JP2014534401A5

JP2014534401A5 -

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Publication number: JP2014534401A5
Application number: JP2014530873A
Authority: JP
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2015-11-05

Description

[本発明1001]
外側ジャケットと、
該外側ジャケットの下部を内張りする底部であって、熱伝導性材料を含む底部と、
該外側ジャケットの壁を内張りする壁部断熱構造体であって、第一の厚さを有する、鋳型の縁部から、該第一の厚さよりも薄い第二の厚さを有する該鋳型の下部分へと厚さがテーパー状になっている壁部断熱構造体と
を含む、方向性凝固のためのシステム。
[本発明1002]
壁部断熱構造体が、鋳型の縁部から底部との下部境界面へと厚さがテーパー状になっている、本発明1001のシステム。
[本発明1003]
第二の厚さが、第一の厚さよりおよそ25パーセント薄い、本発明1002のシステム。
[本発明1004]
壁部断熱構造体が、耐火レンガの層、および実質的に連続する耐火材料の露出層を含む、本発明1001のシステム。
[本発明1005]
露出層が、Al ₂ O ₃ の層を含む、本発明1003のシステム。
[本発明1006]
露出層が、約98パーセントを超える純度のAl ₂ O ₃ である、本発明1004のシステム。
[本発明1007]
耐火レンガの層が、およそ1540℃〜1430℃に定格されている、本発明1003のシステム。
[本発明1008]
露出層が、鋳型の縁部における幅広の部分から、底部との下部境界面におけるより薄い部分へと厚さがテーパー状になっており；かつ
耐火レンガの層が、鋳型の縁部における幅広の部分から、底部との下部境界面におけるより薄い部分へと厚さがテーパー状になっている、
本発明1003のシステム。
[本発明1009]
壁部断熱構造体が、微孔性耐火層をさらに含む、本発明1003のシステム。
[本発明1010]
微孔性耐火層が、均一な厚さを有する、本発明1008のシステム。
[本発明1011]
微孔性耐火層が、外側ジャケットの壁部および該外側ジャケットの下部の少なくとも一部に沿って、実質的に均一な厚さを提供する、本発明1010のシステム。
[本発明1012]
壁部断熱構造体が、微孔性耐火層と耐火レンガの層との間にセラミック繊維層をさらに含む、本発明1008のシステム。
[本発明1013]
壁部断熱構造体が、微孔性耐火層と外側ジャケットとの間にセラミック繊維層をさらに含む、本発明1012のシステム。
[本発明1014]
底部がシリコンカーバイドの層を含む、本発明1001のシステム。
[本発明1015]
上部加熱器をさらに含む、本発明1001のシステム。
[本発明1016]
上部加熱器が、12の加熱素子を含む、本発明1015のシステム。
[本発明1017]
加熱素子が、およそ54インチの距離にわたって均等に離間されている、本発明1016のシステム。
[本発明1018]
加熱素子の下端が、溶融物の表面から上方におよそ1.9インチの距離、離されるように位置決めされる、本発明1015のシステム。
[本発明1019]
加熱素子がシリコンカーバイド加熱素子を含む、本発明1015のシステム。
[本発明1020]
上部加熱器にベント穴をさらに含む、本発明1015のシステム。
[本発明1021]
ベント穴が、
上部加熱器の中央における直径およそ1インチの穴
を含み；ならびに
該上部加熱器に単一のベント穴のみが存在する、
本発明1020のシステム。
[本発明1022]
長い側部と短い側部を含む実質的に四角形の形状の壁部構造体と、
該実質的に四角形の形状の壁部構造体に連結された熱伝導性底部と
を含む、方向性凝固のための鋳型であって、
該実質的に四角形の形状の壁部が、所定の量の溶融シリコンに対して、該鋳型の短い側部の長さと実質的に等しい直径を有する円筒形鋳型の場合の壁部接触面積より少ない壁部接触面積を提供するような寸法である、鋳型。
[本発明1023]
四角形の形状の壁部構造体が、壁部の交差部において丸みを帯びた輪郭を含む、本発明1022の鋳型。
[本発明1024]
四角形の形状の壁部構造体と下部との交差部が、丸みを帯びた輪郭を含む、本発明1022の鋳型。
[本発明1025]
断熱性壁部構造体および熱伝導性底部を含む、ある体積の溶融シリコンを収容する鋳型と、
該鋳型を床表面の上方に離して、鋳型と床との間に空間を画定する支持構造体と、
該空間内において空気を移動させるための1つまたは複数の流路と、
該1つまたは複数の流路を通る流れを調節するための1つまたは複数のバルブと
を含む、シリコンの方向性凝固のためのシステム。
[本発明1026]
上部加熱器をさらに含む、本発明1025のシステム。
[本発明1027]
空間内において空気を移動させるためのファンをさらに含む、本発明1026のシステム。
[本発明1028]
空間内に熱伝導性底部に熱的に連結されたいくつかの冷却フィンをさらに含む、本発明1026のシステム。
[本発明1029]
熱伝導性底部が、いくつかの冷却フィンに連結された金属熱拡散層を含む、本発明1028のシステム。
[本発明1030]
熱伝導性底部がシリコンカーバイド層を含む、本発明1029のシステム。
[本発明1031]
1つまたは複数のバルブが、断熱性壁部構造体および床と鋳型との間の空間の両方を覆うようなサイズの可動式壁部を含む、本発明1030のシステム。
[本発明1032]
1つまたは複数のバルブが、断熱性壁部構造体、鋳型と上部加熱器との間の境界面、および床と鋳型との間の空間を覆うようなサイズの可動式壁部を含む、本発明1030のシステム。
[本発明1033]
外側ジャケットと、
該外側ジャケットの下部を内張りするシリコンカーバイド層と、
該外側ジャケットの壁部を内張りする複合壁部断熱構造体であって、
該外側ジャケットの壁部に隣接する第一セラミック繊維層と、
該第一セラミック繊維層に隣接する微孔性耐火層と、
該微孔性耐火層に隣接する第二セラミック繊維層と、
該第二セラミック繊維層に隣接する耐火レンガの層と、
該耐火レンガの層に隣接する実質的に連続する酸化アルミニウム層であって、該複合壁部断熱構造体の露出した内側表面を形成する、酸化アルミニウム層と
を含み、第一の厚さを有する鋳型の縁部から、該第一の厚さより薄い第二の厚さを有するシリコンカーバイド層との下部境界面へと厚さがテーパー状になっている、複合壁部断熱構造体と、
該鋳型の上部を覆うように取り付けられる上部加熱器であって、
複数のシリコンカーバイド加熱素子と、
ベント穴と
を含む上部加熱器と、
冷却作業の際にシリコンの表面からガスを除去するためにベント穴に連結された真空ポンプと
を含む、シリコンの方向性凝固のためのシステム。
[本発明1034]
外側ジャケットが、ステンレス鋼外側ジャケットを含む、本発明1033のシステム。
[本発明1035]
第二の厚さが、第一の厚さよりおよそ25パーセント薄い、本発明1033のシステム。
[本発明1036]
実質的に連続する酸化アルミニウム層が、約98パーセントを超える純度のAl ₂ O ₃ 層を含む、本発明1033のシステム。
[本発明1037]
外側ジャケットと、
該外側ジャケットの下部を内張りする底部であって、熱伝導性材料を含む底部と、
該外側ジャケットの壁部を内張りする壁部断熱構造体であって、第一の厚さを有する鋳型の縁部から、該第一の厚さより薄い第二の厚さを有する底部との下部境界面へと厚さがテーパー状になっている、壁部断熱構造体と、
脱着可能な上部加熱器と、
該鋳型を床表面の上方に離して該鋳型と床との間に空間を画定する支持構造体と、
該空間内において空気を移動させるための1つまたは複数の流路と、
該1つまたは複数の流路を通る流れを調節するための1つまたは複数のバルブと
を含み、
該鋳型が、所定の量の溶融シリコンに対して、該鋳型の短い側部の長さと実質的に等しい直径を有する円筒形鋳型の場合の壁部接触面積より小さい壁部接触面積を提供するような寸法の壁部を備える四角形の形状である、
方向性凝固システム。
[本発明1038]
鋳型の底部が、鋳型と床との間の空間に延びるいくつかの冷却フィンに連結された金属熱拡散層を含む、本発明1037のシステム。
[本発明1039]
外側ジャケットと、
該外側ジャケットの下部を内張りする底部であって、熱伝導性材料を含む底部と、
該外側ジャケットの壁部を内張りする壁部断熱構造体と、
該外側ジャケットの下部に連結された脱着可能な熱拡散体と
を含む、方向性凝固のためのシステム。
[本発明1040]
壁部断熱構造体が、第一の厚さを有する鋳型の縁部から、該第一の厚さよりも薄い第二の厚さを有する鋳型の下部分へと厚さがテーパー状になっている、本発明1039のシステム。
[本発明1041]
脱着可能な熱拡散体に連結されたいくつかの冷却フィンをさらに含む、本発明1039のシステム。
[本発明1042]
外側ジャケットが実質的に円筒形の形状である、本発明1039のシステム。
[本発明1043]
外側ジャケットが実質的に四角形の形状である、本発明1039のシステム。
本発明の鋳型、鋳型システム、および関連する方法のこれらの実施例および他の実施例ならびに特徴については、以下の詳細な説明においてその一部を説明する。これらの概説は、本発明の主題の非限定的な例を提供することを意図するものであって、排他的または包括的な説明を提供することを意図するものではない。以下の詳細な説明は、本発明の鋳型、鋳型システム、および方法についてのさらなる情報を提供するために含まれている。

Claims

外側ジャケットと、
該外側ジャケットの下部を内張りする底部であって、熱伝導性材料を含む底部と、
該外側ジャケットの壁を内張りする壁部断熱構造体であって、第一の厚さを有する、鋳型の縁部から、該第一の厚さよりも薄い第二の厚さを有する該鋳型の下部分へと厚さがテーパー状になっている壁部断熱構造体と
を含む、方向性凝固のためのシステム。
壁部断熱構造体が、鋳型の縁部から底部との下部境界面へと厚さがテーパー状になっている、請求項1記載のシステム。
第二の厚さが、第一の厚さよりおよそ25パーセント薄い、請求項2記載のシステム。
壁部断熱構造体が、耐火レンガの層、および実質的に連続する耐火材料の露出層を含む、請求項1記載のシステム。
露出層が、Al₂O₃の層を含む、請求項4記載のシステム。
露出層が、約98パーセントを超える純度のAl₂O₃である、請求項5記載のシステム。
耐火レンガの層が、およそ1540℃〜1430℃に定格されている、請求項4記載のシステム。
露出層が、鋳型の縁部における幅広の部分から、底部との下部境界面におけるより薄い部分へと厚さがテーパー状になっており；かつ
耐火レンガの層が、鋳型の縁部における幅広の部分から、底部との下部境界面におけるより薄い部分へと厚さがテーパー状になっている、
請求項4記載のシステム。
壁部断熱構造体が、微孔性耐火層をさらに含む、請求項4記載のシステム。
微孔性耐火層が、均一な厚さを有する、請求項9記載のシステム。
微孔性耐火層が、外側ジャケットの壁部および該外側ジャケットの下部の少なくとも一部に沿って、実質的に均一な厚さを提供する、請求項10記載のシステム。
壁部断熱構造体が、微孔性耐火層と耐火レンガの層との間にセラミック繊維層をさらに含む、請求項9記載のシステム。
壁部断熱構造体が、微孔性耐火層と外側ジャケットとの間にセラミック繊維層をさらに含む、請求項12記載のシステム。
底部がシリコンカーバイドの層を含む、請求項1記載のシステム。
上部加熱器をさらに含む、請求項1記載のシステム。
上部加熱器が、12の加熱素子を含む、請求項15記載のシステム。
加熱素子が、およそ54インチの距離にわたって均等に離間されている、請求項16記載のシステム。
加熱素子の下端が、溶融物の表面から上方におよそ1.9インチの距離、離されるように位置決めされる、請求項16記載のシステム。
加熱素子がシリコンカーバイド加熱素子を含む、請求項16記載のシステム。
上部加熱器にベント穴をさらに含む、請求項15記載のシステム。
ベント穴が、
上部加熱器の中央における直径およそ1インチの穴
を含み；ならびに
該上部加熱器に単一のベント穴のみが存在する、
請求項20記載のシステム。
長い側部と短い側部を含む実質的に四角形の形状の壁部構造体と、
該実質的に四角形の形状の壁部構造体に連結された熱伝導性底部と
を含む、方向性凝固のための鋳型であって、
該実質的に四角形の形状の壁部が、所定の量の溶融シリコンに対して、該鋳型の短い側部の長さと実質的に等しい直径を有する円筒形鋳型の場合の壁部接触面積より少ない壁部接触面積を提供するような寸法である、鋳型。
四角形の形状の壁部構造体が、壁部の交差部において丸みを帯びた輪郭を含む、請求項22記載の鋳型。
四角形の形状の壁部構造体と下部との交差部が、丸みを帯びた輪郭を含む、請求項22記載の鋳型。
断熱性壁部構造体および熱伝導性底部を含む、ある体積の溶融シリコンを収容する鋳型と、
該鋳型を床表面の上方に離して、鋳型と床との間に空間を画定する支持構造体と、
該空間内において空気を移動させるための1つまたは複数の流路と、
該1つまたは複数の流路を通る流れを調節するための1つまたは複数のバルブと
を含む、シリコンの方向性凝固のためのシステム。
上部加熱器をさらに含む、請求項25記載のシステム。
空間内において空気を移動させるためのファンをさらに含む、請求項26記載のシステム。
空間内に熱伝導性底部に熱的に連結されたいくつかの冷却フィンをさらに含む、請求項26記載のシステム。
熱伝導性底部が、いくつかの冷却フィンに連結された金属熱拡散層を含む、請求項28記載のシステム。
熱伝導性底部がシリコンカーバイド層を含む、請求項29記載のシステム。
1つまたは複数のバルブが、断熱性壁部構造体および床と鋳型との間の空間の両方を覆うようなサイズの可動式壁部を含む、請求項30記載のシステム。
1つまたは複数のバルブが、断熱性壁部構造体、鋳型と上部加熱器との間の境界面、および床と鋳型との間の空間を覆うようなサイズの可動式壁部を含む、請求項30記載のシステム。
外側ジャケットと、
該外側ジャケットの下部を内張りするシリコンカーバイド層と、
該外側ジャケットの壁部を内張りする複合壁部断熱構造体であって、
該外側ジャケットの壁部に隣接する第一セラミック繊維層と、
該第一セラミック繊維層に隣接する微孔性耐火層と、
該微孔性耐火層に隣接する第二セラミック繊維層と、
該第二セラミック繊維層に隣接する耐火レンガの層と、
該耐火レンガの層に隣接する実質的に連続する酸化アルミニウム層であって、該複合壁部断熱構造体の露出した内側表面を形成する、酸化アルミニウム層と
を含み、第一の厚さを有する鋳型の縁部から、該第一の厚さより薄い第二の厚さを有するシリコンカーバイド層との下部境界面へと厚さがテーパー状になっている、複合壁部断熱構造体と、
該鋳型の上部を覆うように取り付けられる上部加熱器であって、
複数のシリコンカーバイド加熱素子と、
ベント穴と
を含む上部加熱器と、
冷却作業の際にシリコンの表面からガスを除去するためにベント穴に連結された真空ポンプと
を含む、シリコンの方向性凝固のためのシステム。
外側ジャケットが、ステンレス鋼外側ジャケットを含む、請求項33記載のシステム。
第二の厚さが、第一の厚さよりおよそ25パーセント薄い、請求項33記載のシステム。
実質的に連続する酸化アルミニウム層が、約98パーセントを超える純度のAl₂O₃層を含む、請求項33記載のシステム。
外側ジャケットと、
該外側ジャケットの下部を内張りする底部であって、熱伝導性材料を含む底部と、
該外側ジャケットの壁部を内張りする壁部断熱構造体であって、第一の厚さを有する鋳型の縁部から、該第一の厚さより薄い第二の厚さを有する底部との下部境界面へと厚さがテーパー状になっている、壁部断熱構造体と、
脱着可能な上部加熱器と、
該鋳型を床表面の上方に離して該鋳型と床との間に空間を画定する支持構造体と、
該空間内において空気を移動させるための1つまたは複数の流路と、
該1つまたは複数の流路を通る流れを調節するための1つまたは複数のバルブと
を含み、
該鋳型が、所定の量の溶融シリコンに対して、該鋳型の短い側部の長さと実質的に等しい直径を有する円筒形鋳型の場合の壁部接触面積より小さい壁部接触面積を提供するような寸法の壁部を備える四角形の形状である、
方向性凝固システム。
鋳型の底部が、鋳型と床との間の空間に延びるいくつかの冷却フィンに連結された金属熱拡散層を含む、請求項37記載のシステム。
外側ジャケットと、
該外側ジャケットの下部を内張りする底部であって、熱伝導性材料を含む底部と、
該外側ジャケットの壁部を内張りする壁部断熱構造体と、
該外側ジャケットの下部に連結された脱着可能な熱拡散体と
を含む、方向性凝固のためのシステム。
壁部断熱構造体が、第一の厚さを有する鋳型の縁部から、該第一の厚さよりも薄い第二の厚さを有する鋳型の下部分へと厚さがテーパー状になっている、請求項39記載のシステム。
脱着可能な熱拡散体に連結されたいくつかの冷却フィンをさらに含む、請求項39記載のシステム。
外側ジャケットが実質的に円筒形の形状である、請求項39記載のシステム。
外側ジャケットが実質的に四角形の形状である、請求項39記載のシステム。