CN109097830A - 多晶硅铸锭节能炉 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多晶硅铸锭节能炉，它解决了现有多晶硅铸锭炉耗能高、成本高、铸锭品质差的问题，其包括炉体，炉体内设有隔热托板，隔热托板上设有环形保温罩，环形保温罩上端封闭，环形保温罩周向内侧设有坩埚，且环形保温罩周向外侧设有加热器，炉体上端设有氩气进气口，下端设有若干氩气出气口，坩埚和隔热托板之间设有换热块，换热块上端和坩埚之间设有石墨保温盘，石墨保温盘上端抵靠在坩埚底部，下端抵靠在换热块上表面，且石墨保温盘、坩埚和换热块三者之间同心设置，且石墨保温盘周向外侧设有石墨保温条，且石墨保温条分别位于换热块上端和坩埚之间，且石墨保温条外端设有竖直保温条。本发明拥有耗能低、成本低、铸锭品质好等优点。
Description
技术领域
本发明涉及多晶硅铸锭技术领域，具体涉及一种多晶硅铸锭节能炉。
背景技术
多晶硅是单质硅的一种形态，熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，这些晶粒接合起来便形成多晶硅。在太阳能光伏工业中生产太阳能光伏产品的工艺包括多晶硅铸锭、切割成片、制成电池片和封装为太阳能组件，可见多晶硅铸锭是太阳能光伏工业的重要组成部分，多晶硅铸锭是将硅料熔化后再通过特定工艺使熔硅定向凝固以排除所含杂质的过程，熔化和定向凝固过程耗电量非常大。有些设备的成本高，还有很多现有设备没有解决传统的耗能特别大的问题，甚至铸锭还比较差。
为了解决现有技术存在的不足，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种多晶硅铸锭炉热场及多晶硅铸锭炉[201110135310.0]，包括保温隔热笼体，保温隔热顶板，保温隔热底板，带坩埚的热交换台和加热器，保温隔热顶板设置有进气孔和出气孔，多晶硅铸锭炉热场还包括设置在坩埚顶部的用于遮盖坩埚的遮挡盖板，遮挡盖板上设置有进气孔和出气孔，且遮挡盖板的出气孔与保温隔热顶板的出气孔之间通过封闭的排气通道相连接。
上述方案在一定程度上解决了现有多晶硅铸锭炉铸锭品质比较差、成本高的问题，但是该方案依然存在着诸多不足，例如，其没有从根本上解决耗电量大的问题，铸锭炉的节能效果差。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，节省能源、成本低、铸锭品质高的多晶硅铸锭节能炉。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本多晶硅铸锭节能炉，包括炉体，所述的炉体内通过若干支撑柱设有水平设置的隔热托板，所述的隔热托板上设有呈环形设置的环形保温罩，所述的环形保温罩上端封闭，所述的环形保温罩周向内侧设有设置在隔热托板上的坩埚，且所述的环形保温罩周向外侧设有与坩埚相对应的加热器，所述的炉体上端设有氩气进气口，下端设有若干氩气出气口，所述的坩埚和隔热托板之间设有换热块，换热块上端和坩埚之间设有呈圆盘状的石墨保温盘，所述的石墨保温盘上端抵靠在坩埚底部，下端抵靠在换热块上表面，且石墨保温盘、坩埚和换热块三者之间同心设置，且所述的石墨保温盘周向外侧设有若干石墨保温条，且所述的石墨保温条分别位于换热块上端和坩埚之间，且所述的石墨保温条外端延伸至换热块外侧且向上延伸形成紧贴于坩埚周向外侧的竖直保温条。通入氩气时，氩气从氩气进气口进入，进入送气通道，再进入布气通道进行加热，石墨保温盘能够有效保持坩埚内的温度较高，从而无需持续通电让坩埚保持高温，节省了能源。
在上述的多晶硅铸锭节能炉中，所述的石墨保温条均以石墨保温盘的中心为圆心呈周向向外均匀发散设置，使其保温效果均匀。
在上述的多晶硅铸锭节能炉中，所述的石墨保温条的厚度大小和石墨保温盘的厚度大小相等。
在上述的多晶硅铸锭节能炉中，所述的石墨保温条、石墨保温盘和竖直保温条呈一体式结构，不易松散，间接加强了其保温效果。
在上述的多晶硅铸锭节能炉中，所述的炉体靠近氩气进气口的一端的直径大小至另一端的直径大小逐渐变小，且所述的炉体周向内侧和环形保温罩周向外侧之间形成圆锥筒状的送气通道，且所述的送气通道靠近氩气进气口的一端的直径至另一端直径逐渐变小，所述的环形保温罩周向内侧和坩埚周向外侧之间设有呈圆锥筒状的布气通道，且所述的布气通道靠近氩气进气口一端的直径至另一端直径逐渐变大，且所述的环形保温罩上设有能将送气通道和布气通道相互连通的连通结构。由于送气通道呈锥形，氩气更容易进入布气通道进行加热。
在上述的多晶硅铸锭节能炉中，所述的炉体周向内壁设有自上向下且呈螺旋状分布设置的螺旋导气凸条，且所述的螺旋导气凸条上端延伸至炉体靠近氩气进气口一端，另一端延伸至炉体靠近氩气出气口一端，所述的环形保温罩上端通过弧形顶盖封闭，且所述的弧形顶盖朝向坩埚一侧弯曲。弧形顶盖使得通入的氩气不会直接进入布气通道，避免了过量的氩气浪费，也保证了铸锭的品质。
在上述的多晶硅铸锭节能炉中，所述的连通结构包括设置在环形保温罩上端周向外侧的第一连通孔，所述的环形保温罩下端周向外侧设有若干第二连通孔，且所述的第一连通孔和第二连通孔分别位于加热器两侧。氩气受送气通道锥形空间的挤压作用从第一连通孔进入，加热后又由于布气通道锥形空间的挤压作用从第二连通孔排出。
在上述的多晶硅铸锭节能炉中，所述的环形保温罩周向外壁呈竖直状且所述的环形保温罩上端壁厚大小至下端的壁厚大小逐渐变小，有利于氩气从第二连通孔排出。
在上述的多晶硅铸锭节能炉中，所述的炉体下端具有底板，所述的氩气出气口均匀设置在底板周向外围，且所述的支撑柱分别穿设于底板上，所述的底板上设有呈拱形且朝向隔热托板的封闭盖体，且所述的支撑柱分别穿设于封闭盖体上。
在上述的多晶硅铸锭节能炉中，所述的氩气出气口分别设置在封闭盖体下端一侧，所述的封闭盖体上端和隔热托板不接触，且所述的封闭盖体下端周向外侧和底板周向密封，保证了氩气不会随意流出，而只会从氩气出气口流出。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：本装置拥有石墨保温盘，具有高效的保温功能，节省了电能；本装置结构不复杂，成本低；封闭的顶盖合理的加热装置使得铸锭的品质较好。
附图说明
图1是本发明的总体结构示意图；
图2是本发明中石墨保温盘的俯视图；
图中，炉体1、氩气进气口11、氩气出气口12、螺旋导气凸条13、底板14、封闭盖体15、支撑柱2、隔热托板3、换热块31、环形保温罩4、弧形顶盖41、坩埚5、石墨保温盘51、石墨保温条52、竖直保温条53、加热器6、送气通道7、布气通道8、连通结构9、第一连通孔91、第二连通孔92。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
如图1-2所示，本多晶硅铸锭节能炉，包括炉体1，炉体1内通过若干支撑柱2设有水平设置的隔热托板3，隔热托板3上设有呈环形设置的环形保温罩4，环形保温罩4上端封闭，环形保温罩4周向内侧设有设置在隔热托板3上的坩埚5，且环形保温罩4周向外侧设有与坩埚5相对应的加热器6，炉体1上端设有氩气进气口11，下端设有若干氩气出气口12，坩埚5和隔热托板3之间设有换热块31，竖直保温条53换热块31上端和坩埚5之间设有呈圆盘状的石墨保温盘51，石墨保温盘51上端抵靠在坩埚5底部，下端抵靠在换热块31上表面，且石墨保温盘51、坩埚5和换热块31三者之间同心设置，且石墨保温盘51周向外侧设有若干石墨保温条52，且石墨保温条52分别位于换热块31上端和坩埚5之间，且石墨保温条52外端延伸至换热块31外侧且向上延伸形成紧贴于坩埚5周向外侧的竖直保温条53。通入氩气时，氩气从氩气进气口11进入，进入送气通道7，再进入布气通道8进行加热，石墨保温盘51能够有效保持坩埚5内的温度较高，从而无需持续通电让坩埚5保持高温，节省了能源。
具体地，石墨保温条52均以石墨保温盘51的中心为圆心呈周向向外均匀发散设置，使其保温效果均匀。
进一步地，石墨保温条52的厚度大小和石墨保温盘51的厚度大小相等。
优选地，石墨保温条52、石墨保温盘51和竖直保温条53呈一体式结构，不易松散，间接加强了其保温效果。
可见地，炉体1靠近氩气进气口11的一端的直径大小至另一端的直径大小逐渐变小，且炉体1周向内侧和环形保温罩4周向外侧之间形成圆锥筒状的送气通道7，且送气通道7靠近氩气进气口11的一端的直径至另一端直径逐渐变小，环形保温罩4周向内侧和坩埚5周向外侧之间设有呈圆锥筒状的布气通道8，且布气通道8靠近氩气进气口11一端的直径至另一端直径逐渐变大，且环形保温罩4上设有能将送气通道7和布气通道8相互连通的连通结构9。由于送气通道7呈锥形，氩气更容易进入布气通道8进行加热。
显然地，炉体1周向内壁设有自上向下且呈螺旋状分布设置的螺旋导气凸条13，且螺旋导气凸条13上端延伸至炉体1靠近氩气进气口11一端，另一端延伸至炉体1靠近氩气出气口12一端，环形保温罩4上端通过弧形顶盖41封闭，且弧形顶盖41朝向坩埚5一侧弯曲。弧形顶盖41使得通入的氩气不会直接进入布气通道8，避免了过量的氩气浪费，也保证了铸锭的品质。
明显地，连通结构9包括设置在环形保温罩4上端周向外侧的第一连通孔91，环形保温罩4下端周向外侧设有若干第二连通孔92，且第一连通孔91和第二连通孔92分别位于加热器6两侧。氩气受送气通道7锥形空间的挤压作用从第一连通孔91进入，加热后又由于布气通道8锥形空间的挤压作用从第二连通孔92排出。
进一步地，环形保温罩4周向外壁呈竖直状且环形保温罩4上端壁厚大小至下端的壁厚大小逐渐变小，有利于氩气从第二连通孔92排出。
具体地，炉体1下端具有底板14，氩气出气口12均匀设置在底板14周向外围，且支撑柱2分别穿设于底板14上，底板14上设有呈拱形且朝向隔热托板3的封闭盖体15，且支撑柱2分别穿设于封闭盖体15上。
优选地，氩气出气口12分别设置在封闭盖体15下端一侧，封闭盖体15上端和隔热托板3不接触，且封闭盖体15下端周向外侧和底板14周向密封，保证了氩气不会随意流出，而只会从氩气出气口12流出。
本实施例的原理在于：通入氩气时，氩气从氩气进气口11进入，进入送气通道7，氩气受送气通道7锥形空间的挤压作用从第一连通孔91进入到布气通道8，通过加热器6的作用加热，石墨保温盘51与石墨保温条52以及竖直保温条53实现保温作用，加热后又由于布气通道8锥形空间的挤压作用从第二连通孔92排到送气通道7中，最后从氩气出气口12排出装置外。
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。
尽管本文较多地使用了炉体1、氩气进气口11、氩气出气口12、螺旋导气凸条13、底板14、封闭盖体15、支撑柱2、隔热托板3、换热块31、环形保温罩4、弧形顶盖41、坩埚5、石墨保温盘51、石墨保温条52、竖直保温条53、加热器6、送气通道7、布气通道8、连通结构9、第一连通孔91、第二连通孔92等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (10)
1.一种多晶硅铸锭节能炉，包括炉体(1)，所述的炉体(1)内通过若干支撑柱(2)设有水平设置的隔热托板(3)，所述的隔热托板(3)上设有呈环形设置的环形保温罩(4)，所述的环形保温罩(4)上端封闭，所述的环形保温罩(4)周向内侧设有设置在隔热托板(3)上的坩埚(5)，且所述的环形保温罩(4)周向外侧设有与坩埚(5)相对应的加热器(6)，所述的炉体(1)上端设有氩气进气口(11)，下端设有若干氩气出气口(12)，所述的坩埚(5)和隔热托板(3)之间设有换热块(31)，其特征在于，换热块(31)上端和坩埚(5)之间设有呈圆盘状的石墨保温盘(51)，所述的石墨保温盘(51)上端抵靠在坩埚(5)底部，下端抵靠在换热块(31)上表面，且石墨保温盘(51)、坩埚(5)和换热块(31)三者之间同心设置，且所述的石墨保温盘(51)周向外侧设有若干石墨保温条(52)，且所述的石墨保温条(52)分别位于换热块(31)上端和坩埚(5)之间，且所述的石墨保温条(52)外端延伸至换热块(31)外侧且向上延伸形成紧贴于坩埚(5)周向外侧的竖直保温条(53)。
2.根据权利要求1所述的多晶硅铸锭节能炉，其特征在于，所述的石墨保温条(52)均以石墨保温盘(51)的中心为圆心呈周向向外均匀发散设置。
3.根据权利要求2所述的多晶硅铸锭节能炉，其特征在于，所述的石墨保温条(52)的厚度大小和石墨保温盘(51)的厚度大小相等。
4.根据权利要求1或2或3所述的多晶硅铸锭节能炉，其特征在于，所述的石墨保温条(52)、石墨保温盘(51)和竖直保温条(53)呈一体式结构。
5.根据权利要求4所述的多晶硅铸锭节能炉，其特征在于，所述的炉体(1)靠近氩气进气口(11)的一端的直径大小至另一端的直径大小逐渐变小，且所述的炉体(1)周向内侧和环形保温罩(4)周向外侧之间形成圆锥筒状的送气通道(7)，且所述的送气通道(7)靠近氩气进气口(11)的一端的直径至另一端直径逐渐变小，所述的环形保温罩(4)周向内侧和坩埚(5)周向外侧之间设有呈圆锥筒状的布气通道(8)，且所述的布气通道(8)靠近氩气进气口(11)一端的直径至另一端直径逐渐变大，且所述的环形保温罩(4)上设有能将送气通道(7)和布气通道(8)相互连通的连通结构(9)。
6.根据权利要求5所述的多晶硅铸锭节能炉，其特征在于，所述的炉体(1)周向内壁设有自上向下且呈螺旋状分布设置的螺旋导气凸条(13)，且所述的螺旋导气凸条(13)上端延伸至炉体(1)靠近氩气进气口(11)一端，另一端延伸至炉体(1)靠近氩气出气口(12)一端，所述的环形保温罩(4)上端通过弧形顶盖(41)封闭，且所述的弧形顶盖(41)朝向坩埚(5)一侧弯曲。
7.根据权利要求5所述的多晶硅铸锭节能炉，其特征在于，所述的连通结构(9)包括设置在环形保温罩(4)上端周向外侧的第一连通孔(91)，所述的环形保温罩(4)下端周向外侧设有若干第二连通孔(92)，且所述的第一连通孔(91)和第二连通孔(92)分别位于加热器(6)两侧。
8.根据权利要求7所述的多晶硅铸锭节能炉，其特征在于，所述的环形保温罩(4)周向外壁呈竖直状且所述的环形保温罩(4)上端壁厚大小至下端的壁厚大小逐渐变小。
9.根据权利要求1所述的多晶硅铸锭节能炉，其特征在于，所述的炉体(1)下端具有底板(14)，所述的氩气出气口(12)均匀设置在底板(14)周向外围，且所述的支撑柱(2)分别穿设于底板(14)上，所述的底板(14)上设有呈拱形且朝向隔热托板(3)的封闭盖体(15)，且所述的支撑柱(2)分别穿设于封闭盖体(15)上。
10.根据权利要求9所述的多晶硅铸锭节能炉，其特征在于，所述的氩气出气口(12)分别设置在封闭盖体(15)下端一侧，所述的封闭盖体(15)上端和隔热托板(3)不接触，且所述的封闭盖体(15)下端周向外侧和底板(14)周向密封。
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