(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201811472042.X
(22)申请日 2018.12.04
(71)申请人 佛山圣哥拉太阳能科技有限公司
地址 528000 广东省佛山市南海区桂城街
道简平路1号天安南海数码新城1栋
1110室自编号之一室
(72)发明人 李育坚 詹勇军 钟柳文 徐刚
(74)专利代理机构 广州科粤专利商标代理有限
公司 44001
代理人 谭健洪 莫瑶江
(51)Int.Cl.
C30B 29/06(2006.01)
C30B 15/00(2006.01)
(54)发明名称
用于单晶炉的水冷热屏装置
(57)摘要
本发明提供的一种用于单晶炉的水冷热屏
装置，包括进水管、出水管及水冷套，所述水冷套
内设有水冷流道，所述进水管及出水管与所述水
冷流道连通，该水冷热屏装置设置于所述单晶炉
于所述水冷套朝向所述液面一端的材质熔点，当
所述导热路径达至临界温度时，所述导热路径呈
断开状态；通过应用有传热部件，使本发明的水
冷热屏装置相比传统水冷热屏的应用，能使单晶
生长速度进一步提高；同时能避免发生硅液熔穿
水冷套导致单晶炉内的反应爆炸事故。权利要求书1页 说明书5页 附图5页CN 109554753 A 2019.04.02
C N 109554753
A
1.用于单晶炉的水冷热屏装置，包括进水管、出水管及水冷套，所述水冷套内设有水冷流道，所述进水管及出水管与所述水冷流道连通，该水冷热屏装置设置于所述单晶炉内液面上方，其特征在于，所述水冷套朝向所述液面一端连接有传热部件，所述传热部件与所述水冷套之间形成有具有临界温度的导热路径，所述临界温度小于所述水冷套朝向所述液面一端的材质熔点，当所述导热路径达至临界温度时，所述导热路径呈断开状态。
2.如权利要求1所述的水冷热屏装置，其特征在于，所述水冷套呈倒置的圆台筒状，所述进水管及出水管连接于水冷套的下底环面端，所述传热部件设置于所述水冷套的上底面端其特征在于，所述水冷套与所述传热部件均于所述圆台筒内侧一侧设置有吸热涂层。
3.如权利要求1所述的水冷热屏装置，其特征在于，所述传热部件朝向所述液面一端与所述液面的距离为10～50mm。
4.如权利要求1所述的水冷热屏装置，其特征在于，所述传热部件设置为热管。
5.如权利要求4所述的水冷热屏装置，其特征在于，所述热管为不锈钢-水热管或铜-水热管或不锈钢－导热姆热管或铜-导热姆热管或碳钢-导热姆热管或不锈钢-钾热管或不锈钢-钠热管。
6.如权利要求1所述的水冷热屏装置，其特征在于，所述传热部件采用单一的可导热材质所制，所述临界温度为所述传热部件的材质熔点。
7.如权利要求1所述的水冷热屏装置，其特征在于，所述传热部件包括热熔部及朝向于所述液面的导热部，所述热熔部连接于所述水冷套朝向所述液面一端与所述导热部之间，所述导热部、热熔部及水冷套之间形成所述导热路径，所述临界温度为所述热熔部的材质熔点。
8.如权利要求7所述的水冷热屏装置，其特征在于，所述热熔部的材质为铝，所述导热部的材质为铜，所述水冷套朝向所述液面一端的材质为不锈钢。
9.如权利要求7所述的水冷热屏装置，其特征在于，所述热熔部的材质厚度为0.1～30mm。
10.如权利要求1至9任一所述的水冷热屏装置，其特征在于，所述水冷套和传热部件连接方式选择为铆接、螺丝连接、钎焊、氩弧焊、熔铸复合连接、爆炸焊连接、摩擦焊接、扩散连接，热轧、冷轧，或者复合以上方式进行连接。
权 利 要 求 书1/1页CN 109554753 A
用于单晶炉的水冷热屏装置
技术领域
[0001]本发明涉及单晶硅生产设备技术领域，具体涉及一种用于单晶炉的水冷热屏装置。
背景技术
[0002]目前，太阳能用单晶硅主要通过直拉法制得，单晶硅生长速度受结晶界面附近晶体的纵向温度梯度影响很大，梯度越大，单晶硅生长越快。要增大结晶界面附近晶体的纵向温度梯度，就要让晶体快速散热，特别是结晶界面附近晶体快速散热。
[0003]现有技术就是于单晶炉中增加水冷热屏使晶体快速散热。水冷热屏越接近液面，越能使结晶界面附近晶体快速散热，单晶硅生长速度越快。但当水冷热屏太接近熔液液面或发生硅液接触水冷热屏下缘时，容易发生硅液熔穿水冷套，导致冷却水接触高温硅液，造成爆炸等生产事故。所以现有水冷热屏最低点离液面最小距离也有50mm以上。
[0004]因此既要增大结晶界面附近晶体的纵向温度梯度，加快单晶硅生长速度，又要安全生产，需要在对现有水冷热屏进行结构上的改进。
发明内容
[0005]本发明的目的在于为克服现有技术的不足而提供一种用于单晶炉的水冷热屏装置。
[0006]用于单晶炉的水冷热屏装置，包括进水管、出水管及水冷套，所述水冷套内设有水冷流道，所述进水管及出水管与所述水冷流道连通，该水冷热屏装置设置于所述单晶炉内液面上方，所述水冷套朝向所述液面一端连接有传热部件，所述传热部件与所述水冷套之间形成有具有临界温度的导热路径，所述临界温度小于所述水冷套朝向所述液面一端的材质熔点，当所述导热路径达至临界温度时，所述导热路径呈断开状态。
[0007]其应用原理如下：
[0008]将该水冷热屏装置设置于单晶炉内的硅液液面上方，并使水冷套及传热部件尽可能地靠近于该液面位置，使该硅液液面上部热量由传热部件以导热路径传热至水冷套，以最大程度地满足该水冷热屏装置的热传递需要；而当硅液涌动，以使所述硅液液面触及至所述传热部件，则过高的硅液温度传热使该导热路径达至临界温度，以使所述导热路径呈断开状态，从而有效避免高温的直接传递使水冷套熔穿。
[0009]进一步地，所述水冷套呈倒置的圆台筒状，所述进水管及出水管连接于水冷套的下底环面端，所述传热部件设置于所述水冷套的上底面端；所述水冷套与所述传热部件均于所述圆台筒内侧一侧设置有吸热涂层。
[0010]通过圆台筒状的水冷套结构设置及吸热涂层的应用，能有效满足促进炉内单晶硅的生长应用的需求。
[0011]进一步地，所述传热部件朝向所述液面一端与所述液面的距离为10～50mm，以满足所述水冷热屏装置促进单晶发生的应用需求。
[0012]进一步地，所述传热部件设置为热管。
[0013]具体而言，所述热管设置为不锈钢-水热管或铜-水热管或不锈钢－导热姆热管或铜-导热姆热管或碳钢-导热姆热管或不锈钢-钾热管或不锈钢-钠热管。
[0014]当所述传热部件与硅液液面直接接触时，通过上述热管形式的传热部件应用，以硅液熔穿热管，使热管破裂并流出导热介质，即可断开所述传热部件与水冷套之间的导热路径，满足所述水冷热屏装置的保护应用需求。
[0015]进一步地，所述传热部件采用单一的可导热材质所制，所述临界温度为所述传热部件的材质熔点。
[0016]当硅液溶液与传热部件接触时，传热部件朝向液面一端先于水冷套作出熔化，部分或全部传热部件与所述水冷套作出分离，从而令所述导热路径呈分断状态。
[0017]进一步地，所述传热部件包括热熔部及朝向于所述液面的导热部，所述热熔部连接于所述水冷套朝向所述液面一端与所述导热部之间，所述导热部、热熔部及水冷套之间形成所述导热路径，所述临界温度为所述热熔部的材质熔点。
[0018]当硅液溶液与传热部件接触时，高热经导热部传递至热熔部，热熔部先于水冷套做出融化，热熔部连带导热部与水冷套作出分离，从而令所述导热路径呈分断状态。[0019]进一步地，所述热熔部的材质为铝，所述导热部的材质为铜，所述水冷套朝向所述液面一端的材质为不锈钢；通过上述金属材质的应用，以满足上述热熔部、导热部及所述水冷套朝向所述液面一端的组合应用需求。。
[0020]进一步地，所述热熔部的材质厚度为0.1～30mm。
[0021]材质厚度过厚的热熔部或导致导热路径传热温差过大，影响传热效果；材质厚度过薄的热熔部在传热时或易因损耗而断裂，影响正常传热过程；则通过所述热熔部的材质厚度范围设置，确保导热路径的传热效果的同时，使所述热熔部更便于熔断分离。[0022]进一步地，所述水冷套和传热部件连接方式选择为铆接、螺丝连接、钎焊、氩弧焊、熔铸复合连接、爆炸焊连接、摩擦焊接、扩散连接，热轧、冷轧，或者复合以上方式进行连接。[0023]本发明的有益效果在于：
[0024]通过应用有传热部件，使本发明的水冷热屏装置相比传统水冷热屏的应用，在工作状态下能更加接近硅液，从而有效加快硅液液面中固液界面附近的晶体冷却，使单晶生长速度进一步提高；而在发生
硅液涌动而接触水冷热屏装置时，该传热部件与水冷套之间的导热路径可作断开，使硅液高温无法直接传导至水冷套上，避免发生硅液熔穿水冷套导致单晶炉内的反应爆炸事故。
附图说明
[0025]图1为本发明的水冷热屏装置的应用原理示意图；
[0026]图2为本发明的水冷热屏装置的俯视示意图；
[0027]图3至9为本发明的水冷热屏装置中水冷套及传热部件局部连接结构示意图；[0028]图10为本发明的水冷热屏装置中冷套端件与导热部的配合结构示意图；[0029]图11为本发明的水冷热屏装置中冷套端件及导热部与热熔部的第一标准部件制作原理示意图；
[0030]图12为本发明的水冷热屏装置中冷套端件及导热部与热熔部的第二标准部件制
作原理示意图。
[0031]附图标记说明：
[0032]进水管1、出水管2、水冷套3、冷套端件31、水冷流道4、传热部件5、热熔部51、导热部52、吸热涂层6、硅液7、固液界面8、晶棒9、U型构件10、T型构件11、浇铸口12、熔铸模具13。
具体实施方式
[0033]为了使本发明的技术方案、目的及其优点更清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的解释说明。
[0034]如图1及图2所示，本发明的水冷热屏装置，设置于单晶炉内硅液7液面上方，包括进水管1、出水管2及水冷套3，所述水冷套3内设有水冷流道4，所述进水管1及出水管2与所述水冷流道4连通，所述水冷套3呈倒置的圆台筒状，所述进水管1及出水管2连接于水冷套3的下底环面端，所述水冷套3的上底环面端设置有传热部件5，所述传热部件5与所述水冷套3之间形成有具有临界温度的导热路径，所述临界温度小于所述水冷套3朝向所述硅液7液面一端的材质熔点，并能使所述传热部件5长期安全稳定地应用于单晶炉的工作温度中；所述水冷套3与所述传热部件5均于所述圆台筒内侧一侧设置有吸热涂层6；使所述传热部件5靠近至硅液7液面处，令所述传热部下端与所述硅液7液面距离控制在10～50mm范围。[0035]实施例1：
[0036]所述传热部件5设置为热管，具体可选择应用为不锈钢-水热管或铜-水热管或不锈钢－导热姆热管或铜-导热姆热管或碳钢-导热姆热管或不锈钢-钾热管或不锈钢-钠热管；所述热管与所述水冷套3的连接方式可选择通过铆接、螺丝连接、钎焊、氩弧焊、熔铸复合连接、爆炸焊连接、摩擦焊接、扩散连接，热轧、冷轧等进行连接，或者复合以上方式进行连接。
[0037]实施例2：
[0038]所述传热部件5采用单一金属材料制成，所述临界温度即为所述传热部件5的材质熔点，所述传热部件5与所述水冷套3的连接方式可选择通过铆接、螺丝连接、钎焊、氩弧焊、熔铸复合连接、爆炸焊连接、摩擦焊接、扩散连接，热轧、冷轧等进行连接，或者复合以上方式进行连接。
[0039]所述单一金属材料可选择为铝。
[0040]当硅液7液面接触至传热部件5时，采用单一金属材料本身的传热部件5全部或部分熔化而使传热部件5与水冷套3分离，从而令所述导热路径呈分断状态；则硅液7没法通过传热部件5导热至水冷套3。
[0041]实施例3：
[0042]如图3所示，所述传热部件5包括热熔部51及朝向于所述硅液7液面的导热部52，所述导热部52可设置为任意结构，其具有一定的竖向长度，其通过以热熔部51作为连接件，如使热熔部51作铆钉或螺钉形状等，与所述水冷套3进行连接；而所述传热部件5于水冷套3朝向所述液面端之间可用软质导热良好的石墨纸进行过渡或直接固定贴合；其中，所述热熔部51可采用高硅铝合金或银合金等高强度熔点合适的材料，或采用随温度变化紧固强度大幅变差的温控合金或记忆合金等。
[0043]当硅液7液面接触至导热部52，则导热部52传热至以热熔部51所制的连接件上，该
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议