JPH06196241A

JPH06196241A - 超電導線の接続方法および接続部を有する超電導線

Info

Publication number: JPH06196241A
Application number: JP34687992A
Authority: JP
Inventors: Toshishige Nagahiro; 利成長廣
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-12-25
Filing date: 1992-12-25
Publication date: 1994-07-15
Anticipated expiration: 2014-06-07
Also published as: JP2902239B2

Abstract

(57)【要約】【目的】この発明は、接続部の臨界電流を線材の臨界
電流に近付け、低抵抗で、安定した高信頼性で接続でき
る超電導線の接続方法および超電導線を得ることを目的
とする。【構成】前処理工程(110)では、超電導線の接続部の
安定化材を除去した後、安定化材が除去された接続部を
フッ酸溶液により洗浄する。ついで、中間処理工程(11
1)では、安定化材料が除去された複数の超電導線の露出
したフィラメントを解し（整線化工程）、整線化された
フィラメントを一括してツイストする（撚線化工程）。
さらに、後処理工程(112)では、一括撚線化されたフィ
ラメントをスリーブ内に挿入しダイスによりスリーブと
ともにフィラメントを押圧して接続する。その後、接続
部の根元を固定し、接続部の絶縁処理を施している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば超電導マグネ
ット等のコイルに使用される超電導線の接続方法および
接続部を有する超電導線に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、超電導マグネット等のコイルのよ
うに大電流を流すことが要求されるものには、超電導線
が採用されるようになってきているが、この超電導線の
長さには限界があり、また効率のよいマグネットにする
ために異なった線サイズの超電導線を用いることがあり
（一般にグレーディングと呼ばれている）、このため所
定長さのいろいろな種類の超電導線を接続して使用する
必要がある。さらに、例えば磁気共鳴画像診断装置（Ｍ
ＲＩ）用のマグネットでは、長期間（数年間）に渡って
電流の減衰のほとんどないことが必要不可欠の条件とし
て要求される。このような場合の超電導線の接続部に
は、長期間に渡って低抵抗で、なおかつ臨界電流の高い
信頼性のある接続部を提供する必要がある。

【０００３】図２４の（ａ）、（ｂ）はそれぞれ一般的
な超電導線の構造を示す斜視図および断面図であり、図
において１は超電導線、２は安定化材であり、この安定
化材２には一般に銅材がよく用いられている。３は安定
化材２内に封入されている多数本のフィラメントであ
り、このフィラメント３には超電導材、例えばＮｂＴｉ
が用いられている。ここで、安定化材２は、フィラメン
ト３を電気的、熱的に安定化させるために用いられる。
また、高磁場で使用可能とする超電導線１では、製造工
程での熱処理条件が厳しくなり、熱処理工程における安
定化材２のＣｕとフィラメント３のＮｂＴｉとの化合物
の生成を防止するために、安定化材２内に封入されるフ
ィラメント３のそれぞれをＮｂ箔等で被覆して構成して
いるものもある。

【０００４】このように構成された超電導線１は、臨界
温度以下に冷却されることにより、超電導材からなるフ
ィラメント３の電気抵抗が零となる。この時、超電導線
１に電流を流すと、電流はフィラメント３を流れること
になる。そこで、超電導線１同士を接続する場合には、
接続されるフィラメント３同士の接触抵抗を極めて小さ
くすることが要求される。

【０００５】従来、超電導線１の接続は、図２５に示す
ように、接続される超電導線１の接続部の安定化材２を
除去し、フィラメント３を露出させ（前処理工程１０
０）、露出されたフィラメント３をほぼ均等、複数に分
束し、両超電導線１の分束を互いに重ねて束ねて撚り合
わせるか、両超電導線１の分束を編み合わせ（中間処理
工程１０１）、ついでこのように処理されたフィラメン
ト３をスリーブに挿入し、スリーブを介してフィラメン
ト３を押圧して両超電導線１のフィラメント３同士を圧
着し（接続工程１０２）、さらに接続部の根元および先
端を半田付けして固定し、その後接続部の絶縁処理を施
して（後処理工程１０３）、行われていた。

【０００６】ここで、超電導線１の上記接続方法の各工
程について説明する。前処理工程１００は、大気雰囲気
中でつぎのように実施されている。まず、図２６に示す
ように、接続される超電導線１を例えば硝酸溶液４中に
浸漬し、安定化材２を溶解除去し、接続部のフィラメン
ト３を露出させる。その後、超電導線１に付着している
硝酸溶液４を水洗し、自然乾燥させる。

【０００７】ついで、中間処置工程１０１は、大気雰囲
気中でつぎのように実施されている。まず、例えば特開
昭６２ー７１１７８号公報に記載された図２７の（ａ）
に示すように、接続される超電導線１のフィラメント３
を均等に２つのフィラメント束３ａ，３ｂに分束し、両
超電導線１のフィラメント束３ａ，３ｂを互いに重ねて
束ね、ついで、図２７の（ｂ）に示すように、束ねられ
たフィラメント束３ａ，３ｂを撚り合わせて（ツイス
ト）、接続される超電導線１同士を成形する。

【０００８】さらに、接続工程１０２は、大気雰囲気中
でつぎのように実施されている。まず、図２７の（ｃ）
に示すように、フィラメント束３ａ，３ｂが撚り合わさ
れた超電導線１をフィラメント３を含めて安定化材２の
端部まで環状のスリーブ５内に挿入し、ついでスリーブ
５を押圧して、図２７の（ｄ）に示すように、両超電導
線１のフィラメント３同士を圧着接続する。その後、接
続部の根元部（スリーブ５と安定化材２）を半田付け
し、場合によっては先端部をも半田付けし、絶縁処理を
施している。

【０００９】ここで、従来の圧着方向について説明す
る。図２８の（ａ），（ｂ）はそれぞれ従来の圧着方法
の一例を示す側面図およびその接続部の断面図であり、
この圧着方法は、平坦なダイス６ａによりフィラメント
３が挿入されたスリーブ５を押圧するものである。得ら
れた接続部は、スリーブ５の径方向では、スリーブ５の
境界７が現れ、その端部ではフィラメント３が少なく分
布し、一方中央部では、フィラメント３が多く分布して
いる。その結果、端部ではフィラメント３間の接触割合
が少なく、中央部ではフィラメント３がよく接触してい
る反面個々のフィラメント３の変形具合が大きく、最悪
の場合には断線することになる。また、予めフィラメン
ト３をツイストしてスリーブ５に挿入しているため、径
方向の端部および中央部のフィラメント３の接続部の長
さ方向に対する変形が、接続部の長さ方向のどの断面位
置でも連続して一様に変化せず、部分的に大きく変形し
たり、変形しなかったりしている。

【００１０】その結果、接続部の個々のフィラメント３
の変形具合や接触具合が径方向および長さ方向で不均一
となり、超電導マグネットのコイルに使用した際には、
電圧の変動および接続部の臨界電流の変動を招くことに
なる。

【００１１】その改善策として、図２９に示すように、
凹形のダイス６ｂによる圧着方法がある。この圧着方法
によれば、ダイス６ｂによりスリーブ５を押圧すると、
押圧方向と直角方向にスリーブ５が変形しようとする
が、スリーブ５の直角方向の変形がダイス６ｂの凹形に
より緩和され、図３０に示すように、平坦なダイス６ａ
による圧着に比べて個々のフィラメント３の接触や変形
具合が比較的均一な接続部が得られる。しかしながら、
図２９に示すダイス６ｂでは、押圧方向と直角方向のス
リーブ５の変形を強制的に押し止めるダイス形状となっ
ていないので、径方向の端部にスリーブ５の境界７が現
れず、間隙８が生じてしまっている。

【００１２】このようにして接続された超電導線１の接
続部を後処理工程１０３を施した後で超電導線１の臨界
温度以下の極低温液体中に浸漬し、磁場０Ｔ（テスラ）
の雰囲気で接続部に一定上昇率で電流を通電し、接続部
に生じる電圧をモニタした結果を、図３１および図３２
に示す。図３１は通電電流をstep by stepで上昇させた
場合であり、図３２は通電電流を連続上昇通電させた場
合であり、図において縦軸に通電電流および検出電圧、
横軸に時間（チャートの送り方向）をとり、１０は通電
電流波形、１１は検出電圧波形をあわらしている。

【００１３】図３１では、通電電流を徐々にホールドし
つつ上昇させていくと、１１ａの所から検出電圧波形１
１にクエンチ検出電圧が現れ始め、さらに通電電流を上
昇させホールドさせると、ホールド中に検出電圧波形１
１の検出電圧が１１ｂの所でドロップしたり、１１ｃの
所で負の電圧変動が現れる等の異常現象が見られる。さ
らに詳細に説明すれば、通電電流１０を徐々に上昇させ
ていくと、検出電圧波形１１は、１１ａにいたるまでは
通電電流が０Ａの時の検出電圧波形に復帰するが、１１
ａ以降は通電電流を上昇させていくと、初期状態（通電
電流が０Ａの時の検出電圧波形）には復帰しない。この
ような状態では、接続部に電流は流せるものの、電圧が
発生した分だけ、微小な抵抗が発生していることを意味
している。このような状況で長期間運転すると、電流の
減衰を招き、ＭＲＩのようなマグネットでは製品の基本
仕様を満たすことができない。なお、検出電圧波形１１
における１１ｄは、通電電流を上昇し始めた初期に発生
するもので、これは接続部のＬ・ｄｉ／ｄｔによるもの
で、接続部の構造、上昇スピード、測定系のバラツキ等
によって測定毎に多少異なる。

【００１４】また、図３２では、通電電流を一定上昇率
で連続的に上昇させていくと、検出電圧波形１１にはク
エンチ検出電圧が１１ｅの所から正側にノイズ的に繰り
返し発生する異常現象が見られ（微小クエンチとい
う）、さらに通電電流を上昇させていくと、１１ｆの所
でクエンチ検出電圧が大きく発生し、通電電流がゼロの
時の検出電流波形に戻らない現象に至る（完全クエンチ
という）。

【００１５】このような微小クエンチやホールド中の電
圧変動等の異常現象は、個々のフィラメント３の変形具
合や接触具合の不均一、さらには、間隙８の部分のフィ
ラメント３が完全に固定できておらず、わずかに抵抗が
発生したりあるいは動いたりしてしまうことに起因する
ものと考えられる。そして、例えばＭＲＩのようなマグ
ネットには、このような異常現象の生じる電流値をでき
るだけ高い値にすることが望ましく、その結果、信頼性
の高い製品を提供できる。

【００１６】さらに、図２８および図２９に示したダイ
ス６ａ，６ｂでは、押圧する力が大きくなるほど、スリ
ーブ５は径方向から軸方向へと伸びが大きくなり、フィ
ラメント３を伸ばすことになり、最悪の場合には、フィ
ラメント３を断線させることになる。その結果、フィラ
メント３の本数、径等に応じて押圧を制御する必要があ
り、接続作業が困難となる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】従来の超電導線は以上
のように接続されているので、下記に記載されるような
不具合を生じ、接続部を低抵抗にすることができず、接
続部の臨界電流を線材の臨界電流に近付けることができ
ず、かつ、信頼性をもって安定して接続できないという
課題があった。

【００１８】まず、前処理工程１００において、安定化
材２を硝酸溶液４により溶解除去し、水洗し、乾燥して
いるので、超電導線１を製造する際の熱処理により安定
化材２とフィラメント３とが化合してフィラメント３表
面に形成されたＣｕＴｉ等の生成物は硝酸容積４により
溶解されず、またＣｕＴｉ等の生成物の生成を防止する
ためにフィラメント３をＮｂ箔で被覆してなる超電導線
１の場合には、硝酸溶液４によりＮｂ箔は溶解されず、
ＣｕＴｉ等の生成物やＮｂ箔が残留した状態で仕上がる
ことになり、フィラメント３表面のＣｕＴｉ等の生成物
やＮｂ箔が超電導線１の接続部の超電導状態を阻害して
しまい、接続部が低抵抗で、かつ、安定した臨界電流が
得られにくくなる。

【００１９】また、前処理工程１００、中間処理工程１
０１および接続工程１０２の各工程が大気雰囲気中で実
施されているので、前処理工程１００では硝酸溶液４に
より、中間処理工程１０１および接続工程１０２では大
気中の酸素により、フィラメント３表面が酸化されてし
まい、フィラメント３表面に生成された酸化物が超電導
線１の接続部の超電導状態を阻害してしまい、接続部が
低抵抗で、かつ、安定した臨界電流が得られにくくな
る。

【００２０】また、中間処理工程１０１において、接続
される超電導線１のフィラメント３を均等に２つのフィ
ラメント束３ａ，３ｂに分束し、両超電導線１のフィラ
メント束３ａ，３ｂを互いに重ねて束ね、撚り合わせる
か、両超電導線１の分束を編み合わせるかして超電導線
１のフィラメント３を成形しているので、フィラメント
３を分束してツイストしたり、編み合わせたりする際に
フィラメント３を傷つけたり、断線したりするととも
に、作業性が低下し、また、フィラメント３の交差部が
多数箇所に発生して、均一なツイストが得られず、圧着
時にフィラメント３の断線が発生し、さらにフィラメン
ト３の絡み合いがあり、フィラメント３同士の接触確率
が低下してしまう。

【００２１】また、接続される超電導線１のフィラメン
ト３同士をツイストして撚線化された超電導線１の接続
部をスリーブ５内に挿入して圧着しているので、接続さ
れる超電導線１の種類、組み合わせによって、スリーブ
５の中空断面積に対する接続される超電導線１のフィラ
メント３の総断面積の割合が変動してしまい、その都度
圧着条件を設定する必要があり、接続作業性が低下して
しまう。さらに、接続作業毎に圧着因子、例えばフィラ
メント３に作用する面圧を等しくすることが困難とな
り、接続信頼性が低下してしまう。

【００２２】また、接続される超電導線１のフィラメン
ト３同士をツイストして撚線化された超電導線１を安定
化材２の端部までスリーブ５内に挿入して圧着している
ので、接続部の径方向の断面における接続部の構成要素
および該構成要素の各断面積が、接続部の長さ方向で一
様でなく、つまりスリーブ５の入口付近では、スリーブ
５、安定化材２およびフィラメント３を構成要素とし、
スリーブ５の入口付近以外では、スリーブ５とフィラメ
ント３を構成要素としており、スリーブ５を押圧した際
には、接続部の長さ方向における構成要素の各断面積が
異なり、その結果フィラメント３に作用する面圧が接続
部の長さ方向で異なってしまい、接続信頼性が低下して
しまう。

【００２３】また、接続工程１０２の圧着工程におい
て、ダイス形状が平坦あるいは凹形のダイス６ａ，６ｂ
を用いているので、接続部の個々のフィラメント３の変
形具合や接触具合が不均一となったり、径方向の端部に
間隙８が生じ、超電導マグネットのコイルに使用した場
合に、微小クエンチや電圧変動を招いてしまう。

【００２４】さらに、接続工程１０２においては、接続
部の構成要素等の要因が変わる都度、試行錯誤的にサン
プル評価を繰り返し行い、接続条件を決定しており、接
続条件が確率されていない。

【００２５】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、接続部が低抵抗で、臨界電流を
線材の臨界電流に近付けることができ、かつ、信頼性を
もって安定して接続できる超電導線の接続方法および接
続部を有する超電導線を得ることを目的とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る超電導線の接続方法は、超電導線の接続部の安定化材
を除去する前処理工程と、安定化材が除去された複数の
超電導線の露出したフィラメントを成形する中間処理工
程と、複数の超電導線のフィラメント同士を接続する接
続工程とを備えた超電導線の接続方法において、前処理
工程は、超電導線の接続部の安定化材を除去した後、安
定化材が除去された接続部をフッ酸溶液により洗浄する
洗浄工程を有するものである。

【００２７】また、この発明の請求項２に係る超電導線
の接続方法は、超電導線の接続部の安定化材を除去する
前処理工程と、安定化材が除去された複数の超電導線の
露出したフィラメントを成形する中間処理工程と、複数
の超電導線のフィラメント同士を接続する接続工程とを
備えた超電導線の接続方法において、前処理工程、中間
処理工程および接続工程を、還元性ガスと不活性ガスと
の混合雰囲気中で実施するものである。

【００２８】また、この発明の請求項３に係る超電導線
の接続方法は、超電導線の接続部の安定化材を除去する
前処理工程と、安定化材が除去された複数の超電導線の
露出したフィラメントを成形する中間処理工程と、複数
の超電導線のフィラメントをスリーブ内に挿入しダイス
によりスリーブとともにフィラメントを押圧して接続す
る接続工程とを備えた超電導線の接続方法において、中
間処理工程は、安定化材が除去された複数の超電導線の
露出したフィラメントを解す整線化工程と、整線化され
たフィラメントを一括してツイストする撚線化工程とを
有するものである。

【００２９】また、この発明の請求項４に係る超電導線
の接続方法は、超電導線の接続部の安定化材を除去する
前処理工程と、安定化材が除去された複数の超電導線の
露出したフィラメントを成形する中間処理工程と、複数
の超電導線のフィラメントをスリーブ内に挿入しダイス
によりスリーブとともにフィラメントを押圧して接続す
る接続工程とを備えた超電導線の接続方法において、中
間処理工程は、複数の超電導線の露出したフィラメント
を解す整線化工程と、整線化されたフィラメントに超電
導材からなる添線を付加する添線付加工程と、添線を付
加されたフィラメントをツイストする撚線化工程とを有
するものである。

【００３０】また、この発明の請求項５に係る超電導線
の接続方法は、超電導線の接続部の安定化材を除去する
前処理工程と、安定化材が除去された複数の超電導線の
露出したフィラメントを成形する中間処理工程と、複数
の超電導線のフィラメントをスリーブ内に挿入しダイス
によりスリーブとともにフィラメントを押圧して接続す
る接続工程とを備えた超電導線の接続方法において、中
間処理工程は、複数の超電導線の露出したフィラメント
を解す整線化工程と、整線化されたフィラメントに非超
電導材からなる添線を付加する添線付加工程と、添線を
付加されたフィラメントをツイストする撚線化工程とを
有するものである。

【００３１】また、この発明の請求項６に係る接続部を
有する超電導線は、複数の超電導線の安定化材を除去し
て露出されたフィラメント同士をスリーブ内に挿入し、
スリーブとともに押圧されて接続された接続部を有する
超電導線において、接続部の径方向の断面における接続
部の構成要素および構成要素の各断面積が、接続部の長
さ方向に一様であるものである。

【００３２】また、この発明の請求項７に係る超電導線
の接続方法は、超電導線の接続部の安定化材を除去する
前処理工程と、安定化材が除去された複数の超電導線の
露出したフィラメントを成形する中間処理工程と、複数
の超電導線の接続部の挿入物質をスリーブ内に挿入しダ
イスによりスリーブとともに挿入物質を押圧して接続す
る接続工程とを備えた超電導線の接続方法において、ダ
イスの押圧部に、スリーブを押圧する際のスリーブの伸
びをダイスの径方向に逃がすポケットと、ダイスの径方
向へのスリーブの広がりを絞るシボリ面とを形成したも
のである。

【００３３】また、この発明の請求項８に係る超電導線
の接続方法は、超電導線の接続部の安定化材を除去する
前処理工程と、安定化材が除去された複数の超電導線の
露出したフィラメントを成形する中間処理工程と、複数
の超電導線の接続部の挿入物質をスリーブ内に挿入しダ
イスによりスリーブとともに挿入物質を押圧して接続す
る接続工程とを備えた超電導線の接続方法において、接
続部の径方向断面における押圧前のスリーブの中空断面
積に対する押圧前のスリーブ内に挿入される挿入物質の
占積率を２０〜６０％としたものである。

【００３４】また、この発明の請求項９に係る超電導線
の接続方法は、超電導線の接続部の安定化材を除去する
前処理工程と、安定化材が除去された複数の超電導線の
露出したフィラメントを成形する中間処理工程と、複数
の超電導線の接続部の挿入物質をスリーブ内に挿入しダ
イスによりスリーブとともに挿入物質を押圧して接続す
る接続工程とを備えた超電導線の接続方法において、ダ
イスの押圧による加圧面圧を３０００〜６５００ｋｇ／
ｃｍ²としたものである。

【００３５】また、この発明の請求項１０に係る超電導
線の接続方法は、超電導線の接続部の安定化材を除去す
る前処理工程と、安定化材が除去された複数の超電導線
の露出したフィラメントを成形する中間処理工程と、複
数の超電導線の接続部の挿入物質をスリーブ内に挿入し
ダイスによりスリーブとともに挿入物質を押圧して接続
する接続工程とを備えた超電導線の接続方法において、
接続部の径方向断面における押圧前のスリーブの肉厚部
の断面積と押圧前のスリーブ内に挿入される挿入物質の
総断面積との和に対する押圧後の接続部の断面積の圧着
率を９０〜１００％としたものである。

【００３６】また、この発明の請求項１１に係る接続部
を有する超電導線は、複数の超電導線の安定化材を除去
して露出されたフィラメント同士をスリーブ内に挿入
し、スリーブとともに押圧されて接続された接続部を有
する超電導線において、接続部における接触抵抗比率を
１０％以下としたものである。

【００３７】また、この発明の請求項１２に係る接続部
を有する超電導線は、複数の超電導線の安定化材を除去
して露出されたフィラメント同士をスリーブ内に挿入
し、スリーブとともに押圧されて接続された接続部を有
する超電導線において、超電導線の安定化材とスリーブ
との間に安定化材に被覆されていないフィラメントが残
存しているものである。

【００３８】

【作用】この発明の請求項１においては、超電導線の接
続部の安定化材を除去した後に、安定化材が除去された
接続部をフッ酸溶液により洗浄しているので、熱処理工
程によりフィラメント表面に生成されるＣｕＴｉ等の合
金層や、熱処理工程によるＣｕＴｉ等の生成を防止する
ためにフィラメント表面に被覆されているＮｂ箔等が溶
解除去され、フィラメントを完全に露出できる。

【００３９】また、この発明の請求項２においては、前
処理工程、中間処理工程および接続工程を還元性ガスと
不活性ガスとの混合雰囲気中で実施しているので、前処
理工程、中間処理工程および接続工程の雰囲気中の酸素
量が低減され、該酸素によるフィラメント表面の酸化が
抑えられるとともに、前処理工程における硝酸溶液ある
いは各工程雰囲気中の残存酸素によりフィラメント表面
に生成される酸化膜は還元性ガスにより還元され、接続
時の超電導状態を阻害するフィラメント表面の酸化膜を
完全に除去できる。

【００４０】また、この発明の請求項３においては、整
線化工程により、安定化材が除去され露出したフィラメ
ントは解されて、さらに撚線化工程により、一括してツ
イストされているので、フィラメント同士は互いに平行
な状態で撚られ、フィラメントの接触確率が向上され、
フィラメント同士の交差部分が少なくなり、圧着による
フィラメント相互間の接触面積を拡大できるとともに、
加圧面圧の均一化が図られる。

【００４１】また、この発明の請求項４においては、添
線付加工程により、整線化されたフィラメントに超電導
材からなる添線を付加しているので、接続される超電導
線のフィラメントの本数、線径が変動しても、添線の付
加量によりスリーブの中空断面積に対する挿入材の割合
を所定範囲内に調整でき、スリーブ、ダイスの共通化が
でき、接続条件の確立がなされる。さらに、撚線化工程
により、一括してツイストしているので、添線とフィラ
メントとの接触面積が拡大される。

【００４２】また、この発明の請求項５においては、整
線化されたフィラメントに非超電導材からなる添線を付
加しているので、上記請求項５と同様に、スリーブ、ダ
イスの共通化が図られるとともに、接続部の熱放散性を
向上できる。

【００４３】また、この発明の請求項６においては、接
続部の径方向の断面における接続部の構成要素および構
成要素の各断面積を接続部の長さ方向に一様となるよう
にしているので、挿入物質に作用する面圧が接続部の長
さ方向で一様となり、均一な加圧となり、圧着条件と接
続部との特性が定量化でき、接続条件の確立がなされ
る。

【００４４】また、この発明の請求項７においては、ダ
イスの押圧部に、スリーブを押圧する際のスリーブの伸
びをダイスの径方向に逃がすポケットと、ダイスの径方
向へのスリーブの広がりを絞るシボリ面とを形成してい
るので、スリーブは押圧方向と直角方向に変形しようと
するが、シボリ面により押圧方向に絞られ、挿入物質の
接触具合や変形具合が均一化され、さらにスリーブの伸
びがポケットに逃がされ、径方向端部における間隙の発
生が抑えられ、挿入物質を完全に固定でき、微小クエン
チや電圧変動を抑制できる。

【００４５】また、この発明の請求項８においては、接
続部の径方向断面における押圧前のスリーブの中空断面
積に対する押圧前のスリーブ内に挿入される挿入物質を
含む挿入材の占積率を２０〜６０％としているので、挿
入物質に加えられる面圧が均一となり、個々の挿入物質
の変形量が均一となり、挿入物質同士の接触状態が良好
となる。また、スリーブへの挿入物質の挿入が容易とな
り、作業性が向上される。

【００４６】また、この発明の請求項９においては、ダ
イスの押圧による加圧面圧を３０００〜６５００Ｋｇ／
ｃｍ²としているので、個々の挿入物質の変形量が均一
となり、挿入物質同士の接触状態が良好となる。また、
スリーブの長手方向に変形が抑えられ、挿入物質の断線
の発生が抑えられる。

【００４７】また、この発明の請求項１０においては、
接続部の径方向断面における押圧前のスリーブの肉厚部
の断面積と押圧前のスリーブ内に挿入される挿入物質の
総断面積との和に対する押圧後の接続部の断面積の圧着
率を９０〜１００％としているので、個々の挿入物質の
変形量が均一となり、挿入物質同士の接触状態が良好と
なる。また、スリーブの長手方向に変形が抑えられ、挿
入物質の断線の発生が抑えられる。

【００４８】また、この発明の請求項１１においては、
接続部における接触抵抗比率を１０％以下としているの
で、接続部の接触抵抗比率は接続部の臨界電流の指標と
なり、この接触抵抗比率を常温で管理でき、極低温状態
での接続部の臨界電流を試験する必要がなくなる。

【００４９】また、この発明の請求項１２においては、
超電導線の安定化材とスリーブとの間に安定化材に被覆
されていないフィラメントが残存しているので、接続部
の臨界電流の指標となる接触抵抗比率を測定する際に、
該フィラメント部が高抵抗領域を構成し、接触抵抗比率
の測定精度が高められる。

【００５０】

【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。実施例１．この実施例１は、この発明の請求項１〜３に
係る一実施例である。図１はこの発明の実施例１を示す
超電導線の接続方法のフローであり、図において図２５
に示した従来の超電導線の接続方法と同一または相当部
分には同一符号を付し、その説明を省略する。

【００５１】まず、この実施例１による超電導線の接続
方法に用いられる接続装置２０について説明する。この
接続装置２０は、図２に示すように、超電導線１の安定
化材２を除去する第１の部屋２１と、安定化材２が除去
された超電導線１同士を接続する第２の部屋２２とから
構成されている。

【００５２】第１の部屋２１には、容器２３が設置さ
れ、この容器２３内に硝酸溶液４およびフッ酸溶液２５
を供給する第１の供給配管２４および水を供給する第２
の供給配管２６が配設され、さらに容器２３の下部から
硝酸溶液４、フッ酸溶液２５および水を排出する第１お
よび第２の排出配管２７、２８が配設されている。第１
および第２の供給配管２４、２６、さらに第１および第
２の排出配管２７、２８には、それぞれ注入バルブ２
９、３０、排出バルブ３１、３２が取り付けられてい
る。また、第１の部屋２１には、シール性を有し、超電
導線１を室内に導入する第１の開口部３３が設けられて
いる。

【００５３】一方、第２の部屋２２には、シール性を有
し、第１の部屋２１から安定化材２が除去された超電導
線１を導入する第２の開口部３４が設けられるととも
に、超電導線１を接続するダイス３５および加圧装置
（図示せず）が配設されている。また、第１および第２
の部屋２１、２２のそれぞれには、ガス供給配管３６が
接続されているとともに、ガス濃度を測定するセンサ３
７、３８が配設されている。このガス供給配管３６には
バルブ３９、４０が取り付けられている。さらに、第１
および第２の部屋２１、２２には、排気量の調節可能な
排気口４１を介して局所排気装置４２が設置されてい
る。なお、第１および第２の部屋２１、２２は、外部よ
り確認できるように透明な材料で構成されるとともに、
図示していないがシール性を有する手袋が配設され、作
業できるようになっている。

【００５４】つぎに、この実施例１による超電導線の接
続方法を工程順に説明する。前処理工程１１０では、ま
ず、バルブ３９、４０を開けてガス供給配管３６を介し
て第１および第２の部屋２１内に、還元性ガス、例えば
水素ガスと、不活性ガス、例えばアルゴンガスとを供給
し、局所排気装置４２を駆動して、第１および第２の部
屋２１、２２内を水素ガスとアルゴンガスとの混合雰囲
気とする。ついで、センサ３７、３８で第１および第２
の部屋２１、２２内のガス濃度（あるいは酸素濃度）が
基準値となったら、注入バルブ２９を開いて第１の供給
配管２４から容器２３内に硝酸溶液４を注入する。そこ
で、第１の開口部２３から超電導線１を導入し、図３に
示すように、超電導線１の接続部を硝酸溶液４中に浸漬
する。硝酸溶液４中に浸漬された超電導線１の接続部
は、図６の（ａ）に示すように、安定化材２が溶解除去
され、絡み合った状態でフィラメント３が露出してい
る。

【００５５】ついで、排出バルブ３１を開いて第１の排
出配管２７を介して容器２３内の硝酸溶液４を排出し、
排出バルブ３１を閉じ、その後注入バルブ２９を開いて
第１の供給配管２４から、図４に示すように、容器２３
内にフッ酸溶液２５を注入する。このフッ酸溶液２５に
より、安定化材２が除去されて露出したフィラメント３
表面に形成されたＣｕＴｉやＮｂ箔等が溶解除去され
る。その後、排出バルブ３１を開いて第１の排出配管２
７を介して容器２３内のフッ酸溶液２５を排出し、排出
バルブ３１を閉じ、さらに注入バルブ３０を開いて第２
の供給配管２６から、容器２３内に水を注入し、フィラ
メント３に付着しているフッ酸溶液２５を洗い流し、第
２の排出配管２８を介して容器２３内の水を排出バルブ
３２を開けて排出した後、フィラメント３を自然乾燥す
る。

【００５６】ついで、中間処理工程１１１では、まず、
乾燥された超電導線１を第２の開口部３４を通して第２
の部屋２２内に導入し、露出したフィラメント３の絡み
を櫛で解し、図６の（ｂ）に示すように、フィラメント
３同士が互いに平行な状態となるように整線化する。つ
いで、整線化された超電導線１のフィラメント３同士
を、図６の（ｃ）に示すように、一括してツイストし、
一括撚線化する。

【００５７】ついで、接続工程１１２では、まず、超電
導線１のフィラメント３が一括撚線化された接続部を、
図５に示すように、スリーブ４３内に挿入する。さら
に、ダイス３５によりスリーブ４３とともにフィラメン
ト３を押圧して、接続する超電導線１のフィラメント３
同士を圧着接続する。

【００５８】その後、圧着接続された超電導線１を接続
装置２０から取り出し、接続部の根元部（スリーブ４３
と安定化材２）を半田付けし、場合によってはその先端
部をも半田付けし、さらに絶縁処理を施す（後処理工程
１０３）。

【００５９】この実施例１によれば、前処理工程１１０
において安定化材２が除去されて露出したフィラメント
３をフッ酸溶液２５により洗浄しているので、例え超電
導線１の製造工程における熱処理によりＮｂＴｉ（フィ
ラメント３）のＴｉと安定化材２のＣｕとが化合してフ
ィラメント３表面にＣｕＴｉが形成されていても、ある
いは熱処理の際のＣｕＴｉの形成を防止するためにフィ
ラメント３表面にＮｂ箔等が被覆されていても、フッ酸
溶液２５により使用状態で超電導状態を阻害するＣｕＴ
ｉやＮｂ箔を溶解除去でき、接続部が低抵抗で、かつ、
接続部の臨界電流を線材の臨界電流に近付けることがで
きるとともに、信頼性をもって安定して超電導線１の接
続をすることができる。

【００６０】また、前処理工程１１０、中間処理工程１
１１および接続工程１１２を還元性ガスと不活性ガスと
の混合雰囲気中で行っているので、前処理工程１１０、
中間処理工程１１１および接続工程１１２の作業雰囲気
中の酸素量が極めて低減され、該酸素による露出したフ
ィラメント３表面の酸化が抑えられるとともに、前処理
工程における硝酸溶液４あるいは各工程雰囲気中の残存
酸素によりフィラメント３表面が酸化されても、フィラ
メント３表面に生成された酸化膜は還元性ガスにより還
元され、接続状態で超電導状態を阻害するフィラメント
３表面の酸化膜を除去でき、接続部が低抵抗で、かつ、
接続部の臨界電流を線材の臨界電流に近付けることがで
きるとともに、信頼性をもって安定して超電導線１の接
続をすることができる。

【００６１】また、中間処理工程１１１において露出し
たフィラメント３を櫛で解し、一括してツイストしてい
るので、フィラメント３同士は絡み合うことなく互いに
平行な状態で撚られ、フィラメント３同士の接触確率が
向上され、フィラメント３同士の交差部分が少なくな
る。その結果、圧着接続する際に、フィラメント３相互
間の接触面積を拡大できるとともに、加圧面圧の均一化
を図ることができる。

【００６２】なお、上記実施例１では、前処理工程１１
０において、硝酸溶液４により安定化材２を溶解除去し
た後、フッ酸溶液２５によりフィラメント３表面を洗浄
するものとしているが、硝酸溶液４とフッ酸溶液２５と
の混合溶液により安定化材２の除去とフィラメント３表
面の洗浄とを同時に行うものとしても、同様の効果を奏
する。

【００６３】また、上記実施例１では、前処理工程１１
０において、安定化材２を溶解除去する際に硝酸溶液４
を使用するものとしているが、硝酸溶液４に限らず、安
定化材２を溶解除去できるものであればよい。

【００６４】また、上記実施例１では、不活性ガスとし
てアルゴンガスを用いるものとしてしるが、不活性ガス
としては、フィラメント組織内に吸着されにくく、組織
のゼイ性化の恐れのないものであればよく、例えばヘリ
ウムガスでもよい。

【００６５】また、上記実施例１では、接続工程１１２
において接続部を圧着するものとして説明しているが、
圧着接続に限らず、スポット溶接、超音波溶接等を用い
ても、同様の効果を奏する。

【００６６】実施例２．この実施例２は、この発明の請
求項４に係る一実施例である。上記実施例１では、中間
処理工程１１１において、安定化材２が除去された複数
の超電導線１の露出したフィラメント３を解して整線化
し、整線化されたフィラメント３同士を一括してツイス
トして撚線化するものとしているが、この実施例２で
は、中間処理工程１１１において、安定化材２が除去さ
れた複数の超電導線１の露出したフィラメント３を解し
て整線化し、図７に示すように、超電導材、例えばＮｂ
Ｔｉからなる線状の添線５０を整線化されたフィラメン
ト３に一括付加し、その後フィラメント３と添線５０と
を一括してツイストして撚線化するものとしている。こ
こで、添線５０はフィラメント３と同様に整線化されて
いるとともに、接続部の長さ方向にわたってフィラメン
ト３に付加されている。

【００６７】つぎに、この実施例２による接続された超
電導線１の占積率と接触抵抗比率との関係を図８に示
す。なお、占積率は、押圧前のスリーブの中空断面積に
対する押圧前のスリーブ挿入物質（フィラメント３と添
線５０）の総断面積の割合を示し、接触抵抗比率は、接
触部の組み合わせで断面積の少ない方のフィラメントの
抵抗値に対する接続部の接触抵抗値の割合を示す。図８
の結果から、添線５０の付加により占積率を増加させる
と、接触抵抗比率が低下し、占積率が２０％を超えると
接触抵抗比率が約１０％に安定することがわかる。

【００６８】超電導線１を接続する場合には、接続され
る超電導線１の組み合わせにより、フィラメント３の径
や本数が変わり、フィラメント３の総断面積が変動する
ことになる。そこで、従来の接続方法では、その都度所
定の占積率となるような形状のスリーブを作製して、さ
らに該スリーブ形状に適応するダイスを作製して、接続
する必要があり、スリーブ、ダイスの共通化が図られ
ず、圧着条件を新たに設定することになる。

【００６９】しかしながら、この実施例２によれば、添
線５０を付加することにより、超電導線１の組み合わせ
が変わりフィラメント３の本数、線径等が変動しても、
スリーブ４３への挿入物質（フィラメント３と添線５
０）の総断面積を、その占積率が所定範囲内になるよう
に調整でき、スリーブ４３、ダイス３５の共通化が図ら
れるとともに、圧着条件を固定化できる。その結果、接
続作業が簡便となるとともに、例えば臨界電流等の特性
が安定して得られる超電導線１の接続条件を確立するこ
とができる。

【００７０】さらに、超電導材からなる添線５０を付加
し、フィラメント３と一括してツイストしているので、
フィラメント相互間の接触面積が拡大でき、接続部が低
抵抗で、かつ、接続部の臨界電流を線材の臨界電流に近
付けることができる。

【００７１】なお、上記実施例２では、添線５０をフィ
ラメント３に一括して付加するものとしているが、添線
５０の付加構造は一括付加に限らず、図９の（ａ）〜
（ｄ）に示すように、分散付加、外周付加、内周付加あ
るいは局所付加であっても、同様の効果を奏する。

【００７２】実施例３．この実施例３は、この発明の請
求項５に係る一実施例である。上記実施例２では、超電
導材からなる添線５０をフィラメント３に一括付加する
ものとしているが、この実施例３では、図１０に示すよ
うに、非超電導材、例えばＣｕからなる添線５１を一括
付加するものとしている。

【００７３】この実施例３によれば、添線５１を付加す
ることにより、超電導線１の組み合わせが変わりフィラ
メント３の本数、線径等が変動しても、スリーブ４３へ
の挿入物質（フィラメント３と添線５１）の断面積を、
例えばスリーブ４３の中空断面積に対する割合が所定範
囲内になるように調整でき、スリーブ４３、ダイス３５
の共通化が図られるとともに、圧着条件を固定化でき
る。その結果、接続作業が簡便となるとともに、例えば
臨界電流等の特性が安定して得られる超電導線１の接続
条件を確立することができる。

【００７４】さらに、非超電導材からなる添線５１を付
加し、フィラメント３と一括してツイストしているの
で、添線５１を介しての接続部の熱放散性が向上し、使
用状態での接続部の熱的な安定化が一層図られ、クエン
チした時の発生抵抗とフィラメントの溶断が抑制でき
る。

【００７５】なお、上記実施例３では、添線５１をフィ
ラメント３に一括付加するものとしているが、添線５１
の付加構造は一括付加に限らず、図１１に示すように、
添線５１を介してスリーブ４３に熱が伝導しやすいよう
フィラメント３の外周に付加しても、同様の効果を奏す
る。

【００７６】また、上記実施例２、３では、超電導材あ
るいは非超電導材からなる添線５０、５１を単独で付加
するものとしているが、両添線５０、５１を混ぜて付加
するものとしても、同様の効果を奏する。

【００７７】実施例４．この実施例４は、この発明の請
求項６に係る一実施例である。この実施例４では、図１
２に示すように、超電導線１の接続部の径方向の断面に
おける接続部の構成要素が、接続部の長さ方向にわたっ
てフィラメント３とスリーブ４３とから構成され、か
つ、その構成要素であるフィラメント３およびスリーブ
４３の径方向の各断面積が接続部の長さ方向にわたって
一様となるように構成している。

【００７８】ここで、スリーブ４３の入口側の端面内周
にテーパを設けると、占積率を増した挿入物質や、フィ
ラメント径の細い挿入物質の組み合わせの場合にも、こ
れらを傷つけたり、折り曲げたりすることなく挿入で
き、また押圧した場合に、接続部の根元およびその近傍
が過押圧されることがなく、接続部のスリーブ４３内の
部材の質、量の構成を全長にわたって等しくしやすくな
る。

【００７９】この実施例４によれば、接続される超電導
線１の接続部を、接続部の径方向の断面における接続部
の構成要素が、フィラメント３とスリーブ４３とから構
成され、接続部の長さ方向にわたって一様であり、か
つ、フィラメント３およびスリーブ４３の径方向の各断
面積が接続部の長さ方向にわたって一様となるように構
成しているので、押圧する際に、フィラメント３の占積
率およびフィラメント３に加わる面圧が接続部の長さ方
向で一様となり、フィラメント３の変形量を接続部の全
域にわたって一様とでき、つまりフィラメント３同士が
接続部の全域で均一に接触することができるため、低抵
抗で、かつ、接続部の押圧条件、例えば接続長さ、押圧
力、占積率等に依存した臨界電流を安定して得られる。

【００８０】なお、上記実施例４では、接続される両超
電導線１のフィラメント３のみをスリーブ４３に挿入す
るものとしているが、超電導材からなる添線５０、非超
電導材からなる添線５１を付加し、フィラメント３と添
線５０、５１とをスリーブ４３に挿入するものとして
も、同様の効果を奏する。

【００８１】実施例５．この実施例５は、この発明の請
求項７に係る一実施例である。図１３はこの発明の実施
例５を示す超電導線の接続方法における断面図であり、
図において５３はダイスであり、このダイス５３の押圧
部５３ａは、径方向断面形状が凹面状をなし、その凹面
外周近傍にシボリ面５３ｂを形成するとともに、径方向
にポケット５３ｃを形成している。５３ｄはダイス当た
り面、５３ｅはスリーブ当たり面である。ここで、押圧
部５３ａのスリーブ４３と接する面にはすべてわずかな
Ｒ加工が施されている。

【００８２】つぎに、この実施例５による超電導線の接
続方法について説明する。上記実施例１と同様に、前処
理工程１１０および中間処理工程１１１を行った後、接
続される超電導線１の撚線化されたフィラメント３同士
をスリーブ４３内に挿入する。ついで、ダイス５３によ
りダイス当たり面５３ｄが当たるまでスリーブ４３を介
してフィラメント３同士を押圧する。この時、スリーブ
４３は、まず押圧部５３ａの凹面部で押圧され、径方向
に逃げるように変形していく。そして、シボリ面５３ｂ
に沿って径方向の逃げを規制されながら、さらに径方向
に逃げるように変形し、スポット５３ｃ内に広がる。つ
いには、スリーブ当たり面５３ｅに当接し、スリーブ４
３の径方向の広がりが拘束される。この状態では、ダイ
ス５３の押圧部５３ａの空間内は、スリーブ４３で充填
されている。

【００８３】その後、ダイス５３からスリーブ４３を取
り外す際は、押圧部５３ａのスリーブ４３と接する面に
Ｒ加工が施されているので、簡単に取り外すことができ
る。得られた接続部は、図１４に示すように、その端部
にもフィラメント３がよく充填され、境界７も長く生じ
ている。

【００８４】この実施例５により接続された超電導線１
の接続部を、後処理工程１０３を施した後で超電導線１
の臨界温度以下の極低温液体中に浸漬し、磁場０Ｔの雰
囲気で接続部に一定上昇率で電流を流し、接続部に生じ
る電圧をモニタした結果を、図１５および図１６に示
す。図１５は通電電流をstep by stepで上昇させた場合
であり、図１６は通電電流を連続上昇通電させた場合で
ある。図１５および図１６に示す検出電圧波形１１に
は、従来の接続方法における図３１、図３２に示す検出
電圧波形１１に現れるような、検出電圧のドロップ、負
の電圧変動あるいは正側にノイズ的に発生する電圧変動
が現れていない。さらに、従来の接続方法では、微小ク
エンチの発生率が２．６％であったものが、この実施例
５では、クエンチの発生を０．２％以下に抑えることが
できた。

【００８５】ここで、通電電流１０と検出電圧１１との
関係を詳細に説明する。通電電流が０Ａ（１０₁）の
時、検出電圧は０μＶ（１１₁）であるが（但し、測定
系の精度等により微小に波打つ波形となっている。）、
通電電流を一定上昇スピードで通電させると（１
０₂）、検出電圧はわずかに＋側にふれた後一定電圧を
発生したままとなる。この時、初期的にわずかにふれる
のは、接続部のＬ・ｄｉ／ｄｔにより生じるもので、接
続部に抵抗の発生がない限り、この初期的にふれた電圧
巾は一定上昇スピードで通電中維持される。しかし、こ
こで接続部に微小な抵抗が発生していれば、この初期的
にふれた巾が徐々に大きくなり、発生電圧が上昇するこ
とになる。なお、初期的にふれる巾（発生電圧）は、接
続部の構造、上昇スピード、測定系のバラツキによって
測定毎に多少異なるが、連続した試験においてはあまり
大きく変化しない。

【００８６】つぎに、通電電流をホールド（１０₃）す
ると、Ｌ・ｄｉ／ｄｔにより生じた電圧はもとの位置
（１１₁）のライン上にもどる。この時、接続部に抵抗
が発生していると、１１₁のライン上よりも＋側に電圧
を発生した状態を維持することになる。これは、図３１
の１１ａでも解る。このように、通電電流をstep by st
epで上昇させても、通電電流をホールドした時には、常
に初期レベル（１１₁）まで電圧が復帰する。このよう
な状態にある時には、接続部には永久電流を減衰させる
ような抵抗の発生はなく、非常に低抵抗の接続がなされ
ていることがいえる。

【００８７】また、図１６は連続上昇した場合である
が、この場合も発生電圧は初期的にふれた巾をもって完
全クエンチにいたるまで電圧の増加や微小クエンチの現
象が見られない。

【００８８】この実施例５によれば、ダイス５３の押圧
部５３ａに設けられたシボリ面５３ｂにより、スリーブ
４３の径方向の逃げを規制し、ポケット５３ｃによりス
リーブ４３の伸びを径方向に逃がしているので、個々の
フィラメント３が均一に変形され、スリーブ４３とフィ
ラメント３との間が密着され、フィラメント３が完全に
固定でき、微小クエンチの発生を抑えることができると
ともに、スリーブ４３の長手方向の伸びを抑えて、フィ
ラメント３の断線の発生を抑制し、低抵抗で高い臨界電
流を得ることができる。

【００８９】なお、上記実施例５では、ダイス５３の押
圧部５３ａを、図１３に示すような形状としているが、
押圧部５３ａはシボリ面５３ｂおよびポケット５３ｃを
有する構成であればよく、例えば図１７の（ａ）、
（ｂ）に示すようなダイス５３であってもよい。

【００９０】また、上記実施例５では、ダイス５３を２
分割構造としているが、複数分割構造であってもよい。

【００９１】実施例６．この実施例６は、この発明の請
求項８に係る一実施例である。この実施例６では、接続
工程１１２において、接続部の径方向断面におけるスリ
ーブ４３の押圧前の中空断面積Ｓ₁に対するスリーブ４
３に挿入するフィラメント３あるいはフィラメント３と
添線５０（５１）との押圧前の総断面積Ｓ₂の割合を表
す占積率｛（Ｓ₂／Ｓ₁）×１００｝を２０〜６０％とす
るものである。

【００９２】ここで、超電導線１を、２種類の丸味ダイ
スを用い、接続長さを４０ｍｍ、３０ｍｍとし加圧面圧
力を一定にして接続し、その接続部を後処理工程１０３
を施した後で超電導線１の臨界温度以下の極低温液体中
に浸漬し、磁場０テスラの雰囲気における占積率と接続
部の臨界電流との関係を測定し、その結果を図１８に示
す。図中、第１のダイスを用い接続長さを４０ｍｍおよ
び３０ｍｍとして接続したものをＡ₁、Ａ₂で示し、第２
のダイスを用い接続長さを４０ｍｍ、３０ｍｍとして接
続したものをＡ₃、Ａ₄で示している。

【００９３】図１８から、ダイス形状が異なっても、接
続長さが異なっても、占積率が２０％近傍で臨界電流は
急峻に立ち上がる結果が得られた。また、接続長さはい
ずれのダイスでも長いものほど急峻な立ち上がりにな
る。しかし、接続長さをさらに長くすると実用性が低下
してしまうことになる。ここで、占積率が２０％未満の
領域では、スリーブ４３の中空部に対してフィラメント
３あるいはフィラメント３と添線５０（５１）とからな
る挿入物質の割合が少なすぎて、スリーブ４３を押圧し
た際にスリーブ４３を介して挿入物質に加えられる面圧
が不均一、不足気味となり、個々の挿入物質の変形量が
不均一となり、挿入物質同士の良好な接触が得られない
ことに起因すると考えられる。また、占積率が６０％を
超えると、スリーブ４３内への挿入物質の挿入が困難と
なり、作業性が低下してしまうことになる。したがっ
て、占積率を２０〜６０％として接続することが望まし
い。

【００９４】このようにこの実施例６によれば、占積率
を２０〜６０％として超電導線１のフィラメント３同士
を接続しているので、ダイス形状や接続長さ等によらず
接続部の臨界電流を高くできるとともに、接続作業性が
容易となる。さらに、押圧前の状態を数値化できるの
で、接続方法の管理が容易となる。

【００９５】なお、上記実施例６では、図１９の（ａ）
〜（ｉ）に示すような、種々の形状のスリーブ４３を用
いることができる。

【００９６】実施例７．この実施例７は、この発明の請
求項９に係る一実施例である。この実施例７では、接続
工程１１２において、ダイスの押圧による加圧面圧を３
０００〜６５００Ｋｇ／ｃｍ²に制御して圧着接続する
ものである。ここでは、ダイスの加圧力を押圧するスリ
ーブの受圧面積で除したものを加圧面圧と定義してい
る。

【００９７】ここで、ダイス形状、線材組み合わせ、接
続長さを変えて超電導線１を接続し、その接続部を後処
理工程１０３を施した後超電導線１の臨界温度以下の極
低温液体中に浸漬し、磁場０テスラの雰囲気における加
圧面圧と臨界電流との関係を測定し、その結果を図２０
に示す。図中、Ｂ₁は第１の線材組み合わせで４０ｍｍ
の接続長さとし図１３に示すダイス５３により圧着接続
した場合を示し、Ｂ₂は第２の線材組み合わせで４０ｍ
ｍの接続長さとし図１３に示すダイス５３により圧着接
続した場合を示し、Ｂ₃は第２の線材組み合わせで２０
ｍｍの接続長さとし図２８の（ａ）に示すダイス６ａに
より圧着接続した場合を示し、Ｂ₄は第２の線材組み合
わせで４０ｍｍの接続長さとし図２８の（ａ）に示すダ
イス６ａにより圧着接続した場合を示している。

【００９８】例えば、ＭＲＩの超電導マグネットに使用
される超電導線では、その運転電流は約２００Ａ前後で
あり、超電導線の接続部でも、同様の性能（約２００Ａ
以上）が必要となる。そして、接続部の安定性をさらに
増すには、その運転電流よりさらに高い接続部の臨界電
流を確保しておくことが望ましい。図２０から、接続長
さを長くすると、臨界電流の得られる加圧面圧の下限値
が下限側に移行し、図２８の（ａ）に示す平坦なダイス
６ａを用いても、加圧面圧が３０００Ｋｇ／ｃｍ²以上
であれば、２００Ａ以上の臨界電流が得られる結果が得
られている。この時、接続長さを長くし過ぎると実用性
が低下してしまうことになる。また、加圧面圧を上げ過
ぎると、スリーブ４３が長手方向に変形し、フィラメン
ト３の断線が多発してしまうことから、２００Ａ以上の
臨界電流を得るには、加圧面圧を６５００Ｋｇ／ｃｍ²
以下とする必要がある。

【００９９】このようにこの実施例７によれば、加圧面
圧を３０００〜６５００Ｋｇ／ｃｍ²として超電導線１
のフィラメント３同士を接続しているので、ダイス形
状、線材組み合わせあるいは接続長さによらず、接続部
の臨界電流を高くでき、加圧面圧を指標として圧着管理
することができる。

【０１００】実施例８．この実施例８は、この発明の請
求項１０に係る一実施例である。この実施例８では、接
続工程１１２において、圧着率を９０〜１００％として
圧着接続するものである。なお、接続部の径方向断面に
おいて、（押圧後の接続部の断面積）／｛（押圧前のス
リーブ肉厚部の断面積）＋（押圧前のスリーブ内に挿入
される挿入物質の総断面積）｝×１００を圧着率と定義
している。

【０１０１】ここで、加圧力を変えて超電導線１を接続
し、その接続部を後処理工程を施した後で超電導線１の
臨界温度以下の極低温液体中に浸漬し、磁場０テスラの
雰囲気における圧着率と接続部の臨界電流との関係を測
定し、その結果を図２１に示す。図中、Ｃ₁は１１．３
トンの加圧力で圧着接続した場合を示し、Ｃ₂は１４．
１トンの加圧力で圧着接続した場合を示し、Ｃ₃は１
５．６トンの加圧力で圧着接続した場合を示し、Ｃ₄は
１７．０トンの加圧力で圧着接続した場合を示してい
る。

【０１０２】図２１から、加圧力に拘わらず圧着率が大
きくなるにつれ、臨界電流が高くなる傾向があり、圧着
率が９０％を越えると２００Ａ以上の臨界電流が得られ
ることがわかる。このことは、圧着率を９０％未満とす
ると、フィラメントに加わる面圧が大きくなって変形量
が大きくなり、フィラメントの断線を発生させ、臨界電
流が低下するものと考えられ、高い臨界電流を安定して
得るためには、圧着率を９０％以上とすることが望まし
い。

【０１０３】このようにこの実施例８によれば、圧着率
を１００〜９０％として超電導線１のフィラメント３同
士を接続しているので、接続部の臨界電流を安定して高
くできるとともに、圧着率を指標として圧着管理するこ
とができる。

【０１０４】なお、上記実施例８では、圧着率を１００
〜９０％としているが、圧縮率または断面減少率を｛１
−（圧着率／１００）｝×１００と定義し、その値を０
〜１０％としても、同様の効果を奏する。

【０１０５】実施例９．この実施例９は、この発明の請
求項１１、１２に係る一実施例である。この実施例９で
は、超電導線１の接続部における接触抵抗比率を１０％
以下とするものである。なお、接続部の接触抵抗比率
は、｛（接続部の接触抵抗値）／（接触部の組み合わせ
で断面積の少ない方のフィラメントの抵抗値）｝×１０
０と定義している。

【０１０６】ここで、超電導線１の接続部における接触
抵抗比率の測定方法について説明する。まず、接続部を
有する超電導線１は、スリーブ４３と安定化材２との間
にフィラメント３の露出部を形成するように接続されて
いる。そこで、図２２の（ａ）に示すように、安定化材
２間に電圧タップを設け、超電導線１に定電流を流し
て、電圧タップ間に発生した電圧を計測する。ここで、
測定系の等価回路は、図２２の（ｂ）に示すように構成
され、Ｒ_F1、Ｒ_Cu1はそれぞれａの領域での超電導線１
のフィラメント３および安定化材２の抵抗値を表し、Ｒ
_F2はスリーブ４３と安定化材２との間のフィラメント３
の露出部のフィラメント３の抵抗値を表し、Ｒ_F3、Ｒ
_Cu3はそれぞれ接続部のフィラメント３およびスリーブ
４３の抵抗値を表し、Ｒは接続部の接触抵抗値を表して
いる。

【０１０７】電圧タップ間で計測された電圧値と超電導
線１に流す電流値とから測定系全体の抵抗値を算出す
る。ついで、電圧タップ間を構成する個々の物質の固有
抵抗から算出される個々の物質の抵抗値（Ｒ_F1、Ｒ_F2、
Ｒ_F3、Ｒ_Cu1、Ｒ_Cu3）をもとに、図２２の（ｂ）に示す
等価回路から、接触抵抗値Ｒを除く抵抗値を算出する。
したがって、両者の差から接触抵抗値Ｒが算出される。
その後、この接触抵抗値Ｒと線材のフィラメントの同一
長さの抵抗（接続部の組み合わせで断面積の少ない方の
フィラメント抵抗）との割合、つまり接触抵抗比率を算
出している。

【０１０８】ここで、ダイス形状を変えて、接続長さを
３０ｍｍとして２種類の接続部を圧着し、常温で各接続
部の接触抵抗比率を測定し、その後、後処理工程１０３
を施した後、さらに臨界温度以下に冷却して、磁場０テ
スラの雰囲気における各接続部に流れる臨界電流を測定
し、接触抵抗比率と臨界電流との関係を図２３に示す。
図中、Ｄ₁、Ｄ₂は２種類の接続部のそれぞれの接触抵抗
比率を示し、Ｄ₃はＤ₁の接触抵抗比率の接続部における
臨界電流を示し、Ｄ₄はＤ₂の接触抵抗比率の接続部にお
ける臨界電流を示している。

【０１０９】図２３から、ダイス形状によらず、接続部
の接触抵抗比率が１５％あたりで臨界電流が急峻に立ち
上がり、ほぼ１０％で２００Ａ以上の臨界電流が得られ
ることがわかる。その結果、接触抵抗比率が接続部に流
れる臨界電流の指標となる得ることがわかる。

【０１１０】上述したように常温で接続部の接続状態を
試験（接触抵抗比率を測定）した後、安定化材２、露出
したフィラメント３の領域およびスリーブ４３とを半田
付けして接続部の根元部の固定を行い、必要に応じて接
続部の先端部の固定を行い、絶縁処理を施すことにな
る。

【０１１１】この実施例９によれば、超電導線１の接続
部の接触抵抗比率を１０％以下としているので、接続状
態を試験するにあたり、接続部を臨界温度以下に冷却し
て臨界電流を測定することなく、常温での接触抵抗比率
を管理すればよく、試験費用を大幅に削減でき、試験時
間を短縮でき、特別な設備、技術、技能が不要となると
ともに、汎用性に富み、どこでも試験作業ができる。

【０１１２】また、超電導線１の接続部において、安定
化材２とスリーブ４３との間に露出したフィラメント３
を設けているので、露出したフィラメント３の領域が高
抵抗領域を形成し、接触抵抗比率の測定精度を高めるこ
とができ、接続状態の試験が信頼性よく実施できる。

【０１１３】また、上記実施例９では、超電導線を一方
向から重ね合わせて接続した場合について説明している
が、対向する超電導線を接続した場合にも、安定化材２
とスリーブ４３との間に露出したフィラメント３の高抵
抗領域を形成していれば、同様の効果を奏する。

【０１１４】

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るので、以下に記載されるような効果を奏する。

【０１１５】この発明の請求項１に係る超電導線の接続
方法は、超電導線の接続部の安定化材を除去する前処理
工程と、安定化材が除去された複数の超電導線の露出し
たフィラメントを成形する中間処理工程と、複数の超電
導線のフィラメント同士を接続する接続工程とを備えた
超電導線の接続方法において、前処理工程は、超電導線
の接続部の安定化材を除去した後、安定化材が除去され
た接続部をフッ酸溶液により洗浄する洗浄工程を有して
いるので、接続時の超電導状態を阻害する接続部のフィ
ラメント表面の付着物が溶解除去され、接続部の臨界電
流を線材の臨界電流に近付けることができ、かつ、低抵
抗で、安定した高信頼性の接続ができる。

【０１１６】また、この発明の請求項２に係る超電導線
の接続方法は、超電導線の接続部の安定化材を除去する
前処理工程と、安定化材が除去された複数の超電導線の
露出したフィラメントを成形する中間処理工程と、複数
の超電導線のフィラメント同士を接続する接続工程とを
備えた超電導線の接続方法において、前処理工程、中間
処理工程および接続工程を、還元性ガスと不活性ガスと
の混合雰囲気中で実施しているので、接続時の超電導状
態を阻害する接続部のフィラメント表面の酸化膜が除去
され、上記請求項１と同様の効果を奏する。

【０１１７】また、この発明の請求項３に係る超電導線
の接続方法は、超電導線の接続部の安定化材を除去する
前処理工程と、安定化材が除去された複数の超電導線の
露出したフィラメントを成形する中間処理工程と、複数
の超電導線のフィラメントをスリーブ内に挿入しダイス
によりスリーブとともにフィラメントを押圧して接続す
る接続工程とを備えた超電導線の接続方法において、中
間処理工程は、安定化材が除去された複数の超電導線の
露出したフィラメントを解す整線化工程と、整線化され
たフィラメントを一括してツイストする撚線化工程とを
有しているので、フィラメント同士が平行な状態で撚ら
れ、接触面積が拡大され、フィラメント同士が互いに交
差する確率が減少して、断線の発生が抑えられ、加圧面
圧が均一化され、接続部の臨界電流を高めることがで
き、低抵抗で、安定した高信頼性の接続ができる。

【０１１８】また、この発明の請求項４に係る超電導線
の接続方法は、超電導線の接続部の安定化材を除去する
前処理工程と、安定化材が除去された複数の超電導線の
露出したフィラメントを成形する中間処理工程と、複数
の超電導線のフィラメントをスリーブ内に挿入しダイス
によりスリーブとともにフィラメントを押圧して接続す
る接続工程とを備えた超電導線の接続方法において、中
間処理工程は、複数の超電導線の露出したフィラメント
を解す整線化工程と、整線化されたフィラメントに超電
導材からなる添線を付加する添線付加工程と、添線を付
加されたフィラメントをツイストする撚線化工程とを有
しているので、スリーブの中空断面積に対する挿入物質
の総断面積を調整でき、スリーブの共通化が図られると
ともに、フィラメント相互間の接触面積が拡大され、接
続部の臨界電流を高めることができ、低抵抗で、安定し
た高信頼性の接続ができる。

【０１１９】また、この発明の請求項５に係る超電導線
の接続方法は、超電導線の接続部の安定化材を除去する
前処理工程と、安定化材が除去された複数の超電導線の
露出したフィラメントを成形する中間処理工程と、複数
の超電導線のフィラメントをスリーブ内に挿入しダイス
によりスリーブとともにフィラメントを押圧して接続す
る接続工程とを備えた超電導線の接続方法において、中
間処理工程は、複数の超電導線の露出したフィラメント
を解す整線化工程と、整線化されたフィラメントに非超
電導材からなる添線を付加する添線付加工程と、添線を
付加されたフィラメントをツイストする撚線化工程とを
有しているので、スリーブの中空断面積に対する挿入物
質の総断面積を調整でき、スリーブの共通化が図られる
とともに、接続部の熱放散性を向上できる。

【０１２０】また、この発明の請求項６に係る接続部を
有する超電導線は、複数の超電導線の安定化材を除去し
て露出されたフィラメント同士をスリーブ内に挿入し、
スリーブとともに押圧されて接続された接続部を有する
超電導線において、接続部の径方向の断面における接続
部の構成要素および構成要素の各断面積が、接続部の長
さ方向に一様としているので、フィラメントに作用する
面圧が均一となり、圧着条件と接続部との特性が定量化
でき、接続条件の確立ができる。

【０１２１】また、この発明の請求項７に係る超電導線
の接続方法は、超電導線の接続部の安定化材を除去する
前処理工程と、安定化材が除去された複数の超電導線の
露出したフィラメントを成形する中間処理工程と、複数
の超電導線の接続部の挿入物質をスリーブ内に挿入しダ
イスによりスリーブとともに挿入物質を押圧して接続す
る接続工程とを備えた超電導線の接続方法において、ダ
イスの押圧部に、スリーブを押圧する際のスリーブの伸
びをダイスの径方向に逃がすポケットと、ダイスの径方
向へのスリーブの広がりを絞るシボリ面とを形成してい
るので、フィラメントの接触具合や変形具合が均一化さ
れ、さらに長さ方向へのフィラメントの伸びが防止でき
て、フィラメントを完全に固定でき、使用時における微
小クエンチや電圧変動の発生を抑えられ、接続部の臨界
電流を高めることができ、低抵抗で、安定した高信頼性
の接続ができる。

【０１２２】また、この発明の請求項８に係る超電導線
の接続方法は、超電導線の接続部の安定化材を除去する
前処理工程と、安定化材が除去された複数の超電導線の
露出したフィラメントを成形する中間処理工程と、複数
の超電導線の接続部の挿入物質をスリーブ内に挿入しダ
イスによりスリーブとともに挿入物質を押圧して接続す
る接続工程とを備えた超電導線の接続方法において、接
続部の径方向断面における押圧前のスリーブの中空断面
積に対する押圧前のスリーブ内に挿入される挿入物質の
占積率を２０〜６０％としているので、挿入物質に加え
られる面圧が均一となり、個々の挿入物質の変形量が均
一となり、良好な接触状態が得られるとともに、押圧前
の状態を数値化して、接続部の特性を低抵抗で、かつ、
線材の臨界電流に近付けるように圧着管理することがで
きる。

【０１２３】また、この発明の請求項９に係る超電導線
の接続方法は、超電導線の接続部の安定化材を除去する
前処理工程と、安定化材が除去された複数の超電導線の
露出したフィラメントを成形する中間処理工程と、複数
の超電導線の接続部の挿入物質をスリーブ内に挿入しダ
イスによりスリーブとともに挿入物質を押圧して接続す
る接続工程とを備えた超電導線の接続方法において、ダ
イスの押圧による加圧面圧を３０００〜６５００ｋｇ／
ｃｍ²としているので、挿入物質に加えられる面圧が均
一となり、個々の挿入物質の変形量が均一となり、良好
な接触状態が得られるとともに、スリーブの長手方向の
変形が抑えられ挿入物質の断線の発生が抑えられる。さ
らに、加圧面圧を指標として、接続部の特性を低抵抗
で、かつ、線材の臨界電流に近付けるように圧着管理す
ることができる。

【０１２４】また、この発明の請求項１０に係る超電導
線の接続方法は、超電導線の接続部の安定化材を除去す
る前処理工程と、安定化材が除去された複数の超電導線
の露出したフィラメントを成形する中間処理工程と、複
数の超電導線の接続部の挿入物質をスリーブ内に挿入し
ダイスによりスリーブとともに挿入物質を押圧して接続
する接続工程とを備えた超電導線の接続方法において、
接続部の径方向断面における押圧前のスリーブの肉厚部
の断面積と押圧前のスリーブ内に挿入される挿入物質の
総断面積との和に対する押圧後の接続部の断面積の圧着
率を９０〜１００％としているので、挿入物質に加えら
れる面圧が均一となり、個々の挿入物質の変形量が均一
となり、良好な接触状態が得られるとともに、スリーブ
の長手方向の変形が抑えられ挿入物質の断線の発生が抑
えられる。さらに、圧着率を指標として、接続部の特性
を低抵抗で、かつ、線材の臨界電流に近付けるように、
圧着管理することができる。

【０１２５】また、この発明の請求項１１に係る接続部
を有する超電導線は、複数の超電導線の安定化材を除去
して露出されたフィラメント同士をスリーブ内に挿入
し、スリーブとともに押圧されて接続された接続部を有
する超電導線において、接続部における接触抵抗比率を
１０％以下としているので、接触抵抗比率が接続部の臨
界電流の指標となり、極低温温度以下に冷却して接続部
の臨界電流を測定することなく、常温で接触抵抗比率を
測定でき、接続状態を簡便に容易に試験でき、接続の信
頼性を向上できる。

【０１２６】また、この発明の請求項１２に係る接続部
を有する超電導線は、複数の超電導線の安定化材を除去
して露出されたフィラメント同士をスリーブ内に挿入
し、スリーブとともに押圧されて接続された接続部を有
する超電導線において、超電導線の安定化材とスリーブ
との間に安定化材に被覆されていないフィラメントが残
存しているので、接触抵抗比率の測定系で安定化材に被
覆されていない該フィラメント領域が高抵抗領域を構成
し、測定精度を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１の超電導線の接続方法を示
すフローである。

【図２】この発明の実施例１の超電導線の接続方法にお
ける接続装置を示す模式構成図である。

【図３】この発明の実施例１の前処理工程を説明する図
である。

【図４】この発明の実施例１の前処理工程を説明する図
である。

【図５】この発明の実施例１の接続工程を説明する図で
ある。

【図６】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれこの発明の実施例１
を示す工程図である。

【図７】この発明の実施例２の撚線化された接続部を示
す断面図である。

【図８】この発明の実施例２における占積率と接続部の
接触抵抗比率との関係を示す図である。

【図９】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれこの発明の実施例２
の撚線化された接続部の実施対応を示す断面図である。

【図１０】この発明の実施例３の撚線化された接続部を
示す断面図である。

【図１１】この発明の実施例３の撚線化された接続部の
実施対応を示す断面図である。

【図１２】この発明の実施例４の接続部を有する超電導
線を示す破断側面図である。

【図１３】この発明の実施例５の接続工程を説明する断
面図である。

【図１４】この発明の実施例５の圧着された接続部を示
す断面図である。

【図１５】この発明の実施例５の接続部に流す通電電流
とクエンチ検出電圧との関係を示す図である。

【図１６】この発明の実施例５に接続部に流す通電電流
とクエンチ検出電圧との関係を示す図である。

【図１７】（ａ），（ｂ）はそれぞれこの発明の実施例
５のダイスの実施対応を示す断面図である。

【図１８】この発明の実施例６の占積率と接続部の臨界
電流との関係を示す図である。

【図１９】（ａ）〜（ｉ）はそれぞれこの発明の実施例
６のスリーブの実施対応を示す断面図である。

【図２０】この発明の実施例７の加圧面圧と接続部の臨
界電流との関係を示す図である。

【図２１】この発明の実施例８の圧着率と接続部の臨界
電流との関係を示す図である。

【図２２】（ａ）、（ｂ）はそれぞれこの発明の実施例
９における接触抵抗比率の測定方法を示す模式構成図お
よびその等価回路図である。

【図２３】この発明の実施例９の接続部の接触抵抗比率
と接続部の臨界電流との関係を示す図である。

【図２４】（ａ），（ｂ）はそれぞれ一般的な超電導線
を示す斜視図および断面図である。

【図２５】従来の超電導線の接続方法の一例を示すフロ
ーである。

【図２６】従来の超電導線の接続方法における前処理工
程を示す模式構成図である。

【図２７】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ従来の超電導線の
接続方法を示す工程断面図である。

【図２８】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来の超電導線の
接続方法における接続工程の断面図および接続部を示す
断面図である。

【図２９】従来の超電導線の接続方法における他の接続
工程を示す断面図である。

【図３０】従来の超電導線の接続方法における他の接続
部を示す断面図である。

【図３１】従来の超電導線の接続方法による接続部に流
す通電電流とクエンチ検出電圧との関係を示す図であ
る。

【図３２】従来の超電導線の接続方法による接続部に流
す通電電流とクエンチ検出電圧との関係を示す図であ
る。

【符号の説明】

１超電導線２安定化材３フィラメント４硝酸溶液２５フッ酸溶液４３スリーブ５０添線５１添線５３ダイス５３ａ押圧部５３ｂシボリ面５３ｃポケット１１０前処理工程１１１中間処理工程１１２接続工程

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年６月１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００３】図２４の（ａ）、（ｂ）はそれぞれ一般的
な超電導線の構造を示す斜視図および断面図であり、図
において１は超電導線、２は安定化材であり、この安定
化材２には一般に銅材がよく用いられている。３は安定
化材２内に封入されている多数本のフィラメントであ
り、このフィラメント３には超電導材、例えばＮｂＴｉ
が用いられている。ここで、安定化材２は、フィラメン
ト３を電気的、熱的に安定化させるために用いられる。
また、高磁場で使用可能とする、例えば合金系の超電導
線１では、製造工程での熱処理条件が厳しくなり、熱処
理工程における安定化材２のＣｕとフィラメント３のＮ
ｂＴｉとの化合物の生成を防止するために、安定化材２
内に封入されるフィラメント３のそれぞれをＮｂ箔等で
被覆して構成しているものもある。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】このように構成された超電導線１は、臨界
温度以下に冷却されることにより、超電導材からなるフ
ィラメント３の電気抵抗が零となる。この時、超電導線
１に電流を流すと、電流はフィラメント３を流れること
になる。そこで、超電導線１同士を接続する場合には、
接続されるフィラメント３同士の接触抵抗を極めて小さ
くすることが要求される。さらに、接続部に低抵抗で、
かつ、大きな電流を安定して流すためには、フィラメン
トの動きが防止でき、電気的、熱的さらには強度的にも
安定した構造になるような接続方法と、接続した際のフ
ィラメントの劣化を防止できる接続方法が要求される。
これが両立できていなければ低抵抗であっても、安定し
た大電流は流れない。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】ここで、従来の圧着方向について説明す
る。図２８の（ａ），（ｂ）はそれぞれ従来の圧着方法
の一例を示す側面図およびその接続部の断面図であり、
この圧着方法は、平坦なダイス６ａによりフィラメント
３が挿入されたスリーブ５を押圧するものである。得ら
れた接続部は、スリーブ５の径方向では、スリーブ５の
境界７が現れ、その端部ではフィラメント３が少なく分
布し、一方中央部では、フィラメント３が多く分布して
いる。その結果、端部ではフィラメント３間の接触割合
が少なく、中央部ではフィラメント３がよく接触してい
る反面個々のフィラメント３の変形具合が大きく、最悪
の場合には断線することになる。また、予めフィラメン
ト３をほぼ均等、複数に分束し、両超電導線１の分束を
互いに重ねて束ねて撚り合わせるか、両超電導線１の分
束を編み合わせてスリーブ５に挿入しているため、径方
向の端部および中央部のフィラメント３の接続部の長さ
方向に対する変形が、接続部の長さ方向のどの断面位置
でも連続して一様に変化せず、部分的に大きく変形した
り、変形しなかったりしている。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】まず、前処理工程１００において、安定化
材２を硝酸溶液４により溶解除去し、水洗し、乾燥して
いるので、超電導線１を製造する際の熱処理により安定
化材２とフィラメント３とが化合してフィラメント３表
面に形成されたＣｕＴｉ等の生成物は硝酸溶液４により
溶解されず、またＣｕＴｉ等の生成物の生成を防止する
ためにフィラメント３をＮｂ箔等で被覆してなる超電導
線１の場合には、硝酸溶液４によりＮｂ箔等は溶解され
ず、ＣｕＴｉ等の生成物やＮｂ箔等が残留した状態で仕
上がることになり、フィラメント３表面のＣｕＴｉ等の
生成物やＮｂ箔等が超電導線１の接続部の超電導状態を
阻害してしまい、接続部が低抵抗で、かつ、安定した臨
界電流が得られにくくなる。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２０】また、中間処理工程１０１において、接続
される超電導線１のフィラメント３を均等に２つのフィ
ラメント束３ａ，３ｂに分束し、両超電導線１のフィラ
メント束３ａ，３ｂを互いに重ねて束ね、撚り合わせる
か、両超電導線１の分束を編み合わせるかして超電導線
１のフィラメント３を成形しているので、フィラメント
３を分束してツイストしたり、編み合わせたりする際に
フィラメント３を傷つけたり、断線したりするととも
に、作業性が低下し、また、フィラメント３の交差部が
多数箇所に発生して、均一なツイストが得られず、圧着
時にフィラメント３の断線が発生し、さらにフィラメン
ト３の絡み合いがあり、フィラメント３同士の接触確率
が低下してしまい、接続部が低抵抗で、かつ、安定した
臨界電流が得られにくくなる。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】また、接続される超電導線１のフィラメン
ト３同士をツイストして撚線化された超電導線１の接続
部をスリーブ５内に挿入して圧着しているので、接続さ
れる超電導線１の種類、組み合わせによって、スリーブ
５の中空断面積に対する接続される超電導線１のフィラ
メント３の総断面積の割合が変動してしまい、その都度
圧着条件を設定する必要があり、接続作業性が低下して
しまう。さらに、接続作業毎に圧着因子、例えばフィラ
メント３に作用する面圧を等しくすることが困難とな
り、接続信頼性が低下してしまい、接続部が低抵抗で、
かつ、安定した臨界電流が得られにくくなる。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２２】また、接続される超電導線１のフィラメン
ト３同士をツイストして撚線化された超電導線１を安定
化材２の端部までスリーブ５内に挿入して圧着している
ので、接続部の径方向の断面における接続部の構成要素
および該構成要素の各断面積が、接続部の長さ方向で一
様でなく、つまりスリーブ５の入口付近では、スリーブ
５、安定化材２およびフィラメント３を構成要素とし、
スリーブ５の入口付近以外では、スリーブ５とフィラメ
ント３を構成要素としており、スリーブ５を押圧した際
には、接続部の長さ方向における構成要素の各断面積が
異なり、その結果フィラメント３に作用する面圧が接続
部の長さ方向で異なってしまい、接続信頼性が低下して
しまい、接続部が低抵抗で、かつ、安定した臨界電流が
得られにくくなる。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２３】また、接続工程１０２の圧着工程におい
て、ダイス形状が平坦あるいは凹形のダイス６ａ，６ｂ
を用いているので、接続部の個々のフィラメント３の変
形具合や接触具合が不均一となったり、径方向の端部に
間隙８が生じ、超電導マグネットのコイルに使用した場
合に、微小クエンチや電圧変動を招いてしまい、接続部
が低抵抗で、かつ、安定した臨界電流が得られにくくな
る。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２５】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、接続部が低抵抗で、かつ、接続
部の臨界電流を線材の臨界電流に近付けることができ、
かつ、信頼性をもって安定して接続できる超電導線の接
続方法および接続部を有する超電導線を得ることを目的
とする。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５４】つぎに、この実施例１による超電導線の接
続方法を工程順に説明する。前処理工程１１０では、ま
ず、バルブ３９、４０を開けてガス供給配管３６を介し
て第１および第２の部屋２１、２２内に、還元性ガス、
例えば水素ガスと、不活性ガス、例えばアルゴンガスと
を供給し、局所排気装置４２を駆動して、第１および第
２の部屋２１、２２内を水素ガスとアルゴンガスとの混
合雰囲気とする。ついで、センサ３７、３８で第１およ
び第２の部屋２１、２２内のガス濃度（あるいは酸素濃
度）が基準値となったら、注入バルブ２９を開いて第１
の供給配管２４から容器２３内に硝酸溶液４を注入す
る。そこで、第１の開口部３３から超電導線１を導入
し、図３に示すように、超電導線１の接続部を硝酸溶液
４中に浸漬する。硝酸溶液４中に浸漬された超電導線１
の接続部は、図６の（ａ）に示すように、安定化材２が
溶解除去され、絡み合った状態でフィラメント３が露出
している。

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５９】この実施例１によれば、前処理工程１１０
において安定化材２が除去されて露出したフィラメント
３をフッ酸溶液２５により洗浄しているので、例え超電
導線１の製造工程における熱処理によりＮｂＴｉ（フィ
ラメント３）のＴｉと安定化材２のＣｕとが化合してフ
ィラメント３表面にＣｕＴｉが形成されていても、ある
いは熱処理の際のＣｕＴｉの形成を防止するためにフィ
ラメント３表面にＮｂ箔等が被覆されていても、フッ酸
溶液２５により接続状態で超電導状態を阻害するＣｕＴ
ｉやＮｂ箔等を溶解除去でき、接続部が低抵抗で、か
つ、接続部の臨界電流を線材の臨界電流に近付けること
ができるとともに、信頼性をもって安定して超電導線１
の接続をすることができる。

【手続補正１２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６７】つぎに、この実施例２により接続された超
電導線１の占積率と接触抵抗比率との関係を図８に示
す。なお、占積率は、径方向断面における押圧前のスリ
ーブの中空断面積に対する押圧前のスリーブ挿入物質
（フィラメント３と添線５０）の総断面積の割合を示
し、接触抵抗比率は、接触部の組み合わせで断面積の少
ない方のフィラメントの抵抗値に対する接続部の接触抵
抗値の割合を示す。図８の結果から、添線５０の付加に
より占積率を増加させると、接触抵抗比率が低下し、占
積率が２０％を超えると接触抵抗比率が約１０％に安定
することがわかる。

【手続補正１３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００８４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００８４】この実施例５により接続された超電導線１
の接続部を、後処理工程１０３を施した後で超電導線１
の臨界温度以下の極低温液体中に浸漬し、磁場０Ｔの雰
囲気で接続部に一定上昇率で電流を流し、接続部に生じ
る電圧をモニタした結果を、図１５および図１６に示
す。図１５は通電電流をstep by stepで上昇させた場合
であり、図１６は通電電流を連続上昇通電させた場合で
ある。図１５および図１６に示す検出電圧波形１１に
は、従来の接続方法における図３１、図３２に示す検出
電圧波形１１に現れるような、検出電圧のドロップ、負
の電圧変動あるいは正側にノイズ的に発生する電圧変動
が現れていない。さらに、従来の接続方法では、微小ク
エンチの発生率が２．６％であったものが、この実施例
５では、微小クエンチの発生を０．２％以下に抑えるこ
とができた。

【手続補正１４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００８６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００８６】つぎに、通電電流をホールド（１０₃）す
ると、Ｌ・ｄｉ／ｄｔにより生じた電圧はもとの位置
（１１₁）のライン上にもどる。この時、接続部に抵抗
が発生していると、１１₁のライン上よりも＋側に電圧
を発生した状態を維持することになる。これは、図３１
の１１ａでも解る。このように、通電電流をstep by st
epで上昇させても、通電電流をホールドした時には、常
に初期レベル（１１₁）まで電圧が復帰する。このよう
な状態にある時には、接続部には永久電流を減衰させる
ような抵抗の発生はなく、非常に低抵抗の接続がなされ
ていることになる。

【手続補正１５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００９５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００９５】なお、上記実施例６では、図１９の（ａ）
〜（ｉ）に示すような、種々の形状のスリーブ４３を用
いることができる。補足すると、（ａ）は継ぎ目なしの
規定の形状、（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）、（ｈ）は板状の
材質を規定の形状に折り曲げて、継ぎ部を半田付けやロ
ウ付け等で接合したもの、（ｃ）、（ｅ）、（ｇ）、
（ｉ）は板状の材質を規定の形状に折り曲げて、突き合
わせ部を設けただけのものを示している。

【手続補正１６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１０６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１０６】ここで、超電導線１の接続部における接触
抵抗比率の測定方法について説明する。まず、接続部を
有する超電導線１は、スリーブ４３と安定化材２との間
にフィラメント３の露出部を形成するように接続されて
いる。そこで、図２２の（ａ）に示すように、安定化材
２間に電圧タップを設け、超電導線１に定電流を流し
て、電圧タップ間に発生した電圧を計測する。ここで、
測定系の等価回路は、図２２の（ｂ）に示すように構成
され、Ｒ_F1、Ｒ_Cu1はそれぞれａの領域での超電導線１
のフィラメント３および安定化材２の抵抗値を表し、Ｒ
_F2はスリーブ４３と安定化材２との間のフィラメント３
の露出部のフィラメント３の抵抗値を表し、Ｒ_F3、Ｒ
_Cu3はそれぞれ接続部のフィラメント３およびスリーブ
４３の抵抗値を表し、Ｒは接続部の接触抵抗値を表して
いる。ここで、接触抵抗Ｒは、本来ならば接続部の
Ｒ_F3、Ｒ_Cu3と各々並列回路を構成するが、便宜上直列
回路として表している。

【手続補正１７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１１８】また、この発明の請求項４に係る超電導線
の接続方法は、超電導線の接続部の安定化材を除去する
前処理工程と、安定化材が除去された複数の超電導線の
露出したフィラメントを成形する中間処理工程と、複数
の超電導線のフィラメントをスリーブ内に挿入しダイス
によりスリーブとともにフィラメントを押圧して接続す
る接続工程とを備えた超電導線の接続方法において、中
間処理工程は、複数の超電導線の露出したフィラメント
を解す整線化工程と、整線化されたフィラメントに超電
導材からなる添線を付加する添線付加工程と、添線を付
加されたフィラメントをツイストする撚線化工程とを有
しているので、スリーブの中空断面積に対する挿入物質
の総断面積を調整でき、スリーブとダイスの共通化が図
られるとともに、フィラメント相互間の接触面積が拡大
され、接続部の臨界電流を高めることができ、低抵抗
で、安定した高信頼性の接続ができる。

【手続補正１８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１１９】また、この発明の請求項５に係る超電導線
の接続方法は、超電導線の接続部の安定化材を除去する
前処理工程と、安定化材が除去された複数の超電導線の
露出したフィラメントを成形する中間処理工程と、複数
の超電導線のフィラメントをスリーブ内に挿入しダイス
によりスリーブとともにフィラメントを押圧して接続す
る接続工程とを備えた超電導線の接続方法において、中
間処理工程は、複数の超電導線の露出したフィラメント
を解す整線化工程と、整線化されたフィラメントに非超
電導材からなる添線を付加する添線付加工程と、添線を
付加されたフィラメントをツイストする撚線化工程とを
有しているので、スリーブの中空断面積に対する挿入物
質の総断面積を調整でき、スリーブとダイスの共通化が
図られるとともに、接続部の熱放散性を向上できる。

【手続補正１９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１６】この発明の実施例５の接続部に流す通電電流
とクエンチ検出電圧との関係を示す図である。

【符号の説明】１超電導線２安定化材３フィラメント４硝酸溶液２５フッ酸溶液４３スリーブ５０添線５１添線５３ダイス５３ａ押圧部５３ｂシボリ面５３ｃポケット１１０前処理工程１１１中間処理工程１１２接続工程

【手続補正２０】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１９】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超電導線の接続部の安定化材を除去する
前処理工程と、安定化材が除去された複数の前記超電導
線の露出したフィラメントを成形する中間処理工程と、
複数の前記超電導線の前記フィラメント同士を接続する
接続工程とを備えた超電導線の接続方法において、前記
前処理工程は、前記超電導線の接続部の安定化材を除去
した後、安定化材が除去された前記接続部をフッ酸溶液
により洗浄する洗浄工程を有することを特徴とする超電
導線の接続方法。
【請求項２】超電導線の接続部の安定化材を除去する
前処理工程と、安定化材が除去された複数の前記超電導
線の露出したフィラメントを成形する中間処理工程と、
複数の前記超電導線の前記フィラメント同士を接続する
接続工程とを備えた超電導線の接続方法において、前記
前処理工程、前記中間処理工程および前記接続工程を、
還元性ガスと不活性ガスとの混合雰囲気中で実施するこ
とを特徴とする超電導線の接続方法。
【請求項３】超電導線の接続部の安定化材を除去する
前処理工程と、安定化材が除去された複数の前記超電導
線の露出したフィラメントを成形する中間処理工程と、
複数の前記超電導線の前記フィラメントをスリーブ内に
挿入しダイスにより前記スリーブとともに前記フィラメ
ントを押圧して接続する接続工程とを備えた超電導線の
接続方法において、前記中間処理工程は、安定化材が除
去された複数の前記超電導線の露出した前記フィラメン
トを解す整線化工程と、整線化された前記フィラメント
を一括してツイストする撚線化工程とを有することを特
徴とする超電導線の接続方法。
【請求項４】超電導線の接続部の安定化材を除去する
前処理工程と、安定化材が除去された複数の前記超電導
線の露出したフィラメントを成形する中間処理工程と、
複数の前記超電導線の前記フィラメントをスリーブ内に
挿入しダイスにより前記スリーブとともに前記フィラメ
ントを押圧して接続する接続工程とを備えた超電導線の
接続方法において、前記中間処理工程は、複数の前記超
電導線の露出した前記フィラメントを解す整線化工程
と、整線化された前記フィラメントに超電導材からなる
添線を付加する添線付加工程と、前記添線を付加された
前記フィラメントをツイストする撚線化工程とを有する
ことを特徴とする超電導線の接続方法。
【請求項５】超電導線の接続部の安定化材を除去する
前処理工程と、安定化材が除去された複数の前記超電導
線の露出したフィラメントを成形する中間処理工程と、
複数の前記超電導線の前記フィラメントをスリーブ内に
挿入しダイスにより前記スリーブとともに前記フィラメ
ントを押圧して接続する接続工程とを備えた超電導線の
接続方法において、前記中間処理工程は、複数の前記超
電導線の露出した前記フィラメントを解す整線化工程
と、整線化された前記フィラメントに非超電導材からな
る添線を付加する添線付加工程と、前記添線を付加され
た前記フィラメントをツイストする撚線化工程とを有す
ることを特徴とする超電導線の接続方法。
【請求項６】複数の超電導線の安定化材を除去して露
出されたフィラメント同士をスリーブ内に挿入し、前記
スリーブとともに押圧されて接続された接続部を有する
超電導線において、前記接続部の径方向の断面における
前記接続部の構成要素および前記構成要素の各断面積
が、前記接続部の長さ方向に一様であることを特徴とす
る接続部を有する超電導線。
【請求項７】超電導線の接続部の安定化材を除去する
前処理工程と、安定化材が除去された複数の前記超電導
線の露出したフィラメントを成形する中間処理工程と、
複数の前記超電導線の前記接続部の挿入物質をスリーブ
内に挿入しダイスにより前記スリーブとともに前記挿入
物質を押圧して接続する接続工程とを備えた超電導線の
接続方法において、前記ダイスの押圧部に、前記スリー
ブを押圧する際の前記スリーブの伸びを前記ダイスの径
方向に逃がすポケットと、前記ダイスの径方向への前記
スリーブの広がりを絞るシボリ面とを形成したことを特
徴とする超電導線の接続方法。
【請求項８】超電導線の接続部の安定化材を除去する
前処理工程と、安定化材が除去された複数の前記超電導
線の露出したフィラメントを成形する中間処理工程と、
複数の前記超電導線の前記接続部の挿入物質をスリーブ
内に挿入しダイスにより前記スリーブとともに前記挿入
物質を押圧して接続する接続工程とを備えた超電導線の
接続方法において、前記接続部の径方向断面における押
圧前の前記スリーブの中空断面積に対する押圧前の前記
スリーブ内に挿入される前記挿入物質の占積率を２０〜
６０％としたことを特徴とする超電導線の接続方法。
【請求項９】超電導線の接続部の安定化材を除去する
前処理工程と、安定化材が除去された複数の前記超電導
線の露出したフィラメントを成形する中間処理工程と、
複数の前記超電導線の前記接続部の挿入物質をスリーブ
内に挿入しダイスにより前記スリーブとともに前記挿入
物質を押圧して接続する接続工程とを備えた超電導線の
接続方法において、前記ダイスの押圧による加圧面圧を
３０００〜６５００ｋｇ／ｃｍ²としたことを特徴とす
る超電導線の接続方法。
【請求項１０】超電導線の接続部の安定化材を除去す
る前処理工程と、安定化材が除去された複数の前記超電
導線の露出したフィラメントを成形する中間処理工程
と、複数の前記超電導線の前記接続部の挿入物質をスリ
ーブ内に挿入しダイスにより前記スリーブとともに前記
挿入物質を押圧して接続する接続工程とを備えた超電導
線の接続方法において、前記接続部の径方向断面におけ
る押圧前の前記スリーブの肉厚部の断面積と押圧前の前
記スリーブ内に挿入される前記挿入物質の総断面積との
和に対する押圧後の前記接続部の断面積の圧着率を９０
〜１００％としたことを特徴とする超電導線の接続方
法。
【請求項１１】複数の超電導線の安定化材を除去して
露出されたフィラメント同士をスリーブ内に挿入し、前
記スリーブとともに押圧されて接続された接続部を有す
る超電導線において、前記接続部における接触抵抗比率
を１０％以下としたことを特徴とする接続部を有する超
電導線。
【請求項１２】複数の超電導線の安定化材を除去して
露出されたフィラメント同士をスリーブ内に挿入し、前
記スリーブとともに押圧されて接続された接続部を有す
る超電導線において、前記超電導線の前記安定化材と前
記スリーブとの間に前記安定化材に被覆されていないフ
ィラメントが残存していることを特徴とする接続部を有
する超電導線。