(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
黒鉛化電気炉に設けた一対の電極間に通電することで形成される制御対象部の温度を制御する方法であって、
前記制御対象部の温度と、該制御対象部の周辺部の温度との相関関係を求めておき、
前記周辺部に、少なくとも前記一対の電極の対向方向及び該対向方向と直交する方向を含む方向に沿って、前記制御対象部から放射状に前記周辺部の温度を計測する複数の計測部を配置し、
前記計測部による前記周辺部の温度計測結果に基づいて該周辺部の温度を制御することを特徴とする黒鉛化電気炉の温度制御方法。
【請求項２】
黒鉛化電気炉に設けられた一対の電極間に通電することで形成される制御対象部の温度を制御する制御装置であって、
前記制御対象部の温度と、該制御対象部の周辺部の温度との相関関係を記憶する記憶部と、
前記周辺部に、少なくとも前記一対の電極の対向方向及び該対向方向と直交する方向を含む方向に沿って、前記制御対象部から放射状に配置され、前記周辺部の温度を計測する計測部とを備え、
前記記憶部に記憶された相関関係と前記計測部の測温結果とに基づいて、前記周辺部の温度を制御する制御部を有することを特徴とする黒鉛化電気炉の温度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、黒鉛粉末を製造するための黒鉛化電気炉に対する温度制御方法および温度制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、黒鉛粉末を工業的に製造する方法としては、カーボン粉末等の炭素粉粒体（原料粉末）を、例えば不活性雰囲気下において約３０００℃以上に加熱処理することにより黒鉛化する方法が知られている。このように黒鉛化する装置としては、対向する電極間に黒鉛化領域を形成し、この黒鉛化領域の炭素粉粒体に通電して発生するジュール熱によって炭素粉粒体を間接的に加熱して黒鉛化するアチソン炉（黒鉛化電気炉）が用いられている。
【０００３】
この黒鉛粉末は、電池材料として使用する場合、電池機能上、電気炉において３０００〜３２００℃の間に温度制御して加熱することが求められている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の黒鉛化電気炉の温度制御方法および温度制御装置には、以下のような問題が存在する。
温度制御に際しては、制御対象部となる黒鉛化領域の温度をモニターする必要があるが、熱電対は１５００℃以上で溶解してしまうので、３０００℃以上の測温はハード的な問題で測温不能である。
【０００５】
一方、３０００℃以上の温度を計測する方法としては、放射温度計であるパイロメータ（２色温度計）が存在するが、パイロメータは測温対象を直接計測する必要があるため、黒鉛化電気炉のように測温対象が炉内の原料中心部の場合は計測できないという問題があった。また、黒鉛化された粉末をＸ線等で検査することで、加熱された温度を把握することはできるが、この場合、リアルタイムで加熱温度を知ることができず、フィードバック制御できないという問題がある。
【０００６】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、黒鉛化電気炉において３０００℃以上の温度であっても、制御対象部の温度をリアルタイムでモニターできる温度制御方法および温度制御装置を提供することを目的とする。また、本発明の別の目的は、３０００℃以上であっても、制御対象部の温度をリアルタイムでフィードバック制御できる温度制御方法および温度制御装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用している。
請求項１記載の黒鉛化電気炉の温度制御方法は、黒鉛化電気炉に設けた一対の電極間に通電することで形成される制御対象部の温度を制御する方法であって、前記制御対象部の温度と、該制御対象部の周辺部の温度との相関関係を求めておき、前記周辺部に、少なくとも前記一対の電極の対向方向及び該対向方向と直交する方向を含む方向に沿って、前記制御対象部から放射状に前記周辺部の温度を計測する複数の計測部を配置し、前記計測部による前記周辺部の温度計測結果に基づいて該周辺部の温度を制御することを特徴とするものである。
【０００８】
従って、本発明の温度制御方法では、計測した周辺部の温度との相関関係から制御対象部の温度を推定することができる。そのため、例えば１５００℃以下となる周辺部に熱電対を配置すれば、制御対象部の温度が３０００℃以上であっても、周辺部の温度を計測することで、間接的に制御対象部の温度をリアルタイムでモニターすることができる。そして、周辺部を制御対象部の目標温度に対応する温度にリアルタイムで制御することで、制御対象部を目標温度にフィードバック制御することができる。
【０００９】
請求項２記載の黒鉛化電気炉の温度制御装置は、黒鉛化電気炉に設けられた一対の電極間に通電することで形成される制御対象部の温度を制御する制御装置であって、前記制御対象部の温度と、該制御対象部の周辺部の温度との相関関係を記憶する記憶部と、前記周辺部に、少なくとも前記一対の電極の対向方向及び該対向方向と直交する方向を含む方向に沿って、前記制御対象部から放射状に配置され、前記周辺部の温度を計測する計測部とを備え、前記記憶部に記憶された相関関係と前記計測部の測温結果とに基づいて、前記周辺部の温度を制御する制御部を有することを特徴とするものである。
【００１０】
従って、本発明の温度制御装置では、計測部が計測した制御対象部の周辺温度を、記憶部に記憶されている制御対象部および周辺部の相関関係に照合することで制御対象部の温度を推定することができる。そのため、例えば１５００℃以下となる周辺部に熱電対を配置すれば、制御対象部の温度が３０００℃以上であっても、周辺部の温度を計測することで間接的に制御対象部の温度をリアルタイムでモニターすることができる。そして、周辺部の温度をモニターしながら制御対象部の目標温度に対応する温度に制御すれば、制御対象部を目標温度に制御することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の黒鉛化電気炉の温度制御方法および温度制御装置の実施の形態を、図１を参照して説明する。
図１は、本発明に係る黒鉛化電気炉１を示す概略構成図である。この黒鉛化電気炉１は、炉本体２の対向する側壁に電極３、４が取り付けられた構成になっており、炉本体２には炭素粉粒体を供給する供給手段と、黒鉛化された黒鉛粉末を回収する回収手段（いずれも図示せず）とがそれぞれ接続されている。
【００１２】
電極３、４には電力供給源５が接続されており、この電力供給源５から出力される電力は電力制御装置（制御部）６によって制御される。炉本体２には、電極３、４間に通電することで黒鉛化領域７が形成されるが、黒鉛化領域７のうち、中心部（制御対象部）７ａは高温に達する高温域となり、中心部７ａより外側の周辺部７ｂは高温域に比較して低温になる低温域となる。
【００１３】
周辺部７ｂには、中心部７ａから放射状に、且つ半径方向に所定間隔をあけて複数（図では２４個）の熱電対（計測部）８が配置されており、各熱電対８の計測結果は温度測定装置９を介して上記電力制御装置６に出力される構成になっている。電力制御装置６には、記憶装置（記憶部）１０が付設されており、この記憶装置１０には予め計測された中心部７ａの温度と周辺部７ｂの温度との相対関係が記憶されている。これら電力制御装置６、熱電対８、温度測定装置９により本発明の温度制御装置が構成されている。
【００１４】
この相関関係は、例えばＸ線を使った検査により黒鉛粉末に対する加熱温度を求めるとともに、この黒鉛粉末製造時に周辺部７ｂで実際に熱電対で計測された温度との関係を求めることで設定される。
【００１５】
上記の構成の温度制御装置の動作について説明する。ここでは、黒鉛化領域７の中心部７ａの温度を３０００〜３２００℃の間に制御する場合の例を用いて説明する。
【００１６】
供給手段から黒鉛化電気炉の炉本体２内に炭素粉粒体が供給されると、電極３、４間に通電する（例えば５０Ｖ、１０００Ａ）ことにより、炭素粉粒体は固有抵抗に応じたジュール熱で自ら発熱して黒鉛化領域７を形成し、この領域の炭素粉粒体を黒鉛化する。
【００１７】
このとき、黒鉛化領域７のうち中心部７ａの温度は、例えば２５００℃以上にも達するが、周辺部７ｂの温度は１５００℃以下である。そのため、周辺部７ｂの温度は、熱電対８により支障なく計測することができる。そして、熱電対８で計測された周辺部７ｂの温度は、温度測定装置９を介して電力制御装置６に出力される。電力制御装置６は、記憶装置１０に記憶されている周辺部７ｂと中心部７ａとの相関関係を参照することで、入力した周辺部７ｂの温度に対応する中心部７ａの温度を推定する。そして、推定した中心部７ａの温度が３０００℃未満であれば、電力供給源５に電力供給増加を指示し、逆に中心部７ａの温度が３２００℃を越えていれば、電力供給減少を指示する。このようにして、電力制御装置６は、周辺部７ｂにおける温度を制御することで、間接的に中心部７ａにおける温度を制御することができる。
【００１８】
本実施の形態の黒鉛化電気炉の温度制御方法および温度制御装置では、１５００℃以下の周辺部７ｂの温度を計測することで、熱電対８による温度計測が可能であり、また、中心部７ａの温度と周辺部７ｂの温度との相関関係を用いることで、制御対象部である中心部７ａの温度が３０００℃以上であっても、リアルタイムでモニターすることができる。
【００１９】
また、本実施の形態では、モニター結果に基づいて周辺部７ｂの温度を制御することで、本来温度制御すべき中心部７ａを容易にフィードバック制御することができるので、炭素粉粒体に対して目的とする温度に安定して加熱処理することができる。さらに、本実施の形態では、熱電対８を中心部７ａから放射状、且つ半径方向に間隔をあけて配置しているので、周辺部７ｂの温度分布を詳細に得ることができ、中心部７ａを含めた炉本体２内の温度分布をより細かに把握することが可能である。
【００２０】
なお、上記実施の形態において、周辺部の温度を熱電対で計測する構成としたが、これに限定されるものではなく、１５００℃程度が測温可能であれば、他のセンサを用いる構成であってもよい。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る黒鉛化電気炉の温度制御方法は、制御対象部の温度と周辺部の温度との相関関係を求めておき、周辺部の温度計測結果に基づいて、当該周辺部の温度を制御する手順となっている。
これにより、この温度制御方法では、制御対象部の温度が３０００℃以上であってもリアルタイムでモニターして制御対象部を容易にフィードバック制御することができるので、炭素粉粒体に対して目的とする温度に安定して加熱処理できるという効果が得られる。
【００２２】
請求項２に係る黒鉛化電気炉の温度制御装置は、記憶部が制御対象部の温度と周辺部の温度との相関関係を記憶し、計測部が周辺部の温度を計測し、制御部が記憶部に記憶された相関関係と計測部の測温結果とに基づいて、周辺部の温度を制御する構成となっている。
これにより、この温度制御装置では、制御対象部の温度が３０００℃以上であってもリアルタイムでモニターして制御対象部を容易にフィードバック制御することができるので、炭素粉粒体に対して目的とする温度に安定して加熱処理できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】   本発明に係る黒鉛化電気炉の概略構成図である。
【符号の説明】
１  黒鉛化電気炉
６  電力制御装置（制御部）
７  黒鉛化領域
７ａ  中心部（制御対象部、高温域）
７ｂ  周辺部（低温域）
８  熱電対（計測部）
１０  記憶装置（記憶部）
【図１】
0004734711.tif 000002