CN218566188U - 一种加热炉体结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种加热炉体结构，包括炉壳，内腔沿圆周方向分隔为多个主温区，加热结构，包括保温层和多个加热单元，加热单元包括至少一根炉丝，炉丝绕设于炉壳内壁，每个主温区内均设置加热单元，以用于控制炉内不同区域的温度；保温层贴设于炉壳内壁，加热单元嵌设于保温层中，与保温层一体成型。本实用新型通过设置主温区对炉体内腔分区控温，不同主温区单独接入电源，单独控温，以保证炉内产品整体温度的均匀性，保温层和加热单元的一体成型设计，可以实现多个加热单元的准确定位和快速安装，便于炉体的组装。

Description

一种加热炉体结构

技术领域

本实用新型涉及太阳能技术领域，特别是涉及一种加热炉体结构。

背景技术

加热炉体是制造光伏电池片的重要核心设备，硅片在炉内进行各种工艺处理时，要求硅片温度尽量均匀，加热炉体是硅片反应的热量来源，故加热炉体内炉丝的绕制与布局就显得尤为重要。

目前市场上同类型的加热炉体基本采用的是一整根炉丝(或两根炉丝焊接)沿炉体长度方向螺旋缠绕而成，炉体同一个横截面加热功率相同。但由于放在炉内的产品布局不对称，产品与炉丝间的距离存在差异，各地方的负载本身布置不均匀，单根炉丝结构无法独立控制炉内上下左右不同区域的温度，导致炉丝加热后，产品不同部位温度会有明显差异，将对硅片性能造成影响。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种加热炉体结构，对炉体内腔分区控温，不同主温区单独接入电源，单独控温，以保证炉内产品整体温度的均匀性，保温层和加热单元的一体成型设计，可以实现多个加热单元的准确定位和快速安装，便于炉体的组装。

根据本实用新型第一方面实施例的一种加热炉体结构，包括：炉壳，内腔沿圆周方向分隔为多个主温区，加热结构，包括保温层和多个加热单元，所述加热单元包括至少一根炉丝，所述炉丝绕设于炉壳内壁，每个所述主温区内均设置所述加热单元，以用于控制炉内不同区域的温度；所述保温层贴设于所述炉壳内壁，所述加热单元嵌设于所述保温层中，与所述保温层一体成型。

根据本实用新型实施例的一种加热炉体结构，至少具有如下有益效果：本实用新型将炉内反应室分区域控制，不同主温区单独接入电源，单独控制电流，也可以自由组合并联接入电源，大大提高了控温能力，保证炉内产品整体温度的均匀性。保温层和加热单元的一体成型设计，可以实现多个加热单元的准确定位和快速安装，便于炉体的组装。

根据本实用新型的一些实施例，所述炉丝以蛇形方式绕设于炉壳内壁。

根据本实用新型的一些实施例，所述主温区上沿所述炉壳的长度方向分为多个分温区，一个所述分温区内设置一个所述加热单元，所述主温区内设置多个所述加热单元。

根据本实用新型的一些实施例，同一所述主温区内，不同位置的所述分温区的区域大小存在差异。

根据本实用新型的一些实施例，所述加热单元还包括定型组件，所述炉丝绕设于所述定型组件上，并随所述定型组件嵌设于所述保温层中，所述定型组件用于帮助所述炉丝弯曲定型。

根据本实用新型的一些实施例，所述定型组件包括定型部和定型柱，所述定型部沿所述炉壳的圆周方向延伸，所述定型柱设于所述定型部上，若干所述定型柱沿所述定型部的延伸方向均匀分布，以供所述炉丝缠绕定位。

根据本实用新型的一些实施例，所述定型柱朝向所述内腔的一端设有第一限位块，以防止所述炉丝从所述定型柱上脱落。

根据本实用新型的一些实施例，所述定型部上开设有若干定型孔，所述定型柱活动设于所述定型孔内，当所述炉丝缠绕于所述定型柱上时，所述定型柱能向所述定型孔内移动，通过所述第一限位块与所述定型部的配合将所述炉丝压紧。

根据本实用新型的一些实施例，所述定型孔为通孔，所述定型柱穿设于所述定型孔中，并能沿所述定型孔滑动，所述定型柱远离所述第一限位块的一端可拆卸连接有第二限位块，以避免所述定型柱从所述定型孔中脱落。

根据本实用新型的一些实施例，所述加热单元包括两组定型组件，两组所述定型组件之间通过定位杆连接定位，以使两组所述定型组件对称设置，所述炉丝在两组所述定型组件中蛇形绕设。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明，其中：

图1为本实用新型实施例的安装结构示意图；

图2为左温区的侧视图；

图3为分温区内炉丝的绕设示意图；

图4为加热结构的结构示意图；

图5为定型组件的结构示意图；

图6为炉丝的另一种绕设方式示意图。

附图标号：

炉壳100，反应室101，石英管110，主温区120，分温区130；

加热结构200，保温层210，加热单元220，炉丝230，定型组件240，定型部241，定型柱242，第一限位块243，定型孔244，固定槽245，固定环246，第二限位块247，定位杆250。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，多个指的是两个以上。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参照图1至图6，本实用新型实施例的提供的一种加热炉体结构，包括炉壳100，加热结构200。

光伏电池片生产过程中，需要经过约9道工序，其中扩散、退火和表面镀膜工序分别要用到扩散炉、退火炉、PECVD等设备，现有技术采用一整根管式炉体，炉体外层为炉壳100，内层设置石英管110，构成一个反应室101，炉壳100和石英管110中间均匀绕设炉丝230用于加热，炉体同一个横截面加热功率相同。

在制作设计过程中，为了内部热场均匀，现有技术最常用的方法是对炉丝230绕制、布局、节距等方面，尽量做到最均匀，然而在生产过程中，由于放在炉内的产品布局不对称，产品与炉丝230间的距离存在差异，各地方的负载本身布置不均匀，导致炉丝230加热后，产品不同部位温度会有明显差异，将对硅片性能造成影响。

因此，参照图1，在本实施例中，炉壳100内腔沿圆周方向分隔为多个主温区120，每个主温区120内的温度可单独控制，对产品的不同部位分区、有针对性地加热，提供最适宜的加热环境；具体地，本实施例中将内腔均分为上温区、下温区、左温区和右温区，一共四个主温区120。

加热结构200包括保温层210和多个加热单元220，加热单元220包括至少一根炉丝230，炉丝230绕设于炉壳100内壁，每个主温区120内均设置加热单元220，以用于控制炉内不同区域的温度；与主温区120相对应，本实施例中设置至少四个加热单元220(四根炉丝230)，每个主温区120内设置一个加热单元220，四根炉丝230分别接入电源，可单独控制电流，从而调整主温区120的温度(也可将其中两根或三根并联起来一起控制)。

传统的单炉丝230结构只需螺旋缠绕在石英管110与炉壳100之间，安装方便，而本实用新型中采用多根炉丝230，每根炉丝230要设置在对应的主温区120内，在定位过程中具有一定难度；因此，本实用新型中设置保温层210，既能保温也能对炉丝230定位，保温层210贴设于炉壳100内壁，加热单元220嵌设于保温层210中，与保温层210一体成型。

保温层210可以采用保温棉，保温棉做成圆筒结构，四根炉丝230沿圆周方向均匀分布，嵌入保温棉中，与保温棉做成整体的结构，安装炉丝230时将保温棉装入炉壳100与石英管110之间即可。

进一步地，在实际生产中，做高温1000℃以上的工艺时，炉口、炉中、炉尾的炉丝230都容易出现高温变形严重的问题，容易损坏石英管110等贵重零部件，因此本实施例中将炉丝230的线径减小，炉丝230线径一般不大于3mm。

本实用新型将炉内反应室101分区域控制，不同主温区120单独接入电源，单独控制电流，也可以自由组合并联接入电源，大大提高了控温能力，保证炉内产品整体温度的均匀性。保温层210和加热单元220的一体成型设计，可以实现多个加热单元220的准确定位和快速安装，便于炉体的组装。

参照图2至图3，在本实用新型的其中一些具体实施例中，炉丝230以蛇形方式绕设于炉壳100内壁，可以增加炉丝230与石英管110的接触面积，增加炉丝230的加热密度，提高加热效果。具体地，参照图4，炉丝230从整体来看，仍沿炉壳100的圆周方向延伸，一根炉丝230几乎覆盖四分之一圆周面，而在这四分之一的圆周范围内，炉丝230以蛇形方式绕设。

参照图1，本实施例中四个主温区120内炉丝230的分布密度基本一致，而这种分布密度是由蛇形绕设的间隔决定的，通过改变绕设的稀疏程度可以改变各个主温区120的炉丝230分布密度，分布密度大的区域加热功率更高，分布稀疏的区域加热功率较低，同一个横截面上具有不同加热功率，以便满足更高工艺的需求，这是传统的旋绕方式无法做到的。

PECVD、扩散炉和退火炉的产能需求不断扩大，石墨舟、石英舟的体积随之加大加长，对炉体的需求标准也越来越高，炉体越来越大，越来越长，普通的单根炉丝230不够长，定制超长炉丝230成本会提高，而且炉丝230质量难以保证，卷炉丝230的难度也将加大。因此，参照图2，在本实用新型的进一步实施例中，主温区120上沿炉壳100的长度方向分为多个分温区130，一个分温区130内设置一个加热单元220(一根炉丝230)，主温区120内设置多个加热单元220，在保证加热效果的同时可以降低炉丝230的安装难度。

在本实用新型的进一步实施例中，同一主温区120内，不同位置的分温区130的区域大小可以存在差异。具体地，参照图2，该主温区120内设有六个分温区130，位于最前方和最后方的两个分温区130分别对应炉头和炉尾的位置，炉头和炉尾均可以设置炉门，因为炉门经常打开，所以炉门处相同长度炉体段需要的功率更大，使得炉门打开散热后能尽快恢复到原温度；因此，这两个分温区130(长度和面积)小于其余四个分温区130，所选用的炉丝230更短。

上述提到，为了使内部热场均匀，在同一分温区130内的炉丝230绕设时需要保证间隔均匀，此外，为了满足不同主温区120或分温区130内不同加热功率的需求，不同分温区130内炉丝230绕设时可以有间隔稀疏、密集之分。因此，参照图4、图6，在本实用新型的其中一些具体实施例中，加热单元220还包括定型组件240，定型组件240用于帮助炉丝230弯曲定型，炉丝230绕设于定型组件240上，定型后随定型组件240嵌设于保温层210中，定型组件240能使炉丝230在蛇形绕设时保持均匀的间隔，并能调节炉丝230绕设时间隔的大小。

参照图5，在本实用新型的进一步实施例中，定型组件240包括定型部241和定型柱242，定型部241沿炉壳100的圆周方向延伸，具体地，定型部241为四分之一圆弧结构，四个定型部241依次拼接可以围成与石英管110外径相同的圆环结构。定型柱242设于定型部241上朝向内腔的一侧，若干定型柱242沿定型部241的延伸方向均匀分布，以供炉丝230缠绕定位。

参照图4，炉丝230伸至定型柱242所在位置后绕定型柱242弯曲，由于相邻的定型柱242之间间距相等，最后得到的蛇形炉丝230也间隔均匀。参照图4，炉丝230绕过一个定型柱242后就改变方向，绕行路径中的间隔可以视作一个间隔单位，参照图6，炉丝230绕过两个定型柱242后才改变方向，绕行路径中的间隔为两个间隔单位，由图可知，图4中的炉丝230密度大于图6中的密度，因此，定型柱242的设置也可用于调节炉丝230绕设的间隔，只需在绕设时选择不同数量的定型柱242。

实际应用中，先将每一根炉丝230绕设于对应的定型部241上，形成加热单元220，将各个加热单元220连接起来(定型部241连接为圆环)，再将其放入模具中，向模具中填充保温棉(或将圆环置于支撑架上，再在圆环外包裹保温棉)，使得加热单元220与保温棉一体成型，最后再将整体装入炉壳100中。

炉丝230绕定型柱242弯曲时，可以绷紧炉丝230，以使炉丝230与定型柱242紧贴。但在实际应用中，需要在图5所示的状态下嵌入保温棉中，也就是说，有部分炉丝230(上温区)容易从定型柱242上滑落。因此，参照图5，在本实用新型的进一步实施例中，定型柱242朝向内腔的一端设有第一限位块243，第一限位块243的截面尺寸大于定型柱242截面尺寸，当炉丝230沿定型柱242滑至第一限位块243后，无法继续下滑，可以防止炉丝230从定型柱242上脱落。

参照图5，在本实用新型的进一步实施例中，定型部241上开设有若干定型孔244，定型柱242活动设于定型孔244内，当炉丝230缠绕于定型柱242上时，定型柱242能向定型孔244内移动，使第一限位块243与定型部241相抵，通过第一限位块243与定型部241的配合将炉丝230压紧。

具体地，定型孔244旁设有固定槽245，第一限位块243朝向定型部241的一面设有与固定槽245匹配的固定环246，将第一限位块243推向定型部241时，固定环246将嵌入固定槽245，直至第一限位块243与定型部241相抵，此时第一限位块243将固定于定型部241表面，与定型部241配合将炉丝230压紧。

参照图5，在本实用新型的进一步实施例中，定型孔244为通孔，定型柱242穿设于定型孔244中，并能沿定型孔244滑动，便于定型柱242的安装，定型柱242远离第一限位块243的一端可拆卸连接有第二限位块247(具体可以为螺纹连接)，以避免定型柱242从定型孔244中脱落。

参照图5至图6，在本实用新型的其中一些具体实施例中，加热单元220包括两组定型组件240，两组定型组件240之间通过定位杆250连接定位，以使两组定型组件240对称设置，炉丝230在两组定型组件240中蛇形绕设。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种加热炉体结构，其特征在于，包括：

炉壳(100)，内腔沿圆周方向分隔为多个主温区(120)，

加热结构(200)，包括保温层(210)和多个加热单元(220)，所述加热单元(220)包括至少一根炉丝(230)，所述炉丝(230)绕设于所述炉壳(100)内壁，每个所述主温区(120)内均设置所述加热单元(220)，以用于控制炉内不同区域的温度；所述保温层(210)贴设于所述炉壳(100)内壁，所述加热单元(220)嵌设于所述保温层(210)中，与所述保温层(210)一体成型。

2.根据权利要求1所述的一种加热炉体结构，其特征在于：所述炉丝(230)以蛇形方式绕设于所述炉壳(100)内壁。

3.根据权利要求1所述的一种加热炉体结构，其特征在于：所述主温区(120)上沿所述炉壳(100)的长度方向分为多个分温区(130)，一个所述分温区(130)内设置一个所述加热单元(220)，所述主温区(120)内设置多个所述加热单元(220)。

4.根据权利要求3所述的一种加热炉体结构，其特征在于：同一所述主温区(120)内，不同位置的所述分温区(130)的区域大小存在差异。

5.根据权利要求1～3任一项所述的一种加热炉体结构，其特征在于：所述加热单元(220)还包括定型组件(240)，所述炉丝(230)绕设于所述定型组件(240)上，并随所述定型组件(240)嵌设于所述保温层(210)中，所述定型组件(240)用于帮助所述炉丝(230)弯曲定型。

6.根据权利要求5所述的一种加热炉体结构，其特征在于：所述定型组件(240)包括定型部(241)和定型柱(242)，所述定型部(241)沿所述炉壳(100)的圆周方向延伸，所述定型柱(242)设于所述定型部(241)上，若干所述定型柱(242)沿所述定型部(241)的延伸方向均匀分布，以供所述炉丝(230)缠绕定位。

7.根据权利要求6所述的一种加热炉体结构，其特征在于：所述定型柱(242)朝向所述内腔的一端设有第一限位块(243)，以防止所述炉丝(230)从所述定型柱(242)上脱落。

8.根据权利要求7所述的一种加热炉体结构，其特征在于：所述定型部(241)上开设有若干定型孔(244)，所述定型柱(242)活动设于所述定型孔(244)内，当所述炉丝(230)缠绕于所述定型柱(242)上时，所述定型柱(242)能向所述定型孔(244)内移动，通过所述第一限位块(243)与所述定型部(241)的配合将所述炉丝(230)压紧。

9.根据权利要求8所述的一种加热炉体结构，其特征在于：所述定型孔(244)为通孔，所述定型柱(242)穿设于所述定型孔(244)中，并能沿所述定型孔(244)滑动，所述定型柱(242)远离所述第一限位块(243)的一端可拆卸连接有第二限位块(247)，以避免所述定型柱(242)从所述定型孔(244)中脱落。

10.根据权利要求9所述的一种加热炉体结构，其特征在于：所述加热单元(220)包括两组定型组件(240)，两组所述定型组件(240)之间通过定位杆(250)连接定位，以使两组所述定型组件(240)对称设置，所述炉丝(230)在两组所述定型组件(240)中蛇形绕设。

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