一种用于蓝宝石长晶炉的氦气换热装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于蓝宝石长晶炉的氦气换热装置，所述蓝宝石长晶炉包括炉体支架、炉体、坩埚、热交换器和氦气柜，所述氦气换热装置包括支撑板、板式换热器和循环冷却水系统，所述支撑板包括一竖板和一横板，所述竖板通过若干螺丝固定在所述氦气柜的侧板上，所述竖板和横板之间的夹角为90度；所述板式换热器放置在所述横板上；所述循环冷却水系统设置在所述蓝宝石长晶炉外围，所述循环冷却水系统的出口与所述板式换热器的冷却水进口相连，所述循环冷却水系统的进口与所述板式换热器的冷却水出口相连。本实用新型的氦气换热装置体积小，便于安装，安装在蓝宝石长晶炉，能够使氦气和冷却介质的接触面更大，提高换热效率。
【专利说明】—种用于蓝宝石长晶炉的氦气换热装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于蓝宝石长晶炉【技术领域】，具体涉及一种用于蓝宝石长晶炉的氦气换热装置。
【背景技术】
[0002]蓝宝石晶体由于具有高强度、高硬度、耐高温、耐摩擦、化学稳定性好等一系列优良的综合物化性能，是GaN基LED外延生长的商业化衬底材料，占市场95%，是半导体照明技术和产业的基础材料。
[0003]热交换法是目前世界上稳定生长最大尺寸和最高光学质量的蓝宝石晶体的唯一方法，热交换法采用蓝宝石长晶炉，蓝宝石长晶炉中由于原料熔化温度在2100°C，从引晶开始到长晶结束，整个坩埚内部的熔体温度基本上都维持在2050°C左右，而且长晶时间正常需要20天，所以整个蓝宝石长晶炉的腔体一直维持在高温状态下，位于坩埚底部的热交换器从晶体中带走热量，热交换器中通入的是氦气，氦气流量增大，从晶体中导走的热量增多，晶体结晶的驱动力增大，从而晶体不断长大。
[0004]但是目前，从蓝宝石长晶炉的热交换器出来的高温氦气的冷却换热装置一般采用铜管内外夹套设计，这种氦气换热装置占地大，换热不充分，对高温氦气的冷却效果不好。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种用于蓝宝石长晶炉的氦气换热装置，体积小，便于安装，能够使氦气和冷却介质的接触面更大，提高换热效率。
[0006]实现上述目的的技术方案是:一种用于蓝宝石长晶炉的氦气换热装置，所述蓝宝石长晶炉包括炉体支架、炉体、坩埚、热交换器和氦气柜，所述炉体设在所述炉体支架上且位于所述炉体支架的上方；所述坩埚和热交换器位于所述炉体内，所述坩埚上盖有上盖，所述坩埚的外围安装有保温屏，所述炉体的侧壁上安装有高温计；所述热交换器位于所述坩埚的下方，且所述热交换器的顶部与所述坩埚的底部相接触，所述热交换器中安装有竖向设置的钨管和竖向设置的热电偶，所述钨管和所述热电偶平行；所述炉体支架的顶部安装有螺丝挂钩，所述氦气柜通过所述螺丝挂钩挂接在所述炉体支架上，且所述氦气柜位于所述炉体的下方，所述氦气柜的出口与所述热交换器的进口相连，所述氦气换热装置包括支撑板、板式换热器和循环冷却水系统，其中:
[0007]所述支撑板包括一竖板和一横板，所述竖板通过若干螺丝固定在所述氦气柜的侧板上，所述横板的后端与所述竖板的上端固定连接，所述竖板和横板之间的夹角为90度；
[0008]所述板式换热器放置在所述横板上，所述板式换热器的底板上安装有冷却水进口、冷却水出口、氦气进口和氦气出口，且该底板与所述横板相接触，所述冷却水进口、冷却水出口、氦气进口和氦气出口的开口方向均朝下设置，所述冷却水进口和冷却水出口在同一横向直线上，所述氦气进口和氦气出口在同一横向直线上，所述冷却水进口和冷却水出口位于所述板式换热器的底板的前部，所述氦气进口和氦气出口位于所述板式换热器的底板的后部，且所述冷却水进口和所述氦气出口在同一纵向直线上，所述冷却水出口和所述氦气进口在同一纵向直线上，所述氦气进口与所述热交换器的高温氦气出口相连，所述氦气出口与所述氦气柜的进口相连；
[0009]所述循环冷却水系统设置在所述蓝宝石长晶炉外围，所述循环冷却水系统的出口与所述板式换热器的冷却水进口相连，所述循环冷却水系统的进口与所述板式换热器的冷却水出口相连。
[0010]上述的一种用于蓝宝石长晶炉的氦气换热装置，其中，所述板式换热器采用的是32片板式换热器。
[0011]上述的一种用于蓝宝石长晶炉的氦气换热装置，其中，所述炉体的侧壁上开设有高温计安装口，所述高温计插接在高温计安装口中。
[0012]上述的一种用于蓝宝石长晶炉的氦气换热装置，其中，所述螺丝采用M5螺丝。
[0013]上述的一种用于蓝宝石长晶炉的氦气换热装置，其中，所述板式换热器的长为19.3cm,宽为 8.3cm,高为 7.6cm ；
[0014]所述冷却水进口和冷却水出口之间相距14-16cm ；
[0015]所述氦气进口和氦气出口之间相距14-16cm ；
[0016]所述冷却水进口和所述氦气出口之间相距4-6cm ；
[0017]所述冷却水出口和所述氦气进口之间相距4-6cm。
[0018]上述的一种用于蓝宝石长晶炉的氦气换热装置，其中，所述支撑板由一块钢板折弯而成，所述支撑板的厚度为0.3cm。
[0019]上述的一种用于蓝宝石长晶炉的氦气换热装置，其中，所述循环冷却水系统的冷却水温度为25°C。
[0020]上述的一种用于蓝宝石长晶炉的氦气换热装置，其中，所述氦气出口通过氦气过滤器与所述氦气柜的进口相连，所述氦气过滤器通过螺丝固定在所述氦气柜上。
[0021]上述的一种用于蓝宝石长晶炉的氦气换热装置，其中，所述坩埚采用一次性坩埚。
[0022]本实用新型的用于蓝宝石长晶炉的氦气换热装置，体积小，便于安装，安装在蓝宝石长晶炉，能够使氦气和冷却介质的接触面更大，提高换热效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为实施例中的蓝宝石长晶炉的结构示意图；
[0024]图2为实施例中用于蓝宝石长晶炉的换热装置的结构示意图；
[0025]图3为实施例中板式换热器的结构示意图；
[0026]图4为实施例中氦气柜和支撑板的连接示意图。
【具体实施方式】
[0027]为了使本【技术领域】的技术人员能更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对其【具体实施方式】进行详细地说明:
[0028]请参阅图1，蓝宝石长晶炉包括炉体支架13、炉体1、坩埚4、热交换器6和氦气柜12，炉体I设在炉体支架13上且位于炉体支架13的上方；坩埚4和热交换器6位于炉体I内，坩埚4采用一次性坩埚。坩埚4上盖有上盖3，坩埚4的外围安装有保温屏2，炉体I的侧壁上安装有高温计11，炉体I的侧壁上开设有高温计安装口 14，高温计11插接在高温计安装口 14中；热交换器6位于坩埚4的下方，且热交换器6的顶部与坩埚4的底部相接触，热交换器6中安装有竖向设置的钨管7和竖向设置的热电偶10，钨管7和热电偶10平行；炉体支架13的顶部安装有螺丝挂钩，氦气柜12通过螺丝挂钩挂接在炉体支架13上，且氦气柜12位于炉体I的下方,氦气柜12的出口与热交换器6的进口 9相连。由于原料熔化温度在2100°C，从引晶开始到长晶结束，整个坩埚4内部的熔体温度基本上都维持在2050°C左右，热交换器6中通入的是从氦气柜12输入的氦气，氦气流量增大，从籽晶5中导走的热量增多，籽晶5结晶的驱动力增大，从而晶体不断长大。
[0029]再请参阅图2、图3和图4，本实用新型的最佳实施例.一种用于蓝宝石长晶炉的氦气换热装置，包括支撑板15、板式换热器16和循环冷却水系统17。
[0030]支撑板15包括一竖板151和一横板152,竖板151通过若干螺丝152固定在氦气柜12的侧板上,横板152的后端与竖板151的上端固定连接,竖板151和横板152之间的夹角为90度。优选地，螺丝采用M5螺丝，竖板151通过两个螺丝152固定在氦气柜12的前侧板上。支撑板15由一块钢板折弯而成，支撑板15的厚度为0.3cm,
[0031]板式换热器16放置在横板152上,板式换热器16的底板上安装有冷却水进口161、冷却水出口 162、氦气进口 163和氦气出口 164，且该底板与横板152相接触，冷却水进口 161、冷却水出口 162、氦气进口 163和氦气出口 164的开口方向均朝下设置，冷却水进口161和冷却水出口 162在同一横向直线上，氦气进口 163和氦气出口 164在同一横向直线上，冷却水进口 161和冷却水出口 162位于板式换热器16的底板的前部，氦气进口 163和氦气出口 164位于板式换热器16的底板的后部,且冷却水进口 161和氦气出口 164在同一纵向直线上，冷却水出口 162和氦气进口 163在同一纵向直线上，氦气进口 163与热交换器6的高温氦气出口 8相连，氦气出口 164与氦气柜12的进口相连。优选地，氦气出口 164通过氦气过滤器与氦气柜12的进口相连，氦气过滤器通过螺丝固定在氦气柜12上。
[0032]循环冷却水系统17设置在蓝宝石长晶炉外围，循环冷却水系统17的出口与板式换热器16的冷却水进口 161相连，循环冷却水系统17的进口与板式换热器16的冷却水出口 162相连。循环冷却水系统17的冷却水温度为25°C。
[0033]优选地，板式换热器16采用的是32片板式换热器。板式换热器16的长为19.3cm,宽为8.3cm，高为7.6cm;冷却水进口 161和冷却水出口 162之间相距14_16cm ;氦气进口163和氦气出口 164之间相距14-16cm ;冷却水进口 161和氦气出口 164之间相距4_6cm ；冷却水出口 162和氦气进口 163之间相距4-6cm。
[0034]本实用新型的用于蓝宝石长晶炉的氦气换热装置工作流程为，循环冷却水系统17中的25°C的冷却水经过板式换热器16的冷却水进口 161流入板式换热器16中，并流经冷却水出口 162返回循环冷却水系统17中；从蓝宝石长晶炉的热交换器6的闻温氦气出口 8流出的高温氦气，经过板式换热器16的氦气进口 163流入板式换热器16中，并与板式换热器16中的冷却水经过热量交换后，通过氦气出口 164流入到氦气过滤器，经过氦气过滤器过滤后流入到氦气柜12中；氦气柜12中的氦气，通过热交换器6的进口 9流入热交换器6中，带走坩埚4中籽晶5的热量，从籽晶5中导走的热量增多，籽晶5结晶的驱动力增大，从而晶体不断长大。从热交换器6的高温氦气出口 8流出的高温氦气再经过板式换热器16的氦气进口 163流入板式换热器16中，循环往复。
[0035]综上所述，本实用新型的用于蓝宝石长晶炉的氦气换热装置，体积小，便于安装，能够使氦气和冷却介质的接触面更大，提高换热效率。
[0036]本【技术领域】中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。
【权利要求】
1.一种用于蓝宝石长晶炉的氦气换热装置，所述蓝宝石长晶炉包括炉体支架、炉体、坩埚、热交换器和氦气柜，所述炉体设在所述炉体支架上且位于所述炉体支架的上方；所述坩埚和热交换器位于所述炉体内，所述坩埚上盖有上盖，所述坩埚的外围安装有保温屏，所述炉体的侧壁上安装有高温计；所述热交换器位于所述坩埚的下方，且所述热交换器的顶部与所述坩埚的底部相接触，所述热交换器中安装有竖向设置的钨管和竖向设置的热电偶，所述钨管和所述热电偶平行；所述炉体支架的顶部安装有螺丝挂钩，所述氦气柜通过所述螺丝挂钩挂接在所述炉体支架上，且所述氦气柜位于所述炉体的下方，所述氦气柜的出口与所述热交换器的进口相连，其特征在于，所述氦气换热装置包括支撑板、板式换热器和循环冷却水系统,其中: 所述支撑板包括一竖板和一横板，所述竖板通过若干螺丝固定在所述氦气柜的侧板上，所述横板的后端与所述竖板的上端固定连接，所述竖板和横板之间的夹角为90度； 所述板式换热器放置在所述横板上，所述板式换热器的底板上安装有冷却水进口、冷却水出口、氦气进口和氦气出口，且该底板与所述横板相接触，所述冷却水进口、冷却水出口、氦气进口和氦气出口的开口方向均朝下设置，所述冷却水进口和冷却水出口在同一横向直线上，所述氦气进口和氦气出口在同一横向直线上，所述冷却水进口和冷却水出口位于所述板式换热器的底板的前部，所述氦气进口和氦气出口位于所述板式换热器的底板的后部，且所述冷却水进口和所述氦气出口在同一纵向直线上，所述冷却水出口和所述氦气进口在同一纵向直线上，所述氦气进口与所述热交换器的高温氦气出口相连，所述氦气出口与所述氦气柜的进口相连； 所述循环冷却水系统设置在所述蓝宝石长晶炉外围，所述循环冷却水系统的出口与所述板式换热器的冷却水进口相连，所述循环冷却水系统的进口与所述板式换热器的冷却水出口相连。
2.根据权利要求1所述的一种用于蓝宝石长晶炉的氦气换热装置，其特征在于，所述板式换热器采用的是32片板式换热器。
3.根据权利要求1所述的一种用于蓝宝石长晶炉的氦气换热装置，其特征在于，所述炉体的侧壁上开设有高温计安装口，所述高温计插接在高温计安装口中。
4.根据权利要求1所述的一种用于蓝宝石长晶炉的氦气换热装置，其特征在于，所述螺丝采用M5螺丝。
5.根据权利要求1或2所述的一种用于蓝宝石长晶炉的氦气换热装置，其特征在于，所述板式换热器的长为19.3cm,宽为8.3cm,高为7.6cm ； 所述冷却水进口和冷却水出口之间相距14-16cm ； 所述氦气进口和氦气出口之间相距14-16cm ； 所述冷却水进口和所述氦气出口之间相距4-6cm ； 所述冷却水出口和所述氦气进口之间相距4-6cm。
6.根据权利要求1所述的一种用于蓝宝石长晶炉的氦气换热装置，其特征在于，所述支撑板由一块钢板折弯而成，所述支撑板的厚度为0.3cm。
7.根据权利要求1所述的一种用于蓝宝石长晶炉的氦气换热装置，其特征在于，所述循环冷却水系统的冷却水温度为25°C。
8.根据权利要求1所述的一种用于蓝宝石长晶炉的氦气换热装置，其特征在于，所述氦气出口通过氦气过滤器与所述氦气柜的进口相连，所述氦气过滤器通过螺丝固定在所述氦气柜上。
9.根据权利要求1所述的一种用于蓝宝石长晶炉的氦气换热装置，其特征在于，所述坩埚采用一次性坩埚。
【文档编号】C30B15/00GK204224743SQ201420545931
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年9月22日 优先权日:2014年9月22日
【发明者】沈建林, 沈华, 施小留, 徐世文 申请人:熙翡尔（上海）智能科技有限公司