マイクロ波延伸装置
【課題】 有機合成材料からなる糸状物を加熱しながら引っ張り力を加え、当該糸状物を延伸させる延伸装置において、設備規模の縮小化と高速延伸の可能な延伸装置を提供する。
【解決手段】 マイクロ波発振器２１からマイクロ波電力を伝送させる導波管回路の一部をアプリケータ本体２８として形成すると共に、前記アプリケータ本体２８には、糸状物１００を引っ張りながら加熱する加熱通路を形成し、さらに、前記導波管には、単一伝送モードのマイクロ波電力を伝送させて前記アプリケータ本体２８の加熱通路にマイクロ波電界を集中させる構成としてある。
【解決手段】 マイクロ波発振器２１からマイクロ波電力を伝送させる導波管回路の一部をアプリケータ本体２８として形成すると共に、前記アプリケータ本体２８には、糸状物１００を引っ張りながら加熱する加熱通路を形成し、さらに、前記導波管には、単一伝送モードのマイクロ波電力を伝送させて前記アプリケータ本体２８の加熱通路にマイクロ波電界を集中させる構成としてある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）のような有機合成材料の糸状物を生産する工程において、マイクロ波加熱手段を利用して糸状物を加熱しながら引っ張り、糸状物を延伸する延伸装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）のような有機合成材料からなる糸状のフィラメント（以下、単に「糸状物」と言う）を生産する工程において、糸状物を延伸させる工程があるが、この延伸工程は糸状物を構成する分子の方向を一様に揃える効果があり、結果として、糸状物の強度向上にもなることから重要な工程となっている。
【０００３】
なお、延伸工程では、複数の糸状物を束にして延伸する場合もある。
このような延伸工程では、熱風や電気ヒーター等を用いて糸状物を加熱しながら引っ張り力を与えて延伸させて所望寸法の糸状物を製造している。
【０００４】
そして、延伸工程で使用される加熱手段としては、一般的に、熱風、蒸気、赤外線ヒーターなどが用いられているが、このような加熱手段では、糸状物の表面から中心に向かって熱を拡散伝導させることになるため、熱伝導率の悪い材料で太い糸状物を延伸する場合や細い糸状物を複数本まとめて太い糸状物として延伸する場合には、少なくとも概略１分間程度の予備加熱工程を延伸工程の前段工程として設け、延伸に必要な温度にまで昇温しなければならない。
【０００５】
したがって、このような延伸工程では、入口での分速が５０ｍのような高速延伸の場合、前段工程として備える予備加熱工程は、最大５０ｍの糸状物を加熱収容することができる部屋を設けて延伸を行うための加熱炉が必要になる。
【０００６】
そして、延伸工程の巻取り側は、５倍から１５倍程度の高速となり、次のエージング工程になる。
このため、従来の延伸工程は、大規模な加熱炉と大きなエネルギーを必要とする延伸装置を設備することになる。
【０００７】
また、このような延伸工程においては、高速延伸させると、延伸可能な温度に達した糸状物の範囲が長くなり延伸点がぼけてしまい、品質が低下してしまうことがある。
したがって、従来の延伸工程では、上記の如く、延伸点がぼけて品質が落ちてしまうことがあるため、品質と生産性の観点から高速延伸が困難になる。
【０００８】
一方、加熱手段としてマイクロ波電力源を備えた延伸装置が既に提案されている。
この延伸装置は、図１８に示したように、水アプリケータ１１によって糸状物であるモノフィラメント１２の表面に水を塗布し、続いて、このモノフィラメント１２がマイクロ波空洞１３内に送られ、マイクロ波電力が照射される。
マイクロ波空洞１３は、マイクロ波源１４から出力したマイクロ波電力が導波管１５を介して送られる構成となっている。
【０００９】
したがって、モノフィラメント１２の表面にコーテングされた水が加熱され、モノフィラメント１２が加熱されることにより延伸を誘発する。
したがって、この延伸装置に備えられたマイクロ波電力源の加熱手段も糸状物の表面から中心に向かって熱を拡散伝導させる構成であることから、上記同様の問題を持っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特表平０７―５０５４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上記した実情にかんがみ、従来の延伸装置の問題点となっている大規模化と高速延伸の難点の問題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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、有機合成材料からなる糸状物を加熱しながら引っ張り、当該糸状物を延伸させる延伸装置において、マイクロ波発振器からマイクロ波電力を伝送させる導波管の一部をアプリケータとして形成すると共に、前記アプリケータには、前記糸状物を通す加熱通路を形成し、さらに、前記導波管には、単一伝送モードのマイクロ波電力を伝送させて前記アプリケータの加熱通路にマイクロ波電界を集中させる構成としたことを特徴とするマイクロ波延伸装置を提案する。
【００１３】
第２の発明としては、上記した第１の発明のマイクロ波延伸装置において、加熱通路を連通させるようにして複数台のマイクロ波延伸装置を連結し、各々のマイクロ波延伸装置の導波管に伝送させるマイクロ波電力の電力値を制御する構成としたことを特徴とするマイクロ波延伸装置を提案する。
【００１４】
第３の発明としては、上記した第１の発明のマイクロ波延伸装置において、前記アプリケータには、前記加熱通路を形成する絶縁パイプを配置し、当該絶縁パイプ内に風を送る構成としたことを特徴とするマイクロ波延伸装置を提案する。
【００１５】
第４の発明としては、上記した第１の発明のマイクロ波延伸装置において、前記マイクロ波発振器に含むマグネトロンの陽極電流を制御してマイクロ波電力の電力値を調節する第１の電力調節手段と、前記導波管に設けた可変リアクタンス素子を制御してマイクロ波電力の電力値を調節するマイクロ波可変減衰器からなる第２の電力調節手段とを備え、前記第１、第２の電力調節手段とを併用してマイクロ波電力の電力値を調節する構成としたことを特徴とするマイクロ波延伸装置を提案する。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明は、導波管の一部をアプリケータとして形成し、導波管に単一伝送モードのマイクロ波電力を伝播させてアプリケータ内の加熱通路にマイクロ波電界を集中させる。
したがって、加熱通路を通す糸状物が内部から急速加熱されるので、高速延伸が可能になり、また、延伸装置の小型化、延伸工程時間の短縮、エネルギーの省力化が実現できる。
【００１７】
すなわち、アプリケータを方形導波管で形成する場合は、導波管には単一伝送モードであるＴＥ１０モード、或いは、ＴＭ１１モードのマイクロ波電力を伝送し、また、円筒形導波管でアプリケータを形成する場合は、ＴＭ０１モードのマイクロ波電力を導波管に伝送すれば、このようなマイクロ波電力は特定の位置と方向にマイクロ波電界が現れるようになるから、アプリケータの加熱通路にマイクロ波電界を集中させることができる。
【００１８】
さらに、具体的に述べれば、方形導波管にＴＥ１０モードのマイクロ波電力を伝送させれば、方形導波管の管軸に直交する矩形断面の長辺の中央が最も電界が強く表れ、その電界の方向は上記矩形断面の短辺に平行な方向となる。
したがって、この位置の電界の最も強い方向に糸状物を配置することにより、糸状物が延伸可能になる。
【００１９】
方形導波管にＴＭ１１モードのマイクロ波電力を伝送させれば、方形導波管の管軸に直交する矩形断面の中央部が最も電界が強く現れ、その電界の方向は、導波管の管軸方向及び中央部を中心とする半径方向の組み合わせとなる。
したがって、糸状物を配置する方向は、管軸方向或いは管軸に直交する断面内の中心を通る任意の線上となる。
なお、糸状物を管軸に直交する断面内の中心を通る任意の線上とする場合は、管軸に直交する矩形断面の長辺に平行させて糸状物を走らせることが効率的となる。
【００２０】
円形導波管にＴＭ０１モードのマイクロ波電力を伝送させると、ＴＭ１１モードのマイクロ波電力を方形導波管に伝送ときと同じ電界分布となる。
したがって、円形導波管の円形断面の中央部に最も強い電界が現れ、その電界の方向は、導波管の管軸方向及び中央部を中心とする半径方向の組み合わせとなる。
したがって、糸状物を配置する方向は、管軸方向或いは管軸に直交する断面内の中心を通る任意の線上となる。
【００２１】
一方、第１の発明は、導波管の端末（アプリケータの端末）は、ダミーロードによる端末（無反射終端）、または、金属板（これをプランジャと称呼する）によって短絡した端末としてある。
ダミーロードを用いて端末とすると、アプリケータ内に定在波が生じないので、糸状物の本数、糸状物の間隔などを自由にして延伸させることができる。
【００２２】
また、端末をプランジャで短絡させると、反射状態となり大きな定在波が生じる。
定在波のピークにおける電界は、ダミーロードを用いたときの２倍となり、プランジャの位置を起点にして、（ｎλｇ／２）＋（λｇ／４）の位置に現れる。ただし、ｎは１、２、３・・・、λｇは導波管内の波長を表す。
この結果、定在波のピーク部に糸状物を配置すると、ダミーロードを用いたときの２倍のスピードで延伸が可能になる。
【００２３】
また、第１の発明では、共振アイリスを備えてアプリケータ内を共振状態にしてマイクロ波加熱効率を上げることができる。
具体的には、アプリケータを含む共振器の共振の程度を示すＱ値が大きくなるように設定するため、マイクロ波発振器の駆動電源の周波数が少々変動してもマイクロ波電力を共振器の中に伝播できるように構成する。
さらに、共振周波数をマイクロ波発振器の発振周波数に一致させるように、アプリケータの一面を可動可能にするプランジャを設け、所定のレベル以上の水準を確保する延伸レベルとすることができる。
【００２４】
第２の発明は、複数台のマイクロ波延伸装置を連結しているので、高速延伸が安定して行うことができる。
例えば、１台目のマイクロ波延伸装置では予熱、２台目、３台目のマイクロ波延伸装置では延伸、４台目のマイクロ波延伸装置ではエージングを行うと言うように機能を分けることができるので、太い糸状物から一気に細い糸状物を生産できるので、延伸効率の高いマイクロ波延伸装置となる。
【００２５】
第３の発明は、前記アプリケータには、加熱通路を形成する絶縁パイプを配置したので、導波管内の電界の強い部分に糸状物を誘導することができ、延伸の安定と高効率とが確保できる。
なお、絶縁パイプは、マイクロ波電力を吸収しない材料で構成する。
【００２６】
また、この第３の発明によれば、糸状物をアプリケータ内に貫通させる場合、つまり、糸状物を絶縁パイプ内に貫通させる場合、絶縁パイプに糸状物を近づけて高圧エアーを用いて送れば、アプリケータ内を糸状物が容易に貫通する。
【００２７】
このように、糸状物が絶縁パイプ内を貫通するようにすれば、外気に触れるのが絶縁パイプ内だけとなるので、塵埃が導波管内に入らなく、放電等の原因を断つことができる。
さらに、延伸動作中にも絶縁パイプに適当な量の風を流しておけば、糸状物から放出される気体を速やかにアプリケータ外に排出することができ、絶縁パイプの汚れも防止することができる。
【００２８】
第４の発明は、マイクロ波発振器に含むマグネトロンの陽極電流を制御してマイクロ波電力の電力値を調節する第１の電力調節手段と、導波管に設けたマイクロ波可変減衰器とを備え、延伸装置に供給するマイクロ波の電力値を制御する構成となっている。
【００２９】
すなわち、マグネトロンは陽極電流を減少させて出力するマイクロ波電力を大きく変化させると、不安定な動作となるから、上記したマイクロ波可変減衰器を併用してマイクロ波の電力値を制御する構成とし、エネルギーの省力化を考慮しつつ安定したマイクロ波電力を供給できるようにしてある。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１実施形態として示した方形導波管式延伸装置の簡略断面図である。
【図２】第２実施形態として示した方形導波管式延伸装置の簡略断面図である。
【図３】第３実施形態として示した方形導波管式延伸装置の簡略断面図である。
【図４】ＴＥ１０３モードのマイクロ波電力で共振状態となったときの電界分布を示す図である。
【図５】マグネトロンを駆動する駆動回路の陽極電源を単相半波整流方式としたときのマイクロ波電力波形図の概念図である
【図６】上記の駆動回路に備える陽極電源を単相全波整流方式としたときのマイクロ波電力波形図の概念図である。
【図７】上記の駆動回路に備える陽極電源を３相全波整流方式としたときのマイクロ波電力波形の概念図である。
【図８】マイクロ波電力が理想的な直流状態であると仮定し、単相全波整流方式のマイクロ波電力波形としたときのマイクロ波照射エネルギーを示した説明図である。
【図９】図１に示す延伸装置のアプリケータの一例を示す斜視図である。
【図１０】図１に示す延伸装置のアプリケータ内に発生する電磁界状態を示し、（Ａ）図は管軸に直交方向のアプリケータの断面図、（B）図はアプリケータの縦断面図、（Ｃ）図はアプリケータの横断面図を示す説明図である。
【図１１】第４実施形態として示した円形導波管式延伸装置の簡略断面図である。
【図１２】第５実施形態として示した円形導波管式延伸装置の簡略断面図である。
【図１３】図９に示す延伸装置を３台連結して第６実施形態として示した方形導波管式延伸装置の延伸ヘッド部を示す簡略断面図である。
【図１４】図９同様に延伸装置を５台連結して第７実施形態として示した方形導波管式延伸装置の延伸ヘッド部を示す簡略断面図である。
【図１５】マイクロ波電力を調節するマイクロ波可変減衰器を備えた第８実施形態の方形導波管式延伸装置を示す簡略断面図である。
【図１６】方形導波管式延伸装置が備えるアプリケータに糸状物を貫挿する絶縁パイプを備えた実施形態を示す部分断面図である。
【図１７】円形導波管式延伸装置が備えるアプリケータに糸状物を貫挿する絶縁パイプを備えた実施形態を示す部分断面図である。
【図１８】従来の延伸装置が備える円形導波管型アプリケータを示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
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１は、第１実施形態として示した方形導波管式延伸装置の簡略断面図である。
この図において、２１はマイクロ波発振器で、このマイクロ波発振器２１は駆動回路２２によって駆動されるマグネトロン２３を備え、単一伝送モードのマイクロ波電力を出力する。
そして、マイクロ波発振器２１が出力するマイクロ波電力が、アプリケータを含む導波管回路に伝送される。
なお、駆動回路２２は、陽極電源と陰極電源とを備えてマグネトロン２３を駆動する回路構成となっている。
【００３２】
本実施形態の導波管回路は、図示する如く、高周波結合器２４、パワーモニター２５、アイソレータ２６、つなぎ導波管２７、アプリケータ本体２８、ダミーロード２９によって構成してある。
なお、アイソレータ２６は、サーキュレータ３０とダミーロード３１とによって構成してあるが、これらサーキュレータ３０とダミーロード３１との間にはパワーモニター３２が設けてある。
【００３３】
また、本実施形態では、アプリケータ本体２８を形成する導波管のＨ面の中央部に短筒状の糸ガイド２８ａ、２８ｂを設け、糸状物１００をこれら糸ガイド２８ａ、２８ｂによって案内してアプリケータ本体２８内を貫通させるようにしてある。
このように構成した延伸装置は、マイクロ波発振器２１が出力するマイクロ波電力が高周波結合器２４に結合し、この高周波結合器２４からアプリケータ本体２８側に向かってマイクロ波電力が伝送され、ダミーロード２９により吸収される。
このとき、導波管のＨ面の中央部が電界最大となる。
【００３４】
したがって、糸状物１００が糸ガイド２８ａ、２８ｂによって案内されて電界最大部に位置するので、糸状物１００の内部からマイクロ波加熱されるから、糸状物に引っ張り力を加えることによって糸状物１００が効率良く高速延伸される。
また、アプリケータ本体２８が方形導波管で形成され、糸状物１００がそのＥ面に平行するように挿通されるので、アプリケータ本体２８内に位置する糸状物１００の距離が短く、加熱されて延伸する延伸領域が短縮され、延伸点がぼけると言う問題が解決できる。
【００３５】
なお、上記したアプリケータ本体２８は、糸状物１００を巻き込んだ巻送リールと、延伸した後の糸状物１００を巻き取る巻取リールとの間に配設されており、巻送リールより送り出される糸状物１００の送り速度に対し巻取リールによって巻き取られる糸状物１００の巻取り速度を速くし、アプリケータ本体２８内を通過する糸状物１００に所定の強さの引っ張り力（糸状物１００の長手方向の引っ張り力）を与える構成となっている。
【００３６】
また、本実施形態の場合、糸状物１００は、太くても直形が５ｍｍ程度であるので、導波管内を伝播するマイクロ波電力の波長の４％以下となるから、糸状物１００で反射されるマイクロ波電力は無視することができる。
したがって、アプリケータ本体２８のＨ面の中央部であって、導波管の管軸方向に複数本の糸状物を並べても同等レベルの延伸が可能になる。
【００３７】
さらに、パワーモニター２５によって進行波電力をモニターすることができ、パワーモニター３２によって反射波電力をモニターすることができる。
また、進行波電力についてマイクロ波発振器２１の指示値を用いるのであれば、アプリケータ本体２８からの反射波電力は無視できるので、パワーモニター２５、３２は省略することができる。
また、本実施形態の場合は、マイクロ波発振デバイスとしてマグネトロン２３を備えたが、マイクロ波電力を出力するものであれば、その他のものを使用することができる。
【００３８】
図２は第２実施形態として示した方形導波管式延伸装置の簡略断面図である。
この第２実施形態は、図１に示した第１実施形態の延伸装置において、つなぎ導波管２７に換えてスタブチュナー３３を設け、さらに、ダミーロード２９に換えて可動プランジャ３４を設けたことが特徴となっており、その他は同じ構成となっている。
【００３９】
本実施形態の延伸装置は、マイクロ波発振器２１が出力するマイクロ波電力が高周波結合器２４に結合し、この高周波結合器２４からアプリケータ本体２８側に向かって伝送され、可動プランジャ３４の可動部３４ａの導体面で反射される。
このとき、導波管のＨ面の中央部が電界最大となる。
また、可動プランジャ３４の可動部３４ａを移動させることで、進行波電力と反射波電力の相互作用を利用してアプリケータ本体２８内に電圧定在波を発生させ、この電圧定在波の最大位置を糸状物１００が通過するように位置合わせしてある。
【００４０】
電圧定在波の最大位置の電界強度は、図１の延伸装置に比べ２倍の強度になることから、糸状物１００の加熱効率が増大し、この結果、高速延伸に有利となる他、マイクロ波電力を小さく設定することができる。
なお、スタブチューナー３３は、アプリケータ本体２８内の糸状物１００から反射されるマイクロ波電力の逆位相のマイクロ波電力を発生させて反射波電力を打ち消して、１００％の進行波電力をアプリケータ本体２８側に伝送させる機能をもっている。
すなわち、パワーモニター３２の指示値を見て、反射波電力がゼロになるように、スタブチューナー３３を調節する。
【００４１】
図３は、第３実施形態として示した方形導波管式延伸装置の簡略断面図である。
この第３実施形態は、図２に示した第２実施形態の延伸装置において、スタブチュナー３３とアプリケータ本体２８との間に共振用アイリス３５を配置したことが特徴となっており、その他は同じ構成となっている。
【００４２】
本実施形態のように、共振用アイリス３５を配置することにより、この共振用アイリス３５、アプリケータ本体２８、可動プランジャ３４の可動部３４ａで囲まれた空間に共振空間３６が形成され、この共振空間３６が可動プランジャ３４の可動部３４ａの移動調整によりマイクロ波発振器２１の発信周波数で共振状態となる。
したがって、共振空間３６を共振状態にすると、電界の強さが共振の程度に応じて大きな倍率となるので、糸状物１００を高速延伸可能な温度にするに必要なマイクロ波電力を更に小さくすることができる。
【００４３】
図４は、共振空間３６が約９６ｍｍ×６０ｍｍ×２４０ｍｍの大きさであるとき、ＴＥ１０３モードのマイクロ波電力で共振状態となったときの電界分布を示す。
この電界分布図に示す点線楕円内に糸状物１００を配置することにより、糸状物１００が効果的に延伸される。
【００４４】
続いて、図３に示した延伸装置を用いて測定したマイクロ波電力と延伸スピードの関係について述べる。
図５はマグネトロン２３を駆動する駆動回路２２の陽極電源を単相半波整流方式としたときのマイクロ波電力波形図、図６はその陽極電源を単相全波整流方式としたときのマイクロ波電力波形図、図７はその陽極電源を３相全波整流方式としたときのマイクロ波電力波形図を各々示す概念図である。
【００４５】
これらマイクロ波電力波形のうち、図５に示す単相半波整流方式の陽極電源を採用した場合は、延伸時間が長くなり、延伸装置の実用には適当な結果が得られなかった。
図６に示す単相全波整流方式の陽極電源を採用した場合は、加熱炉を使った従来の延伸装置の延伸時間で延伸が可能であったが、安定した延伸ができなかった。
なお、単相全波整流方式の陽極電源に平滑回路を付加すると、マイクロ波電力波形の瞬時値の最低値がゼロではなくなるので、安定した延伸が可能になるが、通常、平滑用オイルコンデンサを用いるので、オイルの信頼性を考慮すると、平滑回路が不要となる図７に示す３層全波整流方式の陽極電源とすることが好ましい。
【００４６】
一方、図５、図６に示す波形図のマイクロ波電力では、マイクロ波最大変化量とマイクロ波電力のピーク値が同じとなるが、繰り返し周期は、図５のマイクロ波電力が２０ｍｓ（５０Ｈｚの場合）、図６のマイクロ波電力が１０ｍｓ（５０Ｈｚの場合）となる。
これに対し、図７の３相全波整流のマイクロ波電力は、マイクロ波最大変化量がマイクロ波電力のピーク値の１３．４％に過ぎず、繰り返し周期も３．３３ｍｓと短くなる。
このようなマイクロ波電力の違いが延伸性に大きく影響を及ぼしていることが分かった。
【００４７】
なお、図示は省略するが、３相半波整流方式の陽極電源を採用すると、図７同様のマイクロ波電力波形となるが、マイクロ波最大変化量がマイクロ波電力のピーク値の５０％、繰り返し周期が６．６７ｍｓとなる。
【００４８】
ここで、ひずみ率を、マイクロ波電力のピーク値に対するマイクロ波最大変化量（％）で定義する。
ひずみ率＝（マイクロ波電力変化量／ピーク・マイクロ波電力値）×１００（％）
【００４９】
今、ここでマイクロ波電力が理想的な直流状態であると仮定し、マイクロ波電力波形が図６に示す単相全波整流方式のマイクロ波電力波形とすれば、図８に示すマイクロ波電力の斜線部分の面積がマイクロ波照射エネルギーＥｏｎとなる。
そして、理想的な直流状態との差、すなわち、理想状態に対する不足エネルギーがＥｓｈｏｒｔとなる。
【００５０】
この定義にしたがって、単相全波整流方式、３相半波整流方式、３相全波整流方式の３つの陽極電源について検討した結果を下記表１に示す。
ここで、エネルギー変動率δを、
δ＝｛Ｅｓｈｏｒｔ／（Ｅｏｎ＋Ｅｓｈｏｒｔ）｝×１００（％）
と定義した。
また、下記表１は、３種類の陽極電源方式において、マイクロ波照射エネルギーを同じにする条件で解析した結果である。
【００５１】
【表１】
【００５２】
一方、導波管構成のアプリケータ本体に単一伝送モードのマイクロ波電力を導入した場合、例えば、図９に示すように、方形導波管構成のアプリケータ本体２８のＨ面の中央部を、糸状物１００が導波管の管軸にクロスするように送られる。
したがって、図１０に示すように、導波管内の電界が最も強い部分を糸状物１００が通過する。
なお、マイクロ波電力が作用する距離Ｌは、導波管ＷＲＪ―２の場合、Ｌ＝５４、６ｍｍ、Ｈ面の内面距離Ｄ＝１０９．２ｍｍである。
【００５３】
なお、図９は図３に示すアプリケータ本体２８を示す斜視図であり、図１０はアプリケータ本体２８内の電磁界の発生状態を示し、図７（Ａ）は管軸に直交する断面を、図７（Ｂ）は管軸方向の縦断面を、図７（Ｃ）は管軸方向の横断面を各々示している。
【００５４】
下記表２は、上記した図３の方形導波管式延伸装置に単相全波整流方式の陽極電源を備えて延伸測定した結果を示す。
【００５５】
【表２】
【００５６】
この表２より分かるように、Ｎｏ．１の条件、つまり、糸状物１００の送り速度が１０ｍ／分のとき、延伸はできるが、延伸時間が長くなる。
また、Ｎｏ．２の条件、つまり、糸状物１００の送り速度が１５ｍ／分のときは延伸ができなかった。
このことから、高速延伸が不適当となる限界が表２のＮｏ．１の条件と推定できるから、次のようにして延伸の限界を知ることができる。
【００５７】
１．単相全波整流
上記表１のＮｏ．１より、エネルギー変動サイクルー＝１０ｍｓ、エネルギー変動は１００％―４２．９％＝５７．１％、また、表２のＮｏ．１より、波数３２．７個が延伸時間が長く限界ＮＧ、波数２１．８が延伸ができずＮＧとなることが分かった。
【００５８】
２．３相半波整流
上記表１のＮｏ．２より、エネルギー変動サイクルー＝６．６７ｍｓ、エネルギー変動は１００％−７９．１％＝２０．９％、また、単相全波整流のエネルギー変動率が５７．１％であったのに対し、３相半波整流のエネルギー変動率が２０．９％となったことから、緩和指数として（５７．１／２０．９）＝２．７３を仮定すると、下記表３のようになる。
【００５９】
【表３】
【００６０】
３．３相全波整流
上記表１のＮｏ．３より、エネルギー変動サイクルー＝３．３３ｍｓ、エネルギー変動は１００％−９５．３％＝４．７％、また、単相全波整流のエネルギー変動率が５７．１％であったのに対し、３相全波整流のエネルギー変動率が４．７％となったことから、緩和指数として（５７．１／４．７）＝１２．１を仮定すると、下記表４のようになる。
【００６１】
【表４】
【００６２】
以上の測定結果から、駆動回路２２の陽極電源として単相全波整流電源を備えると、糸状物１００がアプリケータ２８内を１０ｍ／分より短い速度で通過すると、延伸ができなくなるため、高速延伸には適さない延伸装置となる。
また、駆動回路２２の陽極電源として３相全波整流電源を備えると、糸状物１００がアプリケータ２８内を５０ｍ／分より短い速度で通過しても、延伸が可能で、高速延伸に適する延伸装置となることが確認された。
【００６３】
図１１は、第４実施形態として示した円形導波管式延伸装置の簡略断面図である。
本実施形態は、導波管回路について、高周波結合器２４、パワーモニター２５、アイソレータ２６、スタブチューナー３３、同軸導波管変換部３７、同軸管３８、延伸用のアプリケータ本体３９、可動プランジャ４０より構成した点に特徴があり、その他は図２の実施形態の延伸装置と同じ構成である。
【００６４】
また、本実施形態の場合、上記のアプリケータ本体３９と可動プランジャ４０は円筒導波管構成としてあり、さらに、アイソレータ２６は上記した実施形態と同様に、サーキュレータ３０とダミーロード３１とより形成し、また、これら、サーキュレータ３０とダミーロード３１の間にはパワーモニター３２を設けて反射波電力をモニターする構成となっている。
【００６５】
一方、上記した同軸導波管変換部３７には、マイクロ波電力を効率よく同軸管３８に伝播させるために、マッチング用の金属製ブロック３７ａが設けてあり、また、同軸管３８の外導体３８ａによって同軸導波管変換部３７とアプリケータ本体３９とを接続固定してある。
同軸管３８の内導体３８ｂは、一端部側については、ブロック３７ａを貫通して糸ガイド３７ｂに固定してあり、その他端側については、アプリケータ本体３９内に突出させ、その突出長さ３８ｃが４分の１の波長分としてある。
【００６６】
また、可動プランジャ４０の可動部４０ａを支持する可動軸４０ｂは中空とし、糸ガイドの機能を持たせてある。
すなわち、糸状物１００は糸ガイド３７ｂと可動軸４０ｂとで支持されてアプリケータ本体３９内を通過するようになっている。
なお、本実施形態の場合は、アプリケータ本体３９内と、可動プランジャ４０の可動部４０ａとで囲まれた空間が共振空間４１となっている。
【００６７】
本実施形態の延伸装置は、可動プランジャ４０の可動部４０ａを移動調整することにより、共振空間４１にはＴＭ０１ｎモードの共振状態をつくることができるので、アプリケータ本体３９を形成する円筒体の中心軸に沿って電界が集中して発生するから、糸状物１００をアプリケータ本体３９の中心軸に沿って挿通することにより、糸状物１００が加熱されながら引っ張り力をうけて高速延伸される。
【００６８】
図１２は、第５実施形態として示した円形導波管式延伸装置の簡略断面図である。
本実施形態は、図１１に示した第４実施形態の同軸導波管変換部３７に変えて結合用導波管４２を設け、この結合用導波管４２を介してアプリケータ本体３９に連結したことが特徴となっており、その他は図１１の第４実施形態と同じ構成である。
【００６９】
結合用導波管４２は、方形導波管であり、そのＥ面を円筒形のアプリケータ本体３９の管軸に平行させるよう連結してある。
また、結合用導波管４２を連結するアプリケータ本体３９の側面には、結合用導波管４２の内径より小さい孔径の結合孔３９ａを形成し、マイクロ波電力をこの結合孔３９ａを通してアプリケータ本体３９内に伝播する。
【００７０】
他方、アプリケータ本体３９の端面に設けた糸ガイド３９ｂは、アプリケータ本体３９内に突出させた長さλ／４の突出部３９ｃを設け、この突出部３９ｃと結合用導波管４２が対向した位置関係になる構成としてある。
このように配置構成することにより、突出部３９ｃの先端にマイクロ波電界が集中するので、アプリケータ本体３９内にＴＭ０１モードが発生する。
【００７１】
したがって、可動プランジャ４０の可動部４０ａを移動調整することで、共振空間４１がＴＭ０１ｎモードの共振状態となるから、アプリケータ本体３９である円筒体の中心軸に沿ってマイクロ波電界が集中する。
これより、アプリケータ本体３９の中心軸に沿って糸状物１００を挿通させれば、糸状物１００の高速延伸が可能になる。
【００７２】
図１３は、複数の方形波導波管式延伸装置を連結して構成した第６実施形態の延伸装置を示す簡略断面図である。
この図面では、３台の延伸装置４５、４６、４７を連結した延伸装置の延伸ヘッド部を示している。
【００７３】
すなわち、各延伸装置４５、４６、４７のアプリケータ４５ａ、４６ａ、４７ａの加熱通路を連結し、連結した加熱通路内に糸状物１００を挿通させる構成としてある。
なお、図示する延伸ヘッド部の各々には、図３に示すところの、マイクロ波発振器２１、高周波結合器２４、パワーモニター２５、アイソレータ２６と同様の各部品をつなぎ導波管４５ｂ、４６ｂ、４７ｂを介して連結し、矢印方向からマイクロ波電力Ｐを伝播する構成としてある。
【００７４】
図１４は、図１３同様に複数の方形波導波管式延伸装置を連結して構成した第７実施形態を示す延伸装置の簡略断面図である。
この図面では、５台の延伸装置４８、４９、５０、５１、５２の延伸ヘッド部を連結した一例を示している。
【００７５】
本実施形態は、図１３の実施形態に比べ、延伸装置４８、４９、５０、５１、５２を１つ置きに１８０度回転させた位置で連結したこと、アプリケータ４８ａ、４９ａ、５０ａ、５１ａ、５２ａとスタブチューナ４８ｂ、４９ｂ、５０ｂ、５１ｂ、５２ｂとの間につなぎ導波管４８ｃ、４９ｃ、５０ｃ、５１ｃ、５２ｃを配置したことにおいて相違しているが、その他は同様の構成である。
ただし、本実施形態では、接続リング５３〜５８の高さを低くできる有利さがある。
【００７６】
なお、各延伸装置４８、４９、５０、５１、５２を順次に９０度回転させた位置で連結する構成とすることもでき、このように構成すれば、アプリケータ４８ａ、４９ａ、５０ａ、５１ａ、５２ａのフランジの衝突を避けることができるので、接続リング５３〜５８を省略することができる。
また、上記した第６，第７実施形態は、図３に示した延伸装置を複数台連結したが、図１、図２、図１１、図１２に示した延伸装置を複数台連結した構成とすることもできる。
【００７７】
上記のように、複数の延伸装置を連結した延伸装置は、既に述べたように、例えば、１台目のマイクロ波延伸装置で予熱、次のマイクロ波延伸装置で延伸、その次のマイクロ波延伸装置でエージングを行うと言うように機能を分けることができるので、太い糸状物から一気に細い糸状物を生産でき、延伸効率の高いマイクロ波延伸装置となる。
【００７８】
図１５は第８実施形態と示した延伸装置の簡略断面図である。
本実施形態は、駆動回路２２の陽極電源を使用したマグネトロン２３の陽極電流を制御してマイクロ波電力の電力値を調節する他に、マイクロ波可変減衰器を備えてマイクロ波電力を微細に調節する電力調整装置を備えた延伸装置となっている。
【００７９】
図１５は図３の延伸装置に電力調節装置を備えた一例を示している。
すなわち、図３に示す延伸装置において、高周波結合器２４とパワーモニター２５との間に、アイソレータ６１と可変リアクタンス素子（可変サセプタンス素子）６２とを接続して形成したマイクロ波可変減衰器６０からなる電力調節装置が設けてある。
【００８０】
なお、アイソレータ６１は、サーキュレータ６３とダミーロード６４とから形成し、また、可変リアクタンス素子６２はEHチューナーで構成してあるが、この可変リアクタンス素子６２については、Ｅチューナ、Ｈチューナ、或いは、スタブチューナとしても構成することができる。
【００８１】
このように構成した延伸装置は、マイクロ波発振器２１より発振されたマイクロ波電力の一部を可変リアクタンス素子６２の調整にしたがって反射させて電力調節する。
そして、可変リアクタンス素子６２で反射された反射電力がサーキュレータ６３によってダミーロード６４に向かって曲げられ、ダミーロード６４により吸収される。
したがって、アイソレータ６１を透過した透過電力がパワーモニター２５によって表示され、この透過電力が続く導波管回路部に伝播し、既に述べたところの糸状物１００の延伸が行われる。
【００８２】
この結果、本実施形態の延伸装置によれば、駆動回路２２によってマグネトロン２３の陽極電流を変えてマイクロ波電力の電力値を大まかに調節し、その後、可変リアクタンス素子６２を使ってマイクロ波電力を微調整するなどの方法により電力調節することができる。
なお、このように備える電力調節装置は、図３の延伸装置に限らず、上記した実施形態の各延伸装置についても同様に備えることができる。
【００８３】
図１６は、上記した方形導波管式延伸装置に備えるアプリケータ本体２８の加熱通路に絶縁パイプを設けた実施形態を示す部分断面図である。
図示するように、アプリケータ２８を形成する導波管の上下のH面を貫通するように絶縁パイプ７０を備え、この絶縁パイプ７０内を糸状物１００が貫挿するようにしてある。
【００８４】
また、本実施形態では、上下の糸ガイド２８ａ、２８ｂに固着してあるが、これら糸ガイド２８ａ、２８ｂについては、高さを可能なる限り低くしてもマイクロ波電力が漏洩しないように、絶縁パイプ７０との間にマイクロ波吸収体７１が設けてある。
なお、糸ガイドについては、糸状物１００の挿入を容易にするため、ロート状に形成してもよく、また、マイクロ波吸収体７１に変えてチョーク構造を組入れても高さを低くすることができる。
【００８５】
図１７は、図１２に示した円形導波管式延伸装置に備えるアプリケータ本体３９の加熱通路に絶縁パイプを設けた実施形態を示す部分断面図である。
本実施形態では、糸ガイド３９ｂに固着した絶縁パイプ７２を可動プランジャ４０の可動軸４０ｂにより摺動自在に支持する構成とし、糸状物１００を絶縁パイプ７２内に貫挿させる構成としてある。
【００８６】
このように絶縁パイプを設けた延伸装置によれば、糸状物１００を絶縁パイプ７０または７２内に貫通させる場合、糸状物１００を絶縁パイプ７０または７１を近づけて高圧エアーを用いて送くることにより、アプリケータ内に糸状物１００が容易に貫通する。
【００８７】
また、上記のように、糸状物１００が絶縁パイプ７０または７１内を貫通するようにすれば、外気に触れるのが絶縁パイプ内だけとなるので、塵埃が導波管内に入らなく、放電等の原因を断つことができる。
さらに、延伸動作中にも絶縁パイプ７０または７１に適当な量の風を流しておけば、糸状物１００から放出される気体を速やかにアプリケータ外に排出することができ、絶縁パイプ７０または７１の汚れも防止することができる等の効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
有機合成材料の糸状物を生産する工程において、糸状物を引っ張りながらマイクロ波加熱手段を利用して加熱し、糸状物を延伸する延伸装置に適用する。
【符号の説明】
【００８９】
２１ マイクロ波発振器
２２ 駆動回路
２３ マグネトロン
２５ パワーモニター
２６ アイソレータ
２８ アプリケータ本体
２９ ダミーロード
３０ サーキュレータ
３１ ダミーロード
３２ パワーモニター
３３ スタブチューナー
３４ 可動プランジャ
３５ 共振用アイリス
３７ 同軸導波管変換部
３８ 同軸管
３９ アプリケータ本体
４０ 可動プランジャ
４２ 結合用導波管
４５〜５２ 延伸装置
６０ マイクロ波可変減衰器
６１ アイソレータ
６２ 可変リアクタンス
７０、７２ 絶縁パイプ
１００ 糸状物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）のような有機合成材料の糸状物を生産する工程において、マイクロ波加熱手段を利用して糸状物を加熱しながら引っ張り、糸状物を延伸する延伸装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）のような有機合成材料からなる糸状のフィラメント（以下、単に「糸状物」と言う）を生産する工程において、糸状物を延伸させる工程があるが、この延伸工程は糸状物を構成する分子の方向を一様に揃える効果があり、結果として、糸状物の強度向上にもなることから重要な工程となっている。
【０００３】
なお、延伸工程では、複数の糸状物を束にして延伸する場合もある。
このような延伸工程では、熱風や電気ヒーター等を用いて糸状物を加熱しながら引っ張り力を与えて延伸させて所望寸法の糸状物を製造している。
【０００４】
そして、延伸工程で使用される加熱手段としては、一般的に、熱風、蒸気、赤外線ヒーターなどが用いられているが、このような加熱手段では、糸状物の表面から中心に向かって熱を拡散伝導させることになるため、熱伝導率の悪い材料で太い糸状物を延伸する場合や細い糸状物を複数本まとめて太い糸状物として延伸する場合には、少なくとも概略１分間程度の予備加熱工程を延伸工程の前段工程として設け、延伸に必要な温度にまで昇温しなければならない。
【０００５】
したがって、このような延伸工程では、入口での分速が５０ｍのような高速延伸の場合、前段工程として備える予備加熱工程は、最大５０ｍの糸状物を加熱収容することができる部屋を設けて延伸を行うための加熱炉が必要になる。
【０００６】
そして、延伸工程の巻取り側は、５倍から１５倍程度の高速となり、次のエージング工程になる。
このため、従来の延伸工程は、大規模な加熱炉と大きなエネルギーを必要とする延伸装置を設備することになる。
【０００７】
また、このような延伸工程においては、高速延伸させると、延伸可能な温度に達した糸状物の範囲が長くなり延伸点がぼけてしまい、品質が低下してしまうことがある。
したがって、従来の延伸工程では、上記の如く、延伸点がぼけて品質が落ちてしまうことがあるため、品質と生産性の観点から高速延伸が困難になる。
【０００８】
一方、加熱手段としてマイクロ波電力源を備えた延伸装置が既に提案されている。
この延伸装置は、図１８に示したように、水アプリケータ１１によって糸状物であるモノフィラメント１２の表面に水を塗布し、続いて、このモノフィラメント１２がマイクロ波空洞１３内に送られ、マイクロ波電力が照射される。
マイクロ波空洞１３は、マイクロ波源１４から出力したマイクロ波電力が導波管１５を介して送られる構成となっている。
【０００９】
したがって、モノフィラメント１２の表面にコーテングされた水が加熱され、モノフィラメント１２が加熱されることにより延伸を誘発する。
したがって、この延伸装置に備えられたマイクロ波電力源の加熱手段も糸状物の表面から中心に向かって熱を拡散伝導させる構成であることから、上記同様の問題を持っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特表平０７―５０５４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上記した実情にかんがみ、従来の延伸装置の問題点となっている大規模化と高速延伸の難点の問題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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、有機合成材料からなる糸状物を加熱しながら引っ張り、当該糸状物を延伸させる延伸装置において、マイクロ波発振器からマイクロ波電力を伝送させる導波管の一部をアプリケータとして形成すると共に、前記アプリケータには、前記糸状物を通す加熱通路を形成し、さらに、前記導波管には、単一伝送モードのマイクロ波電力を伝送させて前記アプリケータの加熱通路にマイクロ波電界を集中させる構成としたことを特徴とするマイクロ波延伸装置を提案する。
【００１３】
第２の発明としては、上記した第１の発明のマイクロ波延伸装置において、加熱通路を連通させるようにして複数台のマイクロ波延伸装置を連結し、各々のマイクロ波延伸装置の導波管に伝送させるマイクロ波電力の電力値を制御する構成としたことを特徴とするマイクロ波延伸装置を提案する。
【００１４】
第３の発明としては、上記した第１の発明のマイクロ波延伸装置において、前記アプリケータには、前記加熱通路を形成する絶縁パイプを配置し、当該絶縁パイプ内に風を送る構成としたことを特徴とするマイクロ波延伸装置を提案する。
【００１５】
第４の発明としては、上記した第１の発明のマイクロ波延伸装置において、前記マイクロ波発振器に含むマグネトロンの陽極電流を制御してマイクロ波電力の電力値を調節する第１の電力調節手段と、前記導波管に設けた可変リアクタンス素子を制御してマイクロ波電力の電力値を調節するマイクロ波可変減衰器からなる第２の電力調節手段とを備え、前記第１、第２の電力調節手段とを併用してマイクロ波電力の電力値を調節する構成としたことを特徴とするマイクロ波延伸装置を提案する。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明は、導波管の一部をアプリケータとして形成し、導波管に単一伝送モードのマイクロ波電力を伝播させてアプリケータ内の加熱通路にマイクロ波電界を集中させる。
したがって、加熱通路を通す糸状物が内部から急速加熱されるので、高速延伸が可能になり、また、延伸装置の小型化、延伸工程時間の短縮、エネルギーの省力化が実現できる。
【００１７】
すなわち、アプリケータを方形導波管で形成する場合は、導波管には単一伝送モードであるＴＥ１０モード、或いは、ＴＭ１１モードのマイクロ波電力を伝送し、また、円筒形導波管でアプリケータを形成する場合は、ＴＭ０１モードのマイクロ波電力を導波管に伝送すれば、このようなマイクロ波電力は特定の位置と方向にマイクロ波電界が現れるようになるから、アプリケータの加熱通路にマイクロ波電界を集中させることができる。
【００１８】
さらに、具体的に述べれば、方形導波管にＴＥ１０モードのマイクロ波電力を伝送させれば、方形導波管の管軸に直交する矩形断面の長辺の中央が最も電界が強く表れ、その電界の方向は上記矩形断面の短辺に平行な方向となる。
したがって、この位置の電界の最も強い方向に糸状物を配置することにより、糸状物が延伸可能になる。
【００１９】
方形導波管にＴＭ１１モードのマイクロ波電力を伝送させれば、方形導波管の管軸に直交する矩形断面の中央部が最も電界が強く現れ、その電界の方向は、導波管の管軸方向及び中央部を中心とする半径方向の組み合わせとなる。
したがって、糸状物を配置する方向は、管軸方向或いは管軸に直交する断面内の中心を通る任意の線上となる。
なお、糸状物を管軸に直交する断面内の中心を通る任意の線上とする場合は、管軸に直交する矩形断面の長辺に平行させて糸状物を走らせることが効率的となる。
【００２０】
円形導波管にＴＭ０１モードのマイクロ波電力を伝送させると、ＴＭ１１モードのマイクロ波電力を方形導波管に伝送ときと同じ電界分布となる。
したがって、円形導波管の円形断面の中央部に最も強い電界が現れ、その電界の方向は、導波管の管軸方向及び中央部を中心とする半径方向の組み合わせとなる。
したがって、糸状物を配置する方向は、管軸方向或いは管軸に直交する断面内の中心を通る任意の線上となる。
【００２１】
一方、第１の発明は、導波管の端末（アプリケータの端末）は、ダミーロードによる端末（無反射終端）、または、金属板（これをプランジャと称呼する）によって短絡した端末としてある。
ダミーロードを用いて端末とすると、アプリケータ内に定在波が生じないので、糸状物の本数、糸状物の間隔などを自由にして延伸させることができる。
【００２２】
また、端末をプランジャで短絡させると、反射状態となり大きな定在波が生じる。
定在波のピークにおける電界は、ダミーロードを用いたときの２倍となり、プランジャの位置を起点にして、（ｎλｇ／２）＋（λｇ／４）の位置に現れる。ただし、ｎは１、２、３・・・、λｇは導波管内の波長を表す。
この結果、定在波のピーク部に糸状物を配置すると、ダミーロードを用いたときの２倍のスピードで延伸が可能になる。
【００２３】
また、第１の発明では、共振アイリスを備えてアプリケータ内を共振状態にしてマイクロ波加熱効率を上げることができる。
具体的には、アプリケータを含む共振器の共振の程度を示すＱ値が大きくなるように設定するため、マイクロ波発振器の駆動電源の周波数が少々変動してもマイクロ波電力を共振器の中に伝播できるように構成する。
さらに、共振周波数をマイクロ波発振器の発振周波数に一致させるように、アプリケータの一面を可動可能にするプランジャを設け、所定のレベル以上の水準を確保する延伸レベルとすることができる。
【００２４】
第２の発明は、複数台のマイクロ波延伸装置を連結しているので、高速延伸が安定して行うことができる。
例えば、１台目のマイクロ波延伸装置では予熱、２台目、３台目のマイクロ波延伸装置では延伸、４台目のマイクロ波延伸装置ではエージングを行うと言うように機能を分けることができるので、太い糸状物から一気に細い糸状物を生産できるので、延伸効率の高いマイクロ波延伸装置となる。
【００２５】
第３の発明は、前記アプリケータには、加熱通路を形成する絶縁パイプを配置したので、導波管内の電界の強い部分に糸状物を誘導することができ、延伸の安定と高効率とが確保できる。
なお、絶縁パイプは、マイクロ波電力を吸収しない材料で構成する。
【００２６】
また、この第３の発明によれば、糸状物をアプリケータ内に貫通させる場合、つまり、糸状物を絶縁パイプ内に貫通させる場合、絶縁パイプに糸状物を近づけて高圧エアーを用いて送れば、アプリケータ内を糸状物が容易に貫通する。
【００２７】
このように、糸状物が絶縁パイプ内を貫通するようにすれば、外気に触れるのが絶縁パイプ内だけとなるので、塵埃が導波管内に入らなく、放電等の原因を断つことができる。
さらに、延伸動作中にも絶縁パイプに適当な量の風を流しておけば、糸状物から放出される気体を速やかにアプリケータ外に排出することができ、絶縁パイプの汚れも防止することができる。
【００２８】
第４の発明は、マイクロ波発振器に含むマグネトロンの陽極電流を制御してマイクロ波電力の電力値を調節する第１の電力調節手段と、導波管に設けたマイクロ波可変減衰器とを備え、延伸装置に供給するマイクロ波の電力値を制御する構成となっている。
【００２９】
すなわち、マグネトロンは陽極電流を減少させて出力するマイクロ波電力を大きく変化させると、不安定な動作となるから、上記したマイクロ波可変減衰器を併用してマイクロ波の電力値を制御する構成とし、エネルギーの省力化を考慮しつつ安定したマイクロ波電力を供給できるようにしてある。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１実施形態として示した方形導波管式延伸装置の簡略断面図である。
【図２】第２実施形態として示した方形導波管式延伸装置の簡略断面図である。
【図３】第３実施形態として示した方形導波管式延伸装置の簡略断面図である。
【図４】ＴＥ１０３モードのマイクロ波電力で共振状態となったときの電界分布を示す図である。
【図５】マグネトロンを駆動する駆動回路の陽極電源を単相半波整流方式としたときのマイクロ波電力波形図の概念図である
【図６】上記の駆動回路に備える陽極電源を単相全波整流方式としたときのマイクロ波電力波形図の概念図である。
【図７】上記の駆動回路に備える陽極電源を３相全波整流方式としたときのマイクロ波電力波形の概念図である。
【図８】マイクロ波電力が理想的な直流状態であると仮定し、単相全波整流方式のマイクロ波電力波形としたときのマイクロ波照射エネルギーを示した説明図である。
【図９】図１に示す延伸装置のアプリケータの一例を示す斜視図である。
【図１０】図１に示す延伸装置のアプリケータ内に発生する電磁界状態を示し、（Ａ）図は管軸に直交方向のアプリケータの断面図、（B）図はアプリケータの縦断面図、（Ｃ）図はアプリケータの横断面図を示す説明図である。
【図１１】第４実施形態として示した円形導波管式延伸装置の簡略断面図である。
【図１２】第５実施形態として示した円形導波管式延伸装置の簡略断面図である。
【図１３】図９に示す延伸装置を３台連結して第６実施形態として示した方形導波管式延伸装置の延伸ヘッド部を示す簡略断面図である。
【図１４】図９同様に延伸装置を５台連結して第７実施形態として示した方形導波管式延伸装置の延伸ヘッド部を示す簡略断面図である。
【図１５】マイクロ波電力を調節するマイクロ波可変減衰器を備えた第８実施形態の方形導波管式延伸装置を示す簡略断面図である。
【図１６】方形導波管式延伸装置が備えるアプリケータに糸状物を貫挿する絶縁パイプを備えた実施形態を示す部分断面図である。
【図１７】円形導波管式延伸装置が備えるアプリケータに糸状物を貫挿する絶縁パイプを備えた実施形態を示す部分断面図である。
【図１８】従来の延伸装置が備える円形導波管型アプリケータを示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
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１は、第１実施形態として示した方形導波管式延伸装置の簡略断面図である。
この図において、２１はマイクロ波発振器で、このマイクロ波発振器２１は駆動回路２２によって駆動されるマグネトロン２３を備え、単一伝送モードのマイクロ波電力を出力する。
そして、マイクロ波発振器２１が出力するマイクロ波電力が、アプリケータを含む導波管回路に伝送される。
なお、駆動回路２２は、陽極電源と陰極電源とを備えてマグネトロン２３を駆動する回路構成となっている。
【００３２】
本実施形態の導波管回路は、図示する如く、高周波結合器２４、パワーモニター２５、アイソレータ２６、つなぎ導波管２７、アプリケータ本体２８、ダミーロード２９によって構成してある。
なお、アイソレータ２６は、サーキュレータ３０とダミーロード３１とによって構成してあるが、これらサーキュレータ３０とダミーロード３１との間にはパワーモニター３２が設けてある。
【００３３】
また、本実施形態では、アプリケータ本体２８を形成する導波管のＨ面の中央部に短筒状の糸ガイド２８ａ、２８ｂを設け、糸状物１００をこれら糸ガイド２８ａ、２８ｂによって案内してアプリケータ本体２８内を貫通させるようにしてある。
このように構成した延伸装置は、マイクロ波発振器２１が出力するマイクロ波電力が高周波結合器２４に結合し、この高周波結合器２４からアプリケータ本体２８側に向かってマイクロ波電力が伝送され、ダミーロード２９により吸収される。
このとき、導波管のＨ面の中央部が電界最大となる。
【００３４】
したがって、糸状物１００が糸ガイド２８ａ、２８ｂによって案内されて電界最大部に位置するので、糸状物１００の内部からマイクロ波加熱されるから、糸状物に引っ張り力を加えることによって糸状物１００が効率良く高速延伸される。
また、アプリケータ本体２８が方形導波管で形成され、糸状物１００がそのＥ面に平行するように挿通されるので、アプリケータ本体２８内に位置する糸状物１００の距離が短く、加熱されて延伸する延伸領域が短縮され、延伸点がぼけると言う問題が解決できる。
【００３５】
なお、上記したアプリケータ本体２８は、糸状物１００を巻き込んだ巻送リールと、延伸した後の糸状物１００を巻き取る巻取リールとの間に配設されており、巻送リールより送り出される糸状物１００の送り速度に対し巻取リールによって巻き取られる糸状物１００の巻取り速度を速くし、アプリケータ本体２８内を通過する糸状物１００に所定の強さの引っ張り力（糸状物１００の長手方向の引っ張り力）を与える構成となっている。
【００３６】
また、本実施形態の場合、糸状物１００は、太くても直形が５ｍｍ程度であるので、導波管内を伝播するマイクロ波電力の波長の４％以下となるから、糸状物１００で反射されるマイクロ波電力は無視することができる。
したがって、アプリケータ本体２８のＨ面の中央部であって、導波管の管軸方向に複数本の糸状物を並べても同等レベルの延伸が可能になる。
【００３７】
さらに、パワーモニター２５によって進行波電力をモニターすることができ、パワーモニター３２によって反射波電力をモニターすることができる。
また、進行波電力についてマイクロ波発振器２１の指示値を用いるのであれば、アプリケータ本体２８からの反射波電力は無視できるので、パワーモニター２５、３２は省略することができる。
また、本実施形態の場合は、マイクロ波発振デバイスとしてマグネトロン２３を備えたが、マイクロ波電力を出力するものであれば、その他のものを使用することができる。
【００３８】
図２は第２実施形態として示した方形導波管式延伸装置の簡略断面図である。
この第２実施形態は、図１に示した第１実施形態の延伸装置において、つなぎ導波管２７に換えてスタブチュナー３３を設け、さらに、ダミーロード２９に換えて可動プランジャ３４を設けたことが特徴となっており、その他は同じ構成となっている。
【００３９】
本実施形態の延伸装置は、マイクロ波発振器２１が出力するマイクロ波電力が高周波結合器２４に結合し、この高周波結合器２４からアプリケータ本体２８側に向かって伝送され、可動プランジャ３４の可動部３４ａの導体面で反射される。
このとき、導波管のＨ面の中央部が電界最大となる。
また、可動プランジャ３４の可動部３４ａを移動させることで、進行波電力と反射波電力の相互作用を利用してアプリケータ本体２８内に電圧定在波を発生させ、この電圧定在波の最大位置を糸状物１００が通過するように位置合わせしてある。
【００４０】
電圧定在波の最大位置の電界強度は、図１の延伸装置に比べ２倍の強度になることから、糸状物１００の加熱効率が増大し、この結果、高速延伸に有利となる他、マイクロ波電力を小さく設定することができる。
なお、スタブチューナー３３は、アプリケータ本体２８内の糸状物１００から反射されるマイクロ波電力の逆位相のマイクロ波電力を発生させて反射波電力を打ち消して、１００％の進行波電力をアプリケータ本体２８側に伝送させる機能をもっている。
すなわち、パワーモニター３２の指示値を見て、反射波電力がゼロになるように、スタブチューナー３３を調節する。
【００４１】
図３は、第３実施形態として示した方形導波管式延伸装置の簡略断面図である。
この第３実施形態は、図２に示した第２実施形態の延伸装置において、スタブチュナー３３とアプリケータ本体２８との間に共振用アイリス３５を配置したことが特徴となっており、その他は同じ構成となっている。
【００４２】
本実施形態のように、共振用アイリス３５を配置することにより、この共振用アイリス３５、アプリケータ本体２８、可動プランジャ３４の可動部３４ａで囲まれた空間に共振空間３６が形成され、この共振空間３６が可動プランジャ３４の可動部３４ａの移動調整によりマイクロ波発振器２１の発信周波数で共振状態となる。
したがって、共振空間３６を共振状態にすると、電界の強さが共振の程度に応じて大きな倍率となるので、糸状物１００を高速延伸可能な温度にするに必要なマイクロ波電力を更に小さくすることができる。
【００４３】
図４は、共振空間３６が約９６ｍｍ×６０ｍｍ×２４０ｍｍの大きさであるとき、ＴＥ１０３モードのマイクロ波電力で共振状態となったときの電界分布を示す。
この電界分布図に示す点線楕円内に糸状物１００を配置することにより、糸状物１００が効果的に延伸される。
【００４４】
続いて、図３に示した延伸装置を用いて測定したマイクロ波電力と延伸スピードの関係について述べる。
図５はマグネトロン２３を駆動する駆動回路２２の陽極電源を単相半波整流方式としたときのマイクロ波電力波形図、図６はその陽極電源を単相全波整流方式としたときのマイクロ波電力波形図、図７はその陽極電源を３相全波整流方式としたときのマイクロ波電力波形図を各々示す概念図である。
【００４５】
これらマイクロ波電力波形のうち、図５に示す単相半波整流方式の陽極電源を採用した場合は、延伸時間が長くなり、延伸装置の実用には適当な結果が得られなかった。
図６に示す単相全波整流方式の陽極電源を採用した場合は、加熱炉を使った従来の延伸装置の延伸時間で延伸が可能であったが、安定した延伸ができなかった。
なお、単相全波整流方式の陽極電源に平滑回路を付加すると、マイクロ波電力波形の瞬時値の最低値がゼロではなくなるので、安定した延伸が可能になるが、通常、平滑用オイルコンデンサを用いるので、オイルの信頼性を考慮すると、平滑回路が不要となる図７に示す３層全波整流方式の陽極電源とすることが好ましい。
【００４６】
一方、図５、図６に示す波形図のマイクロ波電力では、マイクロ波最大変化量とマイクロ波電力のピーク値が同じとなるが、繰り返し周期は、図５のマイクロ波電力が２０ｍｓ（５０Ｈｚの場合）、図６のマイクロ波電力が１０ｍｓ（５０Ｈｚの場合）となる。
これに対し、図７の３相全波整流のマイクロ波電力は、マイクロ波最大変化量がマイクロ波電力のピーク値の１３．４％に過ぎず、繰り返し周期も３．３３ｍｓと短くなる。
このようなマイクロ波電力の違いが延伸性に大きく影響を及ぼしていることが分かった。
【００４７】
なお、図示は省略するが、３相半波整流方式の陽極電源を採用すると、図７同様のマイクロ波電力波形となるが、マイクロ波最大変化量がマイクロ波電力のピーク値の５０％、繰り返し周期が６．６７ｍｓとなる。
【００４８】
ここで、ひずみ率を、マイクロ波電力のピーク値に対するマイクロ波最大変化量（％）で定義する。
ひずみ率＝（マイクロ波電力変化量／ピーク・マイクロ波電力値）×１００（％）
【００４９】
今、ここでマイクロ波電力が理想的な直流状態であると仮定し、マイクロ波電力波形が図６に示す単相全波整流方式のマイクロ波電力波形とすれば、図８に示すマイクロ波電力の斜線部分の面積がマイクロ波照射エネルギーＥｏｎとなる。
そして、理想的な直流状態との差、すなわち、理想状態に対する不足エネルギーがＥｓｈｏｒｔとなる。
【００５０】
この定義にしたがって、単相全波整流方式、３相半波整流方式、３相全波整流方式の３つの陽極電源について検討した結果を下記表１に示す。
ここで、エネルギー変動率δを、
δ＝｛Ｅｓｈｏｒｔ／（Ｅｏｎ＋Ｅｓｈｏｒｔ）｝×１００（％）
と定義した。
また、下記表１は、３種類の陽極電源方式において、マイクロ波照射エネルギーを同じにする条件で解析した結果である。
【００５１】
【表１】
【００５２】
一方、導波管構成のアプリケータ本体に単一伝送モードのマイクロ波電力を導入した場合、例えば、図９に示すように、方形導波管構成のアプリケータ本体２８のＨ面の中央部を、糸状物１００が導波管の管軸にクロスするように送られる。
したがって、図１０に示すように、導波管内の電界が最も強い部分を糸状物１００が通過する。
なお、マイクロ波電力が作用する距離Ｌは、導波管ＷＲＪ―２の場合、Ｌ＝５４、６ｍｍ、Ｈ面の内面距離Ｄ＝１０９．２ｍｍである。
【００５３】
なお、図９は図３に示すアプリケータ本体２８を示す斜視図であり、図１０はアプリケータ本体２８内の電磁界の発生状態を示し、図７（Ａ）は管軸に直交する断面を、図７（Ｂ）は管軸方向の縦断面を、図７（Ｃ）は管軸方向の横断面を各々示している。
【００５４】
下記表２は、上記した図３の方形導波管式延伸装置に単相全波整流方式の陽極電源を備えて延伸測定した結果を示す。
【００５５】
【表２】
【００５６】
この表２より分かるように、Ｎｏ．１の条件、つまり、糸状物１００の送り速度が１０ｍ／分のとき、延伸はできるが、延伸時間が長くなる。
また、Ｎｏ．２の条件、つまり、糸状物１００の送り速度が１５ｍ／分のときは延伸ができなかった。
このことから、高速延伸が不適当となる限界が表２のＮｏ．１の条件と推定できるから、次のようにして延伸の限界を知ることができる。
【００５７】
１．単相全波整流
上記表１のＮｏ．１より、エネルギー変動サイクルー＝１０ｍｓ、エネルギー変動は１００％―４２．９％＝５７．１％、また、表２のＮｏ．１より、波数３２．７個が延伸時間が長く限界ＮＧ、波数２１．８が延伸ができずＮＧとなることが分かった。
【００５８】
２．３相半波整流
上記表１のＮｏ．２より、エネルギー変動サイクルー＝６．６７ｍｓ、エネルギー変動は１００％−７９．１％＝２０．９％、また、単相全波整流のエネルギー変動率が５７．１％であったのに対し、３相半波整流のエネルギー変動率が２０．９％となったことから、緩和指数として（５７．１／２０．９）＝２．７３を仮定すると、下記表３のようになる。
【００５９】
【表３】
【００６０】
３．３相全波整流
上記表１のＮｏ．３より、エネルギー変動サイクルー＝３．３３ｍｓ、エネルギー変動は１００％−９５．３％＝４．７％、また、単相全波整流のエネルギー変動率が５７．１％であったのに対し、３相全波整流のエネルギー変動率が４．７％となったことから、緩和指数として（５７．１／４．７）＝１２．１を仮定すると、下記表４のようになる。
【００６１】
【表４】
【００６２】
以上の測定結果から、駆動回路２２の陽極電源として単相全波整流電源を備えると、糸状物１００がアプリケータ２８内を１０ｍ／分より短い速度で通過すると、延伸ができなくなるため、高速延伸には適さない延伸装置となる。
また、駆動回路２２の陽極電源として３相全波整流電源を備えると、糸状物１００がアプリケータ２８内を５０ｍ／分より短い速度で通過しても、延伸が可能で、高速延伸に適する延伸装置となることが確認された。
【００６３】
図１１は、第４実施形態として示した円形導波管式延伸装置の簡略断面図である。
本実施形態は、導波管回路について、高周波結合器２４、パワーモニター２５、アイソレータ２６、スタブチューナー３３、同軸導波管変換部３７、同軸管３８、延伸用のアプリケータ本体３９、可動プランジャ４０より構成した点に特徴があり、その他は図２の実施形態の延伸装置と同じ構成である。
【００６４】
また、本実施形態の場合、上記のアプリケータ本体３９と可動プランジャ４０は円筒導波管構成としてあり、さらに、アイソレータ２６は上記した実施形態と同様に、サーキュレータ３０とダミーロード３１とより形成し、また、これら、サーキュレータ３０とダミーロード３１の間にはパワーモニター３２を設けて反射波電力をモニターする構成となっている。
【００６５】
一方、上記した同軸導波管変換部３７には、マイクロ波電力を効率よく同軸管３８に伝播させるために、マッチング用の金属製ブロック３７ａが設けてあり、また、同軸管３８の外導体３８ａによって同軸導波管変換部３７とアプリケータ本体３９とを接続固定してある。
同軸管３８の内導体３８ｂは、一端部側については、ブロック３７ａを貫通して糸ガイド３７ｂに固定してあり、その他端側については、アプリケータ本体３９内に突出させ、その突出長さ３８ｃが４分の１の波長分としてある。
【００６６】
また、可動プランジャ４０の可動部４０ａを支持する可動軸４０ｂは中空とし、糸ガイドの機能を持たせてある。
すなわち、糸状物１００は糸ガイド３７ｂと可動軸４０ｂとで支持されてアプリケータ本体３９内を通過するようになっている。
なお、本実施形態の場合は、アプリケータ本体３９内と、可動プランジャ４０の可動部４０ａとで囲まれた空間が共振空間４１となっている。
【００６７】
本実施形態の延伸装置は、可動プランジャ４０の可動部４０ａを移動調整することにより、共振空間４１にはＴＭ０１ｎモードの共振状態をつくることができるので、アプリケータ本体３９を形成する円筒体の中心軸に沿って電界が集中して発生するから、糸状物１００をアプリケータ本体３９の中心軸に沿って挿通することにより、糸状物１００が加熱されながら引っ張り力をうけて高速延伸される。
【００６８】
図１２は、第５実施形態として示した円形導波管式延伸装置の簡略断面図である。
本実施形態は、図１１に示した第４実施形態の同軸導波管変換部３７に変えて結合用導波管４２を設け、この結合用導波管４２を介してアプリケータ本体３９に連結したことが特徴となっており、その他は図１１の第４実施形態と同じ構成である。
【００６９】
結合用導波管４２は、方形導波管であり、そのＥ面を円筒形のアプリケータ本体３９の管軸に平行させるよう連結してある。
また、結合用導波管４２を連結するアプリケータ本体３９の側面には、結合用導波管４２の内径より小さい孔径の結合孔３９ａを形成し、マイクロ波電力をこの結合孔３９ａを通してアプリケータ本体３９内に伝播する。
【００７０】
他方、アプリケータ本体３９の端面に設けた糸ガイド３９ｂは、アプリケータ本体３９内に突出させた長さλ／４の突出部３９ｃを設け、この突出部３９ｃと結合用導波管４２が対向した位置関係になる構成としてある。
このように配置構成することにより、突出部３９ｃの先端にマイクロ波電界が集中するので、アプリケータ本体３９内にＴＭ０１モードが発生する。
【００７１】
したがって、可動プランジャ４０の可動部４０ａを移動調整することで、共振空間４１がＴＭ０１ｎモードの共振状態となるから、アプリケータ本体３９である円筒体の中心軸に沿ってマイクロ波電界が集中する。
これより、アプリケータ本体３９の中心軸に沿って糸状物１００を挿通させれば、糸状物１００の高速延伸が可能になる。
【００７２】
図１３は、複数の方形波導波管式延伸装置を連結して構成した第６実施形態の延伸装置を示す簡略断面図である。
この図面では、３台の延伸装置４５、４６、４７を連結した延伸装置の延伸ヘッド部を示している。
【００７３】
すなわち、各延伸装置４５、４６、４７のアプリケータ４５ａ、４６ａ、４７ａの加熱通路を連結し、連結した加熱通路内に糸状物１００を挿通させる構成としてある。
なお、図示する延伸ヘッド部の各々には、図３に示すところの、マイクロ波発振器２１、高周波結合器２４、パワーモニター２５、アイソレータ２６と同様の各部品をつなぎ導波管４５ｂ、４６ｂ、４７ｂを介して連結し、矢印方向からマイクロ波電力Ｐを伝播する構成としてある。
【００７４】
図１４は、図１３同様に複数の方形波導波管式延伸装置を連結して構成した第７実施形態を示す延伸装置の簡略断面図である。
この図面では、５台の延伸装置４８、４９、５０、５１、５２の延伸ヘッド部を連結した一例を示している。
【００７５】
本実施形態は、図１３の実施形態に比べ、延伸装置４８、４９、５０、５１、５２を１つ置きに１８０度回転させた位置で連結したこと、アプリケータ４８ａ、４９ａ、５０ａ、５１ａ、５２ａとスタブチューナ４８ｂ、４９ｂ、５０ｂ、５１ｂ、５２ｂとの間につなぎ導波管４８ｃ、４９ｃ、５０ｃ、５１ｃ、５２ｃを配置したことにおいて相違しているが、その他は同様の構成である。
ただし、本実施形態では、接続リング５３〜５８の高さを低くできる有利さがある。
【００７６】
なお、各延伸装置４８、４９、５０、５１、５２を順次に９０度回転させた位置で連結する構成とすることもでき、このように構成すれば、アプリケータ４８ａ、４９ａ、５０ａ、５１ａ、５２ａのフランジの衝突を避けることができるので、接続リング５３〜５８を省略することができる。
また、上記した第６，第７実施形態は、図３に示した延伸装置を複数台連結したが、図１、図２、図１１、図１２に示した延伸装置を複数台連結した構成とすることもできる。
【００７７】
上記のように、複数の延伸装置を連結した延伸装置は、既に述べたように、例えば、１台目のマイクロ波延伸装置で予熱、次のマイクロ波延伸装置で延伸、その次のマイクロ波延伸装置でエージングを行うと言うように機能を分けることができるので、太い糸状物から一気に細い糸状物を生産でき、延伸効率の高いマイクロ波延伸装置となる。
【００７８】
図１５は第８実施形態と示した延伸装置の簡略断面図である。
本実施形態は、駆動回路２２の陽極電源を使用したマグネトロン２３の陽極電流を制御してマイクロ波電力の電力値を調節する他に、マイクロ波可変減衰器を備えてマイクロ波電力を微細に調節する電力調整装置を備えた延伸装置となっている。
【００７９】
図１５は図３の延伸装置に電力調節装置を備えた一例を示している。
すなわち、図３に示す延伸装置において、高周波結合器２４とパワーモニター２５との間に、アイソレータ６１と可変リアクタンス素子（可変サセプタンス素子）６２とを接続して形成したマイクロ波可変減衰器６０からなる電力調節装置が設けてある。
【００８０】
なお、アイソレータ６１は、サーキュレータ６３とダミーロード６４とから形成し、また、可変リアクタンス素子６２はEHチューナーで構成してあるが、この可変リアクタンス素子６２については、Ｅチューナ、Ｈチューナ、或いは、スタブチューナとしても構成することができる。
【００８１】
このように構成した延伸装置は、マイクロ波発振器２１より発振されたマイクロ波電力の一部を可変リアクタンス素子６２の調整にしたがって反射させて電力調節する。
そして、可変リアクタンス素子６２で反射された反射電力がサーキュレータ６３によってダミーロード６４に向かって曲げられ、ダミーロード６４により吸収される。
したがって、アイソレータ６１を透過した透過電力がパワーモニター２５によって表示され、この透過電力が続く導波管回路部に伝播し、既に述べたところの糸状物１００の延伸が行われる。
【００８２】
この結果、本実施形態の延伸装置によれば、駆動回路２２によってマグネトロン２３の陽極電流を変えてマイクロ波電力の電力値を大まかに調節し、その後、可変リアクタンス素子６２を使ってマイクロ波電力を微調整するなどの方法により電力調節することができる。
なお、このように備える電力調節装置は、図３の延伸装置に限らず、上記した実施形態の各延伸装置についても同様に備えることができる。
【００８３】
図１６は、上記した方形導波管式延伸装置に備えるアプリケータ本体２８の加熱通路に絶縁パイプを設けた実施形態を示す部分断面図である。
図示するように、アプリケータ２８を形成する導波管の上下のH面を貫通するように絶縁パイプ７０を備え、この絶縁パイプ７０内を糸状物１００が貫挿するようにしてある。
【００８４】
また、本実施形態では、上下の糸ガイド２８ａ、２８ｂに固着してあるが、これら糸ガイド２８ａ、２８ｂについては、高さを可能なる限り低くしてもマイクロ波電力が漏洩しないように、絶縁パイプ７０との間にマイクロ波吸収体７１が設けてある。
なお、糸ガイドについては、糸状物１００の挿入を容易にするため、ロート状に形成してもよく、また、マイクロ波吸収体７１に変えてチョーク構造を組入れても高さを低くすることができる。
【００８５】
図１７は、図１２に示した円形導波管式延伸装置に備えるアプリケータ本体３９の加熱通路に絶縁パイプを設けた実施形態を示す部分断面図である。
本実施形態では、糸ガイド３９ｂに固着した絶縁パイプ７２を可動プランジャ４０の可動軸４０ｂにより摺動自在に支持する構成とし、糸状物１００を絶縁パイプ７２内に貫挿させる構成としてある。
【００８６】
このように絶縁パイプを設けた延伸装置によれば、糸状物１００を絶縁パイプ７０または７２内に貫通させる場合、糸状物１００を絶縁パイプ７０または７１を近づけて高圧エアーを用いて送くることにより、アプリケータ内に糸状物１００が容易に貫通する。
【００８７】
また、上記のように、糸状物１００が絶縁パイプ７０または７１内を貫通するようにすれば、外気に触れるのが絶縁パイプ内だけとなるので、塵埃が導波管内に入らなく、放電等の原因を断つことができる。
さらに、延伸動作中にも絶縁パイプ７０または７１に適当な量の風を流しておけば、糸状物１００から放出される気体を速やかにアプリケータ外に排出することができ、絶縁パイプ７０または７１の汚れも防止することができる等の効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
有機合成材料の糸状物を生産する工程において、糸状物を引っ張りながらマイクロ波加熱手段を利用して加熱し、糸状物を延伸する延伸装置に適用する。
【符号の説明】
【００８９】
２１ マイクロ波発振器
２２ 駆動回路
２３ マグネトロン
２５ パワーモニター
２６ アイソレータ
２８ アプリケータ本体
２９ ダミーロード
３０ サーキュレータ
３１ ダミーロード
３２ パワーモニター
３３ スタブチューナー
３４ 可動プランジャ
３５ 共振用アイリス
３７ 同軸導波管変換部
３８ 同軸管
３９ アプリケータ本体
４０ 可動プランジャ
４２ 結合用導波管
４５〜５２ 延伸装置
６０ マイクロ波可変減衰器
６１ アイソレータ
６２ 可変リアクタンス
７０、７２ 絶縁パイプ
１００ 糸状物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機合成材料からなる糸状物を加熱しながら引っ張り、当該糸状物を延伸させる延伸装置において、
マイクロ波発振器からマイクロ波電力を伝送させる導波管の一部をアプリケータとして形成すると共に、前記アプリケータには、前記糸状物を挿通する加熱通路を形成し、
さらに、前記導波管には、単一伝送モードのマイクロ波電力を伝送させて前記アプリケータの加熱通路にマイクロ波電界を集中させる構成としたことを特徴とするマイクロ波延伸装置。
【請求項２】
請求項１に記載したマイクロ波延伸装置において、
前記加熱通路を連通させるようにして複数台のマイクロ波延伸装置を連結し、各々のマイクロ波延伸装置の導波管に伝送させるマイクロ波電力の電力値を制御する構成としたことを特徴とするマイクロ波延伸装置。
【請求項３】
請求項１に記載したマイクロ波延伸装置において、
前記アプリケータには、前記加熱通路を形成する絶縁パイプを配置したことを特徴とするマイクロ波延伸装置。
【請求項４】
請求項１に記載したマイクロ波延伸装置において、
前記マイクロ波発振器に含むマグネトロンの陽極電流を制御してマイクロ波電力の電力値を調節する第１の電力調節手段と、
前記導波管に設けて可変リアクタンス素子を制御し、マイクロ波電力の電力値を調節するマイクロ波可変減衰器を備える第２の電力調節手段とを備え、
前記した第１、第２の電力調節手段を併用してマイクロ波電力の電力値を調節する構成としたことを特徴とするマイクロ波延伸装置。
【請求項１】
有機合成材料からなる糸状物を加熱しながら引っ張り、当該糸状物を延伸させる延伸装置において、
マイクロ波発振器からマイクロ波電力を伝送させる導波管の一部をアプリケータとして形成すると共に、前記アプリケータには、前記糸状物を挿通する加熱通路を形成し、
さらに、前記導波管には、単一伝送モードのマイクロ波電力を伝送させて前記アプリケータの加熱通路にマイクロ波電界を集中させる構成としたことを特徴とするマイクロ波延伸装置。
【請求項２】
請求項１に記載したマイクロ波延伸装置において、
前記加熱通路を連通させるようにして複数台のマイクロ波延伸装置を連結し、各々のマイクロ波延伸装置の導波管に伝送させるマイクロ波電力の電力値を制御する構成としたことを特徴とするマイクロ波延伸装置。
【請求項３】
請求項１に記載したマイクロ波延伸装置において、
前記アプリケータには、前記加熱通路を形成する絶縁パイプを配置したことを特徴とするマイクロ波延伸装置。
【請求項４】
請求項１に記載したマイクロ波延伸装置において、
前記マイクロ波発振器に含むマグネトロンの陽極電流を制御してマイクロ波電力の電力値を調節する第１の電力調節手段と、
前記導波管に設けて可変リアクタンス素子を制御し、マイクロ波電力の電力値を調節するマイクロ波可変減衰器を備える第２の電力調節手段とを備え、
前記した第１、第２の電力調節手段を併用してマイクロ波電力の電力値を調節する構成としたことを特徴とするマイクロ波延伸装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１０−１６８６８９（Ｐ２０１０−１６８６８９Ａ）
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２７６５（Ｐ２００９−１２７６５）
【出願日】平成２１年１月２３日（２００９．１．２３）
【出願人】（０００１１４０３１）ミクロ電子株式会社 (37)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２３日（２００９．１．２３）
【出願人】（０００１１４０３１）ミクロ電子株式会社 (37)
【Ｆターム（参考）】
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