JP2817292B2 - 黒鉛粉末製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は炭素粉末を加熱して黒鉛化する黒鉛粉末製造
装置に関するものである。

「従来の技術およびその課題」 周知のように炭素製品は各種の分野において広く用い
られており、特に、近年においては黒鉛製品の需要が高
まっている。

ところで、黒鉛製品の素材である黒鉛粉末は、非晶質
の炭素粉末を2,000℃〜3,000℃程度の高温に加熱して黒
鉛化することによって製造されるのであるが、炭素粉末
を連続的に黒鉛化し得る有効な黒鉛製造装置は現在まで
のところ提供されておらず、このため、従来における黒
鉛の製造はバッチ式により行なわれているが、従来一般
に採用されているバッチ式の黒鉛化処理工程は１サイク
ルタイムが十数日もの日数を要するものであって生産性
が著しく良くないものであり、したがって、コスト削減
を図ることも困難であった。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、炭素粉
末を連続的に黒鉛化し得る黒鉛粉末製造装置を提供する
ことを目的としている。

「課題を解決するための手段」 本発明は、炭素粉末を高温に加熱することによって黒
鉛化する黒鉛粉末製造装置であって、炉体と、多数のユ
ニットが上下に積み重ねられることによって形成されて
前記炉体を上下に貫通して設けられたモールドと、前記
炉体の内部に設けられて前記モールドを外側から加熱す
る加熱手段とを具備し、前記モールドを形成するための
ユニットは、これらユニットが積み重ねられたときにモ
ールドの周壁面となる周壁部と、モールドの内部を多数
の室に仕切る仕切板部とを有するとともに、その仕切板
部には炭素粉末の降下し得る多数の小孔が形成されてな
り、前記モールドの上端からその内部に投入した炭素粉
末を前記各室内に滞留させつつ前記小孔を通して降下さ
せるとともに、その炭素粉末を前記加熱手段によりモー
ルドを介して加熱することによって黒鉛化してモールド
の下端から取り出すように構成してなることを特徴とす
るものである。

そして、前記ユニットには、これらユニットを積み重
ねたときにモールドの軸線位置において上下に連続する
コア部を形成しておき、そのコア部には前記各室内にガ
スを吹き込むためのガス供給孔を形成しておくことが望
ましい。

「作用」 本発明の黒鉛粉末製造装置は、モールドの上端から原
料である炭素粉末を連続的に装入し、その炭素粉末を自
重により降下させてモールドの下端から連続的に取り出
すようになすとともに、加熱手段によってモールドを高
温に加熱することで、モールドを介してその内部を通過
する炭素粉末を加熱して黒鉛化するものである。

上記のモールドは、多数のユニットが上下に積み重ね
られて形成されたものとなっていて、それらユニットの
仕切板部によってモールド内は多数の室に仕切られてお
り、これによって、炭素粉末はそれら各室内に滞留しつ
つ仕切板部に形成されている小孔を通って順次降下して
いくことになり、この結果、十分な滞留時間が確保され
る。

「実施例」 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明す
る。

まず第１図ないし第３図を参照して第１実施例を説明
する。

第１図は本実施例の黒鉛粉末製造装置の全体概略構成
を示すもので、図中符号１は炉体である。この炉体１の
内部にはそれぞれ断熱材によって形成された予熱室２、
加熱室３、予冷室４が上部からその順で連設され、上記
加熱室３内にはヒータ（加熱手段）５が設けられてい
る。この炉体１は、その内部空気を雰囲気ガス（一般に
は窒素やアルゴン等の不活性ガス）に置換できるように
なっている。また、上記のヒータ５は抵抗加熱式のもの
が一般的であるが、誘導加熱式のものを採用することも
可能である。

炉体１の上部には、上記予熱室２に連なる装入室６が
設けられ、さらにその上方には装入ホッパ７が設けられ
ている。装入ホッパ７には原料である炭素粉末Ｃの供給
管８が接続されているとともに、装入ホッパ７と装入室
６との間にはベル型の弁９が駆動装置10によって昇降可
能に設けられている。

一方、炉体１の下部には、上記予冷室４に連なる冷却
室11が設けられ、さらにその下方には排出ホッパ12が設
けられ、それらの間にはじょうご型の排出口13が設けら
れているとともに、排出ホッパ12の下部には製品である
黒鉛粉末Ｂを取り出すためのスクリューフィーダ14が取
り付けられている。また、冷却室11の壁面は水冷構造と
されているとともに、その内部には冷却フィン（図示
略）が設けられていて、内部に貯留された黒鉛粉末Ｂを
強制冷却するようになっている。

上記炉体１の中心位置には、この炉体１を上下に貫通
し、その上端が上記装入室６に面しているとともに下端
が冷却室11に面しているモールド15が設けられている。

このモールド15は、第２図および第３図に示されるよ
うなユニット16が多数積み重ねられてなるものである。
各ユニット16はグラファイトによって成形されたもので
あって、その形状は周壁部17と仕切板部18からなる略有
底円筒状とされ、仕切板部18には粉末（原料である炭素
粉末Ｃと製品である黒鉛粉末Ｂの双方）の流下通路とな
る多数の小孔19が形成されている。それらの小孔19の内
径寸法は第２図に示されるように仕切板部18の上面側か
ら下面側にかけて漸次大きくなるようにされている。ま
た、仕切板部18の外周縁部および周壁部17の上縁部に
は、これらユニット16が積み重ねられたときに係合し得
る凹部20および凸部21がそれぞれ形成されている。この
ようなユニット16が積み重ねられて形成されることによ
って、上記モールド15は、その内部が各ユニット16の仕
切板部18により多数の室22に仕切られた形態のものとな
っている。

そして、上記のモールド15は、加熱室３内に位置する
ユニット16がその外側に位置する上記ヒータ５により加
熱されるようになっており、これによって、加熱室３内
に位置するユニット16の温度が炭素粉末Ｃを黒鉛化する
に必要な十分な高温すなわち2,000℃〜3,000℃程度の温
度にまで加熱されるようになっている。そして、このモ
ールド15は、加熱室３内に位置するユニット16が上記の
ような温度に加熱されることにより、それ自身の優れた
伝熱作用によって加熱室３内のみならずその上下の部
分、すなわち予熱室２内および予冷室４内に位置するユ
ニット16も高温となるが、その温度はモールド15の上
端、下端にかけて漸次低下するものとなる。

上記構成のもとに、この黒鉛粉末製造装置は、原料で
ある炭素粉末Ｃを連続的に黒鉛化して黒鉛粉末Ｂを効率
的に製造できるものである。

すなわち、ヒータ５によりモールド15を加熱した後、
供給管８を通して装入ホッパ７に原料である炭素粉末Ｃ
を連続的に供給しつつ所定時間おきに弁９を押し下げる
ことによって所定量の炭素粉末Ｃを装入ホッパ７から装
入室６に装入すると、炭素粉末Ｃは装入室６からモール
ド15の最上段に位置しているユニット16内に流入し、そ
こで所定時間滞留するとともに、小孔19を通って順次下
側の室22に流下していくことになる。

そして、各室22内に滞留しつつ順次流化していく炭素
粉末Ｃは、予熱室２内に位置しているユニット16を通過
する間に予熱され、さらに、加熱室３内に位置している
ユニット16を通過する間に黒鉛化するに必要な温度にま
で本加熱されて黒鉛化され、ここで黒鉛粉末Ｂが製造さ
れる。

上記のようにして製造された黒鉛粉末Ｂは、さらに降
下して予冷室４内に位置しているユニット16を通過する
間に徐々に冷却され、モールド15の最下段に位置してい
るユニット16から冷却室11内に流下し、そこでさらに所
定時間滞留して十分に強制冷却された後、排出口13を通
って排出ホッパ12内に排出され、そこからスクリューフ
ィーダ14により所定量ずつ取り出される。

なお、上記の黒鉛化処理工程においては、炭素粉末Ｃ
をモールド15内に流入させてから予熱室２を経て加熱室
３内を通過させるまでに３時間程度、加熱室３から予冷
室４を経て冷却室11に流入させるまでに３時間程度、冷
却室11内における冷却時間を10時間程度となるように粉
末の降下速度を設定することが良く、それには、小孔19
の径寸法をそのような降下速度が得られるように予め設
定しておくことに加えて、装入室６への炭素粉末Ｃの装
入量や排出ホッパ12からの黒鉛粉末Ｂの取出量を調節す
れば良い。

以上で説明したように、この製造装置では炭素粉末Ｃ
を連続的に、しかも、従来のバッチ式による場合に比し
て極めて短時間で黒鉛化することができるものであり、
したがって生産効率を格段に向上させることができる。

そして、上記の装置では、モールド15を多数のユニッ
ト16を上下に積み重ねた形態として、炭素粉末Ｃを各室
22内に滞留させつつ流下させるように構成したので、た
とえばモールドを単なる円筒状としたような場合に比し
て、炭素粉末Ｃを十分に加熱し得て確実に黒鉛化するこ
とができるものである。

すなわち、原料である炭素粉末Ｃを単なる円筒状のモ
ールド内を降下させたのみでは、十分な滞留時間すなわ
ち加熱時間を確保できないばかりでなく、炭素粉末Ｃは
熱伝導率が極めて良くないものであるので、モールドの
内面に接している粉末が加熱されるのみで中心側を降下
していくものは十分に加熱されない恐れがあるが、上記
実施例の装置においては、炭素粉末Ｃが各室22に滞留し
つつ流下していくので十分な滞留時間を確保できるとと
もに、各ユニット16の周壁部17から仕切板部18への伝熱
作用によって仕切板部18自体が高温となり、したがっ
て、炭素粉末Ｃは周壁部17のみならず仕切板部18によっ
ても加熱されることになる。

また、各室22に滞留している間においては、周壁部17
や仕切板部18に接している炭素粉末Ｃと、それらの接し
ていない炭素粉末Ｃとの間に温度差が生じることは避け
られないものであるが、そのような温度差が生じている
炭素粉末Ｃを小孔19を通過する際には仕切板部18により
速やかに均一な温度に加熱され、しかも、炭素粉末Ｃが
小孔19を通過して流下する際には自ずと撹拌されること
になり、したがって、全ての炭素粉末Ｃを万遍無く均一
な温度に加熱し得て確実に黒鉛化することができるもの
である。

また、モールドが単なる円筒状である場合において
は、モールドの中心部では降下速度が大きく、モールド
の内面に沿う部分では摩擦抵抗によって十分な降下速度
が得られない、すなわち降下速度が径方向各位置で不均
等になって著しい偏流が生じることが避けられず、ま
た、棚吊りを生じてしまう恐れもあるが、上記装置では
炭素粉末Ｃが各室22内に滞留しつつ順次流下していくの
で、著しい偏流や棚吊りが自ずと生じ難いものとなって
いる。

なお、この第１実施例の装置におけるユニット16の形
状は上記に限定されることなく適宜の変更が可能であ
り、たとえば第４図に示すように、上記実施例における
ユニット16の天地を逆にした形状のものとしても勿論良
い。また、これらユニット16の大きさ（すなわち各室22
の容量）、小孔19の数や径寸法等は、所要加熱時間や要
求される粉末の降下速度に対応して適宜設定して良い
し、さらに、第４図に示されるように小孔19の径寸法を
下側になるほど小さくすることでも良い。

以上で本発明の第１実施例を説明したが、次に、第５
図および第６図を参照して第２実施例を説明する。

この第２実施例の装置が上記第１実施例の装置と異な
る点は、モールドを形成するためのユニットに形状にあ
る。すなわち、この第２実施例の装置におけるモールド
30を形成するためのユニット31は、第１実施例における
ユニット16と同様の周壁部17と仕切板部18に加えて、第
６図に示すように仕切板部18の中心位置から上方に突出
するコア部23が形成されたものとなっている。そのコア
部32には、ガス供給孔33およびそれに連通しているガス
吹出孔34が形成されており、これらユニット31を積み重
ねたときには、各コア部32どうしおよびガス供給孔33ど
うしが自ずと連続するようにされている。

そして、上記の各ユニット31が積み重ねられて形成さ
れたモールド30の下端には、第５図に示すように上記ガ
ス供給孔33に雰囲気ガスを導入するための供給管35が接
続され、その供給管35には図示しないガス供給源が接続
されるようになっており、これによって、ガス供給源か
らのガスを供給管35、供給孔33、吹出孔34を通して各室
22内に吹き込むことができるようになっている。なお、
モールド30の最上段に位置するユニット31のガス供給孔
33、吹出孔34は、ガスが装入室６内に吹き出すことを防
止するために塞いでおくと良い。

この第２実施例の装置においては、各ユニット31の周
壁部17や仕切板部18のみならずコア部32も高温となるの
で、各室22に滞留した炭素粉末Ｃはコア部32によっても
加熱され、したがって第１実施例の場合に比して炭素粉
末Ｃをより効率的に加熱することができるものとなって
いる。

また、この第２実施例の装置では、万一、各室22内に
おいて粉末が棚吊りを生じたり、小孔19が詰まったよう
な場合には、供給管35、供給孔33、吹出孔34を通して各
室22内にガスを吹き込むことにより、そのガス圧によっ
て棚吊りや小孔19の詰まりを解消させることができる
し、あるいは、ガスを常時供給しておくことによりそれ
らを未然に防止するとができるものである。この場合、
ガス圧に強弱をつけたり、あるいはガスを間欠的に供給
することとすればより効果的である。また、上記第２実
施例ではガス供給系を１系統のみ設け、全ての室22に同
時にガスを吹き込むように構成したのであるが、複数系
統のガス供給系を設けて、たとえば互いに隣接している
室の一方にガスを供給しているときには他方の室に対す
るガス供給を停止させることで、それらの室間に差圧を
生じさせるように構成すれば、棚吊りや小孔の詰まりを
より一層確実に解消させることができる。

「発明の効果」 以上で詳細に説明したように、本発明は、炉体を上下
に貫通するモールドを加熱手段によって加熱するように
なし、モールドの上端からその内部に装入した炭素粉末
をモールド内を通過させる間にモールドによって加熱し
て黒鉛化するように構成したので、炭素粉末の連続的な
黒鉛化処理が実現することは勿論のこと、前記モールド
は多数のユニットが詰み重ねられることによってその内
部がユニットの仕切板部により多数の室に仕切られてお
り、炭素粉末をそれら各室に滞留させつつ小孔を通して
降下させるように構成したので、炭素粉末のモールド内
における滞留時間を十分に確保できるとともに、炭素粉
末はユニットの周壁部のみならず仕切板部によっても加
熱されるので十分な加熱効率が得られ、また、炭素粉末
は小孔を通過する際には自ずと撹拌され、しかも、棚吊
りや著しい偏流が小じ難い、という優れた効果を奏す
る。

また、モールドを形成するためのユニットにコア部を
設けるとともにそのコア部に形成したガス供給孔を通し
て各室内にガスを吹き込むように構成すれば、ガスを常
時各室の内部に吹き込むことで粉末の棚吊りや小孔の詰
まりを未然に防止できるとともに、万一、棚吊りや小孔
の詰まりが生じたときにもガス圧によってそれらを容易
に解消させることができる、という利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明に係る黒鉛粉末製造装置の
第１実施例を示すもので、第１図は全体概略構成を示す
立断面図、第２図はモールドを形成するためのユニット
の側断面図、第３図はその斜視図、第４図はユニットの
他の形状例を示す側断面図である。 第５図および第６図は本発明の第２実施例を示すもの
で、第５図は全体概略構成を示す立断面図、第６図はユ
ニットの側断面図である。 Ｃ……炭素粉末、Ｂ……黒鉛粉末、 １……炉体、２……予熱室、３……加熱室、 ４……予冷室、５……ヒータ（加熱手段）、 ６……装入室、７……装入ホッパ、 11……冷却室、12……排出ホッパ、 14……スクリューフィーダ、 15……モールド、16……ユニット、 17……周壁部、18……仕切板部、 19……小孔、 30……モールド、31……ユニット、 32……コア部、33……ガス供給孔、 34……ガス吹出孔、35……ガス供給管。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炭素粉末を高温に加熱することによって黒
   鉛化する黒鉛粉末製造装置であって、炉体と、多数のユ
   ニットが上下に積み重ねられることによって形成されて
   前記炉体を上下に貫通して設けられたモールドと、前記
   炉体の内部に設けられて前記モールドを外側から加熱す
   る加熱手段とを具備し、前記モールドを形成するための
   ユニットは、これらユニットが積み重ねられたときにモ
   ールドの周壁面となる周壁部と、モールドの内部を多数
   の室に仕切る仕切板部とを有するとともに、その仕切板
   部には炭素粉末の降下し得る多数の小孔が形成されてな
   り、前記モールドの上端からその内部に投入した炭素粉
   末を前記各室内に滞留させつつ前記小孔を通して降下さ
   せるとともに、その炭素粉末を前記加熱手段によりモー
   ルドを介して加熱することによって黒鉛化してモールド
   の下端から取り出すように構成してなることを特徴とす
   る黒鉛粉末製造装置。
2. 【請求項２】前記ユニットには、これらユニットを積み
   重ねたときにモールドの軸線位置において上下に連続す
   るコア部が形成され、そのコア部には前記各室内にガス
   を吹き込むためのガス供給孔が形成されてなることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の黒鉛粉末製造装
   置。