JP6725503B2 - センターツーエンド繊維酸化炉の改良された供給プレナム - Google Patents

Description

［関連出願の相互参照］
本願は、２０１４年１１月７日に出願された米国仮特許出願第６２／０７６７３７号の利益を主張する。上記出願は、本明細書に引用することにより本明細書の一部をなす。

酸化炉は、前駆体（アクリル繊維、ピッチ繊維又はセルロース繊維等）から炭素繊維を製造するのに一般的に用いられる。１つの一般的な処理方法は、前駆体材料の繊維セグメントを１つ又は複数の酸化炉に通して連続的に引っ張ることを含む。

酸化炉のそれぞれは、それぞれの酸化チャンバーを備え、その中で繊維セグメントの酸化が行われる。各繊維セグメントは、炭素繊維前駆体として第１の酸化炉内へ引っ張り入れ、その後、各酸化炉を通って複数回のパスが行われた後、酸化された繊維セグメントとして最後の酸化炉を出ることができる。繊維セグメントを炉の酸化チャンバーに通して引っ張るために、ロールスタンド及びテンショナーが用いられる。各酸化炉は、熱気の循環流によって、セグメントを、温度がおよそ３００℃に近付くまで加熱する。

そのような炉の一例は、ミネソタ州ミネアポリス所在のDespatch Industries社から入手可能なデスパッチ炭素繊維酸化炉である。そのような炉についての記載は、本発明の譲受人に譲渡された特許文献１に見ることができる。特許文献１に記載の炉は、「センターツーエンド（center-to-ends）」酸化炉である。センターツーエンド酸化炉において、熱気は、チャンバーの中央から炉の酸化チャンバーに供給され、チャンバーの端部に向かって流れる。

通常、そのようなセンターツーエンド酸化炉は、チャンバーの中央に位置する中央供給構造部を備える。中央供給構造部は、互いに積み重ねられた複数の供給プレナム（plenum）を含む。プレナム間には隙間が設けられ、繊維セグメントがプレナム間を通過することが可能である。各プレナムは、その端部のうちの一方又は双方を通して加熱空気を受け取るダクト構造部を備える。各プレナムは、対応するダクト構造部の対向する側壁のそれぞれに形成されている一連の穴を有する。これらの穴は、本明細書において「ノズル」とも称する。各プレナムは、加熱空気を受け取り、加熱ガスの流れを、加熱ガスのおおよそ水平かつ平行なストリームの形でノズルから出して酸化チャンバーの両端部の方に向けるように構成されている。

プレナム間の隙間にガスの均一な流れは通常生じない。ラインが停止するたび、繊維は静止する。そうしたライン停止中にプレナム間の隙間に位置することになった繊維の部分は、プレナム間の隙間に均一なガス流がないために、チャンバーの残りの部分内における温度とは異なる温度にさらされ得る。その結果、繊維のそれらの部分は、繊維のその周りの部分とは別様に酸化され得る。

米国特許第４，５１５，５６１号

１つの実施形態は、繊維を加熱する炉に関する。炉は、炉内において炉の第１の端部と第２の端部との間に配置される供給構造部を備える。供給構造部は、複数のプレナムを含む。プレナムは、加熱システムと流体連通している。複数のプレナムのそれぞれは、１対の側壁と、底壁と、頂壁とを備える。複数のプレナムのそれぞれは、第１の開口がそのプレナムのそれぞれの側壁に形成されるように構成されている。少なくとも１つのプレナムは、１つ又は複数の第２の開口が、少なくとも１つのプレナムの頂壁又は底壁のうちの少なくとも一方に形成されるように構成されている。少なくとも１つのプレナムは、加熱システムからの加熱ガスを、プレナムの第１の開口及び上記１つ又は複数の第２の開口からチャンバー内へ供給するように構成されている。

１つの例示的な実施態様において、少なくとも１つのスロットが、少なくとも１つのプレナムの頂壁又は底壁のうちの少なくとも一方に形成されている。丸みを帯びた表面を有する構造部が、スロット内でプレナムの頂壁又は底壁と面一に位置付けられている。この構造部は、例えば、ねじ付きのロッド若しくはチューブ、縦溝付きのロッド若しくはチューブ、又は横溝付きのロッド若しくはチューブを用いて実現することができる。

別の例示的な実施形態において、Ｖ字形の窪みが、少なくとも１つのプレナムの頂壁又は底壁に形成されている。Ｖ字形の窪みは、２つの側面を有する。１つ又は複数の第２の開口が、Ｖ字形の窪みの側面のそれぞれに形成されている。Ｖ字形の窪みにはＶ字形のカバーが位置付けられる。Ｖ字形の窪みの側面のそれぞれは、Ｖ字形の窪みのその側面に形成されている一列の第２の開口を有することができ、ここでは、Ｖ字形の窪みの各側面に形成されている第２の開口は、Ｖ字形の窪みの他方の側面に形成されている第２の開口とは互い違いになっている。

別の実施形態は、炉を用いて繊維を加熱する方法に関する。本方法は、炉の内部に配置されている供給構造部に含まれる複数のプレナムに加熱ガスを供給することを含む。本方法は、加熱ガスの少なくとも一部を、複数のプレナムのそれぞれに含まれる側壁に形成されている第１の開口から炉の内部へ向けることを更に含む。本方法は、加熱ガスの少なくとも一部を、少なくとも１つのプレナムの頂壁又は底壁のうちの少なくとも一方に形成されている１つ又は複数の第２の開口から炉の内部へ向けることを更に含む。

炉の１つの例示的な実施形態の斜視図である。 炉のチャンバーから頂壁を取り除いた、図１に示されている炉の斜視図である。 図１に示されている炉の断面図である。 図１に示されている炉中央供給構造部の詳細図である。 供給プレナムの１つの例示的な実施形態の断面図である。 図５に示されている供給プレナムの１つの側壁の側面図である。 図５に示されている供給プレナムの１つのスカッシュバッフルの側面図である。 例示的な一実施形態における供給プレナムの頂壁の平面図である。 図８に示されている頂壁の側面断面図である。 別の例示的な実施形態における供給プレナムの頂壁の平面図である。 Ｖ字形のカバーがＶ字形の窪み上に位置付けられている、図１０に示されている供給プレナムの頂壁の平面図である。 図１１に示されている頂壁の側面断面図である。 図１１に示されている頂壁の側面断面図である。 加熱ガスとの接触により繊維を加熱する方法の例示的な一実施形態のフロー図である。 供給プレナムの別の例示的な実施形態の断面図である。 図１５に示されている供給プレナムの１つのスカッシュバッフルの側面図である。

図１〜図３は、後述する改良された供給プレナムを使用することができる酸化炉１００の１つの例示的な実施形態を示している。しかし、後述する改良されたプレナムは、他の酸化炉において使用することができることを理解されたい。

図１〜図３に示されている酸化炉１００は、上述のタイプの酸化プロセスを用いた炭素繊維の製造に使用するのに適している。例えば、図１〜図３に示されている酸化炉１００の例示的な実施形態は、当業者には既知のように、１つ又は複数の炉（例えば、積重形態である）を使用する酸化プロセスにおいて用いることができる。

簡潔及び明確にするために、酸化炉において用いられる種々の従来の特徴が図及び以下の記載から省かれていることが、当業者には理解されよう。そのような特徴の例として、限定はしないが、炉１００内のガスの流れを調整するのに用いられるバッフル、ダクト、ベーン、通気孔等、望ましくないプロセスガスの周囲環境への放出を低減する附室部及び排気機能部、及び／又は、絶縁部、ルーバー、及び炉１００の熱効率を向上する他の熱的機能部が挙げられる。図１〜図３に示されている例示的な炉１００は、そのような特徴を備えることができることを理解されたい。

図１〜図３に示されている例示的な実施形態では、炉１００は、炉チャンバー１０２を備え、その中で繊維セグメントの酸化が行われる。この例示的な実施形態では、炉チャンバー１０２は、複数の壁によって画定される。酸化チャンバー１０２を画定する壁は、頂壁１０４と、底壁１０６と、チャンバー１０２のそれぞれの側面１１２及び１１４に沿った２つの側壁１０８及び１１０と、チャンバー１０２のそれぞれの端部１２０及び１２２にある２つの端壁１１６及び１１８とを含む。繊維のためのそれぞれの入口は、端壁１１６及び１１８のそれぞれに形成されている。各入口は、チャンバー１０２の第１の側面１１２と第２の側面１１４との間に延在する複数のスロットによって形成され、酸化炉１００によって加熱される繊維セグメントは、これらの複数のスロットに通して引っ張られる。これらの入口及びスロットは、従来どおり形成することができる。

また、炉１００は、加熱システム１２４を備える。加熱システム１２４は、加熱ガスをチャンバー１０２内に供給するのに用いられる。この例示的な実施形態では、使用されるガスは、周囲空気である。

加熱システム１２４は、様々な方法で実現することができる。図１〜図３に示されている例示的な実施形態では、加熱システム１２４は、少なくとも１つのヒーター１２６（図３に示されている）と、ガスをヒーター１２６に通して引き入れるブロワー１２８（図３に示されている）と、ブロワー１２８に動力をもたらすモーター１３０とを用いて実現される。各ヒーター１２６は、様々な方法で実現することができる。例えば、各ヒーター１２６は、１つ又は複数の加熱素子を用いて実現することができる。また、各ヒーター１２６は、間接ガスヒーター、電気ヒーター、又はそれらの組合せを用いて実現することができる。各ヒーター１２６は、他の方法で実現することができる。

加熱システム１２４は、例えば、１つ又は複数の好適なコントローラー（比例積分微分（ＰＩＤ）コントローラー等）を用いて制御することができる。

炉１００は、チャンバー１０２の内部においてチャンバー１０２の端部１２０及び１２２間に配置される供給構造部１３２を備える。図１〜図３に示されている例示的な実施形態において、炉１００は、加熱ガスが酸化チャンバー１０２の中央からチャンバー１０２の端部１２０及び１２２に向けて供給される、センターツーエンド酸化炉である。この例示的な実施形態では、供給構造部１３２は、チャンバー１０２の内部において、端部１０２及び１２２間のチャンバー１０２の中央又は中央付近に配置され、本明細書において「中央供給構造部１３２」とも称される。

図１〜図３に示されている例示的な実施形態では、中央供給構造部１３２は、間に隙間を有して互いに積み重ねられた複数の供給プレナム１３４を含む。中央供給構造部１３２は、図４により詳細に示されている。積み重ねられた供給プレナム１３４間には隙間１３６（図４に示されている）が設けられ、繊維セグメントがプレナム１３４間を通過することが可能である。

供給プレナム１３４に関するより多くの詳細は、図５〜図１０の記載に関連して後述する。

プレナム１３４は、加熱システム１２４から加熱ガスを受け取るために、その端部のうちの一方又は双方が供給ダクト１３８（図２及び図３に示されている）と流体連通している。図１〜図３に示されている例示的な実施形態では、各プレナム１３４は、その端部の一方を通して加熱空気を受け取るように構成されている（ただし、他の実施形態において、各プレナムは、その端部の双方を通して加熱空気を受け取ることを理解されたい）。

供給ダクト１３８には、プレナム１３４を出る加熱ガスの速度が実質的に均一になるように加熱ガスの流れを調整するために、適切なテーパーが付いているか、又は調整可能なスロット若しくは他の機能部（図示せず）を設けることができる。

また、各炉１００は、酸化チャンバー１０２内に２つの戻し構造部１４０を備える。１つの戻し構造部１４０は、第１の端壁１１６付近に位置し、もう１つの戻し構造部１４０は、第２の端壁１１８付近に位置する。戻し構造部１４０のそれぞれは、複数の戻しチャネルを有し、これらの複数の戻しチャネルは、それぞれ積み重なって、中央供給構造部１３２の対応するプレナム１３４の位置に概ね対応するように位置付けられている。戻しチャネル間には隙間が設けられ、繊維セグメントが戻しチャネル間を通過することが可能である。

各戻し構造部１４０の戻しチャネルは、中央供給構造部１３２からこの戻し構造部１４０へ向けられたガスの少なくとも一部を受け取るように構成されている。すなわち、各戻し構造部１４０は、中央供給構造部１３２におけるプレナム１３４の１つの側面からこの戻し構造部１４０へ向けられたガスを受け取る。

戻しダクト１４２は、各戻し構造部１４０と加熱システム１２４との間に流体連通を確立するのに用いられる。このようにして、戻し構造部１４０によって受け取った加熱ガスの少なくとも一部を、加熱システム１２４に向けて戻して加熱し、上述の供給ダクト１３８を介してプレナム１３４に供給する。

図１〜図３に示されている例示的な実施形態では、戻しダクト１４２は、チャンバー１０２の壁の中に位置している。しかし、戻しダクト１４２は、他の方法で（例えば、戻しダクト１４２の少なくとも一部をチャンバーの壁の外側に配置して）実現することができることを理解されたい。

図１〜図３に関連して本明細書で記載されている例示的な実施形態では、供給プレナム１３４のそれぞれは、図５〜図７に示されているように実現される。各プレナム１３４は、プレナム１３４の第１の端部５００において加熱ガスを供給される。加熱ガスは、供給ダクト１３８から供給される。

各プレナム１３４は、概して矩形の断面をしており、チャンバー１０２の側壁１０８及び１１０間に、側壁１０８及び１１０から離間して水平に延在する。図６に示されているように、各プレナム１３４には、穴又は開口５０２が、チャンバー１０２のそれぞれの端部１２０及び１２２に面するプレナム１３４の側壁５０４に形成されている。これらの開口５０２は、本明細書において「ノズル」５０２とも称される。図６は、プレナム１３４の側壁５０４のうちの一方に形成されているノズル５０２を示している。この例示的な実施形態では、ノズル５０２は、双方の側壁５０４に同様に形成されている（ただし、側壁５０４のうちの一方のノズル５０２のみが示されている）。

ノズル５０２は、プレナム１３４の幅にわたって延在する。ノズル５０２は、受け取った加熱ガスの流れを、加熱ガスのおおよそ水平かつ平行なストリームの形で、酸化チャンバー１０２の端部１２０及び１２２に向けるように構成及び配置されている。ガスのストリームは、酸化チャンバー１０２のその部分を横切る各繊維セグメントと並ぶように向けられる。

各プレナム１３４は、プレナム１３４の側壁５０４間のプレナム１３４の内部に配置される１つ又は複数のバッフル５０６を備える。これらのバッフル５０６は、本明細書において「スカッシュバッフル（squash baffle）」５０６とも称される。図５〜図７に示されている実施形態では、スカッシュバッフル５０６は、図５に示されているようなＶ字形に配置されており、Ｖ字形の先端部は端部５００付近にあり、この場所で、加熱ガスがプレナム１３４に供給される。スカッシュバッフル５０６のこのＶ字形構成は、概して、受け取った加熱ガスの流れをノズル５０２から外に均一に向けるように設計されている。

従来のプレナム設計では、２つのスカッシュバッフル５０６間の内部空間５０８内には加熱ガスは流れない。また、従来のプレナム設計では、それぞれ個々のプレナム１３４の底壁又は頂壁に沿って開口は形成されない。一方、図５〜図７に示されている例示的な実施形態では、プレナム１３４のスカッシュバッフル５０６のうちの１つ又は複数は、少なくとも１つの開口５１０を有し、加熱ガスは、少なくとも１つの開口５１０を通過し、スカッシュバッフル５０６間の空間５０８に入ることが可能である。これらの開口５１０は、本明細書において「スカッシュバッフル」開口５１０とも称される。

この例示的な実施形態では、スカッシュバッフル開口５１０は、スカッシュバッフル５０６のそれぞれに形成されている丸穴の直線列として実現されている。図７は、プレナム１３４のスカッシュバッフル５０６のうちの１つに形成されているスカッシュバッフル開口５１０を示している。この例示的な実施形態では、スカッシュバッフル開口５１０は、双方のスカッシュバッフル５０６に同様に形成されている（ただし、スカッシュバッフル５０６のうちの一方のスカッシュバッフル開口５１０のみが示されている）。

さらに、１つ又は複数の開口が、各プレナム１３４の頂壁又は底壁のうちの１つ又は複数に形成されている。すなわち、１つ又は複数の開口が、各プレナム１３４の頂壁、底壁、又は頂壁及び底壁の双方に形成されている。本明細書に記載の例示的な実施形態では、これらの開口は、各プレナム１３４の頂壁のみに形成されている（しかし、開口は、各プレナム１３４の底壁のみ又は各プレナム１３４の頂壁及び底壁の双方に形成することができることを理解されたい）。メッシュ、スクリーン、又は他の構造体を用いてこれらの開口を覆い、プレナム１３４の内外に繊維又は小片が誤って移動することを防ぐことができる。

各プレナム１３４に供給される加熱ガスの一部は、スカッシュバッフル開口５１０を通ってスカッシュバッフル５０６間の空間５０８内に流れる。スカッシュバッフル５０６間の空間５０８内に流れる加熱ガスの少なくとも一部は、頂壁の開口から流れ出る。その結果、プレナム１３４間において、中央供給構造部１３２内の隙間１３６にガスが流れる。加熱ガスは、加熱ガスのおおよそ水平かつ平行なストリームの形でノズル５０２から出て、酸化チャンバー１０２のその部分を横切る各繊維セグメントと並んで、酸化チャンバー１０２の端部１２０及び１２２に向かって流れる。

中央供給構造部１３２におけるプレナム１３４間の隙間１３６のこのガスの流れにより、ライン始動時又は何らかのライン停止中に供給構造部１３２内に位置することになった繊維の部分が、チャンバー１０２の残りの部分内における温度とは異なる温度にさらされる可能性が低減される。また、通常動作中（炉１００のチャンバー１０２を通って繊維が移動している場合）、チャンバー１０２内の一貫した均一な空気流は、熱除去性を向上する傾向がある。一方、上述したように、従来の中央供給構造部のプレナム間の隙間内には、空気流は通常存在しない。本明細書に記載の例示的な実施形態に関して、全体的な熱除去性は、頂壁の開口から中央供給構造部１３２内の隙間１３６への加熱ガスの一貫した均一な流れをもたらすことによって向上する傾向がある。

いくつかの用途において、頂壁の開口は、流れ全体のおよそ４パーセントが、開口を通過して中央供給構造部１３２におけるプレナム１３４間の隙間１３６に入るようにプレナム１３４に送達可能に構成されることが望ましい。

開口は、プレナム１３４の頂壁又は底壁のうちの１つ又は複数に様々な方法で形成することができる。

図８及び図９は、図１〜図７の各プレナム１３４の頂壁８００においてそのような開口を形成する１つの方法を示している。図８及び図９に示されている例では、２つの平行なスロット８０２が、プレナム１３４の頂壁８００に形成されている。頂壁８００の一部８０４は、２つのスロット開口８０２間に位置している。各スロット８０２に対し、丸みを帯びた表面を有する構造部８０６が、スロット８０２内でプレナム１３４の頂壁８００と面一に取り付けられており（又は別様に位置決めされており）、構造部８０６の丸みを帯びた表面のいずれの部分もプレナム１３４の頂壁８００の平面を越えて延在しないようになっている。

上述したように、各プレナム１３４に供給される加熱ガスの一部は、スカッシュバッフル開口５０６を通ってスカッシュバッフル５０６間の空間５０８に流れる。また、スカッシュバッフル５０６間の空間５０８に流れ込む加熱ガスの少なくとも一部は、プレナム１３４の頂壁８００に形成されているスロット８０２から流れ出る。構造部８０６は、対応するスロット８０２をガスが出る際に、ガスの少なくとも一部が、構造部８０６の丸みを帯びた表面の少なくとも一部を通り越すように配置されている。

各プレナム１３４におけるスロット８０２及び構造部８０６は、プレナム１３４に供給される所定の量の加熱ガスが、スロット８０２から出てそのプレナム１３４上の隙間１３６に流れ込むように構成されている。例えば、１つの例示的な実施態様において、各プレナム１３４におけるスロット８０２及び構造部８０６は、プレナムに供給される加熱ガスのおよそ４％が、スロット８０２から出てプレナム１３４上の隙間１３６に流れ込むように構成されている。この例示的な実施形態では、構造部８０６は、丸みを帯びた表面が、所望の量の加熱ガスがスロット８０２を通り抜けるようにする１つ又は複数の特徴を有するように構成されている。

図８及び図９に示されている例示的な実施形態の１つの実施態様において、各構造部８０６は、スロット８０２のうちの１つの下でプレナム１３４の頂壁８００と面一に取り付けられ、ロッド又はチューブの丸みを帯びた表面のいずれの部分もプレナム１３４の頂壁８００の平面を越えて延在しないようになっている、ねじ付きのロッド又はチューブを用いて実現されている。そのような実施態様において、ねじ付きのロッド又はチューブは、任意の好適な機構（例えば、頂壁の内側から下方に延在するブラケット対等）を用いて適所に保持することができる。ねじ付きのロッド若しくはチューブの代わりに又はそれに加えて、縦溝付きのロッド若しくはチューブ又は横溝付きのロッド若しくはチューブ等の他の構造部８０６を用いることができることを理解されたい。他の構造部８０６を用いることもできる。

コアンダ効果に起因して、スロット８０２を出てプレナム１３４上の隙間１３６に入る加熱ガスの少なくとも一部は、プレナム１３４の頂壁８００に沿って水平に流れる。図９は、スロット８０２から隙間１３６への加熱ガス８０８の流れの一例を示している。このプレナム１３４上の隙間１３６への加熱ガス８０８の流れにより、ライン始動時又は何らかのライン停止中に中央供給構造部１３２内に位置することになった繊維の部分が、チャンバー１０２の残りの部分における温度とは異なる温度にさらされる可能性が低減されるとともに、プレナム１３４間の隙間１３６に空気流がもたらされ、熱除去性を向上する傾向がある。

図１０〜図１３は、図１〜図４の各プレナム１３４の頂壁又は底壁のうちの少なくとも一方において開口を形成する別の方法を示している。図１０〜図１３に示されている例では、２列の丸穴１００２（図１０に示されている）が、各プレナム１３４の頂壁１０００に形成されているＶ字形の窪み１００６の各側面１００４において、各プレナム１３４の頂壁１０００に形成されている。この例では、穴１００２は全て同じサイズ及び形状であり、２つの互い違いになった直線列に構成されている。Ｖ字形のカバー１００８（図１１〜図１３に示されている）は、Ｖ字形の窪み１００６の少なくとも一部の上に位置し、中心が合わされている。頂壁１０００におけるＶ字形の窪み１００６の各側面１００４と、窪み１００６の中央に取り付けられているＶ字形のカバー１００８の一方の側面との間に、通路１０１４が形成されている。この例示的な実施形態では、カバー１００８は、１つ又は複数のボルト１０１０（又は同様の調整可能な締結具）及びナット（図示せず）を用いて、頂壁１０００又は関連するプレナム１３４に取り付けられている。カバー１００８は、穴１００２からの流れの量を制御するために、通路１０１４においてスペーサー１０１６を挿入又は除去することによって垂直位置を調整することができる。この例示的な実施形態では、Ｖ字形の窪み１００６及びＶ字形のカバー１００８の双方の「Ｖ字形」は、９０度の角度を有する。しかし、他の形態（例えば、穴が別様に配置され、異なる形状及びサイズを有するか、穴のサイズ及び形状が全て同じではないか、又は、Ｖ字形の窪み及び／又はカバーが、９０度以外の角度で形成されたＶ字形を有する）を用いることができることを理解されたい。

図１２及び図１３は、穴１００２から隙間１３６への加熱ガス１０１２の流れの一例を示している。図１２は、Ｖ字形の窪み１００６の一方の側面１００４にある穴１００２を示しており、図１３は、Ｖ字形の窪み１００６の他方の側面１００４にある穴１００２を示している。穴１００２を出る加熱ガス１０１２は、対応する通路１０１４を通って流れるようになっており、加熱ガス１０１２の少なくとも一部は、プレナム１３４の頂壁１０００に沿って概ね水平に流れる。これにより、ライン始動時又は何らかのライン停止中に中央供給構造部１３２内に位置することになった繊維の部分が、チャンバー１０２の残りの部分における温度とは異なる温度にさらされる可能性が低減されるとともに、プレナム１３４間の隙間１３６における熱除去性を向上する傾向がある。

また、穴１００２は、加熱されたガスの流れが、プレナム１３４を通り越す繊維を掻き乱すように、プレナム１３４の頂壁１０００においてサイズ決め及び構成することができる。繊維をこうして掻き乱すことで、繊維のより均一な酸化が促進される傾向がある。

図１０〜図１３に示されている例では、穴１００２は、各プレナム１３４の頂壁に形成されている。しかし、穴１００２は、頂壁に形成されることに加えて又はその代わりに、各プレナム１３４の底壁に形成することができることを理解されたい。

図１４は、加熱ガスとの接触により繊維を加熱する方法１４００の例示的な一実施形態のフロー図である。図１４に示されている方法１４００の実施形態は、本明細書において、図１〜図３に関連して上述した酸化炉１００の例示的な実施形態を用いて実現されるように記載されている。しかし、他の実施形態を他の方法で実現することができることを理解されたい。

方法１４００は、炉１０２の内部に配置された中央供給構造部１３２に含まれる複数のプレナム１３４に加熱ガスを供給すること（ブロック１４０２）を含む。この例示的な実施形態では、加熱ガスは、加熱システム１２８から供給ダクト１３８を介して各プレナム１３４に供給される。

方法１４００は、プレナム１３４のそれぞれに含まれるノズル５０２から炉１０２の内部へ加熱ガスの少なくとも一部を向けること（ブロック１４０４）を更に含む。この例示的な実施形態では、加熱ガスは、加熱ガスのおおよそ水平かつ平行なストリームの形でノズル５０２から出て、酸化チャンバー１０２のこの部分を横切る各繊維セグメントに並んで酸化チャンバー１０２の端部１２０及び１２２に向かって流れる。

方法１４００は、プレナム１３４の頂壁又は底壁のうちの１つ又は複数に形成されている１つ又は複数の開口から炉１０２の内部に加熱ガスの少なくとも一部を向ける（ブロック１４０６）ことを更に含む。これにより、中央供給構造部１３２におけるプレナム１３４間の隙間１３６に加熱ガスが流れ込むことになる。上述の例示的な実施形態では、開口は、各プレナム１３４の頂壁に形成されている（例えば、図８〜図９に示されている形態又は図１０〜図１３に示されている形態が用いられる）。

上述の実施形態は、例示にすぎず、限定することは意図されていない。

例えば、上述の例示的な実施形態では、各プレナム１３４は、一方の側面から加熱ガスを供給される。しかし、他の実施形態では、中央供給構造部におけるプレナムは、双方の側面からガスを供給される。

プレナム１５３４の１つのこのような例示的な実施形態が、図１５及び図１６に示されている。プレナム１５３４は、図５〜図７に関連して上述したプレナム１３４と、後述の点を除いて概ね同じである。

各プレナム１５３４は、各プレナム１５３４の内部においてプレナム１５３４の側壁１５０４間に配置された４つのスカッシュバッフル１５０６を備える。図１５及び図１６に示されている実施形態では、スカッシュバッフル１５０６は、菱形に配置されている。この例示的な実施形態では、各プレナム１５３４は、プレナム１５３４の双方の端部１５００から加熱ガスを供給される。

スカッシュバッフル１５０６の菱形の各端部の先端部は、プレナム１５３４の端部１５００のうちの一方の端部付近に位置し、この場所で、加熱ガスがプレナム１５３４に供給される。スカッシュバッフル１５０６のこの菱形構成は、受け取った加熱ガスの流れを、プレナム１５３４の側壁１５０４に均一に形成されているノズル（図１５及び図１６には示されていない）から外に向けるように概して設計されている。

プレナム１５３４のスカッシュバッフル１５０６のうちの１つ又は複数は、少なくとも１つのスカッシュバッフル開口１５１０（図１６に示されている）を有し、加熱ガスは、少なくとも１つのスカッシュバッフル開口１５１０を通過し、スカッシュバッフル１５０６間の空間１５０８に入ることが可能である。図１６は、プレナム１５３４のスカッシュバッフル１５０６のうちの１つに形成されているスカッシュバッフル開口１５１０を示している。この例示的な実施形態では、スカッシュバッフル開口１５１０は、スカッシュバッフル１５０６の全てに同様に形成されている（ただし、スカッシュバッフル１５０６のうちの１つのスカッシュバッフル開口１５１０のみが示されている）。この例示的な実施形態では、スカッシュバッフル開口１５１０は、図７に関連して上述したものと同じ一般的な方法でスカッシュバッフル１５０６のそれぞれに形成されている丸穴の直線列として実現されている。

また、上述のプレナム１３４に関して、１つ又は複数の開口が、各プレナム１５３４の底壁又は頂壁のうちの１つ又は複数に形成されている（上述の手法のいずれかが用いられる）。メッシュ、スクリーン、又は他の構造体を用いて、プレナム１５３４の内外に繊維又は小片が誤って移動することを防ぐことができる。

各プレナム１５３４に供給される加熱ガスの一部は、スカッシュバッフル開口１５１０を通って、スカッシュバッフル１５０６間の空間１５０８に流れる。スカッシュバッフル１５０６間の空間１５０８に流れる加熱ガスの少なくとも一部は、頂壁の開口から流れ出る。その結果、中央供給構造部１３２内のプレナム１５３４間の隙間１３６にガスが流れる。

他の実施形態は、他の方法で構成することができる。例えば、プレナムの頂壁に開口を形成することに加えて又はその代わりに、１つ又は複数の開口を、プレナムのうちの１つ又は複数の底壁に形成することができる。さらに、本明細書に示されている例示的な実施形態では、中央供給構造部における各プレナムは、同じ形態及び設計を有する。しかし、必ずしもそうである必要はなく、その代わりに、中央供給構造部に含まれる１つ又は複数のプレナムは、中央供給構造部に含まれる１つ又は複数の他のプレナムとは異なる形態及び／又は設計を有することができる。

複数の実施形態を記載した。しかしながら、特許請求される発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、記載の実施形態に対して種々の変更を行うことができることが理解されよう。

例示的な実施形態
例１は、繊維を加熱する炉であって、炉は、炉内において炉の第１の端部と第２の端部との間に配置される供給構造部を備え、供給構造部は、複数のプレナムを含み、プレナムは、加熱システムと流体連通しており、複数のプレナムのそれぞれは、１対の側壁と、底壁と、頂壁とを有し、複数のプレナムのそれぞれは、第１の開口が、そのプレナムのそれぞれの側壁に形成されるように構成されており、少なくとも１つのプレナムは、１つ又は複数の第２の開口が、上記少なくとも１つのプレナムの頂壁又は底壁のうちの少なくとも一方に形成されるように構成されており、上記少なくとも１つのプレナムは、加熱システムからの加熱ガスを、この少なくとも１つのプレナムの第１の開口及び上記１つ又は複数の第２の開口からチャンバー内に供給するように構成されている、炉を含む。

例２は、上記１つ又は複数の第２の開口が、上記少なくとも１つのプレナムの頂壁のみに形成されるか、上記少なくとも１つのプレナムの底壁のみに形成されるか、又は、上記少なくとも１つのプレナムの頂壁及び底壁の双方に形成される、例１の炉を含む。

例３は、上記少なくとも１つのプレナムが、少なくとも１つのスカッシュバッフルを備え、少なくとも１つのスカッシュバッフル開口が、上記少なくとも１つのプレナムの頂壁又は底壁のうちの上記少なくとも一方に形成されている上記１つ又は複数の第２の開口から加熱ガスが流れ出るように、上記少なくとも１つのスカッシュバッフルに形成されている、例１又は例２のいずれかの炉を含む。

例４は、上記少なくとも１つのプレナムが、２つ以上のスカッシュバッフルを備え、上記少なくとも１つのプレナムは、スカッシュバッフル間に空間が形成されるように構成されており、上記１つ又は複数の第２の開口は、上記少なくとも１つのプレナムの頂壁又は底壁のうちの少なくとも一方において、スカッシュバッフル間の空間に形成されており、スカッシュバッフルは、以下のうちの少なくとも一方、すなわち、スカッシュバッフルの１つの端部から加熱空気を受け取るように構成され、スカッシュバッフルがＶ字形に配置されるように、上記少なくとも１つのプレナムが構成されているか、又は、スカッシュバッフルの２つの端部から加熱空気を受け取るように構成され、スカッシュバッフルが菱形に配置されるように、上記プレナムが構成されている、例３の炉を含む。

例５は、上記少なくとも１つのプレナムの頂壁又は底壁のうちの上記少なくとも一方に形成されている上記１つ又は複数の第２の開口が、上記少なくとも１つのプレナムの頂壁又は底壁のうちの上記少なくとも一方に形成されている少なくとも１つのスロットと、上記少なくとも１つのプレナムの頂壁又は底壁のうちの上記少なくとも一方と面一にスロット内に配置された丸みを帯びた表面を有する構造部と含む、例１〜４のいずれかの炉を含む。

例６は、上記構造部が、ねじ付きのロッド若しくはチューブ、縦溝付きのロッド若しくはチューブ、又は横溝付きのロッド若しくはチューブを含む、例５の炉を含む。

例７は、上記少なくとも１つのプレナムが、この少なくとも１つのプレナムの頂壁又は底壁のうちの上記少なくとも一方に形成されているＶ字形の窪みであって、Ｖ字形の窪みは、２つの側面を有し、上記１つ又は複数の第２の開口は、Ｖ字形の窪みの側面のそれぞれに形成されている、Ｖ字形の窪みと、Ｖ字形の窪みに位置付けられるＶ字形のカバーとを備える、例１〜６のいずれかの炉を含む。

例８は、Ｖ字形の窪みの側面のそれぞれが、Ｖ字形の窪みのその側面に形成されている一列の上記１つ又は複数の第２の開口を有し、Ｖ字形の窪みの各側面に形成されている上記１つ又は複数の第２の開口は、Ｖ字形の窪みの他方の側面に形成されている上記１つ又は複数の第２の開口とは互い違いになっている、例７の炉を含む。

例９は、炉を用いて繊維を加熱する方法であって、炉の内部に配置された供給構造部に含まれる複数のプレナムに加熱ガスを供給することと、複数のプレナムのそれぞれに含まれる側壁に形成されている第１の開口から、炉の内部に加熱ガスの少なくとも一部を向けることと、少なくとも１つのプレナムの頂壁又は底壁のうちの少なくとも一方に形成されている１つ又は複数の第２の開口から、炉の内部に加熱ガスの少なくとも一部を向けることとを含む、方法を含む。

例１０は、上記１つ又は複数の第２の開口が、上記少なくとも１つのプレナムの頂壁のみに形成されるか、上記少なくとも１つのプレナムの底壁のみに形成されるか、又は、上記少なくとも１つのプレナムの頂壁及び底壁の双方に形成される、例９の方法を含む。

例１１は、上記少なくとも１つのプレナムが、少なくとも１つのスカッシュバッフルを備え、少なくとも１つのスカッシュバッフル開口が、上記少なくとも１つのスカッシュバッフルに形成され、上記少なくとも１つのプレナムの頂壁又は底壁のうちの上記少なくとも一方に形成されている上記１つ又は複数の第２の開口から、炉の内部に加熱ガスの少なくとも一部を向けることは、上記少なくとも１つのスカッシュバッフルに形成されている上記少なくとも１つのスカッシュバッフル開口を通して、加熱ガスの少なくとも一部を向けることを含む、例９又は例１０のいずれかの方法を含む。

例１２は、上記少なくとも１つのプレナムが、少なくとも２つのスカッシュバッフルを備え、複数のプレナムに加熱ガスを供給することは、上記少なくとも１つのプレナムの一方の端部に加熱ガスを供給することであって、スカッシュバッフルがＶ字形に配置されるように、上記少なくとも１つのプレナムが構成されていること、又は、上記少なくとも１つのプレナムの２つの端部に加熱ガスを供給することであって、スカッシュバッフルが菱形に配置されるように、上記少なくとも１つのプレナムが構成されていることのうちの一方を含む、例１１の方法を含む。

例１３は、上記少なくとも１つのプレナムの頂壁又は底壁のうちの上記少なくとも一方に形成されている上記１つ又は複数の第２の開口が、上記少なくとも１つのプレナムの頂壁又は底壁のうちの上記少なくとも一方に形成されている少なくとも１つのスロットと、上記少なくとも１つのプレナムの頂壁又は底壁のうちの上記少なくとも一方と面一にスロット内に配置された丸みを帯びた表面を有する構造部とを備え、上記少なくとも１つのプレナムの頂壁又は底壁のうちの上記少なくとも一方に形成されている上記１つ又は複数の第２の開口から、炉の内部に加熱ガスの少なくとも一部を向けることは、ガスが上記少なくとも１つのスロットを出る際に、ガスの少なくとも一部が、構造部の丸みを帯びた表面の少なくとも一部を通り越すように、上記少なくとも１つのスロットを通して、加熱ガスの少なくとも一部を向けることを含む、例９〜１２のいずれかの方法を含む。

例１４は、上記構造部が、ねじ付きのロッド若しくはチューブ、縦溝付きのロッド若しくはチューブ、又は横溝付きのロッド若しくはチューブを含む、例９〜１３のいずれかの方法を含む。

例１５は、上記少なくとも１つのプレナムが、この少なくとも１つのプレナムの頂壁又は底壁のうちの上記少なくとも一方に形成されているＶ字形の窪みであって、Ｖ字形の窪みは、２つの側面を有し、上記１つ又は複数の第２の開口は、Ｖ字形の窪みの側面のそれぞれに形成されている、Ｖ字形の窪みと、Ｖ字形の窪みに位置付けられるＶ字形のカバーとを備え、上記少なくとも１つのプレナムの頂壁又は底壁のうちの上記少なくとも一方に形成されている上記１つ又は複数の第２の開口から、炉の内部に加熱ガスの少なくとも一部を向けることは、Ｖ字形の窪みの側面のそれぞれに形成されている上記１つ又は複数の第２の開口を通して、加熱ガスの少なくとも一部を向けることを含む、例９〜１４のいずれかの方法を含む。

Claims (13)

1. 繊維を加熱する炉であって、該炉は、
   該炉内において該炉の第１の端部と第２の端部との間に配置される供給構造部を備え、該供給構造部は、複数のプレナムを含み、該プレナムは、加熱システムと流体連通しており、
   前記複数のプレナムのそれぞれは、１対の側壁と、底壁と、頂壁とを有し、
   前記複数のプレナムのそれぞれは、第１の開口が、そのプレナムの前記それぞれの側壁に形成されるように構成されており、
   少なくとも１つのプレナムは、１つ又は複数の第２の開口が、前記少なくとも１つのプレナムの前記頂壁又は前記底壁のうちの少なくとも一方に形成されるように構成されており、前記少なくとも１つのプレナムは、前記加熱システムからの加熱ガスを、該少なくとも１つのプレナムの前記第１の開口及び前記１つ又は複数の第２の開口から前記チャンバー内に供給するように構成されており、
   前記少なくとも１つのプレナムは、少なくとも１つのスカッシュバッフルを備え、少なくとも１つのスカッシュバッフル開口が、前記少なくとも１つのプレナムの前記頂壁又は前記底壁のうちの前記少なくとも一方に形成されている前記１つ又は複数の第２の開口から加熱ガスが流れ出るように、前記少なくとも１つのスカッシュバッフルに形成されている、炉。
2. 前記１つ又は複数の第２の開口は、
   前記少なくとも１つのプレナムの前記頂壁のみに形成されるか、
   前記少なくとも１つのプレナムの前記底壁のみに形成されるか、又は、
   前記少なくとも１つのプレナムの前記頂壁及び前記底壁の双方に形成される、
   請求項１に記載の炉。
3. 前記少なくとも１つのプレナムは、２つ以上のスカッシュバッフルを備え、前記少なくとも１つのプレナムは、前記スカッシュバッフル間に空間が形成されるように構成されており、前記１つ又は複数の第２の開口は、前記少なくとも１つのプレナムの前記頂壁又は前記底壁のうちの少なくとも一方において、前記スカッシュバッフル間の前記空間に形成されており、
   前記スカッシュバッフルは、以下のうちの少なくとも一方、すなわち、
   該スカッシュバッフルの１つの端部から加熱空気を受け取るように構成され、該スカッシュバッフルがＶ字形に配置されるように、前記少なくとも１つのプレナムが構成されているか、又は、
   該スカッシュバッフルの２つの端部から加熱空気を受け取るように構成され、該スカッシュバッフルが菱形に配置されるように、前記プレナムが構成されている、
   請求項１に記載の炉。
4. 前記少なくとも１つのプレナムの前記頂壁又は前記底壁のうちの前記少なくとも一方に形成されている前記１つ又は複数の第２の開口は、
   前記少なくとも１つのプレナムの前記頂壁又は前記底壁のうちの前記少なくとも一方に形成されている少なくとも１つのスロットと、
   前記少なくとも１つのプレナムの前記頂壁又は前記底壁のうちの前記少なくとも一方と面一で前記スロット内に配置された丸みを帯びた表面を有する構造部と、
   を含む、請求項１に記載の炉。
5. 前記構造部は、ねじ付きのロッド若しくはチューブ、縦溝付きのロッド若しくはチューブ、又は横溝付きのロッド若しくはチューブを含む、請求項４に記載の炉。
6. 前記少なくとも１つのプレナムは、
   前記少なくとも１つのプレナムの前記頂壁又は前記底壁のうちの前記少なくとも一方に形成されているＶ字形の窪みであって、２つの側面を有し、前記１つ又は複数の第２の開口が前記Ｖ字形の窪みの前記側面のそれぞれに形成されている、Ｖ字形の窪みと、
   前記Ｖ字形の窪みに位置付けられるＶ字形のカバーと、
   を備える、請求項１に記載の炉。
7. 前記Ｖ字形の窪みの前記側面のそれぞれは、前記Ｖ字形の窪みのその側面に形成されている一列の前記１つ又は複数の第２の開口を有し、前記Ｖ字形の窪みの各側面に形成されている前記１つ又は複数の第２の開口は、前記Ｖ字形の窪みの他方の側面に形成されている前記１つ又は複数の第２の開口とは互い違いになっている、請求項６に記載の炉。
8. 炉を用いて繊維を加熱する方法であって、
   前記炉の内部に配置された供給構造部に含まれる複数のプレナムに加熱ガスを供給することと、
   前記複数のプレナムのそれぞれに含まれる側壁に形成されている第１の開口から、前記炉の前記内部に前記加熱ガスの少なくとも一部を向けることと、
   少なくとも１つのプレナムの頂壁又は底壁のうちの少なくとも一方に形成されている１つ又は複数の第２の開口から、前記炉の前記内部に前記加熱ガスの少なくとも一部を向けることと、
   を含んでおり、
   前記少なくとも１つのプレナムは、少なくとも１つのスカッシュバッフルを備え、少なくとも１つのスカッシュバッフル開口が、前記少なくとも１つのスカッシュバッフルに形成され、
   前記少なくとも１つのプレナムの前記頂壁又は前記底壁のうちの前記少なくとも一方に形成されている前記１つ又は複数の第２の開口から、前記炉の前記内部に前記加熱ガスの少なくとも一部を向けることは、前記少なくとも１つのスカッシュバッフルに形成されている前記少なくとも１つのスカッシュバッフル開口を通して、前記加熱ガスの少なくとも一部を向けること、を含む、方法。
9. 前記１つ又は複数の第２の開口は、
   前記少なくとも１つのプレナムの前記頂壁のみに形成されるか、
   前記少なくとも１つのプレナムの前記底壁のみに形成されるか、又は、
   前記少なくとも１つのプレナムの前記頂壁及び前記底壁の双方に形成される、
   請求項８に記載の方法。
10. 前記少なくとも１つのプレナムは、少なくとも２つのスカッシュバッフルを備え、前記複数のプレナムに前記加熱ガスを供給することは、
    前記スカッシュバッフルがＶ字形に配置されるように、前記少なくとも１つのプレナムが構成されていて、前記少なくとも１つのプレナムの一方の端部に前記加熱ガスを供給すること、又は、
    前記スカッシュバッフルが菱形に配置されるように、前記少なくとも１つのプレナムが構成されていて、前記少なくとも１つのプレナムの２つの端部に前記加熱ガスを供給すること、
    のうちの一方を含む、請求項８に記載の方法。
11. 前記少なくとも１つのプレナムの前記頂壁又は前記底壁のうちの前記少なくとも一方に形成されている前記１つ又は複数の第２の開口は、
    前記少なくとも１つのプレナムの前記頂壁又は前記底壁のうちの前記少なくとも一方に形成されている少なくとも１つのスロットと、
    前記少なくとも１つのプレナムの前記頂壁又は前記底壁のうちの前記少なくとも一方と面一で前記スロット内に配置された丸みを帯びた表面を有する構造部と、
    を備え、
    前記少なくとも１つのプレナムの前記頂壁又は前記底壁のうちの前記少なくとも一方に形成されている前記１つ又は複数の第２の開口から、前記炉の前記内部に前記加熱ガスの少なくとも一部を向けることは、前記ガスが前記少なくとも１つのスロットを出る際に、前記ガスの少なくとも一部が、前記構造部の前記丸みを帯びた表面の少なくとも一部を通り越すように、前記少なくとも１つのスロットを通して、前記加熱ガスの少なくとも一部を向けることを含む、請求項８に記載の方法。
12. 前記構造部は、ねじ付きのロッド若しくはチューブ、縦溝付きのロッド若しくはチューブ、又は横溝付きのロッド若しくはチューブを含む、請求項８に記載の方法。
13. 前記少なくとも１つのプレナムは、
    前記少なくとも１つのプレナムの前記頂壁又は前記底壁のうちの前記少なくとも一方に形成されているＶ字形の窪みであって、該Ｖ字形の窪みは、２つの側面を有し、前記１つ又は複数の第２の開口は、前記Ｖ字形の窪みの前記側面のそれぞれに形成されている、Ｖ字形の窪みと、
    前記Ｖ字形の窪みに位置付けられるＶ字形のカバーと、
    を備え、
    前記少なくとも１つのプレナムの前記頂壁又は前記底壁のうちの前記少なくとも一方に形成されている前記１つ又は複数の第２の開口から、前記炉の前記内部に前記加熱ガスの少なくとも一部を向けることは、前記Ｖ字形の窪みの前記側面のそれぞれに形成されている前記１つ又は複数の第２の開口を通して、前記加熱ガスの少なくとも一部を向けることを含む、請求項８に記載の方法。

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