(57)【要約】飲料用コップの両側壁内におけるマイクロ波で活性可能な発泡絶縁材料を活性化させるためのマイクロ波加熱装置は、物体に対する照射チャンバを画定する導波管を備える。該導波管は、その長手方向に沿ってマイクロ波の垂直場パターンを回転させるための、90°ねじれた複数の方形部を備える。誘電材料で構成される連続可撓ベルトは、搬送路に沿って照射チャンバに導入され、その内部を通過する。連続可撓ベルトは、照射チャンバを通過するに伴い、その断面をカール形状に変形させた状態を維持することで、未処理の飲料用コップをカール形状ベルト上に保持する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波加熱装置であって：
(a) ベンドセグメントと、照射チャンバを画定する複数のねじれた方形導波部とを含み、前記照射チャンバが第１端部及び第２端部を有し、複数のねじれた方形導波部によりその長手方向に沿ってマイクロ波の垂直場パターンを回転させる導波管；
(b) 該導波管を通じ、前記照射チャンバに沿って伝播方向に伝播するマイクロ波を生成するマイクロ波エネルギ源；
(c) 前記導波管に取り付けられ、前記照射チャンバの第１端と連結する第１ポートと、前記照射チャンバの第２端に取り付けられ、照射チャンバと連結する第２ポート；並びに、
(d) 前記導波管内においてマイクロ波で加熱すべき物体を搬送するための搬送手段、を備え、該搬送手段が、搬送路に沿って照射チャンバを通過し、前記第１及び第２ポートの一方を通じて導入されると共に、前記第１及び第２ポートの他方を通じて導出される、マイクロ波加熱装置。
【請求項２】
請求項１に記載の加熱装置であって、前記搬送手段が、前記第１ポートに導入されると共に前記第２ポートから導出され、前記マイクロ波の伝播方向が搬送路と同方向である、加熱装置。
【請求項３】
請求項１に記載の加熱装置であって、前記搬送手段が、一対の駆動プーリと該プーリ間に延在する可撓ベルトとを備え、該可撓ベルトを前記駆動プーリによって駆動方向に駆動する搬送ベルトシステムである、加熱装置。
【請求項４】
請求項３に記載の加熱装置であって、前記可撓ベルトが前記照射チャンバを通過するに伴い、その断面をカール形状に変形させて維持する手段を更に備え、該手段の第１部分が前記第１ポートと連関し、該手段の第２部分が前記第２ポートと連関する、加熱装置。
【請求項５】
請求項４に記載の加熱装置であって、前記照射チャンバに沿って断続的に配置される複数の同一のベルト支持手段を更に備え、各支持手段が、カール形状に変形させたベルトを支持する支持面を含み、該支持面が円弧形状断面を有する、加熱装置。
【請求項６】
請求項４に記載の加熱装置であって、前記可撓ベルトの断面をカール形状に変形させる手段が、凹部を有する成形ブロックを備え、該凹部の表面が入口端及び出口端を有し、該凹部表面の出口端が、テーパーを付した円弧形状断面を有する、加熱装置。
【請求項７】
請求項６に記載の加熱装置であって、前記凹部表面の入口端が円弧形状断面を有し、該入口端の円弧形状の曲率半径が、前記出口端の円弧形状の曲率半径よりも大きい、加熱装置。
【請求項８】
請求項７に記載の加熱装置であって、円弧形状の前記出口端の凹部が少なくとも120°の円弧を有する、加熱装置。
【請求項９】
請求項３に記載の加熱装置であって、前記搬送システムの可撓ベルトが、ガラス繊維被膜ベルト、プラスチックリンクベルト及びポリマーベルトから構成される群から選択される、加熱装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の加熱装置であって、前記可撓ベルトが、マイクロ波伝送性のプラスチックリンクベルトであり、前記駆動プーリは、前記プラスチックリンクベルトを構成するリンク内のカットアウトと噛み合うスプロケットを含む、加熱装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の加熱装置であって、前記可撓ベルトが、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）及びポリプロピレンから構成される群から選択されるポリマーよりなる、加熱装置。
【請求項１２】
請求項９に記載の加熱装置であって、前記可撓ベルトが、ポリスルホン又はポリプロピレンにより被膜されるガラス繊維ベルトである、加熱装置。
【請求項１３】
請求項１０に記載の加熱装置であって、前記プラスチックリンクベルトが、側面支持パネルを含む、加熱装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の加熱装置であって、加熱すべき物体を前記搬送手段上及び前記導波管内に配置する前に、該物体を減速させるステージングシステムを含み、該ステージングシステムが、搬送された物体を前記搬送手段の横方向中心点に更に位置決めする、加熱装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の加熱装置であって、前記ステージングシステムが、恒久的又は着脱可能な構成要素である、加熱装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の加熱装置であって、前記ステージングシステムが、前記導波管に恒久的に取り付けられて該導波管の一部を形成し、前記搬送手段の第１端と連関する一対の開口ガイドレール、及び該ガイドレールと連関する一対の離間サイドレールを備え、前記ガイドレールが、前記搬送手段に物体を導いて減速させ、前記サイドレールが、前記物体の速度を更に減速させ、該物体を前記第１ポートに導入するよう位置決めし、各サイドレールが一組として配置した同一の回転ベルトを備える、加熱装置。
【請求項１７】
請求項１５に記載の加熱装置であって、前記ステージングシステムは可搬型であって、前記導波管の入口ポートと密接に連関するように移動させることができ、該可搬型ステージングシステムは、可動フレームと、該フレームに取り付けられた一対の同一のアームとを備え、各アームが、物体を減速させ、かつ該物体を前記搬送手段上に配置するよう、該アームに取り付けられた同一のベルト駆動システムを有する、加熱装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の加熱装置であって、前記駆動システムが共通の駆動モータにより駆動され、前記駆動ベルトシステムが、互いに離間した一対のプーリ周りを回転する前記アームの長さに沿って延在する減速ベルトを備える、加熱装置。
【請求項１９】
請求項１に記載の加熱装置であって、少なくとも２つの入口ポート、少なくとも２つの出口ポート、対応する少なくとも２つの可撓ベルト、及び該少なくとも２つのベルトをそれらの断面においてカール形状に変形させるための、対応する少なくとも２つの手段を備える、加熱装置。
【請求項２０】
加熱装置であって：
(a) マイクロ波を通過させる方形断面の上側導波チャンバと、細長いプレートにより該上側導波チャンバから分離された下側導波チャンバとを含み、該細長いプレートが、前記上側導波チャンバから前記下側照射チャンバへマイクロ波エネルギを伝導するよう、長手方向に形成された複数のスロットを有し、第１端から第２端まで前記マイクロ波の伝播方向に延在する導波管；
(b) 前記上側導波チャンバを通じて伝播するマイクロ波を生成するマイクロ波エネルギ源；
(c) 前記第１端にて前記下側照射チャンバに導入される第１ポートと、前記第２端にて前記下側照射チャンバから導出される第２ポート；
(d)マイクロ波の伝播方向における搬送路に沿って前記下側照射チャンバを通過し、前記第１ポートを通じて導入されると共に、前記第２ポートを通じて導出される可撓ベルト；並びに、
(e) 前記可撓ベルトが前記照射チャンバを通過するのに伴い、その断面をカール形状に変形させて維持する手段を備える、マイクロ波加熱装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の加熱装置であって、複数のスロットが、長手方向中心線の両面に沿って千鳥形配列となるように離間して配置される、加熱装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載の加熱装置であって、スロットの中心線間の間隔が、９１５ＭＨｚにて約６．４５インチ、又は２．４５ＧＨｚにて２．５インチである、加熱装置。
【請求項２３】
加熱装置であって：
(a) 照射チャンバを含み、方形導波部が第１端から第２端まで前記マイクロ波の伝播方向に延在する導波管；
(b) 該導波管を通じ、前記照射チャンバに沿って伝播方向に伝播するマイクロ波を生成するマイクロ波エネルギ源；
(c) 伝播する前記マイクロ波の垂直場を、前記照射チャンバの横断面内におけるマイクロ波エネルギの均一性を高める変更パターンに誘導し、又は歪ませるよう、前記照射チャンバから長手方向に沿って延在する少なくとも１つの金属リッジ部；
(d) 前記第１端にて前記照射チャンバに導入される第１ポートと、前記第２端にて前記下方照射チャンバから導出される第２ポート；
(e) 搬送路に沿ってマイクロ波の伝播方向にて前記照射チャンバを通過し、前記第１ポートを通じて導入されると共に、前記第２ポートを通じて導出される可撓ベルト；並びに、
(f) 前記可撓ベルトが前記照射チャンバを通過するのに伴い、その断面をカール形状に変形させて維持する手段を備える、マイクロ波加熱装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の加熱装置であって、少なくとも１つの金属リッジ部が、鏡像的に対向する一対のリッジ部を備え、該リッジ部が前記照射チャンバの中心線の対向面上に配置される、加熱装置。
【請求項２５】
請求項２４に記載の加熱装置であって、前記中心線からの前記金属リッジ部の位置を調整する手段を更に備える、加熱装置。
【請求項２６】
請求項２３に記載の加熱装置であって、一対の前記金属リッジ部が鏡像的に配置され、各金属リッジ部が、主角度表面を有し、該表面が前記中心線に対向するように配置される、加熱装置。
【請求項２７】
産業用マイクロ波加熱装置においてマイクロ波活性材料で構成された物体を製造する方法であって：
i) マイクロ波活性材料を備え、コップ容器の頂部開口部を画定する上部縁を含む、複数の未処理コップ容器を準備するステップ；
ii) 前記未処理コップ容器を、上側表面を有する連続搬送ベルトまで移送するステップ；
iii)前記搬送ベルトをその横方向にカールさせてカール形状ベルトを形成するステップ；
iv) 前記カール形状ベルトと、該ベルト上に配置される未処理コップ容器とを、産業用マイクロ波加熱装置の導波管内を通過させるステップ；
v) 前記導波管を通じてマイクロ波を伝播させてマイクロ波活性材料をマイクロ波エネルギにより活性化させることにより処理済みコップ容器を形成するステップ；
vi) 前記カール形状ベルト及び処理済みコップ容器を前記導波管から取り出すステップ；並びに、
vii) 前記搬送ベルトを巻き戻して前記処理済みコップ容器を解放するステップ、を備える方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載の方法であって、前記マイクロ波活性材料が被覆材料又は接着材料から構成される、方法。
【請求項２９】
請求項２８に記載の方法であって、前記マイクロ波硬化性材料が、マイクロ波で膨張可能な発泡材料である、方法。
【請求項３０】
請求項２７に記載の方法であって、前記産業用マイクロ波加熱装置が、前記方形導波部の長手方向に沿ってマイクロ波の垂直場パターンを回転させるための、複数のねじれた方形部を備える、方法。
【請求項３１】
請求項３０に記載の方法であって、複数のねじれた前記方形部が、互いに90°ねじれた奇数個の方形部を備える、方法。
【請求項３２】
マイクロ波エネルギ源及び照射チャンバを含む産業用マイクロ波加熱装置において、物体を構成するマイクロ波活性材料のマイクロ波活性度を制御する方法であって：
i) 前記加熱装置の照射チャンバ内に所定時間に亘って配置される、前記マイクロ波活性材料で構成された物体の数量を判定するステップ；
ii) 前記所定時間の間に前記加熱装置から導出される処理済み物体の少なくとも１つの表面温度を測定するステップ；
iii) 測定した温度を、前記マイクロ波活性材料の適正な活性化を示す処理済み物体の目標温度と比較するステップ；並びに、
iv) 前記マイクロ波エネルギ源のエネルギ出力を、前記測定温度と前記目標温度との比較結果と、前記照射チャンバ内に配置される物体の数量とに応じて制御するステップ、を備える方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波エネルギアプリケータに関し、特に、材料を搬送し、それらにマイクロ波を均一に照射する照射チャンバを形成する導波管アプリケータに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの連続式マイクロ波加熱炉において、平坦な製品又は材料層は、マイクロ波の伝播方向に対して順方向又は逆方向に導波管アプリケータを通過する。これらの加熱炉は、一般的には、シングルモード又はマルチモードにて作動する。シングルモードアプリケーションは、明確に規定された電磁場パターンを有するという利点がある。例えば、ＴＥ１０モードは、製品レベルでは、導波管アプリケータの横方向において、その頂壁と底壁との中間にて加熱プロファイルのピーク値を有する。このタイプのアプリケータによれば、いくつかの平坦な製品を比較的容易に加熱することができる。
【０００３】
マイクロ波活性材料を有する薄板材料などの平坦な物体又は平坦な製品は、マイクロ波加熱炉を通過させることで、マイクロ波活性材料を活性化させることができ、処理済みの物体又は製品は、マイクロ波を照射したマイクロ波活性材料を適用した薄板基板から構成することができる。このような飲料用紙容器の製造装置及び製造方法は、米国特許出願公開第2012/0048450号明細書に開示されており、本開示は、参照により本明細書に完全に援用する。産業マイクロ波オーブン及びその使用の他の例として、米国特許第7,470,876号明細書（発明者Drozd他，発行日2008年12月30日）;米国特許第7,002,122号明細書（発明者Eves II他，発行日2006年2月21日）; 米国特許第7,026,588号明細書（発明者Delmotte他，発行日2006年4月11日）;及び米国特許第5,834,744号明細書（発明者Risman，発行日1998年11月10日）に開示されており、これらの開示は、参照により本明細書に完全に援用する。上述したシステムは、円柱又は円錐等の３次元形状の物体を均一に加熱することはできない。
【０００４】
従って、３次元構造体、特にマイクロ波活性材料を含む３次元の円柱状又は円錐状構造体に対してマイクロ波エネルギを均一に適用することができる連続式マイクロ波加熱炉への需要が存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、第１端から第２端までマイクロ波の伝播方向に延在する照射チャンバを備える導波管を含む、産業用マイクロ波加熱装置を提供する。このマイクロ波加熱装置は、導波管を通じて伝播するマイクロ波を生成するマイクロ波エネルギ源を更に含む。導波管に取り付けられる第１及び第２ポートにより、搬送手段を導波管に対して導入及び導出させることが可能となる。搬送手段は、マイクロ波の伝播方向における搬送路に沿って照射チャンバを通過し、第１ポートを通じて導入されると共に、第２ポートを通じて導出される。
【０００６】
本発明に係る装置は、物体を減速させ、マイクロ波加熱すべき物体を搬送手段にて位置決めするためのステージング手段を更に含む。一実施形態において、ステージング手段は、導波管に恒久的に取り付けられ、他の実施形態においては、ステージング手段は可搬型であって、搬送手段と連関して配置させることができる。一実施形態において、搬送手段は、断面をカール形状に変形可能とした可撓ベルトであり、その変形は、典型的には可撓ベルトを照射チャンバに導入させる前に生じさせるものである。複数の同一のベルト支持手段において、各ベルト支持手段は、円弧形状断面を有し、照射チャンバ内にて該チャンバに沿って配置され、カール形状ベルトを支持する支持面を含む。他の実施形態に係る搬送手段において、可撓ベルトは、位置決め用の側面パネル含むプラスチックリンクベルトである。
【０００７】
本発明の一態様において、導波部は、照射チャンバから長手方向に沿ってマイクロ波の垂直場パターンを回転させるための、軸線方向にねじれた少なくとも１つの方形導波部を備える。
【０００８】
本発明の他の態様において、導波管は、少なくとも１つの方形導波部を備え、各方形導波部は、搬送される物体へのマイクロ波エネルギの照射の均一性を高める変更パターンとするよう、伝播するマイクロ波電磁場を誘導し、又は歪ませるための一対の金属偏向器を有する。
【０００９】
本発明の更なる態様において、マイクロ波加熱装置は、マイクロ波を通過させる方形断面の上側導波チャンバと、下側導波チャンバとを備える。上側導波チャンバと下側照射チャンバは、細長いプレートにより分離され、該細長いプレートは、上側導波チャンバから下側照射チャンバへマイクロ波エネルギを伝導するよう、長手方向に形成された複数のスロットを有する。該複数のスロットは、中心線の両面に沿って千鳥形配列となるように離間して配置され、スロットの中心線間の間隔は、マイクロ波源により供給される電磁波の導波管波長（λ）の約半分の長さである。スロットの中心線間の間隔は、９１５ＭＨｚにて約６．４５インチ、又は２．４５ＧＨｚにて２．４５インチである。スロット列間の間隔は、各側壁から中心線までの距離の約３分の１の長さである。
【００１０】
更に、本発明は、産業用マイクロ波加熱装置においてマイクロ波活性材料で構成された物体を製造する方法を提供する。この方法は：i)マイクロ波活性材料を備え、コップ容器の頂部開口部を画定する上部縁を含む、複数の未処理コップ容器を準備するステップ；ii)未処理コップ容器を、上側表面を有する連続搬送手段まで移送するステップ；iii)搬送手段と、その上に配置される未処理コップ容器とを、産業用マイクロ波加熱装置の導波管内を通過させるステップ；iv)導波管を通じてマイクロ波を伝播させてマイクロ波活性材料をマイクロ波エネルギにより活性化させることにより処理済みコップ容器を形成するステップ；v)搬送手段及び処理済みコップ容器を導波管から取り出すステップ；並びに、vi)搬送手段から処理済みコップ容器を解放するステップ、を備える。
【００１１】
また、本発明は、マイクロ波エネルギ源及び照射チャンバを含む産業用マイクロ波加熱装置において、物体を構成するマイクロ波活性材料のマイクロ波活性度を制御する方法を提供する。この方法は：i)加熱装置の照射チャンバ内に所定時間に亘って配置される、マイクロ波活性材料で構成された物体の数量を判定するステップ；ii)前記所定時間の間に加熱装置から導出される処理済み物体の少なくとも１つの表面温度を測定するステップ；iii)測定した温度を、処理済み物体の目標温度と比較するステップ；並びに、iv)マイクロ波エネルギ源のエネルギ出力を、測定温度と目標温度との比較結果と、照射チャンバ内に配置される物体の数量とに応じて制御するステップ、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
上述した本発明の特徴及び態様、並びにその利点は、明細書、特許請求の範囲及び添付図面を参照すれば一層明白である。なお、添付図面の概要は以下のとおりである。
【図１】本発明の第１実施形態に係るマイクロ波加熱装置を示す斜視図であり、該装置は、複数のねじれた方形導波管部を有する導波管照射チャンバと、マイクロ波活性材料で構成された物体を、導波管照射チャンバを通じて移送するための一実施形態に係る搬送ベルトで構成された搬送手段とを備える。
【図２】物体の搬送ベルトをカールさせるための手段を含む第１実施形態に係る物体ステージング部の斜視図である。
【図３】搬送ベルトをカールさせるための手段を示す図２の詳細図である。
【図４】搬送手段及び照射チャンバの全長に亘って物体を移送するための複数のベルト支持手段の斜視図である。導波管の詳細は、便宜的に図面から除外している。
【図５Ａ】図１の５Ａ−５Ａ線に沿うマイクロ波加熱装置の断面図である。
【図５Ｂ】図１の５Ｂ−５Ｂ線に沿うマイクロ波加熱装置の断面図である。
【図６】マイクロ波加熱装置の出口端の斜視図であり、該装置から導出される物体のピッチ及び温度を検知するシステムを示すものである。
【図７】直線導波管照射チャンバを備える他の実施形態に係るマイクロ波加熱装置の斜視図である。
【図８】図７の８−８線に沿うマイクロ波加熱装置の断面図であり、該装置は照射チャンバを通じて、マイクロ波エネルギパターンに作用する金属マイクロ波導波管として構成されている。
【図９】マイクロ波導波管を取り付けない場合の照射チャンバの方形部内におけるマイクロ波エネルギパターンの概略図である。
【図１０】金属導波管を含む照射チャンバの方形部内におけるマイクロ波エネルギパターンの概略図である。
【図１１】上側導波部と下側照射チャンバとを含む、他の実施形態に係るマイクロ波導波管を一部破断して図１２の１１−１１線方向に見た斜視図である。
【図１２】図１１の１２−１２線に沿うマイクロ波加熱装置の断面図である。
【図１３】他の実施形態に係る搬送ベルトの斜視図であり、位置決め用の側面パネルを有するプラスチックリンクベルトを示すものである。
【図１４Ａ】図１に示すマイクロ波加熱装置の第２実施形態に係るステージングシステムの斜視図であり、該システムは導波管から着脱可能な可搬型システムとして構成されている。
【図１４Ｂ】図１４Ａの可搬型ステージングシステムをマイクロ波加熱装置の導波管から取り外した状態で示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜定義＞
本明細書において「マイクロ波活性」とは、マイクロ波エネルギを材料又は組成物に照射する際に生じる硬化性、膨張性、加熱性等の反応を指す。
【００１４】
本明細書において「垂直」とは、別段特記がない限り、図面にて「ｙ」方向に向かう方向を指す。
【００１５】
本明細書において「横」とは、別段特記がない限り、図面にて「ｚ」方向に向かう方向を指す。
【００１６】
本明細書において「長手」とは、別段特記がない限り、図面にて「ｘ」方向に向かう方向を指す。
【００１７】
本明細書において「水平」とは、別段特記がない限り、図面にて「ｘ-ｚ」平面を指す。
【００１８】
本発明の特徴を具体化させた産業用マイクロ波加熱装置100の第１実施形態を、図１〜図５Ｂに示す。図１は、導波管101を備える加熱装置を示している。導波管101は、いずれも略方形断面のベンドセグメント103及び１つ以上の導波部108a,109a,108b,109bを含む。本明細書において「方形導波部」とは、完全な四面の幾何学的な方形に限らず、その断面においていくつかの角を有し、円形又は楕円形の断面形状を有する導波部とは対照的な形状を有する導波部を広義に指す用語である。導波管の一部は、照射チャンバ102を構成し、マイクロ波エネルギによって加熱すべき材料又は物体は、このチャンバを通じて搬送される。この実施形態において、照射チャンバ102は、その第１端104がベンドセグメント103及び第２端105と密接に連関する。照射チャンバ102を通じての物体の搬送は、いくつかの異なるタイプの搬送手段を適用することにより達成可能である。例えば、エアアシスト型の搬送手段、多様なタイプのベルト搬送システム及びチェーン搬送システムを適用することができる。ベルト搬送システム及びチェーン搬送システムの１つのタイプを本明細書にて後述するが、本発明をこれら２つのタイプの搬送手段に限定することを意図するものではない。図１は搬送ベルト150形状の搬送手段の第１実施形態を示し、図１３はチェーン搬送手段を示す。これらの各搬送手段については、より詳細に後述する。
【００１９】
本発明に係る加熱装置は、マグネトロンなどのマイクロ波エネルギ源８を備え、ベンドセグメント103を通じて、照射チャンバ102へとマイクロ波エネルギを供給する。そのマイクロ波エネルギは、照射チャンバ102を通じて、伝播方向に向かって伝播する。すなわち、矢印Ｐで示す照射チャンバの第１端104から対向方向にある第２端105に向かって伝播する。搬送ベルト150は、照射チャンバ102に対して導入及び導出される搬送路に沿って前進し、この搬送路は、伝播方向Ｐあるいはその逆方向に向かって移動する。図１に示すように、搬送ベルト150は、始めに、導波管101の入口としての屈曲したベンドセグメント103における入口ポート111から導入され、その内部を通過する。続いて、ベルトは、照射チャンバ102を通過し、出口ポート112にて導波管101から導出される。ベルト150は、加熱すべき材料又は物体を、２つのポート111,112との間に配置された照射チャンバ102内のマイクロ波照射領域を通じて搬送する。マイクロ波照射領域は、典型的には、入口ポート及び出口ポートの軸線方向に沿って、照射チャンバ内で材料が占める空間を指す。入口ポート及び出口ポート111,112により、照射チャンバ102を通じて、マイクロ波の伝播方向に対して順方向又は逆方向に搬送手段を移送するための入口開口部及び出口開口部がそれぞれ設けられる。円柱状の入口ポート及び出口ポート111,112は、導波管101からのマイクロ波エネルギの漏出を遮断及び防止するハイパスフィルタとして機能するチョークとして作用する。入口ポートと出口ポートの断面寸法及び長さは、同一であり、搬送手段並びに搬送される材料又は物体がその内部を通過するのに十分な大きさでありながら、マイクロ波エネルギが、これらのポートを通じて漏出することを遮断及び防止するのに十分な大きさに寸法されている。図１の実施例に示すように、入口及び出口ポート111,112は、その断面において、照射チャンバ102内で加熱されるべきコップ形状の物体を導入できるように寸法設定されている。
【００２０】
照射チャンバ102は、互いに90°ねじれた少なくとも２つの方形導波部を備えることができるが、少なくとも３つの導波部を備えることもできる。コップのような円柱状又は円錐状の物体を加熱装置内で加熱する場合、３つの導波部により均一なマイクロ波エネルギの照射を行うことができるが、物体の一部がマイクロ波エネルギのプロファイルのいずれによっても照射されない場合においても均一な照射を確実にするために少なくとも４つの導波管を用いることが好ましい。各導波部は、水平端及び垂直端を有する。90°ねじれた方形導波部は、米国特許第3,843,860号明細書（発明者Jory他，発行日1974年10月22日）及び米国特許第3,715,551号明細書（発明者Peterson他，発行日1973年2月6日）に開示されており、これらの開示は、参照により本明細書に完全に援用する。図１に示す導波管101は、90°ねじれた４つの方形導波部を備える。90°ねじれた第１導波部108aは、ベンドセグメント103の出口から水平方向に配置された第１方形ユニオン106aまで連結され、垂直方向に配置された第１方形ユニオン107aの長手方向に沿って（時計回りにねじれることも可能であるが）反時計回りに90°ねじれる。この第１方形ユニオン107aは、90°ねじれた第１導波部109aの入口端と連結している。90°ねじれた第２導波部109aは、水平方向に配置された第２方形ユニオン106bの長手方向に沿って90°ねじれ、この第２方形ユニオン106bは、90°ねじれた第３導波部108bの入口端と連結している。90°ねじれた第３導波部108bは、垂直方向に配置された第２方形ユニオン107bの長手方向に沿って90°ねじれ、この第２方形ユニオン107bは、90°ねじれた第４導波部109bの入口端と連結している。90°ねじれた第４導波部109bは、水平方向に配置された第３方形ユニオン106cの長手方向に沿って照射チャンバ102の出口端105にて90°ねじれる。90°ねじれた導波部108a,b及び109a,bは、同一の構成を有するが、ねじれ方向、並びに各入口及び出口が水平連結フランジあるいは垂直連結フランジにて終止するという点において異なる。任意に90°ねじれた第５導波部を用いることもできる。ねじれた方形導波部102を構成する４つの導波部は、垂直電場パターンを集合的に回転させる構成を有し、90°ねじれた４つの導波部の長さを通じて、360°完全に回転する。この場合、各導波部は、各導波部に導入されるエネルギ場を、始めに導入された方向から90°回転させる。360°回転させることにより、ベルト150を用いて円柱状物体又はコップの全周を同じエネルギ場へと搬送することにより、物体をより均一に加熱し、硬化させることができる。好ましくは、円柱状物体において、偶数個の90°ねじれた導波部を用いることにより照射チャンバ102から長手方向に沿って、高低エネルギ場を同量及び同時間に亘り対象物の全面に照射する。
【００２１】
搬送手段の第１態様において、図３に示す搬送ベルト150は、ベルトプーリ25により支持される連続可撓性平坦ベルトである。この平坦ベルトは、ベルトプーリ25により支持され、円柱状の入口ポート111に導入される前に、円弧形状断面のプロファイルを有するカール形状へと変形することができ、図６に示すように搬送ベルト150は、照射チャンバ102を通過し、出口ポート112から導出されるまで、カール形状を維持し、ベルトプーリ25’により支持される。図４は、照射チャンバ102内にて、そのチャンバに沿って断続的に離間して配置される複数のベルト支持手段140を示す。このベルト支持手段は、ベルト150の重量を支え、照射チャンバ102を通過する際にベルト150が円弧形状及びカール形状を維持できるように補助する。ベルト支持手段140は、ベルト搬送手段の一部を構成する。連続ベルト150は、図１に示すように、加熱装置の全長に亘って、各ベルトプーリ25,25’の作用により張力下にある。典型的な操作状態において、ベルト150は、一定の線速度、通常は、10〜15フィート/毎秒の速度で動く。搬送ベルト150は、その内部を通過するマイクロ波の伝達を妨害し、歪ませ、又は遮断することのないマイクロ波伝送性材料又は誘電材料で構成される。典型的な誘電材料及びベルト構成要素には、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）により被覆されるガラス繊維ベルト、超高分子量ポリエチレン（UHMWPE）ベルト、ポリスルホンにより被膜されるガラス繊維ベルト、ポリプロピレンベルト及びポリプロピレンより被膜されるガラス繊維ベルトが含まれる。
【００２２】
加熱装置100は、ベルト150を変形させてカール形状ベルトを形成するベルトカール手段160を備える。このカール形状ベルトは、円弧形状断面を有し、ベルト150が照射チャンバ102に導入される前に変形する。図２及び図３において、ベルト150をカール形状に変形させる手段は、ベルト150の移動方向にて凹部162を有する成形ブロック161として図示されている。凹部162は、カール形状ベルトの変形をガイドするよう円弧形状面を有する。この円弧形状面の曲率半径は、成形ブロックの第１端又は幅広端164から第２端又はテーパー端166まで、連続的に減少するような構成、あるいは、テーパーを付された構成を有する。図２に示すように、実質的に平坦な形状を有するベルト150は、実質的に平坦な形状にてベルトプーリ25から出発し、プーリ25上のポイント156における平坦な形状から、凹部162の幅広の入口端164のポイント158にて部分的にカールした形状へと変形する。成形ブロック161は、幅狭となるようテーパーを付された出口端166から導波管101の入口ポート111方向へ向けて配置される。凹部162の出口端166の円弧形状は、ベルトの断面プロファイルにおいて、少なくとも120°、典型的には約180°、いくつかの実施形態においては180°を超える円弧を画定することができる。プーリ25及び25’におけるベルト150の張力を適切に調節し、ベルト支持手段を断続的に配置することで、照射チャンバを通過する経路の全長に亘って、ベルトの円弧形状を維持することができる。
【００２３】
ベルト150が凹部162に沿って前進するに伴い、凹部162の曲率半径が、幅広端164からテーパー端166に向かって減少することで、ベルト150は、次第に円形又は小さい曲率半径を有するカール形状へと変形する。典型的な適用例において、導波管の空間を通過するベルトの線速度は、10〜15フィート/毎秒の速度であり、これは、ベルト上で搬送される物体に空気乱れ力を伝達することができる速度である。本発明の適用において、物体が、円形の縁部及び底部を有する円柱状又は円錐状の飲料用容器である場合、ポイント159にて形成されるカール形状ベルト150により、物体に空圧が作用し、飲料用容器が横方向に転がることを抑制及び防止することができる。これにより、カール形状ベルトが入口ポート111内に導入され、照射チャンバ102を通過する間、飲料用容器の進行方向及び位置をベルト上に維持することができる。ベルト150をカール形状とすることで、飲料用容器縁部とベルト150表面間に接触摩擦を生じさせ、ベルト150の長手方向に沿う方向における飲料用容器の軸線方向での動きを抑制及び防止することができる。移動するベルト上にて、物体を静止位置に保持することで、加熱工程の質及び信頼性を向上させることができる。
【００２４】
加熱装置は、照射チャンバ102の出口端105の付近にて、ベルト巻き戻し手段160’を設けることもできる。図6に示すように、この巻き戻し手段160’により、完全なカール形状のベルト150は、導波管を通過し、そこから導出される間カール形状を維持することができるが、ベルト150の一部が  導波管101から導出された後に巻き戻される。この巻き戻し手段160’は、導波管の入口における成形ブロック161と同一形状の第２成形ブロック161'を備えるが、第２成形ブロック161'は、反転しているため、幅狭のテーパー端166’は、導波管101の出口ポート112方向に配置されている。出口成形ブロック161’のテーパー端166’は、入口成形ブロック160の幅狭のテーパー端166と協働することで、照射チャンバ102の全長に亘って、ベルト150の完全なカール形状を維持するよう作用する。導波管102から導出されるベルト150は、成形ブロック161’に沿って、完全なカール形状から、端部164’にてややカールした形状へと変形し、出口プーリ25’に近づくに連れ、ポイント156bにて、完全に平坦な形状に戻る。
【００２５】
ベルト150をカール形状へと変形させ、巻き戻す代替的な手段として、入口に向かって次第に曲率半径が小さくなり、出口向かって次第に曲率半径が大きくなるカールリング、又は横方向に延在する一連の、漸次にカーブの付けられたローラーが挙げられる。当業者であれば、カール形状へと変形させ、あるいは、巻き戻す代替的な手段が図面には図示ないし記載されていないことを理解するであろう。
【００２６】
図４は、ベルト搬送手段の他の構成要素を示す。図中、ベルト150は、（ベルト及びその支持手段を強調するために点線で図示する）ねじれた照射チャンバ102の長手方向に沿って配置されるベルト支持手段140a,140bを通過し、これらの支持手段により支持されている。各ベルト支持手段140a,140bは、カール形状ベルト150の中心部にてその全幅及びベルト150の横方向の端部151,152を支持するのに十分な円弧形状に形成される円弧形状の支持面142を備える。図示の実施形態において、ベルト支持手段140は、90°ねじれた各方形導波部の移行部に配置されており、約270°の円弧形状の支持面142を備える。このベルト支持手段140は、図５Ａに示す（第１の90°部108a，第２の90°部109aと第３の90°部108b間並びに第４の90°部109bの出口端にて用いられる支持手段140aを含む）水平方形方向あるいは、図５Ｂに示す（第１の90°部108aと第２の90°部109a間、並びに第３の90°部108bと第４の90°部109b間にて用いられる支持手段140bを含む）垂直方形方向にて、ベルト150を十分に支持することができる。図５Ａ及び図５Ｂに示すように、各ベルト支持手段140a,140bは、一体になった1／４部分144,146,148を備える。図５Ａに示す水平又は垂直方形方向において、第１部144及び第２部146は、約180°の円弧形状又は屈曲形状表面を集合的に画定する。1／４部分148は、1／４部分146と連結し、これら２つの部分は、約180°の円弧形状又は屈曲形状のベルト支持表面の第2部を集合的に構成する。図５Ｂに示す1／４部分144,146,148は、一体として連結され、ベルト支持手段140が水平ではなく垂直方向に配置されていること以外は、図５Ａに図示された円弧形状面と同一の形状を有する。導波管101内における設置方向に関わらず、各ベルト支持手段140は、他のベルト支持手段と同一の形状を有する。
【００２７】
ベルト支持手段140は、その内部を通過するマイクロ波の伝達を妨害又は遮断することのないマイクロ波伝送性材料又は誘電材料により構成することもできる。ベルト支持手段140が、90°ねじれた方形導波部のフランジ間に挿入及び固定するためのボルト穴を有する外側フランジ106,107を含む構成とし、あるいは、該フランジに挿入可能な構成とすることもできる。
【００２８】
図５Ａは、ユニオン106b及びそれに続く90°部108b方向に、90°部109aの水平方形出口を通して照射チャンバ102を見る横断面図である。この照射チャンバは、対向する長辺側壁113, 114と対向する短辺側壁115,116との間に延在する。照射チャンバ部の形状及び寸法は、入口端から出口端まで伝播するマイクロ波が低下し、妨害されることを最小限に抑える構成とする。照射チャンバ102の略方形断面は、TE10モードの電磁波を支持し、TE10モードを超えるモードを排除するように寸法されている。対向する側壁115,116間の導波管の幅は、好ましくは、波長（λ）の半分以上の大きさであり、マイクロ波源から供給される電磁波の１波長未満である。対向する側壁113,114間の導波管の高さは、好ましくは、TE10モードのみを支持する電磁波の波長の半分未満の長さである。図５Ｂは、ユニオン107b及びそれに続く90°部109b方向に、90°部108bの垂直方形出口を通して照射チャンバ102を見る横断面図である。
【００２９】
マイクロ波活性材料を含む複数の物体は、導波管を通じて搬送され、マイクロ波エネルギを照射される。典型的には、物体は、平坦な表面上にて外縁部に沿って横方向に回転することができるよう、円柱又は円錐の形状を有する。物体がカール形状ベルト150上に配置された場合に、物体の横方向への回転動作を抑制及び防止することができる。このようなタイプの物体の非限定的な例として、飲料用紙容器「Ｃ」が挙げられ、この容器は、側壁の内面（図示せず）に適用されるマイクロ波膨張材を備える構成要素の均一層又は離間線を含む。マイクロ波膨張材をマイクロ波エネルギの均一場にて照射することで、均一膨張材料、特に断熱特性を有する容器を製造することができる。
【００３０】
プラスチックリンクベルトのみを示す搬送手段の第2実施形態を、図１３に示す。プラスチックリンクベルトは、プラスチック材料がマイクロ波を伝達できる場合に限り、上述したガラス繊維ベルトの代替として用いることができる。図示するように、リンク「ａ」、「ｂ」及び「ｃ」は、可撓性及び連続性のベルトを構成するよう連結され、このベルトは、ガラス繊維ベルトと同様の構成で、導波管を通じて延在する。プラスチックリンクベルトにおいて、駆動プーリ25及び25’は、各プーリ端にてそれぞれスプロケット（図示せず）を含まなければならず、これらのスプロケットは、連続ベルトを形成するよう複数のリンクが連結された時にプラスチックリンクベルトにて形成される一連のスロット「ｄ」と共に配列及び連結される。導波管を通じて、プラスチックリンクベルトを駆動させるようスロットと各スプロケットの歯が、どのようにインターフェイスするか、ということは当業者には既知のことであろう。従って、これらのスプロケットは図面に図示していない。プラスチックリンクベルトは、リンクに取り付けられる同一の形状を有し、再配置可能な側面位置決めパネル「ｅ」を備える。これらのパネルは、ベルトが移動する際の横方向への動きを防止するために、その横方向にてベルト上の物体を収容する。
【００３１】
図２は、導波管102の入口端にて未処理又はマイクロ波照射をしていないベルト150上の一連の物体を減速させ、それら物体を蓄積するための複合型物体ステージングシステム30の第１実施形態を示している。本発明に係る実施例において、未処理物体は、円錐台形状の側壁及び閉鎖底部を備え、マイクロ波活性材料を含む飲料用紙容器を指す。物体ステージングシステム30は、供給側の端部31にて加圧された空気入りの搬送システムから容器を受容し、ポイント156, 157又はそれらポイントの間にて、ベルト150上に物体を配置するガイドレール33を含む。ガイドレール33の解放空間により、搬送される空気を逃し、容器の速度を緩めることが可能となるため、容器を減速させることが可能となる。機械的ベルトや重力駆動搬送機を含む他の既知の搬送システムにより容器を物体ステージングシステム30へと搬送することができる。これらの容器は、実質的に所定のピッチ（連続して搬送される容器間のタイミングを指す）にて、供給側ベルトプーリ25とベルト形成手段160との間のベルト150に搬送される。容器Ｃは、その開口部が、前方に向くように配置される。一対のサイドレールは、ベルト150のベルト形成手段160への接近に伴い、ベルト150の横方向中心部に配置された容器の位置を維持するために用いることができる。断続的に配置された未処理の容器を搬送するベルト150は、続いて、断続的に配置された未処理容器Ｃを載せたまま、ポイント159にて横方向にベルトをカールさせ、カール形状ベルトを形成するためにベルト形成手段160を通過する。入口チョーク111を通過した後に断続的に配置された未処理容器Ｃは、照射チャンバ102の全長に亘って移送され、該チャンバ内にてマイクロ波エネルギを照射される。照射チャンバ102内での照射時間は、典型的には、容器間で一定であり、ベルト150の予め選択された所定の線速度に基づく。照射チャンバの端部において、カール形状ベルト150に沿って移送される処理済みの容器は、出口チョーク112を通じて導出され、出口ガイドレール33を通じて落下し、更なる処理システムへと搬送される。
【００３２】
物体ステージングシステムは、本発明に係るマイクロ波加熱装置の複合型構成要素である速度整合システムを備える。このシステムは、ベルト150の供給側の側部に沿って、導入される未処理容器Ｃの速度を、ベルト150の線速度と整合するよう、減速（又は加速）させるために用いることができる。物体とベルトの速さ又は速度を整合させることで、導入される容器Ｃがベルト上から滑り落ちることを防止し、ベルト表面上の適正な位置に容器Ｃを保つことができる。このような整合により、照射チャンバ102に導入される容器Ｃのピッチ（間隔及び速度）の制御を補助することができる。図２は、物体ステージングシステムの供給側の側部に配置された一対のベルト122,124を備える速度整合装置120を示す。これらのベルトは、対向する一対の駆動プーリ125,126間にて、ベルト150と同調する速度にて駆動する。ベルト122,124の内側セグメント122b,124bが、未処理容器の搬送路に向けて部分的に延在することで、未処理容器Ｃを減速（又は加速）させることができる。ベルトは、典型的には、ポリウレタン材料から構成され、平坦又は円形であってもよい。一対のベルトは、ベルト形成手段160への接近に伴い、ベルト150の横方向中心部154に沿って、未処理容器Ｃの中心軸を位置決めすることを補助するために用いることができる。
【００３３】
図１４Ａ及び図１４Ｂにステージングシステムの代替的な実施形態を示す。このステージングシステム500は、加熱装置に取り付けられる構成要素として複合的に形成されるのではなく、入口ポート111付近に配置され、密接に連関する可動及び可搬型の孤立システムである。このステージングシステム500は、一連の未処理の物体又はマイクロ波未照射物体（紙コップ）をシステムベルト150又は導波管102の入口端にて他の搬送手段上に配置し、減速させる、位置決め及び減速用の複合型のシステムとして機能する。物体ステージングシステム500は、ホイール（図示せず）が設けられた４つのポストフレーム502を備え、これらは、ステージングシステムを工程中に要する他の搬送システムと共に用いるシステムを移送することを補助する。このフレーム502の一部は、見易さ及び明瞭性を確保するために図面から除外している。一対の同一のアーム504は、フレーム502に取り付けられている。各アームは、該アームに取り付けられた同一の各ベルト駆動システムを備える。各ベルト駆動システムは、平坦な、又は丸みを有する連続可撓ベルト510を備える。各アーム504は、各端部506,508に取り付けられた同一のプーリ515を終端とする。円形状ベルトを用いる場合、プーリ515は、平坦ではなく、溝付きの形状を有する。各プーリ515がアーム端506にて下方に延在するシャフト516を備えることで、下側ベルト駆動シャフト520によってプーリ515を駆動することができる。ベルト駆動シャフト520は、モータ535に連結されるギアボックス530に連結されている。加圧された空気入りの搬送システム（AT）から容器を受容するガイドレール33は、アーム504間に配置され、加熱装置のフレームワーク600又はその付近にて、物体をベルト150上に配置する。搬送手段、ベルト150を駆動させるための駆動プーリ25は、図面には図示していないが、実際には602として示す領域に存在し、配置されている。ガイドレール33の解放空間により、システムＡＴにより搬送される空気を逃すことができるため、容器がベルト504に搬送される前に減速させることが可能となる。ひとたび、物体が、各ベルト504間に受容されると、搬送手段150の速度と整合させるようベルト504の速度を調整することにより、物体の速度は加速される。各駆動ベルト504を、同方向に向けて屈曲させることで、物体を各アームに沿って前進させることができる。端部508において、端部506における間隔よりも長い間隔にて、各アームを互いに横方向に離間して配置する。これにより、搬送された物体が端部508に到達した場合、導波管内に更に搬送されるよう、該物体を搬送手段150上に移送させることができる。ステージングシステムが可搬型でありことにより、一対のアーム504を搬送手段150に適正に配置することが可能となる。これにより、この搬送手段上に落下する物体を適切な位置に確実に配置することができる。各アームの長さが伸張することにより収集及び新たに到達する物体から隔離すべき多数の物体の処理を促進させることができるため、加熱装置の積載及び電力効率を向上させることができる。容器を減速させることで、実質的に所定のピッチ（搬送される後続の容器間のタイミング）にて物体をベルト150へ連続して搬送することが可能となる。
【００３４】
上述したステージングシステムの実施形態において、容器Ｃは、その開口部が、前方に向くように配置されており、配置された物体は、ベルト形成手段160への接近に伴い、ベルト150の横方向中心部にて、その位置を保持する。断続的に配置された未処理の容器を搬送するベルト150は、続いて、断続的に配置された未処理容器Ｃを載せたまま、ポイント159にて横方向にベルトをカールさせるようベルト形成手段160を通過する。上述したように、入口チョーク111を通過した後、未処理容器Ｃは、照射チャンバ102の全長に亘って移送され、該チャンバ内にてマイクロ波エネルギを照射される。
【００３５】
ステージングシステムの他の代替的な実施形態においては、一連の未処理容器Ｃを、貯蔵・待機領域に蓄積した後に、ベルト上に供給し、マイクロ波加熱装置を通過させることも可能である。貯蔵・待機領域、及び装置の一例として、容器コップの入れ子及び逆入れ子構造を有する場合が挙げられる。未処理飲料用容器は、少なくとも１つの積み重ねに受容され、最後の容器は、所定のピッチ（間隔及び速度）にて（逆入れ子構造の）積み重ねから取り除かれる。逆入れ子構造を有する飲料用容器は、搬送ベルトの供給側の端部にて、そのベルト上に配置される。容器コップの積み重ねを逆入れ子構造とする装置の例は、米国特許第2,556,740号明細書、米国特許第3,756,452号明細書、米国特許第6,913,433号明細書、及び欧州特許第2,025,629号明細書に開示されており、本開示は、参照により本明細書に完全に援用する。
【００３６】
本発明に係る産業用マイクロ波加熱装置内で処理されるべき物体の非限定的な例として、マイクロ波活性材料（及び特にマイクロ波で膨張可能な絶縁性発泡材料）を含む飲料用紙容器が挙げられる。飲料用紙容器は、コップ容器の頂部開口部を画定する上部縁及びマイクロ波で膨張可能な絶縁性発泡材料の層若しくはラインを有する側壁を備える。このような紙容器の非限定的な例は、米国特許出願公開第2013/0303351号明細書、米国特許出願公開第2007/0228134号明細書、米国特許出願公開第2009/0321508号明細書、米国特許出願公開第2012/0285972号明細書、米国特許出願公開第2014/0103103号明細書及び米国特許第8529723号明細書に開示されており、本開示は、参照により本明細書に完全に援用する。（本明細書中でコップとも称する）飲料用容器の構成要素は、活性化することで、二重壁を形成するために側壁基板と第2基板との間の接着材料として用いられるマイクロ波膨張可能な絶縁性発泡材料の層又は複数のラインを適用する側壁基板を備える。側壁基板及び容器の底部は、未処理容器コップを通じて構造的に組み立てられる。
＜加熱炉パワー及び製品ピッチの制御＞
【００３７】
マイクロ波活性材料の活性化において、その材料を完全に（100％）活性化させるためには、一般的に、特定量のマイクロ波エネルギ（Ｅ）を吸収する材料を要する。単一の物体において、完全に活性化（Eo）させるために物体が吸収すべきマイクロ波エネルギ量は、該物体が含有するマイクロ波活性材料の量に比例する。照射チャンバの所定かつ限定的な長さの搬送路を物体が一定の速度で移動することは、各物体が照射チャンバ内に所定の時間（To；秒）留まることを意味する。照射チャンバを通過する単一物体において、要するパワー（Wo）は吸収されるエネルギ（Eo）を照射時間（To）で割ったものである。常時生産速度及び一定量のパワー消費を維持するためには、連続する物体間の間隔は、照射チャンバ内に一定量の物体（Ntotal）、例えば、10個〜30個の物体を常に配置すればよい。結果として、典型的な生産速度において、加熱炉で要する総パワー量は、Wo×Ntotal又はWo×Wtotalである。
【００３８】
物体内の多量のマイクロ波活性材料の完全かつ均一な活性化は、照射チャンバから導出される際の物体の外部温度を計測することで決定する。（例えば、二重側壁を備え、その側壁間にマイクロ波活性材料の層を有する飲料用紙容器のような）特定のタイプの物体において、コップ内のマイクロ波活性材料を完全に活性化させる場合、コップの外面は、温度領域（Trange）内にある実質的に一定の外部温度を有する。マイクロ波活性材料の一部が、過剰にマイクロ波エネルギを吸収した場合、目標領域を超えた温度となり、目標領域未満の温度になるとマイクロ波活性材料の一部が十分にマイクロ波エネルギを吸収しない結果となる。
【００３９】
本発明に係る更なる態様において、制御システムは、各物体が、照射チャンバに対して導入及び／又は導出される時間を検出及び記録するシステムを含むことができる。図６は、光ビーム91を放射する発光素子92及び光ビーム91の放射を検知する光検知器93を備え、照射チャンバの出口端105に取り付けられた光学アイシステムを示す。光ビーム放射の検知は、各処理済み容器Ctがビーム91の経路を通過すると遮断される。光検知器93によって受信された信号を計測装置94が受信し、制御装置98に処理済み物体のピッチ情報を送信する。同様の光学アイシステムは、未処理容器のピッチ情報を検知し、制御装置に送信するために照射チャンバの入口にインストールすることも可能である。物体のピッチ情報、ベルト速度、照射チャンバの長さを用いることで、制御装置により、照射チャンバ内に留める物体の数を常時決定することができる。
【００４０】
制御システムは、処理済みの物体が、照射チャンバ102から導出される際に、その物体の外面の少なくとも一部を計測する熱検知器を備えてもよい。
【００４１】
図６は、処理済みの物体Ctの側面及び上面に対してそれぞれ向い合せた一対の熱検知器96及び97を示す。熱検知器は、それが向けられた方向にて、表面温度を測定する。熱検知器が処理済み容器の表面に向けられた場合、その表面温度を計測し、制御装置98に送信する。熱検知器が温度を検知するタイミングは、上述した光学アイシステムを用いて制御することができる。典型的には、熱検知器は、各処理済み容器の側面及び上部に沿って、少なくとも２つの温度検知を行い、ベルト150の温度を計測することで処理済み容器間の制御測定を行う。制御装置により、検知済みの温度と完全な活性化に要すると予測された温度領域を比較することができる。制御装置は、目標領域（Trange）を超え、又はそれ未満となった場合に、マイクロ波エネルギ生成機8を調節及び／又は警告を発する構成とすることができる。制御システムは、電気回路構成及びプロセッサを備え、これらは、処理済み容器Ｃｔの測定済みの温度、あるいは、ベルト速度若しくは、物体の供給側ピッチの多様性に対応するマイクロ波生成機８の出力を調節することで、物体の完全な活性化に要する適正量のマイクロ波エネルギを供給することができる。
【００４２】
本発明の代替的な実施形態として、図７及び図８に示すように、導波管はねじれ部を用いることなく、規則正しく直線的な方形（矩形）導波部201を備えていてもよい。各方形導波部は、搬送される物体へのマイクロ波エネルギの照射の均一性を高めるパターンとするよう、伝播するマイクロ波を誘導し、又は歪ませるために導波管内に配置される少なくとも１つの金属リッジ部を備えることができる。図８は、方形照射チャンバ202を通じて、上側側壁213に取り付けられた、横方向中心線210yを中心に対向する一対の金属リッジ部271,272を示す横断面図である。一対の金属リッジ部271,272を、中心線210yと各側壁215,216との間に配置し、加熱電磁エネルギを照射チャンバの中心部に向けて、又は該中心部から離れるように偏向させる形状とすることで、搬送ベルトに沿って、照射チャンバの横中心部における加熱を促進し、正常化させることができる。これらのリッジ部は、特定の動作周波数のためにカットオフ波長を減少させるように作用するため、必要に応じて、導波管の幅は、波長の半分以下まで低減させることができる。典型的には、リッジ部を、照射チャンバの全長に亘って連続して配置することで、その全長に亘って均一な加熱を行うことを補助することができる。
【００４３】
本発明の一態様において、一対の金属リッジ部が鏡像的に配置されることで、照射チャンバの各側面上にて、横方向中心線を中心に対称的なマイクロ波分布を構成することができる。金属リッジ部は、基底面及び該基底面の端部から延在する主角度表面を有することもできる。一対の金属リッジを、照射チャンバの中心線209に対向する主角度表面273,274と共に図示する。金属リッジ部270の寸法及び形状、又は中心線210yからの横方向における該リッジ部の位置決めは、多様な寸法及び形状の容器コップを収容し、マイクロ波活性被覆材料又は接着材料のタイプ及びパターンに対応するマイクロ波の電場プロファイルをカスタマイズするよう有利に変更することができる。導波管の頂部壁213にて横方向に延在するスロット231及び金属リッジ270の底面から延在するねじボルト232を備え、ねじナット233により固定され、中心線210yからの金属リッジ部の位置を調整する手段を備えることもできる。
【００４４】
図９は、方形導波管101に沿う導波管内の横断面にて、電場の正弦波分布を確実なものとする基本的なＴＥ10モード、マイクロ波周波数、境界条件及びアスペクト比のための電場パターンを示す。エネルギカーブ70は、対向する側壁115,116間の照射チャンバ幅を横断すると予測されるエネルギ量を示す。あらゆる半径距離（Re）におけるエネルギ量（Ex）は、エネルギカーブ70により決定する。中心線110ｙにおけるエネルギ量はＥ１であり、側壁115,116におけるエネルギ量はゼロ（E0）である。エネルギカーブ70は、エネルギ量は、中心線110ｙから側壁115,116に向かうに連れて、距離Ｒにて、E1からE0へと低下する。容器Ｃの横方向最端部である距離（Rc）におけるエネルギ量（EC）は、中心線110ｙにおけるE1よりも小さい。
【００４５】
図１０は、導波管内に金属リッジ部を配置した場合における、エネルギパターンへの効果を導波管を通じて示す。図１０に示す金属リッジ部271,272は、導波管の横断面における典型的なTE10の電場パターンを金属リッジ部のデザイン及び配置に対応して変更させる。金属リッジ部下方の電場のエネルギ量が上昇することで、図９に示す典型的な電場の正弦波パターン70が生じ、容器Ｃが通過する導波管の一部に亘ってより均一なエネルギ場分布を可能とする平坦な電場パターン70’へと変化する。結果的に、容器Ｃの横方向最端部の距離（Rc）にて、金属リッジ部を用いた場合のエネルギ量（E’C）は、標準の照射チャンバのエネルギ量（EC）よりも実質的に大きくなり、容器Ｃ内の活性材料の加熱の均一性が実質的に向上する。
【００４６】
本発明に係る更なる態様として、図１１及び図１２に示すように側壁315,316、上壁313及び入口303を有する導波管301は、マイクロ波が伝播する方形断面を有する上側導波チャンバ並びに照射チャンバ302を備えることができる。上側導波チャンバ330と照射チャンバ302は、上側導波チャンバ330から照射チャンバ302へマイクロ波エネルギを伝導するために長手方向に形成された複数のスロット334を有する細長いプレート332により分離される。該複数のスロット334は、中心線310の両面に沿って千鳥形配列となるように離間して配置され、スロット334の中心線335間の間隔は、マイクロ波源により供給される電磁波の導波管波長（λ）の約半分の長さである。スロットの中心線間の間隔は、９１５ＭＨｚにて約６．４５インチ、又は２．４５ＧＨｚにて約２．４５インチである。スロット列334間の間隔は、各側壁315,316から中心線339までの距離の約３分の１の長さである。導波管の壁を通じて交信するスロット列を有するマイクロ波加熱装置の例は、米国特許第4,160,145号明細書及び米国特許第5,369,250号明細書に開示されており、本開示は、参照により本明細書に完全に援用する。
【００４７】
本発明について、いくつかの好適な形態を参照しながら詳述したが、他の形態としてもよい。側壁搬送路、ブロック、コーナーブロック、ドーマー及びリッジ部は、対称的又は非対称的に組み合わせて用いるなど、相互に多様な形で組み合わせることで、所望の加熱パターンを達成することができる。これらの構成要素は、図面に示すように導波管のベンドセグメント及び直線セグメントにて用いることができる。加熱チャンバは、定常波パターンを生成するよう短い回路内、あるいは、加熱チャンバの長さに沿う定常波及びホットスポットを回避するよう整合したインピーダンス内を終止点としてもよい。好適な動作周波数は、標準的な商用周波数（８９６，９１５，９２２ＭＨｚ又は２４５０ＭＨｚ）であるが、導波管の構成において、他の周波数を用いることもできる。上述例が示すように、特許請求の範囲は、詳述した形態に限定されることを意図したものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４８】
【特許文献１】米国特許出願公開第2012/0048450号明細書
【特許文献２】米国特許第7,470,876号明細書
【特許文献３】米国特許第7,002,122号明細書
【特許文献４】米国特許第7,026,588号明細書
【特許文献５】米国特許第5,834,744号明細書
【特許文献６】米国特許第3,843,860号明細書
【特許文献７】米国特許第3,715,551号明細書
【特許文献８】米国特許第2,556,740号明細書
【特許文献９】米国特許第3,756,452号明細書
【特許文献１０】米国特許第6,913,433号明細書
【特許文献１１】欧州特許第2,025,629号明細書
【特許文献１２】米国特許出願公開第2013/0303351号明細書
【特許文献１３】米国特許出願公開第2007/0228134号明細書
【特許文献１４】米国特許出願公開第2009/0321508号明細書
【特許文献１５】米国特許出願公開第2012/0285972号明細書
【特許文献１６】米国特許出願公開第2014/0103103号明細書
【特許文献１７】米国特許第8529723号明細書
【特許文献１８】米国特許第4,160,145号明細書
【特許文献１９】米国特許第5,369,250号明細書
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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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１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【国際調査報告】
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