JPH11325744A - 黒鉛化電気炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 互いに対峙する電極間にスパークを発生させ
ることなく、所期のレベルの黒鉛化用加熱電流を供給可
能にする。 【解決手段】 炉本体１内におけるカーボン粉末投入口
４と黒鉛粉末回収口７との間の所定の中途位置を黒鉛化
領域８として、この黒鉛化領域８を挟んで対峙する複数
組の電極９ａ，９ｂを、少なくとも一部が炉本体１内に
臨むように配置して、各組の電極９ａ，９ｂに通電を行
えるようにし、電極９ａ，９ｂを、互いに傾斜するよう
に炉本体１の円周方向に並設され、かつ少なくとも一部
が炉本体１内へ突出する長電極から構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、通電によってカ
ーボン粉末を黒鉛化する黒鉛化電気炉に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、カーボン粉末を不活性雰囲気
下で約３１００℃以上に加熱処理することによって、前
記カーボン粉末を黒鉛化して工業的に人造の黒鉛粉末を
製造することが行われている。

【０００３】この種の黒鉛粉末の製造には、アチソン炉
等の黒鉛化電気炉が用いられており、直接通電によりカ
ーバーコークスを発熱させ、そのジュール熱で処理材で
あるカーボン粉末を加熱して、これを黒鉛化するように
しており、一般的に、既存の黒鉛化電気炉は、バッチ式
で黒鉛粉末の製造を行うようにしたものであったため
に、生産性が悪く、従って、連続的にカーボン粉末を加
熱処理して黒鉛粉末を製造し得るような黒鉛化電気炉の
開発が望まれていた。

【０００４】一方、これに対して、現時点で提案されて
いる連続式の黒鉛化電気炉として、例えば、対にした黒
鉛電極の相互間にカーボン粉末を充填し、該カーボン粉
末を移動させながら両黒鉛電極間に通電してジュール熱
により前記カーボン粉末を加熱して炉内を約３０００℃
以上に保持し、カーボン粉末を連続的に黒鉛化するもの
がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
連続式の黒鉛化電気炉にあっては、各黒鉛電極などの電
極が炉本体内に一部が臨むものの、その内部へ突出して
いないため、炉本体内に充填されるカーボン粉末がこれ
らの電極付近でブリッジを形成したり、あるいは充填量
が少なくなったりすることで、カーボン粉末の電極に対
する面圧を十分に確保できず、そのカーボン粉末を通し
て各黒鉛電極間に十分な加熱電流を流すことのできない
場合があるという問題点があった。

【０００６】また、前記各電極間に電流を流したとき
に、これらの各電極間の電位差が大きくなることによっ
てスパークを発生し、このスパークによって電極の損耗
が促進されて耐久性が劣化し、長寿命化を期待できない
などの問題点があった。

【０００７】この発明は、上記問題点を解決するもので
あり、互いに対峙する電極間を移動するカーボン粉末や
炭素粉末を、各電極に所定の面圧で十分に接触可能に
し、以て、両電極間にスパークを発生させることなく、
所定レベルの黒鉛化用加熱電流を安定に供給できるとと
もに、各電極の耐久性を向上できる黒鉛化電気炉を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的達成のため、こ
の発明は、炉本体に充填されたカーボン粉末に対し、該
カーボン粉末を挟んむように炉本体に対向配置された電
極に通電し、該通電によるカーボン粉末の発熱によって
カーボン粉末を黒鉛化するようにした黒鉛化電気炉にお
いて、前記電極を、互いに傾斜するように炉本体の円周
方向に並設され、かつ少なくとも一部が炉本体内へ突出
する長電極から構成したものである。

【０００９】従って、この発明では、カーボン粉末投入
口から炉本体内にカーボン粉末を投入すると、このカー
ボン粉末の一部は傾斜する長電極上に載置されて、カー
ボン粉末の自重により各長電極に対する面圧を十分に高
めるとともに、そのカーボン粉末の移動を妨げることも
ない。これにより、長電極とカーボン粉末との電気抵抗
が小さくなり、対峙する長電極間の広い領域に亘って大
電流通過領域が形成され、黒鉛化のために必要な加熱処
理温度を黒鉛化領域に十分に効果的に得られるようにす
る。また、前記のような十分な面圧による低抵抗化によ
って、各長電極間にはスパーク発生の余地がなくなり、
このスパークによる各長電極の損耗を未然に回避可能に
する。これにより、各長電極の長寿命化を図れる。

【００１０】また、この発明では、前記長電極の、炉本
体内へ突出する部位の上縁をテーパ面部とすることで、
前記面圧をさらに高められる。

【００１１】さらに、この発明では、電極を、上面に略
水平のフラット面を有し、下面に粉末の安息角より大き
い角度の傾斜面を有する短電極とすることで、各電極が
小形であるにも拘らず、カーボン粉末との面圧を十分に
得られるようにし、これにより各電極間におけるスパー
クの発生を防止し、これら電極の損耗を未然に回避して
いる。

【００１２】また、この発明では、前記短電極に、上面
に粉末の安息角より大きい角で傾斜する傾斜面を設けて
ある。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を参照して説明する。図６は、この発明の黒鉛化電気炉
を示す断面図、図７は図６のＡ―Ａ線断面図であり、図
中、１は水冷構造とした炉本体を示す。この炉本体１の
上部中央には、原料であるカーボン粉末２をスクリュー
コンベア３により投入し得るようにしたカーボン粉末投
入口４が設けられている。前記炉本体１の下部中央に
は、前記カーボン粉末２を加熱処理した後の黒鉛粉末５
をスクリューコンベア６により回収する黒鉛粉末回収口
７が設けられている。かかる炉本体１の内部は、アルゴ
ンガス等の不活性ガスの雰囲気、もしくは真空とされ
て、外気と遮断されている。

【００１４】ここで、図示する例における炉本体１は、
カーボン粉末投入口４と黒鉛粉末回収７とを縦方向に結
ぶ軸線Ｏを中心として、その胴部を円筒状もしくは多角
形状に形成してある。

【００１５】なお、炉本体１は、空冷または水冷構造で
あり、周知の水冷手段を講じればよく、炉本体１の壁部
分を水冷ジャケットとしたり、あるいは、壁部分に多数
の流路を形成する等して、これらの水冷ジャケットや流
路に冷水を循環供給し得るようにすればよい。

【００１６】さらに、この実施の形態においては、前記
炉本体１内におけるカーボン粉末投入口４と黒鉛粉末回
収口７との間の適宜な中途位置を、黒鉛化領域８（図中
のクロスハッチ部分）としている。該黒鉛化領域８と同
じ高さ位置における炉本体１の胴部内側壁には、該胴部
の直径方向に対峙する、すなわち、前記黒鉛化領域８を
挟んで対峙する、銅製等の導電性材料による電極９ａ，
９ｂが、複数組環状に配設されている。各組の電極９
ａ，９ｂにはタイミングをずらして通電する電流制御装
置１０が接続され、また該電流制御装置１０には電力を
供給する電源１１が接続されている。

【００１７】また、炉本体１内における少なくとも電極
９ａ，９ｂ周辺の所要範囲に亘って絶縁を施したり、あ
るいは、炉本体１自体の材質を工業用硬質プラスチック
等の絶縁材質としておくことは勿論であり、また、電源
１１は交流であっても直流であってもよい。

【００１８】図１および図２は、前記電極９ａ，９ｂの
形状および配置の一形態を示し、ここでは一組の対峙す
る電極９ａ，９ｂについて示してあるが、この場合はス
イッチングせず通電し、電極を複数組設けた場合はスイ
ッチングを行い、タイミングをずらして通電する。すな
わち、前記電極９ａ，９ｂは、炉本体１に、これの内周
面側へ少なくとも一部が突出するように設けられてい
る。

【００１９】そして、これらの電極９ａ，９ｂは、炉本
体１の内周面に沿ってそれぞれ等しい角度にて傾斜する
ように並設された長い棒状の長電極からなり、従って、
これらが炉本体１に対峙するように配置された場合に
は、正面から見て二つの電極９ａ，９ｂが、図１に示す
ように互いに交差するような配置となる。また、これら
の各電極９ａ，９ｂは炉本体１内へ前記のように突出し
ているが、この炉本体１内へ突出している側の上縁がテ
ーパ状に形成されている。すなわち、その上縁部には、
テーパ面部ａが、図３に示すように設けられている。

【００２０】次に動作について説明する。まず、カーボ
ン粉末投入口４から炉本体１内にカーボン粉末２を充填
し、各組の電極９ａ，９ｂに対し、電流制御装置１０よ
り順次タイミングをずらして通電すると、図２に示す如
く、各組の電極９ａ，９ｂ間を流れる電流は全て黒鉛化
領域８を通過して流れる。このため、該黒鉛化領域８に
おける電流密度が外周囲より高められて、ジュール熱に
よる発熱量が増加する。一方、空冷または水冷構造とな
っている炉本体１付近では、冷却され炉壁材の耐熱温度
以下となっている。この結果、炉本体１内に充填された
カーボン粉末２は黒鉛化領域８においてのみ局所的に高
温加熱されて黒鉛化されることになる。

【００２１】よって、カーボン粉末投入口４から新たな
カーボン粉末２を投入しながら、黒鉛化領域８で黒鉛化
した黒鉛粉末５を黒鉛粉末回収口７から回収するように
すれば、連続的に黒鉛粉末５を製造することが可能とな
る。

【００２２】このとき、黒鉛化領域８におけるカーボン
粉末２は、通電によるジュール熱で自ら発熱して黒鉛化
する。しかも、その周囲のカーボン粉末２は、カーボン
粉末投入口４から黒鉛粉末回収口７へ向かうカーボン粉
末２または黒鉛粉末５の流れを取り囲んで炉本体１内に
留まり、内側から徐々に黒鉛化しつつ、炉本体１側に対
する断熱材として機能する。このため、黒鉛粉末回収口
７から回収される黒鉛粉末５に不純物が紛れ込む余地が
なくなって、純粋な黒鉛粉末５のみを確実に回収するこ
とが可能となる。また、炉本体１や電極９ａ，９ｂに対
する焼損が緩和されて、該炉本体１や電極９ａ，９ｂの
耐久性を向上することが可能となる。

【００２３】また、黒鉛粉末回収口７から回収される黒
鉛粉末５に、前記のように不純物が紛れ込む余地をなく
して純粋な黒鉛粉末５のみを良好に回収することができ
るので、製造される黒鉛粉末５の品質を大幅に向上する
ことができる。

【００２４】ところで、この発明では、図１〜図３に示
すように、対峙する各電極９ａ，９ｂが長電極で、互い
に一方向に傾斜するように並設され、かつ炉本体１の内
周面に少なくとも一部が突出しているため、この突出部
にカーボン粉末投入口４から投入されるカーボン粉末の
一部が載置される。そして、この投入によるカーボンの
移動によって、長電極の上面に対する面圧が高められ
る。加えて、各電極９ａ，９ｂの上縁部に形成されたテ
ーパ面部ａ上にカーボン粉末２が載置されてくると、こ
のカーボン粉末２の自重によって、カーボン粉末２とそ
のテーパ面部ａとの面圧がさらに高められる。

【００２５】このため、対峙する二つの電極９ａ，９ｂ
は、これらに面圧を与えて接触する前記カーボン粉末２
を通じて、電気的に低抵抗で接続されることとなる。つ
まり、カーボン粉末２と電極９ａ，９ｂとの従来におけ
るような接触不良を防止でき、この接触不良による電極
９ａ，９ｂ間でのスパークの発生およびこれによる各電
極９ａ，９ｂの損耗を防止でき、電極９ａ，９ｂの長寿
命化を実現することができる。また、前記傾斜およびテ
ーパ面部ａにより、カーボン粉末２の炉本体１内部での
移動は妨げられることがない。

【００２６】図４および図５は、前記各組の対峙する電
極９ａ，９ｂを長さが短い短電極としたものを示す。な
お、ここでは、これらの短電極である電極９ａ，９ｂを
炉本体１に二組設けた例を示す。この短電極の電極９
ａ，９ｂは、上面は略水平のフラット面ｂに形成され、
下面は粉末の安息角より大きい角度αで傾斜する傾斜面
ｃに形成されている。

【００２７】このような短電極の電極９ａ，９ｂを用い
た場合には、カーボン粉末投入口４から投入されるカー
ボン粉末２は、その一部が前記フラット面ｂに載置され
る。このため、このフラット面ｂに対してカーボン粉末
の大きさの面圧を確保できる。また、各電極９ａ，９ｂ
に沿って移動するカーボン粉末２は、これらの電極９
ａ，９ｂの下部に廻り込むように移動する。このとき、
この下部は、安息角より大きい角度αの傾斜面ｃとされ
ているため、カーボン粉末２はこの傾斜面ｃに沿って移
動する。

【００２８】このため、この傾斜面ｃにおいて電極９
ａ，９ｂとカーボン粉末２とが隙間なく、所定の面圧に
て接触することとなる。従って、互いに電極９ａ，９ｂ
が前記のような短電極であっても、これらに対し一部で
大きな面圧で接触するカーボン粉末を介して、スパーク
を発生することなく大電流を流すことができる。この結
果、各電極９ａ，９ｂの損耗を抑え、長寿命化を図るこ
とができる。

【００２９】なお、前記電極９ａ，９ｂの上面をフラッ
ト面ｂとせずに、安息角より小さい角度の傾斜面（図示
しない）とすることにより、この傾斜面にカーボン粉末
の自重をかけることができ、これにより粉末の移動を妨
げずに、各電極９ａ，９ｂとカーボン粉末２との間に、
所定レベルの面圧を確保できる。

【００３０】また、各電極９ａ，９ｂに設けられた前記
の傾斜面は、必ずしも平らである必要がなく、カーボン
粉末２の移動を妨げない範囲で彎曲面とすることも任意
である。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、電極
を、互いに傾斜するように炉本体の円周方向に並設さ
れ、かつ少なくとも一部が炉本体内へ突出する長電極か
ら構成したので、互いに対峙する電極間を移動するカー
ボン粉末や黒鉛粉末を、各電極に所定の面圧で十分に接
触可能にし、以て、両電極間にスパークを発生させるこ
となく、所期のレベルの黒鉛化用加熱電流を供給できる
とともに、各電極の耐久性を向上できるという効果が得
られる。

【００３２】また、前記長電極の上縁がテーパ状に形成
されてテーパ面部としたことで、炉本体内でのカーボン
粉末の移動を妨げることなく、このテーパ面部とカーボ
ン粉末との電気的接触が十分に確保できる。

【００３３】また、この発明によれば、電極を、上面に
略水平のフラット面を有し、下面に粉末の安息角より大
きい角度の傾斜面を有する短電極とするように構成した
場合にも、短電極の小面積のフラット面にてカーボン粉
末との十分な電気的接触を確保でき、さらに下面の傾斜
面でもカーボン粉末との電気的接触を図ることで、対峙
する短電極間に十分なレベルの大電流を流して、カーボ
ン粉末に大きな加熱処理エネルギを発生させることが可
能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態による黒鉛化電気炉の電
極配置を示す正面図である。

【図２】 図１の電極配置を示す平面図である。

【図３】 図１のＥ―Ｅ線における拡大断面図である。

【図４】 この発明の実施の他の形態による黒鉛化電気
炉の電極配置を示す正面図である。

【図５】 図４の電極配置を示す平面図である。

【図６】 図１に示す黒鉛化電気炉の全体を示す断面図
である。

【図７】 図６のＡ―Ａ線における断面図である。

【符号の説明】

１……炉本体 ２……カーボン粉末 ４……カーボン粉末投入口 ７……黒鉛粉末回収口 ８……黒鉛化領域 ９ａ，９ｂ……電極 １０……電流制御装置 １１……電源 ａ……テーパ面部 ｂ……フラット面 ｃ……傾斜面

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉本体に充填されたカーボン粉末に対
   し、該カーボン粉末を挟んむように炉本体に対向配置さ
   れた電極に通電し、該通電によるカーボン粉末の発熱に
   よってカーボン粉末を黒鉛化するようにした黒鉛化電気
   炉において、 前記電極が、互いに傾斜するように炉本体の円周方向に
   並設され、かつ少なくとも一部が炉本体内へ突出する長
   電極からなることを特徴とする黒鉛化電気炉。
2. 【請求項２】 前記長電極の、炉本体内へ突出する部位
   の上縁が、テーパ面部とされていることを特徴とする請
   求項１に記載の黒鉛化電気炉。
3. 【請求項３】 炉本体に充填されたカーボン粉末に対
   し、該カーボン粉末を挟んむように炉本体に対向配置さ
   れた電極に通電し、該通電によるカーボン粉末の発熱に
   よってカーボン粉末を黒鉛化するようにした黒鉛化電気
   炉において、前記電極が、上面に略水平のフラット面を
   有し、下面に粉末の安息角より大きい角度の傾斜面を有
   する短電極であることを特徴とする黒鉛化電気炉。
4. 【請求項４】 前記短電極が、上面に粉末の安息角より
   大きい角で傾斜する傾斜面を有することを特徴とする請
   求項３に記載の黒鉛化電気炉。