JP2007048973A - Refrigerator cooling type super-conductive magnet device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To surely support a troubled refrigerator by another refrigerator even in a case wherein a plurality of refrigerators are arranged so as to be apart from each other, in reference to the refrigerator cooling type superconductive magnet device which generates a strong magnetic field by cooling a superconductive coil by the plurality of refrigerators. <P>SOLUTION: The refrigerator cooling type super conductive magnet device has a plurality of superconductive coils 18A-18D for generating magnetic field, and a plurality of GM (get memory) refrigerators 13A-13D for cooling the superconductive coils 18A-18D. The plurality of GM refrigerators 13A-13D are connected by employing heat pipes 25A-25D to constitute, so that a part of chill generated by one GM refrigerator is conducted to the other refrigerators. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は冷凍機冷却型超電導磁石装置に係り、特に複数の冷凍機により超電導コイルを冷却することにより強い磁場を発生する冷凍機冷却型超電導磁石装置に関する。   The present invention relates to a refrigerator-cooled superconducting magnet apparatus, and more particularly to a refrigerator-cooled superconducting magnet apparatus that generates a strong magnetic field by cooling a superconducting coil with a plurality of refrigerators.

例えば、シリコン単結晶を磁界印加式チョクラルスキー法（ＭＣＺ法）を用いて成長させる際、シリコン単結晶製造装置に磁界を印加しつつシリコン単結晶を成長させることが行われている。このシリコン単結晶製造装置に対する磁界の印加は、冷凍機冷却型超電導磁石装置を用いて行われている。   For example, when a silicon single crystal is grown using a magnetic field application type Czochralski method (MCZ method), the silicon single crystal is grown while applying a magnetic field to a silicon single crystal manufacturing apparatus. Application of a magnetic field to the silicon single crystal manufacturing apparatus is performed using a refrigerator cooled superconducting magnet apparatus.

図１及び図２は、従来の一例である冷凍機冷却型超電導磁石装置１００（以下、超電導磁石装置という）を示している。この超電導磁石装置１００は、後述するようにＭＣＺ法を用いてシリコン単結晶を成長させる際に用いられるものである。   1 and 2 show a refrigerator-cooled superconducting magnet device 100 (hereinafter referred to as a superconducting magnet device), which is a conventional example. The superconducting magnet device 100 is used when a silicon single crystal is grown using the MCZ method as will be described later.

超電導磁石装置１００は、大略すると真空容器１１１，ギフォード・マクマホン式冷凍機１１３（以下、ＧＭ冷凍機という），熱シールド１１６，及び超電導コイル１１８等により構成されている。   The superconducting magnet device 100 is roughly composed of a vacuum vessel 111, a Gifford-McMahon refrigerator (hereinafter referred to as a GM refrigerator), a heat shield 116, a superconducting coil 118, and the like.

熱シールド１１６は真空容器１１１に内設されており、この真空容器１１１にはＧＭ冷凍機１１３が配設されている。ＧＭ冷凍機１１３は、冷媒（例えば、ヘリウムガス）を圧縮する冷凍機コンプレッサ（図示せず）に接続されており、この冷凍機コンプレッサから高圧に圧縮された冷媒が供給される。   The heat shield 116 is provided in the vacuum container 111, and a GM refrigerator 113 is disposed in the vacuum container 111. The GM refrigerator 113 is connected to a refrigerator compressor (not shown) that compresses a refrigerant (for example, helium gas), and the refrigerant compressed to a high pressure is supplied from the refrigerator compressor.

この高圧冷媒は、ＧＭ冷凍機１１３内でモータ１１７により駆動されるディスプレーサ（図示せず）により膨張され、これによりＧＭ冷凍機１１３に内設された蓄冷材は冷却される。また、膨張することにより低圧となった冷媒は、冷凍機コンプレッサに戻されて再び高圧化される。   The high-pressure refrigerant is expanded in the GM refrigerator 113 by a displacer (not shown) driven by a motor 117, whereby the cool storage material provided in the GM refrigerator 113 is cooled. Moreover, the refrigerant | coolant which became low pressure by expanding is returned to a refrigerator compressor, and is high-pressure again.

このＧＭ冷凍機１１３は、１段目冷却シリンダ１１４Ａと２段目冷却シリンダ１１４Ｂを有している。１段目冷却シリンダ１１４Ａは熱シールド１１６に熱的に接続され、２段目冷却シリンダ１１４Ｂは冷却ステージ１１５と熱的に接続されている。   The GM refrigerator 113 has a first-stage cooling cylinder 114A and a second-stage cooling cylinder 114B. The first-stage cooling cylinder 114A is thermally connected to the heat shield 116, and the second-stage cooling cylinder 114B is thermally connected to the cooling stage 115.

よって、ＧＭ冷凍機１１３の１段目冷却シリンダ１１４Ａが熱シールド１１６を冷却することにより外部の熱が熱シールド１１６内に侵入するのを防止し、かつ２段目冷却シリンダ１１４Ｂは冷却ステージ１１５を介して超電導コイル１１８を臨界温度以下（例えば、４Ｋ〜６Ｋ程度）に冷却する。これにより超電導コイル１１８は、超電導状態を実現する。   Therefore, the first stage cooling cylinder 114A of the GM refrigerator 113 cools the heat shield 116 to prevent external heat from entering the heat shield 116, and the second stage cooling cylinder 114B Then, the superconducting coil 118 is cooled to a critical temperature or lower (for example, about 4K to 6K). Thereby, the superconducting coil 118 realizes a superconducting state.

真空容器１１１は、その中央に円筒状の中空円筒１２２を形成している。超電導コイル１１８は、この中空円筒１２２の回りに配設されている。よって、超電導コイル１１８が励磁されると、真空容器本体１２１に形成された中空円筒１２２には水平磁界が発生し、よってこの中空円筒１２２は常温磁場空間１２３として機能する。ＭＣＺ法によるシリコン単結晶を製造するシリコン単結晶製造装置１３０は、この常温磁場空間１２３内に配設され、超電導コイル１１８が発生する磁界内でシリコン単結晶が製造される。   The vacuum vessel 111 has a cylindrical hollow cylinder 122 formed at the center thereof. The superconducting coil 118 is disposed around the hollow cylinder 122. Therefore, when the superconducting coil 118 is excited, a horizontal magnetic field is generated in the hollow cylinder 122 formed in the vacuum vessel main body 121, and thus the hollow cylinder 122 functions as a room temperature magnetic field space 123. A silicon single crystal manufacturing apparatus 130 for manufacturing a silicon single crystal by the MCZ method is disposed in the room temperature magnetic field space 123, and the silicon single crystal is manufactured in a magnetic field generated by the superconducting coil 118.

ところで、この種の超電導磁石装置１００は、通常1万時間毎に計画的メンテナンスを行い、安定した運転を確保することとしている（特許文献１参照）。しかしメンテナンスを迎える前に故障する冷凍機も存在する。このような場合は超電導磁石装置１００の故障により超電導コイル１１８を維持する臨界温度を越えてしまい必要な磁場を発生できなくなり、結晶引き上げ中の製造物が不良品となり大きな損害に繋がることになる。   By the way, this type of superconducting magnet device 100 normally performs planned maintenance every 10,000 hours to ensure stable operation (see Patent Document 1). However, there are refrigerators that break down before maintenance begins. In such a case, the critical temperature at which the superconducting coil 118 is maintained is exceeded due to a failure of the superconducting magnet device 100, and a necessary magnetic field cannot be generated, and the product during the crystal pulling becomes defective and causes great damage.

そこで、仮に一台のＧＭ冷凍機１１３が結晶引き上げ中に故障しても、他のＧＭ冷凍機１１３の余裕冷凍能力を効率よく支援させ、結晶引き上げ完了まで超電導コイル１１８を超電導状態に維持するため、臨界温度を越えてしまわないようにしたシステムが考案されている。具体的には、隣接するＧＭ冷凍機１１３を熱的に接続し、一台のＧＭ冷凍機１１３が故障しても、これと隣接するＧＭ冷凍機１１３の寒冷を故障したＧＭ冷凍機１１３に対応する超電導コイル１１８に伝導し、これにより当該超電導コイル１１８が臨界温度を越えないように構成していた。また、隣接するＧＭ冷凍機１１３を熱的に接続する手段としては、従来では銅等の熱伝導性の良好な金属材料が用いられていた。
特開２００５−１２３３１３号公報 Therefore, even if one of the GM refrigerators 113 breaks down during the crystal pulling, the surplus refrigeration capacity of the other GM refrigerators 113 is efficiently supported, and the superconducting coil 118 is maintained in the superconducting state until the crystal pulling is completed. A system has been devised so as not to exceed the critical temperature. Specifically, the adjacent GM refrigerator 113 is thermally connected, and even if one GM refrigerator 113 fails, it corresponds to the GM refrigerator 113 in which the cooling of the adjacent GM refrigerator 113 has failed. The superconducting coil 118 is conducted so that the superconducting coil 118 does not exceed the critical temperature. In addition, as a means for thermally connecting adjacent GM refrigerators 113, a metal material having a good thermal conductivity such as copper has been conventionally used.
JP 2005-123313 A

上記のようにＧＭ冷凍機１１３の故障に対処するため、複数も受けられたＧＭ冷凍機１１３は、その冷凍性能は能力の約７０％程度を設計値として考慮し、残り３０％は余力とすることが考えられる。仮にＧＭ冷凍機１１３が４台設けられている場合、この構成とすることにより一台のＧＭ冷凍機１１３が故障した場合でも、他のＧＭ冷凍機１１３を１００の能力で駆動することにより、故障したＧＭ冷凍機１１３の冷却を他のＧＭ冷凍機１１３の余力分で支援することが可能となる。   In order to cope with the failure of the GM refrigerator 113 as described above, the GM refrigerator 113 that has received a plurality considers about 70% of the refrigeration performance as a design value, and the remaining 30% is reserved. It is possible. If four GM refrigerators 113 are provided, even if one GM refrigerator 113 fails due to this configuration, a failure may occur by driving another GM refrigerator 113 with a capacity of 100. It becomes possible to support the cooling of the GM refrigerator 113 with the remaining capacity of the other GM refrigerator 113.

しかしながら、図２に示されるように、ＧＭ冷凍機１１３が離間して配置される場合がある。このように各ＧＭ冷凍機１１３が長い離間距離を有して配置されている場合には、従来のように隣接するＧＭ冷凍機１１３間を銅等の熱伝導性金属を用いて熱的に接続した構成では熱損失が大きいため、故障したＧＭ冷凍機１１３を効率よく支援することができないという問題点があった。   However, as shown in FIG. 2, the GM refrigerator 113 may be arranged separately. Thus, when each GM refrigerator 113 is arrange | positioned with a long separation distance, between adjacent GM refrigerator 113 is thermally connected using heat conductive metals, such as copper, like the past. In such a configuration, there is a problem that heat loss is large, and thus the failed GM refrigerator 113 cannot be efficiently supported.

尚、上記のように1台のＧＭ冷凍機１１３が故障した際、結晶引き上げ作業の持続条件を安定して確保することが不十分となるが、結晶引き上げ作業は通常約３〜４日間連続して行われるため、その間は超電導コイル１１８としての機能を失ってはならない。従って1台のＧＭ冷凍機１１３が故障した場合、他のＧＭ冷凍機１１３が冷却を支援し超電導コイル１１８を超電導状態として持続しなければならない最大時間は4日（９６時間）となる。   It should be noted that when one GM refrigerator 113 fails as described above, it is insufficient to stably secure the sustaining condition of the crystal pulling work, but the crystal pulling work usually continues for about 3 to 4 days. In the meantime, the function as the superconducting coil 118 must not be lost. Therefore, when one GM refrigerator 113 fails, the maximum time that the other GM refrigerator 113 must support cooling and keep the superconducting coil 118 in the superconducting state is 4 days (96 hours).

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、複数の冷凍機が長い離間距離を有して配置されている場合においても、故障した冷凍機を他の冷凍機で確実に支援しうる冷凍機冷却型超電導磁石装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and even when a plurality of refrigerators are arranged with a long separation distance, a failed refrigerator can be reliably supported by another refrigerator. An object is to provide a refrigerator-cooled superconducting magnet device.

上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。   In order to solve the above-described problems, the present invention is characterized by the following measures.

請求項１記載の発明は、
磁場を発生する複数の超電導コイルと、該超電導コイルを冷却する複数の冷凍機とを有する冷凍機冷却型超電導磁石装置において、
前記複数の冷凍機間をヒートパイプを用いて連結し、一の前記冷凍機で発生する寒冷の一部が他の冷凍機に伝導されるよう構成したことを特徴とするものである。 The invention described in claim 1
In a refrigerator-cooled superconducting magnet device having a plurality of superconducting coils that generate a magnetic field and a plurality of refrigerators that cool the superconducting coils,
The plurality of refrigerators are connected using a heat pipe, and a part of the cold generated in one of the refrigerators is transmitted to another refrigerator.

上記発明によれば、ヒートパイプを用いて複数の冷凍機間を連結したため、冷凍機間が離れていても、一の冷凍機で発生する寒冷の一部を他の冷凍機に伝導することができる。よって、複数の内の一台の冷凍機が故障したとしても、離れた位置にある他の冷凍機により故障した冷凍機を支援することが可能となる。   According to the above invention, since a plurality of refrigerators are connected using a heat pipe, a part of the cold generated in one refrigerator can be conducted to another refrigerator even if the refrigerators are separated. it can. Therefore, even if one of the plurality of refrigerators breaks down, it becomes possible to support the broken refrigerator by another refrigerator at a distant position.

また、請求項２記載の発明は、
請求項１記載の冷凍機冷却型超電導磁石装置において、
前記冷凍機の冷却シリンダには２本の前記ヒートパイプが接続され、
かつ、一方の前記ヒートパイプの放熱部と、他方の前記ヒートパイプの吸熱部とが前記冷却シリンダに直列に接続されていることを特徴とするものである。 The invention according to claim 2
The refrigerator-cooled superconducting magnet device according to claim 1,
The two heat pipes are connected to the cooling cylinder of the refrigerator,
And the thermal radiation part of one said heat pipe and the thermal absorption part of the said other heat pipe are connected to the said cooling cylinder in series, It is characterized by the above-mentioned.

上記発明によれば、冷凍機に接続される２本のヒートパイプの内、その放熱部と吸熱部とが冷却シリンダに直列に接続されるため、コンパクトな構造で放熱部と吸熱部とを配置でき、ヒートパイプを設けても装置が大型化するのを防止することができる。   According to the above invention, since the heat dissipating part and the heat absorbing part of the two heat pipes connected to the refrigerator are connected in series to the cooling cylinder, the heat dissipating part and the heat absorbing part are arranged in a compact structure. It is possible to prevent the apparatus from becoming large even if a heat pipe is provided.

また、請求項３記載の発明は、
請求項１または２記載の冷凍機冷却型超電導磁石装置において、
前記一対の冷凍機間に配設された前記ヒートパイプは、内設される作動液を充填するための配管と、該配管を開閉する弁装置とを有することを特徴とするものである。 The invention according to claim 3
The refrigerator-cooled superconducting magnet device according to claim 1 or 2,
The heat pipe disposed between the pair of refrigerators has a pipe for filling a working fluid provided therein and a valve device for opening and closing the pipe.

上記発明によれば、ヒートパイプに対する作動液の充填処理を容易に行うことができる。   According to the said invention, the filling process of the hydraulic fluid with respect to a heat pipe can be performed easily.

また、請求項４記載の発明は、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の冷凍機冷却型超電導磁石装置において、
前記冷凍機は、前記冷却シリンダと前記ヒートパイプとの熱的な接続を解除しうる構成で真空容器に取り付けられることを特徴とするものである。 The invention according to claim 4
The refrigerator-cooled superconducting magnet device according to any one of claims 1 to 3,
The refrigerator is attached to a vacuum vessel with a configuration capable of releasing a thermal connection between the cooling cylinder and the heat pipe.

上記発明によれば、シリンダとヒートパイプとの熱的な接続を解除できるため、故障した冷凍機のシリンダを介して外部の熱が超電導コイルに伝導することを防止できる。   According to the above invention, since the thermal connection between the cylinder and the heat pipe can be released, it is possible to prevent external heat from being conducted to the superconducting coil through the cylinder of the failed refrigerator.

本発明によれば、冷凍機間が離れていても、複数の内の一台の冷凍機が故障したとしても、離れた位置にある他の冷凍機により故障した冷凍機を支援することが可能となる。   According to the present invention, even if the refrigerators are separated from each other, even if one of the plurality of refrigerators breaks down, it is possible to support the failed refrigerator by another refrigerator located at a distant position. It becomes.

次に、本発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。   Next, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図３及び図４は、本発明の一実施例である冷凍機冷却型超電導磁石装置１０（以下、超電導磁石装置という）を示している。この超電導磁石装置１０は、後述するようにシリコン単結晶を磁界印加式チョクラルスキー法（ＭＣＺ法）を用いて成長させる際に用いられるものである。   3 and 4 show a refrigerator-cooled superconducting magnet device 10 (hereinafter referred to as a superconducting magnet device) that is an embodiment of the present invention. The superconducting magnet device 10 is used when a silicon single crystal is grown using a magnetic field application type Czochralski method (MCZ method) as will be described later.

超電導磁石装置１０は、大略すると真空容器１１，ギフォード・マクマホン式冷凍機１３（以下、ＧＭ冷凍機という），熱シールド１６，超電導コイル１８Ａ〜１８Ｄ，及びヒートパイプ２５Ａ〜２５Ｄ等により構成されている。   The superconducting magnet device 10 is roughly composed of a vacuum vessel 11, a Gifford-McMahon refrigerator (hereinafter referred to as a GM refrigerator), a heat shield 16, superconducting coils 18A to 18D, and heat pipes 25A to 25D. .

熱シールド１６は熱伝導率のよい銅やアルミニウムにより形成されており、真空容器１１に内設されている。この真空容器１１は、複数（本実施例では４台）のＧＭ冷凍機１３Ａ〜１３Ｄが配設されている。ＧＭ冷凍機１３Ａ〜１３Ｄは、それぞれ冷媒を圧縮する冷凍機コンプレッサ（図示せず）に接続されている。冷凍機コンプレッサで高圧に圧縮された冷媒（例えば、ヘリウムガス）は、ＧＭ冷凍機１３Ａ〜１３Ｄに供給される。   The heat shield 16 is made of copper or aluminum having good thermal conductivity, and is installed in the vacuum vessel 11. The vacuum vessel 11 is provided with a plurality (four in this embodiment) of GM refrigerators 13A to 13D. The GM refrigerators 13A to 13D are each connected to a refrigerator compressor (not shown) that compresses the refrigerant. The refrigerant (for example, helium gas) compressed to a high pressure by the refrigerator compressor is supplied to the GM refrigerators 13A to 13D.

この高圧冷媒は、ＧＭ冷凍機１３Ａ〜１３Ｄに配設されているモータ１７により駆動されるディスプレーサ（図示せず）により１段目冷却シリンダ１４Ａ及び２段目冷却シリンダ１４Ｂ内で膨張され、これにより各ＧＭ冷凍機１３Ａ〜１３Ｄに内設された蓄冷材は冷却される。また、膨張することにより低圧となった冷媒は、ＧＭ冷凍機１３Ａ〜１３Ｄから冷凍機コンプレッサに戻され再び高圧化される。   The high-pressure refrigerant is expanded in the first-stage cooling cylinder 14A and the second-stage cooling cylinder 14B by a displacer (not shown) driven by a motor 17 disposed in the GM refrigerators 13A to 13D. The regenerator material installed in each GM refrigerator 13A-13D is cooled. Moreover, the refrigerant | coolant which became low pressure by expanding is returned to the refrigerator compressor from GM refrigerator 13A-13D, and is high-pressure again.

このＧＭ冷凍機１３Ａ〜１３Ｄは、１段目冷却シリンダ１４Ａと２段目冷却シリンダ１４Ｂを有している。１段目冷却シリンダ１４Ａは熱シールド１６の天板部分と熱的に接続され、２段目冷却シリンダ１４Ｂは冷却ステージ１５と熱的に接続されている。また、冷却ステージ１５の下方には、超電導コイル１８Ａ〜１８Ｄが熱的に接続された状態で配設される。更に、冷却ステージ１５の下端と超電導コイル１８Ａ〜１８Ｄとの間には、後述するヒートパイプ２５Ａ〜２５Ｄを構成する放熱部２８及び吸熱部２７が伝熱体４４，４５を介して配設されている。   The GM refrigerators 13A to 13D have a first-stage cooling cylinder 14A and a second-stage cooling cylinder 14B. The first-stage cooling cylinder 14A is thermally connected to the top plate portion of the heat shield 16, and the second-stage cooling cylinder 14B is thermally connected to the cooling stage 15. In addition, below the cooling stage 15, superconducting coils 18A to 18D are arranged in a thermally connected state. Further, between the lower end of the cooling stage 15 and the superconducting coils 18A to 18D, a heat radiating portion 28 and a heat absorbing portion 27 constituting heat pipes 25A to 25D described later are disposed via heat transfer bodies 44 and 45, respectively. Yes.

よって、ＧＭ冷凍機１３が駆動すると、１段目冷却シリンダ１４Ａが熱シールド１６を冷却することにより外部の熱が熱シールド１６内に侵入するのを防止する。また、超電導コイル１８は、冷却ステージ１５，放熱部２８，伝熱体４４，吸熱部２７，伝熱体４５を介してＧＭ冷凍機１３（２段目冷却シリンダ１４Ｂ）により臨界温度以下（例えば、４Ｋ〜６Ｋ程度）に冷却される。これにより超電導コイル１８は、超電導状態を実現する。   Therefore, when the GM refrigerator 13 is driven, the first-stage cooling cylinder 14 </ b> A cools the heat shield 16 to prevent external heat from entering the heat shield 16. Further, the superconducting coil 18 is cooled below the critical temperature by the GM refrigerator 13 (second stage cooling cylinder 14B) through the cooling stage 15, the heat radiating section 28, the heat transfer body 44, the heat absorption section 27, and the heat transfer body 45 (for example, 4K to 6K). Thereby, the superconducting coil 18 realizes a superconducting state.

真空容器１１はステンレス鋼等により形成されており、その中央に円筒状の中空円筒２２を形成している。超電導コイル１８Ａ〜１８Ｄは、この中空円筒２２を囲繞するよう複数個配置されている（本実施例ではＧＭ冷凍機１３Ａ〜１３Ｄの台数に合わせて４個配置されている）。   The vacuum vessel 11 is formed of stainless steel or the like, and a cylindrical hollow cylinder 22 is formed at the center thereof. A plurality of superconducting coils 18A to 18D are arranged so as to surround this hollow cylinder 22 (in this embodiment, four are arranged in accordance with the number of GM refrigerators 13A to 13D).

また、４個の超電導コイル１８Ａ〜１８Ｄの配置（当社式）は既定の角度で配置され、その内の2個ずつ（例えば、超電導コイル１８Ａと超電導コイル１８Ｃ、超電導コイル１８Ｂと超電導コイル１８Ｄ）がペアとなるよう構成されている。よって、電源から各超電導コイル１８Ａ〜１８Ｄに電流が供給されて励磁が行われると、真空容器本体２１に形成された中空円筒２２には所定の水平磁界が発生し、この中空円筒２２は常温磁場空間２３として機能する。   The four superconducting coils 18A to 18D are arranged at a predetermined angle (two of them) (for example, the superconducting coil 18A and the superconducting coil 18C, and the superconducting coil 18B and the superconducting coil 18D). It is comprised so that it may become a pair. Therefore, when current is supplied from the power source to each of the superconducting coils 18A to 18D and excitation is performed, a predetermined horizontal magnetic field is generated in the hollow cylinder 22 formed in the vacuum vessel main body 21, and the hollow cylinder 22 has a room temperature magnetic field. It functions as a space 23.

一方、ＭＣＺ法によるシリコン単結晶を製造するシリコン単結晶製造装置３０は、この常温磁場空間２３内に配設され、超電導コイル１８Ａ〜１８Ｃが発生する磁界内でシリコン単結晶３６（インゴッド）が製造される。ここで、シリコン単結晶製造装置３０について簡単に説明しておく。   On the other hand, a silicon single crystal manufacturing apparatus 30 for manufacturing a silicon single crystal by the MCZ method is disposed in the room temperature magnetic field space 23, and a silicon single crystal 36 (ingot) is manufactured in a magnetic field generated by the superconducting coils 18A to 18C. Is done. Here, the silicon single crystal manufacturing apparatus 30 will be briefly described.

本実施例に係る超電導磁石装置１０は、常温強磁場空間２３にシリコン単結晶製造装置３０を設けた構成としている。この超電導磁石装置１０は、加熱炉３１内にルツボ３２,ヒータ３３，引き上げワイヤー３５等を設けた構成とされている。   The superconducting magnet apparatus 10 according to the present embodiment has a configuration in which a silicon single crystal manufacturing apparatus 30 is provided in a room temperature strong magnetic field space 23. The superconducting magnet device 10 is configured such that a crucible 32, a heater 33, a pulling wire 35 and the like are provided in a heating furnace 31.

この超電導磁石装置１０を用いてシリコン単結晶３６のインゴットを製造するには、先ずシリコン単結晶の原料となる他結晶シリコン片（ナゲット）をルツボ３２に装填し、ヒータ３３により加熱溶融させる。そして、引き上げワイヤー３５の先端に予め種結晶３４を設けておき、これを溶融した他結晶シリコンに接触させ、回転させながら引き上げワイヤー３５を引き上げる。これにより、種結晶３４の下部にはシリコン単結晶３６が形成される。   In order to manufacture an ingot of the silicon single crystal 36 using the superconducting magnet device 10, first, another crystal silicon piece (nugget) as a raw material of the silicon single crystal is loaded into the crucible 32 and heated and melted by the heater 33. Then, a seed crystal 34 is provided in advance at the tip of the pulling wire 35, this is brought into contact with molten other crystalline silicon, and the pulling wire 35 is pulled up while being rotated. As a result, a silicon single crystal 36 is formed below the seed crystal 34.

この際、ＭＣＺ法では、ルツボ３２内の融液に対して強磁界を印加することが行なわれる。これは、ルツボ３２内の融液に磁界を印加することにより、ルツボ３２内での融液の対流を抑制し、これによりシリコン単結晶３６に溶け込む酸素量を低減させるためである。超電導磁石装置１０は、このルツボ３２内の融液に印加する磁界を生成するのに用いられている。   At this time, in the MCZ method, a strong magnetic field is applied to the melt in the crucible 32. This is because by applying a magnetic field to the melt in the crucible 32, convection of the melt in the crucible 32 is suppressed, thereby reducing the amount of oxygen dissolved in the silicon single crystal 36. The superconducting magnet device 10 is used to generate a magnetic field to be applied to the melt in the crucible 32.

続いて、本発明の要部となるヒートパイプ２５について説明する。本実施例では、４ホンのヒートパイプ２５が設けられているが、個々のヒートパイプを指す場合にはヒートパイプ２５Ａ〜２５Ｄと符号を付し、総称する場合にはヒートパイプ２５と符号を付すものとする。   Then, the heat pipe 25 used as the principal part of this invention is demonstrated. In the present embodiment, a four-phone heat pipe 25 is provided, but when referring to individual heat pipes, reference numerals are assigned to the heat pipes 25A to 25D, and when referring collectively, reference numerals are assigned to the heat pipes 25. Shall.

図４は、説明の便宜上、円筒状の真空容器１１を展開した状態を示した図である。よって、同図に示されるように４台のＧＭ冷凍機１３Ａ〜１３Ｄが並設された図となっている。また、図４では図示の便宜上、隣接する各ＧＭ冷凍機１３Ａ〜１３Ｄは等間隔のように図示されているが、実際はＧＭ冷凍機１３ＡとＧＭ冷凍機１３Ｄとの間、及びＧＭ冷凍機１３ＢとＧＭ冷凍機１３Ｃとの間は大きく離間している（配置例として、図２参照）。   FIG. 4 is a view showing a state where the cylindrical vacuum vessel 11 is developed for convenience of explanation. Therefore, as shown in the figure, four GM refrigerators 13A to 13D are arranged in parallel. Further, in FIG. 4, for convenience of illustration, adjacent GM refrigerators 13A to 13D are illustrated at regular intervals, but in actuality, between GM refrigerator 13A and GM refrigerator 13D, and GM refrigerator 13B, It is greatly separated from the GM refrigerator 13C (see FIG. 2 as an arrangement example).

このため、仮に一台のＧＭ冷凍機（例えばＧＭ冷凍機１３Ａ）が結晶引き上げ中に故障し、他のＧＭ冷凍機ＧＭ冷凍機１３Ｂ，１３Ｄの余裕冷凍能力を利用して支援しようとしても、従来のように銅等の熱伝導材料を用いた構成では熱伝導効率が悪く、故障したＧＭ冷凍機１３Ａを確実に支援することが困難であったことは前述した通りである。   For this reason, even if one GM refrigerator (for example, GM refrigerator 13A) fails during crystal pulling and attempts to support using the freezing capacity of the other GM refrigerators GM refrigerators 13B and 13D, As described above, it is difficult to reliably support the failed GM refrigerator 13A with a configuration using a heat conductive material such as copper as described above.

そこで本実施例では、従来用いていた銅等の熱伝導材料に代えて、ヒートパイプ２５Ａ〜２５Ｄを用いて複数のＧＭ冷凍機１３Ａ〜１３Ｄを熱的に連結し、一の冷凍機で発生する寒冷の一部が他の冷凍機にヒートパイプ２５Ａ〜２５Ｄを介して熱伝導されるよう構成したことを特徴とするものである。よって、各ＧＭ冷凍機１３Ａ〜１３Ｄは、ヒートパイプ２５Ａ〜２５Ｄにより環状に手を繋いだような状態となる。   Therefore, in this embodiment, instead of the conventionally used heat conducting material such as copper, a plurality of GM refrigerators 13A to 13D are thermally connected using heat pipes 25A to 25D, and generated in one refrigerator. A part of the cold is configured to be thermally conducted to other refrigerators through the heat pipes 25A to 25D. Therefore, each GM refrigerator 13A-13D will be in the state which connected the hand circularly with heat pipe 25A-25D.

ヒートパイプ２５（２５Ａ〜２５Ｄ）は、図５（Ａ）に拡大して示すように、パイプ本体２６，吸熱部２７，放熱部２８，及び作動液３７等により構成されている。このヒートパイプ２５は、離れた場所に熱を高速に伝達する機能を奏するものである。   The heat pipe 25 (25A to 25D) includes a pipe body 26, a heat absorbing portion 27, a heat radiating portion 28, a working fluid 37, and the like as shown in an enlarged view in FIG. The heat pipe 25 has a function of transferring heat to a distant place at high speed.

吸熱部２７は、例えば銅材料などの高熱伝導材により形成されている。また、放熱部２８は、銅材料などの高熱伝導材により形成されている。また、吸熱部２７と放熱部２８とを繋ぐパイプ本体２６は、ステンレス，銅，アルミ等により形成されている。更に、パイプ本体２６内に充填される作動液３７は、本実施例では液体ヘリウムを用いている。   The heat absorbing portion 27 is formed of a high heat conductive material such as a copper material. Moreover, the thermal radiation part 28 is formed with high heat conductive materials, such as a copper material. Further, the pipe body 26 that connects the heat absorbing portion 27 and the heat radiating portion 28 is formed of stainless steel, copper, aluminum or the like. Further, the working fluid 37 filled in the pipe body 26 uses liquid helium in this embodiment.

ヒートパイプ２５の動作原理は、次の通りである。即ち、吸熱部２７では作動液３７の蒸発が起こり、その蒸気は放熱部２８に移動し凝縮する。ここで蒸発潜熱の受け渡しが行われ、凝縮した作動液３７は吸熱部２７に還流する。この繰り返しで吸熱部２７から放熱部２８への熱伝達が行われる。このヒートパイプ２５は、従来において高熱伝導材料として一般に使用されていた銅材料と熱を運ぶ能力を比較した場合、等価な断面積にてヒートパイプは銅材料の約10〜100倍の能力を有する。   The operation principle of the heat pipe 25 is as follows. That is, the working fluid 37 evaporates in the heat absorbing portion 27, and the vapor moves to the heat radiating portion 28 and condenses. Here, the latent heat of vaporization is transferred, and the condensed hydraulic fluid 37 is returned to the heat absorbing portion 27. By repeating this, heat transfer from the heat absorbing portion 27 to the heat radiating portion 28 is performed. The heat pipe 25 has a capacity approximately 10 to 100 times that of the copper material with an equivalent cross-sectional area when compared with a copper material that is generally used as a high heat conductive material in the past. .

図５（Ｂ），（Ｃ）は、図５（Ａ）に示すヒートパイプ２５の変形例を示している。図５（Ｂ）に示すヒートパイプ４０は、図５（Ａ）に示すヒートパイプ２５ではパイプ本体２６が単管式であったものを、二重管式のパイプ本体４２としたものである。また、図５（Ｃ）に示すヒートパイプ４１は、パイプ本体４３を復管式としたものである。   5B and 5C show a modification of the heat pipe 25 shown in FIG. A heat pipe 40 shown in FIG. 5B is a double pipe type pipe body 42 in which the pipe body 26 is a single pipe type in the heat pipe 25 shown in FIG. 5A. Moreover, the heat pipe 41 shown to FIG. 5 (C) makes the pipe main body 43 a return pipe type.

再び図４に戻り、説明を続ける。ヒートパイプ２５Ａの放熱部２８はＧＭ冷凍機１３Ａに接続され、吸熱部２７はＧＭ冷凍機１３Ｂに接続されている。同様に、ヒートパイプ２５Ｂの放熱部２８はＧＭ冷凍機１３Ｂに接続されると共に吸熱部２７はＧＭ冷凍機１３Ｃに接続され、ヒートパイプ２５Ｃの放熱部２８はＧＭ冷凍機１３Ｃに接続されると共に吸熱部２７はＧＭ冷凍機１３Ｄに接続され、ヒートパイプ２５Ｄの放熱部２８はＧＭ冷凍機１３Ｄに接続されると共に吸熱部２７はＧＭ冷凍機１３Ａに接続される。   Returning to FIG. 4 again, the description will be continued. The heat radiation part 28 of the heat pipe 25A is connected to the GM refrigerator 13A, and the heat absorption part 27 is connected to the GM refrigerator 13B. Similarly, the heat radiation part 28 of the heat pipe 25B is connected to the GM refrigerator 13B and the heat absorption part 27 is connected to the GM refrigerator 13C, and the heat radiation part 28 of the heat pipe 25C is connected to the GM refrigerator 13C and absorbs heat. The unit 27 is connected to the GM refrigerator 13D, the heat radiating unit 28 of the heat pipe 25D is connected to the GM refrigerator 13D, and the heat absorbing unit 27 is connected to the GM refrigerator 13A.

更に、個々のＧＭ冷凍機１３Ａ〜１３Ｄにおける吸熱部２７と放熱部２８との配設位置に注目すると、放熱部２８は冷却ステージ１５の直下位置に配設され、吸熱部２７は放熱部２８より下部に配設されている。また、放熱部２８と吸熱部２７との間には、銅等の熱伝導材料からなる伝熱体４４が設けられている。更に、吸熱部２７の下部には、銅等の熱伝導材料からなる伝熱体４５が配設されており、伝熱体４５の下端部は超電導コイル１８Ａ〜１８Ｄと熱的に接続されている。   Further, when attention is paid to the arrangement positions of the heat absorption part 27 and the heat radiation part 28 in each of the GM refrigerators 13A to 13D, the heat radiation part 28 is arranged immediately below the cooling stage 15, and the heat absorption part 27 is provided by the heat radiation part 28. Arranged at the bottom. A heat transfer body 44 made of a heat conductive material such as copper is provided between the heat radiating section 28 and the heat absorbing section 27. Further, a heat transfer body 45 made of a heat conductive material such as copper is disposed below the heat absorption section 27, and the lower end of the heat transfer body 45 is thermally connected to the superconducting coils 18A to 18D. .

ヒートパイプ２５Ａ〜２５Ｄを上記構成とすることにより、放熱部２８は吸熱部２７よりも高い位置に配置されることとなる。また、このように放熱部２８を吸熱部２７よりも高い位置に配置することにより、パイプ本体２６は傾斜した構成となる。   By setting the heat pipes 25 </ b> A to 25 </ b> D to the above configuration, the heat radiating unit 28 is arranged at a position higher than the heat absorbing unit 27. Further, the pipe body 26 is inclined by disposing the heat dissipating part 28 at a position higher than the heat absorbing part 27 in this way.

このようにヒートパイプ２５Ａ〜２５Ｄを構成するのは、作動液３７の蒸発と凝縮で起こる循環移動を重力により効果的に作用させるためである。即ち、吸熱部２７が放熱部２８よりも高い位置に配置される場合は作動液３７の循環は行われず、熱の伝達を行うことができなくなってしまうからである。   The heat pipes 25 </ b> A to 25 </ b> D are configured in this way in order to cause the circulation movement caused by the evaporation and condensation of the hydraulic fluid 37 to act effectively by gravity. That is, when the heat absorption part 27 is arranged at a position higher than the heat radiation part 28, the working fluid 37 is not circulated and heat cannot be transmitted.

また、上記構成とすることにより、各ＧＭ冷凍機１３Ａ〜１３Ｄの冷却シリンダ１４Ａ，１４Ｂに対し、吸熱部２７と放熱部２８は直列に接続された構成となる。これにより、ヒートパイプ２５Ａ〜２５Ｄを設けても、吸熱部２７と放熱部２８がコンパクトな構造で各ＧＭ冷凍機１３Ａ〜１３Ｄに接続されるため、ヒートパイプ２５Ａ〜２５Ｄを設けても超電導磁石装置１０が徒に大型化するのを防止することができる。   Moreover, by setting it as the said structure, it becomes the structure by which the heat absorption part 27 and the thermal radiation part 28 were connected in series with respect to cooling cylinder 14A, 14B of each GM refrigerator 13A-13D. As a result, even if the heat pipes 25A to 25D are provided, the heat absorption part 27 and the heat dissipation part 28 are connected to the GM refrigerators 13A to 13D with a compact structure. It is possible to prevent the size of 10 from becoming large.

更に、本実施例では各ヒートパイプ２５Ａ〜２５Ｄに、引き出し配管５６を設けると共に、この各引き出し配管５６に封じ切り弁５５を配設した構成としている。このように、各ヒートパイプ２５Ａ〜２５Ｄに封じ切り弁５５および引き出し配管５６を設けることにより、パイプ本体２６に対する作動液３７の充填を容易に行うことができる。   Further, in the present embodiment, a drawing pipe 56 is provided in each of the heat pipes 25 </ b> A to 25 </ b> D, and a sealing valve 55 is provided in each drawing pipe 56. Thus, by providing the heat shut-off valve 55 and the lead-out pipe 56 in each of the heat pipes 25A to 25D, the pipe body 26 can be easily filled with the working fluid 37.

上記のように本実施例に係る超電導磁石装置１０によれば、ヒートパイプ２５Ａ〜２５Ｄを用いて複数のＧＭ冷凍機１３Ａ〜１３Ｄを連結したため、各ＧＭ冷凍機１３Ａ〜１３Ｄの間が遠く離間している場合であっても、故障したＧＭ冷凍機に対して他のＧＭ冷凍機が発生する寒冷の一部を効率よく伝導することができ、確実に支援することが可能となる。   As described above, according to the superconducting magnet device 10 according to the present embodiment, since the plurality of GM refrigerators 13A to 13D are connected using the heat pipes 25A to 25D, the GM refrigerators 13A to 13D are far apart. Even in this case, it is possible to efficiently conduct a part of the cold generated by the other GM refrigerator to the failed GM refrigerator, and it is possible to provide reliable support.

本実施例における、具体的な支援の一例について説明する。いま、４台あるＧＭ冷凍機１３Ａ〜１３Ｄの内の一台（例えば、ＧＭ冷凍機１３Ａ）が故障を想定すると、そのＧＭ冷凍機１３Ａ自身は冷却能力を失い、常温部（装置外部）からの入熱が当該ＧＭ冷凍機１３Ａを通り抜け超電導コイル１８Ａに熱伝導し、超電導コイル１８Ａを昇温させることになる。   An example of specific support in the present embodiment will be described. Assuming that one of the four GM refrigerators 13A to 13D (for example, GM refrigerator 13A) is faulty, the GM refrigerator 13A itself loses its cooling capacity, and the The heat input passes through the GM refrigerator 13A and conducts heat to the superconducting coil 18A, thereby raising the temperature of the superconducting coil 18A.

ここで、故障したＧＭ冷凍機１３Ａより超電導コイル１８Ａの冷却部（故障がなければ４Ｋで冷却される箇所）に侵入する入熱量は、例えば約0．6〜0．9Ｗとなる。従って、この熱量を故障の起きていない他の3台のＧＭ冷凍機１３Ｂ〜１３Ｄで効率よく吸収することが必要となる。   Here, the amount of heat input from the failed GM refrigerator 13A into the cooling portion of the superconducting coil 18A (location cooled by 4K if there is no failure) is, for example, about 0.6 to 0.9 W. Therefore, it is necessary to efficiently absorb this amount of heat by the other three GM refrigerators 13B to 13D in which no failure has occurred.

正常時における各ＧＭ冷凍機１３Ａ〜１３Ｄは、一台当たりの冷凍能力（４Ｋとする冷却能力）は約1Wであり、前述した通り各々の約0．3W分は余力としている。従って、故障の起きていない他の3台のＧＭ冷凍機１３Ｂ〜１３Ｄの全体年の余力の合計は、0．3W×３台＝0．9Wとなる。よって、ヒートパイプヒートパイプ２５Ａ〜２５Ｄを用い、この余力となる寒冷を効率よく支援側のＧＭ冷凍機１３Ａに熱移動させる。これにより、ＧＭ冷凍機１３Ａに故障が発生しても、他のＧＭ冷凍機１３Ｂ〜１３Ｄにより支援が行われるため、超電導磁石装置１０を停止させる必要はなく、結晶引き上げに支障が発生することを防止できる。尚、通常時においては、ヒートパイプヒートパイプ２５Ａ〜２５Ｄは、各ＧＭ冷凍機１３Ａ〜１３Ｄ間における温度バラつきを均熱化する機能を奏するため、安定した冷却運転を行うことが可能となる。   Each of the GM refrigerators 13A to 13D in a normal state has a refrigeration capacity per unit (a cooling capacity of 4K) of about 1 W, and as described above, each GM refrigerator has a remaining capacity of about 0.3 W. Therefore, the total remaining capacity of the other three GM refrigerators 13B to 13D in which no failure has occurred is 0.3 W × 3 units = 0.9 W. Therefore, using the heat pipes heat pipes 25A to 25D, the cold that becomes the remaining power is efficiently transferred to the support side GM refrigerator 13A. As a result, even if a failure occurs in the GM refrigerator 13A, since the other GM refrigerators 13B to 13D provide support, there is no need to stop the superconducting magnet device 10 and troubles in crystal pulling may occur. Can be prevented. In normal times, the heat pipes heat pipes 25A to 25D have a function of equalizing the temperature variation between the GM refrigerators 13A to 13D, so that a stable cooling operation can be performed.

尚、上記したように、ＧＭ冷凍機１３Ａ〜１３Ｄのいずれか（例えば、ＧＭ冷凍機１３Ａ）に故障が発生した場合、ＧＭ冷凍機１３Ａ自身は冷却能力を失うため、常温部（装置外部）からの入熱が当該ＧＭ冷凍機１３Ａを通り抜け超電導コイル１８Ａに熱伝導し、超電導コイル１８Ａを昇温させることになる。   As described above, when a failure occurs in any one of the GM refrigerators 13A to 13D (for example, the GM refrigerator 13A), the GM refrigerator 13A itself loses the cooling capacity. The heat input passes through the GM refrigerator 13A and is thermally conducted to the superconducting coil 18A, thereby raising the temperature of the superconducting coil 18A.

そこで、図６に示すように、真空容器１１に各ＧＭ冷凍機１３Ａ〜１３Ｄを着脱可能に収納する副真空容器５０を設けておき、この副真空容器５０内にＧＭ冷凍機１３Ａ〜１３Ｄを装着する構成としてもよい。   Therefore, as shown in FIG. 6, a sub-vacuum container 50 for detachably storing each GM refrigerator 13 </ b> A to 13 </ b> D is provided in the vacuum container 11, and the GM refrigerators 13 </ b> A to 13 </ b> D are mounted in the sub-vacuum container 50. It is good also as composition to do.

図６（Ａ）は、通常時（以上が発生していない状態）を示している。この状態では、ＧＭ冷凍機１３Ａ〜１３Ｄの２段目冷却シリンダ１４Ｂの先端は、冷却ステージ１５に接触した構成となっている。このため、２段目冷却シリンダ１４Ｂと冷却ステージ１５は熱的に接続され、２段目冷却シリンダ１４Ｂの寒冷は冷却ステージ１５に伝導する。   FIG. 6A shows a normal time (a state where the above has not occurred). In this state, the tip of the second stage cooling cylinder 14 </ b> B of the GM refrigerators 13 </ b> A to 13 </ b> D is in contact with the cooling stage 15. Therefore, the second stage cooling cylinder 14B and the cooling stage 15 are thermally connected, and the cold of the second stage cooling cylinder 14B is conducted to the cooling stage 15.

これに対し、図６（Ｂ）は、ＧＭ冷凍機１３Ａ〜１３Ｄに異常が発生した状態を示している。ＧＭ冷凍機１３Ａ〜１３Ｄに異常が発生した場合には、ＧＭ冷凍機１３Ａ〜１３Ｄを副真空容器５０から矢印Ｚ方向に所定量（本実施例では、ΔＨで示す量）だけ引き抜く処理を行う。これにより、２段目冷却シリンダ１４Ｂの先端は、冷却ステージ１５から離間した状態、即ち熱的に分離された構成となる。   On the other hand, FIG. 6 (B) shows a state where an abnormality has occurred in the GM refrigerators 13A to 13D. When an abnormality occurs in the GM refrigerators 13A to 13D, a process of pulling out the GM refrigerators 13A to 13D from the auxiliary vacuum container 50 in the arrow Z direction by a predetermined amount (in the present embodiment, an amount indicated by ΔH) is performed. As a result, the tip of the second-stage cooling cylinder 14B is separated from the cooling stage 15, that is, thermally separated.

よって、２段目冷却シリンダ１４Ｂとヒートパイプ２５との熱的な接続を解除できるため、故障したＧＭ冷凍機１３Ａ〜１３Ｄを介して外部の熱が超電導コイル１８Ａ〜１８Ｄに伝導することを低減できる。   Therefore, since the thermal connection between the second-stage cooling cylinder 14B and the heat pipe 25 can be released, it is possible to reduce the conduction of external heat to the superconducting coils 18A to 18D via the failed GM refrigerators 13A to 13D. .

図１は、従来の一例である超電導磁石装置の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a conventional superconducting magnet device. 図２は、従来の一例である超電導磁石装置の平面図である。FIG. 2 is a plan view of a conventional superconducting magnet device. 図３は、本発明の一実施例である超電導磁石装置の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a superconducting magnet device according to an embodiment of the present invention. 図４は、本発明の一実施例である超電導磁石装置の展開図である。FIG. 4 is a development view of a superconducting magnet device according to an embodiment of the present invention. 図５は、ヒートパイプを説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining a heat pipe. 図６は、ＧＭ冷凍機を副真空容器に対して離脱可能とした構成を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a configuration in which the GM refrigerator can be detached from the sub-vacuum container.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 超電導磁石装置
１１ 真空容器本体
１３Ａ〜１３Ｄ ＧＭ冷凍機
１４Ａ １段目冷却シリンダ
１４Ｂ ２段目冷却シリンダ
１５ 冷却ステージ
１６ 熱シールド
１８Ａ〜１８Ｄ 超電導コイル
２３ 常温強磁場空間
２５，２５Ａ〜２５Ｄ，４０，４１ ヒートパイプ
２６，４２，４３ パイプ本体
２７ 吸熱部
２８ 放熱部
３０ シリコン単結晶製造装置
４４，４５ 伝熱体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Superconducting magnet apparatus 11 Vacuum container main body 13A-13D GM refrigerator 14A First stage cooling cylinder 14B Second stage cooling cylinder 15 Cooling stage 16 Heat shield 18A-18D Superconducting coil 23 Room temperature strong magnetic field space 25, 25A-25D, 40, 41 heat pipes 26, 42, 43 pipe main body 27 heat absorbing part 28 heat radiating part 30 silicon single crystal manufacturing apparatus 44, 45 heat transfer body

Claims (4)

磁場を発生する複数の超電導コイルと、該超電導コイルを冷却する複数の冷凍機とを有する冷凍機冷却型超電導磁石装置において、
前記複数の冷凍機間をヒートパイプを用いて連結し、一の前記冷凍機で発生する寒冷の一部が他の冷凍機に伝導されるよう構成したことを特徴とする冷凍機冷却型超電導磁石装置。 In a refrigerator-cooled superconducting magnet device having a plurality of superconducting coils that generate a magnetic field and a plurality of refrigerators that cool the superconducting coils,
A refrigerator-cooled superconducting magnet, wherein the plurality of refrigerators are connected using a heat pipe, and a part of the cold generated in the one refrigerator is conducted to another refrigerator. apparatus. 前記冷凍機の冷却シリンダには２本の前記ヒートパイプが接続され、
かつ、一方の前記ヒートパイプの放熱部と、他方の前記ヒートパイプの吸熱部とが前記冷却シリンダに直列に接続されていることを特徴とする請求項１記載の冷凍機冷却型超電導磁石装置。 The two heat pipes are connected to the cooling cylinder of the refrigerator,
2. The refrigerator-cooled superconducting magnet apparatus according to claim 1, wherein a heat dissipating part of one of the heat pipes and a heat absorbing part of the other heat pipe are connected in series to the cooling cylinder. 前記一対の冷凍機間に配設された前記ヒートパイプは、内設される作動液を充填するための配管と、該配管を開閉する弁装置とを有することを特徴とする請求項１または２記載の冷凍機冷却型超電導磁石装置。   The said heat pipe arrange | positioned between said pair of refrigerators has piping for filling the hydraulic fluid provided internally, and a valve apparatus which opens and closes this piping. The refrigerator-cooled superconducting magnet device as described. 前記冷凍機は、前記冷却シリンダと前記ヒートパイプとの熱的な接続を解除しうる構成で真空容器に取り付けられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の冷凍機冷却型超電導磁石装置。   The refrigerator cooling according to any one of claims 1 to 3, wherein the refrigerator is attached to the vacuum container in a configuration capable of releasing a thermal connection between the cooling cylinder and the heat pipe. Type superconducting magnet device.
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