JP4157424B2 - Refrigerator cooled superconducting magnet device - Google Patents

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JP4157424B2 JP2003144941A JP2003144941A JP4157424B2 JP 4157424 B2 JP4157424 B2 JP 4157424B2 JP 2003144941 A JP2003144941 A JP 2003144941A JP 2003144941 A JP2003144941 A JP 2003144941A JP 4157424 B2 JP4157424 B2 JP 4157424B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は冷凍機冷却型超電導マグネット装置に係り、特に超電導コイルを冷却する冷凍機を有した冷凍機冷却型超電導マグネット装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
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なわれている(例えば、特許文献1参照)。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マグネット装置を用いて行なわれている。
【0003】
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。
【0004】
超電導磁石装置100は、大略すると真空容器本体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),熱シールド板116,超電導コイル118,及び冷凍機コンプレッサ117等により構成されている。
【0005】
熱シールド板116は真空容器本体111に内設されており、この真空容器本体111にはGM冷凍機113が配設されている。GM冷凍機113は冷媒を圧縮する冷凍機コンプレッサ117に接続されており、冷凍機コンプレッサ117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113に供給される。
【0006】
この高圧冷媒は、GM冷凍機113内でモータ113A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117に戻されて再び高圧化される。
【0007】
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は熱シールド板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。
【0008】
よって、GM冷凍機113が熱シールド板116を冷却することにより外部の熱が熱シールド板116内に侵入するのを防止し、かつ超電導コイル118は冷却ステージ115を介してGM冷凍機113(2段目冷却シリンダ114B)により臨界温度以下に冷却される。これにより超電導コイル118は、超電導状態を実現する。
【0009】
真空容器本体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。
【0010】
【特許文献1】
特開2001−302392号公報(第0011〜0012段落、図1参照)
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のように超電導磁石装置100にシリコン単結晶製造装置130を組み込んだ構成では、シリコン単結晶製造装置130は超電導磁石装置100の内側に位置するため、シリコン単結晶製造装置130の内部を観察するときや、ルツボにシリコン多結晶を投入するときは、作業者は図示されるようにどうしても真空容器本体111の天板112上に立って作業を行なう必要がある。
【0012】
しかしながら、従来の超電導磁石装置100では、GM冷凍機113は単に真空容器本体111に配設された構成であったため、モータ113Aはいわゆる剥き出しの状態で、天板112から突出した構成とされていた。このため、従来の超電導磁石装置100では、作業者はモータ113Aが突出した天板112上で作業を行なう必要が有り、安全性の面で問題があった。
【0013】
一方、超電導コイル118は、常温強磁場空間123内に配設されたシリコン単結晶製造装置130に対して強力な磁界を発生するものである。この発生磁界は、常温強磁場空間123内のみに留まるものではなく、その一部は常温強磁場空間123の外部にも漏れ出す(以下、この磁界を漏れ磁界という)。
【0014】
この漏れ磁界がGM冷凍機113のモータ113Aに印加されると、この漏れ磁界によりモータ113Aの安定性が劣化したり、またモータ113Aに振動が発生したりしてしまう。モータ113Aが不安定になると、適正な冷却処理を行なうことが出来なくなるおそれがあり、また振動が発生した場合にはシリコン単結晶製造装置130によるシリコン単結晶の引き上げ処理に悪影響を及ぼすおそれがある。
【0015】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、真空容器本体上における作業の安全性を高めると共に、漏れ磁界による冷凍機の誤動作の発生を抑制しうる冷凍機冷却型超電導マグネット装置を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
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。
【0017】
請求項1記載の発明は、
電極を介して供給される電力により励磁する超電導コイルと、
モータにより駆動して前記超電導コイルを冷却する冷凍機と、
前記超電導コイルが収納されると共に、前記冷凍機が取り付けられる真空容器と、
を有する冷凍機冷却型超電導マグネット装置において、
磁性材料よりなり、前記容器の天板から突出する前記モータ及び前記電極を覆うよう前記真空容器の天板の上部に配設されることにより前記モータ及び前記電極をシールドし、かつ平面視したときの外形が前記真空容器を平面視した形状と略等しく形成されてなるシールドカバーと、
該シールドカバーの天板部を平坦面とすると共に、該シールドカバーの天板部が人の作業領域としての強度を有する構成とした特徴とする冷凍機冷却型超電導マグネット装置。
【0018】
上記発明によれば、磁性材料よりなるカバーを容器の天板から突出するモータを覆うよう配設したことにより、超電導コイルが発生する磁界はカバーによりシールドされ、モータに影響を及ぼすことを防止できる。このため、超電導コイルが発生する磁界によりモータが適正に回転しなかったり、またモータに振動が発生したりすることを防止できる。
【0019】
また、カバーの天板部は平坦面とされており、かつカバーの天板部は人の作業領域としての強度を有しているため、例えばメンテナンス等のために作業者がカバーの天板部に乗ったとしても、作業者の安全性を確保することができる。
【0021】
また、カバーは容器の天板から突出する電極をも覆うよう構成されているため、この電極が作業者の邪魔になることを防止できる。
【0022】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
【0023】
図1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。
【0024】
超電導磁石装置10は、大略すると真空容器本体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),熱シールド板16,超電導コイル18,冷凍機コンプレッサ17,及びシールドカバー25等により構成されている。
【0025】
熱シールド板16は真空容器本体11に内設されており、この真空容器本体111にはGM冷凍機13が配設されている。GM冷凍機13は冷媒を圧縮する冷凍機コンプレッサ17に接続されており、冷凍機コンプレッサ17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13に供給される。
【0026】
この高圧冷媒は、GM冷凍機13に配設されているモータ13Aにより駆動されるディスプレーサ(図示せず)によりシリンダ14A,14B内で膨張され、これによりGM冷凍機13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17に戻されて再び高圧化される。
【0027】
このGM冷凍機13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は天板16Aに熱的に接続され、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。
【0028】
よって、GM冷凍機13が熱シールド板16を冷却することにより外部の熱が熱シールド板16内に侵入するのを防止し、かつ超電導コイル18は冷却ステージ15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。
【0029】
真空容器本体11は、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18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。また、超電導コイル18は、リード21を介して電流が供給される。このリード21は、天板12から突出した端部に配線19が接続されており、この配線19は図示しない電源に接続されている。また、リード21の他端は熱シールド板16の内部まで延出しており、超電導コイル18と電気的に接続されている。
【0030】
よって、電源から配線19,リード21を介して超電導コイル18に電流が供給されて超電導コイル18が励磁すると、真空容器本体21に形成された中空円筒22には所定の磁界が発生し、よってこの中空円筒22は常温磁場空間23として機能する。尚、図示しないが、リード21は外部の熱が超電導コイル18に伝わらないような構成とされている。
【0031】
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。
【0032】
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,ピアノ線35等を設けた構成とされている。
【0033】
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、ピアノ線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、回転させながらピアノ線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。
【0034】
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。
【0035】
また、シリコン単結晶製造装置30は超電導磁石装置10の内側に位置するため、シリコン単結晶製造装置30の内部を観察するときや、ルツボ32にシリコン多結晶を投入するとき、作業者は図示されるようにどうしても超電導磁石装置10の上部に立って作業を行なう必要があることは、前述した通りである。
【0036】
ここで、本実施例に係る超電導磁石装置10において、真空容器本体11の上部に注目する。本実施例では、真空容器本体11の天板12の上部に、シールドカバー25が配設されている。
【0037】
このシールドカバー25は、磁性材(例えば、軟鋼)により形成されている。このシールドカバー25は、真空容器本体11の天板12から突出するGM冷凍機13のモータ13A及びリード21を覆うよう設けられている。また、シールドカバー25の天板部26は、平坦面となるよう構成されている。
【0038】
具体的には、シールドカバー25の厚さ(図中、上下方向の厚さ)は、モータ13Aの天板12からの突出量及びリード21のリード21からの突出量よりも大きくなるよう構成されており、またシールドカバー25の内部にはモータ収納室27及び配線収納室28が形成されている。
【0039】
このシールドカバー25は、後述するように磁気シールドを行なうカバーとしても機能する。このため、モータ収納室27及び配線収納室28の外部に開口する位置は天板部26の側面とされており、またその開口の大きさも可能な限り小さく設定されている。
【0040】
モータ収納室27は内部にモータ13Aを収納する凹部であり、GM冷凍機13(モータ13A)の配設位置に対応するよう形成されている。また、配線収納室28は、リード21及び配線19を収納する凹部であり、リード21及び配線19の配設位置に対応するよう形成されている。よって、シールドカバー25は、その内部にモータ13A,配線19,及びリード21を収納し得る構成とされており、よってシールドカバー25の天板部26を平坦面とすることができる。
【0041】
また、シールドカバー25の平面視したときの外形は、真空容器本体11を平面視したときの外形と略等しく形成されている。そして、シールドカバー25の中央位置には、中空円筒22と同一径の中央開口29が形成されている。従って、真空容器本体11上にシールドカバー25を設けても、このシールドカバー25がシリコン単結晶製造装置30の邪魔になるようなことはない。
【0042】
更に、シールドカバー25は、シリコン単結晶製造装置30に対して所定の処理を行なう作業領域としての強度を有する構成とされている。具体的には、通常シリコン単結晶製造装置30に対して処理を行なう際に天板部26に乗る人数の作業者がシールドカバー25に乗っても、変形等が発生しない強度をシールドカバー25に持たせている。
【0043】
上記したように、本実施例に係る超電導磁石装置10は、磁性材料よりなるシールドカバー25を真空容器本体11の天板12から突出する構成物、具体的にはモータ13A,配線19,及びリード21を覆うよう配設したことにより、超電導コイル18が発生する磁界はシールドカバー25によりシールドされる。
【0044】
このため、漏れ磁界がモータ13Aに悪影響を及ぼすことを防止でき、よって超電導コイル18が発生する磁界によりモータ13Aが適正に回転しなかったり、またモータ13Aに振動が発生したりすることを防止できる。
【0045】
また、シールドカバー25の天板部26は、前記のように平坦面とされている。また、シールドカバー25の天板部26は、人の作業領域としての強度を有している。更に、シールドカバー25に形成されたモータ収納室27及び配線収納室28は、シールドカバー25の側面に開口しており、天板部26に開口していない。このため、メンテナンス等のために作業者がシールドカバー25の天板部26上に乗ったとしても、作業者の安全性を確保することができる。
【0046】
尚、本実施例では、シールドカバー25により真空容器本体11の天板部26から突出したモータ13A,配線19,リード21を覆う構成としたが、他にも天板部26から突出した構成がある場合には、これらをシールドカバー25により覆う構成としててもよい。
【0047】
また、本実施例では、シールドカバー25の天板部26を完全な平坦面とした構成を示した。しかしながら上記説明から明らかなように、シールドカバー25の天板部に凹凸が存在しても、作業者が天板部26上で作業を行なう際に十分な安全性を確保しうる程度の凹凸であれば、この凹凸を有する天板部も請求項1に係る発明でいう平坦面に含まれるものとする。
【0048】
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、超電導コイルが発生する磁界によりモータが悪影響を受けることを防止できると共に、作業者がカバーの天板部に乗って作業したとしても、作業者に対する十分な安全性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である冷凍機冷却型超電導マグネット装置の構成図である。
【図2】従来の一例である冷凍機冷却型超電導マグネット装置の構成図である。
【符号の説明】
10 超電導磁石装置
11 真空容器本体
12 天板
13 GM冷凍機
15 冷却ステージ
16 熱シールド板
18 超電導コイル
21 リード
23 常温強磁場空間
25 シールドカバー
26 天板部
27 モータ収納室
28 配線収納室
29 中央開口
30 シリコン単結晶製造装置
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a refrigerator-cooled superconducting magnet device, and more particularly to a refrigerator-cooled superconducting magnet device having a refrigerator that cools a superconducting coil.
[0002]
[Prior art]
For example, when a silicon single crystal is grown using a magnetic field application type Czochralski method (MCZ method), a silicon single crystal is grown while applying a magnetic field to a silicon single crystal manufacturing apparatus (for example, Patent Document 1). The magnetic field is applied to the silicon single crystal manufacturing apparatus using a refrigerator-cooled superconducting magnet apparatus.
[0003]
FIG. 2 shows 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.
[0004]
The superconducting magnet device 100 is roughly composed of a vacuum vessel body 111, a Gifford-McMahon refrigerator (hereinafter referred to as GM refrigerator), a heat shield plate 116, a superconducting coil 118, a refrigerator compressor 117, and the like.
[0005]
The heat shield plate 116 is provided in the vacuum container main body 111, and the GM refrigerator 113 is disposed in the vacuum container main body 111. The GM refrigerator 113 is connected to a refrigerator compressor 117 that compresses the refrigerant, and the refrigerant (for example, helium gas) compressed to a high pressure by the refrigerator compressor 117 is supplied to the GM refrigerator 113.
[0006]
This high-pressure refrigerant is expanded in the GM refrigerator 113 by a displacer (not shown) driven by a motor 113A, whereby the cold storage material provided in the GM refrigerator 113 is cooled. Moreover, the refrigerant | coolant which became low pressure by expanding is returned to the refrigerator compressor 117, and is pressure-increased again.
[0007]
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 plate 116, and the second-stage cooling cylinder 114B is thermally connected to the cooling stage 115.
[0008]
Therefore, the GM refrigerator 113 cools the heat shield plate 116 to prevent external heat from entering the heat shield plate 116, and the superconducting coil 118 is connected to the GM refrigerator 113 (2 through the cooling stage 115. It is cooled below the critical temperature by the stage cooling cylinder 114B). Thereby, the superconducting coil 118 realizes a superconducting state.
[0009]
The vacuum vessel main body 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 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.
[0010]
[Patent Document 1]
JP 2001-302392 A (see paragraphs 0011 to 0012, FIG. 1)
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the configuration in which the silicon single crystal manufacturing apparatus 130 is incorporated in the superconducting magnet apparatus 100 as described above, the silicon single crystal manufacturing apparatus 130 is located inside the superconducting magnet apparatus 100. When observing or putting silicon polycrystal into the crucible, it is necessary for the operator to stand on the top plate 112 of the vacuum vessel main body 111 as shown in the figure.
[0012]
However, in the conventional superconducting magnet device 100, since the GM refrigerator 113 is simply arranged in the vacuum vessel main body 111, the motor 113A is configured to protrude from the top plate 112 in a so-called bare state. . For this reason, in the conventional superconducting magnet device 100, the operator needs to work on the top plate 112 from which the motor 113A protrudes, which is problematic in terms of safety.
[0013]
On the other hand, the superconducting coil 118 generates a strong magnetic field with respect to the silicon single crystal manufacturing apparatus 130 disposed in the room temperature strong magnetic field space 123. The generated magnetic field is not limited to the room temperature strong magnetic field space 123, and a part of the generated magnetic field leaks to the outside of the room temperature strong magnetic field space 123 (hereinafter, this magnetic field is referred to as a leakage magnetic field).
[0014]
When this leakage magnetic field is applied to the motor 113A of the GM refrigerator 113, the stability of the motor 113A deteriorates due to this leakage magnetic field, or vibration occurs in the motor 113A. If the motor 113A becomes unstable, there is a possibility that proper cooling processing cannot be performed, and if vibration occurs, the silicon single crystal pulling processing by the silicon single crystal manufacturing apparatus 130 may be adversely affected. .
[0015]
The present invention has been made in view of the above problems, and provides a refrigerator-cooled superconducting magnet apparatus that can improve the safety of work on a vacuum vessel body and suppress the occurrence of malfunction of the refrigerator due to a leakage magnetic field. The purpose is to do.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention is characterized by the following measures.
[0017]
The invention according to claim 1
A superconducting coil that is excited by power supplied through the electrodes;
A refrigerator driven by a motor to cool the superconducting coil;
A vacuum vessel in which the superconducting coil is housed and the refrigerator is attached;
In the refrigerator-cooled superconducting magnet device having
When the motor and the electrode are shielded and viewed in plan by being arranged on the top of the vacuum vessel so as to cover the motor and the electrode made of a magnetic material and projecting from the top of the vessel A shield cover formed so that the outer shape of the vacuum container is substantially equal to the shape of the vacuum container in plan view,
The top plate of the shield cover along with a flat surface, refrigerator cooling superconducting magnet apparatus according to configuration and the features having an intensity of the top plate portion of the shield cover as a work area of the human.
[0018]
According to the above invention, the cover made of a magnetic material is disposed so as to cover the motor protruding from the top plate of the container, so that the magnetic field generated by the superconducting coil is shielded by the cover and can be prevented from affecting the motor. . For this reason, it can be prevented that the motor does not rotate properly due to the magnetic field generated by the superconducting coil or the motor is vibrated.
[0019]
In addition, since the top plate of the cover is a flat surface, and the top plate of the cover has strength as a human work area, for example, the operator can use the top plate of the cover for maintenance or the like. Even if it gets on, it can ensure the safety of the operator.
[0021]
Further , since the cover is configured to cover the electrode protruding from the top plate of the container, the electrode can be prevented from interfering with the operator.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0023]
FIG. 1 shows 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.
[0024]
The superconducting magnet device 10 is roughly composed of a vacuum vessel body 11, a Gifford-McMahon refrigerator (hereinafter referred to as GM refrigerator), a heat shield plate 16, a superconducting coil 18, a refrigerator compressor 17, a shield cover 25, and the like. Has been.
[0025]
The heat shield plate 16 is provided in the vacuum vessel main body 11, and the GM refrigerator 13 is disposed in the vacuum vessel main body 111. The GM refrigerator 13 is connected to a refrigerator compressor 17 that compresses the refrigerant, and the refrigerant (for example, helium gas) compressed to a high pressure by the refrigerator compressor 17 is supplied to the GM refrigerator 13.
[0026]
The high-pressure refrigerant is expanded in the cylinders 14A and 14B by a displacer (not shown) driven by a motor 13A provided in the GM refrigerator 13, and thereby a cold storage material provided in the GM refrigerator 13 Is cooled. Moreover, the refrigerant | coolant which became low pressure by expanding is returned to the refrigerator compressor 17, and is high-pressure again.
[0027]
The GM refrigerator 13 has 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 16A, and the second-stage cooling cylinder 14B is thermally connected to the cooling stage 15.
[0028]
Therefore, the GM refrigerator 13 cools the heat shield plate 16 to prevent external heat from entering the heat shield plate 16, and the superconducting coil 18 is connected to the GM refrigerator 13 (2 It is cooled below the critical temperature by the stage cooling cylinder 14B). Thereby, the superconducting coil 18 realizes a superconducting state.
[0029]
The vacuum vessel main body 11 has a cylindrical hollow cylinder 22 formed at the center thereof. A plurality of superconducting coils 18 are arranged so as to surround the hollow cylinder 22. The superconducting coil 18 is supplied with current via the lead 21. The lead 21 is connected to a wiring 19 at an end protruding from the top plate 12, and the wiring 19 is connected to a power source (not shown). The other end of the lead 21 extends to the inside of the heat shield plate 16 and is electrically connected to the superconducting coil 18.
[0030]
Therefore, when a current is supplied from the power source to the superconducting coil 18 via the wiring 19 and the lead 21 and the superconducting coil 18 is excited, a predetermined magnetic field is generated in the hollow cylinder 22 formed in the vacuum vessel main body 21, and thus this The hollow cylinder 22 functions as a room temperature magnetic field space 23. Although not shown, the lead 21 is configured such that external heat is not transmitted to the superconducting coil 18.
[0031]
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.
[0032]
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 piano wire 35 and the like are provided in a heating furnace 31.
[0033]
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 piano wire 35, and this is brought into contact with other molten crystal silicon, and the piano wire 35 is pulled up while being rotated. As a result, a silicon single crystal 36 is formed below the seed crystal 34.
[0034]
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.
[0035]
Further, since the silicon single crystal manufacturing apparatus 30 is located inside the superconducting magnet apparatus 10, the operator is shown when observing the inside of the silicon single crystal manufacturing apparatus 30 or when putting silicon polycrystal into the crucible 32. As described above, it is necessary to work while standing at the upper part of the superconducting magnet device 10.
[0036]
Here, in the superconducting magnet device 10 according to the present embodiment, attention is paid to the upper part of the vacuum vessel body 11. In this embodiment, a shield cover 25 is disposed on the top plate 12 of the vacuum vessel body 11.
[0037]
The shield cover 25 is made of a magnetic material (for example, mild steel). The shield cover 25 is provided so as to cover the motor 13 </ b> A and the lead 21 of the GM refrigerator 13 protruding from the top plate 12 of the vacuum vessel body 11. The top plate portion 26 of the shield cover 25 is configured to be a flat surface.
[0038]
Specifically, the thickness of the shield cover 25 (the thickness in the vertical direction in the drawing) is configured to be larger than the protruding amount of the motor 13A from the top plate 12 and the protruding amount of the lead 21 from the lead 21. A motor storage chamber 27 and a wiring storage chamber 28 are formed inside the shield cover 25.
[0039]
The shield cover 25 also functions as a cover for performing magnetic shielding as will be described later. For this reason, the position opened to the outside of the motor storage chamber 27 and the wiring storage chamber 28 is the side surface of the top plate portion 26, and the size of the opening is set as small as possible.
[0040]
The motor storage chamber 27 is a recess for storing the motor 13A therein, and is formed to correspond to the position where the GM refrigerator 13 (motor 13A) is disposed. The wiring storage chamber 28 is a recess for storing the lead 21 and the wiring 19, and is formed so as to correspond to the arrangement position of the lead 21 and the wiring 19. Therefore, the shield cover 25 is configured to accommodate the motor 13A, the wiring 19 and the leads 21 therein, and thus the top plate portion 26 of the shield cover 25 can be made flat.
[0041]
In addition, the outer shape of the shield cover 25 when viewed in plan is substantially equal to the outer shape of the vacuum vessel body 11 when viewed in plan. A central opening 29 having the same diameter as the hollow cylinder 22 is formed at the central position of the shield cover 25. Therefore, even if the shield cover 25 is provided on the vacuum vessel main body 11, the shield cover 25 does not interfere with the silicon single crystal manufacturing apparatus 30.
[0042]
Furthermore, the shield cover 25 is configured to have strength as a work area for performing predetermined processing on the silicon single crystal manufacturing apparatus 30. Specifically, the shield cover 25 has a strength that does not cause deformation or the like even if a number of workers who ride on the top plate portion 26 ride on the shield cover 25 when processing the normal silicon single crystal manufacturing apparatus 30. I have it.
[0043]
As described above, the superconducting magnet device 10 according to the present embodiment is configured such that the shield cover 25 made of a magnetic material protrudes from the top plate 12 of the vacuum vessel body 11, specifically, the motor 13A, the wiring 19, and the leads. The magnetic field generated by the superconducting coil 18 is shielded by the shield cover 25.
[0044]
For this reason, it is possible to prevent the leakage magnetic field from adversely affecting the motor 13A, and thus it is possible to prevent the motor 13A from properly rotating due to the magnetic field generated by the superconducting coil 18, and the motor 13A from vibrating. .
[0045]
The top plate portion 26 of the shield cover 25 is a flat surface as described above. The top plate portion 26 of the shield cover 25 has strength as a human work area. Further, the motor storage chamber 27 and the wiring storage chamber 28 formed in the shield cover 25 are opened on the side surface of the shield cover 25 and are not opened in the top plate portion 26. For this reason, even if an operator gets on the top plate part 26 of the shield cover 25 for maintenance or the like, the safety of the operator can be ensured.
[0046]
In this embodiment, the shield 13 covers the motor 13A, the wiring 19, and the leads 21 that protrude from the top plate portion 26 of the vacuum vessel body 11. However, there are other configurations that protrude from the top plate portion 26. In some cases, these may be covered with the shield cover 25.
[0047]
In the present embodiment, a configuration in which the top plate portion 26 of the shield cover 25 is a completely flat surface is shown. However, as is apparent from the above description, even if the top plate portion of the shield cover 25 has irregularities, the irregularities are sufficient to ensure sufficient safety when the operator performs work on the top plate portion 26. If there exists, the top-plate part which has this unevenness | corrugation shall also be contained in the flat surface said by the invention which concerns on Claim 1. FIG.
[0048]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to prevent the motor from being adversely affected by the magnetic field generated by the superconducting coil, and even if the operator works on the top plate of the cover, sufficient safety for the operator is achieved. Can be secured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a refrigerator-cooled superconducting magnet apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a refrigerator-cooled superconducting magnet device as an example of the prior art.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Superconducting magnet apparatus 11 Vacuum container main body 12 Top plate 13 GM refrigerator 15 Cooling stage 16 Heat shield plate 18 Superconducting coil 21 Lead 23 Room temperature strong magnetic field space 25 Shield cover 26 Top plate part 27 Motor storage room 28 Wiring storage room 29 Center opening 30 Silicon single crystal manufacturing equipment

Claims (1)

電極を介して供給される電力により励磁する超電導コイルと、
モータにより駆動して前記超電導コイルを冷却する冷凍機と、
前記超電導コイルが収納されると共に、前記冷凍機が取り付けられる真空容器と、
を有する冷凍機冷却型超電導マグネット装置において、
磁性材料よりなり、前記容器の天板から突出する前記モータ及び前記電極を覆うよう前記真空容器の天板の上部に配設されることにより前記モータ及び前記電極をシールドし、かつ平面視したときの外形が前記真空容器を平面視した形状と略等しく形成されてなるシールドカバーと、
該シールドカバーの天板部を平坦面とすると共に、該シールドカバーの天板部が人の作業領域としての強度を有する構成とした特徴とする冷凍機冷却型超電導マグネット装置。
A superconducting coil that is excited by power supplied through the electrodes;
A refrigerator driven by a motor to cool the superconducting coil;
A vacuum vessel in which the superconducting coil is housed and the refrigerator is attached;
In the refrigerator-cooled superconducting magnet device having
When the motor and the electrode are shielded and viewed in plan by being arranged on the top of the vacuum vessel so as to cover the motor and the electrode made of a magnetic material and projecting from the top of the vessel A shield cover formed so that the outer shape of the vacuum container is substantially equal to the shape of the vacuum container in plan view,
The top plate of the shield cover along with a flat surface, refrigerator cooling superconducting magnet apparatus according to configuration and the features having an intensity of the top plate portion of the shield cover as a work area of the human.
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