(57)【要約】  鋳型１３は、溶湯２を受け入れるための凹部２１を備えている。凹部２１は、溶湯２に接触して溶湯２を凝固物へと変化させるための内壁面２９で構成されているとともに、凝固物の引き抜き方向Ｄ１に向かって開口している。第１輪郭線２３ｐと第２輪郭線２５ｐとによる曲線は、開始点４３及び４５の位置に尖点を有している。幅方向Ｄ２に関する第１輪郭線２３ｐから第２輪郭線２５ｐまでの距離は、引き抜き方向Ｄ１の上流側から下流側に進むにつれて連続的に増加している。第１終了点３３又は第２終了点３５を通り、鋳型１３の断面に垂直な軸を中心として、時計回り方向又は反時計周り方向に鋳造棒３が回転変位できるように、凹部２１における内壁面２９の形状が定められている。
2012157214.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料の溶湯を供給し、供給された前記原料を凝固させながら前記原料の凝固物を引き抜くことによって、前記原料の鋳造棒を製造するための鋳型であって、
前記溶湯を受け入れるための凹部を備え、
前記凹部は、前記溶湯に接触して前記溶湯を前記凝固物へと変化させるための内壁面で構成されているとともに、前記凝固物の引き抜き方向に向かって開口しており、
前記引き抜き方向に平行な基準平面で前記凹部を切断したときに観察される断面において、前記内壁面が、それぞれ前記引き抜き方向に沿って延びる第１輪郭線及び第２輪郭線を示し、
前記第１輪郭線及び前記第２輪郭線が、それぞれ、曲線で構成されており、
前記断面上で、（i）前記引き抜き方向に垂直な方向を幅方向、（ii）前記引き抜き方向における前記第１輪郭線の最も下流側の位置を第１終了点、（iii）前記引き抜き方向における前記第２輪郭線の最も下流側の位置を第２終了点、（iv）前記引き抜き方向における前記第１輪郭線の最も上流側の位置を第１開始点、（v）前記引き抜き方向における前記第２輪郭線の最も上流側の位置を第２開始点とそれぞれ定義したとき、
前記断面において前記第１開始点が前記第２開始点に一致するように、前記引き抜き方向における前記凹部の最も上流側の位置で前記第１輪郭線が前記第２輪郭線に接続しており、
前記第１輪郭線と前記第２輪郭線とによる曲線が前記第１開始点及び前記第２開始点の位置に尖点を有しており、
前記幅方向に関する前記第１輪郭線から前記第２輪郭線までの距離は、前記引き抜き方向の上流側から下流側に進むにつれて連続的に増加しており、
前記断面に垂直かつ前記第１終了点又は前記第２終了点を通る軸を中心として、時計回り方向又は反時計周り方向に前記鋳造棒が回転変位できるように、前記凹部における前記内壁面の形状が定められている、鋳型。
【請求項２】
前記第１終了点又は前記第２終了点を中心として、前記第１輪郭線又は前記第２輪郭線上の任意の１点を通る仮想円を前記断面上で描いたとき、
前記仮想円が、前記任意の１点においてのみ前記第１輪郭線若しくは前記第２輪郭線と交差する、又は前記第１輪郭線若しくは前記第２輪郭線に重なる、請求項１に記載の鋳型。
【請求項３】
前記第１輪郭線及び前記第２輪郭線が、それぞれ、楕円の一部又は円弧で構成されている、請求項１に記載の鋳型。
【請求項４】
前記凹部によって占有された空間を左右対称に等分する対称面が存在し、
前記基準平面が、前記対称面に対して垂直かつ前記引き抜き方向に平行な平面であり、
前記第１輪郭線及び前記第２輪郭線が、それぞれ、前記対称面に関して左右対称な円弧で構成され、
前記基準平面上で、（ａ）前記第１輪郭線と前記対称面との交点を第１交点、（ｂ）前記第１輪郭線を構成する前記円弧の中心と前記第１交点とを結ぶ直線を開始基準線、（ｃ）前記対称面と前記開始基準線とのなす角度を開始角度θ２と定義したとき、
前記開始角度θ２が、０度より大きく３０度以下の範囲にある、請求項１に記載の鋳型。
【請求項５】
前記開始角度θ２が、３度以上３０度以下の範囲にある、請求項４に記載の鋳型。
【請求項６】
前記鋳型が、水平連続鋳造用の鋳型であり、
前記引き抜き方向及び前記基準平面が、それぞれ、水平方向に平行である、請求項１に記載の鋳型。
【請求項７】
前記溶湯を滴下することによって前記凹部に前記溶湯を供給できるように、前記凹部の上部が開口しており、
前記内壁面が、前記第１輪郭線の起源となる第１内壁面と、前記第２輪郭線の起源となる第２内壁面と、前記第１内壁面及び前記第２内壁面の両方に隣接している底面とで構成されている、請求項１に記載の鋳型。
【請求項８】
原料の溶湯を供給し、供給された前記原料を凝固させながら前記原料の凝固物を引き抜くことによって、前記原料の鋳造棒を製造するための鋳型であって、
前記溶湯を受け入れるための凹部と、前記凹部への前記溶湯の供給口として、前記凝固物の引き抜き方向における前記凹部の最も上流側の部分と当該鋳型の外部とを連通しているノズル穴とを備え、
前記凹部は、前記溶湯に接触して前記溶湯を前記凝固物へと変化させるための内壁面で構成されているとともに、前記引き抜き方向に向かって開口しており、
前記引き抜き方向に平行な基準平面で前記凹部を切断したときに観察される断面において、前記内壁面が、前記ノズル穴の端からそれぞれ前記引き抜き方向に沿って延びる第１輪郭線及び第２輪郭線を示し、
前記凹部によって占有された空間を左右対称に等分する対称面が存在し、
前記第１輪郭線及び前記第２輪郭線が、それぞれ、楕円の一部又は円弧で構成されており、かつ前記対称面に関して対称であり、
前記断面上で、（i）前記引き抜き方向に垂直な方向を幅方向、（ii）前記引き抜き方向における前記第１輪郭線の最も下流側の位置を第１終了点、（iii）前記引き抜き方向における前記第２輪郭線の最も下流側の位置を第２終了点、（iv）前記楕円又は前記円弧に沿って、前記引き抜き方向の上流側に前記第１輪郭線及び前記第２輪郭線をそれぞれ仮想的に延長することによって得られる２つの仮想線と前記対称面との交点を仮想開始点とそれぞれ定義したとき、
前記仮想開始点において、前記２つの仮想線による曲線が尖点を有しており、
前記幅方向に関する前記第１輪郭線から前記第２輪郭線までの距離は、前記引き抜き方向の上流側から下流側に進むにつれて連続的に増加しており、
前記断面に垂直かつ前記第１終了点又は前記第２終了点を通る軸を中心として、時計回り方向又は反時計周り方向に前記鋳造棒が回転変位できるように、前記凹部における前記内壁面の形状が定められている、鋳型。
【請求項９】
原料の溶湯を供給し、供給された前記原料を凝固させながら前記原料の凝固物を引き抜くことによって、前記原料の鋳造棒を製造するための鋳型であって、
前記溶湯を受け入れるための凹部を備え、
前記凹部は、前記溶湯に接触して前記溶湯を前記凝固物へと変化させるための内壁面で構成されているとともに、前記凝固物の引き抜き方向に向かって開口しており、
前記引き抜き方向に平行な基準平面で前記凹部を切断したときに観察される断面において、前記内壁面が、それぞれ前記引き抜き方向に沿って延びる第１輪郭線及び第２輪郭線を示し、
前記第１輪郭線及び前記第２輪郭線が、それぞれ、複数の線分で構成されており、
前記断面上で、（i）前記引き抜き方向に垂直な方向を幅方向、（ii）前記引き抜き方向における前記第１輪郭線の最も下流側の位置を第１終了点、（iii）前記引き抜き方向における前記第２輪郭線の最も下流側の位置を第２終了点とそれぞれ定義したとき、
前記幅方向に関する前記第１輪郭線から前記第２輪郭線までの距離は、前記引き抜き方向の上流側から下流側に進むにつれて連続的に増加しており、
前記断面に垂直かつ前記第１終了点又は前記第２終了点を通る軸を中心として、時計回り方向又は反時計周り方向に前記鋳造棒が回転変位できるように、前記凹部における前記内壁面の形状が定められている、鋳型。
【請求項１０】
原料の溶湯を保持するためのルツボと、
前記ルツボから前記溶湯を受け入れて前記原料を凝固させるための、請求項１に記載の鋳型と、
前記原料の鋳造棒が製造されるように前記鋳型から前記原料の凝固物を引き抜くための搬送装置と、
を備えた、鋳造装置。
【請求項１１】
前記ルツボに前記原料を供給するための原料供給装置と、
前記鋳型内での前記原料の凝固速度を調節するための加熱装置をさらに備えた、請求項１０に記載の鋳造装置。
【請求項１２】
前記鋳型が、水平連続鋳造用の鋳型であり、
前記溶湯を滴下することによって前記ルツボから前記凹部に前記溶湯を供給できるように、前記鋳型の前記凹部の上部が開口している、請求項１０に記載の鋳造装置。
【請求項１３】
原料の溶湯を保持するためのルツボと、
前記ルツボから前記溶湯を受け入れて前記原料を凝固させるための、請求項８に記載の鋳型と、
前記原料の鋳造棒が製造されるように前記鋳型から前記原料の凝固物を引き抜くための搬送装置と、
を備え、
前記ルツボから前記鋳型の前記凹部に前記溶湯を供給できるように、前記ルツボと前記鋳型の前記ノズル穴とが接続されている、鋳造装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の鋳型に原料の溶湯を供給する工程と、
前記原料の鋳造棒が製造されるように、前記鋳型内で前記原料を凝固させながら前記原料の凝固物を引き抜く工程と、
を含む、鋳造棒の製造方法。
【請求項１５】
前記鋳型が、水平連続鋳造用の鋳型であり、
前記鋳型の前記凹部の上部が開口しており、
前記供給工程において、前記溶湯を滴下することによって前記ルツボから前記凹部に前記溶湯を供給する、請求項１４に記載の鋳造棒の製造方法。
【請求項１６】
請求項８に記載の鋳型に原料の溶湯を供給する工程と、
前記原料の鋳造棒が製造されるように、前記鋳型内で前記原料を凝固させながら前記原料の凝固物を引き抜く工程と、
を含み、
前記供給工程において、前記ノズル穴を通じて前記ルツボから前記鋳型の前記凹部に前記溶湯を供給する、鋳造棒の製造方法。
【請求項１７】
前記原料が、液相から固相へと変化するときに体積の増加を伴う材料である、請求項１４に記載の鋳造棒の製造方法。
【請求項１８】
前記原料が、シリコン又はシリコン化合物である、請求項１７に記載の鋳造棒の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳型、鋳造装置及び鋳造棒の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋳造は、鉄鋼及び非鉄金属の分野で使用されている技術である。鋳造技術の１つとして、連続鋳造が知られている。連続鋳造とは、鋳型で成形された鋳造棒を垂直方向又は水平方向に引き抜く工程を含む方法である。ルツボにて原料を溶解し、ルツボの下部に設けられたノズルを通じてパイプ状の鋳型に溶湯を流し込み、鋳型内で原料を順次凝固させ、得られた鋳造片を連続的に引き抜くことで鋳造棒が得られる。水平連続鋳造の場合には、ルツボ又はタンディッシュから鋳型に溶湯を滴下することも可能である。【０００３】
鋳型には、引き抜き時に鋳造棒に加わる摩擦抵抗を軽減し、引き抜き不良及び鋳造棒の破損を防止する目的でテーパーが設定される。通常は、鉄鋼等の材料の凝固時の体積収縮を計算に入れて、溶湯の供給側で鋳型の幅が広くなり、引き抜き方向に進むにつれて幅が狭くなるようにテーパーが設定される（特許文献１及び２参照）。【０００４】
鉄鋼以外の材料を鋳造法で成形することもある。例えばシリコンは、鉄鋼等の金属材料に添加されるほか、半導体、太陽電池等に用いられている。特に、太陽電池用シリコンの製造方法として、近年、鋳造法によるシリコンの成形が試みられている（特許文献３及び４参照）。【０００５】
また、本発明者らは、鋳造法で成形したシリコン棒を用いてルツボにシリコンを供給することで、高効率かつ低コストでシリコン蒸着膜を得る方法を提案している（特許文献５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−２６６４５６号公報
【特許文献２】特許４０５７８３１号明細書
【特許文献３】特開平７−２５６６２４号公報
【特許文献４】特開平５−２１３６９１号公報
【特許文献５】特許第４３３１７９１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
鉄鋼等の多くの材料は、溶湯から凝固するときに密度が増加し、体積が収縮する性質を有する。しかし、シリコンは、水と同じく凝固時に膨張する性質を有している。そのため、従来の鉄鋼業界で用いられてきた先細りのテーパーがついた鋳型を用いると、鋳型内でのシリコンの膨張により鋳造棒が鋳型に押しつけられて引き抜けない。また、鋳型内でシリコンが不均一に凝固し始めた場合、鋳型内で軸ブレ又は回転を起こすような応力が鋳造棒に働くことによって、引き抜き時の摩擦抵抗の増加、ブレークアウト等の不具合が発生する可能性がある。【０００８】
上記事情に鑑み、本発明は、凝固時に体積の増加を伴う材料の鋳造に適した鋳型を提供することを目的とする。本発明は、さらに、その鋳型を用いた鋳造装置及び鋳造棒の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、本開示は、
原料の溶湯を供給し、供給された前記原料を凝固させながら前記原料の凝固物を引き抜くことによって、前記原料の鋳造棒を製造するための鋳型であって、
前記溶湯を受け入れるための凹部を備え、
前記凹部は、前記溶湯に接触して前記溶湯を前記凝固物へと変化させるための内壁面で構成されているとともに、前記凝固物の引き抜き方向に向かって開口しており、
前記引き抜き方向に平行な基準平面で前記凹部を切断したときに観察される断面において、前記内壁面が、それぞれ前記引き抜き方向に沿って延びる第１輪郭線及び第２輪郭線を示し、
前記第１輪郭線及び前記第２輪郭線が、それぞれ、曲線で構成されており、
前記断面上で、（i）前記引き抜き方向に垂直な方向を幅方向、（ii）前記引き抜き方向における前記第１輪郭線の最も下流側の位置を第１終了点、（iii）前記引き抜き方向における前記第２輪郭線の最も下流側の位置を第２終了点、（iv）前記引き抜き方向における前記第１輪郭線の最も上流側の位置を第１開始点、（v）前記引き抜き方向における前記第２輪郭線の最も上流側の位置を第２開始点とそれぞれ定義したとき、
前記断面において前記第１開始点が前記第２開始点に一致するように、前記引き抜き方向における前記凹部の最も上流側の位置で前記第１輪郭線が前記第２輪郭線に接続しており、
前記第１輪郭線と前記第２輪郭線とによる曲線が前記第１開始点及び前記第２開始点の位置に尖点を有しており、
前記幅方向に関する前記第１輪郭線から前記第２輪郭線までの距離は、前記引き抜き方向の上流側から下流側に進むにつれて連続的に増加しており、
前記断面に垂直かつ前記第１終了点又は前記第２終了点を通る軸を中心として、時計回り方向又は反時計周り方向に前記鋳造棒が回転変位できるように、前記凹部における前記内壁面の形状が定められている、鋳型を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
上記の鋳型によれば、引き抜き方向に平行な基準平面で凹部を切断したときに観察される断面に垂直かつ第１終了点又は第２終了点を通る軸を中心として、凝固物（鋳造棒の先端部）が回転変位できるように、凹部における内壁面の形状が定められている。つまり、原料の体積変化に伴って発生した応力を鋳造棒のトルクとして逃がすことができる。そのため、応力及び応力の発生に伴う摩擦抵抗が低減され、ひいては、鋳造棒の引き抜き不良及びブレークアウトを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る鋳造装置の概略図
【図２Ａ】第１実施形態に係る鋳型の作用説明図
【図２Ｂ】従来の鋳型の作用説明図
【図３】本実施形態に係る鋳型の三面図
【図４】本実施形態に係る鋳型のIV-IV線に沿った横断面図
【図５】図４と同様の横断面図
【図６】図４と同様の横断面図
【図７】変形例１に係る鋳型の横断面図
【図８】変形例２に係る鋳型の三面図
【図９】本発明の第２実施形態に係る鋳造装置の概略図
【図１０Ａ】第２実施形態に係る鋳型のXA-XA線に沿った横断面図
【図１０Ｂ】第２実施形態に係る鋳型の正面図
【図１０Ｃ】第２実施形態に係る鋳型のXC-XC線に沿った縦断面図
【図１１Ａ】変形例３に係る鋳型のXIA-XIA線に沿った横断面図
【図１１Ｂ】変形例３に係る鋳型の正面図
【図１１Ｃ】変形例３に係る鋳型の側面図
【図１２Ａ】本発明の第３実施形態に係る鋳型の横断面図
【図１２Ｂ】変形例４に係る鋳型の正面図
【図１３Ａ】比較例１の鋳型の平面図
【図１３Ｂ】実施例１の鋳型の平面図
【図１３Ｃ】実施例２の鋳型の平面図
【図１３Ｄ】実施例３の鋳型の平面図
【図１３Ｅ】比較例２の鋳型の平面図
【図１３Ｆ】実施例４の鋳型の平面図
【図１３Ｇ】実施例５の鋳型の平面図
【図１３Ｈ】実施例６の鋳型の平面図
【図１３Ｉ】実施例７の鋳型の平面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本開示に係る第１の態様は、
原料の溶湯を供給し、供給された前記原料を凝固させながら前記原料の凝固物を引き抜くことによって、前記原料の鋳造棒を製造するための鋳型であって、
前記溶湯を受け入れるための凹部を備え、
前記凹部は、前記溶湯に接触して前記溶湯を前記凝固物へと変化させるための内壁面で構成されているとともに、前記凝固物の引き抜き方向に向かって開口しており、
前記引き抜き方向に平行な基準平面で前記凹部を切断したときに観察される断面において、前記内壁面が、それぞれ前記引き抜き方向に沿って延びる第１輪郭線及び第２輪郭線を示し、
前記第１輪郭線及び前記第２輪郭線が、それぞれ、曲線で構成されており、
前記断面上で、（i）前記引き抜き方向に垂直な方向を幅方向、（ii）前記引き抜き方向における前記第１輪郭線の最も下流側の位置を第１終了点、（iii）前記引き抜き方向における前記第２輪郭線の最も下流側の位置を第２終了点、（iv）前記引き抜き方向における前記第１輪郭線の最も上流側の位置を第１開始点、（v）前記引き抜き方向における前記第２輪郭線の最も上流側の位置を第２開始点とそれぞれ定義したとき、
前記断面において前記第１開始点が前記第２開始点に一致するように、前記引き抜き方向における前記凹部の最も上流側の位置で前記第１輪郭線が前記第２輪郭線に接続しており、
前記第１輪郭線と前記第２輪郭線とによる曲線が前記第１開始点及び前記第２開始点の位置に尖点を有しており、
前記幅方向に関する前記第１輪郭線から前記第２輪郭線までの距離は、前記引き抜き方向の上流側から下流側に進むにつれて連続的に増加しており、
前記断面に垂直かつ前記第１終了点又は前記第２終了点を通る軸を中心として、時計回り方向又は反時計周り方向に前記鋳造棒が回転変位できるように、前記凹部における前記内壁面の形状が定められている、鋳型を提供する。
【００１３】
本開示に係る第２の態様は、
原料の溶湯を供給し、供給された前記原料を凝固させながら前記原料の凝固物を引き抜くことによって、前記原料の鋳造棒を製造するための鋳型であって、
前記溶湯を受け入れるための凹部を備え、
前記凹部は、前記溶湯に接触して前記溶湯を前記凝固物へと変化させるための内壁面で構成されているとともに、前記凝固物の引き抜き方向に向かって開口しており、
前記引き抜き方向に平行な基準平面で前記凹部を切断したときに観察される断面において、前記内壁面が、それぞれ前記引き抜き方向に沿って延びる第１輪郭線及び第２輪郭線を示し、
前記第１輪郭線及び前記第２輪郭線が、それぞれ、曲線で構成されており、
前記断面上で、（i）前記引き抜き方向に垂直な方向を幅方向、（ii）前記引き抜き方向における前記第１輪郭線の最も下流側の位置を第１終了点、（iii）前記引き抜き方向における前記第２輪郭線の最も下流側の位置を第２終了点、（iv）前記引き抜き方向における前記第１輪郭線の最も上流側の位置を第１開始点、（v）前記引き抜き方向における前記第２輪郭線の最も上流側の位置を第２開始点とそれぞれ定義したとき、
前記断面において前記第１開始点が前記第２開始点に一致するように、前記引き抜き方向における前記凹部の最も上流側の位置で前記第１輪郭線が前記第２輪郭線に接続しており、
前記第１輪郭線と前記第２輪郭線とによる曲線が前記第１開始点及び前記第２開始点の位置に尖点を有しており、
前記幅方向に関する前記第１輪郭線から前記第２輪郭線までの距離は、前記引き抜き方向の上流側から下流側に進むにつれて連続的に増加しており、
前記第１終了点又は前記第２終了点を中心として、前記第１輪郭線又は前記第２輪郭線上の任意の１点を通る仮想円を前記断面上で描いたとき、前記仮想円が、前記任意の１点においてのみ前記第１輪郭線若しくは前記第２輪郭線と交差する、又は前記第１輪郭線若しくは前記第２輪郭線に重なる、鋳型を提供する。
【００１４】
第２の態様によれば、鋳造棒は、第１終了点又は第２終了点を中心として、鋳型と干渉することなく回転できる。その結果、鋳造棒を鋳型からスムーズに引き抜くことができる。
【００１５】
第３の態様は、第１の態様に加え、前記第１終了点又は前記第２終了点を中心として、前記第１輪郭線又は前記第２輪郭線上の任意の１点を通る仮想円を前記断面上で描いたとき、前記仮想円が、前記任意の１点においてのみ前記第１輪郭線若しくは前記第２輪郭線と交差していてもよい、又は前記第１輪郭線若しくは前記第２輪郭線に重なっていてもよい、鋳型を提供する。第３の態様によれば、第２の態様と同じ理由により、鋳造棒をスムーズに引き抜くことができる。
【００１６】
第４の態様は、第１〜第３の態様のいずれか１つに加え、前記第１輪郭線及び前記第２輪郭線が、それぞれ、楕円の一部又は円弧で構成されていてもよい、鋳型を提供する。第４の態様によれば、第１内壁面及び第２内壁面は、円柱又は楕円柱の外周面の一部で構成されうる。この場合、鋳型の設計が容易である。
【００１７】
第５の態様は、第１〜第４の態様のいずれか１つに加え、前記凹部によって占有された空間を左右対称に等分する対称面が存在していてもよい、鋳型を提供する。前記基準平面が、前記対称面に対して垂直かつ前記引き抜き方向に平行な平面であってもよい。前記第１輪郭線及び前記第２輪郭線が、それぞれ、前記対称面に関して左右対称な円弧で構成されていてもよい。前記基準平面上で、（ａ）前記第１輪郭線と前記対称面との交点を第１交点、（ｂ）前記第１輪郭線を構成する前記円弧の中心と前記第１交点とを結ぶ直線を開始基準線、（ｃ）前記対称面と前記開始基準線とのなす角度を開始角度θ２と定義したとき、前記開始角度θ２が、０度より大きく３０度以下の範囲にあってもよい。開始角度θ２が適切な範囲にあると、鋳造棒をよりスムーズに鋳型から引き抜くことができる。
【００１８】
第６の態様は、第５の態様に加え、前記開始角度θ２が、３度以上３０度以下の範囲にあってもよい、鋳型を提供する。開始角度θ２が適切な範囲にあると、鋳造棒をよりスムーズに鋳型から引き抜くことができる。
【００１９】
第７の態様は、第１〜第６の態様のいずれか１つに加え、水平連続鋳造用の鋳型を提供する。前記引き抜き方向及び前記基準平面が、それぞれ、水平方向に平行であってもよい。本開示に係る鋳型は、水平連続鋳造に適している。
【００２０】
第８の態様は、第１〜第７の態様のいずれか１つに加え、前記溶湯を滴下することによって前記凹部に前記溶湯を供給できるように、前記凹部の上部が開口していてもよい、鋳型を提供する。前記内壁面が、前記第１輪郭線の起源となる第１内壁面と、前記第２輪郭線の起源となる第２内壁面と、前記第１内壁面及び前記第２内壁面の両方に隣接している底面とで構成されていてもよい。凹部の上部が開口していると、鋳造棒に発生した応力を効率的に緩和することができる。
【００２１】
本開示に係る第９の態様は、
原料の溶湯を供給し、供給された前記原料を凝固させながら前記原料の凝固物を引き抜くことによって、前記原料の鋳造棒を製造するための鋳型であって、
前記溶湯を受け入れるための凹部と、前記凹部への前記溶湯の供給口として、前記凝固物の引き抜き方向における前記凹部の最も上流側の部分と当該鋳型の外部とを連通しているノズル穴とを備え、
前記凹部は、前記溶湯に接触して前記溶湯を前記凝固物へと変化させるための内壁面で構成されているとともに、前記引き抜き方向に向かって開口しており、
前記引き抜き方向に平行な基準平面で前記凹部を切断したときに観察される断面において、前記内壁面が、前記ノズル穴の端からそれぞれ前記引き抜き方向に沿って延びる第１輪郭線及び第２輪郭線を示し、
前記凹部によって占有された空間を左右対称に等分する対称面が存在し、
前記第１輪郭線及び前記第２輪郭線が、それぞれ、楕円の一部又は円弧で構成されており、かつ前記対称面に関して対称であり、
前記断面上で、（i）前記引き抜き方向に垂直な方向を幅方向、（ii）前記引き抜き方向における前記第１輪郭線の最も下流側の位置を第１終了点、（iii）前記引き抜き方向における前記第２輪郭線の最も下流側の位置を第２終了点、（iv）前記楕円又は前記円弧に沿って、前記引き抜き方向の上流側に前記第１輪郭線及び前記第２輪郭線をそれぞれ仮想的に延長することによって得られる２つの仮想線と前記対称面との交点を仮想開始点とそれぞれ定義したとき、
前記仮想開始点において、前記２つの仮想線による曲線が尖点を有しており、
前記幅方向に関する前記第１輪郭線から前記第２輪郭線までの距離は、前記引き抜き方向の上流側から下流側に進むにつれて連続的に増加しており、
前記断面に垂直かつ前記第１終了点又は前記第２終了点を通る軸を中心として、時計回り方向又は反時計周り方向に前記鋳造棒が回転変位できるように、前記凹部における前記内壁面の形状が定められている、鋳型を提供する。
【００２２】
第９の態様によれば、第１の態様と同じ理由により、鋳造棒を鋳型からスムーズに引き抜くことができる。
【００２３】
本開示に係る第１０の態様は、
原料の溶湯を供給し、供給された前記原料を凝固させながら前記原料の凝固物を引き抜くことによって、前記原料の鋳造棒を製造するための鋳型であって、
前記溶湯を受け入れるための凹部を備え、
前記凹部は、前記溶湯に接触して前記溶湯を前記凝固物へと変化させるための内壁面で構成されているとともに、前記凝固物の引き抜き方向に向かって開口しており、
前記引き抜き方向に平行な基準平面で前記凹部を切断したときに観察される断面において、前記内壁面が、それぞれ前記引き抜き方向に沿って延びる第１輪郭線及び第２輪郭線を示し、
前記第１輪郭線及び前記第２輪郭線が、それぞれ、複数の線分で構成されており、
前記断面上で、（i）前記引き抜き方向に垂直な方向を幅方向、（ii）前記引き抜き方向における前記第１輪郭線の最も下流側の位置を第１終了点、（iii）前記引き抜き方向における前記第２輪郭線の最も下流側の位置を第２終了点とそれぞれ定義したとき、
前記幅方向に関する前記第１輪郭線から前記第２輪郭線までの距離は、前記引き抜き方向の上流側から下流側に進むにつれて連続的に増加しており、
前記断面に垂直かつ前記第１終了点又は前記第２終了点を通る軸を中心として、時計回り方向又は反時計周り方向に前記鋳造棒が回転変位できるように、前記凹部における前記内壁面の形状が定められている、鋳型を提供する。
【００２４】
第１０の態様によれば、第１の態様と同じ理由により、鋳造棒を鋳型からスムーズに引き抜くことができる。
【００２５】
本開示に係る第１１の態様は、
原料の溶湯を保持するためのルツボと、
前記ルツボから前記溶湯を受け入れて前記原料を凝固させるための、第１〜第１０の態様のいずれか１つの鋳型と、
前記原料の鋳造棒が製造されるように前記鋳型から前記原料の凝固物を引き抜くための搬送装置と、
を備えた、鋳造装置を提供する。
【００２６】
第１２の態様は、第１１の態様に加え、前記ルツボに前記原料を供給するための原料供給装置と、前記鋳型内での前記原料の凝固速度を調節するための加熱装置をさらに備えていてもよい、鋳造装置を提供する。
【００２７】
第１３の態様は、第１１又は第１２の態様に加え、水平連続鋳造用の鋳型を提供する。前記溶湯を滴下することによって前記ルツボから前記凹部に前記溶湯を供給できるように、前記鋳型の前記凹部の上部が開口していてもよい。
【００２８】
本開示に係る第１４の態様は、
原料の溶湯を保持するためのルツボと、
前記ルツボから前記溶湯を受け入れて前記原料を凝固させるための、第９の態様の鋳型と、
前記原料の鋳造棒が製造されるように前記鋳型から前記原料の凝固物を引き抜くための搬送装置と、
を備え、
前記ルツボから前記鋳型の前記凹部に前記溶湯を供給できるように、前記ルツボと前記鋳型の前記ノズル穴とが接続されている、鋳造装置を提供する。
【００２９】
本開示に係る第１５の態様は、第１〜第１０の態様のいずれか１つの鋳型に原料の溶湯を供給する工程と、
前記原料の鋳造棒が製造されるように、前記鋳型内で前記原料を凝固させながら前記原料の凝固物を引き抜く工程と、
を含む、鋳造棒の製造方法を提供する。
【００３０】
第１６の態様は、第１５の態様に加え、前記鋳型が、水平連続鋳造用の鋳型であってもよい、鋳造棒の製造方法を提供する。前記鋳型の前記凹部の上部が開口していてもよい。前記供給工程において、前記溶湯を滴下することによって前記ルツボから前記凹部に前記溶湯を供給してもよい。
【００３１】
本開示に係る第１７の態様は、
第９の態様の鋳型に原料の溶湯を供給する工程と、
前記原料の鋳造棒が製造されるように、前記鋳型内で前記原料を凝固させながら前記原料の凝固物を引き抜く工程と、
を含み、
前記供給工程において、前記ノズル穴を通じて前記ルツボから前記鋳型の前記凹部に前記溶湯を供給する、鋳造棒の製造方法を提供する。
【００３２】
第１１〜第１７の態様によれば、鋳造棒を効率的に製造できる。
【００３３】
第１８の態様は、第１５〜第１７の態様のいずれか１つに加え、前記原料が、液相から固相へと変化するときに体積の増加を伴う材料であってもよい、鋳造棒の製造方法を提供する。本開示によって提供された鋳型は、これらの材料の鋳造に適している。
【００３４】
第１９の態様は、第１８の態様に加え、前記原料が、シリコン又はシリコン化合物であってもよい、鋳造棒の製造方法を提供する。本開示によって提供された鋳型は、これらの材料の鋳造に適している。
【００３５】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されない。本明細書では、特定の数値及び特定の材料を例示する場合があるが、本発明は、それらによって何ら限定解釈されない。
【００３６】
（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態に係る鋳造装置１００は、原料供給装置１１、ルツボ１２、鋳型１３、搬送装置１４、加熱装置１５及びチャンバ１６を備えている。各構成要素は、チャンバ１６の内部に配置されている。これらの構成要素の一部は、チャンバ１６の外部に位置していてもよい。図１は、鋳造棒３を製造する際の様子を表している。鋳型１３に原料１の溶湯２を供給する。供給された原料１を鋳型１３内で凝固させながら原料１の凝固物（鋳造棒３の先端部）を引き抜く。これにより、鋳造棒３が連続的に製造される。原料１としては、液相から固相へと変化するときに体積の増加を伴う材料を使用できる。具体的には、シリコン又はシリコン化合物を原料１として使用できる。
【００３７】
鋳造装置１００は、いわゆる水平連続鋳造装置として構成されている。従って、鋳型１３は、水平連続鋳造用の鋳型であり、鋳造棒３は、水平方向に引き抜かれる。
【００３８】
チャンバ１６には、真空ポンプ１８及びガス導入管１９が接続されている。原料１が溶解中に酸化することを防止するために、真空ポンプ１８及びガス導入管１９を使用できる。真空ポンプ１８を動かせば、チャンバ１６の内部の圧力を大気圧よりも低い圧力（真空状態）に保持することができる。ガス導入管１９を通じて任意のガスをチャンバ１６の内部に供給すれば、チャンバ１６の内部の空気をそのガスで置換することができる。例えば、アルゴン等の不活性ガス、水素等の還元性ガス、それらの混合ガスを使用できる。もちろん、鋳造棒３を製造する際の圧力及び雰囲気は特に限定されない。場合によっては、大気下で鋳造棒３を製造することも可能である。
【００３９】
原料供給装置１１は、原料貯蔵部１１ａ及び傾斜台１１ｂで構成されており、ルツボ１２に原料１を供給する役割を担う。原料１は、固体の状態で原料貯蔵部１１ａに貯蔵されている。ルツボ１２に供給される前の原料１の形状は、典型的には、粒状又は塊状である。原料１は、原料貯蔵部１１ａから傾斜台１１ｂに送られ、傾斜台１１ｂを通ってルツボ１２に到達する。ルツボ１２への原料１の供給方法は特に限定されない。すなわち、パーツフィーダー方式、バスケット方式、押し棒方式、傾斜すべり方式、ベルトコンベア方式等の方法を採用した供給装置を使用できる。チャンバ１６の内部に原料１を保持することが困難な場合には、原料供給装置１１の一部、例えば原料貯蔵部１１ａをチャンバ１６の外部に配置し、チャンバ１６の外部からルツボ１２に原料１を供給することも可能である。
【００４０】
原料１は、原料供給装置１１からルツボ１２に連続的に供給されてもよいし、間欠的に供給されてもよい。原料１の供給速度は、例えば、０．１ｇ／秒〜２０ｇ／秒の範囲にある。供給速度を適切に調節することによって、以下の利益が得られる。すなわち、溶解中に原料１が気化しにくくなり、高い材料利用率を達成できる。また、原料１の溶解及び鋳造に大きいエネルギー移動が伴うことを回避できるので、鋳造装置１００の大型化、ひいては生産コストの高騰を回避できる。もちろん、原料１の供給速度は、鋳造棒３の寸法等に依存するので特に限定されない。
【００４１】
原料供給装置１１は、原料１の前処理を実施するための前処理部を有していてもよい。前処理部としては、原料１を乾燥させるための乾燥機、原料１を適切な寸法に破砕するための破砕機等が挙げられる。
【００４２】
ルツボ１２は、原料１の溶湯２を生成及び保持する役割を担う。原料１は、原料供給装置１１からルツボ１２に供給され、ルツボ１２で加熱され、溶解する。原料１をルツボ１２内で溶かすための加熱方法は特に限定されず、抵抗加熱、誘導加熱、アーク放電による加熱、電子線照射による加熱等の加熱方法を採用できる。ルツボ１２の材料も特に限定されない。ルツボ１２は、典型的には、黒鉛で作られている。原料１の酸化が問題にならないのであれば、ルツボ１２の材料として耐火物を使用してもよい。
【００４３】
ルツボ１２には、鋳型１３に溶湯２を供給するためのノズル１２ａが設けられている。ノズル１２ａを通じて、溶湯２が鋳型１３に向けて滴下される。ルツボ１２の外壁に設けられた溝を通じて鋳型１３に溶湯２を滴下してもよいし、ルツボ１２の底部に設けられた孔を通じて鋳型１３に溶湯２を滴下してもよい。
【００４４】
ルツボ１２は、適切な量の溶湯２を保持できる容量を有する。例えば、原料供給装置１１からルツボ１２に連続的に原料１を供給する場合、ルツボ１２は、例えば、１０〜６００秒の連続供給を可能にする容量を有している。１ｇ／秒でルツボ１２に原料１を供給する場合、ルツボ１２は、１０〜６００ｇの原料１を保持できる容量を有している。ルツボ１２が適切な容量を有していると、以下の利益が得られる。すなわち、未溶解の原料１が鋳型１３に流出する可能性を低減できる。原料１に含まれた気体成分及び低沸点不純物をルツボ１２内で十分に除去することができるため、鋳造棒３に気泡が入りにくい。溶解中に原料１が気化しにくくなり、高い材料利用率を達成できる。溶解で消費される電力も節約できる。
【００４５】
未溶解の原料１の流出を防ぐこと、原料１の脱ガスを行うこと、鋳型１３への溶湯２の供給速度を安定化すること等の付加的な目的を達成するために、複数のルツボ１２を並列又は直列で設けてもよい。
【００４６】
なお、本明細書において「ルツボ」の用語は、鋳造の分野で使用される「タンディッシュ」の意味を広く含む。
【００４７】
鋳型１３は、鋳造棒３が得られるように、ルツボ１２から溶湯２を受け入れて原料１を凝固させる役割を担う。鋳型１３は、典型的には、金属材料又は黒鉛で作られている。金属材料として、銅、アルミニウム、鉄、タングステン、モリブデン等の金属を使用できる。摩擦抵抗を軽減する目的で、鋳型１３は、アモルファスカーボン等の低摩擦材料でコーティングされた表面を有していてもよい。
【００４８】
鋳造装置１００は、鋳型１３を冷却するための冷却系を備えていてもよい。例えば、鋳型１３の内部に流路が設けられているとき、その流路に冷媒を流すことによって鋳型１３を効率的に冷却できる。液体の冷媒としては、水、油等が挙げられる。気体の冷媒としては、空気等が挙げられる。冷媒を流すための流路は、鋳型１３の外周面に沿って設けられていてもよい。さらに、鋳型１３に向けて冷却ガスを吹き付けることによって、鋳型１３を冷却することも可能である。
【００４９】
鋳型１３の出口の寸法、すなわち、鋳型１３で製造されるべき鋳造棒３の寸法（幅及び高さ）は、例えば３０〜１５０ｍｍの範囲にある。鋳造棒３の長さは、鋳型１３から鋳造棒３を引き抜く距離で任意に設定できる。このような寸法の鋳造棒３は、以下の理由により、鋳型１３を用いて比較的容易に製造することができる。すなわち、ルツボ１２から鋳型１３に溶湯２を滴下するとき、高い位置精度が要求されない。また、滴下後の溶湯２が鋳型１３に均一に充填されやすい。
【００５０】
鋳型１３の下流側には、支持体１７が設けられている。支持体１７は、鋳型１３から引き抜かれた鋳造棒３を支持するとともに、所定の引き抜き方向に鋳造棒３を誘導する役割を担う。支持体１７は、鋳造棒３の下面とともに側面を支持するように構成されていてもよいし、鋳造棒３の下面に代えて側面を支持するように構成されていてもよい。
【００５１】
加熱装置１５は、鋳型１３の上方に設けられており、鋳型１３内での原料１の凝固速度を調節する役割を担う。加熱装置１５によって、直接又は鋳型１３を通じて間接的に溶湯２が加熱され、凝固速度及び凝固位置が調節される。加熱装置１５として、抵抗加熱、誘導加熱、アーク放電による加熱、電子線照射による加熱等の加熱方法を採用した加熱装置を使用できる。
【００５２】
搬送装置１４は、原料１の鋳造棒３が連続的に製造されるように鋳型１３から原料１の凝固物を引き抜く役割を担う。本実施形態において、搬送装置１４は、鋳造棒３を支えることができる複数のローラ１４ａで構成されている。ローラ１４ａで鋳造棒３を挟み、ローラ１４ａを回転させることによって鋳造棒３を搬送できる。もちろん、搬送装置１４の構造は特に限定されない。搬送装置１４は、鋳造棒３を固定する保持具を備え、保持具を引き抜き方向に移動させることによって鋳造棒３を搬送するように構成されていてもよい。
【００５３】
搬送装置１４の一部がチャンバ１６の外部に延びていてもよい。この場合、鋳造棒３をチャンバ１６の外部に容易に搬出できる。また、搬送装置１４は、鋳造棒３を任意の長さで切断するカッターを有していてもよい。鋳造棒３の切断は、チャンバ１６の内部で行われてもよいし、外部で行われてもよい。さらに、鋳造棒３を必要とする別の装置、例えば特許文献５（特許第４３３１７９１号明細書）に記載された成膜装置に鋳造装置１００を接続すれば、その成膜装置に鋳造棒３を連続的に供給できる。
【００５４】
次に、鋳型１３の構造を詳細に説明する。
【００５５】
原料１が凝固時に膨張する性質を持っている場合、凝固に伴って鋳型１３の内部で原料１の体積が増加する。すると、図２Ａに示すように、鋳造棒３と鋳型１３との境界の近傍の領域４１で圧縮応力（太い矢印）が発生する。本実施形態の鋳型１３は、鋳造棒３の回転変位を許容することによって、この圧縮応力を緩和するように構成されている。また、振動によって鋳造棒３の引き抜き方向が設計上の方向からずれて鋳造棒３に応力が発生したとしても、鋳造棒３の回転によって応力を緩和することができる。
【００５６】
他方、図２Ｂに示す鋳型１３０によれば、鋳造棒３を回転させようとしても鋳造棒３が鋳型１３０と干渉する。従って、鋳造棒３の回転変位が許容されず、圧縮応力（太い矢印）を緩和できない。この場合、鋳造棒３が鋳型１３０に押しつけられて引き抜けなかったり、鋳造棒３に圧縮応力が働いてブレークアウトが発生したりする。
【００５７】
図３は、鋳型１３の三面図である。鋳型１３は、溶湯２を受け入れるための凹部２１を備えている。凹部２１は、内壁面２９で構成されているとともに、鋳造棒３の引き抜き方向Ｄ１に向かって開口している。溶湯２を滴下することによって凹部２１に溶湯２を供給できるように、凹部２１の上部は開口している。内壁面２９は、溶湯２に接して溶湯２を凝固物へと変化させるための面であって、右内壁面２３（第１内壁面）、左内壁面２５（第２内壁面）及び底面２７を含む。右内壁面２３と底面２７との境界には、稜線が存在している。左内壁面２５と底面２７との境界にも稜線が存在している。右内壁面２３と左内壁面２５との境界にも稜線が存在している。本実施形態において、鋳型１３は、平面視で矩形の形状を有しているが、鋳型１３の全体的な形状は特に限定されない。
【００５８】
本実施形態の鋳型１３には、凹部２１によって占有された空間を左右対称に等分する対称面３６が存在する。従って、右内壁面２３及び左内壁面２５は、対称面３６に関して実質的に鏡映対称である。右内壁面２３と左内壁面２５とによる稜線は、対称面３６の上に存在する。鋳造棒３の中心軸は、対称面３６の上に存在する。凹部２１が左右対称な構造を有していると、溶湯２が鋳型１３に均一に充填されやすく、原料１を均一に凝固させることができる。なお、鋳造棒３が角柱の形状を有している場合、その中心軸は、鋳造棒３の矩形の断面の対角線の交点を通る。鋳造棒３が円柱の形状を有している場合には、その中心軸は、円柱の中心を通る。
【００５９】
溶湯２は、右内壁面２３と左内壁面２５とによって囲まれた斜線領域３１に滴下され、鋳型１３に放熱する。原料１は、基本的には、凹部２１の開口端に到達する前に凝固する。ただし、鋳造棒３の形状及び寸法の精度を高めるために、鋳型１３の下流側に補助鋳型を設け、鋳造棒３の表面を追加的に成形してもよい。この場合、原料１の凝固が鋳型１３で完了している必要はない。
【００６０】
図４は、IV-IV線に沿った鋳型１３の断面、すなわち、引き抜き方向Ｄ１に平行な基準平面で凹部２１を切断したときに観察される鋳型１３の断面を表している。基準平面は、対称面３６に対して垂直かつ引き抜き方向Ｄ１に平行な平面である。基準平面は、また、水平方向に平行な平面であり、図４に示す断面は鋳型１３の水平断面である。さらに、鋳造棒３の中心軸は、基準平面と対称面３６との交線に一致している。
【００６１】
図４に示す断面において、内壁面２９は、右輪郭線２３ｐ（第１輪郭線）及び左輪郭線２５ｐ（第２輪郭線）を示す。右輪郭線２３ｐ及び左輪郭線２５ｐは、それぞれ、引き抜き方向Ｄ１に沿って延びている。この断面上で、引き抜き方向Ｄ１に垂直な方向を幅方向Ｄ２、引き抜き方向Ｄ１における右輪郭線２３ｐの最も下流側の位置を右終了点３３（第１終了点）、引き抜き方向Ｄ１における左輪郭線２５ｐの最も下流側の位置を左終了点３５（第２終了点）とそれぞれ定義する。また、引き抜き方向Ｄ１における右輪郭線２３ｐの最も上流側の位置を右開始点４３（第１開始点）、引き抜き方向Ｄ１における左輪郭線２５ｐの最も上流側の位置を左開始点４５（第２開始点）と定義する。
【００６２】
本実施形態において、右輪郭線２３ｐ及び左輪郭線２５ｐは、それぞれ、曲線で構成されている。詳細には、右輪郭線２３ｐ及び左輪郭線２５ｐは、それぞれ、円弧で構成されている。言い換えれば、右輪郭線２３ｐの起源となる右内壁面２３は、円柱の外周面の一部で構成されている。左輪郭線２５ｐの起源となる左内壁面２５も円柱の外周面の一部で構成されている。右内壁面２３をなす円柱は、左内壁面２５をなす円柱の外径に等しい外径を有する。右輪郭線２３ｐ及び左輪郭線２５ｐは、対称面３６に関して対称な円弧で構成されている。図４に示す断面において、右開始点４３が左開始点４５に一致するように、引き抜き方向Ｄ１における凹部２１の最も上流側の位置で右輪郭線２３ｐが左輪郭線２５ｐに接続している。右輪郭線２３ｐと左輪郭線２５ｐとによる曲線は、右開始点４３及び左開始点４５の位置に尖点を有している。つまり、右輪郭線２３ｐと左輪郭線２５ｐとによる一連の曲線は、右開始点４３及び左開始点４５で微分不可能である。開始点４３及び４５は、対称面３６の上に存在する。すなわち、尖点は、右内壁面２３と左内壁面２５とによる稜線に由来する。
【００６３】
幅方向Ｄ２に関する右輪郭線２３ｐから左輪郭線２５ｐまでの距離は、引き抜き方向Ｄ１の上流側から下流側に進むにつれて連続的に（かつ単調に）増加している。右終了点３３及び左終了点３５の各位置まで凹部２１が凝固物で占有されているとき、図４の断面に垂直かつ右終了点３３又は左終了点３５を通る軸を中心として、時計回り方向又は反時計周り方向に凝固物（鋳造棒３）が回転変位できるように、凹部２１における内壁面２９の形状が定められている。詳細には、以下の条件を満たすとき、鋳造棒３の回転変位が許容される。
【００６４】
図４に示すように、右終了点３３又は左終了点３５を中心として、右輪郭線２３ｐ又は左輪郭線２５ｐ上の任意の１点を通る仮想円を図４に示す断面上で描いたとき、仮想円が、任意の１点においてのみ右輪郭線２３ｐ若しくは左輪郭線２５ｐと交差する、又は右輪郭線２３ｐ若しくは左輪郭線２５ｐに重なる。すなわち、仮想円は、右輪郭線２３ｐ及び左輪郭線２５ｐと２点以上で交差しない。
【００６５】
図４には、３つの仮想円５１，５３及び５５が示されている。これらの仮想円５１，５３及び５５は、左終了点３５を中心として描かれている。仮想円５１は、左輪郭線２５ｐと１点のみで交差している。仮想円５３は、左輪郭線２５ｐと１点のみで交差している。仮想円５５は、右輪郭線２３ｐと１点のみで交差している。
【００６６】
左終了点３５を中心に鋳造棒３が回転するとき、鋳造棒３の外周面上の点は、これら仮想円５１，５３及び５５に沿って移動する。つまり、鋳造棒３は、鋳型１３と干渉することなく回転できる。原料１の膨張によって鋳造棒３と鋳型１３との間に応力が発生したとき、応力は、右内壁面２３又は左内壁面２５に垂直に加わる。すると、鋳造棒３は、応力の反作用で終了点３３又は３５を中心に回転し、応力を緩和することができる（図２Ａ参照）。その結果、引き抜き不良、ブレークアウト等の不具合を防止できる。
【００６７】
また、右終了点３３又は左終了点３５を中心とする仮想円が右輪郭線２３ｐ又は左輪郭線２５ｐに重なっている場合にも鋳造棒３の回転変位は許容される。従って、この場合にも、応力を緩和することに基づく効果を得ることができる。ただし、鋳造棒３の外周面が鋳型１３の右内壁面２３又は左内壁面２５を摺動する形となるため、仮想円が右輪郭線２３ｐ又は左輪郭線２５ｐと１点のみで交差する場合と比べると、効果は限定的かもしれない。
【００６８】
なお、「鋳造棒３が回転変位できる」とは、３６０度の回転が許容されることを意味するものではない。例えば０．１〜０．５度の微小な角度の回転が許容されるだけで、上記した効果を得ることができる。鋳造棒３の動きは、基本的には、搬送装置１４、支持体１７等によって制限される。
【００６９】
本実施形態において、右輪郭線２３ｐ及び左輪郭線２５ｐは、それぞれ、円弧で構成されている。しかし、加工及び操業上の理由でこれらが円弧から僅かにずれたとしても、上記した効果を得ることができる。
【００７０】
次に、鋳型１３のより好ましい形状を説明する。以下の説明は、「右」と「左」を相互に入れ替えても成り立つことに注意すべきである。
【００７１】
図５に示すように、基準平面上で、左終了点３５と右開始点４３とを結ぶ直線を第１基準線４７、第１基準線４７と対称面３６とのなす角度を第１角度θ１、右輪郭線２３ｐを構成する円弧の中心３７と右開始点４３とを結ぶ直線を第２基準線４９（開始基準線）、対称面３６と第２基準線４９とのなす角度を第２角度θ２（開始角度）、右輪郭線２３ｐを構成する円弧の中心３７と右終了点３３とを結ぶ直線を第３基準線４８（終了基準線）、第３基準線４８と対称面３６とのなす角度を第３角度θ３（終了角度）とそれぞれ定義する。角度θ１〜θ３は、引き抜き方向Ｄ１を０度の軸とし、引き抜き方向Ｄ１と反対の方向を１８０度の軸としたときの値である。
【００７２】
右開始点４３は、右輪郭線２３ｐと対称面３６との交点（第１交点）でもある。ただし、後述するように、鋳型１３にノズル穴が設けられている場合には、右輪郭線２３ｐが対称面３６に交差しない。この場合には、右輪郭線２３ｐをなす円弧に沿って、引き抜き方向Ｄ１の上流側に右輪郭線２３ｐを仮想的に延長することによって得られる２つの仮想線と対称面３６との交点を仮想開始点と定義し、その仮想開始点と円弧の中心３７を結ぶ直線を第２基準線４９として取り扱う。左輪郭線２５ｐと対称面３６との交点が実際に存在しない場合も同様とする。
【００７３】
第３角度θ３が９０度より大きいとき、右終了点３３から左終了点３５までの距離は、鋳型１３で成形された鋳造棒３の幅よりも小さいことになる。この場合、明らかに、鋳造棒３を引き抜くことができない。従って、第３角度θ３は９０度以下である。第３角度θ３の下限は特に限定されず、例えば０度より大きい。
【００７４】
第３角度θ３が９０度以下のとき、円弧の中心３７は、右終了点３３と左終了点３５とを結ぶ直線上に存在するか、それよりも引き抜き方向Ｄ１の下流側に存在する。図６に示すように、右輪郭線２３ｐに重なった仮想円５４と、仮想円５４に内接する仮想円５２とを想定する。仮想円５２の中心は、左終了点３５に一致している。仮想円５２と仮想円５４との接点５７は、仮想円５４の中心３７と左終了点３５とを結ぶ直線Ｌの上に存在する。周方向に沿って直線Ｌから遠ざかるにつれて、仮想円５２と仮想円５４との距離が拡大する。
【００７５】
さらに、本実施形態では、第１角度θ１が第２角度θ２以上となるように、凹部２１の形状が定められている。
【００７６】
本実施形態のように、第１角度θ１が第２角度θ２以上のとき、図６に示された接点５７は凹部２１の外に位置する。仮想円５４と仮想円５２の間の距離は接点５７から離れるほど大きくなる。図４を参照して説明したように、左終了点３５を中心に鋳造棒３が回転するとき、鋳造棒３の外周面上の特定の点は、左終了点３５を中心とする仮想円（図４では仮想円５１，５３及び５５、図６では仮想円５２）に沿って移動する。その特定の点は、鋳造棒３の回転角度が大きくなればなるほど右内壁面２３又は左内壁面２５から遠ざかる。故に、鋳造棒３の回転が許容され、回転による応力の緩和が可能となる。
【００７７】
これに対し、第１角度θ１が第２角度θ２よりも小さい場合を考える。この場合、鋳造棒３を回転させようとすると、鋳造棒３は、鋳型１３の右内壁面２３又は左内壁面２５に押し付けられる。すなわち、図２Ｂを参照して説明したように、鋳造棒３の回転が許容されず、回転によって応力を緩和することができない。
【００７８】
また、第１角度θ１は、例えば３０〜６０度の範囲にあり、第２角度θ２は、例えば０度よりも大きく３０度以下の範囲にある。第１角度θ１が３０度よりも小さい場合、図４を参照して説明した仮想円が、２点以上で右輪郭線２３ｐ又は左輪郭線２５ｐと交差することとなる。この場合、鋳造棒３の回転変位が許容されず、応力を緩和する効果も得られない。言い換えれば、右終了点３３と左終了点３５とを結ぶ線分から開始点４３（又は４５）までの距離は、例えば、右終了点３３と左終了点３５とを結ぶ線分の長さの（３／４）1/2以下である。なお、第１角度θ１が６０度を超えたとしても、鋳造棒３を引き抜くことは可能である。しかし、第１角度θ１が６０度よりも大きい場合、引き抜き方向Ｄ１に関する凹部２１の長さが極端に短くなるため、凹部２１で原料１を十分に凝固することが困難になる。
【００７９】
図２Ａに示すように、鋳造棒３の回転が発生するとき、鋳型１３と鋳造棒３との界面には、界面と垂直な方向に引張応力が働き、界面に平行な方向にせん断応力が働く。これにより、鋳型１３から鋳造棒３が剥がされる。鋳造棒３の回転方向と内壁面２９の接線方向とが平行に近ければ近いほどせん断応力の寄与が大きくなり、垂直に近ければ近いほど引張応力の寄与が大きくなる。図２Ａに示すように、鋳造棒３を時計回りに回転させる応力が発生したとき、左内壁面２５の上の点で引張応力の寄与が大きくなり、右内壁面２３の上の点でせん断応力の寄与が大きくなる。ただし、内壁面２９の上の点のうち、開始点４３及び４５は、右内壁面２３及び左内壁面２５の交点であり、特異点である。そのため、開始点４３及び４５に応力が集中しやすく、鋳造棒３が鋳型１３から剥がれるときの起点になりうる。
【００８０】
他方、第２角度θ２が０度に近づけば近づくほど、すなわち、右内壁面２３と左内壁面２５とが連続した曲面に近づけば近づくほど、鋳造棒３が鋳型１３から剥がれるときの起点が無くなる。この場合、鋳造棒３が凹部２１を摺動しながら回転することになるため、鋳造棒３を回転させようとすると、鋳造棒３と鋳型１３との界面全体に大きいせん断応力が発生することになる。すなわち、鋳造棒３の回転に大きい力が必要となり、鋳型１３からの鋳造棒３の剥離は次第に困難となる。従って、第２角度θ２が小さすぎることは好ましくない。第２角度θ２は、例えば３度以上３０度以下であることが好ましい。
【００８１】
（変形例１）
図７に示すように、変形例１に係る鋳型６３の凹部２１は、楕円柱の外周面の一部で構成された内壁面を有する。すなわち、鋳型６３の断面（水平断面）において、右輪郭線２３ｐ及び左輪郭線２５ｐが、それぞれ、楕円の一部で構成されている。この鋳型６３において、鋳造棒３を回転させる応力が発生したとき、鋳造棒３の外周面上の点は、終了点３３又は３５を中心とする仮想円に沿って移動する。このことは、図４等を参照して説明したように、円柱の外周面の一部で内壁面が構成されている場合と同じである。
【００８２】
ただし、凹部２１の内壁面が楕円柱の外周面の一部で構成されている場合、鋳造棒３の回転とともに鋳造棒３の外周面上の点が凹部２１の内壁面から遠ざかる速度は、凹部２１の内壁面が円柱の外周面の一部で構成されている場合のそれに比べて速い。円の場合の速度に対する楕円の場合の速度の比率は、円から楕円に変形したときの拡大率に比例する。
【００８３】
なお、鋳造棒３の回転が許容される限りにおいて、円及び楕円以外の曲線、例えば、正弦曲線等の曲線の一部で輪郭線が構成されていてもよい。さらに、内壁面は、球面の一部で構成されていてもよい。
【００８４】
（変形例２）
図８は、変形例２に係る鋳型７３の三面図である。鋳型７３の内壁面２９には、テーパーが設定されている。すなわち、引き抜き方向Ｄ１及び幅方向Ｄ２に垂直な高さ方向Ｄ３に関して、底面２７から遠ざかるにつれて、幅方向Ｄ２に関する右内壁面２３から左内壁面２５までの距離が拡大している（好ましくは連続的かつ単調に拡大している）。凹部２１の上部は開口しているため、内壁面２９にテーパーが設定されていると、高さ方向Ｄ３に関して鋳造棒３に発生した応力を効率的に緩和することができる。
【００８５】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る鋳造装置を説明する。第２実施形態と第１実施形態とで共通する構成要素には同じ参照符号を付し、その説明を省略する。
【００８６】
図９に示すように、本実施形態の鋳造装置２００は、鋳型８３及びノズル７１を備えている。鋳型８３は、ノズル７１を介して、ルツボ１２に接続されている。
【００８７】
図１０Ａ〜図１０Ｃに示すように、鋳型８３は、溶湯２を受け入れるための凹部８１と、凹部８１への溶湯２の供給口としてのノズル穴８３ｈとを備えている。ノズル穴８３ｈを通じて、ルツボ１２から鋳型８３の凹部８１に溶湯２を供給することができる。凹部８１は、引き抜き方向Ｄ１に向かって開口しているだけであり、その上部は閉じられている。ノズル穴８３ｈは、引き抜き方向Ｄ１における凹部８１の最も上流側の部分と鋳型８３の外部とを連通している。鋳造装置２００に鋳型８３を組み込んだとき、ルツボ１２から鋳型８３の凹部８１に溶湯２を供給できるように、ノズル７１によってルツボ１２が鋳型８３のノズル穴８３ｈに接続されている。原料１の溶解状態を保ったまま溶湯２が鋳型８３に供給されるように、ノズル７１の外部に加熱装置７５が設けられている。
【００８８】
ノズル７１は、典型的には黒鉛で作られており、アルミナ、シリカ、これらの混合物を主成分（質量比で最も多く含まれる成分）として含む耐火物等で作られていてもよい。加熱装置７５として、抵抗加熱、誘導加熱、アーク放電による加熱、電子線照射による加熱等の加熱方法を採用した加熱装置を使用できる。抵抗加熱装置で構成された加熱装置７５にてノズル７１を加熱することが比較的容易である。加熱能力が不足する場合には、加熱装置７５として誘導加熱装置を使用し、ノズル７１の中の溶湯２を直接加熱してもよい。加熱装置７５は、また、鋳型８３内での原料１の凝固速度及び凝固位置を調節する役割を担う。
【００８９】
図１０Ｂに示すように、鋳型８３の凹部８１は、右内壁面２３、左内壁面２５、下内壁面２４及び上内壁面２６で構成されている。内壁面２３〜２６は、それぞれ、円柱の外周面の一部にて構成されている。対称面３６に関して、右内壁面２３と左内壁面２５とが対称である。下内壁面２４と上内壁面２６も図示しない対称面に関して対称である。
【００９０】
本実施形態の鋳型８３は、基本的には、第１実施形態で説明した鋳型１３によって満たされた要件と同じ要件を満足する。すなわち、図１０Ａに示す水平断面において、右終了点３３又は左終了点３５を通るとともに当該水平断面に垂直な軸を中心として、時計回り方向又は反時計周り方向に鋳造棒３が回転変位できるように、凹部８１の形状が定められている。鋳造棒３の回転を許容するための要件は、第１実施形態で説明した通りである。さらに、本実施形態の鋳型８３は、水平断面だけでなく、対称面３６を含む垂直断面においても、鋳造棒３の回転を許容するための要件を満たしている。
【００９１】
なお、本実施形態の鋳型８３において、左内壁面２３及び右内壁面２５は、ノズル穴８３ｈの端からそれぞれ引き抜き方向Ｄ１に沿って延びる右輪郭線２３ｐ及び左輪郭線２５ｐを示している。右開始点４３及び左開始点４５は、それぞれ、ノズル穴８３ｈの終端に位置している。右輪郭線２３ｐ及び左輪郭線２５ｐは、それぞれ、楕円の一部又は円弧で構成されており、かつ対称面３６に関して対称である。図１０Ａに示すように、楕円又は円弧に沿って、引き抜き方向Ｄ１の上流側に右輪郭線２３ｐ及び左輪郭線２５ｐをそれぞれ仮想的に延長することによって得られる２つの仮想線２３ｋ及び２５ｋと対称面３６との交点を仮想開始点４４と定義する。この仮想開始点４４において、２つの仮想線２３ｋ及び２５ｋによる曲線が尖点を有している。第１実施形態で説明した第１角度θ１及び第２角度θ２は、それぞれ、仮想開始点４４を用いて定義されうる。
【００９２】
図１０Ｂ及び図１０Ｃに示すように、本実施形態の鋳型８３において、下内壁面２４及び上内壁面２６は、ノズル穴８３ｈの端からそれぞれ引き抜き方向Ｄ１に沿って延びる下輪郭線２４ｐ及び上輪郭線２６ｐを示している。下開始点８４及び上開始点８６は、それぞれ、ノズル穴８３ｈの終端に位置している。下輪郭線２４ｐ及び上輪郭線２６ｐは、それぞれ、楕円の一部又は円弧で構成されており、かつ第２対称面８８に関して対称である。第２対称面８８は、凹部８１によって占有された空間を上下対称に等分する仮想的な面である。楕円又は円弧に沿って、引き抜き方向Ｄ１の上流側に下輪郭線２４ｐ及び上輪郭線２６ｐをそれぞれ仮想的に延長することによって得られる２つの仮想線２４ｋ及び２６ｋと第２対称面８８との交点を第２仮想開始点４６と定義する。この第２仮想開始点４６において、２つの仮想線２４ｋ及び２６ｋによる曲線が尖点を有している。第１実施形態で説明した第１角度θ１及び第２角度θ２は、それぞれ、第２仮想開始点４６を用いて定義されうる。なお、図１０Ａに示す仮想開始点４４は、図１０Ｃに示す仮想開始点４６に一致している。
【００９３】
このように、本実施形態の鋳型８３は、水平面における鋳造棒３の回転と垂直面における鋳造棒３の回転とを許容するように構成されていてもよい。
【００９４】
本実施形態では、ノズル７１及びノズル穴８３ｈの中心が、鋳造棒３の中心軸に一致している。ノズル７１は、ノズル穴８３ｈに挿入されており、ノズル７１の先端７１ｔが凹部８１とノズル穴８３ｈとの境界に位置している。すなわち、ノズル７１を通じて凹部８１に溶湯２が供給されるとき、ノズル穴８３ｈの内周面が溶湯２に接触しない。ただし、鋳型８３が黒鉛で構成され、かつ鋳型８３を加熱することによってノズル穴８３ｈにおける原料１の溶融状態を維持できる場合には、ノズル穴８３ｈの内周面が溶湯２に接触してもよい。
【００９５】
本実施形態において、ノズル７１の内径は、開始点４３及び４５における凹部８１の幅、すなわち、右開始点４３から左開始点４５までの距離と同じ寸法に設定されている。このようにすれば、鋳造棒３の回転時に鋳造棒３とノズル７１との干渉を確実に回避できる。他方、ノズル７１の内径が右開始点４３から左開始点４５までの距離よりも小さい場合、凹部８１内での溶湯２の凝固位置等にもよるが、鋳造棒３がノズル７１に干渉する可能性がある。ノズル７１の先端に鋳造棒３が接触したときに鋳造棒３の接触部分が再溶解するようにノズル７１の温度を高く設定すれば、この干渉を防止することができる。ただし、この方法はエネルギー効率の面で不利かもしれない。同様の問題は、ノズル７１の内径が右開始点４３から左開始点４５までの距離よりも大きい場合にも存在する。
【００９６】
右開始点４３及び左開始点４５の場合と同様に、ノズル７１の内径は、開始点８４及び８６における凹部８１の幅、すなわち、下開始点８４から上開始点８６までの距離と同じ寸法に設定されていてもよい。
【００９７】
本実施形態の鋳型８３を使用すれば、角柱状の鋳造棒だけでなく、円柱状の鋳造棒を製造することも可能である。また、本実施形態の鋳型８３を使用すれば、引き抜き方向Ｄ１が水平方向に限定されない。すなわち、凹部８１が上に向かって開口するように鋳型８３を垂直に保持し、下から溶湯２を供給し、鋳造棒３を上に向かって引き抜くことができる。このように、本発明において引き抜き方向は特に限定されない。本発明を垂直連続鋳造に適用することも可能である。
【００９８】
（変形例３）
図１１Ａ〜図１１Ｃに示す鋳型９３は、溶湯２を受け入れる凹部２１と、凹部２１への溶湯２の供給口としてのノズル穴９３ｈとを備えている。凹部２１は、右内壁面２３、左内壁面２５及び底面２７で構成されている。右内壁面２３及び左内壁面２５は、それぞれ、円柱の外周面の一部で構成されている。底面２７は、平坦な面である。すなわち、鋳型９３は、その上部が開口している点で図１０Ａ〜図１０Ｃを参照して説明した鋳型８３と相違する。また、ノズル穴９３ｈが設けられている点で図３等を参照して説明した鋳型１３と相違する。ノズル穴９３ｈが設けられている点を除けば、鋳型９３の構造は、第１実施形態の鋳型１３の構造と同じである。
【００９９】
（第３実施形態）
図１２Ａに示すように、本実施形態の鋳型１０３において、凹部２１は、右内壁面２３及び左内壁面２５を有する。引き抜き方向Ｄ１に平行な基準平面で凹部２１を切断したときに観察される断面（凹部２１の水平断面）において、右内壁面２３は、引き抜き方向Ｄ１に沿って延びる右輪郭線２３ｐを示している。同様に、左内壁面２５は、引き抜き方向Ｄ１に沿って延びる左輪郭線２５ｐを示している。右輪郭線２３ｐ及び左輪郭線２５ｐは、それぞれ、複数の線分で構成されている。すなわち、右内壁面２３及び左内壁面２５は、平面の組み合わせによって構成されている。鋳型１０３のその他の構造は、第１実施形態で説明した鋳型１３の構造と同じである。
【０１００】
本実施形態の鋳型１０３は、基本的には、第１実施形態で説明した鋳型１３によって満たされた要件と同じ要件を満足する。すなわち、図１２Ａに示す水平断面において、右終了点３３又は左終了点３５を通るとともに当該水平断面に垂直な軸を中心として、時計回り方向又は反時計周り方向に鋳造棒３が回転変位できるように、凹部２１の形状が定められている。鋳造棒３の回転を許容するための要件は、第１実施形態で説明した通りである。すなわち、第１終了点３３（又は第２終了点３５）を中心として、右輪郭線２３ｐ（又は第２輪郭線２５ｐ）上の任意の１点を通る仮想円を図１２Ａに示す水平断面上で描いたとき、仮想円が、任意の１点においてのみ右輪郭線２３ｐ若しくは左輪郭線２５ｐと交差する、又は右輪郭線２３ｐ若しくは第２輪郭線２５ｐに重なっている。
【０１０１】
本実施形態のように、右輪郭線２３ｐ及び左輪郭線２５ｐが曲線であることは必須ではない。さらに、右輪郭線２３ｐ及び左輪郭線２５ｐは、それぞれ、複数の線分で構成されているか、少なくとも１つの線分と少なくとも１つの曲線とで構成されていてもよい。鋳造棒３の回転が許容される限り、鋳造棒３を鋳型１０３からスムーズに引き抜くことができる。
【０１０２】
（変形例４）
図１２Ｂに示すように、鋳型１１３は、溶湯２を受け入れるための凹部２１と、凹部２１への溶湯２の供給口としてのノズル穴９３ｈとを備えている。凹部２１の水平断面において、右輪郭線２３ｐ及び左輪郭線２５ｐが、それぞれ、複数の線分で構成されている点を除き、鋳型１１３は、第２実施形態で説明した鋳型８３又は９３の構造と同じ構造を有する。第１終了点３３（又は第２終了点３５）を中心として、右輪郭線２３ｐ（又は第２輪郭線２５ｐ）上の任意の１点を通る仮想円を図１２Ａに示す水平断面上で描いたとき、仮想円が、任意の１点においてのみ右輪郭線２３ｐ若しくは左輪郭線２５ｐと交差する、又は右輪郭線２３ｐ若しくは第２輪郭線２５ｐに重なっている。これにより、鋳造棒３の回転が許容される。
【０１０３】
第３実施形態と同様に、右輪郭線２３ｐ及び左輪郭線２５ｐは、それぞれ、複数の線分で構成されているか、少なくとも１つの線分と少なくとも１つの曲線とで構成されていてもよい。凹部２１の上部は、図１０Ａ〜図１０Ｃを参照して説明したように閉じられていてもよいし、図１１Ａ〜図１１Ｃを参照して説明したように開口していてもよい。
【０１０４】
（その他）
本発明は、連続鋳造に適用できる技術を提供する。ただし、「連続」の用語は、ルツボへの原料の供給、ルツボでの原料の溶解、鋳型への溶湯の供給、及び鋳造棒の引き抜きの各工程が必ずしも同時に行われることを意味しない。また、これらの工程が常に実施されている必要もない。すなわち、原料を間欠的にルツボに供給してもよい。ルツボから鋳型に溶湯を間欠的に供給してもよい。鋳型から間欠的に鋳造棒を引き抜いてもよい。例えば、数秒に１回程度、上記各工程を実施することができる。
【実施例】
【０１０５】
図３等を参照して説明した鋳型を基本構造として採用し、実施例及び比較例の鋳型として、第２角度θ２（開始角度）及び／又は第３角度θ３（終了角度）が互いに異なる複数の鋳型を作製した。すなわち、これらの鋳型の内壁面は、円柱の外周面の一部にて構成されていた。比較例１、実施例１〜３、比較例２及び実施例４〜７の鋳型の平面図を図１３Ａ〜図１３Ｉに示す。これらの鋳型を用い、以下の条件で鋳造を行い、鋳造棒の引き抜きに必要な張力を測定した。必要な張力は、以下の方法で測定した。すなわち、鋳造棒の後端部にロードセルを取り付け、ロードセルを介して鋳型から鋳造棒を引き抜いたときの最大荷重を必要な張力として記録した。結果を表１に示す。【０１０６】
原料：シリコン
原料の供給速度：２０ｇ／分
溶解温度：１８００℃
鋳型の材料：銅（水冷）
鋳造棒の形状：角柱
鋳造棒の幅（右終了点から左終了点までの距離）：５５ｍｍ
鋳造棒の高さ：４０ｍｍ【０１０７】
【表１】
2012157214.tif 000003
【０１０８】
実施例１〜３、比較例１及び比較例２の鋳型は、いずれも８７度の第３角度θ３を有し、０〜４０度の範囲に第２角度θ２を有する。比較例１及び２の鋳型は、それぞれ、０度及び４０度の第２角度θ２を有する。すなわち、比較例１の鋳型は、開始点の位置に尖角を有していない。そのため、比較例１では、鋳造棒の回転運動が発生せず、１００Ｎの荷重をかけても鋳造棒を引き抜くことができなかった。比較例２の鋳型は、設計上、鋳造棒の回転変位を許容しない。そのため、１００Ｎの荷重をかけても鋳造棒を引き抜くことができなかった。【０１０９】
実施例１〜３の鋳型は、３度以上３０度以下の第２角度θ２を有する。実施例１〜３の鋳型を使用したとき、鋳造棒を引き抜くことができた。特に、実施例３の鋳型を使用したとき、必要張力は０．５７Ｎであった。すなわち、鋳造棒を引き抜くのに殆ど力が必要なかった。【０１１０】
実施例４〜７の鋳型は、いずれも３０度の第２角度θ２を有し、６０〜９０度の範囲に第３角度θ３を有する。実施例４〜７の鋳型を使用したとき、引き抜き不良は発生せず、鋳造棒を極めてスムーズに引き抜くことができた。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本発明は、シリコン等の凝固時に膨張する材料の鋳造に好適に採用できる。本発明に係る方法で製造された鋳造棒は、電子デバイス、蓄電デバイス、記録媒体等の製造に使用できる。本発明に係る方法で製造された鋳造棒は、さらに、ＦＺ法、ＣＺ法等のシリコン精製法における原料棒又は種棒として使用することもできる。
【図１】
2012157214.tif 000004
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
2012157214.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
2012157214.tif 000020
【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
2012157214.tif 000024
【図１３Ｄ】
2012157214.tif 000025
【図１３Ｅ】
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【図１３Ｆ】
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【図１３Ｇ】
2012157214.tif 000028
【図１３Ｈ】
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【図１３Ｉ】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年11月30日(2012.11.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
右開始点４３は、右輪郭線２３ｐと対称面３６との交点（第１交点）でもある。ただし、後述するように、鋳型１３にノズル穴が設けられている場合には、右輪郭線２３ｐが対称面３６に交差しない。この場合には、右輪郭線２３ｐをなす円弧に沿って、引き抜き方向Ｄ１の上流側に右輪郭線２３ｐを仮想的に延長することによって得られる仮想線と対称面３６との交点を仮想開始点と定義し、その仮想開始点と円弧の中心３７を結ぶ直線を第２基準線４９として取り扱う。左輪郭線２５ｐと対称面３６との交点が実際に存在しない場合も同様とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１００
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１００】
本実施形態の鋳型１０３は、基本的には、第１実施形態で説明した鋳型１３によって満たされた要件と同じ要件を満足する。すなわち、図１２Ａに示す水平断面において、右終了点３３又は左終了点３５を通るとともに当該水平断面に垂直な軸を中心として、時計回り方向又は反時計周り方向に鋳造棒３が回転変位できるように、凹部２１の形状が定められている。鋳造棒３の回転を許容するための要件は、第１実施形態で説明した通りである。すなわち、第１終了点３３（又は第２終了点３５）を中心として、右輪郭線２３ｐ（又は左輪郭線２５ｐ）上の任意の１点を通る仮想円を図１２Ａに示す水平断面上で描いたとき、仮想円が、任意の１点においてのみ右輪郭線２３ｐ若しくは左輪郭線２５ｐと交差する、又は右輪郭線２３ｐ若しくは左輪郭線２５ｐに重なっている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０２】
（変形例４）
図１２Ｂに示すように、鋳型１１３は、溶湯２を受け入れるための凹部２１と、凹部２１への溶湯２の供給口としてのノズル穴９３ｈとを備えている。凹部２１の水平断面において、右輪郭線２３ｐ及び左輪郭線２５ｐが、それぞれ、複数の線分で構成されている点を除き、鋳型１１３は、第２実施形態で説明した鋳型８３又は９３の構造と同じ構造を有する。第１終了点３３（又は第２終了点３５）を中心として、右輪郭線２３ｐ（又は左輪郭線２５ｐ）上の任意の１点を通る仮想円を図１２Ａに示す水平断面上で描いたとき、仮想円が、任意の１点においてのみ右輪郭線２３ｐ若しくは左輪郭線２５ｐと交差する、又は右輪郭線２３ｐ若しくは左輪郭線２５ｐに重なっている。これにより、鋳造棒３の回転が許容される。
【国際調査報告】
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