(57)【要約】【課題】容器内で凝固したシリコンを簡単に取り出すことができる、簡易な構造の溶融シリコン用容器を提供する。【解決手段】溶融シリコン用容器１は、底部１９と、底部１９の周縁から立ち上がる側壁部１０とを備え、上方が開口している。側壁部１０は、側壁部材１３と、側壁部材１３に連結された側壁部材１１とを有する。側壁部材１１は、側壁部材１３との連結部を回動中心として、側壁部材１３に対し相対的に回動可能である。【選択図】図１
2013163601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部と、前記底部の周縁から立ち上がる側壁部とを備え、上方が開口した溶融シリコン用容器であって、
前記側壁部は、第一側壁部材と、前記第一側壁部材に連結された第二側壁部材とを有し、
前記第二側壁部材は、前記第一側壁部材との連結部を回動中心として、前記第一側壁部材に対し相対的に回動可能である、溶融シリコン用容器。
【請求項２】
前記底部は、前記溶融シリコン用容器の内側に向く上面を有し、
前記側壁部は、前記底部の前記上面に接触する平板状の床部を有し、
前記床部には、前記床部を厚み方向に貫通する貫通孔が形成されており、
前記貫通孔を貫通して前記底部に取り付けられ、前記側壁部を前記底部に固定するボルトを備える、請求項１に記載の溶融シリコン用容器。
【請求項３】
前記側壁部の内面に沿って設けられた内枠を備え、
前記内枠は、複数の平板状の側面板を有し、
前記側面板は、前記側面板同士の継目が前記第一側壁部材と前記第二側壁部材との継目に重ならないように配置される、請求項１または請求項２に記載の溶融シリコン用容器。
【請求項４】
前記連結部は、軸芯と一対の羽根板とを有する蝶番を含み、
前記軸芯は、一方の前記羽根板に取り付けられた上側部分と他方の前記羽根板に取り付けられた下側部分とを含み、
前記下側部分は、その上端から突出する心棒を有し、
前記上側部分には、その下端側から前記上側部分の内部に窪んだ穴が形成され、
前記心棒が前記穴に挿通されて前記蝶番が組み立てられ、
一方の前記羽根板は前記第二側壁部材に固定され、他方の前記羽根板は前記第一側壁部材に固定される、請求項１から請求項３のいずれかに記載の溶融シリコン用容器。
【請求項５】
前記底部から開口へ向かって拡径する錐台形状に形成されている、請求項１から請求項４のいずれかに記載の溶融シリコン用容器。
【請求項６】
前記第一側壁部材と前記第二側壁部材とは、平面視でＬ字状の形状を有する、請求項５に記載の溶融シリコン用容器。
【請求項７】
前記第一側壁部材と前記第二側壁部材との両方が前記底部から離れて移動可能である、請求項１から請求項６のいずれかに記載の溶融シリコン用容器。
【請求項８】
前記側壁部の全体が前記底部から離れて移動可能である、請求項７に記載の溶融シリコン用容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融シリコン用容器に関し、特に、溶融シリコンの凝固に用いられる溶融シリコン用容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池に用いられるシリコンの製造工程では、第一の工程で溶融したシリコン融液を容器に投入し、容器内で凝固させ、その後容器から取り出した上で、次なる第二の工程へと進む。溶融シリコンを凝固させるための容器に関し、従来、溶融シリコンを凝固させる際の熱応力への耐性に優れ、繰り返しの利用が可能な溶融シリコン用容器が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。また、シリコンの凝固精製作業時間を従来より大幅に短縮可能なシリコン鋳造用鋳型（たとえば、特許文献２参照）、および、四面の立設壁及び底板を有し、綴じボルトの破損や継目の隙間の発生を防止できる、太陽電池用の半導体シリコンの凝固精製用鋳型（たとえば、特許文献３参照）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１７３９２６号公報
【特許文献２】特開平１１−２４０７１０号公報
【特許文献３】特開平１０−１８２２８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の溶融シリコン用容器は、直方体の上面が開口した升型の構造である。そのため、溶融シリコン用容器から凝固したシリコンを取り出すためには、上方の開口部から作業者がハンマーなどを使用してシリコンを細かく割り、シリコンの破片を開口部から取り出す必要がある。容器の上側のみが開口し、シリコンの取出しが上方の開口部からしか行なえないため、作業効率が悪く、作業負荷も大きく、作業に非常に時間がかかり生産性に劣る問題があった。
【０００５】
特許文献２に記載の鋳型では、鋳型の底部材が昇降自在とされており、底部材を降下させることで凝固したシリコンインゴットを鋳型から抜き出すことができる。しかし、大掛かりな設備を必要とし、効率的な凝固シリコンの製造が困難であるため、経済性に劣る問題があった。
【０００６】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、容器内で凝固したシリコンを簡単に取り出すことができる、簡易な構造の溶融シリコン用容器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る溶融シリコン用容器は、底部と、底部の周縁から立ち上がる側壁部とを備え、上方が開口した溶融シリコン用容器である。側壁部は、第一側壁部材と、第一側壁部材に連結された第二側壁部材とを有する。第二側壁部材は、第一側壁部材との連結部を回動中心として、第一側壁部材に対し相対的に回動可能である。
【０００８】
上記溶融シリコン用容器において、底部は、溶融シリコン用容器の内側に向く上面を有し、側壁部は、底部の上面に接触する平板状の床部を有し、床部には、床部を厚み方向に貫通する貫通孔が形成されており、溶融シリコン用容器は、貫通孔を貫通して底部に取り付けられ、側壁部を底部に固定するボルトを備えてもよい。
【０００９】
上記溶融シリコン用容器は、側壁部の内面に沿って設けられた内枠を備え、内枠は、複数の平板状の側面板を有し、側面板は、側面板同士の継目が第一側壁部材と第二側壁部材との継目に重ならないように配置されてもよい。
【００１０】
上記溶融シリコン用容器において、連結部は、軸芯と一対の羽根板とを有する蝶番を含み、軸芯は、一方の羽根板に取り付けられた上側部分と他方の羽根板に取り付けられた下側部分とを含み、下側部分は、その上端から突出する心棒を有し、上側部分には、その下端側から上側部分の内部に窪んだ穴が形成され、心棒が穴に挿通されて蝶番が組み立てられ、一方の羽根板は第二側壁部材に固定され、他方の羽根板は第一側壁部材に固定されてもよい。
【００１１】
上記溶融シリコン用容器は、底部から開口へ向かって拡径する錐台形状に形成されていてもよい。
【００１２】
上記溶融シリコン用容器において、第一側壁部材と第二側壁部材とは、平面視でＬ字状の形状を有してもよい。
【００１３】
上記溶融シリコン用容器において、第一側壁部材と第二側壁部材との両方が底部から離れて移動可能であってもよい。
【００１４】
上記溶融シリコン用容器において、側壁部の全体が底部から離れて移動可能であってもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の溶融シリコン用容器は、簡易な構造であり、容器内で凝固したシリコンを容器から簡単に取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態１の溶融シリコン用容器の構成を示す斜視図である。
【図２】図１中の矢印ＩＩ方向から見た溶融シリコン用容器の平面図である。
【図３】図２中の矢印ＩＩＩ方向から見た溶融シリコン用容器の側面図である。
【図４】ボルト付近を拡大して示す斜視図である。
【図５】蝶番付近を拡大して示す斜視図である。
【図６】蝶番を分離させた状態を示す模式図である。
【図７】溶融シリコン用容器の側壁部を開けた状態を示す斜視図である。
【図８】実施の形態２の溶融シリコン用容器の構成を示す斜視図である。
【図９】実施の形態２の溶融シリコン用容器の平面図である。
【図１０】実施の形態２の溶融シリコン用容器の側壁部を開けた状態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１の溶融シリコン用容器１の構成を示す斜視図である。図２は、図１中の矢印ＩＩ方向から見た溶融シリコン用容器１の平面図である。図３は、図２中の矢印ＩＩＩ方向から見た溶融シリコン用容器１の側面図である。本実施の形態の溶融シリコン用容器１は、溶融したシリコンを流し込み、凝固するために用いることができる、耐熱性を有する容器である。図１〜図３を参照して、実施の形態１の溶融シリコン用容器１の構成について説明する。
【００１９】
本明細書において、「耐熱性」とは、シリコンの融点である１４１４℃以上（冶金精製法における溶融シリコン温度は一般に１４５０℃〜１６００℃程度）において大幅な破壊および変形することなく使用することができることをいう。このような耐熱性を有する材料としては、たとえば黒鉛、高融点金属もしくは耐熱性セメントなどの材料自体が耐熱性を有するもの、または、板材に空冷や水冷などの冷却機構を備えて耐熱性を付与した材料などを例示することができる。
【００２０】
溶融シリコン用容器１は、耐熱性材料からなる内枠と耐熱性材料からなる外枠とを含む二重構造を有する。外枠は、底部１９と、底部１９の周縁から立ち上がる側壁部１０とを備える。底部１９は、溶融シリコン用容器１の底面を形成する。底部１９は、平面視矩形、典型的には平面視正方形の、平板状の外形を有する。側壁部１０は、溶融シリコン用容器１の側面を形成する。溶融シリコン用容器１は、上方が開口した構造を有する。開口した構造は、溶融したシリコンを注湯したり、注湯した溶融シリコンを凝固させて得られるシリコン塊を取り出すためのものである。溶融シリコン用容器１は、通常その上部の全部が開口した構造とするが、これに限定されず、上記目的を達成できる構造であれば、上部の一部が開口した構造としてもよい。
【００２１】
側壁部１０は、複数の側壁部材１１〜１４を含む。第二側壁部材としての側壁部材１１と、第一側壁部材としての側壁部材１３とは、蝶番４０により連結されている。側壁部材１２と側壁部材１４とは、蝶番５０により連結されている。蝶番４０は、側壁部材１１と側壁部材１３とを連結する連結部に含まれる。蝶番５０は、側壁部材１２と側壁部材１４とを連結する連結部に含まれる。側壁部材１１は、蝶番４０を回動中心として、側壁部材１３に対し相対的に回動可能である。側壁部材１２は、蝶番５０を回動中心として、側壁部材１４に対し相対的に回動可能である。
【００２２】
側壁部材１１の上面には、取っ手７１が設けられている。側壁部材１２の上面には、取っ手７２が設けられている。作業者は、側壁部材１１を側壁部材１３に対し回動させるとき、取っ手７１を把持して側壁部材１１の開閉操作を行なうことで、容易に側壁部材１１を蝶番４０回りに回動させることができる。また作業者は、側壁部材１２を側壁部材１４に対し回動させるとき、取っ手７２を把持して側壁部材１２の開閉操作を行なうことで、容易に側壁部材１２を蝶番５０回りに回動させることができる。
【００２３】
側壁部材１１は、溶融シリコン用容器１の上部側の天井部１１１と、溶融シリコン用容器１の下部側の床部１１２とを有する。側壁部材１１はまた、隣接する側壁部材１２に近接する側の接合部１１３と、隣接する側壁部材１３に近接する側の接合部１１６とを有する。側壁部材１１は、接合部１１３において、接合部材６０を介して側壁部材１２に接合されている。接合部材６０は、たとえばボルト結合などの取り外し自在な固定手段によって、側壁部材１１の接合部１１３と側壁部材１２とを固定する。
【００２４】
側壁部材１１は、溶融シリコン用容器１の外側の壁面が一部くり抜かれた形状を有する。図１に示すように、垂直方向において天井部１１１から床部１１２にまで亘って側壁部材１１の外側表面が窪み、かつ水平方向において接合部１１３から接合部１１６にまで亘って側壁部材１１の外側表面が窪んでいる。この窪み形状が形成されていることにより、天井部１１１、床部１１２および接合部１１３は、平板状の形状を有する。当該窪み形状の内部には、垂直方向に沿って、側壁部材１１の強度を維持するためのリブ部１１４，１１５が設けられている。平板状の床部１１２には、床部１１２を厚み方向に貫通する後述する貫通孔が形成されている。ボルト８１が貫通孔を貫通して底部１９に固定されることにより、側壁部材１１は底部１９に固定される。
【００２５】
なお、側壁部材１１以外の他の側壁部材１２，１３，１４もまた、上述した側壁部材１１と同様の構造を備えている。たとえば図３に示すように、側壁部材１２は、上述した側壁部材１１と同様の、天井部１２１、床部１２２、接合部１２３，１２６およびリブ部１２４，１２５を有する。側壁部材１１〜１４は各々、ボルト８１を用いて、複数箇所において底部１９に固定されている。
【００２６】
または、側壁部材１３，１４は、側壁部材１１，１２と異なる構造であってもよい。たとえば、側壁部材１３，１４は、一枚の厚板により形成され、底部１９に固定され、底部１９に対し相対移動不可能に設けられてもよい。またたとえば、側壁部材１３，１４の一方または両方が、底部１９と一体の構造物として設けられてもよい。
【００２７】
底部１９には、長穴形状のフォーク差込口１９１，１９２が形成されている。そのため、フォーク差込口１９１，１９２にフォークリフト爪を挿入することにより、フォークリフトを使用して溶融シリコン用容器１を容易に運搬することができる。溶融シリコン用容器１には、たとえば底部１９の下面側に移動用の車輪を取り付ける、またはクレーン使用のためのフックを側壁部１０の外側に取り付けるなど、溶融シリコン用容器１の運搬のためのその他の付加的な構成が追加されていても構わない。
【００２８】
外枠にその外面を囲まれた内枠は、側面部２０を備える。側面部２０は、複数の平板状の側面板２１〜２４を含む。側面板２１〜２４は、側壁部１０の内面に沿って設けられている。内枠は、図示しない底面部をさらに有してもよく、底面部を有する場合、この底面部は側面板２１〜２４と同様に、耐熱性材料からなる底板を含む。側面部２０は、側壁部１０によって周囲を取り囲まれることにより、その構造が維持される。溶融シリコン用容器１の耐熱性および熱応力への耐性の観点からは、外枠を構成する側壁部１０および底部１９は、内枠の側面部２０および底面部の全体を包囲する形状とすることが望ましい。内枠を構成する側面部２０または底面部は、カーボン材料、好ましくはいわゆる高純度黒鉛を用いて形成される。
【００２９】
図１，２において、内枠を構成する側面板２１〜２４と、内枠の外面を囲む外枠を構成する側壁部材１１〜１４とは、接触している。しかし、側壁部材１１〜１４と側面板２１〜２４とは、接着剤等による接合点、または釘やボルトなどによる固定点をもたない。また、側面板２１〜２４同士も、接着剤やボルト、または嵌合構造などによる接合点をもたない。すなわち、側壁部材１１〜１４と側面板２１〜２４とは接合されておらず、複数の側面板２１〜２４同士も接合されていない。内枠が底面部を有する場合、側面板２１〜２４と底板とは接合されない。このように、内枠を構成する各板材が接合されていないので、側面板２１〜２４は側壁部１０の内壁に沿って移動可能となる。
【００３０】
側面板２１〜２４および図示しない底面部は、更に複数枚の耐熱性の板に分かれていても良い。また、これら耐熱性の板を重ねて用いても良い。側面部２０および底面部は、溶融シリコン用容器１に溶融シリコンを注入する際、直接溶融シリコンが接触するため、損傷が激しいことが多い。側面板２１〜２４および図示しない底面部を分割式または多層式にすることで、破損した部分の耐熱性の板を交換するだけで溶融シリコン用容器１を運用可能となり、経済性に優れる。
【００３１】
溶融シリコン用容器１の上部の開口から、溶融シリコン用容器１の内部に、溶融したシリコン１００の流し込み（注湯）が行なわれる。このとき、側壁部材１１〜１４と側面板２１〜２４とは、隣接する側面板２１〜２４同士の継目が隣接する側壁部材１１〜１４同士の継目に重ならないように、配置されている。たとえば図２に示すように、側面板２１と側面板２２との間の継目２５は、側壁部材１１と側壁部材１２との間の継目１５に重ならず、継目１５，２５が互いにずれて配置されている。また側面板２１と側面板２３との間の継目２６は、側壁部材１１と側壁部材１３との間の継目１６に重ならず、継目１６，２６が互いにずれて配置されている。これにより、注湯されたシリコン１００が溶融シリコン用容器１の外部へ漏れ出すことが、抑制されている。
【００３２】
溶融シリコン用容器１に流し込まれたシリコン１００は、長時間、たとえば１０時間そのまま放置され、冷却される。シリコン１００の温度が徐々に低下すると、最終的にはシリコン１００の全体が凝固する。シリコン１００は、凝固すると体積が増加（凝固膨張）するので、溶融シリコン用容器１の内側から外側へ向かう向きの応力が内枠に作用する。その際に、側面板２１〜２４が側壁部材１１〜１４に沿って移動可能であるので、応力を緩和することができる。
【００３３】
側壁部材１１は、図１〜図３に示す溶融シリコン用容器１が組み立てられた状態において、一方の隣接する側壁部材１２と接合部材６０を介して接合され、底部１９に対しボルト留めされ、かつ他方の隣接する側壁部材１３と蝶番４０を介して連結されている。シリコン１００の凝固膨張により、側壁部材１１には、溶融シリコン用容器１の内側から外側へ向かう向きの応力が作用する。その際、側壁部材１１に作用する荷重を接合部材６０、床部１１２のボルト留め、および蝶番４０の三箇所で受けることができる。側壁部材１１の全体で応力を受けることができる構造であり、側壁部材１１の変形または歪みの発生を抑制することができる。
【００３４】
図４は、ボルト８１付近を拡大して示す斜視図である。図４には、側壁部材１１〜１４を底部１９に固定するための複数のボルト８１のうち、側壁部材１１の床部１１２を固定するためのボルト８１の一例が、代表的に図示されている。図４に示すように、底部１９は、溶融シリコン用容器１の内側に向く一方の表面である上面１９ａを有する。側壁部材１１の床部１１２は、底部１９の上面１９ａに面接触する。床部１１２には、床部１１２を厚み方向に貫通する貫通孔９１が形成されている。ボルト８１は、貫通孔９１を貫通して底部１９に取り付けられ、側壁部材１１を底部１９に固定する。
【００３５】
図５は、蝶番４０付近を拡大して示す斜視図である。蝶番４０は、図５に示すように、上側部分４１および下側部分４３によって構成される軸芯と、一対の羽根板４２，４４とを有する。蝶番４０の軸芯は上側部分４１と下側部分４３とを含み、一対の羽根板のうちの一方の羽根板４２は上側部分４１に取り付けられ、一対の羽根板のうちの他方の羽根板４４は下側部分４３に取り付けられている。羽根板４２は、側壁部材１１に固定されている。羽根板４４は、側壁部材１３に固定されている。上側部分４１と下側部分４３とは、互いに相対回転可能に設けられている。上側部分４１と下側部分４３との相対回転により、溶融シリコン用容器１の側壁部材１１は、蝶番４０を介して、側壁部材１３に対し相対的に回動可能とされている。
【００３６】
図６は、蝶番４０を分離させた状態を示す模式図である。図６に示すように、蝶番４０の下側部分４３は、下側部分４３の上端から突出する心棒４５を有する。蝶番４０の上側部分４１には、上側部分４１の下端側から上側部分４１の内部に窪んだ穴４６が形成されている。心棒４５が穴４６に挿通されることにより、上側部分４１と下側部分４３とが一体に接合され、蝶番４０が組み立てられる。
【００３７】
蝶番４０が穴４６に心棒４５を差し込んで組み立てられる差込式の構造であるため、心棒４５を穴４６から抜き取ることで上側部分４１と下側部分４３とは容易に分離される。そのため、図６中の白抜き矢印に示す上向き方向に側壁部材１１を持ち上げることで、穴４６から心棒４５が抜け、側壁部材１１を側壁部材１３から容易に分離することができる。たとえば、接合部材６０を介した側壁部材１１，１２の接合を解除し、さらに側壁部材１１を底部１９に固定するボルト８１を全て取り外した後に、クレーンを使用して側壁部材１１を上方に吊り上げることで、側壁部材１１と側壁部材１３とを分離することができる。
【００３８】
このようにすれば、側壁部１０のうちの一部である側壁部材１１のみを、溶融シリコン用容器１から簡単に取り外すことができる。したがって、側壁部材１１に変形または歪みなどが発生した場合に、側壁部材１１の補修を容易に行なうことができる。また、後述する凝固したシリコン１００の回収作業時に、側壁部材１１を取り外せば、シリコン１００の回収作業がより容易になる。
【００３９】
なお、図２および図３に示す蝶番５０もまた、蝶番４０と同様の構成に形成されている。すなわち、蝶番５０は、上側部分５１および下側部分５３によって構成される軸芯と、一対の羽根板５２，５４とを有する。羽根板５２は上側部分５１に取り付けられ、羽根板５４は下側部分５３に取り付けられている。羽根板５２は、側壁部材１２に固定されている。羽根板５４は、側壁部材１４に固定されている。側壁部材１２は、蝶番５０を介して、側壁部材１４に対し相対的に回動可能とされている。蝶番５０は、上側部分５１に形成された穴に下側部分から突出する心棒を差し込んで組み立てられる差込式の構造を有し、側壁部材１２を持ち上げることで、穴から心棒が抜け、側壁部材１２は側壁部材１４から容易に分離される。
【００４０】
図７は、溶融シリコン用容器１の側壁部１０を開けた状態を示す斜視図である。溶融シリコン用容器１の内部でシリコン１００を凝固させた後に、接合部材６０による側壁部材１１と側壁部材１２との接合を解除し、側壁部材１１，１２を底部１９に固定するボルト８１を全て取り外す。この取り外し作業により、側壁部材１１が側壁部材１３に対し回動可能な状態になり、側壁部材１２が側壁部材１４に対し回動可能な状態となる。この状態で、作業者は、取っ手７１を把持して蝶番４０を軸として半時計回り方向に側壁部材１１を回動させ、取っ手７２を把持して蝶番５０を軸として時計回り方向に側壁部材１２を回動させる。さらに作業者は、図１に示す側面板２１，２２を取り外す。これにより、図７に示す、溶融シリコン用容器１の内部空間を側面方向に開放した状態となる。
【００４１】
この状態で、凝固したシリコン１００を作業者がハンマーなどで叩くことにより、凝固したシリコン１００を破砕する。破砕したシリコン１００の破片１０１を、開放された溶融シリコン用容器１の側面方向に移動させることにより、凝固したシリコン１００を溶融シリコン用容器１の外部へ取り出し回収することができる。このように、溶融シリコン用容器１を開閉式とすることで、凝固したシリコン１００の破砕および回収をスムーズにできるので、シリコン１００の取り出し時間の短縮および取り出し作業性の向上を達成でき、生産性を向上することができる。
【００４２】
凝固したシリコン１００は、従来の上方向からに加えて、横方向から叩くことができるので、シリコン１００が叩き易くなる。そのため、シリコン１００の破砕作業の安全性を向上できる。さらに、シリコン１００を破砕する際の溶融シリコン用容器１の破損を低減でき、それに伴い、シリコン１００への溶融シリコン用容器１からのコンタミネーションの発生も抑制できるので、得られたシリコン１００の品質を向上することができる。
【００４３】
破砕したシリコン１００の破片１０１を横にずらしスライド移動させることで溶融シリコン用容器１から取り出すことができるので、破片１０１を上に持ち上げる必要がない。そのため、シリコン１００を人力で持ち運べる重さまで従来ほど細かく割る必要がなく、シリコン１００の破片または粉塵の飛散を抑制できるので、歩留まりを向上することができる。また、シリコン１００を割る時間を短縮でき、生産性を向上させることができる。
【００４４】
蝶番４０を用いることで、簡易な構造で側壁部１０を移動可能に構成できる。蝶番４０回りの回転により側壁部１０が移動するので、側壁部１０の移動が容易であり、また側壁部１０の移動のためのスペースも小さくてよいので、溶融シリコン用容器１の省スペース化を達成することができる。
【００４５】
（実施の形態２）
図８は、実施の形態２の溶融シリコン用容器１の構成を示す斜視図である。図９は、実施の形態２の溶融シリコン用容器１の平面図である。なお図９および後述する図１０では、溶融シリコン用容器１の外枠を構成する側壁部１０および底部１９のみが図示され、溶融シリコン用容器１の内枠、および、溶融シリコン用容器１に注湯されるシリコン１００は、図示を省略されている。
【００４６】
実施の形態１の溶融シリコン用容器１は、直方体の上面が開口した升型の構造であったのに対し、図８および図９に示す実施の形態２の溶融シリコン用容器１は、底部１９から上部の開口へ向かって拡径する、角錐台形状に形成されている。溶融シリコン用容器１の側面形状は、外枠の上底が下底よりも長い、略台形状である。
【００４７】
溶融シリコン用容器１の内部で溶融したシリコン１００を凝固させる際には、シリコン１００が膨張するために、上述のように溶融シリコン用容器１に熱応力が作用する。この熱応力は、溶融シリコン用容器１の底面から上部開口方向、または溶融シリコン用容器１の内部から側面方向へ作用する応力である。側面にかかる熱応力を考慮すると、一般に、側面の底面付近に作用する熱応力と、側面の上部付近に作用する熱応力とでは、側面の上部付近に作用する熱応力がより大きくなる。したがって、溶融シリコン用容器１の形状を底部１９から上部開口へ向かって拡径する錐台形状とすれば、このような熱応力を効率よく緩和できるので好ましい。
【００４８】
上述した角錐台形状は、必ずしも図８，９に示すように側壁部１０の外周面１０２で実現する必要はない。側壁部１０の外周面１０２を升型とし、側壁部１０の内周面１０３を外周面１０２に対し傾斜させることにより、溶融シリコン用容器１の内部空間を角錐台形状としてもよい。
【００４９】
溶融シリコン用容器１を側面視した台形の上底の長さをＬ１、下底の長さをＬ２とした場合、Ｌ１とＬ２とは、Ｌ１＞Ｌ２の関係を満足すればよい。たとえば、長さＬ１，Ｌ２の比Ｌ１／Ｌ２を１．２〜１．５とすることが好ましく、１．２〜１．３とすることがより好ましい。このような数値範囲を満たす場合は、熱応力の散逸性能がより向上したものとなる。
【００５０】
側壁部１０を構成する側壁部材１１〜１４は、図９に示すように、平面視でＬ字状の形状を有する。この構成により、溶融シリコン用容器１の隅部に側壁部材１１〜１４の継目のない構造を実現できるので、隅部における溶融シリコン用容器１の強度を向上することができる。
【００５１】
シリコン１００が凝固膨張するとき溶融シリコン用容器１に作用する応力は、シリコン１００が最後に固まる四隅において最大となる。一方、側壁部材１１〜１４同士の接合部分は、他の部分と比較して強度が低い。そのため、溶融シリコン用容器１の四隅に側壁部材１１〜１４の接合部分があると、接合部分に大きな応力が作用して、接合部分が破損する可能性がある。そのため、実施の形態２のように側壁部材１１〜１４を平面視Ｌ字状とし、溶融シリコン用容器１の四隅に側壁部材１１〜１４の接合部分がない構造とすることで、溶融シリコン用容器１の破損をより抑制することができる。
【００５２】
また、実施の形態１で説明したように、溶融シリコン用容器１からのシリコン１００の漏れを防止するには、側面板２１〜２４の継目と側壁部材１１〜１４の継目とがより離れることが望ましい。側壁部材１１〜１４を平面視Ｌ字状とすることで、図８に示すように、側面板２１〜２４の継目と側壁部材１１〜１４の継目とがより離れる配置を実現できるので、注湯されたシリコン１００の溶融シリコン用容器１の外部への漏れをより確実に抑制することができる。
【００５３】
図１０は、実施の形態２の溶融シリコン用容器１の側壁部１０を開けた状態を示す平面図である。実施の形態１の溶融シリコン用容器１では、側壁部材１１，１２は蝶番４０，５０を軸として回動可能である一方、側壁部材１３，１４は底部１９に固定されていた。これに対し、実施の形態２の溶融シリコン用容器１では、全ての側壁部材１１，１２，１３，１４が底部１９から離れて移動可能である。すなわち、側壁部材１１と側壁部材１３との両方が蝶番４０回りに回動可能であり、側壁部材１２と側壁部材１４との両方が蝶番５０回りに回動可能に設けられている。
【００５４】
たとえば、図１０に示す側壁部材１１，１４を開放した状態から、図１０中の矢印に示す方向に側壁部材１２，１３をさらに回動させ、底部１９から離れる方向に移動させることができる。側壁部材１１〜１４の全部が蝶番４０，５０のいずれかを軸として回動可能であるため、側壁部１０の全体が底部１９から離れて移動可能とされている。
【００５５】
シリコン１００の凝固が完了した後に、側壁部１０のより多くの部分を移動させ、より広く溶融シリコン用容器１を開放すれば、シリコン１００の破片をより容易に回収することができる。平面視矩形状の側壁部１０の場合、側壁部１０のうち２面以上を開放可能とするのが望ましい。
【００５６】
また、シリコン１００の凝固膨張に伴い、溶融シリコン用容器１は長期間使用していると破損が発生する。シリコン１００の注湯時に１５００℃付近にまで急激に温度上昇し、その後空冷されて常温にまで温度低下し、温度の上昇および低下を伴うサイクルを繰り返すため、溶融シリコン用容器１には、熱応力や熱衝撃に起因する歪みも発生する。つまり、溶融シリコン用容器１は、長期間の使用に伴って変形、破損が発生することを前提とする必要がある。そのため、溶融シリコン用容器１は、補修しやすい構造であることが望ましい。
【００５７】
側壁部材１１〜１４を全て蝶番４０，５０回りに回動可能とすれば、側壁部材１１〜１４の分離がより容易となる。側壁部材１１〜１４を容易に取り外せる構造とすることで、側壁部材１１に変形または歪みなどが発生した場合に、側壁部材１１〜１４をより容易に補修することができる。したがって、溶融シリコン用容器１のより長期間の使用が可能となり、経済性により優れる溶融シリコン用容器１を提供することができる。
【００５８】
実施の形態１および２で説明した溶融シリコン用容器１は、シリコンの製造工程において、加熱し溶融した状態のシリコンへの添加剤の投入または真空引きなどを行なって、シリコンの脱ボロン処理または脱リン処理を行なった後の、溶融シリコンを凝固させるために好適に使用される。または、実施の形態１および２で説明した溶融シリコン用容器１は、溶融シリコンを収納して輸送したり、溶融シリコンを凝固させた状態で保管するためにも用いることができる。ただし、本発明における溶融シリコン用容器１の使用用途は、上述した例に制限されるものではなく、溶融したシリコンを注入し、保持、凝固、取り出しさせる目的であれば、汎用的に用いることが可能である。
【００５９】
なお、実施の形態１および２の説明においては、溶融シリコン用容器１は、平坦な底部１９と、平面視矩形状の側壁部１０とを備えるものであったが、この構成に限られるものではない。たとえば底部１９は、矩形状に限られず、三角形、五角形以上の多角形状でもよく、円形状などのその他の任意の形状であってもよい。また底部１９の形状は、平坦に限られず、たとえば半球状の形状であってもよい。
【００６０】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、各実施の形態の構成を適宜組合せてもよい。また、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明の溶融シリコン用容器は、溶融シリコンを流し込み凝固するために用いられる耐熱性容器として有用である。
【符号の説明】
【００６２】
１  溶融シリコン用容器、１０  側壁部、１１〜１４  側壁部材、１５，１６，２５，２６  継目、１９  底部、１９ａ  上面、２０  側面部、２１〜２４  側面板、４０，５０  蝶番、４１  上側部分、４２，４４  羽根板、４３  下側部分、４５  心棒、４６  穴、６０  接合部材、７１，７２  取っ手、８１  ボルト、９１  貫通孔、１００  シリコン、１０１  破片、１０２  外周面、１０３  内周面。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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