(57)【要約】  熱処理室内の繊維束の幅方向における温度分布の均一化を図ると同時に、そのために要することの低減化を実現する繊維束の加熱炉（１０）、特に炭素繊維製造工程における前駆体繊維束の耐炎化工程に好適な加熱炉（１０）に関する。水平空間に配された熱風導入ダクト（１２）と連続繊維束の熱処理室（１３）を備え、当該熱処理室（１３）の室外の熱風導入ダクト（１２）内には、熱風の流れ方向に沿って熱風の加熱装置（１８）と循環ファン（１９）とを順次配している。熱処理室（１３）内には、前記繊維束がシート状に上下に一段以上平行で水平に走行する繊維走行路を有している。前記熱風導入ダクト（１２）を流れる熱風を、風向変更板（２０）などで、低温領域を流れる熱風を高温領域側へと向け、熱風導入ダクト（１２）の幅方向に狭めて流し、該熱風を循環ファン（１９）に吸気させ、前記循環ファン（１９）により熱風を熱処理室（１３）に導入する。その結果、処理室内幅方向の温度分布を改善することができる。
2014007169.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物を、熱処理室と熱風導入ダクトとを有する加熱炉において２００〜３００℃の酸性化雰囲気の熱風で加熱する工程を有する炭素繊維の製造方法であって、
前記熱風を熱風導入ダクトから循環ファンを介して熱処理室に導入する際に、熱風導入ダクトを流れる熱風の流れの一部を風向変更部材により変更し、前記風向変更部材と熱風混合部材との間の最大風速を、熱風導入ダクト内であって前記風向変更部材より上流における熱風の断面平均風速に対して２０％以上増速して熱風混合部材に導入した後、熱風を熱処理に導入する炭素繊維の製造方法。
【請求項２】
前記風向変更部材が熱風導入ダクトの流路壁面に配される板材である請求項１記載の炭素繊維の製造方法。
【請求項３】
前記風向変更部材が小型送風機または熱風供給ダクトである請求項１記載の炭素繊維の製造方法。
【請求項４】
前記熱風混合部材の熱風導入口が、熱風導入ダクトの流路方向に対して垂直に配置され、前記風向変更部材の最下流点から前記熱風混合部材の熱風導入口の入口幅の中間点までの、熱風導入ダクトに平行な距離Ｌｘが、下記式（１）を満たす請求項２記載の炭素繊維の製造方法。
Ｌx ＜（１．７ｌｎＲｅ−２）×ｈ  ・・・（１）
Ｒｅ＝ｈ×ｕ／ｖ
ｈ：風向変更部材の流路幅方向の長さ
ｕ：風向変更部材より上流における断面平均風速
ｖ：熱風の動粘度
ｌｎ：自然対数
【請求項５】
前記風向変更部材の最下流点から前記熱風混合部材の熱風導入口の入口幅の中間点までの、熱風導入ダクトに平行な距離Ｌｘ、前記風向変更部材の最下流点から前記熱風混合部材の熱風導入口の最上流点までの、熱風導入ダクトに垂直な距離Ｌｙが、下記式（１）、（２）を満たす請求項２記載の炭素繊維の製造方法。
Ｌｘ＜（１．７ｌｎＲｅ−２）×ｈ  ・・・（１）
Ｌｙ＜６ｈ                        ・・・（２）
【請求項６】
前記熱風混合部材が、小型送風機、スタティックミキサーまたは攪拌機である請求項１〜５のいずれかに記載の炭素繊維の製造方法。
【請求項７】
前記風向変更部材を熱風進行方向に対して垂直な熱風導入ダクト流路断面に投影した面積が、前記風向変更部材の最上流点における前記熱風導入ダクト流路断面の面積に対して１０％以上６０％以下である請求項２記載の炭素繊維の製造方法。
【請求項８】
熱処理室内に熱風を導入する熱風導入口面における温度差が１０℃以内である請求項１〜７のいずれかに記載の炭素繊維の製造方法。
【請求項９】
炭素繊維前駆体繊維束を熱風で加熱する熱処理室と、前記熱処理室に２００〜３００℃の酸性化雰囲気の熱風を導入する熱風導入ダクトを有する加熱炉であって、
前記熱風を熱風導入ダクトから循環ファンにより熱処理室に導入する際に、熱風導入ダクトを流れる熱風の流れの一部を変更する風向変更部材と、通過する流れを混合する作用のある熱風混合部材とを有する加熱炉。
【請求項１０】
前記風向変更部材が熱風導入ダクトの流路壁面に配する板材、小型送風機または熱風供給ダクトである請求項９に記載の加熱炉。
【請求項１１】
前記風向変更部材の下流に熱風混合部材が配され、当該熱風混合部材が、熱風導入ダクトの流路方向に対して垂直に配置されており、前記風向変更部材の最下流点から前記熱風混合部材の熱風導入口の入口幅の中間点までの距離Ｌｘが、下記式（１）を満たす請求項１０記載の加熱炉。
Ｌx ＜（１．７ｌｎＲｅ−２）×ｈ  ・・・（１）
Ｒｅ＝ｈ×ｕ／ｖ
ｈ：風向変更部材の流路幅方向の長さ
ｕ：風向変更部材より上流における断面平均風速
ｖ：熱風の動粘度
ｌｎ：自然対数
【請求項１２】
前記風向変更部材の最下流点から前記熱風混合部材の熱風導入口の入口幅の中間点までの距離Ｌｘ、前記風向変更部材の最下流点から前記風向変更部材とは別の熱風混合部材の熱風導入口の最上流点までの距離Ｌｙが、下記式（１）、（２）を満たす請求項１０記載の加熱炉。
Ｌｘ＜（１．７ｌｎＲｅ−２）×ｈ  ・・・（１）
Ｌｘ＜６ｈ                        ・・・（２）
【請求項１３】
前記熱風混合部材が、小型送風機、スタティックミキサーまたは攪拌機である請求項９〜１２のいずれかに記載の加熱炉。
【請求項１４】
前記風向変更部材を熱風進行方向に対して垂直な熱風導入ダクト流路断面に投影した面積が、前記熱風導入ダクト流路断面の面積に対して１０％以上６０％以下である請求項９記載の加熱炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素繊維束の製造方法と炭素繊維前駆体繊維束の加熱炉に関し、特に炭素繊維束製造工程における前駆体繊維束の耐炎化炉に好適に適用され得る繊維束の加熱炉を使った炭素繊維束の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素繊維は、比強度、比弾性率、耐火性、耐熱性、耐久性などに優れることから、その適用分野はますます広がってきている。炭素繊維は前駆体繊維を焼成して製造され、その工程は耐炎化工程、前炭素化工程、炭素化工程がある。耐炎化工程では、前駆体繊維を酸化性雰囲気下で熱処理を行い、前駆体繊維に熱的安定性を付与する。この耐炎化工程は炭素繊維製造工程において最も時間を要する工程であり、炭素繊維性能の発現に大きく関与している。現在、稼動中の炭素繊維製造工場では耐炎化炉内で幅方向に温度斑があることから、炭素繊維に処理斑が生じている。
走行する炭素繊維前駆体繊維束を熱風で熱処理する熱処理室と熱風を熱処理室の下流部から上流部へ循環させる循環流路とが隣接した耐炎化炉において、外気と接する壁側の熱風の温度が低く、循環流路と熱処理室とが接している壁側の温度が高くなり、送風ファンを通過したあとも、その温度分布のまま熱処理室に熱風が供給されてしまうことが温度斑の原因となっている。炭素繊維の品質の均一化、歩留の向上といった観点から、耐炎化炉内の温度分布を均一化することが求められている。【０００３】
この耐炎化炉内の温度分布を均一化して、温度斑を解消するための具体的提案が、例えば特開２０００−０８８４６４号公報（特許文献１）や特開２００１−２８８６２３号公報（特許文献２）、特開２００３−１５５６２９号公報（特許文献３）、特開２００８−１３８３２５号公報（特許文献４）、特開２００８−２８０６４０号公報（特許文献５）などにより多数なされている。その他にも、耐炎化炉内の風速及び温度分布を均一化する提案が、例えば、特開２００７−２４７１３０号公報（特許文献６）及び特開２００８−２６７７９４号公報（特許文献７）によりなされている。
また、熱風循環方式の処理ガス濃度を均一化する提案が特開昭５９−１１６４１９号公報（特許文献８）によりなされている。【０００４】
具体的には、特許文献１では加熱処理室内の繊維導出入部近傍に、断熱材で覆われた熱風吹き出しノズルを設けて放熱を防ぎ、同時にノズル内に加熱手段や温度制御センサーを設けて奪われた放熱分を補給している。特許文献２では、加熱処理室外の対流加熱型熱風循環流路に熱風撹拌装置であるスタティックミキサーを設け、このスタティックミキサーを通過する際の圧力損失を３Ｐａ以上として、熱風循環流路の加熱処理室内の、特に温度分布及びガス濃度分布を均一にし、耐炎化工程における処理斑をなくすことにより、得られる連続繊維束の物性の均一化を図ると同時に生産効率を向上させている。【０００５】
また上記特許文献３によれば、耐炎化炉の炉壁を二重構造として炉壁の放熱による処理室内の温度斑を防ぐと共に、二重構造の内壁から糸条走行方向に向けて突出する風向転換用のフィンを設けて、処理室内温度の均一化と生産効率の増加を図っている。特許文献４では、耐炎化炉の前駆体繊維束の出入口近傍の外気温度を制御して、炉内の温度変動を１０℃以下に抑えている。【０００６】
上記特許文献５によれば、熱処理室の外側であって、熱処理室の幅方向の両側壁に、各々熱風送風手段を備えた第１及び第２熱風循環流路を設け、第１循環流路の一端を第１熱風供給ノズルに、第２熱風循環流路の一端を第２熱風供給ノズルに接続するとともに、第１熱風循環流路の他端を第１熱風吸込ノズルに、第２熱風循環流路の他端を第２熱風吸込ノズルに接続し、熱処理室の糸条移送方向に対する両側を第１及び第２循環流路により囲んで、熱処理室外への放熱を防ぐとともに、糸条の幅方向の両側において上下に多段に配し、段ごとに熱風を上下交互に吹き出すことによって糸条幅方向の熱風温度及び風速の分布を均一化している。【０００７】
上記特許文献６によれば、熱風吹出し口に２枚の多孔板を重ね、一方の多孔板を並行移動することにより開口面積を可変とし幅方向の風速制御手段を有し、また熱処理室の幅方向両側壁面に糸条方向に風向変更板を設置した耐炎化炉により熱処理室内を走行する糸条温度の均一化を図っている。【０００８】
上記特許文献７によれば、折り返しロールの内部が、複数の領域に分割され、少なくとも１つの領域に加熱手段または冷却手段の制御可能な温度調整手段を備えることにより幅方向の繊維温度差を制御し熱処理斑を小さくしている。【０００９】
上記特許文献８によれば、二分割したガス流を、合流した直後に流体混合器を通過させることで均一に混合して炉内へと循環させることで糸条間の品質斑が消失されるとしている。【００１０】
特許文献２、３、４、６、７は、上記特許文献１、５と同様に、耐炎化炉における熱処理室内の温度分布を均一化させることを主な目的として提案されているものの、そのいずれも上下多段に移送する糸条シート面に対して熱風を直交させて通過させるため、その熱風を受けて糸条同士が絡まったり、糸切れや毛羽立ちなどの損傷を与えやすい。その点、特許文献１、５及び８の熱処理炉は熱処理内を走行する繊維シートの走行方向に平行に熱風を流しているため、繊維シートを安定して処理できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０００−０８８４６４号公報
【特許文献２】特開２００１−２８８６２３号公報
【特許文献３】特開２００３−１５５６２９号公報
【特許文献４】特開２００８−１３８３２５号公報
【特許文献５】特開２００８−２８０６４０号公報
【特許文献６】特開２００７−２４７１３０号公報
【特許文献７】特開２００８−２６７７９４号公報
【特許文献８】特開昭５９−１１６４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、上述の特許文献１〜８により提案されている耐炎化炉は、そのいずれも炉内を流れる熱風の流路を熱処理室を含めた循環流路としており、前記熱処理室を除く循環流路の途中に加熱装置と循環ファンとを配している。そうした中で、特許文献２では加熱装置と循環ファンとの間の循環流路に熱風撹拌装置としてのスタティックミキサーを設置している。しかるに、スタティックミキサーは流路を左右上下方向にねじることで混合を促すものであるが、その流路のねじれはミキシング板により区分けした隣の領域を入れ替える程度であり、流路全体の熱風を混合する作用を有するものではなく、多少の熱移動により均一化されるものの十分ではなかった。同様に、特許文献８では流体混合器として静止型衝突羽根を設置しているが、これも左右上下の流れの位置を変えるだけであり、流体の全体的混合作用は小さい。そのため、循環流路の路幅方向の熱処理室に近い内側領域と外気に接する壁に近い外側領域とでは熱風の攪拌がなされず、それぞれの領域間での熱風の混合も殆どなされないままコースごとに流れることになる。また、圧力損失が大きいため、循環ファンの動力の負荷が大きくなる。【００１３】
この傾向は、攪拌装置が配されず、循環ファンだけを配している場合にも同様であり、しかも流路内壁の外気と接する片側の側壁面すなわち外側領域と、反対側の側壁面すなわち内側領域とでは、外側領域を流れる熱風の温度が内側領域を流れる熱風温度よりも相対的に低いことが実証され、同時に熱処理室に導入される熱風の温度分布についても、同様の傾向があることが実証されている。ここで、循環流路が熱処理室の隣に配された炉体において、熱処理室と循環流路が接する壁面側を内側領域、外気と接する壁面側を外側領域と定義する。【００１４】
図１５のＢに、熱風導入部の熱風下流側から上流側を見たときの、熱風導入部１４（図１参照）の流入断面における従来の温度分布を同図のＡに示す色の濃淡で示している。この流入断面において、左側Ｒ１が内側領域、右側Ｌ１が外側領域である。同図は、濃色部から淡色部に向かって高温から低温へと推移する状態を示している。図１５のＡ及びＢから理解できるように、高温領域と低温領域とが、熱風導入部流入断面の右側と左側とで２分する分布形態をとっている。すなわち、熱風導入部１４の流入断面において、高温領域が左側から上側端縁と下側端縁に沿って右側へと拡がり、低温領域が右側から左側中央へと拡がっている。この温度分布は熱処理室内の温度分布と同様の傾向を示しており、この温度分布によって、上下に多段に走行する繊維シートの幅方向における処理斑につながっている。【００１５】
本発明の目的は、こうした温度分布の形態をもつ熱処理室内の温度分布の均一化を図ると同時に、そのために要する費用の低廉化が実現できる繊維束の熱処理室、特に炭素繊維製造工程における前駆体繊維の耐炎化工程に好適な熱処理室を備える加熱炉を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の炭素繊維の製造方法は、被加熱物を、熱処理室と熱風導入ダクトとを有する加熱炉において２００〜３００℃の酸性化雰囲気の熱風で加熱する工程を有する炭素繊維の製造方法であって、前記熱風を熱風導入ダクトから熱処理室に導入する際に、熱風導入ダクトを流れる熱風の流れの一部を風向変更部材により変更し、前記風向変更部材から熱風混合部材までの間の最大風速を、熱風導入ダクト内であって前記風向変更部材より上流における熱風の断面平均風速に対して２０％以上増速して熱風混合部材に導入した後、熱風を熱処理に導入する炭素繊維の製造方法である。【００１７】
本発明にあって、前記風向変更部材が熱風導入ダクトの流路壁面に配される板材であることが好ましいが、それに限らず前記風向変更板に代えて、小型送風機または熱風供給ダクトであってもよい。【００１８】
本発明の炭素繊維の製造方法は、前記熱風混合部材の熱風導入口が、熱風導入ダクトの流路方向に対して垂直に配置され、前記風向変更部材の最下流点から前記熱風混合部材の熱風導入口の入口幅の中間点までの距離Ｌｘが、下記式（１）を満たすことが好ましい。
Ｌx ＜（１．７ｌｎＲｅ−２）×ｈ  ・・・（１）
Ｒｅ＝ｈ×ｕ／ｖ
ここで、ｈは風向変更部材の流路幅方向の長さ、ｕは風向変更部材より上流における断面平均風速、ｖは熱風の動粘度、ｌｎは自然対数を示す。【００１９】
また本発明の炭素繊維の製造方法は、前記風向変更部材の最下流点から混合部材の熱風導入口の入口幅の中間点までの熱風導入ダクトの流路方向に対して平行方向の距離Ｌｘ、前記風向変更部材の最下流点から混合部材の熱風導入口の最上流点までの熱風導入ダクトの流路方向に対して垂直方向の距離Ｌｙが、下記式（１）、（２）を満たすことが好ましい。
Ｌｘ＜（１．７ｌｎＲｅ−２）×ｈ  ・・・（１）
Ｌｙ＜６ｈ                        ・・・（２）
本発明の炭素繊維の製造方法は、前記熱風混合部材が、小型送風機、スタティックミキサーまたは攪拌機であることが好ましい。【００２０】
前記風向変更部材が熱風導入ダクトの流路壁面に配する風向変更板であるとき、風向変更板を熱風進行方向に対して垂直な熱風導入ダクト流路断面に投影した面積が、前記熱風導入ダクト流路断面の面積に対して１０％以上６０％以下であることが好ましい。
さらに、前記風向変更板の熱風流れに対する角度が調整可能であることが好ましい。【００２１】
本発明の炭素繊維の製造方法は、熱風導入口から熱処理室内に噴出す熱風の熱風導入口面における温度差が１０℃以内であることが好ましい。【００２２】
本発明の加熱炉は、炭素繊維前駆体を加熱する熱処理室と、前記熱処理室に２００〜３００℃の酸性化雰囲気の熱風を導入する熱風導入ダクトを有する加熱炉であって、前記熱風を熱風導入ダクトから循環ファンにより熱処理室に導入する際に、熱風導入ダクトを流れる熱風の流れの一部を変更する風向変更部材と熱風混合部材を有している。【００２３】
前記風向変更部材が導入ダクトの流路壁面に配する板材、小型送風機または熱風供給ダクトであることが好ましい。また、前記風向変更部材の下流に熱風混合部材を配することが望ましく、当該熱風混合部材は、さらに前記熱風混合部材の熱風導入口面が、熱風導入ダクトの流路方向に対して垂直に配置された場合、前記風向変更部材の最下流点から前記熱風混合部材の熱風導入口の入口幅の中間点までの距離Ｌｘが、下記式（１）を満たすことが好ましい。
Ｌx ＜（１．７ｌｎＲｅ−２）×ｈ  ・・・（１）
Ｒｅ＝ｈ×ｕ／ｖ
ここで、
ｈは風向変更部材の流路幅方向の長さ、ｕは風向変更部材より上流における断面平均風速、ｖは熱風の動粘度を示す。ｌｎは自然対数を示す。【００２４】
前記熱風混合部材の熱風導入口面が、熱風導入ダクトの流路方向に対して垂直に配置されていない場合、前記風向変更部材の最下流点から前記熱風混合部材の熱風導入口の入口幅の中間点までの熱風ダクトの流路方向に対して平行方向の距離Ｌｘ、前記風向変更部材の最下流点から熱風混合部材の熱風導入口の最上流点までの熱風ダクトの流路方向に対して垂直方向の距離Ｌｙが、下記式（１）、（２）を満たすことが望ましい。
Ｌｘ＜（１．７ｌｎＲｅ−２）×ｈ  ・・・（１）
Ｌｙ＜６ｈ                        ・・・（２）
前記熱風混合部材が、小型送風機、スタティックミキサーまたは攪拌機であることが望ましい。熱風混合部材としてスタティックミキサーや攪拌機を用いる場合は、前記風向変更部材と前記循環ファンとの間に配することが望ましい。
この場合のスタティックミキサーの作用としては、流路を入替えると共に、高温領域の熱風と低温領域の熱風が近づくため、熱移動が起こり、熱風の温度を均一化できやすくなる。【００２５】
前記風向変更部材が導入ダクトの流路壁面に配する風向変更板であるとき、風向変更部材を熱風進行方向に対して垂直な熱風導入ダクト流路断面に投影した面積が、前記熱風導入ダクト流路断面の面積に対して１０％以上６０％以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２６】
以上の構成を備えた本発明によれば、次のような特有の効果を奏する。
(1) 温度分布の均一性
熱処理室内の繊維シート幅方向の温度分布を均一化でき、繊維シートに対する熱処理も均等化され、均質で高品質の製品が得られる。ここで、繊維シートとは、複数の繊維束を平行に並んだ状態のことを言い、繊維シート幅方向とは、繊維束が並んでいる方向を言う。また、風向変更板による循環流路における断面積は、全体流路断面積の一割程度であるため圧力損失が少なく、風速の低下はほとんど生じない。【００２７】
(2) コストの優位性
風向変更板が単なる板材のような簡易的な構造である場合は、製作、取り付け、取り外しが容易であり、原材コスト、製造コスト、設置にかかる工事費用などが極めて安価となる。ここで、熱風混合部材についても、風向変更板と同様の部材にて構成する場合には、コスト面で有利である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の繊維シート熱処理炉の内部構造例を示す平面図である。
【図２】本発明における風向変更板の設置部内を模式的に拡大して示す平面図である。
【図３】図２のIII −III 線に沿った矢視図である。
【図４】風向変更部材（風向変更板）と熱風混合部材（循環ファン）の設置例である。
【図５】風向変更部材（風向変更板）、熱風混合部材及び循環ファンの設置例である。
【図６】風向変更部材（風向変更板）と熱風混合部材（循環ファン）の設置例である。
【図７】風向変更部材（風向変更板）と熱風混合部材（循環ファン）の設置例である。
【図８】風向変更部材（送風機）と熱風混合部材（循環ファン）の設置例である。
【図９】風向変更部材（送風機）と熱風混合部材（循環ファン）の設置例である。
【図１０】風向変更部材（熱風供給ダクト）と熱風混合部材（循環ファン）の設置例である。
【図１１】風向変更板を設置した場合と、設置しない場合の上端から１段目のシート状繊維束走行路における幅方向温度分布のデータを比較して示すグラフである。
【図１２】同じく上端から２段目のシート状繊維束走行路における幅方向温度分布のデータを比較して示すグラフである。
【図１３】同じく上端から３段目のシート状繊維束走行路における幅方向温度分布のデータを比較して示すグラフである。
【図１４】同じく上端から４段目のシート状繊維束走行路における幅方向温度分布のデータを比較して示すグラフである。
【図１５】風向変更板を設置しないときの熱風導入部の熱風入口における上下左右の温度分布図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の代表的な実施形態について図面を参照しつつさらに具体的に説明する。
図１は本発明の加熱炉における熱風熱循環路の内部の一部を上方から見た概略平面図であり、図２は本発明における熱風混合部材（循環ファン）に対する風向変更板の設置部内を模式的に拡大して示す平面図、図３は図２のIII −III 線に沿った矢視図である。本実施形態に係る加熱炉は、炭素繊維の製造工程の耐炎化工程に配される耐炎化炉を例としているが、必ずしも耐炎化炉に限るものではない。また、この実施形態では、熱風循環流路の一部に配される熱処理室内を一方向に走行するシート状の連続繊維束（以下、繊維シートという。）の走行方向と平行に熱風を流す循環型平行流加熱処理炉が使われている。
【００３０】
本実施形態に係る加熱炉１０の熱風循環流路は、図１に示すように、平面視で矩形枠状の炉壁１１を備え、その内部の水平空間を利用して熱風導入ダクト１２が形成されている。この熱風導入ダクト１２に隣接して連続繊維シートＴＳを加熱処理する熱処理室１３が配されている。ここで加熱炉１０は一つの熱処理室１３に対し、熱風導入ダクト１２及び循環ファン１９、熱風吹出し口１６が一つずつ配され、熱風が、熱風導入ダクト１２と熱処理室１３とを循環する。また、熱風の循環する向きが一方向のみの片吹かし構造である。当該熱処理室１３内には連続繊維シートＴＳを上下多段に走行させるシート処理空間１３ａを有している。ここで、本実施形態では被加熱処理対象として連続繊維シートＴＳを例示しているが、複数本の連続繊維束を並列させて処理することを含んでいる。
【００３１】
連続繊維シートＴＳを上下多段に走行させるため、熱処理室１３の繊維シート走行方向両端部の室外上下方向にシート幅方向に延びる複数本の図示せぬ折り返しローラーが多段に配され、熱処理室１３の一端に形成された繊維シート供給口から導入される連続繊維シートＴＳは、熱処理室１３の内部を走行して一段目の繊維シート出口に配された図示せぬ折り返しローラーにより折り返され、熱処理室１３の内部を逆方向に走行して熱処理室１３の他端に形成された繊維シート出口に配された２段目の折り返しローラーにより折り返され、熱処理室１３の内部を逆方向に走行する。これを所要の段数繰り返し、所定の熱処理がなされると連続繊維シートＴＳの最終出口から次工程へと送り出される。
【００３２】
前述の熱処理は、熱風導入ダクト１２を流れる熱風を所定温度まで昇温した気体を熱処理室１３に導入することによって連続してなされる。本実施形態によれば、気体として加熱された空気が使われており、熱処理室１３内の雰囲気温度は略２００〜３００℃に設定される。また、本実施形態に使われる連続繊維シートＴＳの原料繊維には、炭素繊維の代表的な前駆体繊維であるアクリロニトリル系の長繊維が使われる。
【００３３】
前記熱処理室１３には、前記連続繊維シートＴＳの出入口、同連続繊維シートＴＳの出入口に配される複数の折り返しローラーの他に、同熱処理室１３のシート出入口に隣接して、熱風導入ダクト１２に沿って配される熱風導入部１４及び熱風導出部１５が付設されている。前記熱風導入部１４及び熱風導出部１５と前記熱処理室１３との各接続部には、それぞれ熱処理室１３の室内に新鮮な熱風を吹き込む熱風吹出し口１６と、熱処理室１３から熱風導入ダクト１２へと熱風を吸い込む熱風吸込み口１７とが設けられている。前記熱風導入部１４及び熱風導出部１５はそれぞれ垂直方向に２段以上並列し、その間に図示せぬ繊維シート供給口が配され、繊維シートが通過する。
【００３４】
前記熱処理室を除く熱風導入ダクト１２にあって、熱風導入部１４の上流側と熱風導出部１５の下流側との間の循環流路上に、熱風方向の上流側から下流側に向けて、加熱装置１８と循環ファン１９とが順次設置されている。すなわち、熱処理室１３の室内で連続繊維シートＴＳの熱処理を終えて温度が低下した熱風は、前記熱風吸込み口１７を介して熱風導出部１５内に吸い出されて、途中の熱風導入ダクト１２にて一部新鮮な空気と入れ換えられて、熱交換がなされたのち、加熱装置１８を通過して所要の温度まで加熱される。このとき、循環流路を流れる流路幅方向の熱風の温度は、外側領域の熱風の方が内側領域の熱風よりも低い。従来であれば、このときの温度分布は、図１５のＢに示す分布と同様であり、この分布は熱処理室１３の内部を流れるときも変わらない。加熱装置１８により加熱された熱風は、循環ファン軸１９ａを中心に回転する前記循環ファン１９により熱風導入部１４内へと供給される。
【００３５】
ところで、この実施形態によると、循環流路上に配置される循環ファン１９は、加熱炉１０の角部に熱風導入部１４の流入口に対し平行に設置され、その方式は軸流方式である。その回転速度は１８００ｒｐｍであり、熱風は流路を直角に曲がって循環ファン１９に流入し、流量１０ｍ3 ／ｍｉｎで動翼通過とともに旋回し静翼を通過して熱風導入部１４内へと流入する。ここで、外側領域を通過する熱風は外気と接する壁面の放熱により冷却され、内側領域を通過する熱風に比べ温度が低くなっている。循環流路内には熱風の排出口や供給口、金網部、加熱部などの構造物が配されており、これら構造物を通過後、循環ファン１９によって旋回し熱処理室内へ供給されるが、一連の流路通過時に、外側領域の低温熱風処理ガスと内側領域の高温熱風処理ガスとが混合されることはなく、幅方向に温度分布を保ったまま循環している。このことにより、熱処理室１３ではシートの幅方向で外壁側に位置する熱風温度が炉体中央の熱風温度よりも相対的に低くなる。このことがシート幅方向の温度斑となり、反応の不均一性の原因となっている。
【００３６】
本発明は、こうした熱処理室１３の内部における温度分布の傾向を防ぐものである。
本発明によれば、既述したとおり、熱風の流れの一部を変更して、熱風の流速を高めて、高温の熱風と低温の熱風を近づけた状態で熱風混合部材に導入させることで、低温領域の熱風と高温領域の熱風との混合や熱移動を促すことができる。熱風混合部材としては、前記循環ファンが熱風混合部材として兼用も可能であり、別にスタティックミキサーや攪拌機を用いることも可能である。また、少なくとも低温領域の熱風を高温領域へと導く風向変更板２０を配することにより、放熱の大きい壁面に沿って通過する低温の熱風の流れを、従来では高温領域が流入する循環ファン１９の流入部に同時に吸気させることで、循環ファン１９によって低温領域と高温領域の熱風の混合を促すことができる。この風向変更板２０は、温度低下が懸念される領域にだけ近接して設置することができるため、熱処理室内の特有の温度分布に対応してきめ細かく温度分布の均一化を図ることができる。そのため、図示実施形態では、図１〜図３に示すように、加熱装置１８と混合部材（循環ファン１９）との間において、熱処理室１３に対向する外側の循環流路側壁面に、この側壁面に沿って流れる熱風の流れを熱処理室１３に隣接する側壁側へ向ける風向変更板２０を熱風循環流路の高さ方向全高さにわたって配している。
【００３７】
熱風の流れの一部を変更して、熱風の流速を高める手段は、上記風向変更板に限定されず、流路自体を狭める手段であってもよいし、上記循環ファン１９とは別の小型送風機２１や熱風供給ダクト２２等の風向変更部材を用いてもよい。
ここで熱風供給ダクト２２とは、熱風導入ダクト１２とは別のダクトであり、この熱風供給ダクトは熱風導入ダクト１２と同様に、熱風を導入して下流側に供給するダクトである。熱風供給ダクトを流れる熱風は、熱風導入ダクト１２から一旦分離した熱風でもよく、新しく導入する熱風でもよい。小型送風機２１は熱風導入ダクト内の一部の流体を主流に対し斜めになるよう速度と角度を付与できるよう流路内に設置する。
熱風供給ダクトには、ファン及びヒーターを備えることが好ましい。
【００３８】
図４〜図１０は、図１に示す熱風の流れを変更する風向変更板２０、小型送風機２１及び熱風供給ダクト２２を含む風向変更部材の変形例と、循環ファン１９、スタティックミキサー等を含む熱風混合部材の設置例とを示している。Ａは流路平面図、Ｂは流路の上流側からみた断面投影図である。矢印は熱風の流れを示している。図４〜７は風向変更部材として風向変更板２０を、図８、９は風向変更部材として小型送風機２１を、図１０は風向変更部材として熱風供給ダクト２２を採用しており、熱風混合部材には循環ファン１９及びスタティックミキサーを採用している。平面図Ａでは流路上側を流れる流体が高温、下側を流れる流体が低温とする。
【００３９】
上述した図１の実施形態によれば、前記風向変更板２０として熱風の進行方向に４５度の斜面を向けた三角柱状のＳＵＳ板材を採用しており、その大きさは外気に接する側の壁から循環ファン１９の熱風流入面の間の寸法である４８０ｍｍの約４割を埋める２００ｍｍに設定している。
【００４０】
図４のＡ，Ｂに示す風向変更板２０は、熱風の進行方向に４５度傾けて、熱処理室１３側に沿って流れてくる熱風を熱処理室１３とは反対側の壁面に沿って流れてくる熱風に向けて流れを変更するための板材から構成される。上流から直進した低温側壁面近傍の熱風の流れは、風向変更板２０にぶつかって剥離し、低温側壁面に再付着する前に熱風混合部材（循環ファン１９）の流入面に到達し、高温側を流れていた流れと同じ面から熱風混合部材（循環ファン１９）に流入し、熱風混合部材（循環ファン１９）を通過する際に混合され処理室へと供給される。
【００４１】
図５に示す実施形態では、風向変更板２０の後に熱風混合部材を配置し、さらにその後に循環ファンを配置した例を示している。
ここでの熱風混合部材は、スタティックミキサーや攪拌機が挙げられる。
このように、高温領域の熱風と低温領域の熱風を近づけた状態でスタティックミキサーに入れた場合は、高温領域の熱風と低温領域の熱風とで熱交換が行われやすくなり、熱風の温度が均一化されやすくなる。
【００４２】
図６のＡ，Ｂ及び図７のＡ，Ｂに示す実施形態では、熱風混合部材を兼ね備えた循環ファン１９が熱風の進行方向に対して直交させて配置されている場合と、該循環ファン１９が熱風の進行方向に対して平行に配置されている場合との例を示しており、熱風導入ダクト１２の幅方向に対向する熱処理室側の壁面及び外壁側の壁面に、斜め４５度に傾けた一対の風向変更板２０と、循環ファン１９の熱風導入面に向けて正三角形断面をもつ風向変更板２０とを設けている。このように風向変更板２０を配置することにより、点線で示す高温側の流れと実線で示す低温側の流れは、それぞれの壁面に配された風向変更板２０にぶつかって剥離し、下流へと流れるが、両側面の風向変更板２０の高さを互い違いに配することにより、熱風導入ダクト１２を上流側から平行に流れてくる低温側の一部の流れを高温側へ、高温側の一部の流れを低温側へ移動させることができる。高温側と低温側で大きな温度差があったとき、予め高温側低温側の温度分布斑を緩和させた状態で循環ファン１９へと流入させ、循環ファン通過時に混合を促進することで熱風間の温度分布を均一化する。
【００４３】
図８、９は風向変更部材として小型送風機２１を配した例であり、それぞれ流路に対する熱風供給用循環ファン１９の配置角度が異なる。小型送風機２１は、熱風導入ダクト１２内の一部に、熱風導入ダクト１２の流路の流れ方向に対し斜めに配されている。このように小型送風機２１を設置し流量および流速を調整することにより角度と慣性力を付与し、熱風導入ダクト１２を上流側から平行に流れてくる主流と同じ面から循環ファン１９に流入させることで循環ファン１９通過時に混合させて、熱処理室１３を通る熱風間の温度分布を均一化する。
小型送風機２１は、高さ方向に複数配置してもよい。
【００４４】
図１０に示す風向変更部材には、単なる熱風供給ダクト２２が使われており、この熱風供給ダクト２２には外部にて所要の温度まで高められた熱風が所要の圧力をもって供給され、熱風導入ダクト１２を上流側から平行に流れてくる高温側の熱風及び低温側の熱風を、前記循環ファン１９の熱風導入面に向けるように流れを変えると同時に十分に混合して、熱処理室１３を通る熱風間の温度分布を均一化する。このとき熱風供給ダクト２２を経て送られてくる熱風の温度は、外部から自由に調整可能とすることができ、その温度を調整することにより、熱処理室１３に導入される熱風温度を任意に調整することができるようになる。
【００４５】
前記風向変更板２０と該風向変更板２０から熱風下流側の熱風循環流路の壁面との間の角度は、２０度以上９０度以下が好ましい。２０度以上であると、側壁面の熱風を対向する側壁面に向けやすくなり、９０度以下であれば、熱風の滞留を防止しやすくなる。これらの観点から、３０度以上６０度以下がより好ましい。上記風向変更部材２１，２２である小型送風機２１や熱風供給ダクト２２の向きについても、前述の風向変更板２０と同様の傾きをもたせて設置することが望ましい。
【００４６】
前記風向変更部材２０、２１、２２の前記角度は調整できることが好ましい。こうすることで、被加熱物の品種により、熱処理室１３の温度、熱風の流量が変わった場合も、１つの部材で対応が可能となる。
【００４７】
風向変更板２０の大きさは、熱風進行方向に対して垂直な熱風循環流路断面に投影した前記風向変更板２０の面積が、前記熱風循環流路の断面積に対して１０％以上６０％以下が好ましいい。１０％以上であると、側壁面の熱風を対向する側壁面に向けやすくなり、２５％以上がより好ましい。６０％以下であると、圧力損失が大きくならず、循環ファン１９の負荷が低減しやすくなる。
【００４８】
風向変更部材と熱風混合部材との位置関係について、熱風混合部材の熱風導入口の面が、熱風導入ダクトの熱風流路方向に対して垂直に配置された場合は、前記風向変更部材の最下流点から熱風混合部材の熱風導入口の入口幅の中間点までの、熱風導入ダクトに平行な距離Ｌｘが、下記式（１）を満たすことが好ましい。
Ｌx ＜（１．７ｌｎＲｅ−２）×ｈ  ・・・（１）
ここで、
Ｒｅ＝ｈ×ｕ／ｖ
ｈ：風向変更部材の流路幅方向の長さ
ｕ：風向変更部材より上流における断面平均風速
ｖ：熱風の動粘度
ｌｎ：自然対数
上記式（１）を満たす範囲であれば、高温の熱風と低温の熱風が近づいた状態で送風ファンに導入することができ、高温の熱風と低温の熱風が送風ファンにより混合され、温度斑を少なくできる。
【００４９】
熱風混合部材の熱風導入口の面が、熱風導入ダクトの熱風流路方向に対して垂直でない場合は、前記風向変更部材の最下流点から混合部材の熱風導入口の入口幅の中間点までの、熱風導入ダクトに平行な距離Ｌｘ、前記風向変更部材の最下流点から混合部材の熱風導入口の最上流点までの、熱風導入ダクトに垂直な距離Ｌｙが、下記式（１）、（２）を満たすことが好ましい。
Ｌｘ＜（１．７ｌｎＲｅ−２）×ｈ  ・・・（１）
Ｌｙ＜６ｈ                        ・・・（２）
上記式（１）及び（２）を満たす範囲であれば、高温の熱風と低温の熱風が近づいた状態で循環ファン１９に導入することができ、高温の熱風と低温の熱風が循環ファン１９により混合され、温度斑を少なくできる。
【００５０】
風向変更板２０は、三角柱の先端が循環ファン流入口の内部に面することがさらに好ましい。ここで、これらの値は限定的でなく、またその高さや配置幅、配置位置も図示例に限るものではなく、必要に応じて任意に変更できる。風向変更板２０の形状に関しても、三角柱以外に平板や熱風との対向面を上下に突出する湾曲面とすることもできる。
【００５１】
更に本実施形態にあっては、熱処理室１３に導入される熱風にシート幅方向の温度分布をより均一化するため、上記熱風導入部１４の熱風入口の手前に第２ヒーターを配置することもできる。
【００５２】
熱風混合部材は、循環ファン、スタティックミキサーまたは攪拌機が好ましく、中でも積極的に混合を行う循環ファンまたは攪拌機が好ましく、熱風を送風する機構を兼ね備えた循環ファンが効率的でより好ましい。また、循環ファンは熱処理室へ熱風を供給するため必須の部材であるため、熱風混合部材としてスタティックミキサーまたは攪拌機を用いる場合は、風向変更部材と循環ファンの間に熱風混合部材を配する。ここで、特許文献２ではスタティックミキサーを循環ファンの上流に設置しているが、本件はスタティックミキサーのさらに上流に風向変更部材を配することで、予め高温側の流れと低温側の流れをスタティックミキサーの同じ面に流入させ混合効果を促進できる点で優位性がある。
【００５３】
また、前記熱風混合部材の熱風導出口から、熱処理室に接続される熱風導入口までの距離は、そこでの温度斑の発生を抑えるため、短いほどよい。
前記熱風混合部材の熱風導出口から、熱処理室に接続される熱風導入口までの距離が、熱処理室の処理物走行長手方向よりも短ければ、温度斑の発生を少なくできるが、前記距離は、熱処理室に接続される熱風導入口の幅の４倍以下が好ましく、２倍以下がより好ましい。
【００５４】
さらに、熱処理室内に熱風を導入する熱風導入口面における幅方向の温度差が１０℃以内とすることが好ましい。前記温度差を１０℃以内であれば、繊維束毎の加熱斑を少なくでき、均一な繊維束を得ることができる。前記観点から、前記温度差は、７℃以下がより好ましく、３℃以下がさらに好ましい。
以下、本発明を実施例及び比較例を基づいて、更に具体的に説明する。
【実施例】
【００５５】
（実施例１）
図１〜図３に示す構成を備えた加熱炉にあって、風向変更板を設置した場合と設置しない場合について、上から１〜４段目の繊維シート走行路（パス）に繊維シートを通さずに、図示せぬ折り返しローラーの上下間に形成された４パスを使用して、各パスごとに熱処理室内の各走行路の長手方向中央部における路幅方向温度を５点で測定し、その路幅方向及び高さ方向における温度分布を調べた。このときの熱処理炉内の平均温度は２４０℃であった。なお、風向変更部材として風向変更板が循環ファンの上流側の熱処理室に対向した側壁面全体に接して配され、その大きさは熱風流れ方向の奥行き２００ｍｍ、路幅方向の寸法２００ｍｍの４５度の傾斜面をもつ正三角形断面を有している。ここで、熱風混合部材は循環ファンであり、風向変更板の上流の熱風導入ダクト通過風速は平均８ｍ／ｓである。循環ファンの熱風導入口は熱風導入ダクトに流路方向に対し平行に配置され、前記風向変更板の最下流点から循環ファンの熱風導入口の入り口幅中間点までの熱風導入ダクトの流れ方向に平行な距離Ｌｘは５４０ｍｍ、風向変更板の最下流点から循環ファンの熱風導入口の最上流点までの熱風導入ダクトの流れ方向に垂直な距離Ｌｙは２８０ｍｍである。【００５６】
熱処理炉内を熱風が循環している最中に、熱処理室の長手方向中央部で各パスの幅方向に均等に配される５点の位置の温度を、それぞれ炉内に設置した温度センサーを用いて測定し、それぞれの測定点の温度を記録した。その結果を、図１１〜図１４に示し、両端の温度差、すなわち内回り側の温度から外回り側の温度を引いた値を表１にまとめた。図１１〜図１４において、実線は風向変更板を設置した場合、破線は風向変更板を設置しない場合を示しており、符号Ｌはシート幅方向のうち外気に接する壁側すなわち外回りの流れ、Ｒはシート幅方向のうち循環流路に接する壁側すなわち内回りの流れを示す。表１に示すように、第１段目〜第４段目のパスにおける風向変更板の設置前及び設置後の、熱風の外回りと内回りとの間では、熱風の外回りの方が内回りよりも相対的に低温であり、風向変更板を設置したとき各パスにおける内回りと外回りの温度差は上段から１．７４℃、２．７０℃、６．２５℃、６．２６℃であって、全てのパスにおいて風向変更板の設置後における温度差が低減していることが理解できる。【００５７】
（比較例１）
第１〜第４段目のパスで構成された熱処理炉内の循環流路に設置された循環ファン上流側に風向変更板を設置せず、熱処理室の処理空間に繊維シートを通さずに、実施例１と同様にして各パスの幅方向に均等に配される５点の位置の温度を測定したところ、平均２４０℃の炉内において各パスの幅方向温度差は、表１に示すとおり、上段から３．６６℃、４．７２℃、７．５９℃、７．３５℃であった。この結果から理解できるように、従来の熱処理室内の温度分布は、循環流路の幅方向では内回りの温度が外回りの温度よりも極めて高く、その温度差が大きい。【００５８】
【表１】
2014007169.tif 000003
【００５９】
（実施例２）
第１〜第４段目のパスで構成された熱処理炉内の循環流路にアクリロニトリル系の前駆体繊維シートを通した以外は、上記実施例１と同じ条件で実験を行った。その結果を表２に示した。表２により示されているとおり、平均２４０℃の炉内において各パスの幅方向温度差は上から１．９８℃、２．８４℃、６．６３℃、７．８８℃となった。【００６０】
（比較例２）
第１〜第４段目のパスで構成された熱処理炉内の循環流路の循環ファン上流側に何も設置しない状態で、炉内熱風循環中にＰＡＮ系プレカーサーを導糸し、処理室長手方向中央で各パスの幅方向５点の温度を測定したところ、平均２４０℃の炉内において各パスの幅方向温度差は上から３．８７℃、５．０２℃、８．０８℃、９．４３℃であった。この結果から、従来の熱処理室内の温度分布は、繊維シートを通した場合には、循環流路の幅方向では内回りの温度が外回りの温度よりも相対的に高く、その温度差も繊維シートを通さない場合と比較して、極めて差があることが理解できる。【００６１】
【表２】
2014007169.tif 000004
【００６２】
以上の実施例及び比較例では、温度測定を、既述した炉内に固定設置している温度センサーにより表示された値を比較したところ、炉内の熱風吹出し口直近、熱風吸込み口直近の各位置幅方向に熱電対を設置し、温度検出器から得たデータを比較しても同様の結果となった。【００６３】
（実施例３）
流路断面が１ｍ角の熱風導入ダクト内に熱風が平均風速８ｍ／ｓで流れている流路において、循環ファンの上流に図６に示すような両側面に高さ方向互い違いに風向変更板を設置した。このときの熱風導入ダクト内の平均温度は２３６℃であった。ここで熱風混合部材である循環ファンは熱風導入ダクトの流路方向に対して垂直に配置されており、風向変更板の最下流点から循環ファンの最上流までの熱風導入ダクトに平行方向の距離Ｌｘは５００ｍｍである。片側の板の流路幅方向の長さは５００ｍｍ、もう片側が４００ｍｍであり、全ての風向変更板を熱風進行方向に対して垂直な熱風導入ダクト流路断面に投影した面積は、熱風導入ダクト流路断面の面積に対して５７％である。ここで、循環ファンから５００ｍｍ下流の位置の前記断面において高さ方向５点、幅方向５点の温度を測定したところ、各高さにおける熱風導入ダクト内側のＲ側の端部の熱風導入ダクト内の温度から熱風導入ダクト外側のＬ側の端部の熱風導入ダクト内の温度を引いた両端の温度差は表３に示すとおり上段から３．５℃、６．２℃、４．６℃、−０．２℃であり、風向変更板を設置しない比較例３と比較し、風向変更板の設置後における温度差が低減していることが理解できる。【００６４】
（実施例４）
流路断面が１ｍ角の熱風導入ダクト内に熱風が平均風速８ｍ／ｓで流れている流路において、循環ファンの最上流点から１０００ｍｍ上流の外回りの流路壁面に、図１０に示すような外部からの加熱空気を供給するダクトを接続した。ここで、風向変更部材は熱風供給ダクトであり、このダクトは主流の熱風導入ダクトに対し４５°の角度で接続するように配しており、２５０℃の熱風を供給している。このときの熱風導入ダクト内の平均温度は２３６℃であった。循環ファンの５００ｍｍ下流の断面における高さ方向５点、幅方向５点の温度を測定したところ、各高さにおける熱風導入ダクト内側のＲ側の端部の熱風導入ダクト内の温度から熱風導入ダクト外側のＬ側の端部の熱風導入ダクト内の温度を引いた両端の温度差は表３に示す通り上段から３．４℃、６．３℃、５．０℃、−１．４℃であった。ここで、下段においてはＬ側とＲ側における温度の高低が逆転しており、外回りが低温領域となる傾向を解消することができた。【００６５】
（比較例３）
流路断面が１ｍ角の熱風導入ダクト内に熱風が平均風速８ｍ／ｓで流れている流路において、循環ファンの上流には何も設置せず循環ファンの５００ｍｍ下流の断面における高さ方向５点、幅方向５点の温度を測定したところ、各高さにおける両端の温度差は上段から３．６℃、７．６℃、９．６℃、５．０℃であった。表３に示すとおり、同様のダクトで風向変更部材を設置した実施例３、４と比較し、幅方向の温度差が大きく、この傾向は下流の熱処理室においても残ることが予想される。【００６６】
【表３】
2014007169.tif 000005
【００６７】
このように、外気に接する壁面に沿って流れる低温領域の熱風を、熱風混合部材流入前に該壁面に設置した風向変更部材によって壁面に沿う風の流れを剥離させ高温領域へと風向を制御し高温領域の熱風と低温領域の熱風を熱風混合部材の同じ面に流入させて混合させた結果、処理室内幅方向の温度分布を改善することができた。一方、実施例１及び比較例１の条件で熱処理室内の幅方向の風速測定を実施したが、風向変更板の有無による処理室風速分布に変化は見られなかった。
【符号の説明】
【００６８】
１０              加熱炉
１１              炉壁
１２              熱風導入ダクト
１３              熱処理室
１３ａ            シート処理空間
１４              熱風導入部
１５              熱風導出部
１６              熱風吹出し口
１７              熱風吸込み口
１８              加熱装置
１９              循環ファン
１９a             循環ファン軸
２０              風向変更部材（風向変更板) 
２１              風向変更部材（小型送風機）
２２              風向変更部材（熱風供給ダクト）
２３              熱風混合部材
ＴＳ              連続繊維シート
【図１】
2014007169.tif 000006
【図２】
2014007169.tif 000007
【図３】
2014007169.tif 000008
【図４】
2014007169.tif 000009
【図５】
2014007169.tif 000010
【図６】
2014007169.tif 000011
【図７】
2014007169.tif 000012
【図８】
2014007169.tif 000013
【図９】
2014007169.tif 000014
【図１０】
2014007169.tif 000015
【図１１】
2014007169.tif 000016
【図１２】
2014007169.tif 000017
【図１３】
2014007169.tif 000018
【図１４】
2014007169.tif 000019
【図１５】
2014007169.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成26年12月9日(2014.12.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物を、熱処理室と熱風導入ダクトとを有する耐炎化炉において２００〜３００℃の酸性化雰囲気の熱風で加熱する工程を有する炭素繊維の製造方法であって、
前記熱風を熱風導入ダクトから循環ファンを介して熱処理室に導入する際に、熱風導入ダクトを流れる熱風の流れの一部を風向変更部材により変更し、前記風向変更部材と熱風混合部材との間の最大風速を、熱風導入ダクト内であって前記風向変更部材より上流における熱風の断面平均風速に対して２０％以上増速して熱風混合部材に導入した後、熱風を熱処理に導入する炭素繊維の製造方法。
【請求項２】
前記風向変更部材が熱風導入ダクトの流路壁面に配される板材である請求項１記載の炭素繊維の製造方法。
【請求項３】
前記風向変更部材が送風機または熱風供給ダクトである請求項１記載の炭素繊維の製造方法。
【請求項４】
前記熱風混合部材の熱風導入口が、熱風導入ダクトの流路方向に対して垂直に配置され、前記風向変更部材の最下流点から前記熱風混合部材の熱風導入口の入口幅の中間点までの距離Ｌｘが、下記式（１）を満たす請求項２記載の炭素繊維の製造方法。
Ｌｘ＜（１．７ｌｎＲｅ−２）×ｈ  ・・・（１）
Ｒｅ＝ｈ×ｕ／ｖ
ｈ：風向変更部材の流路幅方向の長さ
ｕ：風向変更部材より上流における断面平均風速
ｖ：熱風の動粘度
ｌｎ：自然対数
【請求項５】
前記風向変更部材の最下流点から前記熱風混合部材の熱風導入口の入口幅の中間点までの距離Ｌｘ、前記風向変更部材の最下流点から前記熱風混合部材の熱風導入口の最上流点までの距離Ｌｙが、下記式（１）、（２）を満たす請求項２記載の炭素繊維の製造方法。
Ｌｘ＜（１．７ｌｎＲｅ−２）×ｈ  ・・・（１）
Ｌｙ＜６ｈ                        ・・・（２）
【請求項６】
前記熱風混合部材が、循環ファン、スタティックミキサーまたは攪拌機である請求項１〜５のいずれかに記載の炭素繊維の製造方法。
【請求項７】
前記風向変更部材を熱風進行方向に対して垂直な熱風導入ダクト流路断面に投影した面積が、前記風向変更部材の最上流点における前記熱風導入ダクト流路断面の面積に対して１０％以上６０％以下である請求項２記載の炭素繊維の製造方法。
【請求項８】
熱処理室内に熱風を導入する熱風導入口面における温度差が１０℃以内である請求項１〜７のいずれかに記載の炭素繊維の製造方法。
【請求項９】
被加熱物を加熱する熱処理室と、前記熱処理室に２００〜３００℃の酸性化雰囲気の熱風を導入する熱風導入ダクトを有する加熱炉であって、
前記熱風を熱風導入ダクトから循環ファンにより熱処理室に導入する際に、熱風導入ダクトを流れる熱風の流れの一部を変更する風向変更部材と通過する流れを混合する作用のある熱風混合部材とを有する炭素繊維前駆体繊維束を熱風で加熱する加熱炉。
【請求項１０】
前記風向変更部材が熱風導入ダクトの流路壁面に配する板材、送風機または熱風供給ダクトである請求項９に記載の炭素繊維前駆体繊維束を熱風で加熱する加熱炉。
【請求項１１】
前記風向変更部材の下流に熱風混合部材が配され、当該熱風混合部材が、熱風導入ダクトの流路方向に対して垂直に配置されており、前記風向変更部材の最下流点から前記熱風混合部材の熱風導入口の入口幅の中間点までの距離Ｌｘが、下記式（１）を満たす請求項１０記載の加熱炉。
Ｌｘ＜（１．７ｌｎＲｅ−２）×ｈ  ・・・（１）
Ｒｅ＝ｈ×ｕ／ｖ
ｈ：風向変更部材の流路幅方向の長さ
ｕ：風向変更部材より上流における断面平均風速
ｖ：熱風の動粘度
ｌｎ：自然対数
【請求項１２】
前記風向変更部材の最下流点から前記熱風混合部材の熱風導入口の入口幅の中間点までの距離Ｌｘ、前記風向変更部材の最下流点から前記風向変更部材とは別の熱風混合部材の熱風導入口の最上流点までの距離Ｌｙが、下記式（１）、（２）を満たす請求項１０記載の加熱炉。
Ｌｘ＜（１．７ｌｎＲｅ−２）×ｈ  ・・・（１）
Ｌｙ＜６ｈ                        ・・・（２）
【請求項１３】
前記熱風混合部材が、送風機、スタティックミキサーまたは攪拌機である請求項９〜１２のいずれかに記載の加熱炉。
【請求項１４】
前記風向変更部材を熱風進行方向に対して垂直な熱風導入ダクト流路断面に投影した面積が、前記熱風導入ダクト流路断面の面積に対して１０％以上６０％以下である請求項９記載の加熱炉。
【請求項１５】
被加熱物を、熱処理室と熱風導入ダクトとを有する耐炎化炉において２００〜３００℃の酸性化雰囲気の熱風で加熱する工程を有する炭素繊維の製造方法であって、
前記熱風を熱風導入ダクトから循環ファンを介して熱処理室に導入する際に、
熱風導入ダクトを流れる熱風の流れの一部を風向変更部材により変更し、熱風の流路を狭め、熱風混合部材に導入した後、
熱風を熱処理に導入する炭素繊維の製造方法。
【請求項１６】
前記風向変更部材が熱風導入ダクトの流路壁面に配する風向変更板である、請求項１５に記載の炭素繊維の製造方法。
【請求項１７】
前記風向変更板が循環ファンの上流側の熱処理室に対向した側壁面全体に接して配されている、
請求項１６に記載の炭素繊維の製造方法。
【請求項１８】
前記風向変更部材が熱風導入ダクトの流路壁面に配する風向変更板であり、風向変更部材を熱風進行方向に対して垂直な熱風導入ダクト流路断面に投影した面積が、前記熱風導入ダクト流路断面の面積に対して１０％以上６０％以下である、
請求項１６または１７に記載の炭素繊維の製造方法。
【請求項１９】
前記熱風混合部材の熱風導入口が、熱風導入ダクトの流路方向に対して垂直に配置され、前記風向変更部材の最下流点から前記熱風混合部材の熱風導入口の入口幅の中間点までの距離Ｌｘが、下記式（１）を満たす請求項１６記載の炭素繊維の製造方法。
Ｌｘ＜（１．７ｌｎＲｅ−２）×ｈ  ・・・（１）
Ｒｅ＝ｈ×ｕ／ｖ
ｈ：風向変更部材の流路幅方向の長さ
ｕ：風向変更部材より上流における断面平均風速
ｖ：熱風の動粘度
ｌｎ：自然対数
【請求項２０】
前記風向変更部材の最下流点から前記熱風混合部材の熱風導入口の入口幅の中間点までの距離Ｌｘ、前記風向変更部材の最下流点から前記熱風混合部材の熱風導入口の最上流点までの距離Ｌｙが、下記式（１）、（２）を満たす請求項１６記載の炭素繊維の製造方法。
Ｌｘ＜（１．７ｌｎＲｅ−２）×ｈ  ・・・（１）
Ｌｙ＜６ｈ                        ・・・（２）
【請求項２１】
前記熱風混合部材が、循環ファン、スタティックミキサーまたは攪拌機である請求項１５〜２０のいずれかに記載の炭素繊維の製造方法。
【請求項２２】
前記風向変更部材を熱風進行方向に対して垂直な熱風導入ダクト流路断面に投影した面積が、前記風向変更部材の最上流点における前記熱風導入ダクト流路断面の面積に対して１０％以上６０％以下である請求項１６記載の炭素繊維の製造方法。
【請求項２３】
熱処理室内に熱風を導入する熱風導入口面における温度差が１０℃以内である請求項１５〜２２のいずれかに記載の炭素繊維の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
被加熱物を、熱処理室と熱風導入ダクトとを有する耐炎化炉において２００〜３００℃の酸性化雰囲気の熱風で加熱する工程を有する炭素繊維の製造方法であって、
前記熱風を熱風導入ダクトから循環ファンを介して熱処理室に導入する際に、熱風導入ダクトを流れる熱風の流れの一部を風向変更部材により変更し、前記風向変更部材と熱風混合部材との間の最大風速を、熱風導入ダクト内であって前記風向変更部材より上流における熱風の断面平均風速に対して２０％以上増速して熱風混合部材に導入した後、または熱風の流路を狭め、熱風混合部材に導入した後、熱風を熱処理に導入する炭素繊維の製造方法である。
【手続補正書】
【提出日】平成27年4月1日(2015.4.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
被加熱物を、熱処理室と熱風導入ダクトとを有する耐炎化炉において２００〜３００℃の酸性化雰囲気の熱風で加熱する工程を有する炭素繊維の製造方法であって、
前記熱風を熱風導入ダクトから循環ファンを介して熱処理室に導入する際に、熱風導入ダクトを流れる熱風の流れの一部を風向変更部材により変更し、前記風向変更部材と熱風混合部材との間の最大風速を、熱風導入ダクト内であって前記風向変更部材より上流における熱風の断面平均風速に対して２０％以上増速して熱風混合部材に導入した後、熱風を熱処理室に導入する炭素繊維の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１３】
前記熱風混合部材が、循環ファン、スタティックミキサーまたは攪拌機である請求項９〜１２のいずれかに記載の加熱炉。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１５】
被加熱物を、熱処理室と熱風導入ダクトとを有する耐炎化炉において２００〜３００℃の酸性化雰囲気の熱風で加熱する工程を有する炭素繊維の製造方法であって、
前記熱風を熱風導入ダクトから循環ファンを介して熱処理室に導入する際に、
熱風導入ダクトを流れる熱風の流れの一部を風向変更部材により変更し、熱風の流路を狭め、熱風混合部材に導入した後、
熱風を熱処理室に導入する炭素繊維の製造方法。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
被加熱物を、熱処理室と熱風導入ダクトとを有する耐炎化炉において２００〜３００℃の酸性化雰囲気の熱風で加熱する工程を有する炭素繊維の製造方法であって、
前記熱風を熱風導入ダクトから循環ファンを介して熱処理室に導入する際に、熱風導入ダクトを流れる熱風の流れの一部を風向変更部材により変更し、前記風向変更部材と熱風混合部材との間の最大風速を、熱風導入ダクト内であって前記風向変更部材より上流における熱風の断面平均風速に対して２０％以上増速して熱風混合部材に導入した後、または熱風の流路を狭め、熱風混合部材に導入した後、熱風を熱処理室に導入する炭素繊維の製造方法である。
【国際調査報告】
2014007169.tif 000021
2014007169.tif 000022