JP2642128B2 - 絶縁ワイヤの製造方法 - Google Patents
絶縁ワイヤの製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一般に絶縁電線に関するものであり、とり
わけ絶縁被覆された超伝導電線の製造方法に関するもの
である。
わけ絶縁被覆された超伝導電線の製造方法に関するもの
である。
1911年ケー・エッチ・オンネス（K.H.Onnes）は、水
銀を約４ケルビン温度（Ｋ）まで冷却すると電気抵抗が
零に低下することを実験により確認し、超伝導現象が発
見された。この現象は発見以来長い間、科学的関心の対
象にとどまり、実際の応用例はほとんどなかった。
銀を約４ケルビン温度（Ｋ）まで冷却すると電気抵抗が
零に低下することを実験により確認し、超伝導現象が発
見された。この現象は発見以来長い間、科学的関心の対
象にとどまり、実際の応用例はほとんどなかった。
超伝導には、理論的には多くの潜在的用途がある。例
えば、超伝導電力線によって、これを使用しなければ送
電時に生じることになる大量のエネルギーの消失を免れ
ることができる。超伝導磁石、発電機、及びモータは、
小型でしかも極めて強力なものにすることが可能であ
る。ジョセフソン接合素子として知られる超伝導素子
は、電力消費がごくわずかな非常に高速の電子スイッチ
である。つまり、超伝導材料の潜在的用途は、極めて多
種多様であり、可能性のある用途のリストは、ほとんど
無限に増え続ける可能性がある。
えば、超伝導電力線によって、これを使用しなければ送
電時に生じることになる大量のエネルギーの消失を免れ
ることができる。超伝導磁石、発電機、及びモータは、
小型でしかも極めて強力なものにすることが可能であ
る。ジョセフソン接合素子として知られる超伝導素子
は、電力消費がごくわずかな非常に高速の電子スイッチ
である。つまり、超伝導材料の潜在的用途は、極めて多
種多様であり、可能性のある用途のリストは、ほとんど
無限に増え続ける可能性がある。
超伝導装置及び構造のあらゆる潜在的便益にもかかわ
らず、研究所以外では、現在のところほとんどそれらを
見出すことはない。ほとんどの材料は、その超伝導転移
温度Tcにまで冷却するのが極めて困難であり、かつ、費
用がかなりかかるというのが、この主たる理由である。
これは、ほとんどの材料は、転移温度が絶対零度の数ケ
ルビン以内であるため、冷却剤として高価でかつ維持の
困難な液体ヘリウムを使用しなければならないからであ
る。これまで、超伝導体の利用がほとんどの目的にとっ
て実行不可能であったのは、液体へリウムシステムをつ
くり出し、これを維持する費用が天文学的であったため
である。
らず、研究所以外では、現在のところほとんどそれらを
見出すことはない。ほとんどの材料は、その超伝導転移
温度Tcにまで冷却するのが極めて困難であり、かつ、費
用がかなりかかるというのが、この主たる理由である。
これは、ほとんどの材料は、転移温度が絶対零度の数ケ
ルビン以内であるため、冷却剤として高価でかつ維持の
困難な液体ヘリウムを使用しなければならないからであ
る。これまで、超伝導体の利用がほとんどの目的にとっ
て実行不可能であったのは、液体へリウムシステムをつ
くり出し、これを維持する費用が天文学的であったため
である。
1987年３月２日、エム・ケー・ウー（M.K.Wu）他によ
る、Physical ReView Letters 58巻９号の“大気圧にお
ける新混合相のＹ−Ba−Cu−Ｏ化合物系（Superconduct
ivity at 93 K in a New Mixed−Phase Y−Ba−Cu−O C
ompound System at Ambient Pressure）”と題する論文
において、液体窒素の温度を超える温度での多相YBaCuO
における超伝導性が発表された。初めて、冷却剤として
液体窒素を利用できる超伝導体材料が発見されたという
ので、この発表は科学界にかなりの刺激を与えることに
なった。液体窒素の冷却システムは、液体ヘリウムの冷
却システムに比べて少なくとも１桁は安くなるため、ウ
ー他による発見以降、超伝導体のあらゆる方法での適用
が急に実用的になった。
る、Physical ReView Letters 58巻９号の“大気圧にお
ける新混合相のＹ−Ba−Cu−Ｏ化合物系（Superconduct
ivity at 93 K in a New Mixed−Phase Y−Ba−Cu−O C
ompound System at Ambient Pressure）”と題する論文
において、液体窒素の温度を超える温度での多相YBaCuO
における超伝導性が発表された。初めて、冷却剤として
液体窒素を利用できる超伝導体材料が発見されたという
ので、この発表は科学界にかなりの刺激を与えることに
なった。液体窒素の冷却システムは、液体ヘリウムの冷
却システムに比べて少なくとも１桁は安くなるため、ウ
ー他による発見以降、超伝導体のあらゆる方法での適用
が急に実用的になった。
超伝導材料YBaCuOは、もろく加工し難いセラミックタ
イプの組織を有している。このため、経済的で耐久性の
ある超伝導ワイヤをYBaCuOあるいはその他の高温超伝導
体から製造する方法はいまだ知られていない。
イプの組織を有している。このため、経済的で耐久性の
ある超伝導ワイヤをYBaCuOあるいはその他の高温超伝導
体から製造する方法はいまだ知られていない。
本発明は、経済的かつ効率的な超伝導ワイヤを提供す
ることを目的とするものである。
ることを目的とするものである。
本発明のもう１つの目的は、電気的に絶縁された超伝
導ワイヤを提供することにある。
導ワイヤを提供することにある。
すなわち、本発明の方法には：管状のガラス・プリフ
ォーム（以下、予備成形品とも言う）を形成するステッ
プと；この予備成形品に粉末状の超伝導体を充填するス
テップと；予備成形品の細くなった首の部分を加熱する
ステップと；予備成形品の軟化した首の部分に線引き
（drawing）を施して、ガラスでコーティングした超伝
導体のワイヤを形成するステップが含まれる。ガラスコ
ーティングに重ねてプラスチックのコーティングを施
し、ワイヤの耐久性を増すことも可能である。
ォーム（以下、予備成形品とも言う）を形成するステッ
プと；この予備成形品に粉末状の超伝導体を充填するス
テップと；予備成形品の細くなった首の部分を加熱する
ステップと；予備成形品の軟化した首の部分に線引き
（drawing）を施して、ガラスでコーティングした超伝
導体のワイヤを形成するステップが含まれる。ガラスコ
ーティングに重ねてプラスチックのコーティングを施
し、ワイヤの耐久性を増すことも可能である。
上述の方法で作られるワイヤは、超伝導体のコアと、
コアを包囲するガラスコーティングと、ガラスコーティ
ングに重ねて施されるプラスチックコーティングから成
るものである。ガラスの予備成形品に線引きを施して、
ガラスコーティングを形成する際、粉末状の超伝導もい
っしょに線引きが施されて、超伝導体のコアが形成され
るわけである。線引きの工程において、コアの超伝導相
のラス状構造はワイヤの縦軸にそって自動的に整列され
る。
コアを包囲するガラスコーティングと、ガラスコーティ
ングに重ねて施されるプラスチックコーティングから成
るものである。ガラスの予備成形品に線引きを施して、
ガラスコーティングを形成する際、粉末状の超伝導もい
っしょに線引きが施されて、超伝導体のコアが形成され
るわけである。線引きの工程において、コアの超伝導相
のラス状構造はワイヤの縦軸にそって自動的に整列され
る。
本発明の長所は、現在利用可能なフアイバーオプティ
ックス技術と装置を用いて、超伝導ワイヤを製造する経
済的かつ効率的な方法が明らかにされることにある。
ックス技術と装置を用いて、超伝導ワイヤを製造する経
済的かつ効率的な方法が明らかにされることにある。
本発明のもう１つの長所は、絶縁超伝導ワイヤが得ら
れることにある。
れることにある。
本発明のさらにもう１つの長所は、本発明の方法を用
いることによって、ガラスコーティングを施した、非超
伝導ワイヤをつくり出すこともできるという点にある。
いることによって、ガラスコーティングを施した、非超
伝導ワイヤをつくり出すこともできるという点にある。
本発明のこうした、及び、その他の目的及び長所につ
いては、下記説明を読み、図面中の各図を検討すれば、
当該技術の当業者には明らかになるはずである。
いては、下記説明を読み、図面中の各図を検討すれば、
当該技術の当業者には明らかになるはずである。
本発明の実施例の説明をウー他が発見した新しいYBaC
uOクラスの高温の超伝導体に関して行なうものとする。
ただし、当業者には明らかなように、本明細書に説明す
る方法及び構造は、その多くはまだ発見されていない多
種多様の超伝導材料に加え、銅、アルミニウム、鉄、及
び、銀といった室温導体にも実施できるものである。
uOクラスの高温の超伝導体に関して行なうものとする。
ただし、当業者には明らかなように、本明細書に説明す
る方法及び構造は、その多くはまだ発見されていない多
種多様の超伝導材料に加え、銅、アルミニウム、鉄、及
び、銀といった室温導体にも実施できるものである。
ウー他による論文に詳しく説明されているように、YB
aCuOは、一般に、Ｌ＝Y,M＝Ba,A＝Cu,D＝O,X＝0.4,a＝
2,b＝1,Y≦４として（L1-xMx）aAbDyで表わされる化合
物系の特定の例である。上記一般表現にあてはまる転移
温度Tcの高い他の関連超伝導体には、LaBaCuO及びLaSrC
uOがある。
aCuOは、一般に、Ｌ＝Y,M＝Ba,A＝Cu,D＝O,X＝0.4,a＝
2,b＝1,Y≦４として（L1-xMx）aAbDyで表わされる化合
物系の特定の例である。上記一般表現にあてはまる転移
温度Tcの高い他の関連超伝導体には、LaBaCuO及びLaSrC
uOがある。
普通、YBaCuOは、純度の高いY2O3、BaCO3、及び、CuO
の粉末の混合物から調製される。この粉末は、メタノー
ルや水といった結合剤で混合され、その後、100℃まで
加熱されて、結合剤が蒸発する。結果得られた混合物
は、さらに、空気中で６時間にわたり850℃で加熱さ
れ、ダークグリーンの粉末が生じることになる。このダ
ークグリーンの粉末は、この後、さらに６時間、1000℃
で加熱され、黒い多孔性固体になる。超伝導YBaCuOの製
造に関連する方法手順についての詳細な説明、及び、そ
の特性の一部に関する説明については、スタンフォード
大学応用物理学部のジェイ・ゼット・サン（J.Z.Sun）
他による、PACS＃:74.30.−E,74.70.−Ｂの、“高転移
温度の超伝導体YBaCuOにおける超伝導性及び磁性（Supe
rconductivity and Magnetism in High−Tc Supercondu
ctor YBa−CuO）”と題する論文で知ることができる。
の粉末の混合物から調製される。この粉末は、メタノー
ルや水といった結合剤で混合され、その後、100℃まで
加熱されて、結合剤が蒸発する。結果得られた混合物
は、さらに、空気中で６時間にわたり850℃で加熱さ
れ、ダークグリーンの粉末が生じることになる。このダ
ークグリーンの粉末は、この後、さらに６時間、1000℃
で加熱され、黒い多孔性固体になる。超伝導YBaCuOの製
造に関連する方法手順についての詳細な説明、及び、そ
の特性の一部に関する説明については、スタンフォード
大学応用物理学部のジェイ・ゼット・サン（J.Z.Sun）
他による、PACS＃:74.30.−E,74.70.−Ｂの、“高転移
温度の超伝導体YBaCuOにおける超伝導性及び磁性（Supe
rconductivity and Magnetism in High−Tc Supercondu
ctor YBa−CuO）”と題する論文で知ることができる。
第１図を参照すると、ガラスの予備成形品10は、例え
ば、ブロー成形のような従来の技術で製造することがで
きる。この予備成形品には、管状の本体部分に、くびれ
たネック部分14、及び、中実のヘッド部分16が備わって
いる。本明細書で用いられる「ガラス」は、通常使用さ
れる最も広い意味を有するものとし、石英、ホウケイ酸
塩、アルミノケイ酸塩等のようなガラス状の構造を備え
た材料を含むものである。例えば、予備成形品10はパイ
レックス（Corning Glass Companyの商標）のような上
質の高温ガラスでつくることができる。
ば、ブロー成形のような従来の技術で製造することがで
きる。この予備成形品には、管状の本体部分に、くびれ
たネック部分14、及び、中実のヘッド部分16が備わって
いる。本明細書で用いられる「ガラス」は、通常使用さ
れる最も広い意味を有するものとし、石英、ホウケイ酸
塩、アルミノケイ酸塩等のようなガラス状の構造を備え
た材料を含むものである。例えば、予備成形品10はパイ
レックス（Corning Glass Companyの商標）のような上
質の高温ガラスでつくることができる。
第２図において、ワイヤ成形用の粉末を作る方法が、
ブロック図の形で示されている。最初のステップ18で
は、Y2O3、BaO、またはBaCO3、及び、CuOが、15:53:32
の割合で混合され、１〜12時間にわたってボールミルで
練られ、フイルターにかけられて、空気乾燥が施され
る。適合する他の混合比率には、24:42:34及び18.5:65:
16.5がある。
ブロック図の形で示されている。最初のステップ18で
は、Y2O3、BaO、またはBaCO3、及び、CuOが、15:53:32
の割合で混合され、１〜12時間にわたってボールミルで
練られ、フイルターにかけられて、空気乾燥が施され
る。適合する他の混合比率には、24:42:34及び18.5:65:
16.5がある。
第２のステップ20では、結果生じた混合物４〜16時間
にわたって800〜850℃の温度で焼が施され（すなわ
ち、熱を加えて粉末にする）、ボールミルで練られ、フ
ィルターにかけられ、再度、空気乾燥が施される。ステ
ップ22では、顕微鏡検査によって、混合物が十分に均質
ではないように思える場合、焼、ミリング、フイルタ
リング、乾燥から成るステップ20の反復が行なわれる。
次に、ステップ24において、乾燥した粉末が、850〜100
0℃で２〜16時間にわたり加熱されることによって“反
応”し，その後、ボールミルで練られ、フィルターにか
けられ、乾燥させられる。結果得られる粉末には、高比
率の超伝導相が含まれているはずである。
にわたって800〜850℃の温度で焼が施され（すなわ
ち、熱を加えて粉末にする）、ボールミルで練られ、フ
ィルターにかけられ、再度、空気乾燥が施される。ステ
ップ22では、顕微鏡検査によって、混合物が十分に均質
ではないように思える場合、焼、ミリング、フイルタ
リング、乾燥から成るステップ20の反復が行なわれる。
次に、ステップ24において、乾燥した粉末が、850〜100
0℃で２〜16時間にわたり加熱されることによって“反
応”し，その後、ボールミルで練られ、フィルターにか
けられ、乾燥させられる。結果得られる粉末には、高比
率の超伝導相が含まれているはずである。
ステップ26で判定されるが、もし粉末の純度が不十分
ということになれば（例えば、超伝導相が90％未満）、
ステップ24の反復が可能である。化学分析の結果では、
前記超伝導相は、式Ba2YCu3O6-8で特徴付けられ、88゜K
未満の温度で超伝導を示すものであることが分る。十分
な純度の粉末が得られると、ステップ28において、２〜
12時間にわたり、400℃で焼なましが行なわれる。この
焼なましによって、ステップ24の反応時に含有する酸素
を失なった可能性のある材料の酸素含有量が、最適にな
る。処理ステップ18−24の結果、ある量の超伝導ワイヤ
成形用粉末30が含まれる。
ということになれば（例えば、超伝導相が90％未満）、
ステップ24の反復が可能である。化学分析の結果では、
前記超伝導相は、式Ba2YCu3O6-8で特徴付けられ、88゜K
未満の温度で超伝導を示すものであることが分る。十分
な純度の粉末が得られると、ステップ28において、２〜
12時間にわたり、400℃で焼なましが行なわれる。この
焼なましによって、ステップ24の反応時に含有する酸素
を失なった可能性のある材料の酸素含有量が、最適にな
る。処理ステップ18−24の結果、ある量の超伝導ワイヤ
成形用粉末30が含まれる。
第３図を参照すると、ガラス製予備成形品10の管状本
体部分には、部分的にワイヤ成形用粉末30が充填され、
ケーシング34、電気抵抗コイル36、及び、このコイル36
に結合された電源（不図示）から成るオーブン32の内部
につるされている。送りメカニズム38には、ポスト40
と、ポスト40のベースに取りつけられたチャック42が備
わっている。予備成形品10の端は、チャック42によって
保持され、予備成形品10がオーブン32のケーシング34の
中心につるされるようになっている。ポスト40とチャッ
ク42は、矢印44で示すように下方へ移動することによっ
て、予備成形品10を下げ、オーブン内へ送り込むことが
できるようになっている。
体部分には、部分的にワイヤ成形用粉末30が充填され、
ケーシング34、電気抵抗コイル36、及び、このコイル36
に結合された電源（不図示）から成るオーブン32の内部
につるされている。送りメカニズム38には、ポスト40
と、ポスト40のベースに取りつけられたチャック42が備
わっている。予備成形品10の端は、チャック42によって
保持され、予備成形品10がオーブン32のケーシング34の
中心につるされるようになっている。ポスト40とチャッ
ク42は、矢印44で示すように下方へ移動することによっ
て、予備成形品10を下げ、オーブン内へ送り込むことが
できるようになっている。
抵抗コイル36によって発生する熱は、主として輻射に
よって予備成形品10及びワイヤ成形用粉末30に伝達され
る。ケーシング34は、真空排気することもできるし、あ
るいは、空気または不活性ガスを満たすこともできる
が、この場合、予備成形品10には対流によってさらに熱
を加えることが可能になる。
よって予備成形品10及びワイヤ成形用粉末30に伝達され
る。ケーシング34は、真空排気することもできるし、あ
るいは、空気または不活性ガスを満たすこともできる
が、この場合、予備成形品10には対流によってさらに熱
を加えることが可能になる。
温度グラフG0で注目すべきは、オーブン内の温度Toが
非線形という点である。例えば、これは、ケーシング34
の一領域44に沿った抵抗コイル36の巻線密度を増すこと
によって可能になる。オーブン内の温度T0を適当に調製
することによって、ガラスの予備成形品10のネック部分
14の温度を予備成形品のほぼ軟化温度TPにまで上昇させ
ることができる。この結果、ネック領域14が十分に軟化
して、ガラスコーティングを施した超伝導ワイヤを予備
成形品10と粉末30から引張ることが可能になる。
非線形という点である。例えば、これは、ケーシング34
の一領域44に沿った抵抗コイル36の巻線密度を増すこと
によって可能になる。オーブン内の温度T0を適当に調製
することによって、ガラスの予備成形品10のネック部分
14の温度を予備成形品のほぼ軟化温度TPにまで上昇させ
ることができる。この結果、ネック領域14が十分に軟化
して、ガラスコーティングを施した超伝導ワイヤを予備
成形品10と粉末30から引張ることが可能になる。
ここでさらに第４図を参照しながら、ワイヤ成形装置
46に関連し、ワイヤの製造法の説明を行なうものとす
る。前述のオーブン32以外に、成形装置46には、焼なま
し装置48、コーティング装置50、線引き加工メカニズム
52、及び、スプーラ54が備わっている。ワイヤ製造工程
の開始時、抵抗コイル36の温度を予備成形品10の軟化点
TP近くまで上昇させることによって、ネック14が軟化す
る。予備成形品10の中実のヘッド部分16がウェイトの働
きをし、ネック部分14からより線56が引っ張り出される
ことになる。この作用で、予備成形品10と粉末30が消費
される時、ポスト40がゆっくり下降して、オーブン36内
に入り込み、常に、くびれたネック部分と高温領域44の
アライメントがとれるようになっている。いったんワイ
ヤ56が十分な長さになると、ワイヤからヘッド部分16が
除去され、線引き加工メカニズム52を用いて、ワイヤの
線引き加工工程を継続するのに必要な引張り作用が生じ
るようになっている。
46に関連し、ワイヤの製造法の説明を行なうものとす
る。前述のオーブン32以外に、成形装置46には、焼なま
し装置48、コーティング装置50、線引き加工メカニズム
52、及び、スプーラ54が備わっている。ワイヤ製造工程
の開始時、抵抗コイル36の温度を予備成形品10の軟化点
TP近くまで上昇させることによって、ネック14が軟化す
る。予備成形品10の中実のヘッド部分16がウェイトの働
きをし、ネック部分14からより線56が引っ張り出される
ことになる。この作用で、予備成形品10と粉末30が消費
される時、ポスト40がゆっくり下降して、オーブン36内
に入り込み、常に、くびれたネック部分と高温領域44の
アライメントがとれるようになっている。いったんワイ
ヤ56が十分な長さになると、ワイヤからヘッド部分16が
除去され、線引き加工メカニズム52を用いて、ワイヤの
線引き加工工程を継続するのに必要な引張り作用が生じ
るようになっている。
ワイヤ56の特性を改善するため、ワイヤ56の線引き加
工は、エンクロージャ58と、電源（不図示）に結合され
た抵抗コイル60を備えた焼なまし装置48を用いて行なう
ことができる。前述のように、ワイヤ56は、主として輻
射によって加熱され、対流によって補足的に加熱するこ
ともできる。
工は、エンクロージャ58と、電源（不図示）に結合され
た抵抗コイル60を備えた焼なまし装置48を用いて行なう
ことができる。前述のように、ワイヤ56は、主として輻
射によって加熱され、対流によって補足的に加熱するこ
ともできる。
焼なまし装置48内の温度は、オーブン32内の温度に比
べてはるかに安定している。焼なまし装置48内の温度
は、予備成形品10の融解温度より低いが、連続した超伝
導相の発生を確保するのに十分な高さに保ようにするの
が望ましい。焼なまし装置48に適した温度は、約600〜8
50℃である。前述のように超伝導体材料の酸素含有量を
最適にするため、約400℃の温度の追加焼なまし装置
（不図示）を用いることも可能である。
べてはるかに安定している。焼なまし装置48内の温度
は、予備成形品10の融解温度より低いが、連続した超伝
導相の発生を確保するのに十分な高さに保ようにするの
が望ましい。焼なまし装置48に適した温度は、約600〜8
50℃である。前述のように超伝導体材料の酸素含有量を
最適にするため、約400℃の温度の追加焼なまし装置
（不図示）を用いることも可能である。
超伝導ワイヤ56の耐久性は、ワイヤをコーティング装
置50に通すことによって改善することが可能である。コ
ーティング装置50には、コーティング材料の加圧源（不
図示）に結合された多数のスプレーヘッド62が設けられ
ている。普通、適当な熱塑性プラスチックから成る有機
コーティングが、ワイヤ56のガラス製外部をスクラッチ
から保護し、かつ、ワイヤのやや有孔性のガラスコーテ
ィングに対する気密シールを形成するため、コーティン
グ材料として用いられる。
置50に通すことによって改善することが可能である。コ
ーティング装置50には、コーティング材料の加圧源（不
図示）に結合された多数のスプレーヘッド62が設けられ
ている。普通、適当な熱塑性プラスチックから成る有機
コーティングが、ワイヤ56のガラス製外部をスクラッチ
から保護し、かつ、ワイヤのやや有孔性のガラスコーテ
ィングに対する気密シールを形成するため、コーティン
グ材料として用いられる。
線引き加工エメカニズム52には、図示のように逆方向
に回転する、１対のピンチローラ64及び66を設けること
が可能である。ピンチローラ64及び66の一方、または、
両方とも、電動ステップモータ（不図示）によって駆動
される。
に回転する、１対のピンチローラ64及び66を設けること
が可能である。ピンチローラ64及び66の一方、または、
両方とも、電動ステップモータ（不図示）によって駆動
される。
ピンチローラ64及び66から送り出された後、ワイヤ56
は、スプーラ54のリールに巻きつけられる。リールの駆
動メカニズムは、電動ステップモータ（不図示）のよう
な任意の適当な装置でかまわない。
は、スプーラ54のリールに巻きつけられる。リールの駆
動メカニズムは、電動ステップモータ（不図示）のよう
な任意の適当な装置でかまわない。
注目すべきは、スプーラ54を利用して、予備成形品10
から直接ワイヤ56を引張ることができる点である。しか
しながら、さらに一定した線引き速度の維持が可能であ
るため、また、ワイヤ製造工程を停止することなく、ス
プーラのリール交換ができるため、別個になった線引き
加工メカニズム52を用いる方が望ましい。
から直接ワイヤ56を引張ることができる点である。しか
しながら、さらに一定した線引き速度の維持が可能であ
るため、また、ワイヤ製造工程を停止することなく、ス
プーラのリール交換ができるため、別個になった線引き
加工メカニズム52を用いる方が望ましい。
第５図において、ワイヤ56の縦方向の横断面には、ワ
イヤコア68、絶縁ガラスコーティング70、保護用プラス
チックコーティング72が含まれる。コア68はワイヤ成形
用粉末30を焼結したものであり、一方、ガラスコーティ
ング70は、ガラスの予備成形品10から線引き加工したも
のである。プラスチックコーティング72は、コーティン
グ装置50を使って行なわれる。
イヤコア68、絶縁ガラスコーティング70、保護用プラス
チックコーティング72が含まれる。コア68はワイヤ成形
用粉末30を焼結したものであり、一方、ガラスコーティ
ング70は、ガラスの予備成形品10から線引き加工したも
のである。プラスチックコーティング72は、コーティン
グ装置50を使って行なわれる。
ワイヤ56は、オーブン32内の軟化した予備成形品10か
ら絶えず線引きされる。予備成形品10の線引き加工の
際、それと共に、ワイヤ成形品用粉末30も線引きされ
る。ワイヤ成形用粉末68の線引き加工時、長い、フラッ
トな小板すなわちラス構造74が形成されるが、これは、
長手方向と横方向の両方に超伝導を示す。従って、ワイ
ヤ成形用粉末30に線引き加工を施してワイヤコア30にす
る作用によって、ラス構造74の長手方向における超伝導
方向は、電流の流れる所望の方向、すなわち、コア68の
長手方向の軸にそって、自動的に整列する。
ら絶えず線引きされる。予備成形品10の線引き加工の
際、それと共に、ワイヤ成形品用粉末30も線引きされ
る。ワイヤ成形用粉末68の線引き加工時、長い、フラッ
トな小板すなわちラス構造74が形成されるが、これは、
長手方向と横方向の両方に超伝導を示す。従って、ワイ
ヤ成形用粉末30に線引き加工を施してワイヤコア30にす
る作用によって、ラス構造74の長手方向における超伝導
方向は、電流の流れる所望の方向、すなわち、コア68の
長手方向の軸にそって、自動的に整列する。
予備成形品10の材料を、従って、その軟化温度TPを注
意して選択することにより、さらに精密に工程を制御す
ることさえ可能である。例えば、軟化温度がワイヤ成形
用粉末30の融解温度より低い予備成形品10を選択する
と、粉末はオーブン32の中で融解せず、焼結と焼なまし
の両方または一方によって、超伝導相74を形成すること
になる。これに対し、軟化温度がワイヤ成形用粉末30の
融解温度より高い予備成形品10を選択すると、粉末はオ
ーブン32の中で融解し、再結晶化により超伝導相74を形
成する。
意して選択することにより、さらに精密に工程を制御す
ることさえ可能である。例えば、軟化温度がワイヤ成形
用粉末30の融解温度より低い予備成形品10を選択する
と、粉末はオーブン32の中で融解せず、焼結と焼なまし
の両方または一方によって、超伝導相74を形成すること
になる。これに対し、軟化温度がワイヤ成形用粉末30の
融解温度より高い予備成形品10を選択すると、粉末はオ
ーブン32の中で融解し、再結晶化により超伝導相74を形
成する。
ワイヤ56のこわれやすい部分、すなわち、コア68及び
ガラスコーティング70の直径は、小さくなるようにして
おいて（例えば、50ミル。但し、１ミルは2.54×10
-5m）、たわみ性を保つようにするのが望ましい。コア
またはガラスコーティングに比べてはるかにたわみ性が
大きいので、プラスチックコーティング72はより厚くす
ることができる。例えば、ガラスコーティング70の壁厚
が５ミルの場合、コア68の直径は約40ミルになる可能性
がある。
ガラスコーティング70の直径は、小さくなるようにして
おいて（例えば、50ミル。但し、１ミルは2.54×10
-5m）、たわみ性を保つようにするのが望ましい。コア
またはガラスコーティングに比べてはるかにたわみ性が
大きいので、プラスチックコーティング72はより厚くす
ることができる。例えば、ガラスコーティング70の壁厚
が５ミルの場合、コア68の直径は約40ミルになる可能性
がある。
ガラス製光ファイバーの製造に特有の詳細について
は、例えば、Western Electric Engineerのディー・エ
ッチ・スミスゴール（D.H.Smithgall）他による、1980
年の“光導ファイバーの線引き（Drawing Lightguide F
iber）”と題する論文の49頁以降で知ることができる。
予備成形品から毛細管を作る方法については、ベンテ３
世（Bent III）他の米国特許第4.293,415号；ストーン
（Stone）による1972年４月のApplied Phsics、78〜79
頁に掲載の“液体コアの石英ファイバーにおける光伝送
（Optical Transmission in Liquid Core Quartz Fiber
s）";及び1960年２月のAnalytical Chemistry32巻２号3
02〜304頁のデスティ（Desty）他による“長いコイル状
ガラス毛細管の構造（Construction of Long Lengths o
f Coiled Glass Capillary）”に見うけられる。
は、例えば、Western Electric Engineerのディー・エ
ッチ・スミスゴール（D.H.Smithgall）他による、1980
年の“光導ファイバーの線引き（Drawing Lightguide F
iber）”と題する論文の49頁以降で知ることができる。
予備成形品から毛細管を作る方法については、ベンテ３
世（Bent III）他の米国特許第4.293,415号；ストーン
（Stone）による1972年４月のApplied Phsics、78〜79
頁に掲載の“液体コアの石英ファイバーにおける光伝送
（Optical Transmission in Liquid Core Quartz Fiber
s）";及び1960年２月のAnalytical Chemistry32巻２号3
02〜304頁のデスティ（Desty）他による“長いコイル状
ガラス毛細管の構造（Construction of Long Lengths o
f Coiled Glass Capillary）”に見うけられる。
YBaCuOから作られたコア68を備えるワイヤ56は、超伝
導性にするためには、約93゜Kまで冷却しなければなら
ない。銅のような通常の導体から作られたコア68を備え
るワイヤ56の場合は、通常の室温での使用が可能であ
る。
導性にするためには、約93゜Kまで冷却しなければなら
ない。銅のような通常の導体から作られたコア68を備え
るワイヤ56の場合は、通常の室温での使用が可能であ
る。
ワイヤ56は、単一で用いることもできるし、他のワイ
ヤ56、通常の導体、及び絶縁ファイバーの全て、また
は、いずれかと組み合わせて、ケーブルを形成すること
も可能である。超伝導ケーブル内のワイヤ56は、液体窒
素への浸漬、液体窒素を運ぶ毛細管またはチューブとの
からみ合わせなど種々の方法で冷却することが可能であ
る。
ヤ56、通常の導体、及び絶縁ファイバーの全て、また
は、いずれかと組み合わせて、ケーブルを形成すること
も可能である。超伝導ケーブル内のワイヤ56は、液体窒
素への浸漬、液体窒素を運ぶ毛細管またはチューブとの
からみ合わせなど種々の方法で冷却することが可能であ
る。
本発明の説明は、単一の実施例に関して行ってきた
が、前述の説明を読み、図面を検討することによって、
本発明のさまざまな変更、修正が当該技術の通常の知識
を有するものには明らかになるように企図したものであ
る。したがって、本発明の範囲については、上記の特許
請求の範囲できめるものとする。
が、前述の説明を読み、図面を検討することによって、
本発明のさまざまな変更、修正が当該技術の通常の知識
を有するものには明らかになるように企図したものであ
る。したがって、本発明の範囲については、上記の特許
請求の範囲できめるものとする。
本発明は、以上のような構成・作用を有するものであ
るから、上記した問題点を解決して、経済的かつ効率的
な超伝導ワイヤを提供しうるという効果が得られる。ま
た、絶縁被覆された超伝導ワイヤを提供しうるという効
果が得られる。また、ガラスコーティングを施した、非
超伝導ワイヤを製造することができるという効果が得ら
れる。
るから、上記した問題点を解決して、経済的かつ効率的
な超伝導ワイヤを提供しうるという効果が得られる。ま
た、絶縁被覆された超伝導ワイヤを提供しうるという効
果が得られる。また、ガラスコーティングを施した、非
超伝導ワイヤを製造することができるという効果が得ら
れる。
図面は本発明の実施例に係り、第１図はガラスプリフォ
ームの斜視図、第２図はワイヤ形成用粉体の製造工程の
流れ図、第３図は第１図に示すガラスプリフォームと第
２図に示すワイヤ形成用粉体から超伝導ワイヤを製造す
る装置のオーブン部分における断面を簡略に示した図、
第４図はワイヤ製造装置の簡略断面図、第５図は第４図
の５−５矢視に係る超伝導ワイヤの構造を示す断面図で
ある。
ームの斜視図、第２図はワイヤ形成用粉体の製造工程の
流れ図、第３図は第１図に示すガラスプリフォームと第
２図に示すワイヤ形成用粉体から超伝導ワイヤを製造す
る装置のオーブン部分における断面を簡略に示した図、
第４図はワイヤ製造装置の簡略断面図、第５図は第４図
の５−５矢視に係る超伝導ワイヤの構造を示す断面図で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−248010（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−266714（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】以下のステップを設けた絶縁ワイヤの製造
方法： （ａ）酸化物ベース超伝導ワイヤ形成用粉末を準備す
る； （ｂ）中空筒状部と、中実なヘッド部と、前記中空筒状
部と前記ヘッド部との間に位置するとともにくびれてい
るネック部とを有する中空ガラスプリフォームを準備す
る； （ｃ）前記中空ガラスプリフォームを少なくとも部分的
に前記粉末で充填する； （ｄ）前記粉末が充填された中空ガラスプリフォームを
前記ヘッド部を下にしてオーブン中に入れ、前記ネック
部を中心に加熱して線引き処理を行うことにより、ガラ
スで覆われた超伝導コアを有するワイヤを形成する； （ｅ）前記ワイヤを酸素含有雰囲気中で焼きなますこと
により、酸素を前記ガラスを通して前記超伝導コアに浸
透させる。 - 【請求項２】前記粉末は超伝導先駆体を含むことを特徴
とする請求項１記載の絶縁ワイヤの製造方法。 - 【請求項３】前記粉末は超伝導体材を含むことを特徴と
する請求項１記載の絶縁ワイヤの製造方法。 - 【請求項４】前記超伝導体コアを覆う前記ガラスに有機
コーティングを施すことを特徴とする請求項１記載の絶
縁ワイヤの製造方法。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US3486787A | 1987-04-06 | 1987-04-06 | |
| US07/056,563 US5045526A (en) | 1987-04-06 | 1987-05-29 | Making insulated superconductor wire |
| US56563 | 1987-05-29 | ||
| US34867 | 2001-12-27 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS64618A JPS64618A (en) | 1989-01-05 |
| JPH01618A JPH01618A (ja) | 1989-01-05 |
| JP2642128B2 true JP2642128B2 (ja) | 1997-08-20 |
Family
ID=26711479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63084944A Expired - Lifetime JP2642128B2 (ja) | 1987-04-06 | 1988-04-06 | 絶縁ワイヤの製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5045526A (ja) |
| JP (1) | JP2642128B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5272132A (en) * | 1987-03-16 | 1993-12-21 | At&T Bell Laboratories | Apparatus comprising a ceramic superconductive body and method for producing such a body |
| US5248656A (en) * | 1987-04-06 | 1993-09-28 | Hewlett-Packard Company | Method of making superconductor wires, or capillaries |
| US5215565A (en) * | 1987-04-14 | 1993-06-01 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method for making superconductor filaments |
| US5158588A (en) * | 1988-05-31 | 1992-10-27 | Superbio, Inc. | Method of drawing dissolved superconductor |
| WO1990013517A1 (en) * | 1989-05-02 | 1990-11-15 | Nippon Steel Corporation | Oxide superconductor and method of producing the same |
| JP2530023Y2 (ja) * | 1989-10-31 | 1997-03-26 | シャープ株式会社 | 空気調和機 |
| US5811376A (en) * | 1995-12-12 | 1998-09-22 | Owens Corning Fiberglas Technology Inc. | Method for making superconducting fibers |
| US6407339B1 (en) | 1998-09-04 | 2002-06-18 | Composite Technology Development, Inc. | Ceramic electrical insulation for electrical coils, transformers, and magnets |
| US8202749B1 (en) | 2009-12-18 | 2012-06-19 | Ut-Battelle, Llc | Array of aligned and dispersed carbon nanotubes and method of producing the array |
| US9245671B2 (en) | 2012-03-14 | 2016-01-26 | Ut-Battelle, Llc | Electrically isolated, high melting point, metal wire arrays and method of making same |
| CN115196889B (zh) * | 2022-08-01 | 2024-01-30 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种用于超导磁体热处理后玻璃纤维表面改性及绝缘增强方法 |
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