JP6446573B1 - マイクロ波処理装置、および炭素繊維の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】内部に処理対象物2が配置される容器10と、容器10内に、マイクロ波を照射するマイクロ波照射手段20と、容器10内に設けられ、マイクロ波照射手段20から照射されるマイクロ波を吸収して発熱する発熱部材30と、を備え、マイクロ波照射手段20は、発熱部材30を加熱する第一のマイクロ波照射と、処理対象物を加熱する第二のマイクロ波照射とを行なうマイクロ波処理装置1である。
【選択図】図1
Description
以下、マイクロ波処理装置を、炭素繊維の製造に用いられる前駆体繊維に対して耐炎化処理を行なう装置を例に挙げて説明する。
図3は、本実施の形態のマイクロ波処理装置1の第一の変形例を示す図である。この第一の変形例のマイクロ波処理装置1は、発熱部材30が筒形状を有するマイクロ波処理装置1において、発熱部材30の内側に酸素を供給するためのガス供給手段70をさらに設けたものである。ガス供給手段70は、酸素ボンベや、酸素発生器等の酸素を供給する供給部701と、例えば、一端が発熱部材30の内側に開口するよう発熱部材30と取り付けられ、他端が供給部701と接続された酸素を供給する管702と、この管702の経路に挿入された酸素の供給量を調節するバルブ703とを備えている。管702の一端が発熱部材30に取り付けられる位置は問わない。このバルブ703は、例えば、制御手段50等によって制御されてもよく、ユーザの操作等に応じて制御されるようにしても良い。ここでの酸素を供給する、ということは、例えば、容器10内の空気等の気体よりも酸素濃度が高い気体(例えば、空気に酸素を加えた気体)等を供給することも含む概念である。なお、複数のガス供給手段70が、一の供給部701を共用してもよい。また、供給部701の代わりに外部の供給部(図示せず)等を用いる場合等においては、ガス供給手段70は、供給部701を有していなくても良い。
図4(a)および図4(b)は、本実施の形態のマイクロ波処理装置1の第二の変形例を示す図である。この第二の変形例のマイクロ波処理装置1は、図4(a)および図4(b)に示すように、発熱部材として、発熱部材30の代わりに、処理対象物2の容器内における搬送を補助する部材であって、処理対象物2に接触する部分を有しており、この処理対象物2に接触する部分にマイクロ波を吸収して発熱する加熱媒体を有するローラやベルト等の部材を用いるようにしたものである。なお、図4(a)および図4(b)においては、容器10aおよび容器10bは、容器10に相当する容器である。なお、ここでは説明を省略しているが、図4(a)および図4(b)に示したマイクロ波処理装置1の変形例も、図1に示した制御手段50と同様の制御手段やセンサ40と同様のセンサを有していても良く、センサの出力に応じて、マイクロ波の出力のフィードバック制御等を行なうようにしてもよい。
また、ローラ31aとローラ31bとの配置や配列順番等は、上記以外の配置や配列順番であってもよい。また、ローラ31aとローラ31bとの数は問わない。
図5は、本実施の形態におけるマイクロ波処理装置を説明するための、処理対象物の移動方向に平行な断面図(図5(a))、同マイクロ波処理装置の発熱部材の図5(a)の点Aを通る長手方向に垂直な断面模式図(図5(b))、および同マイクロ波処理装置の発熱部材の点Bを通る長手方向に垂直な断面模式図(図5(c))である。本実施の形態のマイクロ波処理装置1aは、マイクロ波照射手段21が異なる位置から出力する複数のマイクロ波の位相を制御することで、第一のマイクロ波照射と、第二のマイクロ波照射とを行なうようにしたものである。
また、容器10内の処理対象物2の移動経路2aに対する、地点Aのような発熱部材30においてマイクロ波が強めあうような地点や、地点Bのような処理対象物2においてマイクロ波が強めあうような地点や、地点Cのような発熱部材30と処理対象物2との両方でマイクロ波が強めあうような地点のそれぞれの設定数や、それぞれの配置は問わない。マイクロ波処理装置1aにおいては、例えば、移動経路2aに対して、発熱部材30においてマイクロ波が強めあうような地点と、処理対象物2においてマイクロ波が強めあうような地点とが、それぞれ少なくとも1以上、移動経路2aに対して設定されればよい。
図6は、本実施の形態におけるマイクロ波処理装置を説明するための、処理対象物の移動方向に平行な断面図(図6(a))、図6(a)の点Aを通る長手方向に垂直な断面模式図(図6(b))、点Bを通る長手方向に垂直な断面模式図(図6(c))、および点Cを通る長手方向に垂直な断面模式図(図6(d))である。本実施の形態のマイクロ波処理装置1bは、マイクロ波照射手段22が異なる周波数のマイクロ波を照射することで、第一のマイクロ波照射と、第二のマイクロ波照射とを行なうようにしたものである。
2 処理対象物
2a 移動経路
10、10a〜10d 容器
20、21、22 マイクロ波照射手段
30、30a〜30c 発熱部材
31、31a、31b ローラ
32、32a、32b ベルト
40 40a〜40f センサ
50、51、52 制御手段
60 搬送手段
70 ガス供給手段
201、201a〜201c 第一照射部
202、202a〜202c 第二照射部
203 照射部
204 第一周波数照射部
205 第二周波数照射部
301 加熱媒体
302 支持体
303 非透過部
701 供給部
2001 マイクロ波発振器
2002 伝送部
Claims (17)
- 内部に処理対象物が配置される容器と、
当該容器内に、マイクロ波を照射するマイクロ波照射手段と、
前記容器内に設けられ、前記マイクロ波照射手段から照射されるマイクロ波を吸収して発熱する発熱部材と、を備え、
前記処理対象物は、前記容器内を移動し、
前記発熱部材は、前記処理対象物の移動経路に沿って部分的に設けられており、移動経路に沿った他の部分には設けられておらず、
前記マイクロ波照射手段は、前記移動経路の前記発熱部材が設けられている部分に対してマイクロ波を照射して前記発熱部材を加熱する第一のマイクロ波照射と、前記移動経路の前記発熱部材が設けられていない部分に対してマイクロ波を照射して前記処理対象物を加熱する第二のマイクロ波照射とを行なうマイクロ波処理装置。 - 前記マイクロ波照射手段は、
前記第一のマイクロ波照射を行う1以上の第一照射部と、
前記第二のマイクロ波照射を行う1以上の第二照射部とを備えた請求項1記載のマイクロ波処理装置。 - 前記マイクロ波照射手段は、異なる位置からマイクロ波を照射する2以上の照射部を備え、
前記2以上の照射部が照射するマイクロ波の位相を制御して、前記2以上の照射部が照射するマイクロ波が前記発熱部材において強めあう前記第一のマイクロ波照射と、前記2以上の照射部が照射するマイクロ波が前記処理対象物において強めあう第二のマイクロ波照射とを行なう請求項1記載のマイクロ波処理装置。 - 内部に処理対象物が配置される容器と、
当該容器内に、マイクロ波を照射するマイクロ波照射手段と、
前記容器内に、前記処理対象物に沿って設けられ、前記マイクロ波照射手段から照射されるマイクロ波を吸収して発熱する発熱部材と、を備え、
前記マイクロ波照射手段は、
前記発熱部材に対して、当該発熱部材を透過したマイクロ波よりも前記発熱部材で吸収されたマイクロ波が大きくなる電力半減深度となる周波数のマイクロ波を照射する第一のマイクロ波照射と、
前記発熱部材に対して、当該発熱部材を透過したマイクロ波よりも前記発熱部材で吸収されたマイクロ波が小さくなる電力半減深度となる周波数のマイクロ波を照射して、当該発熱部材を透過したマイクロ波を処理対象物に照射する第二のマイクロ波照射と、を行なうマイクロ波処理装置。 - 内部に処理対象物が配置される容器と、
当該容器内に、マイクロ波を照射するマイクロ波照射手段と、
前記容器内に、前記処理対象物に沿って設けられ、前記マイクロ波照射手段から照射されるマイクロ波を吸収して発熱する発熱部材と、を備え、
前記マイクロ波照射手段は、
前記発熱部材に対して、当該発熱部材に対する比誘電損失が、前記処理対象物に対する比誘電損失よりも大きくなる周波数のマイクロ波を照射する第一のマイクロ波照射と、
前記発熱部材に対して、当該発熱部材に対する比誘電損失が、前記処理対象物に対する比誘電損失よりも小さくなる周波数のマイクロ波を照射して、当該発熱部材を透過したマイクロ波を処理対象物に照射する第二のマイクロ波照射と、を行なうマイクロ波処理装置。 - 内部に処理対象物が配置される容器と、
当該容器内に、マイクロ波を照射するマイクロ波照射手段と、
前記容器内に、前記処理対象物に沿って設けられ、前記マイクロ波照射手段から照射されるマイクロ波の一部を吸収して発熱し、一部を透過する発熱部材と、を備え、
前記マイクロ波照射手段は、前記発熱部材が設けられている部分に対してマイクロ波を照射して、当該発熱部材の発熱により前記処理対象物を外側から加熱し、当該発熱部材を透過したマイクロ波で前記処理対象物を直接加熱するマイクロ波処理装置。 - 前記処理対象物は、前記容器内を移動し、
前記発熱部材は、前記処理対象物の移動経路に沿って部分的に設けられた第一の発熱部材と、前記処理対象物の移動経路に沿って、前記第一の発熱部材が設けられていない部分に設けられた当該第一の発熱部材よりもマイクロ波の吸収が低減される第二の発熱部材とを有しており、
前記マイクロ波照射手段は、
前記第一の発熱部材が設けられている部分に対してマイクロ波を照射する第一のマイクロ波照射と、前記第二の発熱部材が設けられている部分に対してマイクロ波を照射する第二のマイクロ波照射とを行なう請求項6記載のマイクロ波処理装置。 - 前記発熱部材は筒形状を有しており、
当該発熱部材の内側に、所定のガスを供給するガス供給手段をさらに備えた請求項1から請求項7いずれか一項記載のマイクロ波処理装置。 - 前記処理対象物は、前記容器内を移動し、
前記発熱部材の前記処理対象部側の一部に、マイクロ波を透過させない非透過部が設けられている請求項1から請求項8いずれか一項記載のマイクロ波処理装置。 - 前記発熱部材は、前記処理対象物の容器内の搬送を補助する部材であって、前記処理対象物に接触する部分にマイクロ波を吸収して発熱する加熱媒体を有する請求項1から請求項7いずれか一項記載のマイクロ波処理装置。
- 前記処理対象物は、炭素繊維の前駆体繊維であり、
前記マイクロ波処理装置は、前記前駆体繊維の耐炎化処理に用いられる請求項1から請求項10いずれか一項記載のマイクロ波処理装置。 - 前記発熱部材の、第一のマイクロ波照射が行なわれる部分の温度の情報を取得する第一のセンサと、
前記処理対象物の、第二のマイクロ波照射が行なわれる部分の温度の情報を取得する第二のセンサと、
前記第一のセンサが取得する温度の情報を用いて、前記第一のマイクロ波照射に用いられるマイクロ波の出力をフィードバック制御し、前記第二のセンサが取得する温度の情報を用いて、前記第二のマイクロ波照射に用いられるマイクロ波の出力をフィードバック制御する制御手段と、を更に備えた請求項1から請求項5いずれか一項記載のマイクロ波処理装置。 - マイクロ波を吸収して発熱する発熱部材を内部に備えた容器内に、マイクロ波を照射して、前記発熱部材に沿って配置された炭素繊維の前駆体繊維を加熱する工程を含む炭素繊維の製造方法であって、
前記前駆体繊維は、前記容器内を移動し、
前記発熱部材は、前記前駆体繊維の移動経路に沿って部分的に設けられており、移動経路に沿った他の部分には設けられておらず、
前記加熱する工程において、
前記移動経路の前記発熱部材が設けられている部分に対してマイクロ波を照射して前記発熱部材を加熱する第一のマイクロ波照射と、
前記移動経路の前記発熱部材が設けられていない部分に対してマイクロ波を照射して前記前駆体繊維を加熱する第二のマイクロ波照射とを行なうようにした炭素繊維の製造方法。 - マイクロ波を吸収して発熱する発熱部材を内部に備えた容器内に、マイクロ波を照射して、前記発熱部材に沿って配置された炭素繊維の前駆体繊維を加熱する工程を含む炭素繊維の製造方法であって、
前記加熱する工程において、
前記発熱部材に対して、当該発熱部材に対する電力半減深度が、前記発熱部材を透過したマイクロ波よりも前記発熱部材で吸収されたマイクロ波が大きくなる電力半減深度となる周波数のマイクロ波を照射する第一のマイクロ波照射と、
前記発熱部材に対して、当該発熱部材に対する電力半減深度が、前記発熱部材を透過したマイクロ波よりも前記発熱部材で吸収されたマイクロ波が小さくなる電力半減深度となる周波数のマイクロ波を照射して、当該発熱部材を透過したマイクロ波を前記前駆体繊維に照射する第二のマイクロ波照射と、を行なうようにした炭素繊維の製造方法。 - マイクロ波を吸収して発熱する発熱部材を内部に備えた容器内に、マイクロ波を照射して、前記発熱部材に沿って配置された炭素繊維の前駆体繊維を加熱する工程を含む炭素繊維の製造方法であって、
前記加熱する工程において、
前記発熱部材に対して、当該発熱部材に対する比誘電損失が、前記前駆体繊維に対する比誘電損失よりも大きくなる周波数のマイクロ波を照射する第一のマイクロ波照射と、
前記発熱部材に対して、当該発熱部材に対する比誘電損失が、前記前駆体繊維に対する比誘電損失よりも小さくなる周波数のマイクロ波を照射して、当該発熱部材を透過したマイクロ波を前記前駆体繊維に照射する第二のマイクロ波照射と、を行なうようにした炭素繊維の製造方法。 - 照射されたマイクロ波の一部を吸収して発熱し、一部を透過する発熱部材を内部に備えた容器内に、マイクロ波を照射して、前記発熱部材に沿って配置された炭素繊維の前駆体繊維を加熱する工程を含む炭素繊維の製造方法であって、
前記加熱する工程において、
前記発熱部材が設けられている部分に対してマイクロ波を照射して当該発熱部材の発熱により前記前駆体繊維を外側から加熱し、当該発熱部材を透過したマイクロ波で前記前駆体繊維を直接加熱する炭素繊維の製造方法。 - 前記前駆体繊維は、前記容器内を移動し、
前記発熱部材は、前記前駆体繊維の移動経路に沿って部分的に設けられた第一の発熱部材と、前記前駆体繊維の移動経路に沿って、前記第一の発熱部材が設けられていない部分に設けられた当該第一の発熱部材よりもマイクロ波の吸収が低減される第二の発熱部材とを有しており、
前記加熱する工程において
前記第一の発熱部材が設けられている部分に対してマイクロ波を照射する第一のマイクロ波照射と、前記第二の発熱部材が設けられている部分に対してマイクロ波を照射する第二のマイクロ波照射とを行なう請求項16記載の炭素繊維の製造方法。
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