特開 2022-179337 ケイ素酸化物の製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022179337

(43)【公開日】2022-12-02

(54)【発明の名称】ケイ素酸化物の製造装置

(51)【国際特許分類】

   C01B 33/113 20060101AFI20221125BHJP

【ＦＩ】

C01B33/113 A

【審査請求】有

【請求項の数】17

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022044367

(22)【出願日】2022-03-18

(31)【優先権主張番号】110118078

(32)【優先日】2021-05-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(71)【出願人】

【識別番号】509183338

【氏名又は名称】中美▲せき▼晶製品股▲ふん▼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】110000523

【氏名又は名称】アクシス国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】林煌偉

(72)【発明者】

【氏名】楊瑜民

(72)【発明者】

【氏名】許松林

【テーマコード（参考）】

4G072

【Ｆターム（参考）】

4G072AA24

4G072GG04

4G072HH01

4G072HH14

4G072MM21

4G072MM36

4G072RR13

4G072UU30

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ケイ素酸化物の産量を高めるケイ素酸化物の製造装置を提供する。
【解決手段】ケイ素酸化物の製造装置は、加熱炉、加熱装置、坩堝４０、析出ケース５０、排気ダクト６０、及び、抽気装置７０を含み、加熱炉は、断熱素材で囲んで形成された加熱炉室を内部に有し、加熱装置、坩堝及び析出ケースは、加熱炉室に設置され、析出ケースは、吸気口５０ａ及び排気口５０ｂを有し、析出ケースは、析出ケースの内部空間に設置される少なくとも一つの仕切り板８０を含み、少なくとも一つの仕切り板が析出ケースの内壁と少なくとも一つの通路Ｃを形成し、少なくとも一つの通路がそれぞれ吸気口及び排気口に連通し、排気ダクトは、坩堝の上方開口と近づく位置に設置される第一端６０ａ及び析出ケースの吸気口に連通する第二端６０ｂを有し、抽気装置は、析出ケースの排気口に連通する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

断熱素材で囲んで形成された加熱炉室を内部に有した加熱炉と、
当該加熱炉室に設置される加熱装置と、
当該加熱炉室に設置され、二酸化ケイ素及びケイ素を含む固体の原材料を受容するための坩堝であって、当該加熱装置により当該坩堝を加熱して当該固体の原材料に気体のケイ素酸化物を形成させ、上方開口を有した坩堝と、
当該加熱炉室と当該加熱炉の内炉壁との間に設置され、吸気口及び排気口を有した析出ケースであって、当該析出ケースの内部空間に設置される少なくとも一つの仕切り板を含み、当該少なくとも一つの仕切り板が当該析出ケースの内壁と少なくとも一つの通路を形成し、当該少なくとも一つの通路がそれぞれ当該吸気口及び当該排気口に連通する析出ケースと、
当該坩堝の当該上方開口と近づく位置するように設置される第一端、及び、当該析出ケースの当該吸気口と連通する第二端を有した排気ダクトと、
当該析出ケースの当該排気口に連通する抽気装置であって、当該気体のケイ素酸化物を当該析出ケースの内壁及び当該少なくとも一つの仕切り板の表面と接触させて固体のケイ素酸化物を析出させるように、当該気体のケイ素酸化物を当該坩堝から抽出する、抽気装置を含む、ことを特徴とするケイ素酸化物の製造装置。

【請求項2】

当該少なくとも一つの通路の全体の長さは、当該吸気口と当該排気口との間の最小距離よりも大きい、ことを特徴とする請求項１に記載のケイ素酸化物の製造装置。

【請求項3】

当該少なくとも一つの仕切り板は、少なくとも一つの横方向仕切り板を含み、当該少なくとも一つの横方向仕切り板は、当該析出ケースの内部空間において横方向に設置されると共に、当該吸気口と当該排気口の間の軸線と交差する、ことを特徴とする請求項１に記載のケイ素酸化物の製造装置。

【請求項4】

当該少なくとも一つの仕切り板は、数が複数であり、当該析出ケースの内部空間において縦方向に設置されると共に当該少なくとも一つの横方向仕切り板に接続される少なくとも一つの縦方向仕切り板を含む、ことを特徴とする請求項３に記載のケイ素酸化物の製造装置。

【請求項5】

当該少なくとも一つの縦方向仕切り板は、一方端が当該少なくとも一つの横方向仕切り板の板面に接続されると共に、他方端が当該析出ケースにおける当該吸気口の方向へ延びる、ことを特徴とする請求項４に記載のケイ素酸化物の製造装置。

【請求項6】

当該少なくとも一つの縦方向仕切り板は、当該軸線を通過すると共に当該吸気口との間に最小距離を有し、当該最小距離は、１００ｍｍ以上であり、かつ、１９０ｍｍ以下である、ことを特徴とする請求項５に記載のケイ素酸化物の製造装置。

【請求項7】

当該析出ケースは、第一析出部及び第二析出部を有し、当該第一析出部は、当該第二析出部に対して、当該加熱装置と近づく位置に設置される、ことを特徴とする請求項１に記載のケイ素酸化物の製造装置。

【請求項8】

当該第一析出部又は当該第二析出部のうちの少なくとも一つの外壁に設置される少なくとも一つの断熱部を含む、ことを特徴とする請求項７に記載のケイ素酸化物の製造装置。

【請求項9】

当該少なくとも一つの断熱部は、数が複数であり、当該第一析出部の外壁に設置される第一断熱部及び当該第二析出部の外壁に設置される第二断熱部を含み、当該第一断熱部と当該第二断熱部は、異なる熱伝導率を有する、ことを特徴とする請求項８に記載のケイ素酸化物の製造装置。

【請求項10】

当該第一断熱部と当該第二断熱部は、熱伝導率が０．１３～０．５Ｗ／ｍ．Ｋにある、ことを特徴とする請求項９に記載のケイ素酸化物の製造装置。

【請求項11】

当該少なくとも一つの断熱部は、数が複数であり、当該第一析出部の外壁に設置される第一断熱部及び当該第二析出部の外壁に設置される第二断熱部を含み、当該第一断熱部と当該第二断熱部は、異なる厚さを有する、ことを特徴とする請求項８に記載のケイ素酸化物の製造装置。

【請求項12】

当該少なくとも一つの仕切り板は、熱伝導率が１６Ｗ／ｍ．Ｋ以上である、ことを特徴とする請求項１に記載のケイ素酸化物の製造装置。

【請求項13】

当該坩堝を覆い開孔を有したカバーを含み、当該開孔は、当該排気ダクトの当該第一端及び当該坩堝の内部に連通する、ことを特徴とする請求項１に記載のケイ素酸化物の製造装置。

【請求項14】

当該析出ケースと当該断熱素材との間に設置され、当該析出ケースと当該断熱素材との間に距離を空けるための断熱部を含む、ことを特徴とする請求項１に記載のケイ素酸化物の製造装置。

【請求項15】

当該抽気装置は、サイクロン集塵機である、ことを特徴とする請求項１に記載のケイ素酸化物の製造装置。

【請求項16】

当該析出ケースは、側方開口を有したケース本体及び当該側方開口を閉鎖するためのケースカバーを含み、
当該少なくとも一つの仕切り板は、その数が複数であり、それぞれ、当該ケース本体の内壁及び当該ケースカバーに接続される、ことを特徴とする請求項１に記載のケイ素酸化物の製造装置。

【請求項17】

当該ケースカバーが当該側方開口を閉鎖した場合には、当該ケース本体の内壁に接続される仕切り板と当該ケースカバーに接続される仕切り板同士が千鳥状に並ぶ、ことを特徴とする請求項１６に記載のケイ素酸化物の製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ケイ素酸化物の製造装置に関し、特に、ケイ素酸化物の産量を高めるケイ素酸化物の製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

二次電池は、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池やリチウムイオン二次電池などが知られる。また、リチウムイオン二次電池は、ニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池に比べると、エネルギー密度が高く、作動電圧が高く、記憶効果が小さく、また、急速充電も可能であるなどの特性を有することから、例えば、タブレット、スマートフォン、ノートパソコンやゲーム機などの電子機器に幅広く適用されている。

【0003】

リチウムイオン二次電池は、内部の反応において、主に、リチウムイオンが正極と負極との間を往復運動することにより、正極と負極との間に電位差を生じさせるものである。一般的なリチウムイオン二次電池は、グラファイトを負極素材として用いることが多い。しかし、この負極素材が用いられたリチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が極めて低い。従って、エネルギー密度を高めるために、産業において、新たな負極素材が多種類開発されてきた。そのうち、ケイ素酸化物をリチウムイオン二次電池に負極素材として用いる場合には、電圧が高く、エネルギー密度が高いリチウムイオン二次電池を取得することができる。

【0004】

よく用いられるリチウム二次電池の負極素材を製造するためのケイ素酸化物の製造装置は、一般的に、原材料容器、加熱装置、析出室及び抽気装置を含み、ケイ素酸化物を含んだ粉末を当該原材料容器に入れて、気化させるように加熱してから、当該抽気装置を介してケイ素酸化物の気体を当該析出室を流れるように抽出して、固体のケイ素酸化物を当該析出室の内壁に析出させる。しかしながら、よく用いられるケイ素酸化物の製造装置は、その抽気装置がケイ素酸化物の気体を急速で当該析出室から抽出し易いことから、当該析出室により集まれる析出のケイ素酸化物の産量が良くない。そして、良く用いられるケイ素酸化物の製造装置は、構成について設計がまだ完璧でなく、改良されるべきところが存在している。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、このことに鑑み、ケイ素酸化物の産量を高めるケイ素酸化物の製造装置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】

【0006】

上記の目的を達成するために、本発明が提供するケイ素酸化物の製造装置は、加熱炉、加熱装置、坩堝、析出ケース、排気ダクト及び抽気装置を含み、当該加熱炉は、断熱素材で囲んで形成された加熱炉室を内部に有し、当該加熱装置は、当該加熱炉室に設置され、当該坩堝は、当該加熱炉室に設置され、二酸化ケイ素及びケイ素を含む固体の原材料を受容するためのものであり、当該加熱装置は、当該坩堝を加熱して当該固体の原材料に気体のケイ素酸化物を生じさせ、当該坩堝は、上方開口を有し、当該析出ケースは、当該加熱炉室に設置され、吸気口及び排気口を有し、当該析出ケースの内部空間に設置される少なくとも一つの仕切り板を有し、当該少なくとも一つの仕切り板は、当該析出ケースの内壁と少なくとも一つの通路を形成し、当該少なくとも一つの通路は、それぞれ当該吸気口及び当該排気口に連通し、当該排気ダクトは、当該坩堝の当該上方開口と近づく位置に設置される第一端及び当該析出ケースの当該吸気口に連通する第二端を有し、当該抽気装置は、当該析出ケースの当該排気口に連通し、当該気体のケイ素酸化物を当該坩堝から抽出し、当該気体のケイ素酸化物を当該析出ケースの内壁及び当該少なくとも一つの仕切り板の表面と接触させて固体のケイ素酸化物を析出させる。

【発明の効果】

【0007】

本発明による効果は、当該少なくとも一つの仕切り板を設置することにより、気体のケイ素酸化物の接触面積を増やし、気体のケイ素酸化物の流れ経路を伸ばし、ひいては、析出するケイ素酸化物の産量を高めることにある。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の好ましい実施例によるケイ素酸化物の製造装置の模式図である。

【図2】上記の好ましい実施例による一部の構成の模式図である。

【図3A】上記の好ましい実施例による析出ケースの模式図である。

【図3B】上記の好ましい実施例による析出ケースの模式図である。

【図4】本発明の好ましい他の一実施例による析出ケースの模式図である。

【図5】本発明の好ましい他の一実施例による析出ケースの模式図である。

【図6】本発明の好ましい他の一実施例による一部の構成の模式図である。

【図7】本発明の好ましい他の一実施例による一部の構成の模式図である。

【図8】本発明の好ましい他の一実施例による一部の構成の模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明をより明確に説明するために、好ましい実施例に基づいて図面を参照しながら以下のように説明する。図１～図３Ａ、３Ｂは、示されるように、本発明の好ましい一実施例に係るケイ素酸化物の製造装置１である。当該ケイ素酸化物の製造装置１は、加熱炉１０、載置台２０、加熱装置、坩堝４０、析出ケース５０、排気ダクト６０及び抽気装置７０を含む。

【0010】

当該加熱炉１０は、断熱素材１２で囲んで形成された加熱炉室Ｒを内部に有する。当該載置台２０、当該加熱装置及び当該坩堝４０は、当該加熱炉室Ｒに設置される。当該坩堝４０は、当該載置台２０に設置される。当該坩堝４０は、上方開口４０ａを有する。当該坩堝は、二酸化ケイ素及びケイ素を含む固体の原材料を受容するためのものである。当該加熱装置は、それぞれ、当該坩堝４０を取り囲む外側壁及び当該坩堝４０における上方の位置に設置される複数のヒーター３０を含み、当該坩堝４０を加熱して当該固体の原材料に気体のケイ素酸化物を生じさせるためのものである。本実施例では、当該加熱装置は、当該加熱炉室Ｒにおける内部の温度を１３００～１３５０度に維持することが可能である。

【0011】

当該析出ケース５０は、当該加熱装置と近づく位置において、当該加熱炉室Ｒと当該加熱炉１０の内炉壁１０ａとの間に設置され、当該析出ケース５０と当該加熱装置との距離を調整することにより、当該析出ケース５０の温度を２００～６００度に維持するように制御する。本願では、当該析出ケース５０と当該加熱装置との距離を調整することにより、当該析出ケース５０の温度を制御することから、例えば、チラーなどの冷却装置を追加して設置する必要が無くなり、そして、生産コストを効果的に削減することができる。当該析出ケース５０は、吸気口５０ａ及び排気口５０ｂを有する。当該析出ケース５０は、当該析出ケース５０の内部空間に設置された複数の仕切り板を含む。これらの仕切り板は、複数の横方向仕切り板８０を含むと共に、これらの横方向仕切り板８０が当該吸気口５０ａと当該排気口５０ｂとの間の軸線Ｘと交差する。これらの横方向仕切り板８０は、当該析出ケース５０の内壁と通路Ｃを形成している。当該通路Ｃは、それぞれ、当該吸気口５０ａ及び当該排気口５０ｂに連通すると共に、全体の長さが当該吸気口５０ａと当該排気口５０ｂとの間の最小距離よりも大きい。本実施例では、これらの仕切り板の熱伝導率が１６Ｗ／ｍ．Ｋ以上であり、融点が１２００度よりも高い。例示すると、これらの仕切り板がステンレス鋼又はグラファイトの素材で製造されたものであってもよいが、その限りではない。また、本実施例では、当該通路Ｃは、その数が一つであるということを例示的に説明したが、他の実施例では、これらの仕切り板８０を設置する位置によって一つ以上の通路を形成してもよい。

【0012】

なお、本実施例では、当該析出ケース５０は、六面体とされ、その長さと幅がそれぞれ３５０と３００ｍｍであり、高さＨが３５０ｍｍである。当該析出ケース５０は、高さＨが当該加熱炉室Ｒから離れた方向における当該析出ケース５０の高さである。そのうち、当該析出ケース５０について高さＨを３５０ｍｍとして選ぶことは、当該析出ケース５０の温度を２００～６００度に維持するためである。なお、他の実施例では、利用者が、場合に応じて、当該析出ケース５０について長さと幅を伸ばしてもよい。例えば、当該析出ケース５０について、長さと幅をそれぞれ６００ｍｍに伸ばして気体のケイ素酸化物との接触面積を増やし、ひいては、析出する固体のケイ素酸化物Ｓの産量を高める。再度説明するのは、図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、本実施例において、当該析出ケース５０がケース本体５２及びケースカバー５４を含み、当該ケース本体５２が左側板５２１、右側板５２２、頂板５２３、底板５２４及び側方開口５２５を有し、当該頂板５２３が当該排気口５０ｂを有し、当該底板５２４が当該吸気口５０ａを有する。当該ケースカバー５４は、当該側方開口５２５を閉鎖するためのものである。これらの横方向仕切り板８０は、それぞれ、当該ケース本体５２の内壁及び当該ケースカバー５４に、同士がほぼ平行するように接続される。そのうち、当該ケース本体５２の内壁に接続される横方向仕切り板８０のうちの一つは、当該左側板５２１に接続されると共に当該右側板５２２と間隔距離を空けるという形態で設置されたものであり、当該ケース本体５２の内壁に接続される横方向仕切り板８０のうちの他者は、当該右側板５２２に接続されると共に当該左側板５２１と間隔距離を保持するという形態で設置されたものである。当該ケースカバー５４が当該側方開口５２５を閉鎖する場合には、当該ケース本体５２の内壁に接続される横方向仕切り板８０と当該ケースカバー５４に接続される横方向仕切り板８０とが互いに千鳥状に並ぶことになる。また、図３Ａに示すように、当該ケース本体５２の内壁に接続される横方向仕切り板８０は、それぞれ、当該左側板５２１及び右側板５２２との間に第一距離Ｄ１を有し、また、当該ケース本体５２の内壁に接続される横方向仕切り板８０は、当該頂板５２３との間に第一間隔距離Ｈ１を有する。そのうち、当該第一距離Ｄ１が１５ｍｍ～２５ｍｍであってもよく、当該第一間隔距離Ｈ１が２０ｍｍ～５０ｍｍであってもよい。上記の横方向仕切り板８０を設置する形態により、当該通路Ｃの長さを伸ばすだけでなく、これらの横方向仕切り板８０を当該ケース本体５２及び当該ケースカバー５４に千鳥状に設置する設計により、産出された固体のケイ素酸化物を利用者が取り出すことに役立つことができる。また、本実施例では、当該第一距離Ｄ１を１５ｍｍ～２５ｍｍに選ぶことは、当該第一距離Ｄ１が２５ｍｍよりも大きいと、当該ケース本体５２における気体の流れ速度が比較的速く、反応の時間が比較的短く、ケイ素酸化物の産出率が低くなりやすい一方、当該第一距離Ｄ１が１５ｍｍよりも小さいと、当該横方向仕切り板８０と当該左側板５２１又は右側板５２２との間に産出されたケイ素酸化物により、当該通路Ｃが塞がれて産出率が低くなりやすいためである。また、当該第一間隔距離Ｈ１を２０ｍｍ～５０ｍｍに選ぶことは、利用者が固体のケイ素酸化物を取り出すことに役立つという効果がある。

【0013】

図１を参照すると、当該排気ダクト６０は、第一端６０ａ及び第二端６０ｂを有し、当該第一端６０ａは、当該坩堝４０の当該上方開口４０ａと近づく位置に設置され、当該第二端６０ｂは、当該析出ケース５０の当該吸気口５０ａと連通する。当該抽気装置７０は、当該析出ケース５０の当該排気口５０ｂと連通する。このことにより、当該抽気装置７０を介して当該気体のケイ素酸化物を当該坩堝４０から抽出し、当該気体のケイ素酸化物を当該析出ケース５０の内壁及びこれらの横方向仕切り板８０の表面に接触させて図３Ａに示される固体のケイ素酸化物Ｓを析出させる。そして、これらの横方向仕切り板８０を設置することにより、気体のケイ素酸化物との接触面積を増やし、気体のケイ素酸化物の気体の流れ経路を伸ばし、ひいては、析出する固体のケイ素酸化物Ｓの産量を高める。本実施例では、当該抽気装置をサイクロン集塵機として例示的に説明したが、当該サイクロン集塵機により、気体のケイ素酸化物を当該サイクロン集塵機において析出させることができ、そして、固体のケイ素酸化物を集める収集率を高めることができる。

【0014】

図２を参照すると、再度説明するのは、本実施例において、当該ケイ素酸化物の製造装置１がカバー９０を含み、当該カバー９０は、当該坩堝４０における当該上方開口４０ａを覆うと共に、開孔９０ａを有する。当該開孔９０ａは、当該排気ダクト６０における当該第一端６０ａ及び当該坩堝４０における内部に連通することから、当該カバー９０を設置することにより、気体のケイ素酸化物の流れ領域を制限して、固体のケイ素酸化物Ｓの収集率を高めることができる。

【0015】

なお、本実施例では、仕切り板について数が複数であるということを例に説明した。しかしながら、実際に、仕切り板の数について、図４に示すように、以下のようにしてもよい。一つの横方向仕切り板８０を当該析出ケース５０の内部空間に設置し、当該横方向仕切り板８０を当該右側板５２２に接続する。当該横方向仕切り板８０と当該左側板５２１との間には、第二距離Ｄ２を有し、当該横方向仕切り板８０の頂部と当該頂板５２３とは、第二間隔距離Ｈ２を有する。当該横方向仕切り板８０の底部と当該底板５２４とは、第三間隔距離Ｈ３を有すると共に、当該吸気口５０ａと当該排気口５０ｂとの間の当該軸線Ｘと交差する。そうすると、同様に、気体のケイ素酸化物との接触面積を増やし、気体のケイ素酸化物の流れ経路を伸ばすという効果が図れる。そのうち、当該第二距離Ｄ２は、１５ｍｍ～２５ｍｍにあり、当該第二間隔距離Ｈ２は、２０ｍｍ～１１０ｍｍにある、当該第三間隔距離Ｈ３は、２４０ｍｍ～３３０ｍｍにある。本実施例では、当該第二距離Ｄ２を１５ｍｍ～２５ｍｍに選ぶことは、当該第二距離Ｄ２が２５ｍｍよりも大きいと、当該ケース本体５２の気体の流れ速度が比較的速く、反応の時間が比較的短く、ケイ素酸化物の産出率が低くなりやすい一方、当該第二距離Ｄ２が１５ｍｍよりも小さいと、当該横方向仕切り板８０と当該左側板５２１との間に産出されたケイ素酸化物により当該通路Ｃが塞がれて産出率が低くなりやすいためである。また、当該第二間隔距離Ｈ２を２０ｍｍ～１１０ｍｍ、当該第三間隔距離Ｈ３を２４０ｍｍ～３３０ｍｍに選ぶことは、当該第二間隔距離Ｈ２と当該第三間隔距離Ｈ３との比例を１：２．３～１：１６．５にするためである。利用者は、当該第二間隔距離Ｈ２と当該第三間隔距離Ｈ３との比例を調整して、異なる産出率、及び、固体のケイ素酸化物の酸素含有量（つまり、ＳｉＯｘのｘ値）を取得することができる。当該第二間隔距離Ｈ２が比較的小さい場合には、気体のケイ素酸化物との接触面積を増やすという効果が図れる。そして、固体のケイ素酸化物の産出率を高め、ｘ値が広く分布する固体のケイ素酸化物の産出物を取得できる。一方、当該第二間隔距離Ｈ２が比較的大きい場合には、ｘ値の分布が比較的に集中する固体のケイ素酸化物の産出物を取得することができる。

【0016】

また、仕切り板を設置する形態は、図５に示すようにしてもよい。仕切り板は、二つの縦方向仕切り板８２及び一つの横方向仕切り板８０を含み、しかも、二つの縦方向仕切り板８２が一つの横方向仕切り板８０に接続される。これらの縦方向仕切り板８２は、一方端がそれぞれ当該横方向仕切り板８０の板面に接続される一方、他方端が当該析出ケース５０の当該吸気口５０ａに向かう方向に延出すると共に当該横方向仕切り板８０の板面と垂直して設置される。また、当該横方向仕切り板８０は、当該右側板５２２に接続され、当該左側板５２１との間に第三距離Ｄ３を有する。当該横方向仕切り板８０は、頂部と当該頂板５２３との間に第三間隔距離Ｈ３を有する。二つの縦方向仕切り板８２における当該左側板５２１と近い縦方向仕切り板８２ａは、当該左側板５２１との間に第四距離Ｄ４を有すると共に当該底板５２４との間に第四間隔距離Ｈ４を有し、また、二つの縦方向仕切り板８２間に第五距離Ｄ５を有する。二つの縦方向仕切り板８２における当該右側板５２２と近い縦方向仕切り板８２ｂは、当該右側板５２２との間に第六距離Ｄ６を有すると共に当該底板５２４との間に第五間隔距離Ｈ５を有する。そのうち、当該第三距離Ｄ３は、１５ｍｍ～２５ｍｍ、当該第三間隔距離Ｈ３は、２０ｍｍ～１１０ｍｍ、当該第四間隔距離Ｈ４及び当該第五間隔距離Ｈ５は、それぞれ、１００ｍｍ～１９０ｍｍに、それぞれある。当該第四距離Ｄ４が６０ｍｍ、当該第五距離Ｄ５が１１５ｍｍ、当該第六距離Ｄ６が１７５ｍｍである。そして、固体のケイ素酸化物Ｓが析出する産量を大幅に高めることができる。そのうち、縦方向仕切り板８２は、その数が一つ又は二つの以上であってもよい。縦方向仕切り板８２と横方向仕切り板８０の板面とは、互いに垂直せずに設置されてもよい。本実施例では、当該第三距離Ｄ３を１５ｍｍ～２５ｍｍに選ぶことは、当該第三距離Ｄ３が２５ｍｍよりも大きいと、当該ケース本体５２における気体の流れ速度が比較的速く、反応の時間が比較的短く、ケイ素酸化物の産出率が低くなりやすい一方、当該第三距離Ｄ３が１５ｍｍよりも小さいと、当該横方向仕切り板８０と当該左側板５２１との間に産出されたケイ素酸化物により当該通路Ｃが塞がれて産出率が低くなりやすいためである。当該第四間隔距離Ｈ４を１００ｍｍ～１９０ｍｍに選ぶことは、縦方向仕切り板８２ａと当該底板５２４とを適正な距離に維持して、当該ケース本体５０における気体が円滑に流れるようにするためである。また、当該第五間隔距離Ｈ５を１００ｍｍ～１９０ｍｍに選ぶことは、当該縦方向仕切り板８２ｂが当該吸気口５０ａと近いと共に当該軸線Ｘを通過する位置に設置されることから、固体のケイ素酸化物が縦方向仕切り板８２ｂに集まって生成されるためである。当該第五間隔距離Ｈ５については、つまり、当該縦方向仕切り板８２ｂと当該吸気口５０ａと間の最小距離が１００ｍｍよりも小さい場合に、当該縦方向仕切り板８２と当該底板５２４との間に産出されたケイ素酸化物により当該通路Ｃが塞がれて産出率が低くなりやすい。また、当該第四間隔距離Ｈ４及び当該第五間隔距離Ｈ５が１９０ｍｍよりも大きいと、縦方向仕切り板８２の表面積が間接的に小さくなり、ケイ素酸化物の産出率が低くなる。

【0017】

次に、下表１を参照すると、下表１は、仕切り板を設置しなかった形態、及び、図３Ａ～図５に示されている異なる仕切り板を設置する形態に従って得られたケイ素酸化物の産出率を示すものである。係る産出率は、当該固体のケイ素酸化物Ｓの産出量と、投入された当該固体の原材料の重量との比例を算出したものである。表１に示すように、図５における二つの縦方向仕切り板及び一つの横方向仕切り板に示される仕切り板を設置する形態により、仕切り板と気体のケイ素酸化物との接触面積を大幅に増やして、比較的高いケイ素酸化物の産出率を得ることが分かる。

【0018】

【表1】

【0019】

図１を再度参照すると、当該ケイ素酸化物の製造装置１は、当該析出ケース５０の外壁に設置された断熱部１００を含み、当該断熱部１００の熱伝導率が０．１３～０．５Ｗ／ｍ．Ｋにあり、０．２４Ｗ／ｍ．Ｋよりも小さいことが好ましく、厚さが５～８０ｍｍにある。当該断熱部１００は、炭素繊維又は他の断熱素材で製造されたものであってもよい。当該断熱部１００を設置することにより、当該析出ケース５０を２００～６００度の温度に安定的に維持することができる。

【0020】

本実施例では、当該断熱部１００が一つであるということを例に説明したが、他の実施例では、当該断熱部１００の数が複数であってもよい。例示的に説明すると、図６に示すように、当該析出ケースが第一析出部Ａ１及び第二析出部Ａ２を有する。当該第一析出部Ａ１は、当該第二析出部Ａ２に対して、当該加熱装置のヒーター３０と近づく位置に設置され、当該第一析出部Ａ１と当該第二析出部Ａ２との間に温度勾配を形成し、当該断熱部１００は、第一断熱部１０２及び第二断熱部１０４を含み、当該第一断熱部１０２は、当該第一析出部Ａ１の外壁に設置され、当該第二断熱部１０４は、当該第二析出部Ａ２の外壁に設置され、しかも、当該第一断熱部１０２と当該第二断熱部１０４は、それぞれ、０．１３～０．５Ｗ／ｍ．Ｋにある異なる熱伝導率を有する。

【0021】

そうすると、当該第一断熱部１０２と当該第二断熱部１０４との当該熱伝導率を調整して当該第一析出部Ａ１と当該第二析出部Ａ２と間の温度差を制御することができる。温度差が近づけば近いほど、当該第一析出部Ａ１と当該第二析出部Ａ２とに析出される固体のケイ素酸化物の酸素含有量が一致になる。当該温度差について例を挙げると５０度よりも小さいと良く、３０度よりも小さいことが好ましく、１０度よりも小さいことが最も好ましい。一方、当該第一析出部Ａ１と当該第二析出部Ａ２と間の温度差が大きければ大きいほど、当該第一析出部Ａ１と当該第二析出部Ａ２が、酸素含有量が異なる固体のケイ素酸化物を析出することができる。上記通りに、当該第一断熱部１０２と当該第二断熱部１０４との熱伝導率を調整して当該第一析出部Ａ１と当該第二析出部Ａ２と間の温度差を制御できる以外に、当該第一断熱部１０２と当該第二断熱部１０４との厚さを調整して、当該第一析出部Ａ１と当該第二析出部Ａ２との間の温度差を制御することもできる。本実施例では、当該第一断熱部１０２と当該第二断熱部１０４との厚さ差が２０ｍｍ～７０ｍｍである。それ以外に、該第一析出部Ａ１を当該第一断熱部１０２にのみ設置したり、当該第二析出部Ａ２を当該第二断熱部１０４にのみ設置したりすることを排除することはない。

【0022】

図７に示すように、再度説明するのは、他の実施例において、当該カバー９０が他の形状とされてもよく、上記の実施例に限られるものではない。例を挙げると、カバーが平板状のカバー９２とされてもよい。この場合に、気体のケイ素酸化物の流れ領域を制限する効果が同様に図れる。

【0023】

図８を再度参照すると、他の実施例において、当該ケイ素酸化物の製造装置が断熱部９４を含む。当該断熱部９４は、炭素繊維又は他の断熱素材で製造されたものであってもよい。当該断熱部９４は、当該析出ケースと当該断熱素材１２との間に設置され、当該析出ケースと当該断熱素材１２との間に距離Ｄを空けるためのものである。当該断熱部９４の厚さを調整することにより、当該析出ケースと当該加熱装置との距離を制御し、析出ケースの温度を制御し、ひいては、固体のケイ素酸化物の酸素含有量（つまり、ＳｉＯｘのｘ値）を制御することができる。例えば、当該断熱部９４の厚さが厚くなると、当該析出ケースと当該断熱素材１２との間の間隔距離Ｄが増やされ、当該析出ケースと当該加熱装置との距離が大きくなり、そして、当該析出ケースの温度を低くするように調整することができる。本実施例では、当該距離Ｄが３００ｍｍであるということを例に説明したが、他の実施例において、距離Ｄが３００ｍｍよりも小さいとされてもよい。

【0024】

以上より、本発明に係るケイ素酸化物の製造装置１は、仕切り板を設置することにより、気体のケイ素酸化物との接触面積を増やし、しかも、気体のケイ素酸化物の気体の流れ経路を伸ばすことから、ケイ素酸化物の産量を高めることができる。また、当該第一断熱部１０２と当該第二断熱部１０４との当該熱伝導率又は当該第一断熱部１０２と当該第二断熱部１０４との厚さを調整することにより、当該第一析出部Ａ１と当該第二析出部Ａ２との間の温度差を制御し、ひいては、当該第一析出部Ａ１と当該第二析出部Ａ２に析出された固体のケイ素酸化物の酸素含有量を制御することができる。また、当該断熱部９４の厚さを調整することにより、当該析出ケースと当該加熱装置との距離を制御でき、また、析出ケースの温度を制御でき、ひいては、固体のケイ素酸化物の酸素含有量（つまり、ＳｉＯｘのｘ値）を制御することができる。

【0025】

以上に説明したのは、本発明における好ましい実施可能な実施例に過ぎず、本発明の明細書及び特許請求の範囲に基づいてなされる如何なる均等置換は、いずれも、本発明の特許範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0026】

１ ケイ素酸化物の製造装置
１０ 加熱炉
１０ａ 内炉壁
１００ 断熱部
１０２ 第一断熱部
１０４ 第二断熱部
１２ 断熱素材
２０ 載置台
３０ ヒーター
４０ 坩堝
４０ａ 上方開口
５０ 析出ケース
５０ａ 吸気口
５０ｂ 排気口
５２ ケース本体
５２１ 左側板
５２２ 右側板
５２３ 頂板
５２４ 底板
５２５ 側方開口
５４ ケースカバー
６０ 排気ダクト
６０ａ 第一端
６０ｂ 第二端
７０ 抽気装置
８０ 横方向仕切り板
８２ 縦方向仕切り板
８２ａ 縦方向仕切り板
８２ｂ 縦方向仕切り板
９０、９２ カバー
９４ 断熱部
９０ａ 開孔
Ａ１ 第一析出部
Ａ２ 第二析出部
Ｃ 通路
Ｄ、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６ 距離
Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４、Ｈ５ 間隔距離
Ｈ 高さ
Ｒ 加熱炉室
Ｘ 軸線
Ｓ 固体のケイ素酸化物

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】