CN103285776B - 一种双椭圆柱曲面聚焦加热器 - Google Patents

Abstract

本发明属于加热器产品技术领域，具体涉及双椭圆柱曲面聚焦加热器，包括金属基座、石英玻璃内胆层及端盖结构，所述金属基座包括基座体、基座盖，石英玻璃内胆层与基座体相贴合的表面处设有镀银反射膜层，基座盖、基座体、镀银反射膜层及石英玻璃内胆层的内外表面依次贴合，且镀银反射膜层的内表面所在上半椭圆柱体与下半椭圆柱体在长轴方向有一重合的公共焦线和两条非重合的焦线，沿着至少一非重合的焦线上设有用于加热的光源，沿着或邻近公共焦线处的区域设有待加热的硅片或硅粉。该聚焦加热器利用光线聚焦进行加热，热利用率高，减少散热损失，能较快达到硅的熔点温度，方便太阳能光伏硅材料领域硅粉加热熔化成型制作；且耐高温能力提高，运行更稳定，维护性和可靠性都明显改善。

Description

一种双椭圆柱曲面聚焦加热器

技术领域

本发明属于加热器产品技术领域，特别涉及一种用于将太阳能光伏硅材料领域硅粉加热熔化成型制作带状硅片和硅片热处理领域的双椭圆柱曲面聚焦加热器

背景技术

目前在太阳能光伏硅材料加热技术领域，一般是采用大功率卤素灯进行加热，无聚焦或单面聚焦。

第一种，无聚焦的加热方式由于热量无聚焦，难以达到高温，设备能耗较大；此外，其采用的反射面采用的塑料基镀银，反射膜不耐高温，稍有不慎就会过热烧毁，而且塑料基镀银反射面经常擦拭灰尘会导致反射率降低，烧毁的高反射率镀银膜的更换非常麻烦，所以使用维护都非常不方便，可靠性差。

第二种，单面聚焦加热由于热量散发的损失较大，不容易达到高温，需要加大加热功率，设备容易过热报警跳闸，可靠性差，同时冷却水系统需要的冷却功率也要增大，因此其耗水耗电，不节能环保。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种双椭圆柱曲面聚焦加热器，该双椭圆柱曲面聚焦加热器利用椭圆柱聚焦的原理充分光源进行加热，热利用率高，减少散热损失，可以很快达到硅的熔点温度，方便太阳能光伏硅材料领域硅粉加热熔化成型制作；此外加热器本身耐高温能力大大提高，运行更稳定，维护性和可靠性都明显改善。

为了实现上述技术目的，本发明是按以下技术方案实现的：

本发明所述的一种双椭圆柱曲面聚焦加热器，包括金属基座、置于金属基座内部的石英玻璃内胆层及置于金属基座两端部的端盖结构，所述金属基座包括从外至内依次层叠设置的基座盖和基座体，所述基座盖由上下两内表面为半圆柱面的盖体相对并间隔设置，所述基座体由上下两内表面为半椭圆柱面外表面为圆柱面的柱体相对并间隔设置，所述石英玻璃内胆层由上下两内外表面均为半椭圆柱面的半椭圆柱体相对并间隔设置，所述石英玻璃内胆层与基座体相贴合的表面处设有镀银反射膜层，所述基座盖、基座体、镀银反射膜层及石英玻璃内胆层的内外表面依次贴合，且所述镀银反射膜层的内表面所在上半椭圆柱体与下半椭圆柱体在长轴方向有一重合的公共焦线，该所述镀银反射膜层的内表面所在上半椭圆柱体与下半椭圆柱体非重合的焦线有两条，包括第一焦线和第二焦线，沿着所述第一焦线或第二焦线上至少设有一用于加热的光源，沿着公共焦线或邻近公共焦线处的区域设有待加热的带状硅片或硅粉。

作为上述技术的进一步改进，所述金属基座为铝合金基座，所述基座盖和基座体通过螺栓紧固联接。

为了具有较好的冷却效果，所述基座盖和基座体上设有若干冷却水流道，所述基座盖上设有冷却水进口、冷却水出口。

为了提高冷却水流道的防水泄露的密封性能，所述冷却水流道周围涂覆有密封胶。

在本发明中，所述端盖结构由外至内依次包括冷却外端盖、铝合金内盖和石英玻璃内盖。

作为上述技术的进一步改进，所述冷却外端盖上设有冷却水流道，所述石英玻璃内盖上与铝合金内盖相贴合的一面上镀有银反射膜。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明是利用椭圆柱的本身结构，在椭圆柱垂直于焦线的平面内，从椭圆柱一个焦点发出的光线经过椭圆反射后一定通过另一个焦点，本发明通过两个上下相对并间隔设置的半椭圆柱，且保证两个半椭圆柱长轴的一个焦线重合，并在至少一不重合的焦线位置安装加热用光源，这样光源发出的加热光线经过椭圆柱表面反射后聚焦在重合的公共焦线位置处，由于待加热的硅片或硅粉放置于该公共焦线处，又由于硅片本身比较薄，使得在两面都有热源输入情况下，热损失小，热效率高，受热快，很容易达到硅的熔点温度；

（2）本发明采用石英玻璃背面镀反射银膜的方法，显著提高了反射膜耐高温和耐脏污的能力，可以长期保持高反射率，此外，石英玻璃表面灰尘容易擦拭，不影响反射率，能确保较好的热利用率；

（3）本发明中使用的石英玻璃耐高温性能好，银反射膜与铝合金基座体直接接触，散热好，设备耐高温能力提高10倍以上，运行更稳定，维护性和可靠性都明显改善；

（4）本发明中将基座体和冷却外端盖上所设的冷却水流道分开，冷却效果更好。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明做详细的说明：

图1为本发明所述的双椭圆柱曲面聚焦加热器示意图；

图2为本发明所述的双椭圆柱曲面聚焦加热器沿过三个焦线平面剖视示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明所述的一种双椭圆柱曲面聚焦加热器，包括金属基座1、固定于金属基座1内部的石英玻璃内胆层2及置于金属基座1两端部的端盖结构3，所述金属基座1包括从外至内依次层叠设置的基座盖11和基座体12，所述基座盖11由上下两内表面为半圆柱面的盖体111、112相对并间隔设置，所述基座体12由上下两内表面为半椭圆柱面、外表面为圆柱面的柱体121、122相对并间隔设置（外表面为半圆柱体，以便制作），所述石英玻璃内胆层2由两内外表面均为半椭圆柱面的半椭圆柱体121、122相对并间隔设置，所述石英玻璃内胆层2与基座体12相贴合的表面处设有镀银反射膜层8，所述基座盖11、基座体12、镀银反射膜层8及石英玻璃内胆层2的内外表面依次贴合，且所述镀银反射膜层8的内表面所在上半椭圆柱体与下半椭圆柱体在长轴方向有一重合的公共焦线F，该所述镀银反射膜层8的内表面所在上半椭圆柱体与下半椭圆柱体非重合的焦线有两条，包括第一焦线f和第二焦线f’，沿着所述第一焦线f或第二焦线f’上至少设有一用于加热的光源4，沿着所述公共焦线F或邻近公共焦线F处的区域设有待加热的带状硅片或硅粉5。

在本发明中，所述金属基座1为铝合金基座，所述基座盖11和基座体12通过螺栓6紧固联接。

此外，为了具有较好的冷却效果，所述基座盖11上设有冷却水进口9、冷却水出口10，所述基座盖11和基座体12上设有若干冷却水流道7，且为了提高冷却水流道的防水泄露的密封性能，所述冷却水流道周围涂覆有密封胶。

在本发明中，由于石英玻璃内胆层2与基座体12相贴合的表面设有镀银反射膜层8，显著提高了反射膜层的耐高温和耐脏污的能力，与此同时，所述石英玻璃内胆层2还可以隔绝镀银反射膜层8收到的热量，镀银反射膜层8仅靠导热良好的铝合金基座体12也可以避免反射层过热烧坏。此外，所述石英玻璃内胆层2上设有若干安装孔，安装时，用螺钉将其固定在基座体12上，保证镀银反射膜层8与带循环冷却水流道7的基座体12之间接触良好，安装稳固。

如图2所示，所述端盖结构3由外至内依次包括冷却外端盖31、铝合金内盖32和石英玻璃内盖33，所述冷却外端盖31上设有冷却水通道20，且所述石英玻璃内盖33上与铝合金内盖32相贴合的一面也镀有一银反射膜层34。安装时，将端盖结构3与基座盖11和基座体12用螺钉联接，石英玻璃内胆层2通过螺钉将其固定在端盖结构3上，确保与端盖结构3接触良好和密封。

以下具体说明本发明的工作原理：

本发明利用椭圆柱的结构特性，即在椭圆柱垂直于焦线的平面内，从椭圆一个焦点发出的光线经过椭圆反射后一定通过另一个焦点，这样通过采用两个不完整的半椭圆柱相对且间隔一定距离安装，两个椭圆柱长轴的一个焦线重合，两个椭圆柱不重合的焦线位置安装卤素灯加热光源，两个卤素灯光源发出的加热光线经过椭圆柱面反射后聚焦在重合的焦线位置。

根据使用要求，也可以将几对本发明所述的椭圆柱面/椭圆柱体串列布置，形成几个串列布置的聚焦加热区。

本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也包含这些改动和变型。

Claims (9)

1.一种双椭圆柱曲面聚焦加热器，包括金属基座、置于金属基座内部的石英玻璃内胆层及置于金属基座两端部的端盖结构，其特征在于：所述金属基座包括从外至内依次层叠设置的基座盖和基座体，所述基座盖由上下两内表面为半圆柱面的盖体相对并间隔设置，所述基座体由上下两内表面为半椭圆柱面外表面为圆柱面的柱体相对并间隔设置，所述石英玻璃内胆层由上下两内外表面均为半椭圆柱面的半椭圆柱体相对并间隔设置，所述石英玻璃内胆层与基座体相贴合的表面处设有镀银反射膜层，所述基座盖、基座体、镀银反射膜层及石英玻璃内胆层的内外表面依次贴合，且所述镀银反射膜层的内表面所在上半椭圆柱体与下半椭圆柱体在长轴方向有一重合的公共焦线，所述镀银反射膜层的内表面所在上半椭圆柱体与下半椭圆柱体非重合的焦线有两条，包括第一焦线和第二焦线，沿着所述第一焦线或第二焦线上至少设有一用于加热的光源，沿着公共焦线或邻近公共焦线处的区域设有待加热的带状硅片或硅粉。

2.根据权利要求1所述的双椭圆柱曲面聚焦加热器，其特征在于：所述金属基座为铝合金基座，所述基座盖和基座体通过螺栓紧固联接。

3.根据权利要求1或2所述的双椭圆柱曲面聚焦加热器，其特征在于：所述基座盖上设有冷却水进口、冷却水出口。

4.根据权利要求3所述的双椭圆柱曲面聚焦加热器，其特征在于：所述基座盖和基座体上设有若干冷却水流道。

5.根据权利要求4所述的双椭圆柱曲面聚焦加热器，其特征在于：所述冷却水流道周围涂覆有密封胶。

6.根据权利要求1所述的双椭圆柱曲面聚焦加热器，其特征在于：所述端盖结构由外至内依次包括冷却外端盖、铝合金内盖和石英玻璃内盖。

7.根据权利要求6所述的双椭圆柱曲面聚焦加热器，其特征在于：所述端盖结构上设有冷却水进口、冷却水出口。

8.根据权利要求7所述的双椭圆柱曲面聚焦加热器，其特征在于：所述冷却外端盖上设有冷却水流道。

9.根据权利要求6所述的双椭圆柱曲面聚焦加热器，其特征在于：所述石英玻璃内盖上与铝合金内盖相贴合的一面上镀有银反射膜。