DE3889433T2

DE3889433T2 - Verfahren zur Trocknung und Desinfektion von Gegenständen mittels Mikrowellen.

Info

Publication number: DE3889433T2
Application number: DE3889433T
Authority: DE
Inventors: Michel Jacques Cloutier; Mary Ellen O'connor; James R Soren; Robert D Strattan
Original assignee: MICRO DRY Inc
Current assignee: MICRO DRY Inc
Priority date: 1987-12-07
Filing date: 1988-12-05
Publication date: 1994-10-06
Anticipated expiration: 2008-12-06
Also published as: EP0320193A3; KR890010350A; EP0320193A2; DE3889433D1; KR950013456B1; ATE105194T1; JPH01297066A; US4829679A; EP0320193B1; CA1323754C

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mikrowellen-Vorrichtung und auf ein Verfahren, insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zweck sowohl der Trocknung als auch der Keimfreimachung bzw. Desinfektion von Gegenständen wie z. B. von Kleidungsstücken oder textilen Stoffen während des Trocknungszyklus.

Hintergrund der Erfindung

Vor etwa 20 Jahren wurde der Vorschlag gemacht, daß Kleidungsstücke durch Bestrahlung mit Mikrowellen sterilisiert werden könnten. Man kann solch einen Vorschlag im United States Patent No. 3,605,272 finden; erteilt am 20. September 1971.
Trotz dieser Bekanntgabe weiß man entscheidend wenig über das Abtöten von Bakterien bei Benutzung von Mikrowellenenergie.
Eine sorgfältige Untersuchung von wissenschaftlichen Artikeln und Zeitschriften ließ erkennen, daß Parameter und Mechanismen, durch die Bakterien mit Hilfe von Mikrowellen getötet werden können, nicht sehr klar sind. Tatsächlich existieren veröffentlichte Artikel, die sogar vorbringen, daß die Zunahme der Bakterien durch Mikrowellenbestrahlung sogar erhöht werden kann.
Dieses zur Kenntnis nehmend, hat sich die gegenwärtige erfinderische Forschung die Aufgabe gestellt, ein verifizierbares Verfahren zur Keimfreimachung bzw. Desinfektion von Kleidung und Textilerzeugnissen zu entwickeln, wobei sie durch Mikrowellen erhitzt und getrocknet werden.
Bei Benutzung einer Vorrichtung, ähnlich derjenigen, die in der U.S. Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 092,621 beschrieben und dargestellt wird, wurden Kleidung und textile Stoffe durch Magnetroneinheiten erhitzt und getrocknet, von denen jede etwa 700 Watt produziert bei etwa 2,450 MHz arbeitet. Die mehrfachen Mikrowellenquellen wurden kreuzpolarisiert. Die untersuchten Textilerzeugnisse bzw. Gegenstände enthielten verschiedene Bakterienarten, wie z. B. E. Coli Salmonellen, Shigella usw..
Man entdeckte, daß Bakterien bei Anwendung von Mikrowellen abgetötet werden konnten und daß der wirksame Mechanismus, durch den dieses erreicht wurde, nicht völlig hitzeabhängig war. Mit anderen Worten, der Mikrowellen-Feldeffekt selbst, war ein beitragender Mechanismus, durch den eine Entgiftung erreicht wurde.
Somit liefert das Erhitzen und Trocknen durch Mikrowellen einen Vorteil bei der Keimfreimachung, den gewöhnliche Erhitzungs- und Trocknungs-Techniken nicht erreichen.
Darüberhinaus wurde ebenfalls entdeckt, daß die für den Abtransport der verdampften Feuchtigkeit notwendige Luftströmung den Prozeß der Keimfreimachung durch Einbringung von sich in der Luft befindenden Verunreinigungen ernstlich komplizieren könnte. Während der Untersuchungen fand man weiterhin heraus, daß die Textilerzeugnisse durch Mikrowellen erhitzt werden konnten, ohne die Feuchtigkeit aus der Trocknungskammer zu entfernen. Man beobachtete, daß bei einer auf diese Weise erfolgten Erhitzung ein erhöhter Effekt bezüglich der Keimfreimachung erzielt wurde. Bakterien wurden einfacher abgetötet durch die Kombination des Mikrowellen-Feldeffekts und der angesammelten und erhitzten feuchten Luft, die nun innerhalb der Heizkammer eingeschlossen war.
Jedoch sorgt der Mikrowellen-Feldeffekt in Kombination mit dem eingesperrten, erhitzten Wasserdampf für eine Synergie, die vordem bei der Keimfreimachung von Textilerzeugnissen unbekannt war. Ein System zur Keimfreimachung von Matratzen, das diese Methode anwendet, ist in der DE-A-3505571 offenbart.

Kurze Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung stellt ein Verfahren und eine Methode dar, dadurch gekennzeichnet, daß feuchte Textilerzeugnisse, die durch Mikrowellen erhitzt und getrocknet werden, gleichzeitig keimfrei gemacht bzw. desinfiziert werden können. Das Verfahren richtet wenigstens einen Unter- bzw. Nebenzyklus zum Zweck der Keimfreimachung während eines Teils oder mehrerer Abschnitte des Mikrowellen-Heizzyklus ein.
Der Nebenzyklus zur Keimfreimachung umfaßt die Stufe der Ansammlung und Erhitzung von verdampfter Feuchtigkeit, ausgehend von den von Mikrowellen bestrahlten Textilerzeugnissen während eines Abschnittes des Mikrowellen-Heizzyklus. Die eingeschlossene Feuchtigkeit ist in einer "Heizzone" eingesperrt, was zum Zweck der Desinfektion entweder eine Heiz- und Trocknungskammer wie in einem ortsfesten kommerziellen System bedeutet oder eine erhitzte Arbeitsstation, angrenzend an eine Förderanlage, wie sie in einem industriellen, kontinuierlichen Großsystem benutzt würde.
Wenn die verdampfte Feuchtigkeit (Dampf) verbleiben und weiter in der "Heizzone" erhitzt werden darf, verursacht der Mikrowellen-Feldeffekt in Kombination mit der erhitzten, verdampften Feuchtigkeit eine Keimfreimachung bzw. Desinfektion der Textilerzeugnisse.
Der Teil des Mikrowellen-Heizzyklus, in dem der Nebenzyklus zur Keimfreimachung ausgeführt wird, liegt im allgemeinen an dessen Beginn; danach werden die textilen Stoffe bei Einsatz einer konventionellen Luftströmung weiter erhitzt, um den Trocknungsprozeß zu vollenden.
Zusätzlich gibt es einen zweiten Nebenzyklus zur Keimfreimachung gegen Ende des Mikrowellen-Heizzyklus, um irgendwelche sich in der Luft befindende Verunreinigungen abzutöten, die durch die nachfolgende trocknende Luftströmung eingebracht werden.
Es wird auch in Erwägung gezogen, daß die trocknende Luftströmung ausreichend gefiltert werden kann, um die Einbringung von sich in der Luft befindenden Verunreinigungen zu verhindern.
Bei der Keimfreimachung von anderen Gegenständen zusatzlich zu Textilerzeugnissen und Kleidung wie z. B. Kunststoffe, Instrumente und versiegelte, nicht leicht verderbliche Waren, kann Feuchtigkeit in die Heizzone eingeführt werden.
Der Nebenzyklus zur Keimfreimachung erhöht nicht die Zeit zur Trocknung der Textilerzeugnissen, da er selbst ein anteiliger Zyklus der Beheizungsstufe ist.
Die feuchten Textilerzeugnissen überschlagen sich innerhalb einer drehbaren, für Mikrowellen durchlässigen Trommel, die innerhalb der Heizzone angeordnet ist. Die Mikrowellen durchdringen die Trommel und bewirken, daß die Feuchtigkeit in den Textilerzeugnissen verdampft.
In kontinuierlichen Systemen, die ein Transportband aufweisen, können die Kleidungsstücke möglicherweise durch rotierende Schaufeln bzw. Flügel hin- und herbewegt werden, wenn sie sich durch die "Heizzone" bewegen. Möglicherweise gibt es mehrere Heiz-Arbeitsstationen für den o.g. Zweck.
Ziel dieser Erfindung ist es, ein verbessertes Mikrowellen- Trocknungssystem zur Verfügung zu stellen, wodurch Textilerzeugnisse und andere Artikel keimfrei gemacht werden können, während sie getrocknet werden.
Ein weiteres Ziel ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Keimfreimachung zu schaffen, wobei sowohl der Mikrowellen- Feldeffekt als auch die erhitzte Feuchtigkeit dazu benutzt werden, Bakterien abzutöten.
Diese und weitere Ziele der Erfindung werden besser verstanden und einleuchtend sein bezüglich der folgenden detaillierten Beschreibung zusammen mit den begleitenden Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine perspektivische Schemazeichnung einer Vorrichtung, die benutzt wird für das Trocknen und Keimfreimachen von Textilerzeugnissen gemäß den Lehren dieser Erfindung; und
Fig. 2 ist eine schematische Schnittansicht der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung, die das zur Trocknung und Keimfreimachung angewandte Luftströmungssystem detaillierter darstellt.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Allgemein gesagt, bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erhitzung, Trocknung und Keimfreimachung von feuchten Textilartikeln durch Mikrowellenenergie. Die durch die Mikrowellenbestrahlung abtransportierte verdampfte Feuchtigkeit wird innerhalb der Heizzone angesammelt. Die angesammelte Feuchtigkeit selbst wird während des Bestrahlungsprozesses erhitzt. Dieser erhitzte Dampf tötet in Verbindung mit dem Mikrowellen-feldeffekt Bakterien ab, die innerhalb der Textilartikel mitgerissen werden, und zwar auf eine leichtere, bisher unbekannte Art und Weise.
Bezugnehmend auf Fig. 1 wird hier in schematischer Darstellung eine Mikrowellen-Heiz- und Trocknungsvorrichtung (10) für feuchte textile Stoffe veranschaulicht, die eine Heizkammer (9) umfaßt. Das Luftstromsystem, das in der Schnittansicht von fig. 2 gezeigt wird, ist in Fig. 1 um der Kürze willen ausgelasse worden, wird aber als Teil innerhalb der gesamten Vorrichtung (10) verstanden.
Zum Zwecke der Klarheit und Kürze werden gleiche Elemente in allen Zeichnungen dieselben Bezeichnungen tragen. Feuchte textile Stoffe (nicht dargestellt) werden in eine auswechselbare, drehbare Tumblertrommel (11) eingeladen, die innere Schaufeln bzw. Flügel (12) aufweist, um die feuchten Textilien durcheinander zu bringen, während sich die Trommel bewegt (Rotationspfeil 25).
Die Tumblertrommel (11) ist für Mikrowellen durchlässig, da sie aus einem Kunststoff wie Lexan hergestellt ist, so daß feuchte Textilien, die sich in der Trommel befinden, bestrahlt werden können. Mikrowellen werden auf die Trommel (11) gerichtet von Magnetron-gespeisten Wellenleitern (13, 14, 15 und 16), die - wie dargestellt - jeweils um die Heizkammer (9) herum angeordnet sind.
Die Kammer (9) kann von allgemein rechteckiger Gestalt sein mit 2 Seitenwänden (17 und 18) jeweilig zusammengestellt mit pyramidal geformten vierteiligen Frontplatten.
Am Scheitel der Wände (17 und 18) befinden sich jeweilig innere Lagerungen (19 und 20), die die Trommelwelle bzw. -achse (21) rotierend abstützen, die an den fernen Enden (22 und 23) der Trommel (11) fest angebracht ist (Fig. 2).
Ein Motor (24) treibt drehend die Trommelwelle (21) an und veranlaßt somit die Trommel (11) sich innerhalb der inneren Lager (19 und 20) zu drehen (Pfeil 25).
Jede der Stirnflächen (17 und 18) ist pyramidenförmig ausgebildet, so daß die jeweiligen Mikrowellen-Hohlleiter (13, 14, 15 und 16) die Mikrowellen im Inneren zum Zentrum von Trommel (11) hin projizieren. Die Wellenleiter (13 und 14) sind vertikal, die Wellenleiter (15 und 16) horizontal ausgerichtet, derart, daß die von den Kammerwänden (17 und 18) projizierten Mikrowellen gegenseitig kreuzpolarisiert sind.
Das Luftströmungssystem dieser Erfindung wird in Fig. 2 dargestellt. Es gibt 2 Luftkanäle, von denen nur einer in der Schnittansicht von Fig. 2 gezeigt wird. Jeder Luftkanal (26) weist 2 Kurzschlußläufer-Gebläse (27 und 28) auf, jeweils darin angeordnet wie dargestellt. Jedes der Gebläse (27 und 28) transportiert Luft (Pfeile 29) durch den Kanal (26) auf einen gemeinsamen Kammereinlaß (30) zu und in diesen hinein. Jedes Gebläse (27 und 28) kühlt ein Magnetron (31), das angrenzend an seinen jeweiligen Wellenleiter angeordnet ist. Es gibt insgesamt 4 Magnetrone (31). Jedes Magnetron (31) produziert etwa 700 Watt bei 2,450 MHz. In jedem Luftschacht (26) befinden sich 2 Magnetrone (31).
Während des Trocknungsabschnitts des Mikrowellen-Heizzyklus gelangt von den zwei Luftkanälen (26) Luft in den Einlaß (30) der Kammer (9) und wird mit Hilfe einer für Mikrowellen durchlässigen Ablenkplatte (42) quer durch die Heizkammer (9) (Pfeile 32) auf den Kammerauslaß (33) geleitet. Der Luftstrom (32) passiert durch die Tumblertrommel (11), während sie sich dreht und die textilen Stoffe durcheinanderbewegt (Pfeil 25).
Die verdampfte Feuchtigkeit, die sich durch die Erhitzung der feuchten Textilien mit Hilfe von Mikrowellen ergibt, wird dann durch die Luftströmung (32) wegbefördert und verläßt die Kammer (9) am Auslaß (33). Ein Saugzuglüfter (34) und Gebläse (nicht dargestellt) schaffen die feuchte Luft weg, wie durch Pfeil (35) verdeutlicht.
Eine durchschnittliche füllung mit Textilien von etwa 4 Pfund kann während eines Mikrowellen-Heizzyklus in etwa 15 bis 18 Minuten getrocknet werden. Der Trocknungs-Nebenzyklus beträgt etwa 50 % oder mehr des Mikrowellen-Heizzyklus. Der verbleibende Teil des Mikrowellen-Heizzyklus umfaßt einen Nebenzyklus zur Keimfreimachung, der etwa 1/3 bis 1/2 des Mikrowellen- Heizzyklus einnimmt (zwischen 5 - 9 Minuten).
Während des Nebenzyklus zur Keimfreimachung wird die Klappe (37) geöffnet, so daß kein Luftstrom (32) durch die Trommel (11) und Kammer (9) ermöglicht wird. Der Luftstrom (29) besteht kontinuierlich während des gesamten Heizzyklus, wird aber dazu gebracht, durch den Auslaß (41) der Luftkanäle (26) auszutreten (Pfeil 36) mittels der Klappe (37), die über das Gelenk (38) geöffnet wird.
Während des Trocknungsnebenzyklus wird die Klappe (37) geschlossen gehalten, so daß der gesamte Luftstrom (29) über den Einlaß (30) in die Kammer (9) geleitet wird.
Der Luftstrom (32) gelangt durch die Trommel (11) mittels Durchbrüchen (nicht dargestellt) an den fernen Enden (39) der Trommel (11).
Ob nun der Luftstrom (29) über den Einlaß (30) in die Kammer (9) geleitet oder veranlaßt wird, durch den Auslaß (41) auszutreten, so fließt doch kontinuierlich Luft über die Magnetrone (31), um diese zu kühlen.
Während des Nebenzyklus zur Keimfreimachung, wobei der Einlaß (30) für den Luftstrom (29) geschlossen ist, wird verdampfte Feuchtigkeit aus den feuchten Textilien in Trommel (11) dazu gebracht, sich anzusammeln und wird in der Kammer (9) erhitzt.
Es ist der erhitzte Feuchtigkeitsabfluß in Verbindung mit dem Mikrowellen-Feldeffekt, der - wie gezeigt - die Textilien keimfrei macht.
Die Experimente zur Keimfreimachung untersuchten textile Stoffe, die mit vielen unterschiedlichen Bakterienarten durchtränkt waren, von denen einige die folgenden einschließen: E. Coli, Salmonellen, Shigella und P. aeruginosa usw..
Der erhitzte, angesammelte Feuchtigkeitsabfluß, ausgehend von den Textilerzeugnissen durfte eine maximale Temperatur von etwa 60ºC erreichen. Höhere Temperaturen dürfen in kurzen Zeitabschnitten erreicht werden, ohne die Textilien zu schädigen, analog einer Technik zur Pasteurisierung.
In den zahlreichen durchgeführten Tests wurde festgestellt, daß nach Entnahme aus der Trommel (11) viele Bakterienarten nach 72 stündiger Inkubation auf einem entsprechenden Nährboden nicht lebensfähig waren.
Allgemein gesagt, wird der Nebenzyklus zur Keimfreimachung gegen Anfang des Mikrowellen-Heizzyklus durchgeführt, und danach umfaßt im wesentlichen der Trocknungs-Nebenzyklus den Rest des Zyklus.
Zusätzlich wird ein zweiter Nebenzyklus zur Keimfreimachung von etwa 0,5 bis 1,5 Minuten Länge ganz am Ende des Trocknungs-Nebenzyklus durchgeführt. Dieser zweite Nebenzyklus zur Keimfreimachung ist möglicherweise da notwendig, wo die in der Luft enthaltenen Verunreinigungen übermäßig hoch sind oder wo die Textilerzeugnisse übermäßig mit sehr ansteckenden Bakterienarten belastet sind.
Ein Filter kann möglicherweise am Einlaß (30) und/oder in den Luftkanälen (26) bereitgestellt werden.
In einer anderen Ausführung können möglicherweise mehr als nur eine Heizkammer zur Verfügung gestellt werden.

Claims

1. Verfahren zur Erwärmung, Trocknung und Desinfektion bzw. Keimfreimachung von feuchten Textilerzeugnissen in einer Mikrowellen-Heizzone, wobei ein Mikrowellen-Heiz- bzw. Erwärmungszyklus folgende Stufen umfaßt:

(a) das Leiten von Mikrowellen in eine Heizzone, die feuchte Textilerzeugnisse enthält, um einen Feuchtigkeitsabfluß ausgehend von den Textilerzeugnissen herbeizuführen;

(b) das Durcheinanderbringen der besagten Textilerzeugnisse während des besagten Mikrowellen-Heizzyklus;

(c) das Einrichten von wenigstens einem Unter- bzw. Nebenzyklus zum Zweck der Keimfreimachung während wenigstens eines Teils des besagten Mikrowellen-Heizzyklus durch Ansammlung und Erwärmung von verdampfter Feuchtigkeit von besagten Textilerzeugnissen in besagter Heizzone, wobei Bakterien in den genannten Textilerzeugnissen durch aufgeheizte feuchte Luft in Kombination mit dem Mikrowellen-Feldeffekt abgetötet werden;

(d) das Einrichten einer Luftströmung durch die genannte Heizzone während eines weiteren Abschnitts des besagten Heizzyklus, die die besagte Feuchtigkeit von den Textilerzeugnissen hinwegbefördert; und

(e) im Anschluß an Stufe (d) die Durchführung eines zweiten Nebenzyklus zum Zweck der Keimfreimachung durch das Leiten von Mikrowellen in die genannten Textilerzeugnisse, wodurch Verunreinigungen, die in der genannten Luftströmung enthalten sind, bestrahlt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Nebenzyklus zur Keimfreimachung im Anfangsbereich des besagten Heizzyklus vorgesehen ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Nebenzyklus zur Keimfreimachung gegen Ende des besagten Heizzyklus vorgesehen ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei besagter Nebenzyklus zur Keimfreimachung bis zu 50 % des Mikrowellen-Heizzyklus umfaßt.

5. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die weitere Stufe des Filterns der Luftströmung von Stufe (d) umfaßt ist.

6. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die besagten feuchten Textilerzeugnisse sich durch die genannte Heizzone auf einem Beförderungsmittel bewegen.

7. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Luftströmung der Stufe (d) benutzt wird, um die Erzeugungsquellen von Mikrowellen während des besagten Nebenzyklus zur Keimfreimachung zu kühlen.