JP2000037001A - 摺動集電用炭素系材料、及び摺動集電用炭素系材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 導電性が良く、トロリー線との摩擦が小さ
く、摺板及びトロリー線の摩耗が少なく、十分な強度を
有する摺動集電用炭素系材料、及びその製造方法を提供
する。 【解決手段】 炭素からなる基材１０と、金属からなり
少なくとも一方向への連続した電流導通経路を有すると
ともに基材１０中に配設される導電経絡体１１と、基材
１０中に配設される炭素繊維補強部材１２を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一方の部材と他方
の部材を接触させつつ摺動させることにより部材間で電
気の伝達を行う摺動集電に用いられる炭素系材料、及び
この炭素系材料の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電車や電気機関車などの電気鉄道車両
は、架空線（以下、「トロリー線」という。）からパン
タグラフを介して集電を行っている。このパンタグラフ
は、電気鉄道車両の屋根上に取り付けられる装置であ
り、図１０に示すような構成を有している。

【０００３】図１０に示すように、このパンタグラフ５
００においては、電気鉄道車両の屋根の上に、電気絶縁
用の碍子５０７に乗った台枠５０６が置かれ、台枠５０
６の上に主軸５０８が軸受で支持され、この主軸５０８
から下枠５０１が斜め上方に立設され、他の軸受を介し
て上枠５０２が下枠５０１とは逆の斜め方向に向うよう
に支えられている。この上枠５０２の頂点付近には、略
舟状の集電舟５０３が配設されている。また、この集電
舟５０３上には、トロリー線（図示せず）の下面を摺動
する摺板がネジ等によって取り付けられている。トロリ
ー線から摺板５０４が離れる「離線現象」が生じないよ
うにパンタグラフ５００をつねにトロリー線に追随させ
るため、主ばね５０５により主軸５０８が軸まわり回転
方向に付勢され、下枠５０１，上枠５０２が集電舟５０
３を上方へ押し上げるようになっている。

【０００４】上記したパンタグラフ５００の構成要素の
うち、摺板５０４は、硬質銅材からなるトロリー線の下
面と接触しつつ互いに摩擦しながら大電流を集電する。
このため、摺板の材料は、以下のような条件を満足する
必要がある。 (1) 導電性が良いこと (2) 摩擦抵抗が小さく、トロリー線表面上を滑りやすい
こと (3) 摺板自身の摩耗が少なく、かつ相手のトロリー線も
摩耗させにくいこと (4) 使用により厚みが薄くなっても破損等を生じないよ
うな強度を有すること

【０００５】上記のような条件から、従来は、摺板５０
４の材料としては、鉄や銅を含む焼結合金などが用いら
れていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のパンタグラフにおいては、寒冷地の厳冬期にお
いて、トロリー線に氷や霜が付着した場合、その付着箇
所をパンタグラフが通過すると、離線が起こり、アーク
（火花）が発生することがある。このアークが発生する
と、トロリー線や摺板等が損耗し、著しい場合には摺板
に異常な溶損が生じることがあった。このため、摺板の
材料としては、アークにより損耗されることの少ない
「耐アーク性」の高い材料が望まれていた。

【０００７】この高耐アーク性材料として、純銅材が試
用されたが、純銅製摺板は、導電性は良好だが、銅製の
トロリー線の摩耗は焼結合金の場合よりも増大する、と
いう問題があった。

【０００８】本発明は上記の問題を解決するためになさ
れたものであり、本発明の解決しようとする課題は、導
電性が良く、トロリー線との摩擦が小さく、摺板及びト
ロリー線の摩耗が少なく、十分な強度を有する摺動集電
用材料、及びその製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る摺動集電用炭素系材料は、炭素からな
る基材と、金属からなり少なくとも一方向への連続した
電流導通経路を有するとともに前記基材中に配設される
一又は複数の導電経絡体を備えたことを特徴とする。

【００１０】上記した摺動集電用炭素系材料において、
好ましくは、前記導電経絡体と前記基材は略層状に形成
され、積層される。

【００１１】また、上記した摺動集電用炭素系材料にお
いて、好ましくは、前記導電経絡体は金属からなる略平
板状部材である。

【００１２】また、上記した摺動集電用炭素系材料にお
いて、好ましくは、前記略平板状部材には複数の断面欠
損部が形成される。

【００１３】また、上記した摺動集電用炭素系材料にお
いて、好ましくは、前記導電経絡体は、金属繊維又は複
数の金属繊維が集束された繊維集束部材が互いに経絡さ
れることにより作製される繊維経絡部材である。

【００１４】また、上記した摺動集電用炭素系材料にお
いて、好ましくは、前記繊維経絡部材は、前記金属繊維
又は前記繊維集束部材を複数用いて形成される略布状部
材である。

【００１５】また、上記した摺動集電用炭素系材料にお
いて、好ましくは、前記略布状部材は、前記金属繊維又
は繊維集束部材を複数用い、織製により形成される略織
布状部材である。

【００１６】また、上記した摺動集電用炭素系材料にお
いて、好ましくは、前記略布状部材は、前記金属繊維を
複数略無秩序に配設することにより形成される略不織布
状部材である。

【００１７】また、上記した摺動集電用炭素系材料にお
いて、好ましくは、前記導電経絡体は、金属からなる略
帯状部材が互いに経絡されることにより作製される帯製
経絡部材である。

【００１８】また、上記した摺動集電用炭素系材料にお
いて、好ましくは、前記導電経絡体は、電流導通経路の
方向が第１方向である第１素材と、電流導通経路の方向
が前記第１方向とは異なる第２方向である第２素材とが
組み合わされ集成される。

【００１９】また、上記した摺動集電用炭素系材料にお
いて、好ましくは、前記導電経絡体は金属からなる略柱
状部材である。

【００２０】また、上記した摺動集電用炭素系材料にお
いて、好ましくは、金属からなり前記導電経絡体を相互
に繋ぐ繋続部材を備えた。

【００２１】また、上記した摺動集電用炭素系材料にお
いて、好ましくは、前記繋続部材は、金属繊維、前記金
属繊維が複数集束された繊維集束部材、金属からなる略
帯状部材、金属からなる略平板状部材、前記金属繊維又
は前記繊維集束部材が互いに経絡されることにより作製
される繊維経絡部材、金属からなる略帯状部材が互いに
経絡されることにより作製される帯経絡部材、金属から
なる柱状部材のうちのいずれか又はこれらの適宜の組合
わせを有する。

【００２２】また、上記した摺動集電用炭素系材料にお
いて、好ましくは、炭素繊維からなり前記基材中に配設
されて前記基材を強化する炭素繊維補強部材を備えた。

【００２３】また、本発明に係る摺動集電用炭素系材料
の第１の製造方法は、金属からなり少なくとも一方向へ
の連続した電流導通経路を有する一又は複数の導電経絡
体と、炭素繊維を含むとともに前記導電経絡体を挟持し
若しくは前記導電経絡体どうしの間に介設される介設部
材とを積層して予形成部材を形成する予形成工程と、次
いで前記予形成部材を第１の温度で加熱しつつ所定圧力
で加圧する成型処理工程と、次いで第２の温度で加熱す
る炭化処理工程と、次いで必要に応じて第３の温度で加
熱する黒鉛化処理工程を有することを特徴とする。

【００２４】上記した摺動集電用炭素系材料の製造方法
において、好ましくは、前記成型処理工程に先立ち、前
記予形成部材に金属からなる繋続部材を貫入させ、又は
前記予形成部材に作業用孔若しくは作業用凹部を形成し
た後に前記繋続部材を挿入させることにより前記繋続部
材を配設する繋続部材配設工程が実施される。

【００２５】また、上記した摺動集電用炭素系材料の製
造方法において、好ましくは、前記予形成工程では、炭
素繊維が織られ又は絡み合わされて形成された炭素繊維
部材が、前記介設部材に代えて、又は前記介設部材と併
用されて積層される。

【００２６】また、本発明に係る摺動集電用炭素系材料
の第２の製造方法は、炭素繊維を含む平板状部材を積層
して予形成部材を形成する予形成工程と、次いで前記予
形成部材を第１の温度で加熱しつつ所定圧力で加圧する
成型処理工程と、次いで第２の温度で加熱する炭化処理
工程と、次いで必要に応じて第３の温度で加熱する黒鉛
化処理工程と、次いで作製された炭素繊維強化炭素複合
材料部材に貫通孔を開設する開孔工程と、次いで前記貫
通孔内に金属からなる略柱状の導電経絡体を形成させる
導電経絡体形成工程を有することを特徴とする。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図を参照しつつ詳細に説明する。

【００２８】（１）第１実施形態 図１は、本発明の第１実施形態である摺動集電用炭素系
材料の構成を示す斜視図である。

【００２９】図１に示すように、この摺動集電用炭素系
材料１０１は、基材１０と、導電経絡体１１と、炭素繊
維補強部材１２を備えて構成されている。また、導電経
絡体１１と基材１０は略層状に形成され、相互に略サン
ドウィッチ状態に積層されている。また、炭素繊維補強
部材１２は、基材１０中に配設されている。

【００３０】上記した基材１０は、炭素（Ｃ）からなる
材料により構成されている。この炭素材料としては、例
えば炭素が六角網目状に平面連鎖した層を構成する黒鉛
（グラファイト）、黒鉛の層面の配列が乱れた乱層構造
の炭素、無定形状炭素（非晶質炭素又はガラス状炭素）
等が利用可能である。

【００３１】また、上記の基材１０の炭素中には、部分
的に金属又は金属化合物又は無機化合物若しくはこれら
の適宜の組合わせを添加することができる。これらの添
加成分としては、Ｃｕ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｓｎ，Ｐ
ｂ，Ｂｉ，Ｓｂ，Ｔｉ，Ｗ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｚｒ等の金
属、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＳｉＣ，Ｂ₄ Ｃ等の炭化物、Ａｌ
₂Ｏ₃ ，ＭｇＯ，ＰｂＯ，Ｆｅ₂ Ｏ₃ ，ＺｎＯ，Ｃｒ₂
Ｏ₃ ，ＳｉＯ₂ ，ＴｉＯ₂等の酸化物、Ｓｉ₃ Ｎ₄ ，Ｔ
ｉＮ，ＺｒＮ，ＢＮ，ＡｌＮ等の窒化物、ＺｎＳ，Ｃｒ
Ｓ，ＷＳ₂ ，ＭｏＳ₂ ，ＦｅＳ，ＣｕＳ等の硫化物、Ｔ
ｉＢ₂ ，ＺｒＢ₂ 等のホウ化物、及びＣａＣＯ₃ ，Ｂａ
ＳＯ₄ 等の無機化合物が挙げられる。

【００３２】また、導電経絡体１１は、金属材料により
構成されている。この金属材料としては、導電性が良好
で所定の強度を有するもの、例えば銅（Ｃｕ）とＣｕ−
Ｓｎ，Ｃｕ−Ｚｎ，Ｃｕ−Ａｌ，Ｃｕ−Ｔｉ，Ｃｕ−Ｃ
ｒ，Ｃｕ−Ｎｉ−Ｚｎ等の各種銅合金，Ｗ，Ｍｎ，Ａ
ｌ，Ｔｉ等の非鉄金属とその合金、及び鋳鉄と各種鋼
（例えばＦｅ，Ｆｅ−Ｃ，その他の合金鋼）等が利用可
能である。また、導電経絡体１１は、これらの金属材料
を薄板状又は箔状に形成し、細長孔状の断面欠損部１１
ａを多数開設した略平板状部材である。これらの断面欠
損部１１ａは、パンチング加工等により形成される。ま
た、部材の端縁付近においては、細長孔状ではなく切欠
部状の断面欠損部１１ｂとなっている。これらの断面欠
損部１１ａ，１１ｂ内には、基材１０の炭素分が充填さ
れた構成となっている。

【００３３】このような構成により、導電経絡体１１
は、図における部材の長手方向，短手方向，あるいは平
面展開方向のいずれへも連続して電流が通電可能であ
り、連続した電流導通経路を有している。

【００３４】また、炭素繊維補強部材１２は、炭素繊維
（カーボンファイバー）により構成されている。また、
これらの炭素繊維補強部材は、図に示す部材の長手方向
に延設されている。

【００３５】上記した炭素繊維補強部材に使用する炭素
繊維としては、ＰＡＮ（ポリアクリルニトリル），石炭
（コールタール）ピッチ，石油ピッチ等を前駆体とし、
空気酸化による架橋構造化を施す安定化工程と、炭素化
工程と、黒鉛化工程を行うことにより生成されるもの、
熱硬化性樹脂を紡糸、硬化、カーボン化させて生成され
るガラス状炭素繊維、気相の炭素から成長させる気相成
長炭素繊維（ＶＧＣＦ）等が使用可能である。

【００３６】上記のような構成により、この摺動集電用
炭素系材料１０１は、 図１に示す面Ｓ1 をパンタグラフとの摺動面に用い
れば、電流が導電経絡体１１を通って確実に流れるの
で、電気抵抗が低く導電性が非常に良いこと 炭素材料は、摺動時の摩擦抵抗が小さく、トロリー
線表面上を滑りやすく、トロリー線の摺動面を滑らかに
し、トロリー線を摩耗させにくいこと 炭素材料の単体ではなく、金属薄板状の導電経絡体
１１が積層されているため、摺板自身の摩耗が少ないこ
と 炭素繊維補強部材１２により補強され、さらに金属
製の導電経絡体１１も補強材料として機能するため、引
張応力，曲げ応力，せん断応力，衝撃応力等に対して十
分な強度や靱性を有し、パンタグラフ摺板として長期間
使用され厚みが薄くなっても破損等を生じることがな
く、かつ断面欠損部１１ａ，１１ｂ内に炭素部が充填さ
れ、導電経絡体１１を挟む上下の基材１０が一部で連結
しているので、基材１０から導電経絡体１１が剥離する
ことが防止されていること 離線時のアークによる損耗が少なく、耐アーク性が
高いこと 従来のパンタグラフ摺板に用いられていた焼結合金
に比べて非常に軽量であり、高速車両のパンタグラフ摺
板材料として適していること等の利点を有している。

【００３７】上記した摺動集電用炭素系材料１０１は、
炭素（Ｃ）からなる繊維部材を炭素（Ｃ）からなる基材
中に配設することにより形成された炭素繊維強化炭素複
合材料（以下、「Ｃ／Ｃコンポジット」という。）と、
金属製の導電経絡体１１との複合材料となっている。

【００３８】上記した摺動集電用炭素系材料１０１で
は、Ｃ／Ｃコンポジットは、炭素からなるマトリックス
（基材又は母材）中に、炭素繊維（カーボンファイバ
ー）からなる炭素繊維補強部材を配設した例について説
明したが、炭素繊維補強部材は他の構成であってもよ
い。Ｃ／Ｃコンポジットの構成については、炭素からな
るマトリックス中に配設される炭素繊維からなる炭素繊
維補強部材における炭素繊維の延在方向によって、「一
方向材」と、「二方向材」と、「等方材」に分類するこ
とができる。

【００３９】上記した一方向材とは、図１に示した実施
形態のように、炭素繊維の延在方向を一方向にそろえた
ものであり、炭素繊維の延在方向の強度が非常に高いも
のとなる。このような一方向材を形成するためには、炭
素繊維を平行に並設して形成したテープ状部材又はシー
ト状部材等の一方向の炭素繊維補強部材を単体で炭素マ
トリックス中に配置したり、上記の一方向炭素繊維補強
部材を炭素繊維方向が同一となるように複数積層して炭
素マトリックス中に配置する。

【００４０】また、二方向材とは、炭素繊維の延在方向
が２つの異なる方向となっているものである。２つの延
在方向としては任意の方向が可能であるが、特に、互い
に直交するように配置することが多い。この二方向材で
は、それぞれの方向に配置される炭素繊維の量等によ
り、それぞれの方向の強度が決定され、一般には、いず
れか一方の方向への強度が卓越するが、炭素繊維量を適
当に調整すれば、両方向の強度を等しくさせることがで
きる。このような二方向材を形成するためには、上記の
一方向炭素繊維補強部材を炭素繊維の延在方向が２つの
所定の方向となるように複数積層して炭素マトリックス
中に配置する方法と、炭素繊維を互いに２つの所定の方
向となるようにして平織り等を施し織布状の二方向炭素
繊維補強部材を形成し単体又は積層体として炭素マトリ
ックス中に配置する方法とがある。

【００４１】また、等方材とは、炭素繊維の延在方向が
ランダムになっているものである。また、ランダムな方
向については、平面的にランダムな場合と、三次元的に
ランダムな場合とがある。この等方材では、各方向に配
置される炭素繊維の量等により、それぞれの方向の強度
が決定され、一般的には、いずれか一方の方向への強度
が卓越するが、炭素繊維量を適当に調整すれば、三次元
のどの方向の強度も等しい等方性材料となるようにさせ
ることができる。このような等方材を形成するために
は、炭素繊維をランダムに絡み合わせて不織布状（フェ
ルト状）の等方炭素繊維補強部材を形成し単体又は積層
体として炭素マトリックス中に配置する方法がある。

【００４２】次に、上記した摺動集電用炭素系材料１０
１の製造方法について説明する。摺動集電用炭素系材料
１０１の製造方法としては、「ホットプレス法」、「含
浸法」、「ＣＶＤ法」等が採用可能である。

【００４３】「ホットプレス法」とは、以下の工程から
なる。まず、炭素繊維を含む介設部材と、導電経絡体１
１を積層して予形成部材を形成する（以下、「予形成工
程」という。）。その後、ホットプレスにより第１の温
度（例えば約３００〜９００°Ｃ程度）に加熱しつつ所
定圧力（例えば常圧〜３００ｋｇ／ｃｍ² ）を加えて成
型処理を行う（以下、「成型処理工程」という。）。第
２の温度（例えば約７００〜１３００°Ｃ程度）に加熱
して炭素化する（以下、「炭化処理工程」という。）。
その後、必要に応じて、さらに第３の温度（例えば約１
３００〜３０００°Ｃ程度）に加熱して黒鉛化させる
（以下、「黒鉛化処理工程」という。）。

【００４４】「含浸法」とは、炭素繊維からなる部材と
導電経絡体１１とを積層して予形成部材を形成後に加熱
して炭素化した後、ピッチを含浸させ、炭素化する工程
を繰り返し、黒鉛化させる方法である。

【００４５】また、「ＣＶＤ法」とは、炭素繊維からな
る部材と導電経絡体１１とを積層して予形成部材を形成
後に加熱して炭素化した後、ＣＶＤ（化学蒸着）により
炭化水素系ガスからの炭素を表面に沈着させる方法であ
る。

【００４６】（２）第２実施形態 次に、本発明の第２実施形態について説明する。図２
は、本発明の第２実施形態である摺動集電用炭素系材料
に用いる導電経絡体の構成を示す斜視図である。

【００４７】図２に示すように、この摺動集電用炭素系
材料１０２は、第１実施形態の場合と同様な炭素からな
る基材（図示せず）と、導電経絡体２１と、第１実施形
態の場合と同様な炭素繊維からなり基材中に配設されて
基材を強化する炭素繊維補強部材（図示せず）を備えて
構成されている。また、導電経絡体２１と基材は略層状
に形成され、相互に略サンドウィッチ状態に積層されて
いる。この第２実施形態の摺動集電用炭素系材料１０２
が上記した第１実施形態の摺動集電用炭素系材料１０１
と異なるのは、第１実施形態の場合とは異なる導電経絡
体２１を備えた点である。このため、以下においては、
基材と炭素繊維補強部材の説明は省略し、導電経絡体２
１について説明を行う。

【００４８】導電経絡体２１は、第１実施形態の場合と
同様な金属材料、例えば銅，銅合金，鋳鉄，各種鋼等に
より構成されている。まず、これらの金属材料から繊維
状の金属繊維２４を形成し、これらを複数並設してバイ
ンダ材２３を含浸させてホットプレス等を施した略テー
プ状の繊維集束部材２２を作製する。このバインダ材２
３としては、ホットプレス後に炭素材料となるもの、あ
るいは導電性接着材などが用いられる。次に、これらの
繊維集束部材２２を複数用意し、略市松状となるように
互いに編み込むことにより織製を行い、さらにホットプ
レス等を施し、略織布状の導電経絡体２１を形成する。

【００４９】このような構成により、この導電経絡体２
１は、少なくとも図における金属繊維２４の延設方向へ
連続して電流が通電可能であり、少なくとも一方向への
連続した電流導通経路を有している。

【００５０】上記のような構成により、この摺動集電用
炭素系材料１０２は、第１実施形態の摺動集電用炭素系
材料１０１と同様に、電流が確実に流れ得る電流導通経
路を有しているため導電性に優れ、かつ、金属製導電経
絡体２１も補強材料として機能するため十分な強度や靱
性を有する。また、その他、第１実施形態の場合と同様
な利点を有している。特に、バインダ材２３として導電
性接着材を用いれば、導電経絡体２１は、図における平
面展開方向のいずれの方向へも連続して電流が通電可能
となる。

【００５１】（３）第３実施形態 次に、本発明の第３実施形態について説明する。図３
は、本発明の第３実施形態である摺動集電用炭素系材料
に用いる導電経絡体の構成を示す図であり、図３（Ａ）
は斜視図を、図３（Ｂ）は作製方法を説明する概念図
を、それぞれ示している。

【００５２】図に示すように、この摺動集電用炭素系材
料１０３は、第１実施形態の場合と同様な炭素からなる
基材（図示せず）と、導電経絡体３１と、第１実施形態
の場合と同様な炭素繊維からなり基材中に配設されて基
材を強化する炭素繊維補強部材（図示せず）を備えて構
成されている。また、導電経絡体３１と基材は略層状に
形成され、相互に略サンドウィッチ状態に積層されてい
る。この第３実施形態の摺動集電用炭素系材料１０３が
上記した第１実施形態の摺動集電用炭素系材料１０１と
異なるのは、第１実施形態の場合とは異なる導電経絡体
３１を備えた点である。このため、以下においては、基
材と炭素繊維補強部材の説明は省略し、導電経絡体３１
について説明を行う。

【００５３】導電経絡体３１は、第１実施形態の場合と
同様な金属材料、例えば銅，銅合金，鋳鉄，各種鋼等に
より構成されている。まず、これらの金属材料から略帯
状の略帯状部材３２を形成し、これらを複数並設し、経
絡部３２ａに接着材３３を塗布し、図３（Ｂ）の上下方
向に伸展させることにより、「ハニカム（蜂の巣）」状
の導電経絡体３１を作製する。この導電経絡体３１は、
帯製経絡部材に相当している。

【００５４】このような構成により、この導電経絡体３
１は、少なくとも図における略帯状部材３２の延設方向
へ連続して電流が通電可能であり、少なくとも一方向へ
の連続した電流導通経路を有している。

【００５５】上記のような構成により、この摺動集電用
炭素系材料１０３は、第１実施形態の摺動集電用炭素系
材料１０１と同様に、電流が確実に流れ得る電流導通経
路を有しているため導電性に優れ、かつ、金属製導電経
絡体３１も補強材料として機能するため十分な強度や靱
性を有する。また、その他、第１実施形態の場合と同様
な利点を有している。特に、接着材３３として導電性接
着材を用いれば、導電経絡体３１は、図における平面展
開方向のいずれの方向へも経絡されるため、いずれの方
向へも連続して電流が通電可能となる。

【００５６】（４）第４実施形態 次に、本発明の第４実施形態について説明する。図４
は、本発明の第４実施形態である摺動集電用炭素系材料
に用いる導電経絡体の構成を示す斜視図である。

【００５７】図４に示すように、この摺動集電用炭素系
材料１０４は、第１実施形態の場合と同様な炭素からな
る基材（図示せず）と、導電経絡体４１と、第１実施形
態の場合と同様な炭素繊維からなり基材中に配設されて
基材を強化する炭素繊維補強部材（図示せず）を備えて
構成されている。また、導電経絡体４１と基材は略層状
に形成され、相互に略サンドウィッチ状態に積層されて
いる。この第４実施形態の摺動集電用炭素系材料１０４
が上記した第１実施形態の摺動集電用炭素系材料１０１
と異なるのは、第１実施形態の場合とは異なる導電経絡
体４１を備えた点である。このため、以下においては、
基材と炭素繊維補強部材の説明は省略し、導電経絡体４
１について説明を行う。

【００５８】導電経絡体４１は、第１実施形態の場合と
同様な金属材料、例えば銅，銅合金，鋳鉄，各種鋼等に
より構成されている。まず、これらの金属材料から繊維
状の金属繊維を形成し、これらを複数並設してバインダ
材を含浸させてホットプレス等を施した略平板状の素材
を作製する。このバインダ材としては、導電性接着材な
どが用いられる。次に、これらの素材を複数用意し、電
流導通経路の方向が第１方向となる第１素材４２のよう
に並べるとともに、電流導通経路の方向が第１方向に対
して直角な第２方向となる第２素材４３のように並べ、
各素材を組み合わせて集成し、一つの略平板状の導電経
絡体４１を形成する。

【００５９】上記のような構成により、この摺動集電用
炭素系材料１０４は、第１実施形態の摺動集電用炭素系
材料１０１と同様に、電流が確実に流れ得る電流導通経
路を有しているため導電性に優れ、かつ、金属製導電経
絡体４１も補強材料として機能するため十分な強度や靱
性を有する。また、その他、第１実施形態の場合と同様
な利点を有している。特に、バインダ材として導電性接
着材を用いているので、導電経絡体４１は、図における
平面展開方向のいずれの方向へも連続して電流が通電可
能となる。

【００６０】（５）第５実施形態 次に、本発明の第５実施形態について説明する。図５
は、本発明の第５実施形態である摺動集電用炭素系材料
の構成を示す斜視図である。

【００６１】図５に示すように、この摺動集電用炭素系
材料１０５は、第１実施形態の場合と同様な炭素からな
る基材１０と、第１実施形態の場合と同様な金属からな
る導電経絡体１１と、第１実施形態の場合と同様な炭素
繊維からなり基材中に配設されて基材を強化する炭素繊
維補強部材１２と、繋続部材１３を備えて構成されてい
る。この第５実施形態の摺動集電用炭素系材料１０５が
上記した第１実施形態の摺動集電用炭素系材料１０１と
異なるのは、繋続部材１３を備えた点である。このた
め、以下においては、基材と炭素繊維補強部材の説明は
省略し、繋続部材１３及び導電経絡体１１について説明
を行う。

【００６２】繋続部材１３は、上記各実施形態における
導電経絡体と同様な金属材料、例えば銅，銅合金，鋳
鉄，各種鋼等からなり、略円柱状又は略針状に形成され
ている。

【００６３】次に上記した摺動集電用炭素系材料１０５
を作製する方法について説明する。まず、上記したよう
に、炭素繊維を含む介設部材と導電経絡体とを積層して
予形成部材を形成する予形成工程を行った後、この予形
成部材に繋続部材１３を打撃等により貫入させる繋続部
材配設工程を行い、これを第１の温度（例えば約３００
〜９００°Ｃ程度）で加熱するしつつ所定圧力（例えば
常圧〜３００ｋｇ／ｃｍ² ）で加圧する成型処理工程を
行い、次いで第２の温度（例えば約７００〜１３００°
Ｃ程度）で加熱する炭化処理工程を行い、次いで必要に
応じて第３の温度（例えば約１３００〜３０００°Ｃ程
度）で加熱する黒鉛化処理工程を行うことにより、摺動
集電用炭素系材料１０５を作製することができる。

【００６４】上記のような構成により、この摺動集電用
炭素系材料１０５は、第１実施形態の摺動集電用炭素系
材料１０１と同様の作用・効果を有するほか、さらに、
図５において基材１０を挟んで平行に配置された各導電
経絡体１１どうしを繋続部材１３が相互に繋いでおり、
導電経絡体１１の各層間においても電流が確実に流れ得
る電流導通経路が形成されている。このため、第１実施
形態に比べ、導電性がさらに向上している。

【００６５】（６）第６実施形態 次に、本発明の第６実施形態について説明する。図６
は、本発明の第６実施形態である摺動集電用炭素系材料
の構成を示す図であり、図６（Ａ）は斜視図を、図６
（Ｂ）はＡ−Ａ断面図を、それぞれ示している。

【００６６】図６に示すように、この摺動集電用炭素系
材料１０６は、第１実施形態の場合と同様な炭素からな
る基材６０と、金属からなる導電経絡体６１と、第１実
施形態の場合と同様な炭素繊維からなり基材中に配設さ
れて基材を強化する炭素繊維補強部材６２と、金属層６
４を備えて構成されている。

【００６７】この第６実施形態の摺動集電用炭素系材料
１０６が上記した第１〜５実施形態の摺動集電用炭素系
材料とは異なるのは、導電経絡体６１と金属層６４を備
えた点である。このため、以下においては、基材と炭素
繊維補強部材の説明は省略し、導電経絡体６１及び金属
層６４について説明を行う。

【００６８】導電経絡体６１は、上記各実施形態におけ
る導電経絡体と同様な金属材料、例えば銅，銅合金，鋳
鉄，各種鋼等からなり、略円柱状に形成されている。ま
た、金属層６４は、上記各実施形態における導電経絡体
と同様な金属材料、例えば銅，銅合金，鋳鉄，各種鋼等
からなり、略平板状に形成されている。

【００６９】次に上記した摺動集電用炭素系材料１０６
を作製する方法について説明する。まず、上記したよう
に、炭素繊維からなる部材を積層して予形成部材を形成
する予形成工程を行った後、これを第１の温度（例えば
約３００〜９００°Ｃ程度）で加熱するしつつ所定圧力
（例えば常圧〜３００ｋｇ／ｃｍ² ）で加圧する成型処
理工程を行い、次いで第２の温度（例えば約７００〜１
３００°Ｃ程度）で加熱する炭化処理工程を行い、次い
で必要に応じて第３の温度（例えば約１３００〜３００
０°Ｃ程度）で加熱する黒鉛化処理工程を行うことによ
り、炭素からなる基材６０と炭素繊維補強部材６２から
なるＣ／Ｃコンポジット部材を作製することができる。

【００７０】次に、上記のＣ／Ｃコンポジット部材に略
円柱状の貫通孔を複数個開設する開孔工程を行う。次
に、この貫通孔内に導電経絡体の金属材料を加熱溶融さ
せたものを流し込み、貫通孔内を充填させて導電経絡体
６１を形成する導電経絡体形成工程を行うとともに、Ｃ
／Ｃコンポジット部材の底部に金属層６４を形成する。
このようにして、摺動集電用炭素系材料１０６を作製す
ることができる。

【００７１】上記のような構成により、この摺動集電用
炭素系材料１０６は、第１〜５実施形態の摺動集電用炭
素系材料と同様の作用・効果を有する。また、図６
（Ｂ）に示すように、金属層６４が基材６０の底部にお
いて外部に露出している。また、基材６０内に配置され
た各導電経絡体６１は金属層６４に接続している。した
がって、パンタグラフの集電舟５０３（図１０参照）に
金属層６４が接触するようにして、摺動集電用炭素材料
１０６からなる摺板を取り付ければ、トロリー線（図示
せず）とパンタグラフの集電舟との間に、電流が確実に
流れ得る電流導通経路が形成される。この第６実施形態
の摺動集電用炭素系材料１０６においては、金属層６４
は繋続部材に相当している。

【００７２】なお、本発明は、上記各実施形態に限定さ
れるものではない。上記した各実施形態及び後述する各
実施例は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載
された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な
作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発
明の技術的範囲に包含される。

【００７３】例えば、上記各実施形態においては、摺動
集電用炭素系材料を用いる摺動集電方式として、パンタ
グラフの摺板をトロリー線下面に摺動させて集電を行う
方式を例に挙げて説明したが、本発明はこれには限定さ
れず、他の摺動集電方式、例えば走行用の２本のレール
の近傍に碍子で支持された第３のレール（軌条）を配設
し、この第３軌条に通電を行い、この第３軌条の表面に
集電用の部材（「集電子」又は「集電靴」という。）を
摺動させることにより集電を行う方式（第３軌条方式）
においても本発明の摺動集電用炭素系材料は応用可能で
ある。

【００７４】また、上記した第１実施形態においては、
導電経絡体として、細長孔状又は切欠部状の断面欠損部
を有する金属薄板又は金属箔を例に挙げて説明したが、
本発明はこれには限定されず、断面欠損部の形状はどの
ような形状であってもよい。また、導電経絡体は、断面
欠損部のない金属製の略平板状部材であってもよい。

【００７５】また、上記した第２実施形態においては、
導電経絡体として、略織布状部材を例に挙げて説明した
が、本発明はこれには限定されず、金属繊維又は複数の
金属繊維が集束された繊維集束部材が互いに経絡される
ことにより作製される繊維経絡部材であればどのような
ものであってもよく、他の構成の繊維経絡部材、例え
ば、金属繊維を一本ずつ編み込んで織布を作製してもよ
いし、金属繊維を複数略無秩序に配設することにより形
成される略不織布状部材であってもよい。

【００７６】また、上記した第３実施形態においては、
導電経絡体として、金属製略帯状部材により形成された
略ハニカム状部材を例に挙げて説明したが、本発明はこ
れには限定されず、金属からなる略帯状部材が互いに経
絡されることにより作製される帯製経絡部材であればど
のような構成・形状のものであってもよい。また、製造
方法も、ホットプレス法だけでなく、ＣＶＤ法等も可能
である。

【００７７】また、上記した第４実施形態においては、
導電経絡体として、素材を直角に組合わせる例について
説明したが、本発明はこれには限定されず、電流導通経
路の方向が第１方向である第１素材と、電流導通経路の
方向が第１方向とは異なる第２方向である第２素材とが
組み合わされ集成されるものであればどのような構成・
形状のものであってもよく、例えば、第１方向と第２方
向との角度差は９０度以外でもよいし、素材の組合わせ
は、２つだけでなく３以上の方向に組み合わせてもよ
い。

【００７８】また、上記した第５実施形態においては、
繋続部材として、略円柱状に形成され打撃により予形成
部材に貫入される例について説明したが、本発明はこれ
には限定されず、他の構成の繋続部材、例えば、金属繊
維、金属繊維が複数集束された繊維集束部材、金属から
なる略帯状部材、金属からなる略平板状部材、金属繊維
又は繊維集束部材が互いに経絡されることにより作製さ
れる繊維経絡部材、金属からなる略帯状部材が互いに経
絡されることにより作製される帯経絡部材、金属からな
る柱状部材のうちのいずれか又はこれらの適宜の組合わ
せであってもよい。

【００７９】また、繋続部材は、予形成部材に作業用孔
若しくは作業用凹部を形成した後に繋続部材を挿入させ
ることにより配設するようにしてもよい。

【００８０】また、上記した第６実施形態においては、
導電経絡体として、略円柱状に形成され溶融金属の流し
込みによりＣ／Ｃコンポジット部材に貫入される例につ
いて説明したが、本発明はこれには限定されず、他の構
成の導電経絡体、例えば、形状が四角柱状、六角柱状態
等の柱状、あるいは略針状の導電経絡体であってもよ
い。また、導電経絡体の形成方法として、予め孔を形成
したＣ／Ｃコンポジット部材の孔へ柱状の導電経絡体を
打撃等により挿入する方法等であってもよい。

【００８１】また、上記した各実施形態においては、基
材中に炭素繊維補強部材が配設された例について説明し
たが、本発明はこれには限定されず、炭素繊維補強部材
を設けず、黒鉛等の炭素材料と金属製導電経絡体のみか
らなる摺動集電用炭素系材料であってもよい。この場合
には、基材中の導電経絡体が炭素材料の補強部材の機能
を果たす。

【００８２】

【実施例】以下に、本発明の実施例について、図を参照
しつつ詳細に説明する。まず、上記した本発明に係る摺
動集電用炭素系材料の一例である摺動集電用炭素系材料
を実際に製造した例について、以下に詳細に説明を行
う。この摺動集電用炭素系材料の製造にあたっては、ま
ずプリフォームドシートを作製した。次に、作製された
プリフォームドシートと導電経絡体とを積層し、ホット
プレス法を用いて加熱焼成し摺動集電用炭素系材料を作
製した。

【００８３】１）実施例１ 上記の製造過程のうち、まず、プリフォームドシートの
製造実施例を説明する。図７は、本発明に係る摺動集電
用炭素系材料の製造方法の実施例１において製造された
プリフォームドシートの構成を示す斜視図である。

【００８４】図７に示すように、このプリフォームドシ
ート２０１は、プリフォームドヤーン２０２と、熱可塑
性樹脂繊維糸２０３を備えて構成されている。また、こ
れらのプリフォームドヤーン２０２と熱可塑性樹脂繊維
糸２０３は、熱可塑性樹脂繊維糸２０３が縦糸（経糸）
となり、プリフォームドヤーン２０２が横糸（緯糸）と
なるようにして平織りされている。

【００８５】これらのうち、プリフォームドヤーン２０
２は、アクリロニトリル共重合体から製造された炭素繊
維束に炭素系微粉末を含有させ、これを熱可塑性樹脂で
被覆することにより構成されている。

【００８６】上記した炭素繊維束は、１２，０００本の
炭素繊維フィラメントからなり、炭素繊維束の密度は
１．７６ｇ／ｃｍ³ であり、引張強度は３６０ｋｇｆ／
ｍｍ²であり、引張弾性率は２３．５×１０³ ｋｇｆ／
ｍｍ² であり、伸度は１．５％であった。

【００８７】また、炭素繊維束を被覆するための熱可塑
性樹脂としては、ポリプロピレン（以下、「ＰＰ」とい
う。）を用いた。このＰＰの密度は０．９ｇ／ｃｍ³ で
あり、曲げ強度は９．５ｋｇｆ／ｍｍ² であり、曲げ弾
性率は１００ｋｇｆ／ｍｍ²であった。

【００８８】また、炭素系微粉末としては、石炭系バル
クメンファーズピッチ及びピッチコークスを用いた。こ
のバルクメンファーズピッチは軟化点２８０°Ｃ、含有
揮発分（１８ｗｔ％）、平均粒径１５μｍであった。ピ
ッチコークスは軟化点を有さず、含有揮発分（８ｗｔ
％）、平均粒径１０μｍであった。

【００８９】上記のような材料を用い、炭素繊維束に流
動層を用いてカーボンブラックを包含させた後、炭素繊
維束をＰＰ樹脂で被覆させ、プリフォームドヤーン２０
２を製造した。得られたプリフォームドヤーンの直径は
約１．８ｍｍであった。

【００９０】また、熱可塑性樹脂繊維糸２０３として
は、ＰＰ繊維糸を用いた。このＰＰ繊維糸２０３は、フ
ィラメント数が１本で、デニール数は１８０ｄｅ（直
径：約１４０μｍ）であった。

【００９１】次に、上記したＰＰ繊維糸２０３を経糸と
して、レピア織機にセットし、上記したプリフォームド
ヤーン２０２を緯糸として製織することにより、プリフ
ォームドヤーン２０２の延在方向への強度が卓越した一
方向プリフォームドシート２０１を作製した。このと
き、ＰＰ繊維糸２０３に作用していた張力は１２ｇｆで
あり、プリフォームドヤーン２０２に作用していた張力
は４５０ｇｆであった。

【００９２】なお、得られた一方向プリフォームドシー
ト２０１のうちの炭素繊維，ＰＰ樹脂（プリフォームド
ヤーンを被覆しているものと、熱可塑性樹脂繊維糸とし
て用いられているものとの合計量），及び炭素系粉末の
体積比は、４５：５：５０であった。

【００９３】２）実施例２ 次に、上記のようにして得られたプリフォームドシート
を金属製導電経絡体と積層して焼成し摺動集電用炭素系
材料を作製した実施例２について説明する。この実施例
２について、図８を参照しつつ詳細に説明する。図８
は、本発明に係る摺動集電用炭素系材料の製造方法の実
施例２において製造されたプリフォームドシート積層体
の構成を示す斜視図である。

【００９４】図８に示すように、このプリフォームドシ
ート積層体４０１は、上記のようにして製造された一方
向プリフォームドシート２０１Ａ及び２０１Ｂと、金属
製導電経絡体３０１を３枚重ね状に積層することによっ
て構成されている。図８において、各プリフォームドシ
ート２０１Ａ，２０１Ｂに図示した平行線は、線の延在
方向がシートの炭素繊維強化方向であることを示してい
る。また、金属製導電経絡体３０１は、断面欠損部のな
い銅製の略平板状部材（厚み：約０．１ｍｍ）を使用し
た。この場合、プリフォームドシート２０１Ａ，２０１
Ｂは、介設部材に相当している。

【００９５】上記のようにして積層した３層構造のプリ
フォームドシート積層体４０１を、６００°Ｃでホット
プレス法により焼成した。これにより摺動集電用炭素系
材料が得られた。なお、プリフォームドシートと金属製
導電経絡体との積層方法は、プリフォームドシートが導
電経絡体を挟持するようにしてもよいし、プリフォーム
ドシートが導電経絡体どうしの間に介設されるようにし
てもよい。

【００９６】３）実施例３ 上記と同様にして銅製の導電経絡体が全体の５．０体積
パーセントだけ含まれた摺動集電用炭素系材料からなる
供試体Ａ（密度２．０５ｇ／ｃｍ³ ）と、銅製の導電経
絡体が全体の１０．０体積パーセントだけ含まれた摺動
集電用炭素系材料からなる供試体Ｂ（密度２．４０ｇ／
ｃｍ³ ）を作製した。

【００９７】これらの供試体Ａ，Ｂの比抵抗値の測定結
果を表１に示す。表１において、単位はμ・Ω・ｃｍ
（＝１０^-5×Ω・ｃｍ）である。

【００９８】

【表１】

【００９９】パンタグラフ用摺板として要求される比抵
抗値は、約３００μ・Ω・ｃｍ程度であるから、本実施
例の摺動集電用炭素系材料の比抵抗値は、その約２０〜
４０％程度の非常に低い値であり、本実施例の摺動集電
用炭素系材料の導電性がきわめて良いことがわかる。

【０１００】次に、これらの供試体Ａ，Ｂの比摩耗量の
測定結果を表２に示す。表２において、単位は×１０^-7
(ｍｍ³ ／ｋｇｆ・ｍｍ）である。

【０１０１】

【表２】

【０１０２】また、これらの結果をグラフで示したもの
が図９である。表２及び図９において、Ａは供試体Ａの
結果を、Ｂは供試体Ｂの結果を、Ｃは比較したカーボン
すり板の結果を、Ｄは比較した焼結合金すり板の結果
を、それぞれ示している。

【０１０３】この結果より、４サイクル目の比摩耗量
は、銅含有率が５体積％の供試体Ａが最も小さいことが
わかる。また、銅含有率が１０体積％の供試体Ｂの場合
であっても、比摩耗量はかなり小さいことがわかる。銅
含有率が低下すれば比摩耗量は低下する可能性があるが
導電性は低下するため、銅含有率には下限値が存在す
る。また、銅含有率が増加すれば比摩耗量は増大する傾
向が見られ、比摩耗量の要求値から銅の含有率の上限値
が存在する。このことを考慮すると、本実施例の摺動集
電用炭素系材料における銅含有率は、約２．０〜３０．
０％程度が望ましい。

【０１０４】また、これらの供試体Ａ，Ｂの曲げ強さの
測定結果を表３に示す。表３において、単位はｋｇｆ／
ｃｍ² である。また、Ｓ1 は、図１における面Ｓ1 に曲
げ荷重を作用させた場合であり、Ｓ2 は、図１における
面Ｓ2 に曲げ荷重を作用させた場合である。

【０１０５】

【表３】

【０１０６】パンタグラフ用摺板として要求される曲げ
強度値は、約１０００ｋｇｆ／ｃｍ² 程度であるから、
本実施例の摺動集電用炭素系材料の曲げ強度値は、その
約１．５倍以上あることになり、本実施例の摺動集電用
炭素系材料の強度が十分であることがわかる。

【０１０７】また、これらの供試体Ａ，Ｂの衝撃強さの
測定結果を表４に示す。表４において、単位はｋｇｆ・
ｃｍ／ｃｍ² である。また、Ｓ1 は、図１における面Ｓ
1 に衝撃荷重を作用させた場合であり、Ｓ2 は、図１に
おける面Ｓ2 に衝撃荷重を作用させた場合である。

【０１０８】

【表４】

【０１０９】パンタグラフ用摺板として要求される衝撃
強度値は、約３．５ｋｇｆ・ｃｍ／ｃｍ² 程度であるか
ら、本実施例の摺動集電用炭素系材料の衝撃強度値は、
その約５倍以上あることになり、本実施例の摺動集電用
炭素系材料の強度が十分であることがわかる。

【０１１０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
炭素からなる基材と、金属からなり少なくとも一方向へ
の連続した電流導通経路を有するとともに基材中に配設
される一又は複数の導電経絡体を備えたので、導電性が
良く、トロリー線との摩擦が小さく、摺板及びトロリー
線の摩耗が少なく、かつ十分な強度を有する摺動集電用
材料を得ることができる、という利点を有している。ま
た、本発明によれば、常圧では溶融せず耐熱性が高く、
さらに耐アーク性に優れた炭素系材料を基材とし、その
中に導電性の良好な金属を添加して、連続した電流導通
経路を有するため、電気比抵抗を低く保ち、通電による
発熱を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態である摺動集電用炭素系
材料の構成を示す斜視図である。

【図２】本発明の第２実施形態である摺動集電用炭素系
材料に用いる導電経絡体の構成を示す斜視図である。

【図３】本発明の第３実施形態である摺動集電用炭素系
材料に用いる導電経絡体の構成を示す図であり、図３
（Ａ）は斜視図を、図３（Ｂ）は作製方法を説明する概
念図を、それぞれ示している。

【図４】本発明の第４実施形態である摺動集電用炭素系
材料に用いる導電経絡体の構成を示す斜視図である。

【図５】本発明の第５実施形態である摺動集電用炭素系
材料の構成を示す斜視図である。

【図６】本発明の第６実施形態である摺動集電用炭素系
材料の構成を示す図であり、図６（Ａ）は斜視図を、図
６（Ｂ）はＡ−Ａ断面図を、それぞれ示している。

【図７】本発明に係る摺動集電用炭素系材料の製造方法
の実施例１によって製造されたプリフォームドシートの
構成を示す斜視図である。

【図８】本発明に係る摺動集電用炭素系材料の製造方法
の実施例２によって製造されたプリフォームドシート積
層体の構成を示す斜視図である。

【図９】本発明に係る摺動集電用炭素系材料の製造方法
の実施例３によって製造された摺動集電用炭素系材料に
ついての摩耗試験の結果を示すグラフである。

【図１０】鉄道車両におけるパンタグラフの構成を示す
斜視図である。

【符号の説明】

１０ 基材 １１ 導電経絡体 １１ａ，１１ｂ 断面欠損部 １２ 炭素繊維補強部材 １３ 繋続部材 ２１ 導電経絡体 ２２ 繊維集束部材 ２３ バインダ材 ２４ 金属繊維 ３１ 導電経絡体 ３２ 略帯状部材 ３２ａ 経絡部 ３２ｂ 六角形状凹部 ３３ 導電性接着材 ４１ 導電経絡体 ４２ 第１素材 ４３ 第２素材 ６０ 基材 ６１ 導電経絡体 ６２ 炭素繊維補強部材 ６４ 金属層 １０１〜１０５ 摺動集電用炭素系材料 ２０１，２０１Ａ，２０１Ｂ プリフォームドシート ２０２ プリフォームドヤーン ２０３ ＰＰ繊維糸 ４０１ プリフォームドシート積層体 ５００ パンタグラフ ５０１ 下枠 ５０２ 上枠 ５０３ 集電舟 ５０４ 摺板 ５０５ 主ばね ５０６ 台枠 ５０７ 碍子 ５０８ 主軸 Ｓ1 ，Ｓ2 面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保 俊一 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 土屋 広志 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 冨山 嘉孝 京都府京都市山科区栗栖野狐塚５−１ 日 本粉末合金株式会社内 (72)発明者 斎藤 浩次郎 京都府京都市山科区栗栖野狐塚５−１ 日 本粉末合金株式会社内 (72)発明者 森田 好信 京都府京都市山科区栗栖野狐塚５−１ 日 本粉末合金株式会社内 (72)発明者 中川 隆夫 埼玉県蕨市錦町２−16−27 株式会社アク ロス内 (72)発明者 吉原 芳男 埼玉県蕨市錦町２−16−27 株式会社アク ロス内 Ｆターム(参考） 5H105 AA08 AA16 BA02 BB01 CC02 CC12 DD04 DD27 DD28 DD29 DD30 EE02 EE13

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炭素からなる基材と、金属からなり少な
   くとも一方向への連続した電流導通経路を有するととも
   に前記基材中に配設される一又は複数の導電経絡体を備
   えたことを特徴とする摺動集電用炭素系材料。
2. 【請求項２】 請求項１記載の摺動集電用炭素系材料に
   おいて、 前記導電経絡体と前記基材は略層状に形成され、積層さ
   れることを特徴とする摺動集電用炭素系材料。
3. 【請求項３】 請求項２記載の摺動集電用炭素系材料に
   おいて、 前記導電経絡体は金属からなる略平板状部材であること
   を特徴とする摺動集電用炭素系材料。
4. 【請求項４】 請求項３記載の摺動集電用炭素系材料に
   おいて、 前記略平板状部材には複数の断面欠損部が形成されるこ
   とを特徴とする摺動集電用炭素系材料。
5. 【請求項５】 請求項２記載の摺動集電用炭素系材料に
   おいて、 前記導電経絡体は、金属繊維又は複数の金属繊維が集束
   された繊維集束部材が互いに経絡されることにより作製
   される繊維経絡部材であることを特徴とする摺動集電用
   炭素系材料。
6. 【請求項６】 請求項５記載の摺動集電用炭素系材料に
   おいて、 前記繊維経絡部材は、前記金属繊維又は前記繊維集束部
   材を複数用いて形成される略布状部材であることを特徴
   とする摺動集電用炭素系材料。
7. 【請求項７】 請求項６記載の摺動集電用炭素系材料に
   おいて、 前記略布状部材は、前記金属繊維又は繊維集束部材を複
   数用い、織製により形成される略織布状部材であること
   を特徴とする摺動集電用炭素系材料。
8. 【請求項８】 請求項６記載の摺動集電用炭素系材料に
   おいて、 前記略布状部材は、前記金属繊維を複数略無秩序に配設
   することにより形成される略不織布状部材であることを
   特徴とする摺動集電用炭素系材料。
9. 【請求項９】 請求項２記載の摺動集電用炭素系材料に
   おいて、 前記導電経絡体は、金属からなる略帯状部材が互いに経
   絡されることにより作製される帯製経絡部材であること
   を特徴とする摺動集電用炭素系材料。
10. 【請求項１０】 請求項１ないし請求項９のうちのいず
    れか１項に記載の摺動集電用炭素系材料において、 前記導電経絡体は、電流導通経路の方向が第１方向であ
    る第１素材と、電流導通経路の方向が前記第１方向とは
    異なる第２方向である第２素材とが組み合わされ集成さ
    れることにより構成されることを特徴とする摺動集電用
    炭素系材料。
11. 【請求項１１】 請求項１記載の摺動集電用炭素系材料
    において、 前記導電経絡体は金属からなる略柱状部材であることを
    特徴とする摺動集電用炭素系材料。
12. 【請求項１２】 請求項１ないし請求項１１のうちのい
    ずれか１項に記載の摺動集電用炭素系材料において、 金属からなり前記導電経絡体を相互に繋ぐ繋続部材を備
    えたことを特徴とする摺動集電用炭素系材料。
13. 【請求項１３】 請求項１２記載の摺動集電用炭素系材
    料において、 前記繋続部材は、金属繊維、前記金属繊維が複数集束さ
    れた繊維集束部材、金属からなる略帯状部材、金属から
    なる略平板状部材、前記金属繊維又は前記繊維集束部材
    が互いに経絡されることにより作製される繊維経絡部
    材、金属からなる略帯状部材が互いに経絡されることに
    より作製される帯経絡部材、金属からなる柱状部材のう
    ちのいずれか又はこれらの適宜の組合わせを有すること
    を特徴とする摺動集電用炭素系材料。
14. 【請求項１４】 請求項１ないし請求項１３のうちのい
    ずれか１項に記載の摺動集電用炭素系材料において、 炭素繊維からなり前記基材中に配設されて前記基材を強
    化する炭素繊維補強部材を備えたことを特徴とする摺動
    集電用炭素系材料。
15. 【請求項１５】 金属からなり少なくとも一方向への連
    続した電流導通経路を有する一又は複数の導電経絡体
    と、炭素繊維を含むとともに前記導電経絡体を挟持し若
    しくは前記導電経絡体どうしの間に介設される介設部材
    とを積層して予形成部材を形成する予形成工程と、 次いで前記予形成部材を第１の温度で加熱しつつ所定圧
    力で加圧する成型処理工程と、 次いで第２の温度で加熱する炭化処理工程と、 次いで必要に応じて第３の温度で加熱する黒鉛化処理工
    程を有することを特徴とする摺動集電用炭素系材料の製
    造方法。
16. 【請求項１６】 請求項１５記載の摺動集電用炭素系材
    料の製造方法において、 前記成型処理工程に先立ち、 前記予形成部材に金属からなる繋続部材を貫入させ、又
    は前記予形成部材に作業用孔若しくは作業用凹部を形成
    した後に前記繋続部材を挿入させることにより前記繋続
    部材を配設する繋続部材配設工程が実施されることを特
    徴とする摺動集電用炭素系材料の製造方法。
17. 【請求項１７】 請求項１５又は請求項１６に記載の摺
    動集電用炭素系材料の製造方法において、 前記予形成工程では、 炭素繊維が織られ又は絡み合わされて形成された炭素繊
    維部材が、前記介設部材に代えて、又は前記介設部材と
    併用されて積層されることを特徴とする摺動集電用炭素
    系材料の製造方法。
18. 【請求項１８】 炭素繊維を含む平板状部材を積層して
    予形成部材を形成する予形成工程と、 次いで前記予形成部材を第１の温度で加熱しつつ所定圧
    力で加圧する成型処理工程と、 次いで第２の温度で加熱する炭化処理工程と、 次いで必要に応じて第３の温度で加熱する黒鉛化処理工
    程と、 次いで作製された炭素繊維強化炭素複合材料部材に貫通
    孔を開設する開孔工程と、 次いで前記貫通孔内に金属からなる略柱状の導電経絡体
    を形成させる導電経絡体形成工程を有することを特徴と
    する摺動集電用炭素系材料の製造方法。