热交换台和铸锭炉的制作方法

本实用新型涉及硅锭铸造技术领域，尤其是涉及一种热交换台和铸锭炉。

背景技术：

相关技术中，随着光伏市场对硅片质量越来越高的要求，类单晶铸锭技术逐渐发展成熟。其中，类单晶铸锭技术是采用单晶籽晶拼接铺底，定向生长成较大的单晶体。然而，在现有的类单晶铸锭技术中，铸锭单晶的面积较小，转化效率较低。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种热交换台，所述热交换台可以增大铸锭单晶的面积，提高转换效率。

本实用新型的另一个目的在于提出一种具有上述热交换台的铸锭炉。

根据本实用新型第一方面实施例的铸锭炉，包括：本体，所述本体具有沿所述本体的厚度方向依次设置的多个热交换腔，从所述本体的厚度方向的一侧向所述本体的厚度方向的另一侧、多个所述热交换腔的外轮廓的面积相等和/或逐渐减小。

根据本实用新型实施例的热交换台，通过使本体具有沿本体的厚度方向依次设置的多个热交换腔，并且从本体的厚度方向的一侧向本体的厚度方向的另一侧、多个热交换腔的外轮廓的面积相等和/或逐渐减小，可以实现微凸定向凝固长晶界面，从而可以增大铸锭单晶的面积，提高转换效率。

根据本实用新型的一些实施例，所述本体包括多个热交换板，多个所述热交换板沿所述热交换板的厚度方向依次设置，相邻两个所述热交换板分别为第一热交换板和第二热交换板，所述第一热交换板的面向所述第二热交换板的一侧表面上形成有第一凹槽，所述第二热交换板的面向所述第一热交换板的一侧表面上形成有第二凹槽，所述第一凹槽与所述第二凹槽彼此相对以共同限定出所述热交换腔。

根据本实用新型的一些实施例，所述本体的厚度方向的最外侧的两个所述热交换板的厚度小于中部的所述热交换板的厚度。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一凹槽的宽度为d1，所述第二凹槽的宽度为d2，其中，所述d1、d2满足：10mm≤d1≤30mm，10mm≤d2≤30mm。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一凹槽的深度为h1，所述第二凹槽的深度为h2，其中，所述h1、h2满足：5mm≤h1≤15mm，5mm≤h2≤15mm。

根据本实用新型的一些实施例，所述热交换台进一步包括：多个热交换管，多个所述热交换管分别设在多个所述热交换腔内，每个所述热交换管的两端分别为热交换介质进口和热交换介质出口。

根据本实用新型的一些实施例，每个所述热交换管内流动的热交换介质为氦气、氩气或水。

根据本实用新型的一些实施例，每个所述热交换管为石墨管。

根据本实用新型的一些实施例，每个所述热交换管串联连接压力泵和水冷机。

根据本实用新型的一些实施例，每个所述热交换腔呈s形弯曲延伸。

根据本实用新型的一些实施例，每个所述热交换板为石墨板。

根据本实用新型第二方面实施例的铸锭炉，包括隔热笼；物料盛放容器，所述物料盛放容器设在所述隔热笼内；热交换台，所述热交换台为根据本实用新型上述第一方面实施例的热交换台，所述热交换台设在所述物料盛放容器的底部，从上到下、所述热交换台的多个所述热交换腔的外轮廓的面积相等和/或逐渐减小。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型实施例的热交换台的爆炸图；

图2是根据本实用新型实施例的热交换板的立体图；

图3是根据本实用新型实施例的另一个热交换板的立体图；

图4是根据本实用新型实施例的再一个热交换板的立体图；

图5是图4中所示的热交换板的另一个角度的立体图；

图6是根据本实用新型实施例的一个热交换管的立体图；

图7是根据本实用新型实施例的另一个热交换管的立体图；

图8是根据本实用新型实施例的热交换板的热流方向示意图；

图9是根据本实用新型实施例的铸锭炉的结构示意图。

附图标记：

100：热交换台；

1：本体；11：热交换板；111：第一板；1111：第一槽；

112：第二板；1121：第二槽；1122：第三槽；1123：通孔；

113：第三板；1131：第四槽；2：热交换管；

21：热交换介质进口；22：热交换介质出口；

200：铸锭炉；

201：隔热笼；202：物料盛放容器。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本实用新型的实施例。

下面参考图1-图9描述根据本实用新型第一方面实施例的热交换台100。热交换台100可以应用于铸锭炉200。在本申请下面的描述中，以热交换台100应用于铸锭炉200为例进行说明。

结合图1，根据本实用新型第一方面实施例的热交换台100，包括本体1，本体1具有沿本体1的厚度方向依次设置的多个热交换腔。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。

从本体1的厚度方向的一侧向本体1的厚度方向的另一侧、多个热交换腔的外轮廓的面积相等和/或逐渐减小。也就是说，从本体1的厚度方向的一侧向本体1的厚度方向的另一侧、多个热交换腔的外轮廓的面积可以均相等，也可以依次减小，还可以是多个热交换腔中的至少两个的外轮廓的面积相等，上述至少两个热交换腔的外轮廓的面积与其余的热交换腔的外轮廓的面积不相等。其中，从本体1的厚度方向的一侧向本体1的厚度方向的另一侧、上述其余的热交换腔的外轮廓的面积可以均不相同，也可以部分相同。

需要说明的是，当从本体1的厚度方向的一侧向本体1的厚度方向的另一侧、多个热交换腔的外轮廓的面积均相等时，由于每个热交换腔的外轮廓的面积小于本体1的厚度方向的上述一侧表面的面积，热流方向从上到下朝向热交换台100的中心倾斜，可以实现微凸定向凝固长晶界面。此时可以调节热交换腔内的热交换介质的流量、流速等参数，使多个热交换腔中的至少两个的换热量不同，从而可以更好地实现微凸定向凝固长晶界面，可以进一步增大铸锭单晶的面积，提高转换效率。由此，当热交换台100应用于铸锭炉200时，结合图8中的方向，当多个热交换腔在本体1的外轮廓的面积依次减小时，热流方向从上到下同样朝向热交换台100的中心倾斜，从而可以实现微凸定向凝固长晶界面，增大铸锭单晶的面积，提高转换效率。

根据本实用新型实施例的热交换台100，通过使本体1具有沿本体1的厚度方向依次设置的多个热交换腔，并且从本体1的厚度方向的一侧向本体1的厚度方向的另一侧、多个热交换腔的外轮廓的面积相等和/或逐渐减小，当热交换台100应用于铸锭炉200时，可以实现微凸定向凝固长晶界面，从而可以增大铸锭单晶的面积，提高转换效率。

在本实用新型的一些实施例中，参照图1-图5，本体1包括多个热交换板11，多个热交换板11沿热交换板11的厚度方向依次设置，相邻两个热交换板11分别为第一热交换板和第二热交换板，第一热交换板的面向第二热交换板的一侧表面上形成有第一凹槽，第二热交换板的面向第一热交换板的一侧表面上形成有第二凹槽，第一凹槽与第二凹槽彼此相对以共同限定出热交换腔。

例如，在图1的示例中，本体1具有两个热交换腔，两个热交换腔从上到下分别为第一热交换腔和第二热交换腔。本体1包括三个叠置的热交换板11，三个热交换板11可以在相同位置加工螺纹孔，使碳螺杆与上述螺纹孔螺纹配合，从而实现三个热交换板11之间的固定。三个热交换板11从上到下依次可以为第一板111、第二板112和第三板113。第一板111与第二板112彼此相对，且第一板111与第二板112的彼此相对的表面上分别形成有第一凹槽和第二凹槽，其中，第一板111的下表面上形成的第一凹槽为第一槽1111，第二板112的上表面上形成的第二凹槽为第二槽1121，第一槽1111与第二槽1121共同限定出第一热交换腔。

结合图4和图5，第二板112与第三板113彼此相对，且第二板112与第三板113的彼此相对的表面上同样分别形成有第一凹槽和第二凹槽，第二板112的下表面上形成的第一凹槽为第三槽1122，第三槽1122的外轮廓可以位于第二槽1121的外轮廓范围内，第三板113的上表面上形成的第二凹槽为第四槽1131，第三槽1122与第四槽1131共同限定出第二热交换腔，第二热交换腔的外轮廓的面积小于第一热交换腔的外轮廓的面积。由此，通过设置上述的多个热交换板11，热交换台100的结构简单，加工方便，且相邻两个热交换板11上的第一凹槽和第二凹槽之间可以很好地限定出热交换腔，使铸锭炉200内的热量可以从热交换腔内有效散发。

图1中显示了三个热交换板11用于示例说明的目的，但是普通技术人员在阅读了本申请的技术方案之后、显然可以理解将该方案应用到其它数量的热交换板11的技术方案中，这也落入本实用新型的保护范围之内。

可选地，参照图1并结合图2-图5，本体1的厚度方向的最外侧的两个热交换板11的厚度小于中部的热交换板11的厚度。例如，图1的示例中示出了三个热交换板11，位于本体1的厚度方向的最外侧的两个热交换板11的长度、宽度和厚度可以分别相等，例如均为960mm×960mm×30mm，位于中间的热交换板11的长度和宽度可以与位于本体1的厚度方向的最外侧的两个热交换板11的长度和宽度均相等，位于中间的热交换板11的厚度大于位于本体1的厚度方向的最外侧的两个热交换板11的厚度，例如可以为40mm。由此，由于中部的热交换板11厚度方向的两侧表面均形成有第一凹槽或第二凹槽，本体1的厚度方向的最外侧的两个热交换板11只需要在面向本体1中心的一侧表面上形成有第一凹槽或第二凹槽，通过上述设置，在保证第一凹槽或第二凹槽加工方便的同时，可以减小整个本体1的厚度，从而可以降低用料成本。

在本实用新型的一些实施例中，第一凹槽的宽度为d1，第二凹槽的宽度为d2，其中，d1、d2满足：10mm≤d1≤30mm，10mm≤d2≤30mm。具体地，例如，当d1、d2小于10mm时，第一凹槽、第二凹槽的宽度过小，从而使第一凹槽和第二凹槽共同限定出的热交换腔的容积过小，散热效果较差；当d1、d2大于30mm时，第一凹槽、第二凹槽的宽度过大，从而导致第一凹槽和第二凹槽共同限定出的热交换腔的容积过大，散热过快，可能降低铸锭单晶的质量。由此，通过使d1、d2满足：10mm≤d1≤30mm，10mm≤d2≤30mm，在保证热交换台100的散热效果的同时，可以提升铸锭单晶的质量，降低缺陷比例。

在本实用新型的一些实施例中，第一凹槽的深度为h1，第二凹槽的深度为h2，其中，h1、h2满足：5mm≤h1≤15mm，5mm≤h2≤15mm。例如，h1和h2可以均为10mm。由此，通过使h1、h2满足：5mm≤h1≤15mm、5mm≤h2≤15mm，第一凹槽和第二凹槽的深度较为合理，从而使第一凹槽和第二凹槽共同限定出的热交换腔的容积合理，可以进一步提升热交换台100的散热效果，有利于高品质的单晶铸造。

可选地，结合图2-图5，第一凹槽和第二凹槽可以均为半圆形槽。也就是说，第一凹槽和第二凹槽的横截面形状为半圆形。此时第一凹槽和第二凹槽共同限定出的热交换腔的横截面形状为圆形。例如，当第一凹槽的深度h1和第二凹槽的深度h2为10mm时，第一凹槽的宽度d1和第二凹槽的宽度d2均为20mm。

当然，本实用新型不限于此，第一凹槽和第二凹槽的横截面形状还可以为其它形状例如矩形。可以理解的是，第一凹槽和第二凹槽的具体形状可以根据铸出单晶硅锭的品质具体调整，以更好地满足实际应用。

在本实用新型的进一步实施例中，参照图6和图7，热交换台100进一步包括多个热交换管2。其中，多个热交换管2分别设在多个热交换腔内，每个热交换管2的两端分别为热交换介质进口21和热交换介质出口22。

例如，在图6和图7的示例中示出了两个热交换管2。两个热交换管2可以分别为第一热交换管和第二热交换管。第一热交换管设在第一热交换腔内，第二热交换管设在第二热交换腔内。第二板112和第三板113上分别形成有沿厚度方向贯穿第二板112和第三板113的两个通孔1123，以使第一热交换管和第二热交换管的两端可以穿过通孔1123从本体1伸出。

由于第二热交换腔的外轮廓的面积小于第一热交换腔的外轮廓的面积，第二热交换管的尺寸小于第一热交换管的尺寸。热交换介质从每个热交换管2的热交换介质进口21流入热交换管2，并最终从热交换介质出口22流出。热交换介质在热交换管2内的流动过程中，可以将热交换台100的热量带走并排出。由此，通过设置上述的热交换管2，热交换管2的密封性较好，避免热交换介质在热交换管2内流动时产生泄漏，从而可以降低对热交换腔的密封性要求，降低热交换腔的加工难度，节约成本。而且，热交换管2的结构简单，加工方便。

可选地，每个热交换管2内流动的热交换介质可以为氦气、氩气或水等。但不限于此。由此，由于氦气、氩气或水的热导率较高且流动性较好，从而可以有效提升热交换台100的热交换效果。

可选地，热交换管2可以为石墨管。由此，由于石墨的熔点高，具有较好的耐高温性，且石墨的强度随温度的升高而加强，从而可以提升热交换管2的结构强度。而且，石墨的导热性较好，从而可以实现较好的散热效果。另外，石墨的化学性质稳定，耐腐蚀，从而可以提升热交换管2的结构稳定性。此外，石墨的韧性较好，从而方便热交换管2的加工。

在本实用新型的一些实施例中，每个热交换管2串联连接压力泵和水冷机(图未示出)。由此，通过使热交换管2串联连接压力泵，可以很好地控制流入热交换管2的热交换介质例如氦气的流量，通过使热交换管2串联连接水冷机，可以有效控制流入热交换管2的热交换介质的温度，从而使散热量及散热温度梯度更容易调节实现，进而可以降低缺陷比例，有利于高品质的单晶硅锭铸造，且可以实现热交换介质的循环利用。

可选地，参照图2-图5，每个热交换腔呈s形弯曲延伸。例如，结合图2-图5，热交换板11可以为正方形板，每个热交换腔可以设在本体1的中间部分，且热交换腔的外轮廓可以为正方形，例如第一热交换腔的外轮廓的长度可以为710mm，第二热交换腔的外轮廓的长度可以为590mm。其中，第一热交换腔可以具有均匀间隔设置的十一条通道，且具有十个拐点，第二热交换腔具有均匀间隔设置的九条通道，且具有八个拐点。每条通道沿直线延伸且与热交换板11的其中两条边平行，方便热交换腔的加工。如此设置，可以延长热交换介质在热交换腔内的流动路径，从而可以更好地实现散热，保证热交换台100的热交换效果。可以理解的是，热交换腔相对于本体1的延伸方向可以根据实际需求具体设置，只要保证热交换腔呈s形弯曲延伸即可。

可选地，每个热交换板11可以为石墨板。如此设置，热交换板11可以耐高温，且具有较高的结构强度和结构稳定性。

根据本实用新型第二方面实施例的铸锭炉200，包括隔热笼201、物料盛放容器202和热交换台100。具体地，物料盛放容器202设在隔热笼201内。例如，物料盛放容器202可以为石墨坩埚。

热交换台100为根据本实用新型上述第一方面实施例的热交换台100，热交换台100设在物料盛放容器202的底部，从上到下、热交换台100的多个热交换腔的外轮廓的面积相等和/或逐渐减小。由此，通过采用上述的热交换台100，热交换台100可以与物料盛放容器202换热，带走物料盛放容器202底部的热量，实现物料盛放容器202的换热。

根据本实用新型实施例的铸锭炉200，通过设置上述的热交换台100，可以实现微凸定向凝固长晶界面，从而可以增大铸锭单晶的面积，提升铸锭单晶的质量，提高转换效率。

根据本实用新型实施例的铸锭炉200的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，“第一特征”、“第二特征”、“第三特征”、“第四特征”可以包括一个或者更多个该特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。