CN209260249U - 一种单晶炉炉底排气环以及单晶炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种单晶炉炉底排气环，包括：装设于单晶炉底部的壳体，壳体内部为空，呈环形；壳体包括本体及上部密封盖，上部密封盖上开设有至少一个进气孔，本体底面上开设有至少一个排气孔；空气流道，空气流道设置在壳体内，空气流道的一端与进气孔连接，空气流道的另一端与排气孔连接；空气流道用于使空气从进气孔进入空气流道，经过空气流道的路径后从排气孔排出；其中，空气流道的路径的长度大于进气孔到排气孔的直线距离。本实用新型延长了单晶硅制造工艺中产生的气流的行走路径以及流动时间，阻隔了炉内热量的传导，提高了热量利用率。本实用新型还涉及一种单晶炉。

Description

一种单晶炉炉底排气环以及单晶炉

技术领域

本实用新型涉及单晶硅制造技术领域，特别是涉及一种单晶炉炉底排气环。同时，还涉及一种单晶炉。

背景技术

随着光伏行业的不断发展壮大，生产单晶硅过程中的功耗也不断增加，如何有效的减少热能散失以及提高热能利用率成为单晶硅生产工序的重中之重。

单晶硅制造过程中，需要在单晶炉中，增设热场以溶化多晶硅材料，进而实现拉晶过程，最终得到单晶硅棒。在此过程中，热场中的热量主要由加热器提供，提供的热量一部分用于维持晶体生长，而大部分被散热系统以及气流带走。

为了减少散热系统以及气流带走的热量，目前在热场设计中，往往采用单晶炉底部排气方式，但由于上述方式气流的走向相对简单，因此导致热量直接从排气孔内被带走，最终造成热量的大量散失，增加了功耗成本。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种单晶炉炉底排气环以及单晶炉。

本实用新型涉及的一种单晶炉炉底排气环，包括：装设于单晶炉底部的壳体，壳体内部为空，呈环形；壳体包括本体及上部密封盖，上部密封盖上开设有至少一个进气孔，本体底面上开设有至少一个排气孔；

空气流道，空气流道设置在壳体内，空气流道的一端与进气孔连接，空气流道的另一端与排气孔连接；

空气流道用于使空气从进气孔进入空气流道，经过空气流道的路径后从排气孔排出；其中，空气流道的路径的长度大于进气孔到排气孔的直线距离。

采用了上述技术方案，一方面延长了单晶硅制造工艺中产生的气流的行走路径，减缓气流流速，从而减少了气流带走的热量，另一方面在缓速气流的作用下，单晶炉炉底排气环的腔体空间内温度升高，阻隔了炉内热量的传导，提高了热量利用率。

优选地，壳体由隔热材料制成。

采用了上述技术方案，隔热材料进行热量隔绝，减小热量无效散失，阻隔了炉内热量的传导，使单晶炉炉底排气环的腔体空间维持高温状态，大大提高了单晶硅制造中的热量利用率。

优选地，壳体由固毡材料制成。

采用了上述技术方案，固毡材料为隔热材料，隔热材料阻隔了单晶炉内的热量的传导，减小热量散失，进一步提高单晶硅制造中的热量利用率。

优选地，壳体由碳碳复合材料或石英制成。

采用了上述技术方案，碳碳复合材料或石英材料都属于隔热材料，隔热材料阻隔了单晶炉内的热量的传导，进一步减小了热量散失，进一步提高了单晶硅制造中的热量利用率。

优选地，空气流道包括导流管，导流管在壳体内盘绕预设长度。

采用了上述技术方案，减少了气体分支，对热气体进行导向，减少气体因无序流通而造成的热损失及时间耗损，进一步延长了气流行走路径和流动时间，进一步提高热量利用率。

优选地，壳体内部设置有隔板，隔板上开设有至少一个透气孔，隔板将壳体内部分隔成内腔流道和外腔流道，内腔流道与外腔流道通过透气孔连通；

进气孔与内腔流道连通，排气孔与外腔流道连通；

内腔流道、外腔流道及透气孔合并组成空气流道。

采用了上述技术方案，隔板的设立，使得气流进入单晶炉炉底排气环后，需在内腔流道中流动一定时间才能经由透气孔流入外腔流道中，该过程大大延长了热流气体的行走路径，延长了气流流动时间，再次提高了热量利用率。

优选地，所述进气孔的数量为2个，所述透气孔的数量为2个，所述排气孔的数量为2个。

采用了上述技术方案，进气孔、透气孔、排气孔的数量均为2个，在保证排气效率的同时，最大限度地延缓了气体流动时间，延长热流气体的流动路径，实现提高热气流中的热量利用率。优选地，进气孔均布于所述上部密封盖上，透气孔均布于所述隔板上，排气孔均布于本体底面上。

采用了上述技术方案，气孔的均匀分布，一方面使排气过程均衡，保证排气效率，另一方面避免单个气孔过热的问题，热量堆积不利于提高热量利用率，减少单个排气环的压力。

优选地，在所述壳体中心设置有贯穿所述壳体上下的第一中空圆柱体，在隔板上均匀设置有4个贯穿壳体上下的第二中空圆柱体。

采用了上述技术方案，第一中空圆柱体起支撑作用，第二中空圆柱体用于收容热场中的电极，以起到加热的作用。第一中空圆柱体和第二中空圆柱体中空设计减少了制作成本，减轻了本实用新型的整体重量，使单晶炉炉底排气环整体呈腔体，保证了热流气体的正常流动，为延长气体行走路径提供了充足场所。

本实用新型还涉及一种单晶炉，包括如上述任一所述的单晶炉炉底排气环，单晶炉的下部零件的排气孔与单晶炉炉底排气环的进气孔连通，单晶炉炉底排气环的排气孔与排气管道连通。

采用了上述技术方案，便于单晶炉的气体顺利进入其排气环中，在排气环中，延缓流动时间，延长流动路径，提高了热气流的热量利用率，最终由排气管顺利排出，完成排气功能，并具有上述任一单晶炉炉底排气环的有益效果。

综上所述，本实用新型涉及的单晶炉炉底排气环，一方面延长了单晶硅制造工艺中产生的气流的行走路径，减缓气流流速，从而减少了气流带走的热量，另一方面在缓速气流的作用下，单晶炉炉底排气环的腔体空间内温度升高，阻隔了炉内热量的传导，提高了热量利用率。

本实用新型涉及的单晶炉，配置有上述任一单晶炉炉底排气环，且具有上述任一有益效果。

附图说明

图1为本实用新型的一个实施例的单晶炉炉底排气环组合结构示意图；

图2为本实用新型的一个实施例的单晶炉炉底排气环上部件结构示意图；

图3为本实用新型的一个实施例的单晶炉炉底排气环下部件结构示意图。

其中，1为壳体，11为壳体上部密封盖，12为壳体本体，2为进气孔，3为中空圆柱体上连接孔，4为壳体内腔流道，5为壳体外腔流道，6为透气孔，7为排气孔，8为第一中空圆柱体，9为第二中空圆柱体，9’为隔板。

具体实施方式

下面结合附图说明根据本实用新型的具体实施方式。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型并不限于下面公开的具体实施例的限制。

图1为本实用新型的一个实施例的单晶炉炉底排气环组合结构示意图；图2为本实用新型的一个实施例的单晶炉炉底排气环上部件结构示意图；图3为本实用新型的一个实施例的单晶炉炉底排气环下部件结构示意图。

其中，1为壳体，11为壳体上部密封盖，12为壳体本体，2为进气孔，3为中空圆柱体上连接孔，4为壳体内腔流道，5为壳体外腔流道，6为透气孔，7为排气孔，8为第一中空圆柱体，9为第二中空圆柱体，9’为隔板。

如图1至图3所示，为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种单晶炉炉底排气环，包括装设于单晶炉底部的壳体1，壳体1内部为空，呈环形；壳体1包括壳体本体12及壳体上部密封盖11，壳体上部密封盖11上开设有至少一个进气孔2，壳体本体12底面上开设有至少一个排气孔7；空气流道，空气流道设置在壳体1内，空气流道的一端与进气孔2连接，空气流道的另一端与排气孔7连接；空气流道用于使空气从进气孔2进入空气流道，经过空气流道的路径后从排气孔7排出；其中，空气流道的路径的长度大于进气孔2到排气孔7的直线距离。

本实施例中，采用上述技术方案，一方面壳体内部空气流道延长了单晶硅制造工艺中产生的气流的行走路径，减缓气流流速，从而减少了气流带走的热量，另一方面在缓速气流的作用下，单晶炉炉底排气环的腔体空间内温度升高，阻隔了炉内热量的传导，提高了热量利用率。

在另一优选实施例中，单晶炉炉底排气环的若干数量的进气孔以及排气孔还可以设置于壳体侧壁，壳体上部密封盖和壳体本体的连接方式应高温要求还可以扣接、焊接等，加以密封圈密封，制作材料还可选用其他隔温材料，如气凝胶毡、真空板等，壳体本身可应工作需求，进行形状、大小的调整，如盒体、罐体等，以腔体形式配合单晶炉使用，单晶炉炉底排气环的制造工艺可以通过三维打印技术实现一体成型，由强力风进行清洁，而空气流道除以单圈导流管进行导向之外，还可以以多圈导流管或添加鼓风机进行气体导流或直接进入单晶炉隔温排气腔内，同样具有提高热量利用率的效果，空气流道除外加管道方式，还可以采用挡板、隔板、涡轮等自带方式，对热流气体进行单向、多向、螺旋向等方式的导流，皆可延长气体流动路径以及流动时间，提高热量利用率，便于单晶炉炉底排气环的拆装，便于其内部清洁，排气孔7方便气体的流通，壳体1还可以为一体成型，排气孔7还可以设于壳体1侧面。

作为优选实施例，壳体1由隔热材料制成。

进一步地，作为优选实施例，壳体1由固毡材料制成。

采用上述技术方案，用以对单晶炉炉底排气环的热量隔绝，增加了保温性，隔绝了炉内热量的传导，减少了热量的散失，隔热材料还可以选用其他隔热材料，如气凝胶毡、真空板等。

进一步地，作为优选实施例，壳体1由碳碳复合材料或石英制成。

在另一优选实施例中，壳体1还可以用气凝胶毡、真空板等材料制成。

在另一优选实施例中，壳体1整体近似为中空圆柱体，壳体1尺寸与单晶炉的热场尺寸适配，进气孔2尺寸与单晶炉的热场的排气孔尺寸适配。

进一步地，作为优选实施例，空气流道包括导流管，导流管在壳体内盘绕预设长度，预设长度的最短尺寸为内外腔流道周长的总和。导流管的种类、安设方式以及导流方向不同，即可以将导流管设置为单路径多圈、多路径单圈，多路径多圈等，因此，预设长度的具体尺寸可以按照实际情况进行设置，在此不加以限定。

在另一实施例中，空气流道除以单圈导流管进行导向之外，还可以以多圈导流管进行气体导流，同样具有提高热量利用率的效果，空气流道除外加管道方式，还可以采用挡板、隔板、涡轮等自带方式，对热流气体进行单向、多向、螺旋向等方式的导流，皆可延长气体流动路径以及流动时间，提高热量利用率，此外，还可以在腔体内设置隔热格栅对气体进行导流。

进一步地，作为优选实施例，壳体1内部设置有隔板9’，隔板9’上开设有至少一个透气孔6，隔板9’将壳体1内部分隔成内腔流道4和外腔流道5，内腔流道4与外腔流道5通过透气孔6连通；进气孔2与内腔流道4连通，排气孔7与外腔流道5连通；内腔流道4、外腔流道5及透气孔6合并组成空气流道。

本实施例中，隔板9’为竖立环形且与壳体1同轴设置。

采用上述技术方案，隔板9’的设立，使得气流进入单晶炉炉底排气环后，需在内腔流道4中流动一定时间才能经由透气孔6流入外腔流道5中，该过程大大延长了热流气体的行走路径，延长了气流流动时间，再次提高了热量利用率。

进一步地，作为优选实施例，进气孔2的数量为2个，透气孔6的数量为2个，排气孔7的数量为2个。

本实施例中，采用上述技术方案，进气孔2与透气孔6、排气孔7与透气孔6的位置互呈90度。保证了热流气体的行走路径，最大限度延长了气流流动时间，再次提高了热量利用率。

由于透气孔6和排气孔7均为2个，因此90度为延长气体流动时间的最佳角度，在另一实施例中，进气孔2、透气孔6和排气孔7可分别设为1个，进气孔2与排气孔7在轴向正投影面的位置处于同一半径线上，并与透气孔6的位置错开180度，也可有效延长气流流动时间及流动路径。

进一步地，作为优选实施例，进气孔2均布于壳体上部密封盖11上，透气孔6均布于隔板9’上，排气孔7均布于壳体本体12底面上。

采用了上述技术方案，气孔的均匀分布，一方面使排气过程均衡，保证排气效率，另一方面避免单个气孔过热的问题，热量堆积不利于提高热量利用率，减少单个排气环的压力。多个气孔的设置，可以进一步增加气体流量，多空导气，减少排气环的压力。在另一优选实施例中，气孔数量可以进行增减，在减小排气压力的同时，还可以延长气流流动时间，提高热能利用率。

进一步地，作为优选实施例，在壳体1中心设置有贯穿壳体上下的第一中空圆柱体8，在隔板9’上均匀设置有4个贯穿壳体上下的第二中空圆柱体9。

采用上述技术方案，中心处的第一中空圆柱体8为过渡托杆孔，主要起过渡连接作用，隔板9’上均匀分布的4个第二中空圆柱体9为过渡电极孔，用来导通加热电极，第一中空圆柱体8和第二中空圆柱体9上表面与壳体上部密封盖11连接，下表面连接壳体本体12，上下连通，固定方式为卡接，使排气环形成完整腔体，便于气体的流动，延长气体的行走路径。第一中空圆柱体8和第二中空圆柱体9还可以减少制造成本，减轻单晶炉炉底排气环的整体重量。

在另一实施例中，壳体上部密封盖11与壳体本体12可以一体成型，还可以通过卡接，焊接等方式进行连接，中空圆柱体的数量可以视单晶炉炉底排气环大小而定，以适配现有单晶炉的电极加热装置，而单晶炉炉底排气环的支撑体还可以为中空长方体等其他形体，只要满足单晶炉热场中的电极及托杆使用即可，所用材料选用隔热材料，如玻璃纤维等。

进一步地，作为优选实施例，本实用新型涉及的一种单晶炉，包括上述任一的单晶炉炉底排气环，单晶炉的下部零件的排气孔与单晶炉炉底排气环的进气孔2连通，单晶炉炉底排气环的排气孔7与排气管道连通。

采用上述技术方案，便于气体顺利排入单晶炉炉底排气环中，在另一实施例中，单晶炉下部零件的排气孔与单晶炉炉底排气环的进气孔2之间还可以以管道相连，进行气体疏导。

综上所述，本实用新型采用了上述技术方案，本实用新型通过便于气体上流下通的设计，进行正常气体排出，符合单晶炉的加工工艺，便于单晶硅正常制造。采用隔热材料进行热量隔绝，减小热量无效散失，阻隔了炉内热量的传导，使单晶炉炉底排气环的环形腔体空间维持高温状态，大大提高了单晶硅制造中的热量利用率。本单晶炉炉底排气环一方面延长了气流的行走路径，抑制气流流速，从而减少了气流带走的热量，另一方面在缓速气流的作用下，单晶炉炉底排气环的环形腔体空间内温度升高，阻隔了炉内热量的传导，提高了热量利用率。本实用新型的单晶炉相应地具有上述技术方案的有益效果。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单晶炉炉底排气环，其特征在于，包括：

装设于单晶炉底部的壳体，所述壳体内部为空，呈环形；所述壳体包括本体及上部密封盖，所述上部密封盖上开设有至少一个进气孔，所述本体底面上开设有至少一个排气孔；

空气流道，所述空气流道设置在所述壳体内，所述空气流道的一端与所述进气孔连接，所述空气流道的另一端与所述排气孔连接；

所述空气流道用于使空气从所述进气孔进入所述空气流道，经过所述空气流道的路径后从所述排气孔排出；其中，所述空气流道的路径的长度大于所述进气孔到所述排气孔的直线距离。

2.按照权利要求1所述的单晶炉炉底排气环，其特征在于：所述壳体由隔热材料制成。

3.按照权利要求1所述的单晶炉炉底排气环，其特征在于：所述壳体由固毡材料制成。

4.按照权利要求1所述的单晶炉炉底排气环，其特征在于：所述壳体由碳碳复合材料或石英制成。

5.按照权利要求1至4任一所述的单晶炉炉底排气环，其特征在于：所述空气流道包括导流管，所述导流管在所述壳体内盘绕预设长度。

6.按照权利要求1至4任一所述的单晶炉炉底排气环，其特征在于：所述壳体内部设置有隔板，所述隔板上开设有至少一个透气孔，所述隔板将所述壳体内部分隔成内腔流道和外腔流道，所述内腔流道与所述外腔流道通过所述透气孔连通；

所述进气孔与所述内腔流道连通，所述排气孔与所述外腔流道连通；

所述内腔流道、所述外腔流道及所述透气孔合并组成所述空气流道。

7.按照权利要求6所述的单晶炉炉底排气环，其特征在于：所述进气孔的数量为2个，所述透气孔的数量为2个，所述排气孔的数量为2个。

8.按照权利要求7所述的单晶炉炉底排气环，其特征在于：所述进气孔均布于所述上部密封盖上，所述透气孔均布于所述隔板上，所述排气孔均布于所述本体底面上。

9.按照权利要求8所述的单晶炉炉底排气环，其特征在于：在所述壳体中心设置有贯穿所述壳体上下的第一中空圆柱体，在所述隔板上均匀设置有4个贯穿所述壳体上下的第二中空圆柱体。

10.一种单晶炉，其特征在于，包括如权利要求1至9任一所述的单晶炉炉底排气环，所述单晶炉的下部零件的排气孔与所述单晶炉炉底排气环的进气孔连通，所述单晶炉炉底排气环的排气孔与排气管道连通。