(57)【要約】電子レンジ内で複数の異なる食品を、大凡同量の時間でそれぞれの所望の給仕温度まで加熱するための様々な構造体及び方法が提供される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体食品と組み合わせたマイクロ波加熱用構造体であって、前記液体食品は最初、冷凍状態であり、該マイクロ波加熱用構造体は、前記冷凍された液体食品を電子レンジ内で所望の給仕温度まで加熱するものであり、該構造体は、
前記冷凍された液体食品を収容するキャビティと、
前記キャビティに隣接するマイクロ波エネルギー相互作用材料であって、前記マイクロ波エネルギー相互作用材料は、入射するマイクロ波エネルギーの少なくとも一部を熱エネルギーに変換するサセプターとして機能し、該サセプターは、前記冷凍された液体食品を解凍して、前記サセプターがないマイクロ波加熱用構造体よりも高速に、前記冷凍された液体食品を前記所望の給仕温度に加熱するためのものである、マイクロ波エネルギー相互作用材料と、
を備える、液体食品と組み合わせたマイクロ波加熱用構造体。
【請求項２】
前記熱エネルギーは、前記冷凍された液体食品を解凍するものであり、前記解凍された液体食品は、前記冷凍された液体食品よりも高い誘電率及び高い損失正接を有する、請求項１に記載の液体食品と組み合わせたマイクロ波加熱用構造体。
【請求項３】
マイクロ波エネルギーを前記液体食品の中央底エリアに向けるように構成される、複数の金属箔セグメントを更に備える、請求項１又は２に記載の液体食品と組み合わせたマイクロ波加熱用構造体。
【請求項４】
前記マイクロ波エネルギー相互作用材料により囲まれる複数のマイクロ波エネルギー透過エリアを更に備える、請求項１又は２に記載の液体食品と組み合わせたマイクロ波加熱用構造体。
【請求項５】
第１の食品及び第２の食品を電子レンジ内で同時に加熱するためのマイクロ波加熱用構造体であって、前記第１の食品及び前記第２の食品のそれぞれは、各初期温度で冷凍されており、前記各初期温度よりも高いそれぞれの所望の給仕温度に達するまでにそれぞれの所要加熱時間を有し、前記第１の食品は、その所望の給仕温度で実質的に液体又は半液体であり、前記第２の食品は、その所望の給仕温度で実質的に固体であり、該マイクロ波加熱用構造体は、
前記第１の食品の近傍にあるサセプターであって、該サセプターは、前記第１の食品との界面において熱を生成し、前記サセプターなしで前記第１の食品を加熱する場合と比較して、前記第１の食品の前記所要加熱時間を低減する、サセプターと、
前記第１の食品及び前記第２の食品が、実質的に同量の時間でそれぞれの所望の給仕温度まで加熱されるように、前記第２の食品の前記所要加熱時間を変更する少なくとも１つのマイクロ波エネルギー相互作用要素と、
を備える、マイクロ波加熱用構造体。
【請求項６】
前記マイクロ波エネルギー相互作用要素は、マイクロ波エネルギーを前記第２の食品の少なくとも一部に向けるように構成される複数の金属箔セグメントを備え、それにより、前記第２の食品の前記所要加熱時間は、前記複数の金属箔セグメントなしで前記第２の食品を加熱する場合と比較して低減する、請求項５に記載のマイクロ波加熱用構造体。
【請求項７】
前記マイクロ波エネルギー相互作用要素は、前記第２の食品の少なくとも一部へのマイクロ波エネルギーの伝達を低減する金属箔パッチを備え、それにより、前記第２の食品の前記所要加熱時間は、前記金属箔パッチなしで前記第２の食品を加熱する場合と比較して増大する、請求項５に記載のマイクロ波加熱用構造体。
【請求項８】
マイクロ波エネルギーを前記第１の食品の少なくとも一部に向けるように構成される複数の金属箔セグメントを更に備える、請求項５に記載のマイクロ波加熱用構造体。
【請求項９】
前記サセプターで囲まれる複数のマイクロ波エネルギー透過エリアを更に備える、請求項５に記載のマイクロ波加熱用構造体。
【請求項１０】
前記第２の食品の表面に焦げ目及び／又はカリカリ感を付けるサセプターを更に備える、請求項５に記載のマイクロ波加熱用構造体。
【請求項１１】
第１の食品及び第２の食品と組み合わせられたマイクロ波加熱用構造体であって、該マイクロ波加熱構造体は、前記第１の食品及び前記第２の食品を電子レンジ内で同時に加熱するものであり、前記第１の食品及び前記第２の食品はそれぞれ、それぞれの初期温度で冷凍され、前記各初期温度よりも高いそれぞれの所望の給仕温度に達するまでにそれぞれの所要加熱時間を有し、前記第１の食品は、その所望の給仕温度で実質的に液体又は半液体であり、前記第２の食品は、その所望の給仕温度で実質的に固体であり、該マイクロ波加熱用構造体は、
前記第１の食品を収容する第１の区画及び前記第２の食品を収容する第２の区画であって、該第１の区画及び該第２の区画のそれぞれは、マイクロ波エネルギー相互作用材料を含む、第１の区画及び第２の区画を備え、
前記第１の区画の前記マイクロ波エネルギー相互作用材料は、サセプターを備え、該サセプターは、該サセプターなしで前記第１の食品を加熱する場合と比較して、前記第１の食品の前記所要加熱時間を低減し、
前記第２の区画の前記マイクロ波エネルギー相互作用材料は、前記第１の食品がその所望の給仕温度まで加熱されるとき、前記第２の食品がその所望の給仕温度まで加熱されるように、前記第２の食品を加熱する速度を変更するように構成される、第１の食品及び第２の食品と組み合わせられたマイクロ波加熱用構造体。
【請求項１２】
前記第１の区画の前記マイクロ波エネルギー相互作用材料は、マイクロ波エネルギーを前記第１の食品の少なくとも一部に向けるように構成される複数の金属箔セグメントを更に備える、請求項１１に記載の第１の食品及び第２の食品と組み合わせられたマイクロ波加熱用構造体。
【請求項１３】
前記第１の区画の前記マイクロ波エネルギー相互作用材料は、複数のマイクロ波エネルギー透過エリアを囲む、請求項１１に記載の第１の食品及び第２の食品と組み合わせられたマイクロ波加熱用構造体。
【請求項１４】
前記第２の区画の前記マイクロ波エネルギー相互作用材料は、マイクロ波エネルギーを前記第２の食品の少なくとも一部に向けるように構成される複数の金属箔セグメントを備える、請求項１１に記載の第１の食品及び第２の食品と組み合わせられたマイクロ波加熱用構造体。
【請求項１５】
前記第２の区画の前記マイクロ波エネルギー相互作用材料は、前記第２の食品の少なくとも一部へのマイクロ波エネルギーの伝達を低減するように構成される金属箔パッチを備える、請求項１１に記載の第１の食品及び第２の食品と組み合わせられたマイクロ波加熱用構造体。
【請求項１６】
前記第２の区画の前記マイクロ波エネルギー相互作用材料は、前記第２の食品の表面に焦げ目及び／又はカリカリ感を付けるサセプターを備える、請求項１１に記載の第１の食品及び第２の食品と組み合わせられたマイクロ波加熱用構造体。
【請求項１７】
前記第１の区画及び前記第２の区画のうちの少なくとも一方に重なるオーバーラップを更に備え、該オーバーラップはマイクロ波エネルギー相互作用材料を含む、請求項１１乃至１６のいずれか一項に記載の第１の食品及び第２の食品と組み合わせられたマイクロ波加熱用構造体。
【請求項１８】
前記オーバーラップの前記マイクロ波エネルギー相互作用材料は、前記第２の区画を覆うように構成される、請求項１７に記載の第１の食品及び第２の食品と組み合わせられたマイクロ波加熱用構造体。
【請求項１９】
前記オーバーラップの前記マイクロ波エネルギー相互作用材料は、
前記第２の食品の少なくとも一部へのマイクロ波エネルギーの伝達を低減する金属箔パッチ、及び
マイクロ波エネルギーを前記第２の食品の少なくとも一部に向けるように構成される複数の金属箔セグメント
のうちの少なくとも一方を構成する、請求項１８に記載の第１の食品及び第２の食品と組み合わせられたマイクロ波加熱用構造体。
【請求項２０】
前記第１の区画及び前記第２の区画を受容するスリーブを更に備え、前記スリーブはマイクロ波エネルギー相互作用材料を含む、請求項１１乃至１６のいずれか一項に記載の第１の食品及び第２の食品と組み合わせられたマイクロ波加熱用構造体。
【請求項２１】
前記スリーブの前記マイクロ波エネルギー相互作用材料は、前記第２の区画を覆うように構成される、請求項２０に記載の第１の食品及び第２の食品と組み合わせられたマイクロ波加熱用構造体。
【請求項２２】
前記スリーブの前記マイクロ波エネルギー相互作用材料は、
前記第２の食品の少なくとも一部へのマイクロ波エネルギーの伝達を低減する金属箔パッチ、及び
マイクロ波エネルギーを前記第２の食品の少なくとも一部に向けるように構成される複数の金属箔セグメント
のうちの少なくとも一方を構成する、請求項２１に記載の第１の食品及び第２の食品と組み合わせられたマイクロ波加熱用構造体。
【請求項２３】
前記第１の区画はカップ又はボウルを含む、請求項２１に記載の第１の食品及び第２の食品と組み合わせられたマイクロ波加熱用構造体。
【請求項２４】
前記第１の区画の前記マイクロ波エネルギー相互作用材料は、前記カップ又はボウルに取り付けられる、請求項２３に記載の第１の食品及び第２の食品と組み合わせられたマイクロ波加熱用構造体。
【請求項２５】
前記第２の区画はスリーブ、パウチ、又はラップを含む、請求項２１に記載の第１の食品及び第２の食品と組み合わせられたマイクロ波加熱用構造体。
【請求項２６】
前記第２の区画の前記マイクロ波エネルギー相互作用材料は、前記スリーブ、パウチ、又はラップに取り付けられる、請求項２５に記載の第１の食品及び第２の食品と組み合わせられたマイクロ波加熱用構造体。
【請求項２７】
前記スリーブ、パウチ、又はラップは、マイクロ波エネルギー相互作用絶縁材料を含む、請求項２５に記載の第１の食品及び第２の食品と組み合わせられたマイクロ波加熱用構造体。
【請求項２８】
前記第１の食品は、飲料、スープ、シチュー、ソース、グレービー、香辛料、コンポート、プディング、又はカスタードを含む、請求項１１乃至１６のいずれか一項に記載の第１の食品及び第２の食品と組み合わせられたマイクロ波加熱用構造体。
【請求項２９】
前記第２の食品は生地に基づく食品又はパン食品を含む、請求項１１乃至１６のいずれか一項に記載の第１の食品及び第２の食品と組み合わせられたマイクロ波加熱用構造体。
【請求項３０】
前記第１の食品はスープを含み、前記第２の食品はサンドイッチを含む、請求項１１乃至１６のいずれか一項に記載の第１の食品及び第２の食品と組み合わせられたマイクロ波加熱用構造体。
【請求項３１】
前記第１の食品はケチャップを含み、前記第２の食品はフライドポテトを含む、請求項１１乃至１６のいずれか一項に記載の第１の食品及び第２の食品と組み合わせられたマイクロ波加熱用構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本願は、２００８年１１月１２日に出願された米国特許出願第１２／２９１，５６３号の一部継続出願であり、この特許出願は、２００６年５月２５日に出願された米国特許出願第１１／４４０，９２１号、現在では米国特許第７，４７６，８３０号の分割出願であり、この特許は、２００５年５月２５日に出願された米国仮特許出願第６０／６８４，４９０号の利益を主張するものであり、これらは全て参照により本明細書に援用される。
【背景技術】
【０００２】
異なる食品を同量の時間で加熱する、電子レンジで使用可能なパッケージに対する長年にわたるニーズがあった。通常、電子レンジで使用可能な冷凍された主菜は、電子レンジで同様の速度で加熱する、選ばれた固体食品に限られてきた。冷凍された飲料及びスープ等の冷凍された液体食品は、解凍し、通常、約華氏１６０度〜華氏２００度である給仕温度に達するまでに比較的大量の時間及びマイクロ波エネルギーを必要とするため、液体食品は一般に、そのような製品に含まれてこなかった。その結果、液体食品が所望の給仕温度に達する時間までに、液体食品と同時に加熱される任意の固体食品は、乾燥しすぎ、固くなり、及び／又は食べられなくなるおそれがある。したがって、様々な種類の食品、例えば、電子レンジ内で一緒に加熱される、冷凍された液体食品及び冷凍された固体食品（例えば、スープ及びサンドイッチ）に均等な加熱を提供する電子レンジ用パッケージ又は他の構造体がなお必要とされている。電子レンジ内での冷凍された液体食品の加熱を加速させる電子レンジ用パッケージ又は他の構造体が更に必要とされている。
【発明の概要】
【０００３】
一態様では、本開示は、冷凍された液体又は半液体（まとめて「液体」と呼ぶ。）の食品を電子レンジ内で加熱するマイクロ波加熱装置又は構造体及び方法に関する。本構造体は、冷凍された液体食品の近傍にあるサセプターを含む。サセプターがマイクロ波エネルギーに応答して熱くなるにつれ、熱が冷凍された液体食品に伝導し、それにより、サセプターの近傍エリアで冷凍された食品が解凍する。冷凍された液体が解凍されるにつれて、解凍中の冷凍液体の誘電率（ひいては損失正接）が増大する。次に、マイクロ波エネルギー及びサセプターからの任意の追加の顕熱により直接、解凍された冷凍液体を加熱することができる。次に、解凍された冷凍液体からの熱は、隣の冷凍液体食品に伝導し、解凍及び加熱プロセスを進めることができる。その結果、冷凍液体食品の加熱は、サセプターのない構造体と比較して加速する。
【０００４】
別の態様では、本開示は一般に、様々なトレイ、パッケージ、システム、又は他の構造体（まとめて「構造体」と呼ぶ。）、そのような構造体を作成する様々な方法、及び電子レンジ内で少なくとも１つの食品の加熱、焦げ目付け、及び／又はカリカリ感付けを行う様々な方法に関する。様々な構造体を使用して、複数の食品を同時に加熱することができ、食品のうちの少なくとも２つは、マイクロ波エネルギーに別様に応答する。この態様では、本発明は、電子レンジ内で冷凍液体食品を他の食品と共に加熱しようとする特別な問題に対処しようとする。冷凍液体食品は、部分的に、冷凍液体食品が或る特定量の熱エネルギーを必要とする相転移を経るため、冷凍固体食品とは別様にマイクロ波エネルギーに応答する。固体及び液体の食品が同時に加熱される場合、液体食品は多くの場合、所望の給仕温度に達するまではるかにより長い加熱時間を必要とする。その結果、液体食品が十分に加熱されるまでに、固体食品は乾燥しすぎ、固くなり、食べられないことが多い。
【０００５】
この態様では、本構造体は、複数の食品がそれぞれの所望の給仕温度に実質的に同量の時間で達せられるようにする１つ又は複数の特徴を含むことができる。そのような特徴のいくつかは、マイクロ波エネルギーを反射し、吸収し、又は方向付けることができる。さらに、本構造体は、マイクロ波エネルギーを透過する部分を含むことができる。本明細書において使用される場合、「所望の給仕温度」は、所望の加熱温度、所望の消費温度、又はそれらの間の任意の温度を指す。したがって、所望の加熱温度が、所望の給仕温度よりも僅かに高くても、又は低くてもよく、そのような両温度及びそれらの間の温度が、用語「所望の給仕温度」又は単に「所望の温度」に包含されることを理解されたい。
【０００６】
より詳細には、本発明者らは、サセプターを使用して、冷凍液体食品を冷凍固体食品と同時に加熱するという独特の問題に対処することができることを発見した。サセプターは、固体食品の焦げ目及び／又はカリカリ感を強化するのに、引用された参照文献及び多くの他の文献のうちのいくつかを通して広く使用されるが、参照文献のいずれも、冷凍液体食品及び冷凍固体食品を電子レンジ内で同時に加熱するという特別な問題を認識していない。さらに、参照文献のいずれも、サセプターを使用してこの問題に対処することを意図していない。しかしながら、本発明者らは、適切に位置決めされたサセプターが、冷凍液体食品の加熱を加速することができ、その一方で、他のマイクロ波エネルギー相互作用要素を使用して、固体食品の全て又は一部の加熱速度を増減させることができ、それにより、両物品を電子レンジ内で適切に加熱することができることを発見した。
【０００７】
本明細書に記載の原理は、食品の多くの組み合わせとともに使用することができる。限定ではなく例示として、幾つかの組み合わせは、サンドイッチ及びスープ、グレービー付きの肉、サワークリーム付きのジャガイモ、マリナラ付きのパスタ、ケチャップ付きのフライドポテト、チリトッピングを有するホットドッグ、ディップソース付きの春巻き、チーズソース付きの野菜、チョコレートソース付きのパンプディング、コブラー付きの七面鳥等を含むことができる。
【０００８】
本発明の更なる態様、特徴及び利点は、以下の説明及び添付の図面から明らかになる。
【０００９】
説明では、複数の図面を通して同様の参照符号が同様の部分を指す幾つかが概略的である添付の図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】本開示の一態様によるサセプターを使用する冷凍液体食品の加熱を概略的に示す図である。
【図１Ｂ】図１Ａの順次加熱プロセスを利用するマイクロ波加熱用構造体の断面図を概略的に示す図である。
【図２】従来の電子レンジで使用される例示的なマグネトロンのリーケ線図である。
【図３】マイクロ波加熱モデルを作成して、本発明の様々な態様を実証するのに使用されるトレイを概略的に示す図である。
【図４Ａ】３００秒の加熱後の図３の普通のマイクロ波加熱用トレイの温度分布を概略的に示す図である。
【図４Ｂ】３００秒の加熱後のサセプターを有する図３のマイクロ波加熱用トレイの温度分布を概略的に示す図である。
【図４Ｃ】普通のトレイ及びサセプターを有するトレイの比較加熱データを提示する図である。
【図５Ａ】複数の食品を加熱する例示的なマイクロ波加熱用構造体を概略的に示す図である。
【図５Ｂ】図５Ａの構造体の一変形である、複数の食品を加熱するための別の例示的なマイクロ波加熱用構造体を概略的に示す図である。
【図６Ａ】複数の食品を加熱するための更に別の例示的なマイクロ波加熱用構造体を概略的に示す図である。
【図６Ｂ】図６Ａの構造体の一変形である、複数の食品を加熱するための更に別の例示的なマイクロ波加熱用構造体を概略的に示す図である。
【図７】複数の食品を加熱するための更に別の例示的なマイクロ波加熱用構造体を概略的に示す図である。
【図８】複数の食品を加熱するための更に別の例示的なマイクロ波加熱用構造体を概略的に示す図である。
【図９】電子レンジ内での普通のトレイ及びサセプタートレイでの氷及び水の加熱データを提示する図である。
【図１０】実施例２での様々な製品評価を行うために使用されるトレイを形成するための例示的なブランクを概略的に示す図である。
【図１１】実施例２での様々な製品評価を行うために使用されるトレイを形成するための例示的なブランクを概略的に示す図である。
【図１２】実施例２での様々な製品評価を行うために使用されるトレイを形成するための例示的なブランクを概略的に示す図である。
【図１３】図１０〜図１２のブランクから形成することができる例示的なトレイを概略的に示す図である。
【図１４】実施例２において様々な製品評価を行うのに使用されるパターン化されたセグメント化箔を概略的に示す図である。
【図１５Ａ】マイクロ波加熱用構造体の形成に使用することができる例示的なマイクロ波エネルギー相互作用絶縁材料の断面図を概略的に示す図である。
【図１５Ｂ】カットシートの形態の、図１５Ａの例示的なマイクロ波エネルギー相互作用絶縁材料を概略的に示す図である。
【図１５Ｃ】マイクロ波エネルギーに曝露された、図１５Ｂの例示的なマイクロ波エネルギー相互作用絶縁シートを概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
一態様では、本開示は、冷凍液体（又は半液体）食品を電子レンジ内で加熱するマイクロ波加熱構造体又は装置に関する。本明細書において使用される場合、液体又は半液体（本明細書ではまとめて「液体」と呼ぶ。）は、流れる傾向を有する任意の非固体、非気体の流体を含む。液体はニュートン流体又は非ニュートン流体であることができ、固体成分又は粒子を含むことができる。液体食品の例としては、飲料、スープ、シチュー、ソース、グレービー、香辛料、コンポート、プディング、及びカスタードを含むことができるが、これらに限定されない。
【００１２】
本構造体又は装置は、冷凍液体食品の近傍にあるように構造体内に位置決めされるサセプターを含む。サセプターは、入射するマイクロ波エネルギーの少なくとも一部を吸収し、マイクロ波エネルギー相互作用材料の層における抵抗損失を介して熱エネルギー（すなわち、顕熱）に変換する傾向を有するマイクロ波エネルギー相互作用材料の薄い層である。残りのマイクロ波エネルギーは、サセプターにより反射されるか、又はサセプターを伝達する。数え切れない可能性が意図されるが、サセプターは、一般に約５００オングストローム厚未満、例えば、約６０〜約１００オングストローム厚であり、約０．１５〜約０．３５の光学密度、例えば、約０．１７〜約０．２８の光学密度を有するアルミニウムの層を含むことができる。そのような材料は、固体食品の表面の焦げ目及び／又はカリカリ感を促進するために広く使用されているが、通常、流体のバルク加熱に任意の妥当性を有するものとして考えられてこなかった。実際には、サセプターは、マイクロ波エネルギーの一部を反射する傾向を有するため、通常、バルク加熱用途への障害として信じられてきた。しかしながら、サセプターの有用性が表面に焦げ目及び／又はカリカリ感を付ける用途に限られているという広く受け入れられている考えとは対照的に、本発明者らは、サセプターが冷凍液体食品のバルク加熱を加速させることができることを発見した。
【００１３】
図１Ａは、例示的なマイクロ波加熱用構造体１００の一部（例えば、構造体の壁）の部分断面図を概略的に示す。構造体１００は、サセプター薄膜１０６を画定する、マイクロ波エネルギー透過基板１０４、例えば高分子薄膜上に支持されるマイクロ波エネルギー相互作用材料の層１０２（すなわち、サセプター１０２）を含む。サセプター１０２は、接着剤又は他の適する材料（図示せず）を使用して、寸法的に安定した支持層１０８（例えば、紙又は板紙）に接合される。冷凍液体食品を構造体１００の内側（一般に１１０で示される）内に収容することができる。限定ではなく例示のために、冷凍食品は、複数の隣接する領域Ｌｆ１、Ｌｆ２、Ｌｆ３、・・・、Ｌｆｎとして概略的に示される。構造体内の食品をマイクロ波エネルギーに曝露させる前は、冷凍液体Ｌｆ１、Ｌｆ２、Ｌｆ３、・・・Ｌｆｎは誘電率ε１及び損失正接ｔａｎδ１を有する（但し、ｔａｎδ１は、電磁エネルギーの固有の散逸を定量化する誘電材料のパラメーターである）。
【００１４】
電子レンジ内でマイクロ波エネルギーに曝露されると、サセプター１０２は、マイクロ波エネルギーの一部を熱エネルギーＱ（すなわち、熱）に変換し始める。次に、サセプター１０２からの熱Ｑは、隣接する冷凍液体Ｌｆ１に伝導することができ、冷凍液体Ｌｆ１を解凍し始める。冷凍液体Ｌｆ１が解凍されるにつれて、解凍中の冷凍液体の誘電率及び損失正接は、液体が完全に解凍されるまで増大する。解凍された液体Ｌｔ１は、誘電率ε２及び損失正接ｔａｎδ２を有する。但し、ε２はε１よりも大きく、ｔａｎδ２はｔａｎδ１よりも大きい。解凍された冷凍液体Ｌｔ１は次に、マイクロ波エネルギーにより（サセプターからの顕熱に加えて）直接加熱することができる。
【００１５】
限定ではなく例示として、冷凍状態で、純水は非常に低い誘電率及び損失係数を有する。対照的に、液体である水は、表１に示されるように、数桁も損失が大きい。したがって、冷凍液体が解凍される際、食品の加熱が加速する。
【００１６】
【表１】
2014516458.tif 000003
【００１７】
やはり図１Ａを見ると、解凍された液体Ｌｔ１が加熱されるにつれて、液体Ｌｔ１からの熱Ｑは、次に、隣接する冷凍液体食品Ｌｆ２に伝導することができる。冷凍液体Ｌｔ２が解凍されるにつれて、解凍中の冷凍液体の誘電率及び損失正接は、上述したように、液体が完全に解凍されるまで増大する。次に、解凍された冷凍液体Ｌｔ２を、マイクロ波エネルギーにより直接加熱することができる。液体Ｌｔ２が加熱されるにつれて、液体Ｌｔ２からの熱Ｑは、隣接する冷凍液体食品Ｌｆ３に伝導することができ、液体全体Ｌｆｎが解凍され、所望の温度まで加熱されるまで、以下同様であり、解凍及び加熱プロセスを進ませる。したがって、このようなサセプター１０２の使用は、冷凍液体食品を解凍し、所望の給仕温度まで加熱するために必要な時間を、サセプターなしの構造体と比較して大幅に低減する。
【００１８】
図１Ａに概略的に示される順次解凍及び加熱原理は、任意の構造体の幾何学的形状に適用することができる。例えば、図１Ｂは、概して円筒形、例えばカップ又はボウルを有する例示的なマイクロ波加熱用構造体１００の断面図を概略的に示す。図１Ｂに示されるように、マイクロ波加熱中、図１Ａに関連して説明したように、熱Ｑが、食品全体Ｌが解凍されるまで、食品の外側領域から内部に半径方向に伝導する。
【００１９】
本発明者らは、冷凍液体の加熱へのサセプターのこのような使用が、電子レンジの固有の反応性と相乗効果を有することも認識している。例えば、図２は、家庭の電子レンジで使用される通常のマグネトロンのリーケ線図を示す。極座標表示上の位置は、マグネトロンへの（すなわち、電子レンジのキャビティからの）様々な負荷を表す。半径方向位置は、入射マイクロ波がそれ自体の反射と干渉する際に形成される干渉パターンでの隣接する波腹の大きさの比率である電圧定在波比（Voltage Standing Wave Ratio：ＶＳＷＲ）を表す。低ＶＳＷＲは、電力が良好に伝送されることを意味し、完全な伝送は「整合」状態を有するものと呼ばれる。示されるように、ＶＳＷＲは、中央の良好な整合から周縁の非常に不良な整合になり（すなわち、全反射に近づく）、その一方で、円周方向位置は負荷の位相を表す。
【００２０】
チャートの概して半径方向の（破断した）線は、等しい周波数の線を表し、マグネトロンの振動周波数が負荷の大きさ及び位相によりいかに影響を受けるかを示す。完全な円の線は、等価電力の動作点を表す。特に、レンジ電力伝送は、負荷の性質により大きく影響される。チャートの等電力線は、ＶＳＷＲが向上するにつれて、（この特定のマグネトロンでは）電力伝送が６００Ｗから９００Ｗまで変化することを示す。負荷のない電子レンジキャビティは、高い反射性を有し（壁が全て金属であり、したがって、電力伝送が非常に低いため）、これは高いＶＳＷＲを表す。より吸収性の高い負荷が追加されるにつれて（ガラスターンテーブルトレイ、食料等）、マグネトロンから見たＶＳＷＲは向上し、負荷の状態がリーケ線図の中央に向かって移動するにつれて、順方向電力伝送は増大することになる。
【００２１】
したがって、例えば、水の場合（表１）、氷の負荷は、マグネトロンへの非常に不良な負荷のように見え、電力伝送は低くなる。氷が溶けるにつれて、負荷ははるかに多損失になり、電力伝送は増大することになる。氷とは異なり、サセプターは、冷凍温度でマイクロ波エネルギーを吸収し、冷凍流体に接触する熱い表面を提供する。その熱い表面は、サセプターに近い冷凍流体をはるかにより高速で溶解させる。次に、溶解した材料は、誘電吸収が数桁増大するため、マイクロ波エネルギーをより高速で吸収し始める。このプロセスを更に補うために、吸収負荷が大きいほど、マグネトロンから見てよりよい整合に繋がり、したがって、順方向電力伝送が増大する。したがって、サセプターは、負荷への電力伝送を強化させ、加熱時間を低減させる。これは、固体食品に焦げ目及びカリカリ感を付けるために使用されることのみが主に考えられていたサセプターの有意で新規の使用である。
【００２２】
二次元有限要素解析を使用して、冷凍液体の加熱にサセプターを使用することの利点を更に調べた。以下の寸法を有するトレイ３００を使用した：図３に示されるように、上面直径１３０ｍｍ、下面直径９０ｍｍ、高さ４０ｍｍ。マイクロ波の均一な表面入射を有する負荷としてトレイを見た。マイクロ波は、図３の左側に見られるように、表面に垂直であると近似される。トレイ内のマイクロ波の減衰は、ｘ／ｙ位置に依存する空間変化として特徴付けた。
【００２３】
加熱プロファイルを生成するために、図３の右側に見られるように、トレイ内の食品を３つの領域Ａ、Ｂ、Ｃに分け、各領域が、表２に記載のように、曝露の異なる組み合わせを受けた。
【００２４】
【表２】
2014516458.tif 000004
【００２５】
マイクロ波電力レベルの、損失の多い媒体を伝播する際の減衰は指数関数的であり、
【００２６】
【数１】
2014516458.tif 000005
により定義され、式中、Ｄは侵入深さ（すなわち、電力が１／ｅまで減衰する距離）であり、Ａはパイ表面での初期電力を表す。このモデルでは、ＡはＷ／ｍ２単位で測定される表面電力密度として定義された。したがって、任意の所与の間隔∂ｘで損失／散逸する電力は単純に、
【００２７】
【数２】
2014516458.tif 000006
である。これから、各セグメントの空間電力伝送を導出した。食品断面積寸法が侵入深さ未満である内部反射は考慮しなかった。（これは、食品の外側上部においてのみ当てはまる）。熱量測定により、典型的なパイへの電力伝送が約６００Ｗであると推定することにより、表面電力密度Ａを割り当てた。パイの外側表面積が３５×１０３ｍｍ２である場合、これは、平均表面電力密度１．７×１０−２Ｗ／ｍｍ２を与えた。
【００２８】
空間電力分布は、温度への局所依存性を説明することができないため、侵入深さの値Ｄを固定値２０ｍｍに設定した。Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｈｅａｔｉｎｇ（Ｍｅｒｅｄｉｔｈ及びＭｅｔａｘｉｓ）において公開された様々な侵入深さデータを検討することにより、この値を選び、この値は、４０℃の純水での２．４５ＧＨｚ放射の侵入深さを表す。氷の侵入深さははるかにより大きいため、これは、サセプターの予測される恩恵を低減する傾向を有する保守的な推定である。
【００２９】
公開データから一般的な物理特性をとり、表３に示される値に設定した。対流冷却率は、本願の譲受人により準備された以前に検証されたモデルからとった。
【００３０】
【表３】
2014516458.tif 000007
【００３１】
スープ等の高い自由水含有量は、所与の状態内の特定の熱容量よりもはるかに大きな潜熱が関連付けられた明らかな相転移を生じさせる。モデルの観点から、テスト材料の熱容量は０℃及び１００℃においてスパイクを有するように見え、融解及び蒸発の潜熱を表す。しかしながら、材料特性が非常に高い変化率を有する場合、有限要素解析は収束しないため、状態間の転移がより広い温度範囲にわたって生じるように、状態間の転移を平滑化する必要があったが、転移変更に関連付けられた総エネルギーは、そのより広い範囲にわたって積分される場合、正確である。次に、表４に記載されるように空間アルゴリズムを導出した。
【００３２】
【表４】
2014516458.tif 000008
【００３３】
上記モデルが概して円筒対称性に適用されることに留意する。半径方向スライスにおいて、ｘは軸に沿った座標を定義し（但し、下面でｘ＝０ｍｍであり、上面でｘ＝４０ｍｍである）、ｙは軸からの半径方向距離を表す。壁電力アルゴリズム中の（４５＋０．５ｘ）／ｙ項が、マイクロ波電力の半径方向収束に起因する強化を説明することにも留意する。この式は、ｙがパイの軸においてゼロになる場合、無限大になる傾向を有するため、モデルに使用することができない。侵入深さが食品の半径よりもはるかに小さい場合、この式を（２．８−０．４ｙ）で置換し、これは、最初の２０ｍｍの侵入にわたる良好な線形近似である。この置換により、モデルにおいてゼロ除算問題が回避され、表５に記載のように、領域（ｘ及びｙがｍｍ単位で表される場合、Ｗ／ｍ３の寸法）の以下の複合電力散逸アルゴリズムに繋がる。
【００３４】
【表５】
2014516458.tif 000009
【００３５】
サセプターを有するトレイの場合、モデルは、壁及び底部に表面電力散逸を有するように変更された。通常のサセプターは、明確な（及び望ましい）耐熱性を有する。この用途では、サセプターは、負荷に非常に良好に熱的に接触し、したがって、サセプターの自己制限温度に達するとは予期されない。通常のサセプターは、４０％の電力吸収を有するものとして（ベクトルネットワークアナライザーを使用して）測定される。したがって、サセプタートレイのモデルは、本願の譲受人による熱量測定実験から収集される経験データに基づいて、表面電力散逸６４８０Ｗ／ｍ２を有するように設定された。
【００３６】
図４Ａ及び図４Ｂのそれぞれは、３００秒の加熱後の普通のトレイ及びサセプタートレイの温度分布の熱マップを示す。（尺度が、開始温度−２０℃からの温度上昇であり、すなわち、絶対温度ではないことに留意する）。図４Ａ及び図４Ｂの熱マップは、サセプタートレイがはるかに良好な温度分布を伝えることを示す。各シミュレーションが、いくらかの未解凍材料がシミュレーションサイクルの終わりに存在することになることを示唆することにも留意されたい。しかしながら、実際には、氷の塊はトレイの表面に浮動し、解凍を助けるより大きな電力曝露を受ける。したがって、シミュレーションは保守的であるが、普通のトレイとサセプタートレイとの比較はそれでもなお有効である。
【００３７】
図４Ｃは、普通のトレイ及びサセプタートレイ内のトレイ中身の積分された温度上昇を概略的に示す（三次元積分とは対照的に、モデルスライスにわたって積分される）。明白なように、サセプタートレイははるかに高い加熱率をもたらす。
【００３８】
本発見には幾つかの実用的意義がある。第１に、従来のサセプターなしの構造体と比較して、電子レンジ内での冷凍液体食品の加熱を加速することが可能である。これは驚くべきことであり、思いがけないことである。本発明前は、従来の信念は、冷凍液体がそれ自体で（すなわち、サセプターを使用せずに）十分に加熱され、加熱を加速する必要がないというものであった。さらに、上述したように、サセプターはマイクロ波エネルギーの一部を反射する傾向を有するため、従来、冷凍液体の加熱へのサセプターの使用は、実際に加熱率を低減すると考えられてきた。したがって、本発明は、電子レンジ内で冷凍液体を加熱する従来の手法とは対照的である。
【００３９】
第２に、この発見の更なる結果として、本発明者らは、冷凍液体を、他の非液体食品と同時に首尾良く加熱することができると判断した。冷凍液体食品が、サセプターなしで冷凍固体食品と共に加熱される場合、固体食品は通常、液体食品が加熱されるまでに、乾燥しすぎ、食べられなくなる。しかしながら、本発明により冷凍液体の解凍を加速することにより、全ての食品が大凡同量の時間内で適宜加熱されるように、冷凍液体食品を他の食品とともに加熱することができる。
【００４０】
上述した原理は、数え切れないマイクロ波加熱用構造体又はシステムにおいて実施することができる。本発明は、いかなる特定の構造体又はシステムの幾何学的形状又は構成にも限定されない。構造体は、トレイ、スリーブ、カートン、パウチ、ラップ、又は任意の他の容器若しくはパッケージを含むことができる。様々な構造体又はシステムは、マイクロ波エネルギー相互作用構成要素及びマイクロ波エネルギー非活性又は透過構成要素を含め、任意の適する材料又は材料若しくは構成要素の組み合わせから形成することができる。例えば、食品のうちの少なくとも１つが、所望の温度で実質的に液体であり、食品のうちの少なくとも１つが、所望の給仕温度で実質的に固体である、複数の冷凍食品を加熱したい場合、マイクロ波加熱用構造体は、冷凍液体食品を加熱するサセプターと、固体食品へのマイクロ波エネルギーの効果を変更する１つ又は複数のマイクロ波エネルギー相互作用要素とを含むことができる。そのような要素は、サセプター（例えば、焦げ目及び／又はカリカリ感を付ける）、マイクロ波エネルギー遮断要素（例えば、マイクロ波エネルギーを反射して、固体食品の全て又は一部の過熱又は過剰乾燥を防ぐ）、マイクロ波エネルギー方向付け要素（例えば、マイクロ波エネルギーを、そのままでは加熱不足を受けやすい１つ又は複数のエリアに向ける）、又はそのような要素の任意の組み合わせを含むことができる。さらに、冷凍液体の加熱に使用されるサセプターは、他のマイクロ波エネルギー相互作用要素及び／又はマイクロ波エネルギー透過エリアと結合して、液体食品の加熱を微調整することができる。
【００４１】
同様に、様々な構造体及びシステムは任意の適する構成を有することができる。一例では、複数の食品を電子レンジ内で加熱する構造体又はシステムは、第１の区画及び第２の区画を備えることができ、両区画とも、１つ又は複数のマイクロ波エネルギー相互作用要素として構成されるマイクロ波エネルギー相互作用材料を含む。第１及び第２の区画のマイクロ波エネルギー相互作用要素は、第１の区画及び第２の区画内の食品が、実質的に同量の時間でそれぞれの所望の温度まで加熱されるように独立して構成され選択される。
【００４２】
一変形では、第１の区画は、冷凍状態の液体食品、例えば、飲料、スープ、シチュー、ソース、グレービー、香辛料、コンポート、プディング、又はカスタードを受容するように構成することができ、第２の区画は、冷凍状態の固体食品、例えば、サンドイッチ又はパン付き肉等の生地に基づく又はパン食品を受容するように構成することができる。第１の区画のマイクロ波エネルギー相互作用要素は、サセプター（サセプター内にマイクロ波エネルギー透過エリアあり又はなしで）、少なくとも部分的にサセプターに重なるセグメント化された箔、又はそれらの任意の組み合わせを備えることができる。第２の区画のマイクロ波エネルギー相互作用要素は、セグメント化された箔、遮断要素、サセプター（マイクロ波エネルギー相互作用絶縁材料の一部を含むことができる）、又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。
【００４３】
幾つかの実施形態では、第１の区画は、液体食品を収容する容器（着脱可能であることができる）を含むことができる。第１の区画のマイクロ波エネルギー相互作用要素は、所望であれば、容器に取り付けることができる。同様に、幾つかの実施形態では、第２の区画は、第２の食品を受容するスリーブ、パウチ、又はラップを含むことができる。所望であれば、第２の区画のマイクロ波エネルギー相互作用要素は、スリーブ、パウチ、又はラップに取り付けることができる。
【００４４】
所望であれば、構造体は、第１の区画及び第２の区画のうちの少なくとも一方に重なるオーバーラップを含むことができる。一実施形態では、オーバーラップは、可撓性材料、例えば、高分子薄膜を含む。オーバーラップは、遮断要素、セグメント化された箔、サセプター、又はそれらの任意の組み合わせとして構成されるマイクロ波エネルギー相互作用材料を含むことができる。一例では、オーバーラップは、第２の区画に重なるマイクロ波エネルギー相互作用要素を含む。他の変形も意図される。幾つかの実施形態では、オーバーラップは、トレイを受容する、寸法的に安定したスリーブ又はシースで置換することができる。スリーブには、上述したように、マイクロ波エネルギー相互作用要素を設けることができる。
【００４５】
図５Ａ〜図８は、複数の食品（図示せず）を電子レンジ内で同時に加熱する様々な例示的なマイクロ波加熱用構造体又はシステムを示す。図示の構造体又はシステムはそれぞれ、異なる食品を受け入れる少なくとも２つの部分、セクション、又は区画を含む。各区画は、第１の区画及び第２の区画内の食品が、実質的に同量の時間でそれぞれの所望の給仕温度まで加熱されるように選択される１つ又は複数のマイクロ波エネルギー相互作用要素として構成されるマイクロ波エネルギー相互作用材料を含む。使用される特定のマイクロ波エネルギー相互作用要素は、加熱する食品のサイズ及びタイプ、所望の給仕温度等を含む多くの要因に依存することができる。したがって、本明細書に記載されるか、又は本明細書により意図される多くのマイクロ波エネルギー相互作用要素のうちの任意の要素を、特定の用途での必要性又は所望に応じて任意の組み合わせ、配置、又は構成で使用可能なことが理解されよう。さらに、様々な発明のいくつかの異なる例示的な態様、実施態様、及び実施形態が提供されるが、様々な発明、発明の態様、実施態様、及び実施形態の多くの相互関係、組み合わせ、及び変更が、本明細書により意図される。
【００４６】
これより図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、例示的なマイクロ波加熱用構造体５００は、底部５０２及び直立周壁５０４を含むトレイを備える。構造体５００は、互いに内壁５１０により隔てられる複数の区画、例えば、第１の区画５０６及び第２の区画５０８を含む。第１の区画５０６及び第２の区画５０８のそれぞれは、マイクロ波エネルギー相互作用材料を含む。特に、この例では、第１の区画５０６は、第１の区画５０６を画定する底部５０２及び壁５０４、５１０に取り付けられたサセプター５１２を含む。第２の区画５０８は、第２の区画５０８を画定する壁５０４、５１０の少なくとも一部に取り付けられたマイクロ波エネルギー遮断要素５１４と、第２の区画５０８内の底部５０２に取り付けられたマイクロ波エネルギー方向付け要素５１６とを含む。マイクロ波エネルギー方向付け要素５１６は、複数のクラスタ５２０に配置された複数の離間された金属箔セグメント５１８を備える。各クラスタ５２０は４つの金属セグメント５１８を備え、各金属セグメント５１８は円の４分の１に類似する。この例では、クラスタは、格子のような構成に配置されて、複数のループ又はリング５２２を画定する。しかしながら、他の構成も意図される（例えば、図１０〜図１２参照）。
【００４７】
構造体５００を使用するために、冷凍液体食品を第１の区画５０６に配置（又は提供）し、冷凍固体食品を第２の区画５０８に配置（又は提供）することができる。構造体５００内の食品がマイクロ波エネルギーに曝露されると、第１の区画５０６のサセプター５１２は、液体食品の全体の加熱時間を低減する（サセプター５１２なしの区画又は容器と比較して）。同時に、第２の区画５０８の遮断要素５１４は、マイクロ波エネルギーの伝達を低減して、固体食品の周縁部分の過剰乾燥を回避し、マイクロ波エネルギー方向付け要素５１６は、マイクロ波エネルギーを固体食品の底の中央に向けて、加熱を促進する。その結果、両物品も大凡同量の時間で均等且つ適切に加熱することができる。
【００４８】
この実施形態及び他の実施形態では、部分的又は完全なオーバーラップ５２４、例えば、高分子薄膜は、図５Ｂに示されるように、トレイ５００の全て又は一部を覆うことができる。オーバーラップは、電子レンジで加熱される前に、穴あけ又は部分的若しくは完全な取り外しが意図されるオーバーラップであることができる。所望であれば、オーバーラップ５２４は、マイクロ波エネルギー相互作用要素として構成されるマイクロ波エネルギー相互作用材料を含み、トレイ５００内で加熱されている様々な食品の１つ又は複数の加熱、焦げ目、及び／又はカリカリ感を強化することができる。図示の例では、オーバーラップ５２４は、第２の区画５０８に重なるマイクロ波エネルギー遮断要素５２６を含み、固体食品を過剰乾燥する過熱を更に回避する。しかしながら、他の可能性も意図される。
【００４９】
図６Ａ及び図６Ｂは、複数の食品を加熱する別の例示的なマイクロ波加熱用システム６００を概略的に示す。構造体又はシステム６００は、底部６０４及び直立周壁６０６を含むトレイ６０２を備える。トレイ６０２は、複数のキャビティ又は区画、例えば、第１の区画６０８及び第２の区画６１０を含む。システム６００は、第１の区画６０８内に着脱可能に着座するような寸法の容器６１２（例えば、カップ又はボウル）も含む。
【００５０】
第１の区画６０８及び第２の区画６１０のそれぞれは、マイクロ波エネルギー相互作用材料を含む。特に、この例では、第１の区画６０８は、容器６１２に取り付けられたサセプター６１４を含む。サセプター６１４は、容器のキャビティ又は内部空間に面する容器の側で容器６１２に取り付けることができる。サセプター６１４は、複数のマイクロ波エネルギー透過エリア又はアパーチャ６１６を囲むか、又はそれらに外接する。この例では、マイクロ波エネルギー透過エリア６１６はいくらか細長いか、又は楕円形を有する。しかしながら、異なる構成のマイクロ波エネルギー透過エリア６１６を使用することもできる。第２の区画６１０は、第２の区画６１０の底部６０４に取り付けられたマイクロ波エネルギー方向付け要素６１８を含む。マイクロ波エネルギー方向付け要素６１８は、示されるように、図５Ａ及び図５Ｂのマイクロ波エネルギー方向付け要素５１６と同様であることができ、又は任意の他の適する構成を有することができる。
【００５１】
構造体６００を使用するために、冷凍液体食品を第１の区画６０８に配置又は提供し、冷凍固体食品を第２の区画６１０に配置又は提供することができる。構造体６００内の食品がマイクロ波エネルギーに曝露されると、第１の区画６０８のサセプター６１４は、上述したように、液体食品の加熱を加速する。さらに、マイクロ波エネルギー透過エリア６１６は、液体食品のバルク加熱を提供する。同時に、マイクロ波エネルギー方向付け要素６１８は、固体食品の中央底の加熱を促進する。その結果、両物品とも大凡同量の時間で均等且つ適切に加熱することができる。
【００５２】
図６Ｂに示されるように、部分的又は完全なオーバーラップ６２０は、加熱前及び／又は加熱中にトレイ６０２の全て又は一部に重なることができる。この例では、オーバーラップ６２０は、第１の区画６０８及び第２の区画６１０の上に重なる。オーバーラップ６２０は、この例では、高分子薄膜上に支持される複数のセグメント化された箔ループを含むマイクロ波エネルギー方向付け要素６２２として構成されるマイクロ波エネルギー相互作用材料を含む。マイクロ波エネルギー方向付け要素６２２は、示されるように、マイクロ波エネルギー方向付け要素６１８と同様に構成することができ、又は別様に構成することができる。この例では、マイクロ波エネルギー方向付け要素６２２は第２の区画６１０のみに重なる。しかしながら、他の可能性も意図される。
【００５３】
図７及び図８は、図６Ａの構造体又はシステム６００の例示的な変形を概略的に示す。図７及び図８の構造体又はシステム７００、８００は、記された変形及び当業者により理解される変形を除き、図６Ａに示される構造体又はシステム６００と同様の特徴を含む。簡明にするために、図中、同様の特徴の参照符号は、「６」の代わりに「７」又は「８」が前置される。
【００５４】
図７に概略的に示される例では、容器７１２は、サセプター７１４と重ねられた関係でマイクロ波エネルギー方向付け要素７２４（部分的に図から隠される）を含む。さらに、構造体７００は、第２の区画７１０内の固体食品を受け入れる可撓性又は半剛性スリーブ７２６を含む。スリーブ７２６は一般に、互いに対向する一対の主パネル７２８と、互いに対向する一対の副パネル７３０とを備え、主パネル７２８及び副パネル７３０は互いに折り曲げ可能に結合されて、固体食品を受容する内部空間７３２を画定する。スリーブ７２６は、スリーブ７２６の各主パネル７２８の内面又は外面に重なる１つ又は複数のマイクロ波エネルギー相互作用要素、例えば、一対の遮断要素７３４を含むことができる。他の可能性も意図される。例えば、他の実施形態では、スリーブの一面は遮断要素を含み、第１の区画の底部は、別の遮断要素、マイクロ波エネルギー方向付け要素、サセプター要素、又は任意の他の適する要素若しくは要素の組み合わせを含むことができる。
【００５５】
システム７００を使用するために、冷凍液体食品を第１の区画７０８の容器７１２に配置又は提供し、冷凍固体食品を第２の区画７１０のスリーブ７２６に配置又は提供することができる。構造体７００内の食品がマイクロ波エネルギーに曝露されると、第１の区画７０８の容器７１２のサセプター７１４は、上述したように、液体食品の加熱を加速し、マイクロ波エネルギー方向付け要素７２４が、マイクロ波エネルギーを冷凍液体食品の底中央に向ける。同時に、スリーブ７２６のマイクロ波エネルギー遮断要素７３４は、固体食品の加熱を低減し、過剰乾燥を回避する。したがって、両食品を大凡同量の時間で均等且つ適切に加熱することができる。
【００５６】
図８に概略的に示される例では、第２の区画８１０は、第２の区画８１０の底部８０４に取り付けられたマイクロ波エネルギー遮断要素８３６を含む。システム８００は、トレイ８０２を受容するような寸法のスリーブ又はシース８３８も含む。スリーブ８３８は、図８に示されるように、図７のスリーブ７２６と同様のパネルの構成を有することができ、又は多くは任意の他の適する構成を有する。スリーブ８３８は、剛性、半剛性、又は可撓性を有することができ、所望の加熱効果を達成するように、食品と位置合わせされる１つ又は複数のマイクロ波エネルギー相互作用材料を内面又は外面に含むことができる。図示の例では、スリーブ８３８は、トレイ８０２がスリーブ８３８内に位置決めされる場合、第２の区画８１０に重なるマイクロ波エネルギー遮断要素８４０を含む。しかしながら、特定の用途の加熱、焦げ目、及び／又はカリカリ感のニーズに応じて、他の変形も意図される。
【００５７】
２区画システムの例が本明細書に提供されるが、多くの他のシステムが本明細書により意図されることが理解されよう。他の構造体又はシステムは追加の区画を含むことができ、各区画は、食品がそれぞれの所望の給仕温度に実質的に同量の時間で達せられるようにするマイクロ波エネルギー相互作用要素を備えることができる。例えば、トレイは、フライドチキン、ビスケット、及びグレービーのそれぞれのための区画を含むことができる。フライドチキン区画はサセプターを含むことができ、ビスケット区画は遮断要素を含むことができ、グレービー区画はサセプターを含み、グレービーの解凍及び加熱を加速することができる。
【００５８】
様々な構造体及びシステムは、任意の形状、例えば、三角形、正方形、矩形、円形、楕円形、五角形、六角形、八角形、又は任意の他の形状を有することができる。しかしながら、他の形状及び構成も本明細書により意図されることを理解されたい。構造体の形状は、加熱されている１つ又は複数の食品の形状及びポーションサイズにより決めることができ、異なるパッケージが、異なる食品及び食品の組み合わせ、例えば、生地に基づく食品、パン付き食品、サンドイッチ、ピザ、フライドポテト、ソフトプレッツェル、チキンナゲット若しくはチキンストリップ、フライドチキン、ピザバイト、チーズスティック、洋菓子、生地、春巻き、スープ、ディップソース、グレービー、野菜等に意図されることを理解されたい。
【００５９】
多くの材料が、典型的な電子レンジ加熱温度、例えば、約華氏２５０度〜約華氏４２５度において軟化、焼け付き、燃焼、又は劣化に対する耐性を有する場合、本発明の様々な構造体の形成への使用に適することができる。材料は、食品へのマイクロ波エネルギーの効果を変更する１つ又は複数のマイクロ波エネルギー相互作用要素として構成されるマイクロ波エネルギー相互作用材料及び通常、構造体の残りの部分の形成に使用されるマイクロ波エネルギー透過若しくは非活性材料を含むことができる。
【００６０】
例えば、上述したように、マイクロ波エネルギー相互作用材料は、サセプター（例えば、サセプター１０２、５１２、６１４、７１４、８１４、１５０２）として構成することができる。サセプターを形成するのに使用されるマイクロ波エネルギー相互作用材料は、導電性又は半導電性材料、例えば真空蒸着金属若しくは合金、又は金属インク、有機インク、無機インク、金属ペースト、有機ペースト、無機ペースト、又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。好適であるものとすることができる金属及び合金の例としては、アルミニウム、クロム、銅、インコネル合金（ニオビウムを含む、ニッケル−クロム−モリブデン合金）、鉄、マグネシウム、ニッケル、ステンレス鋼、スズ、チタン、タングステン及びそれらの任意の組み合わせ又は合金を含むが、それらに限定されない。代替的には、サセプターは、任意選択的に導電性材料と併せて使用される金属酸化物、例えばアルミニウム、鉄及びスズの酸化物を含むことができる。好適であるものとすることができる別の金属酸化物は酸化インジウムスズ（Indium Tin Oxide：ＩＴＯ）である。ＩＴＯは、より均一な結晶構造を有するため、ほとんどのコーティング厚さにおいて透明である。更に代替的には、サセプターは、好適な導電性、半導電性若しくは非導電性の人工誘電体又は強誘電体を含むことができる。人工誘電体は、重合体又は他の好適なマトリクス又は結合剤中に導電性の細分された材料を含み、導電性金属、例えばアルミニウムのフレークを含むことができる。他の実施形態では、サセプターは、例えば米国特許第４，９４３，４５６号、同第５，００２，８２６号、同第５，１１８，７４７号及び同第５，４１０，１３５号に開示されているように炭素を主成分とすることができる。更に他の実施形態では、サセプターは、電子レンジ内で電磁エネルギーの磁気部分と相互作用することができる。この種類の正しく選択されている材料は、材料のキュリー温度に達すると相互作用を失うことに基づいて自己制限することができる。そのような相互作用コーティングの例が米国特許第４，２８３，４２７号に記載されている。
【００６１】
所望であれば、サセプターは、マイクロ波エネルギー相互作用絶縁材料の一部を含むことができる。絶縁材料は、例えば、スリーブ７２６、８３８の全て又は一部を形成するのに使用することができる。マイクロ波エネルギー相互作用絶縁材料１５００の一例を図１５Ａ〜図１５Ｃに概略的に示す。マイクロ波エネルギー相互作用絶縁材料１５００は、マイクロ波エネルギー透過基板、例えば、第１の高分子薄膜１５０４上に支持されて、サセプター薄膜１５０６を画定するマイクロ波エネルギー相互作用材料（すなわち、サセプター）１５０２の薄層を含む。サセプター薄膜１５０６のマイクロ波エネルギー相互作用材料１５０２は、接着剤１５０８を用いて（又は他の様式で）寸法的に安定した支持体１５１０、例えば、紙に接合する。支持体１５１０は、パターン化された接着剤１５１４又は他の材料を使用して第２の高分子薄膜１５１２に接合し、それにより、材料１５００に形成される複数の閉鎖セル１５１６を画定する。絶縁材料１５００は、図１５Ｂに示されるように、実質的に平坦な多層シートとして切断し提供することができる。
【００６２】
マイクロ波エネルギー相互作用材料１５０２が、マイクロ波エネルギーによる入射で加熱されると、通常、支持体１５１０、例えば、紙内に保持された水蒸気及び他の気体並びに第２の高分子薄膜１５１２と支持体１５１０との間で、閉鎖セル１５１６内の薄い空間内に閉じ込められていた任意の空気が、図１５Ｃに示されるように膨脹する。結果として、絶縁材料１５００’は、キルト状又は枕状の上面１５１８及び実質的に平らな底面１５２０を有する。マイクロ波加熱が止まると、セル１５１６は通常、萎み、いくらか平坦な状態に戻る。そのような材料は、米国特許第７，０１９，２７１号、米国特許第７，３５１，９４２号、及び２００８年４月３日に公開された米国特許出願公開第２００８／００７８７５９号に開示されている。代替的に、本構造体及びシステムが、マイクロ波エネルギーへの曝露が止まった後も膨脹したままであるマイクロ波エネルギー相互作用絶縁材料を含むことができることが意図される。そのような材料の例は、米国特許第７，８６８，２７４号に開示されている。
【００６３】
別の例として、マイクロ波エネルギー相互作用材料は、入射マイクロ波エネルギーの大部分を反射するのに十分な厚さを有する箔又は高光学密度蒸着材料として構成することができる。そのような要素は通常、約０．０００２８５インチ〜約０．００５インチ、例えば約０．０００３インチ〜約０．００３インチの厚さを概ね有する中実の「パッチ」の形態の、導電性の反射金属又は合金、例えばアルミニウム、銅又はステンレス鋼から形成される。他のそのような要素は、約０．０００３５インチ〜約０．００２インチ、例えば０．００１６インチの厚さを有することができる。
【００６４】
幾つかの場合では、マイクロ波エネルギー反射要素は、食品が加熱中に焦げやすいか又は乾ききってしまいやすい場合、遮断要素（例えば、遮断要素５２６、７３４、８３６，８４０）として用いることができる。他の場合では、マイクロ波エネルギーを拡散するか又はその強度を低下させるように、より小さいマイクロ波エネルギー反射要素を用いることができる。そのようなマイクロ波エネルギー反射要素を用いる一例の材料が、Graphic Packaging International社（ジョージア州マリエッタ所在）から、ＭｉｃｒｏＲｉｔｅ（登録商標）パッケージング材料という商標名で市販されている。他の例では、マイクロ波エネルギーを食品の特定のエリアに誘導するように、複数のマイクロ波エネルギー反射要素を配置してマイクロ波エネルギー方向付け要素（例えば方向付け要素５１６、６１８、７２４）を形成することができる。所望であれば、そのループは、マイクロ波エネルギーを共振させる長さを有することができ、それによって、分散効果を高める。マイクロ波エネルギー方向付け要素の例は、米国特許第６，２０４，４９２号、同第６，４３３，３２２号、同第６，５５２，３１５号及び同第６，６７７，５６３号に記載されている。
【００６５】
所望であれば、本明細書に記載されるか又は本明細書によって意図される多くのマイクロ波エネルギー相互作用要素のいずれかを、実質的に連続的にし、すなわち実質的な破断部若しくは中断部を有しないものとすることができ、又は例えばマイクロ波エネルギーを透過させる１つ又は複数の破断部若しくは開口を含むことによって不連続的とすることができる。破断部又は開口は、構造体全体を貫通するか、又は１つ又は複数の層のみを貫通することができる。そのような破断部又は開口の数、形状、サイズ及び位置決めは、形成される構造体の種類、構造体内若しくは構造体上で加熱される食品、加熱、焦げ目付け及び／又はカリカリ仕上げの所望の程度、食品の均一な加熱を達成するのにマイクロ波エネルギーへの直接曝露が必要又は望ましいか否か、直接加熱による食品の温度変化の調節の必要性、並びに通気する必要があるのか否か、またどの程度までその必要があるのかに応じて、特定の用途に関して変わることができる。
【００６６】
例示として、マイクロ波エネルギー相互作用要素は、食品の誘電加熱を行うのに１つ又は複数の透過性エリアを含むことができる。そのような開口は全体的なマイクロ波エネルギー相互作用エリアを減らす。したがって、特定の食品の所望の全体的な加熱特性を達成するように、マイクロ波エネルギー相互作用エリア及びマイクロ波エネルギー透過性エリアの相対的な量のバランスをとらなければならない。
【００６７】
サセプターの場合、マイクロ波エネルギーが、焦げ目付け及び／又はカリカリ仕上げされることが意図されない食品の部分又は加熱環境に失われるのではなく、加熱、焦げ目付け及び／又はカリカリ仕上げされるべきエリアに効率的に集中することを確実にするように、サセプターの１つ又は複数の部分をマイクロ波エネルギー不活性であるように設計することができる。加えて、又は代替的には、食品、及び／又はサセプターを含む構造体の過熱又は炭化を防ぐように１つ又は複数の不連続部又は不活性領域を作ることが有益である場合がある。例として、サセプターは、サセプター構造体内での亀裂の伝播を制限し、それによって、サセプター構造体の、食品への伝熱が少なくサセプターが高温になり過ぎる傾向があるエリアにおける過熱を制御する１つ又は複数の「ヒューズ」要素を組み込むことができる。ヒューズのサイズ及び形状は必要に応じて変えることができる。そのようなヒューズを含むサセプターの例は、例えば、米国特許第５，４１２，１８７号、米国特許第５，５３０，２３１号、２００８年２月１４日に公開された米国特許出願公開第２００８／００３５６３４号、及び２００７年１１月８日に公開されたＰＣＴ出願公開第２００７／１２７３７１号において提供されている。
【００６８】
サセプターの不連続部又は不活性領域は、構造又は構造体を形成するのに用いられる１つ又は複数の層又は材料にある物理的な開口若しくは空隙を含むことができるか、又は非物理的な「開口」とすることができる。非物理的な開口は、構造体を切り抜かれる実際の空隙又は孔を有することなくマイクロ波エネルギーに構造体を通過させるマイクロ波エネルギー透過性エリアである。そのようなエリアは、単にマイクロ波エネルギー相互作用材料を特定のエリアに適用しないことによって、特定のエリアからマイクロ波エネルギー相互作用材料を取り除くことによって、又は特定のエリアを機械的に不活性化する（それによってこのエリアを電気的に不連続にする）ことによって形成することができる。代替的には、これらのエリアは、特定のエリアのマイクロ波エネルギー相互作用材料を化学的に不活性化し、それによってそのエリアのマイクロ波エネルギー相互作用材料をマイクロ波エネルギーに対して透過性の（すなわちマイクロ波エネルギー不活性の）物質に変えることによって形成することができる。物理的な開口でも非物理的な開口でも食品をマイクロ波エネルギーによって直接加熱することができるが、物理的な開口は、水蒸気若しくは他の蒸気、又は食品から放出される液体を食品から除去することを可能にする通気機能も提供する。
【００６９】
上述したように、マイクロ波エネルギー相互作用材料（例えば、マイクロ波エネルギー相互作用材料１０２、５１２、５１６、５２６、６１４、６１８、７１４、７２４、７３４、８１４、８３６、８４０、１５０２）は、高分子薄膜（例えば、高分子薄膜１０４、１５０４）上に支持することができる。薄膜の厚さは通常、約３５ゲージ〜約１０ミル、例えば、約４０ゲージ〜約８０ゲージ、例えば、約４５ゲージ〜約５０ゲージ、例えば、約４８ゲージであることができる。適することができる高分子薄膜の例としては、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテルケトン、セロファン、又はそれらの任意の組み合わせを含むが、これらに限定されない。特定の一例では、高分子薄膜はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を含むことができる。適することができるＰＥＴ薄膜の例としては、DuPont Teijan Films（ヴァージニア州Ｈｏｐｅｗｅｌｌ）から市販されるＭＥＬＩＮＥＸ（登録商標）、SKC社（ジョージア州Ｃｏｖｉｎｇｔｏｎ）から市販されるＳＫＹＲＯＬ、及びToray Films（ヴァージニア州Ｆｒｏｎｔ  Ｒｏｙａｌ）から入手可能なＢＡＲＲＩＡＬＯＸ  ＰＥＴ、及びToray Films（ヴァージニア州Ｆｒｏｎｔ  Ｒｏｙａｌ）から入手可能なＱＵ５０  Ｈｉｇｈ  Ｂａｒｒｉｅｒ  Ｃｏａｔｅｄ  ＰＥＴを含むが、これらに限定されない。高分子薄膜は、マイクロ波相互作用ウェブに様々な特性、例えば、プリント可能性、耐熱性、又は任意の他の特性を付与するように選択することができる。特定の一例として、高分子薄膜は、防水性、酸素バリア、又はそれらの任意の組み合わせを提供するように選択することができる。そのようなバリア薄膜層は、バリア性を有する高分子薄膜から、又は所望に応じて任意の他のバリア層若しくはコーティングから形成することができる。適する高分子薄膜は、エチレンビニルアルコール、バリアナイロン、ポリ塩化ビニリデン、バリアフッ素重合体、ナイロン６、ナイロン６．６、共押出しナイロン６／ＥＶＯＨ／ナイロン６、酸化ケイ素コーティング薄膜、バリアポリエチレンテレフタレート、又はそれらの任意の組み合わせを含むことができるが、これらに限定されない。
【００７０】
所望であれば、高分子薄膜は１つ又は複数の処理を経て、高分子薄膜にマイクロ波エネルギー相互作用材料を堆積させる前に表面を変更することができる。限定ではなく例として、サセプター薄膜（例えば、サセプター薄膜１０６、１５０６）の形成に使用される高分子薄膜は、プラズマ処理を経て、高分子薄膜の表面の粗さを変更することができる。理論による縛りを望まないが、そのような表面処理が、マイクロ波エネルギー相互作用材料を受容するより均一な表面を提供することができ、それにより、熱流束を増大させ、結果として生成されるサセプター構造体の温度を最大にすることができると信じられる。そのような処理は、２０１０年８月２６日に公開された米国特許出願公開第２０１０／０２１３１９２号において考察されており、この特許出願公開を引用することによりその全体が本明細書の一部をなすものとする。紙及び紙ラミネート、金属酸化物、ケイ酸塩、セルロース、又はそれらの任意の組み合わせ等の他の非伝導性基板材料を使用することもできる。
【００７１】
上述したように、構造体は、寸法的安定性を構造体に付与する紙又は板紙支持体（例えば、支持体１０８、１５１０）を含むことができる。紙は、坪量約１５ｌｂ／ｒｅａｍ〜約６０ｌｂ／ｒｅａｍ（ｌｂ／３０００平方フィート）、例えば、約２０ｌｂ／ｒｅａｍ〜約４０ｌｂ／ｒｅａｍ、例えば、約２５ｌｂ／ｒｅａｍを有することができる。板紙は、坪量約６０ｌｂ／ｒｅａｍ〜約３３０ｌｂ／ｒｅａｍ、例えば、約８０ｌｂ／ｒｅａｍ〜約１４０ｌｂ／ｒｅａｍを有することができる。板紙は一般に、厚さ約６ミル〜約３０ミル、例えば、約１２ミル〜約２８ミルを有することができる。特定の一例では、板紙は厚さ約１４ミルを有する。任意の適する板紙を使用することができ、例えば、無地漂白クラフト板紙、例えば、International Paper Company、テネシー州Ｍｅｍｐｈｉｓから市販されているＦｏｒｔｒｅｓｓ（登録商標）板紙又はGraphic Packaging International、ジョージア州Ｍａｒｉｅｔｔａから市販されているＳＵＳ（登録商標）ボード等の無地無漂白クラフト板紙を使用することができる。あるいは、支持体はポリマー、例えば、ＣＰＥＴを含むことができる。
【００７２】
本発明の様々な態様は、決して限定として解釈されるべきではない以下の例として更に理解することができる。
【実施例１】
【００７３】
様々な状態の水のマイクロ波エネルギーを吸収する能力を評価した。水が満たされた様々なボウルを、約華氏０度の温度に維持された冷凍庫内で冷凍した。充填されたボウルを最高出力のＰａｎａｓｏｎｉｃ（商標）１１００ワット電子レンジで加熱した。１分間隔で、Ｌｕｘｔｒｏｎ光ファイバープローブを使用して、上部外側ボウル、下部外側ボウル、及び水／氷の温度を測定した。結果を表６及び図９に提示する。
【００７４】
【表６】
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【００７５】
結果は、冷凍された水がマイクロ波エネルギーの比較的不良な吸収体であることを示す。対照的に、液体の水は、マイクロ波エネルギーを顕熱により効率的に変換する。さらに、冷凍された水は、サセプター材料を含むボウル内でより高速で加熱され、サセプター材料を含むボウルはマイクロ波エネルギーを顕熱に容易に変換する。
【実施例２】
【００７６】
様々なサンドイッチを異なるパッケージ材料で包んだ。Ｃａｍｐｂｅｌｌ  Ｓｏｕｐ（商標）の米入りチキンスープを様々な構造体内に配置した。両食品を約華氏０度まで冷凍し、互いを傍らにしてＰａｎａｓｏｎｉｃ（商標）１１００ワット電子レンジ内に配置し、様々な時間間隔にわたり最高出力で加熱した。次に、食品を約１分間、そのままにした。Ｌｕｘｔｒｏｎ光ファイバープローブを使用して、スープ及びサンドイッチの温度を測定した。パンの品質を観察した。使用された様々な材料、パッケージ構成、加熱条件、及び結果を図１０〜図１４及び表７に提示する：
「Ｃｈｉｃｋｅｎ  Ｃａｅｓａｒ」はＰａｎｅｒａ  Ｃｈｉｃｋｅｎ  Ｃａｅｓａｒサンドイッチを指し、
「〜上のチキン」は、３オンスのＬｏｕｉｓ  Ｒｉｃｈグリルチキンストリップを用いてＰａｎｅｒａパンから準備したサンドイッチを指し、
「ＰＥＴ」は４８ゲージのポリエチレンテレフタレート薄膜を指し、
「ＭＰＥＴ」は、４８ゲージの金属化ポリエチレンテレフタレート薄膜を指し、
「優秀」結果は、スープの完全な加熱及びサンドイッチの適切な加熱、焦げ目、及びカリカリ感を指し、
「非常に良い」結果は、スープ及びサンドイッチの完全な加熱であるが、サンドイッチのパンのいくらか不十分な焦げ目及び／又はカリカリ感を指し、
「良い」結果は、スープの完全な加熱であるが、サンドイッチの不十分な加熱、焦げ目、及び／又はカリカリ感を指し、
「不良」結果は、スープの不十分な加熱及び／又はサンドイッチの過熱、過剰な焦げ目、若しくは過剰なカリカリ感を指し、
「ＮＡ」結果は、製品の不具合、食品の焼け付き、又はそれらの何らかの組み合わせにより利用できない結果を指し、
図１０〜図１２は、様々な例で使用されたトレイの形成に使用されたブランクの上面図を提示し、金属製遮断要素は、表７に示されるように変更され、陰影の印で示され、トレイは一般に図１３に示される形状であり、
図１４は、表７に示される様々な例で使用されるように、サセプターに重ねられたセグメント化された箔のパターンを示す。
【００７７】
結果は、本発明のパッケージを使用して、液体食品を含む多数の食品をそれぞれの所望の給仕温度まで約同量の時間内で効率的に加熱することができることを示す。
【００７８】
【表７−１】
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【００７９】
【表７−２】
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【００８０】
本発明の或る特定の実施形態を或る特定の程度の具体性をもって説明したが、当業者は、本発明の趣旨又は範囲から逸脱せずに、開示された実施形態に多くの変更を行うことができる。全ての方向に関する言及（例えば上側、下側、上方、下方、左、右、左側、右側、上部、底部、上、下、垂直、水平、時計回り及び反時計回り）は、本発明の種々の実施形態を読み手が理解することを助けるように識別する目的で使用されるに過ぎず、特許請求の範囲において具体的に記載されない限り、特に本発明の位置、向き又は使用に関して限定するものではない。接合に関する言及（例えば接合される、取り付けられる、結合される、接続される等）は、広範に解釈されるべきであり、要素と要素とを接続する中間の部材、及び要素間の相対的な移動を含むことができる。したがって、接合に関する言及は、必ずしも２つの要素が直接的に接続されて互いに固定された関係にあることを示唆するものではない。
【００８１】
様々な実施形態を参照して考察される様々な要素を入れ替えて、本発明の範囲内にある全体的に新しい実施形態を作成可能なことが当業者に認識されよう。上記説明に含まれ、又は添付図面に示される全ての事柄が、限定ではなく例示として解釈されることが意図される。詳細又は構造体の変更は、添付の特許請求の範囲に規定される本発明の趣旨から逸脱せずに行うことができる。本明細書に記載の詳細な説明は、本発明を限定する、又は本発明の任意のそのような他の実施形態、適合、変形、変更、及び同等な構成を他の様式で除外することを意図せず、かつそのように解釈されるべきではない。
【００８２】
したがって、本発明の上記詳細な説明に鑑みて、本発明が広い有用性及び用途を受け入れる余地があることが当業者には容易に理解されよう。本明細書に記載される適合以外の本発明の多くの適合並びに多くの変形、変更、及び同等な構成が、本発明の趣旨又は範囲から逸脱せずに、本発明及び本発明の上記詳細な説明から明らかになるか、又は妥当に示唆されよう。
【００８３】
本発明は本明細書において特定の態様に関連して詳細に説明されるが、この詳細な説明が本発明の単なる説明又は例示であり、単に本発明の完全で可能にする開示を提供するために行われることを理解されたい。本明細書に記載の詳細な説明は、本発明を限定する、又は本発明の任意のそのような他の実施形態、適合、変形、変更、及び同等な構成を他の様式で除外することを意図せず、かつそのように解釈されるべきではない。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【国際調査報告】
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