CN111869321B - 微波处理装置以及碳纤维的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题是提供一种可使用微波适当对处理对象物进行处理的微波处理装置。本发明的解决方案具备:容器10,于内部配置有处理对象物2;微波照射手段20,对容器10内照射微波;以及发热构件30,沿处理对象物2设置于容器10内,将由微波照射手段20照射的微波的一部分吸收而发热,并使一部分穿透,微波照射手段20对设置有发热构件30的部分照射微波,通过发热构件30的发热由外侧加热处理对象物2,并以穿透发热构件30的微波直接加热处理对象物2。

Description

微波处理装置以及碳纤维的制造方法
技术领域
本发明涉及一种使用微波进行加热处理等处理的微波处理装置等。
背景技术
使用微波进行处理的现有技术已知以下构成:微波遮蔽材所构成的加热炉本体、于所述加热炉本体导入微波电力的微波单元、以具微波遮蔽功能的热传导材形成且在所述加热炉本体一侧设置的入口部与另一侧设置的出口部间直线配设的加热筒体、设置于所述加热筒体外周侧并热传导至所述加热筒体的微波发热体、以及设置于所述加热炉本体的入口部及出口部附近且配设于所述加热筒体端部周围而预防微波电力泄漏的滤波器,将由所述入口部供给的工件通过所述加热筒体内由所述出口部排出,并在所述加热筒体内加热(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特许第5877448号公报(第1页、第1图等)
发明内容
发明所欲解决的课题
但现有技术中存在无法使用微波适当对处理对象物进行处理的课题。
例如现有技术中为通过微波加热的微波发热体的辐射热进行加热,故仅可从外部加热工件等处理对象物,难以进行均一加热等所要求的加热。
又,微波未直接照射于处理对象物,故处理对象物无法通过微波直接加热,而有加热效率差的问题。
本发明为解决上述课题所完成者,目的在于提供一种可使用微波适当对处理对象物进行处理的微波处理装置等。
解决课题的技术方案
本发明的微波处理装置具备:容器,于内部配置有处理对象物;微波照射单元,对该容器内照射微波;以及发热构件,沿所述处理对象物设置于所述容器内,将由所述微波照射单元照射的微波的一部分吸收而发热,并使一部分穿透,所述微波照射单元对设置有所述发热构件的部分照射微波,通过该发热构件的发热由外侧加热所述处理对象物,并以穿透该发热构件的微波直接加热所述处理对象物。
通过该构成而组合微波照射所致的从发热构件加热与直接加热处理对象物,可适当对处理对象物进行处理。
又,本发明的微波处理装置可为在所述微波处理装置中,所述处理对象物在所述容器内移动,所述发热构件沿所述处理对象物的移动路径而部分地设置,且未设置于沿移动路径的其他部分,所述微波照射单元进行第一微波照射及第二微波照射,所述第一微波照射为对所述移动路径中设置有所述发热构件的部分照射微波而加热所述发热构件,所述第二微波照射为对所述移动路径中未设置有所述发热构件的部分照射微波而加热所述处理对象物。
通过该构成,在移动路径中组合从发热构件加热处理对象物与在发热构件未设置部分直接加热处理对象物,可适当对处理对象物进行处理。
又,本发明的微波处理装置可为在所述微波处理装置中,所述微波照射单元具备进行所述第一微波照射的1个以上第一照射部;以及进行所述第二微波照射的1个以上第二照射部。
通过该构成可容易个别控制第一微波照射的输出及第二微波照射的输出,可有效率对处理对象物进行处理,且可得高质量的处理结果。
又,本发明的微波处理装置可为在所述微波处理装置中,所述微波照射单元具备由相异位置照射微波的2个以上照射部,控制所述2个以上照射部所照射的微波的相位而进行所述第一微波照射及第二微波照射,所述第一微波照射为使所述2个以上照射部所照射的微波在所述发热构件中相长,所述第二微波照射为使所述2个以上照射部所照射的微波在所述处理对象物中相长。
通过该构成,通过控制相位而可容易设定或变更利用第一微波照射而加热的位置及利用第二微波照射而加热的位置。
又,本发明的微波处理装置可为在所述微波处理装置中,所述微波照射单元进行:第一微波照射,对所述发热构件照射形成使在所述发热构件被吸收的微波大于穿透该发热构件的微波的功率减半深度的频率的微波;以及第二微波照射,对所述发热构件照射形成使在所述发热构件被吸收的微波小于穿透该发热构件的微波的功率减半深度的频率的微波,并将穿透该发热构件的微波照射于处理对象物。
通过该构成,通过使用相异频率的微波,而变更以加热发热构件加热处理对象物与直接加热处理对象物的组合,可适当加热处理对象物。
又,本发明的微波处理装置可为在所述微波处理装置中,所述微波照射单元进行:第一微波照射,对所述发热构件照射使对该发热构件的相对介电损耗大于对所述处理对象物的相对介电损耗的频率的微波;以及第二微波照射,对所述发热构件照射使对该发热构件的相对介电损耗小于对所述处理对象物的相对介电损耗的频率的微波,并将穿透该发热构件的微波照射于处理对象物。
通过该构成,通过使用相异频率的微波,而变更以加热发热构件加热处理对象物与直接加热处理对象物的组合,可适当加热处理对象物。
又,本发明的微波处理装置可为在所述微波处理装置中,所述处理对象物在所述容器内移动,所述发热构件具有沿所述处理对象物的移动路径而部分地设置的第一发热构件、以及沿所述处理对象物的移动路径而设置于所述第一发热构件未设置的部分的第二发热构件,且所述第二发热构件相较于所述第一发热构件会使微波的吸收降低,所述微波照射单元进行对设置有所述第一发热构件的部分照射微波的第一微波照射、以及对设置有所述第二发热构件的部分照射微波的第二微波照射。
通过该构成,可在第一发热构件与第二发热构件变更以发热构件加热与以穿透发热构件的微波直接加热处理对象物的组合,可适当对处理对象物进行处理。
又,本发明的微波处理装置可为在所述微波处理装置中,所述微波照射单元具备对所述容器内照射微波的照射部,所述处理对象物在所述容器内移动,所述发热构件以沿所述处理对象物的移动路径而覆盖该处理对象物的方式设置于其一部分或整体,沿所述处理对象物的移动路径而设置第一微波照射位置及第二微波照射位置,所述第一微波照射位置为使所述照射部所照射的微波的强度在所述发热构件中增强,所述第二微波照射位置为使所述照射部所照射的微波的强度在所述处理对象物中增强。
通过该构成,通过组合在第一微波照射位置以发热构件加热、以及在第二微波照射位置直接加热处理对象物的组合,而可适当对处理对象物进行处理。
又,本发明的微波处理装置可为在所述微波处理装置中,所述照射部可沿所述处理对象物的移动路径而设置有多个,通过控制所述各照射部所照射的微波的相位而控制所述各照射位置的微波强度。
通过该构成,可通过控制相位而容易设定或变更各照射位置。
又,本发明的微波处理装置可为在所述微波处理装置中,所述照射部沿所述处理对象物的移动路径而设置有多个,因应所述处理对象物及/或所述发热构件的性质(材质、厚度)而控制所述各照射部所照射的微波的频率,由此控制所述各照射位置的微波吸收度。
通过该构成,通过控制频率而变更以发热构件的加热而加热处理对象物与直接加热处理对象物的组合,可适当加热处理对象物。
又,本发明的微波处理装置可为在所述微波处理装置中,进一步具备:第一传感器,取得所述发热构件在第一微波照射位置的温度信息;第二传感器,取得所述处理对象物在第二微波照射位置的温度信息;以及控制单元,使用所述第一传感器所取得的温度信息反馈控制所述各微波照射所使用的微波输出。
通过该构成,可适当控制第一微波照射位置中的加热以及第二微波照射位置中的加热。
又,本发明的微波处理装置可为在所述微波处理装置中,所述发热构件沿所述处理对象物的移动路径而部分地设置,且未设置于沿移动路径的其他部分,所述第二微波照射位置为所述照射部所照射的微波的强度在所述处理对象物的所述发热构件未设置部分中增强的位置,并进一步设置第三微波照射位置,所述第三微波照射位置为所述照射部所照射的微波的强度在所述处理对象物的所述发热构件设置部分中增强。
通过该构成,通过在第一微波照射位置由发热构件加热、在第二微波照射位置直接加热处理对象物、以及在第三微波照射位置直接加热处理对象物的组合,可适当对处理对象物进行处理,所述第三微波照射位置位于设置有发热构件的部分,第一微波照射位置位于所述发热构件。
又,本发明的微波处理装置可为在所述微波处理装置中,1个以上所述第一微波照射位置与1个以上所述第三微波照射位置在沿所述移动路径的方向中的位置相同。
通过该构成,在沿移动路径方向中位置相同的位置中,通过在第一微波照射位置从发热构件加热以及在第三微波照射位置直接加热处理对象物的组合,可适当对处理对象物进行处理。
又,本发明的微波处理装置可为在所述微波处理装置中,2个以上所述发热构件夹着发热构件未设置区域而沿移动路径设置,1个以上所述第一微波照射位置与1个以上第三微波照射位置位于相异发热构件设置部分。
通过该构成,可对设置处理对象物的相异发热构件部分个别进行在第一微波照射位置从发热构件加热、以及在第三微波照射位置直接加热处理对象物,可适当对处理对象物进行处理。
又,本发明的微波处理装置可为在所述微波处理装置中,以在所述第一微波照射位置及第二微波照射位置中微波强度增强的方式控制所述照射部所照射的微波的相位。
通过该构成可容易地设定或变更第一微波照射位置与第二微波照射位置。
又,本发明的微波处理装置可为在所述微波处理装置中,所述微波照射单元使用与所述第一微波照射相异频率的微波进行所述第二微波照射。
通过该构成可使用相异频率适当控制第一微波照射的加热与第二微波照射的加热。
又,本发明的微波处理装置可为在所述微波处理装置中,所述第一微波照射所使用的微波的频率为使对所述发热构件的相对介电损耗大于对所述处理对象物的相对介电损耗的频率。
通过该构成,在第一微波照射中可有效率地加热发热构件。
又,本发明的微波处理装置可为在所述微波处理装置中,所述微波照射单元进一步进行第三微波照射,所述第三微波照射为将一频率的微波照射于所述发热构件设置部分并加热该发热构件设置部分的处理对象物,所述频率使对所述发热构件的相对介电损耗小于对所述处理对象物的相对介电损耗。
通过该构成,在第三微波照射中可有效率地加热发热构件设置部分的处理对象物。
又,本发明的微波处理装置可为在所述微波处理装置中,以所述第一微波照射照射微波的1个以上位置与以所述第三微波照射照射微波的1个以上位置在所述沿移动路径方向中的位置相同。
通过该构成,在沿移动路径方向中位置相同的位置中,可通过以第一微波照射从发热构件的加热、以及以第三微波照射直接加热处理对象物,而适当处理发热构件设置部分的处理对象物。
又,本发明的微波处理装置可为在所述微波处理装置中,2个以上所述发热构件夹着发热构件未设置区域并沿移动路径而设置,以所述第一微波照射照射微波的1个以上位置、以及以所述第三微波照射照射微波的1个以上位置,两者位于相异的发热构件设置部分。
通过该构成,可对于处理对象物相异的发热构件设置部分个别进行以第一微波照射从发热构件的加热、以及以第三微波照射直接加热处理对象物,可适当对处理对象物进行处理。
又,本发明的微波处理装置可为在所述微波处理装置中,所述发热构件具有筒状,于该发热构件的内侧进一步具备供给预定气体的气体供给单元。
通过该构成可于发热构件内供给气体并适当对处理对象物进行处理。
又,本发明的微波处理装置可为在所述微波处理装置中,所述处理对象物在所述容器内移动,于所述发热构件的所述处理对象物侧的一部分设置使微波无法穿透的非穿透部。
通过该构成可设置微波未直接照射处理对象物的部分,可使微波照射控制的范围扩大。
又,本发明的微波处理装置可为在所述微波处理装置中,所述发热构件为辅助所述处理对象物在容器内搬送的构件,且在接触所述处理对象物的部分具有吸收微波并发热的加热媒介。
通过该构成,可通过从所接触的热媒介的热传导而进行从发热构件的加热,可提高热效率。
又,本发明的微波处理装置可为在所述微波处理装置中,所述处理对象物为碳纤维的前驱物纤维,所述微波处理装置用于所述前驱物纤维的耐火化处理。
通过该构成可获得经耐火化处理的高质量碳纤维前驱物。
又,本发明的微波处理装置可为在所述微波处理装置中进一步具备:第一传感器,取得所述发热构件被进行第一微波照射的部分的温度信息;第二传感器,取得所述处理对象物被进行第二微波照射的部分的温度信息;以及控制单元,使用所述第一传感器所取得的温度信息反馈控制所述第一微波照射所使用的微波输出,并使用所述第二传感器所取得的温度信息反馈控制所述第二微波照射所使用的微波输出。
通过该构成,可适当控制以第一微波照射加热发热构件、以及以第二微波照射加热处理对象物。
本发明的碳纤维的制造方法包含对在内部具备发热构件的容器内照射微波而加热沿所述发热构件配置的碳纤维的前驱物纤维的工序,所述发热构件将所照射的微波一部分吸收而发热,并使一部分穿透,其中,在所述加热工序中,对设置所述发热构件的部分照射微波并通过该发热构件的发热由外侧加热所述前驱物纤维,并以穿透该发热构件的微波直接加热所述前驱物纤维。
通过该构成,通过组合以微波照射而从发热构件的加热与直接加热处理对象物,可适当对处理对象物进行处理。
发明效果
若根据本发明,则可使用微波适当对处理对象物进行处理。
附图说明
图1为本发明实施方式1中的微波处理装置的剖面图。
图2为表示相同微波处理装置的发热构件的图(图2(a))、以及表示其变形例的图(图2(b)~图2(d))。
图3为表示相同微波处理装置的变形例的剖面图。
图4为表示相同微波处理装置的变形例的剖面图(图4(a)~图4(b))。
图5为本发明实施方式2中微波处理装置的剖面图(图5(a))以及剖面示意图(图5(b)~图5(c))。
图6为本发明实施方式3中微波处理装置的剖面图(图6(a))以及剖面示意图(图6(b)~图6(d))。
图7为用以说明本发明实施方式2中微波处理装置的变形例的剖面示意图(图7(a))、以及示意图(图7(b)~图7(d))。
图8为用以说明本发明实施方式3中微波处理装置的变形例的示意图(图8(a)~图8(d))。
具体实施方式
以下参照附图说明微波处理装置等实施方式。又,实施方式中相同符号的构成要件进行相同运作,故有省略再次说明的情形。
(实施方式1)
以下举对制造碳纤维所使用的前驱物纤维进行耐火化处理的装置为例,以说明微波处理装置。
首先说明碳纤维的制造工序一例。将聚丙烯腈(PAN)等前驱物纤维在200~300℃加热空气中加热60~120分钟,借此进行前驱物纤维的氧化处理。该处理称为耐火化处理。该处理中,前驱物纤维产生环化反应,通过氧结合而得耐火化纤维。其后将所得耐火化纤维在氮环境下以1000℃~1500℃加热数分钟,由此可得纤维经碳化的碳纤维。
图1为用以说明本实施方式中的微波处理装置的与处理对象物的移动方向平行的剖面图。
微波处理装置1具备容器10、微波照射单元20、发热构件30、1个或2个以上传感器40、控制单元50以及搬送单元60。
容器10是以不锈钢等具有微波反射性的材质所构成。容器10为中空且具有横长箱形状。容器10内配置有处理对象物2。在此,处理对象物2例如为聚丙烯腈系的前驱物纤维。处理对象物2的前驱物纤维例如可为一条前驱物纤维,也可为多条前驱物纤维绕合为丝状或线状者。配置于容器10内的处理对象物2可为单数或复数。在此说明配置于容器10内的处理对象物2在容器10移动的例子。又,在此的移动可为连续性移动,也可为组合移动及停止的非连续性移动。例如可在容器10内进行微波照射期间停止移动处理对象物2,不进行微波照射期间使处理对象物2移动。又,在此的移动可为移动速度固定的移动,也可为移动速度连续或非连续变化的移动。此在其他实施方式中亦同。又,以下作为一例,说明处理对象物2连续移动的情形。
在容器10长度方向两端的一端设置处理对象物2的入口101a,在另一端设置出口101b。处理对象物2从入口101a进入容器10内部,在容器10内部移动,并从出口101b到达外部。在此,以处理对象物2在容器10内部略水平移动的情形作为一例举例说明。但处理对象物在容器10内外中的移动方向或移动路径不拘。例如可通过辊等在途中变更处理对象物的移动方向,例如前驱物纤维移动方向可通过辊等折返1次以上。容器10通常以长度方向为水平的方式配置,但容器10可倾斜配置。在入口101a及出口101b设置有用以防止照射至容器10内的微波泄漏至外部的滤波器(无图示)。滤波器例如具有利用微波波长性质的扼流构造等,且使用以非接触方式防止微波电力通过者。入口101a及出口101b可具有滤波器以外的防止微波泄漏的构造。容器10的尺寸或容器10的外壁等厚度不拘。容器10的外壁可设置阻热材(无图示)等。容器10的尺寸等例如因应处理对象或处理时间等而决定。
又,如上述容器10的形状为一例,容器10可为上述以外任意形状。例如容器10可为在横方向延伸的圆筒状,也可为多边形柱状,也可为此等形状组合等。又,可为纵长形状。又,可将处理对象物2的移动路径2a使用未图示的辊等而以在水平方向中使处理对象物2的移动方向交互反转的方式形成折叠的路径,容器10可为覆盖该移动路径2a中至少处理对象物2平行移动部分的形状。又,在此为便于说明而将移动路径2a与处理对象物2重叠表示。又,移动路径2a中,以箭头方向表示处理对象物2的移动方向。此于以下亦同。
容器10的形状、大小等例如为因应照射于容器10的微波分布等而决定。例如容器10的形状或大小优选为以容器10内的微波模式成为多模的方式设定形状或大小。微波的多模例如为在容器10内不产生微波驻波的模式。
容器10的入口101a及出口101b的设置位置不拘。例如入口101a及出口101b可设置于容器10的相同端部或侧面等。又,容器10可具有多个入口101a及出口101b,例如可以未图示的辊等变更处理对象物2的移动方向,也可使处理对象物2由多个入口101a及出口101b进出容器10的内外。
又,容器10优选为以下构造:除了处理对象物2的入口101a、出口101b或后述开口部102等需要开口部分以外,以不泄漏微波的方式密闭。
又,虽未图示,但容器10外周可设置用以调整容器10的温度的温水套或冷水套、加热器等。又,容器10可设置未图示的用以观察内部的观察窗,或进行给排气等的通风口或风扇等。
图2为示意性表示本实施方式的微波处理装置1的发热构件30的立体图(图2(a))、以及示意性表示发热构件30的变形例的立体图(图2(b)~图2(c))、以及用以说明图2(a)所示发热构件30的变形例其沿处理对象物2的移动路径2a的剖面图(图2(d))。容器10内设置有吸收由微波照射单元20照射的微波且发热的发热构件30。发热构件30优选为例如吸收由微波照射单元20照射的微波的一部分而发热,并使一部分穿透者。发热构件30为沿配置于容器10内的处理对象物2而配置。沿处理对象物2配置意味着例如可视为沿处理对象物2外周配置,也可视为配置于处理对象物2周围。又,在处理对象物2的长度方向或移动方向中,发热构件30与处理对象物2之间的间隔可为固定或相异,可视为在任一情形中发热构件30都沿处理对象物2配置。又,发热构件30的隔着处理对象物2而对向的部分彼此之间的间隔可为固定或相异,可视为在任一情形中发热构件30都沿处理对象物2配置。在此,处理对象物2在容器10内移动,故发热构件30为沿处理对象物2的移动路径2a配置。例如发热构件30的形状只要为覆盖处理对象物2的形状,则可为任意形状,发热构件30的形状优选为如图2(a)所示以围住处理对象物2外周的方式所设置的圆筒状,但例如可为圆筒以外的筒状,也可为环状的形状,可如图2(c)所示为相对处理对象物2移动方向而垂直的剖面成为匚字的形状。又,发热构件30可为如图2(b)所示夹着处理对象物2配置的二个板形状构件。又,发热构件30可具有部分膨起的筒状、或部分凹陷的筒状、或部分弯曲的筒状等。
发热构件30如图2(a)~图2(c)所示具有吸收所照射的微波并发热的加热媒介301、以及支撑加热媒介301的支撑体302。加热媒介301通常设置于支撑体302的不与处理对象物2对向的侧面。在此的侧面例如为与处理对象物2的移动方向平行的表面。加热媒介301例如以碳、碳化硅、碳纤维复合材料、硅化钼、硅化钨等金属硅化物等发热体,或含有此等发热体粉末等的陶瓷材料等而形成。加热媒介301例如可使用具有吸收照射于发热构件30的微波一部分而发热,并使所照射的微波一部分穿透的材料或厚度。加热媒介301例如可使用具有可使照射于发热构件30的微波一部分穿透的材料或厚度者。又,加热媒介可使用可使微波部分穿透的厚度的金属层,例如厚度数μm的金属层。支撑体302为陶瓷或玻璃等微波穿透性高的材料所构成。加热媒介301例如通过将加热媒介301的材料涂布或贴附于支撑体302表面而设置。又,如加热媒介301为包含发热体的陶瓷等仅靠加热媒介301就具有充分强度等时,可省略支撑体302。加热媒介301例如可使用具有可使照射于发热构件30的微波一部分穿透的材料或厚度者。又,支撑体302为用于加热媒介301的补强、或保持加热媒介301形状时,可仅将加热媒介301视为发热构件30。发热构件30优选为例如对该发热构件30照射微波所致的发热大于穿透该发热构件30的微波所致的处理对象物2的发热。发热构件30优选为例如具有对该发热构件30照射微波所致的发热大于穿透该发热构件30的微波所致的处理对象物2的发热的材质及厚度。此时,发热构件30的材质及厚度可视为加热媒介301的材质及厚度。例如处理对象物2为1条前驱物纤维时,圆筒形发热构件30的内径为9-12mm、11-14mm左右,或是发热构件30的厚度为2-5mm左右。但可为此外的尺寸。
发热构件30例如可在容器10内在处理对象物2的长度方向或移动方向中部分地设置,也可在容器10内横跨处理对象物2的长度方向或移动方向整体而设置。例如可往处理对象物2的长度方向或移动方向隔着所要求的间隔而配置多个发热构件30。在此说明如图2(a)所示圆筒状发热构件30沿处理对象物2的移动路径2a部分地配置的情形。具体而言,如图1所示,隔有间隔而配置3个圆筒状发热构件30以使处理对象物2在个别的内部移动。又,在此将3个发热构件30从容器10的入口101a侧依序表示为发热构件30a~30c。但无需区别此等时仅称为发热构件30。此在其他照射部201或照射部202、传感器40等亦同。各发热构件30的处理对象物2的移动方向长度(以下称为发热构件30的长度),亦即圆筒状的长度方向长度为相同或相异,个别的长度不拘。例如处理对象物2在容器10内移动时,发热构件30的长度可视为对应利用发热构件30的加热时间。又,发热构件30间的间隔可为等间隔或不为等间隔,个别的距离不拘。例如处理对象物2在容器10内移动时,该移动方向中发热构件30间的间隔、最靠入口101a侧的发热构件30与入口101a之间的距离、以及最靠出口101b侧的发热构件30与出口101b之间的距离(以下称为发热构件的未设置部分的长度)可视为对应不利用发热构件30的加热时间。又,发热构件30与容器10的入口101a之间的距离、或发热构件30与容器10的出口101b之间的距离可为等距离或不为等距离,其距离不拘。又,在此的圆筒状发热构件30的直径等不拘。又,各发热构件30的直径可相同或相异。在此,发热构件30虽不与处理对象物2接触,但发热构件30的至少一部分可与处理对象物接触。发热构件30侧面可以不与容器10接触的方式配置。
又,在此为便于说明而说明设置3个发热构件30的情形,但发热构件30的数目为1个以上即可。例如在容器10内移动的碳纤维的前驱物纤维的耐火化处理使用微波处理装置1时,只要以使用发热构件30的加热为必要次数的方式设置发热构件30即可。又,此时,各发热构件30的长度例如为对应使用发热构件30的加热所需时间的长度即可,发热构件30未设置部分的长度为对应不使用发热构件30的加热所需时间的长度即可。又,处理对象物2的移动路径2a为弯曲的情形等中,可在弯曲前的部分与弯曲后的部分两者配置1个以上发热构件30,此时,发热构件30不配置为相同直线状。
微波照射单元20对容器10内照射微波。微波照射单元20例如安装于容器10。微波照射单元20进行加热发热构件30的第一微波照射、以及加热处理对象物2的第二微波照射。又,加热发热构件30例如可为仅加热发热构件30,或可较处理对象物2更为加热发热构件30。又,加热处理对象物2例如可为仅加热处理对象物2,或可较发热构件30更为加热处理对象物2。但第一微波照射优选为亦对处理对象物2进行加热的加热。
第一微波照射例如为使微波照射所致的发热构件30的发热大于处理对象物2的发热的微波照射。第一微波照射可视为支配发热构件30的发热的微波照射。在此的发热例如可视为发热量。又,在此的发热构件30的发热可视为处理对象物2从以微波发热的发热构件30接受的热量。
第二微波照射例如为使微波照射所致的处理对象物2的发热大于发热构件30的发热的微波照射。第二微波照射可视为支配处理对象物2的发热的微波照射。在此的发热可视为处理对象物2由微波直接接受的热量或加热量。
本实施方式中说明微波照射单元20具有进行第一微波照射的1个或2个以上第一照射部201、以及进行第二微波照射的1个或2个以上第二照射部202的情形。
第一照射部201对处理对象物2的移动路径2a中设置有发热构件30的部分照射微波,由此进行加热发热构件30的第一微波照射。亦即,第一照射部201所进行的第一微波照射为对处理对象物2的移动路径2a中设置有发热构件30的部分的微波照射。又,第一微波照射中优选为使处理对象物2亦产生发热。例如第一照射部201所进行的第一微波照射为产生吸收所照射的微波一部分所致的发热构件30的发热、以及吸收穿透发热构件30的微波一部分所致的处理对象物2的发热,且发热构件30的发热大于处理对象物2的发热的微波照射。第一微波照射为对发热构件30的微波照射,使发热构件30的发热所致的由外侧对处理对象物2的加热高于穿透发热构件30的微波所致的处理对象物2的直接加热。例如优选为以通过发热构件30所吸收的微波及穿透发热构件30的微波如上述地加热处理对象物2等的方式,设定发热构件30的材质或厚度等。
又,第二照射部202为对处理对象物2的移动路径2a中发热构件30未设置部分照射微波,由此进行加热处理对象物2的第二微波照射。亦即,第二照射部202所进行的第二微波照射为对处理对象物2的移动路径2a中发热构件30未设置部分的微波照射。第二照射部202所进行的第二微波照射中,在照射微波位置未设置发热构件30,故不会通过发热构件30等发热而由外侧加热处理对象物2。由此,微波照射所致的处理对象物2的直接加热会高于微波照射的发热构件30等所致的处理对象物2的来自外侧的加热。
又,以下,在本实施方式中,作为一例,举如图1所示的微波处理装置1具有3个第一照射部201及3个第二照射部202的情形为例表示,但其个别数目不拘。在此为便于说明,将3个第一照射部201由容器10的入口101a侧依序表示为第一照射部201a~201c,将3个第二照射部202由容器10的入口101a侧依序表示为第二照射部202a~202c。微波照射单元20具有的1个或2个以上第一照射部201及1个或2个以上第二照射部202优选为可个别变更微波输出(例如瓦特数等)者。例如第一照射部201及第二照射部202可因应来自后述控制单元50的控制讯号等而控制输出。又,如图1所示,排列有多个发热构件30的微波处理装置1中,第一照射部201优选为于微波可直接照射于各发热构件30的每个位置设置1个以上,第二照射部202例如优选为在可对区域直接照射微波的每个位置设置1个以上,该区域为各发热构件30间的区域、最靠入口101a侧的发热构件30与入口101a间的区域、以及最靠出口101b侧的发热构件30与出口101b间等区域中至少1个以上。
各第一照射部201及第二照射部202例如具备微波振荡器2001、以及传送微波振荡器2001所产生的微波并对容器10内照射微波的传送部2002。微波振荡器2001可为任意微波振荡器2001,例如可为磁控管、或调速管、磁旋管等,也可为半导体型振荡器等。各微波振荡器2001所射出的微波的频率或强度等不拘。各微波振荡器2001所射出的微波的频率例如可为915MHz,可为2.45GHz,可为5.8GHz,也可为其他300MHz~300GHz范围内的频率,其频率不拘。传送部2002例如为导波管或传送微波的同轴缆线等。
各第一照射部201及第二照射部202例如装设于容器10并对容器10内照射微波。例如各第一照射部201及第二照射部202中,传送部2002的未装设微波振荡器2001的端部为装设于容器10壁面等所设置的开口部102,通过该开口部102,微波振荡器2001进行射出,并将传送部2002所传送微波照射于容器10内。传送部2002装设于开口部102的端部可进一步设置用以照射传送部2002所传送的微波的天线(无图示)等。又,开口部102可以微波穿透性高的PTFE(聚四氟乙烯)等氟化聚合物、玻璃、橡胶、以及耐纶等材料的板等阻塞。第一照射部201及第二照射部202只要为可对容器10内照射微波者,则可为上述以外者。
各第一照射部201可装设于容器10,而对容器10内的处理对象物2的移动路径2a中配置有各发热构件30的部分照射微波。在此的部分可视为区域。例如各第一照射部201的传送部2002的端部为分别装设于开口部102,该开口部102设置于容器10壁面中与移动路径2a中配置有各发热构件30的部分面对的位置。在此表示对配置有一个发热构件30的部分设置有一个开口部102,且于该开口部102设置一个第一照射部201的例子,但可为多个第一照射部201个别装设于多个开口部102,该多个开口部102对配置有一个发热构件30的部分进行装设。
各第二照射部202可装设于容器10,而对容器10内处理对象物2的移动路径2a中未配置有各发热构件30的部分照射微波。具体而言,装设多个各第二照射部202,而对发热构件30彼此间的部分、以及配置于移动路径2a最后方的发热构件30与容器10的出口101b间的部分个别照射微波。例如各第二照射部202的传送部2002的端部个别装设于开口部102,该开口部102设置于容器10壁面中与移动路径2a的发热构件30未设置部分面对的位置。在此表示对发热构件30未设置的一个部分设置一个开口部102,且于该开口部102设置1个第一照射部201的例子,但多个第一照射部201可个别装设于多个开口部102,该多个开口部102对发热构件30未设置的一个部分进行装设。
在此,各第一照射部201及第二照射部202所照射的微波可为相同频率的微波。但多个第一照射部201及多个第二照射部202中1个以上可照射与其他相异频率的微波。
容器10内设置有取得处理对象物2的状况或容器内状况等信息的1个以上传感器40。传感器40可为取得任意状况信息的传感器。例如可为取得容器内温度信息的温度传感器、也可为取得容器内湿度信息等的湿度传感器等。或可为检测微波所致的在内部放电的传感器等。
在此,举传感器40为放射温度计并于容器10内设置有6个传感器40的情形为例说明。在此为便于说明,将6个传感器40由容器10的入口101a侧依序表示为传感器40a~40f。放射温度计为通过测量物体所放射的红外线或可见光线强度而测量物体温度的温度计。在此,放射温度计的传感器40a~40c是为了测量离开各发热构件30设置区域前一刻的处理对象物2的温度,而设置于移动路径2a中发热构件30设置区域内出口101b侧近旁的位置。具体而言,传感器40a~40c分别以水平方向位置成为发热构件30a~30c的出口101b侧近旁的方式装设于容器10。又,在此,虽未图示,但作为一例,在发热构件30a~30c的传感器40a~40c与处理对象物2间的部分设置狭缝等的开口部,其为了可检测处理对象物2的温度而在水平方向延伸。又,其余放射温度计的传感器40d~40f是为了测量离开各发热构件30未设置区域前一刻的处理对象物2的温度,而设置于移动路径2a中发热构件30未设置区域内出口101b侧近旁的位置。具体而言,传感器40d~40e分别装设于容器10的水平方向位置成为较各发热构件30b~30c靠处理对象物2的移动方向前方的位置,传感器40f装设于出口101b前方的位置。在此,传感器40例如测量由处理对象物2往与移动路径2a正交的方向放射的红外线等强度,而取得温度信息。但传感器40的装设位置可为其他位置。传感器40例如可装设于容器10壁面所设置的开口部等。又,前驱物纤维例如可为数千条纤维绕合而成为厚度1mm左右的单一条纤维,故处理对象物2为前驱物纤维时,其表面温度可视为与前驱物纤维内部温度相同。
控制单元50为控制微波照射单元20所照射的微波。例如控制单元50为控制微波照射单元20所照射的微波输出。例如控制单元50为因应传感器40所取得信息而控制微波照射单元20所照射的微波输出。
在此,具体而言,控制单元50为使用传感器40所取得的温度信息反馈控制第一照射部201所照射的微波输出,该传感器40配置于各发热构件30所配置的区域的出口101b侧,该第一照射部201对移动路径2a中配置有各发热构件30的区域照射微波。又,控制单元50可使用传感器40所取得的温度信息反馈控制第二照射部202所照射的微波输出,该传感器40配置于未配置有各发热构件30的区域的出口101b侧,该第二照射部202对移动路径2a中未配置有各发热构件30的区域照射微波。在此的配置有各发热构件30的区域或未配置有发热构件30的区域例如为以相对移动路径2a垂直的假想面区隔的区域。例如传感器40a所取得温度高于第一临界值时,控制单元50降低对应的第二照射部202a所照射的微波输出,低于第二临界值时,则提高所照射的微波输出。在此的第一临界值高于第二临界值。
又,控制单元50所进行的控制可为反馈控制以外的控制。又,控制单元50并不拘于因应哪一个传感器40所取得的信息而控制哪一个照射部的输出。例如控制单元50可因应多个传感器40的输出而控制1个以上照射部的输出。又,控制单元50可因应1个传感器40的输出而控制多个照射部的输出。
又,可通过1个以上传感器40而取得1个以上发热构件30、或一发热构件30的相异位置的温度等表示发热构件30状况的信息,并使用表示该状况的信息,控制单元50控制1个以上照射部的输出(例如反馈控制等)。例如使用取得各发热构件30的温度信息的各传感器40所取得各发热构件30的温度信息,而反馈控制对各发热构件30分别进行的第一微波照射所使用的微波输出。
又,可将传感器40的一部分设置作为取得发热构件30被进行第一微波照射部分的温度信息的第一传感器,并将传感器40的一部分设置作为取得处理对象物2被进行第二微波照射部分的温度信息的第二传感器,控制单元50使用第一传感器所取得的温度信息反馈控制第一微波照射所使用的微波输出,并使用第二传感器所取得的温度信息反馈控制第二微波照射所使用的微波输出。例如可在发热构件30a~30c的传感器40a~40c与处理对象物2间的部分不设置狭缝等,第一传感器的传感器40a~40c取得发热构件30a~30c的温度信息,控制单元50使用传感器40a~40c所分别取得的发热构件30a~30c的温度信息而反馈控制第一照射部201a~201c所分别照射的微波输出,且使用第二传感器40d~40f所分别取得的发热构件30未设置区域的处理对象物2的温度信息而反馈控制第二照射部202a~202c所照射的微波输出。通过上述方式可适当控制第一微波照射所致的发热构件30的加热、以及第二微波照射所致的处理对象物2的加热。
搬送单元60为在容器10内搬送处理对象物2的单元。搬送单元60可设置于容器10内,也可设置于容器10外。在此,作为一例,示出搬送单元60具备:使在容器10入口101a侧卷绕处理对象物2的前驱物纤维的卷筒61保持为可旋转的保持部62、变更处理对象物2的移动方向并将处理对象物2从入口101a送入容器10内的辊63、变更由容器10的出口101b送出的处理对象物2的移动方向的辊64、以及卷绕以辊64变更移动方向的处理对象物2的卷绕部65的情形。但搬送单元60可使用任意搬送方法。又,使多个处理对象物2在容器10内移动时可具有多个搬送单元60。
接着举具体例说明本实施方式的微波处理装置1的运作。在此举使用微波处理装置1进行处理对象物2的聚丙烯腈系前驱物纤维的耐火化进行处理的情形为例说明。又,在此为了简化说明,使用图1所示的微波处理装置1进行说明。处理对象物2例如为宽度5~10mm左右、厚度1mm~2mm左右的前驱物纤维。照射的微波例如使用频率为915MHz或2.45GHz,输出为6~20KW者。
首先设定搬送单元60,使处理对象物2的聚丙烯腈系前驱物纤维其一端侧由入口101a进入容器10内,通过圆筒状发热构件30a~30c的个别内侧,由出口101b导出容器10外。接着通过搬送单元60使处理对象物2在容器10内移动。搬送单元60的搬送速度例如控制为预先决定的速度。又,由第一照射部201a~201c及第二照射部202a~202c开始微波的照射。又,在此,第一照射部201a~201c及第二照射部202a~202c所照射的微波频率为相同频率(例如2.45GHz)。搬送单元60的搬送速度例如通过控制单元50或未图示的控制单元等而控制为预先决定的速度。控制单元50为控制各第一照射部201a~201c及第二照射部202a~202c,使各第一照射部201a~201c及第二照射部202a~202c所照射的微波为预先个别决定输出的微波。
处理对象物2的从入口101a进入容器10内并进入发热构件30内侧的部分为通过辐射热而由外侧加热,该辐射热来自吸收第一照射部201所照射的微波一部分而发热的发热构件30,并通过穿透的微波而直接加热,该穿透的微波为第一照射部201所照射的微波中未于发热构件30吸收而穿透者。在此,例如设定材质或厚度而使第一照射部201a~201c所照射的微波被发热构件30a~30c吸收所产生的发热量充分大于穿透发热构件30的微波所致的处理对象物2的发热量,如此,在该发热构件30内侧区域内对处理对象物2的加热中,以发热构件30由外部的加热大于穿透发热构件30的微波所致的直接加热。又,第一照射部201a~201c所照射的微波输出为用以下方式控制:因应传感器40a~40c分别取得的处理对象物2的温度而反馈控制,控制成使处理对象物2成为所要求的范围温度。
若处理对象物2进入发热构件30内侧的部分到达外侧,则进入发热构件30后的发热构件30未设置区域,在不隔着发热构件30下接受来自第二照射部202的微波照射,并通过微波而发热。亦即以微波直接加热。在该发热构件30未设置区域内,不由发热构件30的发热而加热处理对象物2,故微波所致的直接加热大于发热构件30等由外部的加热。又,由第二照射部202a~202c照射的微波的输出为用以下方式控制:因应传感器40d~40f分别取得的处理对象物2的温度而反馈控制,控制成使处理对象物2成为所要求的范围温度。
如此,通过第一照射部201及第二照射部202,可对在容器10内移动的处理对象物2适宜切换进行由发热构件30的加热较强的加热、以及微波照射的直接加热较强的加热。由此例如可适宜切换对处理对象物2的由外侧加热、以及对处理对象物2的直接加热,可以不偏于由外侧加热或直接加热的方式均等地加热处理对象物2等。
尤其在未进行耐火化处理的聚丙烯腈系前驱物纤维中难以吸收微波,故通过第一照射部201以微波照射加热发热构件30时,亦通过穿透发热构件30的微波直接加热处理对象物2,由此可减少以第二照射部202加热处理对象物2的时间。
又,通过加热使处理对象物2到达一温度时,处理对象物2的发热到达峰值,而使处理对象物2急剧发热,处理对象物2会碳化,而有无法进行所要求的处理的情形。例如通过加热使处理对象物2的前驱物纤维到达一温度时,因氧化使前驱物纤维的发热到达峰值,前驱物纤维会有碳化的情形。尤其,以第二微波照射直接加热处理对象物2而强力加热时,由于热效率高且发热处集中于一处,会从发热峰值前一刻的温度在短时间内加热至发热峰值的温度,故难以控制发热峰值前后的加热控制。因此,进行第二微波照射加热处理对象物时,以在处理对象物2的温度成为发热峰值温度前一刻的温度的时间点,由第二微波照射切换至第一微波照射方式而配置发热构件30,由此可抑制处理对象物2的加热为由发热构件30的辐射热加热而急速加热,可抑制碳化等。
例如如图1所示微波处理装置1,使处理对象物2在容器10内移动并加热时,通过移动速度、第一照射部201及第二照射部202的数目或配置、输出等,而可预先知道处理对象物2会在到达哪一个位置的时间点成为发热峰值。该位置可以实验等检测。因此,例如在处理对象物2的移动路径2a中处理对象物2的温度成为发热峰值的位置、或在覆盖该位置及其前后的位置配置发热构件30,并由第一照射部201对该发热构件30照射微波,由此可回避处理对象物2到达发热峰值时的急剧加热,可适当对处理对象物2进行处理。又,在不包含该发热峰值位置的位置中适宜配置或不配置发热构件30,由此对移动的处理对象物2切换第一微波照射或第二微波照射,可对处理对象物2进行均等加热或所要求的加热。又,处理对象物的发热峰值温度例如可通过TG-TDA测量(热重量、示差热测量)等测量。
又,该具体例中,发热构件30的数目、或第一照射部201及第二照射部202的数目或配置等为一例,发热构件30的数目、或第一照射部201及第二照射部202的数目或配置等不拘。
以上,本实施方式中,在容器内进行加热发热构件的第一微波照射、以及加热处理对象物的第二微波照射,故可使用微波适当对处理对象物进行处理。例如控制通过以微波发热的发热构件而由外侧加热处理对象物、以及以微波使处理对象物发热而直接加热的组合或比率,而可进行适当加热。
又,以第一照射部201进行第一微波照射并以第二照射部202进行第二微波照射,由此可个别控制第一微波照射的输出、以及第二微波照射的输出,可细微控制对处理对象物的加热,可得高质量的处理结果。
又,可如图2(d)所示,在发热构件30的处理对象物2侧的至少一部分设置使微波无法穿透的非穿透部303。图2(d)为在图2(a)所示筒状发热构件30内侧用于表示设置非穿透部303的发热构件30的例子中沿处理对象物2移动方向的剖面图。发热构件30的处理对象物2侧的至少一部分优选为发热构件30的处理对象物2侧的一部分,但可为发热构件30的处理对象物2侧的全部。发热构件30的处理对象物2侧的至少一部分例如为如图2(d)所示圆筒状发热构件30内侧一部分。在容器10内设置多个发热构件30时,在此的发热构件30的处理对象物2侧的一部分可为多个发热构件30中一个以上处理对象物侧的全面。非穿透部303优选为以使微波无法穿透且热传导性佳的材质构成。如此非穿透部303的材质例如可利用石墨或金属等。又,可取代支撑体302的一部分而使用非穿透部303,此时可视为在发热构件30的处理对象物2侧设置非穿透部303。通过设置这样的非穿透部303,而在设置非穿透部303部分不对处理对象物2照射微波,可不直接加热处理对象物2并以发热构件30的发热由外侧加热处理对象物2。又,其他实施方式中亦同样地可在发热构件30至少一部分设置非穿透部303。
又,上述中发热构件30的厚度可为均等厚度,也可为不为均等厚度。发热构件30的厚度不为均等厚度包含存在相异厚度部分的概念。发热构件30的厚度可视为发热构件30的加热媒介301的厚度。例如发热构件30的厚度在发热构件30的长度方向、或处理对象物2的移动方向中可为均等厚度,也可不为均等厚度。例如于容器10内配置多个发热构件30时,多个发热构件30中1个以上(但是全部的情形除外)的厚度可为与其他发热构件30相异的厚度。此时,多个发热构件30个别的厚度可在长度方向或处理对象物2的移动方向中为均一厚度。此于以下亦同。
例如在上述图1所示微波处理装置中,取代对处理对象物2的移动路径2a中发热构件30未设置的部分进行的微波照射作为第二微波照射,可于1个以上发热构件30未设置的部分设置厚度比发热构件30薄的第二发热构件(无图示),对该第二发热构件由第二照射部202照射微波并作为第二微波照射。通过使第二发热构件的厚度较薄而改变照射微波的渗透深度,故调节第二发热构件的厚度,由此降低第二发热构件吸收照射于第二发热构件的微波,使穿过第二发热构件的微波增加而可较第二发热构件更强地加热处理对象物2。又,此时,通过第二发热构件的发热可由外侧加热处理对象物2。
又,多个发热构件30中,可使其1个以上的厚度为与其他发热构件30相异的厚度。由此,以发热构件30的厚度变更发热构件30所吸收的微波,可变更第一微波照射所致的发热构件30的加热与发热构件30的加热的比例。此于使用第二发热构件30的第二微波照射中亦同。又,此于以下亦同。
又,上述中,发热构件30的材质在发热构件30的长度方向、或处理对象物2的移动方向中可为相同材质,也可为相异材质。相异材质可为组成或成分、材料比等相异的材质。发热构件30相异的材质包含存在混合相异材质的部分的概念。在此的发热构件30的材质可视为发热构件30的加热媒介301的材质。例如在容器10内配置多个发热构件30时,多个发热构件30中1个以上的材质(但全部的情形除外)可为与其他发热构件30相异的材质。又,3个以上发热构件30可以3个以上相异材质的发热构件30构成。此时,多个发热构件30个别的材质可为均一材质。此于以下亦同。
例如在如上述图1所示微波处理装置中,取代对处理对象物2的移动路径2a中发热构件30未设置的部分进行的微波照射作为第二微波照射,可在1个以上发热构件30未设置的部分设置与发热构件30材质相异的第二发热构件(无图示),可将由第二照射部202对该第二发热构件进行的微波照射作为第二微波照射。通过改变第二发热构件组成而改变照射微波的渗透深度等,故选择第二发热构件的组成,由此降低第二发热构件吸收照射于第二发热构件的微波,使穿透第二发热构件的微波增加,可较第二发热构件更强地加热处理对象物2。又,此时可通过第二发热构件的发热由外侧加热处理对象物2。
又,多个发热构件30中可使其1个以上的材质为与其他发热构件30相异的材质。由此,以发热构件30的材质变更发热构件30所吸收的微波,而可变更第一微波照射所致的发热构件30的加热与发热构件30的加热的比例。此于使用第二发热构件30的第二微波照射中亦同。又,此于以下亦同。
又,可改变发热构件30或第二发热构件的材质及厚度的组合,此处不再赘言。
又,上述说明移动处理对象物2的例子,但处理对象物2可不在容器10内移动而将处理对象物2静置于容器10内。此于其他实施方式中亦同。又,不需移动时可省略搬送单元60。又,微波照射单元20具有的一个以上照射部(无图示)分别可对发热构件30配置的部分、以及处理对象物2的发热构件30未设置的部分两者照射微波。此例如可视为微波照射单元20具有的一个以上照射部(无图示)分别进行第一微波照射及第二微波照射两者。此时,上述照射部例如设置于可照射微波于1个以上发热构件30、以及1个以上移动路径2a的发热构件30未设置的部分的位置。例如可将照射部配置于发热构件30以及与发热构件30邻接的移动路径2a中发热构件30未设置的部分的边界近旁等。在此的照射部可利用例如与上述第一照射部201或第二照射部202相同的照射部。
(第一变形例)
图3表示本实施方式的微波处理装置1的第一变形例。该第一变形例的微波处理装置1在发热构件30具有筒状的微波处理装置1中进一步设置用以对发热构件30内侧供给氧的气体供给单元70。气体供给单元70具备:氧气气缸或氧产生器等供给氧的供给部701,例如一端开口于发热构件30内侧而装设于发热构件30且另一端与供给部701连接的供给氧的管702,以及插入于该管702路径的调节氧供给量的阀703。管702一端装设于发热构件30的位置不拘。控制该阀703例如可通过控制单元50等进行控制,也可因应使用者操作等而进行控制。在此的供给氧例如也包含供给氧的浓度高于容器10内的空气等气体的气体(例如于空气加氧的气体)等的概念。又,多个气体供给单元70可共享一个供给部701。又,取代供给部701使用外部供给部(无图示)等的情形等,气体供给单元70可不具有供给部701。
又,为了使供给于发热构件30内侧的氧不易逸出至发热构件30外侧,发热构件30的处理对象物2出入两端中,除了处理对象物2可出入用的开口部以外则进行阻塞。
又,在此说明对所有多个发热构件30个别设置气体供给单元70的情形,气体供给单元70可仅设置于多个发热构件30一部分。
如上述,通过气体供给单元70对发热构件30内供给氧,由此控制氧浓度,而可适当控制微波处理装置1中所进行的处理。例如因应处理对象物而供给氧,由此可促进处理时间缩短或处理均一化。
又,可设置该气体供给单元70此事,在其他实施方式的具有筒状发热构件等的微波处理装置中亦同。
又,上述中,气体供给单元70可供给氧以外的预定气体。例如预定气体为氮气、氩气等稀有气体、氢气或此等1种以上的组合。在此,供给预定气体例如也包含供给预定气体的浓度高于容器10内的空气等气体的气体(例如于空气加入预定气体的气体)等的概念。气体供给单元70的构成例如除了供给部701所供给的气体为预定气体此点以外,则与上述相同。又,容器10内充满空气以外气体时,气体供给单元70所供给的气体可为空气。又,与相异发热构件30连接的气体供给单元70分别供给的气体可为相同气体,也可为相异气体。又,与相异发热构件30连接的气体供给单元70分别供给的气体可为预定浓度的相异气体,也可为组成比相异的气体。
(第二变形例)
图4(a)及图4(b)为表示本实施方式的微波处理装置1的第二变形例的图。该第二变形例的微波处理装置1为如图4(a)及图4(b)所示,作为发热构件,取代发热构件30而使用辊或皮带等构件,其为辅助处理对象物2在容器内的搬送的构件,具有与处理对象物2接触的部分,在与该处理对象物2接触的部分具有吸收微波并发热的加热媒介。又,图4(a)及图4(b)中,容器10a及容器10b为相当于容器10的容器。又,在此虽说明省略,但图4(a)及图4(b)所示微波处理装置1的变形例可具有与图1所示控制单元50相同的控制单元或与传感器40相同的传感器,也可因应传感器的输出而进行微波输出的反馈控制等。
例如在图4(a)中,移动路径2a成为以设置于容器10a外侧的多个辊11多层状折返的路径,容器10a具有覆盖该移动路径2a折返部分以外的部分的形状,于移动路径2a折返部分近旁分别设置有处理对象物2出入用多个入口101a、出口101b。辊11的尺寸等不拘。又,图4中,容器10a具有以将移动路径2a区隔为多个区域的方式设置的2个腔室110a及110b,多个入口101a及出口101b分别设置作为各腔室110a及110b的处理对象物2出入的开口部。
在腔室110a内,上述表面具有加热媒介的发热构件的多条皮带32a为以由上下等夹住在移动路径2a移动的处理对象物2并接触的方式架设于辊33。皮带32a的材质例如可使微波部分穿透的材质。接着,上述第一照射部201为以对移动路径2a中皮带32a所夹住部分照射微波的方式设置。皮带32a例如以马达等旋转辊33,由此于邻接的移动路径2a的移动方向移动。又,皮带32a可使用整体会通过微波发热的皮带。例如可将如上述包含加热媒介等的材料使用作为皮带32a的材料。皮带32a的素材可利用耐热性树脂或石墨纤维等。皮带32a表面的加热媒介可利用碳、碳化硅、碳纤维复合材料、硅化钼、硅化钨等金属硅化物等发热体或含有此等发热体粉末等的陶瓷材料等。
又,在腔室110b内,多条皮带32b可以由上下夹住在移动路径2a移动的处理对象物2并接触的方式架于辊33。该皮带32b的材质为高微波穿透性材质。又,该皮带32b为不在表面具有上述加热媒介者。接着,上述第二照射部202是以对移动路径2a的皮带32b所夹住部分照射微波的方式设置。皮带32b例如以马达等而旋转辊33并于邻接的移动路径2a的移动方向移动。
又,皮带32a及32b的夹住处理对象物2部分是以辊33近旁部分以外接触处理对象物2的方式设置。但是可具有部分未接触处。
皮带32a是通过接触处理对象物2而辅助搬送,并防止处理对象物2在处理中产生松弛进而处理对象物2断裂、加热不均一。又,在腔室110a内,通过微波照射使皮带32a表面发热,以发热所产生的辐射热加热皮带32a近旁的处理对象物2,由此以第一照射部201进行上述第一微波照射,并可通过热传导有效率地加热处理对象物2的与皮带32接触部分。
又,皮带32b与皮带32a同样地通过接触处理对象物2而辅助搬送,并防止处理对象物2在处理中产生松弛进而处理对象物2断裂、加热不均一。又,腔室110b内的皮带32b表面几乎不通过微波照射而发热,以穿透皮带32b的微波直接加热处理对象物2,故可通过第二照射部202进行上述第二微波照射。
又,取代使用皮带32b,可省略皮带32b并于省略该皮带32b部分照射微波,由此进行第二微波照射。
又,在此说明容器10具有二个腔室110a及110b的情形,但容器10所具有的腔室数为1个或2个以上即可,其数目不拘。又,各腔室尺寸等不拘。又,通过第一照射部201照射微波的腔室与通过第二照射部202照射微波的腔室的数目、或其沿移动路径2a的配置顺序等不拘。又,容器10所具有的多个腔室彼此可连接配置,也可分离配置。例如可将用以对相同处理对象物2进行上述处理而连接配置的多个腔室、或分离配置的多个腔室视为一个容器10。又,可使由一个腔室移动至外部的处理对象物2再次回到相同腔室内。又,容器10可具有2个以上腔室此事在图4(a)所示微波处理装置以外的微波处理装置亦同。
又,图4(a)所示微波处理装置1中,容器10使用未区隔成多个腔室的容器,在该容器10内设置上述1条以上皮带32a及32b,并对皮带32a进行由1个以上第一照射部201的第一微波照射,并对皮带32b进行由1个以上第二照射部202的第二微波照射。
又,在此的容器10a的形状或移动路径2a为一例,容器10的形状或处理对象物2的移动路径2a可为任意形状或移动路径。
又,例如图4(b)所示,可以与在移动路径2a移动的处理对象物2表面接触的方式,配置表面具有加热媒介的多个辊31a,并且以与在移动路径2a移动的处理对象物2表面接触的方式,将表面不具有加热构件且几乎不吸收微波的多个辊31b设置在与该多个辊31a设置的区域相异的区域内,设置对移动路径2a的辊31a设置区域照射微波的第一照射部201,设置对移动路径2a的辊31b设置区域照射微波的第二照射部202,并由第一照射部201及第二照射部202照射微波。又,辊31a可使用整体通过微波而发热的辊。例如可将包含上述加热媒介等的材料使用作为辊31a的材料。辊31a的素材可利用耐热性树脂、或陶瓷、玻璃、石墨等。皮带32a表面的加热媒介可利用碳、碳化硅、碳纤维复合材料、硅化钼、硅化钨等金属硅化物等发热体或含有此等发热体粉末等的陶瓷材料等。
例如图4(b)中,移动路径2a为通过设置于容器10b外侧的多个辊11多层状折返的路径,容器10b具有覆盖该移动路径2a折返部分以外的部分的形状,在移动路径2a折返部分近旁分别设置有处理对象物2出入用的多个入口101a、出口101b。辊11的尺寸等不拘。
多个辊31a通过接触处理对象物2而辅助搬送,而防止处理对象物2在处理中产生松弛进而处理对象物2断裂、加热不均一。又,多个辊31a使用作为上述加热构件,通过微波照射使表面发热,以发热所产生辐射热加热辊31近旁的处理对象物2,并通过热传导有效率地加热处理对象物2的与辊31接触部分。由此,第一照射部201所进行的微波照射为第一微波照射。
多个辊31b通过接触处理对象物2而辅助搬送,防止处理对象物2在处理中产生松弛进而处理对象物2断裂、加热不均一。又,多个辊31b几乎不通过微波照射而发热,以穿透辊31b的微波直接加热处理对象物2,故通过第二照射部202而可进行上述第二微波照射。
该辊31a及辊31b可为与马达(无图示)等连接自转者,也可为不自转者。又,辊31a及辊31b的数目为1个以上即可。
又,取代使用辊31b,可省略辊31b并对省略该辊31b的部分照射微波,由此进行第二微波照射。
又,辊31a及辊31b的配置或排列顺序等可为上述以外的配置或排列顺序。又,辊31a及辊31b的数目不拘。
又,取代图4(b)所示容器10b,可使用如图4(a)所示具有多个腔室的容器10a。接着例如在每一个腔室装设第一照射部201或第二照射部202,在装设有第一照射部201的腔室内配置辊31a,并在装设有第二照射部202的腔室内配置辊31b。
(实施方式2)
图5为用以说明本实施方式中的微波处理装置的与处理对象物的移动方向平行的剖面图(图5(a))、通过同个微波处理装置的发热构件中图5(a)的点A的与长度方向垂直的剖面示意图(图5(b))、以及通过同个微波处理装置的发热构件中点B的与长度方向垂直的剖面示意图(图5(c))。本实施方式的微波处理装置1a通过控制微波照射单元21由相异位置输出的多个微波的相位,而进行第一微波照射及第二微波照射。
微波处理装置1a具备容器10c、微波照射单元21、发热构件30、1个或2个以上传感器40、控制单元51以及搬送单元60。
容器10c除了装设有微波照射单元21所具有的后述2个以上照射部203以外,则与上述实施方式中图1所示容器10相同。又,容器10c可利用如上述实施方式中说明的容器,例如可利用具有多个腔室的容器等。
说明在容器10c内沿处理对象物2的移动路径2a设置一支筒状发热构件30的情形。但发热构件30可为多个。又,发热构件30可利用与上述实施方式中说明的发热构件30相同者。
微波照射单元21具备由相异位置照射微波的2个以上照射部203。微波照射单元21例如装设于开口部102,该开口部102设置于容器10c壁面的相异位置,并具备对容器10c内照射微波的2个以上照射部203。2个以上照射部203中至少一部分为可控制照射微波相位的照射部203。可控制相位的照射部203例如具备上述实施方式中说明的微波振荡器2001及传送部2002,且在该照射部203进一步具备可控制相位的相位器(无图示)。可控制相位的照射部203所具有的微波振荡器2001优选为使用半导体型振荡器。未控制相位的照射部203可利用与上述实施方式的第一照射部201或第二照射部202相同的照射部。但可控制照射微波相位的照射部203只要可控制相位,则可为任意构成。在此的控制相位可视为包含将相位设定为特定相位。
本实施方式的微波处理装置1a控制2个以上照射部203所照射的微波相位而进行第一微波照射及第二微波照射,该第一微波照射使2个以上照射部203所照射的微波在发热构件30中相长,该第二微波照射使2个以上照射部203所照射的微波在处理对象物2中相长。例如微波处理装置1a通过后述控制单元51等控制各个照射部203所照射的微波相位,由此进行第一微波照射及第二微波照射。微波相长例如为微波强度相长。例如微波相长可为微波电场强度相长或磁场强度相长,也可为其两者。例如微波处理装置1a使用控制单元51等而控制2个以上照射部所照射的微波相位,并使分别所照射的微波的相位在所要求的位置通过干涉而相长。例如微波处理装置1a使用控制单元51等而控制2个以上照射部所照射的微波相位,并使分别所照射的微波的相位在所要求的位置成为同相位,由此使微波相长。使微波在所要求的位置相长可视为使微波在所要求的位置集中。又,微波处理装置1a在所要求的位置不通过干涉而相长,由此不增强微波。又,微波处理装置1a在所要求的位置不成为同相位,例如成为逆相位,由此不增强微波。为了使由多个位置照射的微波在所要求的位置相长,而可设定使其成为特定相位,该特定相位在照射部203所照射的微波皆为相同频率时例如为:将所要求的位置与照射微波的个别位置之间的距离除以微波波长,并将其余数除以微波波长并乘以2π,以此值为基准的相位。但不拘于以何种方式控制微波的相位而使其在所要求处成为同相位。又,控制微波相位而在所要求的位置提高微波强度的处理等例如公开于日本特开2017-212237号公报等,故在此省略详细说明。
控制2个以上照射部203所照射的微波相位而进行的第一微波照射,例如为控制相位使处理对象物2在所要求的位置中微波不相长并在发热构件30的该所要求位置周围的1个以上部分使微波相长,由容器10c内多个位置照射该控制相位的微波。处理对象物2的所要求位置周围的1个以上部分为位于与处理对象物2延伸方向或处理对象物2的移动方向呈垂直方向的1个以上部分。处理对象物2的所要求的位置例如为处理对象物2在移动路径2a上所要求的位置。此于以下亦同。又,在此的第一微波照射例如控制相位使发热构件30在该所要求位置周围的1个以上部分的微波强度高于处理对象物2在所要求位置的微波强度,并由容器10c内多个位置照射该控制相位的微波。所要求位置周围的1个以上部分例如为在发热构件30的处理对象物2的移动路径2a上所要求的位置中,与移动路径2a进行方向垂直相交的假想面相交部分的1个以上部分。又,在此的第一微波照射例如以在处理对象物2的所要求位置中使微波相长的方式由容器10c内多个位置照射控制相位的微波,并以在发热构件30的该所要求位置周围的1个以上部分中使微波相长的方式由容器10c内与上述多个位置相异的多个位置照射控制相位的微波,并使以在发热构件30中相长的方式控制相位并输出的微波的输出高于以在处理对象物2中相长的方式控制相位并输出的微波的输出。
又,控制2个以上照射部203所照射的微波相位进行的第二微波照射,例如为控制相位使处理对象物2在所要求位置中微波相长并在发热构件30的该所要求位置周围内微波不相长,并由容器10c内多个位置照射该控制相位的微波。又,在此的第二微波照射例如可控制相位使处理对象物2在所要求位置中的微波强度高于发热构件30在该所要求位置周围的1个以上部分的微波强度,并由容器10c内多个位置照射该控制相位的微波。又,在此的第二微波照射为例如以在处理对象物2的所要求位置中使微波相长的方式由容器10c内多个位置照射控制相位的微波,并以在发热构件30的该所要求位置周围的1个以上部分中使微波相长的方式由在容器10c内与上述多个位置相异的多个位置照射控制相位的微波,并使以在处理对象物2中相长的方式控制相位并输出的微波的输出高于以在发热构件30中相长的方式控制相位并输出的微波的输出。
又,在此进行第一微波照射的微波相长位置与相长处数目、或进行第二微波照射的微波相长位置、相长处数目等不拘。此等的位置或相长处数目可因应实验结果或模拟结果等而适宜设定,该实验或模拟为根据处理对象物2等而进行。
又,进行第一微波照射的2个以上照射部203、以及进行第二微波照射的2个以上照射部203可为相同照射部203、可为相异照射部203、也可为仅一部分相同的照射部203。进行第一微波照射的2个以上照射部203所照射的微波、以及进行第二微波照射的2个以上照射部203所照射的微波可为相同频率或相异频率。
1个或2个以上传感器40例如与上述实施方式的传感器相同。各传感器40例如设置于容器10c内进行第一微波照射处的近旁、或进行第二微波照射处的近旁。
搬送单元60与上述实施方式相同,故在此省略详细说明。
控制单元51分别控制微波照射单元21由多个位置照射微波的相位。控制由多个位置照射微波的相位可视为包含不控制作为基准的1个以上微波的相位而控制其他微波的相位的概念。如上述,控制单元51控制微波照射单元21所照射的微波相位,以在处理对象物2的移动路径2a上的1个或2个以上所要求的位置中进行第一微波照射,并在处理对象物2的移动路径2a上的进行第一微波照射位置以外的1个或2个以上所要求的位置中进行第二微波照射。例如以进行如此第一微波照射及第二微波照射的方式控制多个照射部203分别所照射的微波相位。又,控制单元51可个别控制微波照射单元21由多个位置照射微波的输出。例如控制单元51可个别控制各照射部203所照射的微波的输出。例如控制单元51因应配置于所要求位置近旁的传感器40所输出的温度信息等,而反馈控制对该所要求的位置进行第一微波照射的照射部203的输出。又,例如控制单元51因应配置于所要求的位置近旁的传感器40所输出的温度信息等,而反馈控制对该所要求的位置进行第二微波照射的照射部203的输出。但可进行反馈控制以外的控制。
又,以在1个或2个以上所要求的位置中使微波相长的方式暂时设定各照射部203的相位后,在不需变更时或以手动进行各照射部203的相位设定时等,可不通过控制单元51控制照射部203所照射的相位,也可不设置用以控制相位的控制单元。
接着举具体例说明本实施方式的微波处理装置1a的运作。在此举使用微波处理装置1a进行处理对象物2的聚丙烯腈系前驱物纤维的耐火化进行处理的情形为例说明。又,在此为了简化说明则使用图5(a)所示微波处理装置1a进行说明。
在此,处理对象物2通过搬送单元60沿移动路径2a移动,且对图5所示处理对象物2的移动路径2a上的地点A进行第一微波照射,并对地点B进行第二微波照射。具体而言,控制单元51控制多个照射部203,使多个照射部203照射控制相位的微波,以在处理对象物2的移动路径2a上的地点A中使微波不相长,并在地点A周围的1个以上发热构件30部分中使微波相长。在此,例如由多个照射部203中装设于入口101a侧的半数照射微波,使其在地点A中相长。亦即,通过多个照射部203中装设于入口101a侧的半数进行第一微波照射。又,控制单元51控制多个照射部203,使多个照射部203照射控制相位的微波,以在处理对象物2的移动路径2a上的地点B中使微波相长,并在地点B周围的1个以上发热构件30部分中使微波不相长。在此,例如由多个照射部203中装设于出口101b侧的半数照射微波,使其在地点B中相长。亦即,通过多个照射部203中装设于出口101b侧的半数进行第二微波照射。又,第一微波照射及第二微波照射亦可在上述地点A及地点B以外的部分进行。
通过进行第一微波照射,而在地点A中如图5(b)所示发热构件30的多个地点(在此以四点作为一例)中产生微波相长处35。接着,通过在该处35相长的微波使发热构件30发热,通过发热构件30的辐射热由外侧加热处理对象物2。又,在地点A中,只要不是由多个照射部203照射的多个微波完全相消成为“0”,则通过微波直接加热处理对象物2。但并非多个微波相长处,故发热量较小。
又,通过进行第二微波照射,而在地点B中如图5(c)所示在处理对象物2中产生微波相长处35。接着,通过在该处35相长的微波直接加热处理对象物2。又,在地点B周围的发热构件30中,只要不是由多个照射部203照射的多个微波完全相消成为“0”,则通过微波发热,通过该发热由外侧加热处理对象物2。但并非多个微波相长处,故发热量较小。
通过配置于地点A近旁的传感器40所取得的温度,控制单元51反馈控制第一微波照射对地点A进行的多个照射部203的输出,由此增减地点A周围的发热构件30中相长微波的输出,在地点A中可对处理对象物2进行所要求的温度的加热。又,通过配置于地点B近旁的传感器40所取得的温度,控制单元51反馈控制第二微波照射对地点B进行的多个照射部203的输出,由此增减处理对象物2在地点B中相长微波的输出,在地点B中可对处理对象物2进行所要求的温度的加热。
例如上述实施方式中说明,在处理对象物2成为发热峰值位置或其近旁中,与上述地点A同样地,以在周围发热构件30中使微波相长并在处理对象物2中不相长的方式控制相位而进行第一微波照射,由此回避处理对象物2到达发热峰值时的急剧加热,而可适当对处理对象物2进行处理。又,在其他位置中,例如以在处理对象物2中使微波相长的方式照射微波,由此可主要通过微波直接加热处理对象物2,而可有效率地加热并提高处理速度。又,在其他位置中,例如在处理对象物2中使微波相长、或在发热构件30中使微波相长,由此对移动的处理对象物2适当切换进行第一微波照射及第二微波照射,可对处理对象物2进行均等加热或所要求的加热。
又,该具体例中,多个照射部203的配置为一例,多个照射部203的配置或数目等不拘。
又,对于容器10c内处理对象物2的移动路径2a,如地点A的在发热构件30中使微波相长的地点、或如地点B的在处理对象物2中使微波相长的地点、或在发热构件30与处理对象物2两者使微波相长的地点,此等个别设定数或个别配置不拘。在微波处理装置1a中,例如对于移动路径2a,在发热构件30中使微波相长的地点、与在处理对象物2中使微波相长的地点,对移动路径2a设定此等至少1个以上即可。
以上,若根据本实施方式,控制微波照射单元21由相异位置照射的多个微波的相位,并进行2个以上微波在发热构件30中相长的第一微波照射、以及2个以上微波在处理对象物2中相长的第二微波照射,由此可使用微波适当对处理对象物2进行处理。例如控制通过微波发热的发热构件所致的由处理对象物外侧的加热、以及通过微波直接加热处理对象物的组合或比率,而可进行适当加热。
又,在上述中虽因应传感器40所取得的温度信息等而反馈控制所照射的微波输出,但可因应1个以上传感器40所取得的温度信息控制微波照射单元21所照射的微波相位,使通过第一微波照射或第二微波照射而使微波相长的位置沿处理对象物2的移动路径2a移动,由此可控制对处理对象物2的加热。例如在上述中,地点B的传感器40所取得的温度较高时,使地点B的位置往出口侧移动,由此可延迟进行第二微波照射加热的时机。
又,上述中可在处理对象物2的移动路径2a上的相同位置中同时进行以在发热构件30中相长的方式照射微波的第一微波照射、以及以在处理对象物2中相长的方式照射微波的第二微波照射。又,此时,第一微波照射的微波输出与第二微波照射的微波输出可为相异输出。
又,上述实施方式中举使处理对象物2在容器10c内移动的情形为例说明,但可使处理对象物2不在容器10c内移动并控制照射于容器10c内的多个微波相位,由此经时移动发热构件30中第一微波照射的微波相长位置、以及处理对象物2中第二微波照射的微波相长位置,而可经时变更发热构件30的加热位置、以及处理对象物2直接加热的位置。通过上述方式例如可对处理对象物2进行适当加热。
又,上述实施方式中,控制微波照射单元21由多个照射部203照射的微波相位时,优选为以下述方式设计容器10c,亦即沿处理对象物2的移动路径2a而设置照射部203所照射的微波强度在发热构件30中增强的第一微波照射位置、以及照射部203所照射的微波强度在处理对象物2中增强的第二微波照射位置。
又,上述实施方式中,可不控制微波照射单元21由多个照射部203照射的微波相位。例如微波照射单元21具备照射微波的1个以上照射部203时,取代控制各照射部203所照射的微波相位,可通过容器10c的设计而沿处理对象物2的移动路径2a设置照射部203所照射的微波强度在发热构件30中增强的第一微波照射位置、以及照射部203所照射的微波强度在处理对象物2中增强的第二微波照射位置。
(变形例)
又,上述实施方式2的微波处理装置1a中,可在容器10c内与上述实施方式1同样地沿处理对象物2的移动路径2a部分地设置1个或2个以上发热构件30,通过控制单元51等控制由相异位置照射微波的2个以上照射部203所分别照射的微波的相位,并设置照射部203所照射的微波强度在发热构件30中增强的第一微波照射位置、照射部203所照射的微波强度在处理对象物的发热构件未设置部分中增强的第二微波照射位置、以及照射部203所照射的微波强度在处理对象物2的发热构件设置部分中增强的第三微波照射位置。
图7(a)为用以说明如此微波处理装置1a的变形例一例的与处理对象物的移动方向平行的剖面示意图。该微波处理装置1a在实施方式2的微波处理装置1a中,于容器10c内以沿处理对象物2的移动路径2a部分地覆盖处理对象物2的方式,将2个发热构件的发热构件30d及30e隔着预先决定间隔进行设置,微波照射单元21具备由相异位置照射微波的3个照射部203a、3个照射部203b、以及3个照射部203c,以作为2个以上照射部203。3个照射部203a、3个照射部203b、以及3个照射部203c分别与上述照射部203同样地装设于容器10c。发热构件30d及30e可视为夹着发热构件未设置区域而进行配置。在此表示由容器10c入口侧沿处理对象物2的移动路径2a依序配置3个照射部203a、3个照射部203b、以及3个照射部203c的例子,但此等配置并不限定于上述配置。例如各照射部203可位于通过控制相位使微波强度在所要求的1个以上位置相长的位置。又,图中省略传感器及控制单元等。
图7(b)~图7(d)为表示用以说明微波强度提高位置的表示图7(a)所示的微波处理装置的发热构件30d及发热构件30e、以及其近旁的示意图。
例如在图7(a)所示微波处理装置1a中,控制3个照射部203a分别所照射的微波相位,使处理对象物2的移动方向中发热构件30d设置位置400a中微波强度增强,且控制3个照射部203b分别所照射的微波相位,使处理对象物2的移动方向中发热构件30未设置的发热构件30d与30e间的位置400b中在处理对象物2中使微波强度增强,且控制3个照射部203c分别所照射的微波相位,使处理对象物2的移动方向中发热构件30d设置位置400c中位于发热构件30内部的处理对象物2部分中微波强度增强。在此,位置400a与位置400c在沿处理对象物2的移动路径2a方向中的位置为相异位置。又,在此,位置400c以相对于位置400a位于发热构件30e侧的方式控制相位,但位置400a可以相对于位置400c位于发热构件30e侧的方式控制相位。控制相位例如使用与控制单元51相同的控制单元而进行。
微波照射单元21以上述方式照射微波时,如图7(b)所示,位置400a、位置400b、位置400c会成为微波强度较高的位置。由此,在位置400a中,发热构件30d被强加热,在位置400b及位置400c中,处理对象物2被强加热。又,位置400c为发热构件30d内侧的与处理对象物2重叠的位置。在此,位置400a相当于第一微波照射位置,位置400b相当于第二微波照射位置,位置400c及其近旁相当于第三微波照射位置。又,在此的位置可视为区域。
如上述,使微波强度提高的位置为设置发热构件30部分、处理对象物2的发热构件30未设置部分、以及处理对象物2的发热构件30设置部分(例如位于处理对象物2的发热构件30内侧的部分),由此例如可对处理对象物2进行所要求的加热。
又,上述中,分别控制3个照射部203a所分别照射的微波相位、以及3个照射部203c所分别照射的微波相位,由此,如图7(c)所示,以使第一微波照射位置的位置400a、以及第三微波照射位置的位置400c在沿处理对象物2的移动路径2a方向中的位置成为相同位置的方式而照射微波。
又,上述中,可分别控制3个照射部203a所分别照射的微波相位、以及3个照射部203c所分别照射的微波相位,由此使第一微波照射位置的位置400a、以及第三微波照射位置的位置400c位于相异发热构件30设置部分。例如如图7(d)所示,可使第一微波照射位置的位置400a位于发热构件30d,使第三微波照射位置的位置400c位于发热构件30e。
又,上述举发热构件30为2个的情形为例说明,但如图7(b)或图7(c),第一微波照射位置及第三微波照射位置配置于相同发热构件30设置部分时,发热构件30为1个以上即可。又,2个以上发热构件30中至少一部分的长度或材质等可为相同,也可为相异。
又,如图7(d),第一微波照射位置及第三微波照射位置配置于相异发热构件30设置部分时,发热构件30为2个以上即可。
又,配置第一微波照射位置的发热构件30、以及配置第二微波照射位置的处理对象物2的发热构件未设置区域,如图7(b)所示可相邻,也可不相邻。
又,第一微波照射位置的位置400a及第三微波照射位置的位置400c位于设置相异发热构件30部分时,第一微波照射位置及第三微波照射位置可为仅夹着一个发热构件未设置区域而相邻的发热构件30,也可为夹着2个以上发热构件未设置区域而相邻的发热构件30。
又,照射部203a的数目只要为2个以上,则其数目不拘。此在照射部203b及照射部203c亦同。又,2个以上照射部203a与2个以上照射部203b的至少一部分可以相同照射部实现。亦即,可将2个以上照射部203a的至少一部分使用作为2个以上照射部203b的至少一部分,也可共享照射部203a的至少一部分及照射部203b的至少一部分。此于2个以上照射部203a与2个以上照射部203c的至少一部分、以及2个以上照射部203b与2个以上照射部203c的至少一部分亦同。又,同样地,2个以上照射部203a与2个以上照射部203b、2个以上照射部203c的至少一部分可以相同照射部实现。亦即,可将2个以上照射部203a的至少一部分使用作为2个以上照射部203b的至少一部分,并使用作为2个以上照射部203c的至少一部分。又,微波照射单元21可具有多个以2个以上第一照射部203a构成的组合。此于第二照射部203b及第三照射部203c亦同。
又,可以在微波处理装置1a内配置多个第一微波照射位置的方式,使微波照射单元21照射控制相位的微波。此于第二微波照射位置及第三微波照射位置亦同。又,可以于1个发热构件30配置多个第一微波照射位置的方式,使微波照射单元21照射控制相位的微波。此于第二微波照射位置及第三微波照射位置亦同。
又,上述中,控制照射部203所照射的微波相位,由此如上述配置第一~第三微波照射位置,但可通过容器10c等的设计而如上述的方式配置第一~第三微波照射位置。此时,微波照射单元21所具有的照射部203为1个以上即可。又,容器10c等的设计可视为照射微波的腔室设计等。容器10c等的设计可视为包含照射部203的配置等的设计。
(实施方式3)
图6为用以说明本实施方式中的微波处理装置的与处理对象物的移动方向平行的剖面图(图6(a))、通过图6(a)的点A的与长度方向垂直的剖面示意图(图6(b))、通过点B的与长度方向垂直的剖面示意图(图6(c))、以及通过点C的与长度方向垂直的剖面示意图(图6(d))。本实施方式的微波处理装置1b使微波照射单元22照射相异频率的微波,由此进行第一微波照射及第二微波照射。
微波处理装置1b具备容器10d、微波照射单元22、发热构件30、1个或2个以上传感器40、控制单元52以及搬送单元60。
容器10d除了装设有微波照射单元22所具有的照射部以外,其他与上述实施方式中图1所示的容器10相同。又,容器10d可利用上述实施方式中说明的容器,例如也可利用具有多个腔室的容器等。
说明在容器10d内沿处理对象物2的移动路径2a设置一支筒状发热构件30的情形。但发热构件30可为多个。又,发热构件30可为利用与上述实施方式中说明的发热构件30相同者。
微波照射单元22可照射相异频率的微波,通过照射相异频率的微波而进行上述第一微波照射及第二微波照射。例如微波照射单元22进行第一微波照射及第二微波照射,该第一微波照射为照射一频率的微波使发热构件30的发热大于处理对象物2的发热,该第二微波照射为照射一频率的微波使处理对象物2的发热大于发热构件30的发热。例如微波照射单元22进行照射一频率的第一微波照射,该频率使发热构件30所吸收的微波大于穿透发热部件30的微波,以及进行照射一频率的第二微波照射,该频率使发热构件30所吸收的微波小于穿透发热构件30的微波。以下将微波照射单元22在如上述第一微波照射中照射微波的频率称为第一频率。又,以下将微波照射单元22在如上述第二微波照射中照射微波的频率称为第二频率。
例如穿透发热构件30的微波取决于所照射的微波频率。例如使用复介电常数为ε’=100、ε”=10的发热构件30时,侵入发热构件30内的微波功率成为一半的功率减半深度在915MHz为36.3mm、在2.45GHz为13.6mm。因此若将发热构件30的厚度设定为适当厚度,则例如照射2.45GHz的微波时,微波的一半以上,优选为大部分被发热构件30吸收,微波无法到达碳纤维的前驱物纤维等处理对象物2,另一方面,照射915MHz的微波时,所照射微波的一半以上,优选为大部分穿透发热构件30,可对碳纤维的前驱物纤维照射微波。又,在此发热构件30的厚度可视为发热构件30的加热媒介301的厚度。因此,可在第一微波照射中对发热构件30照射一频率的微波,由此可以第一微波照射加热发热构件30,该频率形成一功率减半深度,该功率减半深度使发热构件30所吸收的微波大于穿透该发热构件30的微波,并且可在第二微波照射中对发热构件30照射一频率的微波而以穿透该发热构件30的微波照射处理对象物,由此可以第二微波照射加热发热构件内侧的处理对象物2,该频率形成一功率减半深度,该功率减半深度使该发热构件30所吸收微波小于穿透该发热构件的微波。
例如将电阻率为2.8×10-8Ωm的铝等使用作为发热构件30(例如发热构件30的加热媒介301)时,使侵入发热构件30内的微波电场强度成为1/e的表皮深度在频率为915MHz为2.2μm、在2.45GHz为1.3μm。因此例如若以百nm单位程度控制发热构件30的厚度(例如发热构件30的加热媒介301的厚度),在第一频率为2.45GHz的第一微波照射中,可使微波大部分被发热构件30吸收,且微波未到达碳纤维前驱物等处理对象物2,另一方面,在第二频率为915MHz的第二微波照射中,发热构件30不吸收大部分微波,而可对处理对象物2照射微波并加热处理对象物2。又,上述复介电常数的虚部ε”亦称为相对介电损耗。
微波照射单元22例如在处理对象物2移动时,可对处理对象物2的移动路径2a的相异位置进行第一微波照射及第二微波照射。又,微波照射单元22可对处理对象物2的移动路径2a的相同位置同时进行第一微波照射及第二微波照射。又,微波照射单元22可对处理对象物2的移动路径2a的相同位置切换进行第一微波照射及第二微波照射。又,微波照射单元22可变更所照射的各频率微波的输出。
微波照射单元22例如具有可变更所照射的微波频率的1个以上照射部(无图示),可通过变更输出频率而切换进行第一微波照射及第二微波照射。又,微波照射单元22可分别具有用以进行第一微波照射的照射第一频率微波的1个以上照射部(以下称为第一频率照射部204)、以及用以进行第二微波照射的照射第二频率微波的1个以上照射部(以下称为第二频率照射部205),该第二频率微波与第一频率相异,可通过照射此等所照射的相异频率的微波而进行第一微波照射及第二微波照射。以下,在本实施方式中举使用1个以上第一频率照射部204进行第一微波照射,且使用1个以上第二频率照射部205进行第二微波照射的情形为例说明。
第一频率照射部204及第二频率照射部205例如装设于开口部102并对容器10d内照射微波,该开口部102设置于容器10d壁面的相异位置。第一频率照射部204及第二频率照射部205可以对处理对象物2的移动路径的相异位置照射微波的方式进行配置,也可以对相同位置照射微波的方式进行配置。
图6中说明以下例子:第一频率照射部204的一个是以所照射的第一频率微波照射于包含地点A的区域的方式装设于容器10d,第二频率照射部205的一个是以所照射的第二频率微波照射于包含地点B的区域的方式装设于容器10d,第一频率照射部204的一个及第二频率照射部205的一个是以对包含地点C的区域分别照射第一频率微波及第二频率微波的方式装设,其例如表示以下例子:第一频率照射部204配置于地点A及地点C的上方,且第二频率照射部205分别配置于地点B及地点C的上方与下方。但配置第一频率照射部204及第二频率照射部205的位置、或个别的配置数目等不拘。
又,第一频率照射部204及第二频率照射部205如上述实施方式中所说明,例如具备微波振荡器2001及传送部2002。但第一频率照射部204及第二频率照射部205中,微波振荡器2001所振荡的微波频率相异。照射部203具有的微波振荡器2001优选为使用半导体型振荡器。又,第一频率照射部204及第二频率照射部205可具有上述以外的构造。
1个或2个以上传感器40例如为与上述实施方式的传感器相同者。在此表示以下例子:3个传感器40分别配置于容器10d的地点A、地点B、地点C的近旁位置,例如配置于容器10d的地点A、地点B、地点C的上方近旁的情形。
搬送单元60与上述实施方式相同,故在此省略详细说明。
控制单元52控制微波照射单元22所具有的第一频率照射部204及第二频率照射部205所照射的微波输出。例如控制单元52因应上述三个传感器40所取得的处理对象物2的温度信息,而反馈控制对地点A、地点B、地点C分别照射微波的第一频率照射部204及第二频率照射部205的输出。但控制可不为反馈控制。又,微波照射单元22具有可控制所照射的微波相位的多个照射部(无图示)时,控制单元52可分别控制微波照射单元22所具有各照射部所照射的微波频率。
接着举具体例说明本实施方式的微波处理装置1b的运作。在此举使用微波处理装置1b进行处理对象物2的聚丙烯腈系前驱物纤维的耐火化处理的情形为例说明。又,在此,为了简化说明,使用了图6所示的微波处理装置1b进行说明。又,在此第一频率照射部204所照射的微波为第一频率微波,其使发热构件30所吸收的微波大于穿透发热构件30的微波,第二频率照射部205所照射的微波为第二频率微波,其使发热构件30所吸收的微波小于穿透发热构件30的微波。又,在此的发热构件30具有一厚度,该厚度使发热构件30吸收所照射的第一频率微波的一半以上,优选为大部分,并使发热构件30不吸收并穿透所照射的第二频率微波的一半以上,优选为大部分。
例如在通过搬送单元60搬送处理对象物2的状态中,由第一频率照射部204经常性照射第一频率微波16,并由第二频率照射部205经常性照射第二频率微波17。又,在此,第一频率照射部204所照射的微波16输出及第二频率照射部205所照射的微波17输出分别因应配置于其近旁的传感器40所取得的温度信息而反馈控制。
在地点A中,由第一频率照射部204照射第一频率微波16并进行第一微波照射,故发热构件30容易吸收微波,微波16难以照射于处理对象物2,故如图6(b)所示,发热构件30的发热大于处理对象物2的发热。由此,通过发热构件30的辐射热而由外侧加热处理对象物2。又,虽发热小于发热构件30,但亦通过所照射的微波16一部分而直接加热处理对象物2。
在地点B中,由第二频率照射部205照射第二频率微波17并进行第二微波照射,故发热构件30中难以吸收微波并穿透的微波17照射于处理对象物2,如图6(c)所示,处理对象物2的发热大于发热构件30的发热。由此,通过所照射的微波17直接加热处理对象物2。又,亦通过所照射的微波17一部分而加热发热构件30,故通过发热构件30的辐射热而由外侧加热。
在地点C中,由第一频率照射部204照射第一频率微波16并进行第一微波照射,且由第二频率照射部205照射第二频率微波17并进行第二微波照射。通过第一频率微波16,发热构件30的发热大于处理对象物2的发热。另一方面,通过第二频率微波17,第二频率微波17所致的处理对象物2的发热大于发热构件30的发热。由此,如图6(d)所示,因应第一频率微波16的照射而通过来自发热构件30的辐射热由外侧加热处理对象物2,并因应第二频率微波17的照射而直接加热处理对象物2。
照射于各地点A~C的微波16及17的输出例如因应设置于个别地点近旁的传感器40所取得的处理对象物2的温度信息,使控制单元52控制对个别地点照射微波的第一频率照射部204及第二频率照射部205的输出,由此而反馈控制。
又,对于地点C,通过个别变更照射相异频率的微波16及17的第一频率照射部204及第二频率照射部205的输出,由此可控制在地点C中发热构件30的发热量与处理对象物2的发热量的比率。例如通过仅提高第一频率照射部204所输出的第一频率微波16输出,而可相对处理对象物2的发热量提高发热构件30的发热量,通过仅提高第二频率照射部205所输出第二频率微波17的输出,而可相对发热构件30的发热量提高处理对象物2的发热量。
例如上述实施方式所说明,在移动路径2a中的处理对象物2成为发热峰值的位置或其近旁中,与上述地点A同样地进行使发热构件30的发热高于处理对象物2的第一频率微波照射,由此避免处理对象物2到达发热峰值时的急剧加热,而可适当对处理对象物2进行处理。又,在移动路径2a的其他位置例如适宜照射第一频率微波、照射第二频率微波、或照射第一频率微波与第二频率微波两者,由此可对移动的处理对象物2适当组合第一微波照射及第二微波照射,而可对处理对象物2进行所要求的加热。
又,该具体例中,第一频率照射部204与第二频率照射部205的配置等仅为一例,第一频率照射部204及第二频率照射部205的配置或数目等不拘。微波处理装置1b只要分别具有至少1个以上第一频率照射部204及第二频率照射部205即可。例如可对容器10装设多个第一频率照射部204及第二频率照射部205。
又,上述具体例中,与地点C同样地,可设置第一频率照射部204及第二频率照射部205,以作为个别对多个地点照射微波的照射部,并对该多个地点中一个以上地点照射相异频率的微波。又,此时,可对一地点仅由第一频率照射部204及第二频率照射部205中的一者照射微波,由此可仅照射其一频率的微波,也可将对一地点照射微波的照射部切换为第一频率照射部204或第二频率照射部205,由此可变更对一地点照射微波的频率。
又,上述具体例中,取代设置第一频率照射部204及第二频率照射部205,可将可变更频率的多个照射部(无图示)例如沿移动路径2a设置,并由此等照射适于个别位置的频率的微波。例如可在如图6的地点A~C的上方配置可变更频率的多个照射部,并由地点A及地点C上方的照射部照射第一频率微波,并由地点B上方的照射部照射第二频率微波。如上述,可通过一个照射部实现照射第一频率微波的一照射部、以及照射第二频率微波的一照射部。
又,此时可适宜变更由个别照射部所照射的微波频率。例如将由地点B上方的照射部所照射的微波频率因应处理对象物2的材质或粗度、移动速度等,而将由地点B上方的照射部照射的微波频率从第二频率变更为第一频率,并将由地点C上方的照射部照射的微波频率从第一频率变更为第二频率。又,可因应传感器40所取得的温度信息等而变更各照射部所照射的微波频率。
又,可设置多个对1个以上个别地点照射微波的照射部(无图示),并使各照射部为可变更所照射微波频率的照射部,使对个别地点照射微波的多个照射部的微波频率为相异频率,由此可对各地点照射相异频率微波。又,此时,可对一地点照射微波的多个照射部的微波可为相同频率微波、或仅以一照射部照射微波,由此可仅对不需照射相异频率微波的地点照射单一频率微波。
以上,本实施方式中对容器内照射相异频率微波并进行第一微波照射及第二微波照射,故可使用微波适当对处理对象物进行处理。例如控制通过微波发热的发热构件而由外侧加热处理对象物、与通过微波使处理对象物发热而直接加热处理对象物之间的组合或比率,而可进行适当加热。
又,上述实施方式3中,微波照射单元22可取代上述第一微波照射及第二微波照射而进行下述第一微波照射及第二微波照射,该第一微波照射为照射一频率的微波,该频率使对发热构件30的微波损耗大于对处理对象物2的损耗,该第二微波照射为照射一频率的微波,该频率使对发热构件30的损耗小于对处理对象物2的损耗。在此的微波损耗可视为微波所致的发热构件30或处理对象物2的发热。微波损耗例如可以相对介电损耗等表示。相对介电损耗为复介电常数的虚部ε”。通常若相对介电损耗较大则微波照射所致的发热较大,相对介电损耗较小则微波照射所致的发热较小。在如此第一微波照射中所照射的微波频率可视为上述第一频率。又,在如此第二微波照射中所照射的微波频率可视为上述第二频率。又,在此的发热构件30的相对介电损耗可视为发热构件30的加热媒介301的相对介电损耗。
又,在上述中可使容器10d具有多个腔室,并于每一个腔室装设1个或2个以上例如第一频率照射部204或第二频率照射部205的任一者,并对各腔室内照射相异频率的微波。通过如此构成可在各腔室内对处理对象物2照射相异频率的微波,而容易控制所照射的相异频率微波的输出等。
又,上述实施方式中举处理对象物2在容器10d内移动的情形为例说明,但处理对象物2可不在容器10d内移动,且经时性变更照射于容器10d内的微波频率,由此以时间单位切换进行用以加热发热构件30的第一微波照射、以及用以加热处理对象物2的第二微波照射,而可以时间单位切换进行由发热构件30对处理对象物2加热、以及以微波直接加热处理对象物2。
又,上述实施方式3中说明微波照射单元22照射相异二种频率的微波的情形,但微波照射单元22可照射三种以上相异频率的微波。例如微波照射单元22可分别具有一个以上所照射微波频率为相异三种以上的照射部。又,微波照射单元22可具有可变更所照射微波频率为三种以上的照射部,并以使该照射部中的三种以上藉照射相异频率微波的方式,控制个别所照射的微波的频率。又,上述实施方式中,多个照射部的可共享部分则可共享。
又,如上述实施方式2、上述实施方式3所说明,可使进行第一微波照射的2个以上照射部203照射第一频率微波,使进行第二微波照射的2个以上照射部203照射第二频率微波。
(变形例1)
又,在上述实施方式3的微波处理装置1b中,可在容器10d内与上述实施方式1同样地沿处理对象物2的移动路径2a部分地设置1个或2个以上发热构件30,微波照射单元22进行第一微波照射及第二微波照射,该第一微波照射为对移动路径2a的1个以上发热构件30设置部分照射微波并加热发热构件30,该第二微波照射为对移动路径2a的1个以上发热构件30未设置部分照射与第一微波照射相异频率的微波并加热处理对象物2。换言之,微波照射单元22可在移动路径2a的1个以上发热构件30设置部分、以及移动路径2a的1个以上发热构件30未设置部分照射相异频率的微波。
又,此时第一微波照射所使用的微波频率优选为使对发热构件30的相对介电损耗大于对处理对象物2的相对介电损耗的频率。又,第二微波照射所使用的微波频率优选为使对处理对象物2的相对介电损耗大于对发热构件30的相对介电损耗的频率。但是,第二微波照射所使用的微波频率可为使对处理对象物2的相对介电损耗不大于对发热构件30的相对介电损耗的频率。
图8(a)的示意图为用以说明如此微波处理装置1b的变形例一例。该微波处理装置1b在实施方式3的微波处理装置1b中,于容器10d内沿处理对象物2的移动路径2a部分地隔着预先决定间隔,而设置如实施方式2的变形例中说明的2个发热构件30的发热构件30d及30e,且取代照射部204及照射部205,微波照射单元22具备由相异位置照射相异频率微波的2个照射部206a及照射部206b。又,图8(a)中省略容器、传感器、以及控制单元等的图示。图中,实线箭头示意表示照射部206a及照射部206b所照射的微波。
照射部206a如图8(a)所示装设于可对发热构件30d照射微波的位置(例如与未图示容器的发热构件30d侧边对向的位置),并射出一频率的微波,由此进行第一微波照射,该频率使对发热构件30d的相对介电损耗大于对处理对象物2的相对介电损耗。照射部206b如图8(a)所示装设于可对位于发热构件30d与发热构件30e间的发热构件30未设置部分的处理对象物2照射微波的位置(例如与未图示容器的发热构件30d与发热构件30e间的发热构件30未设置区域对向的位置),并通过射出与第一微波照射相异频率的微波而进行第二微波照射。照射部206a及206b可利用可照射上述频率微波的与照射部204或照射部205等相同的照射部。
在图8(a)所示的微波处理装置1b中,若照射部206a进行第一微波照射,所照射的微波在与发热构件30d重叠位置500a中,通过第一微波照射所使用的频率而使对发热构件30d的相对介电损耗大于对处理对象物2的相对介电损耗,故加热效率高于位于发热构件30d的位置500a内侧的处理对象物2,可有效率加热发热构件30d,可通过经加热发热构件30d而由外侧有效率地加热内侧的处理对象物2。又,在发热构件30d的位置500a内侧中可抑制直接加热处理对象物2。又,若照射部206b进行第二微波照射,所照射的微波在与位于发热构件未设置部分的处理对象物2重叠位置500b中,因未设置发热构件30,故可仅直接加热处理对象物2。又,使照射部206b所照射的第二微波照射所使用微波频率成为使对处理对象物2的相对介电损耗较大的频率,由此可提高直接加热处理对象物2的加热效率。又,图8(a)中所示的位置500a及位置500b用以说明的位置,并非严密表示实际微波照射位置等。此于后述图8(b)~图8(d)中亦同。又,此于后述位置500c亦同。
如上述,在该变形例中,对发热构件30、以及位于发热构件30未设置区域的处理对象物2照射相异频率的微波,由此对于处理对象物2可在发热构件30设置位置及未设置位置分别进行所要求的加热。尤其对发热构件30照射使对发热构件30d的相对介电损耗大于对处理对象物2的相对介电损耗的频率,由此可抑制在发热构件30设置部分中对处理对象物2的加热。
(变形例2)
又,在上述变形例1中说明的微波处理装置1b中,微波照射单元22除了上述第一微波照射及第二微波照射以外,可进一步具备第三微波照射,该第三微波照射为将一频率的微波照射于发热构件30设置部分并加热该发热构件30设置部分的处理对象物2,该频率使对部分地设置的发热构件30的相对介电损耗小于对处理对象物2的相对介电损耗。
图8(b)~图8(d)为用以说明进一步进行如此第三微波照射的微波处理装置1b的变形例的表示发热构件30d及发热构件30e及其近旁的示意图,与图8(a)相同符号则表示相同或相当部分。图中,照射部206c将一频率的微波照射于发热构件30设置部分由此进行第三微波照射,该频率使对发热构件30的相对介电损耗小于对处理对象物2的相对介电损耗。照射部206c可利用与照射部204或照射部205等相同的照射部,其可照射上述频率微波。照射部206c装设于容器(无图示)。图中的实线箭头示意表示照射部206a及照射部206b所照射的微波,虚线箭头示意表示穿透发热构件30的微波。又,图中,后述位置500c表示发热构件30d内侧的位置。
如图8(b)所示,将照射部206c装设于与容器(无图示)的发热构件30d侧面对向的位置,使微波照射于一位置,该位置为与发热构件30d的通过照射部206a的第一微波照射的微波重叠的位置500a相异的位置。又,在此举装设照射部206c使照射部206c所照射的微波与发热构件30d重叠位置较位置500a靠发热构件30e侧的情形为例说明,但可装设照射部206c使照射部206c所照射的微波与发热构件30d重叠位置为较位置500a远离发热构件30e的位置。
在图8(b)所示的微波处理装置1b中,与图8(a)的微波处理装置1b同样地,若照射部206a进行第一微波照射,在所照射微波与发热构件30d重叠的位置500a中会有效率地加热发热构件30d,可抑制直接加热成为该位置500a内侧部分的处理对象物2。又,若照射部206b进行第二微波照射,则在所照射的微波与发热构件未设置区域的处理对象物2重叠位置500b中可仅进行处理对象物2的直接加热。又,若照射部206c进行第三微波照射,通过第三微波照射所使用的频率而使对处理对象物2的相对介电损耗大于对发热构件30d的相对介电损耗,故在位于发热构件30d内侧的处理对象物2的与照射部206c所照射的微波重叠位置500c中,会提高处理对象物2的加热效率,可有效率地直接加热内侧的处理对象物2。又,在照射部206c所照射的微波与发热构件30d重叠部分中加热效率变低,故抑制因照射部206c的微波照射而加热处理对象物2外侧的发热构件30d,可抑制经加热发热构件30d而从外侧对处理对象物2的加热。
如上述,在该变形例中,通过进行第一微波照射、第二微波照射、以及第三微波照射,而可适当加热处理对象物2。
又,在使用图8(b)说明的微波处理装置1b中,可照射微波使通过第一微波照射而照射微波的位置500a与通过第三微波照射而照射微波的位置500c在沿处理对象物2的移动路径2a方向中的位置为相同位置。例如图8(c)所示,在使用图8(b)说明的微波处理装置1b中,可以使通过第一微波照射而照射微波的位置与通过第三微波照射而照射微波的位置在沿移动路径2a方向中为相同位置的方式,将照射部206a及照射部206c装设于容器(无图示),使个别微波射出位置成为隔着发热构件30d而对向的位置,并使位置500a及位置500c在沿处理对象物2的移动路径2a方向中的位置为相同位置。但若可以使微波照射位置在沿处理对象物2的移动路径2a方向中的位置为相同位置的方式进行第一微波照射及第三微波照射,则照射部206a与照射部206c的配置并不限定于上述。例如可将照射部206a及照射部206c装设于容器,使个别微波射出位置在沿处理对象物2的移动路径2a方向中的位置为相同位置,且不隔着发热构件30d而对向。又,上述中,可照射微波,使通过第一微波照射而照射微波的位置500a与通过第三微波照射而照射微波的位置500c在容器10d宽度方向中的位置为相同位置。又,通过第一微波照射而照射微波的位置500a可视为通过第一微波照射而加热一发热构件30的位置,通过第三微波照射而照射微波的位置500c可视为通过第三微波照射而加热位于一发热构件30设置部分的处理对象物2的位置。此于以下亦同。
又,在使用图8(b)说明的微波处理装置1b中,通过第一微波照射而照射微波的位置500a与通过第三微波照射而照射微波的位置500c可位于相异发热构件30设置部分。例如图8(d)所示,可使通过第一微波照射而照射微波的位置500a位于发热构件30d设置部分,使通过第三微波照射而照射微波的位置500c位于发热构件30e设置部分。此时,例如可以使通过第一微波照射而照射微波的位置500a位于发热构件30d设置部分的方式,将照射部206a配置于与发热构件30d侧边对向的位置,并以使通过第三微波照射而照射微波的位置500c位于发热构件30e设置部分的方式,将照射部206c配置于与发热构件30e侧边对向的位置。但只要可以使通过第一微波照射而照射微波的位置500a与通过第三微波照射而照射微波的位置500c位于相异发热构件30设置部分的方式照射微波,则照射部206a与照射部206c的配置并不限定于上述。
又,上述举发热构件30为2个的情形为例说明,但如图8(a)不进行第三微波照射的情形、或如图8(b)及图8(c)通过第一微波照射照射微波的位置与通过第三微波照射照射微波的位置位于相同发热构件30设置部分的情形、或不需对相异发热构件照射微波的情形,发热构件30为1个以上即可。又,2个以上发热构件30中至少一部分的长度或材质等可为相同,也可相异。
又,如图8(c),通过第一微波照射而照射微波的位置与通过第三微波照射而照射微波的位置配置于相异发热构件30设置部分时,发热构件30为2个以上即可。
又,通过第一微波照射照射微波的发热构件30、以及通过第二微波照射照射微波的发热构件未设置区域可如图8(b)所示相邻或不相邻。
又,通过第一微波照射而照射微波的位置与通过第三微波照射而照射微波的位置位于相异发热构件30设置部分时,发热构件30可为第一微波照射位置与第三微波照射位置仅夹着一个发热构件30未设置区域而相邻的发热构件30,发热构件30也可为第一微波照射位置与第三微波照射位置夹着2个以上发热构件30未设置区域而配置的发热构件30。
又,微波处理装置1b所具有的照射部206a的数目若为1个以上,则其数目不拘。此于照射部206b及照射部206c亦同。
又,可以在微波处理装置1b内相异多个位置配置以第一微波照射而照射微波的位置的方式,使微波照射单元21照射微波。例如微波照射单元21可在相异多个位置具有进行第一微波照射的多个照射部206a。此于第二微波照射位置及第三微波照射位置亦同。
又,在上述各实施方式中举以聚丙烯腈系等前驱物纤维为处理对象物,并使微波处理装置对该处理对象物进行耐火化进行处理的情形为例说明,但该微波处理装置亦可利用于前驱物纤维以外的处理对象物的处理、或耐火化处理以外的处理,如此情形亦可发挥与上述实施方式相同的效果。例如处理对象物的材质等不拘。例如处理对象物可为绵丝、羊毛丝、克什米尔丝、聚合物丝或金属丝等。聚合物丝例如为耐纶丝、氟碳丝或聚乙烯丝等。例如可将上述微波处理装置用于绵丝、羊毛丝、克什米尔丝等的干燥等。又,例如可将上述各实施方式的微波处理装置用于聚合物丝或金属丝等的加热、或烧成、烧结等处理等。又,可将上述各实施方式的微波处理装置用于已进行耐火化处理的前驱物纤维的碳化处理,亦即使用已进行耐火化处理的前驱物纤维制造碳纤维的处理。又,在上述各实施方式的微波处理装置中,对前驱物纤维进行上述耐火化处理后,可进一步在相同容器内进行碳化处理,而制造碳纤维。又,处理对象物2并不限定于纤维状,例如可为棒状或链状、片状、膜状、管状等其他形状。又,处理对象物2若为可配置于发热构件内等者、或可在发热构件内移动者,则不需一定要具有往预定方向连续延伸或连续连结的形状,例如可为非连续的固体状物体,其配置于由容器内入口侧往出口侧移动的以高微波穿透性材料构成的皮带(无图示)上,也可为液体或粉体等的流体或凝胶等,其配置于由容器内入口侧往出口侧延伸的以高微波穿透性玻璃等材料构成的筒或导水管并移动。又,微波装置内的微波照射单元所照射的微波数目或微波照射位置、微波输出强度、微波频率等可因应处理对象物、或处理对象物所进行的处理等而适宜设定。
又,在微波处理装置内使用已进行耐火化处理的前驱物纤维制造碳纤维时,优选为使上述气体供给单元70供给例如制造碳纤维所需的氮等气体。
又,上述实施方式中说明在微波处理装置后设置卷绕已进行处理的处理对象物的卷绕部65的例子,但可将已进行耐火化处理的处理对象物在未卷绕下供给于其他处理装置(无图示)内。例如可将以上述微波处理装置进行耐火化处理的前驱物纤维直接使用搬送单元60送入对已进行耐火化处理的前驱物纤维进行碳化处理的装置(无图示)。
又,上述各实施方式中说明的碳纤维的前驱物纤维的耐火化处理可视为碳纤维制造方法的一工序。亦即,包含该耐火化处理的碳纤维制造方法是包含对容器内照射微波而加热沿发热构件配置的碳纤维的前驱物纤维的工序,该容器在内部具备吸收微波并发热的发热构件,上述加热工序进行加热发热构件的第一微波照射、以及加热前驱物纤维的第二微波照射。
又,在该碳纤维制造方法中,优选为于进行第二微波照射时,在到达前驱物纤维成为发热峰值的温度时,停止第二微波照射并进行第一微波照射。在此成为发热峰值温度的情形是指例如包含到达成为发热峰值的温度的时间点的期间,优选为到达成为发热峰值的温度的时间点及其前后的期间。
本发明不限定于以上实施方式,可行各种变更,此等亦包含于本发明的范围内,在此不需赘言。
产业上的可利用性
如上述,本发明的微波处理装置等适合作为照射微波并对处理对象物进行所要求处理的装置等,尤其作为进行加热处理的装置等是有用的。
附图标记说明
1、1a、1b 微波处理装置
2 处理对象物
2a 移动路径
10、10a~10d 容器
20、21、22 微波照射单元
30、30a~30e 发热构件
31、31a、31b 辊
32、32a、32b 皮带
40、40a~40f 传感器
50、51、52 控制单元
60 搬送单元
70 气体供给单元
201、201a~201c 第一照射部
202、202a~202c 第二照射部
203、203a~203c、206a~206c 照射部
204 第一频率照射部
205 第二频率照射部
301 加热媒介
302 支撑体
303 非穿透部
701 供给部
2001 微波振荡器
2002 传送部

Claims (9)

1.一种微波处理装置,其特征在于,具备:
容器,供处理对象物在内部移动;
微波照射单元,具有对该容器内照射微波的第1及第2照射部;以及
发热构件,沿所述处理对象物的移动路径而设置于所述容器内,将由所述微波照射单元照射的微波的一部分吸收而发热,并使一部分穿透,且所述发热构件具有支撑体以及被所述支撑体支撑的加热媒介,
所述第1及第2照射部是分别通过该加热媒介的发热由外侧加热所述处理对象物,并以穿透该发热构件的微波直接加热所述处理对象物,且在所述移动路径的相异位置加热所述处理对象物,
所述发热构件沿所述处理对象物的移动路径而部分地设置,且未设置于沿移动路径的其他部分,
所述第1照射部进行第1微波照射,所述第1微波照射对所述移动路径中设置有所述发热构件的部分照射微波而加热所述发热构件,
所述第2照射部进行第2微波照射,所述第2微波照射对所述移动路径中未设置有所述发热构件的部分照射微波而加热所述处理对象物。
2.根据权利要求1所述的微波处理装置,其特征在于,
所述加热媒介为固定材质。
3.根据权利要求1所述的微波处理装置,其特征在于,进一步具备:
气体供给单元,对所述发热构件的内侧供给预定气体。
4.根据权利要求1或2所述的微波处理装置,其特征在于,
所述微波照射单元进行:
所述第1微波照射,通过所述第1照射部照射形成使在所述发热构件被吸收的微波大于穿透该发热构件的微波的功率减半深度的频率的微波;以及
所述第2微波照射,通过所述第2照射部照射形成使在所述发热构件被吸收的微波小于穿透所述发热构件的微波的功率减半深度的频率的微波。
5.根据权利要求1或2所述的微波处理装置,其特征在于,
所述微波照射单元进行:
所述第1微波照射,通过所述第1照射部照射使对该发热构件的相对介电损耗大于对所述处理对象物的相对介电损耗的频率的微波;以及
所述第2微波照射,通过所述第2照射部照射使对该发热构件的相对介电损耗小于对所述处理对象物的相对介电损耗的频率的微波。
6.根据权利要求1或2所述的微波处理装置,其特征在于,
所述加热媒介具有第1厚度的第1区域以及第2厚度的第2区域,
所述微波照射单元进行通过所述第1照射部对所述第1区域照射的所述第1微波照射、以及通过所述第2照射部对所述第2区域照射的所述第2微波照射。
7.根据权利要求1或2所述的微波处理装置,其特征在于,进一步具备:
第1传感器,取得所述发热构件的温度信息;以及
第2传感器,取得所述处理对象物的温度信息;
使用所述第1及第2传感器所取得的温度信息反馈控制所述第1及第2照射部的输出。
8.根据权利要求1所述的微波处理装置,其特征在于,
所述处理对象物为碳纤维的前驱物纤维,
所述微波处理装置用于所述前驱物纤维的耐火化处理。
9.一种碳纤维的制造方法,其特征在于,
包含对在内部具备发热构件的容器内照射微波而加热沿所述发热构件移动的碳纤维的前驱物纤维的工序,所述发热构件将所照射的微波的一部分吸收而发热,并使一部分穿透,
其中,在所述加热碳纤维的前驱物纤维的工序中,从第1及第2照射部对具有支撑体以及被所述支撑体支撑的加热媒介的所述发热构件照射微波,通过该发热构件的发热由外侧加热所述前驱物纤维,并以穿透该发热构件的微波直接加热所述前驱物纤维,且在所述前驱物纤维的移动路径的相异位置加热,
所述发热构件为沿所述前驱物纤维的移动路径部分地设置,且未设置于沿移动路径的其他部分,
在所述加热碳纤维的前驱物纤维的工序中,
所述第1照射部进行第1微波照射,所述第1微波照射对所述移动路径中设置有所述发热构件的部分照射微波而加热所述发热构件,
所述第2照射部进行第2微波照射,所述第2微波照射对所述移动路径中未设置有所述发热构件的部分照射微波而加热所述前驱物纤维。
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