JP6560241B2 - 急速高圧マイクロ波熱分解システム、カプセル、及びそれらを使用するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、高周波（ＲＦ）エネルギーを利用して、様々な出発材料の熱分解によって、飲料等のために、加圧下で二酸化炭素を生成することに関する。

関連出願の相互参照
本出願は、２０１４年１月２７日に出願された米国仮特許出願第６１／９３１，７２０号の恩恵を主張し、同出願は、参照によりその全体が組み込まれる。

マイクロ波を使用して熱分解を成し遂げるための様々な方法及び装置が先行技術において公知である。代表的な例としては、例えば有機廃棄物の熱分解における使用のためのマイクロ波加熱または反応装置について記載している特許文献１が挙げられる。特許文献２は、炭酸ナトリウムがマイクロ波エネルギーによって処理される非常に微弱なソーダの製造方法について記載している。先行技術は、マイクロ波熱分解を使用した二酸化炭素の生成のための方法または装置を開示していない。

国際公開第２０１３／０７００９５号パンフレット 欧州特許出願公開第３４３６７３Ａ１号明細書

一態様では、本発明は、ＲＦエネルギー発生器と、ＲＦ発生器に接続されたＲＦアンテナまたは電極と、熱分解性材料を含む少なくとも１つのカプセルを受容して保持するように、かつカプセル内で発生する定義された圧力に耐えるように適合された封止可能な開口部を有するカプセルチャンバと、カプセルに対して開いた第１の端部と圧力弁に接続された第２の端部とを有する少なくとも１つのチャネルと、を備える、熱分解システムである。したがって、カプセル内の熱分解性材料に対するＲＦエネルギーの適用は、熱分解を引き起こし、ガスを発生させる。

別の態様では、本発明は、空洞を封入する殻と、熱分解性材料を収容する該空洞内の少なくとも第１の区画とを備える、熱分解システムのためのカプセルに関する。実施形態では、カプセルは、熱分解性材料及び熱分解の副生成物が材料の熱分解中にカプセルから排出されるのを防止するためのフィルタをさらに備える。

別の態様では、本発明は、ＲＦエネルギー発生器及びマイクロ波発生器に接続されたＲＦアンテナまたは電極を提供することと、カプセルチャンバ内のカプセル内に、熱分解時に二酸化炭素を発生させる熱分解性出発材料を封入することとを含む、二酸化炭素を生産するための方法である。カプセルチャンバは、カプセルを受容するように適合された封止可能な開口部を有し、カプセルは、熱分解中に発生した所定の圧力に耐えるように適合されている。カプセルに対して開いた第１の端部と圧力弁に接続された第２の端部とを有するチャネルが提供される。高周波エネルギーがＲＦエネルギー発生器によって発生され、熱分解性材料を加熱し、加圧下で二酸化炭素を発生させる。

別の態様では、本発明は、理論的なマイクロ波出力吸収係数及び経験的な結果の両方を使用して熱分解の熱力学をモデル化し、所与の質量の重炭酸ナトリウム及びマイクロ波の周波数に対して最適な重炭酸ナトリウム対水の比率を得ることを伴う。これらのデータから、熱分解プロセスから最小限の時間内に最大限の二酸化炭素抽出を引き起こすためのシステム要素が開発される。

本発明の実施形態は、高周波動力源及びカスタム設計された空洞から構成される比類のない急速加熱システムを提供する。このシステムは、二酸化炭素を効率的かつ急速に抽出するために、重炭酸ナトリウム粉末等の熱分解性材料を高圧で加熱するように設計されている。

本発明としてみなされる主題は、明細書の結びの部分において特定して指摘され、明確に請求される。しかしながら、本発明は、構成及び運転の方法の両方、ならびにその目的、特長、及び利点に関して、添付の図面と共に読まれた場合、以下の詳細な説明を参照することによって最もよく理解することができる。

本発明の一部の実施形態による熱分解システムの概略図である。 本発明の一部の実施形態による熱分解システムの概略図である。 本発明の一部の実施形態による熱分解システムの概略図である。 本発明の一部の実施形態による熱分解システムの概略図である。 熱分解システムの他の実施形態の概略図である。 熱分解システムの他の実施形態の概略図である。 ２つのカプセルのために適合されたカプセルチャンバを有する本発明の一実施形態によるシステムの概略図である。 同時に行われる熱分解及び水加熱のための本発明の実施形態によるシステムの図である。 本発明の一部の実施形態による高圧マイクロ波熱分解システムの追加的な図である。 本発明の実施形態によるカプセルの例示的な図である。 本発明の実施形態によるカプセルの例示的な図である。 本発明の実施形態によるカプセルの例示的な図である。 本発明の実施形態によるカプセルの例示的な図である。 本発明の実施形態によるカプセルの例示的な図である。 本発明の実施形態による材料の熱分解の方法の流れ図である。 重炭酸ナトリウムのイオン溶液の総散逸を固定マイクロ波周波数における温度及びイオン濃度の関数として示すグラフである。 重炭酸ナトリウム溶液のマイクロ波散逸を固定マイクロ波周波数における含水量の関数として示すグラフである。 反応時間を２０℃〜１５０℃の範囲における重炭酸ナトリウムの熱分解の含水量の関数として示すグラフである。

図示の簡単さと明瞭性のため、図中に示されている要素は必ずしも一定の縮尺で描かれてはいないことが理解されるであろう。例えば、一部の要素の寸法は、明瞭性のため、他の要素に対して誇張されている場合がある。さらに、適切とみなされる場合、参照番号は、対応または類似する要素を指し示すために図の中で繰り返し使用されている場合がある。

以下の詳細な説明では、本発明の徹底的な理解を提供するために、数々の具体的な詳細が述べられる。しかしながら、本発明はこれらの具体的な詳細なしに実施され得ることが当業者には理解されるであろう。他の場合には、本発明を不明瞭にしないために、よく知られている方法、手順、及び成分は、詳細には説明されていない。

本発明による好ましい実施態様は、３ＫＨｚ〜３００ＧＨｚの周波数を有するＲＦエネルギーを利用し、これには、３００ＭＨｚ〜３００ＧＨｚの周波数を有するマイクロ波（ＭＷ）エネルギーも含まれる。ＭＷエネルギーによって加熱することに関する本明細書に記載の実施例は、本発明を限定するとみなされるべきではない。同様に、２．４〜２．５ＧＨｚの周波数で動作する市販の入手可能なＭＷエネルギー生成要素を使用する本明細書に記載の実施例は、本発明を限定すると解釈されるべきではない。

「湿潤粉末」とは、ＭＷエネルギーを吸収する液体と共に混合された粉末を指すものと理解される。このような液体としては、水、油、アルコールまた他の溶媒、水−アルコール溶液等が挙げられるが、これらには限定されない。湿潤粉末は、ＳＢＣ及び水を含有してもよく、この場合、ＳＢＣ粉末は、水の中に部分的に溶解されてもよい。「熱分解」とは、加熱時にガスを発生させる（ｅｖｏｌｖｅ）化学反応を指す。熱分解には、二酸化炭素を発生させる重炭酸ナトリウムの熱分解が含まれるが、これには限定されない。

マイクロ波（ＭＷ）吸収加熱に基づく熱分解は、複雑な動的プロセスである。マイクロ波吸収に依存するパラメータは、全てプロセス中に変化し、熱暴走及び分解効率の低下等の好ましからざる結果をもたらし得る。一方で、全プロセスの間における最大限のマイクロ波吸収は、マイクロ波加熱エネルギーにさらされる成分の成分比の制御と共に、主要なプロセスパラメータにおけるばらつきに関する事前知識によって達成され得る。

一般に、材料におけるＭＷエネルギー吸収は、散逸の２つの主要なメカニズムである誘電及びイオン伝導によって影響される。材料誘電率（ε”）の相対的虚数部である総散逸成分は、誘電吸収成分（εｄ”）とイオン散逸吸収（εｃ”）との和である。

誘電吸収は、ＭＷ放射の交番電界内へ導入されたときに回転する傾向がある分子双極子によって引き起こされる。誘電吸収は、電界の角周波数（ω）、分子双極子の緩和時間（τ）、及び材料誘電率のゼロ角周波数における値と無限角周波数における値との間の差異（ε_Δ）の関数である。

イオン伝導は、ＭＷ照射の電界に沿って振動する遊離荷電粒子として作用する可動溶解イオンによって引き起こされる。イオン散逸吸収は、導電性（σ）と、真空の誘電率（ε_０）及び電界の角周波数の積との間の比率に等しい。

両メカニズムは、双極子の運動及び分子間摩擦力の結果として、対象の加熱に寄与する。材料内に吸収される加熱電力密度（Ｐ）は、平均電界強度（Ｅ）、材料の総散逸（ε_０ε”）、及び電界の角周波数（ω）に依存する。

ＭＷ吸収は、材料の温度、双極子の数（含水量）、及びイオン濃度の変化のため、熱分解プロセス中に激しく変化する。重炭酸ナトリウム（「ＳＢＣ」）−水システムを例として使用しながら、図８は、イオン溶液の総散逸の依存性を、固定ＭＷ周波数における温度及びイオン濃度の関数として図示している。

本発明の実施形態によるシステムは、誘電加熱を利用して、対象材料（例えば、湿潤ＳＢＣ粉末）を１５０℃超で、すなわち効率的な熱分解が行われる温度範囲で、加熱する。５０℃超では、重炭酸ナトリウム（ＮａＨＣＯ_３）は、６３．１質量％の炭酸ナトリウム（Ｎａ_２ＣＯ_３）、１０．７質量％の水（Ｈ_２Ｏ）、及び２６．２質量％の二酸化炭素（ＣＯ_２）へ転換する。反応速度は、温度と共に指数関数的に増大し、分解速度に関しては原材料の９０％超が１分以内に分解される約２００℃で最適である。より高い温度では、追加的なプロセスが始まり、二酸化炭素の生成は、減少する。

電磁界シミュレーションソフトウェアを使用して、典型的なマイクロ波と比較して寸法が小さいマイクロ波空洞（ｃａｖｉｔｙ）を設計した。この設計では、マイクロ波発生器（例えば、マグネトロン）源の中へ戻る反射を低減するため、及びチャンバにわたって均一な加熱を得るために、反応チャンバの位置及び幾何形状を最適化した。

ＭＷ照射吸収の最適化は、湿潤粉末を加熱することに性能の焦点を当てることと、粉末中の液体にできるだけ効率的に熱を生成させ、チャンバ内の粉末にわたって伝達させることとによって、達成された。水分子が液体から蒸気へ状態を転換するとき、粉末の加熱効率が低下することが発見された。１００℃超の温度においてさえ空洞におけるマイクロ波の吸収を高く保つために、容器は、加熱中、気密な方法で封止し、したがって、水は、液体状態において保たれた。これは、水と粉末との間の効率的な熱伝達を可能にし、水の損失を相当に削減する。

マグネトロンは、マイクロ波エネルギー照射が漏出することを排除するため、マイクロ波空洞上に堅固に取り付けた。開発され、本発明の実施形態によるシステム及び方法の性能の測定の間使用されたシステムは、標準的な１ｋＷマグネトロンによって運転される場合、照射安全規制に適合する。

電磁界シミュレータを使用して、かつＡｇｉｌｅｎｔ ５２３０Ａネットワークアナライザを使用して、マイクロ波空洞の特性を明らかにした。
シミュレータでは、水で充填された反応チャンバに関して、周波数範囲２．４〜２．５ＧＨｚにおける反射係数Ｓ_１１が抽出された（これらの周波数におけるＳＢＣの誘電関数は、不明である）。システムからの漏出は存在せず、かつシステムの他の部分に吸収は存在しないため、吸収される電力の量は、反射係数から直接計算されてもよい。マグネトロンを損傷及び長期的劣化から守るため、反射電力を５％未満に保つことが助言される。試験された設計では、反射電力は、マグネトロン周波数（２．４〜２．５ＧＨｚ）の不確定範囲内で、１〜３％の範囲内であった。

デバイスをネットワークアナライザ（Ａｇｉｌｅｎｔ ５２３０Ａ）を使用して低電力で実験的に試験し、２〜３ＧＨｚの周波数範囲における反射係数Ｓ_１１を測定した。標準的な商用マイクロ波オーブンアンテナに似た幾何形状及び寸法を有するアンテナを製造し、５０Ωの伝送路を通じてネットワークアナライザに接続した。

別の態様では、本発明は、二酸化炭素（ＣＯ_２）を生成するための、ＳＢＣプロセス基材の高効率ＭＷ熱分解のモデルに関する。二酸化炭素の生成を制御するために、このモデルを使用して、カプセルの内容物、装置の要素、及びプロセスのパラメータを特定することができる。

ＳＢＣの熱分解反応は、以下によって表される。

固体または粉末形態のＳＢＣは、ほとんど全くＭＷ吸収特性（ε”＜１０^−２）を有さず、ＭＷだけでは、基材を分解しない。基材に水を添加すると、添加された双極子及び溶解イオンのためにＭＷ吸収は劇的に増大するが、より多くのＭＷエネルギーが基材ではなく水を加熱することで散逸されるため、基材分解の効率も減少させる。

理論的なＭＷ電力吸収係数及び経験的な結果の両方に基づく準経験的な物理モデルは、熱分解の熱力学を関係付けて、ＳＢＣの初期値を提供する（熱分解プロセスから最小時間内に最大のガス抽出を達成するための、各ＳＢＣの所与の質量に対する水の比率及びＭＷ周波数）。

上述のように、固定ＭＷ周波数及び所与の初期温度におけるＭＷ吸収は、ＳＢＣ溶液の含水量に依存する。低い含水量（＜２０％）は、低い双極子濃度及び低いイオン移動度のため、それぞれ、低い誘電及びイオン吸収を有する。一方、高い含水量（＞９０）では、誘電は、最大に到達し、イオン濃度は、無視できるほど小さい。結果として、最大吸収値は、高濃度溶液に対応する含水量において見出され得る。図８に提示されている含水量の関数としてのＭＷ吸収。

ＭＷ熱分解中、ＳＢＣ溶液の多くの熱力学的特性は、急速に変化する。溶液を２０℃から１００℃へ加熱すると、ＳＢＣの溶解度は２倍超になり、イオン散逸が、ＭＷ吸収の支配的なモードになる。ＣＯ_２抽出速度は、数千倍に上昇する。したがって、分解速度は、温度に対して非常に敏感であり、総プロセス時間を減らすためには、可能な最大温度に到達することが重要である。

溶液を所望の温度（１５０℃台の）へ加熱するために必要とされる熱エネルギー（Ｑ）は、溶液の成分（ＳＢＣ及び水）の熱エネルギーの和である。

式中、ｍ_ＳＢＣ及びｍ_ｗは、それぞれ、ＳＢＣ及び水の質量であり、

及び

は、それぞれ、ＳＢＣ及び水の比熱容量であり、ΔΤは、温度差であり、Ｑ_Ｌは、水の気化潜熱である。プロセスの総持続時間（ｔ）の理論的推定値は、必要とされる熱エネルギーの吸収電力による商である。

この持続時間は、含水量に依存し、比較的弱い溶液のＭＷ吸収のため、低い含水量値及び高い含水量値において主として上昇する（図９）。
カプセル内の初期含水量は、残りの動的プロセスを通じて水収支を左右するため、重要である。加熱された溶液中の過剰な水の存在は、反応に有害であり得、溶液の水画分への吸収の集中によるＭＷ吸収の減少、ならびに蒸気及び／または溶液中の対流の形成に起因する好ましからざる冷却を引き起こす。同時に、低い含水量は、プロセス効率に影響を与え、イオン移動度に影響を与え、熱エネルギーがＳＢＣの乾燥領域に到達するのを防止するであろう。

これから、それぞれ、熱分解システム１００の概略図であり、カプセルチャンバ１１０に焦点を当てたシステム１００の部分図１００Ａである、図１Ａ及び１Ｂを参照する。熱分解システム１００は、マイクロ波発生器１３０、マイクロ波発生器１３０に接続されたマイクロ波アンテナ１３５、及びカプセルチャンバ１１０を備えていてもよい。

カプセルチャンバ１１０は、少なくとも１つのカプセル１２０を受容及び密閉保持するように適合された、封止可能な開口部（図示せず）を有してもよい。本発明の一部の実施形態によれば、カプセル１２０は、ＳＢＣ、ゼオライト、及び熱分解時にＣＯ_２を発生させる任意の他の材料等の、熱分解性ガス源を含んでいてもよい。一部の実施形態によれば、熱分解性材料は、粉末形態であってもよい。他の実施形態によれば、熱分解性材料は、湿潤粉末形態であってもよい。さらに他の実施形態によれば、湿潤粉末は、６５％〜８５％のＳＢＣ等の熱分解性材料と、３５％〜１５％の水との混合物または組成物であってもよい。一部の実施形態によれば、熱分解性材料と水の比率は、３対１であってもよい。

本発明の一部の実施形態によれば、カプセルチャンバ１１０は、それが封止されている場合、システム１００の運転中にカプセル１２０内で発生する、例えば２０バール（２０００ｋＰａ）の定義された圧力に耐えてもよい。一部の実施形態によれば、カプセルチャンバ１１０は、内部で発生する圧力によるシステム１００の運転中のカプセル１２０の破裂を防止するために、カプセル１２０の外殻に対して機械的支持を提供してもよい。

システム１００は、少なくとも１つのチャネル１４０をさらに備えていてもよい。一部の実施形態によれば、チャネル１４０は、該カプセルに対して開いた第１の端部１４５ａと、圧力弁１５０に接続された第２の端部１４５ｂとを有していてもよい。

本発明の一部の実施形態によれば、カプセル１２０は、使い捨ての薄型金属カプセル１２０であってもよい。代替的な実施形態によれば、カプセルチャンバ１１０は、ＲＦエネルギーに対して事実上（ｖｉｒｔｕａｌｌｙ）透過的な非導電性の材料から作製されていてもよく、これは、材料がマイクロ波周波数範囲においてＲＦエネルギーの１％未満を遮断することを意味するものと理解される。

一部の実施形態によれば、カプセル１２０がカプセルチャンバ１１０内へ挿入されたとき、カプセル１２０は、マイクロ波アンテナ１３５と電気的に接触してもよい。カプセル１２０が金属から作製されている場合、カプセル１２０は、アンテナ１３５と接触するとき、かつマイクロ波エネルギー等のＲＦエネルギーがアンテナ１３５を通じてカプセル１２０へ発生されるとき、使い捨てのマイクロ波空洞になり得ることを当業者は理解するべきである。本発明の他の実施形態によれば、カプセル１２０は、ソケット１２７を備えていてもよい。マイクロ波アンテナ１３５は、一部の実施形態によれば、ソケット１２７を通してカプセル１２０の内部空洞内へ貫入してもよい。他の実施形態によれば、マイクロ波アンテナ１３５は、カプセル１２０の内部空洞内でデカルト座標系の少なくとも２つの軸に沿って可動であってもよい。アンテナ１３５は、システム１００の運転中、カプセルチャンバ１１０内に均一な熱分布を生み出すために動かされてもよいことが理解されるべきである。カプセルチャンバ１１０及びカプセル１２０が比較的小さい寸法を有する場合、均一な熱分布はアンテナ１３５を動かすことなく達成され得ることがさらに理解されるべきである。この場合、「比較的小さい」という用語は、チャンバの内容物の温度が、その内容物の体積の少なくとも大部分にわたって、定義された時間内に所望の水準に到達したような寸法に関する。一部の実施形態によれば、チャンバ１１０は、アンテナ１３５に対して可動であってもよい。アンテナ１３５は、鋭利先端等の、非常に高密度の電界を提供する少なくとも１つのマイクロ波エネルギー集中要素をさらに備えていてもよく、これは、熱の増大にさらに寄与し得る。一部の実施形態によれば、エネルギー集中要素は、カプセル１２０がカプセルチャンバ１１０内へ挿入されたとき、カプセル１２０の１つ以上の面を通してカプセル１２０内へ貫入するように適合されてもよい。

システム１００は、内部管またはチャネル１４０内の圧力を測定及び表示するための圧力変換器１７０をさらに備えていてもよい。一部の実施形態によれば、圧力変換器１７０は、制御回路１７５に接続され、またはそれと連通していてもよく、チャンバ１１０内の圧力に関するデータを制御回路１７５へ実質的にリアルタイムに伝送してもよい。

一部の実施形態によれば、例えば、メータ１７０から受け取られたデータに基づいて、かつ任意追加的にいくつかの種類の分解性材料、いくつかのカプセルのサイズ及び／または材料等に関する予め保存されたエネルギー吸収挙動カーブにも基づいて、発生器１３０によって発生される周波数を制御することによってマイクロ波エネルギーを制御するために、制御回路１７５は、マイクロ波発生器１３０に接続され、またはそれと連通していてもよい。

一部の実施形態によれば、カプセルチャンバ１１０がマイクロ波空洞として機能できるように、カプセルチャンバ１１０は、金属から作製されてもよく、または金属外囲体を有していてもよい。一部の実施形態によれば、カプセルチャンバ１１０は、マイクロ波空洞を備えていてもよく、誘電材料によって部分的に充填されてもよい。

マイクロ波空洞は、厚いアルミニウム壁から作製されてもよく、ＲＦエネルギーに対して実質的に透過的な材料（Ｔｅｆｌｏｎ（商標）（ポリテトラフルオロエチレン）等であるが、これには限定されない）によって、マイクロ波空洞の十分な動作スペースを残しながら、部分的に充填されてもよい。本発明の一実施形態によれば、マイクロ波空洞の内部寸法は、１００×６０×６０ｍｍのサイズ（３６０ｍｌ）であってもよい。他の実施形態によれば、より小さい寸法のマイクロ波空洞が使用されてもよい。一部の実施形態によれば、カプセルチャンバ１１０内のマイクロ波空洞は、高圧チャンバであってもよい。

誘電材料から作製された高圧チャンバ１００Ｂ及び金属材料から作製されたカプセル１２１Ｂを概略的に描いた図１Ｃと、金属から作製されたチャンバ内側ケースを有する誘電材料のチャンバ１００Ｃ及び誘電材料から作製されたカプセル１２１Ｃを描いた図１Ｄとを参照する。チャンバ１１０は、誘電材料から作製されてもよい一方、カプセル１２０は、金属から作製されてマイクロ波空洞として機能してもよく、また他の実施形態によれば、カプセル１２０は、誘電材料から作製されてもよく、チャンバ１１０は、金属から作製されてマイクロ波空洞として機能してもよいことが了解され得る。図１Ａ及び１Ｂに関連して、一実施形態によれば、カプセルチャンバ１１０の内部空洞は、３０〜４０ミリリットル（ｍｌ）の容量を有してもよい。カプセルチャンバ１１０は、マイクロ波アンテナスロットまたはソケット１１５を備えていてもよい。

本発明の一部の実施形態によれば、カプセルチャンバ１１０は、チャンバ１１０の側部Ａを通して充填するために（例えば、カプセルを挿入するために）アクセスされてもよく（図１Ａ）、例えばコルク（図示せず）によって封止されてもよい。一部の実施形態によれば、コルクまたは任意の他の封止手段がシリコーンＯリング（図示せず）を通してＴｅｆｌｏｎ上に圧接されてもよい。当技術分野で公知のような他の封止手段及び方法が使用されてもよいことが理解されるべきである。

一部の実施形態によれば、分解プロセスの間にチャンバ１１０内で生成されるガスは、内部管またはチャネル１４０を通して、圧力弁１５０を通して外部のより低圧のチャンバ（図示せず）内へベントされる。

本発明の一部の実施形態によれば、この構造は、劣化が観察されることなく最大２０バール（２０００ｋＰａ）の圧力及び最大２５０℃の温度に耐えるように設計及び構築されてもよい。

カプセルチャンバ１１０内のマイクロ波空洞は、その最低周波数モードでの動作のために設計されてもよく、これは、一部の実施形態によれば、２．４〜２．５ＧＨｚの範囲にあたる。本発明の一部の実施形態によれば、アンテナ１３５は、カプセルチャンバ１１０の側部Ｂのスロット１１５を通して挿入されてもよい。一部の実施形態によれば、アンテナ１３５は、カプセル１２０のソケット１２７を通してカプセル１２０の内部空洞内へ貫入してもよい。

図１Ｂに描かれている実施形態によれば、アンテナ１３５は、カプセル１２０内へ貫入することはできないが、カプセル１２０の１つの面１２１ａに近接していてもよい。一部の実施形態によれば、アンテナ１３５に近位のカプセル１２０の面１２１ａは、マイクロ波エネルギーに対して事実上透過的な誘電材料から作製されてもよい。一部の実施形態によれば、カプセル１２０の残りの面は、金属材料から作製されてもよい。

一部の実施形態によれば、カプセル１２０の外皮１２１の全体は、金属材料から作製されてもよい。この実施形態によれば、アンテナ１３５は、カプセル１２０の外皮１２１がマイクロ波アンテナとして機能できるように、カプセル１２０の金属外皮１２１と電気的に接触していてもよい。

カプセル１２０内の湿潤粉末の誘電率及びマイクロ波発生器１３０の周波数の不安定性のため、ならびに異なる温度における誘電率の変動のため、当技術分野で公知のような１つ以上の調整手段を行使して、動作点（例えば、マイクロ波の周波数、マイクロ波空洞内におけるアンテナの位置等）の最適化を可能にしてもよい。

これから、本発明の別の実施形態によるシステム２００を図示している図２Ａを参照する。図１Ａ及び１Ｂに図示されている実施形態と同様に、システム２００は、カプセル２２０を受容して保持するためのカプセルチャンバ２１０を備えていてもよい。一部の実施形態によれば、システム２００は、マイクロ波発生器２３０（例えば、マグネトロン）、マイクロ波アンテナ２３５、及びマイクロ波エネルギーをアンテナ２３５からカプセルチャンバ２１０を介してカプセル２２０へ向けるように適合された導波管２３７をさらに備えていてもよい。

図２Ａにさらに見られるように、カプセル２２０は、金属から作製されてもよく、ＲＦエネルギーに対して事実上透過的な非導電性の材料から作製された部分２２８を有していてもよい。

一部の実施形態によれば、カプセルチャンバ２１０は、水管２８０を通してカプセル２２０内へ水を挿入することを可能にするための水管スロット２１２を有していてもよい。図２Ａに見られるように、カプセル２２０は、該水管２８０の吐出口２８５を受容するための開口部２２２を有していてもよい。

本発明の一部の実施形態によれば、カプセルチャンバ２１０は、ＣＯ_２等の生成ガスをカプセル２２０から圧力弁２５０を通して低圧チャンバ（図示せず）へベントするための内部管２４０を備えていてもよい。

本発明の一部の実施形態によれば、カプセル２２０は、熱分解性材料粒子がカプセル２２０からチャネル２４０へ排出されるのを防止するためのフィルタ２６０を備えていてもよい。

図２Ｂに関連して、ＲＦ電力の分解性材料への伝送のための異なる配置を提示する。図２Ｂに見られるように、対向して定置された２つの金属アンテナまたは電極２３５ａ及び２３５ｂは、一方の端部で交流ＲＦエネルギー源２３０へ、他方の端部でマイクロ波空洞２２０の両側へ、接続されている。チャンバ２２０のためのマイクロ波源としてのＲＦ電極／伝達プレートの配置における相違を除けば、加熱装置２００Ａは、図２Ａの加熱装置２００と実質的に同様に動作する。

これから、２つのカプセル３２０ａ及び３２０ｂを受容して保持するように適合されたカプセルチャンバ３１０の概略図である図３を参照する。図３に見られるように、カプセルチャンバ３１０は、第１の領域すなわちスペース３１０ａ及び第２の領域すなわちスペース３１０ｂを有してもよい。本発明の一部の実施形態によれば、カプセルチャンバ３１０に投射されるマイクロ波エネルギーの熱効率は、不均一に分布してもよい。例えば、熱効率は、別の領域（例えば、領域３１０ｂ）へ提供されるよりも多くの加熱エネルギーを１つの領域（例えば、領域３１０ａ）へ提供するように調整されてもよい。したがって、チャンバ３１０のより熱効率の高い領域内に位置する、カプセル３２０ａまたは３２０ｂのうちの一方の内容物は、両カプセルの内容物について同様の熱係数を仮定すれば、所与の時間間隔内に、カプセル３２０ａまたは３２０ｂのうちの他方の内容物よりも高い温度へ加熱されることが了解されるべきである。

本発明の一部の実施形態によれば、この不均一な加熱プロセスを利用して、高圧マイクロ波熱分解システム（図１Ａ及び１Ｂにおける符号１００）の単一の運転サイクルにおいて、異なる加熱要件を有する異なる最終生成物を生成することができる。例えば、単一の運転サイクルにおいてスパークリングウォータ及びエスプレッソを調製するための家庭器具は、ＳＢＣ湿潤粉末の１５０℃〜２００℃の範囲の温度への３０秒以内の加熱を達成するために、ＳＢＣ湿潤粉末を収容するカプセルをチャンバ３１０の熱効率が最大である領域内に定置することと、コーヒーの所望の特徴からのを粗悪化を防止するために、３０秒のサイクル間に粒状コーヒーが例えば９０℃超の温度へ加熱されないように、粒状コーヒーを含む別のカプセルをチャンバ３１０の熱効率が低い領域内に定置することとによって、実現され得る。このような実施形態を使用して、同時に炭酸水とハーブティー、炭酸水と発泡ミルク、スパークリング飲料、スパークリングヨーグルト等の他の一対の製品を同時に生成できることが理解されるであろう。異なる加熱効率を有するＲＦエネルギーを領域３１０ａ及び３１０ｂへ提供することは、一部の実施形態によれば、一方の領域（例えば、領域３１０ａ）で受け取られるＲＦ誘導エネルギーが領域３１０ｂで受け取られるものよりも高くなるように、ＲＦ源（例えば、アンテナ３３５）を領域３１０ａ及び３１０ｂに対して非対称的に定置することによって、実現することができる。

これから、本発明によるシステム４００Ａの一実施形態である図４Ａを参照する。図４Ａに見られるように、カプセルチャンバ４１０は、カプセル４２０内に収容された物質の圧縮加熱のためのマイクロ波空洞として機能してもよい。図４Ａにさらに見られるように、カプセルチャンバ４１０は、それを通過する水管４９０を備えていてもよい。水管４９０は、カプセルチャンバ４１０を通して水を通過させてもよく、マイクロ波アンテナ４３５は、ＲＦエネルギーを伝達して、カプセル４２０の内容物と管４９０内に収容された水との両方を同時に加熱してもよい。システム４００Ａは、カプセル４２０がチャンバ４１０内部に定置されるときに、カプセル４２０内へ貫入するように適合された水管４９２をさらに備えていてもよく、乾燥粉末が使用されるときにカプセル４２０の内容物を湿潤化するために水を提供するようにさらに適合されてもよい。

図４Ｂに関連して、システム４００Ｂの実施形態を説明する。チャンバ４１０の内容物の加熱は、実質的に図２Ａに関連して説明されたとおりに行われてもよい。図４Ｂの実施形態に見られるように、実質的に連続的なプロセスにおいてベントされたガスを、管４４２を通して圧送し、水源４９４からの水をカプセルチャンバ４１０へ戻しカプセル４２０内へ圧送するために、ポンプ４９３及び水源４９４は、配管システム４９６を介してチャンバ４１０へ接続されてもよい。

これから、本発明の実施形態による例示的なカプセル５２０Ａ〜５２０Ｅをそれぞれ図示している図５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、及び５Ｅを参照する。カプセル５２０Ａ〜Ｄは、殻５２１内に封入された内部空洞５２２を有する密閉された外皮または殻５２１を備えていてもよい。図５Ｅのカプセルは、カプセルチャンバ内の第１の領域及び第２の領域内に位置付けられた区画を有するように適合された二重カプセルである。

一部の実施形態によれば、カプセル５２０は、空洞５２２内に熱分解性材料（図示せず）を含めるための少なくとも第１の区画５２３、及び熱分解性材料の粒子が材料の熱分解中にカプセル５２０から排出されるのを防止するためのフィルタ５６０を備えていてもよい。

本発明の一部の実施形態によれば、殻５２１は、ＲＦエネルギーに対して事実上透過的な非導電性の材料から作製されてもよい。他の実施形態によれば、殻５２１は、金属から作製されてもよい。殻５２１が金属から作製されている場合、殻５２１は、マイクロ波発生器と接触するとき、マイクロ波空洞であってもよいことを当業者は理解すべきである。

本発明の一部の実施形態によれば、カプセル５２０は、カプセル５２０の区画内に収容されたＳＢＣの熱分解中に放出され得る二酸化炭素（ＣＯ_２）ガスを放出してもよい。
本発明の一部の実施形態によれば、カプセル５２０Ａは、マイクロ波アンテナ５３５を受容するためのソケット５２４を備えていてもよい。

代替的または追加的な実施形態によれば、カプセル５２０Ｄは、殻５２１へ接続されカプセル５２０の空洞５２２内へ突出するマイクロ波エネルギー集中要素５２５を備えていてもよい。

一部の実施形態によれば、ソケット５２４は、カプセル５２０が熱分解システム（図１Ａ及び１Ｂにおける符号１００）内へ挿入されるとき、アンテナ５３５がカプセル５２０の空洞５２２内へ貫入することを可能にするように適合されてもよい。

本発明の一部の実施形態によれば、カプセル５２０Ｂは、風味付け物質等の第２の物質を収容するための第２の区画５２６（図５Ｂにおける）を備えていてもよい。
一部の実施形態によれば、カプセル５２０Ａは、易裂性シール５２８ａによって覆われた開口部５２８を備えていてもよい。開口部５２８は、カプセル５２０がシステム（図１Ａにおける符号１００）内へ挿入されるとき、チャネル（図１Ａにおける１４５）の開孔（図１Ａにおける符号１４５ａ）を受容するように適合されてもよい。一部の実施形態によれば、カプセル５２０Ｃは、別の開口部５２９を備えていてもよく、開口部５２９は、易裂性シール５２９ａによって覆われていてもよい。開口部５２９は、水管（図２Ａにおける符号２８０）の吐出口を受容するように適合されていてもよい。

図５Ｅは、カプセルチャンバの異なる領域内のカプセルにおいて異なる出発材料を異なる温度へ加熱するのに好適な、二重カプセルチャンバの配置を描いている。例えば、カプセルチャンバは、第１のカプセル５３６Ａを収容する第１の区画５３０Ａ及び第２のカプセル５３６Ｂを収容する第２の区画５３０Ｂを含む。カプセル５３６Ａ及び５３６Ｂは、接続片によって接続される。この構成は、２つのカプセルを、それぞれの熱効率を有するカプセルチャンバの別々の領域内に位置付けることを可能にする。チャンバの第１の領域は、第１の領域から第２の領域へのＲＦエネルギーの伝達を阻害する壁部５３２によって分離されてもよい一方、チャンバの外部ハウジングは、高熱効率の領域５３０Ｂを取り囲む金属壁部５３４を有する。

本発明の一部の実施形態によれば、カプセル５３６Ａは、風味等の加熱されない物質を収容する一方、カプセル５３６Ｂは、加熱され熱分解されるべき物質、好ましくは湿潤ＳＢＣ粉末を収容する。ＣＯ_２の形成により発生される圧力の増大をカプセル５３６Ｂ内のみに維持するための、上部及び底部のシール５６０を有するカプセルが提供される。カプセル５３６Ｂは、ＣＯ_２を放出するために、カプセルの底部表面にガス出口導管５６２をさらに備える。

本発明の実施形態による、熱によるガス生成プロセスを描いた概略流れ図である図６を参照する。重炭酸ナトリウム等の材料が、加熱チャンバ内へ提供される（ブロック８０２）。材料は、熱分解時にＣＯ_２を放出することができる任意の材料であってもよい。ＲＦエネルギーが、チャンバ（ブロック８０４）内の材料に対して提供される。ＣＯ_２の放出によりチャンバ内の圧力が増大するにつれて、圧力は、プロセスパラメータを定義済みの値に設定するために、制御システムによって制御される（ブロック８０６）。本発明の実施形態によれば、追加的な材料／液体が加熱チャンバ内で加熱されてもよい（ブロック８１０）。本発明の実施形態によれば、放出されたガスの液体中への吸収を改善するために、水等の液体が、加熱された材料を通して循環されてもよい（ブロック８１２）。放出されたガスは、収集され、液体リザーバ内へ注入され、ガス入り飲み物を生み出す（ブロック８１４）。

熱分解プロセスの効率を改善するために、粉末、針状体、及び薄膜の形態のＭＷサセプタ材料が、カプセル内部で、またはカプセルの成分として使用されてもよい。サセプタ材料としては、アルミニウムフレーク、セラミックス、金属化フィルム、及び印加されるＭＷ電力に比例して急速な温度上昇を呈する（「サセプタンス」）当技術分野で公知の他の材料が挙げられるが、これらには限定されない。サセプタ材料は、空洞内部及び開放空間の両方において、効率的なＭＷ吸収剤として機能する。したがって、サセプタ材料を重炭酸ナトリウム含有カプセル内部へ添加すること、またはサセプタ材料をカプセル殻として使用することは、熱分解プロセス効率を明確に増進し得る。

ＭＷサセプタを使用する２つの主な構成、すなわち湿潤カプセル及び乾燥カプセルが、本発明との使用のために企図されている。湿潤カプセルの構成では、サセプタ要素をカプセルへ添加することは、ＳＢＣをサセプタの近傍で加熱することを可能にするが、カプセル内部の含水量は、プロセス中に減少し、これは、カプセルの冷却及びＭＷ吸収の低減につながる（上述のように、それぞれ、エネルギー及び質量の流出によって）。サセプタ及び水の組み合わせは、サセプタなしに水及びＳＢＣのみを含有するカプセルと比較して、はるかに迅速な分解速度を可能にする。乾燥カプセルの構成では、カプセル内部に定置されたサセプタ要素は、ＭＷエネルギーを吸収し、低吸収材料（ＳＢＣ粉末等の）を加熱することに直接寄与し、熱分解プロセスを可能にする。

実施例Ａ
圧力ゲージに接続された小さい専用ＭＷチャンバ及びマイクロ波を出す導管からなるシステムを構築した。瞬間逃がし弁を導管上に位置付け、導管端部がポリカーボネート（ＰＣ）から作製された０．５Ｌのプラスチックボトルへ進入する状態にした。専用ノズルを導管の端部に位置付け、圧力ゲージがボトルに接続されボトル内部の圧力を測定する状態にした。水をプラスチックボトルの内外へ循環させるポンプも接続した。水ボトルを水で充填させ、３６°Ｆ（２．２℃）の温度へ冷却した。

カプセルは、再利用可能なポリテトラフルオロエチレン（Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標））からなり、これを５ｃｃ（５ｍｌ）の水と混合された２５ｇのＳＢＣで充填した。カプセルをマイクロ波チャンバの継手の空洞内へ受容させた。次に、マイクロ波チャンバを起動し、したがってカプセルの内容物を加熱した。

同時に、水ポンプを起動し、絶えず水をかき混ぜた。ＭＷチャンバ内部の熱が上昇すると、圧力ゲージは、上昇し始め、二酸化炭素の生成／カプセルからの抽出を示した。マイクロ波チャンバ内部の圧力が１５バール（１５００ｋＰａ）に到達すると、弁を開放し、ガスをボトルへ進入させた。ボトル内部の圧力は上昇した（接続されたゲージからの読取値によって示された）。水の循環は、ガスを水中に溶解させ、したがってボトル内部の圧力を低下させた。

二酸化炭素をボトル内へ律動的に放出しそれをかき混ぜるというプロセスを、マイクロ波チャンバ内部の圧力の上昇が停止するまで数回繰り返した（重炭酸ナトリウムに含有されていた全てのガスが放出されたことを示す）。作業の全持続時間は、１分を超えなかった。

ボトル内部で生み出されたソーダを、ＩＣＩテスタを使用して測定すると、ＧＶ（ガス量）レベルは４．２に到達したことを示した。
実施例Ｂ
追加的な組の実験のために、実施例Ａのシステムを使用し、同じカプセルハウジングならびに異なる比率の重炭酸ナトリウム及び水（５．５ｃｃ（５．５ｍｌ）の水と混合された２４ｇの得られた重炭酸ナトリウム）を利用し、かつ律動的ではなく連続的なシーケンスでガスを引き出した。

水ボトル内部の水を、３６°Ｆ（２．２℃）の温度へ冷却し、ポンプを起動してボトル内部の水を循環させた。次に、マイクロ波チャンバを起動し、ひとたびチャンバ内部の圧力が２０バール（２０００ｋＰａ）へ上昇すると、弁を開放し、４０秒間開放状態に保持した。ボトル内部で生み出されたソーダを、ＩＣＩテスタを使用して測定すると、ＧＶ（ガス量）レベルは３．１に到達したことを示した。

本発明の特定の特長が本明細書において図示され、説明されてきたものの、多数の修正、置換、変更、及び等価物が、今や当業者には想到されるであろう。したがって、添付の請求項は本発明の真の趣旨に属するような全ての修正及び変更を包含することを意図することが理解されるべきである。さらに、本明細書に開示された実施形態は、関連しており、ある実施形態またはある独立請求項に関連して明細書に開示された特長及び従属的限定は、本発明の範囲から逸脱することなく、別の実施形態または別の独立請求項とも組み合わせられてもよい。

Claims (45)

1. 熱分解システムであって、
   高周波（ＲＦ）エネルギー発生器と、
   前記ＲＦエネルギー発生器に接続されたＲＦアンテナまたは電極と、
   熱分解性材料を収容する少なくとも１つのカプセルと、
   前記少なくとも１つのカプセルを受容して保持するように、かつ前記カプセル内で発生する定義された圧力に耐えるように適合された封止可能な開口部を有するカプセルチャンバと、
   少なくとも１つのチャネルと、を備え、前記チャネルは、前記カプセルに対して開いた第１の端部と、圧力弁に接続された第２の端部とを有する、熱分解システム。
2. 前記カプセルは、使い捨ての薄壁金属カプセルであり、前記カプセルチャンバは、ＲＦエネルギーに対して事実上透過的な非導電性の材料から作製され、前記カプセルが前記カプセルチャンバに挿入されたとき、前記カプセルは、前記ＲＦアンテナと電気的に接触して使い捨てのマイクロ波空洞になる、請求項１に記載の熱分解システム。
3. 前記熱分解性材料は、重炭酸ナトリウムである、請求項１に記載の熱分解システム。
4. 前記カプセルは、前記熱分解性材料及び前記熱分解の副生成物が前記材料の熱分解中に前記カプセルから排出されるのを防止するためのフィルタをさらに備える、請求項１に記載の熱分解システム。
5. 前記カプセルは、風味付け物質をさらに含み、前記重炭酸ナトリウムは、前記カプセルの第１の区分に収容され、前記風味付け物質は、前記カプセルの第２の区分に収容される、請求項１に記載の熱分解システム。
6. 前記重炭酸ナトリウムは、粉末形態である、請求項３に記載の熱分解システム。
7. 前記粉末は、湿潤粉末である、請求項６に記載の熱分解システム。
8. 前記湿潤粉末は、重炭酸ナトリウム及び液体の組成物を含む、請求項７に記載の熱分解システム。
9. 前記湿潤粉末は、６５重量％〜８５重量％の重炭酸ナトリウムと３５重量％〜１５重量％の水とを含有する、請求項８に記載の熱分解システム。
10. 前記カプセルチャンバは、マイクロ波空洞を備える、請求項１に記載の熱分解システム。
11. 前記カプセルは、ソケットを有し、前記ＲＦアンテナは、前記カプセルが前記カプセルチャンバ内へ挿入されたとき、前記ソケットを通じて前記カプセル内へ貫入するように適合されている、請求項１に記載の熱分解システム。
12. 前記アンテナは、前記カプセルが前記カプセルチャンバ内へ挿入されたとき、前記カプセルの１つ以上の面を通じて前記カプセル内へ貫入するように適合された少なくとも１つのマイクロ波エネルギー集中要素を備える、請求項１に記載の熱分解システム。
13. 前記カプセルは、使い捨てのカプセルであり、前記カプセルの一部分は、ＲＦエネルギーに対して事実上透過的な材料から作製され、
    前記カプセルの別の部分は、金属から作製され、
    前記カプセルが前記カプセルチャンバ内へ挿入されたとき、ＲＦエネルギーに対して事実上透過的な材料から作製された前記カプセルの前記部分は、前記アンテナの近位にあり、それに対して向けられる、請求項１に記載の熱分解システム。
14. 前記アンテナは、前記カプセル内でデカルト座標系の少なくとも２つの軸に沿って可動である、請求項１に記載の熱分解システム。
15. 前記カプセルチャンバ内の前記圧力を監視するための圧力メータと、
    前記メータ及び前記マイクロ波発生器と連通している制御回路と、をさらに備え、
    前記制御回路は、前記マイクロ波発生器によって発生されるマイクロ波エネルギーの周波数を、前記圧力メータから受け取られたデータに従って変化させるように適合されている、請求項１に記載の熱分解システム。
16. 第１のチャネル及び第２のチャネル、ならびに第１のカプセルチャンバ及び第２のカプセルチャンバをさらに備え、
    前記カプセルチャンバは、少なくとも第２のカプセルを受容して保持するように適合され、前記第１のチャネルは、前記第１のカプセルから放出される第１の熱分解生成物を運ぶように適合され、前記第２のチャネルは、前記第２のカプセルから放出される別の物質を運ぶように適合されている、請求項１に記載の熱分解システム。
17. 少なくとも１つの流体入口をさらに備え、前記少なくとも１つの流体入口は、前記第１のカプセルと前記第２のカプセルとのうちの少なくとも１つの中へ貫入する開孔を有し、前記システムの運転中に前記第１のカプセルと前記第２のカプセルとのうちの前記少なくとも１つの中へ流体を提供する、請求項１６に記載の熱分解システム。
18. 前記カプセルチャンバは、第１の領域及び第２の領域を有し、
    前記マイクロ波エネルギー発生器は、前記第１の領域において第１の熱効率、及び前記第２の領域において第２の熱効率を有し、
    前記システムの運転中、前記第１のカプセルは、前記第１の領域内にあり、前記第２のカプセルは、前記第２の領域内にあり、制御下において前記第１のカプセルの内容物を定義済みの時間間隔で第１の定義済みの温度へ加熱し、前記第２のカプセルの内容物を前記定義済みの時間間隔で第２の定義済みの温度へ加熱する、請求項１７に記載の熱分解システム。
19. 前記熱分解性材料と接触するサセプタ材料をさらに備え、前記サセプタ材料は、前記熱分解性材料に対して増大したマイクロ波吸収を有する、請求項１に記載の熱分解システム。
20. 交流ＲＦエネルギー源ならびに前記カプセルチャンバの両側に位置付けられた第１の電極及び第２の電極を備える、請求項１に記載の熱分解システム。
21. 熱分解システムのためのカプセルであって、前記カプセルは、
    密閉された殻であって、前記殻内に封入された内部空洞を有する、密閉された殻と、
    熱分解性材料を収容する前記空洞内の少なくとも第１の区画と、を備え、
    前記殻は、金属から作製され、マイクロ波発生器と接触したときにマイクロ波空洞になるように適合されている、カプセル。
22. 前記熱分解性材料及び前記熱分解の副生成物が、前記熱分解性材料の熱分解中に前記カプセルから排出されるのを防止するためのフィルタをさらに備える、請求項２１に記載のカプセル。
23. 前記殻は、ＲＦエネルギーに対して実質的に透過的な非導電性の材料から作製されている、請求項２１に記載のカプセル。
    
24. 前記熱分解性材料は、重炭酸ナトリウムである、請求項２１に記載のカプセル。
25. 前記カプセルは、加熱されたとき二酸化炭素（ＣＯ_２）ガスを放出する、請求項２１に記載のカプセル。
26. マイクロ波アンテナを受容するためのソケットをさらに備える、請求項２１に記載のカプセル。
27. 前記ソケットは、前記カプセルが前記熱分解システム内へ挿入されたとき、前記アンテナが前記空洞内へ貫入することを可能にするように適合されている、請求項２６に記載のカプセル。
28. 前記導電性の殻に接続され、前記空洞内へ突出する少なくとも１つのマイクロ波エネルギー集中要素をさらに備える、請求項２１に記載のカプセル。
29. ６５重量％〜８５重量％の重炭酸ナトリウム及び３５重量％〜１５重量％の水を含む湿潤粉末をさらに含む、請求項２１に記載のカプセル。
30. 前記空洞内に第２の区画をさらに備え、前記第２の区画は、風味付け物質を含む、請求項２９に記載のカプセル。
31. 前記重炭酸ナトリウムは、加熱されたときＣＯ_２を放出し、前記ＣＯ_２ガスは、前記第２の区画を通過して前記風味付け物質から風味を抽出する、請求項３０に記載のカプセル。
32. 易裂性シールによって覆われた開口部をさらに備え、前記開口部は、前記カプセルが前記システム内へ挿入されたとき、前記熱分解システムのチャネルの開孔を受容する、請求項２１に記載のカプセル。
33. 易裂性シールによって覆われた開口部をさらに備え、前記開口部は、水源の吐出口を受容する、請求項２１に記載のカプセル。
34. 二酸化炭素を生成するための方法であって、
    ＲＦエネルギー発生器及び前記ＲＦエネルギー発生器に接続されたＲＦアンテナまたは電極を提供するステップと、
    カプセルチャンバ内のカプセル内に、熱分解時に二酸化炭素を発生させる熱分解性出発材料を封入するステップであって、前記カプセルチャンバは、前記カプセルを受容するように適合された封止可能な開口部を有し、前記カプセルは、前記カプセル内で前記熱分解中に発生した所定の圧力に耐えるように適合されている、封入するステップと、
    前記カプセルに対して開いた第１の端部と圧力弁に接続された第２の端部とを有するチャネルを提供するステップと、
    前記ＲＦエネルギー発生器によってＲＦエネルギーを発生させて、前記熱分解性出発材料を加熱し、加圧下で二酸化炭素を発生させるステップと、を含む、方法。
35. 前記熱分解性出発材料は、水及び重炭酸ナトリウムを含む、請求項３４に記載の方法。
36. 液体リザーバ内の液体の中に前記発生した二酸化炭素を収集するステップをさらに含む、請求項３４に記載の方法。
37. 前記カプセル壁部は、導電性の金属を含み、前記方法は、前記カプセル壁部の前記導電性の金属と前記アンテナとの間に電気接点を作製するステップをさらに含む、請求項３４に記載の方法。
38. 前記カプセル内で発生された前記発生した二酸化炭素から熱分解性出発材料を濾過するステップをさらに含む、請求項３４に記載の方法。
39. 前記カプセルを処分するステップ及び前記カプセルチャンバを再利用するステップをさらに含む、請求項３４に記載の方法。
40. 前記熱分解性出発材料は、約６５重量％〜約８５重量％の重炭酸ナトリウム粉末と約３５重量％〜約１５重量％の水とを含む、請求項３４に記載の方法。
41. 前記カプセルチャンバは、ＲＦエネルギーに対して実質的に透過的な非導電性の材料から作製されている、請求項３４に記載の方法。
42. 金属から作製された第１の部分、及びＲＦエネルギーに対して実質的に透過的な材料から作製された第２の部分を含む使い捨てのカプセルを使用するステップと、前記熱分解性出発材料を前記第２の部分へ添加するステップと、を含む、請求項３４に記載の方法。
43. 前記カプセル内にソケットを設けるステップと、マイクロ波エネルギーを発生させる間、マイクロ波アンテナを前記ソケット内へ挿入するステップと、を含む、請求項３４に記載の方法。
44. マイクロ波エネルギーを発生させる間、前記マイクロ波アンテナを前記カプセル内へ移動させるステップを含む、請求項４３に記載の方法。
45. 前記カプセル内で発生した前記圧力を圧力メータによって監視するステップと、
    前記圧力メータ及び前記ＲＦエネルギー発生器へ作動的に接続された制御回路を提供するステップと、
    前記ＲＦエネルギー発生器によって発生される前記ＲＦエネルギーの周波数を、前記圧力メータからの信号に応答して変化させるステップと、をさらに含む、請求項３４に記載の方法。