JP2018037411A - 拡張型マイクロ波加熱システム、およびそれを使用する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】多種多様なプロセスおよび用途に使用するのに好適であり、効率的で一貫性があり、かつコスト効率の高い工業スケールのマイクロ波加熱システムを提供する。
【解決手段】複数の物品を加熱するための拡張型マイクロ波加熱システム１０、およびそれを使用する方法を提供する。マイクロ波加熱システム１０は、１つ以上のマイクロ波ランチャーによって放出されるマイクロ波エネルギーを使用して、１つ以上の運搬ラインに沿ってそれを通過する物品を加熱するように構成された加圧型加熱チャンバまたは液体充填型加熱チャンバを含むことができる。マイクロ波加熱システムおよびプロセスは、市販サイズの加熱システムに適用可能であり得、食品、医療用流体および医療装置の低温殺菌および／または殺菌のために採用することができる。
【選択図】図１ａ

Description

本発明は、１つ以上の物体、物品および／または積載物を加熱するためのマイクロ波システムに関する。

マイクロ波放射などの電磁放射は、物体にエネルギーを送達するための公知の機構である。迅速かつ効果的に物体に浸透し、それを加熱する電磁放射の能力は、多くの化学プロセスおよび工業プロセスにおいて有利であることが示されている。マイクロ波エネルギーは、物品を急速かつ完全に加熱する能力により、例えば、低温殺菌プロセスおよび／または殺菌プロセスなど、定められた最低温度の迅速な達成が望まれる加熱プロセスにおいて採用されてきた。さらに、マイクロ波エネルギーは一般に非侵襲性であるので、マイクロ波加熱は、特に、食品および薬などの「繊細」な誘電材料を加熱するために有用であってもよい。しかしながら、現在までのところ、安全かつ効果的にマイクロ波エネルギーを、特に商業規模に適用することの複雑さおよび微妙さにより、用途がいくつかのタイプの工業プロセスにごく限られていた。

従って、多種多様なプロセスおよび用途に使用するのに好適であり、効率的で一貫性があり、かつコスト効率の高い工業スケールのマイクロ波加熱システムに対するニーズが存在する。

本発明の一実施形態は、複数の物品を加熱するためのマイクロ波システムに関する。本システムは、物品を受けるように構成されたマイクロ波チャンバと、物品を、マイクロ波チャンバを通って運搬軸に沿って搬送するための運搬システムとを備える。また、本システムは、第１の中心射出軸に沿ってマイクロ波チャンバへとマイクロ波エネルギーを伝搬するように構成された第１のマイクロ波ランチャーを備え、第１の中心射出軸と運搬軸に垂直な平面との間に、少なくとも２°の第１の射出傾斜角が画定される。

本発明の別の実施形態は、複数の物品を加熱するためのマイクロ波システムに関する。本システムは、物品を受けるように構成されたマイクロ波チャンバと、物品を、マイクロ波チャンバを通って運搬軸に沿って搬送するための運搬システムとを備える。また、本システムは、マイクロ波チャンバへとマイクロ波エネルギーを放出するための少なくとも１つの射出開口部を画定する第１のマイクロ波ランチャーと、マイクロ波チャンバと射出開口部との間に配設された実質的にマイクロ波透過性の窓とを備える。窓は、マイクロ波チャンバの一部分を画定するチャンバ側面を提示し、窓のチャンバ側面の総表面区域の少なくとも５０パーセントが、水平面から少なくとも２°の角度で配向される。

本発明のさらに別の実施形態は、マイクロ波加熱システム中で複数の物品を加熱するためのプロセスに関し、本プロセスが、（ａ）複数の物品を、運搬システムによってマイクロ波加熱チャンバを通過させることであって、マイクロ波加熱チャンバが、液体媒質で少なくとも部分的に充填されている、複数の物品を通過させることと、（ｂ）１つ以上のマイクロ波発生器を使用して、マイクロ波エネルギーを発生させることと、（ｃ）少なくとも１つのマイクロ波ランチャーによって、マイクロ波エネルギーの少なくとも一部をマイクロ波チャンバに導入することであって、マイクロ波チャンバに導入されるマイクロ波エネルギーの少なくとも一部が、少なくとも２°の射出傾斜角で放出される、マイクロ波エネルギーの少なくとも一部を導入することと、（ｄ）その中に放出されたマイクロ波エネルギーの少なくとも一部を使用して、マイクロ波加熱チャンバ中で物品を加熱することとを含む。

本発明の一実施形態は、複数の物品を加熱するためのマイクロ波システムに関する。本システムが、主波長（λ）を有するマイクロ波エネルギーを発生させるためのマイクロ波発生器と、物品を受けるように構成されたマイクロ波チャンバと、物品を、運搬軸に沿って運搬するための運搬システムと、運搬システムによって運搬される物品に向かってマイクロ波エネルギーの少なくとも一部を射出するための第１のマイクロ波ランチャーとを備える。第１のマイクロ波ランチャーが、幅（Ｗ_１）および深さ（Ｄ_２）を有する少なくとも１つの射出開口部を画定し、Ｗ_１がＤ_２よりも大きく、Ｄ_１は０．６２５λ以下である。

本発明の別の実施形態は、複数の物品を加熱するためのマイクロ波システムに関する。本システムは、主波長（λ）を有するマイクロ波エネルギーを発生させるためのマイクロ波発生器と、物品を受けるように構成されたマイクロ波チャンバと、マイクロ波発生器からマイクロ波チャンバにマイクロ波エネルギーの少なくとも一部を案内するためのマイクロ波分配システムとを備える。マイクロ波分配システムは、第１のマイクロ波ランチャーを備える。第１のマイクロ波ランチャーは、マイクロ波エネルギーの少なくとも一部を受けるためのマイクロ波入口と、マイクロ波チャンバへとマイクロ波エネルギーを放出するための少なくとも１つの射出開口部とを画定する。マイクロ波入口が深さ（ｄ_０）を有し、射出開口部が深さ（ｄ_１）を有する。ｄ_０はｄ_１よりも大きい。

本発明のさらに別の実施形態は、複数の物品を加熱するためのマイクロ波システムに関する。本システムが、物品を受けるように構成されたマイクロ波チャンバと、物品を、マイクロ波チャンバを通って運搬軸に沿って搬送するための運搬システムと、マイクロ波入口、およびマイクロ波チャンバへとマイクロ波エネルギーを放出するように構成された２つ以上の射出開口部を画定する第１のマイクロ波ランチャーとを備える。隣接する射出開口部の中心点は、運搬軸に対して互いに横方向に離間している。

１つの本発明の実施形態は、波長（λ）を有するマイクロ波エネルギーを受けるためのマイクロ波入口と、マイクロ波エネルギーの少なくとも一部を放出するための少なくとも１つの射出開口部と、それらの間にマイクロ波経路を画定する対向するランチャーの端部壁の対および対向するランチャーの側壁の対とを備えるマイクロ波ランチャーに関する。マイクロ波経路は、マイクロ波入口から射出開口部へのマイクロ波エネルギーの通過を可能にするように構成される。本ランチャーは、また、端部壁の対にそれぞれ結合され、そこから内向きに延在する誘導性絞りパネルの対を含む。誘導性絞りパネルの各々は、マイクロ波入口から射出開口部に送られるマイクロ波エネルギーの少なくとも一部がそこを通過することができる誘導性絞りをそれらの間に画定するために、マイクロ波経路へと部分的に延在する。

本発明の別の実施形態は、複数の物品を加熱するためのマイクロ波システムに関する。本システムは、主波長（λ）を有するマイクロ波エネルギーを発生させるためのマイクロ波発生器と、物品を受けるように構成されたマイクロ波チャンバと、物品を、マイクロ波チャンバを通って運搬軸に沿って運搬するための運搬システムと、マイクロ波エネルギーの少なくとも一部を、マイクロ波発生器からマイクロ波チャンバへと案内するためのマイクロ波分配システムとを備える。マイクロ波分配システムは、マイクロ波エネルギーの少なくとも一部を２つ以上の別個の部分に分割するための第１のマイクロ波スプリッタと、各々がマイクロ波入口、およびマイクロ波チャンバへとマイクロ波エネルギーを放出するための少なくとも１つの射出開口部を画定するマイクロ波ランチャーの少なくとも１つの対とを備える。マイクロ波分配システムは、第１のマイクロ波スプリッタとマイクロ波ランチャーの一方の射出開口部との間に配設された第１の誘導性絞りをさらに備える。

本発明のさらにべつの実施形態は、マイクロ波加熱システム中で複数の物品を加熱するためのプロセスであって、当該プロセスが、（ａ）複数の物品を、運搬システムのうちの１つ以上の運搬ラインに沿ってマイクロ波加熱チャンバを通過させることと、（ｂ）１つ以上のマイクロ波発生器を使用して、マイクロ波エネルギーを発生させることと、（ｃ）マイクロ波エネルギーの少なくとも一部を２つ以上の別個の部分に分割することと、（ｄ）マイクロ波エネルギーの部分を、２つ以上のマイクロ波ランチャーを介してマイクロ波加熱チャンバへと放出することと、（ｅ）ステップ（ｂ）の分割の後、ステップ（ｃ）の放出の前に、マイクロ波エネルギーの部分のうちの少なくとも一方を、第１の誘導性絞りを通過させることと、（ｆ）マイクロ波加熱チャンバ中で、その中で放出されるマイクロ波エネルギーの少なくとも一部を使用して物品を加熱することとを含む、複数の物品を加熱するためのプロセスに関する。

本発明の一実施形態は、マイクロ波加熱システムを制御するための方法であって、当該方法が、（ａ）１つ以上のマイクロ波発生器を使用して、マイクロ波エネルギーを発生させることと、（ｂ）複数の物品を、運搬システムによって水充填マイクロ波チャンバを通過させることと、（ｃ）１つ以上のマイクロ波ランチャーによって、マイクロ波エネルギーの少なくとも一部をマイクロ波チャンバへと案内し、それにより、物品の少なくとも一部を加熱することと、（ｄ）ステップ（ａ）〜（ｃ）の少なくとも一部の間に、１つ以上のマイクロ波システムパラメータの値を判断し、それにより、少なくとも１つの判断されたパラメータ値を提供することと、（ｅ）判断されたパラメータ値を目標パラメータ値と比較して、差を判断することと、（ｆ）当該差に基づいて、マイクロ波加熱システムに関して措置を取るステップとを含む、マイクロ波加熱システムを制御するための方法に関する。１つ以上のマイクロ波システムパラメータは、正味マイクロ波パワー、マイクロ波チャンバ中の水の温度、マイクロ波チャンバを通る水の流量、および運搬システム速度からなる群から選択される。

本発明の別の実施形態は、マイクロ波加熱システムを制御する方法であって、当該方法が、（ａ）１つ以上のマイクロ波発生器を用いて、マイクロ波エネルギーを発生させることと、（ｂ）マイクロ波エネルギーの少なくとも一部を、第１の導波路セグメントを通過させることと、（ｃ）少なくとも１つのマイクロ波ランチャーによって、マイクロ波エネルギーの少なくとも一部を第１の導波路セグメントからマイクロ波チャンバへと放出し、それにより、複数の物品を加熱することと、（ｄ）方向性カプラーの第１の対を使用して、マイクロ波ランチャーから放出される正味パワーの第１の値を判断することと、（ｅ）方向性カプラーの第２の対を使用して、マイクロ波ランチャーから放出される正味パワーの第２の値を判断することであって、方向性カプラーの第１対と第２の対とが互いに独立している、正味パワーの第２の値を判断することと、（ｆ）第１の値と第２の値とを比較して第１の差を判断することと、（ｇ）当該差が所定の量を超える場合に、マイクロ波加熱システムに関して措置を取るステップとを含む、マイクロ波加熱システムを制御する方法に関する。

本発明の一実施形態が、マイクロ波加熱システムで使用するための可変位相短絡装置に関する。本装置は、第１の実質的に矩形開口部を画定する固定部と、ハウジングおよびハウジング中に受容された複数の離間した実質的に平行なプレートを備える回転可能部とを備える。ハウジングは、対向する第１の端部および第２の端部を備え、第１の端部は、固定部の第１の開口部に隣接して第２の開口部を画定する。プレートの各々は、ハウジングの第２の端部に結合され、全般的に、第１の開口部および第２の開口部に向かって延在する。回転可能部は、第１の開口部および第２の開口部を通って延在する回転軸上で固定部に対して回転するように構成される。

本発明の別の実施形態は、マイクロ波加熱システム中で複数の物品を加熱するための方法であって、当該方法が、（ａ）物品を、運搬システムによってマイクロ波チャンバの加熱ゾーンを通過させることであって、物品の各々が、物品滞在時間（τ）にわたって加熱ゾーン内に維持される、物品を通過させることと、（ｂ）１つ以上のマイクロ波発生器を用いて、マイクロ波エネルギーを発生させることと、（ｃ）マイクロ波エネルギーの少なくとも一部を、位相シフトレート（ｔ）でマイクロ波エネルギーの位相を循環移動するように構成された位相シフト装置を通過させることと、（ｄ）少なくとも１つのマイクロ波ランチャーによって、位相シフト装置から出たマイクロ波エネルギーの少なくとも一部を加熱ゾーンへと放出することと、（ｅ）加熱ゾーン中で、その中に放出されるマイクロ波エネルギーの少なくとも一部を用いて物品を加熱することとを含み、物品滞留期間と位相シフトレートとの比（τ：ｔ）が、少なくとも４：１である、複数の物品を加熱するための方法に関する。

本発明の一実施形態は、複数の物品を加熱するためのマイクロ波システムに関する。本システムは、マイクロ波エネルギーを発生させるための少なくとも１つのマイクロ波発生器と、マイクロ波チャンバと、マイクロ波チャンバを通って物品を運搬するための運搬システムと、マイクロ波発生器からマイクロ波チャンバに、マイクロ波エネルギーの少なくとも一部を案内するためのマイクロ波分配システムとを備える。マイクロ波分配システムは、マイクロ波エネルギーを少なくとも３つの別個の部分に分割するための少なくとも３つのマイクロ波割振り装置を備える。マイクロ波分配システムは、マイクロ波チャンバへとマイクロ波エネルギーの別個の部分を放出するための少なくとも３つのマイクロ波ランチャーをさらに備える。マイクロ波割振り装置の各々は、所定のパワー比に従ってマイクロ波エネルギーを分割するように構成され、マイクロ波割振り装置のうちの少なくとも１つの所定のパワー比が１：１ではない。

本発明の別の実施形態は、（ａ）初期量のマイクロ波パワーをマイクロ波分配マニホールドに導入するステップと、（ｂ）マイクロ波分配マニホールドを使用して、初期量のマイクロ波パワーを第１の射出マイクロ波部分と第１の分配マイクロ波部分とに分割するステップであって、第１の射出マイクロ波部分と第１の分配マイクロ波部分とのパワー比が１：１ではない、初期量のマイクロ波パワーを分割するステップと、（ｃ）マイクロ波分配マニホールドを使用して、第１の分配マイクロ波部分を第２の射出マイクロ波部分と第２の分配マイクロ波部分とに分割するステップと、（ｄ）第１のマイクロ波ランチャーによって、第１の射出マイクロ波部分をマイクロ波加熱チャンバに導入するステップと、（ｅ）第２のマイクロ波ランチャーによって、第２の射出マイクロ波部分をマイクロ波加熱チャンバに導入するステップとを含むマイクロ波エネルギーを使用して複数の物品を加熱するためのプロセスに関する。

本発明の一実施形態は、マイクロ波加熱システム中で複数の物品を加熱するための連続プロセスであって、当該プロセスが、（ａ）熱化ゾーン中で物品を熱化し、それにより、実質的に均一な温度を有する複数の熱化された物品を提供することと、（ｂ）熱化された物品をマイクロ波加熱ゾーン中で加熱し、それにより、各物品の平均温度を少なくとも５０℃上昇させることとであって、加熱の少なくとも一部が、少なくとも毎分２５℃の加熱速度で行われる、熱化された物品を加熱することと、（ｃ）急冷ゾーン中で加熱された物品を冷却することとを含む、複数の物品を加熱するための連続プロセスに関する。１つ以上の運搬システムによって、物品を、熱化ゾーン、マイクロ波加熱ゾーンおよび急冷ゾーンの各々を通過させ、マイクロ波加熱システムは、運搬ライン当たり少なくとも毎分２０パッケージの総生産速度を有する。

本発明の別の実施形態は、複数の物品を加熱するためのマイクロ波システムに関する。本システムは、物品を実質的に均一な温度に熱化するための熱化チャンバと、熱化された物品を加熱するための熱化チャンバの下流に配設されたマイクロ波加熱チャンバと、加熱された物品をより低い温度まで冷却するためのマイクロ波加熱チャンバの下流に配設された急冷チャンバとを備える。本マイクロ波加熱システムは、マイクロ波加熱チャンバが、少なくとも毎分２５℃の加熱速度で、物品の平均温度を少なくとも５０℃上昇させるように構成される。本マイクロ波システムは、運搬ライン当たり少なくとも毎分２０パッケージの総生産速度を達成するように構成される。

本発明の一実施形態は、マイクロ波加熱システム中で複数の物品を加熱するためのプロセスであって、当該プロセスが、（ａ）物品を、運搬システムによって加圧マイクロ波チャンバを通過させることであって、マイクロ波チャンバが、液体媒質で少なくとも部分的に充填されている、物品を通過させることと、（ｂ）１つ以上のマイクロ波発生器によってマイクロ波エネルギーを発生させることと、（ｃ）１つ以上のマイクロ波ランチャーによって、マイクロ波エネルギーの少なくとも一部をマイクロ波チャンバに導入することと、（ｄ）マイクロ波チャンバ中で、その中に導入されるマイクロ波エネルギーの少なくとも一部を使用して物品を加熱することと、（ｅ）ステップ（ｄ）の加熱の少なくとも一部の間に、マイクロ波チャンバ内の液体媒質の少なくとも一部を攪拌することであって、攪拌することが、マイクロ波チャンバ内の複数の場所において、物品に向かって複数の流体ジェットを放出することを含む、液体媒質の少なくとも一部を攪拌することとを含む、複数の物品を加熱するためのプロセスに関する。

本発明の別の実施形態は、マイクロ波加熱システム中で複数の物品を加熱するためのプロセスであって、当該プロセスが、（ａ）液体媒質で少なくとも部分的に充填された熱化チャンバ中で物品を熱化し、それにより、実質的に均一な温度を有する熱化された物品を生産するステップと、（ｂ）マイクロ波チャンバ中で、熱化された物品を加熱するステップとを含む、複数の物品を加熱するためのプロセスに関する。ステップ（ａ）の熱化するステップは、熱化チャンバ内の複数の場所において、物品に向かって液体媒質の複数のジェットを放出するステップを含む。

本発明の一実施形態は、ロッキングゲート装置であって、対向する封止表面を提示し、封止表面間にゲート受容空間を画定する離間した固定部材の対であって、固定部材の各々は、封止表面のうちの１つが外接するフロー通過開口部を画定し、フロー通過開口部が、互いに実質的に揃えられている、固定部材の対と、ゲート受容空間内で、ゲートアセンブリがフロー通過開口部を実質的に閉塞する閉位置とゲートアセンブリがフロー通過開口部を実質的に閉塞しない開位置との間でシフト可能なゲートアセンブリとを備える、ロッキングゲート装置に関する。ゲートアセンブリは、離間した封止プレートの対と、封止プレート間に配設された駆動部材とを備え、ゲートアセンブリが閉位置にあるときには、駆動部材が、収縮位置と拡張位置との間で封止プレートに対してシフト可能である。ゲートアセンブリは、封止プレート間に配設されたベアリングの少なくとも１つの対をさらに備え、駆動部材の収縮位置から拡張位置へのシフトが、ベアリングに、封止プレートを互いに離し、封止プレートが対向する封止表面に係合する封止位置へと封止プレートを押し進め、駆動部材の拡張位置から収縮位置へのシフトは、封止プレートが互いに向かって、封止プレートが対向する封止表面から係合解除されている非封止位置へと収縮することを可能にする。

本発明の別の実施形態は、加圧システム内で１つ以上の物品を移動させるための方法であって、当該方法が、（ａ）１つ以上の物品を、第１の加圧プロセスゾーンから第２の加圧プロセスゾーンへとフロー通過開口部を通過させることと、（ｂ）可動プレートの対を開口部へと移動することと、（ｃ）プレート互いに離れるように移動させ、それにより、開口部を少なくとも部分的に画定する対向する封止表面に対してプレートを封止することであって、封止されたプレートの対が、第１のプロセスゾーンおよび第２のプロセスゾーンを互いに実質的に隔離する、プレートを封止することと、（ｄ）封止されたプレートの対全体にわたって、少なくとも１５ｐｓｉｇの圧力差を生成することと、（ｅ）封止されたプレートの対全体にわたる圧力を均等化するために、第１のプロセスゾーンおよび第２のプロセスゾーンのうちの少なくとも１つを圧力解除することと、（ｆ）プレートを互いに向かって移動させ、それにより、封止表面からプレートを封止解除することと、（ｇ）開口部から外にプレートの対を移動することと、（ｈ）第２のプロセスゾーンから物品を除去して、フロー通過開口部を通って物品第１のプロセスゾーンへと戻すこと、および／またはフロー通過開口部を通って新しい物品を第２のプロセスゾーンへと入れることとを含む、１つ以上の物品を移動させるための方法に関する。

本発明の一実施形態は、複数の物品を加熱するためのマイクロ波加熱システムに関する。本システムは、液体充填熱化チャンバと、液体充填マイクロ波チャンバであって、マイクロ波チャンバが、熱化チャンバよりも高い圧力で動作するように構成される、液体充填マイクロ波チャンバと、熱化チャンバとマイクロ波チャンバとの間に配設された圧力ロックシステムとを備える。本圧力ロックシステムは、圧力調整チャンバ、第１のロッキングゲートバルブおよび第２のロッキングゲートバルブを備え、第１のロッキングゲートバルブが、熱化チャンバと圧力調整チャンバとの間に結合され、第２のロッキングゲートバルブが、圧力調整チャンバとマイクロ波チャンバとの間に結合される。

本発明の別の実施形態は、マイクロ波加熱システム中で複数の物品を加熱するためのプロセスであって、当該プロセスが、（ａ）複数の物品を、液体充填熱化ゾーンを通過させて、それにより、複数の熱化された物品を提供することと、（ｂ）熱化された物品の少なくとも一部を圧力調整ゾーンに導入することであって、圧力調整ゾーンが、第１のロッキングゲートバルブと第２のロッキングゲートバルブとの間に少なくとも部分的に画定され、導入の少なくとも一部中、第１のロッキングゲートバルブが第１の開位置にある、熱化された物品の少なくとも一部を導入することと、（ｃ）熱化された物品を圧力調整ゾーンに導入した後、第１のロッキングゲートバルブを第１の開位置から第１の閉位置にシフトし、それにより、圧力調整ゾーンを熱化ゾーンから実質的に隔離することと、（ｄ）圧力調整ゾーンから液体充填マイクロ波加熱ゾーンに物品を移送することを可能にするために、第２の閉位置から第２の開位置に第２のロッキングゲートバルブを移動することと、（ｅ）圧力調整ゾーンから物品を除去した後、第２の開位置から第２の閉位置に第２のロッキングゲートバルブをシフトし、それにより、マイクロ波加熱ゾーンから圧力調整ゾーンを再び隔離することとを含む、複数の物品を加熱するためのプロセスに関する。

本発明の一実施形態は、複数の物品を加熱するための方法であって、当該方法が、（ａ）５０立方フィート未満の総内部容積を有する水充填型小規模マイクロ波チャンバを通って第１の被験物品を運搬しながら、小規模マイクロ波加熱システム中で第１の被験物品を加熱することであって、ステップ（ａ）の加熱の少なくとも一部が、マイクロ波エネルギーを使用して達成される、第１の被験物品を加熱することと、（ｂ）ステップ（ａ）の加熱に基づいて、第１の規定された加熱プロファイルを判断することであって、規定された加熱プロファイルが、チャンバへと放出される正味パワー、逐次マイクロ波パワー分配、マイクロ波チャンバ中の水の平均温度、マイクロ波チャンバ中の水の流量、およびマイクロ波チャンバ中の物品の滞留時間からなる群から選択される１つ以上のマイクロ波システムパラメータの少なくとも１つの値を含む、第１の規定された加熱プロファイルを判断することと、（ｃ）少なくとも２５０立方フィートの総内部容積を有する水充填型大規模マイクロ波チャンバを通って複数の第１の商品を運搬しながら、大規模マイクロ波加熱システム中で第１の商品を加熱することであって、ステップ（ｃ）の加熱の少なくとも一部が、マイクロ波エネルギーを使用して達成され、第１の商品の各々は、サイズおよび組成が第１の被験物品と実質的に同様であり、ステップ（ｃ）の加熱が、ステップ（ｂ）において判断された第１の規定された加熱プロファイルに従って制御される、第１の商品を加熱することとを含む、複数の物品を加熱するための方法に関する。

１つ以上の物品を加熱するためのマイクロ波加熱システムの一実施形態を示すプロセスフロー図であり、特に、熱化ゾーンと、マイクロ波加熱ゾーンと、任意選択の保持ゾーンと、急冷ゾーンと、圧力調整ゾーンの対とを備えるシステムを示す。 本発明の一実施形態に従って構成されたマイクロ波加熱システム１０、特に、図１ａに提供された図で概説したマイクロ波加熱システム１０のゾーンの各々の概略図である。 本発明の一実施形態に従って構成されたプロセス槽の断面概略端面図であり、特に、並列構成で配列された運搬ラインの対を含む運搬システムを示す。 図２ａに示したプロセス槽の概略頂部切欠図であって、特に、容器を通って延在する運搬軸に対する運搬ラインの横方向に離間した配列を示す。 本発明の別の実施形態に従って構成された別のプロセス槽の断面概略端面図であり、特に、積層構成で配列された運搬ラインの対を含む運搬システムを示す。 図２ｃに示したプロセス槽の概略側面切欠図であり、容器を通って延在する運搬軸に対して、運搬ラインの垂直方向に離間した配列を示す。 液体充填プロセス槽を通って加熱される物品を固定し、搬送するように構成された、本発明の一実施形態に従って構成されたキャリアの斜視図である。 キャリア移送システムを使用して、加熱システムの熱化ゾーンからマイクロ波加熱ゾーンに１つ以上の物品を搬送するように構成された圧力調整ゾーンを含むマイクロ波加熱システムの一実施形態の部分側面切欠図である。 図４ａに示したものと同様の圧力調整ゾーンを含むマイクロ波加熱システムの別の実施形態の部分側面切欠図であるが、特に、圧力調整ゾーンのほぼ全体に配設されたキャリア移送システムを示す。 図４ａおよび図４ｂに示したものと同様の圧力調整ゾーンの部分概略図であるが、熱化ゾーンからマイクロ波加熱ゾーンに物品を移動させるためのキャリア移送システムの別の実施形態を示す。 図４ａおよび図４ｂに示したものと同様の圧力調整ゾーンの部分概略図であるが、熱化ゾーンからマイクロ波加熱ゾーンに物品を移動させるためのキャリア移送システムのさらに別の実施形態を示す。 本発明の一実施形態に従って構成されたロッキングゲート装置の部分側面切欠図であり、特に、開位置にあるゲートアセンブリを示す。 図５ａに示したロッキングゲート装置の部分側面切欠図であり、特に、封止プレートが収縮位置にある状態の閉位置にあるゲートアセンブリを示す。 図５ａおよび図５ｂに示したロッキングゲート装置の部分側面切欠図であり、特に、封止プレートが拡張位置にある状態の閉位置にあるゲートアセンブリを示す。 図５ａ〜図５ｃに示したゲートアセンブリの拡大部分図であり、特に、ゲートアセンブリの封止プレートを移動させるために使用されるベアリングの一実施形態を示す。 本発明の一実施形態に従って構成されたマイクロ波加熱ゾーンの概略部分側面切欠図であり、特に、加熱槽およびマイクロ波分配システムが示されている。 本発明の一実施形態に従って構成されたマイクロ波加熱ゾーンの概略頂面図であり、特に、マルチライン運搬システムを採用する加熱システム中のマイクロ波ランチャーの１つの構成を示す。 図６ｂに示したマイクロ波加熱ゾーンの概略側面図であり、特に、運搬ラインに沿って通過する物品を加熱するように構成されたマイクロ波ランチャーの１つのセットを示す。 本発明の一実施形態に従って構成されたマイクロ波加熱ゾーンの部分側面切欠図であり、特に、タイトルマイクロ波ランチャーを示し、用語「射出傾斜角」（β）が意味するものを示す。 マイクロ波加熱ゾーンの別の実施形態の部分側面切欠図であり、特に、複数の傾斜ランチャーを備えるマイクロ波分配システムを示す。 マイクロ波加熱ゾーンの一部分の部分拡大側面切欠図であり、特に、加熱ゾーンの少なくとも１つのマイクロ波ランチャーの放出開口部の近くに配置されるマイクロ波窓の一実施形態を示す。 マイクロ波加熱ゾーンの一部分の部分拡大側面切欠図であり、特に、加熱ゾーンの少なくとも１つのマイクロ波ランチャーの放出開口部の近くに配置されるマイクロ波窓の別の実施形態を示す。 マイクロ波加熱ゾーンの一部分の部分拡大側面切欠図であり、特に、加熱ゾーンの少なくとも１つのマイクロ波ランチャーの放出開口部の近くに配置されるマイクロ波窓のさらに別の実施形態を示す。 本発明の一実施形態に従って構成されたマイクロ波ランチャーの等角図である。 図９ａに示したマイクロ波ランチャーの長手方向側面図である。 図９ａおよび図９ｂに示したマイクロ波ランチャーの端面図であり、特に、フレア状アウトレットを有するランチャーを示す。 図９ａおよび図９ｂに全般的に示したマイクロ波ランチャーの別の実施形態の端面図であり、特に、ほぼ同じサイズの入口およびアウトレットを有するランチャーを示す。 図９ａおよび図９ｂに全般的に示したマイクロ波ランチャーのさらに別の実施形態の端面図であり、特に、テーパー状アウトレットを有するランチャーを示す。 本発明の一実施形態に従って構成された別のマイクロ波ランチャーの等角図であり、特に、単一のマイクロ波入口および複数のマイクロ波アウトレットを備えるランチャーを示す。 図１０ａに示したマイクロ波ランチャーの垂直断面図であり、特に、複数のマイクロ波アウトレットを示す。 図１０ａおよび図１０ｂに示したマイクロ波ランチャーの垂直断面図であり、特に、マイクロ波ランチャーの入口と複数のアウトレットとの間に個別のマイクロ波経路を生成するために使用される分割隔壁の対を示す。 さらに別の本発明の実施形態に従って構成されたマイクロ波ランチャーの等角図であり、特に、ランチャーの入口とアウトレットとの間に配設された一体型誘導性絞りを示す。 図１１ａに示したマイクロ波ランチャーの水平方向断面図である。 図１１ａに示したランチャーと同様の別のマイクロ波ランチャーの水平方向断面図であるが、ランチャーの入口とアウトレットとの間に配設されているが誘導性絞りに加えて分割隔壁の対を含んでいる。 本発明の一実施形態に従って構成された位相シフト装置の側面切欠図であり、特に、単一のプランジャを含むプランジャ型チューニング装置を示す。 本発明の別の実施形態に従って構成された位相シフト装置の概略側面切欠図であり、特に、共通回転可能シャフトによって駆動される複数のプランジャを含むプランジャ型チューニング装置を示す。 さらに別の本発明の実施形態に従って構成された位相シフト装置の側面斜視図であり、特に、回転可能な位相シフト装置を示す。 図１３ａに示した回転可能な位相シフト装置の長手方向断面図である。 図１３ａおよび図１３ｂに示した回転可能な位相シフト装置の回転可能部の横方向断面図であり、特に、ハウジング内に配設されたプレートの幅および間隔を示す。 図１３ａおよび図１３ｂに示した回転可能な位相シフト装置の固定部の横方向断面図であり、特に、固定部の寸法を示す。 本発明の別の実施形態に従って構成された回転可能な位相シフト装置の側面切欠図であり、特に、回転クランク部材を含む駆動システムを示す。 さらに別の本発明の実施形態に従って構成された回転可能な位相シフト装置の側面切欠図であり、圧縮ばねのセットを含む駆動システムを示す。 位相シフトおよび／またはインピーダンスチューニングのための２つの位相シフト装置を利用するマイクロ波分配システムの概略部分側面切欠図である。 本発明の一実施形態に従って構成されたマイクロ波加熱槽の概略部分側面切欠図であり、特に、周波数チューナとして使用するためにマイクロ波加熱槽に結合された位相シフト装置を示す。 マイクロ波加熱システムの一部分の概略部分側面切欠図であり、特に、複数の流体ジェット撹拌機を含む熱化ゾーンを示す。 図１５ａに示したものと同様の熱化ゾーンの端面図であり、特に、流体熱化ゾーン内にジェット撹拌機が円周方向に配置された一実施形態を示す。 本発明の一実施形態に係るマイクロ波システムを制御する方法に関する主要ステップを表すフローチャートである。 方向性カプラーの２つ以上の対を使用して少なくとも１つのマイクロ波ランチャーから放出された正味パワーを判断するための方法に関する主要ステップを表すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る物品の加熱プロファイルを判断するためにパッケージの最低温度を判断するためにテストパッケージへと挿入される熱電対の場所の等角図である。

以下に、様々な本発明の実施形態による複数の物品を加熱するためのマイクロ波プロセスおよびシステムについて記載する。本発明のシステムおよびシステム中で加熱すべき好適な物品の例は、食品、医療用流体および医療用器具を含むが、これらに限定されるものではない。一実施形態では、本明細書に記載されるマイクロ波システムは、加熱される物品の低温殺菌および／または殺菌のために使用することができる。一般に、低温殺菌は、８０℃〜１００℃の最低温度への物品の高速加熱に関し、殺菌は、１００℃〜１４０℃の最低温度に１つ以上の物品を加熱することに関する。ただし、一実施形態では、低温殺菌と殺菌とを同時に、またはほぼ同時に行うことができ、多くのプロセスおよびシステムは、１つ以上の物品を低温殺菌し、かつ、殺菌するように構成することができる。１つ以上のタイプの物品を加熱するように構成されたマイクロ波システムおよびプロセスの様々な実施形態について、各図を参照して以下に詳細に説明する。

次に、図１および図１ｂを参照すると、図１ａには、本発明の一実施形態に係るマイクロ波加熱プロセスにおける主要ステップの概略図が示されており、図１ｂは、図１ａで概説するプロセスに従って複数の物品を加熱するように動作可能なマイクロ波システム１０の一実施形態を示す。図１ａおよび図１ｂに示すように、最初に、１つ以上の物品を熱化ゾーン１２に導入することができ、実質的に均一な温度に物品を熱化することができる。熱化後、物品は、任意選択で圧力調整ゾーン１４ａを通過した後、マイクロ波加熱ゾーン１６に導入され得る。マイクロ波加熱ゾーン１６において、図１ｂでは全般的にランチャー１８として示される１つ以上のマイクロ波ランチャーによって加熱ゾーンの少なくとも一部へと放出されるマイクロ波エネルギーを使用して、物品を急速に加熱することができる。次いで、加熱された物品は、任意選択で保持ゾーン２０を通過することができ、指定された時間量にわたって物品を一定温度に維持することができる。その後、物品を急冷ゾーン２２に移すことができ、物品の温度を好適な処理温度に急速に下げることができる。その後、冷却された物品は、任意選択で第２の圧力調整ゾーン１４ｂを通過した後、システム１０から物品を除去し、さらに利用することができる。

マイクロ波システム１０は、多くの様々なタイプの物品を加熱するように構成することができる。一実施形態では、マイクロ波システム１０中で加熱される物品は、果物、野菜、肉、パスタ、調理済み食品、さらには飲料などの食品を含むことができ。他の実施形態では、マイクロ波システム１０中で加熱される物品は、包装済み医療用流体、あるいは医療用および／または歯科用器具を含むことができる。マイクロ波加熱システム１０内で処理される物品は、任意の好適なサイズおよび形状とすることができる。一実施形態では、各物品は、少なくとも約２インチ、少なくとも約４インチ、少なくとも約６インチ、および／または約１８インチ以下、約１２インチ以下、もしくは約１０インチ以下の長さ（最長寸法）と、少なくとも約１インチ、少なくとも約２インチ、少なくとも約４インチ、および／または約１２インチ以下、約１０インチ以下、もしくは約８インチ以下の幅（第２の最長寸法）と、少なくとも約０．５インチ、少なくとも約１インチ、少なくとも約２インチ、および／または約８インチ以下、約６インチ以下、もしくは約４インチ以下の深さ（最短寸法）とを有することができる。物品は、ほぼ矩形またはプリズム様の形状を有する個別のアイテムまたはパッケージを含むことができ、あるいは、マイクロ波システム１０を通過する連結されたアイテムまたはパッケージの連続ウェブを含むことができる。アイテムまたはパッケージは、プラスチック、セルロース誘導体および他のマイクロ波透過性の材料を含む任意の材料で構築することができ、１つ以上の運搬システムによって、マイクロ波システム１０を通過させることができ、その実施形態について以下に詳細に記載する。

本発明の一実施形態によれば、図１ｂに概略的に示すように、上記の熱化ゾーン１２、マイクロ波加熱ゾーン１６、保持ゾーン２０および／または急冷ゾーン２２の各々を単一の槽内に画定することができるが、別の実施形態では、上述のステージのうちの少なくとも１つを、１つ以上の別個の槽内に画定してもよい。一実施形態によれば、上述のステップのうちの少なくとも１つは、処理される物品を少なくとも部分的に浸漬させることができる流体媒質で少なくとも部分的に充填された槽中で行うことができる。流体媒質は、空気の誘電率よりも高い誘電率を有する気体または液体とすることができ、一実施形態では、処理され物品の誘電率と同様の誘電率を有する液体媒質としてもよい。水（または水を含む液体媒質）は、食用および／または医療用の装置または物品を加熱するために使用されるシステムに特に好適であってもよい。一実施形態では、必要に応じて、処理中に、物理的性質（例えば、沸点）を変えるまたは高めるために、任意選択で、例えば、油、アルコール、グリコールおよび塩などの添加剤が液体媒質に追加され得る。

マイクロ波システム１０は、上述の処理ゾーンのうちの１つ以上を通して物品を搬送するための少なくとも１つの運搬システム（図１ａおよび図１ｂには示されていない）を含むことができる。好適な運搬システムの例は、プラスチックまたはゴムベルトコンベヤ、チェーンコンベヤ、ローラコンベヤ、フレキシブルまたはマルチフレックスコンベヤ、金網ベルトコンベヤ、バケットコンベヤ、空気コンベヤ、スクリューコンベヤ、トラフまたはバイブレーティングコンベヤ、ならびにそれらの組合せ含み得るが、これらに限定されるものではない。運搬システムは、任意の数の個別の運搬ラインを含むことができ、プロセス槽内に任意の好適な様式で配列することができる。マイクロ波システム１０によって利用される運搬システムは、槽内のほぼ一定の位置に構成することができ、あるいは、システムの少なくとも一部は、横方向または垂直方向に調整可能とすることができる。

次に図２ａ〜２ｄを参照すると、その中に配設される運搬システム１１０を含むプロセス槽１２０の実施形態が提供される。図２ａおよび図２ｂに概略的に示す一実施形態では、運搬システム１１０は、槽１２０内に全般的に並列構成で配置された横方向に離間している実質的に平行の運搬ラインの対１１２，１１４を含む。図２ｂの槽１２０の頂部切欠図に示すように、運搬ライン１１２，１１４は、互いに横方向に離間させることができ、槽１２０の長さに沿ってそこを通過する物品の運搬方向に延在する運搬軸１２２の両側に配置するこができる。図２ａには、槽１２０内のほぼ同じ垂直高さにあるものとして示されているが、一実施形態では、運搬ライン１１２，１１４は、異なる垂直高さに配置してもよいことを理解されたい。さらに、また、図２ａおよび図２ｂに示した運搬システム１１０は、横方向に離間した運搬ラインの対が、槽１２０の垂直寸法に沿って互いに垂直方向に離間しているように、横方向に離間した複数の運搬ラインの対（図示されない実施形態）も含んでもよい。

図２ｃおよび図２ｄには、槽１２０の内部内に積層配列で配置された垂直方向に離間している実質的に平行な運搬ラインの対１１６，１１８を含む運搬システム１１０の別の実施形態が示されている。運搬ライン１１６，１１８は、図２ｄに提供された槽１２０の破断側面図に示すように、全般的に槽１２０の長さに沿って延在し得る運搬軸１２２の上下に構成することができる。さらに、前述したものと同様に、図２ｃおよび２ｄに示す槽１２０は、槽内で互いに横方向に離間した運搬ライン複数の対を含んでもよい。さらに、対の各運搬ラインは、他方から横方向にオフセットしても、オフセットしていなくてもよい。さらなる実施形態（図示せず）では、槽１２０は、槽１２０の内部容積の中間１／３に配置される、あるいは、槽の中心線にまたはその近くに配置される単一の運搬ラインを含むことができる。本発明の一部の実施形態による運搬システムのさらなるの詳細について、以下に詳述する。

運搬システムを使用して液体充填プロセス槽を通して物品を搬送するとき、液体媒質の通過中に物品の位置を制御するために、１つ以上のキャリアまたは他の締付け機構を使用することができる。図３に、好適なキャリア２１０の一実施形態を示す。図３に示すように、キャリア２１０は、それらの間に任意の好適な数の物品２１６を締め付けるように構成された下側締付け表面２１２ａおよび上側締付け表面２１２ｂを備える。一実施形態では、図３に概略的に示すように、上側表面２１２ｂおよび／または下側表面２１２ａは、メッシュ構造、グリッド構造、格子構造を有することができるが、別の実施形態では、表面２１２ａ，ｂの一方または両方は、実質的に連続する表面としてもよい。キャリア２１０は、プラスチック、ファイバーグラスまたは任意の他の誘電物質で構築することができ、一実施形態では、マイクロ波適合性のおよび／またはマイクロ波透過性の材料のうちの１つ以上で作製してもよい。一部の実施形態では、材料は、損失物質であってもよい。一部の実施形態では、キャリア２１０は、実質的に非金属を含むことができる。

下側締付け表面２１２ａおよび上側締付け表面２１２ｂは、図３では締め具２１９として示される締付け装置によって互いに対して取り付けることができ、組付け時には、任意の好適な取付け機構に従って、運搬システム（図３に示されていない）にキャリア２１０を取り付ける、または締め付けることができる。一実施形態では、キャリア２１０の少なくとも１つの側部（または縁部）は、キャリア２１０を運搬システム（図示せず）の一部分（例えば、バー、レール、ベルトまたはチェーン）に締め付けるための、例えば、図３に示した上側フック２１８ａおよび下側フック２１８ｂなどの１つ以上の取付け機構を含むことができる。物品２１６の厚みおよび／または重みに応じて、キャリア２１０は、キャリア２１０を運搬システム上に締め付けるためのフック２１８ａ，２１８ｂのうちの１つを含むだけでもよい。物品２１６を搬送するために使用される運搬システムは、１つ以上の運搬ラインに沿って複数のキャリアを搬送するように構成することができ、キャリアは、前述のように、並列の横方向に離間した構成で、および／または垂直方向に離間した積層構成で配列することができる。運搬システムが複数の運搬ラインを含むとき、各運搬ラインは、複数の物品２１６を保持するために、単一のキャリアを含むことができ、あるいは、各運搬ラインは、複数のキャリアは、積層されたまたは互いに横方向に離間した複数のキャリアを保持することができる。

図１ａおよび図１ｂを再び参照すると、マイクロ波システム１０に導入される物品は、最初に、熱化ゾーン１２に導入され、実質的に均一な温度を達成するために物品を熱化する。一実施形態では、熱化ゾーン１２から引き出された全物品の少なくとも約８５パーセント、少なくとも約９０パーセント、少なくとも約９５パーセント、少なくとも約９７パーセント、または少なくとも約９９パーセントは、互いに約５℃以内、約２℃以内、または１℃以内の温度を有している。本明細書で使用される場合、「熱化する」および「熱化」という用語は、一般に、温度の平衡化または均等化のステップを指す。熱化される物品の最初の温度および所望の温度に応じて、熱交換器１３として図１ａに示された熱化ゾーン１２の温度制御システムは、加熱および／または冷却システムとすることができる。一実施形態では、熱化ステップは、周囲温度および／または周囲圧力下で行うことができるが、別の実施形態では、熱化は、加圧型および／または液体充填型の熱化槽において、約５ｐｓｉｇ以下、約１０ｐｓｉｇ以下、または約２ｐｓｉｇ以下の圧力で行うことができる。熱化を受ける物品の熱化ゾーン１２における平均滞留時間は、少なくとも約３０秒、少なくとも約１分、少なくとも約２分、少なくとも約４分、および／または約２０分以下、約１５分以下、もしくは、約１０分以下であってもよい。一実施形態では、熱化ゾーン１２から引き出された物品の温度は、少なくとも約２０℃、少なくとも約２５℃、少なくとも約３０℃、少なくとも約３５℃、および／または約７０℃以上、約６５℃以下、約６０℃以下、もしくは約５５℃以下であってもよい。

熱化ゾーン１２とマイクロ波加熱ゾーン１６とが実質的に異なる圧力で動作する一実施形態では、熱化ゾーン１２から除去された物品は、図１ａおよび図１ｂに概略的に示すように、圧力調整ゾーン１４ａを最初に通過した後、マイクロ波加熱ゾーン１６に入ることができる。圧力調整ゾーン１４ａは、より低い圧力の区域とより高い圧力の区域との間で加熱される物品を遷移させるように構成された任意のゾーンまたはシステムとすることができる。一実施形態では、圧力調整ゾーン１４ａは、少なくとも約１ｐｓｉ、少なくとも約５ｐｓｉ、少なくとも約１０ｐｓｉ、および／または約５０ｐｓｉ以下、約４５ｐｓｉ以下、約４０ｐｓｉ以下、もしくは約３５ｐｓｉ以下の圧力差を有する２つのゾーンの間で物品を遷移するように構成することができる。一実施形態では、マイクロ波システム１０は、以下に詳述するように物品を大気圧に戻す前に、大気圧の熱化ゾーンから高圧で動作する加熱ゾーンへと物品を遷移させるための少なくとも２つの圧力調整ゾーン１４ａ，ｂ、を含むことができる。

マイクロ波加熱システム３１０の熱化ゾーン３１２とマイクロ波加熱ゾーン３１６との間に配設された圧力調整ゾーン３１４ａの一実施形態を図４ａに示す。圧力調整ゾーン３１４ａは、少なくとも１つのキャリア内に締め付けられ得る複数の物品３５０を、より低い圧力の熱化ゾーン３１２からより高い圧力のマイクロ波加熱ゾーン３１６に遷移させるように構成される。図４ａには単一のキャリア３５２ａとして示されているが、圧力調整ゾーン３１４ａは、２つ以上のキャリアを受けるように構成され得ることを理解されたい。一実施形態では、圧力調整ゾーン３１４ａが一度に複数のキャリアを含むように、それらのキャリアを同時に受けられることができる。別の実施形態では、圧力調整ゾーン３１４ａを通して遷移させるために、例えば熱化ゾーン３１２内に、複数のキャリアを並べ、準備することができ、その詳細については以下に記載する。

動作中、最初に平衡化バルブ３３０を開き、熱化ゾーン３１２と圧力調整ゾーン３１４ａとの間の圧力を均等化できるようにすることによって、熱化ゾーン３１２からマイクロ波加熱ゾーン３１６に、１つ以上のキャリア３５２ａを遷移させることができる。次に、ゲート装置３３２を開いて、一点鎖線のキャリア３５２ｂによって図４ａに全般的に示されるように、熱化ゾーン３１２内に配設された運搬ライン３４０ａから、圧力調整ゾーン３１４ａ内のプラットフォーム３３４上へと、キャリア３５２ａを移動させることを可能にする。

その後、ゲート装置３３２および均等化バルブ３３０を順次閉じて、圧力調整ゾーン３１４ａを熱化ゾーン３１２から再び隔離することができる。続いて、圧力調整ゾーン３１４ａとマイクロ波加熱ゾーン３１６との間の圧力を均等化することを可能にするために、別の平衡化バルブ３３６を開くことができる。平衡状態が達成されると、一点鎖線のキャリア３５２ｃによって図４ａに全般的に示されるように、マイクロ波加熱ゾーン３１６内に配設された別の運搬システム３４０ｂ上にキャリア３５２ｂを移動させることを可能にするために、別のゲート装置３３８を開くことができる。続いて、ゲート装置３３８および均等化バルブ３３６を順次閉じて、圧力調整ゾーン３１４ａからマイクロ波加熱ゾーン３１６を再び隔離することができる。次いで、必要に応じて、熱化ゾーン３１２からマイクロ波加熱ゾーン３１６にさらなるキャリアを搬送するために、このプロセスを繰り返すことができる。

一実施形態によれば、マイクロ波加熱ゾーン３１６および熱化ゾーン３１２の各々は、例えば、水または水を含有する溶液などの非圧縮性流体または液体で充填され得る。本明細書で使用される場合、「充填（される）」という用語は、指定された容積の少なくとも５０パーセントが充填媒質で充填される構成を示す。「充填媒質」は、液体、典型的には、非圧縮性液体とすることができ、あるいは、例えば、水を含むことができる。ある特定の実施形態では、「充填される」体積は、充填媒質の少なくとも約７５パーセント、少なくとも約９０パーセント、少なくとも約９５パーセント、または１００パーセント全てであってもよい。熱化ゾーン３１２および／またはマイクロ波加熱ゾーン３１６が非圧縮性流体で充填されているとき、ゲート装置３３２，３３８および／または圧力調整ゾーン３１４ａは、ゲート装置３３２，３３８が開いており、キャリア３５２がそこを通過するときに、熱化ゾーン３１２とマイクロ波加熱ゾーン３１６との間での実質的な流体漏れを防ぐための、２つ以上の一方向フラップまたはバルブ（図４ａではバルブまたはフラップ３４２，３４４と示される）を含むこともできる。

圧力調整ゾーン３１４ａを介した熱化ゾーン３１２からマイクロ波加熱ゾーン３１６へのキャリア３５２の運搬は、１つ以上の自動物品移送システムによって達成することができ、図４ｂ〜図４ｄに、その一部の実施形態を示す。一部の実施形態では、自動移送システム３８０は、圧力調整ゾーン３１４ａへと、および／またはそこからキャリア３５２を移動させるための、熱化ゾーン３１２、圧力調整ゾーン３１４ａおよび／またはマイクロ波加熱ゾーン３１６内に配設された１つ以上の移送装置を含むことができる。図４ｂに示す一実施形態では、移送システム３８０は、熱化ゾーン３１２からキャリア３５２を引く、および／またはマイクロ波加熱ゾーン３１６へとキャリア３５２を押すために、キャリア３５２の下側縁部に沿って配設された歯３５３に係合し、矢印３９２ａ，ｂで示すように回転するように構成された２つのギヤ移送装置３８１，３８２を含む。図４ｂに示すように、第１のギヤ移送装置３８１および第２のギヤ移送装置３８２は、キャリア３５２の運搬中に（横方向運動に関して）実質的に静止したままである、あるいは、圧力調整ゾーン３１４ａ内にほぼ完全にまたは完全に配設される。

対照的に、自動移送システム３８０の一部の実施形態は、圧力調整ゾーン３１４ａへのおよび／またはそこからのキャリア３５２の搬送中に横方向にシフト可能である（すなわち、搬送方向に移動可能である）１つ以上の移送装置を含むことができる。図４ｃに示した一実施形態に示すように、自動移送システム３８０の一部分は、熱化ゾーン３１２および／またはマイクロ波加熱ゾーン３１６中に配設することができ、圧力調整ゾーン３１４ａへと拡張し、そこから収縮するように構成することができる。図４ｃに示したシステム３８０では、移送装置は、圧力調整ゾーン３１４ａへとキャリア３５２を押すように構成されたプッシュアーム３８１と、マイクロ波加熱ゾーン３１６へとキャリア３５２を引くためのプルアーム３８２とを含む。プッシュアーム３８１もプルアーム３８２も、圧力調整ゾーン３１４ａ内には配設されないが、その代わりに、矢印３９４ａ，ｂによって全般的に図４ｃに示されるように、圧力調整ゾーン３１４ａへと拡張し、そこから収縮するよう各々が構成される。

図４ｄに示した別の実施形態によれば、自動搬送システム３８０は、熱化３１２へと拡張し、そこから収縮し、それにより、熱化ゾーン３１２およびマイクロ波加熱ゾーン３１６へ／からキャリア３５２を搬送する構成された可動部分３８４を有するプラットフォーム３３４を含む。図４ｃに示した実施形態とは対照的に、図４ｄに示した自動移送システム３８０は、初めは、圧力調整ゾーン３１４ａ内に配設されており、圧力調整ゾーン３１４ａから拡張し、収縮してそこに戻るように構成される。

自動物品移送システム３８０によって利用される移送装置の具体的な構成にかかわらず、図４ａおよび図４ｂに示すように、自動制御システム３９０によって、移送システムを自動化する、または制御することができる。図４ｃおよび４ｄに示した実施形態では詳細には示されていないが、これらの実施形態では、そのような制御システム３９０を採用することもできることを理解されたい。自動制御システム３９０を使用して、自動物品移送システム３８０の第１および第２の平衡化バルブ３３０，３３６、第１および第２のゲートバルブ３３２，３３８、ならびに第１および第２の移送装置３８１，３８２のうちの少なくとも１つの動きおよび／またはタイミングを制御することができる。一実施形態では、制御システム３９０は、システム内のキャリアが中断せずに一貫して移動することを保証するために、これらの装置またはエレメントの位置、速度および／またはタイミングを調整することができる。

次に図５ａ〜図５ｄを参照すると、図４ａおよび図４ｂに示したマイクロ波システム３１０の一部分においてゲート装置３３２および／または３３８として使用するのに好適なロッキングゲート装置４２０の一実施形態が提供される。ロッキングゲートバルブ装置４２０は、図５ａ〜図５ｄでは、一般に、対向する封止表面４１４ａ，ｂを提示し、それらの間にゲート受容空間４１６を画定する離間した固定部材の対４１０，４１２を備えるものとして示されている。離間した固定部材４１０，４１２は各々、封止表面４１４ａ，ｂのうちの一方に外接するフロー通過開口部４１８ａ，ｂを画定することができる。フロー通過開口部４１８ａ，ｂの各々は、ゲートバルブ装置４２０が開いているときに物品が重畳する開口部を通過することができるように、互いに実質的に揃えられている。

ロッキングゲート装置４２０は、ゲートアセンブリ４２２をさらに備え、ゲートアセンブリ４２２は、ゲート受容空間４１６内に受容されるように構成され、その中で、ゲートアセンブリ４２２がフロー通過開口部４１８ａ，ｂを実質的に閉塞する（図５ｂおよび５ｃに示すような）閉位置と、ゲートアセンブリ４２２がフロー通過開口部４１８ａ，ｂを実質的に閉塞しない（図５ａに示すような）開位置との間でシフト可能である。一実施形態では、ゲートアセンブリ４２２は、離間した封止プレートの対４２４，４２６と、封止プレート４２４，４２６の間に配設された駆動部材４２８とを備える。ゲートアセンブリ４２２が閉位置で構成されるとき、駆動部材４２８は、（図５ｂに示すような）収縮位置と（図５ｃに示すような）拡張位置との間で、封止プレート４２４，４２６に対してシフト可能である。図５ａ〜図５ｃに示した一実施形態では、ゲートアセンブリ４２２は、対向する封止プレート４２４，４２６の間に画定された空間内に配設されたベアリング４３０の少なくとも１つの対を備え、この対は、特に図５ｂおよび５ｃに示したように、ゲートアセンブリ４２２が閉位置にあるときには、ゲート受容空間４１６に配置される。図５ｂに示す収縮位置と図５ｃに示した拡張位置との間で駆動部材４２８が移動すると、ベアリング４３０の少なくとも１つの対は、封止プレート４２４，４２６のうちの少なくとも１つを外向きに離し、封止位置へと押し進める。

一実施形態では、ベアリングの対４３０のうちの１つ以上は、封止プレート４２４，４２６の少なくとも１つおよび／または駆動部材４２８内に締め付けるか、取り付けるか、または少なくとも部分的に収容することができる。一実施形態によれば、ベアリング４３０ａの少なくとも１つは、図５ｄに提供されたゲートアセンブリ４２２の拡大部分図に示すように、駆動部材４２８に固定して接続することができる。駆動部材４２８がゲート受容空間４１６へと下向きに移動すると、対のうちベアリング４３０ａの一方が、封止プレート４２４，４２６のうちの１つ（図５ｄではプレート４２６として示される）に接触することができ、傾斜（またはスロット）４２７に沿ってその中で移動することができる。ベアリングがスロット４２７を通って（または傾斜４２７に沿って）進むと、封止プレート４２６に外向き圧力がかかり、それにより、封止プレート４２６を矢印４６０で示される方向に移動させる。単一のベアリングの対４３０のみを含むものとして示されているが、駆動部材４２８の垂直方向長さに沿って配置された任意の数のベアリングおよび／または任意の数のシール部材４２４，４２６を使用できることを理解されたい。

図５ｃに示すように封止位置にあるときに、封止プレート４２４，４２６の少なくとも一部は、それぞれ対応する対向する封止表面４１４ａ，ｂに係合するか、または物理的に接触し、それにより、実質的に流体密な封止が形成される。一実施形態では、封止プレート４２４，４２６の各々は、封止プレート４２４，４２６が封止位置にあるときに封止表面４１４ａ，ｂに係合するための弾性封止４２３，４２５を備える。駆動部材４２８が（図５ｃに示すような）拡張位置からシフトして（図５ｂに示すような）収縮位置に戻ると、封止プレート４２４，４２６は、互いに向かって収縮して（図５ｂに示すような）非封止位置になる。非封止位置では、封止プレート４２４，４２６は、対向する封止表面４１４ａ，ｂから係合解除されるが、ゲート受容空間４１６内に配設されたままでいることができる。一実施形態では、封止プレート４２４，４２６を非封止位置に向かって付勢することができ、封止プレート４２４，４２６は、封止プレート４２４，４２６を非封止位置に向かって付勢するための少なくとも１つの付勢装置４２９（例えば、ばね）を含むことができる。

図１ａおよび図１ｂを再び参照すると、上述したように熱化ゾーン１２から出て、任意選択で圧力調整ゾーン１４ａを通過した物品を、次いで、マイクロ波加熱ゾーン１６に導入することができる。マイクロ波加熱ゾーン１６において、マイクロ波エネルギーを使用する加熱源を用いて、物品を急速に加熱することができる。本明細書で使用される場合、「マイクロ波エネルギー」という用語は、３００ＭＨｚ〜３０ＧＨｚの周波数を有する電磁エネルギーを指す。一実施形態では、マイクロ波加熱ゾーン１６の様々な構成は、一般的にはいずれも工業マイクロ波周波数として指定された約９１５ＭＨｚの周波数または約２．４５ＧＨｚの周波数を有するマイクロ波エネルギーを利用することができる。マイクロ波加熱ゾーン１６は、マイクロ波エネルギーに加えて、任意選択で、例えば、伝導加熱または対流加熱の方法または装置、あるいは他の従来の加熱の方法または装置などの１つ以上の他の熱源を利用することができる。ただし、マイクロ波加熱ゾーン１６内で物品を加熱するために使用されるエネルギーの少なくとも約８５パーセント、少なくとも約９０パーセント、少なくとも約９５のパーセント、または実質的にすべては、マイクロ波源からのマイクロ波エネルギーであってもよい。

一実施形態によれば、マイクロ波加熱ゾーン１６は、物品の温度を最小しきい値温度を上回るまで上昇させるように構成することができる。マイクロ波システム１０が複数の物品を殺菌するように構成された一実施形態では、最小しきい値温度（およびマイクロ波加熱ゾーン１６の動作温度）は、少なくとも約１２０℃、少なくとも約１２１℃、少なくとも約１２２℃、および／または約１３０℃以下、約１２８℃以下、もしくは約１２６℃以下であってもよい。マイクロ波加熱ゾーン１６は、ほぼ周囲圧力で動作することができ、
少なくとも約５ｐｓｉｇ、少なくとも約１０ｐｓｉｇ、少なくとも約１５ｐｓｉｇ、および／または約８０ｐｓｉｇ以下、約６０ｐｓｉｇ以下、もしくは約４０ｐｓｉｇ以下の圧力で動作する１つ以上の加圧マイクロ波チャンバを含むことができる。一実施形態では、加圧マイクロ波チャンバは、加熱される物品がその中で採用される液体媒質の標準沸点を上回る温度に達することができるような動作圧力を有する液体充填チャンバとすることができる。

マイクロ波加熱ゾーン１６を通過する物品は、比較的短い時間で所望の温度に加熱することができ、場合によっては、物品の損傷または劣化を最小限に抑えることができる。一実施形態では、マイクロ波加熱ゾーン１６を通過した物品は、少なくとも約５秒、少なくとも約２０秒、少なくとも約６０秒、および／また約１０以下、約８分以下、もしくは約５分以下の平均滞留時間を有し得る。同じまたは他の実施形態では、マイクロ波加熱ゾーン１６は、少なくとも毎分約１５℃分（℃／分）、少なくとも約２５℃／分、少なくとも約３５℃／分、および／または約７５℃／分以下、約５０℃／分以下、もしくは約４０℃／分以下の加熱速度で、少なくとも約２０℃、少なくとも約３０℃、少なくとも約４０℃、少なくとも約５０℃、少なくとも約７５℃、および／または約１５０℃以下、約１２５℃以下、もしくは約１００℃以下まで加熱される物品の平均温度を上昇させるように構成することができる。

次に図６ａを参照すると、マイクロ波加熱ゾーン５１６の一実施形態は、全般的に、マイクロ波加熱チャンバ５２０と、マイクロ波エネルギーを発生させるための少なくとも１つのマイクロ波発生器５１２と、発生器５１２からマイクロ波チャンバ５２０にマイクロ波エネルギーの少なくとも一部を案内するためのマイクロ波分配システム５１４とを備えるものとして示されている。マイクロ波分配システム５１４は、複数の導波路セグメント５１８と、マイクロ波エネルギーをマイクロ波チャンバ５２０の内部へと放出するための１つ以上のマイクロ波ランチャー（図６ａではランチャー５２２ａ〜ｆとして示される）とを備える。図６ａに示すように、マイクロ波加熱ゾーン５１６は、加熱すべき物品５５０を、マイクロ波チャンバ５２０を通して搬送するための運搬システム５４０をさらに備えることができる。次に、本発明の様々な実施形態に従って、マイクロ波加熱ゾーン５１６の構成要素の各々について以下に詳細に記載する。

マイクロ波発生器５１２は、所望の波長（λ）のマイクロ波エネルギーを発生させるための任意の好適な装置であってもよい。マイクロ波発生器の好適なタイプの例は、マグネトロン、クライストロン、進行波管およびジャイロトロンを含み得るが、これに限定されるものではない。図６ａには単一の発生器５１２を含むものとして示されているが、マイクロ波加熱システム５１６は、任意の好適な構成で配列された任意の数の発生器を含むことができることを理解されたい。例えば、一実施形態では、マイクロ波加熱ゾーン５１６は、マイクロ波分配システム５１４のサイズおよび配列に応じて、少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、および／または５つ以下、４つ以下、もしくは３つ以下のマイクロ波発生器を含み得る。複数の発生器を含むマイクロ波加熱ゾーンの特定の実施形態について以下に詳細に記載する。

マイクロ波チャンバ５２０は、複数の物品を受けるように構成された任意のチャンバまたは槽であってもよい。マイクロ波チャンバ５２０は、任意のサイズであり得、多種多様な断面形状のうちの１つを有することができる。例えば、一実施形態では、チャンバ５２０は、ほぼ円形または楕円形の横断面を有し得るが、他の実施形態では、ほぼ正矩形、矩形、または多角形の断面形状を有してもよい。一実施形態では、マイクロ波チャンバ５２０は、加圧チャンバであり得、同じまたは他の実施形態では、液体媒質で少なくとも部分的に充填されるように構成され得る（液体充填チャンバ）。また、マイクロ波チャンバ５２０は、１つ以上のマイクロ波ランチャー５２２から放出されたマイクロ波エネルギーの少なくとも一部を受けるように構成することができ、一実施形態では、その中における安定した（または定在）波パターンの生成を可能にするように構成することができる。一実施形態では、マイクロ波チャンバ５２０の少なくとも１つの寸法は、少なくとも約０．３０λ、少なくとも約０．４０λ、または少なくとも約０．５０λとすることができ、λは、その中に放出されるマイクロ波エネルギーの波長である。

マイクロ波分配システム５１４は、発生器５１２からマイクロ波チャンバ５２０にマイクロ波エネルギーの少なくとも一部を案内するための複数の導波路または導波路セグメント５１８を備える。導波路５１８は、発生器５１２によって生成されたマイクロ波エネルギーのモードと同じまたはそれとは異なり得る特定の主モードでマイクロ波エネルギーを伝搬するように設計および構築することができる。本明細書で使用される場合、「モード」という用語は、マイクロ波エネルギーの全般的に固定された断面電磁界パターンを指す。本発明の一実施形態では、導波路５１８は、ＴＥ_ｘｙモードでマイクロ波エネルギーを伝搬するように構成することができ、ただし、ｘおよびｙは、０〜５の範囲内の整数である。本発明の別の実施形態では、導波路５１８は、ＴＭ_ａｂモードでマイクロ波エネルギーを伝搬するように構成することができ、ただし、ａおよびｂは、０〜５の範囲内の整数である。本明細書で使用される場合、マイクロ波伝搬のモードについて記載するために使用されるａ値、ｂ値、ｘ値およびｙ値の上記で画定された範囲は、本明細書全体にわたって適用可能であることを理解されたい。一実施形態では、導波路５１８を伝搬する、および／またはランチャー５２２ａ〜ｆから放出されるマイクロ波エネルギーの主モードは、ＴＥ_１０、ＴＭ_０１およびＴＥ_１１からなる群から選択することができる。

図６ａに示すように、マイクロ波分配システム５１４は、マイクロ波エネルギーをマイクロ波チャンバ５２０へと放出するための少なくとも１つの射出開口部５２４ａ〜ｆを各々が画定する１つ以上のマイクロ波ランチャー５２２ａ〜ｆをさらに備える。図６ａには、６つのマイクロ波ランチャー５２２ａ〜ｆを備えるものとして示されているが、マイクロ波分配システム５１４は、任意の望ましい構成で配列される任意の好適な数のランチャーを含むことができる。例えば、マイクロ波分配システム５１４は、少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、および／または５０個以下、３０個以下、もしくは２０個以下のマイクロ波ランチャーを含むことができる。ランチャー５２２ａ〜ｆは、同じまたは様々なタイプのランチャーとすることができ、一実施形態では、ランチャー５２２ａ〜ｆのうちの少なくとも１つは、他のランチャー５２２からマイクロ波加熱チャンバ５２０へと放出されるマイクロ波エネルギーの少なくとも一部を反射させるための反射面（図示せず）と置換してもよい。

マイクロ波分配システム５１４が２つ以上のランチャーを含むとき、ランチャーのうちの少なくともいくつかは、一般に、マイクロ波チャンバ５２０の同じ側に配設され得る。本明細書で使用される場合、「同側ランチャー」という用語は、一般に、マイクロ波チャンバの同じ側に配置された２つ以上のランチャーを指す。また、同側ランチャーのうちの２つ以上は、互いに軸方向に離間させることができる。本明細書で使用される場合、「軸方向に離間する」という用語は、マイクロ波システムを通る物品の運搬方向に離間している（すなわち、運搬軸の延在する方向に離間している）ことを示す。さらに、１つ以上のランチャー５２２は、システムの１つ以上の他のランチャー５２２から横方向にも離間させることができる。本明細書で使用される場合、「横方向に離間する」という用語は、マイクロ波システムを通る物品の運搬方向に対して直角の方向に離間している（すなわち、運搬軸の延在方向に対して直角に離間している）こと示す。例えば、図６ａでは、ランチャー５２２ａ〜ｃ，５２２ｄ〜ｆは、マイクロ波チャンバ５２０のそれぞれ対応する第１の側５２１ａおよび第２の側５２１ｂに配設され、ランチャー５２２ａは、ランチャー５２２ｅがランチャー５２２ｆ，５２２ｄから軸方向に離間しているのと同様に、ランチャー５２２ｂ，５２２ｃから軸方向に離間している。

さらに、図６ａに示した実施形態に示すように、マイクロ波分配システム５１４は、反対方向に配設された、または対向したランチャーの少なくとも２つの（例えば、２つ以上の）対を備えることができる。本明細書で使用される場合、「対向ランチャー」という用語は、一般に、マイクロ波チャンバの対向する側に配置された２つ以上のランチャーを指す。一実施形態では、対向ランチャーは、向かい合っていてもよい。対向したマイクロ波ランチャーに関して本明細書で使用される場合、「向かい合う」という用語は、中心射出軸が互いに実質的に揃えられているランチャーを示す。説明を簡単にするために、図６ａには、ランチャー５２２ｃの中心射出軸５２３ｃおよびランチャー５２２ｄの中心射出軸５２３ｄが、中心射出軸として示されている。ただし、ランチャー５２２ａ〜ｆの各々が同様の射出軸を含むことを理解されたい。

対向ランチャーは、全般的に互いと整列していてもよく、あるいは、マイクロ波チャンバ５２０の反対側に配設される１つ以上の他のランチャーと千鳥状に配置してもよい。一実施形態では、対向ランチャーの対は、ランチャー５２２の放出開口部５２４が実質的に互いに整列しないように、ランチャーの千鳥状に配置された対とすることもできる。ランチャー５２２ａ，５２２ｅは、千鳥状構成で配列された対向ランチャーの１つの例示的な対を構成する。千鳥状に配置された対向ランチャーは、互いに軸方向または横方向に千鳥状に配置することができる。対向マイクロ波ランチャーに関して本明細書で使用される場合、「横方向に千鳥状」という用語は、中心射出軸が互いに横方向に離間しているランチャーを示す。別の実施形態では、対向ランチャーの対は、ランチャー対の放出開口部が実質的に整列するように、直接的に向かい合ったランチャーとすることもできる。例えば、図６ａに示したランチャー５２２ｃ，５２２ｄは、対向ランチャーの対として構成されている。

一部の実施形態では、マイクロ波加熱ゾーン５１６は、互いと同時に動作する２つ以上の運搬ラインを含むことができる。図６ｂおよび図６ｃに、例示的なマルチライン運搬システム５４０を示す。図６ｂおよび図６ｃに示すように、運搬システム５４０は、複数の物品５５０を、全般的に図６ｂの矢印５６０で表される運搬方向に搬送するように構成することができる。一実施形態では、運搬システム５４０は、例えば、図６ｂに示した第１、第２、および第３の運搬ライン５４２ａ〜ｃなどの、少なくとも２つの横方向に離間し、実質的に平行な運搬ラインを含むことができる。一実施形態では、運搬ライン５４２ａ〜ｃは、個別の運搬システムを備えることができるが、別の実施形態では、運搬ライン５４２ａ〜ｃの各々を運搬システム全体の一部分としてもよい。運搬システム５４０および／または運搬ライン５４２ａ〜ｃは、詳細に前述したものを含む任意の好適なタイプのコンベヤまたは運搬システムとしてもよい。

図６ｂおよび図６ｃに示したマイクロ波加熱システム５１６は、複数のマイクロ波ランチャー５２２を含み、マイクロ波ランチャー５２２を分けて、２つ以上のマイクロ波ランチャーの少なくとも２つの群を編成することができる。第１、第２、および第３の運搬ライン５４２ａ〜ｃの各々は、マイクロ波ランチャーのそれぞれ対応する第１、第２、および第３の群からマイクロ波エネルギーを受けるように構成することができる。一実施形態では、ランチャーの「群」は全般的に運搬方向に沿って配置された２つ以上の軸方向に離間したランチャー（例えば、図６ｂに示される、ランチャー群５２２ａ〜ｄ、ランチャー群５２２ｅ〜ｈ、および／またはランチャー群５２２ｉ〜ｌ）を指すことができるが、別の実施形態では、ランチャーの「群」は、マイクロ波チャンバの異なる側に配置された対向ランチャーの１つ以上の対（例えば、図６ｃに示すように、ランチャー５２２ａと５２２ｍとの対を含む群、ランチャー５２２ｂと５２２ｎとの対を含む群、ランチャー５２２ｃと５２２ｏとの対を含む群、ならびにランチャー５２２ｄと５２２ｐの対を含む群）を含んでもよい。ランチャーの群が対向ランチャーの１つ以上の対を備えるとき、ランチャーは千鳥状構成（図示せず）で配列することができるか、あるいは、図６ｃに示すように、互いに直接的に対向する（例えば、向かい合う）ことができる。一実施形態によれば、図６ｂでは発生器５１２ａとして示される少なくとも１つの発生器は、マイクロ波ランチャーの少なくとも１つの群にマイクロ波エネルギーを提供するように構成することができる。

図６ｂに詳細に示すように、隣接する運搬ライン５４２の個別のマイクロ波ランチャー５２２は、運搬方向に互いに対して千鳥状構成で配列することができる。一実施形態では、１つ以上の同側マイクロ波ランチャー５２２ａ〜ｌは、互いに軸方向に千鳥状に配置することができる。例えば、図６ｂに示された実施形態では、第１の運搬ライン５４２ａに関連づけられたランチャー５２２ａ〜ｄは、運搬方向５６０に関しておよび／またはそれに沿って第２の運搬ライン５４２ｂに関連づけられたそれぞれ対応するランチャー５２２ｅ〜ｈの各々に対して千鳥状構成で配列されている。同側マイクロ波ランチャーに関して本明細書で使用される場合、「軸方向に千鳥状に配置される」という用語は、ランチャーの射出開口部の最大軸寸法の１／２よりも大きい距離だけ互いに軸方向に離間したランチャーを示す。同側マイクロ波ランチャーに関して本明細書で使用される場合、「横方向に千鳥状に配置される」という用語は、ランチャーの射出開口部の最大横寸法の１／２よりも大きい距離だけ互いに横方向に離間したランチャーを示す。

さらに、同じまたは別の実施形態では、隣接していない運搬ライン（例えば、第１の運搬ライン５４２ａおよび第３の運搬ライン５４２ｃ）に関連づけられたマイクロ波ランチャーは、図６ｂに示したランチャー５２２ｉ〜ｌに対するランチャー５２２ａ〜ｄの配列によって示されるように、互いに対して実質的に整列した構成で配列され得る。代替的には、第３の運搬ライン５４２ｃに関連づけられたランチャー５２２ｉ〜ｌの少なくとも一部は、第１の運搬ライン５４２ａおよび／または第２の運搬ライン５４２ｂのランチャー５２２ａ〜ｄに関して千鳥状に配置することができる（図示されない実施形態）。図６ｂには、全般的に、隣接する運搬ラインのランチャー間に空間がほとんどないものとして示されているが、一実施形態では、隣接するライン（例えば、ランチャー５２２ａ，５２２ｅ、ランチャー５２２ｂ，５２２ｆなど）のランチャー間に、何らかの空間が存在し得ることを理解されたい。さらに、個別のランチャー５２２は、任意の好適な設計または構成を有することができ、一実施形態では、本明細書に詳細に記載する１つ以上の本発明の実施形態のうち少なくとも１つのフィーチャを含むことができる。

次に図７ａを参照すると、マイクロ波加熱ゾーン６１６の一実施形態の部分図が、示されている。マイクロ波加熱ゾーン６１６は、マイクロ波チャンバ６２０へとエネルギーを放出するための射出開口部６２４を画定する少なくとも１つのマイクロ波ランチャー６２２を含む。図７ａに示すように、マイクロ波ランチャー６２２は、マイクロ波チャンバ６２０内で運搬軸６４２に沿って複数の物品６５０を搬送するように構成された運搬システム６４０に向かって、中心射出軸６６０に沿ってマイクロ波エネルギーを放出するように構成される。一実施形態では、中心射出軸６６０は、中心射出軸６６０と（図７ａでは平面６６２として示される）運搬軸６４２に垂直な平面との間に射出傾斜角βが画定されるように傾斜させることができる。一実施形態によれば、射出傾斜角βは、少なくとも約２°、少なくとも約４°、少なくとも約５°、および／または約１５°以下、約１０°以下、もしくは約８°以下であってもよい。

次に図７ｂを参照すると、マイクロ波加熱システム６１６の別の実施形態は、それぞれ対応する傾斜した中心射出軸６６０ａ〜ｃに沿ってマイクロ波チャンバ６２０へとエネルギーを放出するように各々が構成された２つ以上のランチャー６２２ａ〜ｃを含むものとして示されている。マイクロ波加熱システム６１６が２つ以上の傾斜ランチャーを含む一実施形態では、ランチャーの、特に同側ランチャーの中心射出軸は、図７ｂに示したランチャー６２２ａ，ｂの中心射出軸６６０ａ，ｂによって全般的に示されるように、互いに実質的に平行であってもよい。本明細書で使用される場合、「実質的に平行」という用語は、平行度が５℃以内であることを意味する。同じまたは別の実施形態では、マイクロ波加熱ゾーン６１６内の２つ以上のランチャーの、特に対向ランチャーの中心射出軸は、図７ｂのマイクロ波ランチャー６２２ａ，ｃの射出軸６６０ａ，ｃによって示されるように、実質的に平行であってもよいか、または実質的に揃えられていることがある。マイクロ波加熱ゾーン６１６が、上述のように配向された中心射出軸を有するｎ個の傾斜したマイクロ波ランチャーを備えるとき、各ランチャーは、前述の範囲内のそれぞれ対応する射出傾斜角β_ｎを画定することができる。一実施形態では、各ランチャーの射出傾斜角β_ｎの各々は、実質的に同じであってもよいが、別の実施形態では、少なくとも１つの射出傾斜角β_ｎは、１つ以上の他の射出傾斜角とは実質的に異なっていてもよい。

図６ａを再び参照すると、マイクロ波システム５１６のランチャー５２２ａ〜ｆの少なくとも１つの射出開口部５２４ａ〜ｆは、各射出開口部５２４ａ〜ｆとマイクロ波チャンバ５２０との間に配設された実質的にマイクロ波透過性の窓５２６ａ〜ｆによって、少なくとも部分的に覆われ得る。マイクロ波透過性の窓５２６ａ〜ｆは、ランチャー５２２ａ〜ｆからのマイクロ波エネルギーの実質的部分が依然としてそれを通過することを可能にしたまま、マイクロ波チャンバ５２０とマイクロ波ランチャー５２２ａ〜ｆとの間の流体流れを防止するように動作可能であってもよい。窓５２６ａ〜ｆは、ガラス充填テフロン（登録商標）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリ（メタクリル酸メチル）（ＰＭＭＡ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、酸化アルミニウム、ガラスおよびそれらの組合せなどの１つ以上の熱可塑性材料またはガラス材料を含むがこれには限定されない任意の好適な材料で作製することができる。一実施形態では、窓５２６ａ〜ｆは、少なくとも約４ｍｍ、少なくとも約６ｍｍ、少なくとも約８ｍの、および／または約２０ｍｍ以下、約１６ｍｍ以下、もしくは約１２ｍｍ以下の平均厚みを有することができ、また、破壊、ひび割れ、または場合によっては故障することなく、少なくとも約４０ｐｓｉ、少なくとも約５０ｐｓｉ、少なくとも約７５ｐｓｉ、および／または約２００ｐｓｉ以下、約１５０ｐｓｉ以下、もしくは約１２０ｐｓｉ以下の圧力差に耐えることができる。

図８ａ〜図８ｃに、マイクロ波ランチャー窓のための好適な構成の一部の実施形態を概略的に示す。図８ａ〜図８ｃに示すように、マイクロ波窓７２６の各々は、マイクロ波チャンバ７２０の側壁７２１の少なくとも一部を任意選択で画定することができるチャンバ側面７２５を画定する。図１に示した一実施形態によれば、窓７２６のチャンバ側面７２５は、チャンバ側面７２５の総表面区域の少なくとも約５０パーセント、少なくとも約６５パーセント、少なくとも約７５パーセント、少なくとも約８５パーセントまたは少なくとも約９５パーセントが、水平面から傾斜角αで配向されように構成することができる。傾斜角αは、一点鎖線７６２として示される水平面から、少なくとも約２°、少なくとも約４°、少なくとも約８°、少なくとも約１０°および／または約４５°以下、約３０°以下、もしくは約１５°以下であってもよい。他の実施形態では、傾斜角αは、例えば、マイクロ波チャンバ７２０の延長軸７６２および運搬軸（図８ａ〜図８ｃには示されていない）が水平面に対して平行であるときには、マイクロ波チャンバ７２０の延長軸７６２および／または運搬軸の間に画定することもできる。

窓７２６のチャンバ側面７２５は、ランチャー７２２が上述したように射出傾斜角で配向されるか否かにかかわらず、水平面から配向され得る。一実施形態では、窓７２６は、（図８ａに示すように）実質的に平坦であり、かつ、水平面から傾けることができるが、同じまたは別の実施形態では、窓７２６のチャンバ側面７２５は、（図８ｂに示すように）１つ以上の凸面を含むことも、あるいは（図８ｃに示すように）凹面をふくむこともある。チャンバ側面７２５が実質的に平坦でないとき、上述したように、１つ以上の（またはｎ個）総傾斜角が生じることがある。チャンバ側面７２５の厳密な構成に応じて、それにより生じた複数の傾斜角は、同じ表面７２５によって形成された他の傾斜角と同じであることも、あるいはそれとは異なることもある。

前述のように、図６ａに示したマイクロ波ランチャー５２２ａ〜ｆは、任意の好適な構成とすることができる。図９ａ〜図９ｆに、本発明の一実施形態に従って構成されたマイクロ波ランチャー８２２の図をいくつか示す。最初に図９ａを参照すると、マイクロ波ランチャー８２２は、実質的に矩形の射出開口部８３８を集合的に画定する対向する側壁８３２ａ，ｂのセットと対向する端部壁８３４ａ，ｂのセットとを備えるものとして示されている。射出開口部８３８が矩形形状の開口部を備えるとき、射出開口部８３８は、側壁８３２ａ，ｂ，８３４ａ，ｂの末端縁部によってそれぞれ少なくとも部分的に画定される幅（Ｗ_１）および深さ（Ｄ_１）を有することができる。一実施形態では、図９ａにＷ_１として示される側壁８３２ａ，ｂの下側末端縁部の長さが、図９ａでは識別子Ｄ_１で示される端部壁８３４ａ，ｂの下側末端縁部の長さよりも長くなり得るように、側壁８３２ａ，ｂは、端部壁８３４ａ，ｂよりも広くなり得る。また、図９ａに示すように、側壁８３２ａ，ｂおよび端部壁８３４ａ，ｂの伸長部分は、経路８３７を集合的に画定することができ、マイクロ波エネルギーは、マイクロ波入口８３６からランチャー８２２によって画定された少なくとも１つの射出開口部８３８まで通過する際に、その経路８３７を伝搬することができる。

射出開口部８３８は、マイクロ波エネルギーをマイクロ波チャンバへと放出するために使用されるとき、マイクロ波チャンバの延在方向（図示せず）に、または、その中の物品の運搬方向に延在し得る。例えば、一実施形態では、図９ａではＷ_１として示される射出開口部８３８の最大寸法が、マイクロ波チャンバの延在方向および／またはそこを通過する物品の運搬方向に対して実質的に平行に整列することができるように、ランチャー８２２の側壁８３２ａ，ｂおよび端部壁８３４ａ，ｂを構成することができる。この実施形態では、側壁８３２ａ，ｂの末端縁部は、延在方向（または運搬方向）に対して平行に配向することができるが、端部壁８３４ａ，ｂの末端縁部は、（図９に示されていない）マイクロ波チャンバ内の延在方向または運搬方向に対して実質的に直角に整列させてもよい。

図９ｂおよび図９ｃは、図９ａに示すマイクロ波ランチャー８２２の側壁８３２および端部壁８３４の図をそれぞれ提供する。図９ｂおよび図９ｃには側壁８３２または端部壁８３４の一方のみが示されているが、対の他方は同様な形状を有し得ることを理解されたい。一実施形態では、図９ｂおよび図９ｃにそれぞれ示すように、入口寸法（幅Ｗ_０または深さＤ_０）がアウトレット寸法（幅Ｗ_１または深さＤ_１）よりも小さくなるように、側壁８３２および端部壁８３４の少なくとも一方をフレア状とすることができる。フレア状にすると、側壁８３２および端部壁８３４の各々は、図９ｂおよび図９ｃに示すように、それぞれ対応する幅フレア角θ_Ｗおよび深さフレア角θ_ｄを画定する。一実施形態では、幅フレア角θ_Ｗおよび／または深さフレア角θ_ｄは、少なくとも約２°、少なくとも約５°、少なくとも約１０°、もしくは少なくとも約１５°、および／または約４５°以下、約３０°以下、もしくは約１５°以下であってもよい。一実施形態では、幅フレア角θ_Ｗおよび／または深さフレア角θ_ｄは同じであってもよいが、別の実施形態では、θ_Ｗおよび／またはθ_ｄの値は異なっていてもよい。

一実施形態によれば、幅フレア角θ_ｄは、幅フレア角θ_Ｗよりも小さくなり得る。ある特定の実施形態では、深さフレア角θ_ｄは、約０°以下であり得、それにより、図９ｄに示した実施形態に示すように、マイクロ波ランチャー８２２の入口深さＤ_０とアウトレット寸法Ｄ_１とは実質的に同じとなる。別の実施形態では、深さフレア角θ_ｄは、０°未満であり得、それにより、図９ｅに示すように、Ｄ_１はＤ_０よりも小さくなる。マイクロ波ランチャー８２２が０°未満の深さフレア角を備え、および／または射出開口部８３８の深さＤ_１がマイクロ波入口８３６の深さＤ_０よりも小さいとき、マイクロ波ランチャー８２２は、全体的に逆の外形を有するテーパー状のランチャーとすることができる。マイクロ波ランチャー８２２がｎ個の射出開口部を備える一実施形態では、１〜ｎ個の開口部は、ランチャーの入口の深さおよび／または幅よりも小さい、またはそれに等しい深さおよび／または幅を有し得る。マルチ開口部ランチャーのさらなる実施形態について、以下に詳細に記載する。

本発明の一実施形態によれば、射出開口部８３８の深さＤ_１は、約０．６２５λ以下、約０．５λ以下、約０．４λ以下、約０．３５λ以下、または約０．２５λ以下であり得、λは、射出開口部８３８から放出されるマイクロ波エネルギーの主モードの波長である。理論に拘束されることを望むものではないが、射出開口部８３８の深さＤ_１を最小限に抑えると、射出開口部８３８に近接して生じたマイクロ波フィールドは、深さのより大きなランチャーによって生じるものよりも、安定し、かつ均一となると考えられる。マイクロ波ランチャー８２２がｎ個の射出開口部を備える一実施形態では、各射出開口部ｄ_ｎの深さは、約０．６２５λ以下、約０．５λ以下、約０．４λ以下、約０．３５λ以下、または約０．２５λ以下であってもよい。マイクロ波ランチャー８２２が複数の開口部を有するとき、各開口部は、同一のランチャーの他の射出開口部の１つ以上と同じ、またはそれとは異なる深さを有し得る。

次に図１０ａ〜図１０ｃを参照すると、本明細書に記載されるマイクロ波加熱システムにおいて使用するのに好適なマイクロ波ランチャー９２２の別の実施形態は、単一のマイクロ波入口９３６と、そこからマイクロ波エネルギーを放出すること射出または放出開口部９３８ａ〜ｃとして示される２つ以上の射出開口部を備えるものとして示されている。図１０ａ〜図１０ｃに示したマイクロ波ランチャー９２２は、第１、第２、および第３の離間した射出開口部９３８ａ〜ｃを含み、それらは互いに横方向に離間している。本明細書には３つの射出開口部を画定するものとして記載しているが、ランチャー９２２は、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、および／または１０個以下、８個以下、もしくは６個以下を含めて、任意の好適な数の射出開口部を含むことができる。第１、第２、および第３の射出開口部９３８ａ〜ｃの各々の間の間隔は、少なくとも約０．０５λ、少なくとも約０．０７５λ、もしくは少なくとも約０．１０λ、および／または約０．２５λ以下、約０．１５λ以下、もしくは約０．１λ以下であり得、λは、ランチャー９２２から放出されるマイクロ波エネルギーの主モードの波長である。

一実施形態では、第１、第２、および第３の射出開口部の各々は、図１０ａ〜図１０ｃに示すように、ランチャー９２２の内部内に配設された１つ以上の分割隔壁９４０ａ，ｂによって分離されている。隔壁９４０ａ，ｂは、典型的には、放出開口部９３８ａ〜ｃの間の所望の間隔に等しい厚みを有する。マイクロ波ランチャーがｎ個の隔壁を備えるとき、マイクロ波ランチャー９２２は、図１０ｃに詳細に示すように、（ｎ＋１）個の分離した射出開口部と、マイクロ波入口８３６と射出開口部９３８ａ〜ｃの各々との間に画定される（ｎ＋１）個の分離したマイクロ波経路９３７ａ〜ｃとを画定する。図１０ｃに示すように、マイクロ波経路９３７ａ〜ｃの各々は、入口９３６からそれぞれ対応する射出開口部９３８ａ〜ｃに対して直角なポイントまで延在する長さ（Ｌ_１〜Ｌ_３）を有する。Ｌ_１〜Ｌ_３の各々は実質的に同じであることも、あるいは、Ｌ_１，Ｌ_２，Ｌ_３のうちの少なくとも１つが実質的に異なることもある。図１０ｃに詳細に示した一実施形態によれば、１つ以上の経路９３７ａ〜ｃは、１つ以上の他の経路９３７ａ〜ｃよりも長くしてもよい。

１つ以上の経路９３７ａ〜ｃが１つ以上の他の経路とは異なる長さであるとき、短い経路（例えば、図１０ｃのＬ_２）を通る場合よりも、長いマイクロ波経路（例えば、図１０ｃのＬ_１，Ｌ_３）内において、そこを伝搬するマイクロ波エネルギーの位相速度が速いペースで加速するように、経路９３７ａ〜ｃの寸法（Ｌ_１、Ｌ_２および／またはＬ_３）を調整することができる。理論に拘束されることを望むものではないが、そのような調整を行うと、個別の波部分の均一な同期を保証することができ、それにより、マイクロ波エネルギーがチャンバ５２０へと放出される際に均一な波面が生成されることが仮定される。マイクロ波ランチャー９２２が単一の隔壁を含むとき、２つのマイクロ波経路のみが生成され（示されていない実施形態）、各経路の長さは、実質的に同じ7。従って、等しい長さの経路を通過するマイクロ波エネルギーの位相速度の制御は、ほとんどまたはまったく必要とされないことがある。

同じまたは別の実施形態では、射出開口部９３８ａ〜ｃの各々は、図１０ｂに概略的に示すように、深さ（ｄ_１〜_３）を画定することができる。一実施形態では、深さｄ_１〜ｄ_３の各々は実質的に同じであってもよいが、別の実施形態では、深さｄ_１〜ｄ_３のうちの少なくとも１つが異なっていることもある。前述のように、ｄ_１〜ｄ_３のうちの１つ以上は、約０．６２５λ以下、約０．５λ以下、約０．４λ以下、約０．３５λ以下、または約０．２５λ以下であり得、λは、射出開口部９３８ａ〜ｃから放出されるマイクロ波エネルギーの主モードの波長である。さらに、一実施形態では、ｄ_１〜ｄ_３のうちの少なくとも１つは、詳細に前述したように、入口９３６の深さｄ_０未満またはそれに等しくなり得る。図１０ｂに示すように、射出開口部９３８ａ〜ｃの各々の深さ（ｄ_３）は、存在するとき、隔壁９４０ａ，ｂの厚みを含まない。

図６ａを再び参照すると、一実施形態では、マイクロ波加熱ゾーン５１６のマイクロ波分配システム５１４は、複数のランチャー５２２ａ〜ｃおよび５２２ｄ〜ｆによってチャンバ５２０へとマイクロ波エネルギーを割り振るまたは分配するための少なくとも１つのマイクロ波分配マニホールド５２５ａ，ｂを含むことができる。一実施形態では、マイクロ波分配マニホールド５２５ａ，ｂは、発生器５１２から出たマイクロ波エネルギーを、マイクロ波ランチャー５２２ａ〜ｆの少なくともいくつかから放出される前に２つ以上の別個の部分に分割するように構成された少なくとも３つのマイクロ波割振り装置を含むことができる。本明細書で使用される場合、「マイクロ波割振り装置」という用語は、マイクロ波エネルギーを所定の比に従って２つ以上の別個の部分に分割するように動作可能な任意の装置またはアイテムを指す。本明細書で使用される場合、「所定のパワー比」という用語は、特定のマイクロ波割振り装置から出る得られた別個の各部分のパワー量の比を指す。例えば、そこを通過するパワーを１：１パワー比で分割するように構成されたマイクロ波割振り装置は、その中に導入されたパワーを２つの実質的に等しい部分に分割するように構成される。

ただし、本発明の一実施形態では、図６ａに誘導性絞り５７０ａ〜ｈならびに「Ｔ字状」または２方向スプリッタ５７２として示されるマイクロ波分配システム５１４のマイクロ波割振り装置のうちの少なくとも１つは、１：１ではない所定のパワー比を有するように構成することができる。例えば、マイクロ波割振り装置５７０ａ〜ｈまたは５７２のうちの１つ以上は、少なくとも約１：１．５、少なくとも約１：２、少なくとも約１：３、および／または約１：１０以下、約１：８以下、もしくは約１：６以下の所定のパワー比に従って、そこを通過するマイクロ波エネルギーを分割するように構成することができる。

マイクロ波分配システム５１４によって採用される割振り装置５７０ａ２〜ｈおよび／または５の各々は、同じ比に従ってエネルギーを放出するように構成することができ、あるいは、割振り装置５７０ａ〜ｈのうちの１つ以上は、異なるパワー比で構成してもよい。割振り装置５７０ａ〜ｈ，５７２は、ランチャー５２２ａ〜ｆの各々から実質的に同じパワー量が放出されるように構成することができるが、別の実施形態では、割振り装置５７０ａ〜ｈ，５７２は、より多くのパワーの流れを変え、１つ以上のランチャー５２２ａ〜ｆからより多くのパワーを放出し、残りのランチャー５２２ａ〜ｆを通してより少ないパワーが放出されるように集合的に設計することができる。マイクロ波割振り装置５７０ａ〜ｈ，５７２の各々が利用する特定のパワー比、ならびに、システム内のマイクロ波エネルギー割振りのパターンまたは全体的な構成は、例えば、加熱される物品のタイプ、マイクロ波加熱ゾーン５１６の所望の動作状態および他の同様のファクタを含む様々なファクタに依存し得る。

動作中、初期量のマイクロ波パワーをマイクロ波分配システム５１４に導入することができ、スプリッタ５７２を通過する際に、それらを２つの部分に分割することができる。一実施形態では、スプリッタ５７２から出たマイクロ波エネルギーの２つの部分は、ほぼ同じパワーであってもよいが、別の実施形態では、２つの部分のうちの一方は、他方よりも大きなパワーを有し得る。図６ａに示すように、各部分はそれぞれ対応するマニホールド５２５ａ，ｂに流れ、任意選択で位相シフト装置５３０を通過した後、マニホールド５２５ａ，ｂに入ることができる。マイクロ波分配マニホールド５２５ａに関して記載したように、図６ａに示した下側マニホールド５２５ｂに類似動作を適用可能であることを理解されたい。

スプリッタ５７２および任意選択で位相シフト装置５３０（その実施形態については以下に詳細に記載する）から出たマイクロ波パワーは、次いで、絞り５７０ａとして示されるマイクロ波割振り装置を通過することができ、その後、そのパワーは、第１の射出マイクロ波部分と第１の分配マイクロ波部分とに分けられ得る。第１の射出マイクロ波部分は、ランチャー５２２ａのほうに案内されることができ、アウトレット５２４ａを介して放出することができる。第１の分配マイクロ波部分は、導波路５１８に沿って、追加のマイクロ波ランチャー５２２ｂ，ｃに向かって伝搬することができる。一実施形態によれば、絞り５７０ａから出る第１の射出マイクロ波部分と第１の分配マイクロ波部分とのパワー比は、約１：１以下、約０．９５：１以下、約０．９０：１以下、約０．８０：１以下、約０．７０：１以下、または０．６０：１以下であってもよい。一実施形態では、第１の射出マイクロ波部分と第１の分配マイクロ波部分とのパワー比は１：１ではない。

第１の分配マイクロ波部分は、ランチャー５２２ｂ，ｃに向かって伝搬すると、その後、ランチャー５２２ｂのほうに案内され、射出アウトレット５２４ｂを介して放出される第２の射出マイクロ波部分と、ランチャー５２２ｃに向かって下流の導波路５１８を伝搬する第２の分配マイクロ波部分とに分割することができる。一実施形態では、第２の射出マイクロ波部分と第２の分配マイクロ波部分との比は、少なくとも約０．８０：１、少なくとも約０．９０：１、少なくとも約０．９５：１、および／または約１．２：１以下、約１．１：１以下、約１．０５：１以下であり得、あるいは、約１：１であってもよい。その後、マイクロ波エネルギーの残り（例えば、第２の分配マイクロ波部分の全体）を最後のマイクロ波ランチャー５２２ｃに案内し、射出アウトレット５２４ｃから放出することができる。

（図６ａには示されていない）別の実施形態によれば、マイクロ波分配システム５１４は、４つ以上のランチャーを有するマイクロ波分配マニホールド５２５ａ，ｂを含むことができる。例えば、マイクロ波分配マニホールド５２５がｎ個のランチャーを含むとき、（ｎ−１）番目の分割ステップ以外は、射出マイクロ波部分と分配マイクロ波部分との比が１：１ではないようには行うことができる。（ｎ−１）番目のステップを除くステップの各々については、パワー比は、約１：１以下、約０．９５：１以下、以下０．９０：１、約０．８０：１以下、約０．７０：１以下または０．６０：１以下であってもよいが、（ｎ−１）番目の分割ステップは、射出マイクロ波部分と第２の分配マイクロ波部分との比が、少なくとも約０．８０：１、少なくとも約０．９０：１、少なくとも約０．９５：１、および／または約１．２：１以下、約１．１：１以下、約１．０５：１以下となり得る、あるいは約１：１となり得るように行うことができる。次いで、（ｎ−１）番目の分配マイクロ波部分の大部分または全体を、ｎ番目のマイクロ波ランチャーを介して、マイクロ波チャンバに放出されるｎ番目の射出マイクロ波部分として送ることができる。

また、ランチャー５２２のうちの１つ以上は、マイクロ波分配システム５１４内に配置された１つ以上の絞り５７０ａ〜ｈに加えて、図１１ａおよび図１１ｂに示す一実施形態に示すように、ランチャー内に配設された少なくとも１つの誘導性絞りを含むことができる。代替的には、絞り５７０ｂおよび／または５７０ｄのうちの１つ以上は、図６ａに示すように導波路内の配設するのではなく、ランチャー５２２ａおよび／または５２２ｂ内にそれぞれ配設することができる。

図１１ａには、その中に配設された誘導性絞りを含むマイクロ波ランチャー１０２２の一実施形態が示されている。ランチャー１０２２は、図１１ａおよび図１１ｂに概略的に示すように、そのマイクロ波入口１０３６と１つ以上の射出開口部１０３８との間に配置される少なくとも１つの誘導性絞り１０７０を含むことができる。図１１ａおよび図１１ｂに示すように、絞り１０７０は、ランチャー１０２２の両側に配設された誘導性絞りパネル１０７２ａ，ｂの対によって画定することができる。第１および第２の絞りパネル１０７２ａ，ｂは、ランチャー１０２２のより狭い対向する端部壁１０３４ａ，ｂに結合されているものとして示されているが、ランチャー１０２２のより広い対向する側壁１０３２ａ，ｂに結合してもよいことを理解されたい。図１１ａおよび図１１ｂに示すように、第１および第２の絞りパネル１０７２ａ，ｂは、マイクロ波入口１０３６と射出開口部１０３８との間に画定されるマイクロ波経路１０３７へと、経路１０３７を通るマイクロ波の伝搬方向をほぼ横断する方向に内向きに延在する。一実施形態では、絞りパネルは、それらが配設される場所において、マイクロ波経路１０３７の総面積の少なくとも約２５パーセント、少なくとも約４０パーセント、もしくは少なくとも約５０パーセント、および／または約７５パーセント以下、約６０パーセント以下、もしくは約５５パーセント以下を閉塞する。マイクロ波ランチャー１０２２が、図１１ｃに示すように、２つ以上の射出開口部を備えるとき、第１および第２の絞りパネル１０７２ａ，ｂは、ランチャー１０２２の射出開口部１０３８ａ〜ｃの各々の少なくとも一部を閉塞するように構成することができる。

図１１ａに示すように、第１および第２の絞りパネル１０７２ａ，ｂは、実質的に共平面であり得、マイクロ波ランチャー１０２２の中心射出軸に対して実質的に直角に配向することができる。ある特定の実施形態では、絞りパネル１０７２ａ，ｂは、マイクロ波ランチャー１０２２のマイクロ波入口１０３６と射出開口部１０３８の両方から離間し得る。例えば、絞りパネル１０７２ａ，ｂは、ランチャー１０２２のマイクロ波入口１０３６と射出開口部１０３８との間の最小距離の少なくとも約１０パーセント、少なくとも約２５パーセント、または少なくとも約３５パーセントだけランチャー１０２２のマイクロ波入口１０３６から離間し得る。さらに、絞りパネル１０７２ａ，ｂは、ランチャー１０２２のマイクロ波入口１０３６と射出開口部１０３８との間で測定した最大距離（Ｌ）の少なくとも約１０パーセント、２５パーセントまたは３５パーセントだけ、ランチャー１０２２の射出開口部１０３８から離間し得る。

図６ａを再び参照すると、マイクロ波分配システム５１４は、マイクロ波加熱チャンバ５２０内に生成されるマイクロ波フィールドの均一性および／または強度を増大させるための１つ以上の装置をさらに備えるものとして示されている。例えば、一実施形態では、マイクロ波分配システム５１４は、ランチャー５２２ａと５２２ｆとの対、ランチャー５２２ｂと５２２ｅとの対、およびランチャー５２２ｃと５２２ｄとの対の間にそれぞれ画定される個別の加熱ゾーン５８０ａ〜ｃの各々内の生成されたマイクロ波フィールドの建設的干渉帯域の場所および強度を変更および／または制御するように設計された１つのまたはより多くの装置を含むことができる。一実施形態では、そのような装置は、そこを通過するマイクロ波エネルギーの位相を循環移動するように動作可能な、図６ａでは装置５３０として概略的に表される位相シフト装置とすることができる。

物品５５０がマイクロ波チャンバ５２０内で運搬システム５４０に沿って移動する際に、各物品５５０は、各個々の加熱ゾーン５８０ａ〜ｃ内で、少なくとも約２秒、少なくとも約１０秒、少なくとも約１５秒、および／または約１分以下、約４５秒以下、もしくは約３０秒以下の平均滞留時間（τ）を有することができる。一実施形態では、物品５５０の平均滞留時間（τ）は、位相シフト装置５３０が構成される位相シフトレート（ｔ）よりも長くなり得る。例えば、個別の加熱ゾーン５８０ａ〜ｃのうちの１つを通過する物品の平均滞留時間と装置５３０の位相シフトレートとの比（τ：ｔ）は、少なくとも約２：１、少なくとも約３：１、少なくとも約４：１、少なくとも約５：１、および／または約１２：１以下、約１０：１以下、もしくは、約８：１以下であってもよい。

位相シフト装置５３０は、マイクロ波分配システム５１４を通過するマイクロ波エネルギーの位相を急速かつ循環的に移動するための任意の好適な装置であってもよい。一実施形態によれば、位相シフト装置５３０は、少なくとも毎秒約１．５サイクル、少なくとも毎秒約１．７５サイクル、または少なくとも毎秒約２．０サイクル、ならびに／あるいは、毎秒約１０サイクル以下、毎秒約８サイクル以下、および／または毎秒約６サイクル以下の位相シフトレート（ｔ）で、そこを通過するマイクロ波エネルギーを移動するように構成することができる。本明細書で使用される場合、「位相シフトレート」という用語は、１秒あたりに完了する完全位相シフトサイクルの数を指す。「完全位相シフトサイクル」は、０°から１８０°へ、そして０°に戻る位相シフトを指す。単一の位相シフト装置５３０を含むものとして示されているが、マイクロ波分配システム５１４内で任意の好適な数の位相シフト装置を利用できることを理解されたい。

一実施形態では、位相シフト装置５３０は、シリンダ内でほぼ線形に移動し（例えば、上下運動）、それにより、そこを通過するマイクロ波エネルギーの位相を循環シフトさせるように動作可能なプランジャ型チューニング装置を備えることができる。図１２ａおよび図１２ｂは、マイクロ波分配システム５１４において使用するのに好適なプランジャ型チューニング装置１１３０ａ，ｂの２つの実施形態を示す。図１２ａは、自動ドライバ１１３６によって単一のシリンダ１１３４内で移動するように動作可能な１つのプランジャ１１３２を含む単一のプランジャ位相シフト装置１１３０ａを示す。図１２ｂは、いくつかの対応するシリンダ１１３４ａ〜ｄ内に配設され、その中で移動するように動作可能な複数のプランジャ１１３２ａ〜ｄを含むマルチプランジャ位相シフト装置を備える位相シフト装置の別の実施形態を示す。プランジャ型チューニング装置１１３０ａ，ｂのいずれかは、例えば、ショートスロットハイブリッドカプラーなどの、図１２ａおよび図１２ｂには示されていないカプラーに接続することができ、マイクロ波分配システム５１４において、上述したように、位相シフト装置５３０として採用することができる。

好適な位相シフト装置の別の実施形態を図１３ａ〜図１３ｅに示す。図１２ａおよび図１２ｂに示した位相シフトまたはチューニング装置とは対照的に、図１３ａ〜図１３ｅに示す位相シフト装置は、回転可能な位相シフト装置である。例えば、図１３ａ〜図１３ｃに示すように、可変位相短絡とも呼ばれる回転可能な位相シフト装置１２３０の一実施形態は、第１の実質的に矩形開口部１２１２を画定する固定部１２１０と、第１の開口部１２１２に近接して配置された回転可能部１２４０とを備えることができる。図１３ａに示すように、回転可能部１２４０と固定部１２１０との間にギャップ１２１３を画定することができ、一実施形態では、固定部１２１０および回転可能部１２４０からのマイクロ波エネルギーの洩れを防止するためのマイクロ波チョーク（図示せず）を、ギャップ１２１３内に少なくとも部分的に配設することができる。

回転可能部１２４０は、ハウジング１２４２と、ハウジング１２４２内に受容される複数の離間した実質的に平行なプレート１２４４ａ〜ｄとを備える。図１３ａに示すように、ハウジング１２４２は、第１の端部１２４３ａと第２の端部１２４３ｂとを備え、第１の端部１２４３ａは、固定部１２１０の第１の矩形開口部１２１２に隣接する第２の開口部１２４６を画定する。図１３ａに矢印１２９０，１２９２で示されるように、回転可能部１２４０は、図１３ａ〜図１３ｃに概略的に示すように第１および第２の開口部１２１２，１２４６を通って延在する回転軸１２１１を中心として、固定部１２１０に対して回転するように構成することができる。

図１３ｂおよび図１３ｃに詳細に示すように、ハウジング１２４２は、長さ（Ｌ_Ｈ）、幅（Ｗ_Ｈ）および深さ（Ｄ_Ｈ）を有する。一実施形態では、Ｌ_Ｈ、Ｗ_ＨおよびＤ_Ｈのうちの少なくとも１つは、少なくとも約０．５λ、少なくとも約０．６５λ、少なくとも約０．７５λ、および／または約１λ以下、約０．９λ以下、もしくは約０．７５λ以下であり得、λは、第１の開口部１２１２と第２の開口部１２４６との間に可変位相短絡１２３０が渡るように構成されるマイクロ波エネルギーの波長である。一実施形態では、Ｗ_ＨおよびＤ_Ｈのうちの少なくとも１つは、少なくとも約０．５λであり、Ｗ_ＨおよびＤ_Ｈのいずれも約λ以下である。図１３ａ〜図１３ｃに概略的に示すように、ハウジング１２４２の断面形状は、Ｗ_Ｈ：Ｄ_Ｈの比が約１．５：１以下、約１．２５：１以下、または約１．１：１以下となるように実質的に矩形である。

固定部１２１０は、任意の好適な形状またはサイズとすることができ、円形または矩形の導波路を備えることができる。図１３ｄに示した一実施形態では、第１の実質的に矩形開口部１２１２は、幅（Ｗ_Ｒ）：深さ（Ｄ_Ｒ）の比が、少なくとも約１．１：１、少なくとも約１．２５：１、または少なくとも約１．５：１となるような幅（Ｗ_Ｒ）および深さ（Ｄ_Ｒ）を有し得る。回転可能部１２４０の固定部１２１０の第１の開口部１２１２の幅と第２の開口部１２４６の幅と、比Ｗ_Ｈ：Ｗ_Ｒが、少なくとも約０．８５：１、少なくとも約０．９５：１、少なくとも約０．９８：１、および／または約１．１５：１以下、約１．０５：１以下、もしくは約１．０１：１以下となるように、実質的に同じである。

図１３ａに概略的に示すように、プレート１２４４ａ〜ｄの各々は、ハウジング１２４２の第２の端部１２４３ｂに結合することができ、ハウジング１２４２の第１の端部１２４３ａに向かって、第１の開口部１２１２および第２の開口部１２４４に向かう方向に全般的に延在することができる。プレート１２４４ａ〜ｄの各々は、図１３ｂにおいてＬ_ｅとして示される、少なくとも約０．１λ、少なくとも約0.2λ、少なくとも約０．２５λ、および／または約０．５λ以下、約０．３５λ以下、もしくは約０．３０λ以下の延在距離または長さを有することができる。さらに、図１３ｃに詳細に示すように、プレート１２４４ａ〜ｄのうちの１つ以上は、少なくとも約０．０１λ、少なくとも約０．０５λ、および／または約０．１０λ以下、もしくは約０．０７５λ以下の厚みｋを有し得、λは、第１の開口部１２１２を介してハウジング１２４２へとの導入されるマイクロ波エネルギーの波長である。隣接するプレート１２４４ａ〜ｄは、各プレートの厚みよりも大きくても、それとほぼ同じでも、またはそれよりも小さくてもよい間隔距離ｊだけ離間させることができる。一実施形態では、ｊは、少なくとも約０．０１λ、少なくとも約０．０５λ、および／または約０．１０λ以下、もしくは約０．０７５λ以下であってもよい。従って、一実施形態では、図１３ｃに全般的にシェーディングされた領域として示されるプレート１２４４ａ〜ｄの遠位端の重畳する表面区域と、図１３ｃに全般的にシェーディングされていない領域として示されるハウジング１２４２の第２の端部１２４３ｂの内部露出総表面区域との比は、少なくとも約０．８５：１、少なくとも約０．９５：１、もしくは少なくとも約０．９８：１、および／または約１．１５：１以下、約１．１０：１以下、もしくは約１．０５：１以下であってもよい。

可変位相短絡１２３０は、図１３ａに示すように、回転軸１２１１を中心として、少なくとも毎分約５０回転（ｒｐｍ）少なくとも約１００ｒｐｍ、少なくとも約１５０ｒｐｍ、および／または約１０００ｒｐｍ以下、約９００ｒｐｍ以下、もしくは約８００ｒｐｍ以下の速度で回転するように構成することができる。一実施形態では、回転可能な可変位相短絡１２３０の移動の少なくとも一部は、自動ドライバおよび／または自動制御システム（図示せず）に結合されたアクチュエータ１２７０によって行うことができる。別の実施形態では、移動の少なくとも一部は手動で行うことができ、任意選択で非回転期間を含んでもよい。

図６ａのマイクロ波分配システム５１４において使用するのに好適な他の回転可能な位相シフト装置１２３３，１２３５の追加の実施形態を、図１３ｅおよび図１３ｆにそれぞれ示す。図１３ｅに示した実施形態に示すように、回転位相シフト装置１２３３は、導波路１２４３内に配設されたプランジャ１２４１に締付けロッド１２３９を介して結合された回転クランク部材１２３７を含むことができる。矢印１２６１で示すようにクランク部材１２３７が回転すると、ロッド１２３９により、図１３ｅに矢印１２６３で示すような導波路１２４３内でのピストンまたはプランジャ１２４１の全体的な上下運動が容易になる。図１３ｆには、回転位相シフト装置１２３５の別の実施形態が、導波路１２４３内に配設されたプランジャ１２４１に組み込む、またはそれに結合することができるフォロワロッド１２４７に結合されたカム１２４５を含むものとして示されている。カム１２４５が回転すると、フォロワロッド１２４７は、矢印１２６３で概略的に示すように、シリンダ１２４３内での全体的な上下運動でプランジャまたはピストン１２４１を移動させる。さらに、一実施形態によれば、回転位相シフト装置１２３５は、導波路１２４３内での上方向のプランジャ１２４１の移動を容易にするための１つ以上の付勢装置１２４９（例えば、１つ以上のばね）をさらに備えることができる。

回転可能な位相シフト装置として利用することに加えて、可変位相短絡１２３０（または、任意選択で、回転位相シフト装置１２３３，１２３５）は、例えば、不要な反射をチューンアウトまたはキャンセルするためのインピーダンスチューナ、ならびに／あるいは発生器の周波数をキャビティの周波数に整合させるための周波数チューナなどの、チューニング装置として使用するように構成することもできる。

次に図１４ａを参照すると、反射パワーをキャンセルするまたは最小限に抑えるためのインピーダンスチューナとして２つの可変位相短絡１３３０ａ，ｂを利用するマイクロ波分配システム１３１４の一実施形態が示されている。図１４ａに示すように、可変位相短絡１３３０ａ，ｂの各々は、ショートスロットハイブリッドカプラーであってもよいカプラー１３４０に隣接するアウトレットに接続することができる。動作中、マイクロ波ランチャー１３２２で反射して発生器１３１２に向かうエネルギーをインピーダンスチューナがチューンアウトするように、可変位相短絡１３３０ａ，ｂの各々を個々に、所望の位置に調整することができる。一実施形態によれば、加熱される物品の反射係数の変化に適応するために、可変位相短絡１３３０ａ，ｂの一方または両方を、マイクロ波プロセス中に、必要に応じてさらに調整することができる。一実施形態では、自動制御システム（図示せず）を使用して、少なくとも部分的にさらなる調整を行うことができる。

また、本明細書に記載する可変位相短絡は、キャビティの周波数を発生器の周波数に整合させるための周波数チューナとして利用することができる。この実施形態によれば、図１４ｂに可変位相短絡１３３０ｃとして示される１つ以上の可変位相短絡は、共振マイクロ波チャンバ１３２０に沿って離間している個別のポートに直接的に結合することができる。この実施形態では、連続的にまたは散発的に可変位相短絡１３３０ｃを回転させることができ、その位置は、マイクロ波チャンバ１３２０および／またはその中で処理される物品（図示せず）の変化に応じて、手動で、または自動的に調整することができる。可変位相短絡１３３０ｃのこのように調整した結果、キャビティ内のマイクロ波エネルギーの周波数を、発生器（図示せず）の周波数により厳密に整合させることができる。

図６ａに示したマイクロ波加熱システム５１０を再び参照すると、例えば、物品と周囲の流体媒質との間の熱伝導係数を増大させることによって、マイクロ波チャンバ５２０を通過する物品５５０のより十分なおよび／またはより効率的な加熱を行うことができる。マイクロ波加熱チャンバ１４２０内の熱伝導係数の変化によって、物品１４５０のより迅速でより効率的な加熱を容易にするように構成されたマイクロ波チャンバ１４２０の一実施形態が図１５ａに示されている。一実施形態では、マイクロ波チャンバ１４２０内の熱伝導係数は、例えば、１つ以上の流体ジェットをマイクロ波チャンバ１４２０の内部へと激しく放出するように構成された１つ以上の流体ジェット撹拌機１４３０ａ〜ｄなどの１つ以上の撹拌装置を使用して、チャンバ１４２０内の気体媒質または液体媒質を撹拌することによって、少なくとも部分的に増大させることができる。一実施形態では、マイクロ波チャンバ１４２０へと放出される流体ジェットは、液体ジェットまたは蒸気ジェットとすることができ、少なくとも約４５００、少なくとも約８０００、または少なくとも約１０，０００のレイノルズ数を有することができる。

構造的に、流体ジェット撹拌機１４３０ａ〜ｄは、マイクロ波チャンバ１４２０内の複数の場所において物品１４５０に向かって複数のジェットを放出するように構成された任意の装置とすることができる。一実施形態では、中心延長軸１４１７にほぼ直角な方向に放出するようにジェットの少なくとも一部が構成されるように、流体ジェット撹拌機１４３０は、マイクロ波チャンバ１４２０の中心延長軸１４１７に沿って軸方向に離間させることができる。図１５ｂに詳細に示した別の実施形態では、１つ以上の流体ジェット撹拌機１４３０ａ〜ｄは、ジェットの少なくとも一部がチャンバ１４２０の中心延長軸１４１７に向かって径方向内向きに案内されるように円周方向にマイクロ波チャンバ１４２０内に配置することができる。マイクロ波チャンバ１４２０の一部の円周に沿って全般的に連続しているものとして図１５ｂには示されているが、流体ジェット撹拌機１４３０ａは、チャンバ１４２０の中心延長軸１４１７に向かって流体ジェットを放出するように各々が配置された、チャンバ１４２０の円周の少なくとも一部に沿って径方向に互いに離間している複数の別個のジェットもまた含み得ることを理解されたい。

図１５ａに示すように、流体ジェット撹拌機１４３０ａ〜ｄは、マイクロ波チャンバ１４２０の１つ以上の側面に沿って配置することができ、また、１つ以上のマイクロ波ランチャー１４２２との間に（代替的に）配設することができる。１つ以上の撹拌器１４３０ａ〜ｄの使用は、他の事情が同じならば、マイクロ波チャンバ１４２０内の流体媒質と物品１４５０との間の熱伝導係数を、静止チャンバの熱伝導係数と比較して、少なくとも約１パーセント、少なくとも約５パーセント、少なくとも約１０パーセント、または少なくとも約１５パーセント増大させることができる。同じまたは別の実施形態では、同様に構成されるおよび／または動作する１つ以上のジェットが、図１ａおよび図１ｂにおいて前に例示された熱化１２および／または保持ゾーンは２０を含むマイクロ波システム１０の１つ以上の他のゾーン内に含まれ得る。

図１ａおよび図１ｂ再びを参照すると、マイクロ波加熱ゾーン１６から引き出した後、加熱された物品を温度保持ゾーン２０に任意選択で送ることができ、指定された滞留時間にわたって、ある特定の最小しきい値温度に、またはそのよりも高い温度で物品の温度を維持することができる。この保持ステップの結果として、保持ゾーン２０から除去された物品の加熱プロファイルがより一貫し、コールドスポットをより少なくすることができる。一実施形態では、保持ゾーン２０内の最小しきい値温度は、マイクロ波加熱ゾーン１６内で必要とされる最低温度と同じであり得、少なくとも約１２０℃、少なくとも約１２１℃、少なくとも約１２２℃、および／または約１３０℃以下、約１２８℃以下、もしくは約１２６℃以下であってもよい。保持ゾーン２０を通過する物品の平均滞留時間は、少なくとも約１分、少なくとも約２分、もしくは少なくとも約４分、および／または約２０分以下、約１６分以下、もしくは約１０分以下であってもよい。保持ゾーン２０は、マイクロ波加熱ゾーン１６と同じ圧力で動作することができ、一実施形態では、加圧型0および／または液体充填型のチャンバもしくは槽を少なくとも部分的に画定することができる。

保持ゾーン２０から出た後、マイクロ波システム１０の加熱された物品をその後、急冷ゾーン２２に導入することができ、１つ以上の冷却された流体と接触させることよって、加熱された物品を急速に冷却することができる。一実施形態では、急冷ゾーン２２は、物品を、少なくとも約１分、少なくとも約２分、少なくとも約３分、および／または約１０分以下、約８分以下、もしくは約以下６分の時間で、少なくとも約３０℃、少なくとも約４０℃、少なくとも約５０℃、および／または約１００℃以下、約７５℃以下、もしくは約５０℃以下だけ冷却するように構成することができる。急冷ゾーン２２における冷却流体として、例えば、マイクロ波加熱ゾーン１６に関して前述したものなどの液体媒質および／または気体媒質を含む任意の好適なタイプの流体を使用することができる。

図１ａおよび図１ｂに全般的に示した一実施形態によれば、マイクロ波加熱システム１０は、存在する場合、マイクロ波加熱ゾーン１６および／または保持ゾーン２０の下流に配設された第２の圧力調整ゾーン１４ｂを含むこともできる。第２の圧力調整ゾーン１４ｂは、第１の圧力調整ゾーン１４ａに関して前述した方法と同様の方法で構成し、動作させることができる。存在する場合、第２の圧力調整ゾーン１４ｂは、マイクロ波加熱ゾーン１６および／または保持ゾーン２０が動作する圧力と同様の高い圧力（超大気圧）で急冷ゾーン２２の実質的部分またはほぼすべてが動作するように、急冷ゾーン２２の下流に配置することができる。別の実施形態では、急冷ゾーン２２の一部分はマイクロ波加熱ゾーン１６および／または保持ゾーン２０の圧力と同様の超大気圧で動作することができるが、急冷ゾーン２２の別の一部分はほぼ大気圧で動作することができるように、急冷ゾーン２２内に第２の圧力調整ゾーン１４ｂを配設することができる。冷却された物品は、急冷ゾーン２２から除去されると、少なくとも約２０℃、少なくとも約２５℃、少なくとも約３０℃、および／または約７０℃以下、約６０℃以下、もしくは約５０℃以下の温度を有し得る。急冷ゾーン２２から除去した後、次いで、冷却され処理された物品を、以後の保管または使用のためにマイクロ波加熱ゾーン１０から除去することができる。

本発明の一実施形態によれば、例えば、マイクロ波加熱システム１０を通過する物品またはパッケージごとに、マイクロ波エネルギーへの一貫した連続する曝露を保証するためのマイクロ波加熱システム１０の動作を制御するための１つ以上の方法が提供される。マイクロ波システム１０の動作を制御する好適な方法１５００の一実施形態の主要ステップを、図１６の個別のブロック１５１０〜１５３０によって示す。

図１６に示すように、制御方法１５００の第１のステップは、ブロック１５１０によって表されるように、マイクロ波加熱ゾーン１６に関する１つ以上のマイクロ波システムパラメータについての値を判断することである。マイクロ波システムパラメータの例は、放出される正味パワー、運搬システムの速度、ならびにマイクロ波加熱チャンバ内の水の温度および／または流量を含み得るが、これに限定されるものではない。その後、図１６のブロック１５２０によって示すように、次いで、差を判断するために、特定のパラメータについての得られた判断値を、同じパラメータの対応する目標値と比較することができる。この差に基づいて、図１６のブロック１５３０によって表されるように、マイクロ波システム１０の動作を調整するため１つ以上の措置を取ることができる。一実施形態では、例えば、差の大きさが、特定のマイクロ波システムパラメータのための目標値および／または判断値の値の少なくとも約５パーセント、少なくとも約１０パーセント、または少なくとも約２０パーセントであるとき、マイクロ波加熱システム１０の調整を行うことができる５。一実施形態では、自動制御システムを使用して、上述した方法の少なくとも一部を行うことができる。

一実施形態では、マイクロ波加熱システム１０内で加熱される物品（例えば、食品および／または医療用流体もしくは医療用器具）の安全性および／または法令準拠を保証するために、マイクロ波加熱システム１０によって、上述した制御方法１５００の基本ステップを利用することができる。この実施形態によれば、１つ以上のマイクロ波システムパラメータが、放出される最小正味パワー、運搬システムの最高速度、ならびにマイクロ波加熱チャンバ内の水の最低温度および／または最小流量からなる群から選択され得る。一実施形態では、マイクロ波チャンバ中の水の最低温度は、少なくとも約１２０℃、少なくとも約１２１℃、少なくとも約１２３℃、および／または約１３０℃以下、約１２８℃以下、もしくは約１２６℃以下であってもよいが、最小流量は、少なくとも毎分約１ガロン（ｇｐｍ）、少なくとも約５ｇｐｍ、または少なくとも約２５ｇｐｍであってもよい。一実施形態では、運搬システムの最高速度は、毎秒約１５フィート（ｆｐｓ）以下、約１２ｆｐｓ以下、または約１０ｆｐｓ以下であり得、放出される最小正味パワーは、少なくとも約５０ｋＷ、少なくとも約７５ｋＷ、または少なくとも約１００ｋＷであってもよい。製品安全性または準拠を保証するために制御方法１５００を利用する場合、マイクロ波加熱システム１０の動作を調整するためにとられる１つ以上の措置は、運搬システムを停止すること、１つ以上の発生器をオフすること、望ましくない状態に露出された１つ以上の物品を撤去、隔離および再処理もしくは処分すること、ならびにそれらの組合せを含み得るが、これに限定されるものではない。

また、同じまたは別の実施形態では、加熱される物品（例えば、食品および／または医療用流体もしくは医療用器具）の品質およびコンシステンシーを保証するために、マイクロ波加熱システム１０によって、制御方法１５００の基本ステップを利用することができる。この実施形態によれば、マイクロ波パラメータは、放出される正味パワー、運搬システムの速度、ならびにマイクロ波加熱チャンバ内の水の温度および／または流量を含み得る。一実施形態では、マイクロ波チャンバ中の水の温度は、少なくとも約121℃、少なくとも約１２２℃、少なくとも約１２３℃、および／または約１３０℃以下、約１２８℃以下、もしくは約１２６℃以下であってもよいが、流量は、少なくとも毎分１５ガロン（ｇｐｍ）、少なくとも約３０ｇｐｍ、または少なくとも約５０ｇｐｍであってもよい。一実施形態では、運搬システムの速度は、少なくとも毎秒約５フィート（ｆｐｓ）、少なくとも約７ｆｐｓ、または少なくとも約１０ｆｐｓの速度に制御され得るが、放出される正味パワーは、少なくとも約７５ｋＷ、少なくとも約１００ｋＷ、または少なくとも約１５０ｋＷであってもよい。製品品質またはコンシステンシーを保証するために制御方法１５００を利用するとき、マイクロ波加熱システム１０の動作を調整するためにとられる１つ以上の措置は、運搬システムを停止すること、１つ以上の発生器をオフすること、望ましくない状態に露出された１つ以上の物品を撤去、隔離および再処理もしくは処分すること、ならびにそれらの組合せを含み得るが、これに限定されるものない。

図１６に示した方法１５００の比較ステップ１５２０を実行するために、マイクロ波システム１０中で物品を加熱する前に、上述したマイクロ波システムパラメータのうちの少なくとも１つについての目標値のうちの１つ以上を判断することができる。これらの目標値の大きさの判断は、小規模マイクロ波システムを使用して加熱すべき特定のタイプの物品の規定された加熱プロファイルを最初に生成することによって達成され得る。例えば、一実施形態では、特定のタイプの１つ以上の物品（例えば、特定の食品、医療用装置または医療用流体）を最初に小規模マイクロ波加熱システムのマイクロ波チャンバに装荷する。一実施形態では、小規模加熱チャンバに装荷された物品は単一のタイプであり得、それにより、特に、判断された得られた画定加熱を、より大規模な加熱システム中のそのタイプの物品に適用することができる。一実施形態では、物品は、特定のタイプおよび／またはサイズの包装済み食品（例えば、肉の８オンスのＭＲＥパッケージ）であり得、あるいは、包装済み医療用流体（例えば、生理食塩水）または特定のタイプおよび／またはパッケージの医療用もしくは歯科用器具であってもよい。

小規模マイクロ波加熱システムのマイクロ波チャンバに装荷した後、１つ以上のマイクロ波ランチャーによってマイクロ波エネルギーをチャンバに導入することによって、物品を加熱することができる。複数回の加熱の実行を含み得るこの加熱期間中に、加熱される物品について、規定された加熱プロファイルを判断することができる。本明細書で使用される場合、「規定された加熱プロファイル」という用語は、特定のタイプの物品を加熱するときに使用するために示唆または推奨される様々なパラメータの目標値のセットを指す。目標値を含むだけでなく、規定された加熱プロファイルは、少なくとも部分的に、時間および／または物品の位置の関数として表すこともできる。一実施形態では、規定された加熱プロファイルは、放出される正味パワー、マイクロ波パワーの逐次分配（すなわち、放出されるマイクロ波エネルギーのタイミング、場所および量に関する詳細）、マイクロ波チャンバ中の流体（例えば、水）の温度および／または流量、ならびに／あるいはマイクロ波チャンバ内における物品の滞留時間を含むが、これには限定されない１つ以上のマイクロ波システムパラメータについての少なくとも１つの目標値を含み得る。さらに、規定された加熱プロファイルは、マイクロ波加熱システム１０の熱化ゾーン１６、保持ゾーン２０、および／または急冷ゾーン２２に関する１つ以上のパラメータ（例えば、温度、流体流量、圧力、および物品滞留期間）についての目標値または最小値も含み得る。

規定された加熱プロファイルを判断した後、複数のそのタイプの物品を、より大規模なマイクロ波加熱システムに装荷することができ、次いで、小規模マイクロ波システムを用いて、任意選択で自動制御システムを使用して、判断された画定プロファイルに従ってそれらを加熱することができる。一実施形態では、小規模マイクロ波加熱システムは、バッチシステムまたはセミバッチシステムとすることができ、および／または１００立方フィート未満、５０立方フィート未満、もしくは３０立方フィート未満の総内部容積を有する液体充填マイクロ波チャンバを備えることができる。同じまたは別の実施形態では、大規模マイクロ波システムは、少なくとも約１００立方フィート、少なくとも約２５０立方フィート、または少なくとも約５００立方フィートの総内部容積を有する加圧型又は液体充填型のマイクロ波チャンバ中で少なくとも部分的に行われる連続プロセスまたは半連続プロセスであってもよい。その後、任意の数の異なる物品について特定の規定された加熱プロファイルを生成するために、必要に応じて、上述のステップを同じ回数繰り返すことができる。その後、上述の１つ以上のパラメータについての目標値を判断することができ、図１６に示した方法１５００の比較ステップ１５２０で使用することができる。その後、最終製品の一貫した加熱を保証するために、差に基づいて、上記に列挙した措置のうちの１つ以上をとることができる。

一貫した加熱を保証する１つの態様は、加熱ゾーンに放出される一定で測定可能なパワーを保証することである。一実施形態では、マイクロ波加熱システム１０内で放出される正味パワーを制御するための方法が提供される。本明細書で使用される場合、「放出される正味パワー」という用語は、導波路またはランチャー内の順方向パワーと反射パワーとの差を指す。本明細書で使用される場合、「順方向パワー」という用語は、発生器から積載物への意図された方向に伝搬するパワーを指すが、「反射パワー」という用語は、通常、非から導波路またはランチャーへと発生器に向かって意図しない方向に伝搬するパワーを指す。

２つ以上の方向性カプラーの対を使用して、少なくとも１つのマイクロ波ランチャーから放出される正味パワーを判断するための方法１６００の主要ステップを、図１７に提供されるフローチャートに要約する。ブロック１６１０，１６２０によって表されるように、放出される正味パワーの第１の値および第２の値は、方向性カプラーの２つの独立した対を使用して判断することができる。方向性カプラーの各対は、順方向パワーを測定するための１つのカプラーと、反射パワーを測定するための別のカプラーと、差を計算し、それにより、第１の値および第１の値のそれぞれ対応する放出される正味パワーを提供するための１つ以上の装置またはシステムとを含むことができる。一実施形態によれば、正味パワー値の少なくとも一方は、マイクロ波発生器の出力を制御するために調整または使用することができるが、もう一方は、当該他方のバックアップまたはバリデーションとして使用することができる。

カプラーの各対から正味パワー値を取得すると、ブロック１６３０によって示されるように、正味パワーの第１の値と第２の値とを比較して、それらの差を判断することができ、その差に基づいて、ブロック１６４０によって示されるように、マイクロ波加熱システムの動作を調整するための措置を取ることができる。一実施形態では、例えば、前に判断された第１の正味パワー値および／または第２の正味パワー値の少なくとも約１パーセント、少なくとも約２つのパーセントまたは少なくとも約５パーセントである値などの所定の値を差が超えたときに措置を取ることができる。一実施形態では、差が、第１の正味パワー値および第２の正味パワー値のうち最も低いものの少なくとも約１パーセント、少なくとも約２パーセントまたは少なくとも約３パーセントであるとき、措置を取ることができる。また、別の実施形態では、第１の正味パワー値または第２の正味パワー値のうちの１つが、所定の最小値を下回った場合、および／または所定の最大値を超えた場合、措置を取ることができる。物品が処理されたこと、および差が判断されたことに少なくとも部分的に応じて、措置は、所定の値を差が超えたときに、発生器または運搬システムをシャットダウンすること、発生器出力を増大または減少させること、ならびに／あるいは、マイクロ波加熱チャンバ内に配設された１つ以上の物品を除去、隔離、および処分もしくは再処理することを含むが、これに限定されるものではない。

本発明のマイクロ波加熱システムは、比較的短時間で大量の物品を処理することが可能な商業規模の加熱システムであってもよい。複数の物品を加熱するためにマイクロ波エネルギーを利用する従来のレトルトおよび他の小規模システムとは対照的に、本明細書に記載したようなマイクロ波加熱システムは、運搬ライン当たり少なくとも毎分約１５パッケージ、運搬ライン当たり少なくとも毎分約２０パッケージ、運搬ライン当たり少なくとも毎分約２５パッケージ、または運搬ライン当たり少なくとも毎分約３０パッケージの総生産速度を達成するように構成することができ、その総生産速度は、他のマイクロ波システムによって達成可能な速度をはるかに超えている。

本明細書で使用される場合、「毎分パッケージ」という用語は、以下の手順に従って所与のマイクロ波加熱システムによって処理することが可能なホエーゲルが充填された８オンスＭＲＥ（ｍｅａｌｓ ｒｅａｄｙ ｔｏ ｅａｔ）パッケージの合計数を指し、Ａｍｅｒｉｑｕａｌ Ｇｒｏｕｐ ＬＬＣ（米国インディアナ州エヴァンズヴィル）から市販されているホエーゲルプディングが充填された８オンスＭＲＥパッケージは、図１８に示すようにパッケージの幾何学的中心を起点とするｘ軸、ｙ軸およびｚ軸の各々に沿って離間する５つの等距離の場所でプディングに配置される複数の温度プローブに接続されている。次いで、マイクロ波加熱システムに評価されるパッケージを入れ、プローブの各々が指定された最低温度（例えば、殺菌システムの場合１２０℃）よりも高い温度を示すまで加熱する。そのような温度プロファイル、ならびに、加熱システムに関する物理情報および寸法情報を達成するために必要な時間を使用して、毎分パッケージ単位の総生産速度を計算することができる。

上述の本発明の好ましい形態は、例示として使用されるものにすぎず、本発明の範囲を解釈するために限定的な意味で使用すべきではない。当業者であれば、本発明の趣旨から逸脱することなく、上述した例示的な一実施形態に対して明らかな修正を容易に、加えることができよう。

発明者らは、添付の特許請求の範囲に記載する本発明の文言上の範囲から実質的に逸脱しない任意の装置に関する本発明の合理的に公正な範囲を判断および評価するために均等論に依拠するものであることをここに述べる。

Claims (20)

1. 複数の物品を加熱するためのマイクロ波システムであって、前記マイクロ波システムが、
   主波長（λ）を有するマイクロ波エネルギーを発生させるためのマイクロ波発生器と、
   前記物品を、運搬軸に沿って運搬するための運搬システムと、
   前記運搬システムによって運搬される物品に向かって前記マイクロ波エネルギーの少なくとも一部を射出するための第１のマイクロ波ランチャーであって、前記第１のマイクロ波ランチャーが、幅（Ｗ_１）および深さ（Ｄ_１）を有する少なくとも１つの射出開口部を画定し、Ｗ_１がＤ_１よりも大きく、Ｄ_１が０．５０λ以下である、第１のマイクロ波ランチャーと、
   を備える、システム。
2. 前記第１のマイクロ波ランチャーが、より広い対向する側壁のセットと、より狭い対向する端部壁のセットとを備え、前記側壁および前記端部壁の各々が末端縁部を提示し、前記側壁および前記端部壁の前記末端縁部が前記射出開口部を協働的に画定し、前記射出開口部の前記幅（Ｗ_１）が前記端部壁の前記末端縁部間の距離によって画定され、前記射出開口部の前記深さ（Ｄ_１）が前記側壁の前記末端縁部間の距離によって画定される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記側壁の末端縁部が、前記運搬軸に対して平行に延在する、請求項２に記載のシステム。
4. 前記端部壁が、０°以下の深さフレア角（θ_ｄ）を有する、請求項２および３のいずれかに記載のシステム。
5. 前記第１のマイクロ波ランチャーが、マイクロ波入口と、少なくとも第１の射出開口部および第２の射出開口部とを画定し、前記第１の射出開口部が、前記幅（Ｗ_１）および前記深さ（Ｄ_１）を有し、前記第２の射出開口部が幅（Ｗ_２）および深さ（Ｄ_２）を有し、Ｗ_２がＤ_２よりも大きく、Ｄ_２が０．５０λ以下であり、前記第１のマイクロ波ランチャーが、前記マイクロ波入口と前記第１の射出開口部および前記第２の射出開口部との間の前記第１のマイクロ波ランチャーの内側領域内に配設された少なくとも１つの分割隔壁を備え、前記分割隔壁が、前記第１の射出開口部および前記第２の射出開口部を少なくとも部分的に画定する、請求項１乃至４のいずれかに記載のシステム。
6. 前記第１の射出開口部および前記第２の射出開口部が、互いに隣接しており、前記運搬軸を横断して整列される、請求項５に記載のシステム。
7. 前記第１のマイクロ波ランチャーが、幅（Ｗ_３）および深さ（Ｄ_３）を有する第３の射出開口部をさらに備え、Ｗ_３がＤ_３よりも大きく、Ｄ_１、Ｄ_２およびＤ_３のいずれも０．５０λ以下である、請求項５および６のいずれかに記載のシステム。
8. 前記第１のマイクロ波ランチャーが、前記マイクロ波入口と、前記第１の射出開口部、前記第２の射出開口部、および前記第３の射出開口部との間に配設された少なくとも２つの分割隔壁をさらに備え、前記分割隔壁が、前記マイクロ波入口から前記第１の射出開口部、前記第２の射出開口部、および前記第３の射出開口部の各々にマイクロ波エネルギーを伝搬するための少なくとも３つの別個のマイクロ波経路を集合的に画定し、前記別個のマイクロ波経路のうちの少なくとも１つが、前記別個のマイクロ波経路のうちの少なくとも１つの他のものより長い、請求項７に記載のシステム。
9. 前記システムが、前記物品がそこを通って前記運搬システムによって運搬されるマイクロ波チャンバをさらに備え、前記物品が包装済み食品を含み、前記マイクロ波チャンバが、水充填されかつ少なくとも１０ｐｓｉｇまで加圧されるように構成され、前記マイクロ波システムが、運搬ライン当たり少なくとも毎分２０パッケージの速度で前記包装済み食品を低温殺菌および／または殺菌するように構成される、請求項１乃至８のいずれかに記載のシステム。
10. マイクロ波加熱システム中で複数の物品を加熱するための連続プロセスであって、前記プロセスが、
    複数の個別のキャリア内に前記複数の物品を固定するステップ（ａ）と、
    熱化ゾーン中で前記キャリア内において前記物品を熱化し、それにより、均一な温度を有する複数の熱化された物品を提供するステップ（ｂ）と、
    少なくとも１つのマイクロ波ランチャーを介して、マイクロ波エネルギーをマイクロ波加熱チャンバに導入するステップ（ｃ）と、
    前記マイクロ波エネルギーの少なくとも一部をもって、前記キャリア内の熱化された物品を前記マイクロ波加熱チャンバ中で加熱し、それにより、各物品の平均温度を少なくとも５０℃上昇させるステップ（ｄ）であって、前記加熱の少なくとも一部が、少なくとも毎分２５℃の加熱速度で行われ、前記物品が前記加熱の間に液体媒質中に浸漬される、ステップ（ｄ）と、
    急冷ゾーン中で前記キャリア内の加熱された物品を冷却するステップ（ｅ）と、
    を含み、
    運搬方向に延在する少なくとも１つの運搬ラインを介して、前記物品が、前記熱化ゾーン、前記マイクロ波加熱チャンバ、および前記急冷ゾーンの各々を通過させられ、前記マイクロ波加熱システムが、運搬ライン当たり少なくとも毎分２０パッケージの総生産速度を有する、プロセス。
11. 前記ステップ（ｃ）の前に、主波長（λ）を有するマイクロ波エネルギーを発生させるステップであって、前記マイクロ波ランチャーが、前記マイクロ波エネルギーを前記マイクロ波加熱チャンバに導入するための少なくとも１つの射出開口部を画定し、前記射出開口部が幅（Ｗ_１）および深さ（Ｄ_１）を有し、Ｗ_１がＤ_１よりも大きく、Ｄ_１が０．５０λ以下である、ステップ
    をさらに含む、請求項１０に記載のプロセス。
12. 前記ステップ（ｃ）が、前記マイクロ波加熱チャンバの両側に配設された少なくとも１つの対の対向したマイクロ波ランチャーをもってマイクロ波エネルギーを前記マイクロ波加熱チャンバに伝搬するステップを含み、前記対のマイクロ波ランチャーの各々が、前記運搬軸に垂直な平面をもって少なくとも２°の射出傾斜角に配向される、請求項１０または１１に記載のプロセス。
13. 前記対向したマイクロ波ランチャーが向かい合うランチャーである、請求項１２に記載のプロセス。
14. 前記ステップ（ｄ）における加熱の少なくとも一部が、少なくとも１０ｐｓｉｇの圧力下で行われる、請求項１０乃至１３のいずれかに記載のプロセス。
15. 前記ステップ（ｂ）における熱化の少なくとも一部および／または前記ステップ（ｅ）における冷却が、前記ステップ（ｄ）における加熱とは異なる圧力で行われ、前記プロセスが、前記ステップ（ｂ）における熱化および／または前記ステップ（ｅ）における冷却の少なくとも一部の後に、前記物品を前記キャリア内において少なくとも１つの圧力調整ゾーンを通過させて、それにより、前記熱化ゾーンと前記マイクロ波加熱チャンバとの間の、および／または前記マイクロ波加熱チャンバと前記急冷ゾーンとの間の圧力を少なくとも部分的に均等化するステップをさらに含む、請求項１０乃至１４のいずれかに記載のプロセス。
16. 前記キャリア内における前記熱化ゾーンから出た物品の均一な温度が、少なくとも２０℃かつ７０℃以下であり、前記物品が、前記熱化ゾーン中で、少なくとも２分かつ２０分以下の平均滞留時間を有し、前記マイクロ波加熱チャンバ中での前記キャリア内における前記物品の滞留時間が、少なくとも３０秒かつ１０分以下である、請求項１０乃至１５のいずれかに記載のプロセス。
17. 前記ステップ（ｅ）の前に、前記加熱された物品を前記キャリア内において保持ゾーンを通過させるステップであって、前記保持ゾーン中で、少なくとも２分かつ１５分以下の期間にわたって、前記物品の温度が指定された最低温度以上に維持される、ステップ
    をさらに含む、請求項１０乃至１６のいずれかに記載のプロセス。
18. 前記マイクロ波ランチャーが、入口と、前記マイクロ波エネルギーを前記マイクロ波加熱チャンバに導入するための２つ以上の射出開口部とを含む、請求項１０乃至１７のいずれかに記載のプロセス。
19. 前記マイクロ波加熱システムが、加圧マイクロ波加熱システムであり、前記物品を低温殺菌および／または殺菌する、請求項１０乃至１８のいずれかに記載のプロセス。
20. 前記物品が、食品、医療用流体、または医療用器具を包含するパッケージを含む、請求項１０乃至１９のいずれかに記載のプロセス。

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