超電導線材の接続構造、超電導機器および超電導線材の接続方法
【課題】接続抵抗を低減できる超電導線材の接続構造、超電導機器および超電導線材の接続方法を提供する。
【解決手段】超電導線材の接続構造１０は、酸化物超電導体とシース部とを含む第１の超電導線材２０と、酸化物超電導体とシース部とを含む第２の超電導線材３０と、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体と第２の超電導線材３０の超電導体とを接続するＭＯＤ超電導層４０とを備えている。酸化物超電導線材の接続方法は、第１の超電導線材２０を準備する工程と、第２の超電導線材３０を準備する工程と、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体と、第２の超電導線材３０の超電導体とを無フッ素系ＭＯＤ溶液を介して無フッ素系ＭＯＤ溶液と接触するように配置する工程と、無フッ素系ＭＯＤ溶液をＭＯＤ超電導層４０にする工程とを備えている。
【解決手段】超電導線材の接続構造１０は、酸化物超電導体とシース部とを含む第１の超電導線材２０と、酸化物超電導体とシース部とを含む第２の超電導線材３０と、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体と第２の超電導線材３０の超電導体とを接続するＭＯＤ超電導層４０とを備えている。酸化物超電導線材の接続方法は、第１の超電導線材２０を準備する工程と、第２の超電導線材３０を準備する工程と、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体と、第２の超電導線材３０の超電導体とを無フッ素系ＭＯＤ溶液を介して無フッ素系ＭＯＤ溶液と接触するように配置する工程と、無フッ素系ＭＯＤ溶液をＭＯＤ超電導層４０にする工程とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導線材の接続構造、超電導機器および超電導線材の接続方法に関し、たとえば少なくとも一方の超電導線材がＢｉ系超電導線材である超電導線材の接続構造、超電導機器および超電導線材の接続方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ＭＲＩ用マグネット、ＮＭＲ用マグネット、およびシリコン引き上げ炉用マグネットなどの産業用マグネットを含む超電導機器には、複数の超電導線材を接続して長尺化された超電導線材が用いられている。このような超電導機器において、永久電流モード通電を行なう場合には、超電導線材の接続部の抵抗をゼロに近づける必要がある。
【０００３】
超電導線材の接続方法として、たとえば特開２０００−１３３０６７号公報（特許文献１）に、半田接続法として、酸化物超電導導体の接続構造および接続方法が開示されている。特許文献１には、基板と、基板上に形成された酸化物超電導層と、超電導層上に形成された安定化層とからなる複数の超電導線材の安定化層同士について半田を介して接続される接続構造および接続方法が開示されている。
【０００４】
また、たとえば特開平７−１９２８３７号公報（特許文献２）に、拡散接合法として、酸化物超電導線材の接続方法が開示されている。特許文献２には、酸化物超電導線材の外周面を導電性金属層で被覆してなる超電導線材同士の一部を重ね合わせて、重ね合わせにより対接する部分の少なくともいずれか一方の導電性金属の厚さを最大９５％除去し、除去した導電性金属層面にペースト層を被着形成し、熱処理を施して接続する方法が開示されている。
【０００５】
また、たとえば特開２００１−３１９７５０号公報（特許文献３）に、酸化物超電導導体の接続方法が開示されている。特許文献３には、基板と基板上に形成された超電導層とを備える２の超電導線材の端部で超電導層を除去して基板を露出させ、基板同士を接合して、露出部分に酸化物超電導層を形成する接続方法が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−１３３０６７号公報
【特許文献２】特開平７−１９２８３７号公報
【特許文献３】特開２００１−３１９７５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に開示の酸化物超電導導体の接続方法は、半田を介して２つの超電導線材を接続させる半田接続法を採用しているが、半田を超電導層に直接接続させることは困難である。そのため、銀安定化層や銅安定化層などの安定化層を超電導層上に形成し、安定化層同士を半田を介して接続する。この場合には、安定化層と半田との間に電気抵抗が残存してしまうという問題がある。このように電気抵抗が残存すると、接続部が超電導状態を保つ永久電流ジョイントは困難である。
【０００７】
また、上記特許文献２に開示の酸化物超電導線材の接続方法では、超電導層上に形成した安定化層同士を拡散接合させる拡散接合法を採用しているが、拡散接合法は、半田接合法に比べて接続抵抗値は低減されるものの、安定化層を介しての接続抵抗が低減できない。すなわち、導電性金属とペースト層との間に電気抵抗が残存してしまうという問題がある。そのため、永久電流ジョイントは困難である。
【０００８】
さらに、上記特許文献３に開示の酸化物超電導導体の接続方法では、超電導層を除去しているので、あらたに超電導層を形成した部分と、端部以外の超電導層の部分との接続部分において、その結晶成長をそれぞれ別に基板上に行なっている。また、基板同士を加熱圧接により接続して、接続した基板端部の上に超電導層を形成している。そのため、基板の加熱圧接によって基板の結晶性が乱れてその上に成長させた超電導層は結晶性が低下し、さらには成長した結晶の組成の相違から接続抵抗がまだ残存してしまうという問題がある。
【０００９】
それゆえ本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、接続抵抗を低減できる超電導線材の接続構造、超電導機器および超電導線材の接続方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一の局面における超電導線材の接続構造は、酸化物超電導体と酸化物超電導体を被覆するシース部とを含む第１の超電導線材と、超電導体を含む第２の超電導線材とを接続する構造である。第１の超電導線材の酸化物超電導体と、第２の超電導線材の超電導体とを接続するＭＯＤ超電導体を備えている。
【００１１】
本発明の一の局面における超電導線材の接続構造によれば、第１の超電導線材の酸化物超電導体または第２の超電導線材の超電導体を起点として成長されてなる、若しくは、ＭＯＤ超電導体は第１の超電導線材の酸化物超電導体および第２の超電導線材の超電導体の少なくとも一方を包含するように成長されてなるＭＯＤ超電導体により接続されている。そのため、第１の超電導線材の酸化物超電導体と第２の超電導線材の超電導体とをＭＯＤ超電導体を介して接続されている。よって、第１の超電導線材の酸化物超電導体および第２の超電導線材の超電導体は、ＭＯＤ超電導体との間の接続抵抗を低減できる。
【００１２】
なお、上記「ＭＯＤ超電導体」とは、無フッ素系ＭＯＤ溶液をＭＯＤ法（有機金属堆積法）によりエピタキシャル成長させてなる超電導体を意味する。ＭＯＤ（有機金属堆積）溶液とは、形成されるＭＯＤ超電導体の原子を含む有機金属を有機溶媒に溶かした液体を意味する。
【００１３】
上記超電導線材の接続構造において好ましくは、第２の超電導線材は、基板と、基板上に形成された中間層と、中間層上に形成された上記超電導体を構成する超電導層とを含んでいる。
【００１４】
これにより、第２の超電導線材は磁場に強い特性を有しているため、磁場がかかる場合であっても、超電導線材の接続構造により、超電導特性の低下を防止できる。
【００１５】
上記超電導線材の接続構造において好ましくは、第２の超電導線材は、上記超電導体を構成する酸化物超電導体と、酸化物超電導体を被覆するシース部とを含んでいる。
【００１６】
これにより、第１および第２の超電導線材は安価であるため、コストの低減を図ることができる。
【００１７】
上記超電導線材の接続構造において好ましくは、第１の超電導線材のＭＯＤ超電導体と接続される被接続部の表面粗さＲａは５０ｎｍ以下である。これにより、ＭＯＤ超電導体の特性を向上することができる。
【００１８】
なお、上記「表面粗さＲａ」とは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１に準拠して測定される値である。
【００１９】
本発明の他の局面における超電導線材の接続構造は、酸化物超電導体とシース部とを含む、複数の超電導線材の接続構造である。複数の超電導線材の酸化物超電導体を接続する超電導体を備えている。
【００２０】
本発明の他の局面における超電導線材の接続構造によれば、超電導線材の酸化物超電導体を起点として成長されてなる、もしくは、超電導線材の酸化物超電導体を包含するように成長されてなる超電導体により接続されている。そのため、超電導線材の酸化物超電導体は、超電導体との間の接続抵抗を低減できる。
【００２１】
本発明の超電導機器は、上記超電導線材の接続構造を備えている。本発明の超電導機器によれば、接続抵抗が低減された長尺な所望の長さの超電導線材を備えることができる。そのため、高い超電導特性を維持した超電導機器となる。
【００２２】
本発明の超電導線材の接続方法は、第１の超電導線材を準備する工程と、第２の超電導線材を準備する工程と、配置する工程と、ＭＯＤ超電導体にする工程とを備えている。第１の超電導線材を準備する工程では、酸化物超電導体と酸化物超電導体を被覆するシース部とを含む第１の超電導線材を準備する。第２の超電導線材を準備する工程では、超電導体を含む第２の超電導線材を準備する。配置する工程では、第１の超電導線材の酸化物超電導体と、第２の超電導線材の超電導体とを無フッ素系ＭＯＤ溶液を介して無フッ素系ＭＯＤ溶液と接触するように配置する。ＭＯＤ超電導体にする工程では、無フッ素系ＭＯＤ溶液をＭＯＤ超電導体にする。
【００２３】
特に上記特許文献３と異なり、本発明の超電導線材の接続方法では元々形成されている第１の超電導線材の酸化物超電導体および第２の超電導線材の超電導体を維持し、その上にＭＯＤ超電導体を成長させている。すなわち、本発明の超電導線材の接続方法によれば、第１の超電導線材の酸化物超電導体または第２の超電導線材の超電導体を起点として、若しくは、第１の超電導線材の酸化物超電導体および第２の超電導線材の超電導体の少なくとも一方を含むようにＭＯＤ超電導体を成長させている。これにより、第１の超電導線材の酸化物超電導体と第２の超電導線材の超電導体とをＭＯＤ超電導体を介して接続している。そのため、第１の超電導線材の酸化物超電導体および第２の超電導線材の超電導体は、ＭＯＤ超電導体との間の接続抵抗を低減できる。
【００２４】
上記超電導線材の接続方法において好ましくは、第２の超電導線材を準備する工程では、基板と、基板上に形成された中間層と、中間層上に形成された上記超電導体を構成する超電導層とを含む超電導線材を準備する。
【００２５】
これにより、第２の超電導線材は磁場に強い特性を有しているため、磁場がかかる場合であっても、超電導特性の低下を防止して超電導線材を接続できる。
【００２６】
上記超電導線材の接続方法において好ましくは、第２の超電導線材を準備する工程では、上記超電導体を構成する酸化物超電導体と、酸化物超電導体を被覆するシース部とを含む超電導線材を準備する。
【００２７】
これにより、第１および第２の超電導線材は安価であるため、コストの低減を図ることができる。
【００２８】
上記超電導線材の接続方法において好ましくは、第１の超電導線材の無フッ素系ＭＯＤ溶液を配置する被接続部の表面粗さＲａを５０ｎｍ以下に平坦化する工程をさらに備えている。
【００２９】
これにより、第１の超電導線材の被接続部上にＭＯＤ超電導体の結晶が均一に成長する。そのため、ＭＯＤ超電導体の特性を向上できる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の超電導線材の接続構造、超電導機器および超電導線材の接続方法によれば、接続抵抗を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には、同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００３２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における超電導線材の接続構造を示す概略側面図である。図１を参照して、本発明の実施の形態１における超電導線材の接続構造を説明する。実施の形態１における超電導線材の接続構造は、２本のＢｉ系超電導線材の接続構造としている。
【００３３】
具体的には、図１に示すように、超電導線材の接続構造１０は、第１の超電導線材２０と、第２の超電導線材３０と、ＭＯＤ超電導層４０とを備えている。第１の超電導線材２０は、酸化物超電導体と、酸化物超電導体を被覆するシース部とを含んでいる。第２の超電導線材３０は、超電導体である酸化物超電導体と、酸化物超電導体を被覆するシース部とを含んでいる。ＭＯＤ超電導層４０は、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体と第２の超電導線材３０の超電導体とを接続している。
【００３４】
また、第１および第２の超電導線材２０，３０は一方の端部において表面の一部が除去されており、第１および第２の超電導線材２０，３０の一方の端部において端に向けて階段状に１段後退する形状（端面に酸化物超電導体が現れるような形状）を有している。第１および第２の超電導線材２０，３０の一方の端部には、酸化物超電導体を含む第１および第２の被接続部２３，３３が露出している。ＭＯＤ超電導体４０は、第１および第２の被接続部２３，３３上に、第１および第２の超電導線材２０，３０が重なるように形成されている。すなわち、第１および第２の超電導線材２０，３０は、ＭＯＤ超電導体４０を中心として対向させて配置されている。
【００３５】
実施の形態１では、超電導線材の接続構造１０の長尺化を図るために、第１および第２の超電導線材２０，３０の一方端部にＭＯＤ超電導体４０を形成しているが、特にこの構成に限定されない。第１および第２の超電導線材２０，３０において、所望の箇所で表面の一部を除去して酸化物超電導体含む第１および第２の被接続部２３，３３を形成してもよい。
【００３６】
なお、３本以上の超電導線材の接続構造であれば、超電導線材の接続構造の長尺化を図るために、ＭＯＤ超電導体４０は、３本以上の超電導線材の一方または両方の端部の被接続部上に形成されていることが好ましい。
【００３７】
第１の超電導線材２０は、図２（Ａ）に示すように、長手方向に延びる複数本の酸化物超電導体２１（フィラメント）と、それらを被覆するシース部２２とを含んでいる。なお、図２（Ａ）は、第１の超電導線材２０を準備する工程を示す概略斜視図である。同様に、第２の超電導線材３０は、酸化物超電導体とシース部とを含んでいる。
【００３８】
図１に示すように、第１の超電導線材２０の表面の一部が除去されて酸化物超電導体を含む断面（第１の超電導線材２０においてＭＯＤ超電導体４０と接続される被接続部２３）が露出している場合には、被接続部２３の表面粗さＲａは５０ｎｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍ以下であることがより好ましい。表面粗さＲａを５０ｎｍ以下とすることによって、ＭＯＤ超電導体４０の結晶配向性が良好となるため、ＭＯＤ超電導体４０の超電導特性を向上できる。表面粗さＲａを２０ｎｍ以下とすることによって、ＭＯＤ超電導体４０の超電導特性をより向上できる。
【００３９】
また、第２の超電導線材３０についても同様に、ＭＯＤ超電導体４０と接続される被接続部３３の表面粗さＲａは５０ｎｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍ以下であることがより好ましい。
【００４０】
第１および第２の超電導線材２０，３０を構成する酸化物超電導体の材質は、たとえばＢｉ−Ｐｂ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系の組成が好ましく、（ＢｉとＰｂ）：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕの原子比がほぼ２：２：２：３の比率で近似して表わされるＢｉ２２２３層を含む材質であることがより好ましい。シース部の材質は、たとえば銀や銀合金などの金属よりなる。
【００４１】
なお、第１および第２の超電導線材２０，３０は、図２（Ａ）に示す複数の酸化物超電導体２１を含む多芯線に限定されず、１本の酸化物超電導体がシース部により被覆される単芯線構造であってもよい。
【００４２】
ＭＯＤ超電導体４０は、フッ素を含まない有機金属堆積法（無フッ素系ＭＯＤ法）により形成されている。実施の形態１では、ＭＯＤ超電導体４０は、第１および第２の超電導線材２０，３０の超電導体を起点として成長されてなるので、第１および第２の超電導線材２０，３０との接続抵抗を低減できる。
【００４３】
たとえば、無フッ素系ＭＯＤ溶液として、ＲＥ（ＲＥとはイットリウム（Ｙ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、サマリウム（Ｓｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）などの希土類元素を意味する）とＢａとＣｕとが約１：２：３の割合で含まれているアセチルアセトナート系ＭＯＤ溶液を用いる場合には、ＭＯＤ超電導体４０は、ＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏ6（ＲＥＢＣＯ）からなる。
【００４４】
第１および第２の超電導線材２０，３０の延びる方向（長さ方向）であるＭＯＤ超電導体４０の長さＬは１０ｍｍ〜１００ｍｍとすることが好ましい。超電導線材２０，３０の幅方向であるＭＯＤ超電導体４０の幅Ｗは、３ｍｍ〜５０ｍｍとすることが好ましい。ＭＯＤ超電導体４０の厚さＤは、０．２μｍ〜１０μｍとすることが好ましい。
【００４５】
次に、図２（Ａ）〜（Ｄ）および図３を参照して、実施の形態１における超電導線材２０，３０の接続方法を説明する。なお、図２は、本発明の実施の形態１における超電導線材２０，３０の接続方法を説明するための図であり、（Ａ）は第１の超電導線材を準備する工程を示す概略斜視図であり、（Ｂ）は、第１の被接続部を形成する工程を示す概略斜視図であり、（Ｃ）は、無フッ素系ＭＯＤ溶液を塗布する工程を示す概略斜視図であり、（Ｄ）は、配置する工程を示す概略斜視図である。図３は、本発明の実施の形態１における超電導線材の接続方法を示すフローチャートである。
【００４６】
図２（Ａ）および図３に示すように、まず、酸化物超電導体２１と酸化物超電導体２１を被覆するシース部２２とを含む第１の超電導線材２０を準備する工程（Ｓ１０）を実施する。
【００４７】
次に、超電導体を含む第２の超電導線材３０を準備する工程（Ｓ２０）を実施する。実施の形態１では、酸化物超電導体と、シース部とを含む超電導線材を準備する。工程（Ｓ１０，Ｓ２０）では、たとえばＢｉ２２２３層を含む超電導線材を準備する。
【００４８】
次に、図２（Ｂ）および図３に示すように、第１の超電導線材２０のシース部２２を除去することにより、酸化物超電導体２１を露出させて第１の被接続部２３を形成する工程（Ｓ３０）を実施する。実施の形態１では、第１の超電導線材２０の表面の一部を除去して第１の被接続部２３を形成している。なお、第１の超電導線材２０の表面の一部を除去する際に、シース部２２とともに酸化物超電導体２１の一部を除去してもよい。この露出した部分を第１の被接続部２３としている。
【００４９】
この工程（Ｓ３０）では、被接続部は、超電導線材２０の端部に形成されることが好ましい。実施の形態１では、超電導線材２０の一方の端部において、超電導線材２０のシース部２２を含む表面の一部を、段差ができるように除去する。
【００５０】
第１の被接続部２３を形成する方法は、任意の方法を用いることができ、たとえば機械的研磨、化学的研磨、ウエットエッチング、またはこれらの組み合わせなどにより行なうことができる。特に、超電導線材２０の超電導特性を維持する観点から、機械的研磨と化学的研磨との組み合わせ、またはメカノケミカル研磨により行なうことが好ましい。
【００５１】
また、第１の被接続部２３の表面粗さＲａを５０ｎｍ以下に平坦化する工程（Ｓ４０）を実施することが好ましい。平坦化する方法は、任意の方法を用いることができるが、たとえばメカノケミカル、機械的研磨、化学的研磨、ウエットエッチング、またはこれらの組み合わせなどにより行なうことができる。特に、第１の被接続部２３を中心とした領域に限定して平滑化する観点から、メカノケミカル研磨により行なうことが好ましい。
【００５２】
平坦化する工程（Ｓ４０）において、第１の被接続部２３の表面粗さＲａは、５０ｎｍ以下とすることが好ましく、２０ｎｍ以下とすることがより好ましい。Ｒａを５０ｎｍ以下とすることによって、第１の被接続部２３上に、ＭＯＤ超電導体４０の結晶が均一に成長しやすくなるので、ＭＯＤ超電導体４０の超電導特性を向上できる。Ｒａを２０ｎｍ以下とすることによって、ＭＯＤ超電導体４０の超電導特性をより向上できる。なお、第１の被接続部２３の表面粗さＲａは、ＭＯＤ超電導体４０が形成される側の面の表面粗さＲａを意味する。
【００５３】
次に、第２の超電導線材３０の超電導体を露出させて第２の被接続部３３を形成する工程（Ｓ５０）を実施する。実施の形態１では、第２の超電導線材３０は、第１の超電導線材２０と同様のＢｉ系超電導線材であるので、工程（Ｓ５０）は第１の被接続部２３を形成する工程（Ｓ３０）と同様である。
【００５４】
次に、図２（Ｃ）および（Ｄ）に示すように、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体２１と、第２の超電導線材３０の超電導体である酸化物超電導体とを無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を介して無フッ素系ＭＯＤ溶液４１と接触するように配置する工程（Ｓ６０）を実施する。
【００５５】
工程（Ｓ６０）は、具体的には、第１の被接続部２３に無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を塗布する工程（Ｓ６１）を実施する。この工程（Ｓ６１）では、少なくとも第１の被接続部２３に無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を塗布すればよく、第１および第２の被接続部２３，３３の両方に塗布してもよい。
【００５６】
ここで、無フッ素系ＭＯＤ溶液は、作製したいＭＯＤ超電導体４０の原子を含む有機金属を有機溶媒に溶かした液体である。たとえばＨｏＢＣＯからなるＭＯＤ超電導体４０を形成する場合には、無フッ素系ＭＯＤ溶液は、ＨｏとＢａとＣｕとが約１：２：３の割合で含まれているアセチルアセトナート系ＭＯＤ溶液を用いる。無フッ素系ＭＯＤ法を用いることにより、無フッ素系ＭＯＤ溶液は中性溶液であるため、第１および第２の超電導線材を構成する超電導体にダメージを与えないとともに、フッ素を含んでいないので人体や環境への負荷が非常に軽減される。
【００５７】
次に、第１の被接続部２３と第２の被接続部３３とを無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を介して対向する位置に配置する工程（Ｓ６２）を実施する。この工程（Ｓ６２）では、たとえば第１の被接続部２３の上に配置される無フッ素系ＭＯＤ溶液４１上に第２の被接続部３３を配置する。
【００５８】
なお、実施の形態１の配置する工程（Ｓ６０）では、塗布する工程（Ｓ６１）の実施後に、配置する工程（Ｓ６２）を実施しているが、特にこれに限定されない。たとえば、第１の被接続部２３と第２の被接続部３３とを対向する位置に配置する工程（Ｓ６２）を実施した後に、第１および第２の被接続部２３，３３に無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を塗布する工程（Ｓ６１）を実施してもよい。この場合の塗布する工程（Ｓ６１）は、たとえば、対向させた第１および第２の被接続部２３，３３の接触界面に無フッ素系ＭＯＤ溶液を浸漬させる。浸漬させる方法は特に限定されないが、たとえば対向させた状態の第１および第２の被接続部２３，３３を無フッ素系ＭＯＤ溶液に浸漬させる。無フッ素系ＭＯＤ溶液を浸漬させることにより、第１および第２の被接続部２３，３３の表面（表面が凹凸状態であれば凹凸の隙間も含む）に無フッ素系ＭＯＤ溶液を付着させることができる。浸漬させる際、第１および第２の被接続部２３，３３は接触していることが好ましく、第１および第２の被接続部２３，３３を密着させておくことがより好ましい。
【００５９】
次に、無フッ素系ＭＯＤ溶液４１をＭＯＤ超電導体４０にする工程（Ｓ７０）を実施する。工程（Ｓ７０）では、無フッ素系ＭＯＤ法（フッ素を含まない有機金属堆積法）により行なう。無フッ素系ＭＯＤ法は、無フッ素系ＭＯＤ溶液から結晶成長を出発させて、局所的に非常に速く、結晶性に優れたＭＯＤ超電導体４０を形成できる。
【００６０】
具体的には、まず、４００℃以上６００℃以下の温度範囲で熱処理を行なう仮焼成工程を実施する。仮焼成工程により、有機成分を除去できる。そして、７００℃以上９００℃以下の温度範囲で熱処理を行なう本焼成工程を実施する。本焼成工程により、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体２１と第２の超電導線材３０の酸化物超電導体との界面にエピタキシャル成長させてＭＯＤ超電導体４０を形成できる。そして、３５０℃〜５５０℃の雰囲気において、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体２１、第２の超電導線材３０の超電導体、およびＭＯＤ超電導体４０に酸素をドープする酸素アニール工程を実施する。酸素アニール工程により、７７Ｋでのより高い臨界電流値Ｉｃを得ることができる。
【００６１】
仮焼成工程および本焼成工程では、第１および第２の超電導線材２０，３０に０．５ｋｇｆ〜１０ｋｇｆの圧力を印加して行なうことが好ましい。０．５ｋｇｆ以上の圧力を印加することによって、ＭＯＤ超電導体４０の焼成時の大きな体積変化を吸収でき、接続される第１の超電導線材２０の酸化物超電導体２１と第２の超電導線材３０の酸化物超電導体との間に良好にエピタキシャル成長してなるＭＯＤ超電導体４０を得ることができる。なお、ＭＯＤ超電導体４０を焼成して結晶成長する際には、一般的にその体積は約１０％程度収縮する。１０ｋｇｆ以下の圧力を印加することによって、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体２１、第２の超電導線材３０の超電導体、およびＭＯＤ超電導体４０の超電導特性の低下を防止できる。
【００６２】
なお、第１の被接続部２３に無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を塗布する工程（Ｓ６１）後に仮焼成工程を実施し、その後に第１の被接続部２３と第２の被接続部３３とを無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を介して配置する工程（Ｓ６２）を実施することもできる。
【００６３】
以上の工程（Ｓ１０〜Ｓ７０）を実施することにより、図１に示す実施の形態１における超電導線材の接続構造１０が得られる。
【００６４】
なお、実施の形態１では、第１および第２の超電導線材２０，３０を準備する工程（Ｓ１０，２０）で２本の超電導線材を準備しているが、３本以上（たとえばｎ本）の超電導線材を準備する場合には、（ｎ−２）本の超電導線材については、その両端部について被接続部を形成し、残りの２本の超電導線材については一方の端部に被接続部を形成することが好ましい。この場合には、ｎ本の超電導線材のうち、２の被接続部ごとに対向させて、２の被接続部ごとにＭＯＤ超電導体４０を形成することが好ましい。そして、被接続部を一方の端部にのみ形成した２本の超電導線材が、超電導線材の接続構造の両端に配置されるように、ＭＯＤ超電導体４０を形成することが好ましい。これにより、（ｎ−１）のＭＯＤ超電導体４０により接続されたｎ本の超電導線材の接続構造が得られる。
【００６５】
以上説明したように、本発明の実施の形態１における超電導線材の接続構造１０によれば、酸化物超電導体２１と酸化物超電導体２１を被覆するシース部２２とを含む第１の超電導線材２０と、超電導体を含む第２の超電導線材３０とを接続する構造であって、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体２１と、第２の超電導線材３０の超電導体とを接続するＭＯＤ超電導体４０を備えている。ＭＯＤ超電導体４０は、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体２１、または第２の超電導線材３０の酸化物超電導体を起点として成長している。そして、第１および第２の超電導線材２０，３０は、ＭＯＤ超電導体４０を介して超電導接続されている。よって、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体２１および第２の超電導線材３０の超電導体は、ＭＯＤ超電導体４０との間の接続抵抗を低減できる。なお、ＭＯＤ超電導体４０が接続している第１および第２の超電導線材２０，３０の酸化物超電導体は、シース部から露出している酸化物超電導体を意味する。
【００６６】
上記超電導線材の接続構造１０において好ましくは、第２の超電導線材３０は、上記超電導体を構成する酸化物超電導体と、酸化物超電導体を被覆するシース部とを含んでいる。第１および第２の超電導線材２０，３０は安価なＢｉ系の超電導線材であるため、コストの低減を図ることができる。
【００６７】
上記超電導線材の接続構造１０において好ましくは、第１の超電導線材２０のＭＯＤ超電導体４０と接続される被接続部２３の表面粗さＲａは５０ｎｍ以下である。これにより、ＭＯＤ超電導体４０は、平坦な表面から成長されてなるので、結晶配向性に優れている。よって、ＭＯＤ超電導体４０の超電導特性を向上することができる。
【００６８】
また、本発明の実施の形態１における超電導線材の接続構造１０によれば、酸化物超電導体と酸化物超電導体を被覆するシース部とを含む、複数の超電導線材（第１および第２の超電導線材２０，３０など）の接続構造であって、複数の超電導線材の酸化物超電導体を接続する超電導体（ＭＯＤ超電導体４０など）を備えている。酸化物超電導体同士が超電導層を介して超電導接続されるため、複数の超電導線材はＭＯＤ超電導体４０との間の接続抵抗を低減できる。なお、従来、Ｂｉ系超電導線材同士の接続構造は、Ｂｉ系超電導線材を構成する酸化物超電導体同士を介在物無しに接続していたので、接続抵抗に問題があった。本発明の超電導線材の接続構造１０によれば、ＭＯＤ超電導体４０などの超電導体により接続しているので、Ｂｉ系酸化物超電導体の隙間を超電導体が埋めることができるため、接続抵抗を低減できる。
【００６９】
本発明の実施の形態１における超電導線材の接続方法によれば、酸化物超電導体２１と酸化物超電導体２１を被覆するシース部２２とを含む第１の超電導線材２０を準備する工程（Ｓ１０）と、超電導体を含む第２の超電導線材３０を準備する工程（Ｓ２０）と、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体２１と、第２の超電導線材３０の超電導体とを無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を介して無フッ素系ＭＯＤ溶液４１と接触するように配置する工程（Ｓ６０）と、無フッ素系ＭＯＤ溶液４１をＭＯＤ超電導体４０にする工程（Ｓ７０）とを備えている。第１の超電導線材２０の酸化物超電導体２１、または第２の超電導線材３０の超電導体である酸化物超電導体を起点としてＭＯＤ超電導体４０を成長させている。そして、第１の超電導線材２０と第２の超電導線材３０とをＭＯＤ超電導体４０を介して超電導接続している。よって、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体２１および第２の超電導線材３０の超電導体は、ＭＯＤ超電導体４０との間の接続抵抗を低減できる。
【００７０】
また、無フッ素ＭＯＤ法では反応性に富むフッ素を含む溶液を用いていないので、ＭＯＤ超電導層４０を形成する際に、第１および第２の超電導線材２０，３０を構成する超電導体に影響を及ぼさない。
【００７１】
さらに、無フッ素系ＭＯＤ法によりＭＯＤ超電導体４０を形成するので、非真空系の雰囲気で第１および第２の超電導線材２０，３０を接続できる。そのため、大型の超電導機器への適用が可能となり、接続方法の自由度が大きい点で有利である。
【００７２】
上記超電導線材の接続方法において好ましくは、第２の超電導線材３０を準備する工程（Ｓ２０）では、上記超電導体を構成する酸化物超電導体と、酸化物超電導体を被覆するシース部とを含む超電導線材を準備する。第１および第２の超電導線材２０，３０は安価であるため、コストの低減を図ることができる。
【００７３】
上記超電導線材の接続方法において好ましくは、第１の超電導線材２０の無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を配置する被接続部２３の表面粗さＲａを５０ｎｍ以下に平坦化する工程（Ｓ７０）をさらに備えている。これにより、第１の超電導線材２０の被接続部２３上にＭＯＤ超電導体４０の結晶が均一に成長する。そのため、ＭＯＤ超電導体４０の特性を向上できる。
【００７４】
（実施の形態２）
図４を参照して、本発明の実施の形態２における超電導線材の接続構造について説明する。実施の形態２における超電導線材の接続構造は、２本のＢｉ系超電導線材の接続構造としている。なお、図４は、本発明の実施の形態２における超電導線材の接続構造を示す側面図である。
【００７５】
図４に示すように、実施の形態２における超電導線材の接続構造１１は、第１の超電導線材２０と、第２の超電導線材３０と、ＭＯＤ超電導体４０と、下地５０とを備えている。第１および第２の超電導線材２０，３０は、酸化物超電導体と、酸化物超電導体を被覆するシース部とを含んでいる。ＭＯＤ超電導体４０は、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体と第２の超電導線材３０の酸化物超電導体とを接続している。下地５０は、基板５１と、基板５１上に形成された中間層５２とを含む下地５０とを備えている。
【００７６】
第１および第２の超電導線材２０，３０は、一方の端部においてシース部が除去されて露出されたそれぞれの酸化物超電導体である第１および第２の被接続部を有している。そして、第１および第２の被接続部を集合体３１としている。集合体３１において、それぞれの露出された酸化物超電導体が密着していることが好ましい。ＭＯＤ超電導体４０は、下地５０の基板５１と反対の表面（図４では中間層５２の表面）から、露出されたそれぞれの酸化物超電導体の集合体３１をすべて包含する位置まで覆うように形成されている。
【００７７】
なお、集合体３１は、第１および第２の超電導線材２０，３０の酸化物超電導体のみからなることが好ましいが、シース部を一部含んでいてもよい。
【００７８】
下地５０は、基板５１と、中間層５２とを備えていれば特に限定されず、中間層５２上に超電導層をさらに備えていてもよい。下地５０を構成する基板５１の材料は金属であることが好ましい。基板５１は、配向金属基板を用いることがより好ましい。なお、配向金属基板とは、基板表面の面内の２軸方向に関して、結晶方位が揃っている基板を意味する。配向金属基板としては、たとえばＮｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ｃｒ（クロム）、Ｍｎ（マンガン）、Ｃｏ（コバルト）、Ｆｅ（鉄）、Ｐｄ（パラジウム）、Ｃｕ（銅）、Ａｇ（銀）、およびＡｕ（金）のうち２以上の金属からなる合金が好適に用いられる。これらの金属を他の金属または合金と積層することもでき、たとえば高強度材料であるＳＵＳなどの合金を用いることもできる。基板５１の材料は特にこれに限定されず、たとえば金属以外の材料を用いてもよい。
【００７９】
下地５０を構成する中間層５２を構成する材料は、岩塩型、蛍石型、ペロブスカイト型、およびパイロクロア型の少なくともいずれか１つの結晶構造を有する酸化物であることが好ましい。このような結晶構造を有する酸化物として、酸化セリウム（ＣｅＯ2）、酸化ホルミニウム（Ｈｏ2Ｏ3）、酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）、および酸化イッテルビウム（Ｙｂ2Ｏ3）などの希土類元素酸化物、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、およびイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）、ＢＺＯ（ＢａＺｒＯ3）などのＬｎ−Ｍ−Ｏ化合物（Ｌｎは１種以上のランタノイド元素、ＭはＳｒ、Ｚｒ、およびＧａの中から選ばれる１種以上の元素、Ｏは酸素）が挙げられる。特に、中間層５２を構成する材料が、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、酸化セリウム（ＣｅＯ2）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、およびチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）などが結晶定数および結晶配向性の観点から好適に用いられる。これらの材料は、超電導体との反応性が極めて低く、ＭＯＤ超電導体４０または下地を構成する超電導層と接触している境界面においても超電導特性を低下させない。特に、基板５１を構成する材料として金属を用いる場合には、表面に結晶配向性を有する基板５１と中間層５２上に形成される超電導層との差を緩和して、中間層５２上に形成される超電導層を高温で形成する際に、表面に結晶配向性を有する配向金属からなる基板５１から超電導層への金属原子の流出を防止する役割を果たすことができる。なお、中間層５２を構成する材料は特にこれに限定されない。
【００８０】
また、中間層５２は、良好な結晶配向性を有していることが好ましい。良好な結晶配向性を有する材料としては、上記材料が挙げられる。
【００８１】
また、中間層５２は、複数の層により構成されていてもよい。中間層５２が複数の層により構成される場合、中間層５２を構成するそれぞれの層は互いに異なる材質または一部が同じ材質により構成されていてもよい。
【００８２】
中間層５２の超電導層が形成される側の表面は平坦であることが好ましい。たとえば、中間層５２の当該表面の表面粗さＲａは５０ｎｍ以下とすることが好ましく、２０ｎｍ以下とすることがより好ましい。表面粗さＲａを５０ｎｍ以下とすることによって、その表面上に優れたＭＯＤ超電導体４０または下地５０を形成する超電導層を形成できる。Ｒａを２０ｎｍ以下とすることによって、より優れたＭＯＤ超電導体４０または下地を構成する超電導層を形成できる。
【００８３】
下地５０が超電導層を備えている場合には、当該超電導層の材料は特に限定されないが、たとえばＲＥ−１２３系の超電導体とすることが好ましい。なお、ＲＥ−１２３系の超電導体とは、ＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏy（ｙは６〜８、より好ましくはほぼ７、ＲＥとはイットリウム、またはＧｄ、Ｓｍ、Ｈｏなどの希土類元素を意味する）として表される超電導体を意味する。このような材料とすることによって、その上に形成されるＭＯＤ超電導体４０の超電導特性を向上できる。
【００８４】
また、下地５０を構成する超電導層のＭＯＤ超電導体４０と対向する表面は、平坦であることが好ましい。当該表面の表面粗さは５０ｎｍ以下とすることが好ましく、２０ｎｍ以下とすることがより好ましい。表面粗さＲａを５０ｎｍ以下とすることによって、その表面上に優れたＭＯＤ超電導体４０を形成できる。Ｒａを２０ｎｍ以下とすることによって、より優れたＭＯＤ超電導体４０を形成できる。
【００８５】
なお、下地５０は、基板５１と中間層５２とを備えていれば特に限定されないが、中間層５２上に超電導層をさらに備えていることが好ましい。下地５０が超電導層を備えることによって、超電導線材の接続構造１１の接続部分において、第１の被接続部と第２の被接続部である酸化物超電導体、およびＭＯＤ超電導体４０のみならず、下地５０の超電導層も超電導体の役割を果たす。そのため、超電導線材の接続構造１１の接続部分において、超電導接続の信頼性を向上できる。また、下地５０は補助材の役割も果たすことができる。
【００８６】
次に、図２（Ａ）、図３、図５（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、実施の形態２における超電導線材の接続方法について説明する。なお、図５は、本発明の実施の形態２における超電導線材２０，３０の接続方法を説明するための図であり、（Ａ）は第１の超電導線材を準備する工程を示す概略斜視図であり、（Ｂ）は、第１の被接続部を形成する工程を示す概略斜視図であり、（Ｃ）は、配置する工程を示す概略斜視図である。
【００８７】
まず、図２（Ａ）および図３に示すように、酸化物超電導体２１とシース部２２とを含む第１の超電導線材２０を準備する工程（Ｓ１０）を実施する。次に、超電導体である酸化物超電導体とシース部とを含む第２の超電導線材３０を準備する工程（Ｓ２０）を実施する。工程（Ｓ１０，Ｓ２０）は、実施の形態１と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【００８８】
次に、図５（Ａ）に示すように、第１の超電導線材２０のシース部２２を除去することにより、酸化物超電導体２１を露出させて第１の被接続部を形成する工程（Ｓ３０）を実施する。実施の形態２では、第１の超電導線材２０の端部において、シース部２２を除去して酸化物超電導体２１を露出させている。露出された酸化物超電導体２１が、第１の被接続部となる。
【００８９】
シース部２２を除去する方法は、任意の方法を採用できるが、シース部２２のみを除去する観点から、シース部２２のみを選択的に溶解できるウエットエッチング法により行なうことが好ましい。ウエットエッチング法としては、たとえばフッ素を含む溶液などでシース部２２の一部を溶解した後に、酸性溶液に複数回浸漬する。
【００９０】
次に、第２の超電導線材３０についても同様に、シース部を除去して、酸化物超電導体を露出させる。露出された酸化物超電導体が、第２の被接続部となる（Ｓ５０）。
【００９１】
そして、第１および第２の被接続部をあわせて集合体３１とする。この際に、第１および第２の被接続部を絡ませて集合体３１にすることが好ましい。
【００９２】
次に、集合体３１の表面を平滑化する工程（Ｓ４０）を実施することが好ましい。この工程（Ｓ４０）は、実施の形態１と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【００９３】
次に、下地５０を準備する工程を実施する。まず、たとえばＮｉ合金やＣｕ合金などの配向金属からなる基板５１を準備する。そして、基板５１の表面上に中間層５２を形成する。中間層５２としては、たとえばＹＳＺやＣｅＯ2などからなる層を形成する。また、成膜方法としては、任意の成膜方法を用いることができるが、たとえばパルスレーザ蒸着法（Ｐｕｌｓｅｄ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＰＬＤ法）などの物理蒸着法を用いることができる。
【００９４】
そして、下地５０が超電導層を含んでいる場合には、中間層５２の表面上に、たとえば気相法、液相法、またはそれらの組み合わせにより超電導層を形成する。超電導層としては、たとえばＨｏＢＣＯなどからなる層を形成する。気相法としては、たとえばレーザ蒸着法、スパッタリング法、および電子ビーム蒸着法などが挙げられる。液相法としては、たとえば有機金属堆積法などが挙げられる。レーザ蒸着法、スパッタリング法、電子ビーム法、および有機金属堆積法の少なくとも１つの方法により行なわれると、結晶配向性および表面平滑性に優れた表面を有する超電導層を形成することができる。
【００９５】
次に、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体２１と、第２の超電導線材３０の酸化物超電導体とを無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を介して無フッ素系ＭＯＤ溶液４１と接触するように配置する工程（Ｓ６０）を実施する。配置する工程（Ｓ６０）では、図５（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、たとえば下地５０の両端部上に第１および第２の超電導線材２０，３０をそれぞれ接続し、下地５０の上方に集合体３１を配置する（Ｓ６２）。
【００９６】
そして、第１および第２の超電導線材の酸化物超電導体の集合体３１、および下地５０の表面（超電導層を備えている場合には超電導層の表面、超電導層を備えていない場合には中間層５２の表面）に無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を塗布する（Ｓ６１）。無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を塗布する方法は、任意の方法を採用でき、たとえば集合体３１および下地５０の表面に無フッ素系ＭＯＤ溶液を直接塗布してもよいし、無フッ素系ＭＯＤ溶液に浸漬することにより塗布してもよい。
【００９７】
次に、無フッ素系ＭＯＤ溶液４１をＭＯＤ超電導体４０にする工程（Ｓ７０）を実施する。この工程（Ｓ７０）は、実施の形態１と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【００９８】
以上の工程（Ｓ１０〜Ｓ７０）を実施することにより、図４に示す実施の形態２における超電導線材の接続構造１１が得られる。
【００９９】
以上説明したように、本発明の実施の形態２における超電導線材の接続構造１１によれば、酸化物超伝導体とシース部とを含む第１および第２の超電導線材２０，３０と、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体２１と第２の超電導線材３０の酸化物超電導体とを接続するＭＯＤ超電導体４０と、ＭＯＤ超電導体４０を形成するための下地５０とを備えている。下地５０上から、第１および第２の超電導線材２０，３０の酸化物超電導体である集合体３１を包含するように、ＭＯＤ超電導体４０を形成している。そのため、第１および第２の超電導線材２０，３０をＭＯＤ超電導体４０を介して超電導接続することができる。よって、接続抵抗を低減することができる。
【０１００】
また、実施の形態２における超電導線材の接続方法によれば、第１および第２の超電導線材を準備する工程（Ｓ１０，Ｓ２０）と、第１および第２の被接続部（集合体３１）を形成する工程（Ｓ３０，Ｓ５０）と、下地５０を準備する工程と、集合体３１および下地５０の表面に無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を塗布して、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体２１と、第２の超電導線材３０の超電導体とを無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を介して無フッ素系ＭＯＤ溶液４１と接触するように配置する工程（Ｓ６０）と、無フッ素系ＭＯＤ溶液４１をＭＯＤ超電導体４０にする工程（Ｓ７０）とを備えている。これにより、シース部を除去して酸化物超電導体のみからなる第１および第２の被接続部である集合体３１を包含するように、下地５０からＭＯＤ超電導体４０を成長させている。そのため、第１および第２の超電導線材２０，３０を、ＭＯＤ超電導体４０を介して超電導接続している。よって、結晶配向性の良いＭＯＤ超電導体４０により、接続抵抗を低減することができる。
【０１０１】
（実施の形態３）
図６を参照して実施の形態３における超電導線材の接続構造を説明する。実施の形態３における超電導線材の接続構造は、２本のＢｉ系超電導線材の接続構造としている。なお、図６は、実施の形態３における超電導線材の接続構造を示す概略側面図である。
【０１０２】
図６に示すように、実施の形態３における第１の超電導線材２０は、実施の形態２における第１および第２の超電導線材２０，３０と同様である。すなわち、実施の形態３における第１の超電導線材２０は、一方の端部において表面のシース部が除去されて酸化物超電導体が露出された酸化物超電導体２１を第１の被接続部２３としている。
【０１０３】
実施の形態３における第２の超電導線材３０は、実施の形態１における第１および第２の超電導線材２０，３０と同様である。すなわち実施の形態３における第２の超電導線材３０は、一方の端部において表面の一部が除去されて酸化物超電導体が露出して、１段の段差を有している形状である。当該段差の断面を第２の被接続部３３としている。
【０１０４】
ＭＯＤ超電導体４０は、第２の被接続部３３上に配置された第１の被接続部２３を包含して、第２の被接続部３３上に形成されている。
【０１０５】
次に、図５（Ａ）および図６を参照して、本発明の実施の形態３における超電導線材の接続方法を説明する。
【０１０６】
まず、酸化物超電導体と酸化物超電導体を被覆するシース部とを含む第１および第２の超電導線材２０，３０を準備する工程（Ｓ１０，Ｓ２０）を実施する。工程（Ｓ１０，Ｓ２０）は、実施の形態１と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【０１０７】
次に、図５（Ａ）に示すように、第１の超電導線材２０のシース部２２を除去することにより、酸化物超電導体２１を露出させて第１の被接続部２３を形成する工程（Ｓ３０）を実施する。この工程（Ｓ３０）は、実施の形態２と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【０１０８】
次に、第２の超電導線材３０のシース部を除去することにより、酸化物超電導体を露出させて第２の被接続部３３を形成する工程（Ｓ５０）を実施する。この工程（Ｓ５０）は、実施の形態３と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【０１０９】
次に、第１の被接続部２３の表面および第２の被接続部３３の表面粗さＲａを５０ｎｍ以下に平坦化する工程（Ｓ４０）を実施することが好ましい。この工程（Ｓ４０）は実施の形態１と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【０１１０】
次に、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体２１と、第２の超電導線材３０の酸化物超電導体とを無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を介して無フッ素系ＭＯＤ溶液４１と接触するように配置する工程（Ｓ６０）を実施する。この工程（Ｓ６０）では、第２の被接続部３３上に第１の被接続部２３を配置して、無フッ素系ＭＯＤ溶液に浸漬する。または、第２の被接続部３３上に無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を塗布して、第１の被接続部２３を第２の被接続部３３上に配置する。
【０１１１】
次に、無フッ素系ＭＯＤ溶液４１をＭＯＤ超電導体４０にする工程（Ｓ７０）を実施する。この工程（Ｓ７０）は、実施の形態１と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【０１１２】
以上説明したように、本発明の実施の形態３における超電導線材の接続構造１２は、第２の超電導線材３０の第２の被接続部３３上に、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体を露出した第１の被接続部２３を配置して、ＭＯＤ超電導体４０を成長させて接続している。ＭＯＤ超電導体４０は、第１の被接続部２３である酸化物超電導体２１を包含して第２の超電導線材３０の第２の被接続部３３上にエピタキシャル成長してなる。そのため、第１および第２の超電導線材２０，３０の酸化物超電導体をＭＯＤ超電導体４０により超電導接続している。よって、第１および第２の超電導線材２０，３０の酸化物超電導体と、ＭＯＤ超電導体４０との間の接続抵抗を低減できる。
【０１１３】
（実施の形態４）
図７を参照して、本発明の実施の形態４における超電導線材の接続構造を説明する。実施の形態４における超電導線材の接続構造１３は、Ｂｉ系超電導線材と薄膜超電導線材との接続構造としている。なお、図７は、実施の形態４における超電導線材の接続構造を示す概略側面図である。
【０１１４】
図７に示すように、実施の形態４における超電導線材の接続構造１３は、第１の超電導線材２０と、第２の超電導線材６０と、ＭＯＤ超電導体４０とを備えている。第１の超電導線材２０は、酸化物超電導体とシース部とを含んでいる。第２の超電導線材６０は、基板６１と、基板６１上に形成された中間層６２と、中間層６２上に形成された超電導層６３とを含んでいる。ＭＯＤ超電導体４０は、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体と、第２の超電導線材６０の超電導体である超電導層６３とを接続している。
【０１１５】
第１の超電導線材２０は、実施の形態１における第１の超電導線材２０と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【０１１６】
第２の超電導線材６０は、実施の形態４では、基板６１と、中間層６２と、超電導層６３と、安定化層６４とを備えている。第２の超電導線材６０の端部では安定化層６４が除去されて超電導層６３が表面に現れており、当該超電導層６３の表面を第２の被接続部６５としている。
【０１１７】
基板６１、中間層６２、および超電導層６３は、実施の形態２における下地５０の基板５１、中間層５２、および超電導層と同様であるので、その説明は繰り返さない。なお、基板６１、中間層６２、超電導層６３、および安定化層６４は、下地５０と異なり、たとえば長尺な帯状の形状を有している。
【０１１８】
安定化層６４は、第２の超電導線材６０において、ＭＯＤ超電導体４０が形成されている端部を除いた超電導層６３上に形成されている。安定化層６４は、超電導層６３の表面保護のために、超電導層６３上にＡｇ（銀）安定化層やＣｕ（銅）安定化層などの表面保護層や安定化層として設けられている。
【０１１９】
ＭＯＤ超電導体４０は、第１の被接続部２３と、第２の被接続部６５とが重なるように形成されている。ＭＯＤ超電導体４０は、実施の形態１と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【０１２０】
次に、図７、図８（Ａ）および（Ｂ）を参照して、本発明の実施の形態４における超電導線材の接続方法について説明する。なお、図８は、本発明の実施の形態４における超電導線材の接続構造を説明するための図であり、（Ａ）は、第２の超電導線材を準備する工程を示す概略斜視図であり、（Ｂ）は、配置する工程を示す概略側面図である。
【０１２１】
まず、酸化物超電導体２１とシース部２２とを含む第１の超電導線材２０を準備する工程（Ｓ１０）を実施する。この工程（Ｓ１０）は、実施の形態１と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【０１２２】
次に、図８（Ａ）に示すように、基板６１と、基板６１上に形成された中間層６２と、中間層６２上に形成された超電導層６３とを含む第２の超電導線材６０を準備する工程（Ｓ２０）を実施する。
【０１２３】
工程（Ｓ２０）において、基板６１、中間層６２、および超電導層６３を形成する工程は、実施の形態２における下地５０の基板５１、中間層５２、および超電導層を形成する工程と同様であるので、その説明は繰り返さない。なお、基板６１は、下地５０の基板５１と異なり、たとえば長尺な帯状の形状の基板を準備する。そして、基板６１上に、中間層６２および超電導層６３を順に形成する。
【０１２４】
そして、超電導層６３の表面上に、安定化層６４をたとえば物理蒸着法や電気めっき法などにより形成する。安定化層６４は、たとえばＡｇまたはＣｕなどからなる層を形成する。
【０１２５】
第２の超電導線材６０を準備する工程（Ｓ２０）では、基板６１、中間層６２、および超電導層６３の表面を平坦化することが好ましい。平坦化する方法は、任意の平坦化方法を用いることができ、たとえばメカノケミカル法、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法、ウエットエッチング法、または機械研磨法などを用いることができる。具体的には、基板６１、中間層６２、または超電導層６３の表面粗さＲａを５０ｎｍ以下にすることが好ましい。基板６１および中間層６２の表面粗さＲａを５０ｎｍ以下とすることによって、超電導層６３の超電導特性を向上できる。超電導層６３の表面粗さＲａを５０ｎｍ以下とすることによって、ＭＯＤ超電導体４０の超電導特性を向上できる。
【０１２６】
次に、第１の超電導線材２０においてシース部を除去することにより、酸化物超電導体を露出させて第１の被接続部２３を形成する工程（Ｓ３０）を実施する。次に、第１の超電導線材２０の無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を配置する第１の被接続部２３の表面粗さＲａを５０ｎｍ以下に平坦化する工程（Ｓ４０）を実施する。この工程（Ｓ３０，Ｓ４０）は、実施の形態１と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【０１２７】
次に、第２の超電導線材６０において安定化層６４を除去することにより、第２の被接続部６５を形成する工程（Ｓ５０）を実施する。工程（Ｓ５０）で、安定化層６４を除去すると、除去された安定化層６４下の超電導層６３が露出する。この露出した部分を第２の被接続部６５としている。工程（Ｓ５０）では、第２の被接続部６５の表面粗さＲａを５０ｎｍ以下にすることが好ましい。
【０１２８】
工程（Ｓ５０）では、第２の被接続部６５は、第２の超電導線材６０の端部に形成されることが好ましい。具体的には、第２の超電導線材６０の一方の端部において、安定化層６４を除去する。安定化層６４の除去方法は、任意の方法を用いることができるが、たとえば機械的研磨、化学的研磨、ウエットエッチング、またはこれらの組み合わせなどにより行なうことができる。特に、超電導層の膜厚と超電導特性を維持し、かつ安定化層６４のみを除去する観点から、安定化層６４のみを選択的に溶解できるウエットエッチング法により行なうことが好ましい。
【０１２９】
次に、図８（Ｂ）に示すように、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体と、第２の超電導線材６０の超電導層６３とを無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を介して無フッ素系ＭＯＤ溶液４１と接触するように配置する工程（Ｓ６０）を実施する。この工程（Ｓ６０）では、第１の超電導線材２０の第１の被接続部２３に無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を塗布する。そして、第２の超電導線材６０の第２の被接続部６５を無フッ素系ＭＯＤ溶液４１上に配置する。なお、無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を塗布した後に、仮焼成工程を実施し、その後に第２の被接続部６５を無フッ素系ＭＯＤ溶液上に配置してもよい。
【０１３０】
次に、無フッ素系ＭＯＤ溶液４１をＭＯＤ超電導体４０にする工程（Ｓ７０）を実施する。この工程（Ｓ７０）は、実施の形態１と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【０１３１】
以上説明したように、実施の形態４における超電導線材の接続構造１３によれば、第２の超電導線材６０は、基板６１と、基板６１上に形成された中間層６２と、中間層６２上に形成された超電導体を構成する超電導層６３とを含んでいる。ＭＯＤ超電導体４０は、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体または第２の超電導線材６０の超電導層６３を起点として成長してなる。そのため、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体および第２の超電導線材６０の超電導層６３と、ＭＯＤ超電導体４０との接続抵抗を低減することができる。
【０１３２】
また、実施の形態４における超電導線材の接続方法によれば、第２の超電導線材６０を準備する工程（Ｓ２０）では、基板６１と、基板６１上に形成された中間層６２と、中間層６２上に形成された超電導体を構成する超電導層６３とを含む超電導線材を準備している。薄膜超電導線材である第２の超電導線材６０は磁場に強い特性を有しているため、磁場がかかる場合であっても、超電導特性の低下を防止して超電導線材を接続できる。
【０１３３】
なお、本発明の実施の形態４における超電導線材の接続方法では、第１の超電導線材２０において元々形成されている酸化物超電導体２１および第２の超電導線材６において元々形成されている超電導層６３を維持するとともに、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体２１および第２超電導線材６０の超電導層６３上にエピタキシャル成長させてなるＭＯＤ超電導体４０を形成する点において、上記特許文献３に記載の酸化物超電導導体の接続方法と大きく相違している。
【０１３４】
（実施の形態５）
図９を参照して、本発明の実施の形態５における超電導線材の接続構造を説明する。実施の形態５における超電導線材の接続構造１４は、Ｂｉ系超電導線材と薄膜超電導線材との接続構造としている。なお、図９は、本発明の実施の形態５における超電導線材の接続構造を示す概略側面図である。
【０１３５】
図９に示すように、実施の形態５における超電導線材の接続構造１４は、第１の超電導線材２０と、第２の超電導線材６０と、ＭＯＤ超電導体４０とを備えている。第１の超電導線材２０は、実施の形態２の第１および第２の超電導線材２０，３０と同様であり、酸化物超電導体２１と、シース部２２とを含んでいる。第２の超電導線材６０は、実施の形態４と同様であり、基板６１と、基板６１上に形成された中間層６２と、中間層６２上に形成された超電導層６３と、超電導層６３上に形成された安定化層６４とを含んでいる。
【０１３６】
ＭＯＤ超電導体４０は、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体２１である第１の被接続部２３と、第２の超電導線材６０の超電導層６３とを接続している。ＭＯＤ超電導体４０は、実施の形態１と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【０１３７】
次に、図２（Ａ）、図３、図５（Ａ）、図８（Ａ）、図９、および図１０を参照して、本発明の実施の形態５における超電導線材の接続方法について説明する。なお、図１０は、本発明の実施の形態５における超電導線材の接続方法を説明するための図であり、配置する工程の概略側面図である。
【０１３８】
まず、図２（Ａ）および図３に示すように、酸化物超電導体２１とシース部とを含む第１の超電導線材２０を準備する工程（Ｓ１０）を実施する。この工程（Ｓ１０）は、実施の形態１と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【０１３９】
次に、図８（Ａ）に示すように、基板６１と、基板６１上に形成された中間層６２と、中間層６２上に形成された超電導層６３とを含む第２の超電導線材６０を準備する工程（Ｓ２０）を実施する。この工程（Ｓ２０）は、実施の形態４と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【０１４０】
次に、図５（Ａ）に示すように、第１の超電導線材２０においてシース部２２を除去することにより、酸化物超電導体を露出させて第１の被接続部２３を形成する工程（Ｓ３０）を実施する。次に、図１０に示すように、第１の超電導線材２０の無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を配置する第１の被接続部２３の表面粗さＲａを５０ｎｍ以下に平坦化する工程（Ｓ４０）を実施する。この工程（Ｓ３０，Ｓ４０）は、実施の形態２と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【０１４１】
次に、第２の超電導線材６０において安定化層６４を除去することにより、第２の被接続部６５を形成する工程（Ｓ５０）を実施する。次に、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体と、第２の超電導線材６０の超電導層６３とを無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を介して無フッ素系ＭＯＤ溶液４１と接触するように配置する工程（Ｓ６０）を実施する。この工程（Ｓ５０，Ｓ６０）は、実施の形態４と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【０１４２】
次に、無フッ素系ＭＯＤ溶液４１をＭＯＤ超電導体４０にする工程（Ｓ７０）を実施する。この工程（Ｓ７０）は、実施の形態１と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【０１４３】
以上説明したように、実施の形態５における超電導線材の接続構造１４によれば、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体の第１の被接続部２３を包含して、第２の超電導線材６０の超電導層６３を起点として成長させてなるＭＯＤ超電導体４０により接続されている。そのため、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体および第２の超電導線材６０の超電導層６３は、ＭＯＤ超電導体４０を介して超電導接続される。よって、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体、第２の超電導線材６０の超電導層６３、およびＭＯＤ超電導体４０との間の接続抵抗を低減することができる。
【０１４４】
（実施の形態６）
図１１を参照して、本発明の実施の形態６における超電導コイルについて説明する。実施の形態６における超電導コイルは、実施の形態４における超電導線材の接続構造１３を備えている。なお、図１１は、本発明の実施の形態６における超電導コイルを示す概略斜視図である。
【０１４５】
具体的には、図１１に示すように、超電導コイル１００は、ダブルパンケーキ型コイルとしている。超電導コイル１００は、長さ方向において２分割に切断された第１の超電導線材２０および第２の超電導線材６０を、円筒状の巻枠１０１ａ，１０１ｂに巻装され、巻線である超電導線材２０，６０の最外周において、ＭＯＤ超電導体４０により接続されている。ＭＯＤ超電導体４０は、実施の形態４におけるＭＯＤ超電導体４０と同様である。
【０１４６】
ＭＯＤ超電導体４０と第１の超電導線材２０の酸化物超電導体と第２の超電導線材６０の超電導層との接続抵抗が低減されて、永久電流ジョイントとすることができる。そのため、超電導コイル１００は、永久電流モード通電を行なうことができる。
【０１４７】
実施の形態６では、第１の超電導線材２０はＢｉ系超電導線材を用い、第２の超電導線材６０は薄膜超電導線材を用いている実施の形態４における超電導線材の接続構造１３を備えているが、実施の形態１〜５の超電導線材の接続構造１０〜１４を備えていてもよい。超電導コイルが複数本の超電導線材を接続してなる場合には、磁場の影響を受けやすい部分に配置される超電導線材として薄膜超電導線材を用い、磁場の影響を受けにくい部分に配置される超電導線材としてＢｉ系超電導線材を用いることが好ましい。薄膜超電導線材は、磁場に強いという高い磁場特性を有しているので、磁場がかかっても超電導特性が低下しにくいという特性を有している。そのため、磁場の影響を受けやすい超電導コイルの端部に配置されることが好ましい。一方、Ｂｉ系超電導線材は、薄膜超電導線材に比べると磁場特性が低下するが、価格が安いという利点を有している。そのため、磁場の影響を受けにくい内部にＢｉ系超電導線材を配置することによって、超電導コイルのコストを低減することができる。
【０１４８】
また、実施の形態６では、ダブルパンケーキ型コイルとしているが、特にこれに限定されない。たとえば複数の超電導線材がらせん状に巻かれてなる超電導コイルを形成することもできる。また、複数の超電導線材を用いて、実施の形態１〜５における超電導線材の接続構造を備えている場合には、所望の長さの超電導線材を備える超電導コイル１００となる。
【０１４９】
次に、実施の形態６における超電導コイル１００の製造方法について説明する。まず、第１および第２の超電導線材２０，６０を巻枠１０１ａ，１０１ｂに巻装する。
【０１５０】
次に、接続する超電導線材の端末部を引き出す工程を実施する。実施の形態６では、巻線である第１および第２の超電導線材２０，６０における最外周の端部をそれぞれ引き出す。
【０１５１】
次に、第１の超電導線材２０の端部においてシース部を除去して酸化物超電導体を含む第１の被接続部を形成する工程を実施する。次に、第２の超電導線材６０の端部において安定化層を除去して第２の被接続部を形成する工程を実施する。次に、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体と、第２の超電導線材６０の超電導層とを無フッ素系ＭＯＤ溶液を介して無フッ素系ＭＯＤ溶液と接触するように配置する工程を実施する。次に、無フッ素系ＭＯＤ溶液をＭＯＤ超電導体４０にする工程を実施する。これらの工程は、実施の形態５と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【０１５２】
以上の工程を実施することにより、図１１に示す実施の形態６における超電導コイル１００を製造できる。なお、超電導コイルは、図１１に示すような密に巻く超電導コイル１００に限定されず、たとえば第１および第２の超電導線材２０，６０を隙間を設けて接続された超電導コイルとしてもよい。この場合には、意図的に磁場を変化させることができる。
【０１５３】
以上説明したように、本発明の実施の形態６における超電導機器の一例である超電導コイル１００によれば、実施の形態１〜５における超電導線材の接続構造を備えている。従来の超電導コイルの製造方法において、たとえば物理蒸着法を用いて超電導線材を接続する場合には、超電導コイルをすべて真空チャンバに配置しなければ、永久電流ジョイントは得られなかったが、超電導コイルを真空チャンバ内に配置することは、物理的に不可能であった。しかし、実施の形態６における超電導コイル１００によれば、複数の超電導線材の端末部のみを引き出して、永久電流ジョイントを実現できるＭＯＤ超電導体４０を形成することにより、永久電流通電モードが実現できる超電導コイル１００を得ることができる。また、フッ素を含まないＭＯＤ法を適用することによって、非真空雰囲気下で大型マグネットの端末を低抵抗で接続することが可能となる。
【０１５４】
また、超電導コイル１００は、実施の形態１〜５における超電導線材の接続方法により接続されているので、長尺な超電導線材２０，６０を用いて接続しても接続抵抗を低減して、超電導状態を維持できる。また、超電導線材を複数接続することにより必要な所望の長さにして、超電導コイル１００を得ることもできる。
【０１５５】
なお、上記実施の形態６は、超電導機器として、超電導コイルを例に挙げて説明したが、特に超電導コイルに限定されない。超電導機器として、たとえば、超電導ケーブル、または電力貯蔵装置とすることもできる。
【０１５６】
［実施例］
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１５７】
（実施例１）
実施例１では、実施の形態１における超電導線材の接続方法にしたがって図１に示す超電導線材の接続構造を得た。
【０１５８】
具体的には、第１および第２の超電導線材を準備する工程（Ｓ１０，Ｓ２０）では、幅４．２ｍｍ、厚さ０．２４ｍｍであり、酸化物超電導体としてＢｉ２２２３、シース部として銀のＢｉ系銀被覆超電導線材を準備した。
【０１５９】
次に、第１および第２の被接続部を形成する工程（Ｓ３０，Ｓ５０）を実施した。この工程（Ｓ３０，Ｓ５０）では、メカノケミカル研磨法によりシース部を除去した。第１および第２の被接続部は、それぞれ厚さを０．１８ｍｍ、長さを５ｃｍ、幅を２ｃｍとした。また、第１および第２の被接続部の表面粗さＲａは２０ｎｍに平坦化する工程（Ｓ４０など）を実施した。
【０１６０】
次に、第１および第２の超電導線材の酸化物超電導体を無フッ素系ＭＯＤ溶液を介して無フッ素系ＭＯＤ溶液と接触するように配置する工程（Ｓ６０）を実施した。無フッ素系ＭＯＤ溶液としては、ＨｏとＢａとＣｕとが１：２：３の割合で含まれているアセチルアセトナート系ＭＯＤ溶液を用いた。
【０１６１】
次に、無フッ素系ＭＯＤ溶液をＭＯＤ超電導体にする工程（Ｓ７０）を実施した。詳細には、４６０℃で空気中で熱処理を行なう仮焼成工程を実施した。そして、７８０℃で酸素分圧が１００ｐｐｍのアルゴンと酸素とを含む雰囲気で熱処理を行なう本焼成工程を実施した。本焼成工程では、０．５ｋｇｆの圧力を印加して行なった。そして、５５０℃、酸素分圧１気圧の雰囲気において、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体２１、第２の超電導線材３０の超電導体、およびＭＯＤ超電導体４０について酸素アニール工程を実施した。これにより、実施例１における超電導線材の接続構造を得た。
【０１６２】
（実施例２）
実施例２では、実施の形態２における超電導線材の接続方法にしたがって図４における超電導線材の接続構造を得た。
【０１６３】
具体的には、第１および第２の超電導線材を準備する工程（Ｓ１０，Ｓ２０）を実施例１と同様に行なった。次に、第１および第２の被接続部を形成する工程（Ｓ３０、Ｓ５０）を実施した。この工程では、ウエットエッチング法によりシース部を除去した。その後、酸化物超電導体を絡ませて集合体とした。
【０１６４】
次に、下地を準備する工程を実施した。詳細には、下地は、Ｎｉ合金からなり、厚さ０．１５ｍｍ、幅４．２ｍｍ、長さ５ｃｍとした。そして、基板上に酸化セリウムからなる中間層を電子ビーム蒸着法により形成した。そして、中間層上に、ＰＬＤ法により、酸素分圧２００ｍＴｏｒｒの雰囲気で８２０℃の基板温度で、１μｍの厚さのＨｏＢＣＯからなる超電導層を形成した。また、下地の無フッ素系ＭＯＤ溶液を塗布する超電導層の表面粗さＲａを２０ｎｍとした。
【０１６５】
次に、第１の超電導線材の酸化物超電導体と、第２の超電導線材の超電導層とを無フッ素系ＭＯＤ溶液を介して無フッ素系ＭＯＤ溶液と接触するように配置する工程（Ｓ６０）を実施した。無フッ素系ＭＯＤ溶液は、実施例１と同様とした。
【０１６６】
次に、第１および第２の超電導線材の酸化物超電導体を無フッ素系ＭＯＤ溶液を介して無フッ素系ＭＯＤ溶液と接触するように配置する工程（Ｓ６０）を実施例１と同様に実施した。次に、無フッ素系ＭＯＤ溶液をＭＯＤ超電導体にする工程（Ｓ７０）を実施例１と同様に実施した。これにより、実施例２における超電導線材の接続構造を得た。
【０１６７】
（実施例３）
実施例３では、実施の形態４における超電導線材の接続方法にしたがって図７における超電導線材の接続構造を得た。
【０１６８】
具体的には、第１の超電導線材を準備する工程（Ｓ１０）を実施例１と同様に行なった。
【０１６９】
次に、第２の超電導線材を準備する工程（Ｓ２０）を実施した。具体的には、基板として、Ｎｉ合金からなり、厚さ０．１５ｍｍ、幅４．２ｍｍ、長さ１０ｃｍとした。そして、基板上に酸化セリウムからなる中間層を電子ビーム蒸着法により形成した。そして、中間層上に、ＰＬＤ法により、酸素分圧２００ｍＴｏｒｒの雰囲気で８２０℃の基板温度で、１．５μｍの厚さのＨｏＢＣＯからなる超電導層を形成した。そして、超電導層上に、真空蒸着法により、１０μｍの厚さのＡｇからなる安定化層を形成した。そして、酸素１００％の雰囲気で、５００℃で１時間の熱処理を実施した。これにより、第２の超電導線材を得た。
【０１７０】
次に、第１の超電導線材に第１の被接続部を形成する工程（Ｓ３０）を実施例１と同様に実施した。
【０１７１】
次に、第２の超電導線材に第２の被接続部を形成する工程（Ｓ５０）を実施した。詳細には、第２の超電導線材の一方端から超電導線材の長さ方向において５ｃｍまでの領域について安定化層を化学エッチングにより除去することにより、第２の被接続部を形成した。
【０１７２】
次に、第１および第２の超電導線材の被接続部の表面粗さＲａを２０ｎｍに平坦化する工程（Ｓ４０）を実施例１と同様に実施した。
【０１７３】
次に、第１の超電導線材の酸化物超電導体と、第２の超電導線材の超電導層とを無フッ素系ＭＯＤ溶液を介して無フッ素系ＭＯＤ溶液と接触するように配置する工程を実施した。詳細には、第２の超電導線材の被接続部上に無フッ素系ＭＯＤ溶液を塗布し、その上に第１の被接続部を配置した。
【０１７４】
次に、無フッ素系ＭＯＤ溶液をＭＯＤ超電導体にする工程（Ｓ７０）を実施例１と同様に実施した。これにより、実施例３における超電導線材の接続構造を得た。
【０１７５】
（実施例４）
実施例４では、実施の形態５における超電導線材の接続方法にしたがって、超電導線材の接続構造を得た。
【０１７６】
具体的には、まず、第１の超電導線材を準備する工程（Ｓ１０）を実施例１と同様に行なった。次に、第２の超電導線材を準備する工程（Ｓ２０）を実施例３と同様に行なった。次に、第１の超電導線材に第１の被接続部を形成する工程（Ｓ３０）を実施例２と同様に実施した。次に、第２の超電導線材に第２の被接続部を形成する工程（Ｓ５０）を実施例３と同様に実施した。次に、第１の超電導線材の酸化物超電導体と、第２の超電導線材の超電導層とを無フッ素系ＭＯＤ溶液を介して無フッ素系ＭＯＤ溶液と接触するように配置する工程を実施例３と同様に実施した。次に、無フッ素系ＭＯＤ溶液をＭＯＤ超電導体にする工程（Ｓ７０）を実施例１と同様に実施した。これにより、実施例４における超電導線材の接続構造を得た。
【０１７７】
（比較例１）
比較例１における超電導線材の接続構造は、基本的には実施例１と同様であるが、配置する工程（Ｓ６０）で、Ｐｂ−Ｓｎからなる半田により第１の超電導線材の酸化物超電導体と第２の超電導線材の酸化物超電導体とを接続した点およびＭＯＤ超電導体にする工程（Ｓ７０）を実施しなかった点においてのみ異なる。
【０１７８】
（比較例２）
比較例２における超電導線材の接続構造は、基本的には実施例３と同様であるが、配置する工程（Ｓ０）で、Ｐｂ−Ｓｎ−Ｂｉからなる半田により第１の超電導線材の酸化物超電導体と第２の超電導線材の酸化物超電導体とを接続した点およびＭＯＤ超電導体にする工程（Ｓ７０）を実施しなかった点においてのみ異なる。
【０１７９】
（評価方法）
第１および第２の超電導線材を準備する工程（Ｓ１０，２０）で準備した第１および第２の超電導線材、実施例１〜４、および比較例１，２における超電導線材の接続構造について、臨界電流値Ｉｃを測定した。臨界電流値は、７７Ｋの条件で測定した。なお、測定値は、１ｃｍ長当たり１μＶの電圧を印加したときの発生した電流値とした。なお、実施例１〜４における超電導線材の接続構造では、それぞれの超電導線材の接続されていない（ＭＯＤ超電導体が形成されていない）側の端部に電流リードを取り付けて、さらにＭＯＤ超電導体を含むように電圧タップを取り付けて、電流−電圧特性を測定した。その結果を表１に示す。
【０１８０】
【表１】
【０１８１】
（測定結果）
第１および第２の超電導線材の臨界電流値Ｉｃは、それぞれ１５０Ａ，１２５Ａであった。表１に示すように、実施例１〜４における超電導線材の接続構造では、接続前の臨界電流値Ｉｃとほぼ同様の特性を示すことが確認できた。特に、第１および第２の被接続部が面形状である実施例１については、臨界電流値Ｉｃの低下が極めて低く、非常に良好であった。さらに、第１および第２の被接続部が面形状であり、第２の超電導線材として薄膜超電導線材を用いている実施例３については、無フッ素系ＭＯＤ法により超電導体が増加したため、ＭＯＤ超電導体では、臨界電流値Ｉｃが向上し、非常に良い結果が得られた。
【０１８２】
一方、半田で接続している比較例１，２の超電導線材の接続構造によれば、接続前の臨界電流値Ｉｃから大きく低下していることが確認できた。
【０１８３】
なお、実施の形態３の超電導線材の接続方法により得られる超電導線材の接続構造については具体例を例示しないが、実施例１〜４と同様にして得られる実施の形態３の超電導線材の接続構造は、実施例１〜４の結果からその臨界電流値が１００〜１４０Ａと推定され、臨界電流値Ｉｃの低下が小さいことが推定される。
【０１８４】
以上の結果から、酸化物超電導体を含む第１の超電導線材と、超電導体を含む超電導線材とをＭＯＤ超電導体により接続することによって、接続抵抗を低減できることが確認できた。
【０１８５】
また、酸化物超電導体を含む第１および第２の超電導線材は、超電導体により接続することによって、接続抵抗を低減できることが確認できた。
【０１８６】
今回開示された実施の形態および実施例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実施の形態ではなくて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。
【図面の簡単な説明】
【０１８７】
【図１】本発明の実施の形態１における超電導線材の接続構造を示す概略側面図である。
【図２】本発明の実施の形態１における超電導線材の接続方法を説明するための図であり、（Ａ）は第１の超電導線材を準備する工程を示す概略斜視図であり、（Ｂ）は、第１の被接続部を形成する工程を示す概略斜視図であり、（Ｃ）は、無フッ素系ＭＯＤ溶液を塗布する工程を示す概略斜視図であり、（Ｄ）は、配置する工程を示す概略斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１における超電導線材の接続方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２における超電導線材の接続構造を示す側面図である。
【図５】本発明の実施の形態２における超電導線材の接続方法を説明するための図であり、（Ａ）は第１の超電導線材を準備する工程を示す概略斜視図であり、（Ｂ）は、第１の被接続部を形成する工程を示す概略斜視図であり、（Ｃ）は、配置する工程を示す概略斜視図である。
【図６】実施の形態３における超電導線材の接続構造を示す概略側面図である。
【図７】実施の形態４における超電導線材の接続構造を示す概略側面図である。
【図８】本発明の実施の形態４における超電導線材の接続構造を説明するための図であり、（Ａ）は、第２の超電導線材を準備する工程を示す概略斜視図であり、（Ｂ）は、配置する工程を示す概略側面図である。
【図９】本発明の実施の形態５における超電導線材の接続構造を示す概略側面図である。
【図１０】本発明の実施の形態５における超電導線材の接続方法を説明するための図であり、配置する工程の概略側面図である。
【図１１】本発明の実施の形態６における超電導コイルを示す概略斜視図である。
【符号の説明】
【０１８８】
１０〜１４ 超電導線材の接続構造、２０，３０，６０ 超電導線材、２１ 酸化物超電体、２２ シース部、２３ 第１の被接続部、３１ 集合体、３３，６５ 第２の被接続部、４０ ＭＯＤ超電導体、４１ 無フッ素系ＭＯＤ溶液、５０ 下地、５１，６１ 基板、５２，６２ 中間層、６３ 超電導層、６４ 安定化層、１００ 超電導コイル、１０１ａ，１０１ｂ 巻枠。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導線材の接続構造、超電導機器および超電導線材の接続方法に関し、たとえば少なくとも一方の超電導線材がＢｉ系超電導線材である超電導線材の接続構造、超電導機器および超電導線材の接続方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ＭＲＩ用マグネット、ＮＭＲ用マグネット、およびシリコン引き上げ炉用マグネットなどの産業用マグネットを含む超電導機器には、複数の超電導線材を接続して長尺化された超電導線材が用いられている。このような超電導機器において、永久電流モード通電を行なう場合には、超電導線材の接続部の抵抗をゼロに近づける必要がある。
【０００３】
超電導線材の接続方法として、たとえば特開２０００−１３３０６７号公報（特許文献１）に、半田接続法として、酸化物超電導導体の接続構造および接続方法が開示されている。特許文献１には、基板と、基板上に形成された酸化物超電導層と、超電導層上に形成された安定化層とからなる複数の超電導線材の安定化層同士について半田を介して接続される接続構造および接続方法が開示されている。
【０００４】
また、たとえば特開平７−１９２８３７号公報（特許文献２）に、拡散接合法として、酸化物超電導線材の接続方法が開示されている。特許文献２には、酸化物超電導線材の外周面を導電性金属層で被覆してなる超電導線材同士の一部を重ね合わせて、重ね合わせにより対接する部分の少なくともいずれか一方の導電性金属の厚さを最大９５％除去し、除去した導電性金属層面にペースト層を被着形成し、熱処理を施して接続する方法が開示されている。
【０００５】
また、たとえば特開２００１−３１９７５０号公報（特許文献３）に、酸化物超電導導体の接続方法が開示されている。特許文献３には、基板と基板上に形成された超電導層とを備える２の超電導線材の端部で超電導層を除去して基板を露出させ、基板同士を接合して、露出部分に酸化物超電導層を形成する接続方法が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−１３３０６７号公報
【特許文献２】特開平７−１９２８３７号公報
【特許文献３】特開２００１−３１９７５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に開示の酸化物超電導導体の接続方法は、半田を介して２つの超電導線材を接続させる半田接続法を採用しているが、半田を超電導層に直接接続させることは困難である。そのため、銀安定化層や銅安定化層などの安定化層を超電導層上に形成し、安定化層同士を半田を介して接続する。この場合には、安定化層と半田との間に電気抵抗が残存してしまうという問題がある。このように電気抵抗が残存すると、接続部が超電導状態を保つ永久電流ジョイントは困難である。
【０００７】
また、上記特許文献２に開示の酸化物超電導線材の接続方法では、超電導層上に形成した安定化層同士を拡散接合させる拡散接合法を採用しているが、拡散接合法は、半田接合法に比べて接続抵抗値は低減されるものの、安定化層を介しての接続抵抗が低減できない。すなわち、導電性金属とペースト層との間に電気抵抗が残存してしまうという問題がある。そのため、永久電流ジョイントは困難である。
【０００８】
さらに、上記特許文献３に開示の酸化物超電導導体の接続方法では、超電導層を除去しているので、あらたに超電導層を形成した部分と、端部以外の超電導層の部分との接続部分において、その結晶成長をそれぞれ別に基板上に行なっている。また、基板同士を加熱圧接により接続して、接続した基板端部の上に超電導層を形成している。そのため、基板の加熱圧接によって基板の結晶性が乱れてその上に成長させた超電導層は結晶性が低下し、さらには成長した結晶の組成の相違から接続抵抗がまだ残存してしまうという問題がある。
【０００９】
それゆえ本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、接続抵抗を低減できる超電導線材の接続構造、超電導機器および超電導線材の接続方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一の局面における超電導線材の接続構造は、酸化物超電導体と酸化物超電導体を被覆するシース部とを含む第１の超電導線材と、超電導体を含む第２の超電導線材とを接続する構造である。第１の超電導線材の酸化物超電導体と、第２の超電導線材の超電導体とを接続するＭＯＤ超電導体を備えている。
【００１１】
本発明の一の局面における超電導線材の接続構造によれば、第１の超電導線材の酸化物超電導体または第２の超電導線材の超電導体を起点として成長されてなる、若しくは、ＭＯＤ超電導体は第１の超電導線材の酸化物超電導体および第２の超電導線材の超電導体の少なくとも一方を包含するように成長されてなるＭＯＤ超電導体により接続されている。そのため、第１の超電導線材の酸化物超電導体と第２の超電導線材の超電導体とをＭＯＤ超電導体を介して接続されている。よって、第１の超電導線材の酸化物超電導体および第２の超電導線材の超電導体は、ＭＯＤ超電導体との間の接続抵抗を低減できる。
【００１２】
なお、上記「ＭＯＤ超電導体」とは、無フッ素系ＭＯＤ溶液をＭＯＤ法（有機金属堆積法）によりエピタキシャル成長させてなる超電導体を意味する。ＭＯＤ（有機金属堆積）溶液とは、形成されるＭＯＤ超電導体の原子を含む有機金属を有機溶媒に溶かした液体を意味する。
【００１３】
上記超電導線材の接続構造において好ましくは、第２の超電導線材は、基板と、基板上に形成された中間層と、中間層上に形成された上記超電導体を構成する超電導層とを含んでいる。
【００１４】
これにより、第２の超電導線材は磁場に強い特性を有しているため、磁場がかかる場合であっても、超電導線材の接続構造により、超電導特性の低下を防止できる。
【００１５】
上記超電導線材の接続構造において好ましくは、第２の超電導線材は、上記超電導体を構成する酸化物超電導体と、酸化物超電導体を被覆するシース部とを含んでいる。
【００１６】
これにより、第１および第２の超電導線材は安価であるため、コストの低減を図ることができる。
【００１７】
上記超電導線材の接続構造において好ましくは、第１の超電導線材のＭＯＤ超電導体と接続される被接続部の表面粗さＲａは５０ｎｍ以下である。これにより、ＭＯＤ超電導体の特性を向上することができる。
【００１８】
なお、上記「表面粗さＲａ」とは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１に準拠して測定される値である。
【００１９】
本発明の他の局面における超電導線材の接続構造は、酸化物超電導体とシース部とを含む、複数の超電導線材の接続構造である。複数の超電導線材の酸化物超電導体を接続する超電導体を備えている。
【００２０】
本発明の他の局面における超電導線材の接続構造によれば、超電導線材の酸化物超電導体を起点として成長されてなる、もしくは、超電導線材の酸化物超電導体を包含するように成長されてなる超電導体により接続されている。そのため、超電導線材の酸化物超電導体は、超電導体との間の接続抵抗を低減できる。
【００２１】
本発明の超電導機器は、上記超電導線材の接続構造を備えている。本発明の超電導機器によれば、接続抵抗が低減された長尺な所望の長さの超電導線材を備えることができる。そのため、高い超電導特性を維持した超電導機器となる。
【００２２】
本発明の超電導線材の接続方法は、第１の超電導線材を準備する工程と、第２の超電導線材を準備する工程と、配置する工程と、ＭＯＤ超電導体にする工程とを備えている。第１の超電導線材を準備する工程では、酸化物超電導体と酸化物超電導体を被覆するシース部とを含む第１の超電導線材を準備する。第２の超電導線材を準備する工程では、超電導体を含む第２の超電導線材を準備する。配置する工程では、第１の超電導線材の酸化物超電導体と、第２の超電導線材の超電導体とを無フッ素系ＭＯＤ溶液を介して無フッ素系ＭＯＤ溶液と接触するように配置する。ＭＯＤ超電導体にする工程では、無フッ素系ＭＯＤ溶液をＭＯＤ超電導体にする。
【００２３】
特に上記特許文献３と異なり、本発明の超電導線材の接続方法では元々形成されている第１の超電導線材の酸化物超電導体および第２の超電導線材の超電導体を維持し、その上にＭＯＤ超電導体を成長させている。すなわち、本発明の超電導線材の接続方法によれば、第１の超電導線材の酸化物超電導体または第２の超電導線材の超電導体を起点として、若しくは、第１の超電導線材の酸化物超電導体および第２の超電導線材の超電導体の少なくとも一方を含むようにＭＯＤ超電導体を成長させている。これにより、第１の超電導線材の酸化物超電導体と第２の超電導線材の超電導体とをＭＯＤ超電導体を介して接続している。そのため、第１の超電導線材の酸化物超電導体および第２の超電導線材の超電導体は、ＭＯＤ超電導体との間の接続抵抗を低減できる。
【００２４】
上記超電導線材の接続方法において好ましくは、第２の超電導線材を準備する工程では、基板と、基板上に形成された中間層と、中間層上に形成された上記超電導体を構成する超電導層とを含む超電導線材を準備する。
【００２５】
これにより、第２の超電導線材は磁場に強い特性を有しているため、磁場がかかる場合であっても、超電導特性の低下を防止して超電導線材を接続できる。
【００２６】
上記超電導線材の接続方法において好ましくは、第２の超電導線材を準備する工程では、上記超電導体を構成する酸化物超電導体と、酸化物超電導体を被覆するシース部とを含む超電導線材を準備する。
【００２７】
これにより、第１および第２の超電導線材は安価であるため、コストの低減を図ることができる。
【００２８】
上記超電導線材の接続方法において好ましくは、第１の超電導線材の無フッ素系ＭＯＤ溶液を配置する被接続部の表面粗さＲａを５０ｎｍ以下に平坦化する工程をさらに備えている。
【００２９】
これにより、第１の超電導線材の被接続部上にＭＯＤ超電導体の結晶が均一に成長する。そのため、ＭＯＤ超電導体の特性を向上できる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の超電導線材の接続構造、超電導機器および超電導線材の接続方法によれば、接続抵抗を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には、同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００３２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における超電導線材の接続構造を示す概略側面図である。図１を参照して、本発明の実施の形態１における超電導線材の接続構造を説明する。実施の形態１における超電導線材の接続構造は、２本のＢｉ系超電導線材の接続構造としている。
【００３３】
具体的には、図１に示すように、超電導線材の接続構造１０は、第１の超電導線材２０と、第２の超電導線材３０と、ＭＯＤ超電導層４０とを備えている。第１の超電導線材２０は、酸化物超電導体と、酸化物超電導体を被覆するシース部とを含んでいる。第２の超電導線材３０は、超電導体である酸化物超電導体と、酸化物超電導体を被覆するシース部とを含んでいる。ＭＯＤ超電導層４０は、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体と第２の超電導線材３０の超電導体とを接続している。
【００３４】
また、第１および第２の超電導線材２０，３０は一方の端部において表面の一部が除去されており、第１および第２の超電導線材２０，３０の一方の端部において端に向けて階段状に１段後退する形状（端面に酸化物超電導体が現れるような形状）を有している。第１および第２の超電導線材２０，３０の一方の端部には、酸化物超電導体を含む第１および第２の被接続部２３，３３が露出している。ＭＯＤ超電導体４０は、第１および第２の被接続部２３，３３上に、第１および第２の超電導線材２０，３０が重なるように形成されている。すなわち、第１および第２の超電導線材２０，３０は、ＭＯＤ超電導体４０を中心として対向させて配置されている。
【００３５】
実施の形態１では、超電導線材の接続構造１０の長尺化を図るために、第１および第２の超電導線材２０，３０の一方端部にＭＯＤ超電導体４０を形成しているが、特にこの構成に限定されない。第１および第２の超電導線材２０，３０において、所望の箇所で表面の一部を除去して酸化物超電導体含む第１および第２の被接続部２３，３３を形成してもよい。
【００３６】
なお、３本以上の超電導線材の接続構造であれば、超電導線材の接続構造の長尺化を図るために、ＭＯＤ超電導体４０は、３本以上の超電導線材の一方または両方の端部の被接続部上に形成されていることが好ましい。
【００３７】
第１の超電導線材２０は、図２（Ａ）に示すように、長手方向に延びる複数本の酸化物超電導体２１（フィラメント）と、それらを被覆するシース部２２とを含んでいる。なお、図２（Ａ）は、第１の超電導線材２０を準備する工程を示す概略斜視図である。同様に、第２の超電導線材３０は、酸化物超電導体とシース部とを含んでいる。
【００３８】
図１に示すように、第１の超電導線材２０の表面の一部が除去されて酸化物超電導体を含む断面（第１の超電導線材２０においてＭＯＤ超電導体４０と接続される被接続部２３）が露出している場合には、被接続部２３の表面粗さＲａは５０ｎｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍ以下であることがより好ましい。表面粗さＲａを５０ｎｍ以下とすることによって、ＭＯＤ超電導体４０の結晶配向性が良好となるため、ＭＯＤ超電導体４０の超電導特性を向上できる。表面粗さＲａを２０ｎｍ以下とすることによって、ＭＯＤ超電導体４０の超電導特性をより向上できる。
【００３９】
また、第２の超電導線材３０についても同様に、ＭＯＤ超電導体４０と接続される被接続部３３の表面粗さＲａは５０ｎｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍ以下であることがより好ましい。
【００４０】
第１および第２の超電導線材２０，３０を構成する酸化物超電導体の材質は、たとえばＢｉ−Ｐｂ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系の組成が好ましく、（ＢｉとＰｂ）：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕの原子比がほぼ２：２：２：３の比率で近似して表わされるＢｉ２２２３層を含む材質であることがより好ましい。シース部の材質は、たとえば銀や銀合金などの金属よりなる。
【００４１】
なお、第１および第２の超電導線材２０，３０は、図２（Ａ）に示す複数の酸化物超電導体２１を含む多芯線に限定されず、１本の酸化物超電導体がシース部により被覆される単芯線構造であってもよい。
【００４２】
ＭＯＤ超電導体４０は、フッ素を含まない有機金属堆積法（無フッ素系ＭＯＤ法）により形成されている。実施の形態１では、ＭＯＤ超電導体４０は、第１および第２の超電導線材２０，３０の超電導体を起点として成長されてなるので、第１および第２の超電導線材２０，３０との接続抵抗を低減できる。
【００４３】
たとえば、無フッ素系ＭＯＤ溶液として、ＲＥ（ＲＥとはイットリウム（Ｙ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、サマリウム（Ｓｍ）およびホルミウム（Ｈｏ）などの希土類元素を意味する）とＢａとＣｕとが約１：２：３の割合で含まれているアセチルアセトナート系ＭＯＤ溶液を用いる場合には、ＭＯＤ超電導体４０は、ＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏ6（ＲＥＢＣＯ）からなる。
【００４４】
第１および第２の超電導線材２０，３０の延びる方向（長さ方向）であるＭＯＤ超電導体４０の長さＬは１０ｍｍ〜１００ｍｍとすることが好ましい。超電導線材２０，３０の幅方向であるＭＯＤ超電導体４０の幅Ｗは、３ｍｍ〜５０ｍｍとすることが好ましい。ＭＯＤ超電導体４０の厚さＤは、０．２μｍ〜１０μｍとすることが好ましい。
【００４５】
次に、図２（Ａ）〜（Ｄ）および図３を参照して、実施の形態１における超電導線材２０，３０の接続方法を説明する。なお、図２は、本発明の実施の形態１における超電導線材２０，３０の接続方法を説明するための図であり、（Ａ）は第１の超電導線材を準備する工程を示す概略斜視図であり、（Ｂ）は、第１の被接続部を形成する工程を示す概略斜視図であり、（Ｃ）は、無フッ素系ＭＯＤ溶液を塗布する工程を示す概略斜視図であり、（Ｄ）は、配置する工程を示す概略斜視図である。図３は、本発明の実施の形態１における超電導線材の接続方法を示すフローチャートである。
【００４６】
図２（Ａ）および図３に示すように、まず、酸化物超電導体２１と酸化物超電導体２１を被覆するシース部２２とを含む第１の超電導線材２０を準備する工程（Ｓ１０）を実施する。
【００４７】
次に、超電導体を含む第２の超電導線材３０を準備する工程（Ｓ２０）を実施する。実施の形態１では、酸化物超電導体と、シース部とを含む超電導線材を準備する。工程（Ｓ１０，Ｓ２０）では、たとえばＢｉ２２２３層を含む超電導線材を準備する。
【００４８】
次に、図２（Ｂ）および図３に示すように、第１の超電導線材２０のシース部２２を除去することにより、酸化物超電導体２１を露出させて第１の被接続部２３を形成する工程（Ｓ３０）を実施する。実施の形態１では、第１の超電導線材２０の表面の一部を除去して第１の被接続部２３を形成している。なお、第１の超電導線材２０の表面の一部を除去する際に、シース部２２とともに酸化物超電導体２１の一部を除去してもよい。この露出した部分を第１の被接続部２３としている。
【００４９】
この工程（Ｓ３０）では、被接続部は、超電導線材２０の端部に形成されることが好ましい。実施の形態１では、超電導線材２０の一方の端部において、超電導線材２０のシース部２２を含む表面の一部を、段差ができるように除去する。
【００５０】
第１の被接続部２３を形成する方法は、任意の方法を用いることができ、たとえば機械的研磨、化学的研磨、ウエットエッチング、またはこれらの組み合わせなどにより行なうことができる。特に、超電導線材２０の超電導特性を維持する観点から、機械的研磨と化学的研磨との組み合わせ、またはメカノケミカル研磨により行なうことが好ましい。
【００５１】
また、第１の被接続部２３の表面粗さＲａを５０ｎｍ以下に平坦化する工程（Ｓ４０）を実施することが好ましい。平坦化する方法は、任意の方法を用いることができるが、たとえばメカノケミカル、機械的研磨、化学的研磨、ウエットエッチング、またはこれらの組み合わせなどにより行なうことができる。特に、第１の被接続部２３を中心とした領域に限定して平滑化する観点から、メカノケミカル研磨により行なうことが好ましい。
【００５２】
平坦化する工程（Ｓ４０）において、第１の被接続部２３の表面粗さＲａは、５０ｎｍ以下とすることが好ましく、２０ｎｍ以下とすることがより好ましい。Ｒａを５０ｎｍ以下とすることによって、第１の被接続部２３上に、ＭＯＤ超電導体４０の結晶が均一に成長しやすくなるので、ＭＯＤ超電導体４０の超電導特性を向上できる。Ｒａを２０ｎｍ以下とすることによって、ＭＯＤ超電導体４０の超電導特性をより向上できる。なお、第１の被接続部２３の表面粗さＲａは、ＭＯＤ超電導体４０が形成される側の面の表面粗さＲａを意味する。
【００５３】
次に、第２の超電導線材３０の超電導体を露出させて第２の被接続部３３を形成する工程（Ｓ５０）を実施する。実施の形態１では、第２の超電導線材３０は、第１の超電導線材２０と同様のＢｉ系超電導線材であるので、工程（Ｓ５０）は第１の被接続部２３を形成する工程（Ｓ３０）と同様である。
【００５４】
次に、図２（Ｃ）および（Ｄ）に示すように、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体２１と、第２の超電導線材３０の超電導体である酸化物超電導体とを無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を介して無フッ素系ＭＯＤ溶液４１と接触するように配置する工程（Ｓ６０）を実施する。
【００５５】
工程（Ｓ６０）は、具体的には、第１の被接続部２３に無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を塗布する工程（Ｓ６１）を実施する。この工程（Ｓ６１）では、少なくとも第１の被接続部２３に無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を塗布すればよく、第１および第２の被接続部２３，３３の両方に塗布してもよい。
【００５６】
ここで、無フッ素系ＭＯＤ溶液は、作製したいＭＯＤ超電導体４０の原子を含む有機金属を有機溶媒に溶かした液体である。たとえばＨｏＢＣＯからなるＭＯＤ超電導体４０を形成する場合には、無フッ素系ＭＯＤ溶液は、ＨｏとＢａとＣｕとが約１：２：３の割合で含まれているアセチルアセトナート系ＭＯＤ溶液を用いる。無フッ素系ＭＯＤ法を用いることにより、無フッ素系ＭＯＤ溶液は中性溶液であるため、第１および第２の超電導線材を構成する超電導体にダメージを与えないとともに、フッ素を含んでいないので人体や環境への負荷が非常に軽減される。
【００５７】
次に、第１の被接続部２３と第２の被接続部３３とを無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を介して対向する位置に配置する工程（Ｓ６２）を実施する。この工程（Ｓ６２）では、たとえば第１の被接続部２３の上に配置される無フッ素系ＭＯＤ溶液４１上に第２の被接続部３３を配置する。
【００５８】
なお、実施の形態１の配置する工程（Ｓ６０）では、塗布する工程（Ｓ６１）の実施後に、配置する工程（Ｓ６２）を実施しているが、特にこれに限定されない。たとえば、第１の被接続部２３と第２の被接続部３３とを対向する位置に配置する工程（Ｓ６２）を実施した後に、第１および第２の被接続部２３，３３に無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を塗布する工程（Ｓ６１）を実施してもよい。この場合の塗布する工程（Ｓ６１）は、たとえば、対向させた第１および第２の被接続部２３，３３の接触界面に無フッ素系ＭＯＤ溶液を浸漬させる。浸漬させる方法は特に限定されないが、たとえば対向させた状態の第１および第２の被接続部２３，３３を無フッ素系ＭＯＤ溶液に浸漬させる。無フッ素系ＭＯＤ溶液を浸漬させることにより、第１および第２の被接続部２３，３３の表面（表面が凹凸状態であれば凹凸の隙間も含む）に無フッ素系ＭＯＤ溶液を付着させることができる。浸漬させる際、第１および第２の被接続部２３，３３は接触していることが好ましく、第１および第２の被接続部２３，３３を密着させておくことがより好ましい。
【００５９】
次に、無フッ素系ＭＯＤ溶液４１をＭＯＤ超電導体４０にする工程（Ｓ７０）を実施する。工程（Ｓ７０）では、無フッ素系ＭＯＤ法（フッ素を含まない有機金属堆積法）により行なう。無フッ素系ＭＯＤ法は、無フッ素系ＭＯＤ溶液から結晶成長を出発させて、局所的に非常に速く、結晶性に優れたＭＯＤ超電導体４０を形成できる。
【００６０】
具体的には、まず、４００℃以上６００℃以下の温度範囲で熱処理を行なう仮焼成工程を実施する。仮焼成工程により、有機成分を除去できる。そして、７００℃以上９００℃以下の温度範囲で熱処理を行なう本焼成工程を実施する。本焼成工程により、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体２１と第２の超電導線材３０の酸化物超電導体との界面にエピタキシャル成長させてＭＯＤ超電導体４０を形成できる。そして、３５０℃〜５５０℃の雰囲気において、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体２１、第２の超電導線材３０の超電導体、およびＭＯＤ超電導体４０に酸素をドープする酸素アニール工程を実施する。酸素アニール工程により、７７Ｋでのより高い臨界電流値Ｉｃを得ることができる。
【００６１】
仮焼成工程および本焼成工程では、第１および第２の超電導線材２０，３０に０．５ｋｇｆ〜１０ｋｇｆの圧力を印加して行なうことが好ましい。０．５ｋｇｆ以上の圧力を印加することによって、ＭＯＤ超電導体４０の焼成時の大きな体積変化を吸収でき、接続される第１の超電導線材２０の酸化物超電導体２１と第２の超電導線材３０の酸化物超電導体との間に良好にエピタキシャル成長してなるＭＯＤ超電導体４０を得ることができる。なお、ＭＯＤ超電導体４０を焼成して結晶成長する際には、一般的にその体積は約１０％程度収縮する。１０ｋｇｆ以下の圧力を印加することによって、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体２１、第２の超電導線材３０の超電導体、およびＭＯＤ超電導体４０の超電導特性の低下を防止できる。
【００６２】
なお、第１の被接続部２３に無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を塗布する工程（Ｓ６１）後に仮焼成工程を実施し、その後に第１の被接続部２３と第２の被接続部３３とを無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を介して配置する工程（Ｓ６２）を実施することもできる。
【００６３】
以上の工程（Ｓ１０〜Ｓ７０）を実施することにより、図１に示す実施の形態１における超電導線材の接続構造１０が得られる。
【００６４】
なお、実施の形態１では、第１および第２の超電導線材２０，３０を準備する工程（Ｓ１０，２０）で２本の超電導線材を準備しているが、３本以上（たとえばｎ本）の超電導線材を準備する場合には、（ｎ−２）本の超電導線材については、その両端部について被接続部を形成し、残りの２本の超電導線材については一方の端部に被接続部を形成することが好ましい。この場合には、ｎ本の超電導線材のうち、２の被接続部ごとに対向させて、２の被接続部ごとにＭＯＤ超電導体４０を形成することが好ましい。そして、被接続部を一方の端部にのみ形成した２本の超電導線材が、超電導線材の接続構造の両端に配置されるように、ＭＯＤ超電導体４０を形成することが好ましい。これにより、（ｎ−１）のＭＯＤ超電導体４０により接続されたｎ本の超電導線材の接続構造が得られる。
【００６５】
以上説明したように、本発明の実施の形態１における超電導線材の接続構造１０によれば、酸化物超電導体２１と酸化物超電導体２１を被覆するシース部２２とを含む第１の超電導線材２０と、超電導体を含む第２の超電導線材３０とを接続する構造であって、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体２１と、第２の超電導線材３０の超電導体とを接続するＭＯＤ超電導体４０を備えている。ＭＯＤ超電導体４０は、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体２１、または第２の超電導線材３０の酸化物超電導体を起点として成長している。そして、第１および第２の超電導線材２０，３０は、ＭＯＤ超電導体４０を介して超電導接続されている。よって、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体２１および第２の超電導線材３０の超電導体は、ＭＯＤ超電導体４０との間の接続抵抗を低減できる。なお、ＭＯＤ超電導体４０が接続している第１および第２の超電導線材２０，３０の酸化物超電導体は、シース部から露出している酸化物超電導体を意味する。
【００６６】
上記超電導線材の接続構造１０において好ましくは、第２の超電導線材３０は、上記超電導体を構成する酸化物超電導体と、酸化物超電導体を被覆するシース部とを含んでいる。第１および第２の超電導線材２０，３０は安価なＢｉ系の超電導線材であるため、コストの低減を図ることができる。
【００６７】
上記超電導線材の接続構造１０において好ましくは、第１の超電導線材２０のＭＯＤ超電導体４０と接続される被接続部２３の表面粗さＲａは５０ｎｍ以下である。これにより、ＭＯＤ超電導体４０は、平坦な表面から成長されてなるので、結晶配向性に優れている。よって、ＭＯＤ超電導体４０の超電導特性を向上することができる。
【００６８】
また、本発明の実施の形態１における超電導線材の接続構造１０によれば、酸化物超電導体と酸化物超電導体を被覆するシース部とを含む、複数の超電導線材（第１および第２の超電導線材２０，３０など）の接続構造であって、複数の超電導線材の酸化物超電導体を接続する超電導体（ＭＯＤ超電導体４０など）を備えている。酸化物超電導体同士が超電導層を介して超電導接続されるため、複数の超電導線材はＭＯＤ超電導体４０との間の接続抵抗を低減できる。なお、従来、Ｂｉ系超電導線材同士の接続構造は、Ｂｉ系超電導線材を構成する酸化物超電導体同士を介在物無しに接続していたので、接続抵抗に問題があった。本発明の超電導線材の接続構造１０によれば、ＭＯＤ超電導体４０などの超電導体により接続しているので、Ｂｉ系酸化物超電導体の隙間を超電導体が埋めることができるため、接続抵抗を低減できる。
【００６９】
本発明の実施の形態１における超電導線材の接続方法によれば、酸化物超電導体２１と酸化物超電導体２１を被覆するシース部２２とを含む第１の超電導線材２０を準備する工程（Ｓ１０）と、超電導体を含む第２の超電導線材３０を準備する工程（Ｓ２０）と、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体２１と、第２の超電導線材３０の超電導体とを無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を介して無フッ素系ＭＯＤ溶液４１と接触するように配置する工程（Ｓ６０）と、無フッ素系ＭＯＤ溶液４１をＭＯＤ超電導体４０にする工程（Ｓ７０）とを備えている。第１の超電導線材２０の酸化物超電導体２１、または第２の超電導線材３０の超電導体である酸化物超電導体を起点としてＭＯＤ超電導体４０を成長させている。そして、第１の超電導線材２０と第２の超電導線材３０とをＭＯＤ超電導体４０を介して超電導接続している。よって、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体２１および第２の超電導線材３０の超電導体は、ＭＯＤ超電導体４０との間の接続抵抗を低減できる。
【００７０】
また、無フッ素ＭＯＤ法では反応性に富むフッ素を含む溶液を用いていないので、ＭＯＤ超電導層４０を形成する際に、第１および第２の超電導線材２０，３０を構成する超電導体に影響を及ぼさない。
【００７１】
さらに、無フッ素系ＭＯＤ法によりＭＯＤ超電導体４０を形成するので、非真空系の雰囲気で第１および第２の超電導線材２０，３０を接続できる。そのため、大型の超電導機器への適用が可能となり、接続方法の自由度が大きい点で有利である。
【００７２】
上記超電導線材の接続方法において好ましくは、第２の超電導線材３０を準備する工程（Ｓ２０）では、上記超電導体を構成する酸化物超電導体と、酸化物超電導体を被覆するシース部とを含む超電導線材を準備する。第１および第２の超電導線材２０，３０は安価であるため、コストの低減を図ることができる。
【００７３】
上記超電導線材の接続方法において好ましくは、第１の超電導線材２０の無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を配置する被接続部２３の表面粗さＲａを５０ｎｍ以下に平坦化する工程（Ｓ７０）をさらに備えている。これにより、第１の超電導線材２０の被接続部２３上にＭＯＤ超電導体４０の結晶が均一に成長する。そのため、ＭＯＤ超電導体４０の特性を向上できる。
【００７４】
（実施の形態２）
図４を参照して、本発明の実施の形態２における超電導線材の接続構造について説明する。実施の形態２における超電導線材の接続構造は、２本のＢｉ系超電導線材の接続構造としている。なお、図４は、本発明の実施の形態２における超電導線材の接続構造を示す側面図である。
【００７５】
図４に示すように、実施の形態２における超電導線材の接続構造１１は、第１の超電導線材２０と、第２の超電導線材３０と、ＭＯＤ超電導体４０と、下地５０とを備えている。第１および第２の超電導線材２０，３０は、酸化物超電導体と、酸化物超電導体を被覆するシース部とを含んでいる。ＭＯＤ超電導体４０は、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体と第２の超電導線材３０の酸化物超電導体とを接続している。下地５０は、基板５１と、基板５１上に形成された中間層５２とを含む下地５０とを備えている。
【００７６】
第１および第２の超電導線材２０，３０は、一方の端部においてシース部が除去されて露出されたそれぞれの酸化物超電導体である第１および第２の被接続部を有している。そして、第１および第２の被接続部を集合体３１としている。集合体３１において、それぞれの露出された酸化物超電導体が密着していることが好ましい。ＭＯＤ超電導体４０は、下地５０の基板５１と反対の表面（図４では中間層５２の表面）から、露出されたそれぞれの酸化物超電導体の集合体３１をすべて包含する位置まで覆うように形成されている。
【００７７】
なお、集合体３１は、第１および第２の超電導線材２０，３０の酸化物超電導体のみからなることが好ましいが、シース部を一部含んでいてもよい。
【００７８】
下地５０は、基板５１と、中間層５２とを備えていれば特に限定されず、中間層５２上に超電導層をさらに備えていてもよい。下地５０を構成する基板５１の材料は金属であることが好ましい。基板５１は、配向金属基板を用いることがより好ましい。なお、配向金属基板とは、基板表面の面内の２軸方向に関して、結晶方位が揃っている基板を意味する。配向金属基板としては、たとえばＮｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ｃｒ（クロム）、Ｍｎ（マンガン）、Ｃｏ（コバルト）、Ｆｅ（鉄）、Ｐｄ（パラジウム）、Ｃｕ（銅）、Ａｇ（銀）、およびＡｕ（金）のうち２以上の金属からなる合金が好適に用いられる。これらの金属を他の金属または合金と積層することもでき、たとえば高強度材料であるＳＵＳなどの合金を用いることもできる。基板５１の材料は特にこれに限定されず、たとえば金属以外の材料を用いてもよい。
【００７９】
下地５０を構成する中間層５２を構成する材料は、岩塩型、蛍石型、ペロブスカイト型、およびパイロクロア型の少なくともいずれか１つの結晶構造を有する酸化物であることが好ましい。このような結晶構造を有する酸化物として、酸化セリウム（ＣｅＯ2）、酸化ホルミニウム（Ｈｏ2Ｏ3）、酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）、および酸化イッテルビウム（Ｙｂ2Ｏ3）などの希土類元素酸化物、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、およびイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）、ＢＺＯ（ＢａＺｒＯ3）などのＬｎ−Ｍ−Ｏ化合物（Ｌｎは１種以上のランタノイド元素、ＭはＳｒ、Ｚｒ、およびＧａの中から選ばれる１種以上の元素、Ｏは酸素）が挙げられる。特に、中間層５２を構成する材料が、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、酸化セリウム（ＣｅＯ2）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、およびチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）などが結晶定数および結晶配向性の観点から好適に用いられる。これらの材料は、超電導体との反応性が極めて低く、ＭＯＤ超電導体４０または下地を構成する超電導層と接触している境界面においても超電導特性を低下させない。特に、基板５１を構成する材料として金属を用いる場合には、表面に結晶配向性を有する基板５１と中間層５２上に形成される超電導層との差を緩和して、中間層５２上に形成される超電導層を高温で形成する際に、表面に結晶配向性を有する配向金属からなる基板５１から超電導層への金属原子の流出を防止する役割を果たすことができる。なお、中間層５２を構成する材料は特にこれに限定されない。
【００８０】
また、中間層５２は、良好な結晶配向性を有していることが好ましい。良好な結晶配向性を有する材料としては、上記材料が挙げられる。
【００８１】
また、中間層５２は、複数の層により構成されていてもよい。中間層５２が複数の層により構成される場合、中間層５２を構成するそれぞれの層は互いに異なる材質または一部が同じ材質により構成されていてもよい。
【００８２】
中間層５２の超電導層が形成される側の表面は平坦であることが好ましい。たとえば、中間層５２の当該表面の表面粗さＲａは５０ｎｍ以下とすることが好ましく、２０ｎｍ以下とすることがより好ましい。表面粗さＲａを５０ｎｍ以下とすることによって、その表面上に優れたＭＯＤ超電導体４０または下地５０を形成する超電導層を形成できる。Ｒａを２０ｎｍ以下とすることによって、より優れたＭＯＤ超電導体４０または下地を構成する超電導層を形成できる。
【００８３】
下地５０が超電導層を備えている場合には、当該超電導層の材料は特に限定されないが、たとえばＲＥ−１２３系の超電導体とすることが好ましい。なお、ＲＥ−１２３系の超電導体とは、ＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏy（ｙは６〜８、より好ましくはほぼ７、ＲＥとはイットリウム、またはＧｄ、Ｓｍ、Ｈｏなどの希土類元素を意味する）として表される超電導体を意味する。このような材料とすることによって、その上に形成されるＭＯＤ超電導体４０の超電導特性を向上できる。
【００８４】
また、下地５０を構成する超電導層のＭＯＤ超電導体４０と対向する表面は、平坦であることが好ましい。当該表面の表面粗さは５０ｎｍ以下とすることが好ましく、２０ｎｍ以下とすることがより好ましい。表面粗さＲａを５０ｎｍ以下とすることによって、その表面上に優れたＭＯＤ超電導体４０を形成できる。Ｒａを２０ｎｍ以下とすることによって、より優れたＭＯＤ超電導体４０を形成できる。
【００８５】
なお、下地５０は、基板５１と中間層５２とを備えていれば特に限定されないが、中間層５２上に超電導層をさらに備えていることが好ましい。下地５０が超電導層を備えることによって、超電導線材の接続構造１１の接続部分において、第１の被接続部と第２の被接続部である酸化物超電導体、およびＭＯＤ超電導体４０のみならず、下地５０の超電導層も超電導体の役割を果たす。そのため、超電導線材の接続構造１１の接続部分において、超電導接続の信頼性を向上できる。また、下地５０は補助材の役割も果たすことができる。
【００８６】
次に、図２（Ａ）、図３、図５（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、実施の形態２における超電導線材の接続方法について説明する。なお、図５は、本発明の実施の形態２における超電導線材２０，３０の接続方法を説明するための図であり、（Ａ）は第１の超電導線材を準備する工程を示す概略斜視図であり、（Ｂ）は、第１の被接続部を形成する工程を示す概略斜視図であり、（Ｃ）は、配置する工程を示す概略斜視図である。
【００８７】
まず、図２（Ａ）および図３に示すように、酸化物超電導体２１とシース部２２とを含む第１の超電導線材２０を準備する工程（Ｓ１０）を実施する。次に、超電導体である酸化物超電導体とシース部とを含む第２の超電導線材３０を準備する工程（Ｓ２０）を実施する。工程（Ｓ１０，Ｓ２０）は、実施の形態１と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【００８８】
次に、図５（Ａ）に示すように、第１の超電導線材２０のシース部２２を除去することにより、酸化物超電導体２１を露出させて第１の被接続部を形成する工程（Ｓ３０）を実施する。実施の形態２では、第１の超電導線材２０の端部において、シース部２２を除去して酸化物超電導体２１を露出させている。露出された酸化物超電導体２１が、第１の被接続部となる。
【００８９】
シース部２２を除去する方法は、任意の方法を採用できるが、シース部２２のみを除去する観点から、シース部２２のみを選択的に溶解できるウエットエッチング法により行なうことが好ましい。ウエットエッチング法としては、たとえばフッ素を含む溶液などでシース部２２の一部を溶解した後に、酸性溶液に複数回浸漬する。
【００９０】
次に、第２の超電導線材３０についても同様に、シース部を除去して、酸化物超電導体を露出させる。露出された酸化物超電導体が、第２の被接続部となる（Ｓ５０）。
【００９１】
そして、第１および第２の被接続部をあわせて集合体３１とする。この際に、第１および第２の被接続部を絡ませて集合体３１にすることが好ましい。
【００９２】
次に、集合体３１の表面を平滑化する工程（Ｓ４０）を実施することが好ましい。この工程（Ｓ４０）は、実施の形態１と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【００９３】
次に、下地５０を準備する工程を実施する。まず、たとえばＮｉ合金やＣｕ合金などの配向金属からなる基板５１を準備する。そして、基板５１の表面上に中間層５２を形成する。中間層５２としては、たとえばＹＳＺやＣｅＯ2などからなる層を形成する。また、成膜方法としては、任意の成膜方法を用いることができるが、たとえばパルスレーザ蒸着法（Ｐｕｌｓｅｄ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＰＬＤ法）などの物理蒸着法を用いることができる。
【００９４】
そして、下地５０が超電導層を含んでいる場合には、中間層５２の表面上に、たとえば気相法、液相法、またはそれらの組み合わせにより超電導層を形成する。超電導層としては、たとえばＨｏＢＣＯなどからなる層を形成する。気相法としては、たとえばレーザ蒸着法、スパッタリング法、および電子ビーム蒸着法などが挙げられる。液相法としては、たとえば有機金属堆積法などが挙げられる。レーザ蒸着法、スパッタリング法、電子ビーム法、および有機金属堆積法の少なくとも１つの方法により行なわれると、結晶配向性および表面平滑性に優れた表面を有する超電導層を形成することができる。
【００９５】
次に、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体２１と、第２の超電導線材３０の酸化物超電導体とを無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を介して無フッ素系ＭＯＤ溶液４１と接触するように配置する工程（Ｓ６０）を実施する。配置する工程（Ｓ６０）では、図５（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、たとえば下地５０の両端部上に第１および第２の超電導線材２０，３０をそれぞれ接続し、下地５０の上方に集合体３１を配置する（Ｓ６２）。
【００９６】
そして、第１および第２の超電導線材の酸化物超電導体の集合体３１、および下地５０の表面（超電導層を備えている場合には超電導層の表面、超電導層を備えていない場合には中間層５２の表面）に無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を塗布する（Ｓ６１）。無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を塗布する方法は、任意の方法を採用でき、たとえば集合体３１および下地５０の表面に無フッ素系ＭＯＤ溶液を直接塗布してもよいし、無フッ素系ＭＯＤ溶液に浸漬することにより塗布してもよい。
【００９７】
次に、無フッ素系ＭＯＤ溶液４１をＭＯＤ超電導体４０にする工程（Ｓ７０）を実施する。この工程（Ｓ７０）は、実施の形態１と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【００９８】
以上の工程（Ｓ１０〜Ｓ７０）を実施することにより、図４に示す実施の形態２における超電導線材の接続構造１１が得られる。
【００９９】
以上説明したように、本発明の実施の形態２における超電導線材の接続構造１１によれば、酸化物超伝導体とシース部とを含む第１および第２の超電導線材２０，３０と、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体２１と第２の超電導線材３０の酸化物超電導体とを接続するＭＯＤ超電導体４０と、ＭＯＤ超電導体４０を形成するための下地５０とを備えている。下地５０上から、第１および第２の超電導線材２０，３０の酸化物超電導体である集合体３１を包含するように、ＭＯＤ超電導体４０を形成している。そのため、第１および第２の超電導線材２０，３０をＭＯＤ超電導体４０を介して超電導接続することができる。よって、接続抵抗を低減することができる。
【０１００】
また、実施の形態２における超電導線材の接続方法によれば、第１および第２の超電導線材を準備する工程（Ｓ１０，Ｓ２０）と、第１および第２の被接続部（集合体３１）を形成する工程（Ｓ３０，Ｓ５０）と、下地５０を準備する工程と、集合体３１および下地５０の表面に無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を塗布して、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体２１と、第２の超電導線材３０の超電導体とを無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を介して無フッ素系ＭＯＤ溶液４１と接触するように配置する工程（Ｓ６０）と、無フッ素系ＭＯＤ溶液４１をＭＯＤ超電導体４０にする工程（Ｓ７０）とを備えている。これにより、シース部を除去して酸化物超電導体のみからなる第１および第２の被接続部である集合体３１を包含するように、下地５０からＭＯＤ超電導体４０を成長させている。そのため、第１および第２の超電導線材２０，３０を、ＭＯＤ超電導体４０を介して超電導接続している。よって、結晶配向性の良いＭＯＤ超電導体４０により、接続抵抗を低減することができる。
【０１０１】
（実施の形態３）
図６を参照して実施の形態３における超電導線材の接続構造を説明する。実施の形態３における超電導線材の接続構造は、２本のＢｉ系超電導線材の接続構造としている。なお、図６は、実施の形態３における超電導線材の接続構造を示す概略側面図である。
【０１０２】
図６に示すように、実施の形態３における第１の超電導線材２０は、実施の形態２における第１および第２の超電導線材２０，３０と同様である。すなわち、実施の形態３における第１の超電導線材２０は、一方の端部において表面のシース部が除去されて酸化物超電導体が露出された酸化物超電導体２１を第１の被接続部２３としている。
【０１０３】
実施の形態３における第２の超電導線材３０は、実施の形態１における第１および第２の超電導線材２０，３０と同様である。すなわち実施の形態３における第２の超電導線材３０は、一方の端部において表面の一部が除去されて酸化物超電導体が露出して、１段の段差を有している形状である。当該段差の断面を第２の被接続部３３としている。
【０１０４】
ＭＯＤ超電導体４０は、第２の被接続部３３上に配置された第１の被接続部２３を包含して、第２の被接続部３３上に形成されている。
【０１０５】
次に、図５（Ａ）および図６を参照して、本発明の実施の形態３における超電導線材の接続方法を説明する。
【０１０６】
まず、酸化物超電導体と酸化物超電導体を被覆するシース部とを含む第１および第２の超電導線材２０，３０を準備する工程（Ｓ１０，Ｓ２０）を実施する。工程（Ｓ１０，Ｓ２０）は、実施の形態１と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【０１０７】
次に、図５（Ａ）に示すように、第１の超電導線材２０のシース部２２を除去することにより、酸化物超電導体２１を露出させて第１の被接続部２３を形成する工程（Ｓ３０）を実施する。この工程（Ｓ３０）は、実施の形態２と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【０１０８】
次に、第２の超電導線材３０のシース部を除去することにより、酸化物超電導体を露出させて第２の被接続部３３を形成する工程（Ｓ５０）を実施する。この工程（Ｓ５０）は、実施の形態３と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【０１０９】
次に、第１の被接続部２３の表面および第２の被接続部３３の表面粗さＲａを５０ｎｍ以下に平坦化する工程（Ｓ４０）を実施することが好ましい。この工程（Ｓ４０）は実施の形態１と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【０１１０】
次に、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体２１と、第２の超電導線材３０の酸化物超電導体とを無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を介して無フッ素系ＭＯＤ溶液４１と接触するように配置する工程（Ｓ６０）を実施する。この工程（Ｓ６０）では、第２の被接続部３３上に第１の被接続部２３を配置して、無フッ素系ＭＯＤ溶液に浸漬する。または、第２の被接続部３３上に無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を塗布して、第１の被接続部２３を第２の被接続部３３上に配置する。
【０１１１】
次に、無フッ素系ＭＯＤ溶液４１をＭＯＤ超電導体４０にする工程（Ｓ７０）を実施する。この工程（Ｓ７０）は、実施の形態１と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【０１１２】
以上説明したように、本発明の実施の形態３における超電導線材の接続構造１２は、第２の超電導線材３０の第２の被接続部３３上に、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体を露出した第１の被接続部２３を配置して、ＭＯＤ超電導体４０を成長させて接続している。ＭＯＤ超電導体４０は、第１の被接続部２３である酸化物超電導体２１を包含して第２の超電導線材３０の第２の被接続部３３上にエピタキシャル成長してなる。そのため、第１および第２の超電導線材２０，３０の酸化物超電導体をＭＯＤ超電導体４０により超電導接続している。よって、第１および第２の超電導線材２０，３０の酸化物超電導体と、ＭＯＤ超電導体４０との間の接続抵抗を低減できる。
【０１１３】
（実施の形態４）
図７を参照して、本発明の実施の形態４における超電導線材の接続構造を説明する。実施の形態４における超電導線材の接続構造１３は、Ｂｉ系超電導線材と薄膜超電導線材との接続構造としている。なお、図７は、実施の形態４における超電導線材の接続構造を示す概略側面図である。
【０１１４】
図７に示すように、実施の形態４における超電導線材の接続構造１３は、第１の超電導線材２０と、第２の超電導線材６０と、ＭＯＤ超電導体４０とを備えている。第１の超電導線材２０は、酸化物超電導体とシース部とを含んでいる。第２の超電導線材６０は、基板６１と、基板６１上に形成された中間層６２と、中間層６２上に形成された超電導層６３とを含んでいる。ＭＯＤ超電導体４０は、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体と、第２の超電導線材６０の超電導体である超電導層６３とを接続している。
【０１１５】
第１の超電導線材２０は、実施の形態１における第１の超電導線材２０と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【０１１６】
第２の超電導線材６０は、実施の形態４では、基板６１と、中間層６２と、超電導層６３と、安定化層６４とを備えている。第２の超電導線材６０の端部では安定化層６４が除去されて超電導層６３が表面に現れており、当該超電導層６３の表面を第２の被接続部６５としている。
【０１１７】
基板６１、中間層６２、および超電導層６３は、実施の形態２における下地５０の基板５１、中間層５２、および超電導層と同様であるので、その説明は繰り返さない。なお、基板６１、中間層６２、超電導層６３、および安定化層６４は、下地５０と異なり、たとえば長尺な帯状の形状を有している。
【０１１８】
安定化層６４は、第２の超電導線材６０において、ＭＯＤ超電導体４０が形成されている端部を除いた超電導層６３上に形成されている。安定化層６４は、超電導層６３の表面保護のために、超電導層６３上にＡｇ（銀）安定化層やＣｕ（銅）安定化層などの表面保護層や安定化層として設けられている。
【０１１９】
ＭＯＤ超電導体４０は、第１の被接続部２３と、第２の被接続部６５とが重なるように形成されている。ＭＯＤ超電導体４０は、実施の形態１と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【０１２０】
次に、図７、図８（Ａ）および（Ｂ）を参照して、本発明の実施の形態４における超電導線材の接続方法について説明する。なお、図８は、本発明の実施の形態４における超電導線材の接続構造を説明するための図であり、（Ａ）は、第２の超電導線材を準備する工程を示す概略斜視図であり、（Ｂ）は、配置する工程を示す概略側面図である。
【０１２１】
まず、酸化物超電導体２１とシース部２２とを含む第１の超電導線材２０を準備する工程（Ｓ１０）を実施する。この工程（Ｓ１０）は、実施の形態１と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【０１２２】
次に、図８（Ａ）に示すように、基板６１と、基板６１上に形成された中間層６２と、中間層６２上に形成された超電導層６３とを含む第２の超電導線材６０を準備する工程（Ｓ２０）を実施する。
【０１２３】
工程（Ｓ２０）において、基板６１、中間層６２、および超電導層６３を形成する工程は、実施の形態２における下地５０の基板５１、中間層５２、および超電導層を形成する工程と同様であるので、その説明は繰り返さない。なお、基板６１は、下地５０の基板５１と異なり、たとえば長尺な帯状の形状の基板を準備する。そして、基板６１上に、中間層６２および超電導層６３を順に形成する。
【０１２４】
そして、超電導層６３の表面上に、安定化層６４をたとえば物理蒸着法や電気めっき法などにより形成する。安定化層６４は、たとえばＡｇまたはＣｕなどからなる層を形成する。
【０１２５】
第２の超電導線材６０を準備する工程（Ｓ２０）では、基板６１、中間層６２、および超電導層６３の表面を平坦化することが好ましい。平坦化する方法は、任意の平坦化方法を用いることができ、たとえばメカノケミカル法、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法、ウエットエッチング法、または機械研磨法などを用いることができる。具体的には、基板６１、中間層６２、または超電導層６３の表面粗さＲａを５０ｎｍ以下にすることが好ましい。基板６１および中間層６２の表面粗さＲａを５０ｎｍ以下とすることによって、超電導層６３の超電導特性を向上できる。超電導層６３の表面粗さＲａを５０ｎｍ以下とすることによって、ＭＯＤ超電導体４０の超電導特性を向上できる。
【０１２６】
次に、第１の超電導線材２０においてシース部を除去することにより、酸化物超電導体を露出させて第１の被接続部２３を形成する工程（Ｓ３０）を実施する。次に、第１の超電導線材２０の無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を配置する第１の被接続部２３の表面粗さＲａを５０ｎｍ以下に平坦化する工程（Ｓ４０）を実施する。この工程（Ｓ３０，Ｓ４０）は、実施の形態１と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【０１２７】
次に、第２の超電導線材６０において安定化層６４を除去することにより、第２の被接続部６５を形成する工程（Ｓ５０）を実施する。工程（Ｓ５０）で、安定化層６４を除去すると、除去された安定化層６４下の超電導層６３が露出する。この露出した部分を第２の被接続部６５としている。工程（Ｓ５０）では、第２の被接続部６５の表面粗さＲａを５０ｎｍ以下にすることが好ましい。
【０１２８】
工程（Ｓ５０）では、第２の被接続部６５は、第２の超電導線材６０の端部に形成されることが好ましい。具体的には、第２の超電導線材６０の一方の端部において、安定化層６４を除去する。安定化層６４の除去方法は、任意の方法を用いることができるが、たとえば機械的研磨、化学的研磨、ウエットエッチング、またはこれらの組み合わせなどにより行なうことができる。特に、超電導層の膜厚と超電導特性を維持し、かつ安定化層６４のみを除去する観点から、安定化層６４のみを選択的に溶解できるウエットエッチング法により行なうことが好ましい。
【０１２９】
次に、図８（Ｂ）に示すように、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体と、第２の超電導線材６０の超電導層６３とを無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を介して無フッ素系ＭＯＤ溶液４１と接触するように配置する工程（Ｓ６０）を実施する。この工程（Ｓ６０）では、第１の超電導線材２０の第１の被接続部２３に無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を塗布する。そして、第２の超電導線材６０の第２の被接続部６５を無フッ素系ＭＯＤ溶液４１上に配置する。なお、無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を塗布した後に、仮焼成工程を実施し、その後に第２の被接続部６５を無フッ素系ＭＯＤ溶液上に配置してもよい。
【０１３０】
次に、無フッ素系ＭＯＤ溶液４１をＭＯＤ超電導体４０にする工程（Ｓ７０）を実施する。この工程（Ｓ７０）は、実施の形態１と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【０１３１】
以上説明したように、実施の形態４における超電導線材の接続構造１３によれば、第２の超電導線材６０は、基板６１と、基板６１上に形成された中間層６２と、中間層６２上に形成された超電導体を構成する超電導層６３とを含んでいる。ＭＯＤ超電導体４０は、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体または第２の超電導線材６０の超電導層６３を起点として成長してなる。そのため、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体および第２の超電導線材６０の超電導層６３と、ＭＯＤ超電導体４０との接続抵抗を低減することができる。
【０１３２】
また、実施の形態４における超電導線材の接続方法によれば、第２の超電導線材６０を準備する工程（Ｓ２０）では、基板６１と、基板６１上に形成された中間層６２と、中間層６２上に形成された超電導体を構成する超電導層６３とを含む超電導線材を準備している。薄膜超電導線材である第２の超電導線材６０は磁場に強い特性を有しているため、磁場がかかる場合であっても、超電導特性の低下を防止して超電導線材を接続できる。
【０１３３】
なお、本発明の実施の形態４における超電導線材の接続方法では、第１の超電導線材２０において元々形成されている酸化物超電導体２１および第２の超電導線材６において元々形成されている超電導層６３を維持するとともに、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体２１および第２超電導線材６０の超電導層６３上にエピタキシャル成長させてなるＭＯＤ超電導体４０を形成する点において、上記特許文献３に記載の酸化物超電導導体の接続方法と大きく相違している。
【０１３４】
（実施の形態５）
図９を参照して、本発明の実施の形態５における超電導線材の接続構造を説明する。実施の形態５における超電導線材の接続構造１４は、Ｂｉ系超電導線材と薄膜超電導線材との接続構造としている。なお、図９は、本発明の実施の形態５における超電導線材の接続構造を示す概略側面図である。
【０１３５】
図９に示すように、実施の形態５における超電導線材の接続構造１４は、第１の超電導線材２０と、第２の超電導線材６０と、ＭＯＤ超電導体４０とを備えている。第１の超電導線材２０は、実施の形態２の第１および第２の超電導線材２０，３０と同様であり、酸化物超電導体２１と、シース部２２とを含んでいる。第２の超電導線材６０は、実施の形態４と同様であり、基板６１と、基板６１上に形成された中間層６２と、中間層６２上に形成された超電導層６３と、超電導層６３上に形成された安定化層６４とを含んでいる。
【０１３６】
ＭＯＤ超電導体４０は、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体２１である第１の被接続部２３と、第２の超電導線材６０の超電導層６３とを接続している。ＭＯＤ超電導体４０は、実施の形態１と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【０１３７】
次に、図２（Ａ）、図３、図５（Ａ）、図８（Ａ）、図９、および図１０を参照して、本発明の実施の形態５における超電導線材の接続方法について説明する。なお、図１０は、本発明の実施の形態５における超電導線材の接続方法を説明するための図であり、配置する工程の概略側面図である。
【０１３８】
まず、図２（Ａ）および図３に示すように、酸化物超電導体２１とシース部とを含む第１の超電導線材２０を準備する工程（Ｓ１０）を実施する。この工程（Ｓ１０）は、実施の形態１と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【０１３９】
次に、図８（Ａ）に示すように、基板６１と、基板６１上に形成された中間層６２と、中間層６２上に形成された超電導層６３とを含む第２の超電導線材６０を準備する工程（Ｓ２０）を実施する。この工程（Ｓ２０）は、実施の形態４と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【０１４０】
次に、図５（Ａ）に示すように、第１の超電導線材２０においてシース部２２を除去することにより、酸化物超電導体を露出させて第１の被接続部２３を形成する工程（Ｓ３０）を実施する。次に、図１０に示すように、第１の超電導線材２０の無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を配置する第１の被接続部２３の表面粗さＲａを５０ｎｍ以下に平坦化する工程（Ｓ４０）を実施する。この工程（Ｓ３０，Ｓ４０）は、実施の形態２と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【０１４１】
次に、第２の超電導線材６０において安定化層６４を除去することにより、第２の被接続部６５を形成する工程（Ｓ５０）を実施する。次に、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体と、第２の超電導線材６０の超電導層６３とを無フッ素系ＭＯＤ溶液４１を介して無フッ素系ＭＯＤ溶液４１と接触するように配置する工程（Ｓ６０）を実施する。この工程（Ｓ５０，Ｓ６０）は、実施の形態４と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【０１４２】
次に、無フッ素系ＭＯＤ溶液４１をＭＯＤ超電導体４０にする工程（Ｓ７０）を実施する。この工程（Ｓ７０）は、実施の形態１と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【０１４３】
以上説明したように、実施の形態５における超電導線材の接続構造１４によれば、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体の第１の被接続部２３を包含して、第２の超電導線材６０の超電導層６３を起点として成長させてなるＭＯＤ超電導体４０により接続されている。そのため、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体および第２の超電導線材６０の超電導層６３は、ＭＯＤ超電導体４０を介して超電導接続される。よって、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体、第２の超電導線材６０の超電導層６３、およびＭＯＤ超電導体４０との間の接続抵抗を低減することができる。
【０１４４】
（実施の形態６）
図１１を参照して、本発明の実施の形態６における超電導コイルについて説明する。実施の形態６における超電導コイルは、実施の形態４における超電導線材の接続構造１３を備えている。なお、図１１は、本発明の実施の形態６における超電導コイルを示す概略斜視図である。
【０１４５】
具体的には、図１１に示すように、超電導コイル１００は、ダブルパンケーキ型コイルとしている。超電導コイル１００は、長さ方向において２分割に切断された第１の超電導線材２０および第２の超電導線材６０を、円筒状の巻枠１０１ａ，１０１ｂに巻装され、巻線である超電導線材２０，６０の最外周において、ＭＯＤ超電導体４０により接続されている。ＭＯＤ超電導体４０は、実施の形態４におけるＭＯＤ超電導体４０と同様である。
【０１４６】
ＭＯＤ超電導体４０と第１の超電導線材２０の酸化物超電導体と第２の超電導線材６０の超電導層との接続抵抗が低減されて、永久電流ジョイントとすることができる。そのため、超電導コイル１００は、永久電流モード通電を行なうことができる。
【０１４７】
実施の形態６では、第１の超電導線材２０はＢｉ系超電導線材を用い、第２の超電導線材６０は薄膜超電導線材を用いている実施の形態４における超電導線材の接続構造１３を備えているが、実施の形態１〜５の超電導線材の接続構造１０〜１４を備えていてもよい。超電導コイルが複数本の超電導線材を接続してなる場合には、磁場の影響を受けやすい部分に配置される超電導線材として薄膜超電導線材を用い、磁場の影響を受けにくい部分に配置される超電導線材としてＢｉ系超電導線材を用いることが好ましい。薄膜超電導線材は、磁場に強いという高い磁場特性を有しているので、磁場がかかっても超電導特性が低下しにくいという特性を有している。そのため、磁場の影響を受けやすい超電導コイルの端部に配置されることが好ましい。一方、Ｂｉ系超電導線材は、薄膜超電導線材に比べると磁場特性が低下するが、価格が安いという利点を有している。そのため、磁場の影響を受けにくい内部にＢｉ系超電導線材を配置することによって、超電導コイルのコストを低減することができる。
【０１４８】
また、実施の形態６では、ダブルパンケーキ型コイルとしているが、特にこれに限定されない。たとえば複数の超電導線材がらせん状に巻かれてなる超電導コイルを形成することもできる。また、複数の超電導線材を用いて、実施の形態１〜５における超電導線材の接続構造を備えている場合には、所望の長さの超電導線材を備える超電導コイル１００となる。
【０１４９】
次に、実施の形態６における超電導コイル１００の製造方法について説明する。まず、第１および第２の超電導線材２０，６０を巻枠１０１ａ，１０１ｂに巻装する。
【０１５０】
次に、接続する超電導線材の端末部を引き出す工程を実施する。実施の形態６では、巻線である第１および第２の超電導線材２０，６０における最外周の端部をそれぞれ引き出す。
【０１５１】
次に、第１の超電導線材２０の端部においてシース部を除去して酸化物超電導体を含む第１の被接続部を形成する工程を実施する。次に、第２の超電導線材６０の端部において安定化層を除去して第２の被接続部を形成する工程を実施する。次に、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体と、第２の超電導線材６０の超電導層とを無フッ素系ＭＯＤ溶液を介して無フッ素系ＭＯＤ溶液と接触するように配置する工程を実施する。次に、無フッ素系ＭＯＤ溶液をＭＯＤ超電導体４０にする工程を実施する。これらの工程は、実施の形態５と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【０１５２】
以上の工程を実施することにより、図１１に示す実施の形態６における超電導コイル１００を製造できる。なお、超電導コイルは、図１１に示すような密に巻く超電導コイル１００に限定されず、たとえば第１および第２の超電導線材２０，６０を隙間を設けて接続された超電導コイルとしてもよい。この場合には、意図的に磁場を変化させることができる。
【０１５３】
以上説明したように、本発明の実施の形態６における超電導機器の一例である超電導コイル１００によれば、実施の形態１〜５における超電導線材の接続構造を備えている。従来の超電導コイルの製造方法において、たとえば物理蒸着法を用いて超電導線材を接続する場合には、超電導コイルをすべて真空チャンバに配置しなければ、永久電流ジョイントは得られなかったが、超電導コイルを真空チャンバ内に配置することは、物理的に不可能であった。しかし、実施の形態６における超電導コイル１００によれば、複数の超電導線材の端末部のみを引き出して、永久電流ジョイントを実現できるＭＯＤ超電導体４０を形成することにより、永久電流通電モードが実現できる超電導コイル１００を得ることができる。また、フッ素を含まないＭＯＤ法を適用することによって、非真空雰囲気下で大型マグネットの端末を低抵抗で接続することが可能となる。
【０１５４】
また、超電導コイル１００は、実施の形態１〜５における超電導線材の接続方法により接続されているので、長尺な超電導線材２０，６０を用いて接続しても接続抵抗を低減して、超電導状態を維持できる。また、超電導線材を複数接続することにより必要な所望の長さにして、超電導コイル１００を得ることもできる。
【０１５５】
なお、上記実施の形態６は、超電導機器として、超電導コイルを例に挙げて説明したが、特に超電導コイルに限定されない。超電導機器として、たとえば、超電導ケーブル、または電力貯蔵装置とすることもできる。
【０１５６】
［実施例］
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１５７】
（実施例１）
実施例１では、実施の形態１における超電導線材の接続方法にしたがって図１に示す超電導線材の接続構造を得た。
【０１５８】
具体的には、第１および第２の超電導線材を準備する工程（Ｓ１０，Ｓ２０）では、幅４．２ｍｍ、厚さ０．２４ｍｍであり、酸化物超電導体としてＢｉ２２２３、シース部として銀のＢｉ系銀被覆超電導線材を準備した。
【０１５９】
次に、第１および第２の被接続部を形成する工程（Ｓ３０，Ｓ５０）を実施した。この工程（Ｓ３０，Ｓ５０）では、メカノケミカル研磨法によりシース部を除去した。第１および第２の被接続部は、それぞれ厚さを０．１８ｍｍ、長さを５ｃｍ、幅を２ｃｍとした。また、第１および第２の被接続部の表面粗さＲａは２０ｎｍに平坦化する工程（Ｓ４０など）を実施した。
【０１６０】
次に、第１および第２の超電導線材の酸化物超電導体を無フッ素系ＭＯＤ溶液を介して無フッ素系ＭＯＤ溶液と接触するように配置する工程（Ｓ６０）を実施した。無フッ素系ＭＯＤ溶液としては、ＨｏとＢａとＣｕとが１：２：３の割合で含まれているアセチルアセトナート系ＭＯＤ溶液を用いた。
【０１６１】
次に、無フッ素系ＭＯＤ溶液をＭＯＤ超電導体にする工程（Ｓ７０）を実施した。詳細には、４６０℃で空気中で熱処理を行なう仮焼成工程を実施した。そして、７８０℃で酸素分圧が１００ｐｐｍのアルゴンと酸素とを含む雰囲気で熱処理を行なう本焼成工程を実施した。本焼成工程では、０．５ｋｇｆの圧力を印加して行なった。そして、５５０℃、酸素分圧１気圧の雰囲気において、第１の超電導線材２０の酸化物超電導体２１、第２の超電導線材３０の超電導体、およびＭＯＤ超電導体４０について酸素アニール工程を実施した。これにより、実施例１における超電導線材の接続構造を得た。
【０１６２】
（実施例２）
実施例２では、実施の形態２における超電導線材の接続方法にしたがって図４における超電導線材の接続構造を得た。
【０１６３】
具体的には、第１および第２の超電導線材を準備する工程（Ｓ１０，Ｓ２０）を実施例１と同様に行なった。次に、第１および第２の被接続部を形成する工程（Ｓ３０、Ｓ５０）を実施した。この工程では、ウエットエッチング法によりシース部を除去した。その後、酸化物超電導体を絡ませて集合体とした。
【０１６４】
次に、下地を準備する工程を実施した。詳細には、下地は、Ｎｉ合金からなり、厚さ０．１５ｍｍ、幅４．２ｍｍ、長さ５ｃｍとした。そして、基板上に酸化セリウムからなる中間層を電子ビーム蒸着法により形成した。そして、中間層上に、ＰＬＤ法により、酸素分圧２００ｍＴｏｒｒの雰囲気で８２０℃の基板温度で、１μｍの厚さのＨｏＢＣＯからなる超電導層を形成した。また、下地の無フッ素系ＭＯＤ溶液を塗布する超電導層の表面粗さＲａを２０ｎｍとした。
【０１６５】
次に、第１の超電導線材の酸化物超電導体と、第２の超電導線材の超電導層とを無フッ素系ＭＯＤ溶液を介して無フッ素系ＭＯＤ溶液と接触するように配置する工程（Ｓ６０）を実施した。無フッ素系ＭＯＤ溶液は、実施例１と同様とした。
【０１６６】
次に、第１および第２の超電導線材の酸化物超電導体を無フッ素系ＭＯＤ溶液を介して無フッ素系ＭＯＤ溶液と接触するように配置する工程（Ｓ６０）を実施例１と同様に実施した。次に、無フッ素系ＭＯＤ溶液をＭＯＤ超電導体にする工程（Ｓ７０）を実施例１と同様に実施した。これにより、実施例２における超電導線材の接続構造を得た。
【０１６７】
（実施例３）
実施例３では、実施の形態４における超電導線材の接続方法にしたがって図７における超電導線材の接続構造を得た。
【０１６８】
具体的には、第１の超電導線材を準備する工程（Ｓ１０）を実施例１と同様に行なった。
【０１６９】
次に、第２の超電導線材を準備する工程（Ｓ２０）を実施した。具体的には、基板として、Ｎｉ合金からなり、厚さ０．１５ｍｍ、幅４．２ｍｍ、長さ１０ｃｍとした。そして、基板上に酸化セリウムからなる中間層を電子ビーム蒸着法により形成した。そして、中間層上に、ＰＬＤ法により、酸素分圧２００ｍＴｏｒｒの雰囲気で８２０℃の基板温度で、１．５μｍの厚さのＨｏＢＣＯからなる超電導層を形成した。そして、超電導層上に、真空蒸着法により、１０μｍの厚さのＡｇからなる安定化層を形成した。そして、酸素１００％の雰囲気で、５００℃で１時間の熱処理を実施した。これにより、第２の超電導線材を得た。
【０１７０】
次に、第１の超電導線材に第１の被接続部を形成する工程（Ｓ３０）を実施例１と同様に実施した。
【０１７１】
次に、第２の超電導線材に第２の被接続部を形成する工程（Ｓ５０）を実施した。詳細には、第２の超電導線材の一方端から超電導線材の長さ方向において５ｃｍまでの領域について安定化層を化学エッチングにより除去することにより、第２の被接続部を形成した。
【０１７２】
次に、第１および第２の超電導線材の被接続部の表面粗さＲａを２０ｎｍに平坦化する工程（Ｓ４０）を実施例１と同様に実施した。
【０１７３】
次に、第１の超電導線材の酸化物超電導体と、第２の超電導線材の超電導層とを無フッ素系ＭＯＤ溶液を介して無フッ素系ＭＯＤ溶液と接触するように配置する工程を実施した。詳細には、第２の超電導線材の被接続部上に無フッ素系ＭＯＤ溶液を塗布し、その上に第１の被接続部を配置した。
【０１７４】
次に、無フッ素系ＭＯＤ溶液をＭＯＤ超電導体にする工程（Ｓ７０）を実施例１と同様に実施した。これにより、実施例３における超電導線材の接続構造を得た。
【０１７５】
（実施例４）
実施例４では、実施の形態５における超電導線材の接続方法にしたがって、超電導線材の接続構造を得た。
【０１７６】
具体的には、まず、第１の超電導線材を準備する工程（Ｓ１０）を実施例１と同様に行なった。次に、第２の超電導線材を準備する工程（Ｓ２０）を実施例３と同様に行なった。次に、第１の超電導線材に第１の被接続部を形成する工程（Ｓ３０）を実施例２と同様に実施した。次に、第２の超電導線材に第２の被接続部を形成する工程（Ｓ５０）を実施例３と同様に実施した。次に、第１の超電導線材の酸化物超電導体と、第２の超電導線材の超電導層とを無フッ素系ＭＯＤ溶液を介して無フッ素系ＭＯＤ溶液と接触するように配置する工程を実施例３と同様に実施した。次に、無フッ素系ＭＯＤ溶液をＭＯＤ超電導体にする工程（Ｓ７０）を実施例１と同様に実施した。これにより、実施例４における超電導線材の接続構造を得た。
【０１７７】
（比較例１）
比較例１における超電導線材の接続構造は、基本的には実施例１と同様であるが、配置する工程（Ｓ６０）で、Ｐｂ−Ｓｎからなる半田により第１の超電導線材の酸化物超電導体と第２の超電導線材の酸化物超電導体とを接続した点およびＭＯＤ超電導体にする工程（Ｓ７０）を実施しなかった点においてのみ異なる。
【０１７８】
（比較例２）
比較例２における超電導線材の接続構造は、基本的には実施例３と同様であるが、配置する工程（Ｓ０）で、Ｐｂ−Ｓｎ−Ｂｉからなる半田により第１の超電導線材の酸化物超電導体と第２の超電導線材の酸化物超電導体とを接続した点およびＭＯＤ超電導体にする工程（Ｓ７０）を実施しなかった点においてのみ異なる。
【０１７９】
（評価方法）
第１および第２の超電導線材を準備する工程（Ｓ１０，２０）で準備した第１および第２の超電導線材、実施例１〜４、および比較例１，２における超電導線材の接続構造について、臨界電流値Ｉｃを測定した。臨界電流値は、７７Ｋの条件で測定した。なお、測定値は、１ｃｍ長当たり１μＶの電圧を印加したときの発生した電流値とした。なお、実施例１〜４における超電導線材の接続構造では、それぞれの超電導線材の接続されていない（ＭＯＤ超電導体が形成されていない）側の端部に電流リードを取り付けて、さらにＭＯＤ超電導体を含むように電圧タップを取り付けて、電流−電圧特性を測定した。その結果を表１に示す。
【０１８０】
【表１】
【０１８１】
（測定結果）
第１および第２の超電導線材の臨界電流値Ｉｃは、それぞれ１５０Ａ，１２５Ａであった。表１に示すように、実施例１〜４における超電導線材の接続構造では、接続前の臨界電流値Ｉｃとほぼ同様の特性を示すことが確認できた。特に、第１および第２の被接続部が面形状である実施例１については、臨界電流値Ｉｃの低下が極めて低く、非常に良好であった。さらに、第１および第２の被接続部が面形状であり、第２の超電導線材として薄膜超電導線材を用いている実施例３については、無フッ素系ＭＯＤ法により超電導体が増加したため、ＭＯＤ超電導体では、臨界電流値Ｉｃが向上し、非常に良い結果が得られた。
【０１８２】
一方、半田で接続している比較例１，２の超電導線材の接続構造によれば、接続前の臨界電流値Ｉｃから大きく低下していることが確認できた。
【０１８３】
なお、実施の形態３の超電導線材の接続方法により得られる超電導線材の接続構造については具体例を例示しないが、実施例１〜４と同様にして得られる実施の形態３の超電導線材の接続構造は、実施例１〜４の結果からその臨界電流値が１００〜１４０Ａと推定され、臨界電流値Ｉｃの低下が小さいことが推定される。
【０１８４】
以上の結果から、酸化物超電導体を含む第１の超電導線材と、超電導体を含む超電導線材とをＭＯＤ超電導体により接続することによって、接続抵抗を低減できることが確認できた。
【０１８５】
また、酸化物超電導体を含む第１および第２の超電導線材は、超電導体により接続することによって、接続抵抗を低減できることが確認できた。
【０１８６】
今回開示された実施の形態および実施例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実施の形態ではなくて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。
【図面の簡単な説明】
【０１８７】
【図１】本発明の実施の形態１における超電導線材の接続構造を示す概略側面図である。
【図２】本発明の実施の形態１における超電導線材の接続方法を説明するための図であり、（Ａ）は第１の超電導線材を準備する工程を示す概略斜視図であり、（Ｂ）は、第１の被接続部を形成する工程を示す概略斜視図であり、（Ｃ）は、無フッ素系ＭＯＤ溶液を塗布する工程を示す概略斜視図であり、（Ｄ）は、配置する工程を示す概略斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１における超電導線材の接続方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２における超電導線材の接続構造を示す側面図である。
【図５】本発明の実施の形態２における超電導線材の接続方法を説明するための図であり、（Ａ）は第１の超電導線材を準備する工程を示す概略斜視図であり、（Ｂ）は、第１の被接続部を形成する工程を示す概略斜視図であり、（Ｃ）は、配置する工程を示す概略斜視図である。
【図６】実施の形態３における超電導線材の接続構造を示す概略側面図である。
【図７】実施の形態４における超電導線材の接続構造を示す概略側面図である。
【図８】本発明の実施の形態４における超電導線材の接続構造を説明するための図であり、（Ａ）は、第２の超電導線材を準備する工程を示す概略斜視図であり、（Ｂ）は、配置する工程を示す概略側面図である。
【図９】本発明の実施の形態５における超電導線材の接続構造を示す概略側面図である。
【図１０】本発明の実施の形態５における超電導線材の接続方法を説明するための図であり、配置する工程の概略側面図である。
【図１１】本発明の実施の形態６における超電導コイルを示す概略斜視図である。
【符号の説明】
【０１８８】
１０〜１４ 超電導線材の接続構造、２０，３０，６０ 超電導線材、２１ 酸化物超電体、２２ シース部、２３ 第１の被接続部、３１ 集合体、３３，６５ 第２の被接続部、４０ ＭＯＤ超電導体、４１ 無フッ素系ＭＯＤ溶液、５０ 下地、５１，６１ 基板、５２，６２ 中間層、６３ 超電導層、６４ 安定化層、１００ 超電導コイル、１０１ａ，１０１ｂ 巻枠。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化物超電導体と前記酸化物超電導体を被覆するシース部とを含む第１の超電導線材と、超電導体を含む第２の超電導線材とを接続する構造であって、
前記第１の超電導線材の前記酸化物超電導体と、前記第２の超電導線材の前記超電導体とを接続するＭＯＤ超電導体を備えた、超電導線材の接続構造。
【請求項２】
前記第２の超電導線材は、基板と、前記基板上に形成された中間層と、前記中間層上に形成された前記超電導体を構成する超電導層とを含む、請求項１に記載の超電導線材の接続構造。
【請求項３】
前記第２の超電導線材は、前記超電導体を構成する酸化物超電導体と、前記酸化物超電導体を被覆するシース部とを含む、請求項１に記載の超電導線材の接続構造。
【請求項４】
前記第１の超電導線材の前記ＭＯＤ超電導体と接続される被接続部の表面粗さＲａは５０ｎｍ以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の超電導線材の接続構造。
【請求項５】
酸化物超電導体と前記酸化物超電導体を被覆するシース部とを含む、複数の超電導線材の接続構造であって、
前記複数の超電導線材の前記酸化物超電導体を接続する超電導体を備えた、超電導線材の接続構造。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の超電導線材の接続構造を備えた、超電導機器。
【請求項７】
酸化物超電導体と前記酸化物超電導体を被覆するシース部とを含む第１の超電導線材を準備する工程と、
超電導体を含む第２の超電導線材を準備する工程と、
前記第１の超電導線材の前記酸化物超電導体と、前記第２の超電導線材の前記超電導体とを無フッ素系ＭＯＤ溶液を介して前記無フッ素系ＭＯＤ溶液と接触するように配置する工程と、
前記無フッ素系ＭＯＤ溶液をＭＯＤ超電導体にする工程とを備えた、超電導線材の接続方法。
【請求項８】
前記第２の超電導線材を準備する工程では、基板と、前記基板上に形成された中間層と、前記中間層上に形成された前記超電導体を構成する超電導層とを含む超電導線材を準備する、請求項７に記載の超電導線材の接続方法。
【請求項９】
前記第２の超電導線材を準備する工程では、前記超電導体を構成する酸化物超電導体と、前記酸化物超電導体を被覆するシース部とを含む超電導線材を準備する、請求項７に記載の超電導線材の接続方法。
【請求項１０】
前記第１の超電導線材の前記無フッ素系ＭＯＤ溶液を配置する被接続部の表面粗さＲａを５０ｎｍ以下に平坦化する工程をさらに備えた、請求項７〜９のいずれか１項に記載の超電導線材の接続方法。
【請求項１】
酸化物超電導体と前記酸化物超電導体を被覆するシース部とを含む第１の超電導線材と、超電導体を含む第２の超電導線材とを接続する構造であって、
前記第１の超電導線材の前記酸化物超電導体と、前記第２の超電導線材の前記超電導体とを接続するＭＯＤ超電導体を備えた、超電導線材の接続構造。
【請求項２】
前記第２の超電導線材は、基板と、前記基板上に形成された中間層と、前記中間層上に形成された前記超電導体を構成する超電導層とを含む、請求項１に記載の超電導線材の接続構造。
【請求項３】
前記第２の超電導線材は、前記超電導体を構成する酸化物超電導体と、前記酸化物超電導体を被覆するシース部とを含む、請求項１に記載の超電導線材の接続構造。
【請求項４】
前記第１の超電導線材の前記ＭＯＤ超電導体と接続される被接続部の表面粗さＲａは５０ｎｍ以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の超電導線材の接続構造。
【請求項５】
酸化物超電導体と前記酸化物超電導体を被覆するシース部とを含む、複数の超電導線材の接続構造であって、
前記複数の超電導線材の前記酸化物超電導体を接続する超電導体を備えた、超電導線材の接続構造。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の超電導線材の接続構造を備えた、超電導機器。
【請求項７】
酸化物超電導体と前記酸化物超電導体を被覆するシース部とを含む第１の超電導線材を準備する工程と、
超電導体を含む第２の超電導線材を準備する工程と、
前記第１の超電導線材の前記酸化物超電導体と、前記第２の超電導線材の前記超電導体とを無フッ素系ＭＯＤ溶液を介して前記無フッ素系ＭＯＤ溶液と接触するように配置する工程と、
前記無フッ素系ＭＯＤ溶液をＭＯＤ超電導体にする工程とを備えた、超電導線材の接続方法。
【請求項８】
前記第２の超電導線材を準備する工程では、基板と、前記基板上に形成された中間層と、前記中間層上に形成された前記超電導体を構成する超電導層とを含む超電導線材を準備する、請求項７に記載の超電導線材の接続方法。
【請求項９】
前記第２の超電導線材を準備する工程では、前記超電導体を構成する酸化物超電導体と、前記酸化物超電導体を被覆するシース部とを含む超電導線材を準備する、請求項７に記載の超電導線材の接続方法。
【請求項１０】
前記第１の超電導線材の前記無フッ素系ＭＯＤ溶液を配置する被接続部の表面粗さＲａを５０ｎｍ以下に平坦化する工程をさらに備えた、請求項７〜９のいずれか１項に記載の超電導線材の接続方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−１６２５３（Ｐ２００９−１６２５３Ａ）
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１７８５２２（Ｐ２００７−１７８５２２）
【出願日】平成１９年７月６日（２００７．７．６）
【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２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月６日（２００７．７．６）
【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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