特許 5877448 マイクロ波を応用した加熱装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5877448

(24)【登録日】2016年2月5日

(45)【発行日】2016年3月8日

(54)【発明の名称】マイクロ波を応用した加熱装置

(51)【国際特許分類】

   H05B 6/64 20060101AFI20160223BHJP

   D01F 9/32 20060101ALI20160223BHJP

   H05B 6/80 20060101ALI20160223BHJP

   H05B 6/76 20060101ALI20160223BHJP

【ＦＩ】

   H05B6/64 D

   D01F9/32

   H05B6/80 Z

   H05B6/76 A

   H05B6/76 B

【請求項の数】9

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2012-211786(P2012-211786)

(22)【出願日】2012年9月26日

(65)【公開番号】特開2014-67575(P2014-67575A)

(43)【公開日】2014年4月17日

【審査請求日】2015年2月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000114031

【氏名又は名称】ミクロ電子株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000157072

【氏名又は名称】関東冶金工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100076196

【弁理士】

【氏名又は名称】小池 寛治

(72)【発明者】

【氏名】原田 明一

(72)【発明者】

【氏名】神田 輝一

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 憲一

(72)【発明者】

【氏名】坂本 夏美

(72)【発明者】

【氏名】高橋 愼一

【審査官】 土屋 正志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−３１０３８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／０２３０３８６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開昭５０−１０３７３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−０８７５９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５１４４１０８（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−１４４１２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−１２２０９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０３４７９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／００３１２３９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開昭５９−１５００１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６１０７６１４（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｂ ６／６４

Ｄ０１Ｆ ９／３２

Ｈ０５Ｂ ６／７６

Ｈ０５Ｂ ６／８０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

マイクロ波遮蔽材からなる加熱炉本体と、
前記加熱炉本体にマイクロ波電力を導入するマイクロ波手段と、
マイクロ波遮蔽機能を有する熱伝導材で形成し、前記加熱炉本体の一方側に設けた入口部と他方側に設けた出口部との間に直線的に配設した加熱筒体と、
前記加熱筒体の外周側に設けて前記加熱筒体に熱伝達するマイクロ波発熱体と、
前記加熱炉本体の入口部及び出口部の近くに設けて、前記加熱筒体の端部周囲に配設してマイクロ波電力の漏洩を防ぐフィルターと、
前記入口部から供給したワークを、前記加熱筒体内を通し、前記出口部より排出し、前記加熱筒体内で加熱する構成としたことを特徴とするマイクロ波を応用した加熱装置。

【請求項2】

請求項１に記載した加熱装置において、
前記加熱筒体と、この加熱筒体の外周中央領域に設けたマイクロ波発熱体と、当該マイクロ波発熱体の両側領域に当たる前記加熱筒体上に設けた鞘状の断熱体および当該マイクロ波発熱体の外周領域に設けたマイクロ波電力の吸収の少ない鞘状の断熱体とで加熱釜を構成し、さらに、前記加熱釜の周囲をマイクロ波吸収の少ないフェルト状の断熱材で覆って断熱構造としたことを特徴とするマイクロ波を応用した加熱装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載した加熱装置において、
前記加熱筒体は、導電率１００Ｓ／ｍ以上でマイクロ波遮蔽機能を有する材料で形成したことを特徴とするマイクロ波を応用した加熱装置。

【請求項4】

請求項１または２に記載した加熱装置において、
前記加熱筒体は、炭素系材料または炭化珪素系材料で形成したことを特徴とするマイクロ波を応用した加熱装置。

【請求項5】

請求項１または２に記載した加熱装置において、
前記加熱筒体は、黒鉛またはＣ／Ｃコンポジットで形成したことを特徴とするマイクロ波を応用した加熱装置。

【請求項6】

請求項１または２に記載した加熱装置において、
前記したマイクロ波発熱体は、導電率が１００Ｓ／ｍ以上の材料の粉末に少なくとも無機バインダを混合して形成した形成物を焼成して得た焼成体で構成したことを特徴とするマイクロ波を応用した加熱装置。

【請求項7】

請求項１または２に記載した加熱装置において、
前記マイクロ波発熱体は、前記加熱筒体の外周面に接合させ、又は、少ない隙間を設けて配設したことを特徴とするマイクロ波を応用した加熱装置。

【請求項8】

請求項１または２に記載した加熱装置において
前記加熱筒体の端部に、当該加熱筒体を冷却する冷却手段を配設したことを特徴とするマイクロ波を応用した加熱装置。

【請求項9】

請求項１または２に記載した加熱装置において
金属からなるフィルター、或いは、黒鉛やＣ／Ｃコンポジットで形成したフィルターを備えたことを特徴とるマイクロ波を応用した加熱装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マイクロ波エネルギーを応用した加熱装置で、例えば、炭素繊維、黒鉛繊維などの生産に使用する加熱炉に適する加熱装置に関する。

【背景技術】

【0002】

炭素繊維は、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）などの有機合成繊維などを２００〜３００℃の耐炎化炉を用いて空気中で酸化処理（耐炎化処理）して糸状の耐炎繊維を予め生産し、さらに、この耐炎繊維を１０００℃〜１５００℃の炭化炉を用いて不活性雰囲気の中で熱処理することで生産される。
このように生産された炭素繊維は、自動車などの部品材料として使用されている。
また、上記の炭素繊維は、２０００℃〜２５００℃の黒鉛化炉を用いて不活性雰囲気の中で熱処理することで黒鉛繊維が生産される。
この黒鉛繊維は、航空機などの部品材料として使用されている。

【0003】

上記した炭素繊維を生産する炭化炉や黒鉛繊維を生産する黒鉛化炉は、一般に、電気ヒータ構造の加熱炉が広く使われている。
図１０は従来の加熱炉の要部断面を示した概略構成図、図１１は図１０上のＡ−Ａ線拡大断面図である。

【0004】

図示するように、この加熱炉１は、長形の加熱炉本体２と、その加熱炉１の入口部３および出口部４、加熱筒体５、加熱筒体５の支持台６、電気ヒータ７、断熱層８から構成されている。
この加熱炉１は、入口部３から供給した糸状のワーク（耐炎繊維または炭素繊維）９を加熱筒体５内に通し、出口部４から引き出すことで、ワーク９を所定の高温に加熱し、続いて、ワーク９を冷却装置（図示せず）で冷却し、炭素繊維または黒鉛繊維を生産する。

【0005】

加熱筒体５は、熱伝導率が高く、目的とする加熱温度に充分に耐える炭素等を使って扁平断面の中空体として形成してあり、また、加熱炉本体２の入口部３と出口部４とを結ぶ直線上に配置されるように断熱材からなる支持台６で支持させた横長形状のものとなっている。
そして、加熱筒体５の上下位置には、多数の電気ヒータ７が配列されており、電気ヒータ７を通電して発熱させ、その輻射熱で加熱筒体５を加熱昇温させる。

【0006】

電気ヒータ７は図１１より分かるように、棒状の電気抵抗発熱体７ａ、導電性の発熱体端子部７ｂ、電極７ｃから構成されており、発熱体端子部７ｂを電気絶縁材を介在させて加熱炉本体２に取り付け、また、発熱体端子部７ｂに電極７ｃをクランプすることにより、この電気ヒータ７がワーク９の移送方向に交叉する方向に取り付けられている。

【0007】

このように構成された電気ヒータ７は、電極７ｃから商用電源電力を供給し、電気抵抗発熱体７ａに交流電流を流して発熱させる。
したがって、加熱筒体５の加熱温度が電気抵抗発熱体７ａの発熱によって上昇するため、ワーク９が加熱筒体５からの輻射熱等により加熱され、必要な熱処理が行われる。

【0008】

なお、電気抵抗発熱体７ａはジュール損により発熱するが、電気抵抗発熱体７ａから放射される熱エネルギーは，電気抵抗発熱体７ａの温度の４乗に比例し、距離の２乗に反比例するので、温度が高いほど輻射熱が増大する。
そして、加熱筒体５が得るエネルギーは、加熱筒体５と電気抵抗発熱体７ａとの形状とこれらの配置にも影響される。

【0009】

また、上記したところの耐炎化炉では、空気中で２００℃〜３００℃の処理温度で酸化処理をしているが、処理温度が低いため、糸状の耐炎繊維を直接１０００℃〜１５００℃の炭化炉に入れて熱処理すると、耐炎繊維が炭素繊維に変化する際に発生するタールの蒸気で炭化炉を汚してしまい、炭素繊維の品質に悪影響を及ぼす。

【0010】

このため、７００℃〜９００℃の予備炭化炉を追加して、窒素ガスなどを供給して作った不活性雰囲気の中でタール分を予備炭化炉で放出させてから、１０００℃〜１５００℃の不活性雰囲気の炭化炉に投入して熱処理することで品質の良い炭素繊維を生産することも行われている。

【0011】

一方、炭素繊維の生産には、上記した電気ヒータ構造の加熱炉の他に、マイクロ波を利用した加熱炉が特公昭６２−７２８８号公報などによって提案されている。
この加熱炉は、炉体と、炉体内を走行する搬送装置（ベルトコンベア）と、炉内にマイクロ波電力を照射するマイクロ波照射装置と、不活性ガス流通装置とから構成され、これらに関連して温度制御装置、冷却装置が設けられている。
この加熱炉は、原料繊維を収容した容器をベルトコンベアに乗せて炉体内を移送し、原料繊維にマイクロ波電力を照射する。
したがって、マイクロ波電力の照射で加熱され炭化繊維となった被加熱物が出口から排出され、続いて、冷却装置で冷却される。

【0012】

この加熱炉において、不融化した石炭系ピッチの繊維を炭素繊維とするには、長さ１ｍ程度とした原料繊維をトウ状にし、厚さ１００ｍｍに積み重ねて容器に充填密度５０ｋｇ／ｍ^３で収容する。
このような容器を多数準備して順次炉体内に送り込むことによって炭素繊維を得ることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0013】

【特許文献1】特公昭６２−７２８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

上記した電気ヒータ構造の加熱炉は、電気ヒータ７の電極７ｃが高温となるため、この電極７ｃを水等の液体で冷却し規定温度以下に保持している。
すなわち、電極７ｃは銅材などの電気良導体が使われている関係で、電気抵抗発熱体７ａの高熱が発熱体端子部７ｂを通って熱伝搬することにより高温となるために、銅材などの溶融を防ぐため電極７ｃを水等で冷却している。
したがって、この種の加熱炉１は、電極７ｃにおいて水等で冷却される熱量が無駄となる。
この無駄となる熱量は、電気ヒータ７に給電される全電力の３０％以上に相当すると言われている。

【0015】

また、電気ヒータ構造の加熱炉の場合、電気ヒータ７の熱エネルギーは、加熱筒体５を加熱昇温させるだけでなく、加熱筒体５を見込む立体角相当分だけが加熱筒体５の加熱に寄与し、それ以外は損失となり、例えば、断熱槽８の表面を加熱するエネルギーとなるから、このような断熱槽８などの構成部品に放射される熱エネルギーが電気ヒータ７の全エネルギーの５０％以上にも達し、それだけ電気エネルギーが無駄に消費されている。

【0016】

さらに、電気ヒータ構造の加熱炉は、上記のように多くの電気エネルギーが無駄に消費されているために、加熱炉１を立ち上げる際に、加熱炉本体２が熱平衡状態になるまでの時間、つまり、温度が安定してワークの加熱処理が安定してできるようになるまでの時間が長時間となり、この結果、加熱炉の立ち上げの際に無駄に消費される電気エネルギーも大きくなる。
一般的に、省電力を考えた電気ヒータ構造の炭素繊維製造炉でも、投入した全電気エネルギーに対し、製品の加熱に寄与するエネルギーは４５％程度と言われている。

【0017】

一方、特許文献１に記載されたマイクロ波を利用した加熱炉は、原料繊維を高い充填密度で収容した容器を炉体内で移送し、原料繊維にマイクロ波電力を照射して炭素繊維を生産する構成となっている。
通常、マイクロ波を使用した加熱炉は、炉の形状寸法と使用するマイクロ波電力の周波数に応じて、マイクロ波電力のいろいろな共振モードが発生する。
そのため、マイクロ波電力の電磁界密度は炉体内で複雑に分布している。

【0018】

このことから、マイクロ波を使用した上記の加熱炉は、原料繊維を特定の長さにして、特定の充填密度で収容した特定容器を炉内移送することにより、炭素繊維の生産を可能にしている。
しかしながら、例えば、容器を用いず、原料繊維を一本一本並べて炉体内を通すような場合、つまり、炉体内に１２０００本の原料繊維を水平に並べて通す場合には、それぞれの原料繊維が炉体内を通過する際に得るマイクロ波エネルギー量が一本一本異なるので、炭素繊維ができたとしても、その品質が大きくばらつき、良質な炭素繊維を得ることができない。

【0019】

そこで、本発明では、上記した実情にかんがみ、マイクロ波電力を応用して良質な炭素繊維や黒鉛繊維などを生産することができ、かつ、構成簡単にして電気エネルギーの省力化に適する加熱装置を提案することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0020】

上記した目的を達成するため、本発明では第１の発明として、マイクロ波遮蔽材からなる加熱炉本体と、前記加熱炉本体にマイクロ波電力を導入するマイクロ波手段と、マイクロ波遮蔽機能を有する熱伝導材で形成し、前記加熱炉本体の一方側に設けた入口部と他方側に設けた出口部との間に直線的に配設した加熱筒体と、前記加熱筒体の外周側に設けて前記加熱筒体に熱伝達するマイクロ波発熱体と、前記加熱炉本体の入口部及び出口部の近くに設けて、前記加熱筒体の端部周囲に配設してマイクロ波電力の漏洩を防ぐフィルターと、前記入口部から供給したワークを、前記加熱筒体内を通し、前記出口部より排出し、前記加熱筒体内で加熱する構成としたことを特徴とするマイクロ波を応用した加熱装置を提案する。

【0021】

第２の発明としては、上記した第１の発明の加熱装置において、前記加熱筒体と、この加熱筒体の外周中央領域に設けたマイクロ波発熱体と、当該マイクロ波発熱体の両側領域に当たる前記加熱筒体上に設けた鞘状の断熱体および当該マイクロ波発熱体の外周領域に設けたマイクロ波電力の吸収の少ない鞘状の断熱体とで加熱釜を構成し、さらに、前記加熱釜の周囲をマイクロ波吸収の少ないフェルト状の断熱材で覆った断熱構造としたことを特徴とするマイクロ波を応用した加熱装置を提案する。

【0022】

第３の発明としては、上記した第１または第２の発明の加熱装置において、前記加熱筒体は、導電率１００Ｓ／ｍ以上でマイクロ波遮蔽機能を有する材料で構成したことを特徴とするマイクロ波を応用した加熱装置を提案する。

【0023】

第４の発明としては、上記した第１または第２の発明の加熱装置において、前記加熱筒体は、炭素系材料または炭化珪素系材料で構成したことを特徴とするマイクロ波を応用した加熱装置を提案する。

【0024】

第５の発明としては、上記した第１または第２の発明の加熱装置において、 前記加熱筒体は、黒鉛またはＣ／Ｃコンポジットで構成したことを特徴とするマイクロ波を応用した加熱装置を提案する。

【0025】

第６の発明としては、上記した第１または第２の発明の加熱装置において、前記したマイクロ波発熱体は、導電率が１００Ｓ／ｍ以上の材料の粉末に少なくとも無機バインダを混合して形成した形成物を焼成して得た焼成体で構成したことを特徴とするマイクロ波を応用した加熱装置を提案する。

【0026】

第７の発明としては、上記した第１または第２の発明の加熱装置において、前記マイクロ波発熱体は、前記加熱筒体の外周面に接合させ、又は、少ない隙間を設けて配設したことを特徴とするマイクロ波を応用した加熱装置を提案する。

【0027】

第８の発明としては、上記した第１または第２の発明の加熱装置において、前記加熱筒体の端部に、当該加熱筒体を冷却する冷却手段を配設したことを特徴とするマイクロ波を応用した加熱装置を提案する。

【0028】

第９の発明としては、上記した第１または２の発明の加熱装置において、金属からなるフィルター、或いは、黒鉛やＣ／Ｃコンポジットで形成したフィルターを備えたことを特徴とるマイクロ波を応用した加熱装置を提案する。

【発明の効果】

【0029】

第１の発明の加熱装置は、マイクロ波電力を照射してマイクロ波発熱体を発熱させることで加熱筒体に熱伝達され、この加熱筒体が温度上昇する。
ワークはこのように温度上昇した加熱筒体内を通すことで加熱処理する。
すなわち、この発明では、マイクロ波を応用した加熱装置であるが、ワークをマイクロ波電力の照射で加熱するのではなく、加熱筒体内の輻射熱によって加熱処理することを特徴としている。
この結果、ＰＡＮ系繊維やピッチ系繊維を前処理したワークが加熱筒体内で均一加熱されるので、高品質の炭素繊維や黒鉛繊維などの生産が可能になる。

【0030】

次に、本発明の重要な構成となっている上記した加熱筒体とマイクロ波発熱体について、さらに、詳細に説明する。
図１は、８００℃を超える温度でも安定した形状を保ち、マイクロ波電力を吸収して発熱する材料を実験により求めた特性図である。
この特性図において、横軸はマイクロ波照射時間、縦軸は材料温度を示し、特性１００Ａは黒鉛材料の温度特性、特性１００Ｂは炭化珪素材料の温度特性、特性１００Ｃは炭化珪素粉末の焼成体の温度特性である。
なお、炭化珪素粉末の焼成体は、炭化珪素の粉末、無機バインダ、有機気孔剤を混合して形成した成形物を焼成して得た焼成体（見掛気孔率４５％）である。

【0031】

この特性図に示すように、黒鉛材料に１ｋＷのマイクロ波電力を９分間照射したところ、１５０℃程度に温度上昇した。
また、炭化珪素材料に１ｋＷのマイクロ波電力を９分間照射したところ、２００℃程度に温度上昇した。
さらに、炭化珪素粉末の焼成体に、１ｋＷのマイクロ波電力を９分間照射したところ、９００℃を超える温度に昇温した。

【0032】

また、物質が吸収するマイクロ波電力Ｐ_０には、次式（１）に示すように、導電率が関係するジュール損、誘電率に関係する誘電損、透磁率に関係するヒステリシス損がある。

【0033】

Ｅ：電界
Ｈ：磁界
ω：角周波数（２πｆ）
ｆ：周波数
σ：導電率
ε”：複素誘電率の虚数部（ε_０・ε_ｒ・ｔａｎδ）
μ”：複素透磁率の虚数部（μ_０・μ_ｒ・ｔａｎδ’）
この式（１）より分かるように、炭化珪素材料や黒鉛材料のマイクロ波電力の吸収については、この式（１）の導電率σに関する第１項から知ることができる。

【0034】

導電材料の場合、表皮の深さδは、表面の電磁界に対し、１／ｅ＝０．３６８（ｅは自然対数の底）となる深さで定義される。
すなわち、ωを角周波数、μを物質の透磁率、σを物質の導電率とすると、表皮の深さδは次式（２）で表される。

【0035】

【0036】

同じ導電率σであっても、非磁性と磁性の材料とでは表皮の深さδが異なり、非磁性材料の方がδは深い。
ただ、磁性材料も高温になると磁性を失うので、高温で使用する加熱炉の場合には、導電率σだけで表皮の深さδを評価した方が安全である。
一般に、導電率が１０^６Ｓ／ｍ以上の材料を導体（良導体）、導電率が１０^−６Ｓ／ｍ以下の材料を不導体（絶縁材）、その中間を半導体と分類する。

【0037】

非磁性で導電率が１００Ｓ／ｍ以上の材料の場合、２．４５ＧＨｚにおいて表皮の深さδは、約１．０２ｍｍ以下となる。
マイクロ波電力を遮蔽するのに必要な減衰率を１００ｄＢとすれば、表皮の深さδが１．０２ｍｍの材料は、表皮の深さδの約１２倍、すなわち、約１２ｍｍの厚さで減衰率が１００ｄＢになる。
このことから、１２ｍｍの厚さがあれば、マイクロ波電力を充分に遮蔽することができる。
したがって、本発明では、２．４５ＧＨｚ帯のマイクロ波電力を考えればよいので、１００Ｓ／ｍ以上の材料を便宜上マイクロ波遮蔽材と定義する。

【0038】

例えば、黒鉛の導電率は天然物と人造物で異なるが、導電率の悪い天然物でも表皮の深さδは約４１μｍ程度であるので、０．５ｍｍの厚さで、約２０３７００分の１（減衰率：１０６．２ｄＢ）となり、導電率が１２５０００Ｓ／ｍの人造黒鉛では、表皮の深さδは２９μｍであるので、０．５ｍｍの厚さで、約３７０２６０００分の１以下（減衰率：１５１．４ｄＢ）となる。

【0039】

一方、炭化珪素の導電率は黒鉛の約１００分の１と言われているが、メーカのカタログ掲載のデータから計算した導電率５８８Ｓ／ｍを使っても、その表皮の深さδは約０．４２ｍｍであるので、５ｍｍの厚さで、約２０３６８１分の１以下（減衰率：１０６．１８ｄＢ）となる。
したがって、炭化珪素材料や黒鉛材料は、マイクロ波遮蔽材として充分に満足できる材料である。

【0040】

上記のように、図１の特性図で求めた実験では、厚さ約５ｍｍの塊状の黒鉛材料と炭化珪素材料を使用し、これらの材料に対し１ｋＷのマイクロ波電力を９分間照射しても１５０℃から２００℃程度しか昇温しなかった。
また、既に述べた通り、黒鉛材料や炭化珪素材料は、導電率が１００Ｓ／ｍ以上であるから、マイクロ波電力を遮蔽する材料となる。

【0041】

すなわち、上記した段落番号〔００３５〕、〔００３６〕において説明したように、黒鉛材料の場合は０．５ｍｍ以上の板厚とすることで、また、炭化珪素材料の場合は５ｍｍ以上の板厚とすることで、マイクロ波電力を遮蔽する機能を持つ。
したがって、黒鉛材料も炭化珪素材料も１５００℃を超える高温でも安定して形状を保ちマイクロ波遮蔽機能を持つ材料であるから、加熱炉内の筐体を形成する材料としても使用することができる。

【0042】

一方、加熱装置を形成する加熱炉本体などの筐体は、導電率が１００Ｓ／ｍ以上の非磁性材で形成すると、筐体表面はジュール損による発熱だけとなるので都合がよい。
つまり、加熱炉本体などの筐体を磁性材で形成すると、ジュール損とヒステリシス損の両方で筐体が発熱するので、マイクロ波発熱体に照射するマイクロ波電力が低下する。
したがって、例えば、黒鉛板、Ｃ／Ｃコンポジット板、炭化珪素板などは、非磁性材で１００Ｓ／ｍ以上の材料であるので、マイクロ波電力を閉じ込める加熱炉本体などの筐体を形成する材料に適する。

【0043】

黒鉛板やＣ／Ｃコンポジット板は、２０００℃を超える温度になっても窒素ガスやアルゴンガスなどからなる不活性雰囲気中で安定して形状を維持できるので、高温になる材料として使用することができる。
また、炭化珪素板は不活性雰囲気中だけでなく、空気中でも安定した形状を維持できるので、大気中で高温になる部品の材料としても使用することができる。

【0044】

したがって、上記した第３，４，５の発明の通り、マイクロ波電力を遮蔽するに足りる板厚とした黒鉛材料や炭化珪素材料によって加熱筒体を構成することができる。
なお、炭素系材料のＣ／Ｃコンポジットや炭素質材料も導電率は１００００Ｓ／ｍ以上の材料である。

【0045】

その上、Ｃ／Ｃコンポジットは、炭素を炭素繊維に補強した材料で、強靱で、プレス成型ができるなどの特徴があり、２０００℃を超える温度にも耐えるので、高温で使用する加熱筒体を構成する材料として特に適している。
なお、モース硬度によれば、炭化珪素が９に対し、黒鉛が０．５〜１．０であるので、例えば、炭素繊維のような傷つき易いワークの場合は、黒鉛を使った加熱筒体が適している。

【0046】

一方、図１から分かるように、同じ炭化珪素であっても、塊状のものと粉末のものとでは、１ｋＷのマイクロ波電力を同様に９分間照射しても昇温レベルが大きく異なっている。
すなわち、塊状の炭化珪素材料は、２００℃程度であるが、炭化珪素粉末の焼成体は９００℃を超えている。

【0047】

このように炭化珪素粉末の焼成体が高温となるのは、この焼成体が炭化珪素の粉末と無機バインダと気孔（空洞）とからなるので、マイクロ波電力が無機バインダや気孔を通り抜けて焼成体の内部奥深くまで浸透できるからである。
そして、塊状の炭化珪素材と炭化珪素粉末の焼成体とを比較すると、マイクロ波電力が浸透できる深さまでに存在する炭化珪素材の総体積が粒子状の方が非常に大きいために、炭化珪素の粉末内部に誘起されたマイクロ波電流によるジュール損が大きくなり、効率良く発熱昇温するものと考えられる。

【0048】

また、上記したように、炭化珪素の表皮の深さδが約０．４２ｍｍであるので、この２倍の大きさ以下の粒子であれば、マイクロ波電力により粒子全体がジュール損で発熱して昇温する。
すなわち、炭化珪素の粒子サイズが約０．８ｍｍ以下の粒子（詳しくは、３方向（Ｘ面、Ｙ面、Ｚ面）から見た粒子において、１つの面で見た粒子サイズが、表皮の深さδの約２倍以下の粒子）であれば、表面から進入したマイクロ波電力が粒子全体に浸透して発熱に寄与するので、高い発熱効率が得られる。

【0049】

したがって、上記した第６の発明の通り、炭化珪素粉末の焼成体によってマイクロ波発熱体を構成することができる。
そして、この焼成体には、必ずしも有機気孔剤は混合しなくともよいが、有機気孔剤を混合して形成することで、焼成過程で有機気孔剤が気化してできる気孔がマイクロ波電力のさらなる浸透を助けるだけでなく、断熱性（保温性）を高めるので、マイクロ波発熱体としてさらに適したものとなる。

【0050】

なお、炭素質粉末、黒鉛粉末、カーボンナノチューブなどの炭素系粉末も導電率が１００００Ｓ／ｍ以上の材料で２０００℃を超えても安定しているので、無機バインダ、有機気孔剤との混合焼成体とすれば、マイクロ波発熱体に適した材料となる。
なお、このような混合焼成体を使用してマイクロ波発熱体を形成する場合は、必ずしも有機気孔剤を用いる必要はない。
また、このように実施する混合焼成体は、炭化珪素との表皮の深さの違いから、粒子サイズは約０．０８ｍｍ以下でよい。

【0051】

上記のように、導電率が１００Ｓ／ｍ以上の材料の粉末に無機バインダと有機気孔剤を混合して形成した焼成体は、焼成工程で有機気孔剤が気化して気孔が残るので、焼成体の気孔率を調整できる特徴を有する。
これはマイクロ波電力の浸透の深さを加減する機能をもつと同時に、導電率が１００Ｓ／ｍ以上の材料の粉末同士が直接接触するのを妨げるので、より安定したマイクロ波発熱体となる。

【0052】

例えば、３０μｍ〜３００μｍの炭化珪素の粉末を７０％〜９０％、無機バインダを１０％〜３０％とした焼成体はマイクロ波発熱体として使用可能である。
また、上記の焼成体に少量の有機気孔剤を混入させ、見掛気孔率を１５％から４７％まで変えた焼成体にマイクロ波電力を照射したが、マイクロ波発熱体として充分に使用できることを実験によって確認した。

【0053】

ただし、機械的強度の観点から見掛気孔率は４７％を超えないことが好ましい。
また、炭化珪素の粉末サイズを変えて実験したが、５０μｍ〜２００μｍの炭化珪素粉末を使用した焼成体は同じマイクロ波電力を照射した場合、低温度帯で昇温スピードが速くなると言う結果を得た。

【0054】

さらに、５０μｍ〜２００μｍの炭化珪素の粉末に無機バインダと有機気孔剤とを混合して成形物を形成し、その成形物を焼成して得た焼成体にマイクロ波電力を照射して、１５５０℃まで昇温したが、異常は発生せず、マイクロ波発熱体として充分に使用に耐えることが実験によって確認された。
さらに、上記の焼成体を電気炉に入れて１８００℃まで昇温して信頼性を確認したが、無機バインダが蒸発したことによる焼成体の減量収縮以外は特段に異常は見られなかった。

【0055】

そして、この焼成体を黒鉛材料で作った加熱筒体の外表面に設けてマイクロ波電力を照射し昇温の実験を行った。
この実験では、加熱筒体の外表面に焼成体を接触させ、また、隙間を設けて配設したが、加熱筒体が焼成体の加熱に追随して昇温することが確認された。

【0056】

また、導電率が１００Ｓ／ｍ以上の材料で形成した加熱筒体は、熱エネルギーが格子振動で伝達されるだけでなく、自由電子も熱エネルギーの伝達に寄与するので、熱伝導が絶縁体より速い特性を持つ。
この結果、加熱筒体の長手方向に直角となる断面内の温度が速やかに均一化される。

【0057】

前記加熱炉本体の入口部及び出口部の近くに設けて、前記加熱筒体の端部周囲に配設したフィルターによって、加熱筒体の両端へ向かうマイクロ波電力が遮断されるので、両端の開放部から加熱筒体内に回り込むマイクロ波電力はない。
この結果、加熱筒体内を通すワークは、加熱筒体部分から放射される高温の熱エネルギー（輻射熱）だけで所望の温度まで昇温する。
特に、加熱筒体の長手方向に直角となる断面内の温度が均一化されているので、ワークが一様に所望の温度に昇温され、高品位の熱処理物の生産が可能になる。

【0058】

上記のマイクロ波発熱体は、上記した第２の発明の通り、加熱筒体の外周中央領域に設け、さらに、このマイクロ波発熱体の両側領域および外周領域に設けた鞘状の断熱体を設けて加熱釜として構成することができる。
なお、マイクロ波発熱体の外周領域に設ける鞘状の断熱体は、マイクロ波電力の吸収の少ない焼成物で形成する。

【0059】

すなわち、マイクロ波発熱体を加熱筒体の外周中央領域に設けることで、マイクロ波電力をマイクロ波発熱体に集中して照射させることができ、マイクロ波発熱体の発熱効率を高めることができる。
また、マイクロ波発熱体の加熱温度を、例えば、８００℃以上の高温となるように設定する場合には、マイクロ波発熱体の外周領域とこのマイクロ波発熱体の両側領域となる加熱筒体の外周領域に鞘状の焼成物からなる断熱体を設けることが好ましい。

【0060】

つまり、マイクロ波発熱体や加熱筒体の外周にマイクロ波電力の吸収の少ないフェルト状の断熱材を設けて断熱構造とする場合、マイクロ波発熱体が８００℃以上の高温となると、このマイクロ波発熱体に接触するフェルト状の断熱材が化学反応したり、溶融したりするなどの支障が表れるため、上記した鞘状の断熱体を設ける。

【0061】

なお、マイクロ波発熱体の温度が８００℃を超える場合でも、加熱筒体の温度が１２５０℃以上とならないようなときは、この加熱筒体の外周には鞘状の断熱体を設けなくともよく、また、マイクロ波発熱体の温度が、フェルト状の断熱材が化学反応したり、溶融したりすることがない温度、例えば、８００℃を超えないように設定する加熱装置の場合は、上記した鞘状の断熱体は備えなくともよい。

【0062】

さらに、マイクロ波発熱体は、上記した第７の発明の通り、加熱筒体の外周面に接合させて設けることができるが、少ない隙間を設けて配設することもできる。
すなわち、マイクロ波発熱体を加熱筒体との間に隙間を設けて配設することにより、マイクロ波発熱体の加熱エネルギー効率を高めることができる。

【0063】

また、上記した第８の発明の通り、加熱筒体の端部に冷却手段を設けて加熱筒体端部の高温の昇温を抑えれば、通常の金属、例えば、ステンレスなどを用いてフィルターを形成することができる。
したがって、上記した第９の発明の通り、高温度に耐える黒鉛板やＣ／Ｃコンポジット板などで形成したフィルターを配設する場合には、上記の冷却手段は設けなくてもよい。

【図面の簡単な説明】

【0064】

【図1】黒鉛材料、炭化珪素材料、炭化珪素粉末焼成体のマイクロ波照射時間に対する温度特性を示した特性図である。

【図2】本発明の第１実施形態を示し、ワークの移送方向に平行して切断した加熱装置の断面図である。

【図3】図２上のＢ−Ｂ線拡大断面図である。

【図4】図２に示した加熱装置に備えたフィルターの拡大断面図である。

【図5】上記したフィルターの拡大部分正面図である。

【図6】本発明の第２実施形態を示し、ワークの移送方向に平行して切断した加熱装置の断面図である。

【図7】図６上のＣ−Ｃ線拡大断面図である。

【図8】図２に示す第１実施形態の変形例を示す図３同様の拡大断面図である。

【図9】図６に示す第２実施形態の変形例を示す図７同様の拡大断面図である。

【図10】従来例として示した加熱炉の断面図である。

【図11】図１０上のＡ−Ａ線拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0065】

次に、本発明の実施形態について図面に沿って説明する。
図２は、本発明の第１実施形態を示し、ワークの移送方向に平行して切断した加熱装置の断面図であり、図３は図２上のＢ−Ｂ線拡大断面図である。
これらの図面から分かるように、本実施形態の加熱装置は、加熱炉本体１１と、この加熱炉本体１１内にマイクロ波電力（以下、「マイクロ波」という）を導入するマイクロ波手段４０を備えている。

【0066】

加熱炉本体１１は、横長加熱炉を形成するために、横長の中空体１２の一方端には、孔口１３ａを設けた端板１３を接続し、さらに、この端板１３の外面には、入口形成板１５を設けた前室形成体１４が接続してある。
そして、入口形成板１５の入口部１５ａから、ワーク１６を導入する。
同様に、中空体１２の他方端には、孔口１７ａを設けた端板１７を接続し、さらに、この端板１７の外面には、出口形成板１９を設けた後室形成体１８が接続してある。
また、出口形成板１９の出口部１９ａから、ワーク１６を排出させる構成としてある。

【0067】

雰囲気ガスは、例えば、中空体１２に設けたガス導入口（図示せず）から加熱炉本体１１内に導入し、入口形成板１５の入口部１５ａおよび出口形成板１９の出口部１９ａから加熱炉本体１１外に排出させている。
なお、本実施形態では、ワーク１６は、並列に並べた多数の糸状物（ＰＡＮ系繊維やピッチ系繊維を前処理した繊維）や前記糸状物を多数並列状にして一体化した一つ又は複数の帯状物（束状物）からなる。

【0068】

上記した加熱炉本体１１は、導電率が１００Ｓ／ｍ以上の非磁性材料で形成してある。
つまり、加熱炉本体１１を磁性材料で形成すると、加熱炉本体１１がジュール損とヒステリシス損の両方で発熱し、マイクロ波発熱体に照射するマイクロ波が低下するので、加熱炉本体１１は、例えば、非磁性材料である黒鉛板、Ｃ／Ｃコンポジット板、炭化珪素板で形成し、マイクロ波を閉じ込めるようにしてある。
勿論、非磁性金属で形成してもよい。

【0069】

なお、上記した雰囲気ガスの導入、排出方法は、上記の他に、出口部１９ａから導入し、入口部１５ａから排出させ、前室形成体１４及び後室形成体１８に設けたガス導入口から導入して入口部１５ａ及び出口部１９ａから排出させ、さらには、中空体１２に導入した雰囲気ガスを中空体１２から排出させるなど、いろいろな導入、排出手段を採用することができ、また、それらの複数の導入、排出手段を採用することもできる。

【0070】

ワーク１６を通過させる加熱筒体（以下、「マッフル」と言う）２０は、マイクロ波遮蔽機能を有する熱伝導材で長形の中空体として形成してあり、加熱炉本体１１の入口部１５ａと出口部１９ａとの間に直線的に配設してある。
このマッフル２０は、導電率が約１２５０００Ｓ／ｍの黒鉛材で、肉厚５ｍｍの長形の中空体として形成してあるが、図３より分かる通り、長さ方向に直交する断面形が高さの低い矩形断面となるように形成してある。
つまり、このようにマッフル２０を横長の矩形断面とすることにより、並列に並べた多数の糸状物（ＰＡＮ系繊維やピッチ系繊維を前処理した繊維）や前記糸状物を多数並列状にして一体化した一つまたは複数の帯状物（束状物）からなるワーク１６を通過させることができる。

【0071】

このように形成した矩形断面のマッフル２０は、黒鉛板を組み合わせて形成することができるので、安価に生産することができる。
なお、黒鉛板の合わせ部分は、例えば、黒鉛の釘で固定した上、合わせ部分の隙間にバインダとして黒鉛粉末を練り込んだペーストを詰め込み、貼り合わせ部の導電性を保つ構成としてある。

【0072】

一方、マッフル２０については、その一端部側を端板１３の孔口１３ａを通して前室形成体１４内に延設し、前室形成体１４内に設けたリング状のフィルター２１内に配設してあり、同様にその他端部側を端板１７の孔口１７ａを通して後室形成体１８内に延設し、後室形成体１８内に設けたリング状のフィルター２２内に配設してある。

【0073】

なお、フィルター２１、２２については後述するが、マッフル２０とフィルター２１、２２の間を所定の間隔に定めることにより、加熱炉本体１１、特に、入口部１５ａおよび出口部１９ａから外部へのマイクロ波の漏洩を防止することができる他、マッフル２０内に入り込むマイクロ波が遮断される。

【0074】

マイクロ波発熱体２３は、マッフル２０の外周中央領域に接触させて配設してある。
このマイクロ波発熱体２３は、炭化珪素の粉末（標準粒径１２５μｍ）と無機バインダと有機気孔剤とを混合した形成物を生産した後、その形成物を焼成して得た焼成体によって形成してある。

【0075】

また、加熱装置の定格温度を、例えば、１４５０℃に設定すると、マイクロ波発熱体が８００℃以上の高温に達するため、このマイクロ波発熱体についてはムライトとアルミナ等とを混合させて形成した焼成体である鞘状の断熱体２４で覆ってある。
なお、この鞘状の断熱体２４はマイクロ波の吸収の少ない焼成体である。

【0076】

さらに、マッフル２０が１２００℃以上となるような場合には、鞘状の断熱体２５を設けることが好ましい。
したがって、本実施形態では、マイクロ波発熱体２３の両側領域（端板１３、１７とマイクロ波発熱体２３の間）に当たるマッフル２０の外周囲に、非アルミナ系の断熱材の焼成体からなる断熱体、例えば、マグネシアからなる鞘状の断熱体２５で覆ってある。

【0077】

本実施形態では、上記したマッフル２０、マイクロ波発熱体２３、鞘状の断熱体２４、２５によって加熱釜２６が形成されており、この加熱釜２６がフェルト状の断熱材２７、２８、２９を介在させて設けた位置出し用の断熱材３０によって所定位置に支持されている。
加熱釜２６を覆うように設けたフェルト状の外部断熱材２７、２８、２９、位置出し用の断熱材３０は、単に使用温度定格の違いによるもので、例えば、アルミナ、シリカ、ムライト等のようなマイクロ波の吸収が少なく高温まで使用可能な材料からなるファイバ状の断熱材をフェルト状に加工した断熱材である。

【0078】

したがって、これらフェルト状の断熱材２７、２８、２９は高温対応の断熱材２７で統一することも可能である反面、これらフェルト状の断熱材がマッフル２０やマイクロ波発熱体２３に接触すると、化学的に反応したり、溶融したりすることがあるため、それらの現象を上記した鞘状の断熱体２４、２５を備えて防止している。
したがって、マッフル２０やマイクロ波発熱体２３の温度が、フェルト状の断熱材が接触しても化学的に反応せず、溶融しない温度、例えば、８００℃以下に設定されるような場合には、上記した鞘状の断熱体２４、２５を備えなくともよい。

【0079】

一方、本実施形態の加熱装置では、前室形成体１４内にマッフル２０の冷却手段３１が配置してある。
この冷却手段３１は、端板１３とフィルター２１との間でマッフル２０を挟持固定するジャケット３１ａ、３１ｂとを備えている。
なお、これらジャケット３１ａ、３１ｂはパイプによって連結されている。
そして、下側のジャケット３１ｂには、前室形成体１４の下部部所に設けたパイプ継ぎ手３５からパイプを通して下側のジャケット３１ｂに冷却液を送り、上側のジャケット３１ａからパイプを介して送られる冷却液を前室形成体１４の上部部所に設けたパイプ継ぎ手３２から排出させるようになっている。

【0080】

また、マッフル２０が温度上昇によって熱膨張し長手方向に移動するので、上記ジャケット３１ａ、３１ｂを摺動可能に支持する支持台３６が端板１３に備えてある。
冷却液を供給、排水する上記した各パイプは、冷却液がマイクロ波で加熱されないように非磁性の金属パイプとしてあるが、熱膨張によるマッフル２０の移動に伴いジャケット３１ａ、３１ｂが移動するので、蛇腹式の金属パイプのような可撓性のある金属パイプを使用する。
なお、後室形成体１８内にも同様の冷却手段３１が配置してあるが、同じ構成であるので説明を省略する。

【0081】

図４は、前室形成体１４内に設けたフィルター２１の拡大断面図である。
図示する如く、このフィルター２１は、マイクロ波の波長に関係した寸法のフィルター素子２１ａを多段に並べて構成してある。
具体的には、各フィルター片２１ｂを４辺形枠に一体形成したフィルター素子２１ａを設け、このように形成した４つのフィルター素子２１ａを筒状の枠板２１ｂ内面に多段にして溶接或いはねじ止めなどにより固着したフィルター構成となっている。

【0082】

そして、このフィルター２１は、枠板２１ｃのフランジ２１ｄを前室形成体１４と入口形成板１５との接続部に固着することによって、図示点線の如く、フィルター素子２１ａの４辺形枠内にマッフル２０の一端部分２０ａが位置するように張り出させてある。
後室形成体１８内にも同構成のフィルター２２が配置してあり、マッフル２０の他端部分がフィルター素子の４辺形枠内に位置するように張り出させてある。

【0083】

このように構成したフィルター２１、２２は、工業用として認められている２．４５ＧＨｚのＩＳＭ周波数帯域（２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚ）に渡って、１００ｄＢ以上の減衰量を確保できることが可能になる。
この結果、図５に示すように、フィルター素子２１とマッフル２０とは間隔Ｄの距離をおいて配設されているが、加熱炉本体１１内にマイクロ波手段４０から放射されるマイクロ波が入口部１５ａから外部へ漏洩するのを防ぐことができる。
同様に、フィルター２２によって出口部１９ａから外部へのマイクロ波の漏洩を防ぐことができる。

【0084】

また、上記フィルター２１、２２は、マッフル２０の一端部と他端部から入るマイクロ波を遮蔽するので、マッフル２０内にマイクロ波が入り込むことがない。
なお、既に述べたように、黒鉛板やＣ／Ｃコンポジット板などの高耐温材料でフィルター２１、２２を形成する場合には、上記した冷却手段は備えなくともよい。

【0085】

しかし、上記フィルター２１、２２を固定する前室形成体１４と入口形成板１５の接続部の温度、或いは、後室形成体１８と出口形成板１９との接続部の温度が安全上問題になる温度を超える場合は、自然空冷や強制空冷などの冷却手段を必要とする。
この冷却手段によるエネルギーの損失は微々たるもので、装置の基本機能には影響を与えることはない。

【0086】

マイクロ波手段４０は、マイクロ波発振伝送手段４１とマイクロ波伝播手段４２とで構成した公知構成のものであり、マイクロ波発振伝送手段４１は、図示しないマイクロ波発振器、アイソレータ、パワーモニタ、ＥＨチューナなどのマイクロ波デバイスからなっている。
マイクロ波伝播手段４２は、マイクロ波発振伝送手段４１で発生したマイクロ波を加熱炉本体１１内に送る導波管４２ａと、放射器４２ｂ、絶縁板４２ｃから構成してある。

【0087】

放射器４２ｂは加熱炉本体１１に溶接などで接続してあり、導波管４２ａがマイクロ波を通過させる石英ガラス、テフロン（登録商標）などからなる絶縁板４２ｃを挟持させて放射器４２ｂに接続してある。
絶縁板４２ｃは、マイクロ波を通過させるだけでなく、マイクロ波発振器側の導波管内の空気が加熱炉本体１１内に進入することを防ぐと同時に、加熱炉本体１１の雰囲気ガスがマイクロ波発振器側へ漏洩することを防ぐ機能を持つ。

【0088】

上記した加熱装置は、入口部１５ａからワーク１６を挿入して、マッフル２０の中を通過させて出口部１９ａから引き出し、ワーク１６に張力を与えた状態とする。
そして、例えば、中空体１２の導入口（図示せず）から導入した雰囲気ガスのガス量を、入口部１５ａおよび出口部１９ａから排出する雰囲気ガスのガス量より若干多く設定して、マッフル２０内に外気が侵入するのを防止する。

【0089】

続いて、雰囲気ガスによる置き換えが終わった時点で、マイクロ波手段４０からマイクロ波を送り、その放射器４２ｂから加熱炉本体１１内にマイクロ波を放射させる。
これより、マイクロ波が断熱構造の断熱材２７、２９、３０と鞘状の断熱体２４を通ってマイクロ波発熱体２３に放射され、このマイクロ波発熱体２３が放射されたマイクロ波を吸収して発熱し昇温する。
マイクロ波発熱体２３で発生した熱エネルギーは、熱伝導と熱放射によりマッフル２０に伝達され、マッフル２０が昇温する。

【0090】

マッフル２０の高温部が所望の温度に到達したところで、張力を与えたままワーク１６を移動させて、所望の時間（例えば、１分間）、所望の温度（例えば、１３５０℃）でワーク１６を加熱することで、加熱処理が終了する。
なお、図示しないが、マッフル２０とマイクロ波発熱体２３の温度は、放射温度計で監視して、ＰＩＤ制御などにより、所望の設定温度でワーク１６を加熱処理する制御手段を備えている。

【0091】

なお、ＰＩＤ制御において、Ｐは比例制御、Ｉは積分制御、Ｄは微分制御を表す。
例えば、具体例として、温度測定手段によって得られた測定値と設定温度プロファイルとを比較してその温度差が大きい間は比例制御を主体的にしてマイクロ波出力を制御して速やかに温度差を小さくさせ、その温度差が第１の閾値より小さくなったら、微分制御を主体的にしてマイクロ波出力を制御し速やかに設定温度プロファイルに近づけ、その温度差が第２の閾値より小さくなって設定温度プロファイルと略一致する範囲に入ったら積分制御を主体的にしてマイクロ波出力の微調整を行い設定温度プロファイル通りの温度プロファイルを実現する。
なお、上記は３パターンのＰＩＤ制御係数を用いて温度を制御する方法を説明したが、これには拘わらない。

【0092】

また、既に述べたように、フィルター２１、２２によって、マッフル２０内に侵入するマイクロ波が遮断されるから、マッフル２０内にはマイクロ波が存在しない。
したがって、マッフル２０に挿通したワーク１６がマイクロ波の影響を受けず、マッフル２０が発生する輻射熱によって均一に加熱される。

【0093】

次に、図６、図７に示す本発明の第２実施形態について説明する。
図６はワークの移送方向に平行して切断した加熱装置の断面図であり、図７は図６上のＣ−Ｃ線拡大断面図である。
この第２実施形態の加熱装置は、上記した第１実施形態の加熱装置に比べ、下記する（ａ）〜（ｅ）に特徴があり、その他は同じ構成となっているから、同じ部品や部所については同符号を付して説明を省略する。

【0094】

（ａ） 加熱釜２６の位置出し用断熱材５１、５２が加熱炉本体１１の中空体１２の左右寄りに設けてある。
すなわち、この断熱材５１、５２はマッフル２０を通し、また、それらの周囲を中空体１２に接するようにして、加熱釜２６の重量を支え、また、加熱釜２６を所定の位置に配設させるようになっている。
これら断熱材５１、５２は、端板１３，１７を中空体１２に取り付ける前に、中空体１２内に組付け、その後に断熱材５３、５４を上記断熱材５１、５２に押し付けるようにして端板１３、１７を中空体１２に接続してある。

【0095】

（ｂ） マイクロ波発熱体２３と鞘状の断熱体２４との間にスペーサ５５を挿入し、これらマイクロ波発熱体２３と断熱体２４との間に一定の間隔（隙間）が設けてある。
このようにマイクロ波発熱体２３と断熱体２４との間に一定の間隔を設けることで、断熱体２４を介在させて断熱材２７へ伝導されるマイクロ波発熱体２３の加熱エネルギーが僅かとなり、エネルギー効率が良くなる。

【0096】

（ｃ） マイクロ波伝播手段４２の放射器４２ｂの先端から断熱材２９までの距離を離すように、加熱炉本体１１の中空部１２に張り出し部１２ａが設けてある。
すなわち、放射器４２ｂの先端から放射されるマイクロ波の電力密度は距離の２乗にしたがって減少するので、放射器４２ｂから放射されるマイクロ波が断熱材２９の一定箇所に集中し、断熱材２９が変質することが防止される。
その上、張り出し部１２ａの中に、例えば、金属製の攪拌羽根（スターラ）を設けることができるので、この攪拌羽根を回転してマイクロ波を攪拌して散らすことにより、断熱材２９の一定箇所にマイクロ波を集中させない構成とすることも、また、マイクロ波発熱体２３のヒートスポットを解消させることもできる。

【0097】

（ｄ） 張り出し部１２ａに窓孔１２ｂを形成し、この窓孔１２ｂに放射器４２ｂを着脱自在に取り付ける構成としてある。
このように、構成すれば、放射器４２ｂを交換して放射性能の微調整が可能になる。

【0098】

（ｅ） 入口形成板１５と出口形成板１９の各々に凹形部１５ｂ、１９ｂを形成し、これら凹形部１５ｂ、１９ｂに入口部１５ａと出口部１９ａが設けてあり、さらに、これら凹形部１５ｂ、１９ｂの内部には、マッフル２０を支持させた断熱材５６、５７を設け、フィルター２１、２２を通過させたマッフル２０の一端部と他端部とを安定に支持させてある。

【0099】

図８は、図２に示した第１実施形態の変形例として示した図３同様の拡大断面図である。
図示するように、この変形例の加熱装置では、マッフル２０、マイクロ波発熱体２３、鞘状の断熱体２４からなる加熱釜２６について、両側を丸めた横長の断面形状の加熱釜として構成してある。
なお、本変形例のように実施する場合は、フィルター２１、２２や鞘状の断熱体２５、フェルト状の断熱材２７、２９についてもマッフル２０に沿ったリング状のものとして形成してある。

【0100】

図９は、図６に示した第２実施形態の変形例として示した図７同様の拡大断面図である。
図示するように、この変形例の加熱装置は、マッフル２０、マイクロ波発熱体２３、鞘状の断熱材２４からなる加熱釜２６が円形断面の加熱釜として構成してある。
なお、本変形例のように実施する場合は、フィルター２１、２２や鞘状の断熱体２４、フェルト状の断熱材２７、２９、加熱炉本体１１についてもマッフル２０に沿った円形状に形成してある。

【産業上の利用可能性】

【0101】

炭素繊維、黒鉛繊維などの生産に使用する加熱装置に適する。

【符号の説明】

【0102】

１１ 加熱炉本体
１２ 中空体
１２ａ 張り出し部
１３ 端板
１４ 前室形成体
１５ 入口形成板
１５ａ 入口部
１６ ワーク
１７ 端板
１８ 後室形成体
１９ 出口形成板
１９ａ 出口部
２０ マッフル（加熱筒体）
２１、２２ フィルター
２３ マイクロ波発熱体
２４、２５ 鞘状の断熱体
２６ 加熱釜
２７〜３０ フェルト状の断熱材
３１ 冷却手段
３１ａ、３１ｂ ジャケット
４０ マイクロ波手段
４１ マイクロ波発振伝送手段
４２ マイクロ波伝播手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】