(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行に並んで上方から下方に炭素化炉内を走行する酸化繊維ストランド群を焼成して炭素繊維を製造する炭素化炉の上部に形成されてなる排ガス収集ボックスであって、その上壁に酸化繊維ストランド群搬入スリットを、下壁に酸化繊維ストランド群搬出スリットを有すると共に、前記排ガス収集ボックスの上部側に且つ背壁近傍に、排ガス収集ボックスの背後上方に向かって突き出した幅広の排ガスダクトを有する排ガス収集ボックス。
【請求項２】
酸化繊維ストランド群が形成する走行面に平行な前壁に開閉扉が形成されてなる請求項１に記載の排ガス収集ボックス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素化炉上部に形成される排ガス収集ボックスに関する。更に詳述すると、炭素化炉で発生する排ガスを外部の排ガス処理装置等に効率良く移送して系外に排出する排ガス収集ボックスに関する。
【背景技術】
【０００２】
前駆体繊維としてのポリアクリロニトリル(ＰＡＮ)系、ピッチ系、フェノール系、セルロース系、レーヨン系等の原料繊維を焼成して炭素繊維を製造する方法においては、通常まず原料繊維を酸化雰囲気で装置内温度３００℃以下の熱処理装置により耐炎化処理を施して耐炎化繊維(酸化繊維)を得る。この耐炎化処理において、原料繊維は通常束ねて僅かに撚られた糸(ストランド)として熱処理装置に投入される。次いで、４００℃以上の炭素化炉で熱処理することにより炭素化を行う。
【０００３】
上記炭素化処理においては排ガスが発生する。通常、走行ストランドの１０〜４０質量％がガス化される。このガスは排出口を通過して炭素化炉外へ排出される(例えば、特許文献１参照)。
【０００４】
なお、炭素化炉としては大きく分けて、炭素化炉内に酸化繊維を水平方向に沿って供給する横型炭素化炉と、炭素化炉内に酸化繊維を上方から下方、即ち鉛直方向に沿って供給する縦型炭素化炉とがある。
【０００５】
横型炭素化炉は、炉内を走行する酸化繊維を支持する手段を必要とするため、炭素化炉が大きくなり、更に炉全体が複雑化する。これに対し、縦型炭素化炉は、炉心筒内を走行する酸化繊維を支持する手段を特に必要とはしないため、炉全体の複雑化、大型化を回避できる。
【特許文献１】特開昭６２−８５０２９号公報  （特許請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者は、図５の概略斜視図に示す炉上部に取り付ける排ガス収集ボックスの構造に特徴を有する縦型炭素化炉を新たに製造し、この炭素化炉を用いて炭素繊維を製造することを試みた。
【０００７】
図５中、３２は周辺設備を含む炭素化炉設備であり、上部の排ガス収集ボックス３４と、下部の炭素化炉本体３６とから構成される。排ガス収集ボックス３４は、炭素化炉本体３６内で発生する排ガスが周囲に拡散しないように収集するためのボックスである。
【０００８】
３８は、酸化繊維ストランドである。各酸化繊維ストランドは互いに平行に並んで、排ガス収集ボックス３４の上壁に形成された酸化繊維ストランド群搬入スリット４０から排ガス収集ボックス３４内に搬入される。
【０００９】
次いで、酸化繊維３８は排ガス収集ボックス３４内を上方から下方に走行した後、炭素化炉本体３６内の炉心筒内を上方から下方に走行し、炭素化処理されて炭素繊維が製造される。
【００１０】
排ガス収集ボックス３４の二つの壁４２ａ、４２ｂのうちの背壁４２ａには、３個の円形の開口部(不図示)が穿設されている。この開口部周縁には、それぞれの接続パイプ４４ａ、４４ｂ、４４ｃが接続されている。
【００１１】
これら接続パイプ４４ａ、４４ｂ、４４ｃは何れも、所定の長さのところで下方に折曲され、それらの各下端は排ガス移送メインダクト４６に接続されている。
【００１２】
炭素化炉本体３６及び排ガス収集ボックス３４において、排ガスは背壁４２ａに穿設された開口部に向かって進み、開口部を通って断面円形の接続パイプ４４ａ、４４ｂ、４４ｃに入り、更に排ガス移送メインダクト４６を通って系外に排出される。
【００１３】
しかし、かなりの量の排ガスは、排ガス収集ボックス３４内を複雑な流路で動いているため、排ガス収集ボックス３４内からスムーズに抜き出せず、排ガス収集ボックス３４内に滞留する問題がある。
【００１４】
タールを含む排ガスが滞留すると、排ガス収集ボックス３４の内壁にはタールが付着しやすい。そのため、頻繁に前壁４２ｂに備えられた作業用扉４８ａ、４８ｂを開けて内部を掃除しないと開口部、接続パイプ等を閉塞してしまう危険性がある。更に上記タールの内壁における付着により、タールが酸化繊維ストランドを汚染し、炭素繊維の生産性を低減させる危険性がある。
【００１５】
本発明者は、上記問題を解決するために種々検討しているうちに、排ガス収集ボックスと排ガス移送メインダクトとを接続するダクトを、前記排ガス収集ボックスの上部に排ガス収集ボックスの背面方向に向かって斜め上方に幅広に形成することにより、排ガス収集ボックス内からスムーズに排ガスを抜き出すことができることを知得し、本発明を完成するに到った。
【００１６】
従って、本発明の目的とするところは、上記問題を解決した排ガス収集ボックスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成する本発明は、以下に記載するものである。
【００１８】
〔１〕  互いに平行に並んで上方から下方に炭素化炉内を走行する酸化繊維ストランド群を焼成して炭素繊維を製造する炭素化炉の上部に形成されてなる排ガス収集ボックスであって、その上壁に酸化繊維ストランド群搬入スリットを、下壁に酸化繊維ストランド群搬出スリットを有すると共に、前記排ガス収集ボックスの上部側に且つ背壁近傍に、排ガス収集ボックスの背後上方に向かって突き出した幅広の排ガスダクトを有する排ガス収集ボックス。
【００１９】
〔２〕  酸化繊維ストランド群が形成する走行面に平行な前壁に開閉扉が形成されてなる〔１〕に記載の排ガス収集ボックス。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の排ガス収集ボックスは、前記のように構成したので、排ガス収集ボックス内からスムーズに排ガスを抜き出すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。図１は、本発明の排ガス収集ボックス及びその周辺設備の一例を示す概略斜視図である。図２は、図１の排ガス収集ボックスの概略図であり、(Ａ)はその側面図であり、(Ｂ)はその平面図である。
【００２２】
図１及び２中、２は周辺設備を含む炭素化炉設備であり、上部の排ガス収集ボックス４と、下部の炭素化炉本体６とから構成される。排ガス収集ボックス４は、炭素化炉本体６で発生した排ガスが周囲に拡散しないように収集する。８は、酸化繊維ストランドで、各ストランドは互いに平行に並んで、排ガス収集ボックス４の上面の酸化繊維ストランド群搬入スリット１０から内部に搬入される。
【００２３】
次いで、酸化繊維８は排ガス収集ボックス４内を上方から下方に走行した後、排ガス収集ボックス４の下壁に形成された酸化繊維ストランド群搬出スリット(不図示)から炭素化炉本体６の上部に供給され、炭素化炉本体６内の炉心筒(不図示)内を上方から下方に走行し、この際に炭素化処理されて炭素繊維が製造される。
【００２４】
排ガス収集ボックス４の上部には、ボックス４の背面方向に向かって斜め上方に突き出した排ガスダクト１４が形成されている。
【００２５】
この排ガスダクト１４は、下方から上方に向かうに従って、その長方形に形成した開口面積が徐々に減少する中空の角錐台状の、いわゆる漏斗形状になっている。この排ガスダクト１４の下部開口端の長辺ｑは、図２(Ｂ)に示すように排ガス収集ボックス４の幅方向長さＱとほぼ等しく形成されている。ここで、ボックス４の幅方向は、酸化繊維ストランド群搬入スリット１０の長さ方向で定義される。排ガスダクト１４の下部開口端の短辺ｓは、図２(Ａ)に示すように排ガス収集ボックス４の奥行長さＰのほぼ１／２に形成されている。ｐは、この短辺ｓの水平方向長さ成分である。
【００２６】
前記排ガスダクト１４の上端側は接続ダクト１６に接続され、更に接続ダクト１６は排ガス移送メインダクト１２に接続されている。これにより、排ガス収集ボックス４内と排ガス移送メインダクト１２内とは連通される。
【００２７】
排ガス収集ボックス４の、酸化繊維ストランド群８が互いに平行に並んだ走行面に平行な二つの壁２０ａ、２０ｂのうちの前壁２０ｂには、開閉扉２２ａ、２２ｂが形成されている。
【００２８】
排ガスダクト１４における斜め上方に向かう傾斜角は、水平面に対し、排ガスダクト１４の上面において２０〜７５゜、排ガスダクト１４の下面において３０〜８０゜とすることが好ましい。
【００２９】
排ガスダクト１４の排ガス収集ボックス４に対する取付け位置は、排ガス収集ボックス４の上部側である。即ち、図２(Ａ)に示すように排ガス収集ボックス４の上壁１８と背壁２０ａとに亘り排ガスダクト１４を取り付けても良い。
【００３０】
又は、図３に示すように排ガス収集ボックス４の上壁１８の背壁２０ａ側に取り付けても良い。更には、図４に示すように排ガス収集ボックス４の背壁２０ａの上部側に取り付けても良い。
【００３１】
上壁１８に対する排ガスダクト１４の取付け幅ｐ(背壁２０ａからの距離)は、排ガス収集ボックス４の奥行Ｐの９０％以下が好ましく、８０％以下がより好ましい。
【００３２】
背壁２０ａに対する排ガスダクト１４の取付け幅ｒ(上壁１８からの距離)は、排ガス収集ボックス４の高さＲの８０％以下が好ましく、６０％以下がより好ましい。
【００３３】
図１及び２に示すように、排ガスダクト１４が排ガス収集ボックス４の上壁１８及び背壁２０ａに亘って取り付けられている場合も、取付け幅は同様である。
【００３４】
以下、排ガスダクト１４の動作につき説明する。排ガス収集ボックス４において酸化繊維８から発生した排ガスはスムーズに、上面背部に向かって進み、排ガスダクト１４に入り、更に排ガス移送メインダクト１２を通って系外に排出される。
【００３５】
排ガスは、排ガス収集ボックス４内からスムーズに抜き出せるので、排ガス収集ボックス４内における排ガスの滞留が低減される。これにより、排ガス収集ボックス４の内壁におけるタールの付着が低減される。そのため、排ガスダクト等の排ガス流路を閉塞してしまう危険性が低減し、前壁２０ｂに備えられた作業用扉２２ａ、２２ｂを開けて掃除する頻度が低減し作業性が向上する。また、上記タールの内壁における付着低減により、タールが酸化繊維ストランドを汚染する危険性が低減し、炭素繊維の生産性が高くなる。
【００３６】
排ガス収集ボックス４内排ガスの流路がシンプルでスムーズに排ガスが抜ける構造となっているので、排ガス収集ボックス４を背壁２０ａの方向及び前壁２０ｂの方向に広げる必要はない。そのため、排ガス収集ボックス４は小さいままで良く、設備の複雑化、大型化は回避される。
【００３７】
なお、図１及び２の例では、排ガスダクト１４の上端長辺ｌを、下端長辺ｍよりも短くしたが、同じ長さにしても良い。
【００３８】
また、接続ダクト１６は、その断面形状が長方形のものを使用したが、その断面形状は、任意で、例えば、ひし形状、楕円形状のものを用いることができる。更に、本発明の排ガスダクトの形態は図１〜４の形態だけではなく、本発明の要旨を変更しない限り、適宜変形して差支えない。
【実施例】
【００３９】
実施例１
図１に示す排ガスダクト及びその周辺設備を有する炭素化炉を用いて炭素繊維を製造した。
【００４０】
排ガス収集ボックス４は、縦(背壁２０ａと前壁２０ｂとの間の距離)が１．０ｍ、横(背壁２０ａ又は前壁２０ｂの幅)が２．５ｍ、高さが１．０ｍであった。接続ダクト１６の排ガス流路方向長さは０．７ｍであった。排ガスダクト１４における斜め上方に向かう傾斜角は、水平面に対し、排ガスダクト１４の上面において６０゜、排ガスダクト１４の下面において７０゜であった。排ガス移送メインダクト１２の直径は０．２５ｍであった。
【００４１】
この炭素化炉に酸化繊維を通して炭素繊維を製造したところ、排ガスは、排ガス収集ボックス４内からスムーズに抜き出され、排ガス収集ボックス４の内壁におけるタールの付着が低減された。そのため、酸化繊維ストランドのタールによる汚染は低減され、製品収集率(工程トラブルによる断糸及びタール付着による汚染等の無い製品の収率)は理論値の９２％と、高い生産性で熱処理を行うことができた。
【００４２】
比較例１
図５に示す排ガスダクト及びその周辺設備を有する炭素化炉を用いて炭素繊維を製造した。
【００４３】
排ガス収集ボックス３４は、縦(背壁２０ａと前壁２０ｂとの間の距離)が２．０ｍ、横(背壁４２ａ又は前壁４２ｂの幅)が２．５ｍ、高さが１．０ｍであった。接続パイプ４４ａ、４４ｂ及び４４ｃは、それぞれ直径が０．１ｍ、０．１５ｍ、０．１ｍであった。排ガス移送メインダクト４６の直径は０．２５ｍであった。
【００４４】
この炭素化炉に酸化繊維を通して炭素繊維を製造したところ、排ガスは、排ガス収集ボックス４内からスムーズに抜き出されず、排ガス収集ボックス３４の内壁におけるタールの付着は多いものであった。そのため、酸化繊維ストランドのタールによる汚染の影響を受け、製品収集率は理論値の８０％と、生産性は低いものであった。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の排ガス収集ボックス及びその周辺設備の一例を示す概略斜視図である。
【図２】本発明の排ガス収集ボックス及びその周辺設備の一例を示す概略図であり、(Ａ)はその側面図であり、(Ｂ)はその平面図である。
【図３】本発明の排ガス収集ボックス及びその周辺設備の他の例を示す概略側面図である。
【図４】本発明の排ガス収集ボックス及びその周辺設備の更に他の例を示す概略側面図である。
【図５】比較例１で用いた排ガス収集ボックス及びその周辺設備を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
【００４６】
２、３２    周辺設備を含む炭素化炉設備
４、３４    排ガス収集ボックス
６、３６    炭素化炉本体
８、３８    酸化繊維ストランド
１０、４０    酸化繊維ストランド群搬入スリット
１２、４６    排ガス移送メインダクト
１４    排ガスダクト
１６    接続ダクト
１８    排ガス収集ボックスの上壁
２０ａ、４２ａ    排ガス収集ボックスの背壁
２０ｂ、４２ｂ    排ガス収集ボックスの前壁
２２ａ、２２ｂ、４８ａ、４８ｂ    作業用扉
４４ａ、４４ｂ、４４ｃ    接続パイプ
【図１】
0004657113.tif 000002
【図２】
0004657113.tif 000003
【図３】
0004657113.tif 000004
【図４】
0004657113.tif 000005
【図５】
0004657113.tif 000006