JPH0383809A - 黒鉛粉末製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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°Ｃ〜３，０００°Ｃ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粉末製
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、その炉体を
上下に貫通する円筒状のモールドと、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、前記モールドの上端からその内部に投入した
炭素粉末を降下させつつ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、前記モールド
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。

この場合、前記モールド内の軸心位置に、前記炭素粉末
が降下する水平断面環状の通路を形成するための円柱状
のコアを設け、かつ、前記コアに径方向外側に膨出する
段部を設けることにより、前記通路に狭隘部を形成する
ことが望ましい。

さらに、前記コアの内部に設けたガス吹込管を通して前
記通路内にガスを吹き込むためのガス吹込手段を具備す
ることが望ましい。

「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、ヒータによってモールドを高温に
加熱して、そのモールドによっ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。

そして、モールド内にコアを設けることによって粉末の
降下する通路を水平断面環状とした場合にあっては、そ
のコアによって粉末の偏流が抑制されるとともに、コア
に設けた段部によって粉末の自重が支持されて棚吊り現
象の発生が防止しされ、かつ、その段部によって形成さ
れた通路の狭隘部を粉末が通過した際には粉末が自ずと
撹拌される。さらに、段部を介してモールドからコアへ
の伝熱が促進されてコアも加熱され、このコアによって
も粉末は加熱される。

「実施例」 以下、本発明の一実施例を第１図ないし第５図を参照し
て説明する。

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ｌ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。

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ｌ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に開口しているとともに下端
が冷却室１１に開口している長尺円筒状のモールド１５
が設けられている。このモールド１５はたとえばグラフ
ァイトによって成形されたものであって、加熱室３内に
位置する部分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
内に位置する中間部分の温度が炭素粉末Ｃを黒鉛化する
に必要な温度たとえば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。このモール
ド１５は、加熱室３内に位置する部分がそのような温度
に加熱されることにより、それ自身の伝熱作用によって
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内に位置する部分も高温となるが、
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。

さらに、上記モールド１５内の軸心位置には長尺円柱状
のコア１６が設けられている。そのコア１６もモールド
１５と同様にたとえばグラフディトによって成形された
もので、上記モールド１５の上端から下端にわたる長さ
とされ、上記冷却室２内に設けられた支持部１７により
下端を支持されて設けられている。

このコア１６には、径方向外側に膨出していてその側面
１８ａがモールド１５内面に接近しているとともにその
上面１８ｂが傾斜している段部１８が等間隔で４箇所形
成されている。それら段部１８の上面１８ｂの水平面に
対する傾斜角度は、炭素粉末Ｃおよびそれが黒鉛化され
た黒鉛粉末Ｂの安息角（通常は４５°程度である）以上
とされており、これによって、それら粉末Ｂ、Ｃは段部
１８の上面１８ｂ上に滞積することなく容易に滑り落ち
るようになっている。

上記のコア１６がモールド１５内の軸心位ｌに配されて
いることによって、モールド１５内には炭素粉末Ｃおよ
び黒鉛粉末Ｂが降下し得る水平断面環状の通路１９が形
成され、この通路１９は上記段部１８の位置においては
幅が狭められた狭隘部２０となっている。

また、上記の装置には、通路１９内に雰囲気ガスを吹き
込むためのガス吹込手段が備えられている。そのガス吹
込手段は、上記のコア１６内に組み込まれた２本のガス
吹込管２１ａ、２１ｂと、炉外に設けられてそれらガス
吹込管２１ａ、２１ｂに接続された図示しないガス供給
源装置からなる。

そして、一方のガス吹込管２１ａには、最上段および上
から３段目の段部１８の下側に位置して３本のガス吹出
管２２が第２図に示すように放射状に接続され、他方の
ガス吹込管２１ｂには上から２段目および最下段の段部
１８の下側に位置して同様にガス吹出管２２が接続され
ている。また、上記ガス供給源装置は、それら２本のガ
ス吹込管２１ａ、２１ｂに対して交互にガスを供給する
ようになっているとともに、ガスの吹込み圧力を所定の
周期でパルス状に変化させることができるようになって
いる。

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を製造で
きるものである。

すなわち、原料である炭素粉末Ｃを予め通路１９内、冷
却室ｌｌ内、排出ホッパ１２内に充填しておき、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に装入するとともに、
スクリューフィーダ１４により排出ホッパ１２内に充填
されていた粉末を取り出していく。これにより、炭素粉
末Ｃは装入室６から通路１９内に流下していき、自重に
より徐々に降下していく。

そして、そのように降下していく炭素粉末Ｃは、予熱室
２内を通過する間にモールド１５により予熱され、さら
に、加熱室３内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を通過する間に徐々に冷却され、モールド
１５の下端から冷却室１１内に流下し、そこで所定時間
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内を通過するまでに３時間程度、加熱室３から予冷室
４を経て冷却室１１に流入するまでに３時間程度、冷却
室ｌｌ内における冷却時間をｌＯ時間程度となるように
粉末（原料である炭素粉末Ｃと製品である黒鉛粉末Ｂ）
の降下速度を設定することが良く、それには、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、この黒鉛粉末製造装置では炭素
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内にコア１６を
設けて粉末の降下する通路１９を環状となし、かつコア
１６に段部１８を設けたので、そのようなコア１６を設
けない場合においては懸念される炭素粉末Ｃへの伝熱不
良やその偏流、棚吊り現象の発生を有効に防止できるも
のである。

すなわち、原料である炭素粉末Ｃは熱伝導率が極めて良
くなく、それを単に円筒状のモールド１５内を降下させ
たのみでは、モールド１５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、
モールド１５内に設けたコアに形成されている段部１８
の側面１８ａがモールド１５内面に接近していることに
よって、第３図に示すようにその段部１８にモールド１
５から十分な伝熱がなされ、その結果、コア１６全体の
温度も自ずと高まるものである。したがって、炭素粉末
Ｃはモールド１５によって外側から加熱されるのみなら
ず、コア１６によって内側からも加熱されることになり
、このため炭素粉末Ｃを確実に黒鉛化することができる
。

しかも、炭素粉末Ｃが通路１９の狭隘部２０を通過する
際には、第３図中に破線矢印で示すようにコア１６の表
面に沿って流下していたものが段部１８の上面１８ｂに
沿って外側に向かって流下するとともに、狭隘部２０を
通過した炭素粉末Ｃノ一部はコア１６の表面側に向かっ
て流下するので、この部分において炭素粉末Ｃが自ずと
撹拌されることになり、この結果、全ての炭素粉末Ｃを
万遍無く加熱して確実に黒鉛化することができる。

また、上記のコア１６が設けられていない場合において
は、モールド１５の中心部では降下速度が大きく、モー
ルド１５の内面に沿う部分ではモールド１５内面との間
に生じる摩擦抵抗によって十分な降下速度が得られない
、すなわち第４図（ロ）に示すように降下速度が径方向
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
られないが、上記装置ではコア１６表面に沿う部分での
降下速度が低減させられ、その結果、第４図（ロ）に示
すように各位置における降下速度を均等に近付けて偏流
を抑制することができる。

さらに、コア１６が設けられていない場合においては、
降下しつつある粉末どうしが互いに支えあっていわゆる
棚吊り現象を生じ、降下不能となる恐れがある。特にモ
ールド１５内の下部においてはその上方に充填されてい
る粉末全ての重量がかかるので棚吊りが生じ易いもので
ある。しかし、上記装置においては、段部１８を有する
コア１６をモールド１５内の軸心位置に設けたことによ
って、粉末が各段部１８により分散されて支持され、し
たがってモールド１５の下部においてもさほど大きな重
量が加わらず、その結果、棚吊りが生じ難いものとなっ
ている。

そして、仮に棚吊りが生じたとしても、上記装置ではガ
ス吹込手段により通路１９内に雰囲気ガスを吹き込むよ
うにしたことによって、そのガス圧により棚吊りを容易
に解消させることができるものである。

たとえば、第５図（イ）に示すように、段部１８の上側
に棚吊りが生じて空洞２５が形成されてしまった場合、
その段部１８の下方から吹き出されるガスの圧力によっ
て空洞２５の下側の粉末が吹き飛ばされてその圧力と衝
撃により棚吊りが解消し、また、第５図（ロ）に示すよ
うに、段部１８の下側において棚吊りが生じて空洞２５
が形成された場合においても、ガス圧により空洞２５の
上側の粉末が押し崩されて棚吊りが解消する。

なお、双方の吹込管２１ａ、２１ｂに同時にガスを供給
して全てのガス吹出管２２から同時にガスを吹き出した
場合には、通路１９内のガス圧が均等に高まるのみで空
洞２５の上下で差圧が生じず、したがって棚吊りを破壊
し難いが、上記のように２系統の吹込管２１ａ、２１ｂ
に対して交互にガスを供給することにより、空洞２５の
上下から交互に圧力を加えることができ、棚吊りを容易
に解消させることができる。しかも、ガスを間欠的に吹
き込むか、あるいはガス圧をパルス状に変化させて強弱
をつけることによって、棚吊りをより一層効果的に解消
させることができる。

また、吹き込まれたガスは、粉末の間隙を通ってモール
ド１５の上下両端から吹き出されるとともに、モールド
１５が多孔質のグラフディト製である場合にはそのモー
ルド１５壁面を透過して外部に排気されることになる。

なお、加熱室３内に設けるヒータ５は抵抗加熱式のもの
が一般的であるが、誘導加熱式のものも採用可能である
。また、コア１６に設ける段部１８の数やそれらの間隔
、形状等は上記実施例に限定されず適宜変更して良い。

「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流入した炭素粉末を
モールド内を通過させる間にモールドを介して加熱して
黒鉛化するように構成したので、炭素粉末の連続的な黒
鉛化処理が実現し、従来のバッチ式の黒鉛化処理に比し
て生産性を格段に向上させることができる、という効果
を奏する。

そして、モールド内に、段部を有するコアを設けて粉末
の降下する通路を水平断面環状とすれば、粉末の偏流が
抑制されるとともに、粉末の自重が段部によって分散さ
れて支持されて棚吊り現象の発生が防止され、しかも、
段部によって形成された通路の狭隘部を粉末が通過する
際には粉末が自ずと撹拌され、その上、段部を介してモ
ールドからコアへの伝熱がなされてコアも加熱され、以
上により炭素粉末を確実にかつ効率的に黒鉛化すること
ができる、という効果を奏する。

さらに、通路内にガスを吹き込むガス吹込手段を備えれ
ば、棚吊りが生じたとしてもガス圧によって容易に棚吊
りを解消することができる、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明に係る黒鉛粉末製造装置の
一実施例を示すもので、第１図は全体概略構成を示す充
所面図、第２図は第１図の■−■線矢視拡大図、第３図
はモールドからコアの段部への伝熱作用と、狭隘部にお
ける粉末の流下状態を説明するための部分室断面図、第
４図（イ）は本実施例における粉末の降下速度分布図、
同図（ロ）はコアがない場合における降下速度分布を比
較のために示した図、第５図はガス吹込み手段の作用を
説明するための図であって、（イ）は段部の上方に棚吊
りが生じた場合、同図（ロ）は段部の下方に棚吊りが生
じた場合をそれぞれ示す図である。 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・・・・・・コア、
１８・・・・・・段部、１８ａ・・・・・・段部の側面
、１８ｂ・・・・・・段部の上面、１９・・・・・・通
路、２０・・・・・・通路の狭隘部、２１ａ、２１ｂ・
・・・・・ガス吹込管（ガス吹込手段）、２２・・・・
・ガス吹出管、 Ｃ・・・・・・炭素粉末、Ｂ・・・・・・黒鉛粉末。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （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、その炉体を上下
   に貫通する円筒状のモールドと、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、前記モールドの上端からその内部に投入した炭素
   粉末を降下させつつ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、前記モールドの下
   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. （２）前記モールド内の軸心位置に、前記炭素粉末が降
   下する水平断面環状の通路を形成するための円柱状のコ
   アを設け、かつ、前記コアに径方向外側に膨出する段部
   を設けることにより、前記通路に狭隘部を形成してなる
   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。
3. （３）前記コアの内部に設けたガス吹込管を通して前記
   通路内にガスを吹き込むためのガス吹込手段を具備して
   なることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の黒鉛
   粉末製造装置。