(57)【要約】【課題】  高品質な炭化綿を量産することができる炭化綿製造装置を提供する。【解決手段】  炭化炉２と、炭化炉２内に長尺布巾状の木綿３を搬送する搬送部４と、炭化炉２内に搬送された木綿３に、加熱水蒸気を透過させる水蒸気供給部５と、加熱水蒸気を排気する水蒸気排気部６と、木綿に水を供給し冷却する冷却部７と、各部を制御する制御部９とを備え、搬送部４は、木綿３を炭化炉２の全長に亘って搬送する第１の搬送部２１と、第１の搬送部２１の搬送方向と反対の搬送方向に折返し搬送する第２の搬送部２２とを有し、第１及び第２の搬送部２１、２２は、加熱水蒸気を透過するとともに、木綿３を水蒸気供給部５からの加熱水蒸気が供給される方向に対し、所定の角度傾斜する方向に搬送する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化炉と、
上記炭化炉内に長尺布巾状の木綿を搬送する搬送部と、
上記炭化炉内に搬送された木綿に、加熱水蒸気を透過させる水蒸気供給部と、
上記搬送部により搬送される木綿を透過した上記水蒸気供給部からの加熱水蒸気を排気する水蒸気排気部と、
上記加熱水蒸気が透過された木綿を冷却する冷却部と、
上記搬送部による木綿の搬送速度、上記水蒸気供給部による加熱水蒸気の温度及び流量のそれぞれを制御する制御部とを備え、
上記搬送部は、少なくとも、上記木綿を上記炭化炉の全長に亘って搬送する第１の搬送部と、該第１の搬送部の後段に設けられ該第１の搬送部からの木綿を該第１の搬送部の搬送方向と反対の搬送方向に折返し搬送する第２の搬送部とを有し、
上記第１及び第２の搬送部は、それぞれ上記水蒸気供給部からの加熱水蒸気を透過するとともに、上記木綿を該水蒸気供給部からの加熱水蒸気が供給される方向に対し、所定の角度傾斜する方向に搬送する炭化綿製造装置。
【請求項２】
上記搬送部を挟んで上記水蒸気供給部側及び上記水蒸気排気部側のそれぞれに加熱水蒸気の温度及び流量を検知する検知部が複数設けられ、
上記制御部は、上記複数の検知部により検知された値に基づいて、上記搬送部、上記水蒸気供給部を制御する請求項１記載の炭化綿製造装置。
【請求項３】
上記水蒸気供給部は、上記第１及び第２の搬送部のいずれか一方により搬送される上記木綿の一の主面から加熱水蒸気を供給する第１の水蒸気供給部と、該第１及び第２の搬送部のいずれか他方により搬送される上記木綿の他の主面から加熱水蒸気を供給する第２の水蒸気供給部とを有する請求項２記載の炭化綿製造装置。
【請求項４】
さらに、上記冷却部により冷却された木綿を乾燥する乾燥部を備える請求項３記載の炭化綿製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木綿に加熱水蒸気を噴射することで当該木綿を炭化させ、脱臭作用、導電性等の多機能を有する炭化綿を製造する炭化綿製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、有機系の廃棄物に加熱水蒸気を噴射することで、当該廃棄物を炭化させる炭化処理が行われている。この炭化処理では、廃棄物を無酸素の還元雰囲気下で燃焼させることなく炭化させることができるため、二酸化炭素、ダイオキシン、悪臭等の発生を避けることができるとともに、廃棄物から活性炭を得ることができる利点がある。そして、この得られる活性炭には、脱臭作用等があることから、その有用性が着目されている。
【０００３】
これら廃棄物を炭化処理する装置としては、炭化炉内に廃棄物を投入し、スパイラルコンベアで搬送しながら、加熱水蒸気を噴射し炭化処理を行うものがある。この炭化処理装置では、投入される廃棄物の大きさが様々であることや、含まれる不純物の割合も異なることから、生成される炭化処理物は、均一の性質を有さず、品質の良いものとはいえなかった。
【０００４】
また、近年は、炭化処理を施すことで得られる炭化物の更なる効用を利用することを目的として、純度の高い炭化物の製造が試みられている。その試みとして、木綿を使って、炭化処理を施して得られる炭化綿がある。この炭化綿は、物質吸着性、吸水性、導電性等の作用があることが最近の研究で分かってきている。そこで、この炭化綿は、一酸化炭素等の有害物質を除去できるマスク、脱臭吸水できる寝装具、水耕栽培用の素材、圧電センサ用材料等の様々な分野での利用が期待されている。
【０００５】
しかしながら、この炭化綿を製造するにあたっては、従来からの炭化処理装置を転用することができず、炭化綿の大量生産が行える装置は、未だに開発されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２１９３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述のような問題点を解消したものであり、高品質な炭化綿を量産することができる炭化綿製造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】
本発明に係る炭化綿製造装置は、炭化炉と、上記炭化炉内に長尺布巾状の木綿を搬送する搬送部と、上記炭化炉内に搬送された木綿に、加熱水蒸気を透過させる水蒸気供給部と、上記搬送部により搬送される木綿を透過した上記水蒸気供給部からの加熱水蒸気を排気する水蒸気排気部と、上記加熱水蒸気が透過された木綿を冷却する冷却部と、上記搬送部による木綿の搬送速度、上記水蒸気供給部による加熱水蒸気の温度及び流量のそれぞれを制御する制御部とを備える。そして、上記搬送部は、少なくとも、上記木綿を上記炭化炉の全長に亘って搬送する第１の搬送部と、該第１の搬送部の後段に設けられ該第１の搬送部からの木綿を該第１の搬送部の搬送方向と反対の搬送方向に折返し搬送する第２の搬送部とを有し、上記第１及び第２の搬送部は、それぞれ上記水蒸気供給部からの加熱水蒸気を透過するとともに、上記木綿を該水蒸気供給部からの加熱水蒸気が供給される方向に対し、所定の角度傾斜する方向に搬送する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ムラがなく均一な高品質な炭化綿を量産することができる。
【００１０】
さらに、本発明では、第１の搬送部と、第１の搬送部の後段に設けられ第１の搬送部からの木綿を第１の搬送部の搬送方向と反対の搬送方向に折返し搬送する第２の搬送部とを有することから、装置全体が小型化され、省スペースを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施の形態として示す炭化綿製造装置の外観斜視図である。
【図２】炭化綿製造装置の装置内部の構成を説明するための断面図である。
【図３】炭化綿製造装置の装置内部の構成の変形例を説明するための断面図である。
【図４】炭化綿製造装置の搬送部の構成を説明するための要部斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を適用した炭化綿製造装置について、図面を参照して説明をする。なお、炭化綿製造装置１については、以下の項目順に説明をする。
【００１３】
１．全体構成
１−１  炭化炉
１−２  搬送部
１−３  水蒸気供給部
１−４  水蒸気排気部
１−５  冷却部
１−６  乾燥部
１−７  制御部
１−８  変形例
２．動作説明
【００１４】
１．全体構成
本発明に係る炭化綿製造装置１は、図１に示すように、炭化炉２と、この炭化炉２に長尺布巾状の木綿３を搬送する搬送部４と、加熱水蒸気を供給する水蒸気供給部５と、供給された加熱水蒸気を排気する水蒸気排気部６と、木綿に水を供給し冷却する冷却部７と、冷却された木綿３を乾燥する乾燥部８と、各部を制御する制御部９とから構成されている。炭化綿製造装置１は、ロール状に巻回された木綿３を炉本体１０内に供給することで、炉本体１０内において当該木綿３に炭化処理が施され、この木綿を炭化綿として排出するものである。炭化綿製造装置１での炭化処理は、炭化炉２内の酸素を絶ち、木綿３を燃焼させずに炭化する原理を利用したものである。
【００１５】
１−１  炭化炉
炭化綿製造装置１の炭化炉２は、図１及び図２に示すように、全体略矩形の炉本体１０からなり、この炉本体１０内に、搬送部４、水蒸気供給部５、水蒸気排気部６、冷却部７等が設けられる。炭化炉２の炉本体１０は、前面の略全体が開放された開口部１０ａを有し、この開口部１０ａを閉塞し密閉する開閉扉１１が開閉可能に取り付けられている。また、炉本体１０の左右の側面１０ｂ、１０ｃには、それぞれ水蒸気供給部５の水蒸気供給ダクト３１、水蒸気排気部６の水蒸気排気ダクト３６が設けられている。また、炉本体１０の側面１０ｂには、炭化綿の原料となる木綿３の供給口１２が設けられ、側面１０ｃには炭化処理が施され冷却され炭化綿となった木綿３が排出される排出口１３が設けられている。さらに、炉本体１０の開閉扉１１等には、炉本体１０内を目視することができる窓（不図示）が設けられている。炉本体１０の供給口１２近傍には、ロール状の木綿３を搬送部４に送り出しを行う送出しローラ１２ａが設けられている。この送出しローラ１２ａは、上下２つのローラにより木綿３を挟持し、炉本体１０内に送り出すとともに、炉本体１０内への空気の流入を防止する。排出口１３にも、同様に送出しローラ１３ａが設けられている。また、炉本体１０は、側面１０ｂから供給される木綿３に水蒸気を供給し、炭化処理を施す、炉本体１０の上部から中央部にかけての炭化処理領域１４と、炭化処理された木綿３を冷却する、炉本体１０の下部の冷却領域１５とに分かれている。また、炉本体１０は、炭化処理領域１４と冷却領域１５との境界部に、木綿３が通過し、冷却部７に受け渡される開口部１６ａを残して、仕切壁１６が設けられている。
【００１６】
炭化綿の原料となる木綿３は、長尺布巾状であり、この長尺布巾状の木綿がロールに巻回されている。木綿３の材料としては、例えば、インドデシ綿、メキシコ綿、オーストラリア綿などが挙げられる。
【００１７】
また、炭化綿製造装置１により製造される炭化綿としては、繊維の外層の１／３〜１／２程度が炭化され、中心の繊維が未炭化状態であることが好ましい。これにより、芯となる中心の４０〜５０％程度の繊維は未炭化状態であり、その表面に略１００％炭化された繊維が付着した状態の炭化綿とすることで、炭化綿自体に形態安定性、十分な破断強度を付与することができるとともに、ある程度の可撓性を付与することができ、加工等の取扱いが便利となる。また、未炭化状態にある繊維層は、中心であることに限らず、木綿の一方の主面側に偏倚した構造であってもよい。
【００１８】
このような特性を有する炭化綿は、イオン吸着性、ガス吸着性、吸水性、導電性等の作用がある。具体的に、炭化綿製造装置１にて製造する炭化綿は、アンモニア、酸、アルカリに対するイオン吸着性、アンモニア、酢酸、アセトアルデヒドのガス吸着性において一定の要件を満たすことが求められる。このイオン吸着性としては、塩化アンモニアの標準溶液（５ｍｇ／Ｌ）を１ｇの炭化綿カラムにて濾過した濾液のアンモニア濃度が、１２％以下となる性能が求められる。また、酸性については、塩酸（０．０１Ｎ）を１ｇの炭化綿カラムにて濾過した濾液のｐＨが、６．５以上となる性能が求められる。また、アルカリ性については、水酸化ナトリウム（０．０１Ｎ）を１ｇの炭化綿カラムにて濾過した濾液のｐＨが、８．５以下となる性能が求められる。さらに、ガス吸着性としては、１ｇの炭化綿をガラス製のデシケータに入れ、アンモニア、酢酸、アセトアルデヒドのそれぞれの溶液を滴下揮発させ、５分経過時のガス濃度が１０％以下となり、かつ、１時間経過時のガス濃度が０．５％以下となる性能が求められる。
【００１９】
１−２  搬送部
炉本体１０内に設けられる搬送部４は、図２に示すように、炉本体１０内に長尺布巾状の木綿３を、炭化処理領域１４から冷却領域１５に亘って搬送する。搬送部４は、炉本体１０の側面１０ｂ上部に設けられる供給口１２からの長尺布巾状の木綿３が受け渡され、受け渡された木綿３を側面１０ｃ側に搬送する第１の搬送部２１を有する。また、搬送部４は、第１の搬送部２１により搬送された木綿３を側面１０ｃ側から折返し側面１０ｂ側に搬送する第２の搬送部２２を有する。搬送部４は、このように、一側面から他側面に亘って木綿３を搬送し、続いて他側面から一側面に亘って搬送する搬送手段を複数段有する。搬送部４は、炭化処理領域１４において、第１の搬送部２１及び第２の搬送部２２が２段上下方向に配設されている。また、搬送部４は、冷却領域１５において、第１の搬送部２１、第２の搬送部２２、第１の搬送部２１が上下方向に順に３段配設されている。
【００２０】
炭化処理領域１４に設けられる第１の搬送部２１は、いわゆるローラコンベアであり、側面１０ｂの供給口１２から側面１０ｃに亘って、木綿３を搬送する。第１の搬送部２１は、側面１０ｃに近づくにしたがって、水平位置が下がるように、すなわち傾斜して配設されている。これは、側面１０ｂから供給される水蒸気を、第１の搬送部２１の全領域を搬送されている木綿３に十分に供給するためである。なお、第１の搬送部２１上を搬送されている木綿３には、裏面側、すなわち第１の搬送部２１を介して水蒸気が供給される。
【００２１】
なお、炭化綿製造装置１の搬送部４における第１の搬送部２１と第２の搬送部２２とは、同様の構成を有し、その搬送方向が異なるのみであることから、第１の搬送部２１を説明し、第２の搬送部２２の説明は省略をする。
【００２２】
第１の搬送部２１は、図２に示すように、上流側である側面１０ｂ近傍に設けられる一対のチェーンホイール２４ａと、下流側である側面１０ｃ近傍に設けられる一対のチェーンホイール２４ｂと、２つのチェーンホイール２４ａ、２４ｂに亘って巻回される一対のチェーンベルト２５と、２つのチェーンベルト２５間に横架され木綿３が載置される複数の丸棒状のローラ２６とから構成されている（図４参照）。また、第１の搬送部２１のチェーンホイール２４ａの中心軸には、駆動モータ２７が設けられている（図４参照）。
【００２３】
第１の搬送部２１は、複数のローラ２６が一対のチェーンベルト２５間に横架され、木綿３が搬送される搬送面を形成する。そして、第１の搬送部２１は、チェーンホイール２４ａに接続された駆動モータ２７を駆動することにより、チェーンベルト２５に倣ってローラ２６が移動され、木綿３を搬送する。第１の搬送部２１は、側面１０ｃに近づくにしたがって、水平位置が下がるように、すなわち傾斜して配設されている。このとき、第１の搬送部２１は、側面１０ｃ側に設けられる水蒸気排気部６により、水蒸気が排気される。第１の搬送部２１は、丸棒状のローラ２６が複数本所定間隔離間して設けられているので、第１の搬送部２１の下方向から水蒸気が供給される場合であっても、搬送面上の木綿３に適切に水蒸気を供給することができる。
【００２４】
また、炭化処理領域１４に設けられる第２の搬送部２２は、第１の搬送部２１と同様のローラコンベアであり、側面１０ｃ側の端部近傍で、第１の搬送部２１にて搬送された木綿３が受け渡される。第２の搬送部２２は、側面１０ｃ側から側面１０ｂ側に亘って、木綿３を搬送する。
【００２５】
このような構成を有する炭化処理領域１４における搬送部４は、第１及び第２の搬送部２１、２２により搬送される木綿３の一の主面から水蒸気が供給される。このことにより、炭化処理領域１４における搬送部４は、ある程度の厚みを有する木綿３であっても、または複数枚を重畳した木綿３であっても、平面的に均質な炭化綿を製造することができる。具体的には、炭化綿製造装置１では、木綿３の一の主面から、均質な水蒸気が供給されることから、この一の主面側の炭化処理が促進され、他の主面側の炭化処理が未炭化状態である、すなわち、未炭化状態にある繊維層が他の主面側に偏倚した構造の炭化綿が製造される。また、搬送部４では、複数のローラコンベアを上下方向に多段に配置しているので、炭化綿製造装置１全体の大きさを小さくすることができる。
【００２６】
なお、本発明の実施の形態では、炭化処理領域１４における搬送部４は、第１の搬送部２１、第２の搬送部２２、第１の搬送部２１、第２の搬送部２２と、交互に搬送部を設けるようにしたが、これに限らない。すなわち、木綿３に対し、ムラなく均等に十分な量の水蒸気を供給できる構成であればよく、供給口１２から順に、第２の搬送部２２、第１の搬送部２１、第２の搬送部２２、第１の搬送部２１を設けるようにしてもよい。また、第１及び第２の搬送部２１、２２を２段設けることに限らず、十分な水蒸気が供給されるものであれば、１段構成とするものであってもよい。
【００２７】
さらに、ローラ２６についても、丸棒状のものであることに限らず、例えば、針金を格子状に編み合わせた金網であってもよい。
【００２８】
また、炭化処理領域１４における搬送部４の搬送速度は、木綿３の炭化処理に大きく影響するものであり、例えば、炭化処理領域１４を通過するまでの時間、すなわち、炭化処理が施される時間としては、６〜１０時間程度である。なお、この炭化処理時間は、供給される木綿３の重量、水蒸気の温度及び流速によっても異なるものである。
【００２９】
冷却領域１５における搬送部４は、上述の第１の搬送部２１が、上下方向に３段配設されている。そのため、搬送部４は、第１及び第２の搬送部２１、２２の２種類のみを組み合わせることで、搬送路を形成することができ、様々な仕様のコンベアを種々用意する必要がなく、経済的である。
【００３０】
１−３  水蒸気供給部
次に、炭化綿製造装置１の水蒸気供給部５について説明をする。水蒸気供給部５は、図１及び図２に示すように、水蒸気を発生させる水蒸気発生部３２と、この水蒸気発生部３２からの水蒸気を炉本体１０内の炭化処理領域１４に導く水蒸気供給ダクト３１と、所定の流量の水蒸気を炉本体１０内に供給する供給ポンプ３４とから構成されている。
【００３１】
炭化綿製造装置１の炭化処理に必要な水蒸気は、高温な水蒸気であり、例えば、４００℃程度の高温水蒸気である。
【００３２】
水蒸気発生部３２は、図示しないボイラ等により水を熱し、水蒸気を発生させるものでる。水蒸気発生部３２は、炭化処理に必要な高温水蒸気を生成することができるものであれば、周知のいかなるものであってもよい。この水蒸気発生部３２には、水蒸気供給ダクト３１が連通されており、発生する水蒸気を炉本体１０内に導く。水蒸気供給ダクト３１の流路中には、供給ポンプ３４が配設されており、この供給ポンプ３４により水蒸気発生部３２で発生する水蒸気が導かれる。このとき、制御部９は、供給ポンプ３４の出力を制御することで、炉本体１０内の流速を調整することができる。
【００３３】
水蒸気供給ダクト３１は、水蒸気発生部３２で発生する水蒸気を、炉本体１０内に導くダクトであり、一端が水蒸気発生部３２と連通され、他端が炉本体１０の側面１０ｂに接続されている。また、水蒸気供給ダクト３１は、側面１０ｂ近傍の他端側に拡径部３１ａが形成され、側面１０ｂ全体から炭化処理領域１４に水蒸気を供給する。水蒸気供給ダクト３１の拡径部３１ａ内には、水蒸気発生部３２からの水蒸気を炭化処理領域１４の所定箇所に誘導する水蒸気誘導板３３が設けられている。この水蒸気誘導板３３は、水蒸気発生部３２からの水蒸気を、２本の第１の搬送部２１上を搬送される木綿３に供給するように誘導する。
【００３４】
なお、水蒸気供給ダクト３１の拡径部３１ａや水蒸気誘導板３３は、上述に限らず、炉本体１０の炭化処理領域１４の所定箇所に水蒸気を導くものであれば、如何なる形状を有するものであってもよい。
【００３５】
１−４  水蒸気排気部
炭化綿製造装置１の水蒸気排気部６は、図１及び図２に示すように、炉本体１０内で炭化処理に使用された水蒸気を排気する水蒸気排気ダクト３６と、この水蒸気排気ダクト３６の流路中に設けられる吸気ファン３７と、吸気ファン３７の後段に配設されるフィルタ３９とから構成されている。
【００３６】
水蒸気排気ダクト３６は、一端が炉本体１０の側面１０ｃに接続されており、炉本体１０内の水蒸気を排気する。水蒸気排気ダクト３６は、側面１０ｃ手前で、３本のダクト３６ａ、３６ｂ、３６ｃに分岐しており、それぞれのダクト端部の側面１０ｃ近傍に拡径部３８が形成されている。
【００３７】
ダクト３６ａは、炉本体１０の炭化処理領域１４上部の水蒸気を排気し、ダクト３６ｂは、炉本体１０の炭化処理領域１４中央部の水蒸気を排気し、ダクト３６ｃは、炉本体１０の炭化処理領域１４下部の水蒸気を排気する。特に、ダクト３６ａは、搬送部４の１段目として配設される第１の搬送部２１上の木綿３を透過した水蒸気を排気する。ダクト３６ｂは、搬送部４の２段目として配設される第２の搬送部２２及び３段目として配設される第１の搬送部２１上の木綿３を透過した水蒸気を排気する。そして、ダクト３６ｃは、搬送部４の４段目として配設される第２の搬送部２２及び炭化処理領域１４の下部に溜まった水蒸気を排気する。
【００３８】
水蒸気排気ダクト３６に排気され、フィルタ３９にて灰等のゴミが除去された水蒸気は、汚染除去処理をして水蒸気の状態で再び水蒸気発生部３２に送り、再利用等される。また、排気された水蒸気は、熱交換器に供給することで、例えば水蒸気発生部３２や乾燥部８に供給するようにしてもよい。
【００３９】
吸気ファン３７は、水蒸気排気ダクト３６の流路中に設けられ、炉本体１０内の水蒸気をダクト内に吸気する。
【００４０】
なお、水蒸気排気部６は、上述に限らず、炉本体１０の炭化処理領域１４の所定箇所の水蒸気を効率的に排気できるものであれば、如何なる構成を有するものであってもよい。水蒸気排気部６は、例えば、水蒸気供給部５に設けられる水蒸気誘導板３３を設けるようにしてもよい。
【００４１】
このような構成を有する水蒸気排気部６は、水蒸気供給部５と協働して、搬送される木綿３に高温の水蒸気を透過させることができる。このとき、炭化綿製造装置１では、水蒸気供給部５と水蒸気排気部６とにより、炉本体１０内が大気中よりもやや高い気圧となるように制御され、これにより、炉本体１０内への空気の流入を防止している。
【００４２】
１−５  冷却部
次に、炭化綿製造装置１の冷却部７について説明をする。冷却部７は、図１及び図２に示すように、搬送される炭化処理が施された木綿３に冷却水を吹き付けるスプリンクラ４１と、スプリンクラ４１に冷却水を供給する冷却水供給ポンプ４２とを有する。冷却部７は、炉本体１０の冷却領域１５に配設され、炭化処理領域１４にて炭化処理が施された木綿３を搬送する第１の搬送部２１が、３段配設されている。すなわち、冷却部７では、木綿３を側面１０ｂと側面１０ｃとの間を１往復半させて、その搬送中に冷却を行い、排出口１３から冷却された木綿３が排出される。
【００４３】
スプリンクラ４１は、仕切壁１６近傍に側面１０ｂと側面１０ｃとの間に亘って配設される管状部材４１ａの多数箇所に吹出し口４１ｂが設けられている。スプリンクラ４１は、内部に冷却水が導水され、冷却水を吹出し口４１ｂから木綿３に吹き付ける。
【００４４】
冷却部７には、炉本体１０の冷却領域１５の下部に、熱交換がされた冷却水を排水する排水口４３が設けられている。また、炉本体１０の冷却領域１５の底面は、排水口４３に冷却水が導水されるように、排水口４３に向かって傾斜している。
【００４５】
さらに、冷却部７には、冷却領域１５内の水分を多く含む空気を排気する排気ダクト４４と、排気ファン４５とが設けられている。
【００４６】
このような構成を有する冷却部７は、炭化処理が施された木綿３を効率よく冷却することができる。また、この冷却部７は、水噴霧を行うことで、冷却とともに、木綿３を洗浄することができ、表層に浮いた灰や十分な酸化がされなかった炭粒を除去することができ、艶の良い黒炭繊維のしっかりした炭化綿を製造することができる。なお、冷却部７は、スプリンクラ４１により吹き付けられた冷却水を排水口４３を介して、回収され、汚染除去処理をして再利用等される。
【００４７】
なお、冷却部７は、上述のように、炭化処理領域１４からの木綿３に対してすぐに強制冷却処理を施すことに限らず、例えば、木綿３が１５０℃程度まで自然冷却するようにし、搬送部４の後段にスプリンクラ４１を設け、冷却するようにしてもよい。
【００４８】
１−６  乾燥部
冷却部７により冷却された木綿３は、冷却部７の後段に設けられる乾燥部８に搬送される。乾燥部８は、搬送される木綿３に熱風を吹き付けて乾燥させる周知の乾燥装置である。乾燥部８は、例えば、搬送部４６と、この搬送部４６により搬送される木綿３に１００℃前後の空気熱風を吹き付けるブロア４７とから構成されている。
【００４９】
乾燥部８における搬送部４６は、例えば炉本体１０内に設けられる第１の搬送部２１と同一の構成を有する。ブロア４７は、搬送部４６の上部に配設され、搬送される冷却した湿潤な木綿３に１００℃前後の空気熱風を吹き付ける。
【００５０】
このような乾燥部８は、冷却された湿潤な木綿３を連続して乾燥させることができる。乾燥処理が施された木綿３は、所望とする大きさに裁断されて最終的な炭化綿を得ることができる。
【００５１】
１−７  制御部
次に、炭化綿製造装置１に取り付けられる各種センサと制御部９について説明をする。炭化綿製造装置１には、図２に示すように、供給側センサ５１、５３、５５、５７、排気側センサ５２、５４、５６、５８の複数のセンサが各所に取り付けられている。また、炭化綿製造装置１には、炭化度判別手段５９〜６１が各所に取り付けられている。炭化綿製造装置１は、これらのセンサ５１〜５８、炭化度判別手段５９〜６１により測定された値が制御部９に供給され、この供給された値に基づいて各部を制御する。
【００５２】
供給側センサ５１は、１段目の第１の搬送部２１の下側の略中央部に臨まされるセンサであり、水蒸気供給部５からの水蒸気の、１段目の第１の搬送部２１直前の温度及び流速を検知する。この検知された温度値及び流速値は、制御部９に供給される。供給側センサ５１は、１段目の第１の搬送部２１を搬送される木綿３に供給される水蒸気の温度及び流速を監視するものである。
【００５３】
また、排気側センサ５２は、１段目の第１の搬送部２１の上側の略中央部に臨まされるセンサであり、１段目の第１の搬送部２１上を搬送される木綿３を透過した水蒸気の温度及び流速を検知する。この検知された温度値及び流速値は、制御部９に供給される。排気側センサ５２は、１段目の第１の搬送部２１上を搬送される木綿３を透過した水蒸気の温度及び流速を監視するものである。
【００５４】
同様に、供給側センサ５３は、２段目の第２の搬送部２２の上側の略中央部に臨まされるセンサであり、排気側センサ５４は、２段目の第２の搬送部２２の下側の略中央部に臨まされるセンサである。また、供給側センサ５５、５７においては、３段目の第１の搬送部２１、４段目の第２の搬送部２２のそれぞれの木綿３透過直前の温度及び流速を検知するセンサである。さらに、排気側センサ５６、５８においては、３段目の第１の搬送部２１、４段目の第２の搬送部２２のそれぞれの木綿３透過直後の温度及び流速を検知するセンサである。
【００５５】
炭化度判別手段５９は、供給口１２近傍に取り付けられ、供給口１２より供給された木綿３の炭化度を判別する。炭化度判別手段５９は、例えば、当該位置における木綿３の状態を撮像するカメラであり、このカメラにより撮像された映像信号を制御部９に供給する。制御部９においては、この供給される映像信号を画像解析し、例えば、木綿３の色を判断して、異常があるかどうか判別する。特に、炭化度判別手段５９は、炭化処理前の木綿３の品質を確認するために設けられる。
【００５６】
また、炭化度判別手段６０は、３段目の第１の搬送部２１上で側面１０ｃ側に取り付けられ、搬送される木綿３の炭化度を判別する。この炭化度判別手段６０は、炭化処理中に発生する異常を検知するためのものである。
【００５７】
さらに、炭化度判別手段６１は、４段目の第２の搬送部２２後段で、冷却部７直前位置に取り付けられ、全ての炭化処理が終了した状態の木綿３の炭化度を判別する。この炭化度判別手段６１は、最終的な炭化綿の品質を監視するためのものである。
【００５８】
このように、各所に取り付けられたセンサ５１〜５８は、その検知信号が制御部９に供給される。そして、この検知信号に基づいて制御部９は、炭化処理が正常に行われているかを判断し、異常と判断した場合には各部を制御する。なお、各センサの取り付け位置は、上述に限らず、炭化処理を適切に行うように監視できるものであれば、適宜必要な箇所に設けるようにしてもよい。また、炭化度判別手段についても、上述のように、カメラを設けることに限らず、特定波長光の反射率を測定するものを用いて、色判別を行うようにしてもよい。
【００５９】
炭化綿製造装置１の制御部９は、搬送部４、水蒸気供給部５、水蒸気排気部６、冷却部７、乾燥部８と接続されており、各部に信号を供給し、各部を制御する。また、制御部９は、各センサ５１〜６１からの信号が供給され、この供給される信号に基づいて、各部を制御する。制御部９は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリと、タイマ等を有し、これらがバスを介して互いに接続されている。制御部９は、メモリに、各部の駆動タイミングのプログラム等が格納され、タイマにより、各動作の開始時間がカウントされる。具体的には、制御部９は、搬送部４の第１及び第２の搬送部２１、２２のそれぞれの駆動モータ２７と接続され、駆動モータ２７の出力、すなわち、搬送速度を制御する。また、制御部９は、水蒸気供給部５の供給ポンプ３４と接続され、炉本体１０内に供給する水蒸気の温度及び流速を制御する。また、制御部９は、水蒸気排気部６の吸気ファン３７と接続され、その出力を制御する。制御部９は、冷却部７の冷却水供給ポンプ４２、乾燥部８のブロア４７と接続され、それぞれの出力を制御することで、冷却部７、乾燥部８を制御する。
【００６０】
以上のような構成を有する炭化綿製造装置１では、搬送部４により搬送される木綿３の一の主面に水蒸気を透過させて炭化処理を行っており、一の主面の表面近傍は略１００％炭化された繊維が付着し、他の主面近傍に全体の４０〜５０％程度の繊維が未炭化状態の炭化綿を製造することができる。このように、未炭化状態が偏倚された炭化綿は、炭化された繊維層の効果を一面側からのみ受けることに適した使用例が考えられる。具体的には、布団寝具に用いられるシーツ、壁紙など、炭化綿としての効能を一方の面側からのみ所望とする場合に有効である。
【００６１】
そして、炭化綿製造装置１では、搬送部４の搬送速度、水蒸気供給部５の供給水蒸気の温度及び流速を制御することで、ムラなく均質な上述の炭化綿を連続して製造することができる。また、搬送部４は、第１及び第２の搬送部２１、２２を折返しながら、複数段設けられるので、装置全体の小型化を図ることができる。
【００６２】
また、炭化綿製造装置１では、炭化処理を施す雰囲気として、無酸素状態とする高温水蒸気を用いており、この高温水蒸気を用いることで、木綿３への透過、熱伝達率がよく、取扱いも容易となり、経済的である。炭化綿製造装置１で用いられる水蒸気としては、２００〜５００℃が炭化処理に適しており、４００℃が最も好ましい。
【００６３】
また、炭化綿製造装置１では、搬送部４を設け、木綿３を搬送しながら順次連続して炭化処理を行うことができるので、例えば、バッジ式の炭化炉と比較して、大量生産を行うことができる。さらに、搬送部４の第１及び第２の搬送部２１、２２は、水蒸気が供給される側面１０ｂに対し傾斜しているので、側面１０ｂから供給される水蒸気が効率よく木綿３に提供されるとともに、透過させることができる。これにより製造される炭化綿としては、形態安定性、十分な破断強度を付与されるとともに、ある程度の可撓性を有し、イオン吸着性、ガス吸着性、吸水性、導電性等の作用がある。
【００６４】
１−８  変形例
次に、本発明の炭化綿製造装置の変形例について説明をする。変形例として示す炭化綿製造装置７０は、図３及び図４に示すように、第２の搬送部２２の代わりに、第２の搬送部７１が設けられている。また、この第２の搬送部７１に関連する箇所以外の構成は、炭化綿製造装置１と同一であることから、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６５】
炭化綿製造装置７０では、炭化綿製造装置１における第２の搬送部２２に代わり、第２の搬送部７１が設けられている。この第２の搬送部７１は、図３及び図４に示すように、側面１０ｃ近傍に設けられる一対のチェーンホイール２４ａと、側面１０ｂ近傍に設けられる一対のチェーンホイール２４ｂと、２つのチェーンホイール２４ａ、２４ｂに亘って巻回される一対のチェーンベルト２５と、２つのチェーンベルト２５間に横架され木綿３が載置される複数の丸棒状のローラ２６とから構成されている。また、第２の搬送部７１のチェーンホイール２４ａの中心軸には、駆動モータ２７が設けられている。さらに、第２の搬送部７１には、ローラ２６の下側を覆い下側から水蒸気が供給される供給カバー２８と、ローラ２６の上側を覆い下側からの水蒸気を排気する排気カバー２９とが設けられている。
【００６６】
供給カバー２８及び排気カバー２９は、例えば、耐熱性を有する金属板を折曲げ成型することで形成される。供給カバー２８及び排気カバー２９には、それぞれ中央部に供給ダクト２８ａと排気ダクト２９ａが設けられ、それぞれ後述する水蒸気供給部５と水蒸気排気部６と接続されている。
【００６７】
なお、第２の搬送部７１は、第２の搬送部２２に供給カバー２８及び排気カバー２９が設けられるのみで、その他の構成は、第２の搬送部２２と同一である。
【００６８】
第２の搬送部７１は、複数のローラ２６が一対のチェーンベルト２５間に横架され、木綿３が搬送される搬送面を形成する。そして、第２の搬送部７１は、チェーンホイール２４ａに接続された駆動モータ２７を駆動することにより、チェーンベルト２５に倣ってローラ２６が移動され、木綿３を搬送する。第２の搬送部７１は、側面１０ｂに近づくにしたがって、水平位置が下がるように、すなわち傾斜して配設されている。このとき、第２の搬送部７１は、供給ダクト２８ａを通じて、下側から水蒸気が供給され、排気ダクト２９ａを通じて排気される。すなわち、第２の搬送部７１では、第１の搬送部２１から搬送された木綿３を折返し搬送するとともに、第１の搬送部２１での搬送時に水蒸気が供給されなかった側の木綿３主面から水蒸気が供給される構成となっている。第２の搬送部７１は、丸棒状のローラ２６が複数本所定間隔離間して設けられているので、第２の搬送部７１の下方向から水蒸気が供給される場合であっても、搬送面上の木綿３に適切に水蒸気を供給することができる。
【００６９】
このとき、水蒸気供給部５の水蒸気供給ダクト３１には、第２の搬送部７１の供給ダクト２８ａが連通されており、この供給ダクト２８ａを介して、水蒸気発生部３２からの水蒸気が第２の搬送部７１上を搬送される木綿３に供給する。また、水蒸気排気部６の水蒸気排気ダクト３６は、第２の搬送部７１の排気ダクト２９ａが連通されており、この排気ダクト２９ａを介して、第２の搬送部７１上の木綿３を透過した水蒸気を排気する。
【００７０】
このような構成を有する炭化処理領域１４における搬送部４は、第１の搬送部２１により搬送される木綿３の一の主面から水蒸気が供給されるとともに、第２の搬送部７１においては、木綿３の他の主面から水蒸気が供給される。このことにより、炭化処理領域１４における搬送部４は、ある程度の厚みを有する木綿３であっても、または複数枚を重畳した木綿３であっても、両主面から均等に十分な量の水蒸気が供給される構成となっており、ムラのない安定した高品質な炭化綿を製造することができる。また、搬送部４では、複数のローラコンベアを上下方向に多段に配置しているので、炭化綿製造装置７０全体の大きさを小さくすることができる。
【００７１】
なお、本発明の実施の形態では、炭化処理領域１４における搬送部４は、第１の搬送部２１、第２の搬送部７１、第１の搬送部２１、第２の搬送部７１と、交互に搬送部を設けるようにしたが、これに限らない。すなわち、木綿３に対し、ムラなく均等に十分な量の水蒸気を供給できる構成であればよく、供給口１２から順に、第２の搬送部７１、第１の搬送部２１、第２の搬送部７１、第１の搬送部２１を設けるようにしてもよい。また、第１及び第２の搬送部２１、７１を２段設けることに限らず、十分な水蒸気が供給されるものであれば、１段構成とするものであってもよい。
【００７２】
２．動作説明
続いて、炭化綿製造装置１の動作について説明をする。炭化綿製造装置１は、ユーザにより運転開始操作がされると、制御部９が、搬送部４、水蒸気供給部５、水蒸気排気部６、冷却部７、乾燥部８を運転させる。具体的には、制御部９は、搬送部４のそれぞれの駆動モータ２７に電力を供給させ、所定の搬送速度となるように制御信号を出力する。また、制御部９は、水蒸気供給部５の供給ポンプ３４を制御し、炉本体１０内に所定の温度及び流速の水蒸気を供給させる。また、制御部９は、水蒸気排気部６の吸気ファン３７を運転させ、炉本体１０内の木綿３を透過した水蒸気を排気させる。さらに、制御部９は、冷却部７の冷却水供給ポンプ４２、乾燥部８のブロア４７に対し、所定の運転状態となるように制御信号を出力する。このとき、制御部９には、各センサ５１〜５８、炭化度判別手段５９〜６１からの検知信号が入力されるので、この検知信号に基づいて、各部を制御する。
【００７３】
このようにして、炭化綿製造装置１は、連続して木綿３から炭化綿を製造することができる。すなわち、炭化綿を量産することができる。また、製造される炭化綿についても、上述のような高性能のイオン吸着性、ガス吸着性を有するとともに、形態安定性、十分な破断強度、可撓性を備える。
【００７４】
また、この炭化綿製造装置１では、ムラなく均質な炭化綿を製造することができる。そして、搬送部４は、第１及び第２の搬送部２１、２２を折返しながら、複数段設けられるので、装置全体の小型化を図ることができる。
【００７５】
また、炭化綿製造装置１では、炭化処理を施す雰囲気として、無酸素状態とする高温水蒸気を用いており、この高温水蒸気を用いることで、木綿３への透過、熱伝達率がよく、取扱いも容易となり、経済的である。
【符号の説明】
【００７６】
１  炭化綿製造装置、２  炭化炉、３  木綿、４  搬送部、５  水蒸気供給部、６  水蒸気排気部、７  冷却部、８  乾燥部、９  制御部、１０  炉本体、１０ａ  開口部、１０ｂ  側面、１０ｃ  側面、１１  開閉扉、１２  供給口、１２ａ  送出しローラ、１３  排出口、１４  炭化処理領域、１５  冷却領域、１６  仕切壁、１６ａ  開口部、２１  第１の搬送部、２２  第２の搬送部、２４ａ、２４ｂ  チェーンホイール、２５  チェーンベルト、２６  ローラ、２７  駆動モータ、２８  供給カバー、２８ａ  供給ダクト、２９  排気カバー、２９ａ  排気ダクト、３１  水蒸気供給ダクト、３１ａ  拡径部、３２  水蒸気発生部、３３  水蒸気誘導板、３４  供給ポンプ、３６  水蒸気排気ダクト、３６ａ、３６ｂ、３６ｃ  ダクト、３７  吸気ファン、３８  拡径部、４１  スプリンクラ、４１ａ  管状部材、４１ｂ  吹出し口、４２  冷却水供給ポンプ、４３  排水口、４４  排気ダクト、４５  排気ファン、４６  搬送部、４７  ブロア、５１、５３、５５、５７  供給側センサ、５２、５４、５６、５８  排気側センサ、５９〜６１  炭化度判別手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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