JP4961235B2 - Carbon fiber manufacturing apparatus and carbon fiber manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、炭素繊維を製造する炭素繊維製造装置並びに炭素繊維の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a carbon fiber production apparatus for producing carbon fiber and a method for producing carbon fiber.
炭素繊維は他の繊維と比較して優れた比強度、比弾性率を有し、また、金属と比較しても優れた比抵抗や高い耐薬品性を備えているなど、多くの優れた特性を有している。そしてその優れた各種特性を利用して、樹脂との複合材料用の補強繊維やその他の工業用途に、またスポーツ、更には航空宇宙分野にと、幅広く利用されている。
一般に、ポリアクリロニトリル系の炭素繊維は、耐炎化炉で酸化性雰囲気中にて200℃以上で加熱して耐炎化処理した後、炭素化炉で不活性雰囲気中にて300℃以上で加熱して炭素化処理することにより得られる。
耐炎化工程では、通常、熱風循環型の耐炎化炉が用いられている。この熱風循環型の耐炎化炉では、熱処理室内に前駆体繊維である多数の繊維束をシート状に引き揃えて走行させ、そのシート状に並列された多数の繊維束を、熱処理室の外部で一方と他方とに夫々備えられる多数の各ロールに掛け回し、走行方向を一方と他方とに交互に変更させながら多段に走行させる構成となっている。この走行される連続した繊維束に鉛直方向より200℃以上の熱風を吹き付けて加熱することにより、前記繊維束を所望の耐炎化密度になるまで化学反応させて上記耐炎化処理が行われている。
耐炎化工程には長時間を要するため、この耐炎化工程での生産性が炭素繊維の全製造工程での生産性に多大な影響を及ぼす。そのため該耐炎化工程の生産性を向上させるための提案が従来から多数なされている。
例えば、特許文献1には、炭素化炉の排ガスを熱交換器内において熱交換させて外気を加熱し、加熱された外気を耐炎化炉に供給するように構成されるものがある。
耐炎化工程では、繊維束を構成する単繊維相互の膠着が発生し易いため、この発生を防止することが生産性を向上させるために必要であり、その為アミノシリコーン系油剤等のシリコン系油剤を繊維束に付与する方法などによりこれを防止している。しかし炉内で熱風循環が繰り返される内に熱風中にシラン等の揮発性珪素の濃度が高くなり、シリコン系油剤由来の粉末や繊維由来のケバ等の異物が蓄積し、これらが耐炎化繊維を汚染するようになる。特許文献1では、上記汚染を防止する為に耐炎化炉の後工程にあたる炭素化炉で発生する排ガスを熱交換器内に通して外気と熱交換させる。そして加熱された外気を耐炎化炉に供給して熱風中の揮発性珪素の濃度を低減させ、ケバや粉末等の異物の蓄積を防止するように構成されている。そして上記のように外気を耐炎化炉に供給する前に加熱することにより、熱風流路内に冷たい外気が混ざり熱処理室内において部分的な温度の不均一が起こって温度斑が大きくなり、それにより引き起こされる繊維束の反応不足若しくは異常発熱による切断が起こることを防止可能に構成されている。
In general, polyacrylonitrile-based carbon fibers are subjected to a flameproofing treatment by heating at 200 ° C. or higher in an oxidizing atmosphere in a flameproofing furnace, and then heated at 300 ° C or higher in an inert atmosphere in a carbonizing furnace. Obtained by carbonization treatment.
In the flameproofing process, a hot air circulation type flameproofing furnace is usually used. In this hot air circulation type flameproofing furnace, a large number of fiber bundles, which are precursor fibers, are arranged in a sheet shape in the heat treatment chamber and run, and a large number of fiber bundles arranged in parallel in the sheet shape are moved outside the heat treatment chamber. It is configured to run on multiple rolls provided on one side and the other side and run in multiple stages while alternately changing the running direction to one side and the other. The above-mentioned flameproofing treatment is performed by causing the fiber bundle to chemically react until a desired flameproofing density is reached by blowing hot air of 200 ° C. or more from the vertical direction to the continuous fiber bundle that is traveling and heating it. .
Since the flameproofing process takes a long time, the productivity in the flameproofing process has a great influence on the productivity in the entire manufacturing process of carbon fibers. Therefore, many proposals for improving the productivity of the flameproofing process have been made.
For example, Patent Document 1 includes a configuration in which exhaust gas from a carbonization furnace is subjected to heat exchange in a heat exchanger to heat outside air, and the heated outside air is supplied to a flameproofing furnace.
In the flame-proofing process, the single fibers constituting the fiber bundle are likely to stick together, so it is necessary to prevent this from occurring in order to improve productivity. For this reason, silicone-based oils such as aminosilicone-based oils This is prevented by a method of imparting to the fiber bundle. However, while hot air circulation is repeated in the furnace, the concentration of volatile silicon such as silane increases in the hot air, and foreign substances such as powder derived from silicon-based oils and fiber-derived waste accumulate, and these are used as flame-resistant fibers. It becomes contaminated. In patent document 1, in order to prevent the said contamination, the waste gas generated in the carbonization furnace which is a post process of a flame-proofing furnace is passed in a heat exchanger, and is heat-exchanged with external air. Then, the heated outside air is supplied to a flameproofing furnace to reduce the concentration of volatile silicon in the hot air and prevent the accumulation of foreign substances such as scraps and powders. And, by heating the outside air before supplying it to the flameproofing furnace as described above, cold outside air is mixed in the hot air flow path, resulting in partial temperature non-uniformity in the heat treatment chamber, thereby increasing temperature spots. It is configured to prevent the fiber bundle from being cut due to insufficient reaction or abnormal heat generation.
上記従来の耐炎化炉では外気を加熱する熱源として炭素化炉の排ガスを用いるので、該排ガス中には反応に伴い炉内で生成するシアン、アンモニア、一酸化炭素、タール分、シリコン系油剤由来のSi化合物等の各種化合物が含まれており、熱交換器が汚され易く運転安定性が悪い。又空気中に放出される排ガスが装置周囲の環境を汚損する為、燃焼による排ガスの無害化処理を行う必要があるが、通常、熱交換工程の後で前記無害化処理を行っているため熱交換器によるエネルギー低減効果と前記排ガスの無害化処理を行うエネルギー使用量とが互いに相殺されて、エネルギーが有効活用されないという課題があった。 In the conventional flameproofing furnace, since the exhaust gas of the carbonization furnace is used as a heat source for heating the outside air, the exhaust gas is derived from cyan, ammonia, carbon monoxide, tar, silicon oil generated in the furnace with the reaction. The various compounds such as Si compound are included, and the heat exchanger is easily contaminated and the operation stability is poor. In addition, since the exhaust gas released into the air pollutes the environment around the device, it is necessary to detoxify the exhaust gas by combustion. The energy reduction effect by the exchanger and the amount of energy used for detoxifying the exhaust gas cancel each other, and there is a problem that energy is not effectively utilized.
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、上記熱交換器は汚されにくい構成とされ、長期にわたり装置の運転安定性が向上され、上記排ガスの無害化処理に使用された燃焼排気熱は熱交換器内での熱交換に再利用されることを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such circumstances, and the heat exchanger is configured to be hardly contaminated, and the operation stability of the apparatus is improved over a long period of time, and is used for the detoxification treatment of the exhaust gas. The combustion exhaust heat is intended to be reused for heat exchange in the heat exchanger.
前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。すなわち本発明は、耐炎化炉と、炭素化炉とを有する炭素繊維製造装置であって、前記耐炎化炉は、熱処理室と、熱風流路と、加熱外気導入口と、熱風排出口と、熱風流路内に加熱外気を供給する加熱外気供給手段とを有し、前記熱処理室は、炉内を水平走行する前駆体繊維の繊維束の鉛直方向に上方から下方に向けて熱風を送り前記繊維束を耐炎化し、前記熱風流路は、前記熱処理室の上方にある上方流路と、前記熱処理室の下方にある下方流路と、前記上方流路及び前記下方流路を連通する熱風循環路とからなり、前記加熱外気導入口は、前記熱風流路に設置され、前記熱風排出口は、前記熱風流路の下方流路に設置され、前記加熱外気供給手段は、送風機と熱交換器とを有し、前記炭素化炉は、耐炎化された前駆体繊維を炭素化し、前記熱交換器は、前記炭素化炉からの排出ガスと空気とを混合して燃焼した排ガスと前記送風機から送られる外気とを熱交換する、炭素繊維製造装置である。 In order to achieve the above object, the present invention proposes the following means. That is, the present invention is a carbon fiber production apparatus having a flameproofing furnace and a carbonization furnace, wherein the flameproofing furnace comprises a heat treatment chamber, a hot air flow path, a heated outside air inlet, a hot air outlet, Heating outside air supply means for supplying heated outside air into the hot air flow path, and the heat treatment chamber sends hot air from the upper side to the lower side in the vertical direction of the fiber bundle of the precursor fibers traveling horizontally in the furnace. A fiber bundle is made flame-resistant, and the hot air flow path includes an upper flow path above the heat treatment chamber, a lower flow path below the heat treatment chamber, and a hot air circulation communicating the upper flow path and the lower flow path. The heated outside air inlet is installed in the hot air channel, the hot air outlet is installed in the lower channel of the hot air channel, and the heated outside air supply means includes a blower and a heat exchanger. The carbonization furnace carbonizes the flame-resistant precursor fiber, Heat exchanger, the outside air exchanges heat sent from the blower and the exhaust gas and the exhaust gas and the combustion by mixing air from the carbonization furnace, a carbon fiber manufacturing apparatus.
この発明に係る炭素繊維製造装置によれば、上記加熱外気供給手段は、外気を供給するための送風機と、炭素化炉の排出ガスと空気を混合して燃焼した排ガスで前記外気を加熱する熱交換器とで構成されるため、排ガスをそのまま熱交換器に送る従来の構成と比べ、前記熱交換器は汚されにくくなり、排ガスの無害化処理に使用された燃焼排気熱は熱交換器内での熱交換に再利用される。 According to the carbon fiber manufacturing apparatus of the present invention, the heating outside air supply means includes a blower for supplying outside air, and heat for heating the outside air with exhaust gas mixed with combustion gas and air discharged from a carbonization furnace. Compared with the conventional configuration in which the exhaust gas is directly sent to the heat exchanger, the heat exchanger is less polluted, and the combustion exhaust heat used for the detoxification treatment of the exhaust gas is not contained in the heat exchanger. It is reused for heat exchange.
本発明の炭素繊維製造装置において、前記熱交換器は、閉塞防止機構を備えたチューブ式熱交換器としてもよい。前記閉塞防止機構は、例えば、熱交換チューブの内部にクサリからなるヘッドを設け、チューブ内面に接触する該ヘッドをモーター、シリンダー等を使用してこのチューブの長さ方向に沿って移動させる構成としてもよい。これにより、該ヘッドがこの熱交換チューブの内面に付着する、排ガス中に含まれるSi化合物等の粒子状物からなる付着物を除去し、熱交換器の閉塞を防止させることが出来る。又上記閉塞防止機構によれば、装置設備費が安価で故障が少なくメンテナンス性に優れている。 In the carbon fiber manufacturing apparatus of the present invention, the heat exchanger may be a tube heat exchanger provided with a blocking prevention mechanism. For example, the blocking prevention mechanism has a configuration in which a head made of a wedge is provided inside a heat exchange tube, and the head that contacts the inner surface of the tube is moved along the length direction of the tube using a motor, a cylinder, or the like. Also good. Thereby, the adhering matter which consists of particulate matters, such as Si compound contained in exhaust gas, which this head adheres to the inner surface of this heat exchange tube can be removed, and blockage of a heat exchanger can be prevented. Further, according to the above-described blocking prevention mechanism, the equipment cost is low, there are few failures, and the maintenance is excellent.
本発明の炭素繊維製造装置において、前記熱風循環路に熱風加熱手段を設け、前記熱処理室に温度検出端を設け、該温度検出端により熱風加熱手段の出力を制御するようにしてもよい。これにより、ヒーター等の熱風加熱手段は出力制御可能とされる為、仮に加熱外気供給風量が変動した場合にも前記熱処理室の温度は一定に保たれ、安定した耐炎化処理を行うことが可能となる。 In the carbon fiber manufacturing apparatus of the present invention, hot air heating means may be provided in the hot air circulation path, a temperature detection end may be provided in the heat treatment chamber, and the output of the hot air heating means may be controlled by the temperature detection end. As a result, the output of hot air heating means such as a heater can be controlled, so that the temperature of the heat treatment chamber can be kept constant even when the amount of air supplied to the heated outside air fluctuates and stable flameproofing treatment can be performed. It becomes.
本発明の炭素繊維の製造方法において、前記熱風排出口より排出する排気量は、前記加熱外気量と同量以上とされるようにしてもよい。これにより、前記耐炎化炉内の圧力が過度に高くならないように出来、炉内のガスが炉外へリークするのを防止することが可能となる。 In the carbon fiber manufacturing method of the present invention, the exhaust amount discharged from the hot air outlet may be equal to or greater than the heated outside air amount. Thereby, the pressure in the flameproofing furnace can be prevented from becoming excessively high, and the gas in the furnace can be prevented from leaking outside the furnace.
本発明に係る炭素繊維製造装置並びに炭素繊維の製造方法によれば、上記加熱外気供給手段は、外気を供給するための送風機と、炭素化炉の排出ガスと空気を混合して燃焼した排ガスで前記外気を加熱する熱交換器とで構成されるため、従来の構成と比べ熱交換器は前記排ガスに含まれるタール分等により汚される虞が無い。又排ガスの無害化処理に使用された燃焼排気熱は熱交換器内での熱交換に再利用されるためエネルギーロスが極力抑えられる。又上記のように熱交換され耐炎化炉に送られる加熱外気は従来の構成に比べその温度が高いため、耐炎化炉の熱風加熱手段の出力の負荷を低減することが可能となる。 According to the carbon fiber manufacturing apparatus and the carbon fiber manufacturing method according to the present invention, the heated outside air supply means includes a blower for supplying the outside air, and an exhaust gas obtained by mixing and burning the exhaust gas and air of the carbonization furnace. Since it is composed of a heat exchanger that heats the outside air, the heat exchanger is not likely to be contaminated by tar or the like contained in the exhaust gas as compared with the conventional structure. In addition, the combustion exhaust heat used for the detoxification treatment of the exhaust gas is reused for heat exchange in the heat exchanger, so that energy loss is minimized. In addition, since the temperature of the heated outside air exchanged as described above and sent to the flameproofing furnace is higher than that of the conventional configuration, it is possible to reduce the output load of the hot air heating means of the flameproofing furnace.
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態の炭素繊維製造装置の構成を示す概略図である。
図1中、1は耐炎化炉で、熱処理室2内には多数本の繊維束Fが水平面(本紙面に垂直方向の面)に並んだ繊維束群(以下「パス」として省略する)を形成して走行するように構成されている。このパスを形成している繊維束Fは、熱処理室2の外部に配設された所定組の折返しローラー(不図示)によって折り返されて熱処理室2に繰り返し供給され、複数段のパスを形成している。
熱処理室2の一方側には側壁19aが形成され他方側には側壁19bが形成されている。又熱処理室2の上方には熱風吹出し口3が備えられ、該熱風吹出し口3の上方には上方流路7が形成されている。熱処理室2の下方には熱風吸気口4が備えられ、該熱風吸気口4の下方には下方流路8が形成されている。熱風吹出し口3及び熱風吸気口4は夫々メッシュ板やパンチング板等の熱風透過性の板状部材により形成され、熱風を均一に繊維束Fへ分散したり熱処理室2内の温度斑を無くしたりするよう配設されている。
熱処理室2と側壁19aを隔てた一方側には、上方流路7と下方流路8とを連通する熱風循環路9が設けられており、熱風流路は前記熱風循環路9と前記上方流路7と前記下方流路8とにより形成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of a carbon fiber production apparatus according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a flameproofing furnace, and a fiber bundle group (hereinafter abbreviated as “pass”) in which a large number of fiber bundles F are arranged in a horizontal plane (surface perpendicular to the paper surface) in the
A
A hot
図の矢印Hは、炉内を循環する熱風の向きを示す。熱風循環路9には熱風加熱手段5が備えられており、該熱風加熱手段5で加熱された熱風は、上方流路7の一方端に備えられるファン6により上方流路7から熱風吹出し口3を通過し熱処理室2内へと送られる。ここで前記熱風は前記パスを形成し走行している繊維束Fに鉛直方向から送られて、前記繊維束Fに耐炎化処理が施される。次いで熱風は熱処理室2から熱風吸気口4を通過し下方流路8へ送られ、下方流路から熱風循環路9に配設される熱風加熱手段5へと循環されることを繰返す。
又熱風循環路9には、加熱外気導入口10が配設されている。該加熱外気導入口10の配設位置は前記熱風流路の何れの位置でも構わないが、熱処理室2の入口部にあたる熱風吹出し口3付近で温度がより均一になるように配設されるのが好ましく、すなわちファン6の上流部に配設されることが好ましい。また前記加熱外気導入口10から導入される加熱外気の温度は、熱処理室2の設定温度(200℃以上)から400℃までの間であることが好ましい。
The arrow H in the figure indicates the direction of hot air circulating in the furnace. The hot
The hot
熱処理室2には、図に示すように温度検出端20が設けられている。該温度検出端20は炉外に配設される制御部21に電気的に接続され、該制御部21は熱風加熱手段5と電気的に接続されている。該制御部21は該温度検出端20からの信号を受け、熱風加熱手段5の出力を制御可能に構成されている。これにより前記加熱外気量が変動した場合にも、熱処理室2内の温度が一定に保たれ温度変化を起こしにくくなるため、安定した耐炎化処理を行うことが可能となる。
又下方流路8には、熱風排出口11が配設されている。該熱風排出口11の配設位置は前記熱風流路の何れの位置でも構わないが、熱処理室2で発生したシラン等の揮発性珪素を速やかに炉外に排出するために下方流路8に配設されるのが好ましい。そして前記熱風排出口11から、揮発性Si化合物含有の熱風が排出され、熱風中の揮発性Si化合物の濃度が低減しケバや粉末等の異物の蓄積を防止出来、耐炎化繊維の汚染を防止できる。
The
A hot
前記加熱外気導入口10より加熱外気が導入されると、耐炎化炉1の内部は加圧されるため、繊維束Fの走行方向の一方と他方とに配設される不図示の繊維束出入り部において、炉内で発生した排ガス中に含まれる有害なシアン、アンモニア、一酸化炭素、タール分、シリコン系油剤由来のSi化合物等の各種化合物(以下「炉内ガス」と省略する)が炉外へ漏れ出し易くなる。又耐炎化炉1は完全な密閉構造では無いことが多く装置を構成する各接合部より炉内ガスがリークする危険性が増大する。そのため、熱風排出口11より排気する流量は、前記加熱外気量と同量以上とすることが好ましい。
When heated outside air is introduced from the heated outside
又前記加熱外気導入口10と熱交換器14とは、加熱外気給気路18により連結されている。又熱交換器14の他方側には送風機15が連結されている。
炭素化炉12は、耐炎化工程の後工程にあたる炭素化工程を実施する装置であり、炭素化炉12と熱交換器14とは炭素化炉排気路17により連結されている。前記炭素化炉排気路17には、前記炭素化炉12から近い順に燃焼用エアー導入口16及び炭素化炉排ガス処理装置13が、夫々前記炭素化炉12と前記熱交換器14とに連通されて配設されている。
前記炭素化炉12から排出される排出ガスは、燃焼用エアー導入口16から供給される燃焼用エアーと混合されて炭素化炉排ガス処理装置13に導入され、該燃焼路排ガス処理装置13内に設けられる不図示の燃焼装置により燃焼され無害化処理された後、炭素化炉排気路17を通って熱交換器14へと送出される。
The heated
The
The exhaust gas discharged from the
前記熱交換器14はSi化合物等の粒子状物に起因する閉塞防止のため、閉塞防止機構を備えたチューブ式熱交換器であることが好ましい。この熱交換器14は、該熱交換器14の外装を形成する筐体23と、該熱交換器14の内部を貫通する熱交換チューブ22とにより構成されている。前記筐体23には送風機15が連結され、又他方には加熱外気給気路18が連結されて、加熱外気給気路18と該送風機15とは、該筐体23を介して連通されている。又前記熱交換チューブ22の一方端は前記炭素化炉排気路17に連結されており、該熱交換チューブ22の他方端は、該熱交換器14の外部へ開放されて形成されている。
The
又図2に、前記熱交換器14の閉塞防止機構の構成を概略図として示す。この閉塞防止機構は、前記筐体23を上下方向に貫通して配置される前記熱交換チューブ22の1本の管内に、クサリからなるヘッド24が一つ配設され構成されている。前記ヘッド24は、不図示のモーター、シリンダー等に連結されて図の矢印の向きに上下または回転運動されるようになっている。そして前記上下または回転運動により前記熱交換チューブ22内面と接触し、このチューブ内面に付着した、排ガス中に含まれるSi化合物等の粒子状物を除去しチューブが閉塞されるのを防止する。また前記熱交換チューブ22の下部には、上記除去によって落下する前記粒子状物を溜めるための容器25を、取り外し可能に設けることが好ましい。尚、前記熱交換チューブ22の本数は、設置場所、風量等を考慮して適宜決定される。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the blocking prevention mechanism of the
本実施形態では上記閉塞防止機構を上下方向に配置される熱交換チューブ22とその内部に配設されるクサリからなるヘッド24としたが、このヘッド24をブラシとしてもよく、熱交換チューブ22の配置の向きを上下方向に限らず斜めや水平方向に構成するとしてもよい。またヘッド24の移動は、往復運動、回転運動のいずれでもよく、また連続、間欠のいずれでもよい。なお、クサリを用いその下端部を自由として往復運動に伴う結果として成り行きで回転させる場合には、モーター、シリンダー等を設けなくても良い。また各材質は排ガスの温度を考慮し、耐久性を有する材質を適宜選択する。
In the present embodiment, the blocking prevention mechanism is the head 24 composed of the
上記構成によれば、送風機15により外気B1が熱交換器14へと送られると、該外気B1は熱交換器14の内部に配設される熱交換チューブ22の管外面と熱交換されながら筐体23内を通過し、加熱外気B2となり前記加熱外気給気路18へと送出される。前記加熱外気B2は前記加熱外気給気路18を通って加熱外気導入口10へと送られ、熱風循環路9へと供給される。
又炭素化炉排ガス処理装置13から送出される排ガスAは、炭素化炉排気路17を通り前記熱交換チューブ22の管内へと流入され、該熱交換チューブ22の管外を通る前記外気B1とチューブ外装を介して熱交換された後、前記熱交換器14より外部へ開放され排出される。
なお上記送風機15の羽根形状は、加熱外気B2を必要なだけ供給可能なものであればよく、熱交換器内の圧損、設置場所、風量等を考慮し、適宜選定される。
According to the above configuration, when the outside air B1 is sent to the
Further, the exhaust gas A sent from the carbonization furnace exhaust
The blade shape of the
以上説明した通り、本実施形態による炭素繊維製造装置並びに炭素繊維の製造方法によれば、従来のように排ガスAをそのまま熱交換器14に送る構成と比較して、炭素化炉12内の反応に伴い発生する炉内ガスを炭素化炉排ガス処理装置13で燃焼させてから熱交換器14へ送出させるため、該熱交換器14がタール分等により汚される虞が無い。又従来まで熱交換工程の後に行われていた排ガスAの無害化処理は熱交換工程の前に行われるため、前記無害化処理で燃焼された排ガスAの持つ熱エネルギーを熱交換工程に再利用し有効活用することが出来る。さらに排出ガスと空気とを混合して燃焼するため排ガスA量が増加して活用出来る熱エネルギー量が増大する。又上記のように熱交換され耐炎化炉1に送られる加熱外気B2は従来の構成に比べその温度が高いため耐炎化炉1の熱風加熱手段5の出力の負荷を低減することが出来る。
又前記熱交換チューブ22は、そのチューブ内面に接触するヘッド24をチューブの長さ方向に沿って移動させる構成の閉塞防止機構を備えているので、前記熱交換チューブ22が排ガスA中に含まれるSi化合物等の粒子状物により閉塞される虞が無い。又前記閉塞防止機構によれば、従来より知られているエアーブロー方式のように炭素化炉12内圧力に変化を及ぼし該炭素化炉12における炭素化処理に影響を与えたりすることがなく、又超音波振動方式のようにその装置設備費が非常に高価となることもなく、構成が簡単であり装置設備費が安価で故障が少なく、メンテナンス性にも優れた構成となっている。よって前記熱交換器14による熱交換処理は長期に亘り良好に行われ、装置の運転安定性が向上する。
As described above, according to the carbon fiber manufacturing apparatus and the carbon fiber manufacturing method according to the present embodiment, the reaction in the
Further, since the
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば炭素化炉12の排ガス中に水分が多く含まれる場合に熱交換器14内で結露しトラブルの原因となるのを防止するため、外気B1を熱交換器14に導入する前に不図示のヒーター等により予熱するようにしてもよい。又前記ヒーター等のかわりに不図示の熱交換器をさらに設け、熱交換器14を通過した炭素化炉排ガスAを再度熱交換させて外気B1を予熱する構成としてもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, when the exhaust gas of the
1 耐炎化炉
2 熱処理室
5 熱風加熱手段
7 上方流路
8 下方流路
9 熱風循環路
10 加熱外気導入口
11 熱風排出口
12 炭素化炉
14 熱交換器
15 送風機
18 加熱外気給気路
20 温度検出端
22 熱交換チューブ
24 ヘッド
A 排ガス
B1 外気
B2 加熱外気
F 繊維束
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
前記耐炎化炉は、熱処理室と、熱風流路と、加熱外気導入口と、熱風排出口と、熱風流路内に加熱外気を供給する加熱外気供給手段とを有し、
前記熱処理室は、炉内を水平走行する前駆体繊維の繊維束の鉛直方向に上方から下方に向けて熱風を送り前記繊維束を耐炎化し、
前記熱風流路は、前記熱処理室の上方にある上方流路と、前記熱処理室の下方にある下方流路と、前記上方流路及び前記下方流路を連通する熱風循環路とからなり、
前記加熱外気導入口は、前記熱風流路に設置され、
前記熱風排出口は、前記熱風流路の下方流路に設置され、
前記加熱外気供給手段は、送風機と熱交換器とを有し、
前記炭素化炉は、耐炎化された前駆体繊維を炭素化し、
前記熱交換器は、前記炭素化炉からの排出ガスと空気とを混合して燃焼した排ガスと前記送風機から送られる外気とを熱交換する、炭素繊維製造装置。 A carbon fiber manufacturing apparatus having a flameproofing furnace and a carbonization furnace,
The flameproofing furnace has a heat treatment chamber, a hot air passage, a heated outside air inlet, a hot air outlet, and heated outside air supply means for supplying heated outside air into the hot air passage,
The heat treatment chamber is made flame-resistant by sending hot air from the top to the bottom in the vertical direction of the fiber bundle of the precursor fibers that run horizontally in the furnace,
The hot air flow path comprises an upper flow path above the heat treatment chamber, a lower flow path below the heat treatment chamber, and a hot air circulation path communicating the upper flow path and the lower flow path,
The heated outside air inlet is installed in the hot air flow path,
The hot air outlet is installed in a lower flow path of the hot air flow path,
The heated outside air supply means has a blower and a heat exchanger,
The carbonization furnace carbonizes the flame-resistant precursor fiber,
The said heat exchanger is a carbon fiber manufacturing apparatus which heat-exchanges the exhaust gas which mixed the exhaust gas from the said carbonization furnace, and air, and burned, and the external air sent from the said air blower.
前記熱処理室に温度検出端を設け、
前記温度検出端の検出結果と、熱風加熱手段の出力とを連動させた、請求項1から請求項3のいずれかに記載の炭素繊維製造装置。 A hot air heating means is provided in the hot air circulation path,
A temperature detection end is provided in the heat treatment chamber,
The carbon fiber manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the detection result of the temperature detection end and the output of the hot air heating means are linked.
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