(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被計測用線材を支える受け台を有し、前記受け台上の前記被計測用線材に電流電極および電圧電極である測定用電極を直接圧接して電流を流すことにより超電導臨界電流を測定する直接通電方式の超電導臨界電流測定装置であって、
着氷により前記測定用電極と前記被計測用線材とが接触不能となることを回避する手段を備え、
前記手段は、前記受け台のうち、前記被計測用線材との接触部分の幅寸法を前記被計測用線材の幅寸法の５０〜１００％の範囲に設定し、前記被計測用線材と接触しない部分の位置は前記接触部分よりも低くすることにより構成されていることを特徴とする超電導臨界電流測定装置。
【請求項２】
被計測用線材を支える受け台を有し、前記受け台上の前記被計測用線材に電流電極および電圧電極である測定用電極を直接圧接して電流を流すことにより超電導臨界電流を測定する直接通電方式の超電導臨界電流測定装置であって、
着氷により前記測定用電極と前記被計測用線材とが接触不能となることを回避する手段を備え、
前記手段は、前記測定用電極の幅寸法を前記被計測用線材の幅寸法の５０〜１００％の範囲に設定することにより構成されていることを特徴とする超電導臨界電流測定装置。
【請求項３】
前記手段は、前記受け台のうち少なくとも前記被計測用線材との接触部の周辺部を難着氷材料で形成することにより構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超電導臨界電流測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受け台により支持される被計測用線材と電流および電圧の測定用電極とを接触させて被計測用線材の臨界電流値を測定することができる超電導臨界電流測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液体窒素の温度で超電導性を有する超電導線において、薄膜超電導線が様々な分野において実用化されつつある。この薄膜超電導線は、通常の銅芯製やアルミ芯製の電線と異なり、テープ状の金属製基板上に配向層が形成され、その上に多結晶性物質からなる超電導層が形成され、さらにその上に銅を薄くメッキした保護層が形成されている。一方、超電導線については、品質管理の一環として、様々な位置における臨界電流の測定が行われている。
【０００３】
薄膜超電導線（被計測用線材）における臨界電流の測定装置としては、通常、薄膜超電導線に電極を直接圧接して電流を流すことにより超電導臨界電流を測定する直接通電方式の超電導臨界電流測定装置が用いられる（例えば、特許文献１）。
【０００４】
ここで、従来の超電導臨界電流測定装置の構成につき説明する。図４は超電導臨界電流測定装置の構成図である。図４において、１０はテープ状の薄膜超電導線であり、２１は前記薄膜超電導線の送り出し機構であり、２２は巻き取り機構である。そして、２３は送り出し側の、２４は巻取り側のプーリーである。また、６０は液体窒素溜め、即ち容器であり、６１は液体窒素溜め６０に溜められた液体窒素である。
【０００５】
また、７０、７２は、薄膜超電導線１０に電流を流すために電流源と接続して設けられた送り出し側および巻き取り側の電流電極であり、７１、７３は各々の電流電極に対応する受け台である。そして、７４、７６は、薄膜超電導線１０の抵抗を測定するために電流計と接続して設けられた送り出し側および巻き取り側の電圧電極であり、７５、７７は各々の電圧電極に対応する受け台である。そして、送り出し機構２１、巻き取り機構２２、電流源および電圧計は、それぞれのＩ／Ｆ（インターフェース）を介してＰＣ（パーソナルコンピュータ）と接続されている。
【０００６】
以上のような構成の下、送り出し機構２１から巻き出された薄膜超電導線１０は、プーリー２３を通って水平に液体窒素溜め６０の液体窒素６１に浸漬されて、そのまま電流電極７０，７２、電圧電極７４、７６と各々の受け台７１、７３、７５、７７との間を通り、プーリー２４から垂直に立ち上がり、巻き取り機構２２で巻き取られるようになっている。
【０００７】
次に、上記超電導臨界電流測定装置を用いた測定方法につき説明する。
まず、送り出し機構２１、巻き取り機構２２、さらには送り出し側のプーリー２３、巻き取り側のプーリー２４を所定量回転させて、薄膜超電導線１０の測定対象箇所を、送り出し側の電流電極７０、巻き取り側の電流電極７２、送り出し側の電圧電極７４、巻き取り側の電圧電極７６の下方に位置させる。
【０００８】
その後、これら４個の電極７０、７２、７４、７６を支持する圧力シリンダ（図示せず）を下降させ、対応する受け台７１、７３、７５、７７との間に、前記薄膜超電導線１０を、保護層（図示せず）を上側（電極側）に、基板（図示せず）を下側（受け台側）にして挟み込む。
【０００９】
この状態で、薄膜超電導線１０と各電極７０、７４、７６、７２の間の導通を取り、その後、ＰＣで電流源を制御しつつ、設定した電流値まで徐々に電流を上げていく。電圧電極７４、７６で発生する電圧をモニターし、ＰＣにその値を取り込み、予め設定した閾値を超えたところで、電流を流すのを停止する。また、事前に定義した臨界電流における発生電圧から臨界電流値を求める。
【００１０】
そして、当該箇所の測定が終了すると、送り出し側のプーリー２３、巻き取り側のプーリー２４を所定量回転させて、薄膜超電導線１０を送り出し、次の測定対象の箇所で、上記と同様の操作を繰り返して測定を行う。さらに、薄膜超電導線１０の移動距離や測定回数等をＰＣに予め入力しておくことにより、測定を自動で行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特願２００８−３０９６６９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記装置を用いる場合において、薄膜超電導線は、前記のように液体窒素溜めの液体窒素に浸漬され、電流および電圧の測定用電極と各々の受け台との間を通過するが、液体窒素は極めて低温である。このため、図５に示すように、動いている薄膜超電導線には着氷しないものの、電極７０と相対する受け台７１において薄膜超電導線１０の両側に氷Ｓが着氷し、計測時間の経過と共に積もって行く。その結果、この氷Ｓに電極７０が当たり、本来接触すべき薄膜超電導線１０と接触せずに浮いてしまい、電気接続が得られなくなり、測定不能になることがあった。
【００１３】
このため、薄膜超電導線の超電導臨界電流を測定するに際して、着氷の発生に影響されず、安定して測定を行うことができる超電導臨界電流測定装置が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、以上の課題を解決することを目的としてなされたものである。以下、本発明に関連する技術を説明する。
【００１５】
本発明に関連する第１の技術は、
被計測用線材を支える受け台を有し、前記受け台上の前記被計測用線材に電流電極および電圧電極である測定用電極を直接圧接して電流を流すことにより超電導臨界電流を測定する直接通電方式の超電導臨界電流測定装置であって、
着氷により前記測定用電極と前記被計測用線材とが接触不能となることを回避する手段を備えることを特徴とする超電導臨界電流測定装置である。
【００１６】
本技術においては、着氷により測定用電極と被計測用線材とが接触不能となることを回避する手段を備えることより、着氷の影響を受けることがなくなり、超電導臨界電流を確実に測定することができる。
【００１７】
本発明に関連する第２の技術は、
前記手段は、前記受け台のうち少なくとも前記被計測用線材との接触部の周辺部を難着氷材料で形成することにより構成されていることを特徴とする第１の技術に記載の超電導臨界電流測定装置である。
【００１８】
上記のように前記受け台上において前記薄膜超電導線の両側に着氷が発生するため、本技術においては、回避する手段が、前記受け台のうち少なくとも前記被計測用線材との接触部の周辺部を難着氷材料で形成して構成されていることにより、受け台上において前記薄膜超電導線の両側に相当する部位に位置することになる難着氷材料の存在によって、受け台のうち少なくとも前記被計測用線材との接触部の周辺部への着氷を回避できる。その結果、測定電極と被計測用線材を確実に接触させることができ、正確な測定を行なうことができる。
【００１９】
本発明に関連する第３の技術は、
前記手段は、前記受け台のうち、前記被計測用線材との接触部分の幅寸法を前記被計測用線材の幅寸法の５０〜１００％の範囲に設定し、前記被計測用線材と接触しない部分の位置は前記接触部分よりも低くすることにより構成されていることを特徴とする第１の技術または第２の技術に記載の超電導臨界電流測定装置である。
【００２０】
本技術においては、回避する手段が、前記受け台のうち前記被計測用線材との接触部分の幅寸法を前記被計測用線材の幅寸法の５０〜１００％の範囲に設定することにより構成されているため、被計測用線材の両側は受け台と接触しないことになり、その結果、着氷が発生しても、測定電極と被計測用線材を確実に接触させることができる。
【００２１】
なお、５０％未満では被計測用線材の端部が垂れたり狭い被計測用線材との接触が不十分となったり、正確な計測が困難になる。
【００２２】
なお、本技術と第２の技術とを併用することにより、測定電極と被計測用線材とをより確実に接触させることができる。
【００２３】
本発明に関連する第４の技術は、
前記手段は、前記測定用電極の幅寸法を前記被計測用線材の幅寸法の５０〜１００％の範囲に設定することにより構成されていることを特徴とする第１の技術ないし第３の技術のいずれかに記載の超電導臨界電流測定装置である。
【００２４】
本技術においては、回避する手段が、前記測定用電極の幅寸法を前記被計測用線材の幅寸法の５０〜１００％の範囲に設定することにより構成されているため、被計測用線材の両側の受け台に着氷が発生しても、測定用電極は着氷部を回避して受け台上の被計測用線材に達することができ、その結果、測定電極と被計測用線材を確実に接触させることができる。
【００２５】
なお、５０％未満では薄膜超電導線材との接触が不十分となり、正確な計測が困難になる。
【００２６】
なお、本技術と第２の技術や第３の技術とを併用することにより、測定電極と被計測用線材とをより確実に接触させることができる。
【００２７】
本発明は、上記の技術に基づいたものであり、請求項１に記載の発明は、
被計測用線材を支える受け台を有し、前記受け台上の前記被計測用線材に電流電極および電圧電極である測定用電極を直接圧接して電流を流すことにより超電導臨界電流を測定する直接通電方式の超電導臨界電流測定装置であって、
着氷により前記測定用電極と前記被計測用線材とが接触不能となることを回避する手段を備え、
前記手段は、前記受け台のうち、前記被計測用線材との接触部分の幅寸法を前記被計測用線材の幅寸法の５０〜１００％の範囲に設定し、前記被計測用線材と接触しない部分の位置は前記接触部分よりも低くすることにより構成されていることを特徴とする超電導臨界電流測定装置である。
【００２８】
請求項２に記載の発明は、
被計測用線材を支える受け台を有し、前記受け台上の前記被計測用線材に電流電極および電圧電極である測定用電極を直接圧接して電流を流すことにより超電導臨界電流を測定する直接通電方式の超電導臨界電流測定装置であって、
着氷により前記測定用電極と前記被計測用線材とが接触不能となることを回避する手段を備え、
前記手段は、前記測定用電極の幅寸法を前記被計測用線材の幅寸法の５０〜１００％の範囲に設定することにより構成されていることを特徴とする超電導臨界電流測定装置である。
【００２９】
請求項３に記載の発明は、
前記手段は、前記受け台のうち少なくとも前記被計測用線材との接触部の周辺部を難着氷材料で形成することにより構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超電導臨界電流測定装置である。
【発明の効果】
【００３０】
本発明は、薄膜超電導線の超電導臨界電流を測定するに際して、着氷の発生に影響されず、安定して測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施の形態の超電導臨界電流測定装置における薄膜超電導線材と測定用電極との接触不能を回避する手段の構造を模式的に示す図であって、（ａ）は薄膜超電導線材の進行方向に沿う断面図であり、（ｂ）は薄膜超電導線材の進行方向に直交する方向の断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態の超電導臨界電流測定装置における薄膜超電導線材と測定用電極との接触不能を回避する手段の構造を模式的に示す図であって、（ａ）は薄膜超電導線材の進行方向に沿う側面図であり、（ｂ）は正面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態の超電導臨界電流測定装置における薄膜超電導線材と測定用電極との接触不能を回避する手段の構造を模式的に示す図であって、（ａ）は薄膜超電導線材の進行方向に沿う側面図であり、（ｂ）は正面図である。
【図４】超電導臨界電流測定装置の構成を模式的に示す図である。
【図５】従来技術の超電導臨界電流測定装置における薄膜超電導線材と測定用電極との接触不能状態を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
【００３３】
（第１の実施の形態）
本実施の形態は、従来より用いられていた超電導臨界電流測定装置において、受け台に工夫を施すことにより、電極と線材との接触を確保するものである。具体的には、受け台で着氷しやすい部分、即ち、少なくとも線材の両側部に対応する箇所の周辺部を、着氷しにくい材料（難着氷材料）を用いて形成することにより、受け台上に着氷することを防止して、電極圧接時における電極と線材との接触不能を回避し、安定した測定を可能にするものである。
【００３４】
以下、図１を参照しつつ本実施の形態を説明する。なお、超電導臨界電流測定装置における各測定用電極とそれに対応する受け台との関係は、同じと見なすことができるため、以下の説明においては、電流電極７０と受け台７１を取り上げて説明する。また、図１においては、発明の理解を容易にするため、各部の寸法は適宜変更している。そして、これらは、図２、３についても同様である。
【００３５】
図１は本実施の形態の超電導臨界電流測定装置における薄膜超電導線材と測定用電極との接触不能を回避する手段の構造を模式的に示す図であって、（ａ）は薄膜超電導線材の進行方向に沿う断面図であり、（ｂ）は薄膜超電導線材の進行方向に直交する方向の断面図である。
【００３６】
電流電極７０は、例えば１５ｍｍ幅×４５ｍｍ長×１０ｍｍ厚の大きさであり、図１（ａ）に示すように、薄膜超電導線材１０と対向する側では、薄膜超電導線材１０の進行方向の前後端の角が面取りされて（Ｒが付けられて）、薄膜超電導線材１０との接触部長さが４０ｍｍとなるように形成されている。
【００３７】
受け台７１は、例えば５０ｍｍ角×１５ｍｍ厚と、電流電極７０の大きさに比べ充分大きく形成されており、薄膜超電導線材１０が圧接される部分には、３０ｍｍ幅×５０ｍｍ長×１ｍｍ厚と、薄膜超電導線材１０の幅より一回り大きな難着氷部７１ａが設けられている。
【００３８】
難着氷部７１ａを構成する材料としては、電気絶縁性に優れ、圧接時に変形することがない材料が好ましく、具体的には、例えば、フッ素樹脂、陽極酸化アルミニウム表面にフッ化モノアルキルリン酸処理した部材、アルキルケテンダイマーを付与した材料等が好ましく用いられる。なお、この難着氷部７１ａは、薄膜超電導線材１０が圧接される部分の周辺部で着氷が発生することを考慮すれば、周辺部にのみ１対形成すれば充分である。しかし、このような小さな難着氷部を１対設けることは、大きな難着氷部を１つ設けるよりもコスト的に不利であるため、図１においては、薄膜超電導線材１０の幅より一回り大きな難着氷部７１ａを設けている。
【００３９】
なお、受け台７１を構成する材料としては、電気絶縁性や機械的強度に優れる材料が好ましく、具体的には、例えば、ガラス繊維強化エポキシ樹脂等の繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）が好ましく用いられる。
【００４０】
難着氷部７１ａを設けることにより、受け台７１上の線材１０が圧接される部分の周辺部では着氷しにくくなるため、着氷による電流電極７０と薄膜超電導線材１０との接触不能を防止することができ、安定した測定を行うことができる。
【００４１】
（第２の実施の形態）
本実施の形態も、超電導臨界電流測定装置において、受け台の構造を工夫することにより、電極と線材との接触を確保するものである。具体的には、受け台で着氷しやすい部分、即ち、線材の両側部に対応する箇所の周辺部を切り欠いて、受け台本体としての大きさを線材幅以下とすることにより、受け台本体上に着氷することを防止して、電極圧接時における電極と線材との接触不能を回避し、安定した測定を可能にするものである。
【００４２】
以下、図２を参照しつつ本実施の形態を説明する。図２は本実施の形態の超電導臨界電流測定装置における薄膜超電導線材と測定用電極との接触不能を回避する手段の構造を模式的に示す図であって、（ａ）は薄膜超電導線材の進行方向に沿う側面図であり、（ｂ）は正面図である。
【００４３】
図２に示すように、受け台７１は、薄膜超電導線材１０の幅以下の幅Ｗ０の受け台本体部８１と段差７１ｂにより下段に設けられた支持部８２とで構成されている。ここで、段差７１ｂの高さは、支持部８２に生じた着氷が電流電極７０と接触することがないように充分大きく設定されている。
【００４４】
受け台本体部８１の幅を薄膜超電導線材１０の幅以下としているため、受け台本体部８１には着氷が生じる恐れがない。また、支持部８２に生じた着氷は、段差７１ｂが充分に設けられているため、電流電極７０と接触することがない。このため、着氷による電流電極７０と薄膜超電導線材１０との接触不能を防止することができ、着氷の有無に関係なく、安定した測定を行うことができる。
【００４５】
なお、受け台本体部８１の幅Ｗ０が薄膜超電導線材１０の幅に対して狭すぎると、薄膜超電導線材１０と電流電極７０を充分に接触させることができなく恐れがある。このため、受け台本体部８１の幅Ｗ０は、薄膜超電導線材１０の幅の５０〜１００％であることが好ましい。
【００４６】
（第３の実施の形態）
本実施の形態は、超電導臨界電流測定装置において、電極の形状を工夫することにより、電極と線材との接触を確保するものである。具体的には、電極の大きさを線材幅以下とすることにより、受け台に発生した着氷に関係なく、電極圧接時における電極と線材との接触を確保し、安定した測定を可能にするものである。
【００４７】
以下、図３を参照しつつ本実施の形態を説明する。図３は本実施の形態の超電導臨界電流測定装置における薄膜超電導線材と測定用電極との接触不能を回避する手段の構造を模式的に示す図であって、（ａ）は薄膜超電導線材の進行方向に沿う側面図であり、（ｂ）は正面図である。
【００４８】
図３に示すように、電流電極７０の幅Ｗ１は、薄膜超電導線材１０の幅以下に設定されている。これにより、受け台７１に着氷Ｓが生じた場合でも、電流電極７０を薄膜超電導線材１０に確実に圧接させることができる。このため、着氷による電流電極７０と薄膜超電導線材１０との接触不能を防止することができ、着氷の有無に関係なく、安定した測定を行うことができる。
【００４９】
なお、電流電極７０の幅Ｗ１が薄膜超電導線材１０の幅に対して狭すぎると、薄膜超電導線材１０と電流電極７０を充分に接触させることができなくなる恐れがある。このため、電流電極７０の幅Ｗ１は、薄膜超電導線材１０の幅の５０〜１００％であることが好ましい。
【符号の説明】
【００５０】
１０                      薄膜超電導線材
２１                      送り出し機構
２２                      巻き取り機構
２３、２４                プーリー
６０                      液体窒素溜め
６１                      液体窒素
７０、７２                電流電極
７１、７３、７５、７７    受け台
７１ａ                    難着氷部
７１ｂ                    段差
７４、７６                電圧電極
８１                      受け台本体部
８２                      支持部
Ｓ                        着氷
【図１】
0005382616.tif 000002
【図２】
0005382616.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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