JP7428617B2

JP7428617B2 - 超電導線材の接続部および超電導線材の接続方法

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Publication number: JP7428617B2
Application number: JP2020148180A
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Inventors: 晋士藤田; 洋太一木; 一宗児玉; 毅和久田
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Priority date: 2020-09-03
Filing date: 2020-09-03
Publication date: 2024-02-06
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Description

本発明は、二ホウ化マグネシウム（ＭｇＢ_２）を用いた超電導線材（ＭｇＢ_２線材）の接続部、および、ＭｇＢ_２線材を超伝導接続させる超電導線材の接続方法に関する。

ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging：磁気共鳴イメージング）装置や、ＮＭＲ（Nuclear Magnetic Resonance：核磁気共鳴）装置には、超電導マグネットが用いられている。ＭＲＩ装置やＮＭＲ装置では、高い磁場安定度が必要なため、超電導体で形成された閉回路で、永久電流モードの運転が行われる。

図１７は、超電導マグネットの一例を模式的に示す断面図である。
図１７に示すように、超電導マグネット５０は、冷却容器５１と、超電導コイル５２と、永久電流スイッチ５３と、支持板５４と、超電導接続部５５と、を備えている。

冷却容器５１は、超電導コイル５２、永久電流スイッチ５３および支持板５４を収納している。超伝導コイル５２と永久電流スイッチ５３は、支持板５４上に支持されている。超電導コイル５２および永久電流スイッチ５３は、不図示の冷凍機によって、支持板５４を介して伝導冷却される。

超電導コイル５２は、不図示の電源と電流リードを介して電気的に接続される。図１７において、超電導線材同士が接続された超電導接続部５５は、超電導コイル５２と永久電流スイッチ５３との間に設けられている。永久電流スイッチ５３がＯＦＦの状態において、電源から超電導コイル５２に励磁電流が供給されて、超電導コイル５２が励磁される。

永久電流スイッチ５３が超電導状態に転移すると、永久電流スイッチ５３がＯＮの状態に切り替わり、超電導コイル５２や永久電流スイッチ５３で構成される閉回路に、減衰しない永久電流が流れる。永久電流モードでは、超電導マグネット５０によって、高い磁場安定度の静磁場が得られる。

永久電流モードでは、閉回路に実質的にゼロ抵抗で電流を流すため、超電導コイル５２、永久電流スイッチ５３、これらを接続する配線等を、相互に超電導接続させる技術が必須である。超電導接続部５５のような箇所で、超電導線材同士を、超電導体を介して接続することが求められる。

従来、超電導マグネットには、ニオブチタン（ＮｂＴｉ）、ニオブ三スズ（Ｎｂ_３Ｓｎ）等で形成された超電導線材が用いられてきた。これらの超電導線材は、臨界温度が低いため、液体ヘリウムによる冷却が行われている。このような臨界温度が低い超電導線材については、鉛ビスマス（ＰｂＢｉ）合金等の超電導半田を用いて超電導接続する技術が確立されている。

近年、ＮｂＴｉ、Ｎｂ_３Ｓｎ等と比較して、臨界温度が高い超電導体である二ホウ化マグネシウム（ＭｇＢ_２）が発見されている。ＭｇＢ_２は、液体ヘリウムによる冷却を必要とせず、冷凍機冷却が可能である。また、従来の超電導体と比較して、磁場安定度が高く、永久電流モードの運転にも適している。そのため、ＭｇＢ_２の工業的な実用化が期待されている。

ＭｇＢ_２の臨界温度は約３９Ｋであるのに対し、従来の超電導半田の臨界温度は１０Ｋ未満である。超電導半田を用いると、全体としての運転温度が、超電導半田の臨界温度以下に制約されるため、ＭｇＢ_２線材に従来の超電導半田を用いることはできない。このような状況下、ＭｇＢ_２線材を適切に超電導接続する技術の開発が進められている。

特許文献１には、ＭｇＢ_２線材を、超電導被覆層を介して互いに接して超電導半田を充填させた接続金属管内において超電導接続する技術が記載されている。ＭｇＢ_２線材は、接続用の金属管に挿入された状態で超電導接続されている。このような超伝導半田を用いた超電導接続は、ＮｂＴｉ等の一般的な超電導線材に利用されている。

特許文献２には、複数の超電導線材を接続用の容器に挿入し、その容器にマグネシウムとホウ素の混合粉末を充填し、混合粉末を加圧および熱処理して超電導接続する技術が記載されている。特許文献２では、容器に充填したマグネシウムとホウ素の混合粉末を熱処理することにより、超電導線材同士の間にＭｇＢ_２の焼結体を生成させている。

特許文献３には、接続用の容器に挿入した超電導線材と隣接するようにＭｇを配置する方法が記載されている。接続用の容器には、超電導線材の挿入方向と異なる方向に開口部が設けられており、この開口部から加圧用の金属ピンが挿入されている。

特開２００６－１７４５４６号公報特開２０１２－０９４４１３号公報特開２０１７－２０８１５６号公報

特許文献１に記載されている技術では、臨界温度が約９Ｋと低い超電導半田が用いられている。そのため、超電導線材についても、超電導半田の臨界温度以下に冷却する必要がある。例えば、ＭｇＢ_２線材を超電導マグネットに用いる場合には、巻線部を含む全体の運転温度を、超電導半田の臨界温度以下にしなければならない。このような技術では、臨界温度が高いＭｇＢ_２の利点を十分に活かすことができない。

特許文献２に記載されている技術では、超電導線材同士がＭｇＢ_２を含む焼結体を介して容器内で超電導接続されている。しかし、容器内においては、超電導線材の大部分が固定されていない状態である。特許文献１では、超電導線材が容器内の全体にわたって超電導半田で固定されている。これに対し、特許文献２では、超電導線材が容器の開口付近やＭｇＢ_２を含む焼結体と接する箇所のみで固定されている。

特許文献２のように、超電導線材の周囲に固定されていない領域が存在すると、輸送電流の通電によって超電導線材に電磁力が作用したとき、その両側の固定部に機械的な負荷がかかる。超電導フィラメントとＭｇＢ_２を含む焼結体とが接合している箇所は、機械的に脆弱である。このような箇所に機械的な負荷がかかると、臨界電流密度等の通電特性が悪化する虞がある。

特許文献３に記載されている技術では、ＭｇＢ_２の焼結体を生成する熱処理前に、Ｍｇを過剰に充填し、熱処理後に半田を流し込んで、ばらつき小さく高い通電特性を得ている。しかし、ＭｇＢ_２の生成を阻害する銅、銅合金等の安定化材が超電導線材に使用されている場合には、安定化材とＭｇが反応するため、ＭｇＢ_２の生成が阻害されて、通電特性にばらつきを生じてしまう。

また、特許文献２、３に記載されている技術では、超伝導接続に用いる容器に、超電導線材を挿入するための開口部とは別に、原料粉末の投入や加圧部材の挿入のための開口部を設けている。容器に充填された原料粉末は、容器に挿入される超電導線材の長手方向に対して略直交する方向から加圧されている。しかし、このような加圧法であると、超電導線材に曲げ方向の力が加わるため、超伝導フィラメントにクラックを生じ、通電特性が悪化する虞がある。

特許文献３には、超伝導接続に用いる容器に対し、超電導線材の挿入、原料粉末の投入、金属ピンの挿入等に用いる一つの開口部を設けることも記載されている。この容器では、超電導線材を開口部の内壁面に沿って挿入してる。しかし、超電導線材を内壁面に沿って挿入すると、超電導フィラメントの片側のみがＭｇＢ_２を含む焼結体と接触することになる。超電導フィラメントとＭｇＢ_２を含む焼結体との接触面積が小さくなるため、接続部の通電特性が悪化する虞がある。

また、特許文献２、３に記載されている技術では、超電導線材を接続用の容器に挿入するとき、超電導線材の末端を鋭角になるように斜めに切削している。このように切削すると、超電導フィラメントとＭｇＢ_２を含む焼結体との接触面積が大きくなるため、接続部の通電特性を向上させることができる。しかし、ＭｇＢ_２を含む焼結体を生成させる熱処理温度は、５００～９００℃の高温であるのに対し、超電導マグネットの運転温度は、－２３４℃付近の低温である。超電導線材の末端を斜めに切削すると、鋭角である先端側と鈍角である反対側とで、超電導線材の長さに差を生じるため、熱処理後に冷却したとき、熱応力によって反りを生じる。超電導線材が容器内で反りを生じると、ＭｇＢ_２を含む焼結体から超電導フィラメントが剥離するため、通電特性が悪化することが問題になる。

そこで、本発明は、複数の超電導線材がＭｇＢ_２を含む焼結体によって一体化されており、高い通電特性が得られる超電導線材の接続部および超電導線材の接続方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、前記の課題を解決すべく検討した結果、超電導フィラメントとＭｇＢ_２を含む焼結体とを接触させる構造と、接続用の容器に充填した原料粉末を加圧する方法および容器の構造との改良によって、前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。

前記課題を解決するために本発明に係る超電導線材の接続部は、複数の超電導線材がＭｇＢ_２を含む焼結体によって一体化された超電導線材の接続部であって、前記超電導線材は、超電導フィラメントを有し、前記超電導フィラメントの外周面を露出させた前記超電導線材の端部が、互いに並列状に容器に挿入されており、前記容器は、前記容器に挿入される前記超電導線材の長手方向の少なくとも一方側に、前記超電導線材の線径よりも大きい開口部を有する構造であり、前記焼結体は、前記容器の内部で、前記超電導線材のそれぞれの前記超電導フィラメントの外周面と接触している。前記超電導線材は、前記容器の内壁面から離隔するように前記容器の中央側に挿入されており、前記容器に挿入された前記超電導線材と前記容器との間に、前記焼結体が満たされているか、または、前記超電導線材は、超電導フィラメントと、前記超電導フィラメントの外周を覆う金属シースと、を有し、前記金属シースは、前記超電導フィラメントの前記外周面が露出するように、前記超電導線材の長手方向における中間部に位置する部位を除去されているか、もしくは、前記金属シースは、前記超電導線材の中心軸に対して点対称に位置する部位を除去されており、前記焼結体は、前記中心軸に対する両側で前記超電導フィラメントの外周面と接触している。

また、本発明に係る超電導線材の接続方法は、複数の超電導線材をＭｇＢ_２を含む焼結体を介して一体化させる超電導線材の接続方法であって、前記超電導線材の金属シースを除去して超電導フィラメントの外周面を露出させる工程と、前記超電導フィラメントを露出させた前記超電導線材を互いに並列状に容器に挿入する工程と、前記容器にＭｇＢ_２の原料を充填する工程と、前記容器に充填された前記原料を熱処理してＭｇＢ_２を含む焼結体を生成させる工程と、を含み、前記金属シースは、前記超電導フィラメントの前記外周面が露出するように、前記超電導線材の長手方向における中間部に位置する部位を除去され、前記容器は、前記容器に挿入された前記超電導線材の長手方向の少なくとも一方側に、前記超電導線材の線径よりも大きい開口部を有する構造であり、前記容器に充填された前記原料を、前記開口部に加圧治具または蓋部材を挿入して前記超電導線材の長手方向に対して平行に加圧した後に熱処理する。

本発明によると、複数の超電導線材がＭｇＢ_２を含む焼結体によって一体化されており、高い通電特性が得られる超電導線材の接続部および超電導線材の接続方法を提供することができる。

超電導線材を超電導接続させた接続部の構造を示す図である。超電導線材の端部の構造を示す図である。超伝導線材の横断面の構造を示す図である。超電導線材の金属シースを除去する位置を示す図である。接続用容器に超電導線材を挿入した状態を示す図である。超電導線材を挿入した接続用容器にホウ素粉末を充填した状態を示す図である。接続用容器に充填したホウ素粉末を加圧した状態を示す図である。ホウ素粉末を充填した接続用容器にマグネシウムを充填した状態を示す図である。マグネシウムとホウ素を充填した接続用容器に熱処理を施した状態を示す図である。変形例に係る超電導線材の金属シースを除去する位置を示す図である。ホウ素粉末を充填した接続用容器にマグネシウムを充填した状態を示す図である。マグネシウムとホウ素を充填した接続用容器に熱処理を施した状態を示す図である。ホウ素粉末を充填した接続用容器にマグネシウムを充填した状態を示す図である。マグネシウムとホウ素を充填した接続用容器に熱処理を施した状態を示す図である。マグネシウムとホウ素の混合粉末を接続用容器に充填した状態を示す図である。マグネシウムとホウ素の混合粉末を充填した接続用容器に熱処理を施した状態を示す図である。超電導マグネットの一例を模式的に示す断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る超電導線材の接続部および超電導線材の接続方法について、図を参照しながら説明する。なお、以下の各図において、共通する構成については同一の符号を付して重複した説明を省略する。

本実施形態に係る超電導線材の接続部は、複数の超電導線材がＭｇＢ_２を含む焼結体を介して一体化された構造を有する。この超電導線材の接続部は、複数の超電導線材と、ＭｇＢ_２を含む焼結体と、超電導接続のための接続用容器によって構成される。複数の超電導線材は、接続用容器の内部で、ＭｇＢ_２を含む焼結体を介して互いに一体化されることにより超電導接続される。

超電導線材は、臨界温度以下で超電導体となる超電導フィラメントと、超電導フィラメントを覆う金属シースと、を備える。超電導線材同士を超電導接続させる際には、各超電導線材に切削、研磨等を施して、金属シースに覆われている超電導フィラメントを露出させる。そして、超電導フィラメントを露出させた各超電導線材を接続用容器に挿入し、その容器内にＭｇＢ_２の原料粉末を充填し、原料粉末を加圧して圧密化させる。

ＭｇＢ_２の原料粉末を充填・加圧した後に、原料を熱処理すると、反応焼結や粒子同士の焼結によって、露出させた超電導フィラメント同士の間にＭｇＢ_２を含む焼結体が生成される。このような方法により、超電導線材同士がＭｇＢ_２を含む焼結体を介して一体化されており、超電導状態で通電可能な超電導線材の接続部を得ることができる。

従来、超電導線材を超電導接続させる際には、特許文献２、３に記載されているように、超電導線材の末端に切削、研磨等を施し、末端に露出させた超電導フィラメントの端面を、超電導接続用の容器内に露出させていた。ＭｇＢ_２を含む焼結体は、容器内において、超電導フィラメントの端面と接触するように形成されていた。

また、従来、超電導線材を超電導接続させる際には、特許文献２や、特許文献３の図４～７に記載されているように、超電導接続用の容器にＭｇＢ_２の原料粉末を充填した後に、その原料粉末を、超電導線材の長手方向に対して略直交する方向から加圧していた。超電導接続用の容器には、加圧用の治具を挿入するための挿入口が、超電導線材を挿入するための挿入口に対して、略直交するように設けられていた。

特許文献３の図２～３に記載されているように、超電導接続用の容器に充填されたＭｇＢ_２の原料粉末を、超電導線材の長手方向に対して平行な方向から加圧することもあったが、超電導フィラメントを末端側に露出させた超電導線材は、超電導接続用の容器の内壁に沿って挿入されていた。ＭｇＢ_２を含む焼結体は、超電導フィラメントの端面の片側のみと接触しており、反対側は焼結体に接していなかった。

これに対し、本実施形態に係る超電導線材の接続部は、超電導接続用の容器に充填されたＭｇＢ_２の原料粉末を、超電導線材の長手方向に対して略平行な方向から加圧し、且つ、ＭｇＢ_２を含む焼結体を、超電導フィラメントの端面ではなく、超電導フィラメントの末端付近の中間部の外周面と接触している状態にするものである。

本実施形態において、超電導フィラメントを覆う金属シースは、超電導線材の末端ではなく、末端付近の中間部が除去される。そのため、超電導フィラメントの端面ではなく、超電導フィラメントの外周面が露出した状態になる。また、超電導線材は、露出した超電導フィラメントの外周面同士が近接するように、互いに並列状に挿入されるが、超電導接続用の容器の内壁面に沿って挿入されるのではなく、内壁面から離隔するように中央側に挿入される。

このような状態において、ＭｇＢ_２の原料粉末を、超電導接続用の容器に充填し、容器に加圧治具を挿入して、超電導線材の長手方向と略平行な方向、すなわち、超電導線材を挿入する方向と略同じ方向に加圧した後に、ＭｇＢ_２を含む焼結体を生成させるための熱処理を施し、超電導線材同士をＭｇＢ_２を含む焼結体を介して超電導接続させる。超電導線材の長手方向と略平行な方向の加圧は、少なくともホウ素粉末に対して行うが、好ましくはホウ素粉末とマグネシウムの両方に対して行う。

ＭｇＢ_２を含む焼結体を介して超電導接続させる超電導線材としては、例えば、ＭｇＢ_２で形成された超電導フィラメントを有するＭｇＢ_２線材を用いることができる。ＭｇＢ_２線材を用いると、接続部を含めた全体の運転温度を、臨界温度が９Ｋ程度である従来の超電導半田を用いる場合と比較して、ＭｇＢ_２の臨界温度である３９Ｋに近い高温にすることができる。

また、ＭｇＢ_２を含む焼結体を介して超電導接続させる超電導線材としては、ＮｂＴｉ、Ｎｂ_３Ｓｎ等で超電導フィラメントが形成された超電導線材を用いることもできる。ＭｇＢ_２線材以外を用いる場合であっても、超電導線材同士が、臨界温度が高いＭｇＢ_２を介して接続されるため、従来の超電導半田を用いる場合と比較して、安定性が高い超電導接続を得ることができる。

以下、ＭｇＢ_２を含む焼結体を介して超電導接続させる超電導線材として、ＭｇＢ_２で形成された超電導フィラメントを有する多芯線構造のＭｇＢ_２線材を用いる場合を例にとり、超電導線材の接続部および超電導線材の接続方法の具体的な説明を行う。

図１は、超電導線材を超電導接続させた接続部の構造を示す図である。
図１には、２本の超電導線材１が、接続用容器５の内部で、互いに超電導接続された構造を示している。接続用容器５は、超電導線材１が貫通する構造に設けられた蓋部材８によって封止されている。接続用容器５の内部には、ＭｇＢ_２を含む焼結体９が形成されている。

図１に示すように、接続用容器５は、有底の円筒状に設けられる。接続用容器５は、一端に開口部５ａを有している。開口部５ａは、超電導線材１の端部側を通す他に、ＭｇＢ_２の原料粉末の投入や、原料粉末を加圧するための加圧治具の挿入に用いられる。開口部５ａには、接続用容器５を封止するために、蓋部材８が取り付けられる。

また、接続用容器５は、開口部５ａの反対に位置する他端に、互いに超伝導接続される２本の超電導線材１に対応するように、２つの貫通孔５ｂを有している。貫通孔５ｂは、超電導線材１の端部側を通すために用いられる。貫通孔５ｂは、接続用容器５の底部の中央付近に設けられている。貫通孔５ｂに通された超電導線材１の末端側は、接続用容器５の内壁面から離隔した中央付近に支持される。

互いに超伝導接続される２本の超電導線材１は、接続用容器５を長手方向に貫通し、超電導線材１の末端付近の中間部２が容器内に位置するように、端部側が貫通孔５ｂに通され、開口部５ａの側に引き出される。接続用容器５は、２本の超電導線材１を末端に近い中間部２同士で超伝導接続させるために、超電導線材１を貫通させる構造になっている。

接続用容器５は、熱処理時の６００℃以上の高温に耐え、熱処理中にマグネシウムやホウ素と反応し難い材料によって形成される。接続用容器５の材料としては、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｔａ、これらの合金等が挙げられる。これらの材料は、ＭｇＢ_２を含む焼結体９を生成させる熱処理中にマグネシウムやホウ素と反応し難いため、均一性が高い焼結体９の生成を可能にする。

貫通孔５ｂの直径は、ＭｇＢ_２線材１の線径よりも僅かに大きく設けることができる。このような直径に設けると、超電導線材１が貫通孔５ｂの内壁で支持されるため、互いに超伝導接続させる超電導線材１を、接続用容器５に対して、少なくとも一箇所以上で固定されている状態にすることができる。超電導線材１を一箇所以上で固定すると、原料粉末の充填時、加圧時、熱処理時等に、超伝導線材１の末端側を接続用容器５の内壁面から離隔した中央付近に静止させることができるため、露出させた超電導フィラメント１２とＭｇＢ_２を含む焼結体９との結合を緻密にすることができる。また、このような直径に設けると、超電導線材１と貫通孔５ｂとの隙間が小さくなるため、原料粉末の漏出の防止や熱処理中の封止を簡単に行うことができる。

図２は、超電導線材の端部の構造を示す図である。図３は、超伝導線材の横断面の構造を示す図である。
図２および図３に示すように、ＭｇＢ_２線材である超伝導線材１は、金属シース１１と、金属シース１１に覆われたコア部（１２，１３，１４）と、を備えている。コア部は、ＭｇＢ_２で形成された超電導フィラメント１２と、超電導の電気的安定性・熱的安定性を確保するための安定化材１３と、超電導フィラメント１２の外周を覆う母材１４で構成されている。

超電導線材１は、複数の超電導フィラメント１２を有する多芯線構造として設けられている。一般に、多芯線は、電流容量、線材長、電磁気的安定性、交流損失等の観点から広く用いられている。図３においては、８本の超電導フィラメント１２が円状に配置されている。但し、超電導フィラメント１２の本数や配置は、損失が低減し、必要な運転電流を流せる限り、特に制限されるものではない。

図３に示すように、超電導線材１は、安定化材１３を超電導フィラメント１２よりも内側の中心部に備えている。安定化材１３の外側には、複数の超電導フィラメント１２が、線材の周方向に間隔を空けて規則的に配置されている。超電導フィラメント１２の外周は、母材１４で個別に覆われている。超電導フィラメント１２や母材１４の外側には、管状の金属シース１１が配置されている。

一般に、ＭｇＢ_２線材は、パウダーインチューブ（Powder In Tube：ＰＩＴ）法によって作製される。ＰＩＴ法は、原料粉末を金属管に充填し、金属管に伸線加工を施す方法である。そのため、ＭｇＢ_２線材である超伝導線材１において、超電導フィラメント１２を覆う母材１４は、原料粉末の充填に用いた金属管で形成されている。

ＭｇＢ_２の原料粉末を充填する金属管は、マグネシウムやホウ素と反応し難いバリア材によって形成される。バリア材は、ＭｇＢ_２を生成させる熱処理の際に、ＭｇＢ_２の原料粉末と安定化材１３として用いられる銅等との反応を防止するための材料である。バリア材としては、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｔａ、これらの合金等が挙げられる。

図４は、超電導線材の金属シースを除去する位置を示す図である。
図４には、超電導線材１を互いに超伝導接続させるとき、超電導フィラメント１２を露出させるために、金属シース１１を除去する位置を示している。金属シース１１は、超電導フィラメント１２の外周面として表面または断面を露出させるが、超電導線材１の中心に配置されている安定化材１３が露出しないように除去される。

図４に示すように、超電導線材１を互いに超電導接続させる際には、超電導フィラメント１２の外周面が露出するように、超電導線材１の末端に近い中間部２の金属シース１１を除去する。図４において、金属シース１１は、超電導線材１の中間部２の全周にわたって除去されている。金属シース１１を除去する方法としては、機械的切削、機械的研磨、エッチング等の化学的研磨、放電加工等の電気的切削、電解研磨のような電気的研磨等を用いることができる。

超電導線材１の中間部２の金属シース１１を除去すると、末端の金属シース１１を除去する場合とは異なり、超電導線材１を接続用容器５に挿入したときに、超電導フィラメント１２の端面を露出させず、超電導フィラメント１２の外周面のみを容器内に露出させることができる。超電導フィラメント１２の外周面を露出させると、端面を露出させる場合とは異なり、超電導線材１の中心に配置されている安定化材１３が、接続用容器５に充填された原料粉末に接触するのを避けることができる。

安定化材１３として用いられる銅等は、熱処理中に、マグネシウムやホウ素と反応して、ＭｇＢ_２の生成を妨げることが知られている。超電導フィラメント１２の外周面を露出させると、安定化材１３が接続用容器５に充填された原料粉末に接触せず、ＭｇＢ_２の生成が妨げられ難くなる。そのため、均一性が高いＭｇＢ_２を含む焼結体９を超電導フィラメント１２に対して密着的に生成させて、通電特性が良好な接続部を形成することができる。

図５は、接続用容器に超電導線材を挿入した状態を示す図である。図６は、超電導線材を挿入した接続用容器にホウ素粉末を充填した状態を示す図である。図５および図６は、容器構造に関して、図１のＩ－Ｉ線断面図に相当する。
図５には、中間部２の金属シース１１を除去した２本の超電導線材１を、接続用容器５に並列状に挿入した状態を示している。図６には、超電導線材１を挿入した接続用容器５に、ＭｇＢ_２の原料であるホウ素粉末３を充填した状態を示している。

図５に示すように、超電導線材１を互いに超電導接続させる際には、超電導線材１の末端を、接続用容器５の貫通孔５ｂに通し、開口部５ａの側に引き出す。超電導線材１を接続用容器５に挿入するとき、超電導フィラメント１２を露出させた中間部２は、接続用容器５の開口部５ａの側ではなく、貫通孔５ｂの側に配置することが好ましい。

超電導フィラメント１２を露出させた中間部２を貫通孔５ｂの側に配置すると、中間部２の付近に充填されるホウ素粉末３を、開口部５ａから挿入される加圧治具で適切に加圧することができる。ホウ素粉末３を圧密化させると、均一性が高く、粗大な空隙が少ないＭｇＢ_２を含む焼結体９を、超電導フィラメント１２に対して密着的に生成させることができるため、通電特性が良好な接続部を形成することができる。

なお、超電導線材１を互いに超電導接続させる際には、超電導フィラメント１２は、ＭｇＢ_２が生成した状態であってもよいし、マグネシウムとホウ素が未反応の状態であってもよい。マグネシウムとホウ素が未反応の状態である場合には、ＭｇＢ_２を含む焼結体９を生成させるための熱処理時に、超電導線材１に対しても熱処理を施して、超電導フィラメント１２としてのＭｇＢ_２を生成させることができる。

図６に示すように、超電導線材１を接続用容器５に挿入した後に、接続用容器５にＭｇＢ_２の原料であるホウ素粉末３を充填する。接続用容器５の開口部５ａは、互いに超伝導接続される２本の超電導線材１を挿通可能、且つ、加圧治具４を挿入可能な直径に設けられるため、超電導線材１が挿通された開口部５ａからホウ素粉末３を投入することができる。

接続用容器５に投入したホウ素粉末３は、手作業によるタッピングや、ボルテックスミキサ等による微小振動で、嵩密度を高くすることが好ましい。マグネシウムとホウ素の反応は、熱処理中、溶融・揮発したマグネシウムがホウ素粒子中に拡散することによって進む。そのため、ホウ素粉末３の充填率を高くすると、粗大な空隙が少ない緻密なＭｇＢ_２を含む焼結体９を生成させることができる。

ホウ素粉末３は、水等の分散媒に分散させてスラリ化し、超電導フィラメント１２を露出させた中間部２等に塗布してもよい。超電導フィラメント１２の表面に、ホウ素粉末３のスラリを塗布して乾燥させると、ホウ素粉末３を高密度に付着させることができる。このような状態でマグネシウムと反応させると、ＭｇＢ_２を含む焼結体９を超電導フィラメント１２に対して密着的に生成させることができるため、通電特性が良好な接続部を形成することができる。

図７は、接続用容器に充填したホウ素粉末を加圧した状態を示す図である。図７は、容器構造に関して、図１のＩ－Ｉ線断面図に相当する。
図７には、超電導線材１を挿入した接続用容器５に、ＭｇＢ_２の原料であるホウ素粉末３を充填した後、粉末を加圧するための加圧治具４を挿入して、ホウ素粉末３を加圧した状態を示している。

図７に示すように、ホウ素粉末３を接続用容器５に充填した後に、開口部５ａに加圧治具４を挿入する。そして、加圧治具４をプレス機等で押圧し、容器内のホウ素粉末３を加圧して、露出させた超電導フィラメント１２の周囲を圧密化させる。このような状態でマグネシウムと反応させると、均一性が高いＭｇＢ_２を含む焼結体９を生成させることができるため、通電特性が良好な接続部を形成することができる。

加圧治具４は、一端側にフランジ部が設けられた略円柱状であり、中心に貫通孔４ａが設けられている。加圧治具４の円柱部は、接続用容器５の内径よりも僅かに小径に設けられており、接続用容器５の開口部５ａに挿入可能とされている。貫通孔４ａは、ホウ素粉末３を漏出させず、且つ、２本の超電導線材１を挿通可能なように、２本の超電導線材１の線径の合計よりも僅かに大径に設けることが好ましい。或いは、互いに超伝導接続される２本の超電導線材１に対応するように、２つの貫通孔を設けてもよい。加圧治具４は、接続用容器５と同様の材料や、加圧に耐える強度を持つ材料で形成することができる。

接続用容器５に充填されたホウ素粉末３は、超電導線材１が挿入されている接続用容器５の開口部５ａに加圧治具４を挿入して、超電導線材１の長手方向と平行に加圧するものとする。このような加圧法を用いると、超電導線材１の長手方向と略直交する方向から加圧する場合と比較して、ＭｇＢ_２の原料粉末を圧密化させるにあたり、超電導フィラメント１２に曲げ方向の力が加わるのを抑制することができる。超電導フィラメント１２の曲げ変形や、熱処理後に生じる熱歪みが低減し、超電導フィラメント１２についてクラック等の発生が抑制されるため、通電特性が良好な接続部を形成することができる。

図８は、ホウ素粉末を充填した接続用容器にマグネシウムを充填した状態を示す図である。図９は、マグネシウムとホウ素を充填した接続用容器に熱処理を施した状態を示す図である。図８および図９は、容器構造に関して、図１のＩ－Ｉ線断面図に相当する。
図８には、超電導線材１を挿入した後、ホウ素粉末３を充填して加圧した接続用容器５に、ＭｇＢ_２の原料であるマグネシウム７を充填した状態を示している。図９には、ホウ素粉末３とマグネシウム７を充填して加圧した後に、熱処理を施してＭｇＢ_２を含む焼結体９を生成させた状態を示している。

図８に示すように、ホウ素粉末３を接続用容器５に充填し、加圧治具４を挿入して加圧した後に、接続用容器５から加圧治具４を抜き取り、圧密化したホウ素粉末３上にマグネシウム７を充填する。マグネシウムは、ホウ素よりも低温で揮発・溶融し、固体のホウ素の側に拡散して反応が進行する。そのため、ＭｇＢ_２の原料のマグネシウムとしては、粉末および金属塊のいずれを用いることもできる。但し、粉末を用いる場合は、接続用容器５に充填した後に、十分に加圧することが好ましい。

図９に示すように、ホウ素粉末３とマグネシウム７を接続用容器５に充填して加圧した後に、接続用容器５の開口部５ａを封止する。開口部５ａの封止は、蓋部材８を用いて行うことができる。開口部５ａの封止を行うと、熱処理中に揮発したマグネシウムが容器外に漏出するのを防ぐことができるため、均一性が高いＭｇＢ_２を含む焼結体９を生成させることができる。

蓋部材８は、一端側にフランジ部が設けられた略円柱状であり、中心に貫通孔８ａが設けられている。蓋部材８の円柱部は、接続用容器５の内径よりも僅かに小径に設けられており、接続用容器５の開口部５ａに挿入可能とされている。貫通孔８ａは、接続用容器５を封止しつつ、２本の超電導線材１を挿通可能なように、２本の超電導線材１の線径の合計よりも僅かに大径に設けることが好ましい。或いは、互いに超伝導接続される２本の超電導線材１に対応するように、２つの貫通孔を設けてもよい。蓋部材８は、接続用容器５と同様の材料で形成することができる。

ホウ素粉末３が充填されている接続用容器５に粉末のマグネシウム７を充填する場合は、超電導線材１が挿入されている接続用容器５の開口部５ａに、加圧機能と封止機能を兼ねた蓋部材８を挿入するか、または、加圧治具を再挿入して、超電導線材１の長手方向と平行に加圧するものとする。このような加圧法を用いると、超電導線材１の長手方向と略直交する方向から加圧する場合と比較して、超電導フィラメント１２に曲げ方向の力が加わるのを抑制することができる。

図９に示すように、ホウ素粉末３とマグネシウム７を接続用容器５に充填し、接続用容器５を封止した後、原料粉末に熱処理を施して、ＭｇＢ_２を含む焼結体９を生成させる。熱処理は、例えば、電気炉等で行うことができる。熱処理の雰囲気は、アルゴンガス、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気とすることが好ましい。

熱処理の温度は、５００～９００℃が好ましく、６５０～８５０℃がより好ましい。熱処理温度が６５０℃以上であると、マグネシウムが融点以上に加熱されるため、液体のマグネシウムを流動・拡散させることができる。そのため、ＭｇＢ_２を生成する反応や焼結を促進させることができる。また、熱処理温度が８５０℃以下であると、マグネシウムが揮発し難いため、容器外への漏出を抑制することができる。

ホウ素粉末３とマグネシウム７を熱処理すると、超電導線材１同士がＭｇＢ_２を含む焼結体９を介して一体化した超電導線材の接続部が得られる。ＭｇＢ_２を含む焼結体９は、マグネシウムとホウ素との反応によって、原料粉末よりも体積が小さくなり、超電導フィラメント１２の端面ではなく、超電導フィラメント１２の外周面と接触した状態となる。超電導線材１は、接続用容器５の内壁面から離隔するように中央側に挿入されるため、接続用容器５に挿入された超電導線材１と接続用容器５との間に、超電導線材１の全周にわたって、ＭｇＢ_２を含む焼結体９が満たされている状態が得られる。

ＭｇＢ_２を含む焼結体９は、ＭｇＢ_２の充填率が７０体積％以上であることが好ましい。ＭｇＢ_２の充填率が高いほど、超電導線材の接続部の通電特性を向上させることができる。このようなＭｇＢ_２の充填率は、ＭｇＢ_２の原料粉末をメカニカルミル法を用いて調製する方法や、原料粉末を適切に加圧する方法等によって得ることができる。なお、本明細書において、ＭｇＢ_２の充填率とは、ＭｇＢ_２を含む焼結体において空隙以外の領域が占める割合を意味する。

以上の超電導線材の接続部および超電導線材の接続方法によると、超電導接続に用いられる接続用容器や、原料粉末の加圧に用いられる加圧治具が、接続用容器に挿入される超電導線材の長手方向の少なくとも一方側に、超電導線材の線径よりも大きい開口部を有する構造であるため、接続用容器に充填された原料粉末を、超電導線材の長手方向と平行に加圧することができる。超電導線材や超電導フィラメントに曲げ方向の力を加えることなく、露出させた超電導フィラメントの周囲を圧密化させることができるため、マグネシウムとホウ素との反応による体積減少が起こっても、粗大な空隙が生じ難くなると共に、均一性が高い焼結体が生成し易くなる。よって、臨界電流、臨界電流密度等の通電特性が良好であり、通電特性の領域毎のバラツキが小さい接続部が得られる。

また、以上の超電導線材の接続部および超電導線材の接続方法によると、超電導線材の長手方向における中間部に位置する金属シースが除去されており、ＭｇＢ_２を含む焼結体が、接続用容器の内部で、超電導線材のそれぞれの超電導フィラメントの外周面と接触している状態になるため、超電導フィラメントの端面を斜めに切削して接触させる場合とは異なり、超電導フィラメントの長さを均一に揃えることができる。熱応力によって生じる反りを防止することができるため、ＭｇＢ_２を含む焼結体から超電導フィラメントが剥離するのを避けつつ、超電導フィラメントとＭｇＢ_２を含む焼結体との接触面積を確保することができる。中間部に位置する金属シースを除去すると、線材の中心の安定化材がＭｇＢ_２の生成を妨げるのも防止される。

ＭｇＢ_２の線膨張係数は比較的低いため、通常、金属シースの線膨張係数は、ＭｇＢ_２を含む焼結体の線膨張係数よりも大きくなる。このような場合、線材の末端を斜めに切削していない場合であっても、線材が熱処理後に冷却されたときに、金属シース１１とＭｇＢ_２を含む焼結体９との間で大きな熱歪みの差が生じる。金属シース１１が大きく熱収縮することになるため、超電導フィラメント１２とＭｇＢ_２を含む焼結体９とが接合している界面に、ずれが生じて、接続部の通電特性が悪化する虞がある。

これに対し、以上の超電導線材の接続部および超電導線材の接続方法では、ＭｇＢ_２を含む焼結体を、超電導フィラメント１２の外周面と接触させるため、金属シース１１とＭｇＢ_２との線膨張係数差による影響が小さくなる。熱処理後に生じる熱収縮は、線材の長手方向で支配的になる。しかし、線材の長手方向における中間部２に位置する金属シース１１等が除去されるため、超電導フィラメント１２が線材の長手方向に沿って熱歪みを生じるのを抑制することができる。そのため、超電導フィラメント１２がＭｇＢ_２を含む焼結体９から剥離するのを抑制して、高い通電特性を得ることができる。

また、以上の超電導線材の接続部および超電導線材の接続方法によると、超電導線材が接続用容器の内壁面から離隔するように中央側に挿入され、接続用容器に挿入された超電導線材と接続用容器との間に、超電導線材１の全周にわたって、ＭｇＢ_２を含む焼結体が満たされている状態が得られるため、超電導線材を接続用容器の内壁面に沿って挿入する場合とは異なり、超電導フィラメントとＭｇＢ_２を含む焼結体との接触面積を容易に確保することができる。接続用容器に充填された原料粉末は、超電導線材の長手方向と平行に加圧されるため、中央側に挿入された超電導線材の周囲を均一に圧密化させることも可能になる。そのため、均一性が高いＭｇＢ_２を含む焼結体を密着的に生成させて、通電特性が良好な接続部を形成することができる。

次に、変形例に係る超伝導線材の接続部および超電導線材の接続方法について、図を参照しながら説明する。

図１０は、変形例に係る超電導線材の金属シースを除去する位置を示す図である。
図１０に示すように、ＭｇＢ_２を含む焼結体を介して超電導接続させる超電導線材としては、線材の中間部の全周にわたって金属シース１１を除去した線材（図４参照）に代えて、線材の中間部の周方向における一部の金属シース１１のみを除去した超電導線材１Ａを用いることもできる。

図１０において、金属シース１１や、超電導フィラメント１２よりも外側の母材１４は、線材の中心軸に対して点対称に位置する部位を除去されている。金属シース１１や母材１４は、線材の外周面の片側と、これに点対称な反対側とのそれぞれにおいて、線材の長手方向に延びる部位を除去されている。

金属シース１１や母材１４が除去された部位は、線材の周長の半分よりも短い幅とされている。金属シース１１や母材１４を除去する部位の長さは、超電導フィラメント１２について所定の露出面積が確保され、ＭｇＢ_２を含む焼結体９に対して必要な運転電流を流せる接触面積となるように決めることができる。

線材のコア部（１２，１３，１４）の末端側と中央側とは、線材の中心軸に対して点対称に残された金属シース１１によって、線材の長手方向に連結されている。金属シース１１等を除去する方法としては、機械的切削、機械的研磨、エッチング等の化学的研磨、放電加工等の電気的切削、電解研磨のような電気的研磨等を用いることができる。

なお、図１０において、金属シース１１や、母材１４は、線材の中心軸に対して点対称となる２箇所が除去されているが、除去する部位の数、線材の長手方向における長さ、線材の周方向における幅、線材の周方向における位置等は、特に制限されるものではない。金属シース１１や母材１４を除去する部位同士は、長手方向の長さおよび周方向の幅（部分周長）が同等であることが好ましい。

図１１は、ホウ素粉末を充填した接続用容器にマグネシウムを充填した状態を示す図である。図１２は、マグネシウムとホウ素を充填した接続用容器に熱処理を施した状態を示す図である。
図１１には、変形例に係る超電導線材１Ａを挿入した後、ホウ素粉末３を充填して加圧した接続用容器５に、ＭｇＢ_２の原料であるマグネシウム７を充填し、加圧機能と封止機能を兼ねた蓋部材８を挿入して加圧した状態を示している。図１２には、ホウ素粉末３とマグネシウム７を充填して加圧した後に、熱処理を施してＭｇＢ_２を含む焼結体９を生成させた状態を示している。

図１１および図１２に示すように、前記の超電導線材１を超伝導接続する場合と同様に、接続用容器５に超電導線材１Ａを挿入し、ホウ素粉末３を接続用容器５に充填し、加圧治具４を挿入して加圧した後に、接続用容器５から加圧治具４を抜き取り、加圧によって圧密化したホウ素粉末３上にマグネシウム７を充填し、必要に応じて再加圧する。そして、接続用容器５を封止し、原料粉末に熱処理を施して、ＭｇＢ_２を含む焼結体９を生成させる。

接続用容器５に充填されたホウ素粉末３は、超電導線材１Ａが挿入されている接続用容器５の開口部５ａに加圧治具４を挿入して、超電導線材１Ａの長手方向と平行に加圧するものとする。また、ホウ素粉末３が充填されている接続用容器５に粉末のマグネシウム７を充填する場合は、超電導線材１Ａが挿入されている接続用容器５の開口部５ａに、加圧機能と封止機能を兼ねた蓋部材８を挿入するか、または、加圧治具を再挿入して、超電導線材１Ａの長手方向と平行に加圧するものとする。

以上の変形例に係る超電導線材の接続部および超電導線材の接続方法によると、超電導線材１Ａの周方向における一部の金属シース１１を除去するため、線材の全周にわたる金属シース１１を除去する場合とは異なり、金属シース１１を除去した部位に対する線材の長手方向における両側を、除去されていない金属シース１１で連結された状態にすることができる。金属シース１１を除去した部位よりも末端側と中央側との両方の金属シース１１が変形に対して拘束されるため、線材が熱処理後に冷却されたときに、線材の長手方向に生じる熱歪みを抑制することができる。

特に、線材の中心軸に対して点対称に位置する部位を除去すると、線材の中心軸に対して熱収縮が偏り難くなるため、線材が熱歪みによる反りを生じ難くなる。そのため、超電導フィラメント１２がＭｇＢ_２を含む焼結体９から剥離するのを抑制することができる。また、接続用容器５に充填されたＭｇＢ_２の原料粉末を、線材の長手方向に対して略平行な方向から加圧するため、略直交する方向から加圧する場合とは異なり、金属シース１１を除去した各部位に対して、均一性高く圧力を加えることができる。そのため、線材の周方向に均一な焼結体を生成させるのに有利となる。

図１３は、ホウ素粉末を充填した接続用容器にマグネシウムを充填した状態を示す図である。図１４は、マグネシウムとホウ素を充填した接続用容器に熱処理を施した状態を示す図である。
図１３には、超電導線材１を挿入した後、ホウ素粉末３を充填して加圧した接続用容器５に、ＭｇＢ_２の原料であるマグネシウム７を充填した状態を示している。図１４には、ホウ素粉末３とマグネシウム７を充填して加圧した後に、熱処理を施してＭｇＢ_２を含む焼結体９を生成させた状態を示している。

図１３および図１４に示すように、熱処理前の接続用容器５において、接続用容器５の貫通孔５ｂと線材との隙間や、蓋部材８の開口部８ａと線材との隙間等は、耐熱接着剤６を用いて封止することができる。耐熱接着剤６としては、耐熱性のセラミックボンド等を用いることができる。

接続用容器５の封止に耐熱接着剤６を用いると、接続用容器５が、線材の線径よりも大きい開口部５ａや、線材を通す貫通孔５ｂを有する構造に設けられている場合であっても、これらの部位を適切に封止することができる。揮発したマグネシウムの漏出や、不純物の混入を防ぐことができるため、均一性が高い焼結体を生成させて、通電特性が良好な接続部を形成することができる。

また、接続用容器５の封止に耐熱接着剤６を用いると、超電導線材１が接続用容器５や蓋部材８に接着されるため、互いに超伝導接続させる超電導線材１を、接続用容器５、または、接続用容器５を封止する蓋部材８に対して、少なくとも一箇所以上で固定されている状態にすることができる。超電導線材１を一箇所以上で固定すると、原料粉末の熱処理時等に、超伝導線材１の末端側を接続用容器５の内壁面から離隔した中央付近に静止させることができるため、露出させた超電導フィラメント１２とＭｇＢ_２を含む焼結体９との結合を緻密にすることができる。

図１５は、マグネシウムとホウ素の混合粉末を接続用容器に充填した状態を示す図である。図１６は、マグネシウムとホウ素の混合粉末を充填した接続用容器に熱処理を施した状態を示す図である。
図１５には、超電導線材１を挿入した接続用容器５に、ＭｇＢ_２の原料であるマグネシウム７とホウ素粉末３との混合粉末を充填した後、加圧機能と封止機能を兼ねた蓋部材８を挿入して加圧した状態を示している。図１６には、混合粉末を充填して加圧した後に、熱処理を施してＭｇＢ_２を含む焼結体９を生成させた状態を示している。

図１５に示すように、超電導線材１を挿入した接続用容器５には、予め混合したマグネシウム７とホウ素粉末３との混合粉末を充填することもできる。マグネシウム７とホウ素粉末３との混合粉末は、メカニカルミル法を用いて調製することが好ましい。メカニカルミル法は、粉末の粒子を、ジルコニア製のボール等のメディアやポットの内壁と激しく衝突させて、強加工しながら粉砕および混合を行う方法である。

メカニカルミル法によると、マグネシウム中にホウ素の粒子が練り込まれ、ホウ素がマグネシウムに内包されて微細に分散した粉末組織が得られる。そのため、均一性や充填率が高く、粗大な空隙が少ないＭｇＢ_２を含む焼結体を得ることができる。メカニカルミル法を用いる場合、ＭｇＢ_２が明確には生成しない程度の衝突エネルギを加えることが好ましい。なお、ＭｇＢ_２が明確に生成しないとは、粉末Ｘ線回折においてＭｇＢ_２のピークが実質的に確認されないことを意味する。

図１５および図１６に示すように、前記の超電導線材１を超伝導接続する場合と同様に、接続用容器５に超電導線材１を挿入し、マグネシウム７とホウ素粉末３との混合粉末を接続用容器５に充填し、充填された混合粉末を加圧する。そして、接続用容器５を封止し、原料粉末に熱処理を施して、ＭｇＢ_２を含む焼結体９を生成させる。

接続用容器５に充填されたマグネシウム７とホウ素粉末３との混合粉末は、超電導線材１が挿入されている接続用容器５の開口部５ａに、加圧機能と封止機能を兼ねた蓋部材８を挿入するか、または、加圧治具を挿入して、超電導線材１の長手方向と平行に加圧するものとする。耐熱性が低く、バリア材で形成されていない加圧治具を用いる場合、熱処理前に加圧治具を抜き取り、封止機能を持つバリア材で形成された蓋部材で接続用容器５を封止することが好ましい。

以上の変形例に係る超電導線材の接続部および超電導線材の接続方法によると、マグネシウム７とホウ素粉末３との混合粉末を接続用容器５に充填し、混合粉末を超電導線材１の長手方向と平行に加圧するため、超電導線材や超電導フィラメントに曲げ方向の力を加えることなく、露出させた超電導フィラメントの周囲の原料粉末を圧密化させることができる。マグネシウム７とホウ素粉末３との混合粉末を用いると、ホウ素粉末３上にマグネシウム７を加える必要がなく、一回の加圧操作で原料粉末を圧密化させることができるため、長さが異なる複数の加圧用の治具・部材の用意が不要になる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。例えば、本発明は、必ずしも前記の実施形態が備える全ての構成を備えるものに限定されない。或る実施形態の構成の一部を他の構成に置き換えたり、或る実施形態の構成の一部を他の形態に追加したり、或る実施形態の構成の一部を省略したりすることができる。

例えば、前記の実施形態に係る超電導線材の接続部および超電導線材の接続方法では、２本の単芯線構造の超電導線材が、互いに並列的な配置で超電導接続されている。しかしながら、超電導接続させる超電導線材の構造や本数や配置は、特に制限されるものではない。超電導線材は、単芯線構造および多芯線構造のいずれであってもよい。互いに超電導接続させる超電導線材の本数は、２本であってもよいし、３本以上であってもよい。また、超伝導線材は、容器に対して並列的に挿入して超電導接続させてもよいし、容器に対して対向する方向から挿入して超電導接続させてもよい。

ＭｇＢ_２の原料粉末を超電導線材の長手方向と平行に加圧する加圧法は、接続用容器の長手方向の少なくとも一方側に、互いに超伝導接続される超電導線材の線径の合計よりも大径の開口部が設けられており、貫通孔が設けられた加圧治具を用いることによって可能になる。前記の超電導線材の接続部および超電導線材の接続方法では、このような大径の開口部が、接続用容器の長手方向の一方に設けられているが、長手方向の両側に設けてもよい。両側に設ける場合には、両側から加圧治具を挿入する方法や、一方の開口部を閉塞させて加圧する方法を用いることが好ましい。

また、前記の実施形態に係る超電導線材の接続部および超電導線材の接続方法では、ホウ素粉末を加圧するための手段として、加圧治具を用いているが、加圧治具に代えて、加圧機能と封止機能を兼ねた蓋部材を用いてもよい。すなわち、ホウ素粉末の加圧と、マグネシウム粉末の加圧と、容器の封止とを、一つの治具・部材を抜き差しして行うこともできる。このような蓋部材は、耐熱性を備えたバリア材で形成されることが好ましい。

１超電導線材
２中間部
３ホウ素粉末
４加圧治具
５接続用容器（容器）
５ａ開口部
５ｂ貫通孔
６耐熱接着剤
７マグネシウム
８蓋部材
９ＭｇＢ_２を含む焼結体
１１金属シース
１２超電導フィラメント
１３安定化材
１４母材

Claims

複数の超電導線材がＭｇＢ _２を含む焼結体によって一体化された超電導線材の接続部であって、
前記超電導線材は、超電導フィラメントを有し、容器の内壁面から離隔するように前記容器の中央側に挿入されており、前記超電導フィラメントの外周面を露出させた前記超電導線材の端部が、互いに並列状に前記容器に挿入されており、
前記容器は、前記容器に挿入される前記超電導線材の長手方向の少なくとも一方側に、前記超電導線材の線径よりも大きい開口部を有する構造であり、
前記焼結体は、前記容器の内部で、前記超電導線材のそれぞれの前記超電導フィラメントの外周面と接触しており、
前記容器に挿入された前記超電導線材と前記容器との間に、前記焼結体が満たされている超電導線材の接続部。
複数の超電導線材がＭｇＢ _２を含む焼結体によって一体化された超電導線材の接続部であって、
前記超電導線材は、超電導フィラメントと、前記超電導フィラメントの外周を覆う金属シースと、を有し、前記超電導フィラメントの外周面を露出させた前記超電導線材の端部が、互いに並列状に容器に挿入されており、
前記容器は、前記容器に挿入される前記超電導線材の長手方向の少なくとも一方側に、前記超電導線材の線径よりも大きい開口部を有する構造であり、
前記金属シースは、前記超電導フィラメントの前記外周面が露出するように、前記超電導線材の長手方向における中間部に位置する部位を除去されており、
前記焼結体は、前記容器の内部で、前記超電導線材のそれぞれの前記超電導フィラメントの外周面と接触している超電導線材の接続部。
複数の超電導線材がＭｇＢ _２を含む焼結体によって一体化された超電導線材の接続部であって、
前記超電導線材は、超電導フィラメントと、前記超電導フィラメントの外周を覆う金属シースと、を有し、前記超電導フィラメントの外周面を露出させた前記超電導線材の端部が、互いに並列状に容器に挿入されており、
前記容器は、前記容器に挿入される前記超電導線材の長手方向の少なくとも一方側に、前記超電導線材の線径よりも大きい開口部を有する構造であり、
前記金属シースは、前記超電導線材の中心軸に対して点対称に位置する部位を除去されており、
前記焼結体は、前記容器の内部で、前記中心軸に対する両側で前記超電導線材のそれぞれの前記超電導フィラメントの外周面と接触している超電導線材の接続部。
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の超電導線材の接続部であって、
前記超電導線材は、前記容器、または、前記容器を封止する蓋部材に対して、一箇所以上が固定されている超電導線材の接続部。
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の超電導線材の接続部であって、
前記超電導フィラメントがＭｇＢ_２で形成されている超電導線材の接続部。
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の超電導線材の接続部であって、
前記焼結体は、ＭｇＢ_２の充填率が７０体積％以上である超電導線材の接続部。
複数の超電導線材をＭｇＢ_２を含む焼結体を介して一体化させる超電導線材の接続方法であって、
前記超電導線材の金属シースを除去して超電導フィラメントの外周面を露出させる工程と、
前記超電導フィラメントを露出させた前記超電導線材を互いに並列状に容器に挿入する工程と、
前記容器にＭｇＢ_２の原料を充填する工程と、
前記容器に充填された前記原料を熱処理してＭｇＢ_２を含む焼結体を生成させる工程と、を含み、
前記金属シースは、前記超電導フィラメントの前記外周面が露出するように、前記超電導線材の長手方向における中間部に位置する部位を除去され、
前記容器は、前記容器に挿入された前記超電導線材の長手方向の少なくとも一方側に、前記超電導線材の線径よりも大きい開口部を有する構造であり、
前記容器に充填された前記原料を、前記開口部に加圧治具または蓋部材を挿入して前記超電導線材の長手方向と平行に加圧した後に熱処理する超電導線材の接続方法。