專利名稱：一種多晶硅還原爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多晶硅的生產(chǎn)設(shè)備，尤其是一種用于生產(chǎn)多晶硅的多晶硅還原爐。
背景技術(shù)：
隨著科技的發(fā)展，太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)和半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展也越來(lái)越迅猛。作為太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)以及半導(dǎo)體工業(yè)主要的原料的多晶硅，其工業(yè)需求也是越來(lái)越大。目前，業(yè)界生產(chǎn)多晶硅的方法有多種，其中較為常見的是氫還原法。其是把提純好的三氯氫硅和凈化好的氫氣作為原料，通入到反應(yīng)容器內(nèi)，在高溫、高壓環(huán)境下，兩者在反應(yīng)容器內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成多晶硅，并沉積在反應(yīng)容器內(nèi)的發(fā)熱體上。隨著化學(xué)反應(yīng)的繼續(xù)，沉積在發(fā)熱體上的多晶硅越來(lái)越多，逐漸的將發(fā)熱體全部覆蓋，變成一根外表包裹著多晶硅的棒狀體，俗稱硅棒。反應(yīng)容器內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)將繼續(xù)進(jìn)行，多晶硅也會(huì)繼續(xù)沉積在硅棒上，使得硅棒的直徑逐漸加大，直到最后達(dá)到預(yù)定的直徑尺寸，停止反應(yīng)容器內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)。業(yè)界通常使用多晶硅還原爐，作為實(shí)施上述化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)容器。其自身的性能好壞，對(duì)其生產(chǎn)的多晶硅的品質(zhì)有著重大的影響。通常其包括有底座以及與底座連接的爐體。進(jìn)一步的，為了保護(hù)爐體，不會(huì)被爐體內(nèi)的反應(yīng)條件中的高溫所損壞，以及防止反應(yīng)生成的多晶硅沉積于爐體內(nèi)壁表面。爐體通常為雙層結(jié)構(gòu)，其內(nèi)夾層中會(huì)通入用于冷卻爐體內(nèi)壁的冷卻水或冷卻油。如此，通過冷卻水或冷卻油來(lái)帶走靠近爐體內(nèi)壁區(qū)域的大量熱量，使得爐體內(nèi)壁的溫度相對(duì)低于多晶硅還原沉積溫度。避免了爐體內(nèi)的高溫?fù)p壞爐體內(nèi)壁。但同時(shí)由于爐體內(nèi)存在有這么一個(gè)溫差區(qū)，這就使得在該區(qū)域內(nèi)會(huì)發(fā)生生成有副產(chǎn)物四氯化硅和氯化氫的化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而使得產(chǎn)能下降，同時(shí)需要對(duì)副產(chǎn)物四氯化硅和氯化氫的進(jìn)行處理，也進(jìn)一步提高了生產(chǎn)成本。另外，使用冷卻水或冷卻油來(lái)冷卻爐體內(nèi)壁，也使得其不停的帶走爐內(nèi)大量的熱量，其帶走的熱量只能是白白損耗掉，而不能對(duì)其進(jìn)行再次利用，而且大量的冷卻水被蒸發(fā)消耗，造成極大水源浪費(fèi)。同時(shí)，由于爐體內(nèi)不斷有大量熱量的損耗，為了維持爐體內(nèi)正常的多晶硅生產(chǎn)，就必須在向其內(nèi)不斷的提供熱量，以補(bǔ)充損耗的熱能，這就又耗費(fèi)了大量的電能。如此操作方式，很明顯，對(duì)熱能的需求是極為巨大的。也就是說(shuō)，其為維持還原爐內(nèi)的正常多晶硅生產(chǎn)要消耗大量的能源，這顯然極大的違反了節(jié)能環(huán)保的要求，造成大量能源的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有業(yè)界使用的多晶硅還原爐成本高、能耗量巨大、產(chǎn)量低的問題，本發(fā)明提供一種多晶硅還原爐，以達(dá)到降低生產(chǎn)成本，減小能耗，提高生產(chǎn)效率的目的。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種多晶硅還原爐，該包括底座以及固定設(shè)置于所述底座上的爐體，所述底座上還設(shè)置有電極發(fā)熱體，所述爐體內(nèi)壁上設(shè)置有保溫隔熱裝置，所述保溫隔熱裝置包括殼體以及設(shè)置于所述殼體內(nèi)的收容腔。優(yōu)選的，所述殼體的構(gòu)成材料包括有碳素纖維或硅材料。優(yōu)選的，所述收容腔內(nèi)收容有保溫隔熱材料，所述收容的保溫隔熱材料包括有稻草灰。 優(yōu)選的，所述底座上設(shè)置有第一配接部，所述爐體上設(shè)置有連接件，所述連接件上設(shè)置有與所述第一配接部相匹配的第二配接部，使得所述爐體與所述底座相卡接固定。優(yōu)選的，所述第一配接部為設(shè)置于所述底座上的凸臺(tái)，所述第二配接部為設(shè)置于所述連接件下端的與所述凸臺(tái)相匹配的凹槽。優(yōu)選的，所述底座與所述連接件之間還設(shè)置有一個(gè)密封元件。優(yōu)選的，所述密封元件為密封圈，所述底座上還設(shè)置有一個(gè)溝槽，所述密封圈部分嵌設(shè)于所述溝槽內(nèi)。
優(yōu)選的，所述底座和所述爐體上還設(shè)置有緊固元件，以將兩者固定在一起。優(yōu)選的，所述緊固元件為緊固螺釘。本發(fā)明的有益效果是，通過在爐體內(nèi)壁上設(shè)置保溫隔熱裝置，使得其既可以起到隔斷熱量，避免了爐體內(nèi)熱量對(duì)爐體內(nèi)壁造成的損害，又可對(duì)其附近的熱能起到保溫作用。 避免了水冷或油冷式帶走熱量而造成爐體內(nèi)熱能的白白損耗，極大地提高了爐體內(nèi)熱能的利用率。另外，由于隔熱保溫裝置的保溫功效，其附近區(qū)域的溫度與爐體內(nèi)溫度的是差不多的，因此多晶硅生產(chǎn)的化學(xué)反應(yīng)也會(huì)在其附近發(fā)生，因此其上也會(huì)沉積有多晶硅，因此， 大大提高了多晶硅的產(chǎn)量。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明公開的一種多晶硅還原爐的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中的數(shù)字或字母所代表的相應(yīng)部件的名稱
100、多晶硅還原爐 110、底座 120、爐體 130、密封圈 140、緊固螺釘 150、電極發(fā)熱體160、殼體170、收容腔；
111、第一冷卻管 112、凸臺(tái) 113、溝槽 114、進(jìn)氣口 115、出氣口 ； 121、第二冷卻管 122、連接件 123、凹槽 124、進(jìn)口 125、出口 126、爐內(nèi)壁 127、爐外壁。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。如圖1所示，本發(fā)明涉及的一種用于生產(chǎn)多晶硅的多晶硅還原爐100，其包括有底座110和固定設(shè)置于底座110上的爐體120。底座110上還設(shè)置有一對(duì)U形的電極發(fā)熱體 150 ；底座110上設(shè)置有第一配接部，爐體120上設(shè)置有連接件122，連接件122上設(shè)置有與第一配接部相匹配的第二配接部，使得爐體120與底座110相嵌接固定。其中，第一配接部為設(shè)置于底座110上的凸臺(tái)112，第二配接部為設(shè)置于連接件122下端的與凸臺(tái)112相匹配的凹槽123。凸臺(tái)112與凹槽123相互嵌接固定，便于拆卸。由于底座110與爐體120兩者本身就要承受爐體120內(nèi)的高溫、高壓，因此爐體120內(nèi)的反應(yīng)條件不會(huì)對(duì)其造成什么影響。因此，在一定限度內(nèi)可保證兩者之間連接的密封性。在其他實(shí)施方式中，底座110與爐體120的連接方式除采用嵌接固定外還可采用其他連接固定方式，具體視情況而定，在此不做限制。底座110中部為雙層結(jié)構(gòu)，其夾層中設(shè)置有冷卻裝置，該冷卻裝置為第一冷卻管 111，第一冷卻管111內(nèi)設(shè)置有冷卻液，冷卻液為冷卻水或冷卻油；底座110上還設(shè)置有進(jìn)氣口 114和若干出氣口 115。爐體120包括爐內(nèi)壁1 與爐外壁127雙層壁，在雙層爐壁之間設(shè)置有冷卻裝置， 該冷卻裝置為螺旋上升的第二冷卻管121，第二冷卻管121中通冷卻液，冷卻液的進(jìn)口 IM 設(shè)置在爐體120的底部，出口 125設(shè)置在爐體120的爐頂，通過泵(未圖示)對(duì)冷卻液進(jìn)行加壓，使其持續(xù)循環(huán)流動(dòng)，從而對(duì)爐體120進(jìn)行冷卻。其中冷卻裝置除采用冷卻管外，還可采用導(dǎo)流槽通冷卻液對(duì)爐體120進(jìn)行冷卻，具體不做限制。為防止?fàn)t體120內(nèi)高溫對(duì)爐內(nèi)壁126造成的損害，同時(shí)避免冷卻液吸收爐體內(nèi)的較多的熱量，更好的利用爐體120內(nèi)的熱源。因此，在爐體120的爐內(nèi)壁1 上還設(shè)置有保溫隔熱裝置，該保溫隔熱裝置包括殼體160以及設(shè)置于殼體160內(nèi)的收容腔170，殼體160 的構(gòu)成材料包括有碳素纖維或硅材料。由于碳素纖維或硅材料均具有耐高溫的性能，因此， 設(shè)置于爐內(nèi)壁126上可以有效的避免爐體120內(nèi)的高溫對(duì)爐內(nèi)壁1 造成的損壞；收容腔 170內(nèi)收容有保溫隔熱材料，該保溫隔熱材料包括有稻草灰，稻草灰是制造硅膠的原料，硅膠的熱穩(wěn)定性較好，可以有效的減少爐體120內(nèi)的熱量的散失；該保溫隔熱裝置可起到隔斷爐體120內(nèi)高溫與爐內(nèi)壁126的接觸，避免過熱對(duì)爐內(nèi)壁126的損壞，又可對(duì)爐體120內(nèi)位于該保溫隔熱裝置附近的熱量起到保溫的作用，減小熱量的散失。其中殼體的材料以及收容腔內(nèi)的填充物的成分均可視情況而定，在此不做限制。另外，保溫隔熱裝置在爐內(nèi)壁 1 上的設(shè)置區(qū)域，可隨需要而定，其并不一定需要將全部的爐內(nèi)壁遮蔽。在本實(shí)施例中，其只在環(huán)形爐內(nèi)壁上設(shè)置了保溫隔熱裝置，具體設(shè)置范圍大小不做限制。此外，由于隔熱保溫裝置的保溫功效，其附近區(qū)域的溫度與爐體內(nèi)溫度的是差不多的，因此多晶硅生產(chǎn)的化學(xué)反應(yīng)也會(huì)在其附近發(fā)生，因此其上也會(huì)沉積有多晶硅，從而， 大大提高了多晶硅的產(chǎn)量。爐體120內(nèi)結(jié)晶沉積在保溫層外的多晶硅，可用液壓桿裝置取下。由于稻草灰具有一定的彈性，所以液壓桿抵靠在其外側(cè)，一撐，即可將硅保溫層及其沉積于其上的多晶硅敲碎，進(jìn)而使得其脫落，然后收集待用。
為了進(jìn)一步保證底座110與爐體120連接之間的密封效果。在底座110與連接件122 之間還設(shè)置有一個(gè)密封元件，該密封元件為密封圈130，底座110上還設(shè)置有一個(gè)溝槽113，密封圈130部分嵌設(shè)于溝槽113內(nèi)。由于第一配接部與第二配接部的配接位置與爐體120 間的有一定距離，同時(shí)也遠(yuǎn)離冷卻液，因此使得其并不會(huì)直接承受爐體120內(nèi)的高溫高壓， 而且經(jīng)過第一冷卻管111中冷卻液的冷卻，密封圈130所在位置的溫度相對(duì)較低，因此，在選擇密封元件上，就不必選擇可承受高溫高壓的材料制成的密封元件，只需選擇可承受較高溫度的材料制成的密封元件即可，且其使用壽命也會(huì)較長(zhǎng)，因此，降低了生產(chǎn)成本。底座110和爐體120上還設(shè)置有緊固元件，該緊固元件為緊固螺釘140，以將兩者固定在一起。緊固元件除采用螺釘外還可采用其他緊固裝置，在此不做限制。本發(fā)明的有益效果是，通過設(shè)置保溫隔熱裝置，使得其既可以起到隔斷熱量，避免了爐體內(nèi)熱量對(duì)爐體內(nèi)壁造成的損害，又可對(duì)其附近的熱能起到保溫作用。避免了水冷或油冷式帶走熱量而造成爐體內(nèi)熱能的白白損耗，極大地提高了爐體內(nèi)熱能的利用率。另外，由于隔熱保溫裝置的保溫功效，其附近區(qū)域的溫度與爐體內(nèi)溫度的是差不多的，因此多晶硅生產(chǎn)的化學(xué)反應(yīng)也會(huì)在其附近發(fā)生，因此其上也會(huì)沉積有多晶硅，因此， 大大提高了多晶硅的產(chǎn)量。以上為對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的描述，通過對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種多晶硅還原爐，該包括底座以及固定設(shè)置于所述底座上的爐體，所述底座上還設(shè)置有電極發(fā)熱體，其特征在于，所述爐體內(nèi)壁上設(shè)置有保溫隔熱裝置，所述保溫隔熱裝置包括殼體以及設(shè)置于所述殼體內(nèi)的收容腔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅還原爐，其特征在于，所述殼體的構(gòu)成材料包括有碳素纖維或硅材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅還原爐，其特征在于，所述收容腔內(nèi)收容有保溫隔熱材料，所述收容的保溫隔熱材料包括有稻草灰。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅還原爐，其特征在于，所述底座上設(shè)置有第一配接部， 所述爐體上設(shè)置有連接件，所述連接件上設(shè)置有與所述第一配接部相匹配的第二配接部， 使得所述爐體與所述底座相嵌接固定。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多晶硅還原爐，其特征在于，所述第一配接部為設(shè)置于所述底座上的凸臺(tái)，所述第二配接部為設(shè)置于所述連接件下端的與所述凸臺(tái)相匹配的凹槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多晶硅還原爐，其特征在于，所述底座與所述連接件之間還設(shè)置有一個(gè)密封元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多晶硅還原爐，其特征在于，所述密封元件為密封圈，所述底座上還設(shè)置有一個(gè)溝槽，所述密封圈部分嵌設(shè)于所述溝槽內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3-7任一項(xiàng)所述的多晶硅還原爐，其特征在于，所述底座和所述爐體上還設(shè)置有緊固元件，以將兩者固定在一起。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多晶硅還原爐，其特征在于，所述緊固元件為緊固螺釘。
全文摘要
一種多晶硅還原爐，該包括底座以及固定設(shè)置于所述底座上的爐體，所述爐體內(nèi)壁上還設(shè)置有保溫隔熱裝置，所述保溫隔熱裝置包括殼體以及設(shè)置于所述殼體內(nèi)的收容腔。本發(fā)明通過設(shè)置保溫隔熱裝置，使得其既可以起到隔斷熱量，避免了爐體內(nèi)熱量對(duì)爐體內(nèi)壁造成的損害，又可對(duì)其附近的熱能起到保溫作用，極大地提高了爐體內(nèi)熱能的利用率，大大提高了多晶硅的產(chǎn)量。
文檔編號(hào)C01B33/03GK102205966SQ20111011525
公開日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2011年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月5日
發(fā)明者王春龍 申請(qǐng)人:王春龍