(57)【要約】【課題】端部からの水分浸入による超電導特性の劣化を抑制する酸化物超電導線材の提供を目的とする。【解決手段】テープ状の基材に中間層と酸化物超電導層と安定化層が積層されてなる酸化物超電導線材１であって、前記酸化物超電導線材１の長手方向両端部１ａに被覆部材２１が被着していることを特徴とする酸化物超電導線材１。また、前記被覆部材２１として、金属部材４０と当該金属部材４０の少なくとも前記酸化物超電導線材１と対向する面に形成された接続層４２とを有することを特徴とする酸化物超電導線材１。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
テープ状の基材に中間層と酸化物超電導層と安定化層が積層されてなる酸化物超電導線材であって、
前記酸化物超電導線材の長手方向両端部に被覆部材が被着していることを特徴とする酸化物超電導線材。
【請求項２】
前記被覆部材として、金属部材と当該金属部材の少なくとも前記酸化物超電導線材と対向する面に形成された接続層とを有することを特徴とする請求項１に記載の酸化物超電導線材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の酸化物超電導線材同士が接続された酸化物超電導線材の接続構造体であって、
前記酸化物超電導線材のうち一方を第１の酸化物超電導線材とし、他方を第２の酸化物超電導線材とし、
前記第１の酸化物超電導線材と第２の酸化物超電導線材における互いの端部近傍の前記安定化層同士が対向して重ね合わせ部を形成して配置され、
前記重ね合わせ部の長手方向中央部が導電性接合材によって接合され、前記重ね合わせ部内の長手方向端部が前記導電性接合材によって接合されていないことを特徴とする酸化物超電導線材の接続構造体。
【請求項４】
請求項３に記載の酸化物超電導線材の接続構造体であって、
前記第１の酸化物超電導線材及び第２の酸化物超電導線材に加えて、第３の酸化物超電導線材を備え、
前記第１の酸化物超電導線材及び第３の酸化物超電導線材が、前記接続しようとする端部同士を隣接させ、基材に対して酸化物超電導層を形成した側を揃えて配置され、
前記隣接された端部を跨るように、前記第１の酸化物超電導線材及び第３の酸化物超電導線材の安定化層に前記第２の酸化物超電導線材の安定化層が橋渡しされ第１の重ね合わせ部及び第２の重ね合わせ部が形成され、
前記第１の重ね合わせ部の長手方向中央部が導電性接合材によって接合され、前記第１の重ね合わせ部内の長手方向端部が導電性接合材によって接合されておらず、
前記第２の重ね合わせ部の長手方向中央部が導電性接合材によって接合され、前記第２の重ね合わせ部内の長手方向端部が導電性接合材によって接合されていないことを特徴とする酸化物超電導線材の接続構造体。
【請求項５】
前記重ね合わせ部内において、前記被覆部材が前記導電性接合材によって接合されていないことを特徴とする請求項３又は４に記載の酸化物超電導線材の接続構造体。
【請求項６】
請求項２に記載の酸化物超電導線材であって、
前記酸化物超電導線材の長手方向と同方向に、前記酸化物超電導線材の端部と対向して補強板が配置され、
前記補強板が前記被覆部材によって、前記酸化物超電導線材の長手方向端部と共に被覆され、
前記補強板の幅が前記酸化物超電導線材の幅と略同幅であることを特徴とする酸化物超電導線材。
【請求項７】
請求項３から５の何れか一項に記載の酸化物超電導線材の接続構造体であって、
請求項６に記載の酸化物超電導線材同士を接続することを特徴とする酸化物超電導線材の接続構造体。
【請求項８】
請求項１、２もしくは６の何れか一項に記載の酸化物超電導線材または請求項３〜５もしくは７の何れか一項に記載の酸化物超電導線材の接続構造体を有することを特徴とする超電導機器。
【請求項９】
テープ状の基材に中間層と酸化物超電導層と安定化層を積層してなる酸化物超電導線材の接続しようとする端部に被覆部材を形成し第１の酸化物超電導線材及び第２の酸化物超電導線材を形成する工程と、
前記第１の酸化物超電導線材または前記第２の酸化物超電導線材の安定化層表面であって、前記第１の酸化物超電導線材及び前記第２の酸化物超電導線材の互いの端部近傍の前記安定化層同士を対向させる時に、線材同士が互いに覆っている部分において、前記第１の酸化物超電導線材端部及び前記第２の酸化物超電導線材端部に対応する位置に、所定の幅でマスキング材を配置する工程と、
前記マスキング材間に形成される空間に導電性接合材を配置する工程と、
前記第１の酸化物超電導線材及び前記第２の酸化物超電導線材を接合する工程と、
前記マスキング材を除去する工程と、を有することを特徴とする酸化物超電導線材の接続構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化物超電導線材、酸化物超電導線材の接続構造体及びその製造方法並びに超電導機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年Ｂｉ系超電導線材Ｂｉ２Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏ８＋δ（Ｂｉ２２１２）、Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ１０＋δ（Ｂｉ２２２３）やＲＥ−１２３系超電導線材ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ（ＲＥ１２３：ＲＥはＹやＧｄなどを含む希土類元素）といった酸化物超電導線材の開発が進んでいる。これら酸化物超電導線材は、臨界温度が９０〜１００Ｋ程度であり、液体窒素温度以上で超電導性を示すため、実用上極めて有望な素材とされており、これを線材に加工して電力供給用の導体あるいは超電導コイル等として使用することが要望されている。
【０００３】
Ｂｉ系の超電導線材は、Ｂｉ系の超電導層をＡｇのシース材で被覆した状態となるようにＰｏｗｄｅｒ  Ｉｎ  Ｔｕｂｅ法（ＰＩＴ法）などにより製造された構造となっている。一方、ＲＥ−１２３系超電導線材は、テープ状の金属基材上に中間層を介し成膜法により酸化物超電導層を積層し、さらに前記酸化物超電導層上に薄い銀の第１の安定化層を形成し、その上に銅などの良導電性金属材料からなる第２の安定化層を設けた構造が採用されている。
【０００４】
ところで、ＲＥ−１２３系酸化物超電導線材は水分と接触すると水分と反応し超電導特性が低下することが知られている。したがって、酸化物超電導線材に水分を付着させることが無いように保管及び使用することが求められる。しかしながら、長期間の使用において室温と低温のヒートサイクルに伴う結露などで水分が付着する虞があるため、酸化物超電導線材の長期的信頼性を確保するためには、酸化物超電導層の全周を何らかの層で保護する構造を採用する必要がある。例えば、金属基材上に中間層と酸化物超電導層を積層したテープ状の酸化物超電導積層体を備え、両縁部を折り曲げた横断面Ｃ型形状の補強テープ線で前記酸化物超電導積層体を覆い重なり部を半田付けすることで、前記酸化物超電導積層体を外部から遮断した構造が知られている。
【０００５】
また、ＲＥ−１２３系の酸化物超電導線材を実用機器に応用するために、酸化物超電導線材を接続する技術が要望されている。例えば、特許文献１には、図１７に示すように一対の酸化物超電導線材２０２、２０３を、半田２２２により接合し、その周囲を、被覆材２１０によって被覆した接続構造体２３０が開示されている。被覆材２１０としては、半田もしくはエポキシ樹脂等が挙げられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４６９６４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の接続構造体２３０において、被覆材２１０は接続部分を外部から完全に遮断することを目的としておらず、酸化物超電導線材２０２、２０３の端部２０２ａ、２０３ａに水分が浸入し、酸化物超電導線材２０２、２０３の酸化物超電導層が劣化する虞があった。
【０００８】
本発明は、以上のような実情に鑑みなされたものであり、端部からの水分浸入による超電導特性の低下を防ぐ酸化物超電導線材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため本発明の酸化物超電導線材は、テープ状の基材に中間層と酸化物超電導層と安定化層が積層されてなる酸化物超電導線材であって、酸化物超電導線材の長手方向両端部に被覆部材が被着していることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、酸化物超電導線材の端部に被覆部材が被着していることにより端部からの水分浸入による酸化物超電導線材の劣化を抑制できる。
【００１１】
また、本発明の酸化物超電導線材は、被覆部材として、金属部材と当該金属部材の少なくとも酸化物超電導線材と対向する面に形成された接続層とを有することが好ましい。
【００１２】
本発明によれば、被覆部材として、金属部材と当該金属部材の少なくとも酸化物超電導線材と対向する面に形成された接続層とを有することによって、金属部材と酸化物超電導線材を密着させ、酸化物超電導線材の端部から水分が浸入することをよくせいできる。
また、接続層として半田からなる半田層を形成する場合においては、半田層の外周をさらに金属部材で覆う構成を有することによって、半田層と酸化物超電導線材の端部の密着性が低い場合であっても、金属部材によって外周を覆っているため確実に水分の浸入を防ぐことができる。また、半田層の外周を金属部材で覆うことにより半田層によって形成される層を薄くすることが可能となり、酸化物超電導線材の端部の厚み及び幅寸法が肥大化することを抑制することができる。
【００１３】
また、本発明の酸化物超電導線材の接続構造体は、前記酸化物超電導線材同士が接続された酸化物超電導線材の接続構造体であって、酸化物超電導線材のうち一方を第１の酸化物超電導線材とし、他方を第２の酸化物超電導線材とし、第１の酸化物超電導線材と第２の酸化物超電導線材における互いの端部近傍の安定化層同士が対向して重ね合わせ部を形成して配置され、重ね合わせ部の長手方向中央部が導電性接合材によって接合され、重ね合わせ部内の長手方向端部が導電性接合材によって接合されていないことが好ましい。
【００１４】
本発明によれば、接続部分において、酸化物超電導線材の端部が被覆部材により覆われて酸化物超電導線材を形成することによって、接続部での水分の浸入による酸化物超電導線材の劣化を抑制することができる。
【００１５】
ところで、図１７に示す従来の接続構造体２３０において、半田２２２による接合は、一対の酸化物超電導線材２０２、２０３の重ね合わせ部全面を接合している。重ね合わせ部全面を接合する際に、一対の酸化物超電導線材２０２、２０３の重ね合わせ部を加圧する必要があり、加圧により余分な半田２２２が、酸化物超電導線材２０２、２０３の重ね合わせ部からはみ出し、それぞれの端面に付着する等して凝固する。これによって、重ね合わせ部の両外側において半田２２２の厚みが局所的に厚くなり、接続構造体２３０に曲げを加えると、重ね合わせ部の長手方向両側近傍において負荷が集中し酸化物超電導層の結晶構造が破壊される虞がある。即ち、曲げに対して弱い構造となる。
本発明の酸化物超電導線材の接続構造体は、接続部分において、重ね合わせ部の長手方向中央部が導電性接合材によって接合されており、重ね合わせ部内の長手方向の端部は、導電性接合材によって接合されていない。導電性接合材によって接合されていない領域が設けられていることで、重ね合わせ部から導電性接合材がはみ出し、重ね合わせ部の両外側で凝固することを抑制する。したがって、接続構造体において導電性接合材による接合部が局所的に厚く形成されることがなく、局所的に曲げに弱い部分が形成されることを抑制することができる。
【００１６】
また、本発明の酸化物超電導線材の接続構造体は、前記酸化物超電導線材の接続構造体であって、第１の酸化物超電導線材及び第２の酸化物超電導線材に加えて、第３の酸化物超電導線材を備え、第１の酸化物超電導線材及び第３の酸化物超電導線材が、接続しようとする端部同士を隣接させ、基材に対して酸化物超電導層を形成した側を揃えて配置され、隣接された端部を跨るように、第１の酸化物超電導線材及び第３の酸化物超電導線材の安定化層に第２の酸化物超電導線材の安定化層が橋渡しされ第１の重ね合わせ部及び第２の重ね合わせ部が形成され、第１の重ね合わせ部の長手方向中央部が導電性接合材によって接合され、第１の重ね合わせ部内の長手方向端部が導電性接合材によって接合されておらず、第２の重ね合わせ部の長手方向中央部が導電性接合材によって接合され、第２の重ね合わせ部内の長手方向端部が導電性接合材によって接合されていないことが好ましい。
【００１７】
本発明によれば、接続部での水分の浸入による酸化物超電導線材の劣化を抑制することができる上に、接続する一対の酸化物超電導線材が積層方向を揃えて配置されているため、接続部分で酸化物超電導線材の表裏の逆転がない。また、接続部において、局所的に曲げに弱い部分が形成されることを抑制することができる。
【００１８】
また、本発明の酸化物超電導線材の接続構造体は、重ね合わせ部内において、被覆部材が導電性接合材によって接合されていないことが好ましい。
【００１９】
被覆部材は、酸化物超電導線材の外周を含めて被覆する構造となっているため、被覆部材によって覆われた部分の酸化物超電導線材は、覆われていない部分と比較して剛性が高く屈曲性が低い。したがって、被覆部材を導電性接合部材によって接合しないことで、接続部分に曲げを印加した際に被覆部材近傍の酸化物超電導層に過大な負荷がかかることを抑制することができる。
【００２０】
また、本発明の酸化物超電導線材は、前記酸化物超電導線材であって、酸化物超電導線材の長手方向と同方向に、酸化物超電導線材の端部と対向して補強板が配置され、補強板が被覆部材によって、酸化物超電導線材の長手方向端部と共に被覆され、補強板の幅が酸化物超電導線材の幅と略同幅であることが好ましい。
【００２１】
本発明によれば、酸化物超電導線材の長手方向端部の先に補強板を配置し、当該補強板を酸化物超電導線材の長手方向端部と共に被覆することによって、酸化物超電導線材端部の先に構成される金属部材が補強され、当該金属部材に応力が加わった場合であっても、金属部材が変形し破損することを抑制できる。
また、補強板は酸化物超電導線材の先端の蓋をするように覆う役割を果たし、酸化物超電導線材の先端に水分が侵入することをより確実に防ぐことができる。
加えて、補強板が導電性を有する場合においては、補強板を電気的な接点として使用することができる。
【００２２】
また、本発明の酸化物超電導線材の接続構造体は、前記酸化物超電導線材の接続構造体であって、補強板を備えた前記酸化物超電導線材同士を接続することが好ましい。
【００２３】
このような構造とすることにより、接続部での水分の浸入による酸化物超電導線材の劣化を抑制することができるのみならず、強度に優れた酸化物超電導線材の接続構造体を提供することができる。
【００２４】
また、本発明の超電導機器は、前記酸化物超電導線材または前記酸化物超電導線材の接続構造体を有することが好ましい。
【００２５】
前記酸化物超電導線材または前記酸化物超電導線材の接続構造体を超電導機器に用いることで、水分や機械的負荷等の外的要因に対する超電導機器の保護性能を向上させることができ、従来よりも高い信頼性を有する超電導機器を実現することが可能となる。
【００２６】
また、本発明の酸化物超電導線材の接続方法は、テープ状の基材に中間層と酸化物超電導層と安定化層を積層してなる酸化物超電導線材の接続しようとする端部に被覆部材を形成し第１の酸化物超電導線材及び第２の酸化物超電導線材を形成する工程と、第１の酸化物超電導線材または第２の酸化物超電導線材の安定化層表面であって、第１の酸化物超電導線材及び第２の酸化物超電導線材の互いの端部近傍の安定化層同士を対向させる時に、線材同士が互いに覆っている部分において、第１の酸化物超電導線材端部及び第２の酸化物超電導線材端部に対応する位置に、所定の幅でマスキング材を配置する工程と、マスキング材間に形成される空間に導電性接合材を配置する工程と、第１の酸化物超電導線材及び第２の酸化物超電導線材を接合する工程と、マスキング材を除去する工程とを有することが好ましい。
【００２７】
本発明によれば、接続部分において、酸化物超電導線材の端部が被覆部材により覆われて酸化物超電導線材を形成することによって、接続部での水分の浸入による酸化物超電導線材の劣化を抑制する酸化物超電導線材の接続構造体を提供することができる。
また、接続部分において、重ね合わせ部の長手方向両側にマスキングを施し、導電性接合材によって接合されていない領域を形成することができる。これによって、第１の酸化物超電導線材及び第２の酸化物超電導線材の重ね合わせ部において、導電性接合材による接合部が均一に形成され、局所的に曲げに弱い部分が形成されることを抑制することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、酸化物超電導線材の端部に被覆部材が被着していることにより端部からの水分浸入による酸化物超電導線材の劣化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る酸化物超電導積層体（酸化物超電導線材）の一例の端部を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る酸化物超電導線材の第1実施形態の端部を示す斜視図である。
【図３】本発明に係る酸化物超電導線材の第２実施形態の端部を示す斜視図である。
【図４】本発明に係る酸化物超電導線材の第３実施形態の端部の被覆手順を示し、図４（ａ）は酸化物超電導線材の端部に金属部材を配置した状態を示す斜視図であり、図４（ｂ）及び図４（ｃ）は金属部材を折りたたむ手順を示す斜視図であり、図４（ｄ）は、金属部材上の低融点金属を溶融させ、酸化物超電導線材の端部を気密に覆った状態であり、即ち第３実施形態の酸化物超電導線材の端部を示す斜視図である。
【図５】本発明に係る酸化物超電導線材の第４実施形態の端部の被覆手順を示し、図５（ａ）は酸化物超電導線材の端部に金属部材及び補強板を配置した状態を示す斜視図であり、図５（ｂ）及び図５（ｃ）は金属部材を折りたたむ手順を示す斜視図であり、図５（ｄ）は、金属部材上の低融点金属を溶融させ、酸化物超電導線材の端部を気密に覆った状態であり、即ち第４実施形態の酸化物超電導線材の端部を示す斜視図である。
【図６】本発明に係る接続構造体の第１実施形態を示す模式図であり、図６（ａ）が正面模式図、図６（ｂ）が断面模式図である。
【図７】本発明に係る接続構造体の第２実施形態を示す模式図であり、図７（ａ）が正面模式図、図７（ｂ）が断面模式図である。
【図８】超電導ケーブルの一例を示す部分断面略図である。
【図９】超電導限流器の一例を示す断面図である。
【図１０】超電導モータの一例を示し、図１０（ａ）は、全体構成を示す部分断面図、図１０（ｂ）は、各構成部品の位置関係を示す模式図である。
【図１１】超電導コイルの一例を示し、図１１（ａ）は超電導コイルの積層体を示す斜視図、図１１（ｂ）は超電導コイル単体を示す斜視図である。
【図１２】実施例及び比較例のプレッシャークッカー試験の結果を示すグラフである。
【図１３】実施例及び比較例のプレッシャークッカー試験の結果を示すグラフである。
【図１４】実施例及び比較例のプレッシャークッカー試験の結果を示すグラフである。
【図１５】インジウム半田により接合した実施例及び比較例の曲げ試験の結果を示すグラフである。
【図１６】スズ半田により接合した実施例及び比較例の曲げ試験の結果を示すグラフである。
【図１７】従来例としての酸化物超電導線材の接続構造体を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明に係る酸化物超電導線材の一実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００３１】
（酸化物超電導線材の第1実施形態）
以下、本発明に係る第1実施形態の酸化物超電導線材１について説明する。
図１は、本発明に係る酸化物超電導積層体（酸化物超電導線材）２０の端部２０ａを示す模式図であり、図２は、本発明に係る酸化物超電導線材１の端部１ａを示す模式図である。本実施形態の酸化物超電導線材１は、テープ状であり、酸化物超電導積層体２０の長手方向端部２０ａを被覆部材２１により被覆して形成されている。
図１、図２を基に、酸化物超電導線材１の各構成要素に関して詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００３２】
図２に示す酸化物超電導線材１は、図１に示す酸化物超電導積層体２０の端部２０ａを所定幅に渡り被覆部材２１により取り囲むことにより形成されている。酸化物超電導積層体２０は、テープ状の基材１０に中間層１１、酸化物超電導層１２、第１の安定化層１３、第２の安定化層１４が積層された構造を有する。なお、本実施形態において、第２の安定化層１４を構成する金属は、前記酸化物超電導積層体２０の外周を覆う金属層としての役割も果たす。
【００３３】
基材１０は、通常の酸化物超電導線材の基材として使用し得るものであれば良く、可撓性を有する長尺のテープ状であることが好ましい。また、基材１０に用いられる材料は、機械的強度が高く、耐熱性があり、線材に加工することが容易な金属を有しているものが好ましく、例えば、ステンレス鋼、ハステロイ等のニッケル合金等の各種耐熱性金属材料、もしくはこれら各種金属材料上にセラミックスを配した材料などが挙げられる。中でも、市販品であれば、ハステロイ（商品名、米国ヘインズ社製）が好適である。このハステロイの種類には、モリブデン、クロム、鉄、コバルト等の成分量が異なる、ハステロイＢ、Ｃ、Ｇ、Ｎ、Ｗ等が挙げられ、ここではいずれの種類も使用できる。また、基材１０の厚さは、目的に応じて適宜調整すれば良く、通常は１０〜５００μｍ、好ましくは２０〜２００μｍである。
【００３４】
中間層１１は、拡散防止層、ベッド層、配向層、及びキャップ層がこの順に積層された構造を適用することができる。
拡散防止層は、この層よりも上面に他の層を形成する際に加熱処理した結果、基材１０や他の層が熱履歴を受ける場合に、基材１０の構成元素の一部が拡散し、不純物として酸化物超電導層１２側に混入することを抑制する機能を有する。拡散防止層の具体的な構造としては、上記機能を発現し得るものであれば特に限定されないが、不純物の混入を防止する効果が比較的高いＡｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、又はＧＺＯ（Ｇｄ２Ｚｒ２Ｏ７）等から構成される単層構造あるいは複層構造が望ましい。
【００３５】
ベッド層は、基材１０と酸化物超電導層１２との界面における構成元素の反応を抑え、この層よりも上面に設ける層の配向性を向上させるために用いられる。ベッド層の具体的な構造としては、上記機能を発現し得るものであれば特に限定されないが、耐熱性が高いＹ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｌａ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｅｕ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、などの希土類酸化物から構成される単層構造あるいは複層構造が望ましい。
【００３６】
配向層は、その上に形成されるキャップ層や酸化物超電導層１２の結晶配向性を制御したり、基材１０の構成元素が酸化物超電導層１２へ拡散することを抑制したり、基材１０と酸化物超電導層１２との熱膨張率や格子定数といった物理的特性の差を緩和したりする機能等を有するものである。配向層の材料には、上記機能を発現し得るものであれば特に限定されないが、Ｇｄ２Ｚｒ２Ｏ７、ＭｇＯ、ＺｒＯ２−Ｙ２Ｏ３（ＹＳＺ）等の金属酸化物を用いると、後述するイオンビームアシスト蒸着法（以下、ＩＢＡＤ法と呼ぶことがある。）において、結晶配向性の高い層が得られ、キャップ層や酸化物超電導層１２の結晶配向性をより良好なものとすることができるため、特に好適である。
【００３７】
キャップ層は、酸化物超電導層１２の結晶配向性を配向層よりも強く制御したり、酸化物超電導層１２を構成する元素の中間層１１への拡散や、酸化物超電導層１２の積層時に使用するガスと中間層１１との反応を抑制したりする機能等を有するものである。キャップ層の材料には、上記機能を発現し得るものであれば特に限定されないが、ＣｅＯ２、ＬａＭｎＯ３、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｚｒ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｚｒ２Ｏ３等の金属酸化物が酸化物超電導層１２との格子整合性の観点から好適である。そのなかでも、中間層１１の配向度よりもさらに配向度の優れた層を得られることから、ＣｅＯ２、ＬａＭｎＯ３が特に好適である。
ここで、キャップ層にＣｅＯ２を用いる場合、キャップ層は、Ｃｅの一部が他の金属原子又は金属イオンで置換されたＣｅ−Ｍ−Ｏ系酸化物を含んでいても良い。
【００３８】
酸化物超電導層１２は、超電導状態の時に電流を流す機能を有するものである。酸化物超電導層１２に用いられる材料には、通常知られている組成の酸化物超電導体からなるものを広く適用することができ、例えば、ＲＥ−１２３系超電導体、Ｂｉ系超電導体などの銅酸化物超電導体などが挙げられる。ＲＥ−１２３系超電導体の組成は、例えば、ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ（７−ｘ）（ＲＥはＹ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｒ、Ｇｄ等の希土類元素、ｘは酸素欠損を表す。）が挙げられ、具体的には、Ｙ１２３（ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ（７−ｘ））、Ｇｄ１２３（ＧｄＢａ２Ｃｕ３Ｏ（７−ｘ））が挙げられる。Ｂｉ系超電導体の組成は、例えば、Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａｎ−１ＣｕｎＯ４＋２ｎ＋δ（ｎはＣｕＯ２の層数、δは過剰酸素を表す。）が挙げられる。この銅酸化物超電導体は、母物質が絶縁体であるが、酸素を取り込むことで超電導体となり、超電導特性を示す性質を持っている。ここで、本発明に用いられる酸化物超電導層１２の材料は、銅酸化物超電導体であり、以下、特に指定がなければ、酸化物超電導層１２に用いる材料を銅酸化物超電導体とする。
【００３９】
第１の安定化層１３は、事故時に発生する過電流をバイパスしたり、酸化物超電導層１２とこの層よりも上面に設ける層との間で起こる化学反応を抑制し、一方の層の元素の一部が他方の層側に侵入して組成がくずれることにより起こる超電導特性が低下するのを防いだりするなどの機能を有するものである。また、酸化物超電導層１２に酸素を取り込ませやすくするために、加熱時には酸素を透過しやすくさせる機能も有する。このため、第１の安定化層１３には、少なくともＡｇを含む材料が用いられる。なお、本発明に用いられる第１の安定化層１３の材料はＡｇであり、以下、特に指定がなければ、第１の安定化層１３に用いる材料をＡｇとする。
【００４０】
第１の安定化層１３上に積層された第２の安定化層１４は、良導電性の金属材料からなり、酸化物超電導層１２が何らかの原因で超電導状態から常電導状態に遷移しようとした時に、第１の安定化層１３とともに、酸化物超電導層１２の電流が転流するバイパスとして機能する。第１の安定化層１３はその機能により第２の安定化層１４の一部とみなすことができる。
【００４１】
第２の安定化層１４を構成する金属材料としては、良導電性を有するものであればよく、特に限定されないが銅、黄銅（Ｃｕ−Ｚｎ合金）、Ｃｕ−Ｎｉ合金等の銅合金、ステンレス等の比較的安価な材質からなるものを用いることが好ましく、中でも高い導電性を有し、安価であることから銅製が好ましい。また、酸化物超電導線材１を超電導限流器に使用する場合、第２の安定化層１４は、クエンチが起こり常電導状態に転移した時に発生する過電流を瞬時に抑制するために用いられる。この用途の場合、第２の安定化層１４に用いられる材料は、例えば、Ｎｉ−Ｃｒ等のＮｉ系合金等の高抵抗金属が挙げられる。
第２の安定化層１４の厚さは特に限定されず、適宜調整可能であるが、１０〜３００μｍとすることができる。
【００４２】
第２の安定化層１４の形成方法は特に限定されないが、本実施形態においては、銅などの良導電性材料よりなる金属テープを半田などの導電性接合材（図示略）を介し第１の安定化層１３上に貼り付けることで積層して形成される。また、第２の安定化層１４は、基材１０、中間層１１、酸化物超電導層１２、第１の安定化層１３を積層した積層物１５の全周を被覆する。
【００４３】
第１の安定化層１３上に金属テープを貼り付ける際に用いる導電性接合材（図示略）として半田を使用する場合、半田は特に限定されるものではなく従来公知の半田を使用可能である。例えば、Ｓｎ、Ｓｎ−Ａｇ系合金、Ｓｎ−Ｂｉ系合金、Ｓｎ−Ｃｕ系合金、Ｓｎ−Ｚｎ系合金などのＳｎを主成分とする合金よりなる鉛フリー半田、Ｐｂ−Ｓｎ系合金半田、共晶半田、低温半田などが挙げられ、これらの半田を一種又は二種以上組み合わせて使用することができる。これらの中でも、融点が３００℃以下の半田を用いることが好ましい。これにより、３００℃以下の温度で金属テープと第１の安定化層１３を半田付けすることが可能となるので、半田付けの熱によって酸化物超電導層１２の特性が劣化することを抑止できる。
【００４４】
第２の安定化層１４は、第１の安定化層１３上に半田を介して貼り付けられるとともに、基材１０、中間層１１、酸化物超電導層１２、第１の安定化層１３を積層した積層物１５の全周を覆い形成される。即ち、第２の安定化層１４は、基材１０において中間層１１を形成していない側の裏面中央部を除いた積層物１５の周面を横断面Ｃ字型をなすように覆っている。第２の安定化層１４は、金属テープをロール等でフォーミングし積層物１５の周囲に被着して金属層として構成することができる。第２の安定化層１４により覆われていない基材１０の裏面側の中央部は接続層１６により覆われ、接続層１６は第２の安定化層１４の端縁同士が形成する凹部を埋めるように形成されている。
【００４５】
酸化物超電導積層体２０の外周が金属テープ等からなる金属層（第２の安定化層１４）及び接続層１６で覆われていることで、酸化物超電導積層体２０の側面からの水分の浸入を防ぎ、酸化物超電導層１２の劣化を防ぐことができる。
また、上述したように金属テープをフォーミングし積層物１５の周面を覆うように金属層を形成する他に、積層物１５の外周全体にめっきを施すことにより被覆し、積層部１５外周の金属層及び第２の安定化層１４とを一体的に形成しても良い。この場合、めっき層の厚さは、１０μｍ以上とすることで、ピンホールのないめっき層を形成することが可能となり、水分の浸入を確実に防ぐことができる。
【００４６】
ここでは上述したように、第２の安定化層１４として金属テープ又はめっき層を形成する酸化物超電導積層体２０を例示した。しかしながら本発明の酸化物超電導積層体はこれに限定されるものではなく、例えば第２の安定化層１４を有さない、即ち第１の安定化層１３のみによって、安定化層としての役割を果たす構成であっても良い。
【００４７】
図１に示す酸化物超電導積層体２０の端部２０ａは、被覆部材２１による被覆が無ければ露出することとなり、空気中等に含まれる水分と反応し超電導特性が低下する虞がある。そこで、図２に第１実施形態の酸化物超電導線材１として示すように、酸化物超電導積層体２０の端部２０ａと当該端部２０ａ近傍の第２の安定化層１４を端部２０ａからの長さＬに渡り被覆部材２１により取り囲むように被覆することによって、水分の浸入を防ぐことができる。
第１実施形態の酸化物超電導線材１の端部１ａに構成される被覆部材２１は、１対の金属部材４０、４０と接続層４２からなる。
本実施形態における金属部材４０は、例えばＣｕ等の金属箔を用いる事ができる。また、接続層４２は、例えば半田からなる半田層として構成することができる。
【００４８】
酸化物超電導線材１の端部１ａに構成される被覆部材２１は、銅、銅合金等からなる１対の金属部材４０、４０の一面に接続層４２を形成し、当該接続層４２を形成した面同士を向い合せて酸化物超電導積層体２０の端部２０ａを、厚み方向上下から挟み込み、前記接続層４２を溶融、凝固させ酸化物超電導積層体２０の端部２０ａを包み込むように覆うことで形成されている。
なお、金属部材４０に形成される接続層４２は、金属部材４０の片面に形成されていても、両面に形成されていても良い。また、金属部材４０に接続層４２を形成する以外に、半田からなる箔を挟み込み、当該箔を加熱により溶融させても良い。
【００４９】
被覆部材２１の側面部２１ａが酸化物超電導積層体２０の側面を覆い、先端面部２１ｂが酸化物超電導積層体２０の長手方向端部２０ａを覆い、各部において被覆部材２１は、接続層４２により酸化物超電導積層体２０と接合されている。また、金属部材４０、４０同士は、縁部４０ｃ、４０ｃで酸化物超電導積層体２０の端部２０ａ近傍を上下方向から閉じ、それぞれの金属部材４０同士は縁部４０ｃにおいて接続層４２により接合されている。
酸化物超電導積層体２０と金属部材４０との境界面及び、金属部材４０、４０同士の接触部は、接続層４２により接合され完全に封止されているため、当該境界面及び接触部からの水分の浸入を抑制することができる。
【００５０】
酸化物超電導積層体２０と被覆部材２１との境界面及び、金属部材４０、４０同士の接触部を縁部４０ｃにおいて接合する接続層４２として使用する半田は、特に限定されるものではなく従来公知の半田を使用可能であり、上述した第１の安定化層１３上に金属テープを貼り付ける際に用いる半田と同様の物を用いる事ができる。
【００５１】
被覆部材２１で覆われる酸化物超電導積層体２０の長手方向の長さＬに関しては、酸化物超電導積層体２０の端部２０ａが完全に覆われていれば、どのような長さでも構わない。図２に示すように、被覆部材２１を１対の金属部材４０、４０によって形成する場合においては、被覆部材２１で覆われる酸化物超電導積層体２０の長手方向の長さＬを１ｍｍ以上とすることで、導電性接合体により、金属部材４０、４０を確実に固定することが可能となるため水分の浸入を確実に防ぐことが可能となるため好ましい。また、３０ｍｍを超えると、金属部材４０のコストが増加するばかりか、他の酸化物超電導線材１と接続し接続構造体を形成する場合において、接続部分における厚みが増加する領域が長くなるため、接続部の取り回しが悪くなり好ましくない。
したがって、被覆部材２１で覆われる酸化物超電導積層体２０の長手方向の長さＬは１〜３０ｍｍであることが好ましい。
【００５２】
酸化物超電導線材１を構成する基材１０及び酸化物超電導層１２は、半田との密着性が悪いため、半田のみで酸化物超電導積層体２０の端部２０ａを気密に覆うことは困難を伴う。そこで酸化物超電導積層体２０の端部２０ａを金属部材４０で覆い、当該金属部材４０と酸化物超電導積層体２０との間に、半田を満たし接続層４２を形成することで、端部２０ａを気密に被覆することができる。また、半田の周囲を金属部材４０で覆うことにより、半田のみで酸化物超電導積層体２０の端部２０ａを覆う場合と比較して、半田によって形成される層（接続層４２）を薄くすることが可能となり、酸化物超電導線材１の端部１ａの厚み寸法が肥大化することを抑制できる。
【００５３】
（酸化物超電導線材の第２実施形態）
以下、本発明に係る第２実施形態の酸化物超電導線材７について図３に基づいて説明する。なお、上述の第１実施形態と同一の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
第２実施形態の酸化物超電導線材７は、第1実施形態の酸化物超電導線材１と比較して、被覆部材の構成に違いを有する。即ち、第2実施形態の酸化物超電導線材７は、図３に示すように、被覆部材２１に代えて樹脂材料からなる樹脂被覆部材４１によって端部７ａが被覆されている。第１実施形態の酸化物超電導線材１の被覆部材２１は、接続層４２とその外周を覆う金属部材４０から構成されているのに対して、第２実施形態の酸化物超電導線材７の被覆部材は、樹脂被覆部材４１のみで構成される。樹脂被覆部材４１を構成する樹脂材料としては、例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ワックス等の化学反応や相転移等により液体から固体に変わる材料を用いる事ができる。樹脂被覆部材４１は、ディッピングや、型にはめて成型することにより形成することが可能で、この場合、均一な層を容易に形成することができる。
【００５４】
樹脂被覆部材４１で覆われる酸化物超電導積層体２０の長手方向の長さＬは、第1実施形態の酸化物超電導線材１と同様に１〜３０ｍｍであることが好ましい。
係る構成を有することにより、酸化物超電導積層体２０の端部２０ａから水分が浸入し、超電導線材が劣化することを抑制できる。
また、第１実施形態の酸化物超電導線材１の端部１ａにおいて、金属部材４０の縁部４０ｃが幅方向及び、端部１ａの幅寸法を肥大化させる。しかしながら、第２実施形態の酸化物超電導線材７においては、幅寸法が肥大化することがなく、当該酸化物超電導線材７を接続する場合において、接続部をコンパクトに形成することが可能となる。即ち、螺旋巻きして超電導ケーブルに加工する場合や、巻回して超電導コイルに加工する場合に、接続部の肥大化による巻き線が不均一となる事を抑制できる。
【００５５】
（酸化物超電導線材の第３実施形態）
以下、本発明に係る第３実施形態の酸化物超電導線材８について図４に基づいて説明する。なお、上述の第１実施形態と同一の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
図４（ｄ）に示すように、第３実施形態の酸化物超電導線材８の被覆部材２４は、第１実施形態の酸化物超電導線材１の被覆部材２４と同様に半田などからなる接続層４３とその外周を覆う箔状の金属部材４４から構成されているが、金属部材４４による被覆方法が異なる。
【００５６】
酸化物超電導線材８の端部８ａに構成される被覆部材２４は、１枚の金属部材４４の一面に接続層４３を形成し、当該接続層４３からなる層を形成した面上に、酸化物超電導積層体２０の端部２０ａを配置し、前記端部２０ａを含む酸化物超電導積層体２０の外周を包囲し前記接続層４３を溶融、凝固させることによって形成されている。
【００５７】
以下、図４（ａ）〜図４（ｄ）を基に酸化物超電導線材８の形成手順を説明する。
まず、図４（ａ）に示すように、酸化物超電導積層体２０の端部２０ａを、矩形状を有し、少なくとも上面に接続層４３からなる層を備えた金属部材４４の中央付近に配置する。この時、酸化物超電導積層体２０の端部２０ａの先には、長さＪの金属部材４４の余剰を確保する。長さＪは０．５ｍｍ以上とすることで、後の接続層４２を溶融する工程において、端部２０ａを確実に被覆することが可能となり好ましい。
【００５８】
次いで、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、酸化物超電導積層体２０の側面に沿って金属部材４４を折りたたむことにより酸化物超電導積層体２０の端部２０ａの外周を包囲する。両側から折られて酸化物超電導積層体２０を包む金属部材４４同士は、幅Ｋの重なりを形成する。重なり部である幅Ｋは、０．８ｍｍ以上であることで、後の接続層４２を溶融する工程において、端部２０ａを確実に被覆することが可能となり好ましい。
【００５９】
次いで図４（ｄ）に示すように、金属部材４４の酸化物超電導積層体２０の端部２０ａの先に構成される部分を閉じるように加圧し、更に加熱することで金属部材４４上の接続層４３を溶融させ接合する。
被覆部材２４の包囲部２４ａによって酸化物超電導積層体２０の外周面を覆い、先端部２４ｂが酸化物超電導積層体２０の長手方向端部２０ａを覆い、各部において被覆部材２１は、接続層４３を介して酸化物超電導積層体２０と接合されている。また、先端部２４ｂにおいて金属部材４４は、酸化物超電導積層体２０の端部２０ａ近傍を上下方向から閉じ、それぞれの上下の金属部材４４同士は先端部２４ｂにおいて接続層４３により接合されている。
酸化物超電導積層体２０と金属部材４４との境界面及び、金属部材４４同士の接触部は、接続層４３により接合され完全に封止されているため、当該境界面及び接触部からの水分の浸入を抑制することができる。
【００６０】
また、図４（ｄ）を基に説明したように、被覆部材２４の先端部２４ｂを厚み方向上下に閉じたのちに、更に酸化物超電導積層体２０の長手方向に、先端部２４ｂを折り返すことによって、水分が浸入し得る経路を複雑に構成し、水分浸入をより効果的に抑制する構造としても良い。
他にも、図４（ｂ）に示す被覆部材２４の先端部２４ｂを厚み方向上下に閉じた状態から、更に別途用意した少なくとも１面に接続層４３からなる層を備える金属部材を、先端部２４ｂの先端縁２４ｃを被せるように被覆し、幅方向にはみ出した金属部材を切断工具によって切断して構成しても良い。
被覆部材２４で覆われる酸化物超電導積層体２０の長手方向の長さＬは、第1実施形態の酸化物超電導線材１と同様に１〜３０ｍｍであることが好ましい。
【００６１】
ところで、図２に示す第１実施形態の酸化物超電導線材１の端部１ａにおいて、金属部材４０の縁部４０ｃが幅方向及び、端部１ａの幅寸法を肥大化させる。係る肥大化を避けるために、被覆部材２１の金属部材４０における幅方向の縁部４０ｃを切断工具等により切断し除去することが考えられるが、所定の幅の縁部４０ｃを残さければ、切断部分から水分が浸入する虞がある。残さなければならない所定の幅としては１ｍｍ以上であり、即ち、第１実施啓太の酸化物超電導線材１は、幅方向両側を合わせて少なくとも２ｍｍの幅寸法の肥大化が発生することとなる。
【００６２】
第３実施形態の酸化物超電導線材８においては、端部８ａにおいて、金属部材４４の厚みと接続層４３の厚さにより幅寸法がわずかに増加するが、幅寸法が大幅に肥大化することがない。したがって、酸化物超電導線材８を接続する場合において、接続部をコンパクトに形成することが可能となる。即ち、螺旋巻きして超電導ケーブルに加工する場合や、巻回して超電導コイルに加工する場合に、接続部の肥大化による巻き線が不均一となる事を抑制できる。
【００６３】
（酸化物超電導線材の第４実施形態）
以下、本発明に係る第４実施形態の酸化物超電導線材９について図５に基づいて説明する。なお、本実施形態は、上述の第３実施形態と類似した構成を有し、同一の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
図５（ｄ）に示すように第４実施形態の酸化物超電導線材９は、第３実施形態の酸化物超電導線材８と比較して、被覆部材２３が、酸化物超電導積層体２０と共に補強板４５を被覆している点が異なる。
【００６４】
酸化物超電導積層体２０の長手方向端部２０ａの先に補強板４５を配置し、当該補強板４５を酸化物超電導積層体２０の長手方向端部２０ａと共に被覆することによって、酸化物超電導積層体２０の端部２０ａの先に構成される金属部材４４が補強され、当該金属部材４４に応力が加わった場合であっても、金属部材４４の破れを抑制できる。
また、補強板４５は酸化物超電導積層体２０の端部２０ａの蓋をするように覆う役割を果たし、酸化物超電導積層体２０の端部２０ａが水分に触れることを抑制する。
【００６５】
補強板４５の材料は、特に限定されるものではないが、半田との密着性に優れる材料であることが好ましく、銅、銅合金等を用いる事ができる。また、ＳＵＳ３０４等に代表されるステンレスであっても良く、その場合においては表面にＮｉめっきを施したものを用いる事で半田との密着性を良好とし使用することができる。
補強板４５が銅等の導電性を有する材料からなる場合においては、前記補強板４５を電気的な接点として使用することができる。
補強板４５として、ステンレスからなるものを用いる場合においては、ステンレスは剛性が高いため、酸化物超電導線材９の端部９ａの補強効果を高めることができる。
【００６６】
補強板４５の幅寸法は、酸化物超電導積層体２０の幅と略同幅であることが望ましい。これによって、酸化物超電導積層体２０の端部２０ａを確実に被覆することが可能となる。また、被覆部材２３で覆われた酸化物超電導線材９の端部９ａの幅方向に段差が生じることがなく、被覆部材２３を構成する金属部材４４に破れが生じることを防ぐことができる。
【００６７】
補強板４５の厚さは、酸化物超電導積層体２０の厚さ寸法に対して、３．０倍以下であることが好ましく、１．５倍以下であることがより好ましいいが、酸化物超電導積層体２０の端部２０ａをより確実に被覆できるという観点から、酸化物超電導積層体２０の厚さ以下であることがさらに好ましく、０．７倍以下であることがより一層好ましい。
【００６８】
酸化物超電導線材９の形成手順は、上述した第３実施形態の酸化物超電導線材８の形成手順と比較して補強板４５を配置する点に違いを有する。以下、図５（ａ）〜図５（ｄ）を基に酸化物超電導線材８の形成手順を説明する。
まず、図５（ａ）に示すように、酸化物超電導積層体２０の端部２０ａを、矩形状を有し、少なくとも上面に接続層４３を形成した金属部材４４の中央付近に配置する。さらに、酸化物超電導積層体２０の長手方向端部２０ａの先に補強板４５を配置する。補強板４５は、酸化物超電導積層体２０の端部２０ａと隙間なく配置することが望ましい。補強板４５は、金属部材４４の縁部からはみ出していても、完全に内側に配置されていても良い。また、図５（ａ）に示すように、補強板４５の縁部と金属部材４４の縁部が一致するように配置しても良い。
【００６９】
次いで、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、金属部材４４を折りたたむことにより酸化物超電導積層体２０及び補強板４５の外周を包囲する。
更に図５（ｄ）に示すように、金属部材４４の酸化物超電導積層体２０の端部２０ａの先に構成される部分を閉じるように加圧し、更に加熱することで金属部材４４上の接続層４３を溶融させ接合する。
係る手順により酸化物超電導線材９を構成することにより、上述の第３実施形態の酸化物超電導線材８と同様の効果を得ることができるのみならず、補強板の効果により、より確実に水分浸入を防ぐことができ、加えて、金属部材４４の破損を抑制できる。
【００７０】
以上、本発明の酸化物超電導線材の実施形態として、第１から第４の実施形態を示した。しかしながら本発明の酸化物超電導線材はこれに限定されるものではない。例えば、図１に示す酸化物超電導積層体２０の端部２０ａにめっき被覆層を施し、当該めっき被覆層を被覆部材として端部２０ａを封止する構造としても良い。
この場合、めっき被覆層は、電解めっき、無電解めっき、溶融めっき、真空蒸着の何れか１つ又は２つ以上の組合せによって形成することができる。
【００７１】
（接続構造体の第１実施形態）
次に、本発明に係る接続構造体の一実施形態について図面に基づいて説明する。
図６に本発明に係る接続構造体の第１実施形態である第１の酸化物超電導線材２及び第２の酸化物超電導線材３を接続した接続構造体３０について説明する。
【００７２】
なお、本実施形態の接続構造体３０において接続される、第１の酸化物超電導線材２及び第２の酸化物超電導線材３は、図２を基に説明した第1実施形態の酸化物超電導線材１と同形態である。
即ち、第１の酸化物超電導線材２及び第２の酸化物超電導線材３は、図６（ｂ）に示すように、テープ状の基材１０に中間層１１、酸化物超電導層１２、第１の安定化層１３と第２の安定化層１４が積層された構造を有しており、特に第２の安定化層１４は基材１０において中間層１１を形成していない側の裏面中央部を除いて積層物１５の周面を横断面Ｃ字型をなすように覆っている。第２の安定化層１４により覆われていない基材１０の裏面側の中央部は半田層１６（図１参照）により覆われ、半田層１６は第２の安定化層１４の端縁どうしが形成する凹部を埋めるように形成され、酸化物超電導積層体２０の外周から水分が浸入しない酸化物超電導積層体２０を形成している。また、酸化物超電導積層体２０の接続しようとする端部２０ａは、被覆部材２１により所定の長さＬ（図２参照）被覆されており、第１の酸化物超電導線材２及び第２の酸化物超電導線材３を形成している。なお、被覆部材２１によって覆われる第１の酸化物超電導線材２及び第２の酸化物超電導線材３の長手方向の長さＬは、１〜３０ｍｍとされる。
【００７３】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、接続構造体３０は、第１の酸化物超電導線材２及び第２の酸化物超電導線材３を接続する構造体であって、第１の酸化物超電導線材２の端部２ａ近傍と第２の酸化物超電導線材３の端部３ａ近傍の第２の安定化層１４同士が対向して、長さＨ５０の重ね合わせ部５０を形成して配置され、前記重ね合わせ部５０の長手方向中央部５１が導電性接合材２２によって接合されている。また、前記重ね合わせ部５０の内部であって、前記導電性接合材２２によって接合される長手方向中央部５１の端部を含む両側には、接合されていない非接合領域５２、５２が形成されている。なお、図６（ａ）、（ｂ）において、前記長手方向中央部５１は、長手方向長さＨ５１として表される領域であり、前記非接合領域５２の長手方向長さＨ５２として表される領域である。
【００７４】
第１の酸化物超電導線材２の端部２ａと第２の酸化物超電導線材３の端部３ａに形成される被覆部材２１、２１は、前記重ね合わせ部５０の長手方向中央部５１の導電性接合材２２によって接合されていないことが望ましい。被覆部材２１は、第１及び酸化物超電導線材２、３の外周を含めて被覆する構造となっているため、被覆部材２１によって覆われた部分の第１の酸化物超電導線材２及び第２の酸化物超電導線材３は、覆われていない部分と比較して剛性が高くなっている。即ち、被覆部材２１によって覆われた部分の第１の酸化物超電導線材２及び第２の酸化物超電導線材３は、屈曲性が悪い。したがって、被覆部材２１が接合された場合は、接続部分に曲げを印加することで、被覆部材２１近傍の酸化物超電導層１２に過大な負荷がかかる虞がある。したがって、被覆部材２１は、導電性接合材２２によって接合しないことが望ましい。
また、被覆部材２１が、図３を基に説明したように、樹脂材料からなる樹脂被覆部材４１であり、導電性接合材２２が半田である場合においては、樹脂と半田は接合されないため、必然的に樹脂被覆部材４１と導電性接合材（半田）２２は、接合されない。
【００７５】
第１の酸化物超電導線材２及び第２の酸化物超電導線材３を接続し、接続構造体３０を構成するための接続方法を以下に説明する。
最初に、第１の酸化物超電導線材２の端部２ａ近傍と第２の酸化物超電導線材３の端部３ａ近傍の第２の安定化層１４、１４同士を対向して重ね合わせ、重ね合わせ部５０を形成する。このとき、当該重ね合わせ部５０において、長手方向の両側の、非接合領域５２、５２を所定の長さＨ５２だけマスキング材によってマスキングする。次に、前記重ね合わせ部５０の非接合領域（マスキング部）５２、５２を除いた部分を導電性接合材２２によって接合することによって接続する。導電性接合材２２として半田を用いる場合においては、重ね合わせ部５０を形成する際にマスキングを行うと共に、重ね合わせ部５０の長手方向中央部５１に半田用の箔を挟み、重ね合わせ部５０を加圧しながら加熱することで、半田を溶融させて接合する。この場合半田固着後にマスキング材を除去し、非接合領域５２、５２を形成する。
マスキング材としては、半田が固着しなければ特に限定されるものではなく、例えばカプトン（登録商標）、テフロン（登録商標）等からなるテープや、シートを使用することができる。
【００７６】
図６（ｂ）に示すように、接続構造体３０において、第１の酸化物超電導線材２と第２の酸化物超電導線材３は、基材１０に対して酸化物超電導層１２が積層される側を対向させて重ね合わせることが望ましい。このように重ね合わせることで、接続部での電気抵抗が低い接続構造体３０を構成することができる。
【００７７】
上述したように、第１の酸化物超電導線材２及び第２の酸化物超電導線材３を接合する導電性接合材２２として半田を使用することができる。導電性接合材２２としての半田は、従来公知の半田を使用可能であり、例えば、Ｓｎ、Ｓｎ−Ａｇ系合金、Ｓｎ−Ｂｉ系合金、Ｓｎ−Ｃｕ系合金、Ｓｎ−Ｚｎ系合金などのＳｎを主成分とする合金よりなる鉛フリー半田、Ｐｂ−Ｓｎ系合金半田、共晶半田、低温半田などが挙げられ、これらの半田を一種又は二種以上組み合わせて使用することができる。これらの中でも、融点が３００℃以下の半田を用いることが好ましい。これにより、３００℃以下の温度で金属テープと第１の安定化層１３を半田付けすることが可能となるので、半田付けの熱によって酸化物超電導層１２の特性が劣化することを抑止できる。
【００７８】
接続される第１の酸化物超電導線材２の端部２ａ近傍と第２の酸化物超電導線材３の端部３ａ近傍の重ね合わせ部５０は、導電性接合材２２によって接合される中央部５１の長手方向長さＨ５１と、非接合領域５２、５２の長手方向の長さＨ５２、Ｈ５２の和となる。
導電性接合材２２によって接合される中央部５１の長手方向の長さＨ５１を大きくすることで、第１の酸化物超電導線材２から第２の酸化物超電導線材３、あるいは第２の酸化物超電導線材３から第１の酸化物超電導線材２への電流経路において、電流方向に対する導電性接合材２２の断面積を大きくすることができ、全体として接続構造体３０の接続部分における抵抗値を抑制することができる。したがって、導電性接合材２２によって接合される中央部５１の長手方向の長さＨ５１は、長いほうが接続部分の電気抵抗の観点において好ましく、具体的には、１０ｍｍ以上であることが望ましい。しかしながら、導電性接合材２２によって接合される中央部５１の長手方向の長さＨ５１が１２０ｍｍを超える場合は、接続部分が長くなりすぎて、接続構造体３０の屈曲性が悪くなる。したがって導電性接合材２２によって接合される中央部５１の長手方向の長さＨ５１は、１２０ｍｍ以下が望ましい。
【００７９】
非接合領域５２、５２の長手方向の長さＨ５２は、１ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることが好ましい。非接合領域５２の長さＨ５２が１ｍｍ未満であると、マスキング材の挿入が困難となり、非接合領域５２が確実に確保されない虞がある。非接合領域５２が確実に確保されていないと、重ね合わせ部５０の端部に余分な半田が溜り凝固し、導電性接合材２２の厚みが重ね合わせ部５０の端部で局所的に厚くなるため、接続構造体３０に曲げを加えると、重ね合わせ部５０の端部において応力が集中し酸化物超電導層１２の結晶構造が破壊される虞がある。即ち、曲げに対して弱い構造となる。
また、非接合領域５２の長手方向の長さＨ５２が１００ｍｍを超えると、接続部分が長くなり、接続構造体３０の取り回しが悪くなり好ましくない。
【００８０】
以上説明したように、接続構造体３０は、その接続部分において酸化物超電導積層体２０の接続しようとする端部２０ａが被覆部材２１により被覆されてなる第１の酸化物超電導線材２及び第２の酸化物超電導線材３を用いて構成されることによって、接続部分において酸化物超電導積層体２０への水分の浸入が防がれ、水分による超電導特性の低下を抑制することができる。
また、接続部分において、重ね合わせ部５０の長手方向中央部５１が導電性接合材２２によって接合されており、重ね合わせ部５０内の長手方向の端部を含む両側には、導電性接合材２２によって接合されていない非接合領域５２、５２が形成されている。重ね合わせ部５０内の非接合領域５２は、重ね合わせ部５０から導電性接合材２２がはみ出し、重ね合わせ部５０の両外側で凝固することを抑制する。したがって、接続構造体３０において導電性接合材２２による接合部が局所的に厚く形成されることがなく、局所的に曲げに弱い部分が形成されることを抑制することができる。
更に、本実施形態の接続構造体３０は、重ね合わせ部５０内において、被覆部材２１が非接合領域５２に設置されており、導電性接合材２２によって接合されていない。剛性が高く屈曲性が低い被覆部材２１を導電性接合材２２によって接合しないことで、接続部分に曲げを印加した際に被覆部材２１近傍の酸化物超電導層１２に過大な負荷がかかることを抑制することができる。
【００８１】
（接続構造体の第２実施形態）
以下、本発明に係る接続構造体の一実施形態について図面に基づいて説明する。
図７に本発明の第２実施形態である第１の酸化物超電導線材４及び第３の酸化物超電導線材５を接続した接続構造体３１について説明する。上述の第１実施形態と同一の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
なお、本実施形態の接続構造体３１において接続される、第１の酸化物超電導線材４及び第３の酸化物超電導線材５は、図２を基に説明した第1実施形態の酸化物超電導線材１と同構造である。また、第２の酸化物超電導線材６は、酸化物超電導線材１と同等構造であり、しかもその両端部である第１端部６ａ及び第２端部６ｂは被覆部材２１によって覆われている。
【００８２】
図７（ａ）、（ｂ）に示すように、接続構造体３１は、第１の酸化物超電導線材４及び第３の酸化物超電導線材５を第２の酸化物超電導線材６を介して接続する構成を有する。
第２実施形態の接続構造体３１は、上述した第１実施形態の接続構造体３０を第１の酸化物超電導線材４の一端（端部４ａ近傍）と第２の酸化物超電導線材６の一端（第１端部６ａ近傍）とに適用して接続し、さらに第２の酸化物超電導線材６の他端（第２端部６ｂ近傍）と第３の酸化物超電導線材５の一端（端部５ａ近傍）とに適用して接続したものであると説明できる。
【００８３】
第２実施形態の接続構造体３１を形成する方法について図７（ａ）、（ｂ）を基に説明する。
まず、第１の酸化物超電導線材４の端部４ａと第３の酸化物超電導線材５の端部５ａを距離ｅだけ離間して隣接させる。このとき、第１の酸化物超電導線材４及び第３の酸化物超電導線材５は、基材１０、１０に対して酸化物超電導層１２、１２を形成した側を揃えて配置する。
【００８４】
次に、隣接された第１の酸化物超電導線材４の端部４ａと第３の酸化物超電導線材５の端部５ａに跨るように、第２の酸化物超電導線材６を橋渡しする。これによって、第１の酸化物超電導線材４と、第２の酸化物超電導線材６が重なり合う第１の重ね合わせ部６０と、第３の酸化物超電導線材５と、第２の酸化物超電導線材６が重なり合う第２の重ね合わせ部７０とが形成される。第１の酸化物超電導線材４及び第３の酸化物超電導線材５に対して第２の酸化物超電導線材６は、基材１０に対して酸化物超電導層１２が積層される側を対向させて重ね合わせる。なお、図７（ａ）、（ｂ）において、第１の重ね合わせ部６０は、長手方向長さＨ６０として表される領域であり、第２の重ね合わせ部７０は、長手方向長さＨ７０として表される領域である。
【００８５】
第１の重ね合わせ部６０を形成する際に、当該重ね合わせ部６０において、長手方向の両側の、非接合領域６２、６２を所定の長さＨ６２、Ｈ６２だけマスキング材によってマスキングする。同様に第２の重ね合わせ部７０を形成する際に、当該重ね合わせ部７０において、長手方向の両側の、非接合領域７２、７２を所定の長さＨ７２、Ｈ７２だけマスキング材によってマスキングする。
【００８６】
次に、第１の重ね合わせ部６０及び第２の重ね合わせ部７０の非接合領域（マスキング部）６２、７２を除いた長さＨ６１の長手方向中央部６１及び長さＨ７１の長手方向中央部７１を導電性接合材２２によって接合することで、接続構造体３１を形成する。第１の重ね合わせ部６０及び第２の重ね合わせ部７０の非接合領域６２、７２にマスキングを施すことによって、前記第１の重ね合わせ部６０であって、前記導電性接合材２２によって接合される長手方向中央部６１の端部を含む両側には、接合されていない長さＨ６２の非接合領域６２、６２が形成され、前記第２の重ね合わせ部７０であって、前記導電性接合材２２によって接合される長手方向中央部７１の端部を含む両側には、接合されていない長さＨ７２の非接合領域７２、７２が形成される。
【００８７】
導電性接合材２２として半田を用いる場合においては、第１の重ね合わせ部６０及び第２の重ね合わせ部７０を形成する際にマスキングを行うと共に、第１の重ね合わせ部６０及び第２の重ね合わせ部７０の長手方向中央部６１、７１に半田用の箔を挟み、第１の重ね合わせ部６０及び第２の重ね合わせ部７０を加圧しながら加熱することで、半田を溶融させて接合する。この場合半田固着後にマスキング材を除去し、非接合領域６２、７２を形成する。
【００８８】
被覆部材２１によって覆われる第１の酸化物超電導線材４、第３の酸化物超電導線材５並びに第２の酸化物超電導線材６の長手方向の長さＬは、１〜３０ｍｍとされる。
また導電性接合材２２によって接合される中央部６１、７１の長手方向の長さＨ６１、Ｈ７１は、第１実施形態の接続構造体３０と同様に、接続構造体３１の電気抵抗及び屈曲性の観点から１０〜１２０ｍｍが望ましい。
加えて、非接合領域６２、７２の長手方向の長さＨ６２、Ｈ７２は、マスキングの作業性及び接続構造体３１の取り回しの観点から、１ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることが好ましい。
第１の酸化物超電導線材４の端部４ａと第３の酸化物超電導線材５の端部５ａの距離ｅは、特に限定されるものではなく、第２の酸化物超電導線材６の長さ並びに第１の重ね合わせ部６０及び第２の重ね合わせ部７０の長さＨ６０、Ｈ７０等に応じて適宜決定すればよい。
【００８９】
加えて、図７（ｂ）に示すように、接続構造体３１において、第１の酸化物超電導線材４と第２の酸化物超電導線材６は、基材１０、１０に対して酸化物超電導層１２、１２が積層される側同士を対向させて重ね合わせることが望ましい。また、第２の酸化物超電導線材６と第３の酸化物超電導線材５は、基材１０、１０に対して酸化物超電導層１２、１２が積層される側同士を対向させて重ね合わせることが望ましい。このように重ね合わせることで、接続部での電気抵抗が低い接続構造体３１を構成することができる。加えて接続する第１の酸化物超電導線材４と第３の酸化物超電導線材５とが同方向に積層されて配置されているため、接続部分で第１の酸化物超電導線材４及び第３の酸化物超電導線材５の表裏の逆転がなく、取扱いが容易となる。
【００９０】
以上説明したように、接続構造体３１は、その接続部分において酸化物超電導積層体２０の接続しようとする端部２０ａが被覆部材２１により被覆されてなる第１の酸化物超電導線材４、第３の酸化物超電導線材５並びに第２の酸化物超電導線材６を用いて構成されることによって、接続部分において酸化物超電導積層体２０への水分の浸入が防がれ、水分による超電導特性の低下を抑制することができる。
また、接続部分において、重ね合わせ部６０、７０の長手方向中央部６１、７１が導電性接合材２２によって接合されており、重ね合わせ部６０、７０内の長手方向の端部を含む両側には、導電性接合材２２によって接合されていない非接合領域６２、７２が形成されている。重ね合わせ部６０、７０内の非接合領域６２、７２は、重ね合わせ部６０、７０から導電性接合材２２がはみ出し、重ね合わせ部６０、７０の両外側で凝固することを抑制する。したがって、接続構造体３１において、導電性接合材２２による接合部が局所的に厚く形成されることがなく、局所的に曲げに弱い部分が形成されることを抑制することができる。
更に、本実施形態の接続構造体３１は、重ね合わせ部６０、７０内において、被覆部材２１が非接合領域６２、７２に設置されており、導電性接合材２２によって接合されていない。剛性が高く屈曲性が低い被覆部材２１を導電性接合材２２によって接合しないことで、接続部分に曲げを印加した際に被覆部材２１近傍の酸化物超電導層１２に過大な負荷がかかることを抑制することができる。
加えて、接続する第１の酸化物超電導線材４と第３の酸化物超電導線材５とが同方向に積層されて配置されているため、接続部分で第１の酸化物超電導線材４及び第３の酸化物超電導線材５の表裏の逆転がなく、取扱いが容易となる。
【００９１】
（超電導ケーブル）
上述したように作製された第１又は第２実施形態の接続構造体３０、３１によって接続された酸化物超電導線材１（即ち、酸化物超電導線材２、３、４、５）は、図８に部分断面略図の一例を示す超電導ケーブル８０として使用することができる。超電導ケーブル８０の中心にあるケーブルコア８５は、金属製（例えば銅製）フォーマ８１の周りに、複数列のテープ状の酸化物超電導線材１を、絶縁層８２を挟んで２層にわたって螺旋状に巻きつけ、更に導電性のケーブル用安定化層８３によって覆われて形成されている。このケーブルコア８５は可撓性を有する金属製の二重断熱管８４の中に収納されている。二重断熱管８４は、内管８４ａと外管８４ｃを有し、内管８４ａと外管８４ｃの間には、真空断熱層８４ｂが形成されており、外部からの熱の影響を排除する構造となっている。
このような超電導ケーブル８０に、第１又は第２実施形態の接続構造体３０、３１によって接続された酸化物超電導線材１を用いる事によって、製造ラインの大きさに係らず、様々な長さの超電導ケーブル８０を作製することができる。
また、複数本の超電導ケーブル８０を接続する際に、その接続部において第１又は第２実施形態の接続構造体３０、３１を採用し、酸化物超電導線材１を接続することができる。
【００９２】
（超電導限流器）
また、上述した第１又は第２実施形態の接続構造体３０、３１によって接続された酸化物超電導線材１を用いて図９に一例を示す超電導限流器９９を作製することができる。
超電導限流器９９において、接続構造体３０、３１によって接続された酸化物超電導線材１は、巻胴に複数層に渡って巻回され超電導限流器用モジュール９０を構成し、当該超電導限流器用モジュール９０として液体窒素９８が充填された液体窒素容器９５に格納されている。さらに液体窒素容器９５は、外部との熱を遮断する真空容器９６の内部に格納されている。
液体窒素容器９５は、上部に、液体窒素充填部９１と冷凍機９３を有し、冷凍機９３の下方には、熱アンカー９２と熱板９７が設けられている。
また、超電導限流器９９は、超電導限流器用モジュール９０に外部電源（図示略）を接続するための電流リード部９４を有する。
以上のような、超電導限流器９９の超電導限流器用モジュール９０として使用する場合において、酸化物超電導線材１は、図１を基に説明したように第２の安定化層１４にＮｉ−Ｃｒ等の高抵抗金属を用いたものを使用する。
【００９３】
（超電導モータ）
図１０（ａ）、（ｂ）に、第１又は第２実施形態の接続構造体３０、３１によって接続された酸化物超電導線材１を用いて構成された超電導モータ１３０の一例を示す。超電導モータ１３０は、円筒状の密閉型の容器１３１の内部に、回転自在に軸支された軸型の回転子１３２を備え構成されている。
【００９４】
回転軸１３３の中央部周囲側に、軸周りに複数の超電導モータ用コイル１３５が取り付けられ、これら複数の超電導モータ用コイル１３５の周囲側に容器１３１の内壁側に支持された銅コイルからなる複数の常電導コイル１３６が配置されている。
超電導モータ用コイル１３５は、第１又は第２実施形態の接続構造体３０、３１によって接続された酸化物超電導線材１を適当なスミＲを有する矩形状のボビンに巻回して形成されている。
回転軸１３３の内部には冷却ガスを流入させるか流出させるための複数の配管が設けられ、外部に別途設けられている図示略の冷媒供給装置から容器１３１の内部に冷却ガスを導入し、冷却ガスにより超電導モータ用コイル１３５を臨界温度以下に冷却できるように構成されている。なお、超電導モータ用コイル１３５は臨界温度以下に冷却されるが、常電導コイル１３６は常温部として構成される。
【００９５】
図１０（ａ）、（ｂ）に示す超電導モータ１３０は、容器１３１の内部に冷却ガスを導入し、この冷却ガスにより超電導モータ用コイル１３５を臨界温度以下に冷却して使用する。常電導コイル１３６には別途図示略の電源から必要な電流を供給し、超電導モータ用コイル１３５にも別途図示略の電源から必要な電流を供給することで、両者のコイルが生成する磁場に起因した回転力により回転軸１３３を回転させて超電導モータ１３０として使用することができる。
【００９６】
（超電導コイル）
上述したように作製された第１又は第２実施形態の接続構造体３０、３１によって接続された酸化物超電導線材１を巻回して、図１１（ｂ）に示す超電導コイル１０１を構成することができる。また超電導コイル１０１を複数個積層し、それぞれの超電導コイル１０１同士を第１又は第２実施形態の接続構造体３０、３１によって接続することにより、図１１（ａ）に示す強力な磁力を発する超電導コイル積層体１００を形成することができる。
【００９７】
以上に説明したように、第１又は第２実施形態の接続構造体３０、３１によって接続された酸化物超電導線材１は、様々な超電導機器に使用可能である。
ここで、超電導機器は、前記酸化物超電導線材１を有するものであれば特に限定されず、例えば、超電導ケーブル、超電導モータ、超電導変圧器、超電導限流器、超電導電力貯蔵装置などを例示できる。
【実施例】
【００９８】
以下、実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
幅５ｍｍ、厚さ０．１ｍｍのテープ状のハステロイ（米国ヘインズ社製商品名）製の基材上に、スパッタ法によりＡｌ２Ｏ３（拡散防止層；膜厚１５０ｎｍ）を成膜し、その上に、イオンビームスパッタ法によりＹ２Ｏ３（ベッド層；膜厚２０ｎｍ）を成膜した。次いで、このベッド層上に、イオンビームアシスト蒸着法（ＩＢＡＤ法）によりＭｇＯ（金属酸化物層；膜厚１０ｎｍ）を形成し、その上にパルスレーザー蒸着法（ＰＬＤ法）により０．５μｍ厚のＣｅＯ２（キャップ層）を成膜した。次いでＣｅＯ２層上にＰＬＤ法により２．０μｍ厚のＧｄＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ（酸化物超電導層）を形成し、さらに酸化物超電導層上にスパッタ法により２μｍ厚のＡｇ層（第１の安定化層）を形成し、さらに０．２ｍｍ厚のＣｕテープを横断面Ｃ字型をなすようにフォーミングし、積層物（基材と中間層と酸化物超電導層と第１の安定化層の積層物）の周面を覆い、半田によって被着した。これによって、図１に示す酸化物超電導積層体２０を複数作製した。この酸化物超電導積層体２０を以下の実施例Ａ、Ｂ、Ｃ及び比較例Ａ、Ｂで共通して使用する。
【００９９】
＜酸化物超電導線材の実施例＞
上述した酸化物超電導積層体２０を用いて、第１実施形態の酸化物超電導線材１（図２参照）と同様の構成を有する実施例Ａ、並びに第２実施形態の酸化物超電導線材２（図３参照）と同様の構成を有する実施例Ｂを作製した。
実施例Ａにおいて、金属部材４０として、両面に接続層４２としてのＳｎが２μｍめっきされた、厚さ２０μｍの銅箔を使用した。また、図２に示す酸化物超電導積層体２０の端部２０ａから被覆部材２１で覆う長さＬを５ｍｍとした。
実施例Ｂにおいて、図３に示す酸化物超電導積層体２０の端部２０ａから樹脂被覆部材４１で覆う長さＬを５ｍｍとした。
また、上述した酸化物超電導積層体２０を酸化物超電導線材の比較例Ａとした。
【０１００】
実施例Ａ、Ｂ及び比較例Ａの接続構造体について、２４時間のプレッシャークッカー試験を行った。プレッシャークッカー試験は、高温（１２０℃）・高湿（１００％）・高圧下（２気圧）に試料を放置する耐久試験である。プレッシャークッカー試験前後での臨界電流値の比（劣化率）を測定した結果を図１２に示す。
【０１０１】
図１２を参照すると、実施例Ａ、Ｂは、接続する端部に被覆部材を形成しているため、プレッシャークッカー試験において、大きな劣化は見られなかった。
これに対して、比較例Ａは、プレッシャークッカー試験によって大きな劣化が見られた。これは、端部からプレッシャークッカー試験によって水分が浸入し、酸化物超電導層が劣化したためであると考えられる。
【０１０２】
次いで、上述した酸化物超電導積層体２０を用いて、第３実施形態の酸化物超電導線材８（図４（ｄ）参照）と同様の構成を有する実施例Ｃを作製した。
実施例Ｃにおいて、金属部材４０として、両面に接続層４２としてのＳｎが２μｍめっきされた、厚さ２０μｍの銅箔を使用した。また、図４（ｄ）に示す酸化物超電導積層体２０の端部２０ａから被覆部材２１で覆う長さＬを５ｍｍとした。加えて、図４（ａ）、（ｃ）にそれぞれ示す長さＪ及び幅Ｋは、０．８ｍｍとした。
また、上述した酸化物超電導線材の実施例Ａの図２に示す酸化物超電導線材１の幅方向両側に形成された縁部４０ｃを切断工具によって切断し、幅方向両側の縁部４０ｃの幅を０．２ｍｍとした比較例Ｂを作製した。
【０１０３】
実施例Ｃ及び比較例Ａ、Ｂの接続構造体について１００時間のプレッシャークッカー試験を行った。プレッシャークッカー試験前後での臨界電流値の比（劣化率）を測定した結果を図１３に示す。
【０１０４】
図１３を参照すると、実施例Ｃは、接続する端部に被覆部材を形成しているため、プレッシャークッカー試験において、大きな劣化は見られなかった。
これに対して、比較例Ａ、Ｂは、プレッシャークッカー試験によって大きな劣化が見られた。これは、端部からプレッシャークッカー試験によって水分が浸入し、酸化物超電導層が劣化したためであると考えられる。
【０１０５】
＜接続構造体の実施例＞
幅５ｍｍ、厚さ０．１ｍｍのテープ状のハステロイ（米国ヘインズ社製商品名）製の基材上に、スパッタ法によりＡｌ２Ｏ３（拡散防止層；膜厚１５０ｎｍ）を成膜し、その上に、イオンビームスパッタ法によりＹ２Ｏ３（ベッド層；膜厚２０ｎｍ）を成膜した。次いで、このベッド層上に、イオンビームアシスト蒸着法（ＩＢＡＤ法）によりＭｇＯ（金属酸化物層；膜厚１０ｎｍ）を形成し、その上にパルスレーザー蒸着法（ＰＬＤ法）により０．５μｍ厚のＣｅＯ２（キャップ層）を成膜した。次いでＣｅＯ２層上にＰＬＤ法により２．０μｍ厚のＧｄＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ（酸化物超電導層）を形成し、さらに酸化物超電導層上にスパッタ法により１０μｍ厚のＡｇ層（第１の安定化層）を形成し、さらに０．１ｍｍ厚のＣｕテープを横断面Ｃ字型をなすようにフォーミングし、積層物（基材と中間層と酸化物超電導層と第１の安定化層の積層物）の周面を覆い、半田によって被着した。これによって、図１に示す酸化物超電導積層体２０を複数作製した。この酸化物超電導積層体２０を以下の実施例１、２及び比較例１、２で共通して使用する。
【０１０６】
上述した酸化物超電導積層体２０を用いて、第２実施形態の接続構造体３１（図７（ａ）参照）を有する実施例１、２を作製した。以下に図１、図２並びに図７（ａ）、（ｂ）を基に実施例１、２の作製方法を具体的に説明する。
まず、長さ５００ｍを有する第１の酸化物超電導線材４の端部４ａ及び第３の酸化物超電導線材５の端部５ａ並びに、長さ６５ｍｍを有する第２の酸化物超電導線材６の両端（第１端部６ａ及び第２端部６ｂ）を、各端部４ａ、５ａ、６ａ、６ｂから５ｍｍの長さに渡り（即ち、図２に示すＬ＝５として）、厚さ０．０２ｍｍの銅製の一対の箔状の金属部材４０、４０と半田によって被覆部材２１を形成した。
【０１０７】
次に、被覆部材２１を形成した第１、第２、第３の酸化物超電導線材４、６、５を図７（ａ）、（ｂ）に示すように、第1及び第２の重ね合わせ部６０、７０を形成して配置した。このとき、第１の酸化物超電導線材４の端部４ａと第３の酸化物超電導線材５の端部５ａを５ｍｍ（図７（ａ）、（ｂ）における距離ｅ）だけ離間し、第1及び第２の重ね合わせ部６０、７０の長さＨ６０、Ｈ７０を３０ｍｍとして配置した。また、各端部４ａ、５ａ、６ａ、６ｂから５ｍｍ（図７（ａ）、（ｂ）における長さＨ６２、Ｈ７２）に渡りカプトン（登録商標）からなるテープ状のマスキング材によってマスキングを行い非接合領域６２、７２を確保した。次いで、当該マスキングを行った部分を除く第1及び第２の重ね合わせ部６０、７０の中央部６１、７１を長さＨ６１、Ｈ７１＝２０ｍｍとして半田により接合し、実施例１、２を作製した。なお、実施例１では、半田としてインジウム半田を用い、実施例２では、スズ半田を用いた。
【０１０８】
また、上述した実施例の作製手順において、端部の被覆を行わない接続構造体を有する比較例１、２を作製した。加えて、比較例１、２は、第２の酸化物超電導線材として４５ｍｍのものを用意し、マスキングを行わず、片側２０ｍｍの重ね合わせ部を形成し、重ね合わせ部全体を半田付けした。なお、比較例１では、半田としてインジウム半田を用い、比較例２では、スズ半田を用いた。
【０１０９】
実施例１、２及び比較例１、２の接続構造体について１００時間のプレッシャークッカー試験を行った。プレッシャークッカー試験前後での臨界電流値の比（劣化率）を測定した結果を図１４に示す。
また、実施例１、２及び比較例１、２の接続構造体について曲げ試験を行った。曲げ試験は、各試料の接続構造体を、積層方向に沿って様々な曲げ半径で曲げ、その前後での臨界電流の比（劣化率）を測定した。インジウム半田で接合された実施例１と比較例２の試料の曲げ半径と劣化率のグラフを図１５にまとめ、スズ半田で接合された実施例２と比較例３の資料の曲げ半径と劣化率のグラフを図１６にまとめて示す。
【０１１０】
図１４を参照すると、実施例１、２は、接続する端部に被覆部材を形成しているため、プレッシャークッカー試験において、大きな劣化は見られなかった。
これに対して、比較例１、２は、プレッシャークッカー試験によって大きな劣化が見られた。これは、端部からプレッシャークッカー試験によって水分が浸入し、酸化物超電導層が劣化したためであると考えられる。
【０１１１】
また、接続する半田としてインジウム半田を用いた実施例１と比較例１の曲げ試験の結果を比較すると（図１５参照）、実施例１は、曲げ半径２０〜３０ｍｍにおいて、臨界電流の劣化が顕著にみられるのに対して、比較例１では、曲げ半径５０ｍｍで既に劣化が顕著にみられる。
更に、接続する半田としてスズ半田を用いた実施例２と比較例２の曲げ試験の結果を比較すると（図１６参照）、実施例１は、曲げ半径４０ｍｍにおいて、臨界電流の劣化が顕著にみられるのに対して、比較例１では、曲げ半径７０ｍｍで、劣化が顕著にみられる。
【０１１２】
図１５、図１６にまとめた試験結果から、実施例１、２の試料は、比較例１、２の資料に対して、急角度の曲げに対して強い構造であることがわかる。
比較例１、２では、接続部において重ね合わせ部全面が接合されているため、半田が重ね合わせ部の両側に溜り凝固し、当該両側において接続構造体が局所的に厚くなる。これらの接続構造体に曲げを加えると接続部分に過大な応力が発生し、酸化物超電導層の結晶構造が破壊されたため、臨界電流値が劣化すると考えられる。またこの現象は、接続する際に用いる導電性接合材が、インジウム半田であってもスズ半田であっても起こることが確認された。
これらより、本発明に係る本接続構造体及び接続方法の優位性が確認された。
【符号の説明】
【０１１３】
１、７、８、９、２０２…酸化物超電導線材、１ａ、２ａ、３ａ、４ａ、５ａ、７ａ、８ａ、９ａ、２０ａ、２０２ａ…端部、２、４…第１の酸化物超電導線材、３、６…第２の酸化物超電導線材、５…第３の酸化物超電導線材、６ａ…第１端部、６ｂ…第２端部、１０…基材、１１…中間層、１２…酸化物超電導層、１３…第１の安定化層、１４…第２の安定化層（金属層）、１５…積層物、１６…半田層、２０…酸化物超電導積層体（酸化物超電導線材）、２１、２３、２４…被覆部材、２２…導電性接合材、３０、３１、２３０…接続構造体、４０、４４…金属部材、４１…樹脂被覆部材、４２、４３…接続層、４５…補強板、５０…重ね合わせ部、５１、６１、７１…中央部、５２、６２、７２…非接合領域、６０…第１の重ね合わせ部、７０…第２の重ね合わせ部、８０…超電導ケーブル、９９…超電導限流器、１００…超電導コイル積層体、１０１…超電導コイル、１３０…超電導モータ、２１０…被覆材、２２２…半田、Ｌ、Ｈ５０、Ｈ５１、Ｈ５２、Ｈ６０、Ｈ６１、Ｈ６２、Ｈ７０、Ｈ７１、Ｈ７２…長さ、ｅ…距離
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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