列中的每个磁控管引入到熔炉腔室中，用于在传送带上经过腔室的工件的微波加热。来自磁控管阵列的微波能量还可操作以加热接收器，所述接收器在箱101中置于熔炉腔室中，并且所述接收器在受到微波加热之后产生导引到工件的辐射能量。接收器将会在下文中更详细地描述。依照本发明，被传送通过熔炉的工件由来自接收器的辐射能量和来自磁控管阵列的微波能量的受控组合加热。
[0035]根据本发明的熔炉通常在约600°C与1050°C之间的温度范围中操作，但是本发明能够在以较高或较低的温度可操作的熔炉构造中实施。
[0036]磁控管阵列
[0037]多个微波源设置成提供腔室中的均匀微波辐射以均匀地加热由传送器运送通过腔室工件并且提供所述多个接收器棒的均匀加热。经由可扭转波导耦连到号角件的每个低损耗磁控管围绕熔炉壁中的孔口安装并且可操作以将微波能量引入到腔室中。多个所述源成阵列地放置，所述阵列可操作以将微波能量通过熔炉壁中的相应孔口引入。在所展示的实施方式中，包括九个微波源的阵列配置成以矩形3x3阵列的方式设置。磁控管以及相关联的波导和号角件的数量和布置被确定以产生腔室中的均匀微波场和接收器的均匀加热。作为替代例，磁控管的相对功率以及所述磁控管在磁控管阵列内的间隔和位置能够调节以产生腔室中的微波能量的期望的非均匀分布或曲线。
[0038]微波源中的一个在图2A和2B中展示。磁控管10附着到波导12，所述波导经由耦连件16附着到波导14。波导14附着到号角件18，所述号角件具有安装凸缘20能够通过与凸缘20中的孔和熔炉壁中的对准的孔配合的适当紧固件附着到熔炉的壁。调整粧22附着到波导14的较宽壁，并且第二调整粧24附着到波导14的较窄壁。每个调整粧的长度是5 λ/4。调整粧22和24沿波导14的相应横向轴线放置并且彼此正交。每个调整粧包括沿相应波导粧部段的长度可移动的活塞。如图3所示，活塞26附着到棒28，所述棒延伸通过端板30中的开口，并且在所述棒的外部端上是中心旋钮32。旋钮32和连接棒28能够向内和向外推动以调节活塞26沿粧24的长度的位置。每个粧被调整以最大化从号角件18发出到熔炉腔室中的正向功率并且最小化回到磁控管的反向或反射功率。活塞能够在调整之后锁定在位。波导和号角件由铝或其它适当金属构成。活塞26也由铝或其它适当金属构成。用于在图2Β中展示的粧24的活塞布置对于粧22而言相同。
[0039]用于粧22和24的相应活塞沿相应波导内表面可滑动，并且每个活塞包括围绕其外周的沟槽，金属或其它导电网格垫片在图2Β中展示地配置在所述沟槽中，所述金属或其它导电网格垫片与粧的对面内壁接触以消除或最小化能够跨过壁与对面活塞表面之间的缝隙产生的电弧放电。
[0040]号角件18配置为提供高增益、低电压驻波比(VSWR)以及相对较宽的带宽，并且用作波导与腔室的自由空间之间的阻抗匹配件。正向场通过由号角件提供的匹配终端器而最大化，并且将反射波最小化。在使用WR430波导的一个实施方式中，磁控管以2.45GHz操作，并且号角件具有20度的波束宽度、至少15dB的增益以及<-10dB的回波损耗。每个号角件的辐射图案叠加在图4中展示的微波阵列的其它号角件的辐射图案以产生在熔炉腔室的整个容积中的基本上均匀辐射图案。
[0041]微波辐射在腔室中是多模的，并且利用一个或多个模式搅拌器以提供改变的模式图案以维持腔室中的电场的均匀性。模式搅拌器103在图1中示出。
[0042]所展示的实施方式中的磁控管每个具有1.1千瓦的输出功率并且由能够独立地受控的电源驱动。包括九个源的阵列的最大功率在所述实施方式中是约10.8千瓦。磁控管的阵列通过将空气以高速度导引到磁控管的冷却管上来风冷，以在100%功率下维持磁控管低于60°C。冷却空气还能够导引到电源以维持安全操作温度。冷却空气通过配置在熔炉外壳中的一个或多个管道排出。
[0043]磁控管阵列不限于九个磁控管。磁控管的数量和功率输出能够改变以实现具有高度均匀性和功率级别的预期功率分布，用于受到处理的工件。
[0044]用于磁控管阵列的控制系统在图5中展示。与计算机32配合的控制器30接收来自熔炉中的温度传感器36的温度信号并且将控制信号提供到磁控管阵列34的磁控管电源。控制器还能够将控制信号提供到传送器38以管理传送器的速度。阵列中的每个磁控管的功率输出能够独立地受控，以使得磁控管阵列的功率级别能够定制以提供腔室中的均匀辐射或预期辐射曲线。作为所述控制的结果，预期温度或预期温度曲线能够在熔炉中在操作循环期间维持。控制器依照一个或多个控制算法、诸如PID (比例积分微分)控制来操作。
[0045]磁控管阵列中的每个磁控管的功率输出能够由在图3中示出的设备监控和/或记录。双向耦合件11配置在每个磁控管组件中，例如在波导12与14之间。耦合件将信号经由开关箱14提供到功率计15。用于每个磁控管的耦合件以类似的方式经由开关箱13连接到功率计15。功率计可操作以显示和/或记录阵列中的每个磁控管的功率输出读数，如通过使用开关箱13来选择。磁控管输出可以通过手动操作开关箱来手动选择。替代地，切换操作可以是自动的以依次读取和/或记录阵列中的磁控管的功率输出。切换能够例如由控制系统的控制器30管理。
[0046]热箱和接收器
[0047]热箱和接收器棒布置在图6-9中展示。热箱由高纯度高温铝土或在所利用的频率中对于微波能量而言可透或透射并且对于热能量而言不可透的其它材料构成。典型材料是铝土绝缘板。所展示的实施方式中的箱具有上部40和下部42，所述上部和下部中的每个由在图6和7中展示的互相配合的部段24制成。通道46配置成通过箱从第一端48到第二端50，用于将工件运送通过所述通道。
[0048]多个接收器棒51沿热箱的长度置于第一与第二端之间。棒彼此间隔开，并且石英棒53置于相邻接收器棒之间以维持沿由通道46限定的腔室长度的接收器棒间隔。接收器棒和石英棒被支撑在沿腔室相应侧配置的支架区域32上。石英棒对于微波能量而言是可透的。接收器棒可吸收微波能量并且由微波能量加热并且将热量辐射到被运送通过腔室的工件。一般而言，微波功率属于提供在接收器棒中约50%的穿透深度的级别。
[0049]接收器棒和间隔元件能够是任何形状和大小以产生期望的微波吸收和透射。棒共同地提供预期热质量以由微波加热并且在腔室中辐射以在腔室中加热工件。接收器棒尺寸和相邻棒之间的间隔被确定以产生熔炉腔室中的预期温度均匀性并且实现可接受的加热效率。效率被限定为对于由磁控管阵列消耗的最小功率量而言完成的加热量。
[0050]在图7和9中示出的石英盘54置于通道46的底面上并且通常与底面齐平以保护置于相应盘底下的热电偶不直接暴露于电磁场。热电偶稍部被保持在每个石英板的沟槽中，热电偶将温度信号提供到所述系统控制器。盘54可以置于石英或提供传送带能够搭乘的平滑表面的其它适当板中。
[0051]接收器棒的尺寸和间隔被设定以实现加热的均匀性和工件的微波与辐射加热之间的平衡。
[0052]接收器由具有高微波吸收性、高机械强度和抗热冲击性、在高操作温度中的低氧化性和低化学降解性的高纯度高温复合陶瓷材料构成。适当材料是属于由SiC，Si02，Fe203、Si3N4、和Al2O3组成的组的陶瓷材料。
[0053]较低温操作
[0054]对于通常小于约600°C的较低操作温度而言，接收器可操作以主要控制