卧式热处理装置制造方法

卧式热处理装置制造方法
【专利摘要】即使减少空气幕用气体量，也能防止密封室内气体的外部漏出。卧式热处理装置在热处理室内将连续的扁平被处理物沿水平输送的同时连续地进行热处理，在热处理室(2)的被处理物送入口和送出口连接有密封室(4)；在各密封室(4)的位于与热处理室(2)相反的一侧的开口连接有截面矩形的通路；与密封室被处理物送入口连接的通路的被处理物送入口及与密封室被处理物送出口连接的通路的被处理物送出口分别为热处理装置的被处理物送入口及送出口；在各通路的上下的位置设有一对气体喷出喷嘴(10a、10b)；喷嘴(10a、10b)向特定方向喷出气体，其气体喷出口具有特定的形状、方向、长度；气体喷出口与热处理装置的被处理物送入口或送出口之间的距离d(mm)和通路高度Dn满足2≤d＜0.75Dn。
【专利说明】卧式热处理装置

【技术领域】
[0001] 本发明涉及能够适用于对碳纤维前驱体纤维束进行预氧化的预氧化炉的热处理 装直。

【背景技术】
[0002] 以往，已知一种热处理装置，该热处理装置在制造薄膜、薄片、纤维等（以下，称为 被处理物）的长条状物体时，连续地对被处理物进行热处理。以碳纤维的情况为例，该热处 理装置在热处理室内连续地对例如由聚丙烯腈系纤维构成的前驱体纤维实施热处理。此 时，由于前驱体纤维的氧化反应，在热处理室内产生氰基化合物、氨、以及一氧化碳等分解 气体。该分解气体需要进行回收后进行燃烧处理等气体处理。
[0003] 在专利文献1中，为了防止这种分解气体从热处理装置的前驱体纤维束的送入/ 送出口漏到热处理装置外，提出了如下一种热处理装置，该热处理装置设有与热处理室相 邻、并使室内处于负压从而回收分解气体的密封室，而且设有在密封室的前驱体纤维束的 送入/送出口的外侧朝向被处理物吹出热处理装置外的空气从而抑制外部空气的流入的 空气幕单元，为了即使增加朝向被处理物吹出的空气的喷出速度，也能防止密封室内的气 体漏到外部，而在与上述热处理室内连续设置的密封室内设有筒状的整流部件。
[0004] 另外，为了抑制热处理装置内的温度不均，提出了如下热处理装置，其具备在热处 理装置的送入/送出口设置切口、并从切口向热处理装置内或热处理装置外喷出加热空气 的机构（参照专利文献2)。
[0005] 为了防止这种分解气体从热处理装置的前驱体纤维束的送入/送出口漏出到热 处理装置外，提出了设有在前驱体纤维束的送入/送出口的外侧朝向被处理物吹出热处理 装置外的空气而抑制外部空气的流入的空气幕单元的热处理装置（参照专利文献3)。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1:日本特开2008 - 156790号公报
[0009] 专利文献 2:W002/077337 号
[0010] 专利文献 3:US6〇27337


【发明内容】

[0011] 发明的概要
[0012] 发明要解决的问题
[0013] 在专利文献1记载的热处理装置中，即使增加朝向被处理物吹出的空气的喷出速 度也能防止分解气体漏到热处理装置主体外，但是由于密封室内为负压，因此从用于空气 幕的上下的喷嘴朝向被处理物喷出的空气容易被吸入到密封室内，有时需要将朝向被处理 物吹出的空气幕用空气量吹出必要量以上。
[0014] 因此，本发明的目的是提供一种即使减少朝向被处理物吹出的用于空气幕的气体 的量，也能防止分解气体等密封室内的气体漏出到外部的热处理装置。
[0015] 本发明的另一目的是提供使用这种热处理装置的预氧化纤维束的制造方法、碳纤 维束的制造方法、以及热处理方法。
[0016] 用于解决问题的方法
[0017] 根据本发明的一个方案，提供一种卧式热处理装置，该卧式热处理装置在热处理 室内将连续的扁平状的被处理物沿水平方向输送的同时连续地进行热处理，
[0018] 在热处理室的被处理物送入口和送出口分别连接有密封室，该密封室连接有排气 风扇，上述密封室构成为能够使被处理物沿水平方向经过密封室，
[0019] 在各密封室的被处理物送入口及送出口之中位于与热处理室相反的一侧的开口 上，连接有截面为矩形的通路，上述通路构成为能够使被处理物沿水平方向经过通路，
[0020] 与密封室被处理物送入口连接的通路的被处理物送入口是上述热处理装置的被 处理物送入口，并且，与密封室被处理物送出口连接的通路的被处理物送出口是上述热处 理装置的被处理物送出口，
[0021] 在各通路的上下的位置，设有一对喷出气体的喷嘴，
[0022] 各喷嘴的气体喷出口为矩形，
[0023] 在各通路中，设在该通路上的一对喷嘴朝向该通路的上下方向的中心，且朝向该 通路所具有的热处理装置的被处理物送入口或被处理物送出口喷出气体，
[0024] 在各通路中，设在该通路上的各喷嘴的气体喷出口与该通路的被处理物的送入口 及送出口的长边方向平行，且具有与上述长边的长度相等的长度，并且，
[0025] 在各通路中，设在该通路上的一对喷嘴的气体喷出口与该通路所具有的热处理 装置的被处理物送入口或被处理物送出口之间的距离d、和该通路的高度Dn满足2 < d < 0. 7?η。
[0026] 在各通路中，上述距离d优选为15mm以上。
[0027] 在各通路中，上述喷嘴的开口宽度Wn优选为0.5mm以上3mm以下，上述通路的高 度Dn优选为20mm以上78mm以下。
[0028] 在铅垂方向的多个位置分别设有上述通路，以便能够在铅垂方向的多个位置分别 沿水平方向输送被处理物，
[0029] 上述密封室能够对应于各通路进行划分。
[0030] 优选在每个上述喷嘴上具有能够调节气体的喷出量的气体流量调节机构。
[0031] 上述通路由上侧的通路部件、下侧的通路部件和侧面部件形成，
[0032] 上侧及下侧的通路部件分别隔着喷嘴具有两个部件，
[0033] 上述两个部件在这两个部件之间夹着决定喷嘴间隙的间隔部件而一体化。
[0034] 优选上述两个部件及上述间隔部件装卸自如。
[0035] 卧式热处理装置可以是对碳纤维前驱体纤维束进行热处理的热处理炉。
[0036] 根据本发明的另一方案，提供一种预氧化纤维束的制造方法，该预氧化纤维束的 制造方法用卧式热处理装置对碳纤维前驱体纤维束进行热处理，从而制造预氧化纤维束，
[0037] 上述卧式热处理装置是在热处理室内将连续的扁平状的被处理物沿水平方向输 送的同时连续地进行热处理的卧式热处理装置，
[0038] 在热处理室的被处理物送入口和送出口分别连接有密封室，该密封室连接有排气 风扇，上述密封室构成为能够使被处理物沿水平方向经过密封室，
[0039] 在各密封室的被处理物送入口及送出口之中位于与热处理室相反的一侧的开口 上，连接有截面为矩形的通路，上述通路构成为能够使被处理物沿水平方向经过通路，
[0040] 与密封室被处理物送入口连接的通路的被处理物送入口为上述热处理装置的被 处理物送入口，并且，与密封室被处理物送出口连接的通路的被处理物送出口为上述热处 理装置的被处理物送出口，
[0041] 在各通路的上下的位置，设有一对喷出气体的喷嘴，
[0042] 各喷嘴的气体喷出口为矩形，
[0043] 在各通路中，设在该通路上的一对喷嘴朝向该通路的上下方向的中心，且朝向该 通路所具有的热处理装置的被处理物送入口或被处理物送出口喷出气体，
[0044] 在各通路中，设在该通路上的各喷嘴的气体喷出口与该通路的被处理物的送入口 及送出口的长边方向平行，且具有与上述长边的长度相等的长度，并且，
[0045] 在各通路中，设在该通路上的一对喷嘴的气体喷出口与该通路所具有的热处理 装置的被处理物送入口或被处理物送出口之间的距离d、和该通路的高度Dn满足2 < d < 0· 75Dn，并且，
[0046] 上述预氧化纤维束的制造方法包括以下步骤：
[0047] 使用上述排气风扇使各密封室处于负压；以及
[0048] 在各通路中，在将设在该通路上的各喷嘴的该通路的被处理物的送入口及送出口 的长边lm的气体喷出量表示为V(m 3/h)、将与该通路连接的密封室内的表压表示为P(Pa) 时，以满足V彡一 30XP+21的方式，从各喷嘴喷出气体。
[0049] 优选将从各通路流入到密封室的气体的流速Vo设为0. lm/秒以上0. 5m/秒以下。
[0050] 优选将从各喷嘴喷出的气体的喷出速度Vs设为3m/s以上30m/s以下。
[0051] 根据本发明的另一方案，提供一种碳纤维束的制造方法，其具有：利用上述的预氧 化纤维束的制造方法制造预氧化纤维束的工序；以及对上述预氧化纤维束进行碳化的工 序。
[0052] 根据本发明的有一方案，提供一种热处理方法，该热处理方法使用上述的卧式热 处理装置，对连续的扁平状的被处理物连续地进行热处理。
[0053] 发明的效果
[0054] 根据本发明，能够提供即使减少朝向被处理物吹出的用于空气幕的气体的量，也 能防止分解气体等密封室内的分解气体漏到外部的热处理装置。
[0055] 另外，提供使用这种热处理装置的预氧化纤维束的制造方法、碳纤维束的制造方 法、以及热处理方法。

【专利附图】

【附图说明】
[0056] 图1是表示本发明的实施方式中的热处理装置的整体结构的一例的概略结构图。
[0057] 图2是本发明的实施方式中的空气幕单元的概略剖视图。
[0058] 图3是空气幕单元的喷嘴部的分解立体图。
[0059] 图4是表示实施例所使用的试验装置的整体结构的概略剖视图。
[0060] 图5是横轴为喷嘴喷出风速Vs、纵轴为密封室内压的表示喷出速度Vs与密封室内 压之间的关系的曲线图。
[0061] 图6是横轴为喷嘴10a、10b与送入口 11的距离d、纵轴为密封室内压的表示距离 d、喷出速度Vs以及密封室内压之间的关系的曲线图。
[0062] 图7是用于实施例所进行的模拟的热处理装置的结构图。

【具体实施方式】
[0063] 以下，参照附图对本发明的卧式热处理装置的实施方式进行详细说明。在此，作为 卧式热处理装置，以卧式预氧化炉为例进行说明。即，对连续的扁平状的被处理物为碳纤维 前驱体纤维束、卧式热处理装置为对碳纤维前驱体纤维束进行预氧化的预氧化炉的情况进 行说明。
[0064] 此外，在本说明书中，"上游"及"下游"分别表示针对被处理物的输送方向的上游 及下游。
[0065] 如图1所示，热处理装置（卧式预氧化炉）1具有热处理室2、分别与热处理室连接 的密封室4、4、以及分别与密封室4、4连接的截面为矩形的通路19、19'。被处理物在通路 19、密封室4 (上游侧）、热处理室2、密封室4 (下游侧）以及通路19'中按该顺序被进行输 送。通路19的入口（上游侧的开口）为热处理装置的被处理物入口（热处理装置送入口 11)，通路19'的出口（下游侧的开口）为热处理装置的被处理物出口（热处理装置送出口 11'）。换言之，各通路仅具有热处理装置的被处理物送入口（11)及热处理装置的被处理物 送出口（1Γ )之中的某一个。
[0066] 热处理装置1具备箱型的热处理室2。在热处理室2上连接有使热风在热处理室 内部循环的未图示的热风循环装置。利用该热风，能够加热被处理物进行热处理。以碳纤 维的情况为例，该热处理装置用于在热处理室内连续地对例如由聚丙烯腈系纤维构成的前 驱体纤维实施热处理。此时，由于前驱体纤维的氧化反应，在热处理室内产生氰基化合物、 氨、以及一氧化碳等分解气体。该分解气体需要回收后进行燃烧处理等气体处理。
[0067] 在热处理室2设有排气口 20。排气口 20经由排气路21与风扇14连接。在排气 路21的中途，设有例如阀等的流量调节机构13。风扇14与外部的未图示的气体回收处理 装置连接。
[0068](密封室）
[0069] 在热处理室2的上游侧及下游侧（图示的左右两侧）的外壁（相互相对的两个侧 壁）3、3上，为了防止在炉内产生的分解气体从热处理装置的前驱体纤维束的送入/送出口 漏到热处理装置外，分别连续地设有使室内处于负压并回收分解气体的密封室4、4。密封室 能够设置成箱形。
[0070] 在密封室4、4的外壁5、5 (上游侧的箱形密封室的上游侧的侧壁、以及下游侧的箱 形密封室的下游侧的侧壁）上，分别设有用于送入/送出被处理物例如由聚丙烯腈系纤维 束构成的前驱体纤维束A的切口状的开口（用于向密封室送入被处理物的开口即密封室外 壁送入口 7、用于从密封室送出被处理物的开口即密封室外壁送出口 7'）。同样地，在热处 理室外壁3、3上也设有分别与密封室外壁送入口 7及密封室外壁送出口 7'对应的送入口 6、送出口 6'。
[0071] 即，密封室4、4分别设在热处理室2的被处理物入口（送入口 6)侧及出口（送出 口 6,）侧。
[0072] 作为被处理物，能够使用沿附图进深方向具有宽度的长条的薄片状物。在被处理 物为碳纤维前驱体纤维束的情况下，能够沿附图进深方向排列多根前驱体纤维，作为整体 对齐成薄片状并作为薄片状物供给到热处理装置。
[0073] 在密封室4、4的内部设有隔板12,该隔板12将密封室4、4分别沿上下方向分割成 三个不同的区域4 &、你、4〇。并且，密封室4、4具备排气口15、15，并经由排气路22、22与排 气风扇17、17连接。在排气路22、22的中途，分别设有例如阀等的流量调节机构16。排气 口 15分别设在区域4a、4b、4c。
[0074] 在上述热处理装置中，通过分别利用隔板12对上述密封室4、4进行划分，（进而 在各区域分别设置排气口 15及流量调节机构16)，能够分别适当地调整各区域的压力，能 够分别控制热处理室内和密封室的各区域内的压力差，能够控制由热处理室的内外的浮力 差的影响引起的外部空气向该热处理室的流入和热风从该热处理室的流出。
[0075] 尤其在热处理装置构成为能够在铅垂方向的不同的多个位置分别沿水平方向输 送被处理物的情况下，划分密封室是有效的方法。在这种情况下，能够在铅垂方向的不同的 多个位置分别设置通路（19、19'）。此时，能够与设置在铅垂方向的不同的多个位置上的各 通路相对应地划分密封室。图1所示的热处理装置构成为能够在铅垂方向的不同的三个位 置沿水平方向输送被处理物，在热处理装置的上游侧及下游侧分别设有三个通路，与此相 对应地将密封室划分为三个。
[0076] 另外，能够使用比较各密封室的内部压力与热处理室的内部压力并调整排气风扇 的转速、即排气量的排气调整机构。并且，有时还具备为了对其进行自动化而检测内部压力 的变化的单元、利用由该检测单元检测出的检测信号调整上述排气调整机构的排气量的控 制部。
[0077] 一般而言，上述热处理室内的压力与热处理室外的压力（外部空气的压力）的压 力差，由于受到因气体温度的不同而产生的上述热处理室内外的浮力差的影响，根据热处 理室的高度方向发生变化。即，在热处理室的上部热处理室内外的压力差大，在热处理室的 下部内外的压力差小。
[0078](空气幕单元）
[0079] 隔着密封室外壁送入口 7在上下设有一对加压室9a、9b。并且，隔着密封室外壁送 出口 7'在上下设有一对加压室9a、9b。加压室是通过供给热处理装置外的空气而被加压的 箱型的室。在所有的上游侧加压室连接有图2所示的单一的供气管道23 (具有用于向加压 室的各对供气的分支管），而且经由共用供气路（未图示）与供气风扇（未图示）连接。另 夕卜，在所有的下游侧加压室也连接有其他单一的供给管道，而且经由共用供气路（未图示） 与供气风扇（未图示）连接。此外，在此作为向加压室供给的气体（及从空气幕单元的喷 嘴喷出的气体），以空气尤其是热处理装置外的空气为例进行说明，但也可以使用空气以外 的气体。
[0080] 上述通路设在各密封室的被处理物入口侧及出口侧之中位于与热处理室相反的 一侧的那一侧（通路19设在上游侧密封室的送入口 7侧，通路19'设在下游侧密封室的送 出口 7'侧）。更具体而言，设有从密封室外壁送入口 7进一步朝向外侧（上游侧）延伸至 热处理装置送入口 11的使被处理物（前驱体纤维束A)通过的通路19。并且，设有从密封 室外壁送出口 7'进一步朝向外侧（下游侧）延伸至热处理装置送出口 11'的使被处理物 通过的通路19'。
[0081] 在各通路的上下的位置（加压室9a、9b)，设有朝向通路的上下方向的中心、且朝 向该通路的被处理物入口及出口之中位于与密封室相反的一侧的开口（在通路19中朝向 热处理装置送入口 11，在通路19'中朝向热处理装置送出口 11'）喷出空气的、一对矩形的 喷嘴，在每个喷嘴上设有能够调整气体的喷出量的气体流量调节机构（例如流量调节阀）。 具体而言，为了抑制从热处理装置外向热处理装置内流入的外部空气流量，在通路19的隔 着前驱体纤维束A的上下的位置，设有朝向通路的上下方向的中心、且朝向热处理装置送 入口 11的开口喷出空气的一对切口状的喷嘴l〇a、10b (空气幕单元的喷嘴）。并且，为了抑 制从热处理装置外向热处理装置内流入的外部空气流量，在通路19'的隔着前驱体纤维束 A的上下的位置，也设有朝向通路的上下方向的中心、且朝向热处理装置送出口 11'的开口 喷出空气的一对切口状的喷嘴l〇a'、10b'（空气幕单元的喷嘴）。此外，在本说明书中，"喷 嘴"是指截面为矩形的气体流道（例如空气通路）。
[0082] 由上游侧的加压室9a、9b、喷嘴10a、10b以及通路19,在密封室外壁送入口 7的 外侧（上游侧），构成吹出热处理装置外的空气并抑制外部空气流入的空气幕单元8 (上游 侦D。并且，由下游侧的加压室9a、9b、喷嘴10a'、10b'以及通路19'，在密封室外壁送出口 7'的外侧（下游侧）构成空气幕单元8(下游侧）。喷嘴10a、10b以及10a'、10b'向与被 处理物的输送方向垂直的方向（图1及2中的纸面进深方向）延伸。
[0083] 在各通路中，上述喷嘴与通路的被处理物的送入口及送出口的长边方向平行，并 且具有与上述长边的长度相等的长度。换言之，在各通路中，该通路的送入口及送出口为矩 形（与通路的截面相同的矩形），通路入口及出口的长边（在图1中纸面进深方向的边）相 互平行，与这些长边平行地配置喷嘴（尤其喷嘴的气体喷出口的长边）。通路入口及出口的 长边具有相互相等的长度，通路入口及出口的长边与喷嘴的长度（尤其喷嘴的气体喷出口 的长边的长度）相等。
[0084] 关于通路19具体而言，热处理装置送入口 11及密封室外壁送入口 7均为矩形（与 通路19的截面相同的矩形），且送入口 11及送入口 7的长边相互平行。相对于送入口 11 及送入口 7的长边，喷嘴10a及10b (尤其这些喷嘴的气体喷出口的长边）均平行地配置。 送入口 11及送入口 7的长边具有相互相等的长度，喷嘴10a及10b的长度（尤其这些喷嘴 的气体喷出口的长边的长度）均与送入口 11及送入口 7的长边的长度相等。对于通路19' 也同样（在此情况下，在关于通路19的上述说明中，将热处理装置送入口 11替换为热处理 装置送出口 11'，将密封室外壁送入口 7替换为密封室外壁送出口 7'，将喷嘴10a及10b替 换为喷嘴l〇a'及10b'）。
[0085] 上述密封室设为负压，从上述喷嘴喷出气体。该喷出方向是朝向通路的上下方向 的中心、且朝向上述通路的被处理物送入口及送出口之中位于与密封室相反的一侧的热处 理装置送入口或热处理装置送出口的方向。并且，此时，优选以与通路的被处理物的送入口 及送出口的长边方向平行的方式，在上述长边的整个长度范围内，均匀地喷出气体。通路截 面的长边方向每lm的从上述喷嘴喷出的气体的喷出量V(m 3/h)和与该通路连接的密封室 的压力P(Pa)满足以下式，
[0086] V 彡一30XP+21
[0087] 因为这样能够减少从喷嘴喷出的气体的喷出量，并且控制朝向密封室的气体流入 量。此外，如果没有特殊说明，压力用表压表示。气体喷出量V是通路截面的长边方向每lm 的喷出量，因此严格而言其单位是"m 3/h/m"，但为了简单而使用"m3/h"。
[0088] 此外，上述密封室设为负压，通路截面的长边方向每lm的从喷嘴喷出气体的喷出 量V(m 3/h)优选为21m3/h以上。
[0089] 如此通过从喷嘴喷出气体，能够在通路的长边方向上均匀地控制从热处理装置外 向热处理装置内流入的外部空气流量。
[0090] 另外，从上述喷嘴喷出的气体的喷出速度Vs优选为3m/s以上30m/s以下。如果喷 出速度Vs为3m/s以上，则容易在通路的长边方向上均匀地控制从热处理装置的外部向内 部流入的外部空气流量。如果喷出速度Vs为30m/s以下，则容易减少被处理物晃动且由于 被处理物彼此的摩擦和装置之间的摩擦而导致质量下降的情况。从降低成本的观点来看， 喷出速度Vs优选为15m/s以下，更优选为lOm/s以下，再优选为5m/s以下。
[0091] 从上述通路导入密封室4的气体的流速优选为0. lm/秒以上0. 5m/秒以下。如果 所导入的气体的流速为〇. lm/秒以上，则容易在通路的长边方向上均匀地控制从热处理装 置的外部向内部流入的外部空气流量，如果是〇. 5m/秒以下，则容易抑制由外部空气流入 引起的排出气体的增大。
[0092] (空气幕单元喷嘴位置）
[0093] 在各通路中，当设一对喷嘴的气体喷出口与位于与密封室相反的一侧的该通路的 开口（热处理装置送入口或热处理装置送出口）之间的距离为d，通路高度为Dn时，优选 满足2彡d < 0. 75Dn。如果满足2彡d < 0. 7?η，即使从喷嘴喷出的气体的喷出量少，也 容易控制朝向密封室的气体流入量。具体而言，从防止气体（例如分解气体）从密封室内 漏出的观点看，并且，从抑制从外部流入的气体、且减少从气体喷出口喷出的气体的量的观 点看，上游侧的一对喷嘴10a、10b的气体喷出口与热处理装置送入口 11的距离、以及、下游 侧的一对喷嘴l〇a'、10b'的气体喷出口与热处理装置送出口 11'的距离优选分别为2mm以 上，更优选为7mm以上，进一步优选为15mm以上。另外，更优选d < 0. 73Dn，进一步优选d <0.70Dn。此外，在此，设热处理装置送入口 11与喷嘴10a的空气喷出口之间的距离、和热 处理装置送入口 11与喷嘴l〇b的空气喷出口之间的距离相等（这是优选的，但不限于此）。 另外，设热处理装置送出口 11'与喷嘴l〇a'的空气喷出口之间的距离、和热处理装置送出 口 11'与喷嘴l〇b'的空气喷出口之间的距离相等（这是优选的，但不限于此）。送入口侧 的距离和送出口侧的距离能够相互独立地决定。
[0094] 另外，上述通路的高度Dn优选为20mm以上78mm以下。如果通路高度Dn为20mm 以上，则被处理物与通路难以接触，容易减少质量的下降，如果为78mm以下，则能够抑制设 备的大型化，容易抑制投资费用。
[0095] 上述喷嘴的开口宽度Wn优选为0· 5mm以上3mm以下。如果开口宽度Wn为0· 5mm 以上，则能够容易确保喷嘴间隙，如果为3mm以下，则能够减少喷嘴喷出流量，容易进行喷 出风速控制。在此，喷嘴开口宽度fc被定义为，如图4所示，在与流过喷嘴内的气体的流动 方向垂直的面上，投影了喷嘴的开口时，所投影的开口的宽度（图4中的与纸面平行的面上 的长度）。
[0096] (喷嘴结构）
[0097] 在图2中，加压室9a、9b通过从供气管道23供给热处理装置外的空气而被加压。 另外，设在空气幕单元8的加压室9a中的喷嘴10a由上侧通路部件（前部件）24和上侧通 路部件（后部件）25形成。同样地，设在加压室9b中的喷嘴10b由下侧通路部件（前部 件）24'和下侧通路部件（后部件）25'形成。
[0098] 从热处理装置送入口 11送入的被处理物所通过的通路由上侧通路部件、下侧通 路部件和侧面部件形成，并且被上侧通路部件和下侧通路部件夹住。上侧及下侧的通路部 件分别如图3所示，隔着喷嘴由两个部件（对于上侧通路部件而言由前部件24及后部件 25、对于下侧通路部件而言由前部件24'及后部件25'）形成。同样地，从热处理装置送出 口 11'送出的被处理物所通过的通路也由上侧通路部件、下侧通路部件和侧面部件形成，并 且被上侧及下侧的两个通路部件夹住。上述两个部件（前部件及后部件）能够在两部件之 间夹着决定喷嘴间隙的间隔部件30并利用未图示的螺栓等能够装卸的卡定部件进行一体 化（固定）。
[0099] 通过构成为这种装配结构，能够减少制作费用。并且，能够分解喷嘴部，容易进行 维修作业。
[0100] 此外，前部件为了固定其位置，利用由沿着垂直于被处理物的方向（图2中的纸面 进深方向）延伸的板构成的前部件固定用轨道26固定在空气幕单元上。后部件为了固定 其位置，利用沿着垂直于被处理物的方向（图2中的纸面进深方向）延伸的两张平行设置 的板（后部件固定用轨道27)的两张板之间的间隙来固定在空气幕单元上。
[0101] 接下来，对该实施方式的作用进行说明。
[0102] 如图1所示，多个前驱体纤维束A在垂直于纸面的方向上平行地对齐的状态下，从 热处理装置1的图示左侧的密封室4的最上层的热处理装置送入口 11送入到热处理装置 (尤其是送入侧的空气幕单元8)。然后，前驱体纤维束经过密封室4的外壁5的密封室外 壁送入口 7及热处理室2的外壁3的送入口 6,从热处理室2的相对的外壁3的送出口 6' 送出。而且，前驱体纤维束A经过与热处理室2连接的密封室4的外壁5的送出口 7'，并经 过空气幕单元8 (送出侧）被送出到热处理装置1的外部。被送出到热处理装置1的外部 的前驱体纤维束A被卷绕在设置于热处理装置的外部的滚筒18上而折回，从所送出的送出 口 7'的下方第一个送入口，再次被送入到热处理装置1内部。
[0103] 再次被送入到热处理装置1内部的前驱体纤维束A，向相反方向经过相同的路径 被送出到热处理装置1的外部，再次卷绕在热处理装置1外部的滚筒18上而折回。如此， 前驱体纤维束A利用滚筒18在热处理装置1的外部反复折回的同时，反复送入、送出到热 处理装置1，曲折地经过热处理装置1的内部。此时，前驱体纤维束A受到滚筒18的旋转和 滚筒18表面的摩擦而被施加动力，向图1的箭头X方向连续地被送出。
[0104] 另一方面，在热处理室2的内部，热风利用未图示的热风循环装置进行循环，被保 持在例如200°C?300°C的温度。从而，连续地反复送入到热处理室2内部的前驱体纤维束 A，在热处理室2内逐渐被进行热处理。此时，由于前驱体纤维束A的氧化反应，在热处理室 2内产生氰基化合物、氨、以及一氧化碳等分解气体。热处理室内的气体被排气风扇14送 出，并且由外部的气体回收处理装置回收后进行处理。另外，所产生的分解气体的来自设在 热处理室2的排气口 20的排气量的调整，能够由例如阀等流量调节机构13进行。
[0105] 另外,密封室4、4的内部通过利用排气风扇17、17吸引内部的气体而成为负压。并 且，在热处理室2内部产生通过加热而上部成为高压且下部成为低压的上下方向的压力分 布。在此，密封室4、4的各区域4a、4b、4c内的压力根据热处理室2内的上下方向的压力分 布，调整为如下压力，即，能够将从密封室4、4内朝向热处理室2内的气体的流入、或者从热 处理室2内朝向密封室4、4内的气体的流出限制在最低限度，且防止从密封室4、4的送入 口 7、送出口 7'朝向外部的密封室4、4内的气体的流出。
[0106] 另外，为了抑制外部空气流入到处于负压的密封室4、4内，将热处理装置1外部的 空气供给至空气幕单元8的上下的加压室9a、9b，通过从喷嘴10a及10b、喷嘴10a'及10b' 在密封室4、4的外侧且朝向前驱体纤维束A喷出空气，从而形成空气幕。此时，从喷嘴10a 及l〇b朝向送入口 11喷出空气。并且，从喷嘴10a'及10b'朝向送出口 11'喷出空气。
[0107] 此时，喷嘴10a、10b与送入口 11的距离以及喷嘴10a'、10b'与送出口 11'的距 离d(mm)优选为2彡d < 50,更优选为15彡d彡30。如果将距离d设置在上述范围内，则 能够可靠地防止来自密封室内的分解气体的漏出，并且能够减少用于确保密封性的喷嘴吹 出空气量。此外，在此设喷嘴l〇a与送入口 11的距离、喷嘴10b与送入口 11的距离、喷嘴 10a'与送出口 11'的距离、喷嘴10b'与送出口 11'的距离均相等。
[0108] 喷嘴l〇a由上侧通路部件（前部件）24和上侧通路部件（后部件）25形成。同 样地，设在加压室9b中的喷嘴10b由下侧通路部件（前部件）24'和下侧通路部件（后部 件）25'形成。
[0109] 如图3所示，上侧及下侧的通路部件分别隔着喷嘴由两个部件形成。上述两个部 件能够在两部件之间夹着决定喷嘴间隙的间隔部件30并利用未图示的螺栓等能够装卸的 卡定部件进行一体化（固定）。这是因为能够减少制作成本，同时容易进行喷嘴部的清扫作 业和维修作业。
[0110] 上下均匀地分配的空气从喷嘴10a、10b的前端的上下的喷出口以大致相等的喷 出速度Vs喷出，形成从上下碰撞前驱体纤维束A的空气幕。在此，将从各空气幕单元8的 喷嘴10a、10b喷出的空气的喷出速度Vs根据密封室4、4的区域4a、4b、4c内的压力，调整 为气体从密封室4向外部不流出的喷出速度。关于喷嘴10a'、10b'也是同样的。
[0111] 根据本发明，能够减少用于确保密封性的喷嘴吹出空气量，能够减少朝向空气幕 密封装置的送风单元的负载。
[0112] 利用上述的卧式热处理装置对碳纤维前驱体纤维束进行热处理，能够制造预氧化 纤维束。
[0113] 另外，利用这种预氧化纤维束的制造方法制造预氧化纤维束，对所得到的预氧化 纤维束进行碳化，从而能够制造碳纤维束。
[0114] 实施例
[0115] 以下，对本发明的实施例进行说明，但本发明不限于此。
[0116] 在此，使用解析软件用各种条件进行模拟而导出了最佳的空气幕的结构。
[0117] 首先，着眼于气体从大气至密封室内的流动，对设有空气幕装置的模型进行了模 拟。解析方法使用数值流体解析（CFD法），作为解析软件使用了 GAMBIT (商品名。ANSYS日 本株式会社。筛眼及形状形成用）以及FLUENT(商品名。ANSYS日本株式会社。解析用）。
[0118] 另外，筛眼数设为约150万目，以约3小时/CASE的计算时间进行了模拟。
[0119] 图7是用于说明在此所使用的模型的图。在该模型中，在密封室（模拟密封室的 箱）101上连接空气幕的通路（模拟空气幕的通路的流道）102,该通路向热处理装置的外 部（模拟外部的区域）104开口。在通路102的上部及下部分别设有空气幕的喷嘴（模拟 喷嘴的流道）103a及103b。喷嘴相对于水平面的角度Θ分别设为30°。在密封室101的 与通路102相反的一侧，设有热处理室入口 105。
[0120] 作为模拟条件，气体采用空气，将基准压力设置成以绝对压力为l〇1325Pa(大气 压），空气温度设为25°C，朝向热处理装置外部的流出条件设为自由流出。
[0121] 使热处理装置送入口 11与喷嘴10a及10b的气体喷出口的距离（在模型中，通路 102的朝向热处理装置外部的开口、与喷嘴103a及103b的气体喷出口之间的距离）d在2? 70mm的范围内发生变化，使通路高度（在模型中，通路102的高度）Dn在10?80mm的范 围内发生变化，使喷嘴的开口宽度（在模型中喷嘴l〇3a及103b的开口宽度）Wn在0.5? 5mm的范围内发生变化，从而实施了计算。
[0122] [实施例1]
[0123] 将距离d设为10mm，将通路高度Dn设为20mm，将喷嘴开口宽度Wn设为1. 1mm，将 密封室内压力P设为一 0. 5Pa，将来自喷嘴的气体喷出口的气体喷出风速Vs设为3m/s，计 算出朝向密封室内的气体流入速度Vo。将各条件及密封室内流入速度表示在表1中。此 夕卜，在表1、2及4中，上述距离d表示为"送入口 11与喷嘴的距离"，上述通路高度Dn表示 为"开口高度"。
[0124] [实施例2]
[0125] 将距离d设为20mm，将通路高度Dn设为30mm，除此之外设置成与实施例1相同， 并进行了计算。
[0126] [实施例3]
[0127] 将距离d设为25mm，将通路高度Dn设为40mm，除此之外设置成与实施例1相同， 并进行了计算。
[0128] [实施例4]
[0129] 将距离d设为50mm，将通路高度Dn设为70mm，除此之外设置成与实施例1相同， 并进行了计算。
[0130] [实施例5]
[0131] 将喷嘴喷出风速Vs设为4. 5m/s，除此之外设置成与实施例4相同，并进行了计算。
[0132] [比较例1]
[0133] 将距离d设为15mm，将通路高度Dn设为20mm，除此之外设置成与实施例1相同， 并进行了计算。此时，不能将朝向密封室内的空气流入速度控制成〇. lm/s以上，或者确认 到气体从密封室内向热处理装置外部吹出。在实施例中，不存在这种吹出。
[0134] [比较例2]
[0135] 将距离d设为25mm，将通路高度Dn设为30mm，除此之外设置成与实施例1相同， 并进行了计算。与比较例1同样地，不能将朝向密封室内的空气流入速度控制成〇. lm/s以 上，或者确认到气体吹出。
[0136] [比较例3]
[0137] 将距离d设为30mm，将通路高度Dn设为40mm，除此之外设置成与实施例1相同， 并进行了计算。与比较例1同样地，不能将朝向密封室内的空气流入速度控制成〇. lm/s以 上，或者确认到气体吹出。
[0138] [表 1]
[0139]

【权利要求】
1. 一种卧式热处理装置，在热处理室内将连续的扁平状的被处理物沿水平方向输送的 同时连续地进行热处理，其特征在于， 在热处理室的被处理物送入口和送出口分别连接有密封室，该密封室连接有排气风 扇，上述密封室构成为能够使被处理物沿水平方向经过密封室， 在各密封室的被处理物送入口及送出口之中位于与热处理室相反的一侧的开口上，连 接有截面为矩形的通路，上述通路构成为能够使被处理物沿水平方向经过通路， 与密封室被处理物送入口连接的通路的被处理物送入口是上述热处理装置的被处理 物送入口，并且，与密封室被处理物送出口连接的通路的被处理物送出口是上述热处理装 置的被处理物送出口， 在各通路的上下的位置，设有一对喷出气体的喷嘴， 各喷嘴的气体喷出口为矩形， 在各通路中，设在该通路上的一对喷嘴朝向该通路的上下方向的中心，且朝向该通路 所具有的热处理装置的被处理物送入口或被处理物送出口喷出气体， 在各通路中，设在该通路上的各喷嘴的气体喷出口与该通路的被处理物的送入口及送 出口的长边方向平行，且具有与上述长边的长度相等的长度，并且， 在各通路中，设在该通路上的一对喷嘴的气体喷出口与该通路所具有的热处理装置的 被处理物送入口或被处理物送出口之间的距离d、和该通路的高度Dn满足2 < d < 0. 75Dn。
2. 根据权利要求1所述的卧式热处理装置，其特征在于， 在各通路中，上述距离d为15mm以上。
3. 根据权利要求1或2所述的卧式热处理装置，其特征在于， 在各通路中，上述喷嘴的开口宽度fc为〇· 5mm以上3mm以下，上述通路的高度Dn为 20mm以上78mm以下。
4. 根据权利要求1?3中任一项所述的卧式热处理装置，其特征在于， 在铅垂方向的多个位置分别设有上述通路，以便能够在铅垂方向的多个位置分别沿水 平方向输送被处理物， 上述密封室对应于各通路进行划分。
5. 根据权利要求1?4中任一项所述的卧式热处理装置，其特征在于， 在每个上述喷嘴上具有能够调节气体的喷出量的气体流量调节机构。
6. 根据权利要求1?5中任一项所述的卧式热处理装置，其特征在于， 上述通路由上侧的通路部件、下侧的通路部件和侧面部件形成， 上侧及下侧的通路部件分别隔着喷嘴具有两个部件， 上述两个部件在这两个部件之间夹着决定喷嘴间隙的间隔部件而一体化。
7. 根据权利要求1?6中任一项所述的卧式热处理装置，其特征在于， 上述两个部件及上述间隔部件装卸自如。
8. 根据权利要求1?7中任一项所述的卧式热处理装置，其特征在于， 上述卧式热处理装置是对碳纤维前驱体纤维束进行热处理的热处理炉。
9. 一种预氧化纤维束的制造方法，用卧式热处理装置对碳纤维前驱体纤维束进行热处 理，从而制造预氧化纤维束，其特征在于， 上述卧式热处理装置是在热处理室内将连续的扁平状的被处理物沿水平方向输送的 同时连续地进行热处理的卧式热处理装置， 在热处理室的被处理物送入口和送出口分别连接有密封室，该密封室连接有排气风 扇，上述密封室构成为能够使被处理物沿水平方向经过密封室， 在各密封室的被处理物送入口及送出口之中位于与热处理室相反的一侧的开口上，连 接有截面为矩形的通路，上述通路构成为能够使被处理物沿水平方向经过通路， 与密封室被处理物送入口连接的通路的被处理物送入口为上述热处理装置的被处理 物送入口，并且，与密封室被处理物送出口连接的通路的被处理物送出口为上述热处理装 置的被处理物送出口， 在各通路的上下的位置，设有一对喷出气体的喷嘴， 各喷嘴的气体喷出口为矩形， 在各通路中，设在该通路上的一对喷嘴朝向该通路的上下方向的中心，且朝向该通路 所具有的热处理装置的被处理物送入口或被处理物送出口喷出气体， 在各通路中，设在该通路上的各喷嘴的气体喷出口与该通路的被处理物的送入口及送 出口的长边方向平行，且具有与上述长边的长度相等的长度，并且， 在各通路中，设在该通路上的一对喷嘴的气体喷出口与该通路所具有的热处理装置的 被处理物送入口或被处理物送出口之间的距离d、和该通路的高度Dn满足2 < d < 0. 75Dn， 上述预氧化纤维束的制造方法包括以下步骤： 使用上述排气风扇使各密封室处于负压；以及 在各通路中，在将设在该通路上的各喷嘴的该通路的被处理物的送入口及送出口的长 边每lm的气体喷出量表示为V(m3/h)、将与该通路连接的密封室内的表压表示为P (Pa)时， 以满足V彡一 30XP+21的方式，从各喷嘴喷出气体。
10. 根据权利要求9所述的预氧化纤维束的制造方法，其特征在于， 将从各通路流入到密封室的气体的流速Vo设为0. lm/秒以上0. 5m/秒以下。
11. 根据权利要求9或10所述的预氧化纤维束的制造方法，其特征在于， 将从各喷嘴喷出的气体的喷出速度Vs设为3m/s以上30m/s以下。
12. -种碳纤维束的制造方法，其特征在于，包括： 利用权利要求9?11中任一项所述的预氧化纤维束的制造方法制造预氧化纤维束的 工序；以及 对上述预氧化纤维束进行碳化的工序。
13. -种热处理方法，使用权利要求1?8中任一项所述的卧式热处理装置，对连续的 扁平状的被处理物连续地进行热处理。
【文档编号】D01F9/32GK104093892SQ201380008381
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2013年2月7日 优先权日:2012年2月7日
【发明者】水野慧士, 安并哲, 川村笃志, 畑中洋二, 山本伸之, 稻田浩成 申请人:三菱丽阳株式会社