酸化物超電導線材の接続構造体及び酸化物超電導線材の接続方法
【課題】接続部分に段差を発生させることなく、酸化物超電導層への水分の浸入を抑えることができる酸化物超電導線材の接続構造体及び酸化物超電導線材の接続方法の提供。
【解決手段】本発明の酸化物超電導線材１０の接続構造体２０は、基材と、中間層と、酸化物超電導層と、銀層と、がこの順に積層されてなる超電導積層体が、銀層から基材まで達する溝加工部を介し、はんだ層を挟んで二つ折りにされ、この二つ折りに重ねられた超電導積層体のうち一方の接続端２１近傍の基材から銀層までをはんだ層１２が露出するように除去された少なくとも２本の第１の酸化物超電導線材１０ａが、露出させたはんだ層１２同士を一体化して接続されてなることを特徴とする。
【解決手段】本発明の酸化物超電導線材１０の接続構造体２０は、基材と、中間層と、酸化物超電導層と、銀層と、がこの順に積層されてなる超電導積層体が、銀層から基材まで達する溝加工部を介し、はんだ層を挟んで二つ折りにされ、この二つ折りに重ねられた超電導積層体のうち一方の接続端２１近傍の基材から銀層までをはんだ層１２が露出するように除去された少なくとも２本の第１の酸化物超電導線材１０ａが、露出させたはんだ層１２同士を一体化して接続されてなることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化物超電導線材の接続構造体及び酸化物超電導線材の接続方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年になって発見されたＲＥ−１２３系酸化物超電導体（ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−Ｘ：ＲＥはＹを含む希土類元素）は、液体窒素温度以上で超電導性を示し、電流損失が低いため、実用上極めて有望な素材とされており、これを線材に加工して電力供給用の導体あるいは磁気コイル等として使用することが要望されている。この酸化物超電導体を線材に加工するための方法として、金属基材テープ上に酸化物超電導層を形成する方法が研究されている。
【０００３】
酸化物超電導線材にあっては、酸化物超電導層上に薄い銀の安定化層を形成し、その上に銅などの良導電性金属材料からなる厚い安定化層を設けた２層構造の安定化層を積層する構造が採用されている。前記銀の安定化層は、酸化物超電導層を水分から保護する目的のためにも設けられており、銅の安定化層は、酸化物超電導層が外乱を受けて超電導状態から常電導状態に遷移しようとしたとき、該酸化物超電導層の電流を転流させるバイパスとして機能させ、酸化物超電導線材を電気的に保護するための目的で設けられている。
【０００４】
このような酸化物超電導線材を実用機器に応用するためには、酸化物超超電導導体を接続する技術の開発が要望されている。
従来の酸化物超電導線材の接続方法としては、はんだにより安定化層の外表面側同士を貼り合わせる方法や、安定化層同士を接触させ、熱を加えることにより、拡散接合させる方法が提案されている（特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２３４９５７号公報
【特許文献２】特開２００７−１２５８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された方法により接続された接続構造体は、接続部分の線材に段差が生じてしまうため、線材をコイル状に巻き線加工すると、段差部分の上側にある線材に負荷がかかり、その部分で超電導特性が劣化してしまうおそれがある。
特許文献２に開示された方法により接続された接続構造体おいても、接続するために別の線材を張り合わせる構造であるため、特許文献１に開示された方法と同様に、線材に段差が生じてしまう。
【０００７】
本発明は、以上のような従来の実情に鑑みなされたものであり、段差を発生させることなく接続が可能であり、接続部分の酸化物超電導層への水分の浸入を抑えることができる酸化物超電導線材の接続構造体及び酸化物超電導線材の接続方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の酸化物超電導線材の接続構造体は、基材と、中間層と、酸化物超電導層と、銀層と、がこの順に積層されてなる超電導積層体が、銀層から基材まで達する溝加工部を介し、はんだ層を挟んで二つ折りにされ、この二つ折りに重ねられた超電導積層体のうち一方の接続端近傍の基材から銀層までをはんだ層が露出するように除去された少なくとも２本の第１の酸化物超電導線材が、前記露出させたはんだ層同士を一体化して接続されてなることを特徴とする。
本発明の酸化物超電導線材の接続構造体は、酸化物超電導層が基材に挟まれるように、超電導積層体が二つ折りにされ、この二つ折りに重ねられた超電導積層体のうち一方の接続端近傍の基材から銀層までをはんだ層が露出するように除去してなる第１の酸化物超電導線材同士が接続されてなる構成である。
そのため、線材の全体の厚さを厚くすることなく、酸化物超電導層が外部から遮蔽された構成の酸化物超電導線材を段差が生じることなく接続された構成を実現できる。
従って、酸化物超電導層への水分の浸入を抑えるので、酸化物超電導層が水分によりダメージを受けることがなく、超電導特性が劣化することを防止でき、さらに段差を有しないので、コイル形状に巻線した際、局所劣化が生じることがない。
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の酸化物超電導線材の接続構造体は、基材と、中間層と、酸化物超電導層と、銀層と、がこの順に積層されてなる超電導積層体が、銀層から基材まで達する溝加工部を介し、はんだ層を挟んで二つ折りにされ、この二つ折りに重ねられた超電導積層体のうち一方の接続端近傍の基材から銀層までをはんだ層が露出するように除去されて第１の酸化物超電導線材が構成され、基材と、中間層と、酸化物超電導層と、銀層と、がこの順に積層されて第２の酸化物超電導線材が構成され、前記少なくとも２本の第１の酸化物超電導線材の前記接続端が対向配置され、
前記第１の酸化物超電導線材の露出されたはんだ層と前記第２の酸化物超電導線材が接続されてなることを特徴とする。
本発明の酸化物超電導線材の接続構造体は、接続端近傍の基材から銀層までをはんだ層が露出するように除去してなる２本の第１の酸化物超電導線材に対し、はんだ層露出部分の段差を埋めるように、１本の第２の酸化物超電導線材を接続しているため、線材の全体の厚さを厚くすることなく、酸化物超電導層が外部から遮蔽された構成の酸化物超電導線材を段差が生じることなく接続された構成を実現できる。
従って、酸化物超電導層への水分の浸入を抑えるので、酸化物超電導層が水分によりダメージを受けることがなく、超電導特性が劣化することを防止でき、さらに段差を有しないので、コイル形状に巻線した際、局所劣化が生じることがない。
【００１０】
また、本発明の酸化物超電導線材の接続構造体において、前記酸化物超電導線材は、銀層上に更に金属安定化層が積層されたものとすることもできる。
この場合、酸化物超電導層のはんだ層側の面に銀層と金属安定化層を備える構成となるため、酸化物超電導層を安定化する効果が更に高まる。また、酸化物超電導層のはんだ層側の面が銀層、および金属安定化層により積層される構成となり、さらに効果的に酸化物超電導層への水分の浸入を抑えるので、酸化物超電導層が水分によりダメージを受けることがなくなり、超電導特性が劣化することをより確実に防止できる。
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の酸化物超電導線材の接続構造体は、基材と、中間層と、酸化物超電導層と、銀層と、金属安定化層と、がこの順に積層されてなる超電導積層体が、金属安定化層から基材まで達する溝加工部を介し、はんだ層を挟んで二つ折りにされて、第３の酸化物超電導線材が構成され、前記第３の酸化物超電導線材の接続端の金属安定化層が、基材の接続端から外方に所定長さ延出されるとともに、基材と、中間層と、酸化物超電導層と、銀層と、金属安定化層と、がこの順に積層されてなる超電導積層体が、金属安定化層から基材まで達する溝加工部を介し、はんだ層を挟んで二つ折りにされ、接続端近傍の金属安定化層が除去され、露出した銀層上にはんだ層が形成されて、第４の酸化物超電導線材が構成され、
第４の酸化物超電導線材の二つ折り部分に前記第３の酸化物超電導線材の金属安定化層の延出部分が挟まれてはんだ層により接続されてなることを特徴とする。
本発明の酸化物超電導線材の接続方法は、酸化物超電導層が基材に挟まれるように、超電導積層体を二つ折りにしてなる第３の酸化物超電導線材と、該第３の酸化物超電導線材の接続端の金属安定化層を介して、超電導積層体を二つ折りにし、接続端近傍の金属安定化層が除去されてなる第４の酸化物超電導線材と、を接続してなる構成であるため、線材の全体の厚さを厚くすることなく、酸化物超電導層が外部から遮蔽された構成の酸化物超電導線材を段差が生じることなく接続された構成を実現できる。
従って、酸化物超電導層への水分の浸入を抑えるので、酸化物超電導層が水分によりダメージを受けることがなく、超電導特性が劣化することを防止でき、さらに段差を有しないので、コイル形状に巻線した際、局所劣化が生じることがない。
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明の酸化物超電導線材の接続方法は、基材と、中間層と、酸化物超電導層と、銀層と、がこの順に積層されてなる超電導積層体が、銀層から基材まで達する溝加工部を介し、はんだ層を挟んで二つ折りにされてなる酸化物超電導線材において、二つ折りに重ねられた超電導積層体のうち一方の接続端近傍の基材から銀層までをはんだ層が露出するように除去し、第１の酸化物超電導線材を得る第１工程と、前記第１の酸化物超電導線材を少なくとも２本準備し、各々の第１の酸化物超電導線材の接続端について露出させたはんだ層同士を重ねて加熱しはんだ層同士を一体化し、前記第１の酸化物超電導線材同士を接続する第２工程と、を備えることを特徴とする。
本発明の酸化物超電導線材の接続方法は、酸化物超電導層が基材に挟まれるように、超電導積層体を二つ折りにして酸化物超電導線材を得た後、その酸化物超電導線材の接続端近傍の基材から銀層までをはんだ層が露出するように除去して得られた第１の酸化物超電導線材同士を接続する構成である。
前記接続方法は、第１の酸化物超電導線材において、基材から銀層までを除去して露出したはんだ層同士を重ねて加熱し、第１の酸化物超電導線材同士を接続する構成であるため、酸化物超電導層が外部から遮蔽された構成の酸化物超電導線材を段差が生じることなく接合することができる。
従って、コイル形状に巻線した際、段差による局所劣化が生じることなく、超電導特性に優れた酸化物超電導線材の接続体を提供できる。
【００１３】
上記課題を解決するため、本発明の酸化物超電導線材の接続方法は、基材と、中間層と、酸化物超電導層と、銀層と、がこの順に積層されてなる超電導積層体が、銀層から基材まで達する溝加工部を介し、はんだ層を挟んで二つ折りにされてなる酸化物超電導線材において、二つ折りに重ねられた超電導積層体のうち一方の接続端近傍の基材から銀層までをはんだ層が露出するように除去し、第１の酸化物超電導線材を得る第１工程と、前記第１の酸化物超電導線材を少なくとも２本準備し、基材と、中間層と、酸化物超電導層と、銀層と、がこの順に積層されてなる第２の酸化物超電導線材を少なくとも１本準備し、前記少なくとも２本の第１の酸化物超電導線材の前記接続端を対向配置し、前記露出させたはんだ層に対し、前記第２の酸化物超電導線材の銀層を重ねて加熱し、前記少なくとも２本の第１の酸化物超電導線材と前記少なくとも１本の第２の酸化物超電導線材を接続する第３工程と、を備えることを特徴とする。
本発明の酸化物超電導線材の接続方法は、対向配置した第１の酸化物超電導線材の露出させたはんだ層に対し、前記第２の酸化物超電導線材の銀層を重ねてはんだ層の部分の段差を埋めてから加熱し、前記第１の酸化物超電導線材と第２の酸化物超電導線材を接続する構成であるため、酸化物超電導層が外部から遮蔽された構成の酸化物超電導線材を段差が生じることなく接合することができる。
従って、コイル形状に巻線した際、段差による局所劣化が生じることなく、超電導特性に優れた酸化物超電導線材の接続体を提供できる。
【００１４】
また、本発明の酸化物超電導線材の接続方法は、前記酸化物超電導線材が、銀層上に更に金属安定化層が積層されたものとすることもできる。
この場合、酸化物超電導層のはんだ層側の面に銀層と金属安定化層を形成する構成となるため、酸化物超電導層を安定化する効果が更に向上した酸化物超電導線材の接続体を提供できる。
また、酸化物超電導層のはんだ層側の面が銀層、および金属安定化層により積層される構成の酸化物超電導線材の接続体が製造できるため、さらに効果的に酸化物超電導層への水分の浸入を抑えるので、酸化物超電導層が水分によりダメージを受けて超電導特性が劣化することをより確実に防ぐことができる酸化物超電導線材の接続体を提供できる。
【００１５】
上記課題を解決するため、本発明の酸化物超電導線材の接続方法は、基材と、中間層と、酸化物超電導層と、銀層と、金属安定化層と、がこの順に積層されてなる超電導積層体が、金属安定化層から基材まで達する溝加工部を介し、はんだ層を挟んで二つ折りにされてなる酸化物超電導線材において、接続端側の金属安定化層が基材の外方に突出された第３の酸化物超電導線材を得る第４工程と、
基材と、中間層と、酸化物超電導層と、銀層と、金属安定化層と、がこの順に積層されてなる超電導積層体の金属安定化層側を、該超電導積層体の幅方向の中間部から長手方向に沿って金属安定化層から基材に達するように溝加工して溝加工部を設け、該溝加工部が設けられた前記金属安定化層側の上面にはんだ層を形成し、該はんだ層が内側となるように、前記溝加工部を介して前記超電導積層体を二つ折りにし、接続端近傍の金属安定化層を除去し、露出した銀層上にはんだ層を形成し、第４の酸化物超電導線材を得る第５工程と、
前記第３の酸化物超電導線材を少なくとも１本準備し、前記第４の酸化物超電導線材を少なくとも１本準備し、第３の酸化物超電導線材の外方に突出された金属安定化層を、前記第４の酸化物超電導線材の露出した銀層上に形成したはんだ層が挟み込むように、重ねて加熱し、前記少なくとも１本の第３の酸化物超電導線材と前記少なくとも１本の第４の酸化物超電導線材を接続する第６工程と、
を備えることを特徴とする。
本発明の酸化物超電導線材の接続方法は、酸化物超電導層が基材に挟まれるように、超電導積層体を二つ折りにして、接続端側の金属安定化層が基材の外方に突出された第３の酸化物超電導線材を得た後、その第３の酸化物超電導線材の外方に突出された金属安定化層を挟むように、超電導積層体を二つ折りにし、第４の酸化物超電導線材を得ると同時に、前記外方に突出された金属安定化層を介して、第３の酸化物超電導線材と第４の酸化物超電導線材とを接続する構成であるため、酸化物超電導層が外部から遮蔽された構成の酸化物超電導線材を段差が生じることなく接合することができる。
従って、コイル形状に巻線した際、段差による局所劣化が生じることなく、超電導特性に優れた酸化物超電導線材の接続体を提供できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、接続部分に段差を発生させることなく、酸化物超電導層への水分の浸入を抑えることができる酸化物超電導線材の接続構造体及び酸化物超電導線材の接続方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る接続構造体の第１実施形態に用いられる酸化物超電導線材を示す断面斜視図である。
【図２】本発明に係る接続構造体の第１実施形態に用いられる超電導積層体を示す断面斜視図である。
【図３】第１実施形態に用いられる酸化物超電導線材の製造方法の一例を説明する図である。
【図４】本発明に係る酸化物超電導線材の接続方法の第１実施形態の一例を説明する図である。
【図５】本発明に係る酸化物超電導線材の接続方法の第１実施形態の一例を説明する図である。
【図６】本発明に係る接続構造体の第２実施形態に用いられる超電導積層体を示す断面斜視図である。
【図７】本発明に係る接続構造体の第２実施形態に用いられる酸化物超電導線材を示す断面斜視図である。
【図８】第２実施形態に用いられる酸化物超電導線材の製造方法の一例を説明する図である。
【図９】本発明に係る酸化物超電導線材の接続方法の第２実施形態の一例を説明する図である。
【図１０】本発明に係る酸化物超電導線材の接続方法の第２実施形態の一例を説明する図である。
【図１１】本発明に係る酸化物超電導線材の接続方法の第３実施形態の一例を説明する図である。
【図１２】本発明に係る酸化物超電導線材の接続方法の第４実施形態の一例を説明する図である。
【図１３】本発明に係る酸化物超電導線材の接続方法の第５実施形態の一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る酸化物超電導線材の接続方法、及び酸化物超電導線材の接続構造体(以下、接続構造体ということもある。)の実施形態について、図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明に係る接続構造体の第１実施形態に用いられる酸化物超電導線材を示す断面斜視図である。図１に示すように、本実施形態に用いられる酸化物超電導線材１０は、酸化物超電導層３を基材１で挟むように、溝加工部１１を介して、基材１を二つ折りにしてなる構造となっている。
【００１９】
図２は、本発明に係る接続構造体の第１実施形態に用いられる超電導積層体５の断面斜視図である。
図２に示す超電導積層体５は、基材１の上に中間層２と酸化物超電導層３と銀層７が順次積層された構造となっている。
【００２０】
＜酸化物超電導線材＞
基材１は、通常の超電導線材の基材として使用し得るものであれば良く、長尺のプレート状、シート状又はテープ状であることが好ましく、耐熱性の金属からなるものが好ましい。耐熱性の金属の中でも、合金が好ましく、ニッケル（Ｎｉ）合金又は銅（Ｃｕ）合金がより好ましい。中でも、市販品であればハステロイ（商品名、ヘインズ社製）が好適であり、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）等の成分量が異なる、ハステロイＢ、Ｃ、Ｇ、Ｎ、Ｗ等のいずれの種類も使用できる。また、基材１としてニッケル（Ｎｉ）合金などに集合組織を導入した配向金属基材を用い、その上に中間層２および酸化物超電導層３を形成してもよい。
基材１の厚さは、目的に応じて適宜調整すれば良く、通常は、１０〜５００μｍであることが好ましい。
【００２１】
中間層２は、酸化物超電導層３の結晶配向性を制御し、基材１中の金属元素の酸化物超電導層３への拡散を防止するものである。さらに、基材１と酸化物超電導層３との物理的特性（熱膨張率や格子定数等）の差を緩和するバッファー層として機能し、その材質は、物理的特性が基材１と酸化物超電導層３との中間的な値を示す金属酸化物が好ましい。中間層２の好ましい材質として具体的には、Ｇｄ２Ｚｒ２Ｏ７、ＭｇＯ、ＺｒＯ２−Ｙ２Ｏ３（ＹＳＺ）、ＳｒＴｉＯ３、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｚｒ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３等の金属酸化物が例示できる。
中間層２は、単層でも良いし、複数層でも良い。
【００２２】
さらに、本実施形態において、中間層２は、基材１側に拡散防止層とベッド層が積層された複数層構造でもよい。この場合、基材１とベッド層との間に拡散防止層が介在された構造となる。拡散防止層は、基材１の構成元素拡散を防止する目的で形成されたもので、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、あるいは希土類金属酸化物等から構成され、その厚さは例えば１０〜４００ｎｍである。基材１とベッド層との間に拡散防止層を介在させる場合の例としては、拡散防止層としてＡｌ２Ｏ３、ベッド層としてＹ２Ｏ３を用いる組み合わせを例示することができる。
【００２３】
また中間層２は、前記金属酸化物層の上に、さらにキャップ層が積層された複数層構造でも良い。キャップ層は、酸化物超電導層３の配向性を制御する機能を有するとともに、酸化物超電導層３を構成する元素の中間層２への拡散や、酸化物超電導層３積層時に使用するガスと中間層２との反応を抑制する機能等を有するものである。
【００２４】
キャップ層の材質は、上記機能を発現し得るものであれば特に限定されないが、好ましいものとして具体的には、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｚｒ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３等が例示できる。
【００２５】
中間層２の厚さは、目的に応じて適宜調整すれば良いが、通常は、０．１〜５μｍである。
【００２６】
中間層２は、スパッタ法、イオンビームアシスト蒸着法（以下、ＩＢＡＤ法と略記する）等の物理的蒸着法；化学気相成長法（ＣＶＤ法）；塗布熱分解法（ＭＯＤ法）；溶射等、酸化物薄膜を形成する公知の方法で積層できる。特に、ＩＢＡＤ法で形成された前記金属酸化物層は、結晶配向性が高く、酸化物超電導層３やキャップ層の結晶配向性を制御する効果が高い点で好ましい。ＩＢＡＤ法とは、蒸着時に、結晶の蒸着面に対して所定の角度でイオンビームを照射することにより、結晶軸を配向させる方法である。通常は、イオンビームとして、アルゴン（Ａｒ）イオンビームを使用する。
【００２７】
酸化物超電導層３は通常知られている組成の酸化物超電導体からなるものを広く適用することができ、ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏｙ（ＲＥはＹ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｒ、Ｇｄ等の希土類元素を表す）なる材質のもの、具体的には、Ｙ１２３（ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｙ）又はＧｄ１２３（ＧｄＢａ２Ｃｕ３Ｏｙ）を例示することができる。また、その他の酸化物超電導体、例えば、Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａｎ−１ＣｕｎＯ４＋２ｎ＋δなる組成等に代表される臨界温度の高い他の酸化物超電導体からなるものを用いても良いのは勿論である。
酸化物超電導層３は、スパッタ法、真空蒸着法、レーザ蒸着法、電子ビーム蒸着法等の物理的蒸着法；化学気相成長法（ＣＶＤ法）；塗布熱分解法（ＭＯＤ法）等で積層でき、なかでもレーザ蒸着法が好ましい。
酸化物超電導層３の厚みは、０．５〜５μｍ程度であって、均一な厚みであることが好ましい。
【００２８】
酸化物超電導層３の上面を覆うように形成されている銀層７は、スパッタ法などの気相法により成膜されており、その厚さを１〜３０μｍ程度とされる。
銀層７を備える構成とする理由としては、銀は良導電性かつ酸化物超電導層３と接触抵抗が低くなじみの良い点、及び、酸化物超電導層３に酸素をドープするアニール工程においてドープした酸素を酸化物超電導層３から逃避し難くする性質を有する点を挙げることができる。
【００２９】
本実施形態に用いられる酸化物超電導線材１０の詳細は後述するが、図１に示されるように、酸化物超電導線材１０は、超電導積層体５の銀層７側に、該超電導積層体５の幅方向の中間部から長手方向に沿って銀層７から基材１に達するように溝加工部１１が設けられ、溝加工部１１が設けられた銀層７側の上面に被着するようにはんだ層１２が積層され、はんだ層１２が内側となるように溝加工部１１を介して超電導積層体５が二つ折りにされてなる。
すなわち、酸化物超電導線材１０は、基材１と中間層２と酸化物超電導層３と銀層７がこの順に積層されてなる超電導積層体５が、銀層７から基材１まで達する溝加工部１１を介し、はんだ層１２を挟んで二つ折りにされてなる構造となっている。
【００３０】
次に図３を参照して、本実施形態に用いられる酸化物超電導線材１０の製造方法について説明する。
本実施形態に用いられる酸化物超電導線材１０の製造方法は、基材１と、中間層２と、酸化物超電導層３と、銀層７と、がこの順に積層されてなる超電導積層体５を準備する工程Ａと、超電導積層体５の銀層７側を、該超電導積層体５の幅方向の中間部から長手方向に沿って銀層７から基材１に達するように溝加工して溝加工部１１を設ける工程Ｂと、溝加工部１１が設けられた銀層７側の上面にはんだ層１２を形成する工程Ｃと、はんだ層１２が内側となるように、溝加工部１１を介して超電導積層体５を二つ折りにする工程Ｄと、二つ折りにされた超電導積層体５を加熱してはんだ層１２を溶融凝固させて超電導積層体５を固定する工程Ｅと、を備える。
【００３１】
まず、前述した超電導積層体５を準備する（工程Ａ）。一例として、基材１上にスパッタ法で拡散防止層とベッド層を形成した後、このベッド層の上にＩＢＡＤ法で中間層２を形成し、さらにＰＬＤ法でキャップ層と酸化物超電導層３を形成し、次に、酸化物超電導層３の上面に銀層７を形成して超電導積層体５を作製する。
銀層７の形成方法は特に限定されず従来公知の方法を適用できるが、気相法により形成することが好ましい。
【００３２】
次に、超電導積層体５の銀層７側を、超電導積層体５の幅方向の中間部から長手方向に沿って銀層７から基材１に達するように溝加工して溝加工部１１を設ける（工程Ｂ）。溝加工部１１の形成方法は特に限定されず従来公知の方法を適用できるが、レーザー又は回転刃により形成することが好ましい。図３に示すように、レーザー加工機１３を用いる場合には、加工時に超電導積層体５が応力や圧力により変形するおそれがない。レーザーの出力や回転刃の厚さを調整することで容易に溝加工部１１の幅及び深さを調整できる。また、超電導積層体５の搬送速度を変えることにより、更に正確な調節が可能となる。
溝加工部１１の幅は、２０〜１００μｍ程度とされ、溝加工部１１の深さは、基材１の厚さの１／３〜１／２程度の深さに達する程度とされる。
溝加工部１１を設けずに基材１を二つ折りにすると、酸化物超電導層３の折り曲げ部分に不定形のクラックが多数生じてしまうので、酸化物超電導線材１０の超電導特性が劣化してしまう。一方、溝加工部１１を設けることにより、超電導積層体５を二つ折りにする際、酸化物超電導層３に不用なクラックが生じないので、超電導特性の劣化を抑制した酸化物超電導線材１０を提供することができる。
【００３３】
次に溝加工部１１が設けられた銀層７側の上面にはんだ層１２を形成する（工程Ｃ）。はんだ層１２の厚さは、２０〜３０μｍ程度とされる。はんだ層は、はんだテープを被着させたものであっても、はんだ層を塗布することによって形成したものであってもよい。また、はんだ層の材料として錫、錫−銀系合金や錫−ビスマス系合金等を適宜用いることができる。
【００３４】
次にはんだ層１２が内側となるように、溝加工部１１を介して超電導積層体５を二つ折りにする（工程Ｄ）。溝加工部１１を介することにより超電導積層体５を折り曲げやすくすることができる。尚、上述したように、折り曲げの観点から基材１の厚さの１／３〜１／２程度の深さに達するように溝加工部１１を設けることが好ましい。
【００３５】
次に二つ折りにされた超電導積層体５を加熱してはんだ層１２を溶融凝固させて超電導積層体５を固定する（工程Ｅ）。
以上の工程により、酸化物超電導線材１０を製造できる。
【００３６】
＜酸化物超電導線材の接続構造体＞
次に本実施形態の酸化物超電導線材１０ａの接続方法、及び接続構造体２０について説明する。
まず、第１の酸化物超電導線材１０ａを得る（第１工程）。図３を用いて説明したように、超電導積層体５を二つ折りにし、二つ折りにされた超電導積層体５を加熱してはんだ層１２を溶融凝固させて超電導積層体５を固定し、酸化物超電導線材１０を製造する。
次いで、図４において、酸化物超電導線材１０の接続端２１から、長手方向１０〜５００ｍｍに接続端２１と平行に切れ込みを入れ、加熱をし、二つ折りにした酸化物超電導線材１０の層全体の半分に相当する基材１から銀層７までを広げる。そして、広げた部分をはんだ層１２が露出するように除去し、段差部１９を有する第１の酸化物超電導線材１０ａを作製する。
【００３７】
次いで、第１の酸化物超電導線材１０ａを２本準備し、第１の酸化物超電導線材１０ａの段差部１９のはんだ層１２同士を重ねて、段差部１９同士を互い違いにして段差を打ち消すように重ねてから加熱し、はんだ層１２同士を一体化し、２本の第１の酸化物超電導線材１０ａ同士を接続し、接続部２２を形成する（第２工程）。
【００３８】
本実施形態においては、２本の第１の酸化物超電導線材１０ａを、超電導積層体を二つ折りに重ねることにより生じた折り目が同じ側になるように接続しているが、図５に示されるように、第１工程において、二つ折りに重ねられた超電導積層体のうち除去される部分が、上半分と下半分とで互いに異なる２種類の第１の酸化物超電導線材１０ａ,１０ａ’を用意し、第２工程において、２本の第１の酸化物超電導線材１０ａ,１０ａ’をその折り目が互いに反対側になるように接続する形態とすることもできる。
【００３９】
また、第１工程において、酸化物超電導線材１０の両端を接続端２１とし、両端のはんだ層１２を露出させてもよい。本実施形態においては、かかる酸化物超電導線材の両端に、片端のはんだ層１２が露出した第１の酸化物超電導線材１０ａをそれぞれ接続する形態とすることもできる。
また、かかる形態において、用いる酸化物超電導線材の数を適宜調整することにより、更に長尺の接合体を得ることができる。
【００４０】
従って、酸化物超電導層３を外部から遮蔽した構成の酸化物超電導線材１０を段差が生じることなく接合することができるので、コイル形状に巻線した際、段差のない円周状の円弧を描くことができる。そして、線材に加わる応力は、線材全体に均一にかかるようになるため、局所劣化が生じることなく、超電導特性に優れ、線材の全体の厚さを必要以上に厚くすることなく、酸化物超電導層３を外部から遮蔽した構成の酸化物超電導線材１０ａの接続体２０を提供できる。
また、万一、銀層７の一部が剥離して剥離部が形成され、酸化物超電導層３の一部が露出している場合にも、溶融したはんだ層１２により銀層７の剥離部が埋められ、酸化物超電導層３を外部から遮蔽する構造を実現できる。
よって、酸化物超電導層３への水分の浸入を抑えるので、酸化物超電導層３が水分によりダメージを受けることがなく、超電導特性の劣化を防止する酸化物超電導線材１０ａの接続体２０を提供できる。
【００４１】
また、本実施形態の酸化物超電導線材１０ａの接続構造体２０は、基材１を酸化物超電導層３より外側に位置した構成である。
従って、酸化物超電導層３が基材１により外部から遮蔽された構成を実現できるので、外部からの衝撃によるダメージを受けることがなく、超電導特性が劣化することを防止できる。
【００４２】
また、本実施形態の酸化物超電導線材１０ａの接続構造体２０は、基材１と中間層２と酸化物超電導層３と銀層７がこの順に積層されてなる超電導積層体５が、銀層７から基材１まで達する溝加工部１１を介し、はんだ層１２を挟んで二つ折りにされてなる構成である。そのため、酸化物超電導層３は、酸化物超電導線材１０ａの中立軸の近くに位置し、引張応力及び圧縮応力を受けにくい。従って、線材を巻胴などに巻回してコイル加工して超電導コイルとする際に、線材の表裏を考慮する必要がないため、本実施形態の接続構造体２０を備えた酸化物超電導線材１０ａを超電導コイルとして好適に用いることができる。
【００４３】
さらに、本実施形態の酸化物超電導線材１０ａの接続構造体２０は、上記の如くはんだ層１２のみが積層された超電導積層体５を、二つ折りにしてなる構成であるため、線材の小型化が可能であり、線材をコイル加工して超電導コイルとする際にも巻回しに要する時間を短縮でき、取り扱い性が良好である。
【００４４】
［第２実施形態］
＜酸化物超電導線材＞
図６は、本発明に係る接続構造体の第２実施形態に用いられる超電導積層体５Ｂを示す断面斜視図である。
図６に示す超電導積層体５Ｂは、基材１の上に、中間層２と、酸化物超電導層３と、銀層７と、を順次積層し、この銀層７上に、金属安定化層８が積層された構造となっている。
また、図７は、本発明に係る接続構造体の第２実施形態に用いられる酸化物超電導線材１０Ｂを示す断面斜視図である。
【００４５】
酸化物超電導線材１０Ｂに用いられる超電導積層体５Ｂは、酸化物超電導線材１０に用いられる超電導積層体５の構成に加え、酸化物超電導層３の上面に形成された銀層７の上に金属安定化層８が積層された構成となっている。図７において、上記第１実施形態における酸化物超電導線材１０と同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００４６】
金属安定化層８は、良導電性の金属材料からなり、酸化物超電導層３が超電導状態から常電導状態に遷移しようとした時に、銀層７とともに、酸化物超電導層３の電流が転流するバイパスとして機能する。
金属安定化層８を構成する金属材料としては、良導電性を有するものであればよく、特に限定されないが、銅、黄銅（Ｃｕ−Ｚｎ合金）、Ｃｕ−Ｎｉ合金等の銅合金、ステンレス等の比較的安価な材質からなるものを用いることが好ましく、中でも高い導電性を有し、安価であることがら銅製が好ましい。
なお、酸化物超電導線材１０Ｂを超電導限流器に使用する場合は、金属安定化層８は抵抗金属材料より構成され、Ｎｉ−Ｃｒ等のＮｉ系合金などを使用できる。
【００４７】
金属安定化層８の形成方法は特に限定されず、例えば、銅などの良導電性材料よりなる金属テープをはんだなどの接合剤を介して銀層７上に積層することにより形成できる。
金属安定化層８の厚さは特に限定されず、適宜調整可能であるが、１０〜３００μｍとすることが好ましい。下限値以上とすることにより酸化物超電導層３を安定化する一層高い効果が得られ、上限値以下とすることにより酸化物超電導線材１０Ｂを薄型化できる。
【００４８】
酸化物超電導線材１０Ｂは、超電導積層体５Ｂの金属安定化層８側に、該超電導積層体５Ｂの幅方向の中間部から長手方向に沿って金属安定化層８から基材１に達するように溝加工部１１Ｂが設けられ、溝加工部１１Ｂが設けられた金属安定化層８側の上面に被着するようにはんだ層１２が積層され、はんだ層１２が内側となるように溝加工部１１Ｂを介して超電導積層体５Ｂが二つ折りにされてなる。
すなわち、酸化物超電導線材１０Ｂは、はんだ層１２と銀層７との間に金属安定化層８が介在されてなる構造となっている。
従って、酸化物超電導線材１０Ｂは、酸化物超電導層が積層された超電導積層体の外周全面に銀の安定化層を設け、さらに銅の安定化層を設けた構造と比較して、線材の全体の厚さが厚くならず、臨界電流密度が低くなってしまうおそれがない。
【００４９】
次に図８を参照して、本実施形態に用いられる酸化物超電導線材１０Ｂの製造方法について説明する。
本実施形態に用いられる酸化物超電導線材１０Ｂの製造方法は、まず、前述の第１実施形態に用いられた酸化物超電導線材１０の製造方法の工程Ａにおいて、銀層７を積層した後に、銀層７上に金属安定化層８を積層して超電導積層体５Ｂを準備する。
次いで、前述の酸化物超電導線材１０の製造方法の工程Ｂにおいて、超電導積層体５Ｂの金属安定化層８側を、該超電導積層体５Ｂの幅方向の中間部から長手方向に沿って銀層７から基材１に達するように溝加工して溝加工部１１Ｂを設ける。
次いで、前述の酸化物超電導線材１０の製造方法の工程Ｃにおいて、溝加工部１１Ｂが設けられた金属安定化層８側の上面にはんだ層１２を形成する。
その後、前述の酸化物超電導線材１０の製造方法の工程Ｄ及び工程Ｅと同様の工程を行う。
以上の工程により、本実施形態に用いられる酸化物超電導線材１０Ｂを製造できる。
【００５０】
工程Ａにおいて、金属安定化層８を金属テープの貼り合わせにより形成することができる。金属テープの厚さを調整することで容易に金属安定化層８の厚さを調整できるので、酸化物超電導層３を安定化するに充分な厚さを確保しやすく、安定化効果が高い酸化物超電導線材１０Ｂとなる。
次いで、工程Ｂにおいて、超電導積層体５Ｂの金属安定化層８側を溝加工して溝加工部１１Ｂを設けるが、前述の酸化物超電導線材１０の製造方法の第２工程と第３工程の間に、折り曲げ後の超電導積層体５Ｂの幅と同じ幅の金属テープ２枚を、溝加工部１１Ｂを覆わないように銀層７に貼り合わせてもよい。
【００５１】
また、工程Ａにおいて、金属安定化層８は、電気めっきによりすることもできる。金属安定化層８を構成する材質としては、良導電性の金属が好ましく、Ｃｕ、Ａｌなどが挙げられ、高い導電性を有するためＣｕが特に好ましい。金属安定化層８の厚さは特に限定されず、適宜変更可能であるが、１０〜１００μｍ程度とすることができ、２０μｍ以上１００μｍ以下とすることが好ましく、２０μｍ以上５０μｍ以下とすることがより好ましい。
金属安定化層８の厚さを１０μｍ以上とすることにより酸化物超電導層３を安定化する一層高い効果が得られ、１００μｍ以下とすることにより酸化物超電導線材１０Ｂを薄型化できる。
【００５２】
＜酸化物超電導線材の接続構造体＞
次に、本実施形態の酸化物超電導線材１０ｂの接続方法、及び接続構造体２０Ｂについて説明する。
まず、第１の酸化物超電導線材１０ｂを得る（第１工程）。図８を用いて説明したように、超電導積層体５Ｂを二つ折りにし、二つ折りにされた超電導積層体５を加熱してはんだ層１２を溶融凝固させて超電導積層体５を固定し、酸化物超電導線材１０Ｂを製造する。
次いで、図９において、酸化物超電導線材１０Ｂの接続端２１から、長手方向１０〜５００ｍｍに接続端２１と平行に切れ込みを入れ、加熱をし、二つ折りにした酸化物超電導線材１０の層全体の半分に相当する基材１から金属安定化層８までを広げる。そして、広げた部分をはんだ層１２が露出するように除去し、段差部１９を有する第１の超電導積層体１０ｂを作製する。
【００５３】
次いで、第１の酸化物超電導線材１０ｂを２本準備し、第１の酸化物超電導線材１０ｂの段差部１９のはんだ層１２同士を重ねて、段差部１９同士を互い違いにして段差を打ち消すように重ねてから加熱し、はんだ層１２同士を一体化し、２本の第１の酸化物超電導線材１０ｂ同士を接続し、接続部２２を形成する（第２工程）。
【００５４】
本実施形態においては、２本の第１の酸化物超電導線材１０ｂを、超電導積層体を二つ折りに重ねることにより生じた折り目が同じ側になるように接続しているが、図１０に示されるように、第１工程において、二つ折りに重ねられた超電導積層体のうち除去される部分が、上半分と下半分とで互いに異なる２種類の第１の酸化物超電導線材１０ｂ,１０ｂ’を用意し、第２工程において、２本の第１の酸化物超電導線材１０ｂ,１０ｂ’をその折り目が互いに反対側になるように接続する形態とすることもできる。
【００５５】
また、第１工程において、酸化物超電導線材１０の両端を接続端２１とし、両端のはんだ層１２を露出させてもよい。本実施形態においては、かかる酸化物超電導線材の両端に、片端のはんだ層１２が露出した第１の酸化物超電導線材１０ｂをそれぞれ接続する形態とすることもできる。
また、かかる形態において、用いる酸化物超電導線材の数を適宜調整することにより、更に長尺の接合体を得ることができる。
【００５６】
本実施形態の酸化物超電導線材１０ｂの接続方法は、酸化物超電導層３のはんだ層１２側の面に銀層７と金属安定化層８を形成する構成となるため、酸化物超電導層３を安定化する効果が更に向上した酸化物超電導線材１０ｂの接続体２０Ｂを提供できる。
また、酸化物超電導層３のはんだ層１２側の面が銀層７、および金属安定化層８により積層される構成の酸化物超電導線材１０ｂの接続体２０Ｂが製造できるため、さらに効果的に酸化物超電導層３への水分の浸入を抑えるので、酸化物超電導層３が水分によりダメージを受けて超電導特性が劣化することをより確実に防ぐことができる酸化物超電導線材１０ｂの接続体２０Ｂを提供できる。
【００５７】
本実施形態の酸化物超電導線材１０ｂの接続方法は、前述した酸化物超電導線材１０ｂの製造方法の工程Ａにおいて、銀層７上に金属テープを貼り合わせることにより、又は銀層７を金属でめっきするにより銀層７上に金属安定化層８を積層する工程を有する構成とすることもできる。
金属安定化層８を金属テープの貼り合わせにより形成する場合、金属テープの厚さを調整することで容易に金属安定化層８の厚さを調整できるので、酸化物超電導層３を安定化するに充分な厚さを確保しやすく、安定化効果が高い酸化物超電導線材１０ｂを製造することができる。また、金属安定化層８をめっきにより形成する場合、銀層７の表面を覆うように金属安定化層８を形成する工程を有する構成となる。そのため、超電導積層体５Ｂを外部からより効果的に遮蔽することができるので、水分による酸化物超電導層３の劣化をさらに確実に抑制する酸化物超電導線材１０ｂの接続体２０を提供できる。
【００５８】
［第３実施形態］
＜酸化物超電導線材の接続構造体＞
次に図１１を参照して、本実施形態の酸化物超電導線材１０ａの接続方法、及び接続構造体２０Ｃについて説明する。
第１実施形態と同様に、第１の酸化物超電導線材１０ａを２本準備するとともに、基材１と、中間層２と、酸化物超電導層３と、銀層７と、がこの順に積層されてなる第２の酸化物超電導線材１０ｃを１本準備する。第２の酸化物超電導線材１０ｃは、上述した超電導積層体５と同様の層構造である。第２の酸化物超電導線材１０ｃの長手方向の長さは、対向配置した２本の第１の酸化物超電導線材１０ａにおいて、はんだ層１２が露出するように除去した部分に相当する長さであり、２０〜１０００ｍｍである。
次いで、第１の酸化物超電導線材１０ａの接続端２１(先端)同士をそれらの段差部１９が対向するように配置する。そして、第１の酸化物超電導線材１０ａにおいて露出させたはんだ層１２に対し、第２の酸化物超電導線材１０ｃの銀層７を段差部１９，１９の部分を埋めるように重ねて加熱し、２本の第１の酸化物超電導線材１０ａと１本の第２の酸化物超電導線材１０ｃを接続し、接続部２２ａ，２２ｂ，２２ｃを一体化する（第３工程）。
【００５９】
また、第１工程において、酸化物超電導線材１０の両端を接続端２１とし、両端のはんだ層１２を露出させてもよい。本実施形態においては、片端のはんだ層１２が露出した第１の酸化物超電導線材と、両端のはんだ層１２が露出した酸化物超電導線材と、第２の酸化物超電導線材とを組み合わせた形態とすることもできる。
また、かかる形態において、用いる酸化物超電導線材の数を適宜調整することにより、更に長尺の接合体を得ることができる。
【００６０】
本実施形態の酸化物超電導線材１０ａの接続方法は、上述のように段差部１９，１９を酸化物超電導線材１０ｃで埋めるように接続したため、酸化物超電導層３が外部から遮蔽された構成の酸化物超電導線材１０ａを段差が生じることなく接合することができる。
従って、コイル形状に巻線した際、段差による局所劣化が生じることなく、超電導特性に優れた酸化物超電導線材の接続体２０Ｃを提供できる。
【００６１】
本実施形態によれば、先の実施形態と同じように酸化物超電導層３への水分の浸入を抑えるので、酸化物超電導層３が水分によりダメージを受けることがなく、超電導特性が劣化することを防止でき、さらに段差を有しないので、コイル形状に巻線した際、段差のない円周状の円弧を描くことができ、線材に加わる応力は、線材全体に均一にかかるようになるため局所劣化が生じることがない。
【００６２】
［第４実施形態］
＜酸化物超電導線材の接続構造体＞
次に図１２を参照して、本実施形態の酸化物超電導線材１０ｂの接続方法、及び接続構造体２０Ｄについて説明する。
本実施形態の酸化物超電導線材１０ｂの接続方法は、図８を用いて説明した酸化物超電導線材１０Ｂの製造方法により得られた酸化物超電導線材１０Ｂを用いて、第１の酸化物超電導線材１０ｂを２本準備し、更に基材１と、中間層２と、酸化物超電導層３と、銀層７と、金属安定化層８、とがこの順に積層されてなる第２の酸化物超電導線材１０ｄを１本準備し、第１の酸化物超電導線材１０ｂの接続端２１同士をそれらの段差部１９，１９が並ぶように対向配置し、露出させたはんだ層１２に対し、第２の酸化物超電導線材１０ｄの金属安定化層８を重ねて加熱し、２本の第１の酸化物超電導線材１０ｂと１本の第２の酸化物超電導線材１０ｄを接続する第３工程を有する。
【００６３】
第３工程により、２本の第１の酸化物超電導線材１０ｂと１本の第２の酸化物超電導線材１０ｄを接続し、接続部２２ｄ，２２ｅ，２２ｆを形成する（第３工程）。
【００６４】
本実施形態の酸化物超電導線材１０ｂの接続方法は、酸化物超電導層３のはんだ層１２側の面に銀層７と金属安定化層８を形成する構成となるため、酸化物超電導層３を安定化する効果が更に向上した酸化物超電導線材１０ｂの接続体２０Ｄを提供できる。
【００６５】
本実施形態の酸化物超電導線材１０ｂの接続構造体２０Ｄは、酸化物超電導層３のはんだ層１２側の面に銀層７と金属安定化層８を備える構成となるため、酸化物超電導層３を安定化する効果が更に高まる。また、酸化物超電導層３のはんだ層１２側の面が銀層７、および金属安定化層８により積層される構成となり、さらに効果的に酸化物超電導層３への水分の浸入を抑えるので、酸化物超電導層３が水分によりダメージを受けることがなくなり、超電導特性が劣化することをより確実に防止できる。
【００６６】
［第５実施形態］
＜酸化物超電導線材の接続構造体＞
次に図１３を参照して、本実施形態の酸化物超電導線材１０ｅの接続方法、及び接続構造体２０Ｅについて説明する。
まず、第３の酸化物超電導線材１０ｅを得る（第４工程）。第３の酸化物超電導線材１０ｅは、図７を用いて説明した酸化物超電導線材１０Ｂにおいて、第４の酸化物超電導線材１０ｆと接続するための金属安定化層８ｅを有するものである。図１３に示されるように、金属安定化層８ｅは、酸化物超電導線材１０ｅの接続端２１ｅ側から基材１の外方に突出されてなる。
【００６７】
次いで、第４の酸化物超電導線材１０ｆを得る（第５工程）。第４の酸化物超電導線材１０ｆは図７を用いて説明した酸化物超電導線材１０Ｂにおいて、溝加工部１１を介して超電導積層体５Ｂを二つ折りにした後、接続端２１ｅから、長手方向１０〜５００ｍｍに接続端２１ｅと平行に切れ込みを入れ、加熱をし、二つ折りにした酸化物超電導線材１０Ｂの層全体の半分に相当する基材１から金属安定化層８までを広げ、広げた部分のうち、金属安定化層８を銀層７が露出するように除去し、露出した銀層７上にはんだ層１２を形成してなるものである。
【００６８】
次いで、第３の酸化物超電導線材１０ｅを１本準備し、第４の酸化物超電導線材１０ｆを１本準備し、第３の酸化物超電導線材１０ｅの外方に突出された金属安定化層８ｅを、第４の酸化物超電導線材１０ｆのはんだ層１２が挟み込むように、重ねて加熱し、１本の第３の酸化物超電導線材１０ｅと１本の第４の酸化物超電導線材１０ｆを接続し、接続部２２ｇ，２２ｈを形成する（第６工程）。
【００６９】
また、第４工程において、第３の酸化物超電導線材１０ｅの両端が金属安定化層８ｅを有していてもよい。本実施形態においては、２本の第４の酸化物超電導線材１０ｆを準備し、対向配置し、両端の金属安定化層８ｅを挟むようにして接続する形態とすることもできる。
【００７０】
また、第５工程において、超電導積層体５Ｂの代わりに、超電導積層体５を用いてもよい。即ち、第４の酸化物超電導線材１０ｆとして、最初から金属安定化層８を有さないものを用いてもよい。
かかる場合、第４の酸化物超電導線材１０ｆは、溝加工部１１を介して超電導積層体５を二つ折りにする際、第４の酸化物超電導線材１０ｆのはんだ層１２が内側となり、第３の酸化物超電導線材１０ｅの外方に突出された金属安定化層８ｅを挟むように、二つ折りにされてなるものである（図１３参照）。
次いで、第６工程において、第３の酸化物超電導線材１０ｅを１本準備し、第４の酸化物超電導線材１０ｆを１本準備し、第３の酸化物超電導線材１０ｅの外方に突出された金属安定化層８ｅを、第４の酸化物超電導線材１０ｆのはんだ層１２が挟み込むように、重ねて加熱し、１本の第３の酸化物超電導線材１０ｅと１本の第４の酸化物超電導線材１０ｆを接続し、接続部２２ｇ、２２ｈを形成する形態としてもよい。
【００７１】
このように、本実施形態の酸化物超電導線材の接続方法は、基材１から金属安定化層８までを有する第３の酸化物超電導線材１０ｅと、基材１から銀層７までを有する第４の酸化物超電導線材１０ｆとを、外方に突出された金属安定化層８ｅを介して接続する構成であり、金属安定化層８ｅと第４の酸化物超電導線材１０ｆが同じ長さであれば、酸化物超電導層３が外部から遮蔽された構成の酸化物超電導線材を段差が生じることなく接続することができる。
従って、コイル形状に巻線した際、段差による局所劣化が生じることなく、超電導特性に優れた酸化物超電導線材の接続体２０Ｅを提供できる。
【００７２】
本実施形態の酸化物超電導線材の接続構造体２０Ｅは、酸化物超電導層３が基材１に挟まれるように、超電導積層体５Ｄを二つ折りにしてなる第３の酸化物超電導線材１０ｅと、第３の酸化物超電導線材１０ｅの有する外方に突出された金属安定化層８ｅを介して、金属安定化層８を除去してなる第４の酸化物超電導線材１０ｆと、を接続してなる構成であるため、そのため、線材の全体の厚さを厚くすることなく、酸化物超電導層３が外部から遮蔽された構成の酸化物超電導線材１０ｅを段差が生じることなく接続された構成を実現できる。
従って、酸化物超電導層３への水分の浸入を抑えるので、酸化物超電導層３が水分によりダメージを受けることがなく、超電導特性が劣化することを防止でき、さらに段差を有しないので、コイル形状に巻線した際、段差のない円周状の円弧を描くことができ、線材に加わる応力は、線材全体に均一にかかるようになるため局所劣化が生じることがない。
【００７３】
以上、本発明の酸化物超電導線材の接続方法及び酸化物超電導線材の接続構造体について説明したが、上記実施形態は一例であって、本発明の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、例えばエネルギー貯蔵機、変圧器、モーター、発電機など、各種電力機器に用いられる酸化物超電導線材に利用することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１…基材、２…中間層、３…酸化物超電導層、５、５Ｂ、５Ｄ…超電導積層体、７…銀層、８、８ｅ…金属安定化層、１０、１０Ｂ、１０ａ、１０ａ’、１０ｂ、１０ｂ’、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ…酸化物超電導線材、１１、１１Ｂ…溝加工部、１２…はんだ層、１９…段差部、２０、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ…酸化物超電導線材の接続構造体、２１、２１ｅ…接続端、２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ、２２ｇ、２２ｈ…接続部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化物超電導線材の接続構造体及び酸化物超電導線材の接続方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年になって発見されたＲＥ−１２３系酸化物超電導体（ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−Ｘ：ＲＥはＹを含む希土類元素）は、液体窒素温度以上で超電導性を示し、電流損失が低いため、実用上極めて有望な素材とされており、これを線材に加工して電力供給用の導体あるいは磁気コイル等として使用することが要望されている。この酸化物超電導体を線材に加工するための方法として、金属基材テープ上に酸化物超電導層を形成する方法が研究されている。
【０００３】
酸化物超電導線材にあっては、酸化物超電導層上に薄い銀の安定化層を形成し、その上に銅などの良導電性金属材料からなる厚い安定化層を設けた２層構造の安定化層を積層する構造が採用されている。前記銀の安定化層は、酸化物超電導層を水分から保護する目的のためにも設けられており、銅の安定化層は、酸化物超電導層が外乱を受けて超電導状態から常電導状態に遷移しようとしたとき、該酸化物超電導層の電流を転流させるバイパスとして機能させ、酸化物超電導線材を電気的に保護するための目的で設けられている。
【０００４】
このような酸化物超電導線材を実用機器に応用するためには、酸化物超超電導導体を接続する技術の開発が要望されている。
従来の酸化物超電導線材の接続方法としては、はんだにより安定化層の外表面側同士を貼り合わせる方法や、安定化層同士を接触させ、熱を加えることにより、拡散接合させる方法が提案されている（特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２３４９５７号公報
【特許文献２】特開２００７−１２５８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された方法により接続された接続構造体は、接続部分の線材に段差が生じてしまうため、線材をコイル状に巻き線加工すると、段差部分の上側にある線材に負荷がかかり、その部分で超電導特性が劣化してしまうおそれがある。
特許文献２に開示された方法により接続された接続構造体おいても、接続するために別の線材を張り合わせる構造であるため、特許文献１に開示された方法と同様に、線材に段差が生じてしまう。
【０００７】
本発明は、以上のような従来の実情に鑑みなされたものであり、段差を発生させることなく接続が可能であり、接続部分の酸化物超電導層への水分の浸入を抑えることができる酸化物超電導線材の接続構造体及び酸化物超電導線材の接続方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の酸化物超電導線材の接続構造体は、基材と、中間層と、酸化物超電導層と、銀層と、がこの順に積層されてなる超電導積層体が、銀層から基材まで達する溝加工部を介し、はんだ層を挟んで二つ折りにされ、この二つ折りに重ねられた超電導積層体のうち一方の接続端近傍の基材から銀層までをはんだ層が露出するように除去された少なくとも２本の第１の酸化物超電導線材が、前記露出させたはんだ層同士を一体化して接続されてなることを特徴とする。
本発明の酸化物超電導線材の接続構造体は、酸化物超電導層が基材に挟まれるように、超電導積層体が二つ折りにされ、この二つ折りに重ねられた超電導積層体のうち一方の接続端近傍の基材から銀層までをはんだ層が露出するように除去してなる第１の酸化物超電導線材同士が接続されてなる構成である。
そのため、線材の全体の厚さを厚くすることなく、酸化物超電導層が外部から遮蔽された構成の酸化物超電導線材を段差が生じることなく接続された構成を実現できる。
従って、酸化物超電導層への水分の浸入を抑えるので、酸化物超電導層が水分によりダメージを受けることがなく、超電導特性が劣化することを防止でき、さらに段差を有しないので、コイル形状に巻線した際、局所劣化が生じることがない。
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の酸化物超電導線材の接続構造体は、基材と、中間層と、酸化物超電導層と、銀層と、がこの順に積層されてなる超電導積層体が、銀層から基材まで達する溝加工部を介し、はんだ層を挟んで二つ折りにされ、この二つ折りに重ねられた超電導積層体のうち一方の接続端近傍の基材から銀層までをはんだ層が露出するように除去されて第１の酸化物超電導線材が構成され、基材と、中間層と、酸化物超電導層と、銀層と、がこの順に積層されて第２の酸化物超電導線材が構成され、前記少なくとも２本の第１の酸化物超電導線材の前記接続端が対向配置され、
前記第１の酸化物超電導線材の露出されたはんだ層と前記第２の酸化物超電導線材が接続されてなることを特徴とする。
本発明の酸化物超電導線材の接続構造体は、接続端近傍の基材から銀層までをはんだ層が露出するように除去してなる２本の第１の酸化物超電導線材に対し、はんだ層露出部分の段差を埋めるように、１本の第２の酸化物超電導線材を接続しているため、線材の全体の厚さを厚くすることなく、酸化物超電導層が外部から遮蔽された構成の酸化物超電導線材を段差が生じることなく接続された構成を実現できる。
従って、酸化物超電導層への水分の浸入を抑えるので、酸化物超電導層が水分によりダメージを受けることがなく、超電導特性が劣化することを防止でき、さらに段差を有しないので、コイル形状に巻線した際、局所劣化が生じることがない。
【００１０】
また、本発明の酸化物超電導線材の接続構造体において、前記酸化物超電導線材は、銀層上に更に金属安定化層が積層されたものとすることもできる。
この場合、酸化物超電導層のはんだ層側の面に銀層と金属安定化層を備える構成となるため、酸化物超電導層を安定化する効果が更に高まる。また、酸化物超電導層のはんだ層側の面が銀層、および金属安定化層により積層される構成となり、さらに効果的に酸化物超電導層への水分の浸入を抑えるので、酸化物超電導層が水分によりダメージを受けることがなくなり、超電導特性が劣化することをより確実に防止できる。
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の酸化物超電導線材の接続構造体は、基材と、中間層と、酸化物超電導層と、銀層と、金属安定化層と、がこの順に積層されてなる超電導積層体が、金属安定化層から基材まで達する溝加工部を介し、はんだ層を挟んで二つ折りにされて、第３の酸化物超電導線材が構成され、前記第３の酸化物超電導線材の接続端の金属安定化層が、基材の接続端から外方に所定長さ延出されるとともに、基材と、中間層と、酸化物超電導層と、銀層と、金属安定化層と、がこの順に積層されてなる超電導積層体が、金属安定化層から基材まで達する溝加工部を介し、はんだ層を挟んで二つ折りにされ、接続端近傍の金属安定化層が除去され、露出した銀層上にはんだ層が形成されて、第４の酸化物超電導線材が構成され、
第４の酸化物超電導線材の二つ折り部分に前記第３の酸化物超電導線材の金属安定化層の延出部分が挟まれてはんだ層により接続されてなることを特徴とする。
本発明の酸化物超電導線材の接続方法は、酸化物超電導層が基材に挟まれるように、超電導積層体を二つ折りにしてなる第３の酸化物超電導線材と、該第３の酸化物超電導線材の接続端の金属安定化層を介して、超電導積層体を二つ折りにし、接続端近傍の金属安定化層が除去されてなる第４の酸化物超電導線材と、を接続してなる構成であるため、線材の全体の厚さを厚くすることなく、酸化物超電導層が外部から遮蔽された構成の酸化物超電導線材を段差が生じることなく接続された構成を実現できる。
従って、酸化物超電導層への水分の浸入を抑えるので、酸化物超電導層が水分によりダメージを受けることがなく、超電導特性が劣化することを防止でき、さらに段差を有しないので、コイル形状に巻線した際、局所劣化が生じることがない。
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明の酸化物超電導線材の接続方法は、基材と、中間層と、酸化物超電導層と、銀層と、がこの順に積層されてなる超電導積層体が、銀層から基材まで達する溝加工部を介し、はんだ層を挟んで二つ折りにされてなる酸化物超電導線材において、二つ折りに重ねられた超電導積層体のうち一方の接続端近傍の基材から銀層までをはんだ層が露出するように除去し、第１の酸化物超電導線材を得る第１工程と、前記第１の酸化物超電導線材を少なくとも２本準備し、各々の第１の酸化物超電導線材の接続端について露出させたはんだ層同士を重ねて加熱しはんだ層同士を一体化し、前記第１の酸化物超電導線材同士を接続する第２工程と、を備えることを特徴とする。
本発明の酸化物超電導線材の接続方法は、酸化物超電導層が基材に挟まれるように、超電導積層体を二つ折りにして酸化物超電導線材を得た後、その酸化物超電導線材の接続端近傍の基材から銀層までをはんだ層が露出するように除去して得られた第１の酸化物超電導線材同士を接続する構成である。
前記接続方法は、第１の酸化物超電導線材において、基材から銀層までを除去して露出したはんだ層同士を重ねて加熱し、第１の酸化物超電導線材同士を接続する構成であるため、酸化物超電導層が外部から遮蔽された構成の酸化物超電導線材を段差が生じることなく接合することができる。
従って、コイル形状に巻線した際、段差による局所劣化が生じることなく、超電導特性に優れた酸化物超電導線材の接続体を提供できる。
【００１３】
上記課題を解決するため、本発明の酸化物超電導線材の接続方法は、基材と、中間層と、酸化物超電導層と、銀層と、がこの順に積層されてなる超電導積層体が、銀層から基材まで達する溝加工部を介し、はんだ層を挟んで二つ折りにされてなる酸化物超電導線材において、二つ折りに重ねられた超電導積層体のうち一方の接続端近傍の基材から銀層までをはんだ層が露出するように除去し、第１の酸化物超電導線材を得る第１工程と、前記第１の酸化物超電導線材を少なくとも２本準備し、基材と、中間層と、酸化物超電導層と、銀層と、がこの順に積層されてなる第２の酸化物超電導線材を少なくとも１本準備し、前記少なくとも２本の第１の酸化物超電導線材の前記接続端を対向配置し、前記露出させたはんだ層に対し、前記第２の酸化物超電導線材の銀層を重ねて加熱し、前記少なくとも２本の第１の酸化物超電導線材と前記少なくとも１本の第２の酸化物超電導線材を接続する第３工程と、を備えることを特徴とする。
本発明の酸化物超電導線材の接続方法は、対向配置した第１の酸化物超電導線材の露出させたはんだ層に対し、前記第２の酸化物超電導線材の銀層を重ねてはんだ層の部分の段差を埋めてから加熱し、前記第１の酸化物超電導線材と第２の酸化物超電導線材を接続する構成であるため、酸化物超電導層が外部から遮蔽された構成の酸化物超電導線材を段差が生じることなく接合することができる。
従って、コイル形状に巻線した際、段差による局所劣化が生じることなく、超電導特性に優れた酸化物超電導線材の接続体を提供できる。
【００１４】
また、本発明の酸化物超電導線材の接続方法は、前記酸化物超電導線材が、銀層上に更に金属安定化層が積層されたものとすることもできる。
この場合、酸化物超電導層のはんだ層側の面に銀層と金属安定化層を形成する構成となるため、酸化物超電導層を安定化する効果が更に向上した酸化物超電導線材の接続体を提供できる。
また、酸化物超電導層のはんだ層側の面が銀層、および金属安定化層により積層される構成の酸化物超電導線材の接続体が製造できるため、さらに効果的に酸化物超電導層への水分の浸入を抑えるので、酸化物超電導層が水分によりダメージを受けて超電導特性が劣化することをより確実に防ぐことができる酸化物超電導線材の接続体を提供できる。
【００１５】
上記課題を解決するため、本発明の酸化物超電導線材の接続方法は、基材と、中間層と、酸化物超電導層と、銀層と、金属安定化層と、がこの順に積層されてなる超電導積層体が、金属安定化層から基材まで達する溝加工部を介し、はんだ層を挟んで二つ折りにされてなる酸化物超電導線材において、接続端側の金属安定化層が基材の外方に突出された第３の酸化物超電導線材を得る第４工程と、
基材と、中間層と、酸化物超電導層と、銀層と、金属安定化層と、がこの順に積層されてなる超電導積層体の金属安定化層側を、該超電導積層体の幅方向の中間部から長手方向に沿って金属安定化層から基材に達するように溝加工して溝加工部を設け、該溝加工部が設けられた前記金属安定化層側の上面にはんだ層を形成し、該はんだ層が内側となるように、前記溝加工部を介して前記超電導積層体を二つ折りにし、接続端近傍の金属安定化層を除去し、露出した銀層上にはんだ層を形成し、第４の酸化物超電導線材を得る第５工程と、
前記第３の酸化物超電導線材を少なくとも１本準備し、前記第４の酸化物超電導線材を少なくとも１本準備し、第３の酸化物超電導線材の外方に突出された金属安定化層を、前記第４の酸化物超電導線材の露出した銀層上に形成したはんだ層が挟み込むように、重ねて加熱し、前記少なくとも１本の第３の酸化物超電導線材と前記少なくとも１本の第４の酸化物超電導線材を接続する第６工程と、
を備えることを特徴とする。
本発明の酸化物超電導線材の接続方法は、酸化物超電導層が基材に挟まれるように、超電導積層体を二つ折りにして、接続端側の金属安定化層が基材の外方に突出された第３の酸化物超電導線材を得た後、その第３の酸化物超電導線材の外方に突出された金属安定化層を挟むように、超電導積層体を二つ折りにし、第４の酸化物超電導線材を得ると同時に、前記外方に突出された金属安定化層を介して、第３の酸化物超電導線材と第４の酸化物超電導線材とを接続する構成であるため、酸化物超電導層が外部から遮蔽された構成の酸化物超電導線材を段差が生じることなく接合することができる。
従って、コイル形状に巻線した際、段差による局所劣化が生じることなく、超電導特性に優れた酸化物超電導線材の接続体を提供できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、接続部分に段差を発生させることなく、酸化物超電導層への水分の浸入を抑えることができる酸化物超電導線材の接続構造体及び酸化物超電導線材の接続方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る接続構造体の第１実施形態に用いられる酸化物超電導線材を示す断面斜視図である。
【図２】本発明に係る接続構造体の第１実施形態に用いられる超電導積層体を示す断面斜視図である。
【図３】第１実施形態に用いられる酸化物超電導線材の製造方法の一例を説明する図である。
【図４】本発明に係る酸化物超電導線材の接続方法の第１実施形態の一例を説明する図である。
【図５】本発明に係る酸化物超電導線材の接続方法の第１実施形態の一例を説明する図である。
【図６】本発明に係る接続構造体の第２実施形態に用いられる超電導積層体を示す断面斜視図である。
【図７】本発明に係る接続構造体の第２実施形態に用いられる酸化物超電導線材を示す断面斜視図である。
【図８】第２実施形態に用いられる酸化物超電導線材の製造方法の一例を説明する図である。
【図９】本発明に係る酸化物超電導線材の接続方法の第２実施形態の一例を説明する図である。
【図１０】本発明に係る酸化物超電導線材の接続方法の第２実施形態の一例を説明する図である。
【図１１】本発明に係る酸化物超電導線材の接続方法の第３実施形態の一例を説明する図である。
【図１２】本発明に係る酸化物超電導線材の接続方法の第４実施形態の一例を説明する図である。
【図１３】本発明に係る酸化物超電導線材の接続方法の第５実施形態の一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る酸化物超電導線材の接続方法、及び酸化物超電導線材の接続構造体(以下、接続構造体ということもある。)の実施形態について、図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明に係る接続構造体の第１実施形態に用いられる酸化物超電導線材を示す断面斜視図である。図１に示すように、本実施形態に用いられる酸化物超電導線材１０は、酸化物超電導層３を基材１で挟むように、溝加工部１１を介して、基材１を二つ折りにしてなる構造となっている。
【００１９】
図２は、本発明に係る接続構造体の第１実施形態に用いられる超電導積層体５の断面斜視図である。
図２に示す超電導積層体５は、基材１の上に中間層２と酸化物超電導層３と銀層７が順次積層された構造となっている。
【００２０】
＜酸化物超電導線材＞
基材１は、通常の超電導線材の基材として使用し得るものであれば良く、長尺のプレート状、シート状又はテープ状であることが好ましく、耐熱性の金属からなるものが好ましい。耐熱性の金属の中でも、合金が好ましく、ニッケル（Ｎｉ）合金又は銅（Ｃｕ）合金がより好ましい。中でも、市販品であればハステロイ（商品名、ヘインズ社製）が好適であり、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）等の成分量が異なる、ハステロイＢ、Ｃ、Ｇ、Ｎ、Ｗ等のいずれの種類も使用できる。また、基材１としてニッケル（Ｎｉ）合金などに集合組織を導入した配向金属基材を用い、その上に中間層２および酸化物超電導層３を形成してもよい。
基材１の厚さは、目的に応じて適宜調整すれば良く、通常は、１０〜５００μｍであることが好ましい。
【００２１】
中間層２は、酸化物超電導層３の結晶配向性を制御し、基材１中の金属元素の酸化物超電導層３への拡散を防止するものである。さらに、基材１と酸化物超電導層３との物理的特性（熱膨張率や格子定数等）の差を緩和するバッファー層として機能し、その材質は、物理的特性が基材１と酸化物超電導層３との中間的な値を示す金属酸化物が好ましい。中間層２の好ましい材質として具体的には、Ｇｄ２Ｚｒ２Ｏ７、ＭｇＯ、ＺｒＯ２−Ｙ２Ｏ３（ＹＳＺ）、ＳｒＴｉＯ３、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｚｒ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３等の金属酸化物が例示できる。
中間層２は、単層でも良いし、複数層でも良い。
【００２２】
さらに、本実施形態において、中間層２は、基材１側に拡散防止層とベッド層が積層された複数層構造でもよい。この場合、基材１とベッド層との間に拡散防止層が介在された構造となる。拡散防止層は、基材１の構成元素拡散を防止する目的で形成されたもので、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、あるいは希土類金属酸化物等から構成され、その厚さは例えば１０〜４００ｎｍである。基材１とベッド層との間に拡散防止層を介在させる場合の例としては、拡散防止層としてＡｌ２Ｏ３、ベッド層としてＹ２Ｏ３を用いる組み合わせを例示することができる。
【００２３】
また中間層２は、前記金属酸化物層の上に、さらにキャップ層が積層された複数層構造でも良い。キャップ層は、酸化物超電導層３の配向性を制御する機能を有するとともに、酸化物超電導層３を構成する元素の中間層２への拡散や、酸化物超電導層３積層時に使用するガスと中間層２との反応を抑制する機能等を有するものである。
【００２４】
キャップ層の材質は、上記機能を発現し得るものであれば特に限定されないが、好ましいものとして具体的には、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｚｒ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３等が例示できる。
【００２５】
中間層２の厚さは、目的に応じて適宜調整すれば良いが、通常は、０．１〜５μｍである。
【００２６】
中間層２は、スパッタ法、イオンビームアシスト蒸着法（以下、ＩＢＡＤ法と略記する）等の物理的蒸着法；化学気相成長法（ＣＶＤ法）；塗布熱分解法（ＭＯＤ法）；溶射等、酸化物薄膜を形成する公知の方法で積層できる。特に、ＩＢＡＤ法で形成された前記金属酸化物層は、結晶配向性が高く、酸化物超電導層３やキャップ層の結晶配向性を制御する効果が高い点で好ましい。ＩＢＡＤ法とは、蒸着時に、結晶の蒸着面に対して所定の角度でイオンビームを照射することにより、結晶軸を配向させる方法である。通常は、イオンビームとして、アルゴン（Ａｒ）イオンビームを使用する。
【００２７】
酸化物超電導層３は通常知られている組成の酸化物超電導体からなるものを広く適用することができ、ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏｙ（ＲＥはＹ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｒ、Ｇｄ等の希土類元素を表す）なる材質のもの、具体的には、Ｙ１２３（ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｙ）又はＧｄ１２３（ＧｄＢａ２Ｃｕ３Ｏｙ）を例示することができる。また、その他の酸化物超電導体、例えば、Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａｎ−１ＣｕｎＯ４＋２ｎ＋δなる組成等に代表される臨界温度の高い他の酸化物超電導体からなるものを用いても良いのは勿論である。
酸化物超電導層３は、スパッタ法、真空蒸着法、レーザ蒸着法、電子ビーム蒸着法等の物理的蒸着法；化学気相成長法（ＣＶＤ法）；塗布熱分解法（ＭＯＤ法）等で積層でき、なかでもレーザ蒸着法が好ましい。
酸化物超電導層３の厚みは、０．５〜５μｍ程度であって、均一な厚みであることが好ましい。
【００２８】
酸化物超電導層３の上面を覆うように形成されている銀層７は、スパッタ法などの気相法により成膜されており、その厚さを１〜３０μｍ程度とされる。
銀層７を備える構成とする理由としては、銀は良導電性かつ酸化物超電導層３と接触抵抗が低くなじみの良い点、及び、酸化物超電導層３に酸素をドープするアニール工程においてドープした酸素を酸化物超電導層３から逃避し難くする性質を有する点を挙げることができる。
【００２９】
本実施形態に用いられる酸化物超電導線材１０の詳細は後述するが、図１に示されるように、酸化物超電導線材１０は、超電導積層体５の銀層７側に、該超電導積層体５の幅方向の中間部から長手方向に沿って銀層７から基材１に達するように溝加工部１１が設けられ、溝加工部１１が設けられた銀層７側の上面に被着するようにはんだ層１２が積層され、はんだ層１２が内側となるように溝加工部１１を介して超電導積層体５が二つ折りにされてなる。
すなわち、酸化物超電導線材１０は、基材１と中間層２と酸化物超電導層３と銀層７がこの順に積層されてなる超電導積層体５が、銀層７から基材１まで達する溝加工部１１を介し、はんだ層１２を挟んで二つ折りにされてなる構造となっている。
【００３０】
次に図３を参照して、本実施形態に用いられる酸化物超電導線材１０の製造方法について説明する。
本実施形態に用いられる酸化物超電導線材１０の製造方法は、基材１と、中間層２と、酸化物超電導層３と、銀層７と、がこの順に積層されてなる超電導積層体５を準備する工程Ａと、超電導積層体５の銀層７側を、該超電導積層体５の幅方向の中間部から長手方向に沿って銀層７から基材１に達するように溝加工して溝加工部１１を設ける工程Ｂと、溝加工部１１が設けられた銀層７側の上面にはんだ層１２を形成する工程Ｃと、はんだ層１２が内側となるように、溝加工部１１を介して超電導積層体５を二つ折りにする工程Ｄと、二つ折りにされた超電導積層体５を加熱してはんだ層１２を溶融凝固させて超電導積層体５を固定する工程Ｅと、を備える。
【００３１】
まず、前述した超電導積層体５を準備する（工程Ａ）。一例として、基材１上にスパッタ法で拡散防止層とベッド層を形成した後、このベッド層の上にＩＢＡＤ法で中間層２を形成し、さらにＰＬＤ法でキャップ層と酸化物超電導層３を形成し、次に、酸化物超電導層３の上面に銀層７を形成して超電導積層体５を作製する。
銀層７の形成方法は特に限定されず従来公知の方法を適用できるが、気相法により形成することが好ましい。
【００３２】
次に、超電導積層体５の銀層７側を、超電導積層体５の幅方向の中間部から長手方向に沿って銀層７から基材１に達するように溝加工して溝加工部１１を設ける（工程Ｂ）。溝加工部１１の形成方法は特に限定されず従来公知の方法を適用できるが、レーザー又は回転刃により形成することが好ましい。図３に示すように、レーザー加工機１３を用いる場合には、加工時に超電導積層体５が応力や圧力により変形するおそれがない。レーザーの出力や回転刃の厚さを調整することで容易に溝加工部１１の幅及び深さを調整できる。また、超電導積層体５の搬送速度を変えることにより、更に正確な調節が可能となる。
溝加工部１１の幅は、２０〜１００μｍ程度とされ、溝加工部１１の深さは、基材１の厚さの１／３〜１／２程度の深さに達する程度とされる。
溝加工部１１を設けずに基材１を二つ折りにすると、酸化物超電導層３の折り曲げ部分に不定形のクラックが多数生じてしまうので、酸化物超電導線材１０の超電導特性が劣化してしまう。一方、溝加工部１１を設けることにより、超電導積層体５を二つ折りにする際、酸化物超電導層３に不用なクラックが生じないので、超電導特性の劣化を抑制した酸化物超電導線材１０を提供することができる。
【００３３】
次に溝加工部１１が設けられた銀層７側の上面にはんだ層１２を形成する（工程Ｃ）。はんだ層１２の厚さは、２０〜３０μｍ程度とされる。はんだ層は、はんだテープを被着させたものであっても、はんだ層を塗布することによって形成したものであってもよい。また、はんだ層の材料として錫、錫−銀系合金や錫−ビスマス系合金等を適宜用いることができる。
【００３４】
次にはんだ層１２が内側となるように、溝加工部１１を介して超電導積層体５を二つ折りにする（工程Ｄ）。溝加工部１１を介することにより超電導積層体５を折り曲げやすくすることができる。尚、上述したように、折り曲げの観点から基材１の厚さの１／３〜１／２程度の深さに達するように溝加工部１１を設けることが好ましい。
【００３５】
次に二つ折りにされた超電導積層体５を加熱してはんだ層１２を溶融凝固させて超電導積層体５を固定する（工程Ｅ）。
以上の工程により、酸化物超電導線材１０を製造できる。
【００３６】
＜酸化物超電導線材の接続構造体＞
次に本実施形態の酸化物超電導線材１０ａの接続方法、及び接続構造体２０について説明する。
まず、第１の酸化物超電導線材１０ａを得る（第１工程）。図３を用いて説明したように、超電導積層体５を二つ折りにし、二つ折りにされた超電導積層体５を加熱してはんだ層１２を溶融凝固させて超電導積層体５を固定し、酸化物超電導線材１０を製造する。
次いで、図４において、酸化物超電導線材１０の接続端２１から、長手方向１０〜５００ｍｍに接続端２１と平行に切れ込みを入れ、加熱をし、二つ折りにした酸化物超電導線材１０の層全体の半分に相当する基材１から銀層７までを広げる。そして、広げた部分をはんだ層１２が露出するように除去し、段差部１９を有する第１の酸化物超電導線材１０ａを作製する。
【００３７】
次いで、第１の酸化物超電導線材１０ａを２本準備し、第１の酸化物超電導線材１０ａの段差部１９のはんだ層１２同士を重ねて、段差部１９同士を互い違いにして段差を打ち消すように重ねてから加熱し、はんだ層１２同士を一体化し、２本の第１の酸化物超電導線材１０ａ同士を接続し、接続部２２を形成する（第２工程）。
【００３８】
本実施形態においては、２本の第１の酸化物超電導線材１０ａを、超電導積層体を二つ折りに重ねることにより生じた折り目が同じ側になるように接続しているが、図５に示されるように、第１工程において、二つ折りに重ねられた超電導積層体のうち除去される部分が、上半分と下半分とで互いに異なる２種類の第１の酸化物超電導線材１０ａ,１０ａ’を用意し、第２工程において、２本の第１の酸化物超電導線材１０ａ,１０ａ’をその折り目が互いに反対側になるように接続する形態とすることもできる。
【００３９】
また、第１工程において、酸化物超電導線材１０の両端を接続端２１とし、両端のはんだ層１２を露出させてもよい。本実施形態においては、かかる酸化物超電導線材の両端に、片端のはんだ層１２が露出した第１の酸化物超電導線材１０ａをそれぞれ接続する形態とすることもできる。
また、かかる形態において、用いる酸化物超電導線材の数を適宜調整することにより、更に長尺の接合体を得ることができる。
【００４０】
従って、酸化物超電導層３を外部から遮蔽した構成の酸化物超電導線材１０を段差が生じることなく接合することができるので、コイル形状に巻線した際、段差のない円周状の円弧を描くことができる。そして、線材に加わる応力は、線材全体に均一にかかるようになるため、局所劣化が生じることなく、超電導特性に優れ、線材の全体の厚さを必要以上に厚くすることなく、酸化物超電導層３を外部から遮蔽した構成の酸化物超電導線材１０ａの接続体２０を提供できる。
また、万一、銀層７の一部が剥離して剥離部が形成され、酸化物超電導層３の一部が露出している場合にも、溶融したはんだ層１２により銀層７の剥離部が埋められ、酸化物超電導層３を外部から遮蔽する構造を実現できる。
よって、酸化物超電導層３への水分の浸入を抑えるので、酸化物超電導層３が水分によりダメージを受けることがなく、超電導特性の劣化を防止する酸化物超電導線材１０ａの接続体２０を提供できる。
【００４１】
また、本実施形態の酸化物超電導線材１０ａの接続構造体２０は、基材１を酸化物超電導層３より外側に位置した構成である。
従って、酸化物超電導層３が基材１により外部から遮蔽された構成を実現できるので、外部からの衝撃によるダメージを受けることがなく、超電導特性が劣化することを防止できる。
【００４２】
また、本実施形態の酸化物超電導線材１０ａの接続構造体２０は、基材１と中間層２と酸化物超電導層３と銀層７がこの順に積層されてなる超電導積層体５が、銀層７から基材１まで達する溝加工部１１を介し、はんだ層１２を挟んで二つ折りにされてなる構成である。そのため、酸化物超電導層３は、酸化物超電導線材１０ａの中立軸の近くに位置し、引張応力及び圧縮応力を受けにくい。従って、線材を巻胴などに巻回してコイル加工して超電導コイルとする際に、線材の表裏を考慮する必要がないため、本実施形態の接続構造体２０を備えた酸化物超電導線材１０ａを超電導コイルとして好適に用いることができる。
【００４３】
さらに、本実施形態の酸化物超電導線材１０ａの接続構造体２０は、上記の如くはんだ層１２のみが積層された超電導積層体５を、二つ折りにしてなる構成であるため、線材の小型化が可能であり、線材をコイル加工して超電導コイルとする際にも巻回しに要する時間を短縮でき、取り扱い性が良好である。
【００４４】
［第２実施形態］
＜酸化物超電導線材＞
図６は、本発明に係る接続構造体の第２実施形態に用いられる超電導積層体５Ｂを示す断面斜視図である。
図６に示す超電導積層体５Ｂは、基材１の上に、中間層２と、酸化物超電導層３と、銀層７と、を順次積層し、この銀層７上に、金属安定化層８が積層された構造となっている。
また、図７は、本発明に係る接続構造体の第２実施形態に用いられる酸化物超電導線材１０Ｂを示す断面斜視図である。
【００４５】
酸化物超電導線材１０Ｂに用いられる超電導積層体５Ｂは、酸化物超電導線材１０に用いられる超電導積層体５の構成に加え、酸化物超電導層３の上面に形成された銀層７の上に金属安定化層８が積層された構成となっている。図７において、上記第１実施形態における酸化物超電導線材１０と同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００４６】
金属安定化層８は、良導電性の金属材料からなり、酸化物超電導層３が超電導状態から常電導状態に遷移しようとした時に、銀層７とともに、酸化物超電導層３の電流が転流するバイパスとして機能する。
金属安定化層８を構成する金属材料としては、良導電性を有するものであればよく、特に限定されないが、銅、黄銅（Ｃｕ−Ｚｎ合金）、Ｃｕ−Ｎｉ合金等の銅合金、ステンレス等の比較的安価な材質からなるものを用いることが好ましく、中でも高い導電性を有し、安価であることがら銅製が好ましい。
なお、酸化物超電導線材１０Ｂを超電導限流器に使用する場合は、金属安定化層８は抵抗金属材料より構成され、Ｎｉ−Ｃｒ等のＮｉ系合金などを使用できる。
【００４７】
金属安定化層８の形成方法は特に限定されず、例えば、銅などの良導電性材料よりなる金属テープをはんだなどの接合剤を介して銀層７上に積層することにより形成できる。
金属安定化層８の厚さは特に限定されず、適宜調整可能であるが、１０〜３００μｍとすることが好ましい。下限値以上とすることにより酸化物超電導層３を安定化する一層高い効果が得られ、上限値以下とすることにより酸化物超電導線材１０Ｂを薄型化できる。
【００４８】
酸化物超電導線材１０Ｂは、超電導積層体５Ｂの金属安定化層８側に、該超電導積層体５Ｂの幅方向の中間部から長手方向に沿って金属安定化層８から基材１に達するように溝加工部１１Ｂが設けられ、溝加工部１１Ｂが設けられた金属安定化層８側の上面に被着するようにはんだ層１２が積層され、はんだ層１２が内側となるように溝加工部１１Ｂを介して超電導積層体５Ｂが二つ折りにされてなる。
すなわち、酸化物超電導線材１０Ｂは、はんだ層１２と銀層７との間に金属安定化層８が介在されてなる構造となっている。
従って、酸化物超電導線材１０Ｂは、酸化物超電導層が積層された超電導積層体の外周全面に銀の安定化層を設け、さらに銅の安定化層を設けた構造と比較して、線材の全体の厚さが厚くならず、臨界電流密度が低くなってしまうおそれがない。
【００４９】
次に図８を参照して、本実施形態に用いられる酸化物超電導線材１０Ｂの製造方法について説明する。
本実施形態に用いられる酸化物超電導線材１０Ｂの製造方法は、まず、前述の第１実施形態に用いられた酸化物超電導線材１０の製造方法の工程Ａにおいて、銀層７を積層した後に、銀層７上に金属安定化層８を積層して超電導積層体５Ｂを準備する。
次いで、前述の酸化物超電導線材１０の製造方法の工程Ｂにおいて、超電導積層体５Ｂの金属安定化層８側を、該超電導積層体５Ｂの幅方向の中間部から長手方向に沿って銀層７から基材１に達するように溝加工して溝加工部１１Ｂを設ける。
次いで、前述の酸化物超電導線材１０の製造方法の工程Ｃにおいて、溝加工部１１Ｂが設けられた金属安定化層８側の上面にはんだ層１２を形成する。
その後、前述の酸化物超電導線材１０の製造方法の工程Ｄ及び工程Ｅと同様の工程を行う。
以上の工程により、本実施形態に用いられる酸化物超電導線材１０Ｂを製造できる。
【００５０】
工程Ａにおいて、金属安定化層８を金属テープの貼り合わせにより形成することができる。金属テープの厚さを調整することで容易に金属安定化層８の厚さを調整できるので、酸化物超電導層３を安定化するに充分な厚さを確保しやすく、安定化効果が高い酸化物超電導線材１０Ｂとなる。
次いで、工程Ｂにおいて、超電導積層体５Ｂの金属安定化層８側を溝加工して溝加工部１１Ｂを設けるが、前述の酸化物超電導線材１０の製造方法の第２工程と第３工程の間に、折り曲げ後の超電導積層体５Ｂの幅と同じ幅の金属テープ２枚を、溝加工部１１Ｂを覆わないように銀層７に貼り合わせてもよい。
【００５１】
また、工程Ａにおいて、金属安定化層８は、電気めっきによりすることもできる。金属安定化層８を構成する材質としては、良導電性の金属が好ましく、Ｃｕ、Ａｌなどが挙げられ、高い導電性を有するためＣｕが特に好ましい。金属安定化層８の厚さは特に限定されず、適宜変更可能であるが、１０〜１００μｍ程度とすることができ、２０μｍ以上１００μｍ以下とすることが好ましく、２０μｍ以上５０μｍ以下とすることがより好ましい。
金属安定化層８の厚さを１０μｍ以上とすることにより酸化物超電導層３を安定化する一層高い効果が得られ、１００μｍ以下とすることにより酸化物超電導線材１０Ｂを薄型化できる。
【００５２】
＜酸化物超電導線材の接続構造体＞
次に、本実施形態の酸化物超電導線材１０ｂの接続方法、及び接続構造体２０Ｂについて説明する。
まず、第１の酸化物超電導線材１０ｂを得る（第１工程）。図８を用いて説明したように、超電導積層体５Ｂを二つ折りにし、二つ折りにされた超電導積層体５を加熱してはんだ層１２を溶融凝固させて超電導積層体５を固定し、酸化物超電導線材１０Ｂを製造する。
次いで、図９において、酸化物超電導線材１０Ｂの接続端２１から、長手方向１０〜５００ｍｍに接続端２１と平行に切れ込みを入れ、加熱をし、二つ折りにした酸化物超電導線材１０の層全体の半分に相当する基材１から金属安定化層８までを広げる。そして、広げた部分をはんだ層１２が露出するように除去し、段差部１９を有する第１の超電導積層体１０ｂを作製する。
【００５３】
次いで、第１の酸化物超電導線材１０ｂを２本準備し、第１の酸化物超電導線材１０ｂの段差部１９のはんだ層１２同士を重ねて、段差部１９同士を互い違いにして段差を打ち消すように重ねてから加熱し、はんだ層１２同士を一体化し、２本の第１の酸化物超電導線材１０ｂ同士を接続し、接続部２２を形成する（第２工程）。
【００５４】
本実施形態においては、２本の第１の酸化物超電導線材１０ｂを、超電導積層体を二つ折りに重ねることにより生じた折り目が同じ側になるように接続しているが、図１０に示されるように、第１工程において、二つ折りに重ねられた超電導積層体のうち除去される部分が、上半分と下半分とで互いに異なる２種類の第１の酸化物超電導線材１０ｂ,１０ｂ’を用意し、第２工程において、２本の第１の酸化物超電導線材１０ｂ,１０ｂ’をその折り目が互いに反対側になるように接続する形態とすることもできる。
【００５５】
また、第１工程において、酸化物超電導線材１０の両端を接続端２１とし、両端のはんだ層１２を露出させてもよい。本実施形態においては、かかる酸化物超電導線材の両端に、片端のはんだ層１２が露出した第１の酸化物超電導線材１０ｂをそれぞれ接続する形態とすることもできる。
また、かかる形態において、用いる酸化物超電導線材の数を適宜調整することにより、更に長尺の接合体を得ることができる。
【００５６】
本実施形態の酸化物超電導線材１０ｂの接続方法は、酸化物超電導層３のはんだ層１２側の面に銀層７と金属安定化層８を形成する構成となるため、酸化物超電導層３を安定化する効果が更に向上した酸化物超電導線材１０ｂの接続体２０Ｂを提供できる。
また、酸化物超電導層３のはんだ層１２側の面が銀層７、および金属安定化層８により積層される構成の酸化物超電導線材１０ｂの接続体２０Ｂが製造できるため、さらに効果的に酸化物超電導層３への水分の浸入を抑えるので、酸化物超電導層３が水分によりダメージを受けて超電導特性が劣化することをより確実に防ぐことができる酸化物超電導線材１０ｂの接続体２０Ｂを提供できる。
【００５７】
本実施形態の酸化物超電導線材１０ｂの接続方法は、前述した酸化物超電導線材１０ｂの製造方法の工程Ａにおいて、銀層７上に金属テープを貼り合わせることにより、又は銀層７を金属でめっきするにより銀層７上に金属安定化層８を積層する工程を有する構成とすることもできる。
金属安定化層８を金属テープの貼り合わせにより形成する場合、金属テープの厚さを調整することで容易に金属安定化層８の厚さを調整できるので、酸化物超電導層３を安定化するに充分な厚さを確保しやすく、安定化効果が高い酸化物超電導線材１０ｂを製造することができる。また、金属安定化層８をめっきにより形成する場合、銀層７の表面を覆うように金属安定化層８を形成する工程を有する構成となる。そのため、超電導積層体５Ｂを外部からより効果的に遮蔽することができるので、水分による酸化物超電導層３の劣化をさらに確実に抑制する酸化物超電導線材１０ｂの接続体２０を提供できる。
【００５８】
［第３実施形態］
＜酸化物超電導線材の接続構造体＞
次に図１１を参照して、本実施形態の酸化物超電導線材１０ａの接続方法、及び接続構造体２０Ｃについて説明する。
第１実施形態と同様に、第１の酸化物超電導線材１０ａを２本準備するとともに、基材１と、中間層２と、酸化物超電導層３と、銀層７と、がこの順に積層されてなる第２の酸化物超電導線材１０ｃを１本準備する。第２の酸化物超電導線材１０ｃは、上述した超電導積層体５と同様の層構造である。第２の酸化物超電導線材１０ｃの長手方向の長さは、対向配置した２本の第１の酸化物超電導線材１０ａにおいて、はんだ層１２が露出するように除去した部分に相当する長さであり、２０〜１０００ｍｍである。
次いで、第１の酸化物超電導線材１０ａの接続端２１(先端)同士をそれらの段差部１９が対向するように配置する。そして、第１の酸化物超電導線材１０ａにおいて露出させたはんだ層１２に対し、第２の酸化物超電導線材１０ｃの銀層７を段差部１９，１９の部分を埋めるように重ねて加熱し、２本の第１の酸化物超電導線材１０ａと１本の第２の酸化物超電導線材１０ｃを接続し、接続部２２ａ，２２ｂ，２２ｃを一体化する（第３工程）。
【００５９】
また、第１工程において、酸化物超電導線材１０の両端を接続端２１とし、両端のはんだ層１２を露出させてもよい。本実施形態においては、片端のはんだ層１２が露出した第１の酸化物超電導線材と、両端のはんだ層１２が露出した酸化物超電導線材と、第２の酸化物超電導線材とを組み合わせた形態とすることもできる。
また、かかる形態において、用いる酸化物超電導線材の数を適宜調整することにより、更に長尺の接合体を得ることができる。
【００６０】
本実施形態の酸化物超電導線材１０ａの接続方法は、上述のように段差部１９，１９を酸化物超電導線材１０ｃで埋めるように接続したため、酸化物超電導層３が外部から遮蔽された構成の酸化物超電導線材１０ａを段差が生じることなく接合することができる。
従って、コイル形状に巻線した際、段差による局所劣化が生じることなく、超電導特性に優れた酸化物超電導線材の接続体２０Ｃを提供できる。
【００６１】
本実施形態によれば、先の実施形態と同じように酸化物超電導層３への水分の浸入を抑えるので、酸化物超電導層３が水分によりダメージを受けることがなく、超電導特性が劣化することを防止でき、さらに段差を有しないので、コイル形状に巻線した際、段差のない円周状の円弧を描くことができ、線材に加わる応力は、線材全体に均一にかかるようになるため局所劣化が生じることがない。
【００６２】
［第４実施形態］
＜酸化物超電導線材の接続構造体＞
次に図１２を参照して、本実施形態の酸化物超電導線材１０ｂの接続方法、及び接続構造体２０Ｄについて説明する。
本実施形態の酸化物超電導線材１０ｂの接続方法は、図８を用いて説明した酸化物超電導線材１０Ｂの製造方法により得られた酸化物超電導線材１０Ｂを用いて、第１の酸化物超電導線材１０ｂを２本準備し、更に基材１と、中間層２と、酸化物超電導層３と、銀層７と、金属安定化層８、とがこの順に積層されてなる第２の酸化物超電導線材１０ｄを１本準備し、第１の酸化物超電導線材１０ｂの接続端２１同士をそれらの段差部１９，１９が並ぶように対向配置し、露出させたはんだ層１２に対し、第２の酸化物超電導線材１０ｄの金属安定化層８を重ねて加熱し、２本の第１の酸化物超電導線材１０ｂと１本の第２の酸化物超電導線材１０ｄを接続する第３工程を有する。
【００６３】
第３工程により、２本の第１の酸化物超電導線材１０ｂと１本の第２の酸化物超電導線材１０ｄを接続し、接続部２２ｄ，２２ｅ，２２ｆを形成する（第３工程）。
【００６４】
本実施形態の酸化物超電導線材１０ｂの接続方法は、酸化物超電導層３のはんだ層１２側の面に銀層７と金属安定化層８を形成する構成となるため、酸化物超電導層３を安定化する効果が更に向上した酸化物超電導線材１０ｂの接続体２０Ｄを提供できる。
【００６５】
本実施形態の酸化物超電導線材１０ｂの接続構造体２０Ｄは、酸化物超電導層３のはんだ層１２側の面に銀層７と金属安定化層８を備える構成となるため、酸化物超電導層３を安定化する効果が更に高まる。また、酸化物超電導層３のはんだ層１２側の面が銀層７、および金属安定化層８により積層される構成となり、さらに効果的に酸化物超電導層３への水分の浸入を抑えるので、酸化物超電導層３が水分によりダメージを受けることがなくなり、超電導特性が劣化することをより確実に防止できる。
【００６６】
［第５実施形態］
＜酸化物超電導線材の接続構造体＞
次に図１３を参照して、本実施形態の酸化物超電導線材１０ｅの接続方法、及び接続構造体２０Ｅについて説明する。
まず、第３の酸化物超電導線材１０ｅを得る（第４工程）。第３の酸化物超電導線材１０ｅは、図７を用いて説明した酸化物超電導線材１０Ｂにおいて、第４の酸化物超電導線材１０ｆと接続するための金属安定化層８ｅを有するものである。図１３に示されるように、金属安定化層８ｅは、酸化物超電導線材１０ｅの接続端２１ｅ側から基材１の外方に突出されてなる。
【００６７】
次いで、第４の酸化物超電導線材１０ｆを得る（第５工程）。第４の酸化物超電導線材１０ｆは図７を用いて説明した酸化物超電導線材１０Ｂにおいて、溝加工部１１を介して超電導積層体５Ｂを二つ折りにした後、接続端２１ｅから、長手方向１０〜５００ｍｍに接続端２１ｅと平行に切れ込みを入れ、加熱をし、二つ折りにした酸化物超電導線材１０Ｂの層全体の半分に相当する基材１から金属安定化層８までを広げ、広げた部分のうち、金属安定化層８を銀層７が露出するように除去し、露出した銀層７上にはんだ層１２を形成してなるものである。
【００６８】
次いで、第３の酸化物超電導線材１０ｅを１本準備し、第４の酸化物超電導線材１０ｆを１本準備し、第３の酸化物超電導線材１０ｅの外方に突出された金属安定化層８ｅを、第４の酸化物超電導線材１０ｆのはんだ層１２が挟み込むように、重ねて加熱し、１本の第３の酸化物超電導線材１０ｅと１本の第４の酸化物超電導線材１０ｆを接続し、接続部２２ｇ，２２ｈを形成する（第６工程）。
【００６９】
また、第４工程において、第３の酸化物超電導線材１０ｅの両端が金属安定化層８ｅを有していてもよい。本実施形態においては、２本の第４の酸化物超電導線材１０ｆを準備し、対向配置し、両端の金属安定化層８ｅを挟むようにして接続する形態とすることもできる。
【００７０】
また、第５工程において、超電導積層体５Ｂの代わりに、超電導積層体５を用いてもよい。即ち、第４の酸化物超電導線材１０ｆとして、最初から金属安定化層８を有さないものを用いてもよい。
かかる場合、第４の酸化物超電導線材１０ｆは、溝加工部１１を介して超電導積層体５を二つ折りにする際、第４の酸化物超電導線材１０ｆのはんだ層１２が内側となり、第３の酸化物超電導線材１０ｅの外方に突出された金属安定化層８ｅを挟むように、二つ折りにされてなるものである（図１３参照）。
次いで、第６工程において、第３の酸化物超電導線材１０ｅを１本準備し、第４の酸化物超電導線材１０ｆを１本準備し、第３の酸化物超電導線材１０ｅの外方に突出された金属安定化層８ｅを、第４の酸化物超電導線材１０ｆのはんだ層１２が挟み込むように、重ねて加熱し、１本の第３の酸化物超電導線材１０ｅと１本の第４の酸化物超電導線材１０ｆを接続し、接続部２２ｇ、２２ｈを形成する形態としてもよい。
【００７１】
このように、本実施形態の酸化物超電導線材の接続方法は、基材１から金属安定化層８までを有する第３の酸化物超電導線材１０ｅと、基材１から銀層７までを有する第４の酸化物超電導線材１０ｆとを、外方に突出された金属安定化層８ｅを介して接続する構成であり、金属安定化層８ｅと第４の酸化物超電導線材１０ｆが同じ長さであれば、酸化物超電導層３が外部から遮蔽された構成の酸化物超電導線材を段差が生じることなく接続することができる。
従って、コイル形状に巻線した際、段差による局所劣化が生じることなく、超電導特性に優れた酸化物超電導線材の接続体２０Ｅを提供できる。
【００７２】
本実施形態の酸化物超電導線材の接続構造体２０Ｅは、酸化物超電導層３が基材１に挟まれるように、超電導積層体５Ｄを二つ折りにしてなる第３の酸化物超電導線材１０ｅと、第３の酸化物超電導線材１０ｅの有する外方に突出された金属安定化層８ｅを介して、金属安定化層８を除去してなる第４の酸化物超電導線材１０ｆと、を接続してなる構成であるため、そのため、線材の全体の厚さを厚くすることなく、酸化物超電導層３が外部から遮蔽された構成の酸化物超電導線材１０ｅを段差が生じることなく接続された構成を実現できる。
従って、酸化物超電導層３への水分の浸入を抑えるので、酸化物超電導層３が水分によりダメージを受けることがなく、超電導特性が劣化することを防止でき、さらに段差を有しないので、コイル形状に巻線した際、段差のない円周状の円弧を描くことができ、線材に加わる応力は、線材全体に均一にかかるようになるため局所劣化が生じることがない。
【００７３】
以上、本発明の酸化物超電導線材の接続方法及び酸化物超電導線材の接続構造体について説明したが、上記実施形態は一例であって、本発明の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、例えばエネルギー貯蔵機、変圧器、モーター、発電機など、各種電力機器に用いられる酸化物超電導線材に利用することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１…基材、２…中間層、３…酸化物超電導層、５、５Ｂ、５Ｄ…超電導積層体、７…銀層、８、８ｅ…金属安定化層、１０、１０Ｂ、１０ａ、１０ａ’、１０ｂ、１０ｂ’、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ…酸化物超電導線材、１１、１１Ｂ…溝加工部、１２…はんだ層、１９…段差部、２０、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ…酸化物超電導線材の接続構造体、２１、２１ｅ…接続端、２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ、２２ｇ、２２ｈ…接続部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、中間層と、酸化物超電導層と、銀層と、がこの順に積層されてなる超電導積層体が、銀層から基材まで達する溝加工部を介し、はんだ層を挟んで二つ折りにされ、この二つ折りに重ねられた超電導積層体のうち一方の接続端近傍の基材から銀層までをはんだ層が露出するように除去された少なくとも２本の第１の酸化物超電導線材が、前記露出させたはんだ層同士を一体化して接続されてなることを特徴とする酸化物超電導線材の接続構造体。
【請求項２】
基材と、中間層と、酸化物超電導層と、銀層と、がこの順に積層されてなる超電導積層体が、銀層から基材まで達する溝加工部を介し、はんだ層を挟んで二つ折りにされ、この二つ折りに重ねられた超電導積層体のうち一方の接続端近傍の基材から銀層までをはんだ層が露出するように除去されて第１の酸化物超電導線材が構成され、
基材と、中間層と、酸化物超電導層と、銀層と、がこの順に積層されて第２の酸化物超電導線材が構成され、
前記少なくとも２本の第１の酸化物超電導線材の前記接続端が対向配置され、
前記第１の酸化物超電導線材の露出されたはんだ層と前記第２の酸化物超電導線材が接続されてなることを特徴とする酸化物超電導線材の接続構造体。
【請求項３】
前記酸化物超電導線材は、銀層上に更に金属安定化層が積層されたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の酸化物超電導線材の接続構造体。
【請求項４】
基材と、中間層と、酸化物超電導層と、銀層と、金属安定化層と、がこの順に積層されてなる超電導積層体が、金属安定化層から基材まで達する溝加工部を介し、はんだ層を挟んで二つ折りにされて、第３の酸化物超電導線材が構成され、
前記第３の酸化物超電導線材の接続端の金属安定化層が、基材の接続端から外方に所定長さ延出されるとともに、
基材と、中間層と、酸化物超電導層と、銀層と、金属安定化層と、がこの順に積層されてなる超電導積層体が、金属安定化層から基材まで達する溝加工部を介し、はんだ層を挟んで二つ折りにされ、接続端近傍の金属安定化層が除去され、露出した銀層上にはんだ層が形成されて、第４の酸化物超電導線材が構成され、
第４の酸化物超電導線材の二つ折り部分に前記第３の酸化物超電導線材の金属安定化層の延出部分が挟まれてはんだ層により接続されてなることを特徴とする酸化物超電導線材の接続構造体。
【請求項５】
基材と、中間層と、酸化物超電導層と、銀層と、がこの順に積層されてなる超電導積層体が、銀層から基材まで達する溝加工部を介し、はんだ層を挟んで二つ折りにされてなる酸化物超電導線材において、二つ折りに重ねられた超電導積層体のうち一方の接続端近傍の基材から銀層までをはんだ層が露出するように除去し、第１の酸化物超電導線材を得る第１工程と、
前記第１の酸化物超電導線材を少なくとも２本準備し、各々の第１の酸化物超電導線材の接続端について露出させたはんだ層同士を重ねて加熱しはんだ層同士を一体化し、前記第１の酸化物超電導線材同士を接続する第２工程と、
を備えることを特徴とする酸化物超電導線材の接続方法。
【請求項６】
基材と、中間層と、酸化物超電導層と、銀層と、がこの順に積層されてなる超電導積層体が、銀層から基材まで達する溝加工部を介し、はんだ層を挟んで二つ折りにされてなる酸化物超電導線材において、二つ折りに重ねられた超電導積層体のうち一方の接続端近傍の基材から銀層までをはんだ層が露出するように除去し、第１の酸化物超電導線材を得る第１工程と、
前記第１の酸化物超電導線材を少なくとも２本準備し、基材と、中間層と、酸化物超電導層と、銀層と、がこの順に積層されてなる第２の酸化物超電導線材を少なくとも１本準備し、前記少なくとも２本の第１の酸化物超電導線材の前記接続端を対向配置し、前記露出させたはんだ層に対し、前記第２の酸化物超電導線材の銀層を重ねて加熱し、前記少なくとも２本の第１の酸化物超電導線材と前記少なくとも１本の第２の酸化物超電導線材を接続する第３工程と、
を備えることを特徴とする酸化物超電導線材の接続方法。
【請求項７】
前記酸化物超電導線材は、銀層上に更に金属安定化層が積層されたものであることを特徴とする請求項５又は６に記載の酸化物超電導線材の接続方法。
【請求項８】
基材と、中間層と、酸化物超電導層と、銀層と、金属安定化層と、がこの順に積層されてなる超電導積層体が、金属安定化層から基材まで達する溝加工部を介し、はんだ層を挟んで二つ折りにされてなる酸化物超電導線材において、接続端側の金属安定化層が基材の外方に突出された第３の酸化物超電導線材を得る第４工程と、
基材と、中間層と、酸化物超電導層と、銀層と、金属安定化層と、がこの順に積層されてなる超電導積層体の金属安定化層側を、該超電導積層体の幅方向の中間部から長手方向に沿って金属安定化層から基材に達するように溝加工して溝加工部を設け、該溝加工部が設けられた前記金属安定化層側の上面にはんだ層を形成し、該はんだ層が内側となるように、前記溝加工部を介して前記超電導積層体を二つ折りにし、接続端近傍の金属安定化層を除去し、露出した銀層上にはんだ層を形成し、第４の酸化物超電導線材を得る第５工程と、
前記第３の酸化物超電導線材を少なくとも１本準備し、前記第４の酸化物超電導線材を少なくとも１本準備し、第３の酸化物超電導線材の外方に突出された金属安定化層を、前記第４の酸化物超電導線材の露出した銀層上に形成したはんだ層が挟み込むように、重ねて加熱し、前記少なくとも１本の第３の酸化物超電導線材と前記少なくとも１本の第４の酸化物超電導線材を接続する第６工程と、
を備えることを特徴とする酸化物超電導線材の接続方法。
【請求項１】
基材と、中間層と、酸化物超電導層と、銀層と、がこの順に積層されてなる超電導積層体が、銀層から基材まで達する溝加工部を介し、はんだ層を挟んで二つ折りにされ、この二つ折りに重ねられた超電導積層体のうち一方の接続端近傍の基材から銀層までをはんだ層が露出するように除去された少なくとも２本の第１の酸化物超電導線材が、前記露出させたはんだ層同士を一体化して接続されてなることを特徴とする酸化物超電導線材の接続構造体。
【請求項２】
基材と、中間層と、酸化物超電導層と、銀層と、がこの順に積層されてなる超電導積層体が、銀層から基材まで達する溝加工部を介し、はんだ層を挟んで二つ折りにされ、この二つ折りに重ねられた超電導積層体のうち一方の接続端近傍の基材から銀層までをはんだ層が露出するように除去されて第１の酸化物超電導線材が構成され、
基材と、中間層と、酸化物超電導層と、銀層と、がこの順に積層されて第２の酸化物超電導線材が構成され、
前記少なくとも２本の第１の酸化物超電導線材の前記接続端が対向配置され、
前記第１の酸化物超電導線材の露出されたはんだ層と前記第２の酸化物超電導線材が接続されてなることを特徴とする酸化物超電導線材の接続構造体。
【請求項３】
前記酸化物超電導線材は、銀層上に更に金属安定化層が積層されたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の酸化物超電導線材の接続構造体。
【請求項４】
基材と、中間層と、酸化物超電導層と、銀層と、金属安定化層と、がこの順に積層されてなる超電導積層体が、金属安定化層から基材まで達する溝加工部を介し、はんだ層を挟んで二つ折りにされて、第３の酸化物超電導線材が構成され、
前記第３の酸化物超電導線材の接続端の金属安定化層が、基材の接続端から外方に所定長さ延出されるとともに、
基材と、中間層と、酸化物超電導層と、銀層と、金属安定化層と、がこの順に積層されてなる超電導積層体が、金属安定化層から基材まで達する溝加工部を介し、はんだ層を挟んで二つ折りにされ、接続端近傍の金属安定化層が除去され、露出した銀層上にはんだ層が形成されて、第４の酸化物超電導線材が構成され、
第４の酸化物超電導線材の二つ折り部分に前記第３の酸化物超電導線材の金属安定化層の延出部分が挟まれてはんだ層により接続されてなることを特徴とする酸化物超電導線材の接続構造体。
【請求項５】
基材と、中間層と、酸化物超電導層と、銀層と、がこの順に積層されてなる超電導積層体が、銀層から基材まで達する溝加工部を介し、はんだ層を挟んで二つ折りにされてなる酸化物超電導線材において、二つ折りに重ねられた超電導積層体のうち一方の接続端近傍の基材から銀層までをはんだ層が露出するように除去し、第１の酸化物超電導線材を得る第１工程と、
前記第１の酸化物超電導線材を少なくとも２本準備し、各々の第１の酸化物超電導線材の接続端について露出させたはんだ層同士を重ねて加熱しはんだ層同士を一体化し、前記第１の酸化物超電導線材同士を接続する第２工程と、
を備えることを特徴とする酸化物超電導線材の接続方法。
【請求項６】
基材と、中間層と、酸化物超電導層と、銀層と、がこの順に積層されてなる超電導積層体が、銀層から基材まで達する溝加工部を介し、はんだ層を挟んで二つ折りにされてなる酸化物超電導線材において、二つ折りに重ねられた超電導積層体のうち一方の接続端近傍の基材から銀層までをはんだ層が露出するように除去し、第１の酸化物超電導線材を得る第１工程と、
前記第１の酸化物超電導線材を少なくとも２本準備し、基材と、中間層と、酸化物超電導層と、銀層と、がこの順に積層されてなる第２の酸化物超電導線材を少なくとも１本準備し、前記少なくとも２本の第１の酸化物超電導線材の前記接続端を対向配置し、前記露出させたはんだ層に対し、前記第２の酸化物超電導線材の銀層を重ねて加熱し、前記少なくとも２本の第１の酸化物超電導線材と前記少なくとも１本の第２の酸化物超電導線材を接続する第３工程と、
を備えることを特徴とする酸化物超電導線材の接続方法。
【請求項７】
前記酸化物超電導線材は、銀層上に更に金属安定化層が積層されたものであることを特徴とする請求項５又は６に記載の酸化物超電導線材の接続方法。
【請求項８】
基材と、中間層と、酸化物超電導層と、銀層と、金属安定化層と、がこの順に積層されてなる超電導積層体が、金属安定化層から基材まで達する溝加工部を介し、はんだ層を挟んで二つ折りにされてなる酸化物超電導線材において、接続端側の金属安定化層が基材の外方に突出された第３の酸化物超電導線材を得る第４工程と、
基材と、中間層と、酸化物超電導層と、銀層と、金属安定化層と、がこの順に積層されてなる超電導積層体の金属安定化層側を、該超電導積層体の幅方向の中間部から長手方向に沿って金属安定化層から基材に達するように溝加工して溝加工部を設け、該溝加工部が設けられた前記金属安定化層側の上面にはんだ層を形成し、該はんだ層が内側となるように、前記溝加工部を介して前記超電導積層体を二つ折りにし、接続端近傍の金属安定化層を除去し、露出した銀層上にはんだ層を形成し、第４の酸化物超電導線材を得る第５工程と、
前記第３の酸化物超電導線材を少なくとも１本準備し、前記第４の酸化物超電導線材を少なくとも１本準備し、第３の酸化物超電導線材の外方に突出された金属安定化層を、前記第４の酸化物超電導線材の露出した銀層上に形成したはんだ層が挟み込むように、重ねて加熱し、前記少なくとも１本の第３の酸化物超電導線材と前記少なくとも１本の第４の酸化物超電導線材を接続する第６工程と、
を備えることを特徴とする酸化物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１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−３７９９１（Ｐ２０１３−３７９９１Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７４９０３（Ｐ２０１１−１７４９０３）
【出願日】平成２３年８月１０日（２０１１．８．１０）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１０日（２０１１．８．１０）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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