JP2009202149A - 緊急用圧力解放装置を備えた結晶成長炉システム - Google Patents

Abstract

【課題】緊急用圧力解放装置を備えた結晶成長炉システムを提供する。
【解決手段】分離チャンバ１と炉上部本体２１とを含む。天板１１には、開口１１１と３つの第１案内部１１２とが設けられ、炉上部本体には、下部開口２１１と３つの第２案内部２１０とが設けられており、炉上部本体２１の下部開口２１１は、天板の開口上を相応に被覆する。炉上部本体と炉下部本体とによって向かい合わせに組み合わせられる結晶成長炉が、過度に高い内圧を有する場合、圧力は炉上部本体の重量に打ち勝ち、炉上部本体を持上げることになる。この時点で、炉上部本体は、炉下部本体を閉囲するのとは反対に上方向に僅かに移動することになるので、炉内の過度に高い内圧が直ちに解放されることになり、炉が爆発したり公共災害を生じたりすることが防止される。
【選択図】図３

Description

本発明は、結晶成長炉システムに関し、より詳細には、緊急用圧力解放装置を備えた結晶成長炉システムに関する。

従来の結晶成長炉システムを示す略図である図１を参照すると、密閉型工場９において、複数の結晶成長炉９１及び制御室９２が共に設置される。結晶成長炉９１は全て工場９内に置かれているので、操作者は、操作中に騒音及び粉塵公害に苦しむことになり、このことが操作者の健康に悪影響を与えることになる。

さらに、従来の炉９１は、圧力解放装置がなかったり、望ましくない圧力解放装置が設けられたりすることがある。従って、例えば炉９１内に異常な圧力が生じた場合、溶融シリコンスラリを収容している炉内の坩堝が破砕し、シリコンスラリが漏出し、漏れているシリコンスラリが融解して炉壁に浸透し、冷却用純水と反応して大量のガスを生成するので、炉９１内は突然、過度に高圧となる。図１に示すように、圧力解放パイプ９１１が、共通の圧力解放パイプ９８にそれぞれ接続されている。ところが、長いパイプ内では大きな減衰が生じるため、圧力を容易に解放することができず、あるいは、一時的に解放することができず、炉は場合によって爆発することがある。このことにより操作者は危険に晒されることになる。というのも、結晶成長炉９１及び制御室９２が密閉型工場９において共に設置されているからである。結果として、公共災害が不可避となる。

本発明は、緊急用圧力解放装置を備えた結晶成長炉システムであって、分離チャンバと炉上部本体とを含むシステムを提供するものである。

本発明によれば、分離チャンバは天板を含み、天板には、開口と、少なくとも１つの第１案内部とが設けられている。少なくとも１つの第１案内部は、天板の上で上方向に延びて開口に隣接している。分離チャンバの内部には炉下部本体が配置され、天板の開口に上方向で対応する上部開口が設けられている。

炉上部本体は、下部開口と、少なくとも１つの第２案内部とを含む。下部開口は、天板の開口の上にこれに対応して設置され、炉下部本体の上部開口と炉上部本体の下部開口とが相互によって閉囲されて、炉の内的空間が形成される。少なくとも１つの第２案内部が炉上部本体に固着され、その外側に延びて、下部開口に隣接する。第１案内部が、少なくとも１つの第２案内部により案内されて上方向又は下方向に相対運動するように、少なくとも１つの第２案内部は、少なくとも１つの第１案内部に相応に連結される。

従って、炉上部本体と炉下部本体とによって向かい合わせに組み合わせられる結晶成長炉が、過度に高い内圧を有する場合、圧力は、炉上部本体の重量に打ち勝ち、炉上部本体を持上げることになる。この時点で、炉上部本体は、第２案内部により垂直に案内される第１案内部に従って、炉下部本体を閉囲するのとは反対に上方向に僅かに移動することになるので、炉内の過度に高い内圧が、即座に解放されることになる。その後に、炉上部本体は、それ自身の重量に起因して、間もなく、天板の開口に戻ることになる。このような状況下では、炉上部本体が転落したり飛んだりしないことになり、より顕著なことに、炉は、高圧が蓄積することに起因して爆発したり公共災害を生じたりしないことになる。

天板の少なくとも１つの第１案内部は上向きロッドを含む一方、炉上部本体の少なくとも１つの第２案内部は位置決めリングを含み、複数の位置決めリングは等間隔で離間して、複数の上向きロッドを動作可能に受ける。

さらに、本発明によれば、天板には、開口にて周方向に、上向きリングを含む強化リングが設けられている。炉上部本体には、下部開口にて周方向に、下向きフランジが設けられている。炉上部本体は、下向きフランジを通して天板の上向きリング上を相応に被覆する。あるいは、天板の上向きリングが、下向きフランジを包囲することができる。当然ながら、炉上部本体の下向きフランジは、様々な形状、例えば、炉上部本体から外側へ下方向に傾く斜めの下向きフランジとすることができる。対照的に、天板の上向きリングは、内側へ上方向に傾く斜めの環状フランジとすることができ、斜めの下向きフランジは、斜めの上向き環状フランジの周縁部上を被覆するので、被覆及び位置決めの目的が達成される。

炉内で生じた異常な高圧は、炉上部本体の下部開口と強化リングとの間に形成された間隙を介して外側雰囲気へ適切に解放することができるので、炉内の過度な高圧に起因する爆発及び公共災害を回避することができる。

天板全体の構造を強化するために、天板は、コンクリートスラリを注入した後に硬化された鉄筋コンクリート構造を含む。別法として、天板は鋼板製とすることができる。炉上部本体は、所定の圧力に設定された圧力解放管に、この圧力解放管が炉上部本体を貫通するようにさらに固定される。炉上部本体の内部の圧力が所定の圧力よりも高いことを圧力解放管が感知すると、圧力解放管は開放されて圧力が解放されることになる。圧力解放管は、交差型減圧管とすることができる。通常、炉本体を保護するため、圧力解放管は低めに決められた圧力に設定されることになるので、圧力解放管は緊急用圧力解放装置と共に使用することができ、二重の圧力解放保護を得ることができる。

本発明によれば、分離チャンバ内に昇降装置が置かれ、昇降装置は、上部開口が天板の開口に接近するように上方向に、あるいは、天板の開口から離れるように下方向に、炉下部本体を選択的に移動させるために設けられている。昇降装置は、少なくとも１つの垂直ねじと、少なくとも１つのナットと、少なくとも１つの汎用リンクと、駆動源とを含む。少なくとも１つのナットは、少なくとも１つの垂直ねじに相応に係合する。駆動源は、少なくとも１つの汎用リンクを回転させて、少なくとも１つの垂直ねじを回転させる。

炉上部本体は、上部炉壁冷却組立体を含み、好ましくは、上部炉壁冷却組立体とは、大気へ熱を直接分散させるための噴霧冷却組立体を指している。あるいは別法として、この目的で、従来の水ジャケット冷却システムをやはり使用することができる。炉下部本体は下部炉壁冷却組立体を含み、好ましくは、下部炉壁冷却組立体とは、噴霧冷却組立体を指している。同様に、従来の水ジャケット冷却システムも役に立つ。

添付の図面と合わせて検討すれば、以下の詳細な説明から本発明の他の目的、利点、及び新規の特徴がより明らかとなろう。

本発明による結晶成長炉システムを示す略図である図２及び結晶成長炉システムの一部を示す斜視図である図３を参照すると、緊急用圧力解放装置を備えた結晶成長炉システムは、分離チャンバ１と炉上部本体２１とを含む。

分離チャンバ１は天板１１を含み、天板１１には、開口１１１と、少なくとも１つの第１案内部１１２とが設けられている。少なくとも１つの第１案内部１１２は、天板１１の上で上方向に延びて開口１１１に隣接している。分離チャンバ１の内部には炉下部本体２２が配置され、天板１１の開口１１１に上方向で対応する上部開口２２１が設けられている。

次に、本発明による結晶成長炉システムの一部を示す断面図である図４を参照すると、炉上部本体２１は、下部開口２１１と、３つの第２案内部２１０とを含む。下部開口２１１は、天板１１の開口１１１の上にこれに対応して設置され、炉下部本体２２の上部開口２２１を封止状態で受けることができる。３つの第２案内部２１０は、炉上部本体２１に固着され、炉上部本体の外側に延びて、下部開口２１１に隣接する。第１案内部１１２が、第２案内部２１０により案内されて上方向又は下方向に相対運動するように、３つの第２案内部２１０は、３つの第１案内部１１２に相応に連結される。

図４に示すように、３つの第１案内部１１２は各々、上向きロッド１１０を含む一方、３つの第２案内部２１０は各々、位置決めリング２１２を含み、３つの位置決めリング２１２は等間隔で離間して、３つの上向きロッド１１０を動作可能に受ける。

本発明によれば、上向きロッド１１０は円筒形であり、円形キャップ１２０により被覆されて、水又は微粒子が中に侵入するのを防止する。従って、炉上部本体２１と炉下部本体２２とによって向かい合わせに組み合わせられる結晶成長炉２が、過度に高い内圧を有する場合、圧力は、炉上部本体２１の重量に打ち勝ち、炉上部本体を持上げることになる。この時点で、炉上部本体２１は、位置決めリング２１２により案内される上向きロッド１１０に従って、炉下部本体２２を閉囲するのとは反対に上方向に僅かに移動することになるので、炉２内の過度に高い内圧が、即座に解放されることになる。その後に、炉上部本体２１は、それ自身の重量に起因して、間もなく、天板１１の開口１１１に戻ることになる。このような状況下では、炉上部本体２１が転落したり飛んだりしないことになり、より顕著なことに、炉２は、高圧が蓄積することに起因して爆発したり公共災害を生じたりしないことになる。

さらに、図４を参照すると、天板１１には、開口１１１にて周方向に、上向きリング１１４を含む強化リング１１３が設けられている。炉上部本体２１には、下部開口２１１にて周方向に、下向きフランジ２１３が設けられている。下向きフランジ２１３が天板１１の上向きリング１１４上を相応に被覆することにより、炉上部本体２１は、下部炉本体２２上を被覆する目的を達成する。

図３に示すように、天板１１は、コンクリートスラリを注入した後に硬化された鉄筋コンクリート構造１１５を含み、天板１１全体の構造が強化される。強化リング１１３は、鉄筋コンクリート構造１１５に溶接され、その強度が強化されて炉上部本体２１の重量が支持される。別法として、天板１１は鋼板製とすることができる。本発明では、３つの支持管１３５から成る昇降装置１３が設けられて、天板１１の真下でしっかりと支持が行われる。

図３及び図４を参照すると、炉上部本体２１は、所定の圧力により設定された、交差型減圧管１６１とすることのできる圧力解放管１６に、この圧力解放管が炉上部本体を貫通するようにさらに固定される。炉上部本体２１の内部の圧力が所定の圧力よりも高いことを圧力解放管１６が感知すると、圧力解放管１６は開放されることになり、高くなった圧力は解放されることになる。通常、炉本体を保護するため、圧力解放管１６は、圧力解放用に低めに決められた圧力に設定されることになるので、圧力解放管は、本発明によれば、緊急用圧力解放装置と共に使用することができ、二重の圧力解放保護を得ることができる。

図３及び図４に示すように、分離チャンバ１内に昇降装置１３が置かれ、昇降装置１３は、上部開口２２１が天板１１の開口１１１に接近するように上方向に、あるいは、開口１１１から離れるように下方向に、炉下部本体２２を選択的に移動させるために設けられている。昇降装置１３により炉下部本体２２が上方向に移動すると、上部開口２２１は、開口１１１の真下に接近して、炉上部本体２１の下部開口２１１に封止状態で係合し、炉上部本体２１と共に、中で炉の内的空間２０が形成される結晶成長炉２へと組み立てることができる。

昇降装置１３は、３つの垂直ねじ１３１と、３つのナット１３２と、汎用リンク１３３と、駆動源１３４とを含む。３つのナット１３２は、３つの垂直ねじ１３１に相応に係合する。垂直ねじ１３１の回転に対してナット１３２が上方向又は下方向に移動できるように、駆動源１３４は、汎用リンク１３３を回転させて垂直ねじ１３１を回転させる。垂直ねじ１３１は支持管１３５の内部に置かれるので、空間が節約される。

さらに、図３を参照すると、炉上部本体２１は、上部炉壁冷却組立体１４を含み、好ましくは、上部炉壁冷却組立体とは、大気へ熱を直接分散させるための噴霧冷却組立体１４１を指している。あるいは別法として、この目的で、従来の水ジャケット冷却システムをやはり使用することができる。炉下部本体２２は下部炉壁冷却組立体１５を含み、好ましくは、下部炉壁冷却組立体とは、噴霧冷却組立体１５１を指している。同様に、従来の水ジャケット冷却システムも役に立つ。

本発明によれば、図２に示すように、分離チャンバ１に隣接して制御室３が設置され、制御室３と分離チャンバ１とは、側壁１２により相互から区画されており、側壁１２にはドア１２１が設けられている。ドア１２１は、閉鎖したときに分離チャンバ１から制御室３を分離するように、あるいは、開放したときに制御室３と分離チャンバ１とを連絡させるように、選択的に開閉される。

従って、高温及び埃っぽい作業条件が分離チャンバ１に閉じ込められ、制御パネル設備の操作のために制御室３にいる操作者に影響を及ぼすことはないので、人員の安全性が確保される。さらに、分離チャンバ１の上に設置された炉上部本体２１が上昇して開放されて圧力が解放された場合、高温及び高圧は分離チャンバ１の外側の大気に分散されることになるので、制御室３にいる人員は、そのようなものとして、危険に晒されることはない。

その好適な実施形態に関して本発明を説明したが、当然ながら、本発明の特許請求の範囲から逸脱することなく、その他の多くの可能な修正及び変更を行うことができる。

従来の結晶成長炉システムを示す略図である。 本発明による結晶成長炉システムを示す略図である。 本発明による結晶成長炉システムの一部を示す斜視図である。 本発明による結晶成長炉システムの一部を示す断面図である。

Claims (12)

1. 緊急用圧力解放装置を備えた結晶成長炉システムであって、
   開口と少なくとも１つの第１案内部とが設けられている天板を含み、少なくとも１つの前記第１案内部が、前記天板の上で上方向に延びて前記開口に隣接しており、前記分離チャンバの内部に炉下部本体が配置され、前記天板の前記開口に上方向で対応する上部開口が設けられている分離チャンバと、
   下部開口と少なくとも１つの第２案内部とを含み、前記下部開口が、前記天板の前記開口の上にこれに対応して設置されており、少なくとも１つの前記第２案内部が、前記炉上部本体に固着され、その外側へ延びて、前記下部開口に隣接しており、前記第１案内部が、少なくとも１つの前記第２案内部により案内されて上方向又は下方向に相対運動し、圧力を前記炉の外側へ解放するように、少なくとも１つの前記第２案内部が、少なくとも１つの前記第１案内部に相応に結合される炉上部本体と
   を含む、
   緊急用圧力解放装置を備えた結晶成長炉システム。
2. 前記炉上部本体の少なくとも１つの前記第２案内部が位置決めリングを含む一方、前記天板の少なくとも１つの前記第１案内部が上向きロッドを含み、複数の位置決めリングが等間隔で離間して、複数の上向きロッドを動作可能に受ける、
   請求項１に記載の緊急用圧力解放装置を備えた結晶成長炉システム。
3. 前記天板に、前記開口にて周方向に、上向きリングを含む強化リングが設けられており、
   前記炉上部本体に、前記下部開口にて周方向に、下向きフランジが設けられており、
   前記炉上部本体が、前記下向きフランジを通して前記天板の前記上向きリング上を相応に被覆する、
   請求項１に記載の緊急用圧力解放装置を備えた結晶成長炉システム。
4. 前記天板は、鉄筋コンクリート構造を含む、
   請求項１に記載の緊急用圧力解放装置を備えた結晶成長炉システム。
5. 前記炉上部本体が、所定の圧力に設定された圧力解放管に貫通するようにさらに固定され、
   前記炉上部本体の内部の圧力が前記所定の圧力よりも高いことを前記圧力解放管が感知すると、前記圧力解放管が開放されて圧力が解放される、
   請求項１に記載の緊急用圧力解放装置を備えた結晶成長炉システム。
6. 前記圧力解放管は、交差型減圧管である、
   請求項５に記載の緊急用圧力解放装置を備えた結晶成長炉システム。
7. 前記分離チャンバ内に昇降装置が置かれ、前記昇降装置が、前記上部開口が前記天板の前記開口に接近するように上方向に、又は、前記天板の前記開口から離れるように下方向に、前記炉下部本体を選択的に移動させるために設けられている、
   請求項１に記載の緊急用圧力解放装置を備えた結晶成長炉システム。
8. 前記昇降装置は、少なくとも１つの垂直ねじと、少なくとも１つのナットと、少なくとも１つの汎用リンクと、駆動源とを含み、
   少なくとも１つの前記ナットが、少なくとも１つの前記垂直ねじに相応に係合し、
   前記駆動源が、少なくとも１つの前記汎用リンクを回転させて、少なくとも１つの前記垂直ねじを回転させる、
   請求項７に記載の緊急用圧力解放装置を備えた結晶成長炉システム。
9. 前記炉上部本体は、上部炉壁冷却組立体を含む、
   請求項１に記載の緊急用圧力解放装置を備えた結晶成長炉システム。
10. 前記上部炉壁冷却組立体は、噴霧冷却組立体である、
    請求項９に記載の緊急用圧力解放装置を備えた結晶成長炉システム。
11. 前記炉下部本体は、下部炉壁冷却組立体を含む、
    請求項１に記載の緊急用圧力解放装置を備えた結晶成長炉システム。
12. 前記下部炉壁冷却組立体は、噴霧冷却組立体である、
    請求項１１に記載の緊急用圧力解放装置を備えた結晶成長炉システム。

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