JPH06334385A

JPH06334385A - 超電導体製品およびその製造方法

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Publication number: JPH06334385A
Application number: JP12441693A
Authority: JP
Inventors: Kumiko Imai; 久美子今井; Hironori Matsuba; 博則松葉
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1993-05-26
Filing date: 1993-05-26
Publication date: 1994-12-02
Anticipated expiration: 2017-02-18
Also published as: JP3256911B2

Abstract

(57)【要約】【構成】筒体（１）の開口側端部に、周方向に少なく
とも一ヶ所筒体（１）と接しない状態で補強部材（４）
が取り付けられたことを特徴とする超電導体製品。超電
導体製品（３）の少なくとも一端を中心軸に対して軸方
向に可動に支持することを特徴とする超電導体製品の製
造方法。【効果】超電導体製品を熱処理する際に、超電導体製
品が損傷したり大きく変形するのを防止でき、良好な完
成品を得ることができる超電導体製品およびその製造方
法を提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特に磁気シールドとし
て用いられる筒状の超電導体製品およびその製造方法に
関し、超電導体製品を製造するために熱処理を行うとき
の問題の解決を図るものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】所定の
形状を有する超電導体を作製する場合、高温時に超電導
体はその機械的強度が非常に小さくなり、かつ収縮が起
きるため、所定の形状を保って焼成することは非常に困
難である。そのため高温で機械的強度が高い金属からな
る基板の表面に超電導体層２を塗布して超電導体製品３
を形成し、これを焼成することにより目的を達成するこ
とが行われている。この場合、超電導体層２と反応しな
い金属を用いる必要があるが、この種の金属は例えば
銀、金、白金等の貴金属に限られ、そのコストを考える
と銀を使用することが実用的である。

【０００３】しかしその場合、銀は超電導体層２の焼成
温度９１０℃付近で急激に機械的強度が低下するため、
特に大型の超電導体では、銀のみで基板を作製すると、
その重量による変形あるいは銀と超電導体層２の収縮
率、膨張率の違いに基づく変形を避けることは困難であ
る。そこで、機械的強度の大きな耐熱性金属からなる本
体の上に、銀層を設けた基板を用いることも試みられて
いる。しかしその場合には銀層と基板金属の接合に高度
の技術が必要である。また耐熱性金属と銀層からなる２
層構造基板を用いて超電導体の焼き付けを行うと耐熱性
金属、銀、超電導体のそれぞれの熱膨張率が異なるた
め、超電導体層２もしくは銀層に熱歪が生ずる。超電導
体層２に歪が生じた場合には超電導特性の低下あるいは
超電導体の破壊をひきおこす。また銀層に歪が生じ欠陥
が発生した場合には、超電導体層２と耐熱性金属とが反
応し超電導特性を著しく損ない、非超電導部分が超電導
体層２中に欠陥として存在する。このような超電導体製
品３では外部磁場が欠陥から侵入し、良好な磁気遮蔽効
果を得られない。

【０００４】本発明は上記従来技術の問題点に鑑み鋭意
検討の結果なされたもので、超電導体製品３を製造する
ために熱処理する際に、超電導体製品３が損傷したり大
きく変形するのを防止でき良好な完成品を得ることがで
きる、超電導体製品およびその製造方法を提供すること
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明では、（１）貴金属製の筒体１の表面に超電導体層２が形成さ
れた超電導体製品３において、前記筒体１の開口側端部
に、周方向に少なくとも一ヶ所筒体１と接しない状態で
補強部材４が取り付けられた超電導体製品。（２）支持体５によって前記筒状の超電導体製品３を支
持し、超電導体製品３を回転させつつ熱処理するに際し
て、超電導体製品３の少なくとも一端を中心軸に対して
軸方向に可動に支持する超電導体製品の製造方法。によって前記課題の解決を図った。なお、本願中で用い
る超電導体という用語は超電導特性を示す超電導体のみ
でなく、その原料も含むものとする。

【０００６】本発明の超電導体製品では、筒体１の開口
側端部に、周方向に少なくとも一ヶ所筒体１と接しない
状態で補強部材４が取り付けられていればよく、補強部
材４自体は図４に示すような周方向に連続した構造、あ
るいは図５、図６に示すような断続した構造のいずれで
あっても差し支えない。また、筒体１の内側のみ、外側
のみ、または図２に示すように内外に補強部材４を設け
ても良い。

【０００７】次に本発明の超電導体製品の製造方法につ
いて、その一例を図１に基づいて説明する。厚さ１．０
ｍｍ、両端が開放口である銀製の筒体１の内側に酸化物
超電導体を塗布して超電導体層２を成形する。この筒体
１を高温で機械的強度の大きいインコネル合金製の支持
体５により支持しその軸を中心に回転させる。この筒体
１の内部には超電導体の焼成に必要なプロセスに応じて
酸素ガス、窒素ガスあるいは空気等を注入する。ここ
で、前述の（２）の発明では、支持体５により筒体１を
支持する場合に、筒体１の長手方向の熱膨張差を吸収す
るため超電導体製品３の少なくとも一端を中心軸に対し
て軸方向に可動に支持する。

【０００８】さて、高温時、銀等の貴金属からなる筒体
１の機械的強度が低下すると、自重により変形が起き
る。本発明者らは、筒体１の形状等により異なるもの
の、この変形速度がおおよそ筒体１中央部で下部方向に
０．１ｍｍ／ｍｉｎ〜１ｍｍ／ｍｉｎ程度であること、
また１ｍｍ程度の変形が繰り返し加わっても１時間程度
であれば銀製の筒体１は疲労破壊しないことを見い出し
た。このことからこの筒体１を回転させておけば、その
変形は一方向ではなく、もとの形状を中心とした両方向
であり、平均すると変形が打ち消されることを確認し
た。さらに、筒体１の変形振幅がこの筒体１の元の形状
に復帰するのに障害を与えない範囲に収まるように、回
転速度を決定することが望ましい。この点から厚さ１ｍ
ｍの銀製の筒体１の場合、前記回転速度は０．１ｒｐｍ
程度以上であることが望ましい。すなわち支持体５によ
って筒状の超電導体製品３を水平に支持し、超電導体製
品３を回転させつつ熱処理するに際しては、熱処理を行
っている間の筒体１の疲労破壊を防止できる速度で筒体
１を回転させると良い。

【０００９】

【作用】本発明の超電導体製品３では、貴金属製の筒体
１の開口端部に補強部材４を取り付けるので、トルク及
び荷重が集中する端部を補強することができる。また貴
金属製の筒体１の開口側端部に取り付けられる補強部材
４に筒体１の周方向に少なくとも一ヶ所筒体１と接しな
い部分が設けられているので、貴金属と補強部材４との
周方向の熱膨張差を吸収することができ、筒体１の周方
向に補強部材４から応力がかかるのを防止することがで
きる。

【００１０】また本発明の超電導体製品の製造方法で
は、支持体５により筒体１を支持する場合に、超電導体
製品３の少なくとも一端を中心軸に対して軸方向に可動
に支持するので、筒体１の長手方向の熱膨張差を吸収
し、筒体１の長手方向に応力がかかるのを防止すること
ができる。

【００１１】

【実施例】（実施例１〜５）図１に示すように、内径６
５０ｍｍ、長さ５００ｍｍ〜２０００ｍｍ、厚さ１ｍｍ
〜２ｍｍの銀製の筒体１の端部に、ＳＵＳ３１０Ｓまた
はインコネル製の補強部材４を設けた。この補強部材４
の取付位置は表１にあるように、筒体１の内側、外側ま
たは内外両側である。また実施例１では、図６に示すよ
うな円環を２分割した形状の補強部材４を用い、実施例
２〜５では、図５に示すような円環を４分割した形状の
の補強部材４を用いた。これら筒体１内面の銀表面にＢ
ｉ₂Ｓｒ₂ＣａＣｕ₂Ｏ_xからなる超電導体の原料粉末
をスプレーにより厚さ２００μｍ塗布して超電導体層２
を形成し、超電導体製品３を作製した。この超電導体製
品３をステンレス製のパイプ７と蓋体８、８^'とからな
る支持体５によって支持した。これら蓋体のうち８は、
筒体１を軸方向に固定して支持しており、一方、８^'は
筒体１を軸方向に可動に支持している。このような超電
導体製品３を横型の加熱装置６内に収容し、ステンレス
製のパイプ７を駆動することにより回転数０．２ｒｐｍ
にて回転させながら熱処理を行い、超電導体を焼き付け
た。

【００１２】このようにして作製された完成品を液体窒
素中にて冷却し、その磁気シールド能を、外部から印加
した磁束を完成品内部に捕捉する能力トラップ磁場の大
きさを測定することにより評価した。それらの結果を表
１に示す。また超電導体製品３の外観検査の結果を付記
する。

【００１３】（比較例１〜４）内径６５０ｍｍ、長さ５
００ｍｍ〜２０００ｍｍ、厚さ１ｍｍ〜２ｍｍの銀製の
筒体１の端部に、本発明とは異なる構造のＳＵＳ３１０
Ｓまたはインコネル製補強部材４、すなわち図５のよう
な円環を設けた。この補強部材４の取付位置は表２にあ
るように、筒体１の外側または内外両側である。これら
筒体１内面の銀表面にＢｉ₂Ｓｒ₂ＣａＣｕ₂Ｏ_xから
なる超電導体の原料粉末をスプレーにより厚さ２００μ
ｍ塗布して超電導体層２を形成し、超電導体製品３を作
製した。この超電導体製品３をステンレス製のパイプ７
と蓋体８、８とからなる支持体５により筒体１の端部の
両側を固定するようにして支持した。このような超電導
体製品３を横型の加熱装置６内に収容し、ステンレス製
のパイプ７を駆動することにより回転させながら熱処理
を行い、超電導体を焼き付けた。

【００１４】このようにして作製された完成品を液体窒
素中にて冷却し、その磁気シールド能を、外部から印加
した磁束を完成品内部に捕捉する能力トラップ磁場の大
きさを測定することにより評価した。それらの結果を表
２に示す。また超電導体製品３の外観検査の結果を付記
する。

【００１５】（比較例５）内径６５０ｍｍ、長さ５００
ｍｍ〜２０００ｍｍ、厚さ１ｍｍ〜２ｍｍの銀製の筒体
１の端部に補強部材４を設けなかったこと以外は実施例
と同様の超電導体製品３に、実施例と同様の処理を施し
て超電導体製品３を作製した。

【００１６】このようにして作製された完成品を液体窒
素中にて冷却し、その磁気シールド能を、外部から印加
した磁束を完成品内部に捕捉する能力トラップ磁場の大
きさを測定することにより評価した。それらの結果を表
２に示す。また超電導体製品３の外観検査の結果を付記
する。

【００１７】（能力トラップ磁場の測定法）外部コイル
の中に完成品をセットすると共に、完成品の中心部にホ
ール素子を配置する。ついで、予測される最大捕捉磁場
よりも十分に大きな磁場を完成品に印加し、この後磁場
の印加を中止する。この後、中止後約１分経て、捕捉さ
れた磁場の減衰がほぼ０となった時点でホール素子によ
り計測された値を能力トラップ磁場とした。

【００１８】この能力トラップ磁場の値は、超電導体を
流れる永久電流の値に比例し、ほぼ磁場遮蔽の能力を反
映する。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【表２】

【００２１】（結果）表１、表２より、以下のことが判
る。比較例１〜３のように補強部材４の形状を円環とし
た場合、すなわち補強部材４が筒体１の周方向に完全に
接した状態では、超電導体の外観に超電導体と異物の反
応痕が見うけられる。これは補強部材４と銀製の筒体１
の熱膨張率の差により、筒体１に歪みが生じて欠陥が発
生し、この欠陥で超電導体と補強部材４とが反応したも
のである。これに対し実施例のように補強部材４を２分
割、４分割した場合、すなわち筒体１の周方向に少なく
とも一ヶ所接しない状態で補強部材４を取り付けた場合
は、超電導体の外観に前記したような反応痕は見られな
い。これにより筒体１の周方向に少なくとも一ヶ所接し
ない状態で補強部材４を取り付ければ、トルク及び荷重
が集中する端部を補強しても銀製の筒体１と補強部材４
との周方向の熱膨張差を吸収することができ、超電導体
製品３の周方向に補強部材４から応力がかかるのを防止
することができることが判る。

【００２２】また比較例のように超電導体製品３の両端
を中心軸に対して軸方向に固定した場合、超電導体製品
３の長さが５００ｍｍ程度の短尺材のときは超電導体製
品３の外観が良好であるが、１０００ｍｍ以上の長尺材
になると超電導体製品３が変形する場合がある。これに
対し本実施例のように超電導体製品３の一端を中心軸に
対して軸方向に可動にした場合は、長尺材でも超電導体
製品３の形状に変化は見られなかった。これにより本実
施例では筒体の長手方向の熱膨張差を吸収し長手方向に
応力がかかるのを防止することができたことが判る。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の超電導体
製品では、貴金属製の筒体１の開口端部に補強部材４を
取り付けるので、トルク及び荷重が集中する端部を補強
することができる。その上、貴金属製の筒体１の開口端
部に取り付けられる補強部材４に筒体１の周方向に少な
くとも一ヶ所筒体１と接しない部分が設けられているの
で、貴金属と補強部材４との周方向の熱膨張差を吸収す
ることができ、筒体１の周方向に補強部材４から応力が
かかるのを防止することができる。また本発明の超電導
体製品の製造方法では、支持体５により筒体１を支持す
る場合に、超電導体製品３の少なくとも一端を中心軸に
対して軸方向に可動に支持するので、筒体１の長手方向
の熱膨張差を吸収し長手方向に応力がかかるのを防止す
ることができる。従ってこれらの発明によれば、超電導
体製品３を熱処理する際に、超電導体製品３が損傷した
り大きく変形するのを防止でき、良好な完成品を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、超電導製品および超電導製品の製造方
法を説明するための概略図。

【図２】図２は、超電導体製品に補強部材を取り付けた
部分の断面図。

【図３】図３は、従来の補強部材を示す断面図。

【図４】図４は、本発明に使用される補強部材の断面
図。

【図５】図５は、本発明に使用される補強部材の断面
図。

【図６】図６は、本発明に使用される補強部材の断面
図。

【符号の説明】

１筒体２超電導体層３超電導体製品４補強部材５支持体６加熱装置７パイプ８、８^' 蓋体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】貴金属製の筒体（１）の表面に超電導体
層（２）が形成された超電導体製品（３）において、前記筒体（１）の開口側端部に、周方向に少なくとも一
ヶ所筒体（１）と接しない状態で補強部材（４）を取り
付けたことを特徴とする超電導体製品。
【請求項２】支持体（５）によって貴金属製の筒体
（１）の表面に超電導体層（２）が形成された超電導体
製品（３）を支持し、超電導体製品（３）を回転させつ
つ熱処理するに際して、超電導体製品（３）の少なくと
も一端を中心軸に対して軸方向に可動に支持することを
特徴とする請求項１記載の超電導体製品の製造方法。