JPH03183607A - 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ｌ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、多数の二二
／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ど、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・統帥に取り出
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−）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ｌ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ｌ：、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１】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ｌの中心位置には、この炉体ｌ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
下通路どなる多数の小孔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さくなるよう
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１８４こより多
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°Ｃ〜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Ｉこ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ｌこ、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下していく炭素
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、−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ｌｌ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
１−１６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かも仕切板部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１
７や仕切板部１８に接している炭素粉末Ｃと、それらに
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、そのように温度差が生じて
いる炭素粉末Ｃも小孔１９を通過する際には仕切板部１
８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イ・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か可能であり
、たとえば第４図に示すように、上記実施例にお（）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、これらユニノｈ　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
の径司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・ントに形状にあ
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３２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３
５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、がス
供給源からのガスを供給管３５、供給孔３３、吹出孔３
４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
７　ｈ　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こ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
多数のユニットが積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・ン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
りや著しい偏流が生じ難い、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は、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
解消させることかできる、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、ｌ
・・・・・・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・・・・・・ユニツ］
・、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。 第２図 １６ 第４図 第３図 とり 第６図

Claims (2)

【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、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. （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。