(57)【要約】【課題】削孔ビットにダイヤモンドを含む材料からなる突起部を用いることにより従来の削孔器具よりも耐久性を向上させることができ、かつ、突起部は熱や掘削時の衝撃で脱落しないよう強固に削孔ビットに固定することができ、よって高温環境下においても安定して削孔を行うことのできる削孔器具を提供する。【解決手段】削孔器具は、掘削機のロッドに取り付け可能となっており、外面に複数の凹部２４が設けられた削孔ビット２０と、各凹部２４に取り付け可能な、中空部分が設けられた各突起部固定用部材２３と、この中空部分に先端が突出するよう挿入される、ダイヤモンドを含む材料からなる突起部２２とを備えている。突起部２２を各突起部固定用部材２３の中空部分に挿入し、各突起部固定用部材２３を各凹部２４に取り付けることにより、各突起部を削孔ビット２０の外面から突出するように固定する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削機のロッドに取り付け可能となっており、外面に凹部が複数設けられた削孔ビットと、
各前記凹部に取り付け可能となっており、中空部分が設けられている複数の突起部固定用部材と、
各前記突起部固定用部材に設けられた中空部分に、その先端が突出するよう挿入される複数の突起部と、
を備え、
各前記突起部が前記削孔ビットの外面から突出するよう各前記突起部固定用部材が前記削孔ビットの各前記凹部に取り付けられており、各前記突起部の材料はダイヤモンドを含むことを特徴とする削孔器具。
【請求項２】
各前記突起部は、その先端の断面形状の大きさよりも基端の断面形状の大きさが大きくなるよう連続的もしくは不連続的に変化する形状となっており、各前記突起部固定用部材は、各前記突起部が挿入される前記中空部分の内面と、各前記突起部の外面とが少なくとも一部の領域において接触するような形状となっている、請求項１記載の削孔器具。
【請求項３】
各前記突起部は、その断面形状が楕円形状または多角形形状となっている、請求項１または２記載の削孔器具。
【請求項４】
各前記突起部の断面形状が楕円形状であり、前記楕円形状の長軸が伸びる方向と前記削孔ビットの周方向が略一致するよう各前記突起部が各前記突起部固定用部材により前記削孔ビットに取り付けられている、請求項３記載の削孔器具。
【請求項５】
各前記凹部および各前記突起部固定用部材は、それぞれ、各前記突起部固定用部材が各前記凹部に螺合されるような形状となっており、各前記突起部固定用部材が螺合により各前記凹部に取り付けられるようになっている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の削孔器具。
【請求項６】
各前記凹部の断面形状の大きさは、各前記突起部固定用部材の断面形状の大きさと略同一となっており、各前記突起部固定用部材が各前記凹部の内部に溶接により取り付けられている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の削孔器具。
【請求項７】
各前記突起部は、その底面および側面のうち少なくとも一方の全体または一部の領域に細かな凹凸が設けられていることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の削孔器具。
【請求項８】
各前記突起部の材料としてのダイヤモンドがダイヤモンド単相の多結晶体からなる、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の削孔器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温環境下においても安定して削孔を行うための削孔器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、削孔器具として、鋼製の削孔ビットに超硬合金やセラミックス等の硬質材料からなるチップ（以下、「超硬チップ」という。）が植設されたものが用いられている。この超硬チップの取り付け方法として、最も一般的なものは、削孔ビットに超硬チップが嵌合するチップ穴を穿設し、当該チップ穴に超硬チップを嵌合してロウ付けする方法や、焼き嵌め法がある。
【０００３】
しかしながら、上記ロウ付け法や焼き嵌め法で超硬チップを固定した工具は、長時間の加工を行った場合や、加工対象物が高温の場合は、工具自体が高温に加熱されるため、超硬チップが熱応力で損傷したり、脱落したりするという問題点があった。たとえば、溶鉱炉の出銑孔は、溶解した銑鉄の出銑が終わった時に再度閉塞して次の溶解作業に移行するが、この出銑孔の開口や、閉塞時における開口部の平坦化（閉塞用のマッドガンの先端部が出銑孔開口周縁部に密着するように平坦化する必要がある）を削孔ビットで行う場合は、炉壁が高温であるから、超硬チップをロウ付けしたビットや焼き嵌めしたビットを使用すると、超硬チップがすぐに脱落するという問題点がある。
【０００４】
この問題に対し、掘削工具においてチップが脱落しにくい固定方法として、特許文献１に開示されているような方法が知られている。この方法は、チップの基端部の側面に凹凸形状を形成し、この側面を覆うように溶接する方法である。
【０００５】
一方で、ダイヤモンドを含む材料からなる削孔器具としては、マイクログラインダー等に用いられる、ダイヤモンド砥粒を含む材料から構成される小型のビット（以下、「ダイヤモンドビット」と呼ぶ。）が存在している。しかし、これらの削孔器具は上述のように小型であり、更に電着法や溶着法によってダイヤモンドの砥粒を含む材料を母体部材の先端近傍の表面に固定したものである。そのため、母体部材に固定されたダイヤモンド砥粒がダイヤモンドビットを使用するにつれて脱落し少なくなっていくことにより、削孔速度が顕著に減少するという問題があった。
【０００６】
特許文献２では、間接的に加熱する手段を備えた圧力セルに非ダイヤモンド炭素物質を入れ、加熱および加圧を行うことにより、焼結助剤や触媒の添加なしに直接変換でダイヤモンド多結晶体を製造する方法、およびその方法により製造されるダイヤモンド多結晶体について開示されている。また、特許文献２において、上述の製造方法で製造されるダイヤモンド多結晶体は、単結晶ダイヤモンドのような劈開性がなく、どの方向の荷重に対しても安定した強度および硬度を有するので、切削工具等の工業的利用に適した材料が得られる旨が記載されている。
【０００７】
しかし、自然に産出するダイヤモンドや、ダイヤモンド多結晶体を含む材料を用いて、地上あるいは海底の地面を深く削孔する場合や、加工対象物が高温の場合等の高温環境下においても安定して削孔を行うことのできる削孔器具はこれまで製造されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２１４０８０号広報
【特許文献２】特開２００３−２９２３９７号広報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
自然に産出するダイヤモンドや、ダイヤモンド多結晶体を含む材料を用いて、地上あるいは海底の地面を深く削孔する場合や、加工対象物が高温の場合等の高温環境下においても安定して削孔を行うことのできる削孔器具を構成するには、削孔器具自体が高温に加熱された際に、突起部が削孔ビットから脱落しないような構成となっている必要がある。そのため、一般的に用いられている、チップ穴に超硬チップを嵌合してロウ付けする方法や、焼き嵌め法を利用することができないという問題がある。
【００１０】
また、特許文献１に開示される方法を用いる場合には、ダイヤモンドを含む材料からなる突起部の側面に細かな凹凸形状を設け、この側面を覆うように溶接を行う必要がある。しかし、ダイヤモンドを含む材料は凹凸形状の加工が難しく、かつ溶接に適した材料でないことにより、溶接によって強固に固定することができない。そのため、衝撃力および回転力が加えられる削孔ビットの先端に用いた場合には、削孔中に当該ダイヤモンドを含む材料からなる突起部が外れてしまう可能性があるという問題があった。
【００１１】
加えて、調査を行うために地面を深く（例えば、マントルまで）削孔する目的においては、地面を掘り進むごとに周囲の温度が上昇していくことと、長時間の削孔により削孔器具自体が高温となってしまうことにより、削孔を続けていくと既存の削孔器具では掘り進むことのできない深度および高温環境が存在するという問題がある。また、地面を深く削孔する場合には、削孔ビットを交換する際等に、深くまで掘り進んだビットを引き上げる作業に非常に高いコストがかかってしまうという問題がある。そのため、現存する削孔器具よりも深くまで削孔ができ、かつ耐久性の良い削孔器具が求められているという課題がある。
【００１２】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、ダイヤモンドを含む材料からなる突起部を用いて、例えば地上あるいは海底の地面を深く削孔する場合や加工対象物が高温の場合等の高温環境下においても安定して削孔を行うことができ、かつ、削孔による衝撃や回転で削孔ビットに取り付けられた突起部が脱落することがないよう強固に固定された削孔器具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の削孔器具は、掘削機のロッドに取り付け可能となっており、外面に凹部が複数設けられた削孔ビットと、各前記凹部に取り付け可能となっており、中空部分が設けられている複数の突起部固定用部材と、各前記突起部固定用部材に設けられた中空部分に、その先端が突出するよう挿入される複数の突起部と、を備え、各前記突起部が前記削孔ビットの外面から突出するよう各前記突起部固定用部材が前記削孔ビットの各前記凹部に取り付けられており、各前記突起部の材料はダイヤモンドを含むこと特徴とする。
【００１４】
このような削孔器具によれば、耐久性に優れたダイヤモンドを含む材料からなる突起部を、中空部分が設けられた突起部固定用部材を用いて、削孔ビットの外面に設けられた凹部に突起部が突出するように取り付けることにより、加工が難しく、溶接に適していない材料であり溶接によって強固に固定することのできないダイヤモンドを含む材料からなる突起部を削孔ビットに強固に固定することができる。また、固定に際して融点の低いロウ材を使用せず、熱膨張を利用する焼き嵌め法とも異なっているため、例えば地上あるいは海底の地面を深く削孔する場合や、加工対象物が高温の場合等の高温環境下でも突起部が脱落せず、安定して削孔を行うことができる。
【００１５】
本発明の削孔器具においては、各前記突起部は、その先端の断面形状の大きさよりも基端の断面形状の大きさが大きくなるよう連続的もしくは不連続的に変化する形状となっており、各前記突起部固定用部材は、各前記突起部が挿入される前記中空部分の内面と、各前記突起部の外面とが少なくとも一部の領域において接触するような形状となっていてもよい。
【００１６】
本発明の削孔器具においては、各前記突起部は、その断面形状が楕円形状または多角形形状となっていてもよい。
【００１７】
この場合には、各前記突起部の断面形状が楕円形状であり、前記楕円形状の長軸が伸びる方向と前記削孔ビットの周方向が略一致するよう各前記突起部が各前記突起部固定用部材により前記削孔ビットに取り付けられていてもよい。
【００１８】
本発明の削孔器具においては、各前記凹部および各前記突起部固定用部材は、それぞれ、各前記突起部固定用部材が各前記凹部に螺合されるような形状となっており、各前記突起部固定用部材が螺合により各前記凹部に取り付けられるようになっていてもよい。
【００１９】
本発明の削孔器具においては、各前記凹部の断面形状の大きさは、各前記突起部固定用部材の断面形状の大きさと略同一となっており、各前記突起部固定用部材が各前記凹部の内部に溶接により取り付けられていてもよい。
【００２０】
本発明の削孔器具においては、各前記突起部は、その底面および側面のうち少なくとも一方の全体または一部の領域に細かな凹凸が設けられていていてもよい。
【００２１】
本発明の削孔器具においては、各前記突起部の材料としてのダイヤモンドがダイヤモンド単相の多結晶体からなっていてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の削孔器具によれば、ダイヤモンドを含む材料からなる突起部を用いることにより従来の削孔器具よりも耐久性を向上させることができ、かつ、突起部は熱や掘削時の衝撃で脱落しないよう強固に削孔ビットに固定することができ、よって高温環境下においても安定して削孔を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態による削孔器具の削孔ビットの側面図である。
【図２】図１に示す削孔ビットに取り付けられた突起部の配置を示すための上面図である。
【図３】図２に示す削孔ビットのＡ−Ｏ−Ａライン矢視による縦断面図である。
【図４】図３の右上に示す突起部が取り付けられた部分を拡大した縦断面図である。
【図５】図４に示す突起部が取り付けられた部分を各部材ごとに分解した状態を示す縦断面図である。
【図６】本発明の実施の形態における突起部を取り付ける機構の他の例を示す縦断面図である。
【図７】本発明の実施の形態における削孔器具の削孔ビットに取り付けられた突起部の配置の他の例を示す上面図である。
【図８】本発明の実施の形態における突起部を取り付ける機構の更に他の例を各部材ごとに分解した状態を示す縦断面図である。
【図９】図８に示す更に他の例に係る突起部を取り付ける機構を用いて突起部を取り付けた状態を示す縦断面図である。
【図１０】ダイヤモンド多結晶体を製造する方法に使用する高温高圧セルの一例を示す縦断面図である。
【図１１】図２に示す削孔ビットに取り付けられた突起部の配置の変形例を示す正面図である。
【図１２】図２に示す削孔ビットに取り付けられた突起部の配置の他の変形例を示す正面図である。
【図１３】図１１に示す削孔ビットに取り付けられた突起部の配置の変形例において更に当該突起部の断面形状の角部分に面取り加工を行った場合の構成を示す正面図である。
【図１４】図１２に示す削孔ビットに取り付けられた突起部の配置の変形例において更に当該突起部の断面形状の角部分に面取り加工を行った場合の構成を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１乃至図７は、本実施の形態に係る削孔器具を示す図である。このうち、図１は、本発明の実施の形態による削孔器具の削孔ビットの側面図であり、図２は、図１に示す削孔ビットに取り付けられた突起部の配置を示すための上面図である。また、図３は、図２に示す削孔ビットのＡ−Ｏ−Ａライン矢視による縦断面図である。また、図４は、図３の右上に示す突起部が取り付けられた部分を拡大した縦断面図であり、図５は図４に示す突起部が取り付けられた部分を各部材ごとに分解した状態を示す縦断面図である。また、図６は、本発明の実施の形態における突起部を取り付ける機構の他の例を示す縦断面図であり、図７は本実施の形態における削孔器具の削孔ビットに取り付けられる突起部の配置の他の例を示す上面図である。
【００２５】
本実施の形態による削孔器具は、中空の筒状部材であるパイプロッド（図示せず）と、このパイプロッドの先端に着脱自在に取り付けられ、先端側に複数の刃体等の突起部２２が設けられている削孔ビット２０とを備えている。ここで、パイプロッドの後端は掘削機に取付可能となっており、パイプロッドが掘削機に取り付けられたときに当該掘削機により打撃力および回転力がパイプロッドに与えられるようになっている。このような削孔器具の削孔ビット２０や突起部２２の構成の詳細について以下に説明する。
【００２６】
図３等に示すように、削孔ビット２０はその後端面が開口するような中空形状のものとなっており、この削孔ビット２０の後端側の外周面には、パイプロッドの先端側に設けられた雌ネジ部分等の被取付部に着脱自在に取付可能な雄ネジ部分等の取付部２８が設けられている。また、図１および図２に示すように、削孔ビット２０の側面には６つの削孔粉粒（切削屑）の排出溝２５が設けられている。図２に示すように、各排出溝２５は円弧形状となっている。
【００２７】
削孔ビット２０の先端側の外面（図２において参照符号２０ａおよび２０ｂで表示）には、断面形状が略円形の複数の凹部２４が設けられており、各凹部２４の内側面には後述する突起部固定用部材２３を取付可能とするための雌ネジ部分等の被取付部２４ａが形成されている。各凹部２４の深さは、各凹部２４の底面に各突起部２２の底部が当接した際に当該突起部２２が削孔ビット２０の先端側の外面から突出するような深さとなっている。後述するように、各突起部固定用部材２３の雄ネジ部分等の取付部２３ａを各凹部２４の雌ネジ部分等の被取付部２４ａに取り付けることによって、各突起部２２の底部が各凹部２４の底面に押圧固定されるようになっている。この各凹部２４の底面には、その表面が細かな凹凸を備えるように、表面の加工または粗面化処理、あるいはその両方が行われていてもよい。
【００２８】
各突起部固定用部材２３は、その外側面には雄ネジ部分等の取付部２３ａが形成されているとともに、内部には中空部分が設けられている。本実施の形態では、中空部分の断面形状は、各突起部２２の上下方向（図５における上下方向）の中間部分近傍の断面形状に略一致するようになっている。また、各突起部固定用部材２３の内側面２３ｂには、その表面が細かな凹凸を備えるように、表面の加工または粗面化処理、あるいはその両方が行われていてもよい。
【００２９】
各突起部固定用部材２３の厚みは、各凹部２４の深さよりも小さくなるよう形成されており、各凹部２４の深さは、上述したように、各凹部２４の底面に各突起部２２の底部が当接した際に当該突起部２２の先端が削孔ビット２０の先端側の外面から突出するような大きさとなっている。このことにより、各突起部２２の先端が各突起部固定用部材２３の上面から突出するように取り付けることができる。
【００３０】
各突起部２２はダイヤモンドを含む材料（例えばダイヤモンド単体でもよい）から構成されており、各突起部２２は、各突起部固定用部材２３に挿入されたときに当該突起部固定用部材２３から抜け出さない形状となっている。本実施の形態においては、各突起部２２は、その先端の断面形状が小さく、基端に向かうに従ってその断面形状が漸次拡径される略弾頭形状となっている。言い換えると、各突起部２２の側面２２ａは各凹部２４の底面に対して直交する方向に対して傾斜している。上述したように、本実施の形態においては、突起部固定用部材２３の中空部分の断面形状は、各突起部２２の上下方向（図５における上下方向）の中間部分近傍の断面形状に略一致するようになっているため、突起部固定用部材２３の中空部分の断面形状は、傾斜している各突起部２２の側面２２ａに係合するように傾斜した形状となっている。このため、各突起部２２の傾斜した側面２２ａは、各突起部固定用部材２３の中空部分の内側面２３ｂと嵌合される。
【００３１】
各突起部２２の高さは、上述したように、その底部が各凹部２４の底面に当接した際に、各突起部２２の先端が削孔ビット２０の外面よりも突出するような高さとなっている。このことにより、各突起部２２が嵌合された各突起部固定用部材２３の外周に設けられた雄ネジ部分等の取付部２３ａを、削孔ビット２０に設けられた各凹部２４の内側面に形成されている雌ネジ部分等の被取付部２４ａと係合させ、各突起部固定用部材２３を削孔ビット２０に固定する際に、各突起部２２の底部と各凹部２４の底面が押圧固定されるようになる。
【００３２】
また、各突起部２２の側面２２ａおよび底部のうち少なくとも一方には、その表面の全体または一部の領域が細かな凹凸を備えるように、表面の加工または粗面化処理（例えばブラスト処理）、あるいはその両方が行われている。このことにより、従来の超硬合金等からなるなめらかな側面２２ａを備えた各突起部２２と比較して、各突起部２２の側面２２ａと各突起部固定用部材２３の中空部分の内側面２３ｂとの間および各突起部２２の底部と各凹部２４の底面の間に作用する摩擦力が大きくなる。そのため、削孔時の衝撃力や回転力等によって、削孔ビット２０に取り付けられた各突起部２２の自転（すなわち、各突起部２２の先端と底部の中心とを貫く軸を中心とした各突起部２２の回転）が抑えられるとともに、各突起部２２を各突起部固定用部材２３から脱落しにくくすることができるようになっている。また、この各突起部２２の自転および脱落を防ぐ効果は、各突起部２２の側面２２ａの細かな凹凸を備えた領域と、各突起部固定用部材２３の中空部分の内側面２３ｂとの接触面積、および各突起部２２の底部の細かな凹凸を備えた領域と、各凹部２４の底面との接触面積が大きいほど高い効果を奏するため、上記の効果を最大限活用するためには、各突起部２２の側面２２ａおよび底部のより広い領域に細かな凹凸を設けることが好ましい。
【００３３】
上述のような、各突起部２２の表面のうち少なくとも一部の領域に細かな凹凸を設けることで得られる効果に加えて、各突起部２２の断面形状を楕円形状とすることにより、このような各突起部２２を用いた削孔器具の性能を更に向上させることができる。より詳細には、各突起部２２の断面形状が正円形状である場合には、各突起部２２の側面２２ａと突起部固定用部材２３の中空部分の内側面２３ｂとの間に働く摩擦力および押付け力と、各突起部２２の底部と凹部２４の底面の間に働く摩擦力および押付け力とによって各突起部２２の自転および脱落を防止するようになっているのに対し、各突起部２２の断面形状が楕円形状である場合においては、正円形状の場合に働く摩擦力および押付け力に加えて、各突起部２２と、各突起部固定用部材２３とが嵌合したときに、各突起部２２が、各突起部固定用部材２３に対して自由に回転することができない幾何学的な形状となっていることにより生じる、突起部２２の自転を防止する力（以下、「断面の形状により各突起部２２の自転を防止する力」と呼ぶ。）を利用して各突起部２２の自転および脱落を更に抑えることができるようになる。
【００３４】
なお、摩擦力および押付け力に加えて、断面の形状により各突起部２２の自転を防止する力を利用して各突起部２２の自転および脱落を防止するという複合的な効果を得るためには、各突起部２２の断面形状を必ずしも楕円形状とする必要はない。各突起部２２の断面形状が、正円形状以外の形状、たとえば四角形形状や六角形形状等の多角形形状や、星形形状であっても、各突起部２２の断面形状と、この断面形状に略一致するよう形成された中空部分を備えた各突起部固定用部材２３が嵌合したときに、各突起部２２の断面形状が、各突起部固定用部材２３の中空部分の断面形状に対して自由に回転することができない幾何学的な形状となっていればよい。
【００３５】
さらに、各突起部２２の断面形状が多角形等のように角を備えておらず、楕円形状のように断面形状がなめらかな曲線から構成されている場合には、各突起部２２は多角形形状における角のような削孔時の衝撃力や回転力等により摩耗しやすい個所を持たないため、各突起部２２の自転および脱落をさらに防ぐことができるようになる。
【００３６】
また、削孔ビット２０の先端面２０ａには、当該削孔ビット２０の後端に取り付けられたパイプロッドから供給される高圧エアもしくは高圧エアおよび水を吐出するための吐出孔２６が設けられている。
【００３７】
また、パイプロッドは掘削機に取り付けられるようになっており、掘削機によってパイプロッドに打撃力および回転力が与えられることにより、このパイプロッドの先端に取り付けられた削孔ビット２０によって地盤に穴が掘削されるようになっている。
【００３８】
なお、図６に示すような各突起部２２を取り付ける機構の他の例のように、各凹部２４の内側面および各突起部固定用部材２３の外側面にネジ部分等の取付部や被取付部が形成されておらず、各突起部固定用部材２３を溶接により各凹部２４に取り付けることができるようになっていてもよい（溶接個所を図６において参照符号２３ｃで表示）。この場合には、溶接する際に発生する熱を各突起部２２に伝達させることなく、各突起部固定用部材２３の外側面と各凹部２４の内側面とを溶接するために、各凹部２４および各突起部固定用部材２３の断面形状の大きさがネジ等で取り付ける場合よりも大きく形成されていることが好ましい。
【００３９】
また、図６に示すような突起部２２を取り付ける機構の他の例を用いることにより各突起部固定用部材２３を溶接により各凹部２４に取り付ける場合には、各突起部固定用部材２３の外側面と各凹部２４の内側面とが接触する周に沿って一周溶接することにより、各突起部固定用部材２３を各凹部２４に固定してもよいし、各突起部固定用部材２３の外側面と各凹部２４の内側面とが接触する周上の数か所を溶接することにより、各突起部固定用部材２３を各凹部２４に固定してもよい。
【００４０】
なお、各突起部２２の断面形状が正円形状でない場合（例えば楕円形状である場合）には、図７に示すような配置で各突起部２２を削孔ビット２０に取り付ける。具体的には、各突起部２２の断面形状である楕円形状の長軸が伸びる方向と、削孔ビット２０の周方向とが略一致するように取り付ける。このことにより、たとえば楕円形状の長軸の延びる方向と削孔ビット２０の径方向とを略一致させた場合と比較して、削孔性能を向上させることができる。
【００４１】
本発明の削孔器具に用いるダイヤモンドとして、超高圧高温下でグラファイト型層状構造の炭素物質から焼結助剤や触媒の添加なしに変換焼結されたダイヤモンドからなる多結晶体であって、ダイヤモンドの平均粒径が１００ｎｍ以下、純度が９９％以上のダイヤモンド多結晶体が用いられてもよい。この場合、ダイヤモンド多結晶体として、平均粒径が２０ｎｍ以下であり、硬度が７０ＧＰａ以上であり、多結晶体の任意方向のＸ線回折の（２２０）回折強度（Ｉ（２２０））の（１１１）回折強度（Ｉ（１１１））に対する比率Ｉ（２２０）／Ｉ（１１１）が０．１以上であるものが用いられてもよい。
【００４２】
このダイヤモンド多結晶体を製造する方法の一例を、図１０に示すダイヤモンド多結晶体を製造する方法に使用する高温高圧セルの縦断面図を用いて説明する。この高温高圧セルの外部はランタンクロマイト（ＬａＣｒＯ３）からなる容器であり、内部には試料６１が収められるようになっている。本例では２つの試料６１が高温高圧セルの中にセットできるようになっている。この試料６１はダイヤモンドの原料となる非ダイヤモンド炭素、たとえば黒鉛（グラファイト）を所定の形状に形成したものである。この試料６１の形状がほぼそのまま、合成される多結晶体の形状となる。ここでは、黒鉛を円柱状に形成したものであり、図１０には円柱の軸線に沿って半分に切断した断面が示されている。試料６１の周りにはアルカリハライド物質である塩化ナトリウムの粉末６２を配しており、さらにその周りを酸化マグネシウム６３（ＭｇＯ）で包んである。さらに酸化マグネシウム６３の層の外側にレニウム（Ｒｅ）よりなるヒーター６４が設けられ、当該ヒーター６４の外部にはジルコニア（ＺｒＯ２）よりなる断熱材６５が設けられている。レニウムのような高融点金属からなるヒーターに電流を流して発熱させることで、試料６１が間接加熱でありながらも効果的かつ安定に加熱されるようになっている。また、試料６１とヒーター６４の間には、高温でも安定なアルカリハライド物質である塩化ナトリウムの粉末６２を配しているので、試料６１あるいは生成されたダイヤモンド多結晶体はヒーター６４から絶縁されるとともに加圧時にもその表面は保護される。高温高圧セルの上下にはモリブデン（Ｍｏ）からなる電極６６があり、ヒーター６４を加熱するための電力が外部から供給されるようになっている。そして、断熱材６５の周囲には酸化マグネシウム又は酸化コバルトの圧力媒体６７が、電極６６の上下には外部はランタンクロマイト（ＬａＣｒＯ３）の圧力媒体６８がそれぞれ設けられている。そして、高温高圧セルのほぼ中心には試料６１の温度を測定するためのタングステン・レニウムの熱電対６９が設けられている。図１０に示すように試料６１や各種圧力媒体を装填し、この高温高圧セルをマルチアンビル型加圧装置に入れて加圧する。加圧装置により加えられる荷重は高温高圧セルの圧力媒体を通して、ほぼ静水圧として試料に加えられる。同時に、電極６６を通してヒーター６４に電力を供給して試料６１を加熱する。試料に加わる圧力は、ロードセル等で出力される加圧装置により加えられる荷重と加圧面の角度および面積より求めることができ、試料６１の温度は近くに設けられた熱電対６９によって把握できる。所定の温度および圧力で一定時間保持することにより、試料６１を多結晶体に合成する。合成後、例えば６００℃程度に保って減圧を行うと良質な焼結体を得るのに特に効果的である。
【００４３】
上述のダイヤモンド多結晶体を製造する方法は、触媒や焼結助剤を加えることなく純度の高い原料物質から純度の高い多結晶体を合成するので、透明度が高く物性に優れた多結晶体を得られるという効果を奏する。また、この製造方法により得られるダイヤモンド多結晶体は、極めてよく焼結された多結晶焼結体であり、単結晶ダイヤモンドのような劈開性がなく、どの方向の荷重に対しても安定した強度・硬度を有することを特徴とする。
【００４４】
以上のような構成からなる本実施の形態の削孔器具によれば、各突起部２２はダイヤモンドを含む材料から構成されており、各突起部２２は、その中空部分の断面形状が各々の突起部２２の上下方向における中間部分とほぼ一致している各突起部固定用部材２３に嵌合され、当該突起部固定用部材２３が削孔ビット２０へ設けられた各凹部２４へ取り付けられている。このように、各突起部２２の固定には熱を利用しておらず、かつ機械的に強固に固定されているため、例えば地上あるいは海底の地面を深く削孔する場合や、加工対象物が高温の場合等の高温環境下でも、各突起部２２が削孔ビット２０より脱落することなく、安定した削孔を行うことができるようになる。
【００４５】
なお、本実施の形態による削孔器具は、上述したような態様に限定されることはなく、様々な変更を加えることができる。
【００４６】
図１１に示す変形例のように、各突起部２２の断面形状が四角形形状である場合には、この四角形形状の対角線の延びる方向と削孔ビット２０の周方向とがほぼ一致するように、各突起部２２を削孔ビット２０に取り付ける。このことにより、削孔器具の削孔性能を向上させることができる。
【００４７】
また、図１２に示す他の変形例のように、各突起部２２の断面形状が六角形形状である場合には、この六角形形状の複数の対角線のうち、その長さが最も長い対角線が伸びる方向と削孔ビット２０の周方向とがほぼ一致するように、各突起部２２を削孔ビット２０に取り付ける。このことにより、たとえば六角形形状の複数の対角線のうち、その長さが最も長い対角線が伸びる方向と削孔ビット２０の径方向とを略一致させた場合と比較して、削孔性能を向上させることができる。
【００４８】
なお、各突起部２２を削孔ビット２０へ取り付ける際の各突起部２２の配置は、上述の例に限定される必要はなく、各突起部２２の断面形状において一番あるいは比較的鋭い部分（例えば、四角形であれば四隅）が向いている方向と削孔ビット２０の周方向とが一致するように各突起部２２を取り付けるものであればよい。この場合にも、一番あるいは比較的鋭い部分が向いている方向と削孔ビット２０の周方向に対して垂直な方向とを略一致させた場合と比較して、削孔性能を向上させることができる。
【００４９】
さらに、図１１および図１２に示すように、各突起部２２および各突起部固定用部材２３の断面形状が、削孔時の衝撃力や回転力等により摩耗しやすい、例えば角のような部分を備えている場合には、図１３や図１４に示すように、摩耗しやすい例えば角のような部分に面取り加工を行って湾曲させることで、当該箇所の摩耗を防止しつつ、各突起部２２の自転および脱落を更に防ぐことができる。
【００５０】
本実施例においては、各突起部固定用部材２３の底面の端部が各凹部２４の端部と略同一の高さとなっているが、わずかに突き出ていたりへこんだりしていてもよい。この場合には、削孔器具が美観上すぐれたものとなり、各突起部固定用部材２３の早期摩耗等も生じにくいものとなる。
【００５１】
また、各突起部固定用部材２３に設けられるねじ部は、多条ねじから構成されていてもよい。この場合には、少ない回転数によって各突起部固定用部材２３を削孔ビット２０から分離させることができる。また、ねじが多条構造であることにより許容応力が高くなるため、削孔時に強い衝撃等が与えられる各突起部固定用部材２３の耐久性を高めることができる。
【００５２】
また、各突起部固定用部材２３は、各凹部２４の内側面に設けられた雌ネジ部分等の被取付部２４ａに螺合するものであるから、その底面にスパナ等の工具をかけるためのレンチフラット、係合用ピン穴等の係合手段を設けておいてもよい。このことにより、各突起部固定用部材２３の螺合および取り外しが容易となり、削孔器具の利便性を向上させることができる。
【００５３】
また、各突起部２２の側面２２ａおよび各突起部固定用部材２３の中空部分の内側面２３ｂが全体にわたって傾斜側面を有さなくてもよい。代わりに、例えば図８および図９に示すように、各突起部２２の基端にはフランジ部２２ｂが設けられていてもよい。この場合にも、各突起部２２の形状に適合する各突起部固定用部材２３を用いることで、フランジ部２２ｂの底部を各凹部２４の底面に押圧固定することができる。
【符号の説明】
【００５４】
２０    削孔ビット
２０ａ  先端面
２０ｂ  傾斜面
２２    突起部
２２ａ  側面
２２ｂ  フランジ部
２３    突起部固定用部材
２３ａ  取付部
２３ｂ  内側面
２３ｃ  溶接部
２４    凹部
２４ａ  被取付部
２５    排出溝
２６    吐出孔
２８    取付部
６１    試料
６２    塩化ナトリウムの粉末
６３    酸化マグネシウム
６４    ヒーター
６５    断熱材
６６    電極
６７、６８  圧力媒体
６９    熱電対
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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