JP7157605B2

JP7157605B2 - シリコン粉回収装置

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Publication number: JP7157605B2
Application number: JP2018180035A
Authority: JP
Inventors: 聡杉山
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2018-09-26
Filing date: 2018-09-26
Publication date: 2022-10-20
Anticipated expiration: 2038-09-26
Also published as: JP2020049576A

Description

本発明は、シリコン粉を含んだ廃液からシリコン粉を回収する装置に関する。

従来、リチウムイオン電池などの蓄電池においては、マイナス電極の材料として炭素系材料が使用されている。一方、リチウムイオン電池を急速充電、或いは、急速放電を行えるようにしたり、大容量化に対応したりするため、マイナス電極の材料として、シリコンを利用することが注目されている。シリコンにおいては、蓄電容量が炭素系材料に比べて数倍になることが期待され、そのためには、シリコンを微細粉末状にすることが重要とされている。

このような微細粉末状のシリコン（シリコン粉）を回収する技術として、加工装置から排出されるシリコン粉を含む廃液からシリコン粉を分離する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法では、シリコン粉を含む廃液を溜めた液槽内に配設されるシリコン吸着板をプラスに帯電させ、マイナスに帯電したシリコン粉を吸着させて、シリコン吸着板に吸着された液分を含むシリコン粉をスクレーパで剥ぎ落として、その後、液分を含むシリコン粉をヒータで乾燥させ、乾燥したシリコン粉を取得している。

特開２０１６－０４９５０６号公報

上記特許文献１に記載の分離方法においては、シリコン粉の乾燥にヒータを用いているため、乾燥室内が高温になる。そして、メンテナンスなどで乾燥室に作業者がアクセスするとき、ヒータで加熱されているため危険であるという問題がある
よって、シリコン粉回収装置においては、ヒータを用いずとも液分を含むシリコン粉を乾燥できるようにするという課題がある。

上記課題を解決するための本発明は、加工水を供給しつつ固体のシリコンを砥石で削り、排出されるシリコン粉を含んだ廃液からシリコン粉を回収するシリコン粉回収装置であって、廃液を溜める液槽と、該液槽内の廃液から液分を含むシリコン粉を取り出す取り出し手段と、該取り出し手段によって取り出された液分を含む該シリコン粉を載せて収集ボックスへと搬送する搬送ベルトと、該搬送ベルトを回転させるモータと、該搬送ベルトで搬送される該液分を含む該シリコン粉から該液分を除去する乾燥手段と、を備え、該乾燥手段は、少なくとも該搬送ベルトの上面を包囲して該搬送ベルトの搬送方向に延在し該搬送方向に気体を流す通気路を備える乾燥ボックスと、該乾燥ボックス内に該搬送方向に向かう乱気流を形成する乱気流形成手段と、を備え、該乱気流形成手段は、該搬送ベルトの上面に対面する該乾燥ボックスの天板の下面から下方に突出させて間隔をあけて配設され該搬送方向に平行な方向の縦断面が半球である複数の凸部と、該乾燥ボックスの一方の端側から該乾燥ボックス内に給気する給気部と、該乾燥ボックスの他方の端側から該乾燥ボックス外に気体を排気する排気部とを備え、該通気路を該搬送方向に流れる気体が該凸部に衝突して乱気流となり、該搬送ベルトの上面の該液分を含むシリコン粉の上面に該乱気流が噴き付けられることで該シリコン粉を乾燥させて回収するシリコン粉回収装置である。

前記凸部は、前記搬送方向に直交する方向に延在する半円柱としてもよい。

前記取り出し手段は、前記液槽に配設しマイナスに帯電させる陰極板と、該陰極板に対面させ該液槽から抜き差し可能としプラスに帯電させ前記液分を含むシリコン粉を吸着させる陽極板と、該陽極板を保持する保持部を上下方向に移動させ該陽極板を該液槽から抜き取り又は該液槽に差し込みする抜き差し手段と、該抜き差し手段で該液槽から抜き取った該陽極板を挟んで付着している該シリコン粉を剥ぎ取る剥ぎ取り手段と、を備えると好ましい。

前記給気部は窒素ガスを給気し、前記収集ボックス内と前記乾燥ボックス内とを窒素雰囲気にすると好ましい。

本発明に係るシリコン粉回収装置は、廃液を溜める液槽と、液槽内の廃液から液分を含むシリコン粉を取り出す取り出し手段と、取り出し手段によって取り出された液分を含むシリコン粉を載せて収集ボックスへと搬送する搬送ベルトと、搬送ベルトを回転させるモータと、搬送ベルトで搬送される液分を含むシリコン粉から液分を除去する乾燥手段と、を備え、乾燥手段は、少なくとも搬送ベルトの上面を包囲して搬送ベルトの搬送方向に延在し搬送方向に気体を流す通気路を備える乾燥ボックスと、乾燥ボックス内に搬送方向に向かう乱気流を形成する乱気流形成手段と、を備え、乱気流形成手段は、搬送方向に直交する方向で搬送ベルトの上面に対面する乾燥ボックスの天板の下面に配設する複数の凸部と、乾燥ボックスの一方の端側から乾燥ボックス内に給気する給気部と、乾燥ボックスの他方の端側から乾燥ボックス外に気体を排気する排気部とを備えており、通気路を搬送方向に流れる気体が凸部で乱気流となり、搬送ベルトの上面の液分を含むシリコン粉の上面に乱気流が噴き付けられることでシリコン粉を乾燥させてから、シリコン粉を収集ボックスに回収することができる。したがって、ヒータを用いないで液分を含んだシリコン粉を乾燥させることが可能である。

本発明に係るシリコン粉回収装置は、搬送ベルトの上に載置された液分を含むシリコン粉を搬送ベルトの上で所定の厚みに引き延ばす厚み調整手段を備えることで、多くのシリコン粉に満遍なく乱気流を噴き付けることが可能となり、より効率よくシリコン粉を乾燥させることができる。

取り出し手段は、液槽に配設しマイナスに帯電させる陰極板と、陰極板に対面させ液槽から抜き差し可能としプラスに帯電させ液分を含むシリコン粉を吸着させる陽極板と、陽極板を保持する保持部を上下方向に移動させ陽極板を液槽から抜き取り又は液槽に差し込みする抜き差し手段と、抜き差し手段で液槽から抜き取った陽極板を挟んで付着しているシリコン粉を剥ぎ取る剥ぎ取り手段と、を備えることで、多くのシリコン粉を効率よく液槽から取り出して搬送ベルト上に載置することが可能となる。

給気部は窒素ガスを給気し、収集ボックス内と乾燥ボックス内とを窒素雰囲気にすることで、乾燥ボックス内でシリコン粉を乾燥している最中やシリコン粉を収集ボックス内に回収後にシリコン粉に酸化膜を形成させないようにすることが可能となる。

研削装置及びシリコン粉回収装置の構造の一例を示す断面図である。液槽内の陽極板と陰極板との配置を拡大して示す断面図である。シリコン粉が付着し取り出し手段で取り出された陽極板から乾燥ボックス内に液分を含んだシリコン粉を落下させる状態を説明する断面図である。乾燥ボックス内に液分を含んだシリコン粉が収容された状態を説明する断面図である。搬送ベルトの上面の液分を含むシリコン粉の上面に乱気流が噴き付けられることでシリコン粉を乾燥させてから、シリコン粉を収集ボックスに回収する場合の一例を説明する断面図である。搬送ベルトの上面の液分を含むシリコン粉の上面に乱気流が噴き付けられることでシリコン粉を乾燥させてから、シリコン粉を収集ボックスに回収する場合の別例を説明する断面図である。

図１に示す本発明に係るシリコン粉回収装置１は、研削装置４において加工水が供給されつつ固体のシリコンＳが砥石４０４ｂで削られて排出されるシリコン粉を含んだ廃液Ｌからシリコン粉を回収する装置である。シリコン粉回収装置１は研削装置４内に組み込まれていてもよいし、研削装置４とは別体となっていてもよい。
なお、シリコン粉回収装置１は、回転する切削ブレードで固体のシリコンウェーハを切削加工する切削装置が生み出す廃液からシリコン粉を回収するものであってもよい。

図１に示す研削装置４は、固体のシリコンＳを保持する保持テーブル４１と、シリコンＳを回転する砥石４０４ｂで研削する研削手段４０とを少なくとも備えている。
本実施形態において固体のシリコンＳはシリコンウェーハであるが、円柱状のシリコンインゴットであってもよい。

研削装置４の基台４９上に配設された保持テーブル４１は、例えば、ポーラス部材等からなり図示しない吸引源に連通する保持面４１ａを備えている。保持テーブル４１は、Ｚ軸方向の軸心周りに回転可能であると共に、テーブル支持台４２によって支持されている。基台４９の上面に形成された開口４９ａ内に配設されているテーブル支持台４２は、モータ及びボールネジ機構等からなる図示しないＸ軸移動手段によってＸ軸方向（紙面手前奥方向）に往復移動可能となっている。

保持テーブル４１の移動経路両脇には、箱状のウォーターケース４８が配設されている。ウォーターケース４８は、図１のテーブル支持台４２の左右２箇所の位置に図示しているが、図１中紙面手前奥方向にも形成されており、平面視では矩形の箱状に形成され、一体となる桶部４８４を有している。即ち、ウォーターケース４８は、保持テーブル４１をＸ軸方向に往復移動させるのを可能とするために、箱状の部材の底板４８０の中央部に矩形状の開口部４８１を設けており、底板４８０、内側壁４８２及び外側壁４８３により構成されて加工水を受け止める桶部４８４と、底板４８０に形成された排液口４８５とから構成される。排液口４８５には、ウォーターケース４８の外部に延びる給液管４８５ａの一端が接続されている。ウォーターケース４８は、砥石４０４ｂでシリコンＳが削られて排出されるシリコン粉Ｐを含み保持テーブル４１から流下する加工水（廃液Ｌ）を受け止めて、図１に示すタンク１２へと送る。

図１に示す研削手段４０は、軸方向が保持テーブル４１の保持面４１ａと直交するＺ軸方向である回転軸４００と、回転軸４００を回転駆動させるモータ４０２と、回転軸４００の下端に取り付けられたマウント４０３と、マウント４０３に着脱可能に接続された研削ホイール４０４とを備える。研削ホイール４０４は、円環状のホイール基台４０４ａと、略直方体形状の外形を備えホイール基台４０４ａの下面に複数環状に配設された砥石４０４ｂとを備えている。砥石４０４ｂは、適宜のボンド剤でダイヤモンド砥粒等が固着されて成形されている。
研削手段４０は、Ｚ軸方向に上下動可能となっている。

例えば、回転軸４００内部には、加工水供給源に連通し加工水の通り道となる図示しない流路が、回転軸４００の軸方向（Ｚ軸方向）に貫通して設けられており、該流路は、ホイール基台４０４ａの底面において砥石４０４ｂに向かって加工水を噴出可能に開口している。
なお、シリコンＳを研削する位置まで降下した状態の研削手段４０の研削ホイール４０４に隣接する位置に加工水ノズルが配設されており、該加工水ノズルから砥石４０４ｂとシリコンＳとの接触部位に加工水が供給されるものとしてもよい。

本発明に係るシリコン粉回収装置１は、廃液Ｌを溜める液槽２と、液槽２内の廃液Ｌから液分を含むシリコン粉Ｐを取り出す取り出し手段３と、取り出し手段３によって取り出された液分を含むシリコン粉Ｐを載せて収集ボックス５９へと搬送する搬送ベルト５１と、搬送ベルト５１を回転させるモータ５２と、搬送ベルト５１で搬送される液分を含むシリコン粉Ｐから液分を除去する乾燥手段６と、を備えている。

ウォーターケース４８の排液口４８５より低い位置には、例えば、廃液Ｌを収容するタンク１２が配設されており、該タンク１２は、給液管４８５ａの他端が接続された供給口１２０を備えている。タンク１２は、タンク１２内からシリコン粉Ｐを含む廃液Ｌを汲み上げて液槽２へと送出する送出ポンプ１２１を備えており、送出ポンプ１２１は送出管１２１ａを介して液槽２の流入口２０に向けてシリコン粉Ｐを含んだ廃液Ｌを送出する。

略直方体の箱状の液槽２は、例えば、合成樹脂等の絶縁部材によって形成されており、平面視矩形の底板２１と、底板２１の外周から一体的に＋Ｚ方向に立ち上がる４枚の側壁とからなり、底板２１と各側壁とで囲まれた空間にシリコン粉Ｐを含む廃液Ｌを溜めることができる。図１でＸ軸方向において対向する２枚の側壁（紙面奥側のみ図示）を側壁２２ａとして、Ｙ軸方向において対向する２枚の側壁を側壁２２ｂとする。
また、液槽２の上部には、廃液Ｌが溢れることを防止する図示しないオーバーフロー管が設けられている。オーバーフロー管は、タンク１２に連通しており、液槽２から溢れようとした廃液Ｌを再びタンク１２に導く。

液槽２内の廃液Ｌから液分を含むシリコン粉Ｐを取り出す取り出し手段３は、例えば、液槽２に配設しマイナスに帯電させる陰極板３０と、陰極板３０に対面させ液槽２から抜き差し可能としプラスに帯電させ液分を含むシリコン粉Ｐを吸着させる陽極板３１と、陽極板３１を保持する保持部３２０を上下方向に移動させ陽極板３１を液槽２から抜き取り又は液槽２に差し込みする抜き差し手段３２と、抜き差し手段３２で液槽２から抜き取った陽極板３１を挟んで付着しているシリコン粉Ｐを剥ぎ取る剥ぎ取り手段３６と、を備えている。

陽極板３１は、電気化学的に貴となる材料で構成され、平面形状が矩形状の平板状に形成されている。例えば、陽極板３１は、銅、銀、白金、又は金などの材料で構成することができる。本実施形態では、陽極板３１としてＳＵＳを適用している。

例えば、液槽２のＸ軸方向において対向する二枚の側壁２２ａの内側面には、図示しない複数の支持溝が形成されており、陽極板３１は、Ｘ軸方向に所定間隔を空けて該各支持溝に挿嵌された状態で、液槽２内に配設されている。即ち、複数の陽極板３１は、その表面が液槽２の長手方向（Ｙ軸方向）と直交する状態、言い換えると、液槽２の幅方向（Ｘ軸方向）と平行な状態で、互いに間隔をあけて配置されている。陽極板３１の上端面には、例えば、幅方向（Ｘ軸方向）の中央部から互いに間隔をあけて上方に突出した二つの被係合部３１０が設けられている。被係合部３１０は、矩形状の板状に形成され、中央にＸ軸方向に貫通した被係合孔３１０ａが設けられている。被係合孔３１０ａには、抜き差し手段３２の保持部３２０の係合ピン３２０ａが進入して係合する。

陰極板３０は、互いに隣り合う陽極板３１の間に設けられている。即ち、陰極板３０は、陽極板３１にＹ軸方向において対向して、陽極板３１と離間して交互に複数配設されており、陽極板３１と平行な状態になっている。

陰極板３０は、例えば、図１に示すように、側面視矩形状の筐体３３ａにより支持されており、筐体３３ａには排出部３３ｂが形成されている。排出部３３ｂは、例えば、筐体３３ａ内に流入したシリコン粉Ｐが除去された浄水を図示しない浄水貯水タンクへと送給する配管である。そして、陰極板３０は筐体３３ａの両側開口面を塞ぐように互いに間隔をあけて平行をなすように配設されている。

陰極板３０は、陽極板３１と同様に、電気化学的に貴となる材料で構成され、平面形状が矩形の平板状に形成されている。例えば、陰極板３０は、銅、銀、白金、又は金などの材料で構成することができる。本実施形態では、陰極板３０としてＳＵＳを適用している。陰極板３０は、網目を備える板状に形成されており、網目でシリコン粉Ｐを引っ掛ける機能を有することなく、マイナスに帯電されることでシリコン粉Ｐに対して斥力を発生させる。即ち、陰極板３０は、マイナスに帯電されることで、廃液Ｌの液体としての浄水のみの通過を許容し、マイナスに帯電したシリコン粉Ｐとの間に斥力を生じて、シリコン粉Ｐの通過を規制する。これによって、筐体３３ａと陰極板３０とは、陰極板３０を通過した浄水が存在する領域を内側に形成し、陰極板３０がシリコン粉Ｐとの間に斥力を生じることで、浄水が存在する領域を液槽２内の廃液Ｌから区画する。

各陰極板３０及び各陽極板３１の下端と液槽２の底板２１との間には所定幅の隙間が設けられており、液槽２に流入した廃液Ｌは、該隙間を通り陰極板３０と陽極板３１との間を上昇していく。

本実施形態において、陽極板３１と陰極板３０との間には直流電圧が印加される（図２参照）。すなわち、陽極板３１に直流電源ＤＣのプラス（＋）側が電気的に接続されて廃液Ｌ中でプラスに帯電される。陽極板３１は、廃液Ｌ中でプラスに帯電されて、廃液Ｌ中でマイナスに帯電したシリコン粉Ｐを吸着するために用いられる。一方、陰極板３０に直流電源ＤＣのマイナス（－）側が電気的に接続されて廃液Ｌ中でマイナスに帯電される。

図１に示す陽極板３１を液槽２から抜き取り又は液槽２に差し込みする抜き差し手段３２は、Ｙ軸方向移動手段３４によって、液槽２の上方を水平にＹ軸方向に往復移動可能となっている。Ｙ軸方向移動手段３４は、Ｙ軸方向に延在するベース３４１と、ベース３４１に沿ってＹ軸方向に移動可能でＺ軸方向に延在する鉛直板３４２と、鉛直板３４２を移動させる図示しないボールネジ機構等とを備えている。

抜き差し手段３２は、鉛直板３４２の側面を可動部材３２３によってＺ軸方向に往復移動可能となっている。
抜き差し手段３２の陽極板３１を保持する保持部３２０は、例えば、可動部材３２３の側面に配設された一対のチャックシリンダである。一対の保持部３２０は、液槽２の幅方向（Ｘ軸方向）に互いに間隔をあけて配設されている。一対の保持部３２０は、可動部材３２３に取り付けられたシリンダ本体３２０ｂと、シリンダ本体３２０ｂから液槽２の幅方向（Ｘ軸方向）に突没自在に設けられた係合ピン３２０ａとを備えている。一対の保持部３２０は、例えば、シリンダ本体３２０ｂから突出する係合ピン３２０ａがＸ軸方向において互いに近づく状態となっている。各係合ピン３２０ａは、可動部材３２３が降下して保持部３２０が陽極板３１の上方に位置付けられた状態でシリンダ本体３２０ｂから突出すると、陽極板３１の各被係合部３１０の被係合孔３１０ａにそれぞれ挿嵌される。これによって、抜き差し手段３２の保持部３２０が陽極板３１を保持した状態になる。

抜き差し手段３２で液槽２から抜き取った陽極板３１を挟んで付着しているシリコン粉Ｐを剥ぎ取る剥ぎ取り手段３６は、図１においては簡略化して示しており、図３において詳しく示している。剥ぎ取り手段３６は、乾燥ボックス６０の一方の端側（－Ｙ方向側）に設けられた進入口６０４の上方近傍に配設されている。剥ぎ取り手段３６は、一対の開閉シリンダ３６０（電動シリンダまたはエアシリンダ）と、一対の開閉シリンダ３６０を支持する一対の支持板部３６１と、一対の開閉シリンダ３６０によってＹ軸方向に移動する一対の剥ぎ取りプレート３６２とを備えている。

一対の開閉シリンダ３６０は、内部に図示しないピストンを備える筒状のシリンダチューブ３６０ａと、シリンダチューブ３６０ａに挿入され外側端がピストンに取り付けられたピストンロッド３６０ｂとを備える。ピストンロッド３６０ｂの内側端に剥ぎ取りプレート３６２は固定されており、剥ぎ取りプレート３６２は、陽極板３１の幅（Ｘ軸方向長さ）よりも僅かに長い長さでＸ軸方向に延在している。

このような構成である剥ぎ取り手段３６は、陽極板３１の表面を剥ぎ取りプレート３６２で挟み込むことができる。陽極板３１の表面を挟み込んだ状態で、抜き差し手段３２の陽極板３１を保持した保持部３２０が例えば上方に引き上げられることで、剥ぎ取りプレート３６２は陽極板３１に吸着された液分を含むシリコン粉Ｐを剥ぎ取ることができる。

例えば、液槽２に隣接する位置に、図１、３に示すシリコン粉Ｐから液分を除去する乾燥手段６が配設されており、取り出し手段３によって取り出された液分を含むシリコン粉Ｐを載せて収集ボックス５９へと搬送する搬送ベルト５１が、乾燥手段６を構成する乾燥ボックス６０内にＹ軸方向に延在するように配設されている。

乾燥手段６は、少なくとも搬送ベルト５１の上面を包囲して搬送ベルト５１の搬送方向（＋Ｙ方向）に延在し該搬送方向に気体を流す通気路６００を備える乾燥ボックス６０と、乾燥ボックス６０内に該搬送方向（＋Ｙ方向）に向かう乱気流を形成する乱気流形成手段６１と、を備えている。

乾燥ボックス６０は、例えば、平面視略直方体状の外形を備えており、矩形の底板６０１と、底板６０１の外周から一体的に＋Ｚ方向に立ち上がる４枚の側壁と、側壁の上端に連結され搬送方向に直交する方向（Ｚ軸方向）で搬送ベルト５１の上面に対面する天板６０３とで構成されている。図１、３でＸ軸方向において対向する２枚の側壁（紙面奥側のみ図示）を側壁６０２ａとして、Ｙ軸方向において対向する２枚の側壁を側壁６０２ｂとする。

天板６０３の一方の端側（－Ｙ方向側）には、陽極板３１から剥ぎ取られ落下した液分を含むシリコン粉Ｐが乾燥ボックス６０内に進入するための進入口６０４が厚み方向に貫通形成されている。進入口６０４の上方には、ヒンジによって開閉可能な蓋状の給気部６１２が配設されている。例えば、進入口６０４の下方には、剥ぎ取られ落下した液分を含むシリコン粉Ｐを搬送ベルト５１上にガイドするように傾けられたガイド板６０４ｂが配設されている。
また、天板６０３の他方の端側（＋Ｙ方向側）には、乾燥ボックス６０外に気体を排気する排気部６１３が取り付けられている。
底板６０１の他方の端側（＋Ｙ方向側）には、排出口６０９が厚み方向に貫通形成されており、搬送ベルト５１は乾燥後のシリコン粉Ｐ１（図１参照）を該排出口６０９に向かって落下させる。

乾燥ボックス６０内に該搬送方向（＋Ｙ方向）に向かう乱気流を形成する乱気流形成手段６１は、搬送方向（＋Ｙ方向）に直交する方向（Ｚ軸方向）で搬送ベルト５１の上面に対面する乾燥ボックス６０の天板６０３の下面に配設する複数の凸部６１１と、乾燥ボックス６０の一方の端側（－Ｙ方向側）から乾燥ボックス６０内に給気する給気部６１２と、乾燥ボックス６０の他方の端側（＋Ｙ方向側）から乾燥ボックス６０外に気体を排気する排気部６１３とを備えている。

凸部６１１は、図１，３に示す例においては半球体状の外形を備えているが、これに限定されず、円柱状や角柱状の外形を備えていてもよい。凸部６１１は、例えば、天板６０３の下面にＸ軸方向及びＹ軸方向に所定の等間隔を空けて複数配設されているが、天板６０３の下面にランダムに複数配設されていてもよい。
また、凸部６１１が円柱状や角柱状の外形の場合には、Ｘ軸方向に延在させＹ軸方向に所定の等間隔を空けて複数配設させてもよい。

蓋状の給気部６１２は、複数の給気孔６１２ａを備えている。
排気部６１３は、例えば、電動ファンであり、電動ファンが回転することで乾燥ボックス６０内の気体が吸い上げられて乾燥ボックス６０外へと排気される。

搬送ベルト５１を回転させるモータ５２は、例えば、側壁６０２ａに固定されており、モータ５２のシャフトには、駆動ローラ５４１が取り付けられており、駆動ローラ５４１には無端の搬送ベルト５１が巻回されている。側壁６０２ａ上でモータ５２から所定距離だけがＹ軸方向に離した位置には従動ローラ５４２が取り付けられており、搬送ベルト５１は、この従動ローラ５４２にも巻回されている。モータ５２が駆動ローラ５４１を回転駆動することで、駆動ローラ５４１及び従動ローラ５４２の回転に伴って搬送ベルト５１が回動する。

シリコン粉回収装置１は、例えば、搬送ベルト５１の上に載置された液分を含むシリコン粉Ｐを搬送ベルト５１の上で所定の厚みに引き延ばす厚み調整手段５５を備えている。本実施形態における厚み調整手段５５は、例えば、乾燥ボックス６０内において搬送ベルト５１の上方に所定の隙間を空けて配設されたＸ軸方向に延在する棒状体である。厚み調整手段５５のＸ軸方向の両端は、例えば、各側壁６０２ａに固定されている。

乾燥ボックス６０の他方の端（＋Ｙ方向側の端）の下方には、収集ボックス５９が配設されている。収集ボックス５９は、例えば、外形が略直方体状に形成されており、乾燥ボックス６０の排出口６０９の直下において開口している。収集ボックス５９の上部には、例えば、図示しないセンサ（例えば、透過型光センサ）が配設されている。乾燥したシリコン粉Ｐ１（図１参照）が収集ボックス５９内に落とされていき、収集ボックス５９内にシリコン粉Ｐ１が所定高さまで溜まると、該センサによって収集ボックス５９を交換すべき旨の発報がなされる。

以下に、加工水を供給しつつ図１に示す固体のシリコンＳを砥石４０４ｂで削り、排出されるシリコン粉Ｐを含んだ廃液Ｌから液分を含んだシリコン粉Ｐを回収する場合の、シリコン粉回収装置１の動作について説明する。

まず、シリコンＳが保持テーブル４１の保持面４１ａで吸引保持された後、テーブル支持台４２が駆動して保持テーブル４１上のシリコンＳが砥石４０４ｂと対向する研削位置で位置決めされた状態になる。
モータ４０２が回転軸４００をＺ軸方向の軸心周りに回転駆動し、これに伴って研削ホイール４０４が回転する。研削手段４０が降下していき、回転する砥石４０４ｂが保持テーブル４１で保持されたシリコンＳの上面に当接することで研削が行われる。また、保持テーブル４１が所定の回転速度で回転するのに伴い保持面４１ａ上のシリコンＳも回転するので、砥石４０４ｂがシリコンＳの上面全面の研削加工を行う。研削中は、砥石４０４ｂとシリコンＳの上面との接触部位に加工水が供給され、接触部位が冷却・洗浄される。

この研削加工によってシリコンＳが研削されて微細な粉末状をなすシリコン粉Ｐが形成されると共に、シリコン粉Ｐが加工水に混入して廃液Ｌが生成される。生成された廃液Ｌは、開口４９ａを介してウォーターケース４８に流れ込んだ後、給液管４８５ａ、タンク１２、及び送出管１２１ａを経て液槽２に流入して溜められる。

このように廃液Ｌが液槽２に貯液された状態において、図２に示すように、廃液Ｌに陽極板３１及び陰極板３０を着液させ、陽極板３１に直流電源ＤＣのプラス（＋）を通電する一方、陰極板３０に直流電源ＤＣのマイナス（－）を通電する。この結果、陽極板３１と陰極板３０との間には電界が形成される。そして、廃液Ｌに混入されてマイナス（－）に帯電されているシリコン粉Ｐは、電気泳動によって、マイナス（－）に帯電された陰極板３０から反発し、プラス（＋）に帯電された陽極板３１に吸着される。

一定量のシリコン粉Ｐを陽極板３１が吸着した後、図１に示すＹ軸方向移動手段３４が抜き差し手段３２の保持部３２０を１枚の陽極板３１の上方に位置づける。次いで、保持部３２０が降下して陽極板３１を保持し、陽極板３１を液槽２内の廃液Ｌから引き上げる。そして、Ｙ軸方向移動手段３４が、陽極板３１を保持した保持部３２０を乾燥ボックス６０の進入口６０４上方まで移動させる。

その後、図３に示すように、剥ぎ取り手段３６の一対の開閉シリンダ３６０で一対の剥ぎ取りプレート３６２を水平移動させて、剥ぎ取りプレート３６２で陽極板３１を挟み込む。この状態から可動部材３２３（図１参照）が保持部３２０を上昇させて陽極板３１を引き上げる。これにより、陽極板３１から液分を含むシリコン粉Ｐが剥ぎ取られ、図４に示すように塊となって乾燥ボックス６０の進入口６０４からボックス内部のガイド板６０４ｂに落下して、さらに、搬送ベルト５１上へと移動する。

次いで、乾燥ボックス６０の蓋状の給気部６１２が閉じられた状態になる。また、モータ５２、駆動ローラ５４１、及び従動ローラ５４２により搬送ベルト５１を回動させて液分を含んだシリコン粉Ｐを－Ｙ方向側から＋Ｙ方向側に搬送する。図５に示すように、搬送ベルト５１の上方には厚み調整手段５５が配設されているため、搬送ベルト５１上の液分を含んだシリコン粉Ｐは、厚み調整手段５５の下方を通過することで、搬送ベルト５１上で所定の厚み（１ｍｍ～２ｍｍ）に引き延ばされる。

上記搬送ベルト５１による液分を含んだシリコン粉Ｐの搬送が行われると共に、排気部（電動ファン）６１３を回転させて、乾燥ボックス６０内の気体を吸い上げて乾燥ボックス６０外へと排気部６１３から排気する。これによって、給気部６１２の給気孔６１２ａから乾燥ボックス６０内に気体（空気）が給気され、通気路６００を搬送方向（－Ｙ方向から＋Ｙ方向）に気体が流れる。

乾燥ボックス６０内の通気路６００を搬送方向に流れる気体は、乾燥ボックス６０の天板６０３の下面に配設された乱気流形成手段６１の凸部６１１に衝突することで乱気流となる。即ち、不規則な気体の渦が搬送ベルト５１上で発生すると共に、搬送方向に気体が流れていく。その結果、搬送ベルト５１の上面の液分を含むシリコン粉Ｐの上面に乱気流が噴き付けられることで、液分を含んだシリコン粉Ｐの液分が蒸発し、シリコン粉Ｐが乾燥する。

このように、液分を含んだシリコン粉Ｐから液分が除去されることで、搬送ベルト５１上には乾燥したシリコン粉Ｐ１のみが残存する。搬送ベルト５１上の乾燥したシリコン粉Ｐ１は、従動ローラ５４２を超えて搬送されると、収集ボックス５９内に落下する。これにより、収集ボックス５９において液分が除去されたシリコン粉Ｐ１を採取することができる。

上記のように、本発明に係るシリコン粉回収装置１は、廃液Ｌを溜める液槽２と、液槽２内の廃液Ｌから液分を含むシリコン粉Ｐを取り出す取り出し手段３と、取り出し手段３によって取り出された液分を含むシリコン粉Ｐを載せて収集ボックス５９へと搬送する搬送ベルト５１と、搬送ベルト５１を回転させるモータ５２と、搬送ベルト５１で搬送される液分を含むシリコン粉Ｐから液分を除去する乾燥手段６と、を備え、乾燥手段６は、少なくとも搬送ベルト５１の上面を包囲して搬送ベルト５１の搬送方向に延在し搬送方向に気体を流す通気路６００を備える乾燥ボックス６０と、乾燥ボックス６０内に搬送方向に向かう乱気流を形成する乱気流形成手段６１と、を備え、乱気流形成手段６１は、搬送方向に直交する方向で搬送ベルト５１の上面に対面する乾燥ボックス６０の天板６０３の下面に配設する複数の凸部６１１と、乾燥ボックス６０の一方の端側から乾燥ボックス６０内に給気する給気部６１２と、乾燥ボックス６０の他方の端側から乾燥ボックス６０外に気体を排気する排気部６１３とを備えており、通気路６００を搬送方向に流れる気体が凸部６１１で乱気流となり、搬送ベルト５１の上面の液分を含むシリコン粉Ｐの上面に乱気流が噴き付けられることでシリコン粉Ｐを乾燥させてから、シリコン粉Ｐを収集ボックス５９に回収することができる。したがって、ヒータを用いないで液分を含んだシリコン粉Ｐを乾燥させることが可能である。
また、乱気流が噴き付けられることで液分を含むシリコン粉Ｐを乾燥させているので従来より搬送ベルト５１を短くすることが可能である。

また、本発明に係るシリコン粉回収装置１は、搬送ベルト５１の上に載置された液分を含むシリコン粉Ｐを搬送ベルト５１の上で所定の厚みに引き延ばす厚み調整手段５５を備えることで、多くのシリコン粉Ｐに満遍なく乱気流を噴き付けることが可能となり、より効率よくシリコン粉Ｐを乾燥させることができる。

取り出し手段３は、液槽２に配設しマイナスに帯電させる陰極板３０と、陰極板３０に対面させ液槽２から抜き差し可能としプラスに帯電させ液分を含むシリコン粉Ｐを吸着させる陽極板３１と、陽極板３１を保持する保持部３２０を上下方向に移動させ陽極板３１を液槽２から抜き取り又は液槽２に差し込みする抜き差し手段３２と、抜き差し手段３２で液槽２から抜き取った陽極板３１を挟んで付着しているシリコン粉Ｐを剥ぎ取る剥ぎ取り手段３６と、を備えることで、多くのシリコン粉Ｐを効率よく液槽２から取り出して搬送ベルト５１上に載置することが可能となる。

なお、本発明に係るシリコン粉回収装置１は本実施形態に限定されるものではなく、また、添付図面に図示されている研削装置４及びシリコン粉回収装置１の各構成の形状や大きさ等についても、これに限定されず、本発明の効果を発揮できる範囲内で適宜変更可能である。

例えば、図６に示す乾燥手段６Ａは、図５に示す乾燥手段６の構成の一部を変更したものである。乾燥手段６Ａにおいては、給気部６１２は窒素ガスを給気し、収集ボックス５９内と乾燥ボックス６０内とを窒素雰囲気にする。即ち、閉じられた状態の蓋状の給気部６１２の複数の給気孔６１２ａには、窒素ガス（Ｎ_２ガス）供給源６１９が配管を介して連通している。
また、乾燥手段６Ａにおける排気部６１８は、排気口６１８ａを備える板状部材である。

乾燥手段６Ａにおいては、乱気流形成手段６１を構成する凸部６１７は、例えば、円柱状又は角柱状に形成されており、天板６０３の下面にＸ軸方向及びＹ軸方向に所定の等間隔を空けて複数配設されている。
また、凸部６１７が円柱状や角柱状の外形の場合には、Ｘ軸方向に延在させＹ軸方向に所定の等間隔を空けて複数配設させてもよい。
図６に示す乾燥後のシリコン粉Ｐ１が収集される収集ボックス５８は、乾燥ボックス６０の排出口６０９と連結されており、外気が入り込まないようになっている。また、収集ボックス５８には、例えば、供給パイプ５８０が貫通するように取り付けられており、該供給パイプ５８０には窒素ガス（Ｎ_２ガス）供給源５８８が連通している。窒素ガス供給源５８８から、収集ボックス５８内に独自に窒素ガスが供給されることで、収集ボックス５８内もより確実に窒素雰囲気とすることができる。

図１に示す陽極板３１から液分を含むシリコン粉Ｐが剥ぎ取られ、搬送ベルト５１上に載置された後、乾燥ボックス６０の蓋状の給気部６１２が閉じられた状態になる。また、モータ５２、駆動ローラ５４１、及び従動ローラ５４２により搬送ベルト５１を回動させて液分を含んだシリコン粉Ｐを－Ｙ方向側から＋Ｙ方向側に搬送する。搬送ベルト５１上の液分を含んだシリコン粉Ｐは、厚み調整手段５５の下方を通過することで、搬送ベルト５１上で所定の厚み（１ｍｍ～２ｍｍ）に引き延ばされる。

上記搬送ベルト５１による液分を含んだシリコン粉Ｐの搬送が行われると共に、窒素ガス供給源６１９から、窒素ガスが給気部６１２の給気孔６１２ａを介して乾燥ボックス６０内へと給気されていき、通気路６００を搬送方向（－Ｙ方向から＋Ｙ方向）に窒素ガスが流れ、乾燥ボックス６０内が窒素雰囲気となる。

乾燥ボックス６０内の通気路６００を搬送方向に流れる窒素ガスは、乾燥ボックス６０の天板６０３の下面に配設された乱気流形成手段６１の凸部６１７に衝突することで乱気流となる。即ち、不規則な気体の渦が搬送ベルト５１上で発生すると共に、搬送方向に窒素ガスが流れていき、その結果、搬送ベルト５１の上面の液分を含むシリコン粉Ｐの上面に乱気流となった窒素ガスが噴き付けられることで、液分を含んだシリコン粉Ｐの液分が蒸発し、シリコン粉Ｐが乾燥する。シリコン粉Ｐを乾燥させた窒素ガスは、排気部６１８の排気口６１８ａから乾燥ボックス６０の外部に排気される。

このように、液分を含んだシリコン粉Ｐから液分が除去された後、乾燥したシリコン粉Ｐ１は、収集ボックス５８内に落下する。これにより、収集ボックス５８において液分が除去されたシリコン粉Ｐ１を採取することができる。なお、窒素ガス供給源６１９から乾燥ボックス６０内に供給された窒素ガスの一部は、収集ボックス５８内部にも滞留するため、収集ボックス５８内部も窒素雰囲気となる。なお、別途、窒素ガス供給源５８８から収集ボックス５８内に窒素ガスを供給してもよい。

図６に示すように給気部６１２は窒素ガスを乾燥ボックス６０内に給気し、収集ボックス５８内と乾燥ボックス６０内とを窒素雰囲気にすることで、乾燥ボックス６０内でシリコン粉Ｐを乾燥している最中や乾燥したシリコン粉Ｐ１を収集ボックス５８内に回収後にシリコン粉に酸化膜を形成させないようにすることが可能となる。

４：研削装置４９：基台４９ａ：開口
４０：研削手段４００：回転軸４０４：研削ホイール４０４ｂ：砥石
４１：保持テーブル４１ａ：保持面４２：テーブル支持台
４８：ウォーターケース４８４：桶部４８６：排液口４８５ａ：給液管
１２：タンク１２１：送出ポンプ
１：シリコン粉回収装置
２：液槽
３：取り出し手段３０：陰極板３３ａ：筐体３３ｂ：排出部
３１：陽極板３１０：被係合部３１０：被係合孔
３２：抜き差し手段３２０：保持部３２２３：可動部材
３４：Ｙ軸方向移動手段３４２：鉛直板
３６：剥ぎ取り手段３６０：一対の開閉シリンダ３６２：一対の剥ぎ取りプレート
５１：搬送ベルト５２：モータ５５：厚み調整手段５９：収集ボックス
６：乾燥手段
６０：乾燥ボックス６００：通気路６０３：天板６０４：進入口６０９：排出口
６１１：凸部６１２：給気部６１３：排気部
６Ａ：乾燥手段６１８：排気部６１９：窒素ガス供給源

Claims

加工水を供給しつつ固体のシリコンを砥石で削り、排出されるシリコン粉を含んだ廃液からシリコン粉を回収するシリコン粉回収装置であって、
廃液を溜める液槽と、該液槽内の廃液から液分を含むシリコン粉を取り出す取り出し手段と、該取り出し手段によって取り出された液分を含む該シリコン粉を載せて収集ボックスへと搬送する搬送ベルトと、該搬送ベルトを回転させるモータと、該搬送ベルトで搬送される該液分を含む該シリコン粉から該液分を除去する乾燥手段と、を備え、
該乾燥手段は、少なくとも該搬送ベルトの上面を包囲して該搬送ベルトの搬送方向に延在し該搬送方向に気体を流す通気路を備える乾燥ボックスと、該乾燥ボックス内に該搬送方向に向かう乱気流を形成する乱気流形成手段と、を備え、
該乱気流形成手段は、該搬送ベルトの上面に対面する該乾燥ボックスの天板の下面から下方に突出させて間隔をあけて配設され該搬送方向に平行な方向の縦断面が半球である複数の凸部と、該乾燥ボックスの一方の端側から該乾燥ボックス内に給気する給気部と、該乾燥ボックスの他方の端側から該乾燥ボックス外に気体を排気する排気部とを備え、
該通気路を該搬送方向に流れる気体が該凸部に衝突して乱気流となり、該搬送ベルトの上面の該液分を含むシリコン粉の上面に該乱気流が噴き付けられることで該シリコン粉を乾燥させて回収するシリコン粉回収装置。
前記凸部は、前記搬送方向に直交する方向に延在する半円柱である、請求項１記載のシリコン粉回収装置。
前記取り出し手段は、
前記液槽に配設しマイナスに帯電させる陰極板と、該陰極板に対面させ該液槽から抜き差し可能としプラスに帯電させ前記液分を含むシリコン粉を吸着させる陽極板と、該陽極板を保持する保持部を上下方向に移動させ該陽極板を該液槽から抜き取り又は該液槽に差し込みする抜き差し手段と、該抜き差し手段で該液槽から抜き取った該陽極板を挟んで付着している該シリコン粉を剥ぎ取る剥ぎ取り手段と、を備えた請求項１、又は２記載のシリコン粉回収装置。
前記給気部は窒素ガスを給気し、前記収集ボックス内と前記乾燥ボックス内とを窒素雰囲気にする請求項１、２、又は３記載のシリコン粉回収装置。