JPH0799013A - 中空高温超電導体及びその製造方法 - Google Patents
中空高温超電導体及びその製造方法Info
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- JPH0799013A JPH0799013A JP5243016A JP24301693A JPH0799013A JP H0799013 A JPH0799013 A JP H0799013A JP 5243016 A JP5243016 A JP 5243016A JP 24301693 A JP24301693 A JP 24301693A JP H0799013 A JPH0799013 A JP H0799013A
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- superconductor
- temperature superconductor
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 熱伝導性の良い、且つ機械的強度の高い中空
高温超電導体を容易に製造できるようにすることを目的
とする。 【構成】 中空部３Ａの内壁部３Ｂが銅の成分に富む中
空高温超電導体３は、加熱により得られたセラミック高
温超電導前駆体の融解物を所望の形状の金属容器に充填
したあと、冷却し、更に、この融液固化物と一体になっ
ている金属容器を加熱処理して、金属を酸化させるとと
もに、融液固化物との反応を利用して金属容器外面に超
電導体を形成させることにより、融液固化物の充填部を
中空化したものである。
高温超電導体を容易に製造できるようにすることを目的
とする。 【構成】 中空部３Ａの内壁部３Ｂが銅の成分に富む中
空高温超電導体３は、加熱により得られたセラミック高
温超電導前駆体の融解物を所望の形状の金属容器に充填
したあと、冷却し、更に、この融液固化物と一体になっ
ている金属容器を加熱処理して、金属を酸化させるとと
もに、融液固化物との反応を利用して金属容器外面に超
電導体を形成させることにより、融液固化物の充填部を
中空化したものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、中空高温超電導体及び
その製造方法に係り、詳しくは、中空状のコイル、直線
材、曲線材などの任意の形状の高温超電導体及びその製
造方法に関する。
その製造方法に係り、詳しくは、中空状のコイル、直線
材、曲線材などの任意の形状の高温超電導体及びその製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、高温超電導体は、高価な液体ヘリ
ウムより安価な液体窒素で冷却することにより超電導特
性を得ることができるため経済的であるが、脆く、切削
加工が困難であるため、高温超電導体の線材化、あるい
はコイルの製作等が困難であることは勿論、液体窒素を
通流させることが可能な中空部を有する高温超電導体を
製作することは極めて困難であるため電力機器等への実
用化が遅れている。
ウムより安価な液体窒素で冷却することにより超電導特
性を得ることができるため経済的であるが、脆く、切削
加工が困難であるため、高温超電導体の線材化、あるい
はコイルの製作等が困難であることは勿論、液体窒素を
通流させることが可能な中空部を有する高温超電導体を
製作することは極めて困難であるため電力機器等への実
用化が遅れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来は高
温超電導体に液体窒素を通流させることが可能な中空部
を形成することが極めて困難であったため、本発明で
は、中空部を有する任意の形状の高温超電導体を提供す
ることを解決すべき技術的課題とするものである。
温超電導体に液体窒素を通流させることが可能な中空部
を形成することが極めて困難であったため、本発明で
は、中空部を有する任意の形状の高温超電導体を提供す
ることを解決すべき技術的課題とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題解決のための技
術的手段は、加熱により得られたセラミック高温超電導
前駆体の融解物を所望の形状の金属容器に充填したあ
と、冷却し、更にその充填物と一体となった前記金属容
器を加熱処理して同金属容器の金属を酸化させるととも
に、前記充填物との反応を利用して同金属容器外面に超
電導体を形成させて前記充填物の充填部を中空化するこ
とにより、中空内壁部は金属成分に富む超電導結晶体で
形成されるとともに外周部は金属成分の少ない超電導体
で形成された中空高温超電導体を提供することである。
術的手段は、加熱により得られたセラミック高温超電導
前駆体の融解物を所望の形状の金属容器に充填したあ
と、冷却し、更にその充填物と一体となった前記金属容
器を加熱処理して同金属容器の金属を酸化させるととも
に、前記充填物との反応を利用して同金属容器外面に超
電導体を形成させて前記充填物の充填部を中空化するこ
とにより、中空内壁部は金属成分に富む超電導結晶体で
形成されるとともに外周部は金属成分の少ない超電導体
で形成された中空高温超電導体を提供することである。
【０００５】
【作用】上記中空高温超電導体によれば、中空内壁部は
金属成分に富む超電導結晶体で形成されるため、中空内
壁部は熱伝導性が良く、中空部に液体窒素が通流された
場合、冷却効果を高めるとともに、中空高温超電導体の
機械的強度を高めることができる。
金属成分に富む超電導結晶体で形成されるため、中空内
壁部は熱伝導性が良く、中空部に液体窒素が通流された
場合、冷却効果を高めるとともに、中空高温超電導体の
機械的強度を高めることができる。
【０００６】
【実施例】次に、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。尚、本発明は以下に説明する実施例に限定さ
れるものではない。
説明する。尚、本発明は以下に説明する実施例に限定さ
れるものではない。
【０００７】市販の特級試薬（酸化物、炭酸塩、硝酸
塩、水酸化物等、例えばＢｉ2 Ｏ3 、ＳｒＣＯ3 、Ｃａ
ＣＯ3 、ＣｕＯ等）の粉末を用いて酸化物比で、Ｂｉ2
Ｏ3 ：ＳｒＯ：ＣａＯ：ＣｕＯ＝１：２：１：２のモル
比になるように秤量した。上記酸化物を混合したあと、
白金製のるつぼに入れ、１０００℃〜１４００℃に保持
した電気炉で加熱して融液化した。この融液に、図１の
斜視図に示すような軸心部に中空部１Ａが形成された内
径２ｍｍ、肉厚０．４ｍｍ、長さ１ｍの室温の銅パイプ
１の一端を挿入し、反対側の末端から減圧して融液を管
内に吸引したあと、室温まで放冷した。また、例えば１
０ｍｍ程度の大きな内径の銅パイプの場合には、直接、
融液を流し込んでそのまま室温まで放冷した。この状態
で図２のような銅パイプ１の中空部１Ａに固形の融液固
化物２が充填された複合物が得られた。次に、これを７
００℃〜８８０℃で空気中または酸素ガス、窒素ガス、
アルゴンガスを流しながら加熱し、その温度で２４時間
保持したあと、自然放冷した。
塩、水酸化物等、例えばＢｉ2 Ｏ3 、ＳｒＣＯ3 、Ｃａ
ＣＯ3 、ＣｕＯ等）の粉末を用いて酸化物比で、Ｂｉ2
Ｏ3 ：ＳｒＯ：ＣａＯ：ＣｕＯ＝１：２：１：２のモル
比になるように秤量した。上記酸化物を混合したあと、
白金製のるつぼに入れ、１０００℃〜１４００℃に保持
した電気炉で加熱して融液化した。この融液に、図１の
斜視図に示すような軸心部に中空部１Ａが形成された内
径２ｍｍ、肉厚０．４ｍｍ、長さ１ｍの室温の銅パイプ
１の一端を挿入し、反対側の末端から減圧して融液を管
内に吸引したあと、室温まで放冷した。また、例えば１
０ｍｍ程度の大きな内径の銅パイプの場合には、直接、
融液を流し込んでそのまま室温まで放冷した。この状態
で図２のような銅パイプ１の中空部１Ａに固形の融液固
化物２が充填された複合物が得られた。次に、これを７
００℃〜８８０℃で空気中または酸素ガス、窒素ガス、
アルゴンガスを流しながら加熱し、その温度で２４時間
保持したあと、自然放冷した。
【０００８】図３は、上記のような行程で製造された中
空高温超電導体３の断面図である。図３において、中空
高温超電導体３の中空部３Ａの直径は、処理前の銅パイ
プ１の中空部１Ａの直径とほぼ等しくなっている。この
中空高温超電導体３の内壁部は、銅成分に富む相３Ｂか
ら成っており、その外部に、Ｂｉ2 Ｓｒ2 ＣａＣｕ2 Ｏ
x 超電導結晶が生成していた。従って、この中空高温超
電導体３の中空内壁部は銅成分に富むため熱伝導性が高
く、液体窒素を中空部に通流した場合に、冷却効果が良
くなるという特長を有する。また、この中空高温超電導
体３は中空内壁部が銅成分に富むため、機械的強度が高
いという特長がある。この複合線材状の中空高温超電導
体３の超電導特性を測定したところ、電気抵抗ゼロを示
す臨界温度は約８０Ｋ（ケルビン）、外部磁界ゼロにお
ける７７Ｋでの臨界電流密度は約８０Ａ／cm2 であっ
た。酸素ガスフロ−下で熱処理したものもほぼ同様な結
果が得られたが、窒素ガスあるいはアルゴンガスフロ−
下では、上記現象が起きず、超電導体は得られなかっ
た。
空高温超電導体３の断面図である。図３において、中空
高温超電導体３の中空部３Ａの直径は、処理前の銅パイ
プ１の中空部１Ａの直径とほぼ等しくなっている。この
中空高温超電導体３の内壁部は、銅成分に富む相３Ｂか
ら成っており、その外部に、Ｂｉ2 Ｓｒ2 ＣａＣｕ2 Ｏ
x 超電導結晶が生成していた。従って、この中空高温超
電導体３の中空内壁部は銅成分に富むため熱伝導性が高
く、液体窒素を中空部に通流した場合に、冷却効果が良
くなるという特長を有する。また、この中空高温超電導
体３は中空内壁部が銅成分に富むため、機械的強度が高
いという特長がある。この複合線材状の中空高温超電導
体３の超電導特性を測定したところ、電気抵抗ゼロを示
す臨界温度は約８０Ｋ（ケルビン）、外部磁界ゼロにお
ける７７Ｋでの臨界電流密度は約８０Ａ／cm2 であっ
た。酸素ガスフロ−下で熱処理したものもほぼ同様な結
果が得られたが、窒素ガスあるいはアルゴンガスフロ−
下では、上記現象が起きず、超電導体は得られなかっ
た。
【０００９】また、上記の原料組成を、酸化物比でＢｉ
2 Ｏ3 ：ＰｂＯ：ＳｒＯ：ＣａＯ：ＣｕＯ＝０．８：
０．４：２：２：３のモル比とした場合には、Ｂｉ2 Ｓ
ｒ2 Ｃａ2 Ｃｕ3 Ｏx 超電導結晶が生成し、臨界温度が
約１０５Ｋとなり、外部磁界ゼロにおける７７Ｋでの臨
界電流密度は約１２０Ａ／cm 2 であった。原料組成は、
必ずしも上記のような比率に設定する必要はなく、例え
ば銅を含まない、Ｂｉ2 Ｏ3 −ＳｒＯ−ＣａＯ系の融液
を充填して上記と同様の方法で中空高温超電導体を作製
できることが確認された。高温超電導前駆体の組成は、
金属容器の種類、厚さや熱処理条件等によって種々の比
率に変化させることができる。
2 Ｏ3 ：ＰｂＯ：ＳｒＯ：ＣａＯ：ＣｕＯ＝０．８：
０．４：２：２：３のモル比とした場合には、Ｂｉ2 Ｓ
ｒ2 Ｃａ2 Ｃｕ3 Ｏx 超電導結晶が生成し、臨界温度が
約１０５Ｋとなり、外部磁界ゼロにおける７７Ｋでの臨
界電流密度は約１２０Ａ／cm 2 であった。原料組成は、
必ずしも上記のような比率に設定する必要はなく、例え
ば銅を含まない、Ｂｉ2 Ｏ3 −ＳｒＯ−ＣａＯ系の融液
を充填して上記と同様の方法で中空高温超電導体を作製
できることが確認された。高温超電導前駆体の組成は、
金属容器の種類、厚さや熱処理条件等によって種々の比
率に変化させることができる。
【００１０】更に、市販の特級試薬（酸化物、炭酸塩、
硝酸塩、水酸化物等、例えばＹ2 Ｏ 3 、ＢａＣＯ3 、Ｃ
ｕＯ等）の粉末を用いて酸化物比でＹ2 Ｏ3 ：ＢａＯ：
ＣｕＯ＝１：４：６のモル比になるように秤量し、これ
らを混合したあと白金製のるつぼに入れ、１２００℃〜
１５００℃に保持した電気炉で加熱して融液化した。こ
の融液に、前記と同様に、図１の斜視図に示すような軸
心部に中空部１Ａが形成された内径２ｍｍ、肉厚０．４
ｍｍ、長さ１ｍの室温の銅パイプ１の一端を挿入し、反
対側の末端から減圧して融液を管内に吸引したあと室温
まで放冷した。その結果、図２のような銅パイプ１の中
空部１Ａに固形の融液固化物２が充填された複合物が得
られた。次に、これを７００℃〜８８０℃で酸素ガスを
流しながら加熱し、その温度で２４時間保持したあと自
然放冷した。このようにして製作されたパイプ状の高温
超電導体の断面は、前記図３とほぼ同様の形状であっ
た。中空高温超電導体３の内壁部は、銅成分に富む相か
らなっており、その外部にＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏx 超電導結
晶が生成していた。従って、前記同様に、液体窒素を中
空部に通流した場合に、冷却効果が良くなるとともに、
機械的強度が高いという特長がある。この複合線材状の
中空高温超電導体３の超電導特性を測定したところ、電
気抵抗ゼロを示す臨界温度は約８８Ｋ（ケルビン）、外
部磁界ゼロにおける７７Ｋでの臨界電流密度は約１２０
Ａ／cm2 であった。
硝酸塩、水酸化物等、例えばＹ2 Ｏ 3 、ＢａＣＯ3 、Ｃ
ｕＯ等）の粉末を用いて酸化物比でＹ2 Ｏ3 ：ＢａＯ：
ＣｕＯ＝１：４：６のモル比になるように秤量し、これ
らを混合したあと白金製のるつぼに入れ、１２００℃〜
１５００℃に保持した電気炉で加熱して融液化した。こ
の融液に、前記と同様に、図１の斜視図に示すような軸
心部に中空部１Ａが形成された内径２ｍｍ、肉厚０．４
ｍｍ、長さ１ｍの室温の銅パイプ１の一端を挿入し、反
対側の末端から減圧して融液を管内に吸引したあと室温
まで放冷した。その結果、図２のような銅パイプ１の中
空部１Ａに固形の融液固化物２が充填された複合物が得
られた。次に、これを７００℃〜８８０℃で酸素ガスを
流しながら加熱し、その温度で２４時間保持したあと自
然放冷した。このようにして製作されたパイプ状の高温
超電導体の断面は、前記図３とほぼ同様の形状であっ
た。中空高温超電導体３の内壁部は、銅成分に富む相か
らなっており、その外部にＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏx 超電導結
晶が生成していた。従って、前記同様に、液体窒素を中
空部に通流した場合に、冷却効果が良くなるとともに、
機械的強度が高いという特長がある。この複合線材状の
中空高温超電導体３の超電導特性を測定したところ、電
気抵抗ゼロを示す臨界温度は約８８Ｋ（ケルビン）、外
部磁界ゼロにおける７７Ｋでの臨界電流密度は約１２０
Ａ／cm2 であった。
【００１１】充填される融液固化物は、金属パイプ内に
完全に充填されている必要はなく、例えば、金属パイプ
の内壁にコ−ティングされた形状のものでも前記図３の
ような中空高温超電導体３が得られた。最適熱処理時間
は、原料組成、雰囲気によって変化したが、おおよそ数
時間から数百時間の範囲であった。
完全に充填されている必要はなく、例えば、金属パイプ
の内壁にコ−ティングされた形状のものでも前記図３の
ような中空高温超電導体３が得られた。最適熱処理時間
は、原料組成、雰囲気によって変化したが、おおよそ数
時間から数百時間の範囲であった。
【００１２】上記中空高温超電導体３は、中空部３Ａに
液体窒素を通すことにより、この中空高温超電導体３を
内部から直接冷却できるので、クエンチによる局部的発
熱が全体に及んで同高温超電導体３の超電導状態が破壊
されるのを、再冷却により防止することができる。
液体窒素を通すことにより、この中空高温超電導体３を
内部から直接冷却できるので、クエンチによる局部的発
熱が全体に及んで同高温超電導体３の超電導状態が破壊
されるのを、再冷却により防止することができる。
【００１３】図４は、コイル状に形成された高温超電導
体４であり、その製造方法は基本的に前述の中空高温超
電導体３と同じである。従って、基体となる銅パイプは
予めコイル状に形成したうえ、前記同様に溶融された溶
融体をコイル状の銅パイプの中空部に流し込み、冷却
後、前記同様の熱処理をすることにより、コイル状の高
温超電導体４が形成される。
体４であり、その製造方法は基本的に前述の中空高温超
電導体３と同じである。従って、基体となる銅パイプは
予めコイル状に形成したうえ、前記同様に溶融された溶
融体をコイル状の銅パイプの中空部に流し込み、冷却
後、前記同様の熱処理をすることにより、コイル状の高
温超電導体４が形成される。
【００１４】図５は、前記直線状に形成された複数の中
空高温超電導体３を接続材５を用いて接続することによ
り、超電導母線を構成した断面図である。複数の中空高
温超電導体３を超電導母線として機能させるためには、
図５に示すように中空高温超電導体３を管体６に入れ、
要所に支持材７を配置して同高温超電導体３を支持する
とともに、管体６の内部に液体窒素Ｎを満たして同高温
超電導体３を冷却するように構成されている。
空高温超電導体３を接続材５を用いて接続することによ
り、超電導母線を構成した断面図である。複数の中空高
温超電導体３を超電導母線として機能させるためには、
図５に示すように中空高温超電導体３を管体６に入れ、
要所に支持材７を配置して同高温超電導体３を支持する
とともに、管体６の内部に液体窒素Ｎを満たして同高温
超電導体３を冷却するように構成されている。
【００１５】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、中空高温
超電導体は中空内壁部が金属成分に富む超電導結晶体で
形成されるため、液体窒素が中空部に通流されたときの
冷却効果が高く、且つ機械的強度も高い。また、加熱に
より得られたセラミック高温超電導前駆体の融解物を所
望の形状の金属容器に充填したあと、冷却し、更にその
充填物と一体となった前記金属容器を加熱処理して同金
属容器の金属を酸化させるとともに、前記充填物との反
応を利用して同金属容器外面に超電導体を形成させるこ
とにより、前記充填物の充填部を中空化することができ
るため、任意形状の中空高温超電導体を容易に製造する
ことができるという効果がある。
超電導体は中空内壁部が金属成分に富む超電導結晶体で
形成されるため、液体窒素が中空部に通流されたときの
冷却効果が高く、且つ機械的強度も高い。また、加熱に
より得られたセラミック高温超電導前駆体の融解物を所
望の形状の金属容器に充填したあと、冷却し、更にその
充填物と一体となった前記金属容器を加熱処理して同金
属容器の金属を酸化させるとともに、前記充填物との反
応を利用して同金属容器外面に超電導体を形成させるこ
とにより、前記充填物の充填部を中空化することができ
るため、任意形状の中空高温超電導体を容易に製造する
ことができるという効果がある。
【図１】基体となる銅パイプの斜視図である。
【図２】銅パイプの中空部に充填物が充填された状態を
示した斜視図である。
示した斜視図である。
【図３】中空高温超電導体の断面図である。
【図４】コイル形状の中空高温超電導体の斜視図であ
る。
る。
【図５】超電導母線の断面図である。
１ 銅パイプ １Ａ 中空部 ２ 融液固化物 ３ 中空高温超電導体 ４ コイル状の高温超電導体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 光一 愛知県海部郡蟹江町大字蟹江新田字与太郎 124の５ (72)発明者 犬飼 英吉 愛知県名古屋市緑区鳴子町５丁目１番地の 12
Claims (5)
- 【請求項１】 中空内壁部は金属成分に富む超電導結晶
体で形成されるとともに外周部は金属成分の少ない超電
導体で形成されたことを特徴とする中空高温超電導体。 - 【請求項２】 加熱により得られたセラミック高温超電
導前駆体の融解物を所望の形状の金属容器に充填したあ
と、冷却し、更にその充填物と一体となった前記金属容
器を加熱処理して同金属容器の金属を酸化させるととも
に、前記充填物との反応を利用して同金属容器外面に超
電導体を形成させることにより、前記充填物の充填部を
中空化することを特徴とする中空高温超電導体の製造方
法。 - 【請求項３】 金属容器は、銅、あるいは銅を含む合金
から成ることを特徴とする請求項２の中空高温超電導体
の製造方法。 - 【請求項４】 セラミック高温超電導前駆体の融解物
は、少なくともビスマス、ストロンチウム、カルシウ
ム、酸素を用いたことを特徴とする請求項２の中空高温
超電導体の製造方法。 - 【請求項５】 セラミック高温超電導前駆体の融解物
は、少なくともバリウム、イットリウム、酸素を用いた
ことを特徴とする請求項２の中空高温超電導体の製造方
法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5243016A JP2935794B2 (ja) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | 中空高温超電導体及びその製造方法 |
| US08/314,505 US5583094A (en) | 1993-09-29 | 1994-09-28 | "Method for preparing hollow oxide superconductors" |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5243016A JP2935794B2 (ja) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | 中空高温超電導体及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0799013A true JPH0799013A (ja) | 1995-04-11 |
| JP2935794B2 JP2935794B2 (ja) | 1999-08-16 |
Family
ID=17097629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5243016A Expired - Lifetime JP2935794B2 (ja) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | 中空高温超電導体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2935794B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111613383A (zh) * | 2020-06-16 | 2020-09-01 | 深圳供电局有限公司 | 一种提高热稳定性的高温超导带材 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63248020A (ja) * | 1987-04-01 | 1988-10-14 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 超電導セラミツク材料の作製方法 |
| JPH04201303A (ja) * | 1990-11-30 | 1992-07-22 | Fujitsu Ltd | セラミック製中空管の製造方法 |
-
1993
- 1993-09-29 JP JP5243016A patent/JP2935794B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63248020A (ja) * | 1987-04-01 | 1988-10-14 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 超電導セラミツク材料の作製方法 |
| JPH04201303A (ja) * | 1990-11-30 | 1992-07-22 | Fujitsu Ltd | セラミック製中空管の製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
| CN111613383A (zh) * | 2020-06-16 | 2020-09-01 | 深圳供电局有限公司 | 一种提高热稳定性的高温超导带材 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2935794B2 (ja) | 1999-08-16 |
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