[实用新型]一种热交换装置

说明书

技术领域

本实用新型属于多晶硅生产技术领域，尤其涉及一种热交换装置。

背景技术

多晶硅铸锭炉是一种硅熔炼设备，是生产大规格太阳能级电池多晶硅锭的重要设备。生产中，将原生硅装入炉中，按工艺要求加热熔化、定向长晶、热处理、冷却出炉。多晶硅生产中的关键技术之一在于硅熔体结晶时控制热场的温度梯度。

目前，多晶铸锭炉的热场控制结构包括炉体、保温腔体、坩埚、加热器和冷却铜板，其中，保温腔体和冷却铜板均设置在炉体内部；坩埚位于保温腔体内部；坩埚的下部和上部均设置有加热器，以加热坩埚内部的原生硅；保温腔体的开口处设置有保温板，冷却铜板与保温板相对应。加热熔化过程中保温板关闭，热门与保温隔热体形成一个密闭空间，使得原生硅熔化；结晶过程中将保温板完全打开，利用热场底部的冷却铜板与坩埚中的硅液进行热交换，强迫降低硅液的温度，进而热场形成一定温度梯度，使硅液进行由下至上的生长晶体。

但是，现在的热门只有全开和全闭两种状态，当长晶时热门全开，仅能在垂直方向形成温度梯度，不利于排杂，不能获得高纯度的多晶硅，而且热门全开会造成热量的大量损失，耗费大量的电能。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种热交换装置，在长晶过程中可以同时在垂直方向和水平方向形成温度梯度，将硅液中的杂质排向硅锭的顶层和边缘，减少硅锭中部的杂质，从而获得高品质的多晶硅，同时减少长晶过程中的热量损失，降低电能消耗。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种热交换装置，包括炉体、保温腔体、坩埚、加热器和冷却铜板，其中，所述保温腔体和冷却铜板均设置在所述炉体的内部；所述坩埚位于所述保温腔体的内部；所述加热器设置在所述坩埚的下部和上部；所述保温腔体的开口与所述冷却铜板相对应；其特征在于，所述保温腔体的开口处设置有与所述冷却铜板所在平面平行的第一轨道和第二轨道，所述第一轨道和第二轨道位于不同高度，并且所述第一轨道的中心线和所述第二轨道的中心线垂直，所述第一轨道上可滑动的设置有两个保温板，所述第二轨道上可滑动的设置有两个保温板，四个保温板分别与与之相对应的驱动装置相连。

优选的，在上述热交换装置中，所述第一轨道上的两个保温板的配合面为倾斜面，所述第二轨道上的两个保温板的配合面为倾斜面。

优选的，在上述热交换装置中，所述驱动装置包括气缸和动作杆，其中，所述动作杆的一端与所述保温板相连、另一端穿过所述炉体与所述气缸的活塞杆相连。

优选的，在上述热交换装置中，进一步包括套设于所述动作杆上的波纹管；

所述波纹管的一端与所述炉体密封、另一端设置有密封板；

所述动作杆未与保温板连接的一端连接至所述密封板，所述气缸的活塞杆同时连接至所述密封板。

优选的，在上述热交换装置中，所述保温板包括框架和隔热板，所述隔热板嵌入所述框架内。

优选的，在上述热交换装置中，所述框架上还设置有限位环，所述限位环套设于与所述框架接触的第一轨道或第二轨道上，所述第一轨道和第二轨道上设置有限位开关。

优选的，在上述热交换装置中，所述冷却铜板上设置有一层保温材料。

由此可见，本实用新型公开的热交换装置，在多晶硅生长过程中，通过控制四个保温板的开度控制坩埚与冷却铜板进行热交换的区域，在垂直方向和水平方向同时产生温度梯度，使硅液从低向高、从中心向四周逐渐降温，在温度差的作用下，将杂质排至硅锭的顶层和边缘，从而降低硅锭中部的杂质，保证硅锭中部的多晶硅具有高品质。另外，由于四个保温板是逐渐打开的，可以减少热能的消耗，从而节省电能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中提供的热交换装置闭合状态下结构示意图；

图2为本实用新型实施例中提供的闭合状态下四个保温板放大结构示意图；

图3为本实用新型实施例中提供的热交换装置开启状态下结构示意图；

图4为本实用新型实施例中提供的开启状态下四个保温板放大结构示意图；

图5为本实用新型实施例中提供的处于开启过程中四个保温板放大结构示意图。

具体实施方式