JP2015202442A - Crusher of polycrystalline silicon - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体用シリコンの原料として用いられる多結晶シリコンを塊状に破砕するための多結晶シリコンの破砕装置に関する。 The present invention relates to a polycrystalline silicon crushing apparatus for crushing polycrystalline silicon used as a raw material for semiconductor silicon into a lump.
半導体チップに使用されるシリコンウエハは、例えばチョクラルスキー(CZ)法により製造された単結晶シリコンから作製される。そして、このCZ法による単結晶シリコンの製造には、例えば、シーメンス法によって棒状に形成された多結晶シリコンを塊状に破砕したものが用いられる。
この多結晶シリコンの破砕は、図7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S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。
A silicon wafer used for a semiconductor chip is manufactured from, for example, single crystal silicon manufactured by the Czochralski (CZ) method. For the production of single crystal silicon by the CZ method, for example, a material obtained by crushing polycrystalline silicon formed into a rod shape by the Siemens method into a lump shape is used.
As shown in FIG. 7, the polycrystalline silicon is crushed into a polycrystalline silicon rod R having a mass S of several mm to several cm, and the rod R is appropriately sized by thermal shock or the like. A method of directly crushing with a hammer after crushing is generally used, but the burden on the operator is large, and it is inefficient to obtain a lump of a desired size from rod-shaped polycrystalline silicon.
この負担を回避するため、適宜の大きさに砕いた塊状のシリコン破砕物を、破砕機で所望の大きさに破砕する技術が知られている。この破砕の際にはロス(微細粉)の発生を低くすることが重要視されている。ロスの発生を低くするためには、ロールに破砕歯が設けられている破砕機においては、破砕機に投入される塊状の多結晶シリコン(以下、チャンクという)の形状の厚みに対して、必要以上に破砕歯を押し込まないこと、つまり、各多結晶シリコンの大きさごとに適正な破砕比を与えながら破砕する必要がある。 In order to avoid this burden, a technique is known in which a massive silicon crushed material crushed to an appropriate size is crushed to a desired size by a crusher. In this crushing, it is important to reduce the generation of loss (fine powder). In order to reduce the occurrence of loss, in the crusher with crushing teeth provided on the roll, it is necessary for the thickness of the bulk polycrystalline silicon (hereinafter referred to as “chunk”) charged into the crusher. It is necessary not to push the crushing teeth above, that is, to crush while giving an appropriate crushing ratio for each size of polycrystalline silicon.
この種の技術として、例えば、特許文献1において、塊状のシリコン破砕物を一対のロールを供えた粉砕機に複数回供給し、破砕を繰り返すことで所望の大きさのシリコン微粉砕物を得る方法が提案されている。この場合、所定の粉砕比(破砕比)により粉砕機でシリコン破砕物を粉砕し、粉砕後に得られるシリコン微粉砕物が所望の大きさのシリコン微粉砕物の最大の辺の長さより小さいか又は等しい辺の長さのものと、所望の大きさより大きい辺の長さのものとに分級する。さらに、ロールの間隙を多段階に狭めながら、所望のシリコン微粉砕物よりも大きい辺の長さの粉砕品を再度同じ粉砕機に供給して粉砕し、目標とする大きさまでシリコン微粉砕物を何度も破砕する。 As a technique of this type, for example, in Patent Document 1, a method of obtaining a finely pulverized silicon product having a desired size by supplying a lump of crushed silicon to a pulverizer provided with a pair of rolls a plurality of times and repeating crushing. Has been proposed. In this case, the silicon crushed material is pulverized by a pulverizer at a predetermined pulverization ratio (crushing ratio), and the silicon pulverized product obtained after pulverization is smaller than the maximum side length of the silicon pulverized product of a desired size, or Classification is made into those having equal side lengths and those having side lengths greater than the desired size. Furthermore, while narrowing the gap between the rolls in multiple stages, a pulverized product having a longer side length than the desired silicon fine pulverized product is supplied again to the same pulverizer and pulverized, and the silicon fine pulverized product is reduced to the target size. Crush many times.
しかしながら、破砕機に投入されるチャンクは不定形であり、特許文献1の場合にはこの様々な厚みを有するチャンクに応じた破砕比にするために、破砕する度にロールの間隙を個別に調整する必要があることから手間や時間がかかっていた。しかも、このロールの個別の調整作業が難しく、結果としてロスが増える傾向にある。
また、このように一台の破砕機でロールの間隔を調整しながら複数回破砕を繰り返す方法に代えて、破砕比の異なる複数台の破砕機を用意し、これら破砕機を順次使用しながら破砕することが考えられるが、装置全体が大型化し、コスト増を招く。
However, the chunks thrown into the crusher are indefinite, and in the case of Patent Document 1, in order to obtain a crushing ratio according to the chunks having various thicknesses, the gaps of the rolls are individually adjusted every time crushing is performed. It took time and effort to do that. Moreover, it is difficult to individually adjust the rolls, and as a result, the loss tends to increase.
Also, instead of the method of repeating crushing multiple times while adjusting the roll interval with one crusher, prepare crushers with different crushing ratios and crush using these crushers in sequence. However, it is conceivable to increase the size of the entire apparatus and increase the cost.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、一台の破砕装置で、破砕ロールの間隙を調整することなく多結晶シリコンを最適な破砕比でロス率を抑えながら破砕することができる多結晶シリコンの破砕装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to crush polycrystalline silicon with an optimum crushing ratio and a loss rate without adjusting the crushing roll gap with a single crushing device. An object of the present invention is to provide an apparatus for crushing polycrystalline silicon.
本発明は、互いに逆回転する一対の破砕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、前記破砕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、各破砕ロールの複数の破砕歯の先端を通る外接円どうしの間隔は該破砕ロールの基端側より先端側が広くなるように配置され、これら破砕ロールの対向部の上方位置に、多結晶シリコンを前記破砕ロール間に供給するための一対の送りコンベアが設けられ、これら送りコンベアは、各送りコンベアの前記多結晶シリコンの搬送面の幅方向が対向方向内側に下り勾配となるように傾斜して配置されるとともに、該送りコンベアの基端側から先端側に向かうにしたがって対向方向の内側縁の水平方向の相互間隔を漸次広げるように配置されていることを特徴とする。 The present invention relates to a polycrystalline silicon crushing apparatus that crushes a lump of polycrystalline silicon sandwiched between a pair of crushing rolls that rotate reversely to each other, and a plurality of crushing teeth are radially outward on the outer peripheral surface of the crushing roll. The distance between the circumscribed circles passing through the tips of a plurality of crushing teeth of each crushing roll is arranged so that the front end side is wider than the base end side of the crushing roll, and the opposing portions of these crushing rolls Are provided with a pair of feed conveyors for supplying polycrystalline silicon between the crushing rolls, and these feed conveyors are arranged so that the width direction of the polycrystalline silicon transport surface of each feed conveyor is in the opposite direction inside. Inclined so as to form a downward slope, and gradually increases the horizontal distance between the inner edges in the opposite direction from the base end side to the front end side of the feed conveyor. Characterized in that it is arranged.
塊状の多結晶シリコンを一対の送りコンベアの間に投入すると、この送りコンベアの搬送面(送りベルト)の移動に伴って多結晶シリコンが送りコンベアの基端側から先端側に送られる。そして、この送りコンベアが基端側から先端側に向かうにしたがって対向方向の内側縁の水平方向の相互間隔を漸次広げるように配置されていることから、その間隔に応じて、基端側では比較的小さい多結晶シリコン、先端側に向かうにしたがって漸次大きい多結晶シリコンが両送りコンベア間から下方の破砕ロール間に落下する。この破砕ロールも複数の破砕歯の先端を通る外接円どうしの間隔が基端側より先端側が広くなるように配置されているから、多結晶シリコンの厚みに応じた間隔で破砕することができ、基端側では比較的小さい多結晶シリコン、先端側に向かうにしたがって漸次大きい多結晶シリコンを破砕することができる。したがって、破砕ロールの間隔を調整することなく、多結晶シリコンの大きさに応じた所定の破砕比で破砕可能となる。
また、送りコンベアの送り速度を調整することにより、多結晶シリコンの移動速度を調整することができるので、送りコンベアの送り速度を上げることによって多結晶シリコンの破砕の処理量を向上させることができる。
さらに、破砕後の多結晶シリコンを分級し、所定寸法より大きい多結晶シリコンを繰り返し同じ破砕装置で破砕すれば、所望の大きさの多結晶シリコンを得ることができる。
なお、送りコンベア相互間の水平方向角度を変えることにより破砕比を適宜変更することが可能であり、例えば、先端側の相互間隔を広げて破砕比を大きくし、または狭めて破砕比を小さくすることが可能である。
When lump-like polycrystalline silicon is put between a pair of feed conveyors, the polycrystalline silicon is sent from the proximal end side to the distal end side of the feed conveyor as the transport surface (feed belt) of the feed conveyor moves. And since this feed conveyor is arranged so as to gradually widen the mutual distance in the horizontal direction of the inner edge in the opposite direction as it goes from the base end side to the tip end side, the base end side compares according to the interval. The smaller polycrystalline silicon, the progressively larger polycrystalline silicon falls from between the two feed conveyors to the lower crushing roll as it goes to the front end side. Since this crushing roll is also arranged so that the front end side is wider than the base end side between the circumscribed circles passing through the tips of the plurality of crushing teeth, it can be crushed at intervals according to the thickness of the polycrystalline silicon, It is possible to crush relatively small polycrystalline silicon on the base end side and gradually larger polycrystalline silicon toward the front end side. Therefore, it becomes possible to crush at a predetermined crushing ratio corresponding to the size of the polycrystalline silicon without adjusting the interval between crushing rolls.
Moreover, since the moving speed of the polycrystalline silicon can be adjusted by adjusting the feeding speed of the feeding conveyor, the throughput of the polycrystalline silicon crushing can be improved by increasing the feeding speed of the feeding conveyor. .
Furthermore, polycrystalline silicon having a desired size can be obtained by classifying the polycrystalline silicon after crushing and repeatedly crushing polycrystalline silicon larger than a predetermined size with the same crushing apparatus.
In addition, it is possible to change the crushing ratio as appropriate by changing the horizontal angle between the feed conveyors. For example, the crushing ratio is increased by widening the mutual interval on the front end side or reduced to reduce the crushing ratio. It is possible.
本発明の多結晶シリコンの破砕装置において、前記一対の送りコンベアは、それぞれの送りコンベアの送り速度が異なる速度に設定されているとよい。
送りコンベア上に供給される多結晶シリコンは、送りコンベアの対向部間で積み重ねられ、例えば大きな多結晶シリコンの上に小さな多結晶シリコンが乗った状態となる(これをブリッジ現象という。)と、その小さな多結晶シリコンは大きな多結晶シリコンと一緒に所定位置から離れた位置まで運ばれて落下することとなり、破砕ロール間を破砕されずに通過してしまうことがある。この場合、多結晶シリコンの破砕回数を増加させ、ロス発生量の増加を招くことになる。
本発明の多結晶シリコンの破砕装置では、一対の送りコンベアの送り速度を異なる速度に設定することで、送りコンベア上で多結晶シリコンのブリッジが形成されることを防止できるとともに、ブリッジが形成された場合でも、送り速度が速く設定された一方の送りコンベアによって多結晶シリコンを転がして、送りコンベアの基端側の早い段階でブリッジを崩すことができるので、破砕比制御の精度を下げることなく、破砕装置の処理量を増加させることができる。
In the polycrystalline silicon crushing apparatus according to the present invention, the pair of feed conveyors may be set to have different feed speeds.
When the polycrystalline silicon supplied on the feed conveyor is stacked between the opposing portions of the feed conveyor, for example, when a small polycrystalline silicon is placed on a large polycrystalline silicon (this is called a bridge phenomenon), The small polycrystalline silicon is transported to a position away from a predetermined position together with the large polycrystalline silicon and dropped, and may pass between the crushing rolls without being crushed. In this case, the number of times the polycrystalline silicon is crushed is increased, resulting in an increase in loss generation.
In the polycrystalline silicon crushing apparatus of the present invention, by setting the feed speed of the pair of feed conveyors to different speeds, it is possible to prevent the formation of a bridge of polycrystalline silicon on the feed conveyor, and the bridge is formed. Even in this case, the polycrystalline silicon can be rolled by one feed conveyor set at a high feed speed, and the bridge can be broken at an early stage on the base end side of the feed conveyor, so that the accuracy of crushing ratio control is not lowered. The processing amount of the crushing device can be increased.
本発明の多結晶シリコンの破砕装置において、前記送りコンベアの相互間隔と前記破砕ロールの複数の破砕歯の先端を通る外接円どうしの間隔とは、垂直方向に沿う同一断面での送りコンベアの相互間隔に対する前記外接円どうしの間隔の比が長さ方向にわたってほぼ同じ比率に設定されているとよい。 In the polycrystalline silicon crushing apparatus according to the present invention, the mutual interval between the feed conveyors and the interval between circumscribed circles passing through the tips of the crushing teeth of the crushing roll are the same between the feed conveyors in the same section along the vertical direction. The ratio of the interval between the circumscribed circles relative to the interval may be set to substantially the same ratio in the length direction.
送りコンベアの相互間隔は、その間から落下する多結晶シリコンの厚みを制限し、破砕ロールの複数の破砕歯の先端を通る外接円どうしの間隔は、破砕された後の多結晶シリコンの大きさを制限する。したがって、垂直方向に沿う同一断面での送りコンベアの相互間隔に対する外接円どうしの間隔の比は、供給する多結晶シリコンの大きさに対する破砕後の多結晶シリコンの大きさの比、すなわち破砕比を特定することになり、その比が長さ方向にわたってほぼ同じ比率に設定されていることにより、供給される多結晶シリコンの大きさにかかわらずほぼ同じ破砕比で破砕することができる。 The distance between the feed conveyors limits the thickness of the polycrystalline silicon falling from between them, and the distance between the circumscribed circles passing through the tips of the crushing teeth of the crushing roll determines the size of the polycrystalline silicon after crushing. Restrict. Therefore, the ratio of the distance between the circumscribed circles to the distance between the feed conveyors in the same cross section along the vertical direction is the ratio of the size of polycrystalline silicon after crushing to the size of polycrystalline silicon to be supplied, that is, the crushing ratio. As a result, the ratio is set to substantially the same ratio in the length direction, so that it can be crushed at almost the same crushing ratio regardless of the size of the supplied polycrystalline silicon.
本発明の多結晶シリコンの破砕装置において、前記破砕歯は、前記外接円どうしの間隔が狭い側では狭いピッチ、該外接円どうしの間隔が広い側では広いピッチで配置されているとよい。 In the polycrystalline silicon crushing device of the present invention, the crushing teeth may be arranged at a narrow pitch on the side where the interval between the circumscribed circles is narrow, and at a wide pitch on the side where the interval between the circumscribed circles is wide.
この破砕装置では、破砕ロールを回転しながら破砕歯によって多結晶シリコンを連続的に打撃して効率良く破砕でき、その際、各破砕歯が、その複数の破砕歯の先端を通る外接円どうしの間隔が狭い側では狭いピッチ、外接円どうしの間隔が広い側では広いピッチで配置されているので、多結晶シリコンの大きさに合わせた最適な破砕歯の配置で破砕でき、多結晶シリコンがこの破砕歯により押しつぶされて微細粉が生じることも防止される。 In this crushing device, polycrystalline silicon can be continuously hit by crushing teeth while rotating crushing rolls to efficiently crush the crushing teeth. At this time, each crushing tooth has a circumscribed circle passing through the tips of the crushing teeth. Narrow pitches are arranged on the narrow side, and wide pitches on the side where the circumscribed circles are wide, so it can be crushed with the optimal crushing tooth arrangement according to the size of the polycrystalline silicon. It is also possible to prevent fine powder from being crushed by the crushing teeth.
本発明の多結晶シリコン破砕装置において、前記破砕ロールの対向部の下方位置に、破砕ロール間から落下した多結晶シリコンを分級するための一対の分級ローラが設けられ、これら分級ローラは平行に設置され、その水平方向間隔が分級すべき製品寸法に設定されるとともに、前記破砕ロールの基端側又は先端側のいずれかに向かうにしたがって下り勾配に傾斜して配置されているものとしてもよい。
分級ローラの間隔を所望の大きさの製品寸法に設定しておくことにより、破砕後の多結晶シリコンを分級することができ、破砕された多結晶シリコンが製品寸法内であれば、分級ローラ間から落下し、所望の大きさを超えている場合には分級ローラの勾配にしたがって基端又は先端から落下する。
In the polycrystalline silicon crushing apparatus of the present invention, a pair of classification rollers for classifying the polycrystalline silicon dropped from between the crushing rolls is provided at a position below the opposing portion of the crushing rolls, and these classification rollers are installed in parallel. The horizontal interval may be set to a product size to be classified, and may be arranged so as to be inclined downward toward the base end side or the tip end side of the crushing roll.
By setting the interval between the classification rollers to the desired product size, the polycrystalline silicon after crushing can be classified, and if the crushed polycrystalline silicon is within the product size, between the classification rollers If it exceeds the desired size, it falls from the base end or the tip according to the gradient of the classification roller.
この場合、前記分級ローラの下り勾配の下端に、分級ローラ間から落下しなかった多結晶シリコンを前記送りコンベアに再度供給する送り戻し機構が設けられているとよい。
所望の大きさを超えた製品寸法外の多結晶シリコンを再度送りコンベアに供給して破砕し、これを必要に応じて繰り返すことにより、所望の大きさのものを得ることができる。
In this case, it is preferable that a feed-back mechanism is provided at the lower end of the descending gradient of the classifying roller to supply again the polycrystalline silicon that has not dropped from between the classifying rollers to the feed conveyor.
Polycrystalline silicon outside the product size exceeding the desired size is again fed to the feed conveyor and crushed, and this is repeated as necessary to obtain a desired size.
また、本発明の多結晶シリコンの破砕装置において、前記送りコンベアの前記搬送面は、破砕する多結晶シリコンへの不純物混入防止の観点から、ポリオレフィン系樹脂により形成されているとよい。 Moreover, the polycrystalline silicon crushing apparatus of this invention WHEREIN: The said conveyance surface of the said feed conveyor is good to be formed with the polyolefin resin from a viewpoint of preventing mixing of the impurity to the polycrystalline silicon to crush.
本発明の多結晶シリコンの破砕装置によれば、一台の破砕装置で、破砕ロールの間隙を調整することなく多結晶シリコンを最適な破砕比でロス率を抑えながら破砕することができる。その結果、手割りの場合と同等の高品質の多結晶シリコンの破砕片を得ることができる。 According to the polycrystalline silicon crushing apparatus of the present invention, it is possible to crush polycrystalline silicon with an optimal crushing ratio and a loss rate without adjusting the gap between crushing rolls with a single crushing apparatus. As a result, it is possible to obtain a high-quality polycrystalline silicon fragment that is equivalent to the case of splitting by hand.
以下、本発明に係る多結晶シリコンの破砕装置の実施形態を図面を参照しながら説明する。
本実施形態の多結晶シリコンの破砕装置100は、図1に示すように、一対の破砕ロール2、2及び一対の送りコンベア3、3を有し、互いに逆回転する破砕ロール2、2間に塊状の多結晶シリコンを挟み込んで破砕するようになっている。また、破砕ロール2、2間で破砕された多結晶シリコンをさらに一対の分級ロール31、31によって分級し、所定寸法を超えるものを再度送りコンベア3,3に戻して破砕することができるようになっている。
Hereinafter, embodiments of a polycrystalline silicon crushing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the polycrystalline
一対の破砕ロール2、2は、図4に図示する矢印の方向に回転し、外周面上に複数の破砕歯10が半径方向外方に突出して設けられており、各破砕ロール2、2の複数の破砕歯10の先端を通る外接円25どうしの間隔は、基端4側より先端5側が広くなるように配置されており、基端4における外接円25どうしの間隔は狭く、先端5側の外接円25どうしの間隔は、基端4の間隔よりも広くなっている。
The pair of crushing
また、各破砕歯10は、一対の破砕ロール2、2の複数の破砕歯10の先端を通る外接円25どうしの間隔が狭い側(基端側)になるにつれて狭いピッチ、外接円25どうしの間隔が広い側(先端側)になるにつれて広いピッチで配置されている。本実施形態では、図2及び図3にA〜Fで示す順に複数の破砕歯10の先端を通る外接円25どうしの間隔が広くなっており、破砕歯10のピッチもA〜Fの順に広くなっている。
Further, each crushing
この場合、図5に示すように、各破砕ロール2、2の外周面は、均一な円柱面ではなく、軸方向に沿う長尺な平坦面11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11の両端部にはねじ穴13が設けられ、これら平坦面11に破砕歯ユニット12が一つずつねじ14により固定されている。
In this case, as shown in FIG. 5, the outer peripheral surface of each crushing
破砕歯ユニット12は、図6に示すように、破砕ロール2の平坦面11に当接する短冊状の固定カバー15と、この固定カバー15に取り付けられる複数個の破砕歯10とから構成されている。破砕歯10は、超硬合金又はシリコン材により設けられ、その先端部16が例えば球面状に形成されるとともに、側面部17が円柱面状に形成されている。
As shown in FIG. 6, the crushing
固定カバー15は、破砕ロール2の平坦面11と同じ幅、長さの短冊状に形成され、その長手方向に破砕歯取付け用の図示しない複数の固定孔が貫通状態に形成されている。破砕歯10は、固定孔に嵌合等の適宜の手段によって、固定カバー15に回り止めされた状態で固着される。
The fixed
各破砕歯ユニット12は、例えば、隣接する破砕歯ユニット12の破砕歯10が破砕ロール2の周方向に連続して並ばないように、破砕歯10が千鳥状に配列した状態に取り付けられる。一方、両破砕ロール2の間では、その対向部において両破砕ロール2の破砕歯10の先端部16どうしが対向するように配置される。
Each crushing
一対の送りコンベア3は、例えば回転ベルトが回転するベルトコンベアにより形成され、破砕ロール2の基端4側から先端5側にかけて移動する一対の回転ベルト間に多結晶シリコンを載置して多結晶シリコンを回転ベルトの長さ方向に送りながら破砕ロール2間に供給するものであり、破砕ロール2、2の対向部の上方位置に設けられている。これら送りコンベア3は、各送りコンベア3の多結晶シリコンの搬送面の幅方向が対向方向内側に下り勾配となるように傾斜して配置されるとともに、送りコンベア3の基端20側から先端21側に向かうにしたがって対向方向の内側縁の水平方向の相互間隔を漸次広げるように配置されている。
また、送りコンベア3は、多結晶シリコンへの不純物混入防止の観点から、その載置面が、ポリオレフィン系樹脂(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン)等の高硬度の樹脂により形成されるか、シリコンコーティングされたものが用いられる。 そして、一対の送りコンベア3は、それぞれの送りコンベア3の送り速度が異なる速度に設定されている。
なお、図1では、構成がわかり易いように送りコンベア3を小さく描いているが、操作性の観点から、図1に示すものより適宜大型の送りコンベア3が用いられる。
The pair of
In addition, the
In addition, in FIG. 1, although the
このように、各送りコンベア3の回転ベルトの移動に伴ってこれら送りコンベア3の回転ベルト間に供給された多結晶シリコンを先端21の方向に送ることができるようになっている。その際、送りコンベア3が基端20側から先端21側に向かうにしたがって対向方向の内側縁の水平方向の相互間隔が所定角度で漸次広がっていることにより、相互間隔が狭い基端20側に供給された破砕片は、両送りコンベア3、3によって先端21側に送られながら、これら送りコンベア3の間からその相互間隔よりも小さいものが順次破砕ロール2上に落下するようになっている。したがって、送りコンベア3の基端20側で小さい破砕片が落下し、先端21側で大きい破砕片が落下する。
In this way, the polycrystalline silicon supplied between the rotary belts of the
また、送りコンベア3どうしの相互間隔と破砕ロール2どうしの相互間隔(複数の破砕歯10の先端を通る外接円25どうしの間隔)とは、送り方向に直交する同一垂直断面位置では、図4に示すように、送りコンベア3の相互間隔G1が破砕ロール2の相互間隔G2よりも広くなるように設定されており、その垂直断面での破砕ロール2の相互間隔に対する送りコンベア3の相互間隔の比(G1/G2)が、長さ方向にわたってほぼ同じ比率に設定されている。この比率、すなわち(送りコンベアの相互間隔)/(破砕ロールの相互間隔)は、(破砕すべき投入多結晶シリコンの大きさ)/(目的とする破砕片の大きさ)であり、破砕比である。
Further, the mutual interval between the
分級ローラ31、31は、破砕ロール2、2の対向部の下方位置に設けられており、これら分級ローラ31、31は平行に配置され、その水平方向の相互間隔は全長にわたって一定とされるが、基端側から先端側に向けて下り勾配に傾斜している。この分級ローラ31、31の水平方向の相互間隔が、分級すべき製品寸法に設定される。
また、この分級ローラ31、31の回転方向は、対向部間で両ローラ31、31の外周面が下から上に移動する方向とされる。さらに、これら分級ローラ31、31の両側方には、破砕ロール2、2間から落下する多結晶シリコンを分級ローラ31、31の間に案内するためのシュータ32が設けられている。
また、分級ローラ31、31の対向部間の下方には、分級ローラ31、31間から落下する多結晶シリコンを捕集するための容器33が設置され、分級ローラ31、31の先端には、分級ローラ31、31間から落下しなかった多結晶シリコンを再度送りコンベア3の基端部に供給する送り戻し機構34が接続される。この送り戻し機構34はコンベアやシュータ等を組み合わせて構成することができる。
The classifying
In addition, the rotation direction of the
Further, a
なお、破砕装置100には、破砕ロール2、送りコンベア3、分級ローラ31等を収容するために図示しないハウジングが設けられ、このハウジングは、多結晶シリコンへの不純物混入防止の観点から、ポリプロピレン等の樹脂製とされ、あるいは金属製のハウジングの内面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。
The crushing
このように構成した破砕装置100を用いて多結晶シリコン破砕片を破砕する場合、両破砕ロール2、2を回転させた状態で、予め粗く破砕した適宜の大きさの多結晶シリコンの破砕片を送りコンベア3の基端20側に投入すると、上記したように送りコンベア3、3の相互間隔よりも小さくなる位置で送りコンベア3の間から破砕片が破砕ロール2上に落下する。
この際、一対の送りコンベア3の送り速度を調整することで、多結晶シリコンの移動速度を調整することができる。すなわち、送りコンベア3の送り速度を上げることで多結晶シリコンの移動速度を速めることができ、破砕の処理量を向上させることができる。
また、一対の送りコンベア3は、それぞれの送り速度が異なる速度に設定されていることから、送り速度が速く設定された一方の送りコンベア3によって多結晶シリコンを転がして、送りコンベア3の基端側の早い段階でブリッジを崩すことができる。したがって、破砕比制御の精度を下げることなく、破砕の処理量を増加させることができる。
When crushing polycrystalline silicon crushing pieces using the crushing
At this time, the moving speed of the polycrystalline silicon can be adjusted by adjusting the feed speed of the pair of
Further, since the pair of
そして、両破砕ロール2、2の間に落下した多結晶シリコンは、その破砕歯10により、小さな塊状に破砕される。このとき、一対の破砕ロール2、2間の相互間隔G2と、一対の送りコンベア3、3間の相互間隔G1とは、前述したように、送り方向に直交する同一垂直断面における比(G1/G2)が長さ方向にわたってほぼ同じ比率に設定されているので、長さ方向にわたってほぼ一定の破砕比で破砕することがきる。そして、両送りコンベア3の基端側では小さい多結晶シリコンが破砕ロール2、2間に供給され、先端側に向かうにしたがって大きい多結晶シリコンが供給され、その多結晶シリコンの大きさに合わせるように破砕ロール3も基端側から先端側にかけて漸次相互間隔を広げて配置され、したがって、投入される多結晶シリコンの大きさにかかわらずほぼ一定の破砕比で破砕することができる。
なお、前述したように、同一垂直断面位置では、送りコンベア3の方が破砕ロール2よりも相互間隔が広いため、送りコンベア3の間から落下した破砕片が破砕ロール2の破砕歯10、10の間に確実に挟まり、この破砕歯10により確実に破砕片を破砕することができる。
Then, the polycrystalline silicon dropped between the crushing
As described above, the
そして、両破砕ロール2間で破砕された多結晶シリコンは、破砕ロール2の下方で分級ローラ31、31間に案内され、分級ローラ31、31の相互間隔で設定される所定の大きさの多結晶シリコンは分級ローラ31、31間から落下して容器33に捕集され、所定寸法より大きい多結晶シリコンは分級ローラ31、31の先端から落下する。分級ローラ31、31間から落下した多結晶シリコンは製品として供され、一方、分級ローラ31、31の先端から落下した多結晶シリコンは送り戻し機構34を経由して送りコンベア3に戻され、再度破砕処理が繰り返される。
このように、破砕ロール2間で破砕した多結晶シリコンを分級しながら、所定寸法より大きい多結晶シリコンのみ破砕を繰り返すことで、その繰り返し回数を最小とし、ロスを低減することができる。
The polycrystalline silicon crushed between the two crushing
Thus, by repeating the crushing of only the polycrystalline silicon larger than the predetermined size while classifying the polycrystalline silicon crushed between the crushing
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
前述の実施形態では、破砕ロール2の外径は全長にわたって同じに設定して、両軸線の間隔を先端に向かうにしたがって漸次大きくなるように配置したが、破砕ロール間の相互間隔が先端に向かうにしたがって漸次大きくなる配置であれば、前述の実施形態に限定されることなく、種々の構成を採用することができる。
例えば、破砕ロールを先細り状のテーパ状に形成して軸線は相互に平行に配置する、破砕ロールを先端に向かうにしたがって漸次小径となる段付きロールとして、その軸線は相互に平行に配置する、などの構成としてもよい。さらに、破砕ロールの外周面を、先端に向かうにしたがって漸次大径となる段付き形状もしくはテーパ状とし、かつ、軸線を先端に向かうにしたがって漸次水平方向の相互間隔を広くなるように配置する構成とすることにより、各破砕ロールの複数の破砕歯の先端を通る外接円どうしの間隔を基端側より先端側が広くなるように配置することができる。
また、送りコンベアの相互間隔と破砕ロールの相互間隔とにより設定される破砕比を長さ方向にわたってほぼ同じ比率に設定したが、例えば、破砕ロールの相互間隔は変えないで、送りコンベア先端の間隔を大きくして破砕比を先端側に向けて漸次大きくする、あるいは送りコンベア先端の間隔を小さくして破砕比を先端側に向けて漸次小さくすることで先端側から多結晶シリコンを投入することも可能である。
さらに、上記実施形態では、送りコンベア3の幅方向の傾斜角度を一定の傾斜角度として設けたが、基端20側と先端21側の傾斜角度を異なる角度に設定して漸次傾斜角度を変化させることも可能である。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change can be added in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
In the above-described embodiment, the outer diameter of the crushing
For example, the crushing roll is formed in a tapered shape and the axes are arranged in parallel with each other. The stepping roll is gradually reduced in diameter toward the tip, and the axes are arranged in parallel with each other. It is good also as a structure of these. Further, the outer peripheral surface of the crushing roll has a stepped shape or a tapered shape that gradually increases in diameter toward the tip, and is arranged so that the mutual distance in the horizontal direction gradually increases as the axis is directed toward the tip. By doing, it can arrange | position so that the front end side may become wider from the base end side about the space | interval of the circumscribed circle which passes along the front-end | tip of the some crushing tooth of each crushing roll.
In addition, the crushing ratio set by the mutual distance between the feed conveyors and the mutual distance between the crushing rolls is set to substantially the same ratio in the length direction. For example, the mutual distance between the crushing rolls is not changed. To increase the crushing ratio gradually toward the front end side, or to reduce the crushing ratio toward the front end side by decreasing the spacing between the front ends of the feed conveyor, so that polycrystalline silicon can be introduced from the front end side. Is possible.
Furthermore, in the said embodiment, although the inclination angle of the width direction of the
また、送りコンベア3は、その載置面上にその移動方向に間隔をおいてシリコン板もしくはシリコン棒を立設させた構成とすることもできる。この場合、送りコンベア3の載置面の移動に伴ってシリコン板もしくはシリコン棒も移動するので、多結晶シリコンを円滑に移動させることができる。
破砕歯に関しては、固定カバー15を用いて破砕ロール2に固定する方法を示したが、破砕歯を直接ロール面に固定する方法として、ロール表面に植え込みボルトを配設し、この植え込みボルトに破砕歯を締結するようにしてもよい。
また、各破砕歯ユニット12は、破砕歯10が千鳥状に配列した状態に取り付けていたが、破砕歯の配列は、これに限定されるものではない。隣接する破砕歯ユニット12の破砕歯10を破砕ロール2の周方向に連続して並べる構成としてもよい。
Moreover, the
Regarding the crushing teeth, the method of fixing the crushing teeth to the crushing
Moreover, although each crushing
100 多結晶シリコンの破砕装置
2 破砕ロール
3 送りコンベア
4 破砕ロールの基端
5 破砕ロールの先端
10 破砕歯
11 平坦面
12 破砕歯ユニット
13 ねじ穴
14 ねじ
15 固定カバー
16 先端部
17 側面部
20 送りコンベアの基端
21 送りコンベアの先端
25 外接円
31 分級ローラ
32 シュータ
33 容器
34 送り戻し機構
DESCRIPTION OF
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014082140A JP2015202442A (en) | 2014-04-11 | 2014-04-11 | Crusher of polycrystalline silicon |
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Publication Number | Publication Date |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2015202442A (en) |
Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
CN114376240A (en) * | 2021-12-21 | 2022-04-22 | 武汉轻工大学 | Peanut shell crushing device |
WO2022095322A1 (en) * | 2020-11-05 | 2022-05-12 | 中国恩菲工程技术有限公司 | Polycrystalline silicon crushing, sorting and packaging system |
-
2014
- 2014-04-11 JP JP2014082140A patent/JP2015202442A/en active Pending
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