JP2870967B2 - 超電導線材の接合に用いる加熱装置 - Google Patents

超電導線材の接合に用いる加熱装置

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JP2870967B2 JP2104110A JP10411090A JP2870967B2 JP 2870967 B2 JP2870967 B2 JP 2870967B2 JP 2104110 A JP2104110 A JP 2104110A JP 10411090 A JP10411090 A JP 10411090A JP 2870967 B2 JP2870967 B2 JP 2870967B2
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    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は超電導線材の接合に用いる加熱装置に関する
ものである。
[従来の技術] 従来より水銀、すず、鉛等の金属や合金を夫々固有の
臨界温度以下に冷却すると電気抵抗が無くなる、即ち超
電導状態になることが知られている。
ところが最近、金属や合金だけでなく、酸化物系セラ
ミック類に超電導性を現すものがあることが発見され
た。
上記超電導性を現すセラミックとして現在、イットリ
ウム・バリウム・銅を1:2:3の組成比で作ったイットリ
ウム系超電導体、ビスマス・ストロンチウム・カルシウ
ム・銅を2:2:2:3の組成比で作ったビスマス系超電導
体、タリウム・バリウム・カルシウム・銅を2:2:2:3の
組成比で作ったタリウム系超電導体等が知られており、
しかもこれらは従来の金属や合金の臨界温度が絶対温度
に近い極低温であったのに対し、相対的に高い臨界温度
を有し安価な液体窒素の温度(マイナス196度)でも超
電導性を現す為、MHD発電やリニア・モーター・カー等
実用化に向けて前記超電導性を現すセラミックの研究が
盛んになっている。
このような超電導性を現すセラミックの製作には各種
方法があるが、一般に組成金属の夫々を粉砕しその各粉
末を組成比に合うよう混合し焼き固める(焼結する)こ
とにより超電導線材として製作されるものがある。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、現在の技術では超電導線材を連続生成
する技術が確立されておらず、しかも、超電導線材は材
質的に脆いことから破断し易い欠点があり、超電導線材
同士の接合技術の開発が望まれていた。
ところが、セラミックは溶融・凝固によるいわゆる溶
接が困難であるほか、前記超電導線材は溶融すると超電
導性を喪失する性質がある為、通常の金属線材のように
溶接等の接合方法を採用することができず、従来、超電
導線材同士を接合する有効な方法がなかった。
そこで、本発明者らは、突き合わせ接合を行う各超電
導線材の対向端面に、夫々前記各超電導線材と同等の組
成比で調合された組成粉末をバインダでといて塗布した
後、前記両対向端面同士を当接せしめた状態でその接合
部を前記組成粉末の融点より低い温度で加熱することに
より前記両対向端面に塗布した組成粉末を焼結し、次い
で、十分な酸素吸収を行わせつつ除冷して対向端面間に
新たな超電導材を連続体として生成し、この新たな超電
導材を介して各超電導線材を接合することを想到するに
至った。
ただし、このような接合方法を実現するにあたって
は、その接合部を周方向に略均等に加熱して該接合部の
組成粉末を良好に焼結する必要があるが、例えば加熱炉
等に搬入して各超電導線材の接合部を加熱しようとして
も、両対向端面の当接状態を保持したまま各超電導線材
を加熱炉等に搬入する作業は非常に難しく、その作業性
が非常に悪いという問題があった。
本発明は上述の実情に鑑みて成したもので、各超電導
線材の対向端面の当接状態を保持したまま、その接合部
を周方向に略均等に加熱して該接合部の組成粉末を良好
に焼結し得る加熱装置を提供することによって、超電導
線材同士の接合の実用化を図ることを目的としている。
[課題を解決するための手段] 本発明は、突き合わせ接合を行う各超電導線材の対向
端面に、夫々前記各超電導線材と同等の組成比で調合さ
れた組成粉末をバインダでといて塗布した後、前記両対
向端面同士を当接せしめた状態でその接合部を前記組成
粉末の融点より低い温度で加熱することにより前記両対
向端面に塗布した組成粉末を焼結する加熱装置であっ
て、前記接合部周囲に放射状に配置されてその一端が前
記接合部に対向するようにした複数本のファイバ電極
と、レーザービームを発するレーザー発振機と、該レー
ザー発振機からのレーザービームを前記ファイバ電極の
夫々の他端に適宜切り換えて導く光路切り換え装置とを
備えたことを特徴とする超電導線材の接合に用いる加熱
装置、にかかるものである。
[作用] 従って本発明の超電導線材の接合に用いる加熱装置で
は、レーザー発振機からのレーザービームを光路切り換
え装置でファイバ電極の他端に適宜切り換えて導くこと
により、各超電導線材の接合部を前記レーザービームの
照射で周方向に均等に加熱することが可能となるので、
対向端面同士の当接状態を確実に保持したまま各超電導
線材を移動させずに接合部の組成粉末を良好に焼結する
ことが可能となる。
[実 施 例] 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。
第1図〜第3図は本発明の加熱装置を適用すべき超電
導線材の接合手順の一例を説明するものである。
先ず第1図に示すように、突き合わせ接合を行う超電
導線材1,1の対向端面2,2に、前記超電導線材1,1と同等
の組成比となるよう調合された組成粉末3を焼結時に容
易に蒸発するような有機溶媒等のバインダにといて夫々
塗布し、次いで、第2図に示すように前記各超電導線材
1,1の両対向端面2,2を当接することにより、該両対向端
面2,2間に前記のバンインダでといた組成粉末3から成
る接合部4を形成する。
然る後、前記各超電導線材1,1を、その各対向端面2,2
の当接状態を保持したまま加熱炉に入れて前記接合部4
を加熱したり、或いは該接合部4にレーザー照射を行っ
たりすることによって、前記各対向端面2,2間の組成粉
末3を該組成粉末3の融点より低い温度で所要時間(例
えばイットリウム系では約950℃で約2時間保持)して
焼結する。
尚、バインダは前記焼結の際に蒸発する。
次いで前述の如くして焼結した組成粉末3を大気中又
は酸素分圧下で十分な酸素吸収を行わせつつ時間をかけ
てゆっくりと除冷することによって、第3図に示すよう
に各超電導線材1,1の対向端面2,2間に、前記各超電導線
材1,1に接続する新たな超電導材1′が連続体として生
成される。
従って上記によれば、各超電導線材11の対向端面2,2
間に生成される新たな超電導材1′を介して前記各超電
導線材1,1を超電導性を失うことなく極めて容易且つ確
実に接合することができる。
又、上記接合を繰り返すことにより複数本の超電導線
材を接合して全長の長い超電導線材を得ることができ
る。
第4図及び第5図は超電導線材の別の接合手順を説明
するものであり、銀等からなる保護材5,5で被覆された
超電導線材1,1同士を接合する場合に、突き合わせ接合
を行う各超電導線材1,1の接合端部6,6周囲の保護材5,5
を切除して前記接合部6,6をむきだしの状態とした上
で、前述した第1図〜第3図の実施例と同様にして前記
接合端部6,6の対向端面2,2を接合し、然る後、前記接合
端部6,6周囲に保護材5′を被覆して前記各保護材5,5と
ろう付けするようにする。
この場合も各超電導線材1,1を接合することができ、
しかも接合部分に強度を持たせることができる。
前述した超電導線材の接合手順において、焼結時の加
熱手段としては、例えば第6図に示すように管状炉7内
に各超電導線材1,1を搬入して加熱するようにしても良
いが、各対向端面2,2の当接状態を保持したまま前記管
状炉7内へ搬入するのは容易な作業ではない。
そこで、第7図に示すような加熱装置8を用いて前記
各超電導線材1,1の接合部4を焼結するようにすれば、
作業性を大幅に向上することが可能となる。
即ち、当接状態とした焼結前の接合部4周囲に複数本
のファイバ電極9の一端を前記接合部4に対向させて放
射状に配置すると共に、該各ファイバ電極9の他端を夫
々光路切り換え装置10に接続し、該光路切り換え装置10
にはレーザー発振機11からのレーザービーム12を導き得
るようにする。更に前記光路切り換え装置10に制御装置
13を接続し、該制御装置13からの切り換え指令14により
前記レーザー発振機11からのレーザービーム12を適宜の
ファイバ電極9に切り換えて導き得るようにして加熱装
置8を構成する。
而して、接合部4の周方向に配置された順番で順次各
ファイバ電極9にレーザービーム12を導くよう制御装置
13から切り換え指令14を出力して、前記接合部4にレー
ザービーム12をスポット状に照射すると、前記接合部4
は周方向に略均等に加熱され、該接合部4の組成粉末3
が所要時間後に焼結する。
従って、上記した如き加熱装置8によれば、該加熱装
置8を、超電導線材1,1の各対向端面2,2間に接合部4を
形成した場所にセットすることができるので、前記各対
向端面2,2の当接状態を保持したまま超電導線材1,1を焼
結の為に移動させる必要がなくなり、作業性を大幅に向
上することができる。
更に、レーザービーム12の切り換えを高速で行うよう
にすれば、更に接合部4周方向の均等な加熱を行うこと
ができる。
尚、本発明の超電導線材の接合方法及び該方法に用い
る加熱装置は、上述の実施例にのみ限定されるものでは
なく、除冷の際には必要に応じてヒーター等の補助熱源
を併用するようにしても良いこと、その他本発明の要旨
を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは
勿論である。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明の超電導線材の接合に用
いる加熱装置によれば、超電導線材の各対向端面間に接
合部を形成した場所に加熱装置をセットして前記接合部
を加熱することができるので、前記各対向端面の当接状
態を保持したまま各超電導線材を焼結の為に移動させる
必要がなくなり、作業性を大幅に向上することができ、
延いては、超電導線材同士の接合の実用化を図ることが
できるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図、第3図は本発明の加熱装置を適用すべ
き超電導線材の接合手順の一例を説明する正面図、第4
図及び第5図は本発明の超電導線材の別の接合手順を説
明する一部を切り欠いた正面図、第6図は焼結時の加熱
手段の一例である管状炉の概略図、第7図は本発明の加
熱装置の一実施例を示す模式図である。 図中、1は超電導線材、1′は超電導材、2は対向端
面、3は組成粉末、4は接合部、8は加熱装置、9はフ
ァイバ電極、10は光路切り換え装置、11はレーザー発振
機、12はレーザービームを示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 39/24 ZAA H01F 5/08 ZAAN (72)発明者 河野 武亮 神奈川県横浜市磯子区新中原町1番地 石川島播磨重工業株式会社技術研究所内 (72)発明者 河内 啓輔 東京都千代田区丸の内1丁目6番2号 石川島播磨重工業株式会社本社別館内 (56)参考文献 特開 平1−103965(JP,A) 特開 平1−175272(JP,A) 特開 平1−305879(JP,A) 特開 平2−296778(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C01G 1/00 - 57/00 H01L 39/00 - 39/24 H01B 12/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】突き合わせ接合を行う各超電導線材の対向
    端面に、夫々前記各超電導線材と同等の組成比で調合さ
    れた組成粉末をバインダでといて塗布した後、前記両対
    向端面同士を当接せしめた状態でその接合部を前記組成
    粉末の融点より低い温度で加熱することにより前記両対
    向端面に塗布した組成粉末を焼結する加熱装置であっ
    て、前記接合部周囲に放射状に配置されてその一端が前
    記接合部に対向するようにした複数本のファイバ電極
    と、レーザービームを発するレーザー発振機と、該レー
    ザー発振機からのレーザービームを前記ファイバ電極の
    夫々の他端に適宜切り換えて導く光路切り換え装置とを
    備えたことを特徴とする超電導線材の接合に用いる加熱
    装置。
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