JP2001524375A

JP2001524375A - ディーゼルエンジンから発生する排気ガスおよび他の有機材料を低温分解する装置および方法

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Publication number: JP2001524375A
Application number: JP2000522990A
Authority: JP
Inventors: トーマス・シー・マガナス; アラン・エル・ハリングトン
Original assignee: トーマス・シー．マガナス; アラン・エル．ハリングトン
Priority date: 1997-12-04
Filing date: 1998-11-23
Publication date: 2001-12-04
Anticipated expiration: 2018-11-23
Also published as: DE19882658B3; JP3513109B2; DE19882658T1; US5928618A; WO1999028016A1; AU1468499A

Abstract

(57)【要約】【課題】特に医療廃棄物、動物および人間の死骸、都市ごみ、不完全燃焼物等の有機物の低温酸化分解を助ける触媒作用を行う方法およびシステム。【解決手段】典型的にはシリカ砂、シリカゲル、アルミナのような触媒的に活性化する反応性媒体を用いるが、これら媒体は、反応チャンバー（４０）内を運動する空気により浮遊し、水分の存在の下で触媒的に活性化するような十分な高温に維持されている。通常、反応チャンバー（４０）の温度は約２００℃から約５００℃の範囲内に維持されている。水分は一般に廃棄有機物により与えられるが、媒体粒子の反応性を維持するため、反応チャンバー（４０）内に水分を補給することも可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は有機廃棄物および汚染物の分解に関するもので、特に、ディーゼルエ
ンジンから発生する排気ガスや化石燃料から生じるすすおよび他の有機物質、医
療廃棄物、動物の死骸、および他の有機物のような有機物を、燃焼、焼却、また
は高温燃焼のいかなる方法も用いず、低温分解するための方法およびシステムに
関する。

【０００２】

【従来の技術】

現代社会は物を作る技術は習得したが、それから出る廃棄物の処理に頭を悩ま
している。リサイクルは廃棄物の全体的流れを減少させるが、なおリサイクルが
できない大量の廃棄物が存在する。米国においては市当局が収集する都市ごみが
毎年１８０，０００，０００ポンドあり、その大部分が埋立地に捨てられている
が、埋立地自身が不足し始めているのが現状である。ＥＰＡの推定によると、現
在全国にある埋立地の９０％はこの１０年以内に満杯になってしまう。一般住民
からの抗議が増加し、また「自分の家の裏庭」に建設するのには反対するという
運動のため、新しい埋立地を開くことが非常に難しくなってきており、コストは
上昇し、建設される新しい埋立地の数は減少している。

【０００３】産業廃棄物、医療廃棄物、または都市ごみに関するもっともありふれた考えは
、燃焼、焼却、または高温にする他の方法に関係したものである。これらの方法
は複雑で、高温を用いるため、システムは高価になり、集中処理が必要で、熟練
したオペレータによる運転も必要となる。燃焼や焼却は、多くの廃棄物の重量と
体積を減少させるのに効果的であることは実証されているが、これらの方法が、
我々の社会の廃棄物処理に関する現在の問題を真に有効に解決するかどうかは分
かっていない。燃焼や焼却システムを一ヶ所に集中する必要があるため、廃棄物
は収集・運送され、その後集中処理場で処理されなくてはならない。しかし、新
しい埋立地を開くのがますます難しくなってきているのと同様、燃焼炉は汚染源
であるという認識があるため、埋立地よりさらに大きな反対に会ってきた。この
ことは、廃棄物危機を効率的に緩和する手段として焼却炉を用いることはいずれ
は失敗することを意味している。

【０００４】医療廃棄物および他の感染性物質を、危険な病原体すなわち疾病を引き起こす
媒体が環境に出ないように処理することは常に困難で比較的高価であった。この
理由は、すべての病原体または病原体になり得るものを最初にすべて殺し、その
後組織を完全に破壊し、その組織がさらに腐敗・腐食するのを防がなくてはなら
ないからである。そうしなければ、組織は後から来る病原体の繁殖場所となるか
らである。例えば、一度生きていた人間の組織を単に殺菌し、その後通常のごみ
のように細菌や他の自然の生物分解菌が存在する場所で処理するのは適当ではな
い。自然分解のプロセスで、感染症を生じさせる媒体は人間の組織に到達し、そ
こで繁殖し、他の人に感染する。したがって、そのような廃棄物は完全に破壊し
てしまわなくてはならないのである。

【０００５】医療廃棄物を破壊する1つの方法は焼却である。この方法は医療廃棄物を明らかに殺菌・破壊するのであるが、ウイルスを含むすべての病原体を完全に破壊す
る方法としては不充分であることが証明されている。すべてのウイルスまたは他
の病原体が焼却炉の煙突すなわち煙道から出ていく前にそれらを完全に燃焼させ
たり破壊することがもともと不可能なのである。すなわち、焼却炉チャンバーお
よび煙道内に「低温ポケット」が存在可能で、それらを通り燃焼工程からウイル
スや他の病原体が生きたまま出ていくことができるのである。これは、焼却炉の
煙道内のすさまじい上昇流間の相互関係と、すべてのウイルス、細菌、または他
の病原体を完全に破壊するのに必要な化学反応が不充分で、ウイルスまたは細菌
を高速の煙道ガスにより煙道上方に運び去る前に完全に破壊できないという可能
性によるのである。また、完全な殺菌ができたとしても、焼却には化石燃料が大
量に必要である。

【０００６】廃棄された動物または人間の死体のような他の種類の一度生きていた組織に関
して、墓地用の土地が非常に得られにくいことから、将来死人を単に埋葬すると
いうような贅沢はほとんど不可能になると思われる。実際、新旧合わせて多くの
社会では習慣として広大な面積の土地が必要でない方法で死体を処理してきた。
そのような方法の1つはもちろん火葬である。しかし、火葬は一般的には有効であるが、医療廃棄物を破壊する焼却法と類似しており、ウイルスや他の病原体を
含むすべての無機物を完全に燃焼することが不可能であることや、通常化石燃料
の形での大量のエネルギーが必要であるといった欠点をすべて備えている。

【０００７】さらに、医療廃棄物または一度生きていた人間や動物の組織を処理することの
環境への影響を無視することはできない。焼却の代わりに、感染性の廃棄物を最
初殺菌し、その後埋立地に廃棄する試みもあったが、埋立地は、上述したように
ますます手に入り難くなっている。さらに、そのような医療廃棄物を廃棄する場
合には特に注意して環境を汚染しないようにしなければならない。その理由の１
つは、前述したように死亡した人間の組織は、たとえ一度殺菌されても、疾病を
生じる細菌や他の病原体の温床になる傾向があるからである。

【０００８】絶えず開発される医療処置や治療の数はますます増加しているため、廃棄すべ
き医療廃棄物の量は毎年際限なく増加するであろう。さらに、人間または動物の
疾病に対する新しい治療法を見つけるため生化学の研究開発の量もますます増加
し、危険な病原体を作り出しているため、もしこれらが誤って環境中に放出され
れば人間または動物の健康に壊滅的な影響を与えることになるであろう。それゆ
え、これらのものや前述した医療廃棄物を効率的また完全に殺菌する必要性は緊
急であり、将来増加し続けると予想される。

【０００９】有毒な医療廃棄物や他の有機物質を殺菌し破壊する最近開発された方法の１つ
は、高温を用いて埋立地内のその場所で破壊することである。例えば、チルセオ
等 (Circeo, Jr. et al.) に発行された米国特許5,181,795は、有機生物廃棄物を廃棄する一連の穴を掘り、各穴にプラズマアークトーチを挿入し、それら廃棄
物を熱分解・矯正・ガラス化（すなわち、溶融）し、その後溶融した物質を冷却
し実質上ガラスの塊にすることにより生物廃棄物を破壊する方法を教示している
。この方法の欠点は遠く離れた廃棄場所が必要なことおよび大きなエネルギーが
必要なことで、焼却法と同じである。

【００１０】コレンバーグ (Korenburg) に発行された米国特許4,974,531は、１４００°Ｆ
から１８００°Ｆの温度で有害廃棄物を焼却する流動化したベッドを用いる方法
と装置を教示している。当特許は、３００°Ｆにまで下げた温度で感染性廃棄物
を殺菌することができることを開示しているが、コレンバーグは流動化したベッ
ドにおけるそのような廃棄物の破壊は実際には高温（１４００°Ｆ〜１８００°
Ｆ）で起きることを教示している。したがって、コレンバーグは、焼却プロセス
を可能にする流動化ベッドを用いるが、有機廃棄物を焼却させる他の高温法を教
示している。さらに興味があるのは、Uemura et al.に発行された米国特許4,308
,806で、これは種々の産業廃棄物を燃やすための高温（最高１０００℃）流動化
ベッド焼却炉の使用を教示している。

【００１１】現代経済がもたらした不幸な問題として他に内燃機で生成される汚染物質が挙
げられる。例えば、ディーゼルエンジンは産業上の応用、商業用トラック、個人
用自動車に広く利用されている。ディーゼルエンジンは経済活動に大いに貢献し
てきたが、大気汚染の主要な原因にもなっている。ディーゼル燃料を燃焼してデ
ィーゼルエンジン内で発生する燃焼物は大気中に排出される。炭素を含んだ燃料
で動くディーゼルエンジンや他のシステム内で発生するもっとも有害な汚染物質
は不完全燃焼から生じるすすや他の汚染物質である。炭素のすすには非燃焼炭化
水素および他の炭素粒子が含まれている。これら微粒子は呼吸器疾患や市街地の
大気汚染に寄与している。

【００１２】ガソリンで動く内燃機による汚染に対しては、接触コンバータが開発され、環
境に放出される不完全燃焼汚染物質の量を減少させている。接触コンバータは通
常内燃機の排気系に設けられ排気ガスの少なくとも一部を完全に酸化させる。完
全燃焼した生成物、特に二酸化炭素と水は不完全燃焼物質よりも環境的に許容で
きると考えられている。従来の接触コンバータには排気ガスの酸化を助けるパラ
ジウムまたは白金が含まれている。しかし、上記の金属は比較的希少で高価であ
る。さらに接触コンバータは容易に損傷し、動作しない接触コンバータは排気ガ
スを分析しなければ容易に見つけることは難しい。

【００１３】接触コンバータはガソリンを使用するエンジンから有害な不完全燃焼汚染物質
を減少させるある種の方法を提供したが、ディーゼルエンジンは、ガソリンエン
ジンに適用されるますます厳しくなる基準から経済的理由から除外されてきた。
この一般的懸念のため、ディーゼルエンジンに対する排気基準を強める政治的圧
力および活動が増してきている。いくつかの州では、商品の長距離輸送をコスト
的に不可能にするような、あるいは従来の汚染制御装置を用いては遵守できない
ような厳しい排気ガイドラインが課せられる可能性がある。

【００１４】前記に鑑み医療廃棄物、死骸、および他の有機物質を完全かつ信頼性よく破壊
する方法およびシステムを提供することは大きな進歩になるであろう。

【００１５】このような方法およびシステムが燃焼温度以下の温度で医療廃棄物、死骸、お
よび他の有機物質を完全かつ信頼性よく破壊することができれば当分野にさらに
大きな進歩をもたらすであろう。

【００１６】このような方法およびシステムが触媒的方法で医療廃棄物、死骸、および他の
有機物質を完全かつ徹底して破壊し、高温焼却炉で発生するような有害ガスや他
の環境汚染物質の発生を抑えるか消滅させることができれば、さらに進歩となる
であろう。

【００１７】燃焼温度以下の温度で有機物質を破壊し、必要な化石燃料の量を減少させるシ
ステムおよび方法を提供することは当分野にさらに進歩をもたらすことになろう
。

【００１８】このような方法を実行し、比較的小型で持ち運びが可能で、医療廃棄物・死骸
・他の有機物質を破壊する必要がある病院、研究所または他の施設内の種々の場
所に設置でき、特に殺菌の条件が非常に重要な病院または研究所においてまたは
埋立地への運搬中に、危険なウイルスや病原菌を環境に放出する危険性がない装
置を提供することは大きな進歩であろう。

【００１９】化石燃料を燃焼させるディーゼルエンジンや他のシステムからの不完全燃焼物
を酸化させ、パラジウム、白金、または他の高価な触媒物質を用いる従来の接触
コンバータに置き換わるシステムおよび方法を提供することは当分野にさらに進
歩をもたらすことになろう。

【００２０】最後に、不完全燃焼物を酸化させるそのような方法を実行し、比較的軽量で、
ディーゼルエンジンや他の内燃機を用いる自動車に経済的に搭載可能な装置を提
供することは当分野にさらに進歩をもたらすことになろう。

【００２１】有機物を触媒的に破壊する上記の方法および装置をここに開示し特許請求を行
う。

【００２２】

【課題を解決するための手段】

本発明は、医療廃棄物、死骸、すす、ならびにディーゼルエンジン排気ガスお
よび他の化石燃料から生じる排気ガス中の他の非燃焼有機物を完全かつ信頼性よ
く分解する改良された方法およびシステムに関するものである。このような方法
およびシステムは、実際の物理的すなわち目に見える廃棄物、組織、または粒子
を完全に破壊するのを確実にするだけでなく、医療廃棄物または動物の組織に存
在するすべてのウイルス、細菌、または他の病原体も確実に完全に破壊する。さ
らに、このような破壊は化学的殺菌、高温と高圧下でのオートクレーブ、高温焼
却、プラズマアーク、およびその類似手段を必要とせずに行われる。本発明では
、シリカ、アルミナ、およびそれらの類似物のような反応性が高い媒体を含んだ
反応チャンバーを用いるが、これら媒体は水分の存在の下に燃焼温度以下で活性
化され反応性が高い水酸基を生成する。

【００２３】ある種の有機物の熱分解またはクラッキングを生じさせるため流動可能媒体を
提供する技術は公知であるが、適当な媒体を含んだ反応チャンバーを用いて、非
常に危険な感染性の廃棄物、化石燃料を燃やして生じる排気ガス中の微粒子、お
よび他の有機物を完全にかつ安価に破壊し、廃棄物の完全で絶対的な殺菌とすべ
ての病原体の破壊を確実にすることは知られていなかった。流動化ベッドの一例
は、１９８５年８月２６日付けでジーロムス (Geeroms) により出願された欧州特許出願公告No. 0,176,123（以後 "EU'123"と呼ぶ）にある。この出願は、金属
チャンバー、シリカのような流動可能媒体、流動可能媒体を通して加熱されたガ
スを送り込む手段、および熱分解で形成されたガスをすべて燃焼するアフターバ
ーナーを備えた「渦巻きベッド」を開示している。EU'123の渦巻きベッドの目的
は、ペンキ、ゴム等、剥がすのが困難な他の物質が付着した金属部品をきれいに
することである。しかし、EU'123は渦巻く砂媒体の研磨作用と十分な高温（６５
０℃が好ましい）の双方を必要とし、付着した有機物を機械的研磨および熱分解
を用いて取り除き金属部品をきれいにすると思われる。EU'123は、より低い温度
で水分の存在の下で、医療廃棄物、死骸、都市ごみ、および排気ガス中の微粒子
が触媒作用により速やかにかつ効率的に蒸解され完全に分解されることを教示し
ていない。

【００２４】 EU'123や流動化ベッドの技術を利用した他の発明とは異なり、本発明の発明者
は、通常は不活性な浮遊したシリカまたはアルミナ粒子媒体と水蒸気が反応し非
常に反応性の高い水酸基ラディカルおよび他の反応性酸化水素（および恐らく他
の酸化物）が燃焼温度以下の比較的低温で大量に生成されることを見出した。媒
体は、媒体中を上方に流れる空気によりおおむね静的な条件で浮遊している。シ
リカ砂は大部分酸化シリコンのみの結晶からできているが、浮遊した酸化シリコ
ン粒子の表面は、高温だが燃焼は起こさない温度で水蒸気と反応し反応性の高い
シリカ粒子のベッドを形成することが分かった。

【００２５】浮遊した媒体が生成する環境においては、反応性シリカ表面は、水酸基ラディ
カルまたは他の反応性スピーシーズを生成、放出、または提供するが、このスピ
ーシーズはシリカ粒子に接触したり、その近傍に来る有機物をすべて速やかに酸
化する。アルミナも同じ条件下で非常に反応性のある酸化剤を生成するようであ
る。正確な化学反応過程は完全には理解されていないが、十分な水分が存在し、
約２００℃から約５００℃の温度範囲内に加熱されたおおむね静的な状態におい
て、浮遊媒体は、豚の死骸全体をガスとわずかな灰以外、骨、歯などいかなる固
体残留物も残さず破壊することが可能であることが分かった。これと同じ環境が
、ディーゼルエンジンからの排気ガスや石炭のような化石燃料を燃やして生じる
他の排気ガス中の、すす粒子および他の非燃炭素成分を効率よく触媒的に酸化さ
せることが分かった。

【００２６】酸素を多くした環境は有機廃棄物の酸化破壊を促進するようである。もちろん
反応チャンバー内の環境が酸素が少ない場合でも媒体粒子がある程度の水分にさ
らされていれば酸化破壊は観察される。

【００２７】水分の存在下で上記の温度の浮遊した媒体間の相互作用が酸化作用の強い環境
を生成することが新しく分かったため、また酸化作用をできるだけ促進するのが
望ましいため、浮遊媒体中にメタンガスや他の燃焼ガスを注入するのは通常好ま
しくない。それを行うと、医療廃棄物や死骸と酸化剤を奪い合う傾向がある。EU
'123とは反対に、媒体中にメタンガスを注入する代わりに、出願人は、単に過熱した空気、好ましくは酸素を多く含んだ空気を媒体中に流すのが好ましいこと
を見い出した。酸素は、水分の存在・高温下で浮遊媒体粒子が生成した酸化剤と
相互作用し、酸化剤の酸化作用を高めると思われる。しかし、反応チャンバーか
ら出てくるガスにメタンガスを注入し、例えばアフターバーナーのような中で完
全に燃焼することを確実にしてもよい。

【００２８】本発明の利点は水酸化された媒体の反応性の高い特性を利用することであって
、膨大なエネルギーを用いて焼却炉を十分に高い温度にし燃焼によって医療廃棄
物および他の有機物を実際上破壊するのではない。この利点は、シリカやアルミ
ナのような典型的媒体が非常に安価で、容易に入手でき、反応性条件にさらされ
るまでほとんど不活性で、また豊富に存在するということを考えると明らかであ
ろう。

【００２９】医療廃棄物または他の有機物からかなりのハロゲンや硫黄を含んだ蒸気を発生
する場合、出て行くガスを反応チャンバーの上部またはアフターバーナー内でア
ンモニアにさらすのが良い。

【００３０】医療廃棄物または死骸を触媒的に破壊するための装置は、反応チャンバー、シ
リカ砂、シリカゲル、またはアルミナのような適当な媒体、かなり静的な状態で
前記媒体を浮遊させる手段、前記反応チャンバーの温度を望ましい温度範囲に維
持する手段、水酸基の連続的生成を確実にするため水分の組成を適当な範囲に維
持する手段、反応過程で発生した灰や他の固体を収集する手段、反応過程で発生
したガスを排気する手段等を備えるのが好ましい。前記装置は、オプションとし
て水蒸気、酸素、アンモニア等の種々のガスを前記反応チャンバーに導入する手
段を備えてもよい。そのようなガスを導入する手段の1つは媒体を浮遊させるのに用いるエアージェットである。また他の手段には反応チャンバーの側面に付け
たポートがある。

【００３１】ある実施例では、媒体を浮遊させる手段、望ましい値に温度を維持する手段、
および酸素および水蒸気に富んだガスを反応チャンバーに導入する手段はすべて
、好ましい温度と速度で加熱空気を反応チャンバーに導入するのに用いるエアー
ジェットを備えている。多くの場合、反応チャンバーに水蒸気を添加する必要は
ないであろう。その理由は医療廃棄物および死骸は多くの水分を含んでおり、そ
れらが反応チャンバーに導入されたときその水分が蒸発するからである。しかし
、動物組織は最初水分を含んでいるかもしれないが、破壊過程の終盤には組織は
脱水されるので、ある程度の水分を補給し、脱水した組織が完全に破壊されるの
を確実にしなくてはならない場合がある。さらに、例えばプラスチックのような
乾燥した有機物の場合には、水分を放出しないため、反応チャンバーに水分を添
加する必要がある場合がしばしば生じる。反応チャンバー内にセンサーを設け、
水蒸気、酸素、熱等の導入を調整することも可能である。

【００３２】反応チャンバー内でかなりの量の可燃ガスが発生するときは、アフターバーナ
ーを用いてそのようなガスを燃焼させるのが好ましい場合がある。反応チャンバ
ー内で発生する熱、およびオプションのアフターバーナーによって生じる熱を使
って、反応チャンバーの温度を望ましい値に維持することができる。排気ガスが
持つ熱は、例えば熱交換を用いて、または全ガスの一部を反応チャンバー中で単
にリサイクルさせることにより再循環することもできる。後者の場合、燃えたガ
スを反応チャンバーに戻す前に酸素を添加するのが好ましい場合もある。この反
応は触媒特性を持つため、従来の焼却で発生する中間ガスをより完全に破壊し、
したがって、多くの場合有害なヒュームの発生を大幅に減らすかまたは完全にな
くすことが可能である。

【００３３】この反応を行うのに用いる装置は非常に簡単なため、種々の応用に適するよう
反応装置のサイズを大型にも小型にもすることが可能である。反応チャンバーを
非常に大型にし、大病院や大きな研究施設用として使用したり、または都市ごみ
を分解するのに使用することが可能である。あるいは逆に、反応チャンバーを非
常に小さくて持ち運びが可能なようにし、少ないが休みなく生成される医療廃棄
物を破壊するのに用いることも可能である。さらに後者は、最も便利な場所に反
応チャンバーを移動し設置する簡便さを提供する。

【００３４】医療廃棄物および他の有機物は本発明のプロセスにより速やかにかつ効率的に
殺菌され破壊されるので、医療廃棄物および他の有機物の廃棄に関連したこれま
での大きな問題を大幅に簡単化する。本発明のプロセスはさらに動物または人間
の死骸の完全な廃棄手段を提供するが、焼却で行う伝統的火葬で生じる以上の灰
を生じない。また、伝統的火葬では、はるかに大きなエネルギーが必要な上有害
なガスが発生する。反応は焼却温度以下の温度で行われるので、エネルギー消費
量は少なく、運転はより安全で、クリンカーを生じない。

【００３５】本発明の他の実施例は、ディーゼルエンジン、他の内燃機、および産業プラン
トのような化石燃料を燃やす他のシステムから生じる不完全燃焼物を触媒的に酸
化するシステムおよび方法に関係するものである。このようなシステムおよび方
法は、大気中に放出されるある種の汚染物質の量を著しく減少させる。本発明は
触媒として比較的高価なパラヂウムまたは白金の代わりに非常に安価なシリカま
たはアルミナを用いる改良したシステムを提供する。前記システムはディーゼル
エンジンで動く車両に搭載することができる。

【００３６】化石燃料を燃やすことにより生じる排気ガスおよび浮遊粒子は、車両または化
石燃料を使う他のユーザーに合うようにサイズおよび構造を変更した反応チャン
バー中を通過する。排気ガスには通常、炭素のすす、一酸化炭素、二原子水素、
および他の化合物を含む不完全燃焼物が含まれている。不完全燃焼物を大気中に
放出することは一般的に環境的に望ましくない。排気ガス中の炭素のすすの少な
くとも一部は酸化され、その結果一酸化炭素や水のような環境的により許容でき
る廃棄物が環境に放出されることになる。

【００３７】排気ガスが通過する反応チャンバーにはシリカ砂、シリカゲル、アルミナのよ
うな適当な媒体が含まれている。媒体の比表面積を比較的高くし、反応媒体の重
量を最低限にするのが好ましい。反応チャンバーはさらに、反応チャンバーの温
度を望ましい温度範囲に維持する手段、水分の組成を適当な範囲に維持し水酸基
が連続的に生成されるのを確実にする手段、反応過程で生じたガスを排気する手
段を備えている。

【００３８】上記のことから、本発明の特徴は、医療廃棄物、死骸、または他の有機物を完
全かつ信頼性よく破壊する方法およびシステムを提供することである。

【００３９】他の特徴は、燃焼温度以下の温度で医療廃棄物、死骸、または他の有機物を完
全かつ信頼性よく破壊する方法およびシステムを提供することである。

【００４０】さらに、他の特徴は、医療廃棄物、死骸、または他の有機物を触媒的に完全か
つ信頼性よく破壊する方法およびシステムを提供することであり、これにより高
温焼却法を用いると発生する可能性のある有害ガスまたは他の環境汚染物質の発
生を削減または完全除去することができる。

【００４１】本発明の他の特徴は、化石燃料エネルギーの消費量を削減するため、燃焼温度
以下の温度で医療廃棄物、死骸、または他の有機物を完全かつ信頼性よく破壊可
能な方法およびシステムを提供することである。

【００４２】本発明の他の特徴は、上述の方法を実行する、比較的小型かつ持ち運びが可能
で、医療廃棄物、死骸、または他の有機物を破壊する必要のある病院、研究施設
、または他の施設内のいろいろな場所に設置可能で、殺菌条件が特に重要な病院
や研究施設から、またそのような廃棄物を埋立地に運搬する途中で、危険なウイ
ルスや病原体を放出する恐れがなくそれら廃棄物を破壊することが可能な装置を
提供することである。

【００４３】本発明の他の特徴は、化石燃料を燃やすディーゼルエンジンおよび他のシステ
ムで生じる不完全燃焼物を酸化し、パラヂウム、白金、または他の高価な触媒媒
体を用いる従来の接触コンバータと置き換えるシステムおよび方法を提供するこ
とである。

【００４４】最後に、本発明の他の特徴は、不完全燃焼物を酸化する上述の方法を実行し、
比較的軽量で、ディーゼルエンジンまたは他の内燃機で動く車両に経済的に搭載
可能な装置を提供することである。

【００４５】本発明の上述した特徴および他の特徴は以下の説明および特許請求の範囲から
より完全に明確となり、以下に説明する本発明を実行することによって習得する
ことが可能であろう。

【００４６】

【発明の実施の形態】

本発明は、特に医療廃棄物や死骸のような有機廃棄物を消毒し完全に分解する
方法およびシステム、またディーゼル排気ガスおよび産業用煙道排気ガス中の非
燃焼有機粒子およびガスを破壊する改良した方法およびシステムに関するもので
ある。このような方法およびシステムは、有機廃棄物や、例えば医療廃棄物内に
存在する可能性のあるウイルスや細菌のような病原体を完全に破壊する。本発明
は、高度に反応性のある状態のシリカやアルミナのような浮遊体の特性を用い、
水分の存在の下かつ燃焼温度以下の温度で高度に反応性のある触媒物質を生成し
、医療廃棄物、死骸、または排気粒子やガスのような他の有機物を簡単かつ完全
に破壊・消毒する。このような破壊は、1つのチャンバー内で、比較的一定の温度、1つの工程で行われるのが好ましい。この方法により、通常高温燃焼で生じる NO_xやSO_xの監視人の問題なしに有機廃棄物の信頼性ある破壊が可能になる。

【００４７】 1つの好ましい実施例においては、本発明は、産業用煙道やディーゼルエンジンのような化石燃料を燃焼させたときに生じる排気ガス中の不完全燃焼物を触媒
的に酸化させる方法およびシステムに関連している。燃焼していないまたは部分
的に燃焼した物質を含む排気ガスは、シリカやアルミナのような浮遊体を含む反
応チャンバーを通過する。排気ガス中の有機燃焼物は実質的に完全にCO₂に酸化されるため、処理されないままの排気ガスより環境的に許容できる排出が可能に
なる。

【００４８】本明細書および特許請求の範囲で用いる「分解する」または「分解」という用
語は、有機廃棄物中の大きな有機分子を、主に炭素−炭素結合を触媒的に切断す
ることにより小さな有機分子に破壊することを意味する。これらの用語は、ガス
化および酸化工程における他のすべての分子結合の切断をも意味する。さらに、
これらの用語は、有機ガスまたは粒子を完全に酸化し二酸化炭素、水、および／
または他の完全に酸化した化合物に完全に酸化することも意味する。しかし、医
療廃棄物の分解では少量の灰が生成されるが、これらは感傷的理由により収集し
たり（火葬の場合）、適切に廃棄することが可能である。さらに、比較的低温を
使用するため、クリンカは形成されない。

【００４９】本明細書および特許請求の範囲で用いる「医療廃棄物」という用語は、人体か
ら除去された人間の組織またはそれ以外の人体に由来するものを指す。この用語
は、これだけとは限らないが、組織、臓器、皮膚、腫瘍、骨、軟骨、結合組織、
血管、および例えば手術または人体からの摘出の結果として人体から取り除かれ
た類似物を含む。医療廃棄物」という用語はさらに、ペット、蓄牛、動物園の動
物、家畜および非家畜動物、温血および冷血動物の同様な組織すべてを含むこと
にする。

【００５０】本明細書および特許請求の範囲で用いる「死骸」、「動物の死骸」、「人間の
死骸」という用語は、通常に理解されている意味を持ち、例えば、息を引き取っ
た動物または人間のすべての体でここで説明される方法およびシステムにより有
利に排除できるものを指す。「人間の死骸」はすべての生物の死骸を意味する「
動物の死骸」の部分集合である。

【００５１】本明細書および特許請求の範囲で用いる「動物組織」、「かつて生きていた組
織」、または「人間組織」という用語は、上で定義した医療廃棄物または死骸を
含むすべての動物または人間の組織を意味する。「人間組織」は「動物組織」と
いう用語の部分集合である。もちろん、廃棄しようとする医療廃棄物または死骸
はある意味では「生きている」と考えられる場合もあるが、それが体から切り離
されていたり廃棄するのが望ましい場合には「かつて生きていた組織」の定義に
入ると解釈する。

【００５２】「有機物」という用語は、1つ以上の有機分子を含むと通常理解されている炭素を含んだすべての物質を含むと理解する。例として、台所ごみ、動物および人
間の排泄物を含む都市ごみ、ならびに炭素を含んだ不完全燃焼物が含まれる。

【００５３】本明細書および特許請求の範囲で用いる「持ち運び可能」という用語は、本発
明の方法を実行するのに使用される装置の能力で、ある実施例に実体化されてい
るように、必要に応じて建物内または医療施設または研究施設内を動かすことが
可能な能力のことを指す。この装置を動かすには、装置を単に担いだり、ローラ
ーまたは車輪がついた指示スタンドの手段を用いて装置を転がしたり、または運
搬手段（例えば、フォークリフトまたは小型クレーン）を用いて装置を動かした
りして行うが、重要なことは、持ち運び可能な装置とは一般に理解されている意
味で定着物ではないということである。

【００５４】本明細書および特許請求の範囲で用いる「不完全燃焼物」という用語は、燃焼
プロセスまたは他の速い酸化プロセス中で形成される、不完全に酸化反応が行わ
れた結果生成された物質のことを意味する。不完全燃焼物には、例えば、ガス、
固体、粒子、液体、およびそれらの混合物がある。「炭素すす」は「不完全燃焼
物」の部分集合であり、燃えてなく残留した炭化水素粒子および他の炭素の粒子
を含んでいる。

【００５５】「炭素含有燃料」という用語は、エネルギーを生成すなわち放出するために燃
焼または燃やされるすべての有機物を意味すると解釈することにする。「化石燃
料」という用語は「炭素含有燃料」の部分集合であり、石炭、オイル、天然ガス
、石油誘導体を含んでいる。

【００５６】医療廃棄物または死骸を破壊する好ましい方法を実施する好ましい装置を図１
に示す。図１の反応装置１０には触媒反応チャンバー１２があり、それは、ここ
で説明する適当な条件の下で医療廃棄物または死骸を触媒作用で酸化分解する触
媒媒体１４を含んでいる。反応チャンバー１２は、媒体１４を浮遊させるため反
応チャンバーの底に空気を吹き込む場所、医療廃棄物、死骸、または他の有機物
を投入する場所、および反応チャンバーの上部にある排気ガスの排出部を除き、
通常密閉されている。

【００５７】触媒媒体１４はシリカ砂、シリカゲル、アルミナ、およびそれらの類似物のよ
うな適切な材料の砂状の粒子からできているのが好ましい。シリカ砂、シリカゲ
ル、アルミナ、およびそれらの混合物はコストが安く付くという観点から好まし
い媒体である。触媒媒体１４は浮遊不能な小石１６の床の上にあってもよい。こ
れらの小石は、浮遊する媒体１４や反応チャンバー１２を通して動く空気の通路
となる空孔を持った、媒体のためのプラットフォームとして主に取り入れられて
いる。小石１６は支持プレート１８の上方にあり、支持プレートは、小石１６を
通して吹き込まれた空気が触媒媒体１４を通って上方に動くが下方には動かない
ようにシールされている。支持プレート１８は熱伝導性金属からなるのが好まし
く、反応チャンバー１２および浮遊媒体１４の温度を制御するのに用いられる熱
が反応チャンバー表面の下にある場合、熱の伝達を確実にする。

【００５８】触媒媒体１４を加熱空気で浮遊させるすなわち浮揚させるのが好ましいので、
反応装置１０には媒体１４を浮遊させるすなわち浮揚させる手段を備えている。
好ましい浮遊手段の１つにエアージェット２０があるが、これは、小石１６の中
に設け、触媒媒体１４中の空気の流れがより分散するようにするのが望ましい。
しかし、小石１６を使用しない実施例では通常、エアージェット２０を触媒媒体
１４内に直接設けることも可能である。エアージェット２０で吹き込まれる空気
を反応チャンバー１２の望ましい温度近くまで予め熱しておいてもよい。あるい
は、金属支持プレート１８および小石１６から放射される熱を用いて空気を熱し
てもよい。後者の場合、支持プレート１８を熱する手段を備える必要があるが、
その手段としてバーナー２２または支持プレート内に組み込まれた抵抗ヒーター
を用いてもよい。もちろん、電気ヒーターを用いる場合には、反応チャンバー１
２内にそのヒーターを単に置くのがより効率的である。

【００５９】エアージェット２０で反応チャンバーに吹き込まれる空気は種々の手段で予熱
することができる。それらには、電熱加熱手段、または反応チャンバー内に純粋
空気を通したい場合には天然ガス、燃料オイル、石炭のような燃料で加熱した放
射加熱手段がある。しかし、単に、反応チャンバー１２に吹き込まれる空気内で
天然ガスを直接燃やすのがより経済的である。天然ガスからは主に水と二酸化炭
素が生成されるので、この燃焼ガスが反応チャンバー１２内の反応プロセスを妨
げることはない。実際、水蒸気の生成により触媒媒体１４の反応性が高まること
が予想される。適切な温度条件を得るには燃焼ガスは空気と混合するのが好まし
いため、反応チャンバー１２に吹き込まれる空気にはほとんどの場合十分な酸素
が含まれている。しかし、反応チャンバー１２内の反応性を増加させるため、必
要に応じて空気に酸素を加えることも可能である。

【００６０】エアージェット２０を通して送りこまれる空気は十分な速度と圧力を持ち、触
媒媒体１４がほぼ静的に浮遊するまたは浮揚される状態にしなくてはならないが
、あまり大きすぎて媒体１４が過度に撹乱されたり過度に渦巻を生成しないよう
にする必要がある。最善で最大に効率のよい反応を得るためには、触媒媒体１４
を通して丁度十分な空気を吹き込み、媒体が適切に浮遊するまたは浮揚される状
態にするのが好ましい。媒体１４を十分に浮遊させる程度で、反応チャンバー１
２を実際に通る空気を少なくするほど、エネルギーと添加酸素量の消費が少なく
なる。

【００６１】好ましい反応装置には医療廃棄物、死骸、または他の有機物を反応チャンバー
１２に投入する手段が備えられている。図１に示すように、有機物の塊２３をド
ア２４を通して反応チャンバー１２内に投入することができる。ドア２４は、反
応チャンバー１２内を適当な条件に保つため、塊２３を投入するとき素早く開き
かつ閉るものでなくてはならない。他の実施例として、反応チャンバー１２内の
熱をよりよく維持するため一組のドア２４を設けてもよい。この場合、第1のドア２４が開き廃棄物の塊２３がプリチャンバーに投入され、続いて反応チャンバ
ーに通じる第２のドア２４が開く。

【００６２】医療廃棄物、死骸、または他の有機物の大きな塊をチャンバーに投入する場合
は、反応チャンバーの上部をカバーするふた２６で反応チャンバーを開くのが好
ましい。この場合、反応チャンバーに吹き込まれる空気の温度を上げたり、バー
ナー２２の熱を上げたりして、反応チャンバー１２内の温度を回復しなくてはな
らない場合がある。有機物はそれ自身最初熱エネルギーを吸収するが、酸化分解
反応が始まれば熱を放出することが予想される。

【００６３】排気ダクト２８が、反応チャンバー１２の上部にあり、ふた２６に接続され、
排気ガスを外部大気に放出する適切な場所まで導く。排気ガスが燃焼可能なガス
を相当量含んでいる場合には、アフターバーナーを用いそのガスをさらに燃焼さ
せるのが望ましい場合がある。排気ガス内の熱を当業者に公知の適当な方法を用
いて反応チャンバーに戻すことが可能である。それらの方法には、熱交換を行い
反応チャンバーに吹き込まれる空気を過熱する方法、または単に、有機ガスを完
全に分解するため反応チャンバー１２にガスを再循環する方法がある。この方法
は、すべてのウイルスまたは病原体は廃棄物破壊プロセス中に反応チャンバーか
ら出ていかないと考えられているが、これらウイルス等の完全な破壊をさらに確
実にする１つの手段となる。浮遊媒体１４内には低温ポケットは存在しないので
、医療廃棄物、ウイルス、細菌、および他のものは、完全にガスにまで分解され
ていないとしても、少なくとも完全に殺菌されている。ウイルスおよび細菌は、
反応チャンバー１２内で即座に蒸発しなくても、約２００℃から約５００℃の温
度範囲の熱にさらされ、効率的に殺されている。

【００６４】排気ダクト２８内にフィルター３０を1つ以上オプションとして備えてもよい。このフィルターは、本発明の反応プロセスによって生じたフライアッシュまた
は他の大気に浮遊する微粒子を除去するためである。例えば、感傷的理由から、
死骸の破壊から生じる灰を収集するのが望ましい場合、フィルター３０はその手
段を提供する。特に、死骸同士の灰を混合せず特定の灰を信頼性よく収集するた
めそれぞれのバッチの間に振動し収集する装置を備えたフィルターはその役に好
都合である。感傷的理由が無い場合には、灰は廃棄されてもよいし、肥料や他の
適当な工業用として利用してもよい。好ましいフィルターはセラミックフィルタ
ーである。

【００６５】医療廃棄物および動物または人間の死骸を破壊する好ましい方法では、反応チ
ャンバー１２内の浮遊媒体の温度を約２００℃から約５００℃の範囲に維持する
のが好ましく、約２５０℃から約４００℃の範囲に維持するのがさらに好ましく
、約３００℃から約３７５℃の範囲に維持するのが最も好ましい。最低の範囲の
下では、反応性水酸基および他の反応性基の生成が大きく禁止される。また、最
高の範囲の上では過剰の熱により媒体粒子が乾燥しすぎ、触媒反応性が逆に減少
する。

【００６６】触媒媒体１４が反応チャンバー１２内で適切な量の水分に正しくさらされ、反
応性水酸基、酸化水素、酸化物、または他の強度の酸化性エージェントと思われ
るものを生成する場合、医療廃棄物、死骸、または他の有機廃棄物が、その機構
は完全には説明できないが、前記媒体により効率よく完全に蒸解され、分解され
、酸化されることが見い出された。反応プロセスが酸化性であるため、反応チャ
ンバーに吹き込まれる空気に十分な酸素が含まれていることも好ましい。医療廃
棄物および死骸の破壊を起こすものは、強度の反応性をもつ水酸基および他の基
の生成であると思われる。

【００６７】医療廃棄物または他の有機物の塊を、医療廃棄物と同様な仕方で反応チャンバ
ー１２内で触媒的に酸化する適当な材料でできたカプセル内に入れてもよい。こ
れらには、紙、プラスチックバッグ、およびそれと類似品がある。

【００６８】反応チャンバー１２内の雰囲気の成分を調整するのが好ましい場合が多い。例
えば、特定の医療廃棄物の塊を酸化させるため間欠的に酸素を反応チャンバー１
２内に注入し、反応チャンバー１２内の酸素量を増加させる必要がある場合があ
る。さらに、浮遊した媒体粒子をより完全に活性化するため、水蒸気の形態で反
応チャンバー１２内により多くの水分を投入する必要がある場合もある。当然、
医療廃棄物や死骸の大部分は十分な水を含んでいるので、通常、少なくとも最初
は、この水を余分な水分で補う必要がある。しかし、反応チャンバーに廃棄物を
最初に投入する前に、触媒媒体１４を水分にさらし活性化させるのが好ましい。
最後に、分解プロセス中に生成される塩化物、弗化物、または硫黄化合物のよう
なハロゲンを沈殿させるため、アンモニアガスのような反応性ガスをチャンバー
に導入するのが好ましい場合がある。これらのガスはいずれも、エアージェット
２０の手段で、またはアフターバーナー内に空気と共に吹き込むことができる。

【００６９】水分、熱、酸素の適当な量が反応チャンバー１２内にある検出手段（図示せず
）を用いて維持することができる。このような検出手段をここで述べる本発明の
システムおよび方法に組み込む方法は当業者には公知である。これらの検出手段
は、反応チャンバー12内に導入される水、蒸気、酸素、および熱の投入とその量
の調整に用いるダクトに付いたバルブを開閉する中央プロセスユニットに接続す
ることができる。投入量を調整する正確な方法は当業者には公知である。

【００７０】医療廃棄物の水分含有量は大きく変化するため、媒体粒子を十分に反応性にす
るために注入される水分の量は大きく変化する。十分な水分を注入して有機廃棄
物の触媒破壊を維持する必要があるが、反応チャンバーと媒体粒子の温度が大き
く変化し、好ましい温度または温度範囲からずれてしまわないように注意しなく
てはならない。

【００７１】浮遊した高度に反応性のある媒体を持つ反応装置を含む上記システムを、化石
燃料のような炭素含有燃料を燃焼させたときに生じる不完全燃焼物を酸化するよ
うに適応化させてもよい。例えば、図３に示すように反応装置４０を内燃機と組
み合わせて用いてもよい。例えば、内燃機はディーゼルエンジンでもよく、ある
いは他の内燃機であってもよい。また化石燃料を燃焼させる他の装置であっても
よい。反応装置４０は、内燃機からの廃棄物をより完全に酸化するよう、従来の
接触コンバータと同様なやり方で動作する。

【００７２】通常のディーゼルエンジン４２は、空気吸入口４４、燃焼室４６、および排気
管４８を持つ。ターボチャージャー５０は、燃焼室４６に導かれる吸入空気と燃
料の混合物５２を圧縮するように構成され、最初に多くの燃焼空気を供給するこ
とによりディーゼルエンジン４２の効率を増加させる。

【００７３】排気物５４は、不完全燃焼物を反応装置４０に導入する手段を通る。そのよう
な手段の1つの例は排気管４８である。主要な排気物５４は不活性窒素ガス、二酸化炭素、水、および酸素からなる。しかし、理想値からずれた空気と燃料の比
、不充分な混合、加速時に固有の非効率性、あるいはその他の原因のため、ディ
ーゼルエンジン４２内で使用されるディーゼル燃料のいくらかは完全に燃えてし
まわない。その結果、炭素のすす、非燃焼ガスを含む不完全燃焼物がディーゼル
エンジン４２から放出される。そのような非燃焼炭素含有組成は通常目に見え、
特にディーゼルエンジンで走る車が加速するときは顕著である。

【００７４】これらの不完全燃焼物は環境的に有害で、市街地の大気汚染および呼吸器の疾
病のような環境や健康問題の原因になっている。不完全燃焼物の少なくともいく
つかを、ここで開示するような反応装置４０を用いて完全に酸化することにより
、そのような非燃焼すすや他の炭素生成物が環境に放出されて起きるであろう環
境破壊を抑制することができるであろう。

【００７５】ディーゼルエンジン４２から排出された直後の排気物５４は通常約４００℃か
ら約５５０℃の温度である。しかし、排気物５４の温度は、ディーゼルエンジン
４２から排出され排気管４８に入った後に下がる。一般的に、反応装置４０をデ
ィーゼルエンジン４２の比較的近辺に配置し、排気物５４の温度が反応装置４０
の好ましい動作温度以下に下がらないようにするのが好ましい。非燃焼排気成分
の触媒酸化を最大限にするための反応装置４０の動作温度は、約２００℃から約
５００℃の範囲が好ましく、約２５０℃から約４００℃の範囲がさらに好ましく
、約３００℃から約３７５℃の範囲が最も好ましい。

【００７６】廃棄物は触媒媒体５８を反応装置４０内で浮遊させるほど十分な圧力になって
いないのが通常なため、圧搾機構５６を用い反応装置４０内に入る廃棄物の圧力
を高めてもよい。したがって、圧搾機構５６は、触媒媒体５８を含む粒子を浮遊
させる浮遊手段として動作してもよい。あるいは、粒子浮遊手段は、反応装置内
に少なくとも部分的に位置するエアージェットまたはその類似物を備えてもよい
。重要な点は、排気物５４を含めた、反応装置４０を通過するガスが十分な圧力
を持ち、少なくとも部分的に触媒媒体５８を浮遊させ、媒体５８の反応性を最大
にすることである。もちろん、触媒媒体５８が浮遊しなくても、媒体粒子間の固
有の空孔性のため非燃焼廃棄物が媒体５８中を十分に拡散するためある程度の媒
体５８の反応性が期待される。

【００７７】不完全燃焼物を触媒的に酸化させるシステムは、反応装置の温度を望ましい範
囲に維持する手段をさらに備えている。このような手段は排気物５４を望ましい
温度に冷却する構造またはシステムを含む場合もある。そのような場合、前記手
段は、例えば、空気吸入口および圧搾機構５６を含み、反応装置をディーゼルエ
ンジン４２から適当な距離離して設置してもよい。ある状況下では反応装置４０
をディーゼルエンジン４２の十分近傍に設置することが難しく、廃棄物の温度を
適切な程度に高く維持することができない場合がある。この場合、反応装置の温
度を望ましい範囲に維持する前記手段は、排気物５４の温度を望ましい動作温度
に上昇させる加熱手段を含んでもよい。そのような加熱手段には電熱加熱手段あ
るいは天然ガス、燃料オイル、または石炭で加熱した放射加熱手段等が挙げられ
るが、これらは理解を容易にするために挙げたのであって制限するためではない
。

【００７８】加圧された排気物５４は排気システム５７または他の適切な構造により反応装
置４０に導入される。したがって不完全燃焼物は反応装置４０内の少なくとも部
分的に浮遊する触媒媒体５８に接触するかその近傍に来る。図１および２の反応
装置１０におけると同様、図３の反応装置４０の触媒媒体５８はシリカ砂、シリ
カゲル、アルミナ、およびその類似物のような砂状の粒子を含むのが好ましい。
必要に応じて、例えば、水分供給システム５９を用いて水分を反応装置４０に添
加してもよい。

【００７９】粒子が比較的高い比表面積を有する触媒媒体５８を選択するのも有用である。
反応装置４０内で反応性水酸機ラディカルを生成するのは反応性粒子の表面であ
ると考えられている。したがって、媒体粒子の表面積を重量を増やさずに増加さ
せると、十分な反応性を維持して触媒媒体の重量を減らすことができる。本実施
例においては反応装置４０は通常ディーゼルで動く車に搭載されるため、重量を
減らすことは特に望ましい。粒子のサイズを小さくし、かつ／または粒子表面の
形状をより不規則にすることにより、媒体粒子の比表面積を増加させ、必要なシ
リカ粒子の量を大幅に減らすことができる。シリカまたは他の反応性媒体の量を
減らすと炭素すすおよび排気物５４から除去される他の不完全燃焼物の割合を一
般に減少することも理解できるであろう。したがって、反応性媒体の好ましい量
は、反応炉の重量とその効率とのトレ−ドオフにより決定される。

【００８０】触媒媒体５８は排気物５４の不完全燃焼物の酸化を助ける。特に、少なくとも
炭素のすすおよび非燃焼の有機ガスは二酸化炭素および水に転化されるが、他の
不完全燃焼物はそれぞれの酸化物に転化されるだろう。これらの酸化物は排気物
として排気口６２を通り排出される。他の点に関しては、反応装置４０は、ここ
で開示する反応装置１０とほぼ同様なやり方で機能する。

【００８１】本発明によれば前記反応チャンバーはほとんどすべての有機廃棄物を触媒的に
酸化するように改良することが可能である。例えば、図４に産業用バーナー７０
で生じる非燃焼炭素含有排気成分を触媒的に酸化するのに用いる反応チャンバー
７０を示す。このような産業用バーナーは一般に石炭、燃料オイルを燃やすが、
これらはすすや非燃焼ガスのような非燃焼成分を生成することが知られている。
排気ガスはバーナーから排気ダクト７２を通して反応チャンバー８０に導かれる
。通常、圧搾手段７４を用い、非燃焼ガスが反応チャンバー８０に入るとき適切
な圧力を持つように加圧する。また、水分添加器７６を用い、反応性水酸基が十
分に生成されるようにする。反応チャンバー８０の温度制御は本出願の他の部分
で述べたいかなる手段を用いても行うことができるし、また、当業者により改変
することが可能である。

【００８２】本発明の実用性と有用性を示すため、本発明の実施例のいくつかの例を以下に示す。

【００８３】 [実施例１] 反応チャンバー内の浮遊した触媒媒体が、医療廃棄物、死骸、または他の有機
物を含む広い種類のかつて生きていた組織を破壊することを示すため、触媒媒体
としてシリカ砂を含んだ反応チャンバー内に約３５−４０ポンドの子豚の死骸を
入れた。反応チャンバーとしては、ベルギー国ダイナメック社 (Dinamec) 製の市販製品である機械部品を洗浄するための流動化ベッドを改変したものを用いた
。反応チャンバーの温度は約４２０℃から約４２５℃の範囲内に維持した。本反
応チャンバーは外部からは見えないため、子豚の死骸の破壊がどれだけ速く進行
するかを見ることはできなかった。しかし、４５分後に反応チャンバーを開け、
検査すると、子豚の死骸の形跡はまったく見られなかった。すなわち、検出可能
な骨、歯、組織等は存在せず、上述の条件下で媒体粒子は高度に反応性になり子
豚の死骸を完全に破壊することができたことを示している。これは、反応温度が
死骸を焼くのに必要な発火温度よりはるかに低いことから明らかであろう。

【００８４】 [実施例２] 本発明を利用して、医療廃棄物の形態にあるかつて生きていた組織を、実際の
廃棄条件下で廃棄する次の実験を行った。廃棄組織および他の有機物が、通常状
態で進行中の反応チャンバー内に投入された。反応チャンバーはここで開示され
た方法にしたがって運転された。可燃性のガスは本質的にまったく検出されなか
ったので、反応チャンバーの運転中に過剰ガスを燃焼させるアフターバーナーが
不要であることが分かった。医療廃棄物および廃棄された他の有機物は完全に分
解され、金属酸化物および他の金属含有化合物が若干灰として残る以外検出可能
な固体残留物がまったく出ないという結論に達した。廃棄後に残った灰の量は最
初廃棄された有機物の重量比で約２％であった。最も好ましい運転温度は約３０
０℃から約３７５℃の範囲内であることが分かった。

【００８５】 [実施例３] ここで説明した型の内燃機に付随して使用する反応チャンバーを産業用トラッ
クに通常使用する従来のディーゼルエンジンと組み合わせて試験を行った。普通
に市販されている結晶シリカを反応チャンバー内の触媒媒体として使用した。シ
リカを１，７００ポンド使いここで開示した条件下で反応チャンバーを運転する
と、反応性シリカ媒体の温度が約３００℃から約３７５℃の範囲内に維持されて
いるとき、ディーゼルエンジンから排出された炭素のすすの最高約９８％が酸化
されてなくなったことが判明した。

【００８６】 [実施例４] 例３で行った試験を、１，７００ポンドでなく２５０ポンドのシリカを用いて
繰り返した。シリカを２５０ポンド使った反応チャンバーでは、ディーゼルエン
ジンから排出された炭素のすすの最高約６０％が除去されたと結論された。

【００８７】 [実施例５] シリカを用いた反応チャンバーを使用して、石炭または燃料オイルを用いる産
業用バーナーから煙道ガス中に排出されるすすおよび他の非燃焼炭素物質の最高
９８％を除去した。産業プラントは静止しており、またシリカは非常に安価なの
で、産業用バーナーからの非燃焼成分を酸化するのに適切な量のシリカを用いた
。適切な手段を用いて温度を約３００℃から約３７５℃の範囲内に維持し、反応
チャンバー内のガスの水分組成は例えば加湿器のような適切な手段を用いて維持
された。

【００８８】

【発明の効果】

結論として、上述した方法およびシステムは、病原体を含んだ医療廃棄物、人
間または動物の死骸、あるいは他の有機物を反応チャンバーを用いて完全に破壊
する簡単で信頼性ある方法を提供する。前記反応チャンバーは比較的安価、小型
で、携帯可能である。この特徴は焼却炉と比較すると顕著である。実際、病院や
研究施設用の焼却炉は、それを別の建造物として建設する必要があるような大き
な構造を持っている。例えば、長さ６フィート、幅３フィート、高さ３フィート
の比較的小さな反応チャンバーは１時間に２５０ポンドの医療廃棄物を破壊する
ことが可能であるが、この量は個々の病院や研究施設のほとんどで必要とする量
をはるかに超えている。反応チャンバーに対するエネルギー条件は比較的低いの
で、大部分のビルにある通常の天然ガス、プロパンガスやブタンガスのようなボ
ンベに入ったガス燃料、ガソリン、ケロシン、ディーゼル、または燃料オイルの
ような液化燃料、または電気加熱装置を用いることが可能である。

【００８９】もちろん、反応チャンバーの寸法はそれぞれの応用にしたがって変更すること
が可能である。反応チャンバーを、少量の医療廃棄物のみが生成されるような狭
い面積に合うように小型化することができる。逆に反応チャンバーを非常に大き
な施設用に大型化することもできる。もちろん、大きな病院の病棟ごとに多くの
焼却炉を備えることは不可能ではないにしても非現実的である。しかし、小さな
反応チャンバーを病院の中にいくつも設置することは実現可能なだけでなく、実
際便利さからいって望ましいものでもある。さらに、反応チャンバーを便利な場
所に設置すると、医療廃棄物が発生したときとそれを実際に破壊するときとの間
の時間を大幅に短縮することができる。医療廃棄物をより早くまた効率的に破壊
することができれば、危険な病原体が環境に逃げ出す危険性が著しく減少する。
本発明はこの重要な機能に寄与することができる。さらに、反応チャンバーを便
利な場所に設置すると、離れた場所にある廃棄場まで危険な医療廃棄物を運搬す
る必要性が無くなる。これによって、病原体が環境に逃げ出さないよう医療廃棄
物は通常非常に注意深くまた緻密に取り扱われるが、その取扱い時間とコストが
削減される。

【００９０】あるいは、人間または動物の死骸、ディーゼル排気粒子、および非燃焼ガス、
または他の有機物の酸化分解を行うよう反応チャンバーを適当な大きさにするこ
とができる。世界中の多くの国々、特に人口密度が高い国や地中に死体を埋葬す
る習慣を持たない国では、本発明は人間の死体を火葬にする際のよりクリーンで
効率のよい方法を提供する。本発明の方法およびシステムによる動物の死骸の破
壊は、例えば研究所や屠殺場で有利であろう。人間の死体からの遺灰が感傷的理
由から必要な場合、灰を収集するスクリーンまたはふるいを反応チャンバーに備
えることが可能である。感傷的な理由がない場合は、そのような手段で収集した
灰は廃棄してもよいし、例えば肥料として利用してもよい。

【００９１】最後に、都市ごみのような大量の有機物や産業用バーナーから発生する煙道ガ
スを破壊するため、反応チャンバーを大型化することも可能である。

【００９２】本発明を、その精神または本質から逸脱せずに他の特定な形態に実現すること
が可能である。上述した実施例はすべての点で例として挙げたものであり、限度
を示すためのものではない。したがって、本発明の範囲は上記の説明ではなく以
下の特許請求の範囲で規定される。請求項の意味および同等性の範囲内に入るす
べての変更は請求項の範囲に入るものとする。

【図面の簡単な説明】

本発明に関する上に列挙した利点および他の利点が得られた方法をより明確に
するため、上で簡単に述べた本発明を以下の図で示す特定の実施例を参照して説
明する。これらの図は本発明の典型的な実施例を示すのであって、その範囲を制
限するものとみなすべきではないことを理解の上、以下の図を用いてより具体的
かつ詳細に本発明を説明する。

【図１】医療廃棄物の塊を投入する好ましい反応装置の透視図を示す。

【図２】図１の反応装置の断面図である。

【図３】ディーゼルエンジンと組み合わせて不完全燃焼物を酸化するのに
用いる好ましい反応チャンバーの断面図である。

【図４】産業用排気煙道と組み合わせて用いる反応チャンバーの断面図で
ある。

【符号の説明】

１０，４０…反応装置、１２…触媒反応チャンバー、３０…フィルター、４２
…ディーゼルエンジン、４４…空気吸入口、４８…排気管、５０…ターボチャー
ジャー、７０…産業用バーナー第19条による説明書上記出願のクレームを、クレームと要約書を含む本出願の頁23-27を抹消し
て補正していただきたい。最初に出願した独立クレーム8、9、および16を除外し
、対応する米国特許で行った補正と整合した語句の簡単な変更を含み、原クレー
ム17-20を独立クレーム17（原独立クレーム10）に従属するように書き換え、対応する米国特許で行った補正と整合した方法クレームを新たに追加し、対応する
米国特許の関連分割出願で提出したクレームと整合したシステムクレームを新た
に追加した頁23-27を挿入していただきたい。最後に、MPEP§806.50(e)によれば
、新しく追加したシステムクレーム16は原クレーム1-7で定義された発明の範囲内にある。PCT出願の審査で用いる審査規則がMPEP§806.50(e)と異なる場合、か
つ審査官がクレーム16は選択クレーム内にないとする立場を取る場合は、出願人
は審査官にそのような審査規則の抜粋を提示することを希望する。要約書は最初
に出願したものと同一であり、挿入部分の27ページにある。ここに提出する補正は、タイプミスと明らかに分かるものを修正しようとするものであり、また対応する米国特許およびその後出願した分割特許で行われ
た補正と整合させようとするものである。これらの補正による新規事項は存在し
ない。出願人は、ここに提出した補正クレームが出願人がクレームしようとする
本発明の概念をより正確にかつ明瞭に表現していると信ずる。ここに提出されたクレーム番号はそれに応じて変更されている。 1999年3月4日

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者アラン・エル・ハリングトンアメリカ合衆国カリフォルニア州 95965 オロビルシックススストリート 1576 Ｆターム(参考） 4D004 AA02 AA03 AA46 AA48 AA50 AB01 AB10 BA04 CA24 CA36 CA46 CB04 CB32 CB36 CB42 CC01 CC02 CC03 CC09 DA01 DA02 DA03 DA06 4D048 AA13 AA14 AA18 AA21 AA30 AB01 AB03 AC06 AC10 BA03X BA06X BA41X BB01 CB03 CC61 DA02 DA03 DA13 DA20 4G070 AA01 AB06 BA08 BB32 CA25 CB15 CB30 CC02 DA21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機物を触媒的に分解する方法で、実質的にシリカ、アルミナ、またはそれらの混合物の複数の粒子からなる触媒反
応性媒体を、約２００℃から約５００℃の範囲内の温度に維持された反応チャン
バー内で、前記媒体粒子が水分の存在の下で触媒反応性を持つように浮遊させる
工程と、前記反応チャンバーの温度を約２００℃から約５００℃範囲内に維持しながら
、触媒反応性媒体粒子が有機物と接触するかまたはごく近傍に接近し前記有機物
を触媒的に分解するよう、前記有機物を前記反応チャンバーに投入する工程とを有することを特徴とする方法。
【請求項２】請求項１記載の有機物を触媒的に分解する方法で、前記反応
チャンバーの温度を約２５０℃から約４００℃の範囲内に維持することを特徴とする方法。
【請求項３】請求項1記載の有機物を触媒的に分解する方法で、前記反応チャンバーの温度を約３００℃から約３７５℃の範囲内に維持することを特徴とする方法。
【請求項４】請求項1記載の有機物を触媒的に分解する方法で、さらに前記反応チャンバーに水分を添加する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項５】請求項1記載の有機物を触媒的に分解する方法で、さらに前記反応チャンバーに酸素を添加する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項６】請求項1記載の有機物を触媒的に分解する方法で、前記有機物は動物の組織、死骸、医療廃棄物、または都市ごみであることを特徴とする方法。
【請求項７】請求項1記載の有機物を触媒的に分解する方法で、前記有機物は炭素含有燃料の不完全燃焼物を含むことを特徴とする方法。
【請求項８】請求項７記載の有機物を触媒的に分解する方法で、炭素含有
燃料の不完全燃焼物はディーゼルエンジンにより生じることを特徴とする方法。
【請求項９】請求項７記載の有機物を触媒的に分解する方法で、前記反応
チャンバーの温度を約２００℃から約５００℃の範囲内に維持するのに必要な熱
量の少なくとも一部は内燃機の排気ガスで供給されることを特徴とする方法。
【請求項１０】請求項７記載の有機物を触媒的に分解する方法で、前記炭
素含有燃料の不完全燃焼物は内燃機で生じることを特徴とする方法。
【請求項１１】請求項７記載の有機物を触媒的に分解する方法で、前記炭
素含有燃料の不完全燃焼物は産業用バーナーで生じることを特徴とする方法。
【請求項１２】請求項７記載の有機物を触媒的に分解する方法で、前記炭
素含有燃料は化石燃料であることを特徴とする方法。
【請求項１３】請求項１２記載の有機物を触媒的に分解する方法で、前記
化石燃料は石炭、オイル、天然ガス、石油誘導体、またはそれらの混合物であることを特徴とする方法。
【請求項１４】請求項７記載の有機物を触媒的に分解する方法で、前記不
完全燃焼物は非燃焼残留炭化水素、炭素のすす、一酸化炭素、水素ガス、および
それらの混合物であることを特徴とする方法。
【請求項１５】請求項７記載の有機物を触媒的に分解する方法で、不完全
燃焼物を前記反応チャンバーに投入する前に前記不完全燃焼物の圧力を高めるプ
ロセスをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】有機物を触媒的に分解するシステムで、反応チャンバー、実質的にシリカ、アルミナ、またはそれらの混合物の複数の粒子からなる触媒
反応性媒体を、約２００℃から約５００℃の範囲内の温度に維持された反応チャ
ンバー内で、前記媒体粒子が水分の存在の下で触媒反応性を持つように浮遊させ
る手段、および前記反応チャンバーの温度を約２００℃から約５００℃の範囲内に維持しなが
ら、触媒反応性媒体粒子が有機物と接触するかまたはごく近傍に接近し前記有機
物を触媒的に分解するよう、前記有機物を前記反応チャンバーに投入する手段を備えることを特徴とするシステム。
【請求項１７】有機物を触媒的に分解するシステムで、有機物を触媒的に分解する間は約２００℃から約５００℃の範囲内の温度に維
持された反応チャンバー、実質的にシリカ、アルミナ、またはそれらの混合物の複数の粒子からなる前記
反応チャンバー内に入れられた触媒反応性媒体、前記反応チャンバー内で前記触媒反応性媒体を少なくとも部分的に浮遊させる
手段、および触媒反応性媒体粒子が有機物と接触するかまたはごく近傍に接近し前記有機物
を触媒的に分解するよう、前記有機物を前記反応チャンバーに投入する手段を備えることを特徴とするシステム。
【請求項１８】請求項１７記載の有機物を触媒的に分解するシステムで、
前記反応チャンバーの温度は約２５０℃から約４００℃の範囲内に維持されてい
ることを特徴とするシステム。
【請求項１９】請求項１７記載の有機物を触媒的に分解するシステムで、
前記反応チャンバーの温度は約３００℃から約３７５℃の範囲内に維持されてい
ることを特徴とするシステム。
【請求項２０】請求項１７記載の有機物を触媒的に分解するシステムで、
前記反応チャンバーの温度は前記反応チャンバーの下に位置した加熱手段で少な
くとも部分的に維持されていることを特徴とするシステム。
【請求項２１】請求項１７記載の有機物を触媒的に分解するシステムで、
前記反応チャンバーの温度は前記媒体粒子を浮遊させるために用いるガスを加熱
することにより少なくとも部分的に維持されていることを特徴とするシステム。
【請求項２２】請求項１７記載の有機物を触媒的に分解するシステムで、
前記触媒反応性媒体を前記反応チャンバー内で少なくとも部分的に浮遊させる手
段は前記反応チャンバーに送りこまれるガスの圧力を高める圧搾機を備えることを特徴とするシステム。
【請求項２３】請求項１７記載の有機物を触媒的に分解するシステムで、
前記反応チャンバー内の水分組成を検出する検出手段をさらに備えることを特徴とするシステム。
【請求項２４】請求項１７記載の有機物を触媒的に分解するシステムで、
前記有機物は動物の組織、死骸、医療廃棄物、または都市ごみであることを特徴とするシステム。
【請求項２５】請求項１７記載の有機物を触媒的に分解するシステムで、
前記有機物は炭素含有燃料の不完全燃焼物を含むことを特徴とするシステム。
【請求項２６】請求項２５記載の有機物を触媒的に分解するシステムで、
炭素含有燃料の不完全燃焼物は内燃機により生じることを特徴とするシステム。
【請求項２７】請求項２６記載の有機物を触媒的に分解するシステムで、
前記内燃機はディーゼルエンジンであることを特徴とするシステム。
【請求項２８】請求項２７記載の有機物を触媒的に分解するシステムで、
前記システムは車両のディーゼルエンジンと組み合わせて使用できる大きさと構
造を持つことを特徴とするシステム。
【請求項２９】請求項２５記載の有機物を触媒的に分解するシステムで、
前記システムは産業用バーナーと組み合わせて使用できる大きさと構造を持つことを特徴とするシステム。
【請求項３０】請求項２５記載の有機物を触媒的に分解するシステムで、
前記炭素含有燃料は化石燃料であることを特徴とするシステム。
【請求項３１】請求項３０記載の有機物を触媒的に分解するシステムで、
前記化石燃料は石炭、オイル、天然ガス、石油誘導体、またはそれらの混合物で
あることを特徴とするシステム。
【請求項３２】請求項２５記載の有機物を触媒的に分解するシステムで、
前記不完全燃焼物は非燃焼残留炭化水素、炭素のすす、一酸化炭素、水素ガス、
およびそれらの混合物であることを特徴とするシステム。
【請求項３３】請求項２５記載の有機物を触媒的に分解するシステムで、
不完全燃焼物を前記反応チャンバーに投入する前に前記不完全燃焼物の圧力を高
める手段をさらに備えることを特徴とするシステム。
【請求項３４】請求項２５記載の有機物を触媒的に分解するシステムで、
前記触媒反応性媒体を少なくとも部分的に浮遊させる手段は、不完全燃焼物の圧
力を高める圧搾機構および加圧された前記不完全燃焼物を前記反応チャンバーへ
送り込む手段を含むことを特徴とするシステム。
【請求項３５】請求項２５記載の有機物を触媒的に分解するシステムで、
有機物を前記反応チャンバーに投入する手段は、炭素含有燃料の不完全燃焼物の
ソースと前記反応チャンバーとの間をつなぐ排気管を備えることを特徴とするシステム。
【請求項３６】請求項２５記載の有機物を触媒的に分解するシステムで、
前記反応チャンバーを望ましい温度に維持するのに必要な熱量の少なくとも一部
は不完全燃焼物が生じる熱により供給されることを特徴とするシステム。