專利名稱：一種用于區(qū)熔單晶爐高頻電源的閉式冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的制作方法
—種用于區(qū)熔單晶爐高頻電源的閉式冷卻水循環(huán)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明是關(guān)于冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，特別涉及一種用于區(qū)熔單晶爐高頻電源的閉式冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
區(qū)熔法(FZ)生產(chǎn)單晶硅是區(qū)別于直拉法(CZ)的一種新型的單晶生長方法，它利用高頻感應(yīng)加熱線圈將高純度的多晶料局部融化，熔區(qū)依靠熔硅的表面張力和加熱線圈提供的磁托浮力而處于懸浮狀態(tài)，然后從熔區(qū)的下方利用籽晶將熔硅拉制成單晶。隨著國家對能源、交通、大規(guī)模集成電路等影響國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸行業(yè)的支持，對大電流的電力電子器件需要越來越大，要求也越來越高，要求硅單晶向大直徑、大投料量、高純度、高均勻性方向發(fā)展。
區(qū)熔單晶爐高頻電源是區(qū)熔爐的關(guān)鍵設(shè)備，其品質(zhì)直接決定化料、成晶效果，其穩(wěn)定性也直接影響區(qū)熔爐拉晶穩(wěn)定性。在拉晶過程中，由于高頻感應(yīng)加熱傳遞效率較低，高頻電源尤其是高頻感應(yīng)加熱線圈會產(chǎn)生很大的熱量，需要冷卻水對其進(jìn)行冷卻。用一般的自來水作為冷卻水，一方面耗水量大，另一方面自來水易腐蝕電源內(nèi)管路及線圈，影響設(shè)備壽命。另外市場現(xiàn)有的冷水機(jī)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、體積龐大、能耗高、成本高，用于區(qū)熔爐高頻電源冷卻不合算。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種冷卻水采用純水，可根據(jù)拉晶工藝，實(shí)現(xiàn)冷卻水溫度自動調(diào)節(jié)的閉式冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的解決方案是
提供一種用于區(qū)熔單晶爐高頻電源的閉式冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，包括水箱，所述閉式冷卻水循環(huán)系統(tǒng)還包括機(jī)架、換熱器、循環(huán)水泵；所述水箱安裝于機(jī)架上，水箱上有設(shè)有一個進(jìn)水口和一個出水口，進(jìn)水口與循環(huán)冷卻水回水管連接，出水口與循環(huán)水泵連接；所述換熱器上設(shè)有一個被冷卻介質(zhì)出口、一個被冷卻介質(zhì)進(jìn)口、一個冷卻介質(zhì)出口和一個冷卻介質(zhì)進(jìn)口，被冷卻介質(zhì)出口與循環(huán)冷卻水進(jìn)水管連接，被冷卻介質(zhì)進(jìn)口與循環(huán)水泵連接，冷卻介質(zhì)出口與外部冷卻水回水管連接，冷卻介質(zhì)進(jìn)口與外部冷卻水進(jìn)水管連接；所述換熱器為板式換熱器。
作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述出水口與循環(huán)水泵之間裝有球閥。
作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述出水口與循環(huán)水泵之間裝有過濾器。
作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述冷卻介質(zhì)出口與外部冷卻水回水管之間還連接有控制閥。
作為進(jìn)一步的改進(jìn),所述外部冷卻水回水管、外部冷卻水進(jìn)水管、循環(huán)冷卻水進(jìn)水管、循環(huán)冷卻水回水管的端部各裝有一個球閥。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是
通過控制外部冷卻水的流量，可實(shí)現(xiàn)循環(huán)冷卻水溫度根據(jù)拉晶工藝自動調(diào)節(jié)，且具有使用方便、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、能耗低、成本低的優(yōu)點(diǎn)。


圖I為本發(fā)明的三維結(jié)構(gòu)圖。
圖2為本發(fā)明的局部三維結(jié)構(gòu)圖。
圖3為本發(fā)明中的換熱器外形圖。
圖4為本發(fā)明的PLC (可編程邏輯控制器)控制原理圖。
圖中的附圖標(biāo)記為1水箱；2循環(huán)水泵；3球閥；4過濾器；5機(jī)架；6換熱器；7控制閥；8外部冷卻水回水管；9外部冷卻水進(jìn)水管；10循環(huán)冷卻水進(jìn)水管；11循環(huán)冷卻水回水管；12被冷卻介質(zhì)出口 ；13被冷卻介質(zhì)進(jìn)口 ；14冷卻介質(zhì)出口 ；15冷卻介質(zhì)進(jìn)口 ；16溫度傳感器；17PLC ；18區(qū)熔爐高頻電源。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述
圖1-4中的用于區(qū)熔單晶爐高頻電源的閉式冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，包括水箱I、機(jī)架5、 換熱器6、循環(huán)水泵2。所述水箱I安裝于機(jī)架5正上方，水箱I頂部有一個進(jìn)水口，進(jìn)水口與循環(huán)冷卻水回水管11連接，水箱I底部有一個出水口，出水口與循環(huán)水泵2連接，在出水口與循環(huán)水泵2之間還依次裝有球閥3和過濾器4。所述循環(huán)水泵2用于提供循環(huán)冷卻水的動力，具體實(shí)現(xiàn)中，循環(huán)水泵2為多級管道離心泵。
所述換熱器6為板式換熱器，是整個系統(tǒng)的核心部分，循環(huán)冷卻水與外部冷卻水在所述換熱器6內(nèi)發(fā)生熱交換。換熱器6上設(shè)有一個被冷卻介質(zhì)出口 12、一個被冷卻介質(zhì)進(jìn)口 13、一個冷卻介質(zhì)出口 14和一個冷卻介質(zhì)進(jìn)口 15。被冷卻介質(zhì)出口 12與循環(huán)冷卻水進(jìn)水管10連接，被冷卻介質(zhì)進(jìn)口 13與循環(huán)水泵2連接、冷卻介質(zhì)出口 14與外部冷卻水回水管8連接，冷卻介質(zhì)進(jìn)口 15外部冷卻水進(jìn)水管9連接，且使外部冷卻介質(zhì)與被冷卻介質(zhì)在換熱器6內(nèi)逆向流動。
換熱器6上的冷卻介質(zhì)出口 14與外部冷卻水回水管8之間還連接有控制閥7，用于控制外部冷卻水的流量。在具體實(shí)現(xiàn)中，控制閥7為電動控制流量閥，可根據(jù)拉晶工藝和溫度傳感器16檢測到的區(qū)熔爐高頻電源18進(jìn)水口的溫度反饋，由PLC (可編程邏輯控制器)17控制控制閥7閥芯的開度，從而控制外部冷卻水的流量。外部冷卻水流量越大，與換熱器6內(nèi)循環(huán)冷卻水的換熱量就越多，循環(huán)冷卻水溫度就越低，反之亦然，這樣就構(gòu)成了一個溫度閉環(huán)控制。
所述外部冷卻水回水管8、外部冷卻水進(jìn)水管9、循環(huán)冷卻水進(jìn)水管10、循環(huán)冷卻水回水管11的端部各裝有一個球閥3。
在實(shí)際工作中，循環(huán)冷卻水由水箱I出水口流出，經(jīng)過球閥3和過濾器4，流入循環(huán)水泵2。循環(huán)水泵2另一側(cè)連接換熱器6，換熱器6分為兩種介質(zhì)通道被冷卻介質(zhì)通道和冷卻介質(zhì)通道。循環(huán)水泵2將溫度較高的循環(huán)冷卻水泵入換熱器6被冷卻介質(zhì)進(jìn)口 13，通過換熱器6與外部冷卻水發(fā)生熱交換后變?yōu)闇囟容^低的循環(huán)冷卻水。然后溫度較低的循環(huán)冷卻水經(jīng)由循環(huán)冷卻水進(jìn)水管10重新進(jìn)入?yún)^(qū)熔爐高頻電源18對其升溫，最后經(jīng)由循環(huán)冷4卻水回水管11流入水箱I的進(jìn)水口，至此，完成一個冷卻循環(huán)。另一方面，外部冷卻水由外部冷卻水進(jìn)水管9流入換熱器6冷卻介質(zhì)進(jìn)口 15，與循環(huán)冷卻水 發(fā)生熱交換后從換熱器6冷卻介質(zhì)出口 14流出，經(jīng)過控制閥7由外部冷卻水回水管8流出。其中，所述循環(huán)冷卻水為純水，電阻值≥I. 5ΜΩ。
權(quán)利要求
1.一種用于區(qū)熔單晶爐高頻電源的閉式冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，包括水箱，其特征在于，所述閉式冷卻水循環(huán)系統(tǒng)還包括機(jī)架、換熱器、循環(huán)水泵；所述水箱安裝于機(jī)架上，水箱上有設(shè)有一個進(jìn)水口和一個出水口，進(jìn)水口與循環(huán)冷卻水回水管連接，出水口與循環(huán)水泵連接；所述換熱器上設(shè)有一個被冷卻介質(zhì)出口、一個被冷卻介質(zhì)進(jìn)口、一個冷卻介質(zhì)出口和一個冷卻介質(zhì)進(jìn)口，被冷卻介質(zhì)出口與循環(huán)冷卻水進(jìn)水管連接，被冷卻介質(zhì)進(jìn)口與循環(huán)水泵連接， 冷卻介質(zhì)出口與外部冷卻水回水管連接，冷卻介質(zhì)進(jìn)口與外部冷卻水進(jìn)水管連接；所述換熱器為板式換熱器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的閉式冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述出水口與循環(huán)水泵之間裝有球閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的閉式冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述出水口與循環(huán)水泵之間裝有過濾器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的閉式冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻介質(zhì)出口與外部冷卻水回水管之間還連接有控制閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至5任意一項(xiàng)所述的閉式冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述外部冷卻水回水管、外部冷卻水進(jìn)水管、循環(huán)冷卻水進(jìn)水管、循環(huán)冷卻水回水管的端部各裝有一個球閥。
全文摘要
本發(fā)明涉及冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，旨在提供一種用于區(qū)熔單晶爐高頻電源的閉式冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。該閉式冷卻水循環(huán)系統(tǒng)包括水箱、機(jī)架、換熱器、循環(huán)水泵；所述水箱安裝于機(jī)架上，水箱上有設(shè)有一個進(jìn)水口與循環(huán)冷卻水回水管連接、一個出水口與循環(huán)水泵連接；所述換熱器上設(shè)有一個被冷卻介質(zhì)出口與循環(huán)冷卻水進(jìn)水管連接、一個被冷卻介質(zhì)進(jìn)口與循環(huán)水泵連接、一個冷卻介質(zhì)出口與外部冷卻水回水管連接、一個冷卻介質(zhì)進(jìn)口與外部冷卻水進(jìn)水管連接；所述換熱器為板式換熱器。本發(fā)明通過控制外部冷卻水的流量，可實(shí)現(xiàn)循環(huán)冷卻水溫度根據(jù)拉晶工藝自動調(diào)節(jié)，且具有使用方便、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、能耗低、成本低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C30B13/20GK102912420SQ201210409910
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月24日
發(fā)明者歐陽鵬根, 石剛, 傅林堅(jiān), 曹建偉, 陳明杰, 王丹濤, 邱敏秀, 蔣慶良 申請人:浙江晶盛機(jī)電股份有限公司