以下、図面に基づいてこの発明の実施の� ��態を説明する。なお、図面の寸法比率は、� ��明のものと必ずしも一致していない。図1は 、この発明の酸化物超電導体原料粉末の製造 方法を示す流れ図である。図2は、固体粉末� �生成する乾燥炉の構成を示す模式図である� �図3は、酸化物超電導体原料粉末を生成する� ��温炉その他の装置構成を示す模式図である� ��図1~図3を参照して、酸化物超電導体原料粉� ��の製造方法を説明する。

 図1に示すように、まず工程(S1)において、� �化物超電導体原料粉末を構成する元素を含� �材料を準備する。酸化物超電導体は、たと� �ば、温度110Kで超電導現象を示すビスマス系� ��酸化物や、温度90Kで超電導現象を示すイッ� ��リウム系の酸化物などである。ビスマス系� ��電導体(たとえばBi2223、Bi2212など)の場合、� �料として、ビスマス、鉛、ストロンチウム� �カルシウムおよび銅を含む材料を準備する� �たとえばBi ₂ O ₃ 、PbO、SrCO ₃ 、CaCO ₃ 、CuOの各材料粉末を準備してもよい。たとえ ばBi、Pb、Sr、Ca、Cuの固体金属でもよい。ま� �たとえば、Bi(NO ₃ ) ₃ 、Pb(NO ₃ ) ₂ 、Sr(NO ₃ ) ₂ 、Ca(NO ₃ ) ₂ 、Cu(NO ₃ ) ₂ またはこれらの水和物を準備してもよい。こ れらの材料に含まれる炭素成分は、溶解時に 二酸化炭素として材料から除去することが可 能であるが、炭素成分がより少なければ少な いほどなお好ましい。

 次に工程(S2)において、前工程で準備した 材料の溶液を作成する。溶媒としては、材料 の不動態を形成せず各材料を完全に溶解する ことができ、理論上炭素成分をゼロにできる 、硝酸が好ましい。ただし、溶媒は、硝酸に 限られるものではなく、硫酸、塩酸などの他 の無機酸を用いてもよい。シュウ酸、酢酸な どの有機酸を用いてもよい。さらに、酸だけ でなく、材料を溶解させることが可能な溶媒 であれば、アルカリ溶液を用いてもよい。

 たとえば、(Bi、Pb):Sr:Ca:Cuの比率が2:2:2:3と なる元素比率を持つように、工程(S1)で準備� �た材料を調整して、硝酸水溶液に溶解させ� �溶液中でイオン化させる。このときの溶液� �温度は、特に制限されるものではなく、ビ� �マスなどを十分に溶解させることができる� �度であればよい。さらに、十分な溶解度を� �るために、攪拌翼などで攪拌をしてもよい� �

 このように、各材料を溶液中で完全に溶� ��させることによって、酸化物超電導体原料� ��末を構成する各元素(ビスマス、鉛、ストロ ンチウム、カルシウムおよび銅)は、溶液中� �原子レベルの微細混合が行なわれる。

 次に工程(S3)において、酸化物超電導体原 料粉末を構成する元素を含む材料の溶液から 、溶媒を除去する。たとえば、図2に示すス� �レードライヤー10によって、溶媒を除去し、 固体粉末2を生成することができる。図2に示� ��ように、スプレードライヤー10は、乾燥室11 と、乾燥室11内に溶液を噴霧するノズル12と� �溶液から溶媒が除去されて(すなわち乾燥し� ��)生成した固体粉末2を集め蓄える容器13とに よって、構成される。

 酸化物超電導体原料粉末を構成するビス� ��ス、鉛、ストロンチウム、カルシウムおよ� ��銅の硝酸塩水溶液などの溶液は、流路16を� �ってノズル12に流入する。ノズル12には、た� ��えば二流体ノズルを用いることができ、溶� ��は、噴霧ガスとともに乾燥室11内に噴射さ� �、噴霧17を形成する。噴霧ガスとしては、加 圧した乾燥空気を用いることができ、窒素ガ スを用いてもよい。二流体ノズルを用いると 、溶液を直径100μm以下の微細な液滴として、 乾燥室11内に噴霧することができる。また、� ��理量が二流体ノズルと比較して低いという� ��題は、あるものの、超音波式噴霧器を用い� ��こともでき、この場合は、より微細な液滴� ��得ることができる。

 スプレードライヤー10では、酸化物超電� �体原料粉末を構成する元素が原子レベルで� �細混合されている硝酸塩水溶液を、各構成� �素が分離することなく均一に分散している� �態を維持しつつ、乾燥させる必要がある。� �のため、乾燥処理が行なわれるとき、固体� �末2の温度が安定した複合硝酸塩結晶が得ら� ��る温度域である90℃超110℃未満に維持され� �ように、乾燥室11の温度が制御される。固体 粉末2の温度が90℃以下または110℃以上になる と、構成元素のうち一部の硝酸塩が分解また は融解して、凝集分離が起こる可能性が高く なるためである。

 たとえば、矢印14に示すように熱風が乾� �室11内に給気され、乾燥室11内に噴霧された� ��液(すなわち、噴霧17)に蒸発熱分の熱エネル ギーを奪われた後の温風は、矢印15に示すよ� ��に排気されることによって、乾燥室11内の� �度を保つことができる。

 溶液が硝酸塩水溶液である場合、固体粉� ��2は、酸化物超電導体原料粉末を構成するビ スマス、鉛、ストロンチウム、カルシウムお よび銅の硝酸塩粉末である。溶液中に溶解し た時点で、酸化物超電導体原料粉末を構成す る元素は、原子レベルで微細混合されている 。スプレードライによって溶液から溶媒を除 去することによって、各元素は、凝集分離す ることなく、固体粉末2中で均一に分散して� �る状態が維持される。つまり、原子レベル� �微細混合された硝酸塩粉末を生成すること� �できる。従来の、単純に各元素の固体の硝� �塩を機械的に混合させる方法では、原子レ� �ルの混合は、不可能であった。

 なお、溶液から溶媒を除去する方法は、� ��2に示すスプレードライヤ-10に限られるもの ではない。たとえばフリーズドライ装置を用 いて、溶液をフリーズドライさせて固体粉末 2を生成することができる。溶液から溶媒を� �去して乾燥状態の固体粉末2を生成できる方� ��であって、スプレードライ、フリーズドラ� ��の他の方法があれば、それでもよい。

 次に、工程(S4)において、固体粉末2の熱� �理を行なう。具体的には、固体粉末を高温� �内に飛散させることによって、酸化物超電� �体を構成するビスマス、鉛、ストロンチウ� �、カルシウムおよび銅を酸化させ、酸化物� �末を生成する。たとえば、図3に示す装置を� ��いることができる。図3において、前工程(S3 )で生成された硝酸塩粉末は、粉末定量フィ� �ダ20内に充填されている。粉末定量フィーダ 20は、供給口21を備え、硝酸塩粉末は、供給� �21から一定の間隔ごとに定量ずつ、ホッパ22� ��落下する。

 ホッパ22は、下部のはき出し口において� �移送管23に連結している。移送管23の内部に� ��、矢印24に示すように、キャリアガスとし� �の圧縮空気が供給されている。ホッパ22のは き出し口から移送管23内部へ落下した硝酸塩� ��末は、圧縮空気と混合して移送管23の内部� �移動し、高温炉30に取り付けられたノズル32� ��到達する。

 高温炉30には、たとえば周囲に熱源31を備 える電気炉などを用いることができる。高温 炉30の高さhは、硝酸塩の熱分解を完全に起こ させるために必要な通過時間(たとえば1秒以� ��30秒以下)を確保できる高さとすることがで� ��、たとえば高さhを2mとすることができる。� ��た、高温炉30の内部の少なくとも一部(たと� ��ば炉の高さ方向の300mm)は、たとえば600℃以� ��850℃以下などの、硝酸塩粉末に含まれる全� ��の硝酸塩の分解温度以上に維持することが� ��きる。

 ノズル32は、高温炉30の上部に取り付けら れている。圧縮空気によってノズル32まで搬� ��された硝酸塩粉末は、ノズル32を通って、� �縮空気と混合して高温炉30内に飛散する。こ のとき圧縮空気が乾燥していれば(たとえば� �有する水分濃度が1体積%以下)、高温炉30内の 温度を低下させる影響が小さくなるため好ま しい。高温炉30内に飛散した硝酸塩粉末は、� ��温炉30内が硝酸塩の分解温度以上に維持さ� �ているために、硝酸塩の熱分解反応、およ� �熱分解後の金属酸化物同士の反応を瞬時に� �こす。そして、酸化物超電導体を構成する� �金属元素成分の酸化物が分離凝集せず微細� �均一に分散した粉末である、酸化物粉末を� �成する。

 高温炉30内に飛散するのは固体の硝酸塩� �末であって、既に水分が除去されているの� �、高温炉30内では、水分蒸発により奪われる 熱がない。また、高温炉30内での水蒸気の大� ��発生がないため、硝酸塩粉末が酸化して生� ��した酸化物粉末の炉壁への付着、堆積が起� ��りにくい。

 高温炉30の下部にはホッパ部34が形成され ており、ホッパ部34の下部のはき出し口は、� ��送管35へ連結している。移送管35の内部には 、矢印36に示す希釈・冷却用乾燥空気が供給� ��れている。ホッパ部34のはき出し口から移� �管35の内部へ落下した酸化物粉末は、希釈・ 冷却用乾燥空気によって熱を奪われ冷却され ながら、移送管35の内部を移動し、粉末回収� ��40の内部へ到達する。

 希釈・冷却用乾燥空気は、粉末回収器40� �ら排出管44へ流れ、矢印45に示すように系外� ��排出される。酸化物粉末は、希釈・冷却用� ��燥空気とともに粉末回収器40内を移動し、� �末回収器40の内部に設けられたフィルタ41に� ��って捕捉される。そして酸化物粉末は、粉� ��回収器40の内部を落下し、粉末回収器40の下 部に設置された回収容器42の内部に集め溜め� ��れる。

 このようにして、工程(S5)に示すように、 粉末回収器40の回収容器42内に保持された酸� �物粉末が回収され、酸化物超電導体の前駆� �である酸化物超電導体原料粉末1として、酸� ��物超電導線材などの酸化物超電導体の製造� ��使用される。なお前駆体とは、出発原料と� ��目する生成物との中間の状態にある一連の� ��質を指すが、一般には、1つ前の段階の物質 をいう。

 以上説明したように、酸化物超電導体の� ��駆体である酸化物超電導体原料粉末1の製造 に際し、溶液中で一旦各元素の原子レベルの 微細混合を行ない、その溶液から溶媒を除去 して、原子レベルで混合された固体粉末を生 成する。原子レベルで混合された固体粉末2� �高温炉30内に飛散させることによって、一瞬 で酸化物超電導体を構成する各元素の酸化物 を合成する。そのため、酸化物超電導体を構 成する金属元素成分の分離凝集のない、微細 ・均一な酸化物超電導体原料粉末1を製造す� �ことができる。

 また、固体粉末2を高温炉30内に飛散させ� ��酸化物粉末を生成するので、高温炉30内で� �、水分蒸発により奪われる熱がなく、その� �、処理量を上げても炉内の高温を維持する� �とができる。高温炉30内での水蒸気の大量発 生がないため、炉壁への酸化物粉末の付着、 堆積が起こりにくく、長時間安定条件で運転 することができる。よって、酸化物超電導体 原料粉末1を量産可能である。

 このようにして製造された酸化物超電導� ��原料粉末を、熱伝導率の高い銀や銀合金な� ��の金属からなるシース内に封入して、機械� ��工および熱処理を行なうことによって、酸� ��物超電導線材を製造することができる。酸� ��物超電導線材は、たとえば超電導ケーブル� ��超電導変圧器、超電導限流器、超電導電力� ��蔵装置などの超電導機器に、使用すること� ��できる。