专利名称：破碎装置及破碎物制造方法
技术领域：
本发明涉及一种用于将被破碎物破碎为所需大小的块的破碎装置及使用该破碎装置的破碎物制造方法。
背景技术：
根据被破碎物的种类提出有各种各样的破碎装置。例如，破碎用于制造单晶硅的多晶硅时，采用专利文献I至专利文献3所示出的破碎装置。专利文献I中公开有用辊碎机破碎棒状多晶硅来获得块状硅的方法。该辊碎机为将一根棍容纳于壳体内的单棍破碎机，在其棍表面形成多个齿，通过在这些齿与壳体的内壁面的间隙夹住多晶硅并连续赋予冲击来破碎棒状多晶硅。另一方面，在专利文献2及专利文献3中提出有对较粗糙地破碎的块状多晶硅进行破碎的破碎装置。这些装置为具备两根辊并在各辊的间隙夹住块状多晶硅来进行破碎的双辊破碎机。专利文献1:日本专利公开2006-122902号公报专利文献2 :日本专利公表2009-531172号公报专利文献3 :日本专利公开2006-192423号公报但是，这种辊碎机中，在专利文献I中将辊与壳体的内壁面之间的间隙设定为待获得的破碎物的最大目标尺寸，在专利文献2及专利文献3中将两根辊之间的间隙设定为所获得的破碎物的最大目标尺寸，从而能够有效地将被破碎物破碎成所需大小。然而，由于作为被破碎物的多晶硅较硬，因此，存在破碎齿上产生缺损或磨损，或者破碎齿产生弯折的情况。此时，导致无法管理待获得的破碎物的最大目标尺寸，将多晶硅(被破碎物)破碎成所需大小时的破碎效率降低。并且，因破碎齿的磨损产生的杂质混入破碎的多晶硅块(破碎物)，从而成为混合污染的原因等，导致对破碎物的品质造成影响。
发明内容
本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种能够防止破碎齿的磨损，并得到高品质的破碎物的破碎装置及使用该破碎装置的破碎物制造方法。本发明的破碎装置，其通过在绕平行的轴线相互反转的一对辊之间夹入被破碎物来进行破碎，其特征在于，在所述辊的外周面上沿所述辊的圆周方向排列设置有多个具有向半径方向外方突出的多个破碎齿和将这些破碎齿固定于所述辊的外周面上的固定罩的破碎齿单元，所述破碎齿的基端部比前端部更加扩径，并且在所述基端部具有从所述前端部方向朝向基端部方向逐渐扩径的斜面部，所述固定罩形成为沿所述辊的长度方向的长条状，并在所述长度方向上排列形成有多个沿所述固定罩的厚度方向贯穿，且供所述破碎齿的前端部插入的破碎齿固定孔，所述破碎齿固定孔具有与所述破碎齿的斜面部面接触的斜面，各破碎齿单元在使所述破碎齿的前端部从所述破碎齿固定孔向所述棍的半径方向外方突出，将所述破碎齿的斜面部夹持于所述固定罩的斜面与所述辊之间的状态下固定于所述辊。该破碎装置中，能够边旋转辊边通过破碎齿连续击打被破碎物来有效地进行破碎。此时，各破碎齿的基端部形成为比前端部更加扩径，与固定罩的接触部的强度有所提闻。并且，将设置在该直径较粗的基端部的斜面部以接触于固定罩的破碎齿固定孔的斜面的状态夹持在与辊之间，且以面接触状态固定，因此能够以较宽的整个接触面承受施加于破碎齿的冲击力。由此，能够使集中于破碎齿的基端部的应力分散，因此能够防止破碎齿的磨损。本发明的破碎装置中，所述柱状部的侧面形成为圆锥面状,所述斜面部设置为延长所述柱状部的侧面的圆锥面状即可。此时，通过将凸缘部的斜面部与柱状部的侧面设置成连续的圆锥面状，能够防止应力集中于斜面部与柱状部的连续部，并防止破碎齿的磨损。另外，基端部的斜面部可设置成与柱状部的侧面不同角度的斜面。此时，关于破碎时从固定罩露出的柱状部，能够选择适于破碎的侧面的形状，关于斜面部，能够选择适于破碎齿的支持的角度的斜面。本发明的破碎装置中，所述斜面部的倾斜角度可设定为相对所述辊的外周面的法线10°以上且25°以下。若斜面部的倾斜角度小于10°，则破碎齿易从固定罩脱离。当斜面部的倾斜角度超过25。时，应力集中于柱状部与斜面部的连续部，变得易破损。并且，随着倾斜角度变大，破碎齿的底面(基端部的端面)扩径而形成，因此各破碎齿必须扩展在辊的圆周方向的间距而配置。因此，难以按所需大小对破碎被破碎物而获得的破碎物进行管理。本发明的破碎装置中，各破碎齿单元的固定罩的两端部通过螺丝固定于所述辊，所述辊的外周面上形成有使所述固定罩的两端部的背面面接触的平面部即可。若固定罩的拧紧部分中的辊为圆柱外表面，则弯曲应力作用于固定有固定罩的螺丝上，但通过设为由平面部面接触的状态，由此固定罩变得稳定从而能够防止破损等。本发明的破碎物制造方法，其特征在于，利用所述破碎装置中的任一个来制造破碎物。根据本发明，在破碎齿的基端部设置斜面部，将该斜面部夹持于固定罩与辊之间，以面接触状态固定，因此能够以其较宽的整个接触面承受施加于破碎齿的冲击力。由此，能够分散集中于破碎齿的基端部的应力，因此能够防止破碎齿的磨损，并能够得到高品质的破碎物。
图1是表示本发明所涉及的破碎装置的一实施方式的立体图。图2是图1的破碎装置中的辊表面的立体图。图3是从背面观察安装于破碎装置上的破碎齿单元的立体图。图4是排列多个破碎齿单元的状态的立体图。图5是说明破碎齿的图，Ca)为破碎齿的立体图，(b)为破碎齿单元的主要部分放大截面图。
图6是破碎齿单元的固定罩的主视图。图7是说明辊对置部中的位置关系的主视图。图8是说明破碎齿的其他例子的图，Ca)为破碎齿的立体图，(b)为破碎齿单元的主要部分放大截面图。图9是说明破碎齿的另一例子的图，Ca)为破碎齿的立体图，(b)为破碎齿单元的主要部分放大截面图。图10是表示关于破碎齿单元的固定罩的变形例的主视图。符号说明1-破碎装置，2-壳体，3-棍，4-旋转轴线，5、5A、5B_破碎齿，6_平坦面，7_螺丝孔，8-破碎齿单元，1U51-固定罩，13-柱状部，14-基端部，14a-平坦面，14b-斜面部，14c-底座部，15-前端面，16-侧面，18,58-加宽部，19,59-凹部，21-破碎齿固定孔，22-螺丝插入孔，23-嵌合孔，23b-斜面，25-扩径部，26-螺丝。
具体实施例方式以下，参考附图对将本发明的破碎装置及破碎物制造方法适用于破碎多晶硅的多晶硅破碎装置及多晶硅破碎物的制造方法的实施方式进行说明。如图1所示，本实施方式的多晶硅的破碎装置I中，两根辊3将其旋转轴线4朝向水平方向平行地配置于壳体2内，在两根棍3的外周面朝向半径方向外方突设有多个破碎齿5。此时，如图2所示，各辊3的外周面并不是均匀的圆弧面，而是形成为将沿轴向的长形平坦面6 (平面部)沿圆周方向连结而构成的多面体状，在各平坦面6的两端部设置螺丝孔7，在这些平坦面上各固定一个破碎齿单元8。如图3及图4所示，破碎齿单元8由抵接于辊3的平坦面6的长条状的固定罩11和安装于该固定罩11的多个破碎齿5构成。如图5的(a)及(b)所示，破碎齿5通过硬质合金或硅材料形成为其基端部14比前端部更加扩径。并且，破碎齿5的前端部设置为球面的前端面15，连接前端面15和基端部14的柱状部13的侧面16连续于前端面15，并形成为扩径至基端部14的圆锥面状。基端部14上形成有从破碎齿5的前端部方向朝向基端部方向逐渐扩径的斜面部14b，该斜面部14b设置成延长柱状部13的侧面16的圆锥面状。并且，位于基端部14的基端部分的底座部14c的侧面设置成圆周面状，底座部14c的端面(基端部14的端面)形成为与破碎齿5的长度方向正交的平坦面14a。固定罩11形成为与辊3的平坦面6宽度和长度相同的长条状，如图6所示，在长度方向上相互隔开间隔以贯穿状态形成多个破碎齿固定孔21，并且形成使这些破碎齿固定孔21的两侧方的侧缘向外方伸出而成的加宽部18，配置于破碎齿固定孔21之间的部分的侧缘上形成相对加宽部18缩窄宽度的凹部19。并且，固定罩11的两端部形成螺丝插入孔22。另外，如图6所示的固定罩11中，加宽部18的上表面及凹部19的底面形成于与固定罩11的长度方向平行的面上，加宽部18的上表面端部与凹部19的底面端部呈在平缓的斜面连接的形状。如图3所示，破碎齿固定孔21中，固定罩11的厚度的一半为止作为具有与破碎齿5的斜面部14b对应的斜面23b的圆锥面状的嵌合孔23，剩余的一半作为与底座部14c对应的扩径孔25。并且，破碎齿5在使斜面部14b接触于固定罩11的斜面23b的状态下，保持底座部14c卡合于扩径孔25的状态。此时，该固定罩11将扩径孔25朝向辊3表面，设为使破碎齿5的柱状部13从嵌合孔23突出的状态，重叠于辊3的各平坦面6，将基端部14的斜面部14b夹持于辊表面之间，以使破碎齿5的斜面部14b与嵌合孔23的斜面23b面接触的状态，其两端部通过螺丝26固定于棍表面。该状态下，各破碎齿5的基端部14的平坦面14a成为与棍3的外周面的各平坦面6面接触的状态，固定罩11也成为平坦的背面Ila与辊3的各平坦面6面接触的状态。并且，这样形成的破碎齿单元8中，设置于破碎齿5的基端部14的斜面部14b的倾斜角度Θ设定为相对辊3的外周面的法线10°以上且25°以下(参考图5的(b))。若斜面部14b的倾斜角度低于10°，则破碎齿5易从固定罩11脱离。并且，当斜面部14b的倾斜角度超过25°时，应力集中于柱状部13与斜面部14b的连续部，变得易破损。并且，随着斜面部14b的倾斜角度变大，破碎齿5的底面(基端部的端面)扩径而形成，因此，各破碎齿5必须扩展在辊3的圆周方向的间距而配置。因此，难以按所需大小对破碎被破碎物而获得的破碎物进行管理。并且，为了避免相邻的破碎齿单元8的破碎齿5沿辊3的圆周方向连续排列，如图4所示，各破碎齿单元8安装成破碎齿5排列成交错状的状态。此时，将各破碎齿单元8设为一个固定罩11的加宽部18卡合于形成在相邻的另一个固定罩11的凹部19上的状态来安装。
另一方面，在两根辊3之间，如图7所示，配置成两根辊3的破碎齿5的前端面15彼此在其对置部(两根辊3的破碎齿5彼此最接近的位置)相对置。另外，在该图7中，用实线表示排列成交错状的破碎齿5中配置于同一圆周上的一列破碎齿5，用双点划线表示其他列的破碎齿5。并且，在该实施方式中，作为破碎后的多晶硅块的大小，设为可获得最大边的长度为5mm 60mm的块,为了获得该大小的块，各破碎齿5中柱状部13的直径D成为16mm 22mm，图7所示的固定罩11的表面至破碎齿5的前端的突出高度H成为15mm 25mm，并且相邻的破碎齿5彼此的间隔L成为Ilmm 32mm。并且，在两根辊3的对置部中破碎齿5的前端面15彼此的对置距离G设定为5mm 30mm。另外，为了防止污染，容纳两根辊3的壳体2为聚丙烯等树脂制，或者使用在金属制壳体内表面涂覆有四氟乙烯的壳体。利用这样构成的破碎装置I制造多晶硅破碎物时，若以旋转两根辊3的状态向两根辊3之间投入预先较粗糙地破碎的适当大小的多晶硅，则多晶硅在两根辊3的破碎齿5之间进一步被破碎而细化成块状。此时，各破碎齿的基端部14形成为比前端部更加扩径，并且斜面部14b形成为延长柱状部13的侧面16的圆锥面状，与固定罩11的接触部的强度有所提高。由于以设置于该直径较粗的基端部14的斜面部14b接触于破碎齿固定孔21的斜面23b的状态将破碎齿5夹持在与辊3之间，且以面接触状态固定，因此能够以该较宽的整个接触面承受施加于破碎齿5的冲击力。由此，能够使集中于破碎齿5的基端部14的应力分散，因此能够防止破碎齿5的磨损。并且，通过将斜面部14b与侧面16的连续部设置为连续的圆锥面状，从而能够防止应力集中于连续部。另外，如图8及图9所示的变形例，基端部14的斜面部14b可设置为与柱状部13的侧面16不同角度的斜面。如图8所示的破碎齿5A中，呈将基端部14的斜面部14b设为与柱状部13的侧面16不同角度的斜面的组合形状。并且，如图9所示的破碎齿5B中，将柱状部13的侧面16形成为圆柱面状。在这样形成破碎齿时，由于比前端部更加扩径而形成基端部14，因此也能够充分提高与固定罩的接触部的强度。并且，关于破碎时从固定罩露出的柱状部13，能够选择适于破碎的侧面16的形状，关于斜面部14b能够选择适于支承破碎齿的角度的斜面。并且，成为如下结构使支承该直径较粗的基端部14的破碎齿固定孔21的两侧方的侧缘伸向外方而设置加宽部18，并且使一个固定罩11的加宽部18卡合于设置在邻接的另一个固定罩11的加宽部18之间的凹部19上，将各破碎齿5设为排列成交错状的状态来安装，从而邻接的固定罩11彼此的接触面形成为相对固定罩11的长度方向弯曲形成为凹凸状，因此其接触面积增加而相互支承。由此，当破碎齿5上被施加负荷时防止破碎齿5上产生磨损或固定罩11变形。并且，破碎齿5成为其基端部14的平坦面14a与辊3的平坦面6面接触的状态，因此能够由其整个接触面承受破碎时的冲击力，使其强制性稳定。因此，破碎齿5不会产生偏斜就能够稳定地制造出均勻的块。关于固定罩11也同样成为固定罩11的背面Ila与辊3的平坦面6面接触的状态，因此不会因施加于破碎齿5的冲击力而偏斜，不会有弯矩等作用于将固定罩11固定于辊3的螺丝26，能够维持坚固的固定结构来防止破损等。并且，由于固定罩11的加宽部18宽幅地设置于辊3的圆周方向上，因此破碎齿5变得不易倾倒，破碎齿5上不会产生偏斜等，能够稳定地制造出均匀的破碎物的块。并且，将各破碎齿5设为排列成交错状的状态而安装，由此当扩径设置破碎齿5的基端部14时，不必扩展在辊3的圆周方向上的间距就能够配置各破碎齿5，能够按所需大小对破碎被破碎物而获得的破碎物进行管理。另外，由于各破碎齿5的其前端面15形成为球面状,因此该前端面15与多晶娃成为点接触，并且，由于柱状部13的侧面16形成为圆锥面状，因此该侧面16与多晶硅成为点接触或线接触。因此，破碎齿5以点接触或线接触的状态对多晶硅附加冲击，因此能够减少以面压碎多晶硅之类的情况。并且，在该破碎装置I中，由硬质合金或硅材料形成破碎齿5，因此可防止杂质从该破碎齿5混入多晶硅中。并且，壳体2也设为聚丙烯等树脂制或者涂层有四氟乙烯，因此可防止杂质在破碎中混入多晶硅中。因此，根据该破碎装置1，能够获得高品质的半导体原料用的多晶硅。并且，在本实施方式中，通过固定罩11保持各个破碎齿5来构成破碎齿单元8，并将该破碎齿单元8固定于辊3的表面，因此即使一部分破碎齿5产生缺损等，也只更换产生该缺损的破碎齿5即可,此时,破碎齿单兀8以抒紧方式固定于棍3,并且破碎齿5嵌合于固定罩11的破碎齿固定孔21，并只夹持于固定罩11与辊3的表面之间，所以也容易进行只更换一部分破碎齿5的工作。
另外，为了确保强度优选由不锈钢等制作固定罩11，但若在其表面包覆聚丙烯或四氟乙烯等树脂，则与多晶硅接触时也能够防止污染。此外，本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内可以加以各种变更。例如，在上述实施方式中，配置成破碎齿的前端面彼此在两根辊的对置部相对置，但也可配置成一侧的辊的破碎齿与另一侧的辊的相邻的破碎齿之间对置。并且，在上述实施方式中说明的破碎齿的对置间隔等各种尺寸未必一定限定于此。实施方式中，固定罩的加宽部18的上表面形成为与固定罩的长度方向平行的面，但如图10所示的固定罩51的加宽部58也可不设置平面部分仅以斜面设置成山状，并且，与其对应的凹部59也可不设置平面部分仅以斜面形成为谷状。另外，本发明的破碎装置，并不限定于多晶硅的破碎，也能够适用于塑料或玻璃等的破碎。
权利要求
1.一种破碎装置，其通过在绕平行的轴线相互反转的一对辊之间夹入被破碎物来进行破碎，其特征在于， 在所述辊的外周面上，沿所述辊的圆周方向排列设置有多个具有向半径方向外方突出的多个破碎齿和将这些破碎齿固定于所述辊的外周面上的固定罩的破碎齿单元，所述破碎齿的基端部比前端部更加扩径，并且在所述基端部具有从所述前端部方向朝向基端部方向逐渐扩径的斜面部，所述固定罩形成为沿所述辊的长度方向的长条状，并在所述长度方向上排列形成有多个沿所述固定罩的厚度方向贯穿，且供所述破碎齿的前端部插入的破碎齿固定孔，所述破碎齿固定孔具有与所述破碎齿的斜面部面接触的斜面，各破碎齿单元在使所述破碎齿的前端部从所述破碎齿固定孔向所述棍的半径方向外方突出，将所述破碎齿的斜面部夹持于所述固定罩的斜面与所述辊之间的状态下固定于所述辊。
2.如权利要求1所述的破碎装置，其特征在于， 所述柱状部的侧面形成为圆锥面状，所述斜面部设置为延长所述柱状部的侧面的圆锥面状。
3.如权利要求1所述的破碎装置，其特征在于， 所述斜面部的倾斜角度设定为相对所述辊的外周面的法线10°以上且25°以下。
4.如权利要求2所述的破碎装置，其特征在于， 所述斜面部的倾斜角度设定为相对所述辊的外周面的法线10°以上且25°以下。
5.如权利要求1至4中任一项所述的破碎装置，其特征在于， 各破碎齿单元的固定罩的两端部通过螺丝固定于所述辊，所述辊的外周面上形成有使所述固定罩的两端部的背面面接触的平面部。
6.一种破碎物制造方法，其特征在于， 利用权利要求1至4中任一项所述的破碎装置制造破碎物。
7.—种破碎物制造方法，其特征在于， 利用权利要求5所述的破碎装置制造破碎物。
全文摘要
本发明提供一种能够防止破碎齿的磨损并得到高品质的破碎物的破碎装置及使用该破碎装置的破碎物制造方法。本发明的破碎装置中，破碎齿的基端部比前端部更加扩径，并且在基端部具有从前端部方向朝向基端部方向逐渐扩径的斜面部，固定罩形成为沿辊的长度方向的长条状，并沿其长度方向排列而形成有多个沿所述固定罩的厚度方向贯穿，且供破碎齿的前端部插入的破碎齿固定孔，破碎齿固定孔具有与破碎齿的斜面部面接触的斜面，各破碎齿单元在使破碎齿的前端部从破碎齿固定孔向辊的半径方向外方突出，将破碎齿的斜面部夹持于固定罩的斜面与辊之间的状态下固定于辊。
文档编号B02C4/30GK103055995SQ20121037445
公开日2013年4月24日 申请日期2012年9月27日 优先权日2011年10月21日
发明者佐藤基树, 多田竜佐 申请人:三菱综合材料株式会社