(57)【要約】      （修正有）【課題】熱分解ガスをスムーズに排気する炭素化炉及びその運転方法を提供する。【解決手段】耐炎化繊維Ｆが炉内で炭素化されてなる酸化繊維の走行方向に沿って形成される、互いに対向する２つの側壁５，６に設けられる１つ以上の排気口１５，１６が、炉長方向において前記出口壁４側に、かつ前記酸化繊維の走行高さより高い領域に偏倚し、前記側壁の出口壁側端部から前記排気口の出口壁側端部までの距離は、炉長方向において、炭素化炉１の炉長の２０％の範囲内に位置する炭素化炉。【選択図】図２
2012207323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐炎化繊維が炉内に導入される入口を備える入口壁と、前記入口壁に対向し、前記耐炎化繊維を炉内で炭素化して生成される炭素繊維が、炉外へ排出される出口を備える出口壁と、前記炉内で前記耐炎化繊維が酸化されてなる酸化繊維が前記入口から前記出口へ向って炉長方向に走行する走行方向に沿って形成される上壁及び底壁と、前記酸化繊維の走行方向に沿って形成される、互いに対向する２つの側壁と、を有する内部中空の炭素化炉であって、前記各側壁には、１つ以上の排気口が、前記炉長方向において前記出口壁側で、かつ前記酸化繊維の走行高さより高い領域に偏倚して設けられ、前記排気口の出口壁側端部と前記側壁の出口面側端部との、前記炉長方向における距離が、前記炭素化炉の炉長の２０％以内である炭素化炉。
【請求項２】
前記排気口の周縁に、長手方向の一の端部が接続される接続ダクトを備え、前記排気口、または前記接続ダクトに、炉内ガスの流量を調整する調整弁が取付けられてなる、請求項１に記載の炭素化炉。
【請求項３】
前記接続ダクトの、前記排気口の周縁に接続される側の一の端部の断面形状が、前記排気口の形状と同じである、請求項２に記載の炭素化炉。
【請求項４】
前記接続ダクトは、前記一の端部と反対側の他の端部が、前記一の端部より高くなるように設置され、前記底壁との傾斜角が、２０°〜６０°である請求項２又は請求項３に記載の炭素化炉。
【請求項５】
耐炎化繊維を炭素化処理することにより発生する熱分解ガスを含む炉内ガスを、炉外へ排出するダクトを接続した、請求項１に記載の炭素化炉の運転方法であって、前記ダクト内を通過する炉内ガスの平均流速を１０〜２０ｍ／秒に制御する、炭素化炉の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は炭素繊維の製造に際し、耐炎化繊維を焼成して炭素化する炭素化炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
ピッチ系やポリアクリロニトリル(ＰＡＮ)系炭素繊維は、耐炎化繊維を焼成して炭素化することで製造することができる。
【０００３】
耐炎化繊維は、束ねられたストランド形態の原料繊維を、２００〜３００℃の酸化性雰囲気下で延伸又は収縮を行いながら焼成したものである。炭素繊維は、耐炎化繊維を不活性ガスの雰囲気下４００℃以上の炭素化炉に導き、焼成することにより、製造される。
【０００４】
従来の炭素化炉として、直方体の炉本体を有する炭素化炉が知られている。図２は、従来の炭素化炉の一例を示す図であり、(Ａ)は、その平面図であり、(Ｂ)は、その側面図であり、(Ｃ)は、その正面図である。図２によれば、炭素化炉１’の炉本体２は、耐炎化繊維Ｆが炉内に導入される入口壁３と、入口壁３に対向し、入口壁３から導入された耐炎化繊維Ｆを炭素化して生成される炭素繊維Ｇが炉外へ排出される出口壁４とを備える。
【０００５】
耐炎化繊維Ｆは、入口壁３に設けられた入口３ａから導入される。炉内に導入された耐炎化繊維Ｆは、炉内を水平に走行しながら炭素化処理される。炭素化処理は、必要に応じて多段で行われ、例えば、第一炭素化処理として不活性ガス雰囲気下、４００〜８００℃で焼成された後、第二炭素化処理として１０００℃以上で焼成される。炭素化処理されて得られる炭素繊維Ｇは、出口壁４に設けられた出口４ａから炭素化炉１’の炉外へ排出される。
【０００６】
炭素化処理により、耐炎化繊維Ｆは１０〜４０質量％がガス化され、シアン化水素、アンモニア、一酸化炭素、二酸化炭素、メタン、気化したタール等の熱分解ガスを発生する。
【０００７】
気化したタール等を含む熱分解ガスは、耐炎化繊維Ｆが酸化されてなる酸化繊維の走行方向に沿って炉本体２の内部に広がる。炉本体２の上壁８には、排気口１５、１６が設けられる。排気口１５、１６には、接続ダクト１２ａ、１２ｂを介して排気ダクト１３ａ、１３ｂが接続されている。熱分解ガスを含む炉内ガスは、排気口１５、１６から、接続ダクト１２ａ、１２ｂ、及び排気ダクト１３ａ、１３ｂを通過して炉外に排出される。
【０００８】
しかし、大量に発生する熱分解ガスを完全に排出することは困難であり、熱分解ガスの一部が炉内に滞留する。滞留する熱分解ガスは、炭素化炉の内壁等に触れ、その一部は凝縮してタール等の液状異物になり、炭素化炉１’の内壁に付着する。
【０００９】
耐炎化繊維Ｆがシリコーンオイル等のサイズ剤でオイル処理されている場合は、シリコーンオイル等が熱分解されて、シリカパウダー等の固体状異物が発生する。この固体状異物の一部は、炭素化炉の内壁に付着する液状異物の表面に付着する。その結果、炭素化炉１’の内壁に、タール等の液状異物とシリカパウダー等の固体状異物を含む固液混合異物が堆積する。
【００１０】
内壁に堆積する固液混合異物は、堆積量が増えると高密度になる。高密度の固液混合異物が、特に上壁８の内壁に一定量以上堆積すると、上壁８の内壁から炉内を走行する耐炎化繊維Ｆの上に固液混合異物が落下し、耐炎化繊維Ｆを汚染する。また、耐炎化繊維Ｆ上に落下した固液混合異物は、耐炎化繊維Ｆの品質を低下させるばかりでなく、耐炎化繊維Ｆを切断するおそれもある。すなわち、炭素化炉１’の内壁における固液混合異物の堆積は、製品率低下の原因になる。
【００１１】
このような耐炎化繊維汚損の問題を解決するために、種々の解決手段が提案されている(例えば、特許文献１、２参照)。
【００１２】
特許文献１に開示される炭素化炉は、上壁に、複数の排気口あるいはスリット状の排気口を設ける。この炭素化炉は、該排気口を、炉内の温度設定が最高温度となる位置等に配置し、該排気口の繊維走行方向の前後角部を円弧状とすることにより、円滑に炉内ガスを排気口へ導く。
【００１３】
しかしこの炭素化炉は、タール成分が最も多量に発生する位置に排気口を設けるため、タール成分が上壁の排気口近辺に付着しやすい。従って、度々排気口を清掃する必要がある。
【００１４】
特許文献２には、複数の耐炎化繊維束をシート状に配列した耐炎化繊維束シートを炭素化処理する炭素化炉が開示される。この炭素化炉の排気口は、耐炎化繊維束シートの走行方向に対し垂直な方向において、上部となる位置以外の位置、具体的には、下壁に設けられる。かかる構造においても、炭素化炉の上壁側に滞留する熱分解ガスが全く存在しないわけではない。
【特許文献１】特開２００２−２９４５２１号公報(特許請求の範囲)
【特許文献２】特開２００７−２６２６０２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】
【００１５】
本発明者は、鋭意検討するうち、タール成分等の炉内壁面への付着は、炭素化処理に伴い発生する熱分解ガスが炉内で滞留することが原因である、と考えた。本発明の目的とするところは、炭素化処理により発生する熱分解ガスの排出性を向上させて、炉内の熱分解ガスの滞留状態を改善し、炭素化処理により発生する固液混合異物による耐炎化繊維汚損を防止する炭素化炉、及びその運転方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
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。
［１］耐炎化繊維が炉内に導入される入口を備える入口壁と、前記入口壁に対向し、前記耐炎化繊維を炉内で炭素化して生成される炭素繊維が、炉外へ排出される出口を備える出口壁と、前記炉内で前記耐炎化繊維が酸化されてなる酸化繊維が前記入口から前記出口へ向って炉長方向に走行する走行方向に沿って形成される上壁及び底壁と、前記酸化繊維の走行方向に沿って形成される、互いに対向する２つの側壁と、を有する内部中空の炭素化炉であって、前記各側壁には、１つ以上の排気口が、前記炉長方向において前記出口壁側で、かつ前記酸化繊維の走行高さより高い領域に偏倚して設けられ、前記排気口の出口壁側端部と前記側壁の出口壁側端部との、前記炉長方向における距離が、前記炭素化炉の炉長の２０％以内である炭素化炉。
［２］前記排気口の周縁に、長手方向の一の端部が接続される接続ダクトを備え、前記排気口、または前記接続ダクトに、炉内ガスの流量を調整する調整弁が取付けられてなる、［１］の炭素化炉。
［３］前記接続ダクトの、前記排気口の周縁に接続される側の一の端部の断面形状が、前記排気口の形状と同じである、［２］の炭素化炉。
［４］前記接続ダクトは、前記一の端部と反対側の他の端部が、前記一の端部より高くなるように設置され、前記底壁に対する傾斜角が、２０°〜６０°である［２］又は［３］の炭素化炉。
［５］耐炎化繊維を炭素化処理することにより発生する熱分解ガスを含む炉内ガスを、炉外へ排出するダクトを接続した、［１］の炭素化炉の運転方法であって、前記ダクト内を通過する炉内ガスの平均流速を１０〜２０ｍ／秒に制御する、炭素化炉の運転方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の炭素化炉は、耐炎化繊維の炭素化処理に伴い発生する熱分解ガスの炉内での滞留状態を改善する。これにより本発明は、炉内で滞留する熱分解ガス成分が固液混合異物となって炉内壁面に堆積する堆積量を少なくし、固液混合異物が炭素化炉の上壁内壁から耐炎化繊維上に落下して、耐炎化繊維を汚損することを防止することができる。その結果、良好な品質の炭素繊維の製品率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図１を参照して本発明を詳細に説明する。図１は本発明の炭素化炉の一例を示す概略図であり、(Ａ)は、その平面図であり、(Ｂ)は、その側面図であり、(Ｃ)は、その正面図である。図２に図示する従来の炭素化炉１’と共通する箇所については、図１の符号をそのまま用いる。図１（Ａ）および図１（Ｂ）では、耐炎化繊維Ｆの炉壁で遮蔽されて視認できない部分を点線で示し、炉内の耐炎化繊維Ｆの走行状態をわかりやすくしている。なお、以下の説明において、「耐炎化繊維」とは、炉本体２内で耐炎化繊維Ｆが酸化されてなる酸化繊維を意味する場合がある。
【００１９】
炭素化炉１の炉本体２において、耐炎化繊維Ｆが炉内に導入される入口壁３と、入口壁３に対向する出口壁４との間の距離を、炉長Ｌｔとする。入口壁３から出口壁４へ向って走行する耐炎化繊維Ｆを挟んで互いに対向する側壁５と側壁６との間の距離を、炉幅Ｌｗとする。炉本体２は、公知の形状であればいずれの形状でもよいが、一般的な形状として、図１では、炉幅Ｌｗに対し、炉長Ｌｔが長い直方体の炉本体２を図示する。
【００２０】
入口壁３には、底壁７に対し垂直な炉高（Ｈｆ）方向の中央部分に、耐炎化繊維Ｆが炉内へ導入される入口３ａが設けられる。出口壁４の、入口３ａと対応する部分には、炉内で耐炎化繊維Ｆを炭素化して生成される炭素繊維Ｇを炉外へ排出する出口４ａが設けられる。入口３ａおよび出口４ａの形状としては、炉幅Ｌｗ方向に長いスリット形状が例示される。
【００２１】
糸条の耐炎化繊維ストランドＦを炭素化処理する場合、複数本の耐炎化繊維ストランドＦ（図１では８本）を炉幅Ｌｗ方向に配列する。入口３ａから炉内に導入された耐炎化繊維ストランドＦは、炉長Ｌｔ方向を入口３ａから出口４ａに向って走行する。その走行方向は、炉本体の底壁７に平行で、かつ、炉本体２の側壁５、６に平行である。
【００２２】
耐炎化繊維ストランドＦは、炉内を走行しながら、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下で焼成されて炭素化される。焼成温度は４００℃以上である。
【００２３】
炭素化処理は二段の炭素化炉で行われてもよい。前段の第一炭素化炉は、入口壁側から出口壁側に向かうに従って、４００〜８００℃に昇温される。後段の第二炭素化炉の焼成温度は１０００℃以上である。熱分解ガスは、第一炭素化炉の温度領域で多量に発生する傾向がある。従って本発明の炭素化炉１は、第一炭素化炉として用いられることが好ましい。
【００２４】
耐炎化繊維ストランドＦが炭素化処理されるに伴い、炉本体２内では熱分解ガスが発生する。熱分解ガスは、耐炎化繊維ストランドＦの走行方向に従って、すなわち、炉長Ｌｔ方向を入口壁３側から出口壁４側へ向って流れる。熱分解ガスは、出口壁４の内壁に到達すると、さらに出口壁４内壁に沿って上壁８内壁および側壁５、６内壁へ向かう。上記の熱分解ガスの流れでは、熱分解ガスが大量に発生する場合、出口壁４内壁と、上壁８内壁と、側壁５内壁とが接する角部９ａ、あるいは出口壁３内壁と、上壁８内壁と、側壁６内壁とが接する角部９ｂに、熱分解ガスが滞留しやすい。「角部」とは、出口壁３内壁と、上壁８内壁と、側壁５内壁、あるいは側壁６内壁とが接する領域と、その領域近傍を意味する。
【００２５】
本発明は、角部９ａの側壁５側と、角部９ｂの側壁６側に、それぞれ１個以上の排気口１０、１１を設ける。
【００２６】
排気口１０、１１は、炉長Ｌｔ方向において出口壁４側で、かつ耐炎化繊維ストランドＦの走行高さＲより高い領域に偏倚して設けられる。排気口１０、１１は、出口壁４側端部と、側壁５、６の出口壁４側端部との、炉長Ｌｔ方向における距離Ｌｓ（図示せず）が、それぞれ前記炭素化炉の炉長Ｌｔの２０％以内になるように設けられることが好ましい。
【００２７】
これにより本発明は、出口壁４内壁に沿って上壁８内壁および側壁５、６内壁へ向かう炉内ガスのガス流れが、自然に排気口１０、１１へと向う。従って、出口壁４内壁に到達した炉内ガスを、上壁８内壁に到達する前に、速やかに排気口１０、１１から排出することができ、簡便に角部９ａ、９ｂにおける炉内ガスの滞留状態を改善することができる。
【００２８】
図１（Ｂ）は、１個の排気口１０が設けられる側壁５を図示する。図１（Ｂ）によれば、排気口１０の出口壁４側端部１０ａは、側壁５の最も出口壁４側にあり、すなわち、側壁５の出口壁４側端部５ａから排気口１０の出口壁４側端部１０ａまでの距離Ｌｓ（図示せず）は、炭素化炉１の炉長Ｌｔの０％である。排気口１０の上壁８側端部１０ｂは、側壁５の最も上壁８側にある。排気口１０は、炉長Ｌｔ方向において出口壁４側に、かつ炉高Ｈｆ方向において耐炎化繊維Ｆの走行高さＲより高い領域に偏倚する。
【００２９】
排気口１０の炉長Ｌｔ方向の長さは特に限定されないが、炉本体２の炉長Ｌｔ全体の５〜２０％の範囲内で適宜設けられることが好ましい。５％より短い場合、排気口１０が小さくなるため、排ガスを十分に排出できないおそれがある。２０％を超える長さの場合、排気口１０の出口壁４側端部１０ａの位置にもよるが、排気口１０が出口壁４側に偏倚しない場合がある。その場合、角部９ａで集中的に炉内ガスを排気することができず、排気しきれなかった炉内ガスが、角部９ａに滞留するおそれや、角部９ａから上壁８に向って拡散するおそれがある。
【００３０】
図示しないが、角部９ｂの側壁６側には、同様に排気口１１が設けられる。側壁５に設けられる排気口１０と、側壁６に設けられる排気口１１とは、互いに対応する位置に設けられることが好ましい。
【００３１】
図１（Ａ）および図１（Ｃ）によれば、排気口１０、１１の周縁には、それぞれ接続ダクト１２ａ、１２ｂの長手方向の一の端部が接続され、接続ダクト１２ａ、１２ｂの、排気口１０、１１と接続する一の端部の反対側の他の端部には、排気ダクト１３ａ、１３ｂが接続される。排気口１０、１１から排出される熱分解ガスを含む炉内ガスは、接続ダクト１２ａ、１２ｂ、および排気ダクト１３ａ、１３ｂを通過して、熱分解ガス処理装置（不図示）へ送られる。
【００３２】
接続ダクト１２ａ、１２ｂを通過する炉内ガスの流量は、調整弁１４ａ、１４ｂを用いて調整される。調整弁１４ａ、１４ｂは、公知のものを用いることができ、排気口の開口率を調節できるものが好ましい。
【００３３】
調整弁は、排気口１０、１１に取付けられる他、接続ダクト１２ａ、１２ｂの長手方向において、排気口１０、１１周縁に接続される側の任意の位置に取付けられることが好ましい。
【００３４】
調整弁の開口率は、運転付け時に、７０〜１００％の範囲内で調節されることが好ましく、８０〜１００％の範囲内で調節されることがより好ましい。
【００３５】
接続ダクト１２ａ、１２ｂを通過する炉内ガスの平均流速は、熱分解ガスの発生量に応じて制御される。好ましい平均流速としては、１０〜２０ｍ／秒であり、更に好ましくは、１５〜２０ｍ／秒である。平均流速が１０ｍ／秒より遅いと、炉本体２内で、熱分解ガスが滞留を起すおそれがある。炉内ガスの平均流速は、排気口１０、１１等に取付けられた調整弁１４ａ、１４ｂを用いて、炉内ガスの流量を調整することにより制御されることが好ましい。
【００３６】
排気口１０、１１の形状は特に限定されないが、調整弁１４ａ、１４ｂを用いて開口率を調整する場合、容易性の観点から、矩形であることが好ましい。
【００３７】
接続ダクト１２ａ、１２ｂの、排気口１０、１１と接続する端部の断面形状は、気密性保持のため、排気口１０、１１の形状と一致させることが好ましい。
【００３８】
接続ダクト１２ａ、１２ｂの種類は、特に限定されるものではないが、排気口１０、１１の形状が矩形である場合、対応する形状の接続断面を有する接続ダクト１２ａ、１２ｂとして、角筒が選択されることが好ましい。
【００３９】
排気口１０と排気口１１の寸法は、炉内ガスの流量を簡便に調整する観点から、同一であることが好ましい。
【００４０】
接続ダクト１２ａ、１２ｂは、長手方向において排気口１０、１１の周縁に接続される側の一の端部と反対側の他の端部が、該一の端部より高くなるように設置される。接続ダクト１２ａと底壁７との傾斜角はそれぞれ２０°〜６０°であることが好ましく、３０°〜６０°であることが更に好ましい。接続ダクト１２ｂと底壁７との傾斜角は、接続ダクト１２ａの傾斜角と一致することが好ましい。
【００４１】
排気ダクト１３ａ、１３ｂは、炉本体２に接続される接続ダクト１２ａ、１２ｂを介して、炉本体２に接続される。図１（Ａ）および図１（Ｃ）に示すように、排気ダクト１３ａは、炉本体２の上壁８の上側かつ側壁５の外側に配置され、排気ダクト１３ｂは、炉本体２の上壁８の上側かつ側壁６の外側に配置される。
【００４２】
接続ダクト１２ａ、１２ｂを、上記の傾斜角で設置することにより、炉本体２の排気口１０、１１と、排気ダクト１３ａ、１３ｂとを最短距離で接続することができる。これにより、排気口１０、１１から排出された炉内ガスを、速やかに排気ダクト１３ａ、１３ｂ内へと排気させることができる。
【００４３】
接続ダクト１２ａ、１２ｂが上記の傾斜角の範囲を外れて設置される場合、炉外へ排出されたガスの通過経路が迂遠になるため、接続ダクト１２ａ、１２ｂや排気ダクト１３ａ、１３ｂの途中で、ガスが滞留して、熱分解ガスのスムーズな排出を妨げるおそれがある。
【００４４】
接続ダクト１２ａ、1２ｂ内の温度は２００℃以上であることが好ましい。２００℃より低い場合、接続ダクト１２ａ、1２ｂ内で熱分解ガスが冷却されて凝縮固化する。その場合、接続ダクト１２ａ、1２ｂ内で凝縮した熱分解ガス成分が固液混合異物となって接続ダクト１２ａ、1２ｂ内に付着したり、排気口１０、１１を閉塞したりするおそれがあり好ましくない。
【００４５】
以上の構成により、炉本体２内で発生した熱分解ガスを含む炉内ガスは、形成されるガス流れに従って、炉本体２の上壁８内壁に到達する前に、スムーズに排気口１０、１１から排気される。接続ダクト１２ａ、１２ｂを所定の傾斜角で設置して、排気口１０、１１と排気ダクト１３ａ、１３ｂとを最短距離で接続することにより、一層スムーズに熱分解ガスを含む炉内ガスを排気することができる。
炉内ガスがスムーズに排気されることにより、炉内ガスに含まれる熱分解ガスが炉本体２の内壁に触れることが少なくなり、熱分解ガスに由来する固液混合異物の、内壁、特に上壁８内壁における堆積量を低減させることができる。その結果、該固液混合異物の付着による耐炎化繊維ストランドの汚染や切断、劣化を防止でき、良好な品質の炭素繊維の製品率を向上させることができる。
【００４６】
なお、本発明において、排気口の配置、形状、数は図１に示す形態に限られない。図３は、本発明の炭素化炉の他の例であり、（Ａ）は、その平面図であり、(Ｂ)は、その側面図であり、(Ｃ)は、その正面図である。炭素化炉１００には、図１の排気口１０、１１とは異なる楕円形の排気口１１０、１１１が、側壁５、６に１個ずつ設けられる。
【００４７】
図３（Ｂ）によれば、排気口１１０、１１１は、炉長Ｌｔ方向において出口壁４側に、かつ耐炎化繊維Ｆの走行高さＲより高い領域に偏倚する。炭素化炉１００は、排気口１１０の出口壁４側端部１１０ａが、側壁５の出口壁４側端部５ａからやや離れている。側壁５の出口側４端部５ａから排気口１１０の出口壁４側端部１１０ａまでの距離Ｌｓは、炭素化炉１００の炉長Ｌｔの２０％以内である。
【００４８】
図４は本発明の炭素化炉の更に他の例であり、（Ａ）は、その平面図であり、(Ｂ)は、その側面図であり、(Ｃ)は、その正面図である。図４に図示される炭素化炉３００は、側壁５には、３個の排気口３０１、３０２、３０３が設けられ、側壁６には、３個の排気口３０４、３０５、３０６が設けられる。
【００４９】
図４（Ｂ）によれば、炭素化炉３００の側壁５には、出口壁４側から入口壁５へ向って炉長Ｌｔ方向に、排気口３０１、３０２、３０３が配列され、排気口３０３が側壁５の出口壁４側端部５ａから最も離れている。側壁５の出口壁４側端部５ａから、排気口３０３の出口壁４側端部３０３ａまでの距離Ｌｓは、炭素化炉３００の炉長Ｌｔの２０％以内である。側壁６にも同様に、３つの排気口３０４、３０５、３０６が、炉長Ｌｔ方向に配列される。
【実施例】
【００５０】
以下、本発明の炭素化炉を実施例及び比較例を用いて説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
図１に示す本発明の炭素化炉１を用いて炭素繊維を製造した。この炭素化炉１の炉本体２の外寸は、炉幅Ｌｗが４０００ｍｍ、炉長Ｌｔが７０００ｍｍ、炉高Ｈｆが６００ｍｍである。
【００５１】
炉本体２の側壁５側には、矩形の排気口１０が設けられる。排気口１０は、側壁５において最も出口壁４側かつ最も上壁８側に偏倚する。側壁５の出口壁４側端部５ａから排気口１０の出口壁４側端部１０ａまでの距離Ｌｓは、炭素化炉１の炉長Ｌｔの０％である。
【００５２】
排気口１０の寸法は、６００ｍｍ(炉長Ｌｔ方向長さ)×１５０ｍｍ(炉高Ｈｆ方向長さ)であり、この炉長Ｌｔ方向長さは、炭素化炉１の炉長Ｌｔの８．６％である。
【００５３】
側壁６の、側壁５に設けられた排気口１０に対応する位置には、排気口１０と同じ形状の排気口１１が設けられる。
【００５４】
炉本体２の側壁５、６には、接続ダクト１２ａ、１２ｂを介して排気ダクト１３ａ、１３ｂが接続される。
【００５５】
排気ダクト１３ａ、１３ｂは、直径３００ｍｍの丸筒である。炉本体２の上壁８の上方において、排気ダクト１３ａは側壁５の外側に、排気ダクト１３ｂは側壁６の外側に、それぞれ炉本体２内の耐炎化繊維ストランドＦの走行方向に平行に設置される。
【００５６】
各接続ダクト１２ａ、１２ｂは、断面寸法６００ｍｍ×１５０ｍｍで長さ２０００ｍｍの角筒である。各接続ダクト１２ａは、それぞれ長手方向の一の端部が、排気口１０の周縁に隙間なく接続される。各接続ダクト１２ａは、該一の端部の反対側の他の端部が、該一の端部より高くなるようにして、底壁７に対し３０°の角度に傾斜して設置される。他の端部は排気ダクト１３ａに接続される。接続ダクト１２ｂも、同様に設置して、排気ダクト１３ｂを排気口１１に接続する。
【００５７】
接続ダクト１２ａ、１２ｂは、排気口１０、１１の周縁に接続される一の端部近傍に、ダンパー１４a、１４ｂを備える。ダンパー１４ａ、１４ｂは、接続ダクト１２ａ、１２ｂ内の熱分解ガスの流速を調整する。本実施例では、ダンパー１４ａ、１４ｂにより排気口１０、１１の開口率を８０％に調節し、接続ダクト１２ａ、１２ｂ内の熱分解ガスの平均流速を１０〜１５ｍ／秒とした。
【００５８】
接続ダクト１２ａ、１２ｂ内および排気ダクト１３ａ、１３ｂ内の温度は２５０℃以上とした。
【００５９】
以上の構成の炭素化炉１において、ラインスピード１５０ｍ／時間、生産量０．４ｔ／ｄａｙで１４日間の運転を実施して、良好な品質の炭素繊維を得た。このとき発生した熱分解ガスは、排気口１０、１１から接続ダクト１２ａ、１２ｂに入り、更に排ガスダクト１３ａ、１３ｂを通って系外に排ガスとして排出された。
【００６０】
１４日間の運転終了後、炉本体２内、接続ダクト１２ａ、１２ｂ内、及び排ガスダクト１３ａ、１３ｂ内に、タール、シリカパウダーなどの異物付着は殆ど見られなかった。
【００６１】
良好な品質の炭素繊維の製品率について、１０本に束ねられた炭素繊維ストランドの長さ１００ｍ当たりの固液混合異物による汚染箇所が０．５箇所未満の炭素繊維を良好な品質の炭素繊維とし、製造された炭素繊維全量に対する前記良好な品質の炭素繊維の質量比で評価した。本実施例の製品率は９７％であった。
［比較例１］
図２に示す炭素化炉１’を用いて炭素繊維を製造した。この炭素化炉１’の炉本体２の外寸は、炉幅Ｌｗが４０００ｍｍ、炉長Ｌｔが７０００ｍｍ、炉高Ｈｆが６００ｍｍである。
【００６２】
炉本体２の上壁８には、直径３００ｍｍの円形の排気口１５、１６が設けられる。排気口１５、１６は、いずれも円中心が上壁８の出口壁４側端部８ａから３００ｍｍ内側にあり、炉幅Ｌｗ方向に一列に配設される。排気口１５は、円中心が、上壁８の側壁５側端部８ｂから１０００ｍｍ内側に設けられている。排気口１６は、円中心が、上壁８の側壁６側端部８ｃから１０００ｍｍ内側に設けられる。
【００６３】
炉本体２の上壁８には、接続ダクト１２ａ、１２ｂを介して排気ダクト１３ａ、１３ｂが接続される。
【００６４】
各排気ダクト１３ａ、１３ｂは、直径３００ｍｍの丸筒である。排気ダクト１３ａは、炉本体２の上壁８の上方で排気口１５に重なる領域に、炉本体２内の耐炎化繊維ストランドＦの走行方向に平行に設置される。排気ダクト１３ｂは、同様に、排気口１６に重なる領域に設置される。
【００６５】
各接続ダクト１２ａ、１２ｂは、直径３００ｍｍ、長さ１０００ｍｍの円筒である。上記の炉本体２と排気ダクト１３ａ、１３ｂの位置関係において、接続ダクト１２ａ、１２ｂは、炉本体２の底壁７に対して傾斜角９０°で設置される。
【００６６】
以上の構成の炭素化炉１’において、実施例と同様の運転を１４日間実施して、良好な品質の炭素繊維を得た。このとき発生した熱分解ガスは、排気口１５、１６から接続ダクト１２ａ、１２ｂに入り、更に排ガスダクト１３ａ、１３ｂを通って系外に排ガスとして排出された。
【００６７】
１４日間の運転終了後、炉本体２内、接続ダクト１２ａ、１２ｂ内、及び排ガスダクト１３ａ、１３ｂ内には、タール、シリカパウダーなどの異物付着が見られた。製品率は９２％であった。
［比較例２］
比較例２に用いる炭素化炉は、実施例１で用いる炭素化炉と同様であるが、排気口の出口面側端部と側壁の出口面側端部との、炉長方向における距離Ｌｓが１４５０ｍｍである点が異なる。この距離Ｌｓ（１４５０ｍｍ）は、炉長Ｌｔ（７０００ｍｍ）の２０．７％であり、実施例１の炭素化炉と比較して、排気口が出口壁側から離れた位置に設けられている。
【００６８】
上記の炭素化炉を用いて、実施例１と同条件で運転を実施した。１４日間の運転終了後、炉本体２内、及び接続ダクト１２ａ、１２ｂ内には、タールの付着が見られた。製品率は９２％であった。
［比較例３］
接続ダクト１２ａ、１２ｂを、底壁７に対して傾斜角１５°で設置した以外は、実施例１と同条件で運転を実施した。
【００６９】
１４日間の運転終了後、炉本体２内、及び接続ダクト１２ａ、１２ｂ内には、タールの付着が見られた。製品率は９４％であった。
【００７０】
上記に示した比較例１〜３は、いずれも炉内にタールの付着が見られた。各比較例において、実施例よりも製品率が低くなった原因は、炭素化炉の内壁に付着したタールが、炉内を走行する耐炎化繊維に落下したことにあると推測される。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の炭素化炉の一例を示す概略図であり、(Ａ)は、その平面図であり、(Ｂ)は、その側面図であり、(Ｃ)は、その正面図である。
【図２】従来の炭素化炉の一例を示す概略図であり、(Ａ)は、その平面図であり、(Ｂ)は、その側面図であり、(Ｃ)は、その正面図である。
【図３】本発明の炭素化炉の他の一例を示す概略図であり、(Ａ)は、その平面図であり、(Ｂ)は、その側面図であり、(Ｃ)は、その正面図である。
【図４】本発明の炭素化炉の更に他の一例を示す概略図であり、(Ａ)は、その平面図であり、(Ｂ)は、その側面図であり、(Ｃ)は、その正面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１    炭素化炉
１’  炭素化炉
２    炉本体
３    炉本体の入口壁
３ａ  入口
４    炉本体の出口壁
４ａ  出口
５、６  炉本体の側壁
５ａ    側壁の出口壁側端部
５ｂ    側壁の上壁側端部
７      炉本体の底壁
８      炉本体の上壁
８ａ    上壁の出口壁側端部
８ｂ、８ｃ  上壁の側壁側端部
９ａ、９ｂ  角部
１０、１１    排気口
１０ａ        排気口の出口壁側端部
１０ｂ        排気口の上壁側端部
１２ａ、１２ｂ  接続ダクト
１３ａ、１３ｂ  排気ダクト
１４ａ、１４ｂ  ダンパー（調整弁）
１５、１６      排気口
１００          炭素化炉
１１０、１１１  排気口
１１０ａ        排気口の出口壁側端部
３００          炭素化炉
３０１、３０２、３０３、３０４、３０５、３０６  排気口
３０３ａ        排気口３０３の出口壁側端部
Ｌｔ      炭素化炉の炉長
Ｌｗ      炭素化炉の炉幅
Ｈｆ      炭素化炉の炉高
Ｌｓ      側壁の出口壁側端部から排気口の出口壁側端部までの距離
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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