JPS62162020A - 炭素化炉用水封装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明は炭素化炉用水封装置に関するものである。

［発明の技術的背景とその問題点］ 耐炎化繊維を炭素化繊維に加工するために、たとえば縦
型の炭素化炉が用いられている。

この炭素化炉には、炭素化炉内に空気中の酸素が混入す
るのを防止するための水封装置が設けられる。水封装置
を設けた理由は、繊維の炭素化処理Ｔ程中に、酸素が炉
内に混入すると、ａｍの強度に悪影響を及ぼし、かつ、
炉内を高温に加熱するための黒鉛電極を構成する素材の
耐久性が低下するので、これらの問題を未然に防止する
必要があるからである。

このような水封装置を取り付けた整準の炭素化炉の従来
例を、第３図を参照して説明する。

同図に示す炭素化炉は、耐炎化繊維ｌを縦長の直方体箱
状の炉芯管２の上方に備えた第１ローラ３を介して、耐
炎化繊維１の走行方向を横方向から垂直方向に転換して
、耐炎化繊！Ｉｔ：１をこの炉芯管２内に導くようにな
っている。炉芯管２の底部には、炭素化繊維４が出て行
く出口５が開口しており、この出口５は、炉芯管２の底
部が臨む水槽６に満たした水中に浸漬している。炉芯管
２の下方には不活性ガス導入孔７を設け、この不活性ガ
ス導入孔７からこの炉芯管２内に不活性ガス（たとえば
窒素ガス）を供給するとともに前記炉芯管２の外周に配
置した黒鉛電極ヒータ８で炉芯管２内を加熱し、この加
熱状態下の炉芯管２内に耐炎化繊、ｉｔを走行させて炭
素化処理を施した後、この炭素化繊＃！４を炉芯管２の
出口５から水槽６内の水中に導き、ここで第２０−ラ９
により炭素化繊ｆａ４の走行方向を変えて、水槽６の開
放面から水中外に導出し、次の処理工程に炭素化繊維４
を進ませるようになっている。

尚、同図中、１０は前記炉芯管２の下部周側面であって
、水槽６の上方に配置された冷却部であり、冷却水が炉
芯管２の外周部を冷却するように構成されている。また
、１１は冷却装置であり、この冷却装置１１により前記
水槽６内に所定温度の冷却水を供給するとともに水槽６
の底部に備えた排水管１２により水槽６内の水を排水で
きるようになっている。

また、第３図には示してないが、耐炎化繊維ｌを炉芯管
２内に導入する第１０−ラ′３及び水槽６内に配置され
る第２０−ラ５は実際には軸方向にある程度の長さを有
し、これらのローラ３．９により任意本数の繊維を炉芯
管２内を走行可能とし、炭素化処理できるように構成さ
れている。

上述したような従来装置においては、不活性ガスを炉芯
管２内に送風させてはいるものの、水槽６中の水は単な
る水であって、その水に溶存しているガス、特に微量の
溶存酸素が炉芯管２内を上昇し炭素化処理中の繊維と接
触し、このため、炭素化繊維の強度を低下させるという
問題がある。

このために、繊維の炭素化処理を行なう場合、溶存酸素
の存在を排除することが要請されるのである。

このため従来においても炉芯管２の下部に既述した如く
１０℃程度の水を流通させる冷却部１０を設けてこの部
分の温度上昇を抑える一方、不活性ガスを第３図に示す
ように炉芯管２の下部の両側のいずれか一方より炉芯管
２内に吹き出させると共に他方から排気して不活性ガス
のカーテン層を形成し、炉芯管２内への酸素、水蒸気な
どの混入を防止しようとする試みもなされているが、必
ずしも十分な効果を上げることができなかった。

［発明の目的］ この発明は上記事情に基いてなされたものであり、炭素
化処理中の繊維に対し溶存ガス、特に溶存酸素が混入す
ることがなく、これにより強度が大きく良質な炭素化繊
維を得ることに寄与する炭素化炉用水封装置を提供する
ことを目的とするものである。

［発明の概要］ 上記目的を達成するためのこの発明の概要は、不活性ガ
スの存在下に高温に耐炎化繊維を加熱してこれを炭素化
する炭素化炉における前記炭素化繊維の出口を臨ませた
水槽に、前記炭素化ａｍの出口を封じる程度に脱気水を
満たすと共に、前記炭素化ｍｉｓが通過する領域を除い
て、この脱気水の水面を蓋部材で封じてなることを特徴
とする炭素化炉用水封装置である。

［発明の実施例］ 以下にこの発明の実施例を詳細に説明する。

尚、第１図に示す実施例装置において、第３図に示す従
来装置と同一の機能を有するものには同一の符号を付し
、その詳細な説明は省略する。

この装置が従来装置と異なる点は、炉芯管２に、不活性
ガス導入孔７から下方に至るにしたがい小径となるテー
パ状部１３と、このテーパ状部１３からさらに下方に向
けて等径で延設されると共に水槽６内の水面下に臨ませ
た下部シュート部１４とを設けたこと、冷却部１０をテ
ーパ状部１３に対応した形状にしたこと、水槽６に対し
脱気装置１５を取り付は脱気水１Ｂが循環するように構
成したこと、脱気水１６の水面における前記下部シュー
ト部１４の挿入部及び炭素化繊１１ｉ４が脱気水１６か
ら脱する領域を除く部分を、空気遮断機能を有する蓋部
材（たとえばプラスチック板、プラスチックフィルム、
プラスチックシート等）　１７で覆ったことである。

尚、同図中１８は前記テーパ状部１３の内周面において
斜め下方に向けて、かつ、炭素化繊維４の通過を阻害し
ない程度に突設した水蒸気遮蔽板である。なお、この水
蒸気遮蔽板１８は、脱気水を１０℃以下に冷却するので
あれば、特に設けなくても良い。

前記脱気装置１５は、水槽６の底部から導出され水槽６
の側部にまで配管された脱気配管路１８と、この脱気配
管路１８内を通過する水を加熱するヒータ部２０と、ヒ
ータ部２０の下流側に接続された第１ポンプ２１と、こ
の第１ポンプ２１から送出される水をヒータ部２０の上
流側に帰還させる復水管２２と、第１ポンプ２１からの
水をバルブ２３を介して取り入れ、再び移送する第２ポ
ンプ２４と、この第２ポンプ２４からの水を取り入れ、
水中の溶存ガスを脱気することにより脱気水１６に変換
し、脱気水配管路２５に送出する脱気水生成部２６と、
この脱気水生成部２６から送出される脱気水１６をＯ〜
１０℃程度にまで冷却する脱気水冷却部２７とを有して
構成されている。

前記脱気水生成部２６は、第２図に拡大して示すように
、第２ポンプ２４からの木を取り入れる脱気水槽２８と
、この脱気水槽２８の上蓋中央部において、軸線が鉛直
方向を有するように配置された中端部に固着され、かつ
、その下面が脱気水槽２日内の水面に浮ぶフロート３０
を備えた弁部材３１とを具備している。

そして、第２ポンプ２４から送られる熱水を、この脱気
水槽２８に圧入し、この脱気水槽２８内に入れると、熱
水の供給により熱水上に浮かぶフロート３０が上昇し、
フロート３０の上昇によって閉塞部材２９により受は筒
２７の開口部が閉塞する。一方、脱気水槽２８内の熱水
中の溶存酸素は、カス化してこの脱気水槽２８内の上部
空間にたまり、この空間部の圧力が上昇すると、フロー
ト３０に対する水の浮力よりもフロート３０を下方に押
圧する圧力が犬きくなる。その結果、この空間部内のガ
ス圧により、フロー）３０が押し下げられ、水面が低下
する。そして、受は筒２７の開口部が開放すると共に脱
気水１６となった水が脱気水配管路２５に流出するよう
になっている。同時に閉塞部材２９が受は筒２？ａから
離れるので、この結果、溶存酸素が混入した空間部が外
気に開放される状態になるので、この空間部の圧力は下
降する。そして、この状態のときに第２にポンプ２０か
ら水が送られるためフロート３０は再び上昇し閉塞部材
２９が再び受は筒２７ａに当接する。このような動作を
継続的に繰り返す結果、脱気装置１５により常時水槽６
内に脱気水１６を供給することができる。

上述したような実施例装置は、下部シュート部１４を、
水槽６内に注入した脱気水１６の水面下に浸漬し、かつ
、この脱気水１６の水面を空気遮断機能を有する蓋部材
で被うようにしたものであるから、脱気装置１５により
せっかく脱気して得た脱気水に空気中の酸素が解は込む
ことを防止することができ、また、このように脱気装置
１５により脱気し、空気中からの酸素の溶存を防止した
脱気水に下部シュート部１４を浸漬しているので、水面
から炉芯管２内ト方に酸素が混入することがなく、した
がって、炭素化処理中に酸素によって耐炎化繊維あるい
は炭素化繊維が悪影響を受けるのを防止することができ
る。したがって、この水封装置を備えた炭素化により得
た炭素化繊維は、その強度を大きくすることができる。

また、テーパ状部１３内に水蒸気遮蔽板１４を配置した
ことによって、脱気水１６から生じる水蒸気がこの水蒸
気遮蔽板１４に当って冷却され復水することになるので
、炭素化処理中のｔａｒａに対する水蒸気による悪影響
も防止される。尚、この場合、水蒸気遮蔽板１４の突出
長が大きすぎると、炉芯管２を通過中の繊維がその走行
フレにより水蒸気遮蔽板に接触していわゆるケバ立ちの
原因になるので、その突出長を最適に長さにするように
留意することが望ましい。また、脱気水の水温を１０℃
よりも下げるのであれば、この水蒸気遮蔽板１４を特に
設けなくてもよい。

この発明は上述した実施例に限定されるものではなく、
その要旨の範囲内で種々の変形が可能である。

たとえば、上述した実施例では脱気装置を用いて脱気水
１６を得るように構成した場合について説明したが、こ
の他に、水槽６内の水中に不活性ガス（たとえば窒素ガ
ス）を十分に吹き込むことによっても脱気水１Ｂを得る
ことができる。この場合、水中の酸素が窒素で置換され
ることにより脱気水１６を得ることができる。

このような窒素ガスとしては、炉芯管２内に流通させる
窒素ガスの一部を用いてもよいし、ざらに炉芯管２の上
部よりから排出される窒素ガスを循環して有効利用する
ようにしてもよい。

さらに、脱気水を得る方法として、水槽６中の水に超音
波を発射し、この超音波により水中に泡の発生を促進し
、この泡を排出するようにしても良い。

［発明の効果］ 以上詳述したこの発明によれば、炭素化処理中の繊維に
対する酸素の悪影響が防止され、強度が強く良質な炭素
化繊維を得ることに寄与し得る炭素化炉用水封装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例装置を示す概略断面図、第２
図は同装置における脱気水生成部の拡大断面図、第３図
は従来装置の拡大断面図である。 １・・・耐炎化繊維、２・争・炉芯管、４・・・炭素化
繊維、６・・・水槽 １Ｂ−−・脱気水、１７・・・蓋部材。 特許出願人　　　日機装株式会社 第２図 １１開昭６２−１６２υ２１１（５） ＠３図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）不活性ガスの存在下に高温に耐炎化繊維を加熱し
   てこれを炭素化する炭素化炉における前記炭素化繊維の
   出口を臨ませた水槽に、前記炭素化繊維の出口を封じる
   程度に脱気水を満たすと共に、前記炭素化繊維が通過す
   る領域を除いて、この脱気水の水面を蓋部材で封じてな
   ることを特徴とする炭素化炉用水封装置。
2. （２）前記蓋部材はプラスチックシートあるいはプラス
   チックフィルムである特許請求の範囲第１項に記載の炭
   素化炉用水封装置。
3. （３）前記脱気水には、炭素化炉を通過した不活性ガス
   が吹き込まれる前記特許請求の範囲第１項または第２項
   に記載の炭素化炉用水封装置。
4. （４）前記脱気水は、その温度が１０℃以下である前記
   特許請求の範囲第１項から第３項までに記載の炭素化炉
   用水封装置。