(57)【要約】本発明は、一つかそれよりも多い不純物要素を珪素から除去するため、溶融珪素を連続スラグ処理する装置に関するもので、装置が溶融珪素と液体スラグを収容するための容器（１）を備えている。容器（１）が、容器の底部（２）に位置したスラグ用のアウトレット開口部（３）に接続され、スラグ用に上向きに延びる排出管（４）と、排出管（４）から間隔をあけて、その周囲に配置された端部開口パイプ（５）とを備え、前記パイプ（５）と排出管（４）との間には環部があり、そのパイプ（５）が排出管（４）の頂部の上のレベルへ上向きに延び、且つ容器の底部（２）へ下向きに延びており、パイプ（５）が少なくとも一つの開口部（６）を容器（１）の底部に有し、更に容器が、処理された珪素用に開閉自在なアウトレット開口部（８，９）を容器の側壁に有し、容器に熱エネルギーを供給する手段（１４）を有し、固体または溶融珪素を断続的に供給する手段と、固体または液体スラグを連続またはほぼ連続して、容器の頂部へ供給する手段とを備える
2005504705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つかそれよりも多い不純物要素を珪素から除去するため、溶融珪素を連続スラグ処理し、そのために溶融珪素と液体スラグを収容するための容器（１）を備えた装置において、
容器（１）が、容器の底部（２）に位置したスラグ用のアウトレット開口部（３）に接続され、スラグ用に上向きに延びる排出管（４）と、排出管（４）から間隔をあけて、その周囲に配置された端部開口パイプ（５）とを備え、前記パイプ（５）と排出管（４）との間には環部があり、そのパイプ（５）が排出管（４）の頂部の上のレベルへ上向きに延び、且つ容器の底部（２）へ下向きに延びており、パイプ（５）が少なくとも一つの開口部（６）を容器（１）の底部に有し、更に容器が、処理された珪素用に開閉自在なアウトレット開口部（８，９）を容器の側壁に有し、容器に熱エネルギーを供給する手段（１４）を有し、固体または溶融珪素を断続的に供給する手段と、固体または液体スラグを連続またはほぼ連続して、容器の頂部へ供給する手段とを備えることを特徴とする装置。
【請求項２】
容器（１）が、楕円形、正方形または矩形の断面を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
排出管（４）が、楕円形、正方形または矩形の断面を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４】
パイプ（５）が、楕円形、正方形または矩形の断面を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
容器（１）、排出管（４）及びパイプ（５）が、グラファイトから作られることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
グラファイトから作られた容器（１）、排出管（４）及びパイプ（５）が、珪素炭化物、珪素窒化物、珪素酸素窒化物の表面層を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
容器（１）、排出管（４）及びパイプ（５）が、珪素炭化物、珪素窒化物、珪素酸素窒化物で作られることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
容器が、珪素とスラグを供給するため複数の開口部（１２，１３）を具備した気密蓋（１１）を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
熱エネルギーを供給する手段（１４）が、容器（１）の外部に配置された誘導加熱手段であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
熱エネルギーを供給する手段（１４）が、容器（１）の外部に配置された抵抗加熱手段であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融珪素の連続スラグ処理用の装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ノルウェー特許明細書第180532号により、スラグを有する珪素を連続処理することによって、不純物、特にホウ素を溶融珪素から除去する方法が知られている。ノルウェー特許明細書第180532号によると、スラグは連続または大体連続して、溶融珪素に加えられ、スラグは、取り除かれる一つまたは複数の不純物要素に関して、スラグと溶融珪素との間で平衡に達するとすぐに、連続または大体連続して除去されるか、または不活性化される。
【０００３】
もしスラグが、溶融珪素よりも高密度であれば、ノルウェー特許明細書第180532号では珪素溶液の頂部にスラグを供給して、連続または大体連続して処理が行われる容器の底部からスラグを引き出すことを提案している。
【０００４】
しかしスラグと共に珪素の実質量を引出さないで、容器の底部から連獨または大体連続してスラグを引き出すことは、困難であることが分っている。更に珪素から全てのスラグを除去することが、困難であることは明らかである。ノルウェー特許明細書第180532号で開示された方法を使用することによる珪素の収率が、それらの理由で低くなり、精製した珪素が幾分かのスラグ粒子で汚染され得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明よると、装置はスラグに珪素が追随することなく、スラグを連続して引き出すことができ、スラグ含有量の非常に低い精製珪素を得ることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明はゆえに、一つかそれよりも多い不純物要素を珪素から除去するため、溶融珪素を連続スラグ処理する装置に関連しており、装置が、溶融珪素と液体スラグを収容するための容器を備え、容器が、容器の底部に位置したスラグ用のアウトレット開口部に接続され、スラグ用に上向きに延びる排出管と、排出管から間隔をあけて、その周囲に配置された端部開口パイプとを備え、前記パイプと排出管との間には環部があり、そのパイプが排出管の頂部の上のレベルへ上向きに延び、且つ容器の底部へ下向きに延びており、パイプが少なくとも一つの開口部を容器の底部に有し、更に容器が、処理された珪素用に開閉自在なアウトレット開口部を容器の側壁に有し、容器に熱エネルギーを供給する手段を有し、固体または溶融珪素を断続的に供給する手段と、固体または液体スラグを連続またはほぼ連続して、容器の頂部へ供給する手段とを備える。
【０００７】
好ましくは容器は円形断面をしているが、楕円形。正方形または矩形の断面でもよい。
【０００８】
排出管が好ましくは円筒形であるが、楕円形、正方形または矩形の断面にもできる。
【０００９】
容器が好ましくは、珪素とスラグを供給する開口部を有した気密シール蓋を具備している。気密蓋は容器内で溶融溶液の上の空気を制御することが可能である。
【００１０】
容器への熱エネルギーの供給手段は、好ましくは容器の外部に配置された、誘導加熱装置または抵抗加熱装置である。しかし熱エネルギー供給手段は、容器内に配置されたプラズマバーナーまたは電極にもできる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による装置を使用すると、スラグが排出管によって除去され、スラグが非常に良好に除去され、それによって珪素の高い収率が達成される。更に、スラグ処理後に容器から採取された珪素は、スラグ粒子を含んでおらず、処理された珪素用の出口が、容器におけるスラグのレベルの上に配置される。更に本発明による装置を使用すると、容器内の流量を増加させる制御をし、それによって容器に供給されるスラグの量が、排出管を介して容器から採取されたスラグに等しくなるように制御できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明による装置の縦断面図であり、図２は図１の線Ａ−Ａに沿った横断面図である。
【実施例】
【００１３】
図１及び図２に、円筒形の容器１が示されている。容器１はグラファイトから作られている。容器１は底部２にスラグ用のアウトレット開口部３を有している。アウトレット開口部３は、容器１の底部２から容器１内を上向きに延びている、排出管４と連通している。それらの図面に示されている実施例において、排出管４が円形断面をしているが、排出管は楕円形、正方形または矩形の断面のような、別の断面も使用できる。排出管４の周囲に、容器１の底部から排出管４の上端部の上のレベルへ上向きに延びる端部開口パイプ５が、配置されている。図１及び図２に示されているパイプ５は円形断面であるが、楕円形、正方形または矩形の断面のような、別の断面でもよい。容器１の底部に、パイプ５が容器１の内部とパイプ５の外部との間の空間から、パイプ５の内部と排出管４の外部との間の環部７の中に、スラグを流す開口部６を有している。開口部を水平方向に傾斜させることができるので、開口部６は水平である。容器１の側壁で、容器１の底部２の上のレベルに、処理された珪素の採取のための閉鎖自在な開口部８が配置されており、その開口部８は容器１の側壁に配置された採取チャンネル９と連通している。開口部８は、垂直配置された止め栓ロッド１０によって開閉できる。開口部８を開くため、止め栓ロッド１０が上方へ動かせ、開口部８を閉じるため、止め栓ロッド１０が下方へ動かせる。
【００１４】
容器１は、開口部１２、１３を具備した気密蓋１１を有しており、開口部は処理される珪素を供給し、固体または液体スラグを連続供給するためのものである。
【００１５】
熱エネルギーが、誘導加熱手段１４によって図１及び図２に示された装置に供給される。また熱エネルギーの供給は、容器１の周辺に配置された電熱要素によって行われる。
【００１６】
排出管４とパイプ５の両方が、液体スラグと溶融珪素に対する耐性物質から作られている。好ましくは装置の全ての部分が、グラファイトから作られるが、珪素炭化物、珪素窒化物、珪素酸素窒化物（siliocon oxynitride）または珪素炭化物の層を有したグラファイトのような別の材、珪素窒化物或いは珪素酸素窒化物も使用できる。
【００１７】
図面の実施例が円筒形の容器１を示していても、楕円形、矩形、または正方形の断面のような別の断面の容器１を使用することも、本発明の範囲内である。
【００１８】
本発明の装置を使用することによって、処理される固体または溶融珪素（solid a molten silicon）を容器へ、容器１の内部とパイプ５の外部との間の空間に供給し、容器１がその含有物と共に誘導加熱装置１４によって、珪素の融点の上の温度に加熱される。その後、スラグは好ましくは液状で、蓋１１の開口部１２及び１３を介して容器１へ、連続してまたは大体連続して供給される。供給されるスラグは、溶融珪素よりも高密度である。
【００１９】
スラグが供給されると、溶融珪素の溶液を介して下へ沈み、珪素内の汚染要素がスラグへ運ばれる。スラグが珪素よりも高密度なので、スラグは徐々に容器１の底部でスラグ層を形成し、パイプ５の開口部６を介して、配水管４の外部とパイプ５の内部との間の環部の中に流れる。充分な量のスラグが供給されると、静止状態に到達する。更なる量のスラグを供給すると、同量のスラグが配水管４の中に流れ、スラグ用のアウトレット開口部３を介して出る。この状態は図１に示されており、珪素溶液の頂部が参照符号２０によって示され、珪素溶液の底部が参照符号２１によって示されて、珪素溶液を介して沈んだスラグが、珪素溶液の下にあって、配水管４とパイプ５との間の環部を満たす。ゆえにスラグが連即して供給され、連続して除去される。
【００２０】
溶融珪素溶液が充分に不純物を得ると、スラグの供給が停止され、全てのスラグが珪素溶液を介して沈むと、アウトレット開口部８が止め栓ロッド１０によって開かれる。アウトレット開口部８の上に位置した珪素溶液の一部が、チャンネル９を介して容器の外に流出し、チャンネル９の下の柄杓（図示せず）に集められる。その語にアウトレット開口部８が止め栓ロッド１０を下方へ動かすことによって閉じる。珪素の新しい分が、容器１へ供給され、スラグの連続供給が再び始まる。
【００２１】
アウトレット開口部８をスラグ層の上位レベルの上に間隔を置いて配置することによって、容器１から採取された珪素内のスラグ粒子を止める。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による装置の縦断面図。
【図２】図１の線Ａ−Ａに沿った横断面図。
【国際公開パンフレット】
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2005504705.tif 000004
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2005504705.tif 000006
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2005504705.tif 000010
2005504705.tif 000011
2005504705.tif 000012
2005504705.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成15年10月27日(2003.10.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つかそれよりも多い不純物要素を珪素から除去するため、溶融珪素を連続スラグ処理し、そのために溶融珪素と液体スラグを収容するための容器（１）を備え、容器（１）が、容器の底部（２）に位置したスラグ用のアウトレット開口部（３）に接続され、スラグ用に上向きに延びる排出管（４）と、容器に熱エネルギーを供給する手段（１４）とを備えた装置において、
端部開口パイプ（５）が、排出管から間隔をあけて、その周囲に配置され、パイプ（５）と排出管（４）との間には環部があり、前記パイプ（５）が排出管（４）の頂部の上のレベルへ上向きに延び、且つ容器の底部（２）へ下向きに延びており、パイプ（５）が少なくとも一つの開口部（６）を容器（１）の底部に有しており、更に処理された珪素用に開閉自在なアウトレット開口部（８，９）を容器の側壁に備え、固体または溶融珪素を断続的に供給する手段と、固体または液体スラグを連続またはほぼ連続して、容器の頂部へ供給する手段とを備えることを特徴とする装置。
【請求項２】
容器（１）が、楕円形、正方形または矩形の断面を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
排出管（４）が、楕円形、正方形または矩形の断面を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４】
パイプ（５）が、楕円形、正方形または矩形の断面を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
容器（１）、排出管（４）及びパイプ（５）が、グラファイトから作られることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
グラファイトから作られた容器（１）、排出管（４）及びパイプ（５）が、珪素炭化物、珪素窒化物、珪素酸素窒化物の表面層を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
容器（１）、排出管（４）及びパイプ（５）が、珪素炭化物、珪素窒化物、珪素酸素窒化物で作られることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
容器が、珪素とスラグを供給するため複数の開口部（１２，１３）を具備した気密蓋（１１）を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
熱エネルギーを供給する手段（１４）が、容器（１）の外部に配置された誘導加熱手段であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
熱エネルギーを供給する手段（１４）が、容器（１）の外部に配置された抵抗加熱手段であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【国際調査報告】
2005504705.tif 000014
2005504705.tif 000015