JPH03183608A

JPH03183608A - 黒鉛粉末製造装置

Info

Publication number: JPH03183608A
Application number: JP1319501A
Authority: JP
Inventors: Yoshiki Tsuchida; 芳樹土田; Susumu Ise; 伊勢　進; Tsugitaka Kumashiro; 熊代　次孝
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd; Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: IHI Corp; Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1989-12-08
Filing date: 1989-12-08
Publication date: 1991-08-09
Anticipated expiration: 2013-10-30
Also published as: JP2817970B2

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．ＯＯＯ’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／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
上下に貫通して設けられているとともに内部に設けられ
たスクリューによって螺旋溝状の通路が形成されている
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前記通路内を
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。ま
た、前記モールドの内部に設けられ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備
えることが望ましい。

「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、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。そして、
モールド内にスクリューを設けることによって、粉末カ
降下する通路を螺旋溝状としたことにより、粉末はモー
ルド内において旋回しつつ降下することになり、その結
果、粉末は自ずと撹拌されるとともにその偏流が抑制さ
れ、また、粉末の自重はスクリューにより支持されて棚
吊り現象の発生が防止され、かつ、モールドからスクリ
ューへの伝熱作用ｌこよりスクリュー自体が高温となっ
て粉末はモールドのみならずスクリューによっても加熱
される。

「実施例」以下、本発明の一実施例を第１図および第２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１は炉体である。

この炉体１の内部ｌこ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か設けられて
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はグラファイトに
よって底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．ＯＯＯ’Ｏ〜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内に位置する部分が上記のような
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内にはコア１６が設けられて
いる。そのコア１６は、モールド１５と同様にグラファ
イトによって成形されたものであって、上記モールド１
５の上端から下端にわたる長さとされ、上記冷却室１１
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は、円柱状の芯材１８の周囲に複数（図示
例のものでは４つ）のスクリュー１９が形成されたもの
であって、このコア１６がモールド１５内に配置されて
いることによってモールド１５内には複数（図示例の場
合では４つ）の螺旋溝状の粉末通路２０が形成され、モ
ールド１５の上端からその内部に装入された原料粉末Ｃ
は、各通路２０内を芯１８１８を中心として螺旋状に旋
回しつつ降下することになる。

なお、各スクリュー１９のピッチを大きく設定すれば粉
末Ｃの降下速度は大きくなり、ピッチを小さく設定すれ
ば降下速度は小さくなるので、スクリュー１９のピッチ
を調節することによって粉末Ｃの降下速度を鍔部するこ
とが可能であるが、スクリュー１９の水平面に対する傾
斜角度は、粉末Ｃがスクリュー１９上に滞留してしてし
まってその降下が阻害されることのないように、粉末Ｃ
の安息角度（一般には４５°程度である）以上としてお
く必要がある。

また、上記の装置には、通路２０内に雰囲気ガスを吹き
込むだめのガス吹込手段２１が備えられている。そのガ
ス吹込手段は、上記コア１６の芯材１８に組み込まれた
２本のガス吹込管２１　ａ、２１ｂと、それらガス吹込
管２１＆、２１ｂから各通路２０に向けてガスを吹き出
すためのガス吹出管２２（第２図、第３図参照）と、炉
外に設けられて上記ガス吹込管２１ａ、２１ｂに接続さ
れているガス供給源装置２１ｃからなる。

上記のガス吹出管２２は、コア１６の長手方向に沿って
所定の間隔で設けられているが、第２図、第３図に示さ
れるように、一方のガス吹込管２１ａに接続されている
吹田管２２の位置と、他方のガス吹込管２１ｂに接続さ
れている吹出管２２の位置とは互いに異なるようにされ
ている。

また、上記ガス供給源装置２１ｅは、２本のガス吹込管
２１！、２１ｂに対して交互にガスを供給するようにな
っていて、これによって、ガスは互いに異なる位置に設
けられているガス吹出管２２から交互に通路２０内に吹
き出されるようになっている。さらに、上記ガス供給源
装置２１ｃは、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。

上記のガス吹込手段２１は、上記のようにして通路２０
内にガスを吹き込むことにより、そのガス圧によって通
路２０内における粉末Ｃの棚吊りを防止するとともに、
棚吊りが生じてしまった場合にはそれを解消させるため
のものである。

なお、双方のガス吹込管２１ａ、２１ｂに同時にガスを
供給して全てのガス吹田管２２から同時にガスを吹き出
した場合には、各通路２０内のガス圧が均等に高まるの
みであるから棚吊り部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
２１ｍ、２１ｂに対して交互にガスを供給することで互
いに異なる位置からガスを交互に吹き出すことにより、
棚吊り部の上下から交互に圧力を加えることができるの
で棚吊りを容易に解消させることができる。また、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。

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を予め各通路２０内、
冷却室１１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から各通路２０内に流下していき、通
路２０内を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ｌｌ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１１内における冷却時間を１００時間程となるように
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、スクリュ
ー１９のピッチを所望の降下速度が得られるように予め
設定しておくことｌこ加えて、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内にスクリュー
１９を有するコア１６を設けて粉末の降下する通路２０
を螺旋溝状どしだので、粉末は芯材１８を中心として旋
回しつつ降下することになり、したがって、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
たのみでは粉末Ｃは撹拌されることがなく、したがって
モールド１５の内面に接している粉末か加熱されるのみ
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、粉末Ｃは芯材
１８を中心として旋回しつつ降下していく際に自ずと撹
拌され、その結果、全ての粉末Ｃが５遍無く加熱されて
確実に黒鉛化される。

また、スクリュー１９の外周端面ばモールド１５内面に
接触もしくは十分に接近した状態となるｌ二め、そのス
クリュー１９にモールド１５から十分な伝熱かなされ、
その結果、スクリュー１９や芯材１８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１
５によって外側から加熱されるのみならず、コア１６の
スクリュー１９や芯材１８によって内側からも加熱され
ることになり、このため、このようなコア１６を設けな
い場合に比して炭素粉末Ｃへの加熱効率を格段に高める
ことができるものとなっている。

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
モールド１５内がスクリュー１９により４つの螺旋溝状
の小断面の通路２０に仕切られていることにより、偏流
が自ずと十分に抑制されるものである。

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、粉末は通路２０を
形成しているスクリュー１９によってその自重が支えら
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
となっているし、仮に棚吊りが生じたとしても、ガス吹
込手段により通路２０に吹き込まれるガスの圧力により
棚吊りが速やかに解消され、粉末の降下が阻害されてし
まうことがない。

以上で本発明の一実施例を説明したが、本発明は上記実
施例に限定されるものではない。たとえば、モールド１
５を加熱するための加熱手段としては、抵抗加熱式のヒ
ータを用いることに代えて誘導加熱式のものを採用する
ことも可能である。

また、上記実施例では、コアに４つのスクリュー■９を
設けることで４つの通路２０を設けることとしたのであ
るが、スクリュー１９およびそれによって形成される通
路２０の数は、そのピッチや断面積との兼合いにより適
宜設定して良い。

さらに、上記実施例では、円柱状のモールド１５内にス
クリュー１９を有するコア１６を配置することによって
螺旋溝状の通路２０を形成したのであるが、第４図およ
び第５図に示すように、モールド３０の内面にスクリュ
ー３１を一体に形成しておき、その中心位置に円柱状の
コア３２を配置することによっても上記実施例の場合と
同様の通路２０を形成することができる。この場合、モ
ールド３０の加工が若干複雑になるものの、モールド３
０からスクリュー３１への伝熱作用がより高められるか
ら、粉末に対する加熱効率をより向上させることができ
る、という利点がある。

「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、モールド内に設
けたスクリューにより粉末の降下する通路を螺旋溝状と
したので、粉末は自ずと撹拌されつつ降下するとともに
、その偏流や棚吊りが防止され、しかも、モールドから
スクリューへの伝熱がなされるので粉末はスクリューに
よっても力ａ熱され、以上により炭素粉末を確実にかつ
効率的Ｉこ黒鉛化することができる、という効果を奏す
る。

また、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３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完
断面図、第２図は第１図の■−■線矢視拡大図、第３図
は第１図のｍ−ｍ線矢視拡大図である。第４図および第
５図は他の実施例を示すもので、第４図はその要部の完
断面図、第５図は第４図のＶ−Ｖ線矢視拡大図である。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・・・・・・コア
、１８・・・・・・芯材、１９・・・・・・スクリュー
　２０・・・・・・通路、２１・・・・・・ガス吹込手
段、２１ａ、２１ｂ・・・・・・ガス吹込管、２１ｃ・・・
・・・ガス供給源装置、２２・・・・・・ガス吹出管、３０・・・・・・モールド、３１・・・・・・スクリュ
ー３２・・・・・・芯材。

Claims

【特許請求の範囲】

（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
に貫通して設けられているとともに内部に設けられたス
クリューによって螺旋溝状の通路が形成されているモー
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前記通路内を降下
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）前記モールドの内部に設けられたガス吹込管を通
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１項記
載の黒鉛粉末製造装置。