JP2011003382A - 超電導線材の接続方法および接続装置 - Google Patents

Abstract

【課題】超電導線材を接続するに際して、作業者のスキルに左右されることなく、短い作業時間で安定した接続性能を示す接続ができ、生産性の向上を図ることができる接続装置およびこの製造装置を用いた接続方法を提供する。
【解決手段】平板状の超電導線材の端部同士を重ね合わせその間に半田材料を挟んで形成される線材接合部を挟み込んで上下から加圧、加熱する一対の加圧加熱板と、加圧加熱板に加圧力を付与する加圧手段と、加圧加熱板を加熱する加熱手段とを備え、下部加圧加熱板の上部加圧加熱板と対向する面の長手方向には、超電導線材の幅に略等しい幅の線材収容溝が設けられており、線材収容溝に収容された線材接合部およびその近傍を、加圧加熱板を用いて加圧、加熱することにより、半田材料を溶融させて、線材接合部で超電導線材の端部同士を密着させて接続するように構成されている超電導線材の接続装置およびこの製造装置を用いた接続方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、超電導線材の接続方法および接続装置に関し、詳しくは、半田を用いて平板状の超電導線材同士を接続する際の超電導線材の接続方法および接続装置に関する。

超電導線材を接続する方法として、各種の方法が開示されている（例えば、特許文献１〜７）。しかし、平板状の超電導線材同士を接続する場合には、これらの方法とは異なり、半田接合による方法が主体的に用いられており、一般的に作業者の手作業により行われている。

具体的には、作業者が所定の超電導線材の端部をオーバーラップさせて半田ごてを使用して半田接続を行っている。このため、接続の出来栄えは作業者のスキルに依存することとなり、次のような問題があった。

即ち、作業者のスキルのばらつきが接続の出来栄えに大きなばらつきを招き、その結果、接続抵抗や接続状態等の接続性能にも大きなばらつきが生じて品質の不安定化を招く恐れがあった。また、手作業であるため接続作業に時間がかかり、生産性の向上にも限度があった。

特開２００４−２４７１１５号公報 特開平１１−０１６６１８号公報 特開平１０−２４７５３３号公報 特開平０９−１１５６３５号公報 特開平０５−３１５０４１号公報 特開平１１−０８６９２３号公報 特開平０８−１５３５６３号公報

このため、作業者のスキルに左右されることなく、短い作業時間で安定した接続性能を示す接続が可能となり、生産性の向上を図ることが可能となる接続装置および接続方法が望まれていた。

本発明者は、鋭意検討の結果、以下の各請求項に示す発明により、上記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。以下、各請求項の発明につき説明する。

請求項１に記載の発明は、
平板状の超電導線材の端部同士を上下に重ね合わせ、さらに前記端部間に半田材料を挟んで形成される線材接合部を接続する超電導線材の接続装置であって、
前記線材接合部を挟み込んで上下から加圧、加熱する上下一対の加圧加熱板と、
前記加圧加熱板に加圧力を付与するための加圧手段と、
前記加圧加熱板を加熱するための加熱手段と、
を備え、
下部加圧加熱板の上部加圧加熱板と対向する面の長手方向には、前記超電導線材の幅に略等しい幅の線材収容溝が設けられており、
前記線材収容溝に収容された前記線材接合部およびその近傍を、前記加圧加熱板を用いて加圧、加熱することにより、前記半田材料を溶融させて、前記線材接合部で超電導線材の端部同士を密着させて接続するように構成されていることを特徴とする超電導線材の接続装置である。

本請求項の発明においては、下部加圧加熱板の上部加圧加熱板と対向する面の長手方向に超電導線材の幅に略等しい幅の線材収容溝を設けているため、接続動作に入る前に相互の超電導線材の位置を容易に固定することができる。この結果、接続時における超電導線材の変位や位置ズレを抑制することができ、フィラメントに対するダメージを抑制することができる。

また、線材接合部が線材収容溝へ収納された状態で、加圧、加熱するように構成されているため、溶融した半田が線材側面にはみ出さず、接続部と非接続部の幅寸法が変わらないきれいな仕上がりの接続が可能となる。

このように、本請求項の発明に係る超電導線材の接続装置を用いることにより、作業者のスキルに関係なく、安定した接続性能を示す超電導線材を製造することが可能となるため、生産性を向上させることができる。また、この超電導線材の接続装置は、加圧手段、加熱手段および上下一対の加圧加熱板を設けた簡便な機構の装置であるため、容易に装置のコンパクト化を図ることもできる。

加圧加熱板に用いられる材料としては、温度上昇の過程における熱応力の発生を制御するために、超電導線材の熱膨張係数に近い熱膨張係数の材料が好ましく、防錆、半田材料との剥離性についても考慮した場合、ＳＵＳ３０４等のステンレス合金の使用が好ましい。また、加熱加圧板の表面にフッ素樹脂等をコーティングすることによって半田材料との剥離性をより高めることができる。

加熱は、用いられる半田材料の種類に応じて、適宜設定すればよいが、線材補強のために超電導線材外周部に線材補強部が半田により設けられた超電導線材の場合には、線材補強部の半田が溶融しないように加熱を制御する必要がある。

加圧は、超電導線材のフィラメントにダメージを与えることは好ましくないため、面圧が予め定められた制限値（例えば、２０ＭＰａ）を超えないように制御する必要がある。

具体的な加圧手段としては、例えば、上部加圧加熱板を固定し、モーターギアにより電動シリンダーを介して下部加圧加熱板を上下動させて加圧の開始や解除を行うことが挙げられる。

半田材料の形態としては、線状、テープ状、ペースト状のいずれであってもよい。なお、半田材料を超電導線材の端部に挟み込む際には、予め超電導線材表面の不純物を除去しておくことが好ましい。

なお、超電導線材としては、平板状の超電導線材が対象とされるが、薄膜超電導線材であってもよい。また、外部を安定化金属で被覆しているか否かは問わない。

請求項２に記載の発明は、
前記線材収容溝が、溶融した半田材料の余剰分を長手方向に流すように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の超電導線材の接続装置である。

本請求項の発明においては、線材収容溝が、溶融した半田材料の余剰分を長手方向に流すように形成されているため、接続面に余剰半田の在留が少なく、仕上がりのきれいな接続が可能となる。

また、流れ出た余剰半田は、上下の超電導線材端部の切断面と長尺面とを覆ってなだらかに付着して、切断面と長尺面とで形成される角部を解消する。その結果、接続されて長尺となった超電導線材を巻き取る際、この角部が隣り合った超電導線材を傷つけることを抑制することができる。特に、超電導線材内部のフィラメントがセラミックである場合には、フィラメントの割れを効果的に防止することができる。

なお、従来、この角部の処理は、接続作業とは別に、半田材料、または樹脂等による埋め込みで行われているが、本請求項の発明により一連の処理が可能となるため、よりコストの低減を図ることができる。

なお、具体的には、例えば、前記した線材収容溝の長手方向に余剰半田のシール機構を設けず、線材接合部よりも広い範囲を加熱することにより、溶融した半田材料の余剰分を長手方向に流すように形成することができる。

請求項３に記載の発明は、
前記加圧加熱板は、ヒンジにより開閉する上部加圧加熱板と、装置下部に収納された加圧手段により上下動が可能な下部加圧加熱板とで構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超電導線材の接続装置である。

上部加圧加熱板を開閉可能とし、加圧手段を装置下部に収納することにより、線材接合部の線材収容溝への脱着を行うための上部空間を充分に確保することができるため、線材接合部の線材収容溝への脱着が容易となる。

また、加圧手段が装置下部に収納されているため、作業者はこれらに直接接触することがなく、作業の安全性を高めることができる。

請求項４に記載の発明は、
さらに、空冷ファンによる冷却手段を備え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項に記載の超電導線材の接続装置である。

加圧、加熱により線材接合部を接続後、冷却手段により冷却することにより、線材接合部の線材収容溝への収容、加圧、加熱、冷却、減圧の順に行われる接続工程のサイクル時間を短縮することが可能となり、生産性をより向上させることができる。

本請求項の発明においては、空冷ファンによる冷却手段を採用しているため、水冷方式の冷却手段のように冷媒を必要とせず、またメンテナンスも容易である。なお、使用する半田材料によっては、冷却速度を増加させることにより、半田合金を微細分散させ、半田接合部の機械的強度の上昇等の金属的性質を制御することが可能となる。

請求項５に記載の発明は、
さらに、接続する超電導線材に対応した最適な接続条件を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶させた接続条件により接続作業を制御する制御装置と
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項に記載の超電導線材の接続装置である。

超電導線材の種類、サイズ等に応じて最適な接続条件（半田材料、加圧力、加熱温度、加圧保持時間等）を予めメモリーに記憶しておき、接続作業に対応した最適な接続条件を呼び出し、この接続条件により接続作業を制御することにより、安定した接続を容易にかつ確実に得ることができる。

請求項６に記載の発明は、
さらに、前記線材接合部の厚さを計測する計測手段を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の超電導線材の接続装置である。

超電導線材の接続においては、電気抵抗が充分小さくなるように接続することが重要である。しかし、この電気抵抗を正確に評価するには液体窒素温度以下まで冷却して計測する必要がある。また、電気抵抗は非常に小さいために、専用の計測設備による計測が必要となる。専用の冷却設備や計測設備を設けることは、装置の大型化につながり、可搬可能にコンパクト化することが困難となる。

本請求項の発明においては、線材接合部の厚さを計測する計測手段を設けることにより、接続作業の前後において線材接合部の厚さを計測して、この厚さを前記電気抵抗の代用特性とすることができる。即ち、半田層の接続抵抗は半田層の厚さに依存しているため、半田厚さを計測することにより接続抵抗を類推して半田の出来栄えを確認することができる。

具体的な計測手段としては、光学的または磁気スケール等を応用した計測手段を挙げることができる。

このように、接続作業の前後において線材接合部の厚さを計測するという極めて簡易な手段により、容易に接続の良否を確認することができるため、この面からも装置のコンパクト化が可能となる。

請求項７に記載の発明は、
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の超電導線材の接続装置を用いた超電導線材の接続方法であって、
平板状の超電導線材の端部同士を上下に重ね合わせ、さらに前記端部間に半田材料を挟んで形成される線材接合部およびその近傍を、前記線材収容溝に収容する線材接合部収容工程と、
前記線材接合部収容工程により前記線材収容溝に収容された前記線材接合部およびその近傍を、前記加圧加熱板を用いて加圧、加熱することにより、前記半田材料を溶融させて、前記線材接合部で超電導線材の端部同士を密着させて接続する接続工程と、
接続された超電導線材を前記線材収容溝から取り出す取り出し工程と
を有することを特徴とする超電導線材の接続方法である。

本請求項の発明によれば、超電導線材の幅に等しい幅の線材収容溝に収容された前記線材接合部およびその近傍を加圧、加熱して接続しているため、前記した通り、接続時における超電導線材の変位や位置ズレを容易に抑制して、溶融した半田が線材側面にはみ出さないきれいな仕上がりの接続を行うことができる。この結果、作業者のスキルに左右されることなく、所定の接続がなされた超電導線材を安定して提供することができる。

本発明によれば、作業者のスキルに左右されることなく、短い作業時間で安定した接続性能を示す接続が可能となり、生産性の向上を図ることが可能となる。また、コンパクトな超電導線材の接続装置を提供することが可能となる。

本発明の実施の形態の超電導線材の接続装置の概要を示す斜視図である。 本発明の実施の形態の超電導線材の接続装置の加圧加熱部の概要を示す斜視図である。 本発明の実施の形態の超電導線材の接続装置の加圧加熱部の概要を示す断面図である。 本発明の超電導線材の接続装置による接続工程（セッティング）の概要を示す正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。 本発明の超電導線材の接続装置による接続工程（加圧、加熱）の概要を示す正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。 本発明の超電導線材の接続装置による接続工程（冷却）の概要を示す正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。 本発明の超電導線材の接続装置による超電導線材の接続状態の概要を示す断面図である。 本発明の超電導線材の接続方法を説明するフローチャートである。

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、以下の実施の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。

１．半田による超電導線材の接続
はじめに、以降の説明を理解し易くするため、半田によって接合された超電導線材の線材接合部の状態について図を用いて説明する。図７は、本実施の形態の超電導線材の接続装置（以下、「超電導接続装置」という）における超電導線材の線材接合部Ｂの断面の概要を示す断面図である。図７は、平板状の酸化物超電導線材Ａ１およびＡ２の端部同士が下部加圧加熱板１Ｂに設けられた線材収容溝２の中に挿入された状態で半田を介して重ね合わされた線材接合部Ｂが、上部加圧加熱板１Ａに設けられた突起部１２Ａと下部加熱加圧板によって加圧加熱され、接合されている状態を示している。

接合に際して、上部加圧加熱板１Ａ、下部加圧加熱板１Ｂは、線材接合部Ｂに接触する部分のみでなく、少なくともその周辺部分が半田の融点以上の温度に加熱されているため、線材接合部Ｂから押し出された半田Ｃはすぐに固化することがなく、酸化物超電導線材Ａ１、Ａ２の長手方向に沿って流れ、酸化物超電導線材Ａ１、Ａ２の段部Ｂ１、Ｂ２の段差を埋めてなだらかな斜面を形成する。

なお、超電導線材Ａ１、Ａ２は酸化物超電導フィラメントをＡｇなどの安定化層で被覆し、その外側をＳＵＳなどの補強層（線材補強部）で被覆した超電導線材であってもよいし、薄膜超電導線材、または安定化層が設けられていない超電導線材であってもよい。

２．超電導接続装置の構成
（１）全体の構成
次に、本実施の形態における超電導接続装置の構成について説明する。図１は、本実施の形態の超電導線材の接続装置の概要を示す斜視図である。図１に示すように、本実施の形態の超電導接続装置は、２本の超電導線材Ａ１、Ａ２を接続する装置本体１０と保護カバー１０Ｂからなっている。そして、装置本体１０の天板１０Ａの上には、超電導線材Ａ１、Ａ２を固定するためのクランプ５と、上部加圧加熱板１Ａおよび下部加圧加熱板１Ｂで構成される加圧加熱部１が設けられている。また、装置本体１０の側面には、操作面１０Ｃが設けられている。なお、図示されていないが、装置本体の内部には、加圧加熱部を作動させるための機構や、接続作業全体を制御するための制御装置などが収納されている。

なお、この超電導接続装置の製作例では外形寸法は幅３５０ｍｍ、奥行き２５０ｍｍ、高さが３６０ｍｍ、また重量は２８ｋｇであり、作業者が容易に持ち運べるサイズと重量である。また、単相交流１００Ｖの電源で作動させることができるように構成されている。このため、容易に超電導線材の敷設現場など任意の場所に移動させて使用することができる。

（２）加圧加熱部
イ．加圧加熱板
ａ．構成
図２は、本実施の形態の超電導線材の加圧加熱部の構成を示す斜視図である。図３は、本実施の形態の超電導線材の接続装置の加圧加熱部の構成を示す断面図である。図２、図３に示すように、加圧加熱部１は、線材接合部Ｂ（図７参照）を挟持して加圧加熱するための上部加圧加熱板１Ａと下部加圧加熱板１Ｂからなり、上部加圧加熱板１Ａは、加圧加熱板本体１１Ａ及び線材接合部Ｂを挟持して加圧加熱する突起部１２Ａからなり、下部加圧加熱板１Ｂの上面には、全長に亘り線材接合部Ｂ及び線材接合部Ｂの近傍に位置する超電導線材Ａ１、Ａ２（図７参照）を収容するための線材収容溝２が形成されている。

線材収容溝２の幅は超電導線材の幅と略同一に設定されている。また、突起部１２Ａの幅は線材収容溝２よりわずかに小さい幅に設定されており、上部加圧加熱板１Ａと下部加圧加熱板１Ｂを重ね合わせた際に、突起部１２Ａが線材収容溝２に嵌合するように構成されている。そして、前記のように線材収容溝２の幅は超電導線材の幅と略同一の幅に設定されているため、線材収容溝２の内部で超電導線材Ａ１、Ａ２の端部を重ね合わせた際に、両端部は変位や位置ずれを起こすことなく、直線状に重ね合わされる。

なお、突起部１２Ａの長さは、線材接合部Ｂが例えば１１０ｍｍのように長い場合には、加圧加熱ができる充分な長さ、例えば１５０ｍｍに設定する。

ｂ．大きさと材質
本実施の形態に基づく製作例における上部加圧加熱板１Ａ、下部加圧加熱板１Ｂは、長さが２５０ｍｍ、幅（奥行き）が３０ｍｍ、厚さが３０ｍｍである。なお、材質にはＳＵＳ３０４を用いている。ＳＵＳ３０４の熱膨張係数は、１２×１０^−６（１／℃）であり、例えば銀被覆超電導線の熱膨張係数、約１３×１０^−６（１／℃）に近いため、熱膨張係数の差による熱応力の発生が抑制できるようにされている。

ロ．上部加圧加熱板の開閉と固定
図３に示すように、上部加圧加熱板１Ａの一方のサイドには上部加圧加熱板１Ａを開閉させるための開閉機構８が設けられており、上部加圧加熱板１Ａの他方のサイドには上部加圧加熱板１Ａを閉状態でロックするためのロック機構９が配置されている。開閉機構８は、装置本体１０の天板１０Ａに設けられる開閉機構本体８Ａとヒンジ７を備え、ロック機構９は、装置本体１０の天板１０Ａに設けられるねじ穴９Ａが設けられたロック機構本体９Ｂと上部加圧加熱板１Ａに設けられる固定ねじ９Ｃを有するロック板９Ｄとを備え、固定ねじ９Ｃをねじ穴９Ａにねじ込んでロックするようになっている。

ハ．加圧
ａ．加圧機構
上部加圧加熱板１Ａがロックされた状態で、加圧機構３により下部加圧加熱板１Ｂに上方向の一定の大きさの圧力が加えられる。加圧機構３は例えばギア内蔵トルクモーターにより上下方向に摺動する電動シリンダー３１を構成することができる。このようにギア内蔵トルクモーターを採用することにより、加圧機構３はコンパクト化を図ることができる。また、加圧機構３は装置本体１０の天板１０Ａの下側に設けられてよりスペースが有効活用され、一層のコンパクト化が図られている。

スタートボタン（図示せず）を押すと同時に電動シリンダー３１が上昇を開始し、下部加圧加熱板１Ｂを上方向に押圧する。

ｂ．加圧力
加圧機構３の加圧力は、種々の長さの線材接合部の接合において、超電導フィラメントにダメージを与えず良好な半田接合が可能な適切な圧力（例えば、３〜７Ｎ／ｍｍ^２）の下に行うことができるように、１００Ｎ以下の任意の大きさに設定できる。

ニ．加熱および温度測定
ａ．加熱および温度測定機構
上下の加圧加熱板１Ａ、１Ｂにはそれぞれヒーター（図示せず）と熱電対Ｈ（図５参照）が埋設されている。なお、熱電対Ｈは、超電導線材の接続箇所（線材接合部Ｂ）から１０ｍｍ以内の近傍で温度を常時計測する。スタートボタンを押すと、前記したように電動シリンダー３１が上昇を開始する。次に、ヒーターがＯＮになり加熱が開始される。

ｂ．加熱温度設定
Ｓｎ−Ｐｂ系、Ｉｎ−Ｓｎ系、Ｉｎ−Ａｇなど種々の種類の半田を用いて適切な温度で加圧加熱ができるように、上部加圧加熱板１Ａおよび下部加圧加熱板１Ｂの表面温度が２５０℃以下の任意の温度に設定できる。また、このため、安定化層を設けた超電導線材の接続に際しては、安定化層と補強層の接合に使用されている半田（融点２１０℃）と前記各種の半田の融点（約１２０℃〜１４０℃）の差を利用して補強用半田を溶融させることなく接合を行うことができる。

線材収容溝２の線材接合部Ｂの両側にはシール機構が設けられていない。また、前記したように線材収容溝２の幅は、超電導線材Ａ１およびＡ２の幅に略等しく設定されているため、超電導線材Ａ１およびＡ２の側面は線材収容溝２の縦壁２ａに隙間なく接触する。このため、線材接合部Ｂから押し出された半田が超電導線材Ａ１およびＡ２の幅方向へ流れ出ることは阻止され、長手方向に沿ってのみ流れ出る。

ホ．冷却機構
加圧加熱部を冷却するための空冷用ファン（図６参照）が設けられており、加熱が終了すると同時に、自動的に空冷用ファンが作動を開始し、冷却を開始してから所定温度に到達するか、あるいは所定時間経過した時点でファンが自動的に停止するように構成されている。なお、本実施の形態に基づく製作例においては、周囲温度２０℃の場合、加圧加熱部を１０分以内で２５０℃から１００℃以下に低下させることができる冷却機構が設けられている。

ヘ．加圧の停止
加圧開始後、予め入力された一定時間経過後に加圧が停止され、加圧加熱板は加圧機構３による圧力から開放される。

ト．接続部の厚さ測定
超電導線材の接続装置には、光学式または磁気スケールなどを応用した厚さ測定器（図示せず）が設けられており、必要に応じて接続部の厚さを高い精度で測定することができる。

チ．記憶装置および制御装置
また、本実施の形態の超電導線材の接続装置は、線材の種類、サイズなどに応じた最適な接続条件を記憶する記憶装置（図示せず）と、前記記憶装置に記憶されているデータから実際に接続する線材に適合した接続条件を選択的に呼び出し、容易に接続条件を設定し、一連の工程を制御する制御装置（図示せず）を内蔵している。このため、超電導線材をセットした後、線材の種類、サイズなどを指定してスタートボタンを押すだけで、一定の条件の下に自動的に半田接合による接続が行われる。制御装置としては安価な汎用シーケンサＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）が好ましく用いられる。

なお、加熱加圧板、ヒーターおよび、冷却機構については、熱設計によって急速に昇温し冷却させることが可能となる。これにより、半田接合の一連の工程のサイクル時間を短縮することができるため、短時間で接続を完了させることができる。

リ．安全対策
ａ．加圧加熱部のカバー
超電導接続装置には、保護カバー１０Ｂ（図１参照）が設けられており、加圧加熱中は加圧加熱部が保護カバー１０Ｂによりカバーされ、操作者が加圧加熱部に触れないようになっている。また、さらに保護カバーが閉じていなければ動作しない保護機能が設けられている。
ｂ．過昇温防止
熱電対Ｈで測定される温度が規定の温度を超えた場合、あるいは熱電対が断線した場合には、これを検知して自動的に運転を停止する保護機構が設けられている。

３．接合の手順
次に、接合の手順について説明する。本実施の形態の超電導線材の接続方法は、図８に示すフローチャートに従って行われる。

はじめに、接続装置の電源をＯＮ状態にし（Ｓ１）する。この時運転ランプが点灯する。

次に、加圧加熱部の予熱の加熱温度を制御装置に入力し、予熱を行う（Ｓ２）。

次に、２本の超電導線材の端部を重ね合わせて加圧加熱部にセットする。図４は、本発明の超電導線材の接続装置による接続工程の概要を示す正面図（ａ）及び側面図（ｂ）であって、超電導線材Ａ１とＡ２を線材接合部Ｂで重ね合わせ、下部加圧加熱板１Ｂにセットした様子を示す図である。具体的には、超電導線材Ａ１とＡ２の金属被覆表面の不純物が除去されて重ね合わされた線材接合部Ｂ及びその近傍を線材収容溝２に嵌め込む。この際、２本の超電導線材Ａ１、Ａ２の重ね合わされた端部同士は、幅方向にずれることなく直線状に重ねられる。そして、線材収容溝２の外側の超電導線材Ａ１、Ａ２をクランプ５で固定した後、図３のように上部加圧加熱板１Ａを閉じてロックし、その後保護カバー（図１参照）を被せる（Ｓ３）。このように、接続動作に入る前に相互の超電導線材が予め固定されるため、接続時に変位、位置ずれが生じることがない。

次に線材の種類、サイズなど条件設定に必要な要件を入力する。これにより、加圧力、加熱温度、加圧保持時間、冷却時間等について適切な条件が自動的に設定される。次に、スタートボタンを押す（Ｓ４）。

スタートボタンを押すと、加圧と加熱が開始される。図５は、本発明の超電導線材の接続装置による接続工程の概要を示す正面図（ａ）及び側面図（ｂ）であって、加圧と加熱が行われている様子を示す図である。図５に示すように加圧機構３の駆動によって下部加圧加熱板１Ｂが僅かに上昇して、線材接合部Ｂが加圧される（Ｓ５）。次に、ヒーターがＯＮ状態になり、線材接合部Ｂが加熱される（Ｓ６）。そして、この状態で一定時間保持される。なお、この間熱電対Ｈにより加圧加熱部の温度が測定され、所定の温度に維持される（Ｓ７）。この際、前記したように、線材接合部Ｂから押し出され、超電導線材Ａ１、Ａ２の長さ方向に流れ出た半田Ｃが上側及び下側の段部Ｂ１、Ｂ２の段差を埋め、なだらかな斜面を形成する（図７参照）。そして、一定時間保持された後、ヒーターがＯＦＦにされる（Ｓ８）。

ヒーターがＯＦＦにされると同時に、冷却が開始される。図６は、本発明の超電導線材の接続装置による接続工程の概要を示す正面図（ａ）及び側面図（ｂ）であって、冷却の様子を示す図である。冷却の開始と同時に図６に示すように、空冷用ファン６が作動して上下の加圧加熱板１Ａ、１Ｂを冷却する。なお、冷却中も加圧は維持され（Ｓ９）、冷却を開始してから所定温度に達するか、あるいは所定時間経過した時点で空冷用ファン６が自動的に停止する。（Ｓ１０）。

その後、加圧機構３が駆動して電動シリンダー３１、下部加圧加熱板１Ｂが降下し、減圧され（Ｓ１１）、下部加圧加熱板１Ｂが所定の位置に戻ると加圧機構３が停止する（Ｓ１２）。この時運転ランプが消灯する。

運転ランプ消灯後、上部加圧加熱板１Ａを開くと共に、クランプ５を開放して超電導線材Ａを取り出す（Ｓ１３）。必要に応じて取り出した超電導線材Ａの線材接合部Ｂの厚さを備え付けの厚さ測定器を用いて測定し、接合の品質の良否を確認する。最後に電源をＯＦＦにし、電源ランプが消灯したことを確認する（Ｓ１４）。

以上により、適切な一定の条件の下で超電導線材の接続が行うことができる。また、スタートボタンを押す直前から運転が停止するまで、加圧加熱部には保護カバーが被せられており、この間に操作者が加圧加熱部に接触する恐れはなく、安全に作業を行うことができる。

Ａ１、Ａ２ 超電導線材
Ｂ 線材接合部
Ｂ１、Ｂ２ 段部
Ｃ 半田
１ 加圧加熱部
１Ａ 上部加圧加熱板
１Ｂ 下部加圧加熱板
２ 線材収容溝
２ａ 線材収容溝の縦壁
３ 加圧機構
３１ 電動シリンダー
５ クランプ
６ 空冷用ファン
７ ヒンジ
８ 開閉機構
８Ａ 開閉機構本体
９ ロック機構
９Ａ ねじ穴
９Ｂ ロック機構本体
９Ｃ 固定ねじ
９Ｄ ロック板
１０ 装置本体
１０Ａ 天板
１０Ｂ 保護カバー
１０Ｃ 操作面
１１Ａ 加圧加熱板本体
１２Ａ 突起部
Ｈ 熱電対

Claims (7)

1. 平板状の超電導線材の端部同士を上下に重ね合わせ、さらに前記端部間に半田材料を挟んで形成される線材接合部を接続する超電導線材の接続装置であって、
   前記線材接合部を挟み込んで上下から加圧、加熱する上下一対の加圧加熱板と、
   前記加圧加熱板に加圧力を付与するための加圧手段と、
   前記加圧加熱板を加熱するための加熱手段と、
   を備え、
   下部加圧加熱板の上部加圧加熱板と対向する面の長手方向には、前記超電導線材の幅に略等しい幅の線材収容溝が設けられており、
   前記線材収容溝に収容された前記線材接合部およびその近傍を、前記加圧加熱板を用いて加圧、加熱することにより、前記半田材料を溶融させて、前記線材接合部で超電導線材の端部同士を密着させて接続するように構成されていることを特徴とする超電導線材の接続装置。
2. 前記線材収容溝が、溶融した半田材料の余剰分を長手方向に流すように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の超電導線材の接続装置。
3. 前記加圧加熱板は、ヒンジにより開閉する上部加圧加熱板と、装置下部に収納された加圧手段により上下動が可能な下部加圧加熱板とで構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超電導線材の接続装置。
4. さらに、空冷ファンによる冷却手段を備え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項に記載の超電導線材の接続装置。
5. さらに、接続する超電導線材に対応した最適な接続条件を記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶させた接続条件により接続作業を制御する制御装置と
   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項に記載の超電導線材の接続装置。
6. さらに、前記線材接合部の厚さを計測する計測手段を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の超電導線材の接続装置。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の超電導線材の接続装置を用いた超電導線材の接続方法であって、
   平板状の超電導線材の端部同士を上下に重ね合わせ、さらに前記端部間に半田材料を挟んで形成される線材接合部およびその近傍を、前記線材収容溝に収容する線材接合部収容工程と、
   前記線材接合部収容工程により前記線材収容溝に収容された前記線材接合部およびその近傍を、前記加圧加熱板を用いて加圧、加熱することにより、前記半田材料を溶融させて、前記線材接合部で超電導線材の端部同士を密着させて接続する接続工程と、
   接続された超電導線材を前記線材収容溝から取り出す取り出し工程と
   を有することを特徴とする超電導線材の接続方法。

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