CN210718073U - 气体快速加热装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是关于一种气体快速加热装置，包括：密闭的腔体；管路设置在所述腔体内，且所述管路包括第一支路和第二支路；所述第二支路远离所述第一支路设置，所述第一支路的进气端反应源连通，所述第一支路的出气端与所述腔体外的工艺腔室连通；所述第二支路的进气端封闭，所述第二支路的出气端与所述第一支路的出气端连通；加热棒，所述加热棒设置在所述腔体内，且所述加热棒设置在所述第一支路与所述第二支路围成空间内；保温层，设置在所述腔体内壁上，且所述保温层用于对所述第一支路和所述第二支路的气体保温。本实用新型提供的气体快速加热装置，避免了反应物在从反应源到工艺室的管路中冷凝。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种辅助加热装置领域，特别是涉及一种气体快速加热装置。
背景技术
化学气相沉积(CVD)可用于太阳能薄膜电池生产，在沉积太阳能薄膜电池时，需要向CVD设备工艺腔中通入气态反应物，而当反应物的反应源为固态或者液态时，需要对反应源进行加热，保证反应物以气体形式参与反应。实际应用中，一般是将从反应源到工艺腔室之间的全部管路外侧缠绕加热丝，如(图1)所示，管路内部为气化的反应物，外侧手工缠绕加热丝。而这样的加热方式，管路的受热较小，反应物在管路内的温度较低，反应物在接近工艺室过程中，工艺室的冷空气会使得反应物冷凝。而若加热丝的加热功率较高时，管路内的反应物温度较高后可能会使得反应物发生化学或物理反应。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种气体快速加热装置，避免了反应物在从反应源到工艺室的管路中冷凝。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：一种气体快速加热装置，
包括：
密闭的腔体；
管路，所述管路设置在所述腔体内，且所述管路包括第一支路和第二支路；
所述第二支路远离所述第一支路设置，所述第一支路的进气端与所述腔体外的反应源连通，所述第一支路的出气端与所述腔体外的工艺腔室连通；
所述第二支路的进气端封闭，所述第二支路的出气端与所述第一支路的出气端连通；
加热棒，所述加热棒设置在所述腔体内，且所述加热棒设置在所述第一支路与所述第二支路围成空间内，所述加热棒用于加热所述第一支路和所述第二支路内的气体；
保温层，所述保温层设置在所述腔体内壁上，且所述保温层用于对所述第一支路和所述第二支路的气体保温。
本实用新型的有益效果如下：
本实用新型提供的气体快速加热装置，当反应源的气体流入第一支路内后，第一支路内的气体经过第一支路的出气端进入到第二支路内，因加热棒设置在第一支路与第二支路围成空间内，从而提高了管路的受热面积，管路内气体的温度升高较快，实现了快速对管路内气体的加热。当加热棒对第一支路内和第二支路内的气体加热后，加热后的气体直接进入工艺腔室内，避免了气体冷凝。因为保温层对第一支路和第二支路内的气体具有隔热效果，进一步避免第一支路和第二支路的热量过多散而冷凝。
本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1是现有技术的气体加热装置结构示意图；
图2是本实用新型的实施例提供的气体快速加热装置的第一视角的结构示意图；
图3是本实用新型的实施例提供的气体快速加热装置的第二视角的结构示意图；
图4是本实用新型的实施例提供的气体快速加热装置的管路11结构示意图；
图中:
1-第二通孔；2-导电线；3-温度传感器；4-加热棒；5-腔体；6-第一通孔；7-保温层；8-第一支路；9-第三支路；10-第二支路10；11-管路11；801- 气体流通段；802-第一支路的进气端；803-第一支路的出气端；101-第二支路的进气端101；102-气体平流段；103-第二支路的出气端；901-第三支路的进气端；902-第三支路的出气端。
具体实 施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明地是，属于“上”、“侧”“内”“外”“中”等指示方位或位置关系是基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于和简化描述，而并不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须设有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明地是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设置”、“安装”“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接也可以是可拆卸地连接，或者一体地连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
本实用新型的提供了一种气体快速加热装置，用于从反应源到工艺腔室的气体加热，包括：密闭的腔体5；管路11，管路11设置在腔体5内，且管路11包括第一支路8和第二支路9；第二支路9远离第一支路8设置，第一支路的进气端802与腔体5外的反应源连通，第一支路的出气端803 与腔体5外的工艺腔室连通；第二支路的进气端101封闭，第二支路的出气端103与第一支路的出气端803连通；加热棒4，加热棒4设置在腔体5 内，且加热棒4设置在第一支路8与第二支路9围成空间内；保温层7，保温层7设置在腔体5内壁上，且保温层7用于对第一支路8和第二支路9 的气体保温。
具体的，腔体5可以是六面壁围成，也可以是七面壁或者更多面壁围成，只要腔体5是密封的、内部有用于安装零件的内腔即可，本申请中，腔体5为长方形的腔体5；加热棒4形状可以是板状、柱状、其加热棒4的横切面可以是四边形，圆形或其他形状，在本实施例中，加热棒4为柱状，横切面为圆形；加热棒4可以水平设置在腔体5内，也可以竖向设置、与水平面有一定角度设置，为了便于后续管路11的安装，加热棒4的轴向方向与腔体5的长边平行；第一支路的进气端802穿过腔体5的左壁后与反应源连通，第一支路的出气端803穿过腔体5的右壁后与工艺腔室连通，具体的，腔体5左壁上开设有第一通孔6和第二通孔1，第一支路的进气端 802穿过第一通孔6与反应源连通，第一支路的出气端803穿过第二通孔1 与工艺腔室连通。
第一支路8与第二支路9围成的空间内放置加热棒4，加热棒4用于加热第一支路8与第二支路9内的气体，且第一支路8与第二支路9给加热棒4提供了支撑，避免加热棒4从第一支路8和第一支路8围城的空间内脱落，加热棒4与第一支路8或第二支路9之间连接可以是间隙配合，也可以是贴合，在本申请中，加热棒4与第一支路8或第二支路9为间隙配合；更具体的，保温层7可以分别与第一支路8和第二支路9贴合，保温层7包裹住第一支路8与加热棒4和第二支路9与加热棒4的连接以外的区域；其保温层7的材料可以是纳米微孔隔热材料，能够起到很好的隔热效果，避免热量过多散失，提高加热效率优选的。
更具体的，第一支路的进气端802与反应源和出气端与反应腔室可通过卡套、法兰等方式连通，保证气体运输的气密性。
当反应源的气体流入第一支路8内后，第一支路8内的气体经过第一支路的出气端803进入到第二支路9内，因加热棒4设置在第一支路8与第二支路9围成空间内，从而提高了管路11的受热面积，管路11内气体的温度升高较快，实现了快速对管路11内气体的加热。当加热棒4对第一支路8内和第二支路9内的气体加热后，加热后的气体直接进入工艺腔室内，避免了气体冷凝。因为保温层7对第一支路8和第二支路9内的气体具有隔热效果，进一步避免第一支路8和第二支路9的热量过多散而冷凝。
为了进一步提高第一支路8和第二支路9内的气体的流动性，加热棒4 通过导热层(图中未示出)与第一支路8和第二支路9连接。具体的，导热层可以是在加热棒4上涂抹一层导热材料，可以是在加热棒4与第一支路8、第二支路9之间涂抹导热材料，导热层可以进一步提高第一支路8、第二支路9的受热效率。
需要说明的是，第一支路8与第二支路9围成U形，加热棒4设置在第一支路8与第二支路9围成U形内。加热棒4设置在U形内，加强了加热的固定，且增加了加热棒4与第一支路8、第二支路9的接触面积，从而提高了第一支路8和第二支路9的受热面积，实现了快速对管路11内气体的加热。
进一步的，管路11还包括第三支路9，第三支路9的进气端与第一支路的出气端803连通，第三支路9的出气端与腔体5外的工艺腔室连通。具体的，第三支路9设置在第一支路8与第二支路9中间，且第三支路9 远离加热棒4设置。更具体的，第三支路9与加热棒4同轴线，第三支路9 的出气端穿过第二通孔1与工艺腔室连通。
进一步的，为了提高第一支路8内气体的温度，第一支路8还包括气体流通段801，气体流通段801设置在第一支路的进气端802与第一支路的出气端803之间；且气体流通段801的气体流通面积大于第一支路的出气端803的气体流通面积。
第二支路9还包括气体平流段102，气体平流段102设置在第二支路的进气端101与第二支路9的出气端103之间；且气体平流段102的气体流通面积大于第二支路9的出气端103的气体流通面积。
具体的，为了进一步提高气体的受热面积，加热棒4设置在气体流通段801与气体平流段102之间，且气体流动段801与气体平流段102均为直通管道。因为气体流动段801与气体平流段102均为直通管道，而加热棒4为圆柱形，当气体流动段801和气体平流段102分别与加热棒4贴合时，提高了加热棒4与第一支路8和第二支路9的接触面积，从而提高了气体的受热面积；当加热棒4对气体流通段801和气体平流段102加热，因为气体流通段801和气体平流段102的气体流通面积较大，其受热后，气体紊流速度增加，气体之间热交换速度增加，从而提高气体流通段801 与气体平流段102的气体温度，且因气体紊流速度增加，也提高了气体中化合物的分布均匀性。
更具体的，第一支路的出气端803与第二支路9端均设置在加热棒4 的一端，且第一支路的出气端803的气体向加热棒4的圆心方向流动，而第二支路9的出气端103的气体也向加热棒4的圆心方向流动，且第一支路的出气端803和第二支路9的出气端103在加热棒4的圆心区域汇流，汇流后的气体通过第三支路9流向工艺腔室，优选的，第一支路的出气端803和第二支路9的出气端103均为直通管道。
需要说明的是，第一支路8的气体部分通过第一支路的出气端803向第二支路9流动，另一部分通过第三支路9向工艺腔室流动。因为本申请用于将反应源的液态或半固态、固态的化合物加热后运送到工艺腔室中，首先，第一支路8中气体温度较高，流动速率较快的气体大部分通过第三支路9进入到工艺腔室，而第一支路8中气体温度较低，流动速率较慢的则进入的到第二支路9中再加热；然后，第二支路9中被加热后的气体向第三支路9流动；最后，第三支路9将第一支路8和第二支路9中温度较高的气体流通到工艺腔室内。
进一步的，为了避免气体温度过高，气体快速加热装置还包括温度传感器3，温度传感器3与加热棒4连接，用于获得加热棒4的温度。避免加热棒4的温度过高后，气体温度过高。具体的，温度传感器3为热电偶，热电偶可以与加热棒4连接，也可以不与加热棒4连接；热电偶可以设置在腔体5内，也可以不设置腔体5内；在本申请中，热电偶设置腔体5外，且热电偶的一端与加热棒4连接，在热电偶为K型热电偶。
进一步的，加热棒4通过导电线2与外部电源电连接。
进一步的，为了实现实时调控加热棒4的温度，气体快速加热装置还包括控制装置(图中未示出)，控制装置与温度传感器3通信连接，控制装置与加热棒4连接，控制装置用于根据温度传感器3获得的温度调整加热棒4的加热功率。具体的，控制装置与温度传感器3可以通信连接，也可以直接通过导线连接，温度传感器3获得的加热棒4的温度后，上传给控制装置，控制装置根据加热棒4的温度，调整加热棒4的加热功率，从而实现加热棒4的温度闭环控制。更具体的，本申请中，温度传感器3采用K型热电偶，K型热电偶用于测量加热棒4的温度后，在控制加热棒4 的加热工序，从而不需要额外的控制装置，减小了生产成本。
以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种气体快速加热装置，其特征在于，包括：
密闭的腔体；
管路，所述管路设置在所述腔体内，且所述管路包括第一支路和第二支路；
所述第二支路远离所述第一支路设置，所述第一支路的进气端与所述腔体外的反应源连通，所述第一支路的出气端与所述腔体外的工艺腔室连通；
所述第二支路的进气端封闭，所述第二支路的出气端与所述第一支路的出气端连通；
加热棒，所述加热棒设置在所述腔体内，且所述加热棒设置在所述第一支路与所述第二支路围成空间内，所述加热棒用于加热所述第一支路和所述第二支路内的气体；
保温层，所述保温层设置在所述腔体内壁上，且所述保温层用于对所述第一支路和所述第二支路的气体保温。
2.根据权利要求1中所述气体快速加热装置，其特征在于，所述第一支路与所述第二支路围成U形，所述加热棒设置在所述第一支路与所述第二支路围成U形内。
3.根据权利要求2中所述气体快速加热装置，其特征在于，所述管路还包括第三支路，所述第三支路一端与所述第一支路的出气端连通，所述第三支路的另一端与所述腔体外的工艺腔室连通。
4.根据权利要求3中所述气体快速加热装置，其特征在于，所述第三支路设置在所述第一支路与所述第二支路中间，且所述第三支路远离所述加热棒设置。
5.根据权利要求4中所述气体快速加热装置，其特征在于，所述第一支路还包括气体流通段，所述气体流通段设置在所述第一支路的进气端与所述第一支路的出气端之间；
且所述气体流通段的气体流通面积大于所述第一支路的出气端803的气体流通面积；
和\或,所述第二支路还包括气体平流段，所述气体平流段设置在所述第二支路的进气端与所述第二支路的出气端之间；
且所述气体平流段的气体流通面积大于所述第二支路的出气端的气体流通面积。
6.根据权利要求5中所述气体快速加热装置，其特征在于，所述加热棒设置在所述气体流通段与所述气体平流段之间；
所述气体流动段与所述气体平流段均为直通管道；
所述第一支路的出气端与所述第二支路端均设置在所述加热棒的一端，所述第一支路的出气端的气体向所述加热棒的圆心方向流动，所述第二支路的出气端的气体也向所述加热棒的圆心方向流动；
所述第一支路的出气端和所述第二支路的出气端均为直通管道。
7.根据权利要求1中所述气体快速加热装置，其特征在于，所述气体快速加热装置还包括温度传感器，所述温度传感器与所述加热棒连接，用于获得所述加热棒的温度。
8.根据权利要求7中所述气体快速加热装置，其特征在于，所述温度传感器为热电偶。
9.根据权利要求7中所述气体快速加热装置，其特征在于，所述加热棒通过导电线与外部电源电连接。
10.根据权利要求7中所述气体快速加热装置，其特征在于，所述气体快速加热装置还包括控制装置，所述控制装置与所述温度传感器通信连接，所述控制装置与所述加热棒连接，所述控制装置用于根据所述温度传感器获得的温度调整所述加热棒的加热功率。
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