(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力容器と、前記圧力容器内に設けられかつ内部に溶融された金属を収容する含浸槽と、前記含浸槽の底部に設けられかつ外部と含浸槽内とを連通する入口シール部と、前記圧力容器の上部に設けられかつ圧力容器内と外部とを互いに連通する出口シール部と、これらのシール部間に設けられかつ前記含浸槽の内側と外側とを互いに連通する絞り部と、前記圧力容器内に加圧された気体を供給する加圧気体供給手段と、を備え、線状材を前記入口シール部１４を通して前記含浸槽内に供給して前記溶融された金属を含浸させ、前記絞り部及び出口シール部を通して前記金属が含浸された線状材を取り出すことにより、線状複合材料を形成可能な溶融含浸装置を複数備えており、
下側に位置する溶融含浸装置の出口シール部を通して取り出された線状複合材料を、この溶融含浸装置の上側に位置する溶融含浸装置の入口シール部を通して含浸槽内に供給可能に、前記溶融含浸装置を鉛直方向に沿って互いに直列に配したことを特徴とする多段溶融含浸装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、線状及びワイヤー状の補強繊維と金属マトリックスとからなる線状複合材料を製造する多段溶融含浸装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
線状あるいはワイヤー状の複合材料（これらを併せて以下「線状複合材料」と云う）は、繊維状材、線状材、繊維状材束、あるいは線状材束（これらを併せて以下「線状材」と云う）などの芯材の機能を最大限に発揮させることができる形状であるため、つり具、建築材料から航空宇宙分野に至るまで幅広い用途で用いられている。
【０００３】
これら線状複合材料は、芯材として有機繊維や無機繊維などの繊維状束の材料、或いは金属線束などの線材状束の材料と、マトリックスとして樹脂や金属等とを用い、また、必要に応じ難燃性改良材、耐摩耗性改良材、あるいは顔料その他のフィラーを添加して形成される。
【０００４】
前述した線状複合材料は、例えば図５に示す押出機１００によって形成される。図５に例示された押出機１００は、複合材料の一種と云える電線の被覆などに用いられる。なお、図５（Ａ）は側面図、図５（Ｂ）は正面図である。
【０００５】
図５に例示された押出機１００は、装置本体１０１と、ホッパ１０２と、撹拌部１０３と、加熱部１０４と、ダイス１０５と、を備えている。装置本体１０１は、工場などのフロアなどに設置される。ホッパ１０２は装置本体１０１の上方からマトリックス用材料（通常は樹脂）が供給され、このマトリックス用材料を撹拌部１０３に供給する。
【０００６】
撹拌部１０３は、モータ１０６とスクリュー１０７とを備えている。モータ１０６は装置本体１０１に取付られている。スクリュー１０７は装置本体１０１に取付られている。スクリュー１０７はモータ１０６によって回転駆動される。撹拌部１０３は、ホッパ１０２から供給されたマトリックス用材料を、前記モータ１０６がスクリュー１０７を回転駆動することによって撹拌するとともに、ダイス１０５の後述する穴１０８の内周に供給する。
【０００７】
加熱部１０４は、撹拌部１０３によって撹拌されかつ前記ダイス１０５の穴１０８の内周に供給されるマトリックス用材料を加熱して溶融させる。ダイス１０５は、線状材１０９が通ることのできる穴１０８を備えている。ダイス１０５は、穴１０８の内周に撹拌部１０３によって撹拌されかつ加熱部１０４によって溶融されたマトリックス用材料が供給される。
【０００８】
前記押出機１００は、図５（Ｂ）に示すように、ダイス１０５の穴１０８内に線状材１０９を連続的に導入し、前記ホッパ１０２及び撹拌部１０３などを介して供給されるマトリックス用材料を前記穴１０８内で線状材１０９の表面に被覆して、線状複合材料１１０として連続的に取り出す。このとき、ダイス１０５によりマトリックス用材料が必要な量に規制される。
【０００９】
一方、炭素繊維（長繊維）やポリイミド長繊維等を芯材として用いる複合材料の場合には図６に模式的に示すようなディップ方式が知られている。このディップ方式では、溶融されたマトリックス用材料を収容する含浸槽１２１と、この含浸槽１２１内に回動自在に設けられたプーリ１２２と、を用いる。
【００１０】
そして、線状材１０９をプーリ１２２に掛け渡して、線状材１０９を含浸槽１２１内に収容されたマトリックス用材料に連続的に浸漬し、プーリ１２２を用いて方向転換して複合材料１１０として引き上げる方法である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
図５に例示された押出機１００及び図６に例示されたディップ方式を用いると、線状複合材料１１０を比較的太く形成する際には、線状材１０９にマトリックス用材料を確実に含浸させるために、線状材１０９を比較的長時間かけて前記ダイス１０５の穴１０８内を通したり、前記含浸槽１２１内のマトリックス用材料に浸漬させる必要が生じていた。このため、線状材１０９としてマトリックスとの接触により強度低下するものを用いると、前述した溶融されたマトリックス用材料の接触によって、線状材１０９が劣化する恐れがあった。
【００１２】
また、前述したように、比較的太い線状複合材料１１０を製造するためには、線状材１０９を比較的長時間かけて前記ダイス１０５の穴１０８内を通したり、前記含浸槽１２１内に浸漬させる必要が生じるため、前記線状複合材料１１０を製造する際にかかる作業時間が長時間化して、この線状複合材料１１０の生産効率が低下する傾向となっていた。
【００１３】
さらに、前記押出機１００及びディップ方式を用いると、前記線状複合材料１１０を形成する際には、マトリックス用材料として一種類のものしか用いることができずに、例えば、意図的に剛性を高めて曲がりにくくした線状複合材料１１０や剛性を低くして意図的に曲がりやすい線状複合材料１１０を形成することができないなどの多種多様な仕様に適用させることが困難であった。
【００１４】
したがって、本発明の目的は、線状材の劣化を防止でき、生産効率の低下を抑制できるとともに、多種多様な線状複合材料を容易に製造することが可能な多段溶融含浸装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の多段溶融含浸装置は、圧力容器と、前記圧力容器内に設けられかつ内部に溶融された金属を収容する含浸槽と、前記含浸槽の底部に設けられかつ外部と含浸槽内とを連通する入口シール部と、前記圧力容器の上部に設けられかつ圧力容器内と外部とを互いに連通する出口シール部と、これらのシール部間に設けられかつ前記含浸槽の内側と外側とを互いに連通する絞り部と、前記圧力容器内に加圧された気体を供給する加圧気体供給手段と、を備え、線状材を前記入口シール部を通して前記含浸槽内に供給して前記溶融された金属を含浸させ、前記絞り部及び出口シール部を通して金属が含浸された線状材を取り出すことにより、線状複合材料を形成可能な溶融含浸装置を複数備えており、下側に位置する溶融含浸装置の出口シール部を通して取り出された線状複合材料を、この溶融含浸装置の上側に位置する溶融含浸装置の入口シール部を通して含浸槽内に供給可能に、前記溶融含浸装置を鉛直方向に沿って互いに直列に配したことを特徴としている。
【００１６】
本発明の多段溶融含浸装置によれば、含浸槽内に収容された溶融された金属に、線状材を底部から上部に向かって前記含浸槽内を通して、含浸させることによって、線状複合材料を形成する溶融含浸装置を複数備えており、これらの溶融含浸装置を鉛直方向に沿って互いに直列に配している。
【００１７】
このため、線状複合材料を形成する際に、下方に位置する溶融含浸装置に線状材を通した後、上方に位置する溶融含浸装置に前記線状材を通す。なお、上方に位置する溶融含浸装置に線状材を通す際に、この溶融含浸装置の線状材供給手段から新たな線状材を、下方に位置する溶融含浸装置の含浸槽内を通った線状材の外周に供給してもしなくても良い。
【００１８】
このように、複数の溶融含浸装置を用いて、線状複合材料を徐々に太く形成していく。また、下方に位置する溶融含浸装置の含浸槽内を通って形成された線状複合材料の外周に、上方に位置する溶融含浸装置を用いて溶融された金属などを被覆するように形成する。このため、互いに同軸的に配されかつ径方向に沿って互いに積層された複数の層を有する線状複合材を形成することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施形態にかかる多段溶融含浸装置１を図１ないし図４を参照して説明する。
多段溶融含浸装置１は、図１に示すように、複数の溶融含浸装置２を備えている。これらの溶融含浸装置２は、鉛直方向に沿って互い直列に配されている。なお、図示例では、溶融含浸装置２を３つ備えたものを示している。以下、図１中に示された３つの溶融含浸装置２を、下から第１の溶融含浸装置２ａ、第２の溶融含浸装置２ｂ及び第３の溶融含浸装置２ｃと呼ぶ。
【００２０】
前記多段溶融含浸装置１は、前記第１の溶融含浸装置２ａの下方から、線状材４ａをこの第１の溶融含浸装置２ａの後述する含浸槽５内に収容された溶融された金属６ａに浸漬して線状複合材料３ａを形成し、さらにこの線状複合材料３ａに線状材４ｂを加えて第２の溶融含浸装置２ｂの下方からこの第２の溶融含浸装置２ｂの含浸槽５内に収容された溶融された金属６ｂに浸漬して線状複合材料３ｂを形成するとともに、さらにこの線状複合材料３ｂに線状材４ｃを加えて第３の溶融含浸装置２ｃの下方からこの第３の溶融含浸装置２ｃの含浸槽５内に収容された溶融された金属６ｃに浸漬して線状複合材料３ｃを形成する装置である。
【００２１】
多段溶融含浸装置１は、前記溶融含浸装置２ａ，２ｂ，２ｃを、下側に位置する溶融含浸装置２ａ，２ｂの後述する出口シール部１５を通して取り出された線状複合材料３ａ，３ｂをこれらの溶融含浸装置２ａ，２ｂの上側に位置する溶融含浸装置２ｂ，２ｃの後述する入口シール部１４を通して含浸槽５内に供給可能に、鉛直方向に沿って互いに直列に配している。
【００２２】
即ち、多段溶融含浸装置１は、第１の溶融含浸装置２ａの出口シール部１５を通して取り出された線状複合材料３ａを第２の溶融含浸装置２ｂの入口シール部１４を通して前記第２の溶融含浸装置２ｂの含浸槽５内に供給可能に前記第１の溶融含浸装置２ａと第２の溶融含浸装置２ｂとを配している。
【００２３】
さらに、多段溶融含浸装置１は、第２の溶融含浸装置２ｂの第２出口シール部１５を通して取り出された線状複合材料３ｂを第３の溶融含浸装置２ｃの入口シール部１４を通して前記第３の溶融含浸装置２ｃの含浸槽５内に供給可能に前記第２の溶融含浸装置２ｂと第３の溶融含浸装置２ｃとを配している。
【００２４】
前記溶融含浸装置２ａ，２ｂ，２ｃは、互いにほぼ同等の構成となっているため、以下、第１の溶融含浸装置２ａを代表してその構成を説明する。
第１の溶融含浸装置２ａは、図２に示すように、圧力容器７と、含浸槽５と、加熱手段としての電気炉８と、加圧気体供給手段９と、線状材供給手段１０とを備えている。
【００２５】
圧力容器７は、内部に空間を有している。含浸槽５は、前記圧力容器７の内部に設けられている。含浸槽５は、内部に空間を有している。含浸槽５は、内部に溶融されたマトリックス用材料としての金属６ａ（６ｂ，６ｃ）を収容する。
【００２６】
前記マトリックス用材料としての金属６ａ，６ｂ，６ｃとしては、加熱時に溶融し、冷却により固化するものであれば、適宜選択して用いることができる。例えば、銅、アルミニウム、鉄、錫、銀及びマグネシウムなどの金属、あるいは、これらの金属の二つ以上の金属を含んだ合金などであり、これらは溶融に必要な温度に加熱される。なお、含浸槽５には必要に応じて溶融された金属６ａ，６ｂ，６ｃを攪拌或いは循環などの手段を付属させることによりその組成を均一に保つようにしても良い。
【００２７】
電気炉８は、前記含浸槽５内に収容された金属６ａ（６ｂ，６ｃ）を加熱し、これらの金属６ａ（６ｂ，６ｃ）を常に融点以上の温度に保つ。加圧気体供給手段９は、ガス配管１１と、加圧バルブ１２などを備えている。ガス配管１１は、図示しない加圧気体供給源と接続しているとともに、前記圧力容器７内に開口している。
【００２８】
ガス配管１１は、前記加圧気体供給源から供給される気体を圧力容器７内に供給する。加圧バルブ１２は、ガス配管１１を通して圧力容器７内に気体を供給したり、この気体の供給を停止したりすることが切替可能となっている。
【００２９】
加圧気体供給源は、加圧した気体を圧力容器７内に連続的して供給可能となっている。この加圧気体供給源として、例えば容量の大きいボンベ、あるいは圧縮ポンプなどが用いられる。また、加圧気体供給源が供給する加圧された気体として、例えば、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス、空気などを用いる。
【００３０】
なお、マトリックス用材料としての金属６ａ，６ｂ，６ｃは、含浸槽５内では溶融しているため、空気中の酸素などと反応し不都合が生じるおそれがある場合には、前記加圧気体供給源が供給する加圧された気体として、アルゴンガスなどの希ガス、或いは窒素など、溶融した金属６ａ，６ｂ，６ｃはと反応しないいわゆる不活性ガスを用いるのが望ましい。
【００３１】
線状材供給手段１０は、前記圧力容器７の底部に回動自在に設けられたプーリ１３などを備えている。プーリ１３には、それぞれ複数の繊維１９ａ，１９ｂ，１９ｃ（図３などに示す）を束ねて構成された線状材４ａ，４ｂ，４ｃが掛け渡される。プーリ１３は、線状材４ａ，４ｂ，４ｃの向きを変えて、入口シール部１４に導く。
【００３２】
線状材供給手段１０は、プーリ１３によって線状材４ａ，４ｂ，４ｃを案内して、入口シール部１４を通して前記含浸槽５内に連続的に供給可能となっている。また、前記第２及び第３の溶融含浸装置２ｂ，２ｃにおいては、前記線状供給手段１０は、前記線状複合材料３ａ，３ｂの外周に線状材４ｂ，４ｃを供給可能となっている。
【００３３】
なお、前述した線状材４ａ，４ｂ，４ｃは、線状複合材料３ａ，３ｂ，３ｃの芯材（補強材）をなし、これらの線状材４ａ，４ｂ，４ｃを構成する繊維１９ａ，１９ｂ，１９ｃとしては、黒鉛繊維、炭素繊維、炭化ケイ素繊維、シリカ繊維、ボロン繊維及びアルミナ繊維などの無機繊維（セラミックス繊維）、ポリイミド、ナイロン、ポリエステルなどの合成繊維、その他、必要に応じレーヨン、綿糸などの化学繊維や天然繊維、或いは、ステンレス、銅、スチールなどの金属繊維を用いることができる。
【００３４】
なお、線状材４ａ，４ｂ，４ｃを構成する繊維１９ａ，１９ｂ，１９ｃは、前記金属６ａ，６ｂ，６ｃの溶融温度において、分解、溶融、劣化などの変化を生じないような材質を選択する必要がある。
【００３５】
さらに、前記線状材４ａ，４ｂ，４ｃを構成する繊維１９ａ，１９ｂ，１９ｃは、引張強度、曲げ強度、屈曲特性、耐摩耗性など機械的な改善効果をもたらす材料のみならずを指すものではなく、電気的特性、電磁的特性、熱的特性（熱伝導性等）などさまざまな特性を改良するものをその用途に併せて選択するのが望ましい。
【００３６】
また、溶融含浸装置２ａは、含浸槽５の底部に設けられた入口シール部１４と、前記圧力容器７の上部に設けられた出口シール部１５と、前記シール部１４，１５間に設けられた絞り部１６と、を備えている。
【００３７】
入口シール部１４は、圧力容器７を貫通して形成されているとともに、この圧力容器７を通して外部と含浸槽５の内部とを互いに連通したオリフィス状に形成されている。
【００３８】
入口シール部１４は、その内径が、前記第１の溶融含浸装置２ａにおいては線状供給手段１０から供給される線状材４ａの外径とほぼ同じか若干太く形成されている。また、入口シール部１４は、その内径が、前記第２及び第３の溶融含浸装置２ｂ，２ｃにおいては、前記線状複合材料３ａ，３ｂの外周に線状材４ｂ，４ｃを合わせた外径とほぼ等しいか若干太く形成されている。
【００３９】
出口シール部１５は、圧力容器７を貫通して、この圧力容器７の外部と内部とを互いに連通するオリフィス状に形成されている。出口シール部１５は、絞り部１６を通って形成された線状複合材料３ａ，３ｂ，３ｃが内側を通る。出口シール部１５は、その内径が、前記線状複合材料３ａ，３ｂ，３ｃの外径とほぼ等しいか若干太く形成されている。
【００４０】
前記絞り部１６は、前記含浸槽５の上部に設けられかつこの含浸槽５の内部と外部とを互いに連通している。絞り部１６は、含浸槽５内に収容される溶融された金属６ａ，６ｂ，６ｃの液面の高さとほぼ等しい位置に配されている。絞り部１６としては、比較的長い構造のダイスが用いられる。
【００４１】
絞り部１６は、その内側に前記入口シール部１４を通して線状材４ａ，４ｂ，４ｃ及び線状複合材料３ａ，３ｂが通される。前記含浸槽５の金属６ａ，６ｂ，６ｃが含浸して形成される線状複合材料３ａ，３ｂ，３ｃの太さはこの絞り部１６により規制されると同時に、含浸槽５が加圧気体供給手段９によって加圧された圧力容器７内に設けられていることと相俟って、内部にボイドが発生することが防止される。
【００４２】
また、前記入口シール部１４と絞り部１６と出口シール部１５とは、互いに同一線上に位置している。すなわちこのような位置に絞り部１６などが設けられていることによって、製品の線状複合材料３ｃにおける芯材としての線状材４ａ，４ｂ，４ｃを構成する繊維１９ａ，１９ｂ，１９ｃの偏りが生じず、かつ、線状材４ａ，４ｂ，４ｃが繊維材束などの繊細なものであってもこれを傷めることなく理想的な性能の線状複合材料３ｃを形成することができる。
【００４３】
前記入口シール部１４及び出口シール部１５としては、いわゆるオリフィスシール、また、いわゆるラビリンスシールなど一般に用いられるシール方法を応用することができるが、本発明の趣旨から、線状材４ａ，４ｂ，４ｃを曲げるようなシール方法は望ましくなく、通常、オリフィスシールを用いる。
【００４４】
また、入口シール部１４は含浸槽５の底部に設けられているが、実際の運転時には入口シール部１４からは線状材４ａ，４ｂ，４ｃ及び線状複合材料３ａ，３ｂが適当な速度で連続的に供給されるので、上記のようにオリフィス形状であっても含浸槽５内に収容された金属６ａ，６ｂ，６ｃの入口シール部１４からの漏出を防止できる。
【００４５】
一方、出口シール部１５は細径のオリフィスシールとなっているのでこの部分からの含浸槽５及び圧力容器７の内部の気体の漏出は少なく、かつ、加圧気体供給手段９から供給される気体の量が充分多いため内部の圧力は一定に保持される。
【００４６】
前述した構成の多段溶融含浸装置１を用いて、線状複合材料３ｃを形成する際には、まず、線状材４ａを第１の溶融含浸装置２ａの線状材供給手段１０のプーリ１３により上方に向きを変え、入口シール部１４から第１の溶融含浸装置２ａの含浸槽５内の溶融された金属６ａに連続的に導入し、絞り部１６で適正なマトリックス含有量と所望の太さとなるよう制御した後、出口シール部１５より第１の溶融含浸装置２ａの外部へと連続的に取り出す。
【００４７】
そして、図３及び図４に示す第１の層としての線状複合材料３ａが形成される。この線状複合材料３ａは、前記線状材４ａを構成する繊維１９ａと前記金属６ａが固化して形成されたマトリックス１７ａとを備えている。
【００４８】
第１の溶融含浸装置２ａの出口シール部５より外部へと連続的に取り出された線状複合材料３ａを、第２の溶融含浸装置２ｂの入口シール部１４から含浸槽５内の溶融された金属６ｂに連続的に導入する。絞り部１６で適正なマトリックス含有量と所望の太さとなるよう制御した後、出口シール部５より第２の溶融含浸装置２ｂの外部へと連続的に取り出す。このとき、第２の溶融含浸装置２ｂの線状材供給手段１０から線状材４ｂを前記線状複合材料３ａの外周に供給してもしなくても良い。
【００４９】
そして、図３及び図４に示す前記線状複合材料３ａの外周に第２の層１８ｂが形成された線状複合材料３ｂが形成される。第２の層１８ｂは前記第１の層としての線状複合材料３ａと同軸的に配されている。
【００５０】
図３に示された第２の層１８ｂは、線状材供給手段１０から線状材４ｂが供給された場合を示している。図３に示された第２の層１８ｂは、前記線状材４ｂを構成する繊維１９ｂと前記金属６ｂが固化して形成されたマトリックス１７ｂとを備えている。
【００５１】
図４に示された第２の層１８ｂは、線状材供給手段１０から線状材４ｂが供給されなかった場合を示している。図４に示された第２の層１８ｂは、前記金属６ｂが固化して形成されたマトリックス１７ｂを備えている。
【００５２】
第２の溶融含浸装置２ｂの出口シール部１５より外部へと連続的に取り出された線状複合材料３ｂを、第３の溶融含浸装置２ｃの入口シール部１４から含浸槽５内の溶融された金属６ｃに連続的に導入する。絞り部１６で適正なマトリックス含有量と所望の太さとなるよう制御した後、出口シール部５より第３の溶融含浸装置２ｃの外部へと連続的に取り出して、線状複合材料３ｃが得られる。このとき、第３の溶融含浸装置２ｃの線状材供給手段１０から線状材４ｃを前記線状複合材料３ｂの外周に供給してもしなくても良い。
【００５３】
そして、図３及び図４に示す前記線状複合材料３ｂの外周に第３の層１８ｃが形成された線状複合材料３ｃが形成される。第３の層１８ｃは前記第１の層としての線状複合材料３ａ及び第２の層１８ｂと同軸的に配されている。
【００５４】
図３に示された第３の層１８ｃは、線状材供給手段１０から線状材４ｃが供給された場合を示している。図３に示された第３の層１８ｃは、前記線状材４ｃを構成する繊維１９ｃと前記金属６ｃが固化して形成されたマトリックス１７ｃとを備えている。
【００５５】
図４に示された第３の層１８ｃは、線状材供給手段１０から線状材４ｃが供給されなかった場合を示している。図４に示された第３の層１８ｃは、前記金属６ｃが固化して形成されたマトリックス１７ｃを備えている。
【００５６】
図３及び図４に示すように、前述した多段溶融含浸装置１によって得られた線状複合材料３ｃは、互いに同軸的に配された第１の層としての線状複合材料３ａと第２の層１８ｂと第３の層１８ｃとを備えている。そして、これらの第１の層としての線状複合材料３ａ、第２の層１８ｂ及び第３の層１８ｃは、線状複合材料３ｃの内側から順に配されており、線状複合材料３ｃの径方向に沿って互いに積層されている。
【００５７】
本実施形態の多段溶融含浸装置１によれば、含浸槽５内に収容された溶融された金属６ａ，６ｂ，６ｃに、線状材４ａ，４ｂ，４ｃを底部から上部に向かって通して含浸させることによって、線状複合材料３ａ，３ｂ，３ｃを形成する溶融含浸装置２ａ，２ｂ，２ｃを複数備え、鉛直方向に沿って互いに直列に配している。
【００５８】
線状複合材料３ｃを形成する際に、下方に位置する溶融含浸装置２ａ，２ｂから上方に位置する溶融含浸装置２ｂ，２ｃに、順に線状材４ａ，４ｂ，４ｃなどを通して形成する。
【００５９】
このように、複数の溶融含浸装置２ａ，２ｂ，２ｃを用いて、線状複合材料３ａ，３ｂ，３ｃを徐々に太く形成していく。このため、比較的太い線状複合材料３ｃを形成する際にも、前記線状材４ａ，４ｂ，４ｃを含浸槽５内の金属６ａ，６ｂ，６ｃに浸漬させる時間を抑制できる。
【００６０】
したがって、線状材４ａ，４ｂ，４ｃを構成する繊維１９ａ，１９ｂ，１９ｃの金属６ａ，６ｂ，６ｃの熱による劣化を抑制できるとともに、線状複合材料３ｃを生産する際にかかる作業時間を抑制でき、線状複合材料３ｃの生産効率の低下を抑制することができる。また、線状材４ａ，４ｂ，４ｃの劣化及び生産効率の低下を抑制できるので、容易に比較的太い線状複合材料３ｃを形成することが可能となる。
【００６１】
また、下方に位置する溶融含浸装置２ａ，２ｂを通って形成された線状複合材料３ａ，３ｂの外周に、上方に位置する溶融含浸装置２ｂ，２ｃを用いて溶融された金属６ｂ，６ｃなどを被覆するように形成する。このとき、新たな線状材４ｂ，４ｃを供給してもしなくても良い。このため、互いに同軸的に配され、かつ径方向に沿って積層された複数の層３ａ，１８ｂ，１８ｃを有する線状複合材料３ｃを形成することができる。
【００６２】
したがって、線状材供給手段１０が溶融含浸装置２ａ，２ｂ，２ｃ毎に互いに異なる材質の線状材４ａ，４ｂ，４ｃを供給したり、前記含浸槽５内に収容する金属６ａ，６ｂ，６ｃを溶融含浸装置２ａ，２ｂ，２ｃ毎に異ならせることによって、多種多様な仕様の線状複合材料３ｃを製造することができる。
【００６３】
例えば、線状複合材料３ｃの最外層の第３の層１８ｃを形成する溶融含浸装置２ｃが比較的剛性が高くなる材質の金属６ｃ及び線状材４ｃを用いることによって、比較的曲がり難い線状複合材料３ｃを形成することができる。また、前記第３の層１８ｃを形成する溶融含浸装置２ｃが比較的剛性が低くなる材質の金属６ｃ及び線状材４ｃを用いることによって、比較的曲がり易く弾性の高い線状複合材料３ｃを形成することができる。
【００６４】
さらに、前記第３の層１８ｃを形成する溶融含浸装置２ｃが、金属６ｃとして例えば比較的不動態を形成しやすいアルミニウムなどを用いることによって、腐食しにくい線状複合材料３ｃを製造することができる。
【００６５】
前記第３の層１８ｃを形成する溶融含浸装置２ｃの線状材供給手段１０から線状材４ｃを供給しないことによって、線状材４ｃが外部に露出しない線状複合材料３ｃを製造できるとともに、前記第３の層１８ｃを形成する溶融含浸装置２ｃの線状材供給手段１０から線状材４ｃを供給することによって、最外層としての前記第３の層１８ｃにも線状材４ｃを含んだ線状複合材料３ｃを形成することができる。
【００６６】
このように、複数の溶融含浸装置２ａ，２ｂ，２ｃを用いて、互いに同軸的に配されかつ径方向に沿って積層された複数の層３ａ，１８ｂ，１８ｃを有する線状複合材料３ｃを製造することによって、多種多様な仕様の線状複合材料３ｃを容易に製造することができる。
【００６７】
また、それぞれの溶融含浸装置２ａ，２ｂ，２ｃは、入口シール部１４と出口シール部１５との間に絞り部１６を設けている。この絞り部１６は含浸槽５の天井より低い位置に設けられている。形成される線状複合材料３ａ，３ｂ，３ｃの太さはこの絞り部１６により規制されると同時に、圧力容器７内が加圧気体供給手段９によって加圧されることと相俟って、線状複合材料３ａ，３ｂ，３ｃの内部にボイドが発生することを防止する。
【００６８】
さらに、同時に、線状材４ａ，４ｂ，４ｃと金属６ａ，６ｂ，６ｃとの接触を促進して含浸を完全なものとし、かつ、そのときの生産速度（含浸槽５に供給される線状材４ａ，４ｂ，４ｃの速度）を早くすることが可能であり、生産性が向上する。
【００６９】
また、前記入口シール部１４と絞り部１６と出口シール部１５とは、互いに同一線上に配されている。このため、形成される線状複合材料３ａ，３ｂ，３ｃにおける線状材４ａ，４ｂ，４ｃを構成する繊維１９ａ，１９ｂ，１９ｃの偏りを防止し、かつ、線状材４ａ，４ｂ，４ｃが繊維材束などの繊細なものであってもこれを傷めることなく理想的な性能の線状複合材料３ａ，３ｂ，３ｃを形成することができる。
【００７０】
したがって、本実施形態の多段溶融含浸装置１を用いると、金属６ａ，６ｂ，６ｃの含有量が最適で、かつボイドなどの欠陥のない優れた線状複合材料３ｃを得ることができる。
【００７１】
さらに、前述した実施形態では、溶融含浸装置２ａ，２ｂ，２ｃを３つ備えた多段溶融含浸装置１を示しているが、３つにこだわることなく製造する線状複合材料３ｃの仕様に応じて、前記溶融含浸装置２ａ，２ｂ，２ｃの数を複数であれば適宜増やしたり減らしたりしても良いことは勿論である。
【００７２】
また、本発明によれば、線状材４ａ，４ｂ，４ｃを構成する繊維１９ａ，１９ｂ，１９ｃの相互間まで確実に金属６ａ，６ｂ，６ｃが浸入できるため、前述した線状材４ａ，４ｂ，４ｃを構成する繊維１９ａ，１９ｂ，１９ｃを互に撚って、あるいは編んで、撚糸状や組み紐状にしたものも用いることができる。
【００７３】
なお、前述した実施形態で示された多段溶融含浸装置１を用いて得られる線状複合材料３ｃにおいて、前述したようにマトリック用材料として金属６ａ，６ｂ，６ｃを用いかつ線状材４ａ，４ｂ，４ｃを構成する繊維１９ａ，１９ｂ，１９ｃがセラミックス繊維または炭素繊維などの特に高強度の繊維であるとき、電線用撚線導体の中心線として用いれば、その電線を高強度でかつ軽量なものとすることができる。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、線状複合材料を形成する際に、下方に位置する溶融含浸装置に線状材を通した後、上方の溶融含浸装置に線状材を通して形成する。なお、上方の溶融含浸装置に線状材を通す際に、線状材供給手段から新たな線状材を、下方に位置する溶融含浸装置を通った線状材の外周に供給することができる。
【００７５】
このように、複数の溶融含浸装置を用いて、線状複合材料を徐々に太く形成していく。このため、前記線状材が溶融された金属にさらされる時間が抑制されることとなって、線状材の熱による劣化を抑制できる。また、複数の溶融含浸装置を用いて、線状複合材料を徐々に太く形成していくため、比較的太い線状複合材料を形成する際にも、線状材を含浸槽内の金属に浸漬させる時間を抑制することができる。
【００７６】
したがって、線状複合材料を生産する際にかかる作業時間を抑制でき、線状複合材料の生産効率の低下を抑制することができる。また、線状材の劣化及び生産効率の低下を抑制できるので、容易に比較的太い線状複合材料を形成することが可能となる。
【００７７】
さらに、下方の溶融含浸装置を通って形成された線状複合材料の外周に、上方の溶融含浸装置を用いて溶融された金属などを被覆するように形成する。このとき、新たな線状材を供給してもしなくても良い。このため、互いに同軸的な径方向に沿って積層された複数の層を有する線状複合材を形成することができる。
【００７８】
したがって、線状材供給手段が溶融含浸装置毎に互いに異なる材質の線状材を供給したり、前記含浸槽内に収容する金属を溶融含浸装置毎に異ならせることができる。
【００７９】
例えば、線状複合材料の最外層を形成する溶融含浸装置が比較的剛性が高くなる材質の金属及び線状材を用いることによって、比較的曲がり難い線状複合材料を形成することができる。また、前記最外層を形成する溶融含浸装置が比較的剛性が低くなる材質の金属及び線状材を用いることによって、比較的曲がり易く弾性の高い線状複合材料を形成することができる。
【００８０】
さらに、前記最外層を形成する溶融含浸装置が、例えばアルミニウムなどの比較的不動態を形成しやすい金属を用いることによって、耐食性に優れた線状複合材料を形成することができる。前記最外層を形成する溶融含浸装置の線状材供給手段から線状材を供給しないことによって、線状材が外部に露出しない線状複合材料を形成することができるとともに、前記最外層を形成する溶融含浸装置の線状材供給手段から線状材を供給することによって、外層にも線状材を含んだ線状複合材料を形成することができる。
【００８１】
このように、複数の溶融含浸装置を用いて、互いに同軸的な径方向に沿って積層された複数の層を有する線状複合材を形成することによって、多種多様な仕様の線状複合材料を容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る多段溶融含浸装置の構成を示す模式図である。
【図２】同実施形態の多段溶融含浸装置の溶融含浸装置の構成を示す模式図である。
【図３】同実施形態の多段溶融含浸装置によって得られた線状複合材料を示す模式図である。
【図４】同実施形態の多段溶融含浸装置によって得られた線状複合材料を示す模式図である。
【図５】（Ａ）は、従来の電線製造などに用いられる押出機の側面図である。
（Ｂ）は、図５（Ａ）に示された押出機の正面図である。
【図６】従来の複合材料の製造方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１  多段溶融含浸装置
２ａ  第１の溶融含浸装置
２ｂ  第２の溶融含浸装置
２ｃ  第３の溶融含浸装置
３ａ  線状複合材料
３ｂ  線状複合材料
３ｃ  線状複合材料
４ａ  線状材
４ｂ  線状材
４ｃ  線状材
５  含浸槽
６ａ  溶融された金属
６ｂ  溶融された金属
６ｃ  溶融された金属
７  圧力容器
９  加圧気体供給手段
１０  線状材供給手段
１４  入口シール部
１５  出口シール部
１６  絞り部
【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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