(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素前駆体を酸化性雰囲気中で加熱することにより、炭素前駆体に耐炎化処理を施すことが可能な耐炎化炉において、
前記耐炎化炉内のガスを採取する少なくとも１個のガス採取手段と、
各ガス採取手段により採取されたガス中のアンモニア濃度を測定するアンモニア濃度測定手段とを具備することを特徴とする耐炎化炉。
【請求項２】
前記アンモニア濃度測定手段により測定されたアンモニア濃度に基づいて、前記耐炎化炉内の温度を制御する温度制御手段をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の耐炎化炉。
【請求項３】
前記温度制御手段が、下記式（１）に基づいて、前記耐炎化炉の新たな設定温度を演算する設定温度演算手段を具備することを特徴とする請求項２に記載の耐炎化炉。
ＴS1＝ＴS0／｛1−ＴS0 ×ｌｎ(Ｃ0V／ＣS0)／（Ｅ／Ｒ）｝・・・（１）
（但し、式（１）中において、Ｃ0Vは現在のアンモニア濃度、ＴS0は過去のある一定期間における設定温度の平均値、ＣS0は過去のある一定期間におけるアンモニアの平均濃度、ＴS1は新たな設定温度を各々表す。また、Ｅは活性化エネルギー、Ｒは気体定数を表す。）
【請求項４】
前記温度制御手段が、下記式（２）に基づいて、前記耐炎化炉の新たな設定温度を演算する設定温度演算手段を具備することを特徴とする請求項２に記載の耐炎化炉。
ＴS1＝ＴS0＋α × (Ｃ0V−ＣS0)／ＣS0・・・（２）
（但し、式（２）中において、Ｃ0Vは現在のアンモニア濃度、ＴS0は過去のある一定期間における設定温度の平均値、ＣS0は過去のある一定期間におけるアンモニアの平均濃度、ＴS1は新たな設定温度を各々表す。また、αは定数であり、約２０程度である。）
【請求項５】
前記炭素前駆体が発火した際に、強制的に消火する強制消火手段をさらに具備すると共に、
前記強制消火手段を、前記アンモニア濃度測定手段により測定されたアンモニア濃度が所定の値以上の時に作動させることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の耐炎化炉。
【請求項６】
前記強制消火手段が、前記炭素前駆体に散水する散水手段であることを特徴とする請求項５に記載の耐炎化炉。
【請求項７】
前記炭素前駆体がポリアクリロニトリルを主成分とすることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の耐炎化炉。
【請求項８】
炭素前駆体を酸化性雰囲気中で加熱することにより、炭素前駆体に耐炎化処理を施すことが可能な耐炎化炉の温度制御方法であって、
前記耐炎化炉内のアンモニア濃度を少なくとも１箇所測定し、
測定されたアンモニア濃度に基づいて、前記耐炎化炉内の温度を制御することを特徴とする耐炎化炉の温度制御方法。
【請求項９】
下記式（１）に基づいて、前記耐炎化炉内の新たな設定温度を演算することにより、前記耐炎化炉内の温度を制御することを特徴とする請求項８に記載の耐炎化炉の温度制御方法。
ＴS1＝ＴS0／｛1−ＴS0 ×ｌｎ(Ｃ0V／ＣS0)／（Ｅ／Ｒ）｝・・・（１）
（但し、式（１）中において、Ｃ0Vは現在のアンモニア濃度、ＴS0は過去のある一定期間における設定温度の平均値、ＣS0は過去のある一定期間におけるアンモニアの平均濃度、ＴS1は新たな設定温度を各々表す。また、Ｅは活性化エネルギー、Ｒは気体定数を表す。）
【請求項１０】
下記式（２）に基づいて、前記耐炎化炉内の新たな設定温度を演算することにより、前記耐炎化炉内の温度を制御することを特徴とする請求項８に記載の耐炎化炉の温度制御方法。
ＴS1＝ＴS0＋α × (Ｃ0V−ＣS0)／ＣS0・・・（２）
（但し、式（２）中において、Ｃ0Vは現在のアンモニア濃度、ＴS0は過去のある一定期間における設定温度の平均値、ＣS0は過去のある一定期間におけるアンモニアの平均濃度、ＴS1は新たな設定温度を各々表す。また、αは定数であり、約２０程度である。）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炭素前駆体を耐炎化処理するための耐炎化炉、及び耐炎化炉の温度制御方法に係り、特に、炭素前駆体の蓄熱や反応の暴走を自動検出する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、炭素繊維は、炭素前駆体（カーボンプレカーサー）を紡糸して得られた炭素前駆体繊維を焼成することにより製造されている。炭素前駆体としては、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）を主成分とする樹脂が広く用いられており、この前駆体を用いて製造された炭素繊維は、ポリアクリロニトリル系炭素繊維と称されている。
【０００３】
炭素前駆体繊維の焼成処理は、２００〜３００℃の酸化性雰囲気中で、数十分〜数時間、炭素前駆体繊維を焼成する耐炎化（安定化）処理と、３００〜３０００℃の不活性雰囲気中で、炭素前駆体繊維を焼成する炭化処理とに大きく分けられる。耐炎化処理後の炭素前駆体繊維は、高い難燃性を示すことから、炭化処理前に耐炎化処理を施すことにより、炭化処理時に形体を保ったまま安定に炭化反応を進行させることができ、炭素繊維を安定して製造することができる。また、耐炎化処理後の繊維は、炭素繊維の前駆体として利用される他、それ自身も耐炎化繊維として広く利用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
耐炎化処理は、空気や、酸素等の酸化性ガスと不活性ガスとの混合ガスなどの酸化性雰囲気中で焼成することにより、ポリアクリロニトリルの環化反応と脱水素反応とを進行させることにより行われるが、これらの反応は発熱反応である。そのため、耐炎化炉の構造や、炭素前駆体繊維の搬送速度等によっては、炭素前駆体繊維に蓄熱が生じて、耐炎化反応が暴走し、炭素前駆体繊維が発火する恐れがあった。
また、炭素前駆体繊維が発火した場合には、ポリアクリロニトリルの熱分解が急激に進行して、シアン化水素（ＨＣＮ）、アンモニア（ＮＨ3）等の可燃性ガスの発生量が急激に上昇すると共に、不完全燃焼により可燃性ガスである一酸化炭素（ＣＯ）の発生量が急激に上昇するため、これら可燃性ガスが所定の濃度を超えると、火災や爆発に発展する恐れもあった。
【０００５】
耐炎化炉内における発生気体の正常時の濃度は、炭素前駆体繊維の搬送速度、炉温、炉内の給排気速度等に依存しており、部分的に滞留が生じない限りは、耐炎化炉の形状や容積には依存しないので、本発明者が小規模の耐炎化炉内で、炭素前駆体繊維に発火を起こさせるモデル実験を行ったところ、現在、三菱レイヨン株式会社で運用されている耐炎化炉の運転条件では、最悪の火災を想定した場合でも各可燃性ガスの発生濃度が、爆発発生濃度（爆発が発生する時の最低濃度）に到ることはなく、爆発の危険性はないことを確認している。しかしながら、将来的には、製造コストの低減のために、より多くの炭素前駆体繊維を一度に処理することが必要であり、この場合には、発火により発生する可燃性ガスの発生濃度が、爆発発生濃度を超え、爆発に到る恐れがある。
【０００６】
なお、炭化処理では、耐炎化処理よりも炭素前駆体繊維を高温で焼成する必要があるが、窒素等の不活性ガス雰囲気中で焼成するため、上述の問題が発生する恐れはない。
【０００７】
耐炎化処理時における上述の問題を解決するために、特開平５−１３２８２４号公報等には、通気性を有するベルトコンベアを用いて炭素前駆体繊維を搬送するなどして、炭素前駆体繊維の除熱を行うことが提案されている。しかしながら、特開平５−１３２８２４号公報等に開示された技術では、何らかの原因で蓄熱や反応の暴走が生じた場合には、火災や爆発の発生を回避することはできない。
【０００８】
そのため、従来は、炭素前駆体繊維が発火した場合には、散水等により鎮火し、火災や爆発を未然に防ぐように、目視による監視を行っているのが現状である。しかしながら、一般に、耐炎化炉内は視認性が悪く、炭素前駆体繊維が完全に燃焼し破断して、はじめて異常が認識されることが多く、火災等を未然に防ぐことは困難であった。また、鎮火されたか否かについても目視により判定していたため、過去には、実際には鎮火されていないにもかかわらず、鎮火されたと誤認識され、大きな火災に発展した例もあった。
【０００９】
したがって、火災等を未然に防ぐためには、目視の判定によらず、炭素前駆体繊維の蓄熱や反応の暴走を自動検出する技術の開発が必要である。
ここで、耐炎化炉内の温度（炉温）を測定することにより、炭素前駆体繊維の温度上昇を自動検出することが考えられる。しかしながら、炉温は２００〜３００℃の高温であることに加えて、耐炎化炉内において占める体積の小さい炭素前駆体繊維の温度上昇による炉温の上昇は小さいため、炭素前駆体繊維の温度上昇の検出は困難である。
また、光学的に炉温を測定することにより、炭素前駆体繊維の温度上昇による炉温の上昇を検出することができたとしても、炭素前駆体繊維の焼成により発生する黒色の有機物等が、検出に必要な光学レンズ等に付着し、光学レンズ等の透光性が低下し、検出精度が著しく低下するため、長期に渡って安定して検出を行うことは難しい。
【００１０】
また、炭素前駆体繊維の温度を直接測定することにより、炭素前駆体繊維の温度上昇を自動検出することが考えられる。しかしながら、全長数１０〜数１００ｍ、数〜数１０００唾に及ぶ耐炎化炉内の炭素前駆体繊維の温度を直接測定するためには、極めて多数の温度センサーを炭素前駆体繊維に接触させる必要があることに加えて、温度センサーの接触による炭素前駆体繊維へのダメージが大きくなる恐れがあり、実用化は難しい。
【００１１】
炭素繊維を耐炎化処理する場合の問題についてのみ説明したが、以上の問題は、繊維に限らず、いかなる形状の炭素前駆体に耐炎化処理を施す場合にも同様に生じる問題である。
そこで、本発明は、耐炎化処理時の炭素前駆体の蓄熱や反応の暴走を、炭素前駆体にダメージを与えることなく、長期に渡って安定して、自動検出する手段を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、小規模の耐炎化炉内で、炭素前駆体に発火を起こさせるモデル実験を行った結果、可燃性ガスであるシアン化水素、アンモニア、一酸化炭素の正常時の発生量は、いずれも耐炎化炉内に滞在している炭素前駆体の質量を１００％とした時、０．１〜２．０質量％／ｈｒ程度であるが、炭素前駆体の蓄熱や反応の暴走が発生した場合、シアン化水素、アンモニア、一酸化炭素の濃度は急激に上昇し、炭素前駆体が発火した場合のアンモニアの最大濃度は正常時の１００倍以上、シアン化水素及び一酸化炭素の最大濃度は正常時の３０倍程度となることを見出した。
【００１３】
つまり、炭素前駆体の蓄熱や反応の暴走が発生した場合、シアン化水素と一酸化炭素の発生濃度は最大でも正常時の３０倍程度であるのに対し、アンモニアの発生濃度は正常時の１００倍以上であり、濃度上昇の最も著しい可燃性ガスはアンモニアであることが判明した。そして、本発明者は、かかる点に着目することにより、以下の耐炎化炉、及び耐炎化炉の温度制御方法を発明するに到った。なお、本発明者が行ったモデル実験の内容については［実施例］の項において詳述する。
【００１４】
本発明の耐炎化炉は、炭素前駆体を酸化性雰囲気中で加熱することにより、炭素前駆体に耐炎化処理を施すことが可能な耐炎化炉において、前記耐炎化炉内のガスを採取する少なくとも１個のガス採取手段と、各ガス採取手段により採取されたガス中のアンモニア濃度を測定するアンモニア濃度測定手段とを具備することを特徴とする。
【００１５】
上述したように、炭素前駆体の蓄熱や反応の暴走が発生した場合、濃度上昇の最も著しい可燃性ガスはアンモニアであるので、かかる構成の本発明の耐炎化炉を用い、耐炎化炉内のガスを採取し、ガス中のアンモニア濃度を自動的に測定しながら耐炎化処理を行うことにより、火災等が発生する前に、炭素前駆体の蓄熱や反応の暴走を自動検出することができる。
また、本発明の耐炎化炉では、ガス中のアンモニア濃度を測定することにより、炭素前駆体の蓄熱や反応の暴走を検出する構成を採用しているので、炭素前駆体にダメージを与えることなく、長期に渡って安定して、炭素前駆体の蓄熱や反応の暴走を検出することができる。
【００１６】
また、耐炎化炉内のガス中のアンモニア濃度が上昇するということは、炭素前駆体の温度が上昇していることを意味する。
したがって、本発明の耐炎化炉が、前記アンモニア濃度測定手段により測定されたアンモニア濃度に基づいて、前記耐炎化炉内の温度を制御する温度制御手段をさらに具備することが好ましい。
かかる構成を採用することにより、アンモニア濃度が正常値より上昇した場合には、温度制御手段により、耐炎化炉内の温度を自動的に下降させることができ、炭素前駆体の蓄熱や反応の暴走を、自動的に停止又は抑制することができる。また、アンモニア濃度が正常値より下降した場合には、温度制御手段により、耐炎化炉内の温度を自動的に上昇させ、炭素前駆体を所望の温度に設定することができるので、耐炎化処理を安定して進行させることができる。
【００１７】
すなわち、本発明の耐炎化炉によれば、耐炎化処理時の炭素前駆体の温度を、極めて精密に制御することができるので、炭素前駆体の蓄熱や反応の暴走を自動的に停止又は抑制することができるという効果の他、耐炎化処理を安定して進行させることができるという効果も合わせて得られるのである。なお、これまで、耐炎化処理時の炭素前駆体の温度を制御するという技術については全く報告されていない。
【００１８】
ここで、前記温度制御手段としては、下記式（１）に基づいて、前記耐炎化炉内の新たな設定温度を演算する設定温度演算手段を具備するものを用いることができる。
ＴS1＝ＴS0／｛1−ＴS0 ×ｌｎ(Ｃ0V／ＣS0)／（Ｅ／Ｒ）｝・・・（１）（但し、式（１）中において、Ｃ0Vは現在のアンモニア濃度、ＴS0は過去のある一定期間における設定温度の平均値、ＣS0は過去のある一定期間におけるアンモニアの平均濃度、ＴS1は新たな設定温度を各々表す。また、Ｅは活性化エネルギー、Ｒは気体定数を表す。）
かかる構成の温度制御手段を用いることにより、耐炎化炉内の温度を良好に制御することができる。
【００１９】
また、前記温度制御手段としては、上記式（１）よりも簡略な下記式（２）に基づいて、前記耐炎化炉内の新たな設定温度を演算する設定温度演算手段を具備する構成のものを用いることもできる。
ＴS1＝ＴS0＋α × (Ｃ0V−ＣS0)／ＣS0・・・（２）
（但し、式（２）中において、Ｃ0Vは現在のアンモニア濃度、ＴS0は過去のある一定期間における設定温度の平均値、ＣS0は過去のある一定期間におけるアンモニアの平均濃度、ＴS1は新たな設定温度を各々表す。また、αは定数であり、約２０程度である。）
かかる構成の温度制御手段を用いることによっても、耐炎化炉内の温度を良好に制御することができる。
【００２０】
なお、上記式（１）、（２）において、ＴS0、ＴS1は絶対温度を示している。また、式（１）、（２）に基づいて、耐炎化炉内の新たな設定温度を演算することができ、耐炎化炉内の温度を良好に制御できる理由については、「発明の実施の形態」の項において詳述する。
【００２１】
また、本発明の耐炎化炉に、前記炭素前駆体が発火した際に、強制的に消火する強制消火手段を設けると共に、前記強制消火手段を、前記アンモニア濃度測定手段により測定されたアンモニア濃度が所定の値以上の時に作動させることが好ましい。
ここで、前記強制消火手段としては、前記炭素前駆体に散水する散水手段等が好適である。
かかる構成を採用することにより、アンモニア濃度が著しく高くなった場合、すなわち、温度制御手段により、炭素前駆体の温度を正常範囲内に制御できない程度にまで、炭素前駆体の反応の暴走が進行してしまったと考えられる場合に、強制消火手段により、炭素前駆体を強制的に冷却することができるので、万一、火災が発生したとしても直ちに鎮火することができ、好適である。
【００２２】
また、以上の本発明の耐炎化炉は、ポリアクリロニトリルを主成分とする炭素前駆体等の耐炎化処理を行う場合に好適である。なお、本明細書において、「ポリアクリロニトリルを主成分とする炭素前駆体」とは、ポリアクリロニトリルを８５％以上含有する炭素前駆体を意味しているものとする。
【００２３】
本発明の耐炎化炉の温度制御方法は、炭素前駆体を酸化性雰囲気中で加熱することにより、炭素前駆体に耐炎化処理を施すことが可能な耐炎化炉の温度制御方法であって、前記耐炎化炉内のアンモニア濃度を少なくとも１箇所測定し、測定されたアンモニア濃度に基づいて、前記耐炎化炉内の温度を制御することを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の耐炎化炉の温度制御方法において、下記式（１）に基づいて、前記耐炎化炉内の新たな設定温度を演算することにより、前記耐炎化炉内の温度を制御することができる。
ＴS1＝ＴS0／｛1−ＴS0 ×ｌｎ(Ｃ0V／ＣS0)／（Ｅ／Ｒ）｝・・・（１）
（但し、式（１）中において、Ｃ0Vは現在のアンモニア濃度、ＴS0は過去のある一定期間における設定温度の平均値、ＣS0は過去のある一定期間におけるアンモニアの平均濃度、ＴS1は新たな設定温度を各々表す。また、Ｅは活性化エネルギー、Ｒは気体定数を表す。）
【００２５】
また、本発明の耐炎化炉の温度制御方法において、上記式（１）よりも簡略な下記式（２）に基づいて、前記耐炎化炉内の新たな設定温度を演算することによっても、前記耐炎化炉内の温度を制御することができる。
ＴS1＝ＴS0＋α × (Ｃ0V−ＣS0)／ＣS0・・・（２）
（但し、式（２）中において、Ｃ0Vは現在のアンモニア濃度、ＴS0は過去のある一定期間における設定温度の平均値、ＣS0は過去のある一定期間におけるアンモニアの平均濃度、ＴS1は新たな設定温度を各々表す。また、αは定数であり、約２０程度である。）
【００２６】
以上の本発明の耐炎化炉の温度制御方法によれば、本発明の耐炎化炉と同様の効果を得ることができ、耐炎化処理時の炭素前駆体の温度を、極めて精密に制御することができるので、炭素前駆体の蓄熱や反応の暴走を自動検出し、蓄熱や反応の暴走を自動的に停止又は抑制することができると共に、耐炎化処理を安定して進行させることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る実施形態について詳述する。
図１、図２に基づいて、本発明に係る実施形態の耐炎化炉の構造について、炭素前駆体繊維の耐炎化処理を行うことが可能な熱風循環式の耐炎化炉を取り上げて説明する。図１、図２は、本実施形態の耐炎化炉を模式的に示す図であり、図１は、本実施形態の耐炎化炉を炭素前駆体繊維の搬送方向に対して垂直方向に切断した時の断面図、図２は、本実施形態の耐炎化炉を炭素前駆体繊維の搬送方向に対して平行方向に切断した時の概略断面図である。
なお、耐炎化処理速度の向上を図るために、実際には、炭素前駆体繊維を、多段的に構成された炉内に段階的に通過させることが一般的であるが、本実施形態では、説明を簡略化するため、炭素前駆体繊維を炉内に１回のみ通過させて耐炎化処理を施すものとして説明する。
【００２８】
図１に示すように、本実施形態の耐炎化炉１００においては、加熱ガスを生成する加熱ガス生成室２００と、炭素前駆体繊維の耐炎化処理を行う耐炎化処理室３００とが設けられている。そして、これら加熱ガス生成室２００と耐炎化処理室３００とは、仕切材４００を介して仕切られているが、加熱ガス生成室２００と耐炎化処理室３００とは、仕切材４００の上端側、下端側に各々形成された通気孔４１０、４２０を介して接続されている。
【００２９】
また、耐炎化炉１００には、空気や、酸素等の酸化性ガスと不活性ガスとの混合ガスなどの、耐炎化処理に必要なガスを供給するガス供給手段（図示略）と、ガス供給手段から供給されたガスを排出するガス排出手段（図示略）とが設けられており、耐炎化炉１００内へは所定の速度で連続的にガスが供給されるようになっている。
【００３０】
また、加熱ガス生成室２００には、ガス供給手段から供給されたガスを加熱し、加熱ガスを生成するヒータ（加熱手段）２１０と、ヒータ２１０により生成された加熱ガスを耐炎化炉１００内に循環させるためのファン２２０が設けられており、加熱ガス生成室２００により生成された加熱ガスは、通気孔４１０を介して耐炎化処理室３００に送られ、通気孔４２０を介して再び加熱ガス生成室２００に戻るように構成されている。また、ヒータ２１０には、後述するアンモニア濃度測定器３３０により測定されたアンモニア濃度に基づいて、ヒータ２１０の温度を制御することが可能な温度制御手段５００が接続されている。
【００３１】
また、図１、図２に示すように、耐炎化処理室３００には、炭素前駆体繊維３１０を搬送するベルトコンベア等の搬送手段（図示略）が備えられており、この搬送手段により、少なくとも１本の炭素前駆体繊維３１０が一方向（図２では、図示左方から図示右方）に向けて搬送され、耐炎化炉１００内を通過する間に、通気孔４１０から送られた加熱ガスにより、耐炎化処理が施されるようになっている。
【００３２】
さらに、耐炎化処理室３００には、耐炎化処理室３００内のガスを採取するガス採取手段３２０が取り付けられている。図１に示すように、このガス採取手段３２０は、ガス採取管３２１とポンプ３２２とから構成されており、ポンプ３２２によりガスを吸引することにより、ガス採取管３２１内にガスを吸引採取することが可能な構成になっている。また、ガス採取管３２１は、一端がガス採取口３２１Ａ、他端がガス排出口３２１Ｂになっており、ガス採取口３２１Ａから採取されたガスは、ガス排出口３２１Ｂから耐炎化処理室３００に戻されるようになっている。なお、ガス採取手段３００によるガスの採取は、常時行っても良いし、所定時間おきに行っても良い。
【００３３】
ガス採取手段３２０は、炭素前駆体繊維３１０の蓄熱や反応の暴走を検出するために設けられるものであるが、一般に、炭素前駆体繊維３１０の蓄熱や反応の暴走は、炭素前駆体繊維３１０全体に渡って一様に起こるのではなく、はじめに、炭素前駆体繊維３１０の一部分で起こった後、全体に広がるため、ガス採取手段３２０は、炭素前駆体繊維３１０の近傍に搬送方向に沿って複数設置することが好ましく、最低でも入口、出口、中央の３箇所、より好ましくは５０ｃｍおき程度に設けることが好ましい。かかる構成とすることにより、炭素前駆体繊維３１０に局所的に起こった蓄熱や反応の暴走を迅速に検出することが可能になる。但し、炭素前駆体繊維３１０が振動した場合においても、ガス採取手段３２０が炭素前駆体繊維３１０に接触してダメージを与えない程度に、ガス採取手段３２０を離間配置させることが好ましい。また、ガス採取手段３２０を、炭素前駆体繊維３１０よりも、加熱ガスの風下側に設置することが望ましい。なお、図２では、ガス採取手段３２０のうち、ガス採取口３２１Ａのみを取り出して図示しており、ガス採取手段３２０を６箇所設けた場合について図示している。
【００３４】
また、各ガス採取手段３２０のガス採取管３２１には、アンモニア濃度測定器（アンモニア濃度測定手段）３３０が接続されており、採取されたガス中のアンモニア濃度が測定されるようになっている。なお、アンモニア濃度測定器３３０によるアンモニア濃度の測定は、常時行っても良いし、所定時間おきに行っても良い。
アンモニア濃度測定器３３０としては、アンモニア濃度を測定することができれば特に限定されるものではないが、電気化学的にイオン化電位を測定することにより、アンモニア濃度を連続的に測定することが可能な電気化学式センサー等が好適に用いられる。電気化学式センサーとしては、例えば、（株）ジコー社製のＥＩＴセンサースティック有毒ガスモニターを例示することができ、このセンサーによれば、数ヶ月から２年程度の長期に渡って、０〜１００ｐｐｍのアンモニア濃度を連続して測定することができる。
【００３５】
アンモニア濃度測定器３３０により測定できるアンモニア濃度の上限は、正常時のアンモニア濃度の２倍以上であることが好ましく、３倍以上であることがより好ましく、４倍以上であることが特に好ましい。かかる性能のアンモニア濃度測定器３３０を用いることにより、異常発生時のアンモニア濃度の上昇を精度良く測定することができる。
但し、アンモニア濃度測定器３３０として、測定できるアンモニア濃度の上限が、正常時のアンモニア濃度の２倍未満のものを用いても良い。この場合には、測定できるアンモニア濃度の上限が、正常時の測定ガスのアンモニア濃度の２倍以上となるように、採取ガスを空気等により希釈し、測定ガスとして用いることが好ましい。
【００３６】
さらに、各アンモニア濃度測定器３３０は、ヒータ２１０に接続された温度制御手段５００に接続されており、各アンモニア濃度測定器３３０により測定されたアンモニア濃度に基づいて、温度制御手段５００によりヒータ２１０の設定温度が調節されるようになっている。
ここで、温度制御手段５００は、ヒータ２１０を駆動するヒータ駆動装置５１０と、ヒータ駆動装置５１０を制御する制御装置５２０と、アンモニア濃度測定器３３０により測定されたデータの処理を行うデータ処理装置５３０とから構成されている。
【００３７】
アンモニア濃度測定器３３０により測定されたアンモニア濃度のデータ信号は、データ処理装置５３０に入力されて処理が行われる。データ処理装置５３０は、Ａ／Ｄコンバータ５３１と、コンピュータ（設定温度演算手段）５３２と、Ｄ／Ａコンバータ５３３とから構成されており、アンモニア濃度測定器３３０により測定されたデータ信号は、Ａ／Ｄコンバータ５３１を介してコンピュータ５３２に入力され、コンピュータ５３２において、ヒータ２１０の新たな設定温度が演算された後、得られた新たな設定温度のデータ信号が、Ｄ／Ａコンバータ５３３を介して制御装置５２０に入力されるように構成されている。
そして、制御装置５２０は、Ｄ／Ａコンバータ５３３から入力されたデータ信号に基づいて、ヒータ駆動装置５１０を制御する信号をヒータ駆動装置５１０に入力するように構成されている。また、ヒータ駆動装置５１０は、制御装置５２０から入力された信号に基づいて、ヒータ２１０に供給する電力を調節するなどして、ヒータ２１０の設定温度が、コンピュータ５３２により演算された新たな設定温度になるように調節するように構成されている。
【００３８】
すなわち、本実施形態の耐炎化炉１００では、耐炎化処理室３００内のガス中のアンモニア濃度を測定し、得られたデータに基づいて、ヒータ２１０の設定温度を調節することにより、炉温を調節し、炭素前駆体繊維３１０の温度を制御することが可能な構成を採用している。なお、本実施形態では、ヒータ２１０の温度が炉温にほぼ等しくなる。
【００３９】
ここで、データ処理装置５３０のコンピュータ（設定温度演算手段）５３２におけるヒータ２１０の新たな設定温度の演算方法について具体的に説明する。
本発明者は、炭素前駆体繊維３１０からのアンモニアの発生は熱分解過程であるので、アンモニアの発生は、下記式（３）で示されるアレニウス式に従うと考えた。
Ｋ（Ｔ）＝Ａｅｘｐ（−Ｅ／ＲＴ）・・・（３）
（但し、式（３）中において、Ｋ（Ｔ）は絶対温度Ｔにおける生成速度定数、Ａは頻度因子、Ｅは活性化エネルギー、Ｒは気体定数を各々表す。）
【００４０】
ある絶対温度におけるアンモニアの発生濃度は、アンモニアの生成量にほぼ比例するので、その温度における生成速度定数にも比例する。また、炉温が一定状態であると仮定した場合、アンモニア濃度が上昇するということは、蓄熱により炭素前駆体繊維３１０の温度が炉温より上昇したことを示す。したがって、炉温をある温度に設定した時の、炭素前駆体繊維３１０の正常時の絶対温度をＴ0、アンモニア濃度をＣ0とし、アンモニア濃度がＣ1となった時の炭素前駆体繊維３１０の絶対温度をＴ1とすると、アレニウス式（３）から、下記式（４）が求められる。
Ｃ1／Ｃ0＝ｅｘｐ（−Ｅ／ＲＴ1）／ｅｘｐ（−Ｅ／ＲＴ0）・・・（４）
また、この式から下記式（５）が求められる。
Ｔ1＝Ｔ0／｛1−Ｔ0×ｌｎ(Ｃ1／Ｃ0)／（Ｅ／Ｒ）｝・・・（５）
【００４１】
したがって、下記式（１）に基づいて、アンモニア濃度の上昇に対して、ヒータ２１０の設定温度を下降させ、アンモニア濃度の下降に対して、ヒータ２１０の設定温度を上昇させるように制御を行えば、炭素前駆体繊維３１０の温度を正常範囲に制御することができる。
ＴS1＝ＴS0／｛1−ＴS0 ×ｌｎ(Ｃ0V／ＣS0)／（Ｅ／Ｒ）｝・・・（１）
（但し、式（１）中において、Ｃ0Vは現在のアンモニア濃度、ＴS0は過去のある一定期間における設定温度の平均値、ＣS0は過去のある一定期間におけるアンモニアの平均濃度、ＴS1は新たな設定温度を各々表す。また、Ｅは活性化エネルギー、Ｒは気体定数を表す。）
なお、式（１）において、Ｅ／Ｒは定数であり、本発明者が、耐炎化処理時のアンモニア発生について、実験的にＥ／Ｒの値を求めたところ約１４０００であることが判明した。
【００４２】
また、耐炎化処理時の加熱温度である２００〜３００℃（４７３〜５７３Ｋ）の範囲において、アンモニア濃度が５％上昇あるいは下降すると仮定した時、上記式（１）を用いて、ＴS1とＴS0の差を計算すると約１Ｋとなる。したがって、アンモニア濃度が５％上昇すると、設定温度を約１Ｋ下降させ、アンモニア濃度が５％下降すると、設定温度を約１Ｋ上昇させるように、制御を行うことによっても炭素前駆体繊維３１０の温度を正常範囲に制御することができる。
具体的には、例えば、上記式（１）をより簡略な下記式（２）に近似し、式（２）に基づいて、炭素前駆体繊維３１０の温度を制御することも可能である。
ＴS1＝ＴS0＋α × (Ｃ0V−ＣS0)／ＣS0・・・（２）
（但し、式（２）中において、Ｃ0Vは現在のアンモニア濃度、ＴS0は過去のある一定期間における設定温度の平均値、ＣS0は過去のある一定期間におけるアンモニアの平均濃度、ＴS1は新たな設定温度を各々表す。また、αは定数であり、約２０程度である。）
【００４３】
すなわち、本実施形態の耐炎化炉１００においては、データ処理装置５３０のコンピュータ５３２が、アンモニア濃度測定器３３０により測定されたアンモニア濃度に基づいて、上記式（１）又は（２）を用いて、ヒータ２１０の新たな設定温度を演算するように構成されている。
【００４４】
さらに、本実施形態の耐炎化炉１００において、耐炎化処理室３００の天井側には、少なくとも１個の散水手段（強制消火手段）６００が取り付けられており、各散水手段６００は、内部に水が流れる流水管（図示略）に接続された散水ノズル６１０と、流水管６１０に接続され、散水ノズル６１０からの散水を行う時に自動的に開くオートバルブ６２０を具備して構成されている。また、オートバルブ６２０は、データ処理装置５３０のＤ／Ａコンバータ５３３に接続されている。
【００４５】
そして、アンモニア濃度が著しく高くなった場合、すなわち、温度制御手段５００により、炭素前駆体繊維３１０の温度を正常範囲内に制御できない程度にまで、炭素前駆体繊維３１０の反応の暴走が進行してしまったと考えられる場合には、温度制御手段５００により、ヒータ２１０への電力供給が停止されると共に、温度制御手段５００のデータ処理装置５３０からオートバルブ６２０に自動的に信号が入力され、この信号に基づいてオートバルブ６２０が開き、散水ノズル６１０から炭素前駆体繊維３１０に散水され、炭素前駆体繊維３１０を強制的に冷却するように構成されている。
例えば、アンモニア濃度が正常時のアンモニアの平均濃度の３倍以上になった場合に、温度制御手段５００により、炭素前駆体繊維３１０の温度を正常範囲内に制御できない程度にまで、炭素前駆体繊維３１０の反応の暴走が進行したと判定すれば良い。
【００４６】
本実施形態の耐炎化炉１００は以上のように構成され、本実施形態の耐炎化炉１００は、ポリアクリロニトリルを主成分とする炭素前駆体繊維等に耐炎化処理する場合に好適に用いることができる。
【００４７】
本実施形態の耐炎化炉１００では、耐炎化処理室３００内のガスを採取する少なくとも１個のガス採取手段３２０と、ガス採取手段３２０により採取されたガス中のアンモニア濃度を測定するアンモニア測定器３３０を備える構成としたので、本実施形態の耐炎化炉１００を用いて耐炎化処理を行うことにより、炭素前駆体繊維３１０の蓄熱や反応の暴走が発生した場合に、濃度上昇の最も著しい可燃性ガスであるアンモニアの濃度を自動的に測定しながら耐炎化処理を行うことができ、火災等が発生する前に、炭素前駆体繊維３１０の蓄熱や反応の暴走を自動検出することができる。
【００４８】
また、本実施形態の耐炎化炉１００では、耐炎化処理室３００内のガス中のアンモニア濃度を測定することにより、炭素前駆体繊維３１０の蓄熱や反応の暴走を検出する構成を採用しているので、炭素前駆体繊維３１０にダメージを与えることなく、長期に渡って安定して、炭素前駆体繊維３１０の蓄熱や反応の暴走を検出することができる。
【００４９】
さらに、本実施形態の耐炎化炉１００では、アンモニア濃度測定器３３０により測定されたアンモニア濃度に基づいて、ヒータ２１０の温度を制御する温度制御手段５００を備える構成としたので、耐炎化処理時の炭素前駆体繊維３１０の温度を、極めて精密に制御することができ、炭素前駆体繊維３１０の蓄熱や反応の暴走を自動的に停止又は抑制することができると共に、耐炎化処理を安定して進行させることができる。
【００５０】
なお、本実施形態では、ヒータ駆動装置５１０、制御装置５２０、データ処理装置５３０からなる温度制御手段５００を備える場合についてのみ説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、アンモニア測定器３３０により測定されたアンモニア濃度に基づいてヒータ２１０の設定温度を制御することができれば、いかなる構成の温度制御手段５００を用いても良い。
例えば、設定温度演算手段として機能するコンピュータ５３２の代わりに、プログラマブルコントローラ等を用いて、ヒータ２１０の温度を制御することも可能である。プログラマブルコントローラ等を用いる場合にも、コンピュータを用いる場合と同様に、アンモニア濃度が上昇すると、ヒータ２１０への供給電力を下降させ、アンモニア濃度が下降すると、ヒータ２１０への供給電力を上昇させるように制御を行えば良い。但し、コンピュータ等の設定温度演算手段を用いる場合には、予測的な制御を行うことができ、アンモニア濃度（すなわち、炭素前駆体繊維３１０の温度）をより安定的に維持することができるので、好適である。
【００５１】
このように、本実施形態の耐炎化炉３１０では、耐炎化処理室３００内のガス中のアンモニア濃度に基づいて、ヒータ２１０の設定温度、すなわち炉温を制御することにより、すべての炭素前駆体繊維３１０の全体の温度を制御することが可能な構成とした。
【００５２】
しかしながら、本発明はかかる構成に限定されるものではない。上述したように、一般に、炭素前駆体繊維３１０の蓄熱や反応の暴走は、炭素前駆体繊維３１０全体に渡って一様に起こるのではなく、はじめに、炭素前駆体繊維３１０の一部分で起こった後、全体に広がるため、少なくともアンモニア濃度を測定した箇所の近傍の温度を制御するように構成すれば良い。
例えば、複数のガス採取手段３２０の設置箇所に対応させて、炭素前駆体繊維３１０の搬送方向に沿って、複数のヒータを設置し、各ヒータに対して、各ヒータの設定温度を制御する温度制御手段を取り付けることにより、アンモニア濃度を測定した箇所の近傍の温度をそれぞれ制御することが可能になる。そして、かかる構成とした場合には、耐炎化炉１００内の全体の温度を制御する場合に比較して、異常が発生した部分の温度を迅速に正常範囲に戻すことができ、好適である。
【００５３】
また、本実施形態の耐炎化炉１００では、炭素前駆体繊維３１０を強制的に冷却する散水手段６００を設けると共に、散水手段６００を、アンモニア濃度測定器３３０により測定されたアンモニア濃度が所定の値以上の時に作動させる構成を採用したので、アンモニア濃度が著しく高くなった場合、すなわち、温度制御手段５００により、炭素前駆体繊維３１０の温度を正常範囲内に制御できない程度にまで、炭素前駆体繊維３１０の反応の暴走が進行してしまったと考えられる場合に、散水手段６００により、炭素前駆体繊維３１０を強制的に冷却することができるので、万一、火災が発生したとしても直ちに鎮火することができ、好適である。
【００５４】
なお、強制消火手段として、散水手段６００の代わりに、炭素前駆体繊維３１０に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段を備える構成としても良い。但し、不活性ガスを供給する場合には、炉内のシアン化水素などの可燃性ガスが外部に漏洩する恐れや、熱分解によって発生している可燃性ガスの量を逆に増大させてしまう恐れがある。したがって、かかる恐れがある場合には、強制消火手段として、散水手段を備えることがましい。
【００５５】
また、本実施形態の耐炎化炉１００では、強制消火手段により消火した後も、引き続き、耐炎化処理室３００内のガス中のアンモニア濃度を測定することにより、炭素前駆体繊維３１０の反応が完全に停止したか否かを正確に確認することができる。したがって、万一、火災等が発生した場合にも鎮火されたか否かを誤判定する恐れがない。
【００５６】
なお、本実施形態では、熱風循環式の耐炎化炉を取り上げて説明したが、本発明はいかなる構造の耐炎化炉にも適用可能である。また、本実施形態では、炭素前駆体繊維に耐炎化処理を施す場合についてのみ説明したが、本発明はいかなる形状の炭素前駆体に耐炎化処理を施す場合にも適用可能である。
【００５７】
【実施例】
次に、本発明に係る試験例、実施例、比較例について説明する。
（試験例）
以下のようにして、耐炎化炉として小規模炉を用いて発火を発生させるモデル実験を行い、シアン化水素、アンモニア、一酸化炭素の発生挙動を調べた。
小規模炉として、有効炉長が１５ｃｍ、ガラス製で内部が視認可能な輻射炉を用いた。この小規模炉内に、１２０００フィラメントのポリアクリロニトリルを主成分とする炭素前駆体繊維(約０．２４ｇ／１５ｃｍ)を４ｍ／ｈｒの速度で連続的に投入した。また、炉内に１．０ｌ／ｍｉｎの速度で空気を連続的に供給すると共に、炉内から同じ速度で空気を排出させ、約１３５秒間の耐炎化処理を施した。
【００５８】
排出される空気のうち、０．０６ｌ／ｍｉｎを、常時、（株）ジコー社製のＥＩＴセンサースティックに導入し、アンモニア濃度を測定した。また、センサーの測定範囲（０〜１００ｐｐｍ）を超えた場合のアンモニア濃度、及び、他の可燃性ガスであるシアン化水素、一酸化炭素の濃度を測定するために、排気流路の途中に４本のガスタイトシリンジを設置し、適宜、２００ｍｌ／２０ｓｅｃのガス採取速度でガス採取を行えるようにした。また、ガスタイトシリンジにより採取したガスは室温までに冷却した後、ガステック社製のアンモニア用ガス検知管（３Ｌ、３Ｍ）、シアン化水素用ガス検知管(１２Ｍ、１２Ｌ)、一酸化炭素用ガス検知管(１ＬＫ)を用いて測定した。
【００５９】
炉温を２４３℃に保ち定常状態とした後のシアン化水素、アンモニア、一酸化炭素の濃度の測定結果を表１に示す。なお、アンモニア濃度についてはＥＩＴセンサースティックにより測定した。表１に示すように、正常時のシアン化水素、アンモニア、一酸化炭素の濃度は、いずれも１０ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ未満であった。
また、本発明者は、別途、実際に炭素繊維の製造に使用している耐炎化炉からガスを採取し、同様の測定を行ったところ、各ガスの濃度は数〜数１００ｐｐｍであることを確認した。
【００６０】
また、本発明者は、ＥＩＴセンサースティックやガス検知管による測定値の信頼性を確認するために、測定値の信頼性が高いが大量のガス採取を必要とするイオンクロマトグラフ法（ＪＩＳ−Ｋ−００９９に記載）に基づいて、実際に炭素繊維の製造に使用している耐炎化炉から採取したガス約３０ｌについてアンモニア濃度の測定を行ったところ、前記のＥＩＴセンサースティックやガス検知管による測定値と同様な結果が得られ、耐炎化炉から採取したガスについてＥＩＴセンサースティックやガス検知管による測定で得られる測定値は、特に妨害ガスの影響等はなく信頼できるものであることを確認した。
【００６１】
【表１】
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【００６２】
続いて、炉温を２４３℃から、約５℃/ｍｉｎの昇温速度で昇温すると、炉温の昇温に伴って、徐々にアンモニア濃度が上昇し、約１分後に炭素前駆体繊維に発火が確認された。なお、本試験例では、ガラス製の小規模炉を用いているため、目視により発火を確認することができるが、発煙が観察された時点を発火が発生したと判定した。
発火と同時に、アンモニア濃度は急激に上昇し、ＥＩＴセンサースティックの測定範囲を瞬時に外れるため、発火の時点からガスタイトシリンジによるガス採取を開始し、４本のガスタイトシリンジで２０秒ずつ計８０秒間ガス採取を行い、検知管によるガス濃度の測定を行った。なお、残った炭素前駆体繊維を観察したところ、有効炉長１５ｃｍと同程度の長さの部分が燃焼していることが確認された。
【００６３】
図３に、発火の１００秒前から発火の８０秒後まで、アンモニア濃度の測定を行った結果を示す。図３において、時間０（ｓｅｃ）が発火の時点を示している。図３から、発火の５０秒前から徐々にアンモニア濃度が上昇し、発火と同時に、アンモニア濃度が急激に上昇し、発火の６０秒後にアンモニア濃度が最大になることが判明した。
【００６４】
また、発火からの経過時間と、炉温、各ガスの濃度の関係を表２に示す。
表２に示す結果から、いずれのガスも発火の６０秒後に最大濃度を示すことが判明した。また、表１、表２に示す結果から、アンモニアの最大濃度は正常時の１７０倍程度であったのに対し、シアン化水素の最大濃度は正常時の７倍程度、一酸化炭素の最大濃度は１８倍程度であり、濃度上昇の最も著しい可燃性ガスはアンモニアであることが判明した。
なお、本発明者が同様の試験を数十回繰り返し行ったところ、同様の結果が得られ、発火後、２０〜６０秒で、各ガス濃度は最大値を示すと共に、濃度上昇の最も著しい可燃性ガスはアンモニアであることが判明した。
【００６５】
【表２】
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【００６６】
（実施例１）
試験例と同じ小規模炉を用いて、試験例と同様に試験を行った。なお、アンモニア濃度が５５ｐｐｍで一定となるように、ヒータの温度を制御して試験を行った。
定常状態になり、アンモニア濃度が５５ｐｐｍであることを確認した後、炭素前駆体繊維に蓄熱を起こさせるために、炭素前駆体繊維の投入速度を４ｍ／ｈｒから１ｍ／ｈｒに低下させたところ、アンモニア濃度は一時的に８０ｐｐｍまで上昇したが、直ちに、ヒータの設定温度が下げられ、炉温が低下した。その結果、約２分後に、アンモニア濃度は５５ｐｐｍに戻り、炭素前駆体繊維に発火は生じなかった。
【００６７】
（比較例１）
試験例と同じ小規模炉を用いて、試験例と同様に試験を行った。なお、炉温が２４３℃で一定となるように、ヒータの温度を制御して試験を行った。
定常状態になり、アンモニア濃度が５５ｐｐｍであることを確認した後、炭素前駆体繊維に蓄熱を起こさせるために、炭素前駆体繊維の投入速度を４ｍ／ｈｒから１ｍ／ｈｒに低下させたところ、蓄熱により炭素前駆体繊維は発火した。
【００６８】
（実施例２）
試験例と同じ小規模炉を用いて、試験例と同様に試験を行った。なお、アンモニア濃度が５５ｐｐｍで一定となるように、ヒータの温度を制御して試験を行った。
定常状態になり、アンモニア濃度が５５ｐｐｍであることを確認した後、炭素前駆体繊維に蓄熱を起こさせるために、炭素前駆体繊維に結び目を形成して、耐炎化炉に投入したところ、アンモニア濃度は一時的に７０ｐｐｍまで上昇したが、直ちに、ヒータの設定温度が下げられ、炉温が低下した。その結果、約２分後に、アンモニア濃度は５５ｐｐｍに戻り、炭素前駆体繊維に発火は生じなかった。
【００６９】
（比較例２）
試験例と同じ小規模炉を用いて、試験例と同様に試験を行った。なお、炉温が２４３℃で一定となるように、ヒータの温度を制御して試験を行った。
定常状態になり、アンモニア濃度が５５ｐｐｍであることを確認した後、炭素前駆体繊維に蓄熱を起こさせるために、炭素前駆体繊維に結び目を形成して、耐炎化炉に投入したところ、蓄熱により炭素前駆体繊維は発火した。
【００７０】
（実施例３）
有効炉長が２６ｍの熱風循環炉（６ゾーンに分割されたもの）を用い、上記実施形態と同様の本発明の耐炎化炉を得た。
この耐炎化炉に、１２０００フィラメントのポリアクリロニトリルを主成分とする炭素前駆体繊維２９錘を５３．３ｍ／ｈｒの速度で連続的に投入し、約２９分間の耐炎化処理を施す条件で運転を行った。
耐炎化炉の６つの各ゾーンの中央部に挿入したガス採取管（金属パイプ）から、０．０６ｌ／ｍｉｎのガス採取速度で炉内のガスを採取し、常時、（株）ジコー社製のＥＩＴセンサースティックに導入し、アンモニア濃度を連続的に測定した。
初期の炉温を２４２℃に設定したところ、定常状態（正常時）のアンモニア濃度は３０ｐｐｍとなった。その後、測定されたアンモニア濃度に基づいて、上記式（２）を用いて、ヒータの新たな設定温度を演算することにより、ヒータの温度を制御しながら、連続運転を実施した。
また、万一の火災に備えて、アンモニア濃度が９０ｐｐｍ以上になった時にはヒータへの電力供給を停止するように設定すると共に、アンモニア濃度が１００ｐｐｍ以上になった時には散水手段により散水するよう設定した。
１週間の連続運転を３回行ったが、炭素前駆体繊維の反応の暴走や発火は起こらず、耐炎化炉を安全に運転することができた。
【００７１】
（比較例３）
アンモニア濃度の測定、及び測定されたアンモニア濃度に基づくヒータの温度制御を行わなかった以外は、実施例３と同様にして連続運転を行った。
１週間の連続運転を３回行ったところ、炭素前駆体繊維の反応の暴走により、計５回の発火が発生した。
【００７２】
実施例１〜３、比較例１〜３の結果から、アンモニア濃度を測定し、測定されたデータに基づいて、ヒータの温度（炉温）を制御することにより、炭素前駆体繊維に蓄熱や反応の暴走が生じた場合においても、直ちに、蓄熱や反応の暴走を停止することができ、耐炎化炉を安全に運転することができることが判明した。
【００７３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の耐炎化炉によれば、耐炎化炉内のアンモニア濃度を自動的に測定しながら耐炎化処理を行うことができるので、炭素前駆体にダメージを与えることなく、長期に渡って安定して、炭素前駆体の蓄熱や反応の暴走を自動検出することができる。
また、測定されたアンモニア濃度に基づいて、耐炎化炉内の温度を制御するように構成することが好ましく、かかる構成とするにより、耐炎化処理時の炭素前駆体の温度を、極めて精密に制御することができるので、炭素前駆体の蓄熱や反応の暴走を自動的に停止又は抑制することができると共に、耐炎化処理を安定して進行させることができる。
また、本発明の耐炎化炉の温度制御方法によれば、本発明の耐炎化炉と同様の効果を得ることができ、耐炎化処理時の炭素前駆体の温度を、極めて精密に制御することができるので、炭素前駆体の蓄熱や反応の暴走を自動検出し、蓄熱や反応の暴走を自動的に停止又は抑制することができると共に、耐炎化処理を安定して進行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明に係る実施形態の耐炎化炉の構造を模式的に示す断面図である。
【図２】  図２は、本発明に係る実施形態の耐炎化炉の構造を模式的に示す断面図である。
【図３】  図３は、試験例において、発火の１００秒前から発火の８０秒後までの、耐炎化炉内のガス中のアンモニア濃度の測定を行った結果を示す図である。
【符号の説明】
１００  耐炎化炉
３１０  炭素前駆体繊維（炭素前駆体）
２００  加熱ガス生成室
３００  耐炎化処理室
２１０  ヒータ
３２０  ガス採取手段
３２１  ガス採取管
３２２  ポンプ
３３０  アンモニア濃度測定器（アンモニア濃度測定手段）
５００  温度制御手段
５１０  ヒータ駆動装置
５２０  制御装置
５３０  データ処理装置
５３２  コンピュータ（設定温度演算手段）
６００  散水手段（強制消火手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
0003892263.tif 000006