本實用新型屬于鑄造設備技術領域，涉及一種鑄造爐，特別是一種硅錠鑄造的冷卻調控裝置。

背景技術：

隨著世界范圍內能源危機的爆發，風力和太陽能等可再生能源得到越來越廣泛的應用，從而帶動了可再生能源發電系統的蓬勃發展。在眾多的可再生能源中，太陽能分布較為廣泛，且從我國的地理分布情況來看，我國大部分地區的太陽能輻射量都比較豐富，因此，太陽能的開發和應用更為便捷。

在太陽能光伏領域，采用定向凝固的方法生產多晶硅錠是最普遍的方法，即在熔模鑄造中建立特定方向的溫度梯度，使熔融合金沿著與熱流相反的方向按照要求的結晶取向凝固的一種鑄造工藝。目前通常在硅錠鑄造裝置(即鑄錠爐)內通過提升隔熱籠的方式實現定向凝固。

但是，采用提升隔熱籠的方式實現定向凝固的方式，對于鑄錠裝置熱場內溫度的可控性較差，無法根據實際工況及時調整熱場內的溫度，導致成核速度較慢，且生產的多晶硅錠晶粒均勻性較差，成品率較低。

技術實現要素：

本實用新型的目的是針對現有的技術存在上述問題，提出了一種增設主控制冷結構，在定向冷卻的配合設計下，通過可控的冷卻設置，以實現可控調節多晶硅冷凝長晶的硅錠鑄造的冷卻調控裝置。

本實用新型的目的可通過下列技術方案來實現：一種硅錠鑄造的冷卻調控裝置，包括坩堝組件，所述坩堝組件的底部貼覆有定向助凝塊，所述定向助凝塊與坩堝組件外周罩有隔熱籠，所述隔熱籠頂部封閉，底部敞口，所述隔熱籠的頂部設置提升機構，所述提升機構固定于所述隔熱籠的上方，所述隔熱籠的外周罩有制冷筒，所述制冷筒頂部敞口，底部封閉，所述制冷筒的筒壁由多個具有不同制冷功率的筒段沿豎向拼合形成，所述制冷筒的底部設置升降機構，所述升降機構固定于所述制冷筒的下方。

本硅錠鑄造的冷卻調控裝置,在定向凝固過程中，通過隔熱籠提升后打開，配合底部定向助凝塊與爐腔進行熱傳導，使靠近隔熱籠底部坩堝的熱量與爐腔內連通實現熱交換，隔熱籠打開使硅錠所處熱場內溫度出現溫度梯度，坩堝底部溫度低，頂部溫度高，使坩堝中硅液從底部開始結晶形成固態，隨著隔熱籠開度的逐步增加，溫度梯度逐步加大，使坩堝內所有的液態硅全部自下而上凝固成固體，逐步完成長晶過程；另外在完全開啟隔熱籠之后，驅動制冷筒逐漸上升，開啟制冷筒對外進行制冷吸熱，由此對坩堝內的液態硅由外周向中心冷卻凝固，配合定向助凝塊由下向上冷卻凝固，實現快速長晶過程。

在上述的硅錠鑄造的冷卻調控裝置中，所述制冷筒的多個筒段由下至上呈制冷功率減小設置，所述筒段的制冷功率小于定向助凝塊的制冷功率。

制冷筒的制冷功率由下至上逐級減小，由此在制冷筒上升過程中，對坩堝首先由較小功率進行冷卻吸熱，而后逐漸增大制冷功率，進而符合液態硅逐步凝固的操作要求；同時配合定向助凝塊的由下向上冷卻的工作方式，進行輔助性的協調配合冷凝。

在上述的硅錠鑄造的冷卻調控裝置中，所述制冷筒的外壁上包覆有保溫層，所述制冷筒的內壁上貼覆有換熱板。

在上述的硅錠鑄造的冷卻調控裝置中，所述升降機構包括升降油缸，所述升降油缸的伸縮軸固連升降桿，所述升降桿的上端固連所述制冷筒的底部。

在上述的硅錠鑄造的冷卻調控裝置中，所述提升機構包括提升油缸，所述提升油缸的伸縮軸固連傳動桿，所述傳動桿的下端固連所述隔熱籠的頂部。

與現有技術相比，本硅錠鑄造的冷卻調控裝置在隔熱籠的外側增設制冷筒，并控制制冷筒形成升降操作，以在隔熱籠完全開啟后，通過逐步上升制冷筒，并配合底部的定向助凝塊，進行可控、可調節的由下至上、由外至內的綜合性冷卻凝固，以使液態多晶硅實現均勻長晶的加工效果，同時加快成核速度。

附圖說明

圖1是本硅錠鑄造的冷卻調控裝置的結構示意圖。

圖中，1、升降機構；2、制冷筒；3、定向助凝塊；4、坩堝組件；5、隔熱籠；6、提升機構。

具體實施方式

以下是本實用新型的具體實施例并結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步的描述，但本實用新型并不限于這些實施例。

如圖1所示，本硅錠鑄造的冷卻調控裝置，包括坩堝組件4，坩堝組件4的底部貼覆有定向助凝塊3，定向助凝塊3與坩堝組件4外周罩有隔熱籠5，隔熱籠5頂部封閉，底部敞口，隔熱籠5的頂部設置提升機構6，提升機構6固定于隔熱籠5的上方，隔熱籠5的外周罩有制冷筒2，制冷筒2頂部敞口，底部封閉，制冷筒2的筒壁由多個具有不同制冷功率的筒段沿豎向拼合形成，制冷筒2的底部設置升降機構1，升降機構1固定于制冷筒2的下方。

本硅錠鑄造的冷卻調控裝置,在定向凝固過程中，通過隔熱籠5提升后打開，配合底部定向助凝塊3與爐腔進行熱傳導，使靠近隔熱籠5底部坩堝的熱量與爐腔內連通實現熱交換，隔熱籠5打開使硅錠所處熱場內溫度出現溫度梯度，坩堝底部溫度低，頂部溫度高，使坩堝中硅液從底部開始結晶形成固態，隨著隔熱籠5開度的逐步增加，溫度梯度逐步加大，使坩堝內所有的液態硅全部自下而上凝固成固體，逐步完成長晶過程；另外在完全開啟隔熱籠5之后，驅動制冷筒2逐漸上升，開啟制冷筒2對外進行制冷吸熱，由此對坩堝內的液態硅由外周向中心冷卻凝固，配合定向助凝塊3由下向上冷卻凝固，實現快速長晶過程。

制冷筒2的多個筒段由下至上呈制冷功率減小設置，筒段的制冷功率小于定向助凝塊3的制冷功率。

制冷筒2的制冷功率由下至上逐級減小，由此在制冷筒2上升過程中，對坩堝首先由較小功率進行冷卻吸熱，而后逐漸增大制冷功率，進而符合液態硅逐步凝固的操作要求；同時配合定向助凝塊3的由下向上冷卻的工作方式，進行輔助性的協調配合冷凝。

制冷筒2的外壁上包覆有保溫層，制冷筒2的內壁上貼覆有換熱板。

升降機構1包括升降油缸，升降油缸的伸縮軸固連升降桿，升降桿的上端固連制冷筒2的底部。

提升機構6包括提升油缸，提升油缸的伸縮軸固連傳動桿，傳動桿的下端固連隔熱籠5的頂部。

本硅錠鑄造的冷卻調控裝置在隔熱籠5的外側增設制冷筒2，并控制制冷筒2形成升降操作，以在隔熱籠5完全開啟后，通過逐步上升制冷筒2，并配合底部的定向助凝塊3，進行可控、可調節的由下至上、由外至內的綜合性冷卻凝固，以使液態多晶硅實現均勻長晶的加工效果，同時加快成核速度。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明。本實用新型所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。

盡管本文較多地使用了升降機構1；制冷筒2；定向助凝塊3；坩堝組件4；隔熱籠5；提升機構6等術語，但并不排除使用其它術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便地描述和解釋本實用新型的本質；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本實用新型精神相違背的。