(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
揮発性の炭素質成分を含む炭素質材料を加熱して揮発性の炭素質成分を実質的に含まない炭素製品を製造するための内部を被加熱物が移動する形式の連続式加熱炉であって、加熱炉は被加熱物を加熱して含まれている揮発性の炭素質成分を除去する前段炉と、前段炉を通過した被加熱物を更に高温に加熱して炭化度を向上させる後段炉との少なくとも２つの炉と、両者の間に介在する中間室とから成っており、前段炉も後段炉も内部に発熱体を備えており、該前段炉が、その内部に、発熱体と被加熱物とを隔離する熱良導体製の遮蔽体を備えており、前段炉の入口及び後段炉の出口、並びに前段炉と中間室との間及び後段炉と中間室との間には扉が設置されており、且つ炉内の雰囲気を制御し得るようになっていることを特徴とする連続式加熱炉。
【請求項２】
前段炉の入口近傍で且つ床面に近い部分に、前段炉からのガス抜出口が設けられていることを特徴とする請求項１記載の連続式加熱炉。
【請求項３】
前段炉におけるガスの流れが出口から入口に向うようになっていることを特徴とする請求項１又は２記載の連続式加熱炉。
【請求項４】
揮発性の炭素質成分を含む炭素質材料を加熱して揮発性の炭素質成分を実質的に含まない炭素製品を製造するための内部を被加熱物が移動する形式の連続式加熱炉であって、加熱炉は被加熱物を加熱して含まれている揮発性の炭素質成分を除去する前段炉と、前段炉を通過した被加熱物を更に高温に加熱して炭化度を向上させる後段炉との少なくとも２つの炉と、両者の間に介在する中間室とから成っており、該前段炉の入口近傍で且つ床面に近い部分に、前段炉からのガス抜出口が設けられており、前段炉も後段炉も内部に発熱体を備えており、前段炉の入口及び後段炉の出口、並びに前段炉と中間室との間及び後段炉と中間室との間には扉が設置されており、且つ炉内の雰囲気を制御し得るようになっていることを特徴とする連続式加熱炉。
【請求項５】
前段炉におけるガスの流れが出口から入口に向うようになっていることを特徴とする請求項４記載の連続式加熱炉。
【請求項６】
揮発性の炭素質成分を含む炭素質材料を加熱して揮発性の炭素質成分を実質的に含まない炭素製品を製造するための内部を被加熱物が移動する形式の連続式加熱炉であって、加熱炉は被加熱物を加熱して含まれている揮発性の炭素質成分を除去する前段炉と、前段炉を通過した被加熱物を更に高温に加熱して炭化度を向上させる後段炉との少なくとも２つの炉と、両者の間に介在する中間室とから成っており、前段炉も後段炉も内部に発熱体を備えており、前段炉の入口及び後段炉の出口、並びに前段炉と中間室との間及び後段炉と中間室との間には扉が設置されており、且つ炉内の雰囲気を制御し得るようになっており、該前段炉におけるガスの流れが出口から入口に向うようになっていることを特徴とする連続式加熱炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は揮発性の炭素質成分を含む炭素質材料から、揮発性の炭素質成分を実質的に含まず、且つ所望の炭化度を有する炭素製品を連続的に製造するための、連続式加熱炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
炭素電極その他の炭素製品の製造に際しては、黒鉛やコークスなどのような揮発性成分や熱分解性成分を殆んど含まない炭素材料と、コールタール、原油、ナフサ分解油などの蒸留残渣である揮発性の炭素質成分（＝加熱により蒸発する炭素質成分）を多量に含む粘稠な液体との混練物や、炭素質材料の成形体にこれらの粘稠な液体を含浸したものを加熱して、揮発性成分を除去すると共に残渣を炭化することが行われている。加熱は、通常は比較的低温、例えば５００〜１０００℃に加熱して揮発性成分を除去して炭化させる段階と、高温、例えば１２００〜１５００℃に加熱して残渣からメタン、一酸化炭素、二酸化炭素などを除去して炭化度を高める段階とから成り、場合によっては更に２５００〜３０００℃に加熱して黒鉛化させる段階を経ることもある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
炭素製品を製造するための加熱は、通常は回分方式で行われているが、生産性を高めるためにはトンネル炉内を被加熱物が順次移動する連続方式によるのが好ましい。
しかしながら、比較的低温で加熱して揮発性成分を除去して炭化させる段階では多量の重質ガスが発生するのでその対策が必要であるが、比較的高温で加熱して炭化度を向上させる段階では主に軽質ガスが発生するだけであり、且つその発生量も少ない。従って２つの加熱段階は相当に異った条件の下に操作する必要がある。本発明はこれに対応できる加熱炉を提供しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る加熱炉は、被加熱物を加熱して含まれている揮発性の炭素質成分を除去する前段炉と、被加熱物を更に高温に加熱して炭化度を向上させる後段炉と、両者の間に介在する中間室とから成っていて被加熱物は前段炉の入口から装入され中間室を経て後段炉の出口から排出されるようになっており、前段炉も後段炉も内部に発熱体を備えており、前段炉の入口及び後段炉の出口、並びに前段炉と中間室との間及び後段炉と中間室との間には扉が設置されており、且つ炉内の雰囲気を制御し得るようになっていることを特徴とするものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明について更に詳細に説明すると、本発明に係る連続式加熱炉は、前段炉、後段炉及び両者の間に介在する中間室の少くとも３つの部分から成っている。前段炉の入口及び後段炉の出口にはそれぞれ扉が設けられている。また、中間室と前段炉及び後段炉との間にもそれぞれ扉が設置されている。従って中間室は前段炉及び後段炉と扉で隔離されており、前段炉の雰囲気と後段炉の雰囲気とを遮断しており、所望ならばそれぞれの炉の雰囲気を独立して制御できるようになっている。
【０００６】
前段炉及び後段炉は、いずれも内部に加熱用の発熱体を備えている。通常は、温度制御と雰囲気の制御が容易な電熱器が用いられる。また、前段炉、中間室及び後段炉は、被加熱物を移動させるための手段、例えばベルトコンベア、ローラーコンベアなどのコンベアやプッシャーなどを備えている。
炉にはその雰囲気を制御するための手段を備えている。これは、通常は雰囲気中の制御の指標となるガス成分例えば酸素の濃度を測定する手段と、雰囲気中に不活性ガスを供給する手段とから成っている。通常はそれぞれの炉に指標ガスの測定手段と不活性ガスの供給手段とを設け、それぞれの炉の雰囲気を独立して制御し得るようにするのが好ましい。
【０００７】
それぞれの炉においては、出口から入口に向けてガスの流れが形成されるように不活性ガスを供給するのが好ましい。後段炉では前述の如く被加熱物から軽質ガスが少量発生するだけなので、後段炉は前段炉よりも若干加圧とし、後段炉のガスは中間室を経て前段炉に流入させるのが好ましい。これにより前段炉に供給する不活性ガスを節減できる。
【０００８】
前段炉では後段炉に比較して多量のガスが発生するが、発生量が最も多いのは、装入された被加熱物が高温の雰囲気に遭遇して急激に加熱される比較的入口に近い部分である。またこの部分で発生するガスは重質であって発生面から降下して床面近くに滞留し易く、且つ高温の物体に接触すると凝縮して付着物を生ずる。従って発生ガスを炉内に拡散させずに炉外に排出するには、前段炉の入口近傍の比較的低温で且つ床面に近い部分に抜出口を設けるのが好ましい。若しガスの発生部位である高温部分に抜出口を設けると、抜出口に凝縮物が付着して抜出口が閉塞し易い。
【０００９】
本発明の好ましい一態様では、前段炉の入口及び後段炉の出口に、それぞれ扉で外部及び炉と隔離された準備室を設け、被加熱物は準備室を経て前段炉に装入し、且つ準備室を経て後段炉から取出すようにする。このようにすると、被加熱物の炉への装入、取出しに際し、外気が炉に流入したり、炉内のガスが外部に流出したりするのを阻止して、炉内の雰囲気や圧力を一定に維持するのが容易となる。これらの準備室にも不活性ガスの供給手段を設けるのが好ましい。
【００１０】
本発明の好ましい他の一態様では、前段炉の内部に、発熱体と被加熱物とを隔離する金属などのような熱良導体製の遮蔽体を設ける。前述の如く、前段炉では被加熱物から多量の重質ガスが発生するが、これが炉内の発熱体に接触すると、ガスは発熱体の表面で凝縮、炭化して発熱体を汚染する。発熱体の表面に凝縮・炭化物が蓄積すると、温度制御が困難となり、且つ発熱体の寿命が短くなる。また、凝縮・炭化物が発熱体から剥離して落下すると、被加熱物が汚染される。発熱体と被加熱物との間に金属などの熱良導体製の遮蔽体を設けて両者を隔離すると、被加熱物から発生した重質ガスが周囲の発熱体にまで到達して、これを汚染するのを防止することができる。遮蔽体は、その表面に重質ガスが接触して形成されたタール状物が液滴となって落下せずに遮蔽体に沿って流下し易いように、横断面は円形、楕円形などの孤状に形成するのが好ましい。遮蔽体は前段炉の全長に亘って設置するのが好ましいが、被加熱物からのガスの発生の激しい部分だけに設けることもできる。但し部分的に設置した場合には、遮蔽体を設置した部分で発生したガスが遮蔽体の設けられていない部分に流出しないようにするのが好ましい。
【００１１】
なお遮蔽体は被加熱物から発生したガスが周囲の発熱体に到達するのを実質的に阻止する程度の気密性を備えていればよく、完全な気密性までは要求されない。例えば金属板製の遮蔽体であれば、遮蔽体を構成する部材の接合部は一応の気密性を有していればよい。遮蔽体がタール状物で汚染された場合には、炉内に空気を吹込んでタール状物を燃焼させることにより、汚染を除去することができる。
【００１２】
本発明を図面に基いて更に具体的に説明すると、図１は本発明に係るプッシャー式加熱炉の平面図である。図中、１は前段炉、２は中間室、３は後段炉である。前段炉の入口には準備室４が設置されており、被加熱物はこの準備室に入れられ、プッシャー５により前段炉に装入される。準備室４には不活性ガス供給手段（図示せず）が設けられており、前段炉との間の扉を開けてプッシャーにより被加熱物を前段炉に装入する前に、準備室４の雰囲気を前段炉のそれと調和させ得るようになっている。６は前段炉への不活性ガスの供給口、７は前段炉からのガス抜出口である。図２に示すようにガス抜出口７は低い位置に設けられている。
【００１３】
前段炉の後端に達した被加熱物は、プッシャー８により中間室２に送り出される。中間室２内の被加熱物は、プッシャー９により後段炉３に送り込まれる。中間室は外気に開放されておらず、且つ後段炉のガスが中間室を経て前段炉に流入するようになっているので自ずと不活性雰囲気に維持されるが、所望ならば不活性ガス供給口１６から不活性ガスを供給し、前段炉と後段炉との雰囲気を完全に遮断するようにしてもよい。後段炉３は、加熱部１０、徐冷部１１及び冷却部１２から成っていて、発熱体は加熱部のみに設置されている。徐冷部は加熱部よりも薄い断熱材、冷却部は徐冷部よりも更に薄い断熱材で構成されていて、炉壁からの放熱により被加熱物の温度が漸次低下するようになっている。後段炉の後端に達した被加熱物は、プッシャー１３により準備室１４に送り出される。準備室１４にも不活性ガス供給手段（図示せず）が設けられており、後段炉との間の扉を開けてプッシャーにより被加熱物を準備室１４に送り出す前に、準備室の雰囲気を後段炉のそれと調和させ得るようになっている。１５は後段炉への不活性ガスの供給口である。
【００１４】
図２は、内部に遮蔽体を設けた前段炉の１例の横断面図で、図中、１７は炉を構成する断熱材であり、１８は炉内に設置されている発熱体である。１９は被加熱物を収容しているトレーである。２０は遮蔽体の一部であるトレーの滑動面であり、通常はトレーが滑動し易く、かつ熱伝導が良いように金属板で形成されている。２１は滑動面に設けた溝であり、トレーと滑動面との摩擦により発生した微粉などを落下させ、トレーの滑動に支障をきたさないようになっている。２２は遮蔽体の一部であり上面が孤状に形成されている。これも熱伝導が良いように金属板で形成されている。２３はガス抜出管であり、滑動面近くに開口している。２４は滑動面の支持体である。
【００１５】
本発明に係る連続式加熱炉は以上のような構成を有しているので、揮発性の炭素質成分を含む被加熱物を不活性雰囲気中で加熱して、揮発性の炭素質成分を実質的に含まない炭素製品を連続的に製造するのに好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る連続式加熱炉の１例の平面図である。
【図２】本発明に係る連続式加熱炉の１例の前段炉の横断面図である。
【符号の説明】
１    前段炉
２    中間室
３    後段炉
４    前段炉の準備室
５    プッシャー
６    不活性ガス供給口
７    ガス抜出口
８    プッシャー
９    プッシャー
１０    後段炉の加熱部
１１    後段炉の徐冷部
１２    後段炉の冷却部
１３    プッシャー
１４    後段炉の準備室
１５    不活性ガス供給口
１６    不活性ガス供給口
１７    断熱材
１８    発熱体
１９    トレー
２０    遮蔽体（滑動面）
２１    溝
２２    遮蔽体
２３    ガス抜出管
２４    滑動面の支持体
【図１】
0003843555.tif 000002
【図２】
0003843555.tif 000003