(57)【要約】【課題】  微細炭素繊維を人力によらず動力機械を用いて移送する微細炭素繊維の移送方法を提供する。【解決手段】  カーボンナノチューブ製造プラントにおける微細炭素繊維の移送方法において、反応生成物貯蔵槽１と加熱処理装置供給槽２との相互間を供給配管５１で接続し、供給配管５１内にブロワー４によって不活性ガスを流し、この不活性ガスの流れによって定容量式フィーダー１１から供給された反応生成物を移送する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細炭素繊維製造プラントを構成する複数の設備機器の相互間で微細炭素繊維を移送する微細炭素繊維の移送装置において、
微細炭素繊維を供給する供給側設備機器と、
微細炭素繊維を受ける受容側設備機器と、
移相媒体を供給する移送媒体供給源と、
前記供給側設備機器から供給された微細炭素繊維を移相媒体の流れに同伴して前記受容側設備機器へ移送する移送配管と、
前記供給側設備機器から定量の微細炭素繊維を取り出し前記移送配管へ供給する定量供給装置と、
前記移送配管中の移送媒体に流れを与える移送媒体送風装置と
を備えることを特徴とする微細炭素繊維の移送装置。
【請求項２】
移送媒体の流れに同伴する微細炭素繊維を分離する固気分離手段と、
該固気分離手段で分離した移送媒体を前記移送媒体供給源へ移送する移送媒体回収配管と、
前記移送媒体供給源から移相媒体を前記移送媒体送風装置へ供給する移相媒体供給配管と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の微細炭素繊維の移送装置。
【請求項３】
前記供給側設備機器または受容側設備機器が、反応炉、反応生成物貯蔵槽、反応生成物供給槽あるいは反応生成物供給装置、８００〜１５００℃での微細炭素繊維加熱設備、加熱微細炭素繊維貯蔵槽、加熱微細炭素繊維供給槽あるいは加熱微細炭素繊維供給装置、１２００〜３０００℃での微細炭素繊維加熱装置、微細炭素繊維圧密設備、微細炭素繊維粉砕設備、微細炭素繊維分級設備のうちの、少なくとも２以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の微細炭素繊維の移送装置。
【請求項４】
前記移送媒体が不活性ガスであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の微細炭素繊維の移送装置。
【請求項５】
前記定量供給装置が、移送配管と供給側設備機器との相互間を気密に保持するとともに所定量の微細炭素繊維を移送配管へ供給するロータリーフィーダーであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の微細炭素繊維の移送装置。
【請求項６】
前記移送配管が系外との間で気密を保持していることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の微細炭素繊維の移送装置。
【請求項７】
微細炭素繊維製造プラントを構成する複数の設備機器の相互間で微細炭素繊維を移送する微細炭素繊維の移送方法において、
微細炭素繊維を前記設備機器の上流工程から下流工程に移送するにあたり、気体を媒体として移送することを特徴とする微細炭素繊維の移送方法。
【請求項８】
前記複数の設備機器が、反応炉、反応生成物貯蔵槽、反応生成物供給槽あるいは反応生成物供給装置、８００〜１５００℃での微細炭素繊維加熱設備、加熱微細炭素繊維貯蔵槽、加熱微細炭素繊維供給槽あるいは加熱微細炭素繊維供給装置、１２００〜３０００℃での微細炭素繊維加熱装置、微細炭素繊維圧密設備、微細炭素繊維粉砕設備、微細炭素繊維分級設備のうちの、少なくとも２以上であることを特徴とする請求項７に記載の微細炭素繊維の移送方法。
【請求項９】
移送媒体として使用する気体が不活性ガスであることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の微細炭素繊維の移送方法。
【請求項１０】
移送媒体として使用する気体を循環使用することを特徴とする請求項７ないし請求項９のいずれか１項に記載の微細炭素繊維の移送方法。
【請求項１１】
気体を媒体として移送するための流路は、系外との間での気密が保持されていることを特徴とする請求項７ないし請求項１０のいずれか１項に記載の微細炭素繊維の移送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーボンナノチューブ等の微細炭素繊維の移送装置および微細炭素繊維の移送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微細炭素繊維製造方法として、化学的気相成長法（ＣＶＤ）、触媒担持担体を用いる触媒化学的気相成長法（ＣＣＶＤ）、アーク放電法、レーザー蒸発法等が報告されている。これら方法による製造設備は、反応炉、反応生成物貯蔵槽、反応生成物供給槽あるいは反応生成物供給装置、８００〜１５００℃での微細炭素繊維加熱設備、加熱微細炭素繊維貯蔵槽、加熱微細炭素繊維供給槽あるいは加熱微細炭素繊維供給装置、１２００〜３０００℃での微細炭素繊維加熱装置、微細炭素繊維圧密設備、微細炭素繊維粉砕設備、微細炭素繊維分級設備等の複数の設備機器で構成されている。該設備機器間の移送は、たとえば反応炉で生成した微細炭素繊維の移送は反応炉の後段に直結する反応生成物貯蔵槽に貯蔵した後運転を停止し、十分冷却して火災等に対する安全を確保した上で袋詰にした後に、人力で次工程の設備機器に運ぶことによって行われるのが一般的である。
【０００３】
少量生産であれば人力による移送でも対処可能であるが、量産設備を構成するためには連続生産を可能にする密閉式で且つ連続的な輸送設備が望ましく、機械式のフライトコンベア等によって移送することが容易に考えられる（例えば、特許文献１参照）。例えば、図２に示すように、図示せぬ反応炉にて生成した反応生成物は、反応生成物貯蔵槽１へ供給される。反応生成物貯蔵槽１の下部に設けたロータリ−バルブ１１によって所定量送り出された反応生成物は、フライトコンベア６の受け入れ部６２に供給される。フライトコンベア６は、トラフ６１と、受け入れ部６２と、排出部６３と、スクレーパ６４１を取り付けた駆動ベルト６４と、駆動モータ６５とを備え、移送経路（系内）は系外との間で気密保持可能に構成してある。受け入れ部６２に供給された反応生成物は、スクレーパ６４１によって掻き揚げられてトラフ６１中を移送され、排出部６３から加熱処理装置供給槽２へ供給される。上述したように構成した機械式輸送機、とくに微細粉体用の機械式輸送機は、本体の磨耗、駆動ベルトの磨耗、駆動軸の磨耗等、機械的なトラブルを引き起こし易いという問題を有している。ここで、カーボン繊維が輸送機器の摺動部に入り込めば磨耗が抑えられると考えられるが、入り込まない場合には金属等同士の直接的な接触を伴なう摺動が避けられずトラブルの原因となる。また、機械式輸送機は、輸送距離の制約を受け易く、しかも移送経路を屈曲させることが容易でないことから、機器配置の自由度が大きく制約される。さらにまた、機械式輸送機は、通常の輸送物に比較して嵩比重が約１／１００〜１／２００と極端に小さい微細炭素繊維の輸送機としては、輸送機の寸法が大きなものとならざるを得ず、各設備機器の相互間を輸送する上で必ずしも好ましいものではない。
【０００４】
上記方法では、反応生成物貯蔵槽１からロータリーバルブ１１等で送り出された反応生成物は、フライトコンベア６等の機械式輸送機により次工程である加熱処理設備供給槽２に移送される。なお、該反応生成物は可燃性物質であることから、保安上の観点でフライトコンベア６の内部を不活性ガス雰囲気で保持してある。上記コンベアにより加熱処理設備供給槽２の上方に持ち上げられた反応生成物は、該槽内に重力落下し、回収される。
【特許文献１】特開２００２−４６８６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記問題に鑑み、本発明は、微細炭素繊維を、人力によらず動力機械を用い、また動力機械のトラブルが少ない微細炭素繊維の移送装置および微細炭素繊維の移送方法を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、フライトコンベアのように摺動部が形成されない微細炭素繊維の移送装置および微細炭素繊維の移送方法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】
【０００６】
発明者らは、上記目的を達成するため鋭意研究した結果、気体を移送媒体として用いる微細炭素繊維の移送装置および微細炭素繊維の移送方法を開発した。すなわち、本発明は、複数の設備機器で構成される微細炭素繊維製造プラントにおける微細炭素繊維の移送方法において、製造された微細炭素繊維を該設備機器の上流工程から下流工程に移送するにあたり、気体を媒体として移送するようにした。本明細書において、微細炭素繊維とは、最終製品にかぎらす各製造工程における中間製品をも含んでいる。
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、微細炭素繊維製造プラントを構成する複数の設備機器の相互間で微細炭素繊維を移送する微細炭素繊維の移送装置において、微細炭素繊維を供給する供給側設備機器と、微細炭素繊維を受ける受容側設備機器と、移相媒体を供給する移送媒体供給源と、前記供給側設備機器から供給された微細炭素繊維を移相媒体の流れに同伴して前記受容側設備機器へ移送する移送配管と、前記供給側設備機器から定量の微細炭素繊維を取り出し前記移送配管へ供給する定量供給装置と、前記移送配管中の移送媒体に流れを与える移送媒体送風装置とを備えた。
【０００８】
さらに、本発明は、上記微細炭素繊維の移送装置において、移送媒体の流れに同伴する微細炭素繊維を分離する固気分離手段と、該固気分離手段で分離した移送媒体を前記移送媒体供給源へ移送する移送媒体回収配管と、前記移送媒体供給源から移相媒体を前記移送媒体送風装置へ供給する移相媒体供給配管とを備えた。
【０００９】
本発明は、上記微細炭素繊維の移送装置において、前記供給側設備機器または受容側設備機器が、微細炭素繊維製造プラントを構成する設備機器である、反応炉、反応生成物貯蔵槽、反応生成物供給槽あるいは反応生成物供給装置、８００〜１５００℃での微細炭素繊維加熱設備、加熱微細炭素繊維貯蔵槽、加熱微細炭素繊維供給槽あるいは加熱微細炭素繊維供給装置、１２００〜３０００℃での微細炭素繊維加熱装置、微細炭素繊維圧密設備、微細炭素繊維粉砕設備、微細炭素繊維分級設備のうちの、少なくとも２以上とした。
【００１０】
本発明は、上記微細炭素繊維の移送装置において、前記移送媒体を不活性ガスとした。さらに、本発明は、前記移送配管が系外との間で気密を保持するようにした。
【００１１】
本発明は、上記微細炭素繊維の移送装置において、前記定量供給装置が、移送配管と供給側設備機器との相互間を気密に保持するとともに所定量の微細炭素繊維を移送配管へ供給するロータリーフィーダーとした。
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明は、微細炭素繊維製造プラントを構成する複数の設備機器の相互間で微細炭素繊維を移送する微細炭素繊維の移送方法において、微細炭素繊維を前記設備機器の上流工程から下流工程に移送するにあたり、気体を媒体として移送するようにした。
【００１３】
本発明は、上記微細炭素繊維の移送方法において、前記複数の設備機器が、微細炭素繊維製造プラントとを構成する、反応炉、反応生成物貯蔵槽、反応生成物供給槽あるいは反応生成物供給装置、８００〜１５００℃での微細炭素繊維加熱設備、加熱微細炭素繊維貯蔵槽、加熱微細炭素繊維供給槽あるいは加熱微細炭素繊維供給装置、１２００〜３０００℃での微細炭素繊維加熱装置、微細炭素繊維圧密設備、微細炭素繊維粉砕設備、微細炭素繊維分級設備のうちの、少なくとも２以上とした。
【００１４】
本発明は、上記微細炭素繊維の移送方法において、移送媒体として使用する気体が不活性ガスとした。
【００１５】
本発明は、上記微細炭素繊維の移送方法において、移送媒体として使用する気体を循環使用するようにした。
【００１６】
本発明は、上記微細炭素繊維の移送方法において、気体を媒体として移送するための流路が、系外との間での気密を保持するようにした。
【００１７】
すなわち、本発明は、微細炭素繊維の移送に気体を移送媒体として用いる移送装置および移送方法を採用することで、いわゆる機械式輸送機に比較した場合の電力消費量増加がほとんど無く、また機械的トラブルがほとんどないメンテナンス性に富んだプロセスになる。これは微細炭素繊維の、嵩密度が低いという特性を十分に生かした移送装置および移送方法である。
【発明の効果】
【００１８】
気体を媒体とした移送方法は、一般的に粉体の移送に用いられることがあるが、移送する粉体を移送するためのエネルギー分だけ媒体となる気体を圧縮する必要があり、その動力が大であることが欠点である。しかしながら、微細炭素繊維の嵩密度は３／１０００〜５０／１０００と一般な気流移送に供される粉体に比べ著しく小さく、そのため移送する粉体を移送するためのエネルギー分だけ媒体となる気体を圧縮する動力も小さい。空気のみを移送する場合と微細炭素繊維と共に移送する場合の圧縮機の動力を比較したところ、微細炭素繊維とともに移送する場合は、空気のみを移送する場合に較べて必要とする動力は１．０４倍であった。嵩比重の小さい輸送物を機械式で輸送する場合、そのトラフ断面寸法は、輸送物の容積に比例し、輸送エネルギーに比較して無負荷動力が著しく大きい輸送機の選択となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１を用いて、本発明の実施の形態として、微細炭素製造プラントにおいて、微細炭素繊維を反応生成物貯蔵槽１から加熱処理設備供給槽２へ移送するための設備構成および移送方法について説明する。
【００２０】
本発明にかかる微細炭素繊維の移送方法は、反応生成物が供給される反応生成物貯蔵槽１と、ロータリーフィーダー１１と、微細炭素繊維供給配管１２と、移送配管５１と、加熱処理装置供給槽２と、固気分離機２３と、不活性ガス回収配管５２と、不活性ガスホルダー３と、不活性ガス供給配管５３と、ブロワー４とを有する移送装置によって実現される。
【００２１】
微細炭素繊維供給配管１２とロータリーフィーダー１１との相互間および、微細炭素繊維供給配管１２と移送配管５１との相互間は、微細炭素繊維供給配管１２で接続される。加熱処理装置供給槽２と不活性ガスホルダー３との相互間は、固気分離機２３を介して不活性ガス回収配管５２で接続される。不活性ガスホルダー３とブロワー４との相互間は、不活性ガス供給配管５３で接続される。ブロワー４と加熱処理装置供給装置２との相互間は、移送配管５１で接続される。
【００２２】
この実施例において、反応生成物貯蔵槽１は、微細炭素繊維を供給する供給側設備機器として働く。加熱処理装置供給槽２は、微細端奏繊維を受ける受容側設備機器として働く。不活性ガスホルダー３は、移送媒体を供給する移送媒体供給源として働く。ブロワー４は、移送配管５１中の移送媒体に流れを与える移送媒体送風装置として働く。ロータリーフィーダー１１は、供給側設備機器から定量の微細炭素繊維を取り出し移送配管５１へ供給する定量供給装置として働く。微細炭素繊維供給配管１２は、微細炭素繊維を供給側設備機器から移送配管５１へ供給する配管として働く。固気分離機２３は、移送媒体の流れに同伴する微細炭素繊維を分離する固気分離手段として働く。移送配管５１は、前記供給側設備機器から供給された微細炭素繊維を移相媒体の流れに同伴して前記受容側設備機器へ移送する配管として働く。不活性ガス回収配管５２は、固気分離手段２３で分離した移送媒体を移送媒体供給源３へ移送する移送媒体回収配管として働く。不活性ガス供給配管５３は、移送媒体供給源３から移相媒体を移送媒体送風装置４へ供給する移相媒体供給配管として働く。
【００２３】
従来方法と同様に、反応生成物貯蔵槽１からロータリーフィーダー１１等で送り出された反応生成物は、輸送に必要な圧力に圧縮された移送媒体に同伴され、次工程である加熱処理設備供給槽２に移送される。該反応生成物は可燃性物質であることから、保安上の観点で移送媒体となる気体は不活性ガスを用いる。また、輸送に必要な圧力は５ｋＰａ（ゲージ圧）程度であり、移送する物質の密度、濃度及び移送距離から適切な値が設定される。上記気流移送により加熱処理装置供給槽２の上方に持ち上げられた反応生成物は、該槽内に重力落下すると共に、一部は移送媒体である不活性ガスに同伴された後に固気分離機２３によって分離され該槽内に回収される。該反応生成物を回収された不活性ガスは系外に放散されることなく、不活性ガスホルダー３に至り循環使用される。
【００２４】
反応生成物貯蔵槽１の下方には、他端が移送配管５１に接続された微細炭素繊維供給配管１２の一端が接続され、微細炭素繊維供給配管１２の途中には、ロータリーバルブを有するロータリーフィーダー（定容量式フィーダー）１１が設けられている。ロータリーフィーダー１１は、反応生成物貯蔵槽１から移送配管５１への気体の流通を阻止しながら一定量の反応生成物を移送配管５１へ供給する働きを有している。さらに、ロータリーフィーダー１１は、反応生成物貯蔵槽１に収容された反応生成物をほぐして移送媒体によって移送されやすい形態とする機能をも有している。定容量式のフィーダーとしては、上記ロータリーバルブに限らず、例えばピストン−シリンダ式等の方式のものを適用することができる。この場合には、フィーダーの下流に、反応生成物をほぐす手段を設けることが好ましい。
【００２５】
移送配管５１の上流側には、移送ガスとしても働く不活性ガスを流動させるブロワー４が設けられ、下流側には、加熱処理装置供給槽２が接続される。加熱処理装置供給槽２の上部には、不活性ガスに同伴された反応生成物（微細炭素繊維）を分離する固気分離機２３が設けられ、該反応生成物が分離除去された不活性ガスが不活性ガス回収配管５２を介して不活性ガスホルダー３へ回収される。不活性ガスホルダー３に回収された移送ガスは、不活性ガス供給配管５３に接続されたブロワー４によって再び取り出されて再利用されることになる。
【００２６】
反応生成物貯蔵槽１からロータリーフィーダー１１によって送り出された反応生成物は、ほぐされた状態で移送配管５１に供給される。移送配管５１内に供給された反応生成物は、ブロワー４によって流れが形成された移送流体によって移送され、加熱処理装置供給槽２へ供給される。このとき、移送配管５１は、反応生成物貯蔵槽１からの気体の流通を阻止するとともに、系外との間での気密が保持されている。
【００２７】
加熱処理装置供給槽２内に供給された反応生成物の多くは自重によって加熱処理装置供給槽２の底部へ落下する。該反応生成物は、加熱処理装置供給槽２の底部に設けた反応生成物排出バルブ２１を通じて取り出され、次ぎの工程へ同様の移送方法によって移送される。
【００２８】
一方、移送流体により同伴された反応生成物の残り分は、固気分離機２３で分離されることにより、加熱処理装置供給槽２内に落下し、上述同様に反応生成物排出バルブ２１を通じて取り出される。反応生成物が分離除去された移送流体は、不活性ガス回収配管５２を経由して不活性ガスホルダー３へ回収される。
【００２９】
従来のフライトコンベアを用いた移送方法では、機械式輸送機の宿命として本体の磨耗、駆動ベルトの磨耗、駆動軸の磨耗等、機械的なトラブルを引き起し易いので、頻繁にメンテナンスを行うことが必要であった。一方、本発明による移送方法であれば、これらのトラブルを引き起こす虞れがないので従来の移送方法と比較してメンテナンスの頻度を大幅に抑えることができる。つまり、本発明による移送方法では、固気分離機および不活性ガスブロワーのメンテナンスのみで良いため、これらのメンテナンスの頻度が機械式輸送機のものと比較して大幅に少ない。
【００３０】
また、上述した気流移送は長距離輸送にも適している。微細炭素繊維製造設備は高温加熱炉を要する等の制約から屋内設置が望ましく、建屋間の移送が必要となる場合があり、移送距離が長距離になることがある。フライトコンベアを用いた移送方法であれば、移送距離に制限があるためコンベアを乗り継いで移送しなければならず、従来法を説明した図に示した設備を直列に複数つないで対応しなければならない。これに対して、上述した気流移送によれば、移送に必要な圧力を設定、保持するだけで対応でき、所要の能力を有するブロワーの選定のみで対応できる。
【００３１】
上記微細炭素繊維の移送方法の説明では、微細炭素繊維が移送される設備機器として、反応生成物貯蔵槽１、加熱処理装置供給槽（反応生成物供給槽）２の間を例として説明したが、本発明は、これらの設備機器の相互間に限って適用されるのではなく、微細炭素繊維製造プラントを構成する、反応炉と反応生成物貯蔵槽１との相互間、加熱処理装置供給槽（反応生成物供給槽）２と８００〜１５００℃での微細炭素繊維加熱設備との相互間、微細炭素繊維加熱設備と加熱微細炭素繊維貯蔵槽との相互間、加熱微細炭素繊維貯蔵槽と加熱微細炭素繊維供給槽との相互間、加熱微細炭素繊維供給槽と１２００〜３０００℃での微細炭素繊維加熱装置との相互間、１２００〜３０００℃での微細炭素繊維加熱装置と微細炭素繊維圧密設備との相互間、微細炭素繊維圧密設備と微細炭素繊維粉砕設備との相互間、微細炭素繊維粉砕設備と微細炭素繊維分級設備との相互間における微細炭素繊維の移送に用いることができる。
【００３２】
なお、この場合も、微細炭素繊維製造プラントを構成する反応生成物貯蔵槽１と加熱処理装置供給槽２との相互間と同様な上述した効果を奏することができる。さらに、微細炭素繊維製造プラントにおける上述の各装置や設備は、本発明が用いられるひとつの実施例であり、上述の装置や設備機器の一部を省略することができ、また、追加されたその他の装置や設備機器にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明である微細炭素繊維移送方法を実現するための微細炭素繊維移送装置の構成を説明する図。
【図２】従来の移送方法であるフライトコンベアを用いた方法を説明する図。
【符号の説明】
【００３４】
１…反応生成物貯蔵槽
１１…ロータリーフィーダー
１２…微細炭素繊維供給配管
２…加熱処理装置供給槽
２１…反応生成物排出バルブ
２３…固気分離機
３…不活性ガスホルダー
４…ブロワー
５１…移送配管
５２…不活性ガス回収配管
５３…不活性ガス供給配管
【図１】
2005220479.tif 000003
【図２】
2005220479.tif 000004