(57)【要約】【課題】鋳型において、固定のためのネジ、ボルトを使用せずに鋳型の組み立て解体作業を行うことができ、且つ、鋳型内でのシリコン原料溶解中に発生する垂直方向応力に起因した底面部材抜け落ちを抑制することが出来る鋳型を提供することを目的とする。【解決手段】底面部材と、側面部材とを組み合わせてなる鋳型であって、前記側面部材は、前記鋳型を構成する内壁面側に前記底面部材を保持する保持部を設けるようにした鋳型。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面部材と、側面部材とを組み合わせてなる鋳型であって、
前記側面部材は、前記鋳型を構成する内壁面側に前記底面部材を保持する保持部を設けるようにした鋳型。
【請求項２】
前記鋳型は複数の側面部材からなるとともに、この複数の側面部材は、少なくとも対向する一組の側面部材同士に前記保持部を備えた請求項１に記載の鋳型。
【請求項３】
前記保持部は、前記側面部材の立設方向の中心から対称に、少なくとも一組備えてなる請求項１又は請求項２に記載の鋳型。
【請求項４】
前記保持部は、前記底面部材が略水平になるように配置された請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の鋳型。
【請求項５】
前記保持部は、前記側面部材と別部材からなる請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の鋳型。
【請求項６】
前記側面部材を挿入する溝部を備えた鋳型ホルダーと、前記側面部材を固定する楔と、を備えてなる請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の鋳型。
【請求項７】
前記鋳型の外周に、環状固定具が配置されてなる請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の鋳型。
【請求項８】
前記鋳型の内部には離型材が塗布された請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の鋳型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、底面部材と、側面部材とを組み合わせてなる鋳型に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池はクリーンな石油代替エネルギー源として小規模な家庭用から大規模な発電システムまでの広い分野でその実用化が期待されている。これらは使用原料の種類によって結晶系、アモルファス系、化合物系などに分類され、なかでも現在市場に流通しているものの多くは結晶系シリコン太陽電池である。この結晶系シリコン太陽電池はさらに単結晶型と多結晶型に分類されている。単結晶シリコン太陽電池は基板の品質が良いために変換効率の高効率化が容易であるという長所を有する反面、基板の製造コストが高いという短所を有する。
【０００３】
これに対して多結晶シリコン太陽電池は従来から市場に流通してきたが、近年、環境問題への関心が高まる中でその需要は増加しており、より低コストで高い変換効率が求められている。こうした要求に対処するためには多結晶シリコン基板の低コスト化、高品質化が必要であり、高純度のシリコンインゴットを歩留良く製造することが求められている。
【０００４】
多結晶シリコンインゴットは、シリコンを加熱溶融した融液を鋳型内に注いで鋳型底面部より一方向凝固させて形成したり、シリコン原料を鋳型内に入れて一旦溶融した後、鋳型底面部より一方向凝固させて形成したりする手法が一般的である。こうして得られたインゴットは、欠陥や不純物の多いインゴット側面部や底面部、及び凝固偏析現象によって不純物が濃化しているインゴット頭部の組織を通常厚み数ｍｍ以上切断除去し、さらにマルチワイヤーソーなどで薄くスライスして太陽電池用多結晶シリコン基板に加工される。
【０００５】
このような鋳型として、シリコンを溶融、凝固させる１４５０℃程度の高温でも形状安定性に優れている石英や溶融シリカなどの二酸化珪素や黒鉛などからなる鋳型が用いられ、その内面には窒化珪素や二酸化珪素などを主成分とする離型材皮膜を形成したものが用いられてきた（例えば、非特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−１９００２５号公報
【特許文献２】特開昭６２−１０８５１５号公報
【特許文献３】特開平６−１４４８２４号公報
【特許文献４】特開平１０−１８２２８５号公報
【非特許文献１】15th Photovoltaic Specialist Conf.(1981),P576~P580,“A NEW DIRECTIONAL SOLIDIFICATION TECHNIQUE FOR POLYCRYSTALINE SOLAR GRADE SILICON”
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図５に従来の一体型鋳型の断面図を示す。図５において、２１は鋳型、２２は離型材、２３はテーパーを示す。また、図５に示す鋳型２１は、石英や溶融シリカなどの二酸化珪素や黒鉛などから形成され、鋳型内面には離型材２２が塗布されている。このような一体型の鋳型２１はシリコンインゴットを取り出すために鋳型を破壊せねばならないため鋳型の再利用が出来ず、シリコンインゴットの製造コストが非常に高いという問題があった。
【０００７】
また、こうした一体型の鋳型２１を成形するためには、鋳込み成形やプレス成形などによって原料を鋳型形状に成形するため金型から成形体を脱型するための抜き勾配（テーパー）が鋳型内面に必要となる。そのため、この鋳型２１によって鋳造されたシリコンインゴットの側面にもインゴット底部から頭部に向けて広くなる逆テーパー２３が付き、製品とならない端材部分が増加するため高価なシリコン原料を余分に除去せねばならず、シリコンインゴットの製造コストが増加するという問題があった。
【０００８】
このような一体型鋳型から鋳型を破壊せずにシリコンインゴットを取り出すために、鋳型内面に更に大きなテーパーを付与する方法が提案されているが（例えば特許文献１参照）、特に溶融シリカからなる鋳型は、高温の状態からブロックを冷却する工程において鋳型内の温度勾配や焼結状態の差により、鋳型が割れてしまい再利用が難しく、また石英製の鋳型は離型材を塗布した鋳型内面表層がクリストバライト化し、表層剥離して鋳型が消耗するため再利用は非常に困難で、製造したシリコンインゴットの原料歩留が悪く、このような理由からシリコンインゴットの製造コストが大幅に増加する問題があった。
【０００９】
こうした問題点を回避するために、高純度黒鉛を用いて板状の底面部材と側面部材を作製し、それらを組み立て、ネジ止めして鋳型を作製する方法も試みられている（例えば特許文献２参照）。
【００１０】
図６に黒鉛などからなるネジ止めした組み立て式の鋳型を示す。図中、３１は鋳型、３２は底面部材、３３は側面部材、３４はネジである。このような鋳型３１に使用される高純度黒鉛製鋳型は、底面部材３２と側面部材３３とが組み立て用のネジ３４を打ち込むことによって接合されている。このようにして、シリコンインゴットを取り出す際に、従来の一体型鋳型とは異なり、鋳型３１を破壊せずにシリコンインゴットを取り出すことができる。
【００１１】
しかしながら、シリコンの密度は固体より液体が大きく凝固膨張する物質であるため、鋳型内でシリコン融液を冷却固化する際には鋳型の底面部材３２および側面部材３３は外側へ広がる方向に応力を受ける。こうした組み立て用のネジ３４を用いた組み立て式鋳型は、シリコン融液の冷却固化時の凝固膨張による応力によって、鋳型３１のネジ止め部分にはせん断応力や引っ張り応力がかかり、ネジ３４が破断したり、ネジ３４のねじ山がつぶれるなどする結果、底面部材３２と側面部材３３との接合が甘くなり、シリコン融液が鋳型から漏れたり、ネジ３４および鋳型部材の再利用が不可能となったりする問題があった。
【００１２】
この問題を回避するため鋳型内の離型材被膜中にシリカ粉末層を設け、シリコンの凝固膨張の応力をシリカ粉末層の軟化変形によって吸収する方法や、鋳型側面部材の肉厚を変え、肉厚の薄い面が変形し易いことを利用してシリコンの凝固膨張時に発生する応力の方向をネジの引っ張り応力の方向にすることでネジの破断を防ぐなどの方法が試みられた（例えば特許文献３、４参照）。
【００１３】
しかし、こうした鋳型組み立て用のネジ、及び鋳型側に加工した雌ネジなどのネジ山は繰り返し使用することによって消耗し、ネジ止め部分や各側面部材３３と底面部材３２とが接する部分に緩みが生じて、シリコンの溶融やシリコン融液の冷却固化過程でシリコン融液が漏れるという問題生じていた。
【００１４】
本発明は上述のような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、ネジを使用しなくとも、シリコン融液が凝固し、シリコンの体積が膨張した場合に、シリコン融液の液漏れを抑制できる鋳型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】
【００１５】
上記目的に鑑み、発明者は鋭意検討した結果、ネジを使用せずに鋳型を形成した場合、シリコン融液を鋳型内で冷却・凝固させる際に生ずるシリコン融液の液漏れは、次のような現象によって生ずることを知見した。図７は従来の鋳型の断面構造図を示し、シリコン融液が凝固する様子を表している。図中、３２は底面部材、３３は側面部材、３５はシリコン原料、３６は凝固中のシリコン、３７は未溶解シリコン原料である。また、図中矢印はシリコン融液が凝固する際に膨張する方向を示す。
【００１６】
図７に示すように、シリコンの融液が凝固しシリコンの体積が膨張した際に、底面部材を押し下げる方向と、鋳型の開口部へ向かって側面部材を押し上げる方向に力が働いてしまう。その結果、側面部材を押し上げようとする力により、底面部材と側面部材とに間隙が生じ、そこからシリコン融液が漏れていた。
【００１７】
そこで、本発明の請求項１に係る鋳型は、底面部材と、側面部材とを組み合わせてなる鋳型であって、前記側面部材は、前記鋳型を構成する内壁面側に前記底面部材を保持する保持部を設けるようにした。
【００１８】
本発明の請求項２に係る鋳型は、請求項１に記載の鋳型であって、前記鋳型は複数の側面部材からなるとともに、この複数の側面部材は、少なくとも対向する一組の側面部材同士に前記保持部を備えるようにした。
【００１９】
本発明の請求項３に係る鋳型は、請求項１又は請求項２に記載の鋳型であって、前記保持部は、前記側面部材の立設方向の中心から対称に、少なくとも一組備えてなるようにした。
【００２０】
本発明の請求項４に係る鋳型は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の鋳型であって、前記保持部は、前記底面部材が略水平になるように配置するようにした。
【００２１】
本発明の請求項５に係る鋳型は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の鋳型であって、前記保持部は、前記側面部材と別部材からなるようにした。
【００２２】
本発明の請求項６に係る鋳型は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の鋳型であって、前記側面部材を挿入する溝部を備えた鋳型ホルダーと、前記側面部材を固定する楔と、を備えてなるようにした。
【００２３】
本発明の請求項７に係る鋳型は、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の鋳型であって、前記鋳型の外周に、環状固定具が配置するようにした。
【００２４】
本発明の請求項８に係る鋳型は、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の鋳型であって前記鋳型の内部には離型材が塗布するようにした。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る鋳型は、底面部材と、側面部材とを組み合わせてなる鋳型であって、前記側面部材は、前記鋳型を構成する内壁面側に前記底面部材を保持する保持部を設けるようにした。こうすることで、シリコンの融液が凝固しシリコンの体積が膨張した際に、底面部材を押し下げようとする力の反作用として、鋳型の開口部へ向かって側面部材を押し上げる方向に力が働いた場合であっても、側面部材に備えた保持部によって側面部材と底面部材との間隙が生じにくいため、シリコン融液の液漏れを抑制できる鋳型を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係る鋳型の実施形態について図面を用いて説明する。
【００２７】
まず、第一の実施形態について説明する。図１（ａ）は、本発明に係る鋳型の第一実施形態を示す斜視図である。また、図１（ｂ）はその展開図である。図１（ａ）、図１（ｂ）において、１は鋳型、２は底面部材、３は側面部材、４ａは保持部を示す。
【００２８】
本発明に係る鋳型１は、黒鉛などから成り、鋳型１の底部を構成する底面部材２と、側面部材３を組み合わせてなる鋳型である。図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、鋳型１を構成する内壁面側に底面部材を保持する保持部を設けるようにした。各側面部材３同士と底面部材２を組み合わせて、本発明に係る鋳型１を製作することができる。このとき、側面部材３の内壁面側には、保持部４ａを備えており、側面部材３の保持部４ａによって底面部材２が保持されている。このとき、保持部4ａは直方体形状を呈している。
【００２９】
このように保持部４ａを備えることにより、シリコンを溶解・凝固した際に、底面部材２を押し下げようとする力の反作用として、鋳型１の開口部へ向かって側面部材３を押し上げる方向に力が働いた場合であっても、側面部材３に備えた保持部４ａによって側面部材３と底面部材２との間隙が生じにくい鋳型１を提供することができる。
【００３０】
そして、本発明に係る鋳型１には、保持部４ａを備えた側面部材３を少なくとも対向する１組備えていることが望ましい。対向する側面部材３どうしに保持部４ａを設けることにより、上述した効果に加え、底面部材２がより一層安定して載置されるため好ましい。底面部材２が安定することにより、鋳型１内に、シリコン融液を注湯した場合であっても、側面部材３と底面部材２の間からシリコン融液が滲み出るといった問題を抑制することができる。
【００３１】
また、本発明に係る鋳型１は、底面部材２が略水平に配置することが望ましい。底面部材２が略水平に載置されることで、上述した効果に加え、底面部材２を押し下げようとする力の反作用として、鋳型１の開口部へ向かって側面部材３を押し上げる方向に力が働いた場合であっても、側面部材３に均一に押し上げる力が加わるため、保持部４ａにかかる力も軽減することができ、また、より底面部材２と側面部材３との間隙を少なくすることが可能となり、鋳型１にシリコン融液を注湯した際に生じる液漏れを抑制することができる。
【００３２】
次に、本発明に係る第二実施形態について説明する。なお、大部分の構成は第一実施形態と同様であるので、異なった部分について説明することとする。図２（ａ）は、本発明に係る鋳型１の第二実施形態を示す斜視図である。また、図２（ｂ）はその展開図である。図２（ａ）、図２（ｂ）において、１は鋳型、２は底面部材、３は側面部材、４ｂは保持部を示す。
【００３３】
本発明に係る鋳型１は、黒鉛などから成り、鋳型１の底部を構成する底面部材２と、側面部材３を組み合わせてなる鋳型である。
【００３４】
第二実施形態では、鋳型１の保持部４ｂは、側面部材３と別部材からなるようにした。側面部材３と別部材とすることにより、鋳型１を製造する際の成型コストが低減し、より好ましい。このとき、側面部材３と保持部４ｂは同じ材質からなることがより好ましいが、異なる材質であってもよく、特に保持部４ｂは側面部材３と熱膨張係数が近いものが好ましい。熱膨張係数の差異による側面部材３と保持部４間での応力集中を緩和できるためである。
【００３５】
図２では、側面部材３に形成させた保持部４ｂは立方体形状を示したが、立方体形状に限定される必要は無く、円柱状形状、三角柱形状、逆三角柱形状、あるいは、側面部材３底部に開けた穴部にピンを挿入する方式であっても構わない。この様な形態とすることで、上述の効果に加え、保持部４ｂと底面部材２の接触面積を小さくすることが可能となるので、鋳型１上方を高温に下方を低温に維持しながら、底面側から一方向凝固させる際の側面部材３から底面部材２に流れる熱流束を調整しやすくなるため好ましい。
【００３６】
そして、保持部４ｂは、側面部材３の立設方向の中心から対称に、少なくとも一組備えてなることが好ましい。このようにすれば、より側面部材３と底面部材２との間隙を少なくすることが可能となり、鋳型１にシリコン融液を注湯した際に生じる液漏れを抑制することができる。
【００３７】
そして、本発明に係る鋳型１は、上述した第一実施形態や第二実施形態において側面部材を挿入する溝部を備えた鋳型ホルダーと、前記側面部材を固定する楔と、を備えた方が好ましい。図３（ａ）は、図１、図２で立設した側面部材３および底面部材２を固定する実施形態を示す側断面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ方向の断面図である。図３（ａ）、図３（ｂ）において、１は鋳型、２は底面部材、３は側面部材、４は保持部、５は鋳型ホルダー、５ａは底面中央部、５ｂは、底面外周部、７は溝部、８は楔である。
【００３８】
鋳型ホルダー５は、その表面部を底面中央部５ａと底面外周部５ｂとに分割する閉じた溝部７を有している。底面中央部５ａは、その各辺が側面部材３の底辺部と対応した略四角形であり、底面中央部５ａを囲繞するように、その各々の底辺部を溝部７に嵌装して立設した４つの側面部材３の外周部と底面外周部２ｂとの間隙に配置した楔部材である楔８を備えている。言い換えれば、鋳型ホルダー５に溝部７を設け、その溝部７に側面部材３を設置し、楔８を打ち込むことによって鋳型１が組み立てられている。
【００３９】
ここで楔８の形状や使用数は特に限定されず、側面全体にわたる長い楔８を各側面部材３に１個打ち込んでも良く、また小さな楔８を複数個取り付けても良い。また、鋳型ホルダー５の底面中央部５ａと、楔受けの機能を有する底面外周部５ｂとは同じ高さとする必要はなく、例えば、図３（ａ）に示すように、底面外周部５ｂの方を底面中央部５ａよりも高くすれば、それぞれの機能を適切に果たしうるので好ましい。
【００４０】
また、底面中央部５ａの高さは、側面部材底部に配置した保持部４および底面部材に干渉しない範囲で高さや形状を自由に決めることが出来る。たとえば、底面部材２を積極的に冷却したい場合は、底面中央部２ａの高さを高くして底面部材２の底側の面に接触させて熱伝導による抜熱能を向上させることが出来る。
【００４１】
また、本発明の鋳型１内に保持される融液の１つであるシリコンはその密度が固体状態で２．３３ｇ／ｃｍ３であり、液体状態で２．５５ｇ／ｃｍ３となるため固体状態の方が比重が大きく凝固膨張する物質となっており、この鋳型１内でシリコン融液を冷却固化する際に鋳型１の側面部材３が外側へ広がる方向にも応力をうける。
【００４２】
しかしながら、本発明の鋳型１によれば、外側へ広がろうとする力に対しては楔８で固定し、底面部材２が下側へ抜けようとする力に対しては、側面部材３底部に配置してある保持部４により、底面部材２が抜け落ちを予防できる。よって、鋳型１内での原料溶解・凝固・冷却という全工程を通じ、より効果的にシリコン融液が漏れ出すことを抑制することが出来る。
【００４３】
さらに、鋳型内のシリコン融液の漏れを抑制するために、本発明に係る鋳型１の外周に、環状固定具が配置された方が好ましい。
【００４４】
図４（ａ）は、本発明にかかる鋳型１の他の例であり、図４（ｂ）、図４（ｃ）は、環状固定具についてさらに別々の変形例を示す上視図である。図４（ａ）〜（ｃ）において１は鋳型、２は底面部材、３は側面部材、６は環状固定具を示す。
【００４５】
図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、鋳型１は、側面部材３同士を嵌め合わせて一体とした側面部材３の外周を囲繞するように配置され、これらの変位を拘束する一つ以上の環状固定具６が配置されている。
【００４６】
このような構造にすることで、例えば、側面部材３同士の固定強度が大きくなり、底面部材２と各側面部材３との接合部分が固定され、鋳型の大型化、薄型化を行うことが出来る。また、環状固定具６は、鋳型１への取り付け、取り外しが容易であり、鋳型１の組み立て解体の作業をスムーズに行うことが出来る。
【００４７】
環状固定具６は図４（ｂ）のように側面部材３全面を固定する形状でもよいし、図４（ｃ）のように鋳型１の角部のみを固定する形状でもよい。また、鋳型１と環状固定具６との間に楔を打ち込むような構造でもよい。このとき、環状固定具６により側面部材３の中央部にはあまり応力がかからないほうがよい。側面部材３中央部に応力がかかると側面部材３が内側にたわむため、製品とならない端材部分が増加するため高価なシリコン原料を余分に除去せねばならず、シリコンインゴットの製造コストが上昇することとなり好ましくない。
【００４８】
環状固定具６の材質は、軽くて強度が高い炭素繊維強化炭素材料（Ｃ／Ｃ材）などによって構成することが望ましく、厚さを２〜１０ｍｍとすれば取り扱いが容易で十分な強度が得られる。
【００４９】
さらに、上述した溝部７に打ち込んだ楔８による底面部材２と各側面部材３との固定と、環状固定具６による側面部材３同士の締結を同時に行うことで、それぞれの接合部がしっかり固定されるため、鋳型１をさらに大型化、薄型化を行うことが出来るので好ましい。
【００５０】
以上説明した本発明の実施形態にかかる鋳型１の内部には離型材を塗布することが望ましい。特に、底面部材２と側面部材３とから構成される鋳型内表面部と角隅部と稜線部とからなる係止部とに離型材を設けておくことが望ましい。
【００５１】
この離型材は、例えば、窒化珪素、炭化珪素、酸化珪素などの各粉体、または混合粉をポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、メチルセルロースなどの有機バインダーと溶剤とから構成される溶液中に混合・攪拌してスラリーとし、ヘラや、刷毛、ディスペンサーなどを用いて鋳型１の内面に塗布・乾燥して被覆する。
【００５２】
このような離型材を設けることによって、シリコン融液が凝固した後に鋳型１の内壁とシリコンインゴットとが融着することが少なくなり、これらの部材を何回も繰り返して使用することが出来る。また、上述した底面部材２や側面部材３との係止部が、後述する第三工程において追加して塗布された離型材によって、さらに確実に封止されるため、シリコンの融液の漏洩が少なくなる。
【００５３】
具体的な離型材の形成方法は、次に示すような三つの工程を経て行うことが望ましい。第一工程として、底面部材２および側面部材３の表面に、上述のようにしてスラリー状とした離型材スラリーを塗布・乾燥させる。次に、第二工程として、底面部材２を底面として４つの側面部材３を立設し、離型材を塗布した面が内側となるように箱型に組み立てる。そして、第三工程として、底面部材２と側面部材３とから構成される角隅部の稜線部とからなる係止部に離型材を例えばディスペンサーなどで追加して塗布する。
【００５４】
このような三つの工程によって行えば、鋳型１を組み立てる前に、各鋳型部材に離型材を塗布し、鋳型１の形状に組み立てた後、各鋳型部材の接合部分のみに対して、離型材を追加して塗布するのみでよいので、作業が飛躍的に簡素化し作業効率が大幅に向上する。
【００５５】
このようにして本発明にかかる鋳型１を実現することが出来る。従来においては底面部材３２や側面部材３３にネジやボルトなどを取り付け等の追加工が出来る素材に限られ、黒鉛材料が用いられてきた。しかしながら、本発明においては、上記のような複雑な加工を行う必要がなく、鋳型を構成する部材の構造が大幅に簡素化出来るために、黒鉛材料に限らず、溶融シリカ、窒化珪素、炭化珪素など各種の耐火物を用いることが可能となる。
【００５６】
なお、本発明の実施形態は上述の例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることはもちろんである。
【００５７】
例えば、上述の説明では、シリコン原料を鋳型内で溶解した後、シリコン融液を保持して凝固させる例によって説明したが、これに限るものではなく、他の材料であっても同様の効果を奏することが出来る。
【００５８】
また、鋳型１の外周に、グラファイトフェルトなどの主成分をカーボンとする材質や、特にその表面をカーボンの粉体でコーティング処理を行った鋳型断熱材（不図示）などを配置してもよく、これらを楔８と底面外周部２ｂとの間や、楔８と側面部材３との間に介在させても構わない。あるいは、リング状部材である環状固定具６と側面部材３との間に介在させても構わない。
【実施例１】
【００５９】
図６に示す従来例と、図１および図３に示す本発明の第一実施形態の構造を組み合わせた実施例とを比較した。
【００６０】
従来例においては窒化珪素からなる離型材を厚さ２ｍｍ塗布した黒鉛からなる一つの底面部材（厚さ２０ｍｍ）と４つの側面部材（厚さ２０ｍｍ）を箱型に組み立て、３２本の組み立て用ネジ（φ５ｍｍ×長さ４０ｍｍ）で固定し鋳型（内寸２２０ｍｍ×２２０ｍｍ×高さ２５０ｍｍ）を得た。得られた鋳型内部に２２ｋｇのシリコン原料を保持し、加熱溶融して得られたシリコン融液を鋳型底面部から徐々に降温させて一方向凝固させ、高さ約２００ｍｍのシリコンインゴットを得た。
【００６１】
本発明に係る実施例１では、窒化珪素からなる離型材を厚さ２ｍｍ塗布した黒鉛からなる４つの側面部材（厚さ２０ｍｍ）を仮組み立てし、側面部材底部にある保持部上に一つの底板（厚さ２０ｍｍ）を置き、鋳型ホルダー上にて箱型の本組み立てを行った後、図３に示す楔８で固定し鋳型（内寸２２０ｍｍ×２２０ｍｍ×高さ２５０ｍｍ）を得た。得られた鋳型内部に２２ｋｇのシリコン原料を保持し、加熱溶融して得られたシリコン融液を鋳型底面部から徐々に降温させて一方向凝固させ、高さ約２００ｍｍのシリコンインゴットを得た。
【００６２】
前記２つの方法により鋳造をそれぞれ１０回繰り返し、鋳型の組み立て作業時間、シリコン融液の漏れの有無、部材の消耗の状況を比較した。
【００６３】
従来例では平均的な鋳型の組み立て時間１５分。シリコン融液漏れ１回、鋳型固定用ネジの破断およびネジ山の消耗による交換２２本、底板および側板に加工したネジ山の消耗による交換７枚、底板および側板に加工したネジ取り付け用の穴部に破断したネジが埋まったためによる交換４枚であった。
【００６４】
一方、本発明においては平均的な鋳型の組み立て時間３分。側面部材上方で側面部材が若干広がりシリコン融液のしみ出しが見られたが、実害となる様なシリコン漏れは一度も発生せず、１０回の鋳造後もすべての部材が使用可能な状態であった。
【実施例２】
【００６５】
図６に示す従来例と、図２に示す側面部材の保持部４と図４に示す本発明の実施形態を組み合わせたものとを比較した。
【００６６】
従来例においては実施例１の従来例と同様の条件とした。
【００６７】
本発明の実施例では、窒化珪素からなる離型材を厚さ２ｍｍ塗布した黒鉛からなる４つの側面部材（厚さ２０ｍｍ）を仮組み立てし、側面部材底部にある保持部上に一つの底板（厚さ２０ｍｍ）を置き、鋳型固定用ホルダー上にて箱型の本組み立てを行った後、図３に示した様に楔で固定した後、図４に示す環状固定具６で側面部材３を固定し鋳型１（内寸２２０ｍｍ×２２０ｍｍ×高さ２５０ｍｍ）を得た。この時、底面部材２を保持する保持部４は図２に示した様に対面一組の側面部材のみに付けられ、底面部材を支持する必要最低限の個数・寸法とした。また、このときの保持部４と側面部材３とは別部材からなり、側面部材３の底部に開けた穴部に保持部４を挿入することによって固定されている。
【００６８】
得られた鋳型内部に２２ｋｇのシリコン融液を注湯し、加熱溶融して得られたシリコン融液を鋳型底面部から徐々に降温させて一方向凝固させ、高さ約２００ｍｍのシリコンインゴットを得た。
【００６９】
従来例では平均的な鋳型の組み立て時間１５分。シリコン融液漏れ１回、鋳型固定用ネジの破断およびネジ山の消耗による交換２２本、底板および側板に加工したネジ山の消耗による交換７枚、底板および側板に加工したネジ取り付け用の穴部に破断したネジが埋まったためによる交換４枚であった。
【００７０】
一方本発明においては平均的な鋳型の組み立て時間５分。側面部材間の広がりに起因するシリコン融液のしみ出し箇所は一箇所も発見されず、シリコン融液漏れも一度も発生しなかった。１０回の鋳造後もすべての部材が使用可能な状態であった。
【００７１】
以上の結果から、本発明の構造において、鋳型の大型化、薄型化が可能であることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明にかかる鋳型の第一実施形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は展開図である。
【図２】本発明にかかる鋳型の第二実施形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は展開図である。
【図３】本発明にかかる鋳型の他の実施例を示す図であり、（ａ）は側断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ方向の断面図である。
【図４】本発明にかかる鋳型の他の実施を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）と（ｃ）は本発明の鋳型にかかる環状固定具を示す上視図である。
【図５】従来における鋳型の一実施形態を示す断面構造図である。
【図６】従来における鋳型の他の実施形態を示す斜視図である。
【図７】従来における鋳型の断面構造図である。
【符号の説明】
【００７３】
１：鋳型
２：底面部材
３：側面部材
４：保持部
４ａ：側面部材と同部材からなる保持部
４ｂ：側面部材と別部材からなる保持部
５：鋳型ホルダー
５ａ：鋳型ホルダー底面中央部
５ｂ：鋳型ホルダー底面外周部
６：環状固定具
７：溝部
８：楔
【図１】
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【図２】
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【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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