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一种带有冷却结构的高温炉

申请号 CN202410124921.2 申请日 2024-01-29 公开(公告)号 CN117889659A 公开(公告)日 2024-04-16
申请人 江苏科赢应材科技有限公司; 发明人 唐青岗; 唐珊珊; 张亮; 黎心如; 徐子云; 陈小飞;
摘要 本 申请 提供一种带有冷却结构的高温炉,涉及多晶 硅 加工设备的技术领域。带有冷却结构的高温炉包括炉体、保温笼箱、容纳 箱体 和冷却装置,保温笼箱设置于炉体内,炉体和保温笼箱之间形成了流通腔;保温笼箱包括箱体、保温 门 和第一移动驱动源,保温门与第一移动驱动源的移动端连接,箱体 侧壁 开设有开口,第一移动驱动源带动保温门启闭箱体的开口;容纳箱体设置于保温笼箱内,容纳箱体内用于放置 多晶硅 ;冷却装置包括循环 风 扇和换热组件;换热组件设置于炉体上,换热组件与炉体能够交换热量;循环风扇用于使气流在流通腔和保温笼箱内循环流动。本申请能够提高对高温炉的冷却效率,改善保温层易被 氧 化的情况。
权利要求

1.一种带有冷却结构的高温炉,其特征在于,包括:
炉体(1);
保温笼箱(2),所述保温笼箱(2)设置于所述炉体(1)内,所述保温笼箱(2)与所述炉体(1)之间有间距,所述炉体(1)和所述保温笼箱(2)之间形成了流通腔(111);所述保温笼箱(2)包括箱体(21)、保温(22)和第一移动驱动源(24),所述保温门(22)与所述第一移动驱动源(24)的移动端连接,所述箱体(21)侧壁开设有开口,所述第一移动驱动源(24)带动所述保温门(22)启闭所述箱体(21)的开口;
容纳箱体(3),所述容纳箱体(3)设置于所述保温笼箱(2)内,所述容纳箱体(3)与所述保温笼箱(2)之间有间距,所述容纳箱体(3)内用于放置多晶
冷却装置(5),所述冷却装置(5)包括循环扇(51)和换热组件(52);所述换热组件(52)设置于所述炉体(1)上,所述换热组件(52)与所述炉体(1)能够交换热量;所述循环风扇(51)用于使气流在所述流通腔(111)和所述保温笼箱(2)内循环流动。
2.根据权利要求1所述的一种带有冷却结构的高温炉,其特征在于,所述保温笼箱(2)还包括:
保温板(23);
第二移动驱动源(26),所述第二移动驱动源(26)设置于所述炉体(1)上,所述第二移动驱动源(26)的移动端与所述保温板(23)连接,所述保温笼箱(2)顶端和底端均开设有开启口,所述第二移动驱动源(26)用于带动所述保温板(23)启闭所述保温笼箱(2)的开启口。
3.根据权利要求2所述的一种带有冷却结构的高温炉,其特征在于,所述循环风扇(51)包括:
扇叶(511),所述扇叶(511)设置于所述炉体(1)和所述保温笼箱(2)之间;
驱动源(512),所述驱动源(512)设置于所述炉体(1)的外壁上,所述驱动源(512)的输出端与所述扇叶(511)连接,所述驱动源(512)用于带动所述扇叶(511)转动。
4.根据权利要求3所述的一种带有冷却结构的高温炉,其特征在于,所述保温笼箱(2)还包括滑轨(25),所述滑轨(25)分别与所述炉体(1)和所述箱体(21)连接,所述保温门(22)与所述滑轨(25)滑动连接,所述扇叶(511)与所述滑轨(25)连接。
5.根据权利要求1所述的一种带有冷却结构的高温炉,其特征在于,所述换热组件(52)包括通管(521)和冷却腔室(522),所述冷却腔室(522)与所述炉体(1)连接,所述通水管(521)与所述冷却腔室(522)连通。
6.根据权利要求5所述的一种带有冷却结构的高温炉,其特征在于,带有冷却结构的高温炉还包括加热结构(4),所述加热结构(4)设置于所述保温笼箱(2)与所述容纳箱体(3)之间,所述加热结构(4)用于对所述容纳箱体(3)进行加热;所述加热结构(4)设置有多组,所述加热结构(4)分别位于所述容纳箱体(3)的周侧;
所述加热结构(4)包括:
连接(41);
连接管(43),所述连接管(43)分别与所述炉体(1)和所述连接块(41)连接;
加热棒(42),所述加热棒(42)与所述连接块(41)连接。
7.根据权利要求6所述的一种带有冷却结构的高温炉,其特征在于,所述连接块(41)内开设有汇流腔,所述连接管(43)与所述汇流腔连通;所述加热棒(42)内设置有冷却管(55),所述冷却管(55)与所述汇流腔连通。
8.根据权利要求7所述的一种带有冷却结构的高温炉,其特征在于,所述连接管(43)与所述冷却腔室(522)连通,所述连接块(41)连通有出水管(56)。
9.根据权利要求8所述的一种带有冷却结构的高温炉,其特征在于,所述炉体(1)包括炉壳(11)和炉门(12),所述冷却腔室(522)分别位于所述炉壳(11)和炉门(12)内,所述炉壳(11)和炉门(12)之间连通有连通软管(54),所述连接管(43)与位于炉门(12)内的冷却腔室(522)连通。
10.根据权利要求5所述的一种带有冷却结构的高温炉,其特征在于,所述容纳箱体(3)底侧设置有底侧冷却组件(53),所述底侧冷却组件(53)包括:
冷却板(532),所述冷却板(532)与所述容纳箱体(3)的底侧连接;
导通撑管(531),所述导通撑管(531)分别与冷却板(532)和冷却腔室(522)连通,所述冷却板(532)的内部开设有空腔,所述导通撑管(531)与所述冷却板(532)的空腔连通。

说明书全文

一种带有冷却结构的高温炉

技术领域

[0001] 本申请涉及多晶加工设备的技术领域,尤其是涉及一种带有冷却结构的高温炉。

背景技术

[0002] 多晶硅被广泛应用于光伏领域和半导体领域,多晶硅重熔长晶的环境,一般称之为热场,热场不单为多晶硅熔化提供大量的热能,在长晶过程中又提供合理的温度梯场以得到合乎要求的多晶硅晶体。
[0003] 在生产中,将达到一定纯度要求的多晶硅装入高温炉中,按工艺要求加热熔化、定向长晶、热处理和冷却出炉。在加热阶段通过功率控制使硅料升温,当温度达到温度转换功率参数值时,由加热阶段进入熔化阶段,待硅料全部熔化完成后,进入到长晶阶段。在长晶阶段,打开高温炉底部的炉使熔硅底部冷却,形成竖直的温度梯度,从而使熔硅由固液面从下往上生长,在生长完成后进入退火阶段,对硅锭进行退火处理,减少硅锭内部的内应,在冷却段使硅锭冷却完成整个运行程序。
[0004] 相关技术中的高温炉一般会打开炉门进行冷却,冷却效率比较低。打开炉门冷却时,外部气体进入高温炉内,保温笼箱在高温下易被化,不仅严重影响高温炉热场的保温效果,降低了热场使用寿命,而且需要频繁的更换保温材料,增加了成本,影响了生产。发明内容
[0005] 为了提高对高温炉的冷却效率,改善保温笼箱易被氧化的情况,本申请提供一种带有冷却结构的高温炉。
[0006] 本申请提供一种带有冷却结构的高温炉,采用如下的技术方案:一种带有冷却结构的高温炉,包括:
炉体;
保温笼箱,所述保温笼箱设置于所述炉体内,所述保温笼箱与所述炉体之间有间
距;所述保温笼箱包括箱体、保温门和第一移动驱动源,所述保温门与所述第一移动驱动源的移动端连接,所述箱体侧壁开设有开口,所述第一移动驱动源带动所述保温门启闭所述箱体的开口;
容纳箱体,所述容纳箱体设置于所述保温笼箱内,所述容纳箱体与所述保温笼箱
之间有间距,所述容纳箱体内用于放置多晶硅;
冷却装置,所述冷却装置包括循环扇和换热组件;所述换热组件设置于所述炉
体上,所述换热组件与所述炉体能够交换热量;所述炉体和所述保温笼箱之间形成了流通腔,所述循环风扇用于使气流在所述流通腔和所述保温笼箱内循环流动。
[0007] 通过采用上述技术方案,对容纳箱体内的多晶硅加热完毕后,启动第一移动驱动源,第一移动驱动源带动保温门移动,将箱体侧壁的开口打开,再启动循环风扇,使得气流在流通腔和保温笼箱内循环流动,气流将容纳箱体的热量带动至炉体上,换热组件与炉体交换热量,从而将热量及时带动,从而加快了炉体内的冷却效率。并且,本申请并未将炉体外部的气体引入炉体内,减少了外部气体对保温笼箱的氧化。
[0008] 可选的,所述保温笼箱还包括:保温板;
第二移动驱动源,所述第二移动驱动源设置于所述炉体上,所述第二移动驱动源
的移动端与所述保温板连接,所述保温笼箱顶端和底端均开设有开启口,所述第二移动驱动源用于带动所述保温板启闭所述保温笼箱的开启口。
[0009] 通过采用上述技术方案,启动第二移动驱动源,第二移动驱动源带动保温板移动,将保温笼箱顶端和底端的开启口打开,炉体和保温笼箱之间的气体进入保温笼箱内后,能够从开启口回流至流通腔内,形成气体的循环流动,加快了冷却速度。
[0010] 可选的,所述循环风扇包括:扇叶,所述扇叶设置于所述炉体和所述保温笼箱之间;
驱动源,所述驱动源设置于所述炉体的外壁上,所述驱动源的输出端与所述扇叶
连接,所述驱动源用于带动所述扇叶转动。
[0011] 通过采用上述技术方案,启动驱动源时,驱动源能够带动扇叶转动,从而能够使气体从流通腔进入保温笼箱内,实现热量交换。驱动源设置于炉体的外壁上,能够减少炉体内部的高温对驱动源的影响。
[0012] 可选的,所述保温笼箱还包括滑轨,所述滑轨分别与所述炉体和所述箱体连接,所述保温门与所述滑轨滑动连接,所述扇叶与所述滑轨连接。
[0013] 通过采用上述技术方案,滑轨能够对保温的移动起到导向作用,由于风扇设置于所述滑轨上,滑轨还能够对风扇提供支撑力,便于风扇安装于炉体和保温笼箱之间。
[0014] 可选的,所述换热组件包括通管和冷却腔室,所述冷却腔室与所述炉体连接,所述通水管与所述冷却腔室连通。
[0015] 通过采用上述技术方案,通过通水管向冷却腔室注入冷却介质,冷却介质对炉体进行降温,提高冷却效率。
[0016] 可选的,带有冷却结构的高温炉还包括加热结构,所述加热结构设置于所述保温笼箱与所述容纳箱体之间,所述加热结构用于对所述容纳箱体进行加热;所述加热结构设置有多组,所述加热结构分别位于所述容纳箱体的周侧;所述加热结构包括:
连接
连接管,所述连接管分别与所述炉体和所述连接块连接;
加热棒,所述加热棒与所述连接块连接。
[0017] 通过采用上述技术方案,连接管能够对连接块提供支撑力,连接块能够对加热棒提供支撑力。启动加热棒,加热棒能够对容纳箱体进行加热,使容纳箱体的多晶硅熔融。
[0018] 可选的,所述连接块内开设有汇流腔,所述连接管与所述汇流腔连通;所述加热棒内设置有冷却管,所述冷却管与所述汇流腔连通。
[0019] 通过采用上述技术方案,先使加热棒停止加热,再向连接管通入导热介质,导热介质依次流通至连接块的汇流腔内和冷却管内,冷却介质带走加热棒的热量。保温笼箱内流动的气体能够将热量传递至冷却管上,冷却介质及时将保温笼箱内的热量带走,从而提高冷却效率。
[0020] 可选的,所述连接管与所述冷却腔室连通,所述连接块连通有出水管。
[0021] 通过采用上述技术方案,加热棒在对容纳箱体加热后,加热棒和冷却管的热量较高,直接通入冷却介质,容易使得冷却管和加热棒出现损坏的情况,影响使用寿命。在本申请中,当冷却介质从冷却腔室进入冷却管时,冷却腔室先将热量传递给冷却介质,即冷却介质被冷却腔室预加热。随后在冷却介质进入冷却管内时,冷却介质与加热棒的温差相对较小,减少了冷却介质在与冷却管初次接触时容易使得冷却管和加热棒出现损坏的情况。
[0022] 可选的,所述炉体包括炉壳和炉门,所述冷却腔室分别位于所述炉壳和炉门内,所述炉壳和炉门之间连通有连通软管,所述连接管与位于炉门内的冷却腔室连通。
[0023] 通过采用上述技术方案,冷却介质从位于炉壳内的冷却腔室经过连通软管进入位于炉门内的冷却腔室内,使得冷却介质能够与整个炉体进行热量交换。
[0024] 可选的,所述容纳箱体底侧设置有底侧冷却组件,所述底侧冷却组件包括:冷却板,所述冷却板与所述容纳箱体的底侧连接;
导通撑管,所述导通撑管分别与冷却板和冷却腔室连通,所述冷却板的内部开设
有空腔,所述导通撑管与所述冷却板的空腔连通。
[0025] 通过采用上述技术方案,向导通撑管通入冷却介质,冷却介质进入冷却板的空腔内,从而对容纳箱体的底侧进行冷却,以便于容纳箱体的底侧具有更大的冷却量,形成从下至上方向上的温度梯度,便于晶体生长。
[0026] 综上所述,本申请包括以下至少一种有益效果:1.第一移动驱动源带动保温门移动,将箱体侧壁的开口打开,第二移动驱动源带
动保温板移动,将箱体的开启口打开,再启动循环风扇,使得气流在流通腔和保温笼箱内循环流动,气流将容纳箱体的热量带动至炉体上,换热组件与炉体交换热量,从而将热量及时带动,从而加快了炉体内的冷却效率,减少了炉体外部气体对保温笼箱的氧化;
2.冷却介质从连接管进入连接块的汇流腔内,再从汇流腔进入冷却管内,使得能
够对容纳箱体的周侧进行冷却,提高冷却效率;
3.冷却介质从导通撑管进入冷却板的空腔内,能够对容纳箱体的底侧进行冷却,
形成从下至上方向上的温度梯度,便于晶体生长。
附图说明
[0027] 图1是本申请实施例1带有冷却结构的高温炉的剖切结构示意图;图2是本申请实施例1加热结构和容纳箱体的结构示意图;
图3是本申请实施例2带有冷却结构的高温炉的剖切结构示意图;
图4是本申请实施例2加热结构和容纳箱体的剖切结构示意图;
图5是图4中A部分的放大结构示意图。
[0028] 附图标记说明:1、炉体;11、炉壳;111、流通腔;12、炉门;2、保温笼箱;21、箱体;22、保温门;23、保温板;24、第一移动驱动源;25、滑轨;26、第二移动驱动源;3、容纳箱体;4、加热结构;41、连接块;42、加热棒;43、连接管;5、冷却装置;51、循环风扇;511、扇叶;512、驱动源;52、换热组件;521、通水管;522、冷却腔室;53、底侧冷却组件;531、导通撑管;532、冷却板;533、排出管;54、连通软管;55、冷却管;56、出水管。

具体实施方式

[0029] 以下结合附图1‑5对本申请作进一步详细说明。
[0030] 实施例1:本申请实施例1提供一种带有冷却结构的高温炉。
[0031] 参考图1,带有冷却结构的高温炉包括炉体1,炉体1包括炉壳11和炉门12,炉壳11的顶部和底部开设有启闭口,炉门12分别对炉壳11顶部和底部的启闭口进行封堵。
[0032] 参考图1,炉体1内设置有保温笼箱2,保温笼箱2与炉体1之间有间距,保温笼箱2与炉体1之间形成有流通腔111。保温笼箱2包括箱体21、保温门22、滑轨25和第一移动驱动源24,箱体21安装于炉体1内,箱体21的相对两侧壁开设有开口,保温门22能够对箱体21的开口进行封堵。滑轨25水平设置,滑轨25分别与炉壳11和箱体21固定连接,保温门22与滑轨25滑动连接,滑轨25对保温门22的移动起到导向作用。第一移动驱动源24具体为油缸,第一移动驱动源24的机身与炉壳11外壁固定连接,第一移动驱动源24的移动端穿过炉壳11后与保温门22固定连接。当启动第一移动驱动源24时,能够使保温门22启闭箱体21的开口。
[0033] 参考图1,保温笼箱2还包括保温板23,箱体21的顶端和底端均开设有开启口,保温板23能够封堵箱体21的开启口。保温板23和炉门12之间通过杆件固定连接,当使炉门12移动时,能够带动保温板23移动,从而将炉体1和保温笼箱2同步打开。
[0034] 参考图1和图2,保温笼箱2内部设置有容纳箱体3,容纳箱体3内部用于放置多晶硅。容纳箱体3的底侧设置有导通撑管531和冷却板532,冷却板532与容纳箱体3的底侧固定连接,导通撑管531一端与冷却板532固定连接,导通撑管531另一端穿过保温板23与炉门12固定连接。导通撑管531和冷却板532对容纳箱体3起到支撑作用,当将炉体1底端的炉门12向下移动时,能够带动容纳箱体3向下移动,从而使容纳箱体3从炉体1内移出。
[0035] 参考图1和图2,保温笼箱2和容纳箱体3之间设置有加热结构4,加热结构4包括连接块41、加热棒42和连接管43。连接管43一端与炉体1固定连接,连接管43另一端穿过保温笼箱2与连接块41固定连接,连接块41间隔设置有多个,加热棒42与相邻的连接块41固定连接。在本实施例中,加热结构4设置有六组,加热结构4位于容纳箱体3的周侧,六组加热结构4与容纳箱体3的六个面一一对应。前侧、顶侧和后侧的加热结构4能够随炉体1顶部的炉门
12一起移动,下侧的加热结构4能够随炉体1底部的炉门12一起移动,左侧和右侧的加热结构4不发生移动。
[0036] 本申请实施例1一种带有冷却结构的高温炉的实施原理为:启动加热结构4,加热结构4对容纳箱体3进行加热。加热完毕后,启动第一移动驱动源24,使保温门22打开箱体21侧壁的开口,能够提高保温笼箱2与流通腔111之间的热交换效率。待冷却完毕后,使炉体1顶部的炉门12向上移动,使炉体1底部的炉门12向下移动,以便于取出容纳箱体3。
[0037] 实施例2:本申请实施例2提供一种带有冷却结构的高温炉。
[0038] 参考图3,本申请实施例2与实施例1的区别之处在于:带有冷却结构的高温炉还设置有冷却装置5,冷却装置5包括循环风扇51,循环风扇51包括扇叶511和驱动源512。扇叶511安装在滑轨25上,驱动源512具体为电机,驱动源512的机身与炉壳11外壁固定连接,驱动源512的输出端穿过炉壳11后与扇叶511连接。启动驱动源512,能够带动扇叶511转动,使流通腔111内的气体进入保温笼箱2内。在本实施例中,循环风扇51设置有多组,循环风扇51分别位于炉壳11的四位置
[0039] 参考图3,炉门12上设置有第二移动驱动源26,第二移动驱动源26具体采用油缸,第二移动驱动源26的机身与炉门12固定连接,第二移动驱动源26的移动端穿过炉门12后与保温板23固定连接。
[0040] 先使第一移动驱动源24带动保温门22移动,以打开箱体21侧壁的开口,再使第二移动驱动源26带动保温板23移动,以打开箱体21顶端和底端的开启口,随后再启动循环风扇51,循环风扇51使流通腔111内的气体从箱体21的开口进入箱体21内部,箱体21内部的气体从箱体21的开启口回流至流通腔111内,形成了气体的循环流动。
[0041] 参考图3,冷却装置5包括换热组件52,换热组件52包括通水管521和冷却腔室522。炉体1的炉壁内部中空设置,冷却腔室522位于炉体1的炉壁内部,在本实施例中,炉壳11和炉门12内均具有冷却腔室522。在本申请的其他实施方式中,冷却腔室522还可以与炉体1的外壁固定连接。通水管521与冷却腔室522连通,通过通水管521向冷却腔室522内充入冷却介质,能够对炉体1进行降温。
[0042] 参考图3,炉体1上设置有连通软管54,连通软管54将位于炉壳11的冷却腔室522和位于炉门12的冷却腔室522连通,冷却介质能够从炉壳11内的冷却腔室522进入炉门12内的冷却腔室522内。连通软管54具有一定的长度,以适应炉门12的移动。
[0043] 参考图3和图5,连接块41内部开设有汇流腔,连接管43分别与汇流腔和炉门12内的冷却腔室522连通。加热棒42内穿设并固定连接有冷却管55,冷却管55与连接块41的汇流腔连通,冷却介质能够从冷却腔室522经过连接管43进入连接块41内的汇流腔内,再从汇流腔进入冷却管55内。连接块41上固定连接有出水管56,出水管56与连接块41的汇流腔连通,出水管56穿过保温板23和炉门12,冷却介质在对冷却管55进行冷却后能够从出水管56排出。在加热棒42停止加热后,向冷却管55内通入冷却介质,此时能够对容纳箱体3的周侧进行降温。
[0044] 参考图3和图4,冷却板532内部设置有空腔,导通撑管531一端与冷却板532内的空腔连通,导通撑管531另一端与炉体1底部的炉门12内的冷却腔室522连通。冷却板532连通有排出管533,排出管533穿过保温板23和炉门12。冷却介质从冷却腔室522经过导通撑管531进入冷却板532的空腔,随后冷却介质从排出管533排出。冷却板532能够对容纳箱体3的底侧进行冷却,形成从下至上方向的温度梯度,有利于晶体成型。在本实施例中,由于保温板23会发生移动,保温板23分别与连接管43、导通撑管531、排出管533和出水管56滑动配合。
[0045] 本申请实施例2一种带有冷却结构的高温炉的实施原理为:第一移动驱动源24带动保温门22移动,以打开箱体21的开口,第二移动驱动源26带动保温板23移动,以打开箱体21的开启口。随后启动循环风扇51,使得气体在流通腔111和保温笼箱2内循环流动。向冷却腔室522通入冷却介质,一部分冷却介质进入连接块41的汇流腔内,再从连接块41的汇流腔进入冷却管55内,冷却介质在对容纳箱体3的周侧进行冷却后从出水管56排出。另一部分冷却介质从导通撑管531进入冷却板532的空腔内,从而对容纳箱体3的底侧进行冷却,最后冷却介质从排出管533排出。
[0046] 以上均为本申请的较佳实施例,并非依此限制本申请的保护范围,故:凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化,均应涵盖于本申请的保护范围之内。
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