201240526 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明一般而言係關於適於加熱木材之微波加熱系統。 【先前技術】 諸如微波輻射之電磁輻射係用於將能量遞送至一物件之 一習知機制。已證明用以既迅速又有效地穿透及加熱一物 件之電磁輻射能力在諸多化學及工業過程中係有利的。此 外，由於使用微波能作為一熱源通常係非侵害性的，因此 微波加熱特別有利於處理「敏感」電介質材料（諸如，食 物及藥物）且甚至有利於加熱具有一相對不良的導熱性之 材料（諸如’木材）。然而，安全且有效地應用微波能之複 雜性及細微差別（尤其在一商業規模上）已嚴格限制其在數 種類型之工業過程中之應用。 由於其對各種應用之廣泛適用性、其可再生性質及其相 對低成本’因此木材係現有的最廣泛使用之建築材料中之 一者。然而’由於木材係一自然產物，因此其物理及結構 性質可實質上不僅在不同物種當中而且在不同樹或甚至同 一木材塊内之不同位置當中有所不同。此外，木材通常係 吸濕的’此影響其尺寸穩定性’且其生化組成使得其易受 昆蟲及真菌侵姓。因此，已開發數種類型之木材處理過程 以透過其化學、物理及/或結構性質之改質來增加木材穩 定性。處理過程之實例包含浸潰處理、塗佈處理、熱改質 及化學改質。與其他情況相比，後兩種處理過程通常將木 材性質變更至一更劇烈程度，且因此此等類型之過程通常 160982.doc 201240526 涉及更複雜之方案及系統。舉例而言，諸多化學及熱處理 過程可在真空下及/或在存在一或多種處理化學品之情況 下實施。因此，此等類型之技術之商業化已受限制，且為 使此等過程大規模地工業化仍需克服多個挑戰。 因此，需要適於化學或熱處理木材之一更高效且更成本 有效之商業規模系統。亦需要適於在各種各樣之過程及應 用（包含木材處理）中使用之一高效且成本有效之工業 微波加熱系統。 ' ' 【發明内容】 本發明之一項實施例係關於一種用於生產經化學改質、 乾燥及/或熱改質之木材之系統，該系統包括：一微波加 熱器，其經組態以接納一木材束；至少一個微波產生器， 其用於產生微波能；及一微波分佈系統，其用於將來自該 至少一個微波產生器之微波能之至少一部分引導至該微波 加熱器。該微波分佈系統包括用於以一 TMa6模式將該微波 能之至少一部分發射至該微波加熱器之内部中之一第一微 波發射器。該第一微波發射器包括一第一 TE^波導段、一 第一丁河“波導段及耦合於該第一TE^波導段與該第一 波導段之間的一第一 TE叮至ΤΜβδ模式轉換器，其中該第一 ΤΕπ至ΤΜβΛ模式轉換器至少部分地安置於該微波加熱器之 内部中’其中α係0，Η系1與5之間的一整數，讀、i與5之間 的一整數且係〇。 本發明之另一實施例係關於一種用於生產經化學改質、 乾燥及/或熱改質之木材之系統，該系統包括：—微波加 160982.doc -6- 201240526 熱器’其經組態以接納一木材束；至少一個微波產生器， 其用於產生微波能；及一微波分佈系統，其用於將來自該 至少一個被波產生器之微波能之至少一部分引導至該微波 加熱器。該微波分佈系統包括用於將該微波能之至少一部 分發射至該微波加熱器之内部中之一第一微波發射器及一 第二微波發射器，其中該第一微波發射器及該第二微波發 射器位於該微波加熱器之大體相對側上。該第一微波發射 器及該第一微波發射器中之每一者經組態以按一 模式 排放該微波能之至少一部分，其中〇且6係1與5之間的 一整數。 本發明之又一實施例係關於一種用於生產經化學改質、 乾燥及/或熱改質之木材之系統，該系統包括：一微波加 熱器，其經組態以接納一木材束；至少一個微波產生器， 其用於產生微波能；及一微波分佈系統，其用於將來自該 微波產生器之微波能之至少一部分引導至該微波加熱器。 該微波分佈系統包括用於以一 TMefc模式將該微波能之至少 一部分發射至該微波加熱器之内部中之一第一微波發射 器’其中α係0且6係1與5之間的一整數。該微波加熱器包 括用於散射自該第一微波發射器發射之微波能之至少一部 分之一第一可移動反射器。 本發明之又一實施例係關於一種用於生產經化學改質、 乾燥及/或熱改質之木材之方法，該方法包括：（a)以一 ΤΕ〇模式將微波能引導至一微波加熱器，其中$係1與$之 間的一整數且少係〇 ; (b)使用一第一微波發射器之一第一模 160982.doc 201240526 式轉換器將該微波能之至少一部分轉換成一 ΤΜαδ模式，其 中該第一模式轉換器至少部分地位於該微波加熱器之内部 中，其中α係0且6係1與5之間一整數；（为透過該第一微波 發射器之一第一 波導段將微波能發射至該微波加熱器 中，其中該第一 ΤΜαΑ波導段耦合至該第一模式轉換器且至 少部分地位於該微波加熱器之内部中；及（d)使用發射至該 微波加熱器之内部中之微波能之至少一部分加熱一木材束 之至少一部分》 本發明之甚至又一實施例係關於一種用於生產經化學改 質乾燥及/或熱改質之木材之方法，該方法包括：（a)透 過一第一微波發射器以一 ΤΜαδ模式將微波能發射至一微波 加熱器中，其中<3係〇且6係1與5之間的一整數；（b)藉由移 動安置於該微波加熱器之内部中之一第一微波反射器來散 射自該第一微波發射器發射之微波能之至少一部分；及（c) 使用由該第一微波反射器散射之微波能之至少一部分加熱 位於該微波加熱器之内部中之木材束之至少一部分。 【實施方式】 根據本發明之一項實施例，提供一種加熱系統。根據本 發明之各種實施例組態之加熱系統可包括一熱源、一加熱 容器（例如，一加熱器）及一選用真空系統。通常，根據本 發明之一項實施例組態之加熱系統可適於用作獨立加熱單 元或可作為或連同化學反應器用於各種各樣之過程中。現 將參考各圖在下文中詳細闡述根據本發明之數個實施例組 態之加熱系統。 160982.doc -8 - 201240526 在—項實施例中，太發明之— 纖維素材料…纖唯辛材料f可用以加熱木質 貞纖、准素材科可包含包括以下各項之住 材^ 2維素及木質素以及（視需要）諸如半纖維素等其他 皮’洋:質纖維素材料之實例可包含（但不限於）木材、樹 麻、大麻、西沙爾麻、黃麻、作物結稈、堅果殼、 Γ稻草與榖物殼及莖、玉米結桿針苹樹及 =葉樹材樹皮、玉米稳轴及其他作物殘餘物以及其= 传中，木質纖維素材料可係木材。該木材可 含（但不限於）松樹、冷杉、带杉、楊榭貫例了包 革換+ ν&右杉、杨树、橡樹、楓樹及山 棒°在-項實施例中，木材可包括紅橡、紅楓、梓 櫸或太平洋白楓。在另一實施例中，該木材可包括 樹物種1包含（舉例而言）輻射松、歐洲赤松、火炬松；' 長葉权、短葉松或濕地松，其中後四種可統稱為「南方t 松」°藉由根據本發明之-項實施例之加熱系統處理之2 材可係呈任一摘人w 丄 处里之木 /式。木材之適合形式之非限制性實例 0 u S但不限於）碎木、木纖維、木粉、木片、小 木创化、木條及木絲。在—項實施例中，在本發明之 多個加熱系統中處 或 樹枝、板、厚板、薄:皮， 之木料。 ⑯樑斷®方材或任何其他型材 通常，木材之大小可藉由兩個或兩個以上尺寸來界—。 該等尺寸可係實際「所量測」尺寸或可係標稱尺寸。如本 160982.doc -9- 201240526 文辛所使用，術語「標稱尺寸」係指使用木材之大小名稱 所計算之尺寸。標稱大小可大於所量測尺寸。舉例而古 一乾燥「2x4」可具有5英呼3 ° 丁 χ·3·5央吋之實際尺寸但 使用2x4」之標稱尺寸。應理解， 古 听陈非另有說明，否則 本文中所提及之尺寸通常係標稱尺寸。 在一項實施例中，木材可具有三個尺寸：―長度或最長 尺寸；-寬度或第：長尺寸；及—厚度或最短尺寸。該等 尺寸中之每一者可實質上相同’或該等尺寸令之一或多者 可不同於其他尺寸中之-或多者。根據—項實施例木材 之長度可係至少6英对、至少i英尺、至少3英尺、至少4英 尺、至少6英尺或至少10英尺。在另一實施例中木材之 寬度可係至少0.5英吋、至少!英吋、至少2英吋、至少4英 :、至少8英对、至少12英对或至少24英〇子及/或不大於忉 英尺、不大於8英尺、不大於6英尺、不大於4英尺、不大 於3英尺、不大於2英尺、不大於丨英尺或不大於6英吋。在 又一實施例中，木材之厚度可係至少〇25英吋、至少〇 ^英 忖、至少〇·75英叶、至少1英尺、至少1.5英尺或至少2英尺 及/或不大於4英尺、不大於3英尺、不大於2英尺不大於 1英尺及/或不大於6英叫·。 根據一項實施例，木材可包括一或多個實木塊、工程實 木塊或其一組合。如本文中所使用，術語「實木」係指在 至少一個尺寸上量測至少10釐米但在其他方面具有任一尺 寸之木材（例如，具有如先前所闡述之尺寸之木料如本 文中所使用，術語「工程實木」係指具有實木之最小尺寸 160982.doc -10- 201240526 (例如，至少-個尺寸為至少10 cm)但由若干個較小木材本 體形成且至少為-個之-木製本體。工程實木中之該等較 小木材本體可具有或不具有％前相對於實木所闡述之尺寸 中之或夕者。工程實木之非限制性實例可包含木材層壓 板、纖維板、定向m膠合板、華夫板（wafer board)、粒片板及經層壓單板木料。 在項實細例中，木材可按束編組。如本文中所使用， 術語「束」係指以任一適合方式堆疊、放置及/或緊固在 一起之兩個或兩個以上木材塊。根據一項實施例，一束可 包括經堆疊並經由一皮帶、條帶或其他適合裝置彼此耦合 之複數個板。在一項實施例中，該兩個或兩個以上木材塊 可係直接接觸，或在另一實施例中，該等木材塊可係使用 安置於其間的至少一個間隔件或r黏附物（sticker)」而至 少部分地隔開。 在一項實施例中’該束可具有任何適合尺寸及/或形 狀。在一項實施例中’該束可具有至少2英尺、至少4英 尺、至少8英尺、至少1〇英尺、至少12英尺、至少16英尺 或至少20英尺及/或不大於60英尺、不大於4〇英尺或不大 於25英尺之一總長度或最長尺寸。該束可具有至少1英 尺、至少2英尺、至少4英尺、至少6英尺、至少8英尺及/ 或不大於16英尺、不大於12英尺、不大於1〇英尺、不大於 8英尺、不大於6英尺或不大於4英尺之一高度或第二長尺 寸。在一項實施例令’該束可具有至少丨英尺、至少2英 尺、至少4英尺、至少6英尺及/或不大於20英尺、不大於 160982.doc 201240526 16英尺、不大於12英尺、不大於l〇英尺、不大於8英尺或 不大於6英尺之一寬度或最短尺寸。該束之包含該等板之 間的空間（若存在）之總體積可係至少50立方英尺、至少1〇〇 立方英尺、至少250立方英尺、至少375立方英尺或至少 500立方英尺。根據一項實施例，引入至本發明之一或多 個加熱系統之反應器及/或加熱器中（例如，在加熱或處理 之前）之木材束之重量（或欲處理之一或多個物件、物品或 負載之累積重量）可係至少1〇〇磅、至少5〇〇磅、至少1〇〇〇 磅或至少5,000磅。在一項實施例中，該束可在形狀上係 立方體或立方形的。 在另實施例中，本發明之一或多個加熱系統可用以化 學改質、乾燥及/或熱改質木材，藉此生產經化學改質、 乾燥及/或熱改質之木材。已被乾燥及/或熱改質之木材可 稱為「經熱處理」木材，以使得術語「經熱處理木材」係 指已被加熱、乾燥及/或熱改質之木材。如本文中所使 用，術語「熱改質」意指在無一外源處理劑之情況下至少 部分地改質一或多個木材塊之至少一部分之化學結構。在 一項實施例中，一加熱系統（稍後將詳細闡述其特定組態） 可用以在一熱改質過程中加熱及/或乾燥木材以藉此提供 一經熱改質木材束。根據一項實施例，熱改質可與一木材 加熱器及/或乾燥器中之木材加熱及/或乾燥同時發生而 在另一實施例中，可在一木材加熱器或乾燥器中加熱及/ 或乾燥木材而不對其進行熱改質。如本文中所使用，術語 「乾燥」意指經由熱量添加或其他適合能量形式而致使或 160982.doc 201240526 加速一或多種液體之至少一部分或另外可熱移除組分之汽 化或以其他方式自木材移除一或多種液體之至少一部分或 另外可熱移除組分。熱改質過程可包含使木材與一或多種 熱傳送劑（諸如，舉例而言水汽、經加熱之惰性蒸汽（如氮 氣或空氣）或甚至液體熱傳送媒體（諸如’經加熱之油））接 觸之步驟。在另一實施例中，可在熱改質期間使用一輻 射熱源。經熱改質之木材可具有實質上低於未經處理之木 材之一濕度含量且可具有強化的物理及/或機械性質，諸 如（舉例而言）增加之撓性、對腐朽及生物侵襲之較高抵抗 力及增加之尺寸穩定性。 在又一實施例中’根據本發明之各種實施例組態之加熱 系統可用以化學改質木材。如本文中所使用，術語「化學 改質」意指在存在-或多種外源處理劑之情況下至少部分 地改質一或多個木材塊之至少一部分之化學結構。化學改 質過程之特定類型可包含（但不限於）乙醯化及其他類型之 醋化、環氧化、㈣、糠基化、甲基化及/或三聚氰胺處 理。適合處理劑之非限制性實例可包含酸if(例如，乙酸 針、欧酸酐、琥珀酸酐、黾 馬來酸酐、丙酸酐或丁酸）； 醯氣；乙烯酮；羧酸；異氛 鼠知皿，越（例如，甲駿、酿 或二官能團酿）；氣搭；硫酸_ . —甲@曰，烷基氣化物；丙内 酉日；丙烯腈；環氧化物（例 . 、J如，％氧乙烷、環氧丙护七搂 氧丁院）；二官能團環氧化 ^5 氧化物，硼酸鹽；丙烯酸鹽.矽酸 鹽；及其組合。 π ’取& 用於化學改質木材之過 i3化學改質步驟，隨後 160982.doc •13- 201240526 係一加熱步驟。在可於一化學改質反應器中實施之化學改 質或反應步驟期間，木材可曝露至先前所闡述之外源處理 劑中之一或多者，該一或多個外源處理劑可與未經處理之 木材之官能團（例如，經基）之至少一部分反應以藉此提供 經化學改質之木材。在該化學改質步驟期間，可發生一或 多個熱起始之化學反應，此可係或並非由一外部能量（例 如，熱能或電磁能，包含（舉例而言）微波能）源起始。化學 改質過程之特定細節在諸多類型之化學改質當中有所不 同，但與未經處理之木材相比，大部分經化學改質之木材 可具有強化的結構、化學及/或機械性質，包含較低的吸 濕性、較尚的尺寸穩定性、更耐生物危害及耐蟲性、增加 之抗腐朽性及/或較高的耐氣候性。 在一項實施例中，可使木材在一木材乙醯化反應器中乙 醯化。乙醯化可包含用乙醯基替換表面或近表面之羥基。 在一項實施例中，在乙醯化期間所利用之處理劑可包括濃 度為至少50 wt。/。、至少60 wt%、至少70 wt%、至少80 wt%、至少90 wt%、至少98 wt%或1〇〇 wt%之乙酸酐，而 剩餘（右存在）包括乙酸及/或一或多種稀釋劑或選用乙 醯化催化劑。在一項實施例中，用於乙醯化之處理劑可包 括乙酸與乙酸酐之混合物’其具有至少8〇:2〇、至少 85:15、至少90:10、或至少95:5之一酸酐對酸重量比。 在乙醯化之前，可使用窯乾法、真空除氣法或其他適合 方法使木材乾燥以將其濕度（例如，水）含量減小至不大於 25 wt%、不大於20 wt%、不大於15 wt%、不大於12 160982.doc • 14- 201240526 wt/o、不大於9 wt°/〇或不大於6 wt%。在乙醯化期間，可經 由任—適合方法使木材與處理劑接觸。適合接觸方法之實 例可包含（但不限於）蒸汽接觸、喷射、液體浸泡或其組 σ。在一項實施例中，在木材與處理劑接觸之時間期間’ 處理办器之溫度可係不大於5〇〇c、不大於4〇。〇或不大於 30 C ’而氣壓可係至少25 psig、至少50 psig、至少75 psig 及/或不大於500 psig、不大於25〇 psig或不大於15〇 psig。 一旦接觸步驟完成’即可視需要自反應器中排出液體處 理劑（若存在）之至少一部分且可添加熱量以起始及/或催化 反應。在一項實施例中，可將微波能、熱能或其組合引入 至該容器中以將木材之溫度增加至至少50。(：、至少65。(：、 至少80eC及/或至不大於i75〇c、不大於i5(rc或不大於 120 C ’同時將反應器中之一壓力維持為至少75〇托、至少 1，000托、至少1，200托或至少2,〇〇〇托及/或不大於7,7〇〇 扼、不大於5,000托、不大於3,500托或不大於25〇〇托。根 據一項實施例，添加至反應器之熱量之至少一部分可自一 非微波源傳送至該木材，諸如（舉例而言）包括至少5〇 wt%、至少75 wt0/。、至少90 wt%或至少95 wt°/〇之乙酸之一 熱蒸汽流，而剩餘部分包括乙酸酐及/或稀釋劑。在一項 實施例中，可將熱蒸汽（其一部分可凝結於正處理之木材 束之至少一部分上）引入至反應容器中達至少2〇分鐘、至 少35分鐘或至少45分鐘及/或不大於180分鐘、不大於ι5〇 分鐘或不大於120分鐘。 在反應步驟之後，「化學潤濕」之經化學改質木材可包 160982.doc 15 201240526 括能夠藉由熱量及/或汽化移除之至少一個化學組分。如 貫穿本申請案所使用，術語「化學潤濕（chemicaUy_wet)」 或「化學潤濕（chemical-wet)」係指含有作為一化學處理或 改質之一結果而至少部分地以一液相存在之一或多種化學 品之木材。一「化學潤濕」木材束可係指其至少一部分係 至少部分地化學潤濕之一木材束。該一或多種化學品之某 些實例可包含反應物、浸潰物、反應產物或諸如此類。舉 例而§ ’當使木材乙醯化時’可藉由汽化移除殘餘乙酸及/ 或酸酐之至少一部分。如本文中所使用，術語「酸潤濕」 係指含有殘餘乙酸及/或酸酐之木材。一「酸潤濕」木材 束係指其至少一部分係至少部分地酸潤濕之一木材束。根 據本發明之一項實施例’化學潤濕或酸潤濕木材可包括至 少20 wt%、至少30 wt%、至少40 wt%或至少45 wt%及/或 不大於75 wt%、不大於60 wt%或不大於50 wt%之一或多種 熱可移除或可汽化化學品’諸如（舉例而言）乙酸及/或酸 酐。如本文中所使用’術語「熱可移除」或「可汽化」化 學組分係指可藉由熱量及/或汽化移除之一組分。在一項 實施例中’可汽化或熱可移除組分或化學品可包括乙酸。 接著，可經由驟汽化自化學潤濕木材移除一或多種熱可 移除化學品之至少一部分。在一項實施例中，可藉由將反 應器中之壓力自至少1,000托、至少1，200托、至少1800托 或至少2,0〇〇托及/或不大於77〇〇托、不大於5〇〇〇托、不大 於3,500托、不大於25〇〇托或不大於2〇〇〇托之一壓力減小 至大氣壓來達成驟汽化步驟。在另一實施例中，可藉由將 160982.doc 201240526 反應益之壓力自-升高之壓力(如上文所闡述)或大氣壓減 小至不大於1〇〇托、不大於75托、不大於5()托或不 托之一壓力來達成驟汽化步驟。根據一項實施例，在驟汽 化步驟之後剩餘在化學湖濕木材中之一或多種熱可移除化 學組分之量（例如，化學含量）可係至少6 wt%、至少8 wt%、至少1〇 wt%、至少12 wt%或至少15糾％及/或不^大 於60 wt%、不大於40 wt%、不大於3〇、不大於乃 wt0/。、不大於20 wt%或不大於15 wt〇/。。 根據-項實施例，可在化學改質步驟之後實施一加熱步 驟以進-步加熱及/或乾燥經化學改質（或化學獨濕）木材以 精此提供一經加熱及/或乾燥之經化學改質木材束。如本 文中所使用，僅出於便利而將一束或其他物品或材料稱為 「經加熱」以指示該束之至少—部分之—溫度已升高至環 境溫度以上。類似地’如貫穿本申請案所使用，僅出於便 利而將-束或其他物品或材料稱為「經乾燥」以指示已藉 由(在某些實施例中)加熱而自該束之至少一部分移除至 某些熱可移除化學品。在一項實施例中，該加熱步驟可操 作以進-步減少存在於木材中之—或多種熱可移除化學组 分之含量。在加熱步驟期間所利用之能源可係適於加执及/ 或乾燥木材之任-輻射、傳導及/或對流能源。在一項實 施例中’加熱器可係採用-微波能之一微波加熱器。在另 一實施例中’可利用另—熱源來直接或間接（經由（舉例而 言熱氣體注入…失套式或熱追蹤式容器或其他手段） 加熱容器之至少一部分，諸如(舉例而言)一或多個側壁。 160982.doc -17- 201240526 在此實施例中’可將側壁加熱至至少45°C、至少55°C或至 少65°C及/或不大於ii5ec、不大於l〇5°C或不大於95°C之 一溫度。該加熱步驟可在任何適合條件下實施，包含高 於、處於或接近大氣壓之壓力。稍後將詳細論述適於在生 產經化學改質及/或經熱改質之木材中使用之各種加熱系 統之特定實施例。 加熱步驟可經實施以使得移除剩餘在化學潤濕木材中之 一或多種熱可移除化學組分之總量之至少5〇%、至少 65 /。、至少75°/。或至少95°/。。在一項實施例中，此可對應 於移除總液體之至少100磅、至少250磅、至少5〇〇磅或至 少1，000磅。作為加熱步驟之一結果，在一項實施例中， 基於該束之初始（預加熱之）重量，經加熱或乾燥之化學改 質木材可包括不大於5 wt°/〇、不大於4 wt%、不大於3 wt% '不大於2 wt°/。或不大於1¼之該一或多種熱可移除化 學〇〇(例如，乙酸）。另外，基於該木材之初始（預加熱之） 重量’經加熱或乾燥之化學改質木材可具有不大於6 wt /°不大於5 wt%、不大於3 wt%、不大於2 wt%或不大 於1 wt%或不大於0 5 wt%之一水含量。在一項實施例中’ 在加熱步驟之後，該木材可具有大致0%之一水含量。 在一項實施例_，化學改質步驟及加熱步驟可發生於一 單個谷器中。在另-實施例中’化學改質步驟及加熱步驟 可在單獨容器中實施，以使得化學改f反應器及加熱器之 内體積在位置上相異。如本文中所使用，一容器之「内 郤體積」係指由該容器囊括之空間整體，包含由該容器之 160982.doc 201240526 (或夕個）門在關閉時所界定或在門内之任何體積。如本 文中所使用’術語「在位置上相異」意指内部體積係不重 疊的。g»化學改質反應II及加熱器包括單獨容器時，可利 用各種類型之木材輸送系統以在兩個容^之間輸送木材。 在一項實施例中，該輸送系統可包括執條（如圖丨中所圖解 說明）、軌道、皮帶、鉤子、滾輪（如圖3中所圖解說明）、 條帶、搬運車、電動化車輛、堆高車、滑輪、轉臺（如圖2 中所®解說明）及其任一組合。現將關於圖i至3詳細論述 能夠生產經化學改質及/或經熱改質之木材之木材處理設 施之各種實施例。 現參考圖1 ’ 一木材處理設施1〇之一項實施例圖解說明 為包括一化學改質系統20、一加熱系統3〇、一輸送系統 以及原料儲存區域60a及成品材料儲存區域6〇b。化學改質 系統20包括一化學改質反應器22、一反應器加熱系統以及 一選用反應器加壓/減壓系統26。加熱系統3〇包括一加熱 态32、一能源34及一選用加熱器加壓/減壓系統％。輸送 系統40包括用於在儲存區域60a、6〇b、反應器。與加熱器 32之間輸送木材之複數個輸送段42&至42^，如下文詳細闡 述。 在操作中，可經由輸送段42a自原料儲存區域6〇a移除一 或多個木材束。儘管圖丨中圖解說明為包括軌道或轨條， 但應理解，輸送段42a可包括適於在儲存區域6〇&與反應器 22之間移動木材之任一類型之輸送機構。如圖！中所展 不，接著，可經由一開放反應器入口門28將木材引入或裝 160982.doc •19- 201240526 載至反應器22中。此後，可關閉第一反應器入口門28以允 許根據上文所闡述之一或多個過程使安置於反應器22内之 木材化學改質。 一旦反應完成’即可自反應器22抽出化學潤濕木材並將 其輸送至加熱器3 2。根據一項實施例，化學潤濕木材可經 由反應器入口門28自反應器22移除並經由輸送段42b輸送 至加熱器3 2 »在另一實施例中’該木材可經由一選用反應 器出口門29移除並經由輸送段42 c輸送至加熱器32，如圖1 中所展示。接著，可經由一開放加熱器入口門3 8將化學潤 濕木材引入或裝載至加熱器32中’接著可將開放加熱器入 口門3 8關閉以藉此在起始木材之加熱之前在加熱器入口門 38與加熱器32之本體之間形成一流體密封。當存在選用反 應器出口門29及選用加熱器出口門39時，出口門29、39可 位於反應器22及加熱器32之除各別反應器入口門28及加熱 器入口門3 8以外之大體相對端上。 在各種實施例中，在於加熱器3 2内加熱木材期間，加壓 系統36可用以將加熱器32内之一壓力維持為不大於55〇 托、不大於450托、不大於350托、不大於25〇托、不大於 200托、不大於150托、不大於1〇〇托或不大於乃托。在一 項實施例中，該真空系統可操作以將加熱器32中之壓力減 小至不大於10毫托（10-3托）、不大於5毫托、不大於2毫 托、不大於1毫托' 不大於0 5毫托或不大於〇丨毫托。另 外，备加熱器32包括一微波加熱器時，可使用稍後詳細闡 述之一或多個特徵（包含（舉例而言）一選用微波阻流器、一 160982.doc -20- 201240526 或多個微波發射器及諸如此類）以將能量引入至加熱器3 2 之内部中，藉此加熱及/或乾燥其中含有之木材束之至少 一部分。 根據一項實施例，木材處理設施1 〇可包括多個反應器及/ 或加熱器。可採用任意數目個反應器及/或加熱器，且該 荨反應器及/或加熱gl可配置成任一適合組態。舉例而 言’木材處理設施1 〇可利用至少1個、至少2個、至少3 個、至少5個及/或不大於1〇個 '不大於8個或不大於6個反 應器及/或加熱器。當採用多個反應器及/或加熱器時，可 以任一適合組合或比率使該等容器配對。舉例而言，反應 器對加熱器的比率可係1:1、1:2、2:1、1:3、3:1、2.3、 3:2、1:4、4:1 ' 4:2、2:4、3:4、4:3或任一可行組合。根 據項貫施例，反應器及/或加熱器中之一或多者可包括 單獨入口及出口門，而在另一實施射，反應器及/加熱 器中之或夕者可包括用於裝載及卸載木材之一單個門。 在一項實施例中，、經加熱及/或乾燥之木材可經由加熱器 入口門38自加熱器34移除並經由輸送段42d輸送至儲存區 域6〇b »另-選擇係、，該木材可經由—選用加熱器出口門 39(若存在）抽出並經由段42e輸送至儲存區域_，如圖a 所圖解說明。將關於圖2及3簡單地閣述採用根據本發明之 數個實施例組態之多個反應器及加熱器之木材處理設施之 各種組態。 現翻至圖2，圖 一木材處理設施1 解說明根據本發明之一項實施例組態之 ίο。木材處理設施110包括複數個反應器 160982.doc 201240526 (圖解說明為122a、122b、122η)及複數個加熱器（圖解說明 為132a、132b、132η) »根據一項實施例，反應器122a、 122b、122η中之每一者及加熱器132a、132b、132η中之每 一者包括用於選擇性地准許進出每一容器之木材之通行之 一單個門 128a、128b、128n、138a、138b、138η。另外， 木材處理設施110可包括一可旋轉平臺（圖解說明為一轉臺 140)，該可旋轉平臺可操作以定位一木材束1 〇2以使得可 沿各種方向（大體由箭頭19〇a至190c指示）在反應器122a、 122b、122η、加熱器132、132b、132η與一儲存區域160之 間輸送該木材束。 現參考圖3 ’ 一木材處理設施21〇之另一實施例展示為包 括複數個化學改質反應器（圖解說明為222a、222η)及複數 個加熱器（圖解說明為232a、232b、232η)。如圖3中所屐 示’反應器中之每一者包括一各別反應器入口門228a、 228η及一選用反應器出口門229a、229l^類似地，加熱器 232a、232b、232η中之每一者包括一加熱器入口門238a、 238b、238η及一選用加熱器出口門239a、239b、239η。圖 3中所展示之輸送系統240包括複數個段242a至242j及244a 至244e ’其可操作以將木材輸送至反應器222a、222n及加 熱器232a、232b、232η、自該等反應器及該等加熱器輸送 木材及在該等反應器與該等加熱器之間輸送木材^儘管圖 解說明為包括連續傳動帶段，但輸送系統24〇可包括一或 多個段’其包括任一適合輸送機構，如先前詳細論述。 根據一項實施例’在操作中，可透過反應器入口門228a 160982.doc •22· 201240526 引入經由輸送段242a裝載至第一反應器222a中之木材。一 旦化學改質過程完成，即可經由反應器入口門228a自反應 器222a移除化學潤濕木材並可隨後經由各別輸送段242e、 242f、242g將其輸送至加熱器232a、232b或232η中之一 者。在一替代實施例中，自反應器222a移除之木材可在被 輸送至加熱器232a、232b或232η之前經由輸送段244a透過 反應器出口門229a移除’如先前所闡述。另外，在反應器 222η中處理之木材可以如先前所闡述之一類似方式裝載、 化學改質及輸送至加熱器232a、232b、232η中之一者。 此後，可根據本文中所闡述之一或多個方法加熱及/或 乾燥輸送至加熱器232a、232b及232η之一或多個化學潤濕 木材束。在一項實施例中，加熱器232a、2321)及232η中之 至少一者可包括一微波加熱器。一旦完成加熱步驟，經加 熱及/或乾燥之束即可經由各別入口門238a、238b、238η 或視需要經由各別出口門239a、239b、239η(當存在時）自 加熱器232a、232b及232η抽出。隨後，端視經改質之束係 自加熱器入口門238a、238b、238η還是加熱器出口門 239&、2391?、23911移除，可經由輸送段24211、242卜242』 或244c、244d、244e將該等束輸送至後續處理及/或儲存。 可按任一適合規模實施先前所論述之化學改質過程❶舉 例而言，上文所闡述之木材處理設施可包括實驗室規模、 試驗工場規模或商業規模之木材處理設施。在一項實施例 中，用以生產經化學改質及/或熱改質之木材之木材處理 設施可係具有至少500,000板英尺、至少i百萬板英尺至 160982.doc •23- 201240526 少2.5百萬板英尺或至少5百萬板英尺之一年產量之一商業 規模设施。如本文中所使用，術語「板英尺」係指以量測 144立方英吋為單位表達之一木材體積。舉例而言，具有2 英吋x4英吋x36英吋之尺寸之一板具有288立方英吋或2板 英尺之一總體積。在各種實施例中，一單個化學改質反應 器之内部體積（亦即，「内部反應器體積」）及/或一單個加 熱益之内部體積（亦即，「内部加熱器體積」）可係至少100 立方英尺、至少5〇〇立方英尺、至少1〇〇〇立方英尺至少 2,500立方英尺、至少5 〇〇〇立方英尺或至少立方英 尺以容納商業規模操作。 即使s按一商業規模實施時，如本文中所闡述之化學及/ 或熱改質過程亦可以相對短的總循環時間實施。舉例而 言’根據-項實施例’使用本發明之一或多個系統實施之 化學及/或熱改質過程之總循環時間（自起始改質步驟之時 間量測至完成加熱步驟之時間）可係不大於48小時、不大 於36小時、不大於24小時或不大於12小時不大於财 時' 不大於8小時或不大於6小時。此與可具有持續數天或 甚至數周H㈣間之諸多f用木材處理過程形成對 比。 根據本發明之-項實施例，本發明之木材處理設施可 括-或多個蒸汽容納室及/或通氣結構，其用於在木材 輸送期間實質上隔離外部環境（亦即，緊接化學改質反乂 器及加熱器外側之環境）與化學㈣之經化學改質之: 材。蒸汽容納室及/或通氣結構可連接至一通氣系統，^ 160982.doc •24· 201240526 通氣系統自容納/通氣區域中移除氣體環境之至少一部 分，藉此最小化一或多種非期望蒸汽狀態化學品洩漏至外 部環境中。現將關於圖4a至4d更詳細地闡述採用蒸汽容納 室及/或通氣結構之一木材處理設施之額外細節及一項實 施例。 圖4a係耦合至一化學改質反應器322及一加熱器332之一 蒸汽容納室360之一俯視圖。蒸汽容納室36〇可操作以在經 由位於反應器322與加熱器332之間的一傳送區361將木材 自化學改質反應器322輸送至加熱器332時部分地或幾乎完 全地隔離外部環境與一經化學改質之木材束。如本文中所 使用，術語「隔離」係指一或多個區域、地帶或區之間的 流體傳遞之抑制》根據一項實施例，蒸汽容納室36〇可耦 a至一通氣糸統（圖4 a中未展示），其可操作以自蒸汽容納 室360之内部移除蒸汽及氣體之至少一部分，藉此減小、 最小化或防止反應器3 2 2之内部内、加熱器3 3 2之内部内所 含有及/或自經化學改質之木材束至外部環境之一或多種 熱可移除化學組分之洩漏。 在一項實施例中’化學改質反應器322可包括用於自一 外部環境接納一木材束之一反應器入口門328及用於在化 學改質之後自化學改質反應器322排出該木材束之一反應 器出口門329 »另外’加熱器332可包括用於接納自化學改 質反應益322排出之經化學改質、化學潤濕木材束之一加 熱器入口門328。根據一項實施例，加熱器332亦可包含用 於自加熱器332排出一木材束之與加熱器入口門338分離之 160982.doc •25- 201240526 一加熱器出口門3 3 9。在一項實施例中，各別反應器入口 門328及加熱器入口門338以及反應器出口門329或加熱器 出口門339(當存在時）可定位於反應器322或加熱器332之一 大體相對端上以使得反應器322及加熱器332之各別中心伸 長軸（在圖4b中表示為軸370a、370b)可延伸穿過各別入口 328、338及出口 329、339門。在一項實施例中，反應器 322及加熱器332彼此軸向對準以使得圖仆中之中心伸長軸 370a、370b彼此實質上對準，而在其他一項實施例中，轴 370a、370b可彼此平行。如本文中所使用，術語「實質上 對準」係指兩個或兩個以上容器經組態以使得在其各別中 心伸長軸之交叉之間形成之最大銳角係不大於2〇。。在某 些實施例中，實質上對準之容器之兩個伸長軸之交叉之間 的最大銳角可係不大於1〇。、不大於5。、不大於2。或不大 於1 。在某些實施例中’反應器322及加熱器332可配置成 一並排組態（未展示）。 根據圖4a中所展示之一項實施例，蒸汽容納室36〇可密 封地麵合至反應器322及加熱器332以使得在將木材束自反 應器322輸送至加熱器332期間外部環境實質上與傳送區 361隔離。如本文中所使用，術語「密封地耦合」係指兩 個或兩個以上物件經附接、緊固或以其他方式相關聯以使 得自此等物件之接面實質上減小或幾乎避免流體洩漏。在 一項實施例中，反應器入口門328及/或加熱器出口門 339(當存在時）可對外部環境開放，而反應器出口門329及, 或加熱器入口門338可對蒸汽容納室360之内部開放，藉此 160982.doc • 26· 201240526 在經由傳送區361在反應器322與加熱器332之間輸送期間 隔離外部環境與來自化學反應器322、加熱器332及/或化 學潤濕木材束之蒸汽或氣體。 蒸汽容納室360可以任一適合方式組態。在圖4a及4b中 所繪示之一項實施例中，蒸汽容納室360包括耦合至一天 花板結構344及一地板（未展示）之四個大體直立壁342&至 342d。儘管在圖4a及4b中圖解說明為大體附接至天花板結 構344 ’但用於自蒸汽容納室36〇之内部移除蒸汽及氣體之 一蒸汽出口管道349可替代地附接至壁342a至342d中之一 者或至該地板。稍後將更詳細地闡述關於自蒸汽容納室 3 60移除蒸汽及氣體之額外細節。 在本發明之一項實施例中，壁342a至342d中之至少一者 可包括用於在蒸汽容納室360内之一爆炸或迅速加壓情形 下控制一壓力釋放之方向之至少一個鼓風板或鼓風壁 343。在一項實施例中，鼓風板343可附接至蒸汽容納室 360之天花板344及/或地板（未展示）。鼓風板或壁343可鉸 接、拴係或以其他方式緊固至蒸汽容納室36〇之另一結構 以避免或減少鼓風板或壁343將由於一爆炸而向離開蒸汽 容納室360之方向以一非期望速度隨意地凸出之可能性。 鼓風板或壁343可具有一實質上固體表面（如圖补中所展示） 或可包括複數個板條或槽（未展示）。通常，壁342&至“Μ 之並非鼓風板/壁343之區段係由高強度材料（諸如（舉例 言）預製混凝土板、混凝土塊或鋼板）職之建構。儘管 文中圖解說明為具有四個壁，但應理解，亦可採用具有 160982.doc •27· 201240526 種其他形狀之蒸汽容納室。 如圖4c中所繪示’蒸汽容納室360可裝備有用於選擇性 地准許流體自外部環境流動至蒸汽容納室36〇之内部中之 或多個通氣孔370a、370b。在一項實施例_，通氣孔 370a、370b係單向通氣孔，其准許流體自外部環境流動至 蒸 >飞谷納室360中（如在圖4c由箭頭380a、380b所指示），但 減小、抑制或實質上防止流體自蒸汽容納室36〇之内部流 出至外部環境中。可經由通氣孔370a、370b流動至蒸汽容 納室360中之外部流體之實例包含環境空氣或一或多種惰 性氣體（諸如，氮氣）。 在項貫施例中，通氣孔370a、3 70b可經組態以維持蒸 汽容納室360之内部與外部環境之間的一預定壓力差。藉 由維持蒸汽容納室360之内部與外部環境之間的一預定壓 力差，通氣孔370a、370b可控制將來自外部環境之一流體 抽取至蒸汽容納室36G中之速率。為維持蒸汽容納室36〇之 内部與外部環境之間的一相對恆定壓力差，通氣孔37〇&、 3 70b可裝備有用於基於跨越通氣孔3 7〇a、37牝之壓力差來 改變通氣孔370a、370b之開放程度之一控制機構（例如， -電子致動器、-液壓致動器、一氣動致動器或一機械彈 簧）。當外部環境與蒸汽容納室360之内部之間的壓力差過 高時，通氣孔370a、370b開放得較寬，且類似地，當該壓 力差過低時’通氣孔370a、370b朝向一關閉位置移動/在 -項實施例中，通氣孔370a、370b可裝載有彈簧且朝向關 閉位置偏移，以使得當蒸汽容納室36〇與外部環境之間的 I60982.doc * 28 * 201240526 壓力差低於一臨限值時，關閉通氣孔37〇a' 37〇b，但當蒸 π今肩至360中之壓力比外部環境低超過臨限壓力差值之 一 1時，通氣孔370a、3701)開放以允許將一外部流體抽取 至蒸汽容納室360中。 此外，當通氣孔370a、370b裝載有彈簧時，該等通氣孔 藉由在壓力差高時自動開放得較寬而在壓力差低時自動朝 向關閉位置移動來幫助維持蒸汽容納室36〇之内部與外部 環境之間的-實質域定壓力差。在__項實施财，蒸汽 容納室360在輸送期間維持處於一低氣壓且可維持處於至 少〇·〇5水柱英忖數 '至少Q1水柱英忖數或至少q 15水柱英 吋數及/或不大於10水柱英吋數、不大於〗水柱英吋數或不 大於0.5水柱英忖數之一真空。在一項實施例中，通氣孔 370a、370b經組態以准許以致使每小時至少2次交換、至 少4 _人交換或至少5次交換地自蒸汽容納室36〇抽取出之一 速率將流體自外部環境（例如，環境空氣）抽取至蒸汽容納 至360中，其中一次交換等於蒸汽容納室36〇之一個體積。 如本文中所使用，術語「每小時交換次數」係指每小時該 系統中之流體之總體積被替換之總次數，其係藉由使自系 統移除之蒸汽之體積流率除以總系統體積來計算。 在-項實施例中，蒸汽容納室之大小可使得反應器 322及加熱器332(例如，定位反應器及加熱器之内部體積） 彼此相隔至少2英尺、至少4英尺或至少6英尺及/或不大於 50英尺、不大於30英尺或不大於2〇英尺之一距離。在一項 實施例中，蒸汽容納室之長度可與反應器322與加熱器332 160982.doc -29- 201240526 之間的距離相同或實質上相同。根據一項實施例，蒸汽容 納室360之長度對反應器322之總長度及/或加熱器332之總 長度之比率可係至少0.1:1、至少0·2:ι、或至少〇3:丨及/或 不大於1:1、不大於0.6:1或不大於〇,5:1。當反應器322與加 熱器332之間的間隔減至最小時，反應器出口門329及加熱 器入口門338可能夠在打開期間彼此接觸。在此一實施例 中’反應器出口門329及加熱器入口門338可經組態以在其 兩者皆完全打開時彼此嵌套/重疊（但彼此不接觸）。 圖4d係包括一反應器322、一加熱器332及安置於其間的 蒸Ά谷納至3 6 0之一木材處理設施416之一側視圖。圖4 d 另外繪示採用位於加熱器332之出口門339附近之一產品蒸 汽移除系統或結構400之一實施例。產品蒸汽移除系統4〇〇 可經組態以自加熱器332之出口門339輸送出蒸汽且使其遠 離出口門3 3 9附近之區域（例如，恢復室）。此組態可實質上 減小且在某些實施例中可幾乎防止來自退出加熱器3 3 2之 經化學處理之木材束之蒸汽及/或來自退出反應器322及/或 加熱器332之蒸汽逸出至外部環境。如圖中所展示，蒸 /飞谷納室360及產品蒸汽移除系統400可連接或以其他方式 可操作地耦合至一常見通氣系統402。通氣系統402用以自 蒸汽容納室360抽取出蒸汽及氣體及/或使其通過產品蒸汽 移除系統400。儘管圖4d圖解說明一個常見通氣系統402用 於蒸汽容納室360及產品蒸汽移除系統4〇〇兩者，但亦可針 對木材處理設施之每一容納/通氣區域使用個別通氣系 統0 160982.doc •30- 201240526 在圖4d中所繪不之實施例中，產品蒸汽移除系統400包 括一通氣罩404及安置於通氣罩4〇4與加熱器332之間的一 通氣室406。通氣罩404及通氣室4〇6可連接至通氣系統 402，通氣系統402自通氣罩404及/或通氣室4〇6抽取出蒸 /飞通氣至406可經組態以透過加熱器出口門3 39(其開放 至通氣室406中）接納一經化學改質之木材束。 通氣室406可裝備有一通氣室出口4〇8，經化學改質之木 材通過通氣室出口 408通行至通氣罩4〇4下面之一冷卻位 置。在一項實施例中，通氣室出口 4〇8可裝備有一門4〇9， 門409在關閉時實質上隔離外部環境與通氣室4〇6之内部。 當通軋室裝備有此一門時’通氣室亦可裝備有類似於先前 參考圖4c所闡述之蒸汽容納室36〇之通氣孔37〇&、37汕之 通氣孔（未展示然而，在另一實施例中，通氣室出口4〇8 經組態以不斷地准許流體自外部環境通行至通氣室4〇6之 内部中。在此一實施例中，豸氣室出口彻可完全開放以 便准許穿過其之流體之自由流動。另-選擇係，通氣室出 口 408可部分地覆蓋有一撓性材料（例如，一懸掛 VISQUEEN薄片或VISQUEEN條帶），其准許穿過其之經化 學處理之木材束之通行，但至少部分地抑制穿過其之流體 之自由流動。在本發明之-項實施例中，可完全消除通氣 室406且通氣罩404可定位於毗鄰加熱器332之出口門339 處。 如圖4d中所展示，通氣系統4〇2可包含一或多個真空產 生器410、一處理裝置412、 一引流器414及複數個蒸汽出 160982.doc 201240526 口管道349a至349c。真空產生器410可操作以分別經由出 口管道349a、349b、349c自蒸汽容納室360、通氣罩4〇4及/ 或通氣室406抽取出蒸汽。處理裝置412可操作以移除或改 變來自經由真空產生器41〇自蒸汽容納室36〇、通氣罩4〇4 及/或通氣室406中抽取出之蒸汽之一或多種組分之至少一 部分之組成。適合處理裝置之實例可包含（但不限於）滌氣 器、熱氧化器、催化氧化器或其他催化過程及/或沈澱 器。 根據一項實施例，引流器414可操作以藉由（舉例而言） 引導蒸汽出口管道349a、349b、349e當中之蒸汽流藉此在 蒸π谷納至360與產品蒸汽移除結構（例如，通氣罩及/ 或通氣室406)之間分佈通氣系統4〇2之總通氣容量來調整 真空產生II41G之總通氣容量。如本文中所使用，術語 「總通《I谷量」係指可經由一真空產生器或其他源自系統 移除之最大蒸汽體積，其表達為一基於時間之速率。舉例 而言，蒸汽容納室360、通氣罩4〇4及/或通氣室4〇6當中之 總通氣容量之分佈可有利於容納一化學改質處理之各種步 驟。在一項實施例t ’引流器414可操作以均勻分佈總通 氣谷量（-般表不$「Χ」），以使得將1/3χ提供至蒸汽容納 室360、冑V3X提供至通氣罩4()4且將1/3χ提供至通氣室 406。在另—例示性實施例中引流器414可將更多通氣容 量分配至該三個區域中之一者（諸如（舉例而言）蒸汽容納室 360)，以使得將2/汊提供至蒸汽容納室36〇、將乂χ提供至 通氣罩404且將V0x提供至通氣室4〇6。 I60982.doc •32- 201240526 現將關於圖4d詳細闡述木材處理設施416之操作之一項 實施例。可經由反應器入口門328將一第一木材束（本文中 由字母「C」表示）裝载至化學改質反應器322 ^並對其進 行化學處理。同時，可經由加熱器入口門338將一第二木 材束（此處由字母「B」表示）引入至加熱器332中並對其進 行加熱及/或乾燥。當束（：及8分別在化學改質反應器322及 加熱器332中進行化學改質及加熱/乾燥時，可自通氣室 406移除一第三木材束（本文中用字母「A」表示）並將其定 位於通氣罩404下方’如圖4d中大體展示。 一旦束A已被充分乾燥，即可將其自通氣罩4〇4移除並輸 送至一儲存區域（未展示）。接著，可使用引流器414調整通 氣系統402之總通氣容量之分配以使得增加分配至蒸汽容 納室360之通氣容量之量，而減少分配至通氣罩4〇4之通氣 容量之量。接下來，在完成束rB」之加熱之後，加熱器 入口門338及加熱器出口門339可連續開放且存在於加熱器 332之内部中之任何殘餘蒸汽或氣體可被移除並在進入通 氣系統402之前穿過蒸汽容納室36〇。在一項實施例中加 熱器332之此排空亦可包括透過通氣罩4〇4及通氣室4〇6(當 存在時）將一外部流體（例如，環境空氣或其他惰性氣體）抽 取至該系統中。該外部流體可接著經由加熱器出口門339 進入加熱器332且在經由加熱器入口門338退出加熱器332 並通行至蒸汽容納室360中之前穿過加熱器332之内邹。一 旦處於蒸汽容納室360中，該外部流體連同自加熱器332之 内部移除之任何殘餘蒸汽或氣體即可藉助通氣系統4〇2以 1609S2.doc -33- 201240526 每小時至少2次交換、每小時至少4次交換或每小時至少6 次交換之一速率自蒸汽容納室36〇抽出。舉例而言，若該 通氣系統具有1〇〇立方米之一總體積且蒸汽移除之速率係 200立方米/小時，則每小時交換次數將係（2〇〇立方米/小 時）/(100立方米）或每小時2次交換。 一旦已自蒸汽容納室360移除外部流體及殘餘蒸汽/氣 體，束B即可經由加熱器出口門339自加熱器332移除、穿 過通氣至406(若存在）並定位於通氣罩4〇4下方以冷卻及/或 進一步乾燥束B，如先前詳細論述。可接著在順序地打開 反應器出口門329及反應器入口門328之前關閉加熱器出口 門3 39。此後，可使用通氣系統4〇2以自化學改質反應器 322之内部排空殘餘蒸汽或氣體。在一項實施例中，一外 部流體（例如，環境空氣或其他惰性氣體）可經由反應器入 門328抽取至反應器322中且在經由反應器出口門329退 出至蒸汽容納室360中之前穿過反應器322之内部。如上文 所闡述，忒外部流體.及任何殘餘蒸汽或氣體可接著經由蒸 π出口管道349a以每小時至少2次交換、每小時至少4次交 換或每h時至少6次交換之—速率自蒸汽容納室则抽出。 此後，束C可經由反應器出口門329自化學改質反應器 3+22移除並沿一輸送路徑399穿過蒸汽容納室36〇。在一項 實施例中，產品通氣系、統402可用以在於反應器322與加熱 :33:之間輸送該束期間自蒸汽容納室360抽取氣體及蒸 八可接著在起始束c之加熱之前經由加熱器入口門爪將 化學潤濕束c引入至加熱器332之内部中。接下來，可在依 160982.doc -34- 201240526 序關閉反應器入口門328、反應器出口門329及加熱器入口 門338之前將一第四束（未展示）裝載至化學改質反應器322 之内部中。可減少至蒸汽容納室36〇之總通氣容量之分 配’同時增加至通氣罩404之分配，以藉此冷卻及/或進一 步乾燥束B*在重複上文所提及之步驟以處理一新木材束 序列之别在一裝載區域（未展示）中或在反應器入口門328附 近裝配一第五束（未展示）。 應理解，在上文所闡述之操作順序中，某些步驟可較佳 以所闡述之次序實施，而某些步驟可同時實施及/或可切 換某些步驟之次序。僅為闡述操作木材處理系統416之一 個例示性方法而包含以上步驟序列。 微波加熱系統 根據一項實施例，上文所闡述之加熱系統中之一或多者 可包括利用微波能來加熱一或多個物件或物項之微波加熱 系統。除上文所闡述之木材處理設施之一項實施例以外， 柜據本發月之項貫施例組態之微波力口熱系統亦可廣泛適 用於各種各樣之其他過程。應理解，雖然本文中主要關於 用於加熱「木材」或-「木材束」之過程進行闡述但本 文令所闡述之過程及系統可等效地適用於其中加熱一或多 個物品、物件或負載之應用。可利用如本文中所闡述之微 波加熱系統之其他類型之應用之實例可包含（但不限於）各 種材料之高溫真空m金屬燒結1融、硬銲及熱處 理。在一項實施例中，該微波加熱系統可包含一真空系統 (例如微波真空加熱器）且可用於諸如礦物及半導體等 160982.doc -35- 201240526 材料之真空乾燥、諸如水果及蔬菜等食品之真空乾燥、陶 瓷及纖維模具之真空乾燥以及化學溶液之真空乾燥。 現翻至圖5 ’根據本發明之一項實施例組態之一微波加 熱系統420圖解說明為包括至少一個微波產生器422、一微 波加熱器430、一微波分佈系統440及一選用真空系統 450。由微波產生器422生產之微波能可經由微波分佈系統 440之一或多個組件引導至微波加熱器43〇。稍後將詳細論 述關於微波分佈系統440之組件及操作之額外細節。當存 在時’真空系統450可操作以將微波加熱器43〇中之壓力減 小至不大於550托、不大於450托、不大於350托、不大於 250托、不大於200托、不大於150托、不大於1〇〇托或不大 於75托。在一項實施例中，該真空系統可操作以將微波加 熱器430中之壓力減小至不大於1〇毫托（1〇·3托）、不大於5 毫托、不大於2毫托、不大於丨毫托、不大於〇5毫托或不 大於ο. 1毫托。現將在下文中詳細論述微波加熱系統42〇之 組件中之每一者。 微波產生器422可係能夠生產或產生微波能之任一裝 置。如本文中所使用，術語「微波能」係指具有在3〇〇 MHz與30 GHz之間的一頻率之電磁能。如本文中所使用， 在-範圍中使用之術語「在…之間」意欲包含所列舉之端 點。舉例而言，一數字「在之間」可係x、y或自 之間的任一值。在一項實施例中’微波加熱系統42〇之各 種組態可利用具有915 MHz之一頻率或2 45 GHz之一頻率 之微波能，此兩個頻率通常已指定為工業微波頻率。微波 160982.doc -36 - 201240526 產生器之適合類型之實例可包含（但不限於）磁控管、速調 管、行波管及回旋管。在各種實施例中，一或多個微波產 生器422可能夠遞送（例如，具有以下項之一最大輸出）至少 5 kW、至少30 kW、至少5〇 kw、至少60 kW、至少65 kW、至少75 kW、至少1〇〇 kw、至少15〇 kw、至少2〇〇 kW、至少250 kW、至少35〇 kW、至少400 kW、至少500 kW、至少600 kW、至少75〇 kw或至少1〇〇()让育及/或不大 於2,5 00 kW、不大於i，5〇〇 kw或不大於1〇〇〇 kw。儘管圖 解說明為包括一個微波產生器422，但微波加熱系統42〇可 包括經組態以按一類似方式操作之兩個或兩個以上微波產 生器。 微波加熱器430可係能夠接納並使用微波能加熱一或多 個物品（包含（舉例而言）木材束或木料束）之任一裝置。在 一項實施例中，由微波加熱器43〇提供之熱量或能量之至 少75%、至少85%、至少燃或實質上全部可由微波能提 供。微波加熱器430亦可用作一微波乾燥器，其可進一步 操作以使用如本文中所闡述之微波能來乾燥安置於其中之 一或多個物項。 現翻至圖6，一微波加熱器53 〇之一項實施例圖解說明為 包括一容器本體532及用於選擇性地准許及阻擋進出微波 加熱器530之内部536之一或多個物件之存取或通行之一門 534在項實施例中，微波加熱器530之容器本體532可 沿一中心伸長軸535伸& ’該軸可沿一實質上水平方向定 向’如圖6中所圓解說明。容器本體532可具有任一適合形 160982.doc -37· 201240526 狀或大小之一剖面。在一項實施例中，容器532之剖面實 質上可係圓形或修圓的，而在另一實施例中，該剖面可係 糖圓形的。根據一項實施例，容器本體532之剖面之大小 及/或形狀可沿伸長方向改變，而在另一實施例中，其剖 面之形狀及/或大小可保持實質上相同。在圖6中所繪示之 貫施例中，微波加熱器53〇之容器本體532包括具有一圓形 剖面之一水平伸長、圓柱形容器本體。 微波加熱器530可具有一總的最大内部尺寸或長度[及一 最大内徑D，如圖6中所展示。在一項實施例中，l可係至 少8英尺 '至少10英尺、至少16英尺至少2〇英尺至少 30英尺、至少50英尺、至少75英尺 '至少1〇〇英尺及/或不 大於500英尺、不大於35〇英尺、不大於25〇英尺。在另一 實施例巾，D可係至少3英尺、至少5英尺、至少ι〇英尺、 至/12英尺、至少18英尺、至少2〇英尺至少以英尺或至 :30英尺及/或不大於25英尺、不大㈣英尺或不大於15 英 在項貫施例中，微波加熱器5 3 0之長度對盆内徑 之比率（L:D)可係至少1:1、至少21、至少3:/'、至少 至^ 6,1、至少8:1、至少10:1及/或不大於50:1、不大 於4〇:1或不大於25:1。 微波加熱器530可由任—適合材料建構。在一項實施 中’微波加熱器530可包括至少一種導電及/或高反射 科。適合材料之實例可包含（但不限於）選定碳鋼、^ 鋼、鎳，金、紹合金及鋼合金。微波加熱器咖可幾乎: 王由單種材料建構，或可使用多種材料來建構微波加$ l609S2.doc •38_ 201240526 器5 3 0之各種部分。舉例而言’在一項實施例中，微波加 熱器530可由一第一材料建構且可接著在其内部及/或外部 表面之至少一部分上塗佈或分層一第二材料。在一項實施 例中’該塗層或層可包括上文所列舉之金屬或合金中之一 或多者，而在另一實施例中’該塗層或層可包括玻璃、聚 合物或其他電介質材料》 4政波加熱器530可界定適於接納一負載之一或多個空 間。舉例而言，在一項實施例中，微波加熱器53〇可界定 經組態以接納及固持一或多個木材束（圖6中未展示）之一束 接納空間。該負載（例如，木材）可以一靜態或動態方式定 位於微波加熱器530之内部536内。舉例而言，在其中該負 載靜態定位於微波加熱器530中之一項實施例中，該負載 可在加熱期間相對不運動且可使用靜態定位裝置（未展 示）（諸如，舉例而言-架子、—平臺、—停放之的搬運 車、一停止的傳動帶或諸如此類）保持於適當位置。在其 中該負載動態定位於微波加熱器53〇内之另一實施例中， '亥負載可在加熱期間在使用一或多個動態定位裝置(未展 不）進仃加熱之至少一部分期間處於運動中。動態定位裝 置之實例可包含（但不限於）連續移動傳動帶、滾輪、水平 及/或垂直振盈平臺以及旋轉平臺。在一項實施例中，一 或多個動態定位裝置可用於—大體連續過程中，而一或多 個靜態疋位裝置可用於一分批或半分批過程中。 根據本發明之一項實施例，微波加熱器530亦可包括 或多個密封機構以減小、抑制、最小化或實質上防止在 160982.doc -39· 201240526 理期間進出容器内部536之流體及/或微波能之洩漏。如圖 6中所圖解說明，容器本體532及門534可各自具有各別本 體側密封表面53 1及門側密封表面533 »在一項實施例中， 本體側密封表面53 1及門側密封表面533可在關閉門534時 在門534與容器本體532之間直接或間接形成一流體密封。 可在本體側密封表面5 3 1及門側密封表面5 3 3之至少一部分 實現彼此直接貫體接觸時形成一直接密封。可在於門534 密封時抵靠門側密封表面533及本體側密封表面53 1至少部 分地壓縮用於流體地隔離微波加熱器530之内部與一外部 環境（圖6中未展示）之一或多個彈性密封構件時在門534與 谷器本體5 3 2之間形成一間接密封。彈性密封構件之實例 可包含（但不限於）〇型環、螺旋纏繞式塾片、片狀塾片及諸 如此類。根據一項實施例，當經受使用一 varian型號第 93 8-41號偵測器根據在人1〇仙丨¥_111111^1111〇1〇灯發佈之 標題為「Helium Leak Detection Techniques」之文件中閱 述之標題為「Spraying Testing」之程序B1進行之一氦洩漏 測試時，在容器本體532與門534之間形成之直接或間接密 封可使得微波加熱器530可在本體532與門534之接面處戋 接近該接面具有不大於10·2托.升/秒、不大於1〇.4托升/秒 ^不大於1〇-8托.升/秒之一流體洩漏率。在一項實施例中， 流體密封可在微波加熱器53〇内側之環境包括—低氣壓且 以其他方式具有挑戰性之處理環境時特別有利。 根據本發明之一項實施例組態之微波加熱器亦可包括一 微波阻流器，其用於在關閉門534時抑制或實質上防止微 160982.doc 201240526 波加熱器530之門534與容器本體532之間的能量洩漏（例 如在門534與容器本體532之接面處或接近該接面）。如 本文中所使用’術語「阻流器」係指一微波容器之可操作 以在施加微波能期間減小自該容器或逸出該容器之能量洩 漏之量之任一裝置或組件。在一項實施例中，阻流器可係 可操作以在與不採用一阻流器時相比將自該容器之微波洩 漏之量減小至少25%、至少5〇%、至少75()/。或至少9〇%之任 一裝置。在本發明之一項實施例中，微波阻流器可操作以 在藉助一 Narda Microline型號8300之寬頻帶各向同性輻射 監視器（300 MHz至18 GHz)自容器量測5 時允許不大於 5〇毫瓦/平方釐来（mw/cm2)、不大於25 mW/cm2、不大於 10 mW/cm2、不大於5 mw/cm2或不大於2 mW/cm2之微波能 透過阻流器自加熱器洩漏。 進一步地’與習用微波阻流器（其通常在經受低氣壓時 出故障）相比’根據本發明之一項實施例組態之微波阻流 器可操作以甚至在全真空條件下實質上抑制微波能洩漏。 舉例而s ’在一項實施例中’如本文中所闡述之一微波阻 流器可抑制微波能自加熱器洩漏至上文所闡述之在微波加 熱器中之壓力係不大於5 50托、不大於450托、不大於350 托、不大於250托、不大於2〇〇托、不大於1〇〇托或不大於 75托時之程度。在一項實施例中，如本文中所闡述之一微 波阻流器可抑制微波能自加熱器洩漏至如上文所闡述之在 微波加熱器中之壓力係不大於1〇毫托（1〇_3托）、不大於5毫 托、不大於2毫托、不大於1毫托、不大於0.5毫托或不大 160982.doc 41 201240526 於ο · 1毫托時之鞋庶。& ,. , 往度進一步地’根據本發明之一項督祐 例之一微波阻流器可在大型單元上維持錢㈣止位準， 諸如（舉例而言）具有至少5kw、至少3〇kw、至少5〇kw、 至）60 kW、至少65 kW、至少75 kw、至少1〇〇 kw、至少 150 kW、至少200 kW、至少25〇 kw、至少35〇 kw、至少 400 kW '至少500 kW、至少600 kw、至少75〇 kw或至少 ι,οοο kw及/或不大於2,500 kw、不大於15〇〇請或不大於 1，000 1^貿之一微波能輸入率之微波加熱器。 在一項實施例中’在甚至以上文所闡述之微波能及真空 壓力之位準將微波能引入至容器中時（例如，在加熱步驟 期間）’實質上不在接近阻流器65〇處發生發弧。如本文中 所使用，術語「發弧」係指至少部分地藉由一周圍流體之 離子化所致之非期望、不受控制之放電。發弧（其可損壞 設備及材料且引起一實質上起火或爆炸危險）在較低壓力 (尤其低氣壓（例如，真空）壓力）下具有一較低臨限值。通 常’ S用系統限制能量輸入之速率以最小化或避免發弧。 然而與S用系統相比，根據本發明之實施例組態之微波 加熱器可操作以在壓力係不大於550托、不大於450托、不 大於350托、不大於250托、不大於200托、不大於1〇〇托、 不大於75托、不大於10毫托（10-3托）、不大於5毫托、不大 於2毫托、不大於丨毫托、不大於〇5毫托或不大於〇丨毫托 及/或至少50把或至少75托時，以至少5 kW、至少30 kW、 至少50 kW、至少60 kW、至少65 kW、至少75 kW、至少 100 kW、至少150 kW、至少200 kW、至少250 kW、至少 160982.doc • 42· 201240526 350 kW、至少400 kW、至少500 kW、至少600 kW、至少 750 kW或至少1,000 kW及/或不大於2,500 kW、不大於 1，500 kW或不大於1，000 kW之一速率接納微波能並可將其 引入至一微波加熱器（視需要稱為一真空微波加熱器或— 真空微波乾燥器）中而在阻流器處或接近阻流器處實質上 無發弧。 現參考圖7a，提供用於在關閉門634時實質上抑制一微 波加熱器之一門634與一容器本體632之間的微波能洩漏之 一微波阻流器650之一項實施例之一剖面段。如圖7a中所 展示，當關閉門634且各別門側633及本體側631密封表面 彼此直接或間接接觸時’微波阻流器650之至少一部分協 作地界定或形成於門634與容器本體632之間。在一項實施 例中，亦可存在一選用流體密封構件66〇以抑制、最小化 或實質上防止進出微波加熱||之流體之茂漏，如先前所論 述。流體密封構件660(當存在時）可耦合至容器本體632或 (如圖7a中所展示）耦合至門634。 根據圖乃中所展示之-項實施例中，微波阻流器650界 定-第-徑向延伸阻流器腔652、_第二徑向延伸阻流器 腔654及在關閉微波加熱器之門㈣時至少部分地安置於第 -阻流器腔652與第二阻流器腔之間的—徑向延伸阻流 器導流壁656。在圖7a中利解說明之—項實施例中，當 關閉門634時第一阻流器腔652界 — 界疋於容器本體632與阻流 器導流壁6 5 6之間，而第-Rb 祖 机器腔654至少部分地安置於 門634與阻流器導流壁656 ΓΊ以使得阻流器導流壁656 160982.doc -43· 201240526 實質上耦合至門634。第一阻流器腔652可對微波加熱器之 内。卩開放且可徑向定位於微波加熱器之内部與藉由密封構 件660(當存在時）形成之流體密封之間。在本發明之另一實 施例（圖7a中未展示）中’第二阻流器腔㈣可至少部分地由 容器本體632界定，以使得當關閉門634時第二阻流器腔 654可定位於容器本體632與阻流器導流壁656之間，以使 付阻流器導流壁656實質上耦合至容器本體632。 在項實轭例中，當關閉門634時第二阻流器腔654之至 少一部分可靠攏著第一阻流器腔652之至少一部分延伸。 在項實施例中，當關閉門634時第二阻流器腔㈣之總長 度之至40/〇、至少60%、至少8〇%或至少9〇〇/。可靠攏著第 一阻流器腔654延伸。第一阻流器腔652及/或第二阻流器 腔654之總長度（在圖用字母「L」指定）可係微波加熱 器内部之微波能之主要波長長度之至少1/16倍、至少1/8 倍、至少倍及/或不大於…、不大於3/4倍或不大於ι/2 倍。第一阻流器腔652及/或第二阻流器腔654之長度[可係 至少^英尺、至少L5英尺、至少2英尺或至少25英尺及/或 不大於8英尺、不大於6英尺或不大於5英尺。 如圖7b中所圖解說明，一相對延伸角φ可界定於第一阻 流器腔652之延伸方向（由線69〇指定）與第二阻流器腔654之 延伸方向（由線692指定）之間。在各種實施财，相對延伸 角Φ可係+大於60。、不大於45。、不大於3〇。或不大於 15。。在某些實施例中，第二阻流器腔㈣之延伸方向可實 質上平行於第-阻流器腔652之延伸方向，如圖7a中所繪 160982.doc -44 - 201240526 示。 現參考圖7c，提供一微波阻流器之一局部等軸剖面部 分。如圖7c中所展示，阻流器導流壁656可整體地形成至 門634中。根據一項實施例’導流壁656可包括沿導流壁 656圓周地安置之複數個經隔開之開端式間隙67〇。在一項 實施例中，該等間隙中之每一者之中心線之間的間隔可係 至少0.5英吋、至少1英吋、至少2英吋或至少2 5英吋及/或 不大於8英吋、不大於6英吋或不大於5英吋。 根據本發明之另一實施例，阻流器650之至少_部分可 包括可移除地耦合至容器本體632或門634之一可移除部分 651。在一項實施例中，可移除部分651可係可移除地耦合 至門634。如本文中所使用，術語「可移除地耦合」意指 以使得可在實質上不損壞或破壞容器本體、阻流器及/或 門之情況下移除阻流器之一部分之一方式附接。在一項實 施例中，可移除阻流器部分651可包括導流壁656之至少一 部分或全部。圊7d圖解說明具有至少一個可移除部分651 之一微波阻流器。在圖7 d中所繪示之一項實施例中，導流 壁656可麵合至可移除阻流器部分651。可移除阻流器部分 651可包括各自可移除地耦合至門634或容器本體632(實施 例未展示）之複數個可移除阻流器段653&至6536。在一項 實施例中’可移除阻流器部分65丨可包括至少2個、至少3 個、至少4個、至少6個、至少8個及/或不大於16個、不大 於12個、不大於1〇個或不大於8個可移除阻流器段653❶根 據其中可移除阻流器部分651具有一大體環形直徑之一項 160982.doc -45- 201240526 實施例，可個別移除阻流器段653&至6536可具有一大體弧 形形狀，如圖7d中所展示》 可移除阻流器部分65 1可根據任一習知方法（包含（舉例 而吕）螺栓、螺釘或任一其他類型之適合可移除緊固裝置） 緊固至門634或容器本體632。在一項實施例中，可移除阻 流器部分65 1可磁性地緊固至門634或容器本體632。部分 地端視期望之緊固方法，可移除阻流器部分65丨可具有各 種各樣之剖面形狀。舉例而言，如圖化至7h中所圖解說 明，可移除阻流器部分651可界定大體G形（如圖7e中所展 示）、大體J形或U形（如圖7f中所展示）、大體l形（如圖7居中 所展示）或大體1形（如圖7h中所展示）之一剖面。 在操作中’可在不移除容器本體632及/或門634之部分 或實質上再機械加工容器本體632及/或門634之情況下附 接、移除及/或隨後替換可移除阻流器部分651以恢復微波 加熱器之正常操作》舉例而言，在一項實施例中，複數個 可個別移除阻流器段653a至653e可單獨地且個別地附接至 門634及/或容器本體632。隨後，當微波阻流器之一或多 個。P刀釔于受損或以其他方式需要替換時，一或多個可個 別移除阻流器段653及/或整個可移除阻流器部分65丨可單 獨地且個別地自容器本體632或門634拆卸或移除並用一或 多個新（例如，替換）可移除阻流器段653及/或一新可移除 阻流器部分651替換。在一項實施例中，可自容器本體632 或門634拆卸且接著再附接至容器本體632或門634(例如， 自其移除且替換至其上）之可移除阻流器段653a、653b、 160982.doc •46- 201240526 653c、653d及/或653ei數目可至多或不大於係可移除部分 6 5 1之阻流器段6 5 3 a至6 5 3 e之總數目。 微波加熱器530(在圖6中一般性地表示）可端視其中之微 波能表現如何而分類為一單模式腔、一多模式腔或一準光 學腔。如本文中所使用，術語「單模式腔」係指經設計及 操作以將其中之微波能維持為一單個 '特定模式型樣之一 腔。經常地，一單模式腔之設計及性質可限制容器之大小 及/或一負載可如何定位於該室内。因此，在一項實施例 中，微波加熱器530可包括一多模式或一準光學模式腔。 如本文中所使用，術語「多模式腔」係指其中以一半隨機 或未經引導方式將微波能激發成複數個駐波型樣之一腔或 室。如本文中所使用，術語「準光學模式腔」係指其中以 一受控方式朝向一特定區域引導大部分但並非全部能量之 一腔或室。在一項實施例中’ 一多模式腔在接近容器之中 心處具有比一準光學腔高之一能量密度，而準光學腔可利 用微波能之準光學性質以更緊密地控制及引導至腔内部中 之能量之發射。 翻回至圖5中所圖解說明之微波加熱系統420，微波分佈 系統440可操作以將由微波產生器422生產之微波能之至少 一部分傳輸或引導至微波加熱器430中，如上文簡單地論 述。如圖5中示意性地展示，微波分佈系統44〇可包含可操 作地輕合至一或多個微波發射器（圖解說明為發射器444a 至444c)之至少一個波導442。視需要，微波分佈系統440 可包括用於改變穿過其之微波能之模式之一或多個微波模 160982.doc •47· 201240526 式轉換器446及/或用於將微波能選擇性地路由至微波發射 器444a至444c中之一或多者之一或多個微波切換器（未展 示）》現將在下文中詳細論述關於微波分佈系統44〇之特定 組件及各種實施例之額外細節。 波導442可操作以將微波能自微波產生器422輸送至微波 發射器444a至444c中之一或多者。如本文中所使用，術語 「波導」係指能夠將電磁能自一個位置引導至另一位置之 任一裝置或材料。適合波導之實例可包含（但不限於）同轴 電纜、包覆光纖、填充電介質之波導或任一其他類型之傳 輸線。在一項實施例中，波導442可包括用於將微波能自 微波產生器422輸送至發射器444a至444c中之一或多者之 一或多個填充電介質之波導段。 波導442可經設計及建構以按一特定主要模式傳播微波 能。如本文中所使用，術語「模式」係指微波能之一大體 固定剖面場型樣。在本發明之一項實施例中，波導442可 經組態以按一 TEj〇;模式傳播微波能，其中χ係自i至5之範 圍中之一整數且γ係〇。在本發明之另一實施例中，波導 442可經組態以按一 TMflfc模式傳播微波能，其中a係〇且匕係 自1至5之範圍中之一整數。應理解，如本文中所使用，在 用以闡述微波傳播之一模式時之α6、^及少值之上文所界 疋範圍貫穿此說明適用。進一步地，在某些實施例中，當 一系統之兩個或兩個以上組件闡述為「ΤΜ&」或「ΤΕ^」 組件時，對於每一組件，α、6、X及/或^之值可係相同或不 同。在一項實施例中，對於一既定系統之每一組件，“、 160982.doc •48· 201240526 6、JC及/或少之值係相同。 波導442之形狀及尺寸可至少部分地取決於將穿過其之 微波能之期望模式。舉例而言，在一項實施例中，波導 442之至少一部分可包括具有一大體矩形剖面之TE”波 導，而在另一實施例中，波導442之至少一部分可包括具 有大體圓形剖面之ΤΜβ*波導。根據本發明之一項實施例， 圓形剖面波導可具有至少8英吋、至少1〇英忖、至少12英 叫·、至少24英忖、至少36英叫·或至少4〇英时之一直徑。在 另一實施例中，矩形剖面波導可具有至少丨英吋、至少2英 吋、至少3英吋及/或不大於6英吋、不大於5英吋或不大於 4英吋之一短尺寸，而長尺寸可係至少6英吋至少1〇英 寸至夕12英吋、至少18英吋及/或不大於5〇英吋、不大 於35英吋或不大於24英吋。 如圖5中示意性地圖解說明，微波分佈系統44〇可包括可 操作以改變穿過其之微波能之模式之一或多個模式轉換段 446。舉例而言，模式轉換器料6可包括用於將微波能之至 少-部分之模式自一TMfl6模式改變至一TE”模式之一tm“ 至ΤΕα模式轉換器。在另一實施例中，模式轉換段446可 包括用於接收TMa,模 < 能量並將呈一心模式之微波能轉 換及排放之一 ΤΕ叮至TMw模式轉換器。6 ^及^之值可 在先前所闡述之範圍内。微波分佈系統440可包括任意數 目個杈式轉換器446 ’且在一項實施例中可包含定位於微 波分佈系統440内之各種位置處之至少1個、至少2個、至 少3個或至少4個模式轉換器。 I60982.doc •49- 201240526 再次翻至圖5，微波分佈系統440可包括用於經由波導 442自產生器422接收微波能並將該微波能之至少一部分發 射或排放至微波加熱器430之内部中之一或多個微波發射 器444。如本文中所使用，術語「微波發射器」或「發射 器」係指能夠將微波能發射至一微波加熱器之内部中之任 一裝置。根據本發明之各種實施例之微波分佈系統可採用 至少1個、至少2個、至少3個、至少4個、至少5個、至少6 個、至少8個、至少10個及/或不大於100個、不大於5〇個 或不大於25個微波發射器。微波發射器可係任一適合形狀 及/或大小且可由任何材料建構，包含（舉例而言）選定碳 鋼、不銹鋼、鎳合金、鋁合金及銅合金。在其中微波分佈 系統440包括兩個或兩個以上微波發射器之—項實施例 中，每一發射器可由相同材料製成，而在另一實施例中， 兩個或兩個以上發射器可由不同材料製成。 在操作中，由一或多個微波產生器422產生之微波能可 視需要經由波導442路由或引導至一或多個模式轉換器 446(若存在）。此後，波導442中之微波能可在被引導至一 或多個微波發射器（在圖5中圖解說明為44钝至444匀之前視 需要地分裂成兩個或兩個以上單獨微波部分（例如，如圖5 中所展示之至少三個部分）。微波發射器44乜至44軋可部 分地或整體地安置於微波加熱器43〇内且可操作以經由一 或多個經隔開之發射位置將通行至其之微波能之至少一部 分引入或發射至加熱器430之内部中，藉此加熱及/或乾燥 安置於其中之物件、物品或負載，包含（舉例而言）一或多 160982.doc •50- 201240526 個木材束。現將在下文中詳細論述關於微波加熱系統之各 種實施例之特定組態及細節。 現翻至圖8至10，提供根據本發明組態之微波加熱系統 之數個實施例。儘管闡述為經組態以接納及加熱一木材 束’但應理解’下文所闡述之微波加熱系統可適於在先前 所闡述之其他過程及系統中之任一者中以及其中使用微波 加熱之任一系統或過程中使用。進一步地，應理解，儘管 參考一特定圖或實施例闡述，但下文所闡述之所有元件及 組件可適於在根據本發明之一或多個實施例組態之任一微 波加熱系統中使用。 現翻至圖8a及8b，一微波加熱系統72〇之一項實施例係 圖解說明為包括一微波加熱器730及用於將微波能自一微 波產生器（未展示）遞送至加熱器73〇之一微波分佈系統 740。在各種實施例中’一選用真空系統（未展示）可操作以 將微波加熱器730之内部中之壓力減小至（舉例而言）不大於 550托、不大於450托、不大於350托、不大於300托、不大 於250托、不大於2〇〇托、不大於15〇托、不大於1〇〇托、不 大於75托及/或不大於10毫托（1〇-3托）、不大於5毫托、不大 於2毫托、不大於丨毫托、不大於〇.5毫托或不大於〇 j毫 托。下文將詳細論述微波加熱系統72〇之一或多個實施例 之數個特徵。 現翻至圖8a ’微波分佈系統74〇係圖解說明為包括一經 伸長之波導發射器760，其至少部分地且可整體地安置於 微波加熱器730之内部内。如圖8a中所展示，經伸長之波 160982.doc 51 201240526 導發射器760可實質上水平地延伸於微波加熱器73〇之内部 内》如本文中所使用，術語「實質上水平地」意指在水; 面之10°内。在-項實施例中，經伸長之波導發射器76〇之 長度對微波加熱器730之内部空間之總長度之比率可係（舉 例而言）至少0.3:1、至少〇·5:1、至少〇 75:1或至少〇 9〇卜 在-項實施例中，實質上水平地延伸之經伸長之波導發射 器760可位於朝向微波加熱器73〇之内部體積之上半部或下 半部處且可至少部分地或整體地垂直安置於加熱器入口門 73 8及選用加熱器出口門（未展示）上面該選用加熱器出 口門（若存在）安置於微波加熱器730之-大體相對端上。如 本文中所使用，術語「上部」及「下部」體積係指位於容 器之内部體積之上部垂直或下部垂直部分中之區。在一項 實施例中，經伸長之波導發射器76〇可（舉例而言）整體地安 置於微波加熱器730之内部體積之最上部三分之一、四分 。或五刀之内，而在另一實施例中，經伸長之波導發 射器可⑷列而言）安置於微波加熱器730之總内部體積 之最下部三分之一、四分之一或五分之一内。為量測上文 :闡述總内部體積之「最上部」或「最下部」分率部 刀自谷器之各別最上部或最下部壁朝向剖面之期望部分 (例如，三分之_、 八 + τ八 ' 刀之一或五为之一）之中心伸長軸延 申之谷器d面之部分可沿中心伸長轴延伸以藉此界定内部 容器空間之「最上部」或「最下部」分率體積。 如圖8a中所展示，可經組態以接納及加熱一木材束之微 波加熱器730包括—加熱器入口門738，其可視需要包括經 160982.doc •52- 201240526 組態以允許將—木材束702引入至一束接納空間739中之一 阻流器（未展示）。儘管圖解說明為直接接觸，但應理解， 束702亦可包括安置於板之間的一或多個間隔件或「黏附 物」°在一項實施例（未展示）中，微波加熱器730亦可包括 定位於微波加熱器730之與加熱器入口門738相對之端上之 一選用加熱器出口門739。當微波加熱器730包括一單獨加 熱盗出口門739時’束702可視需要經由入口門738裝載、 穿過微波加熱器73〇並經由出口門739卸載，而非透過加熱 器入口門738裝載及卸載。在此實施例中提及「入口」及 「出口」門並非限制性的，且束7〇2可視需要經由門739裝 載、穿過微波加熱器730並經由門73 8卸載。此外，在另一 實施例中’當（舉例而言）不存在選用出口門739時，束7〇2 可既自入口門738裝載（插入）又自入口門738卸載（移除）。 在一項實施例中，經伸長之波導發射器76〇可定位於微波 加熱器730中實質上在束7〇2下面（未展示）或上面以使得當 束702通行至加熱器730之内部中、自加熱器730之内部通 行出及/或穿過加熱器730之内部時，不必移動、移除、撤 回或以其他方式重新定位經伸長之發射器。 現參考圖8b，提供經伸長之波導發射器76〇之一局部詳 細等轴視圖。在一項實施例中，經伸長之波導發射器76〇 可係貫質上中空的且包括一或多個側壁。該一或多個側壁 可以各種各樣之方式組態以使得經伸長之波導發射器760 可具有各種各樣之剖面形狀。舉例而言，在一項實施例 中’經伸長之波導發射器760可具有界定一實質上圓形或 160982.doc •53- 201240526 橢圓形剖面形狀之一單個側壁。在另一實施例中，如圖8b 中所展示，經伸長之波導發射器760可包括四個實質上平 面之側壁764a至764d，其經配置以將一大體矩形橫向（或 在另一實施例中，正方形）剖面組態賦予發射器76〇。經伸 長之波導發射器760可經組態以按任一適合模式（包含TE〇 及/或模式）傳播及/或發射微波能，如先前詳細論述。 根據一項實施例，經伸長之波導發射器76〇可包括一經伸 長之TExy發射器，且在一項實施例中，可實施有市售之矩 形波導大小，諸如WR284、WR430或WR340。經伸長之波 導發射器760之特定尺寸可係任何適合尺寸’且在一項實 施例中，可係定製製作的。 如圖8b中所圖解說明，經伸長之波導發射器76〇之一或 多個側壁可界疋用於將微波能排放或發射至微波加熱器 730之内部中之複數個發射開口。儘管在圖朴中繪示為界 定具有帶有修圓端部之一大體矩形形狀之複數個經伸長之 槽767a至767e，但發射開口 76乃至767e可具有任一適合形 狀。經伸長之槽767a至767e中之每一者可界定一長度（在 圖扑中指定為「L」）及一寬度（在圖朴中指定為「w」）。 在一項實施例中，經伸長之槽767ai 767e之長度對寬度 (L:W)比率可係（舉例而言）至少2:1、至少3:1、至^4:1或: 少乂1。另外，如圖8b中所展示，經伸長之槽767a至767e可 相對於水平面以各種角度定向。在_項實施例中，經伸長 之槽767a至767e可相對於水平面以（舉例而言）至少丨〇〇、至 少2〇。、至少30。及/或（舉例而言）不大於8〇。、不大於7〇。或 160982.doc -54- 201240526 不大於60。之一角度延伸。在一項實施例中，經伸長之槽 767a至767e中之每一者可具有相同形狀、大小及/或定向。 在一項實施例中’個別經伸長之槽767&至767e之形狀、大 小及/或定向可不同。經伸長之槽7673至7676之形狀、大小 及/或定向之改變可影響自經伸長之波導發射器76〇發射之 能量之分佈。儘管在圖8b中所圖解說明之實施例中展示為 未經覆蓋’但一或多個發射開口 767可實質上由毗鄰於發 射開口之一或多個覆蓋結構（未展示）覆蓋，該一或多個覆 蓋結構可操作以防止進出開口 767之流體之流動但允許自 其排放微波能。 如圖8b中所展示’發射開口 767a至767e可係至少部分地 或整體地由經伸長之波導發射器760之一或多個側壁764a 至764d界定。在一項實施例中，發射開口 767a至767e之厚 度之至少50°/。、至少75。/〇、至少85%或至少9〇。/。（舉例而言） 可由一或多個側壁764a至764d界定。根據圖8b中所圖解說 明之實施例，發射開口 7673至76〜可至少部分地或整體地 由兩個實質上直立侧壁764a、764c界定。如本文中所使 用’術語「實質上直立」意指在垂直面之30。内。在一項 貫施例中’經伸長之發射器76〇之側壁764a至764d可係相 對厚，而在其他一項實施例中，側壁764&至764d可係相對 薄。舉例而s，側壁764&至764d之平均厚度（在圖8b中指 定為X)可係至少1/32(〇_〇3125)英吋、至少ι/8(〇·125)英吋、 至少3/16(0,1875)英吋及/或（舉例而言）不大於1/2(0.5)英 吋、不大於1/4(0.25)英吋、不大於3/16(〇 1875)英吋或不大 160982.doc •55· 201240526 於1/8(0.125)英吋。根據其中經伸長之波導發射器76〇之一 或多個側壁係相對薄之一項實施例，經伸長之波導發射器 760可以至少50%、至少75%、至少85%、至少9〇%或至少 9 5 /〇之一破波發射效率將微波能發射至微波加熱器7 3 〇之 内部中。如本文中所使用，術語「微波發射效率」可藉由 將以下方程式之結果轉換成一百分比來界定：（引入至發 射器中之總能量-自發射器之所有開口中排放之總能 量）+(引入至發射器中之總能量）。 發射開口 7 6 7 a至7 6 7 e可係根據任一適合组態或配置沿經 伸長之波導發射器760配置。在圖8b中所圖解說明之一項 實施例中，發射開口 767a至767e可包含安置於發射器760 之一個側上之一第一發射開口（例如，發射開口 767a、 767b)組及安置於經伸長之波導發射器76〇之另一大體相對 側上之一第二發射開口（例如，發射開口 767(：至7676)組。 根據一項實施例’第一發射開口組及第二發射開口組可彼 此軸向交錯’以使得對應開口（例如，展示為發射對或開 口對780a之開口 767a、767c及展示為發射對或開口對78〇b 之開口 767b、767d)並非彼此軸向對準。儘管在圖扑中圖 解說明為僅具有兩個發射開口對780a、780b，但應理解， 可利用任意期望數目個發射開口對。 根據一項實施例，每一發射對780a、780b包含安置於經 伸長之波導發射器760之一個側上之一個發射開口（例如， 兩者皆安置於側壁764a上之對780a之開口 767a及對780b之 開口 767b)及安置於發射器760之相對側上之另一發射開口 160982.doc •56· 201240526
Oj如在圖8b中兩者皆安置於側壁764c上之對780a之開 767c及對780b之開口 767d)。在一項實施例中，安置於 經伸長之波導發射器760之相對側上之開口 767a、767c及 開口 767b、767d可轴向對準，而在另一實施例中，相對隔 開之開口 767a、767c及開口 767b、767d可形成複數個「接 近相鄰者」對（例如，發射對780a、780b分別包括「接近 相鄰者」開口 767a、767c及開口 767b、767d)。在一項實 施例中，舉例而言，當使用偶數個發射開口時，一或多個 單端發射開口可係獨立的而不與任一其他開口形成一對。 在一項實施例中’獨立開口可係一端部開口，諸如圖8b中 所展示之端部開口 767e。 根據其中對780a、780b包括接近相鄰者開口對之一項實 施例’發射開口對780a、780b之發射開口 767a至767d中之 至少一者可經組態以抵消如由接近相鄰者對78〇a、78〇b之 其他發射開口 7673至767(1中之一或多者產生之反射回至波 導760之内部空間中之微波能之至少一部分。舉例而言， 由對780a之開口 767a所致之微波能反射可至少部分地、實 質上或幾乎整體地藉由對780a之另一開口 767b之組態而抵 消°以一類似方式，由對78〇b之開口 767c所致之微波能反 射可至少部分地、實質上或幾乎整體地藉由對78〇b之另一 開口 767d之組態而抵消。 此外’在一項實施例中，當發射開口 767&至767(1配置成 接近相鄰者對時’自開口對780a、780b之發射開口 767a至 767d中之每一者傳送至微波加熱器730之内部中之能量之 160982.doc •57· 201240526 總量可等於引入至發射器760中之微波能之總量之一分 率。舉例而言，在其中發射器包括N對發射開口及一單端 開口之一項實施例中，自每一發射開口對（及/或未配對開 口或單端開口）發射之微波能之分率可由以下公式表達： 1/(N+1) »因此，根據圖8b中所圖解說明之一項實施例（其 中N=2) ’由對780a、780b中之每一者發射之能量之總量可 等於引入至經伸長之波導發射器760中之總能量之1/(2+1) 或1/3。類似地，在此實施例中，自一未配對發射開口（例 如’圖8b中之單端開口 767e)發射之能量可由公式“(n+o 表達。因此’在圖8b中所展示之實施例中，發射開口 767e 亦可發射引入至經伸長之波導發射器760中之總能量之大 致 1/3。 在圖9a至9h中提供一微波加熱系統820之另一實施例。 如圖9a中所展示’微波加熱系統82〇包括一微波加熱器82〇 及可操作以將微波能自一微波產生器（未展示）輸送至加熱 器820之一微波分佈系統840。在一項實施例十，微波加熱 系統820亦可包括用於將微波加熱器83〇中之壓力減小至低 於大氣Μ之一真空系統（未展示）。如圖9a中所展示，微波 加熱器830可包含用於將一木材束（或其他負載）引入至加熱 器830之内部中之一加熱器入口門838。視需要，微波加熱 器830可包括安置於加熱器830之與加熱器入口門838大體 相對之端上之一加熱器出口門（圖9a中未展示）。另外，微 波加熱器830可包括位於沿微波加熱器830之一或多個外部 側壁83 1之各種位置處之複數個經隔開之發射開口（諸如， 160982.doc • 58 - 201240526 在圖9a中圖解說明為841a、84lb之彼等發射開口）。發射 開口 841a、841b可操作以容納微波分佈系統840之一或多 個組件’藉此促進至微波加熱器830中之微波能之傳輸。 現將關於圖9b至9h更詳細地論述關於微波分佈系統84〇之 額外細節。 翻至圖9b ’提供微波加熱器830之一俯視局部剖視圖’ 其特定而言圖解說明直接或間接耦合至微波加熱器Mo之 相對側壁831a、831b之複數個微波發射器844a至844d。如 本文中所使用，術語「間接耦合」係指用以將一或多個發 射器至少部分地連接至容器之一或多個中間設備件。發射 器844a至844d可操作以經由一或多個開放出口 845&至845d 將微波能發射至微波加熱器830之内部中，如圖9b中所展 示。儘管在圖9b中圖解說明為包括四個發射器844a至 844d，但應理解，微波加熱器830可包括任意期望數目個 發射器。在一項實施例（未展示）中，微波加熱器83〇可包括 轴向定位至圖9b中之發射器844a、844b左側及/或定位至 發射器844c、844d右側之兩個額外發射器。該等額外發射 器（未展示）可面向相同方向及/或不同方向。舉例而言，在 圖9b中所展示之一項實施例中’發射器84钝至844d係展示 為面向相反方向。此外，在一項實施例（未展示）中，微波 加熱器830可包括以與圖9b中所圖解說明之發射器““至 844d類似之一方式配置之四個額外發射器，如下文進一步 闡述。 微波發射器844可係根據任一適合組態沿微波加熱器 160982.doc -59- 201240526 MO、在微波加熱器830内或接近微波加熱器830定位。在 一項實施例中，微波發射器844可經組態以包括兩個發射 器對。該對内之個別發射器可位於微波加熱器830之大體 相同側上（例如，該對包括發射器844a及844d且另一對包 括發射器844b及844c)或位於微波加熱器830之大體相對側 上（例如，該對包括微波發射器844a及844b且另一對包括 844c及 844d) » 如本文中所使用，術語「大體相對側」或「相對側」係 指兩個發射器經定位以使得其間所界定之徑向對準角介於 自至少90。至180。之範圍中。「徑向對準角（β)」係界定為 在自每一發射器之中心至容器之中心伸長軸所繪製之兩個 直線之間形成之角。舉例而言，圖9c展示其間界定一徑向 對準角βι之例示性發射器845及846a。定位於一容器之大 體相對側上之兩個發射器之間的徑向對準角可係至少 12〇°、至少150。、至少165。及/或不大於180。或大致18〇。。 在一項實施例中’兩個發射器可定位於大體相對側壁上， 如圖9b中大體繪示，而在另一實施例中，兩個相對安置之 發射器可定位於加熱器（未展示）之垂直頂部或底部處或在 其附近。 在其中一或多個發射器對包含位於一微波加熱器之大體 相對側上之個別發射器（例如，圖9b中之發射器844b及 844a或發射器糾及购）之—項實施例中料對内之 個別發射器亦可彼此軸向對準。如本文中所使用，術語 「軸向對準」係指兩個發射器在其間界定介於自〇。至Μ。 160982.doc 201240526 之範圍中之一軸向對準角。如本文中所使用，「轴向對準 角J可係由在於每一發射器之中心之間繪製之最短直線 (其亦與容器之伸長轴交叉）與垂直於伸長軸繪製之一線之 間形成之角界定。在圖9d中，軸向對準角α係在於例示性 發射器845與846之中心之間繪製之線850與垂直於伸長軸 835a之線852之間形成。在一項實施例中，轴向對準之發 射器可界定至少0°及/或（舉例而言）不大於3〇。或不大於15。 之一軸向對準角。 在另一實施例中，一對内之個別發射器可位於一微波加 熱器之大體相同侧上。如本文中所使用，術語「大體相同 側」或「相同側」係指兩個發射器具有介於自至少或等於 0°至90。之範圍中之一徑向對準角ββ圖氕中之例示性發射 器845及846b位於微波加熱器之大體相同側上，此乃因其 間所界定之徑向對準角（例如，Gy係不大於9〇。。在一項實 施例中，安置於一微波加熱器之相同側上之兩個發射器可 界疋至少0及/或不大於6〇。、不大於3〇。及不大於15。或大 致0°之一徑向對準角。 在其中一或多個發射器對包含位於一微波加熱器之大體 相同側上之個別發射器（例如，圖9b中之發射器84牦及 844d或發射器844b及844c)之一項實施例中，該等對内之 個別發射器亦可彼此軸向毗鄰。如本文中所使用，術語 「轴向毗鄰」係指兩個或兩個以上發射器定位於一微波加 熱益之相同側上以使得彼側上無其他發射器安置於軸向毗 鄰發射器之間。根據其中一微波分佈系統包括兩個或兩個 160982.doc • 61. 201240526 以上相對定位之微波發射器對之一項實施例，來自第一對 之一個發射器係安置於與來自第二對之一個發射器大體相 同之側上’藉此形成一軸向她鄰發射器對。 如圖9b中所圖解說明’微波發射器料牦至料切中之每一 者可界定用於將微波能發射至微波加熱器83〇之内部中之 一各別開放出口 845a至845d。開放出口可經定位以按任一 適合型樣或沿任一適合方向將能量發射至微波加熱器83〇 之内部中。舉例而言’在圖9b中所展示之一項實施例中， 軸向视鄰發射器之開放出口（例如，發射器844a、844d之 出口 845a、845d及發射器 844b、844c之出口 845b、845c)可 經定向以沿實質上平行於該等發射器耦合至之外部側壁 (例如，發射器844a、844d之側壁83 la及發射器844b、844c 之側壁83lb)之一方向面向彼此，藉此沿彼大體方向排放 微波能。如本文中所使用，術語「實質上平行」意指在平 行面之10°内。在一項實施例中，開放出口 845a至845d中 之至少一者可經定向以實質上平行於微波加熱器830之伸 長軸（在圖9b中指定為線835)來排放能量。根據一項實施 例’開放出口 845a至845d中之至少一者可經定向而朝向加 熱器830之一軸向中點。如本文中所使用，一容器之「軸 向中點」係由正交於伸長軸835且與伸長軸835之中點839 交叉之一平面界定，如圖9b中所展示。在一項實施例中， 開放出口 845a至845d中之每一者經定向而朝向加熱器830 之軸向中點以使得前側發射器844a、844b之開放出口 845a、845b實質上面向背側發射器844c、844d之開放出口 160982.doc •62· 201240526 845c、845d，如圖9b中所繪示。 根據-項實施例，在操作令，由一或多個微波產生器 (未展不）生產之微波能可經由波導^。至料^輸送至發射 & 844a至844d ’發射器844&至8彻將能量發射至微波加熱 器830之内部中。儘管圖％中未圖解說明，但可使用任意 數目或組態之微波產生器以生產供用於微波加熱系統82〇 中之微波能ϋ實施例中，可使用__單個產生器以經 由波導842a至842d及發射器844將能量供應至加熱器83〇， 而在另實施例中，加熱系統820可包含兩個或兩個以上 產生器。根據另一實施例，可利用一或多個微波產生器之 一網路以使得實質上同時自微波發射器84鈍至84牝中之至 少一者、至少兩者、至少三者或全部四者發射微波能。在 一項實施例中，一或多個發射器84钧至844d可耦合至一單 個產生器且可使用一或多個微波切換器在該等發射器當中 分配來自該產生器之能量。在另一實施例中，發射器844a 至844d中之一或多者可具有一單獨專用產生器，以使得將 由彼產生器生產之微波能之至少75%、至少9〇%或實質上 全部路由至一單個發射器。稍後關於圖lla及ub提供關於 微波產生器、波導及發射器以及其操作之特定實施例之額 外細節。 由波導段842a至842d傳播之微波能可呈任一適合模式， 包含（舉例而言）一 ΤΜαί)模式及/或一 TE^模式，其中α、办、 X及y具有如先前所界定之值。在一項實施例中，波導段 842a至842d各自包括ΤΕΛ；>;波導段，其中段842a及842d經組 160982.doc •63- 201240526 態以穿透側壁83 la且段842b及842c經組態以穿透側壁83 lb 並朝向伸長軸835徑向延伸至微波加熱器830之内部中，如 圖9b中所展示。 根據本發明之一項實施例，傳播通過波導段842&至842d 之微波能之模式可在被發射至微波加熱器830之内部中之 前（或與其同時）改變。舉例而言，在一項實施例中，由微 波產生器（圖9b中未展示）生產之TE;〇;模式能量可在穿過一 或多個模式轉換段（在圖9b中表示為模式轉換器85如至 850d)之後被發射至微波能中作為TM&模式能量。模式轉 換器可具有任一適合大小及形狀且可在微波分佈系統84〇 中使用任忍適合數目個模式轉換器。在一項實施例令，一 或多個模式轉換器850a至850d可安置於微波加熱器83〇之 内部空間（體積）外側，而在另一實施例中，模式轉換器 850a至850d可部分地或整體地安置於微波加熱器83〇之内 部内。模式轉換器850a至850d可位於側壁83la、831b中或 附近’或（如圖9b中所圖解說明）可與微波加熱器83〇之外部 側壁831a、83 lb隔開。 根據其中模式轉換器850a至850d部分地或整體地安置於 加熱器830内之一項實施例，微波能可最初以_ τ扎模式 進入微波加熱器，且隨後該能量之至少一部分可經轉換以 使得自發射器844a至844d發射至微波加熱器83〇之内部中 之能量之至少一部分可呈一TMflA模式。在一項實施例中， 波導段842a至842d可包括可操作以按一 TE〇模式將微波能 自產生器傳輸至加熱器830之TE”波導段。在一項實施例 160982.doc -64· 201240526 中，ΤΕπ波導段842a至842d之至少一部分可整合至發射器 844a至844d中’如圖9b中所繪示。當能量自波導段8423至 842d穿過模式轉換器850a至850d時，能量被轉換成一 TMafr 模式。隨後’退出模式轉換器850a至85 0d之TMm模式能量 可接著在經由ΤΜαί)開放出口 845a至845d排玫至加熱器83〇 中之前穿過一各別ΤΜαδ波導段843a至843d，在9b中圖解說 明為整體地安置於微波加熱器830之内部内且與其側壁3 隔開。 根據圖9e中所繪示之另一實施例’微波加熱系統820可 包括一或多個反射器890a至890d，其定位於開放出口 845a 至845d附近且可操作以反射或散射自發射器84乜至844(1發 射至微波加熱器830中之微波能。在一項實施例中，該等 反射器可係固定或靜止反射器，以使得在反射器之位置不 改變時反射或散射能量。在圖9e中所圖解說明之另一實施 例中’反射器890中之一或多者可係一可移動反射器，其 可操作以改變位置以將微波能反射或散射至微波加熱器 830中。圖9e中之每一可移動反射器890a至890d具有一各 別反射表面891 a至891 d用於反射或散射自微波發射器844a 至844d發射之能量。如圖9e中所展示，每一反射表面可與 外部側壁83 1 a、83 1 b隔開且可經定位以使得發射器844a至 844d之各別發射開口 845a至845d中之一或多者面向其各別 反射表面89la至89Id ’反射表面891 a至89Id又經定位以接 觸、引導或反射來自發射開口 845a至845d之微波能之至少 一部分。在一項實施例中，自微波發射器844a至844d發射 I60982.doc -65· 201240526 之微波能之至少一部分或實質上全部可至少部分地接觸各 別反射器表面89la至891d且可至少部分地由其反射或散 射。在一項實施例中’反射表面89la至89Id中之一或多者 可經定向以面向實質上平行於外部側壁83 la、83 lb之伸長 方向之一方向。 在一項實施例中，反射器表面891a至891d可係實質上平 面的，而在其他實施例中，一或多個反射器表面891a至 89W可係非平面的。舉例而言，在一項實施例中一或多 個非平面反射器表面891&至891(1可界定如由圖％中所繪示 之實施例所圖解說明之一曲率。反射器表面891&至89^可 係平滑的或可具有-或多個凸狀體。如本文中所使用，術 語「凸狀體」係指一反射器之一區，其係可操作以自其散 射而非反射能量之表面q —項實施例巾，—凸狀體可具 有一大體凸面形狀’如藉由圖9f及9g中所展示之凸狀體 893a、嶋之實例所圖解說明。在另—實施例中，一凸狀 體可具有-大體凹面形狀，諸如（舉例而言）一凹坑或其他 類似凹痕。 根據本發明之—項實施例…或多個反射器㈣3至8_ 可係可移動反射11。可移動反射器可係、可操作以改變位置 之任何反射器。在一項實施例中，可移動反射器驗至 祕可係能夠以-指定型樣（諸如（舉例而言）—大體上下型 樣或圍繞—軸旋轉之—型樣）移動之振盪反射器。在-項 實施例中’可㈣反射器可係可操作以按各種各樣之隨機 及/或無梢移動中之任—者移動之可隨機移動反射器。 160982.doc •66· 201240526 可移動反射器890a至890d可根據任一適合方法可移動地 耦合至微波加熱器830。舉例而言，在圖9i中所圖解說明 之一項實施例中，微波加熱器830可包括在加熱器830之内 部空間内之用於可移動反射器890之一反射器驅動器系統 (或致動器）899。如圖9i中所展示，反射器驅動器系統899 可包括一或多個支撐臂892，其將反射器890可緊固地耦合 至一振盪轉軸893。為致使轉軸893旋轉且藉此以一進出型 樣移動反射器890(如由箭頭880大體指示），一馬達898可使 一輪896(—線性轉軸895可以一大體偏離中心之方式耦合 至其）轉動。如由箭頭881所指示，轉軸895可在輪896轉動 時以一大體上下方式移動’藉此致使一槓桿臂894繞樞軸 897旋轉轉軸893 ’如由箭頭882大體指示。因此，反射器 890可如由箭頭880大體指示來移動且可操作以按至少部分 地藉由反射器890之移動而判定之一型樣來反射或散射自 微波反射器844之排放開口 845發射之微波能之至少一部 分。 在圖10a至1 Of中展示一微波加熱系統920之又一實施 例。如在圖10a之一項實施例中所圖解說明，一微波加熱 器930包括用於將一木材束902裝載至加熱器930之内部中 之一加熱器入口門938及用於自微波加熱器930移除束902 之一加熱器出口門939。儘管在圖i〇a中圖解說明為包含單 獨之入口門938及出口門939，但應理解，在另一實施例中 微波加熱器930可僅包含用於自微波加熱器930之内部裝载 木材束902及卸載木材束902兩者之一單個門。在圖1〇3中 160982.doc -67- 201240526 所展示之實施例中，加熱器入口門93 8及加熱器出口門939 可位於微波加熱器930之大體相對側上以使得束902可經由 一輸送機構（諸如（舉例而言）一搬運車（未展示））大體穿過加 熱器930。另外’微波加熱系統920可包括用於控制加熱器 930中之壓力之一選用真空系統（未展示）。 如圖10a中所展示，微波加熱系統920可包含一微波分佈 系統940，該微波分佈系統包括界定於微波加熱器930之一 外部側壁93 1中之複數個經隔開之發射開口 941 a至941 d » 每一發射開口 941可操作以接納用於將能量發射至微波加 熱器930之内部中之一微波發射器（未展示）。微波發射器可 至少部分地或整體地安置於微波加熱器930之内部内。稍 後將更詳細地論述一或多個類型之微波發射器之特定實施 例。 根據一項實施例，由一微波產生器（未展示）生產之微波 能可在穿過外部TE叮至模式轉換器950a至950d(其將 穿過其之能量轉換成一 TM&模式）之前以一 ΤΕ^模式傳輸 通過波導段942a至942d。所得ΤΜ&模式微波能可接著經由 各別波導段942e至942h退出模式轉換器950a至950d，如圖 l〇a中所圖解說明。此後，ΤΜ“波導段料“至％^中之微 波能之至少一部分可在經由ΤΜ。6波導段942丨至9421進入微 波加熱器930之前穿過各別阻障總成97〇a至97〇d。如本文 中所使用，術語「阻障總成」可係指可操作以流體地隔離 微波加熱器與一外部環境而仍准許微波能穿過其之任一裝 置舉例而吕，在圖1 〇a中所展示之一項實施例中，各別 160982.doc • 68 - 201240526 P障〜成970a至970d可各自包括至少一個密封窗構件972a 至972d，其可係微波能可透過的，但提供每一上游942e至 942h ΤΜα6波導段與下游942i至942丨ΤΜ“波導段中之每一 者之間冑望程度流體隔離。如本文中所使用，術語 「密封窗構件」係指以如下之一方式組態之一窗構件：其 將提供窗構件之任—侧上之兩個空間之間的充分流體隔離 以允許跨越此窗構件維持一壓力差。現將關於圖i〇b論述 關於阻障總成97〇a至970d之特定實施例之額外細節。 根據本發明之一項實施例組態之阻障總成甚至在高能量 通量及/或低操作壓力下亦最小化或消除發弧。根據本發 明之一項實施例，每一阻障總成97〇a至97〇d可准許能量以 至少5 kW、至少30 kW、至少50 kW、至少60 kW、至少65 kW、至少75 kW、至少100 kw、至少15〇 kw、至少2〇〇 kW、至少250 kW、至少350 kW、至少400 kW、至少500 kW、至少600 kW、至少750 kW或至少i，〇〇〇 kW及/或不大 於2,500 kW、不大於i，5〇〇 kW或不大於i，〇〇〇 kW之一速率 穿過其各別窗構件972a至972d，而微波加熱器930中之壓 力可係不大於550托、不大於450托、不大於350托、不大 於250托、不大於2〇〇托、不大於15〇托、不大於1〇〇托或不 大於75托。在一項實施例中，微波加熱器中之壓力可係不 大於10毫托、不大於5毫托、不大於2毫托、不大於！毫 托、不大於0 · 5毫托或不大於〇. 1毫托。在一項實施例中， 穿過阻障總成970a至970d之微波能可經引入以使得磁場維 持低於發弧之臨限值以藉此防止或最小化阻障總成97〇&至 160982.doc -69- 201240526 970d中之發弧。 現翻至圖1 〇b，提供一阻障總成970之一軸向剖面圖。阻 障總成970包括安置於一阻障殼體973内之一第一密封窗構 件972a及一選用第二密封窗構件972b。當存在時，第二密 封窗構件972b可操作以與第一密封窗構件972a協作以提供 上游（例如，入口）ΤΜαί>波導段975a與下游（例如，出 口）ΤΜβΑ波導段975b之間的一期望位準之流體隔離同時准 許微波能之至少一部分自第一 TMefc波導段975a通行至第二 TM。6波導段975b。根據一項實施例，第一波導段975a 及第一 TMw波導段975b可具有圓形圓柱形剖面。在一項實 施例中，波導段975a、975b可係其中可安置有阻障總成 970之一單個連續波導之兩個端’而在另一實施例中，波 導段可係適合地緊固或耦合至阻障總成970之任一側之兩 個單獨波導部分或組件。 如圖10b中所展示，阻障殼體973可包括一第一或入口區 段973a、一選用第二或中間區段973b及第三或出口區段 973c，其中第一密封窗構件972&安置於第一區段973a與第 二區段937b之間且第二密封窗構件972b安置於第二區段 973b與第三區段937c之間。根據一項實施例，第一段 973a、第二段937b及第三段937c中之每一者之壓力可係不 同的。舉例而言，在一項實施例中，第一段973&之壓力可 大於第二段973b之壓力，第二段973b之壓力可大於第三段 973c之壓力。阻障殼體973之第一段973&、第二段93几及 第三段937c中之每一者可藉由諸如（舉例而言）螺釘、螺栓 160982.doc -70- 201240526 及諸如此類之任一適合緊固裝置（未展示）固持在一起。此 外’阻障總成970a至970d亦可包括變更微波輻射之阻抗之 一或多個阻抗變換器。一實例圖解說明為在圖1〇b中所展 示之實施例中之阻抗變換直徑臺階式改變974a、947b，其 用於最大化自微波產生器（未展示）至微波加熱器（未展示） 中之負載之能量傳送。在一項實施例中，阻抗變換直徑臺 階式改變974a、947b可位於密封窗構件972a、972b中之至 少一者附近’而在另一實施例中，臺階式改變974a、947b 可位於入口 ΤΜα6波導975a及/或出口 波導975b附近或 至少部分地由入口 TMa6波導975a及/或出口 ΤΜα6波導975b 界定。 如圖10a及l〇b中所圖解說明，密封窗構件972a、972b可 包括一或多個盤。每一盤可由具有一適合程度之耐蝕性、 強度、流體不透過性及微波能透過性之任何材料建構。適 合材料之實例可包含（但不限於）氧化鋁、氧化鎂、二氧化 矽、氧化鈹、氮化硼、富鋁紅柱石及/或聚合物（諸如，鐵 說龍（TEFLON))。根據一項實施例，盤之損耗正切可係不 大於2 X 1〇·4、不大於1 X 1〇·4、不大於7 5 χ 1〇-5或不大於5 xlO·5。 該等盤可具有任一適合剖面。在一項實施例中，盤可具 有與鄰接波導975a、975b之剖面相容之一剖面。在一項實 施例中，該等盤可具有一實質上圓形剖面且可具有等於穿 過阻障總成970之微波能之主要波長之長度之至少1/8、至 少1/4、至少1/2及/或不大於1、不大於3/4或不大於1/2之一 160982.doc •71· 201240526 厚度（在圖1 〇b中指定為「jc」）。該等盤之直徑可係一或多 個鄰接波導975a、975b之直徑之至少50%、至少60%、至 少75%、至少90%及/或不大於95%、不大於85%、不大於 70%或不大於60%。 密封窗構件972a至972d之每一盤可以任一適合方式可操 作地耦合至各別阻障總成970a至970d。在一項實施例中， 密封窗構件972a至972d中之每一者可包括撓性地耦合至阻 障殼體973及/或密封窗構件972a、972b之一或多個密封裝 置。如本文中所使用，術語「撓性地耦合」意指經緊固、 附接或以其他方式配置以使得該等構件在不直接接觸一或 多個剛性結構之情況下固持在適當位置。舉例而言，在圖 1 Ob中所展示之一項實施例中，阻障總成970可包括複數個 彈性環982a、982b及984a、984b，其壓縮在阻障殼體973 之各種段973a至973c之間且可操作以將密封窗構件972a、 972b撓性地耦合至阻障殼體973中。 根據一項實施例，每一各別上游彈性環982a、982b及下 游彈性環984a、984b可操作以充分地防止或限制阻障總成 970之第一區段973a與第二區段973b及/或第二區段973b與 第三區段973c之間的流體流動。舉例而言，當經受根據使 用一 Varian型號第938-41號積測器之由Alcatel Vacuum Technology 發佈之標題為「Helium Leak Detection Techniques」之文件中闡述之標題為「Spraying Testing」 之程序B1之一氦洩漏測試時，密封窗構件972a至972d及/ 或阻障總成970a至970d之流體洩漏率可係不大於10_2托·升/ 160982.doc -72· 201240526 秒、不大於10-4托.升/秒或不大於10-8托.升/秒。另外，A 封由構件972a、972b中之每一者可個別地可操作以維持咲 承受跨越密封窗構件972a、97沘及/或阻障總成97〇之—^ 力差而不破裂、裂開、毀壞或以其他方式出故障，該壓力 差在數量上係諸如至少〇_25 atm、至少〇.5 atm、至少〇75 atm、至少〇.90 atm、至少i atm或至少i 5 “爪等。 現翻至圖l〇c ’提供一剖面微波加熱系統92〇。圖中 所繪示之微波加熱系統包含一微波分佈系統94〇，其包括 安置於一微波加熱器930之大體相對側上之至少—個微波 發射器對（例如，發射器94牦及94411)。儘管在圖1〇c中展示 為包含一單個發射器對，但應理解，微波分佈系統“Ο可 進一步包括一或多個額外的經類似（或稍微不同）組態之微 波發射益對，其在某些實施例t使一個發射器來自安置於 微波加熱器930之大體相對側上之每一對。進一步地，在 另一實施例（圖1以中未展示）中，微波分佈系統94〇可包括 定位於微波加熱器930之大體相同側上之兩個或兩個以上 垂直隔開微波發射器列。在一項實施例中，微波加熱器 930之每一側可包含兩個或兩個以上垂直隔開發射器列， 以使得來自每-相對安置對之一個發射器可位於比來自另 相對安置對之-個發射器高之一垂直高度處。舉例而 言，在一項實施例中，發射器944a及/或944h可定位於比 圖10c中所繪示稍微高之一垂直高度處，且另一發射器對 可經定位以使#兩個發射器中《一者將定位於冑波加熱器 930之相同側上但在比發射器944&大體較低之一垂直高度 160982.doc -73- 201240526 處’且另一發射器將定位於微波加熱器930之相同側上但 在比發射器944h大體較低之一垂直高度處。此外，儘管展 示為分裂發射器944a、944h ’但在一項實施例中，該等垂 直隔開之發射器可係本文中所闡述之任一類型（或任一類 型組合）之微波發射器。 如圖10c中所展示’微波分佈系統940包括耦合至至少一 個微波發射器944a、944h對之複數個波導段942。舉例而 言’如圖1 0c中之實施例中所展示，發射器944a可耦合至 波導段942a、942e及942i，而發射器944h可耦合至波導段 942x、942y及942z，其可操作以將微波能自一或多個微波 產生器（圖10c中未展示）遞送至微波加熱器93〇之内部。在 一項實施例中，微波分佈系統940可包含耦合至波導段942 中之一或多者之一或多個模式轉換器947a至947d，如圖 l〇c中所展示。根據一項實施例，模式轉換器947a至947d 可操作以將穿過其之微波能之傳輸模式自一 TE^模式改變 成一 ΤΜα6模式（亦即，一 TE叮至模式轉換器）或自一 ΤΜαί)模式改變成一TE^模式（亦即，一ΤΜ“至ΤΕ^模式轉 換器）。舉例而言，如圖l〇c*所展示，模式轉換器947a及 947c可各自可操作以在傳輸通過波導942a及942x之微波能 通行至波導942e及942y中時將該微波能自一 TE^模式轉換 成一 TM〇6模式。如先前所論述，α、&、X及少之值可相同或 不同且可具有上文所提供之值。視需要，模式轉換器947b 及947d可操作以將傳輸通過波導942e及942i之微波能以及 傳輸通過942y及942z之能量自一 ΤΜαδ模式轉換成一 TE^模 160982.doc -74- 201240526 式。 進一步地，在圖10c中所圖解説明之一項實施例中，模 式轉換器947 a至94 7d中之至少一者可包括一模式轉換器分 裂器’其可操作以既改變穿過其之微波能之模式又將其分 裂成兩個或兩個以上單獨微波能流以供排放至微波加熱器 之内部空間中。根據一項實施例，第二模式轉換器947b及 947d可各自包括至少部分地安置於微波加熱器93〇之内部 内之模式轉換分裂器。在另一實施例中’第二模式轉換分 裂器947b及947d可整體地安置於微波加熱器930之内部内 且可各自分別係一分裂發射器944a及944h之一部分，如圖 10c中所圖解說明。稍後將論述關於分裂發射器94牦、 944h之額外細節。 根據本發明之其中微波分佈系統94〇在一或多個波導段 中包括兩個或兩個以上模式轉換器之一項實施例，第一模 式轉換器與第二模式轉換器之間的總電長度（延伸穿過且 包含任一阻障總成（若存在）之電長度）可等於係穿過其之微 波能之競爭模式之非整數個半波長之一值。如本文中所使 用，術語「電長度」係指微波能之電傳輸路徑，表達為沿 . ―較路徑傳播所需要之微波能之波長之數目。在其^ . 冑傳輸路徑包含-或多個不同類型之傳輸媒體(其且有兩 個或兩個以上不同介電常數）之一項實施例中，傳輸路斤 之實體長度可短於電長度。因此，電長度取決於若干個因 素，包含(舉例而言)微波能之特定波長、一或多個傳輸媒 體之厚度及類型（例如，介電常數）。 160982.doc •75· 201240526 根據一項實施例，第一模式轉換器947a、947c與第二模 式轉換器947b、947d之間的總電長度（延伸穿過且包含 TMa/)阻障總成97〇a、970h之總電長度）可等於微波能之競 爭模式之非整數個半波長。如本文中所使用，術語「非整 數」係指並非一整數之任一數目。接著，一非整數半波長 可對應於《乘λ/2之一距離，其中”係任一非整數。舉例而 言’數字「2」係-整數，而數字「2G5」係—非整數。 因此，對應於2.05之一電長度乘以微波能之競爭模式之半 波長將係彼競爭模式之非整數個半波長。 如本文中所使用，術語「微波能之競爭模式」係指除打 算用於沿一既定路徑傳播之微波能之期望或目標模式以外 之沿彼路徑傳播之微波能之任一模式。競爭模式可包含一 單個最流行模式（亦即，主要競爭模式）或複數個不同的不 流行競爭模式。當存在多個競爭模式時，第一模式轉換器 與第二模式轉換器之間的總電長度（延伸穿過且包含任一 阻障總成（若存在）之電長度）可等於係該多個競爭模式中之 ，少一者之非整數個半波長之一值，且在一項實施例中可 等於係主要競爭模式之非整數個半波長之一值。 舉例而言，在圖1 〇c中所繪示之一項實施例中，第一模 式轉換器947a、947C包括TMfl6模式轉換器，其可操作以將 各別波導段942a及942d中之微波能之至少一部分自一 te 模式轉換成波導段942b及942e中之一 TMa0模式。然而實> 際上，該微波能之至少一部分可轉換成除所期望模式以外 之一模式。除期望模式以外之任一模式通常在本文中稱為 160982.doc •76· 201240526 微波能之「競爭模式」。在太狢 」在本發明之其中微波能之期望模 式係-TMJ式之-項實施财，微波能之競爭模式可係 一ΤΕ„„模式’其中《係丨且讲係在丨與5之間的一整數。因 此在帛只施例中，第一模式轉換器947a與第二模式轉 換器947b之間的TMaft波導9426及942i之總電長度（延伸穿 過且包含阻障總成97〇a之電長度）可等於TE㈣模式之非整 數個半波長，其中《係1且w係在丨與5之間的一整數。在另 一實施例甲，w可係2或3。 在一項實施例中，選擇波導段942、模式轉換器947a至 947d及/或阻障總成970a、970h之實體長度及性質可最小 化阻P早總成970a、970h内之能量聚集。舉例而言，根據一 項實施例，當至少5 kW、至少30 kW、至少50 kW、至少 60 kW、至少65 kW、至少75 kW、至少1〇〇 kW、至少150 kW、至少200 kW、至少250 kW、至少350 kW、至少400 kW、至少500 kW、至少600 kW、至少750 kW或至少1,000 kW及/或不大於2,500 kW、不大於1，500 kW或不大於1，〇〇〇 kW之能量可穿過阻障總成970a、970h時，阻障總成 970a、970h内之至少一個密封窗構件（圖l〇c中未展示）之至 少一部分之溫度可改變不大於10°C、不大於5°C、不大於 2°C或不大於1°C。在另一實施例中，如上文所闡述，跨越 該至少一個密封窗構件之壓力差及/或微波加熱器930内之 壓力可維持有類似結果。 根據圖10c中所圖解說明之一項實施例，位於微波加熱 器93 0之大體相對側上且至少部分地安置於微波加熱器930 160982.doc 201240526 之内部内冬個別微波發射器944a、944h中之至少一者可包 括一分裂反射器，其界定用於將微波能發射至微波加熱器 930之内部中之至少兩個排放開口。儘管在圖中圖解說 為包括一單個發射器對（例如，一第一分裂發射器94私及 一第二分裂發射器944h)，但應理解，微波加熱器93〇可包 括任意適合數目個發射器或發射器對，如本文中所闡述。 圖l〇d中繪示一分裂發射器944之一項實施例。分裂發射 器944可包括用於接收微波能之一單個入口或開口 951，及 用於自其發射微波能之一單個（未展示）或兩個或兩個以上 排放開口或出口 945a、945b。在一項實施例中，一單個分 裂發射器之微波能入口對排放出口之比率可係丨：丨、至少 1:2、至少1:3或至少1:4。根據一項實施例，引入至入口 951中之微波能之模式可與經由排放開口 945a、945b發射 之微波能之模式相同，而在另一實施例中，該等模式可係 不同的。舉例而言，在其中分裂發射器944包括一模式轉 換分裂器949之一項實施例中，引入至一微波加熱器之一 第一側壁之一單個入口中之微波能可經歷一模式轉換並被 劃分成至少兩個單獨微波能部分，其可隨後視需要以一不 同模式發射至加熱器之内部中。舉例而言，在圖丨〇d中所 展示之一項實施例中，分裂發射器944可包括一 TM&波導 段942、一個或兩個或兩個以上TE”波導段943a、943b及 安置於其間的一 TM心至TE”模式轉換分裂器949。在操作 中’經由波導段942引入之呈一 ΤΜαΑ模式之微波能在以一 個或兩個或兩個以上單獨微波能分率自波導943a、943b之 160982.doc -78- 201240526 各別出口 945a、945b以一 TE^模式同時或幾乎同時排放之 前穿過模式轉換分裂器949。 當發射器944包括一單個排放開口時’模式轉換分裂器 949可僅係用於改變穿過其之微波能之模式之一模式轉換 器949(並非一分裂器）。舉例而言，在其中發射器944包括 一單個排放開口（圖10d中未展示）之一項實施例中，發射器 944可包括一單個ΤΜ&波導段、一單個TE^波導段:安置 於其間的一 ΤΜαέ至TE^模式轉換器949。該模式轉換器可 位於微波加熱器外側、部分地位於微波加熱器之内側或完 全地位於微波加熱器之内侧。在操作中，經由入口波導段 引入之呈一 TMa6模式之微波能可在以_ΤΕ”模式排放之前 穿過模式轉換器949。單個開口發射器之排放開口可以相 對於水平面之任一適合角度定向或可實質上平行於水平 面。在一項實施例中，自單個開口發射器排放之能量可經 定向而與水平面成至少20。、至少3〇。、至少45。或至少6〇。 及/或不大於100。、不大於90。或不大於8〇。之一角。 當存在多個排放開口時，分裂發射器944之排放開口 945a、945b中之每一者可經彼此定向以使得自其排放之微 波能之路徑界定一相對排放角0,如圖1〇d中所展示。在一 項實施例中，微波能排放開口 945a、945b之路徑之間的相 對排放角可係至少5。、至少1 5。、至少3 〇。、至少4 5。、至少 60°、至少90。、至少115。、至少135。、至少14〇。及/或不大 於180°、不大於17〇°、不大於165。、不大於16〇。、不大於 140°、不大於120。、不大於1〇〇。或不大於9〇。。在一項實施 160982.doc •79· 201240526 例中’排放開口 945a、945b之定向亦可相對於自其排放之 微波能之路徑相對於ΤΜα6波導段942之延伸軸948之定向來 闡述。在一項實施例中，排放開口 945a、945b中之每一者 可經組態以與TMfl6波導段942之延伸轴948成各別第一及第 二排放角（φι及φ2)地排放微波能。在一項實施例中，φι及 (pa可係大致相等，如圖1 〇d中大體繪示，或在另一實施例 中’該兩個角中之一者可大於另一者。在各種實施例中， φι及/或φ2可係至少5。、至少10。、至少15。、至少30。、至 少3 5°、至少55。、至少65。、至少70。及/或不大於11〇〇、不 大於100°、不大於95。、不大於80。、不大於70。、不大於 60°或不大於40°。 在一項實施例中，分裂發射器944可係一垂直定向之分 裂發射器’此發射器944包括經組態以與水平面成一向上 角地發射微波能之至少一個向上定向之排放開口（例如， 945a)及經組態以與水平面成一向下角地發射微波能之至 少一個向下定向之排放開口（例如，945b)。儘管在圖i〇c中 繪示為包括經組態而以相對於水平面之角度排放能量之垂 直定向分裂發射器944a、944h，但在另一實施例中，微波 加熱器930之分裂發射器944a、944h中之一或多者可係水 平定向，以使得已使如上文所闡述之分裂發射器旋轉 90°。在另一實施例中’可使一或多個分裂發射器944a、 944h旋轉〇°與90°之間的一角度。在一項實施例（未展示） 中’一微波加熱器可包含位於加熱器之一個側上之兩個或 兩個以上垂直隔開之水平定向分裂發射器列及在同一加熱 160982.doc •80· 201240526 以上垂直隔開之水平
分裂發射器或其任一組合。 器之另一大體相對側上之兩個或兩個 定向分裂發射器列。根據此實施例， 微波加熱器930可包 在圖10c中所展示之一項實施例中， 括一或多個（或至少兩個）可移動反射器99〇a至990d，其定
前關於圖9f至9h所闡述之特徵中之一或多者之組態。進一 步地，儘管大體圖解說明為包括四個可移動反射器99〇&至 990d，但應理解，微波加熱器93〇可包括任意適合數目個 可移動反射器。在一項實施例中，包括^個分裂發射器之 一微波加熱器可包括至少2«個可移動反射器。在另一實施 例中’一微波加熱器可採用總共四個可移動反射器，其各 自界定貫質上沿微波加熱器930之長度延伸之一反射器表 面’以使得兩個或兩個以上轴向晚鄰發射器「共用」一或 多個反射器或反射表面。 不管所採用之反射器之具體數目如何，每一反射器99〇a 至990d皆可操作以光栅化經由排放開口 945a至945d退出發 射器944a、944h至微波加熱器930中之微波能之至少一部 分’以藉此加熱及/或乾燥束或其他物件、物品或負載之 至少一部分。如本文中所使用，術語「光柵化」意指將能 160982.doc -81 - 201240526 量引導、投射或聚集於某-區域上。與習用反射或散射能 量相比，光柵化能量涉及一較大程度之有意引導或聚集， 此可藉由利用微波能之準光學性質來達成。與習用手段相 比，光栅化不包含靜止反射表面或習用模式攪拌裝置（諸 如，風扇）之使用。在一項實施例中，微波加熱器可包括 複數個分裂發射器對（例如，兩個或兩個以上發射器對）， 其中每一對包括具有實質上類似組態之兩個發射器（如上 文所闡述）。在一項實施例中，每一對之一個發射器可定 位於微波加熱器之大體相對側上或相同側上，如先前關於 圖9c及9d詳細論述。根據一項實施例，一或多個可移動反 射器990a至990d可定位於（及/或經定位以面向）微波發射器 944中之每一者之一或多個排放開口附近。在其中第一發 射器944a及第二發射器944h各自包括界定各別向上定向之 排放開口 945a及945c以及各別向下定向之排放開口 94讣及 945d之分裂微波發射器之一項實施例中，至少一個可移動 反射器可定位於排放開口 94&至945(1中之一或多者附近以 光柵化自分裂發射器944a、944h排放至微波加熱器93〇之 内部中之微波能之至少一部分（例如，兩個或兩個以上單 獨TE"模式微波部分）^在圖i 〇c中所圖解說明之一項實施 例中，微波加熱器93 0可包括至少四個可移動反射器，其 各自界定一各別反射表面且定位於分裂發射器944&、94仆 之各別排放開口 945a至945d附近。如圖10c中所圖解說 明，可移動反射器990a至990d可位於微波加熱器93〇之底 部左象限（例如，反射器990a)、頂部左象限（例如，反射器 160982.doc •82- 201240526 990b)、頂部右象限（例如，反射器990c)及底部右象限（例 如，反射器990d)中。當發射器944a、944h係水平定向之 分裂發射器或單個開口發射器時，亦可存在反射器990a至 990d中之兩者或兩者以上，如先前詳細闡述。 可移動反射器990a至990d可組態成兩個垂直隔開之對 (例如，反射器990a與反射器990b配對且反射器990c與反 射器990d配對）及/或組態成兩個水平隔開之對（例如，反射 器990b與反射器990c成對且反射器990a與反射器990d成 對）。如圖10c中所圖解說明，垂直隔開之反射器對（例如， 反射器對990a、990b以及990c、990d)可定位於分裂發射 器944a、944h附近以使得一個可移動反射器定位於發射器 944a、944h之排放開口 945a至945d中之每一者附近（例 如，排放開口 945a至945d面向各別可移動反射器990a至 990d)。如圖l〇c中所繪示，可移動反射器990b及990c可定 位於比各別可移動反射器990a及990d高之一垂直高度處， 以使得分裂發射器944a、944h可垂直定位於垂直隔開之反 射器對之間（例如，發射器944a垂直定位於垂直隔開之反 射器990a、990b對之間且發射器944h垂直定位於垂直隔開 之反射器990c、990d對之間）。在一項實施例中，可移動 反射器990經定位以使得反射器表面991面向其對應微波發 射器（未展示）之一開放出口。在另一實施例中，一或多個 可移動反射器990a至990d可經定位而與微波加熱器930之 中心伸長軸對準或經定位以面向微波加熱器93〇之中心伸 長軸（圖10c中未展示）。 160982.doc •83- 201240526 可移動反射器990a至990d可直接或間接耦合至一微波加 熱器之一或多個側壁且可以任一適合方式移動或致動。反 射器990a至990d中之一或多者可沿一經預程式化（經計劃） 之路徑移動，或可致使一或多者以一隨機或不重複型樣移 動。當存在多個反射器990a至990d時，在一項實施例中， 兩個或兩個以上反射器990a至990d可具有相同或類似移動 型樣，而在相同或另一實施例中，兩個或兩個以上反射器 990a至990d可具有不同移動型樣。根據一項實施例，反射 器990a至990d中之至少一者可以一大體弧形路徑移動且可 以某一速度及/或滞留時間穿過總路徑之各種段或 「區」。區之大小及數目以及反射器移動通過每一區之速 度或每一區中之反射器滯留時間取決於各種各樣之因素， 諸如（舉例而言）束之大小及類型、木材之類型以及初始及 最後一束之初步及期望特性。 在一項實施例中’可根據本文中所闡述之一或多個實施 例個別地驅動或致動反射器990a至990d中之每一者，而在 另一實施例中’兩個或兩個以上反射器可連接至一共同驅 動機構（例如，欲同時致動之旋轉轉軸）。圖l〇e中展示用於 使用一致動器960移動一反射器990之一驅動機構之一個實 例。致動器960可係一線性致動器，其具有耦合至微波加 熱器之一側壁933之一固定部分961及連接至一可移動反射 器990之一可延伸部分963。根據圖10e中所圖解說明之一 項實施例’固定部分961之至少一部分可延伸通過外部側 壁933並到達一伸縮囊結構964中，藉此將致動器960密封 160982.doc • 84 - 201240526 ’伸縮囊結構964可操 其中致動器960延伸通 地賴合至側壁933。在一項實施例中 作以減小、最小化或幾乎防止進出 如圖10e中所展示，可移動 過側壁933之位置之流體流動 包括以樞軸方式耦合至微波加熱器之側 反射器990進一步 壁933之-支撑臂刚。如本文中所使用，術語「以極抽方 式麵合」係指兩個或兩個以上物件經附接、緊固或以其他 方式相關聯以使得該等物件中之至少-者可大體圍繞-固 定點移動或樞轉。在操作中，—驅動器97()使線性致動器 960之可延伸部分963以一進出類型運動移動，如由箭頭 971所私示。線性致動器96〇之可延伸部分允許可移動 反射器990以一大體弧形型樣移冑，如自箭頭973所指示。 可以任一適合方式控制驅動器97〇 ,包含（舉例而言）使用一 或多個可程式化自動控制系統（未展示）。 根據本發明之一項實施例，最小化界定於一微波加熱器 之内。P内之未佔用、無阻礙或開放體積之量可係有優勢 的。如本文中所使用，術語「總開放體積」係指當未將一 木材束文置於谷器中時不被實體阻礙物佔用之在容器内部 内之空間之總體積。在本發明之一項實施例中，木材束之 總體積（包含個別木材件之間的空間）對微波加熱器之總開 放體積之比率可係至少0.20、至少0.25、至少0.30、至少 〇·35 »在上述實施例中之某些實施例中，該比率亦係不大 於0.75、不大於〇.7〇或不大於〇 65。 在一項實施例中’微波加熱器可界定用於接納一木材束 之一無阻礙東接納空間，該無阻礙束接納空間亦可經組態 160982.doc •85- 201240526 以接收經發射以加熱及/或乾燥其中之一或多個物件（或束） 之微波能之至少一部分。微波加熱器930之無阻礙束接納 空間在圖10c中指示為95卜如本文中所使用，術語「無阻 礙束接納空間」係指界定於一微波加熱器之内部内之能夠 接納及固持一木材束之一空間。在一項實施例中，該無阻 礙束接納空間可界定具有一類似形狀且在由能夠在微波加 熱器930内裝載及/或處理之最大大小木材束所佔用體積之 10%内之一體積。舉例而言，若能夠由微波加熱器容納之 最大束大小係1，〇〇〇立方英尺，則該未佔用束接納空間將 具有1，100立方英尺（在一項實施例中）之一體積及與在加熱 器930内處理之束類似之一形狀（例如，立方形）。 該束接納空間可係「無阻礙」，乃因其可不包含永久性 地安置於其中之任何實體阻礙物（例如’波導、發射器、 反射器等）。在本發明之一項實施例中，微波加熱器可包 括一圓形剖面形狀’而無阻礙束接納空間95丨可界定一立 方形體積及/或經組態以接納具有一立方形形狀之一木材 束。在一項實施例_ ’微波加熱器930之總開放體積對無 阻礙束接納空間之體積之比率可係至少0·20、至少0.25、 至少0.30 '至少0.35 »在上述實施例中之某些實施例中， 該比率亦係不大於0.75、不大於〇.7〇或不大於〇.65。 根據一項實施例’無阻礙束接納空間95丨之至少一部分 可界定於兩個或兩個以上「阻礙物」之間，包含（舉例而 言）位於微波加熱器930之相同或大體相對側上之兩個或兩 個以上發射器、反射器、波導或其他物件，其佔據該加熱 160982.doc -86- 201240526 器之内部體積内之實體空間。在其中微波加熱器93〇包括 兩：相對安置之門(例如，安置於微波加熱器93〇之大體相 對端上之一入口門928及一出口門)之一項實施例中盔阻 礙束接納空間951之至少—部分可界定於該兩個相對安置 之門之間。在圖1(^中所圖解說明之一項實施例中，發射 =944a、944h或可移動反射器外⑽至99〇d(其係阻礙物之 實例）中之任一者皆不安置於無阻礙束空間951内。在其中 無阻礙束接納空間之至少一部分界定於兩個或兩個以上阻 礙物（例如，波導、發射器、反射器等）之間的一項實施例 中 或多個阻礙物之最外面邊緣與無阻礙束接納空間 (及/或束（當存在時））之間的最小餘隙可係至少〇 5英吋、至 1英对、至少2英叫·、至少6英对、至少8英时及/或不大 於18英吋、不大於丨0英吋或不大於8英吋。在一項實施例 中’該等阻礙物中之一者在束被裝載至加熱器93〇中時不 與其實體接觸。 現將大體參考用於加熱一木材束之一過程闡述根據本發 明之一微波加熱系統之操作之一或多個實施例。然而，應 理解’本文中所闡述之加熱過程之一或多個元件亦可適於 在用於加熱其他物項之過程（如（舉例而言）先前所闡述之彼 等過程）中使用。此外，應理解，可使用下文詳細闡述之 操作步驟、方法及/或過程中之至少某些或全部來操作微 波加熱系統之上文所闡述實施例中之一或多者，包含關於 圖8至10所論述之彼等實施例及其變化形式。 為起始一木材束之加熱，可首先將木材裝載至可根據先 160982.doc -87 - 201240526 前所闡述之本發明之一或多個實施例組態之一微波加熱器 中。在一項實施例中，該束可在加熱及/或乾燥之前具有 至少100磅、至少250磅、至少375磅或至少5〇〇磅之一總初 始重量（例如，在加熱之前）。一旦裝载，即可接著使用真 空系統（若存在）來將加熱器之壓力減小至不大於550托不 大於450托、不大於350托、不大於300托、不大於25〇托、 不大於200托、不大於150托、不大於ι〇〇托或不大於75 托。 在維持微波加熱器中之低氣壓之同時，可接著操作一或 多個微波產生器以開始將微波能引入至容器内部中以藉此 加熱及/或乾燥該束之至少一部分》在將微波能引入至微 波加熱器之内部申期間，容器内之壓力可高於、幾乎處於 或低於大氣壓。根據一項實施例’在加熱步驟期間，微波 加熱器之内部之壓力可係至少350托、至少45〇托、至少 650托、至少750托、至少900托或至少1，2〇〇托，而在另一 實施例中’微波加熱器中之壓力可係不大於35〇托、不大 於250托、不大於200托、不大於150托、不大於1〇〇托或不 大於75托。在木材之加熱及/或乾燥期間引入至微波加熱 器之内部中之總產生器容量或能量速率可係至少5 kw、至 少30 kW、至少50 kW、至少60 kW、至少65 kW、至少75 k\V、至少 100 kW、至少 1 50 kW、至少 200 kW、至少 250 k\V、至少 350 kW、至少 400 kW、至少 500 kW、至少 600 kW、至少750 kW或至少1,000 kW及/或不大於2,500 kW、 不大於1，500 kW或不大於1，000 kW。 160982.doc • 88· 201240526 根據一項實施例，加熱一木材束之過程可包括複數個個 別順序加熱循環。總加熱過程可包括至少2個、至少3個、 至少4個、至少5個、至少6個及/或不大於20個、不大於15 個、不大於12個或不大於10個個別順序加熱循環。每一加 熱循環可包含（視需要在低氣壓下）引入微波能。在一項實 施例中’可在不大於350托之一壓力下將微波能引入至微 波加熱器中’而在其他一項實施例中，微波加熱器中之壓 力可係至少350托。 根據一項實施例，該一或多個個別加熱循環中之每—者 可實施達（例如，具有一持續時間為）至少2分鐘、至少5分 鐘、至少10分鐘、至少20分鐘、至少30分鐘及/或不大於 180分鐘、不大於120分鐘或不大於9〇分鐘。總而言之加 熱過程之整個長度（例如，總循環時間）可係至少〇5小時、 至少2小時、至少5小時或至少8小時及/或不大於％小時、 不大於30小時、不大於24小時、不大於以小時不大於16 小時、不大於12小時、不大於1〇小時、不大於8小時或不 大於6小時。 在：令總加熱過程包括兩個或兩個以上個別加熱循環之 項實鈀例中，一或多個後續個別加熱循環可以與前一循 環不同之-微波能輸人速率及/或與前—循環不同之一麼 二實施。舉例而言，在一項實施例中，後續個別加熱循環 可以比前-循環低之一微波能輸入速率及/或比 低之一壓力實施。在另一實施例中，— 熱循環可m循環高之— 5夕個後續個別加 微波此輪入速率及/或比前 160982.doc -89- 201240526 一循環高之一壓力實施。在又一實施例中，一或多個後續 循環可以比一或多個先前個別加熱循環低之一微波能輸入 速率及比一或多個先前個別加熱循環高之一壓力實施，或 以比或夕個先前個別加熱循環高之一微波能輸入速率及 比一或多個先前個別加熱循環低之一壓力實施。當總加熱 過程包含兩個或兩個以上個別加熱循環時，根據某些實施 例，可如上文所闡述實施第二（或稍後）循環中之一或多 者在其他實施例中，可以相同或幾乎相同壓力及/或微 波能輸入速率實施兩個或兩個以上猶環。 根據一項實施例，總加熱過程可包含一第一順序加熱循 環，後跟有一第二加熱循環，其中該第二加熱循環係以比 該第一加熱循環低之一微波能輸入速率、比該第一加熱循 裒低之壓力或既比該第一加熱循環低之一微波能輸入速 率亦比該第一加熱循環低之一壓力實施。進一步地，在當 總循環包括三個或三個以上加熱循環時之一項實施例中， 每一後續循環（除第一循環以外）之微波能輸入速率及/或壓 力可低於前一循環之微波能輸入速率及/或壓力。舉例而 。在一項貫施例中，第„個別加熱循環可以比第個 別加熱循環低之一微波能輸入速率、比第個別加熱循 衣低之壓力或既比第個別加熱循環低之一微波能輸 入速率亦比第0-"個別加熱循環低之一壓力實施。 在第一個別加熱循環期間，可將一第一最大微波能輸入 速率引入至微波加熱器中。如本文中所使用，術語「最大 微波鲍輸入速率」係指在一加熱循環期間將微波能引入至 160982.doc 201240526 加熱器中之最南速率。在各種實施例中，在第一個別加熱 循環期間引入之最大微波能輸入速率（例如，第一最大微 波此輸入速率）可係（舉例而言）至少5 kW、至少30 kW、至 少50 kW、至少60 kW、至少65 kW、至少75 kW、至少1〇〇 kW、至少150 kw、至少2〇〇 kw、至少25〇让评、至少35〇 kW、至少400 kw、至少5〇〇 kw、至少6〇〇 kw、至少75〇 kW或至少i’ooo kw&/或（舉例而言）不大於25〇〇 kw、不 大於l，500 kW、不大於i，〇〇〇kW或不大於50〇kw。 隨後，可實施一第二個別加熱循環以使得在第二個別加 熱循環期間將微波能引入至微波加熱器中之第二最大輸入 速率（例如，第二最大微波能輸入速率）可在某些實施例中 係（舉例而言）在第一加熱循環期間達成之最大輸入速率之 至少25%、至少50%、至少7〇%及/或（舉例而言）不大於 98 /〇不大於94°/❶或不大於90%。類似地，當加熱過程包 括二個或三個以上個別加熱循環時，第w個別加熱循環（例 如，第二或第四循環）之最大微波能輸入速率可在一項實 施例中係（舉例而s )在第(例如，前一）個別加熱循環 期間的最大輸入速率之至少25%、至少5〇%、至少7〇%及/ 或（舉例而言）不大於98%、不大於94%、不大於90%或不大 於 850/〇。
在一項實施例十，第二（或後績）個別加熱循環可以比第 一（或刖一）個別加熱循環低之一壓力實施。舉例而言，在 其中於加熱循環期間利用低氣壓或真空壓力之一項實施例 中，在第一加熱循環期間達到之最低壓力可係至少MO 160982.doc •91 · 201240526 托。隨後’可實施一第-個g丨丨4 弟一個別加熱循環以使得在第二 期間達到之最低壓力（例如，隶 晨 所違成之最咼真空壓力位準、 可在-項實施例中係（舉例而言）在第—加熱循環期間達到 之最低壓力之至少25%、至少5〇%、至少7〇%、至少75%、 至少嶋及/或在-項實施例中係（舉例而言）不大於啊、、 不大於94%或不大於9〇%。類似地，當加熱過程包括三個 或三個以上個別加熱循環時’第”個別加熱循環之壓力在 -項實施例中（舉例而言）可係在第㈣個別加熱循環_ 達到之最低壓力之至少25%、至少5〇%、至少7〇%、至少 75〇/。、至少80。/。及/或不大於98%、不大於94%、不大於％% 或所達到之最低壓力之不大於85〇/〇。 下文之表1根據本發明之一項實施例概述微波能速率之 寬、中間及窄範圍（表達為最大產生器輸出之一百分率）以 及連續第一、第二、第三及第„個別加熱循環之壓力（以托 表達）。如本文中所使用，術語「最大產生器輸出」係指 由一加熱系統内之所有微波產生器累積產生之在整個陣列 上組合之最大值。在一項實施例中，一或多個加熱循環之 最大微波能輸入速率亦可表達為最大產生器輸出之一百分 比，如表1中所展示。 表1 :個別加熱循環之微波能速率及壓力 個別循 微波能 ▲速率(最大值之％) 壓力(托） 環編號 寬 中間 窄 寬 中間 窄 1 60-100% 70-100% 80-100% <250 <200 20-100 2 40-100% 50-95% 60-90% <250 <200 20-100 3 20-80% 25-75% 30-70% <250 <150 20-100 η 5-60% 10-50% 15-40% < 150 <100 10-75 160982.doc -92· 201240526 —根據本發明之一項實施例，一或多個個別加熱循環中之 母-者可包括：一加熱週期（例如，一第一、第二或第乃加 ”、、週功）’其中將微波能引入至加熱器中；及一選用休眠 週期(例如’ 一第一、第二或第”休眠週期”其中將一減小 量之微波能或實質上無微波能引入至加熱器中。舉例而 言，在加熱週期期間，微波能可以足以加熱及/或至少邛 分地乾燥潤濕或化學潤濕木材束之至少一部分之一輪入速 率引入至微波加熱器中，而在休眠週期期間，引入至微波 加熱器中之微波能輸入速率可在一項實施例中係在加教週 期期間引入之最大微波能輸入速率之不大於25%、不大於 ㈣、不大於5%或不大於1%。在其中採用多個個別加妖 循環之一項實施例中，每-循環可包含一或多個加熱週期 ί一或多個休眠週期。舉例而言，當利用兩個個別順序加 广:時，第-個別加熱循環可包含至少一第一加 及一第一休眠週期，而第二個別加熱循環可包含至少 二加熱週期及一第二休眠週期。另一選擇 週期可跟隨該第-加熱週期，其中無暫時休眠j 熱 在一項實施例令，該等加熱週期中之每 例而言）至少5分鐘、至少1〇分# ，、（舉 主夕10刀鐘、至少15分鐘、至少 鐘及/或（舉例而言）不大於崎鐘、不大於卿鐘、二: 30为鐘或不大於2〇分鐘之_ 5 _ 才间在一項實施例中， 该休眠週期可具有（舉例而言）至少5分鐘、至少 少2°分鐘及/或(舉例而言)不大於叫鐘、不大於6二 不大於40分鐘之一持續時間。在 里- 巧T ’ 一個別加 160982.doc •93· 201240526 熱循環之加熱週期長度對休眠週期長度之比率可係（舉例 。）至夕0.5.1 '至少1:1、至少i 25」或至少及/或（舉 例而言）不大於5:1、不大於3:1、不大於⑶或不大於 1.5:1 。 ' 可在加熱週期中之每—者期間以任—適合方式將微波能 引入至微波加熱器中。舉例而言，在一項實施例中，可貫 穿加熱週期之整個持續時間以一實質上連續方式自一或多 個發射器發射微波能。在一項實施例中，可一次自一單個 發射器發射能量，而在另一實施例中，可同時自兩個或兩 個以上發射器發射能量。可使用一自動控制系統來控制自 發射器中之每一者排放之微波能之量、時序、持續時間、 協調及同步化。當將能量排放至微波加熱器中包含在兩個 或兩個以上發射器之間切換時，亦可由控制系統來控制該 切換’如稍後詳細論述。 根據一項實施例，可將能量引入至微波加熱器中以使得 每一加熱週期可包含兩個或兩個以上不同加熱模式（亦稱 作排放模式、排放階段或加熱階段）。在一項實施例中， 可在母加熱階段期間自一或多個發射器發射不同微波能 速率。舉例而言，在一項實施例中，在一第一加熱階段期 間，可以比自一第二發射器發射之一速率高之一速率自一 第一發射器發射能量，而在一第二加熱階段期間，可以比 自該第一發射器之一速率咼之一速率自該第二發射器發射 能量。根據一項實施例，一或多個發射器可將微波能發射 至微波加熱器中’而一或多個發射器可實質上不將能量發 160982.doc •94· 201240526 射至微波加熱器中，藉此使能量集中至木材束（或其他物 件）之不同位置上。每一單獨加熱階段可實施達（亦即，具 有一持續時間為）(舉例而言）至少2分鐘、至少5分鐘、至少 12分鐘、至少15分鐘及/或（舉例而言）不大於90分鐘、不大 於60分鐘、不大於45分鐘或不大於3〇分鐘之一週期。一個 或兩個單獨加熱階段可後跟有至少2分鐘、至少4分鐘或至 刀鐘及/或不大於15分鐘、不大於以分鐘或不大於分 鐘之一選用休眠週期。 當微波加熱器包括四個或四個以上發射器時，微波分佈 系統可經組態以使得每一發射器取決於一或多個微波切換 器之位置而在一單獨加熱或排放階段中將微波能發射至微 波加熱器中。舉例而言，在其中微波加熱器包括一第一、 第一、第二及第四微波發射器之一項實施例中，兩個或兩 個以上微波切換器（勿如，一第一及一第二微波切換器）可 經組態以使得可在一各別第一、第二、第三及第四加熱階 段中主要自每一發射器發射微波能。在一項實施例中，兩 個或兩個以上排放階段可實質上同時實施’而可防止兩個 或兩個以上排放階段實質上同時實施。現將參考圖lu及 11 b在下文中詳細論述關於利用包含交替排放階段之加熱 週期之微波加熱器之操作之額外細節。 現翻至圖11 a及11 b，提供根據本發明之一項實施例組態 之一微波加熱系統1020之示意性俯視圖。微波加熱系統 1〇20係冑解說明^包括用於生產微波能之至少四個微波產 生器1022a至l〇22d及用於將該微波能之至少一部分引導至 160982.doc -95· 201240526 一微波加熱器1030中之一微波分佈系統1〇4〇。微波分佈系 統1040亦包括可操作以將微波能之至少一部分發射至微波 加熱器1040之内部中之複數個隔開之微波發射器i〇44a至 1044h(其在一項實施例中可包括一或多個分裂發射器）。微 波發射器1044a至l〇44h中之每一者可係可操作地耦合至複 數個（在此圖中’ 一第一至第四）微波切換器l〇46a至l〇46d 中之一或多者，如圖11a及llb中所展示。微波切換器 1046a至1046d可操作以按任一適合模式將微波能路由至發 射器1044a至1044h中之一或多者，包含（舉例而言）一 TM^ 模式及/或一 TE^模式，如先前詳細論述。在一項實施例 中，傳播通過微波分佈系統1〇4〇之能量可在排放至微波加 熱器1030中之前改變模式至少一次。現將參考圖i u及i lb 在下文中詳細闡述根據本發明之一或多個實施例操作微波 加熱系統1 〇2〇之各種組態及方法。 微波切換器1046a至l〇46d中之每一者可操作以將微波能 之流動引導、控制或分配至定位於微波加熱器1〇3〇之大體 相同側或大體相對側上之兩個或兩個以上微波發射器 1044a至l〇44h中之每一者。舉例而言’在圖1U中所繪示 之一項實施例中，微波切換器l〇46a至1 〇46d中之每一者可 耦合至一軸向毗鄰微波發射器對（例如，發射器1〇4“及 1044b '發射器l〇44c及l〇44d、發射器1〇446及1〇44f以及 發射器1044g及1044h)，表示為發射器對1〇5〇a至1〇5〇d。 在圖lib中所圖解說明之另-實施例+，微波切換器i〇46a 至1046d中之每一者可耦合至一軸向對準之微波發射器對 160982.doc •96· 201240526 (例如，發射器10443及1044h、發射器1〇441)及1〇44g、發 射器1044c及l〇44f以及發射器1044£1及1〇446)，展示為發射 器對 1050e至 l〇5〇h。 微波切換器1046a至l〇46d可係任一適合類型之微波切換 益且在一項實施例_可係一旋轉微波切換器。一旋轉微波 切換器可包含一外殼體、安置於其中之一内部路由元件及 用於使該内部路由元件在該殼體内移動之一致動器。在一 項實施例中’該内部路由元件可係可旋轉地耦合至該外殼 體且該致動器可操作以相對於該外殼體選擇性土也旋轉該内 部路由元件以藉此切換或引導穿過其之微波能之流動方 向。亦可採用其他類型之適合微波切換器。在一項實施例 中’微波切換器1046a至i〇46d可包括TE叮切換||，而在另 實施例中，微波切換器1〇4以至1〇46d可包括τμ^切換 窃。任何額外適合組件(諸如，一或多個模式轉換器、阻 障總成或在本巾請案中別處論述但未展示於圖iu及⑽中 之組件）可位於微波切換器1〇4仏至1〇46(1上游或下游。 在操作中，微波切換器1G46a至祕何在—第一加孰 (或排放）階段與一第二加熱（或排放）階段之間選擇性地切 換。在第-加熱階段期間’彳自一或多個微波發射器發射 或排放里，@自—或多個其他微波發㈣發射較少 能量。類似地，在第二加熱階段期間，可自—或多個其他 微波發射器發射或排放較多能量，而可自—或多個微波發 射器發射或排放較少能量。 在一項貫施例中，在第 一加熱階段期間 ，微波切換器 160982.doc -97- 201240526 1046a至l〇46d中之每一者可經組態以將微波能主要路由至 一第一微波發射器組（在圖113及111}中標示為「A」發射器 组）内之一或多個發射器而不主要路由至一第二微波發射 器組（在圖11a及lib中標示為一 r B」發射器組）之一或多 個發射器。在第二排放階段期間，在圖Ua及nb中之各別 發射器對l〇5〇a至l〇5〇d及1050e至l〇5〇h中之每一者中，微 波切換器1046a至l〇46d中之每一者可經組態以將微波能主 要路由至該第二組（例如，「B」發射器）之一或多個發射 器而不主要路由至該第一組（例如，「A」發射器）之一或 多個發射器。如本文中所使用，提及將微波能「主要」路 由至發射器X而「不主要」路由至發射器γ意指將由一切 換器接收之微波能之至少5〇%路由至發射器X，而將由該 切換器接收之微波能之不大於5〇%路由至發射器γ。在一 項貫施例中，可將能量之（舉例而言）至少75%、至少 90%、至少95%、實質上全部主要路由至發射器χ，而可將 能量之（舉例而言）不大於25%、不大於1〇%、不大於5%或 實質上無能量路由至發射器γ。 在一項實施例中，微波加熱系統丨〇3〇可進一步包括用於 控制微波切換器1046a至l〇46d之動作及組態之一控制系統 1060。在一項實施例中，控制系統1〇6〇可操作以將切換器 1046a至1046d中之每一者組態為處於第一排放階段中以 使得所有「A」發射器（例如，發射器1〇44&、1〇44〇、 1044e、1044g)皆將微波能發射至微波加熱器1〇3〇中而 所有「B」發射器（例如，發射器1〇44b、l〇44d、i〇44f、 160982.doc -98- 201240526 l〇44h)皆將一較小量或實質上無微波能發射至微波加熱器 1030之内部中，如在圖11a及lib中由微波加熱器1〇3〇之各 別陰影及無陰影區所圖解說明.隨後，控制系統1〇6〇接著 可操作以將切換器1 〇46a至1046d中之每一者組態為處於第 二排放階段中，以使得所有「A」發射器（例如，發射器 l〇44a、l〇44c、1〇44e、1〇44g)皆將一較小量或實質上無微 波能發射至微波加熱器1030之内部中，而所有「B」發射 器（例如，發射器l〇44b、1044d、1044f、l〇44h)皆將微波 能發射至微波加熱器1030(圖Ua& llb中未表示）之内部 中。 根據一項實施例，控制系統〗〇6〇亦可操作以基於一預定 參數組（包含（舉例而言）循環時間、所排放之總能量及諸如 此類）來控制微波切換器1 〇46a至1 〇46d在第一排放階段與 第一排放階段之間的切換。舉例而言，在一項實施例中， 控制系統1060可操作以實質上同時將微波切換器i〇46a至 1046d中之每一者組態至第一排放階段中，以使得可同時 自「A」發射器i〇44a、l〇44c、1044e、l〇44g中之每一者 發射微波能達一時間週期。在另一實施例中，控制系統 1060可操作以在將一或多個切換器1〇46&至1〇46d組態至第 一排放階段中之間包含一時間延遲或滯後。因此，自一或 多個「A」或「B」發射器發射之微波能可相對於自—或 夕個其他「A」或「B」發射器排放能量而延遲或交錯。 在項貫施例中，控制系統1060可經組態以允許一或多個 切換器1046a至l〇46d處於第一排放階段中，而一或多個其 160982.doc -99- 201240526 他切換器1046a至l〇46d處於第二排放階段中，以使得可同 時自一或多個「A」發射器及一或多個「B」發射器發射 微波能。在本發明之一項實施例中，控制系統1〇6〇亦可操 作以至少部分地防止來自直接相對之發射器對（例如，對 1044a及 l〇44h、對 l〇44b 及 l〇44g、對 1〇44(；及 1044f、對 1044d及l〇44e)及/或軸向毗鄰對（例如，對1〇44&及1〇441)、 對 1044c及 l〇44d、對 l〇44e及 l〇44f、對 l〇44g及 1044h)之同 時能量排放。 根據本發明之一項貫施例組態及/或操作之加熱系統可 操作以比習用加熱系統更有效地加熱一物件或負載。特定 而言，根據本發明之各種實施例組態之加熱系統可操作以 處理大的商業規模負載。在一項實施例中，如本文中所闡 述之加熱系統可加熱具有至少1 00碎、至少5〇〇碎、至少 1，000磅、至少5,000磅或至少10,〇〇〇磅之一累積、預加熱 (或預處理）重量之一木材束或其他負載。在各種實施例 中’ 一木材束可經加熱及/或乾燥以使得木材之總體積之 不大於（舉例而言）20%、不大於丨〇%、不大於5%及不大於 2%可達到不超過一上臨限溫度之一溫度。在相同或其他 實施例中，木材之總體積之至少8〇%、至少9〇%、至少 950/。及至少98%(舉例而言）可達到不超過一下臨限溫度之 一溫度。下臨限溫度及上臨限溫度可係彼此相對接近且可 (舉例而言）係在彼此之11〇°〇内、l〇5°C内、l〇〇°C内、90°C 内' 75°C内或50°C内。在各種實施例中，上臨限溫度可係 至少190°C、至少200。(：或至少220。(：及/或不大於275。(：、 160982.doc •100- 201240526 不大於260°C、不大於25〇。(：或不大於225°C。在另一實施 例中，下臨限溫度可係至少115°C、至少12(TC、至少 125°C、至少130°C及/或不大於150°C、不大於145°C或不 大於135°C。 根據一項實施例’木材之總體積之至少80%、至少 90%、至少95%及至少98%可達到至少130°C 、至少 145°C、至少150°C或至少160°C及/或不大於250°C、不大 於240°C、不大於225°C、不大於21(TC或不大於200°C之一 最大溫度。因此，具有至少1〇〇碎、至少5〇〇碎、至少 1，000磅或至少5,000磅之一初始（例如，預加熱或預處理） 重量之一木材束（視需要’一化學潤濕之木材束）可以不大 於48小時、不大於36小時、不大於24小時、不大於18小 時、不大於16小時、不大於12小時、不大於1〇小時、不大 於8小時或不大於6小時加熱。 藉由以下實例進一步圖解說明及闡述本發明之各種態 樣。然而’應理解’除非另有特定指示，否則包含此等實 例僅係出於圖解說明之目的而並非意欲限制本發明之範 實例 實例1 :在一微波加熱器中利用可移動反射器之效應 此實例圖解說明使用一或多個可移動反射器以在用以加 熱及/或乾燥經乙醯化木材之一微波加熱器之内部内散射 能量之效應。針對數個測驗監視燒焦之板之峰值溫度及數 目，該等測驗中之某些測驗包含使用可移動反射器以在該 160982.doc -101 - 201240526 加熱器内散射微波能量。纟存在可移動反射器之情況下加 熱之木材能夠在使燒焦最小化之同時加熱至一較高平均溫 度。 建構類似於圖9 a、9 b及9 e中所圖解說明之系統之一微波 加熱系統且其包含經由一系列ΤΕι〇波導耦合至一真空微波 加熱器之一FERRITE 75 kW、915 MHz微波產生器（可自新 罕布什爾州納舒厄的Ferrite Micr〇wave Teehn()1()gies> Ine 購得）。三個旋轉微波切換器經組態以將微波能自產生器 選擇性地路由至位於微波加熱器之内部中之四個微波發射 器中之一者。每一發射器經設計以按一 ΤΕι〇模式接收能 量，但包含安置於容器内部内之用於在能量進入至加熱器 中之前將其轉換成一 TM〇l模式之一模式轉換器。真空加熱 器（其具有6.5英尺之一直徑及8英尺之一總長度）在一個端 上包含用於裝載及卸載木材之一單個門。該系統亦包含用 於在加熱步驟期間維持350托或低於350托之一壓力之一真 空泵。 進行兩組實驗（運行Α至D以及運行Ε至Κ)以判定使用一 可移動反射器組在加熱器内散射微波能之影響。裝配具有 36英叫·寬χ38英吋高χ8英尺長之標稱尺寸之一經黏附、水 潮濕之經乙醯化輻射松束。該束包含一中心定位、六個板 之厚板列’該等厚板各自裝備有放置至在板之中心附近鑽 出之一孔中之纖維光學溫度感測器。該等感測器用以在加 熱步驟期間監視及記錄峰值平均溫度，在第一組實驗（運 行Α至D)期間，不使用可移動反射器，且在第二組測驗（運 160982.doc -102· 201240526 行E至K)期間，使用四個可移動反射器（其各自定位於四個 微波發射器（如圖9e中大體展示）中之一者之排放開口附近） 來在容器内散射能量。由一外部致動器（類似於圖9i中所展 示之致動器）以一大體振盪型樣驅動每一反射器。一旦每 一運行完成，即自加熱器移除經乾燥之板且在視覺上檢查 該等經乾燥之板以作燒焦記號。在下文之表2中概述運行A 至K之結果。 表2:運行A至D(無反射器）以及運行£至！(：（可移動反射器） 之結果 運行 反射器？ 能量輸入(k\V/Ib) 峰值平均溫度(°C) 燒焦之板之數目 A 否 0.012 109 3 B 否 0.013 111 0 C 否 0.012 99 0 D 否 0.014 124 8 E 是 0.016 101 0 F 是 0.018 98 0 G 0.021 113 0 Η 0.017 119 〇 I 是 —— 123 0 J 是 0.017 139 7 K 是 0.022 142 10 如表2中所展示，可移動反射器之使用准許在達成相同 或較低燒焦位準之同時將較高能量位準引入至加熱器中。 實例2·可移動反射器對一經加熱之木材束之溫度分佈之 效應 此實例圖解說明利用可移動反射器對在—微波加熱器中 加熱及/或乾燥之一經乙醯化木材束之最後溫度分佈之效 應如本文中所圖解說明，可移動反射器幫助以一更均句 160982.doc 201240526 方式在加熱器之内部内散射微波能，且因此，在出現一或 多個可移動反射器之情況下加熱之—木材束之表面溫度分 佈較窄且具有一較高峰值溫度。 實例1中所闡述之實驗性設備用以進行兩個額外實驗性 測驗，運行L及運行μ。如上文所闡述，實施運行L及運行 Μ兩者，其中運行M利用全部四個可移動反射器。在運行匕 期間不使用反射器。在每一運行期間，使用沿加熱器之側 安裝於三個觀察埠處之MIKR〇N熱成像相機以獲得沿束之 一個側之熱資料。將來自每一運行之資料導入至一試算表 中並以統計方式組織成呈現於圖12(運行L)及圖12(運行m) 中之表面溫度頻率分佈。 圖12a及12b展示在運行M(藉助可移動反射器進行）期間 獲得之▲度分佈比在運行L(不藉助可移動反射器進行）期 間獲得之溫度分佈窄大致3°C至4t。進一步地，運行 佈之峰值溫度係稍微較高，此指示可移動反射器之使用導 致更均勻的束加熱及更高的表面溫度。 實例3· — TE1()與一 TMG1阻障總成之電場強度之比較 此實例提供經進行以判定一丁e1g阻障總成與一 TM⑸阻障 總成之電場強度及能量密度之間的差異之一模擬之結果。 每一總成係使用HFSSTM軟體（可自賓夕法尼亞州卡農斯堡 的Ansys購得）來模型化。圖13a及13b呈現模擬結果之示意 性繪示，其特疋而吕圖解說明在圖13 a中之比較性te丨〇總 成及圖13b中之發明性丁1^01總成内之電場之強度。 如圖13a及13b中所展示，發明性ΤΜ〇ι阻障總成在乃kw 160982.doc -104· 201240526 處之峰值電場強度（0.9 kV/cm)係在75 kW處量測之比較性 TE1q阻障總成之峰值電場強度（3 kV/cm)之大致三分之_。 因此，TMG1阻障總成之峰值能量密度係TE1G阻障總成之峰 值能量密度之約九分之一。 實例4 : TE1()及一TMw阻障總成中可獲得之崩潰壓力及最 大能量位準之判定 此實例比較一 TE1Q及一 TMQ1阻障總成兩者在不同微波能 位準下可達成之崩潰壓力。如本文中所展示，與TE1〇阻障 總成相比，TMG1阻障總成能夠在一既定能量位準處在較低 真空位準處操作及/或在一既定真空位準處准許較高微波 能位準穿過。 在一測試設施中建構用於測試在各種壓力及能量位準下 在一阻障總成内之崩潰壓力（亦即，在一既定能量位準處 首次發生發弧之壓力）之一定製設備。該設備包含耦合至 可操作以在其間接納及固持一可移除阻障總成之一 ΤΕιο波 導組之一微波產生器。該設備包含用於在測試之前將不同 氣體在各種溫度下引入至阻障總成中之一氣體系統及用於 2測試期間控制總成内之壓力之一真空系統。該設備亦包 含用於在總成内感測到發弧時停止微波產生器之一自動電 弧谓測及切斷系統。進行各種測試運行（運行八至印以在各 種能量位準處量測一 TEl。及一 TM〇i阻障總成之崩潰壓力。 下文之表3概述運行八至11中之每一者之條件，而圖14提供 針對運行中之每-者（依據能量位準）量社崩潰壓力 之一圖形表示。 160982.doc •105- 201240526 表3 :用以判定崩潰壓力之測試運行之概述 運行 阻障總成(模式） 氣體類型 氣體溫度，°c A ΤΕ,η 空氣 99 B ΤΕ,η 空氣 22 C ΤΕ,η 氮氣 100 D ΤΕ,η 氛氣 22 E ΤΕ,η 乙酸 95 F ΤΜ〇ι 氮氣 90 G ΤΜ〇, 氛氣 25 Η ΤΜ〇, 乙酸 90 如圖14中所展示，對於一既定能量位準，在發生發弧之 前’ ΤΜ(π阻障總成係在比ΤΕ10阻障總成低之一壓力（亦 即，一較高真空位準）下操作。舉例而言，如藉由比較運 行Ε與Η(其兩者皆包含將阻障總成曝露至9〇〇c至95<>c下之 乙酸）所圖解說明，對於20 kW之一能量位準，在無發弧之 情況下TE〗0阻障總成可達成之最小操作壓力係3〇托而 tmg1阻障總成能夠在發生發弧之前在15托或甚至稍微低於 15托處操作。因此，如本文中所圖解說明，對於相同條件 及能量位準，與相比，在無發弧之情況下TMq〗阻障總成可 曝露至比TE1Q阻障總成低之壓力。 另一選擇係，亦如圖14中所展示，在相同壓力下且在類 似條件下，TMw阻障總成能夠在比TEl()總成高之一能量位 準下操作。舉例而言，如藉由比較運行八與F(其兩者皆利 用在90°C至99t：之一溫度下之氮氣）所證實，在4〇托之一 壓力處，TMo,阻障總成可已在70 kw之預測能量位準處操 作而無發弧，而TE! 〇總成可在發生發弧之前不曝露至大於 15 kW之能量。此外，如由ΤΕι〇總成所產生之崩潰壓力對 160982.doc -106- 201240526 能量位準曲線（如圖14中所展示）之較陡斜率所展示，亦可 推斷針對額外能量增加之真空損耗（或損失）對於TU且障 總成而言比對於ΤΜ01總成而言更大。因此，用於增加通過 一 ΤΜ。〗阻障總成之能量之邊限壓力損失比對於一類似操作 之TE丨〇阻障總成而言實質上更低。 實例5:利用不同微波能位準之順序加熱循環之使用 此貫例圖解說明將熱量施加至一木材束之方法如何影 響經加熱木材之溫度分佈。進行包含具有各種持續時間^ 塵力及/或能量位準之一或多個個別加熱循環之數個測驗 以在加熱循環期間判定對該束之溫度之影響以及燒焦之木 材之量。 建構類似於圖9a、9_e中所圖解說明之系統之—微波 加熱系統且其包含經由—系列阳。波導麵合至—真空微波 加熱器之-FERRITE 75 kw、9 i 5廳微波產生器（可自新
Ferrite Microwave Technologies, Inc. 購付)。二個旋轉微波切換器經組態以將微波能自產生器 ，擇性地路由至位於微波加熱器之内部中之四個微波發射 :中之者。每一發射器經設計以按一 ΤΕιο模式接收能 量’ 2包含安置於容器内部内之用於在能量發射至加熱器 中之别將其轉換成__TM。邊式之-模式轉換器 器^有㈠英尺之-直徑及8英尺之—總長度）在一個端 用於裝載及卸載木材之—單個門。該系統亦包含用 ;在力熱步驟期間按需要控制加熱器内之壓力之—機械、 乾燥（例如’非油密封）真空物自馬薩諸塞州吐克斯伯利 160982.doc •107· 201240526 (Tewksbury，ΜΑ)的 Edwards Limited購得）〇 對於測驗運行Α至Η中之每一者，具有1英吋χ6英时“英 尺之標稱尺寸之六個經乙醯化輻射松厚板裝備有放置至在 每一板之中心點處鑽出之孔中之纖維光學溫度感測器。該 等裝備有感測器之板放置成包含配置於26個層中之總共 156個經乙醯化輻射松板之一經黏附束之列13。接著將該 束緊固在一起且裝載至該真空加熱器中。在每一運行Α至 Η期間，將該束曝露至不同加熱及/或壓力曲線。對於每一 運行，針對每一循環量測在加熱之前及之後的束之峰值平 句，峰值最大纖維光學溫度及重量(以計算蒸發損耗)以及 1 下文在表43及4b中概述每一束之關鍵特性及 每一加熱曲線之詳情。 160982.doc 201240526 總循環資料 能量密度 (kW/lb乾燥木材) 0.0094 0.0107 0.0107 0.0109 | 0.0148 0.0155 0.0125 0.0168 1 總功率輸入 (kW-hr) 26.2 30.7 26.0 30.7 37.0 36.0 32.0 41.3 壓力 (托) 350 m 〇 m 〇 m 200 200 300 350 束性質 乾燥重量 1553 1833 1528 1800 1630 1592 1566 1836 平均濕度 含綱 2.55 2.04 2.18 2.10 2.70 2.45 1 2.72 1.95 運行 <3 PQ U Q Μ Ο ffi (憋)婼电癍4fw?舉β鉍±i'<w®^v^lF : q，啭 第四加熱循環 休眠 (分鐘) 1 1 1 I I I I I 時間 (分鐘) 1 1 1 1 1 I I 能量速率 (kW) 1 1 1 1 1 1 I CS 第三加熱循環 休眠 (分鐘) 1 1 1 1 1 1 I OJ 時間 (分鐘) 1 晒 m 00 (Ν 能量速率 (kW) (Ν (Ν 1 (Ν (Ν 1 (Ν CN Μ. 休眠 (分鐘) 1 1 〇\ 1 00 CN 〇 第二加熱循ϊ 時間 (分鐘) 1 宕 ο Ο 〇 能量速率 (kW) 1 (Ν (Ν (Ν (Ν (Ν CN ΟΟ r-H ΟΟ 第一加熱循環 休眠 (分鐘) 1 Ο ΓΟ Ο m Ο m ο <Ν Ο CN m 時間 (分鐘) m ο 寸 ο 寸 Ο ν〇 Ο ο 寸 ο 寸 能量速率 (kW) (Ν (Ν CS (Ν CN CN ΟΟ CN 運行 < η υ ο Μ to ϋ w 160982.doc 109- 201240526 在完成每一運行時，移除該束且在視覺上檢查該等板中 之每一者以作燒焦記號，此界定為四分之一大小或更大變 黑或焦化標記。藉由比較在加熱之前及之後之束之重量 (與每一板之已知乾燥重量）來計算蒸發（濕度）損耗。基於 總能量輸入及木材之初始重量與濕度含量計算能量密度 (每磅之乾燥木材）。下文之表5概述運行A至Η之結果，其 包含在加熱期間達成之平均及最大峰值溫度以及燒焦之板 之數目。 表5:運行Α至Η之結果之概述 結果 運行 能量密度 平均峰值 最大峰 燒焦之 (kW/lb乾燥木材) 溫度(°c) 值溫度(。〇 m) A 0.0094 116 159 0 B 0.0107 119 161 0 C 0.0107 139 184 7 D 0.0109 116 179 0 E 0.0148 136 154 19 Γ 0.0155 123 137 0 G 0.0125 113 193 0 Η 0.0168 142 192 10 如表5中所展示，對於類似能量密度（例如，運行C及D以 及運行Ε及F)，採用在較低能量位準下及/或在較短持續時 間内進行之更多個別循環之運行（例如，運行D及F)比採用 在較高能量位準下及/或針對較長持續時間内進行之較少 個別循環之運行（例如，運行C及Ε)更可能避免燒焦。此 外，如由運行Η所圖解說明，在一高能量位準下及/或在一 長持續時間内進行初始循環之能量及/或持續時間之情形 下，甚至藉助具有降低之能量位準之多個循環進行之運行 160982.doc -110· 201240526 亦可導致燒焦。因a，可推斷一總加熱循環内之個別循環 及持續時間以及該等個別循環中之每-者之能量及/ 或壓力之位準對木材之平均 環期間燒焦之板之數目具有：峰值…及在加熱循 本發明之上文所閣述之較佳形式欲僅用作圖解說明，且 不應以-限制意義用於解釋本發明之範嘴。熟習此項技術 者可在不背離本發明之精神之情況下容易地對上文所述之 例示性實施例作出顯而易見之修改。 本發明人藉此陳述其意欲依料效原料敎且估計本 發明關於任何設備之相當合理範脅而實質上不背離在以下 申請專利範圍巾所述之本發明字面㈣或在本發明字面範 【圖式簡單說明】 圖1係根據本發明之一項實施例組態之一木材處理系統 府視圖其特又而§圖解說明用於輸送往來於一化學 改質反應器及-木材加熱器之木材束之—軌條系統； 圖2係根據本發明之一替代實施例組態之一木材處理系 統之俯視圖，其特定而言圖解說明用於輸送往來於複數 個化干改質反應器及複數個木材加熱器之木材束之一轉臺 系統； 圖3係根據本發明之一替代實施例組態之一木材處理系 統之一俯視圖，其特定而言圖解說明用於輸送往來於複數 個化干改質反應器及複數個木材加熱器之木材束之一滾輪 系統； 160982.doc -111 - 201240526 圖4a係適於在生產經化學◎之木材Μ用且根據本發 明之-項實施例組態之-穿過式木材處理系統之一俯視 圖’其特定而言圖解說明-化學改f反應器及—木材加熱 器’其包括單獨#車由向對準之雙門容器且包含位於反應器 與加熱器容器之間的一蒸汽容納室； 圖4b係圖4a之穿過式木材處理系統之—等軸視圖，其特 定而言圖解說明蒸汽容納室之一例示性鼓風板/壁； 圖4c係在圖4a及4b中繪示之蒸汽容納室之一截面圖，其 特定而言圖解說明用於允許來自外部環境之流體（例如， 空氣)流動至蒸汽容納室中之一例示性單向通氣孔對； 圖4d係圖4a之穿過式木材處理系統之__側視圖，但亦圖 解說明用於抽取湧入蒸汽容納室及湧入位於加熱器之出口 處之一產品蒸汽移除結構之蒸汽及氣體之一通氣系統； 圖5係根據本發明之—項實施例組態之—微波加熱系統 之-示意圖，其特定而言圖解說明裝備有一真空系統且經 由-微波分佈系統自-微波產生器接收微波能之—微波加 熱器； 圖6係適於用作根據本發明之各種實施例之一化學改質 反應器及/或微波加熱器之—雙門、穿過式容器之一等軸 視圖，其特定而言圖解說明該容器之形狀及尺寸比例； 圖〜係根據本發明之—項實施例組態之-微波加熱器之 門凸緣與一容器凸緣之接面之一局部截面圖，其特定而 言圖解說明由門及容器凸緣協作地形成且具有彼此平行且 靠攏著延伸之兩個室之一微波阻流器； 160982.doc -112- 201240526 圖7b係類似於圖7a中繪示之阻流器之一微波阻流器之一 局部截面圖’但該微波阻流器具有相對於彼此成一銳角延 伸之阻流器腔； 圖7c係裝備有圖7a中繪示之微波阻流器組態之一微波加 熱器之門凸緣之一刳視等軸視圖，其特定而言圖解說明形 成於該阻流器之一導流壁中之複數個圓周地隔開之端部開 口槽或間隙； 圖係裝備有具有根據本發明之一項實施例組態之一可 移除部分之一微波阻流器之一微波加熱器上之一開放門之 一侧視圖’其特定而言圖解說明該微波阻流器之可移除部 分包括複數個可個別移除且可替換之阻流器段； 圖係先則在圖中繪示之一「g」形可移除阻流器部 分之一截面圖； 圖7f係根據本發明之一第一替代實施例組態之一「】」 或「U」形可移除阻流器部分之一截面圖； 圖7g係根據本發明之一第二替代實施例組態之一「L」 形可移除阻流器部分之一截面圖； 圖7h係根據本發明之一第三替代實施例組態之一「^」 形可移除阻流器部分之一截面圖； 圖8a係根據本發明之一項實施例組態之一微波加熱器之 剖視等轴視圖’其特定而言將該加熱器圖解說明為裝備 有一伸長之波導發射器，該伸長之波導發射器在該發射器 之相對側上具有交錯之發射開口； 圖8b係圖8a中繪示之波導發射器之一放大局部視圖，其 1609B2.doc •113- 201240526 特疋而S圖解說明發射開口之組態及界定發射開口之侧壁 之厚度； 圖9a係根據本發明之一項實施例組態之一微波加熱系統 之一側視圖，其特定而言圖解說明用於將微波能遞送至微 波加熱器之一微波分佈系統； 圖9b係圖9a中繪示之微波加熱器之一俯視剖視圖，其特 定而言將微波分佈系統圓解說明為包含在該微波加熱器之 一個側上之一個ΤΜαδ發射器對及在該微波加熱器之相對側 上之一第二發射器對； 圖9c係圖解說明由術語「相對側」及「相同側」所意指 之内容之一圖示； 圖9d係圖解說明由術語「轴向對準」所意指之内容之一 圖示； 圖9e係根據本發明之一項實施例組態之一微波發射及反 射或散射系統之一局部剖視等軸視圖，其特定而言圖解說 明類似於圖9b中繪示之發射系統但亦包含與每一微波發射 器相關聯之一可移動反射器之一發射系統； 圖9f係適於在如本文中所闡述之一微波加熱系統中使用 之一反射器之一項實施例之一等軸視圖，其特定而言將該 反射器圖解說明為具有帶有一第一組態之一凹部之一非平 面反射表面； 圖9g係適於在本文中所闡述之一微波加熱系統中使用之 一反射器之另一實施例之一等軸視圖，其特定而言將該反 射器圖解說明為具有帶有一第二組態之一凹部之一非平面 160982.doc -114· 201240526 反射表面； 圖9h係適於在本文中所闡述之一微波加熱系統中使用之 一反射器之一項實施例之一側視正視圖，其特定而言圖解 說明反射器表面之曲率； 圖9i係先前在圖9e中繪示之一微波發射器與反射器對之 一放大剖視等軸視圖，其特定而言圖解說明用於提供反射 器之振盪移動之一致動器系統； 圖10a係根據本發明之一項實施例組態之一微波加熱系 統之一側視圖，其特定而言圖解說明裝備有複數個ΤΜβΑ阻 障總成之一微波分佈系統； 圖10b係圖10a中繪示之ΤΜβί>阻障總成中之一者之一軸向 截面圖’其特定而言將該阻障總成圖解說明為具有兩個浮 動密封窗及在阻障總成與其間耦合有該阻障總成之波導之 接面附近之阻抗變換直徑臺階式改變； 圖10c係在圖10a中繪示之微波加熱系統之一端視圖，其 中一木材束接納於微波加熱器之内部中，該圖特定而言將 該微波加熱器圖解說明為裝備有在該加熱器之相對側上之 分裂微波發射器及用於光柵化自該等分裂發射器發射之微 波能之可移動反射器； 圖10d係圖10c中繪示之分裂發射器中之一者之一放大側 視圖’其特定而言圖解說明自分裂發射器發射之兩個單獨 微波能分率之發射角； 圖1 〇e係用於使一反射器移動之一系統之一項實施例之 一放大視圖’其特定而言圖解說明用以致使該反射器之振 •115- 160982.doc
S 201240526 盪之一致動器及用於抑制其中該致動器穿透微波加熱器之 壁之位置處之流體洩漏之一伸縮囊； 圖1 la係根據本發明之一項實施例組態之一微波加熱系 統之一不意性俯視圖，其特定而言將該加熱系統圖解說明 為包含用於以一交替方式將微波能路由至不同微波發射器 之複數個微波切換器； 圖1 lb係根據本發明之一替代實施例組態之一微波加熱 系統之一示意圖，其特定而言將該加熱系統圖解說明為包 含用於以一交替方式將微波能路由至不同微波發射器之複 數個微波切換器； 圖12a係圖解說明在無可移動反射器之情況下加熱之一 木材束之溫度分佈之一累積頻率直方圖； 圖12b係圖解說明在存在可移動反射器之情況下加熱之 一木材束之溫度分佈之一累積頻率直方圖； 圖13a呈現預測一 ΤΕΙ()阻障總成之峰值電場強度之一電 腦模擬之結果； 圖13b呈現預測一 TMqi阻障總成之峰值電場強度之一電 腦模擬之結果；及 圖14係依據一 TE|〇及一 ΤΜ〇ι微波阻障總成兩者内之能量 位準之崩潰壓力之一圖形比較。 【主要元件符號說明】 10 木材處理設施 20 化學改質系統 22 化學改質反應器 160982.doc .116- 201240526 24 反應器加熱系統 26 選用反應器加壓/減壓系統 28 反應器入口門/第一反應器 29 選用反應器出口門 30 加熱系統 32 加熱器 34 能源 36 選用加熱器加壓/減壓系統 38 開放加熱器入口門 39 選用加熱器出口門 40 輸送系統 42a .輸送段 42b 輸送段 42c 輸送段 42d 輸送段 42e 輸送段 60a 原始材料儲存區域 60b 成品材料儲存區域 102 木材束 110 木材處理設施 122a 反應器 122b 反應器 122n 反應器 128a 門 • 117· 160982.doc 201240526 128b 門 128n 門 132a 加熱器 132b 加熱器 132n 加熱器 138a 門 138b 門 138n 門 140 可旋轉平臺/轉臺 160 儲存區域 210 木材處理設施 222a 化學改質反應器 222n 化學改質反應器 228a 反應器入口門 228n 反應器入口門 229a 選用反應器出 口門 229n 選用反應器出 口門 232a 加熱器 232b 加熱器 232n 加熱器 238a 加熱器入口門 238b 加熱器入口門 238n 加熱器入口門 239a 選用加熱器出 口門 • m- I60982.doc 201240526 239b 選用加熱器出口門 239η 選用加熱器出口門 240 輸送系統 242a 段 242b 段 242c 段 242d 段 242e 段 242f 段 242g 段 242h 段 242i 段 242j 段 244a 段 244b 段 244c 段 244d 段 244e 段 322 化學改質反應器 328 反應器入口門 329 反應器出口門 332 加熱器 338 加熱器入口門 339 加熱器出口門 160982.doc -119- 201240526 342a 直立壁 342b 直立壁 342c 直立壁 342d 直立壁 344 天花板結構 349 蒸汽出口管道 349a 蒸汽出口管道 349b 蒸汽出口管道 349c 蒸汽出口管道 360 蒸汽容納室 361 傳送區 370a 中心伸長軸/通氣孔 370b 中心伸長軸/通氣孔 343 鼓風板或鼓風壁 399 輸送路徑 400 產品蒸汽移除系統或結構 402 通氣系統 404 通氣罩 406 通氣室 408 通氣室出口 409 門 410 真空產生器 412 處理裝置 414 引流器 160982.doc -120- 201240526 416 木材處理設施/木材處理糸統 420 微波加熱系統 422 微波產生器 430 微波加熱器 440 微波分佈系統 442 波導 444a 微波發射器 444b 微波發射器 444c 微波發射器 446 微波模式轉換器/模式轉換器 450 選用真空系統 530 微波加熱器 531 本體側密封表面 532 容器本體 533 門側密封表面 534 門 535 中心伸長轴 536 微波加熱器之内部 631 本體側密封表面 632 容器本體 633 門側密封表面 634 門 650 微波阻流器 651 可移除部分 160982.doc -121 - 201240526 652 第一徑向延伸阻流器腔 653a 可移除阻流器段 653b 可移除阻流器段 653c 可移除阻流器段 653d 可移除阻流器段 653e 可移除阻流器段 654 第二徑向延伸阻流器腔 656 徑向延伸阻流器導流壁 660 選用流體密封構件 670 經隔開之開端式間隙 690 第一阻流器腔之延伸之方向 692 第二阻流器腔之延伸之方向 702 木材束 720 微波加熱系統 730 微波加熱器 738 加熱器入口門 739 束接納空間/選用加熱器出口門 740 微波分佈系統 760 經伸長之波導發射器 764a 實質上平面側壁 764b 實質上平面側壁 764c 實質上平面側壁 764d 實質上平面側壁 767a 經伸長之槽/發射開口 160982.doc -122· 201240526 767b 經伸長之槽/發射開 767c 經伸長之槽/發射開 767d 經伸長之槽/發射開 767e 經伸長之槽/發射開 780a 發射對或開口對 780b 發射對或開口對 820 微波加熱系統 830 微波加熱器 831 外部側壁 831a 側壁 831b 側壁 835 伸長軸 835a 伸長軸 838 加熱器入口門 839 中點 840 微波分佈系統 841a 經隔開之發射開口 841b 經隔開之發射開口 842a 波導/波導段 842b 波導/波導段 842c 波導/波導段 842d 波導/波導段 843a TMai波導段 843b TMfl6波導段 160982.doc -123- 201240526 843c ΤΜαί)波導段 843d TMaft波導段 844 微波發射器 844a 微波發射器 844b 微波發射器 844c 微波發射器 844d 微波發射器 845 開放出口 /發射開口 845a 開放出口 /發射開口 845b 開放出口 /發射開口 845c 開放出口 /發射開口 845d 開放出口 /發射開口 846 發射器 846a 發射器 846b 發射器 850a 模式轉換器 850b 模式轉換器 850c 模式轉換器 850d 模式轉換器 890 反射器 890a 可移動反射器 890b 可移動反射器 890c 可移動反射器 890d 可移動反射器 -124- 160982.doc 201240526 891a 反射表面 891b 反射表面 891c 反射表面 891d 反射表面 892 支撐臂 893 振蘯轉轴 893a 凸部 893b 凸部 894 槓桿臂 895 線性轉軸 896 輪 897 樞軸 898 馬達 899 反射器驅動器系統/致動器 902 木材束 920 微波加熱系統 928 入口門 930 微波加熱益 931 外部側壁 933 側壁 938 加熱器入口門 939 加熱器出口門 940 微波分佈系統 941a 發射開口 160982.doc -125- S：： 201240526 941b 經隔開之發射開口 941c 經隔開之發射開口 941d 經隔開之發射開口 942 波導段 942a 上游ΤΜα6波導段 942b 上游TMfli波導段 942c 上游TMab波導段 942d 上游TMfl6波導段 942e 上游ΤΜα6波導段 942f 上游TMai波導段 942g 上游ΤΜα6波導段 942h 上游TMab波導段 942i 下游TMfl6波導段 942j 下游TMfl6波導段 942k 下游TMfl6波導段 9421 下游TMab波導段 942x 波導段 942y 波導段 942z 波導段 943a TEy波導段 943b TEy波導段 944 分裂發射器 944a 第一分裂發射器 944h 第二分裂發射器 160982.doc -126- 201240526 945a 排放開口 945b 排放開口 945c 排放開口 945d 排放開口 947a 模式轉換器 947b 模式轉換器 947c 模式轉換器 947d 模式轉換器 948 延伸軸 949 ΤΜα6至TE”模式轉換分裂器 950a 外部ΤΕ^至TMat模式轉換器 950b 外部TEy至TMfl6模式轉換器 950c 外部TE”至ΤΜαΖ>模式轉換器 950d 外部TEq至ΤΜαί>模式轉換器 951 入口或開口 /無阻礙束接納空間 960 致動器 961 固定部分 963 可延伸部分 964 伸縮囊結構 970 阻障總成 970a 阻障總成 970b 阻障總成 970c 阻障總成 970d 阻障總成 160982.doc -127- 201240526 970h 阻障總成 972a 密封窗構件 972b 密封窗構件 972c 密封窗構件 972d 密封窗構件 973 阻障殼體 973a 第一或入口區段 973b 選用第二或中間區段 973c 第三或出口區段 974a 阻抗變換直徑臺階式改變 974b 阻抗變換直徑臺階式改變 975a 第一 ΤΜα6波導段 975b 第二ΤΜαέ波導段 980 支撐臂 982a 彈性環 982b 彈性環 984a 彈性環 984b 彈性環 990 可移動反射器 990a 可移動反射器 990b 可移動反射器 990c 可移動反射器 990d 可移動反射器 991 反射器表面 160982.doc -128- 201240526 1020 微波加熱系統 1022a 微波產生器 1022b 微波產生器 1022c 微波產生器 1022d 微波產生器 1030 微波加熱器 1040 微波分佈系統 1044a 微波發射器 1044b 微波發射器 1044c 微波發射器 1044d 微波發射器 1044e 微波發射器 1044f 微波發射器 1044g 微波發射器 1044h 微波發射器 1046a 微波切換器 1046b 微波切換器 1046c 微波切換器 1046d 微波切換器 1050a 發射器對 1050b 發射器對 1050c 發射器對 1050d 發射器對 1050e 發射器對 160982.doc -129 201240526 1050f 1050g 1050h 1060 發射器對 發射器對 發射器對 控制系統 160982.doc