(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の片面側に中間層を介して超電導導体層が形成された二本の超電導線材が互いの接続端部で接続された接続構造であって、
前記二本の超電導線材の超電導導体層が同一平面に沿って並ぶと共に、前記二本の超電導線材の基材が同一平面に沿って並び、
一方の前記超電導線材の超電導導体層の接続端部側の端面から他方の前記超電導線材の超電導導体層の接続端部側の端面までの間のいずれかの範囲に成長形成された第一の中間超電導導体層を備え、
前記二本の超電導線材の基材の接続端部側の端面の位置がいずれも前記二本の超電導線材の長手方向について、前記第一の中間超電導導体層の範囲外であることを特徴とする超電導線材の接続構造。
【請求項２】
一方の前記超電導線材の超電導導体層の接続端部側の端面から他方の前記超電導線材の超電導導体層の接続端部側の端面までの間のいずれかの範囲に、基材と当該基材の片面側に形成された超電導導体層とを備える第一の接続用線材の超電導導体層からなる第二の中間超電導導体層が配置され、
前記二本の超電導線材の長手方向について、前記二本の超電導線材及び前記第一の接続用線材の超電導導体層の接続端部の端面の位置が、いずれも、前記二本の超電導線材の基材の接続端部側の端面の位置と異なることを特徴とする請求項１記載の超電導線材の接続構造。
【請求項３】
前記二本の超電導線材の基材の間にこれらの基材と同一平面に沿って並ぶ他の基材が介在し、
前記二本の超電導線材の長手方向について、前記他の基材の両側の端面の位置が前記超電導導体層の端面の位置と異なることを特徴とする請求項１記載の超電導線材の接続構造。
【請求項４】
前記二本の超電導線材の長手方向について、一方の前記超電導線材の中間層の端面の位置が前記二本の超電導線材の基材の接続端部側の端面の位置よりも他方の前記超電導線材側に位置することを特徴とする請求項１記載の超電導線材の接続構造。
【請求項５】
前記二本の超電導線材の長手方向について、少なくとも一方の前記超電導線材の前記超電導導体層の端面の位置を含む所定の範囲で前記中間層の厚みが他の部位よりも厚い部位があることを特徴とする請求項４記載の超電導線材の接続構造。
【請求項６】
前記二本の超電導線材の長手方向について、前記二本の超電導線材の超電導導体層の接続端部の端面の位置と前記二本の超電導線材の基材の接続端部の端面の位置とが少なくとも1[μm]以上離れていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の超電導線材の接続構造。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の接続構造を備えることを特徴とする超電導線材。
【請求項８】
基材の片面側に中間層を介して超電導導体層が形成された二本の超電導線材を互いの接続端部で接続する接続方法であって、
前記二本の超電導線材の接続端部の超電導導体層を厚さ方向に一部又は全部除去する第一の除去工程と、
前記二本の超電導線材の基材の接続端部同士を接合する接合工程と、
前記超電導導体層が除去された部分に、基材と当該基材の片面側に形成された超電導導体層とを備える第一の接続用線材を、前記二本の超電導線材の超電導導体層と前記第一の接続用線材の超電導導体層とが同一平面上に位置するように配置する第一の配置工程と、
前記二本の超電導線材の超電導導体層のそれぞれの接続端部側の端面と前記第一の接続用線材の超電導導体層からなる第二の中間超電導導体層の両端部の端面との間に第一の中間超電導導体層を新たに形成する第一の形成工程とを含むことを特徴とする超電導線材の接続方法。
【請求項９】
基材の片面側に中間層を介して超電導導体層が形成された二本の超電導線材を互いの接続端部で接続する接続方法であって、
前記二本の超電導線材の接続端部の基材を除去する第二の除去工程と、
基材と当該基材の片面側に位置する中間層とを備える第二の接続用線材の中間層が、前記第二の除去工程により露出した前記二本の超電導線材の中間層に接すると共に前記二本の超電導線材の基材と前記第二の接続用線材の基材とが同一平面上に位置するように前記第二の接続用線材を配置する第二の配置工程と、
一方の前記超電導線材の超電導導体層の接続端部側の端面と他方の前記超電導線材の超電導導体層の接続端部側の端面との間に第一の中間超電導導体層を新たに成形成する第二の形成工程とを含むことを特徴とする超電導線材の接続方法。
【請求項１０】
基材の片面側に中間層を介して超電導導体層が形成された二本の超電導線材を互いの接続端部で接続する接続方法であって、
一方の前記超電導線材の接続端部の超電導導体層を厚さ方向に一部又は全部除去する第三の除去工程と、
他方の前記超電導線材の接続端部の基材を除去する第四の除去工程と、
前記一方の超電導線材の残存する前記超電導導体層又は露出した前記中間層と前記他方の超電導線材の露出した前記中間層とを重合するように前記二本の超電導線材を配置する第三の配置工程と、
一方の前記超電導線材の超電導導体層の接続端部側の端面と他方の前記超電導線材の超電導導体層の接続端部側の端面との間に第一の中間超電導導体層を成形成する第三の形成工程とを含むことを特徴とする超電導線材の接続方法。
【請求項１１】
基材の片面側に中間層を介して超電導導体層が形成された二本の超電導線材を互いの接続端部で接続する接続方法であって、
一方の前記超電導線材の接続端部の超電導導体層を厚さ方向に一部又は全部除去する第五の除去工程と、
他方の前記超電導線材の接続端部の基材を除去する第六の除去工程と、
一方の前記超電導線材の前記超電導導体層が一部又は全部除去された部分に、他方の前記超電導線材を、前記超電導導体層を前記一方の超電導線材側に向けた状態で、前記二本の超電導線材の超電導導体層が同一平面上に位置するように配置する第四の配置工程と、
前記二本の超電導線材の超電導導体層のそれぞれの接続端部側の端面の間に他の超電導導体層を新たに形成する第四の形成工程とを含むことを特徴とする超電導線材の接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導線材の接続構造、超電導線材及び接続方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、臨界温度（Tc）が液体窒素温度(約77Ｋ）よりも高い酸化物超電導体として、例えば、YBCO系（イットリウム系）の高温酸化物超電導体が注目されている。
この高温酸化物超電導線材は、長尺でフレキシブルな金属などの基板上に酸化物超電導膜を堆積したり、単結晶基板上に酸化物超電導膜を堆積したりして超電導導体層が形成されたものが知られている。また、基板と超電導導体層との間には、必要に応じて中間層が設けられることもある。
【０００３】
上記YBCO系の高温酸化物超電導体はいわゆるａｂ面（ＣｕＯ２面）に沿って電流が流れやすく、これに垂直なｃ軸方向には電流が流れにくい性質を有している。そして、YBCO系の高温酸化物超電導体による超電導線材は、その線材の長手方向がａｂ面に平行であって、超電導導体層がａｂ面に沿うように形成される。
従って、上記超電導線材を接続する場合、一方の超電導線材の超電導導体層と他方の超電導線材の超電導導体層とを重ね合わすように超電導導体層の平面同士を対向させて接続すると、超電導線材の接続部ではｃ軸方向に電流を流すことになり、電流が流れにくくなって超電導特性が低下する。
【０００４】
このため、特許文献１では、互いの超電導線材の接続端部側の超電導導体層を除去し、基材の接続端部の端面同士を接続し、それぞれの超電導線材の超電導導体層が除去された部分に新たに超電導導体層を成長させて形成する接続方法が提案されている。
また、特許文献２では、接続する超電導線材同士の先端を離間させて配置し、それぞれの超電導線材の超電導導体層に対向するように基板を重ね合わせて接続し、この基板の超電導導体層に対向する面上であって、超電導導体層と超電導導体層との間の部分に超電導導体層を新たに形成し、超電導線材同士を接続する接続方法が提案されている。
【０００５】
これらの接続方法によれば、互いに接続する超電導線材の超電導導体層と新たに形成された超電導導体層とが同一平面上に並んで接続されるので、ａｂ面に沿って電流を流すことができ、超電導特性を向上することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３１９７５０号公報
【特許文献２】特開２００５−０６３６９５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、特許文献１の接続方法は、接続された基材の間に段差が生じると、その上に超電導導体層の成長不良が起こりやすくなるため、ミクロンオーダーで上面を揃えて基材を接続しなければならず、接続作業が非常に困難性を伴うものとなっていた。
【０００８】
また、特許文献２の接続方法は、基材の段差の問題は生じないが、超電導線材の基材同士が直接接続されていないので、相互の接続強度が低くなるという問題があった。
またこの接続方法では、あらたに超電導導体層に形成する位置が基材の端部に近いことから、基材端部からの金属拡散により超電導導体層の超電導特性が低下するという問題も生じていた。
【０００９】
本発明の目的は、接続強度が高く、良好に電流を流すことができる超電導線材の接続構造、超電導線材及び接続方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載の発明は、
基材の片面側に中間層を介して超電導導体層が形成された二本の超電導線材が互いの接続端部で接続された接続構造であって、
前記二本の超電導線材の超電導導体層が同一平面に沿って並ぶと共に、前記二本の超電導線材の基材が同一平面に沿って並び、
一方の前記超電導線材の超電導導体層の接続端部側の端面から他方の前記超電導線材の超電導導体層の接続端部側の端面までの間のいずれかの範囲に成長形成された第一の中間超電導導体層を備え、
前記二本の超電導線材の基材の接続端部側の端面の位置がいずれも前記二本の超電導線材の長手方向について、前記第一の中間超電導導体層の範囲外であることを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の超電導線材の接続構造において、
一方の前記超電導線材の超電導導体層の接続端部側の端面から他方の前記超電導線材の超電導導体層の接続端部側の端面までの間のいずれかの範囲に、基材と当該基材の片面側に形成された超電導導体層とを備える第一の接続用線材の超電導導体層からなる第二の中間超電導導体層が配置され、
前記二本の超電導線材の長手方向について、前記二本の超電導線材及び前記第一の接続用線材の超電導導体層の接続端部の端面の位置が、いずれも、前記二本の超電導線材の基材の接続端部側の端面の位置と異なることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の超電導線材の接続構造において、
前記二本の超電導線材の基材の間にこれらの基材と同一平面に沿って並ぶ他の基材が介在し、
前記二本の超電導線材の長手方向について、前記他の基材の両側の端面の位置が前記超電導導体層の端面の位置と異なることを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の超電導線材の接続構造において、
前記二本の超電導線材の長手方向について、一方の前記超電導線材の中間層の端面の位置が前記二本の超電導線材の基材の接続端部側の端面の位置よりも他方の前記超電導線材側に位置することを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の超電導線材の接続構造において、
前記二本の超電導線材の長手方向について、少なくとも一方の前記超電導線材の前記超電導導体層の端面の位置を含む所定の範囲で前記中間層の厚みが他の部位よりも厚い部位があることを特徴とする。
【００１５】
請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の超電導線材の接続構造において、
前記二本の超電導線材の長手方向について、前記二本の超電導線材の超電導導体層の接続端部の端面の位置と前記二本の超電導線材の基材の接続端部の端面の位置とが少なくとも1[μm]以上離れていることを特徴とする。
【００１６】
請求項７記載の発明は、超電導線材において、
請求項１から６のいずれか一項に記載の接続構造を備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項８記載の発明は、超電導線材の接続方法において、
基材の片面側に中間層を介して超電導導体層が形成された二本の超電導線材を互いの接続端部で接続する接続方法であって、
前記二本の超電導線材の接続端部の超電導導体層を厚さ方向に一部又は全部除去する第一の除去工程と、
前記二本の超電導線材の基材の接続端部同士を接合する接合工程と、
前記超電導導体層が除去された部分に、基材と当該基材の片面側に形成された超電導導体層とを備える第一の接続用線材を、前記二本の超電導線材の超電導導体層と前記第一の接続用線材の超電導導体層とが同一平面上に位置するように配置する第一の配置工程と、
前記二本の超電導線材の超電導導体層のそれぞれの接続端部側の端面と前記第一の接続用線材の超電導導体層からなる第二の中間超電導導体層の両端部の端面との間に第一の中間超電導導体層を新たに形成する第一の形成工程とを含むことを特徴とする。
【００１８】
請求項９記載の発明は、超電導線材の接続方法において、
基材の片面側に中間層を介して超電導導体層が形成された二本の超電導線材を互いの接続端部で接続する接続方法であって、
前記二本の超電導線材の接続端部の基材を除去する第二の除去工程と、
基材と当該基材の片面側に位置する中間層とを備える第二の接続用線材の中間層が、前記第二の除去工程により露出した前記二本の超電導線材の中間層に接すると共に前記二本の超電導線材の基材と前記第二の接続用線材の基材とが同一平面上に位置するように前記第二の接続用線材を配置する第二の配置工程と、
一方の前記超電導線材の超電導導体層の接続端部側の端面と他方の前記超電導線材の超電導導体層の接続端部側の端面との間に第一の中間超電導導体層を新たに成形成する第二の形成工程とを含むことを特徴とする。
【００１９】
請求項１０記載の発明は、超電導線材の接続方法において、
基材の片面側に中間層を介して超電導導体層が形成された二本の超電導線材を互いの接続端部で接続する接続方法であって、
一方の前記超電導線材の接続端部の超電導導体層を厚さ方向に一部又は全部除去する第三の除去工程と、
他方の前記超電導線材の接続端部の基材を除去する第四の除去工程と、
前記一方の超電導線材の残存する前記超電導導体層又は露出した前記中間層と前記他方の超電導線材の露出した前記中間層とを重合するように前記二本の超電導線材を配置する第三の配置工程と、
一方の前記超電導線材の超電導導体層の接続端部側の端面と他方の前記超電導線材の超電導導体層の接続端部側の端面との間に第一の中間超電導導体層を成形成する第三の形成工程とを含むことを特徴とする。
【００２０】
請求項１１記載の発明は、超電導線材の接続方法において、
基材の片面側に中間層を介して超電導導体層が形成された二本の超電導線材を互いの接続端部で接続する接続方法であって、
一方の前記超電導線材の接続端部の超電導導体層を厚さ方向に一部又は全部除去する第五の除去工程と、
他方の前記超電導線材の接続端部の基材を除去する第六の除去工程と、
一方の前記超電導線材の前記超電導導体層が一部又は全部除去された部分に、他方の前記超電導線材を、前記超電導導体層を前記一方の超電導線材側に向けた状態で、前記二本の超電導線材の超電導導体層が同一平面上に位置するように配置する第四の配置工程と、
前記二本の超電導線材の超電導導体層のそれぞれの接続端部側の端面の間に他の超電導導体層を新たに形成する第四の形成工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
上記発明では、上記の構成により、電流を良好に流すことが可能な超電導線材の接続構造、接続方法及び超電導線材を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】超電導線材の斜視図である。
【図２】図２（Ａ）〜図２（Ｃ）は第一の実施形態である超電導線材の接続構造を形成する接続方法を示した断面図である。
【図３】Ｎｉの自己拡散係数の温度依存性を示す線図である。
【図４】図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は第二の実施形態である超電導線材の接続構造を形成する接続方法を示した断面図である。
【図５】図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は第三の実施形態である超電導線材の接続構造を形成する接続方法を示した断面図である。
【図６】図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は第四の実施形態である超電導線材の接続構造を形成する接続方法を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
[第一の実施形態]
以下に、本発明を実施するための好ましい第一の実施の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。また、各図面において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付し、重複した説明を適宜省略する。さらに、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
【００２４】
［超電導線材］
図１は、本発明の第１実施形態に係る超電導線材の斜視図である。
図１に示すように、超電導線材１０は、超電導成膜用基材１（以下、「基材１」とする）の厚み方向の一方の主面（以下、成膜面１１という）に、中間層２及び酸化物超電導導体層３がこの順に積層されている。即ち、超電導線材１０は、基材１、中間層２、酸化物超電導導体層３（以下、「超電導導体層３」とする）による積層構造を有している。
【００２５】
基材１は、テープ状の低磁性の金属基板やセラミックス基板が用いられる。金属基板の材料としては、例えば、強度及び耐熱性に優れた、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ａｇ等の金属又はこれらの合金が用いられる。特に、耐食性及び耐熱性が優れているという観点からハステロイ（登録商標）、インコネル（登録商標）等のＮｉ基合金、またはステンレス鋼等のＦｅ基合金を用いることが好ましい。
また、これら各種金属材料上に各種セラミックスを配してもよい。また、セラミックス基板の材料としては、例えば、ＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ３、又はイットリウム安定化ジルコニア等が用いられる。その他にも、サファイアを基材として用いてもよい。
【００２６】
成膜面１１は、略平滑な面とされており、例えば成膜面１１の表面粗さが10nm以下とされていることが好ましい。
なお、表面粗さとは、JISB-0601-2001において規定する表面粗さパラメータの「高さ方向の振幅平均パラメータ」における算術平均粗さＲａである。
【００２７】
中間層２は、超電導導体層３において例えば高い２軸配向性を実現するための層である。このような中間層２は、例えば、熱膨張率や格子定数等の物理的な特性値が基材１と超電導導体層３を構成する超電導体との中間的な値を示す。
また、中間層２は、単層構造であってもよく、多層構造であってもよい。多層構造の場合、その層数や種類は限定されないが、非晶質のＧｄ２Ｚｒ２Ｏ７−δ（δは酸素不定比量）やＡｌ２Ｏ３或いはＹ２Ｏ３等を含むベッド層と、結晶質のＭｇＯ等を含みＩＢＡＤ（Ion Beam Assisted Deposition）法により成形された強制配向層と、ＬａＭｎＯ３＋δ（δは酸素不定比量）を含むＬＭＯ層と、を順に積層した構成となっていてもよい。また、ＬＭＯ層の上にＣｅＯ2等を含むキャップ層をさらに設けてもよい。
上記各層の厚さは、ＬＭＯ層を３０ｎｍ、強制配向層のＭｇＯ層を４０ｎｍ、ベッド層のＹ２Ｏ３層を７ｎｍ、Ａｌ２Ｏ３層を８０ｎｍとする。なお、これらの数値はいずれも一例である。
【００２８】
この中間層２の表面には、超電導導体層３が積層している。超電導導体層３は、酸化物超電導体、特に銅酸化物超電導体を含んでいることが好ましい。銅酸化物超電導体としては、高温超電導体としてのＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ（以下、ＲＥ系超電導体と称す）が好ましい。なお、ＲＥ系超電導体中のＲＥは、Ｙ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，ＹｂやＬｕなどの単一の希土類元素又は複数の希土類元素である。また、δは、酸素不定比量であって、例えば０以上１以下であり、超電導転移温度が高いという観点から０に近いほど好ましい。なお、酸素不定比量は、オートクレーブ等の装置を用いて高圧酸素アニール等を行えば、δは０未満、すなわち、負の値をとることもある。
【００２９】
また、超電導導体層３には、その表面（中間層２とは逆側の面）を覆う安定化層を形成しても良い。また、超電導導体層３の表面に限らず、安定化層によって、積層状態の基材１、中間層２及び超電導導体層３の表面全体を覆ってもよい。
この安定化層は、単層構造であってもよく、多層構造であってもよい。多層構造の場合、その層数や種類は限定されないが、銀からなる銀安定化層と、銅からなる銅安定化層を順に積層した構成となっていてもよい。
【００３０】
［超電導線材の接続構造］
本実施形態は、超電導線材の接続構造１００と当該超電導線材の接続構造１００を有する超電導線材と超電導線材の接続方法とを示すものである。なお、「超電導線材の接続構造１００を有する超電導線材」とは、接続構造１００により接続された第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂを有する超電導線材を示す。
【００３１】
本実施形態である超電導線材の接続構造１００は、図２（Ｃ）に示すように、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの接続端部同士を突き合わせた状態で後述する接続方法によって接続することにより形成される。但し、超電導線材の接続構造１００は、後述する接続方法によって形成されるものに限定されず、他の接続方法によって形成しても良い。
第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂは上記超電導線材１０と同一構造であり、各層１〜３については超電導線材１０と同じ符号を使用する。
また、ここでは、一例として、基材１の厚みをおよそ50μm、中間層２の厚みをおよそ200nm、超電導導体層３の厚みをおよそ1μmとする。なお、この値については一例であり、中間層２が超電導導体層３よりも薄いことを前提とすれば、これらの数値に限定されず、任意に変更可能である。
【００３２】
この接続構造１００は、第一及び第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの接続端部の基材１，１同士が溶接により接合され、第一及び第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの接続端部の超電導導体層３，３同士が第一の接続用線材１０Ｃの超電導導体層３Ｃを介して接続されている。
【００３３】
即ち、各超電導線材１０Ａ，１０Ｂのそれぞれの基材１，１及び中間層２，２は、各々の接続端部側の端面１２，１２，２１，２１同士を対向させた状態とし、基材１，１同士が接続端部側の端面１２，１２で溶接により接合されている。
また、各超電導線材１０Ａ，１０Ｂの接続端部側の超電導導体層３，３は、接続された各超電導線材１０Ａ，１０Ｂの長手方向Ｌ（以下、単に「長手方向Ｌ」とする）について所定の長さで除去されており、各超電導線材１０Ａ，１０Ｂにおける超電導導体層３，３の除去された部分に第一の接続用線材１０Ｃが配置されている。
【００３４】
この第一の接続用線材１０Ｃは、基材１Ｃの片面側に中間層２Ｃを介して超電導導体層３Ｃが形成されている。第一の接続用線材１０Ｃの基材１Ｃ，中間層２Ｃ及び超電導導体層３Ｃは、それぞれ、超電導線材１０の基材１，中間層２及び超電導導体層３と同一材料から形成されている。
なお、超電導導体層３Ｃは、超電導導体層３と同一材料ではなく、同種の超電導導体層であっても良い。ここで、同種の超電導導体層とは、超電導導体層３と同系統の材料を意味する。例えば、超電導導体層３をＹ（イットリウム）系の高温銅酸化物超電導体とした場合には、超電導導体層３ＣはＹ系の高温銅酸化物超電導体であれば良く、物質が完全に一致しなくとも良い。また、超電導導体層３Ｃを同種材料から形成した場合には、中間層２Ｃも超電導導体層３Ｃに応じて適宜材料を変更しても良い。
また、第一の接続用線材１０Ｃの基材１Ｃ，中間層２Ｃ及び超電導導体層３Ｃの厚さは前述した第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの基材１，中間層２及び超電導導体層３の厚さと等しくすることが望ましいが、これらが近似していれば、異なる厚さを選択しても良い。
【００３５】
上記第一の接続用線材１０Ｃは、超電導導体層３Ｃ側が各超電導線材１０Ａ，１０Ｂに対向するように配置され、これにより、各超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３と第一の接続用線材１０Ｃの超電導導体層３Ｃとが長手方向Ｌに平行な同一平面上に並んだ状態となっている。即ち、第一の接続用線材１０Ｃの超電導導体層３Ｃは、「第二の中間超電導導体層」として機能する。
なお、「同一平面上に並ぶ」とは、接続する端面同士が厚さ方向一部重複する部分が存在していれば良い。以下、同じとする。また、超電導導体層３，３と超電導導体層３Ｃは同一直線上に並ぶことがより好ましい。また、後述する基材１，１も同一直線上に並ぶことがより好ましい。
また、第一の接続用線材１０Ｃは長手方向Ｌにおける長さが、第一及び第二の超電導線材１０Ａ、１０Ｂの超電導導体層３，３の除去された部分の長さの合計よりも短くなっている。従って、第一の接続用線材１０Ｃの超電導導体層３Ｃの両端部における端面３１Ｃ，３１Ｃは、いずれも、第一及び第二の超電導線材１０Ａ、１０Ｂの超電導導体層３，３の接続端部側の端面３１，３１から離間している（図２（Ｂ）参照）。このため、第一の超電導線材１０Ａの超電導導体層３の接続端部側の端面３１と第一の接続用線材１０Ｃの超電導導体層３Ｃの一方の端面３１Ｃとの間と、第二の超電導線材１０Ｂの超電導導体層３の接続端部側の端面３１と第一の接続用線材１０Ｃの超電導導体層３Ｃの他方の端面３１Ｃとの間とには、それぞれ第一の中間超電導導体層３２，３２が超電導材料の成長形成により形成されている。
これら第一の中間超電導導体層３２，３２も、超電導導体層３と同一又は同種の超電導材料から形成される。
【００３６】
これにより、各超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３と第一の接続用線材１０Ｃの超電導導体層３Ｃと第一の中間超電導導体層３２，３２が長手方向Ｌに平行な同一平面上に並んだ状態となっている。また、超電導導体層３，３と超電導導体層３Ｃと第一の中間超電導導体層３２，３２とは同一直線上に並ぶことがより好ましい。
また、各超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３の接続端部側の端面３１，３１は第一の中間超電導導体層３２，３２の一方の端面３２１，３２１と接合され、第一の接続用線材１０Ｃの超電導導体層３Ｃの端面３１Ｃ，３１Ｃは第一の中間超電導導体層３２，３２の他方の端面３２１，３２１と接合され、各端面３１，３１，３１Ｃ，３１Ｃ，３２１，３２１は全て長手方向Ｌに対しておおむね垂直となっている。
これらによって、第一の超電導線材１０Ａの超電導導体層３から第二の超電導線材１０Ｂの超電導導体層３までａｂ面に沿って電流を流すことができ、良好な超電導状態を形成することができる。
【００３７】
また、長手方向Ｌにおける第一の超電導線材１０Ａの超電導導体層３の接続端部側の端面３１の位置、第二の超電導線材１０Ｂの超電導導体層３の接続端部側の端面３１の位置、第一の接続用線材１０Ｃの超電導導体層３Ｃの両端部の端面３１Ｃ，３１Ｃの位置は、全て、基材１，１の接続端部側の端面１２，１２の位置と一致せず、十分に離間している。
このため、各超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３の接続端部側の端面３１，３１、第一の中間超電導導体層３２，３２の両端部の端面３２１，３２１及び第一の接続用線材１０Ｃの超電導導体層３Ｃの両端部の端面３１Ｃ，３１Ｃに対する、各基材１，１の接続端部側の端面からの金属拡散の影響を十分に低減させている。
【００３８】
図３は基材１に含まれる主要な材料として一般的なＮｉの自己拡散係数の温度依存性を示す線図である。図３において、横軸はＴｕ／Ｔ（ＴｕはＮｉの融点、Ｔは加熱温度）、縦軸は自己拡散係数を示している。超電導線材の接続構造１００の形成作業における加熱温度は、1000℃未満であるため、この加熱温度を1000℃として図３の関係により自己拡散係数を求めると、加熱時間を１時間とした場合に、Ｎｉはおよそ１[μm]の距離まで拡散することになる。
実際には加熱温度は1000℃に満たないことから、基材１の接続端部側の端面１２から長手方向Ｌにおける第一の超電導線材１０Ａの超電導導体層３の接続端部側の端面３１、第二の超電導線材１０Ｂの超電導導体層３の接続端部側の端面３１、第一の接続用線材１０Ｃの超電導導体層３Ｃの両端部の端面３１Ｃ，３１Ｃのそれぞれの距離を1[μm]以上とすれば、基材１からの拡散の影響を十分に低減することが可能である。そしてこれら各端面３１，３１，３１Ｃ、３１Ｃは全て、基材１の接続端部側の端面１２から長手方向Ｌに1[μm]よりも十分に離間しているため、拡散の影響を十分に低減することができる。
【００３９】
また、二つの第一の中間超電導導体層３２，３２は、いずれも、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの基材１，１の接続端部側の端面１２，１２の位置が、長手方向Ｌについて、第一の中間超電導導体層３２，３２の範囲外となっている。
【００４０】
［超電導線材の接続方法］
上記接続構造１００を形成する超電導線材の接続方法について、図２（Ａ）〜図２（Ｃ）に基づいて説明する。
まず、図２（Ａ）に示すように、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの接続端部の超電導導体層３，３を長手方向Ｌについて所定の長さで、厚さ方向について全部除去し、中間層２，２の表面を露出させる（第一の除去工程）。これらの除去は、機械的研磨、化学的研磨（例えば、エッチング処理）又はこれらの組み合わせにより行う。
【００４１】
なお、長手方向Ｌについて超電導導体層３，３を除去する所定の長さは、この除去範囲に形成される二つの第一の中間超電導導体層３２，３２の形成作業を個別に行う場合には、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂを個別に加熱槽に格納可能な長さ、例えば、数十[cm]としても良い。また、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂを個別に加熱しない場合には、より短くしても良い。
また、超電導導体層３，３の厚さ方向について全部ではなく一部除去し、一部残存させても良い。各超電導導体層３，３を一部残存させた場合には、後述する第一の中間超電導導体層３２，３２は、残存する超電導導体層３，３の上に重ねて形成される。
また、超電導導体層３，３を除去した部分の表面粗さは十分小さくしておくことが望ましい。例えば、その表面粗さ（中心線平均粗さＲａ）は、50nm以下とすることが望ましく、10nm以下とすることがより望ましい。
【００４２】
さらに、図２（Ｂ）に示すように、第一の超電導線材１０Ａの基材１の接続端部と第二の超電導線材１０Ｂの基材１の接続端部とを対向させる共に互いの接続端部側の端面１２，１２を溶接により接合する（接合工程）。これにより基材１，１を介して第一の超電導線材１０Ａと第二の超電導線材１０Ｂとが十分な強度をもって連結される。
【００４３】
さらに、図２（Ｂ）に示すように、第一及び第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの各超電導導体層３，３の除去範囲に、第一の接続用線材１０Ｃを第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３と第一の接続用線材１０Ｃの超電導導体層３Ｃとが同一平面上に位置するように配置する（第一の配置工程）。
【００４４】
なお、この第一の接続用線材１０Ｃは、配置される前に予めその基材１Ｃの両端部の端面が長手方向Ｌに長さｅだけエッチング処理等により除去される。この除去長さｅは1[μm]以上とすることが望ましい。この基材１Ｃの両端部の除去により、第一の接続用線材１０Ｃの両側における第一の中間超電導導体層３２，３２の形成において、基材１Ｃの両端部の端面からの金属拡散の影響を低減することが可能となる。
【００４５】
また、第一及び第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの各超電導導体層３，３の除去範囲に第一の接続用線材１０Ｃの超電導導体層３Ｃを配置する場合には、当該超電導導体層３Ｃと第一及び第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの中間層２，２との間は、加熱による接合を行っても良い。
また、第一及び第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの各超電導導体層３，３の除去範囲に厚さ方向について一部の超電導導体層３，３を残存させている場合も、第一の接続用線材１０Ｃの超電導導体層３Ｃと残存する超電導導体層３，３とを加熱により接合しても良い。
【００４６】
次に、図２（Ｃ）に示すように、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３のそれぞれの接続端部側の端面３１，３１と第一の接続用線材１０Ｃの超電導導体層３Ｃの両側の端面３１Ｃ，３１Ｃとの間に第一の中間超電導導体層３２，３２を新たに形成する（第一の形成工程）。
【００４７】
第一の中間超電導導体層３２，３２の形成は、ＭＯＤ法(Metal Organic Deposition法/有機金属堆積法)により行われる。即ち、第一の中間超電導導体層３２，３２の形成箇所にＭＯＤ液が塗布される。このＭＯＤ液は、例えば、ＲＥ（Ｙ（イットリウム）、Ｇｄ（ガドリニウム）、Ｓｍ（サマリウム）及びＨｏ（ホルミウム）等の希土類元素）とＢａとＣｕとが約１：２：３の割合で含まれているアセチルアセトナート系ＭＯＤ溶液が使用される。
そして、塗布されたＭＯＤ液に含まれる有機成分を除去するための仮焼成工程と、エピタキシャル成長により第一の中間超電導導体層３２，３２を形成するための本焼成工程とが、所定の加圧環境下で実施される。
具体的な例示としては、仮焼成工程については、第一の中間超電導導体層３２，３２の形成箇所を400℃以上500℃以下の温度範囲で熱処理し、本焼成工程では、第一の中間超電導導体層３２，３２の形成箇所を750℃以上830℃以下の温度範囲で熱処理することが望ましい。
【００４８】
なお、第一の形成工程は、ＭＯＤ法に限らず、化学気相蒸着法（ＣＶＤ法） 、レーザー蒸着法(ＰＬＤ法)等、Ｙ系の超電導導体層の形成を可能とする公知のいずれの方法を用いても良い。
【００４９】
また、この第一の形成工程により、第一の中間超電導導体層３２，３２を形成した後には、当該第一の中間超電導導体層３２，３２と第一の接続用線材１０Ｃの超電導導体層３Ｃ及び第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３の接続端部に対して酸素をドープする酸素アニール処理を行うことが望ましい。この酸素アニール処理は、第一の中間超電導導体層３２，３２と第一の接続用線材１０Ｃの超電導導体層３Ｃ及び第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３の接続端部を酸素雰囲気内に収容し、所定の加熱環境下で実施する。
具体的な例示としては、酸素アニールの対象部位を、350℃以上500℃以下の温度範囲の酸素の雰囲気下に置き、この条件下で酸素ドープを行う。
【００５０】
また、さらに、酸素アニール工程の後、接続構造１００各超電導導体層３，３，３Ｃ，３２，３２の表面又は接続構造１００の全体の表面に対して、銀を蒸着し、または、銀ペーストを塗布した後に焼成することで銀安定化層を形成し、その上に電解めっき法などで銅安定化層を形成する安定化層形成工程を付加しても良い。
【００５１】
これらの各工程により、超電導線材の接続構造１００が形成される。
【００５２】
［第一の実施形態の技術的効果］
上記超電導線材の接続構造１００は、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂ及び第一の接続用線材１０Ｃの超電導導体層３，３，３Ｃが同一平面に沿って並ぶと共に、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの基材１，１が同一平面に沿って並んでいる。また、超電導線材の接続構造１００では、接続された超電導線材１０Ａ，１０Ｂの長手方向Ｌについて、各超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３の接続端部側の端面３１，３１及び第一の接続用線材１０Ｃの超電導導体層３Ｃの端面３１Ｃ，３１Ｃの各位置（これらは第一の中間超電導導体層３２，３２の四つの端面３２１の位置と一致する）と基材１，１の接続端部側の端面１２，１２の位置とがいずれも１[μm]以上離れた配置となっている。
これらにより、Ｎｉ等の金属拡散を生じ得る基材１，１の接続端部側の端面から各超電導導体層３，３，３Ｃの端面３１，３１，３１Ｃ，３１Ｃを全て離間させることができ、基材１，１における金属拡散の影響を低減し、接続構造１００において良好な超電導特性で電気抵抗を十分に低減させて通電を行うことが可能となる。
また、上記の接続構造１００により、第一の超電導線材１０Ａと第二の超電導線材１０Ｂとの間で超電導臨界電流密度を十分に大きくすることができ、大電流でも超電導状態を良好に維持することが可能となる。
【００５３】
また、超電導線材の接続構造１００では、各超電導線材１０Ａ，１０Ｂの基材１，１の接続端部側の端面１２，１２の位置に第一の接続用線材１０Ｃを配置し、基材１，１の境界に跨がるように超電導導体層を形成する必要がないことから、基材１，１を厚さ方向に高精度に位置合わせしなくとも、第一の中間超電導導体層３２の成膜に影響を及ぼすことがない。このため、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３同士を良好に接続し、また、接続構造１００の形成作業負担の軽減を図ることが可能となる。
【００５４】
また、超電導線材の接続構造１００では、各超電導線材１０Ａ，１０Ｂの基材１，１の接続端部を接合するので、接続構造１００の接続強度の向上を図ることが可能となる。
また、各超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３の接続端部側の端面３１，３１と第一の接続用線材１０Ｃの超電導導体層３Ｃの端面３１Ｃ，３１Ｃの間に第一の中間超電導導体層３２，３２の成膜を行うので、例えば、基材と基材の間などの用に深い凹みの内側に成膜を行う場合と異なり、成膜後の酸素アニールを良好に行うことが可能となる。
また、二つの第一の中間超電導導体層３２，３２は、いずれも、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの基材１，１の接続端部側の端面１２，１２の位置が、長手方向Ｌについて、第一の中間超電導導体層３２，３２の範囲外となっている。このため、段差のない平滑面上に第一の中間超電導導体層３２，３２を良好に形成することができ、各超電導導体層３，３，３Ｃを良好に接続することが可能である。
【００５５】
また、上記超電導線材の接続構造１００を、前述した第一の除去工程と接合工程と第一の配置工程と第一の形成工程とによって形成するので、より簡易に接続構造１００を形成することが可能となる。
【００５６】
[第二の実施形態]
図４に第二の実施形態である超電導線材の接続構造１００Ｄを示す。この接続構造１００Ｄについては、前述した接続構造１００と同一の構成については同じ符号を付して重複する説明は省略する。
【００５７】
［超電導線材の接続構造］
本実施形態は、超電導線材の接続構造１００Ｄと当該超電導線材の接続構造１００Ｄを有する超電導線材と超電導線材の接続方法とを示すものである。
本実施形態である超電導線材の接続構造１００Ｄは、図４に示すように、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの接続端部同士を突き合わせた状態で後述する接続方法によって接続することにより形成される。但し、超電導線材の接続構造１００Ｄは、後述する接続方法によって形成されるものに限定されず、他の接続方法によって形成しても良い。
【００５８】
この接続構造１００Ｄは、第一及び第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの接続端部が第二の接続用線材１０Ｄを介して接続されている。
第二の接続用線材１０Ｄは、基材１Ｄの片面側に中間層２Ｄが形成されている。第二の接続用線材１０Ｄの基材１Ｄと中間層２Ｄは、それぞれ、超電導線材１０の基材１と中間層２と同一材料から形成されている。
【００５９】
上記各超電導線材１０Ａ，１０Ｂは、接続端部の基材１，１が長手方向Ｌについて所定の長さで除去されており、これにより露出した各超電導線材１０Ａ，１０Ｂの中間層２，２と第二の接続用線材１０Ｄの中間層２Ｄとが密着し、なおかつ、各基材１，１の接続端部側の端面１２，１２と第二の接続用線材１０Ｄの基材１Ｄの両端部の端面１２Ｄ，１２Ｄとが溶接により接合されている。
また、第二の接続用線材１０Ｄの長手方向Ｌの長さは、各超電導線材１０Ａ，１０Ｂの接続端部の基材１，１の除去長さの合計よりも長く、これにより、第一の超電導線材１０Ａの超電導導体層３の接続端部側の端面３１と第二の超電導線材１０Ｂの超電導導体層３の接続端部側の端面３１との間には隙間が生じる。そして、この隙間には第一の中間超電導導体層３２Ｄが超電導材料の成長形成により形成されている。また、第一の中間超電導導体層３２Ｄは、超電導導体層３と同一又は同種の超電導材料から形成される。
これらの構造により、各超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３と第一の中間超電導導体層３２Ｄとが長手方向Ｌに平行な同一平面上に並んだ状態となっている。また、各超電導線材１０Ａ，１０Ｂの基材１，１と第二の接続用線材１０Ｄの基材１Ｄも長手方向Ｌに平行な同一平面上に並んだ状態となっている。なお、超電導導体層３，３と第一の中間超電導導体層３２Ｄは同一直線上となることがより好ましい。また、基材１，１，１Ｄは同一直線上となることがより好ましい。
また、各超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３の接続端部側の端面３１，３１は第一の中間超電導導体層３２Ｄの端面３２１Ｄ，３２１Ｄと接合され、各端面３１，３１，３２１Ｄ，３２１Ｄは全て長手方向Ｌに対しておおむね垂直となっている。
これらによって、第一の超電導線材１０Ａの超電導導体層３から第二の超電導線材１０Ｂの超電導導体層３までａｂ面に沿って電流を流すことができ、良好な超電導状態を形成することができる。
【００６０】
また、長手方向Ｌにおける第一の超電導線材１０Ａの超電導導体層３の接続端部側の端面３１の位置及び第二の超電導線材１０Ｂの超電導導体層３の接続端部側の端面３１の位置は、いずれも、基材１，１の接続端部側の端面１２，１２の各位置と一致せず、各々が1[μm]よりも十分に離間している。
このため、各超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３の接続端部側の端面３１，３１及び第一の中間超電導導体層３２Ｄの両端部の端面３２１Ｄ，３２１Ｄに対する、各基材１，１，１Ｄの端面１２，１２Ｄからの金属拡散の影響を十分に低減させている。
【００６１】
また、第一の中間超電導導体層３２Ｄは、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの基材１，１の接続端部側の端面１２，１２の位置が、いずれも、長手方向Ｌについて、第一の中間超電導導体層３２Ｄの範囲外となっている。
【００６２】
［超電導線材の接続方法］
上記接続構造１００Ｄを形成する超電導線材の接続方法について、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に基づいて説明する。
まず、図４（Ａ）に示すように、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの接続端部の基材１，１を長手方向Ｌについて所定の長さで、厚さ方向について全部除去し、中間層２，２の表面を露出させる（第二の除去工程）。これらの除去は、機械的研磨、化学的研磨（例えば、エッチング処理）又はこれらの組み合わせにより行う。
【００６３】
さらに、図４（Ｂ）に示すように、第一の超電導線材１０Ａの基材１の接続端部と第二の超電導線材１０Ｂの基材１の接続端部とを対向させ、第二の除去工程により露出した各中間層２，２に中間層２Ｄが接し、基材１，１と基材１Ｄとが長手方向Ｌに沿って同一平面上に並ぶように第二の接続用線材１０Ｄを第一の超電導線材１０Ａの接続端部と第二の超電導線材１０Ｂの接続端部との間に配置する（第二の配置工程）。
また、この時、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの基材１，１の接続端部側の端面１２，１２と第二の接続用線材１０Ｄの基材１Ｄの端面１２Ｄ，１２Ｄとを個別に溶接により接合する。これにより基材１，１，１Ｄを介して第一の超電導線材１０Ａと第二の超電導線材１０Ｂと第二の接続用線材１０Ｄとが十分な強度をもって連結される。
【００６４】
上記第二の配置工程により、第一及び第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの各超電導導体層３，３は長手方向Ｌに沿った同一平面上に位置する状態となる。
そして、図４（Ｃ）に示すように、第一及び第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの各超電導導体層３，３の接続端部側の端面３１，３１の間であって第二の接続用線材１０Ｄの中間層２Ｄの上面に第一の中間超電導導体層３２Ｄを形成する（第二の形成工程）。
なお、第二の接続用線材１０Ｄの中間層２Ｄは、配置する前にその表面粗さを十分小さく（例えば、中心線平均粗さＲａを50nm以下、より望ましくは10nm以下）しておくことが望ましい。
【００６５】
第一の中間超電導導体層３２Ｄの形成は、ＭＯＤ法により行われる。ＭＯＤ法の詳細は、第一の実施形態の第一の中間超電導導体層３２の形成と同じである。
また、この第一の中間超電導導体層３２Ｄも、ＭＯＤ法に限らず、ＣＶＤ法 、ＰＬＤ法等、Ｙ系の超電導導体層の形成を可能とする公知のいずれの方法を用いても良い。
【００６６】
また、第一の中間超電導導体層３２Ｄの場合も、その形成後には、第一の中間超電導導体層３２の場合と同様に、酸素アニール処理を行い、さらには、安定化層形成工程を付加しても良い。
これらの各工程により、超電導線材の接続構造１００Ｄが形成される。
【００６７】
［第二の実施形態の技術的効果］
上記超電導線材の接続構造１００Ｄは、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３及び第一の中間超電導導体層３２Ｄが同一平面に沿って並ぶと共に、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの基材１，１と第一の接続用線材１０Ｄの基材１Ｄとが同一平面に沿って並んでいる。
また、超電導線材の接続構造１００Ｄでは、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの長手方向Ｌについて、各超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３の接続端部側の端面３１，３１の各位置（これらは第一の中間超電導導体層３２Ｄの二つの端面３２１Ｄの位置と一致する）と基材１，１の接続端部側の端面１２，１２の各位置（これらは第一の接続用線材１０Ｄの基材１Ｄの端面１２Ｄ，１２Ｄの位置と一致する）とが１[μm]以上離れた配置となっている。
従って、超電導線材の接続構造１００Ｄもまた、超電導線材の接続構造１００と同様に、各超電導導体層３，３，３２Ｄに対する金属拡散の影響を低減して、良好な超電導特性で電気抵抗を十分に低減させて通電を行うことが可能となる。
また、上記の接続構造１００Ｄにより、第一の超電導線材１０Ａと第二の超電導線材１０Ｂとの間で超電導臨界電流密度を十分に大きくすることができ、大電流でも超電導状態を良好に維持することが可能となる。
【００６８】
また、超電導線材の接続構造１００Ｄでは、第二の接続用線材１０Ｄの中間層２Ｄの表面に第一の中間超電導導体層３２Ｄを形成するので、基材１，１，１Ｄを厚さ方向に高精度に位置合わせしなくとも、第一の中間超電導導体層３２Ｄの成膜に影響を及ぼすことがない。このため、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３同士を良好に接続し、また、接続構造１００Ｄの形成作業負担の軽減を図ることが可能となる。
【００６９】
また、超電導線材の接続構造１００Ｄでは、各超電導線材１０Ａ，１０Ｂの基材１，１と第二の接続用線材１０Ｄの基材１Ｄの接続端部を接合するので、接続構造１００Ｄの接続強度の向上を図ることが可能となる。
また、各超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３の接続端部側の端面３１，３１の間に第一の中間超電導導体層３２Ｄの成膜を行うので、例えば、基材と基材の間などの用に深い凹みの内側に成膜を行う場合と異なり、成膜後の酸素アニールを良好に行うことが可能となる。
また、第一の中間超電導導体層３２Ｄは、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの基材１，１の接続端部側の端面１２，１２の位置が、いずれも、長手方向Ｌについて、第一の中間超電導導体層３２Ｄの範囲外となっている。このため、段差のない平滑面上に第一の中間超電導導体層３２Ｄを良好に形成することができ、各超電導導体層３，３を良好に接続することが可能である。
【００７０】
また、超電導線材の接続構造１００Ｄでは、長手方向Ｌについて、第一の超電導線材１０Ａの基材１の接続端部側の端面１２から超電導導体層３の接続端部側の端面３１までの範囲と第二の超電導線材１０Ｂの基材１の端面１２から超電導導体層３の接続端部側の端面３１までの範囲で中間層２，２が第二の接続用線材１０Ｄの中間層２Ｄと重合し、当該重合部分で中間層の厚みが他の部位よりも厚いので、金属拡散の影響をより効果的に低減することが可能となる。
【００７１】
また、上記超電導線材の接続構造１００Ｄを、前述した第二の除去工程と第二の配置工程と第二の形成工程とによって形成するので、より容易に接続構造１００Ｄを形成することが可能となる。
【００７２】
[第三の実施形態] 
図５に第三の実施形態である超電導線材の接続構造１００Ｅを示す。この接続構造１００Ｅについては、前述した接続構造１００と同一の構成については同じ符号を付して重複する説明は省略する。
【００７３】
［超電導線材の接続構造］
本実施形態は、超電導線材の接続構造１００Ｅと当該超電導線材の接続構造１００Ｅを有する超電導線材と超電導線材の接続方法とを示すものである。
本実施形態である超電導線材の接続構造１００Ｅは、図５に示すように、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの接続端部同士を突き合わせた状態で後述する接続方法によって接続することにより形成される。但し、超電導線材の接続構造１００Ｅは、後述する接続方法によって形成されるものに限定されず、他の接続方法によって形成しても良い。
【００７４】
この接続構造１００Ｅは、第一及び第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの基材１，１同士を接続し、超電導導体層３，３は第一の中間超電導導体層３２Ｅを介して接続されている。
【００７５】
第一の超電導線材１０Ａは、接続端部の超電導導体層３が長手方向Ｌについて所定の長さで除去されており、第二の超電導線材１０Ｂは、接続端部の基材１が長手方向Ｌについて第一の超電導線材１０Ａの超電導導体層３の除去長さよりも短い長さで除去されている。
そして、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂは、互いの基材１，１の接続端部側の端面１２，１２が溶接により接合されており、第二の超電導線材１０Ｂの中間層２及び超電導導体層３の接続端部は、第一の超電導線材１０Ａの中間層２の接続端部の上面に載置された状態となっている。
【００７６】
また、長手方向Ｌについて、第二の超電導線材１０Ｂの中間層２の端面２１の位置及び超電導導体層３の接続端部側の端面３１の位置が、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの基材１，１の接続端部側の端面１２，１２の位置よりも第一の超電導線材１０Ａ側に延出されている。これにより、第一の超電導線材１０Ａの中間層２と第二の超電導線材１０Ｂの中間層２とは一部重合した状態となっている。
【００７７】
また、前述したように、第一の超電導線材１０Ａの超電導導体層３の除去長さは第二の超電導線材１０Ｂの基材１の除去長さよりも長いので、第一の超電導線材１０Ａの超電導導体層３の接続端部側の端面３１と第二の超電導線材１０Ｂの超電導導体層３の接続端部側の端面３１との間には隙間が生じる。そして、この隙間には第一の中間超電導導体層３２Ｅが超電導材料の成長形成により形成されている。この第一の中間超電導導体層３２Ｅは、超電導導体層３と同一又は同種の超電導材料から形成される。
【００７８】
これらの構造により、各超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３と第一の中間超電導導体層３２Ｅとが長手方向Ｌに平行な同一平面上に並んだ状態となっている。また、各超電導線材１０Ａ，１０Ｂの基材１，１も長手方向Ｌに平行な同一平面上に並んだ状態となっている。なお、超電導導体層３，３と第一の中間超電導導体層３２Ｅは同一直線上となることがより好ましい。また、基材１，１は同一直線上となることがより好ましい。
また、各超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３の接続端部側の端面３１，３１は第一の中間超電導導体層３２Ｅの端面３２１Ｅ，３２１Ｅと接合され、各端面３１，３１，３２１Ｅ，３２１Ｅは全て長手方向Ｌに対しておおむね垂直となっている。
これらによって、第一の超電導線材１０Ａの超電導導体層３から第二の超電導線材１０Ｂの超電導導体層３までａｂ面に沿って電流を流すことができ、良好な超電導状態を形成することができる。
【００７９】
また、長手方向Ｌにおける第一の超電導線材１０Ａの超電導導体層３の接続端部側の端面３１の位置及び第二の超電導線材１０Ｂの超電導導体層３の接続端部側の端面３１の位置は、いずれも、基材１，１の接続端部側の端面１２，１２の位置と一致せず、各々が1[μm]よりも十分に離間している。
これにより、各超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３の接続端部側の端面３１，３１及び第一の中間超電導導体層３２Ｅの両端部の端面３２１Ｅ，３２１Ｅに対する、各基材１，１の接続端部側の端面１２，１２からの金属拡散の影響を十分に低減させている。
【００８０】
また、第一の中間超電導導体層３２Ｅは、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの基材１，１の接続端部側の端面１２，１２の位置が、長手方向Ｌについて、第一の中間超電導導体層３２Ｅの範囲外となっている。
【００８１】
［超電導線材の接続方法］
上記接続構造１００Ｅを形成する超電導線材の接続方法について、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に基づいて説明する。
まず、図５（Ａ）に示すように、第一の超電導線材１０Ａの接続端部の超電導導体層３を長手方向Ｌについて所定の長さで、厚さ方向について全部除去し、中間層２の表面を露出させる（第三の除去工程）。また、第二の超電導線材１０Ｂの接続端部の基材１を長手方向Ｌについて第一の超電導線材１０Ａの超電導導体層３の除去長さよりも短い長さで、厚さ方向について全部除去し、中間層２の表面（図における下側表面）を露出させる（第四の除去工程）。
第三の除去工程及び第四の除去工程の除去は、機械的研磨、化学的研磨（例えば、エッチング処理）又はこれらの組み合わせにより行う。
なお、第三の除去工程と第四の除去工程はいずれを先に行っても良いし、同時に行ってもよい。
【００８２】
さらに、図５（Ｂ）に示すように、第一の超電導線材１０Ａの中間層２の接続端部の上に第二の超電導線材１０Ｂの中間層２の接続端部を重合させた状態で互いの基材１，１が長手方向Ｌに沿って同一平面上に並ぶように第一の超電導線材１０Ａと第二の超電導線材１０Ｂとを配置する（第三の配置工程）。
また、この時、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの基材１，１の接続端部側の端面１２，１２を互いに溶接により接合する。これにより、第一の超電導線材１０Ａと第二の超電導線材１０Ｂとが十分な強度をもって連結される。
【００８３】
上記第三の配置工程により、第一及び第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの各超電導導体層３，３は長手方向Ｌに沿った同一平面上に位置する状態となる。
そして、図５（Ｃ）に示すように、第一及び第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの各超電導導体層３，３の接続端部側の端面３１，３１の間であって第一の超電導線材１０Ａの中間層２の上面に第一の中間超電導導体層３２Ｅを形成する（第三の形成工程）。
なお、第一の超電導線材１０Ａの中間層２は、配置する前にその表面粗さを十分小さく（例えば、中心線平均粗さＲａを50nm以下、より望ましくは10nm以下）しておくことが望ましい。
また、第二の超電導線材１０Ａの接続端部において超電導導体層３は厚さ方向について一部残存させてもよい。その場合も残存した超電導導体層３の表面粗さは十分小さく（例えば、中心線平均粗さＲａを50nm以下、より望ましくは10nm以下）しておくことが望ましい。
【００８４】
第一の中間超電導導体層３２Ｅの形成は、ＭＯＤ法により行われる。ＭＯＤ法の詳細は、第一の実施形態の第一の中間超電導導体層３２の形成と同じである。
また、この第一の中間超電導導体層３２Ｅも、ＭＯＤ法に限らず、ＣＶＤ法 、ＰＬＤ法等、Ｙ系の超電導導体層の形成を可能とする公知のいずれの方法を用いても良い。
【００８５】
また、第一の中間超電導導体層３２Ｅの場合も、その形成後には、第一の中間超電導導体層３２の場合と同様に、酸素アニール処理を行い、さらには、安定化層形成工程を付加しても良い。
これらの各工程により、超電導線材の接続構造１００Ｅが形成される。
【００８６】
［第三の実施形態の技術的効果］
上記超電導線材の接続構造１００Ｅは、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３及び第一の中間超電導導体層３２Ｅが同一平面に沿って並ぶと共に、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの基材１，１が同一平面に沿って並んでいる。
また、超電導線材の接続構造１００Ｅでは、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの長手方向Ｌについて、各超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３の接続端部側の端面３１，３１の各位置（これらは第一の中間超電導導体層３２Ｅの二つの端面３２１Ｅの位置と一致する）と基材１，１の接続端部側の端面１２，１２の位置とが１[μm]以上離れた配置配置となっている。
従って、超電導線材の接続構造１００Ｅもまた、超電導線材の接続構造１００と同様に、各超電導導体層３，３，３２Ｅに対する金属拡散の影響を低減して、良好な超電導特性で電気抵抗を十分に低減させて通電を行うことが可能となる。
また、上記の接続構造１００Ｅにより、第一の超電導線材１０Ａと第二の超電導線材１０Ｂとの間で超電導臨界電流密度を十分に大きくすることができ、大電流でも超電導状態を良好に維持することが可能となる。
【００８７】
また、超電導線材の接続構造１００Ｅでは、第一の超電導線材１０Ａの中間層２の表面に他の超電導導体層３２Ｆを形成するので、基材１，１を厚さ方向に高精度に位置合わせしなくとも、第一の中間超電導導体層３２Ｅの成膜に影響を及ぼすことがない。このため、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３同士を良好に接続し、また、接続構造１００Ｅの形成作業負担の軽減を図ることが可能となる。
【００８８】
また、超電導線材の接続構造１００Ｅでは、各超電導線材１０Ａ，１０Ｂの基材１，１を接合するので、接続構造１００Ｅの接続強度の向上を図ることが可能となる。
また、各超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３の接続端部側の端面３１，３１の間に第一の中間超電導導体層３２Ｅの成膜を行うので、例えば、基材と基材の間などの用に深い凹みの内側に成膜を行う場合と異なり、成膜後の酸素アニールを良好に行うことが可能となる。
また、第一の中間超電導導体層３２Ｅは、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの基材１，１の接続端部側の端面１２，１２の位置が、長手方向Ｌについて、第一の中間超電導導体層３２Ｅの範囲外となっている。このため、段差のない平滑面上に第一の中間超電導導体層３２Ｅを良好に形成することができ、各超電導導体層３，３を良好に接続することが可能である。
【００８９】
また、超電導線材の接続構造１００Ｅでは、長手方向Ｌについて、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの基材１，１の接続端部側の端面１２，１２から第二の超電導線材１０Ｂの超電導導体層３の接続端部側の端面３１までの範囲で中間層２，２が重合し、当該重合部分で中間層の厚みが他の部位よりも厚いので、金属拡散の影響をより効果的に低減することが可能となる。
【００９０】
また、上記超電導線材の接続構造１００Ｅを、前述した第三及び第四の除去工程と第三の配置工程と第三の形成工程とによって形成するので、より容易に接続構造１００Ｅを形成することが可能となる。
【００９１】
[第四の実施形態] 
図６に第四の実施形態である超電導線材の接続構造１００Ｆを示す。この接続構造１００Ｆについては、前述した接続構造１００と同一の構成については同じ符号を付して重複する説明は省略する。
【００９２】
［超電導線材の接続構造］
本実施形態は、超電導線材の接続構造１００Ｆと当該超電導線材の接続構造１００Ｆを有する超電導線材と超電導線材の接続方法とを示すものである。
本実施形態である超電導線材の接続構造１００Ｆは、図６に示すように、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの接続端部同士を重合させた状態で後述する接続方法によって接続することにより形成される。但し、超電導線材の接続構造１００Ｆは、後述する接続方法によって形成されるものに限定されず、他の接続方法によって形成しても良い。
【００９３】
この接続構造１００Ｆは、第一及び第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３同士が他の超電導導体層３２Ｆを介して接続されている。
【００９４】
第一の超電導線材１０Ａは、接続端部の超電導導体層３が長手方向Ｌについて所定の長さで除去されており、第二の超電導線材１０Ｂは、接続端部の基材１が長手方向Ｌについて第一の超電導線材１０Ａの超電導導体層３の除去長さよりも短い長さで除去されている。
この第一の超電導線材１０Ａの超電導導体層３の除去長さは、この除去部分に第二の超電導線材１０Ｂの先端部を重ねて配置するのに十分な長さであればよい。
また、第二の超電導線材１０Ｂの基材１の除去長さは、第一の超電導線材１０Ａの超電導導体層３の除去部分に第二の超電導線材１０Ｂの接続端部を重ねる長さよりも短くすることが望ましく、また、基材１の接続端部側の端面１２の金属拡散の影響が他の超電導導体層３２Ｆに対して十分に低減できる長さとすることが望ましい。例えば、基材１にＮｉを使用する場合には少なくとも1[μm]以上とすることが望ましい。
【００９５】
そして、第二の超電導線材１０Ｂは、基材１に対する超電導導体層３の厚さ方向の配置が第一の超電導線材１０Ａと逆となるように向きを反転させた状態で、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３が長手方向Ｌに沿った同一平面に沿って並ぶように、第二の超電導線材１０Ｂの接続端部が第一の超電導線材１０Ａの接続端部であって中間層２の上面に載置されるように配置されている。
【００９６】
また、第一の超電導線材１０Ａの超電導導体層３の接続端部側の端面３１と第二の超電導線材１０Ｂの超電導導体層３の接続端部側の端面３１との間には隙間が形成され、当該隙間には他の超電導導体層３２Ｆが形成されている。この他の超電導導体層３２Ｆは、超電導導体層３と同一又は同種の超電導材料から形成される。
【００９７】
これらの構造により、各超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３と他の超電導導体層３２Ｆとが長手方向Ｌに平行な同一平面上に並んだ状態となっている。なお、超電導導体層３，３と他の超電導導体層３２Ｆは同一直線上となることがより好ましい。
また、各超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３の接続端部側の端面３１，３１は他の超電導導体層３２Ｆの端面３２１Ｆ，３２１Ｆと接合され、各端面３１，３１，３２１Ｆ，３２１Ｆは全ておおむね長手方向Ｌに垂直となっている。
これらによって、第一の超電導線材１０Ａの超電導導体層３から第二の超電導線材１０Ｂの超電導導体層３までａｂ面に沿って電流を流すことができ、良好な超電導状態を形成することができる。
【００９８】
また、長手方向Ｌにおける第一の超電導線材１０Ａの超電導導体層３の接続端部側の端面３１の位置及び第二の超電導線材１０Ｂの超電導導体層３の接続端部側の端面３１の位置は、いずれも、基材１，１の接続端部側の端面１２，１２の位置と一致せず、各々が1[μm]よりも十分に離間している。
これにより、各超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３の接続端部側の端面３１，３１及び他の超電導導体層３２Ｆの両端部の端面３２１Ｆ，３２１Ｆに対する、各基材１，１の接続端部側の端面１２，１２からの金属拡散の影響を十分に低減させている。
【００９９】
［超電導線材の接続方法］
上記接続構造１００Ｆを形成する超電導線材の接続方法について、図６（Ａ）〜図６（Ｃ）に基づいて説明する。
まず、図６（Ａ）に示すように、第一の超電導線材１０Ａの接続端部の超電導導体層３を長手方向Ｌについて所定の長さで、厚さ方向について全部除去し、中間層２の表面を露出させる（第五の除去工程）。また、第二の超電導線材１０Ｂの接続端部の基材１を長手方向Ｌについて第一の超電導線材１０Ａの超電導導体層３の除去長さよりも短い長さで、厚さ方向について全部除去し、中間層２の表面を露出させる（第六の除去工程）。
第五の除去工程及び第六の除去工程の除去は、機械的研磨、化学的研磨（例えば、エッチング処理）又はこれらの組み合わせにより行う。
なお、第五の除去工程と第六の除去工程はいずれを先に行っても良いし、同時に行ってもよい。
【０１００】
さらに、図６（Ｂ）に示すように、第二の超電導線材１０Ｂを厚さ方向について反転させた状態で、第一の超電導線材１０Ａの中間層２の接続端部の上に第二の超電導線材１０Ｂの接続端部の超電導導体層３を重合させて、互いの超電導導体層３，３が長手方向Ｌに沿って同一平面上に並ぶように第一の超電導線材１０Ａと第二の超電導線材１０Ｂとを配置する（第四の配置工程）。
【０１０１】
そして、図６（Ｃ）に示すように、第一及び第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの各超電導導体層３，３の接続端部側の端面３１，３１の間であって第一の超電導線材１０Ａの中間層２の上面に他の超電導導体層３２Ｆを形成する（第四の形成工程）。
なお、第一の超電導線材１０Ａの中間層２は、配置する前にその表面粗さを十分小さく（例えば、中心線平均粗さＲａを50nm以下、より望ましくは10nm以下）しておくことが望ましい。
また、第二の超電導線材１０Ａの接続端部において超電導導体層３は厚さ方向について一部残存させてもよい。その場合も残存した超電導導体層３の表面粗さは十分小さく（例えば、中心線平均粗さＲａを50nm以下、より望ましくは10nm以下）しておくことが望ましい。
【０１０２】
他の超電導導体層３２Ｆの形成は、ＭＯＤ法により行われる。ＭＯＤ法の詳細は、第一の実施形態の第一の中間超電導導体層３２の形成と同じである。
また、この他の超電導導体層３２Ｆも、ＭＯＤ法に限らず、ＣＶＤ法 、ＰＬＤ法等、Ｙ系の超電導導体層の形成を可能とする公知のいずれの方法を用いても良い。
【０１０３】
また、他の超電導導体層３２Ｆの場合も、その形成後には、第一の中間超電導導体層３２の場合と同様に、酸素アニール処理を行い、さらには、安定化層形成工程を付加しても良い。
これらの各工程により、超電導線材の接続構造１００Ｆが形成される。
【０１０４】
［第四の実施形態の技術的効果］
上記超電導線材の接続構造１００Ｆは、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３及び他の超電導導体層３２Ｆが同一平面に沿って並んでいる。
また、超電導線材の接続構造１００Ｆでは、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの長手方向Ｌについて、各超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３の接続端部側の端面３１，３１の各位置（これらは他の超電導導体層３２Ｆの二つの端面３２１Ｆの位置と一致する）と基材１，１の接続端部側の端面１２，１２の各位置とが１[μm]以上離れた配置となっている。
従って、超電導線材の接続構造１００Ｆもまた、超電導線材の接続構造１００と同様に、各超電導導体層３，３，３２Ｆに対する金属拡散の影響を低減して、良好な超電導特性で電気抵抗を十分に低減させて通電を行うことが可能となる。
また、上記の接続構造１００Ｆにより、第一の超電導線材１０Ａと第二の超電導線材１０Ｂとの間で超電導臨界電流密度を十分に大きくすることができ、大電流でも超電導状態を良好に維持することが可能となる。
【０１０５】
また、超電導線材の接続構造１００Ｆでは、第一の超電導線材１０Ａの中間層２の表面に他の超電導導体層３２Ｆを形成するので、基材１，１を厚さ方向に高精度に位置合わせしなくとも、他の超電導導体層３２Ｆの成膜に影響を及ぼすことがない。このため、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３同士を良好に接続し、また、接続構造１００Ｆの形成作業負担の軽減を図ることが可能となる。
【０１０６】
また、各超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３の接続端部側の端面３１，３１の間に他の超電導導体層３２Ｆの成膜を行うので、例えば、基材と基材の間などの用に深い凹みの内側に成膜を行う場合と異なり、成膜後の酸素アニールを良好に行うことが可能となる。
【０１０７】
また、上記超電導線材の接続構造１００Ｆを、前述した第五及び第六の除去工程と第四の配置工程と第四の形成工程とによって形成するので、より容易に接続構造１００Ｆを形成することが可能となる。
【符号の説明】
【０１０８】
１，１Ｃ，１Ｄ  基材
２，２Ｃ，２Ｄ  中間層
３  酸化物超電導導体層
３Ｃ  超電導導体層（第二の中間超電導導体層）
３２，３２Ｄ，３２Ｅ  第一の中間超電導導体層
３２Ｆ  他の超電導導体層
１０，１０Ａ，１０Ｂ  超電導線材
１０Ｃ  第一の接続用線材
１０Ｄ  第二の接続用線材
１１  成膜面
１２，１２Ｄ，２１，３１，３１Ｃ，３２１，３２１Ｄ，３２１Ｅ，３２１Ｆ  端面
１００，１００Ｄ，１００Ｅ，１００Ｆ  接続構造
【図１】
0006356046.tif 000002
【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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