KR101057752B1 - Heat conversion reaction sealed container - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열변환반응 밀폐용기에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 열변환반응 밀폐용기는 베이스플레이트;와, 상기 베이스플레이트의 상측에 조립되어 밀폐된 핫존을 형성하는 베젤;과, 핫존에 배치되어 핫존의 온도를 상승시키는 발열부;와, 상기 핫존의 테두리측에 형성되어 상기 핫존으로 반응가스를 공급하는 다수의 제1유입공;과, 상기 베이스플레이트의 중앙에 수직방향으로 형성되어 상기 핫존으로 반응가스를 공급하는 제2유입공;과, 상기 베이스플레이트의 중앙에 수직방향으로 형성되어 핫존의 반응가스를 외부로 배출하는 유출공; 및, 상기 유입공을 통해 핫존으로 공급되는 반응가스가 핫존 내부에서 나선형을 이루며 상측방향으로 회전하면서 이동하도록 상기 제1유입공의 가스분사측에 경사배치되는 안내수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a heat conversion reaction closed container, the heat conversion reaction closed container according to the present invention; a base plate; and a bezel assembled to an upper side of the base plate to form a closed hot zone; and disposed in the hot zone hot zone A heating unit configured to increase a temperature of the heating zone; and a plurality of first inlet holes formed at an edge of the hot zone to supply a reaction gas to the hot zone; and formed at a center of the base plate in a vertical direction to react with the hot zone. A second inlet hole for supplying gas; and an outlet hole formed in a vertical direction at the center of the base plate to discharge the reaction gas of the hot zone to the outside; And guide means inclined to the gas injection side of the first inlet hole so that the reaction gas supplied to the hot zone through the inlet hole moves in a spiral shape and rotates upward in the hot zone. .

열변환반응, 밀폐용기, 핫존, 열교환, 분사노즐, Heat conversion reaction, hermetic container, hot zone, heat exchange, spray nozzle,

Description

열변환반응 밀폐용기{HERMETIC VESSEL FOR THERMAL CONVERSION REACTOR}Heat conversion reaction hermetically sealed container {HERMETIC VESSEL FOR THERMAL CONVERSION REACTOR}

본 발명은 열변환반응 밀폐용기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 핫존으로 공급되는 반응가스가 베젤의 내측면을 따라 나선형으로 회전하면서 상측으로 이동하면서 베젤로 전달되는 열에너지를 흡수하여 가열되도록 함으로써 핫존의 온도를 고온으로 유지하기 위한 전력소비량을 절감시킬 수 있는 것과 동시에 베젤의 외측으로 손실되는 열량을 최소화 시킬 수 있으며, 반응가스의 체류시간이 연장되므로 열변환반응 효율을 향상시킬 수 있는 열변환반응 밀폐용기에 관한 것이다.The present invention relates to a heat conversion reaction closed container, and more particularly, the reaction gas supplied to the hot zone is heated by absorbing heat energy transferred to the bezel while moving upward while spirally rotating along the inner surface of the bezel. It is possible to reduce the power consumption for maintaining the temperature at a high temperature, and to minimize the amount of heat lost to the outside of the bezel, and to improve the heat conversion reaction efficiency since the residence time of the reaction gas is extended. It's about courage.

일반적으로 고순도 폴리 실리콘 로드는 화학 기상 증착법으로 제조된다. Generally, high purity polysilicon rods are manufactured by chemical vapor deposition.

상기 화학 기상 증착법은 일반적으로 모노실란, 디클로로실란, 트리클로로실란 등의 실란가스류의 단독 또는 2종류 이상의 혼합가스를 수소와 혼합 분위기하에서 고온의 시드 필라멘트와 접촉시켜 시드 필라멘트의 표면에 실리콘을 증착시킴으로써 실시된다. The chemical vapor deposition method generally deposits silicon on the surface of the seed filament by contacting a high temperature seed filament with hydrogen or a mixed gas of silane gas such as monosilane, dichlorosilane, trichlorosilane, etc. under a mixed atmosphere with hydrogen. Is carried out.

이와 같은 화학 기상 증착법에 의한 고순도 폴리 실리콘의 증착 방법 중 슬림 로드(slim rod), 소스 로드(source rod), U자형 로드라고도 불리는 시드 필라멘트(Seed filament)에 실리콘을 증착하여 로드를 두껍게 함으로써 고순도 폴리 실리 콘 로드를 제조하는 방법이 있다. 이 방법은 지멘스(Siemens)법이라고도 하며 널리 일반적으로 사용되고 있다.High purity polysilicon is deposited by depositing silicon on seed filament, also called slim rod, source rod, and U-shaped rod, to make the rod thicker. There is a method of manufacturing a silicon rod. This method is also known as the Siemens method and is widely used.

도 1에서 도시하는 바와 같이 종래 폴리 실리콘 로드를 제조하기 위한 화학기상증착 반응기(Chemical Vapor Deposition;CVD Reactor)는 유입공(11)과 유출공(12)이 형성된 베이스플레이트(10)와, 상기 베이스플레이트(10)의 상측에 설치되어 전원의 공급에 의해 발열하는 시드 필라멘트(13)와, 상기 베이스플레이트(10)의 상측으로 조립되면서 베이스플레이트(10)와의 사이에 가열 반응공간인 핫존(Hot Zone, 21)을 형성하는 벨자형 베젤(Bell-jar type Vessel, 20)과, 상기 베젤(20)의 외측에 배치되는 냉각자켓(31)과, 상기 냉각자켓(31)으로 냉각수를 순환시키는 순환부(32) 및, 상기 냉각자켓(31)과 열교환하여 가열된 냉각수를 냉각시키는 냉각부(33)를 포함하여 구성된다. As shown in FIG. 1, a conventional chemical vapor deposition reactor (CVD reactor) for manufacturing a polysilicon rod includes a base plate 10 having inlet holes 11 and outlet holes 12 formed therein, and the base. Hot zone, which is a heating reaction space between the seed filament 13 installed on the plate 10 and generating heat by supply of power, and the base plate 10 while being assembled to the upper side of the base plate 10. And a bell-jar type vessel 20 forming a 21, a cooling jacket 31 disposed outside the bezel 20, and a circulation portion circulating cooling water through the cooling jacket 31. And a cooling unit 33 for cooling the heated cooling water by heat exchange with the cooling jacket 31.

상기와 같이 구성된 종래의 반응기는 상기 베이스플레이트(10)의 판면에 형성된 유입공(11)을 통해 트리클로로실란(Trichlorosilane;TCS, SiHCl3)과 수소(H2)가 혼합된 가스(이하, '반응가스'라고 함)가 공급되면, 핫존(21) 내부에서 반응가스중의 실리콘(Si) 성분이 열변환반응에 의해 시드 필라멘트(13)의 표면에 증착되고, 미반응 가스(TCS, H2) 및 열변환반응 과정에서 발생되는 가스(HCl, STC)는 유출공(12)을 통해 외부로 배출된다. In the conventional reactor configured as described above, trichlorosilane (TCS, SiHCl 3 ) and hydrogen (H 2 ) are mixed with gas through the inlet hole 11 formed on the plate surface of the base plate 10 (hereinafter, ' When the reaction gas' is supplied, the silicon (Si) component in the reaction gas is deposited on the surface of the seed filament 13 by the thermal conversion reaction in the hot zone 21, and the unreacted gas (TCS, H 2 ) And gases (HCl, STC) generated during the heat conversion reaction are discharged to the outside through the outlet hole (12).

이때, 상기 반응가스중의 실리콘 성분이 시드 필라멘트(13)의 표면에 증착되기 위한 통상의 반응온도는 약 1100℃이므로, 핫존(21)의 내부온도를 열변환반응에 적합한 온도로 유지하여야만 실리콘의 증착 효율을 최적화시킬 수 있게 된다.At this time, since the typical reaction temperature for depositing the silicon component in the reaction gas on the surface of the seed filament 13 is about 1100 ° C., the internal temperature of the hot zone 21 must be maintained at a temperature suitable for the thermal conversion reaction. It is possible to optimize the deposition efficiency.

즉, 시드 필라멘트(13)에 전원을 인가하여 발열시키는 것에 의해 핫존(21)의 온도를 열변환반응에 적합한 온도로 유지하게 되는데, 상기와 같은 핫존(21)을 감싸고 있는 베젤(20)이 금속으로 이루어져 약 500℃ 이상으로 가열되는 경우 구조재로서의 강성이 저하되므로, 베젤의 외측에 냉각자켓을 마련하여 베젤(20)의 온도를 200℃ 이하로 유지시키게 된다. That is, by heating the seed filament 13 to generate heat, the temperature of the hot zone 21 is maintained at a temperature suitable for the thermal conversion reaction, and the bezel 20 surrounding the hot zone 21 is made of metal. Since the rigidity as a structural member is lowered when heated to about 500 ℃ or more, by providing a cooling jacket on the outside of the bezel to maintain the temperature of the bezel 20 to 200 ℃ or less.

그런데, 베젤(20)의 내부에 위치한 핫존(21)은 반응가스의 열변환반응을 유도하기 위해 반응에 적합한 높은 온도를 유지하는 한편, 핫존(21)을 감싸는 베젤(20)은 구조적 안정을 위해 별도의 냉각시스템(30)을 구축하여 냉각시키는 것이어서, 베젤(20)을 통해 열전달되어 손실되는 열에너지가 많아 열에너지의 이용효율이 낮을 뿐만 아니라, 핫존(21)으로부터 베젤(20)로 열전달되어 냉각시스템(30)에 의해 손실되는 열에너지만큼 시드 필라멘트(13)로 전원을 인가하여 열에너지를 다시 공급하여야 하므로 전력소비량이 상승하게 되는 문제점이 있다.By the way, the hot zone 21 located inside the bezel 20 maintains a high temperature suitable for the reaction to induce a thermal conversion reaction of the reaction gas, while the bezel 20 surrounding the hot zone 21 for structural stability Since the cooling by building a separate cooling system 30, the heat energy lost through heat transfer through the bezel 20 is not only low utilization efficiency of heat energy, but also heat transfer from the hot zone 21 to the bezel 20 to the cooling system Since power to the seed filament 13 is applied to the seed filament 13 as much as the heat energy lost by the 30, the power consumption is increased.

또한, 상기 냉각시스템(30)은 상기 베젤(20)의 외측에 마련된 냉각자켓(31)으로 냉각수를 순환시키기 위한 냉각수 순환부(32)와, 상기 냉각자켓(31)을 통해 베젤(20)을 냉각시키는 과정에서 온도가 상승된 냉각수를 다시 냉각시키기 위한 냉각부(33) 및 냉각수를 보관하기 위한 탱크와 같은 장치들이 변환장치의 주변에 설치되어야 하므로 복잡한 배관과 함께 공간을 많이 차지하게 되고, 냉각수를 순환시키기 위한 펌프 등과 같은 장비들을 구동시켜야 하므로 전력의 소비가 증가할 뿐만 아니라, 냉각시스템의 구축 및 운용에 대해서도 막대한 비용이 투자되어야 하는 문 제점이 있다.In addition, the cooling system 30 is a cooling water circulation unit 32 for circulating the cooling water to the cooling jacket 31 provided on the outside of the bezel 20 and the bezel 20 through the cooling jacket 31. In the cooling process, devices such as a cooling unit 33 for recooling the coolant having a raised temperature and a tank for storing the coolant must be installed around the converter, thus taking up a lot of space with complicated piping. The need to drive equipment such as pumps to circulate energy increases the consumption of power, as well as the cost of building and operating a cooling system.

또한, 상기 반응가스는 공급압력에 따른 TCS의 기화온도 이상으로 베이스플레이트(10)의 중앙 및 외주연부에 다수 형성된 유입공(11)을 통해 핫존(21)으로 공급되어 핫존(21) 내부에서 열변환반응을 일으키게 되는데, 상기 반응가스의 기화온도가 증착 반응온도보다 상대적으로 매우 낮은 온도이므로, 핫존(21)의 내부온도를 약 1100℃로 유지하기 위해서는 많은 열에너지를 필요로 하게 되며, 반응가스가 공급되는 유입공(11)에 인접한 영역에서는 온도의 불균형으로 인해 원활한 열변환반응을 기대하기 어려운 문제가 있다. In addition, the reaction gas is supplied to the hot zone 21 through the inlet hole 11 formed in the center and the outer periphery of the base plate 10 above the vaporization temperature of the TCS according to the supply pressure is heat inside the hot zone 21 It causes a conversion reaction, since the vaporization temperature of the reaction gas is relatively lower than the deposition reaction temperature, a large amount of thermal energy is required to maintain the internal temperature of the hot zone 21 at about 1100 ℃, the reaction gas is In the region adjacent to the supplied inlet hole 11, there is a problem that it is difficult to expect a smooth heat conversion reaction due to the temperature imbalance.

또한, 유입공(11)을 통해 수직방향으로 공급된 반응가스가 그대로 하강하여 유출공(12)을 통해 배출되는 것이어서, 핫존(21)내에서 열변환반응을 일으키는 반응가스의 체류시간이 짧아 반응가스가 그대로 유출공(12)으로 배출되는 등, 열변환반응 효율이 저하되는 문제점도 있다.In addition, since the reaction gas supplied in the vertical direction through the inlet hole 11 is discharged as it is discharged through the outlet hole 12, the residence time of the reaction gas causing the thermal conversion reaction in the hot zone 21 is short, the reaction There is also a problem that the heat conversion reaction efficiency is lowered, such as the gas is discharged to the outlet hole 12 as it is.

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 핫존으로 공급되는 반응가스가 베젤의 내측면을 따라 나선형으로 회전하면서 상측으로 이동하는 과정에서 베젤로 전달되는 열에너지를 흡수하여 가열되도록 함으로써 핫존의 온도를 고온으로 유지하기 위한 전력소비량을 절감시킬 수 있는 것과 동시에 베젤의 외측으로 손실되는 열량을 최소화 시킬 수 있는 열변환반응 밀폐용기를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve such a conventional problem, by absorbing the heat energy transferred to the bezel in the process of moving the reaction gas supplied to the hot zone spirally along the inner surface of the bezel to move upwards By reducing the power consumption for maintaining the temperature of the hot zone at a high temperature to provide a heat conversion reaction sealed container that can minimize the amount of heat lost to the outside of the bezel.

또한, 핫존의 하부 테두리측으로부터 나선형으로 회전하면서 상승한 반응가스가 핫존의 상단부측에서 하강하는 과정에서 핫존의 하부 중앙에서 수직방향으로 공급되는 반응가스와 충돌하여 난류를 일으키고, 이러한 난류에 의해 반응가스가 핫존 내에서 발열부와 접촉하는 체류시간이 증가하게 되므로 열변환효율이 향상되는 열변환반응 밀폐용기를 제공함에 있다.In addition, the reaction gas rising while rotating in a spiral from the lower edge side of the hot zone collides with the reaction gas supplied in the vertical direction from the lower center of the hot zone in the process of descending from the upper end side of the hot zone, causing turbulence, and the reaction gas is caused by such turbulence. Since the residence time in contact with the heat generating portion in the hot zone is increased to provide a heat conversion reaction sealed container that improves the heat conversion efficiency.

상기 목적은, 본 발명 열변환반응 밀폐용기가 화학기상증착 반응기에 적용되는 경우, 베이스플레이트;와, 상기 베이스플레이트의 상측에 조립되어 밀폐된 핫존을 형성하는 베젤;과, 핫존에 배치되어 핫존의 온도를 상승시키는 발열부;와, 상기 핫존의 테두리측에 형성되어 상기 핫존으로 반응가스를 공급하는 다수의 제1유입공;과, 상기 베이스플레이트의 중앙에 수직방향으로 형성되어 상기 핫존으로 반응가스를 공급하는 제2유입공;과, 상기 베이스플레이트의 중앙에 수직방향으로 형성 되어 핫존의 반응가스를 외부로 배출하는 유출공; 및, 상기 유입공을 통해 핫존으로 공급되는 반응가스가 핫존 내부에서 나선형을 이루며 상측방향으로 회전하면서 이동하도록 상기 제1유입공의 가스분사측에 경사배치되는 안내수단;을 포함하는 열변환반응 밀폐용기에 의해 달성된다.The object of the present invention is that, when the heat conversion reaction closed container of the present invention is applied to a chemical vapor deposition reactor, a base plate; and a bezel assembled on the upper side of the base plate to form a sealed hot zone; A heat generating unit for raising a temperature; and a plurality of first inlet holes formed at an edge of the hot zone to supply a reaction gas to the hot zone; and a reaction gas formed at a center of the base plate in a vertical direction. A second inlet hole for supplying a second inlet hole and a outlet hole formed in a vertical direction at the center of the base plate to discharge the reaction gas of the hot zone to the outside; And a guide means inclined to the gas injection side of the first inlet hole so that the reaction gas supplied to the hot zone through the inlet hole moves in a spiral shape and rotates upward in the hot zone. Achieved by the container.

여기서, 상기 제1유입공은 상기 베젤의 내측에 인접배치되도록 상기 베이스플레이트의 중심으로부터 일정거리를 갖는 원둘레를 따라 다수 형성되는 것이 바람직하다.Here, the first inlet hole is preferably formed along the circumference having a predetermined distance from the center of the base plate to be disposed adjacent to the inside of the bezel.

또한, 본 발명 열변환반응 밀폐용기가 컨버터에 적용되는 경우 상기 발열부와 베젤 사이에서 핫존 내부의 열이 베젤로 전달되는 것을 방지하도록 핫존을 감싸는 쉴드;를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, when the heat conversion reaction closed container of the present invention is applied to the converter, it is preferable to further include a shield surrounding the hot zone to prevent heat in the hot zone from being transferred to the bezel between the heating portion and the bezel.

여기서, 상기 제1유입공은 쉴드 내측에 인접배치되도록 상기 베이스플레이트의 중심으로부터 일정거리를 갖는 원둘레를 따라 다수 형성되는 것이 바람직하다.Here, the first inlet hole is preferably formed along the circumference having a predetermined distance from the center of the base plate so as to be disposed adjacent to the inside of the shield.

또한, 상기 안내수단은 상기 안내수단은 제1유입공에 설치되는 삽입부와 상기 삽입부로부터 직각보다 작은 각으로 일측을 향해 기울어져 반응가스의 분사방향을 변경하는 토출부가 형성된 분사노즐로 이루어지는 것이 바람직하다.The guide means may include an injection nozzle including an insertion part installed in the first inlet hole and an injection part inclined toward one side at an angle smaller than a right angle from the insertion part to change the injection direction of the reaction gas. desirable.

또한, 상기 베이스플레이트의 중앙과 테두리의 사이영역에 형성되어 상기 핫존으로 반응가스를 공급하는 제3유입공;을 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the third inlet hole is formed between the center and the edge of the base plate for supplying the reaction gas to the hot zone; preferably further comprises a.

또한, 본 발명 열변환반응 밀폐용기는 베이스플레이트;와, 상기 베이스플레이트의 상측에 조립되어 밀폐된 핫존을 형성하는 베젤;과, 핫존에 배치되어 핫존의 온도를 상승시키는 발열부;와, 상기 핫존의 테두리측에 형성되어 상기 핫존으로 반 응가스를 공급하는 다수의 제1유입공;과, 상기 베이스플레이트의 중앙에 수직방향으로 형성되어 상기 핫존으로 반응가스를 공급하는 제2유입공;과, 상기 베이스플레이트의 중앙에 수직방향으로 형성되어 핫존의 반응가스를 외부로 배출하는 유출공;과, 상기 제1유입공을 포함하는 외측영역과 상기 제2유입공과 유출공 및 발열부를 포함하는 내측영역을 구획하는 격벽과, 상기 격벽에 형성되어 양측공간을 연결하는 관통공이 형성된 열교환부; 및, 상기 관통공을 통해 핫존으로 공급되는 반응가스가 핫존 내부에서 나선형을 이루며 이동하도록 상기 핫존과 접하는 격벽의 관통공에 반응가스의 분사방향을 안내하도록 경사배치되는 안내수단;을 포함하는 열변환반응 밀폐용기에 의해 달성될 수 있다.In addition, the heat conversion reaction closed container of the present invention; a base plate; and a bezel assembled to the upper side of the base plate to form a sealed hot zone; and a heating unit disposed in the hot zone to increase the temperature of the hot zone; and the hot zone A plurality of first inflow holes formed at the edge of the first supply hole and supplying reaction gas to the hot zone; and second inlet holes formed in a direction perpendicular to the center of the base plate and supplying reaction gas to the hot zone; An outlet hole formed in the center of the base plate in a vertical direction to discharge the reaction gas of the hot zone to the outside; and an outer region including the first inlet hole, and an inner region including the second inlet hole, the outlet hole, and the heat generating unit. A heat exchange part formed with a partition wall partitioning part and a through hole formed in the partition wall to connect both side spaces; And guide means inclined to guide the injection direction of the reaction gas into the through-holes of the partition wall in contact with the hot zone such that the reaction gas supplied to the hot zone through the through-hole moves in a spiral manner within the hot zone. It can be achieved by a reaction vessel.

여기서, 상기 격벽은 유입공을 포함하는 베젤의 내측면에 인접한 공간과 발열부와 제2유출공을 포함하는 공간의 사이를 다층으로 구분하도록 서로 다른 직경을 갖는 두개 이상의 통형으로 마련되고, 크기가 큰 격벽의 내측으로 크기가 작은 격벽이 삽입되는 형태로 배치되는 것이 바람직하다.Here, the partition wall is provided in at least two cylinders having different diameters so as to distinguish between the space adjacent to the inner surface of the bezel including the inlet hole and the space including the heat generating portion and the second outlet hole in a multi-layer, the size is It is preferable to arrange | position in the form which inserts a small partition inside a big partition.

또한, 상기 두개 이상의 격벽은 판면에 형성되는 관통공이 유입공을 기준으로 서로 엇갈리게 형성되어 반응가스의 이동경로가 지그재그 형태로 전환되는 것이 바람직하다.In addition, the two or more partition walls are preferably formed through the through-holes formed on the plate is staggered with each other on the basis of the inlet hole is converted into a zigzag form of the movement path of the reaction gas.

또한, 상기 안내수단은 관통공의 양측면에 형성되어 반응가스의 분사방향을 안내하는 경사면으로 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, the guide means is preferably formed on both sides of the through hole formed of an inclined surface for guiding the injection direction of the reaction gas.

또한, 상기 안내수단은 반응가스의 분사방향을 안내하도록 가스분사측에 경사배치되는 댐퍼를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the guide means preferably further comprises a damper disposed inclined to the gas injection side to guide the injection direction of the reaction gas.

본 발명에 따르면, 핫존으로 공급되는 반응가스가 베젤의 내측면을 따라 나선형으로 회전하면서 상측으로 이동하면서 베젤로 전달되는 열에너지를 흡수하여 가열되도록 함으로써 핫존의 온도를 고온으로 유지하기 위한 전력소비량을 절감시킬 수 있는 것과 동시에 베젤의 외측으로 손실되는 열량을 최소화 시킬 수 있는 열변환반응 밀폐용기가 제공된다. According to the present invention, by reducing the power consumption for maintaining the temperature of the hot zone at a high temperature by allowing the reaction gas supplied to the hot zone to be heated by absorbing the heat energy transmitted to the bezel while moving upward while spirally rotating along the inner surface of the bezel At the same time, a heat conversion reaction closed container is provided that can minimize the amount of heat lost to the outside of the bezel.

또한, 핫존의 하부 테두리측으로부터 나선형으로 회전하면서 상승한 반응가스가 핫존의 상단부측에서 하강하는 과정에서 핫존의 하부 중앙에서 수직방향으로 공급되는 반응가스와 충돌하여 난류를 일으키고, 이러한 난류에 의해 반응가스가 핫존 내에서 발열부와 접촉하는 체류시간이 증가하게 되므로 열변환효율이 향상되는 열변환반응 밀폐용기가 제공된다. In addition, the reaction gas rising while rotating in a spiral from the lower edge side of the hot zone collides with the reaction gas supplied in the vertical direction from the lower center of the hot zone in the process of descending from the upper end side of the hot zone, causing turbulence, and the reaction gas is caused by such turbulence. Since the residence time in contact with the heat generating part in the hot zone is increased, a heat conversion reaction closed container is provided which improves the heat conversion efficiency.

설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.Prior to the description, in the various embodiments, components having the same configuration will be representatively described in the first embodiment using the same reference numerals, and in other embodiments, different configurations from the first embodiment will be described. do.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 열변환반응 밀폐용기에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a heat conversion reaction closed container according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

첨부도면 중 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 열변환반응 밀폐용기의 부분절개 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 열변환반응 밀폐용기의 분해사시도이다.2 is a partially cutaway perspective view of the heat conversion reaction closed container according to the first embodiment of the present invention, Figure 3 is an exploded perspective view of the heat conversion reaction closed container according to the first embodiment of the present invention.

상기 도면에서 도시하는 바와 같은 본 발명의 제1실시예에 따른 열변환반응 밀폐용기는 베이스플레이트(110), 베젤(120), 발열부(115), 제1유입공(111), 제2유입공(112), 유출공(114) 및 안내수단을 포함하여 구성되는 것으로서, 본 실시예에서는 본 발명의 열변환반응 밀폐용기가 고순도 다결정실리콘을 생산하기 위한 화학기상증착 반응기(CVD reactor)인 것으로 예를 들어 설명한다.As shown in the drawings, the heat conversion reaction sealed container according to the first embodiment of the present invention includes a base plate 110, a bezel 120, a heat generating unit 115, a first inlet 111, and a second inlet. Comprising the ball 112, the outlet hole 114 and the guide means, in the present embodiment, the heat conversion reaction closed container of the present invention is a chemical vapor deposition reactor (CVD reactor) for producing high purity polycrystalline silicon An example is demonstrated.

상기 베이스플레이트(110)는 외측 테두리에 원둘레를 따라 다수의 제1유입공(111)이 형성되고, 중앙에 제2유입공(112)과 유출공(114)이 형성되며, 상측에 전원의 인가에 의해 저항발열하는 고순도 실리콘 재질의 발열부(115)가 설치된다. 여기서, 상기 발열부(115)는 저항발열에 의해 실리콘성분의 증착을 유도하는 시드 필라멘트(Seed filament)로 이루어진다.The base plate 110 has a plurality of first inlet hole 111 is formed along the circumference of the outer edge, the second inlet hole 112 and the outlet hole 114 is formed in the center, the power is applied to the upper side By the heat generating unit 115 of the high-purity silicon material that generates heat resistance. Here, the heat generating unit 115 is made of a seed filament (Seed filament) to induce the deposition of the silicon component by the resistance heat.

상기 베젤(120)은 일측이 개구된 벨자형(bell jar type)으로 이루어져 개구측이 상기 베이스플레이트(110)의 상측에 조립되면서 내측에 핫존(Hot Zone, 121)을 형성한다. The bezel 120 has a bell jar type having one side opened, and the opening side is assembled to the upper side of the base plate 110 to form a hot zone 121 therein.

상기와 같이 베이스플레이트(110)의 상측으로 베젤(120)이 조립된 상태에서 제1유입공(111)은 베젤(120)의 내측면에 인접한 위치에 마련되도록 상기 베이스플레이트(110)의 중심으로부터 일정거리를 갖는 원둘레를 따라 다수 형성되며, 상기 제2유입공(112)과 유출공(114)은 이중관형태로 구성되어 베이스플레이트(110)의 중앙에 수직방향으로 형성된다. As described above, in the state where the bezel 120 is assembled above the base plate 110, the first inflow hole 111 is provided at a position adjacent to the inner surface of the bezel 120 from the center of the base plate 110. It is formed along a circumference having a predetermined distance, the second inlet hole 112 and the outlet hole 114 is formed in a double pipe form is formed in the vertical direction in the center of the base plate 110.

상기 안내수단은 제1유입공(111)에 설치되는 삽입부(131)와, 상기 삽입부(131)로부터 일측으로 기울어지게 형성되어 반응가스의 분사방향을 변경하는 토 출부(132)가 형성된 분사노즐(130)로 이루어진다. 즉, 상기 분사노즐(130)은 토출부(132)가 베이스플레이트(110)의 판면을 기준으로 직각보다 작은 각도로 일측을 향해 경사지게 형성되어 상기 베이스플레이트(110)의 제1유입공(111)의 가스분사측에 설치되는 것으로서, 토출부(132)를 통해 경사방향으로 공급되는 반응가스가 벨자형 베젤(120)의 내측면을 따라 나선형으로 회전하면서 상측으로 이동할 수 있도록 각각의 제1유입공(111)에 설치되는 분사노즐(130)은 베이스플레이트(110)의 원둘레상에서 일측방향을 향해 각각 설치된다.The guide means is formed with an insertion portion 131 installed in the first inlet hole 111 and an injection portion 132 formed to be inclined from one side of the insertion portion 131 to change the injection direction of the reaction gas. It consists of a nozzle 130. That is, the injection nozzle 130 is formed such that the discharge portion 132 is inclined toward one side at an angle smaller than the right angle with respect to the plate surface of the base plate 110, the first inlet hole 111 of the base plate 110 Each of the first inlet holes to be installed on the gas injection side of the, so that the reaction gas supplied in the inclined direction through the discharge portion 132 can move upward while rotating in a spiral along the inner surface of the bell-shaped bezel 120 The injection nozzles 130 installed on the 111 are respectively installed toward one side on the circumference of the base plate 110.

한편, 실리콘의 생산량을 증가시키기 위해 베이스플레이트(110) 상에 다수의 발열부(115)가 설치되면서 제1유입공(111)과 제2유입공(112)의 간격이 멀어짐에 따라 제1유입공(111)과 제2유입공(112)의 사이영역으로 반응가스가 원활하게 공급되지 않는 경우에는, 제1유입공(111)과 제2유입공(112)의 사이영역에 반응가스를 공급하기 위한 제3유입공(113)을 다수 형성할 수 있다. On the other hand, as the plurality of heat generating portion 115 is installed on the base plate 110 to increase the amount of silicon production, the first inlet hole 111 and the second inlet hole 112 as the distance between the first inlet When the reaction gas is not smoothly supplied to the region between the ball 111 and the second inlet hole 112, the reaction gas is supplied to the region between the first inlet hole 111 and the second inlet hole 112. A plurality of third inflow holes 113 may be formed.

상기와 같은 제3유입공(113)은 제1유입공(111)과 제2유입공(112)을 통해 공급되는 반응가스가 핫존(121) 내부에서 균일한 열변환반응을 얻을 수 있을 정도의 범위 내에서 제1유입공(111)과 제2유입공(112)이 형성되어 있는 경우에는 생략 가능하다.As described above, the third inlet hole 113 is such that the reaction gas supplied through the first inlet hole 111 and the second inlet hole 112 can obtain a uniform heat conversion reaction inside the hot zone 121. If the first inlet hole 111 and the second inlet hole 112 is formed within the range, it can be omitted.

한편, 본 실시예에서는 베이스플레이트(110)에 수직방향으로 형성되는 제1유입공(111)의 가스분사측에 안내수단을 마련하여 반응가스의 분사방향을 일측방향으로 유도하는 것에 의해 반응가스가 베젤(120)의 내측벽을 따라 나선형으로 회전하면서 상측으로 이동하는 기류를 형성하는 것으로 설명하였으나, 상기 제1유입 공(111)이 경사방향으로 형성되어 내측이 경사면을 이루는 것에 의해 반응가스의 분사가 일측방향으로 유도되도록 하는 것도 가능할 것이다.On the other hand, in the present embodiment, by providing a guide means on the gas injection side of the first inlet hole 111 formed in the vertical direction on the base plate 110 to guide the injection direction of the reaction gas in one direction by the reaction gas is Although it was described as forming an air flow moving upward while spirally rotating along the inner wall of the bezel 120, the first inlet hole 111 is formed in an inclined direction to form the inclined surface of the inner side to inject the reaction gas. It will also be possible for the to be induced in one direction.

지금부터는 상술한 열변환반응 밀폐용기의 제1실시예의 작동에 대하여 설명한다.The operation of the first embodiment of the above-mentioned heat conversion reaction vessel will now be described.

첨부도면 중 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 열변환반응 밀폐용기의 정단면도이고, 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 열변환반응 밀폐용기의 평단면도이며, 도 6은 도 5의 A-A'선 확대단면도이다.Figure 4 is a front cross-sectional view of the heat conversion reaction closed container according to the first embodiment of the present invention, Figure 5 is a cross-sectional plan view of the heat conversion reaction closed container according to the first embodiment of the present invention, Figure 6 It is an expanded sectional view of the AA 'line of FIG.

먼저, 도 4에서 도시하는 바와 같이 외측 테두리에 베이스플레이트(110)의 중앙으로부터 일정거리를 갖는 원둘레를 따라 다수의 제1유입공(111)이 형성되고, 중앙영역에 제2유입공(112) 및 유출공(114)이 형성된 베이스플레이트(110)의 상측으로 벨자형 베젤(120)의 개구측이 조립되어 베이스플레이트(110)와 베젤(120)의 사이에 핫존(121)이 형성되고, 상기 제1유입공(111)의 가스분사측에는 분사노즐(130)이 각각 설치되고, 베이스플레이트(110)의 상측면에는 다수의 전원의 공급에 의해 저항발열하는 발열부(115)가 다수 설치된다. First, as shown in FIG. 4, a plurality of first inflow holes 111 are formed along a circumference having a predetermined distance from the center of the base plate 110 at an outer edge thereof, and a second inflow hole 112 is formed in the central region. And an opening side of the bell-shaped bezel 120 is assembled to the upper side of the base plate 110 on which the outlet hole 114 is formed, and a hot zone 121 is formed between the base plate 110 and the bezel 120. The injection nozzles 130 are respectively provided at the gas injection side of the first inlet hole 111, and a plurality of heat generating units 115 are formed on the upper surface of the base plate 110 to generate heat by resistance of the plurality of power supplies.

특히, 상기 제1유입공(111)의 가스배출측에 일단의 삽입부(131)가 조립되는 분사노즐(130)은 핫존(121)으로 공급된 반응가스가 베젤(120)의 내측벽을 따라 나선형을 이루며 상측으로 이동할 수 있도록 타단의 토출부(132)가 원둘레상에서 일측방향을 향하도록 설치된다. (도 5 및 도 6참조)In particular, the injection nozzle 130 having one end of the insertion part 131 assembled to the gas discharge side of the first inlet 111 has a reaction gas supplied to the hot zone 121 along the inner wall of the bezel 120. The discharge part 132 of the other end is installed so as to face in one direction on the circumference so as to move upward in a spiral shape. (See Figures 5 and 6)

상기와 같이 조립된 상태에서, 발열부(115)로 전원을 인가하여 발열부(115) 의 표면온도가 통상의 반응온도인 약 1100℃로 유지되도록 한 다음, 제1유입공(111)을 통해 반응가스(TCS+H2)를 공급하면, 반응가스가 제1유입공(111)의 가스분사측에 설치된 분사노즐(130)을 통해 핫존(121)으로 공급된다. 이때, 상기 분사노즐(130)의 토출부(132)가 제1유입공(111)이 형성된 원둘레를 따라 일측방향을 향하도록 설치되어 있으므로, 상기 토출부(132)를 통해 핫존(121)으로 공급되는 반응가스는 베젤(120)의 내측면을 따라 나선형을 이루며 상측으로 이동하게 된다.In the assembled state as described above, power is applied to the heat generating unit 115 to maintain the surface temperature of the heat generating unit 115 at about 1100 ° C., which is a normal reaction temperature, and then through the first inlet hole 111. When the reaction gas (TCS + H 2 ) is supplied, the reaction gas is supplied to the hot zone 121 through the injection nozzle 130 provided on the gas injection side of the first inlet hole 111. At this time, since the discharge part 132 of the injection nozzle 130 is installed to face in one direction along the circumference where the first inlet hole 111 is formed, it is supplied to the hot zone 121 through the discharge part 132. The reaction gas is spirally moved along the inner surface of the bezel 120 to move upward.

즉, 열변환반응을 유도하기 위해 고온을 유지하는 핫존(121)의 내부로 상대적으로 낮은온도로 공급되는 반응가스가 베젤(120)의 내측면을 따라 나선형을 이루며 상측방향으로 이동하는 과정에서 베젤(120)로 전달되는 열에너지를 흡수하여 가열되므로 외부로 손실되는 열량이 감소될 뿐만 아니라, 반응가스가 가열된 상태로 핫존(121)의 반응영역으로 공급되는 것이므로 핫존(121)의 온도를 고온으로 유지하기 위한 발열부(115)의 전력소비량이 감소되는 등, 열에너지의 이용효율을 향상시킬 수 있게 된다.That is, the reaction gas supplied at a relatively low temperature into the inside of the hot zone 121 that maintains a high temperature to induce a thermal conversion reaction spirals along the inner surface of the bezel 120 and moves upwards. Since the heat energy absorbed by the heat absorbed by the heat is absorbed and heated, the amount of heat lost to the outside is reduced, and since the reaction gas is supplied to the reaction zone of the hot zone 121 in a heated state, the temperature of the hot zone 121 is increased to a high temperature. It is possible to improve the utilization efficiency of the thermal energy, such as the power consumption of the heat generating unit 115 to maintain.

또한, 종래와 같이 반응가스가 핫존(121) 내부에서 제1유입공(111)을 통해 공급되어 수직방향으로 상승하였다가 베젤(120)의 상측 중앙에서 하강하면서 베이스플레이트(110)의 중앙에 형성된 유출공(114)을 통해 빠져나가는 것에 비하여 핫존(121) 내부에서의 체류시간이 증가하게 되므로 반응가스중에 포함된 실리콘성분이 발열부(115)의 표면에 석출하는 반응시간이 길어지면서 실리콘의 생산효율을 향상시킬 수 있게 된다.In addition, as in the prior art, the reaction gas is supplied through the first inlet hole 111 in the hot zone 121 and ascends in the vertical direction, and is formed at the center of the base plate 110 while descending from the upper center of the bezel 120. Since the residence time in the hot zone 121 is increased as compared to the exit through the outlet hole 114, the reaction time for the silicon component contained in the reaction gas to precipitate on the surface of the heat generating unit 115 becomes longer. The efficiency can be improved.

또한, 상기와 같이 베젤(120)로 전달되는 열에너지를 반응가스가 흡수하면서 베젤(120)의 외측으로 손실되는 열에너지가 감소되므로, 베젤(120)을 냉각시키기 위한 별도의 냉각시스템을 생략하거나, 냉각시스템의 용량 또는 구동량을 최소화 시킬 수 있는 이점을 제공하게 된다.In addition, as the reaction gas absorbs the heat energy transferred to the bezel 120 as described above, heat energy lost to the outside of the bezel 120 is reduced, so that a separate cooling system for cooling the bezel 120 may be omitted or cooled. This provides the advantage of minimizing the capacity or drive of the system.

아울러, 제1유입공(111)을 통해 공급되는 반응가스가 분사노즐(130)에 의해 핫존(121) 내부에서 나선형으로 회전하면서 상승하였다가 베젤(120)의 상측 중앙부분에서 하강하는 과정에서 제2유입공(112)을 통해 수직방향으로 공급되는 반응가스와 충돌하여 핫존(121) 내부에서 난류를 형성하면서 하부영역으로 이동한 뒤 유출공(114)을 통해 빠져나가게 된다. In addition, the reaction gas supplied through the first inlet hole 111 rises while spirally rotating in the hot zone 121 by the injection nozzle 130 and then descends from the upper center portion of the bezel 120. It collides with the reaction gas supplied in the vertical direction through the second inlet hole 112 to form a turbulent flow inside the hot zone 121 and move to the lower region and then exit through the outlet hole 114.

즉, 핫존(121)의 외측영역은 나선형의 상승기류가 발생되고, 핫존(121)의 중앙영역은 수직방향의 상승기류가 발생되면서, 양측 상승기류의 사이영역에서 난류를 일으키며 하강하는 기류가 발생하게 되며, 이러한 하강기류는 도 4와 도 5에서 굵은 점선으로 표시한 것과 같이 중앙 비어있는 기둥형태의 열변환반응영역("A"로 표시)을 이루게 된다. 따라서, 열변환반응영역에서는 반응가스가 난류를 일으키며 하강하는 과정에서 비교적 균일한 온도분포를 이루게 되므로, 상기 열변환반응영역에 배치되는 발열부(115)를 통해 균일한 두께의 실리콘 로드를 생산할 수 있게 된다.That is, spirally rising air is generated in the outer region of the hot zone 121, and vertically rising air is generated in the central region of the hot zone 121. The downdraft forms a hollow columnar heat conversion reaction region (indicated by " A ") as shown by thick dashed lines in FIGS. Therefore, since the reaction gas forms a relatively uniform temperature distribution in the course of descending and causing turbulence in the heat conversion reaction zone, the silicon rod having a uniform thickness can be produced through the heat generating unit 115 disposed in the heat conversion reaction zone. Will be.

다음으로 본 발명의 제2실시예에 따른 열변환반응 밀폐용기에 대하여 설명한다. Next, a heat conversion reaction closed container according to a second embodiment of the present invention will be described.

첨부도면 중 도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 열변환반응 밀폐용기의 정단면도로서, 본 실시예에서는 본 발명의 열변환반응 밀폐용기가 열변환반응을 통해 실리콘 테트라클로라이드(Silicon Tetracloride;STC, SiCl4)를 트리클로로실란(Trichlorosilane;TCS, SiHCl3)으로 변환하는 STC-TCS 변환기(STC-TCS converter)인 것으로 예를 들어 설명한다.7 is a front sectional view of a heat conversion reaction closed container according to a second embodiment of the present invention, in this embodiment, the heat conversion reaction closed container of silicon tetrachloride (Silicon Tetracloride; STC, SiCl 4 ) will be described as an example STC-TCS converter (STC-TCS converter) for converting into trichlorosilane (TCS, SiHCl 3 ).

상기 도면에서 도시하는 바와 같은 본 발명의 제2실시예에 따른 열변환반응 밀폐용기는 상기 도면에서 도시하는 바와 같은 본 발명의 제2실시예에 따른 열변환반응 밀폐용기는 베이스플레이트(110), 베젤(120), 발열부(115), 제1유입공(111), 제2유입공(112), 유출공(114), 분사노즐(130) 및 베젤(120)의 내측에서 핫존(121)을 감싸는 쉴드(140)를 포함하여 구성되는 것으로서, 발열부(115)와 쉴드(140) 이외의 구성은 상술한 제1실시예와 동일한 구성을 가지므로 이에 대한 설명은 생략한다.The heat conversion reaction closed container according to the second embodiment of the present invention as shown in the drawings as shown in the drawings the heat conversion reaction closed container according to the second embodiment of the present invention as shown in the base plate 110, The hot zone 121 inside the bezel 120, the heat generating unit 115, the first inlet hole 111, the second inlet hole 112, the outlet hole 114, the injection nozzle 130, and the bezel 120. As it is configured to include a shield 140 to surround the configuration, except for the heat generating unit 115 and the shield 140 has the same configuration as the above-described first embodiment, a description thereof will be omitted.

상술한 제1실시예의 발열부(115)는 저항발열에 의해 실리콘성분의 증착을 유도하는 시드 필라멘트(Seed filament)인 것을 예로 들었으나, 본 실시예에서의 발열부(115)는 핫존(121)의 내부온도를 가열하기 위한 히터로서의 기능을 수행하게 된다. The heat generating unit 115 of the first embodiment described above is a seed filament (Seed filament) to induce the deposition of the silicon component by the resistance heat, but the heat generating unit 115 in the present embodiment is a hot zone 121 It serves as a heater for heating the internal temperature of the.

또한, 상기 쉴드(140)는 핫존(121) 내부의 열이 베젤(120) 외부로 손실되는 것을 줄이기 위해 베젤(120)의 내측에 마련되어 베젤(120)로 전달되는 열을 차단하는 것으로서, 발열부(115)와 제1유입공(111)을 감싸도록 베이스플레이트(110) 상에 설치된다. In addition, the shield 140 is provided inside the bezel 120 to block heat transmitted to the bezel 120 in order to reduce heat loss inside the hot zone 121 outside the bezel 120, and generates heat. It is installed on the base plate 110 to surround the 115 and the first inlet 111.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 제2실시예에 따른 열변환반응 밀폐용기의 작용을 살펴보면, 발열부(115)에 전원을 인가하여 핫존(121)의 내부온도를 약 900℃ 내지 1500℃로 가열한 상태에서 제1유입공(111) 및 제2유입공(112)을 통해 반응가스(STC+H2)를 핫존(121)으로 공급하면, 반응가스가 고온의 핫존(121)내에서 수소화반응을 일으키면서 TCS와 염화수소(HCl)로 변환되어 유출공(114)을 통해 배출된다.Looking at the action of the heat conversion reaction closed container according to the second embodiment of the present invention having the configuration as described above, by applying power to the heat generating unit 115 to the internal temperature of the hot zone 121 to about 900 ℃ to 1500 ℃ When the reaction gas (STC + H 2 ) is supplied to the hot zone 121 through the first inlet 111 and the second inlet 112 in a heated state, the reaction gas is hydrogenated in the hot zone 121 at a high temperature. The reaction is converted into TCS and hydrogen chloride (HCl) is discharged through the outlet hole 114.

이때, 상기 제1유입공(111)의 가스분사측에 설치된 분사노즐(130)에 의해 쉴드(140)의 내측벽을 따라 나선형을 이루면서 상측으로 이동하는 과정에서 반응가스가 쉴드(140)로 전달되는 열에너지를 흡수하므로 쉴드(140) 및 베젤(120)로 전달되어 베젤(120)의 외측으로 손실되는 열량을 감소시키며, 발열부(115)에 의해 소정온도로 가열된 핫존(121)의 영역 내부에서 반응가스가 나선형을 이루며 순환하면서 체류시간이 증가하게 되므로 변환효율이 향상된다. At this time, the reaction gas is transferred to the shield 140 in the process of moving upward while forming a spiral along the inner wall of the shield 140 by the injection nozzle 130 installed on the gas injection side of the first inlet hole 111. Absorption of heat energy is transmitted to the shield 140 and the bezel 120 to reduce the amount of heat lost to the outside of the bezel 120, the inside of the region of the hot zone 121 heated to a predetermined temperature by the heat generating unit 115 At this time, the residence time is increased while the reaction gas is helically circulated, so the conversion efficiency is improved.

또한, 분사노즐(130)을 통해 핫존(121)으로 공급된 반응가스가 나선형의 형태로 쉴드(140)의 내측벽을 따라 상측으로 이동하는 과정에서 쉴드(140)로 전달되는 열에너지를 흡수하여 가열되고, 다시 핫존(121)의 상측 중앙에서 하측방향으로 하강하는 과정에서 제1유입공(111)을 통해 수직방향으로 공급되는 반응가스와 충돌하여 난류를 발생시키게 된다. In addition, the reaction gas supplied to the hot zone 121 through the injection nozzle 130 absorbs and heats the heat energy transferred to the shield 140 in the process of moving upward along the inner wall of the shield 140 in the form of a spiral. In addition, in the process of descending downward from the upper center of the hot zone 121, the turbulence is generated by colliding with the reaction gas supplied in the vertical direction through the first inlet hole 111.

즉, 핫존(121)의 외측영역은 나선형의 상승기류가 발생되고, 핫존(121)의 중 앙영역은 수직방향의 상승기류가 발생되면서 도면에서 굵은 점선으로 표시한 것과 같이 반응가스가 중앙 비어있는 기둥형태로 난류를 일으키며 하강하는 열변환반응영역("A"로 표시)을 이루게되는데, 상기와 같은 열변환반응영역 내에서는 반응가스가 발열부(115)와 접촉하는 시간이 길어지게 되므로, 열변환효율이 향상되는 이점을 제공하게 된다. That is, the outer region of the hot zone 121 has a spiral rising air flow, and the central region of the hot zone 121 has a rising gas in the vertical direction, and the reaction gas is empty at the center as indicated by the thick dotted line in the drawing. The column forms a turbulent flow and descends the heat conversion reaction zone (indicated by "A"). In the heat conversion reaction zone as described above, since the reaction gas takes longer to contact the heat generating unit 115, This provides the advantage of improved conversion efficiency.

다음으로 본 발명의 제3실시예에 따른 열변환반응 밀폐용기에 대하여 설명한다. Next, a heat conversion reaction closed container according to a third embodiment of the present invention will be described.

첨부도면 중 도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 열변환반응 밀폐용기의 부분절개 사시도로서, 베젤(120)의 내측에 열교환부(150)가 형성되는 점에서 상술한 실시예들과 차이를 갖는다.8 is a partially cutaway perspective view of a heat conversion reaction sealed container according to a third embodiment of the present invention, in which a heat exchange part 150 is formed inside the bezel 120, and is different from the above-described embodiments. Has

즉, 상기 열교환부(150)는 상기 베이스플레이트(110)의 제1유입공(111)을 통해 유입되는 반응가스가 상기 베젤(120)로 전달되는 열에너지를 흡수하여 가열된 상태로 상기 핫존(121)으로 공급되도록 상기 베젤(120)의 내측에 형성되는 것으로서, 반응가스가 유입되는 제1유입공(111)과 핫존(121)을 연결하는 순환통로로 이루어진다.That is, the heat exchange part 150 absorbs the heat energy transferred through the first inlet hole 111 of the base plate 110 to the bezel 120 to heat the hot zone 121. It is formed on the inside of the bezel 120 to be supplied to the), and consists of a circulation passage connecting the first inlet 111 and the hot zone 121, the reaction gas is introduced.

상기와 같은 순환통로는 서로 다른 직경을 갖는 원통형 격벽(152)이 동심을 이루도록 배치된 상태에서 각 격벽(152)의 일단부 또는 타단부에 형성되는 관통공(153)이 유입공의 위치를 기준으로 일단부 또는 타단부 중에서 서로 엇갈리는 위치에 각각 형성됨으로써 지그재그 형태로 구성된다.The circulation passage as described above has a through hole 153 formed at one end or the other end of each partition 152 in a state where the cylindrical partitions 152 having different diameters are arranged concentrically based on the position of the inflow hole. It is configured in a zigzag form by being formed at positions alternate with each other from one end or the other end.

즉, 다수의 격벽(152)들 중 베젤(120)과 접하는 격벽(152)과 베젤(120)의 사이에 위치한 제1유입공(111)을 통해 순환통로로 유입된 반응가스가 격벽(152)들의 관통공(153)을 통해 격벽(152)들의 사이공간을 지그재그형태로 순환되면서 베젤(120) 및 격벽(152)으로 전달되는 열에너지를 흡수하여 가열된 상태로 핫존(121)으로 공급되므로 열에너지의 이용효율이 향상된다.That is, the reaction gas introduced into the circulation passage through the first inlet hole 111 located between the partition wall 152 and the bezel 120 which are in contact with the bezel 120 among the partition walls 152 is the partition wall 152. Since the space between the partition walls 152 is zigzag through the through-hole 153 of the zigzag form, the heat energy is absorbed by the bezel 120 and the partition walls 152 and supplied to the hot zone 121 in a heated state so that the Use efficiency is improved.

한편, 본 실시예에서는 열교환면적 및 열교환시간을 연장하기 위해서 격벽(152)의 관통공(153)이 서로 엇갈리게 형성하여 순환통로가 지그재그 형태의 이동경로를 이루며 유입공과 핫존(121)을 연결하는 것으로 설명하였으나, 반응가스가 순환통로를 경유하는 과정에서 다양한 형태로 이동경로를 분산시키거나 전환시키는 것에 의해 열교환면적 및 열교환시간이 증가되도록 하는 것도 가능할 것이다.Meanwhile, in the present embodiment, the through holes 153 of the partition wall 152 are alternately formed in order to extend the heat exchange area and the heat exchange time so that the circulation passage forms a zigzag moving path and connects the inflow hole and the hot zone 121. As described above, it may be possible to increase the heat exchange area and the heat exchange time by dispersing or converting the movement path in various forms in the course of the reaction gas passing through the circulation passage.

또한, 상기와 같이 다수개의 격벽(152)으로 구성되는 경우, 격벽(152)의 설치되는 위치, 즉 발열부(115)와의 거리에 따라 격벽(152)에 전달되는 열에너지가 서로 다르므로, 각각의 격벽(152)이 서로 다른 온도로 가열된다. 따라서 다수의 격벽(152)들은 설치된 위치에서의 가열온도에 대응되는 내열성을 갖는 재질로 구성될 수 있다.In addition, when the plurality of partitions 152 are configured as described above, the thermal energy transmitted to the partitions 152 is different depending on the location of the partitions 152, that is, the distance from the heat generating unit 115. The partition 152 is heated to different temperatures. Therefore, the plurality of partitions 152 may be formed of a material having heat resistance corresponding to the heating temperature at the installed position.

특히, 상기 핫존(121)과 접하는 격벽(152)의 관통공(153)에는 관통공(153)을 통해 핫존(121)으로 공급되는 반응가스가 핫존(121) 내부에서 일측방향으로 회전할 수 있도록 안내수단이 형성된다. In particular, the reaction gas supplied to the hot zone 121 through the through hole 153 in the through hole 153 of the partition 152 contacting the hot zone 121 may rotate in one direction inside the hot zone 121. Guide means are formed.

이러한 안내수단은 핫존(121)의 테두리영역에서 반응가스가 일측방향으로 회전할 수 있도록 상기 관통공(153)의 양측면에 형성되어 반응가스의 분사방향을 안 내하는 경사면(133)으로 이루어진다.The guide means is formed on both sides of the through-hole 153 so as to rotate the reaction gas in one direction in the border region of the hot zone 121 is made of an inclined surface 133 to guide the injection direction of the reaction gas.

첨부도면 중 도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 열변환반응 밀폐용기의 평단면도이고, 도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 열변환반응 밀폐용기의 정단면도로서, 도면에서 도시하는 바와 같이 관통공(153)을 통해 핫존(121)으로 공급되는 반응가스가 관통공(153)의 양측면에 형성된 경사면(133)에 의해 핫존(121)의 외측에서 일측방향으로 안내되어 공급됨에 따라 핫존(121) 내부에서 회전하게 되므로, 핫존(121) 내부에서 반응가스가 체류하는 시간이 증가하게 된다.9 is a cross sectional plan view of a heat conversion reaction closed container according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a front sectional view of a heat conversion reaction closed container according to a third embodiment of the present invention. As the reaction gas supplied to the hot zone 121 through the through hole 153 is guided in one direction from the outside of the hot zone 121 by the inclined surfaces 133 formed on both sides of the through hole 153. Since the inside of the hot zone 121 is rotated, the time for the reaction gas to stay in the hot zone 121 is increased.

또한, 도 10과 같이 상기 격벽(152)의 관통공(153)을 통해 핫존(121)으로 공급되어 회전하는 반응가스가 제2유입공(112)을 통해 수직방향으로 공급되는 반응가스와 충돌하면서 제2유입공(112)에 의한 상승기류 이외의 영역에서 난류를 일으키며 하강하는 기류를 형성하게 되는데, 이러한 하강기류가 난류에 의해 발열부(115)와 접촉하는 시간이 증가 하게 되므로 열교환반응 효율이 향상되는 이점을 제공하게 된다. Further, as shown in FIG. 10, the reaction gas that is supplied to the hot zone 121 and rotates through the through hole 153 of the partition 152 collides with the reaction gas that is vertically supplied through the second inlet hole 112. The turbulent flow in the region other than the rising air flow by the second inlet hole 112 forms a falling air flow. Since the falling air flow increases the time for contacting the heat generating unit 115 by the turbulence, the heat exchange reaction efficiency is increased. It provides an advantage to be improved.

한편, 도 11에서 도시하는 바와 같이 상기 관통공(153)의 가스분사측에 반응가스의 분사방향을 안내하도록 소정각도로 경사배치되는 댐퍼(134)가 각각 설치되어 상기 관통공(153)을 통해 핫존(121)으로 공급되는 반응가스가 핫존(121) 내에서 일측방향으로 회전되게 할 수 있다. 또한, 도 12에서 도시하는 바와 같이 상기 관통공(153)에 토출부가 일측으로 기울어지게 형성된 분사노즐(130)이 각각 설치되어 상기 관통공(153)을 통해 공급되는 반응가스의 분사방향을 일측으로 안내하여 반응가스가 배출측에서 일방향으로 회전되게 하는 것도 가능하다. Meanwhile, as shown in FIG. 11, dampers 134 are inclined at a predetermined angle to guide the injection direction of the reaction gas on the gas injection side of the through holes 153, respectively, through the through holes 153. The reaction gas supplied to the hot zone 121 may be rotated in one direction in the hot zone 121. In addition, as illustrated in FIG. 12, injection nozzles 130 each having a discharge portion inclined to one side are installed in the through hole 153 to direct the injection direction of the reaction gas supplied through the through hole 153 to one side. It is also possible to guide and cause the reaction gas to rotate in one direction on the discharge side.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, but may be embodied in various forms of embodiments within the scope of the appended claims. Without departing from the gist of the invention claimed in the claims, it is intended that any person skilled in the art to which the present invention pertains falls within the scope of the claims described herein to various extents that can be modified.

도 1은 종래 폴리 실리콘 로드를 제조하기 위한 화학기상증착 반응기의 정단면도,1 is a front sectional view of a chemical vapor deposition reactor for producing a conventional polysilicon rod,

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 열변환반응 밀폐용기의 절개 사시도, 2 is a perspective view cut away of the heat conversion reaction closed container according to the first embodiment of the present invention,

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 열변환반응 밀폐용기의 분해사시도,Figure 3 is an exploded perspective view of the heat conversion reaction closed container according to the first embodiment of the present invention,

도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 열변환반응 밀폐용기의 정단면도, Figure 4 is a front sectional view of the heat conversion reaction closed container according to the first embodiment of the present invention,

도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 열변환반응 밀폐용기의 평단면도, 5 is a plan sectional view of a heat conversion reaction closed container according to a first embodiment of the present invention;

도 6은 도 5의 A-A'선 확대단면도,6 is an enlarged cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 5;

도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 열변환반응 밀폐용기의 정단면도,7 is a front sectional view of a heat conversion reaction closed container according to a second embodiment of the present invention;

도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 열변환반응 밀폐용기의 절개 사시도, 8 is a cutaway perspective view of a heat conversion reaction closed container according to a third embodiment of the present invention;

도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 열변환반응 밀폐용기의 평단면도,9 is a plan sectional view of a heat conversion reaction closed container according to a third embodiment of the present invention;

도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 열변환반응 밀폐용기의 정단면도,10 is a front sectional view of a heat conversion reaction closed container according to a third embodiment of the present invention;

도 11 내지 도 12는 본 발명의 제3실시예에 따른 열변환반응 밀폐용기의 안내수단의 다양한 변형실시예들에 대한 평단면도이다.11 to 12 are cross-sectional views of various modified embodiments of the guide means of the heat conversion reaction closed container according to the third embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

110:베이스플레이트, 111:제1유입공, 112:제2유입공, 113:제3유입공, 110: base plate, 111: first inlet, 112: second inlet, 113: third inlet,

114:유출공, 115:발열부, 120:베젤, 121:핫존, 130:분사노즐, 131:삽입부,114: outflow hole, 115: heat generating part, 120: bezel, 121: hot zone, 130: spray nozzle, 131: inserting part,

132:토출부, 133:경사면, 134:댐퍼, 140:쉴드, 150:열교환부, 152:격벽, 132: discharge portion, 133: inclined surface, 134: damper, 140: shield, 150: heat exchanger, 152: bulkhead,

153:관통공153: through-through

Claims (11)

베이스플레이트;Base plate; 상기 베이스플레이트의 상측에 조립되어 밀폐된 핫존을 형성하는 베젤;A bezel assembled to an upper side of the base plate to form a closed hot zone; 핫존에 배치되어 핫존의 온도를 상승시키는 발열부;A heat generation unit disposed in the hot zone to increase a temperature of the hot zone; 상기 핫존의 테두리측에 형성되어 상기 핫존으로 반응가스를 공급하는 다수의 제1유입공;A plurality of first inlet holes formed at an edge of the hot zone to supply a reaction gas to the hot zone; 상기 베이스플레이트의 중앙에 수직방향으로 형성되어 상기 핫존으로 반응가스를 공급하는 제2유입공;A second inlet hole formed in a vertical direction in the center of the base plate to supply a reaction gas to the hot zone; 상기 베이스플레이트의 중앙에 수직방향으로 형성되어 핫존의 반응가스를 외부로 배출하는 유출공; 및,Outflow holes are formed in the vertical direction in the center of the base plate for discharging the reaction gas of the hot zone to the outside; And, 상기 유입공을 통해 핫존으로 공급되는 반응가스가 핫존 내부에서 나선형을 이루며 상측방향으로 회전하면서 이동하도록 상기 제1유입공의 가스분사측에 경사배치되는 안내수단;을 포함하는 열변환반응 밀폐용기.And a guide means inclined to the gas injection side of the first inlet hole so that the reaction gas supplied to the hot zone through the inlet hole moves in a spiral shape and rotates upward in the hot zone. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1유입공은 상기 베젤의 내측에 인접배치되도록 상기 베이스플레이트의 중심으로부터 일정거리를 갖는 원둘레를 따라 다수 형성되는 것을 특징으로 하는 열변환반응 밀폐용기.The first inlet hole is a plurality of heat conversion reaction container, characterized in that formed along the circumference having a predetermined distance from the center of the base plate to be disposed adjacent to the inside of the bezel. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 발열부와 베젤 사이에서 핫존 내부의 열이 베젤로 전달되는 것을 방지하도록 핫존을 감싸는 쉴드;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열변환반응 밀폐용기.And a shield surrounding the hot zone to prevent heat inside the hot zone from being transferred to the bezel between the heat generating unit and the bezel. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 제1유입공은 쉴드 내측에 인접배치되도록 상기 베이스플레이트의 중심으로부터 일정거리를 갖는 원둘레를 따라 다수 형성되는 것을 특징으로 하는 열변환반응 밀폐용기.The first inlet hole is a plurality of heat conversion reaction closed container, characterized in that formed along the circumference having a predetermined distance from the center of the base plate to be disposed adjacent to the inside of the shield. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,5. The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 안내수단은 제1유입공에 설치되는 삽입부와 상기 삽입부로부터 직각보다 작은 각으로 일측을 향해 기울어져 반응가스의 분사방향을 변경하는 토출부가 형성된 분사노즐로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열변환반응 밀폐용기.The guide means is a heat conversion reaction comprising an injection portion formed in the insertion portion is installed in the first inlet hole and the discharge portion which is inclined toward one side at an angle smaller than the right angle from the insertion portion to change the injection direction of the reaction gas Airtight containers. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 베이스플레이트의 중앙과 테두리의 사이영역에 형성되어 상기 핫존으로 반응가스를 공급하는 제3유입공;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열변환반응 밀폐용기.And a third inlet hole formed in a region between the center and the edge of the base plate to supply a reaction gas to the hot zone. 베이스플레이트;Base plate; 상기 베이스플레이트의 상측에 조립되어 밀폐된 핫존을 형성하는 베젤;A bezel assembled to an upper side of the base plate to form a closed hot zone; 핫존에 배치되어 핫존의 온도를 상승시키는 발열부;A heat generation unit disposed in the hot zone to increase a temperature of the hot zone; 상기 핫존의 테두리측에 형성되어 상기 핫존으로 반응가스를 공급하는 다수의 제1유입공;A plurality of first inlet holes formed at an edge of the hot zone to supply a reaction gas to the hot zone; 상기 베이스플레이트의 중앙에 수직방향으로 형성되어 상기 핫존으로 반응가스를 공급하는 제2유입공;A second inlet hole formed in a vertical direction in the center of the base plate to supply a reaction gas to the hot zone; 상기 베이스플레이트의 중앙에 수직방향으로 형성되어 핫존의 반응가스를 외부로 배출하는 유출공;Outflow holes are formed in the vertical direction in the center of the base plate for discharging the reaction gas of the hot zone to the outside; 상기 제1유입공을 포함하는 외측영역과 상기 제2유입공과 유출공 및 발열부를 포함하는 내측영역을 구획하는 격벽과, 상기 격벽에 형성되어 양측공간을 연결하는 관통공이 형성된 열교환부; 및,A heat exchange part including a partition wall partitioning an outer region including the first inflow hole, an inner region including the second inflow hole, an outlet hole, and a heat generating part, and a through hole formed in the partition wall to connect both side spaces; And, 상기 관통공을 통해 핫존으로 공급되는 반응가스가 핫존 내부에서 나선형을 이루며 이동하도록 상기 관통공에 가스분사방향을 안내하도록 경사배치되는 안내수단;을 포함하는 열변환반응 밀폐용기.And a guide unit inclined to guide the gas injection direction to the through hole so that the reaction gas supplied to the hot zone through the through hole moves helically in the hot zone. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 격벽은 유입공을 포함하는 베젤의 내측면에 인접한 공간과 발열부와 제2유출공을 포함하는 공간의 사이를 다층으로 구분하도록 서로 다른 직경을 갖는 두개 이상의 통형으로 마련되고, 크기가 큰 격벽의 내측으로 크기가 작은 격벽이 삽 입되는 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 열변환반응 밀폐용기.The partition wall is provided with two or more tubular shapes having different diameters so as to divide the space adjacent to the inner surface of the bezel including the inflow hole and the space including the heat generating portion and the second outflow hole into multiple layers, and have a large partition wall. A heat conversion reaction sealed container, characterized in that arranged in the form of inserting a small partition wall inside. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 두개 이상의 격벽은 판면에 형성되는 관통공이 유입공을 기준으로 서로 엇갈리게 형성되어 반응가스의 이동경로가 지그재그 형태로 전환되는 것을 특징으로 하는 열변환반응 밀폐용기.The two or more partition walls are through-holes formed in the plate is formed to be staggered with each other based on the inlet hole, the heat conversion reaction closed container, characterized in that the movement path of the reaction gas is converted into a zigzag form. 제 9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 안내수단은 관통공의 양측면에 형성되어 가스의 분사방향을 안내하는 경사면인 것을 특징으로 하는 열변환반응 밀폐용기.The guide means is formed on both sides of the through-hole heat conversion reaction closed container, characterized in that the inclined surface for guiding the injection direction of the gas. 제 9항 또는 제 10항에 있어서,The method according to claim 9 or 10, 상기 안내수단은 반응가스의 분사방향을 안내하도록 가스분사측에 경사배치되는 댐퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열변환반응 밀폐용기.The guide means further comprises a damper disposed inclined to the gas injection side to guide the injection direction of the reaction gas heat conversion reaction closed container.
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