JP-2026077896-A - 多結晶シリコンの破砕装置及び多結晶シリコンの破砕方法

Abstract

【課題】所望の粒子サイズの多結晶シリコンの収率を向上するとともに、多結晶シリコンの微粉が発生する量を十分に低減する。 【解決手段】多結晶シリコン（Ｓ）の破砕装置（１）は、多結晶シリコン（Ｓ）を第１部材（１０）と第２部材（２０）との間に挟み込むことにより、多結晶シリコン（Ｓ）を破砕する駆動部（３０）を備え、駆動部（３０）は、第１部材（１０）と第２部材（２０）との間の最短間隔（Ｄ１）が１７ｍｍ以上３０ｍｍ以下となるように、第１部材（１０）及び第２部材（２０）の少なくとも一方を駆動する。 【選択図】図１

Inventors

• 植杉 真也

Assignees

• 株式会社トクヤマ

Dates

Publication Date

20260513

Application Date

20260304

Claims (6)

1. 第１部材と、 前記第１部材に対向するように配置される第２部材と、 前記第１部材及び前記第２部材の少なくとも一方を駆動し、多結晶シリコンを前記第１部材と前記第２部材との間に挟み込むことにより、前記多結晶シリコンを破砕する駆動部と、を備え、 前記駆動部は、前記第１部材と前記第２部材との間の最短間隔が１７ｍｍ以上３０ｍｍ以下となるように、前記第１部材及び前記第２部材の少なくとも一方を駆動することを特徴とする多結晶シリコンの破砕装置。
2. 前記第１部材と前記第２部材との間に前記多結晶シリコンを上方から搬送する搬送部と、 前記第１部材及び前記第２部材の上方に設けられる第１センサであって、前記第１部材及び前記第２部材に挟まれている前記多結晶シリコンと前記第１センサとの間の距離を検知する第１センサと、 前記第１センサによる前記距離の検知結果に基づき、前記搬送部の駆動を制御する制御部と、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の多結晶シリコンの破砕装置。
3. 前記第１部材及び前記第２部材の下方に設けられ、前記第１部材及び前記第２部材によって破砕された前記多結晶シリコンが堆積する空間を形成する筐体をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の多結晶シリコンの破砕装置。
4. 前記第１部材と前記第２部材との間に前記多結晶シリコンを上方から搬送する搬送部と、 前記筐体の内部に設けられる第２センサであって、前記筐体の内部に堆積する前記多結晶シリコンが、前記筐体の底面からの所定の高さに達したかを検知する第２センサと、 前記筐体の内部に堆積する前記多結晶シリコンが、前記所定の高さに達したことを前記第２センサが検知した場合、前記搬送部の駆動を停止する制御部と、をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の多結晶シリコンの破砕装置。
5. 前記最短間隔は、前記第１部材と前記第２部材とが最も接近した状態での間隔であることを特徴とする請求項１に記載の多結晶シリコンの破砕装置。
6. 第１部材と、前記第１部材に対向するように配置される第２部材と、の間に多結晶シリコンを投入する投入工程と、 前記第１部材及び前記第２部材の少なくとも一方を駆動し、前記投入工程によって投入された前記多結晶シリコンを前記第１部材と前記第２部材との間に挟み込むことにより、前記多結晶シリコンを破砕する駆動工程と、を含み、 前記駆動工程において、前記第１部材と前記第２部材との間の最短間隔が１７ｍｍ以上３０ｍｍ以下となるように、前記第１部材及び前記第２部材の少なくとも一方を駆動することを特徴とする多結晶シリコンの破砕方法。

Description

本発明は、多結晶シリコンの破砕装置及び多結晶シリコンの破砕方法に関する。 特許文献１には、固定刃及び可動刃を有し、固定刃と可動刃との間の最短ギャップを２～１６ｍｍに調整可能なジョークラッシャーを用いて、多結晶シリコンを破砕する多結晶シリコンの破砕方法が開示されている。 特開２０１５－０４７５９４号公報 図１は、本発明の一実施形態に係る多結晶シリコンの破砕装置の構成の一例を示す概略図である。図１に示す破砕装置が備える第１センサを説明するための図である。図１に示す破砕装置において、第１部材と第２部材との間の最短間隔を説明するための図である。図１に示す破砕装置が備える第１部材及び第２部材の下方に設けられた筐体を説明するための図である。図１に示す破砕装置の変形例２としての破砕装置の構成の一例を示す概略図である。本発明の実施例１に係る微粉発生率及び収率を示すグラフである。本発明の実施例２に係る充填率と割合との関係を示すグラフである。本発明の実施例３に係る微粉発生率と収率との関係を示すグラフである。 〔多結晶シリコンの破砕装置〕 図１は、本発明の一実施形態に係る多結晶シリコンＳの破砕装置１の構成の一例を示す概略図である。図２は、図１に示す破砕装置１が備える第１センサ５０を説明するための図である。図２では、駆動部３０、制御部６０、プレート受け部７０及びトグルプレートＴ１が省略されている。以下の説明は、破砕装置１について説明するものであるが、多結晶シリコンＳの破砕方法の説明も兼ねている。 破砕装置１は、多結晶シリコンＳを破砕する装置であり、ジョークラッシャーと呼ばれるものである。図１に示すように、破砕装置１は、第１部材１０と、第２部材２０と、駆動部３０と、搬送部４０と、第１センサ５０と、制御部６０と、プレート受け部７０と、トグルプレートＴ１と、を備える。 （第１部材及び第２部材） 第１部材１０は、所定位置に固定されており、破砕装置１が備える図示しないフレームに固定されている。第１部材１０は固定歯１０ａを有する。第１部材１０及び第２部材２０は、多結晶シリコンＳの破砕に用いられる。第２部材２０は、駆動部３０に固定されており、第１部材１０に対向するように配置される。第２部材２０は可動歯２０ａを有する。 （駆動部） 駆動部３０は、第２部材２０を駆動し、搬送部４０によって投入される多結晶シリコンＳを第１部材１０と第２部材２０との間に挟み込むことにより、多結晶シリコンＳを破砕する。駆動部３０は、回転軸３１を有し、第２部材２０は回転軸３１に固定されている。駆動部３０は、図示しないモータを有し、当該モータにより回転軸３１を回転させ、回転軸３１を基準として第２部材２０を移動させる。このようにして、駆動部３０は、第１部材１０と第２部材２０との間の距離が変更されるように、第２部材２０を駆動する。 駆動部３０は、第１部材１０と第２部材２０との間の最短間隔Ｄ１が１７ｍｍ以上３０ｍｍ以下となるように、第２部材２０を駆動する。具体的には、最短間隔Ｄ１は、第１部材１０と第２部材２０とが最も接近した状態での間隔である。つまり、駆動部３０では、最短間隔Ｄ１が１７ｍｍ以上３０ｍｍ以下となるように、回転軸３１が回転可能な範囲が限定されている。 このように、駆動部３０は、第１部材１０と第２部材２０との間の最短間隔Ｄ１が１７ｍｍ以上３０ｍｍ以下となるように、第２部材２０を駆動する。これにより、粒子サイズが８ｍｍよりも大きく５０ｍｍ以下である多結晶シリコンＳの収率を向上するとともに、粒子サイズが８ｍｍ以下である多結晶シリコンＳの微粉が発生する量を低減することができる。 このような効果は、例えば、国連が提唱する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標１２「持続可能な生産消費形態を確保する」等の達成にも貢献するものである。多結晶シリコンＳの収率を向上することができる効果と、多結晶シリコンＳの微粉が発生する量を低減することができる効果と、の詳細については後述の実施例１にて説明する。 また、上述した通り、第１部材１０と第２部材２０とが最も接近した状態で、第１部材１０と第２部材２０との間の最短間隔Ｄ１が１７ｍｍ以上３０ｍｍ以下となる。これにより、粒子サイズが８ｍｍよりも大きく５０ｍｍ以下である多結晶シリコンＳの収率をより向上するとともに、粒子サイズが８ｍｍ以下である多結晶シリコンＳの微粉が発生する量をより低減することができる。 図３は、図１に示す破砕装置１において、第１部材１０と第２部材２０との間の最短間隔Ｄ１を説明するための図である。また、図３は、第１部材１０の固定歯１０ａ及び第２部材２０の可動歯２０ａを上方から見た図である。図３に示すように、固定歯１０ａ及び可動歯２０ａにはそれぞれ、複数の山部Ｍ１と複数の谷部Ｖ１とが交互に形成されている。最短間隔Ｄ１は、固定歯１０ａ及び可動歯２０ａのうち一方の山部Ｍ１の頂点と、固定歯１０ａ及び可動歯２０ａのうち他方における、当該一方の山部Ｍ１と対向する谷部Ｖ１の最も低い位置と、の間の間隔である。 （搬送部） 搬送部４０は、多結晶シリコンＳを搬送することにより、第１部材１０と第２部材２０との間に多結晶シリコンＳを上方から投入する。搬送部４０が多結晶シリコンＳを投入する工程は、投入工程の一例である。搬送部４０から投入された多結晶シリコンＳは、固定歯１０ａと可動歯２０ａとの間に入り、固定歯１０ａ及び可動歯２０ａによって破砕され、固定歯１０ａと可動歯２０ａとの間の隙間から下方に落下する。 搬送部４０は、例えば、振動することにより多結晶シリコンＳを搬送する図示しない振動フィーダを含んでもよい。当該振動フィーダが振動することにより、多結晶シリコンＳが搬送方向Ｆ１に搬送される。搬送方向Ｆ１は、搬送部４０から駆動部３０に向かう方向である。上記振動フィーダの振動は、制御部６０によって制御される。 上記振動フィーダは、搬送方向Ｆ１に対して斜め上方向に振動する。具体的には、上記振動フィーダの振動方向は、搬送方向Ｆ１と、水平面に直交する鉛直上方向と、の間の方向である。上記振動フィーダは、例えば、バイブレータを用いて振動する振動フィーダ、または、電磁石を用いて振動する電磁フィーダである。 多結晶シリコンＳを搬送する搬送部４０として上記振動フィーダを用いることにより、搬送部４０の外部への多結晶シリコンＳの搬出を制御し易い。また、上記振動フィーダが振動することで、搬送部４０の上において複数の多結晶シリコンＳが水平方向に広がるため、第１部材１０と第２部材２０との間に投入される多結晶シリコンＳの量を極力一定にすることができる。 （第１センサ） 図２に示すように、第１センサ５０は、第１部材１０及び第２部材２０の上方に設けられる。第１センサ５０は、第１部材１０及び第２部材２０に挟まれている多結晶シリコンＳと第１センサ５０との間の距離Ｄ２を検知する。第１センサ５０は、例えば、レーザー光Ｌ１を下方向に出射する図示しない発光部と、レーザー光Ｌ１が多結晶シリコンＳで反射した光Ｌ２を受光する図示しない受光部と、を有するレーザーセンサである。 具体的には、第１センサ５０は、例えば、上記発光部がレーザー光Ｌ１を出射した時間から、上記受光部が光Ｌ２を受光した時間までの期間に基づき、距離Ｄ２を検知するレーザーセンサであってもよい。また、第１センサ５０は、三角測量式のレーザーセンサであってもよい。 （制御部） 制御部６０は、駆動部３０の駆動と搬送部４０の搬送とを制御する。制御部６０は、第１センサ５０による距離Ｄ２の検知結果に基づき、搬送部４０の駆動を制御する。第１センサ５０が検知した距離Ｄ２と、多結晶シリコンＳの充填率と、の間には負の相関関係がある。 具体的には、距離Ｄ２が短くなるほど、多結晶シリコンＳの充填率は大きくなり、距離Ｄ２が長くなるほど、多結晶シリコンＳの充填率は小さくなる。多結晶シリコンＳの充填率は、固定歯１０ａと可動歯２０ａとの間の空間ＳＰ１の体積に対する、多結晶シリコンＳが充填する部分の体積の割合である。 制御部６０は、第１センサ５０が検知した距離Ｄ２が所定値以上であるか否かを判定する。制御部６０は、第１センサ５０が検知した距離Ｄ２が上記所定値以上であると判定した場合、搬送部４０の駆動を継続する、つまり、上記振動フィーダの振動を継続する。 一方、制御部６０は、第１センサ５０が検知した距離Ｄ２が上記所定値未満であると判定した場合、搬送部４０の駆動を停止する、つまり、上記振動フィーダの振動を停止する。制御部６０は、第１センサ５０の検知結果に基づいて搬送部４０の駆動を制御することにより、多結晶シリコンＳの充填率を精度良く制御することができる。 また、制御部６０は、搬送部４０の駆動を制御している間、駆動部３０の駆動を継続する。これにより、搬送部４０の搬送が停止している間、多結晶シリコンＳは、第１部材１０及び第２部材２０によって破砕され、第１部材１０と第２部材２０との間の隙間から下方に落下するため、多結晶シリコンＳの充填率は低下する。制御部６０は、搬送部４０の駆動を停止した後に距離Ｄ２が上記所定値以上となった場合、搬送部４０の駆動を再開する。 このように、制御部６０は、第１部材１０及び第２部材２０に挟まれている多結晶シリコンＳと第１センサ５０との間の距離Ｄ２を検知する第１センサ５０の検知結果に基づき、搬送部４０の駆動を制御する。これにより、第１部材１０及び第２部材２０に挟まれる多結晶シリコンＳの量を精度良く制御することができる。 よって、所望のサイズの多結晶シリコンＳの収率を向上するとともに、多結晶シリコンＳの微粉が発生する量を低減できるように、第１部材１０及び第２部材２０に挟まれる多結晶シリコンＳの量を制御することができる。多結晶シリコンＳの収率を向上するとともに、多結晶シリコンＳの微粉が発生する量を低減できる効果の詳細については後述の実施例２にて説明する。 （プレート受け部及びトグルプレート） 第２部材２０における可動歯２０ａとは反対側の下部には、トグルプレートＴ１が接続されている。トグルプレートＴ１は、第２部材２０の下部とプレート受け部７０とを、相対移動可能に接続している。破砕装置１は、１つのトグルプレートＴ１を備えるシングルトグル方式の装置である。プレート受け部７０は上述したフレームに固定されている。 （筐体） 図４は、図１に示す破砕装置１が備える第１部材１０及び第２部材２０の下方に設けられた筐体８０を説明するための図である。図４では、駆動部３０、搬送部４０、第１センサ５０、制御部６０、プレート受け部７０及びトグルプレートＴ１が省略されている。図４に示すように、破砕装置１は、筐体８０，８１と、検知器８２と、第２センサ８３と、をさらに備えてもよい。 筐体８０は、第１部材１０及び第２部材２０の下方に設けられ、第１部材１０及び第２部材２０によって破砕された多結晶シリコンＳが堆積する空間ＳＰ２を形成する。空間ＳＰ２には、第１部材１０と第２部材２０との間の隙間から下方に落下する多結晶シリコンＳが堆積する。筐体８０は、例えば、樹脂から構成されており、上方が開放された箱状に形成されている。 このように、第１部材１０及び第２部材２０によって破砕された多結晶シリコンＳが、筐体８０によって形成される空間ＳＰ２に堆積するため、筐体８０に堆積した多結晶シリコンＳのうち、筐体８０に接触しない多結晶シリコンＳがある。よって、多結晶シリコンＳが他の部材に接触することを低減することができ、多結晶シリコンＳの表面汚染を低減することができる。 また、多結晶シリコンＳが筐体８０に堆積することにより、筐体８０に多結晶シリコンＳが堆積した状態では、第１部材１０及び第２部材２０から下方に落下した多結晶シリコンＳは、筐体８０に既に堆積している多結晶シリコンＳに衝突するため、筐体８０の底面８０ａに衝突する