(57)【要約】  超電導線材は、第１の主面を有する第１の超電導材料層を含む第１の線材と、第２の主面を有する第２の超電導材料層を含む第２の線材と、第３の主面を有する第３の超電導材料層を含む第３の線材と、第１の主面と第２の主面とを接合する第１の超電導材料接合層と、第２の主面と第３の主面とを接合する第２の超電導材料接合層とを備える。第１の線材は第１の端面を有する。第３の線材は第２の端面を有する。第２の端面は、第１の端面との間に間隔を空けて、第１の端面に対向している。この間隔は１０ｎｍ以上１ｍｍ未満である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の主面を有する第１の超電導材料層を含む第１の線材を備え、前記第１の線材は第１の端面を有し、さらに、
第２の主面を有する第２の超電導材料層を含む第２の線材と、
第３の主面を有する第３の超電導材料層を含む第３の線材とを備え、前記第３の線材は第２の端面を有し、さらに、
前記第１の主面の第１の部分と前記第２の主面の第２の部分とを接合する第１の超電導材料接合層と、
前記第２の主面の第３の部分と前記第３の主面の第４の部分とを接合する第２の超電導材料接合層とを備え、
前記第２の線材の長手方向における前記第２の線材の第２の長さは、前記第１の線材の長手方向における前記第１の線材の第１の長さ及び前記第３の線材の長手方向における前記第３の線材の第３の長さよりも短く、
前記第２の端面は、前記第１の端面との間に間隔を空けて、前記第１の端面に対向しており、前記間隔は１０ｎｍ以上１ｍｍ未満である、超電導線材。
【請求項２】
前記第１の超電導材料層は前記第１の端面に露出しており、
前記第３の超電導材料層は前記第２の端面に露出している、請求項１に記載の超電導線材。
【請求項３】
第１の導電部材と、
第２の導電部材とをさらに備え、
前記第１の線材は、前記第１の超電導材料層に接触する第１の保護層と、前記第１の保護層に接触する第１の安定化層とを含み、
前記第２の線材は、第２の保護層と、前記第２の保護層に接触する第２の安定化層とを含み、
前記第３の線材は、前記第３の超電導材料層に接触する第３の保護層と、前記第３の保護層に接触する第３の安定化層とを含み、
前記第１の導電部材は、前記第１の保護層と前記第２の保護層とを接続しており、かつ、前記第１の安定化層と前記第２の安定化層とを接続しており、
前記第２の導電部材は、前記第２の保護層と前記第３の保護層とを接続しており、かつ、前記第２の安定化層と前記第３の安定化層とを接続している、請求項１または請求項２に記載の超電導線材。
【請求項４】
第１の主面を有する第１の超電導材料層を含む第１の線材と、第２の主面を有する第２の超電導材料層を含む第２の線材と、第３の主面を有する第３の超電導材料層を含む第３の線材とを準備することを備え、前記第１の線材は第１の端面を有し、前記第３の線材は第２の端面を有し、前記第２の線材の長手方向における前記第２の線材の第２の長さは、前記第１の線材の長手方向における前記第１の線材の第１の長さ及び前記第３の線材の長手方向における前記第３の線材の第３の長さよりも短く、さらに、
前記第１の主面の第１の部分及び前記第２の主面の第２の部分の少なくとも１つの上に第１の微結晶を、前記第２の主面の第３の部分及び前記第３の主面の第４の部分の少なくとも１つの上に第２の微結晶をそれぞれ形成することと、
前記第１の微結晶を介して前記第１の線材上に及び前記第２の微結晶を介して前記第３の線材上に前記第２の線材を載置することとを備え、前記第１の微結晶を介して前記第１の線材上に及び前記第２の微結晶を介して前記第３の線材上に前記第２の線材を載置することは、前記第１の微結晶を介して前記第１の線材の前記第１の部分と前記第２の線材の前記第２の部分とを積み重ねることと、前記第２の微結晶を介して前記第２の線材の前記第３の部分と前記第３の線材の前記第４の部分とを積み重ねることとを含み、前記第２の端面は、前記第１の端面との間に間隔を空けて、前記第１の端面に対向しており、前記間隔は１０ｎｍ以上１ｍｍ未満であり、さらに、
前記第１の線材と前記第１の微結晶と前記第２の線材と前記第２の微結晶と前記第３の線材とに圧力を加えながら熱を加えて、前記第１の微結晶及び前記第２の微結晶からそれぞれ第１の超電導材料接合層及び第２の超電導材料接合層を生成することと、
前記第１の超電導材料層と前記第１の超電導材料接合層と前記第２の超電導材料層と前記第２の超電導材料接合層と前記第３の超電導材料層とを酸素アニールすることとを備える、超電導線材の製造方法。
【請求項５】
中心軸を有する超電導コイルであって、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の前記超電導線材を備え、
前記超電導線材は、前記中心軸周りに巻き回されている、超電導コイル。
【請求項６】
請求項５に記載の前記超電導コイルと、
前記超電導コイルを収容するクライオスタットと、
前記超電導コイルを冷却する冷凍機とを備える、超電導マグネット。
【請求項７】
請求項６に記載の前記超電導マグネットを備える、超電導機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導線材及びその製造方法、超電導コイル、超電導マグネット並びに超電導機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００７−２６６１４９号公報（特許文献１）は、酸化物超電導材料層を含む２本の線材と、酸化物超電導材料層を含む短尺の接合用部材とを備える超電導線材を開示している。特許文献１に開示された超電導線材では、２本の線材の端面同士が接触しており、２本の線材は接合用部材を介して接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２６６１４９号公報
【発明の概要】
【０００４】
本発明の一態様に係る超電導線材は、第１の主面を有する第１の超電導材料層を含む第１の線材と、第２の主面を有する第２の超電導材料層を含む第２の線材と、第３の主面を有する第３の超電導材料層を含む第３の線材と、第１の主面の第１の部分と第２の主面の第２の部分とを接合する第１の超電導材料接合層と、第２の主面の第３の部分と第３の主面の第４の部分とを接合する第２の超電導材料接合層とを備える。第１の線材は第１の端面を有する。第３の線材は第２の端面を有する。第２の線材の長手方向における第２の線材の第２の長さは、第１の線材の長手方向における第１の線材の第１の長さ及び第３の線材の長手方向における第３の線材の第３の長さよりも短い。第２の端面は、第１の端面との間に間隔を空けて、第１の端面に対向している。この間隔は１０ｎｍ以上１ｍｍ未満である。
【０００５】
本発明の一態様に係る超電導線材の製造方法は、第１の主面を有する第１の超電導材料層を含む第１の線材と、第２の主面を有する第２の超電導材料層を含む第２の線材と、第３の主面を有する第３の超電導材料層を含む第３の線材とを準備することを備える。第１の線材は第１の端面を有する。第３の線材は第２の端面を有する。第２の線材の長手方向における第２の線材の第２の長さは、第１の線材の長手方向における第１の線材の第１の長さ及び第３の線材の長手方向における第３の線材の第３の長さよりも短い。本発明の一態様に係る超電導線材の製造方法は、第１の主面の第１の部分及び第２の主面の第２の部分の少なくとも１つの上に第１の微結晶を、第２の主面の第３の部分及び第３の主面の第４の部分の少なくとも１つの上に第２の微結晶をそれぞれ形成することと、第１の微結晶を介して第１の線材上に及び第２の微結晶を介して第３の線材上に第２の線材を載置することとをさらに備える。第１の微結晶を介して第１の線材上に及び第２の微結晶を介して第３の線材上に第２の線材を載置することは、第１の微結晶を介して第１の線材の第１の部分と第２の線材の第２の部分とを積み重ねることと、第２の微結晶を介して第２の線材の第３の部分と第３の線材の第４の部分とを積み重ねることとを含む。第２の端面は、第１の端面との間に間隔を空けて、第１の端面に対向している。この間隔は１０ｎｍ以上１ｍｍ未満である。本発明の一態様に係る超電導線材の製造方法は、第１の線材と第１の微結晶と第２の線材と第２の微結晶と第３の線材とに圧力を加えながら熱を加えて、第１の微結晶及び第２の微結晶からそれぞれ第１の超電導材料接合層及び第２の超電導材料接合層を生成することと、第１の超電導材料層と第１の超電導材料接合層と第２の超電導材料層と第２の超電導材料接合層と第３の超電導材料層とを酸素アニールすることとをさらに備える。
【０００６】
本発明の一態様に係る超電導コイルは、上記の超電導線材を備える。上記の超電導線材は、超電導コイルの中心軸周りに巻き回されている。本発明の一態様に係る超電導マグネットは、上記の超電導コイルと、上記の超電導コイルを収容するクライオスタットと、上記の超電導コイルを冷却する冷凍機とを備える。本発明の一態様に係る超電導機器は、上記の超電導マグネットを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、実施の形態１に係る超電導線材の概略断面図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係る超電導線材の、図１に示される領域ＩＩの概略部分拡大断面図である。
【図３】図３は、実施の形態１に係る超電導線材の、図１に示される領域ＩＩＩの概略部分拡大断面図である。
【図４】図４は、実施の形態１に係る超電導線材の製造方法のフローチャートを示す図である。
【図５】図５は、実施の形態１に係る超電導線材の製造方法における第１の微結晶を形成する工程のフローチャートを示す図である。
【図６】図６は、実施の形態１に係る超電導線材の製造方法における微結晶形成工程後の第１の超電導材料接合層の２次元Ｘ線回折像を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態１に係る超電導線材の製造方法における加熱加圧工程後の第１の超電導材料接合層の２次元Ｘ線回折像を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態２に係る超電導マグネットの概略断面図である。
【図９】図９は、実施の形態３に係る超電導機器の概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
[本開示が解決しようとする課題]
本開示の第１の目的は、剥離強度及び超電導臨界電流が増加される超電導線材を提供することである。本開示の第２の目的は、剥離強度及び超電導臨界電流が増加される超電導線材を短時間で製造し得る超電導線材の製造方法を提供することである。本開示の第３の目的は、このような超電導線材を含む超電導コイル、超電導マグネット及び超電導機器を提供することである。
【０００９】
[本開示の効果]
本発明の一態様に係る超電導線材によれば、超電導線材における剥離強度及び超電導臨界電流が増加され得る。本発明の一態様に係る超電導線材の製造方法によれば、剥離強度及び超電導臨界電流が増加される超電導線材が短時間で製造され得る。本発明の一態様に係る超電導コイルは、高い信頼性を有し、かつ、強い磁場を発生し得る。本発明の一態様に係る超電導マグネットは、高い信頼性を有し、かつ、強い磁場を発生し得る。本発明の一態様に係る超電導機器は、高い信頼性を有し、かつ、強い磁場を発生し得る。
【００１０】
[本発明の実施形態の説明]
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
【００１１】
（１）本発明の一態様に係る超電導線材１は、第１の主面１３ｓを有する第１の超電導材料層１３を含む第１の線材１０と、第２の主面２３ｓを有する第２の超電導材料層２３を含む第２の線材２０と、第３の主面３３ｓを有する第３の超電導材料層３３を含む第３の線材３０と、第１の主面１３ｓの第１の部分１７と第２の主面２３ｓの第２の部分２７とを接合する第１の超電導材料接合層４０と、第２の主面２３ｓの第３の部分２８と第３の主面３３ｓの第４の部分３８とを接合する第２の超電導材料接合層４２とを備える。第１の線材１０は第１の端面１０ｅを有する。第３の線材３０は第２の端面３０ｅを有する。第２の線材２０の長手方向における第２の線材２０の第２の長さは、第１の線材１０の長手方向における第１の線材１０の第１の長さ及び第３の線材３０の長手方向における第３の線材３０の第３の長さよりも短い。第２の端面３０ｅは、第１の端面１０ｅとの間に間隔Ｇを空けて、第１の端面１０ｅに対向している。この間隔Ｇは１０ｎｍ以上１ｍｍ未満である。
【００１２】
上記（１）に係る超電導線材１では、第１の端面１０ｅと第２の端面３０ｅとの間の間隔Ｇが１０ｎｍ以上である。第１の超電導材料接合層４０、第２の超電導材料接合層４２、第１の超電導材料層１３、第２の超電導材料層２３、及び第３の超電導材料層３３に、酸素が十分に供給され得るように、上記（１）に係る超電導線材１は構成されている。第１の超電導材料接合層４０を介した第１の超電導材料層１３と第２の超電導材料層２３との間の第１の超電導接合部における超電導臨界電流Ｉcと、第２の超電導材料接合層４２を介した第２の超電導材料層２３と第３の超電導材料層３３との間の第２の超電導接合部における超電導臨界電流Ｉcとが増加する。上記（１）に係る超電導線材１の超電導臨界電流Ｉcが増加する。
【００１３】
上記（１）に係る超電導線材１では、第１の端面１０ｅと第２の端面３０ｅとの間の間隔Ｇが１ｍｍ未満であるため、第１の超電導材料接合層４０を介した第１の超電導材料層１３と第２の超電導材料層２３との間の第１の超電導接合部の第１の接合面積と、第２の超電導材料接合層４２を介した第２の超電導材料層２３と第３の超電導材料層３３との間の第２の超電導接合部の第２の接合面積とが増加し得る。上記（１）に係る超電導線材１における第１の線材１０と第２の線材２０との間の第１の剥離強度と第２の線材２０と第３の線材３０との間の第２の剥離強度とが増加する。
【００１４】
なお、本発明の一態様に係る超電導線材１では、第１の線材１０と第３の線材３０とは共通の線材であってもよい。例えば、第１の線材１０の第１の部分１７が１本の線材の一方端部を構成し、かつ、第３の線材３０の第４の部分３８が１本の線材の他方端部を構成してもよい。
【００１５】
（２）上記（１）に係る超電導線材１では、第１の超電導材料層１３は第１の端面１０ｅに露出している。第３の超電導材料層３３は第２の端面３０ｅに露出している。そのため、第１の超電導材料接合層４０、第２の超電導材料接合層４２、第１の超電導材料層１３、第２の超電導材料層２３、及び第３の超電導材料層３３に、酸素が十分に供給され得るように、上記（２）に係る超電導線材１は構成されている。上記（２）に係る超電導線材１の超電導臨界電流Ｉcが増加する。
【００１６】
（３）上記（１）または（２）に係る超電導線材１は、第１の導電部材５０と、第２の導電部材５２とをさらに備える。第１の線材１０は、第１の超電導材料層１３に接触する第１の保護層１４と、第１の保護層１４に接触する第１の安定化層１５とを含む。第２の線材２０は、第２の保護層２４と、第２の保護層２４に接触する第２の安定化層２５とを含む。第３の線材３０は、第３の超電導材料層３３に接触する第３の保護層３４と、第３の保護層３４に接触する第３の安定化層３５とを含む。第１の導電部材５０は、第１の保護層１４と第２の保護層２４とを接続しており、かつ、第１の安定化層１５と第２の安定化層２５とを接続している。第２の導電部材５２は、第２の保護層２４と第３の保護層３４とを接続しており、かつ、第２の安定化層２５と第３の安定化層３５とを接続している。
【００１７】
上記（３）に係る超電導線材１では、第１の保護層１４、第２の保護層２４、第３の保護層３４、第１の安定化層１５、第２の安定化層２５、第３の安定化層３５、第１の導電部材５０及び第２の導電部材５２は、第１の超電導材料層１３、第２の超電導材料層２３、第３の超電導材料層３３、第１の超電導材料接合層４０及び第２の超電導材料接合層４２の少なくとも１つが超電導状態から常電導状態に遷移する際に第１の超電導材料層１３、第２の超電導材料層２３、第３の超電導材料層３３、第１の超電導材料接合層４０及び第２の超電導材料接合層４２を流れていた電流が転流するバイパスとして機能する。第１の超電導材料層１３、第２の超電導材料層２３、第３の超電導材料層３３、第１の超電導材料接合層４０及び第２の超電導材料接合層４２の少なくとも１つが超電導状態から常電導状態に遷移する際に超電導線材１が破損することが防止され得る。
【００１８】
（４）本発明の一態様に係る超電導線材１の製造方法は、第１の主面１３ｓを有する第１の超電導材料層１３を含む第１の線材１０と、第２の主面２３ｓを有する第２の超電導材料層２３を含む第２の線材２０と、第３の主面３３ｓを有する第３の超電導材料層３３を含む第３の線材３０とを準備することを備える。第１の線材１０は第１の端面１０ｅを有する。第３の線材３０は第２の端面３０ｅを有する。第２の線材２０の長手方向における第２の線材２０の第２の長さは、第１の線材１０の長手方向における第１の線材１０の第１の長さ及び第３の線材３０の長手方向における第３の線材３０の第３の長さよりも短い。本発明の一態様に係る超電導線材１の製造方法は、第１の主面１３ｓの第１の部分１７及び第２の主面２３ｓの第２の部分２７の少なくとも１つの上に第１の微結晶を、第２の主面２３ｓの第３の部分２８及び第３の主面３３ｓの第４の部分３８の少なくとも１つの上に第２の微結晶をそれぞれ形成することと、第１の微結晶を介して第１の線材１０上に及び第２の微結晶を介して第３の線材３０上に第２の線材２０を載置することとをさらに備える。第１の微結晶を介して第１の線材１０上に及び第２の微結晶を介して第３の線材３０上に第２の線材２０を載置することは、第１の微結晶を介して第１の線材１０の第１の部分１７と第２の線材２０の第２の部分２７とを積み重ねることと、第２の微結晶を介して第２の線材２０の第３の部分２８と第３の線材３０の第４の部分３８とを積み重ねることとを含む。第２の端面３０ｅは、第１の端面１０ｅとの間に間隔Ｇを空けて、第１の端面１０ｅに対向している。この間隔Ｇは１０ｎｍ以上１ｍｍ未満である。本発明の一態様に係る超電導線材１の製造方法は、第１の線材１０と第１の微結晶と第２の線材２０と第２の微結晶と第３の線材３０とに圧力を加えながら熱を加えて、第１の微結晶及び第２の微結晶からそれぞれ第１の超電導材料接合層４０及び第２の超電導材料接合層４２を生成することと、第１の超電導材料層１３と第１の超電導材料接合層４０と第２の超電導材料層２３と第２の超電導材料接合層４２と第３の超電導材料層３３とを酸素アニールすることとをさらに備える。
【００１９】
上記（４）に係る超電導線材１の製造方法では、第１の端面１０ｅと第２の端面３０ｅとの間の間隔Ｇが１０ｎｍ以上である。そのため、第１の超電導材料接合層４０、第２の超電導材料接合層４２、第１の超電導材料層１３、第２の超電導材料層２３、及び第３の超電導材料層３３に、酸素が短時間で十分に供給され得る。第１の超電導材料接合層４０を介した第１の超電導材料層１３と第２の超電導材料層２３との間の第１の超電導接合部における超電導臨界電流Ｉcと、第２の超電導材料接合層４２を介した第２の超電導材料層２３と第３の超電導材料層３３との間の第２の超電導接合部における超電導臨界電流Ｉcとが増加する。上記（４）に係る超電導線材１の製造方法によれば、超電導臨界電流Ｉcが増加される超電導線材１を短時間で製造し得る。
【００２０】
上記（４）に係る超電導線材１の製造方法では、第１の端面１０ｅと第２の端面３０ｅとの間の間隔Ｇが１ｍｍ未満であるため、第１の超電導材料接合層４０を介した第１の超電導材料層１３と第２の超電導材料層２３との間の第１の超電導接合部の第１の接合面積と、第２の超電導材料接合層４２を介した第２の超電導材料層２３と第３の超電導材料層３３との間の第２の超電導接合部の第２の接合面積とが増加し得る。上記（４）に係る超電導線材１の製造方法によれば、第１の線材１０と第２の線材２０との間の第１の剥離強度と第２の線材２０と第３の線材３０との間の第２の剥離強度とが増加された超電導線材１が製造され得る。
【００２１】
なお、本発明の一態様に係る超電導線材１の製造方法では、第１の線材１０と第３の線材３０とは共通の線材であってもよい。例えば、第１の線材１０の第１の部分１７が１本の線材の一方端部を構成し、かつ、第３の線材３０の第４の部分３８が１本の線材の他方端部を構成してもよい。
【００２２】
（５）本発明の一態様に係る超電導コイル７０は、上記（１）から（３）に係る超電導線材１のいずれかを備え、上記（１）から（３）に係る超電導線材１のいずれかは、超電導コイル７０の中心軸周りに巻き回されている。上記（５）に係る超電導コイル７０は、高い信頼性を有し、かつ、強い磁場を発生し得る。
【００２３】
（６）本発明の一態様に係る超電導マグネット１００は、上記（５）に係る超電導コイル７０と、超電導コイル７０を収容するクライオスタット１０５と、超電導コイル７０を冷却する冷凍機１０２とを備える。上記（６）に係る超電導マグネット１００は、高い信頼性を有し、かつ、強い磁場を発生し得る。
【００２４】
（７）本発明の一態様に係る超電導機器２００は、上記（６）に係る超電導マグネット１００を備える。上記（７）に係る超電導機器２００は、高い信頼性を有し、かつ、強い磁場を発生し得る。
【００２５】
[本発明の実施形態の詳細]
以下、本発明の実施の形態に係る超電導線材１を説明する。なお、同一の構成には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。以下に記載する実施の形態の少なくとも一部の構成を任意に組み合わせてもよい。
【００２６】
（実施の形態１）
図１から図３を参照して、本実施の形態に係る超電導線材１は、第１の線材１０と、第２の線材２０と、第３の線材３０と、第１の超電導材料接合層４０と、第２の超電導材料接合層４２とを主に備える。本実施の形態に係る超電導線材１は、第１の導電部材５０と、第２の導電部材５２とをさらに備えてもよい。
【００２７】
第１の線材１０は、第１の主面１３ｓを有する第１の超電導材料層１３を含む。特定的には、第１の線材１０は、第１の金属基板１１と、第１の金属基板１１上に設けられた第１の中間層１２と、第１の中間層１２上に設けられた第１の超電導材料層１３と、第１の超電導材料層１３の第１の主面１３ｓ上に設けられた第１の保護層１４と、第１の保護層１４上に設けられた第１の安定化層１５とを含んでもよい。
【００２８】
第２の線材２０は、第２の主面２３ｓを有する第２の超電導材料層２３を含む。特定的には、第２の線材２０は、第２の金属基板２１と、第２の金属基板２１上に設けられた第２の中間層２２と、第２の中間層２２上に設けられた第２の超電導材料層２３と、第２の保護層２４と、第２の保護層２４上に設けられた第２の安定化層２５とを含んでもよい。第２の線材２０の長手方向における第２の線材２０の第２の長さは、第１の線材１０の長手方向における第１の線材１０の第１の長さ及び第３の線材３０の長手方向における第３の線材３０の第３の長さよりも短い。第２の線材２０は、第１の線材１０よりも短尺であり、かつ、第３の線材３０よりも短尺である。
【００２９】
第３の線材３０は、第３の主面３３ｓを有する第３の超電導材料層３３を含む。特定的には、第３の線材３０は、第３の金属基板３１と、第３の金属基板３１上に設けられた第３の中間層３２と、第３の中間層３２上に設けられた第３の超電導材料層３３と、第３の超電導材料層３３の第３の主面３３ｓ上に設けられた第３の保護層３４と、第３の保護層３４上に設けられた第３の安定化層３５とを含んでもよい。第３の線材３０は、第１の線材１０と同様に構成されてもよい。本実施の形態の超電導線材１では、第１の線材１０と第３の線材３０とは共通の線材であってもよい。例えば、第１の線材１０の第１の部分１７が１本の線材の一方端部を構成し、かつ、第３の線材３０の第４の部分３８が１本の線材の他方端部を構成してもよい。
【００３０】
第１の金属基板１１、第２の金属基板２１及び第３の金属基板３１は、各々、配向金属基板であってもよい。配向金属基板は、金属基板の表面において、結晶方位が揃っている金属基板を意味する。配向金属基板は、例えば、ＳＵＳまたはハステロイ（登録商標）のベース金属基板上にニッケル層及び銅層などが配置されたクラッドタイプの金属基板であってもよい。
【００３１】
第１の中間層１２は、第１の超電導材料層１３との反応性が極めて低く、第１の超電導材料層１３の超電導特性を低下させないような材料を用いることができる。第２の中間層２２は、第２の超電導材料層２３との反応性が極めて低く、第２の超電導材料層２３の超電導特性を低下させないような材料を用いることができる。第３の中間層３２は、第３の超電導材料層３３との反応性が極めて低く、第３の超電導材料層３３の超電導特性を低下させないような材料を用いることができる。第１の中間層１２、第２の中間層２２及び第３の中間層３２は、各々、例えば、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）、ＣｅＯ２（酸化セリウム）、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）、Ｙ２Ｏ３（酸化イットリウム）、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）、ＬａＭｎＯ３（酸化ランタンマンガン）、Ｇｄ2Ｚｒ2Ｏ7（ジルコン酸ガドリニウム）およびＳｒＴｉＯ３（チタン酸ストロンチウム）の少なくとも一つから構成されてもよい。第１の中間層１２、第２の中間層２２及び第３の中間層３２は、各々、複数の層により構成されてもよい。
【００３２】
第１の金属基板１１、第２の金属基板２１及び第３の金属基板３１としてＳＵＳ基板またはハステロイ基板が用いられる場合、第１の中間層１２、第２の中間層２２及び第３の中間層３２は、例えば、ＩＢＡＤ（Ion  Beam  Assisted  Deposition）法にて形成された結晶配向層であってもよい。第１の金属基板１１がその表面に結晶配向性を有するとき、第１の中間層１２は、第１の金属基板１１と第１の超電導材料層１３との結晶配向性の差を緩和してもよい。第２の金属基板２１がその表面に結晶配向性を有するとき、第２の中間層２２は、第２の金属基板２１と第２の超電導材料層２３との結晶配向性の差を緩和してもよい。第３の金属基板３１がその表面に結晶配向性を有するとき、第３の中間層３２は、第３の金属基板３１と第３の超電導材料層３３との結晶配向性の差を緩和してもよい。
【００３３】
第１の超電導材料層１３は、第１の線材１０のうち、超電導電流が流れる部分である。第２の超電導材料層２３は、第２の線材２０のうち、超電導電流が流れる部分である。第３の超電導材料層３３は、第３の線材３０のうち、超電導電流が流れる部分である。第１の超電導材料層１３、第２の超電導材料層２３及び第３の超電導材料層３３は、特に限定されないが、酸化物超電導材料で構成されてもよい。特定的には、第１の超電導材料層１３は、ＲＥ１1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏy1（６．０≦ｙ１≦８．０、ＲＥ１は希土類元素を表す）により構成されてもよい。第２の超電導材料層２３は、ＲＥ２1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏy2（６．０≦ｙ２≦８．０、ＲＥ２は希土類元素を表す）により構成されてもよい。第３の超電導材料層３３は、ＲＥ３1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏy3（６．０≦ｙ３≦８．０、ＲＥ３は希土類元素を表す）により構成されてもよい。ＲＥ２は、ＲＥ１及びＲＥ３と同じであってもよいし、異なってもよい。ＲＥ３は、ＲＥ１と同じであってもよいし、異なってもよい。さらに特定的には、ＲＥ１、ＲＥ２及びＲＥ３は、各々、イットリウム（Ｙ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、サマリウム（Ｓｍ）、ランタン（Ｌａ）、ネオジム（Ｎｄ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）またはホルミウム（Ｈｏ）であってもよい。さらに特定的には、ｙ１、ｙ２及びｙ３は、各々、６．８以上７．０以下であってもよい。
【００３４】
第１の保護層１４は、第１の超電導材料層１３に接触している。第１の保護層１４は、第１の超電導材料接合層４０に接触する第１の超電導材料層１３の第１の部分１７上に設けられていない。第１の超電導材料層１３の第１の部分１７は、第１の保護層１４から露出している。第１の線材１０の第１の部分１７を除く第１の線材１０の一部において、第１の保護層１４は、第１の超電導材料層１３を取り囲んでいる。特定的には、第１の線材１０の第１の部分１７を除く第１の線材１０の一部において、第１の保護層１４は、第１の超電導材料層１３、第１の中間層１２及び第１の金属基板１１からなる第１の積層体を取り囲んでいる。第１の部分１７は、第１の線材１０の第１の端部（１７）に位置してもよい。第１の保護層１４は、銀（Ａｇ）または銀合金のような導電材料で構成されている。第１の保護層１４は、第１の超電導材料層１３が超電導状態から常電導状態に遷移する際に第１の超電導材料層１３を流れていた電流が転流するバイパスとして機能する。
【００３５】
第３の保護層３４は、第３の超電導材料層３３に接触している。第３の保護層３４は、第２の超電導材料接合層４２に接触する第３の超電導材料層３３の第４の部分３８上に設けられていない。第３の超電導材料層３３の第４の部分３８は、第３の保護層３４から露出している。第３の線材３０の第４の部分３８を除く第３の線材３０の一部において、第３の保護層３４は、第３の超電導材料層３３を取り囲んでいる。特定的には、第３の線材３０の第４の部分３８を除く第３の線材３０の一部において、第３の保護層３４は、第３の超電導材料層３３、第３の中間層３２及び第３の金属基板３１からなる第３の積層体を取り囲んでいる。第４の部分３８は、第３の線材３０の第４の端部（３８）に位置してもよい。第３の保護層３４は、銀（Ａｇ）または銀合金のような導電材料で構成されている。第３の保護層３４は、第３の超電導材料層３３が超電導状態から常電導状態に遷移する際に第３の超電導材料層３３を流れていた電流が転流するバイパスとして機能する。
【００３６】
第１の安定化層１５は、第１の保護層１４に接触している。第１の安定化層１５は、第１の超電導材料接合層４０に接触する第１の超電導材料層１３の第１の部分１７上に設けられていない。第１の超電導材料層１３の第１の部分１７は、第１の安定化層１５から露出している。第１の線材１０の第１の部分１７を除く第１の線材１０の一部において、第１の安定化層１５は、第１の超電導材料層１３を取り囲んでいる。特定的には、第１の線材１０の第１の部分１７を除く第１の線材１０の一部において、第１の安定化層１５は、第１の超電導材料層１３、第１の中間層１２及び第１の金属基板１１からなる第１の積層体を取り囲んでいる。
【００３７】
第３の安定化層３５は、第３の保護層３４に接触している。第３の安定化層３５は、第２の超電導材料接合層４２に接触する第３の超電導材料層３３の第４の部分３８上に設けられていない。第３の超電導材料層３３の第４の部分３８は、第３の安定化層３５から露出している。第３の線材３０の第４の部分３８を除く第３の線材３０の一部において、第３の安定化層３５は、第３の超電導材料層３３を取り囲んでいる。特定的には、第３の線材３０の第４の部分３８を除く第３の線材３０の一部において、第３の安定化層３５は、第３の超電導材料層３３、第３の中間層３２及び第３の金属基板３１からなる第３の積層体を取り囲んでいる。
【００３８】
第１の安定化層１５及び第３の安定化層３５は、例えば、銅（Ｃｕ）または銅合金のような良導電性を有する金属の層であってもよい。第１の安定化層１５は、第１の保護層１４とともに、第１の超電導材料層１３が超電導状態から常電導状態に遷移する際に第１の超電導材料層１３を流れていた電流が転流するバイパスとして機能する。第３の安定化層３５は、第３の保護層３４とともに、第３の超電導材料層３３が超電導状態から常電導状態に遷移する際に第３の超電導材料層３３を流れていた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１５及び第３の安定化層３５は、それぞれ、第１の保護層１４及び第３の保護層３４よりも厚い。
【００３９】
第２の保護層２４は、銀（Ａｇ）または銀合金のような導電材料で構成されている。第２の安定化層２５は、例えば、銅（Ｃｕ）または銅合金のような良導電性を有する金属の層であってもよい。第２の安定化層２５は、第２の保護層２４よりも厚い。
【００４０】
第２の保護層２４と第２の安定化層２５とは、第１の超電導材料接合層４０に接触する第２の超電導材料層２３の第２の部分２７上と、第２の超電導材料接合層４２に接触する第２の超電導材料層２３の第３の部分２８上とに設けられていない。第２の超電導材料層２３の第２の部分２７と第３の部分２８とは、第２の保護層２４と第２の安定化層２５とから露出している。第２の部分２７は、第２の線材２０の第２の端部（２７）に位置してもよい。第３の部分２８は、第２の線材２０の第３の端部（２８）に位置してもよい。特定的には、第２の保護層２４及び第２の安定化層２５は第２の超電導材料層２３上に設けられていない。第２の保護層２４及び第２の安定化層２５は、第２の金属基板２１の裏面上に設けられている。第２の金属基板２１の裏面は、第２の超電導材料層２３が設けられている第２の金属基板２１のおもて面とは反対側の表面である。
【００４１】
第１の線材１０は、第１の端面１０ｅを有する。第３の線材３０は、第２の端面３０ｅを有する。第２の端面３０ｅは、第１の端面１０ｅとの間に間隔Ｇを空けて、第１の端面１０ｅに対向している。この間隔Ｇは１０ｎｍ以上であってもよく、１００ｎｍ以上であってもよく、１μｍ以上であってもよい。この間隔Ｇは１ｍｍ未満であってもよく、４００μｍ以下であってもよく、１００μｍ以下であってもよい。第１の超電導材料層１３の第１の主面１３ｓと第２の超電導材料層２３の第２の主面２３ｓとは、第１の超電導材料接合層４０を介して、互いに接合されている。第２の超電導材料層２３の第２の主面２３ｓと第３の超電導材料層３３の第３の主面３３ｓとは、第２の超電導材料接合層４２を介して、互いに接合されている。第２の線材２０は、第１の線材１０の第１の端面１０ｅと第３の線材３０の第２の端面３０ｅとを跨いでいる。第２の超電導材料層２３は、第１の超電導材料層１３の第１の部分１７と第３の超電導材料層３３の第４の部分３８とを橋渡ししている。第１の超電導材料層１３は、第１の端面１０ｅまで延在しており、第１の端面１０ｅに露出してもよい。第３の超電導材料層３３は、第２の端面３０ｅまで延在しており、第２の端面３０ｅに露出してもよい。
【００４２】
第１の導電部材５０は、第１の保護層１４と第２の保護層２４とを接続しており、かつ、第１の安定化層１５と第２の安定化層２５とを接続している。第１の導電部材５０は、特に限定されないが、はんだにより構成されてもよい。第１の導電部材５０は、第１の超電導材料接合層４０にクエンチ（超電導状態から通常電導状態に移行する現象）が発生した際に、第１の超電導材料層１３、第２の超電導材料層２３及び第１の超電導材料接合層４０を流れていた電流をバイパスさせ得る。第１の導電部材５０は、第１の線材１０と第２の線材２０との間の第１の超電導接合部を補強し得る。
【００４３】
第２の導電部材５２は、第２の保護層２４と第３の保護層３４とを接続しており、かつ、第２の安定化層２５と第３の安定化層３５とを接続している。第２の導電部材５２は、特に限定されないが、はんだにより構成されてもよい。第２の導電部材５２は、第２の超電導材料接合層４２にクエンチが発生した際に、第２の超電導材料層２３、第３の超電導材料層３３及び第２の超電導材料接合層４２を流れていた電流をバイパスさせ得る。第２の導電部材５２は、第２の線材２０と第３の線材３０との間の第２の超電導接合部を補強し得る。
【００４４】
第１の超電導材料接合層４０は、第１の超電導材料層１３の第１の主面１３ｓの第１の部分１７と第２の超電導材料層２３の第２の主面２３ｓの第２の部分２７とを接合する。第１の超電導材料接合層４０は、特に限定されないが、酸化物超電導材料で構成されてもよい。特定的には、第１の超電導材料接合層４０は、ＲＥ３1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏy3（６．０≦ｙ３≦８．０、ＲＥ３は希土類元素を表す）により構成されてもよい。ＲＥ３は、ＲＥ１と同じであってもよいし、異なってもよい。ＲＥ３は、ＲＥ２と同じであってもよいし、異なってもよい。さらに特定的には、ＲＥ３は、イットリウム（Ｙ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、サマリウム（Ｓｍ）、ランタン（Ｌａ）、ネオジム（Ｎｄ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）またはホルミウム（Ｈｏ）であってもよい。さらに特定的には、ｙ３は、６．８以上７．０以下であってもよい。
【００４５】
第２の超電導材料接合層４２は、第２の超電導材料層２３の第２の主面２３ｓの第３の部分２８と第３の超電導材料層３３の第３の主面３３ｓの第４の部分３８とを接合する。第３の部分２８は、第２の部分２７とは異なる。第２の超電導材料接合層４２は、特に限定されないが、酸化物超電導材料で構成されてもよい。特定的には、第２の超電導材料接合層４２は、ＲＥ５1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏy5（６．０≦ｙ５≦８．０、ＲＥ５は希土類元素を表す）により構成されてもよい。ＲＥ５は、ＲＥ２と同じであってもよいし、異なってもよい。ＲＥ５は、ＲＥ３と同じであってもよいし、異なってもよい。ＲＥ５は、ＲＥ４と同じであってもよいし、異なってもよい。さらに特定的には、ＲＥ５は、イットリウム（Ｙ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、サマリウム（Ｓｍ）、ランタン（Ｌａ）、ネオジム（Ｎｄ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）またはホルミウム（Ｈｏ）であってもよい。さらに特定的には、ｙ５は、６．８以上７．０以下であってもよい。
【００４６】
図４及び図５を参照して、本実施の形態の超電導線材１の製造方法について説明する。
図４に示されるように、本実施の形態の超電導線材１の製造方法は、第１の主面１３ｓを有する第１の超電導材料層１３を含む第１の線材１０と、第２の主面２３ｓを有する第２の超電導材料層２３を含む第２の線材２０と、第３の主面３３ｓを有する第３の超電導材料層３３を含む第３の線材３０とを準備すること（Ｓ１０）を備える。第１の線材１０は第１の端面１０ｅを有する。第３の線材３０は第２の端面３０ｅを有する。第２の線材２０の長手方向における第２の線材２０の第２の長さは、第１の線材１０の長手方向における第１の線材１０の第１の長さ及び第３の線材３０の長手方向における第３の線材３０の第３の長さよりも短い。第２の線材２０は、第１の線材１０よりも短尺であり、かつ、第３の線材３０よりも短尺である。
【００４７】
本実施の形態の超電導線材１の製造方法は、第１の主面１３ｓの第１の部分１７及び第２の主面２３ｓの第２の部分２７の少なくとも１つの上に、第１の超電導材料接合層４０を構成する酸化物超電導材料の第１の微結晶を形成することと、第２の主面２３ｓの第３の部分２８及び第３の主面３３ｓの第４の部分３８の少なくとも１つの上に、第２の超電導材料接合層４２を構成する酸化物超電導材料の第２の微結晶を形成すること（Ｓ２０）とを備える。第２の微結晶は、第１の微結晶を形成する工程と同様の工程によって、形成される。以下、図５を参照して、本実施の形態の超電導線材１の製造方法における第１の微結晶を形成する工程を例に挙げて説明する。
【００４８】
第１の微結晶を形成すること（Ｓ２０）は、第１の超電導材料層１３の第１の部分１７及び第２の超電導材料層２３の第２の部分２７の少なくとも１つの上に、第１の超電導材料接合層４０を構成する元素の有機化合物を含む膜を形成すること（Ｓ２１）を含む。一例では、第１の超電導材料接合層４０を構成する元素の有機化合物を含む溶液が、第１の超電導材料層１３の第１の部分１７及び第２の超電導材料層２３の第２の部分２７の少なくとも１つの上に塗布される。この溶液として、具体的には、ＭＯＤ法における原料溶液、すなわち、第１の超電導材料接合層４０の材料であるＲＥ３1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏy3を構成する元素の有機化合物（例えば、有機金属化合物または有機金属錯体）を有機溶媒に溶解した溶液が用いられる。有機化合物は、フッ素を含まない有機化合物であってもよい。
【００４９】
第１の微結晶を形成すること（Ｓ２０）は、第１の超電導材料接合層４０を構成する元素の有機化合物を含む膜を仮焼成すること（Ｓ２２）を含む。具体的には、この膜は、第１の温度で仮焼成される。第１の温度は、上記の有機化合物の分解温度以上、かつ、第１の超電導材料接合層４０を構成する酸化物超電導材料が生成される温度以下である。これにより、この膜に含まれる有機化合物は熱分解されて、酸化物超電導材料の前駆体となる（以下、この前駆体を含む膜を仮焼成膜という）。酸化物超電導材料の前駆体は、例えば、Ｂａの炭素化合物であるＢａＣＯ3、希土類元素（ＲＥ３）の酸化物、及び、ＣｕＯを含む。仮焼成工程（Ｓ２２）は、例えば、約５００℃の温度のような第１の温度で、かつ、２０％以上の酸素濃度の雰囲気下で行われてもよい。
【００５０】
微結晶を形成すること（Ｓ２０）は、第１の温度よりも高い第２の温度で仮焼成膜を加熱して、仮焼成膜に含まれる炭素化合物を熱分解させること（Ｓ２３）を含む。第２の温度は、例えば、６５０℃以上８００℃以下であってもよい。仮焼成膜に含まれる炭素化合物が熱分解されて、第１の超電導材料接合層４０を構成する酸化物超電導材料が得られる。仮焼成膜に含まれる炭素化合物を熱分解させる工程（Ｓ２３）は、第１の酸素濃度の雰囲気下で行われる。第１の酸素濃度は、１％以上１００％以下（酸素分圧１ａｔｍ）である。そのため、第１の微結晶が成長して第１の微結晶の平均粒径が３００ｎｍより大きくなることが抑制される。こうして、第１の超電導材料層１３の第１の部分１７及び第２の超電導材料層２３の第２の部分２７の少なくとも１つの上に、第１の超電導材料接合層４０を構成する酸化物超電導材料の第１の微結晶が形成される。
【００５１】
図６に示される、微結晶生成工程（Ｓ２０）後、すなわち、仮焼成膜に含まれる炭素化合物を熱分解させる工程（Ｓ２３）後の第１の超電導材料接合層４０（ＲＥ３＝Ｇｄ）の２次元Ｘ線回折像から明らかなように、仮焼成膜に含まれる炭素化合物を熱分解させる（Ｓ２３）工程後には、仮焼成膜中に含まれていたＢａＣＯ3のような炭素化合物が熱分解されて、ＲＥ３1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏy3（ＲＥ３＝Ｇｄ）が生成されている。ランダム配向の微結晶を示すＲＥ３1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏy3（１０３）のリング状の回折パターンも観測されている。
【００５２】
図４に示されるように、本実施の形態の超電導線材１の製造方法は、第１の微結晶を介して第１の線材１０上に及び第２の微結晶を介して第３の線材３０上に第２の線材２０を載置すること（Ｓ３０）をさらに備える。第１の微結晶を介して第１の線材１０上に及び第２の微結晶を介して第３の線材３０上に第２の線材２０を載置することは、第１の微結晶を介して第１の線材１０の第１の部分１７と第２の線材２０の第２の部分２７とを積み重ねることと、第２の微結晶を介して第２の線材２０の第３の部分２８と第３の線材３０の第４の部分３８とを積み重ねることとを含む。第２の線材２０は、第１の線材１０の第１の端面１０ｅと第３の線材３０の第２の端面３０ｅとを跨いでいる。第２の超電導材料層２３は、第１の超電導材料層１３の第１の部分１７と第３の超電導材料層３３の第４の部分３８とを橋渡ししている。第２の端面３０ｅは、第１の端面１０ｅとの間に間隔Ｇを空けて、第１の端面１０ｅに対向している。この間隔Ｇは１０ｎｍ以上であってもよく、１００ｎｍ以上であってもよく、１μｍ以上であってもよい。この間隔Ｇは１ｍｍ未満であってもよく、４００μｍ以下であってもよく、１００μｍ以下であってもよい。
【００５３】
本実施の形態の超電導線材１の製造方法は、第１の線材１０と第１の微結晶と第２の線材２０と第２の微結晶と第３の線材３０とに圧力を加えながら熱を加えて、第１の微結晶及び第２の微結晶からそれぞれ第１の超電導材料接合層４０及び第２の超電導材料接合層４２を生成すること（Ｓ４０）をさらに備える。具体的には、押圧治具を用いて、第１の線材１０と第２の線材２０とを互いに押し付けることによって、第１の線材１０と第１の微結晶と第２の線材２０とに１ＭＰａ以上の圧力を加える。押圧治具を用いて、第２の線材２０と第３の線材３０とを互いに押し付けることによって、第２の線材２０と第２の微結晶と第３の線材３０とに１ＭＰａ以上の圧力を加える。
【００５４】
第１の線材１０と第１の微結晶と第２の線材２０とに圧力を加えながら、第１の線材１０と第１の微結晶と第２の線材２０とを、第３の温度で、かつ、第２の酸素濃度の雰囲気下で加熱する。第２の線材２０と第２の微結晶と第３の線材３０とに圧力を加えながら、第２の線材２０と第２の微結晶と第３の線材３０とを、第３の温度で、かつ、第２の酸素濃度の雰囲気下で加熱する。第３の温度は、第２の温度以上であり、かつ、第１の超電導材料接合層４０及び第２の超電導材料接合層４２を構成する酸化物超電導材料が生成される温度以上である。第２の酸素濃度は、第１の酸素濃度よりも低い。第２の酸素濃度は、例えば、１００ｐｐｍであってもよい。
【００５５】
この加熱加圧工程（Ｓ４０）では、仮焼成膜熱分解工程（Ｓ２３）において生成された第１の微結晶と第２の微結晶とが成長して、大きな粒径を有する結晶により構成される第１の超電導材料接合層４０と第２の超電導材料接合層４２とが生成される。膜形成工程（Ｓ２１）において膜が形成されていた第１の超電導材料層１３及び第２の超電導材料層２３の少なくとも１つの結晶方位に沿って第１の微結晶は成長して、第１の超電導材料接合層４０になる。膜形成工程（Ｓ２１）において膜が形成されていた第２の超電導材料層２３及び第３の超電導材料層３３の少なくとも１つの結晶方位に沿って第２の微結晶は成長して、第２の超電導材料接合層４２になる。こうして、第１の超電導材料接合層４０を介して、第１の線材１０の第１の超電導材料層１３と第２の線材２０の第２の超電導材料層２３とは互いに接合される。第２の超電導材料接合層４２を介して、第２の線材２０の第２の超電導材料層２３と第３の線材３０の第３の超電導材料層３３とは互いに接合される。
【００５６】
図７に示される、加熱加圧工程（Ｓ４０）後の第１の超電導材料接合層４０（ＲＥ３＝Ｇｄ）の２次元Ｘ線回折像では、ランダム配向の微結晶を示すＲＥ３1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏy3（１０３）のリング状の回折パターンは観測されていない。そのため、加熱加圧工程（Ｓ４０）によって、ランダム配向の第１の微結晶が成長して、配向された第１の超電導材料接合層４０が形成されていることが分かる。
【００５７】
本実施の形態の超電導線材１の製造方法は、第１の超電導材料層１３と第１の超電導材料接合層４０と第２の超電導材料層２３と第２の超電導材料接合層４２と第３の超電導材料層３３とを酸素アニールすること（Ｓ５０）をさらに備える。酸素アニール工程（Ｓ５０）は、第４の温度で、かつ、第３の酸素濃度の雰囲気下で行われる。第４の温度は、第３の温度以下である。第４の温度は、２００℃以上５００℃以下であってもよい。第３の酸素濃度は、第２の酸素濃度よりも高い。第３の酸素濃度は、例えば、１００％（酸素分圧１ａｔｍ）であってもよい。第１の端面１０ｅと第２の端面３０ｅとの間の間隔Ｇが１０ｎｍ以上であるため、酸素アニール工程（Ｓ５０）において、第１の超電導材料層１３、第１の超電導材料接合層４０、第２の超電導材料層２３、第２の超電導材料接合層４２及び第３の超電導材料層３３に、酸素が短時間で十分に供給され得る。以上の工程によって、本実施の形態の超電導線材１は製造され得る。
【００５８】
本実施の形態の超電導線材１及びその製造方法の効果を説明する。
本実施の形態の超電導線材１は、第１の主面１３ｓを有する第１の超電導材料層１３を含む第１の線材１０と、第２の主面２３ｓを有する第２の超電導材料層２３を含む第２の線材２０と、第３の主面３３ｓを有する第３の超電導材料層３３を含む第３の線材３０と、第１の主面１３ｓの第１の部分１７と第２の主面２３ｓの第２の部分２７とを接合する第１の超電導材料接合層４０と、第２の主面２３ｓの第３の部分２８と第３の主面３３ｓの第４の部分３８とを接合する第２の超電導材料接合層４２とを備える。第１の線材１０は第１の端面１０ｅを有する。第３の線材３０は第２の端面３０ｅを有する。第２の線材２０の長手方向における第２の線材２０の第２の長さは、第１の線材１０の長手方向における第１の線材１０の第１の長さ及び第３の線材３０の長手方向における第３の線材３０の第３の長さよりも短い。第２の端面３０ｅは、第１の端面１０ｅとの間に間隔Ｇを空けて、第１の端面１０ｅに対向している。この間隔Ｇは１０ｎｍ以上１ｍｍ未満である。
【００５９】
第１の端面１０ｅと第２の端面３０ｅとの間の間隔Ｇが１０ｎｍ以上であるため、酸素アニール工程（Ｓ５０）において第１の超電導材料接合層４０、第２の超電導材料接合層４２、第１の超電導材料層１３、第２の超電導材料層２３、及び第３の超電導材料層３３に酸素が十分に供給され得るように、本実施の形態の超電導線材１は構成されている。第１の超電導材料接合層４０を介した第１の超電導材料層１３と第２の超電導材料層２３との間の第１の超電導接合部における超電導臨界電流Ｉcと、第２の超電導材料接合層４２を介した第２の超電導材料層２３と第３の超電導材料層３３との間の第２の超電導接合部における超電導臨界電流Ｉcとが増加する。本実施の形態の超電導線材１の超電導臨界電流Ｉcが増加する。
【００６０】
第１の端面１０ｅと第２の端面３０ｅとの間の間隔Ｇが１ｍｍ未満であるため、第１の超電導材料接合層４０を介した第１の超電導材料層１３と第２の超電導材料層２３との間の第１の超電導接合部の第１の接合面積と、第２の超電導材料接合層４２を介した第２の超電導材料層２３と第３の超電導材料層３３との間の第２の超電導接合部の第２の接合面積とが増加し得る。本実施の形態の超電導線材１における第１の線材１０と第２の線材２０との間の第１の剥離強度と第２の線材２０と第３の線材３０との間の第２の剥離強度とが増加する。
【００６１】
なお、本実施の形態の超電導線材１では、第１の線材１０と第３の線材３０とは共通の線材であってもよい。例えば、第１の線材１０の第１の部分１７が１本の線材の一方端部を構成し、かつ、第３の線材３０の第４の部分３８が１本の線材の他方端部を構成してもよい。
【００６２】
本実施の形態の超電導線材１では、第１の超電導材料層１３は第１の端面１０ｅに露出している。第３の超電導材料層３３は第２の端面３０ｅに露出している。そのため、酸素アニール工程（Ｓ５０）において第１の超電導材料接合層４０、第２の超電導材料接合層４２、第１の超電導材料層１３、第２の超電導材料層２３、及び第３の超電導材料層３３に酸素が十分に供給され得るように、本実施の形態の超電導線材１は構成されている。本実施の形態の超電導線材１の超電導臨界電流Ｉcが増加する。
【００６３】
本実施の形態の超電導線材１は、第１の導電部材５０と、第２の導電部材５２とをさらに備える。第１の線材１０は、第１の超電導材料層１３に接触する第１の保護層１４と、第１の保護層１４に接触する第１の安定化層１５とを含む。第２の線材２０は、第２の保護層２４と、第２の保護層２４に接触する第２の安定化層２５とを含む。第３の線材３０は、第３の超電導材料層３３に接触する第３の保護層３４と、第３の保護層３４に接触する第３の安定化層３５とを含む。第１の導電部材５０は、第１の保護層１４と第２の保護層２４とを接続しており、かつ、第１の安定化層１５と第２の安定化層２５とを接続している。第２の導電部材５２は、第２の保護層２４と第３の保護層３４とを接続しており、かつ、第２の安定化層２５と第３の安定化層３５とを接続している。
【００６４】
第１の保護層１４、第２の保護層２４、第３の保護層３４、第１の安定化層１５、第２の安定化層２５、第３の安定化層３５、第１の導電部材５０及び第２の導電部材５２は、第１の超電導材料層１３、第２の超電導材料層２３、第３の超電導材料層３３、第１の超電導材料接合層４０及び第２の超電導材料接合層４２の少なくとも１つが超電導状態から常電導状態に遷移する際に第１の超電導材料層１３、第２の超電導材料層２３、第３の超電導材料層３３、第１の超電導材料接合層４０及び第２の超電導材料接合層４２を流れていた電流が転流するバイパスとして機能する。第１の超電導材料層１３、第２の超電導材料層２３、第３の超電導材料層３３、第１の超電導材料接合層４０及び第２の超電導材料接合層４２の少なくとも１つが超電導状態から常電導状態に遷移する際に超電導線材１が破損することが防止され得る。
【００６５】
本実施の形態の超電導線材１の製造方法は、第１の主面１３ｓを有する第１の超電導材料層１３を含む第１の線材１０と、第２の主面２３ｓを有する第２の超電導材料層２３を含む第２の線材２０と、第３の主面３３ｓを有する第３の超電導材料層３３を含む第３の線材３０とを準備すること（Ｓ１０）を備える。第１の線材１０は第１の端面１０ｅを有する。第３の線材３０は第２の端面３０ｅを有する。第２の線材２０の長手方向における第２の線材２０の第２の長さは、第１の線材１０の長手方向における第１の線材１０の第１の長さ及び第３の線材３０の長手方向における第３の線材３０の第３の長さよりも短い。本実施の形態の超電導線材１の製造方法は、第１の主面１３ｓの第１の部分１７及び第２の主面２３ｓの第２の部分２７の少なくとも１つの上に第１の微結晶を、第２の主面２３ｓの第３の部分２８及び第３の主面３３ｓの第４の部分３８の少なくとも１つの上に第２の微結晶をそれぞれ形成すること（Ｓ２０）と、第１の微結晶を介して第１の線材１０上に及び第２の微結晶を介して第３の線材３０上に第２の線材２０を載置すること（Ｓ３０）とをさらに備える。第１の微結晶を介して第１の線材１０上に及び第２の微結晶を介して第３の線材３０上に第２の線材２０を載置すること（Ｓ３０）は、第１の微結晶を介して第１の線材１０の第１の部分１７と第２の線材２０の第２の部分２７とを積み重ねることと、第２の微結晶を介して第２の線材２０の第３の部分２８と第３の線材３０の第４の部分３８とを積み重ねることとを含む。第２の端面３０ｅは、第１の端面１０ｅとの間に間隔Ｇを空けて、第１の端面１０ｅに対向している。この間隔Ｇは１０ｎｍ以上１ｍｍ未満である。本実施の形態の超電導線材１の製造方法は、第１の線材１０と第１の微結晶と第２の線材２０と第２の微結晶と第３の線材３０とに圧力を加えながら熱を加えて、第１の微結晶及び第２の微結晶からそれぞれ第１の超電導材料接合層４０及び第２の超電導材料接合層４２を生成すること（Ｓ４０）と、第１の超電導材料層１３と第１の超電導材料接合層４０と第２の超電導材料層２３と第２の超電導材料接合層４２と第３の超電導材料層３３とを酸素アニールすること（Ｓ５０）とをさらに備える。
【００６６】
本実施の形態の超電導線材１の製造方法では、第１の端面１０ｅと第２の端面３０ｅとの間の間隔Ｇが１０ｎｍ以上である。そのため、酸素アニール工程（Ｓ５０）において、第１の超電導材料層１３、第１の超電導材料接合層４０、第２の超電導材料層２３、第２の超電導材料接合層４２及び第３の超電導材料層３３に、酸素が短時間で十分に供給され得る。第１の超電導材料接合層４０を介した第１の超電導材料層１３と第２の超電導材料層２３との間の第１の超電導接合部における超電導臨界電流Ｉcと、第２の超電導材料接合層４２を介した第２の超電導材料層２３と第３の超電導材料層３３との間の第２の超電導接合部における超電導臨界電流Ｉcとが増加する。本実施の形態の超電導線材１の製造方法によれば、超電導臨界電流Ｉcが増加される超電導線材１を短時間で製造し得る。
【００６７】
本実施の形態の超電導線材１の製造方法では、第１の端面１０ｅと第２の端面３０ｅとの間の間隔Ｇが１ｍｍ未満である。そのため、第１の超電導材料接合層４０を介した第１の超電導材料層１３と第２の超電導材料層２３との間の第１の超電導接合部の第１の接合面積と、第２の超電導材料接合層４２を介した第２の超電導材料層２３と第３の超電導材料層３３との間の第２の超電導接合部の第２の接合面積とが増加し得る。本実施の形態の超電導線材１の製造方法によれば、第１の線材１０と第２の線材２０との間の第１の剥離強度と第２の線材２０と第３の線材３０との間の第２の剥離強度とが増加された超電導線材１が製造され得る。
【００６８】
なお、本実施の形態の超電導線材１の製造方法では、第１の線材１０と第３の線材３０とは共通の線材であってもよい。例えば、第１の線材１０の第１の部分１７が１本の線材の一方端部を構成し、かつ、第３の線材３０の第４の部分３８が１本の線材の他方端部を構成してもよい。
【００６９】
（実施の形態２）
図８を参照して、実施の形態２の超電導マグネット１００について説明する。
【００７０】
本実施の形態の超電導マグネット１００は、実施の形態１の超電導線材１を含む超電導コイル７０と、超電導コイル７０を収容するクライオスタット１０５と、超電導コイル７０を冷却する冷凍機１０２とを主に備える。特定的には、超電導マグネット１００は、クライオスタット１０５の内部に保持された熱シールド１０６と、磁性体シールド１４０とをさらに備えてもよい。
【００７１】
超電導コイル７０では、超電導線材１が、超電導コイル７０の中心軸周りに巻き回されている。超電導コイル７０を含む超電導コイル体１１０は、クライオスタット１０５内に収容されている。超電導コイル体１１０は、熱シールド１０６の内部に保持されている。超電導コイル体１１０は、複数の超電導コイル７０と、上方支持部１１４と、下方支持部１１１とを含む。複数の超電導コイル７０は積層されている。積層された超電導コイル７０の上端面および下端面を上方支持部１１４と下方支持部１１１とが挟むように配置されている。
【００７２】
積層された超電導コイル７０の上端面上と、積層された超電導コイル７０の下端面上とに冷却板１１３が配置されている。互いに隣接する超電導コイル７０の間にも冷却板（図示せず）が配置されている。冷却板１１３は、一方端が冷凍機１０２の第２冷却ヘッド１３１に接続されている。互いに隣接する超電導コイル７０の間に配置された冷却板（図示せず）も、その一方端が第２冷却ヘッド１３１に接続されている。冷凍機１０２の第１冷却ヘッド１３２は熱シールド１０６の壁部に接続されてもよい。そのため、冷凍機１０２によって熱シールド１０６の壁部も冷却され得る。
【００７３】
超電導コイル体１１０の下方支持部１１１は、超電導コイル７０の平面形状より大きいサイズを有する。下方支持部１１１は、複数の支持部材１１５によって熱シールド１０６に固定されている。複数の支持部材１１５は、棒状の部材であって、熱シールド１０６の上壁と下方支持部１１１の外周部とを接続している。複数の支持部材１１５が超電導コイル体１１０の外周部に配置されている。支持部材１１５は、互いに同じ間隔を隔てて超電導コイル７０を囲むように配置されている。
【００７４】
超電導コイル体１１０を保持する熱シールド１０６は、接続部１２０によってクライオスタット１０５に接続されている。接続部１２０は、超電導コイル体１１０の中心軸を囲むように、超電導コイル体１１０の外周部に沿って等間隔で配置されている。接続部１２０は、クライオスタット１０５の蓋体１３５と熱シールド１０６の上壁とを接続している。
【００７５】
クライオスタット１０５の蓋体１３５の上部から熱シールド１０６の内部まで延在するように冷凍機１０２が配置されている。冷凍機１０２は、超電導コイル体１１０を冷却する。具体的には、蓋体１３５の上部表面の上方に冷凍機１０２の本体部１３３およびモータ１３４が配置される。本体部１３３から熱シールド１０６の内部にまで到達するように冷凍機１０２が配置されている。
【００７６】
冷凍機１０２は、たとえばギフォード・マクマホン式冷凍機であってもよい。冷凍機１０２は、配管１３７を通じて、冷媒を圧縮するコンプレッサ（図示せず）に接続されている。コンプレッサで高圧に圧縮された冷媒（たとえば、ヘリウムガス）は冷凍機１０２に供給される。この冷媒がモータ１３４により駆動されるディスプレーサにより膨張されることにより、冷凍機１０２に内設された蓄冷材が冷却される。膨張することにより低圧となった冷媒はコンプレッサに戻されて再び高圧化される。
【００７７】
冷凍機１０２の第１冷却ヘッド１３２が熱シールド１０６を冷却することによって外部の熱が熱シールド１０６内に侵入することが防止される。冷凍機１０２の第２冷却ヘッド１３１が冷却板１１３を介して超電導コイル７０を冷却する。こうして、超電導コイル７０は超電導状態となる。
【００７８】
クライオスタット１０５は、クライオスタット本体部１３６と蓋体１３５とを含む。本体部１３３およびモータ１３４の周囲は、磁性体シールド１４０によって囲まれている。磁性体シールド１４０は、超電導コイル体１１０から発生した磁場の一部がモータ１３４に侵入することを防止し得る。
【００７９】
超電導マグネット１００には、クライオスタット１０５および熱シールド１０６を貫通し、クライオスタット１０５の蓋体１３５からクライオスタット本体部１３６の底壁まで到達する開口部１０７が形成されている。開口部１０７は、超電導コイル体１１０の超電導コイル７０の中央部を貫通するように配置されている。被検知体２１０（図９を参照）が開口部１０７の内部に配置されて、被検知体２１０に超電導コイル体１１０から発生した磁場が印加され得る。
【００８０】
本実施の形態の超電導コイル７０の効果について説明する。本実施の形態の超電導コイル７０は、超電導線材１を含む超電導コイル７０を備える。超電導線材１は、超電導コイルの中心軸周りに巻き回されている。そのため、本実施の形態の超電導コイル７０は、高い信頼性を有し、かつ、強い磁場を発生し得る。
【００８１】
本実施の形態の超電導マグネット１００の効果について説明する。本実施の形態の超電導マグネット１００は、超電導線材１を含む超電導コイル７０と、超電導コイル７０を収容するクライオスタット１０５と、超電導コイル７０を冷却する冷凍機１０２とを備える。そのため、本実施の形態の超電導マグネット１００は、高い信頼性を有し、かつ、強い磁場を発生し得る。
【００８２】
（実施の形態３）
図９を参照して、実施の形態３の超電導機器２００について説明する。本実施の形態の超電導機器２００は、例えば、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置であってもよい。
【００８３】
本実施の形態の超電導機器２００は、実施の形態２の超電導マグネット１００を主に備える。本実施の形態の超電導機器２００は、可動台２０２と制御部２０８とをさらに備えてもよい。可動台２０２は、被検知体２１０が載置される天板２０５と、天板２０５を移動させる駆動部２０４とを含む。制御部２０８は、超電導マグネット１００と、駆動部２０４とに接続されている。
【００８４】
制御部２０８は、超電導マグネット１００を駆動して、超電導マグネット１００の開口部１０７内に均一な磁場を発生させる。制御部２０８は、可動台２０２を移動させて、可動台２０２上に載置された被検知体２１０を超電導マグネット１００の開口部１０７内に進入させる。被検知体２１０の撮像を終えると、制御部２０８は可動台２０２を移動させて、可動台２０２上に載置された被検知体２１０を超電導マグネット１００の開口部１０７から退出させる。
【００８５】
本実施の形態の超電導機器２００の効果について説明する。本実施の形態の超電導機器２００は、超電導マグネット１００を備える。そのため、本実施の形態の超電導機器２００は、高い信頼性を有し、かつ、強い磁場を発生し得る。本実施の形態の超電導機器２００を用いて、被検知体２１０は精度よく撮像され得る。
【００８６】
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施形態ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８７】
１  超電導線材、１０  第１の線材、１０ｅ  第１の端面、１１  第１の金属基板、１２  第１の中間層、１３  第１の超電導材料層、１３ｓ  第１の主面、１４  第１の保護層、１５  第１の安定化層、１７  第１の部分、２０  第２の線材、２１  第２の金属基板、２２  第２の中間層、２３  第２の超電導材料層、２３ｓ  第２の主面、２４  第２の保護層、２５  第２の安定化層、２７  第２の部分、２８  第３の部分、３０  第３の線材、３０ｅ  第２の端面、３１  第３の金属基板、３２  第３の中間層、３３  第３の超電導材料層、３３ｓ  第３の主面、３４  第３の保護層、３５  第３の安定化層、３８  第４の部分、４０  第１の超電導材料接合層、４２  第２の超電導材料接合層、５０  第１の導電部材、５２  第２の導電部材、７０  超電導コイル、１００  超電導マグネット、１０２  冷凍機、１０５  クライオスタット、１０６  熱シールド、１０７  開口部、１１０  超電導コイル体、１１１  下方支持部、１１３  冷却板、１１４  上方支持部、１１５  支持部材、１２０  接続部、１３１  第２冷却ヘッド、１３２  第１冷却ヘッド、１３３  本体部、１３４  モータ、１３５  蓋体、１３６  クライオスタット本体部、１３７  配管、１４０  磁性体シールド、２００  超電導機器、２０２  可動台、２０４  駆動部、２０５  天板、２０８  制御部、２１０  被検知体。
【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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【国際調査報告】
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