(57)【要約】　　　（修正有）【課題】ラビリンスシールを有する熱処理炉において、被処理物が走行している状態で絞り片を取り外すことができ、停機することなくラビリンス通路や絞り片に付着ね堆積したタール状物や毛羽の清掃等のメンテナンスを行える熱処理炉を提供する。【解決手段】炉体と、この炉体内を走行せしめられる被処理物の入口および／または出口に設けたラビリンスシール５とを有し、ラビリンスシールは、被処理物の走行方向に延びるラビリンス通路５ａと、このラビリンス通路に対して嵌脱自在に設けた複数個の絞り片対５ｂ、５ｃとを有し、かつ、絞り片対は嵌脱方向先端部が開放されたＵ字形状をしている。【選択図】図２
2004132691.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　炉体と、この炉体内を走行せしめられる被処理物の入口および／または出口に設けたラビリンスシールとを有し、ラビリンスシールは、被処理物の走行方向に延びるラビリンス通路と、このラビリンス通路に対して嵌脱自在に設けた複数個の絞り片対とを有し、かつ、絞り片対は嵌脱方向先端部が開放されたＵ字形状をしている熱処理炉。
【請求項２】
　ラビリンス通路が絞り片対の嵌脱方向において仕切壁で区画され、区画された各ラビリンス通路に対して嵌脱自在に複数個の絞り片対が設けられている、請求項１に記載の熱処理炉。
【請求項３】
　ラビリンス通路を構成する壁体の壁面に、嵌脱される絞り片対の案内溝が設けられている、請求項１または２に記載の熱処理炉。
【請求項４】
　ラビリンス通路を構成する壁体の、嵌挿される絞り片対の先端部が当接する壁面に絞り片対の係止溝が設けられている、請求項１に記載の熱処理炉。
【請求項５】
　仕切壁の、嵌挿される絞り片対の先端部が当接する壁面に絞り片対の係止溝が設けられている、請求項２に記載の熱処理炉。
【請求項６】
　絞り片対を構成する少なくとも一方の絞り片の先端部の内側角部が欠除されている、請求項１〜５のいずれかに記載の熱処理炉。
【請求項７】
　絞り片対を構成する少なくとも一方の絞り片の先端部にテーパー状の突起部があり、該突起部が当接する壁面または仕切壁に、該突起部の係止となるテーパー状の穴が設けられている、請求項１〜５のいずれかに記載の熱処理炉。
【請求項８】
　請求項１〜７のいずれかに記載の熱処理炉を有する炭素繊維製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、炭素繊維を製造するような場合に好適な熱処理炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
　炭素繊維の製造においては、前駆体繊維（たとえば、アクリロニトリル繊維）を焼成して耐炎化繊維となし、その耐炎化繊維を焼成、炭化して炭素繊維とする。この炭化工程は、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気に保たれた熱処理炉内で耐炎化繊維を７００〜２，０００℃程度の高温に加熱することによって行うが、熱処理炉内に大気が侵入することによる耐炎化繊維や炉体の酸化を防止したり、炉内の不活性ガスや炉内で発生した有毒ガスが炉外に漏出したりしないように、耐炎化繊維の入口および出口にラビリンスシールを有する熱処理炉を使用している。
【０００３】
　ラビリンスシールは、よく知られているように、たとえば、ラビリンス通路に上下一対の絞り片からなる絞り片対の複数個を被処理物の走行方向に並べて配置し、ラビリンス効果によって流体の漏れを防止するものである。このようなラビリンスシールは、走行する被処理物とは非接触でシールができるので、接触による毛羽の発生等が問題となる炭素繊維の製造には都合がよい。
【０００４】
　さて、ラビリンスシールを有する炭素繊維製造用の熱処理炉においては、製造に伴ってラビリンス通路や絞り片にタール状物質が付着、堆積したり、毛羽が付着、堆積したりするので、清掃等のメンテナンスが必要になってくる。この清掃等のメンテナンスを容易にするために、ラビリンス通路を構成する壁体に絞り片をインロウ結合し、絞り片をラビリンス通路から取り外せるようにすることが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００５】
　絞り片を取り外すと、絞り片やラビリンス通路の清掃等のメンテナンスは確かに容易になる。しかしながら、取り外すためには熱処理炉を停機しなければならず、生産性が低い。
【特許文献１】特開２００１−９８４２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
　本発明の目的は、上述した従来の熱処理炉の上記問題点を解決し、ラビリンスシールを有する熱処理炉において、停機しなくても絞り片をラビリンス通路から容易に取り外すことができ、絞り片やラビリンス通路の清掃等のメンテナンスが容易な熱処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
　上記目的を達成するために、本発明は、炉体と、この炉体内を走行せしめられる被処理物の入口および／または出口に設けたラビリンスシールとを有し、ラビリンスシールは、被処理物の走行方向に延びるラビリンス通路と、このラビリンス通路に対して嵌脱自在に設けた複数個の絞り片対とを有し、かつ、絞り片対は嵌脱方向先端部が開放されたＵ字形状をしている熱処理炉を提供する。ここでＵ字形状とは、上下の絞り片の片側が何らかのものによってつながり一体化している形状であればよく、一般に「Ｕ字形状」という表現から思い浮かべるような上下の絞り片のつながる部分の縁がカーブになっている形状とは限らない。ラビリンス通路を絞り片対の嵌脱方向において仕切壁で区画し、区画した各ラビリンス通路に対して嵌脱自在に複数個の絞り片対を設けるのも好ましい。また、ラビリンス通路を構成する壁体の壁面に、嵌脱される絞り片対の案内溝を設けたり、ラビリンス通路を構成する壁体の、嵌挿される絞り片対の先端部が当接する壁面に絞り片対の係止溝を設けるのも好ましい。ラビリンス通路に仕切壁を設ける場合には、仕切壁の、嵌挿される絞り片対の先端部が当接する壁面に絞り片対の係止溝を設けるのもよい。また、絞り片対を構成する少なくとも一方の絞り片の先端部の内側角部を欠除しておくのも好ましい。また各絞り片にテーパー状の突起部を設け、この突起部が当接する壁面に突起部の係止となるテーパー状の係止穴を設けるのも好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
　本発明の熱処理炉は、炉体内を走行せしめられる被処理物の入口および／または出口に設けたラビリンスシールとを有し、ラビリンスシールは、被処理物の走行方向に延びるラビリンス通路と、このラビリンス通路に対して嵌脱自在に設けた複数個の絞り片対とを有し、かつ、絞り片対は嵌脱方向先端部が開放されたＵ字形状をしているので、被処理物が走行している状態で絞り片の取り外しが可能となる。そのため、停機することなくラビリンスシールや絞り片に付着、蓄積したタール状物質や毛羽の清掃等のメンテナンスを行えるようになり、生産性が大きく向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
　図１は、本発明の一実施形態として炭素繊維製造用の横型熱処理炉を示すものである。この熱処理炉は、たとえばポリアクリロニトリル繊維を耐炎化してなる耐炎化繊維Ｙが矢印方向に走行せしめられる炉体１を有する。炉体１の、耐炎化繊維Ｙの入口側には不活性ガス供給口２が設けられ、同様に出口側にも不活性ガス供給口３が設けられている。また、耐炎化繊維Ｙの走行方向に関して不活性ガス供給口２の直下流側には、炉内の過剰な不活性ガスや炉内で発生する有害ガス等を吸引、排気する炉内ガス排出口４が設けられている。さらに、炉体１の、耐炎化繊維Ｙの入口側にはラビリンスシール５が設けられ、同様に出口側にもラビリンスシール６が設けられている。ラビリンスシール５は、耐炎化繊維Ｙの走行方向に延びるラビリンス通路５ａと、距離ｄをおいて対向配置された上側絞り片５ｂおよび下側絞り片５ｃからなる絞り片対を有している。絞り片対は、耐炎化繊維Ｙの走行方向に距離Ｄをおいて複数個（この例では４個）配列されている。ラビリンスシール６もまた、ラビリンスシール５と全く同様に、ラビリンス通路６ａ、上側絞り片６ｂおよび下側絞り片６ｃで構成されている。この例におけるラビリンスシール５、６は、複合直通形と呼ばれるものである。
【００１０】
　このような熱処理炉においては、耐炎化繊維Ｙは、ラビリンスシール５を通って炉体１内に導入、走行せしめられ、炭化されて炭素繊維となり、ラビリンスシール６を通って炉体１外に導出され、後工程に走行せしめられる。このとき、不活性ガス供給口２、３から炉体１内に窒素ガス等の不活性ガスが供給され、ラビリンスシール５、６によって炉体１外への炉内ガスの流出が防止されるため、炉体１内が大気圧よりもやや高めに維持される。そのため、炉体１内への大気の流入が防止され、炉体１内が不活性ガス雰囲気下に維持される。
【００１１】
　さて、ラビリンスシール５、６においては、絞り片対をラビリンス通路に対して嵌脱自在に構成している。以下においては、ラビリンスシール５について説明するが、ラビリンスシール６も全く同様に構成されている。
【００１２】
　図２において、上側絞り片５ｂ、下側絞り片５ｃを有する絞り片対は、矢印で示すようにラビリンス通路５ａに対して嵌脱自在に構成されている。すなわち、上側絞り片５ｂ、下側絞り片５ｃは、取っ手５ｄを有する鍔５ｅに距離ｄをおいて取り付けられ、一方、ラビリンス通路５ａを構成する壁体には嵌脱口５ｆが形成されていて、矢印で示す方向に絞り片を嵌挿し、抜き出す、すなわち嵌脱することができるようになっている。このとき、ラビリンス通路５ａを構成する壁体の上側壁面に設けられている案内溝５ｇが絞り片５ｂを案内し、また、下側壁面に設けられている案内溝５ｈが下側絞り片５ｃを案内するので、嵌脱は極めて円滑に行うことができる。
【００１３】
　上述したように、上側絞り片５ｂ、下側絞り片５ｃは、取っ手５ｄを有する鍔５ｅに距離ｄをおいて取り付けられており、絞り片対は、全体として嵌脱方向先端部が開放されたＵ字形状をしていて、耐炎化繊維Ｙが走行中であっても嵌脱することができる。すなわち、ラビリンス通路や絞り片の清掃等のメンテナンスに際して熱処理炉を停機する必要がないので、生産性が大きく向上する。また、ラビリンス通路５ａを構成する壁体の、嵌挿される絞り片対の先端部が当接する壁面には、絞り片対の係止溝５ｉが設けられており、絞り片対がこの係止溝５ｉで固定されるようになっている。
【００１４】
　図３は、図２とは別の形状のＵ字形状の絞り片対の例であり、取っ手５ｄを丸棒の組み合わせによって構成したものである。このような形状にすることにより、図２の場合よりも、より絞り片対が握りやすくなる。
【００１５】
　図４に示す形態のラビリンスシール５は、ラビリンス通路５ａを絞り片対の嵌脱方向において仕切壁５ｊで２個に区画してなるものである。仕切壁５ｊの、嵌挿される絞り片対の先端部が当接する壁面には、絞り片対の係止溝５ｋが設けられている。このように構成すると、絞り片対の重量が半減するため、嵌脱操作がより容易になる。また、熱や自重による上側絞り片５ｂの撓みや歪み、熱による下側絞り片５ｃの上端縁の歪み等が軽減され、これらに起因する変形によって距離ｄが変わることによる耐炎化繊維Ｙとの接触を防止することができるようになり、耐炎化繊維Ｙの毛羽立ちといった不都合を防止することができるようになる。なお、仕切壁５ｊをも着脱自在にしておくと、ラビリンス通路の清掃等のメンテナンスが一層容易になる。
【００１６】
　図５に示す形態のラビリンスシール５は、図４に示したラビリンスシール５において、下側絞り片５ｃの内側角部５ｎを切欠するとともに、上側絞り片５ｂの内側角部５ｍおよび下側絞り片５ｃの内側角部５ｎに丸みを付与したものである。すなわち、絞り片の先端部の内側角部を欠除している。また、仕切壁５ｊには、上側絞り片５ｂ用の係止溝５ｐと、下側絞り片５ｃの非切欠部用の係止溝５ｑとが設けられている。係止溝５ｐ、５ｑの長さは、絞り片５ｂの高さ、絞り片５ｃの非切欠部の高さよりもわずかに大きくされている。
【００１７】
　このように構成すると、図４に示したもの以上に絞り片５ｂ、５ｃの係止を確実に行うことができるようになり、嵌脱操作がより容易になるばかりか、熱や自重による上側絞り片５ｂの撓みや歪み、熱による下側絞り片５ｃの上端縁の歪み等が軽減され、これらに起因する変形によって距離ｄが変わることによる耐炎化繊維Ｙとの接触を防止できるようになり、耐炎化繊維Ｙの毛羽立ちといった不都合を防止することができるようになる。
【００１８】
　図６に示す形態のラビリンスシール５は、図４に示したラビリンスシール５において、絞り片５ｂ、５ｃにテーパー状の突起部５ｒ、５ｓを設けるとともに、該突起部５ｒ、５ｓが当接する仕切壁に、係止溝の代わりに該突起部の係止となるテーパー状の係止穴５ｔ、５ｕを設けたものである。テーパー状の係止穴５ｔ、５ｕは、わずかにテーパー状の突起部５ｒ、５ｓより大きくされている。また仕切壁を介した左右の絞り片で突起部の上下の位置を違えている。
【００１９】
　このように構成することにより、図５で示した場合よりも絞り片５ｂ、５ｃの先端部の係り代が仕切壁の厚み分にふえるため、図５に示したもの以上に絞り片５ｂ、５ｃの係止を確実に行うことができる。よって図５の場合以上に、熱や自重による上側絞り片５ｂの撓みや歪み、熱による下側絞り片５ｃの上端縁の歪み等が軽減され、これらに起因する変形によって距離ｄが変わることによる耐炎化繊維Ｙとの接触を防止できるようになり、耐炎化繊維Ｙの毛羽立ちといった不都合を防止することができるようになる。
【００２０】
　また絞り片突起部や仕切壁の穴がテーパー状になっていることから、図５で示したもの以上に仕切壁の穴に対する絞り片のはめ込みの余裕代が大きくなる。そのため、絞り片を差し込むボックスや絞り片自体が多少歪んでいても突起部５ｒ、５ｓを係止穴５ｔ、５ｕにはめこみやすくなり、嵌脱操作がより容易になる。
【００２１】
　上記図１〜６に示した形態の熱処理炉において、ラビリンスシールは入口側または出口側のみに設けることも可能である。
【００２２】
　また、上側絞り片と下側絞り片との距離ｄは、耐炎化繊維の太さ等にもよるが、通常、５〜１５ｍｍ程度に設定する。もちろん、この距離は小さいほどシール効果は大きくなるが、小さすぎると絞り片に耐炎化繊維が接触するようになる。
【００２３】
　さらに、隣り合う絞り片対間の距離Ｄは、２５〜１５０ｍｍ程度とするのが好ましい。この距離が小さいほどラビリンスシールを小型にできるが、シール効果は低下し、耐炎化繊維が引っ掛かりやすくもなる。一方、あまり大きいとラビリンスシールが大型になるし、やはりシール効果も低下する。たとえば、上下の絞り片間に形成される面積に対する耐炎化繊維の横断面積の総和が１〜１０％の範囲内にある場合、距離Ｄは２５〜７５ｍｍの範囲内とする。この範囲では、距離Ｄが大きくなるにしたがってシール効果は高まるが、７５ｍｍを超えてもシール効果はほぼ同じであり、距離Ｄが小さいほうがラビリンスシールを小型にでき、設備費も安くなる。
【００２４】
　また、絞り片対の数は、多いほどシール性は高くなるが、嵌脱時の作業性やメンテナンス性を考えると、７〜８個程度以下とするのが好ましい。
【００２５】
　以上においては、複合直通形のラビリンスシールを有するものについて説明したが、直通形や階段形、食違い形等の他の形のラビリンスシールを有するものにおいても同様に適用できることはいうまでもない。また、炭素繊維の製造装置に用いる熱処理炉を例として説明したが、本発明の熱処理炉は、糸条や布帛の熱処理等、熱処理を必要とするいろいろな用途に用いることができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
　本発明は、熱処理炉として、炭素繊維製造装置に限らず、フィルム製造装置などにも応用することができるが、その応用範囲がこれらに限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係る熱処理炉の概略正面図である。
【図２】本発明の熱処理炉におけるラビリンスシールの一実施形態を示す概略斜視図である。
【図３】本発明の熱処理炉におけるラビリンスシールの別の実施形態を示す概略斜視図である。
【図４】本発明の熱処理炉におけるラビリンスシールのさらに別の実施形態を示す概略斜視図である。
【図５】本発明の熱処理炉におけるラビリンスシールのさらに別の実施形態を示す概略斜視図である。
【図６】本発明の熱処理炉におけるラビリンスシールのさらに別の実施形態を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
【００２８】
　　１：炉体
　　２：不活性ガス供給口
　　３：不活性ガス供給口
　　４：炉内ガス排出口
　　５：ラビリンスシール
　　　　　５ａ：ラビリンス通路
　　　　　５ｂ：上側絞り片
　　　　　５ｃ：下側絞り片
　　　　　５ｄ：取っ手
　　　　　５ｅ：鍔
　　　　　５ｆ：嵌脱口
　　　　　５ｇ：案内溝
　　　　　５ｈ：案内溝
　　　　　５ｉ：係止溝
　　　　　５ｊ：仕切壁
　　　　　５ｋ：係止溝
　　　　　５ｍ：内側角部
　　　　　５ｎ：内側角部
　　　　　５ｐ：係止溝
　　　　　５ｑ：係止溝
　　　　　５ｒ：突起部
　　　　　５ｓ：突起部
　　　　　５ｔ：係止穴
　　　　　５ｕ：係止穴
　　６：ラビリンスシール
　　　　　６ａ：ラビリンス通路
　　　　　６ｂ：上側絞り片
　　　　　６ｃ：下側絞り片
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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