KR101974219B1 - 마이크로파를 응용한 가열 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은,　마이크로파를 응용하여 양질인 탄소섬유나 흑연섬유 등을 생산할 수가 있고, 또한 구성을 간단하게 하여 전기 에너지의 절약화에 적합한 가열 장치를 제안한다. 그리고, 이 가열 장치는,　가열로 본체에 마이크로파 전력을 도입하는 마이크로파 공급 수단과, 상기 가열로 본체의 입구부(11a)와 출구부(11b)에 설치하여 마이크로파 전력의 누설을 방지하는 필터 존과, 마이크로파 발열재로 중공체로서 형성하고, 상기 가열로 본체의 입구부와 출구부의 사이에 배치하여 설치한 가열 가마와, 상기 가열로 본체의 내부와 상기 가열부 내의 공간을 분리하고, 또한 상기 가열 가마를 보유하는 마이크로파 흡수가 적은 단열재를 구비하고, 상기 입구부로부터 공급한 선모양의 작업물을 상기 가열부 내를 통과시키고, 상기 출구부로부터 배출하고, 상기 가열부 내에서 가열하는 구성으로 하고 있다.

Description

마이크로파를 응용한 가열 장치{HEATING SYSTEM UTILIZING MICROWAVE}

본 발명은 마이크로파 에너지를 응용한 가열 장치로, 예를 들면, 탄소섬유나 흑연섬유의 생산에 사용하는 가열로에 적합한 가열 장치에 관한 것이다.

탄소섬유는 폴리아크릴로니트릴(PAN) 등의 유기 합성섬유를 200~300℃의 내염화로를 이용하여 공기 중에서 열처리(내염화처리)하여 실모양의 내염섬유를 미리 생산하고, 또한 이 내염섬유를 1000~1500℃의 탄화로를 이용하여 불활성 분위기 중에서 열처리함으로써 생산된다. 이와 같이 생산된 탄소섬유는 자동차 등의 부품 재료로서 사용되고 있다.

또, 상기의 탄소섬유는 2000~2500℃의 흑연화로를 이용하여 불활성 분위기 중에서 열처리함으로써 흑연섬유가 생산된다. 이 흑연섬유는 항공기 등의 부품 재료로서 사용되고 있다.

상기한 탄소섬유를 생산하는 탄화로나 흑연섬유를 생산하는 흑연화로는 일반적으로 전기 히터 구조의 가열로가 널리 사용되고 있다.

도 19는 종래예의 가열로의 주요부 단면을 나타낸 개략 구성도이고, 도 20은 도 19의 A－A선 확대 단면도이다.

도시하듯이, 이 가열로(1)는 긴 형상의 가열로 본체(2)와, 이 가열로(1)의 입구부(3) 및 출구부(4), 가열 가마(5), 가열 가마(5)의 지지대(6), 전기 히터(7), 단열층(8)으로 구성되어 있다.

이 가열로(1)는 입구부(3)로부터 공급한 실모양의 작업물(work)(유기 합성섬유)(9)을 가열 가마(5) 내를 통과시키고, 출구부(4)로부터 인출함으로써, 작업물(9)을 소정의 고온으로 가열하고, 이어서 작업물(9)을 냉각 장치로 냉각하여 탄소섬유 또는 흑연섬유를 생산한다.

상기한 가열 가마(5)는 열전도율이 높고, 목적으로 하는 가열 온도에 충분히 견디는 탄소 등을 사용하여 편평 단면의 중공체로서 형성되어 있고, 또 가열로 본체(2)의 입구부(3)와 출구부(4)를 연결하는 직선상에 배치되도록 단열재로 이루어지는 지지대(6)로 지지시킨 횡장(橫長) 형상의 것으로 되어 있다.

그리고, 가열 가마(5)의 상하 위치에는 다수의 전기 히터(7)가 배열되어 있고, 전기 히터(7)를 통전하여 발열시키고, 그 복사열로 가열 가마(5)를 가열 승온시킨다.

전기 히터(7)는, 도 20으로부터 알 수 있듯이, 막대모양의 전기 저항 발열체(7a), 도전성의 발열체 단자부(7b), 전극(7c)으로 구성되어 있고, 발열체 단자부(7b)를 전기 절연재를 통해 가열로 본체(2)에 부착하고, 또 이 발열체 단자부(7b)에 전극(7c)을 클램프(clamp) 함으로써, 이 전기 히터(7)가 작업물(9)의 이송 방향에 교차하는 방향으로 되도록 하여 구비되어 있다.

이와 같이 구성된 전기 히터(7)는 전극(7c)으로부터 상용 전원 전력을 공급하고, 전기 저항 발열체(7a)에 교류 전류를 흘려 발열시킨다.

따라서, 가열 가마(5)의 가열 온도가 전기 저항 발열체(7a)의 발열에 의해 상승하기 때문에, 작업물(9)이 가열 가마(5)로부터의 복사열 등에 의해 가열되어 필요한 열처리를 한다.　

또한, 전기 저항 발열체(7a)는 줄(joule) 손실에 의해 발열하지만, 전기 저항 발열체(7a)로부터 방사되는 열에너지는 전기 저항 발열체(7a)의 온도의 4승에 비례하고, 거리의 2승에 반비례하므로 온도가 높을수록 복사열은 증대한다.

그리고, 가열 가마(5)가 얻는 에너지는 가열 가마(5)와 전기 저항 발열체(7a)의 형상과 배치에도 영향을 받는다.

한편, 탄소섬유의 생산에는 상기한 전기 히터 구조의 가열로 외에 마이크로파 전력을 이용한 가열로가 일본국 특허공고공보 제62－7288호 등에 의해 제안되어 있다.

이 가열로는 노체(爐體)와, 노체 내를 주행하는 반송 장치(벨트 컨베이어)와, 노(爐) 내에 마이크로파를 조사하는 마이크로파 조사 장치와, 불활성 가스 유통 장치로 구성되고, 이들과 관련하여 온도 제어장치, 냉각 장치가 설치되어 있다.

이 가열로는 원료섬유를 수용한 용기를 벨트 컨베이어에 실어서 노체 내를 이송하고, 원료섬유에 마이크로파를 조사한다.

따라서, 마이크로파의 조사로 가열되고 탄소섬유가 된 피가열물이 출구로부터 배출되고 이어서 냉각 장치로 냉각된다.

이 가열로에 있어서, 석탄계 피치(pitch)의 섬유를 불융화한 것을 탄소섬유로 하는데는 원료섬유의 길이 1m 정도의 것을 토우(tow) 모양으로 하고, 두께 100㎜로 겹쳐 쌓아 용기에 충전 밀도 50kg/m³로 수용한다.

이러한 용기를 다수 준비하여 순차 노체 내에 보냄으로써 탄소섬유를 얻을 수 있다.

일본국 특허공고공보 제62－7288호

상기한 전기 히터 구조의 가열로는 전기 히터(heater)(7)의 전극(7c)이 고온으로 되기 때문에, 이 전극(7c)을 물 등의 액체로 냉각하여 규정 온도 이하로 유지하고 있다.

즉, 전극(7c)에는 동재 등의 전기 양도체가 사용되고 있는 관계로, 전기 저항 발열체(7a)의 고열이 발열체 단자부(7b)를 지나 열전반함으로써 고온이 되기 때문에, 동재 등의 용융을 방지하기 위해서 전극(7c)을 물 등으로 냉각하고 있다.　

따라서, 이런 종류의 가열로(1)는 전극(7c)에 있어서 물 등으로 냉각되는 가열량이 헛되게 되어, 이 가열량 때문에 전기 히터(7)에 급전하는 전체 전력의 30% 이상의 전기 에너지가 쓸데없이 버려지고 있다.

또, 전기 히터 구조의 가열로의 경우, 전기 히터(7)의 열에너지는 가열 가마(5)를 가열 승온시킬 뿐만 아니라, 가열 가마를 예상하는 입체각 상당분만큼이 가열 가마의 가열에 기여하고, 그 이외는 손실로 되어, 예를 들면, 단열층(8)의 표면을 가열하는 에너지가 되기 때문에, 이러한 구성 부품에 방사되는 열에너지가 전기 히터(7)의 전체 에너지의 50% 이상에도 달하여 그만큼 전기 에너지가 쓸데없이 소비되고 있다.

또한, 전기 히터 구조의 가열로는 상기와 같이 많은 전기 에너지가 쓸데없이 소비되고 있기 때문에, 가열로(1)를 개시할 때에, 가열로 본체(2)가 열평형 상태로 될 때까지의 시간, 즉 온도가 안정되어 작업물의 가열 처리가 안정되게 될 수 있을 때까지의 시간이 장시간으로 되고, 이 결과 가열로의 개시시에 쓸데없이 소비되는 전기 에너지도 커진다.

일반적으로 전력 절약을 생각한 전기 히터 구조의 탄소섬유 제조로에서도 투입한 전전기 에너지에 대해 제품의 가열에 기여하는 에너지는 45% 정도라고 말해지고 있다.

한편, 마이크로파 전력을 이용한 가열로는 원료섬유를 높은 충전 밀도로 수용한 용기를 노체 내에 이송하고, 원료섬유에 마이크로파를 조사하여 탄소섬유를 생산하는 구성이므로, 원료섬유를 하나하나 늘어놓아 노체 내를 통과시키는 것 같은 경우, 예를 들면, 12000개의 원료섬유를 늘어놓아 노체 내를 통과시키는 경우에는, 충전 밀도가 지극히 낮아지므로, 이 가열로에서는 원료섬유의 가열이 곤란하게 된다.

그래서, 본 발명에서는 상기의 실정을 감안하여 마이크로파를 응용하여 양질의 탄소섬유나 흑연섬유 등을 생산할 수가 있고, 또한 구성을 간단하게 하여 전기 에너지의 절약화에 적합한 가열 장치를 제안하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는 제1의 발명으로서, 금속재로 이루어지는 가열로 본체와, 상기 가열로 본체에 마이크로파 전력을 도입하는 마이크로파 공급 수단과, 상기 가열로 본체의 일방측에 설치한 입구부와 타방측에 설치한 출구부에 설치하여 마이크로파 전력의 누설을 방지하는 필터 존(filter zone)과, 마이크로파 발열재로 긴 형상의 중공체로서 형성하고, 상기 가열로 본체의 입구부와 출구부의 사이에 직선적으로 배치하여 설치한 가열 가마와, 상기 가열로 본체의 내면과 상기 가열 가마 외면으로 둘러싸인 공간과, 상기 가열부 내의 공간을 분리하고, 또한 상기 가열 가마를 보유하는 마이크로파 흡수가 적은 단열재를 구비하고, 상기 입구부로부터 공급한 작업물을 상기 가열부 내를 통과시키고, 상기 출구부로부터 배출하고, 상기 가열부 내에서 가열하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 마이크로파를 응용한 가열 장치를 제안한다.

제2의 발명으로서는, 금속재로 이루어지는 가열로 본체와, 상기 가열로 본체에 마이크로파 전력을 도입하는 마이크로파 공급 수단과, 상기 가열로 본체의 일방측에 설치한 입구부와 타방측에 설치한 출구부의 근처에 설치하여 마이크로파 전력의 누설을 방지하는 필터 존과, 마이크로파 발열재로 긴 형상의 중공체로서 형성하고, 상기 가열로 본체의 입구부의 필터 존과 출구부의 필터 존을 통과시키고, 입구부와 출구부의 사이에 직선적으로 배치하여 설치한 가열 가마와, 상기 가열 가마를 보유하는 마이크로파 흡수가 적은 단열재를 구비하고, 상기 입구부로부터 공급한 작업물을 상기 가열부 내를 통과시키고, 상기 출구부로부터 배출하고, 상기 가열부 내에서 가열하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 마이크로파를 응용한 가열 장치를 제안한다.

제3의 발명으로서는, 상기한 제1 또는 제2의 발명의 가열 장치에 있어서, 상기 가열 가마의 외표면의 일부 또는 전부를 마이크로파 흡수가 적은 단열재로 덮은 것을 특징으로 하는 마이크로파를 응용한 가열 장치를 제안한다.

제4의 발명으로서는, 상기 제1~제3의 발명의 어느 하나의 가열 장치에 있어서, 상기 가열로 본체의 내면의 일부 또는 전부를 단열재로 덮은 것을 특징으로 한 마이크로파를 응용한 가열 장치를 제안한다.

제5의 발명으로서는, 상기한 제1~제4의 발명의 어느 하나의 가열 장치에 있어서, 마이크로파 발열재로 긴 형상의 중공체로서 형성한 상기 가열 가마는, 내면을 마이크로파 차폐재로 형성한 것을 특징으로 하는 마이크로파를 응용한 가열 장치를 제안한다.

제6의 발명으로서는, 상기한 제1~제5의 발명의 어느 하나의 가열 장치에 있어서, 상기 가열 가마는, 내면을 마이크로파 차폐재로 형성하고, 외면을 가열 가마 축방향으로 단속시킨 마이크로파 가열층으로 한 것을 특징으로 하는 마이크로파를 응용한 가열 장치를 제안한다.

제7의 발명으로서는, 상기한 제1~제6의 발명의 어느 하나의 가열 장치에 있어서, 상기 가열 가마는, 마이크로파 차폐재로 이루어지는 내면층, 마이크로파 발열재로 이루어지는 중간층, 마이크로파 흡수가 적은 단열재로 이루어지는 외면층의 3조 구성으로 한 것을 특징으로 하는 마이크로파를 응용한 가열 장치를 제안한다.

제8의 발명으로서는, 제1~제7의 발명의 어느 하나의 가열 장치에 있어서, 상기 가열 가마는, 사변형 단면의 긴 형상 중공체로서 형성하고, 또한 상하 변에 해당되는 가열 가마 부분은 마이크로파 차폐재로 이루어지는 내면층, 마이크로파 발열재로 이루어지는 중간층, 마이크로파 흡수가 적은 단열재로 이루어지는 외면조(外面槽)의 3층 구성으로 하고, 좌우 변에 해당되는 가열 가마 부분은 마이크로파 차폐재로 이루어지는 내면층과 마이크로파 흡수가 적은 단열재로 이루어지는 외면층의 2층 구성으로 한 것을 특징으로 하는 마이크로파를 응용한 가열 장치를 제안한다.

제9의 발명으로서는, 제1~제8의 발명의 어느 하나의 가열 장치에 있어서, 상기 필터 존에는 마이크로파 흡수재로서 마이크로파 발열체를 구비한 것을 특징으로 하는 마이크로파를 응용한 가열 장치를 제안한다.

상기한 제1의 발명의 가열 장치는, 가열 가마를 집중적으로 발열 승온시킬 수가 있는 점에 특징이 있다.

또한, 가열 가마는, 탄소나 흑연의 분말, 카본 나노 튜브 등을 혼입시킨 세라믹스, 지르코니아(zirconia), 탄화규소 등의 마이크로파 발열재로 형성할 수가 있다.

또, 가열로의 가열로 본체는, 비자성 금속재로 형성하는 것이 바람직하다.

비자성 금속재는, 마이크로파 전력이 불과 수㎛의 깊이밖에 진입하지 않고, 그것도 줄(joule) 손실만의 얼마 안되는 발열(손실)이므로, 마이크로파 전력에 의한 가열 승온이 적다.

또, 줄 손실로서 소비되지 않은 대부분의 마이크로파 전력은 비자성 금속재의 가열로 본체에서 반사된다.

또한, 가열로 본체를 자성 금속재로 형성하면, 그 표면은 줄 손실과 히스테리시스 손실의 양쪽 모두로 가열되어 마이크로파 전력이 감소하고, 가열 가마의 가열 효율이 내려가지만, 이 점을 고려하면 실시화가 가능하다.

또한, 가열로 본체 내면과 가열 가마 외면으로 둘러싸인 공간과 가열부 내의 공간을 분리하는 단열재는, 마이크로파 흡수 성능이 적은 재료로 형성되어 있다.

이 단열재는, 예를 들면, 알루미나(alumina), 실리카(silica), 멀라이트(mullite), 마그네시아(magnesia) 등을 주성분으로 하는 재료, 즉 마이크로파 전력을 투과하는 재료의 단열재로 형성할 수가 있다.　

따라서, 가열로 본체를 비자성 금속재로 형성함과 아울러, 가열로 본체 내와 가열부 내를 단열재로 분리하여 가열 가마를 격리함으로써, 가열 가마를 집중적으로 발열 승온시킬 수가 있다.

이 결과, 소비 전력이 적고, 또 작업물을 가열부 내를 통과시키는 간단한 구성으로 양질인 탄소섬유나 흑연섬유를 생산할 수가 있는 가열 장치로 된다.

특히, 가열 가마의 내부는 주위로부터 같은 열에너지로 방사되는, 이른바 등온 장벽으로 해도 작용하므로, 이 가열 가마에는 복수개의 작업물나 작업물의 다발을 통과시켜도, 균일하게 가열할 수가 있어 품질이 좋은 탄소섬유나 흑연섬유를 생산할 수 있다.

또한, 가열로 본체 내와 가열부 내를 단열재에 의해 분리하였으므로, 작업물이 가열부 내에서 가열될 때에 발생하는 연기나 가스는 가열로 본체의 입구부나 출구부로부터 배출시킬 수가 있다.

이 결과, 가열로내부가 작업물로부터 나오는 연기나 가스에 의해 오염되는 일이 적기 때문에, 장시간 사용하여도 안정되게 발열 승온하는 가열 가마를 구비하는 가열 장치로 된다.

한편, 가열로 본체 내와 가열부 내를 분리하는 단열재는, 마이크로파 전력을 대부분 흡수하지 않는 마이크로파 투과성의 것이므로, 마이크로파 전력이 가열부 내에도 침입한다.

그러나, 가열부 내에서는 마이크로파의 전자계 분포가 한결같지 않기 때문에, 마이크로파 흡수 성능이 큰 작업물을 복수개 넣으면, 마이크로파 전자계 분포가 다른 장소를 작업물이 통과하기 때문에, 가열 온도가 다른 상태, 즉 가열 불균일이 발생할 가능성이 있다.

일반적으로, 가열 가마를 형성하는 마이크로파 발열재의 마이크로파 흡수 성능과 비교하여 작업물의 마이크로파 흡수 성능이 10% 이상인 물질은 마이크로파 전력의 영향을 받아 가열된다.

특히, 마이크로파 흡수 성능이 50% 이상인 작업물의 경우는, 가열부 내를 통과하고 있는 동안에, 불균일한 마이크로파 전자계 분포의 영향을 강하게 받아 처리 온도에 차이가 난다.

이 때문에 제1의 발명의 가열 장치는, 작업물의 마이크로파 흡수 성능이 적어도 가열 가마를 형성하는 마이크로파 발열체의 마이크로파 흡수 성능의 50% 이하일 필요가 있다.

다만, 특수한 작업물을 제외하고, 대부분의 물질은 마이크로파 발열체의 마이크로파 흡수 성능의 50% 이하이므로, 제1의 발명의 가열 장치에 있어서 양질인 탄소섬유나 흑연섬유 등을 생산할 수 있다.

한편, 동일한 유전손실 계수의 물질이라도 이에 포함되는 각종 배합제의 성분이나 양이 다른 작업물에서는 유전손실 계수가 다르다.

이 때문에 제1의 발명의 가열 장치에서는, 유전손실 계수의 대소를 판별할 필요가 있지만, 그때마다 유전손실 계수를 조사하는 것은 대단한 노력을 필요로 한다.

제2의 발명의 가열 장치는 이 문제를 해결하고 있다.

제2의 발명의 가열 장치는, 가열로 본체의 입구부의 필터 존과 출구부의 필터 존을 직선적으로 연결하는 배치로 한 가열 가마로 하고 있고, 이에 의해 가열 가마의 단부는 가열로 본체 밖에서 개구하므로, 가열부 내에는 마이크로파 전력이 침입하지 않는다.

따라서, 가열부 내를 통과하는 작업물은, 마이크로파 흡수 성능의 대소와 관계없이 마이크로파 전력의 영향을 받지 않기 때문에, 가열부 내에 복수의 작업물을 통과시켜 가열해도, 가열 처치 후의 작업물은 어느 작업물도 한결같이 가열되어 양질인 생산물로 된다.

또한, 제3의 발명과 같이, 가열 가마의 외표면의 일부 또는 전부를 마이크로파 흡수가 적은 단열재로 덮는 구성으로 하면, 가열 가마의 외표면으로부터 방출되는 열에너지가 적게 되므로, 에너지의 절약화의 효과가 증대된다.

또한, 가열 가마를 덮는 단열재로서는, 예를 들면, 알루미나, 실리카, 멀라이트(mullite), 마그네시아 등을 주성분으로 하는 재료를 사용할 수 있다.

마찬가지로 제4의 발명과 같이, 가열로 본체의 내면의 일부 또는 전부를 단열재로 덮는 구성으로 하면 에너지의 절약화의 효과가 증대된다.

가열로 본체의 내면을 덮는 단열재는, 사용 온도가 가열 가마의 외표면과 비교하여 충분히 낮기 때문에, 가열 가마에 이용하는 마이크로파 흡수가 적은 단열재를 반드시 사용할 필요가 없지만, 예를 들면, 알루미나, 실리카, 멀라이트(mullite), 마그네시아 등을 주성분으로 하는 재료, 즉 고온에서도 마이크로파의 흡수가 적은 재료를 사용하면, 단열재를 투과할 때의 마이크로파 전력의 감쇠가 더욱 작아지기 때문에, 에너지의 절약화에 유리하게 된다.

이 결과, 가열 가마의 외표면과 가열로 본체의 내표면의 양쪽 모두를 마이크로파 흡수가 적은 단열재로 덮음으로써 더 에너지의 절약화의 효과를 증가시킬 수가 있다.

또한, 제5의 발명과 같이, 마이크로파 발열재로 형성한 가열 가마의 내면을 마이크로파 차폐재로 형성하면, 마이크로파 전력이 마이크로파 가열재를 가열하면서 침투하여 마이크로파 차폐재에 이르고, 이 차폐재에서 반사한다.

이 결과, 마이크로파 전력이 가열 가마의 터널 내에는 투과하지 않는다.

특히, 이 발명에 의하면, 가열 가마의 설계에, 마이크로파 침투 깊이(반감 심도)를 신경쓸 필요가 없이 마이크로파 발열재의 사용량을 줄일 수가 있다.

하기에 반감 심도의 참고도를 나타낸다.

이 참고도에 의하면, 예를 들면, 25℃의 탄화규소의 경우, 2.45㎓의 마이크로파 전력에서는 반감 심도 D는 5㎝로 된다.

일반적으로, 반감 심도는 고온으로 되면 얕아진다.

예를 들면, 지르코니아의 경우, 300℃에서는 반감 심도가 약 2.5㎝, 500℃에서는 반감 심도가 약 1.9㎝, 800℃에서는 반감 심도가 약 0.7㎝로 된다.

한편, 마이크로파 발열체에 침투하는 마이크로파 전력의 반감 심도 D는 다음의 식에 의해 구해진다.

여기서, f는 주파수, εr은 비유전율, tanδ는 유전체 손실각이다.

따라서, 가열 가마를 형성하는 마이크로파 발열체 안으로 나아가는 마이크로파의 전력비는, 다음과 같이 된다.

표면으로부터의 깊이　그 깊이에 있어서 더 침투하는 마이크로파 전력(%)

　1×D　　　　　　　 50.0%

　　 2×D　　　　　　　 25.0%

　　 3×D　　　　　　　 12.5%

　　 4×D　　　　　　　　 6.25%

　　 5×D　　　　　　　　 3.13%

　　 6×D　　　　　　　　 1.56%

　　 7×D　　　　　　　　 0.78%

　　 8×D　　　　　　　　 0.39%

라고 하는 관계로 된다.

따라서, 예를 들면, 지르코니아을 마이크로파 발열재로서 두께 5㎝의 가열 가마로 하면, 대략의 계산에서는 300℃에서는 25.0%, 500℃에서는 16.14%, 800℃에서는 0.7%가 가열 가마의 터널 내에 관통하게 된다.

즉, 마이크로파 발열재의 두께가 얇은 경우는, 가열 가마의 온도가 비교적 낮은 영역에서는, 강한 마이크로파 전력이 가열 가마의 터널 내에 침투하고, 터널 내를 통과하고 가열 장치 밖으로 새어 나올 가능성을 시사하고 있다.

이에 반해, 전기 양도체의 경우는, 표면의 전자계의 값에 대해, 1/e=0.368로 되는 깊이, 즉 표피의 깊이(skin　depth) δ가 관계한다.

여기서, ω는 각주파수(ω=2πf : f는 주파수), μ는 물질의 투자율, σ은 물질의 전기 전도율이다.

상기의 식에 의하면, 2.45㎓의 마이크로파 전력의 경우, 동(銅)의 표피의 깊이는 약 1.32㎛이고, 탄소(흑연)의 표피의 깊이는 약 41.2㎛로 된다.

즉, 탄소는 전기 저항체이므로, 동과 비교하여 표피의 깊이는 약 31배로도 되지만, 두께 0.5㎜의 탄소의 판이면, 마이크로파 전력의 전자계 강도는 표면의 약 185,700분의 1로 되어 버리므로, 0.5㎜로 마이크로파 전력을 충분히 차폐할 수가 있다.

예를 들면, 지르코니아의 마이크로파 발열재로 형성한 가열 가마의 내면에, 0.5㎜의 탄소의 층을 마이크로파 차폐재로서 설치하는 것만으로, 가열 가마의 터널 내에의 마이크로파 전력의 누설을 저지할 수가 있다.

또, 가열 가마의 내면에 설치하는 마이크로파 차폐재로서는, 가격이 싸고, 작업물에 흠이 나기 어려운 탄소가 유리하지만, 그러나 마이크로파 전력을 반사하는 것이면 사용 가능하기 때문에 금속 등의 전기 양도재(良導材)라도 사용할 수가 있다.

또한, 제6의 발명과 같이, 내면을 마이크로파 차폐재로 형성하고, 외면을 가열 가마 축방향으로 단속시킨 마이크로파 가열층으로 한 가열 가마는, 마이크로파 차폐재가 열전도체이기도 하기 때문에, 마이크로파 발열층에서 발생한 열에너지가 마이크로파 차폐재를 확산하여 전반하므로, 정상 상태로 되면, 가열 가마의 단부 및 단부에 가까운 부분을 제외하고, 마이크로파 차폐재가 비교적 한결같은 온도 분포로 된다.

따라서, 마이크로파 전력이 강하게 방사되고 있는 부분에 마이크로파 발열층을 배치할 수가 있다.

또, 마이크로파 발열층을 제조하는데 있어서 최적인 축방향 치수로 제조하고, 그것을 일부러 연속 배치하는 것이 아니라, 적당한 간격으로 배치하면, 소망한 특성을 가진 가열 가마로 된다.

제7의 발명은, 가열 가마에 대해, 마이크로파 차폐재로 이루어지는 내면층, 마이크로파 발열재로 이루어지는 중간층, 마이크로파 흡수가 적은 단열재로 이루어지는 외면층의 3층 구성으로 한 것이 특징으로 되어 있다.

또, 제8의 발명은, 제7의 발명의 변형이고, 가열 가마에 대해, 사변형 단면의 긴 형상 중공체로서 형성하고, 또한 상하 변에 해당되는 가열 가마 부분은 마이크로파 차폐재로 이루어지는 내면층, 마이크로파 발열재로 이루어지는 중간층, 단열재로 이루어지는 외면층의 3층 구성으로 하고, 좌우 변에 해당되는 가열 가마 부분은 마이크로파 차폐재로 이루어지는 내면층과 단열재로 이루어지는 외면층의 2층 구성으로 한 것이 특징으로 되어 있다.

제9의 발명과 같이, 필터 존의 공간에 마이크로파 흡수재로서 마이크로파 발열체를 배치하면, 마이크로파 전력을 흡수해 발열하므로, 필터 효과가 증대됨과 아울러, 가열 가마의 단부의 열류가 개선되고 가열 가마의 보온에 도움이 되어, 가열로 본체의 입구부 및 출구부의 마이크로파 전력의 누설을 방지하여 더 에너지의 절약화에 유리하게 된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태를 나타내고, 작업물의 이송 방향에 평행하게 절단한 가열 장치의 단면도이다.
도 2는 도 1의 B－B선 확대 단면도이다.
도 3은 가열로 본체의 내면에 단열재를 설치한 상기 제1 실시 형태의 개량예를 나타내는 도 1과 마찬가지의 단면도이다.
도 4는 가열 가마의 외표면에 마이크로파 흡수가 적은 단열재를 설치한 상기 제1 실시 형태의 개량예를 나타내는 도 1과 마찬가지의 단면도이다.
도 5는 가열로 본체의 내면에 단열재를 설치하고, 또한 가열 가마 외면에 마이크로파 흡수가 적은 단열재를 설치한 상기 제1 실시 형태의 개량예를 나타내는 도 1과 마찬가지의 단면도이다.
도 6은 마이크로파 차폐재로 이루어지는 내면층, 마이크로파 발열재로 이루어지는 중간층, 마이크로파 흡수가 적은 단열재로 이루어지는 외면층의 3층 구성으로 한 가열 가마와 가열로 본체의 내면에 단열재를 설치한 상기 제1 실시 형태의 개량예를 나타내는 도 1과 마찬가지의 단면도이다.
도 7은 도 6의 C－C선 확대 단면도이다.
도 8은 마이크로파 차폐재로 이루어지는 내면층, 단속적으로 설치한 마이크로파 발열재로 이루어지는 중간층, 마이크로파 흡수가 적은 단열재로 이루어지는 외면층의 3층 구성으로 한 가열 가마를 구비한 상기 제1 실시 형태의 개량예를 나타내는 도 1과 마찬가지의 단면도이다.
도 9는 마이크로파 차폐재로 이루어지는 내면층, 단속적으로 설치한 마이크로파 발열재로 이루어지는 중간층, 마이크로파 흡수가 적은 단열재로 이루어지는 외면층의 3층 구성으로 한 가열 가마와 가열로 본체의 내면에 단열재를 설치한 상기 제1 실시 형태의 개량예를 나타내는 도 1과 마찬가지의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시 형태를 나타내고, 작업물의 이송 방향에 평행하게 절단한 가열 장치의 단면도이다.
도 11은 가열 가마의 외표면에 마이크로파 흡수가 적은 단열재를 설치한 상기 제2 실시 형태의 개량예를 나타내는 도 10과 마찬가지의 단면도이다.
도 12는 마이크로파 차폐재로 이루어지는 내면층, 마이크로파 발열재로 이루어지는 중간층, 마이크로파 흡수가 적은 단열재로 이루어지는 외면층의 3층 구성으로 한 가열 가마를 구비한 상기 제2 실시 형태의 개량예를 나타내는 도 10과 마찬가지의 단면도이다.
도 13은 마이크로파 차폐재로 이루어지는 내면층, 부분적으로 설치한 마이크로파 발열재로 이루어지는 중간층, 마이크로파 흡수가 적은 단열재로 이루어지는 외면층의 3층 구성으로 한 가열 가마를 구비한 상기 제2 실시 형태의 개량예를 나타내는 도 10과 마찬가지의 단면도이다.
도 14는 마이크로파 차폐재로 이루어지는 내면층, 단속적으로 설치한 마이크로파 발열재로 이루어지는 중간층, 마이크로파 흡수가 적은 단열재로 이루어지는 외면층의 3층 구성으로 한 가열 가마를 구비한 상기 제2 실시 형태의 개량예를 나타내는 도 10과 마찬가지의 단면도이다.
도 15는 필터 존에 마이크로파 흡수재로서 마이크로파 발열체를 구비한 상기 제2 실시 형태의 개량예를 나타내는 도 10과 마찬가지의 단면도이다.
도 16은 가열로 본체의 내면에 단열재를 설치한 도 15와 마찬가지의 개량예를 나타내는 단면도이다.
도 17은 마이크로파 차폐재로 이루어지는 내면층, 마이크로파 발열재로 이루어지는 중간층, 마이크로파 흡수가 적은 단열재로 이루어지는 외면층의 3층 구성으로 이루어지는 가열 가마를 횡장의 사변형 단면에 형성한 변형예를 나타내는 도 7과 마찬가지의 단면도이다.
도 18은 사변형 단면의 상하 변의 부분을 마이크로파 차폐재로 이루어지는 내면층, 마이크로파 발열재로 이루어지는 중간층, 단열재로 이루어지는 외면층의 3층 구성으로 하고, 그 좌우 변의 부분을 마이크로파 차폐재로 이루어지는 내면층, 단열재로 이루어지는 외면층의 2층 구성으로 한 가열 가마의 변형예를 나타내는 도 17과 마찬가지의 단면도이다.
도 19는 종래예로서 나타낸 가열로의 단면도이다.
도 20은 도 19의 A－A선 확대 단면도이다.

다음에, 본 발명의 실시 형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 제1 실시 형태를 나타내고, 작업물의 이송 방향에 평행하게 절단한 가열 장치의 단면도이고, 도 2는 도 1의 B－B선 확대 단면도이다.

이들 도면으로부터 알 수 있듯이, 본 실시 형태의 가열 장치(10)는 가열로 본체(11)와, 이 가열로 본체(11) 내에 마이크로파 전력을 도입하는 마이크로파 공급 수단을 구비하고 있다.

가열로 본체(11)는 비자성 금속재로 횡장의 상자 모양으로 형성되어 있고, 이의 길이 방향의 일방측에 입구부(11a)가 설치되어 있고, 그 타방측에 출구부(11b)가 설치되어 있다.

또, 이들 입구부(11a)와 출구부(11b)의 가까운 곳에는 마이크로파 전력의 누설을 방지하는 필터 존(12a, 12b)이 형성되어 있다.

필터 존(12a, 12b)은 마이크로파 전력의 파장의 성질을 이용한 초크(choke) 구조 등에 의해 비접촉이라도 마이크로파 전력의 통과를 저지할 수가 있어 가열로 본체 밖으로 누설되는 마이크로파 전력을 방지한다.

마이크로파 공급 수단은, 공지 구성의 것으로, 마이크로파 발진기(13a), 도파관 회로(13b), 가열로 본체(11) 내에 마이크로파 전력을 방사하는 방사창(13c)으로 형성되어 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 3개의 마이크로파 공급 수단을 구비하였지만, 마이크로파 공급 수단의 수는 필요에 따라서 증감할 수가 있다.

또, 가열로 본체(11)의 내부에는 작업물을 통과시키는 가열 가마(15)가 배치되어 설치되어 있다.

이 가열 가마(15)는, 이미 말한 것처럼, 탄소나 흑연의 분말, 카본 나노 튜브 등을 혼입시킨 세라믹스, 지르코니아, 탄화규소 등의 마이크로파 발열재로, 긴 형상의 중공체로서 형성한 것으로, 가열로 본체(11)의 입구부(11a)와 출구부(11b)를 연결하는 직선상에 배치하여 설치되어 있다.

즉, 이 가열 가마(15)는 가열로 본체(11)의 내저면에 고정한 보유대(16)와, 입구부(11a) 및 출구부(11b)가 위치하는 가열로 본체(11)의 내측 벽부에 설치한 칸막이 벽(17)에 의해 가열 가마(15)를 고정하여 보유시키고 있다.

또한, 보유대(16)와 칸막이 벽(17)은 마이크로파 흡수가 적은 단열재로 형성되어 있다.

또, 칸막이 벽(17)은 가열 가마(15)를 지지하는 외에, 가열로 본체(11)의 내부 공간(11c)과, 가열 가마(15)의 터널(15a)의 공간을 구분하고, 터널(15a)을 흐르는 기체, 즉 작업물(18)이 가열 처리될 때에 필요한 불활성 가스와 작업물(18)이 가열 처리될 때에 발생하는 연기나 가스가 가열로 본체(11)의 내부 공간(11c)으로 새는 것을 방지하고 있다.

상기한 가열 가마(15)는, 도 2로부터 알 수 있듯이, 작업물(18)의 이송 방향에 교차하는 단면이 편평 형상의 중공체이고, 도 2에 나타내듯이, 하나하나의 작업물(18)을 복수개 옆으로 늘어놓아 통과시킬 수가 있도록 되어 있다.

또한, 작업물(18)은 막대모양, 선모양, 실모양, 섬유모양의 원료섬유로, 복수개를 옆으로 늘어놓아 가열 가마(15)의 터널(15a) 내를 이송시켜도 좋고, 복수의 원료섬유를 묶고, 묶은 복수의 다발을 옆으로 늘어놓아 가열 가마(15)의 터널(15a) 내를 이송시킬 수도 있다.

상기와 같이 구성한 가열 장치(10)는 방사창(13c)로부터 가열로 본체(11)의 내부 공간(11c)으로 방사되는 마이크로파 전력이 마이크로파 발열재로 이루어지는 가열 가마(15)에 의해 흡수되어 가열 가마(15)가 발열하여 승온한다.

따라서, 가열로 본체(11)의 입구부(11a)로부터 공급되어 가열 가마(15)의 터널(15a) 내를 통과하고, 출구부(11b)로부터 배출되는 작업물(18)이 가열 가마(15)의 복사열을 받아 가열 처리된다.

또한, 도시는 생략되어 있지만, 가열로 본체(11)나 가열 가마(15)의 터널(15a) 내에는 온도 측정 수단을 설치하고, 그 온도 측정 수단의 측정값에 따라, 마이크로파 발진기(13a)로부터 출력되는 마이크로파 전력을 제어하는 제어 수단을 구비하고, 예를 들면, 가열 가마(15)의 온도를 PID 제어에 의해 설정 온도 프로파일에 따라 승온하여 유지하도록 마이크로파 전력의 출력을 제어하는 구성으로 하고 있다.

또한, PID 제어에 있어서, P는 비례 제어, I는 적분 제어, D는 미분 제어를 나타낸다.

예를 들면, 구체적인 예로서 온도 측정 수단에 의해 얻어진 측정값과 설정 온도 프로파일을 비교하여, 그 온도차가 큰 동안은 비례 제어를 주체적으로 하여 마이크로파 출력을 제어하여 재빠르게 온도차를 작게 하고, 그 온도차가 제1의 문턱값(threshold value)보다 작아지면 미분 제어를 주체적으로 하여 마이크로파 출력을 제어하여 재빠르게 설정 온도 프로파일에 접근하고, 또 그 온도차가 제2의 문턱값보다 작아져 설정 온도 프로파일과 대략 일치하는 범위에 들어가면, 적분 제어를 주체적으로 하여 마이크로파 출력의 미세 조정을 하여 설정 온도 프로파일 그대로의 온도 프로파일을 실현한다.

또한, 상기는 3패턴의 PID 제어 계수를 이용하여 온도를 제어하는 방법을 설명하였지만 이에 구속되지 않는다.

도 3은 상기 제1 실시 형태의 개량예를 나타내는 가열 장치(10)이고 가열로 본체(11)의 내면에 단열재(19)를 설치한 구성으로 되어 있다.

이 가열 장치(10)는 가열 가마(15)의 외표면으로부터 복사에 의해 빠져나간 열에너지를 단열재(19)에 의해 차단하여 가열로 본체 외부로 새는 열에너지를 방지하여 열에너지의 절약화를 도모하고 있다.

또한, 단열재(19)는 가열로 본체 내면의 일부 또는 전부에 설치할 수가 있다.

도 4는 상기 제1 실시 형태의 개량예를 나타내는 가열 장치(10)이고 가열 가마(15)의 외표면에 마이크로파 흡수가 적은 단열재(20)를 설치한 구성으로 되어 있다.

이 가열 장치(10)는 가열 가마(15)의 외표면으로부터 복사에 의해 빠져나가는 열에너지를 감소시켜 상기와 마찬가지로 열에너지의 절약화를 도모하고 있다.

또한, 단열재(20)는 가열 가마(15)의 외표면의 일부 또는 전부에 설치할 수가 있다.

도 5는 상기 제1 실시 형태의 개량예를 나타내는 가열 장치(10)이고 가열로 본체(11)의 내면에 단열재(19)를 설치함과 아울러, 가열 가마(15)의 외표면에 마이크로파 흡수가 적은 단열재(20)를 설치하고 있다.

이 가열 장치(10)는 가열 가마(15)의 외표면으로부터 복사에 의해 빠져나가는 열에너지를 감소시키고, 또한 가열로 본체(11)로부터 외부로 새는 열에너지를 방지하므로, 열에너지의 절약화가 더 증대된다.

단열재(19)는 가열로 본체 내면의 일부 또는 전부에 설치하고, 단열재(20)는 가열 가마(15)의 외표면의 일부 또는 전부에 설치할 수가 있다.　

도 6 및 도 7은 상기 제1 실시 형태의 개량예를 나타내는 가열 장치(10)이고 가열 가마(15)가 마이크로파 차폐재로 이루어지는 내면층(21)과, 마이크로파 발열재로 이루어지는 중간층(22)과, 마이크로파 흡수가 적은 단열재로 이루어지는 외면층(23)의 3층 구성으로 되어 있다.

이 가열 장치(10)에 의하면, 마이크로파 전력이 마이크로파 차폐재로 이루어지는 내면층(21)에서 반사되므로, 가열 가마(15)의 터널(15a) 내에는 마이크로파 전력이 투과하지 않는다.

따라서, 마이크로파 전력의 영향을 받기 쉬운 작업물(18)이라도 우수한 품질의 가열 처리물을 생산할 수 있다.

도 8은 상기 제1 실시 형태의 개량예를 나타내는 가열 장치(10)이고, 이 실시 형태에서는, 가열 가마(15)를 도 6 및 도 7과 마찬가지로 3층 구조로 하고, 또한 중간층(22)에 대해서는 단속 배치한 구성으로 하고 있다.

도시하듯이, 마이크로파 발열재로 이루어지는 중간층(22)은 효율 좋게 효과적으로 열이 필요하게 되는 장소에 배치하면 좋고, 본 실시 형태에서는, 마이크로파 전력의 방사창(14)의 근처에 중간층(22)이 배치되어 있다.

또한, 본 실시 형태의 경우, 단열재로 이루어지는 외면층(23)을 설치하지 않아도 실시할 수가 있다.

도 9는 상기 제1 실시 형태의 개량예를 나타내는 가열 장치(10)이고 가열로 본체(11)의 내면에 단열재(19)를 설치한 것이 특징으로 되어 있고, 그 외는 도 8의 실시 형태와 마찬가지의 구성으로 되어 있다.

도 10은 제2 실시 형태를 나타내고, 작업물의 이송 방향에 평행하게 절단한 가열 장치의 단면도이다.

본 실시 형태의 가열 장치(30)는 가열 가마(15)의 일단측을 필터 존을 통해 입구부(11a)로 돌출시키고, 입구부(11a) 내에 설치한 단열재로 이루어지는 지지체(31)에 의해 지지하고, 또 가열 가마(15)의 타단측은 필터 존을 통해 출구부(11b)로 돌출시키고, 출구부(11b) 내에 설치한 단열재로 이루어지는 지지체(31)에 의해 지지시킨 구성으로 하고 있고, 그 외는 도 1에 나타낸 제1 실시 형태의 가열 장치(10)와 마찬가지의 구성으로 되어 있다.

이와 같이 구성한 가열 장치(30)는 가열로 본체(11)의 내부 공간(11c)과, 가열 가마(15)의 양단 개구부가 필터 존에 의해 구분되기 때문에, 가열로 본체(11)의 내부 공간(11c)의 마이크로파 전력이 가열 가마(15)의 단부 개구부로부터 비집고 들어가는 일이 없다.

따라서, 가열 가마(15) 내를 통과하는 작업물(18)은 마이크로파 흡수 성능의 대소와 관계없이 마이크로파 전력의 영향을 받지 않기 때문에, 가열 가마(15) 내에 복수의 작업물(18)을 통과시켜 가열해도, 가열 처치 후의 작업물(18)은 어느 작업물도 한결같이 가열되어 양질인 생산물로 된다.

도 11은 제2 실시 형태의 가열 장치(30)에 있어서, 도 4의 가열 장치와 마찬가지로, 가열 가마(15)의 외표면에 마이크로파 흡수가 적은 단열재(20)를 설치한 것이 특징으로 되어 있다

도 12는 제2 실시 형태의 가열 장치(30)에 있어서, 도 6 및 도 7의 가열 장치와 마찬가지로, 마이크로파 차폐재로 이루어지는 내면층(21)과, 마이크로파 발열재로 이루어지는 중간층(22)과, 마이크로파 흡수가 적은 단열재로 이루어지는 외면층(23)의 3층 구조로 이루어지는 가열 가마(15)를 구비한 것이 특징으로 되어 있다.

도 13은 도 12의 가열 장치(30)에 구비되는 가열 가마(15)에 대해 마이크로파 발열재로 이루어지는 중간층(22)을 부분적으로 설치한 것이 특징으로 되어 있다.

도 14는 제2 실시 형태의 가열 장치(30)에 있어서, 도 12와 마찬가지로, 가열 가마(15)를 3층 구조로 하고, 또한 중간층(22)에 대해서는 단속 배치한 구성으로 한 것이 특징으로 되어 있다.

또한, 본 실시 형태의 경우, 단열재로 이루어지는 외면층(23)을 설치하지 않아도 실시할 수가 있다.

도 15는 도 14에 나타내는 가열 장치(30)에 있어서, 필터 존(12a, 12b)에는 마이크로파 흡수재로 이루어지는 마이크로파 발열체(32)를 설치한 것이 특징으로 되어 있다.

도 16은 도 14에 나타내는 가열 장치(30)에 있어서, 필터 존(12a, 12b)에는 마이크로파 흡수재로 이루어지는 마이크로파 발열체(32)를 설치함과 아울러, 가열로 본체(11)의 내면에 단열재(19)를 설치한 것이 특징으로 되어 있다.

도 17은 도 6 또는 도 12 등에 나타낸 가열 장치의 가열 가마(15)에 대해 마이크로파 차폐재로 이루어지는 내면층(21)과, 마이크로파 발열재로 이루어지는 중간층(22)과, 마이크로파 흡수가 적은 단열재로 이루어지는 외면층(23)의 3층 구조로 함과 아울러, 작업물(18)의 이송 방향에 교차하는 단면을 사변형 단면 구조로 하여 실시하는 예를 나타낸다.

도 18은 도 17에 나타내는 3층 구조의 가열 가마(15)에 있어서, 상하 변의 부분에 대해, 마이크로파 차폐재로 이루어지는 내면층(21)과, 마이크로파 발열재로 이루어지는 중간층(22)과, 마이크로파 흡수가 적은 단열재로 이루어지는 외면층(23)의 3층 구조로 하고, 좌우 변의 부분에 대해, 마이크로파 차폐재로 이루어지는 내면층(21)과 마이크로파 흡수가 적은 단열재로 이루어지는 외면층(23)의 2층 구조로 하여 실시하는 예를 나타낸다.

탄소섬유나 흑연섬유의 생산에 사용하는 가열 장치에 적합하다.

10, 30 가열 장치 11 가열로 본체
11a 입구부 11b 출구부
12a, 12b 필터 존(filter zone)
13a 마이크로파 발진기 13b 도파관 회로
13c 방사창
15 가열 가마 15a 터널(tunnel)
16 보유대 17 칸막이 벽
18 작업물 19, 20 단열재
21 내면층 22 중간층
23 외면층
31 지지체 32 마이크로파 발열체

Claims (12)

1. 금속재로 이루어지고, 일단에 설치된 입구부와 타단에 설치된 출구부를 가지고, 상기 입구부 주변과 상기 출구부 주변에 마이크로파 전력의 누설을 방지하는 필터 존을 설치한 가열로 본체와,
   상기 가열로 본체에 마이크로파 전력을 도입하는 마이크로파 공급 수단과,
   마이크로파 발열재로 긴 형상의 중공체로서 형성하고, 상기 가열로 본체 내에 있어서 상기 가열로 본체의 입구부와 상기 가열로 본체의 출구부의 사이에 상기 가열로 본체로부터 이간하여 직선적으로 배치하여 설치한 가열 가마와,
   상기 가열로 본체와 상기 가열 가마의 사이에 설치한 마이크로파 흡수가 적은 단열재를 구비하고,　
   상기 입구부로부터 공급한 작업물을 상기 가열 가마 내를 통과시키고, 상기 출구부로부터 배출하고, 상기 가열 가마 내에서 가열하는 구성으로 하고,
   상기 가열 가마가 대향하는 입구 부분과 출구 부분을 가지고, 상기 가열 가마의 입구 부분이 상기 가열로 본체의 입구부측의 필터 존의 적어도 일부를 통과하여 뻗고, 상기 가열 가마의 출구 부분이 상기 가열로 본체의 출구부측의 필터 존의 적어도 일부를 통과하여 뻗도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 응용한 가열 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 가열 가마의 외표면의 일부 또는 전부를 마이크로파 흡수가 적은 단열재로 덮은 것을 특징으로 하는 마이크로파를 응용한 가열 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 가열로 본체의 내면의 일부 또는 전부를 단열재로 덮은 것을 특징으로 한 마이크로파를 응용한 가열 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 가열 가마의 내면은, 마이크로파 차폐재로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 응용한 가열 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 가열 가마는, 내면을 마이크로파 차폐재로 형성하고, 외면을 가열 가마 축방향으로 단속시킨 마이크로파 발열층으로 한 것을 특징으로 하는 마이크로파를 응용한 가열 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 가열 가마는, 마이크로파 차폐재로 이루어지는 내면층, 마이크로파 발열재로 이루어지는 중간층, 마이크로파 흡수가 적은 단열재로 이루어지는 외면층의 3층 구조로 한 것을 특징으로 하는 마이크로파를 응용한 가열 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 가열 가마는, 사변형 단면의 긴 형상 중공체로서 형성하고, 또한 상하 변에 해당되는 가열 가마 부분은 마이크로파 차폐재로 이루어지는 내면층, 마이크로파 발열재로 이루어지는 중간층, 마이크로파 흡수가 적은 단열재로 이루어지는 외면층의 3층 구조로 하고, 좌우 변에 해당되는 가열 가마 부분은 마이크로파 차폐재로 이루어지는 내면층과 마이크로파 흡수가 적은 단열재로 이루어지는 외면층의 2층 구조로 한 것을 특징으로 하는 마이크로파를 응용한 가열 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 필터 존에는 마이크로파 흡수재로서 마이크로파 발열체를 구비한 것을 특징으로 하는 마이크로파를 응용한 가열 장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 마이크로파 발열재가, 세라믹스, 지르코니아 또는 탄화규소로 이루어지고, 당해 세라믹스가 탄소의 분말, 흑연의 분말 및 카본 나노 튜브 중 적어도 하나를 혼입시킨 세라믹스인 것을 특징으로 하는 마이크로파를 응용한 가열 장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로파 흡수가 적은 단열재가, 알루미나, 실리카, 멀라이트, 마그네시아 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 한 종류를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 응용한 가열 장치.
11. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마이크로파 차폐재가, 탄소로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 응용한 가열 장치.
12. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 가열 장치가, 탄소섬유 또는 흑연섬유를 생산하는 가열로인 것을 특징으로 하는 마이크로파를 응용한 가열 장치.

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