JP2531186B2 - 超電導粉末の回収方法 - Google Patents
超電導粉末の回収方法Info
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- JP2531186B2 JP2531186B2 JP62178111A JP17811187A JP2531186B2 JP 2531186 B2 JP2531186 B2 JP 2531186B2 JP 62178111 A JP62178111 A JP 62178111A JP 17811187 A JP17811187 A JP 17811187A JP 2531186 B2 JP2531186 B2 JP 2531186B2
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- Japan
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- superconducting
- powder
- filter medium
- substance
- particles
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03C1/00—Magnetic separation
- B03C1/02—Magnetic separation acting directly on the substance being separated
- B03C1/021—Separation using Meissner effect, i.e. deflection of superconductive particles in a magnetic field
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、超電導物質を含む焼結体からの超電導粉末
の回収方法に関する。
の回収方法に関する。
［従来の技術］ 超電導材料とは、臨界温度以下で電気抵抗が０となる
材料であり、この電気抵抗が０となる性質の他に、完全
反磁性（マイスナー効果）、ジョセフソン効果を有す
る。
材料であり、この電気抵抗が０となる性質の他に、完全
反磁性（マイスナー効果）、ジョセフソン効果を有す
る。
そして、超電導材料の電気抵抗が０であることを送
電、配電、発電に利用すれば低損失で大電流が得られ
る。エネルギー関連だけでなく、高磁界の発生を必要と
する磁気浮上列車や加速器など用途も広い。
電、配電、発電に利用すれば低損失で大電流が得られ
る。エネルギー関連だけでなく、高磁界の発生を必要と
する磁気浮上列車や加速器など用途も広い。
また、超電導材料の完全反磁性を利用すれば磁気シー
ルドに使える。また、磁気に対して常に反発力を示すこ
とからアクチュエータやベアリングなどメカニカルな応
用も考えられる。
ルドに使える。また、磁気に対して常に反発力を示すこ
とからアクチュエータやベアリングなどメカニカルな応
用も考えられる。
さらに、超電導材料のジョセフソン効果が持つ高速性
・高感度性に着目して、高速コンピュータ素子や微量磁
気を検出する超電導電子干渉計（いわゆるSQUID）など
各種素子への応用が考えられる。
・高感度性に着目して、高速コンピュータ素子や微量磁
気を検出する超電導電子干渉計（いわゆるSQUID）など
各種素子への応用が考えられる。
超電導材料は上記の如く極めて有用な材料であるが、
従来より知られているNb−Ti合金等の超電導材料は、超
電導性を示す臨界温度が極めて低くく、液体ヘリウム
（4K）で冷却する必要があり、実用化が進まなかった。
従来より知られているNb−Ti合金等の超電導材料は、超
電導性を示す臨界温度が極めて低くく、液体ヘリウム
（4K）で冷却する必要があり、実用化が進まなかった。
ところが、近年、液体窒素温度（77K）より高温で超
電導を示す材料として、例えば、Ba−Ｙ−Cu−Ｏ系、あ
るいはBa−La−Cu−Ｏ系等の金属酸化物焼結体が発見さ
れ、超電導材料の実用化が期待されるようになった。
電導を示す材料として、例えば、Ba−Ｙ−Cu−Ｏ系、あ
るいはBa−La−Cu−Ｏ系等の金属酸化物焼結体が発見さ
れ、超電導材料の実用化が期待されるようになった。
［発明が解決しようとする問題点］ しかし、上記の金属酸化物焼結体中には超電導性を示
さない部分が多く含まれるため（通常全体の2/3〜3/4以
上）、上記のごとき超電導材料の性質を十分に利用する
ことができない。
さない部分が多く含まれるため（通常全体の2/3〜3/4以
上）、上記のごとき超電導材料の性質を十分に利用する
ことができない。
すなわち、臨界電流密度が低かったり、完全反磁性と
ならない等のため実用化が妨げられているのである。
ならない等のため実用化が妨げられているのである。
［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上記問題点を解決することを目的とし、次
のような構成を採用した。
のような構成を採用した。
即ち、本発明の要旨とするところは、 超電導物質を含む焼結体を粉砕して粉末とする粉砕工
程と、 該粉砕工程で得られた粉末を、上記超電導物質の臨界
温度以下で、磁化した強磁性材料のフィルターメディア
を有する通路中を通過させることによって超電導物質を
磁気分離する分離工程と、 を備えたことを特徴とする超電導粉末の回収方法にあ
る。
程と、 該粉砕工程で得られた粉末を、上記超電導物質の臨界
温度以下で、磁化した強磁性材料のフィルターメディア
を有する通路中を通過させることによって超電導物質を
磁気分離する分離工程と、 を備えたことを特徴とする超電導粉末の回収方法にあ
る。
ここで、上記超電導電動物質を含む焼結体としては、
Ba−Ｙ−Cu−Ｏ系、Ba−Ｙ−Cu−Ｏ−Ｆ系、あるいはBa
−La−Cu−Ｏ系の金属酸化物焼結体の他に、La−Sr−Cu
−Ｏ系、Ln−Ba−Cu−Ｏ系（ここでLnはLu,Yb,Tm,Er,H
o,Dy,Tb,Gd,Eu,Smの希土類）等の金属酸化物焼結体が知
られており、これらは何れも本発明に使用することがで
きる。
Ba−Ｙ−Cu−Ｏ系、Ba−Ｙ−Cu−Ｏ−Ｆ系、あるいはBa
−La−Cu−Ｏ系の金属酸化物焼結体の他に、La−Sr−Cu
−Ｏ系、Ln−Ba−Cu−Ｏ系（ここでLnはLu,Yb,Tm,Er,H
o,Dy,Tb,Gd,Eu,Smの希土類）等の金属酸化物焼結体が知
られており、これらは何れも本発明に使用することがで
きる。
また、この焼結体の粉砕工程は、通常のボールミル、
ジェットミル等によって行うことができる。
ジェットミル等によって行うことができる。
尚、この粉砕工程で、上記焼結体を余り微細に粉砕す
ると超電導物質の結晶構造が壊れてしまうために粉砕さ
れた粉末の粒度を0.01μｍ以上とするのが好ましく、ま
た逆に粉砕が粗いと超電導物質のみを回収することが難
しいため粉砕された粉末の粒度を100μｍ以下とするの
が好ましい。
ると超電導物質の結晶構造が壊れてしまうために粉砕さ
れた粉末の粒度を0.01μｍ以上とするのが好ましく、ま
た逆に粉砕が粗いと超電導物質のみを回収することが難
しいため粉砕された粉末の粒度を100μｍ以下とするの
が好ましい。
また、上記磁気分離工程で使用する強磁性材料からな
るフィルターメディアは、強磁性の細線を網状に形成し
たものを多数積層したものや、同じく強磁性の細線を流
れと平行に多数配列したもの等を使用できる。
るフィルターメディアは、強磁性の細線を網状に形成し
たものを多数積層したものや、同じく強磁性の細線を流
れと平行に多数配列したもの等を使用できる。
また、この強磁性材料からなるフィルターメディアは
電磁石等により外部から直流磁場を印加することにより
容易に磁化できる。この磁化の方向を通路の流れに対し
て垂直とすると、フィルターメディアに補足される超電
導物質がフィルターメディアの目を詰まらせないのでよ
り好ましい。
電磁石等により外部から直流磁場を印加することにより
容易に磁化できる。この磁化の方向を通路の流れに対し
て垂直とすると、フィルターメディアに補足される超電
導物質がフィルターメディアの目を詰まらせないのでよ
り好ましい。
上記粉末は、上記粉末を液体窒素等の溶媒に分散させ
た状態や、あるいは上記粉末を流動させた状態で上記フ
ィルターメディアを通過させることができる。特に、粉
末を液体窒素に分散させてフィルターメディアを通過さ
せると、上記粉末を超電導物質の臨界温度以下に保ち易
く好ましい。
た状態や、あるいは上記粉末を流動させた状態で上記フ
ィルターメディアを通過させることができる。特に、粉
末を液体窒素に分散させてフィルターメディアを通過さ
せると、上記粉末を超電導物質の臨界温度以下に保ち易
く好ましい。
尚、上記手段によって回収された超電導物質粉末は、
プレス等によって成形して超電導薄膜形成用のスパッタ
リングのターゲットとしたり、銅合金等の延性の高い金
属パイプ中に詰めて引き伸ばすことにより超電導粉末同
志を密着させ超電導の線材としたり、あるいはバインダ
ーによってこの超電導物質粉末を固めて超電導の素材と
したり、さらには成形して再度焼結することによって超
電導の素材とすることができる。
プレス等によって成形して超電導薄膜形成用のスパッタ
リングのターゲットとしたり、銅合金等の延性の高い金
属パイプ中に詰めて引き伸ばすことにより超電導粉末同
志を密着させ超電導の線材としたり、あるいはバインダ
ーによってこの超電導物質粉末を固めて超電導の素材と
したり、さらには成形して再度焼結することによって超
電導の素材とすることができる。
［作用］ 超電導物質を含む焼結体は、上記粉砕工程で粉砕され
ることによって、超電導物質のみあるいは超電導物質が
多い粒子（以下超電導粒子という）と、超電導物質が含
まれないあるいは超電導物質が少ない粒子とからなる粉
末となる。
ることによって、超電導物質のみあるいは超電導物質が
多い粒子（以下超電導粒子という）と、超電導物質が含
まれないあるいは超電導物質が少ない粒子とからなる粉
末となる。
そして、この粉末を、上記分離工程にて、上記超電導
物質の臨界温度以下で、磁化した強磁性材料のフィルタ
ーメディアを有する通路中を通過させることにより、上
記フィルターメディアに超電導粒子のみを捕捉して、超
電導粒子とそうでない粒子とに分離できる。
物質の臨界温度以下で、磁化した強磁性材料のフィルタ
ーメディアを有する通路中を通過させることにより、上
記フィルターメディアに超電導粒子のみを捕捉して、超
電導粒子とそうでない粒子とに分離できる。
上記フィルターメディアにおける超電導粒子の分離に
ついて、第１図のフィルターメディアを構成する強磁性
材料の細線Ｗ及びその近傍の拡大図を用い説明する。
ついて、第１図のフィルターメディアを構成する強磁性
材料の細線Ｗ及びその近傍の拡大図を用い説明する。
磁化された細線Ｗ近傍の粒子に作用する磁気力Fmは２
次元的にみると、次式（１），（２）で表される。
次元的にみると、次式（１），（２）で表される。
Fmr＝−Ｖ×HO2a2（a2/2r5＋cos2θ/r3） …（１） Fmθ＝−Ｖ×HO2a2sin2θ/r3 …（２） ここで、r,θは細線Ｗの中心の円柱座標で、外部磁場
HOの向きをｘ軸にとり、これを基準軸としている。ま
た、ａは細線Ｗの半径、Ｘは粒子の磁化率、Ｖは粒子の
体積、HOは外部磁場を各々表している。
HOの向きをｘ軸にとり、これを基準軸としている。ま
た、ａは細線Ｗの半径、Ｘは粒子の磁化率、Ｖは粒子の
体積、HOは外部磁場を各々表している。
臨界温度以下で強い反磁性（Ｘ≒−１）を示す超電導
粒子のうける磁気力Fmを上記（１），（２）式より求
め、第１図に矢印で示す。第１図から明らかなように超
電導粒子は、細線Ｗの外部磁場に垂直な表面部分に捕捉
される。
粒子のうける磁気力Fmを上記（１），（２）式より求
め、第１図に矢印で示す。第１図から明らかなように超
電導粒子は、細線Ｗの外部磁場に垂直な表面部分に捕捉
される。
すなわち、上記のような超電導粒子は、臨界温度以下
で強い反磁性を示す。そのため、フィルターメディアを
構成する細線Ｗが磁化されていると、この細線Ｗの近傍
で第１図のような力を受け、この細線Ｗに捕捉される。
で強い反磁性を示す。そのため、フィルターメディアを
構成する細線Ｗが磁化されていると、この細線Ｗの近傍
で第１図のような力を受け、この細線Ｗに捕捉される。
一方、超電導物質を含まない粒子は磁化率Ｘ≒０であ
るため、細線Ｗからほとんど影響を受けないのでフィル
ターメディアに捕捉されることなく、フィルターメディ
アを通過する。
るため、細線Ｗからほとんど影響を受けないのでフィル
ターメディアに捕捉されることなく、フィルターメディ
アを通過する。
したがって、上記粉末を、臨界温度より低い状態で、
磁化されたフィルターメディアの設けられた通路を通過
させることによって超電導粒子のみフィルターメディア
に捕捉することができる。
磁化されたフィルターメディアの設けられた通路を通過
させることによって超電導粒子のみフィルターメディア
に捕捉することができる。
尚、この捕捉された超電導粒子の合フィルターメディ
アからの回収は、上記細線を磁化するために印加されて
いる磁場を取り除いたり、フィルターメディアを臨界温
度より高温として超電導粒子の超電導性を失わせること
により容易に行える。
アからの回収は、上記細線を磁化するために印加されて
いる磁場を取り除いたり、フィルターメディアを臨界温
度より高温として超電導粒子の超電導性を失わせること
により容易に行える。
［実施例］ 本発明の効果を確認するために、以下の実験を行っ
た。
た。
先ず、超電導物質を含む焼結体試料を以下のように
製造した。
製造した。
Y2O3粉末（純度99.99％、平均粒径1.5μｍ、日本イッ
トリア製）、BaCO3粉末（純度99.9％、平均粒径１μ
ｍ、フルウチ化学製）およびCuO粉末（純度99.9％、平
均粒径１μｍ、フルウチ化学製）を、 Y2O3:BaO:CuO＝1.129:3.947:2.386（ｇ） の割合で秤量し、乳鉢にて混合、撹拌した。最終的な平
均粒径は1.5μｍであった。
トリア製）、BaCO3粉末（純度99.9％、平均粒径１μ
ｍ、フルウチ化学製）およびCuO粉末（純度99.9％、平
均粒径１μｍ、フルウチ化学製）を、 Y2O3:BaO:CuO＝1.129:3.947:2.386（ｇ） の割合で秤量し、乳鉢にて混合、撹拌した。最終的な平
均粒径は1.5μｍであった。
その後、上記混合物をアルミナ製の坩堝（内径2.0m
m、深さ3.3mm）中にて、400℃まで１時間で昇温した
後、さらに950℃まで600℃/hrで昇温し、２時間保持
後、200℃まで冷却する仮焼処理を大気中で行った。
m、深さ3.3mm）中にて、400℃まで１時間で昇温した
後、さらに950℃まで600℃/hrで昇温し、２時間保持
後、200℃まで冷却する仮焼処理を大気中で行った。
そして、得られた仮焼物を再度乳鉢にて粉砕し、バイ
ンダーであるポリビニルブチラール樹脂（PVB、重合度7
00、和光純薬製）を仮焼粉末1gに対して1.1mlの割合で
添加した。その後、この仮焼粉末を、室温で成形圧力1t
/cm2のプレスにより、厚さ7mm×幅9mm×長さ50mmの直方
体状に成形した。
ンダーであるポリビニルブチラール樹脂（PVB、重合度7
00、和光純薬製）を仮焼粉末1gに対して1.1mlの割合で
添加した。その後、この仮焼粉末を、室温で成形圧力1t
/cm2のプレスにより、厚さ7mm×幅9mm×長さ50mmの直方
体状に成形した。
次に、上記直方体状成形体を大気中、950℃で６時間
の焼成を行った。尚、昇温速度は100℃/hr、冷却は950
℃から250℃まで８時間の炉中冷却とした。
の焼成を行った。尚、昇温速度は100℃/hr、冷却は950
℃から250℃まで８時間の炉中冷却とした。
得られた焼結体試料の色は黒色であった。
この焼結体試料の臨界温度は92Kであり100Oe（エルス
テッド）の磁界で、かつ80Kでの磁化は４πｌ＝18G（ガ
ウス）であった。また、この焼結体中に含まれる超電導
物質の含有率は、完全に超電導であれば４πｌ＝−100G
であることから、18/100＝18％と算出された。
テッド）の磁界で、かつ80Kでの磁化は４πｌ＝18G（ガ
ウス）であった。また、この焼結体中に含まれる超電導
物質の含有率は、完全に超電導であれば４πｌ＝−100G
であることから、18/100＝18％と算出された。
ついで、上記焼結体試料に本発明の超電導粉末の回
収方法を適用した。
収方法を適用した。
先ず、ボールミルで上記焼結体粉末を粉砕して、平均
粒径が１μｍの試料粉末と平均粒径が５μｍの試料粉末
とを得た。
粒径が１μｍの試料粉末と平均粒径が５μｍの試料粉末
とを得た。
次いで、この試料粉末を液温80Kの液体窒素５に対
し0.5g懸濁させ、第２図に示す磁気分離装置を通過させ
て超電導粉末を回収した。
し0.5g懸濁させ、第２図に示す磁気分離装置を通過させ
て超電導粉末を回収した。
この磁気分離装置は、内径50mmφの通路10と、該通路
10中に設けられた強磁性材料からなるフィルターメディ
ア20と、該フィルターメディア20を磁化する１対の電磁
石30,40とからなる。このフィルターメディア20は、線
径1mmφのSUS430製の強磁性材料の細線からなるステン
レス金網を70枚積層したものである。
10中に設けられた強磁性材料からなるフィルターメディ
ア20と、該フィルターメディア20を磁化する１対の電磁
石30,40とからなる。このフィルターメディア20は、線
径1mmφのSUS430製の強磁性材料の細線からなるステン
レス金網を70枚積層したものである。
また、電磁石30,40は、各々磁芯30h,40hと、磁芯30h,
40hに巻かれたコイル30c,40cとを備え、図示されない電
源がコイル30c,40cの図示されない端子に接続されるこ
とにより、磁芯30cと磁芯40cとの間に直流磁界が発生す
るように構成されている。
40hに巻かれたコイル30c,40cとを備え、図示されない電
源がコイル30c,40cの図示されない端子に接続されるこ
とにより、磁芯30cと磁芯40cとの間に直流磁界が発生す
るように構成されている。
そして、この電磁石30,40によって第１表に示す直流
磁界を発生させ、通路10の一端から上記試料粉末を懸濁
させた液体窒素（液温80K）を５/5minの割合で通過さ
せることにより。上記フィルターメディア20を構成する
磁化された細線に、液体窒素中の超電導粒子を捕捉し
た。
磁界を発生させ、通路10の一端から上記試料粉末を懸濁
させた液体窒素（液温80K）を５/5minの割合で通過さ
せることにより。上記フィルターメディア20を構成する
磁化された細線に、液体窒素中の超電導粒子を捕捉し
た。
次いで、電磁石30,40への通電を停止して、洗浄用溶
媒を上記通路10中流通させ、上記フィルターメディア20
の細線に捕捉された超電導粒子を回収した。
媒を上記通路10中流通させ、上記フィルターメディア20
の細線に捕捉された超電導粒子を回収した。
第１表に、使用試料粉末の平均粒径、使用した外部磁
界、回収した超電導粉末の捕捉量、100Oe（エルステッ
ド）の磁界でかつ80Kにおける磁化量、該磁化量から算
出した超電導物質の含有率、および試料粉末中の超電導
物質の捕捉率を第１表に記す。尚、試料粉末中の超電導
物質の捕捉率は、次式によって算出した。
界、回収した超電導粉末の捕捉量、100Oe（エルステッ
ド）の磁界でかつ80Kにおける磁化量、該磁化量から算
出した超電導物質の含有率、および試料粉末中の超電導
物質の捕捉率を第１表に記す。尚、試料粉末中の超電導
物質の捕捉率は、次式によって算出した。
超電導物質の捕捉率＝ （超電導粉末の捕捉量×その超電導物質の分有率）／
（試料粉末量（0.5g）×その超電導物質の含有率） 第１表から、以下のことが分かった。
（試料粉末量（0.5g）×その超電導物質の含有率） 第１表から、以下のことが分かった。
どちらの場合でも超電導物質の含有率が増加するこ
とが確認された。
とが確認された。
粉末の平均粒径が小さい方が超電導物質の含有率が
より増加する。
より増加する。
超電導物質の捕捉率は、超電導物質の含有率とは逆
に粉末の平均粒径が大きいほど増加する。
に粉末の平均粒径が大きいほど増加する。
したがって、粉末の平均粒径等を適当に選ぶことによ
って、用途に応じた超電導粉末を得ることができる。
って、用途に応じた超電導粉末を得ることができる。
［発明の効果］ 本発明は、上述の如き構成を採用することによって、
容易に超電導物質の含有率の高い超電導粉末を得ること
ができる。
容易に超電導物質の含有率の高い超電導粉末を得ること
ができる。
このように超電導物質の含有率の高い超電導粉末を使
用することによって、超電導金属酸化物焼結体の実用化
がより容易になる。
用することによって、超電導金属酸化物焼結体の実用化
がより容易になる。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の分離工程の説明図、第２図は本発明の
一実施例に使用する磁気分離装置の説明図である。 Ｗ……磁性細線 10……通路 20……フィルターメディア 30,40……電磁石
一実施例に使用する磁気分離装置の説明図である。 Ｗ……磁性細線 10……通路 20……フィルターメディア 30,40……電磁石
Claims (1)
- 【請求項１】超電導物質を含む焼結体を粉砕して粉末と
する粉砕工程と、 該粉砕工程で得られた粉末を、上記超電導物質の臨界温
度以下で、磁化した強磁性材料のフィルターメディアを
有する通路中を通過させることによって超電導物質を磁
気分離する分離工程と、 を備えたことを特徴とする超電導粉末の回収方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62178111A JP2531186B2 (ja) | 1987-07-16 | 1987-07-16 | 超電導粉末の回収方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62178111A JP2531186B2 (ja) | 1987-07-16 | 1987-07-16 | 超電導粉末の回収方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6422360A JPS6422360A (en) | 1989-01-25 |
| JP2531186B2 true JP2531186B2 (ja) | 1996-09-04 |
Family
ID=16042847
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62178111A Expired - Lifetime JP2531186B2 (ja) | 1987-07-16 | 1987-07-16 | 超電導粉末の回収方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2531186B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8801665B2 (en) | 2008-04-10 | 2014-08-12 | Henry Ford Health System | Apparatus and method for controlled depth of injection into myocardial tissue |
-
1987
- 1987-07-16 JP JP62178111A patent/JP2531186B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6422360A (en) | 1989-01-25 |
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