KR101302971B1 - 자켓과 이를 사용한 반응기 - Google Patents

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이상배
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주식회사 아이제이피에스
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    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside

Abstract

본 발명은 자켓과 이를 사용한 반응기에 관한 것으로, 이는 적어도 하나의 유입공이 형성된 카운터 플랜지, 상기 카운터 플랜지에 고정되며 적어도 하나의 제1유출공이 형성된 외측 튜브, 상기 카운터 플랜지에 고정되면서 상기 외측 튜브 내에 이격되게 배치되고 상기 외측 튜브의 제1유출공에 상응한 제2유출공 및 다수의 분사공이 형성된 내측 튜브, 상기 외측 튜브의 제1유출공과 상기 내측 튜브의 제2유출공을 연결하는 관부재, 및 상기 외측 튜브의 하단과 상기 내측 튜브의 하단을 밀봉되게 연결하는 연결부재를 포함한 이중관 구조의 자켓을 이용함으로써, 폴리실리콘의 제조공정에서 반응기 내에 공급되는 반응가스가 밀집되게 분포할 수 있도록 하여 반응가스가 로드와 접촉할 기회 및 시간을 증대시켜 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있게 된다.

Description

자켓과 이를 사용한 반응기 {Jacket and reactor using same}
본 발명은 자켓과 이를 사용한 반응기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반응기 내에 공급되는 반응가스가 밀집되게 분포할 수 있도록 하여 반응가스가 로드와 접촉할 기회 및 시간을 증대시켜 수율을 향상시키는 자켓과 이를 사용한 반응기에 관한 것이다.
폴리실리콘은 결정구조가 다결정 상태이면서 순도가 매우 높아 현재 반도체소자, 태양전지 등 상업적으로 널리 이용되고 있다.
이와 같은 폴리실리콘은 막대형 또는 입자형으로 제조되고 있는데, 그 제조방법을 구체적으로 설명하면 아래와 같다.
우선, 규석 또는 규사(주성분: SiO2)와 흑연(주성분: C)을 아크 방전로에서 반응시키면 순도가 약 99 % 정도의 금속급 Si(Metallurgical Si: 이하 MG-Si)이 제조된다.
이 MG-Si를 출발물질로 하여 화학 반응, 즉 가스화 공정을 통해 실란(Silane) 원료를 합성, 분리하고 충분히 정제하면, 고순도를 갖는 가스 상태의 실란 원료를 제조하게 된다. 제조되는 고순도의 실란 원료로는 화학식 SiHCl3로 표현되는 삼염화실란(Trichlorosilane: 이하 TCS라 함)가스이며, 이를 재처리할 경우에 화학식 SiH4로 표현되는 모노실란(Monosilane)가스를 만들 수 있다. TCS는 MG-Si를 HCl과 반응시켜 얻고, 모노실란가스는 MG-Si를 SiCl4 및 H2와 반응시키거나 MG-Si를 SiF4 및 NaAlH4와 반응시켜 얻는다.
다음으로, 화학증기증착(Chemical Vapor Deposition) 공정을 이용하여 수소와의 혼합 분위기 하에서 고순도의 실란가스로부터 Si을 석출하여 고체 상태의 폴리실리콘을 제조한다.
실란가스는 고온의 환경 하에서 수소환원 반응 및 열분해 반응을 통해 Si 미립자를 생성시키는데, 이와 같이 생성된 Si 미립자가 결정 씨드(Seed)로 기능하는 로드(Rod) 또는 입자의 표면에 석출되어 다결정의 폴리실리콘이 얻어지게 되는 것이다.
이와 같이 실란가스를 이용하여 고체 상태의 폴리실리콘을 제조하는 방법으로는 지멘스(Siemens) 석출법과 유동층 석출법이 있는데, 상업적으로는 TCS를 원료로 이용하는 지멘스 석출법이 가장 많이 활용되고 있다.
한편, TCS 대신 모노실란을 원료로 제조하여 Si을 석출시키는 방법은 모노실란이 갖는 낮은 반응온도(약 550 ~ 850 ℃)로 반응기의 가열에 대한 부담이 적고 수율도 최소 90 %로 높은 반면에, TCS를 제조한 후 Si과 결합하는 Cl를 H로 치환하는 공정이 추가로 필요하며, 높은 폭발 위험성으로 인해 취급 및 저장이 매우 까다롭고, 더구나 Si 석출 중에 모노실란의 열분해에 의해 다량 발생하는 Si 분말을 처리해야 하는 단점이 있다. 이에 따라 폴리실리콘을 제조하는 업자들은, 높은 반응온도와 낮은 수율(약 25 % 이내)에도 불구하고, TCS 지멘스 석출법을 주로 활용하고 있다.
아래에서는 도면을 참조하여 지멘스 석출법에 대해 간략히 설명하기로 한다. 도 1은 지멘스 석출법에 의해 폴리실리콘을 제조하는 장치의 개략도로서, 지멘스 석출법은 도 1에 도시된 바와 같이 종형 반응기(Bell-Jar Reactor)를 이용하여 실란가스로부터 막대형 폴리실리콘을 제조하는 방법이다.
지멘스 석출법을 설명하면, 청정 분위기로 유지되는 스테인리스 재질의 종형 반응기(A) 내부에 가느다란 굵기를 갖는 Si 코어 로드(B)를 ∩형상으로 위치시키고, Si 코어 로드(B)의 말단을 전극(C)과 연결시킨다. 이어서, 예열기(Preheater)를 이용하여 약 300 ℃ 이상으로 예열시킴으로써 Si 코어 로드(B)의 비저항을 낮춰 전기저항 가열이 가능하게 한다. 이때, 전극(C)을 통해 소정 전위차의 전기를 공급하면, Si 코어 로드(B)가 높은 온도(약 1,000 ~ 1,150 ℃)로 가열될 수 있고, 실란가스(예컨대 TCS) 및 수소가스(H2)로 이루어진 반응가스를 종형 반응기(A) 내부로 공급하면, Si 코어 로드(B)의 표면에 Si이 석출되면서 점차 Si 코어 로드(B)의 굵기가 증가하게 된다. 이와 같은 전기저항 가열 및 Si 석출을 수일 내지 수십일 이상 유지하게 되면, 직경이 약 10 내지 15 cm 정도가 되는 막대형 폴리실리콘 제품을 얻게 되는 것이다. 종형 반응기(A)의 내부에서 Si 코어 로드(B)의 직경이 더 증가하기 어려워지면 Si 석출 운전을 종료한 다음, 막대형 폴리실리콘 제품을 꺼낸다. 미반응 가스(TCS, H2)와 반응 중에 발생하는 가스(HCl, STC 등)는 외부로 배출되게 된다.
여기서, 반응가스 중의 Si이 Si 코어 로드(B)의 표면에 증착되기 위한 반응온도가 약 1,000 ℃ 이상이므로, 종형 반응기(A)의 내부 온도를 반응에 적합한 온도로 유지하여야만 Si의 수율을 맞출 수 있게 된다. 그런데, 종형 반응기(A)가 금속으로 이루어져 있기 때문에, 약 500℃ 이상으로 가열되는 경우에 구조재로서의 강성이 문제가 된다. 이러한 문제점을 해소하고자 종형 반응기(A)의 외부에 냉각자켓을 마련하여 종형 반응기(A)의 온도를 약 100 ~ 300 ℃로 유지하고 있다.
하지만, 종형 반응기(A)의 내부는 반응가스의 반응을 유도하기 위해 높은 온도를 유지하는 한편, 종형 반응기(A) 자체는 구조적 안정을 위해 별도의 냉각자켓을 구축하여 냉각시키는 것이므로, 종형 반응기(A)를 통한 열전달로 손실되는 열에너지가 많아 열에너지의 이용효율이 낮을 뿐만 아니라, 이렇게 손실되는 열에너지만큼 Si 코어 로드(B)로 전기를 인가하여 열에너지를 다시 공급하여야 하므로 전력소비량이 상승하게 되는 문제점이 있다.
또한, 종형 반응기(A)의 하부에 있는 베이스 플레이트의 유입공을 통해 수직방향으로 위를 향하여 확산 공급되는 반응가스가 다시 그대로 하강하거나 상승된 상태에서 종형 반응기(A)의 하부 또는 상부로 배출되게 되어 있는데, 이러한 반응가스의 궤적 때문에 반응가스가 Si 코어 로드(B)와 접촉할 기회 또는 시간이 짧아 반응가스가 그대로 유출되게 됨으로써, 반응효율은 물론 수율도 저하되는 문제점이 있다.
이에 본 발명은 폴리실리콘의 제조공정에서 반응기 내에 공급되는 반응가스가 밀집되게 분포할 수 있도록 하여 반응가스가 로드와 접촉할 기회 및 시간을 증대시켜 수율을 향상시킬 수 있는 자켓을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 목적은 이러한 자켓을 적용한 반응기를 제공하는 것이다.
본 발명의 제1실시예에 따른 자켓은, 반응기의 상부에 결합되며 적어도 하나의 유입공이 형성된 카운터 플랜지; 상기 카운터 플랜지에 고정되며 적어도 하나의 제1유출공이 측방으로 형성된 외측 튜브; 상기 카운터 플랜지에 고정되면서 상기 외측 튜브 내에 이격되게 배치되고, 상기 외측 튜브의 제1유출공에 상응하게 형성된 제2유출공 및 측방으로 관통 형성된 다수의 분사공을 갖춘 내측 튜브; 상기 외측 튜브의 제1유출공과 상기 내측 튜브의 제2유출공을 측방으로 연결하는 관부재; 및 상기 외측 튜브의 하단과 상기 내측 튜브의 하단을 밀봉되게 연결하는 연결부재를 포함하고, 상기 카운터 플랜지를 매개로 하여 상기 반응기의 상부로부터 매달린 채로 상기 반응기의 내부에 위치하게 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 자켓은, 적어도 하나의 제1유출공이 측방으로 형성된 외측 튜브; 상기 외측 튜브 내에 이격되게 배치되고, 상기 외측 튜브의 제1유출공에 상응하게 형성된 제2유출공 및 측방으로 관통 형성된 다수의 분사공을 갖춘 내측 튜브; 상기 외측 튜브의 일단과 상기 내측 튜브의 일단을 연결하는 제1연결부재; 상기 외측 튜브의 제1유출공과 상기 내측 튜브의 제2유출공을 측방으로 연결하는 관부재; 상기 외측 튜브의 타단과 상기 내측 튜브의 타단을 연결하는 제2연결부재; 및 상기 외측 튜브, 상기 내측 튜브, 상기 제1연결부재, 상기 제2연결부재로 구획된 공간에 유체가 연통되게 하면서, 상기 외측 튜브와 상기 내측 튜브의 조립체를 반응기의 상부로부터 지지하는 적어도 하나의 유입관을 포함하고, 상기 유입관을 매개로 하여 상기 반응기의 상부로부터 매달린 채로 상기 반응기의 내부에 위치하게 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제1실시예에 따른 자켓이 적용된 반응기는, 유출관과 전극이 설치된 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트에 결합되는 용기본체; 상기 베이스 플레이트의 전극과 연결되어 상기 용기본체 내에 배치되는 로드; 상기 용기본체의 상단에 결합되며 적어도 하나의 유입공이 형성된 카운터 플랜지, 상기 카운터 플랜지에 고정되며 적어도 하나의 제1유출공이 형성된 외측 튜브, 상기 카운터 플랜지에 고정되면서 상기 외측 튜브 내에 이격되게 배치되고 상기 로드를 둘러싸며 상기 외측 튜브의 제1유출공에 상응한 제2유출공 및 다수의 분사공이 형성된 내측 튜브, 상기 외측 튜브의 제1유출공과 상기 내측 튜브의 제2유출공을 연결하는 관부재, 및 상기 외측 튜브의 하단과 상기 내측 튜브의 하단을 밀봉되게 연결하는 연결부재를 구비하며, 상기 외측 튜브 및 상기 내측 튜브의 사이에 있는 공간을 통해 반응가스가 유입되고 상기 로드 쪽으로 상기 분사공을 통해 상기 반응가스를 분사하도록 된 자켓을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 자켓이 적용된 반응기는, 유출관과 전극이 설치된 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트에 결합되는 용기본체; 상기 베이스 플레이트의 전극과 연결되어 상기 용기본체 내에 배치되는 로드; 적어도 하나의 제1유출공이 형성된 외측 튜브, 상기 외측 튜브 내에 이격되게 배치되고 상기 로드를 둘러싸며 상기 외측 튜브의 제1유출공에 상응한 제2유출공 및 다수의 분사공이 형성된 내측 튜브, 상기 외측 튜브의 일단과 상기 내측 튜브의 일단을 연결하는 제1연결부재, 상기 외측 튜브의 제1유출공과 상기 내측 튜브의 제2유출공을 연결하는 관부재, 상기 외측 튜브의 타단과 상기 내측 튜브의 타단을 연결하는 제2연결부재, 및 상기 외측 튜브, 상기 내측 튜브, 상기 제1연결부재, 상기 제2연결부재로 구획된 공간과 상기 용기본체의 외부를 연통되게 하면서 상기 외측 튜브와 상기 내측 튜브의 조립체를 지지하는 적어도 하나의 유입관을 구비하며, 상기 외측 튜브 및 상기 내측 튜브의 사이에 있는 공간을 통해 반응가스가 유입되고 상기 로드 쪽으로 상기 분사공을 통해 상기 반응가스를 분사하도록 된 자켓을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 이중관 구조의 자켓을 이용함으로써, 폴리실리콘의 제조공정에서 반응기 내에 공급되는 반응가스가 밀집되게 분포할 수 있도록 하여 반응가스가 로드와 접촉할 기회 및 시간을 증대시켜 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있게 된다.
또한, 본 발명에 의하면, 로드에서 발생하는 고온의 열을 자켓이 차단하게 됨으로써, 반응기의 용기본체가 직접 전달받게 되는 열이 줄어들게 되고, 이에 따라 반응기를 통해 손실되는 열에너지가 줄어들게 되어 손실된 열에너지만큼 전기를 인가하여 열에너지를 다시 공급해야 하는 전력소비량을 절감하게 됨은 물론, 반응가스가 자켓과 접촉하여 열을 전달받아 반응에 적합한 온도로 용이하게 가열될 수 있어서 열에너지의 이용효율을 대폭 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 지멘스 석출법에 의해 폴리실리콘을 제조하는 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 자켓을 도시한 분해사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 카운터 플랜지의 저면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 외측 튜브 및 내측 튜브의 조립체를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 자켓을 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 자켓을 사용한 반응기를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 자켓을 사용한 반응기의 변형예를 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 자켓을 사용한 반응기를 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 자켓을 사용한 반응기의 변형예를 도시한 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 자켓을 도시한 분해사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 카운터 플랜지의 저면도이며, 도 4는 도 2에 도시된 외측 튜브 및 내측 튜브의 조립체를 도시한 단면도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 자켓(100)은, 적어도 하나의 유입공(12)이 형성된 카운터 플랜지(11), 이 카운터 플랜지(11)에 고정되며 적어도 하나의 제1유출공(14)이 형성된 외측 튜브(13), 카운터 플랜지(11)에 고정되면서 외측 튜브(13) 내에 이격되게 배치되고 외측 튜브(13)의 제1유출공(14)에 상응한 제2유출공(16) 및 다수의 분사공(17)이 형성된 내측 튜브(15), 외측 튜브(13)의 제1유출공(14)과 내측 튜브(15)의 제2유출공(16)을 연결하는 관부재(18), 및 외측 튜브(13)의 하단과 내측 튜브(15)의 하단을 밀봉되게 연결하는 연결부재(19)를 포함한다.
카운터 플랜지(11)는 후술하는 반응기(300, 400; 도 6 또는 도 7 참조)의 용기본체(2; 도 6 또는 도 7 참조) 또는 용기뚜껑(4; 도 6 참조)이 갖는 단면 형상에 상응하게 형성된 판 형상 부재이다. 도 2와 도 3에는, 반응기가 원통형인 경우에 적합하도록 카운터 플랜지(11)가 원형의 판 형상 부재로 나타나 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
카운터 플랜지(11)에는 다수의 유입공(12)이 형성되어 있는데, 이들 유입공(12)은 대략 외측 튜브(13) 및 내측 튜브(15)의 조립체의 단부 형상에 맞춰 가늘고 긴 슬롯 형태로 형성되어 직렬로 배열되는 것이 좋다.
카운터 플랜지(11)는 외측 튜브(13) 및 내측 튜브(15)의 조립체에 고정되게 된다. 이러한 고정을 위해서는 볼팅 체결이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 용접 등과 같은 접착 방법에 의해 이루어질 수 있다. 카운터 플랜지(11)가 외측 튜브(13) 및 내측 튜브(15)의 조립체에 볼팅 체결로 고정되는 경우에, 카운터 플랜지(11)에는 다수의 볼트공(21)이 형성될 수 있으며, 이에 상응하게 외측 튜브(13) 및 내측 튜브(15)의 조립체에도 플랜지(20; 상세한 내용은 후술함)가 부가될 수 있다.
또한, 카운터 플랜지(11)는 반응기의 용기본체(2)의 상단 또는 용기본체(2)와 용기뚜껑(4) 사이에 결합될 수 있는데, 이를 위해 카운터 플랜지(11)의 선단을 따라 다수의 체결홈(22)이 형성되어 있어, 이들 체결홈(22)을 용기본체(2)의 상단 플랜지 또는 용기뚜껑(4)의 하단 플랜지에 있는 구멍에 맞추어 볼트와 너트를 체결할 수 있도록 되어 있다. 이와 같이, 카운터 플랜지(11)를 반응기의 상부에 고정 설치함으로써, 본 발명에 따른 자켓(100)은 반응기의 상부로부터 매달린 채로 위치하게 된다.
외측 튜브(13)는 대략 상부에 적어도 하나의 제1유출공(14)이 형성되어 있다. 이 외측 튜브(13)는 직접 그 상단이 카운터 플랜지(11)에 용접 등의 방법으로 고정될 수 있거나, 후술하는 내측 튜브(15)와 조립된 후 이 조립체가 카운터 플랜지(11)에 결합되는 방식으로 고정될 수도 있다.
내측 튜브(15)는 대략 상부에 외측 튜브(13)의 제1유출공(14)에 상응한 제2유출공(16)이 형성되어 있으며, 다수의 분사공(17)이 2차원적으로 배열 형성되어 있다. 내측 튜브(15)는 외측 튜브(13) 내에 외측 튜브(13)와 소정 간격으로 떨어져 배치되고, 마찬가지로 직접 그 상단이 카운터 플랜지(11)에 용접 등의 방법으로 고정될 수 있거나, 외측 튜브(13)와 조립된 후 이 조립체가 카운터 플랜지(11)에 결합되는 방식으로 고정될 수도 있다.
외측 튜브(13)의 내부에 내측 튜브(15)를 이격되게 배치하고 이들 외측 튜브(13)와 내측 튜브(15)의 상단 및 하단을 연결함으로써, 외측 튜브(13) 및 내측 튜브(15)의 조립체를 구성할 수 있다. 이 경우, 외측 튜브(13) 및 내측 튜브(15)의 사이에 존재하게 되는 공간이 반응가스의 통로로 작용한다.
외측 튜브(13)의 상단과 내측 튜브(15)의 상단은 플랜지(20)에 의해 연결될 수 있다. 이 플랜지(20)에는 카운터 플랜지(11)의 유입공(12)에 상응한 관통공(23)과, 카운터 플랜지(11)의 볼트공(21)에 상응한 나사공(24)이 형성되어 있다. 이에 따라, 카운터 플랜지(11)의 유입공(12)을 통과한 반응가스가 관통공(23)을 거쳐 외측 튜브(13) 및 내측 튜브(15)의 사이에 있는 통로로 유입될 수 있게 된다. 이어서, 반응가스는 내측 튜브(15)에 형성된 다수의 분사공(17)을 통하여 내측 튜브(15) 내에 위치된 로드(3; 도 6 또는 도 7 참조)를 향해 분사하게 되는 것이다. 또, 전술한 바와 같이, 외측 튜브(13) 및 내측 튜브(15)의 조립체가 플랜지(20)를 매개로 하여 카운터 플랜지(11)에 고정될 수 있게 된다. 즉, 카운터 플랜지(11)의 볼트공(21)을 관통한 볼트가 나사공(24)에 체결됨으로써, 외측 튜브(13) 및 내측 튜브(15)의 조립체와 카운터 플랜지(11) 사이의 결합이 이루어지게 된다.
외측 튜브(13)의 하단과 내측 튜브(15)의 하단에는 연결부재(19)가 밀봉되게 연결된다. 이 연결부재(19)는 대략 고리 형상의 부재이다.
외측 튜브(13) 및 내측 튜브(15)의 사이에는, 외측 튜브(13)의 제1유출공(14)과 내측 튜브(15)의 제2유출공(16)을 연결하는 관부재(18)가 개재될 수 있어, 미반응 가스 중 H2를 별도로 분리하여 배출할 수 있게 한다. 이 H2는 가벼운 성질 때문에 상승하여 차후에 용기본체(2)의 측벽에 있는 제2유출공(2a; 도 6 또는 도 7 참조) 또는 제1유출공(1a; 도 6 또는 도 7 참조)으로 배기된다.
도 2와 도 3에는, 반응기 내에 수십 개의 로드(3)가 배치되는 경우에 적합하도록, 외측 튜브(13) 및 내측 튜브(15)의 조립체가 대략 삼각형 단면을 갖도록 하여 나타내고 있으나, 외측 튜브(13)와 내측 튜브(15) 및 이들 조립체의 단면 형상은 이에 한정되지 않고, 원형이나 타원형 또는 사각형 등의 다각형 단면을 가질 수 있음은 물론이다.
카운터 플랜지(11)와 외측 튜브(13) 및 내측 튜브(15) 각각에는 자켓(100)의 내부를 시각적으로 확인할 수 있는 감시창(25) 또는 카메라가 구비될 수 있다. 또한, 외측 튜브(13) 및 내측 튜브(15)를 관통하여 온도센서가 설치될 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 자켓(100)에는 이 자켓(100)의 내부에서도 반응가스를 분사되게 하는 보조 유입관(30; 도 6 또는 도 7 참조)이 더 설치될 수 있다. 이 보조 유입관(30)이 설치되는 경우에, 보조 유입관(30)은 카운터 플랜지(11)에 매달리도록 설치하는 것이 바람직하다. 보조 유입관(30)에는 방사상으로 다수의 분사홀(31; 도 6 또는 도 7 참조)이 형성되어 있다. 또, 카운터 플랜지(11)에는 보조 유입관(30)으로 반응가스를 공급하기 위한 추가 유입공(26)과, 보조 유입관(30)을 설치하기 위한 추가 볼트공(27)이 더 형성될 수 있으며, 이에 맞추어 보조 유입관(30)의 상부 단부에는 연결 플랜지(32; 도 6 또는 도 7 참조)가 마련될 수 있다. 이들 추가 볼트공(27)과 연결 플랜지(32)의 나사공에 삽입 체결되는 볼트에 의해 카운터 플랜지(11)와 보조 유입관(30)은 서로 결합하게 된다. 보조 유입관(30)의 위치는 로드(3) 또는 베이스 플레이트(1; 도 6 또는 도 7 참조)에 설치된 전극(1b; 도 6 또는 도 7 참조)으로부터 어긋나도록 설정해야 한다. 이로써, 로드(3)를 둘러싸는 내측 튜브(15)와, 이 내측 튜브(15) 내에 추가로 설치된 보조 유입관(30)을 통하여 반응가스가 로드(3)의 전체 외주면에 걸쳐 충분히 분사될 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 자켓을 도시한 사시도이다. 이 도면에서, 도 2 내지 도 4에 도시되고 설명된 동일한 구성요소는 동일한 참조부호로 표시되며, 이에 따라 아래에 더 설명되지 않는다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 자켓(200)은, 적어도 하나의 제1유출공(14)이 형성된 외측 튜브(13), 이 외측 튜브(13) 내에 이격되게 배치되고 외측 튜브(13)의 제1유출공(14)에 상응한 제2유출공(16) 및 다수의 분사공(17)이 형성된 내측 튜브(15), 외측 튜브(13)의 일단과 내측 튜브(15)의 일단을 연결하는 제1연결부재(19'), 외측 튜브(13)의 제1유출공(14)과 내측 튜브(15)의 제2유출공(16)을 연결하는 관부재(18), 외측 튜브(13)의 타단과 내측 튜브(15)의 타단을 연결하는 제2연결부재(29), 및 외측 튜브(13), 내측 튜브(15), 제1연결부재(19'), 제2연결부재(29)로 구획된 공간에 유체가 연통되게 하는 적어도 하나의 유입공(12')을 포함한다.
외측 튜브(13)의 내부에 내측 튜브(15)를 이격되게 배치하고 이들 외측 튜브(13)와 내측 튜브(15)의 상단 및 하단을 연결함으로써, 외측 튜브(13) 및 내측 튜브(15)의 조립체를 구성할 수 있다. 이 경우, 외측 튜브(13) 및 내측 튜브(15)의 사이에 존재하게 되는 공간이 반응가스의 통로로 작용한다.
외측 튜브(13)의 하단과 내측 튜브(15)의 하단에는 제1연결부재(19)가 연결된다. 이 제1연결부재(19')는 대략 고리 형상의 부재이다.
마찬가지로, 외측 튜브(13)의 상단과 내측 튜브(15)의 상단이 제2연결부재(29)에 의해 연결될 수 있다. 이 제2연결부재(29)는 대략 고리 형상의 부재이다.
본 발명의 제2실시예에 따른 자켓(200)에서는, 외측 튜브(13), 내측 튜브(15), 제1연결부재(19'), 제2연결부재(29)로 구획된 공간에 유체가 연통되게 하는 적어도 하나의 유입공(12')을 구비할 수 있는데, 도 5에서는 제2연결부재(29) 상에 다수의 유입공(12')이 형성된 예를 나타내고 있으나, 이에 한정되지 않고 외측 튜브(13)나 내측 튜브(15) 또는 제1연결부재(19')에 유입공(12')이 형성될 수 있다. 이들 유입공(12')의 형상은 특별히 한정되지 않고, 반응기의 외부로부터 이 자켓(100)의 내부에 반응가스를 유입시켜 분사되게 하는 유입관(10; 도 8 또는 도 9 참조)의 단면 형상에 상응하게 형성되면 된다. 각각의 유입관(10)은 해당 유입공(12')에 후술하는 바와 같이 용접 또는 나사체결 방식으로 연결 고정되게 된다. 이러한 유입관(10)이 본 발명의 제2실시예에 따른 자켓(200)을 반응기 내에 설치할 수 있는 지지부재로 작용하게 된다.
유입관(10)을 거쳐 유입공(12')을 통과한 반응가스가 외측 튜브(13) 및 내측 튜브(15)의 사이에 있는 통로로 유입될 수 있게 된다. 이어서, 반응가스는 내측 튜브(15)에 형성된 다수의 분사공(17)을 통하여 내측 튜브(15) 내에 위치된 로드(3; 도 8 또는 도 9 참조)를 향해 분사하게 되는 것이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 자켓을 사용한 반응기를 도시한 단면도로서, 이에 도시된 바와 같이 반응기(300)는, 유출관(1a)과 전극(1b)이 설치된 베이스 플레이트(1); 이 베이스 플레이트(1)에 결합되는 용기본체(2); 베이스 플레이트(1)의 전극(1b)과 연결되어 용기본체(1) 내에 배치되는 로드(3); 용기본체(2)의 상단에 결합되며 적어도 하나의 유입공(12)이 형성된 카운터 플랜지(11), 이 카운터 플랜지(11)에 고정되며 적어도 하나의 제1유출공(14)이 형성된 외측 튜브(13), 카운터 플랜지(11)에 고정되면서 외측 튜브(13) 내에 이격되게 배치되고 외측 튜브(13)의 제1유출공(14)에 상응한 제2유출공(16) 및 다수의 분사공(17)이 형성된 내측 튜브(15), 외측 튜브(13)의 제1유출공(14)과 내측 튜브(15)의 제2유출공(16)을 연결하는 관부재(18), 및 외측 튜브(13)의 하단과 내측 튜브(15)의 하단을 밀봉되게 연결하는 연결부재(19)를 구비하며, 외측 튜브(13) 및 내측 튜브(15)의 사이에 있는 공간을 통해 반응가스가 유입되고 로드(3) 쪽으로 분사공(17)을 통해 반응가스를 분사하도록 된 자켓(100)을 포함한다.
베이스 플레이트(1)에는 유출관(1a)과 전극(1b)이 설치되며, 상측에 전기의 인가에 의해 전기저항으로 발열하는 고순도 Si 재질의 로드(3)가 전극(1b)과 연결되어 설치된다. 이 베이스 플레이트(1)는 별도의 프레임(7)을 사용하여 지면으로부터 상승하여 위치될 수 있다.
용기본체(2)는 원통 형상으로 형성되며, 하단이 베이스 플레이트(1)의 상면에 조립되면서 그 밀폐된 내부공간이 반응영역으로 작용한다. 용기본체(2)의 측벽에는 보조 유출관(2a)이 마련될 수 있다.
용기본체(2) 내에 로드(3)가 배치되게 된다. 전극(1b)을 통해 로드(3)에 전기가 인가되어 로드(3)를 높은 온도로 가열하면, 반응기(300)의 용기본체(2) 내에 공급되는 반응가스가 열분해 되어 로드(3)에 Si이 증착된다.
용기본체(2)의 측벽에는 그 내부를 시각적으로 확인할 수 있는 감시창 또는 카메라(6)가 구비될 수 있다. 또한, 용기본체(2)를 관통하여 온도센서가 설치될 수도 있다. 더불어, 용기본체(2)의 외부에 냉각자켓을 마련하여 반응기(300)의 온도를 적절히 유지하도록 할 수 있다.
도 6에 도시된 본 발명의 반응기(300)에서, 용기본체(2)는 대략 반구 형상의 용기뚜껑(4)과 분리가능하게 구성되어 있다. 용기뚜껑(4)의 상부에는 반응가스를 공급하기 위한 유입홀(4a)이 설치될 수 있다. 용기본체(2)와 용기뚜껑(4) 사이에는 도 2 내지 도 4를 참조로 하여 설명한 본 발명의 제1실시예에 따른 자켓(100)의 카운터 플랜지(11)가 개재되며, 이 카운터 플랜지(11)에 의해 반응기(300)의 내부를 반응가스의 공급영역과 반응영역으로 구획하게 된다. 카운터 플랜지(11)는 용기본체(2)의 상단 플랜지와 용기뚜껑(4)의 하단 플랜지 사이에서 볼팅 체결로 고정되는 것이 바람직하다. 카운터 플랜지(11)가 용기뚜껑(4)의 하단 플랜지와 별도로 고정되게 하고 나서, 용기본체(2)의 상단 플랜지와 용기뚜껑(4)의 하단 플랜지를 결합하도록 구성하여도 좋다. 이렇게 하면, 용기뚜껑(4)에 자켓(100)이 조립된 채로 함께 들어올릴 수 있어 반응기(300)의 분해 및 제품의 인출이 편리하게 이루어질 수 있다.
본 발명의 제1실시예에 따른 자켓(100)의 구성에 대해서는 이미 설명하였으므로, 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. 다만, 카운터 플랜지(11)가 용기본체(2)의 상부에 결합되기 때문에, 카운터 플랜지(11)에 고정되는 외측 튜브(13)와 내측 튜브(15), 그리고 보조 유입관(30)이 반응기(300)의 상부로부터 매달린 채로 위치하게 됨을 강조하고자 한다.
이하에서는 본 발명의 제1실시예에 따른 자켓을 사용한 반응기의 작동에 대해 설명하기로 한다.
도 6에 도시된 반응기(300)에서, 로드(3)에 전기를 인가하여 로드(3)의 표면온도가 반응에 적합한 약 1,000 ℃ 이상으로 유지되게 한다.
이어서, 용기뚜껑(4)의 유입홀(4a)을 통해 반응가스(TCS + H2)를 공급하면, 반응가스는 카운터 플랜지(11)의 유입공(12) 및 플랜지(20)의 관통공(23)을 거쳐 외측 튜브(13) 및 내측 튜브(15)의 사이에 있는 통로로 유입될 수 있게 된다. 그 후에, 반응가스는 내측 튜브(15)에 형성된 다수의 분사공(17)을 통하여 내측 튜브(15) 내에 위치된 로드(3)를 향해 분사된다.
반응을 유도하기 위해 고온을 유지하는 자켓(100)의 내부로, 비교적 낮은 온도(예컨대 약 150 ℃)를 가진 반응가스가 공급되면서, 반응가스는 자켓(100)과 접촉하여 열을 전달받아 반응에 적합한 온도로 용이하게 가열될 수 있을 뿐만 아니라, 로드(3)에서 발생하는 고온의 열을 직접 받게 되어 상승하는 자켓(100) 자체의 온도를 반응가스가 떨어뜨리는 효과를 얻을 수 있다. 또, 자켓(100)의 이러한 열 차단으로 인해, 반응기(300)의 용기본체(2)가 직접 전달받게 되는 열이 줄어들게 되고, 이에 따라 반응기(300)를 통해 손실되는 열에너지가 줄어들어, 반응기(300) 내 온도를 고온으로 유지하기 위한 로드(3), 즉 전극(1b)의 전력소비량이 감소되게 됨으로써, 열에너지의 이용효율을 현저히 향상시킬 수 있게 된다.
더욱이, 종래와 같이 반응기의 하부에 있는 베이스 플레이트의 유입공을 통해 수직방향으로 위를 향하여 확산 공급되는 반응가스가 다시 그대로 하강하거나 상승된 상태에서 종형 반응기(A)의 하부 또는 상부로 배출되는 것에 비해, 자켓(100)에 2차원적으로 배열된 분사공(17)을 통해 반응가스가 측방으로 분사되어 로드(3)에 접촉하게 되므로, 반응가스가 로드(3)와 접촉할 기회 및 시간을 증대시켜 로드(3)의 표면에서 Si이 석출될 수 있는 반응시간이 길어지게 됨으로써 반응효율 및 수율을 대폭 향상시킬 수 있게 된다.
자켓(100)의 분사공(17)에 대해 로드(3)의 표면 중 일부에 사각지대가 생겨 반응가스가 덜 접촉하게 되는 영역이 있을 수 있는데, 본 발명의 제1실시예에 따른 자켓(100)의 내부에 추가로 설치된 보조 유입관(30)의 분사홀(31)을 통하여 반응가스가 로드(3)의 전체 외주면에 걸쳐 충분히 분사될 수 있게 됨으로써, 로드(3)에 대한 반응가스의 균일한 접촉분포가 이루어지게 된다. 결국, 균일한 직경의 막대형 폴리실리콘 제품을 얻을 수 있게 되는 것이다.
반응 중에 발생하는 가스(HCl, STC 등)와 미반응 가스 중 일부(예컨대 TCS)는 베이스 플레이트(1)에 설치된 유출관(1a)을 통해 외부로 배출되거나, 미반응 가스 중 나머지(예컨대 H2 등)는 용기본체(2)의 측벽에 있는 보조 유출공(2a)으로 배기된다.
가스를 완전히 배출시킨 다음에, 유입홀(4a)을 통해 저온의 냉각가스(예컨대 질소, 수소, 아르곤)를 공급하면, 자켓(100)에 2차원적으로 배열된 분사공(17)을 통해 냉각가스가 측방으로 분사되어 로드(3)에 접촉하여 냉각시키게 되므로, 냉각 효과가 신속하고 용이하게 이루어질 수 있게 된다.
용기뚜껑(4)을 용기본체(2)와 분리하고 나서 용기뚜껑(4)을 들어올리면, 용기뚜껑(4)에 자켓(100) 및 보조 유입관(30)이 조립된 채로 함께 들어 올려지게 되어 용기본체(2)와의 분리가 용이하게 이루어질 수 있고, 궁극적으로 제품을 반응기(300)로부터 편리하게 인출해 낼 수 있는 장점도 있다.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 자켓을 사용한 반응기의 변형예를 도시한 단면도이다. 이 도면에서, 도 2 내지 도 4 및 도 6에 도시되고 설명된 동일한 구성요소는 동일한 참조부호로 표시되며, 이에 따라 아래에 더 설명되지 않는다.
도 7에 도시된 본 발명의 반응기(400)는, 도 6을 참조로 하여 설명한 반응기(300) 중 용기뚜껑(4)이 생략되고서 카운터 플랜지(11)가 용기본체(2)의 상부를 폐쇄하도록 구성되어 있다. 도 7의 반응기(400)는 카운터 플랜지(11)에 반응가스를 공급하기 위한 적어도 하나의 유입관(10)이 직접 연결되어 설치된 점과, 이러한 구성으로 인해 카운터 플랜지(11)의 구성에 다소 변형이 있는 점을 제외하고, 도 6의 반응기(300)와 거의 유사하다.
카운터 플랜지(11)의 상면은 유입공(12a) 외에 완전히 폐쇄되어 있으며, 저면에는 플랜지(20)의 관통공(23)들과 연통되게 뻗어 있는 고리 모양의 유입홈(12b)이 형성되어 있고, 유입공(12a)이 이 유입홈(12b)과 유입관(10)을 연통시키도록 형성되어 있다. 유입관(10)은 유입공(12a)에 용접 또는 나사체결 방식으로 연결 고정되게 된다.
또, 보조 유입관(30)이 카운터 플랜지(11)에서 고리 모양의 유입홈(12b) 내에 고정설치되는데, 이 보조 유입관(30)에 반응가스를 공급하기 위한 보조 유입홈(12c)이 고리 모양의 유입홈(12b)으로부터 그리고 유입홈(12b)과 연통되게 뻗어 있다.
카운터 플랜지(11)의 유입관(10)을 통해 반응가스(TCS + H2)를 공급하면, 반응가스는 카운터 플랜지(11)의 유입홀(12a)과 유입홈(12b) 및 플랜지(20)의 관통공(23)을 거쳐 외측 튜브(13) 및 내측 튜브(15)의 사이에 있는 통로로 유입될 수 있게 된다. 그 후에, 반응가스는 내측 튜브(15)에 형성된 다수의 분사공(17)을 통하여 내측 튜브(15) 내에 위치된 로드(3)를 향해 분사된다.
또, 보조 유입홈(12b)을 거쳐 자켓(100)의 내부에 추가로 설치된 보조 유입관(30)의 분사홀(31)을 통하여 반응가스가 로드(3)의 전체 외주면에 걸쳐 충분히 분사될 수 있게 됨으로써, 로드(3)에 대한 반응가스의 균일한 접촉분포가 이루어지게 된다. 결국, 균일한 직경의 막대형 폴리실리콘 제품을 얻을 수 있게 되는 것이다.
카운터 플랜지(11)를 용기본체(2)와 분리하고 나서 카운터 플랜지(11)를 들어올리면, 카운터 플랜지(11)에 자켓(100) 및 보조 유입관(30)이 조립된 채로 함께 들어 올려지게 되어 용기본체(2)와의 분리가 용이하게 이루어질 수 있고, 궁극적으로 제품을 반응기(400)로부터 편리하게 인출해 낼 수 있는 장점도 있다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 자켓을 사용한 반응기를 도시한 단면도이다. 이 도면에서, 도 6 또는 도 7에 도시되고 설명된 동일한 구성요소는 동일한 참조부호로 표시되며, 이에 따라 아래에 더 설명되지 않는다.
도 8에 도시된 바와 같이 반응기(500)는, 유출관(1a)과 전극(1b)이 설치된 베이스 플레이트(1); 이 베이스 플레이트(1)에 결합되는 용기본체(2); 베이스 플레이트(1)의 전극(1b)과 연결되어 용기본체(1) 내에 배치되는 로드(3); 적어도 하나의 제1유출공(14)이 형성된 외측 튜브(13), 이 외측 튜브(13) 내에 이격되게 배치되고 외측 튜브(13)의 제1유출공(14)에 상응한 제2유출공(16) 및 다수의 분사공(17)이 형성된 내측 튜브(15), 외측 튜브(13)의 일단과 내측 튜브(15)의 일단을 연결하는 제1연결부재(19'), 외측 튜브(13)의 제1유출공(14)과 내측 튜브(15)의 제2유출공(16)을 연결하는 관부재(18), 외측 튜브(13)의 타단과 내측 튜브(15)의 타단을 연결하는 제2연결부재(29), 및 외측 튜브(13), 내측 튜브(15), 제1연결부재(19'), 제2연결부재(29)로 구획된 공간과 용기본체(1)의 외부를 연통되게 하면서 외측 튜브(13)와 내측 튜브(15)의 조립체를 지지하는 적어도 하나의 유입관(10)을 구비하며, 외측 튜브(13) 및 내측 튜브(15)의 사이에 있는 공간을 통해 반응가스가 유입되고 로드(3) 쪽으로 분사공(17)을 통해 반응가스를 분사하도록 된 자켓(200)을 포함한다.
용기본체(2)는 종(Bell) 형상으로 형성되며, 하단이 베이스 플레이트(1)의 상면에 조립되면서 그 밀폐된 내부공간이 반응영역으로 작용한다. 용기본체(2)의 측벽에는 보조 유출관(2a)이 마련될 수 있다.
도 8에 도시된 본 발명의 반응기(500)에서, 용기본체(2)의 상부에는 반응가스를 공급하기 위한 유입관(10)이 설치될 수 있다. 각각의 유입관(10)은 해당 유입공(12')에 용접 또는 나사체결 방식으로 연결 고정되게 된다. 이러한 유입관(10)이 본 발명의 자켓(200)을 반응기 내에 설치할 수 있는 지지부재로 작용하게 된다.
본 발명의 제2실시예에 따른 자켓(100)의 구성에 대해서는 이미 설명하였으므로, 그 상세한 설명은 생략하고, 이하에서는 본 발명의 제2실시예에 따른 자켓을 사용한 반응기의 작동에 대해 설명하기로 한다.
도 8에 도시된 반응기(500)에서, 용기본체(2)의 유입관(10)을 통해 반응가스(TCS + H2)를 공급하면, 반응가스는 유입관(10)을 거쳐 유입공(12')을 통과한 후 외측 튜브(13) 및 내측 튜브(15)의 사이에 있는 통로로 유입될 수 있게 된다. 이어서, 반응가스는 내측 튜브(15)에 형성된 다수의 분사공(17)을 통하여 내측 튜브(15) 내에 위치된 로드(3)를 향해 분사된다.
자켓(200)의 분사공(17)에 대해 로드(3)의 표면 중 일부에 사각지대가 생겨 반응가스가 덜 접촉하게 되는 영역이 있을 수 있는데, 본 발명의 반응기(500)의 내부에서 용기본체(2)의 천정에 매달려 추가로 설치된 보조 유입관(30)의 분사홀(31)을 통하여 반응가스가 로드(3)의 전체 외주면에 걸쳐 충분히 분사될 수 있게 됨으로써, 로드(3)에 대한 반응가스의 균일한 접촉분포가 이루어지게 된다. 결국, 균일한 직경의 막대형 폴리실리콘 제품을 얻을 수 있게 되는 것이다.
용기본체(2)를 베이스 플레이트(1)로부터 분리하여 들어올리면, 용기본체(2)에 자켓(200) 및 보조 유입관(30)이 조립된 채로 함께 들어 올려지게 되어 용기본체(2)의 분리가 용이하게 이루어질 수 있고, 궁극적으로 제품을 반응기(500)로부터 편리하게 인출해 낼 수 있다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 자켓을 사용한 반응기의 변형예를 도시한 단면도이다. 이 도면에서, 도 5 및 도 8에 도시되고 설명된 동일한 구성요소는 동일한 참조부호로 표시되며, 이에 따라 아래에 더 설명되지 않는다.
도 9에 도시된 본 발명의 반응기(600)는, 도 8을 참조로 하여 설명한 반응기(500) 중 유입관(10)이 반응기(600)의 측방으로 연결된 점을 제외하고, 도 6의 반응기(600)와 거의 유사하다.
결국, 도 9의 반응기는 다수의 유입공(12') 또는 유입관(10)이 제2연결부재(29) 뿐만 아니라 외측 튜브(13)나 내측 튜브(15) 또는 제1연결부재(19')에 고정되고 용기본체(2)를 관통하여 설치될 수 있음을 잘 보여주고 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : 베이스 플레이트 2 : 용기본체
3 : 로드 4 : 용기뚜껑
6 : 카메라 7 : 프레임
10 : 자켓 11 : 카운터 플랜지
12 : 유입공 13 : 외측 튜브
14 : 제1유출공 15 : 내츨 튜브
16 : 제2유출공 17 : 분사공
18 : 관부재 19 : 연결부재
20 : 플랜지 30 : 보조 유입관

Claims (30)

  1. 반응기의 상부에 결합되며 적어도 하나의 유입공이 형성된 카운터 플랜지;
    상기 카운터 플랜지에 고정되며 적어도 하나의 제1유출공이 측방으로 형성된 외측 튜브;
    상기 카운터 플랜지에 고정되면서 상기 외측 튜브 내에 이격되게 배치되고, 상기 외측 튜브의 제1유출공에 상응하게 형성된 제2유출공 및 측방으로 관통 형성된 다수의 분사공을 갖춘 내측 튜브;
    상기 외측 튜브의 제1유출공과 상기 내측 튜브의 제2유출공을 측방으로 연결하는 관부재; 및
    상기 외측 튜브의 하단과 상기 내측 튜브의 하단을 밀봉되게 연결하는 연결부재를 포함하고,
    상기 카운터 플랜지를 매개로 하여 상기 반응기의 상부로부터 매달린 채로 상기 반응기의 내부에 위치하게 되는 것을 특징으로 하는 자켓.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 카운터 플랜지에서 상기 유입공은 가늘고 긴 슬롯 형태로 형성되어 직렬로 배열되어 있는 자켓.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 외측 튜브와 상기 내측 튜브는 상기 카운터 플랜지에 용접으로 고정되는 자켓.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 외측 튜브와 상기 내측 튜브는 상기 카운터 플랜지에 볼팅 체결로 고정되며,
    상기 카운터 플랜지에는 다수의 볼트공이 형성되어 있고,
    상기 외측 튜브의 상단과 상기 내측 튜브의 상단이 플랜지에 의해 연결되는 자켓.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 플랜지에는, 상기 카운터 플랜지의 유입공에 상응한 관통공과, 상기 카운터 플랜지의 볼트공에 상응한 나사공이 형성되어 있는 자켓.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 카운터 플랜지는 상기 반응기의 용기본체 상에 결합될 수 있도록, 선단을 따라 다수의 체결홈이 형성되어 있고, 상기 용기본체의 상단 플랜지에 있는 구멍에 맞추어 볼트와 너트를 체결할 수 있도록 되어 있는 자켓.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 내측 튜브에서, 상기 다수의 분사공이 2차원으로 배열 형성되어 있는 자켓.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 외측 튜브와 상기 내측 튜브의 사이에 있는 공간이 반응가스의 통로인 자켓.
  9. 제1항에 있어서,
    내부를 시각적으로 확인할 수 있는 수단이 구비되는 자켓.
  10. 제1항에 있어서,
    내부의 온도를 확인할 수 있는 수단이 구비되는 자켓.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 카운터 플랜지에 매달리도록 설치되는 보조 유입관을 더 구비하는 자켓.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 보조 유입관에는 방사상으로 다수의 분사홀이 형성되어 있는 자켓.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 카운터 플랜지에는 상기 보조 유입관으로 반응가스를 공급하기 위한 추가 유입공과, 상기 보조 유입관을 설치하기 위한 추가 볼트공이 더 형성되어 있으며,
    상기 보조 유입관의 상부에는 연결 플랜지가 구비되어 볼팅으로 고정되는 자켓.
  14. 적어도 하나의 제1유출공이 측방으로 형성된 외측 튜브;
    상기 외측 튜브 내에 이격되게 배치되고, 상기 외측 튜브의 제1유출공에 상응하게 형성된 제2유출공 및 측방으로 관통 형성된 다수의 분사공을 갖춘 내측 튜브;
    상기 외측 튜브의 일단과 상기 내측 튜브의 일단을 연결하는 제1연결부재;
    상기 외측 튜브의 제1유출공과 상기 내측 튜브의 제2유출공을 측방으로 연결하는 관부재;
    상기 외측 튜브의 타단과 상기 내측 튜브의 타단을 연결하는 제2연결부재; 및
    상기 외측 튜브, 상기 내측 튜브, 상기 제1연결부재, 상기 제2연결부재로 구획된 공간에 유체가 연통되게 하면서, 상기 외측 튜브와 상기 내측 튜브의 조립체를 반응기의 상부로부터 지지하는 적어도 하나의 유입관을 포함하고,
    상기 유입관을 매개로 하여 상기 반응기의 상부로부터 매달린 채로 상기 반응기의 내부에 위치하게 되는 것을 특징으로 하는 자켓.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 외측 튜브, 상기 내측 튜브, 상기 제1연결부재, 상기 제2연결부재 중 적어도 어느 하나에 유체가 연통되게 하는 적어도 하나의 유입공을 구비하고,
    상기 유입관이 해당 유입공에 연결 고정되는 자켓.
  16. 유출관과 전극이 설치된 베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트에 결합되는 용기본체;
    상기 베이스 플레이트의 전극과 연결되어 상기 용기본체 내에 배치되는 로드;
    상기 용기본체의 상단에 결합되며 적어도 하나의 유입공이 형성된 카운터 플랜지, 상기 카운터 플랜지에 고정되며 적어도 하나의 제1유출공이 형성된 외측 튜브, 상기 카운터 플랜지에 고정되면서 상기 외측 튜브 내에 이격되게 배치되고 상기 로드를 둘러싸며 상기 외측 튜브의 제1유출공에 상응한 제2유출공 및 다수의 분사공이 형성된 내측 튜브, 상기 외측 튜브의 제1유출공과 상기 내측 튜브의 제2유출공을 연결하는 관부재, 및 상기 외측 튜브의 하단과 상기 내측 튜브의 하단을 밀봉되게 연결하는 연결부재를 구비하며, 상기 외측 튜브 및 상기 내측 튜브의 사이에 있는 공간을 통해 반응가스가 유입되고 상기 로드 쪽으로 상기 분사공을 통해 상기 반응가스를 분사하도록 된 자켓
    을 포함하는 반응기.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트는 프레임을 사용하여 지면으로부터 상승하여 위치되는 반응기.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 용기본체는 용기뚜껑과 분리가능하게 구성되어 있고,
    상기 용기뚜껑의 상부에 상기 반응가스를 공급하기 위한 유입홀이 설치되는 반응기.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 카운터 플랜지는 상기 용기본체의 상단 플랜지와 상기 용기뚜껑의 하단 플랜지 사이에서 상기 카운터 플랜지가 볼팅 체결로 고정되는 반응기.
  20. 제16항 또는 제19항에 있어서,
    상기 카운터 플랜지에 매달리도록 설치되어 상기 유입공과 내부가 연통되는 보조 유입관을 더 구비하는 반응기.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 보조 유입관에는 방사상으로 다수의 분사홀이 형성되어 있는 반응기.
  22. 제16항에 있어서,
    상기 카운터 플랜지의 저면에는 고리 모양의 유입홈이 형성되어 있고,
    상기 유입공이 상기 유입홈과, 상기 반응가스를 공급하기 위한 적어도 하나의 유입관이 직접 연결되어 설치되는 유입관을 연통시키는 반응기.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 보조 유입관이 상기 카운터 플랜지에서 고리 모양의 유입홈 내에 고정설치되고,
    상기 보조 유입관에 상기 반응가스를 공급하기 위한 보조 유입홈이 상기 유입홈으로부터 그리고 상기 유입홈과 연통되게 뻗어 있는 반응기.
  24. 제16항에 있어서,
    상기 용기본체의 측벽에는 보조 유출관이 구비되는 반응기.
  25. 유출관과 전극이 설치된 베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트에 결합되는 용기본체;
    상기 베이스 플레이트의 전극과 연결되어 상기 용기본체 내에 배치되는 로드;
    적어도 하나의 제1유출공이 형성된 외측 튜브, 상기 외측 튜브 내에 이격되게 배치되고 상기 로드를 둘러싸며 상기 외측 튜브의 제1유출공에 상응한 제2유출공 및 다수의 분사공이 형성된 내측 튜브, 상기 외측 튜브의 일단과 상기 내측 튜브의 일단을 연결하는 제1연결부재, 상기 외측 튜브의 제1유출공과 상기 내측 튜브의 제2유출공을 연결하는 관부재, 상기 외측 튜브의 타단과 상기 내측 튜브의 타단을 연결하는 제2연결부재, 및 상기 외측 튜브, 상기 내측 튜브, 상기 제1연결부재, 상기 제2연결부재로 구획된 공간과 상기 용기본체의 외부를 연통되게 하면서 상기 외측 튜브와 상기 내측 튜브의 조립체를 지지하는 적어도 하나의 유입관을 구비하며, 상기 외측 튜브 및 상기 내측 튜브의 사이에 있는 공간을 통해 반응가스가 유입되고 상기 로드 쪽으로 상기 분사공을 통해 상기 반응가스를 분사하도록 된 자켓
    을 포함하는 반응기.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 용기본체는 종(Bell) 형상으로 형성되는 반응기.
  27. 제25항에 있어서,
    상기 용기본체의 측벽에는 보조 유출관이 구비되는 반응기.
  28. 제25항에 있어서,
    상기 용기본체의 천정에 매달려 추가로 설치된 보조 유입관을 구비한 반응기.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 보조 유입관에는 방사상으로 다수의 분사홀이 형성되어 있는 반응기.
  30. 제25항에 있어서,
    상기 유입관이 상기 외측 튜브, 상기 내측 튜브, 상기 제1연결부재, 상기 제2연결부재 중 적어도 하나에 고정되고,
    상기 용기본체를 관통하여 설치되는 것을 특징으로 하는 반응기.
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