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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Brechen von Objekten zu gewünschter Größe und ein Verfahren zum Herstellen gebrochener Fragmente unter Verwendung derselben.
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Die Priorität der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2011-231975 , eingereicht am 21. Oktober 2011, wird beansprucht, wobei deren Inhalt durch Referenz hierin aufgenommen wird.
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BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
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Eigenschaften zu brechender Objekte entsprechend, werden verschiedene Vorrichtungen zum Brechen vorgeschlagen. Zum Brechen polykristallinen Siliziums zum Herstellen von Einkristall-Silizium z. B. werden Vorrichtungen zum Brechen wie in den nachstehenden Patentdokumenten 1–3 beschrieben eingesetzt:
Patentdokument 1: Ungeprüfte
japanische Patentanmeldung, Erstveröffentlichung Nr. 2006-122902 Patentdokument 2: Veröffentlichte
japanische Übersetzung Nr. 2009-531172 der internationalen PCT-Veröffentlichung
Patentdokument 3: Ungeprüfte
japanische Patentanmeldung, Erstveröffentlichung Nr. 2006-192423 -
In dem Patentdokument 1 wird ein Verfahren zum Gewinnen von Siliziumfragmenten durch Brechen von stabförmigem, polykristallinem Silizium mit einer Brechwalze offenbart. Die Brechwalze ist eine Einzel-Brechwalze, bei der eine Walze in einem Gehäuse angeordnet ist, und eine Vielzahl von Zähnen auf der Oberfläche der Walze ausgebildet sind. Die Brechwalze bricht das stabförmige polykristalline Silizium durch Kontraktion zwischen den Zähnen und einer Innenfläche des Gehäuses, sodass das polykristalline Silizium kontinuierlich beaufschlagt wird.
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Andererseits werden in den Patentdokumenten 2 und 3 Vorrichtungen zum Brechen von grob gebrochenen Fragmenten polykristallinen Siliziums vorgeschlagen. Diese Vorrichtungen sind Doppelbrechwalzen mit zwei Walzen, die grob gebrochene Fragmente polykristallinen Siliziums zwischen den Rollen zerbrechen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Durch die Erfindung zu lösende Aufgaben
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Eine maximale Zielgröße gebrochener Fragmente, die mit der Brechwalze gewonnen werden, ist in dem Patentdokument 1 als eine Lücke zwischen der Walze und der Innenfläche des Gehäuses der Brechwalze, oder in den Patentdokumenten 2 und 3 als eine Lücke zwischen den Walzen der Brechwalze festgelegt, sodass die zu brechenden Objekte effizient zu den gewünschten Größen gebrochen werden können.
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Da polykristallines Silizium jedoch als zu brechendes Objekt steif ist, gibt es einen Fall, in dem Brechzähne abgesplittert, abgenutzt, oder beschädigt werden können, sodass die maximale Zielgröße des zu brechenden Objekts nicht gesteuert werden kann, und ein Brecheffizienz beim Brechen von polykristallinem Silizium zu einer gewünschten Größe sich verschlechtert. Zudem wird durch eine Abrasion der Brechzähne Verunreinigung erzeugt und in gebrochene Fragmente polykristallinen Siliziums gemischt, wodurch Verschmutzung erzeugt wird und die Qualität gebrochener Fragmente beeinträchtigt wird.
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Die vorliegende Erfindung ist im Licht der Umstände angesiedelt, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Brechen und ein Verfahren zum Herstellen gebrochener Fragmente unter Verwendung der Vorrichtung zum Brechen bereitzustellen, die Absplittern und Abnutzung der Brechzähne verhindern kann, und das Gewinnen qualitativ hochwertiger gebrochener Fragmente ermöglicht.
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MITTEL ZUM LÖSEN DER AUFGABE
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Eine Vorrichtung zum Brechen nach der vorliegenden Erfindung weist auf: ein Paar von Walzen, die in einer Gegenrichtung zueinander um parallel Achsen gedreht werden; und eine Vielzahl von Brechzahneinheiten, die auf äußeren Umfangsflächen der Walzen vorgesehen sind, die entlang einer Umfangsrichtung der Walzen angeordnet sind, und die eine Vielzahl von Brechzähnen, die radial nach außen hervorstehen, aufweisen und Befestigungsabdeckungen aufweisen, die Befestigungszähne an der äußeren Umfangsfläche der Walzen befestigen. Bei der Vorrichtung zum Brechen: Jeder der Brechzähne ist so ausgebildet, dass ein Basisendabschnitt einen größeren Durchmesser als denjenigen eines Kopfendabschnitts aufweist, und ein konischer Teil ist an dem Basisendabschnitt so ausgebildet, dass er sich entlang einer Richtung von dem Kopfendabschnitt zum Basisendabschnitt erweitert; die Befestigungsabdeckung ist entlang einer longitudinalen Richtung der Walzen lang ausgebildet; in der Befestigungsabdeckung sind eine Vielzahl an Befestigungslöchern für Brechzähne ausgebildet, sodass sie entlang der longitudinalen Richtung angeordnet sind und die Befestigungsabdeckung entlang einer Dickenrichtung durchdringen, sodass der Brechzahn in jedes der Befestigungslöcher eingeführt ist; jedes der Befestigungslöcher für Brechzähne weist eine Schräge auf, bei der der konische Teil des Brechzahns an einer Fläche in Kontakt steht; Die Brechzahneinheit ist an der Walze in einem Zustand befestigt, in dem der Kopfendabschnitt des Brechzahns von dem Befestigungsloch für Brechzähne radial nach außen von der Walze hervorsteht, und der konische Teil des Brechzahns ist zwischen der Schräge der Befestigungsabdeckung und der Walze verkeilt; und die Vorrichtung bricht zu brechende Objekte zwischen den Walzen.
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In dieser Vorrichtung zum Brechen können zu brechende Objekte dadurch, dass sie, während die Walzen gedreht werden, kontinuierlich von den Brechzähnen beaufschlagt werden, effizient gebrochen werden. In diesem Fall ist jeder der Brechzähne so ausgebildet, dass der Basisendabschnitt einen größeren Durchmesser als denjenigen des Kopfendabschnitts davon aufweist. Daher sind die Brechzähne bei den Kontaktregionen mit der Befestigungsabdeckung hinsichtlich Stärke verbessert.
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Außerdem steht der konische Teil, der an dem dicken Basisendabschnitt vorgesehen ist, mit der Schräge des Befestigungslochs für Brechzähne der Befestigungsabdeckung in Kontakt, sodass der Basisendabschnitt zwischen der Walze und der Befestigungsabdeckung verkeilt ist. Daher wird der Brechzahn dadurch gehalten, dass er an einer Fläche in Kontakt steht, sodass die Belastung auf dem Brechzahn an der breiten Kontaktfläche aufgenommen wird. Im Ergebnis kann verhindert werden, dass die Belastung sich an dem Basisendabschnitt des Brechzahns konzentriert, sodass die Beschädigung oder dergleichen des Brechzahns verhindert werden kann.
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Bei der Vorrichtung zum Brechen nach der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass ein konischer Säulenabschnitt durch Erweitern des konischen Teils zwischen dem Kopfendabschnitt und dem Basisendabschnitt des Brechzahns gebildet wird.
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In diesem Fall kann, da der konische Teil des Basisendabschnitts und der Säulenabschnitt kontinuierlich konisch ausgebildet sind, verhindert werden, dass die Belastung sich an dem Verbindungsabschnitt zwischen dem konischen Teil und dem Säulenabschnitt konzentriert, sodass das Absplittern oder Abnutzung der Brechzähne verhindert werden kann.
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Der konische Teil des Basisendabschnitts kann mit einem gegenüber demjenigen des Säulenabschnitts unterschiedlichen Winkel versehen sein. In diesem Fall kann der Säulenabschnitt, der während des Brechens von der Befestigungsabdeckung ungeschützt ist durch Auswählen der zum Brechen geeigneten Form ausgebildet sein; und der konische Teil kann durch Auswählen des zum Halten des Brechzahns geeigneten Winkels ausgebildet sein.
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Bei der Vorrichtung zum Brechen nach der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass ein Neigungswinkel des konischen Teils in einem Bereich von nicht weniger als 10° und nicht mehr als 25° in Bezug auf eine Normale zu der Außenumfangsfläche der Walze festgelegt ist.
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Wenn der Neigungswinkel des konischen Teils kleiner ist als 10°, kann der Brechzahn leicht aus der Befestigungsabdeckung herausfallen. Wenn der Neigungswinkel des konischen Teils größer ist als 25°, konzentriert sich die Belastung bei dem Verbindungsabschnitt zwischen dem Säulenabschnitt und dem konischen Teil, sodass Beschädigungen leicht auftreten können. Wenn der Neigungswinkel außerdem erhöht wird, wird der Durchmesser der Grundfläche (eine Endfläche des Basisendabschnitts) des Brechzahns erweitert, sodass die Brechzähne mit großem Abstand entlang der Umfangsrichtung der Walze angeordnet werden sollten. Daher ist es schwierig, die Größe der gebrochenen Fragmente, die durch Brechen des zu brechenden Objekts zu einer gewünschten Größe gewonnen werden, zu steuern.
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Bei der Vorrichtung zum Brechen nach der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass beide Enden der Befestigungsabdeckung der Brechzahneinheit mit Schrauben an der Walze befestigt sind, und ein flacher Abschnitt an den äußeren Umfangsflächen der Rolle gebildet wird, bei dem Rückseiten beider Enden der Befestigungsabdeckung miteinander in Kontakt stehen.
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Wenn die äußere Umfangsfläche der Walze bei dem Befestigungsteil der Schrauben für die Befestigungsabdeckung zylindrisch ausgebildet ist, wird eine Biegungsbelastung auf die Schrauben, die die Befestigungsabdeckung befestigen, ausgeübt. Da die Befestigungsabdeckung und die Walze jedoch an Flächen miteinander in Kontakt stehen, ist die Befestigungsabdeckung stabilisiert und die Beschädigung oder dergleichen davon kann verhindert werden.
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Ein Verfahren zum Herstellen gebrochener Fragmente nach der vorliegenden Erfindung stellt die gebrochenen Fragmente durch Verwenden einer der vorstehend beschriebenen Vorrichtungen zum Brechen her.
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WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
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Nach der vorliegenden Erfindung ist, da der Brechzahn den konischen Teil bei dem Basisendabschnitt aufweist, der konische Teil zwischen der Befestigungsabdeckung und der Walze verkeilt, sodass er dadurch, dass er an einer Fläche in Kontakt steht, gehalten wird, und die Belastung auf den Brechzahn kann an der breiten Kontaktfläche aufgenommen werden. Daher kann die sich an dem Basisendabschnitt des Brechzahns konzentrierende Belastung reduziert werden, sodass Absplittern und Abnutzung des Brechzahns verhindert werden können, und qualitativ hochwertige gebrochene Fragments gewonnen werden können.
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FIGURENBESCHREIBUNG
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum Brechen nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Oberfläche einer Walze in der in 1 gezeigten Vorrichtung zum Brechen zeigt.
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3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Brechzahneinheit, von einer Rückseite her betrachtet, zeigt, die mit der Vorrichtung zum Brechen vorgesehen ist.
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4 ist eine perspektivische Ansicht, die die angeordneten Brechzahneinheiten zeigt.
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5A ist eine perspektivische Ansicht, die den Brechzahn zeigt, und 5B ist eine vergrößerte Schnittansicht, die einen essentiellen Abschnitt der Brechzahneinheit zeigt.
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6 ist eine Frontansicht, die eine Befestigungsabdeckung der Brechzahneinheit zeigt.
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7 eine Frontansicht, die eine Lagebeziehung von Walzen an sich gegenüberliegenden Abschnitten zeigt.
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8A ist eine perspektivische Ansicht eines Brechzahns eines weiteren Beispiels, 8B ist eine vergrößerte Schnittansicht eines essentiellen Abschnitts einer Brechzahneinheit.
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9A ist eine perspektivische Ansicht, die einen Brechzahn eines weiteren Beispiels zeigt, 9B ist eine vergrößerte Schnittansicht eines essentiellen Abschnitts einer Brechzahneinheit.
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10 ist eine Frontansicht, die ein modifiziertes Beispiel der Befestigungsabdeckung der Brechzahneinheit zeigt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Hiernach wird eine Vorrichtung zum Brechen und ein Verfahren zum Herstellen gebrochener Fragmente nach der vorliegenden Erfindung beschreiben, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen in Bezug auf eine Vorrichtung zum Brechen polykristallinen Siliziums und ein Verfahren zum Herstellen gebrochener Fragmente aus polykristallinem Silizium.
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Wie in 1 gezeigt, ist eine Vorrichtung 1 zum Brechen polykristallinen Siliziums (hiernach, „die Brechvorrichtung 1”) nach der vorliegenden Erfindung mit zwei Walzen 3 versehen, die so in einem Gehäuse 2 angeordnet sind, dass Achsen 4 horizontal und parallel zueinander verlaufen. Eine Vielzahl von Brechzähnen 5 ist auf der äußeren Umfangsfläche auf jeder der Walzen 3 vorgesehen, sodass sie radial nach außen hervorstehen. Wie in 2 gezeigt, sind die äußeren Umfangsflächen der Walzen 3 nicht einmal als Kreisflächen, sondern als eine Polyederform ausgebildet, die aus langen, flachen Teilen 6 konfiguriert ist, die in Achsrichtung langgestreckt sind und entlang einer Umfangsrichtung verbunden sind. Gewindelöcher 7 sind an beiden Enden der flachen Teile 6 ausgebildet. Auf jedem der flachen Teile 6 ist eine Brechzahneinheit 8 befestigt.
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Die Brechzahneinheit 8 ist mit einer langen Befestigungsabdeckung 11, die mit dem flachen Teil 6 der Walze 3 in Kontakt steht, und der Vielzahl an Brechzähnen 5, die an der Befestigungsabdeckung 11 befestigt sind, versehen wie in 3 und 4 gezeigt.
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Der Brechzahn 5 ist, wie in 5A und 5B gezeigt, aus Hartmetall oder Siliziummaterial gebildet, sodass er bei einem Basisendabschnitt 14 einen größeren Durchmesser als dem bei einem Kopfendabschnitt 15 aufweist. Der Kopfendabschnitt 15 des Brechzahns 5 ist kugelförmig ausgebildet. Eine Seitenfläche eines Säulenabschnitts 13, der den Kopfendabschnitt 15 und den Basisendabschnitt 14 verbindet, ist sich ausgehend von dem Kopfendabschnitt 15 zu dem Basisendabschnitt 14 konisch erweiternd ausgebildet.
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Ein konischer Teil 14b ist konisch geformt, indem die Seitenfläche des Säulenabschnitts 13 zum Basisendabschnitt 14 verlängert wird, um sich entlang einer Richtung von dem Kopfendabschnitt 15 zu dem Basisendabschnitt 14 hin zu erweitern. Ein Bodenteil 14c, das auf einem Boden des Basisendabschnitt 14 positioniert ist, ist zylindrisch ausgebildet; und eine Grundfläche 14a des Basisendabschnitts 14 ist als eine flache Ebene ausgebildet, die eine longitudinale Richtung des Brechzahns 5 schneidet.
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Die Befestigungsabdeckung 11 ist lang ausgebildet und weist dieselbe Dicke und die dieselbe Länge wie die des flachen Teils 6 der Walze 3 auf. In der Befestigungsabdeckung 11, wie in 6 gezeigt, sind eine Vielzahl an Befestigungslöchern 21 für Brechzähne ausgebildet, in Intervallen entlang der longitudinalen Richtung der Befestigungsabdeckung 11, um die Befestigungsabdeckung 11 zu durchdringen, und erweiterte Abschnitte 18 werden durch erweiterte Seitenkanten beider Seitenabschnitte des Befestigungslochs 21 für den Brechzahn gebildet, und ein eingerückter Abschnitt 19 wird durch Verengen eines Abschnitts zwischen den Befestigungslöchern 21 für den Brechzahn in Bezug auf den erweiterten Abschnitt 18 gebildet. Durchgangsbohrungen 22 für Schrauben sind auf beiden Seiten der Befestigungsabdeckung 11 gebildet.
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In der in 6 gezeigten Befestigungsabdeckung 11 werden Seitenflächen des erweiterten Abschnitts 18 und des eingerückten Abschnitts 19 parallel zur longitudinalen Richtung der Befestigungsabdeckung 11 gebildet und sind graduell miteinander verbunden.
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Wie in 3 und 5B gezeigt, ist das Befestigungsloch 21 für den Brechzahn so ausgebildet, dass eine halbe Tiefe davon eine konische Schräge (einen Eingriffs-Lochteil) 23 ist, die zu dem konischen Teil 14b des Brechzahns 5 korrespondiert, und die andere halbe Tiefe davon ist ein erweiterter Lochteil 25, der zu dem Bodenteil 14c korrespondiert. Dementsprechend wird der Brechzahn 5 in einem Zustand gehalten, in dem der konische Teil 14b mit der Schräge des Eingriff-Lochteils 23 in Kontakt steht und das Bodenteil 14c mit dem erweiterten Lochteil 25 in Eingriff steht.
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In diesem Fall wird die Befestigungsabdeckung 11 auf dem flachen Abschnitt 6 der Walze 3 durch Festlegen der erweiterten Lochteile 25 zur Oberfläche der Walze 3 hin angeordnet und an beiden Enden auf der Oberfläche der Walze 3 mit Schrauben 26 befestigt, in einem Zustand, in dem der Säulenabschnitt 13 des Brechzahns 5 von dem Eingriff-Lochteil 23 hervorsteht. In diesem Zustand ist der Brechzahn 5 zwischen der Befestigungsabdeckung 11 und der Oberfläche der Walze 3 in einem Zustand, in dem der konische Teil 14b des Basisendabschnitts 14 mit der Schräge des Eingriffs-Lochteils 23 in Flächenkontakt steht, verkeilt. In diesem Zustand steht die Grundfläche 14a des Basisendabschnitts 14 des Brechzahns 5 des Weiteren an einer Fläche mit dem flachen Abschnitt 6 der äußeren Umfangsfläche der Walze 3 in Kontakt, und eine flache Rückseite 11a der Befestigungsabdeckung 11 steht auch an einer Fläche mit dem flachen Abschnitt 6 der Walze 3 in Kontakt.
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In der wie vorstehend beschrieben aufgebauten Brechzahneinheit 8 ist ein Neigungswinkel θ des konischen Teils 14b, der an dem Basisendabschnitt 14 des Brechzahns 5 gebildet ist, in einem Bereich von nicht weniger als 10° und nicht mehr als 25° in Bezug auf eine Normallinie A an der äußeren Umfangsfläche der Walze 3 festgelegt (siehe 5B).
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Wenn der Neigungswinkel θ des konischen Teils 14b kleiner ist als 10°, kann der Brechzahn 5 leicht aus der Befestigungsabdeckung 11 herausfallen. Wenn der Neigungswinkel θ des konischen Teils 14b andererseits größer ist als 25°, kann der Brechzahn 5 leicht beschädigt werden, weil die Belastung sich bei dem verbindenden Abschnitt zwischen dem Säulenabschnitt 13 und dem konischen Teil 14b konzentriert. Wenn der Neigungswinkel θ des konischen Teils 14b des Weiteren vergrößert wird, so erweitert sich der Durchmesser der Grundfläche 14a des Brechzahns 5, sodass die Brechzähne 5 entlang der Umfangsrichtung der Walze 3 mit großem Abstand angeordnet werden sollten. Daher ist es schwierig, die Größe der gebrochenen Fragmente, die durch Brechen eines Objekts zu einer gewünschten Größe erhalten werden, zu steuern.
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Die Brechzahneinheiten 8 sind so angeordnet, dass die Brechzähne 5 der benachbarten Brechzahneinheiten 8 nicht entlang der Umfangsrichtung der Walze 3 aufgereiht sind und sodass die Brechzähne 5 in einer gestaffelten Weise, wie in 4 gezeigt, angeordnet sind. Die Brechzahneinheiten 8 sind so befestigt, dass der eingerückte Abschnitt 19 der Befestigungsabdeckung 11 mit dem erweiterten Abschnitt 18 der benachbarten Befestigungsabdeckung 11 in Eingriff steht.
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Andererseits sind die Walzen 3, wie in 7 gezeigt, so angeordnet, dass die Kopfendabschnitte 15 der Brechzähne 5 auf jeder der Walzen 3 einander an den sich gegenüberliegenden Abschnitten der Walzen 3 gegenüberliegen (z. B. kommen die Brechzähne 5 auf jeder der Walzen 3 sich selbst am Nächsten).
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In 7 sind die Brechzähne 5, unter den gestaffelten Brechzähnen 5, die auf derselben Umfangsreihe angeordnet sind, mit kontinuierlichen Linien gekennzeichnet, und die Brechzähne 5, die in der anderen Umfangsreihe angeordnet sind, sind mit Zwei-Punkt-Linien gekennzeichnet.
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Bei dieser Ausführungsform ist die Zielgröße von Fragmenten polykristallinen Siliziums nach dem Brechen in einem Bereich von 5 mm bis 60 mm maximaler Länge festgelegt. Um Fragmente einer solchen Größe zu gewinnen, ist ein Durchmesser D des Säulenabschnitts 13 des Brechzahns 5 in einem Bereich von 16 mm bis 22 mm festgelegt, eine Vorsprunghöhe H des Brechzahns 5 von der Oberfläche der Befestigungsabdeckung 11 zu der Spitze des Brechzahns 5, wie in 7 gezeigt, ist in einem Bereich von 15 mm bis 25 mm festgelegt, und eine Spalte L zwischen dem benachbarten Brechzahn 5 ist in einem Bereich von 11 mm bis 32 mm festgelegt. Zusätzlich ist bei den sich gegenüberliegenden Abschnitten der Walzen 3 eine gegenseitige Entfernung G zwischen den Kopfendabschnitten 15 der Brechzähne 5 in einem Bereich von 5 mm bis 30 mm festgelegt.
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Das Gehäuse 2, in das die Walzen 3 gesetzt sind, ist aus Harz wie z. B. Polypropylen oder dergleichen gebildet, oder aus Metall mit einer Innenbeschichtung aus Tetrafluorethylen, zur Vermeidung von Kontamination gebildet.
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Wenn gebrochene Fragmente polykristallinen Siliziums unter Verwendung der wie vorstehend beschrieben ausgebildeten Brechvorrichtung 1 hergestellt werden, werden die Fragmente aus polykristallinen Silizium in einem Zustand des Walzens der Walzen 3 zwischen den Brechzähnen 5 der Walzen 3 weiter in Fragmente gebrochen, durch Zuführen von grobgebrochenen polykristallinen Silizium passender Größe zwischen die Walzen 3.
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Der Basisendabschnitt 14 des Brechzahns 5 ist so ausgebildet, dass er einen größeren Durchmesser als denjenigen des Kopfendabschnitts 15 aufweist, und der konische Teil 14b des Basisendabschnitts 14 ist durch Erweitern der Seitenflächen des Säulenabschnitts 13 konisch ausgebildet, sodass die Stärke des Brechzahns 5 in der Kontaktregion mit der Befestigungsabdeckung 11 erhöht ist. Der Brechzahn 5 wird durch Verkeilen des konischen Teils 14b, der an dem dicken Basisendabschnitt 14 zwischen der Walze 3 und der Befestigungsabdeckung 11 vorgesehen ist, in einem Zustand an der Oberfläche gehalten, in dem der konische Teil 14b mit der Schräge des Eingriff-Lochteils 23 des Befestigungslochs 21 in Kontakt steht, sodass die Belastung auf den Brechzahn 5 auf der gesamten Kontaktfläche aufgenommen werden kann. Daher kann die Belastungskonzentration an dem Basisendabschnitt 14 des Brechzahns 5 reduziert werden, sodass das Absplittern oder Abnutzen des Brechzahns 5 verhindert werden kann. Zudem kann der Verbindungsabschnitt vor Konzentration der Belastung bewahrt werden, da der Verbindungsabschnitt zwischen dem konischen Teil 14b und dem Säulenabschnitt 13 als eine kontinuierlich konische Form ausgebildet ist.
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Der konische Teil 14b des Basisendabschnitts 14 kann so geformt sein, dass er einen anderen Winkel als den der Seitenflächen des Säulenabschnitts 13 aufweist, wie bei modifizierten Beispielen, die in 8A, 8B, 9A und 9B gezeigt ist. Ein Brechzahn 5A, der in 8A und 8B gezeigt ist, hat eine kombinierte Form des konischen Teils 14b des Basisendabschnitts 14 und der Seitenfläche des Säulenabschnitts 13, die unterschiedliche Winkel im Bezug aufeinander aufweisen. Bei einem Brechzahn 5B, der in 9A und 9B gezeigt ist, ist die Seitenfläche des Säulenabschnitts 13 zylindrisch ausgebildet. Auch in diesen Fällen kann die Stärke bei der Kontaktregion der Befestigungsabdeckung 11 genügend erhöht werden, da der Basisendabschnitt 14 dem größeren Durchmesser als denjenigen des Kopfendabschnitts 15 aufweist. Bei dem während des Brechens von der Befestigungsabdeckung 11 hervorstehenden Säulenabschnitt 13 kann die Form der Seitenfläche so gewählt werden, dass sie für das Brechen geeignet ist. Bei dem konischen Teil 14b kann eine Schräge mit einem zum Halten des Brechzahns geeigneten Winkel gewählt werden.
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Bei der Befestigungsabdeckung 11 ist der erweiterte Abschnitt 18 durch Erweitern der Seitenkanten auf beiden Seiten des Befestigungslochs 21, das den dicken Basisendabschnitt 14 hält, gebildet; und der eingerückte Abschnitt 19 ist zwischen den erweiterten Abschnitten 18 ausgebildet. Durch den Eingriff der erweiterten Abschnitte 18 mit den eingerückten Abschnitten 19 der benachbarten Befestigungsabdeckung 11 werden die Brechzähne 5 in gestaffelter Weise angeordnet, und die Kontaktfläche benachbarter Befestigungsabdeckungen 11 ist im Bezug zu der longitudinalen Richtung der Befestigungsabdeckung 11 mit einer Sägezahnform ausgebildet, sodass die Kontaktfläche dazwischen vergrößert wird und die Befestigungsabdeckungen 11 einander gegenseitig abstützen. Im Ergebnis werden die Brechzähne 5 vor Absplitterung oder Abnutzung bewahrt, und die Befestigungsabdeckungen 11 werden vor Deformation bewahrt, selbst wenn die Brechzähne 5 belastet sind.
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Der Brechzahn 5 steht an der Grundfläche 14a des Basisendabschnitts 14 mit dem flachen Abschnitt 6 der Walze 3 in Kontakt, sodass die Belastung durch Brechen an der gesamten Kontaktfläche aufgenommen werden kann, und der Brechzahn 5 ist zwingendermaßen stabil. Daher wird der Brechzahn 5 davor bewahrt, erschüttert zu werden, sodass gebrochene Fragmente einheitlicher Größe stabil hergestellt werden können.
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Da die Rückseite 11a der Befestigungsabdeckung 11 an einer Fläche mit dem flachen Abschnitt 6 der Walze 3 in Kontakt steht, wird auch die Befestigungsabdeckung 11 davor bewahrt, durch Belastung des Brechzahns 5 erschüttert zu werden. Daher wirkt nicht ein Biegemoment oder dergleichen auf die Schrauben 26, die die Befestigungsabdeckung 11 an der Walze 3 befestigen, sodass eine starke Befestigungsstruktur aufrechterhalten werden kann, und die Befestigungsabdeckung 11 vor Bruch oder dergleichen bewahrt werden kann.
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Der erweiterte Abschnitt 18 der Befestigungsabdeckung 11 ist entlang der Umfangsrichtung der Walze 3 breit ausgebildet, sodass die Brechzähne 5 hart auftreffen. Daher wird der Brechzahn 5 davor bewahrt, erschüttert zu werden, sodass gebrochene Fragmente einheitlicher Größe stabil hergestellt werden können.
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Des Weiteren können die Brechzähne 5, ohne dass der Abstand entlang der Umfangsrichtung der Walze 3 erweitert wird, durch Anordnen der Brechzähne 5 in der gestaffelten Weise angeordnet werden, obwohl der Brechzahn 5 so ausgebildet ist, dass er an seinem Basisendabschnitt 14 radial erweitert ist, und die gebrochenen Fragmente, die durch Brechen des zu brechenden Objekts gewonnen werden, können in gewünschter Größe gesteuert werden.
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Bei den Brechzähnen 5 sind die Kopfendabschnitte 15 kugelförmig ausgebildet, sodass die Kopfendabschnitte 15 und polykristallines Silizium an Punkten in Kontakt stehen. Zusätzlich sind bei den Brechzähnen 5 die Seitenflächen der Säulenabschnitte 13 konisch ausgebildet, sodass die Seitenflächen und polykristallines Silizium an Punkten oder bei Linien in Kontakt stehen. Daher beaufschlagen die Brechzähne 5 polykristallines Silizium durch Kontaktbildung an Punkten oder bei Linien, sodass polykristallines Silizium davor bewahrt wird, durch Flächen zerdrückt zu werden.
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Des Weiteren werden in der Brechvorrichtung 1, da die Brechzähne 5 aus Hartmetall oder Siliziummaterial ausgebildet sind, Verunreinigungen daran gehindert, polykristallines Silizium mit den Brechzähnen 5 zu verschmutzen. Außerdem ist das Gehäuse 2 aus Harz wie z. B. Polypropylen oder desgleichen hergestellt oder mit Tetrafluorethylen beschichtet, sodass polykristallines Silizium davor bewahrt wird, während des Brechens durch Verunreinigung verschmutzt zu werden. Im Ergebnis wird mittels der Brechvorrichtung 1 qualitativ hochwertiges polykristallines Silizium für Halbleitermaterialien gewonnen.
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Des Weiteren sind bei der vorliegenden Ausführungsform die Brechzahneinheiten 8, in denen die Befestigungsabdeckung 11 die Brechzähne 5 unabhängig voneinander festhält, auf der Oberfläche der Walzen 3 befestigt. Daher ist es, wenn einige Brechzähne 5 herausgefallen oder abgesplittert sind, ausreichend um den defekten Brechzahn 5 zu ersetzen. In diesem Fall ist es, da die Brechzahneinheiten 8 an den Walzen 3 mittels Schrauben 26 befestigt sind, und die Brechzähne 5 nur in Befestigungslöchern 21 für Brechzähne der Befestigungsabdeckung 11 eingesetzt und zwischen der Befestigungsabdeckung 11 und der Oberfläche der Walze 3 verkeilt sind, einfach, um einige der Brechzähne 5 zu ersetzten.
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Es ist bevorzugt, dass die Befestigungsabdeckung 11 aus Edelstahl oder desgleichen hergestellt ist, um Stärke beizubehalten. Zusätzlich kann, durch Beschichten der Oberfläche der Befestigungsabdeckung 11 mit Harz wie Beispielsweise Polypropylen, Tetrafluorethylen oder desgleichen, Kontamination verhindert werden, obwohl eine Oberfläche der Befestigungsabdeckung 11 mit polykristallinem Silizium in Kontakt steht.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und verschiedene Modifikationen können vorgenommen werden ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Zum Beispiel liegen sich bei der obigen Ausführungsform die Kopfflächen der Brechzähne bei den sich gegenüberliegenden Abschnitten der Walzen gegenüber. Die Brechzähne der Walze können jedoch so angeordnet werden, dass sie Lücken zwischen Brechzähnen der anderen Walze gegenüberliegen.
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Außerdem sind Abmessungen der sich gegenüberliegenden Lücken oder desgleichen der Brechzähne nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Bei der obigen Ausführungsform sind Seitenflächen der erweiterten Abschnitte 18 parallel zu der longitudinalen Richtung der Befestigungsabdeckung 11 ausgebildet. Die Seitenflächen der erweiterten Abschnitte können jedoch nur durch gegenüber der longitudinalen Richtung schrägen Flächen gebildet werden, ohne parallelen Abschnitt, sodass sie eine Spitze, als erweiterte Abschnitte 58 einer Befestigungsabdeckung 51, aufweisen, wie in 10 gezeigt. Außerdem können eingerückte Abschnitte 59 durch gegenüber der longitudinalen Richtung schräge Flächen gebildet werden, ohne eine parallele Fläche, sodass sie eine Spitze aufweisen.
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Die Brechvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist nicht auf das Brechen polykristallinen Siliziums beschränkt, sondern kann zum Brechen von Kunststoffen, Glas oder desgleichen eingesetzt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2011-231975 [0002]
- JP 2006-122902 [0003]
- JP 2009-531172 [0003]
- JP 2006-192423 [0003]
