超電導線の臨界電流測定装置および臨界電流測定方法
【課題】超電導線の臨界電流値を短時間で測定することができる超電導線の臨界電流測定装置および臨界電流測定方法を提供することである。
【解決手段】超電導線２０の臨界電流測定装置１は、臨界電流測定部２とホール素子部６とを有している。臨界電流測定部２は、超電導線２０の長手方向Ｘに沿って延びる被測定区間３の両端に接して電圧を測定することにより被測定区間３の臨界電流値を測定するためのものである。ホール素子部６は、被測定区間３よりも長手方向Ｘの一方側および他方側の少なくともいずれかに配置され、かつ超電導線２０によって変化した磁場を測定するためのものである。
【解決手段】超電導線２０の臨界電流測定装置１は、臨界電流測定部２とホール素子部６とを有している。臨界電流測定部２は、超電導線２０の長手方向Ｘに沿って延びる被測定区間３の両端に接して電圧を測定することにより被測定区間３の臨界電流値を測定するためのものである。ホール素子部６は、被測定区間３よりも長手方向Ｘの一方側および他方側の少なくともいずれかに配置され、かつ超電導線２０によって変化した磁場を測定するためのものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導線の臨界電流測定装置および臨界電流測定方法に関し、特に、ホール素子部を有する超電導線の臨界電流測定装置および臨界電流測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超電導線材の重要な特性の一つとして臨界電流値（Ｉｃ）があり、臨界電流値は超電導線材の重要な保証項目の一つである。
【０００３】
特開平１０−２３９２６０号公報（特許文献１）には、超電導線の所定の区間に電流を流して所定の区間の電圧を測定することにより臨界電流値を求める方法が記載されている。
【０００４】
T. Kono et al., "Evaluation of magnetic homogeneities of Gd-Ba-Cu-O bulk superconductors by different Hall probe scanning methods"（非特許文献１）には、バルクの超電導体の上をホール素子でスキャンすることによって、超電導体によって磁場がシールドされる様子を観察する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２３９２６０号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】T. Kono et al., "Evaluation of magnetic homogeneities of Gd-Ba-Cu-O bulk superconductors by different Hall probe scanning methods", Physica C 426-431 (2005) 632-638
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特開平１０−２３９２６０号公報に記載されている超電導体の臨界電流値を測定する方法によれば、所定の区間ごとに超電導線の臨界電流値が測定され、ある区間に基準値を下回る臨界電流値を有する部分が発見された場合、その区間の超電導線は欠陥を有すると判断されていた。そして、欠陥を有すると判断された区間の超電導線は廃棄処分となるが、その場合、欠陥を有さない超電導線の部分も一緒に廃棄されることになるので、超電導線の歩留まりが良くなかった。
【０００８】
一方、上記の廃棄する部分の量を減らすために臨界電流値を測定する区間の長さが短くされると、長尺状の超電導線の臨界電流値が全ての区間において測定されるためには長い時間を要することになり作業効率が良くなかった。
【０００９】
上記の超電導線の臨界電流測定装置では、超電導線の欠陥検出は臨界電流値を測定することによって行われている。そのため、測定時間を短くするためには、長区間の超電導線の臨界電流が測定されることが有効である。一方、超電導線に欠陥が見つかった場合は長区間の超電導線が廃棄されるため歩留まりが悪くなるという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、超電導線の臨界電流値を短時間で測定することができる超電導線の臨界電流測定装置および臨界電流測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る超電導線の臨界電流測定装置は、臨界電流測定部と、ホール素子部とを備えている。臨界電流測定部は、超電導線の長手方向に沿って延びる被測定区間の両端に接して電圧を測定することにより被測定区間の臨界電流値を測定するためのものである。ホール素子部は、被測定区間よりも長手方向の一方側および他方側の少なくともいずれかに配置され、かつ超電導線によって変化した磁場を測定するためのものである。
【００１２】
本発明に係る超電導線の臨界電流測定装置によれば、超電導線の欠陥検出はホール素子部により行われている。ホール素子部は超電導線に接触することなく、超電導線を相対移動させながら超電導線の欠陥を検出することができるため、短時間で超電導線の欠陥を検出することができる。また臨界電流測定部により超電導線の臨界電流の測定も可能である。それゆえ、トータルで見たときの超電導線の臨界電流値の測定時間を短縮することができる。
【００１３】
上記の超電導線の臨界電流測定装置において好ましくは、長手方向に移動させるための移動装置をさらに備えている。
【００１４】
この移動装置により、ホール素子部および臨界電流測定部に対して超電導線を相対的に移動させることが可能となる。
【００１５】
上記の超電導線の臨界電流測定装置において好ましくは、ホール素子部は、移動装置による超電導線の移動方向において被測定区間よりも上流側に配置された上流側ホール素子部を含んでいる。
【００１６】
これにより、超電導線の臨界電流を測定する前に上流側ホール素子部によって超電導線の欠陥の有無を検出することができる。そのため、超電導線の欠陥の有無の情報を利用することにより、臨界電流測定部により臨界電流値を測定する区間を効率的に決めることができ、欠陥を有しており廃棄する必要のある超電導線の量を少なくすることができるので、超電導線の歩留まりが向上する。
【００１７】
上記の超電導線の臨界電流測定装置において好ましくは、ホール素子部は、移動装置による超電導線の移動方向において被測定区間よりも下流側に配置された下流側ホール素子部を含んでいる。
【００１８】
これにより、超電導線の臨界電流を測定した後に下流側ホール素子部によって超電導線の欠陥の有無を検出することができる。臨界電流値を測定するために電極を超電導線に押し付けたときに超電導線にダメージを与えることがある。下流側ホール素子部によって、臨界電流の測定によってダメージを受けた超電導線の欠陥の有無を検出することができる。
【００１９】
上記の超電導線の臨界電流測定装置において好ましくは、臨界電流測定部は、被測定区間内に位置する複数の短区間の各々の電圧を測定することにより臨界電流値を測定することができる複数の短区間測定部を含んでいる。
【００２０】
これにより、短い区間の超電導線の臨界電流値を測定することができるので、より細かい精度で超電導線の臨界電流値を測定することができる。
【００２１】
上記の超電導線の臨界電流測定装置において好ましくは、ホール素子部は、一方側および他方側の少なくともいずれかにおいて超電導線の長手方向に並んだ複数のホール素子を含んでいる。
【００２２】
これにより、一方のホール素子にノイズが発生した場合でも、他のホール素子により超電導線の欠陥を正確に検出したことができる。
【００２３】
上記の超電導線の臨界電流測定装置において好ましくは、ホール素子部は、一方側および他方側の少なくともいずれかにおいて超電導線の幅方向に並んだ複数のホール素子を含んでいる。
【００２４】
これにより、超電導線の幅方向にわたって超電導線の欠陥を検出することができる。
本発明に係る超電導線の臨界電流測定方法は、臨界電流値を測定する工程と磁場を測定する工程とを備えている。臨界電流値を測定する工程は、超電導線の長手方向に沿って延びる被測定区間の両端に電極を当接させて被測定区間の電圧を測定することにより行われる。磁場を測定する工程は、被測定区間よりも長手方向の一方側および他方側の少なくともいずれかに配置されたホール素子部により超電導線によって変化した磁場を測定することにより行われる。
【００２５】
本発明に係る超電導線の臨界電流測定方法によれば、超電導線の欠陥検出はホール素子部により行われている。ホール素子部は超電導線に接触することなく、超電導線を相対移動させながら超電導線の欠陥を検出することができるため、短時間で超電導線の欠陥を検出することができる。また臨界電流測定部により超電導線の臨界電流の測定も可能である。それゆえ、トータルで見たときの超電導線の臨界電流値の測定時間を短縮することができる。
【００２６】
上記の超電導線の臨界電流測定方法において好ましくは、臨界電流値を測定する工程と磁場を測定する工程との間に、超電導線を長手方向に移動させる工程をさらに備えている。
【００２７】
この超電導線を長手方向に移動させる工程により、ホール素子部および臨界電流測定部に対して超電導線を相対的に移動させることが可能となる。
【００２８】
上記の超電導線の臨界電流測定方法において好ましくは、ホール素子部は、被測定区間に対して超電導線の移動方向の上流側に位置する上流側ホール素子部を含む。磁場を測定する工程は、上流側ホール素子部で超電導線によって変化した磁場を測定する工程を含む。上流側ホール素子部で磁場を測定した後に、臨界電流値を測定する工程が行われる。
【００２９】
これにより、超電導線の臨界電流を測定する前に上流側ホール素子部によって超電導線の欠陥の有無を検出することができる。そのため、超電導線の欠陥の有無の情報を利用することにより、臨界電流測定部により臨界電流値を測定する区間を効率的に決めることができ、欠陥を有しており廃棄する必要のある超電導線の量を少なくすることができるので、超電導線の歩留まりが向上する。
【００３０】
上記の超電導線の臨界電流測定方法において好ましくは、ホール素子部は、被測定区間に対して超電導線の移動方向の下流側に位置する下流側ホール素子部を含む。磁場を測定する工程は、下流側ホール素子部で超電導線によって変化した磁場を測定する工程を含む。下流側ホール素子部で磁場を測定する前に、臨界電流値を測定する工程が行われる。
【００３１】
これにより、超電導線の臨界電流を測定した後に下流側ホール素子部によって超電導線の欠陥の有無を検出することができる。臨界電流値を測定するために電極を超電導線に押し付けたときに超電導線にダメージを与えることがある。下流側ホール素子部によって、臨界電流の測定によってダメージを受けた超電導線の欠陥の有無を検出することができる。
【００３２】
上記の超電導線の臨界電流測定方法において好ましくは、臨界電流値を測定する工程は、超電導線の被測定区間内に位置する複数の短区間の各々の電圧を測定することにより複数の短区間の各々の臨界電流値を測定することができる工程を含んでいる。
【００３３】
これにより、短区間の各々の臨界電流値を測定することができるので、より細かい精度で超電導線の臨界電流値を測定することができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、超電導線の欠陥検出はホール素子部により行われている。ホール素子部は超電導線に接触することなく、超電導線を相対移動させながら超電導線の欠陥を検出することができるため、短時間で超電導線の欠陥を検出することができる。また臨界電流測定部により超電導線の臨界電流の測定も可能である。それゆえ、トータルで見たときの超電導線の臨界電流値の測定時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る超電導線の臨界電流測定装置の実施の形態１を示す概略模式図である。
【図２】本発明に係る超電導線の臨界電流測定装置のホール素子部が被測定区間よりも下流側に配置されている状態を示す概略模式図である。
【図３】本発明に係る超電導線の臨界電流測定装置のホール素子部が被測定区間よりも上流側に配置されている状態を示す概略模式図である。
【図４】本発明に係る超電導線の臨界電流測定装置のホール素子部が超電導線の長手方向に複数配置されている状態を示す概略模式図である。
【図５】本発明に係る超電導線の臨界電流測定装置のホール素子部が超電導線の幅方向に複数配置されている状態を示す概略模式図である。
【図６】本発明に係る超電導線の臨界電流測定装置の実施の形態２を示す概略模式図である。
【図７】実施の形態１に係る超電導線の臨界電流測定方法を示すステップ図である。
【図８】実施の形態２に係る超電導線の臨界電流測定方法を示すフローチャートである。
【図９】超電導線によって変化した磁場と超電導線の移動距離との関係を示す図である。
【図１０】超電導線に流した電流と超電導線の電圧との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１における超電導線の臨界電流測定装置の構成について、図１〜図５を用いて説明する。
【００３７】
図１に示すように、超電導線２０の臨界電流測定装置１は、臨界電流測定部２と、ホール素子部６と、移動装置９、１１と、液体窒素容器１２とを主に有している。臨界電流測定部２は、超電導線２０の長手方向Ｘに沿って延びる被測定区間３の臨界電流値を測定するための部分である。
【００３８】
臨界電流測定部２は、１対の電圧電極４、４と、１対の電流電極５、５と、電圧計１４と、電流源１５と、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）１６とを有している。１対の電圧電極４、４の各々は、超電導線２０の被測定区間３の両端に当接可能に設けられている。１対の電流電極５、５の各々は、超電導線２０の被測定区間３よりも少し外側に配置されており、かつ超電導線２０に当接可能に設けられている。電圧計１４は、１対の電圧電極４、４の各々と電気的に接続されており、被測定区間３に電流を流したときの被測定区間３の電圧を測定するためのものである。電流源１５は、１対の電流電極５、５の各々と電気的に接続されており、被測定区間３に電流を流すためのものである。ＰＣ１６は、電圧計１４および電流源１５よりなる計測装置部１７を制御可能に設けられている。たとえば、ＰＣ１６は、電流源１５により被測定区間３に流される電流値を調整できるように設けられている。
【００３９】
ホール素子部６は、被測定区間３よりも長手方向Ｘの一方側および他方側の少なくともいずれかに配置されている。図１の構成では、ホール素子部６は、たとえば被測定区間３の上流側７（一方側）および下流側８（他方側）の双方に配置されている。ホール素子部６は、超電導線２０によって変化した磁場を測定するためのものである。
【００４０】
移動装置９、１１は、送りローラ９と、受けローラ１１とを有している。送りローラ９には、臨界電流を測定する前の超電導線２０が巻きつけられている。送りローラ９は、超電導線２０を送り出す部分である。受けローラ１１は、臨界電流を測定した後の超電導線２０を巻き取る部分である。ＰＣ１６は、送りローラ９および受けローラ１１の動作を制御可能に設けられている。たとえば、ＰＣ１６は、超電導線２０を送る距離や速度を制御したり、送る方向（順方向や逆方向）を制御可能である。
【００４１】
液体窒素容器１２は、内部に液体窒素１３を貯めるためのものである。超電導線２０が、液体窒素容器１２に貯められた液体窒素１３内に浸漬可能に液体窒素容器１２は配置されている。液体窒素容器１２に貯められた液体窒素１３によって、測定対象物である超電導線２０が臨界温度以下に冷却されて超電導線２０が超電導状態になる。
【００４２】
上記の臨界電流測定装置１においては、被測定区間３の上流側７と下流側８との双方にホール素子部６が設けられた場合について説明したが、図２に示すように被測定区間３よりも下流側８のみにホール素子部６があってもよく、図３に示すように被測定区間３よりも上流側７のみにホール素子部６があってもよい。
【００４３】
ここで、下流側８とは、超電導線２０の長手方向Ｘにおいて、被測定区間３よりも受けローラ１１側のことである。言い換えれば、下流側８とは超電導線２０が臨界電流測定部２から流れて出て行く場合の、臨界電流測定部２よりも下流側８のことである。また、上流側７とは、超電導線２０の長手方向Ｘにおいて、被測定区間３よりも送りローラ９側のことである。言い換えれば、上流側７とは超電導線２０が臨界電流測定部２に流れてくるときの、臨界電流測定部２よりも上流側７のことである。
【００４４】
また、図１に示す上流側７および下流側８のホール素子部６の各々は、図４に示すように超電導線２０の長手方向Ｘに並んで配置された複数（たとえば２個）のホール素子１９を有していてもよい。また、図１に示す上流側７および下流側８のホール素子部６の各々は、図５に示すように超電導線２０の幅方向Ｙに並んで配置された複数（たとえば２個）のホール素子１９を有していてもよい。なお、ホール素子部６が有するホール素子１９と超電導線２０との距離は、たとえば０．５〜１．０ｍｍである。
【００４５】
次に、本実施の形態の超電導線２０の臨界電流測定方法について、図１および図６を用いて説明する。
【００４６】
図１および図６に示すように、超電導線２０が送りローラ９から送り出されると共に受けローラ１１で巻き取られることにより、超電導線２０の長手方向Ｘに沿って移動する。これにより超電導線２０はホール素子部６および臨界電流測定部２に対して相対的な移動を開始する（ステップＳ１：図６）。超電導線２０が移動している状態で、臨界電流測定部２の上流側７に配置されたホール素子部６により超電導線２０によって変化する磁場が測定される（ステップＳ２：図６）。この上流側７のホール素子部６の磁場の測定により、超電導線２０の欠陥の有無が検出される。
【００４７】
ここで、ホール素子部６により超電導線２０によって変化した磁場を測定する方法について説明する。
【００４８】
ホール素子１９は磁場を検出するセンサーとして広く利用されている。一般に超電導体が臨界温度以下に冷却されて超電導状態になると、理想的な超電導体はマイスナー効果によって完全反磁性状態になる。完全反磁性状態とは、超電導体が持つ性質の一つであり、超電導体内部への外部磁場の侵入を完全に排除して内部磁場がゼロになる状態である。
【００４９】
図９は、超電導線２０によって変化した磁場が超電導線２０の線材の移動距離に対して変化する様子を示している。正常な超電導線２０の場合、超電導体のマイスナー効果によって磁場が超電導体の内部からはじかれるので、ホール素子１９により検出される磁場の強度はホール素子１９の上方に配置された永久磁石の磁場よりも小さくなる。図９において、磁場の強度が低く安定している部分が正常な超電導線２０の部分である。一方、超電導体の欠陥を有する部分においては、超電導線２０が臨界温度以下に冷却されても完全な反磁性状態にならないために磁場を外部にはじくことができない。そのため、ホール素子１９で検出される磁場はホール素子１９の上方に配置されている永久磁石の磁場の強度に近くなる。図９において、磁場のピークがみられる位置Ｐ付近の磁場の大きさは、ホール素子１９の上方に配置されている永久磁石の大きさに近くなっている。それゆえ、位置Ｐ付近の超電導線２０は欠陥を有していると考えられる。つまり、超電導線２０の位置に対する磁場の変化をホール素子部６によって検出することによって、超電導線２０の欠陥の有無を検出することができる。
【００５０】
次に、上記の磁場の測定が完了すると、図７に示すように超電導線２０の移動が停止する（ステップＳ３：図６）。超電導線２０が停止した状態で、上流側７のホール素子部６で欠陥の有無の検出が行なわれた超電導線２０の部分の臨界電流値が臨界電流測定部２により測定される（ステップＳ４：図６）。この臨界電流値の測定においては、電流源１５によって被測定区間３に電流が流されときの電圧が電圧計１４によって測定されることにより、臨界電流値が測定される。
【００５１】
ここで、超電導線２０の臨界電流値を測定する方法について説明する。
臨界電流値とは、超電導体に流すことができる最大の電流値のことである。理想的な超電導体では抵抗値が０なので電流を流しても電圧は０である。しかし現実の超電導線２０では、電流を流すと僅かながら電圧が検出される。
【００５２】
臨界電流値は、たとえば図１０に示すように、被測定区間３に電流が流されたときの電圧を測定することによって求めることができる。被測定区間３に流す電流値は低い値から徐々に高い値へ変化させることができる。各々の電流値に対する電圧が、図１０に示すようにプロットされる。電流値を徐々に大きくしていくと電圧が急激に大きくなるところがある。ある基準となる電圧の閾値（点線で示す基準電圧）を決めて、その閾値の電圧になる電流が臨界電流（Ｉｃ）として決定される。
【００５３】
上記の臨界電流値の測定が終了した後、図１に示すように超電導線２０が下流側８へ移動される（ステップＳ５：図６）。超電導線２０が移動している状態で、下流側８のホール素子部６により超電導線２０によって変化する磁場が測定される（ステップＳ６：図６）。この下流側８のホール素子部６の磁場の測定により、超電導線２０の欠陥の有無が検出される。
【００５４】
上記のように本実施の形態１の超電導線２０の臨界電流測定方法は、臨界電流値を測定する工程と、磁場を測定して欠陥を検出する工程とを有している。
【００５５】
臨界電流値を測定する工程は、超電導線２０の長手方向Ｘに沿って延びる被測定区間３の両端に電圧電極４、４を当接させて被測定区間３の電圧を測定することによって行われる。
【００５６】
磁場を測定する工程は、被測定区間３よりも長手方向の上流側（一方側）および下流側（他方側）の少なくともいずれかに配置されたホール素子部６により超電導線２０によって変化した磁場を測定することによって行われる。
【００５７】
次に、本実施の形態１の超電導線２０の臨界電流測定装置１および臨界電流測定方法の作用効果について説明する。
【００５８】
実施の形態１に係る臨界電流測定装置１および臨界電流測定方法によると、超電導線２０の欠陥検出はホール素子部６により行われている。ホール素子部６は超電導線２０に接触することなく、超電導線２０を相対移動させながら超電導線２０の欠陥を検出することができるため、短時間で超電導線２０の欠陥を検出することができる。また臨界電流測定部２により超電導線２０の臨界電流の測定も可能である。それゆえ、トータルで見たときの超電導線２０の臨界電流値の測定時間を短縮することができる。
【００５９】
また、下流側８にホール素子部６を有する臨界電流測定装置１および下流側８に設けられたホール素子部６を使った臨界電流測定方法によると、超電導線２０の臨界電流を測定した後に下流側８のホール素子部６によって超電導線２０の欠陥の有無を検出することができる。臨界電流値を測定するために電圧電極４、４や電流電極５、５を超電導線２０に押し付けたときに超電導線２０にダメージを与えることがある。下流側８のホール素子部６によって、臨界電流の測定によってダメージを受けた超電導線２０の欠陥の有無を検出することができる。
【００６０】
また、上流側７に設けられたホール素子部６を有する臨界電流測定装置１および上流側７に設けられたホール素子部６を使った臨界電流測定方法によると、超電導線２０の臨界電流を測定する前に上流側７に設けられたホール素子部６によって超電導線２０の欠陥の有無を検出することができる。そのため、超電導線２０の欠陥の有無の情報を利用することにより、臨界電流値を測定する区間を効率的に決めることができる。たとえば、超電導線２０のある被測定区間３が欠陥を有している場合は、被測定区間３を細かく分割して、どこにどの程度の欠陥があるかを詳細に調べることができる。一方、超電導線２０が欠陥を有していない場合は、被測定区間３の臨界電流値を１回だけ測定する。これにより、トータルの臨界電流値の測定時間を短縮することができる。また、超電導線の欠陥の有無の情報を利用して、臨界電流測定部する区間を長区間にするか短区間にするかを決めることができるので、欠陥を有しており廃棄する必要のある超電導線の量を少なくすることができるので、超電導線の歩留まりが向上する。
【００６１】
また、図４に示すようにホール素子部６が、超電導線２０の長手方向Ｘに並んだ複数のホール素子１９を有している場合、たとえば突発的に発生するノイズによって一方のホール素子１９が超電導線２０によって変化した磁場を正確に測定できない場合においても、他のホール素子１９により超電導線２０の欠陥を正確に検出することができる。
【００６２】
また、図５に示すようにホール素子部６が、超電導線２０の幅方向Ｙに並んだ複数のホール素子１９を有している場合、超電導線２０の幅方向Ｙにおける磁場の分布を測定することができるので、超電導線２０の幅方向Ｙのどの部分に欠陥が存在するかを検出でき、より精度良く超電導線２０の欠陥を検出することができる。
【００６３】
また、図５に示すようにホール素子部６が幅方向Ｙに並んだ複数のホール素子１９を有することにより、超電導線２０の電流密度Ｊの情報を得ることもできる。つまり、数式（１）に示すマクスウェル方程式によれば、磁束密度Ｂを距離ｘで微分した値は電流密度Ｊに比例することが分かる。ここで、Ｂは磁束密度、ｘは幅方向の距離、Ｊは電流密度、μ０は真空の透磁率である。言い換えれば、幅方向Ｙにある距離ｘ移動したときの磁束密度Ｂの変化量が電流密度Ｊに比例する。これにより、超電導線２０の幅方向に配置されたホール素子１９によって、幅方向Ｙの磁束密度Ｂの分布を求めることで超電導線２０の電流密度Ｊの情報を得ることができる。
【００６４】
【数１】
【００６５】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２における超電導線の臨界電流測定装置の構成について、図７を用いて説明する。
【００６６】
図７に示すように、本実施の形態２の構成は、実施の形態１の構成と比較して臨界電流測定部２が短区間測定部１８を有している点において異なっている。この短区間測定部１８は、被測定区間３内に位置する複数の短区間の各々の電圧を測定可能に設けられ、複数の短区間の各々の臨界電流値を測定可能に設けられている。短区間測定部１８は、１対の電圧電極４１、４２と電圧計１４１とを主に有している。この１対の電圧電極４１、４２によって挟まれた区間（短区間１）の電圧が電圧計１４１によって可能に設けられており、短区間１の臨界電流値が測定可能である。また、電圧電極４２、４３によって挟まれた短区間（短区間２）の電圧が電圧計１４２によって測定可能に設けられおり、短区間２の臨界電流値が測定可能である。短区間１および短区間２に電流が流れるように、電流源１５および電極５、５が設けられている。
【００６７】
これ以外の実施の形態２の構成は、上述した実施の形態１の構成と同様であるため、同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
【００６８】
次に、本実施の形態２の超電導線２０の臨界電流測定方法について、図７および図８を用いて説明する。
【００６９】
図７および図８に示すように、超電導線２０が送りローラ９と受けローラ１１により移動されながら、ホール素子部６によって超電導線２０により変化した磁場が測定される（ステップＳ１０：図８）。ホール素子部６により測定された磁場の値により、超電導線２０が欠陥を有するか否かが判断される（ステップＳ１１：図８）。
【００７０】
上記磁場測定の結果、超電導線２０が欠陥を有していない（欠陥無）と判断された場合は、超電導線２０の所定の長い区間の臨界電流値が測定される（Ｓ１４）。一方、超電導線２０の一部に欠陥があると判断された場合は、被測定区間３内に位置する複数の短区間の臨界電流を測定する。たとえば、被測定区間３の一部である短区間１の臨界電流値を測定する（Ｓ１２）。次に、被測定区間３の一部であって短区間１とは別の短区間２の臨界電流値を測定する（Ｓ１３）。たとえば、短区間１の臨界電流値は正常であり、短区間２の臨界電流値に異常がある場合は、短区間２の部分だけが廃棄され、短区間１は廃棄されない。
【００７１】
超電導線２０の臨界電流値が測定された後、超電導線２０が長手方向Ｘに移動される（Ｓ１５）。そして、次の被測定区間３の臨界電流値が測定される。
【００７２】
次に、実施の形態２に係る超電導線２０の臨界電流測定装置１および臨界電流測定方法の作用効果について説明する。
【００７３】
本実施の形態２の超電導線２０の臨界電流測定装置１および臨界電流測定方法によると、より短い区間の超電導線２０の臨界電流値を測定することができる。また、上流側７にホール素子部６を有する場合には、被測定区間３の臨界電流値を測定する前に、上流側７のホール素子部６によって予め被測定区間３が欠陥を有するかどうかを知ることができる。上流側７のホール素子部６によって、被測定区間３の一部が欠陥を有していると判断された場合は、短区間測定部１８を使用して、より詳細にその短区間ごとの臨界電流値が測定される。これにより、被測定区間３内に位置する複数の短区間の内の、どの短区間が欠陥を有しており、どの短区間が欠陥を有していないのかを区別することができる。これにより、欠陥を有していて廃棄する必要がある超電導線２０の量を減らすことができる。
【００７４】
また従来の方法のように、超電導線２０の臨界電流値を測定して超電導線２０の欠陥の有無を判断する方法では、超電導線２０が欠陥を有していた場合に、長区間の超電導線２０の臨界電流値を測定した後に、たとえば２つの短区間の超電導線２０の臨界電流値を測定する必要があった。一方、実施の形態２に係る超電導線２０の臨界電流測定装置１および臨界電流測定方法によれば、予めホール素子部６によって超電導線２０の欠陥の有無を判断しているために、長区間の超電導線２０の測定をする必要がなく、たとえば２つの短区間の超電導線２０の測定をするだけでよい。つまり、本実施の形態２の超電導線２０の臨界電流測定装置１および臨界電流測定方法は、従来の装置や方法と比較して臨界電流値の測定を１回少なくすることができるため、超電導線２０のトータルの臨界電流の測定時間を短縮することができる。
【００７５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、超電導線の臨界電流測定装置および臨界電流測定方法に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１ 超電導線の臨界電流測定装置、２ 臨界電流測定部、３ 被測定区間、４ 電圧端子、５ 電流端子、６ ホール素子部、７ 上流側、８ 下流側、９ 送りローラ、１１ 受けローラ、１２ 液体窒素容器、１３ 液体窒素、１４ 電圧計、１５ 電流源、１６ ＰＣ、１７ 計測装置部、１８ 短区間測定部、１９ ホール素子、２０ 超電導線、１４１，１４２ 電圧計。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導線の臨界電流測定装置および臨界電流測定方法に関し、特に、ホール素子部を有する超電導線の臨界電流測定装置および臨界電流測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超電導線材の重要な特性の一つとして臨界電流値（Ｉｃ）があり、臨界電流値は超電導線材の重要な保証項目の一つである。
【０００３】
特開平１０−２３９２６０号公報（特許文献１）には、超電導線の所定の区間に電流を流して所定の区間の電圧を測定することにより臨界電流値を求める方法が記載されている。
【０００４】
T. Kono et al., "Evaluation of magnetic homogeneities of Gd-Ba-Cu-O bulk superconductors by different Hall probe scanning methods"（非特許文献１）には、バルクの超電導体の上をホール素子でスキャンすることによって、超電導体によって磁場がシールドされる様子を観察する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２３９２６０号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】T. Kono et al., "Evaluation of magnetic homogeneities of Gd-Ba-Cu-O bulk superconductors by different Hall probe scanning methods", Physica C 426-431 (2005) 632-638
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特開平１０−２３９２６０号公報に記載されている超電導体の臨界電流値を測定する方法によれば、所定の区間ごとに超電導線の臨界電流値が測定され、ある区間に基準値を下回る臨界電流値を有する部分が発見された場合、その区間の超電導線は欠陥を有すると判断されていた。そして、欠陥を有すると判断された区間の超電導線は廃棄処分となるが、その場合、欠陥を有さない超電導線の部分も一緒に廃棄されることになるので、超電導線の歩留まりが良くなかった。
【０００８】
一方、上記の廃棄する部分の量を減らすために臨界電流値を測定する区間の長さが短くされると、長尺状の超電導線の臨界電流値が全ての区間において測定されるためには長い時間を要することになり作業効率が良くなかった。
【０００９】
上記の超電導線の臨界電流測定装置では、超電導線の欠陥検出は臨界電流値を測定することによって行われている。そのため、測定時間を短くするためには、長区間の超電導線の臨界電流が測定されることが有効である。一方、超電導線に欠陥が見つかった場合は長区間の超電導線が廃棄されるため歩留まりが悪くなるという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、超電導線の臨界電流値を短時間で測定することができる超電導線の臨界電流測定装置および臨界電流測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る超電導線の臨界電流測定装置は、臨界電流測定部と、ホール素子部とを備えている。臨界電流測定部は、超電導線の長手方向に沿って延びる被測定区間の両端に接して電圧を測定することにより被測定区間の臨界電流値を測定するためのものである。ホール素子部は、被測定区間よりも長手方向の一方側および他方側の少なくともいずれかに配置され、かつ超電導線によって変化した磁場を測定するためのものである。
【００１２】
本発明に係る超電導線の臨界電流測定装置によれば、超電導線の欠陥検出はホール素子部により行われている。ホール素子部は超電導線に接触することなく、超電導線を相対移動させながら超電導線の欠陥を検出することができるため、短時間で超電導線の欠陥を検出することができる。また臨界電流測定部により超電導線の臨界電流の測定も可能である。それゆえ、トータルで見たときの超電導線の臨界電流値の測定時間を短縮することができる。
【００１３】
上記の超電導線の臨界電流測定装置において好ましくは、長手方向に移動させるための移動装置をさらに備えている。
【００１４】
この移動装置により、ホール素子部および臨界電流測定部に対して超電導線を相対的に移動させることが可能となる。
【００１５】
上記の超電導線の臨界電流測定装置において好ましくは、ホール素子部は、移動装置による超電導線の移動方向において被測定区間よりも上流側に配置された上流側ホール素子部を含んでいる。
【００１６】
これにより、超電導線の臨界電流を測定する前に上流側ホール素子部によって超電導線の欠陥の有無を検出することができる。そのため、超電導線の欠陥の有無の情報を利用することにより、臨界電流測定部により臨界電流値を測定する区間を効率的に決めることができ、欠陥を有しており廃棄する必要のある超電導線の量を少なくすることができるので、超電導線の歩留まりが向上する。
【００１７】
上記の超電導線の臨界電流測定装置において好ましくは、ホール素子部は、移動装置による超電導線の移動方向において被測定区間よりも下流側に配置された下流側ホール素子部を含んでいる。
【００１８】
これにより、超電導線の臨界電流を測定した後に下流側ホール素子部によって超電導線の欠陥の有無を検出することができる。臨界電流値を測定するために電極を超電導線に押し付けたときに超電導線にダメージを与えることがある。下流側ホール素子部によって、臨界電流の測定によってダメージを受けた超電導線の欠陥の有無を検出することができる。
【００１９】
上記の超電導線の臨界電流測定装置において好ましくは、臨界電流測定部は、被測定区間内に位置する複数の短区間の各々の電圧を測定することにより臨界電流値を測定することができる複数の短区間測定部を含んでいる。
【００２０】
これにより、短い区間の超電導線の臨界電流値を測定することができるので、より細かい精度で超電導線の臨界電流値を測定することができる。
【００２１】
上記の超電導線の臨界電流測定装置において好ましくは、ホール素子部は、一方側および他方側の少なくともいずれかにおいて超電導線の長手方向に並んだ複数のホール素子を含んでいる。
【００２２】
これにより、一方のホール素子にノイズが発生した場合でも、他のホール素子により超電導線の欠陥を正確に検出したことができる。
【００２３】
上記の超電導線の臨界電流測定装置において好ましくは、ホール素子部は、一方側および他方側の少なくともいずれかにおいて超電導線の幅方向に並んだ複数のホール素子を含んでいる。
【００２４】
これにより、超電導線の幅方向にわたって超電導線の欠陥を検出することができる。
本発明に係る超電導線の臨界電流測定方法は、臨界電流値を測定する工程と磁場を測定する工程とを備えている。臨界電流値を測定する工程は、超電導線の長手方向に沿って延びる被測定区間の両端に電極を当接させて被測定区間の電圧を測定することにより行われる。磁場を測定する工程は、被測定区間よりも長手方向の一方側および他方側の少なくともいずれかに配置されたホール素子部により超電導線によって変化した磁場を測定することにより行われる。
【００２５】
本発明に係る超電導線の臨界電流測定方法によれば、超電導線の欠陥検出はホール素子部により行われている。ホール素子部は超電導線に接触することなく、超電導線を相対移動させながら超電導線の欠陥を検出することができるため、短時間で超電導線の欠陥を検出することができる。また臨界電流測定部により超電導線の臨界電流の測定も可能である。それゆえ、トータルで見たときの超電導線の臨界電流値の測定時間を短縮することができる。
【００２６】
上記の超電導線の臨界電流測定方法において好ましくは、臨界電流値を測定する工程と磁場を測定する工程との間に、超電導線を長手方向に移動させる工程をさらに備えている。
【００２７】
この超電導線を長手方向に移動させる工程により、ホール素子部および臨界電流測定部に対して超電導線を相対的に移動させることが可能となる。
【００２８】
上記の超電導線の臨界電流測定方法において好ましくは、ホール素子部は、被測定区間に対して超電導線の移動方向の上流側に位置する上流側ホール素子部を含む。磁場を測定する工程は、上流側ホール素子部で超電導線によって変化した磁場を測定する工程を含む。上流側ホール素子部で磁場を測定した後に、臨界電流値を測定する工程が行われる。
【００２９】
これにより、超電導線の臨界電流を測定する前に上流側ホール素子部によって超電導線の欠陥の有無を検出することができる。そのため、超電導線の欠陥の有無の情報を利用することにより、臨界電流測定部により臨界電流値を測定する区間を効率的に決めることができ、欠陥を有しており廃棄する必要のある超電導線の量を少なくすることができるので、超電導線の歩留まりが向上する。
【００３０】
上記の超電導線の臨界電流測定方法において好ましくは、ホール素子部は、被測定区間に対して超電導線の移動方向の下流側に位置する下流側ホール素子部を含む。磁場を測定する工程は、下流側ホール素子部で超電導線によって変化した磁場を測定する工程を含む。下流側ホール素子部で磁場を測定する前に、臨界電流値を測定する工程が行われる。
【００３１】
これにより、超電導線の臨界電流を測定した後に下流側ホール素子部によって超電導線の欠陥の有無を検出することができる。臨界電流値を測定するために電極を超電導線に押し付けたときに超電導線にダメージを与えることがある。下流側ホール素子部によって、臨界電流の測定によってダメージを受けた超電導線の欠陥の有無を検出することができる。
【００３２】
上記の超電導線の臨界電流測定方法において好ましくは、臨界電流値を測定する工程は、超電導線の被測定区間内に位置する複数の短区間の各々の電圧を測定することにより複数の短区間の各々の臨界電流値を測定することができる工程を含んでいる。
【００３３】
これにより、短区間の各々の臨界電流値を測定することができるので、より細かい精度で超電導線の臨界電流値を測定することができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、超電導線の欠陥検出はホール素子部により行われている。ホール素子部は超電導線に接触することなく、超電導線を相対移動させながら超電導線の欠陥を検出することができるため、短時間で超電導線の欠陥を検出することができる。また臨界電流測定部により超電導線の臨界電流の測定も可能である。それゆえ、トータルで見たときの超電導線の臨界電流値の測定時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る超電導線の臨界電流測定装置の実施の形態１を示す概略模式図である。
【図２】本発明に係る超電導線の臨界電流測定装置のホール素子部が被測定区間よりも下流側に配置されている状態を示す概略模式図である。
【図３】本発明に係る超電導線の臨界電流測定装置のホール素子部が被測定区間よりも上流側に配置されている状態を示す概略模式図である。
【図４】本発明に係る超電導線の臨界電流測定装置のホール素子部が超電導線の長手方向に複数配置されている状態を示す概略模式図である。
【図５】本発明に係る超電導線の臨界電流測定装置のホール素子部が超電導線の幅方向に複数配置されている状態を示す概略模式図である。
【図６】本発明に係る超電導線の臨界電流測定装置の実施の形態２を示す概略模式図である。
【図７】実施の形態１に係る超電導線の臨界電流測定方法を示すステップ図である。
【図８】実施の形態２に係る超電導線の臨界電流測定方法を示すフローチャートである。
【図９】超電導線によって変化した磁場と超電導線の移動距離との関係を示す図である。
【図１０】超電導線に流した電流と超電導線の電圧との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１における超電導線の臨界電流測定装置の構成について、図１〜図５を用いて説明する。
【００３７】
図１に示すように、超電導線２０の臨界電流測定装置１は、臨界電流測定部２と、ホール素子部６と、移動装置９、１１と、液体窒素容器１２とを主に有している。臨界電流測定部２は、超電導線２０の長手方向Ｘに沿って延びる被測定区間３の臨界電流値を測定するための部分である。
【００３８】
臨界電流測定部２は、１対の電圧電極４、４と、１対の電流電極５、５と、電圧計１４と、電流源１５と、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）１６とを有している。１対の電圧電極４、４の各々は、超電導線２０の被測定区間３の両端に当接可能に設けられている。１対の電流電極５、５の各々は、超電導線２０の被測定区間３よりも少し外側に配置されており、かつ超電導線２０に当接可能に設けられている。電圧計１４は、１対の電圧電極４、４の各々と電気的に接続されており、被測定区間３に電流を流したときの被測定区間３の電圧を測定するためのものである。電流源１５は、１対の電流電極５、５の各々と電気的に接続されており、被測定区間３に電流を流すためのものである。ＰＣ１６は、電圧計１４および電流源１５よりなる計測装置部１７を制御可能に設けられている。たとえば、ＰＣ１６は、電流源１５により被測定区間３に流される電流値を調整できるように設けられている。
【００３９】
ホール素子部６は、被測定区間３よりも長手方向Ｘの一方側および他方側の少なくともいずれかに配置されている。図１の構成では、ホール素子部６は、たとえば被測定区間３の上流側７（一方側）および下流側８（他方側）の双方に配置されている。ホール素子部６は、超電導線２０によって変化した磁場を測定するためのものである。
【００４０】
移動装置９、１１は、送りローラ９と、受けローラ１１とを有している。送りローラ９には、臨界電流を測定する前の超電導線２０が巻きつけられている。送りローラ９は、超電導線２０を送り出す部分である。受けローラ１１は、臨界電流を測定した後の超電導線２０を巻き取る部分である。ＰＣ１６は、送りローラ９および受けローラ１１の動作を制御可能に設けられている。たとえば、ＰＣ１６は、超電導線２０を送る距離や速度を制御したり、送る方向（順方向や逆方向）を制御可能である。
【００４１】
液体窒素容器１２は、内部に液体窒素１３を貯めるためのものである。超電導線２０が、液体窒素容器１２に貯められた液体窒素１３内に浸漬可能に液体窒素容器１２は配置されている。液体窒素容器１２に貯められた液体窒素１３によって、測定対象物である超電導線２０が臨界温度以下に冷却されて超電導線２０が超電導状態になる。
【００４２】
上記の臨界電流測定装置１においては、被測定区間３の上流側７と下流側８との双方にホール素子部６が設けられた場合について説明したが、図２に示すように被測定区間３よりも下流側８のみにホール素子部６があってもよく、図３に示すように被測定区間３よりも上流側７のみにホール素子部６があってもよい。
【００４３】
ここで、下流側８とは、超電導線２０の長手方向Ｘにおいて、被測定区間３よりも受けローラ１１側のことである。言い換えれば、下流側８とは超電導線２０が臨界電流測定部２から流れて出て行く場合の、臨界電流測定部２よりも下流側８のことである。また、上流側７とは、超電導線２０の長手方向Ｘにおいて、被測定区間３よりも送りローラ９側のことである。言い換えれば、上流側７とは超電導線２０が臨界電流測定部２に流れてくるときの、臨界電流測定部２よりも上流側７のことである。
【００４４】
また、図１に示す上流側７および下流側８のホール素子部６の各々は、図４に示すように超電導線２０の長手方向Ｘに並んで配置された複数（たとえば２個）のホール素子１９を有していてもよい。また、図１に示す上流側７および下流側８のホール素子部６の各々は、図５に示すように超電導線２０の幅方向Ｙに並んで配置された複数（たとえば２個）のホール素子１９を有していてもよい。なお、ホール素子部６が有するホール素子１９と超電導線２０との距離は、たとえば０．５〜１．０ｍｍである。
【００４５】
次に、本実施の形態の超電導線２０の臨界電流測定方法について、図１および図６を用いて説明する。
【００４６】
図１および図６に示すように、超電導線２０が送りローラ９から送り出されると共に受けローラ１１で巻き取られることにより、超電導線２０の長手方向Ｘに沿って移動する。これにより超電導線２０はホール素子部６および臨界電流測定部２に対して相対的な移動を開始する（ステップＳ１：図６）。超電導線２０が移動している状態で、臨界電流測定部２の上流側７に配置されたホール素子部６により超電導線２０によって変化する磁場が測定される（ステップＳ２：図６）。この上流側７のホール素子部６の磁場の測定により、超電導線２０の欠陥の有無が検出される。
【００４７】
ここで、ホール素子部６により超電導線２０によって変化した磁場を測定する方法について説明する。
【００４８】
ホール素子１９は磁場を検出するセンサーとして広く利用されている。一般に超電導体が臨界温度以下に冷却されて超電導状態になると、理想的な超電導体はマイスナー効果によって完全反磁性状態になる。完全反磁性状態とは、超電導体が持つ性質の一つであり、超電導体内部への外部磁場の侵入を完全に排除して内部磁場がゼロになる状態である。
【００４９】
図９は、超電導線２０によって変化した磁場が超電導線２０の線材の移動距離に対して変化する様子を示している。正常な超電導線２０の場合、超電導体のマイスナー効果によって磁場が超電導体の内部からはじかれるので、ホール素子１９により検出される磁場の強度はホール素子１９の上方に配置された永久磁石の磁場よりも小さくなる。図９において、磁場の強度が低く安定している部分が正常な超電導線２０の部分である。一方、超電導体の欠陥を有する部分においては、超電導線２０が臨界温度以下に冷却されても完全な反磁性状態にならないために磁場を外部にはじくことができない。そのため、ホール素子１９で検出される磁場はホール素子１９の上方に配置されている永久磁石の磁場の強度に近くなる。図９において、磁場のピークがみられる位置Ｐ付近の磁場の大きさは、ホール素子１９の上方に配置されている永久磁石の大きさに近くなっている。それゆえ、位置Ｐ付近の超電導線２０は欠陥を有していると考えられる。つまり、超電導線２０の位置に対する磁場の変化をホール素子部６によって検出することによって、超電導線２０の欠陥の有無を検出することができる。
【００５０】
次に、上記の磁場の測定が完了すると、図７に示すように超電導線２０の移動が停止する（ステップＳ３：図６）。超電導線２０が停止した状態で、上流側７のホール素子部６で欠陥の有無の検出が行なわれた超電導線２０の部分の臨界電流値が臨界電流測定部２により測定される（ステップＳ４：図６）。この臨界電流値の測定においては、電流源１５によって被測定区間３に電流が流されときの電圧が電圧計１４によって測定されることにより、臨界電流値が測定される。
【００５１】
ここで、超電導線２０の臨界電流値を測定する方法について説明する。
臨界電流値とは、超電導体に流すことができる最大の電流値のことである。理想的な超電導体では抵抗値が０なので電流を流しても電圧は０である。しかし現実の超電導線２０では、電流を流すと僅かながら電圧が検出される。
【００５２】
臨界電流値は、たとえば図１０に示すように、被測定区間３に電流が流されたときの電圧を測定することによって求めることができる。被測定区間３に流す電流値は低い値から徐々に高い値へ変化させることができる。各々の電流値に対する電圧が、図１０に示すようにプロットされる。電流値を徐々に大きくしていくと電圧が急激に大きくなるところがある。ある基準となる電圧の閾値（点線で示す基準電圧）を決めて、その閾値の電圧になる電流が臨界電流（Ｉｃ）として決定される。
【００５３】
上記の臨界電流値の測定が終了した後、図１に示すように超電導線２０が下流側８へ移動される（ステップＳ５：図６）。超電導線２０が移動している状態で、下流側８のホール素子部６により超電導線２０によって変化する磁場が測定される（ステップＳ６：図６）。この下流側８のホール素子部６の磁場の測定により、超電導線２０の欠陥の有無が検出される。
【００５４】
上記のように本実施の形態１の超電導線２０の臨界電流測定方法は、臨界電流値を測定する工程と、磁場を測定して欠陥を検出する工程とを有している。
【００５５】
臨界電流値を測定する工程は、超電導線２０の長手方向Ｘに沿って延びる被測定区間３の両端に電圧電極４、４を当接させて被測定区間３の電圧を測定することによって行われる。
【００５６】
磁場を測定する工程は、被測定区間３よりも長手方向の上流側（一方側）および下流側（他方側）の少なくともいずれかに配置されたホール素子部６により超電導線２０によって変化した磁場を測定することによって行われる。
【００５７】
次に、本実施の形態１の超電導線２０の臨界電流測定装置１および臨界電流測定方法の作用効果について説明する。
【００５８】
実施の形態１に係る臨界電流測定装置１および臨界電流測定方法によると、超電導線２０の欠陥検出はホール素子部６により行われている。ホール素子部６は超電導線２０に接触することなく、超電導線２０を相対移動させながら超電導線２０の欠陥を検出することができるため、短時間で超電導線２０の欠陥を検出することができる。また臨界電流測定部２により超電導線２０の臨界電流の測定も可能である。それゆえ、トータルで見たときの超電導線２０の臨界電流値の測定時間を短縮することができる。
【００５９】
また、下流側８にホール素子部６を有する臨界電流測定装置１および下流側８に設けられたホール素子部６を使った臨界電流測定方法によると、超電導線２０の臨界電流を測定した後に下流側８のホール素子部６によって超電導線２０の欠陥の有無を検出することができる。臨界電流値を測定するために電圧電極４、４や電流電極５、５を超電導線２０に押し付けたときに超電導線２０にダメージを与えることがある。下流側８のホール素子部６によって、臨界電流の測定によってダメージを受けた超電導線２０の欠陥の有無を検出することができる。
【００６０】
また、上流側７に設けられたホール素子部６を有する臨界電流測定装置１および上流側７に設けられたホール素子部６を使った臨界電流測定方法によると、超電導線２０の臨界電流を測定する前に上流側７に設けられたホール素子部６によって超電導線２０の欠陥の有無を検出することができる。そのため、超電導線２０の欠陥の有無の情報を利用することにより、臨界電流値を測定する区間を効率的に決めることができる。たとえば、超電導線２０のある被測定区間３が欠陥を有している場合は、被測定区間３を細かく分割して、どこにどの程度の欠陥があるかを詳細に調べることができる。一方、超電導線２０が欠陥を有していない場合は、被測定区間３の臨界電流値を１回だけ測定する。これにより、トータルの臨界電流値の測定時間を短縮することができる。また、超電導線の欠陥の有無の情報を利用して、臨界電流測定部する区間を長区間にするか短区間にするかを決めることができるので、欠陥を有しており廃棄する必要のある超電導線の量を少なくすることができるので、超電導線の歩留まりが向上する。
【００６１】
また、図４に示すようにホール素子部６が、超電導線２０の長手方向Ｘに並んだ複数のホール素子１９を有している場合、たとえば突発的に発生するノイズによって一方のホール素子１９が超電導線２０によって変化した磁場を正確に測定できない場合においても、他のホール素子１９により超電導線２０の欠陥を正確に検出することができる。
【００６２】
また、図５に示すようにホール素子部６が、超電導線２０の幅方向Ｙに並んだ複数のホール素子１９を有している場合、超電導線２０の幅方向Ｙにおける磁場の分布を測定することができるので、超電導線２０の幅方向Ｙのどの部分に欠陥が存在するかを検出でき、より精度良く超電導線２０の欠陥を検出することができる。
【００６３】
また、図５に示すようにホール素子部６が幅方向Ｙに並んだ複数のホール素子１９を有することにより、超電導線２０の電流密度Ｊの情報を得ることもできる。つまり、数式（１）に示すマクスウェル方程式によれば、磁束密度Ｂを距離ｘで微分した値は電流密度Ｊに比例することが分かる。ここで、Ｂは磁束密度、ｘは幅方向の距離、Ｊは電流密度、μ０は真空の透磁率である。言い換えれば、幅方向Ｙにある距離ｘ移動したときの磁束密度Ｂの変化量が電流密度Ｊに比例する。これにより、超電導線２０の幅方向に配置されたホール素子１９によって、幅方向Ｙの磁束密度Ｂの分布を求めることで超電導線２０の電流密度Ｊの情報を得ることができる。
【００６４】
【数１】
【００６５】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２における超電導線の臨界電流測定装置の構成について、図７を用いて説明する。
【００６６】
図７に示すように、本実施の形態２の構成は、実施の形態１の構成と比較して臨界電流測定部２が短区間測定部１８を有している点において異なっている。この短区間測定部１８は、被測定区間３内に位置する複数の短区間の各々の電圧を測定可能に設けられ、複数の短区間の各々の臨界電流値を測定可能に設けられている。短区間測定部１８は、１対の電圧電極４１、４２と電圧計１４１とを主に有している。この１対の電圧電極４１、４２によって挟まれた区間（短区間１）の電圧が電圧計１４１によって可能に設けられており、短区間１の臨界電流値が測定可能である。また、電圧電極４２、４３によって挟まれた短区間（短区間２）の電圧が電圧計１４２によって測定可能に設けられおり、短区間２の臨界電流値が測定可能である。短区間１および短区間２に電流が流れるように、電流源１５および電極５、５が設けられている。
【００６７】
これ以外の実施の形態２の構成は、上述した実施の形態１の構成と同様であるため、同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
【００６８】
次に、本実施の形態２の超電導線２０の臨界電流測定方法について、図７および図８を用いて説明する。
【００６９】
図７および図８に示すように、超電導線２０が送りローラ９と受けローラ１１により移動されながら、ホール素子部６によって超電導線２０により変化した磁場が測定される（ステップＳ１０：図８）。ホール素子部６により測定された磁場の値により、超電導線２０が欠陥を有するか否かが判断される（ステップＳ１１：図８）。
【００７０】
上記磁場測定の結果、超電導線２０が欠陥を有していない（欠陥無）と判断された場合は、超電導線２０の所定の長い区間の臨界電流値が測定される（Ｓ１４）。一方、超電導線２０の一部に欠陥があると判断された場合は、被測定区間３内に位置する複数の短区間の臨界電流を測定する。たとえば、被測定区間３の一部である短区間１の臨界電流値を測定する（Ｓ１２）。次に、被測定区間３の一部であって短区間１とは別の短区間２の臨界電流値を測定する（Ｓ１３）。たとえば、短区間１の臨界電流値は正常であり、短区間２の臨界電流値に異常がある場合は、短区間２の部分だけが廃棄され、短区間１は廃棄されない。
【００７１】
超電導線２０の臨界電流値が測定された後、超電導線２０が長手方向Ｘに移動される（Ｓ１５）。そして、次の被測定区間３の臨界電流値が測定される。
【００７２】
次に、実施の形態２に係る超電導線２０の臨界電流測定装置１および臨界電流測定方法の作用効果について説明する。
【００７３】
本実施の形態２の超電導線２０の臨界電流測定装置１および臨界電流測定方法によると、より短い区間の超電導線２０の臨界電流値を測定することができる。また、上流側７にホール素子部６を有する場合には、被測定区間３の臨界電流値を測定する前に、上流側７のホール素子部６によって予め被測定区間３が欠陥を有するかどうかを知ることができる。上流側７のホール素子部６によって、被測定区間３の一部が欠陥を有していると判断された場合は、短区間測定部１８を使用して、より詳細にその短区間ごとの臨界電流値が測定される。これにより、被測定区間３内に位置する複数の短区間の内の、どの短区間が欠陥を有しており、どの短区間が欠陥を有していないのかを区別することができる。これにより、欠陥を有していて廃棄する必要がある超電導線２０の量を減らすことができる。
【００７４】
また従来の方法のように、超電導線２０の臨界電流値を測定して超電導線２０の欠陥の有無を判断する方法では、超電導線２０が欠陥を有していた場合に、長区間の超電導線２０の臨界電流値を測定した後に、たとえば２つの短区間の超電導線２０の臨界電流値を測定する必要があった。一方、実施の形態２に係る超電導線２０の臨界電流測定装置１および臨界電流測定方法によれば、予めホール素子部６によって超電導線２０の欠陥の有無を判断しているために、長区間の超電導線２０の測定をする必要がなく、たとえば２つの短区間の超電導線２０の測定をするだけでよい。つまり、本実施の形態２の超電導線２０の臨界電流測定装置１および臨界電流測定方法は、従来の装置や方法と比較して臨界電流値の測定を１回少なくすることができるため、超電導線２０のトータルの臨界電流の測定時間を短縮することができる。
【００７５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、超電導線の臨界電流測定装置および臨界電流測定方法に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１ 超電導線の臨界電流測定装置、２ 臨界電流測定部、３ 被測定区間、４ 電圧端子、５ 電流端子、６ ホール素子部、７ 上流側、８ 下流側、９ 送りローラ、１１ 受けローラ、１２ 液体窒素容器、１３ 液体窒素、１４ 電圧計、１５ 電流源、１６ ＰＣ、１７ 計測装置部、１８ 短区間測定部、１９ ホール素子、２０ 超電導線、１４１，１４２ 電圧計。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導線の長手方向に沿って延びる被測定区間の両端に接して電圧を測定することにより前記被測定区間の臨界電流値を測定するための臨界電流測定部と、
前記被測定区間よりも前記長手方向の一方側および他方側の少なくともいずれかに配置され、かつ前記超電導線によって変化した磁場を測定するためのホール素子部とを備えた、超電導線の臨界電流測定装置。
【請求項２】
前記超電導線を前記長手方向に移動させるための移動装置をさらに備えた、請求項１に記載の超電導線の臨界電流測定装置。
【請求項３】
前記ホール素子部は、前記移動装置による前記超電導線の移動方向において前記被測定区間よりも上流側に配置された上流側ホール素子部を含む、請求項２に記載の超電導線の臨界電流測定装置。
【請求項４】
前記ホール素子部は、前記移動装置による前記超電導線の移動方向において前記被測定区間よりも下流側に配置された下流側ホール素子部を含む、請求項２または３に記載の超電導線の臨界電流測定装置。
【請求項５】
前記臨界電流測定部は、前記被測定区間内に位置する複数の短区間の各々の電圧を測定することにより臨界電流値を測定することができる複数の短区間測定部を含む、請求項１に記載の超電導線の臨界電流測定装置。
【請求項６】
前記ホール素子部は、前記一方側および前記他方側の少なくともいずれかにおいて前記超電導線の前記長手方向に並んだ複数のホール素子を含む、請求項１〜５のいずれかに記載の超電導線の臨界電流測定装置。
【請求項７】
前記ホール素子部は、前記一方側および前記他方側の少なくともいずれかにおいて前記超電導線の幅方向に並んだ複数のホール素子を含む、請求項１〜５のいずれかに記載の超電導線の臨界電流測定装置。
【請求項８】
超電導線の長手方向に沿って延びる被測定区間の両端に電極を当接させて前記被測定区間の電圧を測定することにより臨界電流値を測定する工程と、
前記被測定区間よりも前記長手方向の一方側および他方側の少なくともいずれかに配置されたホール素子部により前記超電導線によって変化した磁場を測定する工程とを備えた、超電導線の臨界電流測定方法。
【請求項９】
前記臨界電流値を測定する工程と前記磁場を測定する工程との間に、前記超電導線を前記長手方向に移動させる工程をさらに備えた、請求項８に記載の超電導線の臨界電流測定方法。
【請求項１０】
前記ホール素子部は、前記被測定区間に対して前記超電導線の移動方向の上流側に位置する上流側ホール素子部を含み、
前記磁場を測定する工程は、前記上流側ホール素子部で前記超電導線によって変化した磁場を測定する工程を含み、
前記上流側ホール素子部で磁場を測定した後に、前記臨界電流値を測定する工程が行われる、請求項８または９に記載の超電導線の臨界電流測定方法。
【請求項１１】
前記ホール素子部は、前記被測定区間に対して前記超電導線の移動方向の下流側に位置する下流側ホール素子部を含み、
前記磁場を測定する工程は、前記下流側ホール素子部で前記超電導線によって変化した磁場を測定する工程を含み、
前記下流側ホール素子部で磁場を測定する前に、前記臨界電流値を測定する工程が行われる、請求項８〜１０のいずれかに記載の超電導線の臨界電流測定方法。
【請求項１２】
前記臨界電流値を測定する工程は、前記超電導線の前記被測定区間内に位置する複数の短区間の各々の電圧を測定することにより前記複数の短区間の各々の臨界電流値を測定することができる工程を含む、請求項８〜１１のいずれかに記載の超電導線の臨界電流測定方法。
【請求項１】
超電導線の長手方向に沿って延びる被測定区間の両端に接して電圧を測定することにより前記被測定区間の臨界電流値を測定するための臨界電流測定部と、
前記被測定区間よりも前記長手方向の一方側および他方側の少なくともいずれかに配置され、かつ前記超電導線によって変化した磁場を測定するためのホール素子部とを備えた、超電導線の臨界電流測定装置。
【請求項２】
前記超電導線を前記長手方向に移動させるための移動装置をさらに備えた、請求項１に記載の超電導線の臨界電流測定装置。
【請求項３】
前記ホール素子部は、前記移動装置による前記超電導線の移動方向において前記被測定区間よりも上流側に配置された上流側ホール素子部を含む、請求項２に記載の超電導線の臨界電流測定装置。
【請求項４】
前記ホール素子部は、前記移動装置による前記超電導線の移動方向において前記被測定区間よりも下流側に配置された下流側ホール素子部を含む、請求項２または３に記載の超電導線の臨界電流測定装置。
【請求項５】
前記臨界電流測定部は、前記被測定区間内に位置する複数の短区間の各々の電圧を測定することにより臨界電流値を測定することができる複数の短区間測定部を含む、請求項１に記載の超電導線の臨界電流測定装置。
【請求項６】
前記ホール素子部は、前記一方側および前記他方側の少なくともいずれかにおいて前記超電導線の前記長手方向に並んだ複数のホール素子を含む、請求項１〜５のいずれかに記載の超電導線の臨界電流測定装置。
【請求項７】
前記ホール素子部は、前記一方側および前記他方側の少なくともいずれかにおいて前記超電導線の幅方向に並んだ複数のホール素子を含む、請求項１〜５のいずれかに記載の超電導線の臨界電流測定装置。
【請求項８】
超電導線の長手方向に沿って延びる被測定区間の両端に電極を当接させて前記被測定区間の電圧を測定することにより臨界電流値を測定する工程と、
前記被測定区間よりも前記長手方向の一方側および他方側の少なくともいずれかに配置されたホール素子部により前記超電導線によって変化した磁場を測定する工程とを備えた、超電導線の臨界電流測定方法。
【請求項９】
前記臨界電流値を測定する工程と前記磁場を測定する工程との間に、前記超電導線を前記長手方向に移動させる工程をさらに備えた、請求項８に記載の超電導線の臨界電流測定方法。
【請求項１０】
前記ホール素子部は、前記被測定区間に対して前記超電導線の移動方向の上流側に位置する上流側ホール素子部を含み、
前記磁場を測定する工程は、前記上流側ホール素子部で前記超電導線によって変化した磁場を測定する工程を含み、
前記上流側ホール素子部で磁場を測定した後に、前記臨界電流値を測定する工程が行われる、請求項８または９に記載の超電導線の臨界電流測定方法。
【請求項１１】
前記ホール素子部は、前記被測定区間に対して前記超電導線の移動方向の下流側に位置する下流側ホール素子部を含み、
前記磁場を測定する工程は、前記下流側ホール素子部で前記超電導線によって変化した磁場を測定する工程を含み、
前記下流側ホール素子部で磁場を測定する前に、前記臨界電流値を測定する工程が行われる、請求項８〜１０のいずれかに記載の超電導線の臨界電流測定方法。
【請求項１２】
前記臨界電流値を測定する工程は、前記超電導線の前記被測定区間内に位置する複数の短区間の各々の電圧を測定することにより前記複数の短区間の各々の臨界電流値を測定することができる工程を含む、請求項８〜１１のいずれかに記載の超電導線の臨界電流測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−３２９３６（Ｐ２０１３−３２９３６Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６８４１５（Ｐ２０１１−１６８４１５）
【出願日】平成２３年８月１日（２０１１．８．１）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１日（２０１１．８．１）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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