(57)【要約】【課題】マイクロ波を用いて高エネルギー効率で炭素繊維の前駆体を均一に加熱処理することが可能であると共に、アーク放電による前駆体の切断を防止することが可能な炭素繊維の製造装置を提供する。【解決手段】炭素繊維の前駆体を加熱処理する炭素繊維の製造装置は、筒状の外壁部と、外壁部に設けられ、外壁部内部にマイクロ波を照射するマイクロ波源と、外壁部の内部に設けられ、マイクロ波源から照射されたマイクロ波の少なくとも一部を吸収して発熱すると共に、マグネトロンから照射されたマイクロ波の少なくとも一部を内部に透過させる筒状の吸収・透過部材と、吸収・透過部材の内部で炭素繊維の前駆体を吸収・透過部の一方の端部から他方の端部に走行させる走行機構を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素繊維の前駆体を加熱処理する炭素繊維の製造装置であって、
筒状の外壁部と、
前記外壁部に設けられ、前記外壁部内部にマイクロ波を照射するマイクロ波源と、
前記外壁部の内部に設けられ、前記マイクロ波源から照射されたマイクロ波の少なくとも一部を吸収して発熱すると共に、前記マイクロ波源から照射されたマイクロ波の少なくとも一部を内部に透過させる筒状の吸収・透過部材と、
前記吸収・透過部材の内部で前記炭素繊維の前駆体を走行させる走行機構を備えた炭素繊維の製造装置。
【請求項２】
前記吸収・透過部材は、炭化ケイ素、ケイ素、金属珪化物、炭素、炭素繊維複合材料からなる群から選択される物質を含有する材料で形成される請求項１記載の炭素繊維の製造装置。
【請求項３】
前記吸収・透過部材は、炭化ケイ素、ケイ素、金属珪化物、炭素、炭素繊維複合材料からなる群から選択される物質の濃度が、前駆体の進行方向に向かって低下する部分を有する請求項２記載の炭素繊維の製造装置。
【請求項４】
前記外壁部と前記吸収・透過部材との間に、マイクロ波源からのマイクロ波を透過させる断熱部材が設けられている請求項１〜３のいずれか１項記載の炭素繊維の製造装置。
【請求項５】
前記吸収・透過部材は、組成の異なる複数個の筒状の均質な吸収・透過材を含む請求項１〜４のいずれか１項記載の炭素繊維の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は炭素繊維の製造装置に係り、特に、マイクロ波を用いて炭素繊維の前駆体（プリカーサ）を加熱処理する炭素繊維の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、炭素繊維の製造には、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）糸又はピッチ（ＰＩＴＣＨ）糸を加熱する工程が含まれる。例えば、ＰＡＮ糸を用いた炭素繊維の製造方法には、ＰＡＮ糸を酸化性雰囲気中で２００〜３００℃で熱処理を行う不燃化工程によって安定化ＰＡＮ糸を形成する工程と、不燃化工程を経た安定化ＰＡＮ糸を不活性ガス中で１０００℃以上で熱処理を行う炭化工程が含まれる。炭化工程では、一定の張力が加えられた安定化ＰＡＮ糸が一定温度で加熱され、黒鉛構造とアモルファス構造が適度に混在する微細構造が形成されることにより、高強度、高弾性の炭素繊維が製造される。
【０００３】
この炭化工程を行うためには、炉壁に設けられた抵抗性ヒータにより加熱された加熱炉内で安定化ＰＡＮ糸を走行させて加熱する装置が用いられている。しかしながら、加熱炉内における安定化ＰＡＮ糸の走行速度は一定以下に制限せざるを得ないため、加熱炉の内部容積が大きなものとなり、エネルギー効率が低下すると共に、温度制御が困難になる。また、炉壁は安定化ＰＡＮ糸の温度よりも高温になるので耐熱性が要求される。さらに、不燃化工程では酸化ガスとして空気を使うことが一般的であるが、フッ素ガス（Ｆ２）や塩素ガス（Ｃｌ２）等のハロゲンガスを使用あるいは添加することで炭素繊維の製造歩留まりが向上することが知られている。しかし、従来の外部加熱方式の炉でハロゲンが残留した安定化ＰＡＮ糸を処理すると、高温の炉壁がハロゲンによって腐食されるおそれがあるという問題があった。
一方、マイクロ波又はマイクロ波よって誘起されるプラズマを用いて安定化ＰＡＮ糸を加熱処理する装置も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００９−５３３５６２
【特許文献２】特開２０１１−１６２８９８
【特許文献３】米国特許第７８２４４９５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、安定化ＰＡＮ糸の電気抵抗は、安定化ＰＡＮ糸の加熱炭化処理の進行に従って低下する。従って、マイクロ波により安定化ＰＡＮ糸を炭化する場合、炭化の進行により安定化ＰＡＮ糸のマイクロ波の吸収率及びマイクロ波による加熱効率が変化し、加熱条件の制御が困難になる。特に処理の最初期においては安定化ＰＡＮ糸前駆体はほぼ絶縁物でありマイクロ波をほとんど吸収しない。このため直接の加熱はほぼ不可能である。また、特に一定の処理が進行して安定化ＰＡＮ糸前駆体が炭素繊維に変化して電気抵抗値が低下すると、反応容器のマッチング特性を変化に伴って反射率が変動し、マイクロ波の実質供給電力が不安定に変化する問題があった。さらに、炭素繊維の電気抵抗が非常に低くなり、局所的な異常加熱やアーク放電が発生し、安定化ＰＡＮ糸が切断されるおそれがある。加熱装置内で安定化ＰＡＮ糸が切断されると、製造工程を停止せざるを得ず、また、加熱炉内の洗浄を行う必要が生じ、生産性を低下させる。
【０００６】
また、マイクロ波を利用してプラズマを発生させ、発生したプラズマを炭化工程に用いる従来技術も存在する。しかし、プラズマを安定的に発生させることが容易ではなく、処理基体の温度制御が非常に困難である。さらに、真空又は１〜１０Ｔｏｒｒ程度の減圧条件が要求されるため、装置の構造が複雑となりコスト高となる。結果として、そのような従来技術は実用上、必ずしも炭化工程には利用できないという問題点があった。
【０００７】
本発明は上述した問題点を解決しようとしてなされたものであり、マイクロ波を用いて高エネルギー効率で炭素繊維の前駆体を均一に加熱処理することが可能であると共に、アーク放電による前駆体の切断を防止することが可能な炭素繊維の製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の炭素繊維の前駆体を加熱処理する炭素繊維の製造装置は、筒状の外壁部と、外壁部に設けられ、外壁部内部にマイクロ波を照射するマイクロ波源と、外壁部の内部に設けられ、マイクロ波源から照射されたマイクロ波の少なくとも一部を吸収して発熱すると共に、マイクロ波原から照射されたマイクロ波の少なくとも一部を内部に透過させる筒状の吸収・透過部材と、吸収・透過部材の内部で炭素繊維の前駆体を吸収・透過部材の一方の端部から他方の端部に走行させる走行機構を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る製造装置によれば、マイクロ波により加熱装置の内部に設けられた吸収・透過部材及び炭素繊維の前駆体自体の加熱が行われるため、抵抗性加熱ヒータを用いて加熱炉内全体を加熱する従来の装置に比べ、加熱のためのエネルギー効率が向上し、吸収・透過部材内部の温度制御を行うことが容易になる。
【００１０】
また、マイクロ波源は外壁部に設けれられているが、前駆体の加熱は外壁部内部に設けられた吸収・透過部材内部で行われるため、前駆体に不燃化工程で用いられたハロゲンガスが残留していたとしても、外壁部を腐食するおそれがない。
【００１１】
さらに、本発明の製造装置では、前駆体の周りにマイクロ波を吸収する吸収・透過部材が設けられており、過剰なマイクロ波は吸収・透過部材に吸収されるので、アーク放電の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る炭素繊維の製造装置の概略を示す断面図である。
【図２】本発明に係る炭素繊維の製造装置の概略を示す斜視図である。
【図３】本発明に係る炭素繊維の製造装置で用いられるマグネトロンの一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。本実施形態では、不燃化工程を経た安定化ＰＡＮ糸を前駆体として炭化処理する装置を例として説明する。
【００１４】
図１及び図２は本発明に係る、炭化工程に用いられうる、炭素繊維の製造装置１０を示す。この製造装置１０は、金属製の中空円筒状の外壁部２０と、外壁部２０の内部に設けられた中空円筒状の断熱部材３０と、断熱部材３０の内部に設けられた中空円筒状の吸収・透過部材４０を備えている。この製造装置１０は、長手方向（中心線方向）が水平となるように配置され、例えば、３００本から４００本の、所定数本の安定化ＰＡＮ糸（前駆体）がこの中空円筒状の吸収・透過部材４０の中空内を走行する。
【００１５】
外壁部２０は、厚さ１−３ｃｍ程度のステンレス等の材質で形成されており、外径は６０〜１２０ｃｍ程度、長さは５〜２０ｍ程度である。外壁部２０の外周面には、外壁部２０内部にマイクロ波を導入するための複数のマグネトロン２２が設けられている。外壁部２０の外周面は端面からの距離により複数の円筒状のゾーン２０ａに区分されており、マグネトロン２２は各々のゾーン２０ａにおいて等間隔で複数個（本実施形態では、４０°間隔で９個）設けられている。また、一のゾーン２０ａのマグネトロン２２は、隣接する他のゾーン２０ａのマグネトロン２２と千鳥状に配置されている。このマグネトロン２２としては、例えば、ＩＳＭバンド内の２．４５ＧＨｚの物体加熱用のマイクロ波を照射可能なものが用いられる。マグネトロン２２のオンオフ状態やその出力等は個々のマグネトロン毎にマグネトロン制御部７０により個別独立に制御可能とすることができる。典型的なマグネトロンの出力は０．７〜１．５ｋW程度である。各マグネトロンにはカソード加熱用の直流電流と発振用の高圧電圧が印加される。通常、直流電流は常に一定とし、高圧電源をパルス印加することによってマイクロ波の平均出力を制御する。
【００１６】
図３は外壁部２０に設けられたマグネトロン２２の一例を示す。図３において、マグネトロン２２は外壁部２０に形成された孔部の周辺から外側に突出する筒状部２４ａに形成されたフランジ部２４ｂに取り付けられている。マグネトロン２２はケーシング２２ａと、ケーシング２２ａ内部から筒状部２４ａ内に突出しており、外壁部２０内にマイクロ波を照射するためのアンテナ部２２ｃを備えている。ケーシング２２ａには空冷フィン２２ｂが設けられ、外壁部２０とフランジ部２４ｂの間には水冷パイプ２４ｃが設けられており、マグネトロン２２及びその周辺部を冷却することができる。また、筒状部２４ａには、手動により、または、モータなどの駆動機構により自動的に開閉する開閉式の金属製シャッター２６が設けられており、マグネトロンを使用しない時やマグネトロン交換時等には、マグネトロン２２と外壁部２０内を遮断することができる。図１の実施形態の場合、(９ＸＮ)個のマグトロンが使用されており、本装置１０の稼働中に、いくつかマグネトロンが故障することも考えられる。このような場合、故障したマグネトロンの位置にあるシャッター２６を閉めることにより、マイクロ波の漏れを防ぐことができるので、本装置１０の稼働状態を継続したまま、故障したマグネトロンを交換することができる。
【００１７】
また、外壁部２０の内面であってマグネトロン２２の間の位置には、マグネトロン２２から導入されたマイクロ波を外壁部２０の中心方向に指向させるための金属製のリフレクタ２６が設けられている。このリフレクタ２６は、マグネトロン２２から導入されたマイクロ波を調節できるよう、外壁部２０の内側面から外壁部２０の中心方向に向かって移動可能に構成されている。リフレクタ２６の位置調整は、リフレクタ制御部８０がモータなどの駆動機構を制御することにより行われる。リフレクタの調整の目的は、マグネトロンからのマイクロ波が効率よく外壁部２０内に導入されること、及び、外壁部２０内でマイクロ波の分布がほぼ一定になることである。そのためには、反応容器内でマイクロ波の実効的な強度分布や温度分布を測定する必要がある。その測定には後述する温度プローブ、マイクロ波プローブが適している。
【００１８】
外壁部２０の内部には、内壁部から所定間隔を配して、中空円筒状の断熱部材３０が設けられている。この断熱部材３０はマグネトロン２２から導入されたマイクロ波を透過させると共に、断熱部材３０の内部と外部の温度差を保持することが可能なセラミック、アルミナ、石英ウール等で形成され、厚さ３〜 １５ｃｍ程度、外径は５８〜１１８ｃｍ程度である。
【００１９】
断熱部材３０の内部には、マグネトロン２２から導入されたマイクロ波の少なくとも一部を吸収して発熱するとともに、マイクロ波の少なくとも一部を透過させる中空円筒状の吸収・透過部材４０が設けられている。この吸収・透過部材４０の一方の端部（導入口）の近傍には、処理される安定化ＰＡＮ糸５０を導出して、吸収・透過部材４０内部に供給する安定化ＰＡＮ糸導出装置５２が設けられ、他方の端部（排出口）には吸収・透過部材を通過した安定化ＰＡＮ糸を巻き取る巻取り装置５４が、各々複数個設けられている。これによって、複数本（本実施形態では、３００〜４００本）の安定化ＰＡＮ糸５０が吸収・透過部材４０内部を走行して処理される。吸収・透過部材４０の内部は窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）等の不活性ガス雰囲気に保持されている。
【００２０】
この吸収・透過部材４０は、マイクロ波を吸収して発熱する性質を有する炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ケイ素（Ｓｉ）、炭素（Ｃ）、炭素繊維複合材料、珪素化モリブデン、珪素化タングステンなどの金属珪素化物等の発熱物質又はこれらの発熱物質の微粉末を含有するセラミック材料で形成される。吸収・透過部材４０を形成するセラミック材料中の発熱物質の含有量は、安定化ＰＡＮ糸５０の進行方向に向かって、低下する部分を有するように形成されている。これによって、安定化ＰＡＮ糸５０の進行方向に向かって、吸収・透過部材４０のマイクロ波の吸収率、即ち、マイクロ波による吸収・透過部材４０の加熱効率を低下させると共に、マイクロ波の吸収・透過部材４０の透過率を上昇させることができる。例えば、吸収・透過部材４０の導入口近傍では炭化ケイ素の含有量は１００％とし、吸収・透過部材４０の中央部分では炭化ケイ素の含有量は５０％とし、吸収・透過部材４０の排出口近傍では炭化ケイ素の含有量は１０％とすることができる。このような吸収・透過部材４０は、発熱物質の含有量の異なるセラミックの円筒部材を複数個準備し、この円筒部材を順次、結合することにより形成することができる。これらの各位置における円筒部材の混合比や厚みは、前駆体から炭素繊維に変化する被処理体の電気抵抗及びマイクロ波吸収率の変化に対応する。被処理体の吸収率が極めて小さい、導入口付近では、炭化ケイ素の混合比を高くするか、厚みを大きくすることでマイクロ波のほとんどが透過・吸収体を加熱するために消費される。被処理体である安定化ＰＡＮ糸は、透過・吸収体からの輻射、対流を通じて加熱される。一方、抵抗値が中程度の反応炉の中央部では、透過・吸収体のマイクロ波吸収率を下げて、８０〜９０％のマイクロ波を被処理体に照射することで、直接、効率よく加熱を行う。さらに抵抗値の低下する反応炉の出口付近では、炭素繊維によるマイクロ波吸収が局所的に不均一となりアーク放電のリスクが増大するので、透過・吸収体によるマイクロ波吸収率を中程度（３０〜６０％）に調整することで安定化と加熱効率を両立させる。
【００２１】
また、個々の円筒部材は、必ずしも結合されている必要はなく、所定の間隙による離間をもって配置されてもよい。吸収・透過部材４０の厚さは１−５ｃｍ程度であるが、ＰＡＮ糸の進行方向に向かって変化させることも可能である。
【００２２】
断熱部材３０と吸収・透過部材４０の間には、アルミナ粉や石英ウール等のマイクロ波を透過させる断熱材を充填することができる。また、断熱部材３０の内周面に吸収・透過部材４０を直接形成することも可能である。  
【００２３】
本発明に係る製造装置１０においては、吸収・透過部材４０の内部で放射温度計を備えた石英ファイバを走行させる機構を設けることができ、これによって、吸収・透過部材４０内部の温度を測定することができる。また、吸収・透過部材４０内部で石英ファイバの先端にマイクロ波を吸収しないアルミナやアモルファス系の炭素とマイクロ波を効率よく吸収する黒鉛系の炭素をプローブとして設置し、これらのプローブの温度を石英ファイバ介して放射温度計で測定する機構を設けることもできる。これによって、マイクロ波を吸収しないプローブの温度から吸収・透過部材４０内部の温度を検知し、マイクロ波を吸収しない炭素繊維とマイクロ波を吸収する炭素繊維の温度差からマイクロ波の強度を検知することが可能になる。これらのプローブから得られる測定値は、各マグネトロンの出力やリフレクタ―の調整の目的に使用される。
【００２４】
マグネトロン制御部７０、リフレクタ制御部８０、シャッター２６の開閉制御部９０、安定化ＰＡＮ糸導出装置５２、巻取り装置５４の制御は、ＣＰＵからなる中央制御装置１００により統括制御される。中央制御装置１００は、オペレータが操作パネル１１０から入力する操作コマンドに基づき、各部、各装置を制御する。
【００２５】
図１を参照しながら、本装置１０の作り方について説明する。図１の場合、本装置１０の長手方向の全長は５〜２０メートルであるが、仮に１６メートルとすると、まず、１個の円筒状のゾーン２０ａに対応する、１メートル幅の円筒形筐体を１６個用意する。各々の円筒形筐体にマグネトロン２２取付用の穴およびリフレクタ２６取付用の穴を円周上、等間隔に９個穿孔し、各々の円筒形筐体に、９個のマグネトロン２２およびリフレクタ２６を取り付ける。さらに、１メートル幅の、円環状の断熱部材３０により、囲繞された吸収・透過部材４０を１６個、用意し、支持部材を用いて、一個の円筒形筐体内部に対し、一個の断熱部材３０および吸収・透過部材４０取り付ける。この時、円筒形筐体の中心と、円環状の断熱部材３０および吸収・透過部材４０の中心とが、ほぼ一致するように取付が行われる。このようにしてできた、１６個の円筒形筐体を、その円周上にとりつけられたマグネトロン２２が千鳥状に配置されるように、順次、溶接等で切れ目なく結合する。その結果、全長１６メートルの、外壁２０を有する円筒形本体が形成される。上記実施形態においては、円筒形筐体の中に入れる、円環状の断熱部材３０および吸収・透過部材４０の幅を１メートルとしたので、円筒形本体の内部では、断熱部材３０および吸収・透過部材４０が、全長１６メートルにわたり、切れ目なく構成されることとなる。他の実施形態として、断熱部材３０および吸収・透過部材４０の両者、あるいは、一方の幅を１メートル以下、例えば、８０センチメートルとすれば、円筒形本体の内部では、断熱部材３０あるいは吸収・透過部材４０が、所定長の切れ目、例えば、２０センチメートルの切れ間を有して構成されることとなる。この切れ目の長さを調整することにより、吸収・透過部材４０の内部を通過する安定化ＰＡＮ糸の温度プロファイルを調整することもできる。１６個の円筒形筐体に取り付けられる、１６個の吸収・透過部材４０は、前述のように、その材質が少しづつ変化する、１６個の吸収・透過部材４０を選択すればよい。なお、このとき、吸収・透過部材４０の一個一個の材質は、均質なものでよい。このような本装置１０の作り方によると、円筒形本体を構成するための、長手方向に長大な円筒形部材を必要とせず、製造が容易となる。さらに、中に入れられる吸収・透過部材４０については、安定化ＰＡＮ糸進行方向に沿い、材質が変化するような、１個の長大な円筒形の吸収・透過部材を必要とするわけではないので、製造が容易となる。
【００２６】
以下、上記の製造装置の作用について説明する。
【００２７】
不燃化工程を経た安定化ＰＡＮ糸５０は安定化ＰＡＮ糸導出装置５２から巻取り装置５４に巻き取られることにより、吸収・透過部材４０内部を走行する。導入側とに対して取り出し側のプーリの回転速度を調整して走行中の被処理体には常に、張力がかかるように設定されている。
【００２８】
マグネトロン２２からマイクロ波が外壁部２０内部に照射されると、このマイクロ波は断熱部材３０を透過して、吸収・透過部材４０に到達する。吸収・透過部材４０に到達したマイクロ波の少なくとも一部は吸収・透過部材４０に吸収され、吸収・透過部材４０を介してその内部空間を加熱する。一方、吸収・透過部材４０に到達したマイクロ波の一部は吸収・透過部材４０を透過して、吸収・透過部材４０の内部空間に到達する。これによって、吸収・透過部材４０内部を走行するＰＡＮ糸は加熱された吸収・透過部材４０から輻射熱により加熱されると共に、吸収・透過部材４０を透過したマイクロ波により加熱される。このとき、本発明に係る製造装置１０によれば、マイクロ波により加熱装置１０の内部に設けられた吸収・透過部材４０及びＰＡＮ糸５０自体の加熱が行われるため、抵抗性加熱ヒータを用いて加熱炉内全体を加熱する従来の装置に比べ、加熱のためのエネルギー効率が向上し、吸収・透過部材内部に温度勾配を形成する等の温度制御を行うことが容易になる。また、加熱源であるマグネトロン２２は外壁部２０に設けれられているが、ＰＡＮ糸５０の加熱は外壁部２０内部に設けられた吸収・透過部材４０内部で行われるため、ＰＡＮ糸５０に不燃化工程で用いられたハロゲンガスが残留していたとしても、外壁部２０を腐食するおそれがない。
【００２９】
前駆体である不燃化処理を経た直後の安定化ＰＡＮ糸は電気伝導度が低いためほとんどマイクロ波を吸収しない。ＰＡＮ糸は炭化進むと電気抵抗値が減少し、マイクロ波を効率よく吸収し内部から発熱する。本発明に係る製造装置１０では、吸収・透過部材４０を形成するセラミック材料中の発熱物質の含有量はＰＡＮ糸５０の進行方向に向かって低下している。すなわち、ＰＡＮ糸５０の進行方向に向かってマイクロ波による吸収・透過部材４０の加熱効率は低下する一方、マイクロ波の吸収・透過部材の透過率は上昇する。従って、吸収・透過部材４０の導入口側では、吸収・透過部材４０がマイクロ波を吸収して発熱し、ＰＡＮ糸５０は吸収・透過部材４０からの輻射熱により加熱される。一方、ＰＡＮ糸５０が吸収・透過部材４０内部を進行し、ＰＡＮ糸５０の炭化が進行するとＰＡＮ糸５０がマイクロ波を効率よく吸収し内部から発熱する。従って、本発明に係る製造装置１０によれば、ＰＡＮ糸が吸収・透過部材４０内を走行している間、ＰＡＮ糸５０を均一に加熱することでき、高品質な炭素繊維を提供することが可能になる。本発明に係る製造装置１０において、吸収・透過部材４０の温度は、例えば、導入口近傍では１２００℃とし、排出口近傍では３００℃とすることができる。
【００３０】
また、ＰＡＮ糸の炭素化が進んでＰＡＮ糸の電気抵抗が更に低下すると、従来のマイクロ波を用いた装置ではアーク放電が生じ、ＰＡＮ糸が切断されるおそれがある。これに対し、本発明の製造装置１０では、ＰＡＮ糸５０の周りにマイクロ波を吸収する吸収・透過部材４０が設けられており、過剰なマイクロ波は吸収・透過部材４０に吸収されるので、アーク放電の発生を防止することができる。
【００３１】
尚、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、適宜変更して実施することが可能である。例えば、外壁部２０に設けられた複数個のマグネトロン２２は全て同時に稼動させる必要はなく、ある時点では一部のマグネトロン２２のみを稼動させ、他の時点では他のマグネトロン２２のみを稼動させてもよい。また、マグネトロン制御部７０が個々のマグネトロン２２の出力を調節することにより、さらに、リフレクタ制御部８０がリフレクタ２６の位置を適宜、調整することにより、吸収・透過部材４０内部で所望の温度プロファイルを形成してもよい。
【００３２】
また、上記実施形態では、本発明にかかる炭化工程に用いられる装置１０の前に、安定化ＰＡＮ糸導出装置５２を設けるようにしたが、前工程である不燃化工程で処理された、複数本の前駆体をそのまま、本装置１０に供給して、複数本の前駆体が吸収・透過部材４０内を走行するようにしてもよい。さらに、本装置１０の後段でも、巻取り装置５４による巻取りを行うことなく、炭化された複数の安定化ＰＡＮ糸をそのまま、後工程に供給するようにしてもよい。この場合は、巻取り装置はその後工程以後に設けられることとなる。
【００３３】
また、上記実施形態においては、装置１０の外壁部２０、断熱部材３０、吸収・透過部材４０の断面形状は、全て、円形であったが、装置１０の外壁部２０、断熱部材３０、吸収・透過部材４０のすべては、あるいは、それらのうちのいずれかの断面形状は、矩形（正方形、長方形）あるいは、５角形以上の多面体形状であってもよい。
【００３４】
石英ファイバを用いたモニターは本発明装置の調整、モニター、フィードバックに効果的に利用できる。ファイバから得られるプローブ発生する赤外線、可視光は放射温度計で計測され局所的な雰囲気温度やマイクロ波の強度を間接的にモニタ可能である。また、ファイバによって炉内空間の光の強度のちらつきをモニターすることにより、マイクロ波加熱にありがちなアーク放電を検知することもできる。アーク放電を検知した際には直ちに周辺のマイクロ波電源の出力を低下あるいは遮断することにより、被害が拡大して糸切れに至るリスクを抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
上記の説明から明らかなように、本発明の炭素繊維の製造装置によれば、抵抗性加熱ヒータを用いて加熱炉内全体を加熱する従来の装置に比べ、加熱のためのエネルギー効率が向上し、吸収・透過部材内部の温度制御を行うことが容易になる。また、処理すべき前駆体に不燃化工程で用いられたハロゲンガスが残留していたとしても、外壁部を腐食するおそれがない。
【００３６】
さらに、本発明の製造装置では、過剰なマイクロ波は吸収・透過部材に吸収されるので、アーク放電及びこれに起因する炭素繊維前駆体の切断を防止することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１０  炭素繊維の製造装置
２０  外壁部
２２  マグネトロン
３０  断熱部材
４０  吸収・透過部材
５０  ＰＡＮ糸
５２  安定化ＰＡＮ糸導出装置
５４  巻取り装置
【図１】
2013231244.tif 000003
【図２】
2013231244.tif 000004
【図３】
2013231244.tif 000005