JP2001014961A - 保持具および処理済線材の製造方法 - Google Patents
保持具および処理済線材の製造方法Info
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Abstract
性の劣化や変形などの不良のない超電導線材を製造する
方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 線材を芯5に巻いて形成されたパンケー
キ10を重ねる際に介在するセラミックスボード4は、
熱処理時には、結合剤が消失して粉末または繊維が自由
に動きうる状態となるため、線材の膨張・収縮などを拘
束せず、線材の変形を生じさせない。また、熱処理を所
定の酸素分圧、温度などの条件下で行なうことにより、
特性を向上させることができる。さらにセラミックスボ
ード4に設けられたらせん状溝の内部を経由させること
で、複数のパンケーキ10に渡って線材を切らずにかつ
拘束せずに案内することができるため、1kmより長い
線材を熱処理することも可能となる。
Description
に巻いて処理を行なうための保持具、および、処理済線
材の製造方法、特に超電導線材の製造方法に関する。
り、具体例としては、磁気共鳴映像(Magnetic Resonan
ce Imaging -MRI)、磁気選鉱、磁気浮上列車、粒子
加速器、研究用装置、核磁気共鳴(Nuclear Magnetic R
esonance spectrometry - NMR)や省エネ・省資源の
観点から超電導電力貯蔵システム(Superconducting Ma
gnetic Energy Storage - SMES)や核融合などの分
野が挙げられる。
高出力を期待して銅線から超電導線材に置き換わりつつ
ある。これら磁石を使用した分野や電力ケーブル応用に
おいて、超電導線材に求められている条件は、特性と線
材単長である。
る。線材の熱処理を行なうに際して、線材の特性を劣化
させずに熱処理を行なうには、熱処理時に膨張および収
縮する線材を拘束しないことが必要である。
る技術によれば、図7、図8に示すように、テープ状の
線材である超電導テープ線材1を、芯5のまわりにパン
ケーキ状に巻く際に、線材同士の間に反応しない介在物
として、たとえば市販のセラミックステープ2を重ねて
巻くことで、局所的な線材の膨張による悪影響を防止し
つつ、小さいスペースで長い線材を熱処理することがで
きる。
ておらず、ジョイント部で特性が急激に劣化する超電導
線材においては、線材単長の増大が重要な開発課題であ
る。特に、特開平6−243745号公報に記載されて
いるように熱処理を必要とする線材については、線材単
長を増大する上で、その熱処理方法が、重要なものとな
る。
43745号公報に開示された技術によったとしても、
磁石やケーブルを製造するのに必要な1km以上の線材
単長を有する線材の熱処理は不適当であった。図9に示
すように、パンケーキ状に巻いた線材であるパンケーキ
10を載せるための平板3およびこれを熱処理する炉の
大きさには、限界があったからである。
5号公報に開示される技術をさらに改良し、1km以上
の線材単長を有する線材の熱処理を容易に行なって、超
電導線材を製造する方法を提供することを目的とする。
ったとしても、多量の超電導テープ線材1を同時に熱処
理するために保護テープとしてのセラミックスシート2
と重ねて巻いたパンケーキ10を仮に直接積み上げた場
合、上下の超電導テープ線材1同士が干渉し合うことに
より、下側の超電導テープ線材1の臨界電流密度が、上
側の超電導テープ線材1の臨界電流密度の1/3程度に
まで劣化したり、上下の超電導テープ線材1同士が接続
されてしまったり、超電導テープ線材1が変形したり
し、したがって、不良の原因となっていた。
処理しても、特性の劣化などの問題が生じない熱処理を
行なって、超電導線材を製造する方法を提供することを
も目的とする。
を密にコイル状に巻くことを意味し、「パンケーキ」と
は、線材を密に巻いたものを意味するものとする。
「超電導テープ線材1」といい、熱処理済のものを「超
電導線材」という。
し、大きく変形するという現象(以下、「線材膨れ」と
いう。)が頻繁に生じる場合がある。線材膨れの原因と
しては、線材内部のガスの熱膨張が挙げられる。このよ
うな線材膨れが生じた部分では、臨界電流密度Jcが低
下する。線材膨れの原因となる熱膨張を起こすガスとし
ては、定性的にはCO2、H2O、O2などであることが
わかっている。
熱処理によって超電導線材を製造する方法を提供するこ
とをも目的とする。
め、本発明に基づく保持具の1つの局面においては、コ
イル状に巻かれた線材を含むパンケーキを保持し、互い
に隣接する上記パンケーキ同士が互いに接触しないよう
に2以上重ねるための隔離手段を備え、上記隔離手段は
上記線材の挙動を実質的に拘束しない、上記線材に対す
る処理を行なうための保持具である。
以上重ねて処理することができるため、省スペース化を
図ることができる。しかも、隔離手段は線材の挙動を実
質的に拘束しないため、拘束された場合に発生してい
た、線材の劣化や望ましくない接続、変形といった問題
を解消することができる。
は、上記隔離手段が、上記線材の挙動を実質的に拘束せ
ずに、上記パンケーキ間に介在するための保護層を有す
る。
キ同士は、保護層の介在によって、確実に非接触に保つ
ことができる。また、取扱いが容易となる。
おいては、一の上記パンケーキに含まれる上記線材の続
きを、上記線材の挙動を実質的に拘束することなく、他
の上記パンケーキに連続させるための線材連続化手段を
有する。
ケーキにおいて巻くことのできる限度以上に線材の線材
単長が長い場合に、線材を切ることなく、2以上のパン
ケーキに渡って巻いて保持し、処理を行なうことができ
る。しかも、線材は、実質的に拘束されないため、特性
劣化その他の不良が生じることを防止することができ
る。
おいては、上記線材連続化手段が、上記保護層に設けら
れた、上記線材を実質的に拘束せずに通すためのらせん
状溝である。
ケーキにおいて巻いた線材の続きをらせん溝の内部に配
置することによって、他のパンケーキに案内することが
容易に可能となる。
おいては、上記保護層が、上記処理によって消失しない
材質からなる粉末または繊維と、上記処理によって消失
する材質からなる結合剤とを主成分とする。
程において、保護層の結合剤が消失し、保護層は、粉末
または繊維が自由に動きうる状態となる。したがって、
線材が保護層によって拘束されることを確実に防止する
ことができる。
おいては、上記パンケーキの周囲におけるガスの流通を
均一化するためのガス流通均一化手段を備える。
キを重ねたときの幾何学的条件に起因して、各パンケー
キの占める部位や一のパンケーキ内の部分によってガス
の流通具合に差が生じるという問題を解消し、均一な処
理を行なうことができる。
おいては、上記ガス流通均一化手段が、上記保護層に設
けられた溝または穴を含む。
均一化手段を容易に実現することができる。
つの局面においては、コイル状に巻かれた線材を含むパ
ンケーキを、互いに隣接する上記パンケーキ同士が互い
に接触しないように2以上重ねるための、上記線材の挙
動を実質的に拘束しない隔離手段を使用して、2以上重
ねた上記パンケーキに対して処理を行なう工程を含む。
以上重ねて処理することができるため、省スペース化を
図ることができる。しかも、隔離手段は線材の挙動を実
質的に拘束しないため、拘束された場合に発生してい
た、線材の劣化や望ましくない接続、変形といった問題
のない処理済線材を得ることができる。
の局面においては、上記パンケーキが、上記線材と上記
線材の挙動を実質的に拘束しない保護テープとを重ねて
コイル状に巻いたものを含む。
キ内で隣り合う線材同士は、互いに直接は接触しないた
め、処理によって互いに接続することはない。また、保
護テープが介在するため、隣接する線材によって拘束さ
れることもない。また、保護テープは線材を拘束しない
ため、処理における膨張・収縮などの際に線材が拘束さ
れて、特性劣化や変形を生じることもない。したがっ
て、これらに起因する特性劣化や変形のない良好な処理
済線材を得ることができる。
らに他の局面においては、上記保護テープが、上記処理
によって消失しない材質からなる粉末または繊維と、上
記処理によって消失する材質からなる結合剤とを主成分
とする。
プの結合剤は、処理によって消失するため、処理時に
は、保護テープは、繊維または粉末が自由に動きうる状
態となり、線材は、保護テープによって拘束されない。
したがって、拘束されることに起因して発生していた特
性劣化その他の不良のない処理済線材を得ることができ
る。
らに他の局面においては、上記隔離手段が、上記パンケ
ーキ間に上記線材の挙動を実質的に拘束しない保護層を
介在させることである。
て、確実に非接触に保つことができる。また、取扱いが
容易となる。
らに他の1つの局面においては、一の上記パンケーキに
含まれる上記線材の続きを、上記線材の挙動を実質的に
拘束することなく、他の上記パンケーキに連続させるた
めの線材連続化手段を使用して処理を行なう工程を含
む。
ケーキにおいて巻くことのできる限度以上に線材の線材
単長が長い場合に、線材を切ることなく、2以上のパン
ケーキに渡って巻いて保持し、処理を行なうことができ
る。しかも、線材は、実質的に拘束されないため、特性
劣化その他の不良が生じることを防止することができ、
このような不良のない処理済線材を得ることができる。
らに他の局面においては、上記線材連続化手段が、上記
保護層に設けられた上記線材を実質的に拘束せずに通す
ためのらせん状の溝である。
ケーキにおいて巻いた線材の続きをらせん溝の内部に配
置することによって、他のパンケーキに案内することが
容易に可能となり、線材単長の長い処理済線材も容易に
得ることができる。
らに他の局面においては、上記保護層が、上記処理によ
って消失しない材質からなる粉末または繊維と、上記処
理によって消失する材質からなる結合剤とを主成分とす
る。
程において、保護層の結合剤が消失し、保護層は、粉末
または繊維が自由に動きうる状態となる。したがって、
線材が保護層によって拘束されることを確実に防止する
ことができ、このような拘束に起因する特性劣化や変形
といった不良のない処理済線材を得ることができる。
らに他の局面においては、上記線材が、酸化物超電導体
の粉末またはその原料粉末を金属シース内に充填する工
程と、塑性加工を施す工程とを含んで形成された金属シ
ース線材である。
材として超電導線材を得ることができる。
らに他の局面においては、上記処理が、840℃以上、
850℃以下で行なう熱処理である。
流密度の高い値を得ることができる。
らに他の局面においては、上記処理が、840℃以上、
850℃以下である第一温度で行なう工程と、上記第一
温度より5℃低い第二温度で行なう工程とを含む熱処理
である。
の焼結密度を上げることができ、さらに高い臨界電流密
度を得ることができる。
らに他の局面においては、上記熱処理は、酸素の分圧
を、0.01atm以上、0.2atm以下とした雰囲
気中で行なう。
料自体の生成を確保し、かつ、不純物の生成を助長せず
に、臨界電流密度Jcを増大させることができる。
らに他の局面においては、上記熱処理は、圧力を2.5
×102Pa以下の雰囲気下で行なう。
くしているため、線材外部にガスを放出しやすい環境と
し、線材膨れの発生数を抑えている。
らに他の局面においては、上記熱処理は、圧力を1.5
atm以上の雰囲気下で行なう。
密度Jcを増大させた、処理済線材としての超電導線材
を得ることができる。
らに他の局面においては、上記熱処理が、830℃以
上、840℃以下である第一温度で行なう工程と、上記
第一温度より5℃低い第二温度で行なう工程とを含む熱
処理である。
tm以下の雰囲気中においても、上記工程を採用するこ
とにより、臨界電流密度Jcを増大させた、処理済線材
としての超電導線材を得ることができる。
らに他の局面においては、上記熱処理において、100
℃から300℃への昇温時間、700℃から820℃へ
の昇温時間、および、820℃から840℃への昇温時
間が、それぞれ5時間以上である。
を低減した、処理済線材としての超電導線材を得ること
ができる。
O3、CuOの重量比が0.36:0.055:0.2
3:0.15:0.2の粉末混合物を製造した。この粉
末混合物を800℃で12時間熱処理し、さらに850
℃で6時間熱処理し、焼結酸化物を得た。この焼結酸化
物を粉砕し、粉末を得た。この粉末を、金属シースとし
ての外径36mm、内径30mmの銀パイプに充填し
た。この銀パイプに伸線加工と圧延加工を施すことで、
長さ1km、幅3.5mm、厚さ0.25mmの61芯
の多芯テープ線材を作製した。なお、同じものを合計2
本作製した。
のまわりに、線材としての上記多芯テープ線材、すなわ
ち超電導テープ線材1のうち1本に保護テープとしての
市販のセラミックスシート2を重ねて、パンケーキ状に
巻くことで、第1のパンケーキ10を作製した。セラミ
ックスシート2としては、アルミナ繊維を主成分とする
厚さ0.2mmのものを用いた。
上に保護層として、アルミナ繊維と有機結合剤を含んで
成形した厚さ10mmのセラミックスボード4を、載せ
た。芯5が、セラミックスボード4には中心穴9が設け
られており、セラミックスボード4を載せる際には芯5
が中心穴9に挿入され、芯5はセラミックスボード4を
貫通して上側に突出する。上側に突出した芯5のまわり
に、第1のパンケーキ10と同様、他の1本の超電導テ
ープ線材1を、セラミックスシート2に重ねて、パンケ
ーキ状に巻くことで、第2のパンケーキ10を形成し
た。
含む構造物を800℃まで3時間、840℃まで2時間
でそれぞれ昇温し、第一温度としての840℃で50時
間熱処理した。
させた後、800℃まで3時間、835℃まで2時間で
それぞれ昇温し、第二温度としての835℃で50時間
熱処理した。835℃は上記の840℃より5℃低い温
度として選択したものである。
ート2およびセラミックスボード4の材料が超電導テー
プ線材1から剥がれやすいかどうかを調べ、目視によ
り、超電導テープ線材1の隣り合うもの同士が接触する
箇所が存在するかどうかを調べた。その結果、問題がな
いことを確認した。
を取り出し、残ったセラミックスシート2およびセラミ
ックスボード4の材料を剥がすことによって除去し、処
理済線材としての超電導線材を得ることができた。
ボード4に含まれる耐熱繊維または粉末としては、上述
のアルミナ繊維の代りに、アルミナ粉末、マグネシア粉
末、シリカ、酸化マンガン、酸化クロムをそれぞれ用い
たものについて、それぞれ熱処理を行なって、処理済線
材としての超電導線材を製造した。
合うもの同士の接触については、セラミックスシート2
が少なくとも繊維、たとえば、アルミナ繊維を主成分と
して含む場合には、接触しないことが確認された。
との混合体、たとえば、アルミナ繊維とマグネシア粉末
の混合体や、アルミナ繊維とシリカの混合体である場合
は、繊維のみである場合に比べて、超電導テープ線材1
から剥がれやすく除去作業がし易いことがわかった。
とも繊維、たとえば、アルミナ繊維を主成分として含む
場合には、不用意に欠落しにくいことがわかった。
40℃、第二温度が835℃であったが、これに代え
て、第一温度を835℃から855℃まで5℃間隔で変
えて熱処理を行なった。第二温度は、それぞれ第一温度
から5℃下げた温度として、熱処理を行ない、処理済線
材としての超電導線材を製造した。
テープ線材1の、各第一温度と、液体窒素温度における
臨界電流密度との関係を調べたところ、 835℃ 0.8kA/cm2 840℃ 1.8kA/cm2 845℃ 2.2kA/cm2 850℃ 2.5kA/cm2 855℃ 1.2kA/cm2 となり、840℃から850℃において、臨界電流密度
の高い値を得られることがわかった。
程では、パンケーキ10同士を互いに接触しないように
2段以上積み重ねるための隔離多段化手段として、パン
ケーキ10同士の間に保護層、すなわち、セラミックス
ボード4を介在させている。セラミックスボード4は、
アルミナ繊維と有機結合剤とを含んで成形されているた
め、熱処理の際には、有機結合剤が消失し、繊維または
粉末が自由に動きうる状態となる。よって、セラミック
スボード4は、超電導テープ線材1の膨張および収縮を
実質的に拘束しない。
セラミックスシート2を重ねて巻いているため、パンケ
ーキ10の内部では、隣り合う超電導テープ線材1同士
が互いに接触することはない。セラミックスシート2
も、熱処理の際には結合剤が消失し、繊維または粉末が
自由に動きうる状態となることによって、超電導テープ
線材1の挙動を実質的に拘束しない。
ープ線材1同士の接続や変形といった問題を解消するこ
とができる。
を2段積み重ねた状態で熱処理したが、図2に示すよう
に2段より多い段数を重ねることとしてもよい。
4を用意した。このセラミックスボード4は、中心に芯
5を通すための中心穴9のあいた円板である。厚さは1
5mmであり、線材連続化手段として、上面には、幅5
mm、深さ10mmのらせん状溝6が設けられている。
このらせん状溝6は、一端が外周面に接して接続し、他
の一端が内周面に接して接続する。
O3、CuOの粉末を混合して、Bi:Pb:Sr:C
a:Cu=1.82:0.33:1.92:2.03:
3.01の組成比を有する粉末を調整した。この得られ
た粉末を750℃で10時間熱処理し、800℃で8時
間熱処理した。得られた焼結体を自動乳鉢で粉砕した。
粉砕して得られた粉末を850℃で4時間熱処理した
後、再び得られた焼結体を自動乳鉢で粉砕した。脱気を
行なうため、得られた粉末を800℃で熱処理した。こ
うして得られた粉末を、金属シースとしての外径60m
m、内径55mmの銀パイプに充填した。この銀パイプ
に伸線加工と圧延加工を施すことで、長さ2km、幅
4.0mm、厚さ0.26mmの61芯の多芯テープ線
材を作製した。
ち超電導テープ線材1に保護テープとしての市販のセラ
ミックスシート2を重ねて前半の長さ1km分を芯5に
巻き付けてパンケーキ状に巻くことによって、パンケー
キ10を作製した。
挿入し、貫通させることによって、このパンケーキ10
の上に、図3に示すようなセラミックスボード4を、載
せた。このセラミックスボード4は、上述したようにら
せん状溝6が設けられている。
は、上記の既に巻いたパンケーキ10の外周からさらに
連続して延在しているが、この部分を、らせん状溝6の
外周側の一端から、内周側の一端まで、らせん状溝6の
中を経由して導いた。らせん状溝6の内周側の一端から
出た残りの約1km分の超電導テープ線材1は、セラミ
ックスボード4の上面において、再び、芯5を中心に、
セラミックスシート2を重ねてパンケーキ状に巻いた。
その結果、図1に示すように2段重ねの構造を得ること
ができた。
含む構造物を800℃まで3時間、840℃まで2時間
でそれぞれ昇温し、第一温度としての840℃で50時
間熱処理した。
圧延加工により、厚さを10%変化させた後、再び同じ
ようにパンケーキ状に巻いた。800℃まで3時間、8
35℃まで2時間でそれぞれ昇温し、第二温度としての
835℃で50時間熱処理した。835℃は上記の84
0℃より5℃低い温度として選択したものである。
での熱処理後、残ったセラミックスシート2およびセラ
ミックスボード4の材料が超電導テープ線材1から剥が
れやすいかどうかをそれぞれ調べた。さらに、目視によ
り、超電導テープ線材1の隣り合うもの同士が接触する
箇所が存在するかどうかを調べた。その結果、問題がな
いことを確認した。
ス材料を、剥がすことによって除去し、処理済線材とし
ての超電導線材を製造することができた。
施例1ではアルミナ繊維のみを主成分としたものである
が、アルミナ繊維以外にシリカを加えることによって強
度をもたせたものについても、熱処理を行ない、処理済
線材としての超電導線材を製造した。その結果、アルミ
ナ繊維以外にシリカを加えたものの方が成形性がよいこ
とがわかった。
超電導テープ線材1を作製し、2段積み重ねた状態で熱
処理したが、図2に示すように2段より多い段数を重ね
ることとしてもよい。
電導テープ線材1を作製し、10段積み重ねた状態で熱
処理した。この場合も、図3に示すセラミックスボード
4を使用すれば、超電導テープ線材1同士の接触や変形
の問題もなく、熱処理でき、処理済線材としての超電導
線材を製造できた。
られる保持具としてのセラミックスボード4は、それ自
体が隔離多段化手段たる保護層となる。セラミックスボ
ード4は、それ自体がパンケーキ10間に介在すること
によって、図1に示すように上下のパンケーキ10同士
を隔離して保持することができる。
化手段として、保護層たる円板の上面にらせん状溝6が
設けられている。下段のパンケーキ10から続く線材は
このらせん状溝6を通じて上段に案内されるため、上段
において再びパンケーキ状に巻き始めることが可能であ
る。溝が十分な幅と深さを有するものであるときは、超
電導テープ線材1は、溝内部の範囲内では拘束されるこ
とはないため、超電導テープ線材1を切ることなく、実
質的に拘束することなく他の段であるセラミックスボー
ド4上段に連続させることができる。
連続させる場合について説明したが、逆に上段から下段
に連続させる場合であっても同様である。パンケーキ1
0の重ね方は、上下方向に積み重ねる場合について説明
したが、左右方向に重ねることとしてもよい。
繊維または粉末と、熱処理によって消失する結合剤とを
含むセラミックスボード4を用いることによって、熱処
理の過程で、結合剤は消失し、セラミックスボード4
は、繊維または粉末が、接する超電導テープ線材1の膨
張および収縮に伴なって自由に動きうる状態となる。し
たがって、超電導テープ線材1は、セラミックスボード
4によって、実質的に拘束を受けないため、超電導テー
プ線材1の変形を防止することができる。
消失しない繊維または粉末と、熱処理によって消失する
結合剤とを含むものを用いることによって、熱処理の過
程で、結合剤は消失し、セラミックスシート2は、繊維
または粉末が、接する超電導テープ線材1の膨張および
収縮に伴なって自由に動きうる状態となる。したがっ
て、超電導テープ線材1は、セラミックスシート2によ
って、拘束を受けないため、超電導テープ線材1の変形
を防止することができる。
ねで熱処理した超電導テープ線材1の超電導特性として
の臨界電流密度の評価を10サンプルについて行なっ
た。その結果、3サンプルに1つの割合で、下段のパン
ケーキ10となっていた部分の超電導テープ線材1の臨
界電流密度Jcが他のサンプルに比べて低いことがわか
った。
流通を均一化するためのガス流通均一化手段として、図
4に示すように放射状溝7を設けたもの、図5に示すよ
うに穴8を放射状に配列したもの、および、図6に示す
ように放射状溝7を設け、さらに各放射状溝7内部に穴
8を配列したものの3通りを作製した。セラミックスボ
ード4の他の構成要素は、実施の形態2におけるものと
同じである。
おけると同様の熱処理を行ない、処理済線材としての超
電導線材を製造し、臨界電流密度Jcを評価した。
に溝または穴を設けている場合は、それらが設けられて
いない場合に比べて、超電導特性が安定することがわか
った。
たパンケーキ10において、第一温度を835℃とし、
第二温度を5℃低い830℃とし、第一温度で50時間
保持した後に第二温度で50時間保持することとして、
熱処理を行なうことにより、処理済線材としての超電導
線材を製造した。ただし、熱処理時の雰囲気中の酸素分
圧は、通常の0.2atmではなく、酸素ボンベと窒素
ボンベによって両者を混合させることで、0.08at
mとした。他の条件は実施の形態1と同様である。
処理したときの平均2.5kA/cm2より高く、3.
0kA/cm2となった。このことから、酸素分圧を低
くすることによって臨界電流密度Jcが増大することが
わかった。
0.08atmとしたが、酸素分圧は他の値であっても
よい。しかし、0.01atm未満であった場合は、超
電導材料自体の生成が十分に行なわれず、0.2atm
を超えると、不純物の生成が助長されて不適当である。
以上、0.2atm以下の範囲内であることが望まし
い。
において、全圧を通常の1atmより高く1.5atm
以上として、熱処理を行なったところ、臨界電流密度J
cは3.5kA/cm2となった。
た雰囲気下で熱処理を行なうことによって臨界電流密度
Jcが増大することがわかった。
一温度を825℃から845℃まで5℃間隔で変えてそ
れぞれ熱処理を行なうことにより、処理済線材としての
超電導線材を製造した。第二温度は、それぞれ第一温度
から5℃下げた温度とした。
テープ線材1の、各第一温度と、液体窒素温度における
臨界電流密度との関係を調べたところ、 825℃ 1.1kA/cm2 830℃ 2.8kA/cm2 835℃ 3.2kA/cm2 840℃ 2.5kA/cm2 845℃ 1.5kA/cm2 となり、830℃から840℃において、臨界電流密度
の高い値を得られることがわかった。
件において、圧力を1×105Pa、5×103Pa、
2.5×102Pa、2.5Pa、5×10-2Paの各
条件とし、650℃で熱処理を行い、処理済線材として
の超電導線材を製造した。
さ当りの線材膨れの発生数を評価したところ、 1×105Pa 8個 5×103Pa 5個 2.5×102Pa 0.5個 2.5Pa 0.3個 5×10-2Pa 0.1個 という結果となった。このことから、圧力を下げるほど
減少し、2.5×102Pa以下においては、著しく低
減できることがわかった。
反応によってガスが発生したり、吸着物質からガスが発
生したりすることによって、線材が膨れる現象である。
これに対して、本実施の形態では、気圧を低くすること
によって、線材外部にガスを放出しやすい環境とし、線
材膨れの発生数を抑えている。
1芯の多芯テープ線材を作製したのと同じ工程により、
長さを1kmの61芯の多芯テープ線材、すなわち、超
電導テープ線材1を得た。同実施例1と同様のセラミッ
クスシート2を重ねて巻くことによって、1段のみのパ
ンケーキ10を形成した。
温度としての840℃で50時間熱処理した。さらに圧
延加工により、厚さを10%変化させた後、第二温度と
しての835℃で50時間熱処理した。835℃は上記
の840℃より5℃低い温度として選択したものであ
る。
程において、何通りかの昇温時間を採用してそれぞれ熱
処理を行なった。なお、「昇温時間」とは、一定の温度
まで上昇させるために費やす時間である。
℃から840℃まで2時間で昇温し、最終的に目標温度
に到達した後、50時間大気雰囲気下で熱処理を行なう
ものとし、熱処理後には、セラミック材料を除去し、処
理済線材としての超電導線材を得るものとした。
100℃から300℃への昇温時間のみを何通りか変え
た条件で、それぞれ上記の手順を行ない、超電導線材を
得た。
℃への昇温時間のみを何通りか変えた条件で、同様の手
順を行なった。
0℃への昇温時間のみを何通りか変えた条件で、同様の
手順を行なった。
0℃への昇温時間、700℃から820℃への昇温時
間、および、820℃から840℃への昇温時間をそれ
ぞれ変えて、同様の手順を行なった。なお、100℃か
ら300℃、700℃から820℃、および、820℃
から840℃以外の温度範囲においては、昇温時間は、
100℃/時間とした。
測定器により厚さの変動を長手方向に沿って測定し、厚
さが変化した部分、すなわち、線材膨れが生じた部分の
数を測定した。その結果を表1〜4にそれぞれ示す。
0℃への昇温時間、700℃から820℃への昇温時
間、および、820℃から840℃への昇温時間を、そ
れぞれ5時間以上、好ましくは20時間以上とすること
で、線材膨れの発生数を著しく低減できることが明らか
となった。
ガスを熱重量測定(ThermoGravimetty -TG)によって
測定した結果、その主成分が、H2O、CO2、O2であ
ることがわかった。
ての点で例示であって制限的なものではない。本発明の
範囲は上記した説明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
すべての変更を含むものである。
の製造方法によれば、線材を互いに干渉し合わないよう
に2以上重ねて処理することができるため、省スペース
化を図ることができる。しかも、線材の挙動は、保護層
によっても、パンケーキ内の隣り合う線材によっても実
質的に拘束されないため、拘束された場合に発生してい
た、線材の劣化や望ましくない接続、変形といった問題
を解消することができる。
護層に設けられたらせん溝の内部を経由して、実質的に
拘束せずに他のパンケーキに導くことができるため、途
切れることなく、拘束による悪影響を生じることなく、
処理を行なうことができ、処理済線材を得ることができ
る。
した酸素分圧、温度、全圧、昇温時間の条件を採用し
て、熱処理を行なうことにより、臨界電流密度が優れ、
線材膨れの低減された、良好な超電導線材を製造するこ
とができる。
重ねた状態の概念図である。
多く積み重ねた状態の概念図である。
ックスボードの一例の平面図である。
ックスボードの一例の平面図である。
ックスボードの他の一例の平面図である。
ックスボードのさらに他の一例の平面図である。
状態を表す概念図である。
パンケーキ状に巻く過程を表す説明図である。
を平板に載せた状態を表す概念図である。
平板、4 セラミックスボード、5 芯、6 らせん状
溝、7 放射状溝、8 穴、9 中心穴。
Claims (22)
- 【請求項1】 コイル状に巻かれた線材を含むパンケー
キを保持し、 互いに隣接する前記パンケーキ同士が互いに接触しない
ように2以上重ねるための隔離手段を備え、 前記隔離手段は前記線材の挙動を実質的に拘束しない、 前記線材に対する処理を行なうための保持具。 - 【請求項2】 前記隔離手段が、前記線材の挙動を実質
的に拘束せずに、前記パンケーキ間に介在するための保
護層を有することである、請求項1に記載の保持具。 - 【請求項3】 一の前記パンケーキに含まれる前記線材
の続きを、前記線材の挙動を実質的に拘束することな
く、他の前記パンケーキに連続させるための線材連続化
手段を有する、請求項2に記載の保持具。 - 【請求項4】 前記線材連続化手段が、前記保護層に設
けられた、前記線材を実質的に拘束せずに通すためのら
せん状溝である、請求項3に記載の保持具。 - 【請求項5】 前記保護層が、前記処理によって消失し
ない材質からなる粉末または繊維と、前記処理によって
消失する材質からなる結合剤とを主成分とする、請求項
2から4のいずれかに記載の保持具。 - 【請求項6】 前記パンケーキの周囲におけるガスの流
通を均一化するためのガス流通均一化手段を備える、請
求項2から5のいずれかに記載の保持具。 - 【請求項7】 前記ガス流通均一化手段が、前記保護層
に設けられた溝または穴を含む、請求項6に記載の保持
具。 - 【請求項8】 コイル状に巻かれた線材を含むパンケー
キを、互いに隣接する前記パンケーキ同士が互いに接触
しないように2以上重ねるための、前記線材の挙動を実
質的に拘束しない隔離手段を使用して、 2以上重ねた前記パンケーキに対して処理を行なう工程
を含む、処理済線材の製造方法。 - 【請求項9】 前記パンケーキが、前記線材と前記線材
の挙動を実質的に拘束しない保護テープとを重ねてコイ
ル状に巻いたものを含む請求項8に記載の処理済線材の
製造方法。 - 【請求項10】 前記保護テープが、前記処理によって
消失しない材質からなる粉末または繊維と、前記処理に
よって消失する材質からなる結合剤とを主成分とする、
請求項9に記載の処理済線材の製造方法。 - 【請求項11】 前記隔離手段が、前記パンケーキ間に
前記線材の挙動を実質的に拘束しない保護層を介在させ
ることである、請求項9または10に記載の処理済線材
の製造方法。 - 【請求項12】 一の前記パンケーキに含まれる前記線
材の続きを、前記線材の挙動を実質的に拘束することな
く、他の前記パンケーキに連続させるための線材連続化
手段を使用して処理を行なう工程を含む、請求項11に
記載の処理済線材の製造方法。 - 【請求項13】 前記線材連続化手段が、前記保護層に
設けられた前記線材を実質的に拘束せずに通すためのら
せん状の溝である、請求項12に記載の処理済線材の製
造方法。 - 【請求項14】 前記保護層が、前記処理によって消失
しない材質からなる粉末または繊維と、前記処理によっ
て消失する材質からなる結合剤とを主成分とする、請求
項11から13のいずれかに記載の処理済線材の製造方
法。 - 【請求項15】 前記線材が、酸化物超電導体の粉末ま
たはその原料粉末を金属シース内に充填する工程と、塑
性加工を施す工程とを含んで形成された金属シース線材
である、請求項8から14のいずれかに記載の処理済線
材の製造方法。 - 【請求項16】 前記処理が、840℃以上、850℃
以下で行なう熱処理である、請求項15に記載の処理済
線材の製造方法。 - 【請求項17】 前記処理が、840℃以上、850℃
以下である第一温度で行なう工程と、前記第一温度より
5℃低い第二温度で行なう工程とを含む熱処理である、
請求項15に記載の処理済線材の製造方法。 - 【請求項18】 前記熱処理は、酸素の分圧を、0.0
1atm以上、0.2atm以下とした雰囲気中で行な
う、請求項15から17のいずれかに記載の処理済線材
の製造方法。 - 【請求項19】 前記熱処理は、圧力を2.5×102
Pa以下の雰囲気下で行なう請求項15から18のいず
れかに記載の処理済線材の製造方法。 - 【請求項20】 前記熱処理は、圧力を1.5atm以
上の雰囲気下で行なう請求項15から18のいずれかに
記載の処理済線材の製造方法。 - 【請求項21】 前記熱処理が、830℃以上、840
℃以下である第一温度で行なう工程と、前記第一温度よ
り5℃低い第二温度で行なう工程とを含む熱処理であ
る、請求項18に記載の処理済線材の製造方法。 - 【請求項22】 前記熱処理において、100℃から3
00℃への昇温時間、700℃から820℃への昇温時
間、および、820℃から840℃への昇温時間が、そ
れぞれ5時間以上である、請求項16または17に記載
の処理済線材の製造方法。
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DE60042469T DE60042469D1 (de) | 1999-05-10 | 2000-05-04 | Verfahren zur Herstellung eines supraleitenden Drahts und Träger für Wärmebehandlung |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010267822A (ja) * | 2009-05-14 | 2010-11-25 | Toshiba Corp | 超電導コイル装置 |
JP2020150121A (ja) * | 2019-03-13 | 2020-09-17 | 東海旅客鉄道株式会社 | 超電導コイル及び超電導装置 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02152207A (ja) * | 1988-12-05 | 1990-06-12 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 超電導コイルの製造方法 |
JPH02243519A (ja) * | 1988-10-21 | 1990-09-27 | Chiyoudendou Hatsuden Kanren Kiki Zairyo Gijutsu Kenkyu Kumiai | 酸化物超伝導体及びその製造方法 |
JPH0692717A (ja) * | 1992-09-14 | 1994-04-05 | Toshiba Corp | Bi系酸化物超電導体の製造方法 |
JPH08306248A (ja) * | 1995-05-01 | 1996-11-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 酸化物超電導線材の製造方法 |
JPH09129053A (ja) * | 1995-10-27 | 1997-05-16 | Kobe Steel Ltd | 酸化物超電導線材の製造方法 |
JPH10289623A (ja) * | 1997-04-14 | 1998-10-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | コイル状に巻かれた線材を備える構造物およびその製造方法ならびにスペーサ |
JPH10321065A (ja) * | 1997-05-23 | 1998-12-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導線材の製造方法 |
-
1999
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02243519A (ja) * | 1988-10-21 | 1990-09-27 | Chiyoudendou Hatsuden Kanren Kiki Zairyo Gijutsu Kenkyu Kumiai | 酸化物超伝導体及びその製造方法 |
JPH02152207A (ja) * | 1988-12-05 | 1990-06-12 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 超電導コイルの製造方法 |
JPH0692717A (ja) * | 1992-09-14 | 1994-04-05 | Toshiba Corp | Bi系酸化物超電導体の製造方法 |
JPH08306248A (ja) * | 1995-05-01 | 1996-11-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 酸化物超電導線材の製造方法 |
JPH09129053A (ja) * | 1995-10-27 | 1997-05-16 | Kobe Steel Ltd | 酸化物超電導線材の製造方法 |
JPH10289623A (ja) * | 1997-04-14 | 1998-10-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | コイル状に巻かれた線材を備える構造物およびその製造方法ならびにスペーサ |
JPH10321065A (ja) * | 1997-05-23 | 1998-12-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導線材の製造方法 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010267822A (ja) * | 2009-05-14 | 2010-11-25 | Toshiba Corp | 超電導コイル装置 |
JP2020150121A (ja) * | 2019-03-13 | 2020-09-17 | 東海旅客鉄道株式会社 | 超電導コイル及び超電導装置 |
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