(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-09-05
(45)【発行日】2024-09-13
(54)【発明の名称】炭素質粒体の熱処理装置
(51)【国際特許分類】
F27B 1/24 20060101AFI20240906BHJP
F27B 1/21 20060101ALI20240906BHJP
F27D 15/02 20060101ALI20240906BHJP
F27B 1/26 20060101ALI20240906BHJP
F27D 21/00 20060101ALI20240906BHJP
【ＦＩ】
F27B1/24
F27B1/21
F27D15/02 F
F27B1/26
F27D21/00 A
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2020080157
(22)【出願日】2020-04-30
(65)【公開番号】P2021173507
(43)【公開日】2021-11-01
【審査請求日】2023-03-10
(73)【特許権者】
【識別番号】591098798
【氏名又は名称】日本電極株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100081961
【弁理士】
【氏名又は名称】木内 光春
(74)【代理人】
【識別番号】100112564
【弁理士】
【氏名又は名称】大熊 考一
(74)【代理人】
【識別番号】100163500
【弁理士】
【氏名又は名称】片桐 貞典
(74)【代理人】
【識別番号】230115598
【弁護士】
【氏名又は名称】木内 加奈子
(72)【発明者】
【氏名】戸田 晋次郎
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 啓永
(72)【発明者】
【氏名】蒲 雄一
(72)【発明者】
【氏名】後藤 信元
【審査官】齋藤 健児
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－１１７１７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－００１９２３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－０９７９０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－０９８４９７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ２７Ｂ １／２４
Ｆ２７Ｂ １／２１
Ｆ２７Ｄ １５／０２
Ｆ２７Ｂ １／２６
Ｆ２７Ｄ ２１／００
Ｃ０１Ｂ ３２／０５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
炉体内部に投入した炭素質粒体に熱処理を行う炭素質粒体の熱処理装置であって、前記炉体の下方に設けられ、前記炉体内部において熱処理された前記炭素質粒体を冷却する冷却部を備え、
前記冷却部は、
内部を降下する前記炭素質粒体を冷却する円筒状の冷却ジャケットと、
前記冷却ジャケットの下方に設けられ、前記炭素質粒体を支持する底盤と、
前記底盤に設けられる回転軸から放射状に延びる複数の羽根からなる排出装置と、
前記底盤に設けられた排出管と、
を備え、
前記複数の羽根が回転することにより、前記底盤から溢れた前記炭素質粒体は前記排出管へと排出され、
前記底盤内部及び前記複数の羽根の回転軸内部には冷却水の循環路が設けられている、
炭素質粒体の熱処理装置。
【請求項2】
前記冷却部は、前記排出管の排出先に設けられ、前記炭素質粒体を外部へと排出する弁部を更に備え、
前記弁部は、ケース内部に弁体を備え、
前記ケース内面と前記弁体は近接し、
前記弁体内部には冷却水の循環路が設けられている、
請求項１に記載の炭素質粒体の熱処理装置。
【請求項3】
前記弁体は、ローターであり、前記ローターは、前記ローターの回転軸から放射状に延びる複数の板状部を備え、
前記ケース内面と前記板状部先端は近接し、
前記ローターの回転軸内部には冷却水の循環路が設けられている、
請求項２に記載の炭素質粒体の熱処理装置。
【請求項4】
前記排出装置は、前記弁部の排出先に設けられる重量計と接続され、当該重量計に排出された前記炭素質粒体の重量情報を受信することにより、前記複数の羽根の回転速度を調整する制御部を備える、請求項２または３に記載の炭素質粒体の熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、炭素質粒体の熱処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
無煙炭粒、コークス粒、炭素質造粒体、金属酸化物と炭素の混合造粒体等の炭素質粒体の物理特性は熱処理温度によって著しく変化するので、電極用原料や炭素質耐火物用の原料、電子材料あるいは電池材料などとして使用する場合には、均一な熱処理が必要である。また、金属酸化物と炭素の混合品を熱処理により還元反応させて各種金属の炭化物を得る場合においても、狙った反応を確実にするためには均一に熱処理することが不可欠である。
【0003】
このような炭素質粒体の熱処理は、比較的高温で行われる。特に、無煙炭粒などの炭素質粒体を縦型電気熱処理炉内に投入し、炭素質粒体に直接通電する場合には、熱処理温度は１５００℃～２０００℃程度にもなる。さらに、引用文献１には、３０００℃程度で均一に連続黒鉛化する方法が開示されている。
【0004】
このように高温で熱処理された炭素質粒体は、炉外へ排出するまでに均一に冷却される必要がある。すなわち、炭素質粒体は、熱処理だけでなく冷却も均一に行われる必要がある。そこで、引用文献２には、炭素質粒体を間欠的に排出することによりマスフロー状態で流下させ、円筒状の冷却部内部を通過する炭素質粒体を均一に冷却する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２００２－１６７２０８号公報
【文献】特開２００１－２６４１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、熱処理装置が工業的生産を目的とする規模になると、冷却部も大型化してしまい、炭素質粒体を均一に冷却することができないおそれがある。具体的には、円筒状の冷却部の内径が大きくなると、内壁付近を降下している炭素質粒体に比べ、中心部を降下しているものは十分に冷却されず、冷却の程度に不均一が生じるおそれがある。また、炭素質粒体が十分に冷却されずに熱処理装置から排出されると、外気と接触した際に酸化してしまい、炭素質粒体が熱処理されてなる熱処理品の特性の劣化や収率を落とすおそれがある。
【0007】
このように、十分に冷却されていない炭素質粒体が円筒状の冷却部を通過してしまうと、その熱の影響により冷却部の下方に設けられた排出部や弁部などが熱変形や熱膨張することにより、歪みや近接する機構同士の競り合いを引き起こし、本来の能力を発揮できないばかりか、最悪の場合は亀裂や破壊を引き起こす。また、これら排出部や弁部などの機械部分やこれらを制御する電子部品に不具合が生じる。そうすると、排出量の制御が不十分になり、これにより冷却がさらに不十分になるという悪循環が生まれ、最悪の場合これらの機械部分が故障してしまい、熱処理装置の稼働停止にまで追い込まれるおそれがある。
【0008】
一方、従来技術においても炭素質粒体を十分に冷却するために、単位時間当たりの排出量を減らすという解決手段が考えられる。しかしながら、排出量の減少は生産量の減少に他ならないため、上述したような工業的生産を目的とした大規模な熱処理装置においてはこのような手段を採用することが困難であった。
【0009】
本発明は、上記課題を解決すべく、単位時間当たりの排出量を減らすことなく、熱処理された炭素質粒体を均一に冷却することを可能とする炭素質粒体の熱処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の炭素質粒体の熱処理装置は、次のような構成を備える。
（１）炉体内部に投入した炭素質粒体に熱処理を行う炭素質粒体の熱処理装置である。
（２）前記炉体の下方に設けられ、前記炉体内部において熱処理された前記炭素質粒体を冷却する冷却部を備える。
（３）前記冷却部は、内部を降下する前記炭素質粒体を冷却する円筒状の冷却ジャケットと、前記冷却ジャケットの下方に設けられ、前記炭素質粒体を支持する底盤と、前記底盤に設けられる回転軸から放射状に延びる複数の羽根からなる排出装置と、前記底盤に設けられた排出管と、を備える。
（４）前記複数の羽根が回転することにより、前記底盤から溢れた前記炭素質粒体は前記排出管へと排出される。
（５）前記底盤内部及び前記複数の羽根の回転軸内部には冷却水の循環路が設けられている。
（１）炉体内部に投入した炭素質粒体に熱処理を行う炭素質粒体の熱処理装置である。
（２）前記炉体の下方に設けられ、前記炉体内部において熱処理された前記炭素質粒体を冷却する冷却部を備える。
（３）前記冷却部は、内部を降下する前記炭素質粒体を冷却する円筒状の冷却ジャケットと、前記冷却ジャケットの下方に設けられ、前記炭素質粒体を支持する底盤と、前記底盤に設けられる回転軸から放射状に延びる複数の羽根からなる排出装置と、前記底盤に設けられた排出管と、を備える。
（４）前記複数の羽根が回転することにより、前記底盤から溢れた前記炭素質粒体は前記排出管へと排出される。
（５）前記底盤内部及び前記複数の羽根の回転軸内部には冷却水の循環路が設けられている。
【0012】
（２）前記冷却部は、前記排出管の排出先に設けられ、前記炭素質粒体を外部へと排出する弁部を更に備え、前記弁部は、ケース内部に弁体を備え、前記ケース内面と前記弁体は近接し、前記弁体内部には冷却水の循環路が設けられていても良い。
【0013】
（３）前記弁体は、ローターであり、前記ローターは、前記ローターの回転軸から放射状に延びる複数の板状部を備え、前記ケース内面と前記板状部先端は近接し、前記ローターの回転軸内部には冷却水の循環路が設けられていても良い。
【0014】
（４）前記排出装置は、前記弁部の排出先に設けられる重量計と接続され、当該重量計に排出された前記炭素質粒体の重量情報を受信することにより、前記複数の羽根の回転速度を調整する制御部を備えていても良い。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、単位時間当たりの排出量を減らすことなく、熱処理された炭素質粒体を均一に冷却することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】第１の実施形態に係る炭素質粒体の熱処理装置を示す側面図。
【図2】第１の実施形態に係る投入部を示す平面図。
【図3】第１の実施形態に係る投入部を示す側面図。
【図4】第１の実施形態に係るチャージングホッパー及びスカートを示す側面図。
【図5】第１の実施形態に係る排出部を示す側面図。
【図6】第１の実施形態に係る排出部の一部を示す側面図。
【図7】第１の実施形態に係る弁部を示す側面図。
【図8】第１の実施形態に係る炭素質粒体の熱処理装置の動作を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【0017】
［１．第１の実施形態］
［１－１．構成］
［炭素質粒体］
まず、第１の実施形態に係る炭素質粒体の熱処理装置に用いる炭素質粒体Ａについて説明する。炭素質粒体Ａは、無煙炭粒、コークス粒、及びこれらの混合物からなる造粒体、金属酸化物と炭素の混合物の造粒体などの粒体を使用することが可能である。また、無煙炭やコークスとしては、カルサイン（仮焼）していないものを含んでも良く、コークスには石油コークス、石炭コークス、フルードコークス、ニードルコークスなどがある。無煙炭粒、コークス粒は、塊状の無煙炭やコークスを粉砕してなる例えば１０ｍｍ～２０ｍｍ程度の粒体である。造粒体は、例えば無煙炭やコークス由来の炭素粉、人造黒鉛粉、金属酸化物などの原料にバインダーや水を混合し、例えばディスクペレッタなどの造粒機によって形成され、さらに乾燥処理を経て硬化した粒体である。バインダーは、例えばでんぷん粉末、特にαコーンスターチ粉を使用することが出来る。硬化、炭化処理できるものであれば、バインダーには、ピッチやフェノール樹脂、他の合成高分子化合物、水溶性多糖類などを使用することもできる。本実施形態の炭素質粒体Ａは、表面が滑らかな円柱状で、直径は１０ｍｍ程度、高さは１０ｍｍ～１５ｍｍの造粒体である。本実施形態では、炭素質粒体Ａが直接通電されることによりジュール熱を発生し、熱処理される。
［１－１．構成］
［炭素質粒体］
まず、第１の実施形態に係る炭素質粒体の熱処理装置に用いる炭素質粒体Ａについて説明する。炭素質粒体Ａは、無煙炭粒、コークス粒、及びこれらの混合物からなる造粒体、金属酸化物と炭素の混合物の造粒体などの粒体を使用することが可能である。また、無煙炭やコークスとしては、カルサイン（仮焼）していないものを含んでも良く、コークスには石油コークス、石炭コークス、フルードコークス、ニードルコークスなどがある。無煙炭粒、コークス粒は、塊状の無煙炭やコークスを粉砕してなる例えば１０ｍｍ～２０ｍｍ程度の粒体である。造粒体は、例えば無煙炭やコークス由来の炭素粉、人造黒鉛粉、金属酸化物などの原料にバインダーや水を混合し、例えばディスクペレッタなどの造粒機によって形成され、さらに乾燥処理を経て硬化した粒体である。バインダーは、例えばでんぷん粉末、特にαコーンスターチ粉を使用することが出来る。硬化、炭化処理できるものであれば、バインダーには、ピッチやフェノール樹脂、他の合成高分子化合物、水溶性多糖類などを使用することもできる。本実施形態の炭素質粒体Ａは、表面が滑らかな円柱状で、直径は１０ｍｍ程度、高さは１０ｍｍ～１５ｍｍの造粒体である。本実施形態では、炭素質粒体Ａが直接通電されることによりジュール熱を発生し、熱処理される。
【0018】
［熱処理装置］
次に、第１の実施形態に係る炭素質粒体の熱処理装置について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る熱処理装置１の構成を示す側面図である。熱処理装置１は、炭素質粒体Ａの熱処理を行う炉体２１を備える。本実施形態の炉体２１としては、直接通電することにより加熱処理を行う直接通電加熱方式や、外周部に熱源を備え、外側から炉芯管や加熱容器を加熱し熱処理する間接加熱方式などを用いることができる。以下では、炉体２１は直接通電加熱方式の縦型電気熱処理炉であるものとして説明する。熱処理装置１は、炉体２１の上方から投入された炭素質粒体Ａが炉体２１内部を徐々に降下する間に通電することにより、炭素質粒体Ａの熱処理を連続的に行う。この熱処理装置１は、炭素質粒体Ａを炉体２１に投入する投入部１０と、投入された炭素質粒体Ａを熱処理する熱処理部２０と、熱処理した炭素質粒体Ａを冷却するための冷却部３０と、を備える。投入部１０、熱処理部２０及び冷却部３０は、炉体２１の上方から下方に向けて順次設けられる。また、炉体２１は熱処理部２０の一部を構成する。炭素質粒体Ａは、炉体２１内部、及び投入部１０と冷却部３０内部の少なくとも一部を満たしているものとする。なお、本明細書において、上方とは重力に逆らう方向を指し、下方とは重力に従う方向を指すものとする。
次に、第１の実施形態に係る炭素質粒体の熱処理装置について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る熱処理装置１の構成を示す側面図である。熱処理装置１は、炭素質粒体Ａの熱処理を行う炉体２１を備える。本実施形態の炉体２１としては、直接通電することにより加熱処理を行う直接通電加熱方式や、外周部に熱源を備え、外側から炉芯管や加熱容器を加熱し熱処理する間接加熱方式などを用いることができる。以下では、炉体２１は直接通電加熱方式の縦型電気熱処理炉であるものとして説明する。熱処理装置１は、炉体２１の上方から投入された炭素質粒体Ａが炉体２１内部を徐々に降下する間に通電することにより、炭素質粒体Ａの熱処理を連続的に行う。この熱処理装置１は、炭素質粒体Ａを炉体２１に投入する投入部１０と、投入された炭素質粒体Ａを熱処理する熱処理部２０と、熱処理した炭素質粒体Ａを冷却するための冷却部３０と、を備える。投入部１０、熱処理部２０及び冷却部３０は、炉体２１の上方から下方に向けて順次設けられる。また、炉体２１は熱処理部２０の一部を構成する。炭素質粒体Ａは、炉体２１内部、及び投入部１０と冷却部３０内部の少なくとも一部を満たしているものとする。なお、本明細書において、上方とは重力に逆らう方向を指し、下方とは重力に従う方向を指すものとする。
【0019】
［投入部］
図２乃至４を参照しつつ、投入部１０について説明する。投入部１０は、炭素質粒体Ａを炉体２１内部に上方から投入するものであって、炭素質粒体Ａの投入経路に従って、架台１１、分配ホッパー１２、フィーダー１３、原料ビン１４、チャージングホッパー１５、スカート１６を備える。
図２乃至４を参照しつつ、投入部１０について説明する。投入部１０は、炭素質粒体Ａを炉体２１内部に上方から投入するものであって、炭素質粒体Ａの投入経路に従って、架台１１、分配ホッパー１２、フィーダー１３、原料ビン１４、チャージングホッパー１５、スカート１６を備える。
【0020】
架台１１は、投入部１０の上部に設けられ、クレーンなどによって持ち上げられたフレコンバッグを載置するための台である。このフレコンバッグには熱処理対象となる炭素質粒体Ａが入っており、このフレコンバッグから炭素質粒体Ａが分配ホッパー１２へと投入される。分配ホッパー１２は、投入された炭素質粒体Ａを底面に設けられた孔から分配する容器である。本実施形態の分配ホッパー１２は、例えば、概略矩形の底面の四隅にそれぞれ１つの孔が設けられている。これら４つの孔には、当該孔の縁から下方へと漏斗状に伸びてなるコーン部１２１がそれぞれ設けられている。各コーン部１２１の下端は、いずれも開口している。分配ホッパー１２に投入された炭素質粒体Ａは、これら４つの孔からコーン部１２１内部を降下し、当該コーン部１２１の下端の開口直下にそれぞれ設けられたフィーダー１３上に吐き出される。
【0021】
フィーダー１３は、分配ホッパー１２から原料ビン１４へと炭素質粒体Ａを送り出す機構及び経路である。フィーダー１３は、炭素質粒体Ａに含まれる微粉末を除去する機能を具備する。本実施形態では、フィーダー１３の経路上には、例えば目開き４ｍｍ以上の篩が設けられている。篩は、例えば金属製のメッシュやパンチングメタルである。すなわち、フィーダー１３は、炭素質粒体Ａを送り出す過程において、当該炭素質粒体Ａに含まれる微粉末を除去することが出来る。さらに、フィーダー１３は、例えば電磁振動方式などによる振動機能を具備する振動フィーダーであってもよい。フィーダー１３が振動フィーダーである場合、当該フィーダー１３上で炭素質粒体Ａを振動させながら送り出すことが出来るので、経路上に設けられた篩からより効果的に微粉末を除去することが出来る。また、フィーダー１３と原料ビン１４は、例えばゴム管やゴム板、磁製板などからなる絶縁体１３ａを介して互いに対向している。熱処理装置１の稼働時には、フィーダー１３と原料ビン１４がこの絶縁体１３ａを介して接続され、外部からの埃などの侵入を防ぐ構造とすることが好ましい。
【0022】
原料ビン１４は、炭素質粒体Ａを収容する容器である。原料ビン１４の材質は、耐久性、耐食性に優れた材質であることが好ましい。特に、原料ビン１４の材質が鋼材である場合、鋼材の錆などが炉内に混入する虞がある。そのため、原料ビン１４の材質は、例えば耐熱ステンレス、特にＳＵＳ３１０Ｓが好適である。原料ビン１４は、フィーダー１３から炭素質粒体Ａを受け取る円筒状の円筒部１４１と、その下部に設けられ、下方へ向けて窄まるコーン部１４２とからなる。円筒部１４１とコーン部１４２は内部で繋がっており、コーン部１４２の下部は開口しているので、フィーダー１３から送り出された炭素質粒体Ａは、原料ビン１４内部を降下することが出来る。原料ビン１４内部には、図示しない満量計や流量計、または同様の機能を有するセンサ類が設置されており、原料ビン１４内部における炭素質粒体Ａの量や流量と、フィーダー１３の稼働、停止を連動させてフィーダー１３から送り出す量を調整することで、原料ビン１４内部における炭素質粒体Ａを任意の量あるいは流量に保つことができる。コーン部１４２の下部には、開口を開閉する図示しない開閉ダンパーが設けられており、炭素質粒体Ａの種類を切り替える時やトラブルの際などは炭素質粒体Ａの降下をここで一時停止することが出来る。コーン部１４２のコーン角は、例えば３０°以下であり、特に好ましくは１５°以下である。
【0023】
本実施形態の原料ビン１４は、分配ホッパー１２が炭素質粒体Ａを分配する分配数すなわち４つの孔に対応して４つ設けられている。４つの原料ビン１４は、その下方に設けられる炉体２１の中心軸の概略同心円上に等間隔に配置されている。すなわち、４つの原料ビン１４は、この中心軸を中心とした円周上に９０°の円周角ごとに設けられている。なお、概略同心円上とは、各構成の寸法誤差及び組み立てに係る誤差程度であれば、同心円上とするという意味である。
【0024】
図２及び３に示すように、本実施形態の分配ホッパー１２は、４つの原料ビン１４の真上には配置されていない。換言すると、分配ホッパー１２は、その下方に設けられる炉体２１の中心軸から、前記炉体２１の外周方向に離間した位置に設けられている。これに伴い、複数のフィーダー１３は、分配ホッパー１２と原料ビン１４とを繋ぐ方向、本実施形態では概略水平方向に延伸して設けられている。すなわち、分配ホッパー１２が４つの原料ビン１４の真上から離間するほど、フィーダー１３はその経路長が長くなる。なお、図２に示すように、各フィーダー１３の経路長は互いに異なるが、最も短いものであっても十分に微粉末を除去することができる。最も短いフィーダー１３の長さは、例えば７０ｃｍである。
【0025】
図４に示すように、原料ビン１４の下方に設けられるチャージングホッパー１５は、その上下端にそれぞれ開口部１５１、１５２が設けられた円錐台状の容器であり、下方へ向けて内径が窄まっている。チャージングホッパー１５の下部に設けられるスカート１６は、その上下端にそれぞれ開口部１６１、１６２が設けられた下方へ向けて内径の窄まった円錐台状または円筒状の案内部材である。チャージングホッパー１５の開口部１５２とスカート１６の開口部１６１は連続して設けられている。また、チャージングホッパー１５及びスカート１６は、いずれも炉体２１の中心軸と同軸上に設けられている。
【0026】
チャージングホッパー１５及びスカート１６は、断熱性を有する二重構造の容器または案内部材であることが好ましい。断熱性を有する二重構造とすることによって、熱処理部２０からの輻射熱や伝熱を緩和することが出来る。チャージングホッパー１５及びスカート１６の材質は、耐久性、耐食性に優れた材質であることが好ましい。特に、チャージングホッパー１５及びスカート１６の材質が鋼材である場合、鋼材の錆などが炉内に混入する虞がある。そのため、チャージングホッパー１５及びスカート１６の材質は、例えば耐熱ステンレス、特にＳＵＳ３１０Ｓが好適である。また、当該二重構造の内部空間は、そのまま空洞として空気層としても良いが、空気や冷却ガスを吹き入れても良く、さらに断熱材を埋め込んでも良い。
【0027】
チャージングホッパー１５及びスカート１６は、原料ビン１４から吐き出された炭素質粒体Ａを一時的に貯留し、熱処理部２０へと投入するが、図１に示すように、チャージングホッパー１５及びスカート１６内部には、後述の上部電極２２が貫通している。
【0028】
［熱処理部］
熱処理部２０は、炉体２１と、上部電極２２と、スカート１６から投入された炭素質粒体Ａを一時的に貯蔵する燃焼室２３と、燃焼室２３の下部に設けられ、炭素質粒体Ａにその内部を降下させる管状構造体２４と、管状構造体２４の下部に設けられ、炭素質粒体Ａにその内部を降下させる下部電極２５と、炉体２１の内周面と管状構造体２４及び下部電極２５の外周面との間に存在する断熱層２６と、を備える。すなわち、熱処理部２０における炭素質粒体Ａは、燃焼室２３、管状構造体２４、下部電極２５の順に降下する。
熱処理部２０は、炉体２１と、上部電極２２と、スカート１６から投入された炭素質粒体Ａを一時的に貯蔵する燃焼室２３と、燃焼室２３の下部に設けられ、炭素質粒体Ａにその内部を降下させる管状構造体２４と、管状構造体２４の下部に設けられ、炭素質粒体Ａにその内部を降下させる下部電極２５と、炉体２１の内周面と管状構造体２４及び下部電極２５の外周面との間に存在する断熱層２６と、を備える。すなわち、熱処理部２０における炭素質粒体Ａは、燃焼室２３、管状構造体２４、下部電極２５の順に降下する。
【0029】
炉体２１は、図示しない耐火物で内張りされた円筒状の炉殻である。耐火物は、例えば耐火レンガである。炉体２１の中心軸上には、炭素質粒体Ａに直接通電する円柱状の上部電極２２が設けられる。上部電極２２は、炉体２１の上方に設けられているチャージングホッパー１５及びスカート１６内部、さらに燃焼室２３内部を貫通し、管状構造体２４の内部にまで伸びている。
【0030】
炉体２１の内部には、上部電極２２を囲うように燃焼室２３が設けられている。燃焼室２３は、上述の投入部１０のスカート１６から投入された炭素質粒体Ａを一時的に貯蔵する円筒状の空間である。燃焼室２３の内部空間は、その側面を炉体２１の内周面によって、その上面をスカート１６の外周と炉体２１の内周上部とを繋いでなる炉蓋２１１によって、その底面を管状構造体２４の外周面に存在する断熱層２６の上面によって、画成されている。炉蓋２１１は、例えば、耐熱ボードで構成されているが、キャスターや耐火物で内張りされた鋼材で構成しても良い。断熱ボードは、例えば耐熱繊維からなる成形体を用いても良い。また、図４に示すように、スカート１６は、燃焼室２３の上面を貫通して当該燃焼室２３内部に突出し、スカート１６の下端に設けられた開口部１６２は、燃焼室２３の底面と所定の距離だけ上下方向に離間している。この所定の距離は、例えば３０～１００ｃｍであり、好ましくは５０～８０ｃｍである。この所定の距離とスカート１６の開口部１６２の径を調整することによって、炭素質粒体Ａは、開口部１６２から燃焼室２３の底部まで錘状に連続して存在するように堆積する。
【0031】
煙突２３１は、燃焼室２３に設けられる。特に、円筒状の燃焼室２３の周方向に等間隔に複数設けられることが好ましい。周方向に等間隔に複数設けるとは、例えば２つ設けるのであれば１８０°ごとに、３つ設けるのであれば１２０°ごとに、４つ設けるのであれば９０°ごとに、燃焼室２３の中心軸を中心として複数の煙突２３１を設けるという意味である。本実施形態では、煙突２３１は１８０°ごとに２つ設けられている。
【0032】
燃焼室２３の下部には、上部電極２２の少なくとも一部を囲うようにして導電性の管状構造体２４が設けられている。管状構造体２４は、例えば人造黒鉛からなる。管状構造体２４は、その上下端にそれぞれ開口部２４１、２４２を備え、開口部２４１によって燃焼室２３と、開口部２４２によって管状構造体２４の下部に設けられる下部電極２５内部と、それぞれ連通している。下部電極２５は、管状構造体２４の下部に、上部電極２２に対向し且つ所定の距離だけ下方に離間して設けられる円筒状の電極である。下部電極２５は、その上下端にそれぞれ開口部２５１、２５２を備える。下部電極２５の上端に設けられた開口部２５１は、下部電極２５の上端を囲うように設けられたツバブロック２５３を介して、管状構造体２４の下端に設けられた開口部２４２と電気的に接続されている。従って、上部電極２２及び下部電極２５が通電されると、管状構造体２４の開口部２４１から下部電極２５の開口部２５１にかけて加熱帯が形成されることになる。換言すると、炭素質粒体Ａは、上部電極２２及び下部電極２５が通電されることによって管状構造体２４内部で熱処理される。なお、熱処理部２０の上部電極２２、燃焼室２３、管状構造体２４、開口部２４１、２４２、下部電極２５、開口部２５１、２５２は、全て炉体２１の中心軸と同軸上に設けられることが好ましい。
【0033】
管状構造体２４及び下部電極２５の外周面と炉体２１の内周面との間には、例えばカーボンブラックからなる断熱層２６が設けられている。この断熱層２６は、管状構造体２４及び下部電極２５周辺に発生する熱を外部と遮断している。
【0034】
［冷却部］
図５乃至７を参照しつつ、冷却部３０について説明する。冷却部３０には、円筒状の冷却ジャケット３１と、排出部３２と、弁部３３が設けられている。冷却ジャケット３１は、炭素質粒体Ａがその内部を降下する内部ケーシングの周囲を外部ケーシングで覆う二重ケーシング構造となっており、この二重ケーシング構造内部には冷却水の循環路が設けられている。二重ケーシング構造内部における冷却水の循環路は、例えば図示しないポンプ及び冷却器と接続されており、この循環路を冷却水が循環している。冷却水の循環路は、例えば、二重ケーシング構造内部に設けられた配水管であって、この排水管に冷却水を循環させることで、冷却ジャケット３１内の炭素質粒体Ａを効率的に冷却することができる。これにより、冷却ジャケット３１は、その内部を降下する炭素質粒体Ａの熱を内部ケーシング越しに吸収し、炭素質粒体Ａを冷却する。なお、熱処理装置１を工業的生産を目的とする規模の装置とすると、冷却ジャケット３１の内径、すなわち内部ケーシングの内径を少なくとも５０ｃｍ以上、より生産性を高めるためには７０ｃｍ以上とすることが好ましい。
図５乃至７を参照しつつ、冷却部３０について説明する。冷却部３０には、円筒状の冷却ジャケット３１と、排出部３２と、弁部３３が設けられている。冷却ジャケット３１は、炭素質粒体Ａがその内部を降下する内部ケーシングの周囲を外部ケーシングで覆う二重ケーシング構造となっており、この二重ケーシング構造内部には冷却水の循環路が設けられている。二重ケーシング構造内部における冷却水の循環路は、例えば図示しないポンプ及び冷却器と接続されており、この循環路を冷却水が循環している。冷却水の循環路は、例えば、二重ケーシング構造内部に設けられた配水管であって、この排水管に冷却水を循環させることで、冷却ジャケット３１内の炭素質粒体Ａを効率的に冷却することができる。これにより、冷却ジャケット３１は、その内部を降下する炭素質粒体Ａの熱を内部ケーシング越しに吸収し、炭素質粒体Ａを冷却する。なお、熱処理装置１を工業的生産を目的とする規模の装置とすると、冷却ジャケット３１の内径、すなわち内部ケーシングの内径を少なくとも５０ｃｍ以上、より生産性を高めるためには７０ｃｍ以上とすることが好ましい。
【0035】
また、冷却ジャケット３１の上端部付近には下部電極２５及び管状構造体２４内部へとアルゴンガスや窒素ガスなどの不活性ガスを吹き込むガス吹込み孔３１１が設けられている。ガス吹込み孔３１１は、冷却ジャケット３１の周方向に等間隔に複数設けられることが好ましい。周方向に等間隔に複数設けるとは、例えば２つ設けるのであれば１８０°ごとに、３つ設けるのであれば１２０°ごとに、４つ設けるのであれば９０°ごとに、冷却ジャケット３１の中心軸を中心として複数のガス吹込み孔３１１を設けるという意味である。本実施形態のガス吹込み孔３１１は、例えば９０°ごとに４つ設けられている。ガス吹込み孔３１１からアルゴンガスや窒素ガスなどの不活性ガスが注入されることにより、炉体２１内部の炭素質粒体Ａが内側から酸化することや燃焼することを防ぐことが出来る。
【0036】
図５に示すように、排出部３２は、排出室３２１と、スカート３２２と、底盤３２３と、排出装置３２４と、排出管３２５と、を備える。排出部３２は、冷却ジャケット３１からスカート３２２を介して降下し、底盤３２３が支持する炭素質粒体Ａを、排出装置３２４により排出管３２５から弁部３３へと送り出す。
【0037】
排出室３２１は、冷却ジャケット３１において冷却された炭素質粒体Ａを冷却及び排出するための空間である。排出室３２１の内部空間は、その上面において冷却ジャケット３１内部と、その底面において当該底面を構成する底盤３２３の周縁付近に開口した排出管３２５内部と、それぞれ連通している。すなわち、排出室３２１は、冷却ジャケット３１及び弁部３３へと炭素質粒体Ａを排出するための排出管３２５以外に開口がないような構造となっており、その側壁には圧力測定センサ３２１ａが設けられている。この圧力測定センサ３２１ａによって排出室３２１内部の圧力を測定することが出来る。排出室３２１内部と炉体２１外部との気圧差が－２５～２００Ｐａであると、炉体２１の外部から空気を炉内に吸い込むおそれが低減される。
【0038】
スカート３２２は、下方へ向けて内径の窄まった円錐台状または円筒状の案内部材である。スカート３２２は、排出室３２１内部において、冷却ジャケット３１の出口付近から下方に突出し、その先端が底盤３２３の上面に設けられた排出装置３２４と対向するように設けられている。スカート３２２の先端から底盤３２３の上面までの距離は、スカート３２２の端部から底盤３２３上面までに存在する炭素質粒体Ａの安息角が、当該炭素質粒体Ａの材質によって相違することや、炭素質粒体Ａの排出速度を増減させることに対応できるように、適宜調整できる。具体的にはスカート３２２を上下方向にスライドさせて底盤３２３上面までの距離を調整し、その距離は、例えば１０ｍｍから２００ｍｍの範囲で調整することができる。また、スカート３２２の材質としては、例えば耐熱ステンレス、特にＳＵＳ３１０Ｓが好適である。
【0039】
底盤３２３は、冷却ジャケット３１及びスカート３２２内部を降下してきた炭素質粒体Ａを受け止める排出室３２１の底面を構成する部材である。すなわち、底盤３２３は、その上面において炉内を満たす炭素質粒体Ａを支えている。図６に示すように、底盤３２３内部には冷却水の循環路が設けられている。この冷却水の循環路は、例えば図示しないポンプ及び冷却器と接続されており、この循環路を冷却水が循環している。図中の矢印は、底盤３２３内部を循環する冷却水の流れを例示している。これにより、底盤３２３は、受け止めた炭素質粒体Ａの熱を上面越し、すなわち排出室３２１の底面越しに吸収することで、炭素質粒体Ａを冷却する。
【0040】
排出装置３２４は、熱処理部２０及び冷却ジャケット３１における炭素質粒体Ａの単位時間当たりの流量及び排出量を一定に保ちつつ、炭素質粒体Ａを排出管３２５へと排出する。本実施形態の排出装置３２４は、底盤３２３の中央付近を貫通する回転軸３２４１に設けられ、この回転軸を中心に放射状に設けられた複数の羽根３２４２を回転させる旋回翼式定量排出装置である。回転軸３２４１には図示しないモータが接続され、モータが駆動することにより複数の羽根３２４２が回転する。本実施形態の羽根３２４２は、板状の翼面を回転軸３２４１と平行な方向に向けた状態で、回転軸３２４１を中心に９０°毎に１枚ずつ計４枚設けられる。各羽根３２４２の間は離間している。排出装置３２４は底盤３２３の直上に設けられているので、スカート３２２から降下してきた炭素質粒体Ａは、一部が羽根３２４２に支持されるが、大半は羽根３２４２間の隙間を縫って底盤３２３に支持される。炭素質粒体Ａが底盤３２３上面に支持された状態でこの複数の羽根３２４２がスカート３２２の端部と底盤３２３上面の間で回転することにより、炭素質粒体Ａが底盤３２３の中心から周縁へと押し出され、炭素質粒体Ａの一部が底盤３２３から溢れて排出管３２５へと排出される。この炭素質粒体Ａが、排出管３２５の先に設けられた弁部３３から排出される。
【0041】
また、排出装置３２４は、図示しない制御部を備える。この制御部は、弁部３３の排出先に設けられた図示しない重量計、例えばロードセルに接続され、弁部３３から排出された炭素質粒体Ａの重量情報を、弁部３３の排出先に設けられたこのロードセルから受信する。排出装置３２４の制御部は、重量情報の変化に応じて羽根３２４２の回転速度を調整し、以て炭素質粒体Ａの排出量を調整することが出来る。この調整は、予め設定された重量計測間隔に従って、例えば１分ごとに行われる。
【0042】
回転軸３２４１の内部には冷却水の循環路が設けられており、この冷却水の循環路は、例えば図示しないポンプ及び冷却器と接続されている。例えば、図６に示すように、回転軸３２４１は、中空構造になっており、内部に冷却水を循環させるための配水管が挿入されている。図中の矢印は、回転軸３２４１内部を循環する冷却水の流れを例示している。すなわち、冷却水は、ポンプにより配水管を上昇して上端の開口から溢れ、溢れたものが回転軸３２４１の内部と配水管の外部との隙間を通って冷却器へと排水され、再びポンプによって配水管を上昇することにより、回転軸３２４１内部を循環することが出来る。これにより、回転軸３２４１は、炭素質粒体Ａの熱を吸収し、炭素質粒体Ａを冷却する。なお、回転軸３２４１の内部は、冷却水で満たされることが好ましい。
【0043】
弁部３３は、ケース内部で弁体が駆動することにより、排出部３２から排出された炭素質粒体Ａを熱処理装置１から排出するバルブである。また、弁部３３は、ケース内面に弁体が近接して設けられることにより、その内部に気密な空間を備えるので、所謂エアロックとしての役割を果たすことができる。なお、ここでいうところの気密とは、弁部３３によって排出部３２内部と外部との圧力分離ができる程度の気密性を指し、完全な密閉状態でない場合も含む。
【0044】
図７に示すように、本実施形態の弁部３３は、ロータリーバルブである。すなわち、弁部３３は、弁体であるローター３３１と、ローター３３１を収容する円筒状のケース３３２と、排出管３３３と、を備える。ローター３３１は、回転軸３３１１と、この回転軸３３１１を中心に放射状に設けられた複数の板状部３３１２と、を備える。回転軸３３１１には図示しないモータが接続され、モータが駆動することにより複数の板状部３３１２が回転する。なお、弁部３３からの炭素質粒体Ａの単位時間当たりの排出量は、排出装置３２４からのそれと等しく設定され、この設定に基づいてローター３３１の回転速度が定まる。本実施形態の板状部３３１２は、その翼面を回転軸３３１１の回転方向に向けた状態で、回転軸３３１１を中心に６０°毎に１枚ずつ計６枚設けられる。すなわち、複数の板状部３３１２は、ケース３３２内部で辛うじて回転可能な程度にケース３３２の内面に対して近接して配置され、ケース３３２内部を６つの空間に区分けしている。この６つの空間が、複数の板状部３３１２の回転により、順次上述の気密な空間となる。また、円筒状のケース３３２の内部は、その上部において排出管３２５の内部と、その下部において排出管３３３の内部と、それぞれ連通している。より詳細には、回転軸３３１１を中心に複数の板状部３３１２が回転すると、この６つの空間のうち１つまたは２つの空間が排出管３２５の内部と、他の１つまたは２つの空間が排出管３３３の内部と、それぞれ連通することになる。
【0045】
回転軸３３１１の内部には冷却水の循環路が設けられており、この冷却水の循環路は、例えば図示しないポンプ及び冷却器と接続されている。例えば、回転軸３３１１は、中空構造になっており、回転軸３３１１内部の冷却水は、ポンプにより回転軸３３１１の一端から他端へ向けて流れ、冷却器を介して再び回転軸３３１１の一端から他端へ向けて流れるように循環する。これにより、回転軸３３１１は、炭素質粒体Ａの熱を吸収し、炭素質粒体Ａを冷却する。
【0046】
［１－２．作用］
本実施形態の熱処理装置１の動作について、図８のフローチャートを参照しつつ説明する。最初に、クレーンなどによって炭素質粒体Ａの入ったフレコンバッグを持ち上げ、投入部１０の上部に設けられた架台１１に載置する（ステップＳ０１）。フレコンバッグに入った炭素質粒体Ａは、分配ホッパー１２に投入される。投入された炭素質粒体Ａは、分配ホッパー１２の四隅に設けられた４つの孔及び４つのコーン部１２１から下方へと降下し、これら４つのコーン部１２１の出口の直下にそれぞれ設けられたフィーダー１３へと吐き出される。各フィーダー１３上の炭素質粒体Ａは、対応する原料ビン１４へと送り出される。この時、フィーダー１３が炭素質粒体Ａを送り出す過程において、炭素質粒体Ａに含まれる微粉末は、当該フィーダー１３の経路上に設けられた篩を介して分級され、図示しない経路から除去される。この微粉末は、炭素質粒体Ａを運搬する過程で生じるものであるが、熱処理する炭素質粒体Ａからは可能な限り除去することが望ましい。この微粉末が炭素質粒体Ａの隙間に入り込んだ状態で熱処理部２０に入ると、炉体２１内部の充填度や流動性が局所的に変化し、電気比抵抗を不均一にさせるため、本明細書の課題で述べたような炉内閉塞や通電時の偏流を惹起する虞があるためである。
本実施形態の熱処理装置１の動作について、図８のフローチャートを参照しつつ説明する。最初に、クレーンなどによって炭素質粒体Ａの入ったフレコンバッグを持ち上げ、投入部１０の上部に設けられた架台１１に載置する（ステップＳ０１）。フレコンバッグに入った炭素質粒体Ａは、分配ホッパー１２に投入される。投入された炭素質粒体Ａは、分配ホッパー１２の四隅に設けられた４つの孔及び４つのコーン部１２１から下方へと降下し、これら４つのコーン部１２１の出口の直下にそれぞれ設けられたフィーダー１３へと吐き出される。各フィーダー１３上の炭素質粒体Ａは、対応する原料ビン１４へと送り出される。この時、フィーダー１３が炭素質粒体Ａを送り出す過程において、炭素質粒体Ａに含まれる微粉末は、当該フィーダー１３の経路上に設けられた篩を介して分級され、図示しない経路から除去される。この微粉末は、炭素質粒体Ａを運搬する過程で生じるものであるが、熱処理する炭素質粒体Ａからは可能な限り除去することが望ましい。この微粉末が炭素質粒体Ａの隙間に入り込んだ状態で熱処理部２０に入ると、炉体２１内部の充填度や流動性が局所的に変化し、電気比抵抗を不均一にさせるため、本明細書の課題で述べたような炉内閉塞や通電時の偏流を惹起する虞があるためである。
【0047】
微粉末が除去された炭素質粒体Ａは、原料ビン１４内部を降下する。このように、炭素質粒体Ａは、分配ホッパー１２、フィーダー１３、原料ビン１４において、４つに分配されて降下する（ステップＳ０２）。
【0048】
４つの原料ビン１４から吐き出された炭素質粒体Ａは、チャージングホッパー１５及びスカート１６内部を降下することにより、スカート１６の開口部１６２から熱処理部２０の燃焼室２３へと投入される。より詳細には、チャージングホッパー１５及びスカート１６内部には、後述の上部電極２２が貫通しているので、炭素質粒体Ａは、チャージングホッパー１５及びスカート１６の内周面と上部電極２２の外周面との間を縫って降下し、燃焼室２３へと投入される（ステップＳ０３）。
【0049】
スカート１６の開口部１６２と燃焼室２３の底面は所定の距離だけ上下方向に離間しているので、スカート１６の開口部１６２から投入された炭素質粒体Ａは、上部電極２２を中心に据えて燃焼室２３内部で例えば安息角を成して錘状に堆積し、その一部が管状構造体２４内部へと降下する。より詳細には、上部電極２２は管状構造体２４内部を貫通しているので、炭素質粒体Ａは上部電極２２の外周面と管状構造体２４の内周面との間を縫って降下する。（ステップＳ０４）。
【0050】
上部電極２２及び下部電極２５に通電することにより、管状構造体２４内部を降下する炭素質粒体Ａは直接通電され、当該炭素質粒体Ａに発生するジュール熱により熱処理される（ステップＳ０５）。この熱処理によって、炭素質粒体Ａは黒鉛化する。熱処理された炭素質粒体Ａは、下部電極２５内部を降下し、開口部２５２から冷却部３０へと排出され、冷却部３０の冷却ジャケット３１で冷却される（ステップＳ０６）。
【0051】
冷却ジャケット３１で冷却された炭素質粒体Ａは、排出部３２のスカート３２２から排出室３２１内部へと降下し、底盤３２３上面に支持される。この時、スカート３２２の端部と底盤３２３上面の間で錘状に拡がる炭素質粒体Ａは、底盤３２３及び回転軸３２４１内部を循環する冷却水によって冷却される（ステップＳ０７）。底盤３２３及び回転軸３２４１によって冷却された炭素質粒体Ａは、羽根３２４２が回転することにより底盤３２３から溢れて排出管３２５へと排出される（ステップＳ０８）。排出管３２５内部の炭素質粒体Ａは、弁部３３における複数の板状部３３１２が回転することにより、回転軸３３１１内部を循環する冷却水により冷却されながら排出管３３３へと排出される（ステップＳ０９）。
【0052】
以上のステップＳ０１～Ｓ０９により、投入部１０から投入された炭素質粒体Ａは、熱処理部２０において熱処理された後、冷却部３０において冷却され、最終的に熱処理装置１から排出される。
【0053】
［１－３．効果］
（１）本実施形態の熱処理装置１は、冷却部３０を備える。冷却部３０は、その内部を降下する炭素質粒体Ａを冷却する冷却ジャケット３１と、冷却ジャケット３１の下方に設けられ、冷却ジャケット３１内部を降下してきた炭素質粒体Ａを支持する底盤３２３を備え、底盤３２３内部には冷却水が循環している。これにより、冷却ジャケット３１の中心部分を降下してきたために十分に冷却されないおそれのある炭素質粒体Ａについても、確実に冷却することが出来る。
（１）本実施形態の熱処理装置１は、冷却部３０を備える。冷却部３０は、その内部を降下する炭素質粒体Ａを冷却する冷却ジャケット３１と、冷却ジャケット３１の下方に設けられ、冷却ジャケット３１内部を降下してきた炭素質粒体Ａを支持する底盤３２３を備え、底盤３２３内部には冷却水が循環している。これにより、冷却ジャケット３１の中心部分を降下してきたために十分に冷却されないおそれのある炭素質粒体Ａについても、確実に冷却することが出来る。
【0054】
（２）本実施形態の冷却部３０は、底盤３２３に設けられた回転軸３２４１を中心に回転する複数の羽根３２４２を備える排出装置３２４を備える。回転軸３２４１は中空構造になっており、内部を冷却水が循環している。これにより、冷却ジャケット３１の中心部分を降下してきたために十分に冷却されないおそれのある炭素質粒体Ａについても、より確実に冷却することが出来る。また、回転軸３２４１が炭素質粒体Ａの熱の影響を受けて故障し、排出装置３２４が稼働しなくなるといったトラブルの発生を防ぐことが出来る。
【0055】
（３）本実施形態の冷却部３０は、ロータリーバルブである弁部３３を備え、弁部３３の回転軸３３１１は、中空構造になっており、内部を冷却水が循環している。これにより、炭素質粒体Ａを確実に冷却することが出来る。また、回転軸３３１１が炭素質粒体Ａの熱の影響を受けて故障し、弁部３３が稼働しなくなるといったトラブルの発生を防ぐことが出来る。さらに、回転軸３３１１を中心に回転する複数の板状部３３１２は、ケース３３２内部で辛うじて回転可能な程度にケース３３２の内面に対して近接して配置される。このような場合であっても、炭素質粒体Ａの熱は回転軸３３１１に吸収されるので、例えば板状部３３１２が熱膨張してケース３３２の内面と競り合い、板状部３３１２が回転しなくなるおそれが低減される。
【0056】
（４）本実施形態の排出装置３２４は、制御部を備え、この制御部は、弁部３３の排出先に設けられる重量計と接続され、この重量計からの重量情報を受信することによって、複数の羽根３２４２の回転速度を調整する。これにより、冷却ジャケット３１内部を一定の速度で炭素質粒体Ａが降下するので、均一な冷却が可能となる。
【0057】
［２．他の実施形態］
本明細書においては、本発明に係る複数の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。以上のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
本明細書においては、本発明に係る複数の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。以上のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【0058】
（１）冷却水の循環路は、上述の実施形態の態様に限られない。上述の実施形態では、底盤３２３の内部に冷却水の循環路を設けたが、例えば底盤３２３の表面に配水管を露出させ、この配水管に冷却水を循環させても良い。また、冷却ジャケット３１は、二重ケーシング構造の内部に冷却水の循環路として配水管を備えたが、さらに炭素質粒体Ａが降下する冷却ジャケット３１内部に格子状に配水管を設け、この配水管にも冷却水を流しても良い。炭素質粒体Ａはこの格子の目を通過しながら降下するので、冷却効率が高まる。
【0059】
（２）上述の実施形態では、排出装置３２４を回転軸から放射状に延びる複数の羽根からなるものとしたが、これに限られない。例えば、底盤３２３の中央付近に設けられ、所定の間隔で開閉するゲートバルブであっても良い。この場合、排出管３２５は、ゲートバルブの直下に設けられる。また、ゲートバルブが炭素質粒体Ａの熱の影響を受けないように、ゲートバルブ自身またはその付近に冷却水の循環路を設けても良い。
【0060】
（３）上述の実施形態では、弁部３３をロータリーバルブとしたが、ダブルダンパーやトリプルダンパーとしても良い。他にも、複数のバタフライバルブの組み合わせなど、弁部３３内部に気密な空間を構成するように各種バルブを採用することが出来る。弁体がローター以外の場合にも、弁体内部に冷却水の循環路を設けることにより、弁体が熱膨張して弁部３３のケース３３２内面と競り合うことを防ぐことが出来る。また、弁体において冷却水の循環路が設けられる個所は、弁体の回転軸に限られない。
【0061】
（４）上記の実施形態の弁部３３においては回転軸３３１１の内部には冷却水の循環路が設けられているものとしたが、さらにケース３３２内部に冷却水を循環させても良い。この場合、ケース３３２は、炭素質粒体Ａがその内部を降下する内部ケーシングの周囲を外部ケーシングで覆う二重ケーシング構造であり、この二重ケーシング構造内部には冷却水の循環路が設けられている。二重ケーシング構造内部における冷却水の循環路は、例えば図示しないポンプ及び冷却器と接続されており、この循環路を冷却水が循環している。
【0062】
（５）上述の実施形態では、ローター３３１の回転速度を排出装置３２４の単位時間当たりの排出量に基づいて定めたが、排出装置３２４の排出量に拘わらずローター３３１の回転速度を一定としても良い。この場合、ローター３３１の回転速度は、排出装置３２４の単位時間当たりの最大排出量を許容できる速度とする。
【0063】
（６）上述の実施形態では、羽根３２４２の枚数を４枚、板状部３３１２の枚数を６枚としたが、これに限られない。例えば、羽根３２４２の枚数を２枚、板状部３３１２の枚数を８枚としても良い。
【符号の説明】
【0064】
１ 熱処理装置
１０ 投入部
１１ 架台
１２ 分配ホッパー
１２１ コーン部
１３ フィーダー
１３ａ 絶縁体
１４ 原料ビン
１４１ 円筒部
１４２ コーン部
１５ チャージングホッパー
１５１、１５２ 開口部
１６ スカート
１６１、１６２ 開口部
２０ 熱処理部
２１ 炉体
２１１ 炉蓋
２２ 上部電極
２３ 燃焼室
２３１ 煙突
２４ 管状構造体
２４１、２４２ 開口部
２５ 下部電極
２５１、２５２ 開口部
２５３ ツバブロック
２６ 断熱層
３０ 冷却部
３１ 冷却ジャケット
３１１ ガス吹込み孔
３２ 排出部
３２１ 排出室
３２１ａ 圧力測定センサ
３２２ スカート
３２３ 底盤
３２４ 排出装置
３２４１ 回転軸
３２４２ 羽根
３２５ 排出管
３３ 弁部
３３１ ローター
３３１１ 回転軸
３３１２ 板状部
３３２ ケース
３３３ 排出管
Ａ 炭素質粒体
１０ 投入部
１１ 架台
１２ 分配ホッパー
１２１ コーン部
１３ フィーダー
１３ａ 絶縁体
１４ 原料ビン
１４１ 円筒部
１４２ コーン部
１５ チャージングホッパー
１５１、１５２ 開口部
１６ スカート
１６１、１６２ 開口部
２０ 熱処理部
２１ 炉体
２１１ 炉蓋
２２ 上部電極
２３ 燃焼室
２３１ 煙突
２４ 管状構造体
２４１、２４２ 開口部
２５ 下部電極
２５１、２５２ 開口部
２５３ ツバブロック
２６ 断熱層
３０ 冷却部
３１ 冷却ジャケット
３１１ ガス吹込み孔
３２ 排出部
３２１ 排出室
３２１ａ 圧力測定センサ
３２２ スカート
３２３ 底盤
３２４ 排出装置
３２４１ 回転軸
３２４２ 羽根
３２５ 排出管
３３ 弁部
３３１ ローター
３３１１ 回転軸
３３１２ 板状部
３３２ ケース
３３３ 排出管
Ａ 炭素質粒体
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
