JPH11335112A - 黒鉛化電気炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 短電極を使用した場合にも、炉本体の中心部
分における熱集中を十分に可能にし、また、一方の電極
の故障時には、これに同電位接続された他方の電極を利
用して、これに対峙する電極との間で電流を流せるよう
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
にタイミングをずらしながら通電を行えるようにし、複
数組の電極９ａ，９ｂが、炉本体１に縦方向に配置され
て互いに電気的に接続された複数の短電極９ａ−１〜９
ａ−３とこれらに対峙し、互いに電気的に接続された複
数の短電極９ａ−１〜９ａ−３とを一組として、これら
の複数組から構成する。

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３０００℃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、コークスに通電し
て発生するジュール熱によってカーボン粉末を間接的に
加熱し、これを黒鉛化するようにしているが、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するとともに、両黒鉛電
極自体もジュール熱により発熱させて積極的にヒータと
して利用しながら炉内を約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
従来の連続式の黒鉛化電気炉にあっては、カーボン粉末
を挟んで通電を行う各黒鉛電極として小形の短電極が用
いられているため、通電によるカーボン粉末の加熱処理
中において、各短電極間の上下方向への放熱が大きくな
り、各短電極間を水平断面した中央部分において、周辺
よりも低温の領域部分が発生して、この部分での黒鉛化
処理が不十分になるという課題があった。

【０００６】また、前記のような低温の領域部分をなく
するために、互いに対峙する各黒鉛電極を縦方向に長い
長電極とすることも考えられるが、この長電極の炉本体
に対する取り付けや損耗による交換作業が大掛りで面倒
になるほか、コストアップを招くという不都合があっ
た。

【０００７】さらに、炉本体互いに対峙する位置に設け
られる短電極が一個ずつであるため、損耗や故障によっ
ていずれか一方の短電極が使用不能になった場合には、
他方の短電極が使用可能でもカーボン粉末の加熱による
黒鉛化処理工程が不能となったり、不完全な黒鉛粉末を
生成することになるなどの課題があった。

【０００８】この発明は、前記のような課題を解決する
ものであり、短電極を使用した場合にも、この短電極の
配置を工夫することによって炉本体の中央部分における
熱集中を十分に可能にして、所期の黒鉛化処理を確実に
実行可能にするとともに、一方の電極の故障時には、こ
れに同電位接続された他方の電極を利用して、これに対
峙する電極との間でカーボン粉末に引き続き電流を流
し、黒鉛化処理を継続できるようにした黒鉛化電気炉を
得ることを目的とする。

【０００９】

【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、炉本体に縦方向に配置され、かつ、互
いに電気的に接続された複数の短電極から構成したもの
である。

【００１０】従って、この発明では、互いに対峙するそ
れぞれの電極間に数ＫＡから数百ＫＡの電流を流すこと
により、対峙する短電極間を流れる電流の炉本体内にお
ける領域が拡大し、つまり、長電極を用いた場合と同様
にカーボン粉末が通電によるジュール熱によって高温に
発熱する領域が拡大し、組単位の電極の上下方向の放熱
量が抑えられる。この結果、カーボン粉末の黒鉛化が効
率的に行われ、黒鉛化領域が広がるため、取出される黒
鉛粉末中に黒鉛化領域以外のカーボン粉末が不純物とし
て混入するのを回避可能にする。つまり、短電極を使用
することによっても、炉本体中央部に周辺よりも低温と
なる部分が生じるのを確実に防止する。

【００１１】また、この発明は、電極を、炉本体に縦方
向に配置された複数の短電極と、これらに対峙する複数
の短電極とを一組として複数組からなり、互いに斜め方
向に対峙する各組の短電極間に通電を行えるように構成
したものである。

【００１２】従って、短電極を使用する場合にあって
も、水平に対峙する短電極間に電流を流すのではなく、
斜めに対峙する短電極間に電流を流すことにより、この
電流路が上下方向に拡張し、結果として複数組の短電極
間に作られるかかる複数の電流路が、炉中心部の所定高
さ位置に上下方向に拡張した十分に高温の高加熱領域を
形成する。これにより、比較的少ない数の短電極の使用
によって、長電極を使用した場合と同様の黒鉛化処理効
率をローコストに得ることを可能にする。

【００１３】さらに、この発明は、互いに対峙する一方
の電極に対して、他方の電極を前記炉本体の円周方向に
複数個設けるように構成したものである。

【００１４】従って、一方の電極が故障により使用でき
なくなった場合や、損耗によって交換が必要になった場
合にも、他方の電極を用いて、その故障した電極や故障
した電極を新しいものと交換する作業を行いながら、こ
れに対峙する他方の電極との間での通電を継続可能にす
る。これにより、黒鉛化処理を炉の運転を停止せずに、
効率的に引き続き実施可能にする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態につ
いて図面を参照して説明する。図１は、この発明の黒鉛
化電気炉を示す断面図、図２は図１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。

【００１６】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、その胴部を円筒状に、また、そ
の上部を円錐状に夫々形成してあり、その底部について
は、平坦な円盤状に形成してある。

【００１７】なお、炉本体１の水冷構造については、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。

【００１８】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、銅等の導電性材料による電極９ａ，９
ｂが、複数組環状に配設されている。また、各組の電極
９ａ，９ｂにはタイミングをずらして順次通電する電流
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。

【００１９】ここで、前記複数組の電極９ａ，９ｂは、
それぞれ図示のように、複数個（ここでは、例えば三
個）の、小形で縦，横，高さが略等しい短電極９ａ−１
〜９ａ−３および９ｂ−１〜９ｂ−３を炉本体１に沿っ
て縦方向に配置し、さらにリードｌを介して相互に接続
したものからなる。

【００２０】また、炉本体１内における少なくとも電極
９ａ−１〜９ａ−３，９ｂ−１〜９ｂ−３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やセラミックス等の絶縁
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。

【００２１】次に、本実施形態の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、各組の短電極９ａ−１〜９ａ−
３，９ｂ−１〜９ｂ−３に対し電流制御装置１０により
順次タイミングをずらして通電すると、図２に示す如
く、各組の短電極９ａ−１〜９ａ−３，９ｂ−１〜９ｂ
−３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その
外周より高められて、ジュール熱による発熱量が増加す
る。一方、水冷構造となっている炉本体１付近では、水
冷により冷却される。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。

【００２２】すなわち、互いに対峙する短電極９ａ−１
〜９ａ−３および９ｂ−１〜９ｂ−３をそれぞれ縦方向
に並べ、これらに同時に大電流を流すことによって、長
電極を設けた場合と同様に、上下方向への放熱を抑制で
き、従って、炉本体１の中心部の黒鉛化領域での熱集中
を促進できる。そして、この熱集中の促進を、形状の小
さい短電極９ａ−１〜９ａ−３，９ｂ−１〜９ｂ−３を
用いることによって、ローコストに実現できる。

【００２３】なお、この実施の形態では短電極９ａ−１
〜９ａ−３，９ｂ−１〜９ｂ−３をそれぞれ縦方向に並
べてリード線ｌにより同電位接続したものについて説明
したが、これらの短電極９ａ−１〜９ａ−３および９ｂ
−１〜９ｂ−３をリード線ｌで接続せずに、電流制御装
置１０から個別に選択したレベルの電流を供給するよう
にすることで、炉本体１の中心部における電流勾配を任
意に選択して、黒鉛化領域に適正でバランスのとれた加
熱環境を形成できる。

【００２４】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。

【００２５】そして、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。炉本体１内は素材であるカー
ボン粉末のみであるから、黒鉛粉末回収口７から回収さ
れる黒鉛粉末５にカーボン以外の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。

【００２６】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、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の品質の安定性を大幅に
向上することができる。

【００２７】次に、図３および図４は、この発明の他の
実施形態を概念的に示すものである。これは、炉本体１
に縦方向に離れて配置された複数の、ここでは二個の短
電極９ａ−４，９ａ−５と、これらに対峙する複数の、
ここでは二個の短電極９ｂ−４，９ｂ−５とを一組とし
て、これらの複数組（ここでは二組）からなる電極９
ａ，９ｂを有する。そして、前記のように互いに対峙す
る各組の短電極９ａ−４，９ａ−５と９ｂ−４，９ｂ−
５のうち、互いに斜め方向に対向する短電極９ａ−４，
９ｂ−５間および短電極９ａ−５，９ｂ−４間に、順次
タイミングをずらしながら電流を流せるようにしてあ
る。

【００２８】この構成によれば、各短電極９ａ−４，９
ｂ−５間および短電極９ａ−５，９ｂ−４間を流れる電
流は炉本体１の中央部の広い領域、つまり上下方向に長
い領域で互いに交差する。このため、炉本体１内のカー
ボン粉末の加熱処理中において、その領域外への放熱が
大きくなるのを回避でき、その領域を水平断面した中心
部が、周辺よりも低温となる部分が生じるのを防止でき
る。この結果、前記のような小形の短電極９ａ−４，９
ａ−５，９ｂ−４，９ｂ−５を使用しても、縦方向に長
い長電極を使用した場合と同様に、カーボン粉末の黒鉛
化処理に必要な３０００℃以上のジュール熱を、上下方
向に拡張された領域に十分に発生させることができる。

【００２９】また、図５は、この発明のさらに他の実施
形態を概念的に示すものである。これは一方の電極９ａ
に対して、他方の二つの電極９ｂ，９ｃを炉本体１の円
周方向に、互いに対峙するように設けたものである。こ
れらのうち、他方の二つの電極９ｂ，９ｃはリードｌに
て接続してあるため、同電位の二つの電極９ｂ，９ｃと
前記一方の電極９ａとの間にカーボン粉末２を通して電
流が流れる。

【００３０】このため、いずれかの電極、例えば電極９
ｂが接触不良状態に至っても、もう一方の電極つまり電
極９ｃによってカーボン粉末２への通電が確保されるの
で、カーボン粉末２を安定して加熱することができる。
この場合、時間の経過によるカーボン粉末２の移動によ
り、一時的に接触不良状態に至った電極９ｂが良好な接
触状態に回復する場合もある。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、電極
を、炉本体に縦方向に配置され、かつ、互いに電気的に
接続された複数の短電極から構成したので、短電極を使
用することによっても、これを縦方向に並置して複数組
を対峙させるだけで、炉本体の中心部分における熱集中
を、長電極を使用した場合と略同じに実現でき、カーボ
ン粉末の所期の黒鉛化処理を確実に実施可能とすること
ができる。また、対峙する各電極間ごとに任意に選択し
た大きさの電流を供給することで、炉本体内の中心部付
近に最適の大きさおよび温度の黒鉛化領域を形成できる
という効果が得られる。

【００３２】また、この発明によれば、電極を、炉本体
に縦方向に配置された複数の短電極と、これらに対峙す
る複数の短電極とを一組として複数組からなり、互いに
斜め方向に対峙する各組の短電極間に通電を行えるよう
に構成したので、少ない短電極を使用することによっ
て、炉本体の中心部分の黒鉛化領域における熱集中を、
ローコストに実現できるという効果が得られる。

【００３３】さらに、互いに対峙する一方の電極に対し
て、他方の電極を前記炉本体の円周方向に複数個設ける
ように構成したので、その他方の電極の一つが損耗など
により故障して使用不能となった場合にも、正常な他の
一つを使用して、前記一方の電極との間で引き続き通電
を可能にする。従って、炉本体の運転を停止することな
く、継続的に黒鉛化処理を実行できるという効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施形態による黒鉛化電気炉を
示す断面図である。

【図２】 図１における黒鉛化電気炉のＡ―Ａ線断面図
である。

【図３】 この発明の他の実施形態による黒鉛化電気炉
を概念的に示す正面図である。

【図４】 図３における黒鉛化電気炉を概念的に示す平
面図である。

【図５】 この発明のさらに他の実施形態による黒鉛化
電気炉を概念的に示す正面図である。

【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 ５ 黒鉛粉末 ７ 黒鉛粉末回収口 ８ 黒鉛化領域 ９ａ，９ｂ，９ｃ 電極 ９ａ−１〜９ａ−５，９ｂ−１〜９ｂ−５ 短電極 １０……電流制御装置 １１……電源

Claims (3)

【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、炉本体に縦方向に配置され、かつ、互いに
   電気的に接続された複数の短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】 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、炉本体に縦方向に配置された複数の短電極
   と、これらに対峙する複数の短電極とを一組として複数
   組からなり、互いに斜め方向に対峙する各組の短電極間
   に通電を行えるようにしたことを特徴とする黒鉛化電気
   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、 互いに対峙する一方の電極に対して、他方の電極を前記
   炉本体の円周方向に複数個設けたことを特徴とする黒鉛
   化電気炉。