(57)【要約】【課題】超電導層上に銀安定化層を有する超電導線材本体を銅保護層で被覆した超電導線材を、電極に接続する際の接触抵抗値が低く、接触不良が発生し難くすること。【解決手段】製造装置１００は、金属基板１１、超電導層１３、銀安定化層１４を、この順で含むテープ状の超電導線材本体１６の周囲に銅保護層１５を形成するめっき装置３０と、超電導線材本体１６を被覆する銅保護層１５を水洗して洗浄する洗浄装置４０と、洗浄した銅保護層１５を水切りする水切り装置５０とを有する。水切り装置５０は、超電導線材本体１６を被覆する銅保護層１５に対して、超電導線材本体１６における基板１１側及び銀安定化層１４側の少なくとも一方側からエアを吹き付ける吹き付け部５３を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板の上方に形成される超電導層と、前記超電導層の真上に形成される銀安定化層とを、厚み方向で含むテープ状の超電導線材本体の周囲に前記超電導線材本体を保護する銅保護層を備える超電導線材の製造方法において、
前記超電導線材本体の周囲を銅メッキで被覆して前記銅保護層を形成する保護層形成工程と、
前記超電導線材本体を被覆する前記銅保護層を水洗して洗浄する洗浄工程と、
前記銅保護層の洗浄に連続して、前記銅保護層にエアを吹き付けて水切りする水切り工程と、
を有する、
超電導線材の製造方法。
【請求項２】
前記水切り工程は、前記超電導線材本体を被覆する前記銅保護層に対して、前記超電導線材本体における前記基板側及び前記銀安定化層側の少なくとも一方側からエアを吹き付ける、
請求項１記載の超電導線材の製造方法。
【請求項３】
前記水切り工程は、前記超電導線材本体を被覆する前記銅保護層に対して、前記超電導線材本体における前記基板側及び前記銀安定化層側の少なくとも一方側で対向して配置され、且つ、前記銅保護層の幅よりも長いスリット状に形成された吹き出し口から、前記銅保護層にエアを吹き付ける、
請求項１または２記載の超電導線材の製造方法。
【請求項４】
前記吹き出し口は、前記超電導線材本体を被覆する前記銅保護層に対して、前記超電導線材本体における前記基板側及び前記銀安定化層側の少なくとも一方側で対向して配置される筒状材の外周面に形成されている、
請求項３記載の超電導線材の製造方法。
【請求項５】
前記銅保護層により被覆された超電導線材本体は、当該超電導線材本体の長手方向に搬送され、
前記水切り工程における前記エアの吹き付け方向は、前記銅保護層において前記エアが吹き付けられる部位を頂点として、前記超電導線材本体の搬送方向とで鋭角を形成する方向である、
請求項１から４のいずれか一項に記載の超電導線材の製造方法。
【請求項６】
前記水切り工程は、前記銅保護層に対して、前記エアを複数の吹き出し口から吹き付けて水切りする、
請求項１〜３記載のいずれか一項に記載の超電導線材の製造方法。
【請求項７】
基板と、前記基板の上方に形成される超電導層と、前記超電導層の真上に形成される銀安定化層とを、厚み方向で含むテープ状の超電導線材本体の周囲に前記超電導線材本体を被覆して保護する銅保護層が形成された超電導線材の製造装置であって、
前記超電導線材本体を被覆する前記銅保護層を水洗して洗浄する洗浄装置と、
洗浄した前記銅保護層を水切りする水切り装置と、を有し、
前記水切り装置は、
前記超電導線材本体を被覆する前記銅保護層に対して、前記超電導線材本体における前記基板側及び前記銀安定化層側の少なくとも一方側からエアを吹き付ける吹き付け部を有し、
前記吹き付け部は、前記少なくとも一方側で、前記銅保護層に対向して配置され、且つ、前記銅保護層の幅よりも長いエア吹き出し口を有する、
製造装置。
【請求項８】
前記水切り装置は、前記銅保護層により被覆された前記超電導線材本体が、その長手方向で搬送される搬送路を有し、
前記吹き付け部では、前記エア吹き出し口は、搬送される前記超電導線材本体の周囲の前記銅保護層に対して、その搬送方向側の部位と鋭角を形成する方向に向けて吹き付ける位置に設けられている、
請求項７記載の製造装置。
【請求項９】
前記吹き付け部は、前記搬送路を挟み、且つ、前記搬送路で搬送される前記超電導線材本体の周囲の前記銅保護層に対して前記超電導線材本体における前記基板側及び前記銀安定化層側の両側で離間して複数配置された筒状材を有し、
前記複数の筒状材のそれぞれには、前記エア吹き出し口が形成され、
複数の前記エア吹き出し口は、前記搬送路の前記銅保護層に対してエアを吹き付ける、
請求項８記載の製造装置。
【請求項１０】
前記水切り装置は、前記銅保護層を加熱して乾燥する発熱部を更に有する、
請求項７から９のいずれか一項に記載の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板、超電導層、銀安定化層を有する超電導線材本体の周囲を銅安定化層で被覆したテープ状の超電導線材の製造方法及び超電導線材の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から酸化物超電導体は、その臨界温度（Ｔｃ）が液体窒素温度を超えることから超電導マグネット、超電導ケーブル、電力機器及びデバイス等への応用が期待されており、多くの研究結果が報告されている。
【０００３】
酸化物超電導体を上記の分野に適用するためには、臨界電流密度（Ｊｃ）が高く、かつ高い臨界電流（Ｉｃ）値を有する長尺の線材を製造する必要があり、一方、長尺テープを得るためには、強度及び可撓性の観点から金属テープ上に酸化物超電導体を形成する必要がある。また、Ｎｂ３ＳｎやＮｂ３Ａｌ等の金属系超電導体と同等に実用レベルで使用可能とするためには、Ｉｃ値が５００Ａ／ｃｍ（７７Ｋ、自己磁界中）程度の値が必要である。
【０００４】
酸化物超電導体のうち、ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏｚ（ここで、ｚ＝６．２〜７であり、ＲＥは、Ｙ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ及びＨｏから選択された少なくとも１種以上の元素を示す。以下、「ＲＥＢＣＯ」、単にＲＥ系という）酸化物超電導体は、高磁場領域における通電電流の減衰が小さく、磁場特性に優れている。このため、次世代の超電導材料としてその線材化が期待されている。
【０００５】
このような酸化物超電導体を線材として製造する場合、基板上に、中間層、超電導層、銀安定化層を順に形成した超電導線材が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００６】
この超電導線材は、超電導層上に銀安定化層を形成した後、これらの周囲を被覆するように銅保護層を形成する。このように銅保護層を形成した後、例えば、電気銅めっき処理を施して銅保護層を形成した後では、水洗い洗浄を施して、銅保護層に付着した酸水溶液を洗い流すことが一般的である。ところで、銅は、水分が付着したまま室温で放置されると酸化する恐れがある。銅が酸化すると、製造した超電導線材を電極に接続する際の接触抵抗値が高くなり、接触不良が発生する可能性が生じる。このことから、例えば、特許文献２のように、水洗い洗浄後には、乾燥処理を施すことも考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−２１２１３４号公報
【特許文献２】特開２０１１−１５９４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように従来の銅保護層を備える超電導線材の製造方法では、銅保護層を形成した後、銅に付着する水分を除去し酸化を防ぐことが必要であるが、超電導線材の製造における乾燥処理における乾燥処理は、一般的に、加熱室に超電導線材を通過させて行うだけである。よって、一層効果的に銅保護層に付着した水分を除去して、製造した超電導線材を電極に接続する際の接触抵抗値を低くして接触不良の発生を防ぐことが望まれている。
【０００９】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、電極に接続する際の接触抵抗値が低く、接触不良が発生し難い超電導線材の製造方法及び超電導線材の製造装置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】
【００１０】
本発明の超電導線材の製造方法の一つの態様は、基板と、前記基板の上方に形成される超電導層と、前記超電導層の真上に形成される銀安定化層とを、厚み方向で含むテープ状の超電導線材本体の周囲に前記超電導線材本体を保護する銅保護層を備える超電導線材の製造方法において、
前記超電導線材本体の周囲を銅メッキで被覆して前記銅保護層を形成する保護層形成工程と、
前記超電導線材本体を被覆する前記銅保護層を水洗して洗浄する洗浄工程と、
前記銅保護層の洗浄に連続して、前記銅保護層にエアを吹き付けて水切りする水切り工程と、を有するようにした。
【００１１】
本発明の超電導線材の製造装置の一つの態様は、基板と、前記基板の上方に形成される超電導層と、前記超電導層の真上に形成される銀安定化層とを、厚み方向で含むテープ状の超電導線材本体の周囲に前記超電導線材本体を被覆して保護する銅保護層が形成された超電導線材の製造装置であって、
前記超電導線材本体を被覆する前記銅保護層を水洗して洗浄する洗浄装置と、
洗浄した前記銅保護層を水切りする水切り装置と、を有し、
前記水切り装置は、
前記超電導線材本体を被覆する前記銅保護層に対して、前記超電導線材本体における前記基板側及び前記銀安定化層側の少なくとも一方側からエアを吹き付ける吹き付け部を有し、
前記吹き付け部は、前記少なくとも一方側で、前記銅保護層に対向して配置され、且つ、前記銅保護層の幅よりも長いエア吹き出し口を有する、構成を採る。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、超電導層上に銀安定化層を有する超電導線材本体の周囲を被覆する銅保護層を水洗して洗浄した直ぐ後で、前記銅保護層にエアを吹き付けて水切りして、銅保護層に付着した水分を除去できる。その結果、電極に接続する際の接触抵抗値が低く、接触不良が発生し難い超電導線材を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る一実施の形態の超電導線材の製造方法で製造される超電導線材のテープの軸方向に垂直な断面を示す概略図
【図２】本発明に係る一実施の形態の酸化物超電導線材の製造方法を示す概念図
【図３】本発明に係る一実施の形態の酸化物超電導線材の製造方法に用いられる製造装置の概略を示す図
【図４】同製造装置の水切り装置の外観図
【図５】同水切り装置の要部構成図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
まず、本実施の形態の超電導線材の製造方法で製造する超電導線材の一例について説明する。
【００１６】
＜酸化物超電導線材＞
図１は、本発明に係る一実施の形態の超電導線材の製造方法で製造される超電導線材のテープの軸方向に垂直な断面を示す概略図である。
【００１７】
超電導線材１０は、例えば、テープ状の金属基板１１上に、中間層１２、酸化物超電導層（以下、「超電導層」と称する）１３、銀安定化層１４を順に積層した超電導線材本体１６の周囲を、銅保護層１５で被覆することで形成され、可撓性を有する。
【００１８】
金属基板１１は、例えば、Ｎｉ−Ｃｒ系（具体的には、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−Ｍｏ系のハステロイ（登録商標）Ｂ、Ｃ、Ｘ等）、Ｗ−Ｍｏ系、Ｆｅ−Ｃｒ系（例えば、オーステナイト系ステンレス）、又は、Ｆｅ−Ｎｉ系（例えば、非磁性の組成系のもの）等の材料に代表される立方晶系のビッカース硬度（Ｈｖ）＝１５０以上の低磁性の結晶粒無配向・耐熱高強度金属基板である。金属基板１１の厚さは、例えば、０．１ｍｍ以下である。
【００１９】
中間層１２は、例えば金属基板１１からの元素の拡散が超電導層１３に及ぶのを防止するための第１の中間層（拡散防止層）と、超電導層１３の結晶を一定の方向に配向させるための第２の中間層（配向層）など、複数の中間層を有する。中間層１２は、何層で構成されてもよいが、本実施の形態では、第１中間層１２ａ、第１中間層１２ｂ、第３中間層１２ｃ、第４中間層１２ｄ、第５中間層１２ｅの５層を積層することで構成するものとする。
【００２０】
第１中間層１２ａは、テープ状の金属基板１１上に、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）層、ガリウムドープ酸化亜鉛層（Ｇｄ２Ｚｒ２Ｏ７：ＧＺＯ）、或いはイットリウム安定化ジルコニア（ＹＳＺ）等により形成される。この第１中間層１２ａ上には、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）又はマンガン酸ランタン（ＬａＭｎＯ３）等の層である第２中間層１２ｂが形成されている。第２中間層１２ｂ上には、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等から成る第３中間層１２ｃが成膜され、この第３中間層１２ｃの上には、酸化ランタンマンガン（ＬａＭｎＯ３）等の層である第４中間層１２ｄが成膜されている。更に、この上には全軸配向のキャップ層として酸化セリウム（ＣｅＯ２）等の層である第５中間層１２ｅが成膜されている。第１中間層１２ａ及び第２中間層１２ｂは、スパッタリング法で成膜される。また、ＭｇＯ層（第３中間層１２ｃ）をイオンビームアシスト蒸着法（ＩＢＡＤ：Ion Beam Assisted Deposition）により成膜し、その上のＬａＭｎＯ３層（第４中間層１２ｄ）を、スパッタリング法により成膜し、更に、その上のＣｅＯ２層（第５中間層１２ｅ）を、スパッタリング法（ＰＬＤ法でもよい）により成膜してもよい。なお、各中間層１２ａ〜１２ｄの厚みは、例えば、約１０００［ｎｍ］である。また、第５中間層１２ｅとして、ＣｅＯ２膜にＧｄを添加したＣｅ−Ｇｄ−Ｏ膜とした場合、超電導層１３としてＹＢＣＯ超電導層を成膜した際に良好な配向性を得るために、膜中のＧｄ添加量を５０ａｔ％以下にすることが好ましい。なお、中間層１２は、第１中間層１２ａを構成する層と、第４中間層１２ｄを構成する層の２層で構成されてもよい。
【００２１】
超電導層１３は、例えばＲＥＢａｙＣｕ３Ｏｚ系超電導体（ＲＥは、Ｙ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ及びＹｂから選択される１又は２種以上の希土類元素であり、ｙ≦２及びｚ＝６．２〜７）等の酸化物超電導体で構成される。ＲＥ系超電導体としては、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７で表されるイットリウム系超電導体が代表的である。超電導層１３の成膜には、有機金属体積法（ＭＯＤ：Metal-organic deposition）、パルスレーザー蒸着法（ＰＬＤ：Pulsed Laser Deposition）、スパッタ法、又は有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ：Metal Organic Chemical Vapor Deposition）を適用できる。超電導層１３は、ここでは、ＭＯＤ法を用いて形成される。ＭＯＤ法は、先ず、金属基板１１上に酸化物中間層１２を形成してなるテープ状の基材を、超電導原料溶液（有機金属塩を有機溶媒に溶解させたもの）に浸して、引き上げること（いわゆるディップコート法）により、基材の表面に超電導膜を付着させる。次に、仮焼及び本焼を行うことにより、酸化物超電導層を形成する。このＭＯＤ法は、非真空中でも長尺の基材に連続的に酸化物超電導層を形成できるので、ＰＬＤ法やＣＶＤ法等の気相法よりも、プロセスが簡単で低コスト化が可能である。
【００２２】
超電導層１３には、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｃｅ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｎｂのうち少なくとも１つを含む５０［ｎｍ］以下の酸化物粒子が磁束ピンニング点として分散していることが好ましい。この場合、超電導層１３の成膜法としては、三フッ化酢酸塩（ＴＦＡ）を用いたＴＦＡ−ＭＯＤ法が好適である。例えば、ＴＦＡを含むＢａ溶液中に、Ｂａと親和性の高いＺｒ含有ナフテン酸塩等を混合することにより、ＲＥ系超電導体からなる超電導層１３に、Ｚｒを含む酸化物粒子（ＢａＺｒＯ３）を磁束ピンニング点として分散させることができる。なお、超電導層１３中に磁束ピンニング点を分散する手法は、公知の技術を適用することができる（例えば特開２０１２−０５９４６８号公報）。超電導層１３中に磁束ピンニング点を分散させることにより、超電導線材１０が湾曲した状態で用いられても、磁場の影響を受けにくく、安定した超電導特性が発揮される。
【００２３】
銀安定化層１４は、超電導層１３の直上に形成され、主に水分等から超電導層１３を保護するとともに、超電導状態が部分的に破れて抵抗が発生（常電導転移）した場合に電流を迂回させる。銀安定化層１４は、電気抵抗率が低く、熱伝導率の高い銀（Ａｇ）あるいは銀合金で構成される。銀安定化層１４の成膜には、例えばスパッタ法を適用できる。安定化層１４の厚みはここでは１０〜３０［μｍ］である。
【００２４】
＜本実施の形態に係る超電導線材の製造方法の概要＞
図２は、本発明の一実施の形態に係る超電導線材の製造方法を示す概念図である。
【００２５】
図２に示すように超電導線材の製造方法は、超電導線材本体１６（図１参照）の周囲に、銀安定化層１４を被覆する銅保護層１５を付着させる銅保護層形成工程（めっき工程）Ａと、銅保護層１５を水洗いで洗浄する洗浄工程Ｂと、洗浄後に銅保護層の水切りを行う水切り工程Ｃと、を有する。
【００２６】
まず、銅保護層１５が形成される超電導線材本体１６の製造について説明する。超電導線材本体１６は、例えば、Ｎｉ合金基板等の金属基板１１上に、中間層を成膜してなる。Ｎｉ合金基板等の基板上に、テンプレートとして、スパッタリング法でＡｌ２Ｏ３層及びＬａＭｎＯ３を成膜し、ＬａＭｎＯ３層上にＩＢＡＤ（Ion Beam Assisted Deposition）法によりＭｇＯ層を成膜する。次いで、ＭｇＯ層上に、スパッタリング法によりＬａＭｎＯ３層を形成し、ＬａＭｎＯ３層上に、スパッタリング法によりＣｅＯ２層を成膜する。これら各層を順に成膜することで中間層１２を形成し、この中間層１２（キャップ層である第４中間層１２ｄ）上に超電導層１３を形成する。超電導層１３の形成では、まず、中間層１２上に、ディップコート法を用いて、超電導原料溶液（有機金属塩を有機溶媒に溶解させたもの）を塗布する。なお、この超電導原料溶液は、例えば、Ｙ―ＴＦＡ塩（トリフルオロ酢酸塩）、Ｂａ―ＴＦＡ塩およびＣｕ―ナフテン酸塩を有機溶媒中にＹ：Ｂａ：Ｃｕ＝１：１．５：３の比率で溶解した混合溶液である。また、この超電導原料溶液には、磁束ピンニング点を形成するためのＺｒ等の添加元素が添加されていてもよい。また、ディップコート法は、塗布対象物を超電導原料溶液に浸して引き上げることで塗布対象物に超電導原料溶液を塗布する方法であるが、連続して混合溶液を複合基板上に塗布できるプロセスであれば、この例によって制約されない。例えば、インクジェット法、スプレー法などを用いても塗布しても良い。
【００２７】
中間層１２（具体的に中間層１２の最上層である第５中間層１２ｅの表面）に超電導原料溶液を塗布した後、仮焼成炉で仮焼成する。この超電導原料溶液の塗布、仮焼成を繰り返して、中間層１２上に所定膜厚の超電導前駆体を形成し、この超電導前駆体に本焼成処理、つまり、超電導前駆体の結晶化熱処理を水蒸気ガス中において行い、超電導層１３を生成する。次いで、超電導層１３上に、スパッタ法で銀安定化層１４を成膜し、後熱処理を施す。このようにして、金属基板１１上に中間層１２、超電導層１３、銀安定化層１４が積層される超電導線材本体１６が形成される。なお、これら金属基板１１、中間層１２、超電導層１３、銀安定化層１４の積層により超電導線材本体１６の厚みを構成する。超電導線材本体１６において、金属基板１１側の面、銀安定化層１４側の面がそれぞれ超電導線材本体１６の幅広面を構成する。テープ状の超電導線材本体１６における短手方向の長さを超電導線材本体１６、ひいては超電導線材１０の幅とする。
【００２８】
このように形成された超電導線材本体１６は、長尺のテープ状であるので、例えば、図２に示すリール２１に巻回される。
【００２９】
銅保護層形成工程Ａでは、リール２１により順次長手方向に送り出される超電導線材本体１６に対して、銅めっきを施して銅保護層１５（図１参照）を形成する。リール２１により繰り出される超電導線材本体１６は、幅方向を上下方向（ここでは鉛直方向）に合わせて、つまり厚み方向を水平方向に合わせて送り出している。
【００３０】
銅保護層１５の形成は、例えば、めっき法の電気めっき法を用いて行う。例えば、リール２１から送出される超電導線材本体１６をカソードとして、銅アノードとともに、液槽３１内で硝酸銅及び硫酸の水溶液（酸水溶液）３２に浸し、外部直流電源（図示省略）から直流を印加する。これにより、カソード反応して超電導線材本体１６の表面（具体的には、超電導線材本体１６の外周面）に銅保護層１５が形成される。
【００３１】
次いで、超電導線材本体１６を被覆する銅保護層１５を洗浄し、付着している酸水溶液を洗い流す（洗浄工程Ｂ）。ここでは、洗浄水（ここではイオン交換水）４２を用いて超電導線材本体１６上の銅保護層１５における酸水溶液を洗い流している。なお、銅保護層１５により被覆された超電導線材本体（銅保護層付超電導線材本体）を、超電導線材本体１６自体と区別するために、以下では便宜上、「テープ材１」と称して説明する。
【００３２】
次いで、洗浄したテープ材１（銅保護層１５により被覆された超電導線材本体１６）に水切り処理を施し、テープ材１に付着した水分（水滴）を落として除去する（水切り工程Ｃ）。ここでは、ケース５１内に導入されるテープ材１に対して水切り処理を行う。テープ材１に対する水切りの方法としては、付着した水分を拭き取る方法もあるが、テープ材１の表面（銅保護層１５）に接触して、表面上の水分を落とす場合では、テープ材１自体に損傷を与える可能性がある。よって、本実施の形態では、銅保護層１５にエアを吹き付けることで水分を落として除去している。なお、エアは、ドライエア、クリーンドライエアのいずれかであることが望ましい。本実施の形態における水切り工程Ｃにおける水切り処理は、洗浄した直後の銅保護層１５に施している。
【００３３】
銅（Ｃｕ）は、周知の通り、水（Ｈ２Ｏ）とは反応しないものの、空気中の酸素（Ｏ２）と反応して酸化する。これを反応式で表すと、２Ｃｕ＋Ｏ２→２ＣｕＯ（酸化銅（II））、４Ｃｕ＋Ｏ２→２Ｃｕ２Ｏ（酸化銅（I）））となる。つまり、一般的に室温等では、湿潤環境下の空気中の二酸化炭素（ＣＯ２）及び酸素（Ｏ２）と反応し、水酸化銅、炭酸銅に化合する。これを反応式で表すと、２Ｃｕ＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２＋Ｏ２→Ｃｕ（ＯＨ）２＋ＣｕＣＯ３、ＣｕＣＯ３・Ｃｕ（ＯＨ）２（塩基性酸化銅(II)）となる。
【００３４】
このように、銅は、水分が付着した状態で室温環境下に放置されると、空気中の酸素と反応して酸化する恐れがある。酸化によって銅保護層１５に被膜が形成されてしまう恐れがある。酸化により被膜が形成された銅保護層１５を有する超電導線材１０を電極に接続した際に、被膜した部分での接触抵抗が高くなり、接触不良等が生じる可能性が高くなる。このような超電導線材１０の不具合（電極に接続する際の接触抵抗値の低下、接触不良の発生）を解消するため、銅保護層１５に対して水切りを行う。これにより、銅保護層１５の表面の水分を極力除去して、銅の化学反応を抑制し、銅保護層１５の表面の被膜形成を防止する。
【００３５】
本実施の形態では、水切り処理とともに、洗浄したテープ材１を加熱により乾燥させる乾燥処理を行っている。乾燥処理も、水切り処理と同様に、銅保護層１５の表面の水分を除去して、銅の化学反応を抑制し、銅保護層１５の表面の被膜形成を防止できる。なお、この乾燥処理は、水切り処理と同時に行っても良いし、水切り処理の後のテープ材１に対して行ってもよい。水切り処理前のテープ材１に対して乾燥処理を行っても良いが、水切り処理と並行に行う、或いは、水切り処理の後に行う方がよりテープ材１に付着した水分を効率良く除去できる。なお、これら水切り処理及び乾燥処理は、めっき処理の直後に行われるとよい。
これにより、銅の化学反応を効果的に抑制して、酸化による銅保護層１５における被膜形成を防止できる。
【００３６】
図３は、本発明に係る一実施の形態の酸化物超電導線材の製造方法に用いられる製造装置１００の概略を示す図である。
【００３７】
図２及び図３に示す製造装置１００は、長手方向で搬送されるテープ状の超電導線材本体１６に銅めっき処理により銅保護層１５（図１参照）を形成するめっき装置３０と、洗浄装置４０と、乾燥機能を有する水切り装置５０と、を有する。更に、製造装置１００は、図２に示すように、長尺のテープ状の超電導線材本体１６を送り出すリール２１と、リール２４とを有する。製造装置１００では、リール２１は、超電導線材本体１６を、めっき装置３０、洗浄装置４０及び水切り装置５０に送り出し、リール２４は、各装置３０、４０、５０を経たテープ材１（超電導線材１０）を巻き取る。
【００３８】
めっき装置３０は、図３に示すように、主に、リール２１（図２参照）から送り出される超電導線材本体１６が搬送される液槽３１、ポンプ３３、液受け３４、図示しない電源入力部を有する。液槽３１は、リール２１から搬送される超電導線材本体１６を、一側面から搬入し、他側面から搬出されるように形成されている。液槽３１内には、硝酸銅及び硫酸の水溶液３２が貯留されている。超電導線材本体１６は、液槽３１の一側面から内部に挿入して、液槽３１内の水溶液３２中で浸される。液槽３１内の水溶液３２中には、リール２１から送出される超電導線材本体１６（カソード）とともに銅アノードが浸されている。めっき装置３０では、硝酸銅及び硫酸の水溶液３２中の超電導線材本体１６及び銅アノードに外部直流電源（図示省略）から直流を印加して、超電導線材本体１６の表面に銅めっきによる銅保護層１５を形成する。なお、液槽３１中の水溶液３２は、液槽３１の周囲（例えば、前後）に設けられた液受け３４の中にオーバーフロー（フロー部分３２ａ参照）する。オーバーフローすることで液受け３４に回収される水溶液は、液受け３４に接続されたポンプ３３により、再び液槽３１へと戻される。
【００３９】
洗浄装置４０は、主に、洗浄工程で用いられる。洗浄装置４０は、めっき装置３０から搬送される銅めっきされた超電導線材本体１６が搬送され、洗浄水（ここではイオン交換水）４２を貯留する液槽４１を備える。液槽４１は、リール２１から搬送される超電導線材本体１６を、一側面から搬入し、他側面から搬出されるように形成されている。液槽４１内には洗浄水４２が貯留されており、銅めっきされた超電導線材本体１６液槽４１を通過する。なお、液槽４１中の洗浄水４２は、液槽４１の周囲（例えば、前後）に設けられた液受け４４の中にオーバーフロー（フロー部分４２ａ参照）し、液受け３４に接続されたポンプ４３により、再び液槽４１へと戻される。
【００４０】
水切り装置５０は、水切り工程で用いられ、洗浄装置４０を経て搬送されるテープ材１に付着した水分を除去する。ここでは、水切り装置５０は、洗浄装置４０に隣接して配置され、テープ材１（銅保護層１５）に対して、洗浄後直ぐに水切り処理を施すように構成されている。
【００４１】
水切り装置５０は、洗浄装置４０からのテープ材１が挿通可能に形成されたケース５１と、ケース５１内に設けられ、エア吹き出し口５２を有する吹き付け部５３と、エア供給部５４と、制御部５５と、テープ材１を加熱して乾燥する発熱部６１と、を有する。
【００４２】
ケース５１には、一側壁部から他側壁部に貫通して、テープ材１を、テープ材１の長手方向で搬送される搬送路が配置されている。なお、水切り装置５０は、エアを吹き付ける水切り処理に加えて、加熱乾燥処理を行う構成としているので、ケース５１の内部空間は、一側面と他側面に形成された搬送路となる貫通孔以外は密閉された空間にすることが好ましい。
【００４３】
吹き付け部５３は、所謂エアーナイフであり、ケース５１内に配置され、搬送路を搬送するテープ材１に対して、エア吹き出し口５２からエアを吹き付ける。なお、吹き付け部５３についての説明は、エア吹き出し口５２とともに詳細に後述する。
【００４４】
エア供給部５４は、吹き付け部５３に、吹き付け口５２から吹き出すエアＥを供給する。エア供給部５４は、例えば、制御部５５により制御されるモータとモータの回転により回転するファンとを有し、ファンを回転させることで、送風管を介して吹き付け部５３にエアを送り出している。
【００４５】
制御部５５は、吹き付け部５３のエア吹き出し口５２から吹き出すエア（圧縮空気）の吹き出し開始、終了、吹き出すエアの強さ（風速、風圧、風量）等の水切り装置の動作を制御する。なお、制御部５５は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備える。ＣＰＵは、ＲＯＭから処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭに展開し、展開したプログラムと協働して水切り装置５０の各部の動作を集中制御する。このとき、図示しない記憶部に格納されている各種データ（例えば、エアの吹き出す強さ（特に風速）の制御を含むエア供給部の制御プログラム等）が参照される。ここでは、制御部５５は、発熱部６１の温度調整等の加熱制御機能も有する。すなわち、制御部５５は、発熱部６１を介した加熱制御機能と、発熱部６１と、発熱部６１を収容するケース５１とともに加熱装置としても機能する。また、制御部５５は、その他、製造装置１００全体の制御も行い、例えば、ポンプ３３や電源入力等のめっき装置３０におけるめっき処理に関する制御、ポンプ４３等の洗浄装置４０の洗浄処理に関する制御等も行うようにしても良い。更に、リール２４の回転速度を制御して、リール２１から送出され、リール２４で超電導線材１０として巻き取ることで、搬送路を移動するテープ材１の搬送速度を調整してもよい。
【００４６】
発熱部６１は、例えば、ヒータであり、制御部５５により制御され、水切りされたテープ材１を加熱して乾燥する。発熱部６１は、ここでは、吹き付け部５３とともにケース５１内に設けられており、吹き付け部５３を介して水切りしたテープ材１を加熱して乾燥する。
【００４７】
図４は、水切り装置５０の要部構成を示す斜視図であり、図５は、同水切り装置の吹き付け部の要部拡大図である。
【００４８】
吹き付け部５３は、筒状材により構成され、ケース５１内において、搬送されるテープ材１の搬送路近傍に配置されている。ここでは、吹き付け部５３は、複数の筒状材で構成され、ケース５１の底面に、搬送路を挟むように、複数立設されている。ここでは、ケース５１内において、吹き付け部５３は、搬送路の両側に並んで複数配置されている。
【００４９】
具体的には、搬送路を挟む吹き付け部５３の組は、テープ材１（搬送される超電導線材本体を被覆する銅保護層１５）に対して、超電導線材本体１６における厚み方向のうち金属基板１１側及び銀安定化層１４側の両側（両幅広面側）で対向するように配置されている。吹き付け部５３の組の間を、筒状の吹き付け部５３の延在方向と直交する方向でテープ材１は搬送される。吹き付け部５３の組は、平面視すると、搬送路を中心に左右対称に配置されている。
【００５０】
エア吹き出し口５２は、それぞれ筒状材の吹き出し部５３の外周面において搬送路のテープ材１に対向して、形成されている。エア吹き出し口５２は、水切り対象であるテープ材１の幅、所謂、銅保護層１５のフラットワイズ幅よりも長いスリット状に形成されている。ここでは、エア吹き出し口５２は、テープ材１の厚み方向（超電導線材本体１６を構成する各層の積層方向）と直交する方向（筒状材の長手方向）に延在する。これにより、エア吹き出し口５２からのエアは、テープ材１における銅保護層１５に対し、超電導線材本体１６における金属基板１１側及び銀安定化層１４側から吹き付けられる。すなわち、テープ材１では、エアが、テープ材１の厚み方向（金属基板１１、超電導層１３、銀安定化層１４の積層方向）で離間する両面（幅広面）に、その全幅に亘って吹き付けられる。
【００５１】
図５に示すように、エア吹き出し口５２は、搬送路に搬送されるテープ材１（銅保護層１５の幅広面に相当）に対して、鋭角αを形成する方向で吹き付けるように形成されている。なお、鋭角αは、搬送路を仮想線とした際の吹き付け位置を角の頂点とすると、搬送路上での吹き付け対象位置から搬送路に沿う方向であってエア吹き出し口５２側の方向に延びる仮想線と、吹き付け対象位置からエア吹き出し口５２とを結ぶ仮想直線とにより形成する角度である。鋭角αは、０より大きく９０°未満であれば何°でもよいが、１０°〜７０°が好ましく、更に好ましくは４５°である。
【００５２】
ここでは、吹き付け部５３は、エア吹き出し口５２からのエアが、搬送方向に対向する方向（搬送方向とは逆方向）に向かって吹き出すように、配置されている。
【００５３】
すなわち、エア吹き出し口５２は、テープ材１に対して、テープ材１の搬送方向下流側の部位（搬送方向下流側部位）と鋭角αを形成する方向で吹き付ける方向に向けて開口している。これにより、搬送方向の上流側から下流側に向かってテープ材１にエアを吹き付ける構成と比較して、より効果的に、テープ材１の水分（詳細には銀保護層１５に付着した水分）を吹き飛ばして除去できる。水切り装置５０を通過したテープ材１は、超電導線材１０としてリール２４に搬出される。
【００５４】
このように、本実施の形態の超電導線材１０（図１参照）の製造装置１００は、金属基板１１、超電導層１３、銀安定化層１４を、この順で含むテープ状の超電導線材本体１６の周囲に銅保護層１５を形成するめっき装置３０と、超電導線材本体１６を被覆する銅保護層１５を水洗して洗浄する洗浄装置４０と、洗浄した銅保護層１５を水切りする水切り装置５０とを有する。水切り装置５０は、超電導線材本体１６を被覆する銅保護層１５に対して、超電導線材本体１６における厚み方向のうち金属基板１１側及び銀安定化層１４側の少なくとも一方側（本実施の形態では両側）からエアを吹き付ける吹き付け部５３を有する。
【００５５】
めっき装置３０により銅めっきで超電導線材本体１６の周囲に銅保護層１５が形成され、次いで、水切り装置５０で、銅保護層１５を水洗いして洗浄される。銅保護層１４は、洗浄された直後に、水切り装置５０内に搬送される。水切り装置５０では、吹き付け部５３によるエアの吹き付けにより、銅保護層１５に付着する水滴（水分）は吹き飛ばされて除去される。これにより、銅保護層１５は室温で放置されても酸化しにくくなる。これにより、超電導層１３上に銀安定化層１４が積層された超電導線材本体１６を銅保護層で被覆して構成される超電導線材１０を、電極に接続する際の接触抵抗値が低く、接触不良が発生し難い超電導線材として製造できる。
【００５６】
また、吹き付け部５３は、ここでは積層方向と交差する方向に延在し、且つ、銅保護層１５の幅（テープ材１の幅）よりも長いエア吹き出し口５２を有する。これにより、エア吹き出し口５２から吹き出すエアは、銅保護層の全面に吹き付けられ、効果的に水分を飛ばすことができる。また、エア吹き出し口５２は、吹き付け部５３の外面に、銅保護層１５に対して、その搬送方向側の部位と鋭角α（図５参照）を形成する方向に向けて吹き付ける位置で設けられている。これにより、銅保護層１４の搬送方向に移動に伴い、銅保護層１４に付着した水分を上流側に吹いて飛ばすことができ、銅保護層１４に対して、長手方向に亘って効率良く水切りして、銅保護層１４に付着する水分を除去できる。
【００５７】
さらに、吹き付け部５２は、テープ材１の搬送路を挟み、且つ、搬送路に搬送されるテープ材１（銅保護層１５）に対して、積層方向で互いに離間して複数配置された筒状材を有している。これら複数の筒状材のエア吹き出し口により、搬送路の銅保護層１５に対して、積層方向の両側からエアを吹き付けて銅保護層１５の表面の水分を飛ばして水切りを行う。これにより、銅保護層１５から全面的に水分を除去できる。
【００５８】
また、この水切りと同時に、水切り装置５０は、発熱部６１を発熱して、テープ材１（銅保護層１５）を加熱して乾燥している。これにより、吹き付け部５３による水切り処理に加えて、銅保護層１５を加熱乾燥するため、銅保護層１５の水分を確実に除去できる。これにより、電極に接続しても接触抵抗値が低く、接触不良が生じない超電導線材１０を製造できる。
【００５９】
水切り装置５０は、テープ材１に対して水切りのみ、この処理の後、リール２４に巻き取られるようにしてもよい。また、本実施の形態では、発熱部６１による加熱乾燥を、水切りと同時に行う構成としたが、水切り装置５０から搬出されるテープ材１を搬送する乾燥室を別途設け、その乾燥室内で加熱乾燥する構成としてもよい。この構成でも、上述した製造装置１００と同様の作用効果を得ることができる。
【００６０】
今回開示された実施の形態はすべ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説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明に係る超電導線材の製造方法及び超電導線材の製造装置は、超電導層上に銀安定化層を有する超電導線材本体を銅保護層で被覆した超電導線材を、電極に接続する際の接触抵抗値が低く、接触不良が発生し難いものとして製造できる効果を有し、表面に銅保護層が形成される超電導線材の製造方法として有用である。
【符号の説明】
【００６２】
１  テープ材
１０  超電導線材
１１  金属基板
１２  中間層
１３  超電導層
１４  安定化層（銀安定化層）
１５  銅保護層
１６  超電導線材本体
２１、２４  リール
３０  めっき装置
３１、４１  液槽
３２  水溶液
３３、４４  ポンプ
３４、４４  液受け
４０  洗浄装置
４２  洗浄水
５０  水切り装置
５１  ケース
５２  エア吹き出し口
５３  吹き付け部
５４  エア供給部
５５  制御部
６１  発熱部
１００  製造装置
【図１】
2016178041.tif 000003
【図２】
2016178041.tif 000004
【図３】
2016178041.tif 000005
【図４】
2016178041.tif 000006
【図５】
2016178041.tif 000007