CN114686966A - 一种用于人工晶体炉的晶体冷却装置 - Google Patents

Abstract

一种用于人工晶体炉的晶体冷却装置，涉及人工晶体制备技术领域，本发明通过在上法兰（3）与下法兰（5）之间设有复数个晶体冷却管（7），在晶体冷却管的外围设有冷却介质通道，通过冷却介质对坩埚以上的空间形成低温区，即形成下高上低的温度梯度，同时还可以实现降低坩埚上方熔融硅液的温度，增加硅液的粘稠度，利于硅液跟随籽晶结晶，最主要的是还可以对硅芯进行冷却，进而提高硅芯的拉制速度，本发明在提高硅芯拉制速度的同时，还实现了多根硅芯的同时拉制等，本发明用于碎硅料同时拉制多根硅芯的装置时，有效的避免了碎硅料的资源浪费等，适合大范围的推广和应用。

Description

一种用于人工晶体炉的晶体冷却装置

技术领域

本发明涉及人工晶体制备技术领域，尤其涉及一种晶体冷却装置，具体涉及一种用于人工晶体炉的晶体冷却装置。

背景技术

随着光伏行业的发展，全球对多/单晶硅的需求增长迅猛，市场供不应求。受此影响，作为太阳能电池主要原料的多/单晶硅价格快速上涨，国内很多企业均在扩产。

以多/单晶硅为例，多/单晶硅在整个生产过程中，硅芯的使用量非常大，现有的硅芯大多是通过区熔的方式制备获得的（主要通过高频线圈、籽晶夹头来完成拉制过程），其工作原理如下：工作时通过给高频线圈通入高频电流，高频感应加热，使高频线圈产生电流对原料棒产生磁力线，加热后的原料棒上端头形成融化区，然后将籽晶插入融化区，当籽晶的端头与原料棒的融区融为一体后，慢慢提升籽晶，融化后的原料融液就会跟随籽晶上升，形成一个新的柱形晶体，这个新的柱形晶体便是硅芯的制成品。

在实际生产过程中，发现硅芯制备过程中出现的余料，不小心折断的硅芯，多/单晶硅生产企业在还原、切割、磨抛等工艺阶段产生的碎料等处理非常繁琐，很多企业为了图省事，直接将上述碎料丢弃或者长期堆放在仓库中，还有一些企业将上述碎料进行回收，通过直拉炉拉制成硅棒，然后使用硅棒再拉制成硅芯，这样不仅增加了硅芯拉制的成本，还造成了较大的资源浪费等，那么如何将碎硅料进行再利用就成了本领域技术人员的长期技术诉求。

发明人通过检索发现，中国发明专利，专利号为200910064106.7，申请日为2009年1月20日，专利名称为一种晶体碎料拉制硅芯及实施该方法的一种装置，该专利中给出了一种使用晶体碎料拉制硅芯的装置及方法，该专利虽说可以利用碎硅料拉制硅芯，但拉制出的硅芯因冷却速度慢，进而导致硅芯的椭圆度稍大及拉制效率低等，那么如何提供一种用于人工晶体炉的晶体冷却装置就成了本领域技术人员的长期技术诉求。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明提供了一种用于人工晶体炉的晶体冷却装置，本发明通过在晶体冷却管的外围设置冷却介质通道，通过冷却介质对坩埚以上的空间形成低温区，即形成下高上低的温度梯度，降低坩埚上方熔融硅液的温度，增加硅液的粘稠度，利于硅液跟随籽晶结晶等，进而实现多根硅芯的同时其快速的拉制等。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于人工晶体炉的晶体冷却装置，包括上法兰、下法兰、晶体冷却管和冷却介质通道，在所述上法兰与下法兰之间设有复数个晶体冷却管，在晶体冷却管的外围设有冷却介质通道，所述冷却介质通道的进口通过管道连接冷却源，冷却介质通道的出口通过管道连接冷却介质回收机构形成所述的用于人工晶体炉的晶体冷却装置。

所述的用于人工晶体炉的晶体冷却装置，所述下法兰的下方设有冷却盘，所述冷却盘的中部设有空腔，在所述空腔内设有复数个固定柱，在每个固定柱上分别设有晶体提拉孔，空腔分别连通出水管和进水管，所述出水管和进水管连通冷却介质通道。

所述的用于人工晶体炉的晶体冷却装置，所述冷却介质通道设置的第一结构为在上法兰与下法兰之间设置连接筒，在所述连接筒内设有复数个晶体冷却管，每个晶体冷却管的上端分别连接设置在上法兰上的晶体上穿孔，每个晶体冷却管的下端分别连接设置在下法兰上的晶体下穿孔，由连接筒的内缘面与上法兰下端面、下法兰上端面之间的空腔形成冷却介质通道，在上法兰上分别设有出水口和进水口，所述出水口和进水口分别形成冷却介质通道的进口和出口。

所述的用于人工晶体炉的晶体冷却装置，所述冷却介质通道设置的第二结构为在每个晶体冷却管的外围分别套接套管，每个套管的上端头分别连通设置在上法兰中部的进水腔，每个套管的下端头分别连通设置在下法兰中部的集水腔，由套管的内缘面与晶体冷却管的外缘面之间的冷却腔、进水腔和集水腔形成冷却介质通道，所述进水腔连通进水口，所述集水腔通过回水管连接出水口，所述出水口和进水口分别形成冷却介质通道的进口和出口。

所述的用于人工晶体炉的晶体冷却装置，所述冷却介质通道设置的第三结构为在每个晶体冷却管的外围分别套接套管，在每个套管的上端头分别设有向下凹陷的半圆台阶，每个套管的上端头分别连通设置在上法兰上部的进水腔，每个半圆台阶的上端头分别连通设置在上法兰下部的回水腔，每个套管的下端头分别连通设置在下法兰上部的集水腔，由套管的内缘面与晶体冷却管的外缘面之间的冷却腔、进水腔、回水腔和集水腔形成冷却介质通道，所述进水腔连通进水口，所述回水腔通过连接管连接出水口，所述出水口和进水口分别形成冷却介质通道的进口和出口。

所述的用于人工晶体炉的晶体冷却装置，所述晶体冷却管与套管之间的冷却腔内设有隔板。

所述的用于人工晶体炉的晶体冷却装置，所述冷却介质通道设置的第四结构为在每个晶体冷却管的外围分别套接套管，在每个套管的上端头分别设有向下凹陷的半圆台阶，每个套管的上端头分别连通设置在上法兰上部的进水腔，每个半圆台阶的上端头分别连通设置在上法兰下部的回水腔，每个套管的下端头分别连接下法兰，由套管的内缘面与晶体冷却管的外缘面之间的冷却腔、进水腔和回水腔形成冷却介质通道，所述进水腔连通进水口，所述回水腔通过连接管连接出水口，所述出水口和进水口分别形成冷却介质通道的进口和出口。

所述的用于人工晶体炉的晶体冷却装置，所述上法兰的第一结构为上法兰为实心结构，在上法兰的上面分别设有复数个贯通至上法兰下面的晶体上穿孔、出水口和进水口。

所述的用于人工晶体炉的晶体冷却装置，所述上法兰的第二结构为在上法兰的下面设有向上凹陷的凹槽，在所述凹槽的开口端设有下盖板，下盖板与凹槽形成的空腔为进水腔，在凹槽的槽底分别设有复数个贯通至上法兰上面的晶体冷却管穿孔、出水口和进水口，在下盖板上设有复数个套管穿孔及回水管穿孔。

所述的用于人工晶体炉的晶体冷却装置，所述上法兰的第三结构为在上法兰的上下两面分别设有上凹槽和下凹槽，在上凹槽和下凹槽的开口端分别设有进水腔盖板和回水腔盖板，进水腔盖板与上凹槽形成的空腔为进水腔，回水腔盖板与下凹槽形成的空腔为回水腔，在进水腔盖板上分别设有复数个贯通至下凹槽槽底的晶体冷却管穿孔、出水口和进水口，在回水腔盖板上设有复数个套管穿孔及回水管穿孔，在上凹槽的槽底设有贯通至下凹槽槽底的半圆形进水孔，所述回水腔通过连接管连通出水口。

所述的用于人工晶体炉的晶体冷却装置，所述下法兰的第一结构为下法兰为实心结构，在下法兰的上面设有复数个贯通至下法兰下面的晶体下穿孔。

所述的用于人工晶体炉的晶体冷却装置，所述下法兰的第二结构为在下法兰的上面设有向下凹陷的凹槽，在所述凹槽的开口端设有上盖板，在凹槽的槽底设有复数个贯通至下法兰下面的晶体冷却管穿孔，在上盖板上设有复数个套管穿孔。

所述的用于人工晶体炉的晶体冷却装置，所述复数个晶体冷却管的设置形式为中间设置一个晶体冷却管，在中间晶体冷却管的外围呈放射状设有复数组晶体冷却管，每组晶体冷却管包括至少两个晶体冷却管。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明通过在上法兰与下法兰之间设有复数个晶体冷却管，在晶体冷却管的外围设有冷却介质通道，通过冷却介质对坩埚以上的空间形成低温区，即形成下高上低的温度梯度，同时还可以实现降低坩埚上方熔融硅液的温度，增加硅液的粘稠度，利于硅液跟随籽晶结晶，最主要的是还可以对硅芯进行冷却，进而提高硅芯的拉制速度，本发明在提高硅芯拉制速度的同时，还实现了多根硅芯的同时拉制等，本发明用于碎硅料同时拉制多根硅芯的装置时，有效的避免了碎硅料的资源浪费等，适合大范围的推广和应用。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是本发明的局部立体结构示意图；

图3是本发明中上法兰的结构示意图；

图4是本发明中下法兰的结构示意图；

图5是本发明中冷却介质通道的第二结构示意图；

图6是本发明中冷却介质通道的第三结构示意图；

图7是本发明中冷却介质通道的第四结构示意图；

图8是本发明中套管的结构示意图；

图9是本发明中冷却盘设置形式的第一结构示意图；

图10是本发明中冷却盘设置形式的第二结构示意图；

图11是本发明中冷却盘设置形式的第三结构示意图；

图12是本发明中隔板的结构示意图；

在图中：1、晶体上穿孔；2、出水口；3、上法兰；4、连接筒；5、下法兰；6、进水口；7、晶体冷却管；8、下环形定位台阶；9、晶体下穿孔；10、上环形定位台阶；11、进水腔；12、冷却腔；13、套管；14、回水管；15、上盖板；16、集水腔；17、下盖板；18、进水腔盖板；19、连接管；20、回水腔；21、回水腔盖板；22、半圆台阶；23、出水管；24、空腔；25、冷却盘；26、固定柱；27、晶体提拉孔；28、进水管；29、隔板。

具体实施方式

通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进，本发明并不局限于下面的实施例；

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“侧向”、“长度”、“宽度”、“高度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“侧”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

结合附图1～10所述的一种用于人工晶体炉的晶体冷却装置，包括上法兰3、下法兰5、晶体冷却管7和冷却介质通道，所述上法兰3连接晶体冷却装置升降机构，在所述上法兰3与下法兰5之间设有复数个用于冷却晶体的晶体冷却管7，实施时，复数个晶体冷却管7的设置形式为中间设置一个晶体冷却管7，然后在中部晶体冷却管7的外围呈放射状设有复数组晶体冷却管7，每组晶体冷却管7包括至少两个晶体冷却管7，晶体冷却管7的设置数量具体根据所拉制晶体的数量进行选择；在晶体冷却管7的外围设有冷却介质通道，冷却介质通道内通入用于降温的冷却介质，所述冷却介质通道的进口通过管道连接冷却源，冷却介质通道的出口通过管道连接冷却介质回收机构形成所述的用于人工晶体炉的晶体冷却装置。

进一步，如图9、10、11所示，所述下法兰5的下方设有冷却盘25，在所述冷却盘25的中部设有空腔24，在所述空腔24内设有复数个固定柱26，在每个固定柱26上分别设有晶体提拉孔27，空腔24分别连通出水管23和进水管28，所述出水管23和进水管28连通冷却介质通道，实施时，如图9所示，进水管28的上端连接上法兰3上的进水口6，出水管23的上端连通下法兰5上的集水腔16；或者如图10所示，进水管28的上端连接上法兰3上的进水口6，出水管23的上端连通上法兰3上的回水腔20；或者如图11所示，下法兰5的下方设有冷却盘25，在所述冷却盘25的中部设有空腔24，在所述空腔24内设有复数个固定柱26，在每个固定柱26上分别设有晶体提拉孔27，空腔24分别连通出水管23和进水管28，所述出水管23和进水管28分别穿过下法兰5连通由下法兰5、连接筒4和上法兰3组成的冷却介质通道，实施时，通出水管23和进水管28的上端头还可以穿过下法兰5后直接连通设置在上法兰3的出水口2和进水口6，即将冷却盘25形成单独的冷却回路，此时，上法兰3上的出水口2和进水口6可以设置为多个，即通过多个出水口2和进水口6分别给冷却盘25和晶体冷却管7进行冷却；或者将出水管23或进水管28的上端头连通出水口2或进水口6，将进水管28或将出水管23的上端头连通由下法兰5、连接筒4和上法兰3组成的冷却介质通道，即实现独立进总体出或实现总体进独立出的形式；也就是说出水管23和进水管28具体与哪个部件连接完全取决于冷却介质通道的结构形式，实施时，在下法兰5的下方设置冷却盘25，下法兰5上每个晶体冷却管7的内孔分别与冷却盘25上每个晶体提拉孔27对应且同心设置，这样可以保证晶棒顺利穿过晶体提拉孔27与晶体冷却管7，同时操作者可以通过下法兰5与冷却盘25之间的空隙观察晶体的拉制情况，使用时，当籽晶带动熔液进入冷却盘25上的晶体提拉孔27后随着温度的降低会随着籽晶进行结晶形成新的晶棒，当晶棒穿过晶体提拉孔27后进入晶体冷却管7，晶体冷却管7对晶棒进行再次冷却形成所需的晶棒，此时操作者可以通过下法兰5与冷却盘25之间的空隙观察晶棒的拉制情况，晶体冷却管7不仅可以对晶棒进行冷却（因冷却介质通道内的冷却介质对晶体冷却管7进行冷却形成晶体生长所需的温度梯度区域），同时还可以起到晶棒导向的作用，即保证晶棒的下端头不会发生晃动（需要说明的是，当晶棒拉制到一定长度后，如果上端发生轻微的晃动，那么传递到晶棒的下端，晃动的幅度就会成倍或成十几倍的增加，进而影响晶棒的拉制，目前晶棒的拉制长度一般为2m至3m左右）。

如图1、2、3、4所示，所述冷却介质通道设置的第一结构为在上法兰3与下法兰5之间设置连接筒4，实施时，可以在上法兰3的下面设置下环形定位台阶8，在下法兰5的上面设置上环形定位台阶10，然后将连接筒4的上下两端分别套接在下环形定位台阶8和上环形定位台阶10上，然后通过焊接的形式将连接筒4焊接在上法兰3与下法兰5上，在所述连接筒4内设有复数个晶体冷却管7，每个晶体冷却管7的上端分别连接设置在上法兰3上的晶体上穿孔1，每个晶体冷却管7的下端分别连接设置在下法兰5上的晶体下穿孔9，由连接筒4的内缘面与上法兰3下端面、下法兰5上端面之间的空腔形成冷却介质通道，在上法兰3上分别设有出水口2和进水口6，所述出水口2和进水口6分别形成冷却介质通道的进口和出口。实施时，复数个晶体冷却管7的设置形式为中间设置一个晶体冷却管7，然后在中部晶体冷却管7的外围呈放射状设有复数组晶体冷却管7，每组晶体冷却管7包括至少两个晶体冷却管7，晶体冷却管7的设置数量具体根据所拉制晶体的数量进行选择；所述上法兰3的结构为上法兰3为实心结构，在上法兰3的上面分别设有复数个贯通至上法兰3下面的晶体上穿孔1、一个出水口2和一个进水口6。所述下法兰5的结构为下法兰5为实心结构，在下法兰5的上面设有复数个贯通至下法兰5下面的晶体下穿孔9，使用时，冷却介质通过进水口6进入到由上法兰3、连接筒4和下法兰5组成的冷却介质通道内，当整个冷却介质通道内充满冷却介质后，冷却介质从出水口2流出，进而实现对每个晶体冷却管7内的晶棒进行冷却的目的，实施时，冷却介质优选冷却纯水，同时可以选择其它冷却气体。实施时，还可以在下法兰5的下方设置冷却盘25，在所述冷却盘25的中部设有空腔24，在所述空腔24内设有复数个固定柱26，在每个固定柱26上分别设有晶体提拉孔27，空腔24分别连通出水管23和进水管28，所述出水管23和进水管28连通设置在下法兰5上的进水分口和出水分口。

进一步，如图5所示，所述冷却介质通道设置的第二结构为在每个晶体冷却管7的外围分别套接套管13，每个套管13的上端头分别连通设置在上法兰3中部的进水腔11，每个套管13的下端头分别连通设置在下法兰5中部的集水腔16，由套管13的内缘面与晶体冷却管7的外缘面之间的冷却腔12、进水腔11和集水腔16形成冷却介质通道，所述进水腔11连通进水口6，所述集水腔16通过回水管14连接出水口2，所述出水口2和进水口6分别形成冷却介质通道的进口和出口。实施时，所述上法兰3的结构为在上法兰3的下面设有向上凹陷的凹槽，在所述凹槽的开口端设有下盖板17，下盖板17与凹槽形成的空腔为进水腔11，在凹槽的槽底分别设有复数个贯通至上法兰3上面的晶体冷却管穿孔、出水口2和进水口6，在下盖板17上设有复数个套管穿孔及回水管穿孔。所述下法兰5的结构为在下法兰5的上面设有向下凹陷的凹槽，在所述凹槽的开口端设有上盖板15，在凹槽的槽底设有复数个贯通至下法兰5下面的晶体冷却管穿孔，在上盖板15上设有复数个套管穿孔。使用时，冷却介质通过进水口6进入进水腔11，然后经进水腔11将冷却介质分流到每个冷却腔12内，冷却介质流过冷却腔12后进入集水腔16内，冷却介质经集水腔16进入回水管14，冷却介质经回水管14进入出水口2。

进一步，如图6、8所示，所述冷却介质通道设置的第三结构为在每个晶体冷却管7的外围分别套接套管13，在每个套管13的上端头分别设有向下凹陷的半圆台阶22，每个套管13的上端头分别连通设置在上法兰3上部的进水腔11，每个半圆台阶22的上端头分别连通设置在上法兰3下部的回水腔20，每个套管13的下端头分别连通设置在下法兰5上部的集水腔16，由套管13的内缘面与晶体冷却管7的外缘面之间的冷却腔12、进水腔11、回水腔20和集水腔16形成冷却介质通道，所述进水腔11连通进水口6，所述回水腔20通过连接管19连接出水口2，所述出水口2和进水口6分别形成冷却介质通道的进口和出口。实施时，所述上法兰3的结构为在上法兰3的上下两面分别设有上凹槽和下凹槽，在上凹槽和下凹槽的开口端分别设有进水腔盖板18和回水腔盖板21，进水腔盖板18与上凹槽形成的空腔为进水腔11，回水腔盖板21与下凹槽形成的空腔为回水腔20，在进水腔盖板18上分别设有复数个贯通至下凹槽槽底的晶体冷却管穿孔、出水口2和进水口6，在回水腔盖板21上设有复数个套管穿孔及回水管穿孔，在上凹槽的槽底设有贯通至下凹槽槽底的半圆形进水孔，所述回水腔20通过连接管19连通出水口2。所述下法兰5的结构为在下法兰5的上面设有向下凹陷的凹槽，在所述凹槽的开口端设有上盖板15，在凹槽的槽底设有复数个贯通至下法兰5下面的晶体冷却管穿孔，在上盖板15上设有复数个套管穿孔。实施时，为了提高冷却效果，可以在晶体冷却管7与套管13之间的冷却腔12内设置隔板29，具体如图12所示，通过隔板29将冷却腔12分为进水腔体和出水腔体，即将冷却介质引流到晶体冷却管7的下端，使用时，冷却介质通过进水口6进入进水腔11，然后经进水腔11将冷却介质分流到每个冷却腔12内的进水腔体，冷却介质流过冷却腔12的进水腔体后进入集水腔16内，冷却介质经集水腔16进入每个冷却腔12的出水腔体，然后经出水腔体进入回水腔20，回水腔20内的冷却介质经连接管19进入出水口2。

进一步，如图7、8所示，所述冷却介质通道设置的第四结构为在每个晶体冷却管7的外围分别套接套管13，在每个套管13的上端头分别设有向下凹陷的半圆台阶22，每个套管13的上端头分别连通设置在上法兰3上部的进水腔11，每个半圆台阶22的上端头分别连通设置在上法兰3下部的回水腔20，每个套管13的下端头分别连接下法兰5，由套管13的内缘面与晶体冷却管7的外缘面之间的冷却腔12、进水腔11和回水腔20形成冷却介质通道，所述进水腔11连通进水口6，所述回水腔20通过连接管19连接出水口2，所述出水口2和进水口6分别形成冷却介质通道的进口和出口。实施时，所述上法兰3的第三结构为在上法兰3的上下两面分别设有上凹槽和下凹槽，在上凹槽和下凹槽的开口端分别设有进水腔盖板18和回水腔盖板21，进水腔盖板18与上凹槽形成的空腔为进水腔11，回水腔盖板21与下凹槽形成的空腔为回水腔20，在进水腔盖板18上分别设有复数个贯通至下凹槽槽底的晶体冷却管穿孔、出水口2和进水口6，在回水腔盖板21上设有复数个套管穿孔及回水管穿孔，在上凹槽的槽底设有贯通至下凹槽槽底的半圆形进水孔，所述回水腔20通过连接管19连通出水口2。所述下法兰5的结构为下法兰5为实心结构，在下法兰5的上面设有复数个贯通至下法兰5下面的晶体下穿孔9。实施时，为了提高冷却效果，可以在晶体冷却管7与套管13之间的冷却腔12内设置隔板29，具体如图12所示，通过隔板29将冷却腔12分为进水腔体和出水腔体，进水腔体和出水腔体的下端连通形成一个循环的通道，使用时，冷却介质通过进水口6进入进水腔11，然后经进水腔11将冷却介质分流到每个冷却腔12内的进水腔体，冷却介质流过冷却腔12的进水腔体后进入冷却腔12内的出水腔体，然后经出水腔体进入回水腔20，回水腔20内的冷却介质经连接管19进入出水口2。

本发明在具体实施时，上法兰3上的设置的进水口6可以设置为一个，也可以设置为多个，当设置为一个时，需要分别为冷却盘25和冷却介质通道提供冷却介质时，可以将上法兰3设置为如图5所示的结构，这样可以通过进水腔11将冷却介质分流到冷却盘25和冷却介质通道。

本发明中涉及到的冷却介质为冷却水或冷却气体，如液氮等。

本发明在具体应用时，其设置在位于炉室内坩埚的上方，本发明中下法兰5的下面或冷却盘25的下面接近坩埚内硅料融液但不能接触，工作时，首先将碎硅料放入坩埚内，开启加热器对位于坩埚支撑上的坩埚进行加热，待坩埚的碎硅料融化为硅料融液后，上提拉头带动籽晶下降，当籽晶穿过晶体冷却管7或晶体冷却管7与晶体提拉孔27后与硅料融液接触停止籽晶下降，待籽晶的下端头融化后缓慢提升籽晶，此时由于本发明内通入了冷却介质，使下法兰5的下面或冷却盘25下面的温度形成下高上低的温度梯度，此时，硅料融液跟随籽晶上升，当硅料融液接近下法兰5的下面或冷却盘25的下面时，由于此处的温度低于坩埚的温度，硅料融液逐渐结晶，当结晶的硅料融液进入晶体冷却管7或晶体冷却管7与晶体提拉孔27后温度逐渐降低便形成所需要的硅芯，应用时，本发明中的冷却介质通道可以对刚刚结晶后的硅芯进行强制冷却，大大提高了硅芯的成品率及拉制效率。

本发明在具体实施时，所有涉及到的冷却介质出入口均可以设置为多组。

本发明中涉及到的碎硅料不仅包括硅芯制备过程中出现的余料，不小心折断的硅芯，多/单晶硅生产企业在还原、切割、磨抛等工艺阶段产生的碎料等，同样还包括其它形状的硅料（比如菜花料、长度较小的硅棒等），或直接采购新的硅料使用本发明直接拉制硅芯。

本发明在实际应用时，不仅可以用于硅芯的拉制，同时还可以实现其它晶体材料的拉制。

以上内容中未细述部份为现有技术，故未做细述。

为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。

Claims (13)

1.一种用于人工晶体炉的晶体冷却装置，包括上法兰（3）、下法兰（5）、晶体冷却管（7）和冷却介质通道，其特征是：在所述上法兰（3）与下法兰（5）之间设有复数个晶体冷却管（7），在晶体冷却管（7）的外围设有冷却介质通道，所述冷却介质通道的进口通过管道连接冷却源，冷却介质通道的出口通过管道连接冷却介质回收机构形成所述的用于人工晶体炉的晶体冷却装置。

2.根据权利要求1所述的用于人工晶体炉的晶体冷却装置，其特征是：所述下法兰（5）的下方设有冷却盘（25），所述冷却盘（25）的中部设有空腔（24），在所述空腔（24）内设有复数个固定柱（26），在每个固定柱（26）上分别设有晶体提拉孔（27），空腔（24）分别连通出水管（23）和进水管（28），所述出水管（23）和进水管（28）连通冷却介质通道。

3.根据权利要求1所述的用于人工晶体炉的晶体冷却装置，其特征是：所述冷却介质通道设置的第一结构为在上法兰（3）与下法兰（5）之间设置连接筒（4），在所述连接筒（4）内设有复数个晶体冷却管（7），每个晶体冷却管（7）的上端分别连接设置在上法兰（3）上的晶体上穿孔（1），每个晶体冷却管（7）的下端分别连接设置在下法兰（5）上的晶体下穿孔（9），由连接筒（4）的内缘面与上法兰（3）下端面、下法兰（5）上端面之间的空腔形成冷却介质通道，在上法兰（3）上分别设有出水口（2）和进水口（6），所述出水口（2）和进水口（6）分别形成冷却介质通道的进口和出口。

4.根据权利要求1所述的用于人工晶体炉的晶体冷却装置，其特征是：所述冷却介质通道设置的第二结构为在每个晶体冷却管（7）的外围分别套接套管（13），每个套管（13）的上端头分别连通设置在上法兰（3）中部的进水腔（11），每个套管（13）的下端头分别连通设置在下法兰（5）中部的集水腔（16），由套管（13）的内缘面与晶体冷却管（7）的外缘面之间的冷却腔（12）、进水腔（11）和集水腔（16）形成冷却介质通道，所述进水腔（11）连通进水口（6），所述集水腔（16）通过回水管（14）连接出水口（2），所述出水口（2）和进水口（6）分别形成冷却介质通道的进口和出口。

5.根据权利要求1所述的用于人工晶体炉的晶体冷却装置，其特征是：所述冷却介质通道设置的第三结构为在每个晶体冷却管（7）的外围分别套接套管（13），在每个套管（13）的上端头分别设有向下凹陷的半圆台阶（22），每个套管（13）的上端头分别连通设置在上法兰（3）上部的进水腔（11），每个半圆台阶（22）的上端头分别连通设置在上法兰（3）下部的回水腔（20），每个套管（13）的下端头分别连通设置在下法兰（5）上部的集水腔（16），由套管（13）的内缘面与晶体冷却管（7）的外缘面之间的冷却腔（12）、进水腔（11）、回水腔（20）和集水腔（16）形成冷却介质通道，所述进水腔（11）连通进水口（6），所述回水腔（20）通过连接管（19）连接出水口（2），所述出水口（2）和进水口（6）分别形成冷却介质通道的进口和出口。

6.根据权利要求1所述的用于人工晶体炉的晶体冷却装置，其特征是：所述冷却介质通道设置的第四结构为在每个晶体冷却管（7）的外围分别套接套管（13），在每个套管（13）的上端头分别设有向下凹陷的半圆台阶（22），每个套管（13）的上端头分别连通设置在上法兰（3）上部的进水腔（11），每个半圆台阶（22）的上端头分别连通设置在上法兰（3）下部的回水腔（20），每个套管（13）的下端头分别连接下法兰（5），由套管（13）的内缘面与晶体冷却管（7）的外缘面之间的冷却腔（12）、进水腔（11）和回水腔（20）形成冷却介质通道，所述进水腔（11）连通进水口（6），所述回水腔（20）通过连接管（19）连接出水口（2），所述出水口（2）和进水口（6）分别形成冷却介质通道的进口和出口。

7.根据权利要求5或6任一权利要求所述的用于人工晶体炉的晶体冷却装置，其特征是：所述晶体冷却管（7）与套管（13）之间的冷却腔（12）内设有隔板（29）。

8.根据权利要求1所述的用于人工晶体炉的晶体冷却装置，其特征是：所述上法兰（3）的第一结构为上法兰（3）为实心结构，在上法兰（3）的上面分别设有复数个贯通至上法兰（3）下面的晶体上穿孔（1）、出水口（2）和进水口（6）。

9.根据权利要求1所述的用于人工晶体炉的晶体冷却装置，其特征是：所述上法兰（3）的第二结构为在上法兰（3）的下面设有向上凹陷的凹槽，在所述凹槽的开口端设有下盖板（17），下盖板（17）与凹槽形成的空腔为进水腔（11），在凹槽的槽底分别设有复数个贯通至上法兰（3）上面的晶体冷却管穿孔、出水口（2）和进水口（6），在下盖板（17）上设有复数个套管穿孔及回水管穿孔。

10.根据权利要求1所述的用于人工晶体炉的晶体冷却装置，其特征是：所述上法兰（3）的第三结构为在上法兰（3）的上下两面分别设有上凹槽和下凹槽，在上凹槽和下凹槽的开口端分别设有进水腔盖板（18）和回水腔盖板（21），进水腔盖板（18）与上凹槽形成的空腔为进水腔（11），回水腔盖板（21）与下凹槽形成的空腔为回水腔（20），在进水腔盖板（18）上分别设有复数个贯通至下凹槽槽底的晶体冷却管穿孔、出水口（2）和进水口（6），在回水腔盖板（21）上设有复数个套管穿孔及回水管穿孔，在上凹槽的槽底设有贯通至下凹槽槽底的半圆形进水孔，所述回水腔（20）通过连接管（19）连通出水口（2）。

11.根据权利要求1所述的用于人工晶体炉的晶体冷却装置，其特征是：所述下法兰（5）的第一结构为下法兰（5）为实心结构，在下法兰（5）的上面设有复数个贯通至下法兰（5）下面的晶体下穿孔（9）。

12.根据权利要求1所述的用于人工晶体炉的晶体冷却装置，其特征是：所述下法兰（5）的第二结构为在下法兰（5）的上面设有向下凹陷的凹槽，在所述凹槽的开口端设有上盖板（15），在凹槽的槽底设有复数个贯通至下法兰（5）下面的晶体冷却管穿孔，在上盖板（15）上设有复数个套管穿孔。

13.根据权利要求1所述的用于人工晶体炉的晶体冷却装置，其特征是：所述复数个晶体冷却管（7）的设置形式为中间设置一个晶体冷却管（7），在中间晶体冷却管（7）的外围呈放射状设有复数组晶体冷却管（7），每组晶体冷却管（7）包括至少两个晶体冷却管（7）。

Images