TWI704261B - 微波處理裝置以及碳纖維的製造方法 - Google Patents

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Abstract

[課題]提供一種可使用微波適當對處理對象物進行處理的微波處理裝置。[解決手段]一種微波處理裝置,具備:容器10,於內部配置有處理對象物2;微波照射手段20,對容器10內照射微波;以及發熱構件30,沿處理對象物2設置於容器10內,將微波照射手段20所照射的微波一部分吸收且發熱,而使一部分穿透,微波照射手段20對設置有發熱構件30的部分照射微波,藉由發熱構件30的發熱由外側加熱處理對象物2,並以穿透發熱構件30的微波直接加熱處理對象物2。

Description

微波處理裝置以及碳纖維的製造方法
本發明為關於一種使用微波進行加熱處理等處理的微波處理裝置等。
使用微波進行處理的現有技術已知以下構成:微波遮蔽材所構成加熱爐本體、於前述加熱爐本體導入微波電力的微波手段、以具微波遮蔽功能的熱傳導材形成且在前述加熱爐本體一側設置的入口部與另一側設置的出口部間直線配設的加熱筒體、設置於前述加熱筒體外周側並熱傳導至前述加熱筒體的微波發熱體、以及設置於前述加熱爐本體的入口部及出口部附近且配設於前述加熱筒體端部周圍而預防微波電力洩漏的濾波器,將由前述入口部供給的工件通過前述加熱筒體內由前述出口部排出,並在前述加熱筒體內加熱(例如參照專利文獻1)。
[先前技術文獻] [專利文獻] 專利文獻1 日本特許第5877448號公報(第1頁、第1圖等)
[發明所欲解決的課題] 但現有技術中存在無法使用微波適當對處理對象物進行處理的課題。
例如現前技術中為藉由微波加熱的微波發熱體的輻射熱進行加熱,故僅可從外部加熱工件等處理對象物,難以進行均一加熱等所要求的加熱。
又,微波未直接照射於處理對象物,故處理對象物無法藉由微波直接加熱,而有加熱效率差的問題。
本發明為解決上述課題所完成者,目的在於提供一種可使用微波適當對處理對象物進行處理的微波處理裝置等。
[解決課題的技術手段] 本發明的微波處理裝置具備:容器,於內部配置有處理對象物;微波照射手段,對該容器內照射微波;以及發熱構件,沿前述處理對象物設置於前述容器內,將前述微波照射手段所照射的微波一部分吸收並發熱,而使一部分穿透,前述微波照射手段對設置有前述發熱構件的部分照射微波,藉由該發熱構件的發熱由外側加熱前述處理對象物,並以穿透該發熱構件的微波直接加熱前述處理對象物。
藉由該構成而組合微波照射所致的從發熱構件加熱與直接加熱處理對象物,可適當對處理對象物進行處理。
又,本發明的微波處理裝置可為在前述微波處理裝置中,前述處理對象物在前述容器內移動,前述發熱構件沿前述處理對象物的移動路徑而部分地設置,且未設置於沿移動路徑的其他部分,前述微波照射手段進行第一微波照射及第二微波照射,前述第一微波照射為對前述移動路徑中設置有前述發熱構件的部分照射微波而加熱前述發熱構件,前述第二微波照射為對前述移動路徑中未設置有前述發熱構件的部分照射微波而加熱前述處理對象物。
藉由該構成,在移動路徑中組合從發熱構件加熱處理對象物與在發熱構件未設置部分直接加熱處理對象物,可適當對處理對象物進行處理。
又,本發明的微波處理裝置可為在前述微波處理裝置中,前述微波照射手段具備進行前述第一微波照射的1個以上第一照射部;以及進行前述第二微波照射的1個以上第二照射部。
藉由該構成可容易個別控制第一微波照射的輸出及第二微波照射的輸出,可有效率對處理對象物進行處理,且可得高品質處理結果。
又,本發明的微波處理裝置可為在前述微波處理裝置中,前述微波照射手段具備由相異位置照射微波的2個以上照射部,控制前述2個以上照射部所照射的微波的相位而進行前述第一微波照射及第二微波照射,前述第一微波照射為使前述2個以上照射部所照射的微波在前述發熱構件中相長,前述第二微波照射為使前述2個以上照射部所照射的微波在前述處理對象物中相長。
藉由該構成,藉由控制相位而可容易設定或變更利用第一微波照射而加熱的位置及利用第二微波照射而加熱的位置。
又,本發明的微波處理裝置可為在前述微波處理裝置中,前述微波照射手段進行:第一微波照射,對前述發熱構件照射形成使在前述發熱構件吸收的微波大於穿透該發熱構件的微波的功率減半深度的頻率的微波;以及第二微波照射,對前述發熱構件照射形成使在前述發熱構件吸收的微波小於穿透該發熱構件的微波的功率減半深度的頻率的微波並將穿透該發熱構件的微波照射於處理對象物。
藉由該構成,藉由使用相異頻率的微波,而變更以加熱發熱構件加熱處理對象物與直接加熱處理對象物的組合,可適當加熱處理對象物。
又,本發明的微波處理裝置可為在前述微波處理裝置中,前述微波照射手段進行:第一微波照射,對前述發熱構件照射使對該發熱構件的相對介電損失大於對前述處理對象物的相對介電損失的頻率的微波;以及第二微波照射,對前述發熱構件照射使對該發熱構件的相對介電損失小於對前述處理對象物的相對介電損失的頻率的微波並將穿透該發熱構件的微波照射於處理對象物。
藉由該構成,藉由使用相異頻率的微波,而變更以加熱發熱構件加熱處理對象物與直接加熱處理對象物的組合,可適當加熱處理對象物。
又,本發明的微波處理裝置可為在前述微波處理裝置中,前述處理對象物在前述容器內移動,前述發熱構件具有沿前述處理對象物的移動路徑而部分地設置的第一發熱構件、以及沿前述處理對象物的移動路徑而設置於前述第一發熱構件未設置的部分的第二發熱構件,前述第二發熱構件相較於前述第一發熱構件為使微波吸收降低,前述微波照射手段進行對設置有前述第一發熱構件的部分照射微波的第一微波照射、以及對設置有前述第二發熱構件的部分照射微波的第二微波照射。
藉由該構成,可在第一發熱構件與第二發熱構件變更以發熱構件加熱與以穿透發熱構件的微波直接加熱處理對象物的組合,可適當對處理對象物進行處理。
又,本發明的微波處理裝置可為在前述微波處理裝置中,前述微波照射手段具備對前述容器內照射微波的照射部,前述處理對象物在前述容器內移動,前述發熱構件以沿前述處理對象物的移動路徑而覆蓋該處理對象物的方式設置於其一部分或整體,沿前述處理對象物的移動路徑而設置第一微波照射位置及第二微波照射位置,前述第一微波照射位置為使前述照射部所照射的微波的強度在前述發熱構件中增強,前述第二微波照射位置為使前述照射部所照射的微波的強度在前述處理對象物中增強。
藉由該構成,藉由組合在第一微波照射位置以發熱構件加熱、以及在第二微波照射位置直接加熱處理對象物的組合,而可適當對處理對象物進行處理。
又,本發明的微波處理裝置可為在前述微波處理裝置中,前述照射部可沿前述處理對象物的移動路徑而設置有多個,藉由控制前述各照射部所照射的微波的相位而控制前述各照射位置的微波強度。
藉由該構成,可藉由控制相位而容易設定或變更各照射位置。
又,本發明的微波處理裝置可為在前述微波處理裝置中,前述照射部沿前述處理對象物的移動路徑而設置有多個,因應前述處理對象物及/或前述發熱構件的性質(材質、厚度)而控制前述各照射部所照射的微波的頻率,藉此控制前述各照射位置的微波吸收度。
藉由該構成,藉由控制頻率而變更以發熱構件的加熱而加熱處理對象物與直接加熱處理對象物的組合,可適當加熱處理對象物。
又,本發明的微波處理裝置可為在前述微波處理裝置中,進一步具備:第一感測器,取得前述發熱構件在第一微波照射位置的溫度資訊;第二感測器,取得前述處理對象物在第二微波照射位置的溫度資訊;以及控制手段,使用前述第一感測器所取得的溫度資訊反饋控制前述各微波照射所使用的微波輸出。
藉由該構成,可適當控制第一微波照射位置中的加熱、以及第二微波照射位置中的加熱。
又,本發明的微波處理裝置可為在前述微波處理裝置中,前述發熱構件沿前述處理對象物的移動路徑而部分地設置,且未設置於沿移動路徑的其他部分,前述第二微波照射位置為前述照射部所照射的微波的強度在前述處理對象物的前述發熱構件未設置部分中增強的位置,並進一步設置第三微波照射位置,前述第三微波照射位置為前述照射部所照射的微波的強度在前述處理對象物的前述發熱構件設置部分中增強。
藉由該構成,藉由在第一微波照射位置由發熱構件加熱、在第二微波照射位置直接加熱處理對象物、以及在第三微波照射位置直接加熱處理對象物的組合,可適當對處理對象物進行處理,前述第三微波照射位置位於設置有發熱構件的部分,第一微波照射位置位於前述發熱構件。
又,本發明的微波處理裝置可為在前述微波處理裝置中,1個以上前述第一微波照射位置與1個以上前述第三微波照射位置在沿前述移動路徑的方向中的位置相同。
藉由該構成,在沿移動路徑方向中位置相同的位置中,藉由在第一微波照射位置從發熱構件加熱、以及在第三微波照射位置直接加熱處理對象物的組合,可適當對處理對象物進行處理。
又,本發明的微波處理裝置可為在前述微波處理裝置中,2個以上前述發熱構件夾著發熱構件未設置區域而沿移動路徑設置,1個以上前述第一微波照射位置與1個以上第三微波照射位置位於相異發熱構件設置部分。
藉由該構成,可對設置處理對象物的相異發熱構件部分個別進行在第一微波照射位置從發熱構件加熱、以及在第三微波照射位置直接加熱處理對象物,可適當對處理對象物進行處理。
又,本發明的微波處理裝置可為在前述微波處理裝置中,以在前述第一微波照射位置及第二微波照射位置中微波強度增強的方式控制前述照射部所照射的微波的相位。
藉由該構成可容易地設定或變更第一微波照射位置與第二微波照射位置。
又,本發明的微波處理裝置可為在前述微波處理裝置中,前述微波照射手段使用與前述第一微波照射相異頻率的微波進行前述第二微波照射。
藉由該構成可使用相異頻率適當控制第一微波照射的加熱與第二微波照射的加熱。
又,本發明的微波處理裝置可為在前述微波處理裝置中,前述第一微波照射所使用的微波的頻率為使對前述發熱構件的相對介電損失大於對前述處理對象物的相對介電損失的頻率。
藉由該構成,在第一微波照射中可有效率地加熱發熱構件。
又,本發明的微波處理裝置可為在前述微波處理裝置中,前述微波照射手段進一步進行第三微波照射,前述第三微波照射為將一頻率的微波照射於前述發熱構件設置部分並加熱該發熱構件設置部分的處理對象物,前述頻率使對前述發熱構件的相對介電損失小於對前述處理對象物的相對介電損失。
藉由該構成,在第三微波照射中可有效率地加熱發熱構件設置部分的處理對象物。
又,本發明的微波處理裝置可為在前述微波處理裝置中,以前述第一微波照射照射微波的1個以上位置與以前述第三微波照射照射微波的1個以上位置在前述沿移動路徑方向中的位置相同。
藉由該構成,在沿移動路徑方向中位置相同的位置中,可藉由以第一微波照射從發熱構件的加熱、以及以第三微波照射直接加熱處理對象物,而適當處理發熱構件設置部分的處理對象物。
又,本發明的微波處理裝置可為在前述微波處理裝置中,2個以上前述發熱構件夾著發熱構件未設置區域並沿移動路徑而設置,以前述第一微波照射照射微波的1個以上位置、以及以前述第三微波照射照射微波的1個以上位置,兩者位於相異的發熱構件設置部分。
藉由該構成,可對於處理對象物相異的發熱構件設置部分個別進行以第一微波照射從發熱構件的加熱、以及以第三微波照射直接加熱處理對象物,可適當對處理對象物進行處理。
又,本發明的微波處理裝置可為在前述微波處理裝置中,前述發熱構件具有筒狀,於該發熱構件內側進一步具備供給特定氣體的氣體供給手段。
藉由該構成可於發熱構件內供給氣體並適當對處理對象物進行處理。
又,本發明的微波處理裝置可為在前述微波處理裝置中,前述處理對象物在前述容器內移動,於前述發熱構件的前述處理對象部側一部分設置使微波無法穿透的非穿透部。
藉由該構成可設置微波未直接照射處理對象物的部分,可使微波照射控制的範圍擴大。
又,本發明的微波處理裝置可為在前述微波處理裝置中,前述發熱構件為輔助前述處理對象物在容器內搬送的構件,且在接觸前述處理對象物的部分具有吸收微波並發熱的加熱媒介。
藉由該構成,可藉由從所接觸的熱媒介的熱傳導而進行從發熱構件的加熱,可提高熱效率。
又,本發明的微波處理裝置可為在前述微波處理裝置中,前述處理對象物為碳纖維的前驅物纖維,前述微波處理裝置用於前述前驅物纖維的耐火化處理。
藉由該構成可獲得經耐火化處理的高品質碳纖維前驅物。
又,本發明的微波處理裝置可為在前述微波處理裝置中進一步具備:第一感測器,取得前述發熱構件被進行第一微波照射的部分的溫度資訊;第二感測器,取得前述處理對象物被進行第二微波照射的部分的溫度資訊;以及控制手段,使用前述第一感測器所取得的溫度資訊反饋控制前述第一微波照射所使用的微波輸出,並使用前述第二感測器所取得的溫度資訊反饋控制前述第二微波照射所使用的微波輸出。
藉由該構成,可適當控制以第一微波照射加熱發熱構件、以及以第二微波照射加熱處理對象物。
本發明的碳纖維的製造方法包含對在內部具備發熱構件的容器內照射微波而加熱沿前述發熱構件配置的碳纖維的前驅物纖維的步驟,前述發熱構件將所照射的微波一部分吸收且發熱,而使一部分穿透,其中,在前述加熱步驟中,對前述發熱構件設置的部分照射微波並藉由該發熱構件的發熱由外側加熱前述前驅物纖維,並以穿透該發熱構件的微波直接加熱前述前驅物纖維。
藉由該構成,藉由組合以微波照射而從發熱構件的加熱與直接加熱處理對象物,可適當對處理對象物進行處理。
[發明功效] 若根據本發明,則可使用微波適當對處理對象物進行處理。
以下參照圖式說明微波處理裝置等實施方式。又,實施方式中相同符號的構成要件進行相同運作,故有省略再次說明的情形。
(實施方式1) 以下舉對製造碳纖維所使用的前驅物纖維進行耐火化處理的裝置為例,以說明微波處理裝置。
首先說明碳纖維的製造步驟一例。將聚丙烯腈(PAN)等前驅物纖維在200~300℃加熱空氣中加熱60~120分鐘,藉此進行前驅物纖維的氧化處理。該處理稱為耐火化處理。該處理中,前驅物纖維產生環化反應,藉由氧結合而得耐火化纖維。其後將所得耐火化纖維在氮環境下以1000℃~1500℃加熱數分鐘,藉此可得纖維經碳化的碳纖維。
圖1為用以說明本實施方式中的微波處理裝置的與處理對象物的移動方向平行的剖面圖。
微波處理裝置1具備容器10、微波照射手段20、發熱構件30、1個或2個以上感測器40、控制手段50、以及搬送手段60。
容器10是以不鏽鋼等具有微波反射性的材質所構成。容器10為中空且具有橫長箱形狀。容器10內配置有處理對象物2。在此,處理對象物2例如為PAN系的前驅物纖維。處理對象物2的前驅物纖維例如可為一條前驅物纖維,也可為多條前驅物纖維繞合為絲狀或線狀者。配置於容器10內的處理對象物2可為單數或多數。在此說明配置於容器10內的處理對象物2在容器10移動的例子。又,在此的移動可為連續性移動,也可為組合移動及停止的非連續性移動。例如可在容器10內進行微波照射期間停止移動處理對象物2,不進行微波照射期間使處理對象物2移動。又,在此的移動可為移動速度固定的移動,也可為移動速度連續或非連續變化的移動。此在其他實施方式中亦同。又,以下作為一例,說明處理對象物2連續移動的情形。
在容器10長度方向兩端的一端設置處理對象物2的入口101a,在另一端設置出口101b。處理對象物2從入口101a進入容器10內部,在容器10內部移動,並從出口101b到達外部。在此,作為一例,以處理對象物2在容器10內部略水平移動的情形舉例說明。但處理對象物在容器10內外中的移動方向或移動路徑不拘。例如可藉由輥等在途中變更處理對象物的移動方向,例如前驅物纖維移動方向可藉由輥等折返1次以上。容器10通常以長度方向為水平的方式配置,但容器10可傾斜配置。在入口101a及出口101b設置有用以防止照射至容器10內的微波洩漏至外部的濾波器(無圖示)。濾波器例如具有利用微波波長性質的抗流(Choke)構造等,且使用以非接觸方式防止微波電力通過者。入口101a及出口101b可具有濾波器以外的防止微波洩漏的構造。容器10的尺寸或容器10的外壁等厚度不拘。容器10的外壁可設置阻熱材(無圖示)等。容器10的尺寸等例如因應處理對象或處理時間等而決定。
又,如上述容器10的形狀為一例,容器10可為上述以外任意形狀。例如容器10可為在橫方向延伸的圓筒狀,也可為多邊形柱狀,也可為該等形狀組合等。又,可為縱長形狀。又,可將處理對象物2的移動路徑2a使用未圖示的輥等而以在水平方向中使處理對象物2的移動方向交互反轉的方式形成折疊的路徑,容器10可為覆蓋該移動路徑2a中至少處理對象物2平行移動部分的形狀。又,在此為便於說明而將移動路徑2a與處理對象物2重疊表示。又,移動路徑2a中,以箭頭方向表示處理對象物2的移動方向。此於以下亦同。
容器10的形狀、大小等例如為因應照射於容器10的微波分佈等而決定。例如容器10的形狀或大小較佳為以容器10內的微波模式成為多模的方式設定形狀或大小。微波的多模例如為在容器10內不產生微波駐波的模式。
容器10的入口101a及出口101b的設置位置不拘。例如入口101a及出口101b可設置於容器10的相同端部或側面等。又,容器10可具有多個入口101a及出口101b,例如可以未圖示的輥等變更處理對象物2的移動方向,也可使處理對象物2由多個入口101a及出口101b進出容器10的內外。
又,容器10較佳為以下構造:除了處理對象物2的入口101a、出口101b、或後述開口部102等需要開口部分以外,以不洩漏微波的方式密閉。
又,雖未圖示,但容器10外周可設置用以調整容器1的溫度的溫水套、或冷水套、加熱器等。又,容器10可設置未圖示的用以觀察內部的觀察窗、或進行給排氣等的通風口或風扇等。
圖2為示意性表示本實施方式的微波處理裝置1的發熱構件30的立體圖(圖2(a))、以及示意性表示發熱構件30的變形例的立體圖(圖2(b)~圖2(c))、以及用以說明圖2(a)所示發熱構件30的變形例其沿處理對象物2的移動路徑2a的剖面圖(圖2(d))。容器10內設置有吸收由微波照射手段20照射的微波且發熱的發熱構件30。發熱構件30較佳為例如吸收由微波照射手段20照射的微波一部分且發熱,而使一部分穿透者。發熱構件30為沿配置於容器10內的處理對象物2而配置。沿處理對象物2配置意味著例如可視為沿處理對象物2外周配置,也可視為配置於處理對象物2周圍。又,在處理對象物2的長度方向或移動方向中,發熱構件30與處理對象物2之間的間隔可為固定或相異,可視為在任一情形中發熱構件30都沿處理對象物配置。又,發熱構件30的透過處理對象物2而對向的部分與發熱構件30之間的間隔可為固定或相異,可視為在任一情形中發熱構件30都沿處理對象物配置。在此,處理對象物2在容器10內移動,故發熱構件30為沿處理對象物2的移動路徑2a配置。例如發熱構件30的形狀只要為覆蓋處理對象物2的形狀,則可為任意形狀,發熱構件30的形狀較佳為如圖2(a)所示以圍住處理對象物2外周的方式所設置的圓筒狀,但例如可為圓筒以外的筒狀,也可為環狀的形狀,可如圖2(b)所示為相對處理對象物2移動方向而垂直的剖面成為匚字的形狀。又,發熱構件30可為如圖2(c)所示夾著處理對象物2配置的二個板形狀構件。又,發熱構件30可具有部分膨起的筒狀、或部分凹陷的筒狀、或部分彎曲的筒狀等。
發熱構件30如圖2(a)~圖2(c)所示具有吸收所照射的微波並發熱的加熱媒介301、以及支撐加熱媒介301的支撐體302。加熱媒介301通常設置於支撐體302的不與處理對象物2對向的側面。在此的側面例如為與處理對象物2的移動方向平行的表面。加熱媒介301例如以碳、SiC、碳纖維複合材料、矽化鉬、矽化鎢等金屬矽化物等發熱體、或含有該等發熱體粉末等的陶瓷材料等而形成。加熱媒介301例如可使用具有吸收照射於發熱構件30的微波一部分且發熱,而使所照射的微波一部分穿透的材料或厚度。加熱媒介301例如可使用具有可使照射於發熱構件30的微波一部分穿透的材料或厚度者。又,加熱媒介可使用可使微波部分穿透的厚度的金屬層,例如厚度數μm的金屬層。支撐體302為陶瓷或玻璃等微波穿透性高的材料所構成。加熱媒介301例如藉由將加熱媒介301的材料塗布或貼附於支撐體302表面而設置。又,如加熱媒介301為包含發熱體的陶瓷等僅靠加熱媒介301就具有充分強度等時,可省略支撐體302。加熱媒介301例如可使用具有可使照射於發熱構件30的微波一部分穿透的材料或厚度者。又,支撐體302為加熱媒介301的補強、或保持加熱媒介301形態所使用者時,可僅將加熱媒介301視為發熱構件30。發熱構件30較佳例如為對該發熱構件30照射微波所致的發熱大於穿透該發熱構件30的微波所致的處理對象物2的發熱。發熱構件30較佳例如為具有對該發熱構件30照射微波所致的發熱大於穿透該發熱構件30的微波所致的處理對象物2的發熱的材質及厚度。此時,發熱構件30的材質及厚度可視為加熱媒介301的材質及厚度。例如處理對象物2為1條前驅物纖維時,圓筒形發熱構件30的內徑為9-12mm、11-14mm左右、或是發熱構件30的厚度為2-5mm左右。但可為此外的尺寸。
發熱構件30例如可在容器10內在處理對象物2的長度方向或移動方向中部分地設置,也可在容器10內橫跨處理對象物2的長度方向或移動方向整體而設置。例如可往處理對象物2的長度方向或移動方向隔著所要求的間隔而配置多個發熱構件30。在此說明如圖2(a)所示圓筒狀發熱構件30沿處理對象物2的移動路徑2a部分地配置的情形。具體而言,如圖1所示,隔有間隔而配置3個圓筒狀發熱構件30以使處理對象物2在個別的內部移動。又,在此將3個發熱構件30從容器10的入口101a側依序表示為發熱構件30a~30c。但無需區別該等時僅稱為發熱構件30。此在其他照射部201或照射部202、感測器40等亦同。各發熱構件30的處理對象物2的移動方向長度(以下稱為發熱構件30的長度),亦即圓筒狀的長度方向長度為相同或相異,個別的長度不拘。例如處理對象物2在容器10內移動時,發熱構件30的長度可視為對應利用發熱構件30的加熱時間。又,發熱構件30間的間隔可為等間隔或不為等間隔,個別的距離不拘。例如處理對象物2在容器10內移動時,該移動方向中發熱構件30間的間隔、最靠入口101a側的發熱構件30與入口101a之間的距離、以及最靠出口101b側的發熱構件30與出口101b之間的距離(以下稱為發熱構件的未設置部分的長度)可視為對應不利用發熱構件30的加熱時間。又,發熱構件30與容器10的入口101a之間的距離、或發熱構件30與容器10的出口101b之間的距離可為等距離或不為等距離,其距離不拘。又,在此的圓筒狀發熱構件30的直徑等不拘。又,各發熱構件30的直徑可相同或相異。在此,發熱構件30雖不與處理對象物2接觸,但發熱構件30的至少一部分可與處理對象物接觸。發熱構件30側面可以不與容器10接觸的方式配置。
又,在此為便於說明而說明設置3個發熱構件30的情形,但發熱構件30的數目為1個以上即可。例如在容器10內移動的碳纖維的前驅物纖維的耐火化處理使用微波處理裝置1時,只要以使用發熱構件30的加熱為必要次數的方式設置發熱構件即可。又,此時,各發熱構件30的長度例如為對應使用發熱構件30的加熱所需時間的長度即可,發熱構件30未設置部分的長度為對應不使用發熱構件30的加熱所需時間的長度即可。又,處理對象物2的移動路徑2a為彎曲的情形等中,可在彎曲前的部分與彎曲後的部分兩者配置1個以上發熱構件30,此時,發熱構件30不配置為相同直線狀。
微波照射手段20對容器10內照射微波。微波照射手段20例如安裝於容器10。微波照射手段20進行加熱發熱構件30的第一微波照射、以及加熱處理對象物2的第二微波照射。又,加熱發熱構件30例如可為僅加熱發熱構件30、或可較處理對象物2更為加熱發熱構件30。又,加熱處理對象物2例如可為僅加熱處理對象物2、或可較發熱構件30更為加熱處理對象物2。但第一微波照射較佳為亦對處理對象物2進行加熱的加熱。
第一微波照射例如為使微波照射所致的發熱構件30的發熱大於處理對象物2的發熱的微波照射。第一微波照射可視為支配發熱構件30的發熱的微波照射。在此的發熱例如可視為發熱量。又,在此的發熱構件30的發熱可視為處理對象物2從以微波發熱的發熱構件30接受的熱量。
第二微波照射例如為使微波照射所致的處理對象物2的發熱大於發熱構件30的發熱的微波照射。第二微波照射可視為支配處理對象物2的發熱的微波照射。在此的發熱可視為處理對象物2由微波直接接受的熱量或加熱量。
本實施方式中說明微波照射手段20具有進行第一微波照射的1個或2個以上第一照射部201、以及進行第二微波照射的1個或2個以上第二照射部202的情形。
第一照射部201對處理對象物2的移動路徑2a中設置有發熱構件30的部分照射微波,藉此進行加熱發熱構件30的第一微波照射。亦即,第一照射部201所進行的第一微波照射為對處理對象物2的移動路徑2a中設置有發熱構件30的部分的微波照射。又,第一微波照射中較佳為使處理對象物2亦產生發熱。例如第一照射部201所進行的第一微波照射為產生吸收所照射的微波一部分所致的發熱構件30的發熱、以及吸收穿透發熱構件30的微波一部分所致的處理對象物2的發熱,且發熱構件30的發熱大於處理對象物2的發熱的微波照射。第一微波照射為對發熱構件30的微波照射,使發熱構件30的發熱所致的由外側對處理對象物2的加熱高於穿透發熱構件30的微波所致的處理對象物的直接加熱。例如較佳為以藉由發熱構件30所吸收的微波及穿透發熱構件30的微波如上述地加熱處理對象物2等的方式,設定發熱構件30的材質或厚度等。
又,第二照射部202為對處理對象物2的移動路徑2a中發熱構件30未設置部分照射微波,藉此進行加熱處理對象物2的第二微波照射。亦即,第二照射部202所進行的第二微波照射為對處理對象物2的移動路徑2a中發熱構件30未設置部分的微波照射。第二照射部202所進行的第二微波照射中,在照射微波位置未設置發熱構件30,故不會藉由發熱構件30等發熱而由外側加熱處理對象物2。藉此,微波照射所致的處理對象物2的直接加熱會高於微波照射的發熱構件30等所致的處理對象物2的來自外側的加熱。
又,以下,在本實施方式中,作為一例,舉如圖1所示的微波處理裝置1具有3個第一照射部201及3個第二照射部202的情形為例表示,但其個別數目不拘。在此為便於說明,將3個第一照射部201由容器10的入口101a側依序表示為第一照射部201a~201c,將3個第二照射部202由容器10的入口101a側依序表示為第二照射部202a~202c。微波照射手段20具有的1個或2個以上第一照射部201及1個或2個以上第二照射部202較佳為可個別變更微波輸出(例如瓦特數等)者。例如第一照射部201及第二照射部202可因應來自後述控制手段50的控制訊號等而控制輸出。又,如圖1所示,排列有多個發熱構件30的微波處理裝置1中,第一照射部201較佳為於微波可直接照射於各發熱構件30的每個位置設置1個以上,第二照射部202例如較佳為在可對區域直接照射微波的每個位置設置1個以上,該區域為各發熱構件30間的區域、最靠入口101a側的發熱構件30與入口101a間的區域、以及最靠出口101b側的發熱構件30與出口101b間等區域中至少1個以上。
各第一照射部201及第二照射部202例如具備微波振盪器2001、以及傳送微波振盪器2001所產生的微波並對容器10內照射微波的傳送部2002。微波振盪器2001可為任意微波振盪器2001,例如可為磁控管、或調速管、磁旋管等、也可為半導體型振盪器等。各微波振盪器2001所射出的微波的頻率或強度等不拘。各微波振盪器2001所射出的微波的頻率例如可為915MHz,可為2.45GHz,可為5.8GHz,也可為其他300MHz~300GHz範圍內的頻率,其頻率不拘。傳送部2002例如為導波管、或傳送微波的同軸纜線等。
各第一照射部201及第二照射部202例如裝設於容器10並對容器10內照射微波。例如各第一照射部201及第二照射部202中,傳送部2002的未裝設微波振盪器2001的端部為裝設於容器10壁面等所設置的開口部102,通過該開口部102,微波振盪器2001進行射出,並將傳送部2002所傳送微波照射於容器10內。傳送部2002裝設於開口部102的端部可進一步設置用以照射傳送部2002所傳送的微波的天線(無圖示)等。又,開口部102可以微波穿透性高的PTFE(聚四氟乙烯)等氟化聚合物、玻璃、橡膠、以及耐綸等材料的板等阻塞。第一照射部201及第二照射部202只要為可對容器10內照射微波者,則可為上述以外者。
各第一照射部201可裝設於容器10,而對容器10內的處理對象物2的移動路徑2a中配置有各發熱構件30的部分照射微波。在此的部分可視為區域。例如各第一照射部201的傳送部2002的端部為分別裝設於開口部102,該開口部102設置於容器10壁面中與移動路徑2a中配置有各發熱構件30的部分面對的位置。在此表示對配置有一個發熱構件30的部分設置有一個開口部102,且於該開口部102設置一個第一照射部201的例子,但可為多個第一照射部201個別裝設於多個開口部102,該多個開口部102對配置有一個發熱構件30的部分進行裝設。
各第二照射部202可裝設於容器10,而對容器10內處理對象物2的移動路徑2a中未配置有各發熱構件30的部分照射微波。具體而言,裝設多個各第二照射部202,而對發熱構件30彼此間的部分、以及配置於移動路徑2a最後方的發熱構件30與容器10的出口101b間的部分個別照射微波。例如各第二照射部202的傳送部2002的端部個別裝設於開口部102,該開口部102設置於容器10壁面中與移動路徑2a的發熱構件30未設置部分面對的位置。在此表示對發熱構件30未設置的一個部分設置一個開口部102,且於該開口部102設置1個第一照射部201的例子,但多個第一照射部201可個別裝設於多個開口部102,該多個開口部102對發熱構件30未設置的一個部分進行裝設。
在此,各第一照射部201及第二照射部202所照射的微波可為相同頻率的微波。但多個第一照射部201及多個第二照射部202中1個以上可照射與其他相異頻率的微波。
容器10內設置有取得處理對象物的狀況、或容器內狀況等資訊的1個以上感測器40。感測器40可為取得任意狀況資訊的感測器。例如可為取得容器內溫度資訊的溫度感測器、也可為取得容器內濕度資訊等的濕度感測器等。或可為檢測微波所致的在內部放電的感測器等。
在此,舉感測器40為放射溫度計並於容器10內設置有6個感測器40的情形為例說明。在此為便於說明,將6個感測器40由容器10的入口101a側依序表示為感測器40a~40f。放射溫度計為藉由測定物體所放射的紅外線或可見光線強度而測定物體溫度的溫度計。在此,放射溫度計之感測器40a~40c是為了測定離開各發熱構件30設置區域前一刻的處理對象物2的溫度,而設置於移動路徑2a中發熱構件30設置區域內出口101b側近旁的位置。具體而言,感測器40a~40c分別以水平方向位置成為發熱構件30a~30c的出口101b側近旁的方式裝設於容器10。又,在此,雖未圖示,但作為一例,在發熱構件30a~30c的感測器40a~40c與處理對象物2間的部分設置狹縫等的開口部,其為了可檢測處理對象物2的溫度而在水平方向延伸。又,其餘放射溫度計的感測器40d~40f是為了測定離開各發熱構件30未設置區域前一刻的處理對象物2的溫度,而設置於移動路徑2a中發熱構件30未設置區域內出口101b側近旁的位置。具體而言,感測器40d~40e分別裝設於容器10的水平方向位置成為較各發熱構件30b~30c靠處理對象物2的移動方向前方的位置,感測器40f裝設於出口101b前方的位置。在此,感測器40例如測定由處理對象物2往與移動路徑2a正交的方向放射的紅外線等強度,而取得溫度資訊。但感測器40的裝設位置可為其他位置。感測器40例如可裝設於容器10壁面所設置的開口部等。又,前驅物纖維例如可為數千條纖維繞合而成為厚度1mm左右的單一條纖維,故處理對象物2為前驅物纖維時,其表面溫度可視為與前驅物纖維內部溫度相同。
控制手段50為控制微波照射手段20所照射的微波。例如控制手段50為控制微波照射手段20所照射的微波輸出。例如控制手段50為因應感測器40所取得資訊而控制微波照射手段20所照射的微波輸出。
在此,具體而言,控制手段50為使用感測器40所取得的溫度資訊反饋控制第一照射部201所照射的微波輸出,該感測器40配置於各發熱構件30所配置的區域的出口101b側,該第一照射部201對移動路徑2a中配置有各發熱構件30的區域照射微波。又,控制手段50可使用感測器40所取得的溫度資訊反饋控制第二照射部202所照射的微波輸出,該感測器40配置於未配置有各發熱構件30的區域的出口101b側,該第二照射部202對移動路徑2a中未配置有各發熱構件30的區域照射微波。在此的配置有各發熱構件30的區域或未配置有發熱構件30的區域例如為以相對移動路徑2a垂直的假想面區隔的區域。例如感測器40a所取得溫度高於第一臨界值時,控制手段50降低對應的第二照射部202a所照射的微波輸出,低於第二臨界值時,則提高所照射的微波輸出。在此的第一臨界值高於第二臨界值。
又,控制手段50所進行的控制可為反饋控制以外的控制。又,控制手段50並不拘於因應哪一個感測器40所取得的資訊而控制哪一個照射部的輸出。例如控制手段50可因應多個感測器40的輸出而控制1個以上照射部的輸出。又,控制手段50可因應1個感測器40的輸出而控制多個照射部的輸出。
又,可藉由1個以上感測器40而取得1個以上發熱構件30、或一發熱構件30的相異位置的溫度等表示發熱構件30狀況的資訊,並使用表示該狀況的資訊,控制部50控制1個以上照射部的輸出(例如反饋控制等)。例如使用取得各發熱構件30的溫度資訊的各感測器40所取得各發熱構件30的溫度資訊,而反饋控制對各發熱構件30分別進行的第一微波照射所使用的微波輸出。
又,可將感測器40的一部分設置作為取得發熱構件30被進行第一微波照射部分的溫度資訊的第一感測器,並將感測器40的一部分設置作為取得處理對象物2被進行第二微波照射部分的溫度資訊的第二感測器,控制手段50使用第一感測器所取得的溫度資訊反饋控制第一微波照射所使用的微波輸出,並使用第二感測器所取得的溫度資訊反饋控制第二微波照射所使用的微波輸出。例如可在發熱構件30a~30c的感測器40a~40c與處理對象物2間的部分不設置狹縫等,第一感測器的感測器40a~40c取得發熱構件30a~30c的溫度資訊,控制手段50使用感測器40a~40c所分別取得的發熱構件30a~30c的溫度資訊而反饋控制第一照射部201a~201c所分別照射的微波輸出,且使用第二感測器40d~40f所分別取得的發熱構件30未設置區域的處理對象物2的溫度資訊而反饋控制第二照射部202a~202c所照射的微波輸出。藉由上述方式可適當控制第一微波照射所致的發熱構件30的加熱、以及第二微波照射所致的處理對象物2的加熱。
搬送手段60為在容器10內搬送處理對象物2的手段。搬送手段60可設置於容器10內,也可設置於容器10外。在此,作為一例,示出搬送手段60具備:使在容器10入口101a側捲繞處理對象物2的前驅物纖維的捲筒61可旋轉地保持的保持部62、變更處理對象物2的移動方向並將處理對象物2從入口101a送入容器10內的輥63、變更由容器10的出口101b送出的處理對象物2的移動方向的輥64、以及捲繞以輥64變更移動方向的處理對象物2的捲繞部65的情形。但搬送手段60可使用任意搬送手段。又,使多個處理對象物2在容器10內移動時可具有多個搬送手段60。
接著舉具體例說明本實施方式的微波處理裝置1的運作。在此舉使用微波處理裝置1進行處理對象物2的PAN系前驅物纖維的耐火化進行處理的情形為例說明。又,在此為了簡化說明,使用圖1所示的微波處理裝置1進行說明。處理對象物2例如為寬度5~10mm左右、厚度1mm~2mm左右的前驅物纖維。照射的微波例如使用頻率為915MHz或2.45GHz,輸出為6~20KW者。
首先設定搬送手段60,使處理對象物2的PAN系前驅物纖維其一端側由入口101a進入容器10內,通過圓筒狀發熱構件30a~30c的個別內側,由出口101b導出容器10外。接著藉由搬送手段60使處理對象物2在容器10內移動。搬送手段60的搬送速度例如控制為預先決定的速度。又,由第一照射部201a~201c及第二照射部202a~202c開始微波的照射。又,在此,第一照射部201a~201c及第二照射部202a~202c所照射的微波頻率為相同頻率(例如2.45GHz)。搬送手段60的搬送速度例如藉由控制手段50或未圖示的控制手段等而控制為預先決定的速度。控制手段50為控制各第一照射部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所照射的微波為預先個別決定輸出的微波。
處理對象物2的從入口101a進入容器10內並進入發熱構件30內側的部分為藉由輻射熱而由外側加熱,該輻射熱來自吸收第一照射部201所照射的微波一部分而發熱的發熱構件30,並藉由穿透的微波而直接加熱,該穿透的微波為第一照射部201所照射的微波中未於發熱構件30吸收而穿透者。在此,例如設定材質或厚度而使第一照射部201a~201c所照射的微波被發熱構件30a~30c吸收所產生的發熱量充分大於穿透發熱構件30的微波所致的處理對象物2的發熱量,如此,在該發熱構件30內側區域內對處理對象物2的加熱中,以發熱構件30由外部的加熱大於穿透發熱構件30的微波所致的直接加熱。又,第一照射部201a~201c所照射的微波輸出為用以下方式控制:因應感測器40a~40c分別取得的處理對象物2的溫度而反饋控制,控制成使處理對象物2成為所要求的範圍溫度。
若處理對象物2進入發熱構件30內側的部分到達外側,則進入發熱構件30後的發熱構件30未設置區域,在不透過發熱構件30下由第二照射部202接受微波的照射,並藉由微波而發熱。亦即以微波直接加熱。在該發熱構件30未設置區域內,不由發熱構件30的發熱而加熱處理對象物,故微波所致的直接加熱大於發熱構件30等由外部的加熱。又,由第二照射部202a~202c照射的微波的輸出為用以下方式控制:因應感測器40d~40f分別取得的處理對象物2的溫度而反饋控制,控制成使處理對象物2成為所要求的範圍溫度。
如此,藉由第一照射部201及第二照射部202,可對在容器10內移動的處理對象物2適宜切換進行由發熱構件30的加熱較強的加熱、以及微波照射的直接加熱較強的加熱。藉此例如可適宜切換對處理對象物2的由外側加熱、以及對處理對象物2的直接加熱,可以不偏於由外側加熱或直接加熱的方式均等地加熱處理對象物2等。
尤其在未進行耐火化處理PAN系前驅物纖維中難以吸收微波,故藉由第一照射部201以微波照射加熱發熱構件30時,亦藉由穿透發熱構件30的微波直接加熱處理對象物2,藉此可減少以第二照射部202加熱處理對象物2的時間。
又,藉由加熱使處理對象物2到達一溫度時,處理對象物2的發熱到達峰值,而使處理對象物2急劇發熱,處理對象物2會碳化,而有無法進行所要求的處理的情形。例如藉由加熱使處理對象物2的前驅物纖維到達一溫度時,因氧化使前驅物纖維的發熱到達峰值,前驅物纖維會有碳化的情形。尤其,以第二微波照射直接加熱處理對象物2而強力加熱時,熱效率高且發熱處集中於一處,藉此會從發熱峰值前一刻的溫度在短時間內加熱至發熱峰值的溫度,故難以控制發熱峰值前後的加熱控制。因此,進行第二微波照射加熱處理對象物時,以在處理對象物2的溫度成為發熱峰值溫度前一刻的溫度的時間點,由第二微波照射切換至第一微波照射方式而配置發熱構件30,藉此可抑制處理對象物2的加熱為由發熱構件30的輻射熱加熱而急速加熱,可抑制碳化等。
例如如圖1所示微波處理裝置1,使處理對象物2在容器10內移動並加熱時,藉由移動速度、第一照射部201及第二照射部202的數目或配置、輸出等,而可預先知道處理對象物2會在到達哪一個位置的時間點成為發熱峰值。該位置可以實驗等檢測。因此,例如在處理對象物2的移動路徑2a中處理對象物2的溫度成為發熱峰值的位置、或在覆蓋該位置及其前後的位置配置發熱構件30,並由第一照射部201對該發熱構件30照射微波,藉此可迴避處理對象物2到達發熱峰值時的急劇加熱,可適當對處理對象物2進行處理。又,在不包含該發熱峰值位置的位置中適宜配置或不配置發熱構件30,藉此對移動的處理對象物2切換第一微波照射或第二微波照射,可對處理對象物2進行均等加熱或所要求的加熱。又,處理對象物的發熱峰值溫度例如可藉由TG-TDA測定(熱重量、示差熱測定)等測定。
又,該具體例中,發熱構件30的數目、或第一照射部201及第二照射部202的數目或配置等為一例,發熱構件30的數目、或第一照射部201及第二照射部202的數目或配置等不拘。
以上,本實施方式中,在容器內進行加熱發熱構件的第一微波照射、以及加熱處理對象物的第二微波照射,故可使用微波適當對處理對象物進行處理。例如控制藉由以微波發熱的發熱構件而由外側加熱處理對象物、以及以微波使處理對象物發熱而直接加熱的組合或比率,而可進行適當加熱。
又,以第一照射部201進行第一微波照射並以第二照射部202進行第二微波照射,藉此可個別控制第一微波照射的輸出、以及第二微波照射的輸出,可細微控制對處理對象物的加熱,可得高品質處理結果。
又,可如圖2(d)所示,在發熱構件30的處理對象物2側的至少一部分設置使微波無法穿透的非穿透部303。圖2(d)為在圖2(a)所示筒狀發熱構件30內側用於表示設置非穿透部303的發熱構件30的例子中沿處理對象物2移動方向的剖面圖。發熱構件30的處理對象物2側的至少一部分較佳為發熱構件30的處理對象物2側的一部分,但可為發熱構件30的處理對象物2側的全部。發熱構件30的處理對象物2側的至少一部分例如為如圖2(d)所示圓筒狀發熱構件30內側一部分。在容器10內設置多個發熱構件30時,在此的發熱構件30的處理對象物2側的一部分可為多個發熱構件30中一個以上處理對象物側的全面。非穿透部303較佳為以使微波無法穿透且熱傳導性佳的材質構成。如此非穿透部303的材質例如可利用石墨或金屬等。又,可取代支撐體302一部分而使用非穿透部303,此時可視為在發熱構件30的處理對象物2側設置非穿透部303。藉由設置如此非穿透部303,而在設置非穿透部303部分不對處理對象物2照射微波,可不直接加熱處理對象物2並以發熱構件30的發熱由外側加熱處理對象物2。又,其他實施方式中亦同樣地可在發熱構件30至少一部分設置非穿透部。
又,上述中發熱構件30的厚度可為均等厚度,也可為不為均等厚度。發熱構件30的厚度不為均等厚度包含存在相異厚度部分的概念。發熱構件30的厚度可視為發熱構件30的加熱媒介301的厚度。例如發熱構件30的厚度在發熱構件30的長度方向、或處理對象物2的移動方向中可為均等厚度,也可不為均等厚度。例如於容器10內配置多個發熱構件30時,多個發熱構件30中1個以上(但是全部的情形除外)的厚度可為與其他發熱構件30相異的厚度。此時,多個發熱構件30個別的厚度可在長度方向或處理對象物2的移動方向中為均一厚度。此於以下亦同。
例如在上述圖1所示微波處理裝置中,取代對處理對象物2的移動路徑2a中發熱構件30未設置的部分進行的微波照射作為第二微波照射,可於1個以上發熱構件30未設置的部分設置厚度比發熱構件30薄的第二發熱構件(無圖示),對該第二發熱構件由第二照射部202照射微波並作為第二微波照射。藉由使第二發熱構件的厚度較薄而改變照射微波的滲透深度,故調節第二發熱構件的厚度,藉此降低第二發熱構件吸收照射於第二發熱構件的微波,使穿過第二發熱構件的微波增加而可較第二發熱構件更強地加熱處理對象物2。又,此時,藉由第二發熱構件的發熱可由外側加熱處理對象物2。
又,多個發熱構件30中,可使其1個以上的厚度為與其他發熱構件30相異的厚度。藉此,以發熱構件30的厚度變更發熱構件30所吸收的微波,可變更第一微波照射所致的發熱構件30的加熱與發熱構件30的加熱的比例。此於使用第二發熱構件30的第二微波照射中亦同。又,此於以下亦同。
又,上述中,發熱構件30的材質在發熱構件30的長度方向、或處理對象物2的移動方向中可為相同材質,也可為相異材質。相異材質可為組成或成分、材料比等相異的材質。發熱構件30相異的材質包含存在混合相異材質的部分的概念。在此的發熱構件30的材質可視為發熱構件30的加熱媒介301的材質。例如在容器10內配置多個發熱構件30時,多個發熱構件30中1個以上的材質(但全部的情形除外)可為與其他發熱構件30相異的材質。又,3個以上發熱構件30可以3個以上相異材質的發熱構件30構成。此時,多個發熱構件30個別的材質可為均一材質。此於以下亦同。
例如在如上述圖1所示微波處理裝置中,取代對處理對象物2的移動路徑2a中發熱構件30未設置的部分進行的微波照射作為第二微波照射,可在1個以上發熱構件30未設置的部分設置與發熱構件30材質相異的第二發熱構件(無圖示),可將由第二照射部202對該第二發熱構件進行的微波照射作為第二微波照射。藉由改變第二發熱構件組成而改變照射微波的滲透深度等,故選擇第二發熱構件的組成,藉此降低第二發熱構件吸收照射於第二發熱構件的微波,使穿透第二發熱構件的微波增加,可較第二發熱構件更強地加熱處理對象物2。又,此時可藉由第二發熱構件的發熱由外側加熱處理對象物2。
又,多個發熱構件30中可使其1個以上的材質為與其他發熱構件30相異的材質。藉此,以發熱構件30的材質變更發熱構件30所吸收的微波,而可變更第一微波照射所致的發熱構件30的加熱與發熱構件30的加熱的比例。此於使用第二發熱構件30的第二微波照射中亦同。又,此於以下亦同。
又,可改變發熱構件30或第二發熱構件的材質及厚度的組合,此處不再贅言。
又,上述說明移動處理對象部2的例子,但處理對象部2可不在容器10內移動而將處理對象物2靜置於容器10內。此於其他實施方式中亦同。又,不需移動時可省略搬送手段60。又,微波照射手段20具有的一個以上照射部(無圖示)分別可對發熱構件30配置的部分、以及處理對象物2的發熱構件30未設置的部分兩者照射微波。此例如可視為微波照射手段20具有的一個以上照射部(無圖示)分別進行第一微波照射及第二微波照射兩者。此時,上述照射部例如設置於可照射微波於1個以上發熱構件30、以及1個以上移動路徑2a的發熱構件30未設置的部分的位置。例如可將照射部配置於發熱構件30、以及與發熱構件30鄰接的移動路徑2a中發熱構件30未設置的部分的邊界近旁等。在此的照射部可利用例如與上述第一照射部201或第二照射部202相同的照射部。
(第一變形例) 圖3表示本實施方式的微波處理裝置1的第一變形例。該第一變形例的微波處理裝置1在發熱構件30具有筒狀的微波處理裝置1中進一步設置用以對發熱構件30內側供給氧的氣體供給手段70。氣體供給手段70具備:氧氣氣缸或氧產生器等供給氧的供給部701、例如一端開口於發熱構件30內側而裝設於發熱構件30且另一端與供給部701連接的供給氧的管702、以及插入於該管702路徑的調節氧供給量的閥703。管702一端裝設於發熱構件30的位置不拘。控制該閥703例如可藉由控制手段50等進行控制,也可因應使用者操作等而進行控制。在此的供給氧例如也包含供給氧的濃度高於容器10內的空氣等氣體的氣體(例如於空氣加氧的氣體)等的概念。又,多個氣體供給手段70可共用一個供給部701。又,取代供給部701使用外部供給部(無圖示)等的情形等,氣體供給手段70可不具有供給部701。
又,為了使供給於發熱構件30內側的氧不易逸出至發熱構件30外側,發熱構件30的處理對象物2出入兩端中,除了處理對象物2可出入用的開口部以外則進行阻塞。
又,在此說明對所有多個發熱構件30個別設置氣體供給手段70的情形,氣體供給手段70可僅設置於多個發熱構件30一部分。
如上述,藉由氣體供給手段70對發熱構件30內供給氧,藉此控制氧濃度,而可適當控制微波處理裝置1中所進行的處理。例如因應處理對象物而供給氧,藉此可促進處理時間縮短或處理均一化。
又,可設置該氣體供給手段70此事,在其他實施方式的具有筒狀發熱構件等的微波處理裝置中亦同。
又,上述中,氣體供給手段70可供給氧以外的特定氣體。例如特定氣體為氮氣、氬氣等稀有氣體、氫氣、或該等1種以上的組合。在此,供給特定氣體例如也包含供給特定氣體的濃度高於容器10內的空氣等氣體的氣體(例如於空氣加入特定氣體的氣體)等的概念。氣體供給手段70的構成例如除了供給部701所供給的氣體為特定氣體此點以外,則與上述相同。又,容器10內充滿空氣以外氣體時,氣體供給手段70所供給的氣體可為空氣。又,與相異發熱構件30連接的氣體供給手段70分別供給的氣體可為相同氣體,也可為相異氣體。又,與相異發熱構件30連接的氣體供給手段70分別供給的氣體可為特定濃度的相異氣體,也可為組成比相異的氣體。
(第二變形例) 圖4(a)及圖4(b)為表示本實施方式的微波處理裝置1的第二變形例的圖式。該第二變形例的微波處理裝置1為如圖4(a)及圖4(b)所示,作為發熱構件,取代發熱構件30而使用輥或皮帶等構件,其為輔助處理對象物2在容器內的搬送的構件,具有與處理對象物2接觸的部分,在與該處理對象物2接觸的部分具有吸收微波並發熱的加熱媒介。又,圖4(a)及圖4(b)中,容器10a及容器10b為相當於容器10的容器。又,在此雖說明省略,但圖4(a)及圖4(b)所示微波處理裝置1的變形例可具有與圖1所示控制手段50相同的控制手段或與感測器40相同的感測器,也可因應感測器的輸出而進行微波輸出的反饋控制等。
例如在圖4(a)中,移動路徑2a成為以設置於容器10a外側的多個輥11多層狀折返的路徑,容器10a具有覆蓋該移動路徑2a折返部分以外的部分的形狀,於移動路徑2a折返部分近旁分別設置有處理對象物2出入用多個入口101a、出口101b。輥11的尺寸等不拘。又,圖4中,容器10a具有以將移動路徑2a區隔為多個區域的方式設置的2個腔室110a及110b,多個入口101a及出口101b分別設置作為各腔室110a及110b的處理對象物2出入的開口部。
在腔室110a內,上述表面具有加熱媒介的發熱構件的多條皮帶32a為以由上下等夾住在移動路徑2a移動的處理對象物2並接觸的方式架設於輥33。皮帶32a的材質例如可使微波部分穿透的材質。接著,上述第一照射部201為以對移動路徑2a中皮帶32a所夾住部分照射微波的方式設置。皮帶32例如以馬達等旋轉輥33,藉此於鄰接的移動路徑2a的移動方向移動。又,皮帶32a可使用整體會藉由微波發熱的皮帶。例如可將如上述包含加熱媒介等的材料使用作為皮帶32a的材料。皮帶32a的素材可利用耐熱性樹脂或石墨纖維等。皮帶32a表面的加熱媒介可利用碳、SiC、碳纖維複合材料、矽化鉬、矽化鎢等金屬矽化物等發熱體、或含有該等發熱體粉末等的陶瓷材料等。
又,在腔室110b內,多條皮帶32b可以由上下夾住在移動路徑2a移動的處理對象物2並接觸的方式架於輥33。該皮帶32b的材質為高微波穿透性材質。又,該皮帶32b為不在表面具有上述加熱媒介者。接著,上述第二照射部202係以對移動路徑2a的皮帶32b所夾住部分照射微波的方式設置。皮帶32b例如以馬達等而旋轉輥33並於鄰接的移動路徑2a的移動方向移動。
又,皮帶32a及32b的夾住處理對象物2部分是以輥33近旁部分以外接觸處理對象物2的方式設置。但是可具有部分未接觸處。
皮帶32a是藉由接觸處理對象物2而輔助搬送,並防止處理對象物2在處理中產生鬆弛進而處理對象物2斷裂、加熱不均一。又,在腔室110a內,藉由微波照射使皮帶32a表面發熱,以發熱所產生的輻射熱加熱皮帶32近旁的處理對象物,藉此以第一照射部201進行上述第一微波照射,並可藉由熱傳導有效率地加熱處理對象物2的與皮帶32接觸部分。
又,皮帶32b與皮帶32a同樣地藉由接觸處理對象物2而輔助搬送,並防止處理對象物2在處理中產生鬆弛進而處理對象物2斷裂、加熱不均一。又,腔室110b內的皮帶32b表面幾乎不藉由微波照射而發熱,以穿透皮帶32b的微波直接加熱處理對象物2,故可藉由第二照射部202進行上述第二微波照射。
又,取代使用皮帶32b,可省略皮帶32b並於省略該皮帶32b部分照射微波,藉此進行第二微波照射。
又,在此說明容器10具有二個腔室110a及110b的情形,但容器10所具有的腔室數為1個或2個以上即可,其數目不拘。又,各腔室尺寸等不拘。又,藉由第一照射部201照射微波的腔室與藉由第二照射部202照射微波的腔室的數目、或其沿移動路徑2a的配置順序等不拘。又,容器10所具有的多個腔室彼此可連接配置,也可分離配置。例如可將用以對相同處理對象物2進行上述處理而連接配置的多個腔室、或分離配置的多個腔室視為一個容器10。又,可使由一個腔室移動至外部的處理對象物2再次回到相同腔室內。又,容器10可具有2個以上腔室此事在圖4(a)所示微波處理裝置以外的微波處理裝置亦同。
又,圖4(a)所示微波處理裝置1中,容器10使用未區隔成多個腔室的容器,在該容器10內設置上述1條以上皮帶32a及32b,並對皮帶32a進行由1個以上第一照射部201的第一微波照射,並對皮帶32b進行由1個以上第二照射部202的第二微波照射。
又,在此的容器10a的形狀或移動路徑2a為一例,容器10的形狀或處理對象物2的移動路徑可為任意形狀或移動路徑。
又,例如圖4(b)所示,可以與在移動路徑2a移動的處理對象物2表面接觸的方式,配置表面具有加熱媒介的多個輥31a,並且以與在移動路徑2a移動的處理對象物2表面接觸的方式,將表面不具有加熱構件且幾乎不吸收微波的多個輥31b設置在與該多個輥31a設置的區域相異的區域內,設置對移動路徑2a的輥31a設置區域照射微波的第一照射部201,設置對移動路徑2a的輥31b設置區域照射微波的第二照射部202,並由第一照射部201及第二照射部202照射微波。又,輥31a可使用整體藉由微波而發熱的輥。例如可將包含上述加熱媒介等的材料使用作為輥31a的材料。輥31a的素材可利用耐熱性樹脂、或陶瓷、玻璃、石墨等。皮帶32a表面的加熱媒介可利用碳、SiC、碳纖維複合材料、矽化鉬、矽化鎢等金屬矽化物等發熱體、或含有該等發熱體粉末等的陶瓷材料等。
例如圖4(b)中,移動路徑2a為藉由設置於容器10a外側的多個輥11多層狀折返的路徑,容器10a具有覆蓋該移動路徑2a折返部分以外的部分的形狀,在移動路徑2a折返部分近旁分別設置有處理對象物2出入用的多個入口101a、出口101b。輥11的尺寸等不拘。
多個輥31a藉由接觸處理對象物2而輔助搬送,而防止處理對象物2在處理中產生鬆弛進而處理對象物2斷裂、加熱不均一。又,多個輥31a使用作為上述加熱構件,藉由微波照射使表面發熱,以發熱所產生輻射熱加熱輥31近旁的處理對象物,並藉由熱傳導有效率地加熱處理對象物2的與輥31接觸部分。藉此,第一照射部201所進行的微波照射為第一微波照射。
多個輥31b藉由接觸處理對象物2而輔助搬送,防止處理對象物2在處理中產生鬆弛進而處理對象物2斷裂、加熱不均一。又,多個輥31b幾乎不藉由微波照射而發熱,以穿透輥31b的微波直接加熱處理對象物2,故藉由第二照射部202而可進行上述第二微波照射。
該輥31a及輥31b可為與馬達(無圖示)等連接自轉者,也可為不自轉者。又,輥31a及輥31b的數目為1個以上即可。
又,取代使用輥31b,可省略輥31b並對省略該輥31b的部分照射微波,藉此進行第二微波照射。 又,輥31a及輥31b的配置或排列順序等可為上述以外的配置或排列順序。又,輥31a及輥31b的數目不拘。
又,取代圖4(b)所示容器10b,可使用如圖4(a)所示具有多個腔室的容器。接著例如在每一個腔室裝設第一照射部201或第二照射部202,在裝設有第一照射部201的腔室內配置輥31a,並在裝設有第二照射部202的腔室內配置輥31b。
(實施方式2) 圖5為用以說明本實施方式中的微波處理裝置的與處理對象物的移動方向平行的剖面圖(圖5(a))、通過同個微波處理裝置的發熱構件中圖5(a)的點A的與長度方向垂直的剖面示意圖(圖5(b))、以及通過同個微波處理裝置的發熱構件中點B的與長度方向垂直的剖面示意圖(圖5(c))。本實施方式的微波處理裝置1a藉由控制微波照射手段21由相異位置輸出的多個微波的相位,而進行第一微波照射及第二微波照射。
微波處理裝置1a具備容器10c、微波照射手段21、發熱構件30、1個或2個以上感測器40、控制手段51、以及搬送手段60。
容器10c除了裝設有微波照射手段21所具有的後述2個以上照射部203以外,則與上述實施方式中圖1所示容器10相同。又,容器10c可利用如上述實施方式中說明的容器,例如可利用具有多個腔室的容器等。
說明在容器10c內沿處理對象物2的移動路徑2a設置一支筒狀發熱構件30的情形。但發熱構件30可為多個。又,發熱構件30可利用與上述實施方式中說明的發熱構件30相同者。
微波照射手段21具備由相異位置照射微波的2個以上照射部203。微波照射手段21例如裝設於開口部102,該開口部102設置於容器10c壁面的相異位置,並具備對容器10c內照射微波的2個以上照射部203。2個以上照射部203中至少一部分為可控制照射微波相位的照射部203。可控制相位的照射部203例如具備上述實施方式中說明的微波振盪器2001及傳送部2002,且在該照射部203進一步具備可控制相位的相位器(無圖示)。可控制相位的照射部203所具有的微波振盪器2001較佳為使用半導體型振盪器。未控制相位的照射部203可利用與上述實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,則可為任意構成。在此的控制相位可視為包含將相位設定為特定相位。
本實施方式的微波處理裝置1a控制2個以上照射部203所照射的微波相位而進行第一微波照射及第二微波照射,該第一微波照射使2個以上照射部203所照射的微波在發熱構件30中相長,該第二微波照射使2個以上照射部203所照射的微波在處理對象物2中相長。例如微波處理裝置1a藉由後述控制手段51等控制各個照射部203所照射的微波相位,藉此進行第一微波照射及第二微波照射。微波相長例如為微波強度相長。例如微波相長可為微波電場強度相長或磁場強度相長,也可為其兩者。例如微波處理裝置1a使用控制手段51等而控制2個以上照射部所照射的微波相位,並使分別所照射的微波的相位在所要求的位置藉由干涉而相長。例如微波處理裝置1a使用控制手段51等而控制2個以上照射部所照射的微波相位,並使分別所照射的微波的相位在所要求的位置成為同相位,藉此使微波相長。使微波在所要求的位置相長可視為使微波在所要求的位置集中。又,微波處理裝置1a在所要求的位置不藉由干涉而相長,藉此不增強微波。又,微波處理裝置1a在所要求的位置不成為同相位,例如成為逆相位,藉此不增強微波。為了使由多個位置照射的微波在所要求的位置相長,而可設定使其成為特定相位,該特定相位在照射部203所照射的微波皆為相同頻率時例如為:將所要求的位置與照射微波的個別位置之間的距離除以微波波長,並將其餘數除以微波波長並乘以2π,以此値為基準的相位。但不拘於以何種方式控制微波的相位而使其在所要求處成為同相位。又,控制微波相位而在所要求的位置提高微波強度的處理等例如公開於日本特開2017-212237號公報等,故在此說明省略詳細。
控制2個以上照射部203所照射的微波相位而進行的第一微波照射,例如為控制相位使處理對象物2在所要求的位置中微波不相長並在發熱構件30的該所要求位置周圍的1個以上部分使微波相長,由容器10c內多個位置照射該控制相位的微波。處理對象物2的所要求位置周圍的1個以上部分為位於與處理對象物2延伸方向或處理對象物2的移動方向呈垂直方向的1個以上部分。處理對象物2的所要求的位置例如為處理對象物2在移動路徑2a上所要求的位置。此於以下亦同。又,在此的第一微波照射例如控制相位使發熱構件30在該所要求位置周圍的1個以上部分的微波強度高於處理對象物2在所要求位置的微波強度,並由容器10c內多個位置照射該控制相位的微波。所要求位置周圍的1個以上部分例如為在發熱構件30的處理對象物2的移動路徑2a上所要求的位置中,與移動路徑2a進行方向垂直相交的假想面相交部分的1個以上部分。又,在此的第一微波照射例如以在處理對象物2的所要求位置中使微波相長的方式由容器10c內多個位置照射控制相位的微波,並以在發熱構件30的該所要求位置周圍的1個以上部分中使微波相長的方式由容器10c內與上述多個位置相異的多個位置照射控制相位的微波,並使以在發熱構件30中相長的方式控制相位並輸出的微波的輸出高於以在處理對象物2中相長的方式控制相位並輸出的微波的輸出。
又,控制2個以上照射部203所照射的微波相位進行的第二微波照射,例如為控制相位使處理對象物2在所要求位置中微波相長並在發熱構件30的該所要求位置周圍內微波不相長,並由容器10c內多個位置照射該控制相位的微波。又,在此的第一微波照射例如可控制相位使處理對象物2在所要求位置中的微波強度高於發熱構件30在該所要求位置周圍的1個以上部分的微波強度,並由容器10c內多個位置照射該控制相位的微波。又,在此的第二微波照射為例如以在處理對象物2的所要求位置中使微波相長的方式由容器10c內多個位置照射控制相位的微波,並以在發熱構件30的該所要求位置周圍的1個以上部分中使微波相長的方式由在容器10c內與上述多個位置相異的多個位置照射控制相位的微波,並使以在處理對象物2中相長的方式控制相位並輸出的微波的輸出高於以在發熱構件30中相長的方式控制相位並輸出的微波的輸出。
又,在此進行第一微波照射的微波相長位置與相長處數目、或進行第二微波照射的微波相長位置、相長處數目等不拘。該等的位置或相長處數目可因應實驗結果或模擬結果等而適宜設定,該實驗或模擬為根據處理對象物2等而進行。
又,進行第一微波照射的2個以上照射部203、以及進行第二微波照射的2個以上照射部203可為相同照射部203、可為相異照射部203、也可為僅一部分相同的照射部203。進行第一微波照射的2個以上照射部203所照射的微波、以及進行第二微波照射的2個以上照射部203所照射的微波可為相同頻率或相異頻率。
1個或2個以上感測器40例如與上述實施方式的感測器相同。各感測器40例如設置於容器10c內進行第一微波照射處的近旁、或進行第二微波照射處的近旁。
搬送手段60與上述實施方式相同,故在此說明省略詳細。
控制手段51分別控制微波照射手段21由多個位置照射微波的相位。控制由多個位置照射微波的相位可視為包含不控制作為基準的1個以上微波的相位而控制其他微波的相位的概念。如上述,控制手段51控制微波照射手段21所照射的微波相位,以在處理對象物2的移動路徑2a上的1個或2個以上所要求的位置中進行第一微波照射,並在處理對象物2的移動路徑2a上的進行第一微波照射位置以外的1個或2個以上所要求的位置中進行第二微波照射。例如以進行如此第一微波照射及第二微波照射的方式控制多個照射部203分別所照射的微波相位。又,控制手段51可個別控制微波照射手段21由多個位置照射微波的輸出。例如控制手段51可個別控制各照射部203所照射的微波的輸出。例如控制手段51因應配置於所要求位置近旁的感測器40所輸出的溫度資訊等,而反饋控制對該所要求的位置進行第一微波照射的照射部203的輸出。又,例如控制手段51因應配置於所要求的位置近旁的感測器40所輸出的溫度資訊等,而反饋控制對該所要求的位置進行第二微波照射的照射部203的輸出。但可進行反饋控制以外的控制。
又,以在1個或2個以上所要求的位置中使微波相長的方式暫時設定各照射部203的相位後,在不需變更時或以手動進行各照射部203的相位設定時等,可不藉由控制手段51控制照射部203所照射的相位,也可不設置用以控制相位的控制手段。
接著舉具體例說明本實施方式的微波處理裝置1a的運作。在此舉使用微波處理裝置1a進行處理對象物2的PAN系前驅物纖維的耐火化進行處理的情形為例說明。又,在此為了簡化說明則使用圖5(a)所示微波處理裝置1a進行說明。
在此,處理對象物2藉由搬送手段60沿移動路徑2a移動,且對圖5所示處理對象物2的移動路徑2a上的地點A進行第一微波照射,並對地點B進行第二微波照射。具體而言,控制手段51控制多個照射部203,使多個照射部203照射控制相位的微波,以在處理對象物2的移動路徑2a上的地點A中使微波不相長,並在地點A周圍的1個以上發熱構件30部分中使微波相長。在此,例如由多個照射部203中裝設於入口101a側的半數照射微波,使其在地點A中相長。亦即,藉由多個照射部203中裝設於入口101a側的半數進行第一微波照射。又,控制手段51控制多個照射部203,使多個照射部203照射控制相位的微波,以在處理對象物2的移動路徑2a上的地點A中使微波相長,並在地點A周圍的1個以上發熱構件30部分中使微波不相長。在此,例如由多個照射部203中裝設於出口101b側的半數照射微波,使其在地點B中相長。亦即,藉由多個照射部203中裝設於出口101b側的半數進行第二微波照射。又,第一微波照射及第二微波照射亦可在上述地點A及地點B以外的部分進行。
藉由進行第一微波照射,而在地點A中如圖5(b)所示發熱構件30的多個地點(在此以四點作為一例)中產生微波相長處35。接著,藉由在該處35相長的微波使發熱構件30發熱,藉由發熱構件30的輻射熱由外側加熱處理對象物2。又,在地點A中,只要不是由多個照射部203照射的多個微波完全相消成為「0」,則藉由微波直接加熱處理對象物2。但並非多個微波相長處,故發熱量較小。
又,藉由進行第二微波照射,而在地點B中如圖5(c)所示在處理對象物2中產生微波相長處35。接著,藉由在該處35相長的微波直接加熱處理對象物2。又,在地點B周圍的發熱構件30中,只要不是由多個照射部203照射的多個微波完全相消成為「0」,則藉由微波發熱,藉由該發熱由外側加熱處理對象物2。但並非多個微波相長處,故發熱量較小。
藉由配置於地點A近旁的感測器40所取得的溫度,控制手段51反饋控制第一微波照射對地點A進行的多個照射部203的輸出,藉此增減地點A周圍的發熱構件30中相長微波的輸出,在地點A中可對處理對象物2進行所要求的溫度的加熱。又,藉由配置於地點B近旁的感測器40所取得的溫度,控制手段51反饋控制第一微波照射對地點B進行的多個照射部203的輸出,藉此增減處理對象物2在地點B中相長微波的輸出,在地點B中可對處理對象物2進行所要求的溫度的加熱。
例如上述實施方式中說明,在處理對象物2成為發熱峰值位置或其近旁中,與上述地點A同樣地,以在周圍發熱構件30中使微波相長並在處理對象物2中不相長的方式控制相位而進行第一微波照射,藉此迴避處理對象物2到達發熱峰值時的急劇加熱,而可適當對處理對象物2進行處理。又,在其他位置中,例如以在處理對象物2中使微波相長的方式照射微波,藉此可主要藉由微波直接加熱處理對象物2,而可有效率地加熱並提高處理速度。又,在其他位置中,例如在處理對象物2中使微波相長、或在發熱構件30中使微波相長,藉此對移動的處理對象物2適當切換進行第一微波照射及第二微波照射,可對處理對象物2進行均等加熱或所要求的加熱。
又,該具體例中,多個照射部203的配置為一例,多個照射部203的配置或數目等不拘。 又,對於容器10c內處理對象物2的移動路徑2a,如地點A的在發熱構件30中使微波相長的地點、或如地點B的在處理對象物2中使微波相長的地點、或如地點C的在發熱構件30與處理對象物2兩者使微波相長的地點,該等個別設定數或個別配置不拘。在微波處理裝置1a中,例如對於移動路徑2a,在發熱構件30中使微波相長的地點、與在處理對象物2中使微波相長的地點,對移動路徑2a設定該等至少1個以上即可。
以上,若根據本實施方式,控制微波照射手段21由相異位置照射的多個微波的相位,並進行2個以上微波在發熱構件30中相長的第一微波照射、以及2個以上微波在處理對象物2中相長的第二微波照射,藉此可使用微波適當對處理對象物2進行處理。例如控制藉由微波發熱的發熱構件所致的由處理對象物外側的加熱、以及藉由微波直接加熱處理對象物的組合或比率,而可進行適當加熱。
又,在上述中雖因應感測器40所取得的溫度資訊等而反饋控制所照射的微波輸出,但可因應1個以上感測器40所取得的溫度資訊控制微波照射手段21所照射的微波相位,使藉由第一微波照射或第二微波照射而使微波相長的位置沿處理對象物2的移動路徑2a移動,藉此可控制對處理對象物2的加熱。例如在上述中,地點B的感測器40所取得的溫度較高時,使地點B的位置往出口側移動,藉此可延遲進行第二微波照射加熱的時機。
又,上述中可在處理對象物2的移動路徑2a上的相同位置中同時進行以在發熱構件30中相長的方式照射微波的第一微波照射、以及以在處理對象物2中相長的方式照射微波的第二微波照射。又,此時,第一微波照射的微波輸出與第二微波照射的微波輸出可為相異輸出。
又,上述實施方式中舉使處理對象物2在容器10c內移動的情形為例說明,但可使處理對象物2不在容器10c內移動並控制照射於容器10c內的多個微波相位,藉此經時移動發熱構件30中第一微波照射的微波相長位置、以及處理對象物2中第二微波照射的微波相長位置,而可經時變更發熱構件30的加熱位置、以及處理對象物2直接加熱的位置。藉由上述方式例如可對處理對象物2進行適當加熱。
又,上述實施方式中,控制微波照射手段21由多個照射部203照射的微波相位時,較佳為以下述方式設計容器10c,亦即沿處理對象物2的移動路徑2a而設置照射部203所照射的微波強度在發熱構件30中增強的第一微波照射位置、以及照射部203所照射的微波強度在處理對象物2中增強的第二微波照射位置。
又,上述實施方式中,可不控制微波照射手段21由多個照射部203照射的微波相位。例如微波照射手段21具備照射微波的1個以上照射部203時,取代控制各照射部203所照射的微波相位,可藉由容器10c的設計而沿處理對象物2的移動路徑2a設置照射部203所照射的微波強度在發熱構件30中增強的第一微波照射位置、以及照射部203所照射的微波強度在處理對象物2中增強的第二微波照射位置。
(變形例) 又,上述實施方式2的微波處理裝置1a中,可在容器10c內與上述實施方式1同樣地沿處理對象物2的移動路徑2a部分地設置1個或2個以上發熱構件30,藉由控制手段51等控制由相異位置照射微波的2個以上照射部203所分別照射的微波的相位,並設置照射部203所照射的微波強度在發熱構件30中增強的第一微波照射位置、照射部203所照射的微波強度在處理對象物的發熱構件未設置部分中增強的第二微波照射位置、以及照射部203所照射的微波強度在處理對象物2的發熱構件設置部分中增強的第三微波照射位置。
圖7(a)為用以說明如此微波處理裝置1a的變形例一例的與處理對象物的移動方向平行的剖面示意圖。該微波處理裝置1a在實施方式2的微波處理裝置1a中,於容器10c內以沿處理對象物2的移動路徑2a部分地覆蓋處理對象物2的方式,將2個發熱構件的發熱構件30d及30e隔著預先決定間隔進行設置,微波照射手段21具備由相異位置照射微波的3個照射部203a、3個照射部203b、以及3個照射部203c,以作為2個以上照射部203。3個照射部203a、3個照射部203b、以及3個照射部203c分別與上述照射部203同樣地裝設於容器10c。發熱構件30d及30e可視為夾著發熱構件未設置區域而進行配置。在此表示由容器10c入口側沿處理對象物20的移動路徑依序配置3個照射部203a、3個照射部203b、以及3個照射部203c的例子,但該等配置並不限定於上述配置。例如各照射部203可位於藉由控制相位使微波強度在所要求的1個以上位置相長的位置。又,圖中省略感測器及控制手段等。
圖7(b)~圖7(d)為表示用以說明微波強度提高位置的表示圖7(a)所示的微波處理裝置的發熱構件30d及發熱構件30e、以及其近旁的示意圖。
例如在圖7(a)所示微波處理裝置1a中,控制3個照射部203a分別所照射的微波相位,使處理對象物2的移動方向中發熱構件30d設置位置400a中微波強度增強,且控制3個照射部203b分別所照射的微波相位,使處理對象物2的移動方向中發熱構件30e未設置的發熱構件30d與30e間的位置400b中在處理對象物2中使微波強度增強,且控制3個照射部203c分別所照射的微波相位,使處理對象物2的移動方向中發熱構件30d設置位置400c中位於發熱構件30內部的處理對象物部分中微波強度增強。在此,位置400a與位置400c在沿處理對象物2的移動路徑2a方向中的位置為相異位置。又,在此,位置400c以相對於位置400a位於構件30e側的方式控制相位,但位置400a可以相對於位置400c位於構件30e側的方式控制相位。控制相位例如使用與控制手段51相同的控制手段而進行。
微波照射手段21以上述方式照射微波時,如圖7(b)所示,位置400a、位置400b、位置400c會成為微波強度較高的位置。藉此,在位置400a中,發熱構件30d被強加熱,在位置400b及位置400c中,處理對象物2被強加熱。又,位置400b為發熱構件30d內側的與處理對象物2重疊的位置。在此,位置400a相當於第一微波照射位置,位置400b相當於第二微波照射位置,位置400c及其近旁相當於第三微波照射位置。又,在此的位置可視為區域。
如上述,使微波強度提高的位置為設置發熱構件30部分、處理對象物2的發熱構件30未設置部分、以及處理對象物2的發熱構件30設置部分(例如位於處理對象物2的發熱構件30內側的部分),藉此例如可對處理對象物2進行所要求的加熱。
又,上述中,分別控制3個照射部203a所分別照射的微波相位、以及3個照射部203c所分別照射的微波相位,藉此,如圖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在沿處理對象物的移動路徑2a方向中的位置成為相同位置的方式而照射微波。
又,上述中,可分別控制3個照射部203所分別照射的微波相位、以及3個照射部203c所分別照射的微波相位,藉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位於相異發熱構件30設置部分。例如如圖7(d)所示,可使第一微波照射位置的位置400a位於發熱構件30d,使第二微波照射位置的位置400c位於發熱構件30e。
又,上述舉發熱構件30為2個的情形為例說明,但如圖7(b)或圖7(c),第一微波照射位置及第三微波照射位置配置於相同發熱構件30設置部分時,發熱構件30為1個以上即可。又,2個以上發熱構件30中至少一部分的長度或材質等可為相同,也可為相異。
又,如圖7(c),第一微波照射位置及第三微波照射位置配置於相異發熱構件30設置部分時,發熱構件30為2個以上即可。
又,配置第一微波照射位置的發熱構件30、以及配置第二微波照射位置的處理對象物2的發熱構件未設置區域,如圖7(b)所示可相鄰,也可不相鄰。
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位於設置相異發熱構件30部分時,第一微波照射位置及第三微波照射位置可為僅夾著一個發熱構件未設置區域而相鄰的發熱構件30,也可為夾著2個以上發熱構件未設置區域而相鄰的發熱構件30。
又,照射部203a的數目只要為2個以上,則其數目不拘。此在照射部203b及照射部203c亦同。又,2個以上照射部203a與2個以上照射部203b的至少一部分可以相同照射部實現。亦即,可將2個以上照射部203a的至少一部分使用作為2個以上照射部203b的至少一部分,也可共用照射部203a的至少一部分及照射部203b的至少一部分。此於2個以上照射部203a與2個以上照射部203c的至少一部分、以及2個以上照射部203b與2個以上照射部203c的至少一部分亦同。又,同樣地,2個以上照射部203a與2個以上照射部203b、2個以上照射部203c的至少一部分可以相同照射部實現。亦即,可將2個以上照射部203a的至少一部分使用作為2個以上照射部203b的至少一部分,並使用作為2個以上照射部203c的至少一部分。又,微波照射手段21可具有多個以2個以上第一照射部203a構成的組合。此於第二照射部203b及第三照射部203c亦同。
又,可以在微波處理裝置1b內配置多個第一微波照射位置的方式,使微波照射手段21照射控制相位的微波。此於第二微波照射位置及第三微波照射位置亦同。又,可以於1個發熱構件30配置多個第一微波照射位置的方式,使微波照射手段21照射控制相位的微波。此於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,藉此如上述配置第一~第三微波照射位置,但可藉由容器10c等的設計而如上述的方式配置第一~第三微波照射位置。此時,微波照射手段21所具有的照射部203為1個以上即可。又,容器10c等的設計可視為照射微波的腔室設計等。容器10c等的設計可視為包含照射部203的配置等的設計。
(實施方式3) 圖6為用以說明本實施方式中的微波處理裝置的與處理對象物的移動方向平行的剖面圖(圖6(a))、通過圖6(a)的點A的與長度方向垂直的剖面示意圖(圖6(b))、通過點B的與長度方向垂直的剖面示意圖(圖6(c))、以及通過點C的與長度方向垂直的剖面示意圖(圖6(d))。本實施方式的微波處理裝置1b使微波照射手段22照射相異頻率的微波,藉此進行第一微波照射及第二微波照射。
微波處理裝置1b具備容器10d、微波照射手段22、發熱構件30、1個或2個以上感測器40、控制手段52、以及搬送手段60。
容器10d除了裝設有微波照射手段22所具有的照射部以外,其他與上述實施方式中圖1所示的容器10相同。又,容器10d可利用上述實施方式中說明的容器,例如也可利用具有多個腔室的容器等。
說明在容器10d內沿處理對象物2的移動路徑2a設置一支筒狀發熱構件30的情形。但發熱構件30可為多個。又,發熱構件30可為利用與上述實施方式中說明的發熱構件30相同者。
微波照射手段22可照射相異頻率的微波,藉由照射相異頻率的微波而進行上述第一微波照射及第二微波照射。例如微波照射手段22進行第一微波照射及第二微波照射,該第一微波照射為照射一頻率的微波使發熱構件30的發熱大於處理對象物2的發熱,該第二微波照射為照射一頻率的微波使處理對象物2的發熱大於發熱構件30的發熱。例如微波照射手段22進行照射一頻率的第一微波照射,該頻率使發熱構件30所吸收的微波大於穿透發熱部件30的微波,以及進行照射一頻率的第二微波照射,該頻率使發熱構件30所吸收的微波小於穿透發熱構件30的微波。以下將微波照射手段22在如上述第一微波照射中照射微波的頻率稱為第一頻率。又,以下將微波照射手段22在如上述第二微波照射中照射微波的頻率稱為第二頻率。
例如穿透發熱構件30的微波取決於所照射的微波頻率。例如使用複介電係數為ε’=100、ε”=10的發熱構件30時,侵入發熱構件30內的微波功率成為一半的功率減半深度在915MHz為36.3mm、在2.45GHz為13.6mm。因此若將發熱構件30的厚度設定為適當厚度,則例如照射2.45GHz的微波時,微波的一半以上,較佳為大部分被發熱構件30吸收,微波無法到達碳纖維的前驅物纖維等處理對象物2,另一方面,照射915MHz的微波時,所照射微波的一半以上,較佳為大部分穿透發熱構件30,可對碳纖維的前驅物纖維照射微波。又,在此發熱構件30的厚度可視為發熱構件30的加熱媒介301的厚度。因此,可在第一微波照射中對發熱構件30照射一頻率的微波,藉此可以第一微波照射加熱發熱構件30,該頻率形成一功率減半深度,該功率減半深度使發熱構件30所吸收的微波大於穿透該發熱構件30的微波,並且可在第二微波照射中對發熱構件30照射一頻率的微波而以穿透該發熱構件30的微波照射處理對象物,藉此可以第二微波照射加熱發熱構件內側的處理對象物2,該頻率形成一功率減半深度,該功率減半深度使該發熱構件30所吸收微波小於穿透該發熱構件的微波。
例如將電阻率為2.8×10-8 Ωm的鋁等使用作為發熱構件30(例如發熱構件30的加熱媒介301)時,使侵入發熱構件30內的微波電場強度成為1/e的表皮深度在頻率為915MHz為2.2μm、在2.45GHz為1.3μm。因此例如若以百nm單位程度控制發熱構件30的厚度(例如發熱構件30的加熱媒介301的厚度),在第一頻率為2.45GHz的第一微波照射中,可使微波大部分被發熱構件30吸收,且微波未到達碳纖維前驅物等處理對象物2,另一方面,在第二頻率為915MHz的第二微波照射中,發熱構件30不吸收大部分微波,而可對處理對象物2照射微波並加熱處理對象物2。又,上述複介電係數的虛部ε”亦稱為相對介電損失。
微波照射手段22例如在處理對象部2移動時,可對處理對象物2的移動路徑2a的相異位置進行第一微波照射及第二微波照射。又,微波照射手段22可對處理對象物2的移動路徑2a的相同位置同時進行第一微波照射及第二微波照射。又,微波照射手段22可對處理對象物2的移動路徑2a的相同位置切換進行第一微波照射及第二微波照射。又,微波照射手段22可變更所照射的各頻率微波的輸出。
微波照射手段22例如具有可變更所照射的微波頻率的1個以上照射部(無圖示),可藉由變更輸出頻率而切換進行第一微波照射及第二微波照射。又,微波照射手段22可分別具有用以進行第一微波照射的照射第一頻率微波的1個以上照射部(以下稱為第一頻率照射部204)、以及用以進行第二微波照射的照射第二頻率微波的1個以上照射部(以下稱為第二頻率照射部205),該第二頻率微波係與第一頻率相異,可藉由照射該等所照射的相異頻率的微波而進行第一微波照射及第二微波照射。以下,在本實施方式中舉使用1個以上第一頻率照射部204進行第一微波照射,且使用1個以上第二頻率照射部205進行第二微波照射的情形為例說明。
第一頻率照射部204及第二頻率照射部205例如裝設於開口部102並對容器10d內照射微波,該開口部102設置於容器10d壁面的相異位置。第一頻率照射部204及第二頻率照射部205可以對處理對象物2的移動路徑的相異位置照射微波的方式進行配置,也可以對相同位置照射微波的方式進行配置。
圖6中說明以下例子:第一頻率照射部204的一個是以所照射的第一頻率微波照射於包含地點A的區域的方式裝設於容器10d,第二頻率照射部205的一個是以所照射的第一頻率微波照射於包含地點B的區域的方式裝設於容器10d,第一頻率照射部204的一個及第二頻率照射部205的一個是以對包含地點C的區域分別照射第一頻率微波及第二頻率微波的方式裝設,其例如表示以下例子:第一頻率照射部204配置於地點A及地點C的情報,且第二頻率照射部205分別配置於地點B的上方與下方。但配置第一頻率照射部204及第二頻率照射部205的位置、或個別的配置數目等不拘。
又,第一頻率照射部204及第二頻率照射部205如上述實施方式中所說明,例如具備微波振盪器2001及傳送部2002。但第一頻率照射部204及第二頻率照射部205中,微波振盪器2001所振盪的微波頻率相異。照射部203具有的微波振盪器2001較佳為使用半導體型振盪器。又,第一頻率照射部204及第二頻率照射部205可具有上述以外的構造。
1個或2個以上感測器40例如為與上述實施方式的感測器相同者。在此表示以下例子:3個感測器40分別配置於容器10d的地點A、地點B、地點C的近旁位置,例如配置於容器10d的地點A、地點B、地點C的上方近旁的情形。
搬送手段60與上述實施方式相同,故在此省略詳細說明。
控制手段52控制微波照射手段22所具有的第一頻率照射部204及第二頻率照射部205所照射的微波輸出。例如控制手段52因應上述三個感測器40所取得的處理對象物2的溫度資訊,而反饋控制對地點A、地點B、地點C分別照射微波的第一頻率照射部204及第二頻率照射部205的輸出。但控制可不為反饋控制。又,微波照射手段22具有可控制所照射的微波相位的多個照射部(無圖示)時,控制手段52可分別控制微波照射手段22所具有各照射部所照射的微波頻率。
接著舉具體例說明本實施方式的微波處理裝置1b的運作。在此舉使用微波處理裝置1b進行處理對象物2的PAN系前驅物纖維的耐火化處理的情形為例說明。又,在此,為了簡化說明,使用了圖6所示的微波處理裝置1b進行說明。又,在此第一頻率照射部204所照射的微波為第一頻率微波,其使發熱構件30所吸收的微波大於穿透發熱構件30的微波,第二頻率照射部205所照射的微波為第二頻率微波,其使發熱構件30所吸收的微波小於穿透發熱構件30的微波。又,在此的發熱構件20具有一厚度,該厚度使發熱構件20吸收所照射的第一頻率微波的一半以上,較佳為大部分,並使發熱構件20不吸收並穿透所照射的第二頻率微波的一半以上,較佳為大部分。
例如在藉由搬送手段60搬送處理對象物2的狀態中,由第一頻率照射部204經常性照射第一頻率微波16,並由第二頻率照射部205經常性照射第二頻率微波17。又,在此,第一頻率照射部204所照射的微波16輸出及第二頻率照射部205所照射的微波17輸出分別因應配置於其近旁的感測器40所取得的溫度資訊而反饋控制。
在地點A中,由第一頻率照射部204照射第一頻率微波16並進行第一微波照射,故發熱構件30容易吸收微波,微波16難以照射於處理對象物2,故如圖6(b)所示,發熱構件30的發熱大於處理對象物2的發熱。藉此,藉由發熱構件30的輻射熱而由外側加熱處理對象物2。又,雖發熱小於發熱構件30,但亦藉由所照射的微波16一部分而直接加熱處理對象物2。
在地點B中,由第二頻率照射部205照射第二頻率微波17並進行第二微波照射,故發熱構件30中難以吸收微波並穿透的微波17照射於處理對象物2,如圖6(c)所示,處理對象物2的發熱大於發熱構件30的發熱。藉此,藉由所照射的微波17直接加熱處理對象物2。又,亦藉由所照射的微波17一部分而加熱發熱構件30,故藉由發熱構件30的輻射熱而由外側加熱。
在地點C中,由第一頻率照射部204照射第一頻率微波16並進行第一微波照射,且由第二頻率照射部205照射第二頻率微波17並進行第二微波照射。藉由第一頻率微波16,發熱構件30的發熱大於處理對象物2的發熱。另一方面,藉由第二頻率微波17,第二頻率微波17所致的處理對象物2的發熱大於發熱構件30的發熱。藉此,如圖6(d)所示,因應第一頻率微波16的照射而藉由來自發熱構件30的輻射熱由外側加熱處理對象物2,並因應第二頻率微波17的照射而直接加熱處理對象物2。
照射於各地點A~C的微波16及17的輸出例如因應設置於個別地點近旁的感測器40所取得的處理對象物2的溫度資訊,使控制手段52控制對個別地點照射微波的第一頻率照射部204及第二頻率照射部205的輸出,藉此而反饋控制。
又,對於地點C,藉由個別變更照射相異頻率的微波16及17的第一頻率照射部204及第二頻率照射部205的輸出,藉此可控制在地點C中發熱構件30的發熱量與處理對象物2的發熱量的比率。例如藉由僅提高第一頻率照射部204所輸出的第一頻率微波16輸出,而可相對處理對象物2的發熱量提高發熱構件30的發熱量,藉由僅提高第二頻率照射部205所輸出第二頻率微波17的輸出,而可相對發熱構件30的發熱量提高處理對象物2的發熱量。
例如上述實施方式所說明,在移動路徑2a中的處理對象物2成為發熱峰值的位置或其近旁中,與上述地點A同樣地進行使發熱構件30的發熱高於處理對象物2的第一頻率微波照射,藉此避免處理對象物2到達發熱峰值時的急劇加熱,而可適當對處理對象物2進行處理。又,在移動路徑2a的其他位置例如適宜照射第一頻率微波、照射第二頻率微波、或照射第一頻率微波與第二頻率微波兩者,藉此可對移動的處理對象物2適當組合第一微波照射及第二微波照射,而可對處理對象物2進行所要求的加熱。
又,該具體例中,第一頻率照射部204與第二頻率照射部205的配置等僅為一例,第一頻率照射部204及第二頻率照射部205的配置或數目等不拘。微波處理裝置1b只要分別具有至少1個以上第一頻率照射部204及第二頻率照射部205即可。例如可對容器10裝設多個第一頻率照射部204及第二頻率照射部205。
又,上述具體例中,與地點C同樣地,可設置第一頻率照射部204及第二頻率照射部205,以作為個別對多個地點照射微波的照射部,並對該多個地點中一個以上地點照射相異頻率的微波。又,此時,可對一地點僅由第一頻率照射部204及第二頻率照射部205中的一者照射微波,藉此可僅照射其一頻率的微波,也可將對一地點照射微波的照射部切換為第一頻率照射部204或第二頻率照射部205,藉此可變更對一地點照射微波的頻率。
又,上述具體例中,取代設置第一頻率照射部204及第二頻率照射部205,可將可變更頻率的多個照射部(無圖示)例如沿移動路徑2a設置,並由該等照射適於個別位置的頻率的微波。例如可在如圖6的地點A~C的上方配置可變更頻率的多個照射部,並由地點A及地點C上方的照射部照射第一頻率微波,並由地點B上方的照射部照射第二頻率微波。如上述,可藉由一個照射部實現照射第一頻率微波的一照射部、以及照射第二頻率微波的一照射部。
又,此時可適宜變更由個別照射部所照射的微波頻率。例如將由地點B上方的照射部所照射的微波頻率因應處理對象物2的材質或粗度、移動速度等,而將由地點B上方的照射部照射的微波頻率從第二頻率變更為第一頻率,並將由地點C上方的照射部照射的微波頻率從第一頻率變更為第二頻率。又,可因應感測器40所取得的溫度資訊等而變更各照射部所照射的微波頻率。
又,可設置多個對1個以上個別地點照射微波的照射部(無圖示),並使各照射部為可變更所照射微波頻率的照射部,使對個別地點照射微波的多個照射部的微波頻率為相異頻率,藉此可對各地點照射相異頻率微波。又,此時,可對一地點照射微波的多個照射部的微波可為相同頻率微波、或僅以一照射部照射微波,藉此可僅對不需照射相異頻率微波的地點照射單一頻率微波。
以上,本實施方式中對容器內照射相異頻率微波並進行第一微波照射及第二微波照射,故可使用微波適當對處理對象物進行處理。例如控制藉由微波發熱的發熱構件而由外側加熱處理對象物、與藉由微波使處理對象物發熱而直接加熱處理對象物之間的組合或比率,而可進行適當加熱。
又,上述實施方式3中,微波照射手段22可取代上述第一微波照射及第二微波照射而進行下述第一微波照射及第二微波照射,該第一微波照射為照射一頻率的微波,該頻率使對發熱構件30的微波損失大於對處理對象物2的損失,該第二微波照射為照射一頻率的微波,該頻率使對發熱構件30的損失小於對處理對象物2的損失。在此的微波損失可視為微波所致的發熱構件30或處理對象物2的發熱。微波損失例如可以相對介電損失等表示。相對介電損失為複介電係數的虛部ε”。通常若相對介電損失較大則微波照射所致的發熱較大,相對介電損失較小則微波照射所致的發熱較小。在如此第一微波照射中所照射的微波頻率可視為上述第一頻率。又,在如此第二微波照射中所照射的微波頻率可視為上述第二頻率。又,在此的發熱構件30的相對介電損失可視為發熱構件30的加熱媒介301的相對介電損失。
又,在上述中可使容器10d具有多個腔室,並於每一個腔室裝設1個或2個以上例如第一頻率照射部204或第二頻率照射部205的任一者,並對各腔室內照射相異頻率的微波。藉由如此構成可在各腔室內對處理對象物2照射相異頻率的微波,而容易控制所照射的相異頻率微波的輸出等。
又,上述實施方式中舉處理對象物在容器內移動的情形為例說明,但處理對象物2可不在容器10d內移動,且經時性變更照射於容器10d內的微波頻率,藉此以時間單位切換進行用以加熱發熱構件30的第一微波照射、以及用以加熱處理對象物2的第二微波照射,而可以時間單位切換進行由發熱構件30對處理對象物2加熱、以及以微波直接加熱處理對象物2。
又,上述實施方式3中說明微波照射手段22照射相異二種頻率的微波的情形,但微波照射手段22可照射三種以上相異頻率的微波。例如微波照射手段22可分別具有一個以上所照射微波頻率為相異三種以上的照射部。又,微波照射手段22可具有可變更所照射微波頻率為三種以上的照射部,並以使該照射部中的三種以上藉照射相異頻率微波的方式,控制個別所照射的微波的頻率。又,上述實施方式中,多個照射部的可共用部分則可共用。
又,如上述實施方式2、上述實施方式3所說明,可使進行第一微波照射的2個以上照射部203照射第一頻率微波,使進行第二微波照射的2個以上照射部203照射第二頻率微波。
(變形例1) 又,在上述實施方式3的微波處理裝置1b中,可在容器10d內與上述實施方式1同樣地沿處理對象物2的移動路徑2a部分地設置1個或2個以上發熱構件30,微波照射手段22進行第一微波照射及第二微波照射,該第一微波照射為對移動路徑2a的1個以上發熱構件30設置部分照射微波並加熱發熱構件30,該第二微波照射為對移動路徑2a的1個以上發熱構件30未設置部分照射與第一微波照射相異頻率的微波並加熱處理對象物。換言的,微波照射手段22可在移動路徑2a的1個以上發熱構件30設置部分、以及移動路徑2a的1個以上發熱構件30未設置部分照射相異頻率的微波。
又,此時第一微波照射所使用的微波頻率較佳為使對發熱構件30的相對介電損失大於對處理對象物2的相對介電損失的頻率。又,第二微波照射所使用的微波頻率較佳為使對處理對象物2的相對介電損失大於對發熱構件30的相對介電損失的頻率。但是,第二微波照射所使用的微波頻率可為使對處理對象物2的相對介電損失不大於對發熱構件30的相對介電損失的頻率。
圖8(a)的示意圖為用以說明如此微波處理裝置1b的變形例一例。該微波處理裝置1b在實施方式3的微波處理裝置1b中,於容器10d內沿處理對象物2的移動路徑2a部分地隔著預先決定間隔,而設置如實施方式2的變形例中說明的2個發熱構件30的發熱構件30d及30e,且取代照射部204及照射部205,微波照射手段22具備由相異位置照射相異頻率微波的2個照射部206a及照射部206b。又,圖8(a)中省略容器、感測器、以及控制手段等的圖示。圖中,實線箭頭示意表示照射部206a及照射部206b所照射的微波。
照射部206a如圖8(a)所示裝設於可對發熱構件30d照射微波的位置(例如與未圖示容器的發熱構件30d側邊對向的位置),並射出一頻率的微波,藉此進行第一微波照射,該頻率使對發熱構件30d的相對介電損失大於對處理對象物2的相對介電損失。照射部206b如圖8(a)所示裝設於可對位於發熱構件30d與發熱構件30e間的發熱構件30未設置部分的處理對象物2照射微波的位置(例如與未圖示容器的發熱構件30d與發熱構件30e間的發熱構件30未設置區域對向的位置),並藉由射出與第一微波照射相異頻率的微波而進行第二微波照射。照射部206a及206b可利用可照射上述頻率微波的與照射部204或照射部205等相同的照射部。
在圖8(a)所示的微波處理裝置1b中,若照射部206a進行第一微波照射,所照射的微波在與發熱構件30d重疊位置500a中,藉由第一微波照射所使用的頻率而使對發熱構件30d的相對介電損失大於對處理對象物2的相對介電損失,故加熱效率高於位於發熱構件30d的位置500a內側的處理對象物2,可有效率加熱發熱構件30d,可藉由經加熱發熱構件30d而由外側有效率地加熱內側的處理對象物2。又,在發熱構件30d的位置500a內側中可抑制直接加熱處理對象物2。又,若照射部206b進行第二微波照射,所照射的微波在與位於發熱構件未設置部分的處理對象物2重疊位置500b中,因未設置發熱構件30,故可僅直接加熱處理對象物2。又,使照射部206b所照射的第二微波照射所使用微波頻率成為使對處理對象物2的相對介電損失較大的頻率,藉此可提高直接加熱處理對象物2的加熱效率。又,圖8(a)中所示的位置500a及位置500b用以說明的位置,並非嚴密表示實際微波照射位置等。此於後述圖8(b)~圖8(d)中亦同。又,此於後述位置500c亦同。
如上述,在該變形例中,對發熱構件30、以及位於發熱構件30未設置區域的處理對象物2照射相異頻率的微波,藉此對於處理對象物2可在發熱構件30設置位置及未設置位置分別進行所要求的加熱。尤其對發熱構件30照射使對發熱構件30d的相對介電損失大於對處理對象物2的相對介電損失的頻率,藉此可抑制在發熱構件30設置部分中對處理對象物2的加熱。
(變形例2) 又,在上述變形例1中說明的微波處理裝置1b中,微波照射手段22除了上述第一微波照射及第二微波照射以外,可進一步具備第三微波照射,該第三微波照射為將一頻率的微波照射於發熱構件30設置部分並加熱該發熱構件30設置部分的處理對象物,該頻率使對部分地設置的發熱構件30的相對介電損失小於對處理對象物2的相對介電損失。
圖8(b)~圖8(d)為用以說明進一步進行如此第三微波照射的微波處理裝置1b的變形例的表示發熱構件30d及發熱構件30e及其近旁的示意圖,與圖8(a)相同符號則表示相同或相當部分。圖中,照射部206c將一頻率的微波照射於發熱構件30設置部分藉此進行第三微波照射,該頻率使對發熱構件30的相對介電損失小於對處理對象物2的相對介電損失。照射部206c可利用與照射部204或照射部205等相同的照射部,其可照射上述頻率微波。照射部206c裝設於容器(無圖示)。圖中的實線箭頭示意表示照射部206a及照射部206b所照射的微波,虛線箭頭示意表示穿透發熱構件30的微波。又,圖中,後述位置500c表示發熱構件30d內側的位置。
如圖8(b)所示,將照射部206c裝設於與容器(無圖示)的發熱構件30d側面對向的位置,使微波照射於一位置,該位置為與發熱構件30d的藉由照射部206a的第一微波照射的微波重疊的位置500a相異的位置。又,在此舉裝設照射部206使照射部206c所照射的微波與發熱構件30d重疊位置較位置500a靠發熱構件30e側的情形為例說明,但可裝設照射部206使照射部206c所照射的微波與發熱構件30d重疊位置為較位置500a遠離發熱構件30e的位置。
在圖8(b)所示的微波處理裝置1b中,與圖8(a)的微波處理裝置1b同樣地,若照射部206a進行第一微波照射,在所照射微波與發熱構件30d重疊的位置500a中會有效率地加熱發熱構件30d,可抑制直接加熱成為該位置500a內側部分的處理對象物2。又,若照射部206b進行第二微波照射,則在所照射的微波與發熱構件未設置區域的處理對象物2重疊位置500b中可僅進行處理對象物2的直接加熱。又,若照射部206c進行第三微波照射,藉由第三微波照射所使用的頻率而使對處理對象物2的相對介電損失大於對發熱構件30d的相對介電損失,故在位於發熱構件30d內側的處理對象物2的與照射部206c所照射的微波重疊位置500c中,會提高處理對象物2的加熱效率,可有效率地直接加熱內側的處理對象物2。又,在照射部206c所照射的微波與發熱構件30d重疊部分中加熱效率變低,故抑制因照射部206c的微波照射而加熱處理對象物2外側的發熱構件30d,可抑制經加熱發熱構件30d而從外側對處理對象物2的加熱。
如上述,在該變形例中,藉由進行第一微波照射、第二微波照射、以及第三微波照射,而可適當加熱處理對象物2。
又,在使用圖8(b)說明的微波處理裝置1b中,可照射微波使藉由第一微波照射而照射微波的位置500a與藉由第三微波照射而照射微波的位置500c在沿處理對象物2的移動路徑2a方向中的位置為相同位置。例如圖8(c)所示,在使用圖8(b)說明的微波處理裝置1b中,可以使藉由第一微波照射而照射微波的位置與藉由第二微波照射而照射微波的位置在沿移動路徑2a方向中為相同位置的方式,將照射部206a及照射部206c裝設於容器(無圖示),使個別微波射出位置成為透過發熱構件30d而對向的位置,並使位置500a及位置500c在沿處理對象物2的移動路徑2a方向中的位置為相同位置。但若可以使微波照射位置在沿處理對象物2的移動路徑2a方向中的位置為相同位置的方式進行第一微波照射及第二微波照射,則照射部206a與照射部206c的配置並不限定於上述。例如可將照射部206a及照射部206c裝設於容器,使個別微波射出位置在沿處理對象物2的移動路徑2a方向中的位置為相同位置,且不透過發熱構件30d而對向。又,上述中,可照射微波,使藉由第一微波照射而照射微波的位置500a與藉由第三微波照射而照射微波的位置500c在容器10d寬度方向中的位置為相同位置。又,藉由第一微波照射而照射微波的位置500a可視為藉由第一微波照射而加熱一發熱構件30的位置,藉由第三微波照射而照射微波的位置500c可視為藉由第三微波照射而加熱位於一發熱構件30設置部分的處理對象物2的位置。此於以下亦同。
又,在使用圖8(b)說明的微波處理裝置1b中,藉由第一微波照射而照射微波的位置500a與藉由第三微波照射而照射微波的位置500c可位於相異發熱構件30設置部分。例如圖8(d)所示,可使藉由第一微波照射而照射微波的位置500a位於發熱構件30d設置部分,使藉由第二微波照射而照射微波的位置500c位於發熱構件30e設置部分。此時,例如可以使藉由第一微波照射而照射微波的位置500a位於發熱構件30d設置部分的方式,將照射部206a配置於與發熱構件30d側邊對向的位置,並以使藉由第二微波照射而照射微波的位置500c位於發熱構件30e設置部分的方式,將照射部206c配置於與發熱構件30e側邊對向的位置。但只要可以使藉由第一微波照射而照射微波的位置500a與藉由第三微波照射而照射微波的位置500c位於相異發熱構件30設置部分的方式照射微波,則照射部206a與照射部206c的配置並不限定於上述。
又,上述舉發熱構件30為2個的情形為例說明,但如圖8(a)不進行第三微波照射的情形、或如圖8(b)及圖8(c)藉由第一微波照射照射微波的位置與藉由第三微波照射照射微波的位置位於相同發熱構件30設置部分的情形、或不需對相異發熱構件照射微波的情形,發熱構件30為1個以上即可。又,2個以上發熱構件30中至少一部分的長度或材質等可為相同,也可相異。
又,如圖8(c),藉由第一微波照射而照射微波的位置與藉由第三微波照射而照射微波的位置配置於相異發熱構件30設置部分時,發熱構件30為2個以上即可。
又,藉由第一微波照射照射微波的發熱構件30、以及藉由第二微波照射照射微波的發熱構件未設置區域可如圖8(b)所示相鄰或不相鄰。
又,藉由第一微波照射而照射微波的位置與藉由第三微波照射而照射微波的位置位於相異發熱構件30設置部分時,發熱構件30可為第一微波照射位置與第三微波照射位置僅夾著一個發熱構件30未設置區域而相鄰的發熱構件30,發熱構件30也可為第一微波照射位置與第三微波照射位置夾著2個以上發熱構件30未設置區域而配置的發熱構件30。
又,微波處理裝置1b所具有的照射部206a的數目若為1個以上,則其數目不拘。此於照射部206b及照射部206c亦同。
又,可以在微波處理裝置1b內相異多個位置配置以第一微波照射而照射微波的位置的方式,使微波照射手段21照射微波。例如微波照射手段21可在相異多個位置具有進行第一微波照射的多個照射部206a。此於第二微波照射位置及第三微波照射位置亦同。
又,在上述各實施方式中舉以PAN系等前驅物纖維為處理對象物,並使微波處理裝置對該處理對象物進行耐火化進行處理的情形為例說明,但該微波處理裝置亦可利用於前驅物纖維以外的處理對象物的處理、或耐火化處理以外的處理,如此情形亦可發揮與上述實施方式相同的效果。例如處理對象物的材質等不拘。例如處理對象物可為綿絲、羊毛絲、喀什米爾絲、聚合物絲、或金屬絲等。聚合物絲例如為耐綸絲、氟碳絲、或聚乙烯絲等。例如可將上述微波處理裝置用於綿絲、羊毛絲、喀什米爾絲等的乾燥等。又,例如可將上述各實施方式的微波處理裝置用於聚合物絲或金屬絲等的加熱、或燒成、燒結等處理等。又,可將上述各實施方式的微波處理裝置用於已進行耐火化處理的前驅物纖維的碳化處理,亦即使用已進行耐火化處理的前驅物纖維製造碳纖維的處理。又,在上述各實施方式的微波處理裝置中,對前驅物纖維進行上述耐火化處理後,可進一步在相同容器內進行碳化處理,而製造碳纖維。又,處理對象物2並不限定於纖維狀,例如可為棒狀或鏈狀、片狀、膜狀、管狀等其他形狀。又,處理對象物2若為可配置於發熱構件內等者、或可在發熱構件內移動者,則不需一定要具有往特定方向連續延伸或連續連結的形狀,例如可為非連續的固體狀物體,其配置於由容器內入口側往出口側移動的以高微波穿透性材料構成的皮帶(無圖示)上,也可為液體或粉體等的流體或凝膠等,其配置於由容器內入口側往出口側延伸的以高微波穿透性玻璃等材料構成的筒或導水管並移動。又,微波裝置內的微波照射手段所照射的微波數目或微波照射位置、微波輸出強度、微波頻率等可因應處理對象物、或處理對象物所進行的處理等而適宜設定。
又,在微波處理裝置內使用已進行耐火化處理的前驅物纖維製造碳纖維時,較佳為使上述氣體供給手段70供給例如製造碳纖維所需的氮等氣體。
又,上述實施方式中說明在微波處理裝置後設置捲繞已進行處理的處理對象物的捲繞部65的例子,但可將已進行耐火化處理的處理對象物在未捲繞下供給於其他處理裝置(無圖示)內。例如可將以上述微波處理裝置進行耐火化處理的前驅物纖維直接使用搬送手段60送入對已進行耐火化處理的前驅物纖維進行碳化處理的裝置(無圖示)。
又,上述各實施方式中說明的碳纖維的前驅物纖維的耐火化處理可視為碳纖維製造方法的一步驟。亦即,包含該耐火化處理的碳纖維製造方法係包含對容器內照射微波而加熱沿發熱構件配置的碳纖維的前驅物纖維的步驟,該容器在內部具備吸收微波並發熱的發熱構件,上述加熱步驟進行加熱發熱構件的第一微波照射、以及加熱前驅物纖維的第二微波照射。
又,在該碳纖維製造方法中,較佳為於進行第二微波照射時,在到達前驅物纖維成為發熱峰值的溫度時,停止第二微波照射並進行第一微波照射。在此成為發熱峰值溫度的情形例如為包含到達成為發熱峰值的溫度的時間點的期間,較佳為到達成為發熱峰值的溫度的時間點及其前後的期間。
本發明不限定於以上實施方式,可行各種變更,該等亦包含於本發明的範圍內,在此不需贅言。
[產業上的可利用性] 如上述,本發明的微波處理裝置等適合作為照射微波並對處理對象物進行所要求處理的裝置等,尤其作為進行加熱處理的裝置等是有用的。
1、1a、1b‧‧‧微波處理裝置 2‧‧‧處理對象物 2a‧‧‧移動路徑 10、10a~10d‧‧‧容器 20、21、22‧‧‧微波照射手段 30、30a~30e‧‧‧發熱構件 31、31a、31b‧‧‧輥 32、32a、32b‧‧‧皮帶 40、40a~40f‧‧‧感測器 50、51、52‧‧‧控制手段 60‧‧‧搬送手段 70‧‧‧氣體供給手段 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‧‧‧第一頻率照射部 205‧‧‧第二頻率照射部 301‧‧‧加熱媒介 302‧‧‧支撐體 303‧‧‧非穿透部 701‧‧‧供給部 2001‧‧‧微波振盪器 2002‧‧‧傳送部
圖1為本發明實施方式1中的微波處理裝置的剖面圖。 圖2為表示相同微波處理裝置的發熱構件的圖(圖2(a))、以及表示其變形例的圖(圖2(b)~圖2(d))。 圖3為表示相同微波處理裝置的變形例的剖面圖。 圖4為表示相同微波處理裝置的變形例的剖面圖(圖4(a)~圖4(b))。 圖5為本發明實施方式2中微波處理裝置的剖面圖(圖5(a))以及剖面示意圖(圖5(b)~圖5(c))。 圖6為本發明實施方式3中微波處理裝置的剖面圖(圖6(a))以及剖面示意圖(圖6(b)~圖6(d))。 圖7為用以說明本發明實施方式2中微波處理裝置的變形例的剖面示意圖(圖7(a))、以及示意圖(圖7(b)~圖7(d))。 圖8為用以說明本發明實施方式3中微波處理裝置的變形例的示意圖(圖8(a)~圖8(d))。
1‧‧‧微波處理裝置
2‧‧‧處理對象物
2a‧‧‧移動路徑
10‧‧‧容器
20‧‧‧微波照射手段
30a~30c‧‧‧發熱構件
40a~40f‧‧‧感測器
50‧‧‧控制手段
60‧‧‧搬送手段
61‧‧‧捲筒
62‧‧‧保持部
63、64‧‧‧輥
65‧‧‧捲繞部
101a‧‧‧入口
101b‧‧‧出口
102‧‧‧開口部
201a~201c‧‧‧第一照射部
202a~202c‧‧‧第二照射部
2001‧‧‧微波振盪器
2002‧‧‧傳送部

Claims (18)

  1. 一種微波處理裝置,具備:容器,於內部配置有處理對象物;微波照射手段,對該容器內照射微波;以及發熱構件,沿前述處理對象物設置於前述容器內,將前述微波照射手段所照射的微波一部分吸收並發熱,而使一部分穿透,前述微波照射手段對設置有前述發熱構件的部分照射微波,藉由該發熱構件的發熱由外側加熱前述處理對象物,並以穿透該發熱構件的微波直接加熱前述處理對象物,前述處理對象物在前述容器內移動,前述發熱構件沿前述處理對象物的移動路徑而部分地設置,而未設置於沿移動路徑的其他部分,前述微波照射手段進行第一微波照射及第二微波照射,前述第一微波照射為對前述移動路徑中設置有前述發熱構件的部分照射微波而加熱前述發熱構件,前述第二微波照射為對前述移動路徑中未設置有前述發熱構件的部分照射微波而加熱前述處理對象物。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之微波處理裝置,其中,前述微波照射手段具備:進行前述第一微波照射的1個以上第一照射部;以及進行前述第二微波照射的1個以上第二照射部。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之微波處理裝置,其中,前述微波照射手段具備由相異位置照射微波的2個以上照射部,控制前述2個以上照射部所照射的微波的相位而進行前述第一微波照射及第二微波照射,前述第一微波照射為使前述2個以上照射部所照射的微波在前述發熱構件中相長,前述第二微波照射為使前述2個以上照射部所照射的微波在前述處理對象物中相長。
  4. 一種微波處理裝置,具備:容器,於內部配置有處理對象物; 微波照射手段,對該容器內照射微波;以及發熱構件,沿前述處理對象物設置於前述容器內,將前述微波照射手段所照射的微波一部分吸收並發熱,而使一部分穿透,前述微波照射手段對設置有前述發熱構件的部分照射微波,藉由該發熱構件的發熱由外側加熱前述處理對象物,並以穿透該發熱構件的微波直接加熱前述處理對象物,前述微波照射手段進行:第一微波照射,對前述發熱構件照射形成使在前述發熱構件吸收的微波大於穿透該發熱構件的微波的功率減半深度的頻率的微波;以及第二微波照射,對前述發熱構件照射形成使在前述發熱構件吸收的微波小於穿透該發熱構件的微波的功率減半深度的頻率的微波並將穿透該發熱構件的微波照射於處理對象物。
  5. 一種微波處理裝置,具備:容器,於內部配置有處理對象物;微波照射手段,對該容器內照射微波;以及發熱構件,沿前述處理對象物設置於前述容器內,將前述微波照射手段所照射的微波一部分吸收並發熱,而使一部分穿透,前述微波照射手段對設置有前述發熱構件的部分照射微波,藉由該發熱構件的發熱由外側加熱前述處理對象物,並以穿透該發熱構件的微波直接加熱前述處理對象物,前述微波照射手段進行:第一微波照射,對前述發熱構件照射使對該發熱構件的相對介電損失大於對前述處理對象物的相對介電損失的頻率的微波;以及第二微波照射,對前述發熱構件照射使對該發熱構件的相對介電損失小於對前述處理對象物的相對介電損失的頻率的微波並將穿透該發熱構件的微波照射於處理對象物。
  6. 一種微波處理裝置,具備:容器,於內部配置有處理對象物;微波照射手段,對該容器內照射微波;以及 發熱構件,沿前述處理對象物設置於前述容器內,將前述微波照射手段所照射的微波一部分吸收並發熱,而使一部分穿透,前述微波照射手段對設置有前述發熱構件的部分照射微波,藉由該發熱構件的發熱由外側加熱前述處理對象物,並以穿透該發熱構件的微波直接加熱前述處理對象物,前述微波照射手段具備對前述容器內照射微波的照射部,前述處理對象物在前述容器內移動,前述發熱構件以沿前述處理對象物的移動路徑而覆蓋該處理對象物的方式設置於其一部分或整體,沿前述處理對象物的移動路徑而設置第一微波照射位置及第二微波照射位置,前述第一微波照射位置為使前述照射部所照射的微波的強度在前述發熱構件中增強,前述第二微波照射位置為使前述照射部所照射的微波的強度在前述處理對象物中增強。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之微波處理裝置,其中,前述照射部沿前述處理對象物的移動路徑而設置有多個,藉由控制前述各照射部所照射的微波的相位而控制前述各照射位置的微波強度。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之微波處理裝置,其中,前述照射部沿前述處理對象物的移動路徑而設置有多個,因應前述處理對象物及/或前述發熱構件的性質(材質、厚度)而控制前述各照射部所照射的微波的頻率,藉此控制前述各照射位置的微波吸收度。
  9. 如申請專利範圍第6至8項中任一項所述之微波處理裝置,進一步具備:第一感測器,取得前述發熱構件在第一微波照射位置的溫度資訊;第二感測器,取得前述處理對象物在第二微波照射位置的溫度資訊;以及控制手段,使用前述第一感測器所取得的溫度資訊反饋控制前述各微波照射所使用的微波輸出。
  10. 如申請專利範圍第1至8項中任一項所述之微波處理裝置,其中, 前述發熱構件具有筒狀,於該發熱構件內側進一步具備供給特定氣體的氣體供給手段。
  11. 如申請專利範圍第1至8項中任一項所述之微波處理裝置,其中,前述處理對象物在前述容器內移動,於前述發熱構件的前述處理對象部側一部分設置使微波無法穿透的非穿透部。
  12. 如申請專利範圍第1至8項中任一項所述之微波處理裝置,其中,前述發熱構件為輔助前述處理對象物在容器內搬送的構件,且在接觸前述處理對象物的部分具有吸收微波並發熱的加熱媒介。
  13. 如申請專利範圍第1至8項中任一項所述之微波處理裝置,其中,前述處理對象物為碳纖維的前驅物纖維,前述微波處理裝置用於前述前驅物纖維的耐火化處理。
  14. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之微波處理裝置,進一步具備:第一感測器,取得前述發熱構件被進行第一微波照射的部分的溫度資訊;第二感測器,取得前述處理對象物被進行第二微波照射的部分的溫度資訊;以及控制手段,使用前述第一感測器所取得的溫度資訊反饋控制前述第一微波照射所使用的微波輸出,並使用前述第二感測器所取得的溫度資訊反饋控制前述第二微波照射所使用的微波輸出。
  15. 一種碳纖維的製造方法,包含對在內部具備發熱構件的容器內照射微波而加熱沿前述發熱構件配置的碳纖維的前驅物纖維的步驟,前述發熱構件將所照射的微波一部分吸收且發熱,而使一部分穿透,其中,在前述加熱步驟中,對前述發熱構件設置的部分照射微波並藉由該發熱構件的發熱由外側加熱前述前驅物纖維,並以穿透該發熱構件的微波直接加熱前述前驅物纖維,前述前驅物纖維在前述容器內移動, 前述發熱構件為沿前述前驅物纖維的移動路徑部分地設置,且未設置於沿移動路徑的其他部分,在前述加熱步驟中進行:第一微波照射,對前述移動路徑中設置有前述發熱構件的部分照射微波而加熱前述發熱構件,第二微波照射,對前述移動路徑中未設置有前述發熱構件的部分照射微波而加熱前述前驅物纖維。
  16. 一種碳纖維的製造方法,包含對在內部具備發熱構件的容器內照射微波而加熱沿前述發熱構件配置的碳纖維的前驅物纖維的步驟,前述發熱構件將所照射的微波一部分吸收且發熱,而使一部分穿透,其中,在前述加熱步驟中,對前述發熱構件設置的部分照射微波並藉由該發熱構件的發熱由外側加熱前述前驅物纖維,並以穿透該發熱構件的微波直接加熱前述前驅物纖維,在前述加熱步驟中進行:第一微波照射,對前述發熱構件照射對該發熱構件的電力減半深度形成使在前述發熱構件吸收的微波大於穿透前述發熱構件的微波的電力減半深度的頻率的微波,第二微波照射,對前述發熱構件照射對該發熱構件的電力減半深度形成使在前述發熱構件吸收的微波小於穿透前述發熱構件的微波的電力減半深度的頻率的微波並將穿透該發熱構件的微波照射於前述前驅物纖維。
  17. 一種碳纖維的製造方法,包含對在內部具備發熱構件的容器內照射微波而加熱沿前述發熱構件配置的碳纖維的前驅物纖維的步驟,前述發熱構件將所照射的微波一部分吸收且發熱,而使一部分穿透,其中,在前述加熱步驟中,對前述發熱構件設置的部分照射微波並藉由該發熱構件的發熱由外側加熱前述前驅物纖維,並以穿透該發熱構件的微波直接加熱前述前驅物纖維,在前述加熱步驟中進行:第一微波照射,對前述發熱構件照射對該發熱構件的相對介電損失大於對前述前驅物纖維的相對介電損失的頻率的微波, 第二微波照射,對前述發熱構件照射對該發熱構件的相對介電損失小於對前述前驅物纖維的相對介電損失的頻率的微波並將穿透該發熱構件的微波照射於前述前驅物纖維。
  18. 一種碳纖維的製造方法,包含對在內部具備發熱構件的容器內照射微波而加熱沿前述發熱構件配置的碳纖維的前驅物纖維的步驟,前述發熱構件將所照射的微波一部分吸收且發熱,而使一部分穿透,其中,在前述加熱步驟中,對前述發熱構件設置的部分照射微波並藉由該發熱構件的發熱由外側加熱前述前驅物纖維,並以穿透該發熱構件的微波直接加熱前述前驅物纖維,前述前驅物纖維在前述容器內移動,在前述加熱步驟中以在前述發熱構件的第一微波照射位置中微波強度增強的方式照射微波,並以在前述處理對象物的第二微波照射位置中微波強度增強的方式照射微波。
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