KR20140041692A

KR20140041692A - 고체 처리 밸브

Info

Publication number: KR20140041692A
Application number: KR1020147000369A
Authority: KR
Inventors: 돈 바래노우스키; 매튜 비숍; 맥스 데티어; 마이클 존 몰내어; 피. 크리스티안 내버하우스
Original assignee: 헴로크세미컨덕터코포레이션
Priority date: 2011-06-16
Filing date: 2012-06-14
Publication date: 2014-04-04
Also published as: CN103648631B; JP2014523842A; TW201315542A; EP2720787A1; WO2012174228A1; MY164548A; JP5905958B2; US20120319023A1; TWI561306B; CN103648631A; US9079145B2; CA2839409A1; US20140348712A1

Abstract

돔 밸브는 용기의 챔버로부터 규소 제품을 선택적으로 분배한다. 돔 밸브는 규소 제품이 용기를 빠져나가게 하기 위해 용기의 챔버와 연통하는 관통 채널을 한정하는 밸브 본체를 포함한다. 돔 밸브는 규소 제품이 관통 채널로 진입할 때 통과하는 개구를 한정하는 밸브 시트를 추가로 포함한다. 돔 밸브는 준-반구형 형태를 갖는 돔형 본체를 추가로 포함한다. 돔형 본체는 밀봉 표면을 갖는다. 돔형 본체는 용기로부터의 규소 제품의 선택적인 분배를 허용하기 위해 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 회전 가능하다.

Description

고체 처리 밸브{SOLIDS PROCESSING VALVE}

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 참고로 포함된 2011년 6월 16일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/497,785호에 대한 우선권 및 모든 이점을 주장한다.

본 발명은 일반적으로 돔 밸브(dome valve)에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 규소 제품을 선택적으로 분배하는 데 사용되는 돔 밸브에 관한 것이다.

규소 제품을 분배하기 위해 밸브를 사용하는 것이 당업계에 공지되어 있다. 전형적으로, 나비형 밸브(butterfly valve), 볼 밸브(ball valve) 또는 슬라이드 게이트 밸브(slide gate valve)와 같은 종래의 밸브가 규소 제품을 수용하는 용기에 결합된다. 종래의 밸브는 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 작동된다. 종래의 밸브가 개방 위치에 있을 때 규소 제품이 분배되고, 종래의 밸브가 폐쇄 위치에 있을 때 규소 제품이 용기 내에 보유된다. 종래의 밸브는 규소 제품의 입자들이 종래의 밸브의 밀봉 표면과 접촉할 때 막히기 쉽다. 보다 구체적으로, 규소 입자가 종래의 밸브 내에 끼일 수 있으며, 이에 의해 종래의 밸브가 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 작동하는 것이 방해된다.

일반적으로, 불순물에 의한 규소 제품의 오염이 제한되도록 고순도의 규소 제품을 제조하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 고순도의 규소 제품을 제조하는 것은 규소 제품이 처해지는 환경 조건에 대한 세심한 제어를 수반한다. 일반적으로, 종래의 밸브는 규소 제품이 종래의 밸브와 접촉하기 때문에 규소 제품에 불순물을 도입시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 종래의 밸브는 스테인레스강과 같은 금속으로부터 제조된다. 규소 제품은 연마성이고, 종래의 밸브의 작동 동안에 규소 제품이 종래의 밸브를 긁을 수 있으며, 이는 종래의 밸브의 금속의 이탈을 초래한다. 종래의 밸브로부터 이탈된 금속에 대한 규소 제품의 노출은 규소 제품을 오염시킴으로써, 규소 제품의 순도를 감소시킬 수 있다. 고순도 규소 제품의 경우, 1 ppba(part per billion atomic) 정도로 낮은 오염 수준이 규소 제품의 효용에 영향을 미칠 수 있다.

예를 들어, 종래의 밸브가 유동층 반응기(fluidized bed reactor)에 결합될 때, 유동층 반응기에 의해 제조된 규소 제품은 종래의 밸브와 직접적인 물리적 연통 또는 대기를 통한 연통 상태로 되며, 이는 규소 제품에 불순물을 부가함으로써 규소 제품을 오염시킬 수 있다. 표면 불순물을 제거하기 위해 규소 제품의 표면을 세정하는 데 화학적 에칭과 같은 방법들이 사용될 수 있지만, 이들 방법은 상당한 처리 비용을 부가한다. 따라서, 규소 제품의 오염을 피하여야 한다.

전술된 바와 같이, 종래의 밸브는 막히게 됨으로써, 밸브가 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동하는 것이 방해될 수 있다. 종래의 밸브가 유동층 반응기에 결합되고 막히게 되는 경우, 유동층 반응기는 수리를 받아야 하며, 이는 규소 제품을 제조하는 제조 시간을 증가시킨다. 또한, 종래의 밸브를 수리하기 위해, 유동층 반응기는 가동 중단되어야 하며, 이는 유동층 반응기의 반응 챔버 내 구성요소들의 열 사이클링(thermal cycling)을 초래한다. 흑연 및 석영으로부터 제조되는 반응 챔버 내 구성요소들, 예를 들어 반응 챔버의 하우징, 가열 요소들 및 전극들의 열 사이클링은 이들 구성요소의 조기 파손으로 이어질 수 있다. 부가적으로, 종래의 유동층 반응기가 수리될 때, 제조된 규소 제품은 막힌 종래의 밸브를 깨끗하게 하는 작업자와의 상호작용을 통해 오염될 수 있다. 따라서, 용기로부터 규소 제품을 분배하는 개선된 밸브를 제공하기 위한 여지가 여전히 남아 있다.

돔 밸브는 용기의 챔버로부터 규소 제품을 선택적으로 분배한다. 돔 밸브는 규소 제품이 용기를 빠져나가게 하기 위해 용기의 챔버와 연통하는 관통 채널(pass-through channel)을 한정하는 밸브 본체를 포함한다. 돔 밸브는 규소 제품이 관통 채널로 진입할 때 통과하는 개구를 한정하는 밸브 시트(valve seat)를 추가로 포함한다. 돔 밸브는 준-반구형 형태(semi-hemispherical configuration)를 갖는 돔형 본체를 추가로 포함한다. 돔형 본체는 밀봉 표면을 갖는다. 돔형 본체는 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 회전 가능하다.

폐쇄 위치에서, 돔형 본체의 밀봉 표면은 관통 채널의 주 시일(primary seal)을 형성하도록 밸브 시트와 맞닿아 유동층 반응기로부터의 규소 제품의 선택적 분배를 방지한다. 개방 위치에서, 밸브 시트에 의해 한정되는 개구는 유동층 반응기로부터의 규소 제품의 선택적 분배를 허용하도록 돔형 본체의 밀봉 표면에 의해 적어도 부분적으로 미차단된다.

따라서, 돔 밸브는 돔 밸브의 막힐 위험성을 최소화하면서, 규소 제품을 선택적으로 분배할 수 있다. 부가적으로, 규소 제품이 돔 밸브의 관통 채널을 통해 이동할 때 규소 제품과 돔 밸브 사이에 보다 적은 상호작용이 존재함으로써, 규소 제품을 오염시킬 위험성을 감소시킨다.

첨부 도면과 관련하여 고려될 때 하기의 상세한 설명을 참고함으로써 본 발명이 더 잘 이해되기 때문에, 본 발명의 다른 이점들이 용이하게 이해될 것이다.
<도 1>
도 1은 유동층 반응기의 개략도.
<도 2>
도 2는 돔형 본체를 갖는 돔 밸브를 도시하는, 유동층 반응기와의 사용을 위한 돔 밸브의 단면 사시도.
<도 3>
도 3은 돔형 본체가 폐쇄 위치에 있고 규소 제품을 보유하는 상태에서의 돔 밸브의 단면 사시도.
<도 4>
도 4는 돔형 본체가 부분 개방 위치에 있고 규소 제품을 분배하는 상태에서의 돔 밸브의 단면 사시도.
<도 5>
도 5는 돔형 본체가 폐쇄 위치에 있는, 유동층 반응기와의 사용을 위한 돔 밸브의 사시도.
<도 6>
도 6은 돔형 본체가 부분 개방 위치에 있는 상태에서의 돔 밸브의 사시도.
<도 7>
도 7은 시일 유지판이 결합된 돔 밸브의 사시도.
<도 8>
도 8은 팽창성 시일이 돔형 본체와 맞닿은 것을 도시하는, 유지판 및 돔형 본체의 일부분의 단면도.
<도 9>
도 9는 팽창성 시일이 돔형 본체로부터 이격된 것을 도시하는, 유지판 및 돔형 본체의 일부분의 단면도.
<도 10>
도 10은 규소 제품을 수용하는 저장 호퍼(hopper)에 결합된 돔 밸브의 단면도.

동일한 도면 부호들이 몇몇 도면들 전반에 걸쳐 대응하는 부분들을 나타내는 도면들을 참조하면, 돔 밸브가 전반적으로 20으로 나타나 있다. 돔 밸브(20)는 고체 처리 밸브로서 또한 알려져 있고, 이는 또한 구형 돔 밸브 또는 구형 디스크 밸브로서 또한 불릴 수 있다. 용기로부터 규소 제품(22)을 선택적으로 분배하기 위해, 적어도 하나의 돔 밸브(20)가 규소 제품(22)을 수용하는 용기에 결합된다. 용기가 하나 초과의 돔 밸브(20)를 수용할 수 있다는 것이 이해될 것이다.

도 1을 참조하면, 용기는 유동층 반응기(24)일 수 있다. 이하에서 상세하게 설명되는 바와 같이, 유동층 반응기(24)는 전형적으로 시드 입자(seed particle)들 상에서 규소를 성장시킴으로써 규소 제품(22)을 제조한다. 그러나, 규소 제품(22)이 임의의 적합한 방법에 의해 제조될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 돔 밸브(20)는 유동층 반응기(24)로부터 규소 제품(22)을 선택적으로 분배하기 위해 유동층 반응기(24)에 결합된다. 돔 밸브(20)가 이하에서 설명되는 유동층 반응기에 더하여, 저장 호퍼 또는 임의의 유형의 반응기와 같은 임의의 용기에 결합될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 그러한 경우에, 돔 밸브(20)는 용기의 챔버로부터 규소 제품(22)을 선택적으로 분배시킨다.

일반적으로, 유동층 반응기(24)는 규소 제품(22)에 부여되는 불순물의 양을 제한하면서 규소 제품(22)을 제조한다. 불순물 또는 불순물들은, 이들 용어가 본 명세서에 일반적으로 사용되는 바와 같이, 규소 제품(22) 내에서의 존재가 바람직하지 않은 원소 또는 화합물로서 정의된다. 예를 들어, 당해 불순물은 전형적으로, 알루미늄, 비소, 붕소, 인, 철, 니켈, 구리, 크롬, 및 이들의 조합을 포함한다. 일반적으로, 침착되어 규소 제품(22) 내에 존재하는 불순물을 제한하는 것은 규소 제품(22)의 고순도가 얻어지게 한다. 고순도는, 이 용어가 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 규소 제품(22)이 1,000 ppba 이하의 불순물 함량을 갖는다는 것을 의미한다. 그러나, 규소 제품(22)의 제조 분야에서, 순차적으로 보다 낮은 불순물 함량에 기초하여 제조될 수 있는 기지의 규소 제품들 사이에 추가적인 차이점이 존재한다는 것이 이해될 것이다.

고순도를 갖는 것으로서 규소 제품(22)을 특징짓기 위한 상기 한계치가 불순물 함량에 대한 상한을 제공하지만, 규소 제품(22)은 전술된 한계치보다 실질적으로 더 낮은 불순물 함량을 갖는 고순도로서 여전히 특징지어질 수 있다. 특히, 규소 제품(22)은 3 ppba 이하, 대안적으로 500 ppta(parts per trillion atomic) 이하의 불순물 함량을 가질 수 있으며, 여전히 고순도 규소 제품(22)으로 간주될 수 있다.

유동층 반응기(24)는 임의의 적합한 유형의 유동층 반응기일 수 있다. 본 발명을 위한 적합한 유동층 반응기의 일례가 참고로 포함된 미국 특허 제 7,927,984호에 기술되어 있다. 유동층 반응기(24)는 하우징(26)을 포함한다. 하우징(26)은 유동층 반응기(24)의 반응 챔버(30)를 한정하는 적어도 하나의 벽(28)을 갖는다. 하우징(26)의 벽(28)은 또한, 시드 입자들이 반응기 챔버(30) 내로 진입하게 하는 적어도 하나의 입자 입구(31)를 한정한다. 시드 입자들은 다양한 위치에서 반응기 챔버(30) 내로 주입될 수 있다. 예를 들어, 시드 입자들은 가스 분배기 또는 처리 가스 입구(34) 근처 또는 유동층 반응기(24)의 프리보드(freeboard) 섹션 위에서 주입될 수 있다. 하우징(26)의 벽(28)은 시드 입자들을 유동화시키기 위해 반응 챔버(30) 내로 적어도 하나의 처리 가스를 도입하기 위한 처리 가스 입구(34)를 한정할 수 있다. 달리 말해, 가스 입구(34)는 처리 가스가 반응 챔버(30) 내로 진입하게 한다. 하우징의 벽(28)은 또한, 반응 가스를 제거하고 입자(22)들을 냉각시키기 위해 수소를 첨가하기 위한 가스 입구(36)를 형성한다.

일반적으로, 시드 입자들은 반응 챔버(30) 내에 위치되고 후속적으로 유동화된다. 시드 입자들은 전형적으로 규소를 포함한다. 시드 입자들의 공급원은 당업계에 공지되어 있다. 예를 들어, 시드 입자들은 과립형 다결정질 규소의 기계적 마멸에 의해 또는 지멘스(Siemens) 반응기에서 제조된 다결정질 규소를 분쇄함으로써 얻어질 수 있다.

전형적으로, 공정 가스(process gas)는 적어도 하나의 유동화 공정 가스 및 적어도 하나의 반응물 공정 가스를 포함한다. 유동화 공정 가스는 반응 챔버(30) 내에서 시드 입자들을 유동화시키기 위하여 채용되고, 반응물 공정 가스를 위한 희석제로서 작용한다. 반응물 공정 가스는 시드 입자들 상에서 규소를 성장시키기 위해 채용된다. 유동화 공정 가스 및 반응물 공정 가스는 동일한 가스일 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 반응물 공정 가스는 시드 입자들을 유동시키고 시드 입자들 상에 규소를 성장시키기 위해 채용될 수 있다. 전형적으로, 유동화 공정 가스는 수소, 아르곤, 헬륨, 질소, 또는 이들의 조합을 포함한다. 일반적으로, 반응물 공정 가스는 규소를 포함한다. 보다 구체적으로, 반응물 공정 가스는 수소 및 규소 단량체를 포함한다. 고체상(solid phase) 규소를 형성할 수 있는 임의의 규소계 전구체가 단량체로서 사용될 수 있다(예를 들어, 트라이클로로실란, 실란, 다이클로로실란, 트라이브로모실란, 사요오드화규소, 및 이들의 조합). 바람직한 실시예에서, 규소 단량체는 실란 및 트라이클로로실란의 군으로부터 선택될 수 있다.

유동층 반응기(24)의 하우징(26)은 또한, 에칭 가스가 반응 챔버(30) 내로 도입되게 하기 위한 적어도 하나의 에칭 가스 입구(32)를 한정할 수 있다. 대안적으로, 에칭 가스는 공정 가스와 함께 가스 입구(34)를 통해 반응 챔버(30) 내로 도입될 수 있다. 에칭 가스는 전형적으로 테트라클로로실란을 포함한다. 에칭 가스는 선택적으로, 질소 또는 아르곤과 같은 희석 가스, 또는 시드 입자들 상에서의 규소의 성장에 영향을 미치지 않는 임의의 다른 가스를 추가로 포함할 수 있다. 이론에 의해 구애되고자 함이 없이, 에칭 가스가 유동층 반응기(24)의 벽(28) 인근에서의 반응을 침착 모드(deposition mode)가 아닌 에칭 모드로 이끄는 것으로 생각된다. 국부적 에칭 모드는 유동층 반응기(24)의 벽(28) 상에서의 규소 침착을 방지 및/또는 제거한다.

유동층 반응기(24)는 지멘스 반응기와 통합될 수 있어, 유동층 반응기(24)의 반응 챔버(30)에 채용되는 에칭 가스 및/또는 공정 가스가 지멘스 반응기로부터의 통기 가스에서 유래되게 한다. 달리 말해, 에칭 가스 및/또는 공정 가스는 지멘스 반응기로부터의 통기 가스 스트림의 전부 또는 일부를 포함할 수 있다. 지멘스 반응기로부터의 통기 가스 스트림이 추가적인 실란 및/또는 트라이클로로실란을 첨가함으로써 어느 반응물 공정 가스로도 보충될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 부가적으로, 지멘스 반응기로부터의 통기 가스 스트림은 유동화 공정 가스로 보충될 수 있다. 지멘스 반응기로부터 유동층 반응기(24) 내로 직접 통기 가스 스트림을 공급하는 것은 더 적은 열을 유동층 반응기(24)로 제공할 필요성에 의해 에너지 절감의 이점을 제공할 수 있다.

일반적으로, 공정 가스를 함유하는 규소를 분해하기에 충분한 온도까지 반응 챔버(30)를 가열하기 위해 가열 장치가 사용된다. 반응 챔버(30)의 가열은 반응 챔버(30) 내부에서의 시드 입자들의 가열을 초래한다. 시드 입자들은 침착 온도까지 가열된다. 반응 챔버(30)의 가열은 임의의 적합한 방법에 의해 달성될 수 있다. 예를 들어, 유동층 반응기(24)는 반응 챔버(30)를 가열하기 위해, 저항 가열, 마이크로파 에너지, 무선 주파수 유도성 가열, 또는 적외 방사선을 사용할 수 있다. 전형적으로, 침착 온도는 약 900 내지 약 1410, 더 전형적으로 약 950 내지 약 1300, 그리고 더욱 더 전형적으로 약 950 내지 약 1250℃의 것이다.

반응 챔버(30)는 또한 작동 동안에 가압될 수 있다. 달리 말해, 반응 챔버(30)는 표준 대기압보다 큰 압력을 가질 수 있다. 반응 챔버(30) 내의 압력은 전형적으로, 적어도 0.2 ㎫ (2 기압), 더 전형적으로 약 0.51 내지 약 1.52 ㎫ (약 5 내지 약 15 기압), 및 더욱 더 전형적으로 약 0.51 내지 약 0.81 ㎫ (약 5 내지 약 8 기압)이다. 당업자는 상한이 예시적이며 화학적 성질에 기초하여 제한되지 않을 수 있지만, 반응 챔버(30) 내의 압력이 1.52 ㎫ (15 기압)을 초과하는 것이 비현실적일 수 있는 것을 인식할 것이다.

일단 침착 온도에 도달하면, 반응물 공정 가스 규소의 분해가 일어난다. 규소를 함유하는 반응물 공정 가스의 분해는 반응 챔버(30) 내부에서 시드 입자들 상에서의 규소의 성장을 초래하여 규소 제품(22)을 제조한다. 보다 구체적으로, 실란 및/또는 트라이클로로실란의 분해는 규소가 시드 입자들의 표면 상에서 침착됨으로써 규소 제품(22)을 제조하게 한다.

일반적으로, 규소 제품(22)은 비드(bead) 형태이다. 전형적으로, 규소 제품(22)은 0.5 초과의 구형도(sphericity)를 갖는 비드 형태이다. 규소 제품(22)은 약 0.5 내지 약 4, 더 전형적으로 약 0.6 내지 약 1.6 밀리미터의 사우터 평균 직경(Sauter mean diameter)을 갖는다. 그러나, 규소 제품(22)이 전술된 비드라기보다는, 약 0.1 내지 약 0.5의 구형도를 갖는 플레이크(flake)일 수 있다는 것이 이해될 것이다. 규소 제품(22)이 플레이크일 때, 플레이크는 전형적으로 약 100 내지 약 1,000, 더 전형적으로 약 300 내지 약 700, 그리고 더욱 더 전형적으로 약 300 내지 약 500 마이크로미터의 것이다. 일단 형성되면, 규소 제품(22)은 유동층 반응기(24)의 반응 챔버(30)로부터 제거된다. 이와 같이, 유동층 반응기(24)의 하우징(26)은 규소 제품(22)이 반응 챔버(30)로부터 빠져나가게 하기 위한 배출 출구를 한정한다. 일반적으로, 제1 파이프 세그먼트(38)가 유동층 반응기(24)의 하우징(26)으로부터 연장된다. 제1 파이프 세그먼트(38)는 규소 제품(22)이 유동층 반응기(24)의 반응 챔버(30)로부터 제거되게 하기 위한 배출 출구와 연통하는 중공형 내부를 갖는다.

위에서 소개된 바와 같이, 돔 밸브(20)는 유동층 반응기(24)로부터 규소 제품(22)을 선택적으로 분배하기 위해 하우징(26)에 결합된다. 보다 구체적으로, 돔 밸브(20)는 제1 파이프 세그먼트(38)에 결합된다. 일반적으로, 돔 밸브(20)는 개방 위치와 폐쇄 위치를 가지며, 이는 이하에서 상세하게 설명될 것이다. 돔 밸브(20)는 폐쇄 위치에 있을 때 규소 제품(22)을 보유하고, 개방 위치에 있을 때 규소 제품(22)을 분배한다.

도 2를 참조하면, 돔 밸브(20)는 관통 채널(42)을 한정하는 밸브 본체(40)를 포함한다. 관통 채널(42)은 규소 제품(22)이 유동층 반응기(24)를 빠져나가게 하기 위해, 반응 챔버(30)와 연통한다. 제1 파이프 세그먼트(38)가 존재할 때, 관통 채널(42)은 제1 파이프 세그먼트(38)의 중공형 내부와 연통한다. 관통 채널(42)은 전형적으로 약 50 내지 약 200, 더 전형적으로 약 50 내지 약 150, 그리고 더욱 더 전형적으로 약 75 내지 약 100 밀리미터의 것인 직경(D1)을 갖는다.

돔 밸브(20)는 또한, 관통 채널(42) 내에서 밸브 본체(40)에 결합되는 밸브 시트(44)를 포함한다. 밸브 시트(44)는 밸브 본체(40)에 결합되고, 관통 채널(42) 내로 연장된다. 관통 채널(42) 내부에서 밸브 시트(44)를 밸브 본체(40)에 고정하기 위해 시트 유지 링(45)이 밸브 본체(40)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 시트 유지 링(45)은 밸브 본체(40)에 대해 밸브 시트(44)를 가압하거나 개재시킬 수 있다. 일반적으로, 시트 유지 링(45)은 밸브 시트(44)가 시트 유지 링(45)과 밸브 본체(40) 사이에 배치된 상태로 밸브 본체(40)에 볼트 결합된다. 밸브 시트(44)가 시트 유지판(45)과 일체형일 수 있다는 것이 이해될 것이다.

밸브 시트(44)는 규소 제품(22)이 돔 밸브(20)의 관통 채널(42)로 진입하게 하는 개구를 한정한다. 밸브 시트(44)에 의해 한정된 개구는 관통 채널(42)의 직경(D1)보다 작은 관통 직경(D2)을 갖는다. 전형적으로, 밸브 시트(44)에 의해 한정된 관통 직경(D2)은 약 25 내지 약 150, 더 전형적으로 약 50 내지 약 100, 그리고 더욱 더 전형적으로 약 50 내지 약 75 밀리미터의 것이다.

관통 직경(D2)이 관통 채널(42)의 직경(D1)보다 작기 때문에, 밸브 시트(44)는 연마성인 규소 제품(22)과의 장기간 접촉에 노출된다. 이와 같이, 밸브 시트(44)에 대한 최소 마모를 가지고서 밸브 시트(44)가 규소 제품(22)과의 접촉을 견딜 수 있도록 밸브 시트(44)가 경질 재료로부터 제조되는 것이 바람직하다. 밸브 시트(44)의 마모를 제한하는 것은 규소 제품(22)이 밸브 시트(44)의 재료에 의해 오염되는 것을 방지한다. 밸브 시트(44)의 재료는 로크웰(Rockwell) A 스케일의 경도가 전형적으로, 83.5 초과, 더 전형적으로 약 83.5 내지 약 94.2, 더욱 더 전형적으로 약 84.0 내지 약 91.0, 그리고 여전히 더 전형적으로 약 86.0 내지 약 90이다.

돔 밸브(20)는 준-반구형 형태를 갖는 돔형 본체(46)를 추가로 포함한다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 돔형 본체(46)는 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 관통 채널(42) 내에 회전 가능하게 배치된다. 돔형 본체(46)는 밀봉 표면(48) 및 밀봉 표면(48)으로부터 이격된 내측 표면(50)을 갖는다. 폐쇄 위치에서, 돔형 본체(46)의 밀봉 표면(48)은 관통 채널(42)의 주 시일을 형성하도록 밸브 시트(44)와 맞닿는다. 부가적으로, 폐쇄 위치에서, 돔형 본체(46)는 밸브 시트(44)에 의해 한정되는 개구의 관통 직경(D2)을 완전히 차단한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 돔형 본체(46)가 폐쇄 위치에 있을 때 생성되는 주 시일은 유동층 반응기(24)로부터의 규소 제품(22)의 선택적 분배를 방지한다. 대안적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 돔형 본체(46)가 개방 위치에 있을 때, 밸브 시트(44)에 의해 한정되는 개구는 유동층 반응기(24)로부터의 규소 제품(22)의 선택적 분배를 허용하도록 돔형 본체(46)에 의해 적어도 부분적으로 미차단된다. 달리 말해, 개방 위치에서, 돔형 본체(44)는 밸브 시트(44)에 의해 한정되는 개구의 관통 직경(D2)을 완전히 차단하지는 않는다. 돔형 본체(46)가 개방 위치에 있을 때, 밸브 시트(44)에 의해 한정되는 개구가 규소 제품(22)이 여전히 개구를 통과하게 하면서 부분적으로 차단될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 부가적으로, 돔형 본체(46)가 개방 위치에 있을 때, 밸브 시트(44)에 의해 한정된 개구는 돔형 본체(46)에 의해 완전히 미차단될 수 있다. 예를 들어, 돔형 본체(46)는 복수의 미리 설정된 개방 위치들을 가지는데, 미리 설정된 개방 위치들 각각은 밸브 시트(44)에 의해 한정된 개구의 상이한 크기를 초래할 수 있다. 달리 말해, 밸브 시트(44)에 의해 한정된 개구의 크기는 복수의 미리 설정된 개방 위치들 중 돔형 본체(46)가 취하고 있는 개방 위치를 변경함으로써 변경될 수 있다. 밸브 시트(44)에 의해 한정된 개구의 크기를 제어하는 것은 유동층 반응기(24)로부터의 규소 제품(22)의 선택적 분배율을 제어한다.

일반적으로, 돔형 본체(46)는 구체(sphere)의 일부 세그먼트가 제거된 것을 제외하고는 구체와 유사하다. 달리 말해, 돔형 본체(46)는 중공형 구체의 일부분과 닮았다. 보다 구체적으로, 돔형 본체(46)의 밀봉 표면(48)은 밸브 시트(44)와 맞닿도록 볼록하게 되어 있다. 돔형 본체(46)의 밀봉 표면(48)은 돔형 본체(46)가 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 회전할 때, 밸브 시트(44)를 따라 활주한다. 돔형 본체(46)의 내측 표면(50)은 내측 표면(50)이 관통 채널(42)을 차단하는 것을 방지하기 위해 오목하게 되어 있고, 돔형 본체(46)의 밀봉 표면(48)은 볼록하게 되어 있다. 그러나, 내측 표면(50)이 관통 채널(42)의 차단을 피하기 위해 완전히 오목하게 될 필요는 없다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 내측 표면(50)의 외주연은 내측 표면(50)의 중심부가 평탄한 상태로 오목하게 될 수 있거나, 대안적으로 내측 표면(50)은 완전히 평탄할 수 있다. 내측 표면(50)의 외주연을 오목하게 하는 것은 또한, 돔형 본체(46)가 밸브 시트(44)를 따라 활주할 때, 달라붙어 있는 규소 입자(22)들 사이를 지나감으로써, 관통 채널(42) 내에 달라붙을 수 있는 임의의 규소 제품(22)을 제거하는 데 도움이 된다.

밸브 본체(40)로부터 관통 채널(42) 내로 연장되는 밸브 시트(44)에 의해 관통 채널(42)이 약간 차단되지만, 전형적으로는, 돔형 본체(46)가 완전 개방 위치에 있을 때, 돔형 본체(46)는 관통 채널(42)을 차단하지 않는다. 보다 구체적으로, 밸브 시트(44)는 돔형 본체(46)가 관통 채널(42)을 차단하는 것을 방지할 수 있다. 돔형 본체의 내측 표면(50)이 밀봉 표면(48)에 평행하기 때문에, 관통 채널(42)은 돔형 본체(46)에 의해 미차단된다. 돔형 본체(46)의 내측 표면(50)의 평행 형상은 돔형 본체(46)가 돔 밸브(20)의 관통 직경 밖에 완전히 위치되게 한다. 달리 말해, 돔형 본체(46)의 내측 표면(50)은 오목하게 되며, 이는 밸브 시트(44)에 의해 한정되는 개구와의 정렬에서 벗어나게 내측 표면(50)을 이동시킨다. 따라서, 돔형 본체(46)의 내측 표면(50)은 규소 제품(22)이 분배될 때, 규소 제품과의 간섭을 야기하지 않는다.

돔 밸브(20)는 일단부에서 돔형 본체(46)에 결합되는 샤프트(52)를 포함할 수 있고, 이때 샤프트(52)의 타단부는 밸브 본체(40)를 통해 연장된다. 달리 말해, 밸브 본체(40)는 샤프트(52)가 밸브 본체(42)를 통과하게 하는 구멍을 한정한다. 돔형 본체(46)는 전형적으로 내측 표면(50)으로부터 연장되는 한 쌍의 레그(leg)(53)들을 갖는다. 한 쌍의 레그(53)들 중 적어도 하나의 레그는 밸브 본체(40)에 결합된다. 한 쌍의 레그(53)들 중 다른 하나의 레그는 샤프트(52)에 결합된다. 대안적으로, 한 쌍의 레그(53)들 중 둘 모두가 샤프트(52)에 결합된다. 일반적으로, 샤프트(52)는 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 돔형 본체(46)를 회전시키도록 회전된다. 샤프트(52)가 임의의 적합한 수단에 의해 회전될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 필요한 것은 아니지만, 돔 밸브(20)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 샤프트(52)를 회전시키기 위한 베인 액추에이터(vane actuator)(54)와 같은 액추에이터(54)를 포함할 수 있다. 스프링-복귀 액추에이터와 같은, 밸브를 위한 다른 통상적인 액추에이터 시스템들이 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 액추에이터(54)의 작동을 제어하기 위해 제1 솔레노이드 밸브(56)가 액추에이터(54)와 통신할 수 있다. 그러나, 액추에이터(54)는 임의의 적합한 수단에 의해 작동될 수 있다.

돔 밸브(20)는 또한, 밸브 본체(42)에 의해 한정되는 구멍 내에 배치되는 부싱(bushing)(58)을 포함할 수 있다. 부싱(58)은 샤프트(52)가 여전히 회전되게 하면서, 외부 가스의 도입을 방지하기 위해 샤프트(52) 주위를 밀봉한다. 부싱(58)은 또한, 부싱(58)의 밀봉 능력을 개선하기 위해 O-링을 포함할 수 있다. O-링은 전형적으로 비톤(Viton)(등록상표) 고무와 같은 플루오로중합체 탄성중합체를 포함한다. 돔 밸브(20)는 또한, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 관통 채널(42) 내부에서의 돔형 본체(46)의 위치를 나타내기 위해 지시 비콘(indication beacon)(60)을 포함할 수 있다. 달리 말해, 지시 비콘(60)은 돔형 본체(46)가 개방 위치에 있는지 또는 폐쇄 위치에 있는지를 나타낸다.

밸브 시트(44)와 돔형 본체(46)의 밀봉 표면(48)의 맞닿음에 의해 형성된 주 시일은 전형적으로 가스가 돔 밸브(20)를 통과하는 것을 방지하는 데 적당하지 않다. 예를 들어, 공정 가스가 돔 밸브(20)를 통해 반응 챔버(30)를 빠져나갈 수 있다. 부가적으로, 유동층 반응기(24)를 둘러싼 대기 내의 산소와 같은, 유동층 반응기(24) 외부의 외부 가스가 돔 밸브(20)를 통해 반응 챔버(30) 내로 진입할 수 있다. 외부 가스는 반응 챔버(30) 내로 오염물들을 도입시킴으로써, 제조된 규소 제품(22)의 순도에 영향을 미칠 수 있다. 부가적으로, 산소의 경우에 외부 가스가 반응 챔버(30) 내의 공정 가스와 부정적으로 반응함으로써, 유동층 반응기(24)에 손상을 입힐 수 있다.

따라서, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 돔 밸브(20)는 밸브 시트(44) 대신 관통 채널(42)의 시일에 돔형 본체(46)의 밀봉 표면(48)을 맞닿게 하기 위한 팽창성 시일(62)을 추가로 포함할 수 있다. 관통 채널(42)을 밀봉하는 것에 더하여, 팽창성 시일(62)은 반응 챔버(30) 내의 공정 가스 또는 반응 챔버(30) 외부의 외부 가스와 같은 가스들이 돔 밸브(20)를 통과하는 것을 방지한다. 달리 말해, 팽창성 시일(62)은 반응물 가스가 유동층 반응기(24)를 빠져나가는 것을 방지한다. 팽창성 시일(62)은 또한, 산소와 같은 반응 챔버 외부의 외부 가스가 반응 챔버(30) 내로 진입하는 것을 방지한다. 규소 제품(22)이 용기 내에 있을 때, 팽창성 시일(62)은 외부 가스가 용기의 챔버 내로 진입하는 것을 방지한다. 돔 밸브(20)용 팽창성 시일(62)은, 돔형 본체(46)가 폐쇄 위치에 있고 팽창성 시일(62)이 돔형 본체(46)의 밀봉 표면(48)에 맞닿아 있을 때, 밸브 누설 분류를 위한 ANSI/FCI 70-2 1976 (R1982) 표준에 의해 정의된 바와 같은, 관통 채널(42)의 적어도 부류(Class) VI 시일을 제공한다.

도 7 및 도 10을 참조하면, 돔 밸브(20)는 밸브 본체(40)에 결합된 시일 유지판(64)을 추가로 포함할 수 있다. 시일 유지판(64)은 팽창성 시일(62)을 수용하고, 팽창성 시일(62)은 시일 유지판(64)으로부터 팽창될 수 있다. 본 실시예에서, 시일 유지판(64)의 개구 크기는 돔 밸브(20)의 입구 직경(D2)을 한정한다. 시일 유지판(64)은 밸브 본체(40)에 대해 별개의 구성요소일 수 있다. 달리 말해, 시일 유지판(64)은 시일 유지판(64)이 밸브 본체(40)에 기계적으로 결합되도록 밸브 본체(40)와는 별개인 구성요소일 수 있다. 예를 들어, 시일 유지판(64)은 볼트에 의해 밸브 본체(40)에 결합될 수 있다. 그러나, 시일 유지판(64)이 임의의 적합한 방법에 의해 밸브 본체(40)에 결합될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 시일 유지판(64)이 밸브 본체(40)와 일체로 될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 시일 유지판(64)이 밸브 본체(40)에 대해 별개의 구성요소인 경우에, 판 가스켓(plate gasket)(65)이 관통 채널(42)의 정압(positive pressure) 시일을 제공하기 위해 밸브 본체(40)와 시일 유지판(64) 사이에 배치될 수 있다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 팽창성 시일(62)은 돔형 본체(46)의 밀봉 표면(48)과 맞닿기 위해, 시일 유지판(64)으로부터 연장하도록 팽창 가능하다. 달리 말해, 팽창성 시일(62)은 돔형 본체(46)의 밀봉 표면(48)과 맞닿기 위해 시일 유지판(64)으로부터 확장된다. 돔형 본체(46)의 밀봉 표면(48)과 팽창성 시일(62)의 맞닿음은 관통 채널(42)을 밀봉한다. 시트 유지 링(45)은 팽창성 시일(62)을 지지하기 위해 노치(notch) 형성될 수 있다. 달리 말해, 팽창성 시일(62)은 시트 유지 링(45)의 노치 내에 배치되어, 시트 유지 링(45)에 맞닿아 안착될 수 있다.

팽창성 시일(62)의 팽창 및 수축을 허용하기 위해, 튜빙(tubing)(57)이 시일 유지판(64) 및 제2 솔레노이드 밸브(68)에 결합될 수 있다. 팽창성 시일(62)은 전형적으로, 탄성중합체성 재료, 바람직하게는 플루오로중합체 탄성중합체를 포함한다. 적합한 플루오로중합체 탄성중합체의 일례는 비톤(등록상표) 고무이다. 일반적으로, 시일 유지판(64)은 팽창성 시일(62)과 연통하는 적어도 하나의 경로(66)를 한정한다. 팽창성 시일(62) 내의 압력은 돔형 본체(46)의 밀봉 표면(48)과의 맞닿음과 밀봉 표면(48)과의 비-맞닿음 사이에서 팽창성 시일(62)을 작동시키도록 조절된다. 달리 말해, 팽창성 시일(62) 내의 압력은 돔형 본체(46)의 밀봉 표면(48)과의 맞닿음 상태로 팽창성 시일(62)을 확장시키도록 증가된다. 대안적으로, 팽창성 시일(62) 내의 압력은 팽창성 시일(62)을 돔형 본체(46)의 밀봉 표면(48)과의 맞닿음으로부터 후퇴시키기 위해 감소된다.

팽창성 시일(62) 내의 압력은 전형적으로, 시일 유지판(64)의 경로(66)를 통해 팽창성 시일(62) 내로 팽창 가스를 도입시킴으로써 증가된다. 팽창성 시일(62) 내의 압력은 경로(66)로부터 팽창 가스를 제거하여서 팽창 가스가 팽창성 시일(62)로부터 제거됨으로써 감소된다. 팽창 유체가 팽창 가스에 대한 대안예로서 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 전형적으로, 압력 조절기 장치가 경로(66) 및 팽창성 시일(62) 내의 팽창 가스의 압력을 제어하는 데 사용될 수 있다. 그러나, 경로(66) 및 팽창성 시일(62) 내의 압력은 임의의 적합한 방법에 의해 제어될 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 돔 밸브(20)는 경로(66) 및 팽창성 시일(62)과 연통하는 다른 제2 솔레노이드 밸브(68)를 포함할 수 있다. 제2 솔레노이드 밸브(68)는 경로(66) 및 팽창성 시일(62) 내의 압력을 각각 증가 및 감소시키기 위해 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 작동 가능하다. 튜빙(57)은 또한, 제2 솔레노이드 밸브(68)로부터 경로(66)로 팽창 가스를 전달하기 위해, 제2 솔레노이드 밸브(68)를 시일 유지판(64)의 경로(66)에 결합시킬 수 있다.

채용될 때, 팽창 유체는 팽창 가스와 유사한 방식으로 사용된다. 전형적으로, 경로(66) 및 팽창성 시일(62) 내의 팽창 가스는 불활성 가스이다. 달리 말해, 팽창 가스는 팽창성 시일(62)이 파열된 경우에 유동층 반응기(24)의 작동에 영향을 미칠 수 있는 공기와 같은 산화 가스를 포함하지 않는다. 이와 같이, 팽창 가스는 반응 챔버(30)에 사용되는 공정 가스에 기초하여 선택된다. 보다 구체적으로, 팽창 가스는 팽창성 시일(62)이 고장나서 팽창 가스가 반응 챔버(30)에서 공정 가스와 혼합되는 경우에 공정 가스와의 부정적인 화학적 반응을 방지하도록 선택된다. 전형적으로, 팽창 가스는 아르곤, 헬륨, 수소 및 질소의 군으로부터 선택된다. 보다 전형적으로, 팽창 가스는 비-반응성이며, 바람직하게는 팽창 가스는 질소이다.

도 1을 참조하면, 유동층 반응기(24)가 추가적인 돔 밸브(20)를 이용할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 전술된 돔 밸브(20)는 제1 돔 밸브(20A) 및 제1 돔 밸브(20A)로부터 이격된 제2 돔 밸브(20B)일 수 있다. 복수의 밸브(20A, 20B)들이 서로로부터 소정 거리로 이격되어 있다. 일반적으로, 복수의 밸브(20A, 20B)들 사이의 거리는 돔 밸브(20A, 20B)들 각각에 의해 보유될 규소 제품(22)의 체적에 기초하여 결정된다. 제1 및 제2 돔 밸브(20A, 20B)들을 채용하는 그러한 일 실시예에서, 제1 돔 밸브(20A)는 제1 파이프 세그먼트(38)에 결합된다. 제2 파이프 세그먼트(72)가 제1 파이프 세그먼트(38)의 반대편에서 제1 돔 밸브(20A)에 결합되고, 제2 돔 밸브(20B)는 제2 파이프 세그먼트(72)에 결합된다. 달리 말해, 제1 및 제2 돔 밸브(20A, 20B)들은 서로 직렬이다. 제2 돔 밸브(20B)가 팽창성 시일(62)을 갖는 상태에서 제1 및 제2 돔 밸브(20A, 20B)들을 직렬로 제공하는 것은, 반응 챔버(30)로부터 제품을 제거하는 동안, 반응 챔버(30) 내에 공정 가스를 유지하는 부담을 감소시킨다.

일반적으로, 제1 및 제2 돔 밸브(20A, 20B)들 각각의 관통 채널(42)은 서로 연통된다. 제1 돔 밸브(20A)와 제2 돔 밸브(20B) 사이의 제2 파이프 세그먼트(72)에 의해 보유 챔버가 제공되어, 제2 돔 밸브(20B)가 보유 챔버로부터 규소 제품(22)을 선택적으로 분배하기 전에 규소 제품(22)의 추가적인 냉각이 반응 챔버(30)의 외부에서 일어나게 한다. 가스 입구(36)는 반응 가스를 제거하고 규소 입자(22)들을 냉각시키도록, 규소 입자(22)에 수소를 첨가하기 위해 사용될 수 있다.

달리 말해, 규소 제품(22)은 규소 제품(22)이 공정 가스의 존재의 외부에서 냉각되게 하기 위해, 제1 돔 밸브(20A)와 제2 돔 밸브(20B) 사이의 제2 파이프 세그먼트(72)의 중공형 내부 내에 유지될 수 있다. 가스 입구(36)를 통해 도입되는 수소로 인해 제1 파이프 세그먼트(38) 내에서 발생하는 규소 제품(22)의 냉각에 더하여 제2 파이프 세그먼트(72) 내에서의 규소 제품(22)의 냉각이 존재한다는 것이 이해될 것이다. 이와 같이, 규소 제품(22)은 제2 파이프 세그먼트(72) 내에서의 추가 냉각을 필요로 하지 않을 수 있다.

전형적으로, 제1 돔 밸브(20A)는 제1 돔이 규소 제품(22)과 같은 고체만 보유하고 가스는 제1 돔 밸브(20A)를 통과할 수 있도록, 시일 유지판(64) 또는 팽창성 시일(62)을 포함하지 않는다. 부수적으로, 제2 돔 밸브(20B)는 전형적으로, 고체를 보유하고 공정 가스 또는 반응 챔버(30) 외부의 대기 내 가스와 같은 가스들이 반응 챔버(30) 내로 진입하는 것을 방지하기 위해, 시일 유지판(64) 및 팽창성 시일(62)을 포함한다. 그러나, 제1 및 제2 돔 밸브(20B)들 둘 모두가 시일 유지판(64) 및 팽창성 시일(62)을 포함할 수 있거나, 둘 모두 시일 유지판 및 팽창성 시일을 포함하지 않을 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 사용되는 파이프들의 개수를 증가시키고 돔 밸브(20)들을 서로 직렬로 상호연결함으로써 다수의 돔 밸브(20)들이 간단히 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

전술된 바와 같이, 불순물이 규소 제품(22)을 오염시키는 것을 방지하는 것이 유리하다. 요구되는 것은 아니지만, 돔 밸브(20)는 돔 밸브(20)와 접촉하는 규소 제품(22)이 고순도를 유지하도록, 비-오염성 재료로부터 제조될 수 있다. 달리 말해, 돔 밸브(20)는 돔 밸브(20)가 비-오염성 재료로부터 제조되기 때문에, 규소 제품(22)이 돔 밸브(20)와 접촉할 때, 규소 제품(22)에 불순물을 부여하지 않는다. 일반적으로, 밸브 시트(44), 돔형 본체(46), 및 관통 채널(42)을 형성하는 밸브 본체(40)의 각각은 규소 제품(22)의 오염을 방지하기 위해 비-오염성 재료를 포함한다.

전형적으로, 비-오염성 재료는 규소, 초경합금, 및 이들의 조합의 군으로부터 선택된다. 보다 전형적으로, 비-오염성 재료는 다결정질 규소, 탄화규소, 질화규소와 같은 규소계 재료, 및 초경 텅스텐 카바이드와 같은 비-규소계 재료, 및 이들의 조합의 군으로부터 선택된다. 규소계 재료가 초크랄스키(Czochralski) 또는 플로트-존(float-zone) 공정으로부터 얻어진 고순도의 비-도핑된 단결정질 잉곳(ingot)으로부터 제조될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 밸브 시트(44)의 비-오염성 재료로서 규소를 사용하는 추가적인 이점은 규소가 밸브 시트(44)의 경도에 대한 요건을 충족시킨다는 점이다. 전형적으로, 밸브 시트(44)가 규소를 포함하는 경우, 밸브 시트(44)는 약 900 내지 약 1050, 더 전형적으로 약 950 내지 약 1000 비커스(Vickers)의 경도를 갖는다. 밸브 시트(44)가 초경합금을 포함하는 경우, 밸브 시트(44)는 로크웰 A 스케일의 경도가 전형적으로 약 83.5 내지 약 94.2, 더 전형적으로 약 86.0 내지 약 90.0이다. 일반적으로, 밸브 시트(44)는 초경합금이 전형적으로 규소보다 인성이 크기 때문에, 초경합금으로부터 제조된다.

비-오염성 재료는 규소 제품(22)과 접촉하게 될 돔 밸브(20)의 부분을 아치형으로 형성하기 위해 다른 재료에 결합될 수 있다. 예를 들어, 밸브 시트(44)의 재료는 밸브 시트(44)를 형성하기 위해 다른 재료에 가압-끼워맞춤될 수 있다. 달리 말해, 밸브 시트(44)는 비-오염성 재료가 제2 재료에 가압-끼워맞춤되는 상태로 하나 초과의 재료를 포함할 수 있다. 그러한 실시예에서, 제2 재료는 제1 재료를 유지하는 데 적합한 임의의 유형의 금속의 것일 수 있다. 또한, 규소 제품(22)과 접촉하는 돔 밸브(20)의 부분은 돔 밸브(20)가 규소 제품(22)을 오염시키는 것을 방지하기 위한 스프레이 코팅을 포함할 수 있다. 스프레이 코팅은 비-오염성 재료를 원하는 크기로 적용하는 것이 너무 곤란한, 규소계 비-오염성 재료로부터 제조되지 않는, 돔 밸브(20)의 영역들을 처리하는 데 유리하다. 스프레이 코팅은 스프레이 코팅을 비-오염성 재료에 부착하기 위한 화염 스프레이 코팅일 수 있다. 예를 들어, 스프레이 코팅은 플라즈마 또는 HVOF (고속 산소 연료(high velocity oxygen fuel)) 스프레이 기술을 통해 적용될 수 있다. 스프레이 코팅은 전형적으로, 초경합금, 알루미나 및 탄화규소의 군으로부터 선택된다. 보다 전형적으로, 스프레이 코팅은 코발트 결합제를 갖는 텅스텐 카바이드이다.

일반적으로, 돔형 본체(46) 및 밸브 시트(44)는 밀봉 표면(48)이 밸브 시트(44)와 적절하게 맞닿는 것을 보장하기 위해, 필요한 공차 범위 내에서 제조된다. 그러나, 돔형 본체(46)의 밀봉 표면(48)이 밸브 시트(44)에 적절하게 맞닿는 것을 보장하기 위해 필요한 공차 범위를 유지하면서 비-오염성 재료로부터 돔형 본체(46) 및 밸브 시트(44)를 제조하는 것은 어려울 수 있다. 이와 같이, 밸브 시트(44)는 필요한 공차 범위 밖에 있는 비-오염성 재료로부터 제조되는 밸브 시트(44) 및 돔형 본체(46)의 치수 변동을 고려하기 위해 돔형 본체(46)에 대해 조절 가능할 수 있다. 달리 말해, 돔형 본체(46)에 대해 밸브 시트(44)를 조절하는 능력은 밸브 시트(44) 및 돔형 본체(46)가 비-오염성 재료로부터 제조될 수 있도록 밸브 시트(44) 및 돔형 본체(46)를 제조하기 위해 필요한 공차 범위를 확장시킨다. 돔형 본체(46)의 밀봉 표면(48)을 향해 밸브 시트(44)를 조절하기 위해 시트 유지 링(45)과 밸브 시트(44) 사이에 심(shim)(73)이 삽입될 수 있다. 부가적으로, 심(73)은 밸브 시트(44)와 밸브 본체(40) 사이에 삽입되어 밸브 시트(44)를 밸브 본체(40)로부터 멀리 조절할 수 있다. 부가적으로, 시일 유지판(65)이 존재할 때, 심(73)은 밸브 본체(40)에 대해 팽창성 시일(62)을 조절하기 위해 밸브 본체(40)와 시일 유지판(65) 사이에 배치될 수 있다.

전형적으로, 심(73)은 규소 제품(22)에 노출되지 않는다. 그러나, 규소 제품(22)이 심(73)과 접촉하는 것을 방지하기 위해 심 가스켓이 사용될 수 있다. 심(73)은 밸브 본체(40)에 대한 밸브 시트(44)의 원하는 조절량과 대체로 동일한 두께를 갖는다. 전형적으로, 밸브 시트(44)는 0.32 ㎝(0.125 인치) 이상만큼 조정 가능하다. 그러나, 돔형 본체(46)에 대한 밸브 시트(44)의 임의의 원하는 조절을 하도록 심(73)이 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

돔 밸브(20)는 돔 밸브(20)로부터 규소 제품(22)의 유동을 안내하기 위한 깔때기 또는 경사형 표면을 추가로 포함할 수 있다. 돔 밸브(20) 자체와 같이, 깔때기는 전형적으로 비-오염성 재료로부터 제조된다. 태양 분야의 응용들의 경우, 안료가 없는 중합체 재료들이 사용될 수 있되, 규소의 온도들은 각자의 중합체들의 연화 온도들 미만이다. 예를 들어, 깔때기의 비-오염성 재료는 전형적으로 초고분자량 폴리에틸렌이다. 부가적으로, 제1 및 제2 돔 밸브(20A, 20B)들을 상호연결시키는 제1 및 제2 파이프 세그먼트(38, 72)들은 제1 및 제2 파이프 세그먼트(38, 72)들이 규소 제품(22)을 오염시키는 것을 방지하기 위한 라이너(liner)를 가질 수 있다. 라이너를 위한 적합한 재료는 고순도의 결정질 규소 및 탄화규소-코팅된 흑연을 포함한다.

위에서 언급된 바와 같이, 돔 밸브(20)는 전술된 유동층 반응기(24) 외에 저장 호퍼(74) 또는 임의의 유형의 반응 챔버와 같은 임의의 용기에 결합될 수 있다. 그러한 실시예에서, 돔 밸브(20)는 전술된 바와 유사한 방식으로 작동된다. 도 10을 참조하면, 돔 밸브(20)는 저장 호퍼(74)에 결합된다. 저장 호퍼(74)는 규소 제품(22)을 저장하기 위한 챔버(76)를 한정한다. 예를 들어, 규소 제품(22)은 전술된 유동층 반응기(24)를 빠져나간 후에, 저장 호퍼(74) 내에 배치될 수 있다. 돔 밸브(20)가 저장 호퍼(74)에 직접 결합될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 대안적으로, 돔 밸브(20)는 저장 호퍼(74)에 결합되고 이로부터 연장되는 제1 파이프 세그먼트에 결합될 수 있다. 부가적으로, 전술된 유동층 반응기(24)의 경우와 같이, 하나 초과의 돔 밸브(20)가 저장 호퍼(74)에 서로 직렬로 결합될 수 있다.

예

제1 시험 돔 밸브, 제2 시험 돔 밸브, 및 제3 시험 돔 밸브를 상기 설명에 따라 제조한다. 제1 시험 돔 밸브의 경우, 밸브 시트, 돔형 본체, 샤프트 및 부싱은 초경 텅스텐 카바이드로부터 제조된다. 제1 시험 돔 밸브의 밸브 본체는 316L 스테인레스강이며, 이때 관통 채널은 코발트 결합제와 함께 텅스텐 카바이드를 포함하는 스프레이 코팅을 수용한다.

제2 시험 돔 밸브의 경우, 밸브 시트, 시트 유지판, 돔형 본체는 진성 초크랄스키 규소로부터 제조된다. 제2 시험 돔 밸브의 샤프트 및 부싱은 초경 텅스텐 카바이드로부터 제조된다. 제2 시험 돔 밸브의 밸브 본체는 316L 스테인레스강이며, 이때 관통 채널은 코발트 결합제와 함께 텅스텐 카바이드를 포함하는 스프레이 코팅을 수용한다.

제3 시험 돔의 경우, 밸브 시트는 스테인레스강 시트 유지판에 의해 덮이는 316 스테인레스강 충전된 PTFE로부터 제조된다. 제3 시험 돔 밸브의 샤프트, 부싱 및 돔형 본체는 316 스테인레스강으로부터 제조된다. 제3 시험 돔 밸브의 밸브 본체 및 시트 유지판은 316 스테인레스강이다. 제3 시험 돔 밸브의 돔형 본체의 관통 채널은 코발트 결합제와 함께 텅스텐 카바이드를 포함하는 스프레이 코팅을 수용한다. 제3 시험 돔 밸브는 내마모성 코팅 및 내마모성 중합체만을 이용하는 구매 가능한 돔 밸브이다. 제3 시험 돔 밸브의 예들은 미국 오하이오주 밀포드 소재의 로토 디스크 컴퍼니(Roto Disc Company)로부터 입수 가능하다.

제1, 제2 및 제3 시험 돔 밸브들 각각은 규소 제품을 안내하기 위한 깔때기를 포함한다. 깔때기는 안료 충전제가 없는 초고분자량 폴리에틸렌으로부터 제조된다.

규소 제품은 규소 제품이 제1 및 제2 시험 돔 밸브들을 통과하기 전의 기지의 초기 표면 순도를 갖는다. 규소 제품의 제1 샘플이 제1 시험 돔 밸브를 통과한다. 규소 제품의 제2 샘플이 제2 시험 돔 밸브를 통과한다. 규소 제품의 제3 샘플이 제3 시험 돔 밸브를 통과한다. 결과적인 표면 순도가 제1, 제2, 및 제3 시험 돔 밸브들 중 각자의 밸브를 통과한 제1, 제2, 및 제3 샘플들에 대해 얻어진다. 결과적인 표면 순도는, 후속하는 요소 분석이 고해상도 유도 결합 플라즈마 질량 분광계 상에서 수행되는, 고순도 불화수소산을 사용한 증기상 증해(vapor phase digestion) 기술을 사용하여 얻어진다. 그러한 기술은 고순도 다결정질 규소 재료에 대한 표면 순도 분석 업계에서 널리 공지되어 있다. 제1, 제2, 및 제3 샘플들의 초기 표면 순도 및 결과적인 표면 순도가 하기의 표 1에 보고되어 있다.

표 1에 나타난 바와 같이, 초경 텅스텐 카바이드로부터 제조된 돔형 본체와 밸브 시트를 갖는 제1 시험 돔 밸브를 통과한 제1 샘플, 및 진성 초크랄스키 규소로부터 제조된 돔형 본체와 밸브 시트를 갖는 제2 시험 돔 밸브를 통과한 제2 샘플 둘 모두는, 제3 시험 돔 밸브를 통과한 규소 제품의 결과적인 순도와 비교할 때, 규소 제품의 결과적인 표면 순도에 있어서 상당한 개선을 보인다. 결과적인 표면 순도의 개선이 초경 텅스텐 카바이드 및 진성 초크랄스키 규소 재료의 사용에 직접 연관되는 것으로 여겨진다.

본 발명이 예시적인 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양한 변형이 이루어질 수 있으며 등가물이 그의 요소를 대신할 수 있음이 당업자에 의해 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 본질적인 범주를 벗어남이 없이 특정 상황 또는 재료를 본 발명의 교시에 맞게 조정하기 위해 많은 변경이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 본 발명을 실시하기에 최선의 형태로 고려되는 것으로서 개시된 특정 실시예로 제한되는 것이 아니라, 본 발명은 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 모든 실시예들을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims

규소 제품을 제조하기 위한 유동층 반응기(fluidized bed reactor)로서,
반응 챔버를 한정하는 하우징;
시드 입자(seed particle)들이 상기 반응 챔버 내로 진입하게 하기 위하여 상기 하우징에 의해 한정되는 입자 입구;
규소 함유 공정 가스(process gas)가 상기 반응 챔버 내로 진입하게 하기 위하여 상기 하우징에 의해 한정되는 가스 입구;
상기 규소 제품을 제조하기 위하여 상기 시드 입자들 상에서 규소를 성장시키도록 상기 규소 함유 공정 가스를 분해시키기 위해 상기 반응 챔버를 가열하는 가열 장치;
상기 규소 제품이 상기 반응 챔버를 빠져나가게 하기 위해 상기 하우징에 의해 한정되는 배출 출구; 및
상기 유동층 반응기로부터 상기 규소 제품을 선택적으로 분배하기 위하여 상기 하우징에 결합되는 돔 밸브(dome valve)를 포함하며
상기 돔 밸브는,
상기 규소 제품이 상기 유동층 반응기를 빠져나가게 하기 위해 상기 반응 챔버와 연통하는 관통 채널(pass-through channel)을 한정하는 밸브 본체;
상기 관통 채널 내에서 상기 밸브 본체에 결합되고, 상기 규소 제품이 통과하여 상기 관통 채널 내로 진입하게 하는 개구를 한정하는 밸브 시트(valve seat);
준-반구형 형태(semi-hemispherical configuration)를 갖고 상기 관통 채널 내에 회전 가능하게 배치되며, 밀봉 표면 및 상기 밀봉 표면으로부터 이격된 내측 표면을 갖는 돔형 본체를 포함하고,
상기 돔형 본체는 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 상기 관통 채널 내에서 회전 가능하며, 상기 돔형 본체의 상기 밀봉 표면은 상기 관통 채널의 주 시일(primary seal)을 형성하도록 상기 폐쇄 위치에서 상기 밸브 시트와 맞닿아 상기 유동층 반응기로부터의 상기 규소 제품의 선택적 분배를 방지하며, 상기 밸브 시트에 의해 한정되는 상기 개구는 상기 유동층 반응기로부터의 상기 규소 제품의 선택적 분배를 허용하도록 상기 개방 위치에서 상기 돔형 본체의 상기 밀봉 표면에 의해 적어도 부분적으로 미차단되는, 유동층 반응기.
제1항에 있어서, 상기 돔형 본체는 복수의 미리 설정된 개방 위치들을 가지며, 상기 돔형 본체의 상기 미리 설정된 개방 위치들 각각은 상기 개구의 상이한 크기를 초래함으로써, 상기 유동층 반응기로부터의 상기 규소 제품의 선택적 분배율을 제어하는, 유동층 반응기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 돔 밸브는 팽창성 시일을 추가로 포함하며, 상기 팽창성 시일은 상기 규소 함유 공정 가스가 상기 유동층 반응기를 빠져나가는 것을 방지하기 위해 상기 관통 채널을 밀봉하도록 상기 돔형 본체의 상기 밀봉 표면과 맞닿도록 확장 가능한, 유동층 반응기.
제3항에 있어서, 상기 돔 밸브는, 상기 돔형 본체가 상기 폐쇄 위치에 있고 상기 팽창성 시일이 상기 돔형 본체의 상기 밀봉 표면과 맞닿아 있을 때, 상기 관통 채널의 부류(Class) VI 시일을 제공하는, 유동층 반응기.
제3항에 있어서, 상기 유동층 반응기는 상기 밸브 본체에 결합되는 시일 유지판(seal retaining plate)을 추가로 포함하고, 상기 팽창성 시일은 상기 시일 유지판으로부터 확장 가능한, 유동층 반응기.
제5항에 있어서, 상기 시일 유지판은 상기 팽창성 시일을 상기 돔형 본체의 상기 밀봉 표면과의 맞닿음 상태로 확장시키도록 가스를 수용하는 적어도 하나의 통로를 한정하는, 유동층 반응기.
제6항에 있어서, 상기 가스는 아르곤, 헬륨, 수소, 및 질소의 군으로부터 선택되는 불활성 가스인, 유동층 반응기.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 시트는 로크웰(Rockwell) A 스케일의 경도가 약 83.5 내지 94.2인 재료를 포함하는, 유동층 반응기.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 시트의 상기 재료는 규소, 초경합금, 및 이들의 조합의 군으로부터 선택되는, 유동층 반응기.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돔 밸브는 상기 관통 채널 내에서 상기 밸브 본체에 결합되는 시트 유지 링(ring)을 추가로 포함하며, 상기 밸브 시트의 상기 재료는 상기 밸브 시트를 상기 관통 채널 내에서 상기 밸브 본체에 결합시키기 위해 상기 시트 유지 링과 가압-끼워맞춤(press-fit)되는, 유동층 반응기.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돔형 본체는 규소, 초경합금, 및 이들의 조합의 군으로부터 선택되는 비-오염성(non-contaminating) 재료를 포함하는, 유동층 반응기.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 시트는 상기 밸브 시트가 상기 돔형 본체의 상기 밀봉 표면과 맞닿는 것을 보장하기 위해 상기 돔형 본체에 대해 조정 가능한, 유동층 반응기.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 관통 채널을 한정하는 상기 밸브 본체는 규소, 초경합금, 및 이들의 조합의 군으로부터 선택된 비-오염성 재료를 포함하는, 유동층 반응기.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 시트, 상기 돔형 본체, 및 상기 관통 채널을 한정하는 상기 밸브 본체 각각은 규소 제품의 오염을 방지하기 위한 규소 재료를 포함하는, 유동층 반응기.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유동층 반응기는 상기 돔 밸브로부터 이격되어 상기 돔 밸브와 연통하는 제2 돔 밸브를 추가로 포함하며, 파이프 세그먼트(pipe segment)가 보유 챔버를 제공하기 위해 상기 돔 밸브들 사이에 배치되어, 상기 제2 돔 밸브가 상기 보유 챔버로부터 상기 규소 제품을 선택적으로 분배하기 전에 상기 규소 제품의 추가 냉각이 상기 반응 챔버의 외부에서 일어나게 하는, 유동층 반응기.
규소 제품을 제조하기 위한 반응 챔버를 한정하고 상기 규소 제품이 상기 반응 챔버를 빠져나가게 하는 배출 출구를 한정하는 하우징을 포함하는 유동층 반응기로부터 상기 규소 제품을 선택적으로 분배하도록 상기 유동층 반응기에 결합하기 위한 돔 밸브로서,
상기 규소 제품이 상기 유동층 반응기를 빠져나가게 하기 위해 상기 반응 챔버와 연통하는 관통 채널을 한정하는 밸브 본체;
상기 관통 채널 내에서 상기 밸브 본체에 결합되고, 상기 규소 제품이 통과하여 상기 관통 채널 내로 진입하게 하는 개구를 한정하는 밸브 시트; 및
준-반구형 형태를 갖고 상기 관통 채널 내에 회전 가능하게 배치되며, 밀봉 표면 및 상기 밀봉 표면으로부터 이격된 내측 표면을 갖는 돔형 본체를 포함하고,
상기 돔형 본체는 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 상기 관통 채널 내에서 회전 가능하며, 상기 돔형 본체의 상기 밀봉 표면은 상기 관통 채널의 주 시일을 형성하도록 상기 폐쇄 위치에서 상기 밸브 시트와 맞닿아 상기 유동층 반응기로부터의 상기 규소 제품의 선택적 분배를 방지하며, 상기 밸브 시트에 의해 한정되는 상기 개구는 상기 유동층 반응기로부터의 상기 규소 제품의 선택적 분배를 허용하도록 상기 개방 위치에서 상기 돔형 본체의 상기 밀봉 표면에 의해 적어도 부분적으로 미차단되고,
상기 밸브 시트, 상기 돔형 본체, 및 상기 관통 채널을 한정하는 상기 밸브 본체 중 적어도 하나는 상기 규소 제품의 오염을 방지하기 위한 비-오염성 재료를 포함하는, 돔 밸브.
제16항에 있어서, 상기 돔 밸브는 복수의 미리 설정된 개방 위치들을 가지며, 상기 돔형 본체의 상기 미리 설정된 개방 위치들 각각은 상기 개구의 상이한 크기를 초래함으로써, 상기 유동층 반응기로부터의 상기 규소 제품의 선택적 분배율을 제어하는, 돔 밸브.
제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 돔 밸브는 팽창성 시일을 추가로 포함하며, 상기 팽창성 시일은 규소 함유 공정 가스가 상기 유동층 반응기를 빠져나가는 것을 방지하기 위해 상기 관통 채널을 밀봉하도록 상기 돔형 본체의 상기 밀봉 표면과 맞닿도록 확장 가능한, 돔 밸브.
제18항에 있어서, 상기 돔형 본체가 상기 폐쇄 위치에 있고 상기 팽창성 시일이 상기 돔형 본체의 상기 밀봉 표면과 맞닿아 있을 때, 상기 관통 채널의 부류 VI 시일을 제공하는, 돔 밸브.
제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 돔 밸브는 상기 밸브 본체에 결합되는 시일 유지판을 추가로 포함하고, 상기 팽창성 시일은 상기 시일 유지판으로부터 확장 가능한, 돔 밸브.
제20항에 있어서, 상기 유지판은 상기 팽창성 시일을 상기 밀봉 표면과의 맞닿음 상태로 확장시키도록 가스를 수용하는 적어도 하나의 통로를 한정하는, 돔 밸브.
제21항에 있어서, 상기 가스는 아르곤, 헬륨, 수소, 및 질소의 군으로부터 선택되는 불활성 가스인, 돔 밸브.
제16항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 시트는 로크웰 A 스케일의 경도가 약 83.5 내지 94.2인 재료를 포함하는, 돔 밸브.
제16항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 시트는 규소, 초경합금, 및 이들의 조합의 군으로부터 선택되는 상기 비-오염성 재료를 포함하는, 돔 밸브.
제16항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돔 밸브는 상기 관통 채널 내에서 상기 밸브 본체에 결합되는 시트 유지 링을 추가로 포함하며, 상기 밸브 시트의 상기 비-오염성 재료는 상기 밸브 시트를 상기 관통 채널 내에서 상기 밸브 본체에 결합시키기 위해 상기 시트 유지 링과 가압-끼워맞춤되는, 돔 밸브.
제16항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 시트는 상기 밸브 시트가 상기 돔형 본체의 상기 밀봉 표면과 맞닿는 것을 보장하기 위해 상기 돔형 본체에 대해 조정 가능한, 돔 밸브.
제16항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돔형 본체는 규소, 초경합금, 및 이들의 조합의 군으로부터 선택되는 상기 비-오염성 재료를 포함하는, 돔 밸브.
제16항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 관통 채널을 한정하는 상기 밸브 본체는 규소, 초경합금, 및 이들의 조합의 군으로부터 선택되는 상기 비-오염성 재료를 포함하는, 돔 밸브.
제16항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 시트, 상기 돔형 본체, 및 상기 관통 채널을 한정하는 상기 밸브 본체 각각은 규소 제품의 오염을 방지하기 위한 규소 재료를 포함하는, 돔 밸브.
용기의 챔버로부터 규소 제품을 선택적으로 분배하기 위한 돔 밸브로서,
상기 규소 제품이 상기 용기를 빠져나가게 하기 위해 상기 용기의 상기 챔버와 연통하는 관통 채널을 한정하는 밸브 본체;
상기 관통 채널 내에서 상기 밸브 본체에 결합되고, 상기 규소 제품이 통과하여 상기 관통 채널 내로 진입하게 하는 개구를 한정하는 밸브 시트; 및
준-반구형 형태를 갖고 상기 관통 채널 내에 회전 가능하게 배치되며, 밀봉 표면 및 상기 밀봉 표면으로부터 이격된 오목한 내측 표면을 갖는 돔형 본체를 포함하고,
상기 돔형 본체는 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 상기 관통 채널 내에서 회전 가능하며, 상기 돔형 본체의 상기 밀봉 표면은 상기 관통 채널의 주 시일을 형성하도록 상기 폐쇄 위치에서 상기 밸브 시트와 맞닿아 상기 용기의 상기 챔버로부터의 상기 규소 제품의 선택적 분배를 방지하며, 상기 밸브 시트에 의해 한정되는 개구는 상기 용기의 상기 챔버로부터의 상기 규소 제품의 선택적 분배를 허용하도록 상기 개방 위치에서 상기 돔형 본체의 상기 밀봉 표면에 의해 적어도 부분적으로 미차단되고,
상기 밸브 시트, 상기 돔형 본체, 및 상기 관통 채널을 한정하는 상기 밸브 본체 중 적어도 하나는 상기 규소 제품의 오염을 방지하기 위한 비-오염성 재료를 포함하는, 돔 밸브.
제30항에 있어서, 상기 돔형 본체는 복수의 미리 설정된 개방 위치들을 가지며, 상기 돔형 본체의 상기 미리 설정된 개방 위치들 각각은 상기 개구의 상이한 크기를 초래함으로써, 상기 유동층 반응기로부터의 상기 규소 제품의 선택적 분배율을 제어하는, 돔 밸브.
제30항 또는 제31항에 있어서, 상기 돔 밸브는 팽창성 시일을 추가로 포함하며, 상기 팽창성 시일은 가스들이 상기 용기의 챔버로 진입하는 것을 방지하기 위해 상기 관통 채널을 밀봉하도록 상기 돔형 본체의 상기 밀봉 표면과 맞닿도록 확장 가능한, 돔 밸브.
제32항에 있어서, 상기 돔형 본체가 상기 폐쇄 위치에 있고 상기 팽창성 시일이 상기 돔형 본체의 상기 밀봉 표면과 맞닿아 있을 때, 상기 관통 채널의 부류 VI 시일을 제공하는, 돔 밸브.
제32항 또는 제33항에 있어서, 상기 돔 밸브는 상기 밸브 본체에 결합되는 시일 유지판을 추가로 포함하고, 상기 팽창성 시일은 상기 시일 유지판으로부터 확장 가능한, 돔 밸브.
제34항에 있어서, 상기 유지판은 상기 팽창성 시일을 상기 밀봉 표면과의 맞닿음 상태로 확장시키도록 가스를 수용하는 적어도 하나의 통로를 한정하는, 돔 밸브.
제35항에 있어서, 상기 가스는 아르곤, 헬륨, 수소, 및 질소의 군으로부터 선택되는 불활성 가스인, 돔 밸브.
제30항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 시트는 로크웰 A 스케일의 경도가 약 83.5 내지 94.2인 재료를 포함하는, 돔 밸브.
제30항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 시트는 규소, 초경합금, 및 이들의 조합의 군으로부터 선택되는 상기 비-오염성 재료를 포함하는, 돔 밸브.
제30항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돔 밸브는 상기 관통 채널 내에서 상기 밸브 본체에 결합되는 시트 유지 링을 추가로 포함하며, 상기 밸브 시트의 상기 비-오염성 재료는 상기 밸브 시트를 상기 관통 채널 내에서 상기 밸브 본체에 결합시키기 위해 상기 시트 유지 링과 가압-끼워맞춤되는, 돔 밸브.
제30항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돔형 본체는 규소, 초경합금, 및 이들의 조합의 군으로부터 선택되는 상기 비-오염성 재료를 포함하는, 돔 밸브.
제30항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 관통 채널을 한정하는 상기 밸브 본체는 규소, 초경합금, 및 이들의 조합의 군으로부터 선택되는 상기 비-오염성 재료를 포함하는, 돔 밸브.
제30항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 시트, 상기 돔형 본체, 및 상기 관통 채널을 한정하는 상기 밸브 본체 각각은 규소 제품의 오염을 방지하기 위한 규소 재료를 포함하는, 돔 밸브.