(57)【要約】  本発明は、優れた超電導特性を有し、室温および極低温の双方において従来と同等以上の引張強度を発揮し、巻線性にも優れ、超電導コイルの製造を商用ベースで可能とする、絶縁被覆化合物超電導線及びその巻替え方法を提供する。  本発明の絶縁被覆化合物超電導線1は、化合物超電導相を含む複数本の化合物超電導フィラメント15および第一マトリックス16で構成される化合物超電導体部11と、化合物超電導体部11の外周側に配置され、複数本の強化フィラメント18および第二マトリックス19と第２安定化材20で構成される強化材部12と、強化材部12の内周側および外周側の少なくとも一方に配置される安定化材部13とを有する化合物超電導線10を備えるとともに、化合物超電導線10の外周面を被覆する電気絶縁部30をさらに有し、臨界電流値(Ｉｃ)が、電気絶縁部30を被覆する前の化合物超電導線10に比べて大きい。
2020066907.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化合物超電導相を含む複数本の化合物超電導フィラメント、および該複数本の化合物超電導フィラメントを埋設し、第一安定化材を含む第一マトリックスで構成されるコア状の化合物超電導体部と、
該化合物超電導体部の外周側に配置され、複数本の強化フィラメント、および該複数本の強化フィラメントを埋設し、第二安定化材を含む第二マトリックスで構成される筒状の強化材部と、
該強化材部の内周側および外周側の少なくとも一方に配置され、第三安定化材からなる筒状の安定化材部と
を有する化合物超電導線を備えるとともに、該化合物超電導線の外周面を被覆する電気絶縁部をさらに有し、
臨界電流値(Ｉｃ)が、前記電気絶縁部を被覆する前の前記化合物超電導線に比べて大きいことを特徴とする絶縁被覆化合物超電導線。
【請求項２】
前記化合物超電導相がＮｂ３Ｓｎであり、
前記臨界電流値(Ｉｃ)は、前記絶縁被覆化合物超電導線と、前記電気絶縁部を被覆する前の前記化合物超電導線のそれぞれに対して、室温で１５０ＭＰａ以上２５０ＭＰａ以下の所定の引張応力を印加してから除荷した後に、４．２Ｋの温度まで冷却し、引張応力を除荷した状態のまま、１４．５Ｔの外部磁場を印加しながら通電して測定したものである、請求項１に記載の絶縁被覆化合物超電導線。
【請求項３】
前記化合物超電導相がＮｂ３Ｓｎであり、
前記臨界電流値(Ｉｃ)は、前記絶縁被覆化合物超電導線と、前記電気絶縁部を被覆する前の前記化合物超電導線のそれぞれに対して、４．２Ｋの温度まで冷却し、１５０ＭＰａ以上２５０ＭＰａ以下の所定の引張応力および１４．５Ｔの外部磁場を印加した状態で通電して測定したものである、請求項１に記載の絶縁被覆化合物超電導線。
【請求項４】
前記臨界電流値(Ｉｃ)が極大となるときの前記引張応力が、前記電気絶縁部を被覆する前の前記化合物超電導線に比べて小さい、請求項３に記載の絶縁被覆化合物超電導線。
【請求項５】
前記化合物超電導体部と前記強化材部との間に、Ｓｎ拡散防止部をさらに有する、請求項１から４までのいずれか１項に記載の絶縁被覆化合物超電導線。
【請求項６】
前記化合物超電導相がＮｂ３Ｓｎであり、
前記第一安定化材が銅または銅合金であり、
前記Ｓｎ拡散防止部が、ＮｂもしくはＴａまたはそれらの合金もしくは複合材からなり、
前記強化フィラメントが、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆｅ、ＴｉおよびＨｆの群から選択される１種の金属または２種以上の合金からなり、
前記第二安定化材が銅または銅合金であり、
前記第三安定化材が銅または銅合金である、請求項５に記載の絶縁被覆化合物超電導線。
【請求項７】
前記電気絶縁部が樹脂材料からなる、請求項１から６までのいずれか１項に記載の絶縁被覆化合物超電導線。
【請求項８】
前記樹脂材料が、エナメル被覆またはポリイミドテープである、請求項７に記載の絶縁被覆化合物超電導線。
【請求項９】
前記化合物超電導線に占める前記強化材部の体積比率は、前記化合物超電導線に占める前記化合物超電導体部の体積比率よりも大きい、請求項１から８までのいずれか１項に記載の絶縁被覆化合物超電導線。
【請求項１０】
前記化合物超電導線に占める、前記第二安定化材の体積比率および前記第三安定化材の体積比率の合計が、４５％以上である、請求項１から９までのいずれか１項に記載の絶縁被覆化合物超電導線。
【請求項１１】
前記化合物超電導線に占める、前記強化フィラメントの体積比率および前記Ｓｎ拡散防止部の体積比率の合計が、７％以上である、請求項５または６に記載の絶縁被覆化合物超電導線。
【請求項１２】
前記化合物超電導線に占める、前記強化フィラメントの体積比率および前記Ｓｎ拡散防止部の体積比率の合計が、１５％以上である、請求項１１に記載の絶縁被覆化合物超電導線。
【請求項１３】
前記化合物超電導線の外周面と電気絶縁部の間に、厚さが１μｍ以下である耐熱めっき部をさらに有することを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか１項に記載の絶縁被覆化合物超電導線。
【請求項１４】
前記化合物超電導体部の最大寸法の１００倍以上に相当する曲げ直径をもつ巻付部材に、化合物超電導前駆体素線が曲げられて巻きつけられた状態で、前記化合物超電導相の形成熱処理を施して前記化合物超電導線とした後から、該化合物超電導線の外周面への前記電気絶縁部の被覆が終了するまでの期間に、室温から５００℃までの温度範囲にて、前記化合物超電導線に対する引張歪が０．２％以下であり、かつ、前記化合物超電導体部に対する±０．５％の範囲内の曲げ歪が１０回以上施されている、請求項１から１３までのいずれか１項に記載の絶縁被覆化合物超電導線。
【請求項１５】
前記電気絶縁部の表面に、前記絶縁被覆化合物超電導線の長手方向に沿って、前記絶縁被覆化合物超電導線を曲げるべき方向を示す目印が付されている、請求項１４に記載の絶縁被覆化合物超電導線。
【請求項１６】
請求項１から１５までのいずれか１項に記載の絶縁被覆化合物超電導線の巻替え方法であって、
前記絶縁被覆化合物超電導線を、第１巻付部材から第２巻付部材に巻替えるとき、
前記第１巻付部材から、絶縁被覆化合物超電導線を前記第１巻付部材の接線方向に延出させ、前記第１巻付部材に巻き付けられていたときと同じ曲げ方向に前記絶縁被覆化合物超電導線を曲げながら第２巻付部材に巻き取ることを特徴とする前記絶縁被覆化合物超電導線の巻替え方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁被覆化合物超電導線およびその巻替え方法に関し、巻替え可能であって超電導マグネットなどに用いるのに好適な絶縁被覆化合物超電導線に関する。
【背景技術】
【０００２】
化合物超電導線、例えばＮｂ３Ｓｎ等の化合物系超電導線材、または、これらの化合物系超電導ケーブルを用いた超電導マグネットの製造には、超電導コイル用巻枠に超電導線を巻線してマグネットを形成した後に化合物生成熱処理を施す、いわゆるワインド・アンド・リアクト法を適用するのが一般的である。これは、熱処理されたＮｂ３Ｓｎ等の化合物系超電導線材、および、これらの化合物系超電導ケーブルが歪みに対して非常に弱く、熱処理後に大きな歪みが作用する巻線工程などを実施できないことが原因である。【０００３】
ワインド・アンド・リアクト法を用いて高磁界加速器用ダイポールマグネット、高磁界大口径マグネット等の大型マグネットを製造する場合、Ｎｂ３Ｓｎ生成のための化合物生成熱処理を、６００℃以上の所定の温度で真空または不活性ガス雰囲気の炉内で行う必要があるが、この熱処理を行なうには、大型マグネット全体を収容できる大型の熱処理炉を用意しなければならず、マグネットの寸法に制限されるという問題があった。【０００４】
さらに、高磁界でコンパクトな超電導マグネットを製造するには、超電導導体の臨界電流密度を高めて、大電流を流せる構成にする事が有効であり、その手段の一つとして超電導素線の撚線化が挙げられる。しかし、Ｎｂ３Ｓｎ等の化合物系超電導線を用いて撚線化した場合であっても、大きな歪みを与えることができないのは、Ｎｂ３Ｓｎ等の化合物系超電導線を用いている限りは同じであって、上記で示した問題は解決されない。【０００５】
Ｎｂ３Ｓｎ等の化合物超電導線が歪みに弱い原因は、超電導体が熱処理後に脆化する傾向があることに加えて、化合物系超電導線が異なる複数の材料からなる複合材料として構成されていることにより、冷却した場合に超電導線を構成するそれぞれの材料の熱収縮の違いによって超電導体に圧縮残留歪みが発生することによるものだが、最近、Ｃｕ−Ｎｂ、ＣｕＡｌ２Ｏ３などの強化材を内包した強化型Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材が開発され、その強度向上により、線材に熱処理を施して得られた超電導線材を、その後、超電導コイルを形成するために巻線する、いわゆるリアクト・アンド・ワインド法によっても、マグネットを製造できるようになった。【０００６】
リアクト・アンド・ワインド法による従来の化合物系超伝導コイルの製造方法としては、例えば特許文献１〜６および非特許文献１〜４に開示されている。【０００７】
特許文献１は、化合物超電導相が形成された化合物超電導裸線にエナメルが被覆された化合物超電導線であって、エナメルは、化合物超電導裸線に対して、該化合物超電導裸線の断面の最小幅に対し５０倍以上の曲げ半径で曲げを複数回施しかつ７０ＭＰａ以下の張力をかけた条件下において、被覆されたものであることを特徴とする化合物超電導線を記載し、また、非特許文献１および非特許文献２にも、ホルマール（ＰＶＦ）絶縁を施したリアクト＆ワインド法によるＮｂ３Ｓｎコイルについて開示されている。【０００８】
しかしながら、これらの文献に記載された化合物超電導線の製造方法はいずれも、エナメル被覆の加工条件を、線材にダメージを与える曲げ歪や応力が印加されないように厳密に制御しなければならないため、製造時間が長くなって、良好な超電導特性をもつ超電導線を安定して効率よく製造するのが難しくなり、また、化合物超電導細線の集合体（化合物超電導体部）の外周側に、Ｃｕ−Ｎｂ等の強化材を配設していないため、エナメル被覆後の化合物超電導線全体の強度が低く、リアクト・アンド・ワインド法で巻線する際に、化合物超電導線にダメージを与えやすいという問題がある。【０００９】
このため、本出願人は、特許文献２〜６ならびに非特許文献３および４において、化合物超電導体部の外周側に、Ｃｕ−Ｎｂ等の強化材を配設した化合物超電導線を、リアクト・アンド・ワインド法によって製造するためのいくつかの技術を提案した。【００１０】
特許文献２では、等価直径が０．３μｍ以下であるＮｂ等の強化フィラメントを銅等に埋設された強化材（強化部）を、化合物超電導フィラメント群（化合物超電導体）の周囲に配置することによって、化合物超電導線材全体を高強度化する技術を開示する。【００１１】
特許文献３では、熱処理後の化合物超電導線材内部に残留する歪みを緩和して、従来よりも耐歪み特性および臨界電流等の超電導特性の向上を図るために、熱処理工程で得られた化合物超電導線材に、正反両方向から曲げ歪を加える両振り曲げ加工を施す両振り曲げ加工工程で、曲げ歪みを、線材表面を基準として０．５％以上１．０％以下の範囲内で５回以上２０回以下の回数施すことによって、化合物超電導線材の超電導特性を向上させる技術を開示する。【００１２】
特許文献４では、熱処理後の化合物系超電導線材に、−（０．１〜０．６）％と＋(０．１〜０．６）％の曲げ歪みをそれぞれ２回以上加える曲げ加工を施した後、曲げ歪みを連続的に±０．７％の範囲内に制限しながら加えて巻線して、超電導特性を向上させた超電導コイルを形成する技術を開示する。【００１３】
特許文献５では、強化型Ｎｂ３Ｓｎ超電導線に、絶縁被覆層を施す工程で、絶縁施工装置を複数回通過させることによって、曲げ歪の付与に専用のパスラインを用いずに、１回以上の両振り曲げ加工を行う技術を開示する。【００１４】
特許文献６では、生成熱処理が施された強化型Ｎｂ３Ｓｎ超電導撚線に、正反両方向から、０．５％以上１．０％以下の範囲内で曲げひずみを加えることによって、超電導撚線の内部の歪みを緩和することができ、更に、臨界電流等の超電導特性の向上が図れる技術を開示する。【００１５】
非特許文献３および非特許文献４では、リアクト・アンド・ワインド法により製造したＣｕＮｂ強化型Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材の実用化に向けて、事前曲げ歪み印加による臨界電流の向上などの検討した結果を開示する。【００１６】
しかしながら、特許文献２〜６ならびに非特許文献３および４に記載の製造方法は、いずれもリアクト・アンド・ワインド法を採用したものであって、かかる方法で製造した強化型超電導線材は、特許文献１等に記載の強化材を配設しない従来の超電導線材に比べて、超電導特性が優れているものの、近年、低磁場、中磁場、高磁場を発生する各種仕様の超電導コイルに適用したときに、要求される運転条件下（磁場、温度、印加応力）において、より一層大きな電流が流せることが要求されるようになってきていることから、強化型超電導線の更なる改善が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特許第３６７４４１５号公報
【特許文献２】特許第６１５５２５３号公報
【特許文献３】特許第４５３２３６９号公報
【特許文献４】特許第６１８２５７７号公報
【特許文献５】特開２００７−８１１２８号公報
【特許文献６】特許第５７１８１７１号公報
【非特許文献】
【００１８】
【非特許文献１】久保芳生、外３名、「ＰＶＦ絶縁を施したリアクト＆ワインド（Ｒ＆Ｗ）法によるＮｂ３Ｓｎコイルの開発」、低温工学、低温工学・超電導学会、２００２年、第３７巻、第２号、ｐ．６１−６７
【非特許文献２】久保芳生、外１名、「曲げと引張り歪印加時におけるＮｂ３Ｓｎ線材のＩｃ劣化率の導出」、低温工学、低温工学・超電導学会、２００２年、第３７巻、第２号、ｐ．６８−７６
【非特許文献３】杉本昌弘、外５名、「リアクト・アンド・ワインド型Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材の実用化  −要素技術開発の現状と展望−」、低温工学、低温工学・超電導学会、２０１５年、第５０巻、第４号、ｐ．１７２−１７９
【非特許文献４】Masahiro Sugimoto, etc.「Nb-Rod-Method Cu-Nb/Nb3Sn Wires for Practical React-and-Wind Applications」、IEEE Trans. Appl. Super.、IEEE、２０１８年、第２８巻、第３号、p.６０００１０５
【非特許文献５】落合、外４名、「Nb3Sn多芯複合線材の臨界電流に及ぼす予荷重効果」、低温工学、１９９５年、第３０巻、第６号、ｐ．２８５−２９１
【非特許文献６】Ochiai, et. al., 「Estimation of Strength Distribution of Nb3Sn in Multifilamentary Composite Wire from Change in Superconducting Current due to Pre-loading」J. Appl. Phys.、１９９３年、第７４巻、第１号、ｐ．４４０−４４５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明の目的は、超電導コイルなどで用いる巻線性に優れた超電導線であって、強化材部を有する化合物超電導線の外周面に、電気絶縁部を適正に設けることによって、優れた超電導特性を有するとともに、室温（例えば１０〜３５℃）および極低温（例えば４．２Ｋ）の双方において従来と同等以上の引張強度を得ることができ、また、巻線性にも優れ、超電導コイルの製造を商用ベースで可能とする、実用的な絶縁被覆化合物超電導線およびその巻替え方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明者らは、浸漬冷却だけでなく、冷凍機などによる伝導冷却を用いた、低磁場・中磁場・高磁場を発生する各種仕様の超電導コイルに適用したときに、要求される運転条件下（磁場、温度、印加応力）において大電流を流すことが可能な超電導線材を開発するため、鋭意検討を行なった結果、強化材部を有する化合物超電導線の外周面に、電気絶縁部を被覆形成することによって、電気絶縁部を被覆する前の化合物超電導線に比べて、臨界電流値(Ｉｃ)が大きくなることを見出した。そして本発明は、これらの知見に基づいて完成するに至ったものである。【００２１】
すなわち、本発明の要旨構成は、以下のとおりである。
（１）化合物超電導相を含む複数本の化合物超電導フィラメント、および該複数本の化合物超電導フィラメントを埋設し、第一安定化材を含む第一マトリックスで構成されるコア状の化合物超電導体部と、該化合物超電導体部の外周側に配置され、複数本の強化フィラメント、および該複数本の強化フィラメントを埋設し、第二安定化材を含む第二マトリックスで構成される筒状の強化材部と、該強化材部の内周側および外周側の少なくとも一方に配置され、第三安定化材からなる筒状の安定化材部とを有する化合物超電導線を備えるとともに、該化合物超電導線の外周面を被覆する電気絶縁部をさらに有し、臨界電流値(Ｉｃ)が、前記電気絶縁部を被覆する前の前記化合物超電導線に比べて大きいことを特徴とする絶縁被覆化合物超電導線。
（２）前記化合物超電導相がＮｂ３Ｓｎであり、前記臨界電流値(Ｉｃ)は、前記絶縁被覆化合物超電導線と、前記電気絶縁部を被覆する前の前記化合物超電導線のそれぞれに対して、室温で１５０ＭＰａ以上２５０ＭＰａ以下の所定の引張応力を印加してから除荷した後に、４．２Ｋの温度まで冷却し、引張応力を除荷した状態のまま、１４．５Ｔの外部磁場を印加しながら通電して測定したものである、上記（１）に記載の絶縁被覆化合物超電導線。
（３）前記化合物超電導相がＮｂ３Ｓｎであり、前記臨界電流値(Ｉｃ)は、前記絶縁被覆化合物超電導線と、前記電気絶縁部を被覆する前の前記化合物超電導線のそれぞれに対して、４．２Ｋの温度まで冷却し、１５０ＭＰａ以上２５０ＭＰａ以下の所定の引張応力および１４．５Ｔの外部磁場を印加した状態で通電して測定したものである、上記（１）に記載の絶縁被覆化合物超電導線。
（４）前記臨界電流値(Ｉｃ)が極大となるときの前記引張応力が、前記電気絶縁部を被覆する前の前記化合物超電導線に比べて小さい、上記（２）または（３）に記載の絶縁被覆化合物超電導線。
（５）前記化合物超電導体部と前記強化材部との間に、Ｓｎ拡散防止部をさらに有する、上記（１）から（４）までのいずれか１項に記載の絶縁被覆化合物超電導線。
（６）前記化合物超電導相がＮｂ３Ｓｎであり、前記第一安定化材が銅または銅合金であり、前記Ｓｎ拡散防止部が、ＮｂもしくはＴａまたはそれらの合金もしくは複合材からなり、前記強化フィラメントが、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆｅ、ＴｉおよびＨｆの群から選択される１種の金属または２種以上の合金からなり、前記第二安定化材が銅または銅合金であり、前記第三安定化材が銅または銅合金である、上記（５）に記載の絶縁被覆化合物超電導線。
（７）前記電気絶縁部が樹脂材料からなる、上記（１）から（６）までのいずれか１項に記載の絶縁被覆化合物超電導線。
（８）前記樹脂材料が、エナメル被覆またはポリイミドテープである、上記（７）に記載の絶縁被覆化合物超電導線。
（９）前記化合物超電導線に占める前記強化材部の体積比率は、前記化合物超電導線に占める前記化合物超電導体部の体積比率よりも大きい、上記（１）から（８）までのいずれか１項に記載の絶縁被覆化合物超電導線。
（１０）前記化合物超電導線に占める、前記第二安定化材の体積比率および前記第三安定化材の体積比率の合計が、４５％以上である、上記（１）から（９）までのいずれか１項に記載の絶縁被覆化合物超電導線。
（１１）前記化合物超電導線に占める、前記強化フィラメントの体積比率および前記Ｓｎ拡散防止部の体積比率の合計が、７％以上である、上記（５）または（６）に記載の絶縁被覆化合物超電導線。
（１２）前記化合物超電導線に占める、前記強化フィラメントの体積比率および前記Ｓｎ拡散防止部の体積比率の合計が、１５％以上である、上記（１１）に記載の絶縁被覆化合物超電導線。
（１３）前記化合物超電導線の外周面と電気絶縁部の間に、厚さが１μｍ以下である耐熱めっき部をさらに有することを特徴とする、上記（１）から（１２）までのいずれか１項に記載の絶縁被覆化合物超電導線。
（１４）前記化合物超電導体部の最大寸法の１００倍以上に相当する曲げ直径をもつ巻付部材に、化合物超電導前駆体素線が曲げられて巻きつけられた状態で、前記化合物超電導相の形成熱処理を施して前記化合物超電導線とした後から、該化合物超電導線の外周面への前記電気絶縁部の被覆が終了するまでの期間に、室温から５００℃までの温度範囲にて、前記化合物超電導線に対する引張歪が０．２％以下であり、かつ、前記化合物超電導体部に対する±０．５％の範囲内の曲げ歪が１０回以上施されている、上記（１）から（１３）までのいずれか１項に記載の絶縁被覆化合物超電導線。
（１５）前記電気絶縁部の表面に、前記絶縁被覆化合物超電導線の長手方向に沿って、前記絶縁被覆化合物超電導線を曲げるべき方向を示す目印が付されている、上記（１４）に記載の絶縁被覆化合物超電導線。
（１６）上記（１）から（１５）までのいずれか１項に記載の絶縁被覆化合物超電導線の巻替え方法であって、前記絶縁被覆化合物超電導線を、第１巻付部材から第２巻付部材に巻替えるとき、前記第１巻付部材から、絶縁被覆化合物超電導線を前記第１巻付部材の接線方向に延出させ、前記第１巻付部材に巻き付けられていたときと同じ曲げ方向に前記絶縁被覆化合物超電導線を曲げながら第２巻付部材に巻き取ることを特徴とする前記絶縁被覆化合物超電導線の巻替え方法。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の絶縁被覆化合物超電導線は、化合物超電導相を含む複数本の化合物超電導フィラメント、および該複数本の化合物超電導フィラメントを埋設し、第一安定化材を含む第一マトリックスで構成されるコア状の化合物超電導体部と、該化合物超電導体部の外周側に配置され、複数本の強化フィラメント、および該複数本の強化フィラメントを埋設し、第二安定化材を含む第二マトリックスで構成される筒状の強化材部と、該強化材部の内周側および外周側の少なくとも一方に配置され、第三安定化材からなる筒状の安定化材部とを有する化合物超電導線を備えるとともに、該化合物超電導線の外周面を被覆する電気絶縁部をさらに有し、臨界電流値(Ｉｃ)が、前記電気絶縁部を被覆する前の前記化合物超電導線に比べて大きくなる構成を採用することによって、優れた超電導特性を有するとともに、室温（例えば１０〜３５℃）および極低温（例えば４．２Ｋ）の双方において従来と同等以上の引張強度を得ることができ、また、巻線性にも優れ、超電導コイルの製造を商用ベースで可能とする、実用的な絶縁被覆化合物超電導線の提供が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る絶縁被覆化合物超電導線の概略断面図である。
【図２】図２は、実施例５Ａの絶縁被覆化合物超電導線と、比較例５の（絶縁被覆なしの）化合物超電導線について、測定条件Ｂで臨界電流を測定したときのグラフである。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係る絶縁被覆化合物超電導線の製造方法を説明するための代表的な工程フロー図である。
【図４】図４は、事前曲げ歪印加工程Ｓ３で用いる曲げ歪印加装置を構成する曲げプーリーの配置の一例を示す模式図である。
【図５】図５は、事前曲げ歪印加工程Ｓ３で用いる曲げ歪印加装置を構成する曲げプーリーの配置の他の例を示す模式図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態に係る絶縁被覆化合物超電導線の巻替え方法における曲げ径を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に、本発明に従う絶縁被覆化合物超電導線の好ましい実施形態について、以下で詳細に説明する。
【００２５】
［絶縁被覆化合物超電導線］
図１は、本発明の実施形態に係る絶縁被覆化合物超電導線１の断面構造の概略を示したものである。
図１に示す本実施形態の絶縁被覆化合物超電導線１は、化合物超電導線１０と、この化合物超電導線１０の外周面を被覆する電気絶縁部３０とで主に構成されている。
【００２６】
＜化合物超電導線＞
化合物超電導線１０は、化合物超電導体部１１と、強化材部１２と、安定化材部１３とで主に構成されている。
【００２７】
（化合物超電導体部）
化合物超電導体部１１は、化合物超電導相を含む複数本の化合物超電導フィラメント１５と、複数本の化合物超電導フィラメント１５を埋設し、第一安定化材を含む第一マトリックス１６とで構成され、全体としてコア状をなしている。
【００２８】
前記化合物超電導相は、Ｎｂ３Ｓｎ（ニオブ−スズ）で形成される金属化合物超電導相であることが好ましいが、これだけに限らず、例えばＮｂ３Ａｌ（ニオブ−アルミニウム）や、超電導特性を有する他の化合物超電導相で形成されていてもよい。
【００２９】
第一マトリックス１６を構成する第一安定化材は、銅（Ｃｕ）または銅合金であることが好ましい。第一マトリックス１６を配設することによって、絶縁被覆化合物超電導線１における、化合物超電導フィラメント１５の損傷の抑制、磁気的安定化、熱的安定化という効果を奏することができる。
【００３０】
なお、図１は、第一安定化材であるＣｕ−Ｓｎ（銅−スズ）基合金の第一マトリックス前駆体（熱処理前の第一マトリックス）中に、複数本のＮｂフィラメントが埋設された状態で伸線加工等を施して形成した化合物超電導前駆体素線に対し、熱処理を施すことによって、第一マトリックス前駆体中のＳｎが拡散して、Ｎｂフィラメントの表面と反応することによって、ＮｂフィラメントからＮｂ３Ｓｎフィラメントを生成することができる、いわゆるブロンズ法によって製造したときの化合物超電導体部１１を示したものであって、図１に示す化合物超電導体部１１の拡大図では、Ｓｎと反応せずに残った未反応Ｎｂの芯部分１７が存在する場合を示している。しかしながら、化合物超電導体部１１は、第一マトリックス前駆体中に含有されるＳｎの量や、熱処理前のＮｂフィラメントの径サイズなどによっては、熱処理後の化合物超電導フィラメント１５を、未反応Ｎｂの芯部分１７が存在せずに、全てＮｂ３Ｓｎからなるフィラメントとして生成することも可能である。
【００３１】
また、第一マトリックス前駆体のＣｕ−Ｓｎ（銅−スズ）基合金は、Ｓｎを最大で１５．８質量％（固溶限）まで含有することができる。加えて、ＣｕとＳｎ以外の他の元素を少量であれば含有していてもよく、例えばＴｉ等を０．２〜０．３質量％の範囲で含有することが好ましい。
【００３２】
一方、Ｎｂ３Ｓｎ生成熱処理後の第一マトリックス１６を構成するＣｕ−Ｓｎ基合金中のＳｎ含有量は、熱処理条件にもよるが、Ｎｂ３Ｓｎフィラメント１５の生成に使用される結果として、通常１〜２質量％程度と少なくなった場合においても、実質的にＣｕに相当する安定化材としての機能を有しないことに配慮する必要がある。
【００３３】
（強化材部）
強化材部１２は、複数本の強化フィラメント１８と、第二安定化材２０を含む第二マトリックス１９とで構成され、化合物超電導体部１１の外周側に配置され、全体として筒状をなしている。また、強化材部１２は、複数本の強化フィラメント１８を第二マトリックス１９に埋設したものである。
【００３４】
強化フィラメント１８は、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆｅ、ＴｉおよびＨｆの群から選択される１種の金属または２種以上の合金を主として含有して形成することが好ましい。ここで、強化フィラメント１８において「主として含有」するとは、強化フィラメントが不可避不純物を含んでもよいことを指す。
【００３５】
一例を挙げて説明すると、強化フィラメント１８がＮｂを主として含有する場合であれば、例えばＯ：１５０ｐｐｍ以下、Ｈ：１５ｐｐｍ以下、Ｃ：１００ｐｐｍ以下、Ｎ：１００ｐｐｍ以下、Ｆｅ：５０ｐｐｍ以下、Ｎｉ：５０ｐｐｍ以下、Ｔｉ：２０ｐｐｍ以下、Ｓｉ：５０ｐｐｍ以下、Ｗ：３００ｐｐｍ以下、およびＴａ：１０００ｐｐｍ以下、程度の不可避不純物が含まれることがある。また、強化フィラメント１８がＴａを主として含有する場合であれば、Ｏ、Ｈ、Ｃ、Ｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｗ、ＮｂおよびＭｏの不可避不純物が含まれることがある。
【００３６】
これらの単体金属または合金は、化合物超電導体の生成熱処理の際に、強化フィラメント１８を構成する金属または合金が、Ｃｕに固溶しにくいため、Ｃｕとの化合物が形成されにくく、曲げ歪特性の向上に有効に寄与する。なお、本発明の実施形態において、強化フィラメント１８を構成する材料としては、絶縁被覆化合物超電導線１への影響を考慮すると、強磁性を示さないＮｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｗ、ＭｏおよびＨｆが好ましく、更に、加工性の点からはＮｂ、ＴａまたはＶが好ましい。
【００３７】
また、前記群から選択された２種以上の金属で構成される合金としては、銅または銅合金との複合加工性に優れるという点で、Ｎｂ−Ｔａ合金が好ましく、前記群から選択された金属と銅とで構成される合金としては、銅または銅合金との複合加工性に優れるという点で、Ｃｕ−Ｎｂ合金またはＣｕ−Ｖ合金が好ましい。
【００３８】
なお、上述のＣｕに固溶しにくいとは、化合物超電導体を生成する際の熱処理温度（例えば、６００℃〜７５０℃）において、強化フィラメント１８を構成する金属または合金がＣｕに固溶するのが、１ａｔ％未満であることを意味する。
【００３９】
上述のように、強化材部１２は、Ｃｕと固溶しにくい金属材料を主として含有する複数の強化フィラメント１８が、第二マトリックス１９に埋設された構成を採用することによって、強化材部１２内の強化フィラメント１８に金属間化合物が生成（存在）するのを抑制でき、引張り歪および曲げ歪に強い高強度な強化部材を形成することができる。なお、図１では、強化材部１２を構成する第二安定化材２０が、強化フィラメント１８を埋設する部分２０ａと、この埋設部分２０ａの外周を取り囲む筒状の外周部分２０ｂとの別体で構成した場合を示しているが、これらの部分２０ａおよび２０ｂを一体的に構成することもできる。
【００４０】
第二安定化材２０は、銅または銅合金を主として含有して構成することが好ましい。なお、第二安定化材２０において「主として含有」するとは、不可避不純物を含んでもよいことを指す。ここで、不可避不純物としては、Ｏ、Ｆｅ、ＳおよびＢｉが挙げられる。第二安定化材２０を配設することによって、強化材部１２に強化機能だけでなく安定化機能を具備させるという効果を奏することができる。
【００４１】
また、化合物超電導線１０に占める強化材部１２の体積比率は、４０％以上であることが好ましく、４５％以上がより好ましい。前記体積比率を４０％以上とすることによって、引張強度を有効に向上させることができる。なお、前記体積比率は、臨界電流を確保する観点から、６５％以下を上限とすることが好ましい。
【００４２】
化合物超電導線１０に占める強化材部１２の体積比率（％）は、化合物超電導線１０に占める化合物超電導体部１１の体積比率（％）よりも大きいことが好ましく、具体的には、４％以上大きいことが好ましく、より好ましくは１０％以上である。一般に、強化材部１２の体積比率を化合物超電導体部１１の体積比率より大きくした場合、化合物超電導線１０としての引張強度は増加するものの、化合物超電導体部１１の体積比率が相対的に小さくなるため、臨界電流は低下する傾向にあるが、本発明では、後述するように、絶縁被覆によって臨界電流を大きくすることを可能にしたことによって、臨界電流の低下を抑制し従来と同程度を維持しながら、引張強度を向上させることができる。なお、化合物超電導線１０に占める強化材部１２の体積比率（％）が大きすぎると、良好な超電導特性が得られなくなることから、強化材部１２の体積比率（％）は、化合物超電導線１０に占める化合物超電導体部１１の体積比率（％）に対し、４５％よりも大きくならないようにすることが好ましい。
【００４３】
（安定化材部）
安定化材部１３は、強化材部１２の内周側および外周側の少なくとも一方、図１では、強化材部１２の内周側および外周側の双方に配置され、第三安定化材からなり、全体として筒状をなしている。安定化材部１３を配設することによって、強化材１２の加工中の異常変形を抑制し、安定化機能を具備するという効果を奏することができる。
【００４４】
第三安定化材は、銅または銅合金を主として含有して構成することが好ましい。なお、第三安定化材において「主として含有」するとは、不可避不純物を含んでもよいことを指す。ここで、不可避不純物としては、Ｏ、Ｆｅ、ＳおよびＢｉが挙げられる。
【００４５】
また、化合物超電導線１０に占める、強化材部１２を構成する第二安定化材の体積比率（％）、および安定化材部１３を構成する第三安定化材の体積比率の合計は、４５％以上であることが好ましい。化合物超電導体部１１の外側に配置された、強化材部１２中の第二安定化材の体積比率と、安定化材部１３を構成する第三安定化材の体積比率の合計を４５％以上とすることにより、絶縁被覆化合物超電導線１が、十分な体積割合で安定化材を保有できるので、通電安定性を確保することができる。
【００４６】
なお、本発明の絶縁被覆化合物超電導線１では、化合物超電導体部１１を構成する第一安定化材、補強材部１２を構成する第二安定化材、および安定化材部１３を構成する第三安定化材を使用しているが、ここでいう「安定化材」とは、ＪＩＳ  Ｈ  ７００５：２００５に規定されているように、冷媒と熱的接触を確保し、および／または、電気的分流回路として働くように超電導体に電気的および／または熱的に接触させた、一般的には金属である材料であって、超電導体に複合化されて超電導体の安定性を増加させる常電導金属材料を意味する。具体的には、銅やアルミニウムなどの常電導金属は、極低温で比抵抗が低く、熱伝導が良いため、超電導線のマトリックスとして使用した場合、超電導状態から常電導状態への転移があっても、これらの常電導金属に電流がバイパスして流れる。これにより、発熱が抑えられ、また、発生した熱はすばやく伝播・拡散し、冷却される。さらには、外部の磁束変動をダンピングして超電導体にじかに磁束変動を伝えない、銅やアルミニウムなどの常電導金属が、超電導線の安定化材として広く用いられる。
【００４７】
（化合物超電導線の任意の構成部分）
本発明の絶縁被覆化合物超電導線１を構成する化合物超電導線１０では、化合物超電導体部１１と、強化材部１２と、安定化材部１３とを必須の構成部分とするが、更に他の部分を有していてもよい。
【００４８】
例えば、化合物超電導体部１１と強化材部１２との間に、Ｓｎ拡散防止部１４を配設することができ、また、化合物超電導線１０の外周面と電気絶縁部３０の間に、厚さが１μｍ以下である耐熱めっき部２９をさらに設けることもできる。
【００４９】
Ｓｎ拡散防止部１４は、ＮｂもしくはＴａまたはそれらの合金もしくは複合材からなることが好ましい。Ｓｎ拡散防止部１４は、化合物超電導体部１１にＮｂ３Ｓｎフィラメントを形成するための第一マトリックス１６を構成するＣｕ−Ｓｎ基合金中のＳｎが、強化材部１２や安定化材部１３に拡散するのを防止して、これらを構成する第二及び第三安定化材の残留抵抗比の低下を抑止するだけではなく、Ｎｂフィラメントと反応してＮｂ３Ｓｎを生成するために必要なＳｎ量を、Ｃｕ−Ｓｎ基合金中に保持する機能を有している。
【００５０】
化合物超電導線１０に占める、強化材部１２を構成する強化フィラメント１８の体積比率およびＳｎ拡散防止部１４の体積比率の合計が、７％以上であることが好ましく、１５％以上であることがより好ましい。強化材部１２中の強化フィラメント１８の体積比率とＳｎ拡散防止部１４の体積比率の合計が７％以上であることにより、化合物超電導線１０自体の強度が増大し、化合物超電導線１０の巻替え性を改善し、リアクト・アンド・ワインド法で取り扱うことなどを容易にすることができる。これらの体積比率は、化合物超電導体部１１の特性と体積に応じて、自由に設計することが可能である。
【００５１】
また、化合物超電導体部１１の体積比率と、Ｓｎ拡散防止層１４の体積比率の合計は、化合物超電導線１０で必要とされる臨界電流に応じて自由に設計することが可能であるが、２０％以上であることが好ましく、３０％以上であることがより好ましい。前記体積比率の合計が２０％以上であると、リアクト・アンド・ワインド法を用いた超電導線材において実用的な臨界電流値を得ることができる。
【００５２】
さらに、本発明の絶縁被覆化合物超電導線１を構成する化合物超電導線１０は、線径が大きいものを用いることにより、通電容量を大きくすることができ、また、線径が小さいものを用いることにより、許容曲げ径を小さくすることができ、これによって、超電導応用機器に応じた適正な超電導線を得ることができる。化合物超電導線１０の線径は、０．２ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の範囲であることが好ましい。前記線径が２．０ｍｍより大きくなると、可とう性が悪くなって、取り扱い性が悪くなる傾向があるからであり、また、前記線径が０．２ｍｍより小さくなると、化合物超電導線１０自体の強度が弱くなって、取り扱い性が悪くなる傾向があるからである。
【００５３】
＜電気絶縁部＞
本実施形態の絶縁被覆化合物超電導線１は、電気絶縁部３０が、化合物超電導線１０の外周面を被覆し、これによって、絶縁被覆化合物超電導線１の臨界電流値(Ｉｃ)が、電気絶縁部３０を被覆する前の化合物超電導線１０の臨界電流値(Ｉｃ)に比べて大きい。
【００５４】
電気絶縁部３０は、樹脂材料からなることが好ましい。樹脂材料としては、特に限定はしないが、エナメル被覆やポリイミドテープを用いることが好適である。エナメル被覆としては、ポリビニルホルマール樹脂（ＰＶＦ）、ポリアミドイミド樹脂（ＰＡＩ）、ポリイミド樹脂（ＰＩ）などが挙げられる。ポリイミドテープには、自己融着性樹脂やプリプレグ樹脂が塗布されていても良い。
【００５５】
ここで、例えば特許文献１等に記載されているようなエナメル被覆した従来の化合物超電導線では、化合物超電導細線の集合体（化合物超電導体部）の外周側にＣｕ−Ｎｂ等の強化材部を配設していないため、エナメル被覆前の線材の強度が低く、後述の事前曲げ歪印加工程の条件やエナメル被覆の加工条件を、線材にダメージを与える曲げ歪や応力が印加されないように厳密に制御しなければならず、また、エナメル被覆後の化合物超電導線全体の強度も低く、リアクト・アンド・ワインド法で巻線する時のように巻替えを伴う際に、化合物超電導線にダメージを与えやすく、これらのダメージが化合物超電導線に加わると、化合物超電導線の臨界電流値(Ｉｃ)は低下する。
【００５６】
また、本出願人が提案した上述した特許文献５等でも、強化材を有する化合物超電導線において、ポリイミドテープで絶縁被覆を施した実施例を開示しているが、この時点では、化合物超電導線の歪みの制御が十分ではなく、また、化合物超電導線に絶縁性能を単に付与するために絶縁被覆を施していたため、実施例に示す絶縁被覆化合物超電導線は、絶縁被覆形成前の化合物超電導線に比べて超電導特性を向上させるために絶縁被覆を形成したものではなかった。
【００５７】
これに対し、本発明の絶縁被覆化合物超電導線は、電気絶縁部の形成の際に化合物超電導線に生じる残留歪の低下が臨界電流値(Ｉｃ)を向上させることを見出した結果、絶縁被覆化合物超電導線１の臨界電流値(Ｉｃ)を、電気絶縁部３０を被覆する前の化合物超電導線１０の臨界電流値(Ｉｃ)に比べて大きくすることができる。
【００５８】
絶縁被覆化合物超電導線１および化合物超電導線１０の臨界電流値Ｉｃの測定条件については、例えば化合物超電導相がＮｂ３Ｓｎである場合には、以下に示す＜測定条件Ａ＞および＜測定条件Ｂ＞のいずれかで測定することができる。
【００５９】
｛臨界電流値Ｉｃの測定｝
＜測定条件Ａ＞
臨界電流値(Ｉｃ)は、絶縁被覆化合物超電導線１と、電気絶縁部３０を被覆する前の化合物超電導線１０のそれぞれに対して、室温で１５０ＭＰａ以上２５０ＭＰａ以下の所定の引張応力を印加してから除荷した後に、４．２Ｋの温度まで冷却し、引張応力を除荷した状態のまま、１４．５Ｔの外部磁場を印加しながら通電して測定する。ここで、前記所定の引張応力を印加するためのひずみ速度は、１０−４〜１０−３／sとする。なお、本発明でいう「室温」とは、１０℃〜３５℃の温度範囲を意味する。また、絶縁被覆化合物超電導線１の引張応力は、絶縁被覆化合物超電導線１から電気絶縁部３０を除外したものであり、換言すると化合物超電導線当りとする。また、臨界電流値（Ｉｃ）の測定は、４端子法を適用し、サンプル長は４０ｍｍ以上、電圧タップ間距離１０ｍｍ以上とし、計測される通電電流Ｉと発生電圧Ｖの特性（Ｖ∝Ｉｎ）から、１００μＶ／ｍ〜１０００μＶ／ｍの電界で決定したｎ値を用いて、１０μＶ／ｍの定義で臨界電流値を決定する。なお、絶縁被覆化合物超電導線１に電極を付けるために、臨界電流値（Ｉｃ）の測定時には、絶縁被覆化合物超電導線１から電気絶縁部３０を除去してもよい。電気絶縁部３０は、完全に除去してもよいし、両端部を部分的に除去してもよい。電気絶縁部３０の除去時には、絶縁被覆化合物超電導線１の臨界電流値(Ｉｃ)を変化させる程度の応力が化合物超電導線１０に掛からないようにする。
【００６０】
＜測定条件Ｂ＞
臨界電流値(Ｉｃ)は、絶縁被覆化合物超電導線１と、電気絶縁部３０を被覆する前の化合物超電導線１０のそれぞれに対して、４．２Ｋの温度まで冷却し、１５０ＭＰａ以上２５０ＭＰａ以下の所定の引張応力および１４．５Ｔの外部磁場を印加した状態で通電して測定する。それ以外の条件は、上記の測定条件Ａと同様である。
【００６１】
一般に、超電導線をコイル状にしてマグネットを構成し、このマグネットを冷却し超電導状態で運転したとき、超電導線には電磁力（フープ力）によって超電導線の軸方向に引張応力が印加されることが知られている。そのため、マグネットに用いられる超電導線の臨界電流の評価は、実際の運転状況を反映した引張応力を印加し、引張歪を経験させた状態で、臨界電流を測定する必要がある。
【００６２】
測定条件Ｂは、絶縁被覆化合物超電導線１と、電気絶縁部３０を被覆する前の化合物超電導線１０でそれぞれ構成したマグネットを、４．２Ｋにして超電導状態で運転したときに、各超電導線１、１０にフープ力が発生した場合を想定し、４．２Ｋで各超電導線１、１０の軸方向に引張応力を印加しながら臨界電流を測定したものである。各超電導線１、１０に引張歪を印加することにより、化合物超電導体部の歪状態が変化する。化合物超電導体が初期状態で圧縮歪を受けている場合は、引張歪により歪がゼロになった時、臨界電流値は最大値となり、それ以後は、引張歪の増大に伴い、臨界電流値は低下する。過大な引張歪が印加されると、化合物超電導線材中の超電導フィラメントの破断が生じ、引張歪を除去しても臨界電流値は元に戻らない劣化が発生する。特に、４．２Ｋで、１５０ＭＰａ以上２５０ＭＰａ以下の所定の引張応力に相当する歪において、超電導フィラメント破断に伴う臨界電流の劣化が生じると実用的でない。
【００６３】
また、測定条件Ａは、測定条件Ｂと同等の引張応力を室温で印加した後に除荷（予荷重処理）し、４．２Ｋで臨界電流を測定したものである。この予荷重処理は負荷応力レベルを変えることによって、化合物超電導フィラメントが受ける残留歪である４．２Ｋに冷却後の最終残留歪を、圧縮からゼロ、さらには引張へと広範囲に変えることができる（予荷重効果）。
【００６４】
測定条件Ａは、室温で引張応力を印加できるため簡便な評価が可能であるが、超電導線自体の強度が不十分であるか、あるいは、事前曲げ歪などで化合物超電導体の圧縮応力が緩和され過ぎているようなことがあると、室温で、過大な引張歪が印加した時、超電導フィラメントが弾性歪領域を超えて局所的なフィラメント断線が発生し、除荷した後、４．２Ｋで測定した臨界電流の劣化が発生する。特に、室温で、１５０ＭＰａ以上２５０ＭＰａ以下の所定の引張応力に相当する歪を印加して除荷し、除荷した状態で、超電導フィラメント破断が生じていていると、４．２Ｋに冷却後の臨界電流の劣化が生じるので、リアクト・アンド・ワインド法での使用において実用的でない。
【００６５】
しかし、いずれの条件で評価した場合においても、懸念された事象が発生することはなく、本発明による絶縁被覆化合物超電導線１は、電気絶縁部３０が形成された後に臨界電流が増加していることが確認された。
【００６６】
このように、例えばリアクト・アンド・ワインド法により製造された巻替え可能な絶縁被覆化合物導電層線であって、化合物超電導相がＮｂ３Ｓｎである絶縁被覆化合物超電導線１の実用的な超電導特性評価では、簡便に測定することができる測定条件Ａの評価値を、測定条件Ｂの評価値の代用として使うことができる。なお、化合物超電導相がＮｂ３Ｓｎ以外の場合には、臨界磁場や、臨界温度が変わることから、磁場条件や温度条件を適宜見直すことにより、同様の測定を行うことができる。
【００６７】
また、測定条件ＡおよびＢにおいて、いずれも所定の引張応力の上限値を２５０ＭＰａとした根拠については、下記の通りである。
【００６８】
非特許文献５および６には、Ｎｂ３Ｓｎ多芯超電導複合線材の臨界電流に及ぼす室温予荷重効果により、２４０ＭＰａ程度の引張応力を印加した場合、７Ｔ（テスラ）から１５Ｔの幅広い磁場領域で、４．２Ｋの臨界電流値Ｉｃが増大するが、それ以上の引張応力を印加すると、Ｎｂ３Ｓｎフィラメントの断線が生じ、臨界電流値Ｉｃの低下が生じることが記載されている。こうしたことから、本発明の効果である電気絶縁部の形成後の臨界電流値の増大を確認する評価条件として、引張応力は２４０ＭＰａを含む１５０ＭＰａ以上２５０ＭＰａ以下の範囲、外部磁場は１４．５Ｔの条件を選択した。
【００６９】
｛臨界電流値Ｉｃ（の極大値）と引張応力との関係｝
他の実施形態としては、絶縁被覆化合物超電導線１の臨界電流値Ｉｃが極大となるときの引張応力が、電気絶縁部３０を被覆する前の化合物超電導線１０に比べて小さいことが好ましい。絶縁被覆化合物超電導線１の臨界電流値Ｉｃ（の極大値）と引張応力（引張歪）との関係については、絶縁被覆化合物超電導線１の製造工程の各段階で、４．２Ｋで、絶縁被覆化合物超電導線１と化合物超電導線１０のそれぞれに通電しながら測定することができる。
【００７０】
各超電導線１、１０において、例えばＰＶＦ（ポリビニルホルマール）のような電気絶縁部で絶縁被覆を行った絶縁被覆化合物超電導線１と、電気絶縁部３０の形成前の化合物超電導線１０とを比較すると、引張応力に対する臨界電流値Ｉｃの関係において、電気絶縁部３０の形成後において、臨界電流値Ｉｃが極大となる引張応力が減少すると共に、臨界電流値Ｉｃの極大値そのものが増大していることがわかった。図２は、一例として、絶縁被覆化合物超電導線（実施例５Ａ）と、（絶縁被覆なしの）化合物超電導線（比較例５）について、測定条件Ｂで臨界電流値を測定したときのグラフである。
【００７１】
このように、本発明の絶縁被覆化合物超電導線１は、電気絶縁部３０で絶縁被覆を施すことに伴って付与される熱的・機械的に生じる応力緩和履歴を考慮して、事前曲げ歪（プリベンド）印加工程を実施しておき、最終的に、プリベンド時より小さい引張歪・引張応力で臨界電流値Ｉｃの極大値が得られるように、化合物超電導線１０の外周面に電気絶縁部３０を形成し、熱的・機械的に生じる応力緩和履歴が付与されることで、事前曲げ歪（プリベンド）印加工程を実施した後の化合物超電導線１０の臨界電流Ｉｃに比べて、さらに増加した臨界電流Ｉｃを得ることができる。
【００７２】
｛絶縁被覆化合物超電導線のその他の実施形態｝
その他の実施形態としては、化合物超電導体部１１の最大寸法の１００倍以上に相当する曲げ直径をもつ巻付部材に、化合物超電導相の形成熱処理前の化合物超電導前駆体素線が曲げられて巻きつけられた状態で、化合物超電導相の形成熱処理を施して化合物超電導線１０とした後から、化合物超電導線１０の外周面への電気絶縁部３０の被覆が終了するまでの期間に、室温から５００℃までの温度範囲にて、化合物超電導線に対する引張歪が０．２％以下であり、かつ、化合物超電導体部１１に対する±０．５％の範囲内の曲げ歪が、正方向および逆方向の合計で１０回以上施されていることが好ましい。これによって、電気絶縁部の形成前の化合物超電導線１０に存在する残留歪みを適正に制御することができる。
【００７３】
また、電気絶縁部３０の表面に、絶縁被覆化合物超電導線の長手方向に沿って、絶縁被覆化合物超電導線１を曲げるべき方向を示す目印が付されていることが好ましい。これによって、化合物超電導線の残留歪みを適正に制御するために絶縁被覆化合物超電導線１に対して付与した事前曲げ歪（プリベンド）の印加方向の履歴に基づき、絶縁被覆化合物超電導線１の巻替え時に、絶縁被覆化合物超電導線１を曲げるべき方向が容易に分かることから、例えば、絶縁被覆化合物超電導線１を超電導コイルに巻替える場合には、絶縁被覆化合物超電導線１内における残留歪の状態が大きく変化しないように巻替えることが容易になる。なお、絶縁被覆化合物超電導線１を曲げるべき方向を示す目印は、巻き方向が分かるように付されていればよく、例えば、目印が表側でなく、内側に隠れるものであってもよい。
【００７４】
［絶縁被覆化合物超電導線の製造方法］
次に、本実施形態の絶縁被覆化合物超電導線１の製造方法について、以下で説明する。
図３は、本実施形態の絶縁被覆化合物超電導線の製造方法の各工程を示したフロー図である。図３に示す実施形態における絶縁被覆化合物超電導線の製造方法は、線材形成工程Ｓ１と、熱処理工程Ｓ２と、事前曲げ歪印加工程Ｓ３と、絶縁被覆工程Ｓ４と、純粋曲げ歪印加工程Ｓ５とで主に構成されている。
【００７５】
本実施形態の絶縁被覆化合物超電導線の製造方法は、リアクト・アンド・ワインド法によるコイル製作が可能であり、その素線の断面構造に応じて、上述した一連の製造工程Ｓ１〜Ｓ５を通じて、化合物超電導体部１１の内部歪が制御されているので、製造途中で線材がダメージを受けることが少なく、マグネットの巻線を行う際の巻き付け方向についての使用方法が明らかにされているため、製作されたマグネット運転時に優れた通電特性を得ることができ、適正な運転安全率でのマグネット設計が可能となり、線材コストを削減することができる。以下、化合物超電導相がＮｂ３Ｓｎであり、製造法がブロンズ法であり、Ｃｕ−Ｎｂ合金からなる複合材を強化材部とし、エナメル被覆が施された絶縁被覆化合物超電導線の場合を例にして、各工程ごとに説明する。
【００７６】
（線材形成工程）
線材形成工程Ｓ１は、複数本のＮｂフィラメントと、これらのＮｂフィラメントを埋設したＣｕ−Ｓｎ基合金からなるマトリックスとで構成された化合物超電導体前駆体部と、この外周側に、Ｓｎ拡散防止部１４と、強化材部１２と、安定化材部１３とを順次配設して形成したビレットに対して押出加工を行なった後に、伸線加工を行なうことによって、化合物超電導相を生成するための熱処理工程Ｓ２を行なう前の化合物超電導前駆体素線である線材を形成する工程である。
線材形成工程Ｓ１としては、例えば化合物超電導相がＮｂ３Ｓｎの場合には、上記のブロンズ法以外に、内部スズ（Ｓｎ）拡散法、パウダインチューブ（ＰＩＴ）法などの既知のＮｂ３Ｓｎ線材を作製するための線材形成工程を適用することができる。
【００７７】
（熱処理工程）
熱処理工程Ｓ２は、化合物超電導相を形成するための熱処理工程である。
熱処理工程Ｓ２で熱処理を行なった後に、熱処理温度（例えば、６７０℃、９６時間）から室温（例えば、２０℃）まで冷却したとき、線材を構成する各々の部材の熱膨張係数の違いにより、化合物超電導体部１１を構成するＮｂ３Ｓｎフィラメントと、ＴａやＮｂなどで構成されるＳｎ拡散防止部１４には、圧縮応力（圧縮歪）が残留した状態となり、また、化合物超電導体部１１を構成する第一マトリックスの第一安定化材（Ｃｕ−Ｓｎ基合金材）と、強化材部１２を構成する第二安定化材および安定化材部１３を構成する第三安定化材には、引張応力（引張り歪）が残留した状態となる。このような状態にあって、しかも、例えば特許文献１に記載されているように強化材を配設しない線材を、室温で引っ張ったり曲げたりすると、降伏していないＳｎ拡散防止部１４や、化合物超電導体部１１を構成するＮｂ３Ｓｎフィラメントが、線材の断面内で張力を受け持つ部材となる。
【００７８】
これに対し、本発明では、熱膨張係数と降伏応力の大きいＣｕ−Ｎｂからなる強化材部１２を、Ｎｂ３Ｓｎフィラメント群の外周に配置することにより、室温で線材を引っ張ったり曲げたりしたときであっても、線材の断面内で、強化材部１２が、張力を受け持つことができるので、Ｓｎ拡散防止部１４やＮｂ３Ｓｎフィラメントだけが張力を受け持っていた、強化材部を配設しない従来の化合物超電導線と比較すると、Ｎｂ３Ｓｎフィラメントがダメージを受けにくくなる。さらに、化合物超電導線の断面構造に応じて、繰り返し曲げ歪の大きさを選ぶことにより、強化材部１２における強度を増大させ、かつ、Ｎｂ３Ｓｎフィラメント群の圧縮応力を緩和することにより、マグネットの使用環境下での超電導性能を向上させることができる。
熱処理において、化合物超電導線を熱処理用ボビン等の巻付け部材に巻き付けた状態で行うと、その巻き直径Ｄｈを基準とした形状でＮｂ３Ｓｎフィラメントが形成される。
【００７９】
（事前曲げ歪印加工程）
事前曲げ歪印加工程Ｓ３は、熱処理工程Ｓ２において得られた超電導線材Ｗに曲げ加工を施して、所定の曲げ歪みを加える工程である。なお、事前曲げ歪印加工程Ｓ３は、その後の絶縁被覆工程Ｓ４で行われる電気絶縁部３０の形成だけで、絶縁被覆化合物超電導線１の臨界電流値(Ｉｃ)が、電気絶縁部３０を被覆する前の化合物超電導線１０に比べて大きくできる場合には、事前曲げ歪印加工程Ｓ３は省略することができる。
図４および図５は、事前曲げ歪印加工程Ｓ３で用いる曲げ歪印加装置を構成する曲げプーリーの配置の一例を示したものである。特に、図４に示す曲げ歪印加装置４０は、熱処理用ボビン４１に巻き付けられた超電導線材Ｗを、軸方向に回転させることなく直線状に巻き出した後に、１０個の正方向曲げプーリー４３を、超電導線材Ｗに順次正方向の曲げ歪みが加えられるように通過させた後に、巻取部材４４に巻き取る場合のプーリー４３の配置を示したものである。正方向の曲げ歪を１０回、直状に戻すことによる逆方向の曲げ歪を１１回印加することができる。一方、図５に示す曲げ歪印加装置４０Ａは、熱処理用ボビン４１に巻き付けられた超電導線材Ｗを、軸方向に回転させることなく直線状に巻き出した後に、５個の逆方向曲げプーリー４２と、５個の正方向曲げプーリー４３を交互に通過させて、正逆方向の曲げ歪みを各５回ずつ加えた後に、巻取部材４４に巻き取る場合のプーリーの配置を示したものである。
【００８０】
熱処理用ボビン４１に円弧状に巻き付けられている超電導線材Ｗを、軸方向に回転させることなく巻き出して直線状に曲げ変形させると、下記式（１Ａ）に示す、曲がり直線状にすることによる曲げ歪εb-straightを受けることになる。より具体的には、超電導線材Ｗが円弧状から直線状に曲げられることによって、ボビン４１に巻き付けられていた線材Ｗの表面外側（巻付け外側）部分は、圧縮方向の歪（−符号）を受け、一方、線材Ｗの表面内側（巻付け内側）部分は、表面外側部分とは反対方向の引張り歪（+符号）を受けることになる。なお、ここでは、曲げ歪の中立線（または中立面）は、線材Ｗの中央にあると考える。
【００８１】
【数１】
2020066907.tif 000003
ただし、ｄは、絶縁被覆化合物超電導線１を構成する化合物超電導線１０の直径（ｍｍ）であり（図１参照）、Ｄｈは、熱処理用ボビン４１の直径である（図６参照）。
【００８２】
この後、熱処理用ボビン４１に巻き付けられていたときと同じ方向（正方向）に配置した、直径がＤ１である正方向曲げプーリー４３に巻き付けると、下記式（２Ａ）に示す正方向曲げ歪εb-positiveを受けることになる。より詳細には、線材Ｗの表面外側部分は、引張り歪を受け、線材Ｗの表面内側部分は、表面外側部分とは反対方向の圧縮歪を受けることになる。
【００８３】
【数２】
2020066907.tif 000004
ただし、ｄは、絶縁被覆化合物超電導線１を構成する化合物超電導線１０の直径（ｍｍ）であり（図１参照）、Ｄｈは、熱処理用ボビン４１の直径である（図６参照）。
【００８４】
一方、熱処理ボビン４１に巻き付けられていたときと反対方向（逆方向）に配置した、直径がＤ２である逆方向曲げプーリー４２に巻き付けると、下記式（３Ａ）に示す逆方向曲げ歪εb-negativeを受けることになる。より詳細には、線材Ｗの表面外側部分は圧縮歪を受け、線材Ｗの表面内側部分は、表面外側部分とは反対方向の引張歪を受けることになる。
【００８５】
【数３】
2020066907.tif 000005
【００８６】
熱処理工程Ｓ３の後の線材Ｗに対して繰り返し曲げ歪みを印加する事前曲げ歪印加工程において、曲げ方向、曲げ径および引張応力を制御することにより、線材Ｗの曲げの方向性を保持させる。この結果、線材Ｗの長手方向にわたって連続的に断面内の残留歪分布が保持される。そのため、曲げの中立線付近に位置する安定化材の強度は、曲げ歪を受ける曲げ方向外側や曲げ方向内側に位置する安定化材の強度よりも小さくなる。その差異が著しい場合は、マイクロビッカース硬さ検査でその差異を検出することができる。線材Ｗの曲げの方向性の保持方向を、熱処理時の曲げ方向側、より具体的には、熱処理用ボビンに円弧状に巻き付けられている方向側にスプリングバックする方向（元に戻ろうとする方向）と同一に制御することにより、事前曲げ歪印加工程Ｓ３だけでなく、その後の工程においても、許容限界を超えた逆方向曲げ歪が印加されて、化合物超電導フィラメントが壊れることを防止することができる。なお、化合物超電導フィラメントが壊れる許容限界歪は、超電導体の材質、線材の断面構造、熱処理条件、事前曲げ歪印加条件等によって異なる。
【００８７】
（絶縁被覆工程）
絶縁被覆工程Ｓ４は、化合物超電導線１０の外周面を電気絶縁部３０で被覆する工程であって、電気絶縁部３０で被覆した絶縁被覆化合物超電導線１の臨界電流値(Ｉｃ)が、電気絶縁部を被覆する前の化合物超電導線１０に比べて大きくなるように電気絶縁部３０を形成する工程である。
【００８８】
具体的には、絶縁被覆工程Ｓ４において、化合物超電導線１０の最大温度を５００℃未満とし、化合物超電導線１０に印加する曲げ歪の最大値を事前曲げ歪印加工程Ｓ３で印加する曲げ歪未満とし、引っ張り歪を０．２％以下とすることによって、電気絶縁部を形成すればよい。電気絶縁部の形成時における化合物超電導線１０の最大温度が５００℃以上であると、超電導特性や機械強度に悪影響を及ぼす可能性があるので、好ましくない。
【００８９】
なお、絶縁被覆工程Ｓ４前に、化合物超電導線１０の外周面に、厚さが１μｍ以下である耐熱めっき部２９をさらに形成することもできる。化合物超電導線１０の表面に施す耐熱めっき部２９は、化合物超電導相を生成する熱処理中に、超電導線１０同士が接触している場合の粘着を防止して確実に分離させたり、軟化による形状変化によって、超電導線１０の表面に凹凸ができ、絶縁被覆工程Ｓ４での被覆不具合発生を防止することが目的である。耐熱めっき部２９の厚さは、１μｍを超えると、化合物超電導層生成熱処理時に、安定化材部１３や強化材部１２の安定化材などに拡散して、安定化材の抵抗値を増加させるとともに、製造コスト上、不利になるおそれもあることから、耐熱めっき部２９の厚さは１μｍ以下であることが好ましいし、用途に応じて、メッキの有無を選択するのが望ましい。また、耐熱めっき部２９の厚さの下限は、特に限定はしないが、製造上、被覆厚さが安定しやすく、本発明の効果が得られやすいという観点から、０．１μｍ以上とすればよい。さらに、材質は、Ｃｒ、Ｎｉ等の単体金属めっきだけでなく、Ｎｉ−Ｐ、Ｎｉ−Ｂ、Ｃｒ−Ｃ、Ｎｉ−Ｗなどの合金めっきなども適用できる。化合物超電導体がＮｂ３Ｓｎの場合は、メッキ材質はＣｒとするのが好ましい。
【００９０】
（純粋曲げ歪印加工程）
純粋曲げ歪印加工程Ｓ５は、絶縁被覆工程Ｓ４の後の絶縁被覆化合物超電導線１に、曲げ歪みεpure.bendを制限しながら巻取部材４４に巻き取って超電導コイルを形成する工程である。
【００９１】
直径がＤ３である巻取部材４４に巻き取ったときの絶縁被覆化合物超電導線１の表面外側部分と表面内側部分の表面は、下記式（４Ａ）に示す純粋曲げ歪を受ける。
【数４】
2020066907.tif 000006
上記式（１Ａ）〜（４Ａ）において、基準とする寸法ｄを、化合物超電導体部１１の直径（フィラメント群径）dfbに置き換えて、フィラメント群の外周部のフィラメントが受ける最大曲げひずみを次式により算出することができる。尚、ここで、曲げ歪の中立線は、フィラメント群中央にあるとした。
【００９２】
熱処理ボビン胴部直径Dhから巻き出し直線状にしたときの曲げ歪をε0（＝εfb-straight）とすると、ε0は、下記（１Ｂ）で表される。
【数５】
2020066907.tif 000007
【００９３】
また、直径がＤ１である正方向曲げプーリー４３で正方向に曲げたときの正方向曲げ歪をε1（＝εfb-positive）とすると、ε1は、下記（２Ｂ）で表される。
【数６】
2020066907.tif 000008
【００９４】
直径がＤ２である逆方向曲げプーリー４２で逆方向に曲げたときの逆方向曲げ歪ε2（＝εfb-negative）とすると、ε2は、下記（３Ｂ）で表される。
【数７】
2020066907.tif 000009
【００９５】
絶縁加工後、胴部直径D3に、正方向に曲げて巻きつけたときの、純粋曲げ歪はε3（＝εfb-pure.bend）とするとε3は下記（４Ｂ）で表される。
【数８】
2020066907.tif 000010
【００９６】
化合物超電導フィラメントが受ける最大歪は、巻き線時に印加される、曲げ径による最大の引張り曲げ歪と、軸方向張力による引張歪を足し合わせて、議論することができる。すなわち、化合物超電導フィラメントが受ける最大歪が、フィラメント損傷が生じる歪を超えないようにする必要がある。特に、式（３Ｂ）で示したとおり、熱処理時の曲げ方向に対し逆方向に曲げたときに印加される最大歪を制御することが必要である。また、式（４Ｂ）で示されるマグネット巻線後に、フィラメントが受ける最大の純粋曲げ歪下での超電導特性を考慮して、マグネットの運転電流を決定する。
【００９７】
［絶縁被覆化合物超電導線の巻替え方法］
本発明の絶縁被覆化合物超電導線の巻替え方法は、上述した絶縁被覆化合物超電導線の巻替え方法であって、図６に示すように、絶縁被覆化合物超電導線Ｗを、第１巻付部材、例えば熱処理用ボビン２１から、正方向曲げプーリー２２と逆方向曲げプーリー２３とを経由して、第２巻付部材、例えば超伝導コイルを形成するための巻取ボビン２４に巻替えるとき、熱処理用ボビン２１から絶縁被覆化合物超電導線１を熱処理用ボビン２１の接線方向に延出させ（巻き出し）、熱処理用ボビン２１に巻き付けられていたときと同じ曲げ方向に絶縁被覆化合物超電導線１を曲げながら巻取ボビン２４に巻き取ることが好ましい。
【００９８】
＜その他の実施形態＞
なお、上述した実施形態は、この発明の具体的態様の理解を容易にするため例示したものであって、この発明は、かかる実施形態だけには限定されず、特許請求の範囲に記載された発明の精神と範囲に反することなく幅広く解釈される。
上記の説明は、直径ｄ、超電導フィラメント群の直径dfbの丸断面の素線構造に着目したものであるが、本発明の効果は、断面が矩形状等であっても、同様な効果が得られる。断面が厚さｄｔ、幅ｄｗの矩形状の場合、超電導フィラメント群の厚さ寸法dfbt、幅寸法dfbｗとして、丸線の場合のｄとｄfbの値を、フラットワイズ方向に曲げるときはｄｔとdfbtに置き換え、エッジワイズ方向に曲げるときはｄｗとdfbｗに置き換える。
【００９９】
本発明における絶縁被覆化合物超電導線１は、化合物超電導相を生成する熱処理工程時の線材巻き方向を、その後の加工において、超電導マグネットを巻くまで、巻き方向を維持する。マグネットへの線材の巻き方向を、熱処理工程における巻き方向と同じに巻線することによって、良好な巻線性が得られる。Ｎｂ３Ｓｎ超電導線などの一般的な化合物超電導線材の場合、熱処理用ボビンに巻かれた状態の曲げ方向と同じ方向に化合物超電導体部１１の最大寸法ｄfbの０．５％以上の曲げ歪が印加されない直径（胴径）を有する巻取部材（例えば超電導コイル）に巻くことにより、絶縁被覆化合物超電導線１の劣化を抑制することができる。
【０１００】
＜絶縁被覆化合物超電導線の用途＞
本発明の絶縁被覆化合物超電導線１は、ＭＲＩ（核磁気共鳴画像装置）マグネット、医療用粒子加速器、研究用理化学マグネット（例えば磁化測定装置）、半導体など各種産業の製造装置用マグネット、高磁場発生用マグネットなどに使用するのが好適である。
【実施例】
【０１０１】
以下に、本発明を実施例に基づき、さらに詳細に説明するが、本発明はそれらの実施例だけに限定されるものではない。【０１０２】
＜試験例１＞
（実施例１）
化合物超電導フィラメントの熱処理前の前駆体であるＮｂフィラメントを、第一マトリックスの熱処理前の前駆体であるＣｕ−１４質量％Ｓｎ-０．２質量％Ｔｉからなる第一マトリックス前駆体内に埋設し、複数本束ねられてツイストされた化合物超電導前駆体部を形成するとともに、その化合物超電導前駆体部の外周に、ＮｂからなるＳｎ拡散防止部を配置し、その外周に、Ｃｕ−２０体積％Ｎｂからなる強化材部を配置し、さらにその外周に、無酸素銅からなる安定化材部を有する、直径０．８０ｍｍのＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体素線を準備した。超電導前駆体であるＮｂフィラメント径は約３μｍとした。Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体素線を構成する、化合物超電導前駆体部、Ｓｎ拡散防止部、強化材部および安定化材部の体積比率は、それぞれ４１％、４％、３５％、２０％であった。その後、６７０℃×９６時間の化合物超電導相の形成熱処理を、曲げ直径が、化合物超電導体部の最大寸法ｄfb（０．５１ｍｍ）の１００倍以上となるように、直径Ｄｈが５００ｍｍである熱処理用ボビンに巻き付けた状態で実施し、化合物超電導前駆体部を化合物超電導体部に変化させて、Ｎｂ３Ｓｎ超電導素線を作製した。その後、図５に示す事前曲げ歪印加装置を用い、熱処理時の曲げ方向に対し、逆方向には曲げずに直線状に戻した後、直径Ｄ１が１２５ｍｍである同方向（正方向）曲げプーリーと、直径Ｄ２が２５０ｍｍである反対方向（逆方向）曲げプーリーを用いて、前記化合物超電導体部に対して、±０．３１％の範囲内の曲げ歪を、正方向と逆方向に交互に５回ずつ合計１０回施した。その後、化合物超電導線であるＮｂ３Ｓｎ超電導素線の外周に、２０μｍのポリビニルホルマール（ＰＶＦ）からなる電気絶縁部を形成して、絶縁被覆化合物超電導線を作製した。前記Ｎｂ３Ｓｎ生成熱処理後、電気絶縁被覆が終了するまでの期間、Ｎｂ３Ｓｎ超電導素線に対して印加した引張歪は０．２％以下であり、化合物超電導体部に対して印加した曲げ歪は±０．５％の範囲であり、温度は、室温から５００℃までの範囲であった。【０１０３】
（比較例１Ａ）
Ｎｂ３Ｓｎ超電導素線の外周に電気絶縁部を形成しないこと以外は、実施例１と同様の構成を有する化合物超電導線を作製した。【０１０４】
（比較例１Ｂ）
強化材部を配設せず、安定化材部の体積比率が５５％であり、かつ、Ｎｂ３Ｓｎ超電導素線の外周に電気絶縁部を形成しないこと以外は、実施例１と同様の構成を有する化合物超電導線を作製した。【０１０５】
（実施例２）
化合物超電導フィラメントの熱処理前の前駆体であるＮｂフィラメントを、第一マトリックスの熱処理前の前駆体であるＣｕ−１４質量％Ｓｎ-０．２質量％Ｔｉからなる第一マトリックス前駆体内に埋設し、複数本束ねられてツイストされた化合物超電導前駆体部を形成するとともに、その化合物超電導前駆体部の外周に、ＮｂからなるＳｎ拡散防止部を配置し、その外周に、Ｃｕ−２０体積％Ｎｂからなる強化材部を配置し、さらにその外周に、無酸素銅からなる安定化材部を有する、直径０．８０ｍｍのＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体素線を準備した。超電導前駆体であるＮｂフィラメント径は約３μｍとした。Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体素線を構成する、化合物超電導前駆体部、Ｓｎ拡散防止部、強化材部および安定化材部の体積比率は、それぞれ４１％、４％、３５％、２０％であった。その後、６７０℃×９６時間の化合物超電導相の形成熱処理を、曲げ直径が、化合物超電導体部の最大寸法ｄfb（０．５１ｍｍ）の１００倍以上となるように、直径Ｄｈが１５０ｍｍである熱処理用ボビンに巻き付けた状態で実施し、化合物超電導前駆体部を化合物超電導体部に変化させて、Ｎｂ３Ｓｎ超電導素線を作製した。その後、図４に示す事前曲げ歪印加装置（一方向曲げ）を用い、熱処理時の曲げ方向に対し、直線状に戻した後、直径Ｄ１が２５０ｍｍである同方向（正方向）曲げプーリーのみを用いて、前記化合物超電導体部に対して、直線状に戻すことによる逆方向の−０．３４％の曲げ歪を合計１１回施した。その後、化合物超電導線であるＮｂ３Ｓｎ超電導素線の外周に、４０μｍのポリビニルホルマール（ＰＶＦ）からなる電気絶縁部を形成して、絶縁被覆化合物超電導線を作製した。前記Ｎｂ３Ｓｎ生成熱処理後、電気絶縁被覆が終了するまでの期間、Ｎｂ３Ｓｎ超電導素線に対して印加した引張歪は０．２％以下であり、化合物超電導体部に対して印加した曲げ歪は±０．５％の範囲であり、温度は、室温から５００℃までの範囲であった。【０１０６】
（比較例２）
Ｎｂ３Ｓｎ超電導素線の外周に電気絶縁部を形成しないこと以外は、実施例２と同様の構成を有する化合物超電導線を作製した。【０１０７】
（実施例３）
化合物超電導フィラメントの熱処理前の前駆体であるＮｂフィラメントを、第一マトリックスの熱処理前の前駆体であるＣｕ−１４質量％Ｓｎ-０．２質量％Ｔｉからなる第一マトリックス前駆体内に埋設し、複数本束ねられてツイストされた化合物超電導前駆体部を形成するとともに、その化合物超電導前駆体部の外周に、ＴａからなるＳｎ拡散防止部を配置し、その外周に、Ｃｕ−２０体積％Ｎｂからなる強化材部を配置し、さらにその外周に、無酸素銅からなる安定化材部を有する、直径０．８０ｍｍのＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体素線を準備した。超電導前駆体であるＮｂフィラメント径は約３μｍとした。Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体素線を構成する、化合物超電導前駆体部、Ｓｎ拡散防止部、強化材部および安定化材部の体積比率は、それぞれ４１％、４％、３５％、２０％であった。その後、６７０℃×９６時間の化合物超電導相の形成熱処理を、曲げ直径が、化合物超電導体部の最大寸法ｄfb（０．５１ｍｍ）の１００倍以上となるように、直径Ｄｈが５００ｍｍである熱処理用ボビンに巻き付けた状態で実施し、化合物超電導前駆体部を化合物超電導体部に変化させて、Ｎｂ３Ｓｎ超電導素線を作製した。
その後、図５に示す事前曲げ歪印加装置を用いて、熱処理時の曲げ方向に対し、逆方向には曲げずに直線状に戻した後、直径Ｄ１が１２５ｍｍである同方向（正方向）曲げプーリーと、直径Ｄ２が２５０ｍｍである反対方向（逆方向）曲げプーリーを用いて、前記化合物超電導体部に対して、±０．３１％の範囲内の曲げ歪を、正方向と逆方向に交互に５回ずつ合計１０回施した。その後、化合物超電導線であるＮｂ３Ｓｎ超電導素線の外周に、４０μｍのポリビニルホルマール（ＰＶＦ）からなる電気絶縁部を形成して、絶縁被覆化合物超電導線を作製した。前記、Nb3Sn生成熱処理後、電気絶縁被覆が終了するまでの期間、Ｎｂ３Ｓｎ超電導素線に対して印加した引張歪は０．２％以下であり、化合物超電導体部に対して印加した曲げ歪は±０．５％の範囲であり、温度は、室温から５００℃までの範囲であった。【０１０８】
（比較例３）
Ｎｂ３Ｓｎ超電導素線の外周に電気絶縁部を形成しないこと以外は、実施例３と同様の構成を有する化合物超電導線を作製した。【０１０９】
（実施例４Ａ）
化合物超電導フィラメントの熱処理前の前駆体であるＮｂフィラメントを、第一マトリックスの熱処理前の前駆体であるＣｕ−１４質量％Ｓｎ-０．２質量％Ｔｉからなる第一マトリックス前駆体内に埋設し、複数本束ねられてツイストされた化合物超電導前駆体部を形成するとともに、その化合物超電導前駆体部の外周に、ＴａからなるＳｎ拡散防止部を配置し、その外周に、Ｃｕ−２０体積％Ｎｂからなる強化材部を配置し、さらにその外周に、無酸素銅からなる安定化材部を有する、直径０．８０ｍｍのＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体素線を準備した。超電導前駆体であるＮｂフィラメント径は約３μｍとした。Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体素線を構成する、化合物超電導前駆体部、Ｓｎ拡散防止部、強化材部および安定化材部の体積比率は、それぞれ４１％、４％、３５％、２０％であった。その後、６７０℃×９６時間の化合物超電導相の形成熱処理を、曲げ直径が、化合物超電導体部の最大寸法ｄfb（０．５１ｍｍ）の１００倍以上となるように、直径Ｄｈが５００ｍｍである熱処理用ボビンに巻き付けた状態で実施し、化合物超電導前駆体部を化合物超電導体部に変化させて、Ｎｂ３Ｓｎ超電導素線を作製した。
その後、熱処理時の曲げ方向に対し、逆方向には曲げずに直線状に戻した後、直径Ｄ１が１６５ｍｍである同方向（正方向）曲げプーリーと、直径Ｄ２が４００ｍｍである反対方向（逆方向）曲げプーリーを用いて、前記化合物超電導体部に対して、＋０．２１％の正方向曲げ歪を２回、−０．２３％の逆方向曲げ歪を１回施した。その後、化合物超電導線であるＮｂ３Ｓｎ超電導素線の外周に、４０μｍのポリビニルホルマール（ＰＶＦ）からなる電気絶縁部を形成して、絶縁被覆化合物超電導線を作製した。前記Ｎｂ３Ｓｎ生成熱処理後、電気絶縁被覆が終了するまでの期間、Ｎｂ３Ｓｎ超電導素線に対して印加した引張歪は０．２％以下であり、化合物超電導体部に対して印加した曲げ歪は±０．５％の範囲であり、温度は、室温から５００℃までの範囲であった。【０１１０】
（実施例４Ｂ）
直径０．８０ｍｍのＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体素線表面に０．５μｍのクロム（Ｃｒ）めっきを施したこと以外は、実施例４Ａと同様の構成を有する化合物超電導線を作製した。【０１１１】
（比較例４）
Ｎｂ３Ｓｎ超電導素線の外周に電気絶縁部を形成しないこと以外は、実施例４Ａと同様の構成を有する化合物超電導線を作製した。【０１１２】
（実施例５Ａ）
化合物超電導フィラメントの熱処理前の前駆体であるＮｂフィラメントを、第一マトリックスの熱処理前の前駆体であるＣｕ−１５．７質量％Ｓｎ-０．３質量％Ｔｉからなる第一マトリックス前駆体内に埋設し、複数本束ねられてツイストされた化合物超電導前駆体部を形成するとともに、その化合物超電導前駆体部の外周に、ＴａからなるＳｎ拡散防止部を配置し、その外周に、Ｃｕ−２０体積％Ｎｂからなる強化材部を配置し、さらにその外周に、無酸素銅からなる安定化材部を有する、直径１．３０ｍｍのＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体素線を準備した。超電導前駆体であるＮｂフィラメント径は約３μｍとした。Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体素線を構成する、化合物超電導前駆体部、Ｓｎ拡散防止部、強化材部および安定化材部の体積比率は、それぞれ３６％、４％、４０％、２０％であった。その後、６７０℃×９６時間の化合物超電導相の形成熱処理を、曲げ直径が、化合物超電導体部の最大寸法ｄfb（０．７８ｍｍ）の１００倍以上となるように、直径Ｄｈが７００ｍｍである熱処理用ボビンに巻き付けた状態で実施し、化合物超電導前駆体部を化合物超電導体部に変化させて、Ｎｂ３Ｓｎ超電導素線を作製した。
その後、熱処理時の曲げ方向に対し、逆方向には曲げずに直線状に戻した後、直径Ｄ１が２７０ｍｍである同方向（正方向）曲げプーリーのみを用いて、前記化合物超電導体部に対して、正方向の曲げ歪＋０．１８％を１０回、逆方向の曲げ歪−０．１１％を１１回施した。その後、化合物超電導線であるＮｂ３Ｓｎ超電導素線の外周に、４０μｍのポリビニルホルマール（ＰＶＦ）からなる電気絶縁部を形成して、絶縁被覆化合物超電導線を作製した。前記Ｎｂ３Ｓｎ生成熱処理後、電気絶縁被覆が終了するまでの期間、Ｎｂ３Ｓｎ超電導素線に対して印加した引張歪は０．２％以下であり、化合物超電導体部に対して印加した曲げ歪は±０．５％の範囲であり、温度は、室温から５００℃までの範囲であった。【０１１３】
（実施例５Ｂ）
化合物超電導線であるＮｂ３Ｓｎ超電導素線の外周に、厚さ２５μｍのポリイミドテープを１／３ラップで巻きつけて電気絶縁部（総厚５０μｍ）を形成したこと以外は、実施例５Ａと同様の構成を有する絶縁被覆化合物超電導線を作製した。【０１１４】
（比較例５）
Ｎｂ３Ｓｎ超電導素線の外周に電気絶縁部を形成しないこと以外は、実施例５と同様の構成を有する化合物超電導線を作製した。【０１１５】
（実施例６）
化合物超電導フィラメントの熱処理前の前駆体であるＮｂフィラメントを、第一マトリックスの熱処理前の前駆体であるＣｕ−１５．７質量％Ｓｎ-０．３質量％Ｔｉからなる第一マトリックス前駆体内に埋設し、複数本束ねられてツイストされた化合物超電導前駆体部を形成するとともに、その化合物超電導前駆体部の外周に、ＴａからなるＳｎ拡散防止部を配置し、その外周に、Ｃｕ−２５体積％Ｎｂからなる強化材部を配置し、さらにその外周に、無酸素銅からなる安定化材部を有する、直径１．０２ｍｍのＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体素線を準備した。超電導前駆体であるＮｂフィラメント径は約３μｍとした。Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体素線を構成する、化合物超電導前駆体部、Ｓｎ拡散防止部、強化材部および安定化材部の体積比率は、それぞれ２５％、５％、５０％、２０％であった。その後、６７０℃×９６時間の化合物超電導相の形成熱処理を、曲げ直径が、化合物超電導体部の最大寸法ｄfb（０．５１ｍｍ）の１００倍以上となるように、直径Ｄｈが５００ｍｍである熱処理用ボビンに巻き付けた状態で実施し、化合物超電導前駆体部を化合物超電導体部に変化させて、Ｎｂ３Ｓｎ超電導素線を作製した。その後、熱処理時の曲げ方向に対し、逆方向には曲げずに直線状に戻した後、直径Ｄ１が１２５ｍｍである同方向（正方向）曲げプーリーと、直径Ｄ２が２５０ｍｍである反対方向（逆方向）曲げプーリーを用いて、前記化合物超電導体部に対して、±０．３１％の範囲内の曲げ歪を正方向と逆方向に交互に５回ずつ合計１０回施した。その後、化合物超電導線であるＮｂ３Ｓｎ超電導素線の外周に、４０μｍのポリビニルホルマール（ＰＶＦ）からなる電気絶縁部を形成して、絶縁被覆化合物超電導線を作製した。前記Ｎｂ３Ｓｎ生成熱処理後、電気絶縁被覆が終了するまでの期間、Ｎｂ３Ｓｎ超電導素線に対して印加した引張歪は０．２％以下であり、化合物超電導体部に対して印加した曲げ歪は±０．５％の範囲であり、温度は室温から５００℃までの範囲であった。【０１１６】
（比較例６）
Ｎｂ３Ｓｎ超電導素線の外周に電気絶縁部を形成しないこと以外は、実施例６と同様の構成を有する化合物超電導線を作製した。
実施例１〜６の絶縁被覆化合物超電導線および比較例１〜６の化合物超電導線の構成の諸元を表１に示す。【０１１７】
（評価方法）
以下に各試験および評価の方法について詳述する。【０１１８】
（１）超電導特性（低温特性）の測定方法
（１−１）測定条件Ａ
超電導線に室温で１５０、２００、２５０ＭＰａの各引張応力を、１０−４〜１０−３／sのひずみ速度で印加し除荷した後、４．２Ｋに冷却し、１４．５Ｔの外部磁場が印加された状態で、臨界電流値Ｉｃ（Ａ）を測定した。臨界電流の測定結果を表２に示す。【０１１９】
（１−２）測定条件Ｂ
超電導線を４．２Ｋに冷却し、１４．５Ｔの外部磁場が印加された状態で、１５０、２００、２５０ＭＰａの各引張応力を印加しながら通電して臨界電流値Ｉｃ（Ａ）を測定した。臨界電流の測定結果を表２に示す。【０１２０】
（２）引張り時の強度（０．２％耐力）の測定
ＪＩＳ  Ｈ  ７３０３：２０１３に準拠して、室温（２５℃）と極低温（４．２Ｋ）とで、それぞれ測定し、除荷曲線を用いて０．２％耐力を算出した。測定結果を表２に示す。【０１２１】
（３）巻線性
（３−１）巻出し性
巻出し性は、胴部の直径Φ４００のボビンにトラバース巻きされた超電導線を巻き出す作業において、素線の落ち込み等による局所的な線材曲りの発生の有無で評価した。【０１２２】
（３−２）巻取り性
巻取り性は、胴部の直径Φ４００のボビンに超電導線を整列巻きする作業において、線材の捩じれや曲り等による、巻き乱れの発生の有無で評価した。【０１２３】
【表１】
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【０１２４】
【表２】
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【０１２５】
表２に示す評価結果から、実施例１〜６の絶縁被覆化合物超電導線は、それぞれ比較例１〜６の絶縁被覆なしの化合物超電導線に比べて、臨界電流が、一般的な測定条件、測定条件ＡおよびＢのいずれの測定条件であっても、増加しており、優れた超電導特性を有していることがわかる。また、実施例１〜６の絶縁被覆化合物超電導線は、それぞれ比較例１〜６の絶縁被覆なしの化合物超電導線に比べて、０．２％耐力が同等以上であり、巻出し性および巻取り性の双方とも良好であった。
実施例４Ｂでは、素線表面にＣｒめっきを施したため、Ｎｂ３Ｓｎ生成熱処理時に、素線間の粘着が防止された。その結果、ＰＶＦ被覆の表面品質が、実施例４Ａよりも改善されているのを確認した。実施例５Ａは、実施例５Ｂと、同等の臨界電流特性であった。
【符号の説明】
【０１２６】
１  絶縁被覆化合物超電導線
１０  化合物超電導線
１１  化合物超電導体部
１２  強化材部
１３  安定化材部
１４  Ｓｎ拡散防止層
１５  化合物超電導フィラメント
１６  第一マトリックス
１７  未反応Ｎｂの芯部分
１８  強化フィラメント
１９  第二マトリックス
２０、２０ａ、２０ｂ  第二安定化材
２１、４１  熱処理用ボビン
２２、４３  正方向曲げプーリー
２３、４２  逆方向曲げプーリー
２４、４４  巻取部材（または巻取ボビン）
２９  耐熱めっき部
３０  電気絶縁部
【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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【国際調査報告】
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