单晶硅制备用水冷热屏及单晶炉的制作方法

本实用新型涉及硅单晶棒拉晶设备技术领域，特别涉及一种单晶硅制备用水冷热屏及单晶炉。

背景技术：

单晶炉是多晶硅转化为单晶硅工艺过程中的必备设备，而单晶硅又是光伏发电和半导体行业中的基础原料。单晶硅作为现代信息社会的关键支撑材料，是目前世界上最重要的单晶材料之一，它不仅是发展计算机与集成电路的主要功能材料，也是光伏发电利用太阳能的主要功能材料。在硅单晶拉制过程中，通过水冷热屏有效的提高了晶棒的冷却速度，从而提高了拉制效率，目前一些单晶炉加装了水冷热屏，由于冷却效率不高，造成晶棒拉制速度低。

技术实现要素：

有鉴于此，针对上述不足，有必要提出一种冷却效率高的单晶硅制备用水冷热屏。

还有必要提出一种冷却效率高的单晶硅制备用单晶炉。

一种单晶硅制备用水冷热屏，包括内筒、外筒、环形底、第一隔板、第二隔板、若干隔板组、进水管、出水管，所述内筒、外筒均为上大下小的锥形筒，所述内筒同心套装在外筒内，所述环形底设于内筒、外筒的下端部，所述环形底的内环壁与内筒的外环壁密封连接，所述环形底的外环壁与外筒的内环壁密封连接，外筒的顶部向内翻折形成内缘，所述内缘的端面与内筒的上端部外环壁密封连接，所述内筒、外筒和环形底形成环形内腔，所述第一隔板、第二隔板的形状与环形内腔的纵截面形状向匹配，所述第一隔板、第二隔板竖直设置在环形内腔内，所述第一隔板、第二隔板相互平行，所述第一隔板的上端与内缘接触，所述第一隔板的下端与环形底不接触，所述第二隔板的上端与内缘接触，所述第二隔板的下端与环形底接触，所述隔板组设置于内缘与环形底之间，相邻两个隔板组相互平行设置，每一个隔板组包括上隔板、下隔板，所述上隔板、下隔板均为与内筒的外环壁形状相匹配的弧形，所述上隔板的内侧壁与内筒的外环壁密封连接，所述上隔板的外侧壁与外筒的内环壁密封连接，所述下隔板的内侧壁与内筒的外环壁密封连接，所述下隔板的外侧壁与外筒的内环壁密封连接，所述上隔板、下隔板相对平行设置，上隔板的一端与第二隔板接触，上隔板的另一端与第二隔板不接触，下隔板的一端与第一隔板接触，下隔板的另一端与第二隔板不接触，在第一隔板、第二隔板之间的内筒的环壁上设有冷却液出口，所述冷却液出口所在第一隔板、第二隔板之间不设置隔板组，所述冷却液出口靠近外筒体内缘设置，所述出水管的一端为自由端，所述出水管的另一端与冷却液出口连接，在第一隔板、第二隔板之间的内筒的环壁上设有冷却液入口，冷却液入口所在第一隔板、第二隔板之间设置隔板组，所述冷却液入口位于外筒体内缘和靠近外筒体内缘的上隔板之间，所述冷却液入口还靠近第二隔板设置，所述进水管的一端为自由端，所述进水管的另一端与冷却液入口连接。

优选的，所述单晶硅制备用水冷热屏还包括进水接头、出水接头、蓄水池、传感器，所述进水接头一端与进水管的自由端连接，所述进水接头的另一端通过管线与蓄水池连接，所述出水接头一端与出水管的自由端连接，所述出水接头的另一端通过管线与蓄水池连接，在出水接头与蓄水池之间的管线上安装有传感器。

优选的，所述传感器为涡街流量传感器。

优选的，所述单晶硅制备用水冷热屏包括第一控制部件，所述第一控制部件包括第一微处理器、第一报警灯，所述传感器与第一微处理器连接，所述第一微处理器与第一报警灯连接。

优选的，所述单晶硅制备用水冷热屏包括第二控制部件，所述第二控制部件包括第二微处理器、第一继电器、蜂鸣器、第二报警灯、第二继电器、电源，所述传感器与第二微处理器连接，所述第二微处理器与第一继电器连接，所述第一继电器与蜂鸣器连接，所述第一继电器与第二报警灯连接，所述第二微处理器与第二继电器连接，所述第二继电器与蜂鸣器连接，所述第二继电器与第二报警灯连接，所述电源分别与第二微处理器、第一继电器、第二继电器、蜂鸣器连接。

优选的，所述第二报警灯内设置有红色灯、黄色灯、绿色灯。

优选的，所述单晶硅制备用水冷热屏还包括第一阀门、第二阀门，所述第一阀门安装在传感器与蓄水池之间的管线上，所述第二阀门安装在进水接头与蓄水池之间的管线上。

优选的，所述单晶硅制备用水冷热屏还包括安全阀，所述安全阀安装在出水接头与传感器之间的管线上。

一种单晶硅制备用单晶炉，包括炉体、连接杆、单晶硅制备用水冷热屏，所述连接杆为多个，多个连接杆沿所述单晶硅制备用水冷热屏的内筒周向布置，所述连接杆的一端与内筒内环壁的上部固定连接，所述连接杆的另一端与炉体内侧壁的上部连接。

优选的，所述单晶硅制备用单晶炉还包括设置在炉体内部的热场部件，所述热场部件包括保温筒、安装座、坩埚、加热器、热屏组件，所述保温筒的外壁与炉体的内壁接触，在保温筒内腔的底部设有安装座，所述坩埚置于安装座上，所述加热器包围在坩埚周围，所述热屏组件包括外导流筒、石墨内导、导流筒毡，所述外导流筒设于坩埚的正上方，外导流筒为圆柱形筒，所述外导流筒的顶部向外翻折形成外沿，外导流筒的底部向内翻折形成内沿，所述外导流筒的外沿与保温筒的上端部连接，所述石墨内导也为上大下小的锥形筒，所述石墨内导嵌套入外导流筒中，石墨内导的底部卡合在外导流筒的内沿上，导流筒毡填充在石墨内导和外导流筒之间，所述单晶硅制备用水冷热屏嵌套入石墨内导中。

本实用新型中，冷却液出口靠近冷却液入口设置，冷却液从冷却液入口进入后，沿隔板组自上而下流动，形成s形流动轨迹，然后流入第一隔板、第二隔板之间的空腔的底部，再从冷却液出口流出，最大程度利用了内筒为侧壁表面，最大程度的增加了冷却液的流动距离，提高了冷却效率。

附图说明

图1为去掉外筒的单晶硅制备用水冷热屏的轴测图。

图2为单晶硅制备用水冷热屏局部断开的轴测图。

图3为第一控制部件的功能模块图。

图4为第二控制部件的功能模块图。

图5为所述单晶硅制备用单晶炉的剖视图。

图中：单晶硅制备用水冷热屏10、内筒11、冷却液出口121、冷却液入口122、外筒12、内缘121、环形底13、第一隔板14、第二隔板15、隔板组16、上隔板161、下隔板162、进水管17、出水管18、进水接头19、出水接头110、蓄水池120、传感器130、第一控制部件140、第一微处理器1401、第一报警灯1402、第二控制部件150、第二微处理器1501、第一继电器1502、蜂鸣器1503、第二报警灯1504、第二继电器1505、电源1506、炉体20、连接杆30、热场部件40、保温筒41、安装座42、坩埚43、加热器44、热屏组件45、外导流筒451、石墨内导452、导流筒毡453。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，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。

参见图1至图5，本实用新型实施例提供了一种单晶硅制备用水冷热屏10，包括内筒11、外筒12、环形底13、第一隔板14、第二隔板15、若干隔板组16、进水管17、出水管18，内筒11、外筒12均为上大下小的锥形筒，内筒11同心套装在外筒12内，环形底13设于内筒11、外筒12的下端部，环形底13的内环壁与内筒11的外环壁密封连接，环形底13的外环壁与外筒12的内环壁密封连接，外筒12的顶部向内翻折形成内缘121，内缘121的端面与内筒11的上端部外环壁密封连接，内筒11、外筒12和环形底13形成环形内腔，第一隔板14、第二隔板15的形状与环形内腔的纵截面形状向匹配，第一隔板14、第二隔板15竖直设置在环形内腔内，第一隔板14、第二隔板15相互平行，第一隔板14的上端与内缘121接触，第一隔板14的下端与环形底13不接触，第二隔板15的上端与内缘121接触，第二隔板15的下端与环形底13接触，隔板组16设置于内缘121与环形底13之间，相邻两个隔板组16相互平行设置，每一个隔板组16包括上隔板161、下隔板162，上隔板161、下隔板162均为与内筒11的外环壁形状相匹配的弧形，上隔板161的内侧壁与内筒11的外环壁密封连接，上隔板161的外侧壁与外筒12的内环壁密封连接，下隔板162的内侧壁与内筒11的外环壁密封连接，下隔板162的外侧壁与外筒12的内环壁密封连接，上隔板161、下隔板162相对平行设置，上隔板161的一端与第二隔板15接触，上隔板161的另一端与第二隔板15不接触，下隔板162的一端与第一隔板14接触，下隔板162的另一端与第二隔板15不接触，在第一隔板14、第二隔板15之间的内筒11的环壁上设有冷却液出口121，冷却液出口121所在第一隔板14、第二隔板15之间不设置隔板组16，冷却液出口121靠近外筒12体内缘121设置，出水管18的一端为自由端，出水管18的另一端与冷却液出口121连接，在第一隔板14、第二隔板15之间的内筒11的环壁上设有冷却液入口122，冷却液入口122所在第一隔板14、第二隔板15之间设置隔板组16，冷却液入口122位于外筒12体内缘121和靠近外筒12体内缘121的上隔板161之间，冷却液入口122还靠近第二隔板15设置，进水管17的一端为自由端，进水管17的另一端与冷却液入口122连接。

本实用新型中，冷却液出口121靠近冷却液入口122设置，冷却液从冷却液入口122进入后，沿隔板组16自上而下流动，形成s形流动轨迹，然后流入第一隔板14、第二隔板15之间的空腔的底部，再从冷却液出口121流出，最大程度利用了内筒11为侧壁表面，最大程度的增加了冷却液的流动距离，提高了冷却效率；此外，冷却液这种流动设置，避免了出现冷却液“短路”的情况而造成冷却效率的降低。

参见图1至图5，进一步，单晶硅制备用水冷热屏10还包括进水接头19、出水接头110、蓄水池120、传感器130，进水接头19一端与进水管17的自由端连接，进水接头19的另一端通过管线与蓄水池120连接，出水接头110一端与出水管18的自由端连接，出水接头110的另一端通过管线与蓄水池120连接，在出水接头110与蓄水池120之间的管线上安装有传感器130。

参见图1至图5，进一步，传感器130为涡街流量传感器130。

本实施例中，传感器130可同步检测冷却液的流量和温度，例如采用涡街（vortex）流量传感器130，其型号为sv7500，也可以采用水用数字式流量开关，其型号为pf3w711-06-dt-m。

参见图1至图5，进一步，单晶硅制备用水冷热屏10包括第一控制部件140，第一控制部件140包括第一微处理器1401、第一报警灯1402，传感器130与第一微处理器1401连接，第一微处理器1401与第一报警灯1402连接。

在一个具体的实施例中，第一微处理器1401为可编程逻辑控制器，传感器130上装有温度和流量信号线，当流量或者温度超过设定时，第一微处理器1401发出信号给第一报警灯1402，第一报警灯1402发出报警信号。

参见图1至图5，进一步，单晶硅制备用水冷热屏10包括第二控制部件150，第二控制部件150包括第二微处理器1501、第一继电器1502、蜂鸣器1503、第二报警灯1504、第二继电器1505、电源1506，传感器130与第二微处理器1501连接，第二微处理器1501与第一继电器1502连接，第一继电器1502与蜂鸣器1503连接，第一继电器1502与第二报警灯1504连接，第二微处理器1501与第二继电器1505连接，第二继电器1505与蜂鸣器1503连接，第二继电器1505与第二报警灯1504连接，电源1506分别与第二微处理器1501、第一继电器1502、第二继电器1505、蜂鸣器1503连接。

在一个具体的实施例中，第二微处理器1501为可编程逻辑控制器，传感器130上装有的温度和流量信号线分别控制第一继电器1502、第二继电器1505，例如当流量超过设定时，第一继电器1502打开，蜂鸣器1503和第二报警灯1504均发出报警信号，提醒作业人员流量异常，当温度超过设定时，第二继电器1505打开，蜂鸣器1503和第二报警灯1504也均发出报警信号，提醒作业人员温度异常。

参见图1至图5，进一步，第二报警灯1504内设置有红色灯、黄色灯、绿色灯。

在一个具体的实施例中，正常情况下，第二报警灯1504内只绿色灯亮，流量超过设定时，只黄色灯亮，温度超过设定时，只红色灯亮。

参见图1至图5，进一步，单晶硅制备用水冷热屏10还包括第一阀门、第二阀门，第一阀门安装在传感器130与蓄水池120之间的管线上，第二阀门安装在进水接头19与蓄水池120之间的管线上。

参见图1至图5，进一步，单晶硅制备用水冷热屏10还包括安全阀，安全阀安装在出水接头110与传感器130之间的管线上。

参见图1至图5，本实用新型实施例还提供了一种单晶硅制备用单晶炉，包括炉体20、连接杆30、单晶硅制备用水冷热屏10，连接杆30为多个，多个连接杆30沿单晶硅制备用水冷热屏10的内筒11周向布置，连接杆30的一端与内筒11内环壁的上部固定连接，连接杆30的另一端与炉体20内侧壁的上部连接。

参见图1至图5，进一步，单晶硅制备用单晶炉还包括设置在炉体20内部的热场部件40，热场部件40包括保温筒41、安装座42、坩埚43、加热器44、热屏组件45，保温筒41的外壁与炉体20的内壁接触，在保温筒41内腔的底部设有安装座42，坩埚43置于安装座42上，加热器44包围在坩埚43周围，热屏组件45包括外导流筒451、石墨内导452、导流筒毡453，外导流筒451设于坩埚43的正上方，外导流筒451为圆柱形筒，外导流筒451的顶部向外翻折形成外沿，外导流筒451的底部向内翻折形成内沿，外导流筒451的外沿与保温筒41的上端部连接，石墨内导452也为上大下小的锥形筒，石墨内导452嵌套入外导流筒451中，石墨内导452的底部卡合在外导流筒451的内沿上，导流筒毡453填充在石墨内导452和外导流筒451之间，单晶硅制备用水冷热屏10嵌套入石墨内导452中。

本实用新型实施例装置中的模块或单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。

以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于实用新型所涵盖的范围。