(57)【要約】【課題】  加熱生成された炭素繊維又は加熱精製された炭素繊維を前段槽から後段槽に供給する供給装置において、前段槽及び後段槽の相互間におけるガスの流通を可及的に抑えることができる供給装置を提供すること。【解決手段】  第１の熱処理炉１０３及び第２の熱処理炉１０４に連通する収容室１４１が形成されたケース１４０と、シャフト１５１とシャフト１５１から径外方向１１１に延在するブレード１５２とを有し、収容室１４１に回転可能に収容されたロータ１５０と、ケース１４０の内面及びブレード１５２の端面の相互間隙１１３を封止する封止位置から退避可能に設けられた封止部材１６０と、封止部材１６０を封止位置に付勢する付勢部材１７０と、を備えるようにロータリーフィーダ１１０を構成する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前段槽及び後段槽の相互間に設けられ、加熱生成された炭素繊維又は加熱精製された炭素繊維を前記前段槽から前記後段槽に供給する供給装置において、
前記前段槽及び前記後段槽に連通する収容室が形成されたケースと、
シャフトと前記シャフトから径外方向に延在するブレードとを有し、前記収容室に回転可能に収容されたロータと、
前記ケースの内面及び前記ブレードの端面の相互間隙を封止する封止位置から退避可能に設けられた封止部材と、
前記封止部材を前記封止位置に付勢する付勢部材と、
を備えることを特徴とする供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載の供給装置において、
前記封止部材は、前記ケースの内面及び前記ブレードの先端面の相互間隙を封止することを特徴とする供給装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の供給装置において、
前記封止部材は、前記ケースの内面及び前記ブレードの側端面の相互間隙を封止することを特徴とする供給装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の供給装置において、
前記封止部材は、炭素材料によって構成されたことを特徴とする供給装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４何れか一項に記載の供給装置において、
前記付勢部材は、板バネを用いて構成されたことを特徴とする供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱生成された炭素繊維又は加熱精製された炭素繊維を前段槽から後段槽に供給する供給装置の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の供給装置として、気相成長法によって生成された炭素繊維（粉体）をホッパ（本願における前段槽の一例に相当）から熱処理装置（本願における後段槽の一例に相当）に供給するフィーダ（本願における供給装置の一例に相当）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
具体的には、従来の供給装置は、円筒状に形成されたケースと、ケース内に所定の間隙を設けて回転可能に収容されたロータとを備えており、ロータの回転によって、ホッパから熱処理装置に炭素繊維を供給可能に構成してある。
【特許文献１】特開平８−６０４４４号公報（第４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、炭素繊維の生成・精製プラントにおいては、アルゴンガスなどの不活性ガスの使用量低減のため、水素ガスなどのキャリアガスを取り扱う上での安全性確保のため、又は、空気（酸素）の侵入による製品及び装置の酸化を防止するために、前段槽及び後段槽の相互間におけるガスの流通を極力抑えたいという要求がある。
【０００５】
また、炭素繊維の生成・精製プラントにおいては、気相成長法によって炭素繊維を生成する反応炉内は例えば１０００℃まで加熱され、生成された炭素繊維を精製する熱処理炉内は例えば２０００℃まで加熱されるため、これらの炉が前段槽となる場合、供給装置内に高温の炭素繊維が導入されることになる。
【０００６】
しかしながら、上述した従来の供給装置では、低温（例えば常温）での起動時においてロータがケースにかじる事態を防止するべく、低温においても両者間の間隙が確保されるように設定してあるため、高温の炭素繊維によって昇温した場合には当該間隙の増大が避けられず、上記ガスの流通を抑える上で大きな支障をきたす。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みて、加熱生成された炭素繊維又は加熱精製された炭素繊維を前段槽から後段槽に供給する供給装置において、前段槽及び後段槽の相互間におけるガスの流通を可及的に抑えることができる供給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】
【０００８】
上述した課題を解決するために、本発明の一つの観点では、供給装置は、前段槽及び後段槽の相互間に設けられ、加熱生成された炭素繊維又は加熱精製された炭素繊維を前記前段槽から前記後段槽に供給する供給装置において、前記前段槽及び前記後段槽に連通する収容室が形成されたケースと、シャフトと前記シャフトから径外方向に延在するブレードとを有し、前記収容室に回転可能に収容されたロータと、前記ケースの内面及び前記ブレードの端面の相互間隙を封止する封止位置から退避可能に設けられた封止部材と、前記封止部材を前記封止位置に付勢する付勢部材と、を備えることを特徴とする構成を有している。
【０００９】
この構成により、封止部材が封止位置に付勢され、ケースの内面及びブレードの端面の相互間隙が封止される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一つの観点では、加熱生成された炭素繊維又は加熱精製された炭素繊維の温度変化に伴う熱膨張によってケース又はロータが変形した場合でも、封止部材が封止位置に付勢され、ケースの内面及びブレードの端面の相互間隙が封止されるので、前段槽及び後段槽の相互間におけるガスの流通を可及的に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を用いて説明する。なお、以下説明する実施形態は、本発明に係る供給装置を、例えば、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）などの炭素繊維を製造する炭素繊維の生成・精製プラントに適用した場合の実施形態を示している。
【００１２】
まず、本実施形態における炭素繊維の生成・精製プラントの構成について、図１を用いて説明する。なお、図１は、本実施形態における炭素繊維の生成・精製プラントのブロック図である。
【００１３】
本実施形態における炭素繊維の生成・精製プラント１００は、図１に示すように、原料ガス貯蔵槽１０１と、反応炉１０２と、第１の熱処理炉１０３と、第２の熱処理炉１０４と、炭素繊維貯蔵槽１０５とを備えており、各槽は、移送路１０６、１０７、１０８、１０９によって接続されている。そして、第１の熱処理炉１０３及び第２の熱処理炉１０４の相互間には、本発明に係る供給装置の一例としてのロータリーフィーダ１１０が設けられている。このロータリーフィーダ１１０の構成については下述する。
【００１４】
原料ガス貯蔵槽１０１は、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの炭化水素、及び、鉄、ニッケル、コバルトなどの遷移金属から生成された原料ガスを貯蔵するように配設してある。そして、貯蔵された原料ガスは、移送路１０６を介して反応炉１０２に供給されるように構成してある。
【００１５】
反応炉１０２は、供給された原料ガスを例えば１０００℃に加熱（熱分解）することにより炭素繊維を生成するように配設してある。このときに、原料ガスの熱分解を促進する観点から、反応炉１０２には、水素ガスなどのキャリアガスが充填されている。そして、生成された炭素繊維は、移送路１０７を介して第１の熱処理炉１０３に供給されるように構成してある。
【００１６】
第１の熱処理炉１０３は、生成された炭素繊維を例えば１０００℃に加熱（熱処理）してタールを除去することにより炭素繊維を精製するように配設してある。このときに、炭素繊維の酸化などを防止する観点から、第１の熱処理炉１０３には、アルゴンガスなどの不活性ガスが充填されている。そして、精製された炭素繊維は、ロータリーフィーダ１１０及び移送路１０８を介して第２の熱処理炉１０４に供給されるように構成してある。
【００１７】
第２の熱処理炉１０４は、生成された炭素繊維を例えば２０００℃に加熱（熱処理）して遷移金属を除去するなどして炭素繊維を精製するように配設してある。このときに、炭素繊維の酸化などを防止する観点から、第２の熱処理炉１０４には、アルゴンガスなどの不活性ガスが充填されている。そして、精製された炭素繊維は、移送路１０９を介して炭素繊維貯蔵槽１０５に供給されるように構成してある。炭素繊維貯蔵槽１０５は、精製された炭素繊維を貯蔵するように配設してある。
【００１８】
移送路１０７、１０８、１０９は、フライトコンベア、スクリューコンベア、気流移送機などの機器によって構成されている。このときに、炭素繊維の酸化などを防止する観点から、移送路１０７、１０８、１０９では、窒素ガスなどの移送ガスが満たされている。
【００１９】
次に、本実施形態におけるロータリーフィーダの構成について、図２及び図３を用いて説明する。なお、図２は、本実施形態におけるロータリーフィーダの正面断面図であり、図３は、図２に示したロータリーフィーダのＩ−Ｉ矢視断面図である。
【００２０】
本実施形態におけるロータリーフィーダ１１０は、図２及び図３に示すように、送入部１２０と、送出部１３０と、ケース１４０と、ロータ１５０と、封止部材１６０と、付勢部材１７０とを備えており、加熱生成された炭素繊維又は加熱精製された炭素繊維を前段槽の一例である第１の熱処理炉１０３から後段槽の一例である第２の熱処理炉１０４に供給するように配設してある。
【００２１】
送入部１２０は、角筒状に形成された金属材料からなり、ケース１４０の上部に接合されている。また、送入部１２０には、第１の熱処理炉１０３に連通する送入口１２１が形成され、送入口１２１には、アルゴンガス、窒素ガスなどの不活性ガスが流通している。
【００２２】
送出部１３０は、角筒状に形成された金属材料からなり、ケース１４０の下部に接合されている。また、送出部１３０には、移送路１０８を介して第２の熱処理炉１０４に連通する送出口１３１が形成され、送出口１３１には、窒素ガスが流通している。
【００２３】
なお、本実施形態において、送入部１２０及び送出部１３０は、角筒状に形成されているが、これに限らず、例えば、円筒状に形成されてもよい。
【００２４】
ケース１４０は、円筒状に形成された金属材料からなり、その中心軸が略水平となるように配置されている。また、ケース１４０には、第１の熱処理炉１０３及び第２の熱処理炉１０４に連通する収容室１４１が形成されている。
【００２５】
ロータ１５０は、シャフト１５１と、シャフト１５１から径外方向１１１に延在する複数（例えば８枚）のブレード１５２とを有しており、ケース１４０に対して同軸となるように配置され、収容室１４１に回転可能に収容されている。また、ブレード１５２の間には、炭素繊維を収容するポケット（収容室）１５３が形成されている。そして、ロータ１５０は、図示しないモータによって回転駆動されることにより、ポケット１５３に収容された炭素繊維を送入口１２１から送出口１３１に移送するように配設してある。換言すれば、ロータ１５０は、自重によって落下する炭素繊維を上槽から下槽に移送するように配設してある。
【００２６】
封止部材１６０は、黒鉛材、Ｃ／Ｃコンポジット材などの炭素材料によって構成され、ケース１４０の内面及びブレード１５２の端面の相互間隙１１３を封止することにより、第１の熱処理炉１０３及び第２の熱処理炉１０４の相互間の気密を保持するように配設してある。
【００２７】
具体的には、封止部材１６０は、ブレード１５２の先端部に設けられた第１のシール１６１と、ブレード１５２の側端部に設けられた第２のシール１６２とを有している。第１のシール１６１は、ケース１４０の内面及びブレード１５２の先端面の相互間隙１１３を封止するとともに、間隙１１３を封止する封止位置から径外方向１１１に退避可能に設けられている。第２のシール１６２は、ケース１４０の内面及びブレード１５２の側端面の相互間隙１１３を封止するとともに、間隙１１３を封止する封止位置から径外方向１１１及び軸方向１１２に退避可能に設けられている。
【００２８】
付勢部材１７０は、板バネを用いて構成され、封止部材１６０を封止位置に付勢するように配設してある。
【００２９】
具体的には、付勢部材１７０は、ブレード１５２の先端部に設けられた第１の板バネ１７１と、ブレード１５２の側端部に設けられた第２の板バネ１７２及び第３の板バネ１７３とを有している。第１の板バネ１７１は、第１のシール１６１を径外方向１１１に押圧することにより封止位置に付勢するように配設してある。第２の板バネ１７２は、第２のシール１６２を径外方向１１１に押圧することにより封止位置に付勢するように配設してある。第３の板バネ１７３は、第２のシール１６２を軸方向１１２に押圧することにより封止位置に付勢するように配設してある。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態では、ロータリーフィーダ１１０は、第１の熱処理炉１０３及び第２の熱処理炉１０４の相互間に設けられ、加熱生成された炭素繊維又は加熱精製された炭素繊維を第１の熱処理炉１０３から第２の熱処理炉１０４に供給するロータリーフィーダ１１０において、第１の熱処理炉１０３及び第２の熱処理炉１０４に連通する収容室１４１が形成されたケース１４０と、シャフト１５１とシャフト１５１から径外方向１１１に延在するブレード１５２とを有し、収容室１４１に回転可能に収容されたロータ１５０と、ケース１４０の内面及びブレード１５２の端面の相互間隙１１３を封止する封止位置から退避可能に設けられた封止部材１６０と、封止部材１６０を封止位置に付勢する付勢部材１７０と、を備えることを特徴とする構成を有している。
【００３１】
この構成により、本実施形態では、炭素繊維の温度変化に伴う熱膨張によってケース１４０又はロータ１５０が変形した場合でも、封止部材１６０が封止位置に付勢され、ケース１４０の内面及びブレード１５２の端面の相互間隙１１３が封止されるので、第１の熱処理炉１０３及び第２の熱処理炉１０４の相互間におけるガスの流通を可及的に抑えることができる。これにより、炭素繊維の温度変化、例えば、常温から３００℃程度までの温度変化に対応することが可能になるとともに、第１の熱処理炉１０３及び第２の熱処理炉１０４の相互間の圧力差、例えば、３０００ｍｍＡｑ（約３０ｋＰａ）までの圧力差に対応することが可能になる。
【００３２】
また、本実施形態では、封止部材１６０は、ケース１４０の内面及びブレード１５２の先端面の相互間隙１１３を封止することを特徴とする構成を有している。
【００３３】
この構成により、本実施形態では、封止部材１６０がブレード１５２の先端部に設けられているので、間隙１１３を径外方向１１１に確実に封止することができる。
【００３４】
また、本実施形態では、封止部材１６０は、ケース１４０の内面及びブレード１５２の側端面の相互間隙１１３を封止することを特徴とする構成を有している。
【００３５】
この構成により、本実施形態では、封止部材１６０がブレード１５２の側端部に設けられているので、間隙１１３を軸方向１１２に確実に封止することができる。
【００３６】
また、本実施形態では、封止部材１６０は、炭素材料によって構成されたことを特徴とする構成を有している。
【００３７】
この構成により、本実施形態では、封止部材１６０が炭素材料によって構成されているので、潤滑性、耐熱性、耐摩耗性を向上させることができる。
【００３８】
また、本実施形態では、付勢部材１７０は、板バネを用いて構成されたことを特徴とする構成を有している。
【００３９】
この構成により、本実施形態では、付勢部材１７０が板バネを用いて構成されているので、装置を簡単にすることができる。
【００４０】
なお、本実施形態では、ロータリーフィーダ１１０が、第１の熱処理炉１０３及び第２の熱処理炉１０４の相互間に設けられているが、これに限らず、反応炉１０２及び第１の熱処理炉１０３の相互間、第２の熱処理炉１０４及び炭素繊維貯蔵槽１０５の相互間などに設けられてもよい。
【００４１】
また、本実施形態では、移送路１０７、１０８、１０９に、炭素繊維を貯蔵する貯蔵槽、炭素繊維を供給する供給槽、炭素繊維を回収する回収機、炭素繊維を圧密する圧密機、炭素繊維を解砕する解砕機、炭素繊維を分級する分級機、炭素繊維を冷却する冷却機、炭素繊維と移送ガスとを分離する分離機、移送ガスを置換する置換機などの機器が設けられてもよい。
【００４２】
また、本実施形態では、封止部材１６０が、黒鉛材、Ｃ／Ｃコンポジットなどの炭素材料によって構成されているが、これに限らず、表面処理された金属材料、炭素材料及び金属材料の複合材料など、潤滑性、耐熱性、耐摩耗性を有する材料によって構成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態における炭素繊維の生成・精製プラントのブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態におけるロータリーフィーダの正面断面図である。
【図３】図２に示したロータリーフィーダのＩ−Ｉ矢視断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１００  炭素繊維の生成・精製プラント
１０１  原料ガス貯蔵槽
１０２  反応炉
１０３  第１の熱処理炉（前段槽）
１０４  第２の熱処理炉（後段槽）
１０５  炭素繊維貯蔵槽
１０６、１０７、１０８、１０９  移送路
１１０  ロータリーフィーダ（供給装置）
１１１  径外方向
１１２  軸方向
１１３  間隙
１２０  送入部
１２１  送入口
１３０  送出部
１３１  送出口
１４０  ケース
１４１  収容室
１５０  ロータ
１５１  シャフト
１５２  ブレード
１５３  ポケット
１６０  封止部材
１６１  第１のシール
１６２  第２のシール
１７０  付勢部材
１７１  第１の板バネ
１７２  第２の板バネ
１７３  第３の板バネ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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