JP2004190871A - 加熱処理装置及びその搬送トレイ - Google Patents

Abstract

【課題】高い生産性をもって均質な製品を製造することができる加熱処理装置及びその搬送トレイを提供する。
【解決手段】加熱処理装置は、円筒形の加熱体と、加熱体内の一端から他端に向けて原材料を搬送する搬送トレイと、加熱体の加熱手段とを備え、搬送トレイ中の原材料は加熱体内を通過する間に加熱処理されるように構成された加熱処理装置において、搬送トレイの底部及び左右両側部の外周面を加熱体の内周面に沿う曲率で湾曲させて断面円弧状に形成したことを特徴とする。また、搬送トレイは、原材料を搬送しつつ加熱処理する断面円形の加熱体を備えた加熱処理装置に用いられる原材料の搬送トレイにおいて、左右両側部の外周面を加熱体の内周面に沿う曲率で湾曲させて断面円弧状に形成したことを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、断面円形の加熱体によって原材料を加熱処理するための加熱処理装置及びそれに用いられる搬送トレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の加熱処理装置は、加熱体内に角箱形の搬送トレイを配設し、搬送トレイに原材料を盛った状態で入れ、原材料を加熱体の材料導入側から製品導出側に向けて搬送する間に製品化するようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、図８のように、角箱形の搬送トレイ１００を加熱体１０１内に配設した場合には、搬送トレイ１００の下方及び両側方に空間Ｓ１が形成され、これらの空間Ｓ１と搬送トレイ１００の上方に形成される空間Ｓ２との間で雰囲気ガスの対流熱伝達が生じ、搬送トレイ１００の中の原材料のうち上部温度が高く下部温度が低くなって加熱処理された製品が不均質になり、また、搬送トレイ１００の回りに空間Ｓ１が形成される分だけ加熱体１０１内の空間断面の利用効率は悪くなり生産性が低下するという問題があった。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２１１９０９号公報（全頁、第２図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、高い生産性をもって均質な製品を製造することができる加熱処理装置及びその搬送トレイを提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の加熱処理装置は、筒形の加熱体と、前記加熱体内の一端から他端に向けて原材料を搬送する搬送トレイと、前記加熱体の加熱手段とを備え、前記搬送トレイ中の前記原材料は前記加熱体内を通過する間に加熱されて製品になるように構成された加熱処理装置において、底部及び左右両側部の外周面を前記加熱体の内周面に沿う曲率で湾曲させて断面円弧状に形成したことを特徴とする。
【０００７】
本発明の搬送トレイは、原材料を搬送しつつ加熱処理する断面円形の加熱体を備えた加熱処理装置に用いられる原材料の搬送トレイにおいて、左右両側部の外周面を前記加熱体の内周面に沿う曲率で湾曲させて断面円弧状に形成したことを特徴とする。
【０００８】
また、成形された原材料を搬送する場合には、前記搬送トレイの両端面のうち少なくとも一端面を開口させるのが望ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１０】
黒鉛製造装置（加熱処理装置の一例）は、図１に示すように、水平に配設された円筒形の加熱体１と、加熱体１を昇温させる加熱手段２と、加熱体１内を一端部から他端部に向けて黒鉛原料（原材料の一例）を搬送する搬送トレイ３とを備え、黒鉛原料は、搬送トレイ３によって加熱体１内を搬送される間に加熱されて黒鉛化し、製品黒鉛（製品の一例）が製造されるようになっている。
【００１１】
加熱体１は円筒形の黒鉛管を複数本連結して形成され、加熱体１の一端部には黒鉛原料の導入部４が、加熱体１の他端部には製品黒鉛の導出部５がそれぞれ連結されている。
【００１２】
導入部４は黒鉛原料が入れられた搬送トレイ３を導入して加熱体１に搬出するためのものであり、導入部４内に黒鉛原料を供給するための原料供給部６と窒素ガス等の不活性ガスを流通させるためのガス流通口７とを備え、原料供給部６では搬送トレイ３に粉粒体の黒鉛原料が供給される。
【００１３】
導入部４には押込装置８が取り付けられ、該押込装置８は、図２のように導入部４の端面に設けられた入口側パスボックス９、搬送トレイ３を導入管４に押し出すシリンダ１０及びこの入口側パスボックス９に搬送トレイ３を送り込むコンベア１１から構成されている。
【００１４】
また、導出部５は加熱体１において製造された製品黒鉛の入った搬送トレイ３を加熱体１から導出するためのものであり、窒素ガス等の不活性ガスを流通させるためのガス流通口１２を備えている。
【００１５】
導出部５には回収装置１３が取り付けられ、該回収装置１３は加熱体１を通過する間に加熱されて製造された製品黒鉛及び搬送トレイ３を回収する装置である。
【００１６】
加熱体１、導入部４及び導出部５の周囲には炉壁１４が設けられ、炉壁１４と加熱体１との間には断熱材１５が充填されている。導出部５のうち炉壁１４の外部に位置する部分は外気によって空冷される。
【００１７】
図４は搬送トレイ３の斜視図を示している。搬送トレイ３は上方に開口した半円筒形に形成され、搬送トレイ３の底部及び両側部の外周面は加熱体１の内周面と合致するように加熱体１の内側とほぼ同じ曲率で湾曲し、図３のように搬送トレイ３を加熱体１内に入れた状態では、加熱体１と搬送トレイ３の底部及び両側部の外周面との間には空間が形成されない。また、搬送トレイ３の前後両端は端面板３ａで閉塞されている。搬送トレイ３は、例えば、炭素や黒鉛などの材質の半円柱体の中身を刳り抜いて製造される。このようにして製造すれば、安価な旋盤加工が主な製造作業内容になるので、製造費が安価になる。
【００１８】
コンベア１１と入口側パスボックス９との間はシャッタ１６が、導入部４の端部にはシャッタ１７がそれぞれ設けられている。また、導出部５の出口にシャッタ１８、回収装置１３の搬送トレイ３の出口にシャッタ１９、出口側パスボックス２０の出口にシャッタ２１が設けられる。
【００１９】
また、導入部４、加熱体１、導出部５、トレイ押込装置８及び回収装置１３には、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガス等のガス流通口２２及び２３が設けられ、不活性ガス等を流通させることにより、外部より流入した酸素を外部へ追い出すようになっている。
【００２０】
次に、黒鉛製造装置を用いて製品黒鉛を製造する場合について説明する。まず、加熱手段２により加熱体１を１８００〜３５００℃（好ましくは２８００〜３２００℃）に昇温した後、搬送トレイ３を入口側パスボックス９に送り込む。このとき、シャッタ１６を一時的に開いて入口側パスホックス９内の空気を入れ替え、次工程で空気が導入部４内に流入するのを防止する。
【００２１】
次に、トレイ押込装置８により搬送トレイ３を導入部４内に押し込む。このとき、導入部４の入口に設けられるシャッタ１７が一時的に開き、搬送トレイ３には原料供給部６から黒鉛原料が供給される。
【００２２】
搬送トレイ３が導入部４内に押し込まれることにより、図２に示す既に導入部４内、加熱体１内及び導出部５内に押し込まれた搬送トレイ３は、一つの搬送トレイ３の分だけ前進する。そして、搬送トレイ３が加熱体１内を通過する際に、黒鉛原料は黒鉛化されて製品黒鉛になる。
【００２３】
導出部５から炉壁１４の外側に出た搬送トレイ３及びその中の製品黒鉛は空冷され、その後、回収装置１３に送られて解砕され、図外の冷却機によって２００℃以下に冷却されながら回収される。
【００２４】
残った搬送トレイ３は、シリンダ２５によって出口側パスボックス２０内に送られた後、コンベア２４によって回収される。
【００２５】
搬送トレイ３が加熱体１内に位置した状態では、加熱体１の内周面（熱伝導面）と搬送トレイ３との間には空間が形成されないので、雰囲気ガスは介在しなくなり、加熱体１の内壁面からの放熱が黒鉛材料に直接伝達されて熱伝導効果が向上し、上述のような熱対流による製品の不均質化を防止できる。
【００２６】
また、加熱体１と搬送トレイ３と間に隙間が形成されないので、加熱体１の内部空間の利用率を向上させることができる。そして、搬送トレイ３内に黒鉛原料を加熱体１内に天井部まで満たされるようにすれば、加熱体１の管内の利用率は搬送トレイ３の断面積を含めて１００％にできる。
【００２７】
なお、黒鉛原料としては、フェノール、フラン等の樹脂、コークス、カーボンブラック、メソカーボン、天然黒鉛等の炭素質や黒鉛質等が使用される。また、黒鉛原料の形状は、特に限定されない。前記のように、製品黒鉛とした後に解砕する場合は、粉状、粒子状、粉粒状等のものを用いることができる。
【００２８】
図５及び図６は搬送トレイ３の他の実施形態を示し、図５に示す搬送トレイ３は一端が端面板３ａで閉塞され、一端が開口している。図６に示す搬送トレイ３は両端面が開口している。これらの搬送トレイ３は、例えば原材料（炭素材料）が円柱状の原材料成形体を製品化するのに適し、搬送トレイ３の端部が開口している分だけ、黒鉛原料への加熱効率を向上させることができる。
【００２９】
黒鉛原料の成形体を用いる場合には、原料供給部６が不要となり、また、回収装置１３では解砕機を設けず、直接冷却機にかける機構を設けることが好ましい。
【００３０】
【実施例】
図４に示す搬送トレイ３の実施例１（半円筒形）と、図７に示す搬送トレイ３の比較例（角箱形）とを用いて、図１及び図２に示す黒鉛製造装置により黒鉛を連続的に製造した。
【００３１】
実施例１の内寸法は、内径が３３０ｍｍ、長さが４００ｍｍ、厚みが１５ｍｍである。比較例の搬送トレイ３の内寸法は、幅が２２０ｍｍ、深さが２１８ｍｍ、長さが３６０ｍｍ、厚みは１５ｍｍである。また、黒鉛製造装置の加熱体１の内径は３６０ｍｍである。
【００３２】
搬送トレイ３の加熱体１における平均滞留時間は２０時間、装置の両端部からアルゴンガスを５０リットル／分の速度で流し、導入部４及び加熱体１の上端部のガス流通口２３から排出した。黒鉛原料としてはメソカーボンを用い、粉粒体の大きさ平均７μｍであった。
【００３３】
加熱温度１５００℃、２０００℃、２５００℃及び３０００℃で処理して得られた黒鉛粉をＸ線分析による面間隔Ｃ_０及びＰ値測定を行うことにより、表１に示す結果が得られた。これにより、実施品を用いた場合には、搬送トレイ３の中の黒鉛原料の上部と下部の温度差は０又はそれに近いものになり、均熱加熱できることが判明した。
【００３４】
【表１】

【００３５】
また、比較例を用いた場合の加熱体１内での黒鉛原料の断面積指数を１００とした場合には、実施例１を用いた場合には１６７となり（図７参照）、実施例１を用いることにより黒鉛原料の搬送能力が向上する。なお、図７中の斜線部分は黒鉛原料（処理粉）であり、２点鎖線は加熱体の内側を示す。
【００３６】
更に、搬送トレイ３の製作費を指数で示した場合、表２に示すように実施例１は製作費が大幅に低減し、図５に示す実施例２（一端面開放型）では更に低減し、図６に示す実施例３（両端面開放型）では比較例の半分にまで低減した。なお、実施例１及び２の内寸法は実施例１のそれと同じである。
【００３７】
【表２】

【００３８】
【発明の効果】
本発明の加熱処理装置及びその搬送トレイによれば、搬送トレイの底部及び左右両側部の外周面を前記加熱体の内周面に沿う曲率で湾曲させて断面円弧状に形成したので、搬送トレイの外周面は加熱体の内周面と合致して搬送トレイの下方及び両側方に空間が形成されず、搬送トレイの下方及び両側方と搬送トレイの上方との間で雰囲気ガスの対流熱伝達が発生するのを防止でき、均質な製品を得ることができる。また、搬送トレイの外周面と加熱体の内周面との間に空間が形成されないので、加熱体内の空間断面の利用効率を向上させることができ、搬送能力の向上により生産効率を高め、省エネルギー化を図ることができる。
【００３９】
また、原材料が成形体の場合には、前記搬送トレイの端面を開口させれば、前記開口部によって黒鉛原料への加熱効率を向上させて生産効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】黒鉛製造装置の平面図である。
【図２】本発明の実施形態の搬送トレイを備えた黒鉛製造装置の平断面図である。
【図３】同実施形態の搬送トレイを加熱体内に位置させた状態を示す縦断面図である。
【図４】同実施形態の搬送トレイの斜視図である。
【図５】本発明の他の実施形態の搬送トレイの斜視図である。
【図６】本発明の他の実施形態の搬送トレイの斜視図である。
【図７】加熱体内での黒鉛原料の断面積を示す比較図である。
【図８】従来の搬送トレイを加熱体内に位置させた状態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ 加熱体
２ 加熱手段
３ 搬送トレイ

Claims (4)

1. 円筒形の加熱体と、前記加熱体内の一端から他端に向けて原材料を搬送する搬送トレイと、前記加熱体の加熱手段とを備え、前記搬送トレイ中の前記原材料は前記加熱体内を通過する間に加熱処理されるように構成された加熱処理装置において、
   前記搬送トレイの底部及び左右両側部の外周面を前記加熱体の内周面に沿う曲率で湾曲させて断面円弧状に形成したことを特徴とする加熱処理装置。
2. 前記搬送トレイの両端面のうち少なくとも一端面は開口されたことを特徴とする請求項１に記載の加熱処理装置。
3. 原材料を搬送しつつ加熱処理する断面円形の加熱体を備えた加熱処理装置に用いられる原材料の搬送トレイにおいて、左右両側部の外周面を前記加熱体の内周面に沿う曲率で湾曲させて断面円弧状に形成したことを特徴とする搬送トレイ。
4. 両端面のうち少なくとも一端面は開口されたことを特徴とする請求項３に記載の加熱処理装置の搬送トレイ。

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