(57)【要約】液体気化用熱交換器とそれの使用方法が本明細書に記載される。熱交換器は、ハウジング、管、加熱器及び複数の非反応部材を含む。管は、ハウジングの内側に配置されており、入口と出口とを有する。加熱器は、管を加熱するように構成されている。部材と管との間に複数のボイドが規定されるような配列で管の内側キャビティ内に複数の非反応性部材が配置されている。配置は、液体がボイドを通過して管の入口から管の出口まで進むのを可能にする。複数の非反応部材と、管とは、液体を気化するように、液体が複数のボイドを通過している時に熱を液体に伝達する。
2013533949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体気化用熱交換器であって、
内側と、外側表面とを有するハウジング；
ハウジングの内側に配置されている管であって、管が、内側キャビティを有し、及びハウジングの外側表面からそれぞれ外側に離間している入口と出口とを有し、入口が、液体の流れを管に導入するために構成されている、管；
管とハウジングとに熱伝達するように配置されており管を加熱するように構成されている加熱器；
複数の非反応性部材と、管との間に複数のボイドを規定するような配列で管の内側キャビティ内に配置されている複数の非反応性部材であって、複数の非反応性部材の配列が、液体が複数のボイドを通過して管の入口から管の出口まで進むのを可能にする、複数の非反応性部材；
を含み、及び
液体を少なくとも部分的に気化させるように、複数の非反応性部材と、中空管とが、液体が複数のボイドを通過している時に熱を液体に伝達する、熱交換器。
【請求項２】
管が、ハウジングの内側において螺旋状配列で配置されている、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
複数の非反応性部材が、球状に形成されている、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項４】
複数の非反応性部材が、金属を含む、請求項３に記載の熱交換器。
【請求項５】
複数の非反応性部材のそれぞれが、管の直径の半分よりも小さい直径を有する、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項６】
ハウジングの内側に配置されており管を少なくとも部分的に囲んでいる熱伝達媒体を更に含む、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項７】
液体気化用熱交換器であって、
内側と、外側表面とを有するハウジング；
ハウジング内に配置されている管であって、液体の流れを管に導入するために構成されている入口を有し、及び内側キャビティを有する、管；
複数の球状部材と、管との間に複数のボイドを配置するような配列で管の内側キャビティ内に配置されている複数の球状部材であって、複数の球状部材の配列が、液体が複数のボイドを通過して管の入口から管の出口まで進むのを可能にしており、及び液体を少なくとも部分的に気化させるように、複数の球状部材と、管とが、液体が複数のボイドを通過している時に熱を液体に伝達するように構成されている、複数の球状部材、
を含む、熱交換器。
【請求項８】
複数の球状部材が、全体で管の容積の少なくとも約３０パーセントの容積を有する、請求項７に記載の熱交換器。
【請求項９】
加熱器が、管を加熱するように構成されておりハウジングに隣接して配置されている、請求項７に記載の熱交換器。
【請求項１０】
加熱器が、ハウジングの外側表面の１つに及びハウジングの内側に隣接して置かれている、請求項７に記載の熱交換器。
【請求項１１】
球状部材が、ステンレス鋼とチタンの少なくとも１つを含む、請求項７に記載の熱交換器。
【請求項１２】
複数の球状部材のそれぞれが、管の直径の約２５％よりも小さい直径を有する、請求項７に記載の熱交換器。
【請求項１３】
ハウジングの内側に配置されている第２管であって、第２管に液体の流れを導入するために構成されている入口と、出口とを有し、及び内側キャビティを有する、第２管；及び
管の内側キャビティで配列して配置されている第２の複数の球状部材であって、第２の複数の球状部材と第２管との間に第２の複数のボイドが配置されており、第２の複数の球状部材の配列が、液体が第２の複数のボイドを通過して第２管の入口から出口まで進むのを可能にしており、及び液体を少なくとも部分的に気化させるように、複数の球状部材と、管とが、液体が第２の複数のボイドを通過している時に熱を液体に伝達するように構成されている、第２の複数の球状部材、
を更に含む、請求項７に記載の熱交換器。
【請求項１４】
液体気化方法であって、
熱交換器内において球状部材を含む管の入口に入る液体の流れを開始すること；
熱交換器内の管を加熱すること；
液体を管内に通過させることによって液体を気体に気化させることであって、球状部材を熱源によって加熱し、及び液体が、球状部材と管との間に規定されている複数のボイドを通過している時に、球状部材が熱を液体に伝達すること；及び
気体を熱交換器から除去すること；
を含む、液体気化方法。
【請求項１５】
熱交換器内の管を抵抗加熱器によって加熱する、請求項１４に記載の液体気化方法。
【請求項１６】
液体が、複数の球状部材の間に配置されている複数のボイド内を流れることができるように、球状部材が管の内側キャビティ内に配置されている、請求項１４に記載の液体気化方法。
【請求項１７】
熱交換器から除去した気体を第１気体と混合することを更に含む、請求項１４に記載の液体気化方法。
【請求項１８】
液体トリクロロシランの気化方法であって、
第１熱交換器の入口に入る液体トリクロロシランの流れを開始すること；
第１熱交換器内において複数の非反応性部材を有する第１管内に液体トリクロロシランを通過させることによって液体トリクロロシランを気体状態に部分的に気化させることであって、非反応性部材を第１熱源によって加熱し、及びトリクロロシランが非反応性部材を通過している時に、非反応性部材がトリクロロシランに熱を伝達すること；
部分的に気化したトリクロロシランを第１熱交換器から除去すること；
部分的に気化したトリクロロシランを第１気体と混合させて、部分的に気化したトリクロロシランと、第１気体との混合物を得ること；
第２熱交換器内において非反応性部材を含む第２管に入る、部分的に気化したトリクロロシランと、第１気体との混合物の流れを開始すること；
混合物を第２管内に通過させることによって、部分的に気化したトリクロロシランと、第１気体との混合物を気化させることであって、非反応性部材を第２熱源によって加熱し、及び混合物が非反応性部材を通過している時に非反応性部材が熱を混合物に伝達すること；及び
気化したトリクロロシランと、第１気体との混合物を第２熱交換器から除去すること、を含む、液体トリクロロシランの気化方法。
【請求項１９】
第１管内及び第２管内の非反応性部材が、ステンレス鋼とチタンの１つから作られている複数の球状部材である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
第１管内の複数の球状部材のそれぞれが、第１管の直径の半分よりも小さい直径を有し、及び第２管内の複数の球状部材のそれぞれが、第２管の直径の半分よりも小さい直径を有する、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
トリクロロシランは、その気体状態においてシリコン含有デバイス、例えば、半導体ウエハ又は太陽電池などの製造に頻繁に用いられる。通常の大気条件下ではトリクロロシランは液体状態である。それは、シリコン含有デバイスの製造に用いる前に、その気体状態に変化される。更に、液体トリクロロシランをその気体状態に変化させる場合、それは特定温度より高い温度まで加熱してはいけない。なぜなら、そうすることが過度に腐食性及び／又は反応性のあるトリクロロシランを生じさせるからである。
【背景技術】
【０００２】
様々なタイプのボイラー又はベーパライザ（または気化器、vaporizer）が、液体トリクロロシランをその気体状態に変化させるのに用いられている。例えば、開放式ボイラーは、典型的には、液体トリクロロシランの大きなプールを加熱して、プールから蒸発する気体を収集する。しかしながら、このような開放式ボイラーは不満足な結果をもたらしている。なぜなら、トリクロロシランが過度に腐食性を示す及び／又は反応性を示すようになる特定温度を超えずに、トリクロロシランを気化させるように、ボイラーは相対的に大きな表面積を必要とするからである。液体トリクロロシランが、加熱される長い管を通過する他のタイプのボイラーが用いられている。しかしながら、これらのボイラーもまた、トリクロロシランが過度に腐食性を示す及び／又は反応性を示すようになる温度を超えずに、トリクロロシランを完全に気化することができないので、不満足な結果をもたらしている。
【発明の概要】
【０００３】
第１の態様は、ハウジングと管と加熱器と複数の非反応性部材とを含む液体気化用熱交換器である。ハウジングは、内側と、外側表面とを有する。管は、ハウジングの内側に配置されており、及び内側キャビティを有する。管は、また、ハウジングの外側表面からそれぞれ外側に離間している入口と出口とを有しており、及び入口は、液体の流れを管内に導入するために構成されている。加熱器は、管とハウジングとに熱伝達する（または熱的に連通する、in thermal communication）ように配置されており、管を加熱するように構成されている。複数の非反応性部材は、複数のボイドが複数の非反応性部材と、管との間に規定されるような配列で管の内側キャビティ内に配置されている。複数の非反応性部材の配列は、液体が複数のボイドを通過して管の入口から管の出口まで進むのを可能にする。複数の非反応性部材と、中空管とは、液体を少なくとも部分的に気化させるように、液体が複数のボイドを通過している時に熱を液体に伝達する。
【０００４】
別の態様は、ハウジングと管と複数の球状部材とを含む液体気化用熱交換器である。ハウジングは、内側と、外側表面とを有する。管は、ハウジング内に配置されており、及び液体の流れを管内に導入するために構成されている入口を有する。管は内側キャビティを有する。複数の球状部材は、複数の球状部材と、管との間に複数のボイドを配置するような配列で管の内側キャビティ内に配置されている。複数の球状部材の配列は、液体が複数のボイドを通過して管の入口から管の出口まで進むのを可能にする。複数の球状部材と、管とは、少なくとも部分的に液体を気化するように、液体が複数のボイドを通過している時に液体に熱を伝達するように構成されている。
【０００５】
更なる別の態様は、液体の気化方法である。方法は、熱交換器内の管の入口に入る液体の流れを開始することを含み、管が球状部材を含む。次いで、熱交換器内の管を加熱する。続いて、液体を管内に通過させることによって、液体を気体に気化する。液体が、球状部材と管との間に規定されている複数のボイドを通過している時に、熱を液体に伝達するように球状部材を熱源によって加熱する。次いで、気体を熱交換器から除去する。
【０００６】
更なる別の態様は、液体トリクロロシランの気化方法である。方法は、第１熱交換器の入口に入る液体トリクロロシランの流れを開始することを含む。次いで、第１熱交換器内において複数の非反応性部材を有する第１管内にトリクロロシランを通過させることによって、液体トリクロロシランを気体状態に部分的に気化（または蒸発させる、vaporize）させる。非反応性部材を第１熱源によって加熱し、及びトリクロロシランが非反応性部材を通過している時に、非反応性部材がトリクロロシランに熱を伝達する。続いて、部分的に気化したトリクロロシランを第１熱交換器から除去する。次いで、部分的に気化したトリクロロシランを第１気体と混合して、部分的に気化したトリクロロシランと、第１気体との混合物を得る。次いで、第２熱交換器内において非反応性部材を含む第２管内に入る、部分的に気化したトリクロロシランと、第１気体との混合物の流れを開始する。続いて、第２管内に混合物を通過させることによって、部分的に気化したトリクロロシランと、第１気体との混合物を気化する。非反応性部材が、第２熱源によって加熱され、及び混合物が非反応性部材を通過している時に混合物に熱を伝達する。次いで、気化したトリクロロシランと、第１気体との混合物を第２熱交換器から除去する。
【０００７】
様々な改良が、上述した態様に関して記載される特徴として存在する。同様に、更なる特徴もまた、上述した態様に組み込まれてよい。これらの改良及び付加的な特徴は、個々に又は任意の組み合わせで存在してよい。例えば、説明される全ての実施形態に関して以下に示される様々な特徴が、全ての上述した態様に、単独で又は任意の組み合わせで組み込まれてよい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、１つの実施形態の熱交換器の断面である。
【図２】図２は、図１の熱交換器の部分の拡大図である。
【図３】図３は、線３−３で切り取られた図２の熱交換器内の管の部分の断面である。
【図４】図４は、トリクロロシラン気化システムの概略図である。
【図５】図５は、液体気化方法を示すブロック図である。
【図６】図６は、液体トリクロロシランの気化方法を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図、及びとりわけ図１を参照して、熱交換器を、通常１００で示す。
【００１０】
本明細書に記載される熱交換器１００は、その後のシリコン含有デバイス（例えば、ウエハ又は太陽電池）の製造における使用のための液体トリクロロシラン（ＳｉＣｌ３）の気化に用いられる。
【００１１】
しかしながら、熱交換器１００は、任意の液体を加熱又は気化するのに用いるのにも同様に良く適しており、熱交換器は、本開示の範囲から逸脱せずに任意のこのような目的のために用いてよい。
【００１２】
言及は、また、トリクロロシランを「気化すること（vaporizing）」に対してなされ、及びこのような言及は、液体トリクロロシランをその気体状態に変化させることを意味すると理解すべきである。
【００１３】
部分的に気化したトリクロロシランは、部分的に気体に変化したトリクロロシランのことを言う（即ち、いくらかの量のトリクロロシランが液体状態で残っている）。
【００１４】
図１に示されるように、熱交換器１００は、エンクロージャーと入口開口１１２と出口開口１１４とを形成するハウジング１１０を含む。
【００１５】
ハウジング１１０は、内側１１６と外側表面１１８とを有する。ハウジング１１０は、例えば、鋼又はその合金などの任意の適切な材料から作られている。ハウジングは、本開示の範囲から逸脱せずに、それとは異なって形成されてよい（例えば、長方形、正方形、円形など）けれども、ハウジング１１０は、全体の形状がほぼ円筒形状である。ハウジング１１０もまた、ハウジングが熱伝達液体１２２（概して、熱伝達媒体）をそこ（以下に更に詳細に示される）に含むことができるように、（入口開口及び出口開口以外）充分に封止されている。ハウジング１１０は、また、ハウジング内に熱伝達流体（または熱媒体、熱媒液、heat transfer fluid）１２２を循環させるように攪拌機（図示せず）又は他の装置を含んでもよい。
【００１６】
加熱器１２０が、ハウジング１１０の少なくとも部分の周りに配置されている。加熱器１２０は、ハウジング１１０と、ハウジング内に配置されている熱交換器１００の他の要素（即ち、管、球状部材、熱伝達流体及びトリクロロシラン）とを加熱するのに適した任意の装置である。加熱器１２０は、ハウジングに隣接して配置され、及び図１においてハウジング１１０の外側表面１１８上に配置されている一方で、他の実施形態では加熱器は、ハウジングの内側１１６に配置されてよく、又は代わりに、ハウジングと一体に形成されてよい。図１において加熱器１２０は電気抵抗加熱器である一方で、他の実施形態では加熱器は放射加熱器又は燃焼加熱器であってよい。加熱器１２０は、その操作を制御するのに適した制御システム（図示せず）に接続されている。
【００１７】
第１管２００と第２管２１０とがハウジング１１０の内側１１６に螺旋状配列で配置されている。他の実施形態では単一管を用いてよい一方で、更に他では、２つより多くの管を用いてよい。更に、管２００、２１０は、螺旋状配列でなくてよく、代わりに、ハウジング１１０の内側１１６内の任意の適切な位置に用意されてよい。例えば、管２００、２１０はハウジング１１０内のループ状配列で配置されてよい。
【００１８】
図２に示すように、管２００、２１０は、螺旋状配列で配置されており、及び熱伝達流体１２２がそれぞれの管の周りを循環できるように所定距離それぞれ互いに離間している。管２００、２１０は、１つの実施形態に記載の管の直径と概ね等しい距離により離間してよい。管２００、２１０の側壁２０６、２１６は、液体と気体とを浸透させず、及び管から液体の漏れなしにそこを通過する液体（例えば、トリクロロシラン）の流れを可能にする。管２００、２１０の側壁２０６、２１６は、また、上昇した温度においてトリクロロシランの存在下で充分に非反応性である（例えば、ステンレス鋼又はチタン）。管２００、２１０のそれぞれは、別個の入口２０２、２１２及び出口２０４、２１４を有する。更に、管２００、２１０のそれぞれは、内側キャビティを有し、及び第１管の内側キャビティ２２０を図３に示す。
【００１９】
図３に示すように、球状部材３００（概して、「非反応性部材（non-reactive members）」は、球状部材を管内の移動から制限するように緊密に充填された配列でそれぞれの管２００、２１０内に配置されている。管内に球状部材３００を保持するように、保持部材（図示せず）を、管２００、２１０のそれぞれの入口２０２、２１２及び出口２０４、２１４に用いてよい。保持部材は、そこに形成されている開口を有してよく、該開口は、液体及び／又は気体がそこを通過して流れると同時に球状部材がそうするのを防ぐことができるように、球状部材３００の直径よりも小さい直径を有する。加熱器１２０によってハウジング１１０と管２００、２１０とを加熱することが球状部材の加熱を生じさせるように、球状部材３００は置かれている。
【００２０】
ボイド３１０は、球状部材３００と、管２００、２１０の側壁２０６、２１６との間の空いた空間によって規定されている。ボイド３１０は、気体が管２００、２１０を通過して流れるのを可能にしており、及び球状部材３００は、液体及び／又は気体の充分な量がボイドを通過して流れることができる寸法にされている。例えば、それぞれの球状部材３００は、管２００、２１０の直径の半分よりも小さい直径を有してよい。図３において、球状部材３０の直径は、管２００の直径の約２０％であり、従って、管の直径に沿って引かれた線Ｄが５つの球状部材を横切る。１つの実施形態において、管２００、２１０は、直径が約０．７５インチであり、側壁２０６、２１６の厚さが約０．０６５インチであり、及び球状部材３００は約０．１２５インチの直径を有する。
【００２１】
異なった寸法にされた球状部材３００は、ボイド３１０の体積を変えるように管２００、２１０に用いてよい。例えば、より大きな直径（管の直径との関係で）の球状部材３００を、ボイド３１０の体積を増加するように用いてよい。なぜなら、相対的に大きな直径の球状部材が、それに対応してより大きな体積を有するボイドをもたらすからである。更に、より小さな直径の球状部材３００は、ボイド３１０の体積を減少するように用いられてよく、及び液体及び／又は気体が、それが管２００、２１０内のボイドを通過して流れている時に接触する球状部材の総表面積を、対応して増加させる。管２００、２１０内に含まれている球状部材３００の表面積を増加させることは、ボイド３１０を通過して流れて球状部材に接触するトリクロロシランに対する熱伝達の増加した量及び速度の両方をもたらす。
【００２２】
球状部材３００は、非反応性材料から作られており、該非反応性材料は、上昇した温度においてトリクロロシランの存在下で反応せず、又は劣化しない。このような材料の例は、様々なタイプのステンレス鋼、チタン及び超合金を含む。更に、球状部材３００は図３に示される一方で、代わりに該部材を異なった形状であってよい。部材３００は、部材を管２００、２１０内に緊密に充填された配列で配置できる任意の幾何学的形状を有してよく、該配列は、液体及び／又は気体がそこを通過して流れるのを可能にするボイド３１０の形成をもたらす。例えば、部材３００は、それぞれ、異なる形状（例えば、いくらかの部材が球状であってよい一方で、他が立方体又は異なる種類の多角形である）を有してよく、又は部材は、それぞれ類似した形状であってよい。更に、部材３００は、それぞれ、異なる不規則な形状を有してよい。
【００２３】
熱伝達流体１２２は、ハウジング１１０の内側１１６に配置されており、管２００、２１０を囲んでいる。熱伝達流体１２２は、熱をハウジング１１０と加熱器１２０とから管２００、２１０に伝達するように用いられる。適度に高い熱伝導性を有する任意の適切な流体が用いられてよい。適切な熱伝達流体の例は、液体金属（例えば、ナトリウム又は水銀など）、水、塩水、油又はそれらの組み合わせを含む。これらの実施形態において、管２００、２１０は、整備（例えば、洗浄）又は交換のためにハウジング１１０から除去されてよい。
【００２４】
別の実施形態において、熱伝達流体を用いず、代わりに管２００、２１０を、ハウジング１１０内で管を囲むアルミニウム（即ち、熱伝達媒体）で覆う。アルミニウムを、まず、液体状態まで溶融し、次いで、溶融したアルミニウムが管２００、２１０を囲むようにハウジング１１０内に注入し、それから凝固させる。この実施形態では、アルミニウムは、その熱伝導性のために、管２００、２１０を覆うように用いられている。他の実施形態では、管２００、２１０は、異なる種類の金属によって囲まれてよい。
【００２５】
図４は、液体トリクロロシランの気化システム４００を示す。システムは、図１−３に示されるそれらと類似の又は同じ複数の熱交換器を用いる。図４に示される熱交換器の数及び構成は、本来、例示的であり、及び本開示の範囲から逸脱せずに改良されてよい。例えば、システム４００に用いられる加熱器の数及び構成は、気化される液体の流速、液体の沸点、液体の熱的特性（例えば、熱伝導性）、及び液体が加熱されてよい最大温度によって影響を受け得る。
【００２６】
液体トリクロロシランの流れを、まず、２つの平行な流れに分割し、次いで、それぞれ、第１熱交換器４０２と第２熱交換器４０４とに別個に供給する。次いで、液体トリクロロシランを、別個の熱交換器の各々から除去する（即ち、その出口から流れる）前に第１熱交換器４０２と第２熱交換器４０４の各々で部分的に気化させる。次いで、部分的に気化したトリクロロシラン（即ち、トリクロロシランの部分が液体形態で残る一方で、別の部分が気体状態である）を、第３熱交換器４１０と第４熱交換器４１２とに別個に向ける。次いで、部分的に気化したトリクロロシランを、別個の熱交換器から除去する前に第３熱交換器４１０と第４熱交換器４１２内で更に気化させる（即ち、液体トリクロロシランに対する気体トリクロロシランのパーセントが増加する）。
【００２７】
次いで、部分的に気化したトリクロロシランの平行な流れを、再び一緒に混合し、及び水素ガスを、部分的に気化したトリクロロシランと混合する。次いで、流れを、２つの部分的な流れに再び分割し、次いで、それぞれ、第５熱交換器４２０と第６熱交換器４２２とに別個に供給する。次いで、部分的に気化したトリクロロシランを、実質的に全てのトリクロロシランが気体状態であるところまで第５熱交換機４２０と第６熱交換器４２２内で更に気化させる。しかしながら、相対的に少ない量のトリクロロシラン（即ち、１重量％未満）が、第５熱交換器４２０と第６熱交換器４２２とから出る際に液体形態で残ってよい。次いで、気化したトリクロロシランの平行な流れを、単一のタンク内に再び集めて、及び後の使用のために蓄え、又は次の処理操作に向ける。
【００２８】
図５は、図１〜３に関して上述した熱交換器内における液体気化方法５００を示す。方法は、熱交換器内の管の入口に入る液体（例えば、トリクロロシランのような温度感受性液体）の流れの開始を伴うブロック５１０において始まる。ブロック５２０において熱交換器内の管を加熱器又は他の熱源によって加熱する。次いで、ブロック５３０において熱交換器内において球状部材で充填された管内に液体を通過させることによって、液体を気体に気化する。管内の球状部材から液体に伝達される熱によって、液体を気化する。続いて、ブロック５４０において気体を、熱交換器内の管から除去し、及び次の処理操作において蓄え、又は使用する。
【００２９】
図６は、図４において上記に示されたのと類似の又は同じトリクロロシラン気化における液体トリクロロシラン気化方法６００を示す。方法は、第１熱交換器内における液体トリクロロシランの流れの開始を伴うブロック６１０において始まる。続いて、ブロック６２０において非反応性部材（例えば、図１〜３の上述した球状部材）で充填された管内にトリクロロシランを通過させることによって、液体トリクロロシランを第１熱交換器内で部分的に気化する。
【００３０】
ブロック６３０において部分的に気化したトリクロロシランを第１熱交換器から除去する。次いで、ブロック６４０において部分的に気化したトリクロロシランを水素ガスと混合する。次いで、部分的に気化したトリクロロシランと水素ガスとの混合物を第２熱交換器内に向ける。続いて、ブロック６５０において、第２熱交換器内に入ると、第２熱交換器内において非反応性部材で充填された管内に混合物を通過させることによって、混合物を気化する。次いで、ブロック６７０においてトリクロロシラン及び水素ガスの気化した混合物を第２熱交換器から除去する。
【００３１】
任意の特定の理論に縛られずに、管内に配置されている球状部材が、トリクロロシランに伝達される熱の速度及び量を増加させると考えられる。なぜなら、球状部材が、トリクロロシランと接触する熱交換器の表面積を増加させるからである。トリクロロシランと接触する熱交換器の表面積の増加は、従来の管タイプの熱交換器で可能なものより大きい速度で更なる熱がトリクロロシランに伝達するのを可能にする。操作中に、液体トリクロロシランが気化し始め、液体トリクロロシランに対する気体の比率が増加するにつれて、熱伝達係数が増加する。熱伝達係数のこの増加は、部分的に気化されるトリクロロシランに伝達される熱の速度及び量を顕著に減少させる。球状部材を用いない従来の管タイプの熱交換器では、本開示の実施形態と比較すると、残りの量の液体トリクロロシランを気体状態に変化させるのにより長く時間がかかる。従って、トリクロロシランを気化するのに充分な熱をトリクロロシランに伝達するのを確実にするように、管がますます長くなければならず、又はトリクロロシランの流速を低下させる必要がある。上述したように、熱交換器の温度を単に増加させることは、気化する割合を増加するのに実行可能な選択肢ではない。なぜなら、特定温度（例えば、４５０°Ｆ）よりも高い温度では、トリクロロシランは過度に腐食性及び反応性を示すようになるからである。従って、従来の管タイプの熱交換器では、トリクロロシランを完全に気化することは、不可能ではないにしても、ますます難しくなる。 
【００３２】
上述した熱交換器と球状部材は、熱交換器を通過するトリクロロシランと接触する熱交換器の表面積（即ち、管と球状部材の表面積）を大幅に増加させる。トリクロロシランの実質的な部分が気化されている場合でさえ、表面積のこの増加は、トリクロロシランに熱を伝達する熱交換器の能力の対応する増加をもたらす。従って、トリクロロシランに伝達される熱の速度及び量の増加は、実質的に全ての液体トリクロロシランのその気体状態への変化をもたらす。より大きな熱量がトリクロロシランに伝達されるので、上述した熱交換器の効率もまた増加し、及び液体トリクロロシランが、従来の管タイプの熱交換器と比較した場合に更に速くその気体状態に変化する。その増加した効率に起因して、相対的な管の寸法、長さ、及びトリクロロシランを気化させるのに必要な熱量は、従来の管タイプの熱交換器と比較した場合に減少する。相対的な管の寸法、長さ、及びトリクロロシランを気化させるのに必要な熱量のこの減少は、また、トリクロロシランを気化することに付随した資本コスト（即ち、システムの構成要素の実際のコスト）及びシステムの操業コストを顕著に減少させる。
【００３３】
本明細書で説明される及び記載される本発明の実施形態の実施の順序又は作動の性能は、他に指定がない限り、本質的ではない。即ち、操作は、他に指定がない限り、任意の順序で行われてよく、本発明の実施形態は、本明細書に開示されるそれらに加えた又はそれより少ない操作を含んでよい。例えば、別の操作の前、同時又は後に特定の操作を実施する又は行うことは本発明の態様の範囲内であるとみなされる。
【００３４】
本発明の要素又はそれらの実施形態を導入する場合に、冠詞”a”、”an”、”the”及び”said”は、１以上の要素であることを意味することが意図される。用語”comprising”、”including”及び”having”は、包含的であり、及び上述した要素以外に付加的な要素があってよいことを意味することが意図される。
【００３５】
様々な変化が、本発明の範囲から逸脱せずに上述した構成でなされ得るので、上述した記載に含まれる及び添付図面に示される全ての事柄が、説明するためのものとして解釈され、及び制限する意味ではないと解釈されるものであると意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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