酸化物超電導線材の製造装置
【課題】中間層が外曲げの状態になることなく基板を搬送することが可能で、また、溶液塗布時、基板を一定状態に支持して超電導材原料溶液を安定的に均一に塗布することが可能であり、安定した品質の酸化物超電導線材を製造することができる製造装置を提供する。
【解決手段】巻出しリールから巻出される基板を中間層が内側となるように曲げて溶液塗布部の方向に案内する巻出し側ガイドロールと、酸化物超電導線材を酸化物超電導薄膜が内側となるように曲げて巻取りリールの方向に案内する巻取り側ガイドロールと、中間層の表面である塗布面とは反対側に位置する基板の下表面を吸着した状態で基板を搬送する吸引搬送機構とを備え、吸引搬送機構で基板の動きを規制した状態で超電導材原料溶液を塗布するよう構成されている酸化物超電導線材の製造装置。
【解決手段】巻出しリールから巻出される基板を中間層が内側となるように曲げて溶液塗布部の方向に案内する巻出し側ガイドロールと、酸化物超電導線材を酸化物超電導薄膜が内側となるように曲げて巻取りリールの方向に案内する巻取り側ガイドロールと、中間層の表面である塗布面とは反対側に位置する基板の下表面を吸着した状態で基板を搬送する吸引搬送機構とを備え、吸引搬送機構で基板の動きを規制した状態で超電導材原料溶液を塗布するよう構成されている酸化物超電導線材の製造装置。
【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製造装置に関し、詳しくは、ＭＯＤ法により基材上に酸化物超電導薄膜の層を形成して酸化物超電導線材とする酸化物超電導線材の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ（ＲＥ：Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｈｏ、Ｙ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ）で表される希土類１２３系酸化物超電導材料を用いた超電導材（以下、「ＲＥ１２３系超電導材」という）は、Ｂｉ系超電導材に比べて、液体窒素中における臨界電流密度Ｊｃが高く、磁場特性も優れており、Ｎｉ系の基材を用いて作製される薄膜状線材であるため、低コスト化が期待されている。
【０００３】
ＲＥ１２３系超電導材の作製方法としては、ＲＥ１２３系超電導材の原料の溶液を線状基板、特にテープ状基板上に塗布した後、熱処理（焼成）を行いＲＥ１２３系超電導材の薄膜を形成するＭＯＤ法（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：有機金属塗布熱分解法）が広く知られている（例えば、特許文献１）。ＭＯＤ法によれば、成膜の高速化が容易であり、又原理的に非真空プロセスで行うことができるため、製造設備の低価格化が可能であり、この点からも低コスト化が期待される。
【０００４】
上記のＭＯＤ法は、具体的には、超電導材原料溶液として、トリフルオロ酢酸等のフッ素含有有機酸の金属化合物溶液や、ＲＥ、Ｂａ、Ｃｕを含む金属のアセチルアセトナート等の有機金属化合物のアルコール溶液等を用い、これらの原料溶液を配向金属基板上に塗布した後、熱処理（焼成処理）を行うことにより、基板上に酸化物超電導薄膜の層を形成させるものである。
【０００５】
ＭＯＤ法により作製されたＲＥ１２３系超電導材の一例を図８に示す。図８においては、テープ状の基板Ａ１２（幅：１０ｍｍ）上に超電導層Ａ３が形成されている。そして、テープ状の基板Ａ１２は、Ｎｉ合金等からなる厚さ８０〜１２０μｍの基材Ａ１と、その表面に形成されて面内配向度と方位を向上させる中間層（セラミックスの薄膜）Ａ２からなっている。
【０００６】
この中間層Ａ２は、基材Ａ１側より順に、厚さ０．１μｍのＣｅＯ２膜Ａ２（１）、厚さ０．３μｍのＹＳＺ（Ｙｔｔｒｉａ Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ Ｚｉｒｃｏｎｉａ：イットリア安定化ジルコニア：Ｙ２Ｏ３とＺｒＯ２との固溶体）膜Ａ２（２）、厚さ０．１μｍのＣｅＯ２膜Ａ２（３）の３層よりなっている。なお、これらの各薄膜は、ＭＯＤ法による超電導層Ａ３の形成に先立って、ＲＦスパッタ法を用いて成膜されている。
【０００７】
そして、基板Ａ１２の中間層Ａ２上に、厚さ１〜３μｍのＲＥ１２３系超電導材料よりなる超電導層Ａ３がＭＯＤ法を用いて成膜されることにより、ＲＥ１２３系超電導材Ａが得られる。なお、図８に示すＲＥ１２３系超電導材Ａにおいては、基材Ａ１の裏面（中間層Ａ２を設けた側とは反対側の面）に、Ａｇの薄膜が保護層Ａ４として設けられている。
【０００８】
前記のＲＥ１２３系超電導材は、従来、図６に示す製造装置を用いて作製されている。図６に示すように、従来の酸化物超電導線材の製造装置は、基板のパスラインに固定ガイドロール５１及びダンシングガイドロール５２を配置し、固定ガイドロール５１の上方に溶液塗布部５３を配置して構成され、基板は固定ガイドロール５１及びダンシングガイドロール５２によって案内されると共に、固定ガイドロール５１で基板が支持された状態で溶液塗布部５３により超電導材原料溶液を塗布するようになっている。塗布された超電導材原料溶液は、所定の温度で仮焼きされることにより超電導材原料の薄膜が形成される。
【０００９】
上記により形成される超電導材原料の薄膜の厚さは、０．１５μｍ程度であるため、所定の厚さとなるまで、超電導材原料溶液の塗布、仮焼きを繰り返す。その後、本焼成を行うことにより、所定の厚さのＲＥ１２３系超電導材が得られる。
【００１０】
上記の製造方法の場合、固定ガイドロール５１では基材上に設けられた中間層が外曲げ状態になり、中間層に引張歪がかかる。しかし、この中間層はセラミックスの薄膜であり、引張歪に対しては弱いため、この状態は望ましくない。
【００１１】
また、固定ガイドロール５１の断面形状は真円とは言えず、多少のブレがあるため、溶液塗布時、基板にブレが生じ、固定ガイドロール５１による基板の支持を一定状態に保つことができない。その結果、安定した塗布状態を得ることが困難となり、均一な厚さで品質の安定した酸化物超電導薄膜を得られないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００７−１６５１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこで、本発明は、これらの問題に鑑み、中間層が外曲げの状態になることなく基板を搬送することが可能で、また、溶液塗布時、基板を一定状態に支持して超電導材原料溶液を安定的に均一に塗布することが可能であり、安定した品質の酸化物超電導線材を製造することができる製造装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者は、鋭意検討の結果、以下に示す各請求項の発明により、上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１５】
請求項１に記載の発明は、
中間層と線状薄板とを積層して成る基板が巻かれた巻出しリールが配置されるサプライ部と、
前記巻出しリールから巻出される前記基板の前記中間層の表面に超電導材原料溶液を塗布する溶液塗布部と、
前記超電導材原料溶液の塗膜を所定ガス雰囲気下で加熱することにより前記基板上に酸化物超電導薄膜を形成させて酸化物超電導線材とする雰囲気制御炉と、
前記酸化物超電導線材を巻取る巻取りリールが配置される巻取り部と、
を備えた酸化物超電導線材の製造装置において、
前記巻出しリールから巻出される前記基板を前記中間層が内側となるように曲げて前記溶液塗布部の方向に案内する巻出し側ガイドロールと、
前記酸化物超電導線材を前記酸化物超電導薄膜が内側となるように曲げて前記巻取りリールの方向に案内する巻取り側ガイドロールと、
前記中間層の表面である塗布面とは反対側に位置する前記基板の下表面を吸着した状態で前記基板を搬送する吸引搬送機構とを備え、
前記吸引搬送機構で前記基板の動きを規制した状態で超電導材原料溶液を塗布するように構成されていることを特徴とする酸化物超電導線材の製造装置である。
【００１６】
本発明者は、前記した各問題点を解決するために、最初に、図７に示すように、基板の中間層が外曲げにならないようにガイドロール６１を配置して、パスラインを内曲げで構成させることにより、中間層に引張歪がかかることを回避させることを考案した。
【００１７】
しかし、この場合には、溶液塗布部６２のダイに対向して基板を支持する部材がなくなるため、基板のブレにより溶液塗布部６２と基板との間隔が変動しやすく、超電導材原料溶液の塗膜の膜厚を均一に保つことが困難になり、安定した塗布が困難になることが分かった。なお、図中の符号６３は巻出し側リールであり、６４は巻取り側リールである。
【００１８】
これに対して、本請求項の発明においては、巻出しリールから巻出される基板を、基板上の中間層が内側となるように曲げて溶液塗布部の方向に案内する巻出し側ガイドロールと、酸化物超電導線材を酸化物超電導薄膜が内側となるように曲げて巻取りリールの方向に案内する巻取り側ガイドロールとを備えているため、全てのパスラインが内曲げで構成され、基板が外曲げの状態になることがなく中間層に引張歪が生じることがない。
【００１９】
また、中間層の表面である塗布面とは反対側に、基板の下表面を吸着した状態で基板を搬送する吸引搬送機構を備えているため、超電導材原料溶液の塗布時に基板がブレることを防止することができる。
【００２０】
吸引搬送機構としては、例えば、サクションコンベアと真空チャンバーとを組み合わせたものが好ましい。
【００２１】
請求項２に記載の発明は、
前記溶液塗布部の下方に位置して前記基板を下から支持する支持部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の酸化物超電導線材の製造装置である。
【００２２】
本請求項の発明においては、溶液塗布部の下方に位置して基板を下から支持する支持部を備えているため、溶液塗布時、より基板がブレることなく、より一定状態に支持することができる。その結果、より安定した塗布状態を得ることができ、より均一な厚さで品質の安定した酸化物超電導薄膜を得ることができる。即ち、安定した品質の酸化物超電導線材を製造することができる。
【００２３】
前記支持部としては、加工精度の面より金属製の支持体が好ましく使用できるが、前記真空チャンバーの上面部を支持部として兼用して使用することもできる。
【００２４】
請求項３に記載の発明は、
前記サプライ部には、中間層の上表面を第一の保護テープで被覆された基板が巻かれた巻出しリールと、巻出し側ガイドロールと、前記巻出し側ガイドロールを通過した後に前記第一の保護テープを前記基板から引き剥がして巻取る巻取りボビンとが備えられており、
前記巻取部には、第二の保護テープが巻かれた巻出しボビンと、巻取り側ガイドロールと、前記巻取り側ガイドロールにおいて酸化物超電導薄膜の上表面を前記第二の保護テープで被覆された前記基板を巻取る巻取りリールとが備えられている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の酸化物超電導線材の製造装置である。
【００２５】
本請求項の発明においては、基板の中間層や酸化物超電導薄膜が第一または第二の保護テープにより被覆されているため、ガイドロールを通過する際に、基板の中間層や形成された酸化物超電導薄膜の上表面が直接ガイドロールと接触することがない。このため、基板の中間層や酸化物超電導薄膜の上表面を傷つけることなく、基板を溶液塗布部まで搬送することができ、より品質が安定した酸化物超電導薄膜を製造することができる。
【００２６】
なお、第一の保護テープが巻取られた巻取りボビンを巻出しボビンとして使用し、第一の保護テープと第二の保護テープを共用しても良い。
【００２７】
請求項４に記載の発明は、
前記基板のパスラインに沿って配置されるサプライ部、溶液塗布部、吸引搬送機構、支持部、雰囲気制御炉、巻取部をカバーで一体的に覆ってサプライ室、塗布室、加熱炉室及び巻取室を形成していることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の酸化物超電導線材の製造装置である。
【００２８】
本請求項の発明においては、各部をカバーで一体的に覆っているため、製造装置内を真空引きして、ガスの置換やフローを行うことにより、製造装置内の雰囲気を精度良く制御することができ、さらに品質が安定した酸化物超電導線材を製造することができる。
【００２９】
また、超電導材原料溶液の溶剤や加熱時に発生する有機物の熱分解生成物による爆発などを防止することができる。
【００３０】
請求項５に記載の発明は、
前記吸引搬送機構は、駆動ロールと従動ロールとの間に無端ベルトを掛け渡してなる搬送機構と、前記無端ベルトに基板を吸着させる吸引機構とを備えたサクションコンベアであり、
前記サクションコンベアが前記基板を搬送しようとする速度を計測する第１計測部と、
前記基板の実際の搬送速度を計測する第２計測部と、
前記第１計測部による計測速度と、前記第２計測部による計測速度との間に差異が生じたときには、搬送異常として前記搬送機構を停止させる制御部と
を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の酸化物超電導線材の製造装置である。
【００３１】
超電導材原料溶液を基板に塗布する際、超電導材原料溶液が基板とサクションコンベアとの間に入り込むと、吸引機構が上手く作動せず、基板を上手く吸引できなくなる。その結果、基板が滑ってサクションコンベアだけが空回りして、基板を設定搬送速度で搬送することが困難となり、塗膜の厚さのバラツキを招き、規格の膜厚とは異なる不良品が製造されてしまう恐れがある。
【００３２】
しかし、本請求項の発明においては、サクションコンベアが基板を搬送しようとする速度（設定搬送速度）を計測する第１計測部と、基板の実際の搬送速度を計測する第２計測部とを設け、各計測部における計測値に差異が生じた場合には、搬送異常が発生したと判断して、搬送機構を停止させるように構成されているため、サクションコンベアの空回りによる不良品の発生を防止することができる。
【００３３】
第１計測部における計測方法としては、例えば、サクションコンベアの駆動軸にロータリーエンコーダーを取付け、その回転速度を計測することによりサクションコンベアによる基板の搬送速度を計測する方法を挙げることができる。
【００３４】
また、第２計測部における計測方法としては、例えば、サプライ部あるいは巻取り部に、基板が接触することにより回転するプーリーを設け、このプーリーに取付けられたロータリーエンコーダーの回転速度を計測することにより基板の実際の搬送速度を計測する方法を挙げることができる。
【００３５】
また、レーザードップラー効果を利用するレーザー表面速度計を用いて、基板表面にレーザー光を照射することにより、基板の実際の搬送速度を計測する方法も挙げることができる。
【００３６】
請求項６に記載の発明は、
前記吸引搬送機構は、駆動ロールと従動ロールとの間に無端ベルトを掛け渡してなる搬送機構と、前記無端ベルトに基板を吸着させる吸引機構とを備えたサクションコンベアであり、
前記サクションコンベアが前記基板を搬送しようとする速度を計測する第１計測部と、
前記基板の実際の搬送速度を計測する第２計測部と、
前記第１計測部による計測速度と、前記第２計測部による計測速度との間に差異が生じたときには、搬送異常として、前記第１計測部による計測速度が、前記第２計測部による計測速度とほぼ一致するまで前記搬送機構の搬送速度を一時的に低下させ、その後徐々に設定搬送速度まで上昇させる制御部と
を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の酸化物超電導線材の製造装置である。
【００３７】
本請求項の発明においては、第１計測部による計測速度と、第２計測部による計測速度との間に差異が生じたときには、搬送異常が発生して、吸引機構の吸引不良により基板が無端ベルト上を滑っていると判断して、第１計測部による計測速度が、第２計測部による計測速度とほぼ一致する速度、即ち基板が滑らなくなる速度まで、搬送機構の搬送速度を一時的に低下させ、その後、搬送機構の搬送速度を設定搬送速度まで徐々に上昇させるように構成されているため、搬送異常の発生（サクションコンベアの空回り）を検知した場合であっても、搬送機構を停止させることなく、正常な搬送に戻すことができ、効率的な作業が可能になる。
【００３８】
請求項７に記載の発明は、
前記溶液塗布部から前記基板上に供給される前記超電導材原料溶液の液量を、前記第２計測部による計測速度の変動に応じて調整する制御部を備えていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の酸化物超電導線材の製造装置である。
【００３９】
搬送異常により実際の基板の搬送速度が低下した場合、基板上に供給される超電導材原料溶液の液量がそのままであると、塗布膜の膜厚が所定の膜厚に比べ厚くなる。本請求項の発明においては、第２計測部による計測速度（実際の基板の搬送速度）に合わせて、液量を制御するよう構成されているため、搬送異常が発生しても、所定の膜厚を維持することができ、不良品の発生を防止しつつ効率的な製造が可能となる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、中間層が外曲げの状態になることなく基板を搬送することが可能で、また、溶液塗布時、基板にブレが生じることなく、基板を一定状態に支持して超電導材原料溶液を安定的に均一に塗布することが可能であり、安定した品質の酸化物超電導線材を製造することができる製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態に係る酸化物超電導線材の製造装置の概略図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る酸化物超電導線材の製造装置の吸引搬送機構の平面図及び側面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る酸化物超電導線材の製造装置の基板の巻出し部分及び吸引搬送機構の斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る酸化物超電導線材の製造装置の基板の巻出し部分の側断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る酸化物超電導線材の製造装置の搬送制御手段の説明図である。
【図６】従来の酸化物超電導線材の製造装置の概略図である。
【図７】従来の酸化物超電導線材の製造装置の概略図である。
【図８】ＲＥ１２３系超電導材の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
【００４３】
本実施の形態に係る製造装置につき図１〜５を用いて説明する。なお、図１は本実施の形態に係る製造装置の概略図であり、図２は前記製造装置の吸引搬送機構の平面図及び側面図である。また、図３は前記製造装置の基板の巻出し部分及び吸引搬送機構の斜視図であり、図４は前記製造装置の基板の巻出し部分の側断面図であり、図５は前記製造装置の搬送制御手段の説明図である。なお、図２（ｂ）には、溶液塗布部も併せて示されている。
【００４４】
１．製造装置の構成について
最初に、本装置の構成についてその概略を説明する。
【００４５】
図１に示すように、本装置のサプライ部は、基板Ａ１２の巻出しリール１が配置される巻出し部２と、基板Ａ１２の巻取りリール３が配置される巻取り部４とを有している。巻出しリール１には中間層Ａ２の上表面が第一の保護テープＢ１で被覆された状態で基板Ａ１２が巻かれている。なお、第一の保護テープＢ１は基板Ａ１２の中間層がガイドロール等に接触することを防止するためのものであって、例えば、ポリイミドテープ（カプトン：商標名）が使用される。
【００４６】
巻出し部２には、巻出し側ガイドロール５と、第一の保護テープＢ１の巻取りボビン６と、巻取りボビン６を回転駆動させるボビン駆動部（図示省略）が配置されている（図４参照）。
【００４７】
一方、巻取り部４には、巻取り側ガイドロール７と、基板Ａ１２の巻取りリール３を回転駆動させるリール駆動部（図示省略）と、第二の保護テープＢ２の巻出しボビン８が配置されている。
【００４８】
巻出し側ガイドロール５は、巻出しリール１から巻出される基板Ａ１２を内曲げにして溶液塗布部９の方向に案内し、巻取り側ガイドロール７は、酸化物超電導薄膜が形成された基板Ａ１２を内曲げにして巻取りリール３の方向に案内する。
【００４９】
そして、巻取りリール３を回転駆動させることにより、基板Ａ１２を巻出しリール１から巻出すと共に、後述する吸引搬送機構１１による基板Ａ１２の搬送動作中は、基板Ａ１２に所定のテンション（張力）を加えて基板Ａ１２の弛みを防止する。
【００５０】
巻出し部２と巻取り部４との間には基板Ａ１２のパスラインに沿って、上流側から順に巻出し側ガイドロール５、溶液塗布部９、雰囲気制御炉１０及び巻取り側ガイドロール７が配置され、溶液塗布部９の下方には、吸引搬送機構１１及び支持部１２が配置されている。
【００５１】
なお、リール駆動部、ボビン駆動部、溶液塗布部９、吸引搬送機構１１及び雰囲気制御炉１０は制御部によって総括的に制御されている。
【００５２】
また、各部はカバー１３で一体的に覆われることにより、サプライ室１４、塗布室１５、加熱炉室及１６及び巻取室１７が形成されている。
【００５３】
２．溶液塗布部
次に、溶液塗布部につき説明する。図２に示すように、溶液塗布部９は、超電導材原料溶液を吐出部９ａから吐出するダイ９ｂと、ダイ９ｂの超電導材原料溶液を供給する溶液供給手段９ｃと、ダイ９ｂの塗布量制御機構（図示省略）などを備え、搬送途中の基板Ａ１２の中間層Ａ２の上表面にダイ９ｂから所定量の溶液を塗布することにより超電導材原料溶液の膜Ａ３０を形成する。なお、吐出部９ａは基板Ａ１２の幅方向に複数設けられている。
【００５４】
支持部１２は、金属製であって、溶液塗布部９の下方に位置して基板Ａ１２を下から支持するものである。平板状の固定台１２ａに取付部１２ｂを設けて構成され、取付部１２ｂは真空チャンバー１１ｅの外壁面に固定されている（図３参照）。基板Ａ１２は、支持部１２の平板状の固定台１２ａの上で安定して支持されるため、ブレることなく、超電導材原料溶液を安定して均一に塗布することができる。
【００５５】
支持部１２は吸引搬送機構１１から離して配置しても良く、また、例えば真空チャンバー１１ｅの上面部で基板Ａ１２を支持することにより、吸引搬送機構１１と支持部１２を兼ねるようにしても良い。
【００５６】
３．吸引搬送機構
次に、吸引搬送機構につき説明する。図２に示すように、吸引搬送機構１１は、吸引機構と搬送機構からなるサクションコンベアである。搬送機構は、駆動ロール１１ａと従動ロール１１ｂとの間に吸引穴１１ｃがあけられた無端ベルト１１ｄを掛け渡して構成されるベルトコンベアを備えたサクションコンベアである。
【００５７】
吸引機構は、以下のように構成されている。無端ベルト１１ｄ内に真空チャンバー１１ｅが配置され、真空チャンバー１１ｅは上方に向けて開口する開口部１１ｆを有するＮＣナイロン（商標名）等のプラスチック製の箱体であって、吸引管１１ｇを介して真空ポンプ（図示省略）に接続されている。また、真空チャンバー１１ｅの開口部１１ｆは無端ベルト１１ｄが密着して塞がれている。なお、吸引穴１１ｃは、無端ベルト１１ｄの全周に渡って形成され、その配置の形態は一列でも千鳥状に配置しても良く、また小径で多数設けるのが好ましい。
【００５８】
そして、駆動ロール１１ａ及び前記真空ポンプを駆動させることにより、バキューム作用によって基板Ａ１２の下表面（中間層Ａ２の上表面である塗布面とは反対側に位置する基板Ａ１２の下表面）が吸引穴１１ｃに吸い寄せられて基板Ａ１２を無端ベルト１１ｄに吸着した状態で、基板Ａ１２を支持部１２へ搬送することができる。その結果、超電導材原料溶液の塗布エリアにおいて基板Ａ１２のブレを防止することができ、安定して均一な塗布を行うことができる。
【００５９】
なお、真空チャンバー１１ｅの開口部１１ｆにメッシュ（図示省略）を張設することにより、開口部１１ｆ上に位置する無端ベルト１１ｄをよりフラットな状態にすることができる。
【００６０】
また、吸引搬送機構１１には、図５に示すように、基板Ａ１２が無端ベルト１１ｄ上を滑って吸引搬送機構１１が空回りすることに伴う不良品の発生を防止するための搬送制御手段が備わっている。
【００６１】
この搬送制御手段は、ロータリーエンコーダーＣを駆動ロール１１ａの駆動軸に取り付け、駆動軸の回転速度を計測することにより、吸引搬送機構１１による基板Ａ１２の搬送速度を割り出す第１計測部と、基板Ａ１２の実際の搬送速度を計測する第２計測部と、第１計測部からの計測信号と第２計測部からの計測信号に基づいて、第１計測部による計測速度と、第２計測部による計測速度との間に差異が生じたときには、搬送異常として吸引搬送機構１１を停止させると共に溶液塗布部９からの超電導材原料溶液の供給を停止させる制御部Ｄとを備えている。
【００６２】
第２計測部は、ロータリーエンコーダーＥ１を巻出し側ガイドロール５の回転軸に取り付け、回転軸の回転速度を計測することにより、基板Ａ１２の実際の搬送速度を割り出す。なお、ロータリーエンコーダーＥ２を巻取り側ガイドロール７の回転軸に取り付けても良い。
【００６３】
また、第２計測部は、レーザー光を基板Ａ１２表面に照射してレーザードップラー効果を利用して基板Ａ１２の実際の搬送速度を計測するレーザー速度計Ｆとしても良い。
【００６４】
制御部Ｄは、上記のように吸引搬送機構１１を停止させるのではなく、第１計測部による計測速度と、第２計測部による計測速度との間に差異が生じたときには、基板Ａ１２が無端ベルト１１ｄ上を滑っていると判断して、第１計測部による計測速度が、第２計測部による計測速度と一致するまで吸引搬送機構１１の搬送速度を一時的に落とし、その後徐々に上げて設定搬送速度とし、それと同時に、溶液塗布部９から供給される超電導材原料溶液の液量を、第２計測部による計測速度の変動に応じて調整するようにしても良い。この場合には、吸引搬送機構を停止することなく所定の膜厚を維持することが可能となる。
【００６５】
４．雰囲気制御炉
次に、雰囲気制御炉につき説明する。雰囲気制御炉１０は、加熱炉室内を窒素１００％雰囲気にしながら、超電導材原料溶液の膜Ａ３０を、５００℃程度に加熱して仮焼きを行い、その後７００〜８００℃程度に加熱して本焼成を行うことにより酸化物超電導線材Ａが作製される（図１参照）。
【００６６】
また、加熱炉室１６には雰囲気ガスのガス供給機構及びガス排出機構（共に図示省略）が設けられている。
【００６７】
５．酸化物超電導線材の製造
次に、上記のように構成された製造装置を用いて、例えば、厚さが約１００μｍで幅が１０ｍｍの基板Ａ１２に酸化物超電導薄膜層が形成された酸化物超電導線材を製造する方法について説明する。
【００６８】
まず、第一の保護テープＢ１により被覆された基板Ａ１２が巻出しリール１より巻出され、内曲げの状態で、第一の保護テープＢ１側が巻出し側ガイドロール５に接するようにして巻出し側ガイドロール５を通過する。
【００６９】
巻出し側ガイドロール５を通過後、第一の保護テープＢ１は基板Ａ１２から剥がされて巻取りボビン６に回収される。
【００７０】
基板Ａ１２が塗布室１５に到達すると、基板Ａ１２は吸引搬送機構１１によって動きが規制され、かつ溶液塗布部９のダイ９ｂの下では支持部１２によって支持された状態で、超電導材原料溶液が塗布される。なお、本実施の形態においては、吸引搬送機構１１では、幅３０ｍｍで、直径３ｍｍの吸引穴１１ｃが２ｃｍ間隔で設けられた無端ベルト１１ｄが直径５ｃｍの駆動ロール１１ａと従動ロール１１ｂとの間に掛け渡されている。
【００７１】
その後、雰囲気制御炉１０で酸化物超電導薄膜が形成された基板Ａ１２は酸化物超電導線材Ａとして巻取りリール３に巻取られる。このとき、巻出し時とは逆に、第二の保護テープＢ２が巻出され、酸化物超電導線材Ａは第二の保護テープＢ２に被覆されて巻取られる。
【００７２】
なお、酸化物超電導線材Ａを作製する場合には、通常、仮焼きにより酸化物超電導薄膜を形成した後、この酸化物超電導薄膜上にさらに超電導材原料溶液の膜を形成しその後仮焼きを行う工程を数回繰り返し、その後本焼成を行うことは、従来と同様である。
【符号の説明】
【００７３】
Ａ ＲＥ１２３系超電導材
Ａ１ 基材
Ａ２ 中間層
Ａ２（１） ＣｅＯ２膜
Ａ２（２） ＹＳＺ膜
Ａ２（３） ＣｅＯ２膜
Ａ３ 超電導層
Ａ４ 保護層
Ａ１２ 基板
Ａ３０ 超電導材原料溶液の膜
Ｂ１ 第一の保護テープ
Ｂ２ 第二の保護テープ
Ｃ、Ｅ１、Ｅ２ ロータリーエンコーダー
Ｄ 制御部
Ｆ レーザー速度計
１ 巻出しリール
２ 巻出し部
３ 巻取りリール
４ 巻取り部
５ 巻出し側ガイドロール
６ 巻取りボビン
７ 巻取り側ガイドロール
８ 巻出しボビン
９ 溶液塗布部
９ａ 吐出部
９ｂ ダイ
９ｃ 溶液供給手段
１０ 雰囲気制御炉
１１ 吸引搬送機構
１１ａ 駆動ロール
１１ｂ 従動ロール
１１ｃ 吸引穴
１１ｄ 無端ベルト
１１ｅ 真空チャンバー
１１ｆ 開口部
１１ｇ 吸引管
１２ 支持部
１２ａ 固定台
１２ｂ 取付部
１３ カバー
１４ サプライ室
１５ 塗布室
１６ 加熱炉室
１７ 巻取室
５１ 固定ガイドロール
５２ ダンシングガイドロール
５３、６２ 溶液塗布部
６１ ガイドロール
６３ 巻出し側リール
６４ 巻取り側リール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化物超電導線材の製造装置に関し、詳しくは、ＭＯＤ法により基材上に酸化物超電導薄膜の層を形成して酸化物超電導線材とする酸化物超電導線材の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ（ＲＥ：Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｈｏ、Ｙ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ）で表される希土類１２３系酸化物超電導材料を用いた超電導材（以下、「ＲＥ１２３系超電導材」という）は、Ｂｉ系超電導材に比べて、液体窒素中における臨界電流密度Ｊｃが高く、磁場特性も優れており、Ｎｉ系の基材を用いて作製される薄膜状線材であるため、低コスト化が期待されている。
【０００３】
ＲＥ１２３系超電導材の作製方法としては、ＲＥ１２３系超電導材の原料の溶液を線状基板、特にテープ状基板上に塗布した後、熱処理（焼成）を行いＲＥ１２３系超電導材の薄膜を形成するＭＯＤ法（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：有機金属塗布熱分解法）が広く知られている（例えば、特許文献１）。ＭＯＤ法によれば、成膜の高速化が容易であり、又原理的に非真空プロセスで行うことができるため、製造設備の低価格化が可能であり、この点からも低コスト化が期待される。
【０００４】
上記のＭＯＤ法は、具体的には、超電導材原料溶液として、トリフルオロ酢酸等のフッ素含有有機酸の金属化合物溶液や、ＲＥ、Ｂａ、Ｃｕを含む金属のアセチルアセトナート等の有機金属化合物のアルコール溶液等を用い、これらの原料溶液を配向金属基板上に塗布した後、熱処理（焼成処理）を行うことにより、基板上に酸化物超電導薄膜の層を形成させるものである。
【０００５】
ＭＯＤ法により作製されたＲＥ１２３系超電導材の一例を図８に示す。図８においては、テープ状の基板Ａ１２（幅：１０ｍｍ）上に超電導層Ａ３が形成されている。そして、テープ状の基板Ａ１２は、Ｎｉ合金等からなる厚さ８０〜１２０μｍの基材Ａ１と、その表面に形成されて面内配向度と方位を向上させる中間層（セラミックスの薄膜）Ａ２からなっている。
【０００６】
この中間層Ａ２は、基材Ａ１側より順に、厚さ０．１μｍのＣｅＯ２膜Ａ２（１）、厚さ０．３μｍのＹＳＺ（Ｙｔｔｒｉａ Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ Ｚｉｒｃｏｎｉａ：イットリア安定化ジルコニア：Ｙ２Ｏ３とＺｒＯ２との固溶体）膜Ａ２（２）、厚さ０．１μｍのＣｅＯ２膜Ａ２（３）の３層よりなっている。なお、これらの各薄膜は、ＭＯＤ法による超電導層Ａ３の形成に先立って、ＲＦスパッタ法を用いて成膜されている。
【０００７】
そして、基板Ａ１２の中間層Ａ２上に、厚さ１〜３μｍのＲＥ１２３系超電導材料よりなる超電導層Ａ３がＭＯＤ法を用いて成膜されることにより、ＲＥ１２３系超電導材Ａが得られる。なお、図８に示すＲＥ１２３系超電導材Ａにおいては、基材Ａ１の裏面（中間層Ａ２を設けた側とは反対側の面）に、Ａｇの薄膜が保護層Ａ４として設けられている。
【０００８】
前記のＲＥ１２３系超電導材は、従来、図６に示す製造装置を用いて作製されている。図６に示すように、従来の酸化物超電導線材の製造装置は、基板のパスラインに固定ガイドロール５１及びダンシングガイドロール５２を配置し、固定ガイドロール５１の上方に溶液塗布部５３を配置して構成され、基板は固定ガイドロール５１及びダンシングガイドロール５２によって案内されると共に、固定ガイドロール５１で基板が支持された状態で溶液塗布部５３により超電導材原料溶液を塗布するようになっている。塗布された超電導材原料溶液は、所定の温度で仮焼きされることにより超電導材原料の薄膜が形成される。
【０００９】
上記により形成される超電導材原料の薄膜の厚さは、０．１５μｍ程度であるため、所定の厚さとなるまで、超電導材原料溶液の塗布、仮焼きを繰り返す。その後、本焼成を行うことにより、所定の厚さのＲＥ１２３系超電導材が得られる。
【００１０】
上記の製造方法の場合、固定ガイドロール５１では基材上に設けられた中間層が外曲げ状態になり、中間層に引張歪がかかる。しかし、この中間層はセラミックスの薄膜であり、引張歪に対しては弱いため、この状態は望ましくない。
【００１１】
また、固定ガイドロール５１の断面形状は真円とは言えず、多少のブレがあるため、溶液塗布時、基板にブレが生じ、固定ガイドロール５１による基板の支持を一定状態に保つことができない。その結果、安定した塗布状態を得ることが困難となり、均一な厚さで品質の安定した酸化物超電導薄膜を得られないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００７−１６５１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこで、本発明は、これらの問題に鑑み、中間層が外曲げの状態になることなく基板を搬送することが可能で、また、溶液塗布時、基板を一定状態に支持して超電導材原料溶液を安定的に均一に塗布することが可能であり、安定した品質の酸化物超電導線材を製造することができる製造装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者は、鋭意検討の結果、以下に示す各請求項の発明により、上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１５】
請求項１に記載の発明は、
中間層と線状薄板とを積層して成る基板が巻かれた巻出しリールが配置されるサプライ部と、
前記巻出しリールから巻出される前記基板の前記中間層の表面に超電導材原料溶液を塗布する溶液塗布部と、
前記超電導材原料溶液の塗膜を所定ガス雰囲気下で加熱することにより前記基板上に酸化物超電導薄膜を形成させて酸化物超電導線材とする雰囲気制御炉と、
前記酸化物超電導線材を巻取る巻取りリールが配置される巻取り部と、
を備えた酸化物超電導線材の製造装置において、
前記巻出しリールから巻出される前記基板を前記中間層が内側となるように曲げて前記溶液塗布部の方向に案内する巻出し側ガイドロールと、
前記酸化物超電導線材を前記酸化物超電導薄膜が内側となるように曲げて前記巻取りリールの方向に案内する巻取り側ガイドロールと、
前記中間層の表面である塗布面とは反対側に位置する前記基板の下表面を吸着した状態で前記基板を搬送する吸引搬送機構とを備え、
前記吸引搬送機構で前記基板の動きを規制した状態で超電導材原料溶液を塗布するように構成されていることを特徴とする酸化物超電導線材の製造装置である。
【００１６】
本発明者は、前記した各問題点を解決するために、最初に、図７に示すように、基板の中間層が外曲げにならないようにガイドロール６１を配置して、パスラインを内曲げで構成させることにより、中間層に引張歪がかかることを回避させることを考案した。
【００１７】
しかし、この場合には、溶液塗布部６２のダイに対向して基板を支持する部材がなくなるため、基板のブレにより溶液塗布部６２と基板との間隔が変動しやすく、超電導材原料溶液の塗膜の膜厚を均一に保つことが困難になり、安定した塗布が困難になることが分かった。なお、図中の符号６３は巻出し側リールであり、６４は巻取り側リールである。
【００１８】
これに対して、本請求項の発明においては、巻出しリールから巻出される基板を、基板上の中間層が内側となるように曲げて溶液塗布部の方向に案内する巻出し側ガイドロールと、酸化物超電導線材を酸化物超電導薄膜が内側となるように曲げて巻取りリールの方向に案内する巻取り側ガイドロールとを備えているため、全てのパスラインが内曲げで構成され、基板が外曲げの状態になることがなく中間層に引張歪が生じることがない。
【００１９】
また、中間層の表面である塗布面とは反対側に、基板の下表面を吸着した状態で基板を搬送する吸引搬送機構を備えているため、超電導材原料溶液の塗布時に基板がブレることを防止することができる。
【００２０】
吸引搬送機構としては、例えば、サクションコンベアと真空チャンバーとを組み合わせたものが好ましい。
【００２１】
請求項２に記載の発明は、
前記溶液塗布部の下方に位置して前記基板を下から支持する支持部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の酸化物超電導線材の製造装置である。
【００２２】
本請求項の発明においては、溶液塗布部の下方に位置して基板を下から支持する支持部を備えているため、溶液塗布時、より基板がブレることなく、より一定状態に支持することができる。その結果、より安定した塗布状態を得ることができ、より均一な厚さで品質の安定した酸化物超電導薄膜を得ることができる。即ち、安定した品質の酸化物超電導線材を製造することができる。
【００２３】
前記支持部としては、加工精度の面より金属製の支持体が好ましく使用できるが、前記真空チャンバーの上面部を支持部として兼用して使用することもできる。
【００２４】
請求項３に記載の発明は、
前記サプライ部には、中間層の上表面を第一の保護テープで被覆された基板が巻かれた巻出しリールと、巻出し側ガイドロールと、前記巻出し側ガイドロールを通過した後に前記第一の保護テープを前記基板から引き剥がして巻取る巻取りボビンとが備えられており、
前記巻取部には、第二の保護テープが巻かれた巻出しボビンと、巻取り側ガイドロールと、前記巻取り側ガイドロールにおいて酸化物超電導薄膜の上表面を前記第二の保護テープで被覆された前記基板を巻取る巻取りリールとが備えられている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の酸化物超電導線材の製造装置である。
【００２５】
本請求項の発明においては、基板の中間層や酸化物超電導薄膜が第一または第二の保護テープにより被覆されているため、ガイドロールを通過する際に、基板の中間層や形成された酸化物超電導薄膜の上表面が直接ガイドロールと接触することがない。このため、基板の中間層や酸化物超電導薄膜の上表面を傷つけることなく、基板を溶液塗布部まで搬送することができ、より品質が安定した酸化物超電導薄膜を製造することができる。
【００２６】
なお、第一の保護テープが巻取られた巻取りボビンを巻出しボビンとして使用し、第一の保護テープと第二の保護テープを共用しても良い。
【００２７】
請求項４に記載の発明は、
前記基板のパスラインに沿って配置されるサプライ部、溶液塗布部、吸引搬送機構、支持部、雰囲気制御炉、巻取部をカバーで一体的に覆ってサプライ室、塗布室、加熱炉室及び巻取室を形成していることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の酸化物超電導線材の製造装置である。
【００２８】
本請求項の発明においては、各部をカバーで一体的に覆っているため、製造装置内を真空引きして、ガスの置換やフローを行うことにより、製造装置内の雰囲気を精度良く制御することができ、さらに品質が安定した酸化物超電導線材を製造することができる。
【００２９】
また、超電導材原料溶液の溶剤や加熱時に発生する有機物の熱分解生成物による爆発などを防止することができる。
【００３０】
請求項５に記載の発明は、
前記吸引搬送機構は、駆動ロールと従動ロールとの間に無端ベルトを掛け渡してなる搬送機構と、前記無端ベルトに基板を吸着させる吸引機構とを備えたサクションコンベアであり、
前記サクションコンベアが前記基板を搬送しようとする速度を計測する第１計測部と、
前記基板の実際の搬送速度を計測する第２計測部と、
前記第１計測部による計測速度と、前記第２計測部による計測速度との間に差異が生じたときには、搬送異常として前記搬送機構を停止させる制御部と
を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の酸化物超電導線材の製造装置である。
【００３１】
超電導材原料溶液を基板に塗布する際、超電導材原料溶液が基板とサクションコンベアとの間に入り込むと、吸引機構が上手く作動せず、基板を上手く吸引できなくなる。その結果、基板が滑ってサクションコンベアだけが空回りして、基板を設定搬送速度で搬送することが困難となり、塗膜の厚さのバラツキを招き、規格の膜厚とは異なる不良品が製造されてしまう恐れがある。
【００３２】
しかし、本請求項の発明においては、サクションコンベアが基板を搬送しようとする速度（設定搬送速度）を計測する第１計測部と、基板の実際の搬送速度を計測する第２計測部とを設け、各計測部における計測値に差異が生じた場合には、搬送異常が発生したと判断して、搬送機構を停止させるように構成されているため、サクションコンベアの空回りによる不良品の発生を防止することができる。
【００３３】
第１計測部における計測方法としては、例えば、サクションコンベアの駆動軸にロータリーエンコーダーを取付け、その回転速度を計測することによりサクションコンベアによる基板の搬送速度を計測する方法を挙げることができる。
【００３４】
また、第２計測部における計測方法としては、例えば、サプライ部あるいは巻取り部に、基板が接触することにより回転するプーリーを設け、このプーリーに取付けられたロータリーエンコーダーの回転速度を計測することにより基板の実際の搬送速度を計測する方法を挙げることができる。
【００３５】
また、レーザードップラー効果を利用するレーザー表面速度計を用いて、基板表面にレーザー光を照射することにより、基板の実際の搬送速度を計測する方法も挙げることができる。
【００３６】
請求項６に記載の発明は、
前記吸引搬送機構は、駆動ロールと従動ロールとの間に無端ベルトを掛け渡してなる搬送機構と、前記無端ベルトに基板を吸着させる吸引機構とを備えたサクションコンベアであり、
前記サクションコンベアが前記基板を搬送しようとする速度を計測する第１計測部と、
前記基板の実際の搬送速度を計測する第２計測部と、
前記第１計測部による計測速度と、前記第２計測部による計測速度との間に差異が生じたときには、搬送異常として、前記第１計測部による計測速度が、前記第２計測部による計測速度とほぼ一致するまで前記搬送機構の搬送速度を一時的に低下させ、その後徐々に設定搬送速度まで上昇させる制御部と
を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の酸化物超電導線材の製造装置である。
【００３７】
本請求項の発明においては、第１計測部による計測速度と、第２計測部による計測速度との間に差異が生じたときには、搬送異常が発生して、吸引機構の吸引不良により基板が無端ベルト上を滑っていると判断して、第１計測部による計測速度が、第２計測部による計測速度とほぼ一致する速度、即ち基板が滑らなくなる速度まで、搬送機構の搬送速度を一時的に低下させ、その後、搬送機構の搬送速度を設定搬送速度まで徐々に上昇させるように構成されているため、搬送異常の発生（サクションコンベアの空回り）を検知した場合であっても、搬送機構を停止させることなく、正常な搬送に戻すことができ、効率的な作業が可能になる。
【００３８】
請求項７に記載の発明は、
前記溶液塗布部から前記基板上に供給される前記超電導材原料溶液の液量を、前記第２計測部による計測速度の変動に応じて調整する制御部を備えていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の酸化物超電導線材の製造装置である。
【００３９】
搬送異常により実際の基板の搬送速度が低下した場合、基板上に供給される超電導材原料溶液の液量がそのままであると、塗布膜の膜厚が所定の膜厚に比べ厚くなる。本請求項の発明においては、第２計測部による計測速度（実際の基板の搬送速度）に合わせて、液量を制御するよう構成されているため、搬送異常が発生しても、所定の膜厚を維持することができ、不良品の発生を防止しつつ効率的な製造が可能となる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、中間層が外曲げの状態になることなく基板を搬送することが可能で、また、溶液塗布時、基板にブレが生じることなく、基板を一定状態に支持して超電導材原料溶液を安定的に均一に塗布することが可能であり、安定した品質の酸化物超電導線材を製造することができる製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態に係る酸化物超電導線材の製造装置の概略図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る酸化物超電導線材の製造装置の吸引搬送機構の平面図及び側面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る酸化物超電導線材の製造装置の基板の巻出し部分及び吸引搬送機構の斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る酸化物超電導線材の製造装置の基板の巻出し部分の側断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る酸化物超電導線材の製造装置の搬送制御手段の説明図である。
【図６】従来の酸化物超電導線材の製造装置の概略図である。
【図７】従来の酸化物超電導線材の製造装置の概略図である。
【図８】ＲＥ１２３系超電導材の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
【００４３】
本実施の形態に係る製造装置につき図１〜５を用いて説明する。なお、図１は本実施の形態に係る製造装置の概略図であり、図２は前記製造装置の吸引搬送機構の平面図及び側面図である。また、図３は前記製造装置の基板の巻出し部分及び吸引搬送機構の斜視図であり、図４は前記製造装置の基板の巻出し部分の側断面図であり、図５は前記製造装置の搬送制御手段の説明図である。なお、図２（ｂ）には、溶液塗布部も併せて示されている。
【００４４】
１．製造装置の構成について
最初に、本装置の構成についてその概略を説明する。
【００４５】
図１に示すように、本装置のサプライ部は、基板Ａ１２の巻出しリール１が配置される巻出し部２と、基板Ａ１２の巻取りリール３が配置される巻取り部４とを有している。巻出しリール１には中間層Ａ２の上表面が第一の保護テープＢ１で被覆された状態で基板Ａ１２が巻かれている。なお、第一の保護テープＢ１は基板Ａ１２の中間層がガイドロール等に接触することを防止するためのものであって、例えば、ポリイミドテープ（カプトン：商標名）が使用される。
【００４６】
巻出し部２には、巻出し側ガイドロール５と、第一の保護テープＢ１の巻取りボビン６と、巻取りボビン６を回転駆動させるボビン駆動部（図示省略）が配置されている（図４参照）。
【００４７】
一方、巻取り部４には、巻取り側ガイドロール７と、基板Ａ１２の巻取りリール３を回転駆動させるリール駆動部（図示省略）と、第二の保護テープＢ２の巻出しボビン８が配置されている。
【００４８】
巻出し側ガイドロール５は、巻出しリール１から巻出される基板Ａ１２を内曲げにして溶液塗布部９の方向に案内し、巻取り側ガイドロール７は、酸化物超電導薄膜が形成された基板Ａ１２を内曲げにして巻取りリール３の方向に案内する。
【００４９】
そして、巻取りリール３を回転駆動させることにより、基板Ａ１２を巻出しリール１から巻出すと共に、後述する吸引搬送機構１１による基板Ａ１２の搬送動作中は、基板Ａ１２に所定のテンション（張力）を加えて基板Ａ１２の弛みを防止する。
【００５０】
巻出し部２と巻取り部４との間には基板Ａ１２のパスラインに沿って、上流側から順に巻出し側ガイドロール５、溶液塗布部９、雰囲気制御炉１０及び巻取り側ガイドロール７が配置され、溶液塗布部９の下方には、吸引搬送機構１１及び支持部１２が配置されている。
【００５１】
なお、リール駆動部、ボビン駆動部、溶液塗布部９、吸引搬送機構１１及び雰囲気制御炉１０は制御部によって総括的に制御されている。
【００５２】
また、各部はカバー１３で一体的に覆われることにより、サプライ室１４、塗布室１５、加熱炉室及１６及び巻取室１７が形成されている。
【００５３】
２．溶液塗布部
次に、溶液塗布部につき説明する。図２に示すように、溶液塗布部９は、超電導材原料溶液を吐出部９ａから吐出するダイ９ｂと、ダイ９ｂの超電導材原料溶液を供給する溶液供給手段９ｃと、ダイ９ｂの塗布量制御機構（図示省略）などを備え、搬送途中の基板Ａ１２の中間層Ａ２の上表面にダイ９ｂから所定量の溶液を塗布することにより超電導材原料溶液の膜Ａ３０を形成する。なお、吐出部９ａは基板Ａ１２の幅方向に複数設けられている。
【００５４】
支持部１２は、金属製であって、溶液塗布部９の下方に位置して基板Ａ１２を下から支持するものである。平板状の固定台１２ａに取付部１２ｂを設けて構成され、取付部１２ｂは真空チャンバー１１ｅの外壁面に固定されている（図３参照）。基板Ａ１２は、支持部１２の平板状の固定台１２ａの上で安定して支持されるため、ブレることなく、超電導材原料溶液を安定して均一に塗布することができる。
【００５５】
支持部１２は吸引搬送機構１１から離して配置しても良く、また、例えば真空チャンバー１１ｅの上面部で基板Ａ１２を支持することにより、吸引搬送機構１１と支持部１２を兼ねるようにしても良い。
【００５６】
３．吸引搬送機構
次に、吸引搬送機構につき説明する。図２に示すように、吸引搬送機構１１は、吸引機構と搬送機構からなるサクションコンベアである。搬送機構は、駆動ロール１１ａと従動ロール１１ｂとの間に吸引穴１１ｃがあけられた無端ベルト１１ｄを掛け渡して構成されるベルトコンベアを備えたサクションコンベアである。
【００５７】
吸引機構は、以下のように構成されている。無端ベルト１１ｄ内に真空チャンバー１１ｅが配置され、真空チャンバー１１ｅは上方に向けて開口する開口部１１ｆを有するＮＣナイロン（商標名）等のプラスチック製の箱体であって、吸引管１１ｇを介して真空ポンプ（図示省略）に接続されている。また、真空チャンバー１１ｅの開口部１１ｆは無端ベルト１１ｄが密着して塞がれている。なお、吸引穴１１ｃは、無端ベルト１１ｄの全周に渡って形成され、その配置の形態は一列でも千鳥状に配置しても良く、また小径で多数設けるのが好ましい。
【００５８】
そして、駆動ロール１１ａ及び前記真空ポンプを駆動させることにより、バキューム作用によって基板Ａ１２の下表面（中間層Ａ２の上表面である塗布面とは反対側に位置する基板Ａ１２の下表面）が吸引穴１１ｃに吸い寄せられて基板Ａ１２を無端ベルト１１ｄに吸着した状態で、基板Ａ１２を支持部１２へ搬送することができる。その結果、超電導材原料溶液の塗布エリアにおいて基板Ａ１２のブレを防止することができ、安定して均一な塗布を行うことができる。
【００５９】
なお、真空チャンバー１１ｅの開口部１１ｆにメッシュ（図示省略）を張設することにより、開口部１１ｆ上に位置する無端ベルト１１ｄをよりフラットな状態にすることができる。
【００６０】
また、吸引搬送機構１１には、図５に示すように、基板Ａ１２が無端ベルト１１ｄ上を滑って吸引搬送機構１１が空回りすることに伴う不良品の発生を防止するための搬送制御手段が備わっている。
【００６１】
この搬送制御手段は、ロータリーエンコーダーＣを駆動ロール１１ａの駆動軸に取り付け、駆動軸の回転速度を計測することにより、吸引搬送機構１１による基板Ａ１２の搬送速度を割り出す第１計測部と、基板Ａ１２の実際の搬送速度を計測する第２計測部と、第１計測部からの計測信号と第２計測部からの計測信号に基づいて、第１計測部による計測速度と、第２計測部による計測速度との間に差異が生じたときには、搬送異常として吸引搬送機構１１を停止させると共に溶液塗布部９からの超電導材原料溶液の供給を停止させる制御部Ｄとを備えている。
【００６２】
第２計測部は、ロータリーエンコーダーＥ１を巻出し側ガイドロール５の回転軸に取り付け、回転軸の回転速度を計測することにより、基板Ａ１２の実際の搬送速度を割り出す。なお、ロータリーエンコーダーＥ２を巻取り側ガイドロール７の回転軸に取り付けても良い。
【００６３】
また、第２計測部は、レーザー光を基板Ａ１２表面に照射してレーザードップラー効果を利用して基板Ａ１２の実際の搬送速度を計測するレーザー速度計Ｆとしても良い。
【００６４】
制御部Ｄは、上記のように吸引搬送機構１１を停止させるのではなく、第１計測部による計測速度と、第２計測部による計測速度との間に差異が生じたときには、基板Ａ１２が無端ベルト１１ｄ上を滑っていると判断して、第１計測部による計測速度が、第２計測部による計測速度と一致するまで吸引搬送機構１１の搬送速度を一時的に落とし、その後徐々に上げて設定搬送速度とし、それと同時に、溶液塗布部９から供給される超電導材原料溶液の液量を、第２計測部による計測速度の変動に応じて調整するようにしても良い。この場合には、吸引搬送機構を停止することなく所定の膜厚を維持することが可能となる。
【００６５】
４．雰囲気制御炉
次に、雰囲気制御炉につき説明する。雰囲気制御炉１０は、加熱炉室内を窒素１００％雰囲気にしながら、超電導材原料溶液の膜Ａ３０を、５００℃程度に加熱して仮焼きを行い、その後７００〜８００℃程度に加熱して本焼成を行うことにより酸化物超電導線材Ａが作製される（図１参照）。
【００６６】
また、加熱炉室１６には雰囲気ガスのガス供給機構及びガス排出機構（共に図示省略）が設けられている。
【００６７】
５．酸化物超電導線材の製造
次に、上記のように構成された製造装置を用いて、例えば、厚さが約１００μｍで幅が１０ｍｍの基板Ａ１２に酸化物超電導薄膜層が形成された酸化物超電導線材を製造する方法について説明する。
【００６８】
まず、第一の保護テープＢ１により被覆された基板Ａ１２が巻出しリール１より巻出され、内曲げの状態で、第一の保護テープＢ１側が巻出し側ガイドロール５に接するようにして巻出し側ガイドロール５を通過する。
【００６９】
巻出し側ガイドロール５を通過後、第一の保護テープＢ１は基板Ａ１２から剥がされて巻取りボビン６に回収される。
【００７０】
基板Ａ１２が塗布室１５に到達すると、基板Ａ１２は吸引搬送機構１１によって動きが規制され、かつ溶液塗布部９のダイ９ｂの下では支持部１２によって支持された状態で、超電導材原料溶液が塗布される。なお、本実施の形態においては、吸引搬送機構１１では、幅３０ｍｍで、直径３ｍｍの吸引穴１１ｃが２ｃｍ間隔で設けられた無端ベルト１１ｄが直径５ｃｍの駆動ロール１１ａと従動ロール１１ｂとの間に掛け渡されている。
【００７１】
その後、雰囲気制御炉１０で酸化物超電導薄膜が形成された基板Ａ１２は酸化物超電導線材Ａとして巻取りリール３に巻取られる。このとき、巻出し時とは逆に、第二の保護テープＢ２が巻出され、酸化物超電導線材Ａは第二の保護テープＢ２に被覆されて巻取られる。
【００７２】
なお、酸化物超電導線材Ａを作製する場合には、通常、仮焼きにより酸化物超電導薄膜を形成した後、この酸化物超電導薄膜上にさらに超電導材原料溶液の膜を形成しその後仮焼きを行う工程を数回繰り返し、その後本焼成を行うことは、従来と同様である。
【符号の説明】
【００７３】
Ａ ＲＥ１２３系超電導材
Ａ１ 基材
Ａ２ 中間層
Ａ２（１） ＣｅＯ２膜
Ａ２（２） ＹＳＺ膜
Ａ２（３） ＣｅＯ２膜
Ａ３ 超電導層
Ａ４ 保護層
Ａ１２ 基板
Ａ３０ 超電導材原料溶液の膜
Ｂ１ 第一の保護テープ
Ｂ２ 第二の保護テープ
Ｃ、Ｅ１、Ｅ２ ロータリーエンコーダー
Ｄ 制御部
Ｆ レーザー速度計
１ 巻出しリール
２ 巻出し部
３ 巻取りリール
４ 巻取り部
５ 巻出し側ガイドロール
６ 巻取りボビン
７ 巻取り側ガイドロール
８ 巻出しボビン
９ 溶液塗布部
９ａ 吐出部
９ｂ ダイ
９ｃ 溶液供給手段
１０ 雰囲気制御炉
１１ 吸引搬送機構
１１ａ 駆動ロール
１１ｂ 従動ロール
１１ｃ 吸引穴
１１ｄ 無端ベルト
１１ｅ 真空チャンバー
１１ｆ 開口部
１１ｇ 吸引管
１２ 支持部
１２ａ 固定台
１２ｂ 取付部
１３ カバー
１４ サプライ室
１５ 塗布室
１６ 加熱炉室
１７ 巻取室
５１ 固定ガイドロール
５２ ダンシングガイドロール
５３、６２ 溶液塗布部
６１ ガイドロール
６３ 巻出し側リール
６４ 巻取り側リール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中間層と線状薄板とを積層して成る基板が巻かれた巻出しリールが配置されるサプライ部と、
前記巻出しリールから巻出される前記基板の前記中間層の表面に超電導材原料溶液を塗布する溶液塗布部と、
前記超電導材原料溶液の塗膜を所定ガス雰囲気下で加熱することにより前記基板上に酸化物超電導薄膜を形成させて酸化物超電導線材とする雰囲気制御炉と、
前記酸化物超電導線材を巻取る巻取りリールが配置される巻取り部と、
を備えた酸化物超電導線材の製造装置において、
前記巻出しリールから巻出される前記基板を前記中間層が内側となるように曲げて前記溶液塗布部の方向に案内する巻出し側ガイドロールと、
前記酸化物超電導線材を前記酸化物超電導薄膜が内側となるように曲げて前記巻取りリールの方向に案内する巻取り側ガイドロールと、
前記中間層の表面である塗布面とは反対側に位置する前記基板の下表面を吸着した状態で前記基板を搬送する吸引搬送機構とを備え、
前記吸引搬送機構で前記基板の動きを規制した状態で超電導材原料溶液を塗布するように構成されていることを特徴とする酸化物超電導線材の製造装置。
【請求項２】
前記溶液塗布部の下方に位置して前記基板を下から支持する支持部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の酸化物超電導線材の製造装置。
【請求項３】
前記サプライ部には、中間層の上表面を第一の保護テープで被覆された基板が巻かれた巻出しリールと、巻出し側ガイドロールと、前記巻出し側ガイドロールを通過した後に前記第一の保護テープを前記基板から引き剥がして巻取る巻取りボビンとが備えられており、
前記巻取部には、第二の保護テープが巻かれた巻出しボビンと、巻取り側ガイドロールと、前記巻取り側ガイドロールにおいて酸化物超電導薄膜の上表面を前記第二の保護テープで被覆された前記基板を巻取る巻取りリールとが備えられている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の酸化物超電導線材の製造装置。
【請求項４】
前記基板のパスラインに沿って配置されるサプライ部、溶液塗布部、吸引搬送機構、支持部、雰囲気制御炉、巻取部をカバーで一体的に覆ってサプライ室、塗布室、加熱炉室及び巻取室を形成していることを特徴とする請求項1ないし請求項３のいずれか１項に記載の酸化物超電導線材の製造装置。
【請求項５】
前記吸引搬送機構は、駆動ロールと従動ロールとの間に無端ベルトを掛け渡してなる搬送機構と、前記無端ベルトに基板を吸着させる吸引機構とを備えたサクションコンベアであり、
前記サクションコンベアが前記基板を搬送しようとする速度を計測する第１計測部と、
前記基板の実際の搬送速度を計測する第２計測部と、
前記第１計測部による計測速度と、前記第２計測部による計測速度との間に差異が生じたときには、搬送異常として前記搬送機構を停止させる制御部と
を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の酸化物超電導線材の製造装置。
【請求項６】
前記吸引搬送機構は、駆動ロールと従動ロールとの間に無端ベルトを掛け渡してなる搬送機構と、前記無端ベルトに基板を吸着させる吸引機構とを備えたサクションコンベアであり、
前記サクションコンベアが前記基板を搬送しようとする速度を計測する第１計測部と、
前記基板の実際の搬送速度を計測する第２計測部と、
前記第１計測部による計測速度と、前記第２計測部による計測速度との間に差異が生じたときには、搬送異常として、前記第１計測部による計測速度が、前記第２計測部による計測速度とほぼ一致するまで前記搬送機構の搬送速度を一時的に低下させ、その後徐々に設定搬送速度まで上昇させる制御部と
を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の酸化物超電導線材の製造装置。
【請求項７】
前記溶液塗布部から前記基板上に供給される前記超電導材原料溶液の液量を、前記第２計測部による計測速度の変動に応じて調整する制御部を備えていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の酸化物超電導線材の製造装置。
【請求項１】
中間層と線状薄板とを積層して成る基板が巻かれた巻出しリールが配置されるサプライ部と、
前記巻出しリールから巻出される前記基板の前記中間層の表面に超電導材原料溶液を塗布する溶液塗布部と、
前記超電導材原料溶液の塗膜を所定ガス雰囲気下で加熱することにより前記基板上に酸化物超電導薄膜を形成させて酸化物超電導線材とする雰囲気制御炉と、
前記酸化物超電導線材を巻取る巻取りリールが配置される巻取り部と、
を備えた酸化物超電導線材の製造装置において、
前記巻出しリールから巻出される前記基板を前記中間層が内側となるように曲げて前記溶液塗布部の方向に案内する巻出し側ガイドロールと、
前記酸化物超電導線材を前記酸化物超電導薄膜が内側となるように曲げて前記巻取りリールの方向に案内する巻取り側ガイドロールと、
前記中間層の表面である塗布面とは反対側に位置する前記基板の下表面を吸着した状態で前記基板を搬送する吸引搬送機構とを備え、
前記吸引搬送機構で前記基板の動きを規制した状態で超電導材原料溶液を塗布するように構成されていることを特徴とする酸化物超電導線材の製造装置。
【請求項２】
前記溶液塗布部の下方に位置して前記基板を下から支持する支持部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の酸化物超電導線材の製造装置。
【請求項３】
前記サプライ部には、中間層の上表面を第一の保護テープで被覆された基板が巻かれた巻出しリールと、巻出し側ガイドロールと、前記巻出し側ガイドロールを通過した後に前記第一の保護テープを前記基板から引き剥がして巻取る巻取りボビンとが備えられており、
前記巻取部には、第二の保護テープが巻かれた巻出しボビンと、巻取り側ガイドロールと、前記巻取り側ガイドロールにおいて酸化物超電導薄膜の上表面を前記第二の保護テープで被覆された前記基板を巻取る巻取りリールとが備えられている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の酸化物超電導線材の製造装置。
【請求項４】
前記基板のパスラインに沿って配置されるサプライ部、溶液塗布部、吸引搬送機構、支持部、雰囲気制御炉、巻取部をカバーで一体的に覆ってサプライ室、塗布室、加熱炉室及び巻取室を形成していることを特徴とする請求項1ないし請求項３のいずれか１項に記載の酸化物超電導線材の製造装置。
【請求項５】
前記吸引搬送機構は、駆動ロールと従動ロールとの間に無端ベルトを掛け渡してなる搬送機構と、前記無端ベルトに基板を吸着させる吸引機構とを備えたサクションコンベアであり、
前記サクションコンベアが前記基板を搬送しようとする速度を計測する第１計測部と、
前記基板の実際の搬送速度を計測する第２計測部と、
前記第１計測部による計測速度と、前記第２計測部による計測速度との間に差異が生じたときには、搬送異常として前記搬送機構を停止させる制御部と
を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の酸化物超電導線材の製造装置。
【請求項６】
前記吸引搬送機構は、駆動ロールと従動ロールとの間に無端ベルトを掛け渡してなる搬送機構と、前記無端ベルトに基板を吸着させる吸引機構とを備えたサクションコンベアであり、
前記サクションコンベアが前記基板を搬送しようとする速度を計測する第１計測部と、
前記基板の実際の搬送速度を計測する第２計測部と、
前記第１計測部による計測速度と、前記第２計測部による計測速度との間に差異が生じたときには、搬送異常として、前記第１計測部による計測速度が、前記第２計測部による計測速度とほぼ一致するまで前記搬送機構の搬送速度を一時的に低下させ、その後徐々に設定搬送速度まで上昇させる制御部と
を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の酸化物超電導線材の製造装置。
【請求項７】
前記溶液塗布部から前記基板上に供給される前記超電導材原料溶液の液量を、前記第２計測部による計測速度の変動に応じて調整する制御部を備えていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の酸化物超電導線材の製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２５７８４４（Ｐ２０１０−２５７８４４Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０８２３４（Ｐ２００９−１０８２３４）
【出願日】平成２１年４月２７日（２００９．４．２７）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１９年度 独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「超電導応用基盤技術研究開発」に関する委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【出願人】（３９１００４４８１）財団法人国際超電導産業技術研究センター (144)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２７日（２００９．４．２７）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１９年度 独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「超電導応用基盤技術研究開発」に関する委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【出願人】（３９１００４４８１）財団法人国際超電導産業技術研究センター (144)
【Ｆターム（参考）】
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