CN106458596A - 石墨化炉 - Google Patents

Abstract

该石墨化炉(1A)具备：第1电极(8)；第2电极(9)，与第1电极对置地配置；第1通电加热发热体(11)，被设置在与第2电极对置的第1电极的表面上；第2通电加热发热体(12)，被设置在与第1电极对置的第2电极的表面上。第1以及第2通电加热发热体，构成为在它们之间能够配置被处理物(W1)。此外，该石墨化炉以如下的方式构成：通过对第1电极和第2电极之间通电，加热被配置在第1以及第2通电加热发热体之间的被处理物而使其石墨化。

Description

石墨化炉

技术领域

本发明涉及石墨化炉。

本申请基于2014年5月12日在日本申请的特愿2014－99065号、以及2014年5月12日在日本申请的特愿2014－99066号主张优先权，在此引用其内容。

背景技术

石墨(graphite)具有润滑性、导电性、耐热性、耐化学品性等在工业上的优良性质，被用于半导体领域、核领域、航空/机械领域等广泛的领域。石墨是例如将碳粉末在石墨化炉中加热到高温(例如2000℃～3000℃)制造的。

作为这样的石墨化炉，提出有将碳粉末容纳在坩埚内，在该碳粉末中插入分离电极的下端部并对该分离电极通电加热，将容纳在坩埚内的碳粉末石墨化的技术(例如，参照专利文献1)。

此外，近年来，使用各种性状的碳粉末作为石墨化处理的原料。因此，存在使用与以往的碳粉末中的0.6～0.7左右的体积比重(填充密度)相比，体积比重特别低的碳粉末的情况。

此外，在专利文献2中，公开了碳质成形体的石墨化方法；在专利文献3中，公开了烧制由陶瓷、金属、碳等的粉末构成的成形体的烧制装置；在专利文献4中，公开了石墨碳粉末的制造方法以及制造装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开2012－246200号公报

专利文献2：日本国特开平9－227232号公报

专利文献3：日本国特开2000－239709号公报

专利文献4：日本国特开2006－306724号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

在所述专利文献1的石墨化炉中，通过在坩埚内的碳粉末中插入分离电极的下端部，被该分离电极挤压的碳粉末的体积比重(填充密度)变得比其他位置的碳粉末的体积比重高，在坩埚内存在产生碳粉末的体积比重不均匀的情况。尤其是在处理体积比重低的原料的情况下，因为被分离电极挤压的碳粉末的体积比重与挤压前的体积比重相比变得非常地高，所以存在体积比重的不均匀变得更大的可能性。

像这样地，若被容纳在坩埚内的碳粉末的体积比重产生大的不均匀，则电流变得容易偏向体积比重(填充密度)高的部位流通。于是，因为电流流通多的部位被侧重加热，所以难以使坩埚内的碳粉末均匀地石墨化，获得的产品(石墨)的品质容易产生不均匀。因此，在过去，虽然为了使产品(石墨)的品质不产生不均匀而有必要控制通电加热，但有时这样的控制是非常困难的。

本发明鉴于所述问题而提出，目的在于提供一种石墨化炉，使加热时的通电控制容易，此外，能够降低通过通电加热获得的产品(石墨)的品质的不均匀。

用于解决上述技术问题的方案

本发明的第1方案的石墨化炉，具备：第1电极；第2电极，与第1电极对置地配置；第1通电加热发热体，设置在与第2电极对置的第1电极的表面上；第2通电加热发热体，设置在与第1电极对置的第2电极的表面上。第1通电加热发热体和第2通电加热发热体构成为在它们之间能够配置被处理物。此外，该石墨化炉由以下方式构成：对第1电极和第2电极之间通电，由此加热被配置在第1通电加热发热体和第2通电加热发热体之间的被处理物而使其石墨化。

此外，在本发明的第2方案中，在所述第1方案的石墨化炉中，第1通电加热发热体和第2通电加热发热体构成为在它们之间能够挟持容纳有被处理物的导电性坩埚。

此外，在本发明的第3方案中，在所述第2方案的石墨化炉中，第1通电加热发热体和第2通电加热发热体构成为在它们之间能够串联地配设多个坩埚。

此外，在本发明的第4方案中，在所述第2方案的石墨化炉中，第1通电加热发热体以及第2通电加热发热体的电阻率均比坩埚的电阻率大。

此外，在本发明的第5方案中，在所述第3方案的石墨化炉中，第1通电加热发热体以及第2通电加热发热体的电阻率均比所述多个坩埚的电阻率大。

此外，在本发明的第6方案中，在所述第2～第5方案中的任一方案的石墨化炉中，与坩埚抵接的第1通电加热发热体的表面为与第1通电加热发热体抵接的坩埚的端面以上的大小，并且与坩埚抵接的第2通电加热发热体的表面为与第2通电加热发热体抵接的坩埚的端面以上的大小。

此外，在本发明的第7方案中，在所述第1方案的石墨化炉中，第1通电加热发热体和第2通电加热发热体构成为在它们之间能够挟持成形后的导电性成形被处理物。

此外，在本发明的第8方案中，在所述第7方案的石墨化炉中，第1通电加热发热体以及第2通电加热发热体的电阻率均比成形被处理物的电阻率大。

此外，在本发明的第9方案中，在所述第7或第8方案的石墨化炉中，与成形被处理物抵接的第1通电加热发热体的表面为与第1通电加热发热体抵接的成形被处理物的端面以上的大小，并且与成形被处理物抵接的第2通电加热发热体的表面为与第2通电加热发热体抵接的成形被处理物的端面以上的大小。

发明效果

根据本发明的石墨化炉，因为在第1电极以及第2电极相互对置的表面上分别设置了第1以及第2通电加热发热体，所以通过对这些第1以及第2通电加热发热体间通电，能够对配置在它们之间的被处理物均匀地通电加热。因此，能够使加热时的通电控制容易，此外，抑制通过通电加热获得的产品(石墨)的品质的不均匀而能够使品质稳定化。

附图说明

图1是示出本发明的石墨化炉的第1实施方式的侧剖视图。

图2是示出在第1实施方式中使用的坩埚的侧剖视图。

图3是示出本发明的石墨化炉的第2实施方式的侧剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的石墨化炉的实施方式详细地进行说明。另外，在以下的附图中，为了使各部件成为可识别的大小，对各部件的比例尺进行了适当变更。

(第1实施方式)

图1是示出本发明的石墨化炉的第1实施方式的侧剖视图，图1中，附图标记1A示出石墨化炉。石墨化炉1A是加热后述的被处理物W1而使其石墨化的装置。

该石墨化炉1A是批量处理式的装置，具有：筒状的侧壁部2，由隔热材料形成；环状的底部3，同样地由隔热材料形成；中间部4；以及上部5。筒状的侧壁部2被配设为其中心轴线沿垂直方向(图1的纸面上下方向)延伸。

底部3被配设为覆盖侧壁部2的下侧开口，上部5被配设为覆盖侧壁部2的上侧开口。此外，中间部4被配设为覆盖侧壁部2的高度方向上的中间部的内部开口，作为覆盖后述的通电加热处理部6的上部一侧的分隔壁起作用。即，中间部4被插入在侧壁部2的长度方向(垂直方向)上的中间部位。

在侧壁部2上，形成有用于使坩埚20通过设置在其内部的通电加热处理部6而进出的进出口(未图示)，在该进出口上，设置有以能够开闭的方式覆盖该进出口的、由隔热材料构成的门(未图示)。通电加热处理部6是由侧壁部2、底部3、以及中间部4围成的区域(空间)。在加热时，在通电加热处理部6内填充有惰性气体，坩埚20被配置在通电加热处理部6内。作为形成这些侧壁部2、底部3、中间部4、上部5以及门的隔热材料，因为通电加热处理部6升温到2000℃～3000℃左右，因此使用具有能够耐受这样的高温的耐热性以及隔热性的材料。

此外，在这些侧壁部2、底部3、中间部4、以及上部5的周围设置有包围这些部分的腔7。该腔7整体具有水冷式的冷却部(未图示)，抑制坩埚20或通电加热处理部6的热量经由侧壁部2等通过辐射等被散热至外部。

此外，石墨化炉1A具备上电极8(第1电极)和与上电极8对置地配置的下电极9(第2电极)。

上电极8是从腔7的上方悬挂的圆柱状的电极，通过在该腔7的顶棚部形成的贯通孔(未图示)插通于上部5的贯通孔5a，进而上电极8的前端部(下端部)通过中间部4的贯通孔4a而位于该中间部4的下侧。该上电极8由具有耐受被处理物W1的石墨化温度(例如2000℃～3000℃，优选是2800℃～3000℃)的耐热性和导电性的材料构成，例如由石墨形成。

下电极9是在升降装置10上能够升降地被立设的圆柱状的电极，该升降装置10设置在腔7的底部上，插通在底部3的贯通孔3a并且电极9的前端部(上端部)位于底部3的的上侧。与上电极8同样地，该下电极9也由具有耐受被处理物W1的所述石墨化温度的耐热性和导电性的材料构成，例如由石墨形成。

这些上电极8和下电极9被形成为大致相同的直径，并且在垂直方向上同轴地配置。因此，这些上电极8和下电极9配置为各自的端面(上电极8的下端面和下电极9的上端面)相互对置。

升降装置10是由液压缸等构成的公知的装置，以如下的方式构成：使下电极9升降数十mm左右，由此使下电极9和上电极8之间的间隔比预先设定的间隔扩大，从扩大后的状态返回原来的间隔。

在上电极8的下端面上设置有圆盘状的上侧通电加热发热体11(第1通电加热发热体)，在下电极9的上端面上设置有圆盘状的下侧通电加热发热体12(第2通电加热发热体)。即，石墨化炉1A还具备：上侧通电加热发热体11，设置在与下电极9对置的上电极8的表面上；下侧通电加热发热体12，设置在与上电极8对置的下电极9的表面上。上侧通电加热发热体11形成为与上电极8的下端面相同的直径，并且与上电极8同轴地配置，是厚度形成为数十mm左右的导电性部件。该上侧通电加热发热体11由与后述的坩埚20相比电阻率大的材料形成。下侧通电加热发热体12也被形成为与下电极9的上端面相同的直径，并且与下电极9同轴地配置，是厚度形成为数十mm左右的导电性部件。该下侧通电加热发热体12也由与后述的坩埚20相比电阻率大的材料形成。即，本实施方式的上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12，构成为通过对它们通电而发热(焦耳热的产生)。此外，在上侧通电加热发热体11或下侧通电加热发热体12中，为了使它们的电阻率增加，也可以在垂直方向上形成贯通的贯通孔(多个贯通孔)。

另外，上电极8的电阻率也可以为上侧通电加热发热体11的电阻率以下，下电极9的电阻率也可以为下侧通电加热发热体12的电阻率以下。

作为这些上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12的形成材料，例如可以使用石墨。石墨根据其制造方法等而能够控制电阻率等的特性。作为上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12的形成材料，也可以使用碳纤维强化碳复合材料(C/C复合物)。

这些上侧通电加热发热体11和下侧通电加热发热体12隔开适当的间隔被相互对置地配置。即，沿着垂直方向的相互的中心轴同轴地配置。此外，在这些上侧通电加热发热体11和下侧通电加热发热体12之间设置有用于对投入了被处理物W1的坩埚20通电加热，由此加热处理坩埚20内的被处理物W1的通电加热处理部6。上侧通电加热发热体11和下侧通电加热发热体12，构成为在它们之间能够挟持容纳了被处理物W1的坩埚20，换句话说，构成为在它们之间能够配置被处理物W1。

被配置在该通电加热处理部6的坩埚20与上电极8或下电极9同样地，由具有能够耐受被处理物W1的所述石墨化温度的耐热性和导电性的材料构成，例如由石墨形成为有底圆筒状。也可以使用碳纤维强化碳复合材料作为坩埚20的形成材料。如上所述的那样，该坩埚20由与上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12相比电阻率小的材料形成。

此外，在本实施方式中，在通电加热处理部6中，坩埚20在垂直方向上被串联地配置有5个(多个)。这些5个的坩埚20全部被形成为相同的形状、尺寸。图2是示出配置在通电加热处理部6中的坩埚20中的、位于靠近上侧通电加热发热体11的数个坩埚20的侧剖视图。即，本实施方式的上侧通电加热发热体11和下侧通电加热发热体12，构成为在它们之间能够串联地配设多个的坩埚20。此外，上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12由与多个坩埚20相比电阻大的材料形成。

如图2所示，坩埚20中下侧(靠近下侧通电加热发热体12)的4个坩埚20没有设置盖，配置在上方的坩埚20作为覆盖配置在下方的坩埚20的开口(上部开口)的盖起作用。即，在坩埚20的开口侧，在其外周缘部上形成有由凹凸构成的第1卡合部21；在坩埚20的底部上，在其外周缘部上形成有可拆装地卡合在第1卡合部21上、由凹凸构成的第2卡合部22。因此，配置在上方的坩埚20的第2卡合部22相对于配置在下方的坩埚20的第1卡合部21卡合，由此坩埚20构成为配置在上方的坩埚20的底部覆盖被配置在下方的坩埚20的开口。

此外，相对于被串联地配置的5个的坩埚20中的最上位的坩埚20安装具有第2卡合部22的盖23。盖23是被形成为与坩埚20相同外径的圆盘状部件。另外，盖23是坩埚20的附属物，因此本发明中的“坩埚”可以含有盖23，也可以不含有盖23。在本实施方式中，本发明的“坩埚”，对应于坩埚20和盖23。本实施方式的盖23使用和坩埚20同样的材料形成。

此外，坩埚20以及盖23的外径被形成为与上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12的外径相同或比其小。由此，上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12与该盖23或坩埚20抵接的表面都为与盖23或坩埚20的外形相同或比其大。换句话说，与盖23(坩埚)抵接的上侧通电加热发热体11的表面为与上侧通电加热发热体11抵接的盖23的端面以上的大小，并且与坩埚20(坩埚)抵接的下侧通电加热发热体12的表面为与下侧通电加热发热体12抵接的坩埚20的端面以上的大小。因此，盖23或坩埚20不从上侧通电加热发热体11或者下侧通电加热发热体12向外侧(水平方向外侧)突出，其全部表面能够分别抵接这些上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12。

作为被投入坩埚20内的被处理物W1，不限定于导电性或非导电性，能够使用各种性质的材料。具体来说，能够使用碳粉末、或石墨、碳纤维等。此外，对于其形态，除了粉末状或纤维状以外，也能够使用例如通过预烧制获得的片状或块状的材料。即，若能够容纳在坩埚20内，被处理物W1可以是任何形态。

这样的被处理物W1在适宜的填充密度下被填充至坩埚20内以供处理。

此时，像后述的那样，在本实施方式中，因为通过对坩埚20通电加热而加热该坩埚20内的被处理物W1，所以即使坩埚20内的被处理物W1中存在体积比重(填充密度)的不均匀，也几乎不会被这样的体积比重的不均匀影响，而能够对被处理物W1均匀地加热处理。此外，因为不进行像以往的那样地利用分离电极挤压被处理物W1的一部分的操作，所以能够防止被填充在坩埚20内的被处理物W1的填充密度(体积比重)中产生大的不均匀。

在本实施方式中，使用5个坩埚20，并将被处理物W1分别投入至这些坩埚20内。因此，关于投入各坩埚内的被处理物W1，可以是全部相同，也可以是部分不同，也可以是全部不同。特别地，在使投入各坩埚20内的被处理物W1不同的情况下，因为各坩埚20中的单次处理量少，所以能够以比较的低成本且短时间地进行如下处理：少量地制造根据坩埚20而不同的样品以供试验(实验)等。

即，将被处理物W1中的某种添加剂的添加量在第1坩埚20中设为2％、第2坩埚20中设为4％、第3坩埚20中设为6％、第4坩埚20中设为8％、第5坩埚20中设为10％，像这样地，能够在不同坩埚20之间容易地改变添加剂等的添加量的比例(混合比)。此外，对这些进行单次处理，即在同一条件下处理后，通过对获得的被处理物W1进行特性试验，能够决定添加剂的最佳添加量。

如图1所示，在上电极8的位于比上部5更上侧的部位上形成有圆环状的上侧通电部13。另一方面，在下电极9的位于比底部3更下侧的部位上形成有圆环状的下侧通电部14。上侧通电部13以及下侧通电部14也可以是水冷电极。在这些上侧通电部13以及下侧通电部14上连接有用于对它们之间通电而进行通电加热的直流的电源15。电源15上设置有控制部(未图示)，通过该控制部的控制能够使所希望的大小的电流在上侧通电部13以及下侧通电部14间流通。即，使所希望的电流经由坩埚20流过设置在上电极8的上侧通电加热发热体11和下电极9的下侧通电加热发热体12之间的通电加热处理部6，对坩埚20通电，通过电阻加热(焦耳热)使坩埚20自身发热，由此能够加热其内部的被处理物W1。即，本实施方式的坩埚20以及盖23以如下的方式构成：通过对该处通电而发热(焦耳热的产生)，对被容纳在其中的被处理物W1直接加热。

为了通过这样的构成的石墨化炉1A使被处理物W1石墨化，首先，在各坩埚20内填充被处理物W1。此时，特别是在进行获得的产品(石墨)的基准试验的情况下，将预先调制后的各种试验材料作为被处理物W1填充。另外，在填充中，例如在被处理物W1的形态为粉末或纤维的情况下，不采用特别是加压填充等的特别的填充方法，而仅使被处理物W1流入即可。即便是像这样地填充，也能够防止在多个的坩埚20间或者在坩埚20内，在被处理物W1的填充密度中产生大的不均匀。此外，即便产生一些不均匀，也能够防止出现加热不均。

接着，在使下电极9下降的状态下，在上侧通电加热发热体11和下侧通电加热发热体12之间依次堆叠坩埚20，在最上位的坩埚20上贴覆盖23。之后，通过使升降装置10工作而使下电极9上升，从而使上侧通电加热发热体11和下侧通电加热发热体12之间串联地挟持5个坩埚20。此时，利用这些上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12不对坩埚20较大地加压、而是以上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12都均匀地抵接在盖23或坩埚20的底面上的强度来挟持坩埚20。此外，盖23或坩埚20的底面都不从上侧通电加热发热体11或者下侧通电加热发热体12突出，而是以其全部表面与这些上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12抵接的方式配置。

然后，通过电源15的控制部的控制，使所希望大小的电流在上侧通电部13以及下侧通电部14间流通。由此，电流在上电极8的上侧通电加热发热体11和下电极9的下侧通电加热发热体12之间的5个的坩埚20流通，这些坩埚20被通电加热，由此被处理物W1被加热。因为坩埚20通过电阻加热使得整体大致均匀地发热，所以内部的被处理物W1被均匀地加热。通过预先求出在坩埚2O流通的电流值与被通电加热的坩埚20的加热温度的相关性，能够通过电源15的控制部对坩埚20内的被处理物W1的加热温度适当地进行控制。

另外，直接地加热被处理物W1的构成元件为坩埚20(盖23)，坩埚20升温到例如3000℃左右。因此，存在产生经由与坩埚接触的上电极或下电极的散热而降低坩埚的温度、难以有效地加热坩埚内的被处理物的情况。但是，在本实施方式中，通过在上电极8和坩埚20之间设置上侧通电加热发热体11、在下电极9和坩埚20之间设置下侧通电加热发热体12，再例如，通过使上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12的电阻率比坩埚20的电阻率大，能够使上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12的发热量比坩埚20的发热量大。即，因为上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12能够变为比坩埚20高温，所以能够防止坩埚20的热量经由上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12被散热，因此能够使坩埚20维持在适合于被处理物W1的加热(石墨化)的温度。

另外，即便上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12的电阻率在坩埚20的电阻率以下，上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12发热，由此也能够抑制坩埚20的热量经由上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12被散热。

此外，认为若上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12的发热量过大，则该热量会传导至坩埚20而使坩埚20的温度过度地上升。因此，能够设定上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12的电阻率，将其设定在能够抑制在坩埚20中产生的热量被散热到上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12、并且在上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12中产生的热量不被过度地传导到坩埚20的范围内。

此外，上侧通电部13以及下侧通电部14为具有水冷电极等的冷却构造的电极的情况下，认为上电极8以及下电极9通过上侧通电部13以及下侧通电部14分别被冷却，因此在上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12中产生的热量分别经由上电极8以及下电极9被散热。但是，本实施方式的上电极8以及下电极9利用石墨形成，这些电极也能够自身发热。通过适当地设定上电极8以及下电极9的电阻率，能够防止在上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12中产生的热量经由上电极8以及下电极9被散热，因此能够将上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12维持在适当的高温度。另外，因为上电极8以及下电极9的发热不具有直接地防止坩埚20的散热的作用，所以为了不使流过坩埚20的电流值过度地降低，也可以将上电极8以及下电极9的电阻率设定为上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12的电阻率以下。

像这样地，通过在预先设定的通电加热温度下以规定时间加热被处理物W1，使被处理物W1石墨化。即，本实施方式的石墨化炉1A以如下的方式构成：通过对上电极8和下电极9之间通电，加热被配置在上侧通电加热发热体11和下侧通电加热发热体12之间的被处理W1而使其石墨化。

之后，从通电加热处理部6中取出坩埚20，并从坩埚20内取出石墨化后的被处理物W1，根据需要通过粉碎处理等，加工成作为最终产品的形态。

本实施方式的石墨化炉1A，因为在上电极8以及下电极9相互对置的表面上分别设置了上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12，所以通过对这些上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12间通电，能够对在它们之间设置的通电加热处理部6的坩埚20均匀地通电加热。此外，因为在通电加热处理部6中配置了投入了被处理物W1的导电性的坩埚20，所以通过对坩埚20通电加热，能够对该坩埚20内的被处理物W1均匀地加热。因此，能够容易地进行加热时的通电控制，防止在由此获得的产品(石墨)的品质中产生不均匀而能够使品质稳定化。

此外，因为将坩埚20在上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12之间串联地配设了5个(多个)，所以通过分别在这些5个(多个)的坩埚20中投入不同的试验材料(被处理物W1)并加热处理，能够良好地进行例如决定关于获得的被处理物W1的添加剂的最佳用量的基准试验。即，能够以比较低的成本且短时间地进行供给这样的基准试验等的试验材料的制作。

此外，因为将上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12的电阻率都设为比坩埚20的电阻率大，所以电流相对地容易在这些上侧通电加热发热体11、下侧通电加热发热体12间的坩埚20中流通，因此在串联地配置的5个(多个)坩埚20的连接方向(轴方向)上能够使电流更均匀地流通。因此，能够均匀地加热各坩埚20内的被处理物W1。此外，也能够提高被处理物W1的发热效率。

此外，因为将上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12的与坩埚20(也包含盖23)抵接的表面都设为与盖23或坩埚20的底面相同或比其大，所以能够使电流在坩埚20的整体上均匀地流通。因此，能够均匀地加热被串联地配置的5个(多个)坩埚，也能够对其内部的被处理物W1均匀地加热。

此外，因为在坩埚20的开口侧形成了第1卡合部21，在底部上形成了第2卡合部22，所以通过使这些第1卡合部21、第2卡合部22卡合，能够使被上下地配置的多个的坩埚20间可靠地紧贴。因此，能够使电流在被上下地配置的多个的坩埚20间均匀地流通。

(第2实施方式)

图3是示出本发明的石墨化炉的第2实施方式的侧剖视图，图3中的附图标记1B示出石墨化炉。另外，在该第2实施方式中，对具有与所述第1实施方式实质上相同的功能以及构成的元件赋予相同的附图标记，此外，存在省略其重复说明的情况。

在本实施方式的通电加热处理部6中，配置有后述的成形被处理物W2(被处理物)。本实施方式的上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12的电阻率都被设定为比成形被处理物W2的电阻率大。此外，与成形被处理物W2抵接的上侧通电加热发热体11的表面为与上侧通电加热发热体11抵接的成形被处理物W2的端面以上的大小，并且与成形被处理物W2抵接的下侧通电加热发热体12的表面为与下侧通电加热发热体12抵接的成形被处理物W2的端面以上的大小。

这些上侧通电加热发热体11和下侧通电加热发热体12隔着适当的间隔被相互对置地配置。即，沿着垂直方向的相互的中心轴同轴地配置。此外，在这些上侧通电加热发热体11和下侧通电加热发热体12之间设置有用于对成形被处理物W2进行通电加热处理的通电加热处理部6。

被配置在该通电加热处理部6中的成形被处理物W2是预先成形的导电性部件，具体来说是碳粉末被成形为圆柱状等得到的部件。但是，在本发明中，若是导电性且能够成形的材料，除了碳粉末以外，也可以将例如石墨或碳纤维等、通过通电而利用内部电阻发热的各种导电性发热体材料用作成形被处理物W2的材料。即，本实施方式的成形被处理物W2构成为通过对其通电而自身发热(焦耳热的产生)。

采用以下的方法作为这样的导电性发热体材料的成形法：例如添加粘合剂并混合(混炼)，然后通过挤压成形等成形为所希望的形状，之后，根据需要在例如数百℃以上的温度下预烧制。若是通过例如石墨化能够使其变为具有导电性的物质，则对预烧制温度没有特别的限定。作为形成的成形体的形状，优选是设为圆柱状，因为电流相对于该圆形的端面易于在平面方向上均匀地流通。此外，圆柱形状的端面优选是与上侧通电加热发热体11或下侧通电加热发热体12的直径相同或比其小。

通过像这样地进行混合、成形、预烧制的各种处理，能够消除获得的预烧制后的成形体、即成形被处理物W2中的导电性发热体材料的体积比重(填充密度)的不均匀。此外，通过像这样地进行挤压成形后的预烧制，能够提高获得的成形体(成形被处理物W2)的强度以使其便于利用。进而，通过进行预烧制，能够使添加的粘合剂从成形被处理物W2中气化而将其除去，因此能够防止由粘合剂导致的石墨化炉1B内部的污染。

在上电极8的位于比上部5更上侧的部位上形成有圆环状的上侧通电部13。另一方面，在所述下电极9的位于比底部3更下侧的部位上形成有圆环状的下侧通电部14。上侧通电部13以及下侧通电部14也可以是水冷电极。在这些上侧通电部13以及下侧通电部14上连接有用于对它们之间通电而进行通电加热的直流的电源15。在电源15上设置有控制部(未图示)，通过该控制部的控制能够使所希望大小的电流在上侧通电部13以及下侧通电部14间流通。即，构成为使所希望的电流经由成形被处理物W2在设置于上电极8的上侧通电加热发热体11和下电极9的下侧通电加热发热体12之间的通电加热处理部6流通，能够对成形被处理物W2通电加热。

为了通过这样的构成的石墨化炉1B使成形被处理物W2石墨化，首先，将预成形后的成形被处理物W2配置于通电加热处理部6。此时，使下电极9通过升降装置10下降。像这样地，在使下电极9下降的状态下，通电加热处理部6的高度，即上侧通电加热发热体11和下侧通电加热发热体12之间的间隔构成为比成形被处理物W2的高度更宽。换句话说，在使成形被处理物W2成形时，使其高度与通电加热处理部6的高度匹配而成形。

接着，通过使升降装置10工作而使下电极9上升，从而使成形被处理物W2挟持在上侧通电加热发热体11和下侧通电加热发热体12之间。即，上侧通电加热发热体11和下侧通电加热发热体12构成为在它们之间能够挟持(能够配置)成形后的导电性的成形被处理物W2。此时，利用这些上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12，不对成形被处理物W2较大地加压、而是以上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12都均匀地抵接在成形被处理物W2的端面上的强度来挟持成形被处理物W2。此外，成形被处理物W2的上下端面都不从上侧通电加热发热体11或者下侧通电加热发热体12突出，而是以其全部表面分别与这些上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12抵接的方式配置。

然后，通过电源15的控制部的控制，使所希望大小的电流在上侧通电部13以及下侧通电部14间流通。由此，在上电极8的上侧通电加热发热体11和下电极9的下侧通电加热发热体12之间的成形被处理物W2中流通电流，成形被处理物W2被通电加热。即，通过通电，成形被处理物W2自身发热。通过预先求出在成形被处理物W2中流通的电流值与被通电加热的成形被处理物W2的加热温度的相关性，能够通过电源15的控制部对成形被处理物W2的通电加热温度适当地进行控制。

另外，成形被处理物W2通过通电而自身发热，升温到3000℃左右。因此，存在产生经由与成形被处理物接触的上电极或下电极的散热、难以使成形被处理物维持在适合于石墨化的温度的情况。但是，在本实施方式中，通过在上电极8和成形被处理物W2之间设置上侧通电加热发热体11、在下电极9和成形被处理物W2之间设置下侧通电加热发热体12，再例如，通过使上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12的电阻率比成形被处理物W2的电阻率大，能够使上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12的发热量比成形被处理物W2的发热量大。即，因为上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12能够变得比成形被处理物W2高温，所以能够防止成形被处理物W2的热量经由上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12被散热，因此能够使成形被处理物W2维持在适合于石墨化的温度。

另外，即便上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12的电阻率在成形被处理物W2的电阻率以下，上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12发热，由此也能够抑制成形被处理物W2的热量经由上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12被散热。

另外，认为若上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12的发热量过大，则该热量会传导至成形被处理物W2而使成形被处理物W2的温度过度地上升。因此，能够设定上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12的电阻率，将其设定在能够抑制在成形被处理物W2中产生的热量被散热到上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12、并且在上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12中产生的热量不被过度地传导至成形被处理物W2的范围内。

此外，即便上侧通电部13以及下侧通电部14为具有水冷电极等的冷却构造的电极的情况下，与所述第1实施方式同样地，本实施方式的上电极8以及下电极9也利用石墨形成，这些电极也能够自身发热。通过适当地设定上电极8以及下电极9的电阻率，能够防止在上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12中产生的热量经由上电极8以及下电极9被散热，因此能够使上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12维持在适当的高温度。另外，因为上电极8以及下电极9的发热不具有直接地防止成形被处理物W2的散热的作用，所以为了不使流过成形被处理物W2的电流值过度地降低，也可以将上电极8以及下电极9的电阻率设定为上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12的电阻率以下。

像这样地，通过在预先设定的通电加热温度下以规定时间加热成形被处理物W2，使成形被处理物W2石墨化。即，本实施方式的石墨化炉1B以如下的方式构成：通过对上电极8和下电极9之间通电，加热被配置在上侧通电加热发热体11和下侧通电加热发热体12之间的成形被处理物W2(被处理物)而使其石墨化。

之后，从通电加热处理部6中取出石墨化后的成形被处理物W2，通过例如粉碎处理等，加工成作为最终产品的形态。

在本实施方式的石墨化炉1B中，因为在上电极8以及下电极9相互对置的表面上分别设置有上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12，所以通过对这些上侧通电加热发热体11、下侧通电加热发热体12间通电，能够对在它们之间设置的通电加热处理部6的成形被处理物W2均匀地加热。此外，因为在通电加热处理部6内配置了通过成形而体积比重(填充密度)并未不均匀的成形被处理物W2并对其通电加热，所以能够对成形被处理物W2均匀地通电加热。因此，能够容易地进行加热时的通电控制，防止在由此获得的产品(石墨)的品质中产生不均匀而能够使品质稳定化。此外，因为消除了伴随像以往那样的粉末的处理的粉尘操作，所以操作性变好。

此外，因为将上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12的电阻率都设为比成形被处理物W2的电阻率大，所以电流相对地容易在这些上侧通电加热发热体11、下侧通电加热发热体12间的成形被处理物W2中流通，因此在成形被处理物W2的轴方向上能够使电流更均匀地流通,从而均匀地加热成形被处理物W2。此外，也能够提高成形被处理物W2的发热效率。

此外，因为将上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12的与成形被处理物W2抵接的表面都设为与成形被处理物W2的端面相同或比其大，所以能够使电流在成形被处理物W2的端面整体上均匀地流通。因此，也能够在其端面的平面方向上对成形被处理物W2均匀地加热。

此外，因为使用预烧制后的材料作为成形被处理物W2，所以能够提高成形被处理物W2的强度并使处理变得容易。进而，在成形时使用了粘合剂的情况下，也能够通过预烧制使添加的粘合剂气化而从成形被处理物W2中除去，因此能够防止由粘合剂导致的石墨化炉1B内部的污染。

以上，虽然一边参照附图一边对本发明的优选的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于所述实施方式。在所述实施方式中示出的各构成部件的各形状或组合等是一例，在不脱离本发明的主旨的范围内，基于设计要求等可以进行构成的附加、省略、置换、以及其他的变更。

例如，在所述第1实施方式中，虽然在通电加热处理部6中串联地配设了5个的坩埚20，但本发明并不限定于此，也可以只配设1个坩埚20，进而，也可以配设2～4个、或者6个以上的坩埚20。在通电加热处理部6中配设1个的坩埚20的情况下，也可以使坩埚20大容量化，将其直径设为例如比上侧通电加热发热体11或下侧通电加热发热体12大的直径。

此外，也可以在通电加热处理部6中并列地配设多个的坩埚20。即，也可以是多个的坩埚20在水平方向上排列。

此外，在所述第1实施方式中，串联地配设的5个的坩埚20中，虽然只有最上位的坩埚20贴覆着盖23，但也可以相对于所有的坩埚20贴覆盖23。在该情况下，也可以在盖23的上表面一侧形成与坩埚20的底部的第2卡合部22卡合的第1卡合部21。

此外，虽然在所述第1实施方式中将上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12分别形成为与上电极8以及下电极9相同的直径，但也可以将上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12分别形成为比上电极8以及下电极9大的直径。在像这样地构成的情况下，例如即使使用比上电极8以及下电极9大的直径的坩埚20，若将其盖或底面形成为与上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12的各表面相同或比其小，也能够使电流在坩埚20整体上均匀地流通，因此也能够对内部的被处理物W1均匀地加热。

此外，虽然在所述第2实施方式中将上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12分别形成为与上电极8以及下电极9相同的直径，但也可以将上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12分别形成为比上电极8以及下电极9大的直径。在该情况下，对于成形被处理物W2，若将其端面形成为与上侧通电加热发热体11以及下侧通电加热发热体12的各表面相同或比其小，也能够形成为比上电极8以及下电极9更大的直径。

因此，能够增多单次的石墨化的处理量，能够提高制造效率。

此外，虽然在所述第1、第2实施方式中对本发明的石墨化炉应用于批量处理式的石墨化炉的情况进行了说明，但本发明不限定于此，也能够应用于连续处理式的石墨化炉。例如，在图1所示的石墨化炉1A的前后形成输送路径，通过输送路径向石墨化炉1A的通电加热处理部6供给投入了被处理物W1的坩埚20。之后，与所述第1实施方式同样地利用石墨化炉1A进行通电加热处理，使坩埚20内的被处理物W1石墨化后，通过输送路径取出处理后的被处理物W1(坩埚20)，并且向通电加热处理部6供给新的未处理的坩埚20。以下，通过重复这样的处理，能够连续地进行被处理物W1的石墨化处理。也可以将这样的输送路径设置在第2实施方式的石墨化炉1B，经由该输送路径进行成形被处理物W2向通电加热处理部6的输入输出。

附图标记说明

1A、1B 石墨化炉

6 通电加热处理部

8 上电极(第1电极)

9 下电极(第2电极)

11 上侧通电加热发热体(第1通电加热发热体)

12 下侧通电加热发热体(第2通电加热发热体)

20 坩埚

23 盖

W1 被处理物

W2 成形被处理物(被处理物)

Claims (9)

1.一种石墨化炉，加热被处理物而使其石墨化，

具备：

第1电极；

第2电极，与所述第1电极对置地配置；

第1通电加热发热体，设置在与所述第2电极对置的所述第1电极的表面上；

第2通电加热发热体，设置在与所述第1电极对置的所述第2电极的表面上，

所述第1通电加热发热体和所述第2通电加热发热体构成为在它们之间能够配置被处理物，

通过对所述第1电极和所述第2电极之间通电，加热被配置在所述第1通电加热发热体和所述第2通电加热发热体之间的所述被处理物而使其石墨化。

2.如权利要求1所述的石墨化炉，其特征在于，所述第1通电加热发热体和所述第2通电加热发热体构成为在它们之间能够挟持容纳有所述被处理物的导电性坩埚。

3.如权利要求2所述的石墨化炉，其特征在于，所述第1通电加热发热体和所述第2通电加热发热体构成为在它们之间能够串联地配设多个所述坩埚。

4.如权利要求2所述的石墨化炉，其特征在于，所述第1通电加热发热体以及所述第2通电加热发热体的电阻率均比所述坩埚的电阻率大。

5.如权利要求3所述的石墨化炉，其特征在于，所述第1通电加热发热体以及所述第2通电加热发热体的电阻率均比所述多个坩埚的电阻率大。

6.如权利要求2～5中的任一项所述的石墨化炉，其特征在于，与所述坩埚抵接的所述第1通电加热发热体的表面为与所述第1通电加热发热体抵接的所述坩埚的端面以上的大小，并且与所述坩埚抵接的所述第2通电加热发热体的表面为与所述第2通电加热发热体抵接的所述坩埚的端面以上的大小。

7.如权利要求1所述的石墨化炉，其特征在于，所述第1通电加热发热体和所述第2通电加热发热体构成为在它们之间能够挟持成形后的导电性成形被处理物。

8.如权利要求7所述的石墨化炉，其特征在于，所述第1通电加热发热体以及所述第2通电加热发热体的电阻率均比所述成形被处理物的电阻率大。

9.如权利要求7或8所述的石墨化炉，其特征在于，与所述成形被处理物抵接的所述第1通电加热发热体的表面为与所述第1通电加热发热体抵接的所述成形被处理物的端面以上的大小，并且与所述成形被处理物抵接的所述第2通电加热发热体的表面为与所述第2通电加热发热体抵接的所述成形被处理物的端面以上的大小。