JP5633375B2 - トリクロロシラン製造装置 - Google Patents
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Description
すなわち、シリコンは、以下の反応式(1)(2)によるトリクロロシランの還元反応と熱分解反応で生成される。トリクロロシランは、以下の反応式(3)による転換反応で生成される。
SiHCl3+H2 → Si+3HCl ・・・(1)
4SiHCl3 → Si+3SiCl4+2H2 ・・・(2)
SiCl4+H2 → SiHCl3+HCl ・・・(3)
しかしながら、特許文献1,2記載の構造であると、反応室の外部に配した発熱体により反応室内を加熱するが、発熱体から半径方向外方に放射される輻射熱を有効に利用できず、熱効率が低いという不都合がある。
本実施形態のトリクロロシラン製造装置100は、テトラクロロシランと水素とを含む原料ガスを加熱して、転換反応によりトリクロロシランと塩化水素等とを含む反応ガスを生成し、トリクロロシランを製造する装置であって、図1に示すように、原料ガスを供給される反応容器10と、この反応容器10の中に備えられて原料ガスを加熱するヒータ20と、これらヒータ20の下端に接続され反応容器10の底板13に固定された複数の電極23とを備えている。反応容器10は断熱容器30を備えており、ヒータ20による熱が反応容器10から放出されることによる加熱効率の低下が防止されている。
壁体11は、それぞれ同心状に設けられた略筒状の内側壁体11Aと外側壁体11Bとを備えている。これら内側壁体11Aと外側壁体11Bとの間には、円筒状の空間(円筒状流路11a)が形成されている。外側壁体11Bの下端部は底板13に接続して閉塞されており、一方、内側壁体11Aは下端部が底板13から離間するように配置されている。これにより、内側壁体11Aの下端部に開口するリング状のガス導入流路11bが形成され、円筒状流路11aと内側壁体11Aの内部空間とを連通させている。
ここで、本発明のトリクロロシラン製造装置に係る実施例および比較例について説明する。実施例として、図3に示すように第1発熱体21Aおよび第2発熱体21Bを備えるヒータ20を用いた。また、比較例として、図4に示すように電極53によって支持されている2つの非発熱部52から上方に延びてこれら非発熱部52同士を接続する単一の発熱部51を備える構造の従来のヒータ50を用いた。そして、これら各実施例および比較例のヒータについて、発熱部の各部位における出力および比率と、発熱部の上部と下部とにおける出力および比率について比較した。
まず、図3に示すヒータ20について、発熱部21の各部位21a〜21fにおける出力および比率を算出した結果を表1に示す。実施例1で用いたヒータ20の発熱部21の各部における寸法は以下の通りである。
厚さ:36mm
第1発熱体の幅W1:13mm
非発熱部22から第1発熱体の上端までの高さH1:1400mm
第2発熱体の幅W2:13mm
非発熱部22から第2発熱体の上端までの高さH2:350mm
下部(高さ0〜350mmの範囲):出力70kW、比率89%
上部(高さ350〜1400mmの範囲):出力9kW、比率11%
次に、図3に示すヒータ20について、発熱部21の各部位21a〜21fにおける出力および比率を算出した結果を表2に示す。実施例2で用いたヒータ20の発熱部21の各部における寸法は以下の通りである。
厚さ:36mm
第1発熱体の幅W1:20mm
非発熱部22から第1発熱体の上端までの高さH1:1400mm
第2発熱体の幅W2:20mm
非発熱部22から第2発熱体の上端までの高さH2:700mm
下部(高さ0〜700mmの範囲):出力65kW、比率82%
上部(高さ700〜1400mmの範囲):出力14kW、比率18%
次に、図3に示すヒータ20について、発熱部21の各部位21a〜21fにおける出力および比率を算出した結果を表3に示す。実施例3で用いたヒータ20の発熱部21の各部における寸法は以下の通りである。
厚さ:36mm
第1発熱体の幅W1:30mm
非発熱部22から第1発熱体の上端までの高さH1:1400mm
第2発熱体の幅W2:15mm
非発熱部22から第2発熱体の上端までの高さH2:700mm
下部(高さ0〜700mmの範囲):出力56kW、比率73%
上部(高さ700〜1400mmの範囲):出力21kW、比率27%
次に、図4に示すヒータ50について、発熱部51の各部位51a,51b,51cにおける出力および比率を算出した結果を表4に示す。比較例で用いたヒータ50の発熱部51の各部における寸法は以下の通りである。
厚さ:36mm
発熱部の幅W3:60mm
非発熱部52から発熱部の上端までの高さH3:1400mm
(1)0〜350mmおよび350〜1400mmの各範囲で比較した場合
下部(高さ0〜350mmの範囲):出力18kW、比率24%
上部(高さ350〜1400mmの範囲):出力57kW、比率76%
(2)0〜700mmおよび700〜1400mmの各範囲で比較した場合
下部(高さ0〜700mmの範囲):出力36kW、比率48%
上部(高さ700〜1400mmの範囲):出力39kw、比率52%
11 壁体
11a 円筒状流路
11b ガス導入流路
11c 環状流路
11A 内側壁体
11B 外側壁体
12 天板
13 底板
14 原料ガス供給管
15 ガス導出管
20 ヒータ
21 発熱部
21A 第1発熱体
21B 第2発熱体
22 非発熱部
23 電極
30 断熱容器
40 分散板
40a 分散流路
50 ヒータ
51 発熱部
52 非発熱部
53 電極
100 トリクロロシラン製造装置
101 反応室
Claims (2)
- テトラクロロシランと水素とを含む原料ガスからトリクロロシランを製造する装置であって、
下方から前記原料ガスを供給されてトリクロロシランと塩化水素とを含む反応ガスを生成する略筒状の反応室と、前記反応室内に設置されて前記原料ガスを加熱する複数のヒータと、これらヒータの下端に接続され前記反応室の底板に固定された複数の電極とを備え、
各前記ヒータは、一対の前記電極に固定された一対の非発熱部と、これら非発熱部に取り付けられ電気を供給されて発熱する発熱部とを有し、
前記発熱部は、各前記非発熱部から上方へ延びて前記一対の非発熱部間を接続する板状の第1発熱体と、この第1発熱体よりも高さが低く、各前記非発熱部から上方へ延びて前記一対の非発熱部間を接続する板状の第2発熱体とを備えることを特徴とするトリクロロシラン製造装置。 - 前記第1発熱体と前記第2発熱体とは、それぞれ異なる断面積を有することを特徴とする請求項1に記載のトリクロロシラン製造装置。
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