炉管用降温系统

技术领域

本发明是关于晶硅电池制造技术领域，特别是关于炉管用降温系统。

背景技术

炉管是一种高温制程，会在硅片表面添加一层膜，例如氧化、沉积以及掺杂，或是改变硅片材质的化学状态(合金)或物理状态(退火，扩散和再流动)，包括：氧化、沉积、退火和合金化。由于氧化是由温度决定的，所以炉管的氧化膜生长则需要800°以上的温度；另外氧化膜生长大多是一炉同时进，相同工艺的硅片被一起装到炉子里，在那里同时被氧化。炉管主要应用于半导体、太阳能电池板、液晶显示等领域，是半导体工艺流程中不可缺少的模块之一。

在晶硅电池制造过程中，最关键的扩散制结工艺就是在炉管内部进行，而扩散制结工艺中，炉口需要连接进、出气管，以便反应气体的注入以及反应废气的排出。由于炉管内反应温度过高，会导致炉口温度过高，不仅容易导致进、出气管受损，而且炉口一般直接暴露在空气中，存在较大的安全隐患，因此就需要对炉口进行降温。

现有技术中，通常在炉口上连接循环水管路进行降温，冷却水循环系统原理就是以水作为冷却介质，并循环使用的一种冷却水系统。主要由冷却设备、水泵和管道组成。冷水流过需要降温的生产设备(常称换热设备，如换热器、冷凝器、反应器)后，温度上升，如果即行排放，冷水只用一次(称直流冷却水系统)，使升温冷水收集再降温，可用泵送回生产设备再次使用，冷水的用量大大降低，常可节约95％以上。冷却水占工业用水量的70％左右，因此，冷却水循环系统起了节约大量工业用水的作用。

但是炉管每天处于持续不间断的生产状态，因此对炉口降温的循环水管路也必须保持长时间的持续作业，但循环水的冷却需要一定的时间，循环水得不到充分的降温冷却，这就导致循环水管路降温系统在持续工作一段时间之后，循环用水温度会不断升高，其对炉口的降温效果会越来越差，无法持续高效的对炉口进行降温。

因此，针对上述技术问题，有必要提供炉管用降温系统。

发明内容

本发明的目的在于提供炉管用降温系统，其能够解决无法持续高效的对炉口进行降温的问题。

为实现上述目的，本发明的实施例提供了炉管用降温系统，所述炉管包括炉管本体，所述炉管本体的一侧安装有炉口，所述炉口上固定连接有尾排管和进气管；

所述降温系统包括循环水箱，内部储存有对炉口降温循环用水，所述循环水箱上设置有旋盖；

进水管路，的一端与循环水箱固定连接，所述进水管路的另一端与炉口固定连接，所述进水管路上安装有水泵，所述水泵通过进水管路抽取循环水箱内部的水对炉口降温；

回水管路，的一端与循环水箱固定连接，所述回水管路的另一端与炉口固定连接，所述回水管路用于对炉口降温之后水的回流；

水冷却结构，用于持续对循环用水进行降温冷却，以保障水冷降温效果。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述炉口内部设置有水流通道，所述进水管路和回水管路分别与水流通道的两端固定连接，形成水流通路。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述水冷却结构包括冷却盒、密封盖和冷却组件，所述冷却盒安装在进水管路上，所述密封盖固定连接在冷却盒上，所述冷却组件安装在密封盖上。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述密封盖上贯穿有多组锁紧螺栓，所述冷却盒上开设有与锁紧螺栓相匹配的螺孔，所述密封盖通过锁紧螺栓锁紧固定在冷却盒上。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述冷却组件包括分水盒、长条杆、曝气孔和冷气管，所述分水盒固定连接在密封盖的底端，所述长条杆在分水盒的底端固定连接有多组，所述曝气孔在长条杆上开设有多组，所述长条杆内部为中空结构，所述长条杆内部与分水盒内部相连通。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述冷气管固定连接在密封盖的顶端，所述冷气管上安装有止回阀，所述冷气管与分水盒的内部相连通。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述长条杆的两侧分别设置有切泡部，所述切泡部呈“V”型设计。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述循环水箱上固定连接有排气管，所述排气管用于循环水箱内部的泄压散热。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述回水管路上固定连接有密封囊，所述密封囊包裹在进气管的外部，所述密封囊的内壁与进气管的外壁互不接触。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述进气管位于密封囊内部的部分管段外壁上设置有翅片，所述翅片与进气管一体成型。

与现有技术相比，根据本发明实施方式具有以下技术效果：

本发明能够利用循环水管路对炉口进行降温，并且能够持续对进水管路内部的循环用水进行冷却，确保循环用水对炉口的冷却效果，以便持续高效的对炉口进行降温，同时还能利用对炉口降温之后产生的热水对进气进行预热，以避免进气温度过低对工艺产生影响。

附图说明

图1是根据本发明一实施方式的炉管用降温系统结构示意图；

图2是根据本发明一实施方式的炉管用降温系统冷却盒正视剖面图；

图3是根据本发明一实施方式的炉管用降温系统冷却盒爆炸图一；

图4是根据本发明一实施方式的炉管用降温系统冷却盒爆炸图二；

图5是根据本发明一实施方式的炉管用降温系统长条杆结构示意图；

图6是根据本发明一实施方式的炉管用降温系统密封囊正视剖面图。

主要附图标记说明：

1、炉管本体；2、炉口；3、尾排管；4、进气管；5、循环水箱；6、进水管路；7、冷却盒；8、水泵；9、回水管路；10、密封囊；11、排气管；12、密封盖；13、分水盒；14、长条杆；1401、切泡部；15、曝气孔；16、冷气管；17、止回阀；18、锁紧螺栓；19、翅片。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1至图6所示，根据本发明优选实施方式的炉管用降温系统，炉管包括炉管本体1，炉管本体1的一侧安装有炉口2，炉口2上固定连接有尾排管3和进气管4。尾排管3和进气管4均与炉管本体1的内部相连通，尾排管3用于反应废气的排出，进气管4用于反应气体的进入。

参图1所示，降温系统包括循环水箱5，内部储存有对炉口2降温循环用水，循环水箱5上设置有旋盖，旋盖通过螺纹连接的方式安装在循环水箱5的进水口处，取下旋盖能够通过进水口向循环水箱5内部添加循环用水。另外，循环水箱5上还设置有透明的刻度窗口，通过刻度窗口能够实时的观察循环水箱5内部循环用水的高度和状态，以便判断是否需要加水。

此外，循环水箱5内部还可以安装有温度检测探头，以实时监测(5)内部的水的温度，循环水箱5上还安装有散热风扇和搅拌装置，通过搅拌装置对水不断的搅拌，通过散热风扇实现循环水箱5内部的空气流动实现水的高效自然散热，以便于水的循环利用，对炉口2进行持续高效的降温。

参图1所示，循环水箱5上固定连接有排气管11，排气管11的一端可以连接废气管路，排气管11用于循环水箱5内部的泄压散热。既有利于循环水箱5内部循环用水的散热冷却，又能防止由于压力过大发生爆炸的情况。

参图1所示，进水管路6的一端与循环水箱5固定连接，进水管路6的另一端与炉口2固定连接，进水管路6上安装有水泵8。水泵8的具体信号可为FQS-370220V，水泵8能够为水的循环提供动力，水泵8通过进水管路6抽取循环水箱5内部的水对炉口2降温。回水管路9的一端与循环水箱5固定连接，回水管路9的另一端与炉口2固定连接，回水管路9用于对炉口2降温之后水的回流。

炉口2内部设置有水流通道，图中未示出，进水管路6和回水管路9分别与水流通道的两端固定连接，形成水流通路。其中，炉口2内部的水流通道可以为S形通道或其他异型通道，以便水流过通道时，具有充足的时间与炉口2完成换热降温。

具体的，参图1所示，水泵8通过进水管路6抽取循环水箱5内部的水送入炉口2内部的水流通道中，水在经过水流通道时，能够与炉口2完成换热，使炉口2温度降低，水温升高，之后热水通过回水管路9会回流至循环水箱5的内部，从而实现通过水循环对炉口2进行降温。

其中，用于与炉口2换热以实现对炉口2降温的水可以利用其他液体冷却剂来代替，还可以使用液体冷却剂的混合物，如乙二醇和水的混合物，以提高降温冷却效果。

参图1和图2所示，水冷却结构用于持续对循环用水进行降温冷却，以保障水冷降温效果。水冷却结构包括冷却盒7、密封盖12和冷却组件，冷却盒7安装在进水管路6上，密封盖12固定连接在冷却盒7上，冷却组件安装在密封盖12上。水经过进水管路6内部的过程中，会经过冷却盒7的内部，通过安装在冷却盒7内部的冷却组件能够对经过的水进行降温冷却，以确保进入炉口2内部水流通道的水处于较低的温度，以实现对炉口2的持续高效降温。

参图3和图4所示，密封盖12上贯穿有多组锁紧螺栓18，冷却盒7上开设有与锁紧螺栓18相匹配的螺孔，密封盖12通过锁紧螺栓18锁紧固定在冷却盒7上。密封盖12上固定连接有密封垫，密封垫位于冷却盒7与密封盖12之间的接缝处，能够确保冷却盒7与密封盖12之间的密封性，防止水发生渗漏现象。

具体的，参图3和图4所示，冷却盒7与密封盖12之间采用装配式的结构，能够灵活的进行拆卸，方便将冷却盒7的顶端打开，从而对冷却组件进行定期的维护检修，以确保降温系统稳定的运行。

参图2～5所示，冷却组件包括分水盒13、长条杆14、曝气孔15和冷气管16，分水盒13固定连接在密封盖12的底端，分水盒13内部为中空结构，能够为多组长条杆14分配冷气。长条杆14在分水盒13的底端固定连接有多组，曝气孔15在长条杆14上开设有多组，长条杆14内部为中空结构，长条杆14内部与分水盒13内部相连通。

参图2和图3所示，冷气管16固定连接在密封盖12的顶端，冷气管16上安装有止回阀17，冷气管16与分水盒13的内部相连通。其中，冷气管16的一端连接如空调、热泵等可以提供冷气的设备。

具体的，参图2结合图5所示，循环水箱5内部的水被抽出经过冷却盒7的内部时，冷气会通过冷气管16进入分水盒13内部，再分别进入多组长条杆14内部，最终通过曝气孔15以气泡的形式进入水中，与流动的水混合，从而不断对水进行冷却，使水在进入炉口2内部的水流通道时处于较低的温度，以便能够对炉口2进行高效的降温。

值得注意的是，循环水降温冷却系统在工作一定时间之后，由于水不断循环换热，导致循环水箱5内部的水温度会持续升高，这就导致循环水降温冷却系统在工作一段时间之后其降温冷却效率会大大缩减，使其无法长时间高效的作业，此时只能更换循环用水或等待循环水箱5内部的循环用水自动冷却，浪费时间，降低产能，通过上述水冷却结构，能够在进水管路6上对水进行实时的降温冷却，从而使循环水降温冷却系统能够长时间高效的作业，有利于增加产能。

其中，参图5所示，长条杆14的两侧分别设置有切泡部1401，切泡部1401呈“V”型设计。“V”型的设计使长条杆14能够切割经过的气泡。当气泡进入水中之后，经过多组长条杆14的过程中，较大的气泡会被多组长条杆14上的切泡部1401逐渐切割成为小气泡，使气泡能够更好的与水进行混合，从而能够在短时间内更加高效充分的对水进行冷却。

最终，水中的气泡在跟随循环用水回流至循环水箱5内部之后，会通过排气管11排出，在气泡的作用下，还能促进循环水箱5内部热空气和水蒸气的排出，能够有效增加循环水箱5内部循环用水的散热速率，有利于循环用水的高效循环使用。

此外，水冷却结构除了通过冷气对循环用水进行不断的冷却，还能通过向冷却盒7内部定期添加低温水来实现。具体结构可以直接将冷气管16与低温水源相连接，低温水通过冷气管16注入分水盒13内部，然后再通过多组长条杆14上的曝气孔15进入冷却盒7的内部，与冷却盒7内部的循环用水混合，并且在长条杆14的作用下，能够确保低温水与循环用水充分混合，以此来降低循环用水的温度，也能够使循环用水持续高效的对炉口2进行降温冷却。

值得注意的是，若采用添加低温水来对循环用水进行冷却，循环水箱5内部的循环用水会不断增多，此时可以在循环水箱5上设置溢流口来自动使多余的水排出，以确保降温系统的正常运行。

参图1和图6所示，回水管路9上固定连接有密封囊10，密封囊10包裹在进气管4的外部，密封囊10的内壁与进气管4的外壁互不接触。密封囊10的两端分别设置有进出水接口，密封囊10通过进出水接口与回水管路9相连接，水会在进入密封囊10内部之后从一侧流向另一侧然后再排出。

具体的，参图1和图6所示，水在炉口2内部的水流通道完成换热之后，具有一定温度的热水在通过回水管路9向循环水箱5回流的过程中，会经过密封囊10的内部，在密封囊10内部从一侧流向另一侧的过程中，热水会对进气管4进行加热，从而间接对进气管4内部的气体进行加热，以实现对进气的预热，防止进气温度较低而影响工艺的质量。

参图6所示，进气管4位于密封囊10内部的部分管段外壁上设置有翅片19，翅片19与进气管4一体成型。通过翅片19能够大大增加进气管4与热水之间的接触面积，从而提高热水与进气管4之间的换热效率，进而能够增加对经过进气管4内部气体的预热效果。

值得注意的是，热水在与进气管4换热的同时，其自身温度也能够降低，使循环水温不会过快的升高，从而有利于循环水降温冷却系统能够长时间的运行。

综上，通过增加密封囊10对进气的预热，不仅能够节约能源，而且有利于提高工艺质量，同时还能够确保循环水降温冷却系统的长时间高效运行，从而对炉口2进行更加有效的降温。

工作原理：使用时，启动水泵8，水泵8会通过进水管路6抽取循环水箱5内部的循环用水，然后注入炉口2内部的水流通道，水在经过水流通道的过程中，会与炉口2之间进行换热，从而对炉口2进行降温冷却，之后水进入回水管路9的内部，在回水管路9内部回流的过程中，会经过密封囊10的内部，在密封囊10内部流动的过程中会与进气管4进行换热，从而对进气管4加热，进而间接对经过进气管4内部的气体进行预热，紧接着水会回流至循环水箱5的内部循环利用，水中的气泡则通过排气管11排出。

本发明能够利用循环水管路对炉口2进行降温，并且能够持续对进水管路6内部的循环用水进行冷却，确保循环用水对炉口2的冷却效果，以便持续高效的对炉口2进行降温，同时还能利用对炉口2降温之后产生的热水对进气进行预热，以避免进气温度过低对工艺产生影响。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。