TWI558663B - 用於製造ＳｉＯ之設備與方法 - Google Patents

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Description

用於製造SiO之設備與方法
本發明揭示內容有關一種用於製造氧化矽(SiO)之設備與方法，更特別有關一種用於製造SiO之設備與方法，其可藉由連續的收集SiO而降低SiO之製造成本。
本申請案主張2013年5月16日於韓國申請之韓國專利申請案編號10-2013-0055884及10-2013-0055894，其揭示內容係以引用方式併入本文。
通常，二次電池意指可充電電池，而一次電池則是指非可充電電池。二次電池廣用於電子裝置諸如行動電話、筆記型電腦、攝影機、電動載具或其類似物。尤其，鋰二次電池最近具有較鎳鎘電池或鎳氫電池高之電容量且具高值之能量密度/單位重量。是故，鋰二次電池的使用性愈來愈高。
該鋰二次電池包括電極組合體，其中塗覆有陰極活性材料之陰極板及塗覆有陽極活性材料之陽極板之間夾置分隔器，且該電極組合體連同電解質一起容裝且密封於外部 材料中。
陰極活性材料通常採用鋰金屬氧化物，諸如LiMn2O4或LiCoO2，且該陽極活性材料通常採用碳材料。
尤其，若為該陽極活性材料，則於早期使用鋰金屬，但因為鋰具有低可逆性及低安全性，故目前廣泛使用碳材料。該碳材料具有低值體積變化、優異可逆性及良好價格，唯其電容量較鋰金屬小。
然而，隨著鋰二次電池使用得愈來愈多，愈來愈需要高電容量之鋰二次電池，因而亦需要可取代低電容量碳材料的高電容量陽極活性材料。為符合該等需求，有許多使用展現較碳材料高之充電/放電容量且容許電化學合金化的金屬---諸如Si及Sn---來作為該陽極活性材料的嘗試。
然而，該金屬性陽極活性材料因為在充電或收電時伴隨著嚴重的體積變化，故易龜裂，因此使用該種金屬性陽極活性材料的二次電池易隨著充電/放電週期而快速破壞電容量且具有短的週期跨距。
因此，為防止此等問題，最近作了許多使用諸如SiO之金屬氧化物作為該陽極活性材料的努力。尤其，SiO可單獨使用或連同諸如碳材料之另一種材料一起使用作為該陽極活性材料。
然而，為了利用SiO作為該陽極活性材料，應解決數個問題。代表性的問題有藉由縮短SiO之製造時間且容許大量生產應可降低製造成本。然而，截至目前所提出之SiO製造技術對於大量生產SiO皆具有限制。因此，需發 展新穎的SiO製造技術。
本發明揭示內容係設計以解決相關技術之問題，因此，本發明揭示內容是針對提供一種用於製造SiO之設備與方法，此設備與方法可藉由容許連續製造SiO而有效的降低SiO製造成本。
由以下描述可瞭解本發明揭示內容之其他目的及優點，且因本發明揭示內容之具體實施例變成顯而易見。此外，應瞭解本發明揭示內容之目的及優點可藉由所附申請專利範圍所定義之組份或其組合物加以落實。
在本發明揭示內容之一態樣中，提出一種用於製造SiO之設備，此設備包括反應單元，其經配置以接收製造SiO的材料且藉加熱使所接收之材料反應生成SiO氣體；及收集單元，其經配置以將內溫保持低於該反應單元之內溫，該收集單元包括位於其內部空間中的迴轉元件，其中該收集單元藉著將該反應單元所生成之SiO氣體經由形成於其至少一側的入口導入並使所導入之SiO氣體沈積於該迴轉元件之表面而收集SiO沈積物。
較佳者為該迴轉元件可包括基於中心軸迴轉的迴轉體，經由該入口導入之氣體可沈積於該迴轉體的表面。
亦佳者為該迴轉體可具有圓柱形且以圓周方向迴轉。
亦佳者為該迴轉元件可包括皮帶及至少一個轉輪，經由該入口導入之氣體可沈積於該皮帶之表面。
較佳者為該收集單元可於導入SiO氣體之下使轉輪迴轉以移動皮帶。
亦佳者為該等轉輪之至少一者其正面形式可具有圓形。
亦佳者為該等轉輪之至少一者其正面形式可具有多邊形。
亦佳者為該等轉輪之至少一者其與該皮帶接觸之表面上可具有不平坦性。
更佳者為該不平坦性可於轉輪之迴轉方向上形成。
亦佳者為該轉輪可包括三個或更多個迴轉元件，且該皮帶可具有三個或更多個彎曲部分。
更佳者為該入口可形成於該收集單元之上方部分中，且可形成該迴轉元件使得該皮帶上方部分的長度方向為水平方向。
亦佳者為該收集單元可進一步包括用以將SiO沈積物與該迴轉元件表面分開的移除元件。
亦佳者為該移除元件可經配置以具有板型，使得其至少一個邊緣與該迴轉元件的表面接觸。
亦佳者為該移除元件可傾斜，使得其接觸該迴轉元件表面之末端高於與其相反的末端。
亦佳者為該移除元件可將氣體注射至該迴轉元件之表 面。
亦佳者為該收集單元可藉由該移除元件所注射的氣體控制內溫。
亦佳者為該收集單元可藉由該移除元件所注射之氣體冷卻該迴轉元件之表面。
亦佳者為該移除元件可振動該迴轉元件使得該SiO沈積物輕易的自迴轉元件表面分離。
亦佳者為該收集單元可將內溫保持在200℃至500℃之範圍中。
亦佳者為該收集單元使內部空間保持於減壓狀態。
亦佳者為該迴轉元件至少一部分可位於該入口處。
亦佳者為該收集單元可包括用以將經由該入口導入的SiO氣體引導到迴轉元件的引導管。
亦佳者為本發明揭示的用於製造SiO之設備可進一步包括供應單元，此單元經配置以儲存SiO製造材料且自動的將該SiO製造材料供應至該反應單元。
亦佳者為該反應單元可將所供應之材料加熱至1200℃至1500℃之溫度。
本發明揭示內容之另一態樣中，亦提供一種用於製造SiO的方法，其包括將SiO製造材料供應至反應單元；藉由加熱使所接收之材料在該反應單元中反應，以生成SiO氣體；將所生成之SiO氣體導至收集單元，此單元保持低於該反應單元內溫的內溫且包括迴轉元件；使該SiO氣體沈積至該迴轉元件之表面，以形成SiO沈積物；及收集所 形成之SiO沈積物。
較佳者為該迴轉元件可包括基於中心軸迴轉的迴轉體，且在SiO沈積物形成步驟中，經由該入口導入之氣體可沈積於該迴轉體之表面。
亦佳者為該迴轉體可具有圓柱形且以圓周方向迴轉。
亦佳者為該迴轉元件可包括皮帶及至少一個轉輪，且在SiO沈積物形成步驟中，該SiO氣體可沈積於該皮帶之表面。
亦佳者為該SiO氣體引導步驟可根據在皮帶移動下的轉輪迴轉而執行。
亦佳者為該收集步驟可包括用以將SiO沈積物與該迴轉元件表面分開的部分。
亦佳者為可藉著使該具有板型之移除元件的至少一個邊緣與該迴轉元件的表面接觸而將該SiO沈積物分開。
亦佳者為可藉由將氣體注射至該迴轉元件之表面而將該SiO沈積物分開。
亦佳者為可藉由振動該迴轉元件而將該SiO沈積物分開。
亦佳者為該SiO沈積物形成步驟可在200℃至500℃之溫度條件下執行。
亦佳者為該SiO沈積物形成步驟可於減壓狀態下執行。
亦佳者為在該SiO氣體生成步驟中，所供應之材料加熱到1200℃至1500℃之溫度且進入反應以生成SiO氣 體。
根據本發明揭示內容，可連續的製造SiO，因為SiO氣體在沈積至迴轉元件表面的同時固化，且可在此製程中收集SiO。
因此，根據本發明揭示內容，可縮短SiO製造時間，降低SiO製造成本且容許大量生產SiO。因此，由於SiO的單位成本降低且可充分供應SiO，故SiO可穩定的使用於許多領域中。尤其，SiO可用為二次電池或及其類似物的陽極活性材料，此情況下，可縮短製造時間且降低二次電池之成本。
此外，在本發明揭示內容之態樣中，SiO可藉由移除元件輕易的與該迴轉體之表面分開。因此，可改善SiO製造速度。
再者，此態樣中，該移除元件可於固定位置將SiO與該迴轉體之表面分開。因此，此情況下，可防止該設備或製程因為用於移動該移除元件的任一組件而複雜化，且可迅速分開並收集SiO。
此外，在本發明揭示內容之態樣中，因為在皮帶藉轉輪彎曲的部分上施加張力於皮帶，故可輕易分開黏附於皮帶的SiO。
而且，若進一步提供該移除元件，則SiO可更輕易的與該表面運送機之皮帶分開。因此，在此具體實施例中， 可改善SiO製造速度。
再者，此具體實施例中，該移除元件可於固定位置將SiO與該皮帶輸送機之表面分開。因此，此情況下，可防止該設備或製程因為用於移動該皮帶運送機的任一組件而複雜化，且可迅速分開並收集SiO。
100‧‧‧反應單元
200‧‧‧收集單元
210‧‧‧迴轉元件
211‧‧‧迴轉體
O1‧‧‧中心軸
220‧‧‧移除元件
230‧‧‧引導管
300‧‧‧供應單元
212‧‧‧皮帶
213‧‧‧轉輪
附圖說明本發明揭示內容及較佳具體實施例，連同前文揭示內容，用以提供對本發明揭示內容之技術精神的進一步瞭解。然而，本發明揭示內容不能詮釋為受限於圖式。
圖1為示意顯示根據本發明揭示內容之用於製造SiO之設備的功能性配置之方塊圖。
圖2為示意顯示本發明揭示內容之第一態樣的用於製造SiO之設備的剖面圖。
圖3為示意顯示本發明揭示內容之具體實施例的移除元件及迴轉元件的透視圖。
圖4為示意顯示本發明揭示內容之另一具體實施例的移除元件及迴轉元件的透視圖。
圖5為示意顯示本發明揭示內容之另一具體實施例的移除元件及迴轉元件的透視圖。
圖6為示意顯示本發明揭示內容之另一具體實施例的收集單元的剖面圖。
圖7為示意顯示本發明揭示內容之第二態樣的用於製 造SiO之設備的剖面圖。
圖8為示意顯示本發明揭示內容之另一具體實施例的收集單元的正視圖。
圖9為示意顯示圖8配置中位於下方的轉輪及與該轉輪接觸的皮帶之透視圖。
圖10為示意顯示本發明揭示內容之另一具體實施例的收集單元的正視圖。
圖11為示意顯示圖1.0配置中位於下方的轉輪及與該轉輪接觸的皮帶之透視圖。
圖12為示意顯示本發明揭示內容之另一具體實施例的收集單元的正視圖。
圖13為示意顯示圖12配置中位於下方的轉輪、皮帶及移除元件的透視圖。
圖14為示意顯示本發明揭示內容之另一具體實施例的移除元件的透視圖。
圖15為示意顯示本發明揭示內容之另一具體實施例的收集單元的剖面圖。
圖16為示意顯示本發明揭示內容之另一具體實施例的收集單元的剖面圖。
圖17為用以說明本發明揭示內容之具體實施例用於製造SiO之方法的示意流程圖。
下文將參照附圖詳細描述本發明揭示內容的較佳具體 實施態樣。在描述之前，應瞭解說明書及所附申請專利範圍中所使用之術語皆不應視為受限於一般及字典含義，而應基於發明者針對最佳說明所容許適當定義術語的原理，而對應於本發明技術態樣之意義及觀念作出闡釋。
因此，此處所提之描述唯有僅供說明的較佳實施例，無意限制揭示內容之範圍，故應理解可在不偏離揭示內容之精神及範圍下對其進行其他等效更動及修飾。
圖1為示意顯示根據本發明揭示內容之用於製造SiO之設備的功能性配置之方塊圖。此外，圖2為示意顯示本發明揭示內容之第一態樣的用於製造SiO之設備的剖面圖。
參考圖1及圖2，根據本發明揭示內容用於製造SiO之設備包括反應單元100及收集單元200。
反應單元100中具有空的空間，將製造SiO之材料提供至反應單元100的內部空間。此情況下，該製造SiO之材料S為用於製造SiO之材料且可包括兩種或更多種物質。例如，該反應單元100可包括作為製造SiO之材料S的二氧化矽(SiO2)及用於將二氧化矽還原成氧化矽的材料。此情況下，該用於還原二氧化矽的材料可包括含矽物質或含碳物質。然而，在本發明揭示內容中，該製造SiO之材料S可另外包括各種物質。
其中，該反應單元100可接收粉狀之該製造SiO之材料S。例如，該反應單元100可接收二氧化矽粉末及矽粉末作為製造SiO之材料S。然而，本發明揭示內容不受限 於供應至反應單元100之特定製造SiO之材料S，且該製造SiO之材料S亦可於除粉末以外的任何形式供應。
反應單元100使所供應製造SiO之材料S進入反應，以生成SiO(氧化矽)氣體。換言之，反應單元100容許製造SiO之材料S彼此反應以化學建構，且亦容許經由此化學反應生成SiO氣體。
是故，該反應單元100可給予適於該製造SiO之材料彼此反應的條件。
尤其，該反應單元100可將材料加熱，使得該等材料可主動的彼此反應。是故，該反應單元100可包括用以加熱材料的加熱器。較佳者為該反應單元100可藉由該加熱器使得內部空間保持在1200℃至1500℃範圍內的溫度。在此溫度範圍中，可特別的改善二氧化矽粉末及矽粉末的反應性，此有利於SiO氣體的生成。
此外，該反應單元100可使內部空間保持於惰性氣體氛圍中或真空氛圍中，以使材料間有良好的反應。
而且，為增強材料間之反應性，該反應單元100可具有混合所供應之材料的功能。例如，該反應單元100可個別接收二氧化矽粉末及矽粉末，隨後攪拌該二氧化矽粉末及該矽粉末以將彼此混合。此外，該反應單元100亦可接收其中混合有二氧化矽粉末及矽粉末的混合粉末。
若該反應單元100如前所述般的於惰性氣體氛圍或真空氛圍中加熱該等混合材料，則該等混合材料可彼此反應且形成SiO氣體，即氣態之SiO。此外，所形成之SiO氣 體可經由提供於該反應單元100中之如圖2的箭號所示的通道且被引導至收集單元200。
該收集單元200內部形成有內部空間，而入口I是在該內部空間的至少一面上形成。因此，該反應單元100中生成的該SiO氣體可經由入口I導至該收集單元200之內部空間。此外，該收集單元200可將該導入內部空間內的SiO氣體固化以形成SiO固體。
尤其，於本發明揭示內容中，該收集單元200包括在內部空間中的迴轉元件210。該迴轉元件210係經配置以可在收集單元200中的內部空間中迴轉。
較佳者為該迴轉元件210可包括迴轉體211，其係基於中心軸O1迴轉，如圖2所示。尤其，該迴轉元件210可配置有單一迴轉體211，此情況下，該迴轉體211可作為迴轉元件210。
較佳者為該迴轉體210可具有圓柱形。此情況下，該迴轉體211可經配置以基於中心軸O1而以圓周方向迴轉，如圖2中箭號b1所示。
如前文所述，該收集單元200之內部空間中包括迴轉元件210，即迴轉體211，該導入收集單元200內之SiO氣體可沈積於該迴轉體211之表面且固化，藉此改變其狀態而成為SiO沈積物。
為了容許該SiO氣體輕易的沈積至該迴轉體211之表面並固化，該收集單元200可保持其內溫低於該反應單元100之內溫。
例如，該收集單元200可將內溫保持在200℃至500℃之範圍中。在此溫度範圍中，該SiO氣體可更好的冷卻，該SiO氣體可更有效的沈積並固化於該迴轉體211之表面。此情況下，該收集單元200可控制內部空間以具有200℃至500℃之溫度或控制該迴轉體211以具有200℃至500℃的表面溫度。
沈積於迴轉元件210---即是迴轉體211---表面且如前文所述般的固化之SiO可隨著迴轉體211之迴轉而降至迴轉體211以下。換言之，存在於該迴轉體211之表面的固態SiO，即SiO沈積物，可因重力及在迴轉體211迴轉時所施加之離心力而自該迴轉體211之表面落下且被收集。因此，該收集單元200可依此方式收集SiO沈積物。
較佳者為該收集單元200可進一步包括移除元件220，如圖2所示。
該移除元件220係用於將SiO沈積物係用以分離SiO沈積物與該迴轉體211之表面。
圖3為示意顯示本發明揭示內容之具體實施例的移除元件220及迴轉體211之透視圖。
如圖3所示，該移除元件220可經配置以具有板型。此外，具有板型之移除元件220可經配置使得其至少一個邊緣與該迴轉體211之表面接觸。
此具體實施例中，存在於該迴轉體211上之SiO沈積物可藉由該移除元件220而輕易的與該迴轉體211之表面分開。尤其，該迴轉體211可以圓周方向迴轉，且該移除 元件220可剷出存在於或黏著於該迴轉體211之表面的SiO沈積物，只要移除元件220固定與位在特定位置的該迴轉體211之表面接觸孔接觸。
此情況下該移除元件220與該迴轉體211之表面接觸的邊緣可具有能覆蓋迴轉體211的整體寬度之長度。換言之，該移除元件220之邊緣可具有等同於或大於該迴轉體211寬度的長度。
此具體實施例中，即使該移除元件220固定於特定位置，黏著於該迴轉體211之整體表面的SiO沈積物仍可能脫附。換言之，若該移除元件220經配置使得其邊緣有部分接觸位在固定位置之該迴轉體211的表面，如圖3所示，即使該移除元件220不會沿著該迴轉體211之表面移動，當該迴轉體211以圓周方向迴轉時，移除元件220仍可能刮磨黏著於該迴轉體211之整體表面的SiO沈積物。
更佳的是該移除元件220可傾斜，使得其接觸該迴轉元件211表面之末端高於與其相反的末端。例如，若該移除元件220之右端接觸該迴轉體211之表面，如圖2所示，則該移除元件220可傾斜，使得其右端位在高於左端的位置。
此具體實施例中，藉移除元件220刮起之SiO沈積物不會堆疊於該移除元件220上，而是輕易的落下。換言之，在圖2之配置中，由該移除元件220之右端刮起的SiO沈積物放置於該移除元件220之右端，但因該移除元件220之頂部表面傾斜，使得其左端低於右端，置於右端 之SiO沈積物向著左端移動，最後由該移除元件220滴出。因此，該SiO沈積物可自動收集於該收集單元200的底端，因此該SiO沈積物可藉收集單元200更容易的收集。
其中，圖2及3中所說明之該移除元件220的位置僅作舉例，該移除元件220可提供於可刮起存在於該迴轉體211之表面的SiO沈積物之各種位置。
圖4為示意顯示本發明揭示內容之另一具體實施例的移除元件220及迴轉體211之透視圖。
參見圖4，該移除元件220可具有在寬度方向上較迴轉體211長度短的長度。此情況下該移除元件220可於迴轉體211寬度方向移動，如箭號c所示。換言之，針對在圓周方向(於b1方向上)迴轉之迴轉體211，該移除元件220可在其中一個邊緣接觸該迴轉體211之表面的狀態下以左右方向(c方向)移動，同時刮除黏著於該迴轉體211之表面的SiO沈積物。
此具體實施例中，即使該迴轉體211並未設計具有對應於移除元件220之寬度的大尺寸，但仍可使黏著於該迴轉體211之整體表面的SiO沈積物脫附。
圖5為示意顯示本發明揭示內容之另一具體實施例的移除元件220及迴轉體211之透視圖。
參見圖5，該移除元件220可執行將氣體注射至該迴轉體211之表面。換言之，移除元件220可包括至少一個注射噴嘴221且經由該注射噴嘴221注射氣體，使得該存 在於該迴轉體211之表面的SiO沈積物可藉由注射氣體之壓力與該迴轉體211之表面分開。
因此，該移除元件220可於高壓下注射氣體，使得該黏著於該迴轉體211之表面的SiO沈積物可輕易的脫附。
此情況下，移除元件220可注射惰性氣體，使得該SiO沈積物或SiO氣體不會因為所注射的氣體而組合成或轉化成另一種形式。
同時，有關氣體注射模式，該移除元件220亦可經配置以固定於特定位置或可於迴轉體211之寬度方向上移動。
亦佳者為該收集單元200可藉由使用該移除元件220所注射的氣體控制內溫。換言之，該收集單元200可經由該移除元件220注射氣體，使得SiO沈積物與該迴轉體211之表面分開，亦將內溫控制於適當之溫度。
例如，該收集單元200可藉由該移除元件220注射冷卻氣體將內溫保持於適當之溫度，例如在200℃至500℃範圍中。此情況下，若內溫降至適當之溫度以下，則收集單元200降低注射氣體的量或升高注射氣體的溫度，使得該內溫不會降至適當之溫度以下。相對的，若內溫升至適當之溫度以上，則收集單元200可增加注射氣體的量或降低注射氣體的溫度，使得該內溫不會升至適當之溫度以上。
此具體實施例中，藉由以移除元件220注射冷卻氣體，該收集單元200可輕易的將SiO沈積物與該迴轉體 211之表面分開，亦將內溫保持於適當之溫度，例如其中SiO可輕易的沈積且固化的溫度。
更佳者為該收集單元200可藉由使用移除元件220所注射之氣體來冷卻該迴轉體211之表面。換言之，該收集單元200可將冷卻氣體注射至該迴轉體211之表面，使得該迴轉體211之表面冷卻。此情況下，因為迴轉體211之表面溫度保持較收集單元200之其他區域低，故SiO可更容易的沈積至該迴轉體211之表面。因此，此具體實施例中，可進一步改善SiO收集速率。
亦佳者為該移除元件220可經配置以振動迴轉體211，即該迴轉元件210。
本發明揭示內容之此具體實施例中，該迴轉元件210可藉移除元件220振動，而迴轉元件210之振動可使SiO沈積物與迴轉元件210之表面脫離。
此情況下，為了促進SiO沈積物之分離且改善分離速度，在用於振動迴轉元件210之組件以外，該移除元件220可進一步包括用以刮削迴轉元件210表面的組件，如圖2至5所示。
同時，如圖2所示，迴轉體211可位於該收集單元200之入口I，經此入口導入SiO氣體。在本發明揭示內容中，該SiO氣體沈積於該迴轉體211之表面並固化，因此，若迴轉體211位於導入該SiO氣體之側面，則更有利SiO沈積。因此，該迴轉體211可位於該收集單元200之入口。此情況下，若迴轉體211位於該收集單元200之入 口I，則此可意指在該收集單元的內部空間中，該入口I與該迴轉體211之間不存在另一物件。尤其，在經由入口導入流體的流動方向中，該入口I與該迴轉體211之間的直線通道中不可存有另一物件。此情況下，經由該入口導入之SiO氣體第一次可直接接觸該迴轉體211，而無另一物件的任何干擾。
圖6為示意顯示本發明揭示內容之另一具體實施例的收集單元200的剖面圖。
參照圖6，收集單元200可進一步包括引導管230。
此情況下，引導管230之一端可連接至收集單元200之入口I，而另一端可延伸至迴轉元件210---即迴轉體211---附近。因此，收集單元200可輕易的引導SiO氣體經由該入口導入到達迴轉體211。是故，此具體實施例中，因為可將導入收集單元200之SiO氣體整體直接引導至該迴轉體211之表面，故該SiO氣體可輕易沈積於該迴轉體211之表面，可進一步改善該SiO沈積物之收集速率。
較佳者為該收集單元200可將內部空間保持於減壓狀態以促進該SiO氣體之沈積及固化。此情況下，該減壓狀態意指內壓低於常壓之狀態，包括真空狀態。是故，該收集單元200可包括至少一個真空泵及閥。
同時，根據本發明揭示內容的用於製造SiO之設備可進一步包括供應單元300，如圖1所示。
該供應單元300儲存製造SiO所需材料且將此等材料 供應至反應單元100。例如，該供應單元300可儲存作為製造SiO之材料的二氧化矽粉末及矽粉末且將其供應至該反應單元100的內部空間。之後，該供應單元300可將此等材料於適當之比例下混合並將該混合粉末供應至該反應單元100。
若用於製造SiO之設備如前文所述般的包括供應單元300，則該製造SiO之材料可自動供應至該反應單元100，其容許更連續且快速的製得SiO。
圖7為示意顯示本發明揭示內容之第二態樣的用於製造SiO之設備的剖面圖。
參考圖1及圖7，根據本發明揭示內容用於製造SiO之設備包括反應單元100及收集單元200。
反應單元100中具有空的空間，將製造SiO之材料S提供至反應單元100的內部空間。關於該反應單元100，同樣可適用圖2所說明之具體實施例的相關描述，因此此處不詳細描述反應單元100。
反應單元100使所供應製造SiO之材料S進入反應，以生成SiO氣體。是故，該反應單元100可給予適於該製造SiO之材料彼此反應的條件。尤其，該反應單元100可將材料加熱，使得該等材料可主動的彼此反應。是故，該反應單元100可包括用以加熱材料的加熱器。
此外，該反應單元100可使內部空間保持於惰性氣體氛圍中或真空氛圍中，以使材料間有良好的反應。
而且，為增強材料間之反應性，該反應單元100可具 有混合所供應之材料的功能。
若該反應單元100如前所述般的於惰性氣體氛圍或真空氛圍中加熱該等混合材料，則該等混合材料可彼此反應且形成SiO氣體，即氣態之SiO。此外，所形成之SiO氣體可經由提供於該反應單元100中之如圖7的箭號所示的通道且被引導至收集單元200。
該收集單元200內部形成有內部空間，而入口I是在該內部空間的至少一面上形成。因此，該反應單元100中生成的該SiO氣體可經由入口I導至該收集單元200之內部空間。此外，該收集單元200可將該導入內部空間內的SiO氣體固化以形成SiO固體。
尤其，在本發明揭示內容的具體實施例中，收集單元200內部空間中包括迴轉元件210，而迴轉元件210配置成在該內部空間中的皮帶運送機形式，如圖7所示。
此情況下，該迴轉元件210包括基於中心軸O2以圓周方向迴轉的轉輪213及與轉輪213之外周接觸且根據轉輪213之迴轉於長度方向移動的皮帶212。例如，參見圖7，迴轉元件210可包括複數個轉輪213，若轉輪213於方向b2移動，則與轉輪213表面接觸的皮帶212可於方向c上移動。之後，該轉輪213可連接至電動機或及其類似物之轉軸，以接收驅動力。該驅動力可供應給複數個轉輪213或僅有一對轉輪213。
如前文所述，該收集單元200之內部空間包括迴轉元件210，該導入該收集單元200的SiO氣體係沈積於該迴 轉元件210的表面並固化，尤其是該皮帶212之表面，藉以使其狀態變成SiO沈積物。
為了容許該SiO氣體輕易的沈積至該皮帶212之表面並固化，該收集單元200可保持其內溫低於該反應單元100之內溫。
例如，該收集單元200可將內溫保持在200℃至500℃之範圍中。在此溫度範圍中，該SiO氣體可更好的冷卻，該SiO氣體可更有效的沈積並固化於該皮帶212之表面。此情況下，該收集單元200可控制內部空間以具有200℃至500℃之溫度或控制該皮帶212以具有200℃至500℃的表面溫度。
如前文所述沈積於該皮帶212之表面並固化之SiO可隨著迴轉元件210之迴轉而降低至低於迴轉元件210。
首先，當皮帶212垂直於地面或與地面傾斜成一個預定角度時，存在於該皮帶212之表面的固態SiO沈積---即SiO沈積物---可因重力而自該皮帶212之表面落下。
而且，存在於該皮帶212之表面的SiO沈積物可因為施加於皮帶212與標有d之與轉輪213接觸部分的張力而自皮帶212落下。換言之，當轉輪213迴轉時，皮帶212在部分的與轉輪213接觸下移動，可將皮帶212與轉輪213接觸之部分拉緊。此外，當如前文所述般的拉緊皮帶212時，存在於該皮帶212之表面的SiO沈積物，尤其是在該皮帶212之表面固化之SiO沈積物可自皮帶212落下且加以收集。
因此，該收集單元200可依此方式收集SiO沈積物。
較佳者為該收集單元200可在導入SiO氣體的同時藉著在轉輪213迴轉下移動皮帶212。此情況下，該SiO氣體沈積於位在入口I的皮帶212表面且在移動期間逐漸固化，因此當到達標示為d的與轉輪213接觸的位置時，該SiO氣體可以SiO沈積物形式與皮帶212分開。此外，SiO氣體可再次沈積於該與SiO沈積物分開的皮帶212表面。因此，此具體實施例中，SiO可連續且重複的沈積、固化且分開，有利於連續生產SiO，因此有效的縮短製造SiO所需時間。
同時，迴轉元件210中至少一個轉輪213可具有圓形正面形式，如圖7所示。此情況下，該前面意指不與皮帶212接觸之表面(或部分)。例如，該轉輪213可具有圓柱形，此情況下，轉輪213之正面形式具有圓形。此外，皮帶212可與轉輪213之側面接觸。此具體實施例中，轉輪213可與該皮帶212內表面平面接觸，因此可將張力規則的施加至轉輪213。因此，該SiO沈積物可輕易的與該皮帶212之整體表面分開，且SiO沈積物不會因為有部分未施加張力而部分殘留於該皮帶212之表面。
然而，本發明揭示內容不受限於此具體實施例，且轉輪213亦可具有另一種形狀。尤其，包括於迴轉元件210之至少一個轉輪213的正面形式可具有多邊形。
圖8為示意顯示本發明揭示內容之另一具體實施例的收集單元200的正視圖。此外，圖9為示意顯示圖8配置 中位於下方的轉輪213及與該轉輪接觸的皮帶212之透視圖。然而，為簡便計，皮帶212於圖9係以透明形式顯示。
參照圖8及9，包括於迴轉元件210中之至少一個轉輪213可具有矩形正面形式。換言之，轉輪213可具有方柱形。此配置中，如圖中e所示，在該轉輪213邊緣接觸皮帶212的部分施加較大張力於該皮帶212，可使皮帶212拉得更緊。因此，此具體實施例中，可輕易的將黏著於皮帶212的SiO沈積物--尤其是更緊的黏著於皮帶212的SiO沈積物---分開。
再者，迴轉元件210可包括兩個轉輪213，且兩轉輪213在收集單元200中可分別設置在上方部分及下方部分。此情況下，如圖8所示，兩轉輪213中之一可具有圓柱形，而另一轉輪213可具有方柱形。此具體實施例中，因為該兩轉輪213具有不同形狀，當皮帶212與具有圓柱形之轉輪213接觸時，張力規則的施加於整個皮帶212，而當皮帶212與具有方柱形之轉輪213接觸時，可能在皮帶212的特定部分施加較大張力。因此，存在於該皮帶212之表面的SiO沈積物可有效的與皮帶212分開。
尤其，若一轉輪213如前文所述的具有方柱形，則該具有方柱形的轉輪213可設置在下方。此情況下，當皮帶212與位於下方之轉輪213接觸時，被施加較大張力，因此，當皮帶212與位在下方的轉輪213接觸時，存在於該皮帶212之表面的SiO沈積物與皮帶212分開得更多。此 具體實施例中，因為存在於該皮帶212之表面的SiO沈積物可直接落到迴轉元件210下方，故SiO沈積物可更有效的與該皮帶212分開且加以收集。
同時，即使圖8及9描述至少一個轉輪213具有方柱形，但轉輪213之正面形式仍可具有各種多邊形，例如三角柱狀、五角柱狀、六角柱狀或及其類似物。
亦佳者為可於至少一個轉輪213與皮帶212接觸之表面上形成不平坦性。
圖10為示意顯示本發明揭示內容之另一具體實施例的收集單元200的正視圖。此外，圖11為示意顯示圖10配置中位於下方的轉輪213及與該轉輪接觸的皮帶212之透視圖。然而，為簡便計，皮帶212於圖11係以透明形式顯示。
參照圖10及11，可在該迴轉元件210中的至少一個轉輪213與該皮帶212接觸的表面上形成不平坦性。例如，如圖所示，當轉輪213具有其中前表面及後表面為圓形之圓柱形時，皮帶212接觸轉輪213之側面，且可藉由在轉輪213之側面形成隆突部分P而製備不平坦性。
此具體實施例中，可在皮帶212形成不平坦性的部分---尤其是形成隆突部分P的部分---施加較強的張力，因此，位於或附著於皮帶212上的SiO沈積物可有效的自皮帶212落下。
更佳者為該不平坦性可於轉輪213之迴轉方向上形成。例如，如圖11所示，該不平坦性可沿著圓柱形轉輪 213之圓周方向將隆突部分P設置於預定間隔而製備。此外，該隆突部分P可沿著轉輪213側邊加長。此具體實施例中，當皮帶212於長度方向移動時，隆突部分P或凹陷部分同等的設置於寬度方向，因此，可規則的施加張力於皮帶212的整個寬度。因此，可防止張力不當的施加於皮帶212整體寬度的某一部分，因而殘留SiO沈積物。
亦佳者為該收集單元200可進一步包括移除元件。該移除元件為可將SiO沈積物與該皮帶212之表面分開的組件。
圖12為示意顯示本發明揭示內容之另一具體實施例的收集單元200的正視圖。此外，圖13為示意顯示圖12配置中位於下方的轉輪213、皮帶212及移除元件220的透視圖。
參照圖12及13，該移除元件220可具有板型。此外，具有板型之移除元件220可經配置使得其至少一個邊緣與該皮帶212之表面接觸。
此具體實施例中，存在於該皮帶212上之SiO沈積物可藉由該移除元件220而輕易的與該皮帶212之表面分開。尤其，該皮帶212可以圓周方向迴轉，且該移除元件220可剷出存在於或黏著於該皮帶212之表面的SiO沈積物，只要移除元件220固定與位在特定位置的該皮帶212之表面接觸孔接觸。而且，即使該SiO沈積物不是直接藉由該移除元件220移除，但若藉由移除元件220將壓力施加於皮帶212表面處的SiO沈積物，則當藉轉輪213拉引 皮帶212時，可更輕易的分開SiO沈積物。
更佳者為該移除元件220與該皮帶212之表面接觸的邊緣可具有能覆蓋皮帶212的整體寬度之長度。換言之，該移除元件220之邊緣可具有等同於或大於該皮帶212寬度的長度。
此具體實施例中，即使該移除元件220固定於特定位置，黏著於該皮帶212之整體表面的SiO沈積物仍可能脫附。換言之，若移除元件220經配置使得其邊緣部分的與固定位置的該皮帶212之表面接觸，如圖12及13所示，則即使該移除元件220不在寬度方向上移動，但根據皮帶212的移動，該移除元件220可將黏著於該皮帶212之整體表面的SiO沈積物脫附。
同時，移除元件220可具有在寬度方向上較皮帶212長度短的長度。此情況下，移除元件220可在以皮帶212寬度方向上移動下將SiO沈積物與皮帶212整體寬度分開。
圖14為示意顯示本發明揭示內容之另一具體實施例的移除元件220的透視圖。
參見圖14，該移除元件220可執行將氣體注射至該皮帶212之表面。此情況下，移除元件220可包括至少一個注射噴嘴221且經由該注射噴嘴221注射氣體，使得該存在於該皮帶212之表面的SiO沈積物可藉由注射氣體之壓力與該皮帶212之表面分開。
因此，該移除元件220可於高壓下注射氣體，使得該 黏著於該皮帶212之表面的SiO沈積物可輕易的脫附。
此情況下，移除元件220可注射惰性氣體，使得該SiO沈積物或SiO氣體不會因為所注射的氣體而組合成或轉化成另一種形式。
同時，有關氣體注射模式，該移除元件220亦可經配置以固定於特定位置或可於皮帶212之寬度方向上移動。
亦佳者為該收集單元200可藉由使用該移除元件220所注射的氣體控制內溫。換言之，該收集單元200可經由該移除元件220注射氣體，使得SiO沈積物與該皮帶212之表面分開，亦將內溫控制於適當之溫度。
例如，該收集單元200可藉由該移除元件220注射冷卻氣體將內溫保持於適當之溫度，例如在200℃至500℃範圍中。此情況下，若內溫降至適當之溫度以下，則收集單元200降低注射氣體的量或升高注射氣體的溫度，使得該內溫不會降至適當之溫度以下。相對的，若內溫升至適當之溫度以上，則收集單元200可增加注射氣體的量或降低注射氣體的溫度，使得該內溫不會升至適當之溫度以上。
此具體實施例中，藉由以移除元件220注射冷卻氣體，該收集單元200可輕易的將SiO沈積物與該皮帶212之表面分開，亦將內溫保持於適當之溫度，例如其中SiO可輕易的沈積且固化的溫度。
更佳者為該收集單元200可藉由使用移除元件220所注射之氣體來冷卻該皮帶212之表面。換言之，該收集單 元200可將冷卻氣體注射至該皮帶212之表面，使得該皮帶212之表面冷卻。此情況下，因為皮帶212之表面溫度保持較收集單元200之其他區域低，故SiO可更容易的沈積至該皮帶212之表面。因此，此具體實施例中，可進一步改善SiO收集速率。
亦佳者為該移除元件220可經配置以振動皮帶212及/或轉輪213。
本發明揭示內容之此具體實施例中，迴轉元件210---即皮帶212及/或轉輪213---可藉移除元件220振動，且皮帶212及/或轉輪213可自該皮帶212之表面將SiO沈積物脫附。
此情況下，為了促進SiO沈積物之分離且改善分離速度，在用於振動迴轉元件212及/或轉輪213之組件以外，該移除元件220可進一步包括用以刮削迴轉元件212表面的組件，如圖12至14所示。
同時，如各種圖式顯示，迴轉元件210可至少部分的位於該入口的收集單元200中。在本發明揭示內容中，該SiO氣體沈積於該迴轉體211之表面並固化，因此，若皮帶212位於導入該SiO氣體之側面，則更有利SiO沈積。因此，迴轉元件210可至少部分的位於該入口的收集單元200中。
圖15為示意顯示本發明揭示內容之另一具體實施例的收集單元200的剖面圖。
參照圖15，收集單元200可進一步包括引導管230。
此情況下，引導管230之一端可連接至收集單元200之入口，而另一端可延伸靠近迴轉元件210。因此，收集單元200可輕易的引導SiO氣體經由該入口導入之氣體到達迴轉元件210的皮帶212表面。是故，此具體實施例中，因為可將導入收集單元200之SiO氣體整體直接引導至該皮帶212之表面，故該SiO氣體可輕易沈積於該皮帶212之表面，可進一步改善該SiO沈積物之收集速率。
較佳者為該收集單元200可將內部空間保持於減壓狀態以促進該SiO氣體之沈積及固化。此情況下，該減壓狀態意指內壓低於常壓之狀態，包括真空狀態。是故，該收集單元200可包括至少一個真空泵及閥。
同時，即使在各種圖式中說明迴轉元件210包括兩個轉輪213，但迴轉元件210亦可包括三個或更多個轉輪213。
圖16為示意顯示本發明揭示內容之另一具體實施例的收集單元200的剖面圖。
參見圖16，收集單元200可包括有包含三個或更多個轉輪213的皮帶運送機，即迴轉元件210。此情況下，轉輪213可在皮帶212長度方向上設置在預定間隔。此外，皮帶212可具有藉各轉輪213形成的彎曲部分。例如，若迴轉元件210包括三個轉輪213，如圖16所示，皮帶212可具有三個彎曲部分，其於長度方向上配置一個三角形。此具體實施例中，因為皮帶212形成許多彎曲部分，故可藉此等彎曲部分更輕易的分開該SiO沈積物，如 此得以更容易收集SiO沈積物。
更佳者為皮帶212包括三個或更多個彎曲部分，皮帶212可水平設置於該收集單元200的入口I。尤其，如圖16所示，入口I可位在該收集單元200之上方部分，使得導入收集單元200之該SiO氣體自該上方部分向下移動。之後，可提供該迴轉元件210，使得皮帶212之上方部分的長度方向，即皮帶212相對於位在入口I的部分之長度方向，為水平方向。換言之，若入口I位於該收集單元之上方部分200中，則可設置皮帶212及轉輪213，使得皮帶212之長度方向具有倒三角形，此情況下，位於上方部分中的三角形之邊(線)可在入口I處水平設置。此情況下，該SiO氣體可在垂直於皮帶212長度方向的方向上引導處入口I。此具體實施例中，因為經由該入口I導入之SiO氣體向下移動且沈積於水平放置的皮帶212，故該SiO氣體可更輕易的沈積於皮帶212。
同時，在包括三個或更多個轉輪213的具體實施例中，轉輪213可設置成各種模式，不受限於前述者。此外，該轉輪213中至少一部分可具有圓形或多邊前面形狀，且可在其與皮帶212接觸的表面上形成不平坦性。而且，在迴轉元件210包括三個或更多個轉輪213的具體實施例中，該收集單元200可進一步包括移除元件220。
亦佳者為用於製造SiO之設備可進一步包括供應單元300，如圖1所示。
該供應單元300儲存製造SiO所需材料且將此等材料 供應至反應單元100。例如，該供應單元300可儲存作為製造SiO之材料的二氧化矽粉末及矽粉末且將其供應至該反應單元100的內部空間。之後，該供應單元300可將此等材料於適當之比例下混合並將該混合粉末供應至該反應單元100。
若用於製造SiO之設備如前文所述般的包括供應單元300，則該製造SiO之材料可自動供應至該反應單元100，其容許更連續且快速的製得SiO。
下文中，描述一種根據本發明揭示內容用於製造SiO的方法。
圖17為用以說明本發明揭示內容之具體實施例用於製造SiO之方法的示意流程圖。圖17中，每一操作個別可如前文所述般藉由用於製造SiO之設備。
在根據本發明揭示內容用於製造SiO之方法中，首先，將製造SiO之材料供應至該反應單元100(S110)。此情況下，供應至反應單元100的製造SiO材料可包括二氧化矽粉末及矽粉末，但本發明揭示內容不受限於該等種類或形式。
若將製造SiO之材料供應至該反應單元100，如前文所述，則該反應單元100將所供應之材料加熱且使該材料進入反應而生成SiO氣體(S120)。此情況下，步驟S120可於1200℃至1500℃溫度條件下執行。接著，將所生成的SiO氣體導至收集單元200(S130)。之後，該收集單元200保持其內溫低於該反應單元100內溫且包括 迴轉元件210，即迴轉體211基於中心軸迴轉，且/或其內部空間中由皮帶212及轉輪213。
在收集單元200中，該SiO氣體沈積於迴轉元件210表面，即沈積於該迴轉體211之表面或該皮帶212之表面，以形成SiO沈積物(S140)。收集如前文般形成的SiO沈積物(S150)。
較佳，在迴轉元件210操作下執行步驟S130，例如在迴轉體211迴轉或皮帶212藉轉輪213移動時。
亦佳者為在步驟S130該迴轉體可具有圓柱形且以圓周方向迴轉。
亦佳者為該步驟S150步驟可包括用以將SiO沈積物與該迴轉體211或皮帶212之表面分開的部分。此情況下，可藉著具有板型之移除元件220的至少邊緣與該迴轉體211之表面或皮帶212接觸來分開SiO沈積物。在其他情況中，亦可藉由將氣體注射至該迴轉體211之表面或皮帶212以將SiO沈積物分開。
亦佳者為在步驟S150中，可藉著振動該迴轉元件210使SiO沈積物自該迴轉體211之表面或皮帶212脫附。
亦佳者為步驟S140可在其中該收集單元200具有200℃至500℃內溫下執行。
已詳述本發明揭示內容。然而，應理解詳述及特定實施例說明本發明揭示之較具體實施例，僅供說明，因為熟習此技術者可自此詳述明瞭在所揭示精神及範圍內的各種 改變及修飾。
同時，即使是說明書中使用之表示方向的術語，諸如上、下、右及左，此僅供簡便使用，表示方向的術語可視觀察者所在位置或所觀察標的而改變。
100‧‧‧反應單元
200‧‧‧收集單元
210‧‧‧迴轉元件
211‧‧‧迴轉體
220‧‧‧移除元件
300‧‧‧供應單元

Claims (18)

  1. 一種用於製造SiO之設備，其包含：反應單元，其經配置以接收製造SiO的材料且藉加熱使所接收之材料反應而生成SiO氣體；及收集單元，其經配置以將內溫保持低於該反應單元之內溫，該收集單元包括位於其內部空間中的迴轉元件，其中該收集單元藉著將該反應單元所生成之SiO氣體經由形成於其至少一側的入口導入並使所導入之SiO氣體沈積於該迴轉元件之表面而收集SiO沈積物，且其中該收集單元進一步包括一藉由將惰性氣體注射至該迴轉元件之表面而將該SiO沈積物與該迴轉元件表面分開的移除元件，該收集單元藉由調節該移除元件所注射之惰性氣體的量或溫度而控制該內溫。
  2. 如申請專利範圍第1項之用於製造SiO之設備，其中該迴轉元件包括基於中心軸迴轉的迴轉體，且經由該入口導入之氣體係沈積於該迴轉體的表面。
  3. 如申請專利範圍第2項之用於製造SiO之設備，其中該迴轉體具有圓柱形，且以圓周方向迴轉。
  4. 如申請專利範圍第1項之用於製造SiO之設備，其中該迴轉元件包括皮帶及至少一個轉輪，且該經由該入口導入之氣體係沈積於該皮帶之表面。
  5. 如申請專利範圍第4項之用於製造SiO之設備，其中該收集單元係於導入SiO氣體之下使轉輪迴轉以移動皮帶。
  6. 如申請專利範圍第4項之用於製造SiO之設備，其中該等轉輪之至少一者其正面形式具有圓形或多邊形之形狀。
  7. 如申請專利範圍第4項之用於製造SiO之設備，其中該等轉輪之至少一者在其與該皮帶接觸之表面上具有不平坦性。
  8. 如申請專利範圍第7項之用於製造SiO之設備，其中該不平坦性係於轉輪的迴轉方向形成。
  9. 如申請專利範圍第4項之用於製造SiO之設備，其中該轉輪包括三個或更多個迴轉元件且該皮帶具有三個或更多個彎曲部分。
  10. 如申請專利範圍第9項之用於製造SiO之設備，其中該入口係形成於該收集單元之上方部分，且其中該迴轉元件之形成係使該皮帶之上方部分的長度方向係為水平方向。
  11. 如申請專利範圍第1項之用於製造SiO之設備，其中該收集單元藉由該移除元件將冷卻氣體注射至該迴轉體之表面而冷卻該迴轉元件之表面。
  12. 如申請專利範圍第1項之用於製造SiO之設備，其中該移除元件振動該迴轉元件。
  13. 如申請專利範圍第1項之用於製造SiO之設備，其中該收集單元將內溫保持在200℃至500℃之範圍中。
  14. 如申請專利範圍第1項之用於製造SiO之設備， 其中該收集單元使內部空間保持於減壓狀態。
  15. 如申請專利範圍第1項之用於製造SiO之設備，其中該收集單元包括用以將經由該入口導入的SiO氣體引導到該迴轉元件的引導管。
  16. 如申請專利範圍第1項之用於製造SiO之設備，其進一步包含供應單元，此單元經配置以儲存SiO製造材料且自動的將該SiO製造材料供應至該反應單元。
  17. 如申請專利範圍第1項之用於製造SiO之設備，其中該反應單元將所供應之材料加熱至1200℃至1500℃之溫度。
  18. 一種用於製造SiO之方法，其包含：將SiO製造材料供應至反應單元；藉由加熱使所接收之材料在該反應單元中反應，以生成SiO氣體；將所生成之SiO氣體導至收集單元，此單元保持低於該反應單元內溫的內溫且包括迴轉元件；使該SiO氣體沈積至該迴轉元件之表面，以形成SiO沈積物；及收集所形成之SiO沈積物，其中該收集步驟包括藉由將惰性氣體注射至該迴轉元件之表面而將該SiO沈積物與該迴轉元件表面分開以及藉由調節被注射至該迴轉元件表面之惰性氣體的量或溫度而控制該收集單元的內溫。
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