CN107893258A - 一种节能型多晶铸锭炉 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种节能型多晶铸锭炉，包括外炉体、内炉体、陶瓷石英坩埚和加热体，外炉体与一个驱动外炉体上下晕的升降装置相连，加热体包裹在陶瓷石英坩埚的外壁上，内炉体套设在加热体的外表面，且内炉体与加热体之间具有间隙，内炉体上设置有对加热体外表面进行散热或保温的温控装置，温控制装置包括均匀设置在内炉体内的控制杆，每根控制杆上均纵向连接有若干反射板，反射板的两板面均涂有热反射涂层，控制杆纵向插设在内炉体上，控制杆上移能够由下至上逐个改变反射板的反射角度，控制杆与外炉体固定相连。本发明具有能够使外炉体运动与长晶的温度控制同步等优点。

Description

一种节能型多晶铸锭炉

技术领域

本发明涉及一种铸锭炉，特别涉及一种节能型多晶铸锭炉。

背景技术

多晶硅的生长主要是通过硅料在多晶硅铸锭炉中的定向生长来完成的。在这个过程中，多晶硅原料在铸锭炉内经历从固态到熔化，再长晶到固态的生长过程。整个生产过程需要消耗大量的电能，目前，行业的平均能耗指标是每生产1公斤多晶硅需要耗电8度，若平均每炉按照620公斤装硅料的话，生产一炉需要4960度的用电量。

在申请号为【CN201410107701.5】的中国专利中，公开了本发明提供了一种多晶硅铸锭炉节能装置，以解决现有的多晶硅铸锭炉在生产过程中热量损耗大从而导致耗电量大的技术问题；包括多晶硅铸锭炉上炉体和多晶硅铸锭炉下炉体，在多晶硅铸锭炉上炉体的顶端设置有隔热笼升降装置，隔热笼升降装置与在多晶硅铸锭炉中设置的隔热笼机械连接在一起，在隔热笼的四周侧壁上设置有保温毡，在多晶硅铸锭炉的炉壁上设置有水冷套，在多晶硅铸锭炉上炉体的内侧壁上沿上下垂直方向设置有上矩形百叶窗，在多晶硅铸锭炉下炉体的内侧壁上沿上下垂直方向设置有下矩形百叶窗，在上矩形百叶窗叶片上设置有上矩形百叶窗叶片驱动转轴，在上矩形百叶窗叶片驱动转轴的一端固定设置有上矩形百叶窗叶片驱动齿轮，在下矩形百叶窗叶片上设置有下矩形百叶窗叶片驱动转轴，在下矩形百叶窗叶片驱动转轴的一端固定设置有下矩形百叶窗叶片驱动齿轮，在隔热笼的外侧壁上固定设置有齿条板基座板，在齿条板基座板上沿上下垂直方向间隔地设置有上传动齿和下传动齿，在齿条板基座板与上矩形百叶窗叶片驱动齿轮之间设置有上中介传动齿轮，上中介传动齿轮与上矩形百叶窗叶片驱动齿轮啮合，在齿条板基座板与下矩形百叶窗叶片驱动齿轮之间设置有下中介传动齿轮，下中介传动齿轮与下矩形百叶窗叶片驱动齿轮啮合；在多晶硅铸锭炉的内侧壁上设置有高温吸热涂层。

然而，长晶过程是由下至上依次进行的，该对比文件中并未有较好的同步结构，炉腔上移过程中，应该由下至上依次对铸锭炉进行降温，而且，对比文件中提供的百叶结构，存在设计不合理，工艺要求高等缺陷，在高温环境中，如对比文件所述的方案很难具有较好的稳定性和耐久性。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种节能型多晶铸锭炉，本发明所要解决的技术问题是如何实现长晶过程中炉腔的移动与散热结构的动作同步。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种节能型多晶铸锭炉，其特征在于，包括外炉体、内炉体、陶瓷石英坩埚和加热体，所述外炉体与一个驱动外炉体上下晕的升降装置相连，所述加热体包裹在陶瓷石英坩埚的外壁上，所述内炉体套设在加热体的外表面，且内炉体与加热体之间具有间隙，所述内炉体上设置有对加热体外表面进行散热或保温的温控装置，所述温控制装置包括均匀设置在内炉体内的控制杆，每根控制杆上均纵向连接有若干反射板，所述反射板的两板面均涂有热反射涂层，所述控制杆纵向插设在内炉体上，所述控制杆上移能够由下至上逐个改变反射板的反射角度，所述控制杆与外炉体固定相连。

在长晶过程中，外炉体上移，带动控制杆上移，从而通过温控装置实现加热体外表面的同步散热和同步保温。

在上述的一种节能型多晶铸锭炉中，所述温控装置包括若干个与控制杆一一对应的安装孔，所述安装孔具有一缺口，所述反射板穿过所述缺口，所述安装孔纵向开设在内炉体内，所述控制杆上套设有一轴套，所述反射板的内端固定在轴套上，所述轴套的内壁上开设有导槽，所述导槽包括螺旋状的转向段、竖直设置的进入段和竖直设置的出槽段，所述进入段的上端和出槽段的下端分别连接连通转向段的两端，所述进入段的下端贯通轴套的下端面，所述出槽段的上端贯通轴套的上端面，所述轴套转动连接在安装孔内；所述控制杆上固定设置有一个能够插设在导槽内的导向块；相邻导槽的转向段的螺旋方向相反。

在长晶过程中，外炉体上移，带动控制杆上移，从而控制反射板所在的轴套旋转，使反射板的朝向发生变化，使得反射板由原本大面积遮闭加热体外表面的状态改变为展开散热的状态，从而达到散热与外炉体上移同步，需要提及的是：纵向设置的多个反射板是由下至上逐个动作的。

在上述的一种节能型多晶铸锭炉中，两个控制杆之间的内炉体的内壁区域称之为镀膜面，相邻镀膜面上分别镀有热反射涂层和吸热涂层。

在反射板摆动过程中，可以选择性的关闭热反射涂层所在的镀膜面，打开吸热涂层所在的镀膜面，从而进行散热，配合反射板的热反射，能够使热量集中在吸热涂层上，提高散热效果；也可以选择性的关闭吸热涂层所在的镀膜面，打开热反射涂层所在的镀膜面，配合反射板的热反射，进行保温加热，避免热量散失。

在上述的一种节能型多晶铸锭炉中，所述内炉体内还具有一水冷腔，所述水冷腔内插设有一环形的挡流板，所述挡流板通过若干辐板与外炉体固定相连，所述水冷腔内填注有冷却液，冷却液通过一水循环系统进行热交换。

在散热过程中，进入循环的部分水冷腔，与敞开状态下进行散热的反射板同步，使热量能够迅速的被吸热涂层吸收，并通过水循环带走，进行快速冷却，以配合晶体生产。

水循环系统可以是水泵对水冷腔进行水交换，也可以是水泵和压缩机组成的散热结构。

在上述的一种节能型多晶铸锭炉中，所述挡流板与外炉体之间通过一环形的连接板相连，所述控制杆通过轴承与连接板相连，所述控制杆的上端还固定设置有一控制齿轮。

通过控制齿轮旋转，可以改变反射板的初始状态和摆动后的状态，使散热面积可控，能够使散热效率和保温要求能够被控制。

在上述的一种节能型多晶铸锭炉中，所述安装孔的内壁开设有若干个凹口一，所述轴套的外壁均匀开设有若干个凹口二，所述凹口一内转动连接有钢珠，所述钢珠能够部分卡入所述凹口二内。

轴套与安装孔内壁之间为类似过盈配合的结构，轴套常态下与内炉体固定，也可以在较大扭矩作用下旋转。

在上述的一种节能型多晶铸锭炉中，所述控制杆竖直向上移动，能够控制反射板外端两两抵靠，且遮闭镀有热反射涂层的镀膜面，使镀有吸热涂层的镀膜面与加热体外壁正对；所述控制杆竖直向下移动，能够控制反射板外端两两抵靠，且遮闭镀有吸热涂层的镀膜面，使镀有热反射涂层的镀膜面与加热体外壁正对。

该方案为最佳保温和最高散热效率状态下的方案，能够完全遮闭吸热涂层所在的镀膜面或热反射涂层所在的镀膜面。

吸热涂层可以是黑铬涂层，热反射涂层可以是美国太阳能集团公司研制的LO/MIT-1型隔热漆。

所述出槽段的上端和进入端的下端均具有一喇叭状的开口部。

以便控制杆上的导向块能够顺利的进出导槽。

附图说明

图1是本铸锭炉的部分结构示意图。

图2是本铸锭炉的横截面图。

图3是本铸锭炉中反射板处于散热状态下的结构示意图。

图4是本铸锭炉中反射处于保温状态下的结构示意图。

图5是本铸锭炉中轴套与控制杆之间的结构示意图。

图6是本铸锭炉中轴套的立体结构示意图。

图中，11、外炉体；12、内炉体；13、陶瓷石英坩埚；14、加热体；21、控制杆；22、反射板；23、热反射涂层；24、吸热涂层；25、安装孔；26、轴套；3、导槽；31、转向段；32、进入段；33、出槽段；4、导向块；51、水冷腔；52、挡流板；53、连接板；6、控制齿轮；71、凹口一；72、凹口二；73、钢珠。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1和图2所示，包括外炉体11、内炉体12、陶瓷石英坩埚13和加热体14，外炉体11与一个驱动外炉体11上下晕的升降装置相连，加热体14包裹在陶瓷石英坩埚13的外壁上，内炉体12套设在加热体14的外表面，且内炉体12与加热体14之间具有间隙，内炉体12上设置有对加热体14外表面进行散热或保温的温控装置，温控制装置包括均匀设置在内炉体12内的控制杆21，每根控制杆21上均纵向连接有若干反射板22，反射板22的两板面均涂有热反射涂层23，控制杆21纵向插设在内炉体12上，控制杆21上移能够由下至上逐个改变反射板22的反射角度，控制杆21与外炉体11固定相连。

在长晶过程中，外炉体11上移，带动控制杆21上移，从而通过温控装置实现加热体14外表面的同步散热和同步保温。

如图5和图6所示，温控装置包括若干个与控制杆21一一对应的安装孔25，安装孔25具有一缺口，反射板22穿过缺口，安装孔25纵向开设在内炉体12内，控制杆21上套设有一轴套26，反射板22的内端固定在轴套26上，轴套26的内壁上开设有导槽3，导槽3包括螺旋状的转向段31、竖直设置的进入段32和竖直设置的出槽段33，进入段32的上端和出槽段33的下端分别连接连通转向段31的两端，进入段32的下端贯通轴套26的下端面，出槽段33的上端贯通轴套26的上端面，轴套26转动连接在安装孔25内；控制杆21上固定设置有一个能够插设在导槽3内的导向块4；相邻导槽3的转向段31的螺旋方向相反。

在长晶过程中，外炉体11上移，带动控制杆21上移，从而控制反射板22所在的轴套26旋转，使反射板22的朝向发生变化，使得反射板22由原本大面积遮闭加热体14外表面的状态改变为展开散热的状态，从而达到散热与外炉体11上移同步，需要提及的是：纵向设置的多个反射板22是由下至上逐个动作的。

两个控制杆21之间的内炉体12的内壁区域称之为镀膜面，相邻镀膜面上分别镀有热反射涂层23和吸热涂层24；在反射板22摆动过程中，可以选择性的关闭热反射涂层23所在的镀膜面，打开吸热涂层24所在的镀膜面，从而进行散热，配合反射板22的热反射，能够使热量集中在吸热涂层24上，提高散热效果；也可以选择性的关闭吸热涂层24所在的镀膜面，打开热反射涂层23所在的镀膜面，配合反射板22的热反射，进行保温加热，避免热量散失。

如图1和图2所示，内炉体12内还具有一水冷腔51，水冷腔51内插设有一环形的挡流板52，挡流板52通过若干辐板与外炉体11固定相连，水冷腔51内填注有冷却液，冷却液通过一水循环系统进行热交换。

在散热过程中，进入循环的部分水冷腔51，与敞开状态下进行散热的反射板22同步，使热量能够迅速的被吸热涂层24吸收，并通过水循环带走，进行快速冷却，以配合晶体生产。

水循环系统可以是水泵对水冷腔51进行水交换，也可以是水泵和压缩机组成的散热结构。

挡流板52与外炉体11之间通过一环形的连接板53相连，控制杆21通过轴承与连接板53相连，控制杆21的上端还固定设置有一控制齿轮6；通过控制齿轮6旋转，可以改变反射板22的初始状态和摆动后的状态，使散热面积可控，能够使散热效率和保温要求能够被控制。

如图5所示，安装孔25的内壁开设有若干个凹口一71，轴套26的外壁均匀开设有若干个凹口二72，凹口一71内转动连接有钢珠73，钢珠73能够部分卡入凹口二72内；轴套26与安装孔25内壁之间为类似过盈配合的结构，轴套26常态下与内炉体12固定，也可以在较大扭矩作用下旋转。

如图3和图4所示，控制杆21竖直向上移动，能够控制反射板22外端两两抵靠，且遮闭镀有热反射涂层23的镀膜面，使镀有吸热涂层24的镀膜面与加热体14外壁正对；控制杆21竖直向下移动，能够控制反射板22外端两两抵靠，且遮闭镀有吸热涂层24的镀膜面，使镀有热反射涂层23的镀膜面与加热体14外壁正对；该方案为最佳保温和最高散热效率状态下的方案，能够完全遮闭吸热涂层24所在的镀膜面或热反射涂层23所在的镀膜面。

吸热涂层24可以是黑铬涂层，热反射涂层23可以是美国太阳能集团公司研制的LO/MIT-1型隔热漆。

出槽段33的上端和进入端的下端均具有一喇叭状的开口部；以便控制杆21上的导向块4能够顺利的进出导槽3。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种节能型多晶铸锭炉，其特征在于，包括外炉体(11)、内炉体(12)、陶瓷石英坩埚(13)和加热体(14)，所述外炉体(11)与一个驱动外炉体(11)上下晕的升降装置相连，所述加热体(14)包裹在陶瓷石英坩埚(13)的外壁上，所述内炉体(12)套设在加热体(14)的外表面，且内炉体(12)与加热体(14)之间具有间隙，所述内炉体(12)上设置有对加热体(14)外表面进行散热或保温的温控装置，所述温控制装置包括均匀设置在内炉体(12)内的控制杆(21)，每根控制杆(21)上均纵向连接有若干反射板(22)，所述反射板(22)的两板面均涂有热反射涂层(23)，所述控制杆(21)纵向插设在内炉体(12)上，所述控制杆(21)上移能够由下至上逐个改变反射板(22)的反射角度，所述控制杆(21)与外炉体(11)固定相连。

2.根据权利要求1所述一种节能型多晶铸锭炉，其特征在于，所述温控装置包括若干个与控制杆(21)一一对应的安装孔(25)，所述安装孔(25)具有一缺口，所述反射板(22)穿过所述缺口，所述安装孔(25)纵向开设在内炉体(12)内，所述控制杆(21)上套设有一轴套(26)，所述反射板(22)的内端固定在轴套(26)上，所述轴套(26)的内壁上开设有导槽(3)，所述导槽(3)包括螺旋状的转向段(31)、竖直设置的进入段(32)和竖直设置的出槽段(33)，所述进入段(32)的上端和出槽段(33)的下端分别连接连通转向段(31)的两端，所述进入段(32)的下端贯通轴套(26)的下端面，所述出槽段(33)的上端贯通轴套(26)的上端面，所述轴套(26)转动连接在安装孔(25)内；所述控制杆(21)上固定设置有一个能够插设在导槽(3)内的导向块(4)；相邻导槽(3)的转向段(31)的螺旋方向相反。

3.根据权利要求2所述一种节能型多晶铸锭炉，其特征在于，两个控制杆(21)之间的内炉体(12)的内壁区域称之为镀膜面，相邻镀膜面上分别镀有热反射涂层(23)和吸热涂层(24)。

4.根据权利要求3所述一种节能型多晶铸锭炉，其特征在于，所述内炉体(12)内还具有一水冷腔(51)，所述水冷腔(51)内插设有一环形的挡流板(52)，所述挡流板(52)通过若干辐板与外炉体(11)固定相连，所述水冷腔(51)内填注有冷却液，冷却液通过一水循环系统进行热交换。

5.根据权利要求4所述一种节能型多晶铸锭炉，其特征在于，所述挡流板(52)与外炉体(11)之间通过一环形的连接板(53)相连，所述控制杆(21)通过轴承与连接板(53)相连，所述控制杆(21)的上端还固定设置有一控制齿轮(6)。

6.根据权利要求5所述一种节能型多晶铸锭炉，其特征在于，所述安装孔(25)的内壁开设有若干个凹口一(71)，所述轴套(26)的外壁均匀开设有若干个凹口二(72)，所述凹口一(71)内转动连接有钢珠(73)，所述钢珠(73)能够部分卡入所述凹口二(72)内。

7.根据权利要求6所述一种节能型多晶铸锭炉，其特征在于，所述控制杆(21)竖直向上移动，能够控制反射板(22)外端两两抵靠，且遮闭镀有热反射涂层(23)的镀膜面，使镀有吸热涂层(24)的镀膜面与加热体(14)外壁正对；所述控制杆(21)竖直向下移动，能够控制反射板(22)外端两两抵靠，且遮闭镀有吸热涂层(24)的镀膜面，使镀有热反射涂层(23)的镀膜面与加热体(14)外壁正对。

8.根据权利要求7所述一种节能型多晶铸锭炉，其特征在于，所述出槽段(33)的上端和进入端的下端均具有一喇叭状的开口部。