JPH08208210A - 黒鉛粉末製造装置及び黒鉛粉末の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 原料粉末に対する熱の伝導効率を改善して、
熱処理に要する時間を短縮し、あわせて、熱処理に要す
るコストを抑える。 【構成】 一端に供給管と他端に排出管を備えた黒鉛製
で中空な円筒形の加熱容器を中空の炉殻に収容し、供給
管と排出管を炉殻の外部へ引き出して、供給管の炉殻外
の端部に原料タンクを設け、排出管の炉殻外の端部に製
品タンクを設け、原料タンクから供給管を通して加熱容
器内に投入された原料粉末を、加熱容器で加熱処理して
黒鉛化し、この黒鉛化した粉末を排出管を通して製品タ
ンクに収容する黒鉛粉末製造装置において、原料タンク
と供給管の間に、原料粉末に黒鉛製のボールを添加混合
する混合手段を設け、加熱容器内に投入されたボールと
原料粉末を供給管側の端部から排出管側の端部へ移送
し、製品タンクの手前に、ボールを分離する篩い分け手
段を設け分離したボールを混合手段に返送する返送手段
を設けて構成すると、熱が黒鉛製のボールを介して原料
粉末に良く伝わる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、樹脂、炭素質あるい
は黒鉛質の粉粒体を加熱し熱処理して、黒鉛粉末を製造
する黒鉛粉末製造装置と製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】従来、このような黒鉛粉末
製造装置としては、特開平３−１８３６１０号公報に記
載されたものがあり、この黒鉛粉末製造装置は、前後方
向に延びる黒鉛製で中空な円筒形の加熱容器を、前後方
向に延びる中空の炉殻に収容している。

【０００３】加熱容器の前端部には、上方に向かって延
びる供給管が設けられており、この供給管の上端部は、
炉殻から突出して、外部の原料タンクに接続されてい
る。

【０００４】加熱容器の後端部には、下方へ向かって延
びる排出管が設けられており、この排出管の下端部は、
炉殻から突出して、外部の製品タンクに接続されてい
る。

【０００５】また、加熱容器の内部には、原料タンクか
ら供給管を通して加熱容器内に投入された原料粉末を、
後端部へ移送するスクリューフィーダーが設けられてい
る。

【０００６】さらに、加熱容器の周囲には、ヒーターが
設けられており、このヒーターが加熱容器を外側から加
熱し、加熱容器内の原料粉末が、上記の移送の際に適切
な温度で熱処理されることによって、黒鉛化される。こ
の製造された黒鉛粉末は、加熱容器内から排出管を通し
て、製品タンクに収容され、その後、製品タンクに設け
られた冷却装置により冷却されるようになっている。

【０００７】この発明は、上記のような黒鉛粉末製造装
置において、原料粉末に対する熱の伝達効率を改善する
ことによって、熱処理時間を短縮し、あわせて、熱処理
に要するコストを抑えようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明は、供給管を通して原料粉末と一緒に黒
鉛製のボールを加熱容器内に投入し、原料粉末と黒鉛製
のボールが、重力やスクリューフィーダーで加熱容器内
を供給管側の端部から排出管側の端部へ移送される際
に、原料粉末を黒鉛製のボールとともに加熱容器で加熱
して、黒鉛粉末を製造し、製造された黒鉛粉末が黒鉛ボ
ールとともに排出管から排出されると、黒鉛ボールを分
離して、分離された黒鉛ボールを再び供給管から加熱容
器内に投入するようにした。

【０００９】

【作用】この発明に係る黒鉛粉末製造装置においては、
加熱容器内の原料粉末と黒鉛製のボールの混合物を加熱
容器で加熱するので、熱が黒鉛製のボールを介して原料
粉末全体によく伝わり、効果的に原料粉末を加熱処理し
て黒鉛化することができる。

【００１０】また、加熱容器内で熱せられた黒鉛製のボ
ールは、加熱容器から排出された後、返送手段によっ
て、高温状態で再び原料粉末と混合されて、加熱容器に
投入され、原料粉末の加熱に利用されるので、熱エネル
ギーを再利用することができる。

【００１１】

【実施例】この発明に係る黒鉛粉末製造装置を添付図面
に基づいて説明する。

【００１２】図１に示される黒鉛粉末製造装置１は、前
後に延びる黒鉛製で中空な円筒形の加熱容器２を、前後
方向に延びる中空の炉殻３に収容している。加熱容器２
は、炉殻３内で、前端が後端より高くなるように傾斜し
ている。

【００１３】加熱容器２の前端部には、上方へ延びる供
給管４が設けられており、この供給管４の上端は、炉殻
３から外部へ突出している。

【００１４】また、加熱容器２の後端部には、下方へ延
びる排出管５が設けられており、この排出管５の下端
は、炉殻３から外部へ突出している。

【００１５】供給管４の上端には、原料粉末に黒鉛製の
ボール１２を添加混合するための混合槽１３が、ロータ
リーバルブ１３ｂを介して接続されている。また、混合
槽１３の上端部には、ロータリーバルブ１１ｂを介し
て、原料タンク１１ａに接続されている。

【００１６】黒鉛製のボール１２は、混合槽１３で原料
粉末と混合されて、供給管４を通して加熱容器２内に投
入され、加熱容器２内で原料粉末と一緒に加熱されるの
で、黒鉛製のボール１２を介して、原料粉末全体に亘っ
て熱がよく伝わる。

【００１７】したがって、黒鉛製のボール１２の大きさ
は、熱の伝導や混合のし易さや処理量等を考慮して、原
料粉末の最大粒子径の１０〜５００倍で、原料粉末との
混合比が体積比で約５０％になるようにするのが望まし
い。

【００１８】また、加熱容器２を効率よく加熱するため
に、以下に述べるように、加熱容器２自身をヒーターと
する方式が採用されている。

【００１９】図１に示すように、加熱容器２の前後の両
端部は、加熱容器２の他の部分に比べて肉厚が厚くされ
ており、この肉厚が厚くされた両端部の下部には、上端
が加熱容器２に外側から食い込んで加熱容器２の内壁付
近まで到達し、下端が下方に延びて炉殻３の外部へ突出
する電極９が設けられている。

【００２０】この電極９の間に、外部電源（図示せず）
により電圧をかけ、加熱容器２に電流を流すと、発生す
るジュール熱で加熱容器２がヒーターとなり、加熱容器
２内に原料粉末と黒鉛製のボール１２を加熱して、原料
粉末を熱処理することができる。

【００２１】また、加熱容器２の前後の両端部間の部分
１０は、両端部に比べて肉厚が薄いため電気抵抗が高
く、ジュール熱が多く発生して、加熱帯を形成する。

【００２２】加熱容器２の温度は、両電極９間の印加電
圧を調整することによって、容易に制御することができ
る。加熱容器２の加熱帯１０の温度は、１８００〜３０
００℃が望ましい。

【００２３】加熱容器２は、内部にあるボール１２が、
加熱容器２内で前端から後端へ向かって転動するように
傾斜しているので、ボール１２とともに投入された原料
粉末は、ボール１２が後方へ転がり移動するのに伴っ
て、攪拌され後方に移送されて、加熱帯１０を通過する
際に、熱処理されて黒鉛粉末となる。

【００２４】この実施例においては、原料粉末の加熱容
器２内の移送のために、特に装置（フィーダー等）を必
要としないので、部材費を抑えてコストダウンを図るこ
とができる。

【００２５】加熱容器２の上部であって、前後方向の中
央部より前方よりの部分には、上方へ延びる排気管６が
設けられており、この排気管６の上端は、炉殻３から外
部へ突出して、排ガス処理装置７に接続されている。ま
た、炉殻３内の排気管６の周囲には、高周波コイル８が
設けられている。

【００２６】排出管５の下端には、排出管５を通して排
出される黒鉛粉末とボール１２の混合物を篩いにかけ
て、ボール１２のみを取り出す篩い分け槽１４が設けら
れている。この篩い分け槽１４は、下部に製品冷却タン
ク１５ａを備えており、篩い分けられて下方に落下した
黒鉛粉末を、製品冷却タンク１５ａに投入している。

【００２７】篩い分け槽１４と混合槽１３の間には、篩
い分け槽１４の内部と混合槽１３の内部を連通し、篩い
分け槽１４で取り出されたボール１２を混合槽１３に供
給するための返送管１７が設けられている。

【００２８】返送管１７と篩い分け槽１４は、内部に一
連のネットコンベアを備えており、篩い分け槽１４で取
出されたボール１２を連続的に混合槽１３まで返送して
いる。

【００２９】したがって、加熱容器２内で加熱されて熱
くなったボール１２は、加熱容器２から排出管５を通っ
て排出されても、篩い分け槽１４と返送管１７を経由し
て、混合槽１３に供給され、高温の状態で原料粉末と混
合されて、加熱容器２内での原料粉末の加熱に利用され
るので、熱エネルギーの再利用をすることができる。

【００３０】加熱容器２の加熱効率とボール１２の循環
による熱エネルギーの利用効率を高めるために、炉殻
３、排出管５、篩い分け槽１４、返送管１７及び混合槽
１３の夫々の内壁には、断熱材１８が敷き詰められてお
り、加熱容器２とボール１２の熱が外部に逃げ難くして
いる。

【００３１】また、炉殻３には、断熱材１８等が、加熱
容器２の発する熱で酸化しないようにするために、ガス
供給口１９ａとガス排出口１９ｂが設けられており、こ
れらにより、炉殻３と加熱容器２との間の空間に、不活
性ガスを流して、炉殻３内から炭素と反応する不純物ガ
ス及び絶縁不良を引き起こす不純物ガスを排除してい
る。

【００３２】このとき、不活性ガスを炉殻３に流すこと
によって、炉殻３内の圧力を加熱容器２内の圧力より高
くすると、加熱容器２が多孔質のものであっても、加熱
容器２内で発生した不純物ガスが気孔より漏れ出すこと
がない。

【００３３】さらに、炉殻３には、冷却水供給口２０ａ
と冷却水排出口２０ｂが設けられており、炉殻３と炉殻
３の内壁の断熱材１８の間を、冷却水が循環するように
して、炉殻３の表面温度の上昇を抑えている。

【００３４】製品冷却タンク１５ａの下端部は、ロータ
リーバルブ１５ｂを介して、製品取出タンク１６ａに接
続されている。また、製品取出タンク１６ａの下端部に
は、ロータリーバルブ１６ｂを介して、製品取出口２１
が設けられている。

【００３５】一方、原料タンク１１ａの上部には、原料
粉末を原料タンク１１ａ内に投入するための原料投入口
２２が設けられている。

【００３６】原料タンク１１ａと製品取出タンク１６ａ
には、不活性ガスを各タンク１１ａ、１６ａの内部に供
給するためのガス供給口１１ｃ、１６ｃが設けられてお
り、また、供給管４の炉殻３から突出した部分と製品冷
却タンク１５ａには、加熱容器２の内部へ、不活性ガス
あるいはハロゲンガスを送り込むためのガス供給口２
３、１５ｃが夫々設けられている。

【００３７】加熱容器２内にハロゲンガスを供給する場
合は、加熱容器２用のガス供給口２３、１５ｃにハロゲ
ンガス供給装置（図示せず）を接続して、両方のガス供
給口２３、１５ｃから加熱容器２内に常にハロゲンガス
を送りこみ、あわせて、他のガス供給口１１ｃ、１６
ｃ、１９ａに不活性ガス供給装置（図示せず）を接続し
て、夫々のガス供給口１１ｃ、１６ｃ、１９ａに対応す
るタンク１１ａ、１６ａ及び炉殻３内に適宜不活性ガス
を送り込む。

【００３８】このように、不活性ガスとハロゲンガスを
併用する場合は、両ガスが混ざらないように、原料タン
ク１１ａと製品冷却タンク１５ａの夫々の下端のロータ
リーバルブ１１ｂ、１５ｂを、ある程度の気密性とガス
置換の可能な機構を保持しつつ、原料粉末等を下方に流
出させることができるタイプのものにするのが望まし
い。

【００３９】加熱容器２内に不活性ガスを供給する場合
は、各ガス供給口に、不活性ガス供給装置（図示せず）
を接続して、各タンク１１ａ、１５ａ、１６ａ内と加熱
容器２内に常に不活性ガスを送りこむ。

【００４０】上記のように、各タンク１１ａ、１５ａ、
１６ａ内と加熱容器２内には、適宜ガスが送りこまれて
いるので、炭素と反応する不純物ガス及び絶縁不良を引
き起こす不純物ガスが排除される。

【００４１】また、製品冷却タンク１５ａと製品取出タ
ンク１６ａには、製造された黒鉛粉末を冷却するための
冷却装置（図示せず）が設けられている。

【００４２】さらに、原料タンク１１ａには、真空排気
口２４が設けられており、この真空排気口２４は、真空
排気装置（図示せず）に接続されている。また、この真
空排気装置は、炉殻用ガス排出口１９ｂとも接続でき
る。

【００４３】以下、この黒鉛粉末製造装置１の運転方法
を説明する。

【００４４】原料タンク１１ａの上端部の原料投入口２
２より、所定量のフェノール、コークス又は天然黒鉛等
の原料粉末を原料タンク１１ａ内に投入して、原料投入
口２２を閉じ、原料タンク１１ａを密閉する。

【００４５】次に、真空排気口２４を通して真空排気を
行い、原料粉末から空気や水分を脱気させた後、ガス供
給口１１ｃより原料タンク１１ａ内に不活性ガスを供給
して、原料タンク１１ａ内の空気を不活性ガスに置換す
る。

【００４６】その後、原料タンク１１ａの下端のロータ
リーバルブ１１ｂを開いて、脱気した原料粉末を混合槽
１３内に移す。原料粉末を移し終った後に、ロータリー
バルブ１１ｂを閉めると、原料投入口２２を開放して
も、空気が混合槽１３に流入しないので、続けて原料タ
ンク１１ａに原料粉末を投入して、原料粉末を脱気する
ことができる。

【００４７】混合槽１３内の原料粉末は、混合槽１３内
で黒鉛製のボール１２と混合され、その後、混合槽１３
と供給管４の間のロータリーバルブ１３ｂを開放するこ
とによって、供給管４を通して加熱容器２内の前端部
に、黒鉛製のボール１２とともに投入される。

【００４８】加熱容器２は、電極９間に電圧印加され
て、あらかじめ所定の温度に保たれている。

【００４９】原料粉末と黒鉛製のボール１２を、加熱容
器２内に投入する場合に、加熱容器２の容量の半分程度
になるように、ロータリーバルブ１３ｂで調整すると、
加熱容器２内で、上記のガスの流路が確保されて、ガス
が排気管６に到達し易くなるとともに、加熱容器２の傾
斜によるボール１２の後方への転動と、この転動による
原料粉末の後方への移動がスムーズになる。

【００５０】原料粉末は、ボール１２によって攪拌さ
れ、後方に移動して、加熱帯１０を通過する際に熱処理
される。

【００５１】この熱処理を施す時間は、加熱容器２の傾
斜角度と加熱帯１０の長さを調整することによって、調
節することができる。

【００５２】黒鉛製のボール１２は、原料粉末への熱の
伝導性を高めるとともに、ボール１２自身が通電するこ
とによって発熱して、原料粉末を加熱することができ
る。

【００５３】また、熱処理の際に気化した原料粉末内の
不純物は、原料粉末から遊離して、加熱容器２内のガス
に混じって移動し、排気管６を通って排ガス処理装置７
に到達し、処理されるので、不純物が黒鉛粉末に付着せ
ず、純度の高い黒鉛粉末が製造される。

【００５４】このとき、高周波コイル８は、誘導発熱に
より排気管６を加熱して、排気管６内に、上記の気化し
た不純物が付着し難くしている。

【００５５】また、排気管１３は加熱容器２の前方寄り
に位置しているので、たとえ排気管６内に不純物が付着
して、その後落下しても、この落下した不純物は、加熱
帯１０の前方の原料粉末に付着することになり、加熱帯
１０で再度加熱され気化されて原料粉末から遊離するの
で、黒鉛粉末の純度が低下しない。

【００５６】製造された黒鉛粉末は、ボール１２が後方
に転がるのに伴って後方へ移動し、加熱容器２内の後端
部に到達して、排出管５を通って、ボール１２ととも
に、篩い分け槽１４に投入される。

【００５７】この投入されたボール１２と黒鉛粉末の混
合物は、篩い分け槽１４でネットコンベアにより篩いに
かけられて、ボール１２が取り出され、黒鉛粉末が下方
に落ちて、篩い分け槽１４の下部の製品冷却タンク１５
ａに収納される。

【００５８】取り出されたボール１２は、篩い分け槽１
４内と返送管１７内に設けられている一連のネットコン
ベアによって、篩い分け槽１４内と返送管１７内を移動
して、熱せられた状態で混合槽１３に投入されて、原料
粉末の加熱に再度利用される。

【００５９】製品冷却タンク１５ａに流入した黒鉛粉末
は、かなり高温なため、ガス供給口１５ｃからの不活性
ガスあるいはハロゲンガスを予熱するとともに、製品冷
却タンク１５ａに設けられている冷却装置によって冷却
される。

【００６０】その後、製品冷却タンク１５ａ内の黒鉛粉
末は、タンク１５ａ下端のロータリーバルブ１５ｂが開
放されることによって、製品取出タンク１６ａに移され
る。

【００６１】製品取出タンク１６ａ内に移された黒鉛粉
末は、製品取出タンク１６ａに設けられている冷却装置
によって再度冷却された後、製品取出タンク１６ａの下
端のロータリーバルブ１６ｂが開放されることによっ
て、製品取出口２１から取り出される。

【００６２】この際に、製品取出タンク１５ａの下端の
ロータリーバルブ１５ｂを閉めると、製品取出タンク１
６ａの下端のロータリーバルブ１６ｃを開放したときに
製品取出口２１から空気が製品取出タンク１６ａ内に流
入しても、加熱容器２内に到達しないので、黒鉛粉末製
造装置１の運転中であっても、製品取出タンク１６ａ内
の黒鉛粉末を製品取出口２１より取出すことができる。

【００６３】図２に示される黒鉛粉末製造装置３１は、
加熱容器２内にスクリューフィーダー３２を備えてお
り、このスクリューフィーダー３２の回転軸は、その後
端が加熱容器２内の後端から後方向へ伸び、炉殻３の外
部へ突出して、外部のスクリューフィーダー駆動装置３
３に接続されている。

【００６４】この黒鉛粉末製造装置３１は、強制的に加
熱容器２内の原料粉末と黒鉛製のボール１２を前端から
後端へ移送するので、加熱容器２を前端が後端より高く
なるように傾斜させる必要がなく、また、スクリューフ
ィーダー３２の回転数を調整すると、加熱時間を様々に
変化させることができる。

【００６５】

【効果】この発明に係る黒鉛粉末製造装置は、上記のよ
うに構成されていることにより、加熱容器内で黒鉛製の
ボールが原料粉末を攪拌し、熱がボールを介して原料粉
末全体によく伝わり、原料粉末が効果的に加熱処理され
るので、熱処理時間を短縮することができる。

【００６６】さらに、加熱容器内で加熱され熱せられた
黒鉛製のボールは、加熱容器から排出された後に、高温
状態で再び原料粉末と混合され、加熱容器内に投入され
るので、熱エネルギーを再利用することができ、原料粉
末の熱処理に要する電力を抑えて、ランニングコストを
抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る黒鉛粉末製造装置の第１実施例
の縦断面図

【図２】この発明に係る黒鉛粉末製造装置の第２実施例
の縦断面図

【符号の説明】

１、３１ 黒鉛粉末製造装置 ２ 黒鉛製加熱容器 ３ 炉殻 ４ 供給管 ５ 排出管 ６ 排気管 ７ 排ガス処理装置 ８ 高周波コイル ９ 電極 １０ 加熱帯 １１ａ 原料タンク １２ 黒鉛製のボール １３ 混合槽 １４ 篩い分け槽 １５ａ 製品冷却タンク １６ａ 製品取出タンク １１ｂ、１３ｂ、１５ｂ、１６ｂ ロータリーバルブ １１ｃ、１５ｃ、１６ｃ タンク用ガス供給口 １７ 返送管 １８ 断熱材 １９ａ 炉殻用ガス供給口 １９ｂ 炉殻用ガス排出口 ２０ａ 冷却水供給口 ２０ｂ 冷却水排出口 ２１ 製品取出口 ２２ 原料投入口 ２３ 加熱容器用ガス供給口 ３２ スクリューフィーダー ３３ スクリューフィーダー駆動装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端に供給管と他端に排出管を備えた黒
   鉛製で中空な円筒形の加熱容器を、中空の炉殻に収容
   し、供給管と排出管を炉殻の外部へ引き出して、供給管
   の炉殻外の端部に原料タンクを設け、排出管の炉殻外の
   端部に製品タンクを設け、原料タンクから供給管を通し
   て加熱容器内に投入された原料粉末を、加熱容器で加熱
   処理して黒鉛化し、この黒鉛化した粉末を排出管を通し
   て製品タンクに収容する黒鉛粉末製造装置において、原
   料タンクと供給管の間に、原料粉末に黒鉛製のボールを
   添加混合する混合手段を設け、加熱容器内に投入された
   ボールが供給管側の端部から排出管側の端部に向かって
   転動する傾斜角度を、加熱容器に付与し、製品タンクの
   手前に、ボールを分離する篩い分け手段を設け、篩い分
   け手段により分離したボールを混合手段に返送する返送
   手段を設けたことを特徴とする黒鉛粉末製造装置。
2. 【請求項２】 一端に供給管と他端に排出管とを備えた
   黒鉛製で中空な円筒形の加熱容器を、中空の炉殻に収容
   し、供給管と排出管を炉殻の外部に引き出して、供給管
   の炉殻外の端部に原料タンクを設け、排出管の炉殻外の
   端部に製品タンクを設け、原料タンクから供給管を通し
   て加熱容器内に投入された原料粉末を加熱容器内の一端
   から他端に移送するスクリューフィーダーを設け、この
   原料粉末の移送の際に、原料粉末を加熱容器で加熱処理
   して黒鉛化し、この黒鉛化した粉末を排出管を通して製
   品タンクに収容する黒鉛粉末製造装置において、原料タ
   ンクと供給管の間に、原料粉末に黒鉛製のボールを添加
   混合する混合手段を設け、製品タンクの手前にボールを
   分離する篩い分け手段を設け、篩い分け手段により分離
   したボールを混合手段に返送する返送手段を設けたこと
   を特徴とする黒鉛粉末製造装置。
3. 【請求項３】 上記の加熱容器に、給電手段を接続し、
   加熱容器の上部に、一端が炉殻の外部に突出して加熱容
   器の内部と炉殻の外部とを連通する排気管を設け、この
   排気管の一端に、排ガス処理装置を接続し、加熱容器に
   不活性ガスあるいはハロゲンガスの供給手段を接続した
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の黒鉛粉末製造
   装置。
4. 【請求項４】 一端に供給管と他端に排出管とを備えた
   黒鉛製で中空な円筒形状の加熱容器を、中空の炉殻に収
   容し、供給管と排出管を炉殻の外部へ引き出して、供給
   管の炉殻外の端部に原料タンクを設け、排出管の炉殻外
   の端部に製品タンクを設け、原料タンクから供給管を通
   して加熱容器内に投入された原料粉末を、加熱容器で加
   熱処理して黒鉛化し、その後、黒鉛化した粉末を排出管
   を通して製品タンクに収容する黒鉛粉末の製造方法にお
   いて、原料タンクと供給管の間に、原料粉末に黒鉛製の
   ボールを添加混合する混合手段を設けて、加熱容器内に
   ボールを投入し、このボールを原料粉末と一緒に加熱容
   器内の一端から他端へ移送し、製品タンクの手前にボー
   ルを分離する篩い分け手段を設けて、加熱容器から黒鉛
   粉末とボールが排出された後にボールを分離し、このボ
   ールを混合手段に返送する返送手段を設けて、分離後
   に、ボールを混合手段に投入することを特徴とする黒鉛
   粉末の製造方法。