JP4986963B2 - 結晶成長炉本体用の冷却構造 - Google Patents

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Description

本発明は冷却構造、特に、結晶成長炉本体用に適合された冷却構造に関する。
図１を参照すると、従来の結晶成長炉用の冷却構造を示す概略図であって、炉は上側本体９１および下側本体９２を備え、上側本体９１は外側上シェル９１１および内側上シェル９１２を含み、下側本体９２は外側下シェル９２１および内側下シェル９２２を含む。
上側本体９１では、上側密封空間９１０は外側上シェル９１１と内側上シェル９１２の間に形成され、下側本体９２では、下側密封空間９２０が外側下シェル９２１と内側下シェル９２２の間に形成される。
図１に示されるように、ポンプ９４は、給水管９４１を介してタンク９６から上側および下側密封空間９１０、９２０へと純水をくみ出し、結晶成長炉本体から生じた熱を冷却する。その後、加熱された純水が、水フィードバック管９４２を介してタンク９６に戻され、そこでクーラ９５および冷却塔９５１がタンク９６内の純水を冷却するために使用される。さらに、水を浄化するために水清浄機９７が必要とされる。そのため、従来の結晶成長炉用の冷却構造の設備および保守のためのコストが非常に高い。
さらに、上側および下側密封空間９１０、９２０は大量の冷却純水で満たされ、予期しない亀裂が、長期使用、欠陥製造、または炉の動作不良のために内側上シェル９１２と内側下シェル９２２で生じる場合があるため、純水は継続的に結晶成長炉の内部空間９０に流れ込み、内部空間９０は高温状態下にある。その結果、グラファイト製の設備は水と激しく反応して、大量の水素（Ｈ2）、一酸化炭素（ＣＯ）、および水蒸気が放出されて、公共の安全性に関わる事故、たとえば結晶成長炉全体の爆発などを引き起こしかねない。
本発明は、上側本体および下側本体を備える結晶成長炉本体用の冷却構造を提供することで、下側本体は、密閉炉室を形成するように、上側本体の下に上向きに装着される。炉室には、シリコンの多結晶を成長させる構造に関連する、加熱室、るつぼ、ヒータなどが設けられる。
上側本体は外側上シェルおよび内側上シェルを含み、外側上シェルと内側上シェルはどちらも円柱状である。外側上シェルは内側上シェルを覆い、上側密封空間は外側上シェルと内側上シェルの間に形成される。
さらに、下側本体は外側下シェルおよび内側下シェルを含み、外側下シェルと内側下シェルはどちらもそれぞれ椀状形状である。外側下シェルは内側下シェルを覆い、下側密封空間は外側下シェルと内側下シェルの間に形成される。
少なくとも１つの給水管および少なくとも１つの水入口管はそれぞれ、上側および下側密封空間の周囲に設けられ、複数の噴霧孔が少なくとも１つの給水管および少なくとも１つの水入口管のそれぞれに設けられる。
ポンプが、少なくとも１つの給水管および少なくとも１つの水入口管とそれぞれ連通するために設けられる。ポンプの助けを借りて、外部水源からの水が、水噴霧によって結晶成長炉本体の温度を低下させるように、少なくとも１つの給水管および少なくとも１つの水入口管の噴霧孔を通ってくみ出される。
したがって、上記の水噴霧の方法で、冷却効果を実現することができる。さらに、大量の純水が必要とされ、公共の安全性に関わる重大な事故が生じるという従来技術に内在する欠陥を克服することができる。
さらに、本発明によると、外側上シェルには、下部の周囲に吸気口として複数のネット孔と、上部に排気口とが設けられるため、冷気を吸気口から外側上シェルに入れ、暖気を外側上シェルの上部から排気口へと排出することができる。
上側本体には、外側上シェルの排気口に配置される換気扇を設けることができる。この換気扇は、上側密封空間内の暖気を引き出し外側上シェルから排出させることができる。これによって、結晶成長炉の冷却が確実に促進される。複数の斜めのフィンが外側上シェルの周囲に設けられる。フィンは、雨風を遮断し、周囲空気を誘導して上方向に、排気口に向かう方向に流れさせるために吸気口の上縁に配置されるため、上側密封空間で乱気流が発生せずに熱の堆積が回避される。
外側上シェルはネット孔を伴って配置されるため、たとえ換気扇がない場合でも、上側本体を外気に直接触れさせて、冷却効果を達成することができる。
さらに、本発明によると、上側本体に少なくとも１つの第１の水フィードバック管を、下側本体に少なくとも１つの第２の水フィードバック管を設けることができ、第１の水フィードバック管は、上側密封空間の下に位置する一端と、結晶成長炉の外側のタンクに流れるように水を誘導する他端とを有する。第２の水フィードバック管は、下側密封空間の下に位置する一端と、結晶成長炉から外へタンクに水を誘導する他端とを有するため、蒸発しなかった水はリサイクルし再利用することができる。
さらに、上側本体および下側本体はそれぞれ、上側および下側密封空間の周囲に配置される少なくとも１つの緊急水入口管を含むことができ、複数のシャワー孔が緊急送水管に設けられる。
本発明によると、ポンプは、緊急送水管とポンプ間に接続される制御バルブを含むことができる。緊急時、制御信号Ｃが制御バルブを開放するように入力されて、ポンプで追加の水を外部水源から引き出し、緊急送水管の複数のシャワー孔を介して内側上シェルと内側下シェルに水を浴びせることで、結晶成長炉本体を急速に冷却させ、さらなる事故を回避することができる。
本発明では、冷却を実行するのに大量の純水を使用する必要はない。これは、クーラ、冷却塔、清浄機などの設備およびその保守に関連するコストを低減するだけでなく、電気エネルギーの消費量を大幅に低減する。
本発明の他の目的、利点、および新規な特徴は、添付の図面と組み合わせて解釈したとき以下の詳細な説明から自明になるであろう。
図２を参照すると、本発明の第１の実施形態に係る結晶成長炉用の冷却構造を示す断面図であって、冷却構造は上側本体１および下側本体２を備え、下側本体２は密閉炉室１０を形成するように、上側本体１の下に上向きに装着される。炉室１０には、シリコンの多結晶を成長させるための構造に関連する、加熱室、るつぼ、ヒータなどが設けられる。
本発明によると、上側本体１は外側上シェル１１および内側上シェル１２を含み、外側上シェル１１と内側上シェル１２はどちらも円柱状である。外側上シェル１１は内側上シェル１２を覆い、上側密封空間１３が外側上シェル１１と内側上シェル１２の間に形成される。
さらに、下側本体２は外側下シェル２１および内側下シェル２２を含み、外側下シェル２１と内側下シェル２２はそれぞれ椀状形状を有する。外側下シェル２１は内側下シェル２２を覆い、下側密封空間２３は外側下シェル２１と内側下シェル２２の間に形成される。
次に図３を参照すると、本発明の第１の実施形態に係る結晶成長炉用の冷却構造を示す概略図であって、図４は冷却構造を示す上面図、図５は冷却構造を示す底面図で、複数の給水管１４が上側密封空間１３の周りに配置され、複数の噴霧孔１４１が給水管１４に設けられる。複数の水入口管２４が下側密封空間２３の周りに配置され、複数の噴霧孔２４１が水入口管２４に設けられる。本実施形態では、３つの給水管１４と３つの水入口管２４が存在し、原則的に、給水管１４と水入口管２４の数は、内側上シェル１２および内側下シェル２２に均一に冷却水を噴霧できるようにすべきである。
図３に示されるように、ポンプ３は上側本体１および下側本体２の外部に設けられ、給
水管１４および水入口管２４とそれぞれ連通される。ポンプ３の助けを借りて、外部水源
、たとえば、タンクからの水が、水入口管２４の噴霧孔２４１を介して内側下シェル２２
上に水を噴霧し、内側上シェル１２および内側下シェル２２の外部表面に水を噴霧して結
晶成長炉本体の温度を下げるように、給水管１４の噴霧孔１４１を介してくみ出される。
したがって、このような水噴霧で、冷却効果を達成することができる。さらに、大量の純水が必要とされ、公共の安全性に対する深刻な事故が引き起こされるという従来の技術に内在する欠点を克服することができる。
図３に示されるように、外側上シェル１１にはその下部の外周に吸気口１１１として複数のネット孔１１５が、上部に排気口１１２が設けられるため、冷気が吸気口１１１から外側上シェル１１に入り、暖気が外側上シェル１１の上部から排出されて排気口１１２から外に出ることができることに着目すべきである。
さらに、上側本体１には、外側上シェル１１の排気口１１２に配置される換気扇１１３を設けることができる。この換気扇１１３は、上側密封空間１３内の暖気を引き出し、外側上シェル１１の外に排出させる。このため、結晶成長炉の冷却が確実に促進される。加えて、外側上シェル１１にはネット孔１１５を設けることができるため、たとえ換気扇１１３がなくても、上側本体１を直接外気にさらして、冷却効果を実現させることができる。
図３、４、および５を参照すると、上側本体１は、上側密封空間１３の周囲に配置される緊急送水管１５を含み、複数のシャワー孔１５１が緊急送水管１５に設けられる。さらに、下側本体２は、下側密封空間２３の周囲に配置される２つの緊急送水管２５を含み、 複数のシャワー孔２５１が緊急送水管２５に設けられる。
ポンプ３は、緊急送水管１５、２５とポンプ３間に接続される制御バルブ３１を含むことができる。緊急時、制御信号Ｃが制御バルブ３１を開放するように入力されて、追加の水を外部水源からポンプで引き出し、緊急送水管の複数のシャワー孔１５１、２５１を介して内側上シェル１２と内側下シェル２２に水を浴びせることで、結晶成長炉本体を急速に冷却させ、さらなる事故を回避することができる。
上側本体１には、上側密封空間１３の下に配置される一端１６１と、結晶成長炉から外へ流れるように水を誘導する他端１６２とを有する第１の水フィードバック管１６を設けることができる。下側本体２には、下側密封空間２３下に配置される一端２６１と、結晶成長炉からタンクへ流れるように水を誘導する他端２６２とを有する第２の水フィードバック管２６を設けて、蒸発しなかった水をリサイクルし再利用することができる。
本発明によると、冷却を実行するために大量の純水を使用する必要がない。これにより、クーラ、冷却塔、清浄機などの設備およびその保守に関連するコストを節減するだけでなく、電気エネルギーの消費量を大幅に低減することができる。
図６を参照すると、本発明の第２の実施形態に係る結晶成長炉用の冷却構造を示す断面図であって、本発明の第２の実施形態は、外側上シェル２０の周囲に複数の斜めのフィン１１４が設けられることを除き、第１の実施形態と類似の構造を有する。フィン１１４は、雨風を遮断し、排気口１１７の方向に流れるように周囲空気を誘導するために、吸気口１１６の上縁に配置されるため、熱の堆積を防止するように、上側密封空間１７で乱気流が発生し得ない。
本発明は好適な実施形態に関して説明したが、本発明の範囲を逸脱せずに他の変更や変形も可能であると了解すべきである。
従来の結晶成長炉用の冷却構造を示す概略図である。 本発明の第１の実施形態に係る結晶成長炉用の冷却構造を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る結晶成長炉用の冷却構造を示す概略図である。 本発明の第１の実施形態に係る結晶成長炉用の冷却構造を示す上面図である。 本発明の第１の実施形態に係る結晶成長炉用の冷却構造を示す底面図である。 本発明の第２の実施形態に係る結晶成長炉用の冷却構造を示す断面図である。

Claims (7)

  1. 上側本体および下側本体を備え、密閉炉室を形成するように前記下側本体が前記上側本
    体の底部に装着される結晶成長炉本体用の冷却構造であって、前記上側本体は外側上シェ
    ルおよび内側上シェルを含み、前記外側上シェルと前記内側上シェルはどちらも円柱状で
    あり、前記外側上シェルは前記内側上シェルを覆い、上側密封空間は前記外側上シェルと
    前記内側上シェルの間に形成され、少なくとも１つの給水管が前記上側密封空間の周囲に
    配置され、複数の噴霧孔が前記少なくとも１つの給水管に設けられ、ポンプが前記少なく
    とも１つの給水管に連通し、前記ポンプの助けを借りて、外部水源からの水が、前記内側
    上シェル上に水を噴霧するように前記少なくとも１つの給水管の前記噴霧孔を通じてくみ
    出され、前記上側本体は前記上側密封空間の周囲に配置される少なくとも１つの緊急送水管をさらに含み、複数のシャワー孔が前記少なくとも１つの緊急送水管に設けられ、前記ポンプは前記少なくとも１つの緊急送水管と前記ポンプの間に接続される制御バルブを含み、前記制御バルブを開放することによって、前記ポンプは外部水源から追加の水を引き出し、前記少なくとも１つの緊急送水管の複数のシャワー孔を介して、緊急時に前記内側上シェルの表面に水を浴びせることを特徴とする結晶成長炉本体用の冷却構造。
  2. 上側本体および下側本体を備え、密閉炉室を形成するように前記下側本体が前記上側本
    体の底部に装着される結晶成長炉本体用の冷却構造であって、前記上側本体は外側上シェ
    ルおよび内側上シェルを含み、前記外側上シェルと前記内側上シェルはどちらも円柱状で
    あり、前記外側上シェルは前記内側上シェルを覆い、上側密封空間は前記外側上シェルと
    前記内側上シェルの間に形成され、少なくとも１つの給水管が前記上側密封空間の周囲に
    配置され、複数の噴霧孔が前記少なくとも１つの給水管に設けられ、ポンプが前記少なく
    とも１つの給水管に連通し、前記ポンプの助けを借りて、外部水源からの水が、前記内側
    上シェル上に水を噴霧するように前記少なくとも１つの給水管の前記噴霧孔を通じてくみ
    出され、前記外側上シェルがその周囲に吸気口として複数のネット孔を、その上部に排気口を設けたことを特徴とする結晶成長炉本体用の冷却構造。
  3. 前記上側本体に、前記外側上シェルの排気口に配置される換気扇が設けられる請求項２
    に記載の結晶成長炉本体用の冷却構造。
  4. 前記外側上シェルには外周に、前記複数の吸気口の上縁に配置される複数の斜めのフィ
    ンが設けられる請求項２に記載の結晶成長炉本体用の冷却構造。
  5. 前記上側本体には、前記上側密封空間の下に配置される一端と、水を前記結晶成長炉の
    外に流れるように誘導する他端とを有する少なくとも１つの水フィードバック管が設けられる請求項１に記載の結晶成長炉本体用の冷却構造。
  6. 上側本体および下側本体を備え、密閉炉室を形成するように前記下側本体が前記上側本
    体の底部に装着される結晶成長炉本体用の冷却構造であって、前記下側本体は外側下シェ
    ルおよび内側下シェルを含み、前記外側下シェルと前記内側下シェルはどちらも椀状形状
    であり、前記外側下シェルは前記内側下シェルを覆い、下側密封空間は前記外側下シェルと前記内側下シェルの間に形成され、少なくとも１つの水入口管が前記下側密封空間の周囲に配置され、複数の噴霧孔が前記少なくとも１つの水入口管に設けられ、ポンプが前記少なくとも１つの水入口管に連通し、前記ポンプの助けを借りて、外部水源からの水が、前記内側下シェル上に水を噴霧するように少なくとも１つの水入口管の前記噴霧孔を通じてくみ出され、前記下側本体は前記下側密封空間の周囲に配置される少なくとも１つの緊急送水管をさらに含み、複数のシャワー孔が前記少なくとも１つの緊急送水管に設けられ、前記ポンプは前記少なくとも１つの緊急送水管と前記ポンプの間に接続される制御バルブを含み、前記制御バルブを開放することによって、前記ポンプは外部水源から追加の水を引き出し、前記少なくとも１つの緊急送水管の複数のシャワー孔を介して、緊急時に前記内側下シェルの表面に水を浴びせることを特徴とする結晶成長炉本体用の冷却構造。
  7. 前記下側本体には、前記下側密封空間の下に配置される一端と、水を前記結晶成長炉の
    外に流れるように誘導する他端とを有する少なくとも１つの水フィードバック管が設けられる請求項６に記載の結晶成長炉本体用の冷却構造。
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