(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波が伝搬する導波管の一部に切欠部を設けると共に、無酸素状態のカーボン粉末が前記切欠部に臨む状態で連続的に移動するように設けることを特徴とする黒鉛化電気炉。
【請求項２】
外導波管と内導波管とからなり、一端が終端された同軸導波管と、
該同軸導波管の他端に設けられ、マイクロ波を同軸導波管内に放射するマイクロ波発生手段と、
同軸導波管の一端から内導波管内にカーボン粉末を無酸素状態で連続的に充填挿入するカーボン粉末供給手段と、
同軸導波管の他端近傍に設けられ、内導波管内の黒鉛化粉末を連続的に回収する黒鉛化粉末回収手段とからなり、
前記同軸導波管の内導波管において、前記一端から他端近傍との間に切欠部を形成することを特徴とする黒鉛化電気炉。
【請求項３】
切欠部の周縁を非放電形状とすることを特徴とする請求項１または２記載の黒鉛化電気炉。
【請求項４】
導波管においてカーボン粉末に臨む部分に耐熱処理を施すことを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の黒鉛化電気炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続的に黒鉛を製造することができる黒鉛化電気炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来より、カーボン粉末を不活性雰囲気下で約３０００℃以上に加熱処理することにより、前記カーボン粉末を黒鉛化する人造黒鉛粉末製造法が工業化されている。この種の黒鉛粉末の製造には、アチソン炉等の黒鉛化電気炉が用いられており、コークスに通電して発生するジュール熱でカーボン粉末を間接的に加熱し黒鉛化するようにしている。一般的に、既存の黒鉛化電気炉は、バッチ式で黒鉛粉末の製造を行うようにしたものであったために生産性が悪く、連続的にカーボン粉末を加熱処理して黒鉛粉末を製造し得るような黒鉛化電気炉の開発が望まれていた。
【０００３】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、連続的に黒鉛粉末を製造し得る実用性の高い黒鉛化電気炉の提供を目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、第１の手段として、マイクロ波が伝搬する導波管の一部に切欠部を設けると共に、無酸素状態のカーボン粉末が切欠部に臨む状態で連続的に移動するように設けるという手段を採用する。
第２の手段として、外導波管と内導波管とからなり、一端が終端された同軸導波管と、該同軸導波管の他端に設けられ、マイクロ波を同軸導波管内に放射するマイクロ波発生手段と、同軸導波管の一端から内導波管内にカーボン粉末を無酸素状態で連続的に充填挿入するカーボン粉末供給手段と、同軸導波管の他端近傍に設けられ、内導波管内の黒鉛化粉末を連続的に回収する黒鉛化粉末回収手段とからなり、前記同軸導波管の内導波管において、前記一端から他端近傍との間に切欠部を形成するという手段を採用する。
第３の手段として、上記各手段において、切欠部の周縁を非放電形状とするという手段を採用する。
第４の手段として、上記各手段において、導波管においてカーボン粉末に臨む部分に耐熱処理を施すという手段を採用する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係わる黒鉛化電気炉の一実施形態について説明する。
【０００６】
図１は、本実施形態の要部の構成を示すシステム構成図である。この図において、符号１は同軸導波管（導波管）、２はマイクロ波発生手段、３はカーボン粉末供給手段、４は黒鉛化粉末回収手段、５，６はシール手段である。
【０００７】
同軸導波管１は、円筒状の外導波管１ａと内導波管１ｂとから構成されている。外導波管１ａは、内導波管１ｂの外周を取り囲むように、円筒状の内導波管１ｂに対して同軸状に設けられている。この同軸導波管１の一端、つまり外導波管１ａと内導波管１ｂの一端は、図示するように短絡接続することにより終端されている。
【０００８】
また、同軸導波管１は、図示するように屈曲部位１ｃにおいてＬ字状に屈曲するように形成されている。内導波管１ｂの上部側には、この屈曲部位１ｃと上記一端との間に切欠部１ｄが形成されている。この切欠部１ｄは、図示するように同軸導波管１の軸線方向を長辺方向とする長方形状とされている。
【０００９】
この切欠部１ｄの周縁部１ｇは、図２のＡ−Ａ’線断面図に示すように、非放電形状つまり角部を欠落させて放電現象が発生し難い形状とされている。また、同軸導波管１において、カーボン粉末Ｘに臨む部分つまり内導波管１ｂの内周面１ｅには、例えばカーボンやタングステン等がコーティングされて耐熱処理が施されている。
【００１０】
さらに、内導波管１ｂの一端にはシール手段５が備えられ、該シール手段５を介してカーボン粉末Ｘがカーボン粉末供給手段３から連続的に充填挿入されるようになっている。一方、同軸導波管１の他端には、マイクロ波Ｍがマイクロ波発生手段２から放射されるようになっている。
【００１１】
マイクロ波発生手段２は、数十ｋＷかつ数ＧＨｚ帯の高出力のマイクロ波Ｍを発生するものである。このマイクロ波Ｍの厳密な波長は、例えばカーボン粉末Ｘの形状に応じて設定されるようになっている。例えば、カーボン粉末Ｘは長径が２０μｍかつ短径が１０μｍ程度の棒状粒子からなる粉体である。マイクロ波Ｍの波長は、このような形状のカーボン粉末Ｘを効果的に加熱する周波数に設定される。
【００１２】
同軸導波管１の他端から同軸導波管１内に放射されたマイクロ波Ｍは、図示するように外導波管１ａの内周表面に沿って伝搬し、終端された上記一端を経由して内導波管１ｂの外周表面に沿って伝搬して他端に戻る。このようなマイクロ波Ｍの伝搬に伴って外導波管１ａの内周表面及び内導波管１ｂの外周表面には、周知のようにマイクロ波電流が流れることになる。本実施形態では、このような同軸導波管１におけるマイクロ波Ｍの伝搬に対して、上記一端をマイクロ波Ｍの反射を抑えるように愁嘆する等の手段によって、その伝搬損失が極力少なくなるように考慮されている。
【００１３】
また、上記同軸導波管１において、上記他端近傍の屈曲部位１ｃにはシール手段６が装着された黒鉛化粉末回収孔１ｆが設けられている。同軸導波管１の一端から充填挿入されたカーボン粉末Ｘは、以下に説明するように切欠部１ｄを通過することにより加熱されて黒鉛化粉末Ｘａとされ、黒鉛化粉末回収手段４によって黒鉛化粉末回収孔１ｆから連続的に回収される。なお、上記シール手段５，６を設けること等により、同軸導波管１の内部は真空状態すなわち無酸素状態とされている。
【００１４】
次に、このように構成された黒鉛化電気炉の動作について詳しく説明する。
まず、カーボン粉末Ｘはシール手段５を介して内導波管１ｂ内に挿入され、かつ、黒鉛化粉末Ｘａは、シール手段６を介して内導波管１ｂの外部に回収されるようになっておいる。したがって、同軸導波管１の内部は真空雰囲気に維持されている。
【００１５】
このような状態において、マイクロ波発生手段２から同軸導波管１に向けてマイクロ波Ｍが放射されると、内導波管１ｂに設けられた切欠部１ｄに臨むカーボン粉末Ｘにはマイクロ波電流が流れる。すなわち、マイクロ波Ｍによって内導波管１ｂの外周表面にはマイクロ波電流が流れるが、切欠部１ｄにおいては、導電性を有する内導波管１ｂの一部が欠落しているので、マイクロ波電流は、導電性物質であるカーボン粉末Ｘを介して流れることになる。
【００１６】
したがって、局部的ではあるが、切欠部１ｄに臨むカーボン粉末Ｘは通電され、該通電によって自らが発生するジュール熱によって無酸素状態で加熱される。切欠部１ｄに臨んで徐々に黒鉛化粉末回収孔１ｆに向かって移送されるカーボン粉末Ｘは、マイクロ波電流によって加熱され、その温度が次第に上昇して約３０００℃以上まで加熱される。なお、カーボン粉末Ｘはある程度の粘性を有しているため、切欠部１ｄにおいて外導波管１ａ側に漏れることなく、内導波管１ｂ内を黒鉛化粉末回収孔１ｆに向かって移送される。
【００１７】
ここで、切欠部１ｄの周縁部１ｇの形状は、上述したように非放電形状とされているので、切欠部１ｄにおける放電現象の発生が抑制される。この結果、カーボン粉末Ｘには確実にマイクロ波電流が流れて加熱される。放電が発生した場合、カーボン粉末Ｘにマイクロ波電流が流れなくなるので、カーボン粉末Ｘは十分に加熱されないことになる。
【００１８】
また、切欠部１ｄの軸線方向の長さ（長辺の長さ）、切欠部１ｄ近傍におけるカーボン粉末Ｘの移送速度、同軸導波管１内を伝搬されるマイクロ波Ｍの強度、マイクロ波Ｍの周波数等は、上記温度以上となるようにカーボン粉末Ｘを十分に加熱できるような値に設定される。
【００１９】
カーボン粉末Ｘは、切欠部１ｄに臨んで移送される間の加熱によって黒鉛化粉末Ｘａに変質し、黒鉛化粉末回収手段４によって黒鉛化粉末回収孔１ｆから順次回収される。同軸導波管１の一端では、カーボン粉末供給手段３によって内導波管１ｂ内に順次連続的にカーボン粉末Ｘが充填挿入されているので、カーボン粉末Ｘは、同軸導波管１へのマイクロ波Ｍの供給によって連続的に黒鉛化されて黒鉛化粉末Ｘａとなる。
【００２０】
ここで、内導波管１ｂの内周面１ｅには上述した耐熱処理が施されているので、約３０００℃という高温によって内導波管１ｂの損傷を防止することができる。したがって、黒鉛化炉本体としての同軸導波管１の寿命を実用上十分に確保することができる。
【００２１】
また、本実施形態では、上記同軸導波管１におけるマイクロ波Ｍの伝搬損失を抑えるように考慮されているので、マイクロ波発生手段２によって同軸導波管１内に入射されたマイクロ波Ｍのエネルギーを効率良くカーボン粉末Ｘの加熱に利用することができる。したがって、本実施形態によれば、ランニングコストを低減し、生産性良く黒鉛化粉末Ｘａを製造することができる。
【００２２】
なお、本発明には上記実施形態に限定されるものではなく、上述したような切欠部を複数設けることも考えられる。例えば断面形状が長方形状となるように内導波管を形成し、該内導波管の上側面（長面）に軸線に沿って複数の切欠部を並設することが考えられる。このような形状を採用することにより、より多くのカーボン粉末を切欠部に臨む状態とすることができるので、より多くのカーボン粉末を同時に加熱することができる。この結果、より品質の良いすなわちカーボン粉末の混入割合が極めて小さい黒鉛化粉末を製造することができる。勿論、上述した実施形態のように内導波管を円筒形状とし、軸線に沿って複数の切欠部を並設することも可能である。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係わる黒鉛化電気炉によれば、以下のような効果を奏する。
（１）マイクロ波が伝搬する導波管の一部に切欠部を設けると共に、無酸素状態のカーボン粉末が前記切欠部に臨む状態で連続的に移動するように設けるので、従来のバッチ式黒鉛化炉と異なり、連続的に黒鉛粉末を製造することができる。
（２）切欠部の周縁を非放電形状とするので、切欠部における放電現象に発生を抑制し、カーボン粉末により確実に通電することができる。したがって、効率良くカーボン粉末を加熱することができるので、より短時間で品質の良い黒鉛化粉末を製造することができる。
（３）導波管においてカーボン粉末に臨む部分に耐熱処理を施すので、加熱による導波管の損傷を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態の要部構成を示すシステム構成図である。
【図２】  本発明の一実施形態における同軸導波管の断面図である。
【符号の説明】
Ｍ……マイクロ波
Ｘ……カーボン粉末
Ｘａ……黒鉛化粉末
１……同軸導波管（導波管）
１ａ……外導波管
１ｂ……内導波管
１ｃ……屈曲部位
１ｄ……切欠部
１ｅ……内周面（内導波管１ｂの内周面）
１ｆ……黒鉛化粉末回収孔
１ｇ……周縁部
２……マイクロ波発生手段
３……カーボン粉末供給手段
４……黒鉛化粉末回収手段
５，６……シール手段
【図１】
0004174865.tif 000002
【図２】
0004174865.tif 000003