一种单晶炉用换热器及单晶炉制造技术

本申请提供了一种单晶炉用换热器及单晶炉，其中，单晶炉用换热器包括螺旋盘管、供液管和排液管，螺旋盘管围成两端开口的容纳空间，容纳空间用于收容单晶硅棒；螺旋盘管由中空的冷却管沿同一轴向盘旋绕设形成；供液管沿所述螺旋盘管外侧设置并与螺旋盘管的底部连通，用于向螺旋盘管提供冷却剂；排液管与所述螺旋盘管的顶部连通，用于将经螺旋盘管盘旋后的冷却剂排出。本申请实施例提供的换热器，增加了换热器的内表面积，降低了冷却剂的流阻，减小了冷却剂流动过程中形成的涡流，从而增强换热器对结晶潜热的吸收效率；同时，换热器与晶棒相邻面轴对称，热场温度中心和晶体中心重合，避免了因冷却不均导致的晶体直径、拉速的周期性波动。波动。波动。

【技术实现步骤摘要】
一种单晶炉用换热器及单晶炉


[0001]本申请涉及晶体生长
，特别是涉及一种单晶炉用换热器及单晶炉。

技术介绍

[0002]当前，单晶硅在太阳能光伏产业中有着广泛应用。
[0003]太阳能光伏产业中的单晶硅一般通过直拉法制备。在直拉硅单晶生长中，可以通过提高拉速有效降低生产成本。而拉速越快结晶潜热释放越多，为了维持单晶硅生长炉内热量的良性循环，在提高拉速时还需要加快结晶潜热的散发。
[0004]但是，现有直拉单晶生长过程中所采用的水冷换热器，对单晶硅棒的冷却效率不高，导致晶体拉伸速率受限，使得晶体生长的速度被抑制。

技术实现思路

[0005]本申请所要解决的技术问题是提供一种单晶炉用换热器及单晶炉，以解决现有单晶生长过程所使用的换热器，对单晶硅棒的冷却效率不高，导致晶体拉伸速率受限，使得晶体生长的速度被抑制的问题。
[0006]为了解决上述问题，本申请是通过如下技术方案实现的：
[0007]本申请提出了一种单晶炉用换热器，其中，包括螺旋盘管、供液管和排液管，所述螺旋盘管围成两端开口的容纳空间，所述容纳空间用于收容生长的单晶硅棒；
[0008]所述螺旋盘管由中空的冷却管沿同一轴向盘旋绕设形成；
[0009]所述供液管沿所述螺旋盘管外侧设置并与所述螺旋盘管的底部连通，用于向所述螺旋盘管提供冷却剂；
[0010]所述排液管与所述螺旋盘管的顶部连通，用于将经所述螺旋盘管盘旋后的所述冷却剂排出。
[0011]可选地，所述的单晶炉用换热器中，所述螺旋盘管内侧间隔设置有多条加强肋。
[0012]可选地，所述的单晶炉用换热器中，所述螺旋盘管呈倒锥形。
[0013]可选地，所述的单晶炉用换热器中，所述冷却管为不锈钢管或铜管。
[0014]可选地，所述的单晶炉用换热器，还包括套设于所述螺旋盘管外围的外壳体。
[0015]可选地，所述的单晶炉用换热器中，所述外壳体的外表面为抛光面。
[0016]可选地，所述的单晶炉用换热器中，所述冷却管内部通道为圆形。
[0017]可选地，所述的单晶炉用换热器中，所述供液管处设置有阀门。
[0018]可选地，所述的单晶炉用换热器中，所述冷却剂为水。
[0019]本申请还提出了一种单晶炉，其中，包括炉体及安装于所述炉体内部的如上所述的单晶炉用换热器。
[0020]与现有技术相比，本申请包括以下优点：
[0021]本申请中的单晶炉用换热器包括螺旋盘管、供液管和排液管，螺旋盘管围成两端开口的容纳空间，容纳空间用于收容生长的单晶硅棒；螺旋盘管由中空的冷却管沿同一轴
向盘旋绕设形成；供液管沿螺旋盘管外侧设置并与螺旋盘管的底部连通，用于向螺旋盘管提供冷却剂；排液管与螺旋盘管的顶部连通，用于将经螺旋盘管盘旋后的冷却剂排出；其中，利用螺旋盘管作为换热器中冷却剂通道，不但可以增加换热器的内表面积，还有效降低了冷却剂在冷却管内的流阻，减小了冷却剂流动过程中形成的涡流，从而增强换热器对结晶潜热的吸收效率；同时，供液管沿螺旋盘管外侧设置并与螺旋盘管的底部连通，使得换热器与晶棒相邻面轴对称，热场温度中心和晶体中心重合，避免了因冷却不均导致的晶体直径、拉速的周期性波动。
[0022]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
[0023]图1是现有换热器的结构示意图；
[0024]图2是现有换热器内部水道结构示意图；
[0025]图3是本申请实施例所提供的单晶炉用换热器结构示意图；
[0026]图4是本申请实施例所提供的单晶炉用换热器的纵向剖面示意图；
[0027]图5是图4中A部分的局部放大图。
具体实施方式
[0028]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0029]应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
[0030]单晶炉用换热器主要是通过热量交换方法快速带走单晶硅晶体根部的热量，从而实现单晶硅的快速生长。现有单晶炉用换热器10如图1～2所示，由内壳体11、外壳体12套接形成换热器腔体13，进水管14直通换热器腔体底部，并通过平行的水道挡板15将换热器腔体分隔为多层，相邻层间设置有圆形或方形的层间通道16，从而形成下层至上层的流体通路，水流先从换热器底部进入，逐层循环后从顶部流出。
[0031]其中，因下层水流至上层时需通过层间通道16，不规则的层间通道16结构极大增加了换热器腔体13的流阻，也使流体流通过程中涡流较大，导致水流的流传热效率大幅降低，影响了水流带走结晶潜热的效率，阻碍了单晶硅的快速生长；另外，因焊接难度的原因，水道挡板15通过点焊的方式焊接在内外壳体之间，使得水道挡板与壳体间存在缝隙，使得水流无法全部按上述流通通路流经换热器腔体，进一步影响水流带走结晶潜热的效率。
[0032]针对上述问题，本申请实施例提供的一种单晶炉用换热器20，如图3～5所示，包括螺旋盘管21、供液管22和排液管23，上述螺旋盘管21围成两端开口的容纳空间30，该容纳空间30用于收容生长的单晶硅棒；上述螺旋盘管21由中空的冷却管211沿同一轴向盘旋绕设
形成；上述供液管22沿所述螺旋盘管21外侧设置并与上述螺旋盘管21的底部连通，用于向上述螺旋盘管21提供冷却剂；上述排液管23与上述螺旋盘管21的顶部连通，用于将经上述螺旋盘管21盘旋后的冷却剂排出。
[0033]本申请所提供的单晶炉用换热器20中，螺旋盘管21由中空的冷却管211沿同一轴向盘旋绕设形成，螺旋盘管21裸露，且螺旋盘管21围成的容纳空间30两端开口，使得该容纳空间30可以收容生长的单晶硅棒；其中，供液管22沿螺旋盘管21外侧设置并与螺旋盘管21的底部连通，可以将冷却剂于螺旋盘管21外侧直通螺旋盘管21底部并进入冷却管211中，然后再从螺旋盘管21底部沿冷却管211盘旋上升至螺旋盘管21顶部，可以与容纳空间30内所收容的单晶硅棒持续进行热交换；在冷却剂到达螺旋盘管21顶部后，进入排液管23，也即从螺旋盘管21排出，完成冷却剂流经单晶炉用换热器20的整个过程。
[0034]其中，利用螺旋盘管21作为换热器20中冷却剂通道，且螺旋盘管21裸露，不但可以增加换热器20的内表面积，使得换热器20可以更充分地与容纳空间30内单晶硅进行热交换，还有效降低了冷却剂流阻，减小了冷却剂流动过程中形成的涡流，从而增强换本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单晶炉用换热器，其特征在于，包括螺旋盘管、供液管和排液管，所述螺旋盘管围成两端开口的容纳空间，所述容纳空间用于收容生长的单晶硅棒；所述螺旋盘管由中空的冷却管沿同一轴向盘旋绕设形成；所述供液管沿所述螺旋盘管外侧设置并与所述螺旋盘管的底部连通，用于向所述螺旋盘管提供冷却剂；所述排液管与所述螺旋盘管的顶部连通，用于将经所述螺旋盘管盘旋后的所述冷却剂排出。2.根据权利要求1所述的单晶炉用换热器，其特征在于，所述螺旋盘管内侧间隔设置有多条加强肋。3.根据权利要求1所述的单晶炉用换热器，其特征在于，所述螺旋盘管呈倒锥形。4.根据权利要求1所述的单晶炉用换...

【专利技术属性】
技术研发人员：程磊，文永飞，马少林，丁彪，马宝，张朝光，成路，邓浩，
申请(专利权)人：隆基绿能科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：