增强的微波加热系统及其使用方法与流程

本发明涉及用于加热一个或更多个物体、物品和/或载荷的微波系统。

背景技术：

电磁辐射例如微波辐射是一种用于向物体传递能量的已知机制。电磁辐射以快速和有效的方式穿透和加热物体的能力已在许多化学和工业过程中被证明是有优势的。由于其快速和彻底加热物品的能力，微波能量已经用在期望快速实现规定最低温度的加热过程中，例如巴氏杀菌和/或消毒过程中。进一步地，因为微波能量一般是非侵入性的，微波加热对于加热“敏感”的介电材料例如食品和药物特别有用。不过，迄今为止，特别是在工业规模上安全和有效应用微波能量的复杂性和细微差别已严重限制了其在数种类型的工业过程中的应用。

因此，存在适合在各种各样的过程和应用中使用的高效、可靠和高性价比的工业规模微波加热系统的需求。

技术实现要素：

本发明的一个实施例涉及用于加热多个物品的微波系统。该系统包括被配置成接收物品的微波室，以及用于将物品沿输送轴线运送通过微波室的输送系统。该系统还包括第一微波发射器，其被配置成沿第一中心发射轴线将微波能量传播到该微波室中，其中至少2°的第一发射倾角被限定在第一中心发射轴线与垂直于该输送轴线的平面之间。

本发明的另一个实施例涉及用于加热多个物品的微波系统。该系统包括被配置成接收物品的微波室，以及用于将物品沿输送轴线运送通过该微波室的输送系统。该系统还包括：第一微波发射器，其限定用于将微波能量排放到微波室内的至少一个发射开口；和设置在该微波室与该发射开口之间的基本透微波窗口。该窗口呈现出限定该微波室的一部分的室侧表面，并且该窗口的室侧表面的总表面面积的至少50％被定向为与水平面成至少2°的角度。

本发明的又一个实施例涉及用于在微波加热系统中加热多个物品的过程，所述过程包括步骤：(a)经由输送系统将多个物品传送通过微波加热室，其中该微波加热室至少部分填充有液体介质；(b)使用一个或更多个微波发生器生成微波能量；(c)经由至少一个微波发射器将微波能量的至少一部分引入该微波室中，其中被引入该微波室中的微波能量的至少一部分以至少2°的发射倾角排放；和(d)使用排放到微波室中的微波能量的至少一部分加热在该微波加热室中的物品。

本发明的一个实施例涉及用于加热多个物品的微波系统。该系统包括用于生成具有主要波长(λ)的微波能量的微波发生器，用于沿输送轴线输送物品的输送系统，以及第一微波发射器，该第一微波发射器将微波能量的至少一部分朝向由该输送系统输送的物品发射。第一微波发射器限定至少一个发射开口，该至少一个发射开口具有宽度(W1)和深度(D1)，其中W1大于深度D1，其中D1不大于0.625λ。

本发明的另一个实施例涉及用于加热多个物品的微波系统。该系统包括用于生成具有主要波长(λ)的微波能量的微波发生器，被配置成接收物品的微波室，以及用于将来自微波发生器的微波能量的至少一部分导向到该微波室的微波分配系统。该微波分配系统包括第一微波发射器。该第一微波发射器限定用于接收微波能量的至少一部分的微波入口，以及用于将微波能量排放到该微波室中的至少一个发射开口。该微波入口具有深度(d0)，并且该发射开口具有深度(d1)。d0大于d1。

本发明的又一个实施例涉及用于加热多个物品的微波系统。该系统包括被配置成接收物品的微波室，用于沿输送轴线将物品运送通过该微波室的输送系统，以及第一微波发射器，该第一微波发射器限定微波入口和被配置成将微波能量排放到该微波室中的两个或更多个发射开口。邻近发射开口的中心点相对于该输送轴线彼此横向间隔。

本发明的一个实施例涉及微波发射器，其包括接收具有波长(λ)的微波能量的微波入口，用于排放微波能量的至少一部分的至少一个发射开口，以及在其之间限定微波通路的一对相对的发射器端壁和一对相对的发射器侧壁。该微波通路被配置成允许从微波入口到发射开口的微波能量的传送。该发射器还包括相应耦连到一对端壁并从该端壁向内延伸的一对感应式膜片面板。每个感应式膜片面板部分延伸到微波通路中，以在感应式膜片面板之间限定感应式膜片，从微波入口传送到发射开口的微波能量的至少一部分可以穿过该感应式膜片。

本发明的另一个实施例涉及用于加热多个物品的微波系统。该系统包括用于生成具有波长(λ)的微波能量的微波发生器，被配置成接收物品的微波室，用于沿输送轴线将物品输送通过该微波室的输送系统，以及将来自微波发生器的微波能量的至少一部分导向到该微波室的微波分配系统。该微波分配系统包括：将微波能量的至少一部分划分为两个或更多个独立部分第一微波分离器，以及至少一对微波发射器，每个微波发射器限定微波入口和用于将微波能量排放到微波室内的至少一个发射开口。该微波分配系统进一步包括设置在第一微波分离器与所述微波发射器中的一个微波发射器的发射开口之间的第一感应式膜片。

本发明的又一个实施例涉及用于在微波加热系统中加热多个物品的过程，该过程包括以下步骤：(a)沿输送系统的一条或更多条输送线路将多个物品传送通过微波加热室；(b)使用一个或更多个微波发生器生成微波能量；(c)将微波能量的至少一部分划分为两个或更多个独立部分；(d)经由两个或更多个微波发射器将微波能量的部分排放到微波加热室中；(e)在划分步骤(c)之后和排放步骤(d)之前，将微波能量的至少一部分传送通过第一感应式膜片；和(f)使用排放在微波室中的微波能量的至少一部分加热该微波加热室中的物品。

本发明的一个实施例涉及用于控制微波加热系统的方法，该方法包括以下步骤：(a)使用一个或更多个微波发生器生成微波能量；(b)经由输送系统将多个物品传送通过填充水的微波室；(c)经由一个或更多个微波发射器将微波能量的至少一部分导向到微波室中，从而加热该物品的至少一部分；(d)在步骤(a)到(c)的至少一部分期间，确定一个或更多个微波系统参数的值，从而提供至少一个确定的参数值；(e)将确定的参数值与对应的目标参数值比较，以确定差值；和(f)基于该差值，对微波加热系统采取行动。一个或更多个微波系统参数选自净微波功率、微波室中水的温度、水通过微波室的流速以及输送系统速度。

本发明的另一个实施例涉及控制微波加热系统的方法，该方法包括以下步骤：(a)用至少一个微波发生器生成微波能量；(b)将微波能量的至少一部分传送通过第一波导段；(c)经由至少一个微波发射器将来自第一波导段的微波能量的至少一部分排放到微波室中，从而加热多个物品；(d)使用第一对定向联结器确定从微波发射器排放的净功率第一值；(e)使用第二对定向联结器确定从微波发射器排放的净功率第二值，其中第一对和第二对定向联结器彼此独立；(f)比较第一值和第二值以确定第一差值；和(g)当该差值大于预定量时，对微波加热系统采取行动。

本发明的一个实施例涉及用于微波加热系统的可变相位短路装置。该装置包括限定第一大体矩形开口的固定部和旋转部，该旋转部包括外罩以及容纳在该外罩中的多个隔开的基本平行的板。该外罩包括相对的第一和第二端部，并且第一端部限定邻近于固定部的第一开口的第二开口。每个板被耦连到外罩的第二端部，并且大体朝向第一和第二开口延伸。旋转部被配置成在延伸通过第一和第二开口的旋转轴线上相对于固定部旋转。

本发明的另一个实施例涉及用于在微波加热系统中加热多个物品的方法，该方法包括以下步骤：(a)经由输送系统将物品传送通过微波室的加热区，其中每个物品在该加热区内保持物品驻留时间(τ)；(b)用一个或更多个微波发生器生成微波能量；(c)将微波能量的至少一部分传送通过移相装置，该移相装置被配置成以移相率(t)循环移位该微波能量的相位；(d)经由至少一个微波发射器将从该移相装置排出的微波能量的至少一部分排放到该加热区中；和(e)用排放在其中的微波能量的至少一部分加热在加热区中的物品，其中物品驻留时间与移相率的比率(τ∶t)至少是4∶1。

本发明的一个实施例涉及用于加热多个物品的微波系统。该系统包括用于生成微波能量的至少一个微波发生器、微波室、用于将物品输送通过该微波室的输送系统以及将来自微波发生器的微波能量的至少一部分导向到该微波室的微波分配系统。该微波分配系统包括用于将微波能量划分为至少三个独立部分的至少三个微波分配装置。该微波分配系统进一步包括用于将微波能量的独立部分排放到该微波室中的至少三个微波发射器。每个微波分配装置被配置成根据预定的功率比率划分微波能量，其中该微波分配装置中的至少一个微波分配装置的预定功率比率不是1∶1。

本发明的另一个实施例涉及使用微波能量加热多个物品的过程，其包括以下步骤：(a)将微波功率的初始量引入微波分配歧管；(b)使用微波分配歧管将微波功率的初始量划分为第一发射微波分量和第一分配微波分量，其中第一发射微波分量与第一分配微波分量的功率比率不是1∶1；(c)使用微波分配歧管将第一分配微波分量划分为第二发射微波分量和第二分配微波分量；(d)经由第一微波发射器将第一发射微波分量引入微波加热室中；和(e)经由第二微波发射器将第二发射微波分量引入微波加热室中。

本发明的一个实施例涉及用于在微波加热系统中加热多个物品的连续过程，该过程包括以下步骤：(a)在热化区中热化该物品，从而提供具有大致均匀温度的多个热化物品；(b)在微波加热区加热该热化物品，从而使每个物品的平均温度增加至少50℃，其中加热的至少一部分以至少25℃每分钟的加热速率进行；和(c)在急冷区中冷却加热的物品。物品经由一个或更多个输送系统传送通过热化区、微波加热区和急冷区中的每个，其中微波加热系统具有每条输送线路每分钟至少20个包装的总产率。

本发明的另一个实施例涉及用于加热多个物品的微波系统。该系统包括用于将物品热化到基本均匀温度的热化室、被设置在该热化室下游用于加热经热化的物品的微波加热室以及被设置在该微波加热室下游用于将经加热的物品冷却到较低温度的急冷室。该微波加热室被配置成以至少25℃每分钟的加热速率将物品的平均温度增加至少50℃。该系统包括至少一个输送系统，其被配置成将物品运送通过该热化室、微波加热室和急冷室。该微波系统被配置成实现每条输送线路每分钟至少20个包装的总生产速率。

本发明的一个实施例涉及用于在微波加热系统中加热多个物品的过程，该过程包括以下步骤：(a)经由输送系统将物品传送通过加压的微波室，其中该微波室被至少部分填充有液体介质；(b)经由一个或更多个微波发生器生成微波能量；(c)经由一个或更多个微波发射器将微波能量的至少一部分引入该微波室中；(d)使用被引入到微波室中的微波能量的至少一部分加热在该微波室中的物品；和(e)在加热步骤(d)的至少一部分期间，搅动在该微波室内的至少一部分液体介质，其中该搅动包括在该微波室内的多个位置处朝向物品排放多个流体射流。

本发明的另一个实施例涉及用于在微波加热系统中加热多个物品的过程，该过程包括以下步骤：(a)在至少部分填充液体介质的热化室中热化该物品，从而产生具有基本均匀温度的热化物品；和(b)在微波室中加热该热化物品。热化步骤(a)包括在热化室内的多个位置处朝向物品排放液体介质的多个射流。

本发明的一个实施例涉及锁定闸装置，其包括：呈现出相对的密封表面并在所述密封表面之间限定闸接收空间的一对间隔开的固定构件，其中每个固定构件限定由所述密封表面中的一个密封表面限制的流通开口(flow-through opening)，其中所述流通开口大致彼此对齐；以及闸组件，该闸组件在该闸组件基本阻塞所述流通开口的关闭位置与该闸组件基本不阻塞所述流通开口的打开位置之间在闸接收空间内可移动。该闸组件包括一对间隔开的密封板和设置在该密封板之间的驱动构件，其中当该闸组件处于关闭位置时，该驱动构件相对于该密封板在缩回位置与伸展位置之间是可移动的。该闸组件进一步包括设置在该密封板之间的至少一对轴承，其中所述驱动构件从缩回位置到伸展位置的移动促使该轴承压迫该密封板彼此远离并进入密封位置，在该密封位置中该密封板接合相对的密封表面，其中所述驱动构件从伸展位置到缩回位置的移动允许该密封板朝向彼此缩回并进入非密封位置，在该非密封位置中该密封板脱离相对的密封表面。

本发明的另一个实施例涉及用于移动加压系统内的一个或更多个物品的方法，该方法包括以下步骤：(a)通过流通开口将一个或更多个物品从第一加压处理区传送到第二加压处理区；(b)将一对可移动板移位到该开口中；(c)移动所述板使其彼此远离，从而抵靠至少部分限定所述开口的一对相对的密封表面密封所述板，其中所述一对密封板基本将第一与第二处理区彼此隔离；(d)在所述一对密封板两端产生至少15psig的压力差；(e)减压第一和第二处理区中的至少一个处理区，以均衡所述一对密封板两端的压力；(f)使所述板朝向彼此移动，从而使所述板从密封表面解除密封；(g)将所述一对板移出该开口；和(h)通过该流通开口将物品从第二处理区移回第一处理区和/或通过该流通开口将新物品插入到第二处理区中。

本发明的一个实施例涉及用于加热多个物品的微波加热系统。该系统包括液体填充的热化室，被配置成操作在比热化室的压力更高的压力下的液体填充的微波室，以及设置在该热化室与微波室之间的压力锁定系统。该压力锁定系统包括压力调整室、第一锁定闸阀以及第二锁定闸阀，其中所述第一锁定闸阀被耦连在该热化室与压力调整室之间，其中所述第二锁定闸阀被耦连在该压力调整室与微波室之间。

本发明的另一个实施例涉及用于在微波加热系统中加热多个物品的过程，该过程包括：(a)将多个物品传送通过液体填充的热化区，从而提供多个热化物品；(b)将至少一部分热化物品引入压力调整区，其中该压力调整区至少部分被限定在第一和第二锁定闸阀之间，其中第一锁定闸阀在所述引入的至少一部分期间处于第一打开位置；(c)在热化物品已被引入该压力调整区后，将第一锁定闸阀从第一打开位置移位到第一关闭位置，从而使该压力调整区与热化区基本隔离；(d)将第二锁定闸阀从第二关闭位置移位到第二打开位置，以允许物品从该压力调整区被运送到液体填充的微波加热区；和(e)在物品已从该压力调整区移出后，将第二锁定闸阀从第二打开位置移回到第二关闭位置，从而再隔离该压力调整区与微波加热区。

本发明的一个实施例涉及用于加热多个物品的方法，该方法包括以下步骤：(a)在将第一测试物品运送通过具有小于50立方英尺的总内部容积的水填充的小型微波室时，在小型微波加热系统中加热第一测试物品，其中加热步骤(a)的至少一部分使用微波能量完成；(b)基于加热步骤(a)，确定第一规定加热曲线，其中该规定加热曲线包括一个或更多个微波系统参数的至少一个值，所述一个或更多个微波系统参数选自排放到所述室中的净功率、连续微波功率分布、微波室中水的平均温度、微波室中水的流速以及物品在微波室中的驻留时间；和(c)在将第一商业物品运送通过具有至少250立方英尺的总内部容积的水填充的大型微波室时，在大型微波加热系统中加热多个第一商业物品。加热步骤(c)的至少一部分通过使用微波能量来完成，其中，每个第一商业物品在尺寸和组成方面与第一测试物品大致相似，其中加热步骤(c)根据在步骤(b)中确定的第一规定加热曲线进行控制。

附图说明

图1a是描绘用于加热一个或更多个物品的微波加热系统的一个实施例的过程流程图，尤其是示出包括热化区、微波加热区、可选的保持区、急冷区和一对压力调整区的系统；

图1b示出根据本发明的一个实施例配置的微波加热系统10的示意图，特别是在图1a中提供的示意图中概述的微波加热系统10的每个区；

图2a是根据本发明的一个实施例配置的处理容器的剖视示意端部视图，特别示出包括以并排配置布置的一对输送线路的输送系统；

图2b是在图2a中所示的处理容器的示意性顶部剖视图，尤其是示出输送线路相对于通过该容器延伸的输送轴线的横向间隔布置；

图2c是根据本发明的另一个实施例配置的另一个处理容器的剖视示意端部视图，特别示出包括以堆叠配置布置的一对输送线路的输送系统；

图2d是在图2c中示出的处理容器的示意性侧面剖视图，尤其是示出输送线路相对于通过容器延伸的输送轴线的垂直间隔布置；

图3是根据本发明的一个实施例的承载架的透视图，该承载架被配置成固定和运送通过液体填充处理容器加热的物品；

图4a示出包括压力调整区的微波加热系统的一个实施例的部分侧面剖视图，该压力调整区被配置成使用承载架运输系统将一个或更多个物品从加热系统的热化区运送到微波加热区；

图4b是类似于图4a所示出的包括压力调整区的微波加热系统的另一个实施例的部分侧面剖视图，但是特别示出几乎完全设置在该压力调整区内的承载架运输系统；

图4c是类似于在图4a和4b所示的压力调整区的部分示意图，但是示出用于将物品从热化区移动到微波加热区的承载架输送系统的另一个实施例；

图4d是类似于在图4a和4b所示的压力调整区的部分示意图，但是示出用于将物品从热化区移动到微波加热区的承载架输送系统的又一个实施例；

图5a是根据本发明的一个实施例配置的锁定闸装置的部分侧面剖视图，特别是示出处于打开位置的闸组件；

图5b是在图5a中示出的锁定闸装置的部分侧面剖视图，特别是示出密封板处于缩回位置时处于关闭位置的闸组件；

图5c是在图5a和在图5b中示出的锁定闸装置的部分侧面剖视图，特别是示出密封板处于伸展位置时处于关闭位置的闸组件；

图5d是在图5a-c中示出的闸组件的部分放大图，特别是示出用于移动闸组件的密封板的轴承的一个实施例；

图6a是根据本发明的一个实施例配置的微波加热区的示意性部分侧面剖视图，特别是示出加热容器和微波分配系统；

图6b是根据本发明的一个实施例配置的微波加热区的示意性顶部视图，特别是示出采用多线路输送系统的加热系统中的微波发射器的一种配置；

图6c是在图6b中示出的微波加热区的示意性侧面视图，特别是示出被配置成加热沿输送线路传送的物品的一组微波发射器；

图7a是根据本发明的一个实施例配置的微波加热区的部分侧面剖视图，特别是示出术语“发射倾角”(β)所表示的倾斜的微波发射器；

图7b是微波加热区的另一个实施例的部分侧面剖视图，特别是示出包括多个倾斜发射器的微波分配系统；

图8a示出微波加热区的一部分的部分放大侧面剖视图，特别是示出位于加热区的至少一个微波发射器的排放开口附近的微波窗口的一个实施例；

图8b是微波加热区的一部分的部分放大侧面剖视图，特别是示出位于加热区的至少一个微波发射器的排放开口附近的微波窗口的另一个实施例；

图8c是微波加热区的一部分的部分放大侧面剖视图，特别是示出位于加热区的至少一个微波发射器的排放开口附近的微波窗口的又一个实施例；

图9a示出根据本发明的一个实施例配置的微波发射器的等距视图；

图9b是在图9a中示出的微波发射器的纵向侧面视图；

图9c是在图9a和9b中示出的微波发射器的端部视图，特别是示出具有喇叭型出口的发射器；

图9d是大体在图9a和9b中示出的微波发射器的另一个实施例的端部视图，特别是示出具有大约相同尺寸的入口和出口的发射器；

图9e是大体在图9a和9b中示出的微波发射器的又一个实施例的端部视图，特别是示出具有锥形出口的发射器；

图10a是根据本发明的一个实施例配置的另一个微波发射器的等距视图，特别是示出包括单个微波入口和多个微波出口的发射器；

图10b是在图10a中示出的微波发射器的垂直剖视图，特别是示出多个微波出口；

图10c是在10a和10b中示出的微波发射器的垂直剖视图，特别是示出用于在微波发射器的入口与多个出口之间创建单独微波通路的一对分隔隔膜；

图11a是根据本发明的又一个实施例配置的微波发射器的等距视图，特别是示出设置在发射器的入口与出口之间的集成感应式膜片(inductive iris)；

图11b是在图11a中示出的微波发射器的水平剖视图；

图11c是类似于在图11a中示出的发射器的另一个微波发射器的水平剖视图，但是除了设置在发射器的入口与出口之间的感应式膜片以外，还包括一对分隔隔膜；

图12a是根据本发明的一个实施例配置的移相装置的侧面剖视图，特别是示出包括单个单柱塞的柱塞式调谐装置；

图12b是根据本发明的另一个实施例配置的移相装置的示意性侧面剖视图，特别是示出包括由共同可旋转轴驱动的多个柱塞的柱塞式调谐装置；

图13a是根据本发明的又一个实施例配置的移相装置的侧面透视图，特别是示出可旋转的的移相装置；

图13b是在图13a中示出的可旋转移相装置的纵向剖视图；

图13c是在图13a和13b中示出的可旋转移相装置的可旋转部的横向剖视图，特别是示出被设置在外罩内的板的宽度和间距；

图13d是在图13a和13b中示出的可旋转移相装置的固定部的横向剖视图，特别是示出该固定部的尺寸；

图13e是根据本发明的另一个实施例配置的可旋转移相装置的侧面剖视图，特别是示出包括旋转曲轴构件的驱动系统；

图13f是根据本发明的又一个实施例配置的可旋转移相装置的侧面剖视图，特别是示出包括一组压缩弹簧的驱动系统；

图14a是利用用于移相和/或阻抗调谐的两个移相装置的微波分配系统的示意性部分侧面剖视图；

图14b是根据本发明的一个实施例配置的微波加热容器的示意性部分侧面剖视图，特别是示出用作频率调谐器的被耦连到容器的移相装置；

图15a是微波加热系统的一部分的示意性部分侧面剖视图，特别是示出包括多个流体射流搅拌器的热化区；

图15b是类似于在图15a中示出的热化区的热化区端部视图，特别是示出被周向安置在热化区内的流体射流搅拌器的一个实施例；

图16是表示涉及包含在本发明的一个实施例控制微波系统的方法中的主要步骤的流程图；

图17是表示包含在用于通过使用两对或更多对定向联结器/耦合器确定从至少一个微波发射器排放的净功率的方法中的主要步骤的流程图；以及

图18是根据本发明的一个实施例的被插入到测试包中以确定该包的最小温度以用于确定物品的加热曲线的热电偶的位置的等距视图。

具体实施方式

根据本发明的各个实施例用于加热多个物品的微波过程和系统将在下面描述。要在本发明的系统和过程中加热的合适物品的示例可以包括但不限于食品，药液和医疗器械。在一个实施例中，本文描述的微波系统可以用于待加热物品的巴氏杀菌和/或消毒。在一般情况下，巴氏杀菌包括将一个或更多个物品快速加热到介于80℃与100℃之间的最低温度，同时消毒包括将一个或更多个物品加热到介于100℃与140℃之间的最低温度。不过，在一个实施例中，巴氏杀菌和消毒可以同时或几乎同时进行，并且许多过程和系统可以被配置成对一个或更多个物品既巴氏杀菌又消毒。现在将参照附图详细讨论被配置成加热一种或多种类型物品的微波系统和过程的各个实施例。

现转向图1a和1b，在根据本发明的一个实施例的微波加热过程中的主要步骤的示意性表示在图1a中描绘，而图1b描绘根据在图1a中概述的过程可操作加热多个物品的微波系统10的一个实施例。如图1a和1b所示，一个或更多个物品可以被初始引入热化区12，在该热化区中物品可以被热化到大致均匀的温度。一旦热化后，物品在被引入微波加热区16之前，接着可以可选被传送通过压力调整区14a。在微波加热区16中，物品可以由一个或更多个微波发射器(通常如同在图1b中示出的发射器18)使用排放到至少一部分加热区中的微波能量快速加热。接着，加热后的物品可以可选地被传送通过保持区20，物品在该保持区20可以以恒定的温度保持指定时间量。随后，该物品被接着传送到急冷区22，在该区中物品的温度可以被快速降低到合适的处理温度。此后，冷却后的物品可以在从系统10移出并进一步利用之前，可选地被传送通过第二压力调整区14b。

微波系统10可以被配置成加热许多不同类型的物品。在一个实施例中，在微波系统10中加热的物品可以包括食品，诸如例如水果、蔬菜、肉类、面食、预先做好的饭，甚至饮料。在其他实施例中，在微波系统10中加热的物品可以包括包装好的药液或医疗和/或牙科器械。在微波加热系统10内处理的物品可以是任何合适的尺寸和形状。在一个实施例中，每个物品可以具有至少约2英寸、至少约4英寸、至少约6英寸和/或不超过约18英寸、不超过约12英寸或不超过约10英寸的长度(最长尺寸)；至少约1英寸、至少约2英寸、至少约4英寸和/或不超过约12英寸、不超过约10英寸或不超过约8英寸的宽度(第二最长尺寸)；和/或至少约0.5英寸、至少约1英寸、至少约2英寸和/或不超过约8英寸、不超过约6英寸或不超过约4英寸的深度(最短尺寸)。该物品可以包括通常具有矩形或拟棱柱形状的独立的商品或包装，或可以包括通过微波系统10传送的连接商品或包装的连续网。商品或包装可以由包括塑料、纤维素的任何材料和其它透微波材料构成，并且可以经由一个或更多个输送系统传送通过微波系统10，输送系统的实施例将在下面详细讨论。

根据本发明的一个实施例，上述的热化、微波加热、保持和/或急冷区12、16、20和22可以被限定在通常如图1b所示的单个容器内，而在另一个实施例中，上述阶段中的至少一个阶段可以被限定在一个或更多个单独容器内。根据一个实施例，上述步骤中的至少一个步骤可以在至少部分填充流体介质的容器中执行，正被处理的物品可以至少部分地被浸没在所述流体介质中。该流体介质可以是介电常数大于空气介电常数的气体或液体，在一个实施例中，该流体介质可以是具有与正被处理物品的介电常数类似的介电常数的液体介质。水(或包括水的液体介质)会特别适合用于加热可食用和/或医疗装置或物品的系统。在一个实施例中，如果需要的话，在处理期间，诸如例如油、乙醇、乙二醇和盐的添加剂可以可选地被添加到该液体介质中，以改变或加强其物理特性(例如，沸点)。

微波系统10可以包括用于运送物品通过上述的一个或更多个处理区的至少一个输送系统(未在图1a和1b中示出)。合适输送系统的示例可以包括但不限于塑料或橡胶带输送机、链式输送机、滚轴输送机、弯曲/柔性或多弯曲/多柔性输送机、丝网输送机、斗式输送机、气动输送机、螺旋输送机、槽或振动输送机及其组合。该输送系统可以包括任何数量的独立输送线路，并且可以以任何合适的方式被布置在处理容器内。由微波系统10利用的输送系统通常可以被配置在容器内的大体固定位置，或该系统的至少一部分可以在横向或垂直方向是可调的。

现转向图2a-2d，提供处理容器120的实施例，其中处理容器120包括设置在其中的输送系统110。在图2a和图2b中大体示出的一个实施例中，输送系统110包括以大体并排配置被安置在容器120内的一对横向间隔、基本平行的输送线路112、114。如图2b中容器120的顶部剖视图所示，输送线路112和114可以彼此横向间隔并且可以被安置在输送轴122的两侧，输送轴122以传送通过物品的输送方向沿容器120的长度延伸。虽然输送线路112、114在图2a中被示出在容器120内处于相同的垂直高度，但是应当理解，在一个实施例中，输送线路112、114也可以被安置在不同的垂直高度。此外，在图2a和2b中示出的输送系统110还可以包括多对横向间隔的输送线路(其实施例未示出)，从而使得多对横向间隔的输送线路沿容器120的垂直尺寸彼此垂直隔开。

输送系统110的另一个实施例在图2c和图2d中示出，该输送系统110包括以堆叠布置被安置在容器120内部内的一对横向间隔、基本平行的输送线路116、118。输送线路116和118可以被配置在输送轴122之上和之下，输送轴122通常可以沿容器120的长度延伸，如同在图2d中提供的容器120的剖面侧视图所示。此外，以与前面描述类似的方式，在图2c和2d中示出的容器120还可以包括在容器内彼此横向间隔的多对输送线路。进一步地，线路对的每个输送线路可以或不可以在横向方向偏离于另一个。在进一步实施例中(未示出)，容器120可以包括单个输送线路，其可以被安置在容器120的内部容积的中间三分之一处，或被安置在或接近容器的中心线。根据本发明的几个实施例的输送系统的附加细节将在下面详细讨论。

当输送系统被用于输送物品通过液体填充处理容器时，一个或更多个承载架或其他固定机构可以被用于控制物品在通过液体介质期间的位置。合适的承载架210的一个实施例在图3中示出。如图3所示，承载架210包括下固定面212a和上固定面212b，其被配置成将任何合适数量的物品216固定在所述下固定面与上固定面之间。在一个实施例中，大体如图3所示，上和/或下固定面212b、212a可以具有网状、网格或格栅的结构，而在另一个实施例中，固定面212a、212b中的一个或两者都可以是基本连续的表面。承载架210可以由塑料、玻璃纤维或任何其他介电材料构成，并且在一个实施例中，可以由一个或更多个微波兼容和/或透微波材料制成。在某些实施例中，该材料可以是有损耗材料。在某些实施例中，承载架210可以基本不包括金属。

下和上固定面212a、212b可以通过如图3所示的紧固件219的固定装置附连到另一个，并且在装配时，承载架210可以根据任何合适的连接机构附连或固定到输送系统(未在图3中示出)。在一个实施例中，承载架210的至少一侧(或边缘)可以包括一个或更多个附连机构，诸如例如图3所示的用于将承载架210固定到输送系统(未示出)的一部分(例如，栏杆(bar)，导轨，皮带或链条)的上和下钩218a、218b。根据物品216的厚度和/或重量，承载架210可以只包括用于将承载架210固定到输送系统上的钩218a、218b中的一个钩。用于输送物品216的输送系统可以被配置成沿一条或多条输送线路输送多个承载架，并且该承载架可以如同先前所描述的以并排、横向间隔的配置和/或以垂直间隔、堆叠的配置布置。当输送系统包括多个输送线路时，每个输送线路可以包括用于保持多个物品216的多个承载架，或每个输送线路可以保持彼此堆叠或横向间隔的多个承载架。

返回参照图1a和1b，被引入微波系统10的物品被初始引入热化区12，物品在该热化区被热化以实现基本均匀的温度。在一个实施例中，从热化区12离开的所有物品的至少大约85％、至少大约90％、至少大约95％、至少大约97％或至少大约99％彼此具有在大约5℃内、大约2℃内或大约1℃内的温度。如同本文所使用的，术语“热化”通常指的是温度平衡或均衡的步骤。根据被热化物品的初始和期望温度，如同1a所示的作为热交换器13的热化区12的温度控制系统可以是加热和/或冷却系统。在一个实施例中，热化步骤可以在环境温度和/或压力下执行，而在另一个实施例中，热化可以在不超过大约10psig、不超过大约5psig或不超过大约2psig的压力下的加压和/或液体填充热化容器中执行。进行热化的物品在热化区12中的平均驻留时间可以具有至少大约30秒钟，至少大约1分钟，至少大约2分钟，至少大约4分钟和/或不超过大约20分钟，不超过大约15分钟，或不超过大约10分钟。在一个实施例中，从热化区12离开的物品可以具有至少大约20℃、至少大约25℃、至少大约30℃、至少大约35℃和/或不超过大约70℃、不超过大约65℃、不超过大约60℃或不超过大约55℃的温度。

在热化区12和微波加热区16工作在基本不同压力的一个实施例中，从热化区12移开的物品在进入微波加热区16之前，可以首先被传送通过压力调整区14a，大体如同图1a和1b所示。压力调整区14a可以是被配置成在较低压力区域与较高压力区域之间转移被加热物品的任何区域或系统。在一个实施例中，压力调整区14a可以被配置成在具有至少大约1psi、至少大约5psi、至少大约10psi和/或不超过大约50psi、不超过大约45psi、不超过大约40psi或不超过大约35psi的压力差的两个区域之间转移物品。在一个实施例中，微波系统10可以包括至少两个压力调整区14a、14b，用于在将物品返回到大气压力之前，将物品从大气压力热化区转移到以高压操作的加热区，这将在下面详细描述。

设置在微波加热系统310的热化区312与微波加热区316之间的压力调整区314a的一个实施例在图4a中示出。压力调整区314a被配置成将被固定在至少一个承载架内的多个物品350从较低压力的热化区312转移到较高压力的微波加热区316。虽然在图4a中示出的是单个承载架352a，但是应当理解，压力调整区314a可以被配置成接收不止一个承载架。在一个实施例中，所述承载架可以被同时接收，从而使得压力调整区314a在同一时间包含多个承载架。在另一个实施例中，多个承载架可以在例如热化区312内排列并准备好，用于被转移通过压力调整区314a，其细节将在下面讨论。

在操作中，可以通过首先打开平衡阀330并允许热化区312与压力调整区314a之间的压力均衡，将一个或更多个承载架352a从热化区312被转移到微波加热区316。接下来，闸装置332可以被打开，以允许承载架352a从设置在热化区312内的输送线路340a移动到压力调整区314a内的平台334上，如在图4a中由虚线承载架352b大体示出的。

此后，闸装置332和平衡阀330可以被依次关闭，从而将压力调整区314a与热化区312再隔离。随后，另一个平衡阀336可以被打开，以允许压力调整区314a与微波加热区316之间的压力均衡。一旦实现平衡，另一个闸装置338可以被打开，以允许承载架352b移动到设置在微波加热区316内的另一个输送系统340b上，如在图4a中由虚线承载架352c大体示出的。随后，闸装置338和平衡阀336可以被依次关闭，从而将微波加热区316与压力调整区314a再隔离。接着，该过程可以在需要时被重复，从而将额外的承载架从热化区312运送到微波加热区316。

根据一个实施例，微波加热区316和热化区312中的每个可以被填充有不可压缩的流体或液体，诸如，例如水或包括水的溶液。如本文所使用的，术语“填充”表示其中指定容积的至少50％被填充有填充介质的配置。“填充介质”可以是液体，通常是不可压缩的液体，并且可以是或包括例如水。在特定实施例中，“被填充的”容积可以是至少大约75％、至少大约90％、至少大约95％或完全100％的填充介质。当热化区312和/或微波加热区316被填充有不可压缩的流体时，闸装置332、338和/或压力调整区314a还可以包括如图4a所示的阀或瓣342、344的两个或更多个单向瓣或阀，其用于在闸装置332和338打开并且承载架352被传送通过其中时，阻止热化区312与微波加热区316之间的大量流体泄漏。

将承载架352从热化区312运送通过压力调整区314a并进入微波加热区316可以经由一个或更多个物品传输系统实现，所述物品传输系统的几个实施例在图4b-4d中示出。在某些实施例中，自动传输系统380可以包括设置在热化区312、压力调整区314a和/或微波加热区316内的一个或更多个传输装置，其用于将承载架352移入和/或移出压力调整区314a。在如图4b所示的一个实施例中，传输系统380包括两个齿轮传输装置381、382，其被配置成接合沿承载架352的下边缘设置的齿353并且如箭头392a、392b所指示的那样转动，以将承载架352从热化区312牵引出，和/或将承载架352推入微波加热区316中。如图4b所示，第一和第二齿轮传输装置381、382在运送承载架352期间基本保持静止(在横向运动方面)，并且几乎完全或完全设置在压力调整区314a内。

相比之下，自动传输系统380的某些实施例可以包括一个或更多个传输装置，其在将承载架352送入和/或送出加压调整区314a期间能够横向移位(即，在运送方向是可移动的)。如图4c所示的一个实施例所述，自动传输系统380的一部分可以被设置在热化区312和/或微波加热区316中，并且可以被配置成伸入和缩出压力调整区314a。在如图4c所示的系统380中，传输装置包括推臂381，其被配置成将承载架352推入压力调整区314a；以及牵引臂382，其用于将承载架352拉入微波加热区316中。无论是推臂381，还是牵引臂382均未被设置在压力调整区314a内，而是每个被配置成伸入或缩出压力调整区314a，如同图4c中由箭头394a、394b大体示出的。

根据在图4d中示出的另一个实施例，自动运送系统380包括具有可移动部分384的平台334，其被配置成伸入和缩出热化312和/或微波加热区316，从而将承载架352送入和送出热化和微波加热区312、316，如同箭头396a和396b大体示出的。与图4c中示出的实施例相比，在图4d中示出的自动传输系统380主要设置在压力调整区314a内，并被配置成伸出和缩回压力调整区314a。

不管自动物品传输系统380所利用的传输装置的指定配置如何，该传输系统可以被自动控制系统390自动化或控制，如图4a和4b所示。虽然未在图4c和4d所示的实施例中具体描绘，但是应当理解，这类控制系统390也可以被用在这些实施例中。自动控制系统390可以被用于控制自动物品传输系统380的第一平衡阀330和第二平衡阀336，第一闸阀332和第二闸阀338以及第一传输装置381和第二传输装置382中的至少一个的运动和/或时序。在一个实施例中，控制系统390可以调整这些装置或元件的位置、速度和/或时序，以便在该系统内的承载架以不间断和一致的方式移动。

现转向图5a-5d，其提供锁定闸装置420的一个实施例，该锁定闸装置适合用作在图4a和4b中描绘的微波系统310的一部分的闸装置332和/或338。锁定闸阀装置420在图5a-d中示出，其包括一对间隔开的固定构件410、412，该固定构件410、412呈现相对的密封表面414a、414b并且限定在所述密封表面之间的闸接收空间416。间隔固定构件410、412中的每个可以限定流通开口418a、418b，该流通开口被密封表面414a、414b中的一个密封表面限制。每个流通开口418a、418b彼此基本对齐，从而使得当闸阀装置420打开时，物品可以穿过累积的开口。

锁定闸装置420进一步包括闸组件422，该闸组件被配置成被接收在闸接收空间416内，并且在闸接收空间中在关闭位置(如图5b和5c所示)与打开位置(如图5a所示)之间可移位，其中在所述关闭位置时，闸组件422基本阻塞流通开口418a、418b，以及其中在所述打开位置时，闸组件422基本不阻塞流通开口418a、418b。在一个实施例中，闸组件422包括一对间隔开的密封板424、426和设置在密封板424、426之间的驱动构件428。当闸组件422被配置成在关闭位置时，驱动构件428相对于密封板424、426在缩回位置(如图5b所示)与伸展位置(如图5c所示)之间可移位。在如图5a-5c所示的一个实施例中，闸组件422包括设置在被限定在相对的密封板424、426之间的空间内的至少一对轴承430，当闸组件422处于关闭位置时，所述至少一对轴承430被安置在闸接收空间416中，如同图5b和5c所特别示出的。当驱动构件428在如图5b所示的缩回位置与如图5c所示的伸展位置之间移位时，一对轴承430中的至少一个轴承能够对密封板424、426中的至少一个密封板向外用力，使密封板彼此远离并且进入密封位置，如图5c所示。

在一个实施例中，轴承对430中的一个或更多个轴承可以被固定、附连或至少部分容纳在密封板424、426和/或驱动构件428中的至少一个内。根据一个实施例，至少一个轴承430a可以被固定附连到驱动构件428，如同在图5d中提供的闸组件422的部分放大视图所描绘的。在驱动构件428向下移入闸接收空间416时，所述轴承对中的一个轴承430a可以接触密封板424、426中的一个密封板(如图5d中的板426所示)并且可以沿着该密封板中的斜坡(或槽)427移动。在轴承行进通过槽427(或沿斜坡427)时，向外的压力被施加在密封板426上，从而使该密封板以箭头460所指示的方向移动。虽然示出仅包括一对轴承430，但是应当理解，沿驱动构件428和/或密封构件424、426的垂直长度安置的任何数量的轴承都可以被使用。

当处于如图5c所示的密封位置时，密封板424、426中的至少一部分接合或物理接触相应的相对密封表面414a、414b，从而基本形成流体紧密密封。在一个实施例中，密封板424、426中的每个密封板包括弹性密封件423、425，其用于当密封板424、426处于密封位置时，接合密封表面414a、414b。当驱动构件428从如图5c所示的伸展位置移回到如图5b所示的缩回位置时，密封板424、426彼此向如图5b所示的未密封的位置缩回。在未密封位置时，密封板424、426从相对的密封表面414a、414b脱离，但是可以保持设置在闸接收空间416内。在一个实施例中，密封板424、426可以向未密封位置偏置，并且可以包括至少一个偏置装置429(例如，一个弹簧或多个弹簧)，用于将密封板424、426向未密封位置偏置。

再次参照图1a和1b，如上所述的存在于热化区12中并且可选地传送通过压力调整区14a的物品可以接着被引入微波加热区16中。在微波加热区16中，物品可以用使用微波能量的加热源快速加热。如本文使用的，术语“微波能量”指的是具有在300MHz与30GHz之间的频率的电磁能量。在一个实施例中，微波加热区16的各个配置能够利用具有大约915MHz的频率或大约2.45GHz的频率的微波能量，所述两种频率通常被指定用作工业微波频率。除了微波能量以外，微波加热区16还可以可选地利用诸如例如传导或对流加热的一个或更多个加热源或其他常规加热方法或装置。然而，用于加热微波加热区16内的物品的能量的至少大约90％、至少大约95％或全部可以是来自微波源的微波能量。

根据一个实施例，微波加热区16可以被配置成将物品的温度增加到最小阀值温度以上。在微波系统10被配置成消毒多个物品的一个实施例中，最小阀值温度(以及微波加热区16的操作温度)可以是至少大约120℃、至少大约121℃、至少大约122℃和/或不超过大约130℃，不超过大约128℃、或不超过大约126℃。微波加热区16可以在近似环境压力下操作，或其可以包括一个或更多个加压微波室，该加压微波室在至少大约5psig、至少大约10psig、至少大约15psig和/或不超过大约80psig、不超过大约60psig或不超过大约40psig的压力下操作。在一个实施例中，加压的微波室可以是具有操作压力的液体填充室，从而使得被加热物品可以达到其中使用的液体介质的正常沸点之上的温度。

通过微波加热区16的物品可以在相对短的时间段内被加热到期望的温度，在某些情况下，这可以使物品的伤害或退化减到最小。在一个实施例中，被传送通过微波加热区16的物品可以具有至少大约5秒钟、至少大约20秒钟、至少大约60秒钟和/或不超过大约10分钟、不超过大约8分钟或不超过大约5分钟的平均驻留时间。在相同或其他实施例中，微波加热区16可以被配置成以至少大约15℃/分钟(℃/min)、至少大约25℃/分钟、至少大约35℃/分钟和/或不超过大约75℃/分钟、不超过大约50℃/分钟或不超过大约40℃/分钟的加热速率将被加热物品的平均温度增加至少大约20℃、至少大约30℃、至少大约40℃、至少大约50℃、至少大约75℃和/或不超过大约150℃、不超过大约125℃或不超过大约100℃。

现转向图6a，其示出微波加热区516的一个实施例，该微波加热区大体包括微波加热室520，用于生成微波能量的至少一个微波发生器512和用于将微波发生器512的微波能量的至少一部分导向到微波室520中的微波分配系统514。微波分配系统514包括多个波导段518以及在图6a中被示为发射器522a-f的一个或更多个微波发射器，所述微波发射器用于将微波能量排放到微波室520的内部中。如图6a所示，微波加热区516可以进一步包括输送系统540，其用于将待加热物品550运送通过微波室520。根据本发明的各个实施例的微波加热区516的每个部件将在下面详细讨论。

微波发生器512可以是用于生成期望波长(λ)的微波能量的任何合适的装置。合适类型的微波发生器的示例可以包括但不限于磁控管、速调管、行波管以及回旋管。虽然微波加热系统516在图6a中被示出包括单个发生器512，但是应当理解，微波加热系统516可以包括以任何合适配置布置的任何数量的发生器。例如，在一个实施例中，根据微波分配系统514的尺寸和布置，微波加热区516可以包括至少1个、至少2个、至少3个和/或不超过5个、不超过4个或不超过3个微波发生器。包括多个发生器的微波加热区的特定实施例将在下面详细讨论。

微波室520可以是被配置成接收多个物品的任何室或容器。微波室520可以是任何尺寸并且可以具有各种不同横截面形状中的一种。例如，在一个实施例中，室520可以具有大体圆形或椭圆形的横截面，而在其他实施例中，可以具有大体正方形、矩形或多边形的横截面形状。在一个实施例中，微波室520可以是加压室，并且在相同或其他实施例中，该微波室可以被配置成至少部分填充有液体介质(液体填充室)。微波室520还可以被配置成接收从一个或更多个微波发射器522排放的微波能量的至少一部分，并且在一个实施例中，可以被配置成允许创建稳定(或持续的)的波动图。在一个实施例中，微波室520的至少一个尺寸可以是至少大约0.30λ、至少大约0.40λ或至少大约0.50λ，其中λ是排放在该微波室中的微波能量的波长。

微波分配系统514包括多个波导或波导段518，其用于将来自发生器512的微波能量的至少一部分导向到微波室520中。波导518可以被设计或构造成以特定主要模式传播微波能量，该特定主要模式可以与发生器512生成的微波能量的模式相同或不同。如本文所使用的，术语“模式”指的是微波能量的大致固定的横截面场图。在本发明的一个实施例中，波导518可以被配置成以TExy模式传播微波能量，其中x和y是范围为从0到5的整数。在本发明的另一个实施例中，波导518可以被配置成以TMab模式传播微波能量，其中a和b是范围为从0到5的整数。应当理解，用于描述微波传播模式的a、b、x和y值的上述定义范围适用于本发明的整个说明书。在一个实施例中，通过波导518传播和/或经由发射器522a-f排放的微波能量的主要模式可以从由TE10、TM01和TE11组成的组中选择。

如图6a所示，微波分配系统514进一步包括一个或更多个微波发射器522a-f，每个微波发射器限定用于将微波能量排放到微波室520内的至少一个发射开口524a-f。虽然微波分配系统514在图6a中被示出包括6个微波发射器522a-f，但是应当理解，微波分配系统514可以包括以任何期望配置布置的任何合适数量的发射器。例如，微波分配系统514可以包括至少1个、至少2个、至少3个、至少4个和/或不超过50个、不超过30个或不超过20个微波发射器。发射器522a-f可以是相同或不同类型的发射器，并且在一个实施例中，发射器522a-f中的至少一个发射器可以用反射表面(未示出)替代，该反射表面用于将从其他发射器522排放的微波能量的至少一部分反射到微波加热室520中。

当微波分配系统514包括两个或更多个发射器时，至少某些发射器可以被设置在微波室520的大体相同的侧面。如本文所使用的，术语“相同侧的发射器”指的是被安置在微波室的大体相同侧的两个或更多个发射器。两个或更多个相同侧的发射器还可以彼此轴向间隔。如本文所使用的，术语“轴向间隔”表示在物品通过微波系统的输送方向上的间距(即，在输送轴线延伸方向上的间距)。此外，该系统的一个或更多个发射器522还可以与一个或更多个其他发射器522横向间隔。如本文所使用的，术语“横向间隔”应当表示与物品通过微波系统的输送方向垂直的方向上的间距(即，垂直于输送轴线的延伸方向的间距)。例如在图6a中，发射器522a-c和522d-f被设置在微波室520的相应第一侧面和第二侧面521a、521b上，并且发射器522a与发射器522b和522c轴向间隔，就像发射器522e与发射器522f和522d轴向间隔一样。

此外，如同在图6a中的实施例所示出的，微波分配系统514可以包括至少两对(例如，两对或多对)相对设置的或相对的发射器。如本文所使用的，术语“相对的发射器”指的是被安置在微波室大体相对侧上的两个或更多个发射器。在一个实施例中，相对的发射器可以是对面面对着的。正如本文关于相对的微波发射器所使用的，术语“对面面对”应当表示中心发射轴线彼此基本对齐的发射器。为了简化起见，发射器522c的中心发射轴线523c和发射器522d的中心发射轴线523d是在图6a中示出的唯一发射轴线。不过，应当理解，发射器522a-f中的每个发射器包括类似的发射轴线。

相对的发射器可以彼此大体对齐，或可以与设置在微波室520的相对侧面上的一个或更多个其他发射器交错布置。在一个实施例中，一对相对发射器可以是交错的一对发射器，从而使得发射器522的排放口524彼此基本不对齐。发射器522a和522e构成以交错配置布置的一对示例性的相对发射器。交错的相对发射器可以彼此轴向或横向交错。正如本文关于相对的微波发射器所使用的，术语“轴向交错”应表示中心发射轴线彼此轴向间隔的发射器。正如本文关于相对的微波发射器所使用的，术语“横向交错”应表示中心发射轴线彼此横向间隔的发射器。在另一个实施例中，一对相对的发射器可以是直接相对的发射器，从而使得发射器对的排放口基本对齐。例如，在图6a中示出的发射器522c和522d被配置成一对相对的发射器。

在某些实施例中，微波加热区516可以包括彼此同时操作的两个或更多个输送线路。示例性多线路输送系统540在图6b和6c中示出。如图6b和6c所示，输送系统540可以被配置成在图6b中由箭头560大体表示的输送方向上运送多个物品550。在一个实施例中，输送系统540可以包括至少两个横向间隔、基本平行的输送线路，诸如例如在图6b中示出的第一、第二和第三输送线路542a-c。在一个实施例中，输送线路542a-c可以包括单独的输送系统，而在另一个实施例中，输送线路542a-c中的每个线路可以是整个输送系统的一部分。输送系统540和/或输送线路542a-c可以是包括先前详细讨论的那些输送系统的任何合适类型的输送机或输送系统。

在图6b和6c中示出的微波加热系统516包括多个微波发射器522，其可以被划分或组织成至少两组的两个或更多个微波发射器。第一、第二和第三输送线路542a-c中的每个输送线路可以被配置成接收相应第一、第二和第三组微波发射器的微波能量。在一个实施例中，发射器“组”可以指的是大体沿输送方向安置的两个或更多个轴向间隔的发射器(例如，在图6b中示出的发射器组522a-d，发射器组522e-h和/或发射器组522i-1)，而在另一个实施例中，发射器“组”可以包括被安置在微波室的不同侧面上的一对或多对相对发射器(例如，如图6c所示的包括一对发射器522a和522m的组，包括一对发射器522b和522n的组，包括一对发射器522c和522o的组以及包括一对发射器522d和522p的组)。当发射器组包括一对或多对相对发射器时，该发射器可以以交错配置(未示出)布置或如图6c所示是彼此直接相对的(例如，相对面对)。根据一个实施例，如图6b中作为发生器512a示出的至少一个发生器可以被配置成向至少一组微波发射器提供微波能量。

如图6b所特别示出的，邻近的输送线路542的各个微波发射器522可以在输送方向上相对于彼此以交错配置布置。在一个实施例中，一个或更多个相同侧的微波发射器522a-1可以彼此轴向交错。例如，在如图6b所示的实施例中，与第一输送线路542a关联的发射器522a-d可以相对于相应发射器522e-h中的每个发射器以交错配置布置，其中发射器522e-h与相对于和/或沿输送方向560的第二输送线路542b关联。如本文相对于相同侧的微波发射器所使用的，术语“轴向交错的”应表示彼此轴向间隔的距离大于发射器的发射开口的最大轴向尺寸的1/2的发射器。如本文相对于相同侧的微波发射器所使用的，术语“横向交错的”应表示彼此横向间隔的距离大于发射器的发射开口的最大横向尺寸的1/2的发射器。

此外，在相同或另一个实施例中，与非邻近的输送线路(例如，第一和第三输送线路542a、542c)关联的微波发射器可以相对于彼此以基本对齐的配置布置，如图6b中示出的发射器522a-d相对于发射器522i-1的布置所说明的。可替换地，与第三输送线路542c关联的发射器522i-1的至少一部分可以相对于第一输送线路542a和/或第二输送线路542b的发射器522a-d交错布置(实施例未示出)。虽然图6b描绘邻近的输送线路的发射器之间包括很小甚至没有间距，但是应当理解，在一个实施例中，邻近线路的发射器之间可以存在某些间距(例如，发射器522a与522e，发射器522b与522f等)。进一步地，单独的发射器522可以具有任何合适的设计或配置，并且在一个实施例中，其可以包括本发明的一个或更多个实施例的至少一个特征，所述特征将在本文详细描述。

现转向图7a，其示出微波加热区616的一个实施例的部分视图。微波加热区616包括至少一个微波发射器622，该微波发射器限定用于将能量排放到微波室620内的发射开口624。如图7a所示，微波发射器622被配置成沿中心发射轴线660向输送系统640排放微波能量，输送系统640被配置成沿输送轴线642在微波室620内运送多个物品650。在一个实施例中，中心发射轴线660可以被倾斜，从而使得发射倾角β被限定在中心发射轴线660与垂直于输送轴线642的平面(如图7a所示出的平面662)之间。根据一个实施例，发射倾角β可以是至少大约2°、至少大约4°、至少大约5°和/或不超过大约15°、不超过大约10°或不超过大约8°。

现转向图7b，示出微波加热系统616的另一个实施例，该微波加热系统包括两个或更多个发射器622a-c，每个发射器被配置成沿相应的倾斜中心发射轴线660a-c将能量排放到微波室620内。在微波加热系统616包括两个或更多个倾斜发射器的一个实施例中，发射器尤其是相同侧发射器的中心发射轴线可以彼此基本平行，如图7b中所示的发射器622a、622b的中心发射轴线660a、660b所大体示出的。如本文所使用的，术语“基本平行”意思是在5°内平行。在相同或另一个实施例中，微波加热区616内的两个或更多个发射器尤其是相对发射器的中心发射轴线可以基本平行或基本对齐，如图7b中的微波发射器622a、622c的发射轴线660a、660c所示出的。当微波加热区616包括具有如上所述定向的中心发射轴线的n个倾斜微波发射器时，每个发射器可以限定相应的在先前讨论范围内的发射倾角βn。在一个实施例中，每个发射器的每个发射倾角βn可以是基本相同的，而在另一个实施例中，发射倾角βn中的至少一个发射倾角可以基本不同于一个或更多个其他发射倾角。

返回参照图6a，微波系统516的发射器522a-f的发射开口524a-f中的至少一个可以被基本透微波的窗口526a-f至少部分覆盖，所示窗口526a-f设置在每个发射开口524a-f与微波室520之间。透微波窗口526a-f可以可操作地阻止流体在微波室520与微波发射器522a-f之间的流动，同时还允许来自发射器522a-f的一部分微波能量穿过该透微波窗口。窗口526a-f可以由任何合适的材料制成，所述合适的材料包括但不限于一个或更多个热塑性或玻璃材料，诸如玻璃填充的特弗隆、聚四氟乙烯(PTFE)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚醚酰亚胺(PEI)、氧化铝、玻璃及其组合物。在一个实施例中，窗口526a-f可以具有至少大约4mm、至少大约6mm、至少大约8mm和/或不超过大约20mm、不超过大约16mm或不超过大约12mm的平均厚度，并且可以承受至少大约40psi、至少大约50psi、至少大约75psi和/或不超过大约200psi、不超过大约150psi或不超过大约120psi的压力差，而不会断裂、开裂或其他方式失效。

微波发射器窗口的合适配置的几个实施例在图8a-c中示出。如图8a-c所示，每个微波窗口726限定室侧表面725，其可选地限定微波室720的侧壁721的至少一部分。根据在图1中示出的一个实施例，窗口726的室侧表面725可以被配置为使得室侧表面725的总表面面积的至少大约50％、至少大约65％、至少大约75％、至少大约85％或至少大约95％被定向为与水平面成倾角α。与水平面的倾角α可以是至少大约2°、至少大约4°、至少大约8°、至少大约10°和/或不超过大约45°、不超过大约30°或不超过大约15°，如同虚线762所示。在其他实施例中，当微波室720的延伸轴线762和/或输送轴线平行于水平面时，倾角α还可以被限定在例如微波室720的延伸轴线762和/或输送轴线(未在图8a-c中示出)。

窗口726的室侧表面725可以从水平面定向，而不管发射器722是否被定向为带有如上所述的发射倾角。在一个实施例中，窗口726可以是基本平坦的并且从水平面倾斜(如图8a所示)，而在相同或另一个实施例中，窗口726的室侧表面725可以包括一个或更多个凸面(如图8b所示)或凹面(如图8c所示)。当室侧表面725不是基本平坦的时，一个或更多个(或n个)总倾角可以如上所述形成。根据室侧表面725的准确配置，由此形成的多个倾角可以与由相同表面725形成的其他倾角相同或不同。

如先前所讨论的，在图6a中示出的微波发射器522a-f可以是任何合适的配置。根据本发明的一个实施例配置的微波发射器822的几个视图在图9a-f中提供。首先参照图9a，微波发射器822被示出包括一组相对的侧壁832a、832b和一组相对的端壁834a、834b，所述侧壁和端壁共同限定基本是矩形的发射开口838。当发射开口838包括矩形开口时，其可以具有分别至少部分由侧壁832a、832b和834a、834b的末端边缘限定的宽度(W1)和深度(D1)。在一个实施例中，侧壁832a、832b可以比端壁834a、834b更宽，从而使得如图9a的W1所示出的侧壁832a、832b的下端边缘的长度可以大于如图9a用标识符D1所示出的端壁834a、834b的下端边缘的长度。如图9a所示，侧壁832a、832b和端壁834a、834b的细长部分还可以共同限定通路837，在微波能量从微波入口836传送到由发射器822限定的至少一个发射开口838时，可以通过该通路837传播微波能量。

当发射开口838用于将微波能量排放到微波室内时，该发射开口838可以在微波室的伸展方向(未示出)或在其内的物品的输送方向上是拉长的。例如，在一个实施例中，发射器822的侧壁832a、832b和端壁834a、834b可以被配置成使得发射开口838的最大尺寸(如图9a示出为W1)基本对齐，平行于微波室的延伸方向和/或物品通过其中的输送方向。在这个实施例中，侧壁832a、832b的末端边缘可以被定向平行于延伸方向(或输送方向)，而端壁834a、834b的末端边缘可以基本对齐，垂直于微波室内的延伸或输送方向(未在图9中示出)。

图9b和9c分别提供在图9a中示出的微波发射器822的侧壁832和端壁834的视图。应当理解虽然在图9b和9c中仅示出侧壁或端壁832、834中的一个，不过该对侧壁或端壁中的另一个可以具有类似的配置。在一个实施例中，侧壁832和端壁834中的至少一个可以是喇叭形的，从而使得入口尺寸(宽度W0或深度D0)小于出口尺寸(宽度W1或深度D1)，分别如图9b和9c所示。当是喇叭形时，侧壁和端壁832、834中的每个限定相应的宽度和深度张角θW和θd，如图9b和9c所示。在一个实施例中，宽度和/或深度张角θW和/或θd可以是至少大约2°、至少大约5°、至少大约10°或至少大约15°和/或不超过大约45°、不超过大约30°、或不超过大约15°。在一个实施例中，宽度和深度张角θW和θd可以是相同的，而在另一个实施例中，θw和θd的值可以是不同的。

根据一个实施例，深度张角θd可以小于宽度张角θW。在特定实施例中，深度张角θd可以不超过大约0°，从而使得微波发射器822的入口深度D0和出口尺寸D1是基本相同的，如图9d中的实施例所示。在另一个实施例中，深度张角θd可以小于0°，从而使得D1小于D0，如图9e所示。当微波发射器822包括小于0°的深度张角和/或发射开口838的深度D1小于微波入口836的深度D0时，微波发射器822可以是具有大体反剖面的锥形发射器。在微波发射器822包括n个发射开口的一个实施例中，在1个与n个之间的开口可以具有小于或等于发射器的入口的深度和/或宽度的深度和/或宽度。多开口发射器的进一步实施例将在下面详细讨论。

根据本发明的一个实施例，发射开口838的深度D1可以不超过大约0.625λ、不超过大约0.5λ、不超过大约0.4λ、不超过大约0.35λ或不超过大约0.25λ，其中λ是从发射开口838排放的微波能量的主要模式的波长。虽然不希望受理论的约束，据信通过将发射开口838的深度D1减到最小，最接近的发射开口838所产生的微波场比由具有更大深度的发射器所产生的微波场更稳定和均匀。在微波发射器822包括n个发射开口的一个实施例中，每个发射开口的深度dn可以不超过大约0.625λ、不超过大约0.5λ、不超过大约0.4λ、不超过大约0.35λ或不超过大约0.25λ。当微波发射器822具有多个开口时，每个开口可以具有与相同发射器的一个或更多个其他发射开口相同或不同的深度。

现参照图10a-c，示出本文描述的适合用于微波加热系统的微波发射器922的另一个实施例，该微波发射器包括单个微波入口936以及用于从其中排放微波能量的两个或更多个发射开口，该两个或更多个发射开口被示为发射或排放开口938a-c。在图10a-c中示出的微波发射器922包括第一、第二和第三间隔开的发射开口938a-c，所述间隔开的开口是彼此横向间隔的。虽然本文所述限定了三个发射开口，但是应当理解，发射器922可以包括任何合适数量的发射开口，所述任何合适数量包括至少2个、至少3个、至少4个和/或不超过10个、不超过8个或不超过6个。第一、第二与第三发射开口938a-c中的每个之间的间距可以是至少大约0.05λ/至少大约0.075λ或至少大约0.10λ和/或不超过大约0.25λ/不超过大约0.15λ或不超过大约0.1λ，其中λ是从发射器922排放的微波能量的主要模式的波长。

在一个实施例中，第一、第二和第三发射开口中的每个开口由一个或更多个分隔隔膜(或分隔板)940a、940b分开，该隔膜被设置在发射器922内部内，如图10a-c所示。隔膜940a、940b通常具有等于排放开口938a-c之间期望间距的厚度。当微波发射器包括n个隔膜时，微波发射器922限定(n+1)个分开的发射开口和被限定在微波入口836与每个发射开口938a-c之间的(n+1)个单独的微波通路937a-c，如图10c所特别示出的。如图10c所示，每个微波通路937a-c具有长度L1-L3，该长度从入口936延伸到与相应发射开口938a-c垂直的点。L1-L3中的每个可以是基本相同的，或L1、L2和L3中的至少一个可以基本不同。根据一个实施例，尤其是如图10c所示的实施例，一个或更多个通路937a-c可以比一个或更多个其他通路937a-c更长。

当一个或更多个通路937a-c与一个或更多个其他通路的长度不同时，通路937a-c的尺寸(L1、L2和/或L3)可以被调整，从而使得通过所述通路传播的微波能量的相速度在较长的微波通路(例如，图10c中的L1和L3)内比通过较短通路(例如，图10c中的L2)以更快速的步速累积。虽然不希望受理论的约束，假设可以执行这类调整以确保各个波形部分的均匀同步，从而在微波能量被排放到室520内时，产生均匀的波阵面。当微波发射器922包括单个隔膜时，只产生两个微波通路(未示出该实施例)并且每个通路的长度基本相同。因此，可以不需要或很少需要控制穿过相等长度通路的微波能量的相速度。

在相同或另一个实施例中，发射开口938a-c中的每个开口可以限定深度d1-3，如图10b所大体示出的。在一个实施例中，深度d1到d3中的每个深度可以基本相同，而在另一个实施例中，深度d1-d3中的至少一个深度可以不同。如先前所讨论的，d1-d3中的一个或更多个深度可以不超过大约0.625λ、不超过大约0.5λ、不超过大约0.4λ、不超过大约0.35λ或不超过大约0.25λ，其中λ是从发射开口938a-c排放的微波能量的主要模式的波长。此外，在一个实施例中，如先前所详细讨论的，d1-d3中的至少一个可以小于或等于入口936的深度d0。如图10b所示，当隔膜940a、940b存在时，每个发射开口938a-c的深度d1-3不包括所述隔膜940a、940b的厚度。

再次参照图6a，在一个实施例中，微波加热区516的微波分配系统514可以包括至少一个微波分配歧管525a、525b，其用于经由多个发射器522a-c和522d-f将微波能量分派或分配到室520中。在一个实施例中，微波分配歧管525a、525b可以包括至少三个微波分派装置，其被配置成在微波能量从至少某些微波发射器522a-f排放之前将来自发生器512的微波能量划分为两个或更多个独立的部分。如本文所使用的，术语“微波分派装置”指的是根据预定比率，可操作地将微波能量划分为两个或更多个独立部分的任何装置或商品。如本文所使用的，术语“预定的功率比率”指的是从特定微波分派装置排出的每次得到的单独部分的功率量的比率。例如，配置成将通过的功率以1∶1功率比率划分的微波分派装置将被配置成将引入其中的功率划分为两个基本相等的部分。

不过，在本发明的一个实施例中，微波分配系统514的至少一个微波分派装置，如图6a示为感应式膜片570a-h和“T形”或双路分离器572可以被配置成具有不是1∶1的预定功率比率。例如，微波分派装置570a-h或572中的一个或更多个可以被配置成根据预定功率比率划分通过的微波能量，其中预定功率比率为至少大约1∶1.5、至少大约1∶2、至少大约1∶3和/或不超过大约1∶10、不超过大约1∶8或不超过大约1∶6。

由微波分配系统514采用的分派装置570a2-h和/或5中的每一个可以被配置成根据相同的比率排放能量，或一个或更多个分派装置570a-h可以被配置成以不同的功率比率排放。分派装置570a-h和572可以被配置成使得从发射器522a-f中的每个发射器排放基本相同的功率量，而在另一个实施例中，分派装置570a-h和572可以被共同设计，从而使得更多的功率从一个或更多个发射器522a-f排放，而更少的功率通过发射器522a-f中剩下的发射器排放。微波分派装置570a-h和572中的每个分派装置所利用的指定功率比率以及该系统内的微波能量分派的模式或整体配置可以取决于各种因素，所述各种因素包括例如，被加热物品的类型，微波加热区516的期望操作条件以及其他类似因素。

在操作时，初始的微波量被引入微波分配系统514中并且在微波能量穿过分离器572时被划分为两部分。在一个实施例中，从分离器572排出的微波能量的两部分可以是几乎相同的功率，而在另一个实施例中，所述两部分中的一个可以比另一个具有更多的功率。如图6a所示，每个部分在进入歧管525a、525b之前，可以传送到相应的歧管525a、525b，可选地传送通过移相装置530。现将描述微波分配歧管525a，应当理解，类似的操作同样适用于在图6a中示出的下部歧管525b。

排出分离器572以及可选的移相装置530(其实施例将在下面详细讨论)的微波功率接着穿过被示为膜片570a的微波分派装置，功率在该膜片上可以被划分为第一发射微波分量(fraction)和第一分配微波分量。第一发射微波分量可以被引向发射器522a并且可以经由出口524a排放。第一分配微波分量可以沿波导518向下朝向额外的微波发射器522b、522c传播。根据一个实施例，从膜片570a排出的第一发射微波分量与第一分配微波分量的功率比率可以不超过大约1∶1、不超过大约0.95∶1、不超过大约0.90∶1、不超过大约0.80∶1、不超过大约0.70∶1或不超过大约0.60∶1。在一个实施例中，第一发射微波分量与第一分配微波分量的功率比率不是1∶1。

在第一分配微波分量朝向发射器522b、522c传播时，其可以随后被划分为将要经由发射出口524b排放的朝向发射器522b导向的第二发射微波分量，以及沿波导518朝向发射器522c向下传播的第二分配微波分量。在一个实施例中，第二发射微波分量与第二分配微波分量的比率可以是至少大约0.80∶1、至少大约0.90∶1、至少大约0.95∶1和/或不超过大约1.2∶1、不超过大约1.1∶1、不超过大约1.05∶1或可以是接近1∶1。随后，剩下的微波能量(例如，全部第二分配微波分量)可以接着被导向到最终的微波发射器522c并从发射出口524c排放。

根据另一个实施例(未在图6a中示出)，微波分配系统514可以包括具有不止三个发射器的微波分配歧管525a、525b。例如，当微波分配歧管525包括n个发射器时，除第(n-1)个步骤以外的所有划分步骤被执行，从而使得发射微波分量与分配微波分量的比率不是1∶1。对于除第(n-1)个步骤以外的每个步骤，功率比率可以是不超过大约1∶1、不超过大约0.95∶1、不超过大约0.90∶1、不超过大约0.80∶1、不超过大约0.70∶1或不超过大约0.60∶1，而第(n-1)个划分步骤可以被执行，从而使得发射微波分量与第二分配微波分量的比率可以是至少大约0.80∶1、至少大约0.90∶1、至少大约0.95∶1和/或不超过大约1.2∶1、不超过大约1.1∶1、不超过大约1.05∶1或可以是接近1∶1。接着在第n个发射微波分量将要经由第n个微波发射器排放到微波室时，第(n-1)个分配微波分量可以以其大多数或全部被发送。

除了被安置在微波分配系统514内的一个或更多个膜片570a-h之外，一个或更多个发射器522还可以包括设置在发射器内的至少一个感应式膜片，如图11a和11b中的一个实施例所示。可替换地，一个或更多个膜片570b和/或570d可以被分别设置在发射器522a和/或522b内，而不是被设置在如图6a所示的波导内。

包括设置在其中的感应式膜片的微波发射器1022的一个实施例在图11a中示出。发射器1022可以包括位于其微波入口1036与一个或更多个发射开口1038之间的至少一个感应式膜片1070，如图11a和11b所大体示出的。如图11a和11b所示，膜片1070可以由设置在发射器1022的相对侧上的一对感应式膜片面板1072a、1072b限定。虽然第一和第二膜片面板1072a、1072b被示出耦连到发射器1022的较窄相对端壁1034a、1034b，但是应当理解第一和第二膜片面板1072a、1072b还可以被耦连到发射器1022的较宽相对侧壁1032a、1032b。如图11a和11b所示，第一和第二膜片面板1072a、1072b以横跨于通过通路1037的微波传播方向的方向向内延伸到被限定在微波入口1036与发射开口1038之间的微波通路1037中。在一个实施例中，膜片面板在其设置的位置处阻塞微波通路1037总面积的至少大约25％、至少大约40％或至少大约50％和/或不超过大约75％、不超过大约60％或不超过大约55％。当微波发射器1022包括两个或更多个发射开口时，如图11c所示，第一和第二膜片面板1072a、1072b可以被配置成阻塞发射器1022的每个发射开口1038a-c的至少一部分。

如图11a所示，第一和第二膜片面板1072a、1072b可以是基本共面的，并且可以基本垂直于微波发射器1022的中心发射轴线定向。在一些实施例中，膜片面板1072a、1072b可以与微波发射器1022的微波入口1036和发射开口1038间隔开。例如，膜片面板1072a、1072b可以与发射器1022的微波入口1036间隔一定的距离，该距离是发射器1022的微波入口1036与发射开口1038之间的最小距离的至少大约10％、至少大约25％或至少大约35％。进一步地，膜片面板1072a、1072b可以与发射器1022的发射开口1038间隔一定距离，该距离是发射器1022的微波入口1036与发射开口1038之间测得的最大距离(L)的至少大约10％、25％或35％。

现转向图6a，微波分配系统514被示出进一步包括用于增加在微波加热室520内产生的微波场的均匀性和/或强度的一个或更多个装置。例如，在一个实施例中，微波分配系统514可以包括被设计成更改和/或控制在各个加热区580a-c内产生的微波场的结构干扰带的位置和强度的一个或更多个装置，所述干扰带分别被限定在发射器对522a和522f、522b和522e以及522c和522d之间。在一个实施例中，这类装置可以是可操作用于使通过该装置的微波能量的相位循环移位的移相装置，如图6a示意性示出的装置530。

在物品550沿微波室520内的输送系统540移动时，在每个单独的加热区580a-c内的每个物品550可以具有至少大约2秒钟、至少大约10秒钟、至少大约15秒钟和/或不超过大约1分钟、不超过大约45秒钟或不超过大约30秒钟的平均驻留时间(τ)。在一个实施例中，物品550的平均驻留时间(τ)可以大于移相装置530配置的移相速率(t)。例如，物品通过各加热区580a-c中的一个加热区的平均驻留时间与装置530的移相速率的比率(τ∶t)可以是至少大约2∶1、至少大约3∶1、至少大约4∶1、至少大约5∶1和/或不超过大约12∶1，不超过大约10∶1或不超过大约8∶1。

移相装置530可以是用于使通过微波分配系统514的微波能量的相位快速且循环移位的任何合适装置。根据一个实施例，移相装置530可以被配置成以每秒至少大约1.5个周期、每秒至少大约1.75个周期或每秒至少大约2.0个周期和/或每秒不超过大约10个周期、每秒不超过大约8个周期和/或每秒不超过大约6个周期的移相速率(t)使穿过该移相装置的微波能量移位。如本文所使用的，术语“移相速率”指的是每秒完成的完整移相周期的数量。“完整移相周期”指的是从0°到180°和返回到0°的相移。虽然微波分配系统514被示出包括单个移相装置530，但是应当理解，任何合适数量的移相装置可以用于该微波分配系统514内。

在一个实施例中，移相装置530可以包括可操作用于在柱体内以大体线性移动(例如，上下运动)的柱塞式调谐装置，从而促使通过该装置的微波能量的相位循环移位。图12a和12b示出适合用于微波分配系统514中的柱塞式调谐装置1130a、1130b的两个实施例。图12a示出单柱塞的移相装置1130a，其包括可操作用于经由自动驱动器1136在单个柱体1134内移动的一个柱塞1132。图12b示出移相装置的另一个实施例，该移相装置包括多柱塞移相装置，其包括设置在若干个对应柱体1134a-d内并可操作用于在所述若干个柱体内移动的多个柱塞1132a-d。柱塞1132a-d可以由单个自动驱动器1136驱动，所述自动驱动器1136可以经由转动凸轮轴1138被连接到柱塞1132a-d中的每个柱塞。柱塞式调谐装置1130a、1130b中的任一个可以被连接到诸如例如短槽混合联结器(未在12a和12b中示出)的联结器，并且可以如上所述作为移相装置530被用在微波分配系统514中。

合适的移相装置的另一个实施例在图13a-e中示出。与图12a和12b中示出的移相或调谐装置相比，在13a-e中示出的移相装置是可旋转的移相装置。例如，如图13a-c所示，也被称为可变相位短路的可旋转移相装置1230的一个实施例可以包括限定第一大体矩形开口1212的固定部1210和靠近所述第一开口1212安置的可旋转部1240。如图13a所示，间隙1213可以被限定在可旋转部1240与固定部1210之间，并且在一个实施例中，微波扼流圈(未示出)可以至少部分被设置在间隙1213内，用于阻止微波能量从固定部1210和可旋转部1240泄漏。

可旋转部1240包括外罩1242以及容纳在外罩1242内的多个间隔开的基本平行的板1244a-d。如图13a所示，外罩1242包括第一端部1243a和第二端部1243b，并且第一端部1243a限定邻近于固定部1210的第一矩形开口1212的第二开口1246。如图13a中的箭头1290、1292所指示的，可旋转部1240可以被配置成围在延伸通过第一开口1212和第二开口1246的旋转轴线1211上相对于固定部1210旋转。

如图13b和13c所特别示出的，外罩1242具有长度(LH)、宽度(WH)以及深度(DH)。在一个实施例中，LH、WH和DH中的至少一个是至少大约0.5λ、至少大约0.65λ、至少大约0.75λ和/或不超过大约1λ、不超过大约0.9λ或不超过大约0.75λ，其中λ是可变相位短路1230被配置成在第一开口1212与第二开口1246之间传送的微波能量的波长。在一个实施例中，WH和DH中的至少一个是至少大约0.5λ并且两者均不超出大约λ。如图13a-c所大体示出的，外罩1242的横截面形状基本是正方形的，从而使得WH∶DH的比率不超出大约1.5∶1、不超过大约1.25∶1或不超过大约1.1∶1。

固定部1210可以是任何合适的形状或尺寸，并且可以包括圆形或矩形的波导。在如图13d所示的一个实施例中，第一基本矩形开口1212可以具有宽度(WR)和深度(DR)，从而使得WR∶DR的比率是至少大约1.1∶1、至少大约1.25∶1或至少大约1.5∶1。固定部1210的第一开口1212的宽度和可旋转部1240的第二开口1246的宽度基本相同，从而使得比率WH∶WR是至少大约0.85∶1、至少大约0.95∶1或至少大约0.98∶1和/或不超过大约1.15∶1、不超过大约1.05∶1或不超过大约1.01∶1。

如图13a所大体示出的，每个板1244a-d可以被耦连到外罩1242的第二端部1243b，并且可以以朝向第一开口1212和第二开口1244的方向大体朝向外罩1242的第一端部1243a延伸。每个板1244a-d可以具有如图13b的Le所示的延伸距离或长度，该延伸距离或长度可以是至少大约0.1λ、至少大约0.2λ、至少大约0.25λ和/或不超过大约0.5λ、不超过大约0.35λ或不超过大约0.30λ。此外，如图13c所特别示出的，板1244a-d中的一个或更多个板可以具有厚度k，厚度k是至少大约0.01λ、至少大约0.05λ和/或不超过大约0.10λ或不超过大约0.075λ，其中λ是经由第一开口1212被引入外罩1242内的微波能量的波长。邻近的板1244a-d可以被间隔开一定间隔距离j，该间隔距离可以大于、几乎等于或小于每个板的厚度。在一个实施例中，j可以是至少大约0.01λ、至少大约0.05λ和/或不超出大约0.10λ、或不超出大约0.075λ。因此，在一个实施例中，如图13c的阴影区大体示出的板1244a-d的远端的累加表面面积与如图13c的非阴影区大体示出的外罩1242的第二端部1243b的总内部暴露表面面积的比率可以是至少大约0.85∶1、至少大约0.95∶1或至少大约0.98∶1和/或不超过大约1.15∶1、不超过大约1.10∶1或不超过大约1.05∶1。

可变相位短路1230可以被配置成围绕旋转轴线1211以每分钟至少大约50转(rpm)、至少大约100rpm、至少大约150rpm和/或不超过大约1000rpm、不超过大约900rpm或不超过大约800rpm的速度旋转，如图13a所示。在一个实施例中，可旋转可变相位短路1230的运动的至少一部分可以经由耦连到自动驱动器和/或自动控制系统(未示出)的致动器1270执行。在另一个实施例中，运动的至少一部分可以通过手动执行，并且可选地包括一段时间的非旋转。

适合用于图6a的微波分配系统514的其他可旋转移相装置1233和1235的附加实施例分别示出在图13e和13f中。如图13e中的实施例所示，旋转移相装置1233可以包括经由固定杆1239耦连到设置在波导1243内的柱塞1241的旋转曲轴构件1237。在曲轴构件1237如箭头1261所指示的旋转时，杆1239便于活塞或柱塞1241在波导1243内的大体上下运动，如图13e中的箭头1263所指示的。旋转移相装置1235的另一个实施例在图13f中示出，其包括耦连到随动杆1247的凸轮1245，其可以与设置在波导1243内的柱塞1241集成在一起或耦连到该柱塞1241。在凸轮1245旋转时，随动杆1247使柱塞或活塞以大体上下运动在柱体1243内移动，如箭头1263所大体指示的。此外，根据一个实施例，旋转移相装置1235可以进一步包括便于柱塞1241在波导1243内以向上的方向运动的一个或更多个偏置装置1249(例如，一个或更多个弹簧)。

除了被用作可旋转移相装置以外，可变相位短路1230(或可选地，旋转移相装置1233、1235)还可以被配置成用作调谐装置，诸如例如作为用于解谐或取消不想要反射的阻抗调谐器和/或作为用于将发生器的频率匹配到空腔频率的频率调谐器。

现转向图14a，示出微波分配系统1314的一个实施例，其中微波分配系统1314利用两个可变相位短路1330a、1330b作为用于取消或将反射功率最小化的阻抗调谐器。如图14a所示，可变相位短路1330a、1330b中的每个可以被连接到联结器1340的邻近出口，联结器1340可以是短槽混合联结器。在操作时，可变相位短路1330a、1330b中的每个可以被单独调整到期望的位置，从而使得阻抗调谐器解谐从微波发射器1322向发生器1312向回反射的能量。根据一个实施例，在微波过程期间，可变相位短路1330a、1330b中的一个或两者可以根据需要被进一步调整，以便适应被加热物品的发射系数的变化。在一个实施例中，所述进一步调整可以至少部分通过使用自动控制系统(未示出)执行。

如本文所述的可变相位短路还可以用作频率调谐器，其用于将空腔的频率与发生器频率匹配。根据这个实施例，一个或更多个可变相位短路，如图14b中示出的可变相位短路1330c可以被直接耦连到沿谐振微波室1320间隔的各个端口。在这个实施例中，可变相位短路1330c可以连续或偶发地旋转，并且其位置可以根据微波室1320内的变化和/或微波室1320内被处理物品(未示出)的变化手动或自动调整。作为可变相位短路1330c的这个调整的结果，在空腔内微波能量的频率可以更接近地匹配于发生器(未示出)的频率。

再次参照在图6a中示出的微波加热系统510，通过例如增加物品与周围流体介质之间的传热系数，可以实现被传送通过微波室520的物品550的更彻底和/或更有效加热。微波室1420的一个实施例在图15a中示出，其被配置成通过微波加热室1420内的传热系数的变化，促进物品1450的更快和更有效加热。在一个实施例中，可以使用一个或更多个搅动装置，至少部分通过搅动室1420内的气体/气态介质或液体/液态介质，而增加微波室1420内的传热系数，该一个或更多个搅动装置诸如例如一个或更多个液体射流搅拌器1430a-d，其被配置成将一个或更多个流体射流湍急地排放到微波室1420的内部内。在一个实施例中，排放到微波室1420中的流体射流可以是液体或蒸汽射流，并且可以具有至少大约4500、至少大约8000或至少大约10000的雷诺数。

在结构上，流体射流搅拌器1430a-d可以是被配置成在微波室1420内的多个位置处朝向物品1450排放多个射流的任何装置。在一个实施例中，流体射流搅拌器1430可以沿微波室1420的中心细长轴线1417轴向间隔，从而使得射流的至少一部分被配置成以大体垂直于中心细长轴线1417的方向排放。在如图15b所特别示出的另一个实施例中，一个或更多个流体射流搅拌器1430a-d可以环形安置在微波室1420内，从而使得射流的至少一部分朝向室1420的中心细长轴线1417径向向内导向。虽然在15b中被示为沿微波室1420的圆周的一部分是大体连续的，但是应当理解，流体射流搅拌器1430a还可以包括沿室1420的圆周的至少一部分彼此径向间隔的多个不同射流，所述每个不同各别射流被安置以朝向室1420的中心细长轴线1417排放流体射流。

如图15a所示，流体射流搅拌器1430a-d可以沿微波室1420的一个或更多个侧面安置，并且可以被(可替换地)设置在一个或更多个微波发射器1422之间。在其他条件相同的情况下，与静态室的传热系数相比，使用一个或更多个搅拌器1430a-d可以使微波室1420内流体介质与物品1450之间的传热系数增加至少大约1％、至少大约5％、至少大约10％或至少大约15％。在相同或另一个实施例中，以类似方式配置和/或操作的一个或更多个射流可以被包括在微波系统10的一个或更多个其他区域内，所述微波系统10的一个或更多个其他区域包括先前在图1a和1b中示出的热化区和/或保持区12和/或20。

再次参照图1a和1b，在从微波加热区16离开后，接着，加热的物品可选地被传送到温度保持区20，在该温度保持区内的物品温度可以保持在某个最小阀值温度处或之上一段特定驻留时间。作为这个保持步骤的结果，从保持区20移出的物品可以具有更一致的加热曲线和较少的冷点。在一个实施例中，在保持区20内的最小阀值温度可以与微波加热区16内需要的最小温度相同，并且可以是至少大约120℃、至少大约121℃、至少大约122℃和/或不超过大约130℃、不超过大约128℃或不超过大约126℃。物品传送通过保持区20的平均驻留时间可以是至少大约1分钟、至少大约2分钟或至少大约4分钟和/或不超过大约20分钟、不超过大约16分钟或不超过大约10分钟。保持区20可以操作在与微波加热区16相同的压力处，并且在一个实施例中，可以至少部分被限定在加压和/或液体填充室或容器内。

在从保持区20离开后，微波系统10的加热物品可以被相继引入急冷区22中，在该急冷区中加热物品可以经由接触一个或更多个冷却流体而被快速冷却。在一个实施例中，急冷区22可以被配置成在至少大约1分钟、至少大约2分钟、至少大约3分钟和/或不超过大约10分钟、不超过大约8分钟或不超过大约6分钟的时间段内将物品冷却至少大约30℃、至少大约40℃、至少大约50℃和/或不超过大约100℃、不超过大约75℃或不超过大约50℃。任何合适的流体类型可以被用作急冷区22中的冷却流体，包括例如先前关于微波加热区16所描述的那些液体介质和/或气体介质。

根据在图1a和1b中大体描述的一个实施例，微波加热系统10还可以包括设置在微波加热区16和/或保持区20下游的第二压力调整区14b，如果存在的话。第二压力调整区14b可以以与先前关于第一压力调整区14a所描述的方式类似的方式配置和操作。当第二压力调整区14b存在时，其可以位于急冷区22的下游，从而使得急冷区22的大一部分或近乎全部操作在与微波加热区16和/或保持区20操作的压力类似的高压(超大气压)下。在另一个实施例中，第二压力调整区14b可以被设置在急冷区22内，从而使得急冷区22的一部分可以操作在与微波加热区16和/或保持区20的压力类似的超大气压的压力下，而急冷区22的另一部分可以操作在近乎大气压力下。当从急冷区22移出时，冷却的物品可以具有至少大约20℃、至少大约25℃、至少大约30℃和/或不超过大约70℃、不超过大约60℃或不超过大约50℃的温度。一旦从急冷区22移出后，经冷却处理的物品接着可以从微波加热区10移出，用于随后的存储或使用。

根据本发明的一个实施例，提供了用于控制微波加热系统10的操作，例如以确保传送通过微波加热系统10的每个物品或包装持续不断暴露在微波能量中的一个或更多个方法。适合用于控制微波系统10的操作的方法1500的一个实施例的主要步骤由图16中的各个方框1510-1530描绘。

如图16所示，控制方法1500的第一步骤是如方框1510所表示的确定与微波加热区16相关的一个或更多个微波系统参数的值。微波系统参数的示例可以包括但不限于所排放的净功率、输送系统的速度以及在微波加热室内的水的温度和/或流速。随后，如图16中的方框1520所示，针对特定参数得到的确定值可以接着与相同参数的对应目标值比较，以便确定差值。基于该差值，可以采取一个或更多个行动，以调整微波系统10的操作，如图16中的块1530所表示的。在一个实施例中，例如当该差值的大小是特定微波系统参数的目标值和/或确定值的至少大约5％、至少大约10％或至少大约20％时，可以进行微波加热系统10的调整。在一个实施例中，上述方法的至少一部分可以使用自动控制系统来执行。

在一个实施例中，上述控制方法1500的基本步骤可以由微波加热系统10使用，以确保该加热系统内被加热的物品(例如，食品和/或药液或仪器)的安全和/或规范遵从性。根据这个实施例，一个或更多个微波系统参数可以从由最小排放净功率、最大输送系统速度和水在微波加热室内的最小温度和/或最小流速组成的组中选择。在一个实施例中，水在微波室内的最小温度可以是至少大约120℃、至少大约121℃、至少大约123℃和/或不超过大约130℃、不超过大约128℃或不超过大约126℃，而最小流速可以是每分钟至少大约1加仑(gpm)、至少大约5gpm或至少大约25gpm。在一个实施例中，输送系统的最大速度可以是每秒钟不超过大约15英尺(fps)、不超过大约12fps或不超过大约10fps，以及最小排放净功率可以是至少大约50kW、至少大约75kW或至少大约100kW。当控制方法1500用于确保产品安全或遵从性时，调节微波加热系统10操作的一个或更多个行动可以包括但不限于，停止运送系统，关闭一个或更多个发生器，移出、隔离和重新运行或设置暴露在不期望条件下的一个或更多个物品，以及上述的组合。

在相同或另一个实施例中，控制方法1500的基本步骤还可以由微波加热系统10使用，以确保被加热物品(例如，食品和/或药液或仪器)的质量和稳定性。根据这个实施例，微波参数可以包括排放净功率、输送系统的速度以及水在微波加热室内的温度和/或流速。在一个实施例中，水在微波室内的温度可以是至少大约121℃、至少大约122℃、至少大约123℃和/或不超过大约130℃、不超过大约128℃或不超过大约126℃，而流速可以是每分钟至少大约15加仑(gpm)、至少大约30gpm或至少大约50gpm。在一个实施例中，输送系统的速度可以被控制在每秒钟至少大约5英尺(fps)、至少大约7中s或至少大约10fps的速度，而排放净功率可以是至少大约75kW、至少大约100kW或至少大约150kW。当控制方法1500用于确保产品质量或稳定性时，调节微波加热系统10的操作的一个或更多个行动可以包括但不限于，停止运送系统，关闭一个或更多个发生器，移出、隔离和重新运行或设置暴露在不期望条件下的一个或更多个物品，以及上述的组合。

为了执行在图16中示出的方法1500的比较步骤1520，用于上面讨论的微波系统参数中的至少一个参数的一个或更多个目标值可以在加热微波系统10中的物品之前被确定。这些目标值的大小的确定可以首先通过针对使用小型微波系统加热的特定类型的物品产生规定的加热曲线来实现。例如，在一个实施例中，一个或更多个特定类型物品(例如，特别是食品、医疗装置或医用流体)首先被装载到小型微波加热系统的微波室中。在一个实施例中，被装载到小型加热室的物品可以是单一类型的，从而使得确定的所得到的规定加热曲线可以在较大型加热系统中具体应用于该类型的物品。在一个实施例中，物品可以是包装食品的指定类型和/或尺寸(例如，8盎司的MRE肉包装)或可以是包装的医用流体(例如，盐水)或指定类型和/或包装的医疗或牙科设备。

一旦被装载到小型微波加热系统的微波室中，该物品可以通过经由一个或更多个微波发射器将微波能量引入到室中而被加热。在可以包括多次加热运行的这个加热阶段，规定加热曲线可以被确定用于被加热物品。如本文所使用的，术语“规定加热曲线”指的是当加热指定物品类型时所建议或推荐的各种参数的目标值组合。除了包括目标值以外，规定加热曲线还可以被至少部分地表示为时间和/或物品的位置的函数。在一个实施例中，规定加热曲线可以包括一个或更多个微波系统参数的至少一个目标值，所述微波系统参数包括但不限于排放净功率、微波功率的顺序分配(即，排放微波能量的指定的有关时序、位置和量)、流体(例如，水)在微波室中的温度和/或流速和/或物品在微波室内的驻留时间。此外，规定加热曲线还可以包括与微波加热系统10的热化区16、保持区20和/或急冷区22相关的一个或更多个参数(例如，温度、流体的流速、压力以及物品驻留时间)的目标值或最小值。

一旦规定的加热曲线被确定，多个该类型物品可以被装载进较大型微波加热系统中，并且接着根据小型微波系统所确定的规定曲线，可选地使用自动控制系统进行加热。在一个实施例中，小型微波加热系统可以是间歇(batch)或半间歇(semi-batch)系统和/或可以包括具有小于100立方英尺、小于50立方英尺或小于30立方英尺的总内部容积的液体填充微波室。在相同或另一个实施例中，大型微波系统可以是至少部分在加压或液体填充微波室中执行的连续或半连续过程，其中该加压或液体填充微波室具有至少大约100立方英尺、至少大约250立方英尺或至少大约500立方英尺的总内部容积。如有需要，上述步骤可以随后被重复很多次，以便产生任何不同物品数量的特定规定加热曲线。随后，上述的一个或更多个参数的目标值可以在图16中示出的方法1500的比较步骤1520中被确定和使用。此后，基于该差值，可以采取上面列出的一个或更多个行动，以确保最终产品的一致加热。

确保一致加热的一个方面是确保恒定和可测量的功率被排放到加热区中。在一个实施例中，提供用于控制排放到微波加热系统10内的净功率的方法。如本文所使用的，术语“排放净功率”指的是波导或发射器内正向功率和反射功率之间的差值。如本文所使用的，术语“正向功率”指的是以预期方向从发生器向载荷传播的功率，而术语“反射功率”指的是以非预期方向传播的功率，该非预期方向通常是功率从载荷返回波导或发射器中并朝向发生器传播的方向。

使用两对或多对定向联结器确定从至少一个微波发射器排出的净功率的方法1600的主要步骤在图17中的流程图中概述。如块1610和1620所表示的，第一和第二排放净功率值可以通过使用两对独立的定向联结器进行确定。每对定向联结器可以包括用于测量正向功率的一个联结器和用于测量反射功率的另一个联结器，以及用于计算差值从而提供相应的第一和第二排放净功率值的一个或更多个装置或系统。根据一个实施例，至少一个净功率值可以用于调整或控制微波发生器的输出，而其他的净功率值可以被用作其他值的备份或验证。

一旦从每对联结器获得所述值，第一与第二净功率值可以进行比较，以确定差值，如方框1630所示，并且基于该差值，可以采取行动以调整微波加热系统的操作，如方框1640所示。在一个实施例中，当差值超出预定值时，可以采取行动，诸如例如该预定值可以是先前确定的第一和/或第二净功率值的至少大约1％、至少大约2％或至少大约5％的值。在一个实施例中，当差值是第一和第二净功率值中的最小值的至少大约1％、至少大约2％或至少大约3％时，可以采取行动。在另一个实施例中，如果第一或第二净功率值下降到低于预定最小值和/或超出预定最大值时，可以采取行动。至少部分取决于待处理物品和所确定的差值，所述行动可以包括但不限于，当差值超出预定值时，关停发生器或输送系统，增加或减少发生器输出，和/或移出、隔离和设置或重新运行被设置在微波加热室内的一个或更多个物品。

本发明的微波加热系统可以是在相对短时间内能够处理大体积物品的商业规模的加热系统。相比于利用微波能量加热多个物品的常规蒸煮器和其他小型系统，本文所述的微波加热系统可以被配置成实现每条输送线路每分钟至少大约15个包装、每条输送线路每分钟至少大约20个包装、每条输送线路每分钟至少大约25个包装或每条输送线路每分钟至少大约30个包装的总产率，这远远超出其他微波系统可实现的速率。

如本文所使用的，术语“每分钟的包装数”指的是根据下列程序，能够由给定微波加热系统处理的乳清凝胶填充的8盎司MRE(准备吃的膳食)包装的总数量：可从Ameriqual集团公司(美国印第安纳州的埃文斯维尔市)商购获得的填充有乳清凝胶布丁的8盎司MRE包装被连接到多个温度探针，该温度探针在从包装的几何中心起始，沿x轴、y轴和z轴中的每个轴线间隔的五个等距离位置处被安置在布丁中，如图18所示。接着，该包装被放置在待评估的微波加热系统中并被加热，直到每个探针指示温度在指定最小温度之上(例如，用于消毒系统的120℃)。实现这类温度曲线所需要的时间以及关于加热系统的物理和尺寸信息可以被接着用于计算每分钟包装数的总产率。

上述的本发明的优选形式仅作为示例被使用，因此，不应用于限制本发明的范围。本领域的技术人员可以对上述的示例性实施例进行明显修改，而不偏离本发明的精神。

本发明人依据等同原则陈述其目的，以确定和评估本发明的合理公平范围，本发明范围包含没有实质背离所附权利要求中阐述的本发明文字范围但超出该文字范围的任何装置。