"クロロシランの水素添加のための装置であって、前記装置は、反応ガスと生成物ガスとの間で熱を交換するように構成された熱交換器を備え、前記反応ガスは水素およびクロロシランを含有し、前記装置はさらに、前記熱交換器から前記反応ガスを受けるように構成された環状加熱領域を備え、前記加熱領域は、前記反応ガスと直接接触して、対流熱伝達を介して、加熱された反応ガスを生成するように構成された加熱要素を備え、前記装置はさらに、加熱された前記反応ガスを前記生成物ガスに変換するように構成された反応チャンバを備え、前記加熱要素は、前記反応チャンバのまわりに環状構造を有する、装置。前記装置は、前記熱交換器、前記環状加熱領域、および前記反応チャンバを収容する容器を備える、請求項1に記載の装置。前記環状加熱領域と前記容器の壁との間に断熱材をさらに備え、前記熱交換器と前記容器の壁との間に断熱材をさらに備える、請求項2に記載の装置。前記環状加熱領域は、前記断熱材と前記反応チャンバとの間に存在する、請求項3に記載の装置。前記加熱要素の熱伝達面積と前記環状加熱領域を通る流れに利用可能な断面積との比は、約50より大きい、請求項1~4のいずれかに記載の装置。前記熱交換器は、複数の熱交換器ブロックを備える、請求項1~5のいずれかに記載の装置。各前記熱交換器ブロックは、炭化ケイ素SiC、炭化ジルコニウムZrC、炭化ハフニウムHfC、炭化タンタルTaC、炭化チタンTiC、炭化ニオビウムNbC、酸化ハフニウムHfO2、酸化シリコンSiO2、酸化ジルコニウムZrO2、酸化タンタルTa2O5、酸化イットリウムY2O3、酸化チタンTiO2、酸化アルミニウムAl2O3、またはこれらの混合物で被膜される、請求項6に記載の装置。前記熱交換器ブロックの各々は、半径方向に沿って並べられる複数の経路と、軸方向に沿って並べられる複数の経路とを含む、請求項6または7に記載の装置。前記熱交換器ブロックは、前記熱交換器を通る流体流れが、前記熱交換器ブロックをともに固定するための圧力を生じるように構成される、請求項6~8のいずれかに記載の装置。前記反応チャンバは、約0.5メートル~約5メートルの間の高さを有する、請求項1~9のいずれかに記載の装置。前記反応チャンバは、約0.1メートル~約1メートルの間の直径を有する、請求項1~10のいずれかに記載の装置。前記熱交換器および前記加熱要素は、各々が炭素/炭素複合体およびグラファイトの一方を含む、請求項1~11のいずれかに記載の装置。前記加熱要素は取外し可能に構成される、請求項1~12のいずれかに記載の装置。前記加熱要素は3つ以下の電極を備える、請求項1~13のいずれかに記載の装置。前記クロロシランは四塩化ケイ素STCを含有し、前記生成物ガスはトリクロロシランTCSを含有する、請求項1~14ののいずれかに記載の装置。前記加熱要素は、蛇行経路を備える、請求項1~15のいずれかに記載の装置。前記加熱要素は、軸方向スロット内に配置される補強要素を備え、前記補強要素はH型断面を有する、請求項16に記載の装置。前記補強要素は、窒化ケイ素SiN、アルミナ、石英、窒化ホウ素、またはこれらの混合物を含有する、請求項17に記載の装置。クロロシランの水素添加のための方法であって、前記方法は、熱交換器、実質的に環状の加熱領域、加熱要素、および反応チャンバを備える変換器に反応ガスを導入するステップを含み、前記反応ガスは水素およびクロロシランを含有し、前記方法はさらに、前記反応ガスを前記熱交換器を通して流し、前記反応ガスと生成物ガスとの間で熱を交換することにより前記反応ガスを予め加熱するステップと、予め加熱された前記反応ガスを前記熱交換器から前記加熱要素を備える前記実質的に環状の加熱領域内に流すステップとを含み、予め加熱された前記反応ガスは、前記加熱要素の表面と直接接触し、前記方法はさらに、加熱された前記反応ガスを前記実質的に環状の加熱領域から前記反応チャンバ内に流すステップを含み、前記加熱要素は前記反応チャンバのまわりに環状構造を有し、前記方法はさらに、加熱された前記反応ガスを前記反応チャンバ内で前記生成物ガスに変換するステップを含む、方法。前記加熱要素と前記反応ガスとの間の熱伝達係数が約1500W/m2Kより大きくなるように実施される、請求項19に記載の方法。前記環状加熱領域内の前記反応ガスの平均質量流束は、約65kg/m2sより大きい、請求項19または20に記載の方法。前記加熱要素は、約1200°C以下の平均表面温度を有し、前記加熱要素は、前記ガスを約900°C以上の停止反応温度に加熱する、請求項19~21のいずれかに記載の方法。前記反応ガスは、約10,000kg/時~約40,000kg/時の間の流量で前記変換器内に導入される、請求項19~22のいずれかに記載の方法。加熱された前記反応ガスは、約0.5秒未満の前記反応チャンバ内での平均滞留時間があるように、前記反応チャンバ内に流される、請求項19~23のいずれかに記載の方法。予め加熱された前記反応ガスは、約0.2秒未満の前記環状加熱領域内での平均滞留時間があるように、前記環状加熱領域内に流される、請求項19~24のいずれかに記載の方法。前記反応ガスは、前記反応チャンバに入る前に停止温度に加熱される、請求項19~25のいずれかに記載の方法。約700°C未満で動作する前記熱交換器の少なくとも一部は、炭化ケイ素SiCコーティングを備える、請求項19~26のいずれかに記載の方法。前記反応チャンバ内の流体流れは、栓流である、請求項19~27のいずれかに記載の方法。前記反応チャンバは、約5バール~約23バールの間の圧力を有する、請求項19~28のいずれかに記載の方法。変換器入口と変換器出口との間の圧力差は、約2バール未満である、請求項19~29のいずれかに記載の方法。前記クロロシランは四塩化ケイ素STCを含有し、前記生成物ガスはトリクロロシランTSCを含有する、請求項19~30のいずれかに記載の方法。クロロシランの水素添加のための変換器で使用するための加熱要素であって、前記加熱要素は、蛇行電気経路を画定するスロットを備える管を備え、前記スロットは複数の軸方向スロットを備え、前記加熱要素はさらに、前記軸方向スロットの少なくとも1つについて、前記軸方向スロット内に配置された補強要素を備える、加熱要素。前記補強要素はH型断面を備える、請求項32に記載の加熱要素。前記補強要素は、窒化ケイ素SiN、アルミナ、石英、窒化ホウ素、またはこれらの混合物を含有する、請求項32または33に記載の加熱要素。前記軸方向スロットの各々は、前記管の軸方向長さより短い長さを有する、請求項32~34のいずれかに記載の加熱要素。前記管は、管材料の連続的なリングを備える浮動中性点を備える、請求項32~35のいずれかに記載の加熱要素。前記管の断面は、実質的に円形、多角形、または楕円形である、請求項32~36のいずれかに記載の加熱要素。前記複数の軸方向スロットは、前記管を複数の角度の付いたセクションに分ける、請求項32~37のいずれかに記載の加熱要素。前記蛇行電気経路を画定する前記スロットは、接続された円周方向スロットおよび切断された円周方向スロットを備える、複数の円周方向スロットをさらに備え、i前記接続された円周方向スロットの各々は、前記軸方向スロットの1つに接続され、ii前記切断された円周方向スロットの各々は、前記軸方向スロットのいずれにも接続されない、請求項38に記載の加熱要素。各前記角度の付いたセクション内では、前記接続された円周方向スロットが対をなして配列され、各前記対における前記接続された円周方向スロットは、前記角度の付いたセクションの中央セクションで互いに接近し、前記切断された円周方向スロットは、前記角度の付いたセクション内に実質的に中心に位置づけられることにより、前記蛇行電気的経路を形成する、請求項39に記載の加熱要素。前記接続された円周方向スロットおよび前記切断された円周方向スロットは、前記管の軸方向に沿って交互するパターンに配列される、請求項40に記載の加熱要素。2つの前記軸方向スロット間の各前記角度の付いたセクションについて、2つの前記蛇行電気経路は、電流が前記管の一方の軸方向端から反対側の軸方向端に流れるにつれて、各前記蛇行経路が、前記角度の付いたセクションの一方側の軸方向スロットと前記中央セクションとの間を往復して曲がりくねるように画定される、請求項41に記載の加熱要素。前記管は、前記管を3つの角度の付いたセクションに分ける3つの前記軸方向スロットを備える、請求項32~42のいずれかに記載の加熱要素。ポリシリコンを製造するためのCVD系シーメンスプロセスは、大量の四塩化ケイ素STC副生成物を生成する。たとえば、生産されるポリシリコン1kgごとに、最大約20kgのSTCが副生成物として作られる。しかしながら、STCを高温気相中で水素と反応させることにより、STCをTCSに変換して戻すことが可能である。生成物TCSは、その後CVDリアクタへと再利用されて、さらなるポリシリコンを生産することができる。STCが再利用できないと、一次原料TCSの多大な損失および副生成物STCの処理のための費用が生じるであろう。STCを水素と効率的に反応させてTCSを形成するためには、高い反応ガス温度たとえば900°C超が必要とされる。現在市販のSTCのTCSへの変換のためのシステムは、反応ガスを加熱するために電気的に加熱されるグラファイトロッドを備える、後付けされたシーメンスCVDリアクタを使用している。この機器には多くの問題がある。たとえば、CVDリアクタは、加熱されたロッド表面積に対して高い体積比を有するため、リアクタ内の局所速度および熱伝達係数が低い。したがって、反応ガスを十分な温度に加熱するには、非常に高いロッド表面温度たとえば、1400°Cより高い温度が必要となる。さらに、後付けCVDリアクタは、大きくて重いベースプレートを有するが、これは高価で、熱の回収のための熱交換器機器を追加するのに不具合が生じる。さらに、後付けCVDリアクタ内の加熱されたグラファイトロッドは、数多くの電気接続を必要とする。たとえば、リアクタは、ヘアピンごとに2~4つの電気接続を必要とし得るが、これらはすべてロッドの故障および誤った地絡の潜在的な原因となる。さらに、CVDリアクタは、シェルにとっての高い放射熱損失を有し、大量のエネルギが浪費される。現在の後付けCVDリアクタは、壁にとっての熱損失を減少させるために断熱材を使用しており、熱回収のための原始的な熱交換器を特徴とする。断熱材は、高温環境中で反応しない材料からなる必要があり、さらに、加熱ロッドの外側のまわりに嵌まる必要があるため、高価となる。より安い断熱材料は、高温での反応ガスとの反応を伴うため、適切な寿命を示さない。断熱材自体が、加熱ロッドの温度近くまで熱くなる。断熱材および原始的な熱交換器の使用により、STCのTCSへの変換のための後付けCVDリアクタは、製造されるTCS1キログラム当たり少なくとも1.5KWhrのエネルギを必要とし、これは相当高い。さらに、加熱要素、電気接続、断熱材、および熱交換器の部品を含む、変換器のさまざまな重要な部品の寿命が限られており、定期的に交換される必要がある。STCのTCSへの変換のための特定用途向け非後付けシステムが提案されており、後付けCVDリアクタよりもエネルギ効率がよく、かつ安くで建設されることが期待されている。しかしながら、このような特定用途向けシステムは広く使用されてはおらず、いまだ市販されていない。米国特許第7,442,824号は、加熱要素と、高温反応環境中でのこれらの部品の汚染および劣化を防ぐために炭化ケイ素SiCで被膜されたリアクタ壁とを有する、特定用途向けのSTCのTCSへの変換器を記載している。変換器は、後付けCVDリアクタで使用されるようなグラファイト加熱ロッドを採用している。したがって、商業的用途に好適である、より効率的なSTC-TCS変換器に対する必要性がある。発明の概要一局面では、本発明は、クロロシランの水素添加のための装置に関する。装置は、i反応ガスと生成物ガスとの間で熱を交換するように構成された熱交換器を含み、反応ガスは水素およびクロロシランを含み、装置はさらに、ii熱交換器から反応ガスを受けるように構成された環状加熱領域を含み、加熱領域は、反応ガスと直接接触して、対流熱伝達を介して、加熱された反応ガスを生成するように構成された加熱要素を含み、装置はさらに、iii加熱された反応ガスを生成物ガスに変換するように構成された反応チャンバを含み、加熱要素は、反応チャンバのまわりに環状構造を有する。別の局面では、発明は、クロロシランの水素添加のための方法に関する。方法は、i熱交換器、実質的に環状の加熱領域、加熱要素、および反応チャンバを含む変換器に反応ガスを導入するステップを含み、反応ガスは水素およびクロロシランを含み、方法はさらに、ii反応ガスを熱交換器を通して流し、反応ガスと生成物ガスとの間で熱を交換することにより反応ガスを予め加熱するステップと、iii予め加熱された反応ガスを熱交換器から加熱要素を含む実質的に環状の加熱領域内に流すステップとを含み、予め加熱された反応ガスは、加熱要素の表面と直接接触し、方法はさらに、iv加熱された反応ガスを実質的に環状の加熱領域から反応チャンバ内に流すステップを含み、加熱要素は反応チャンバのまわりに環状構造を有し、方法はさらに、v加熱された反応ガスを反応チャンバ内で生成物ガスに変換するステップを含む。別の局面では、発明は、クロロシランの水素添加のための変換器で使用するための加熱要素に関する。加熱要素は、蛇行電気経路を画定するスロットを有する管を含み、スロットは複数の軸方向スロットを含み、加熱要素はさらに、軸方向スロットの少なくとも1つについて、軸方向スロット内に配置された補強要素を含む。発明の目的および特徴は、下記の図面、および請求項を参照してさらによく理解され得る。図面は必ずしも縮尺どおりではなく、一般的に、発明の原則を図示することが強調されている。図中、さまざまな図全体を通して、同じ番号は同じ部分を示すために使用される。詳細な説明説明全体を通して、装置、組成物、混合物、および複合体が特定の成分を有するhaving、含むincluding、もしくは備えるcomprisingとして記載される場合、または、プロセスおよび方法が特定のステップを有するhaving、含むincludingorcomprisingとして記載される場合、記載された成分から実質的になるか、または、記載された成分からなる本発明の組成物、混合物、および複合体が追加的に存在し、さらに、記載された処理ステップから実質的になるか、または記載された処理ステップからなる本発明のプロセスおよび方法が追加的に存在することが企図される。ある行為を行なうためのステップの順序または順序は、発明が動作可能なものである限り重要でないことが理解されるべきである。さらに、2つ以上のステップまたは行為は同時に実施されてもよい。クレームされた発明の方法、システム、およびプロセスは、ここに記載される実施形態からの情報を用いて開発されるスケールアップ、バリエーションおよび応用を包含する。ここに記載される方法およびプロセスは、バッチ、半連続的、および/または連続的操作で実施されてもよい。リアクタは単段または多段であってもよい。本発明の方法は、当該技術分野で既知のリアクタ、システム、またはプロセスと組合されたり、またはこれらを補なってもよい。クレームされた発明のさまざまな実施形態における用途のために、反応生成物の材料分離、単離、および精製のための既知の好適な技術を応用してもよい。明細書中、たとえば、発明の背景の欄で任意の刊行物に言及しても、この刊行物が本願で提示されるクレームのいずれかに対する先行技術となることを認めるものではない。発明の背景の欄は明確性のために提示され、いかなるクレームに対する先行技術の説明としても意図されるものではない。ここで使用されるクロロシランは、一般式RnSiCl4n式中、ラジカルRは同一または異なり、各々が水素またはアルキル基CnH2n1などの有機ラジカルであり、nは0,1,2または3であるの化合物であると理解される。たとえば、一実施形態では、ラジカルRは、-H、-CH3、またはこれらの混合物である。ある実施形態では、各Rは-Hである。ある実施形態では、整数nは0、1または2である。ある実施形態では、nは0である。好ましい実施形態では、クロロシランはテトラクロロシラン四塩化ケイ素、STCである。他の実施形態では、クロロシランはクロロジシランまたはメチルトリクロロシランである。ここで使用される環状とは、少なくとも断面がリング形状であることを意味すると理解される。たとえば、2つの同心の円筒状表面の間の3次元加熱領域は、加熱領域の断面がリング形状であるために環状である。ここで使用される、物体が環状構造を有するとは、物体またはその断面が環形状または環状形態を有することを意味すると理解される。たとえば、3次元管は、その断面が環状のリングのような形状を有するため、環状構造を有する。ここで提供される、新たに設計されたSTC-TCS変換器は、後付けCVDリアクタおよび既存の特定用途向け変換器の問題に対処する。新しい変換器は、反応チャンバを囲む比較的薄い環状加熱領域を特徴とする。環状加熱領域内には、反応チャンバのまわりに環状構造を有する加熱要素が存在する。反応ガスは、環状加熱領域を通って高速で流れ、加熱要素との直接的接触を維持し、その後、反応チャンバ内に入る。反応ガスは水素およびクロロシランたとえば、STCを含み、クロロシランは、環状加熱領域および/または反応チャンバ内で反応し、生成物ガスたとえば、TCSを形成する。変換器は、環状加熱領域内で対流熱伝達により高い熱伝達効率を達成する。反応ガスは、加熱要素の表面を直接わたって高速たとえば、ある実施形態では、25m/秒超で流れ、その後、反応チャンバに流れ込む。従来のシステムと比較して、十分に高い反応ガス温度たとえば、900°C以上をいまだ維持しつつ、より低い温度たとえば、従来のシステムの1600°Cに対して1100°C以下で加熱要素を維持することにより、高い動作温度により引き起こされるシステム部品にとってのエネルギ損失および損傷を減少させることが可能である。環状加熱領域に入る前に反応ガスを予め加熱するために直交流型熱交換器を使用することにより、効率がさらに改善される。高温生成物ガスは、熱交換器内のチャネルまたは通路を通過して、入ってくる反応ガスを加熱する。熱交換器ブロックは、ブロックを通るガスの流れの結果、熱交換器ブロックがガス圧により互いに圧縮されることにより、バッフルまたはフランジの封止を容易化するように選ばれたガス流経路長さおよび孔径を有して使用される。反応チャンバ内での滞留時間は、CVD後付け変換器におけるよりも新しい変換器においては非常に低く、たとえば、4秒に対して0.3秒である。したがって、変換器は、同じ生産率を可能にしつつ、より小型とされることにより、機器の資本コストを低下させることができる。高温ガスと接触する変換器の表面上に、SiCコーティングなどの不活性コーティングを使用することが好ましい。これらのコーティングは高価であるため、これらのコーティングを必要とする表面積が減少されると、大きな費用の節約が得られる。新しい変換器の環状加熱領域内の加熱要素の洗練されたデザインにより、より大幅に少ない数の電気接続の使用が可能となりたとえば、24~48個の電極貫通を有する従来のシステムに対して、たった3つの電極、それにより、構造が単純化され、地絡事故の問題ならびに、後付けCVDリアクタおよび従来の特定用途向け変換器の電気接続に固有の問題が大きく緩和される。さらに、後付けCVDリアクタと異なり、新しい変換器では、重く、かさばるベースプレートが一切使用されない。一局面では、本発明は、クロロシランの水素添加のための装置に関する。装置は、i反応ガスと生成物ガスとの間で熱を交換するように構成された熱交換器を含み、反応ガスは水素およびクロロシランを含み、装置はさらに、ii熱交換器から反応ガスを受けるように構成された環状加熱領域を含み、加熱領域は、反応ガスと直接接触して、対流熱伝達を介して、加熱された反応ガスを生成するように構成された加熱要素を含み、装置はさらに、iii加熱された反応ガスを生成物ガスに変換するように構成された反応チャンバを含み、加熱要素は、反応チャンバのまわりに環状構造を有する。一実施形態では、クロロシランは四塩化ケイ素STCを含有し、生成物ガスはトリクロロシランTCSを含有する。ある実施形態では、装置は、熱交換器、環状加熱領域、および反応チャンバを収容する容器を含む。一実施形態では、装置は、i環状加熱領域と容器の壁との間に断熱材、および/または、ii熱交換器と容器の壁との間に断熱材を含む。環状加熱領域は、断熱材と反応チャンバとの間に存在してもよい。別の実施形態では、加熱要素の熱伝達面積と環状加熱領域を通る流れに利用可能な断面積との比は、約50より大きい。ある実施形態では、熱交換器は、複数の熱交換器ブロックを含む。各ブロックは、炭化ケイ素SiC、炭化ジルコニウムZrC、炭化ハフニウムHfC、炭化タンタルTaC、炭化チタンTiC、炭化ニオビウムNbC、酸化ハフニウムHfO2、酸化シリコンSiO2、酸化ジルコニウムZrO2、酸化タンタルTa2O5、酸化イットリウムY2O3、酸化チタンTiO2、および/または酸化アルミニウムAl2O3で被膜されてもよい。一実施形態では、熱交換器ブロックの各々は、半径方向に沿って並べられる複数の経路と、軸方向に沿って並べられる複数の経路とを含む。別の実施形態では、熱交換器ブロックは、熱交換器を通る流体流れが、熱交換器ブロックをともに固定するための圧力を生じるように構成される。ある実施形態では、反応チャンバは、約0.5メートル~約5メートルの間の高さを有する。反応チャンバは、約0.1メートル~約1メートルの間の直径を有し得る。一実施形態では、熱交換器および/または加熱要素は、各々が炭素/炭素複合体およびグラファイトの一方を含む。加熱要素は取外し可能に構成され得る。別の実施形態では、加熱要素は3つ以下の電極を含む。ある実施形態では、加熱要素は、蛇行経路を画定する複数のスロットたとえば、円周方向スロットを含み、軸方向スロット内に配置される補強要素をさらに含んでもよい。補強要素はH型断面を有する。補強要素は、SiN、アルミナ、石英、窒化ホウ素、またはこれらの混合物を含み得る。別の局面では、発明は、クロロシランの水素添加のための変換器で使用するための加熱要素に関する。加熱要素は、蛇行電気経路を画定するスロットを有する管を含み、スロットは複数の軸方向スロットを含み、加熱要素はさらに、軸方向スロットの少なくとも1つについて、軸方向スロット内に配置された補強要素を含む。一実施形態では、補強要素はH型断面を含む。別の実施形態では、補強要素は、窒化ケイ素SiN、アルミナ、石英、窒化ホウ素、またはこれらの混合物を含む。軸方向スロットの各々は、管の軸方向長さより短い長さを有し得る。管は、管材料の連続的なリングを含み得る、浮動中性点を含み得る。ある実施形態では、管の断面は、実質的に円形、多角形、または楕円形である。一実施形態では、複数の軸方向スロットは、管を複数の角度の付いたセクションに分ける。たとえば、管は、管を3つの角度の付いたセクションに分ける3つの軸方向スロットを含み得る。一実施形態では、蛇行電気経路を画定するスロットは、複数の円周方向スロットをさらに含む。別実施形態では、円周方向スロットは、接続された円周方向スロットおよび切断された円周方向スロットを含み、i接続された円周方向スロットの各々は、軸方向スロットの1つに接続され、ii切断された円周方向スロットの各々は、軸方向スロットのいずれにも接続されない。各角度の付いたセクション内では、接続された円周方向スロットが対をなして配列され得、各対における接続された円周方向スロットは、角度の付いたセクションの中央セクションで互いに接近する。切断された円周方向スロットは、角度の付いたセクション内で実質的に中心に位置づけられることにより、蛇行電気的経路を形成し得る。ある実施形態では、接続された円周方向スロットおよび切断された円周方向スロットは、管の軸方向に沿って交互するパターンに配列される。2つの軸方向スロット間の各角度の付いたセクションについて、2つの蛇行電気経路は、電流が管の一方の軸方向端から反対側の軸方向端に流れるにつれて、各蛇行経路が、角度の付いたセクションの一方側の軸方向スロットと中央セクションとの間を往復して曲がりくねるように画定されてもよい。図1は、発明の例示的な実施形態に従う、STC-TCS変換器110の概略正面図である。変換器110は、熱交換器112、環状加熱領域114、および反応チャンバ116を含む。熱交換器112、環状加熱領域114、および反応チャンバ116は、圧力容器118内に収容される。容器118にとっての熱損失を最小化するために、熱交換器112、環状加熱領域114、および反応チャンバ116は、好ましくは断熱材120により囲まれる。変換器110の動作中、水素およびSTCを含有する反応ガスは、変換器110により加熱され、TCSを含有する生成物ガスに変換される。具体的には、反応ガスは、変換器入口122を通って熱交換器112内に送られる。反応ガスは、熱交換器112を通過し、これにより加熱される。熱交換器112は、複数の積層された円筒状ブロック124を含む。熱交換器112から出ると、反応ガスは環状加熱領域114に入り、そこで反応チャンバ116のまわりに環状構造を有する加熱要素126が、反応ガスを臨界温度に加熱する。反応ガスは、その後、反応チャンバ116内に流されて、そこで水素添加反応が起き、反応ガスが生成物ガスに変換される。生成物ガスは、反応チャンバ116から出た後、熱交換器112を通過し、熱が生成物ガスから反応ガスに伝達され、生成物ガスが冷却されて反応ガスが加熱される。その後、生成物ガスは反応器出口128で変換器110から出る。熱交換器112、環状加熱領域114、および反応チャンバ116をここでより詳細に説明する。図2は、発明の一実施形態に従う、円筒状の熱交換器ブロック124の概略斜視図である。熱交換器ブロック124は、反応ガスの通過のための半径方向孔210および生成物ガスの通過のための軸方向孔212を含む。熱交換器ブロック124の上面および底面はフランジ214を含む。ガスケットにより取付けられたフランジ214が変換器110内の円筒状チャンバに挿入されると、フランジ214は、ガスが円筒状チャンバの内側表面に沿ってあるブロック124から別のブロック124へと流れることを防ぐ。図示するように、半径方向孔210の内側エッジおよび外側エッジは面取りされており、熱交換器112内での圧力低下を最小化する助けをし得る。半径方向孔210および軸方向孔212により、ブロック124は、反応ガスが半径方向に流れ、生成物ガスが軸方向に流れる、まさしく直交流設計を呈する。熱伝達率は、ブロック124内で高いガス速度を維持することにより最大化される。図3および図4は、発明の一実施形態に従う、熱交換器ブロック124を通る、反応ガスおよび生成物ガスの流れをそれぞれ図示する。図3を参照して、反応ガスは、下側開口310を通ってブロック124に入り、半径方向孔210を通って半径方向に外側に流れる。ブロック124の外側表面216に達すると、反応ガスは外側表面216に沿って上向きに流れ、その後、追加の半径方向孔210を通って半径方向に内側に流れる。反応ガスは、上側開口312を通ってブロック124から出る。仕切り314は、反応ガスが、直接ブロック124を通って下側開口310から上側開口312に流れることを防止する。図4を参照して、生成物ガスは上面410でブロック124に入り、軸方向孔212を通ってブロック124の底面412に達するように流れる。複数のブロック124が変換器110内に積層される時、隣接するブロック124の軸方向孔212は、ブロック124を通る生成物ガスの流れを促すように並べられる。熱交換器112は、典型的には約10個のブロック124を含むが、より多くのまたはより少ないブロック124が含まれてもよい。ある実施形態では、ブロック124の半径R1は、約0.2メートル~約0.4メートルの間である。ある実施形態では、ブロック124の軸方向長さL1は、約0.4メートル~約0.8メートルの間である。いくつかの実施形態では、反応ガスおよび生成物ガスのブロック124を通る流れは、ブロック124を互いに押付けるか、または固定させる圧力を生じる。熱交換器ブロック124は、熱伝導性および安定性材料からなり、好ましくはコーティングを含む。一実施形態では、ブロックは、炭素たとえば、グラファイトおよび/または炭素/炭素複合体からなる。別の実施形態では、コーティングは、たとえば、炭化ケイ素SiC、炭化ジルコニウムZrC、炭化ハフニウムHfC、炭化タンタルTaC、炭化チタンTiC、炭化ニオビウムNbC、酸化ハフニウムHfO2、酸化シリコンSiO2、酸化ジルコニウムZrO2、酸化タンタルTa2O5、酸化イットリウムY2O3、酸化チタンTiO2、および/または酸化アルミニウムAl2O3を含む。ある実施形態では、コーティングはSiCである。一実施形態では、コーティングは、700°C未満の動作温度を有する表面を含む、各ブロック124のすべての表面を被覆する。たとえば、ある実施形態では、各ブロック124の半径方向孔210および軸方向孔212、外側表面216、ならびに上面410および底面412が被膜される。コーティングは、ブロック124の化学攻撃および/またはブロック124を通るガスの拡散を防止し得る。より低い温度、たとえば700°C未満ですらも、ブロックを通るガスの拡散は問題となる場合があり、熱交換器ブロック124の全面を炭化ケイ素により被膜することにより、この問題が解消されることが予想される。熱交換器112についてのアプローチ温度は、生成物ガスと反応ガスとの間の温度差である。図1を再び参照して、ここで使用されるアプローチ温度は、生成物ガスが熱交換器112に入り、反応ガスが熱交換器112から出る、熱交換器112の上面129での生成物ガスと反応ガスとの間の温度差である。ある実施形態では、アプローチ温度は約200°C未満、約150°C未満、または約100°C未満である。一実施形態では、より低いアプローチ温度は、たとえば、追加の熱交換器またはヒータを用いて、反応ガスが熱交換器112に入る前に予め加熱することにより得られる。別の実施形態では、アプローチ温度は、熱交換器ブロック124の数を増やすか、または減らすことによって変更される。変換器入口122での反応ガス温度は、約80°Cたとえば、全く予め加熱しない状態~約500°Cたとえば、外部の金属製熱交換器を用いる場合の間であり得る。再び図1を参照して、熱交換器112を通過した後、反応ガスは、断熱材120の内側円筒状表面130および反応チャンバ116の外側円筒状表面132により画定される環状加熱領域114に入る。加熱要素126は、内側および外側円筒状表面130,132の間の環状加熱領域114内に配置される。環状加熱領域114に入ると、反応ガスは、外部電源に接続される加熱要素126にわたって移動し、これに直接接触する。図示される加熱要素126は単一の円筒状プレートであるが、加熱要素上で、加熱要素126の熱伝達面積および環状加熱領域114内のガス流量が、従来のシステムよりも低い温度たとえば、従来のシステムの1600°C以上に対して、約1350°C以下の温度での加熱要素126の動作を可能にするのに十分高い限り、代替的な実施形態は、加熱要素にロッドなどの他の形状を用いてもよい。たとえば、複数の並列ロッドが、反応チャンバのまわりの環状構造で実質的に並列に並べられて、環状加熱領域114内に配置され得る。一実施形態では、これらのロッドに隣接する高いガス速度により、上記のように、より低い加熱要素温度が利用されることが可能になる。図5および図6は、発明の実施形態に従う、環状加熱領域114および加熱要素126の、それぞれ概略正面図および上面図である。図示するように、加熱要素126は、反応チャンバ116のまわりに環状構造を有する。一実施形態では、加熱要素126、内側円筒状表面130、および外側円筒状表面132は同心であるすなわち、それらの中心軸は並んでいる。ある実施形態では、加熱要素126の軸方向長さL2は、約1メートル~約3メートルの間である。ある実施形態では、加熱要素126の半径R2は、約0.25メートル~約0.5メートルの間である。ある実施形態では、加熱要素126の半径方向厚さT1は、約5mm~約20mmの間である。ある実施形態では、加熱要素126は、炭素/炭素複合体材料からなり、コーティングを含む。コーティングは、たとえば、炭化ケイ素SiC、炭化ジルコニウムZrC、炭化ハフニウムHfC、炭化タンタルTaC、炭化チタンTiC、炭化ニオビウムNbC、酸化ハフニウムHfO2、酸化シリコンSiO2、酸化ジルコニウムZrO2、酸化タンタルTa2O5、酸化イットリウムY2O3、酸化チタンTiO2、および/または酸化アルミニウムAl2O3を含み得る。ある実施形態では、環状加熱領域114内の流れに利用可能な断面積Afは、内側および外側円筒状表面130,132の間の半径方向距離D1により画定される。一実施形態では、半径方向距離D1は、約30mm~約80mmである。加熱要素半径R2と半径方向距離D1との間の大きな比により、流れに利用可能な断面積Afは、およそAf=2πR2D1である。さらに、加熱要素126の小さな半径方向厚さT1により、加熱要素126の熱伝達面積Ah加熱要素の内側表面および外側表面を含むは、およそAh=4πR2L2である。したがって、ある実施形態では、熱伝達面積Ahと流れに利用可能な断面積Afとの比Yは、およそY=2L2/D1である。ある実施形態では、軸方向長さL2および半径方向距離D1に選ばれる値に依存して、比Yは、約50~約100である。一実施形態では、加熱要素126、内側円筒状表面130、および外側円筒状表面132の中心軸は、並べられて、同一直線上にある。別の実施形態では、加熱要素126は、環状加熱領域114内で中心に位置づけられていない。たとえば、加熱要素126と内側円筒状表面130との間の距離は、加熱要素126と外側円筒状表面132との間の距離と異なってもよい。ある実施形態では、環状加熱領域114内の反応ガスの平均速度は、約10m/秒~約40m/秒の間である。一実施形態では、流れに利用可能な断面積Afを通る反応ガスの平均物質流束は、約30kg/m2s~約150kg/m2sである。別の実施形態では、流れに利用可能な断面積Afを通る反応ガスの平均質量流束は、約70kg/m2s~約110kg/m2sの間である。ある実施形態では、環状加熱領域114中の反応ガスについての滞留時間は、約0.1秒~約0.4秒の間である。ある実施形態では、加熱要素126と反応ガスとの間の熱伝達率Qは、約1300kW~約3500kWの間である。熱伝達率Qは、Q=hAhΔT式中、hは、熱伝達係数、Ahは、加熱要素126加熱要素の内側表面および外側表面を含むの熱伝達面積、ΔTは、加熱領域114中の加熱要素温度と反応ガスの平均温度との間の差であるとして表され得る。ある実施形態では、熱伝達係数hは、約1000W/m2K~約3500W/m2Kの間、または、約1500W/m2K~約3000W/m2Kの間である。一実施形態では、加熱要素126の温度は約1200°C未満である。別の実施形態では、加熱要素126の温度は、約950°C~約1350°Cの間、または、約1150°C~約1250°Cの間である。特定の理論によって拘束されることを望まないが、加熱要素126は、環状加熱領域114すなわち、反応チャンバ116の外側表面および断熱材120の内側表面内の対向表面を加熱たとえば、放射伝熱によりし、加熱要素126は、反応ガス流により冷却されると考えられる。別の実施形態では、環状加熱領域114は、加熱要素126にわたる反応ガスの乱流を促すように設計される。たとえば、環状加熱領域114は、乱流を促すために、バッフル、窪み、および他の構造または装置などの乱流促進材を含むことにより、反応ガスへの熱伝達を増加し得る。ある実施形態では、環状加熱領域114内での熱伝達の結果、反応ガスの温度が、加熱領域114内で約100°C超、約150°C超、または200°C超上昇する。反応ガスが環状加熱領域114から出る時、反応ガスの温度は、効率的な水素添加反応が起きるのに必要な温度を上回るたとえば、約900°C超。ある実施形態では、加熱要素126は、三相電気ヒータなどの電気ヒータである。図1に図示される実施形態では、加熱要素126は、電気コネクタ134を介して電源に電気的に接続される。ある実施形態では、加熱要素126は、3つの電極および6~9つの電気接続を含む。一実施形態では、加熱要素126は、変換器110の側面から入る3つの電気接続しか用いない。少なくとも一つには少数の電気接続により、加熱要素126は変換器110から容易に取外され、交換され得る。一実施形態では、後付けCVDリアクタと異なり、変換器110はベースプレートを必要としない。別実施形態では、より短いヒータを利用して高い加熱要素表面温度が達成される。ある実施形態では、電源は、加熱要素126に、特定の目標値を達成するように制御された電圧または電流を与える。たとえば、加熱要素126に供給される電圧または電流は、所望の熱伝達率Qおよび/または反応ガスの所望の温度を達成するように調節され得る。目標値を達成するために使用される制御システムは、フィードバックおよび/またはフィードフォワードアルゴリズムを採用してもよい。たとえば、制御システムは、センサたとえば、フローセンサおよび/または温度センサからの入力信号を受信し、目標値を達成するように電圧または電流を調整するマイクロプロセッサを有し得る。図7~図10は、発明の実施形態に従う加熱要素126の原寸大の概略図である。図示するように、加熱要素126は、複数の円周方向スロット714により画定される複数の蛇行電気経路712を含む。代替的には、蛇行経路712は、軸方向または他の方向に延びるスロットにより画定され得る。蛇行経路712の結果、電気は、加熱要素126の一方の軸方向端から反対側の軸方向端に流れる時、より大きな距離を移動する必要がある。長い流経路により、高い電圧および低い電流を利用することができる。ある実施形態では、加熱要素126内の電流密度は約2アンペア/mm2以下である。図示される実施形態では、加熱要素126は、加熱要素126の軸方向に沿って延びる軸方向スロット718により、3つの別々の角度の付いたセクション716すなわち、三相ヒータの1相当たり1つのセクションに細分される。一実施形態では、軸方向スロット718は、加熱要素126の軸方向端で始まるが、加熱要素126の全体を通って反対側の軸方向端までは延在しない。代わりに、図9に特に図示されるように、加熱要素126の反対側の軸方向端すなわち、軸方向スロット718を有さないは、浮動中性点たとえば、0ボルト近くとして作用し得る。図示する実施形態では、加熱要素126に構造的剛性を与えるために、補強要素720が各軸方向スロット718内に配置される。図11を参照して、一実施形態では、補強要素720はH型断面1210を有する。補強要素720内の横材1212は、加熱要素126中に設置されると、軸方向スロット718内に挿入される。補強要素720は、窒化ケイ素SiN、アルミナ、石英、および/または窒化ホウ素などの誘電材料からなる。別の実施形態では、1以上の円周方向ベルトまたはバンドが加熱要素126および補強要素720の外周まわりに巻付けられる。ベルトまたはバンドは、加熱要素126の軸方向中心に向かって、補強要素720を半径方向に拘束するか、または押すことにより、補強要素720と加熱要素126との間の所望の相対的位置を維持してもよい。図8を参照して、円周方向スロット714は、軸方向スロット718に接続される、接続された円周方向スロット714aと、軸方向スロット718に接続されない、切断された円周方向スロット714bとを含み得る。各角度の付いたセクション716内では、接続された円周方向スロット714aは対をなして配列しており、2つのスロットが角度の付いたセクション716の中央セクション810で互いに接近する。反対に、切断された円周方向スロット714bは、角度の付いたセクション716内に中心づけられるが、角度の付いたセクション716のいずれかの側の2つの軸方向スロット718間の距離はまたがない。図示する実施形態では、接続された円周方向スロット714aおよび切断された円周方向スロット714bは、加熱要素126の軸方向に沿って交互するパターンで配列される。このようにスロット714a、714bを交互に配列することにより、蛇行パターン712は、加熱要素126の一方側の軸方向端から反対側の軸方向端に移動しながら、角度の付いたセクション716のエッジすなわち、軸方向スロット718の近くと中央セクション810との間を往復して移動する。一実施形態では、接続された円周方向スロット714aおよび切断された円周方向スロット714bの使用により、異なる円周方向スロット配列を有する設計よりも機械的に堅いか、または剛性の加熱要素126が得られる。図12を参照して、一実施形態では、各角度の付いたセクション716内の蛇行パターン712は、角度の付いたセクション716の各側の軸方向スロット718から交互に始まる円周方向スロット714により画定される。得られる蛇行パターンは、加熱要素126の一方側の軸方向端から反対側の軸方向端に移動しながら、軸方向スロット718の間を往復して曲がりくねる。図13を参照して、加熱要素126は、蛇行スロット1310により角度の付いたセクション716へと細分され得る。蛇行スロット1310は、加熱要素126の軸方向に沿って並べられる軸方向部分1320と、加熱要素126の円周方向に沿って並べられる円周方向部分1330とを有する。再び図1を参照して、反応ガスが加熱領域114内の加熱要素126により加熱された後、反応ガスは反応チャンバ116に入り、そこで水素添加反応が起きる。反応チャンバ116は、反応ガスが生成物ガスに変換されるのに十分な滞留時間を与える円筒状タンクである。ある実施形態では、反応チャンバ116の高さは、約1メートル~約3メートルの間である。別の実施形態では、反応チャンバ116の直径は、約0.4メートル~約1メートルの間である。反応チャンバ116内の流れ条件は、栓流であり得る。ある実施形態では、反応チャンバ116は、グラファイトおよび/または炭素/炭素複合体材料からなる。反応チャンバ116は、たとえば、炭化ケイ素SiC、炭化ジルコニウムZrC、炭化ハフニウムHfC、炭化タンタルTaC、炭化チタンTiC、炭化ニオビウムNbC、酸化ハフニウムHfO2、酸化シリコンSiO2、酸化ジルコニウムZrO2、酸化タンタルTa2O5、酸化イットリウムY2O3、酸化チタンTiO2、および/または酸化アルミニウムAl2O3のコーティングを含み得る。一旦水素添加反応が起きると、生成物ガスは熱交換器112に入り、そこで熱が生成物ガスから、入ってくる反応ガスに伝達される。生成物ガスは、熱交換器ブロック124内を軸方向孔212を通って移動する。熱交換器112から出る際、生成物ガスは変換器出口128を通って変換器110から出る。ある実施形態では、変換器出口128での生成物ガス温度は、外部熱交換器が利用されるかに依存して、約200°C~約625°Cの間である。たとえば、外部の熱交換器がない場合、変換器出口128での生成物ガス温度は約200°C~約350°Cの間であり得る。反対に、外部熱交換器が利用される時、変換器出口128での生成物ガス温度は約600°Cと高くなり得る。図1を参照して、圧力容器118は略円筒状であり、容器118の2以上の部分を互いに固定させるための1以上の容器フランジ136を有し得る。ある実施形態では、容器118の直径は約0.5メートル~約1.5メートルの間である。ある実施形態では、容器118の高さは約6メートル~約12メートルの間である。別の実施形態では、容器118は、炭素鋼などの金属からなり、水ジャケットが取付けられる。ある実施形態では、圧力容器118内の圧力は約5バール~約23バールの間である。別の実施形態では、変換器入口122から変換器出口128の圧力低下は、約2バールである。変換器110は、以下に示す容量を有し、ポリシリコンプラントにおいてSTCのTCSへの変換を実施するために用いられ得る。一実施形態では、反応ガスについての供給速度は、TCSに供給されるSTCの16~22を変換しつつ、約10,000kg/時~約40,000kg/時の間である。これは、すべての市販の機器の最高容量および最低電力消費製造されるTCS1キログラム当たり0.5~0.8kWhを示す。別の局面では、発明は、クロロシランの水素添加のための方法に関する。方法は、i熱交換器、実質的に環状の加熱領域、加熱要素、および反応チャンバを備える変換器に反応ガスを導入するステップを含み、反応ガスは水素およびクロロシランを含有し、方法はさらに、ii反応ガスを熱交換器を通して流し、反応ガスと生成物ガスとの間で熱を交換することにより反応ガスを予め加熱するステップと、iii予め加熱された反応ガスを熱交換器から加熱要素を備える実質的に環状の加熱領域内に流すステップとを含み、予め加熱された反応ガスは、加熱要素の表面と直接接触し、方法はさらに、iv加熱された反応ガスを実質的に環状の加熱領域から反応チャンバ内に流すステップを含み、加熱要素は反応チャンバのまわりに環状構造を有し、方法はさらに、v加熱された反応ガスを反応チャンバ内で生成物ガスに変換するステップを含む。ある実施形態では、方法は、加熱要素と反応ガスとの間の熱伝達係数が約1500W/m2Kより大きくなるように実施される。環状加熱領域内の反応ガスの平均質量流束は、約65kg/m2sより大きくなり得る。一実施形態では、加熱要素は、約1200°C以下の平均表面温度を有し、加熱要素は、ガスを約900°C以上の停止反応温度に加熱する。別の実施形態では、反応ガスは、約10,000kg/時~約40,000kg/時の間の流量で変換器内に導入される。さらに別の実施形態では、加熱された反応ガスは、約0.5秒未満の反応チャンバ内での平均滞留時間があるように、反応チャンバ内に流される。ある実施形態では、予め加熱された反応ガスは、約0.2秒未満の環状加熱領域内での平均滞留時間があるように、環状加熱領域内に流される。反応ガスは、反応チャンバに入る前に停止温度に加熱され得る。一実施形態では、約700°C未満で動作する熱交換器の少なくとも一部は、炭化ケイ素SiCコーティングを含む。反応チャンバ内の流体流れは、栓流であり得る。反応チャンバは、約5バール~約23バールの間の圧力を有し得る。変換器入口と変換器出口との間の圧力差は、約2バール未満であり得る。別の実施形態では、クロロシランは四塩化ケイ素STCを含み、生成物ガスはトリクロロシランTSCを含有する。図14は、発明の実施形態に従う、クロロシランの水素添加のための方法1400のフローチャートである。方法は、反応ガスを変換器内に導入するステップ1410ことを含み、反応ガスは水素およびクロロシランを含有する。反応ガスは、熱交換器を通して流されてステップ1412、反応ガスと生成物ガスとの間で熱を交換することにより、反応ガスを予め加熱する。熱交換器からの予め加熱された反応ガスは、加熱要素を含む実質的に環状の加熱領域内に流されるステップ1414。予め加熱された反応ガスは、加熱要素と直接接触する。加熱された反応ガスは、その後、実質的に環状の加熱領域から反応チャンバ内に流されステップ1416、反応チャンバ中で、加熱要素は、反応チャンバのまわりに環状構造を有する。反応チャンバ内では、加熱された反応ガスが生成物ガスに変換されるステップ1418。構造的実施例変換器110内の流体流れおよび熱伝達をシミュレーションするために、数値モデル化技術を使用した。シミュレーションに使用した計算流体力学CFDソフトウェアは、ペンシルベニア州、キャノンズバーグのアンシス株式会社により提供された、ANSYSFLUENTであった。シミュレーションについての入力パラメータおよび結果を以下の表1に示す。均等物特定の好ましい実施形態を参照して、発明を具体的に示し、記載したが、添付の請求項により規定される発明の意図および範囲から逸脱することなく、さまざまな形態および詳細の変更をなし得ることが当業者により理解されるべきである。"