特表 2023-542482 バルク材料を分級するための分離装置用スクリーンプレート

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-10-10

(54)【発明の名称】バルク材料を分級するための分離装置用スクリーンプレート

(51)【国際特許分類】

   B07B 1/12 20060101AFI20231002BHJP

   B07B 1/30 20060101ALI20231002BHJP

   B07B 1/46 20060101ALI20231002BHJP

   C01B 33/02 20060101ALN20231002BHJP

【ＦＩ】

B07B1/12 Z

B07B1/30

B07B1/46 B

C01B33/02 E

【審査請求】有

【予備審査請求】有

(21)【出願番号】P 2023513143

(86)(22)【出願日】2020-08-24

(85)【翻訳文提出日】2023-04-20

(86)【国際出願番号】 EP2020073597

(87)【国際公開番号】W WO2022042815

(87)【国際公開日】2022-03-03

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】390008969

【氏名又は名称】ワッカー ケミー アクチエンゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】Ｗａｃｋｅｒ Ｃｈｅｍｉｅ ＡＧ

【住所又は居所原語表記】Ｈａｎｎｓ－Ｓｅｉｄｅｌ－Ｐｌａｔｚ ４， Ｄ－８１７３７ Ｍｕｅｎｃｈｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】110001173

【氏名又は名称】弁理士法人川口國際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】アイグナー，トーマス

(72)【発明者】

【氏名】ベルクマン，フランツ

(72)【発明者】

【氏名】シュナイダー，アンドレアス

(72)【発明者】

【氏名】キラーマン，ヨーナス

【テーマコード（参考）】

4D021

4G072

【Ｆターム（参考）】

4D021AA01

4D021AB06

4D021AC01

4D021AC02

4D021AC08

4D021AC10

4D021BA20

4D021CA05

4D021DA13

4G072AA01

4G072BB12

4G072GG04

4G072MM28

(57)【要約】

本発明の主題は、バルク材料を分級するための分離装置用のスクリーンプレートである。スクリーンプレートは、取出側の方向に延びる凹部および隆起部を有するプロファイルを有するプロファイル領域を備え、プロファイルは、第１の円Ｋ１の円弧および第２の円Ｋ２の円弧によって記述可能であり、円Ｋ１およびＫ２は互いに隣接して配置され、半径ｒ１を有する第１の円Ｋ１の円弧は隆起部を記述し、半径ｒ２を有する第２の円Ｋ２の円弧は凹部を記述する。各凹部は、取出領域において、取出側の方向に広がる開口部に移行し、開口部は、半径ｒ２～２＊ｒ２の長さに対応する幅を有する開口縁部を有する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

バルク材料を分級するための分離装置用スクリーンプレートであって、取出側の方向に延びる凹部および隆起部を有するプロファイルを有するプロファイル領域を備え、プロファイルは、第１の円Ｋ１の円弧および第２の円Ｋ２の円弧によって記述可能であり、円Ｋ１およびＫ２は互いに隣接して配置され、半径ｒ１を有する第１の円Ｋ１の円弧は隆起部を記述し、半径ｒ２を有する第２の円Ｋ２の円弧は凹部を記述し、取出領域の各凹部は、取出側の方向に拡張する開口部に移行し、開口部は、半径ｒ２～２＊ｒ２の長さに対応する幅を有する開口縁部を有する、スクリーンプレート。

【請求項2】

開口縁部は凹状の範囲を有し、０＜ｔ≦５＊ｒ２、好ましくはｒ２～５＊ｒ２、より好ましくはｒ２～４＊ｒ２、さらに好ましくは２＊ｒ２～３＊ｒ２の深さｔを有することを特徴とする、請求項１に記載のスクリーンプレート。

【請求項3】

開口縁部は長方形の範囲を有し、０＜ｔ≦５＊ｒ２、好ましくはｒ２～５＊ｒ２、より好ましくはｒ２～４＊ｒ２、さらに好ましくは２＊ｒ２～３＊ｒ２の深さｔを有することを特徴とする、請求項１に記載のスクリーンプレート。

【請求項4】

アンダーサイズ用のプロファイルは、
ｒ２＜ｒ１、０＜ｒ２／ｒ１＜１；
ｒ１＋ｒ２＝ｅ
であり、ｅは、Ｋ１の円中心点Ｍ１とＫ２の円中心点Ｍ２との間の距離に対応し、Ｋ１とＫ２とは、円弧が合流する点Ｔ０で互いに接触し、
０°＜α＜６５°
であり、αはデカルト座標系におけるＭ１に対するＭ２の位置を画定する角度であり、Ｍ１およびＭ２は直角三角形の頂点であり、ｅは三角形の斜辺に対応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スクリーンプレート。

【請求項5】

角度αは、
０°＜α＜２５°、好ましくは５°＜α＜２０°であることを特徴とする、
請求項４に記載のスクリーンプレート。

【請求項6】

アンダーサイズ用のプロファイルは、
ｒ２＜ｒ１、０＜ｒ２／ｒ１＜１；
ｒ１＋ｒ２＞ｅ
であり、ｅはＫ１の円中心点Ｍ１とＫ２の円中心点Ｍ２との間の距離であり、Ｋ１とＫ２とは互いに接触せず、
－６５°＜α＜６５°
であり、αは、デカルト座標系におけるＭ１に対するＭ２の位置を画定する角度であり、Ｍ１およびＭ２が直角三角形の頂点であり、ｅが三角形の斜辺に対応し、円弧は、Ｋ１の点Ｔ１およびＫ２の点Ｔ２を通る共通の接線によって互いに結合され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スクリーンプレート。

【請求項7】

角度αは、－２５°＜α＜１０°、好ましくは－１０°＜α＜５°であることを特徴とする、
請求項６に記載のスクリーンプレート。

【請求項8】

ｒ２／ｒ１は、０．２＜ｒ２／ｒ１＜０．４であることを特徴とする、
請求項４～７のいずれか一項に記載のスクリーンプレート。

【請求項9】

オーバーサイズ用のプロファイルは、
ｒ２＞ｒ１、０＜ｒ１／ｒ２＜１
ｒ１＋ｒ２＝ｅ
であり、ｅはＫ１の円中心点Ｍ１とＫ２の円中心点Ｍ２との間の距離に対応し、Ｋ１とＫ２とは、円弧が合流する点Ｔで互いに接触し、
－６５°＜α＜０°
であり、αはデカルト座標系におけるＭ１に対するＭ２の位置を画定する角度であり、Ｍ１およびＭ２は直角三角形の頂点であり、ｅは斜辺に対応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スクリーンプレート。

【請求項10】

オーバーサイズ用のプロファイルは、
ｒ２＞ｒ１、０＜ｒ１／ｒ２＜１；
ｒ１＋ｒ２＞ｅ
であり、ｅはＫ１の円中心点Ｍ１とＫ２の円中心点Ｍ２との間の距離に対応し、Ｋ１とＫ２とは互いに接触せず、
－６５°＜α＜６５°
であり、αはデカルト座標系におけるＭ１に対するＭ２の位置を画定する角度であり、Ｍ１およびＭ２は直角三角形の頂点であり、ｅは斜辺に対応し、
円弧は、Ｋ１の点Ｔ１およびＫ２の点Ｔ２を通る共通の接線によって互いに接合されてい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スクリーンプレート。

【請求項11】

ｒ１／ｒ２は０．２＜ｒ１／ｒ２＜０．４であることを特徴とする、請求項９または１０に記載のスクリーンプレート。

【請求項12】

角度αは－２０°＜α＜０°であることを特徴とする、請求項９～１１のいずれか一項に記載のスクリーンプレート。

【請求項13】

請求項１～１２の少なくとも一項に記載の少なくとも１つのスクリーンプレートと、スクリーンプレートの取出領域の下に配置され、分離縁部を有する少なくとも１つの分離要素とを備える、バルク材料を分級するための分離装置。

【請求項14】

分離要素の分離縁部は、スクリーンプレートのようなプロファイルを有することを特徴とする、請求項１３に記載の分離装置。

【請求項15】

分離要素は角度δだけ旋回可能であることを特徴とする、請求項１３または１４に記載の分離装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の主題は、バルク材料、より具体的には多結晶シリコン塊を機械的に分級するための分離装置用スクリーンプレートである。

【背景技術】

【0002】

多結晶シリコン（ポリシリコン）は、典型的にはシーメンス法－化学気相成長法によって製造される。ベル型反応器（シーメンス反応器）では、シリコンの細いフィラメントロッド（細いロッド）を直流電流により加熱し、シリコン含有成分（例えば、モノシランまたはハロシラン）と水素とからなる反応ガスを導入する。フィラメントロッドの表面温度は、典型的には１０００℃を超える。これらの温度では、反応ガスのシリコン含有成分が分解され、元素状シリコンがロッド表面上にポリシリコンの形態で気相から堆積し、ロッド直径を増加させる。規定の直径に達すると、堆積が停止され、得られたシリコンロッドが取り外される。

【0003】

ポリシリコンは、例えばチョクラルスキー法（るつぼ引き上げ法）によって製造される単結晶シリコンの製造における出発材料である。さらに、多結晶シリコンの製造には、例えばブロック鋳造法を用いてポリシリコンが必要である。両方のプロセスは、個々の塊を形成するためにポリシリコンロッドを破砕することを必要とする。これらの塊は、典型的には分離装置において、サイズによって分級される。分離装置は、一般に、ポリシリコン塊を異なるサイズクラスに機械的に分級する、すなわち、ポリシリコン塊を分級する選別機を備えている。

【0004】

ポリシリコンは、流動床反応器内で顆粒の形態でさらに生成されてもよい。これは、加熱装置を使用して加熱される流動床内のガス流を使用してシリコン種粒子を流動化することによって達成される。シリコン含有反応ガスの添加は、高温粒子表面に堆積反応をもたらし、元素状シリコンが種粒子上に堆積し、直径が増加する。

【0005】

ポリシリコン顆粒もまた、典型的には、分級ユニットによって２つ以上の画分に分割される（分級する）。最小画分（スクリーンアンダーサイズ）は、続いて粉砕ユニットで種粒子に加工され、反応器に供給されてもよい。標的画分（生成物画分）は、通常、梱包され、顧客に輸送される。

【0006】

分級機は、一般に、粒径に従って固体を分離するのに役立つ。平面振動分級機とシェーカー分級機との間の運動特性に関して区別することができる。篩分け機は、通常、電磁的に、またはインバランスモータもしくはインバランス歯車によって駆動される。スクリーントレイの動きは、スクリーンの長手方向に投入材料を搬送し、スクリーン開口部を通るアンダーサイズの通過を容易にする。平面振動分級機とは対照的に、振盪分級機は、垂直および水平の分級加速度を特徴とする。

【0007】

マルチデッキ分級機は、同時に複数の粒径を分画することができる。マルチデッキ平面分級機の駆動原理は、直線振動を生成するために反対方向に動作する２つのインバランスモータに基づいており、分画材料は水平分離面上を直線的に移動する。ｍ個のモジュール式システムを使用して、多数のスクリーンデッキをスクリーンスタックに組み立ててもよい。したがって、スクリーンデッキを変更する必要なく、単一の機械で異なる粒径を製造することが可能である。

【0008】

分級は、典型的には、代わりに、一方の側に隆起部および谷部ならびに場合によってはＶ字形の開口部を有する有孔スクリーン、バースクリーンまたはプロファイルスクリーンプレートを使用して達成される。

【0009】

例えば、中国特許出願公開第２０７６０５９７３号明細書に記載されている種類の有孔スクリーンを使用した分級は、動作中に目詰まりする可能性があり、投入した材料のサイズおよびスループットに応じて、あらゆる目詰まりを定期的に除去しなければならず、プラントおよび製造の中断時間につながる。バースクリーン（欧州特許出願公開第２７３０５１０号明細書を参照されたい）を使用して分級する場合、バーの幾何学的配置は、分画材料のブロッキングおよび目詰まりをもたらす可能性があり、標的生成物が分離されるときに収率が低下する可能性がある。

【0010】

国際公開第２０１６／２０２４７３号は、Ｖ字形のプロファイルを有するプロファイル成形スクリーンプレートを記載しており、これは取出側に拡大開口部を有する。しかしながら、ある点まで先細になる谷部および山部は、生成物の流れおよび開口領域における生成物の画分の詰まり（詰まったバルク材料は、固着粒子と呼ばれることもある）を引き起こす可能性がある。これは、分離されるべきアンダーサイズ画分が固着画分を介して標的画分に入るため、分級された材料の劣化につながる可能性がある。これを防ぐために、固着した画分を定期的に除去する必要があり、その結果、より長い中断時間が生じる。

【0011】

国際公開第２０１８／１０８３３４号は、国際公開第２０１６／２０２４７３号に記載されているスクリーンプレートに対する改良を表す。この場合、取出側の開口部は、さらに広がっている。しかしながら、スクリーンプレートは、粗／生成物画分および微細画分の分離（分離の精度）がかなり不十分である。スクリーンの幾何学的形状の結果として、大きな粒子が、それらの前のアンダーサイズを押し、アンダーサイズが分離されるのを防ぐことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】中国特許出願公開第２０７６０５９７３号明細書

【特許文献2】欧州特許出願公開第２７３０５１０号明細書

【特許文献3】国際公開第２０１６／２０２４７３号

【特許文献4】国際公開第２０１８／１０８３３４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

本発明が解決しようとする課題は、上記課題に鑑みてなされたものである。

【課題を解決するための手段】

【0014】

この目的は、バルク材料を分級するための分離装置用のスクリーンプレートによって達成され、スクリーンプレートは、取出側の方向に延びる凹部および隆起部を有するプロファイルを有するプロファイル領域を備え、プロファイルは、第１の円Ｋ１の円弧および第２の円Ｋ２の円弧によって記述可能であり、円Ｋ１およびＫ２は互いに隣接して配置され（必要に応じて交互に配置され得る）、半径ｒ１を有する第１の円Ｋ１の円弧は隆起部を記述し、半径ｒ２を有する第２の円Ｋ２の円弧は凹部を記述し、
取出領域の各凹部は、取出側の方向に広がる開口部へと移行し、開口部は、半径ｒ２から２＊ｒ２の長さに対応する幅を有する開口縁部を有する。幅は、好ましくは半径ｒ２に対応する。

【0015】

この丸みを帯びたプロファイルは、アンダーサイズ画分（微粉を分離する）を生成物分画からさらに効果的に分離することを可能にすることが明らかになった。プロファイル領域の結果として、より多くの量のアンダーサイズ画分が丸みを帯びた凹部に集まる。より大きな塊は、通常、アンダーサイズ画分と接触することなく、スクリーンプレート上のアンダーサイズ画分を越えて凹部に輸送される。これは、高い分離品質をもたらす。プロファイルは、詰まりによって凹部内に固着して残るより大きな塊を防止する。特に、開放された開口縁部はまた、一方では大きな塊の詰まりを防止し、他方では、より大きな塊が詰まった場合にアンダーサイズ画分の妨げられない分離を保証する。

【0016】

本発明のスクリーンプレートは、より詳細には、国際公開第２０１８／１０８３３４号に記載されているスクリーンプレートのさらなる発展形態である。

【0017】

円Ｋ１およびＫ２は、点Ｔ０で互いに接触してもよく、あるいは共通の接線によって互いに接合され、接線は点Ｔ１で円Ｋ１に接触し、点Ｔ２で円Ｋ２に接触する。これに対応して、プロファイルは、接線によって、任意選択的に円弧によって記述される。円Ｋ１およびＫ２は、好ましくは、凹部およびプロファイルが常に上方に（図２Ｂを参照されたい）拡張するという条件で、互いに隣接して配置される。プロファイルの隆起部を表す円Ｋ１の円弧は、隆起部の頂点から点Ｔ０またはＴ１まで延びる。プロファイルの凹部を記述する円Ｋ２の円弧は、凹部の頂点から点Ｔ０またはＴ２まで延びる。

【0018】

２つの円Ｋ１およびＫ２は、原則として、高次関数、双曲線または楕円アーチによって互いに接合されてもよいが、プロファイルの凹部は常に上方に拡大することを条件とする。

【0019】

バルク材料は、シーメンス法からの粉砕ポリシリコンロッドなどのポリシリコン塊材料を含有してもよい。バルク材料はまた、ポリシリコン顆粒を含有してもよい。バルク材料は、一般に、取出領域の反対側の投入領域においてスクリーンプレートに載置される

【0020】

開口縁部は、凹状の範囲を有し、したがってスクリーンプレートの内部または供給領域の方向にアーチ状をなし、深さｔを有し、ｔは、０＜ｔ≦５＊ｒ２、好ましくはｒ２～５＊ｒ２、より好ましくはｒ２～４＊ｒ２、さらに好ましくは２＊ｒ２～３＊ｒ２である（図４Ａを参照されたい）。

【0021】

別の実施形態によれば、開口縁部は、長方形の範囲を有し、深さｔを有し、ｔは、０＜ｔ≦５＊ｒ２、好ましくはｒ２～５＊ｒ２、より好ましくはｒ２～４＊ｒ２、さらに好ましくは２＊ｒ２～３＊ｒ２である（図４Ｂを参照されたい）。

【0022】

小さな粒径のバルク材料（アンダーサイズとも呼ばれる）を除去するために、スクリーンプレートのプロファイルは、好ましくは以下に説明する２つの構成を有してもよい。小さな粒径のバルク材料は、ここでは、スクリーンプレートによって分離されるべきバルク材料の投入量の一部を指すことを意図している。したがって、小さな粒径のバルク材料は、分離される画分に対応する。

【0023】

アンダーサイズを除去するためのスクリーンプレートのプロファイルは、好ましくはｒ２＜ｒ１であり、０＜ｒ２／ｒ１＜１、好ましくは０．２＜ｒ２／ｒ１＜０．４である。さらに、ｒ１＋ｒ２＝ｅであり、ここで、ｅは、Ｋ１の円中心点Ｍ１とＫ２の円中心点Ｍ２との間の距離に対応し、円Ｋ１およびＫ２は、プロファイルに記述されている円弧が結合する点Ｔ０で互いに接触する。

【0024】

さらに、０°＜α＜６５°、好ましくは０°＜α＜２５°、より好ましくは５°＜α＜２０°であり、ここで、Ｍ１およびＭ２が直角三角形の頂点であり、ｅが三角形の斜辺に対応する場合、αはデカルト座標系における、Ｍ１に対するＭ２の位置を画定する角度である（図５を参照されたい）。

【0025】

アンダーサイズを除去するためのさらなる実施形態によれば、スクリーンプレートはｒ２＜ｒ１であり、０＜ｒ２／ｒ１＜１、好ましくは０．２＜ｒ２／ｒ１＜０．４である。さらに、Ｋ１の円中心点Ｍ１とＫ２の円Ｍ２との距離をｅとしたとき、ｒ１＋ｒ２＞ｅであり、円Ｋ１と円Ｋ２とは互いに接触しない。

【0026】

さらに、－６５°＜α＜６５°、好ましくは－２５°＜α＜１０°、より好ましくは－１０°＜α＜５°であり、ここでαは、Ｍ１およびＭ２が直角三角形の頂点であり、ｅが三角形の斜辺に対応する場合に、デカルト座標系におけるＭ１に対するＭ２の位置を画定する角度であり、円弧（または円Ｋ１およびＫ２）は、Ｋ２のＫ１およびＴ２の点Ｔ１を通る接合接線によって互いに接合されている（図６を参照されたい）。

【0027】

大きな粒径のバルク材料（オーバーサイズとも呼ばれる）を除去するために、スクリーンプレートのプロファイルは、好ましくは以下に説明する２つの構成を有してもよい。大きな粒径のバルク材料は、ここでは、スクリーンプレートによって分離されるべきバルク材料の投入量の一部を指すことを意図している。したがって、大きな粒径のバルク材料は、分離される画分に対応する。オーバーサイズは、個々の凹部の目詰まり、またはスクリーンプレートの損傷につながる可能性がある。

【0028】

オーバーサイズを除去するためのスクリーンプレートのプロファイルは、好ましくはｒ２＞ｒ１であり、０＜ｒ１／ｒ２＜１、好ましくは０．２＜ｒ１／ｒ２＜０．４である。

【0029】

さらに、ｒ１＋ｒ２＝ｅであり、ここで、ｅはＫ１の円中心点Ｍ１とＫ２の円中心点Ｍ２との間の距離に対応し、Ｋ１とＫ２とは、円弧が合流する点Ｔ０で互いに接触する。さらに、－６５°＜α＜０°、好ましくは－２０°＜α＜０°であり、ここで、αはデカルト座標系におけるＭ１に対するＭ２の位置を画定する角度であり、Ｍ１およびＭ２が直角三角形の頂点であり、ｅは三角形の斜辺に対応する（図７を参照されたい）。

【0030】

オーバーサイズを除去するためのさらなる実施形態によれば、スクリーンプレートはｒ２＞ｒ１であり、０＜ｒ１／ｒ２＜１、好ましくは０．２＜ｒ１／ｒ２＜０．４である。

【0031】

また、ｒ１＋ｒ２＞ｅであり、ここで、ｅはＫ１の円点Ｍ１とＫ２の円中心点Ｍ２との距離に相当し、円Ｋ１と円Ｋ２とは互いに接触しない。さらに、－６５°＜α＜６５°、好ましくは－２０°＜α＜０°であり、ここで、αは、Ｍ１およびＭ２が直角三角形の頂点であり、ｅが三角形の斜辺に対応する場合に、デカルト座標系におけるＭ１に対するＭ２の位置を画定する角度であり、円弧は、Ｋ２のＫ１およびＴ２の点Ｔ１を通る共通の接線によって互いに接合されている（図８を参照されたい）。

【0032】

スクリーンプレートは、好ましくは、プラスチック、セラミック、ガラス、ダイヤモンド、アモルファスカーボン、シリコン、金属、およびそれらの組み合わせの群から選択される材料で作られる。

【0033】

スクリーンプレート、またはバルク材料と接触するスクリーンプレートの少なくとも一部は、プラスチック、セラミック、ガラス、ダイヤモンド、アモルファス炭素、シリコン、およびそれらの組み合わせの群から選択される材料で裏打ちまたはコーティングされてもよい。

【0034】

より具体的には、スクリーンプレートは、窒化チタン、炭化チタン、窒化シリコン、炭化シリコン、窒化アルミニウムチタンまたはＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）のコーティングを有してもよい。

【0035】

プラスチックは、例えばＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＵ（ポリウレタン）、ＰＦＡ（パーフルオロアルキルポリマー）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）であってもよい。

【0036】

スクリーンプレートは、超硬合金からなることが好ましい。

【0037】

本発明のさらなる態様は、バルク材料を分級するための分離装置に関し、分離装置は、記載されたスクリーンプレートのうちの少なくとも１つと、スクリーンプレートの取出領域の下に配置され、分離縁部を有する少なくとも１つの分離要素とを備える。

【0038】

分離要素の長さは、スクリーンプレートの取出側の長さに対応することが好ましい。取出領域からの分離要素の距離は可変であることが好ましい。

【0039】

分離要素の目的は、標的画分からアンダーサイズまたはオーバーサイズを分離することである。分離要素は、好ましくは静的であり、スクリーンプレートと共に振動しない。

【0040】

分離要素は、好ましくは三角形の側面プロファイル、より具体的には鋭角の三角形の側面プロファイルを有する。

【0041】

分離要素の分離縁部は、スクリーンプレートと同じプロファイルを有することが好ましい。分離縁部はまた、分離要素上で真っ直ぐに見たときに長方形の輪郭を有するように、直線構成を有してもよい。

【0042】

分離要素は、好ましくは角度δだけ旋回可能である。特に比較的高い搬送速度では、このことが利点となり得るが、その理由は、その場合、大きな塊と小さな塊との液滴曲線の差がより大きく、旋回した分離縁部で微細画分をより効果的に分離することができるためである。旋回の結果として、分離要素から跳ね返り、場合によっては標的生成物に入る塊がはるかに少ない。

【図面の簡単な説明】

【0043】

【図1】本発明のスクリーンプレートを平面図および直視図で示した図である。

【図2】スクリーンプレートのプロファイルの説明を示す図である。

【図3】スクリーンプレートの開口縁部の説明を示す図である。

【図4】開口縁部の領域におけるスクリーンプレートの２つの実施形態を示す図である。

【図5】アンダーサイズを除去するためのプロファイルを示す図である。

【図6】アンダーサイズを除去するためのさらなるプロファイルを示す図である。

【図7】オーバーサイズの除去のためのプロファイルを示す図である。

【図8】オーバーサイズの除去のためのさらなるプロファイルを示す図である。

【図9】分離装置を示す図である。

【図10】分離装置のさらなる実施形態を示す図である。

【図11】分離装置のさらなる実施形態を示す図である。

【図12】分離装置のさらなる実施形態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0044】

使用した符号のリスト
１０ スクリーンプレート
１１ プロファイル領域
１２ 取出領域
１３ マウント
１４ 隆起部
１５ 突出部
１６ 凹部
１７ 開口縁部
１８ 開口部
１９ 取出側
２０ 投入領域
３０ 分離要素
３２ 分離縁部
４０ 回収容器
４１ 回収容器
４２ 回収容器
５０ 送風機
１００ 分離装置

【0045】

図１Ａは、プロファイル領域１１および取出領域１２を有する、本発明のスクリーンプレート１０の詳細を示す。プロファイル領域１１は、隆起部１４と凹部１６とを交互に有する。取出領域１２内の凹部１６は、バルク材料がそのサイズに応じて落下することができる開口部１８内に移行する。凹部１６と開口部１８との間の移行部は、図３および図４を使用してより正確に説明される開口縁部１７によって形成される。開口部１８は、取出側１９（破線）の方向に拡張する。プロファイルは基本的に取出領域１２内に保持され、開口部１８は好ましくはプロファイル領域内にフライス加工または打ち抜き加工される。このようにして形成された突起１５は、対応してアーチ状であり、隆起部１４の連続を形成する。取出領域１２は、基本的に開口縁部１７と取出側１９との間に位置する。場合によっては、開口縁部１７が同じ高さに位置しないことが好ましい場合がある。

【0046】

図１Ｂは、スクリーンプレート１０の直視図を示す。この観点では、取出領域１２とプロファイル領域１１との間に明らかな違いはない。スクリーンプレートはマウント１３内に配置され、マウント１３は最大で開口縁部１７まで延在する。

【0047】

図２Ａは、スクリーンプレート１０のプロファイル（図１を参照されたい）が、点Ｔ０で互いに接触する、隣接して配置された２つの円Ｋ１およびＫ２によってどのように説明されることができるかを示す。隆起部１４は、半径ｒ１を有する円Ｋ１の（太字で示された）円弧によって記述されている。凹部１６は、半径ｒ２を有する円Ｋ２の（太字で示された）円弧によって記述され、円弧は接触点Ｔ０で合流する。互いに繰り返し交互に隣接して配置され、その結果がスクリーンプレート１０のプロファイルである。より詳細には、Ｋ１およびＫ２は、凹部１６が常に膨張するように互いに隣接して配置される。この拡張は、図２Ｂに例示的に示されている。凹部１６は、ｌ_０＜ｌ_ｎ＜ｌ_１＋ｎであることが好ましい。

【0048】

図３は、平面図における開口縁部１７の詳細図を示す。この例示的な実施形態では、開口縁部１７は、円Ｋ２の半径ｒ２の２倍（図２を参照されたい）に対応する幅を有する。同様に描かれているのは、円Ｋ１の半径ｒ１である。

【0049】

図４は、スクリーンプレート１０の２つの構成を示し、図４Ａは、凹状の開口縁部１７を有する実施形態を示し、図４Ｂは、矩形に延びる開口縁部１７を有する実施形態を示す。ｒ１、ｒ２および深さｔの、可能な典型的な値は以下の通りである：ｒ１＝１５ｍｍ；ｒ２＝５ｍｍ；ｔ＝５ｍｍ。

【0050】

図５は、特に小さな粒径（アンダーサイズ）のバルク材料の除去に適したスクリーンプレートプロファイル１０を示す。点Ｔ０で互いに接触する円Ｋ１およびＫ２の互いに対する位置は、直角三角形によって説明することができ、斜辺は、円中心点Ｍ１とＭ２との間の接続線ｅであり、隣接する辺ａはデカルト座標系のｘ軸に平行に延びる。（反対側への）角度αは、Ｋ１の半径がＫ２の半径よりも大きいという条件と共に、スクリーンプレート１０のプロファイルを確実に決定する。この場合、αは約３０°であり、それによって太線の形態で示されるプロファイルを生成する。

【0051】

図６は、同様にアンダーサイズを除去するのに特に適しているスクリーンプレート１０のプロファイルを示す。図５に示すプロファイルとは対照的に、Ｋ１およびＫ２は互いに接触せず、代わりに点Ｔ１およびＴ２を通る共通の接線を介して接合される。この場合の角度αは２５°程度である。ｒ１、ｒ２およびｅの可能な典型的な値は以下の通りである：ｒ１＝１５ｍｍ；ｒ２＝５ｍｍ；ｅ＝３０ｍｍ。これらの寸法は、塊サイズ２（ＣＳ２、実施例を参照）のバルク材料を分級するのに特に適している。

【0052】

図７および図８はそれぞれ、オーバーサイズを除去するのに特に適したスクリーンプレート１０のプロファイルを示す。アンダーサイズの除去との比較による重要な違いは、円Ｋ１が円Ｋ２よりも小さい半径ｒ１を有することである。そうでなければ、上記の観察を参照することができる。α、ｒ１、ｒ２およびｅの可能な典型的な値は以下の通りである：α＝４５°；ｒ１＝５ｍｍ；ｒ２＝２５ｍｍ；ｅ＝５０ｍｍ。

【0053】

図９Ａは、スクリーンプレート１０と、取出領域１２の下方に配置され、標的画分をオーバーサイズまたはアンダーサイズから分離するように意図された分離要素３０とを有する分離装置１００を示す。分離要素３０は、プロファイル形成された分離縁部３２を有し、プロファイル形成は図９Ｂに明らかである。分離縁部３２の輪郭は、好ましくはスクリーンプレート１０の輪郭に対応する。分離要素は、角度δだけ旋回することができる。スクリーンプレート１０の取出領域１２とは反対側には、プロファイル領域に直接隣接するが、必ずしもプロファイリングを有する必要はない投入領域２０がある。バルク材料は、任意選択的にコンベヤベルト（図示せず）を使用して投入領域に搬送される。

【0054】

図１０は、連続する２枚のスクリーンプレート１０Ａおよび１０Ｂを有する分離装置１００のさらなる実施形態を示す。左から順に、第１の分離要素３０Ａは、第１のスクリーンプレート１０Ａの後に位置する。分離要素３０Ａは、角度δだけ旋回することができる。この時点で、スクリーンのアンダーサイズは分離され、回収容器４０Ａに回収される。アンダーサイズの除去は、角度βだけその有効方向を変えることができるブロワ５０によって補助される。生成物画分は、第２のスクリーンプレート１０Ｂ上にさらに運ばれ、第２の分離要素３０Ｂによってオーバーサイズが生成物画分から分離される。生成物画分は、回収容器４０Ｃ内のオーバーサイズの回収容器４０Ｂに回収される。スクリーンプレート１０Ａの典型的な値は以下の通りである：ｒ１＝１５ｍｍ；ｒ２＝５ｍｍ；ｔ＝５ｍｍ；α＝１５°である。分離要素３０Ａの角度δは、８０°としてもよい。送風機５０Ａの角度βは、３０°としてもよい。

【0055】

スクリーンプレート１０Ｂの典型的な値は以下の通りである：ｒ１＝５ｍｍ；ｒ２＝２５ｍｍ；ｔ＝２５ｍｍ、ｅ＝５０ｍｍ；α＝４５°である。分離要素３０Ａの角度δは、９０°としてもよい。

【0056】

図１１および図１２は、それぞれ、分離装置１００のさらなる実施形態を示す。図１１では、スクリーンプレート１０の直後に２つの分離要素３０が配置されている。その結果、スクリーンプレート１０を用いてオーバーサイズ分級物（回収容器４０Ｃ）と微粉分級物（回収容器４０Ａ）とを一段階で分離することができる。図１２は、図１０の変形例と同様の変形例を示す。しかしながら、図１２では、配置が丸く切り替えられ、最初にオーバーサイズ（回収容器４０Ｃ）、続いて第２のスクリーンプレート１０Ａによって微粉（回収容器４０Ａ）が分離される。図１０～図１２は、必要に応じて拡張または転置されてもよい。

【0057】

実施例
アンダーサイズ除去
ポリシリコン製造業者によってバッグ内に供給されるポリシリコン材料は、一般に、より小さい塊およびアンダーサイズ画分（アンダーサイズ）を含んでもよい。アンダーサイズ、より詳細には４ｍｍ未満の粒径は、単結晶シリコンの製造中の引き上げ動作に悪影響を及ぼし、そのため、使用前に除去しなければならない。試験には、塊サイズ２（ＣＳ２）のポリシリコンを用いた。

【0058】

ポリシリコン塊のサイズクラスは、（最大長さに対応する）シリコン塊の表面上の２点間の最長距離として定義される。
ＣＳ０ ０．１～５ｍｍ
ＣＳ１ ３～１５ｍｍ
ＣＳ２ １０～４０ｍｍ
ＣＳ３ ２０～６０ｍｍ
ＣＳ４ ４５～１２０ｍｍ
ＣＳ５ １００～２５０ｍｍ

【0059】

試験（ＣＳ２）に使用したポリシリコン材料を、公称孔サイズＷ＝４ｍｍ（正方形孔）の分析スクリーン（ＤＩＮ ＩＳＯ ３３１０－２による）を使用して分級し、試験に利用可能にした。除去したアンダーサイズ画分（アンダーサイズ）を回収し、秤量した。

【0060】

１０ｋｇの試験材料（アンダーサイズ画分＜４ｍｍなし）を搬送ユニットに適用した。試験材料は、好ましくはホッパを介して投入される。充填される容器は、第１の搬送ユニットの上方のスクリーン部の端部に配置され、試験材料を容器内に容易に搬送することを可能にする。

【0061】

この試験には、予め分離したアンダーサイズ画分を用いる。搬送ユニットを充填すると、試験材料２ｋｇあたり２ｇのアンダーサイズ画分が添加され、全体で約１０ｇのアンダーサイズ画分が添加される。

【0062】

搬送速度は、試験運転前に３ｋｇ±０．５ｋｇ／分に設定した。除去したアンダーサイズ画分を回収し、秤量した。実験は設定ごとに５回行った。

【0063】

試験１：
使用された搬送ユニットは、ｔ＝ｒ２の凸状の開口縁部（図による。９Ａおよび４Ａ）を有するスクリーンプレートと、、ｒ１＝１５ｍｍ、ｒ２＝５ｍｍ、α＝１５°の値を有する図５によるプロファイルとを備えていた。分離要素の分離縁部は、いかなるプロファイルも有していなかった。

【0064】

試験２：
使用された搬送ユニットは、ｔ＝ｒ２の長方形の開口縁部（図９Ａおよび図４Ａによる）を有するスクリーンプレートと、ｒ１＝１５ｍｍ、ｒ２＝５ｍｍおよびα＝１５°の値を有する図５によるプロファイルとを備えていた。分離要素の分離縁部は、いかなるプロファイルも有していなかった。

【0065】

試験３：
使用された搬送ユニットは、凸状の開口縁部（図９Ａおよび図４Ａによる）と、ｒ１＝１５ｍｍ、ｒ２＝５ｍｍ、ｅ＝３０ｍｍおよびα＝－１５°の値を有する図６によるプロファイルとを有するスクリーンプレートを備えていた。分離要素の分離縁部は、いかなるプロファイルも有していなかった。

【0066】

試験４：
使用された搬送ユニットは、凸状の開口縁部（図９Ａおよび図４Ａによる）と、ｒ１＝１５ｍｍ、ｒ２＝５ｍｍ、α＝１５°の値である図５によるプロファイルとを有するスクリーンプレートを備えていた。分離要素の分離縁部は、スクリーンプレートと同じ輪郭を有していた。ここで、分離縁部は、分離縁部の隆起部がスクリーンプレートの凹部を指すように、スクリーンプレートのプロファイルに対して配置される。

【0067】

表１は、国際公開第２０１８／１０８３３４号の結果と比較した平均結果を示す。

【0068】

【表1】

【実施例】

【0069】

実施例
オーバーサイズ除去
ポリシリコン製造業者によってバッグに供給されるポリシリコン材料は、過度にサイズの大きい塊（オーバーサイズ）を含有してはならない。オーバーサイズは、目詰まりおよび損傷をもたらす可能性があり、したがって、使用前に除去しなければならない。試験はＣＳ２を用いて行った。

【0070】

試験に使用したポリシリコン材料（ＣＳ２）からオーバーサイズ塊のすべてを手動で除去した。除去されたオーバーサイズの材料を保持し、秤量した。

【0071】

オーバーサイズなしの試験材料１０ｋｇを搬送ユニットに適用した。投入はホッパによって行った。充填される容器は、第１の搬送ユニット上の遮蔽部の端部に配置され、試験材料が容器内に搬送されることを可能にする。

【0072】

搬送ユニットを充填すると、試験材料２ｋｇあたり１００ｇの除去されたオーバーサイズが添加され、オーバーサイズ全体が５００ｇ添加される。

【0073】

搬送速度は、毎分１５ｋｇ±１ｋｇで試験運転の前に設定した。除去したオーバーサイズを回収し、秤量した。試験は設定ごとに５回行った。

【0074】

試験１：
使用された搬送ユニットは、ｔ＝ｒ１の凸状開口縁部（図９Ａおよび図４Ａによる）を有するスクリーンプレートと、ｒ１＝１０ｍｍ、ｒ２＝２５ｍｍ、ｅ＝５５ｍｍおよびα＝４５°の値を有する図８によるプロファイルと、プロファイルのない分離要素とを備えていた。

【0075】

試験２：
図９Ａによれば、２倍系列の分離装置を使用しており、２つのスクリーンプレートの各々は、ｔ＝ｒ１（図４Ａを参照されたい）の凸状の開口縁部を有し、いずれの場合も、プロファイルのない分離要素を有する。スクリーンプレートのプロファイルは、以下の値の生成物であった：ｒ１＝１０ｍｍ、ｒ２＝２５ｍｍ、ｅ＝５５ｍｍ、およびα＝４５°。

【0076】

試験３：
図９Ａによれば、４連の分離装置を使用しており、４つのスクリーンプレートの各々は、ｔ＝ｒ１（図４Ａを参照されたい）の凸状の開口縁部を有し、いずれの場合も、プロファイルのない分離要素を有する。スクリーンプレートのプロファイルは、以下の値の生成物であった：ｒ１＝１０ｍｍ、ｒ２＝２５ｍｍ、ｅ＝５５ｍｍ、およびα＝４５°（図８を参照されたい）。

【0077】

試験４：
使用された搬送ユニットは、ｔ＝ｒ１の凸状の開口縁部（図９Ａおよび図４Ａによる）と、ｒ１＝１０ｍｍ、ｒ２＝２５ｍｍ、およびα＝４５°の値を有し、プロファイルのない分離要素を有する図７によるプロファイルとを有するスクリーンプレートを備えていた。

【0078】

表２は、オーバーサイズ除去の平均結果を示す。

【0079】

【表2】

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【手続補正書】

【提出日】2021-10-19

【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】

バルク材料を分級するための分離装置（１００）用の、アンダーサイズを除去するためのスクリーンプレート（１０）であって、取出側（１９）の方向に延びる凹部（１６）および隆起部（１４）を有するプロファイルを有するプロファイル領域（１１）を備え、プロファイルは、第１の円Ｋ１の円弧および第２の円Ｋ２の円弧によって記述可能であり、円Ｋ１およびＫ２は互いに隣接して配置され、半径ｒ１を有する第１の円Ｋ１の円弧は隆起部（１４）を記述し、半径ｒ２を有する第２の円Ｋ２の円弧は凹部（１６）を記述し、取出領域（１２）内の各凹部（１６）は、取出側（１９）の方向に広がる開口部（１８）に移行し、凹部（１６）と開口部（１８）との間の移行部は、半径ｒ２～２＊ｒ２の長さに対応する幅を有する開口縁部（１７）によって形成され、プロファイルは、
ｒ２＜ｒ１、０＜ｒ２／ｒ１＜１、
ｒ１＋ｒ２＝ｅ
であり、ｅは、Ｋ１の円中心点Ｍ１とＫ２の円中心点Ｍ２との間の距離に対応し、Ｋ１およびＫ２は、円弧が融合する点Ｔ０で互いに接触し、
０°＜α＜６５°
であり、αは、デカルト座標系におけるＭ１に対するＭ２の位置を定義する角度であり、Ｍ１およびＭ２は直角三角形の頂点であり、ｅは、三角形の斜辺に対応する、または、
ｒ１＋ｒ２＜ｅ
であり、Ｋ１およびＫ２は互いに接触せず、円弧は、Ｋ１の点Ｔ１およびＫ２の点Ｔ２を通る共通の接線によって互いに接合され、－６５°＜α＜６５°であることを特徴とする、
スクリーンプレート（１０）。

【請求項2】

ｒ１＋ｒ２＝ｅの場合、角度αは、０°＜α＜２５°、好ましくは５°＜α＜２０°であることを特徴とする、請求項１に記載のスクリーンプレート。

【請求項3】

ｒ１＋ｒ２＜ｅの場合、角度αは、－２５°＜α＜１０°、好ましくは－１０°＜α＜５°であることを特徴とする、請求項１に記載のスクリーンプレート。

【請求項4】

ｒ２／ｒ１は、０．２＜ｒ２／ｒ１＜０．４であ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スクリーンプレート。

【請求項5】

バルク材料を分級するための分離装置（１００）用の、オーバーサイズを除去するためのスクリーンプレート（１０）であって、取出側（１９）の方向に延びる凹部（１６）および隆起部（１４）を有するプロファイルを有するプロファイル領域（１１）を備え、プロファイルは、第１の円Ｋ１の円弧および第２の円Ｋ２の円弧によって記述可能であり、円Ｋ１およびＫ２は互いに隣接して配置され、半径ｒ１を有する第１の円Ｋ１の円弧は隆起部（１４）を記述し、半径ｒ２を有する第２の円Ｋ２の円弧は凹部（１６）を記述し、取出領域（１２）の各凹部（１６）は、取出側（１９）の方向に広がる開口部（１８）に移行し、凹部（１６）と開口部（１８）との間の移行部は、半径ｒ２から２＊ｒ２の長さに対応する幅を有する開口縁部（１７）によって形成され、プロファイルは、
ｒ２＞ｒ１、０＜ｒ１／ｒ２＜１、
－ｒ１＋ｒ２＝ｅ
であり、ｅは、Ｋ１の円中心点Ｍ１とＫ２の円中心点Ｍ２との間の距離に対応し、Ｋ１およびＫ２は、円弧が融合する点Ｔ０で互いに接触し、
－６５°＜α＜０°
であり、αは、デカルト座標系におけるＭ１に対するＭ２の位置を定義する角度であり、Ｍ１およびＭ２は直角三角形の頂点であり、ｅは、斜辺に対応する、または、
－ｒ１＋ｒ２＜ｅ
であり、Ｋ１およびＫ２は互いに接触せず、円弧は、Ｋ１の点Ｔ１およびＫ２の点Ｔ２を通る共通の接線によって互いに接合され、－６５°＜α＜６５°であることを特徴とする、
スクリーンプレート（１０）。

【請求項6】

ｒ１／ｒ２は０．２＜ｒ１／ｒ２＜０．４であることを特徴とする、請求項５に記載のスクリーンプレート。

【請求項7】

角度αは－２０°＜α＜０°であることを特徴とする、請求項５または６に記載のスクリーンプレート。

【請求項8】

開口縁部（１７）は、凹状の範囲を有し、０＜ｔ≦５＊ｒ２、好ましくはｒ２～５＊ｒ２、より好ましくはｒ２～４＊ｒ２、さらに好ましくは２＊ｒ２～３＊ｒ２である深さｔを有することを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載のスクリーンプレート。

【請求項9】

開口縁部（１７）は、長方形の範囲を有し、０＜ｔ≦５＊ｒ２、好ましくはｒ２～５＊ｒ２、より好ましくはｒ２～４＊ｒ２、さらに好ましくは２＊ｒ２～３＊ｒ２の深さｔを有することを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載のスクリーンプレート。

【請求項10】

バルク材料を分級するための分離装置（１００）であって、請求項１～９の少なくとも一項に記載の少なくとも１つのスクリーンプレート（１０）と、スクリーンプレート（１０）の取出領域（１２）の下に配置され、分離縁部（３２）を有する少なくとも１つの分離要素（３０）とを備え、分離要素（３０）の分離縁部（３２）は、スクリーンプレート（１０）と同様のプロファイルを有することを特徴とする、分離装置。

【請求項11】

分離要素（３０）は角度δだけ旋回可能であることを特徴とする、請求項１０に記載の分離装置。

【国際調査報告】