JP3978301B2 - 高強度軽量導体、撚線圧縮導体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送電線などに用いられる高強度軽量導体、撚線圧縮導体及びこれらに用いられる補強線に関する。
【０００２】
【従来の技術】
撚線導体は電力ケーブルをはじめ、電子機器の低圧電線などまで広く用いられている。その中で強度が高いこと及び軽量であることが求められる分野がある。
すなわち電力ケーブルであっても高強度軽量の撚線導体を用いれば鉄塔間の距離を長くすることができ、あるいは強風時の断線を著しく減少させることができる。
【０００３】
また、自動車分野などにおいても高強度軽量の撚線導体によれば、ワイヤハーネスの細径化が計れると同時に、配索時の不慮の断線なども完全に防止することができる。
【０００４】
このような目的のため、導体を構成する銅合金の種類を変更するなどの対策がとられてきたが、性能、コスト面を含めその効果は充分ではない。
また、問題解決のための別のアプローチとして、中心線としてピアノ線（鋼線）からなる撚線を補強線として配し、その周囲に銅、アルミニウムなどの電気導体を配した高強度軽量撚線導体が知られている。
【０００５】
しかし、このような高強度軽量導体は、上記のようにピアノ線を用いているため、腐食が生じやすく耐食性に劣ると云う欠点があり、また、表皮効果による交流抵抗による鉄損が生じ、送電損失を招くと云う問題がある。さらに、このような高強度軽量送電線を低弛度架空配電線用途に応用する場合、求められる低線膨張率特性に適合するために、インバー合金（ニッケルを含有する）等の高価な合金を用いる必要が出てくる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題点を改善する、高強度軽量の電線を可能とする撚線導体を提供することを特徴とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の高強度軽量撚線導体は上記課題を解決するため、請求項１に記載の通り、複数本の素線を中心線の周囲に同心円状に撚り合わせた撚線導体において、その中心線が補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線からなる高強度軽量撚線導体であって、該高強度素線が、加圧下で溶融されたマトリックス用金属中に補強繊維が導入され、該溶融されたマトリックス用金属の液面より高い位置に設けられた絞り部によりマトリックス含有量になるよう制御され、その後金属被覆手段によりその表面に金属皮膜が施されてなる高強度素線である高強度軽量撚線導体である。
【０００８】
また、本発明の、撚線圧縮導体は請求項４に記載の通り、複数本の素線を中心線の周囲に同心円状に撚り合わせた撚線圧縮導体において、その中心線が補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線からなる撚線圧縮導体であって、該高強度素線が、加圧下で溶融されたマトリックス用金属中に補強繊維が導入され、該溶融されたマトリックス用金属の液面より高い位置に設けられた絞り部によりマトリックス含有量になるよう制御され、その後金属被覆手段によりその表面に金属皮膜が施されてなる高強度素線である撚線圧縮導体である。
【０００９】
これら構成により、電力ケーブルとしたときに高強度軽量の撚線導体を用いれば鉄塔間の距離を長くすることができ、あるいは強風時の断線を著しく減少させることができる。
【００１０】
また、自動車分野などにおいても高強度軽量の撚線導体によれば、ワイヤハーネスの細径化が計れると同時に、配索時の不慮の断線なども完全に防止することができる。
【００１１】
さらに、請求項２あるいは請求項５に記載のように上記中心線を非鉄材料から構成することにより、鉄損、腐食及び発熱などの問題を解消することができ、特に送電線用途に適した導体とし、かつ、インバー合金等の高価な合金を用いることなく低弛度架空配電線を構成することが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明において用いる補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線において、補強繊維とは金属マトリックスとの複合材としたとき、他の素線に比べ高強度・高弾性の素線となるような性能を有するものであればよい。
【００１３】
このようなものとして、黒鉛繊維、炭素繊維、炭化ケイ素繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維などの無機繊維（セラミック繊維）、銅などの金属繊維などからなる繊維束（ストランド）が挙げられる。なお、これらを撚って、あるいは編んで、撚糸状や組み紐状にしたものも使用することができるが、これら繊維の性能を十全に発揮させるために、これらを構成する単繊維間までマトリックス用金属が含浸することが必要であり、そのため通常は繊維束を用いることが望ましい。
【００１４】
なお、上記補強繊維として、金属マトリックスとの複合材とした際に、特に高強度となり、かつ、最大伸びが２％以下となるように選択すると低弛度架空配電線の中心線として最適なものとなる。
【００１５】
また、用いるマトリックス用金属が低融点のもの（例えばウッドアロイ）である場合、その融点で劣化、軟化しないような有機繊維（例えばポリイミド等）、あるいはガラス繊維（無機繊維）を補強繊維として用いることができる。
【００１６】
なお、金属繊維のうち、ステンレス線、ピアノ線、鋼線などの鉄を主成分とするを用いると、いわゆる鉄損が生じるため、送電線用途に応用する場合には無機繊維、有機繊維、非鉄金属から選択される繊維（１種または２種以上）、すなわち非鉄補強繊維を用いる必要がある。
【００１７】
金属マトリックスとしては、高強度で軽量な中心線となるような材質を適宜選択することができる。銅、アルミ、鉄、銀、鉛、錫、マグネシウムなどの金属、あるいはそれらの各種合金を用いることができる。マトリックスの選択に当たっては、特に、複合材形成時に上記補強繊維の性能を低下させないものを選択することが必要である。
【００１８】
このような金属マトリックスとして非鉄金属、特にアルミニウム及びその合金を用いると、鉄損もなく、また、鉄及びその合金を用いた場合に問題となる発熱が防止され、かつ、中心線自体も比較的高い導電性を有するため、全体として細径化が可能となり、あるいは、送電損失の低減を計ることができる。
【００１９】
このような補強繊維と金属マトリックスとの複合材は、例えば、マトリックス用材料となる金属を溶融し、その溶融された金属に補強繊維を浸漬し、引き上げることによって得ることができる。このときノズル等を併用すると、所定の太さと繊維含有率の複合材を得ることができる。
【００２０】
本発明の高強度軽量撚線導体において中心線が補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線からなることが必要である。すなわち、中心線が補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線でないと、その高強度素線の性能を充分に発揮させることができない。なお、周囲素線は通常の導体からなるものでよい。
【００２１】
本発明において、中心線は補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線１本からなっていても良く、また複数本から構成されていても良い。複数本の高強度素線からなる場合には、適宜、加撚されていると、それぞれの素線の性能をより完全に発揮させることができるが、必要に応じて加撚せずに中心線として用いても良い。さらに、中心線が複数の高強度素線からなる場合には必要に応じ圧縮してもよい。
【００２２】
このような中心線の周囲に導体素線（銅、銅合金、アルミニウムおよびその合金などからなる導線）を配する。このとき中心線が完全に中央になるように導体を配することが好ましい。
【００２３】
このとき、通常の撚線導体を得る設備、すなわち、撚線機（シングルツイスト型、ダブルツイスト型、リジッド型撚線機）等をそのまま用いることができる。撚りピッチなどは、求められる性能に応じ適宜調整する。
【００２４】
このようにして得た本発明の高強度軽量撚線導体は、その後必要に応じ絶縁被覆層、半導電層等を設けて使用する。このような被覆電線は自動車用途などの細径電線のみならず、電力用ケーブルなどの太径電線などにも応用でき、そのときいずれも高強度軽量の被覆電線を得ることができる。
【００２５】
なお、このような本発明の撚線導体を用いた電線において、補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線を中心線として、その周囲に通常の導体からなる素線が配されているため、圧着、半田付け等の端末接続処理においても従来の撚線導体を用いた電線の場合と全く同じ方法で処理でき、その接続部の電気抵抗、強度等も従来の電線を接続した場合とほぼ同様の性能が得られる。
【００２６】
また補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線が中心線として配されていることにより、その補強効果が効果的に発揮され、かつ、巻きくせも素直であるため、非常に取り扱いが容易である。
【００２７】
ここで、撚線導体を用いた電線の一例についてモデル図を用いて説明する。
図１（ａ）は本発明の撚線導体を用いた電線の一例である。この図において、本発明に係る撚線導体ａを樹脂からなる絶縁層ｂが覆っている。撚線導体ａは、補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線を中心線ａ１として、その周囲に同心円状に６本の素線ａ２が撚り合わせられている。
【００２８】
図１（ｂ）は図１（ａ）の撚線導体ａの断面を示す図である。
図１（ｃ）は図１（ａ）の撚線導体ａの中心線ａ１である補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線ａ１のモデル拡大図である。
【００２９】
さらに図１（ｄ）は補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線ａ１のモデル断面図であり、この図のように、この高強度素線ａ１は補強繊維ａ１1と金属マトリックスａ１2からなる複合材である。
【００３０】
本発明で用いる補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材の製造に際しては例えば図２に示すような、底部に入口シール部、上部に出口シール部及びこれらシール部の間に絞り部とを有する含浸槽、加熱流路を介して該含浸槽と連通する原料加熱槽と、該含浸槽内部及び原料加熱槽内部を加圧状態に保つ加圧手段とを有する溶融含浸装置Ａを用いることにより、金属マトリックスと各単繊維との接触が完全であって、ボイド（マトリックス含浸不良部）がない補強繊維の性能を完全に発揮させる複合材を得ることができる。
【００３１】
この溶融含浸装置Ａの含浸槽１底部には入口シール部２が設けられ、内部には溶融されたマトリックス用材料３（ここでは金属）が入っている。溶融されたマトリックス用材料３の液面高さになる位置にはダイスからなる絞り部４が、その一部をマトリックス用材料３の液面より高くなる位置であって、入口シール部２、絞り部４とを結ぶ同一直線上に出口シール部５が設けられている。なお、絞り部４上方には充分な空間がある。
【００３２】
含浸槽１と原料加熱槽６とは加熱流路７によって連通している。なお、加熱流路は、マトリックス用材料３の液面より低い位置で含浸槽１に接続している。
また、原料加熱槽６には密閉可能な蓋６ａを取り外すことにより含浸用原料投入口６ｂからマトリックス用材料が導入可能となっている。なお、含浸槽１、原料加熱槽６及び加熱流路７ははヒータ（図示しない）により加熱可能となっていて内部はマトリックス用材料の融点以上に保持されるようになっている。
【００３３】
この含浸槽１及び原料加熱槽６にはガス配管８ａが接続され、これら含浸槽１及び原料加熱槽６の内部は加圧バルブ８ｂとガス配管ａなどから構成される加圧手段８により加圧されるようになっている。なおこの例では加圧に用いられるガスは溶融された金属に対して不活性なガスが用いられている。
【００３４】
図示していないが、これら含浸槽１及び原料加熱槽６には、内部のガス置換用に真空ラインと接続する配管及びバルブが設けられ、これら内部の雰囲気の置換を容易に行うことができる。
【００３５】
この装置では、ガスでの加圧の圧力として最大３０ｋｇ／ｃｍ2程度が可能となっている。なお、入口シール部２から補強繊維９が連続的に供給されていて、かつ、この入口シール部２の内径は充分小さいため、入口シール部２からの含浸槽内部の溶融された金属の漏出はない。
【００３６】
一方、出口シール部５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内部のガスの漏出は少なく、かつ、加圧手段８から供給されるガスの量が充分多いため内部の圧力は保持される。このように内部の圧力を高く保つことにより、ボイドのない、補強繊維の性能を完全に発揮させる複合材を得ることができる。
【００３７】
この装置の含浸槽の出口シール部５近傍、この例では出口シール部５に接して含浸槽から連続的に排出される線状複合材料の表面に溶融金属を接触させて被覆する金属被覆手段１０が設けられている。金属被覆手段１０は被覆炉１０ａ、及び、この被覆炉１０ａに溶融金属を供給する加熱部１０ｂからなる。ここで用いられる金属はマトリックス用金属と同じであっても、あるいは異なっても良いが、マトリックス用金属の融点と同じか、あるいは低融点であることが必要である。この金属被覆手段１０により、得られる複合材表面に補強繊維が露出することがなくなり、さらに、被覆用金属の種類を選択することにより、導電性、耐食性などの諸性能を改良することができる。
【００３８】
被覆用材料投入口１０ｃから加熱部１０ｂに投入された被覆用金属は加熱部１０ｂに設けられたヒータ（図示しない）により加熱溶融され、被覆炉１０ａに供給され、出口シール部５から連続的に排出される線状複合材料の表面を被覆する。
【００３９】
なお、金属被覆が不要な場合、あるいは、用いる金属の種類を変更するなどの場合には、被覆炉に付属するドレンバルブ１０ｄから被覆炉１０ａ及び加熱部１０ｂ内の溶融金属を抜く。
【００４０】
出口シール部５から排出され、必要により金属被覆手段１０によって金属被覆が施された補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材は、出口シール部５上方の、入口シール部２と出口シール部５とをつなぐ直線を延長した場所に設けられた冷却装置１１によって、液体窒素を用いて強制的に冷却される。
【００４１】
このような装置を用い、芯材となる補強繊維である線状材９を、図面右からプーリ１２により上方に向きを変え、入口シール部２から含浸槽１内の溶融されたマトリックス用材料３に連続的に導入し、絞り部４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より含浸槽１の外部へと連続的に取り出し、必要に応じて金属被覆手段１０によりその表面に金属被膜を施し、次いで冷却装置１１により強制的に冷却し、本発明で用いる補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材である線状複合材料９'を連続的に得ることができる。
このような溶融含浸装置Ａによれは、ボイドによる欠陥もない、本来の理論的性能と同等の特性を有する優れた複合材を生産性良く得ることができる。
【００４２】
［撚線圧縮導体への応用］
本発明の上記撚線導体を応用し、これを圧縮し撚線圧縮導体としたとき、従来の撚線圧縮導体の持つ問題点を解決することができる。
【００４３】
ここで圧縮導体は、複数本の導体を撚り合わせてなる撚線導体をダイスを用いて圧縮して形成される。このとき圧縮導体自体を通常の導体より細くできる上、その断面面形状が円乃至円に近い形状となるため、絶縁被覆層の厚さを薄くすることが可能となり、全体で大幅な細経化が可能となると云うメリットを有する。
【００４４】
ここで、従来の圧縮導体を有する被覆電線を図３にモデル的に示す。
図中符号αを付して示してあるのが導体である。この例では７本の素線からなる。これら素線のうち、一本が中心線（α１：中心素線）であり他の６本の素線（α２：周囲素線）は中心線の周囲に同心円上に撚り合わせられている。なお、導体の断面は圧縮によりほぼ円形となっている。導体１の外周には樹脂からなる絶縁層βが配されている。
【００４５】
導体として圧縮導体を有する電線は、通常の導体を有する電線に比して曲がりにくいと云う特性を持っている。これは巻き枠などに巻き取る場合、巻きテンションを調製することである程度対応することができる。しかし、導体として圧縮導体を有する電線の更なる特性として、一旦曲がり癖がつくと、容易に回復しないと云うことが挙げられる。
【００４６】
そのため、巻き枠から電線を取り出した際、巻き癖がつくなどの問題があり、特に電力ケーブルなどの太い導体を用いる電線の場合、応力緩和装置などが用いられてきたが、このような装置を用いても、応力緩和のために多数のプーリを通過させなければならず、導体表面に傷が生じる可能性が高くなり、品質上問題となりうる。
【００４７】
また、電力ケーブルのような太径の導体ではなく、細径の導体が用いられる自動車用途などでも、導体として圧縮導体を有する電線を用いると同様な問題が生じる。
【００４８】
すなわち自動車用ハーネスに導体として圧縮導体を有する電線を用いる場合、予め電線集束具（フック、バー）が突出して設けられている布線板などを用いてワイヤハーネスを形成し、このワイヤーハーネスを自動車組み立て工程で組み付ける方法が一般的である。しかし、導体として圧縮導体を有する電線の場合、布線板上のフック、バーなどで一旦曲げてしまうと、その曲げ半径がかなり大きい場合であっても、そのままの形状が残ってしまい、その後の作業（保護テープ巻き、グロメット挿着）などの妨げとなると云う欠点があった。
【００４９】
このとき、上記本発明の撚線導体を圧縮し、複数本の素線を中心線の周囲に同心円状に撚り合わせた撚線圧縮導体において、その中心線が補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線からなる撚線圧縮導体とすることにより、上記従来の撚線圧縮導体の持つ欠点を解消することができる。
【００５０】
なお、上記撚線導体から圧縮導体を得るには、通常の撚線圧縮導体を得る設備、すなわち、圧縮用ダイス（ダイヤモンド線引ダイス）等をそのまま用いることができる。
【００５１】
この撚線圧縮導体において中心線が補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線からなることが必要である。すなわち、補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線が中心線でないと、その高強度素線の性能を充分に発揮させることができない。
【００５２】
このようにして得た撚線圧縮導体は、その後必要に応じ絶縁被覆層、半導電層等を設けて使用する。このような被覆電線は自動車用途などの細径電線のみならず、電力用ケーブルなどの太径電線などにも応用できる。
【００５３】
なお、このように補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材を中心線として圧縮したとき、従来の通常の導体を中心線としたときに比べ、高圧縮が可能となり、従来の撚線圧縮導体より細くすることができる上、全体の断面がより真円に近くすることができるため、被覆層の厚さをより薄くすることが可能となり、大幅な細径化が実現できる。
【００５４】
このようにして得た撚線圧縮導体は、その後必要に応じ絶縁被覆層、半導電層等を設けて使用する。このような被覆電線は自動車用途などの細径電線のみならず、電力用ケーブルなどの太径電線などにも応用でき、そのとき巻き癖、曲げ癖の残留の極めて少ない電線となる。
【００５５】
なお、上記撚線圧縮導体を用いた電線は、上記本発明の撚線導体からなる被覆電線と同様、高強度軽量化が容易である上、中心線に中心線が補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材を用いたため、従来の撚線圧縮導体を用いた被覆電線に比べ、より細径とすることができ、電力ケーブルを始め、自動車用電線等さまざまな用途において極めて好適に用いることができる。
【００５６】
なお、このような本発明の撚線圧縮導体を用いた電線において、補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線を中心線として、その周囲に通常の導体からなる素線が配されており、かつ、圧縮導体であるため、末端の切断部においてもこの構造が確実に保持される。そのため、圧着、半田付け等の端末接続処理においても従来の撚線導体を用いた電線の場合と全く同じ方法で処理でき、その接続部の電気抵抗、強度等も従来の電線を接続した場合とほぼ同様の性能が確実に得られる。
【００５７】
また、中心線として高強度素線を用いているため、従来の撚線圧縮導体を用いた電線に比して高強度のものとなり、かつ、金属マトリックスの選択により、より軽量とすることが容易であるため、高強度軽量電線を容易に得ることができる。
【００５８】
ここで、撚線圧縮導体を用いた電線の一例についてモデル図を用いて説明する。
図４（ａ）は本発明の撚線圧縮導体を用いた電線の一例である。この図において、本発明に係る撚線圧縮導体ａ'を樹脂からなる絶縁層ｂ'が覆っている。撚線圧縮導体ａ'は、補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線を中心線ａ１'として、その周囲に同心円状に６本の素線ａ２'が撚り合わせられている。
【００５９】
図４（ｂ）は図４（ａ）の撚線圧縮導体ａ'の断面を示す図である。
図４（ｃ）は図４（ａ）の撚線圧縮導体ａ'の中心線ａ１'である補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線ａ１'のモデル拡大図である。
【００６０】
さらに図４（ｄ）は補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線ａ１'のモデル断面図であり、この図のように、この高強度素線ａ１'は補強繊維ａ１1'と金属マトリックスａ１2'からなる複合材である。
【００６１】
また、図５（ａ）に、本発明の高強度軽量撚線導体の別の例のモデル断面図を示す。このものは複数本の補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線γを撚り合わせなる中心線の周囲に素線δを同心円状に撚り合わせた撚線導体であって、その素線（導体）の一部を圧縮した（図中符号δ’が圧縮された導体）ものであり、低弛度架空配電線として用いるのに最適なものである。
なお、中心線と素線との間に間隙εを設けたギャップ型と称されるものであって、素線δ及び素線δ’に張力を分担させない、あるいは、これらが負担する張力を低減するものである。なお、このように導線（素線）の一部が圧縮されているものも、本発明の高強度軽量撚線導体に属する。
【００６２】
一方、図５（ｂ）には本発明の高強度軽量撚線導体の別の例のモデル断面図を示す。このものは複数本の補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線γを撚り合わせなる中心線の周囲に素線δを同心円状に撚り合わせた撚線導体であり、やはり、低弛度架空配電線として用いるのに最適なものである。このものはルーズ型と呼ばれるもので、上記ギャップ型と同様に素線δに張力を分担させない、あるいは、これらが負担する張力を低減する目的で、中心線と素線（導線）との間に間隙εを設けたものである。
【００６３】
これら間隙により中心線と素線との間の摩擦が少なく緊線作業時に中心線のみを把持することにより、素線に張力を分担させる緊線させることができる。
なお、このとき高強度素線として、素線より線膨張係数の低いものを用いることにより、架線時温度より高いの温度での弛度特性は、線膨張係数の低い中心線の弛度特性のみで定められることになる。
【００６４】
【発明の効果】
請求項１に記載の本発明の高強度軽量撚線導体は、自動車用途などの細径電線はもちろん、電力用ケーブルなどの太径電線などに応用でき、高強度軽量の電線が得られる。
【００６５】
また、請求項４に記載の撚線圧縮導体を用いた場合、自動車用途などの細径電線はもちろん、電力用ケーブルなどの太径電線などに応用でき、そのとき高強度軽量でありながら、極めて細径の電線とすることができるとともに、同時に従来の撚線圧縮導体が有する固有の問題を解決した、巻き癖、曲げ癖の少ない電線とすることができる。
【００６６】
さらに請求項２または請求項５に記載のように、補強繊維が非鉄補強繊維とし、かつ、金属マトリックスを非鉄金属とすることにより、腐食、鉄損のない、特に電力ケーブルに適した導体とすることができ、そのとき低弛度架空配電線として好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の撚線導体を用いた被覆電線の一例を示すモデル図である。
（ａ）全体を示すモデル斜視図である。
（ｂ）全体のモデル断面図である。
（ｃ）中心線である補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線を示す拡大図である。
（ｄ）（ｃ）の高強度素線のモデル断面図である。
【図２】本発明の撚線導体で用いる補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材の製造装置の一例を示す図である。
【図３】従来の撚線圧縮導体を用いた被覆電線を示すモデル図である。
【図４】本発明の撚線圧縮導体を用いた被覆電線の一例を示すモデル図である。
（ａ）全体を示すモデル斜視図である。
（ｂ）全体のモデル断面図である。
（ｃ）中心線である補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線を示す拡大図である。
（ｄ）（ｃ）の高強度素線のモデル断面図である。
【図５】（ａ）本発明の高強度軽量撚線導体の例（ギャップ型）のモデル断面図である。
（ｂ）本発明の高強度軽量撚線導体の例（ルーズ型）のモデル断面図である。
【符号の説明】
ａ 撚線導体
ａ' 撚線圧縮導体
ａ１、ａ１' 補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線からなる中心線
ａ１1、ａ１1' 補強繊維
ａ１2、ａ１2' 金属マトリックス
ａ２、ａ２' 素線
ｂ 絶縁層
１ 含浸槽
２ 入口シール部
３ 溶融されたマトリックス用材料
４ 絞り部
５ 出口シール部
６ 原料加熱槽
６ａ 蓋
７ 加熱流路
８ 加圧手段
８ａ ガス配管
８ｂ 加圧バルブ
９ 線状材（補強繊維）
９' 線状複合材料
１０ 金属被覆手段
１０ａ 被覆炉
１０ｂ 加熱部
１０ｃ 被覆用材料投入口
１０ｄ ドレンバルブ
【発明の属する技術分野】
本発明は、送電線などに用いられる高強度軽量導体、撚線圧縮導体及びこれらに用いられる補強線に関する。
【０００２】
【従来の技術】
撚線導体は電力ケーブルをはじめ、電子機器の低圧電線などまで広く用いられている。その中で強度が高いこと及び軽量であることが求められる分野がある。
すなわち電力ケーブルであっても高強度軽量の撚線導体を用いれば鉄塔間の距離を長くすることができ、あるいは強風時の断線を著しく減少させることができる。
【０００３】
また、自動車分野などにおいても高強度軽量の撚線導体によれば、ワイヤハーネスの細径化が計れると同時に、配索時の不慮の断線なども完全に防止することができる。
【０００４】
このような目的のため、導体を構成する銅合金の種類を変更するなどの対策がとられてきたが、性能、コスト面を含めその効果は充分ではない。
また、問題解決のための別のアプローチとして、中心線としてピアノ線（鋼線）からなる撚線を補強線として配し、その周囲に銅、アルミニウムなどの電気導体を配した高強度軽量撚線導体が知られている。
【０００５】
しかし、このような高強度軽量導体は、上記のようにピアノ線を用いているため、腐食が生じやすく耐食性に劣ると云う欠点があり、また、表皮効果による交流抵抗による鉄損が生じ、送電損失を招くと云う問題がある。さらに、このような高強度軽量送電線を低弛度架空配電線用途に応用する場合、求められる低線膨張率特性に適合するために、インバー合金（ニッケルを含有する）等の高価な合金を用いる必要が出てくる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題点を改善する、高強度軽量の電線を可能とする撚線導体を提供することを特徴とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の高強度軽量撚線導体は上記課題を解決するため、請求項１に記載の通り、複数本の素線を中心線の周囲に同心円状に撚り合わせた撚線導体において、その中心線が補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線からなる高強度軽量撚線導体であって、該高強度素線が、加圧下で溶融されたマトリックス用金属中に補強繊維が導入され、該溶融されたマトリックス用金属の液面より高い位置に設けられた絞り部によりマトリックス含有量になるよう制御され、その後金属被覆手段によりその表面に金属皮膜が施されてなる高強度素線である高強度軽量撚線導体である。
【０００８】
また、本発明の、撚線圧縮導体は請求項４に記載の通り、複数本の素線を中心線の周囲に同心円状に撚り合わせた撚線圧縮導体において、その中心線が補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線からなる撚線圧縮導体であって、該高強度素線が、加圧下で溶融されたマトリックス用金属中に補強繊維が導入され、該溶融されたマトリックス用金属の液面より高い位置に設けられた絞り部によりマトリックス含有量になるよう制御され、その後金属被覆手段によりその表面に金属皮膜が施されてなる高強度素線である撚線圧縮導体である。
【０００９】
これら構成により、電力ケーブルとしたときに高強度軽量の撚線導体を用いれば鉄塔間の距離を長くすることができ、あるいは強風時の断線を著しく減少させることができる。
【００１０】
また、自動車分野などにおいても高強度軽量の撚線導体によれば、ワイヤハーネスの細径化が計れると同時に、配索時の不慮の断線なども完全に防止することができる。
【００１１】
さらに、請求項２あるいは請求項５に記載のように上記中心線を非鉄材料から構成することにより、鉄損、腐食及び発熱などの問題を解消することができ、特に送電線用途に適した導体とし、かつ、インバー合金等の高価な合金を用いることなく低弛度架空配電線を構成することが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明において用いる補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線において、補強繊維とは金属マトリックスとの複合材としたとき、他の素線に比べ高強度・高弾性の素線となるような性能を有するものであればよい。
【００１３】
このようなものとして、黒鉛繊維、炭素繊維、炭化ケイ素繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維などの無機繊維（セラミック繊維）、銅などの金属繊維などからなる繊維束（ストランド）が挙げられる。なお、これらを撚って、あるいは編んで、撚糸状や組み紐状にしたものも使用することができるが、これら繊維の性能を十全に発揮させるために、これらを構成する単繊維間までマトリックス用金属が含浸することが必要であり、そのため通常は繊維束を用いることが望ましい。
【００１４】
なお、上記補強繊維として、金属マトリックスとの複合材とした際に、特に高強度となり、かつ、最大伸びが２％以下となるように選択すると低弛度架空配電線の中心線として最適なものとなる。
【００１５】
また、用いるマトリックス用金属が低融点のもの（例えばウッドアロイ）である場合、その融点で劣化、軟化しないような有機繊維（例えばポリイミド等）、あるいはガラス繊維（無機繊維）を補強繊維として用いることができる。
【００１６】
なお、金属繊維のうち、ステンレス線、ピアノ線、鋼線などの鉄を主成分とするを用いると、いわゆる鉄損が生じるため、送電線用途に応用する場合には無機繊維、有機繊維、非鉄金属から選択される繊維（１種または２種以上）、すなわち非鉄補強繊維を用いる必要がある。
【００１７】
金属マトリックスとしては、高強度で軽量な中心線となるような材質を適宜選択することができる。銅、アルミ、鉄、銀、鉛、錫、マグネシウムなどの金属、あるいはそれらの各種合金を用いることができる。マトリックスの選択に当たっては、特に、複合材形成時に上記補強繊維の性能を低下させないものを選択することが必要である。
【００１８】
このような金属マトリックスとして非鉄金属、特にアルミニウム及びその合金を用いると、鉄損もなく、また、鉄及びその合金を用いた場合に問題となる発熱が防止され、かつ、中心線自体も比較的高い導電性を有するため、全体として細径化が可能となり、あるいは、送電損失の低減を計ることができる。
【００１９】
このような補強繊維と金属マトリックスとの複合材は、例えば、マトリックス用材料となる金属を溶融し、その溶融された金属に補強繊維を浸漬し、引き上げることによって得ることができる。このときノズル等を併用すると、所定の太さと繊維含有率の複合材を得ることができる。
【００２０】
本発明の高強度軽量撚線導体において中心線が補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線からなることが必要である。すなわち、中心線が補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線でないと、その高強度素線の性能を充分に発揮させることができない。なお、周囲素線は通常の導体からなるものでよい。
【００２１】
本発明において、中心線は補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線１本からなっていても良く、また複数本から構成されていても良い。複数本の高強度素線からなる場合には、適宜、加撚されていると、それぞれの素線の性能をより完全に発揮させることができるが、必要に応じて加撚せずに中心線として用いても良い。さらに、中心線が複数の高強度素線からなる場合には必要に応じ圧縮してもよい。
【００２２】
このような中心線の周囲に導体素線（銅、銅合金、アルミニウムおよびその合金などからなる導線）を配する。このとき中心線が完全に中央になるように導体を配することが好ましい。
【００２３】
このとき、通常の撚線導体を得る設備、すなわち、撚線機（シングルツイスト型、ダブルツイスト型、リジッド型撚線機）等をそのまま用いることができる。撚りピッチなどは、求められる性能に応じ適宜調整する。
【００２４】
このようにして得た本発明の高強度軽量撚線導体は、その後必要に応じ絶縁被覆層、半導電層等を設けて使用する。このような被覆電線は自動車用途などの細径電線のみならず、電力用ケーブルなどの太径電線などにも応用でき、そのときいずれも高強度軽量の被覆電線を得ることができる。
【００２５】
なお、このような本発明の撚線導体を用いた電線において、補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線を中心線として、その周囲に通常の導体からなる素線が配されているため、圧着、半田付け等の端末接続処理においても従来の撚線導体を用いた電線の場合と全く同じ方法で処理でき、その接続部の電気抵抗、強度等も従来の電線を接続した場合とほぼ同様の性能が得られる。
【００２６】
また補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線が中心線として配されていることにより、その補強効果が効果的に発揮され、かつ、巻きくせも素直であるため、非常に取り扱いが容易である。
【００２７】
ここで、撚線導体を用いた電線の一例についてモデル図を用いて説明する。
図１（ａ）は本発明の撚線導体を用いた電線の一例である。この図において、本発明に係る撚線導体ａを樹脂からなる絶縁層ｂが覆っている。撚線導体ａは、補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線を中心線ａ１として、その周囲に同心円状に６本の素線ａ２が撚り合わせられている。
【００２８】
図１（ｂ）は図１（ａ）の撚線導体ａの断面を示す図である。
図１（ｃ）は図１（ａ）の撚線導体ａの中心線ａ１である補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線ａ１のモデル拡大図である。
【００２９】
さらに図１（ｄ）は補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線ａ１のモデル断面図であり、この図のように、この高強度素線ａ１は補強繊維ａ１1と金属マトリックスａ１2からなる複合材である。
【００３０】
本発明で用いる補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材の製造に際しては例えば図２に示すような、底部に入口シール部、上部に出口シール部及びこれらシール部の間に絞り部とを有する含浸槽、加熱流路を介して該含浸槽と連通する原料加熱槽と、該含浸槽内部及び原料加熱槽内部を加圧状態に保つ加圧手段とを有する溶融含浸装置Ａを用いることにより、金属マトリックスと各単繊維との接触が完全であって、ボイド（マトリックス含浸不良部）がない補強繊維の性能を完全に発揮させる複合材を得ることができる。
【００３１】
この溶融含浸装置Ａの含浸槽１底部には入口シール部２が設けられ、内部には溶融されたマトリックス用材料３（ここでは金属）が入っている。溶融されたマトリックス用材料３の液面高さになる位置にはダイスからなる絞り部４が、その一部をマトリックス用材料３の液面より高くなる位置であって、入口シール部２、絞り部４とを結ぶ同一直線上に出口シール部５が設けられている。なお、絞り部４上方には充分な空間がある。
【００３２】
含浸槽１と原料加熱槽６とは加熱流路７によって連通している。なお、加熱流路は、マトリックス用材料３の液面より低い位置で含浸槽１に接続している。
また、原料加熱槽６には密閉可能な蓋６ａを取り外すことにより含浸用原料投入口６ｂからマトリックス用材料が導入可能となっている。なお、含浸槽１、原料加熱槽６及び加熱流路７ははヒータ（図示しない）により加熱可能となっていて内部はマトリックス用材料の融点以上に保持されるようになっている。
【００３３】
この含浸槽１及び原料加熱槽６にはガス配管８ａが接続され、これら含浸槽１及び原料加熱槽６の内部は加圧バルブ８ｂとガス配管ａなどから構成される加圧手段８により加圧されるようになっている。なおこの例では加圧に用いられるガスは溶融された金属に対して不活性なガスが用いられている。
【００３４】
図示していないが、これら含浸槽１及び原料加熱槽６には、内部のガス置換用に真空ラインと接続する配管及びバルブが設けられ、これら内部の雰囲気の置換を容易に行うことができる。
【００３５】
この装置では、ガスでの加圧の圧力として最大３０ｋｇ／ｃｍ2程度が可能となっている。なお、入口シール部２から補強繊維９が連続的に供給されていて、かつ、この入口シール部２の内径は充分小さいため、入口シール部２からの含浸槽内部の溶融された金属の漏出はない。
【００３６】
一方、出口シール部５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内部のガスの漏出は少なく、かつ、加圧手段８から供給されるガスの量が充分多いため内部の圧力は保持される。このように内部の圧力を高く保つことにより、ボイドのない、補強繊維の性能を完全に発揮させる複合材を得ることができる。
【００３７】
この装置の含浸槽の出口シール部５近傍、この例では出口シール部５に接して含浸槽から連続的に排出される線状複合材料の表面に溶融金属を接触させて被覆する金属被覆手段１０が設けられている。金属被覆手段１０は被覆炉１０ａ、及び、この被覆炉１０ａに溶融金属を供給する加熱部１０ｂからなる。ここで用いられる金属はマトリックス用金属と同じであっても、あるいは異なっても良いが、マトリックス用金属の融点と同じか、あるいは低融点であることが必要である。この金属被覆手段１０により、得られる複合材表面に補強繊維が露出することがなくなり、さらに、被覆用金属の種類を選択することにより、導電性、耐食性などの諸性能を改良することができる。
【００３８】
被覆用材料投入口１０ｃから加熱部１０ｂに投入された被覆用金属は加熱部１０ｂに設けられたヒータ（図示しない）により加熱溶融され、被覆炉１０ａに供給され、出口シール部５から連続的に排出される線状複合材料の表面を被覆する。
【００３９】
なお、金属被覆が不要な場合、あるいは、用いる金属の種類を変更するなどの場合には、被覆炉に付属するドレンバルブ１０ｄから被覆炉１０ａ及び加熱部１０ｂ内の溶融金属を抜く。
【００４０】
出口シール部５から排出され、必要により金属被覆手段１０によって金属被覆が施された補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材は、出口シール部５上方の、入口シール部２と出口シール部５とをつなぐ直線を延長した場所に設けられた冷却装置１１によって、液体窒素を用いて強制的に冷却される。
【００４１】
このような装置を用い、芯材となる補強繊維である線状材９を、図面右からプーリ１２により上方に向きを変え、入口シール部２から含浸槽１内の溶融されたマトリックス用材料３に連続的に導入し、絞り部４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より含浸槽１の外部へと連続的に取り出し、必要に応じて金属被覆手段１０によりその表面に金属被膜を施し、次いで冷却装置１１により強制的に冷却し、本発明で用いる補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材である線状複合材料９'を連続的に得ることができる。
このような溶融含浸装置Ａによれは、ボイドによる欠陥もない、本来の理論的性能と同等の特性を有する優れた複合材を生産性良く得ることができる。
【００４２】
［撚線圧縮導体への応用］
本発明の上記撚線導体を応用し、これを圧縮し撚線圧縮導体としたとき、従来の撚線圧縮導体の持つ問題点を解決することができる。
【００４３】
ここで圧縮導体は、複数本の導体を撚り合わせてなる撚線導体をダイスを用いて圧縮して形成される。このとき圧縮導体自体を通常の導体より細くできる上、その断面面形状が円乃至円に近い形状となるため、絶縁被覆層の厚さを薄くすることが可能となり、全体で大幅な細経化が可能となると云うメリットを有する。
【００４４】
ここで、従来の圧縮導体を有する被覆電線を図３にモデル的に示す。
図中符号αを付して示してあるのが導体である。この例では７本の素線からなる。これら素線のうち、一本が中心線（α１：中心素線）であり他の６本の素線（α２：周囲素線）は中心線の周囲に同心円上に撚り合わせられている。なお、導体の断面は圧縮によりほぼ円形となっている。導体１の外周には樹脂からなる絶縁層βが配されている。
【００４５】
導体として圧縮導体を有する電線は、通常の導体を有する電線に比して曲がりにくいと云う特性を持っている。これは巻き枠などに巻き取る場合、巻きテンションを調製することである程度対応することができる。しかし、導体として圧縮導体を有する電線の更なる特性として、一旦曲がり癖がつくと、容易に回復しないと云うことが挙げられる。
【００４６】
そのため、巻き枠から電線を取り出した際、巻き癖がつくなどの問題があり、特に電力ケーブルなどの太い導体を用いる電線の場合、応力緩和装置などが用いられてきたが、このような装置を用いても、応力緩和のために多数のプーリを通過させなければならず、導体表面に傷が生じる可能性が高くなり、品質上問題となりうる。
【００４７】
また、電力ケーブルのような太径の導体ではなく、細径の導体が用いられる自動車用途などでも、導体として圧縮導体を有する電線を用いると同様な問題が生じる。
【００４８】
すなわち自動車用ハーネスに導体として圧縮導体を有する電線を用いる場合、予め電線集束具（フック、バー）が突出して設けられている布線板などを用いてワイヤハーネスを形成し、このワイヤーハーネスを自動車組み立て工程で組み付ける方法が一般的である。しかし、導体として圧縮導体を有する電線の場合、布線板上のフック、バーなどで一旦曲げてしまうと、その曲げ半径がかなり大きい場合であっても、そのままの形状が残ってしまい、その後の作業（保護テープ巻き、グロメット挿着）などの妨げとなると云う欠点があった。
【００４９】
このとき、上記本発明の撚線導体を圧縮し、複数本の素線を中心線の周囲に同心円状に撚り合わせた撚線圧縮導体において、その中心線が補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線からなる撚線圧縮導体とすることにより、上記従来の撚線圧縮導体の持つ欠点を解消することができる。
【００５０】
なお、上記撚線導体から圧縮導体を得るには、通常の撚線圧縮導体を得る設備、すなわち、圧縮用ダイス（ダイヤモンド線引ダイス）等をそのまま用いることができる。
【００５１】
この撚線圧縮導体において中心線が補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線からなることが必要である。すなわち、補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線が中心線でないと、その高強度素線の性能を充分に発揮させることができない。
【００５２】
このようにして得た撚線圧縮導体は、その後必要に応じ絶縁被覆層、半導電層等を設けて使用する。このような被覆電線は自動車用途などの細径電線のみならず、電力用ケーブルなどの太径電線などにも応用できる。
【００５３】
なお、このように補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材を中心線として圧縮したとき、従来の通常の導体を中心線としたときに比べ、高圧縮が可能となり、従来の撚線圧縮導体より細くすることができる上、全体の断面がより真円に近くすることができるため、被覆層の厚さをより薄くすることが可能となり、大幅な細径化が実現できる。
【００５４】
このようにして得た撚線圧縮導体は、その後必要に応じ絶縁被覆層、半導電層等を設けて使用する。このような被覆電線は自動車用途などの細径電線のみならず、電力用ケーブルなどの太径電線などにも応用でき、そのとき巻き癖、曲げ癖の残留の極めて少ない電線となる。
【００５５】
なお、上記撚線圧縮導体を用いた電線は、上記本発明の撚線導体からなる被覆電線と同様、高強度軽量化が容易である上、中心線に中心線が補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材を用いたため、従来の撚線圧縮導体を用いた被覆電線に比べ、より細径とすることができ、電力ケーブルを始め、自動車用電線等さまざまな用途において極めて好適に用いることができる。
【００５６】
なお、このような本発明の撚線圧縮導体を用いた電線において、補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線を中心線として、その周囲に通常の導体からなる素線が配されており、かつ、圧縮導体であるため、末端の切断部においてもこの構造が確実に保持される。そのため、圧着、半田付け等の端末接続処理においても従来の撚線導体を用いた電線の場合と全く同じ方法で処理でき、その接続部の電気抵抗、強度等も従来の電線を接続した場合とほぼ同様の性能が確実に得られる。
【００５７】
また、中心線として高強度素線を用いているため、従来の撚線圧縮導体を用いた電線に比して高強度のものとなり、かつ、金属マトリックスの選択により、より軽量とすることが容易であるため、高強度軽量電線を容易に得ることができる。
【００５８】
ここで、撚線圧縮導体を用いた電線の一例についてモデル図を用いて説明する。
図４（ａ）は本発明の撚線圧縮導体を用いた電線の一例である。この図において、本発明に係る撚線圧縮導体ａ'を樹脂からなる絶縁層ｂ'が覆っている。撚線圧縮導体ａ'は、補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線を中心線ａ１'として、その周囲に同心円状に６本の素線ａ２'が撚り合わせられている。
【００５９】
図４（ｂ）は図４（ａ）の撚線圧縮導体ａ'の断面を示す図である。
図４（ｃ）は図４（ａ）の撚線圧縮導体ａ'の中心線ａ１'である補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線ａ１'のモデル拡大図である。
【００６０】
さらに図４（ｄ）は補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線ａ１'のモデル断面図であり、この図のように、この高強度素線ａ１'は補強繊維ａ１1'と金属マトリックスａ１2'からなる複合材である。
【００６１】
また、図５（ａ）に、本発明の高強度軽量撚線導体の別の例のモデル断面図を示す。このものは複数本の補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線γを撚り合わせなる中心線の周囲に素線δを同心円状に撚り合わせた撚線導体であって、その素線（導体）の一部を圧縮した（図中符号δ’が圧縮された導体）ものであり、低弛度架空配電線として用いるのに最適なものである。
なお、中心線と素線との間に間隙εを設けたギャップ型と称されるものであって、素線δ及び素線δ’に張力を分担させない、あるいは、これらが負担する張力を低減するものである。なお、このように導線（素線）の一部が圧縮されているものも、本発明の高強度軽量撚線導体に属する。
【００６２】
一方、図５（ｂ）には本発明の高強度軽量撚線導体の別の例のモデル断面図を示す。このものは複数本の補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線γを撚り合わせなる中心線の周囲に素線δを同心円状に撚り合わせた撚線導体であり、やはり、低弛度架空配電線として用いるのに最適なものである。このものはルーズ型と呼ばれるもので、上記ギャップ型と同様に素線δに張力を分担させない、あるいは、これらが負担する張力を低減する目的で、中心線と素線（導線）との間に間隙εを設けたものである。
【００６３】
これら間隙により中心線と素線との間の摩擦が少なく緊線作業時に中心線のみを把持することにより、素線に張力を分担させる緊線させることができる。
なお、このとき高強度素線として、素線より線膨張係数の低いものを用いることにより、架線時温度より高いの温度での弛度特性は、線膨張係数の低い中心線の弛度特性のみで定められることになる。
【００６４】
【発明の効果】
請求項１に記載の本発明の高強度軽量撚線導体は、自動車用途などの細径電線はもちろん、電力用ケーブルなどの太径電線などに応用でき、高強度軽量の電線が得られる。
【００６５】
また、請求項４に記載の撚線圧縮導体を用いた場合、自動車用途などの細径電線はもちろん、電力用ケーブルなどの太径電線などに応用でき、そのとき高強度軽量でありながら、極めて細径の電線とすることができるとともに、同時に従来の撚線圧縮導体が有する固有の問題を解決した、巻き癖、曲げ癖の少ない電線とすることができる。
【００６６】
さらに請求項２または請求項５に記載のように、補強繊維が非鉄補強繊維とし、かつ、金属マトリックスを非鉄金属とすることにより、腐食、鉄損のない、特に電力ケーブルに適した導体とすることができ、そのとき低弛度架空配電線として好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の撚線導体を用いた被覆電線の一例を示すモデル図である。
（ａ）全体を示すモデル斜視図である。
（ｂ）全体のモデル断面図である。
（ｃ）中心線である補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線を示す拡大図である。
（ｄ）（ｃ）の高強度素線のモデル断面図である。
【図２】本発明の撚線導体で用いる補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材の製造装置の一例を示す図である。
【図３】従来の撚線圧縮導体を用いた被覆電線を示すモデル図である。
【図４】本発明の撚線圧縮導体を用いた被覆電線の一例を示すモデル図である。
（ａ）全体を示すモデル斜視図である。
（ｂ）全体のモデル断面図である。
（ｃ）中心線である補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線を示す拡大図である。
（ｄ）（ｃ）の高強度素線のモデル断面図である。
【図５】（ａ）本発明の高強度軽量撚線導体の例（ギャップ型）のモデル断面図である。
（ｂ）本発明の高強度軽量撚線導体の例（ルーズ型）のモデル断面図である。
【符号の説明】
ａ 撚線導体
ａ' 撚線圧縮導体
ａ１、ａ１' 補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線からなる中心線
ａ１1、ａ１1' 補強繊維
ａ１2、ａ１2' 金属マトリックス
ａ２、ａ２' 素線
ｂ 絶縁層
１ 含浸槽
２ 入口シール部
３ 溶融されたマトリックス用材料
４ 絞り部
５ 出口シール部
６ 原料加熱槽
６ａ 蓋
７ 加熱流路
８ 加圧手段
８ａ ガス配管
８ｂ 加圧バルブ
９ 線状材（補強繊維）
９' 線状複合材料
１０ 金属被覆手段
１０ａ 被覆炉
１０ｂ 加熱部
１０ｃ 被覆用材料投入口
１０ｄ ドレンバルブ
Claims (6)
- 複数本の素線を中心線の周囲に同心円状に撚り合わせた撚線導体において、その中心線が補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線からなる高強度軽量撚線導体であって、該高強度素線が、加圧下で溶融されたマトリックス用金属中に補強繊維が導入され、該溶融されたマトリックス用金属の液面より高い位置に設けられた絞り部によりマトリックス含有量になるよう制御され、その後金属被覆手段によりその表面に金属皮膜が施されてなる高強度素線であることを特徴とする高強度軽量撚線導体。
- 上記補強繊維が非鉄補強繊維であり、かつ、金属マトリックスが非鉄金属からなることを特徴とする請求項１に記載の高強度軽量撚線導体。
- 上記中心線が、複数本の高強度素線から構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高強度軽量撚線導体。
- 複数本の素線を中心線の周囲に同心円状に撚り合わせた撚線圧縮導体において、その中心線が補強繊維と金属マトリックスとからなる複合材による高強度素線からなる撚線圧縮導体であって、該高強度素線が、加圧下で溶融されたマトリックス用金属中に補強繊維が導入され、該溶融されたマトリックス用金属の液面より高い位置に設けられた絞り部によりマトリックス含有量になるよう制御され、その後金属被覆手段によりその表面に金属皮膜が施されてなる高強度素線であることを特徴とする撚線圧縮導体。
- 上記補強繊維が非鉄補強繊維であり、かつ、金属マトリックスが非鉄金属からなることを特徴とする請求項４に記載の撚線圧縮導体。
- 上記中心線が、複数本の高強度素線から構成されることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の撚線圧縮導体。
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