專利名稱：用于多晶硅鑄錠爐的圓周徑向型熱交換臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于多晶硅鑄錠爐的圓周徑向型熱交換臺(tái)，屬于太陽(yáng)能行業(yè)多晶硅鑄錠爐生產(chǎn)設(shè)備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，多晶硅鑄錠爐是目前光伏行業(yè)中多晶硅的主要生產(chǎn)設(shè)備，鑄錠工藝經(jīng)過(guò)加熱熔化、定向長(zhǎng)晶、退火、冷卻等幾個(gè)階段后，成為具有一定晶體生長(zhǎng)方向的多晶硅錠。多晶硅鑄錠過(guò)程環(huán)境是多晶鑄錠爐熱場(chǎng)，在多晶硅生長(zhǎng)過(guò)程中，坩堝底部的溫度控制是由輻射散熱決定的，目前輻射散熱的方式主要是兩種:一是通過(guò)調(diào)節(jié)加熱器的功率以及多晶爐爐內(nèi)底部隔熱籠的開度，通過(guò)熱交換臺(tái)輻射進(jìn)行降溫，即輻射傳導(dǎo)模式；另一種是通過(guò)調(diào)節(jié)加熱器功率以及熱交換臺(tái)內(nèi)部通氣帶走熱量，實(shí)現(xiàn)散熱，隔熱籠封閉不開啟，即氣冷傳導(dǎo)模式。由于加熱器的設(shè)置位置是分布在多晶鑄錠的頂面和四個(gè)側(cè)面，所以多晶鑄錠的底部溫度分布特征是:四周溫度高于中間部位。多晶爐鑄錠散熱降溫的氣冷傳導(dǎo)模式，就是一種用于多晶鑄錠爐的氣體冷卻裝置及方法，是在鑄錠爐內(nèi)熱場(chǎng)的石墨體熱交換臺(tái)的內(nèi)部設(shè)置氣體流道，冷氣進(jìn)入，帶走熱量，氣體循環(huán)實(shí)現(xiàn)熱交換，從而達(dá)到散熱降溫長(zhǎng)晶的目的。由于多晶鑄錠的底部溫度分布特征是四周高中間低，使用常規(guī)的熱交換臺(tái)，坩堝底部的溫度冷卻不均勻，無(wú)法達(dá)到長(zhǎng)晶質(zhì)量的最優(yōu)化。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于多晶硅鑄錠爐的圓周徑向型熱交換臺(tái)，它在熱交換降溫時(shí)，能夠使坩堝底部的溫度冷卻均勻，優(yōu)化了熱交換臺(tái)的熱場(chǎng)，提高了坩堝內(nèi)鑄錠長(zhǎng)晶質(zhì)量。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種用于多晶硅鑄錠爐的圓周徑向型熱交換臺(tái)，包括熱交換板，徑向分流板和分流基板，徑向分流板的上部與熱交換板固定連接，徑向分流板的下部與分流基板固定連接，在熱交換板的下部開有以中心向外部成輻射狀布置的通氣槽，徑向分流板上開有多個(gè)貫通的并且呈陣列狀分布的分流氣孔，該分流氣孔與通氣槽連通，并且多個(gè)分流氣孔的橫截面積在徑向分流板的徑向方向上逐漸增大，分流基板的中部設(shè)置有進(jìn)氣孔，熱交換板和徑向分流板之間設(shè)置有封閉的匯流氣道，徑向分流板和分流基板之間設(shè)置有出氣通道和分流室，該分流室分別與進(jìn)氣孔和分流氣孔連通，通氣槽通過(guò)匯流氣道與出氣通道連通。進(jìn)一步，所述的匯流氣道由開在熱交換板上的上匯流槽和開在徑向分流板上的下匯流槽組成，并且上匯流槽和下匯流槽相對(duì)應(yīng)。進(jìn)一步，所述的出氣通道由開在徑向分流板外部的上出氣孔和開在分流基板外部的下出氣孔組成，上出氣孔和下出氣孔連通。進(jìn)一步,所述的熱交換板、徑向分流板和分流基板均由石墨材料制成。采用了上述技術(shù)方案后，由于徑向分流板的分流氣孔的圓周徑向的分布，從中心向外周的分流氣孔的橫截面積越來(lái)越大，形成了冷氣流量由中心向四周的均勻變大，從而適應(yīng)了多晶鑄錠的底部溫度四周高及中心低的不均勻特征，優(yōu)化了熱交換臺(tái)熱場(chǎng)，使坩堝底部的降溫均勻一致，固液界面平整無(wú)上下不齊現(xiàn)象，增大了鑄造多晶硅晶粒尺寸，減少了晶界密度，進(jìn)而提高了硅電池光電轉(zhuǎn)換率。

圖1為本實(shí)用新型的徑向分流板的正面結(jié)構(gòu)圖；圖2為圖1的A-A剖視圖；圖3為圖1的仰視圖；圖4為熱交換板的結(jié)構(gòu)剖視圖；圖5為圖4的仰視圖；圖6為圖5的A部放大圖；圖7為熱交換板與徑向分流板的裝配爆炸圖；圖8為徑向分流板與分流基板的裝配爆炸圖；圖9為本實(shí)用新型的用于多晶硅鑄錠爐的圓周徑向型熱交換臺(tái)的結(jié)構(gòu)剖視圖；圖10為實(shí)施例中的熱交換臺(tái)的進(jìn)出氣布局剖視圖；圖11為實(shí)施例中的熱交換臺(tái)在下爐體中的進(jìn)出氣布局剖視圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，如圖1、所示，一種用于多晶硅鑄錠爐的圓周徑向型熱交換臺(tái)，包括熱交換板10，徑向分流板20和分流基板30，徑向分流板20的上部與熱交換板10固定連接，徑向分流板20的下部與分流基板30固定連接，在熱交換板10的下部開有以中心向外部成輻射狀布置的通氣槽11，徑向分流板20上開有多個(gè)貫通的并且呈陣列狀分布的分流氣孔21，該分流氣孔21與通氣槽11連通，并且多個(gè)分流氣孔21的橫截面積在徑向分流板20的徑向方向上逐漸增大，分流基板30的中部設(shè)置有進(jìn)氣孔31，熱交換板10和徑向分流板20之間設(shè)置有封閉的匯流氣道，徑向分流板20和分流基板30之間設(shè)置有出氣通道和分流室40，該分流室40分別與進(jìn)氣孔31和分流氣孔21連通，通氣槽11通過(guò)匯流氣道與出氣通道連通。熱交換板10與徑向分流板20之間用固定螺釘41相貼連接固定。徑向分流板20與分流基板30之間用固定螺釘42相貼連接固定。如圖1、5、6所示，匯流氣道由開在熱交換板10上的上匯流槽12和開在徑向分流板20上的下匯流槽22組成，并且上匯流槽12和下匯流槽22相對(duì)應(yīng)。如圖10所示，出氣通道由開在徑向分流板20外部的上出氣孔23和開在分流基板30外部的下出氣孔32組成，上出氣孔23和下出氣孔32連通。熱交換板10、徑向分流板20和分流基板30均由石墨材料制成。如圖3所示，分流氣孔21在徑向分流板20上可按下面的方式排布:最中間的分流氣孔21的數(shù)量為一個(gè)，橫截面積表示為Sa ;向外周第一排分流氣孔21的數(shù)量為四個(gè)，橫截面積表示Sb=Sb 1+Sb2+Sb3+Sb4 ；向外周第二排分流氣孔21的數(shù)量為八個(gè)，橫截面積表示Sc=Scl+Sc2+Sc3+Sc4+Sc5+Sc6+Sc7+Sc8 ;向外周第三排分流氣孔21的數(shù)量為十二個(gè)，橫截面積表示 Sd=Sdl+Sd2+Sd3+Sd4+Sd5+Sd6+Sd7+Sd8+Sd9+Sdl0+Sdll+Sdl2，橫截面積大小關(guān)系遵循如下原則:Sa〈Sb〈Sc〈Sd ,橫截面積Sa、Sb、Sc、Sd按鑄錠工藝效果進(jìn)行面積匹配,這樣就符合多個(gè)分流氣孔21的橫截面積在徑向分流板20的徑向方向上逐漸增大的要求。圖10和圖11是進(jìn)出氣體的布局示意圖，圖10中所有部件都是石墨件，包括中央進(jìn)氣管43、四個(gè)四角出氣管44、隔熱籠底板50，圖11中多晶爐下爐體45、下爐體外部進(jìn)氣管49、下爐體內(nèi)部出氣管47、下爐體外部出氣管48，本實(shí)用新型的熱交換臺(tái)上面放置坩堝46，在長(zhǎng)晶過(guò)程中，坩堝46里硅液逐步長(zhǎng)晶成硅晶體。如圖10所示，本實(shí)用新型的熱交換臺(tái)由中央進(jìn)氣管43流入冷氣(氬氣或氦氣)，冷氣經(jīng)分流室40 —分流氣孔21 —匯流氣道24 —四角出氣管44流出。如圖11所示，熱交換臺(tái)在下爐體45中的進(jìn)出氣布局剖視圖，冷氣經(jīng)下爐體外部進(jìn)氣管49流入中央進(jìn)氣管43，冷氣在與熱交換板10進(jìn)行熱交換后變成熱氣，熱氣經(jīng)過(guò)四角出氣管44，經(jīng)過(guò)下爐體內(nèi)部出氣管47，流到下爐體外部出氣管48，熱氣在下爐體45的外部進(jìn)行冷卻處理。圖11所示，熱交換板10上放置坩堝46，中央進(jìn)氣管43和四角出氣管44都穿過(guò)隔熱籠底板50。在長(zhǎng)晶過(guò)程中，熱交換板10對(duì)坩堝46里的硅液熱量交換進(jìn)行冷卻長(zhǎng)晶。由于分流氣孔21的圓周徑向的分布，從中心向外周的分流氣孔21的橫截面積Sa〈Sb〈Sc〈Sd，形成了氣流量由中心向四周的均勻變大，從而適應(yīng)了多晶鑄錠的底部溫度四周高及中心低的不均勻特征。以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種用于多晶硅鑄錠爐的圓周徑向型熱交換臺(tái)，包括熱交換板(10)，徑向分流板(20 )和分流基板(30 )，徑向分流板(20 )的上部與熱交換板(10 )固定連接，徑向分流板(20 )的下部與分流基板(30)固定連接，其特征在于:在熱交換板(10)的下部開有以中心向外部成輻射狀布置的通氣槽(11)，徑向分流板(20)上開有多個(gè)貫通的并且呈陣列狀分布的分流氣孔(21)，該分流氣孔(21)與通氣槽(11)連通，并且多個(gè)分流氣孔(21)的橫截面積在徑向分流板(20)的徑向方向上逐漸增大，分流基板(30)的中部設(shè)置有進(jìn)氣孔(31)，熱交換板(10 )和徑向分流板(20 )之間設(shè)置有封閉的匯流氣道，徑向分流板(20 )和分流基板(30 )之間設(shè)置有出氣通道和分流室(40)，該分流室(40)分別與進(jìn)氣孔(31)和分流氣孔(21)連通，通氣槽(11)通過(guò)匯流氣道與出氣通道連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于多晶硅鑄錠爐的圓周徑向型熱交換臺(tái)，其特征在于:所述的匯流氣道由開在熱交換板(10)上的上匯流槽(12)和開在徑向分流板(20)上的下匯流槽(22)組成，并且上匯流槽(12)和下匯流槽(22)相對(duì)應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于多晶硅鑄錠爐的圓周徑向型熱交換臺(tái)，其特征在于:所述的出氣通道由開在徑向分流板(20)外部的上出氣孔(23)和開在分流基板(30)外部的下出氣孔(32)組成，上出氣孔(23)和下出氣孔(32)連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于多晶硅鑄錠爐的圓周徑向型熱交換臺(tái)，其特征在于:所述的熱交換板(10 )、徑向分流板(20 )和分流基板(30 )均由石墨材料制成。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于多晶硅鑄錠爐的圓周徑向型熱交換臺(tái)，包括熱交換板，徑向分流板和分流基板，徑向分流板的上部與熱交換板固定連接，徑向分流板的下部與分流基板固定連接，在熱交換板的下部開有以中心向外部成輻射狀布置的通氣槽，徑向分流板上開有多個(gè)貫通的并且呈陣列狀分布的分流氣孔，該分流氣孔與通氣槽連通，并且多個(gè)分流氣孔的橫截面積在徑向分流板的徑向方向上逐漸增大，分流基板的中部設(shè)置有進(jìn)氣孔，熱交換板和徑向分流板之間設(shè)置有封閉的匯流氣道，徑向分流板和分流基板之間設(shè)置有出氣通道和分流室，該分流室分別與進(jìn)氣孔和分流氣孔連通，通氣槽通過(guò)匯流氣道與出氣通道連通。本實(shí)用新型在熱交換降溫時(shí)，能夠使坩堝底部的溫度冷卻均勻，優(yōu)化了熱交換臺(tái)的熱場(chǎng)，提高了坩堝內(nèi)鑄錠長(zhǎng)晶質(zhì)量。
文檔編號(hào)C30B29/06GK203049077SQ20132003897
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月25日
發(fā)明者吳正同, 朱留生 申請(qǐng)人:常州天合光能有限公司