JP2015030626A - Graphite structure, graphite heater, manufacturing method of graphite structure, and manufacturing method of graphite heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、黒鉛構造体、黒鉛ヒータ、黒鉛構造体の製造方法および黒鉛ヒータの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a graphite structure, a graphite heater, a method for manufacturing a graphite structure, and a method for manufacturing a graphite heater.
従来、黒鉛材料は、耐熱性、化学的安定性を有しているので、高温炉の構造部材として広く用いられている。黒鉛の3重点は、圧力、温度とも高く、常圧では溶融することなく昇華する性質を備えている。
このため、黒鉛は溶接することができず、複雑形状の構造部材は、切削加工によるか、接合により得られている。切削加工で構造部材を得る場合には、一体的な構造部材が得られるので、高強度の構造部材が得られる代わりに材料歩留まりが悪いといった問題がある。
Conventionally, graphite materials are widely used as structural members for high-temperature furnaces because they have heat resistance and chemical stability. The triple point of graphite is high in both pressure and temperature, and has the property of sublimating without melting at normal pressure.
For this reason, graphite cannot be welded, and a structural member having a complicated shape is obtained by cutting or joining. In the case of obtaining a structural member by cutting, an integral structural member is obtained. Therefore, there is a problem that a material yield is poor instead of obtaining a high-strength structural member.
特許文献1には、接合による黒鉛ヒータが紹介されている。接合による黒鉛ヒータでは、もともと別の部材であるので、使用温度の上昇や、使用時間の長期化すると、変形、クリープが生じることにより、接合部に歪み、変形が集中し、接合部に隙間ができることが記載されている。
さらに、黒鉛ヒータとして使用される場合、接合部で放電が起こり、亀裂や破損が生じることが記載されている。
これを解消するために、特許文献1に記載の黒鉛ヒータでは、可撓性膨張黒鉛シートを介して部材をボルトで固定することにより、部材間の隙間を無くし、部材間の放電、接合部に発生する熱を抑えることが記載されている。
Patent Document 1 introduces a graphite heater by bonding. Since the graphite heater by joining is originally a separate member, when the operating temperature rises or the usage time is prolonged, deformation and creep occur, and the joint is distorted and deformed, resulting in gaps in the joint. It describes what you can do.
Furthermore, it is described that when used as a graphite heater, electric discharge occurs at the joint and cracks and breakage occur.
In order to solve this problem, in the graphite heater described in Patent Document 1, by fixing the member with a bolt through a flexible expanded graphite sheet, the gap between the members is eliminated, and the discharge between the members and the joining portion are prevented. It describes that the generated heat is suppressed.
しかしながら、特許文献1に記載されている可撓性膨張黒鉛シートを挟んでボルトで接合する方法は、ボルトによってのみ固定されているので一体的な構造部材と比べ大幅に強度が低下する。
さらに、可撓性膨張黒鉛シートを常に圧縮するように締め付けなければならず、ボルトには常に張力をかけていなければならない。
このため、破壊強度は、ボルトにかかっている張力の分を減じて考慮しなければならず、強い強度が得られる接合方法ではないという問題がある。
However, the method of joining with a bolt sandwiching the flexible expanded graphite sheet described in Patent Document 1 is significantly reduced in strength compared to an integral structural member because it is fixed only by the bolt.
In addition, the flexible expanded graphite sheet must always be tightened to compress, and the bolt must always be tensioned.
For this reason, the breaking strength has to be considered by reducing the amount of tension applied to the bolt, and there is a problem that it is not a joining method that provides a strong strength.
また、部材間には、膨張黒鉛シートが挟まれており、膨張黒鉛シートは、面方向に結晶の六角網面が広がった特徴を有しているので、厚み方向には電気抵抗が高い材料である。
このため、部材間に空隙がある場合より電気抵抗を下げる効果はあるものの、膨張黒鉛シートの厚み分の抵抗によって発熱しやすくなるといった問題がある。
さらに、ボルトによって凹部を有する部材を締め込むように接合されているため、ボルトと、凹部壁面との間には空隙を有し、電気抵抗を高める原因の1つとなっている。
In addition, an expanded graphite sheet is sandwiched between the members, and the expanded graphite sheet has a feature in which the hexagonal network surface of the crystal spreads in the plane direction. is there.
For this reason, although there exists an effect which lowers | hangs an electrical resistance compared with the case where there exists a space | gap between members, there exists a problem that it becomes easy to generate | occur | produce heat with the resistance for the thickness of an expanded graphite sheet.
Furthermore, since it has joined so that the member which has a recessed part may be tightened with a volt | bolt, it has a space | gap between a volt | bolt and a recessed part wall surface, and is one of the causes which raises electrical resistance.
本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、電気抵抗が低く、高強度の接合を実現する黒鉛構造体、黒鉛ヒータ、黒鉛構造体の製造方法および黒鉛ヒータの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the conventional problems, and provides a graphite structure, a graphite heater, a method for manufacturing a graphite structure, and a method for manufacturing a graphite heater, which realize low-resistance and high-strength bonding. The purpose is to do.
本発明の黒鉛構造体は、略円柱形状の第1黒鉛部材と、前記第1黒鉛部材に同軸配置され、前記第1黒鉛部材よりも小径、かつ、外周面に凹凸が設けられた小径部と、前記小径部が挿入可能であって、略円柱形状の空間を囲む凹部が端面に設けられ、前記第1黒鉛部材に対して前記凹部が同軸連結された第2黒鉛部材と、前記小径部の外周面および前記凹部の内周面間に介装された周面炭素系接着部とを備え、前記小径部の最大直径寸法と前記凹部の内径寸法とが等しいものである。 The graphite structure of the present invention includes a substantially cylindrical first graphite member, a small-diameter portion that is coaxially disposed on the first graphite member, has a smaller diameter than the first graphite member, and has an uneven surface on the outer peripheral surface. A second graphite member in which the small-diameter portion can be inserted and a concave portion surrounding the substantially cylindrical space is provided on the end surface, and the concave portion is coaxially connected to the first graphite member, and the small-diameter portion And a peripheral surface carbon-based adhesive portion interposed between the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the concave portion, and the maximum diameter dimension of the small diameter portion and the inner diameter dimension of the concave portion are equal.
また、本発明の黒鉛構造体は、前記第1黒鉛部材および前記小径部が一体的に形成されているものである。 In the graphite structure of the present invention, the first graphite member and the small diameter portion are integrally formed.
また、本発明の黒鉛構造体は、前記凹部の内周面に凹凸が設けられているものである。 Moreover, the graphite structure of this invention is provided with unevenness on the inner peripheral surface of the recess.
また、本発明の黒鉛構造体は、前記小径部の外周面に第1の溝が設けられているものである。 In the graphite structure of the present invention, a first groove is provided on the outer peripheral surface of the small diameter portion.
また、本発明の黒鉛構造体は、前記第1の溝が螺旋状に設けられているものである。 In the graphite structure of the present invention, the first groove is provided in a spiral shape.
また、本発明の黒鉛構造体は、前記凹部の内周面に第2の溝が複数列設けられているものである。 In the graphite structure of the present invention, a plurality of second grooves are provided on the inner peripheral surface of the recess.
また、本発明の黒鉛構造体は、前記各第2の溝が螺旋状に設けられているものである。 In the graphite structure of the present invention, the second grooves are provided in a spiral shape.
また、本発明の黒鉛構造体は、前記周面炭素系接着部は、前記小径部の外周面および前記凹部の内周面のうちの少なくとも一方が削られた骨材が含まれているものである。 In the graphite structure of the present invention, the peripheral surface carbon-based adhesive portion includes an aggregate in which at least one of the outer peripheral surface of the small diameter portion and the inner peripheral surface of the concave portion is cut. is there.
また、本発明の黒鉛構造体は、互いに対向する前記第1黒鉛部材の端面および前記第2黒鉛部材の端面が端面炭素系接着部を介して接合されているものである。 In the graphite structure of the present invention, the end face of the first graphite member and the end face of the second graphite member facing each other are joined via an end face carbon-based adhesive portion.
また、本発明の黒鉛構造体は、前記周面炭素系接着部および前記端面炭素系接着部が同一材質であるものである。 In the graphite structure of the present invention, the peripheral surface carbon-based adhesive portion and the end surface carbon-based adhesive portion are made of the same material.
さらに、本発明の黒鉛構造体は、前記周面炭素系接着部および前記端面炭素系接着部のうちの少なくとも一方がコプナ樹脂の炭化物であるものである。 Further, in the graphite structure of the present invention, at least one of the peripheral surface carbon-based adhesive portion and the end surface carbon-based adhesive portion is a carbide of Copna resin.
本発明の黒鉛ヒータは、前述したいずれかに記載の黒鉛構造体を用いたものである。 The graphite heater of the present invention uses any of the graphite structures described above.
本発明の黒鉛構造体の製造方法は、略円柱形状の第1黒鉛部材および略円柱形状の空間を囲む凹部を端面に有する第2黒鉛部材とを、前記第1黒鉛部材に対して凹部を同軸配置させる黒鉛構造体の製造方法であって、前記第1黒鉛部材よりも小径、かつ、外周面に凹凸が設けられた小径部を前記第1黒鉛部材の端面に同軸配置するとともに、前記第2黒鉛部材の端面の凹部は前記小径部が挿入可能、かつ、前記小径部の最大直径寸法よりも小さな内径寸法を有し、前記小径部の外周面および前記凹部の内周面のうちの少なくとも一方に周面炭素系接着材を塗布する周面炭素系接着材塗布工程を行った後、前記小径部の外周面および前記凹部の内周面のうちの少なくとも一方を削りながら前記小径部を前記凹部に挿入させる挿入工程を行い、次いで、前記第1黒鉛部材および前記第2黒鉛部材を加熱することにより、前記周面炭素系接着材を炭素化させることにより硬化させて周面炭素系接着部を形成する熱処理工程を行うものである。 The method for producing a graphite structure of the present invention includes a first graphite member having a substantially cylindrical shape and a second graphite member having a concave portion surrounding a substantially cylindrical space on an end surface, the concave portion being coaxial with the first graphite member. A method of manufacturing a graphite structure to be disposed, wherein a small-diameter portion smaller in diameter than the first graphite member and provided with irregularities on an outer peripheral surface is coaxially disposed on an end surface of the first graphite member, and the second The concave portion of the end surface of the graphite member can be inserted into the small diameter portion, and has an inner diameter dimension smaller than the maximum diameter dimension of the small diameter portion, and at least one of the outer peripheral surface of the small diameter portion and the inner peripheral surface of the concave portion After applying the peripheral carbon-based adhesive application step for applying the peripheral carbon-based adhesive to the concave portion, the small-diameter portion is cut into the concave portion while scraping at least one of the outer peripheral surface of the small-diameter portion and the inner peripheral surface of the concave portion. Perform the insertion process to insert the Then, by heating the first graphite member and the second graphite member, the peripheral carbon-based adhesive is hardened by carbonization to form a peripheral carbon-based adhesive portion. is there.
また、本発明の黒鉛構造体の製造方法は、あらかじめ前記小径部の外周面に第1の溝を螺旋状に設けておくものである。 In the method for producing a graphite structure of the present invention, the first groove is spirally provided in advance on the outer peripheral surface of the small diameter portion.
また、本発明の黒鉛構造体の製造方法は、あらかじめ前記凹部の内周面に複数列の第2の溝を設けておくものである。 In the method for producing a graphite structure of the present invention, a plurality of rows of second grooves are provided in advance on the inner peripheral surface of the recess.
また、本発明の黒鉛構造体の製造方法は、前記各第2の溝を螺旋状に形成しておくものである。 In the method for producing a graphite structure of the present invention, the second grooves are formed in a spiral shape.
また、本発明の黒鉛構造体の製造方法は、互いに対向する前記第1黒鉛部材の端面および前記第2黒鉛部材の端面のうちの少なくとも一方に端面炭素系接着材を塗布する端面炭素系接着材塗布工程を前記熱処理工程の以前に行うものである。 In addition, the method for producing a graphite structure according to the present invention includes an end face carbon-based adhesive in which an end face carbon-based adhesive is applied to at least one of the end face of the first graphite member and the end face of the second graphite member facing each other. The coating process is performed before the heat treatment process.
さらに、本発明の黒鉛構造体の製造方法は、前記周面炭素系接着材および前記端面炭素系接着材のうちの少なくとも一方がコプナ樹脂であるものである。 Furthermore, in the method for producing a graphite structure of the present invention, at least one of the peripheral surface carbon-based adhesive and the end surface carbon-based adhesive is a copna resin.
本発明の黒鉛ヒータの製造方法は、前述したいずれかに記載の黒鉛構造体の製造方法を用いたものである。 The method for producing a graphite heater according to the present invention uses any one of the methods for producing a graphite structure described above.
第1黒鉛部材および第2黒鉛部材は切削加工によって形状加工されるが、加工する刃の摩耗、材料の変形などにより厳密に小径部の外径及び凹部の内径を揃えて加工することは困難である。
本発明では、一旦、第1黒鉛部材の小径部の最大直径寸法を、第2黒鉛部材の凹部に挿入可能だが凹部の内径よりも大きく形成し、互いに表面の凹凸を摩擦しながら挿入するように構成する。
第1黒鉛部材と第2黒鉛部材は共に材質が黒鉛であるので、第1黒鉛部材と第2黒鉛部材とが干渉する凹凸部分は摩耗によって削られながら挿入され、第1黒鉛部材の小径部の外径と、第2黒鉛部材の凹部の内径が等しくすることができる。
The first graphite member and the second graphite member are processed by cutting. However, it is difficult to precisely process the outer diameter of the small diameter portion and the inner diameter of the concave portion due to wear of the blade to be processed, deformation of the material, and the like. is there.
In the present invention, the maximum diameter of the small diameter portion of the first graphite member can be inserted into the concave portion of the second graphite member, but is formed larger than the inner diameter of the concave portion, and inserted while rubbing the surface irregularities with each other. Configure.
Since both the first graphite member and the second graphite member are made of graphite, the uneven portion where the first graphite member and the second graphite member interfere with each other is inserted while being shaved by wear, and the small diameter portion of the first graphite member is inserted. The outer diameter and the inner diameter of the recess of the second graphite member can be made equal.
小径部の外周面および凹部の内周面間には、周面炭素系接着部が介装されている。また、小径部の外周面には第1の溝が形成されている。
第1黒鉛部材と第2黒鉛部材は共に材質が黒鉛であるので、摩擦によって削られ黒鉛粒子が生じるが、削られた黒鉛粒子は第1の溝に保持される。また、第1の溝には塗布された周面炭素系接着部が保持されており、生じた黒鉛粒子は周面炭素系接着部と混ざって骨材として機能する。
Between the outer peripheral surface of the small diameter portion and the inner peripheral surface of the concave portion, a peripheral carbon-based adhesive portion is interposed. Moreover, the 1st groove | channel is formed in the outer peripheral surface of a small diameter part.
Since both the first graphite member and the second graphite member are made of graphite, graphite particles are produced by friction, but the removed graphite particles are held in the first groove. Further, the applied circumferential carbon-based adhesive portion is held in the first groove, and the generated graphite particles are mixed with the peripheral carbon-based adhesive portion and function as an aggregate.
周面炭素系接着部は、内部に含まれる樹脂が硬化、炭素化を経て形成される。周面炭素系接着部は、硬化する前に一旦軟化する。軟化した周面炭素系接着部は多孔質である第1黒鉛部材及び第2黒鉛部材に吸収されるとともに周面炭素系接着部が寸法収縮する。寸法収縮すると、第1黒鉛部材及び第2黒鉛部材が互いに動きやすくなり、硬化途中の周面炭素系接着部に亀裂が生じやすくなる。しかし、第1黒鉛部材の小径部の外径と、第2黒鉛部材の凹部の内径が等しくなっているので互いに動きにくい上に、第1黒鉛部材の小径部と、第2黒鉛部材の凹部と接触する部分には周面炭素系接着部を形成しにくい。
このため、周面炭素系接着部の寸法収縮の影響を受けにくく強固な黒鉛構造体を提供することができる。また、第1黒鉛部材の小径部と、第2黒鉛部材の凹部が、周面炭素系接着部を介することなく直接接触するので第1黒鉛部材と第2黒鉛部材との間の接触抵抗を小さくすることができ、電気抵抗を低くできる。
The peripheral surface carbon-based adhesive portion is formed through curing and carbonization of the resin contained therein. The peripheral carbon-based adhesive portion is once softened before being cured. The softened peripheral carbon-based adhesive portion is absorbed by the porous first graphite member and second graphite member, and the peripheral carbon-based adhesive portion shrinks in size. When the size shrinks, the first graphite member and the second graphite member are likely to move with each other, and cracks are likely to occur in the peripheral surface carbon-based adhesive portion being cured. However, since the outer diameter of the small-diameter portion of the first graphite member and the inner diameter of the concave portion of the second graphite member are equal, it is difficult to move, and the small-diameter portion of the first graphite member and the concave portion of the second graphite member It is difficult to form a peripheral carbon-based adhesive portion in the contact portion.
For this reason, it is possible to provide a strong graphite structure that is hardly affected by the dimensional shrinkage of the peripheral carbon-based adhesive portion. Further, since the small-diameter portion of the first graphite member and the concave portion of the second graphite member are in direct contact without going through the peripheral carbon-based adhesive portion, the contact resistance between the first graphite member and the second graphite member is reduced. The electrical resistance can be lowered.
本発明の黒鉛ヒータは、上述した黒鉛構造体を用いるので、第1黒鉛部材の小径部の外径と、第2黒鉛部材の凹部の内径が等しくなる。
このため、第1黒鉛部材の小径部と、第2黒鉛部材の凹部が周面炭素系接着部を介することなく直接接触するので第1黒鉛部材と第2黒鉛部材との間の接触抵抗を小さくすることができ、電気抵抗が低く、高強度の接合を実現する黒鉛ヒータを提供することができる。
Since the graphite heater of the present invention uses the above-described graphite structure, the outer diameter of the small diameter portion of the first graphite member is equal to the inner diameter of the concave portion of the second graphite member.
For this reason, since the small diameter part of the 1st graphite member and the crevice of the 2nd graphite member directly contact without going through a peripheral surface carbon system adhesion part, the contact resistance between the 1st graphite member and the 2nd graphite member is made small. It is possible to provide a graphite heater that has low electrical resistance and realizes high-strength bonding.
本発明の黒鉛構造体の製造方法では、第2黒鉛部材の凹部の内径は、第1黒鉛部材の小径部の最大外径より小さい。
このため、第1黒鉛部材の小径部を第2黒鉛部材の凹部に挿入する際に、小径部の外周面または凹部の内周面を削りながら挿入されるので、第1黒鉛部材の小径部と第2黒鉛部材の凹部は、互いに直接接触することができる。
また、第1黒鉛部材の小径部は外周面に螺旋状の第1の溝を有しているので、挿入する際に削られて生じた黒鉛粒子は、第1の溝に保持された周面炭素系接着材と混ざり、骨材として機能する。周面炭素系接着材は、内部に含まれる樹脂が硬化、炭素化を経て周面炭素系接着部が形成される。
In the method for producing a graphite structure of the present invention, the inner diameter of the concave portion of the second graphite member is smaller than the maximum outer diameter of the small diameter portion of the first graphite member.
For this reason, when inserting the small diameter portion of the first graphite member into the concave portion of the second graphite member, the small diameter portion of the first graphite member is inserted while cutting the outer peripheral surface of the small diameter portion or the inner peripheral surface of the concave portion. The recesses of the second graphite member can be in direct contact with each other.
Further, since the small-diameter portion of the first graphite member has the spiral first groove on the outer peripheral surface, the graphite particles generated by being scraped when inserted are peripheral surfaces held in the first groove. Mixes with carbon adhesive and functions as an aggregate. In the peripheral carbon-based adhesive, the resin included therein is cured and carbonized to form a peripheral carbon-based adhesive portion.
周面炭素系接着材は、硬化する前に一旦軟化する。軟化した周面炭素系接着材は多孔質である第1黒鉛部材及び第2黒鉛部材に吸収されるとともに周面炭素系接着材が寸法収縮する。寸法収縮すると、第1黒鉛部材及び第2黒鉛部材が互いに動きやすくなり、硬化途中の周面炭素系接着材に亀裂が生じやすくなる。しかし、第1黒鉛部材の小径部の外径と、第2黒鉛部材の凹部の内径が等しくなっているので互いに動きにくい上に、第1黒鉛部材の小径部と、第2黒鉛部材の凹部と接触する部分には炭素系接着材が層を形成しにくい。
このため、炭素系接着材の寸法収縮の影響を受けにくく強固な黒鉛構造体の製造方法を提供することができる。また、第1黒鉛部材の小径部と、第2黒鉛部材の凹部が、周面炭素系接着部を介することなく直接接触するので第1黒鉛部材と第2黒鉛部材との間の接触抵抗を小さくすることができ、電気抵抗を低くできる。
The circumferential carbon-based adhesive is softened once before it is cured. The softened circumferential carbon-based adhesive is absorbed by the porous first graphite member and second graphite member, and the circumferential carbon-based adhesive shrinks. When the size shrinks, the first graphite member and the second graphite member easily move with each other, and cracks are likely to occur in the circumferential surface carbon-based adhesive during curing. However, since the outer diameter of the small-diameter portion of the first graphite member and the inner diameter of the concave portion of the second graphite member are equal, it is difficult to move, and the small-diameter portion of the first graphite member and the concave portion of the second graphite member It is difficult for the carbon-based adhesive to form a layer at the contact portion.
For this reason, the manufacturing method of a strong graphite structure which is hard to be influenced by the dimensional shrinkage of the carbon-based adhesive can be provided. Further, since the small-diameter portion of the first graphite member and the concave portion of the second graphite member are in direct contact without going through the peripheral carbon-based adhesive portion, the contact resistance between the first graphite member and the second graphite member is reduced. The electrical resistance can be lowered.
また、本発明の黒鉛ヒータの製造方法は、上述した黒鉛構造体の製造方法を用いている。
すなわち、第2黒鉛部材の凹部の内径は、小径部の最大外径より小さい。
このため、第1黒鉛部材の小径部を第2黒鉛部材の凹部に挿入する際に、小径部の外周面または凹部の内周面を削りながら挿入されるので、第1黒鉛部材の小径部と第2黒鉛部材の凹部は、互いに直接接触することができる。
これにより、第1黒鉛部材と第2黒鉛部材との間の接触抵抗を小さくすることができ、電気抵抗が低く、高強度の接合を実現する黒鉛ヒータの製造方法を提供することができる。
Moreover, the manufacturing method of the graphite heater of this invention uses the manufacturing method of the graphite structure mentioned above.
That is, the inner diameter of the concave portion of the second graphite member is smaller than the maximum outer diameter of the small diameter portion.
For this reason, when inserting the small diameter portion of the first graphite member into the concave portion of the second graphite member, the small diameter portion of the first graphite member is inserted while cutting the outer peripheral surface of the small diameter portion or the inner peripheral surface of the concave portion. The recesses of the second graphite member can be in direct contact with each other.
Thereby, the contact resistance between a 1st graphite member and a 2nd graphite member can be made small, and the manufacturing method of the graphite heater which implement | achieves high intensity | strength joining with low electrical resistance can be provided.
(第1実施形態)
≪黒鉛構造体≫
以下、本発明に係る第1実施形態の黒鉛構造体について、図面を用いて説明する。
図1(A)および図(B)に示すように、第1実施形態の黒鉛構造体10Aは、第1黒鉛部材20と、第2黒鉛部材30を有する。
第1黒鉛部材20は、黒鉛材料を略円柱形状に形成したものであり、第1黒鉛部材先端面(端面)21に、同軸配置された小径部22が一体的に形成されている。小径部22は、第1黒鉛部材20の外径よりも小径の円柱形状を呈しており、外周面221に凹凸23が設けられている。
(First embodiment)
≪Graphite structure≫
Hereinafter, a graphite structure according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
The
また、第2黒鉛部材30は、黒鉛材料を略円柱形状に形成したものであり、第2黒鉛部材先端面(端面)31に、同軸配置された略円柱形状の空間を囲む凹部32を有する。凹部32の内周面321にも、凹凸33を設けることが望ましい。
なお、第2黒鉛部材30は、ここでは略円柱形状の場合を図示して説明するが、後述するように板状の場合も可能である。
The
Here, the
小径部22の外周面221に設ける凹凸23は、種々の態様が可能であり、限定するものではない。図4には、小径部22の外周面221の凹凸23の測定結果の一例が示されている。Y軸の0点の位置は、相対的のもので特別な意味がなく、小径部の最大直径寸法は、最大値をとる位置を基準に定義される。
凹凸23は、例えば、周方向に沿って円形や楕円形状に設けた溝を、長手方向に沿って複数個平行に設けることができる。あるいは、溝を外周面221に沿って螺旋形状に設けることができる。
The
The
なお、以下の説明においては、凹凸23として螺旋形状の第1の溝231を設けた場合について主に説明する。
螺旋形状の第1の溝231は、複数本の螺旋を平行に設けたり、複数本の螺旋を交差させて設けることができる。また、螺旋の回転方向は特に限定されず、進行方向に対し右回り、左回りいずれでも利用することができる。
また、螺旋状の第1の溝231は、条数は特に限定されない。1条であっても、2条あるいはそれ以上の条数であっても良い。第1の溝231が螺旋状であるので、第1黒鉛部材20の小径部22を第2黒鉛部材30の凹部32に挿入する際に、隣り合う二つの第1の溝231が形成する突起部分が常に凹部32の入口側の端部に接触する。
このため、挿入する際に必要な力に変動が少なく、突起部分に大きな欠けを生じにくくすることができる。
In the following description, a case where the spiral
The spiral-shaped
Further, the number of strips of the spiral
For this reason, there is little fluctuation | variation in the force required when inserting, and it can make it difficult to produce a big chip | tip in a projection part.
第1の溝231の断面形状は特に限定されない。三角形の溝、半円形の溝、台形の溝、矩形の溝などどのようなものでも良い。
また、小径部22の外周面には、周面炭素系接着材241が塗布された周面炭素系接着部24が設けられている。
The cross-sectional shape of the
Further, on the outer peripheral surface of the small-
小径部22の外周面221を周回する複数列の第1の溝231の深さは特に限定されないが、5〜500μmであることが好ましい。第1の溝231の深さが5μm以上であると第1黒鉛部材20及び第2黒鉛部材30の気孔内部に吸収されても十分な強度を維持できるだけの周面炭素系接着材241を溝に保持することができる。第1の溝231の深さが500μm以下であると、小径部22に十分な太さを確保することができるので、引っ張り応力がかかっても応力集中が小さく、小径部22が折損しにくくすることができる。
第1の溝231は、小径部22の外周面221の全面に形成されていることが好ましい。第1の溝231が小径部22の全面に形成されていると、第1の溝231に保持された周面炭素系接着材241がいずれの箇所でも第1黒鉛部材20と第2黒鉛部材30を接合することができるので、高強度の接合をした黒鉛構造体10Aを提供することができる。
The depth of the plurality of rows of
The
図1(B)に示すように、第2黒鉛部材30の凹部32の内径寸法D2は、第1黒鉛部材20の小径部22の最大直径寸法D1と等しい。ここで、最大直径寸法D1とは、凹凸23の最も外側であり、例えば凹凸23が山および谷を有する場合には、山の頂点を結ぶ外径を云う。なお、小径部22の長さL1は、凹部32の深さL2よりも短い。
これは次のように形成される。
すなわち、一般に黒鉛材料は切削加工によって形状加工される。このため、加工する刃の摩耗、材料の変形などにより厳密に小径部22の最大直径寸法D1及び凹部32の内径寸法D2を揃えて加工することは困難である。
As shown in FIG. 1B, the inner diameter D2 of the
This is formed as follows.
That is, the graphite material is generally shaped by cutting. For this reason, it is difficult to process with the maximum diameter dimension D1 of the small-
このため、図2(A)に示すように、第1黒鉛部材20の小径部22の最大直径寸法D1を、第2黒鉛部材30の凹部32に挿入可能だが凹部32の内径寸法D2よりも大きく形成し、互いに表面を摩擦しながら挿入するように構成する。
図6には、小径部22の最大直径寸法D1と凹部32の内径寸法D2の差と曲げ強度との関係が示されている。ここで、横軸の100μmとは、小径部22と凹部32との重なり量、すなわち、小径部22の最大直径寸法D1が凹部32の内径寸法D2よりも100μm大きいことを示す。同様に、10μmは、小径部22の最大直径寸法D1が凹部32の内径寸法D2よりも10μm大きい。また、−100μmとは、小径部22の最大直径寸法D1が凹部32の内径寸法D2がよりも100μm小さいことを示す。
その結果、小径部22の最大直径寸法D1と凹部32の内径寸法D2の差が10μmのときに、曲げ強度のワイブル係数が最大となり、強度的に最も有利になることがわかった。
For this reason, as shown in FIG. 2 (A), the maximum diameter dimension D1 of the
FIG. 6 shows the relationship between the difference between the maximum diameter dimension D1 of the
As a result, it was found that when the difference between the maximum diameter dimension D1 of the
図2(B)に示すように、第1黒鉛部材20と第2黒鉛部材30は共に材質が黒鉛であるので、小径部22を凹部32に挿入する際に、小径部22と凹部32とが干渉する部分は摩耗しながら挿入され、摩擦によって削られて黒鉛粒子BPが生じる。
削られた黒鉛粒子BPは、第1の溝231に保持され、小径部22の最大直径寸法D1と、凹部32の内径寸法D2が等しくなる。削られた黒鉛粒子BPは、骨材として周面炭素系接着部24に含まれる。
As shown in FIG. 2B, since the
The cut graphite particle BP is held in the
周面炭素系接着材241は、内部に含まれる樹脂が硬化し、炭素化を経て周面炭素系接着部24を形成する。周面炭素系接着材241は、硬化する前に一旦軟化する。軟化した周面炭素系接着材241は、多孔質である第1黒鉛部材20及び第2黒鉛部材30に吸収されるとともに、周面炭素系接着材241が寸法収縮する。
寸法収縮すると、第1黒鉛部材20及び第2黒鉛部材30が互いに動きやすくなり、硬化途中の周面炭素系接着材241に亀裂が生じやすくなる。しかし、第1黒鉛部材20の小径部22の最大直径寸法D1と、第2黒鉛部材30の凹部32の内径寸法D2が等しくなっているので摩擦を生じ互いに動きにくい。
さらに、第1黒鉛部材20の小径部22と、第2黒鉛部材30の凹部32とが接触する部分には、周面炭素系接着材241が層を形成しにくいので、周面炭素系接着材241の寸法収縮の影響を受けにくく強固な黒鉛構造体10Aを提供することができる。
In the peripheral carbon-based
When the dimension shrinks, the
Further, since the circumferential carbon-based adhesive 241 hardly forms a layer at the portion where the
図3に示すように、第1黒鉛部材20の第1黒鉛部材先端面21および第2黒鉛部材30の第2黒鉛部材先端面31が、端面炭素系接着材251からなる端面炭素系接着部25を介して接合されるのが好ましい。
ここで、第1黒鉛部材先端面21は、小径部22の周囲の端面である。また、第2黒鉛部材先端面31は、凹部32の周囲の端面である。
なお、端面炭素系接着材251は、第1黒鉛部材先端面21に塗布しても良いし、第2黒鉛部材先端面31に塗布しても良い。また、両方に塗布することも可能である。
As shown in FIG. 3, the end surface carbon-based
Here, the first graphite member
The end face carbon-based adhesive 251 may be applied to the first graphite member
第1黒鉛部材先端面21と第2黒鉛部材先端面31とが、端面炭素系接着材251からなる端面炭素系接着部25を介して接合されることによって、より高強度の接合が実現できる。
また、小径部22の最大直径寸法D1と凹部32の内径寸法D2が同じになるので、端面炭素系接着部25および周面炭素系接着部24がなくても、摩擦力によって第1黒鉛部材20と第2黒鉛部材30とが強固に固定されている。
By joining the first graphite member
Further, since the maximum diameter dimension D1 of the
このため、端面炭素系接着材251が硬化、炭素化し端面炭素系接着部25となる過程で、第1黒鉛部材先端面21と第2黒鉛部材先端面31にずれが生じにくく、硬化途中の端面炭素系接着材251に亀裂を生じにくくすることができる。
これにより、端面炭素系接着部25の強度低下を起こしにくく、高強度の接合を実現することができる。
For this reason, in the process in which the end face carbon-based
Thereby, it is hard to raise | generate the intensity | strength fall of the end surface carbon-
周面炭素系接着部24と端面炭素系接着部25は、同一材質であることが好ましい。周面炭素系接着部24と端面炭素系接着部25が同一材質であるとは、同じ炭素系接着材を用いて形成したものであればよい。
同じ炭素系接着材を用いて、周面炭素系接着部24と端面炭素系接着部25を形成すると、硬化の挙動が同じであるので同じ条件で硬化、炭素化することができ、強度の劣化を小さくすることができる。
It is preferable that the peripheral surface carbon-based
If the peripheral carbon-based
また、周面炭素系接着部24及び前記端面炭素系接着部25はコプナ樹脂の炭化物であることが好ましい。コプナ樹脂は脱水縮合反応によって炭素原子と直接結びつくことができるので高強度の黒鉛構造体を得ることができる。
Moreover, it is preferable that the peripheral surface carbon-
第1黒鉛部材20および第2黒鉛部材30に用いる黒鉛材料は、特に限定されないが押出黒鉛、等方性黒鉛が好ましい。これらの黒鉛材料は、耐熱性が高いので、高強度の接合と組み合わせることによって高強度の黒鉛構造体を提供することができる。
中でも、第1黒鉛部材20および第2黒鉛部材30に用いる黒鉛材料には、等方性黒鉛を用いることが好ましい。等方性黒鉛は、組織が細かく特に高強度であるので、高強度の接合と組み合わせることによってさらに高強度の黒鉛構造体10Aを提供することができる。
The graphite material used for the
Among these, isotropic graphite is preferably used for the graphite material used for the
≪黒鉛ヒータ≫
図7および図8には、前述した黒鉛構造体10Aを用いた黒鉛ヒータの一例が示されている。
図7に示すように、黒鉛ヒータ50Aは、発熱体51とコネクタ52とを組み合わせて構成されている。
例えば、発熱体51が前述した第1黒鉛部材20に該当し、コネクタ52が板状ではあるが前述した第2黒鉛部材30に該当するものである。
従って、発熱体51とコネクタ52との接合部53は、前述した第1黒鉛部材20の小径部22と第2黒鉛部材30の凹部32との接合が適用される。
なお、発熱体51同士の接合部54においては、一方の発熱体51を第1黒鉛部材20と見なし、他方の発熱体51を第2黒鉛部材30と見なすことにより、同様に考えることができる。
≪Graphite heater≫
7 and 8 show an example of a graphite heater using the above-described
As shown in FIG. 7, the graphite heater 50 </ b> A is configured by combining a
For example, the
Therefore, the joint between the small-
In the
図8に示すように、黒鉛ヒータ50Bは、発熱体55とコネクタ56とを組み合わせて構成されている。
例えば、発熱体55は板状だが前述した第2黒鉛部材30に該当し、コネクタ56が前述した第1黒鉛部材20に該当するものである。
従って、発熱体55とコネクタ56との接合部57は、前述した第1黒鉛部材20の小径部22と第2黒鉛部材30の凹部32との接合が適用される。
As shown in FIG. 8, the graphite heater 50 </ b> B is configured by combining a
For example, the
Therefore, the
以上説明したような黒鉛ヒータ50A、50Bにおいては、第1黒鉛部材20と第2黒鉛部材30を接合する周面炭素系接着部24に用いる周面炭素系接着材241は、硬化を経て炭素化している固相炭素化した物質である。
これに対し、第1黒鉛部材20および第2黒鉛部材30を構成する黒鉛材料は、ピッチが液相のまま炭素化した液相炭素化した物質である。液相炭素化は炭素原子が自由に再配列しながら炭素化していく炭素化のプロセスであるので、結晶化度が高く、低抵抗の黒鉛材料が得られやすい。
In the
On the other hand, the graphite material constituting the
しかしながら、周面炭素系接着部24は固相炭素化によって得られているので、結晶化度が高めにくく、低い抵抗が得られにくい。このため、第1黒鉛部材20の小径部22の最大直径寸法D1と第2黒鉛部材30の凹部32の内径寸法D2が等しくなって、第1黒鉛部材20と第2黒鉛部材30が直接接する。
これにより、周面炭素系接着部24が発熱しにくく、黒鉛ヒータ50A、50Bとして好適に利用することができる。
なお、黒鉛ヒータ50A、50Bの黒鉛材料は特に限定されない。押出黒鉛、等方性黒鉛などを利用することができる。中でも等方性黒鉛は、固有抵抗の異方性が小さいので、ヒータ設計時に電流の流れる方向の考慮が不要であるので黒鉛ヒータ50A、50Bとして好適に利用できる。
However, since the peripheral surface carbon-based
Thereby, the peripheral surface carbon-
In addition, the graphite material of
≪黒鉛構造体の製造方法≫
次に、黒鉛構造体の製造方法について説明する。
図1(A)および図1(B)に示すように、黒鉛構造体10Aは、凹部32を有する第2黒鉛部材30に、小径部22を有する第1黒鉛部材20が接続されて形成される。
まず、図1(B)に示すように、第1黒鉛部材20よりも小径、かつ、外周面221に凹凸23が設けられた小径部22を、第1黒鉛部材20の第1黒鉛部材先端面21に同軸配置する。また、第2黒鉛部材30の第2黒鉛部材先端面31に、小径部22が挿入可能な凹部32を設ける。
小径部22は、外周面221を周回する複数列の第1の溝231を有し、凹部32は、小径部22の最大直径寸法D1より小さく、小径部22の平均直径より大きい内径寸法D2を有する。
≪Method for producing graphite structure≫
Next, a method for manufacturing a graphite structure will be described.
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
First, as shown in FIG. 1B, the first graphite member tip end surface of the
The small-
次いで、周面炭素系接着材塗布工程において、小径部22の外周面221および凹部32の内周面321のうちの少なくとも一方に周面炭素系接着材241を塗布する。
その後、挿入工程において、小径部22を凹部32に挿入する。その際、両者の摩擦力により小径部22の外周面221および凹部32の内周面321のうちの少なくとも一方を削りながら挿入する(図2(B)参照)。
そして、熱処理工程において、第1黒鉛部材20および第2黒鉛部材30を加熱することにより、周面炭素系接着材241を炭素化させることにより硬化させて周面炭素系接着部24を形成する(図3参照)。
Next, in the peripheral carbon-based adhesive application step, the peripheral carbon-based
Thereafter, in the insertion step, the
Then, in the heat treatment step, by heating the
小径部22の平均直径とは、小径部22の外周面221の内側部分と同一体積と同一高さの円柱の直径のことである。即ち、体積基準の平均直径である。
小径部22の最大直径寸法D1と比較して第1の溝231の深さが圧倒的に小さい場合、近似的に中心軸で分割される小径部22の外周面221が形成する輪郭の内側部分と同一面積と同一高さの長方形の幅(径方向の長さ)とすることができる。
The average diameter of the
When the depth of the
第1黒鉛部材20の小径部22は、円柱形状である。円柱形状の小径部22には、外周面221を周回する複数列の第1の溝231を有している。第1の溝231は、複数の環状の溝、螺旋状の溝などを用いることができる。
螺旋状の溝の場合、回転方向は特に限定されず、進行方向に対し右回り、左回りいずれでも利用することができる。また、螺旋状の溝の場合、条数は特に限定されない。1条であっても、2条あるいはそれ以上の条数であっても良い。
中でも螺旋状の溝の場合には、第1黒鉛部材20を第2黒鉛部材30に挿入する際に、常に隣り合う二つの第1の溝231が形成する突起部分が凹部32の入口側の端部に接触している。
このため、挿入する際に必要な力に変動が少なく突起部分に大きな欠けを生じにくくすることができる。
The
In the case of a spiral groove, the rotation direction is not particularly limited, and it can be used either clockwise or counterclockwise with respect to the traveling direction. In the case of a spiral groove, the number of strips is not particularly limited. The number may be one or two or more.
In particular, in the case of a spiral groove, when the
For this reason, there is little fluctuation | variation in the force required at the time of insertion, and it can make it difficult to produce a big chip | tip in a projection part.
小径部22の外周面221を周回する複数列の第1の溝231の形状は特に限定されない。三角形の溝、半円形の溝、台形の溝、矩形の溝などどのようなものでも良い。
複数列の第1の溝231は、どのような方法でも製造することができ特に限定されない。例えば、旋盤で旋削することにより形成することができる。旋削で形成する場合、旋削チップを固定し複数回に分けて加工することにより、複数の環状の溝を形成することができ、旋削チップを動かしながら加工することにより、螺旋状の溝を形成することができる。
The shape of the plurality of rows of
The plurality of rows of the
小径部22の外周面221を周回する複数列の第1の溝231の深さは、特に限定されないが、5〜500μmであることが好ましい。第1の溝231の深さが5μm以上であると、第1黒鉛部材20及び第2黒鉛部材30の気孔内部に吸収されても十分な強度を維持できるだけの周面炭素系接着材241を第1の溝231に保持することができる。第1の溝231の深さが500μm以下であると、小径部22に十分な太さを確保することができるので、引っ張り応力がかかっても応力集中が小さく、小径部22が折損しにくくすることができる。
複数列の第1の溝231は、小径部22の外周面221の全面に形成されていることが好ましい。複数列の第1の溝231が小径部22の全面に形成されていると、第1の溝231に保持された周面炭素系接着部24がいずれの箇所でも第1黒鉛部材20と第2黒鉛部材30を接合することができるので、高強度の接合をした黒鉛構造体10Aを提供することができる。
The depth of the plurality of rows of
The plurality of rows of
第2黒鉛部材30の凹部32は、第1黒鉛部材20の小径部22の最大直径寸法D1より小さく、小径部22の平均直径より大きい内径寸法D2を有する。
これは以下の理由による。
黒鉛材料は切削加工によって形状加工される。このため、加工する刃の摩耗、材料の変形などにより厳密に小径部22の最大直径寸法D1及び凹部32の内径寸法D2を揃えて加工することは困難である。
The
This is due to the following reason.
Graphite material is shaped by cutting. For this reason, it is difficult to process with the maximum diameter dimension D1 of the small-
このため、本発明の製造方法では、一旦第1黒鉛部材20の小径部22の最大直径寸法D1を、第2黒鉛部材30の凹部32の内径寸法D2よりも大きく形成し、互いに表面を摩擦しながら挿入するように構成する(図1(B)参照)。
第1黒鉛部材20と第2黒鉛部材30は共に材質が黒鉛であるので、摩擦によって削られ黒鉛粒子BPが生じるが、第1黒鉛部材20と第2黒鉛部材30とが干渉する部分は摩耗しながら挿入される(図2(B)参照)。
このとき削られた黒鉛粒子BPは、第1の溝231に保持され、第1黒鉛部材20の小径部22の最大直径寸法D1と、第2黒鉛部材30の凹部32の内径寸法D2が等しくなり、互いに直接接触することができる。
For this reason, in the manufacturing method of the present invention, the maximum diameter dimension D1 of the
Since the material of both the
The graphite particles BP shaved at this time are held in the
周面炭素系接着材241は、内部に含まれる樹脂が硬化、炭素化を経て周面炭素系接着部24が形成される。周面炭素系接着材241は、硬化する前に一旦軟化する。軟化した周面炭素系接着材241は多孔質である第1黒鉛部材20及び第2黒鉛部材30に吸収されるとともに周面炭素系接着材241が寸法収縮する。
寸法収縮すると、第1黒鉛部材20及び第2黒鉛部材30が互いに動きやすくなり、硬化途中の周面炭素系接着材241に亀裂が生じやすくなるが、第1黒鉛部材20の小径部22の最大直径寸法D1と、第2黒鉛部材30の凹部32の内径寸法D2が等しくなっているので摩擦で互いに動きにくい。
その上、第1黒鉛部材20の小径部22と、第2黒鉛部材30の凹部32とが接触する部分には周面炭素系接着材241が層を形成しにくいので、周面炭素系接着材241の寸法収縮の影響を受けにくく強固な黒鉛構造体10Aを提供することができる。
In the peripheral carbon-based
When the size shrinks, the
In addition, since the circumferential carbon-based
また、周面炭素系接着部24は、第1の溝231の内部にあって凹部32と小径部22とを接続することができる。周面炭素系接着部24は、熱硬化性樹脂、ピッチなどを含有する炭素系接着材の炭化物が利用できる。
これらの炭素系接着材は、液状で塗布され硬化を経て炭素化される。このため、周面炭素系接着材241は、第1黒鉛部材20と第2黒鉛部材30とを接続することができる。また、硬化前の周面炭素系接着材241は液状であるので、第1黒鉛部材20及び第2黒鉛部材30の気孔内部に浸透し、第1黒鉛部材20及び第2黒鉛部材30の直接接合する部位の接合を補強することができる。
Further, the peripheral surface carbon-based
These carbon-based adhesives are applied in a liquid state and are carbonized through curing. For this reason, the circumferential surface carbon-based adhesive 241 can connect the
周面炭素系接着部24は、第1黒鉛部材20の小径部22の外周面221または第2黒鉛部材30の凹部32の内周面321が削られた黒鉛粒子BPを骨材として含んでいることが好ましい。
黒鉛構造体10Aでは、第1黒鉛部材20の小径部22の最大直径寸法D1は、第2黒鉛部材30の凹部32の内径寸法D2より大きい。このため、挿入する際には互いに表面を摩擦しながら挿入することとなる。
第1黒鉛部材20と第2黒鉛部材30は共に材質が黒鉛であるので、摩擦によって削られ黒鉛粒子BPが生じるが、生じた黒鉛粒子BPは小径部22の外周面221を周回する複数列の第1の溝231に捕らえられ、底に滞留する。
The peripheral carbon-based
In the
Since both the
また、第1の溝231には塗布された周面炭素系接着材241が保持されており、生じた黒鉛粒子BPは周面炭素系接着材241と混ざり、骨材として機能することができる。また、削られて形成した黒鉛粒子BPは、もともと小径部22と凹部32との間で形成されたものであるので、周面炭素系接着材241に添加され外部から供給される骨材よりも粒子径が大きくても周面炭素系接着部24に含有させることができる。
このため、周面炭素系接着材241の寸法収縮を小さくする作用を小さくすることができる。
Further, the applied circumferential carbon-based
For this reason, the effect | action which makes the dimensional shrinkage of the surrounding surface carbon-
第1黒鉛部材20は、第1黒鉛部材先端面21を有し、第2黒鉛部材30は、第2黒鉛部材先端面31を有する。
端面炭素系接着材塗布工程において、第1黒鉛部材先端面21または第2黒鉛部材先端面31に、端面炭素系接着材251を塗布することが好ましい。端面炭素系接着材塗布工程は、熱処理工程の前に行う。
第1黒鉛部材先端面21と、第2黒鉛部材先端面31とが、端面炭素系接着材251が硬化及び炭素化した端面炭素系接着部25を介して接着されるので、より高強度の接合を実現する黒鉛構造体10Aの製造方法を提供することができる。
The
In the end face carbon-based adhesive application step, the end face carbon-based
Since the first graphite member
また、第1黒鉛部材20の小径部22は外周面221を周回する複数列の第1の溝231を有する。第2黒鉛部材30の凹部32は、小径部22の最大直径寸法D1より小さく、小径部22の平均直径より大きい内径寸法D2を有する。
このため、挿入工程においては、小径部22の外周面221または凹部32の内周面321を削りながら凹部32に小径部22を挿入するので、端面炭素系接着部25および周面炭素系接着部24がなくても摩擦力によって第1黒鉛部材20と第2黒鉛部材30とが強固に固定される。
The small-
For this reason, in the insertion step, the small-
このため、第1黒鉛部材先端面21と第2黒鉛部材先端面31との間に挟まれた端面炭素系接着材251が硬化、炭素化して端面炭素系接着部25となる過程で、第1黒鉛部材先端面21と第2黒鉛部材先端面31にずれが生じにくく、硬化途中の端面炭素系接着材251に亀裂を生じにくくすることができる。
これにより、端面炭素系接着部25の強度低下を起こしにくく、高強度の接合を実現する黒鉛構造体10Aを得ることができる。
For this reason, in the process in which the end face carbon-based adhesive 251 sandwiched between the first graphite member
Thereby, it is difficult to cause the strength of the end face carbon-based
小径部22または凹部32に塗布する周面炭素系接着材241と、第1黒鉛部材先端面21または第2黒鉛部材先端面31に塗布する端面炭素系接着材251とは、同一であることが好ましい。
周面炭素系接着材241と、端面炭素系接着材251とが同一であると、硬化の挙動が同じであるので同じ条件で硬化、炭素化することができ、強度の劣化を小さくすることができる。
The peripheral carbon-based adhesive 241 applied to the small-
If the peripheral carbon-based
黒鉛構造体10Aの製造方法の炭素系接着材はコプナ樹脂であることが好ましい。コプナ樹脂は、焼成後炭素質となり、この炭化収率が50%以上と高く、さらに脱水縮合反応によって炭素原子と化学結合を形成できる樹脂であるので高強度の黒鉛構造体10Aを得ることができる。
The carbon-based adhesive in the method for producing the
黒鉛構造体の製造方法の第1黒鉛部材20および第2黒鉛部材30に用いる黒鉛材料は、特に限定されないが押出黒鉛、等方性黒鉛が好ましい。これらの黒鉛材料は、耐熱性が高いので、高強度の接合と組み合わせることによって高強度の黒鉛構造体10Aを提供することができる。
中でも、第1黒鉛部材20および第2黒鉛部材30に用いる黒鉛材料には、等方性黒鉛を用いることが好ましい。等方性黒鉛は、組織が細かく特に高強度であるので、高強度の接合と組み合わせることによってさらに高強度の黒鉛構造体10Aを提供することができる。
The graphite material used for the
Among these, isotropic graphite is preferably used for the graphite material used for the
≪黒鉛ヒータの製造方法≫
黒鉛ヒータの製造方法には、上述した黒鉛構造体の製造方法を適用することができる。上述した黒鉛構造体の製造方法で得られる黒鉛構造体10Aは、第1黒鉛部材20の小径部22の最大直径寸法D1と第2黒鉛部材30の凹部32の内径寸法D2が等しくなるので、第1黒鉛部材20と第2黒鉛部材30が直接接することができる。
第1黒鉛部材20と第2黒鉛部材30を接合する周面炭素系接着部24に用いる周面炭素系接着材241は、硬化を経て炭素化している固相炭素化した物質である。
≪Method for manufacturing graphite heater≫
The above-described method for producing a graphite structure can be applied to the method for producing a graphite heater. In the
The peripheral carbon-based adhesive 241 used for the peripheral carbon-based
これに対し、第1黒鉛部材20および第2黒鉛部材30を構成する黒鉛材料は、ピッチが液相のまま炭素化した液相炭素化した物質である。液相炭素化は炭素原子が自由に再配列しながら炭素化していく炭素化のプロセスであるので、結晶化度が高く、低抵抗の黒鉛材料が得られやすい。
しかしながら、周面炭素系接着部24は固相炭素化によって得られているので、結晶化度が高めにくく、低い抵抗が得られにくい。このため、第1黒鉛部材20の小径部22の最大直径寸法D1と第2黒鉛部材30の凹部32の内径寸法D2が等しくなって、第1黒鉛部材20と第2黒鉛部材30が直接接するので、周面炭素系接着部24が発熱しにくく黒鉛ヒータ50A、50Bとして好適に利用することができる。
また、黒鉛ヒータ50A、50Bの黒鉛材料は特に限定されない。押出黒鉛、等方性黒鉛などを利用することができる。中でも等方性黒鉛は、固有抵抗の異方性が小さいので、ヒータ設計時に電流の流れる方向の考慮が不要であるので黒鉛ヒータ50A、50Bとして好適に利用できる。
On the other hand, the graphite material constituting the
However, since the peripheral surface carbon-based
Moreover, the graphite material of
次に、黒鉛構造体の作用効果について説明する。
黒鉛構造体10Aは、略円柱形状の第1黒鉛部材20と、第1黒鉛部材20に同軸配置された小径部22と、第1黒鉛部材20に対して同軸連結された略円柱形状の第2黒鉛部材30と、を有する。小径部22は、第1黒鉛部材20よりも小径で、かつ、外周面221に凹凸23が設けられている。
また、第2黒鉛部材30は、小径部22が挿入可能な凹部32が第2黒鉛部材先端面31に設けられている。
そして、小径部22の外周面221および凹部32の内周面321間には、周面炭素系接着部24が介装されるとともに、凹部32の内径寸法D2は、小径部22の最大直径寸法D1と等しい。
Next, the function and effect of the graphite structure will be described.
The
Further, the
A peripheral surface carbon-based
このため、第1黒鉛部材20の小径部22を第2黒鉛部材30の凹部32に押し込むと、小径部22の外周面221の凹凸23が擦れて削れて圧入され、第1黒鉛部材20の小径部22と第2黒鉛部材30とが等しくなり直接接触するようになる。
また、小径部22の外周面221と凹部32の内周面321とが、削れた黒鉛の粉と周面炭素系接着部24により密着して接着される。
これにより、第1黒鉛部材20と第2黒鉛部材30とを、電気抵抗が低く、高強度で接合することができる。
For this reason, when the small-
Further, the outer
Thereby, the
また、黒鉛構造体10Aは、第1黒鉛部材20および小径部22が一体的に形成されているので、小径部22を第2黒鉛部材30の凹部32に接合することにより、第1黒鉛部材20と第2黒鉛部材30とを確実に接合することができる。
Further, since the
また、黒鉛構造体10Aは、凹部32の内周面321にも凹凸33が設けられているので、小径部22の外周面221の凹凸23と同様に擦れて削れ、周面炭素系接着材241により結合される。
In addition, since the
また、黒鉛構造体10Aは、小径部22の外周面221に第1の溝231が設けられているので、十分な強度を維持できるだけの周面炭素系接着材241を、第1の溝231に保持することができる。
また、第1の溝231に保持された周面炭素系接着材241がいずれの箇所でも第1黒鉛部材20と第2黒鉛部材30を接合することができるので、高強度の接合を行うことができる。
In addition, since the
In addition, since the peripheral carbon-based adhesive 241 held in the
また、黒鉛構造体10Aは、第1の溝231が螺旋状に設けられている。このため、第1黒鉛部材20の小径部22を第2黒鉛部材30の凹部32に挿入する際に、常に隣り合う二つの第1の溝231が形成する突起部分が、凹部32の入口側の端部に接触する。
これにより、挿入する際に必要な力に変動が少なく突起部分に大きな欠けを生じにくくすることができる。
The
Thereby, there is little fluctuation | variation in the force required at the time of insertion, and it can make it difficult to produce a big chip | tip in a projection part.
また、黒鉛構造体10Aでは、周面炭素系接着部24には、小径部22の外周面221および凹部32の内周面321のうちの少なくとも一方が削られた骨材が含まれている。
すなわち、第1黒鉛部材20の小径部22を第2黒鉛部材30の凹部32に挿入する際には、互いに表面を摩擦しながら挿入するので、摩擦によって削られ黒鉛粒子BPが生じる。生じた黒鉛粒子BPは小径部22の第1の溝231に捕らえられ、底に滞留する。
また、第1の溝231には塗布された周面炭素系接着材241が保持されており、生じた黒鉛粒子BPは周面炭素系接着材241と混ざり、骨材として機能する。
このため、接着力を強化することができる。
In the
That is, when the small-
The applied circumferential carbon-based
For this reason, adhesive force can be strengthened.
また、黒鉛構造体10Aは、第1黒鉛部材20の第1黒鉛部材先端面21と第2黒鉛部材30の第2黒鉛部材先端面31とを、端面炭素系接着部25を介して接合した。
これにより、第1黒鉛部材20と第2黒鉛部材30とを、強力に接合できる。
In addition, the
Thereby, the
また、黒鉛構造体10Aは、周面炭素系接着部24および端面炭素系接着部25に、同じ炭素系接着材を用いたので、硬化の挙動が同じであり、同じ条件で硬化、炭素化することができ、強度の劣化を小さくすることができる。
Further, the
また、黒鉛構造体10Aは、周面炭素系接着部24および端面炭素系接着部25のうちの少なくとも一方にコプナ樹脂の炭化物を用いた。
コプナ樹脂は脱水縮合反応によって炭素原子と直接結びつくことができるので高強度の黒鉛構造体10Aを得ることができる。
Further, in the
Since the copna resin can be directly bonded to carbon atoms by a dehydration condensation reaction, a high-
次に、黒鉛ヒータの作用効果について説明する。
黒鉛ヒータ50A、50Bは、前述した黒鉛構造体10Aを用いて形成される。
これにより、第1黒鉛部材20の小径部22を第2黒鉛部材30の凹部32に押し込むと、小径部22の外周面221の凹凸23が擦れて削れるので、第1黒鉛部材20の小径部22と第2黒鉛部材30の凹部32とが直接接触する。
また、小径部22の外周面221と凹部32の内周面321とが、削れた黒鉛の粉と周面炭素系接着部24により密着して接着される。
これにより、第1黒鉛部材20と第2黒鉛部材30とを、電気抵抗が低く、高強度で接合することができる。
Next, the effect of the graphite heater will be described.
The
Accordingly, when the
Further, the outer
Thereby, the
次に、黒鉛構造体の製造方法の作用効果について説明する。
黒鉛構造体の製造方法は、第1黒鉛部材20の第1黒鉛部材先端面21に、第1黒鉛部材20よりも小径、かつ、外周面221に凹凸23が設けられた小径部22を同軸配置する。また、第2黒鉛部材30の第2黒鉛部材先端面31に、小径部22が挿入可能、かつ、小径部22の最大直径寸法D1よりも小さな内径寸法D2を有する凹部32を設ける。
Next, the function and effect of the method for producing a graphite structure will be described.
In the method for manufacturing a graphite structure, the first graphite
そして、周面炭素系接着材塗布工程において、小径部22の外周面221および凹部32の内周面321のうちの少なくとも一方に周面炭素系接着材241を塗布する。
その後、挿入工程において、小径部22の外周面221および凹部32の内周面321のうちの少なくとも一方を削りながら小径部22を凹部32に挿入させる。
次いで、熱処理工程において、第1黒鉛部材20および第2黒鉛部材30を加熱することにより、周面炭素系接着材241を炭素化させることにより硬化させて、周面炭素系接着部24を形成する。
In the peripheral carbon-based adhesive application step, the peripheral carbon-based
Thereafter, in the inserting step, the
Then, in the heat treatment step, the
このため、第1黒鉛部材20の小径部22を第2黒鉛部材30の凹部32に押し込むと、小径部22の外周面221の凹凸23または凹部32の内周面321の凹凸33が擦れて削れて圧入される。
これにより、第1黒鉛部材20の小径部22と第2黒鉛部材30の凹部32の内周面321とが直接接触する。また、小径部22の外周面221と凹部32の内周面321とが、削れた黒鉛の粉と周面炭素系接着部24により密着して接着される。
これにより、第1黒鉛部材20と第2黒鉛部材30とを、電気抵抗が低く、高強度で接合することができる。
For this reason, when the small-
Thereby, the
Thereby, the
また、黒鉛構造体の製造方法は、あらかじめ小径部22の外周面221に第1の溝231を螺旋状に設けておく。
このため、第1黒鉛部材20の小径部22を第2黒鉛部材30の凹部32に挿入する際に、常に隣り合う二つの第1の溝231が形成する突起部分が、凹部32の入口側の端部に接触している。
これにより、挿入する際に必要な力に変動が少なく突起部分に大きな欠けを生じにくくすることができる。
Further, in the method of manufacturing the graphite structure, the
For this reason, when the
Thereby, there is little fluctuation | variation in the force required at the time of insertion, and it can make it difficult to produce a big chip | tip in a projection part.
また、黒鉛構造体の製造方法は、互いに対向する第1黒鉛部材20の第1黒鉛部材先端面21および第2黒鉛部材30の第2黒鉛部材先端面31のうちの少なくとも一方に端面炭素系接着材251を塗布する端面炭素系接着材塗布工程を熱処理工程の以前に行う。
このため、第1黒鉛部材先端面21と第2黒鉛部材先端面31とを、端面炭素系接着部25を介して接合するので、第1黒鉛部材20と第2黒鉛部材30とを、強力に接合することができる。
In addition, the method for producing a graphite structure includes end face carbon-based adhesion to at least one of the first graphite member
For this reason, since the 1st graphite member
また、黒鉛構造体の製造方法は、周面炭素系接着材241および端面炭素系接着材251のうちの少なくとも一方にコプナ樹脂を用いた。
コプナ樹脂は脱水縮合反応によって炭素原子と直接結びつくことができるので高強度の黒鉛構造体10Aを得ることができる。
Moreover, the manufacturing method of the graphite structure used a copna resin for at least one of the peripheral surface carbon-based
Since the copna resin can be directly bonded to carbon atoms by a dehydration condensation reaction, a high-
次に、黒鉛ヒータの製造方法の作用効果について説明する。
黒鉛ヒータの製造方法は、前述したいずれかに記載の黒鉛構造体の製造方法を用いたので、第1黒鉛部材20と第2黒鉛部材30とを、電気抵抗が低く、高強度で接合することができる。
Next, the function and effect of the method for manufacturing the graphite heater will be described.
Since the method for manufacturing a graphite heater uses any one of the above-described methods for manufacturing a graphite structure, the
(第2実施形態)
次に、第2実施形態の黒鉛構造体について説明する。
なお、前述した第1実施形態の黒鉛構造体10Aと共通する部位には同じ符号を付して、重複する説明を省略することとする。
図9(A)および図9(B)に示すように、第2実施形態の黒鉛構造体10Bでは、小径部22Bが第1黒鉛部材20Bと別体で設けられている。第1黒鉛部材20Bの第1黒鉛部材先端面21には、第2黒鉛部材30の凹部32と同様の第1黒鉛部材凹部26が設けられている。従って、第1黒鉛部材凹部26の内径寸法は、小径部22の最大直径寸法よりも小さい。
第1黒鉛部材凹部26の内周面261には、凹部32の凹凸33と同様の凹凸27が設けられている。
なお、小径部22Bと第2黒鉛部材30との関係は、第1実施形態の黒鉛構造体10Aと同様である。
(Second Embodiment)
Next, the graphite structure of the second embodiment will be described.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the site | part which is common in the
As shown in FIGS. 9A and 9B, in the
Concavities and
In addition, the relationship between the
従って、黒鉛構造体10Bを製造する際には、まず、小径部22Bを第1黒鉛部材20Bの第1黒鉛部材凹部26に挿入して接合する。
その後は、第1実施形態における黒鉛構造体の製造方法と同様の製造方法によって、黒鉛構造体10Bを製造する。
Therefore, when manufacturing the
Thereafter, the
このように構成しても、前述した第1実施形態の黒鉛構造体10Aと同様の作用、効果を得ることができる。
Even if comprised in this way, the effect | action and effect similar to the
(第3実施形態)
次に、第3実施形態の黒鉛構造体について説明する。
なお、前述した第1実施形態の黒鉛構造体10Aおよび第2実施形態の黒鉛構造体10Bと共通する部位には同じ符号を付して、重複する説明を省略することとする。
図10(A)、図10(B)、図11(A)および図11(B)に示すように、第3実施形態の黒鉛構造体10Cでは、凹部32の内周面321に、凹凸33として複数列の螺旋状の第2の溝331を設けた。複数列の第2の溝331は、二重螺旋形状に設けられている。
(Third embodiment)
Next, the graphite structure of the third embodiment will be described.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the site | part which is common in the
As shown in FIGS. 10 (A), 10 (B), 11 (A), and 11 (B), in the
このため、第1黒鉛部材20を第2黒鉛部材30Cに挿入する際に、常に隣り合う二つの溝が形成する突起部分が凹部32の入口側の端部に接触している。このため、挿入する際に必要な力に変動が少なく突起部分に大きな欠けを生じにくくすることができる。
なお、第1の溝231および第2の溝331を螺旋形状の溝とする場合には、第1の溝231と第2の溝331とが螺合しないように、螺旋の形状(ピッチや角度)や、螺旋の向き等を異なるものとする。ここでは、第2の溝331は、二重螺旋形状となっているので、第1の溝231は、その一方の螺旋とも螺合しないようにする。
For this reason, when the
Note that when the
また、第2の溝331の内部にも、周面炭素系接着材241を塗布した周面炭素系接着部24を設けることが好ましい。
これにより、周面炭素系接着部24は、第1の溝231および第2の溝331の内部にあって、凹部32と小径部22とを接続することができる。
In addition, it is preferable to provide the peripheral carbon-based
Thereby, the peripheral surface carbon-based
周面炭素系接着部24は、熱硬化性樹脂、ピッチなどを含有する炭素系接着材の炭化物が利用できる。これらの炭素系接着材は、液状で塗布され硬化を経て炭素化される。このため、第2の溝331の内部にある周面炭素系接着材241は、第1黒鉛部材20と第2黒鉛部材30Cとを接続することができる。
また、硬化前の周面炭素系接着材241は液状であるので、第1黒鉛部材20及び第2黒鉛部材30Cの気孔内部に浸透し、第1黒鉛部材20及び第2黒鉛部材30Cの直接接合する部位の接合を補強することができる。
For the peripheral surface carbon-based
Further, since the peripheral surface carbon-based adhesive 241 before being cured is in a liquid state, it penetrates into the pores of the
第2の溝331の断面形状は特に限定されない。三角形の溝、半円形の溝、台形の溝、矩形の溝などどのようなものでも良い。
第2の溝331の深さは特に限定されないが、5〜500μmであることが好ましい。第2の溝331の深さが5μm以上であると、第1黒鉛部材20及び第2黒鉛部材30Cの気孔内部に吸収されても十分な強度を維持できるだけの周面炭素系接着材241を第2の溝331に保持することができる。
The cross-sectional shape of the
Although the depth of the 2nd groove |
第2の溝331の深さが500μm以下であると、凹部32の外側の第2黒鉛部材30Cに十分な断面積を確保することができるので、引っ張り応力がかかっても応力集中が小さくなり、凹部32を折損しにくくすることができる。
第2の溝331は、凹部32の内周面の全面に形成されていることが好ましい。複数列の第2の溝331が凹部32の全面に形成されていると、第2の溝331に保持された周面炭素系接着部24がいずれの箇所でも第1黒鉛部材20と第2黒鉛部材30Cを接合することができるので、高強度の接合をした黒鉛構造体10Cを提供することができる。
When the depth of the
The
周面炭素系接着部24には、第1黒鉛部材20の小径部22の外周面または第2黒鉛部材30Cの凹部32の内周面が削られた黒鉛粒子BPを骨材として含んでいることが好ましい。黒鉛構造体10Cでは、第1黒鉛部材20の小径部22の最大直径寸法D1が、第2黒鉛部材30Cの凹部32の内径寸法D2よりも大きい。
このため小径部22を凹部32に挿入する際には、互いに表面を摩擦しながら挿入することとなる。第1黒鉛部材20と第2黒鉛部材30Cは共に材質が黒鉛であるので、摩擦によって削られ黒鉛粒子BPが生じるが、生じた黒鉛粒子BPは凹部32の内周面321を周回する複数列の第2の溝331に捕らえられ、底に滞留する。
The peripheral surface carbon-based
For this reason, when inserting the
また、第2の溝331には塗布された周面炭素系接着材241が保持されており、生じた黒鉛粒子BPは周面炭素系接着材241と混ざり、骨材として機能することができる。また、削られて形成した黒鉛粒子BPはもともと小径部22と凹部32との間で形成されたものであるので、周面炭素系接着材241に添加され外部から供給される骨材よりも粒子径が大きくても周面炭素系接着部24に含有させることができる。このため、周面炭素系接着材241の寸法収縮を小さくする作用を小さくすることができる。
Further, the applied circumferential carbon-based
第2黒鉛部材30Cの凹部32は、凹凸33として内周面321を周回する複数列の第2の溝331を有し、周面炭素系接着部24はさらに第2の溝331の内部にも有していることが好ましい。
第2の溝331は、二重螺旋形状をしているので、第1黒鉛部材20を第2黒鉛部材30Cに挿入する際に、常に隣り合う二つの第2の溝331が形成する突起部分が、小径部22の先端面に接触している。
このため、挿入する際に必要な力に変動が少なく突起部分に大きな欠けを生じにくくすることができる。
The
Since the
For this reason, there is little fluctuation | variation in the force required at the time of insertion, and it can make it difficult to produce a big chip | tip in a projection part.
以上、説明した第3実施形態の黒鉛構造体10Cによれば、凹部32の内周面321には、第2の溝331が複数設けられているので、十分な強度を維持できるだけの周面炭素系接着材241を第2の溝331に保持することができる。
また、第2の溝331に保持された周面炭素系接着材241がいずれの箇所でも第1黒鉛部材20と第2黒鉛部材30Cを接合することができるので、高強度の接合を行うことができる。
As described above, according to the
In addition, since the peripheral carbon-based adhesive 241 held in the
また、黒鉛構造体10Cでは、第2の溝331は、螺旋状に設けられている。このため、第1黒鉛部材20を第2黒鉛部材30Cに挿入する際に、常に隣り合う二つの第2の溝331が形成する突起部分が、小径部22の入口側の端部に接触する。
これにより、挿入する際に必要な力に変動が少なく突起部分に大きな欠けを生じにくくすることができる。
In the
Thereby, there is little fluctuation | variation in the force required at the time of insertion, and it can make it difficult to produce a big chip in a projection part.
また、黒鉛構造体の製造方法では、あらかじめ凹部32の内周面321に複数の第2の溝331を設けておく。
このため、凹部32の内周面321には、第2の溝331が複数設けられているので、十分な強度を維持できるだけの周面炭素系接着材241を第2の溝331に保持することができる。
また、第2の溝331に保持された周面炭素系接着材241が、いずれの箇所でも第1黒鉛部材20と第2黒鉛部材30Cを接合するので、高強度の接合を行うことができる。
In the method for manufacturing a graphite structure, a plurality of
For this reason, since a plurality of
Further, since the peripheral carbon-based adhesive 241 held in the
また、黒鉛構造体の製造方法では、各第2の溝331を螺旋状に形成する。
このため、第1黒鉛部材20を第2黒鉛部材30Cに挿入する際に、常に隣り合う二つの第2の溝331が形成する突起部分が、小径部22の入口側の端部に接触する。
これにより、挿入する際に必要な力に変動が少なく突起部分に大きな欠けを生じにくくすることができる。
In the method for manufacturing a graphite structure, each
For this reason, when the
Thereby, there is little fluctuation | variation in the force required at the time of insertion, and it can make it difficult to produce a big chip | tip in a projection part.
(第4実施形態)
次に、第4実施形態の黒鉛構造体について説明する。
なお、前述した第1実施形態の黒鉛構造体10Aないし第3実施形態の黒鉛構造体10Cと共通する部位には同じ符号を付して、重複する説明を省略することとする。
図12(A)および図12(B)に示すように、第4実施形態の黒鉛構造体10Dでは、第1黒鉛部材20Dおよび第2黒鉛部材30Dが、円管状の中空部材となっている。小径部22Dも中空部材となっている。また、凹部32の底面322にも開口が設けられている。
従って、黒鉛構造体10Dの中心部には、中空部28が長手方向に連続して設けられており、全体が円管状となっている。
(Fourth embodiment)
Next, the graphite structure of the fourth embodiment will be described.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the site | part which is common in the
As shown in FIGS. 12A and 12B, in the
Accordingly, the
このように構成しても、第1実施形態ないし第3実施形態と同様の作用、効果を得ることができる。
さらに、黒鉛構造体10Dは、管状部材としての使用も可能となる。
Even if comprised in this way, the effect | action and effect similar to 1st Embodiment thru | or 3rd Embodiment can be acquired.
Further, the
本発明の黒鉛構造体、黒鉛ヒータ、黒鉛構造体の製造方法および黒鉛ヒータの製造方法は、前述した各実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形、改良等が可能である。 The graphite structure, the graphite heater, the method for manufacturing the graphite structure, and the method for manufacturing the graphite heater according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and appropriate modifications and improvements can be made.
本発明は、電気抵抗が低く、高強度の接合を実現する黒鉛構造体、黒鉛ヒータ、黒鉛構造体の製造方法および黒鉛ヒータの製造方法に適用できる。 The present invention can be applied to a graphite structure, a graphite heater, a method for manufacturing a graphite structure, and a method for manufacturing a graphite heater, which have low electrical resistance and realize high strength bonding.
10A、10B、10C、10D 黒鉛構造体
20、20B、20D 第1黒鉛部材
21 第1黒鉛部材先端面(端面)
22、22B、22D 小径部
221 外周面
23 凹凸
231 第1の溝
24 周面炭素系接着部
241 周面炭素系接着材
25 端面炭素系接着部
251 端面炭素系接着材
30、30D 第2黒鉛部材
31 第2黒鉛部材先端面(端面)
32 凹部
321 内周面
33 凹凸
331 第2の溝
50A、50B 黒鉛ヒータ
D1 最大直径寸法
D2 内径寸法
10A, 10B, 10C,
22, 22 </ b> B, 22 </ b> D Small-
32
Claims (19)
前記第1黒鉛部材に同軸配置され、前記第1黒鉛部材よりも小径、かつ、外周面に凹凸が設けられた小径部と、
前記小径部が挿入可能であって、略円柱形状の空間を囲む凹部が端面に設けられ、前記第1黒鉛部材に対して前記凹部が同軸連結された第2黒鉛部材と、
前記小径部の外周面および前記凹部の内周面間に介装された周面炭素系接着部とを備え、
前記小径部の最大直径寸法と前記凹部の内径寸法とが等しい黒鉛構造体。 A substantially cylindrical first graphite member;
The first graphite member is coaxially disposed, has a smaller diameter than the first graphite member, and a small diameter portion provided with irregularities on the outer peripheral surface;
A second graphite member into which the small-diameter portion can be inserted, a recess surrounding the substantially cylindrical space is provided on an end surface, and the recess is coaxially connected to the first graphite member;
A peripheral carbon-based adhesive portion interposed between the outer peripheral surface of the small diameter portion and the inner peripheral surface of the recess,
A graphite structure in which the maximum diameter dimension of the small-diameter portion is equal to the inner diameter dimension of the recess.
前記第1黒鉛部材および前記小径部が一体的に形成されている黒鉛構造体。 The graphite structure according to claim 1,
A graphite structure in which the first graphite member and the small diameter portion are integrally formed.
前記凹部の内周面に凹凸が設けられている黒鉛構造体。 The graphite structure according to claim 1 or 2,
A graphite structure in which irregularities are provided on an inner peripheral surface of the concave portion.
前記小径部の外周面に第1の溝が設けられている黒鉛構造体。 A graphite structure according to any one of claims 1 to 3,
The graphite structure in which the 1st groove | channel is provided in the outer peripheral surface of the said small diameter part.
前記第1の溝が螺旋状に設けられている黒鉛構造体。 The graphite structure according to claim 4,
A graphite structure in which the first groove is provided in a spiral shape.
前記凹部の内周面に第2の溝が複数列設けられている黒鉛構造体。 A graphite structure according to claim 4 or claim 5, wherein
A graphite structure in which a plurality of second grooves are provided on the inner peripheral surface of the recess.
前記各第2の溝が螺旋状に設けられている黒鉛構造体。 The graphite structure according to claim 6,
A graphite structure in which each of the second grooves is provided in a spiral shape.
前記周面炭素系接着部は、前記小径部の外周面および前記凹部の内周面のうちの少なくとも一方が削られた骨材が含まれている黒鉛構造体。 A graphite structure according to any one of claims 1 to 5,
The peripheral surface carbon-based adhesive portion is a graphite structure including an aggregate in which at least one of an outer peripheral surface of the small diameter portion and an inner peripheral surface of the concave portion is cut.
互いに対向する前記第1黒鉛部材の端面および前記第2黒鉛部材の端面が端面炭素系接着部を介して接合されている黒鉛構造体。 A graphite structure according to any one of claims 1 to 8,
A graphite structure in which an end face of the first graphite member and an end face of the second graphite member facing each other are joined via an end face carbon-based adhesive portion.
前記周面炭素系接着部および前記端面炭素系接着部が同一材質である黒鉛構造体。 A graphite structure according to claim 9,
A graphite structure in which the peripheral surface carbon-based adhesive portion and the end surface carbon-based adhesive portion are made of the same material.
前記周面炭素系接着部および前記端面炭素系接着部のうちの少なくとも一方がコプナ樹脂の炭化物である黒鉛構造体。 A graphite structure according to claim 9,
A graphite structure in which at least one of the peripheral surface carbon-based adhesive portion and the end surface carbon-based adhesive portion is a carbide of Copna resin.
前記第1黒鉛部材よりも小径、かつ、外周面に凹凸が設けられた小径部を前記第1黒鉛部材の端面に同軸配置するとともに、
前記第2黒鉛部材の端面の凹部は前記小径部が挿入可能、かつ、前記小径部の最大直径寸法よりも小さな内径寸法を有し、
前記小径部の外周面および前記凹部の内周面のうちの少なくとも一方に周面炭素系接着材を塗布する周面炭素系接着材塗布工程を行った後、
前記小径部の外周面および前記凹部の内周面のうちの少なくとも一方を削りながら前記小径部を前記凹部に挿入させる挿入工程を行い、
次いで、前記第1黒鉛部材および前記第2黒鉛部材を加熱することにより、前記周面炭素系接着材を炭素化させることにより硬化させて周面炭素系接着部を形成する熱処理工程を行う黒鉛構造体の製造方法。 A method of manufacturing a graphite structure, wherein a first graphite member having a substantially cylindrical shape and a second graphite member having a concave portion surrounding a substantially cylindrical space on an end surface thereof are disposed coaxially with respect to the first graphite member. ,
A smaller diameter portion than the first graphite member, and a small diameter portion provided with irregularities on the outer peripheral surface are coaxially arranged on the end surface of the first graphite member, and
The concave portion of the end surface of the second graphite member can be inserted into the small diameter portion, and has an inner diameter dimension smaller than the maximum diameter dimension of the small diameter portion,
After performing a peripheral surface carbon-based adhesive application step of applying a peripheral surface carbon-based adhesive to at least one of the outer peripheral surface of the small diameter portion and the inner peripheral surface of the recess,
Performing an insertion step of inserting the small diameter portion into the concave portion while scraping at least one of the outer peripheral surface of the small diameter portion and the inner peripheral surface of the concave portion;
Next, the first graphite member and the second graphite member are heated to harden the peripheral carbon-based adhesive by carbonization to perform a heat treatment step for forming a peripheral carbon-based adhesive portion. Body manufacturing method.
あらかじめ前記小径部の外周面に第1の溝を螺旋状に設けておく黒鉛構造体の製造方法。 A method for producing a graphite structure according to claim 13,
A method for producing a graphite structure in which a first groove is spirally provided in advance on the outer peripheral surface of the small diameter portion.
あらかじめ前記凹部の内周面に複数列の第2の溝を設けておく黒鉛構造体の製造方法。 A method for producing a graphite structure according to claim 11,
A method for manufacturing a graphite structure, wherein a plurality of rows of second grooves are provided in advance on the inner peripheral surface of the recess.
前記各第2の溝を螺旋状に形成しておく黒鉛構造体の製造方法。 A method for producing a graphite structure according to claim 15,
A method for producing a graphite structure, wherein the second grooves are formed in a spiral shape.
互いに対向する前記第1黒鉛部材の端面および前記第2黒鉛部材の端面のうちの少なくとも一方に端面炭素系接着材を塗布する端面炭素系接着材塗布工程を前記熱処理工程の以前に行う黒鉛構造体の製造方法。 A method for producing a graphite structure according to any one of claims 13 to 16,
A graphite structure in which an end face carbon-based adhesive applying step of applying an end face carbon-based adhesive to at least one of the end surface of the first graphite member and the end surface of the second graphite member facing each other is performed before the heat treatment step. Manufacturing method.
前記周面炭素系接着材および前記端面炭素系接着材のうちの少なくとも一方がコプナ樹脂である黒鉛構造体の製造方法。 A method for producing a graphite structure according to any one of claims 13 to 17,
A method for producing a graphite structure, wherein at least one of the peripheral surface carbon-based adhesive and the end surface carbon-based adhesive is a copna resin.
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