당 슬리브의 하단에 일체적으로 마련한 플랜지(25c)로 형성되고, 플랜지(25c)로 슬리브 부재(25)의 하단을 폐색한 예이다. 슬리브(25a)의 외주면은, 도 4에 있어서의 (A)의 예와 마찬가지로 유리 모재의 직동부의 외경과 동일하거나, 혹은 모재 외경의 2/3 이상의 외경으로 형성되고, 유리 모재와 동일한 정도 이상의 정밀도로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 플랜지(25c)에는 더미봉(12)이 관통 삽입될 수 있는 정도의 직경으로 형성된 관통 삽입 구멍(25b)이 마련되고, 관통 삽입 구멍(25b), 플랜지(25c)에 의해 폐색된다.
슬리브 부재(25)의 상단면(25d)은 덮개 부재(26a)에 의해 폐색되고, 도 4에 있어서의 (A)와 마찬가지로 클램프 부재(27) 등으로 더미봉(12)의 외주(28)를 둘러싸도록 하여 밀봉적으로 장착 고정된다. 이러한 구성은, 도 4에 있어서의 (B)의 내측 슬리브를 생략한 구조가 되기 때문에, 그 만큼의 경량화를 더욱 도모할 수 있지만, 도 4에 있어서의 (B)의 구조와 마찬가지로, 공동부(25e)는 인선로 내부가 되는 외측 공간과 분리되고, 밀봉되어 있는 것이 필요하다. 또한, 도 4에 있어서의 (C)의 슬리브 부재의 구조에서도, 인선로 외부와 연결되는 상방에 대해서는, 공동부(25e)의 가스를 제거할 수 있도록, 가스 제거 구멍이 마련되어 있는 것이 바람직하다.
상기의 슬리브 부재(23 내지 25)는 그 하단면이 모두 폐색되고, 더미봉(12)과의 사이의 간극이 작아지도록 되어 있다. 이것에 의해, 도 3에 있어서의 (B)로부터 (C)로 인선이 진행할 때에, 상부 챔버(19) 내의 공간 용적이 변동하는 것을 효율적으로 저감할 수 있다. 또한, 슬리브 부재(23 내지 25)는 더미봉(12)에 대하여 축방향의 이동이 고정되도록 보지되어 있으면 좋고, 더미봉(12)의 외주면을 파지하는 간단한 형상의 클램프 부재(27)나 현수구 등으로 간단하게 고정할 수 있다. 또한, 슬리브 부재(23 내지 25)의 적어도 상단측에서는, 더미봉(12)과의 사이의 간극을 시일할 필요가 있지만, O링 등의 시일 부재를 개재시키는 것 등으로 용 이하게 실현할 수 있다.
상술한 본 실시형태에 의한 인선 방법과, 도 5에 있어서의 (A) 또는 (B)에 기재된 방법으로 인선했을 경우에서, 각각 노내 가스의 종류를 변경하여 인선했다. 이 때의 인선 중의 유리 섬유 직경 변동을 측정한 결과를 표 1에 나타낸다.
또한, 표 중의 평가 결과의 A는 양호한 결과, B는 문제가 있는 결과를 의미한다.
| 인선 조건 |
시일 방법 | 가스 종류 | 섬유 직경 변동(㎛) |
평가 경과 |
| 1 | 실시형태 | 100%He | 0.09 | A |
| 2 | 도 5의 (A) | 100%He | 0.09 | A |
| 3 | 도 5의 (B) | 100%He | 0.09 | A |
| 4 | 실시형태 | 50%Ar+50%He | 0.09 | A |
| 5 | 실시형태 | 100%Ar | 0.10 | A |
| 6 | 도 5의 (A) | 50%Ar+50%He | 0.15 | B |
| 7 | 도 5의 (A) | 100%Ar | 0.18 | B |
| 8 | 도 5의 (B) | 50%Ar+50%He | 0.80 | B |
| 9 | 도 5의 (B) | 100%Ar | 2.20 | B |
본 실시형태에 의한 방법으로 인선했을 경우에는, 노내 가스를 He 100%(인선 조건 1), Ar 50%, He 50%(인선 조건 4), Ar 100%(인선 조건 5)로 인선했을 경우 모두의, 유리 섬유 직경 변동은 0.15㎛ 미만으로 할 수 있었다.
한편, 도 5에 있어서의 (A) 또는 (B)에 기재된 방법으로 인선했을 경우는, 노내 가스를 He 100%(인선 조건 2, 3)로 인선했을 경우에는 문제가 생기지 않지만, Ar 50%, He 50%(인선 조건 6, 8)로 인선했을 경우에는, 본 실시형태의 방법으로 인선했을 경우에 비하여, 유리 섬유 직경 변동이 커졌다. Ar 100%(인선 조건 7, 9)로 인선했을 경우에는, 도 5에 있어서의 (A)의 방법에서는 유리 섬유 직경 변동은 ±0.18㎛가 되고, 석영관이 유리에 용착한다는 문제가 생겼다. 또한, 도 5에 있어서의 (B)의 방법에서는, 유리 외경 변동이 최대 ±2.2㎛로까지 악화되었다.
또한, 본 발명은 이상의 예시에 한정되는 것이 아니라, 청구범위에 의해 개시되고, 청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
또한, 본 출원은 2013년 2월 25일자로 출원된 일본 특허 출원(특원 제2013-034325 호)에 근거하고 있으며, 그 전체가 인용에 의해 인용된다. 또한, 여기에 인용되는 모든 참조는 전체로서 받아들여진다.
11 : 유리 모재
11a : 직동부
11b : 테이퍼부 11c : 축경부
12 : 더미봉 13 : 연결 부재
14 : 노심관 15 : 히터
16 : 노 하우징 17 : 제 1 시일부
17a : 가스 공급구 18 : 제 2 시일부
18a : 가스 공급구 19 : 상부 챔버
20, 23, 24, 25 : 슬리브 부재
21, 26, 26a : 덮개 부재 22 : 현수 부재
27 : 클램프 부재 28 : 외주
11b : 테이퍼부 11c : 축경부
12 : 더미봉 13 : 연결 부재
14 : 노심관 15 : 히터
16 : 노 하우징 17 : 제 1 시일부
17a : 가스 공급구 18 : 제 2 시일부
18a : 가스 공급구 19 : 상부 챔버
20, 23, 24, 25 : 슬리브 부재
21, 26, 26a : 덮개 부재 22 : 현수 부재
27 : 클램프 부재 28 : 외주
Claims (4)
- 광섬유용 유리 모재를 더미봉에 연결하고, 인선로 상부의 시일 기구에 의해 시일하면서 상기 인선로 내에 매달아 강하시켜서, 광섬유를 인선하는 광섬유 인선 방법에 있어서,
인선 개시 시는, 상기 시일 기구의 제 1 시일부에 의해 상기 광섬유용 유리 모재의 외주면에서 시일하고, 상기 광섬유용 유리 모재의 테이퍼부 근방이 상기 제 1 시일부를 통과하기 시작한 이후에는, 상기 제 1 시일부의 상방에 배치된 제 2 시일부로 전환하여, 상기 제 2 시일부에 의해 상기 더미봉의 외주를 둘러싸서 고정된 슬리브 부재의 외주면에서 시일하는 것을 특징으로 하는
광섬유 인선 방법. - 테이퍼부가 존재하는 광섬유용 유리 모재를 더미봉에 연결하여 가열하는 인선로와, 상기 인선로 상부에서 기밀을 취하는 시일 기구를 갖는 광섬유 인선 장치에 있어서,
상기 시일 기구는, 상기 광섬유용 유리 모재의 외주면에서 시일하는 제 1 시일부와, 상기 제 1 시일부의 상방에 배치되고 상기 더미봉의 외주를 둘러싸서 고정된 슬리브 부재의 외주면에서 시일하는 제 2 시일부를 구비하며,
상기 슬리브 부재의 하단부로부터 상기 광섬유용 유리 모재의 테이퍼부까지의 거리를 E, 상기 제 1 시일부로부터 상기 제 2 시일부까지의 거리를 D라고 했을 때, 「E≤D」로 하는 것을 특징으로 하는
광섬유 인선 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 슬리브 부재의 외경은 상기 광섬유용 유리 모재의 외경의 2/3 이상이며, 또한 상기 제 2 시일부의 내경 이하인 것을 특징으로 하는
광섬유 인선 장치. - 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 슬리브 부재의 하부측은, 상기 제 2 시일부를 통과한 이후에 상기 인선로 내와 연결되는 외측 공간과, 상기 슬리브 부재의 내측 공간이 분리되도록 폐색되어 있는 것을 특징으로 하는
광섬유 인선 장치.
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