JP5760384B2 - 多結晶シリコンの破砕装置及び多結晶シリコン破砕物の製造方法 - Google Patents
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Description
この多結晶シリコンの破砕は、図9に示すように、多結晶シリコンのロッドRを数mm〜数cmの大きさの塊Cにするものであり、ロッドRを熱衝撃等によって適宜の大きさに砕いた後に、ハンマーで直接叩き割る方法が一般的であるが、作業者の負担が大きく、棒状の多結晶シリコンから所望の大きさの塊を得るには非効率である。
これらの場合も、ロール間で多結晶シリコンの塊がすり潰されながら破砕されるため、多結晶シリコンの微粉が生成される割合が多く、効率的でない。
前述したように多結晶シリコンと破砕歯とを点接触又は線接触となるようにして、多結晶シリコンが押しつぶされないようにしており、破砕歯の間隔及び先端どうしの距離を上記範囲に設定することにより、適切な大きさの塊を得ることができる。
破砕歯を超硬合金又はシリコン材によって形成することにより、破砕した多結晶シリコン塊への不純物のコンタミを防止することができ、特に半導体シリコンの原料として高品質の多結晶シリコンを得ることができる。
本実施形態の破砕装置1は、図1に示すように、ハウジング2内に二つのロール3がその回転軸線4を水平方向に向けて平行に配置されており、両ロール3の外周面に複数の破砕歯5が半径方向外方に向けて突設されている。この場合、各ロール3の外周面は、図2に示すように、均一な円弧面ではなく、軸方向に沿う長尺な平坦面6を周方向に連結して構成された多面体状に形成されており、各平坦面6の両端部にねじ穴7が設けられ、これら平坦面6に、破砕歯ユニット8が一つずつ固定されている。
破砕歯5は、超硬合金又はシリコン材により、図5に示すように、柱状部13とその基端部で拡径する若干の厚さのつば部14とが一体に形成された形状とされている。柱状部13は、その先端面15が球面状に形成されるとともに、側面16が円柱面状に形成されている。つば部14は、円形板の両側部を柱状部13の長手方向と平行に切除した形状とされ、その切除した部分により、平面部17が180°反対向きに形成されている。
また、各破砕歯ユニット8は、隣接する破砕歯ユニット8の破砕歯5がロール3の周方向に連続して並ばないように、図4に示すように、破砕歯5が千鳥状に配列した状態に取り付けられる。一方、両ロール3の間では、図6に示すように、その対向部において両ロール3の破砕歯5の先端面15どうしが対向するように配置される。なお、この図6においては、千鳥状に配列されている破砕歯5のうち、同一円周上に配置される一列の破砕歯5を実線で示し、他の列の破砕歯5を二点鎖線で示している。
また、ハウジング2内には、両ロール3の両端部にロール3の軸線4と直交して配置される一対の仕切り板31がハウジング2の内壁面との間に一定の間隔をおいて平行に設けられている。これら仕切り板31は、ハウジング2に固定されており、両ロール3の半分以上を係合するように、ロール3の直径よりも若干大きい径の円弧状にくり抜いた2個の切欠32が形成され、これら切欠32内に各ロール3の両端部を係合した状態で、両ロール3の間に架け渡されるように配置されている。この仕切り板31をロール3に係合した状態では、仕切り板31の切欠32の内周面とロール3の外周面との間には、ロール3の回転を阻害しない程度に若干の隙間が形成され、また、ロール3の両端部に設けられている破砕歯ユニット8固定用のねじ26が仕切り板31の外側方に配置され、両仕切り板31がロール3の対向部からその上下の空間を挟んだ状態としている。そして、これら仕切り板31に挟まれた空間が多結晶シリコン破砕空間33とされ、ハウジング2の上面には、その破砕空間33の真上に配置されるように投入口34が設けられる。これら仕切り板31も、ハウジング2と同様にポリプロピレン等の樹脂製、あるいは金属製のものにテトラフルオロエチレンのコーティングをしたものが用いられる。
なお、このハウジング2には、両ロール3を回転駆動するギヤボックス(図示略)等が備えられ、ギヤボックスには排気装置(図示略)が接続されて、ハウジング2及びギヤボックスの内部空間が排気されるようになっている。
したがって、この破砕装置1では多結晶シリコンを所望の大きさの塊に破砕することができ、微細粉の発生を防止して、ロス率を低減することができる。
このような平坦面を有する破砕歯では微細粉の発生を防ぐことは難しいが、本実施形態の破砕歯は、柱状部の先端が球面状で、側面が円柱面状に形成されているため、微細粉の発生を低減することができる。
図8(a)に示す破砕歯41は、柱状部43の側面44a,44bがつば部24から長手方向の途中位置までは円柱面状に形成されるが、その途中位置よりも先端部分は円錐面状に形成され、先端面45は球面状に形成されている。この場合、円柱面状側面44aは柱状部43の長さの半分以下に形成され、円錐面状側面44bの方が円柱面状側面44aよりも長く形成されている。
また、図8(b)に示す破砕歯42は、図8(a)に示す破砕歯41に比べて柱状部43の円柱面状側面44aが長く形成され、柱状部43の長さの半分以上の長さに形成され、その分、円錐面状側面44bの長さが短く形成されている。
例えば、上記実施形態では、両ロールの対向部で破砕歯の先端面どうしが対向するように配置したが、一方のロールの破砕歯が他方のロールの隣接する破砕歯の間に対向するように配置してもよい。
また、一実施形態で説明した破砕歯の対向間隔等の諸寸法は、必ずしもこれに限定されるものではない。
2 ハウジング
3 ロール
4 回転軸線
5 破砕歯
6 平坦面
7 ねじ穴
8 破砕歯ユニット
11 固定カバー
13 柱状部
14 つば部
15 先端面
16 側面
17 平面部
21 破砕歯固定孔
22 ねじ挿通孔
23 嵌合孔
24 平面部
25 拡径部
26 ねじ
31 仕切り板
32 切欠
33多結晶シリコン破砕空間
34 投入口
41,42 破砕歯
43 柱状部
44a 円柱状側面
44b 円錐状側面
45 先端面
Claims (4)
- 平行な軸線回りに互いに逆回転する一対のロール間に塊状の多結晶シリコンを挟み込んで破砕する多結晶シリコンの破砕装置であって、前記ロールの外周面上に複数の破砕歯が半径方向外方に突出して設けられており、各破砕歯は、その先端面が球面状に形成されるとともに、側面が、基端部から長手方向の途中位置までは円柱状側面に形成され、前記途中位置よりも先端部分では円錐面状側面に形成されていることを特徴とする多結晶シリコンの破砕装置。
- 各破砕歯の間隔は11〜35mmとされるとともに、両ロールの対向部間における前記破砕歯の先端どうしの距離は5〜30mmとされていることを特徴とする請求項1記載の多結晶シリコンの破砕装置。
- 前記破砕歯は超硬合金又はシリコン材によって形成されていることを特徴とする請求項1又は2記載の多結晶シリコンの破砕装置。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の多結晶シリコンの破砕装置を用いて多結晶シリコンの破砕物を製造することを特徴とする多結晶シリコン破砕物の製造方法。
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