JP7828604B2 - キャリアおよび熱処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、被処理物から炭素繊維を回収する連続式熱処理炉に用いられるキャリア、および連続式熱処理炉とキャリアとを備える熱処理装置に関する。

特許文献１には、バッチ式の炭化乾留炉と、連続式炉と、を備える再生炭素繊維の製造装置が開示されている。炭化乾留炉は、炭素繊維強化樹脂のマトリックス成分の一部を、固定炭素に転換して、炭素繊維の表面に付着させる。連続式炉は、固定炭素が付着した炭素繊維を、メッシュベルトにより搬送しながら加熱する。連続式炉は、炭素繊維から、付着した固定炭素の一部を除去する。

特開２０１３－６４２１９号公報

同文献の製造装置によると、炭化乾留炉と連続式炉を用いて、炭素繊維強化樹脂に二段階の熱処理を施すことができる。しかし、炭化乾留炉はバッチ式である。このため、炭化乾留炉は、処理工程においてボトルネックとなりやすい。したがって、同文献の製造装置によると、処理能力を向上させにくい。また、連続式炉において、被処理物（固定炭素が付着した炭素繊維）は、メッシュベルトに静置された状態で搬送されながら、加熱される。この際、被処理物の姿勢は変わらない。このため、被処理物に加熱むらが発生しやすい。つまり、熱処理が不均質になりやすい。そこで、本発明は、処理能力を向上させやすく、熱処理の不均質化を抑制可能なキャリアおよび熱処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のキャリアは、炭素繊維強化樹脂製の被処理物に熱処理を施す炉内空間を有し、前記被処理物から炭素繊維を回収する連続式熱処理炉において、前記被処理物を搬送するのに用いられ、前記被処理物が直接あるいは間接的に載置される台座部を備えるキャリアであって、前記被処理物は、前記台座部に直接載置される直接被処理物、またはケースに収容された状態で前記台座部に間接的に載置される間接被処理物であり、前記直接被処理物または前記ケースは、前記台座部に回転可能に載置され、前記炉内空間を前記キャリア自身が移動する際の推進力の一部を、前記直接被処理物または前記ケースの回転力に、変換する動力変換部を備えることを特徴とする。ここで、「炭素繊維強化樹脂製」とは、マトリックス樹脂の中に炭素繊維（強化材）を加えた、少なくとも炭素繊維と樹脂とを含む材料製であることをいう。

上記課題を解決するため、本発明の熱処理装置は、前記キャリアおよび前記連続式熱処理炉を備える熱処理装置であって、前記連続式熱処理炉は、前記キャリアが前記炉内空間を移動する際、前記動力変換部が当接する当接部を有し、前記動力変換部は、前記当接部に当接することにより、前記推進力の一部を前記回転力に変換することを特徴とする。

本発明のキャリアは、連続式熱処理炉において、被処理物（直接被処理物または間接被処理物）を搬送するのに用いられる。このため、バッチ式熱処理炉と比較して、処理能力を向上させやすい。また、本発明のキャリアは、動力変換部を備えている。このため、キャリア自身の推進力の一部を直接被処理物またはケースの回転力に変換することができる。すなわち、連続式熱処理炉の炉内空間において、直接被処理物またはケースを回転させながら、被処理物に熱処理を施すことができる。よって、被処理物の熱処理を促進することができる。また、熱処理の不均質化を抑制することができる。

本発明の熱処理装置は、連続式熱処理炉を備えている。このため、熱処理装置がバッチ式熱処理炉を備えている場合と比較して、処理能力を向上させやすい。また、本発明の熱処理装置の連続式熱処理炉は、当接部を備えている。このため、キャリア移動時に、キャリアの動力変換部を当接部に当接させることにより、キャリアの推進力の一部を直接被処理物またはケースの回転力に変換することができる。すなわち、連続式熱処理炉の炉内空間において、直接被処理物またはケースを回転させながら、被処理物（直接被処理物または間接被処理物）に熱処理を施すことができる。よって、被処理物の熱処理を促進することができる。また、熱処理の不均質化を抑制することができる。

図１は、第一実施形態の熱処理装置の上側から見た左右方向（炉長方向）断面図である。 図２は、図１のＩＩ－ＩＩ方向断面図である。 図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ方向断面図である。 図４は、第一実施形態のキャリアの斜視図である。 図５は、同キャリアの分解斜視図である。 図６（Ａ）は、搬送第一段階における、同キャリアの前面図である。図６（Ｂ）は、搬送第二段階における、同キャリアの前面図である。図６（Ｃ）は、搬送第三段階における、同キャリアの前面図である。 図７は、図３のＶＩＩ－ＶＩＩ方向断面図である。 図８は、第二実施形態のキャリアの前側から見た左右方向断面図である。 図９は、第三実施形態のキャリアの前側から見た左右方向断面図である。 図１０は、第四実施形態のキャリアの前部の斜視図である。 図１１（Ａ）は、その他の実施形態（その１）のキャリアの前側から見た左右方向断面図である。図１１（Ｂ）は、その他の実施形態（その２）のキャリアの前側から見た左右方向断面図である。図１１（Ｃ）は、その他の実施形態（その３）のキャリアの前側から見た左右方向断面図である。

以下、本発明のキャリアおよび熱処理装置の実施の形態について説明する。

＜第一実施形態＞
図１に、本実施形態の熱処理装置の上側から見た左右方向（炉長方向）断面図を示す。図２に、図１のＩＩ－ＩＩ方向断面図を示す。図３に、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ方向断面図を示す。図４に、本実施形態のキャリアの斜視図を示す。図５に、同キャリアの分解斜視図を示す。なお、図１は、図２のＩ－Ｉ方向断面図に相当する。また、説明の便宜上、図３においては、直接被処理物９を前後方向（炉幅方向。炉長方向に対して直交する方向）断面図で示す。

［直接被処理物の構成］
まず、本実施形態の熱処理装置の処理対象である直接被処理物の構成について説明する。直接被処理物９は、燃料電池車に搭載される高圧（例えば７０ＭＰａ程度）水素用タンクである。直接被処理物９は、炭素繊維強化樹脂（以下、「ＣＦＲＰ」と称する）製であって筒状を呈している。図３～図５に示すように、直接被処理物９は、筒壁部９０と、第一端壁部９１と、第二端壁部９２と、を備えている。筒壁部９０は、前後方向に延在する円筒状（真円形筒状）を呈している。第一端壁部９１は、筒壁部９０の前端（炉幅方向一端）開口を封止している。第一端壁部９１の径方向中心には、第一開口部９１０が開設されている。第二端壁部９２は、筒壁部９０の後端（炉幅方向他端）開口を封止している。第二端壁部９２の径方向中心には、第二開口部９２０が開設されている。

直接被処理物９は、図示しない内層と外層とを備えている。内層は、直接被処理物９の内部空間に露出している。内層は樹脂（例えばポリアミド）製である。外層は、内層の外側に積層されている。外層はＣＦＲＰ製である。外層は、マトリックス樹脂（例えばエポキシ樹脂）と、炭素繊維と、を含んでいる。

［熱処理装置の構成］
次に、本実施形態の熱処理装置の構成について説明する。図１～図３に示すように、熱処理装置１は、ローラーハースキルン２と、複数のキャリア３と、を備えている。ローラーハースキルン２は、本発明の「連続式熱処理炉」の概念に含まれる。

（ローラーハースキルン２）
ローラーハースキルン２は、直接被処理物９に所定の熱処理を施し、直接被処理物９から炭素繊維を回収する。ローラーハースキルン２は、複数のキャリア３つまり直接被処理物９を、連続的に熱処理可能である。ローラーハースキルン２は、ハウジング２０と、複数のバーナー２１と、複数の混合ガス供給管２２と、複数の排気管２３と、複数の搬送ローラー２４と、前後一対の搬送ローラー支持部材２５と、を備えている。搬送ローラー２４は、本発明の「当接部」の概念に含まれる。

ハウジング２０は、ローラーハースキルン２の外殻を構成している。ハウジング２０は、左右方向に延在する角筒状を呈している。ハウジング２０は、図示しない炉殻と断熱材とを備えている。断熱材は、炉殻の内側に配置されている。ハウジング２０の内側には、炉内空間Ｒが区画されている。炉内空間Ｒは、左右方向に延在している。

図３に示すように、バーナー２１には、燃料ガス（例えばプロパンガス）、空気が供給されている。バーナー２１の下流端は、炉内空間Ｒに開口している。バーナー２１は、炉内空間Ｒを加熱可能である。混合ガス供給管２２には、過熱水蒸気、雰囲気ガス（例えば窒素）が供給されている。混合ガス供給管２２の下流端は、炉内空間Ｒに開口している。混合ガス供給管２２は、炉内空間Ｒに混合ガス（過熱水蒸気と雰囲気ガスとを含むガス）を供給可能である。排気管２３の上流端は、炉内空間Ｒに開口している。排気管２３の下流端は、図示しない炉外設備（バーナー、集塵機、ファン）に連通している。ファンにより、炉内空間Ｒと炉外設備との間には、圧力勾配（詳しくは、上流側（炉内空間Ｒ側）から下流側（炉外設備側）に向かって圧力が降下する圧力勾配）が設定されている。排気管２３は、炉内空間Ｒから排気ガスを排出可能である。

搬送ローラー２４は、炉内空間Ｒに、左右方向全長に亘って敷設されている。搬送ローラー２４は前後方向に延在している。搬送ローラー２４の軸直方向（径方向）の断面は、真円形を呈している。図４に示すように、搬送ローラー２４は、炉外の駆動装置（例えばモーター）により、自身の回転軸Ａ１周りに回転可能である。図１～図３に示すように、左右方向に並ぶ複数の搬送ローラー２４により、左右方向に延在する搬送路Ｌが構成されている。

図１、図３に示すように、前後一対の搬送ローラー支持部材２５は、ハウジング２０の前壁（炉幅方向一端壁）外面、後壁（炉幅方向他端壁）外面に配置されている。一対の搬送ローラー支持部材２５は、複数の搬送ローラー２４の前後両端を、回転可能に支持している。

（キャリア３）
キャリア３は、ローラーハースキルン２において、直接被処理物９を搬送するのに用いられる。図３～図５に示すように、キャリア３は、台座部３０と、ギヤ３１と、を備えている。ギヤ３１は、本発明の「動力変換部」の概念に含まれる。

台座部３０は、台板３００と、四つのローラー支持片３０１と、左右一対のローラー３０２と、前後一対のストッパー３０３と、を備えている。台板３００は、複数の搬送ローラー２４（つまり搬送路Ｌ）に載置されている。四つのローラー支持片３０１は、台板３００の上面に配置されている。四つのローラー支持片３０１は、台板３００の上面において、左側に前後一対、右側に前後一対配置されている。

左右一対のローラー３０２は、各々、前後方向に延在している。ローラー３０２の軸直方向の断面は、真円形を呈している。直接被処理物９は、左右一対のローラー３０２に載置されている。図５に示すように、ローラー３０２は、ローラー本体３０２ａと、複数の大径部３０２ｂと、を備えている。複数の大径部３０２ｂは、前後方向に所定間隔ずつ離間して、ローラー本体３０２ａに環装されている。大径部３０２ｂは、ローラー本体３０２ａよりも、外径が大きい。直接被処理物９は、複数の大径部３０２ｂに回転可能に載置されている。

左側のローラー３０２は、左側の前後一対のローラー支持片３０１に、回転可能に支持されている。右側のローラー３０２は、右側の前後一対のローラー支持片３０１に、回転可能に支持されている。図４に示すように、ローラー３０２は、自身の回転軸Ａ２周りに回転可能である。ローラー３０２の回転に伴って、直接被処理物９は、自身の回転軸Ａ３周りに回転可能である。

図５に示すように、前後一対のストッパー３０３は、台板３００の上面に配置されている。直接被処理物９は、前後一対のストッパー３０３の間に配置されている。前後一対のストッパー３０３は、直接被処理物９が前後方向（図４に示す回転軸Ａ２、Ａ３の軸方向）に移動する（がたつく）のを規制可能である。

図４に示すように、ギヤ３１は、左右一対のローラー３０２のうち、左側のローラー３０２の前端（軸方向一端）に配置されている。ギヤ３１は、回転軸Ａ２上に配置されている。左側のローラー３０２は、ギヤ３１に連動して回転可能である。ギヤ３１は、複数の歯部３１０を備えている。複数の歯部３１０は、周方向に並んでいる。図３、図４に示すように、複数の歯部３１０のうち、下向きの歯部３１０は、台板３００から下側に突出している。図３に示すように、左側から見て、下向きの歯部３１０と搬送ローラー２４とは、重複している。

［熱処理装置の動き］
次に、直接被処理物から炭素繊維を回収する際の、本実施形態の熱処理装置の動きについて説明する。

（ローラーハースキルン２の動き）
まず、ローラーハースキルン２の動きについて説明する。図２、図４に示すように、ローラーハースキルン２の制御装置（図略）は、駆動装置により、複数の搬送ローラー２４を、各々の回転軸Ａ１周りに、回転駆動する。次に、制御装置は、ハウジング２０の左側に配置された搬入台（図略）から炉内空間Ｒに、複数のキャリア３を一つずつ連続的に搬入する。キャリア３は、複数の搬送ローラー２４を、左側（上流側）から右側（下流側）に向かって、順次乗り継ぎながら移動する。すなわち、キャリア３は、左側から右側に向かって、搬送路Ｌを搬送される。なお、図４に示すように、搬送中、キャリア３上の直接被処理物９は、自身の回転軸Ａ３周りに回転している。キャリア３の動きについては後述する。

図３に示すように、制御装置は、混合ガス供給管２２を介して、炉内空間Ｒに混合ガス（過熱水蒸気と雰囲気ガスとを含むガス）を供給する。直接被処理物９の外面９００は、混合ガス供給管２２から供給された混合ガスに、全面的に曝される。他方、直接被処理物９の内部は、第一開口部９１０、第二開口部９２０を介して、直接被処理物９の外部（炉内空間Ｒ）に連通している。直接被処理物９の内部には、主に第一開口部９１０を介して、混合ガスが流入する。このため、直接被処理物９の内面９０１は、全面的に混合ガスに曝される。また、制御装置は、バーナー２１により、炉内空間Ｒを所定の加熱プログラム（加熱温度パターンなど）に従って加熱する。

直接被処理物９の樹脂（内層、外層の樹脂）は、過熱水蒸気の水分および熱と、炉内空間Ｒの熱と、により、加水分解、熱分解（以下、「分解」と総称する）する。分解により、樹脂は、低分子化し、ガス化する。すなわち、炉内空間Ｒにおいて、直接被処理物９の外層のＣＦＲＰは、可燃性ガス（排気ガス）Ｇと炭素繊維とに分離する。

このうち、可燃性ガスＧは、排気管２３を介して、炉外設備に移送される。なお、直接被処理物９の内面９０１から発生した可燃性ガスＧは、主に第二開口部９２０を介して、排気管２３に流動する。他方、炭素繊維は、キャリア３上に残留する。炭素繊維が載置されたキャリア３は、ハウジング２０の右側に配置された搬出台（図略）に搬出される。

このように、ローラーハースキルン２においては、キャリア３に載置された直接被処理物９に所定の雰囲気（過熱水蒸気と雰囲気ガスとを含むガス雰囲気）下で熱処理を施すことにより、直接被処理物９から炭素繊維を回収する。

（キャリア３の動き）
次に、キャリア３の動きについて説明する。搬送路Ｌを移動する際、キャリア３は直接被処理物９を回転させている。図６（Ａ）に、搬送第一段階における、本実施形態のキャリアの前面図を示す。図６（Ｂ）に、搬送第二段階における、同キャリアの前面図を示す。図６（Ｃ）に、搬送第三段階における、同キャリアの前面図を示す。なお、図６（Ａ）～図６（Ｃ）においては、説明の便宜上、複数の搬送ローラー２４のうち、任意の三つの搬送ローラー２４を、左側から右側に向かって、搬送ローラー２４ａ、２４ｂ、２４ｃと定義する。同様に、複数の歯部３１０のうち、任意の三つの歯部３１０を、ギヤ３１の回転方向（図６（Ａ）～図６（Ｃ）における時計回り方向）前側から回転方向後側に向かって、歯部３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃと定義する。

図６（Ａ）に示すように、歯部３１０ａは、台板３００から下側に突出している。このため、キャリア３の移動に伴い、歯部３１０ａは左側から搬送ローラー２４ａに当接する。ここで、搬送ローラー２４ａは左右方向に不動である。したがって、図６（Ｂ）に示すように、キャリア３が移動し、搬送ローラー２４ａをギヤ３１が乗り越える際、歯部３１０ａは搬送ローラー２４ａに係止される。よって、ギヤ３１は、所定角度だけ、回転軸Ａ２周りに回転する。ギヤ３１の回転に伴い、左側のローラー３０２は、所定角度だけ、回転軸Ａ２周りに回転する。左側のローラー３０２の回転に伴い、直接被処理物９は、所定角度だけ、自身の回転軸Ａ３周りに回転する。また、ギヤ３１の回転に伴い、歯部３１０ｂは、搬送ローラー２４ａと搬送ローラー２４ｂとの隙間に進入する。

続いてキャリア３が移動すると、図６（Ｃ）に示すように、歯部３１０ｂが搬送ローラー２４ｂに衝突し、ギヤ３１および左側のローラー３０２が回転し、直接被処理物９が所定角度だけ回転する。同様に、さらにキャリア３が移動すると、歯部３１０ｃが搬送ローラー２４ｃに衝突し、ギヤ３１および左側のローラー３０２が回転し、直接被処理物９が所定角度だけ回転する。

このように、キャリア３の移動に伴い、歯部３１０ａ～３１０ｃが、順次、搬送ローラー２４ａ～２５ｃに衝突することにより、ギヤ３１および左側のローラー３０２を介して、直接被処理物９に回転駆動力が伝達される。

［作用効果］
次に、本実施形態のキャリアおよび熱処理装置の作用効果について説明する。図１～図３に示すように、本実施形態のキャリア３は、ローラーハースキルン２つまり連続式熱処理炉において、直接被処理物９を搬送するのに用いられる。このため、キャリア３がバッチ式熱処理炉において用いられる場合と比較して、処理能力（例えば、単位時間（１秒、１分、１時間、１日など）あたりの処理量）を向上させやすい。また、図６（Ａ）～図６（Ｃ）に示すように、本実施形態のキャリア３は、ギヤ３１を備えている。このため、キャリア３自身の推進力（左側から右側に向かう直進力）の一部を、直接被処理物９の回転力に、変換することができる。すなわち、直接被処理物９を回転させながら、直接被処理物９に熱処理を施すことができる。よって、直接被処理物９の熱処理を促進することができる。また、熱処理の不均質化を抑制することができる。

図１～図３に示すように、本実施形態の熱処理装置１は、ローラーハースキルン２つまり連続式熱処理炉を備えている。このため、熱処理装置がバッチ式熱処理炉を備えている場合と比較して、処理能力を向上させやすい。また、図６（Ａ）～図６（Ｃ）に示すように、ローラーハースキルン２は、搬送ローラー２４を備えている。このため、キャリア３移動時に、ギヤ３１の歯部３１０を搬送ローラー２４に当接させることにより、言い換えるとギヤ３１と搬送路Ｌとを噛合させることにより、キャリア３の推進力の一部を、ギヤ３１延いては直接被処理物９の回転力に、変換することができる。すなわち、直接被処理物９を回転させながら、直接被処理物９に熱処理を施すことができる。よって、直接被処理物９の熱処理を促進することができる。また、熱処理の不均質化を抑制することができる。

図６（Ａ）～図６（Ｃ）に示すように、直接被処理物９は、左右一対のローラー３０２に載置されている。このため、直接被処理物９の自重を利用して、直接被処理物９を回転可能に支持することができる。また、大きさの異なる複数種類の直接被処理物９（ただし、左右一対のローラー３０２に載置可能であって、台板３００に当接しない直接被処理物９）に対して、キャリアを共用化することができる。

図５に示すように、台座部３０は、前後一対のストッパー３０３を備えている。このため、直接被処理物９を回転させながらキャリア３が移動する際に、直接被処理物９が前後方向（図４に示す回転軸Ａ２、Ａ３の軸方向）にずれるのを、抑制することができる。

図５に示すように、直接被処理物９は、ＣＦＲＰ製であって筒状を呈している。また、直接被処理物９は、高圧水素用タンクであるため、肉厚が大きく、樹脂製の内層を備えている。仮に、このような直接被処理物９をキャリア３に静置して搬送する場合（直接被処理物９を回転させないで搬送する場合）、特に熱処理が不均質になりやすい。以下、その理由について説明する。

図７に、図３のＶＩＩ－ＶＩＩ方向断面図を示す。図３、図７に示すように、直接被処理物９において、第一開口部９１０および第二開口部９２０は、内面９０１の下端よりも、上側に配置されている。このため、直接被処理物９をキャリア３に静置して搬送する場合、直接被処理物９の内側に、内層や外層（主に内層）の樹脂の溶融、分解により、液体Ｏ（例えば油など。図３、図７に誇張して示す）が溜まってしまう。したがって、直接被処理物９の内面９０１の下部には、液体Ｏに浸漬した浸漬部９０１ａが発現してしまう。

ここで、直接被処理物９がキャリア３に静置されている場合、直接被処理物９の内面９０１において、浸漬部９０１ａ（内面９０１の下部）は不変である。このため、浸漬部９０１ａ付近の樹脂だけが、局所的に分解しにくくなる。したがって、熱処理にばらつきが発生してしまう。当該理由により、上述の直接被処理物９をキャリア３に静置して搬送する場合、特に熱処理が不均質になりやすい。

この点、本実施形態のキャリア３によると、熱処理の際、直接被処理物９を回転させることができる。直接被処理物９が回転すると、当然、直接被処理物９の内面９０１も回転する。他方、液体Ｏは、自重により、直接被処理物９内側の下部に留まる。すなわち、浸漬部９０１ａは、直接被処理物９内側の下部に留まる。このため、直接被処理物９の回転に伴って、相対的に、内面９０１における浸漬部９０１ａの位置が変化することになる。つまり、直接被処理物９の回転に伴い、内面９０１の任意の部位が、液体Ｏに対して、周期的に出入りを繰り返すことになる。したがって、内面９０１の全面に亘って、熱処理にばらつきが発生するのを、抑制することができる。よって、直接被処理物９の熱処理の不均質化を抑制することができる。このように、本実施形態のキャリア３によると、熱処理が不均質化しやすい被処理物（例えば、ＣＦＲＰ製であって、筒状を呈しており、樹脂製の内層を備える被処理物）９であっても、熱処理の不均質化を抑制することができる。

図１～図３に示すように、複数のキャリア３は、左右方向に連なって、炉内空間Ｒを連続的に通過している。このため、ローラーハースキルン２は、複数の直接被処理物９を連続的かつ大量に熱処理可能である。したがって、処理能力を向上させることができる。

図３に示すように、炉内空間Ｒには、混合ガス供給管２２を介して、過熱水蒸気が供給されている。このため、直接被処理物９中の樹脂の分解を促進することができる。

図４に示すように、キャリア３には、一つの直接被処理物９を丸ごと載置することができる。このため、熱処理前に直接被処理物９を裁断することなく、直接被処理物９に熱処理を施すことができる。したがって、直接被処理物９における炭素繊維の繊維配向を維持した状態で、炭素繊維を回収することができる。また、繊維長が長い炭素繊維を回収することができる。特に、直接被処理物９は高圧水素用タンクであるため、頑丈で裁断しにくい。したがって、本実施形態のキャリア３および熱処理装置１を用いて熱処理するのに好適である。

図３に示すように、過熱水蒸気と雰囲気ガスとは、混合ガスとして、混合ガス供給管２２から、炉内空間Ｒに供給される。すなわち、過熱水蒸気と雰囲気ガスとは、同方向から炉内空間Ｒに供給される。このため、過熱水蒸気と雰囲気ガスとが互いに気流を妨げにくい。

図６（Ａ）～図６（Ｃ）に示すように、ローラーハースキルン２の搬送ローラー２４は、「キャリア３の搬送」という本来の用途に加えて、「ギヤ３１の回転駆動」という用途を有している。このため、搬送ローラー２４とは別に「ギヤ３１の回転駆動」用の部材を配置する場合と比較して、部品点数が少なくなる。また、熱処理装置１の構造が簡単になる。また、既設のローラーハースキルン２を、簡単に、本発明の「連続式熱処理炉」として転用することができる。

図４～図５に示すように、直接被処理物９は、ローラー本体３０２ａではなく、複数の大径部３０２ｂに載置されている。このため、直接被処理物９の外面９００とローラー３０２との接触面積を小さくすることができる。よって、外面９００からの樹脂の分解を促進することができる。

図３に示すように、第二開口部９２０に対して、第一開口部９１０は、混合ガス供給管２２に近接している。このため、優先的に、第一開口部９１０を介して、直接被処理物９の内部に混合ガスを導入することができる。また、第一開口部９１０に対して、第二開口部９２０は、排気管２３に近接している。このため、優先的に、第二開口部９２０を介して、直接被処理物９の内部から可燃性ガスＧを排出することができる。また、混合ガス供給管２２および第一開口部９１０と、排気管２３および第二開口部９２０と、は前後方向に対向して配置されている。このため、直接被処理物９内に、第一開口部９１０から第二開口部９２０に向かって、ガス（混合ガス、可燃性ガスＧ）の流動方向を設定することができる。また、炉内空間Ｒにおいては、低酸素雰囲気下で、直接被処理物９に熱処理が施される。このため、炭素繊維が酸化しにくい。

＜第二実施形態＞
本実施形態のキャリアおよび熱処理装置と、第一実施形態のキャリアおよび熱処理装置との相違点は、直接被処理物ではなく端材がキャリアにより搬送される点である。ここでは、主に相違点について説明する。図８に、本実施形態のキャリアの前側から見た左右方向断面図を示す。なお、図７と対応する部位については、同じ符号で示す。

図８に示すように、被搬送物８は、ケース９３と、複数の端材９４と、を備えている。端材９４は、本発明の「間接被処理物」の概念に含まれる。ケース９３は、左右一対のローラー３０２に載置されている。ケース９３は、ギヤ３１により、回転駆動される。ケース９３は、金属製である。ケース９３は、筒壁部９３０と、第一端壁部（図略）と、第二端壁部９３２と、を備えている。筒壁部９３０は、前後方向に延在する円筒状を呈している。第一端壁部は、筒壁部９３０の前端開口を封止している。第一端壁部の径方向中心には、第一開口部が開設されている。第二端壁部９３２は、筒壁部９３０の後端開口を封止している。第二端壁部９３２の径方向中心には、第二開口部９３２ａが開設されている。端材９４は、ＣＦＲＰ製である。端材９４は、ケース９３の内部に収容されている。

熱処理時においては、キャリア３は、炉内空間Ｒを、搬送ローラー２４により搬送される。キャリア３の推進力の一部は、ギヤ３１を介して、回転力に変換される。当該回転力により、左側のローラー３０２が回転駆動される。ケース９３および右側のローラー３０２は、左側のローラー３０２の回転に連動して、回転する。ケース９３内の端材９４は、ケース９３の回転に応じて、ケース９３内を揺動する。

本実施形態のキャリアおよび熱処理装置と、第一実施形態のキャリアおよび熱処理装置とは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。本実施形態の被搬送物８によると、端材９４の処理後に、ケース９３を再利用することができる。本実施形態の被搬送物８のように、ケース９３だけが、ローラー３０２に連動して、回転してもよい。

本実施形態のキャリア３および熱処理装置１によると、ケース９３およびキャリア３は、あたかもバッチ式ロータリーキルンのように、回転するケース９３内で端材９４を揺動させながら、端材９４に熱処理を施すことができる。よって、任意のケース９３内において、熱処理の不均質化を抑制することができる。また、ローラーハースキルン２は、複数の被搬送物８つまり端材９４を連続的かつ大量に熱処理可能である。このように、本実施形態の熱処理装置１は、バッチ式ロータリーキルン（ケース９３およびキャリア３）と、ローラーハースキルン２と、の効果を併有している。

また、ケース９３の回転性能（回転速度、炉内空間Ｒにおける総回転数など）は、キャリア３の形状（例えばギヤ３１の形状）、ローラーハースキルン２の搬送ローラー２４の形状、配置数などにより決定される。この点、全てのキャリア３の形状は同一である。また、全てのキャリア３は、同一のローラーハースキルン２を通過する。このため、全てのケース９３間において、ケース９３の回転性能を一致させることができる。したがって、全てのケース９３において、熱処理の不均質化を抑制することができる。

＜第三実施形態＞
本実施形態のキャリアおよび熱処理装置と、第二実施形態のキャリアおよび熱処理装置との相違点は、ケース、ローラーの構成等である。ここでは、主に相違点について説明する。

図９に、本実施形態のキャリアの前側から見た左右方向断面図を示す。なお、図８と対応する部位については、同じ符号で示す。ケース９３は、筒壁部９３０と、第一端壁部（図略）と、第二端壁部９３２と、前後一対のフランジ部９３３と、を備えている。筒壁部９３０は、前後方向に延在する六角形筒状を呈している。前後一対のフランジ部９３３は、筒壁部９３０の前後両端から、径方向外側に張り出している。フランジ部９３３の外周面は、前側から見て真円形を呈している。台座部３０には、前後一対のストッパー３０３（図４参照）が配置されていない。

本実施形態のキャリアおよび熱処理装置と、第二実施形態のキャリアおよび熱処理装置とは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。被搬送物８の前後方向のがたつきが許容範囲内であれば、本実施形態のキャリア３のように、ストッパーは不要である。ストッパーの配置数は限定しない。単一（前側または後側のみ）でも、複数（前側および後側）でもよい。同様に、直接被処理物９用のキャリア３についても、ストッパーは不要である。また、ストッパーの配置数は特に限定しない。

ケース９３の筒壁部９３０の形状は特に限定しない。円形（真円形、楕円形）筒状、多角形（三角形、四角形、五角形、六角形など）筒状、あるいはこれらの形状を適宜組み合わせた形状であってもよい。同様に、直接被処理物９についても、筒壁部の形状は特に限定しない。

本実施形態の被搬送物８のように、ケース９３は、真円形のフランジ部９３３を備えていてもよい。こうすると、ケース９３の筒壁部９３０の形状によらず、ケース９３（具体的には前後一対のフランジ部９３３）を回転可能に左右一対のローラー３０２に載置することができる。同様に、直接被処理物９についても、フランジ部を備えていてもよい。

本実施形態のキャリア３のように、ローラー３０２は、大径部３０２ｂ（図４参照）を備えていなくてもよい。すなわち、ケース９３が左右一対のローラー本体３０２ａに載置されていてもよい。同様に、直接被処理物９についても、左右一対のローラー本体３０２ａに載置されていてもよい。

＜第四実施形態＞
本実施形態のキャリアおよび熱処理装置と、第一実施形態のキャリアおよび熱処理装置との相違点は、ストッパーの位置が切換可能な点である。ここでは、主に相違点について説明する。

図１０に、本実施形態のキャリアの前部の斜視図を示す。なお、図５と対応する部位については、同じ符号で示す。図１０に示すように、ストッパー３０３の下面には、左右一対の取付部（ボス）３０３ａが突設されている。他方、台板３００の前端には、前側から後側に向かって、左右一対の被取付部（凹部）３００ａ、左右一対の被取付部（凹部）３００ｂ、左右一対の被取付部（凹部）３００ｃが凹設されている。左右一対の取付部３０３ａは、左右一対の被取付部３００ａ～３００ｃに対して、選択的に挿入可能である。

本実施形態のキャリアおよび熱処理装置と、第一実施形態のキャリアおよび熱処理装置とは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。本実施形態のキャリア３によると、取付部３０３ａの挿入先（被取付部３００ａ～３００ｃ）を切り換えることにより、直接被処理物９の大きさ（前後方向長さなど）や形状に応じて、ストッパー３０３の前後方向位置を切り換えることができる。このように、ストッパー３０３の位置は、台板３００に対して、切換可能であってもよい。また、ストッパー３０３は、台板３００に固定されていてもよい（図５参照）。同様に、被搬送物８用のキャリア３についても、ストッパーの位置は、台板に対して、切換可能であってもよい。また、ストッパーは、台板に固定されていてもよい。

＜その他＞
以上、本発明のキャリアおよび熱処理装置の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。

図１１（Ａ）～図１１（Ｃ）に、その他の実施形態（その１～その３）のキャリアの前側から見た左右方向断面図を示す。なお、図４と対応する部位については、同じ符号で示す。また、図１１（Ａ）～図１１（Ｃ）に示すキャリアにより、被搬送物８（端材９４入りのケース９３）を搬送してもよい。

図１１（Ａ）に示すように、左右一対のローラー３０２の前端に、各々、ギヤ３１を取り付けてもよい。左側のギヤ３１が搬送ローラー２４に当接すると、左側のローラー３０２を介して、直接被処理物９に回転力が伝達される。同様に、右側のギヤ３１が搬送ローラー２４に当接すると、右側のローラー３０２を介して、直接被処理物９に回転力が伝達される。ここで、左右一対のギヤ３１は、キャリア３の移動に伴って、交互に搬送ローラー２４に当接する。このため、直接被処理物９には、左右一対のギヤ３１から、交互に回転力が伝達される。このように、本実施形態のキャリア３によると、左右一対のギヤ３１を用いることにより、直接被処理物９を回転させることができる。

なお、左側または右側のローラー３０２の前後両端に、各々、ギヤ３１を取り付けてもよい（ギヤ３１の配置数は二つ）。勿論、左側および右側のローラー３０２の前後両端に、各々、ギヤ３１を取り付けてもよい（ギヤ３１の配置数は四つ）。このように、ギヤ３１の位置、配置数は特に限定しない。また、ギヤ３１の形状（歯部３１０の配置数、歯たけ、歯先円直径、歯底円直径、ピッチ、モジュールなど）は特に限定しない。

図１１（Ｂ）に示すように、熱処理装置１は、キャリア３と、メッシュベルトキルン４と、を備えていてもよい。メッシュベルトキルン４は、本発明の「連続式熱処理炉」の概念に含まれる。メッシュベルトキルン４は、メッシュベルト４０と、ラック４１と、を備えている。

メッシュベルト４０は、左側（上流側）から右側（下流側）に向かって、移動する。キャリア３は、メッシュベルト４０に載置されている。このため、メッシュベルト４０と共にキャリア３も移動する。

ラック４１は、ハウジング２０の前壁内面（図１参照）に、取り付けられている。ラック４１は、左右方向に延在する板状を呈している。ラック４１は、ギヤ３１の上側に配置されている。ラック４１の下縁には、複数の歯部４１０が形成されている。歯部４１０は、本発明の「当接部」の概念に含まれる。複数の歯部４１０は、キャリア３移動時の、ギヤ３１の歯部３１０の軌道上に配置されている。

熱処理時において、メッシュベルト４０つまりキャリア３が左側から右側に向かって移動すると、ラック４１に対してギヤ３１が左側から右側に向かって移動する。ここで、ラック４１の歯部４１０と、ギヤ３１の歯部３１０とは、互いに噛合している。このため、キャリア３の移動に伴い、ギヤ３１が回転する。したがって、ギヤ３１に連動して左側のローラー３０２が回転し、左側のローラー３０２に連動して直接被処理物９、右側のローラー３０２が回転する。

本実施形態の熱処理装置１のように、連続式熱処理炉としてメッシュベルトキルン４を採用してもよい。また、搬送路（メッシュベルト４０）から独立して、当接部（歯部４１０）を配置してもよい。

図１１（Ｃ）に示すように、熱処理装置１は、キャリア３と、プッシャーキルン５と、を備えていてもよい。プッシャーキルン５は、本発明の「連続式熱処理炉」の概念に含まれる。プッシャーキルン５は、スキッドレール５０と、プッシャー５１と、を備えている。

スキッドレール５０は、左右方向に延在する板状を呈している。スキッドレール５０には、キャリア３が、左右方向に摺動可能に載置されている。スキッドレール５０には、複数の係合孔５００が開設されている。係合孔５００は、本発明の「当接部」の概念に含まれる。複数の係合孔５００は、ギヤ３１の下側に配置されている。複数の係合孔５００は、キャリア３移動時の、ギヤ３１の歯部３１０の軌道上に配置されている。プッシャー５１は、キャリア３の左側（上流側）に配置されている。プッシャー５１は、左側からキャリア３を押圧可能である。

熱処理時において、プッシャー５１がキャリア３を炉内空間Ｒに押し込むと、スキッドレール５０に対してギヤ３１が左側から右側に向かって移動する。ここで、スキッドレール５０の係合孔５００と、ギヤ３１の歯部３１０とは、互いに噛合している。このため、キャリア３の移動に伴い、ギヤ３１が回転する。したがって、ギヤ３１に連動して左側のローラー３０２が回転し、左側のローラー３０２に連動して直接被処理物９、右側のローラー３０２が回転する。本実施形態の熱処理装置１のように、連続式熱処理炉としてプッシャーキルン５を採用してもよい。

図３に示す、配管（バーナー２１、混合ガス供給管２２、排気管２３）の位置、配置数は特に限定しない。例えば、図３においては、混合ガス供給管２２と排気管２３とが、反対方向から炉内空間Ｒに開口している。しかしながら、混合ガス供給管２２と排気管２３とが、同方向から炉内空間Ｒに開口していてもよい。また、図３においては、過熱水蒸気と雰囲気ガスとを混合して（混合ガス）、混合ガス供給管２２から炉内空間Ｒに供給している。しかしながら、過熱水蒸気と雰囲気ガスとを、別々に炉内空間Ｒに供給してもよい。また、炉内空間Ｒに、微量の酸素を供給してもよい。あるいは、炉内空間Ｒに酸素を供給しなくてもよい。また、炉内空間Ｒを低酸素雰囲気に設定する場合の、炉内空間Ｒの酸素濃度は特に限定しない。例えば、酸素濃度は４体積％以下であればよい。図３におけるバーナー２１の燃料ガスの種類は特に限定しない。例えば、都市ガス、液化石油ガス、ＣＯＧ（コークス炉ガス）などを用いてもよい。炉内空間Ｒの熱源は、バーナー２１に限定しない。電熱ヒーターなどであってもよい。すなわち、ローラーハースキルン２（連続式熱処理炉）は、内熱式であっても外熱式であってもよい。

単一のキャリア３における、直接被処理物９またはケース９３の搭載数は特に限定しない。単一でも複数であってもよい。例えば、図５に示す台座部３０を前後方向に伸張し、左右一対のローラー３０２に、複数の直接被処理物９を前後方向に並置してもよい。同様に、左右一対のローラー３０２に、複数のケース９３を前後方向に並置してもよい。また、左右一対のローラー３０２に、直接被処理物９とケース９３とを混載してもよい。

キャリア３移動用の駆動源は特に限定しない。例えば、ローラーハースキルン２の搬送ローラー２４（図７参照）、メッシュベルト４０（図１１（Ｂ）参照）、プッシャー５１（図１１（Ｃ）参照）などであってもよい。また、キャリア３は自走式であってもよい。

雰囲気ガスの種類は特に限定しない。例えば、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガス、窒素、二酸化炭素などの表面改質ガスを雰囲気ガスとして用いることができる。雰囲気ガスとして表面改質ガスを用いると、回収後の炭素繊維を再利用する際、マトリックス樹脂に対する炭素繊維の密着性を向上させることができる。雰囲気ガスが、複数の気体（例えば、窒素と酸素）を含有していてもよい。

被処理物の種類は特に限定しない。被処理物は、ＣＦＲＰ製であればよい。直接被処理物９全体がＣＦＲＰ製の場合（図７参照）、直接被処理物９は、水素用タンクに限定しない。例えば、水素用タンク以外の、内部空間を有する中空物（筒状物、箱状物など）であってもよい。また、直接被処理物９は、内部空間を有する網状物であってもよい。また、直接被処理物９は、内部空間を有しない中実物であってもよい。熱処理前において、直接被処理物９が裁断されていてもよい。直接被処理物９には、少なくともマトリックス樹脂と炭素繊維とが含まれていればよい。その他の成分（例えば金属など）が含まれていてもよい。例えば、ＣＦＲＰで補強された鋼材なども、本発明の「炭素繊維強化樹脂」の概念に含まれる。マトリックス樹脂は、特にエポキシ樹脂に限定しない。フェノールなどの熱硬化性樹脂、ポリカーボネートなどの熱可塑性樹脂であってもよい。直接被処理物９の内層用の樹脂は、特にポリアミドに限定しない。

図９のケース９３に収容される間接被処理物の種類は特に限定しない。端材９４以外であってもよい。例えば、ＣＦＲＰ製の製品、部品、廃品などであってもよい。また、間接被処理物の形状は特に限定しない。例えば、板状、柱状、塊状などであってもよい。また、間接被処理物は、中実物であっても、中空物であってもよい。熱処理前において、間接被処理物が裁断されていてもよい。ケース９３に複数の間接被処理物が収容される場合、複数の間接被処理物の形状は同一であっても、異なっていてもよい。また、ケース９３は、内部空間を有する網状物であってもよい。ケース９３の材質は特に限定しない。ケース９３は、金属製、セラミック製、ＣＦＲＰ製などであってもよい。ケース９３自体をＣＦＲＰ製とすると、間接被処理物およびケース９３から炭素繊維を回収することができる。

図２においては、同形状の複数の直接被処理物９に対して、連続的に熱処理を施した。しかしながら、複数の直接被処理物９の形状は、互いに異なっていてもよい。ケース９３についても同様である。また、図２においては、複数のキャリア３を、左右方向に隙間無く連続して配置した。しかしながら、左右方向に隣り合う一対のキャリア３間に、隙間があってもよい。

本発明のキャリアは、連続式熱処理炉から独立して用いることができる。例えば、本発明のキャリアは、熱処理を施さずに、対象物（直接被処理物９、間接被処理物に対応）を回転させながら搬送するのに用いることができる。例えば、対象物が、静置すると固化する性質の液体（生コンクリートなど）の場合、対象物をケースに入れて、キャリアにより搬送すると、固化を抑制しながら、対象物を搬送することができる。同様に、対象物が、静置すると分離する性質の液体の場合、対象物をケースに入れて、キャリアにより搬送すると、分離を抑制しながら、対象物を搬送することができる。

１：熱処理装置、２：ローラーハースキルン（連続式熱処理炉）、２０：ハウジング、２１：バーナー、２２：混合ガス供給管、２３：排気管、２４：搬送ローラー（当接部）、２４ａ～２４ｃ：搬送ローラー（当接部）、２５：搬送ローラー支持部材、３：キャリア、３０：台座部、３００：台板、３００ａ～３００ｃ：被取付部、３０１：ローラー支持片、３０２：ローラー、３０２ａ：ローラー本体、３０２ｂ：大径部、３０３：ストッパー、３０３ａ：取付部、３１：ギヤ（動力変換部）、３１０：歯部、３１０ａ～３１０ｃ：歯部、４：メッシュベルトキルン（連続式熱処理炉）、４０：メッシュベルト、４１：ラック、４１０：歯部（当接部）、５：プッシャーキルン（連続式熱処理炉）、５０：スキッドレール、５００：係合孔（当接部）、５１：プッシャー、８：被搬送物、９：直接被処理物、９０：筒壁部、９００：外面、９０１：内面、９０１ａ：浸漬部、９１：第一端壁部、９１０：第一開口部、９２：第二端壁部、９２０：第二開口部、９３：ケース、９３０：筒壁部、９３２：第二端壁部、９３２ａ：第二開口部、９３３：フランジ部、９４：端材（間接被処理物）、Ａ１～Ａ３：回転軸、Ｇ：可燃性ガス、Ｌ：搬送路、Ｏ：液体、Ｒ：炉内空間

Claims (6)

1. 炭素繊維強化樹脂製の被処理物に熱処理を施す炉内空間を有し、前記被処理物から炭素繊維を回収する連続式熱処理炉において、前記被処理物を搬送するのに用いられ、前記被処理物が直接あるいは間接的に載置される台座部を備えるキャリアであって、
   前記被処理物は、前記台座部に直接載置される直接被処理物、またはケースに収容された状態で前記台座部に間接的に載置される間接被処理物であり、
   前記直接被処理物または前記ケースは、前記台座部に回転可能に載置され、
   前記炉内空間を前記キャリア自身が移動する際の推進力の一部を、前記直接被処理物または前記ケースの回転力に、変換する動力変換部を備えることを特徴とするキャリア。
2. 前記台座部は、自身の回転軸周りに回転可能であって前記直接被処理物または前記ケースが載置される一対のローラーを有し、
   一対の前記ローラーのうち、少なくとも一つの前記ローラーは、前記動力変換部に連動して回転し、前記ローラーが回転することにより前記直接被処理物または前記ケースが回転する請求項１に記載のキャリア。
3. 前記台座部は、前記直接被処理物または前記ケースが前記回転軸の軸方向に移動するのを規制するストッパーを有する請求項２に記載のキャリア。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のキャリアおよび連続式熱処理炉を備える熱処理装置であって、
   前記連続式熱処理炉は、前記キャリアが前記炉内空間を移動する際、前記動力変換部が当接する当接部を有し、
   前記動力変換部は、前記当接部に当接することにより、前記推進力の一部を前記回転力に変換する熱処理装置。
5. 複数の前記キャリアが前記炉内空間を連続的に通過することにより、前記連続式熱処理炉は、複数の前記直接被処理物または前記間接被処理物を連続的に熱処理可能である請求項４に記載の熱処理装置。
6. 前記炉内空間には過熱水蒸気が供給される請求項４または請求項５に記載の熱処理装置。