：本發(fā)明屬于直拉法單晶爐裝置領(lǐng)域，具體涉及一種用于單晶爐拉晶冷卻與投料預(yù)熱的集成裝置。
背景技術(shù)
0、
背景技術(shù)：
1、晶硅是光伏行業(yè)太陽(yáng)能電池的主要原材料之一，也是半導(dǎo)體晶圓加工制造的原材料，是綠色能源和半導(dǎo)體行業(yè)不可或缺的一環(huán)。當(dāng)前，連續(xù)加料技術(shù)在低成本高品質(zhì)直拉單晶硅制備方面具備廣闊的應(yīng)用前景。然而現(xiàn)如今大多數(shù)的連續(xù)加料直拉單晶爐通常采用水冷進(jìn)行晶棒冷卻，水冷有一定安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)自動(dòng)投放硅原料時(shí)沒(méi)有預(yù)熱工序，導(dǎo)致連續(xù)投料對(duì)坩堝內(nèi)硅熔體具有顯著的熱擾動(dòng)，容易導(dǎo)致連續(xù)拉晶過(guò)程中斷。因此，我們提出了一種基于氣體的直拉單晶爐拉晶冷卻與投料預(yù)熱的集成裝置。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
0、
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種用于單晶爐拉晶冷卻與投料預(yù)熱的集成裝置，解決了上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。
2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：
3、一種用于單晶爐拉晶冷卻與投料預(yù)熱的集成裝置，包括包括渦流管，渦流管的進(jìn)口與空壓機(jī)連接，渦流管的冷端出口接有冷氣管，渦流管的熱端出口處設(shè)有調(diào)節(jié)閥，并接有熱氣管；所述冷氣管螺旋環(huán)繞拉晶冷卻管道，熱氣管螺旋環(huán)繞投料預(yù)熱管道；所述拉晶冷卻管道內(nèi)部通有晶體，投料預(yù)熱管道內(nèi)部通有拉晶原料，拉晶冷卻管道與投料預(yù)熱管道下部是盛放在坩堝中的熔體；所述冷氣管與熱氣管連接總儲(chǔ)氣罐，總儲(chǔ)氣罐與空壓機(jī)連接；所述冷氣管與熱氣管外壁均設(shè)有測(cè)溫器，測(cè)溫器與計(jì)算單元連接，計(jì)算單元通過(guò)反饋電路與空壓機(jī)和渦流管中調(diào)節(jié)閥連接。
4、本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，冷氣管與熱氣管內(nèi)壁設(shè)有折流片，強(qiáng)化換熱性能。
5、本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，將測(cè)溫器的溫度信息輸入計(jì)算單元采用智能算法計(jì)算得到反饋信息，通過(guò)反饋電路調(diào)整空壓機(jī)功率與渦流管中調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，以調(diào)節(jié)冷氣管與熱氣管的氣流溫度與流量，使拉晶冷卻管道與投料預(yù)熱管道溫度達(dá)到目標(biāo)值。
6、本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，空壓機(jī)使用氬氣、氦氣或者空氣其中之一作為壓縮氣進(jìn)行供氣。
7、本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，總儲(chǔ)氣罐連接空壓機(jī)，將冷氣管與熱氣管中的氣體收集并重新注入空壓機(jī)循環(huán)利用。
8、本發(fā)明具有如下有益效果：
9、本發(fā)明提供一種用于單晶爐拉晶冷卻與投料預(yù)熱的集成裝置設(shè)計(jì)方案，通過(guò)渦流管將氣體分為冷氣和熱氣，使用冷氣冷卻晶體，避免了使用液態(tài)水冷卻時(shí)管道破裂造成冷卻水泄露的風(fēng)險(xiǎn)，提高了冷卻系統(tǒng)的安全性。此外，采用熱氣加熱拉晶原料，降低了低溫原料投放對(duì)坩堝內(nèi)硅熔體造成的熱擾動(dòng)，提高了連續(xù)拉晶過(guò)程穩(wěn)定性。同時(shí)在冷卻以及加熱管道內(nèi)設(shè)置折流片，進(jìn)一步強(qiáng)化換熱。另外，本發(fā)明進(jìn)一步地設(shè)計(jì)了測(cè)溫-反饋-調(diào)控集成方案，采用智能算法調(diào)節(jié)空壓機(jī)功率與渦流管的輸出效果，能夠智能協(xié)同調(diào)控拉晶冷卻與投料預(yù)熱。此外，通過(guò)設(shè)置總儲(chǔ)氣罐，將冷氣管與熱氣管中的氣體收集，并重新注入空壓機(jī)，可充分利用氣體熱能并減少能源消耗，同時(shí)實(shí)現(xiàn)減少氣體排放降低成本的目的，具有良好的經(jīng)濟(jì)性。
1.一種用于單晶爐拉晶冷卻與投料預(yù)熱的集成裝置，包括渦流管(2)，渦流管(2)的進(jìn)口(15)與空壓機(jī)(1)連接，渦流管(2)的冷端出口(16)接有冷氣管(3)，渦流管(2)的熱端出口(17)處設(shè)有調(diào)節(jié)閥(18)，并接有熱氣管(4)；所述冷氣管(3)螺旋環(huán)繞拉晶冷卻管道(5)，熱氣管(4)螺旋環(huán)繞投料預(yù)熱管道(6)；所述拉晶冷卻管道(5)內(nèi)部通有晶體(7)，投料預(yù)熱管道(6)內(nèi)部通有拉晶原料(8)，拉晶冷卻管道(5)與投料預(yù)熱管道(6)下部是盛放在坩堝(9)中的熔體(10)；所述冷氣管(3)與熱氣管(4)連接總儲(chǔ)氣罐(11)，總儲(chǔ)氣罐(11)與空壓機(jī)(1)連接；所述拉晶冷卻管道(5)與投料預(yù)熱管道(6)外壁均設(shè)有測(cè)溫器(12)，測(cè)溫器(12)與計(jì)算單元(13)連接，計(jì)算單元(13)通過(guò)反饋電路(14)與空壓機(jī)(1)和渦流管(2)中調(diào)節(jié)閥(18)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于單晶爐拉晶冷卻與投料預(yù)熱的集成裝置，其特征在于：冷氣管(3)與熱氣管(4)內(nèi)壁設(shè)有折流片(19)，以強(qiáng)化換熱性能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于單晶爐拉晶冷卻與投料預(yù)熱的集成裝置，其特征在于：將測(cè)溫器(12)的溫度信息輸入計(jì)算單元(13)采用智能算法計(jì)算得到反饋信息，通過(guò)反饋電路(14)調(diào)整空壓機(jī)(1)功率與渦流管(2)中調(diào)節(jié)閥(18)的開(kāi)度，以調(diào)節(jié)冷氣管(3)與熱氣管(4)的氣流溫度與流量，使拉晶冷卻管道(5)與投料預(yù)熱管道(6)溫度達(dá)到目標(biāo)值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于單晶爐拉晶冷卻與投料預(yù)熱的集成裝置，其特征在于：空壓機(jī)(1)使用氬氣、氦氣或者空氣其中之一作為壓縮氣進(jìn)行供氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于單晶爐拉晶冷卻與投料預(yù)熱的集成裝置，其特征在于：總儲(chǔ)氣罐(11)連接空壓機(jī)(1)，將冷氣管(3)與熱氣管(4)中的氣體收集并重新注入空壓機(jī)(1)循環(huán)利用。