JPWO2010113322A1 - How to prevent damage to carbon reaction vessels - Google Patents
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Abstract
本発明は、熱膨張による連結部の割れの発生を防止することができる、カーボン製反応容器の破損防止方法に関し、一方の端部に外径が縮小されてなる突出部を有しかつ他方の端部に内径が拡大されてなる肩部を有するカーボン製の複数の略円筒体を、一方の略円筒体の突出部における熱膨張係数と他方の略円筒体の肩部における熱膨張係数との差が小さくなるような順序で連結することを特徴とする。The present invention relates to a method for preventing breakage of a reaction vessel made of carbon, which can prevent the occurrence of cracking of a connecting portion due to thermal expansion, and has a protruding portion with an outer diameter reduced at one end and the other A plurality of carbon-made substantially cylindrical bodies having shoulders whose inner diameters are enlarged at the end portions, and a coefficient of thermal expansion at the projecting portion of one of the substantially cylindrical bodies and a coefficient of thermal expansion at the shoulder of the other substantially cylindrical body. They are connected in such an order that the difference becomes smaller.
Description
本発明は、カーボンからなる複数の略円筒体を連結したカーボン製反応容器を熱衝撃による破損から防止する方法であって、特にテトラクロロシランと水素とを反応させてトリクロロシランに転換するための反応炉に使用されるカーボン製反応容器の破損防止方法に関する。 The present invention is a method for preventing a carbon reaction vessel in which a plurality of substantially cylindrical bodies made of carbon are connected from being damaged by thermal shock, and particularly a reaction for reacting tetrachlorosilane with hydrogen to convert it to trichlorosilane. The present invention relates to a method for preventing damage to a carbon reaction vessel used in a furnace.
トリクロロシラン(SiHCl3)は、半導体、液晶パネル、太陽電池等の製造に用いられる特殊材料ガスである。近年、需要は順調に拡大し、エレクトロニクス分野で広く使用されるCVD材料として、今後も伸びが期待されている。Trichlorosilane (SiHCl 3 ) is a special material gas used for manufacturing semiconductors, liquid crystal panels, solar cells, and the like. In recent years, demand has been steadily expanding, and growth is expected as a CVD material widely used in the electronics field.
トリクロロシランは、テトラクロロシラン(SiCl4)と水素(H2)とを接触させ、以下の熱平衡状態を達成することによって生成される。
SiCl4+H2⇔SiHCl3+HCl (1)
この反応は、ガス化したテトラクロロシランと水素とからなる原料ガスを反応炉に収容されたカーボン製反応容器内おいて700〜1400℃に加熱することによって行われる。Trichlorosilane is produced by contacting tetrachlorosilane (SiCl 4 ) and hydrogen (H 2 ) to achieve the following thermal equilibrium state.
SiCl 4 + H 2 ⇔SiHCl 3 + HCl (1)
This reaction is performed by heating a source gas composed of gasified tetrachlorosilane and hydrogen to 700 to 1400 ° C. in a carbon reaction vessel accommodated in a reaction furnace.
上記反応によりトリクロロシランを製造するための従来のカーボン製反応容器としては、例えば特許文献1に記載されたものがある。この文献には、炭化珪素被膜処理された数個の略円筒体(略円筒状物)を積み重ねて形成されたカーボン製反応容器が提案されている。 As a conventional carbon reaction vessel for producing trichlorosilane by the above reaction, for example, there is one described in Patent Document 1. This document proposes a carbon reaction vessel formed by stacking several substantially cylindrical bodies (substantially cylindrical objects) treated with a silicon carbide coating.
テトラクロロシランと水素とを反応させるためのカーボン製反応容器は、優れた耐久性や伝熱効率を実現するために本来は一体成型されていることが好ましいが、製造プラントで使用される場合には規模が大きくなるため、特許文献1に提案されているように、カーボン製の複数の略円筒体を連結一体化させたものが用いられる。 The carbon reaction vessel for reacting tetrachlorosilane with hydrogen is preferably integrally molded to achieve excellent durability and heat transfer efficiency, but it is not suitable for use in production plants. Therefore, as proposed in Patent Document 1, a plurality of carbon substantially cylindrical bodies connected and integrated are used.
このようなカーボン製反応容器は、例えば図1に示すように、カーボン製の略円筒体101同士を安定に連結させるために、略円筒体101の上端の内径が胴体部104の内径よりも拡大され、上端と胴体部104との内径差により生じた段差により肩部102が形成され、その一方、略円筒体101の下端の外径が胴体部104の外径より縮小され、下端と胴体部104との外径差により生じた段差により突出部103が形成されている。肩部102と突出部103は、略円筒体101同士を連結する際に、一方の略円筒体101の突出部103が、他方の略円筒体101の肩部102に嵌合するように、肩部102の深さと突出部103の長さとが略同一となるように設計されている。また、略円筒体101同士を螺合締結すべく、肩部102の内周面と突出部103の外周面には、対応するネジ山またはネジ溝(不図示)が設けられている場合もある。
In such a carbon reaction container, for example, as shown in FIG. 1, the inner diameter of the upper end of the substantially
しかしながら、上記構造の略円筒体101は、その上端および下端に肩部102および突出部103を有するため、両端の肉厚が胴体部104のほぼ半分近くにまで薄くなってしまう。その結果、略円筒体101の上下端部が構造上脆くなってしまう。
その上、複数の略円筒体101を連結一体化して使用するため、急激な温度変化を加えると、連結部における一方の略円筒体の突出部103と他方の略円筒体の肩部102との熱膨張量または熱収縮量の相違により、両者間にかかる径方向の応力が変化する。この応力が顕著に増大すると、肉厚の薄い肩部102や突出部103が負荷に耐えきれず割れやひび割れを生じ、カーボン製反応容器100を破損する場合がある。However, since the substantially
In addition, since a plurality of substantially
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、カーボンからなる複数の略円筒体を連結したカーボン製反応容器を熱衝撃による破損から防止する方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a method for preventing a carbon reaction vessel in which a plurality of substantially cylindrical bodies made of carbon are connected from being damaged by thermal shock.
本発明者等は、前記課題を解決する方法を鋭意検討した結果、同一の材質を用いて、同一の形状および寸法となるように製造された一見同一に見える略円筒体であっても、略円筒体毎に熱膨張係数が異なることを見出した。そこで、各略円筒体の熱膨張係数を予め測定しておき、連結する肩部と突出部との熱膨張係数の差が小さくなるような順序で略円筒体を連結することにより、カーボン製反応容器を熱衝撃による破損から防止できることを見出し、本発明に至った。 As a result of earnestly examining the method for solving the above problems, the present inventors, even if they are substantially cylindrical bodies that seem to be identically manufactured using the same material and have the same shape and dimensions, It was found that the thermal expansion coefficient is different for each cylinder. Therefore, by measuring the thermal expansion coefficient of each substantially cylindrical body in advance, and connecting the substantially cylindrical bodies in such an order that the difference in thermal expansion coefficient between the shoulder portion to be connected and the protruding portion is reduced, a carbon reaction is achieved. The inventors have found that the container can be prevented from being damaged by thermal shock, and have reached the present invention.
すなわち、本発明のカーボン製反応容器の破損防止方法は、一方の端部に外径が縮小されてなる突出部を有しかつ他方の端部に内径が拡大されてなる肩部を有するカーボン製の複数の略円筒体を、一方の略円筒体の突出部における熱膨張係数と他方の略円筒体の肩部における熱膨張係数との差が小さくなるような順序で連結することを特徴とする。 That is, the method for preventing breakage of the carbon reaction container according to the present invention includes a protrusion having a reduced outer diameter at one end and a shoulder having an increased inner diameter at the other end. The plurality of substantially cylindrical bodies are connected in such an order that the difference between the thermal expansion coefficient at the projecting portion of one substantially cylindrical body and the thermal expansion coefficient at the shoulder of the other substantially cylindrical body is reduced. .
このような構成とすることにより、各連結部において、一方の略円筒体の突出部の熱膨張量と他方の略円筒体の肩部の熱膨張量との差を低減することができるため、強度の弱い肩部や突出部にかかる応力の増大を抑制でき、カーボン製反応容器の破損を防止することができる。 By adopting such a configuration, in each connecting portion, it is possible to reduce the difference between the thermal expansion amount of the protruding portion of one substantially cylindrical body and the thermal expansion amount of the shoulder portion of the other substantially cylindrical body, It is possible to suppress an increase in stress applied to the weak shoulder portion and the protruding portion, and to prevent the carbon reaction vessel from being damaged.
100:カーボン製反応容器
101:略円筒体
102:肩部
103:突出部
104:胴体部
105:天蓋
106:底板
107:導入口
108:抜出口
109:肩部の厚み
110:突出部の厚み
111:胴体部の厚み
112:R部100: carbon reaction vessel 101: substantially cylindrical body 102: shoulder 103: protrusion 104: body 105: canopy 106: bottom plate 107: inlet 108: outlet 109: shoulder thickness 110: protrusion thickness 111 : Body thickness 112: R part
以下、本発明の一実施形態について、図面を用いて説明する。本実施形態では、特に、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と塩化水素とを含む反応生成ガスを生成するために用いられるカーボン製反応容器の破損防止方法について説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a method for preventing damage to a carbon reaction vessel used to generate a reaction product gas containing trichlorosilane and hydrogen chloride from a raw material gas containing tetrachlorosilane and hydrogen will be described.
本実施形態で扱うカーボン製反応容器100は、図1に示すように、一方の略円筒体101の下端が他方の略円筒体101の上端に嵌合するように複数のカーボン製の略円筒体101を略同軸に上下に配して連結することにより構成されている。
最上段に配される略円筒体は、上端側が閉塞されていてカーボン製反応容器100の天蓋105を構成し、最下段に配される略円筒体は、下端側が閉塞されていてカーボン製反応容器100の底板106を構成している。また、底板106の略中央には原料ガスをカーボン製反応容器100の内部に取り込むための導入口107が形成され、天蓋105の近傍に位置する略円筒体の側壁には反応生成ガスをカーボン製反応容器100の外部へ導出するための抜出口108が形成されている。As shown in FIG. 1, the
The substantially cylindrical body arranged at the uppermost stage is closed at the upper end side to constitute the
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と塩化水素とを含む反応生成ガスを生成するには、このカーボン製反応容器100を外側からヒータ(図示せず)で加熱してカーボン製反応容器100の内部温度を700〜1400℃に保ち、導入口107から供給される原料ガスをカーボン製反応容器100の内部で反応させ、生成された反応生成ガスを抜出口108から取り出す。
In order to generate a reaction product gas containing trichlorosilane and hydrogen chloride from a raw material gas containing tetrachlorosilane and hydrogen, this
<略円筒体>
略円筒体101は、図1に示すように、一方の端部の外径が縮小されてなる突出部103と、他方の端部の内径が拡大されてなる肩部102とを有する。
本実施形態で用いるカーボン製反応容器100では、略円筒体101の上端の内径が胴体部104の内径よりも拡大され、この上端と胴体部104との内径差により生じた段差により肩部102が形成されている。また、略円筒体101の下端の外径が胴体部104の外径より縮小され、この下端と胴体部104との外径差により生じた段差により突出部103が形成されている。<Substantially cylindrical body>
As shown in FIG. 1, the substantially
In the
図2に拡大して示すように、略円筒体101の径方向に対する肩部の厚み109:突出部の厚み110の比は、30:70〜70:30、さらに好ましくは35:65〜65:35、さらに好ましくは40:60〜60:40の範囲であることが好ましく、とりわけ約45:55であることがさらに好ましい。肩部102および突出部103の厚みをこのような範囲とすることにより、連結する略円筒体101の熱膨張係数の差を後述する特定の値以下とすることによって、肩部102および突出部103に過度の応力がかかることを防ぐことができると同時に、連結部における気密性を維持することができる。
As shown in FIG. 2 in an enlarged manner, the ratio of the
略円筒体101の胴体部の厚み111は、強度を保持するため、並びに、その表面に施す後記の炭化ケイ素被膜の剥離を避けるために、典型的には、0.5〜20cmとするのが好ましく、1.5cm〜15cmとするのがさらに好ましい。
The
また、肩部102および突出部103の付け根には、曲面状の窪み(R部112)が設けられている。R部112の曲率半径は胴体部の厚み111の5〜10%であることが好ましく、5〜7%であることがさらに好ましい。R部112を設けることにより、割れの起点になりやすい肩部102および突出部103の付け根にかかる応力を分散させることができ、カーボン製反応容器100の破損を一層防止することができる。また、R部112の曲率半径がこの範囲内であれば、略円筒体101の肉厚が薄くなり過ぎないため、強度を十分に保持することができる。
In addition, a curved recess (R portion 112) is provided at the base of the
肩部102の内周面および突出部103の外周面には、複数の略円筒体101を螺合締結するためのネジが形成されている。略円筒体101同士を螺合締結することにより、連結の安定性を高めると同時に、十分な気密性を得ることができる。形成するネジの巻きの方向、条数、ネジ山の形状、径およびピッチは、特に限定されるものではない。尚、複数の略円筒体101を連結するにあたって必ずしも螺合締結する必要はなく、連結部にセメント材等の適切なシール材を塗布して安定性および気密性を確保してもよい。
Screws for screwing and fastening a plurality of substantially
また、略円筒体101を構成する材質としては、気密性に優れた黒鉛材が好ましく、特に、微粒子構造のため強度が高く、熱膨張等の特性がどの方向に対しても同一であることから耐熱性および耐食性にも優れている等方性高純度黒鉛を用いることが好ましい。
Further, as the material constituting the substantially
<表面処理>
略円筒体101は、カーボンを主材料とするため、カーボン製反応容器100内に供給される水素や、水素の燃焼により生成する水によって、以下に示すように、組織の減肉または脆化を受けてしまう。
C+2H2→CH4
C+H2O→H2+CO
C+2H2O→2H2+CO2
炭化ケイ素被膜はこれらの化学的分解に対して極めて耐性が高いため、カーボン製の略円筒体101の表面に炭化ケイ素被膜を形成することが好ましい。<Surface treatment>
Since the substantially
C + 2H 2 → CH 4
C + H 2 O → H 2 + CO
C + 2H 2 O → 2H 2 + CO 2
Since the silicon carbide coating is extremely resistant to such chemical decomposition, it is preferable to form the silicon carbide coating on the surface of the substantially
炭化ケイ素被膜は、特に制限はないが、典型的にはCVD法により蒸着させて形成することができる。
CVD法によりカーボン製の略円筒体101の表面に炭化ケイ素被膜を形成するには、例えば、テトラクロロシラン又はトリクロロシランのようなハロゲン化珪素化合物とメタンやプロパンなどの炭化水素化合物との混合ガスを用いる方法、またはメチルトリクロロシラン、トリフェニルクロロシラン、メチルジクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシランのような炭化水素基を有するハロゲン化珪素化合物を水素で熱分解しながら、加熱された略円筒体101の表面に炭化ケイ素を堆積させる方法を用いることができる。The silicon carbide film is not particularly limited, but typically can be formed by vapor deposition by a CVD method.
In order to form a silicon carbide film on the surface of the substantially
炭化ケイ素被膜の厚みは、10〜500μmとすることが好ましく、30〜300μmであればさらに好ましい。炭化ケイ素被膜の厚みが10μm以上であれば、カーボン製反応容器100内に存在する水素、水、メタン等による略円筒体101の腐食を十分に抑制でき、また、500μm以下であれば、炭化ケイ素被膜のひび割れや略円筒体101の組織の割れが助長されることもない。
The thickness of the silicon carbide coating is preferably 10 to 500 μm, more preferably 30 to 300 μm. If the thickness of the silicon carbide coating is 10 μm or more, corrosion of the substantially
形成された炭化ケイ素被膜は、緻密均質なピンホールのない被膜であり、化学安定性に優れているため、炭化ケイ素被膜を施した略円筒体101により構成されたカーボン製反応容器100中でクロロシランと水素との反応を行えば、設備の修繕頻度を低減でき、作業能率をさらに向上させることができる。
The formed silicon carbide coating is a dense and uniform pinhole-free coating and is excellent in chemical stability. Therefore, chlorosilane is contained in the
<熱膨張係数>
本明細書において、「熱膨張係数」とは、温度t0℃における肩部の厚み109又は突出部の厚み110をa0、温度t1℃における肩部の厚み109又は突出部の厚み110をa1とした場合に、それぞれ以下の式(1)によって求められる。
熱膨張係数=[(a1−a0)/a0]/(t1−t0) (1)
熱膨張係数を求めるには、カーボン製反応容器100の運転条件に近い条件下で熱膨張量の測定を行うことが好ましいが、カーボンからなる略円筒体101はカーボン製反応容器100の通常運転条件である1400℃以下のいずれの温度帯域であっても、温度変化量に対する膨張率は一定であるため、必ずしも運転温度まで加熱して測定を行う必要はない。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と塩化水素とを含む反応生成ガスを生成するためのカーボン製反応容器として使用する場合、具体的には、t0を0〜500℃、t1を400〜1000℃とする条件で、示差走査熱量計を用いて雰囲気温度を一定速度で上昇させながら測定することが好ましい。また、測定は窒素ガス雰囲気中で行うことが好ましい。<Coefficient of thermal expansion>
As used herein, "thermal expansion coefficient", a
Thermal expansion coefficient = [(a 1 −a 0 ) / a 0 ] / (t 1 −t 0 ) (1)
In order to obtain the thermal expansion coefficient, it is preferable to measure the amount of thermal expansion under conditions close to the operating conditions of the
熱膨張係数は、同一の略円筒体101であっても、局所的な組成の相違や寸法の誤差によって変化するため、測定する位置によって相違する場合がある。特に略円筒体101はカーボンを焼成することによって製造されるため、その組成や寸法を完全に均一にすることは難しい。
そこで、1つの略円筒体101の肩部102について複数点で測定を行い、これらの平均値を求め、この平均値をその略円筒体101における肩部102の熱膨張係数とすることが好ましい。同様に、突出部103の熱膨張係数についても平均値を求めることが好ましい。肩部102および突出部103の熱膨張係数として、それぞれの平均値を用いることにより、このような測定位置による熱膨張係数のバラツキの影響を低減することができる。The coefficient of thermal expansion varies depending on the position to be measured because it changes due to local compositional differences and dimensional errors even in the same substantially
Therefore, it is preferable to measure the
<カーボン製反応容器の組み立ておよび破損防止方法>
予め熱膨張係数を求めた複数の略円筒体101について、一方の略円筒体の肩部102における熱膨張係数と、他方の略円筒体の突出部103における熱膨張係数との差が小さくなるような順序を決定し、一方の略円筒体の肩部102に他方の略円筒体の突出部103を順次螺入させて締結する。<Assembly of carbon reaction vessel and damage prevention method>
For a plurality of substantially
一般に、略円筒体101が熱膨張すると、その外径および内径が増加する。その結果、肩部102の膨張量が突出部103の膨張量を過度に上回ると連結部に隙間が生じて気密性が悪くなる場合がある。一方、突出部103の膨張量が肩部102の膨張量を過度に上回ると両者の連結部において径方向に作用する応力が増大して割れを発生する場合がある。
Generally, when the substantially
そこで、このように、互いに連結する略円筒体101同士の熱膨張係数の差が小さくなるような順序で連結することにより、連結部に作用する応力の増大を許容限界以下に抑制することができるとともに、連結部の気密性を向上させることができる。
具体的には、肩部の厚み109:突出部の厚み110が30:70〜70:30の範囲である場合に、連結する略円筒体101の肩部102および突出部103の熱膨張係数の差を0.4x10−6(1/K)以下、さらに好ましくは0.3x10−6(1/K)以下、さらに好ましくは0.2x10−6(1/K)以下、さらに好ましくは0.1x10−6(1/K)以下とすることが好ましい。
とりわけ、連結部において、一方の略円筒体(上側に位置する略円筒体)の突出部103の熱膨張係数が、他方の略円筒体(下側に位置する略円筒体)の肩部102の熱膨張係数より大きくなるように略円筒体101を組み合わせることにより、割れを生じにくく、しかも気密性に優れたカーボン製反応容器を製造することができる。Thus, by connecting in such an order that the difference in coefficient of thermal expansion between the substantially
Specifically, when the
In particular, the thermal expansion coefficient of the
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
例えば、本実施形態で用いるカーボン製反応容器100では、略円筒体101の上端に肩部102が設けられ、下端に突出部103が設けられている場合について説明したが、上端に突出部103が設けられ、下端に肩部102が設けられていてもよい。As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, these are the illustrations of this invention, Various structures other than the above are also employable.
For example, in the
以下、本発明を実施例によりさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further, this invention is not limited to these.
25℃(t0)において外径15cm、高さ10cm、厚さ3cmの等方性黒鉛からなる直円筒状の略円筒体であって、上端に深さが3.8cm、径方向の厚みが1.35cmの肩部、下端に長さが3.8cm、径方向の厚みが1.65cmの突出部を有する略円筒体を複数準備した。肩部の内周面にはネジ溝を形成し、突出部の外周面には前記ネジ溝に対応するネジ山を形成した。また、略円筒体の加工を行う前に、略円筒体の上端および下端の一部を予め採取しておき、当該部位からその略円筒体の肩部および突出部に対応する熱膨張係数を測定するための試験片を切り出した。試験片は、上端および下端のそれぞれについて、縦5mm、幅5mm、高さ15mmの大きさで4点ずつ準備した。A substantially cylindrical body made of isotropic graphite having an outer diameter of 15 cm, a height of 10 cm, and a thickness of 3 cm at 25 ° C. (t 0 ), having a depth of 3.8 cm at the upper end and a thickness in the radial direction. A plurality of substantially cylindrical bodies having a 1.35 cm shoulder and a protruding portion having a length of 3.8 cm and a radial thickness of 1.65 cm at the lower end were prepared. A screw groove was formed on the inner peripheral surface of the shoulder, and a screw thread corresponding to the screw groove was formed on the outer peripheral surface of the protrusion. In addition, before processing the substantially cylindrical body, a part of the upper end and the lower end of the substantially cylindrical body is collected in advance, and the thermal expansion coefficient corresponding to the shoulder portion and the protruding portion of the substantially cylindrical body is measured from the portion. A test piece was cut out. Four test pieces were prepared for each of the upper end and the lower end in a size of 5 mm in length, 5 mm in width, and 15 mm in height.
次いで、これらの略円筒体の内周面および外周面に炭化ケイ素被膜を形成するために、略円筒体をCVD反応装置内に設置し、装置内部をアルゴンガスで置換したのち、1200℃に加熱した。CVD反応装置内にトリクロロメチルシランと水素の混合ガス(モル比1:5)を導入し、CVD法により、略円筒体の全表面に200μmの厚みの炭化ケイ素被膜を形成した。 Next, in order to form a silicon carbide coating on the inner and outer peripheral surfaces of these approximately cylindrical bodies, the approximately cylindrical body is placed in a CVD reactor, and the interior of the apparatus is replaced with argon gas, and then heated to 1200 ° C. did. A mixed gas of trichloromethylsilane and hydrogen (molar ratio 1: 5) was introduced into the CVD reactor, and a silicon carbide film having a thickness of 200 μm was formed on the entire surface of the substantially cylindrical body by the CVD method.
一方、各略円筒体の肩部および突出部に対応する試験片について、窒素ガス雰囲気下で、示差走査熱量計を用いて雰囲気温度を25℃(t0)〜1100℃(t1)まで一定速度で上昇させながら熱膨張係数を求め、これらを各略円筒体の肩部および突出部の熱膨張係数とした。On the other hand, certain individual for substantially cylindrical body shoulder and the corresponding specimen protrusions, in a nitrogen gas atmosphere, to 25 ° C. The ambient temperature using a differential scanning calorimeter (t 0) ~1100 ℃ (t 1) The coefficient of thermal expansion was determined while increasing at a speed, and these were used as the coefficient of thermal expansion of the shoulder and protrusion of each substantially cylindrical body.
連結する一方の略円筒体の肩部の熱膨張係数と、他方の略円筒体の突出部の熱膨張係数との差が表1に示す一定の範囲となるように略円筒体を連結し、カーボン製反応容器を製造した。 The substantially cylindrical body is connected so that the difference between the thermal expansion coefficient of the shoulder portion of one substantially cylindrical body to be connected and the thermal expansion coefficient of the projecting portion of the other substantially cylindrical body is within a certain range shown in Table 1, A carbon reaction vessel was produced.
製造したカーボン製反応容器に配管及び加熱装置等をセットして反応炉として整えた。
この反応炉にテトラクロロシランと水素(モル=1:1)の混合ガスを供給し、常圧、反応温度1100℃で反応を行い、トリクロロシランを生成した。
反応炉を連続的に2000時間運転した後、カーボン製反応容器から反応炉内に漏れ出した原料ガスおよび反応生成ガスの量を測定して気密性を評価した後、カーボン製反応容器を解体して略円筒体の連結部における割れの発生を観察した。結果を表1に示す。Piping and a heating device were set in the produced carbon reaction vessel to prepare a reaction furnace.
A mixed gas of tetrachlorosilane and hydrogen (mole = 1: 1) was supplied to the reactor, and the reaction was performed at normal pressure and a reaction temperature of 1100 ° C. to produce trichlorosilane.
After the reactor was continuously operated for 2000 hours, the amount of the raw material gas and the reaction product gas leaked from the carbon reactor into the reactor was measured to evaluate the airtightness, and then the carbon reactor was disassembled. The occurrence of cracks in the connecting part of the substantially cylindrical body was observed. The results are shown in Table 1.
*1略円筒体間の熱膨張係数差=[連結部において上側に位置する略円筒体の突出部の熱膨張係数]−[連結部において下側に位置する略円筒体の肩部の熱膨張係数]
* 1 Difference in thermal expansion coefficient between substantially cylindrical bodies = [thermal expansion coefficient of a protruding portion of a substantially cylindrical body located on the upper side in the connecting portion] − [thermal expansion of a shoulder portion of a substantially cylindrical body located on the lower side in the connecting portion coefficient]
<実験の考察>
以上の結果から、互いに連結される略円筒体の熱膨張係数差が0.1x10−6以下であれば、連結部に割れを発生せず、カーボン製反応容器の破損を防止できることが確認された。特に、連結される一方の略円筒体の突出部における熱膨張係数が、他方の略円筒体の肩部における熱膨張係数よりも大きく、しかも両者の差が0.1x10−6以下である場合に、割れの発生および気密性の両面において特に優れた効果を得られることが確認された。<Experimental considerations>
From the above results, it was confirmed that if the difference in thermal expansion coefficient between the substantially cylindrical bodies connected to each other is 0.1 × 10 −6 or less, the connecting portion is not cracked and damage to the carbon reaction vessel can be prevented. . In particular, when the thermal expansion coefficient at the projecting portion of one substantially cylindrical body to be connected is larger than the thermal expansion coefficient at the shoulder portion of the other substantially cylindrical body, and the difference between the two is 0.1 × 10 −6 or less. It was confirmed that particularly excellent effects can be obtained in terms of both crack generation and airtightness.
以上、本発明を実施例に基づいて説明した。この実施例はあくまで例示であり、種々の変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 In the above, this invention was demonstrated based on the Example. It is to be understood by those skilled in the art that this embodiment is merely an example, and that various modifications are possible and that such modifications are within the scope of the present invention.
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