(57)【要約】【課題】比較的簡単な設備を用いて、厚さが均一でかつ気泡が少ない絶縁皮膜を形成することができる絶縁導体線材の製造方法を提供する。【解決手段】溝部が形成された平面を有する導体線材を絶縁皮膜で被覆した絶縁導体線材の製造方法であって、前記導体線材を電着液に浸漬して、電着法によって前記導体線材の表面に絶縁層を形成する電着工程と、前記絶縁層が形成された前記導体線材を前記電着液から取り出して、前記導体線材の前記溝部が形成された平面側の面に気体を吹き付けて、前記絶縁層に付着している電着液を除去する電着液除去工程と、前記電着液が除去された前記絶縁層が形成された前記導体線材を加熱して、前記絶縁層を前記導体線材に焼き付けることにより前記導体線材を絶縁皮膜で被覆する焼付工程と、を含む絶縁導体線材の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溝部が形成された平面を有する導体線材を絶縁皮膜で被覆した絶縁導体線材の製造方法であって、
前記導体線材を電着液に浸漬して、電着法によって前記導体線材の表面に絶縁層を形成する電着工程と、
前記絶縁層が形成された前記導体線材を前記電着液から取り出して、前記導体線材の前記溝部が形成された平面側の面に気体を吹き付けて、前記絶縁層に付着している電着液を除去する電着液除去工程と、
前記電着液が除去された前記絶縁層が形成された前記導体線材を加熱して、前記絶縁層を前記導体線材に焼き付けることにより前記導体線材を絶縁皮膜で被覆する焼付工程と、
を含むことを特徴とする絶縁導体線材の製造方法。
【請求項２】
前記導体線材が、チャネル溝を備えた平面を有するチャネルと、前記チャネルの前記チャネル溝に収容固定されている超電導多芯線材とを含む超電導線材であって、前記超電導多芯線材が、金属母材、および前記金属母材に埋設されている複数本の超電導フィラメントからなることを特徴とする請求項１に記載の絶縁導体線材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁導体線材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
絶縁導体線材の一つとして、超電導線材の表面を絶縁皮膜で被覆した絶縁超電導線材が知られている。この絶縁超電導線材は、例えば、磁気共鳴画像（ＭＲＩ）装置、核磁気共鳴（ＮＭＲ）装置、粒子加速器、リニアモーターカー、さらに電力貯蔵装置などの分野で使用されている。超電導線材としては、金属母材と、この金属母材に埋設されている複数本の超電導フィラメントとからなる超電導多芯線材（超電導コア材ともいう）を、チャネル溝を備えた平面を有するチャネル（安定化材ともいう）のチャネル溝に収容固定した構造（ワイヤー・イン・チャネル（ＷＩＣ）構造）のものが知られている。また、ＷＩＣ構造の超電導線材として、超電導多芯線材の周囲を電気絶縁層で被覆した構成のものが知られている（特許文献１）。
【０００３】
ＷＩＣ構造の超電導線材は、超電導多芯線材の超電導状態が部分的に破れて常電導状態に転移した場合には、超電導多芯線材を流れていた電流をチャネルに一時的に迂回させることができ、その間に超電導多芯線材を超電導状態に復帰させることが可能となる。このため、ＷＩＣ構造の超電導線材では、チャネルに迂回させた電流が外部に漏出しないように、超電導線材全体を絶縁皮膜で被覆することが必要となる。
【０００４】
特許文献２には、絶縁超電導線材の製造方法として、超電導多芯線材とチャネルとをはんだを用いて接合して超電導線材を作製し、次いで超電導線材の表面を絶縁樹脂で被覆した後、絶縁樹脂が硬化して、はんだが溶融しない温度と時間で加熱する方法が開示されている。この特許文献２には、超電導線材の表面を絶縁樹脂で被覆する方法として、超電導線材を絶縁塗料のタンクに通過させる方法や絶縁樹脂を押出し成形する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１７-５３３５７９号公報
【特許文献２】欧州特許第２１１８９４１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
超電導線材の表面を絶縁樹脂で被覆する方法として、特許文献２に記載されている方法、すなわち超電導線材を絶縁塗料のタンクに通過させて、超電導線材の表面に絶縁塗料の層を塗布する方法（ディップ法）は、比較的簡単な設備で実施することができる点で有利な方法である。しかしながら、ＷＩＣ構造の超電導線材は、超電導多芯線材と、チャネルのチャネル溝との間に溝部が形成しやすい。この溝部が形成されたＷＩＣ構造の超電導線材に対してディップ法によって絶縁塗料層を塗布すると、超電導線材の溝部に絶縁塗料が溜まりやすく、超電導線材の溝部に塗布された絶縁塗料層が、溝部以外の部分に塗布された絶縁塗料層と比較して厚さが厚くなるという問題がある。絶縁塗料層の厚さが部分的に異なると、絶縁塗料層を加熱することによって得られる絶縁皮膜の厚さがばらつき、絶縁皮膜の電気絶縁性が不均一となるおそれがある。また、絶縁塗料層を加熱する際に、絶縁塗料層の厚さが薄い部分は絶縁塗料の溶剤が速やかに揮発して絶縁樹脂の硬化が進行するが、絶縁塗料層の厚さが厚い部分は絶縁塗料の溶剤が揮発するのが遅いため、短時間で強制的に揮発させようとすると絶縁塗料層が発泡して絶縁皮膜に多量の気泡が発生し、絶縁皮膜の電気絶縁性が劣化するおそれがある。
【０００７】
ここで、ディップ法の代わりに、電着法を用いることが考えられる。電着法とは、電荷を有する絶縁樹脂粒子が分散されている電着液に超電導線材と電極とを浸漬し、この超電導線材と電極との間に直流電圧を印加することによって、超電導線材表面に絶縁樹脂粒子を付着させて、絶縁層を形成する方法である。電着法は、ディップ法と比較して、超電導線材の形状に関わらず均一な厚さの絶縁層を形成できる点で有利な方法である。しかしながら、本発明者の検討によると、ＷＩＣ構造の超電導線材のように溝部が形成された平面を有する導体線材では、導体線材の溝部に沿って絶縁層に凹部が形成され、電着液から取り出した導体線材は、その絶縁層の凹部に電着液が溜まりやすいことが判明した。絶縁層の凹部に電着液が溜まった状態で、絶縁層を形成した導体線材を加熱すると、電着液の溶剤が揮発する際に絶縁層が発泡して、絶縁皮膜に多量の気泡が発生し、絶縁皮膜の電気絶縁性が劣化するおそれがある。
【０００８】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、溝部が形成された平面を有する導体線材に対して、厚さが均一でかつ気泡が少ない絶縁皮膜を、電着法を利用して形成することができる絶縁導体線材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の絶縁導体線材の製造方法は、溝部が形成された平面を有する導体線材を絶縁皮膜で被覆した絶縁導体線材の製造方法であって、前記導体線材を電着液に浸漬して、電着法によって前記導体線材の表面に絶縁層を形成する電着工程と、前記絶縁層が形成された前記導体線材を前記電着液から取り出して、前記導体線材の前記溝部が形成された平面側の面に気体を吹き付けて、前記絶縁層に付着している電着液を除去する電着液除去工程と、前記電着液が除去された前記絶縁層が形成された前記導体線材を加熱して、前記絶縁層を前記導体線材に焼き付けることにより前記導体線材を絶縁皮膜で被覆する焼付工程と、を含むことを特徴としている。
【００１０】
本発明の絶縁導体線材の製造方法によれば、電着液除去工程において、導体線材の溝部が形成された平面側の面に気体を吹き付けて、超電導線材に形成された絶縁層に付着している電着液を除去するので、焼付工程において、電着液の溶剤の揮発による絶縁層の発泡が起こりにくくなり、厚さが均一でかつ気泡が少ない絶縁皮膜を形成することが可能となる。
【００１１】
ここで、本発明の絶縁導体線材の製造方法においては、前記導体線材が、チャネル溝を備えた平面を有するチャネルと、前記チャネルの前記チャネル溝に収容固定されている超電導多芯線材とを含む超電導線材であって、前記超電導多芯線材が、金属母材、および前記金属母材に埋設されている複数本の超電導フィラメントからなることが好ましい。
この場合、厚さが均一な絶縁皮膜を、溝部が形成された平面を有する超電導線材に形成することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、溝部が形成された平面を有する導体線材に対して、厚さが均一でかつ気泡が少ない絶縁皮膜を、電着法を利用して形成することができる絶縁導体線材の製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態である絶縁超電導線材の製造方法で用いる超電導線材の一例を説明する横断面図である。
【図２】本発明の一実施形態である絶縁超電導線材の製造方法で用いる超電導線材の別の一例を説明する横断面図である。
【図３】本発明の一実施形態である絶縁超電導線材の製造方法に有利に用いることができる絶縁皮膜形成装置の構成の一例を示す概略図である。
【図４】図３に示す絶縁皮膜形成装置の送風機の周囲の拡大図である。
【図５】図４のIV−IV線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の一実施形態である絶縁導体線材の製造方法について、添付した図面を参照して説明する。
本実施形態の絶縁導体線材の製造方法は、溝部が形成された平面を有する導体線材を絶縁皮膜で被覆した絶縁導体線材の製造方法である。以下、ＷＩＣ構造の超電導線材を例にとり、本実施形態を説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態である絶縁超電導線材の製造方法で用いる超電導線材の一例を説明する横断面図である。
図１に示す超電導線材１０は、チャネル溝２１を備えた平面２２を有するチャネル２０と、チャネル溝２１に収容固定されている超電導多芯線材３０とを備える。超電導線材１０の断面形状は、角部に曲率のある略四角形状とされている。超電導多芯線材３０は、金属母材３１と、金属母材３１に埋設されている複数本の超電導フィラメント３２とからなる。チャネル溝２１と超電導多芯線材３０とは、はんだ接合によって固定されており、チャネル溝２１の内壁と超電導多芯線材３０との間に、はんだ４０が充填されている。なお、図１に示す超電導線材１０では、超電導多芯線材３０の断面形状が円形とされているが、超電導多芯線材３０の断面形状は特に制限はなく、例えば、角部に曲率のある平角形状であってもよい。
【００１６】
チャネル２０の材料としては、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金を用いることができる。超電導多芯線材３０の金属母材３１の材料としては、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金を用いることができる。超電導多芯線材３０の超電導フィラメント３２の材料としては、例えば、ＮｂＴｉ合金、Ｎｂ３Ｓｎを用いることができる。はんだ４０の材料としては、Ｓｎ系はんだを用いることができる。Ｓｎ系はんだとしては、例えば、Ｓｂ、Ａｇ、Ｃｕから群より選ばれる１種以上の金属とＳｎとを含む合金を用いることができる。
【００１７】
チャネル溝２１と超電導多芯線材３０とが、はんだ接合によって固定されている超電導線材１０では、はんだ４０の表面に窪み４１が形成される。この窪み４１が超電導線材１０の溝部１１となって、溝部１１が形成された平面１２を有する超電導線材１０を構成する。このような構成とされた超電導線材１０では、電着法によって、超電導線材１０の全体に絶縁層を形成することができ、これにより超電導線材１０の全体を均一な厚さの絶縁皮膜で被覆することが可能となる。
【００１８】
図２は、本発明の一実施形態である絶縁超電導線材の製造方法で用いる超電導線材の別の一例を説明する横断面図である。なお、上記の図１に示す超電導線材１０と同一の構成のものについては、同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
図２に示す超電導線材５０は、超電導多芯線材３０の周囲が電気絶縁層３３で被覆されている点で、図１に示す超電導線材１０と相違する。電気絶縁層３３の材料としては、例えば、ポリビニルアセタール樹脂、ポリエチレンイミン樹脂、ポリエチレンテレフタラート樹脂、ガラス繊維、ポリエステル樹脂、ホルマール化ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂などの絶縁樹脂を用いることができる。これらの絶縁樹脂は１種を単独で使用してもよいし、２種以上を組合せて使用してもよい。電気絶縁層３３の厚さは、例えば、３０μｍ以上１００μｍ以下の範囲内である。超電導多芯線材３０は、機械的な締め付けによって、チャネル溝２１に固定されている。
【００１９】
チャネル溝２１と超電導多芯線材３０とが、機械的な締め付けによって固定されている超電導線材５０では、チャネル溝２１と超電導多芯線材３０との間に隙間が形成され、この隙間が超電導線材５０の溝部５１となって、溝部５１が形成された平面５２を有する超電導線材１０を構成する。このような構成とされた超電導線材５０では、電着法によってチャネル２０の表面に絶縁層を形成して、チャネル２０を絶縁皮膜で被覆する。超電導多芯線材３０は電気絶縁層３３で被覆されているので、電気絶縁層３３は絶縁皮膜で被覆する必要はない。
【００２０】
本実施形態の絶縁超電導線材の製造方法は、上述の超電導線材を電着液に浸漬して、電着法によって超電導線材の表面に絶縁層を形成する電着工程と、絶縁層が形成された超電導線材を電着液から取り出して、超電導線材の溝部が形成された平面側の面に気体を吹き付けて、絶縁層に付着している電着液を除去する電着液除去工程と、電着液が除去された絶縁層が形成された超電導線材を加熱して、絶縁層を超電導線材に焼き付けることにより超電導線材を絶縁皮膜で被覆する焼付工程とを含む。これらの工程は、長尺の超電導線材を用いて連続的に行うことが好ましい。以下、本実施形態の絶縁超電導線材の製造方法を、超電導線材として図１に示す超電導線材１０を用いた場合を例にとって説明する。
【００２１】
図３は、本発明の一実施形態である絶縁超電導線材の製造方法に有利に用いることができる絶縁皮膜形成装置の構成の一例を示す概略図である。
図３に示す絶縁皮膜形成装置６０は、電着液タンク６１と、送風機６６と、加熱炉６８と、搬送ローラ６９とを備える。超電導線材１０はロール状に巻かれた超電導線材ロール１０Ｒとして配置されている。超電導線材ロール１０Ｒから巻きだされた長尺状の超電導線材１０は、搬送ローラ６９によって下から上に向けて搬送される。
【００２２】
電着液タンク６１は、電着液６２が収容されている。電着液６２は溶剤と負の電荷を有する絶縁樹脂粒子を含む。溶剤としては、例えば、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、１，３ジメチルイミダゾリジノン、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、γ−ブチロラクトン（γ−ＢＬ）などの極性溶剤を用いることができる。これらの溶剤は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を組合せて使用してもよい。絶縁樹脂粒子の材料としては、例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエステルイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂などの絶縁樹脂を用いることができる。これらの絶縁樹脂は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を組合せて使用してもよい。電着液６２は、例えば、上記の絶縁樹脂を上記の溶剤に溶解させた絶縁樹脂溶液に、上記の絶縁樹脂の貧溶媒である水を添加混合して絶縁樹脂を析出させて絶縁樹脂粒子を生成させることに調製することができる。
【００２３】
電着液６２の絶縁樹脂粒子は、レーザー回折法によって測定される平均粒子径が０．０１μｍ以上１０μｍ以下の範囲内にあることが好ましく、０．０５μｍ以上１μｍ以下の範囲内にあることがより好ましい。
電着液６２の絶縁樹脂粒子の含有量は、１質量％以上２０質量％以下の範囲にあることが好ましい。
【００２４】
電着液タンク６１は、電極６３を備える。電極６３は、直流電源６４のマイナス端子と接続している。直流電源６４のプラス端子は導電線６５を介して超電導線材ロール１０Ｒに接続している。
このような構成とされた絶縁皮膜形成装置６０を用いた絶縁超電導線材の製造は、例えば、次のようにして行われる。
【００２５】
（電着工程）
電着工程では、直流電源６４を作動させて、電着液タンク６１の電着液６２を通過する超電導線材１０と電極６３との間に直流電圧を印加することによって、超電導線材１０の表面に絶縁層を形成する。直流電圧を印加することによって、超電導線材１０は正極として、電極６３は負極として作用し、電着液６２中の負の電荷を有する絶縁樹脂粒子は超電導線材１０の表面に電着して、絶縁層が形成される。超電導線材１０と電極６３との間に印加する直流電圧の電圧は１Ｖ以上３００Ｖ以下の範囲内にあることが好ましい。また、超電導線材１０と電極６３との間に直流電圧を印加する時間は、０．０１秒以上３０秒以下の範囲内とすることが好ましい。このような条件で超電導線材１０と電極６３との間に直流電圧を印加することによって、超電導線材１０の表面に、厚さが均一な絶縁層を形成することができる。絶縁層の厚さは、目的とする絶縁皮膜の厚さによっても異なるが、通常は、５μｍ以上６０μｍ以下の範囲内である。
【００２６】
（電着液除去工程）
電着液除去工程を、図４と図５を参照して説明する。図４は、図３に示す絶縁皮膜形成装置の送風機の周囲の拡大図である。図５は、図４のIV−IV線断面図である。
電着液除去工程では、電着液タンク６１の電着液６２から絶縁層１３が形成された超電導線材１０ａを取り出して、超電導線材１０の溝部１１が形成された平面１２側の面に、送風機６６を用いて気体６７を吹き付けることにより、絶縁層１３に付着している電着液６２を除去する。
【００２７】
図５に示すように、電着法によれば、超電導線材１０の表面に厚さが均一な絶縁層１３を形成することができる。溝部１１が形成された平面１２を有する超電導線材１０では、溝部１１に沿って絶縁層１３に凹部１４が形成される。この絶縁層１３の凹部１４には表面張力により電着液６２が溜まりやすい。このため、電着液６２から取り出した超電導線材１０ａは、絶縁層１３の凹部１４に電着液が溜まっている。絶縁層１３の凹部１４に電着液６２が溜まった状態で、超電導線材１０ａを加熱すると、電着液６２の溶剤が揮発する際に絶縁層１３が発泡して、絶縁皮膜に多量の気泡が発生し、絶縁皮膜の電気絶縁性が劣化するおそれがある。このため、本実施形態では、焼付工程の前に、超電導線材１０ａの表面に、送風機６６を用いて気体６７を吹き付けることにより、絶縁層１３に付着している電着液６２を除去している。
【００２８】
超電導線材１０ａの表面に吹き付ける気体６７としては、例えば、空気、窒素、二酸化炭素、アルゴンを用いることができる。気体６７の流速は、除去目的の電着液６２の粘度や超電導線材１０ａの搬送速度などの条件によって異なるが、３０ｍ／秒以上であることが好ましい。気体６７を吹き付ける角度（図４のθ）は、超電導線材１０ａの表面に対して５度以上９０度以下の範囲内にあることが好ましい。
【００２９】
（焼付工程）
焼付工程では、電着液６２が除去された絶縁層１３が形成された超電導線材１０ａを、加熱炉６８を用いて加熱して、絶縁層１３を超電導線材１０に焼き付ける。超電導線材１０ａの加熱温度および時間は、絶縁層１３が硬化して絶縁皮膜を生成し、かつ超電導線材１０のはんだ４０が溶融しない範囲であれば特に制限はない。加熱温度すなわち加熱炉６８の設定温度は、例えば、２００℃以上４５０℃以下の範囲内であり、加熱時間は、例えば、３０秒以上２４０秒以下の範囲内である。
【００３０】
以上のようにして、超電導線材１０が絶縁皮膜で被覆された絶縁超電導線材１０ｂが製造される。なお、絶縁超電導線材１０ｂの絶縁皮膜の最終的な厚さは、通常、３μｍ以上６０μｍ以下の範囲内である。
【００３１】
以上のような構成とされた本実施形態の絶縁超電導線材の製造方法によれば、電着液除去工程において、超電導線材１０の溝部１１が形成された平面１２側の面に気体６７を吹き付けて、絶縁層１３が形成された超電導線材１０ａの絶縁層１３に付着している電着液６２を除去するので、絶縁層１３に付着している電着液６２が少なくなる。このため、焼付工程において、電着液の溶剤の揮発による絶縁層１３の発泡が起こりにくくなり、厚さが均一で、かつ気泡が少ない絶縁皮膜を形成することが可能となる。
【００３２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  超電導線材
１０Ｒ  超電導線材ロール
１０ａ  絶縁層が形成された超電導線材
１０ｂ  絶縁超電導線材
１１  溝部
１２  平面
１３  絶縁層
２０  チャネル
２１  チャネル溝
２２  平面
３０  超電導多芯線材
３１  金属母材
３２  超電導フィラメント
３３  電気絶縁層
４０  はんだ
４１  窪み
５０  超電導線材
５１  溝部
６０  絶縁皮膜形成装置
６１  電着液タンク
６２  電着液
６３  電極
６４  直流電源
６５  導電線
６６  送風機
６７  気体
６８  加熱炉
６９  搬送ローラ
【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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