(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サポート部と１対のターミナル電極とを含む炉構造体と、
開状態と閉状態とを有し、且つ前記炉構造体の上部に設けられる炉蓋と、
開状態と閉状態とを有し、且つ前記炉構造体の下部に設けられるゲートバルブと、
を有する黒鉛化炉であって、
前記サポート部より上の高さで詰粉内に埋め込まれた導電性カラムを黒鉛化するＬＷＧ（Length-Wise  Graphitization、縦方向黒鉛化）プロセスの間、前記炉構造体は、閉状態の前記炉蓋及び閉状態の前記ゲートバルブと共に閉じた炉体を形成し、且つ前記１対のターミナル電極は、前記導電性カラムの両端に電気的に接続し、
前記導電性カラムは、端と端とが接触するように置かれた複数の炭素体を含み、
前記ＬＷＧプロセス後、前記ゲートバルブは開状態で前記複数の炭素体が炉体内に配置された状態で、前記炉体内の詰粉を排出し、前記炉体内に残存する詰粉の量の減少と共に前記複数の炭素体の高さが低下したときに、前記サポート部が前記複数の炭素体を受け止める、黒鉛化炉。
【請求項２】
開状態と閉状態とを有し、且つ前記炉構造体上に設けられるリリースバルブをさらに有し、
前記リリースバルブは開状態で前記炉体内部のガス及び粒子状物質の少なくとも一方を放出する、請求項1に記載の黒鉛化炉。
【請求項３】
前記炉蓋及び前記ゲートバルブの開閉状態を制御するように構成される制御ユニットをさらに有する、請求項1に記載の黒鉛化炉。
【請求項４】
詰粉を前記サポート部が埋まる第１の高さまで前記炉体に供給して詰粉のベッドを形成するために、
開状態の前記炉蓋を通して前記炉体内の前記詰粉のベッド上に前記複数の炭素体を炉詰めするために、及び
前記複数の炭素体を埋める、前記第１の高さより高い第２の高さまで、開状態の前記炉蓋を通して前記炉体内に詰粉を再び供給するために、
前記制御ユニットは、前記ＬＷＧプロセスの前に、前記炉蓋を開状態に、及び前記ゲートバルブを閉状態に制御し、且つ、
前記制御ユニットは、前記ＬＷＧプロセスの後、前記炉体内の詰粉の平均温度が排出可能な温度まで冷却されたときに、前記ゲートバルブを開状態に制御する、請求項３に記載の黒鉛化炉。
【請求項５】
前記黒鉛化炉は前記ゲートバルブ、前記炉蓋及び前記リリースバルブのそれぞれについての開閉状態を制御するように構成される制御ユニットをさらに有し、
前記制御ユニットは、前記ＬＷＧプロセスの後、前記炉体内の詰粉が排出可能な温度まで冷却された排出のタイミングで前記炉蓋が閉じている状態において、前記ゲートバルブを開くようにもしくは間欠的に開くように制御し、
前記制御ユニットは、前記排出のタイミングから、前記リリースバルブを開くようにもしくは間欠的に開くように制御し、及び
前記制御ユニットは、前記ＬＷＧプロセスの後、前記炉構造体から前記複数の炭素体を炉出しするのに適した炉出し温度まで前記複数の炭素体を冷却するのに十分な冷却時間が経過した後、前記炉蓋を開くように制御する、請求項２に記載の黒鉛化炉。
【請求項６】
前記炉体は前記炉構造体の内壁によって規定され、前記炉構造体の下部に向かって縮小する形状を有し、少なくとも重力が作用する方向に対して傾斜する内壁を含む、請求項1〜５のいずれかに記載の黒鉛化炉。
【請求項７】
コンベヤを含む回収機構をさらに有し、
前記回収機構は、前記コンベヤを介して回収ステーションに回収された詰粉を供給するために、開状態の前記ゲートバルブを通して排出される詰粉を回収するように構成される、請求項1〜６のいずれかに記載の黒鉛化炉。
【請求項８】
複数の黒鉛化炉を有するシステムであって、
前記複数の黒鉛化炉のそれぞれは、
サポート部と１対のターミナル電極とを含む炉構造体と、
開状態と閉状態とを有し、且つ前記炉構造体の上部に設けられる炉蓋と、
開状態と閉状態とを有し、且つ前記炉構造体の下部に設けられるゲートバルブと、
を含み、
前記サポート部より上の高さで詰粉内に埋め込まれた導電性カラムを黒鉛化するＬＷＧ（Length-Wise  Graphitization、縦方向黒鉛化）プロセスの間、前記炉構造体は、閉状態の前記炉蓋及び閉状態の前記ゲートバルブと共に閉じた炉体を形成し、且つ前記１対のターミナル電極は、前記導電性カラムの両端に電気的に接続し、
前記導電性カラムは、端と端とが接触するように置かれた複数の炭素体を含み、
前記ＬＷＧプロセス後、前記ゲートバルブは開状態で前記複数の炭素体が炉体内に配置された状態で、前記炉体内の詰粉を排出し、且つ前記炉体内に残存する詰粉の量の減少と共に前記複数の炭素体の高さが低下したときに、前記サポート部が前記複数の炭素体を受け止める、システム。
【請求項９】
前記複数の黒鉛化炉のそれぞれは、
開状態と閉状態とを有し、且つ前記炉構造体上に設けられるリリースバルブをさらに有し、
前記リリースバルブは開状態で前記炉体内部のガス及び粒子状物質の少なくとも一方を放出する、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記複数の黒鉛化炉のそれぞれの前記炉蓋及び前記ゲートバルブの開閉状態を制御するように構成される制御ユニットをさらに有する、請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
詰粉を前記サポート部が埋まる第１の高さまで前記炉体に供給して詰粉のベッドを形成するために、
開状態の前記炉蓋を通して前記炉体内の前記詰粉のベッド上に前記複数の炭素体を炉詰めするために、及び
前記複数の炭素体を埋める、前記第１の高さより高い第２の高さまで、開状態の前記炉蓋を通して前記炉体内に詰粉を再び供給するために、
前記制御ユニットは、前記ＬＷＧプロセスの前に、前記複数の黒鉛化炉のそれぞれの炉蓋を開状態に、及び前記複数の黒鉛化炉のそれぞれのゲートバルブを閉状態に制御し、且つ、
前記制御ユニットは、前記ＬＷＧプロセスの後、前記炉体内の詰粉の平均温度が排出可能な温度まで冷却されたときに、前記ゲートバルブを開状態に制御する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記黒鉛化炉は前記複数の黒鉛化炉のそれぞれの前記ゲートバルブ、前記炉蓋及び前記リリースバルブについての開閉状態を制御するように構成される制御ユニットをさらに有し、
前記制御ユニットは、前記ＬＷＧプロセスの後、前記炉体内の詰粉が排出可能な温度まで冷却された排出のタイミングで前記炉蓋が閉じている状態において、前記ゲートバルブを開くようにもしくは間欠的に開くように制御し、
前記制御ユニットは、前記排出のタイミングから、前記リリースバルブを開くようにもしくは間欠的に開くように制御し、及び
前記制御ユニットは、前記ＬＷＧプロセスの後、前記炉構造体から前記複数の炭素体を炉出しするのに適した炉出し温度まで前記複数の炭素体を冷却するのに十分な冷却時間が経過した後、前記炉蓋を開くように制御する、請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
前記炉体は前記炉構造体の内壁によって規定され、前記炉構造体の下部に向かって縮小する形状を有し、少なくとも重力が作用する方向に対して傾斜する内壁を含む、請求項８〜１２のいずれかに記載のシステム。
【請求項１４】
コンベヤを含む回収機構をさらに有し、
前記回収機構は、前記コンベヤを介して回収ステーションに回収された詰粉を供給するために、開状態の前記ゲートバルブを通して、前記複数の黒鉛化炉の少なくとも１つから排出される詰粉を回収するように構成される、請求項８〜１３のいずれかに記載のシステム。
【請求項１５】
サポート部と１対のターミナル電極とを含む炉構造体と、該炉構造体の上部に設けられる炉蓋と、該炉構造体の下部に設けられるゲートバルブとを有する黒鉛化炉を用いて複数の炭素体を黒鉛化する黒鉛化法であって、
前記サポート部より上の高さで詰粉内に埋め込まれ、両端が１対のターミナル電極に電気的に接続された導電性カラムを黒鉛化する、黒鉛化炉内でＬＷＧ（Length-Wise  Graphitization、縦方向黒鉛化）プロセスを行うステップであって、前記導電性カラムは端と端とが接触するように置かれた前記複数の炭素体を含む、ステップと、
前記複数の炭素体が炉体内に配置された状態において、前記ＬＷＧプロセスの後、前記黒鉛化炉のゲートバルブを開くことにより、前記炉体内の詰粉を排出するステップであって、それにより前記炉体内に残存する詰粉の量の減少と共に前記炭素体の高さが低下したときに、前記サポート部が前記複数の炭素体を受け止める、ステップと、
を有する、黒鉛化方法。
【請求項１６】
前記詰粉の平均温度が排出可能な温度まで冷却された排出のタイミングで、前記黒鉛化炉のリリースバルブを開いて、前記炉体内部のガス及び粒子状物質の少なくとも一方を放出するステップ
をさらに有する、請求項１５に記載の黒鉛化方法。
【請求項１７】
前記排出可能な温度は、９００℃以上１，３００℃以下である、請求項１６に記載の黒鉛化方法。
【請求項１８】
前記ＬＷＧプロセスの後、炉構造体から前記複数の炭素体を炉出しするのに適した炉出し温度まで、前記複数の炭素体を冷却するのに十分な冷却時間が経過した後、前記黒鉛化炉の炉蓋を開くステップ
をさらに有する、請求項１５〜１７のいずれかに記載の黒鉛化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素体を黒鉛化するための黒鉛化炉、そのような黒鉛化炉を複数含むシステム、及び黒鉛化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素体の黒鉛化のために従来使用されてきた炉は、ＬＷＧ（Length-Wise  Graphitization，縦方向黒鉛化）炉などを含む。ＬＷＧ炉は、典型的には、円筒形状である黒鉛化電極体を製造するために使用されてもよい。
【０００３】
ＬＷＧ炉には、炉体を覆う炉蓋が設けられている。炉体内部に炭素体(carbon  bodies)を炉詰めする(loading)とき、及び黒鉛化温度に加熱する前に炉体内にコークスなどの詰粉を供給するときには、炉蓋は開かれている。黒鉛化プロセス中には炉蓋は閉じられている。炭素体は、断熱及び非酸化性雰囲気を得る為に、詰粉内に埋設される。黒鉛化プロセスの後、十分な冷却時間の経過後に詰粉を回収するとき、及び炉体から黒鉛化した電極体を炉出しする(unloading)ときにも、炉蓋は開かれている。炉体内への炭素体の炉詰め、及び炉体から黒鉛化電極体の炉出しはそれぞれ、炉詰め機構及び炉出し機構により行われる。さらに、炉体内への詰粉の供給及び炉体からの詰粉の回収はそれぞれ、供給機構及び回収機構によって行われる。詰粉が回収され、且つ黒鉛化電極体が炉体から炉出しされた後、LWG炉は次の黒鉛化プロセスに再利用される。
【０００４】
したがって、炉体からの黒鉛化電極体の炉出しは、冷却時間、詰粉を回収・除去する詰粉詰め出し機構の効率、炉体から黒鉛化電極体を炉出しする黒鉛化電極体炉出し機構の効率に依存する。自然冷却の場合には冷却時間を短縮することは困難であるため、またＬＷＧ炉が再利用される周期は冷却時間及び特に詰粉の回収の際の供給・回収機構の動作時間に依存するため、高生産性システムの設計は困難である。
【０００５】
他方、耐火物を内張りし、上部に開口部を有する(open-topped)U字型の金属製シェル炉を有する、炭素体から黒鉛を製造するための装置が、例えば米国特許第4394766号に提案されている。提案された装置は、炉の底部から重力で排出することによって断熱媒体を除去するための手段を備える。しかし、電極は、所定の冷却期間後炉出し装置によって炉から除去され、断熱媒体はその後ホッパーに排出される。
【０００６】
このような理由から、この提案された装置によれば、電極が低い温度まで冷却された後に炉から取り出されるならば、かなり長い冷却時間が必要となる。そうでなければ、電極がまだ高温のうちに炉から取り出されなければならない。他方、電極を炉から取り出す前に、断熱媒体が炉から排出されるならば、電極は、炉の底部に落下するであろう。この場合、炉の底部にある電極は炉からの断熱媒体の排出の障害となり得る。加えて、炉出し装置にとって、炉の底部にある電極を除去するのは困難になり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の結果、炭素体の黒鉛化のための高生産性システムを設計することは従来困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は以下に示す構成を備えるものである。
【０００９】
［１］  サポート部と１対のターミナル電極とを含む炉構造体と、開状態と閉状態とを有し、且つ前記炉構造体の上部に設けられる炉蓋と、開状態と閉状態とを有し、且つ前記炉構造体の下部に設けられるゲートバルブと、
を有する黒鉛化炉であって、
前記サポート部より上の高さで詰粉内に埋め込まれた導電性カラムを黒鉛化するＬＷＧ（Length-Wise  Graphitization、縦方向黒鉛化）プロセスの間、前記炉構造体は、閉状態の前記炉蓋及び閉状態の前記ゲートバルブと共に閉じた炉体を形成し、且つ前記１対のターミナル電極は、前記導電性カラムの両端に電気的に接続し、
前記導電性カラムは、端と端とが接触するように置かれた複数の炭素体を含み、
前記ＬＷＧプロセス後、前記ゲートバルブは開状態で前記複数の炭素体が炉体内に配置された状態で、前記炉体内の詰粉を排出し、前記炉体内に残存する詰粉の量の減少と共に前記複数の炭素体の高さが低下したときに、前記サポート部が前記複数の炭素体を受け止める、黒鉛化炉。
［２］  開状態と閉状態とを有し、且つ前記炉構造体上に設けられるリリースバルブをさらに有し、
前記リリースバルブは開状態で前記炉体内部のガス及び粒子状物質の少なくとも一方を放出する、［１］に記載の黒鉛化炉。
［３］  前記炉蓋及び前記ゲートバルブの開閉状態を制御するように構成される制御ユニットをさらに有する、［１］に記載の黒鉛化炉。
［４］    詰粉を前記サポート部が埋まる第１の高さまで前記炉体に供給して詰粉のベッドを形成するために、
開状態の前記炉蓋を通して前記炉体内の前記詰粉のベッド上に前記複数の炭素体を炉詰めするために、及び
前記複数の炭素体を埋める、前記第１の高さより高い第２の高さまで、開状態の前記炉蓋を通して前記炉体内に詰粉を再び供給するために、
前記制御ユニットは、前記ＬＷＧプロセスの前に、前記炉蓋を開状態に、及び前記ゲートバルブを閉状態に制御し、且つ、
前記制御ユニットは、前記ＬＷＧプロセスの後、前記炉体内の詰粉の平均温度が排出可能な温度まで冷却されたときに、前記ゲートバルブを開状態に制御する、［３］に記載の黒鉛化炉。
［５］  前記黒鉛化炉は前記ゲートバルブ、前記炉蓋及び前記リリースバルブのそれぞれについての開閉状態を制御するように構成される制御ユニットをさらに有し、
前記制御ユニットは、前記ＬＷＧプロセスの後、前記炉体内の詰粉が排出可能な温度まで冷却された排出のタイミングで前記炉蓋が閉じている状態において、前記ゲートバルブを開くようにもしくは間欠的に開くように制御し、
前記制御ユニットは、前記排出のタイミングから、前記リリースバルブを開くようにもしくは間欠的に開くように制御し、及び
前記制御ユニットは、前記ＬＷＧプロセスの後、前記炉構造体から前記複数の炭素体を炉出しするのに適した炉出し温度まで前記複数の炭素体を冷却するのに十分な冷却時間が経過した後、前記炉蓋を開くように制御する、［２］に記載の黒鉛化炉。
［６］  前記炉体は前記炉構造体の内壁によって規定され、前記炉構造体の下部に向かって縮小する形状を有し、少なくとも重力が作用する方向に対して傾斜する内壁を含む、［１］〜［５］のいずれかに記載の黒鉛化炉。
［７］  コンベヤを含む回収機構をさらに有し、前記回収機構は、前記コンベヤを介して回収ステーションに回収された詰粉を供給するために、開状態の前記ゲートバルブを通して排出される詰粉を回収するように構成される、［１］〜［６］のいずれかに記載の黒鉛化炉。
［８］  複数の黒鉛化炉を有するシステムであって、
前記複数の黒鉛化炉のそれぞれは、サポート部と１対のターミナル電極とを含む炉構造体と、開状態と閉状態とを有し、且つ前記炉構造体の上部に設けられる炉蓋と、開状態と閉状態とを有し、且つ前記炉構造体の下部に設けられるゲートバルブと、を含み、
前記サポート部より上の高さで詰粉内に埋め込まれた導電性カラムを黒鉛化するＬＷＧ（Length-Wise  Graphitization、縦方向黒鉛化）プロセスの間、前記炉構造体は、閉状態の前記炉蓋及び閉状態の前記ゲートバルブと共に閉じた炉体を形成し、且つ前記１対のターミナル電極は、前記導電性カラムの両端に電気的に接続し、
前記導電性カラムは、端と端とが接触するように置かれた複数の炭素体を含み、
前記ＬＷＧプロセス後、前記ゲートバルブは開状態で前記複数の炭素体が炉体内に配置された状態で、前記炉体内の詰粉を排出し、且つ前記炉体内に残存する詰粉の量の減少と共に前記複数の炭素体の高さが低下したときに、前記サポート部が前記複数の炭素体を受け止める、システム。
［９］  前記複数の黒鉛化炉のそれぞれは、
開状態と閉状態とを有し、且つ前記炉構造体上に設けられるリリースバルブをさらに有し、
前記リリースバルブは開状態で前記炉体内部のガス及び粒子状物質の少なくとも一方を放出する、［８］に記載のシステム。
［１０］  前記複数の黒鉛化炉のそれぞれの前記炉蓋及び前記ゲートバルブの開閉状態を制御するように構成される制御ユニットをさらに有する、［８］に記載のシステム。
［１１］    詰粉を前記サポート部が埋まる第１の高さまで前記炉体に供給して詰粉のベッドを形成するために、
開状態の前記炉蓋を通して前記炉体内の前記詰粉のベッド上に前記複数の炭素体を炉詰めするために、及び
前記複数の炭素体を埋める、前記第１の高さより高い第２の高さまで、開状態の前記炉蓋を通して前記炉体内に詰粉を再び供給するために、
前記制御ユニットは、前記ＬＷＧプロセスの前に、前記複数の黒鉛化炉のそれぞれの炉蓋を開状態に、及び前記複数の黒鉛化炉のそれぞれのゲートバルブを閉状態に制御し、且つ、
前記制御ユニットは、前記ＬＷＧプロセスの後、前記炉体内の詰粉の平均温度が排出可能な温度まで冷却されたときに、前記ゲートバルブを開状態に制御する、［１０］に記載のシステム。
［１２］  前記黒鉛化炉は前記複数の黒鉛化炉のそれぞれの前記ゲートバルブ、前記炉蓋及び前記リリースバルブについての開閉状態を制御するように構成される制御ユニットをさらに有し、
前記制御ユニットは、前記ＬＷＧプロセスの後、前記炉体内の詰粉が排出可能な温度まで冷却された排出のタイミングで前記炉蓋が閉じている状態において、前記ゲートバルブを開くようにもしくは間欠的に開くように制御し、
前記制御ユニットは、前記排出のタイミングから、前記リリースバルブを開くようにもしくは間欠的に開くように制御し、及び
前記制御ユニットは、前記ＬＷＧプロセスの後、前記炉構造体から前記複数の炭素体を炉出しするのに適した炉出し温度まで前記複数の炭素体を冷却するのに十分な冷却時間が経過した後、前記炉蓋を開くように制御する、［９］に記載のシステム。
［１３］  前記炉体は前記炉構造体の内壁によって規定され、前記炉構造体の下部に向かって縮小する形状を有し、少なくとも重力が作用する方向に対して傾斜する内壁を含む、［８］〜［１２］のいずれかに記載のシステム。
［１４］  コンベヤを含む回収機構をさらに有し、前記回収機構は、前記コンベヤを介して回収ステーションに回収された詰粉を供給するために、開状態の前記ゲートバルブを通して、前記複数の黒鉛化炉の少なくとも１つから排出される詰粉を回収するように構成される、［８］〜［１３］のいずれかに記載のシステム。
［１５］  サポート部と１対のターミナル電極とを含む炉構造体と、該炉構造体の上部に設けられる炉蓋と、該炉構造体の下部に設けられるゲートバルブとを有する黒鉛化炉を用いて複数の炭素体を黒鉛化する黒鉛化法であって、
前記サポート部より上の高さで詰粉内に埋め込まれ、両端が１対のターミナル電極に電気的に接続された導電性カラムを黒鉛化する、黒鉛化炉内でＬＷＧ（Length-Wise  Graphitization、縦方向黒鉛化）プロセスを行うステップであって、前記導電性カラムは端と端とが接触するように置かれた前記複数の炭素体を含む、ステップと、
前記複数の炭素体が炉体内に配置された状態において、前記ＬＷＧプロセスの後、前記黒鉛化炉のゲートバルブを開くことにより、前記炉体内の詰粉を排出するステップであって、それにより前記炉体内に残存する詰粉の量の減少と共に前記炭素体の高さが低下したときに、前記サポート部が前記複数の炭素体を受け止める、ステップと、を有する、黒鉛化方法。
［１６］  前記詰粉の平均温度が排出可能な温度まで冷却された排出のタイミングで、前記黒鉛化炉のリリースバルブを開いて、前記炉体内部のガス及び粒子状物質の少なくとも一方を放出するステップをさらに有する、［１５］に記載の黒鉛化方法。
［１７］  前記排出可能な温度は、９００℃以上１，３００℃以下である、［１６］に記載の黒鉛化方法。
［１８］  前記ＬＷＧプロセスの後、炉構造体から前記複数の炭素体を炉出しするのに適した炉出し温度まで、前記複数の炭素体を冷却するのに十分な冷却時間が経過した後、前記黒鉛化炉の炉蓋を開くステップをさらに有する、［１５］〜［１７］のいずれかに記載の黒鉛化方法。
添付の図面と併せて読めば、以下の詳細な説明から、本発明の他の目的及び更なる特徴は明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態における黒鉛化炉の一例を示す概略図である。
【図２】炉蓋が省略された図１に示される黒鉛化炉を示す平面図である。
【図３】図１及び図２に示した黒鉛化炉を用いて黒鉛化体(graphitized  bodies)の製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図４】複数の黒鉛化炉を含むシステムの１例を概略的に示す図である。
【図５】サポート部の一例を概略的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施形態は、黒鉛化炉、及び高生産性システムの設計を可能にするシステムを提供する。
【００１２】
実施形態の一態様によれば、黒鉛化炉は、
サポート部と１対のターミナル電極とを含む炉構造体と、
開状態と閉状態とを有し、且つ前記炉構造体の上部に設けられる炉蓋と、
開状態と閉状態とを有し、且つ前記炉構造体の下部に設けられるゲートバルブと
を含む。当該黒鉛化炉において、
前記サポート部より上の高さで詰粉内に埋め込まれた導電性カラムを黒鉛化するＬＷＧ（Length-Wise  Graphitization、縦方向黒鉛化）プロセスの間、前記炉構造体は、閉状態の前記炉蓋及び閉状態の前記ゲートバルブと共に閉じた炉体を形成し、且つ前記１対のターミナル電極は、前記導電性カラムの両端(opposite  ends)に電気的に接続し、
前記導電性カラムは、端と端とが接触する(end-to-end  contact)ように置かれた複数の炭素体(carbon  bodies)を含み、
前記ＬＷＧプロセス後、前記ゲートバルブは開状態で前記複数の炭素体が炉体内に配置された状態で、前記炉体内の詰粉を排出し、前記炉体内に残存する詰粉の量の減少と共に前記複数の炭素体の高さが低下したときに、前記サポート部が前記複数の炭素体を受け止める。
【００１３】
尚、本明細書においては、黒鉛化された炭素体を黒鉛化体と呼ぶ場合と、黒鉛化されていても炭素体と呼ぶ場合とがある。
【００１４】
本発明の実施形態の別の態様によれば、複数の黒鉛化炉を有するシステムは、
前記複数の黒鉛化炉のそれぞれは、
サポート部と１対のターミナル電極とを含む炉構造体と、
開状態と閉状態とを有し、且つ前記炉構造体の上部に設けられる炉蓋と、
開状態と閉状態とを有し、且つ前記炉構造体の下部に設けられるゲートバルブと、
を含み、
前記サポート部より上の高さで詰粉内に埋め込まれた導電性カラムを黒鉛化するＬＷＧ（Length-Wise  Graphitization、縦方向黒鉛化）プロセスの間、前記炉構造体は、閉状態の前記炉蓋及び閉状態の前記ゲートバルブと共に閉じた炉体を形成し、且つ前記１対のターミナル電極は、前記導電性カラムの両端に電気的に接続し、
前記導電性カラムは、端と端とが接触するように置かれた複数の炭素体を含み、
前記ＬＷＧプロセス後、前記ゲートバルブは開状態で前記複数の炭素体が炉体内に配置された状態で、前記炉体内の詰粉を排出し、且つ前記炉体内に残存する詰粉の量の減少と共に前記複数の炭素体の高さが低下したときに、前記サポート部が前記複数の炭素体を受け止める。
【００１５】
本発明の実施形態のさらに別の態様によれば、サポート部と１対のターミナル電極とを含む炉構造体と、該炉構造体の上部に設けられる炉蓋と、該炉構造体の下部に設けられるゲートバルブとを有する黒鉛化炉を用いて複数の炭素体を黒鉛化する黒鉛化方法は、
前記サポート部より上の高さで詰粉内に埋め込まれ、両端が１対のターミナル電極に電気的に接続された導電性カラムを黒鉛化する、黒鉛化炉内でＬＷＧ（Length-Wise  Graphitization、縦方向黒鉛化）プロセスを行うステップであって、前記導電性カラムは端と端とが接触するように置かれた複数の炭素体を含む、ステップと、
前記複数の炭素体が炉体内に配置された状態において、前記ＬＷＧプロセスの後、前記黒鉛化炉のゲートバルブを開くことにより、前記炉体内の詰粉を排出するステップであって、それにより前記炉体内に残存する詰粉の量の減少と共に前記炭素体の高さが低下したときに、前記サポート部は、前記複数の炭素体を受け止める、ステップと
を含む。
【００１６】
図面を参照して、本発明の各実施形態における黒鉛化炉、システム、及び黒鉛化方法について説明する。本発明は、説明した実施形態に限定されるものではなく、且つ種々の変形、変更、及び置換が、本発明の範囲から逸脱することなく行うことができる。
【００１７】
図１及び図２を参照して、本発明の第1の実施の形態における黒鉛化炉の一例を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態における黒鉛化炉の例を示す概略図である。図２は、炉蓋が省略された図１に示される黒鉛化炉を示す平面図である。
【００１８】
図１に示される黒鉛化炉１は、炉構造体１１と、炉構造体１１内に設けられるサポート部１１１と、ゲートバルブ１３と、リリースバルブ１４と、回収機構１５と、制御ユニット１６とを含む。図１は、導電性カラム５０１Ａを形成するため、端と端とが接触するように置かれた複数の炭素体５０１が、サポート部１１１より上の第２の高さＬ２まで炉構造体１１に充填された詰粉６０１内に埋設されている状態を図示する。
【００１９】
炉構造体１１は、例えばアルミナ系不定形耐火物、溶融シリカ系不定形耐火物、高アルミナレンガ等の耐火物から構成される。炉構造体１１は、例えばＨ鋼構造等の鋼フレーム構造（図示せず）の上に設けられてよい。炉蓋１２は、例えば鋼から構成されてよい。また、ゲートバルブ１３は、耐火物と鋼材との組合せから構成されてよい。例えば、詰粉６０１と接触させるゲートバルブ１３の少なくとも一部は、耐火物から構成される。
【００２０】
炉蓋１２は、開状態と閉状態とを有し、且つ炉構造体１１のいずれか好適な上部に設けられる。炉蓋１２を開閉可能にする構成は、特定の構成に限定されない。一例として、アクチュエータ（図示せず）等を、炉蓋１２を開閉するのに使用してよい。炉蓋１２は、ヒンジ（図示せず）を介して炉構造体１１に接続されていてもいなくてもよい。ゲートバルブ１３は、開状態と閉状態とを有し、且つ炉構造体１１のいずれか好適な下部に設けられる。
【００２１】
図１において、ゲートバルブ１３は、炉体１１Ａの最下部に（即ち、底部に）設けられるが、ゲートバルブ１３は、炉構造１１の他の下部に設けられてもよい。他の下部は、炉構造１１の縮小した下部における傾斜内壁を含む。ゲートバルブ１３を開閉可能にする構成は、特定の構成に限定されない。一例として、アクチュエータ（図示せず）等を、ゲートバルブ１３を形成するヒンジ蓋やスライド式シャッター等の開閉に使用してよい。
【００２２】
好ましくは、詰粉６０１が排出されるときに回収機構１５内に炭素体５０１が落下するのを防止するために、開いたゲートバルブ１３により形成された開口部は、炭素体５０１よりも小さい。あるいは、詰粉６０１が排出されるときに回収機構１５内に炭素体５０１が落下するのを防止するために、開いたゲートバルブ１３により形成された開口部は、炭素体５０１よりも小さいメッシュを有してよい。当然、開口部又は開いたゲートバルブ１３により露出したメッシュのサイズは、詰粉６０１がスムーズに回収機構１５に排出されることができるように十分に大きい。
【００２３】
炉構造体１１は、閉状態の炉蓋１２及び閉状態のゲートバルブ１３と共に閉じた炉体１１Ａを形成する。黒鉛化プロセスに先立ち、サポート部１１１が埋まる第１の高さＬ１まで炉体１１Ａに詰粉６０１を充填するために、詰粉６０１は、公知の供給機構を使用して、閉状態の炉蓋１２を通って炉体１１Ａ内へ供給される。その結果、詰粉６０１のベッドが、第１の高さＬ１まで炉体１１Ａに充填された詰粉６０１によって形成される。
【００２４】
詰粉６０１は、例えば、冶金コークス（metallurgical  coke）のような材料により形成してよい。供給機構は、サイロ（図示せず）からの詰粉６０１を得ることができる。
【００２５】
次に、複数の炭素体５０１は公知の炉詰め機構を使用して開状態の炉蓋１２を通して炉体１１Ａ内へ、炉詰めされ詰粉６０１の第１の高さＬ１に置かれる。換言すると、複数の炭素体５０１は、詰粉６０１のベッドの上に炉詰めされる。
【００２６】
さらに、詰粉６０１は、前記第１の高さＬ１より高い第２の高さＬ２まで、公知の炉詰め機構を使用して、開状態の炉蓋１２を通して炉体１１Ａ内へ再び供給され、炭素体５０１を埋める。その結果、詰粉６０１を第２の高さＬ２まで炉体１１Ａに充填するとき、複数の炭素体５０１は詰粉６０１によって完全に覆われる。詰粉６０１を第１の高さＬ１又は第２の高さＬ２まで炉体１１Ａに充填する状態において、詰粉６０１はサポート部１１１と炭素体５０１との間に供給されている。当然、第１の高さＬ１及び第２の高さＬ２は、炉体１１Ａ内の詰粉６０１の平均高さであってよい。
【００２７】
図２に示されるように、黒鉛化炉１は、変圧器(transformer)１７をさらに含む。当然、制御ユニット１６と変圧器１７とのそれぞれは、黒鉛化炉１から分離していてよく、また黒鉛化炉１の外部に接続されてもよい。
【００２８】
図２に示されるように、炉構造体１１は、導電性カラム５０１Ａの両端に電気的に接続するように配置されたターミナル電極１１２をさらに含む。例えば、各炭素体５０１は、円筒形状であってよい。図２には導電性カラム５０１Ａが２本の場合を示すが、各導電性カラム５０１Ａの一端（図の上側）のターミナル電極１１２は、図２に示されるように変圧器１７に電気的に接続される。また、各導電性カラム５０１Ａの他方の一端（図の下側）のターミナル電極１１２は、互いに電気的に接続される。当然、各導電性カラム５０１Ａは、１又は複数の炭素体５０１により形成されてよい。
【００２９】
図２に示される実施例において、炉体１１Ａは、２本の導電性カラム５０１Ａを収容するが、炉体１１Ａは、１本又は３本以上の導電性カラム５０１Ａを収容してよい。炉体１１Ａが複数の導電性カラム５０１Ａを収容する場合は、前記複数の導電性カラム５０１Ａを並列に配置してよい。
【００３０】
サポート部１１より上の第１の高さＬ１にある導電性カラム５０１Ａが、第２の高さＬ２まで炉体１１Ａに充填された詰粉６０１内に埋め込まれた状態において、端と端とが接触するように置かれて少なくとも１本の導電性カラム５０１Ａを形成する複数の炭素体を炉体１１Ａ内で黒鉛化する黒鉛化プロセスの間、１対のターミナル電極１１２は導電性カラム５０１Ａの両端に電気的に接続される。
【００３１】
炉構造体１１のサポート部１１１は、黒鉛化プロセスの後、詰粉６０１が開状態のゲートバルブ１３を通して排出され、詰粉６０１の高さが第２の高さＬ２から低下するとき、各導電性カラム５０１Ａサポートするように配置される。より具体的には、炉体１１Ａ内に残存する詰粉６０１の量の減少と共に複数の炭素体５０１の高さが低下したときに、サポート部１１１は複数の炭素体５０１を受け止める。開状態のゲートバルブ１３を通して詰粉６０１を排出するとき、詰粉６０１がスムーズに下方に流れるように、サポート部１１１は、好ましくは、詰粉６０１が通過できるメッシュ構造を有する。
【００３２】
詰粉６０１で覆われた複数の炭素体５０１を、複数の黒鉛化体 (graphitized  bodies)に黒鉛化する黒鉛化プロセスの間、炉構造体１１は閉じた炉体１１Ａを形成する。例えば、各黒鉛化体は円筒形状であってよい。各黒鉛化体は、例えば、黒鉛化電極体を形成し得る。サポート部１１１及びターミナル電極１１２は、例えば、炉体１１Ａを規定する炉構造体１１の内壁に固定されてよい。炉構造体１１の内壁は、十分な断熱を提供する好適な耐火物から構成されてよい。この例における黒鉛化プロセスは、ＬＷＧ（長さ方向黒鉛化）プロセスである。炉体１１Ａ内の詰粉６０１は、黒鉛化プロセスの後、開状態のゲートバルブ１３を通して排出される。
【００３３】
リリースバルブ１４は、開状態と閉状態とを有し、図１に示されるように炉構造体１１上に設けられる。黒鉛化プロセスの後、リリースバルブ１４は開状態で炉体１１Ａ内部のガス及び粒子状物質の少なくとも一方を放出する。黒鉛化炉１の外部にガス及び粒子状物質の少なくとも一方を放出して、後続のスクラバー等で処理するために、リリースバルブ１４は、例えば、パイプ１４１を介してファン（図示せず）等に接続されてもよい。
【００３４】
回収された詰粉６０１をコンベヤ１５１を介して回収ステーション(図示せず)へ供給するために、回収機構１５は、開状態のゲートバルブ１３を通して排出される詰粉を回収するコンベヤ１５１を含む。コンベヤ１５１は、例えばステンレス鋼から構成されてよい。回収機構１５は好ましくは閉鎖系である。回収ステーションは、十分に冷却された回収された詰粉６０１に、未使用の詰粉６０１を添加してよく、またサイロへその未使用の詰粉６０１を供給してよい。閉じた通路１５２がゲートバルブ１３において炉構造体１１の下部を回収機構１５に連通させてよい。開状態のゲートバルブ１３を通して詰粉６０１を排出するとき、詰粉６０１のスムーズで制御された下方への流れを促進するために、少なくとも閉じた通路１５２を規定する内壁は、重力が作用する方向に対して好ましくは傾斜する。排出された詰粉６０１と接触するゲートバルブ１３、閉じた通路１５２、及びコンベヤ１５１のそれぞれの表面は、十分な断熱を提供する好適な材料から構成され得る。
【００３５】
開状態のゲートバルブ１３は、好ましくは詰粉６０１の重量により詰粉６０１を排出する。炉構造体１１の内壁によって規定される炉体１１Ａは、好ましくは、
炉構造体１１の下部に向かって縮小した形状を有し、
開状態のゲートバルブ１３を通して詰粉６０１を排出するとき、詰粉６０１のスムーズで制御された下方への流れを促進するために、少なくとも重力が作用する方向に対して傾斜する内壁を含む。
【００３６】
制御ユニット１６は、炉蓋１２、ゲートバルブ１３、及びリリースバルブ１４の開閉状態を制御する。制御ユニット１６は、例えばプロセッサ、汎用コンピュータ、及び専用ハードウェア（又は回路）のいずれか１つによって形成されてよい。
【００３７】
ゲートバルブ１３とリリースバルブ１４が閉状態にある状態において、制御ユニット１６は、
炉体１１Ａに第１の高さＬ１まで詰粉６０１を充填するために、黒鉛化プロセスの前、炉蓋１２を開状態に制御してよく、
公知の炉詰め機構を使用して、複数の炭素体５０１を、炉体１１Ａ内へ炉詰めしてよく、それにより複数の炭素体５０１は、詰粉６０１の第１の高さＬ１に置かれ、且つ
複数の炭素体５０１を覆うように、炉体１１Ａに第２の高さＬ２まで詰粉６０１をさらに充填してよい。制御ユニット１６はまた、黒鉛化プロセスの後、詰粉６０１の平均温度が、例えば約１,３００℃以下の排出可能な温度まで冷却された際、黒鉛化プロセスの後、炉蓋１２を開状態に制御してよい。
【００３８】
詰粉６０１の排出可能な温度は、排出された詰粉６０１と接触するゲートバルブ１３、閉じた通路１５２、コンベヤ１５１等の表面の耐熱特性に応じて決定されてよい。ゆえに、詰粉６０１の排出は、複数の黒鉛化体が詰粉６０１と共に炉体１１Ａ内に残存する状態において開始する。
【００３９】
詰粉６０１は、開状態のゲートバルブ１３を通して排出されるので、複数の黒鉛化体は、炉体内部における詰粉６０１の量の減少と共に、図１における下方に徐々に移動する。複数の黒鉛化体の下方への移動は、サポート部１１１の位置に到達したとき停止し、サポート部１１１は複数の黒鉛化体を受け止める。その結果、複数の黒鉛化体はサポート部１１１の上に支持される一方で、詰粉６０１は開状態のゲートバルブ１３を通して排出され続ける。
【００４０】
黒鉛化プロセスの後、複数の黒鉛化体がサポート部１１１の上に支持されるとき、複数の黒鉛化体は、公知の炉出し機構を使用して、開状態の炉蓋１２を通して、炉体１１Ａ内部のサポート部１１１から炉出しされ、複数の黒鉛化体は炉構造体１１の外に取り出される。炉出し機構は、炉詰め機構と共に１つの炉詰め及び炉出し機構を形成してよい。
【００４１】
次に、図３を参照して、黒鉛化体の製造方法の一例について説明する。図３は、図１及び図２に示される黒鉛化炉を用いて黒鉛化体の製造方法の例を説明するためのフローチャートである。
【００４２】
図３に示される方法は、粉砕(mill)、混合及び押出プロセス（ステップＳ１）と、焼成(baking)プロセス(ステップＳ２)と、ピッチ含浸プロセス(ステップＳ３)と、再焼成(rebaking)プロセス(ステップＳ４)と、黒鉛化プロセス（ステップＳ５）と、加工プロセス（ステップＳ６）とを含む。ステップＳ１〜Ｓ４及びＳ６は、例えば、公知の方法により行なわれてよい。
【００４３】
ステップＳ１において、ニードルコークスとバインダーピッチは、例えば、混合され、生電極(green  elecrodes)に押し出される。ニードルコークスは、サイロ（図示せず）から移送され、及びさらにサイズにより分類又は特定のサイズの粒子に粉砕される。様々なサイズの仕様を有するニードルコークスは、必要な粒子サイズ分布を達成するために調合される。得られた調合物は、次いで、ペースト混合物を得るためのバインダーピッチと混合される。このペースト混合物は、例えば、生電極を成型するために、押出プレス（図示せず）に供給される。公知のサイロ及び公知の押出プレスを、ステップＳ１の粉砕、混合及び押出プロセスのために使用してよい。
【００４４】
ステップＳ２において、生電極(green  electrodes)は、加熱炉(図示せず)内に炉詰めされ、加熱される。この焼成プロセスにおいて、生電極は、炭化により硬質で剛性のある構造に変化する。最終加熱温度に達した後、加熱炉を冷却し、焼成(baked)電極を、加熱炉から炉出しする。公知の加熱炉を、ステップＳ２の焼成ステップのために使用してよい。
【００４５】
ステップＳ３において、焼成電極は、ピッチ含浸処理に進めるため、（図示されない）予熱室へ供給される。オートクレーブ（図示せず）内の高められた圧力及び温度下で、焼成電極をピッチ中にて含浸処理することにより、焼成電極の密度を増加させる。高められた圧力及び温度下での焼成電極の含浸処理時間は、焼成電極の直径に依存して変化する。このピッチ含浸後、ピッチが含浸された電極が冷却される。公知の予熱室、公知のオートクレーブ、公知の水シャワー冷却室を、ステップＳ３のピッチ含浸プロセスのために使用してよい。
【００４６】
ステップＳ４において、ピッチを含浸させた電極を、再焼成炉（図示せず）内で再焼成して再焼成電極にする（rebaked）。再焼成プロセスの加熱サイクルは、ステップＳ２の焼成プロセスの加熱サイクルよりも短い。公知の再焼成炉を、ステップＳ４の再焼成プロセスのために使用してよい。
【００４７】
ステップＳ５において、再焼成電極の結晶構造は、導電性及び電極の機械加工性が向上した黒鉛化構造に変化する。この変化は、図１及び図２において示される黒鉛化炉１において、例えば、約３，０００℃まで再焼成電極を加熱することにより起こる。
【００４８】
図２に示されるように、再焼成電極に対応する炭素体５０１は端と端とが接触するように置かれて２つの平行した導電性カラム５０１Ａを形成する。ここで、導電性カラム５０１Ａは、導電性カラム５０１Ａとサポート部１１１との間にも供給されている詰粉６０１により取り囲まれ、且つ支持される状態にある。この状態において、ターミナル電極１１２は２つの平行な導電性カラム５０１Ａのそれぞれの両端に電気的に接続して、直流回路を形成する。２つの平行な導電性カラム５０１Ａ及びターミナル電極１１２は、詰粉６０１により覆われ、且つ電力が変圧器１７からターミナル電極１１２に供給される。変圧器１７は、整流器（図示せず）を含んでも、整流器に接続されてもよい。その結果、２つの平行な導電性カラム５０１Ａの炭素体５０１は、黒鉛化プロセスにより、黒鉛化体、即ち黒鉛化電極に変化する。
【００４９】
黒鉛化プロセス又は黒鉛化サイクル１回を完了した後、詰粉６０１が排出可能な温度まで冷却されたときを排出のタイミングとして、ゲートバルブ１３を開くことにより、炉体１１Ａ内の詰粉６０１を排出することができる。詰粉６０１の平均温度は、例えば、約９００℃以上約１,３００℃以下の排出可能な温度に冷却されたとき、詰粉６０１は、開状態のゲートバルブ１３を通して排出することができる。詰粉６０１の排出可能な温度は、好ましくは約１，０００℃以上約１，２００℃以下、及びより好ましくは約１，０００℃以上約１，１００℃以下である。効果的に冷却時間を短くする観点から、排出可能な温度範囲の下限は、好ましくは約１，０００℃である。黒鉛化炉１への損傷を最小化する観点から、排出可能な温度範囲の上限は、好ましくは約１，２００℃である。黒鉛化炉１の長期維持を容易にする観点から、排出可能な温度範囲の下限及び上限は、それぞれ好ましくは、約１，０００℃及び約１，１００℃である。
【００５０】
排出のタイミング、すなわち、黒鉛化プロセスの終了からの時間は、例えば実験により決定できる。詰粉６０１を徐々に排出するために、ゲートバルブ１３は間欠的に開かれてよい。すなわち、排出のタイミングから開始して、ゲートバルブ１３は、開状態と閉状態とを交互に繰り返してよい。
【００５１】
黒鉛化プロセスの完了後の冷却時間の間、詰粉６０１が排出されている間さえも、炉体１１Ａ内部の温度が、黒鉛化体、即ち炉構造体１１から開状態の炉蓋１２を通って、黒鉛化電極を炉出しするのに適した温度に達するまで、黒鉛化炉１は自然冷却される。その温度が例えば約８００℃以上約９００℃以下の炉出し温度に到達するとき、黒鉛化電極を炉構造体１１から炉出しするのに適する。冷却時間の長さは、例えば実験により決定することができる。
【００５２】
詰粉６０１が排出可能な温度まで冷却されるときを排出タイミングとして、詰粉６０１は開状態のゲートバルブ１３を通して排出することができるため、炉体１１Ａ内部の温度は、従来の装置に比べてより迅速に低下させることができる。従来の装置においては、詰粉は、一定の温度まで自然冷却した後、開いた炉蓋を通して炉体から収集機構による吸引で回収され、黒鉛電極は、その温度が炉出し温度まで十分に低下した後、炉体から開いた炉蓋を通して炉出しされる。さらに、炉体１１Ａ内部の温度はまた、例えば米国特許第４３９４７６６号に提案されている装置に比べて、より迅速に低下させることができる。米国特許第４３９４７６６号の装置は、所定の冷却期間後、炉出し装置(stock  extractor)により炉から電極を除去し、断熱媒体は、その後ホッパー内へ排出される。
【００５３】
一例として、本発明者らの実験によれば、本実施形態の炉体１１Ａにおいて、炉出し温度に到達するまでの、黒鉛化プロセスを完了した後の自然冷却時間は、従来装置及び上記の提案された装置に必要とされる自然冷却時間の７０％〜６０％に低減できることが確認された。
【００５４】
したがって、本実施形態における黒鉛化炉１を使用するステップＳ５は、高効率で、黒鉛化体、例えば黒鉛化電極を製造することができる。
【００５５】
加えて、黒鉛化処理が完了した後、リリースバルブ１４は、詰粉６０１が排出されるように、炉体１１Ａ内のガス及び粒子状物質の少なくとも１つを放出するため、排出のタイミングで開かれてよい。このため、炉体１１Ａ内部のガス及び粒子状物質の少なくとも１つは、炉蓋１２が開かれる前に、黒鉛化プロセスの後にパイプ１４１を通して放出することができる。リリースバルブ１４は間欠的に開かれてよい。すなわち、排出のタイミングから開始して、リリースバルブ１４は、開状態と閉状態とを交互に繰り返してよい。黒鉛化プロセス及び冷却時間の経過後、炉蓋１２が開かれるときまでに、ガス及び粒子状物質の少なくとも一方の実質的な量は、リリースバルブ１４及びパイプ１４１を通して既に放出されている。その上さらに、炉蓋１２が開かれた後、リリースバルブ１４を開状態にもしくは間欠的に開状態に維持することにより、炉蓋１２が開かれた後であっても、炉体１１Ａ内のガス及び粒子状物質の少なくとも一方は、リリースバルブ１４及びパイプ１４１を通して放出され得る。その結果、例えばＳＯｘ（例えば、ＳＯ２）排出物及びＰＭ（粒子状物質）排出物のような排出物は、炉体１２が閉じられた冷却時間の間だけでなく、フード１２が開かれているときの冷却時間後においても、減少させることができる。
【００５６】
回収機構１５が、閉じた通路１５２と共に閉じている場合、もう１つ別のリリースバルブ（図示せず）が、例えば、図１の回収機構１５内のポジションＰ１、及び図１の閉じた通路１５２内のポジションＰ２の少なくとも一方に設けられてよい。これはこの別のリリースバルブを通して黒鉛化炉１の外部にガス及び粒子状物質の少なくとも一方を放出して、後続のスクラバー等で処理するためである。例えば、リリースバルブ１４は、炉蓋１２が開かれた状態において、ガス及び粒子状物質の少なくとも一方を放出するため、開かれてよいし、間欠的に開かれてもよい。そして、残存するガス及び／又は粒子状物質を放出するため、詰粉６０１が排出されるように、このその他のリリースバルブは開かれても、又は間欠的に開かれてもよい。
【００５７】
本発明者らの実験によれば、従来の装置と上記の提案された装置とにおいては、自然冷却時間中に詰粉は移動せず、且つ黒鉛化電極は、自然冷却時間経過後、開いた炉蓋を通して炉体から炉出しされ、炉体内に発生したガス及び／又は粒子状物質は、炉蓋が開かれるとき、工場建屋内の炉体の外側に放出される。これは、黒鉛化電極を炉出しするとき、回収機構により詰粉が攪拌されるためである。このため、炉蓋が開かれたとき、ガス及び／又は粒子状物質を回収するためにスクラバー等を使用しても、炉チャンバ内に発生したガス及び／又は粒子状物質のごく一部分しか回収できない。
【００５８】
他方、本実施形態の場合、本発明者らの実験によれば、リリースバルブ１４を通し、又はリリースバルブ１４とスクラバー（図示せず）との組み合わせにより、ガス及び／又は粒子状物質は確実に回収可能であること、及び従来の装置及び上述の提案された装置と比べて、炉体１１Ａ内で発生したガス及び／又は粒子状物質の大部分は回収できることが確認された。さらに、炉蓋が開かれたとき、工場建屋内の炉体１１Ａの外側に放出されるガス及び／又は粒子状物質は、炉蓋１２を開いた後、リリースバルブ１４を開状態に、又は間欠的に開状態に維持することにより、無視できるほど小さくなることが確認された。詰粉６０１の大部分は、炉蓋１２が開かれるときまでに排出され、且つ詰粉６０１は、黒鉛化電極を炉出しするときに攪拌されないためである。
【００５９】
詰粉６０１を排出し、且つ黒鉛化電極を炉出しした後、炭素体５０１の次のセットに対する次の黒鉛化プロセスの前、スクラバー（図示せず）による炉体１１Ａの内部の清浄化効率は改善される。これは、黒鉛化炉１の外部に粒子状物質を効率的に放出できるためである。
【００６０】
図３に示されるステップＳ６において、黒鉛化電極は、要件や仕様に応じて機械加工される。例えば、ステップＳ６の加工プロセスは、加工装置（図示せず）により黒鉛化電極の外径及び端面を機械加工するステップと、加工装置によって黒鉛化電極のそれぞれの端面のソケット穴を機械加工するステップと、加工装置によってソケット穴内へネジを機械加工するステップとを含んでよい。
【００６１】
加工処理が施された後の黒鉛化電極は、黒鉛電極製品として出荷される前に検査され得る。
【００６２】
周知のように、シャワーヘッド（図示せず）は、例えば図１の炉構造体１１の内壁のポジションＰ３に設けられてもよい。この場合、水が黒鉛化体に到達する前に積極的に水を蒸発させるため、ゲートバルブ１３を開く前に、適量の水が、詰粉６０１の上に噴霧される。水を使用する強制冷却は、冷却時間を短縮することができる。しかしながら、Ｈ２Ｓガスの発生による炉体１１Ａへの損傷を最小限にするために、及び急冷することによって引き起こされる黒鉛化体への損傷を防ぐために、噴霧される水の量及び水を噴霧するタイミングは好適に制御される。
【００６３】
図４は、複数の黒鉛化炉を含むシステムの１例を概略的に示す図である。図４において、図１及び図２における対応部分と同一の部分は、同一の参照番号を付され、その説明は省略される。図４において、各黒鉛化炉１の炉体１１Ａ内の詰粉６０１の第１の高さＬ１と第２の高さＬ２についての図示を便宜上省略する。
【００６４】
図４に示されるように、システム４００は、複数の黒鉛化炉１を含む。この例において、黒鉛化炉１は、４列に配置される。黒鉛化炉の各列は、複数の黒鉛化炉１を含む。加えて、右側２列をペアにして１つの右側炉アセンブリ４０１を形成し、左側２列をペアにして１つの左側炉アセンブリ４０２を形成する。右側炉アセンブリ４０１は、１つの回収機構１５−１を共有し、左側炉アセンブリ４０２は、１つの回収機構１５−２を共有する。例えば、黒鉛化炉の各列が１０個の黒鉛化炉１を含む場合、１０個の右側炉アセンブリ４０１及び１０個の左側炉アセンブリ４０２が提供される。
【００６５】
炉詰め及び炉出し機構４０３（便宜上１つだけ図示）、及び供給機構４０４（又は装填ホッパー、便宜上１つだけ図示）４０４は、それぞれ右側及び左側炉アセンブリ４０１及び４０２の各々に設けられる。
【００６６】
複数の黒鉛化炉１の各々の黒鉛化プロセスの前、開状態の炉蓋１２を有する複数の黒鉛化炉１の各々の炉体１１Ａ内へ、複数の炭素体５０１を炉詰めするように、及び
複数の黒鉛化炉１の各々において、黒鉛化プロセス及び炉出し温度に到達後、開状態の炉蓋１２を有する複数の黒鉛化炉１の各々の炉体１１Ａ内から、複数の黒鉛化体を炉出しするように、
炉詰め及び炉出し機構４０３は構成される。炉詰め及び炉出し機構４０３のために、公知の炉詰め及び炉出し機構を使用してよい。
【００６７】
供給機構４０４は、サイロから詰粉６０１を得て、そして複数の黒鉛化炉１の各々の黒鉛化プロセスの前に、開状態の炉蓋１２を有する複数の黒鉛化炉１の各々の炉体１１Ａへ、詰粉６０１を供給する。供給機構４０４に、公知の供給機構を使用してよい。
【００６８】
図１に示される制御ユニット１６と類似の制御ユニット１６０は、炉詰め及び炉出し機構４０３及び供給機構４０４の動作を制御し得る。例えば、
右側炉アセンブリ４０１(又は左側炉アセンブリ４０２)における複数の黒鉛化炉１の１つの炉体１１Ａ内へ、複数の炭素体５０１を炉詰めするように、及び
右側炉アセンブリ４０１(又は左側炉アセンブリ４０２)における複数の黒鉛化炉１の１つの炉体１１Ａから複数の黒鉛化体を炉出しするように、
制御ユニット１６０は、炉詰め及び炉出し機構４０３を制御し得る。
【００６９】
制御ユニット１６０は、複数の黒鉛化炉１の炉蓋１２の順次開閉、及び複数の黒鉛化炉１のゲートバルブ１３の順次開閉を制御するように、動作を同期して、炉詰め及び炉出し機構４０３及び供給機構４０４の動作を制御し得る。
【００７０】
平面的に見た場合、単一の、実質的にＵ字型形状のアセンブリを形成するように、又は単一の、実質的に円形もしくは楕円形もしくは長方形アセンブリを形成するように、右側及び左側炉アセンブリ４０１及び４０２は接合されてよい。この場合、平面的に見た場合、単一の、実質的にＵ字型形状の回収機構を形成するように、又は単一の、実質的に円形もしくは楕円形もしくは長方形回収機構を形成するように、回収機構１５−１及び１５−２もまた接合されてよい。この場合における単一の回収機構は、その所定の位置における回収ステーションと連通してよい。単一のアセンブリを形成するように、右側及び左側炉アセンブリ４０１及び４０２が接合される場合、単一の炉詰め及び炉出し機構は、単一のアセンブリ全体のために共通に使用されてよく、同様に、単一の供給機構は、単一のアセンブリ全体のために共通に使用されてよい。
【００７１】
炉蓋１２を開いたとき、ガス及び／又は粒子状物質を回収するため、又は清浄化するために使用されてよいスクラバー（図示せず）等は、炉詰め及び炉出し機構４０３とは別に設けられてよい。
【００７２】
図４には、右側炉アセンブリ４０１を形成するようにペアになった右側２列が、第１の共通パイプ１４１に接続されたリリースバルブ１４を有し、且つ左側炉アセンブリ４０２を形成するようにペアになった左側２列が、第２の共通パイプ１４１に接続されたリリースバルブ１４を有する場合を示すが、黒鉛化炉１の異なる列におけるリリースバルブ１４は、例えば別々のパイプ１４１に接続されてよい。
【００７３】
図５は、サポート部の一例を概略的に示す斜視図である。図５は、黒鉛化炉１の炉構造体１１の炉体１１Ａ内に設けられたサポート部１１１の一例を部分的に示す。
【００７４】
サポート部１１１は、適切な間隔で、導電性カラム５０１Ａ（図示せず）を支持するサポートリブ５１１を含む。この例において、サポートリブ５１１の各々は、炭素体５０１の円筒形状に応じて湾曲した形状を有する先端を有する。サポートリブ５１１と炭素体５０１との間の接触面積は、好ましくは小さい。この例において、１以上の炭素体５０１は、サポート部１１１の右側及び左側の各々において支持される。さらに、開状態のゲートバルブ１３を通して詰粉６０１を排出するとき、詰粉６０１（図示せず）のスムーズな下方への流れを促進するために、サポートリブ５１１は、詰粉６０１が通過できる一種のメッシュ構造を形成するように間隔を置いて配置される。よって、詰粉６０１は炉体１１Ａ内の少なくとも第１のレベルまで充填される状態において、２つの隣接するサポートリブ５１１間の空間は、詰粉６０１により満たされる。
【００７５】
サポート部１１１は、右側壁５１２、左側壁５１３、及び中央壁５１４を含む。これらの壁は、黒鉛化プロセスの後、サポート部１１１の冷却を促進するように、フィンを形成してよい。例えば、少なくとも中央壁５１４は、中空であってもよく、中央壁５１４を冷却するための冷媒の流路５１４ａが形成されていてもよい。サポート部１１１の壁５１２、５１３、及び５１４は、省略されてよい。また図１及び図４は、壁５１２、５１３、及び５１４を省略したサポート部１１１を図示する。
【００７６】
上述の実施形態によれば、高生産性システムの設計を可能にする黒鉛化炉と及びシステムを提供することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１  黒鉛化炉
１１  炉構造体
１１Ａ  炉体
１２  炉蓋
１３  ゲートバルブ
１４  リリースバルブ
１５  回収機構
１６  制御ユニット
１１１  サポート部
１４１  パイプ
１５１  コンベヤ
１５２  閉じた通路
５０１Ａ  導電性カラム
６０１  詰粉
Ｌ１  第１の高さ
Ｌ２  第２の高さ
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３  ポジション
【図１】
0006695202.tif 000002
【図２】
0006695202.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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