JP2650784B2 - 廃棄物資材を生物学的に中性化する装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 1.発明の分野 この発明は一般に廃棄物処分方法および装置に関し、
更に詳しくは医療、食品および他の種類の廃棄物のよう
な廃棄物資材の消毒、および必要に応じて滅菌を行う方
法および装置に関する。

2.関連技術の説明 廃棄物管理は、処分のために今日まで廃棄物を取扱っ
てきた従来の方法に対して社会的および循環的関心の焦
点が向けられるにつれて、20世紀の後半に相当に重要な
産業へと発展した。これらの従来の廃棄物処分方法に
は、焼却、海洋における投棄、埋立て処理地における埋
込みが含まれる。しかしながら、これらの方法のそれぞ
れは、顕著な社会的および環境的不利益により妨げられ
ている。焼却は、大気および周囲の地域の随伴する化学
物質や粒子による汚染のために反対され得る。更に、こ
れらの汚染物質は、卓越風により大きな距離に渡って運
ばれ得て、これにより焼却装置の直下の地域を越えて環
境的衝撃の範囲を広げるものである。海洋における廃棄
物の処分は、海洋生物や沿岸の岸辺に対するその有害な
環境的衝撃のため反対され得る。埋立て処理地は、その
随伴する空間に対する要求、不快な臭気および埋込んだ
資材の混合および相互作用から生起する危険物質の生成
の潜在的可能性のために反対され得る。都市中心部では
空間的な考慮が特に重要であり、ここでは人口増加の結
果として郊外が都市中心部の相当外側の場所に拡大し、
場合によっては既存の埋立て処理地の再立地や、これら
を使う都市中心部から地理的に離れた立地にコストのか
かる新しい埋立て処理地を作ることが必要となる。

更に、廃棄物処分の問題は、処分すべき廃棄物の種類
の観点から生起する。例えば、感染性疾患の発生および
／または蔓延の予防については圧倒的な関心があるた
め、生物学的および医療的廃棄物の処分には特別の用心
が必要である。針、ナイフおよび割れたガラス容器のよ
うな極めて尖鋭な医療器具（これは人間や動物の皮膚を
切断するか切り裂いて、これと廃棄物とが接触し、これ
により身体的損傷および生物学的汚染の両者の危険性を
与える）が存在するため、更なる関心が起こる。これら
の理由のため、この種の廃棄物は典型的には熱的または
化学的に処理され、専用の医療廃棄物処分設備に埋込ま
れる。この処理は、結果的に廃棄物の消毒および至適に
は滅菌を与えて、これを生物学的に中性または不活性に
する形式のものとすることができる。以下の説明で使用
するように、「消毒」（disinfection）という用語およ
びその類似語は、病原性微生物またはそれらの毒素また
は運搬体の破壊に関するものであるのに対し、「滅菌」
（sterilization）およびその類似語は、全ての生存す
る微生物およびそれらの胞子の破壊（これによりこのよ
うに処理された資材は全あらゆる生存物を欠如するもの
となる）に関するものである。

滅菌は、種々の所定の化学的および燃焼によらない熱
処理処方並びに焼却のいずれか１つにより典型的には達
成され得る。化学的滅菌は、一般に廃棄物資源を液体塩
素のような殺菌剤溶液に所定の時間間隔の間露呈するこ
とを伴うが、化学的殺菌剤の使用は、塩素や他の殺菌剤
溶液の毒性のさめ、廃棄物処理の後に液体の処分の問題
を与えるものである。化学的な消毒に対する普及した代
替物はオートクレーブ処理であり、これは廃棄物を15ps
iで15〜40分間250゜F（121℃）を越える熱に露呈するこ
とを伴うものである。乾燥空気および蒸気環境の両者に
おいて滅菌を行うことができるが、その大きな浸透能力
（織物やガーゼのような「軟質の」廃棄物を滅菌するた
めに特に重要）および変性の過程を介するその致死性の
ために、蒸気オートクレーブ処理が一般に好適である。
重質で流体吸収性の負荷物の蒸気浸透を確実にするため
には、より長い時間を使用する。温度より圧力を増加さ
せることにより、幾つかの廃棄物資材については、より
速い処理を行うことができる。しかしながら、蒸気オー
トクレーブ処理の重大な欠点は、廃棄物への完全な浸透
を確実にすることはできず、また水蒸気に含まれる熱に
露呈することを確実にできないことである。更なる欠点
には、オートクレーブには（蒸気および乾燥の両者と
も）比較的冷たい空気を層状にし且つポケットに捕える
傾向があり、これにより滅菌を阻む。更に、廃棄物は容
積または質量のいずれにおいても低減されず、その代り
に水蒸気の吸収により場合によっては（すなわち織物や
ガーゼ）質量が増加し得て、これにより前記言及した廃
棄物処分の問題は悪化する。

前記した観点から、生成する廃棄物資材の量を低減す
るのではなく、環境的衝撃を減少させるよう更に効果的
かつ効率的に廃棄物を処理する強い社会的必要性があ
る。廃棄物生成を低減させるための努力はなされている
が、特に肝炎ウイルスおよびHIVの系統の蔓延に対する
関心のために、単一の患者が外科用器具を使用する（す
なわち再使用しない）ことが広く認められている医療お
よび歯科産業においては、これらの努力単独では廃棄物
処分に伴う種々の問題を除去し得ない。よって、本発明
は、医療および他の形態の廃棄物を消毒し、至適には滅
菌し、処分のために廃棄物固体の容積を低減させる方法
および装置を提供することに向けられたものである。本
発明のこれらの、および他の目的並びに効果は、添付す
る図面と併せて読むに際して以下の明細書から明らかと
なろう。

発明の要旨 この発明は、非毒性廃棄物を消毒し、かつ至適には滅
菌すると共に廃棄物固体の容積を低減させ、これにより
廃棄物処分の手順を簡単にすると共に埋立て処理地にお
ける処分空間に対する要求を低減する方法および装置に
向けられたものである。この発明ほ医療廃棄物を処理す
る際に使用するのに特に有益であるが、その原理は他の
形態の廃棄物、例えば飲食店やいわゆるファーストフー
ド」企業の作業に伴って発生した食品廃棄物の処理のた
めに同等に適用し得る。この後者の点について、本発明
の教示に従う廃棄物処理により廃棄物固体の有機含有量
が大幅に低減し、これにより結果的に典型的には食品廃
棄物の処分に伴うネズミや他の有害生物蔓延並びに飲食
店の立地における廃棄物受容器（すなわち「大型ゴミ収
納器（dumpsters）」）に対する容量の要求が減少す
る。

この発明の好適な観点では、閉鎖され加圧された廃棄
物処理装置が提供され、これは廃棄物滅菌の方法により
廃棄物の生物学的中性化を行うよう作動し得る。ここで
使用するように、「装置（system）」という用語は、廃
棄物処理の所望の形態を実効あらしめる方法および装置
を包含するものである。この装置は、着脱可能で加圧可
能なカバーにより封止し得る浄化隔室に廃棄物を受容す
ることを含む。貯蔵器を設け、適切な弁装置を介して作
動し得るものとし、廃棄資材が浄化隔室から下流に位置
した廃棄物処理細断機／ポンプ集成体に向かって誘引さ
れる際に、廃棄物資材の流れに対して水または他の適切
な流体を配送する。好ましくは、流体は水とし、約170
゜F（77℃）程度の昇温温度で貯蔵器内に貯蔵して処理
を促進する。浄化隔室の細断機／ポンプとの間のライン
に選択的に作動可能なゲートを設け、その至適動作速度
（この時点でゲートは開放し得て隔室に貯蔵される流体
および固体がこれによる処理のために細断機／ポンプへ
と流れるのを可能とする）に達するまで、細断機／ポン
プへの廃棄物固体の流れを阻止することができる。ポン
プからの出力は浄化隔室に向けられ、これを介して連続
的な様式で閉鎖され加圧された回路を循環し、この時間
の間に廃棄物固体は細断機／ポンプにより逐次微細な粒
子に粉砕され、貯蔵器からの循環流体と混合される。適
切な加熱手段が浄化隔室に随伴し、流体および同伴した
廃棄物固体の必要な温度への加熱を行い、ころらの資材
がポンプにより所望の時間期間の間循環される際に消毒
または滅菌を行う。循環する廃棄物と流体との混合物の
温度を少なくとも270゜F（132℃）の温度に上昇させ、
その温度を少なくとも６分の時間間隔の間維持すること
に滅菌を実行することができる。流体の流れ経路に沿っ
て温度センサを好ましくは設け、装置動作全体の循環流
体温度の表示を与え、必要な処理温度が必要な時間間隔
の間維持されることを確実にする。廃棄物資材がポンプ
により一旦粉砕され、所定の時間期間の間加熱した水に
露呈されたならば、所定の最小温度に冷却するために周
囲温度で水道水で実質的に満たした受容タンクに水およ
び同伴する廃棄物粒子を向けて、公共の廃棄物処分シス
テムへの混合物の液体部分の処分を可能とする。受容タ
ンクから滅菌した廃棄物資材の循環流に冷却水を導入す
ることにより、処理した廃棄物の冷却を促進することが
できる。水道水とこれを混合した後は、廃棄物は最早
「生物学的に中性」ではあり得ないが、廃棄物資材はそ
れにも拘らず生物学的および生理的に処分について安全
であり、これと混合した水道水のもののみに帰し得る生
物学的活性を有す得る。粉砕した廃棄物固体は、処分し
た廃棄物から濾過従来の様式で処分することができる一
方、廃棄物液体は（冷却の後に）公共の下水ラインに送
ることができる。

この発明の更なる観点では、前記した様式における廃
棄物処理を、予備確立したシステムプログラムにより電
子的に制御する。ただし、ポンプ速度、流体流速および
動作の持続時間のような変数は、処理すべき廃棄物の性
状および量のような因子に応じて所定の範囲内で選択す
ることができる。廃棄物処理に影響を与える更なるパラ
メータには、導管（これに介して処理した資材および流
体が流れる）の大きさが含まれる。好ましくは、前記し
た変数およびパラメータは、その最大の大きさで約1/16
インチ（1.5mm）〜約1/4インチ（6.5mm）の範囲の寸法
を処理した廃棄物固体の生成を与えるよう選択する。処
理手順全般における廃棄物温度のようなシステム動作パ
ラメータのプリントアウトを必要に応じて提供し、シス
テム動作の永久的な記録とすることができる。代替的
に、またはプリンタ動作と組合せて、種々の前記した動
作パラメータを電子メモリに記憶させることができ、後
の再現および陰極線管（CRT）または英数字およびグラ
フィックデータの類似するディスプレイのような視覚的
に認知し得る装置上での表示を図るものとする。ただし
全ての場合において、廃棄物処理の選択した形態に応じ
て資材の消毒および滅菌を支配する、適用し得る基準お
よび規制に合致するか上回る時間期間の間、廃棄物の粉
砕および過熱した水の循環流に対する露呈を与える時間
期間の間、廃棄物処理を続行するものとする。

図面の簡単な説明 主題発明の種々の目的および利点は、以下の添付図面
を見ることから更に明らかとなろうが、ここで、 図１は、本発明による廃棄物処理装置の側面図、 図２は、図１に示した装置の頂面図、 図３は、図１に示した装置の端面図、 図４は、廃棄物浄化隔室カバーの頂面図、 図５は、カバーおよび関連するカバーロック装具類の
側面図、 図６は、廃棄物浄化隔室出口に隣接して位置し得る廃
棄物制御ゲートの正面図、図７は、装置ポンプ集成体の
一部分の断面側面図、 図８は、装置ポンプ集成体の一部分の正面図、および 図9Aおよび9Bは、本発明の動作制御配置の流れ図であ
る。

好適な態様の詳細な説明 同様の参照符号が種々の図面に渡って対応する部分を
表す図面を参照し、特に図１〜３を参照すると、一般に
参照符号200により示す本発明の教示に従う廃棄物処理
装置が示されている。装置200は、慨して浄化隔室202、
廃棄物処理細断機／ポンプ集成体204（「細断機ポン
プ」）、処理すべき廃棄物と混合する水のような流体を
加熱し且つ貯蔵する流体貯蔵機206、および装置により
処理される廃棄物を受容し処分の前にこれを冷却する冷
却タンク208を備える。ハウジング209を必要に応じて設
けることができ、装置を封止すると共に音響的緩和を与
えるものとする。細断機／ポンプ204は、慨してグライ
ンダ集成体210、およびグラインダ集成体に動力を与え
るモータ集成体212を備える。着脱可能なカバー214を浄
化隔室202の入口215の上に設け、使用者が処理装置200
により処理すべき廃棄物を投入するために隔室の内部に
近寄るのを可能とする。廃棄物は、消毒または至適には
滅菌により生物学的に中性とする（すなわち、生物学的
に不活性であるか、生存する生物が存在しない）ことを
所望する、実質的に全ゆる種類の非毒性無機または有機
資材、例えば医療廃棄物、食品廃棄物、ゴム、プラスチ
ック等の形態とすることができる。医療廃棄物には、限
定的でない例として、針、ナイフおよび刃物のような尖
鋭物、トロカール、クランプ、ガラス容器、ガーゼおよ
び包帯、外科用手袋および着衣、並びに血液、リンパ
液、精液および膣液のような内部体液と接触する種々の
他の器具および用具が含まれ得る。廃棄物の滅菌は、細
菌、ウイルスおよび／または胞子が存在し得る幾つかの
形態の医療廃棄物を伴うような場合に好適であり、この
場合は廃棄物に随伴する全ての生存生物をその処分の前
に破壊しなければならない。

この発明は、約55psi〜約65psiの圧力で約270゜F（13
2℃）〜約275゜F（135℃）の近傍の温度で廃棄物を加熱
した水に露呈し、これにより流体が実質的に液体状態で
維持されることを確実にすることにより、実質的に全て
の形態の非毒性廃棄物の滅菌を行うのに特に有用であ
る。水蒸気に対して、過熱した液体の水による廃棄物処
理は、細断機／ポンプ204により粉砕され循環するに際
して廃棄物固体と相互混合する能力がより大きいことか
ら好適である。以下に更に相当詳細に説明するように、
廃棄物処理は、浄化隔室202、ポンプ204、細断機／ポン
プ入口導管216、グラインダ集成体210、およびポンプと
浄化隔室との間に延在するポンプ出口導管218を含む閉
鎖し加圧した回路によって達成される。よって、回路の
構成員のそれぞれは、本発明の廃棄物処理装置の動作に
随伴する過度の温度、圧力および摩耗に耐え得る適切な
材料から形成するものとする。

種々の観点の装置動作（すなわち温度、圧力、資料の
流れ制御等）は、制御プロセッサ（CPU）220により制御
する。ランダムアクセスメモリ（RAM）222をCPU220に電
気的に接続し、OSS（オペレーションシステムソフトウ
ェア）ソフトウェアを記憶し、CPUに対して作業メモリ
を提供する。リードオンリーメモリ（ROM）224も設け、
CPUに対する入力／出力、パワーアップ、自己試験診断
等に必要な種々のプログラムを記憶する。人間が理解可
能な信号出力をシステムオペレータに与えるように作動
し得る液晶（LCD）、発光ダイオード（LED）または陰極
線管（CRT）ディスプレイのようなディスプレイ226を必
要に応じて設けることができる。、キーボード、スイッ
チ等のような種々の入力／出力（I/O）手段228を好まし
くは設け、使用者がCPUに入力するのを可能とする。プ
リンタ229を必要に応じてCPU220に接続し、廃棄物処理
装置200の動作に随伴する種々のデータのプリントアウ
トを与えることができる。前記した全ての電子的構成員
（CPU、I/O等）は、装置使用者が容易に接近することの
できる装置制御パネル230に好ましくは設けるものとす
る。

装置により処理すべき廃棄物資材は、隔室入口215を
介して浄化隔室に投入する。廃棄物資材および水は相対
的に高い圧力に露呈されるべきものであるため、カバー
214は、このような圧力に耐えて且つ装置動作の間に不
注意に開けるのを防止するよう構成する。カバー構成の
詳細を図４および５に示す。カバーを横切って延在し使
用者のカバー操作を促進して必要なレベルの浄化隔室封
止を達成する過大寸法のハンドル232を設ける。カバー
の側部235に沿って等間隔で離間した４つの位置にスロ
ット234を設ける。それぞれのスロット234は、カバーの
回転の方向とは逆の方向にカバーのリム238のスロット
開口部236から延在し、浄化隔室202の封止を行う。スロ
ット234は、その入口215に隣接する浄化隔室外部表面か
ら半径方向外方に延在する対応する鍵部240をその中に
受容するような寸法とする。スロット234の後方傾斜の
ため、カバーを時計方向（すなわち示した態様における
ロック位置に向けて）回転させるにつれて、それぞれの
スロットはその対応受容鍵部240に追従し、この結果そ
の対応するスロットの下部表面242に対して鍵部240によ
り圧力が下方に加えられる。

鍵部240の１つに隣接する隔室外部に沿ってセンサ244
（図５）を設ける。このセンサは、センサハウジング24
8に対して往復可能に伸長し得るプランジャ246を備え
る。センサハウジング248内に受容したバネ（図示せ
ず）のような片寄り手段により、プランジャ246をハウ
ジング248から外方に片寄らせ、カバーリム238と係合さ
せる。閉鎖位置に向けてカバーを回転可能に進行させる
につれて、完全なカバー閉鎖と釣合ったハウジング内の
地点（この地点でセンサ244から制御プロセッサ220に電
気信号が出される）に到達するまで、センサプランジャ
246はハウジング248へと進行する。センサ信号の受取り
に際し、プロセッサ220は信号を隔室入口215近くのソレ
ノイド250に伝え、ソレノイドハウジング254から、カバ
ーの側部235の外部表面に取付けたラッチ受容器258に形
成した対応する寸法の陥凹部256へとラッチ252の伸長を
行う。ラッチ受容器258へのラッチの伸長は、廃棄物資
材の処理が進行し得る前に必要であり、潜在的に感染性
の廃棄物による汚染のみならず、粉砕の後に浄化隔室20
2に圧力下で帰還する際に処理した廃棄物固体に露呈さ
れることに起因し得る物理的損傷から使用者の安全を確
実なものとする。更なる用心として、ソレノイド250
は、ラッチ252の引戻しまたは伸長を行うには電気信号
の入力を必要とする形式のものとする。よって、カバー
214は、廃棄物処理の過程に際して、並びに資材処理サ
イクル途中の装置または動力の故障の事態に際しても通
常の手段では開放することが不可能であるように構成さ
れ、これにより処理が完了するまでカバーが開放されな
いことを確実にする。

図１〜３を再度参照し、滅菌過程における後続する使
用のために、汚染されていない（すなわち生または飲用
に適さない）水を、供給ライン262を介して貯蔵器また
は予備加熱タンク206に供給する。入口パイプ264（図
２）に位置したソレノイド弁のような制御弁266を「開
放」位置に片寄らせると、入口パイプ264により供給ラ
イン262から予備加熱タンク206へと水が搬送される。本
発明の装置で使用する全ての遠隔制御可能な弁およびポ
ンプの場合と同様に、弁266は、明細書により明示的に
または暗黙の他のものが提示されない限り、従来の様式
でCPU220と連絡し、通信ライン265（図１）により示す
ようにこれから動作指示を受取る。弁266は、入って来
る水の流れの圧力を慣用的な入口圧力（典型的には60
4）から約8psiへと低減するよう更に作動し得る。パイ
プ264の下流の供給ライン262に他のソレノイド弁268を
設け、冷却タンク208への水の流れを制御する。弁266お
よび268は、それらのそれぞれのタンクへの流体の流れ
の制御を与えるよう独立に作動し得る。圧力リリーフ弁
270および流体逆流防止体272、並びに流体管理において
従来より使用されている種々の他の配管装置も、水供給
ライン262に沿って設ける。

予備加熱タンク206は、好ましくはサーモスタットに
より制御したバーナまたはヒータ集成体の使用により、
貯蔵した水を約170゜F（77℃）の昇温した予備温度に維
持して以下に記載する様式で廃棄物処理を促進するよう
な従来の様式で作動し得る大容量の電気またはガス燃料
水ヒータの形態とする。導管274は予備加熱タンク206と
ポンプ入口導管216との間に延在し、装置200が動作する
場合に、ポンプグラインダ集成体210への経路で予備加
熱タンク206から廃棄物資材の流れへの流体の配送のた
めに備えるものである。導管274を介する水の流れは、
前記した様式でCPU220信号出力に応じてソレノイド弁27
6により制御する。一対の換気出口278および280が予備
加熱タンク206の上部端部から延在する。ソレノイド弁2
82は出口278に位置して予備加熱タンク206内の圧力の制
御した換気のために備えるに対し、換気出口280は、弁
のトリガ圧力に到達した場合に非常の状況においてタン
ク206から圧力を排出するよう作動し得る機械的な圧力
応答リリーフ弁284を備える。弁284はCPU220と連絡して
いないため、これは装置電子系統により生起し得る全ゆ
る問題から隔離されていて、その代りにこれはその随伴
する出口280でこれに対して加えられる圧力にのみ応答
し得るものである。

浄化隔室202は、約55psi〜約65psiの範囲の圧力に耐
え得る加圧し得る容器の構成とする。隔室202は、装置
の動作に随伴する過度の温度、圧力および摩耗に耐え得
る全ゆる適切な材料から形成することができる。適切な
材料には、例としてステンレス鋼合金および高衝撃高温
プラスチックが含まれる。廃棄物処理を開始する前に、
浄化隔室202内の圧力を大気圧と等しくし、予備加熱お
よび冷却タンク206および208の充填を促進することがで
きる。これは、浄化隔室から延在するベントパイプ288
の通常は閉鎖されるソレノイド制御弁286を開放するこ
とにより達成することができる。

浄化隔室は図面に示すように縦方向に配向させ、重力
を利用してポンプ集成体204への廃棄物の供給を補助す
ると共に空間的要求を最小にする。隔室を地面から上昇
させるタンク支持脚部290を設け、ポンプ入口導管216に
対する入口と実質的に同一のレベルでその出口292を隔
室の下部端部に位置させることができる。

41〜３を参照し、複数のヒータ294を浄化隔室202の上部
端部に設け、以下に詳細に記載する様式における装置動
作の経過に際して、貯蔵タンク206に貯蔵される際の約1
70゜F（77℃）のその昇温した基礎温度から、約270゜F
（132℃）〜約275゜F（135℃）の至適動作温度への水の
加熱のために備えるものとする。ヒータは、好ましくは
それぞれ約5,000ワットの電力出力を有する電気抵抗投
込電熱器の形態とする。ただし、ヒータ294の数および
電力出力は、装置使用者により典型的に処理されること
が予期される廃棄物の量および組成（すなわち固体、液
体、プラスチック、金属等）、並びに使用者により要求
される処理の速度（すなわち装置スループット）のよう
な因子に応じて変動し得る。浄化隔室内の温度および圧
力は、それぞれの温度および圧力センサ296および298
（図１）により感知し、その出力はCPU220（これは、一
方または両方のセンサ296および298からの信号出力が所
定の装置限界の範囲外の測定値を示す場合には、以下に
記載する様式で種々の装置動作パラメータを調整するよ
うに作動し得る）に向ける。参照符号300により示す更
なる圧力センサを浄化隔室202に設け、隔室内で感知し
た圧力が所定の値を越える事態における流体ヒータ294
の消勢のために備えるものとする。圧力センサ300から
の出力は、CPU220を介するより寧ろ局所的に、当業界で
公知の様式により（例えばヒータに対する電流の供給を
不可能とする回路の中断により）ヒータ294に送り、そ
れらの消勢を行う。流体水位センサ302および304を浄化
隔室202の上部端部に設け、それぞれの隔室内の流体水
位をモニターするものとする。センサ302は、浄化隔室
の流体水位が所定の最大値に到達した場合に、信号出力
を制御プロセッサ220に与え、熱水タンク206からポンプ
入口導管216への水の供給を終了させる。センサ304は、
隔室202内の流体水位が所定の水位未満に減少した場合
に、ヒータ294を消勢する信号出力を与えるよう作動し
得るものである。

前記銘記したように、浄化隔室202からの廃棄物はポ
ンプ入口導管216を介して隔室出口292から細断機／ポン
プ集成体204へと通過する。示した態様では、導管216
は、浄化隔室の対するポンプ集成体204の横方向の変位
を収容する２つの部分216aおよび216bを備えるが、装置
設計に応じてより大きいか小さい数の部分を設けること
ができる。浄化隔室出口292に、好ましくは隔室出口と
ポンプ入口導管216との間の境界にゲート306（図１およ
び６）を設け、ポンプ集成への廃棄物の通過を制御す
る、。ゲート306は、好ましくはその可動部分の全てが
滅菌流体の流れ内に維持されるよう構成し、廃棄物処理
の過程に際してゲートの完全な滅菌の確実化を図る。図
６を参照し、「ビトン（viton）」エラストマーのよう
な高温耐性材料から形成した概して環状のガスケット30
8を備えるものとしてゲート306を示す。ガスケットの環
状周辺部に複数の開口部310を設け、これを介して隔室
出口292と廃棄物導管216との間にゲートを固定するのに
使用するボルトまたはリベット（図示せず）のような適
切な係止具を受容するものとする。ガスケットタブ312
は、ガスケット308の部分から半径方向外方に延在し、
これに対してリベット314または適切な温度耐性接着剤
によるような従来の様式で複数の縦方向に配列したバー
36を固定する。ゲートバー316はタブ312に対して互いに
独立に固定されているため、それぞれは自由に独立に動
いて、ゲートを介して細断機／ポンプ集成体204に至る
廃棄物資材の通過を可能とする。ゲートバー316は、使
用者の所望に応じて概して平坦、またはその下流（すな
わち見ている者に対面する）方向に湾曲した表面輪郭を
備えることができ、ポンプ入口216の湾曲した内部での
受容を促進するものとする。このバーは、温度耐性で硬
化した材料、例えばステンレス鋼または他の適切な硬質
で温度および摩耗耐性の材料から形成し、互いに離間し
た数mmまでの間隔とし、ゲート306の上流（すなわち浄
化隔室202内）の流体圧力と以下に説明するように細断
機／ポンプ集成体204の動作により発生した真空圧力と
の組合せが、ゲートにより与えられる慣性力を克服する
まで、ゲートを介してポンプ集成体に至る通過につい
て、バーの離間距離を越える寸法の廃棄物固体の通路を
制限する。

細断機／ポンプ集成体204は、必要な程度の廃棄物資
材の処理（すなわち粉砕および細断）および廃棄物の相
対的に小さい断片への処理の所望の目的を達成する流れ
を与え、これにより高温の水と接触するその表面積を増
加させ消毒および至適には滅菌を行う全ゆる適切な設計
とすることができる。装置動作の好適な観点では、細断
機／ポンプ204は、約1/16インチ（1.5mm）〜約1/4イン
チ（6.5mm）の範囲の寸法へと固体廃棄物を処理し、加
熱した流体に対するその露呈を促進するのみならず廃棄
物の容積を低減させるよう作動し得る。モデルVP3Eペデ
スタルポンプのような、バウガン社、モンテサント社
（ワシントン）により製造された水平端部吸入型細断機
ポンプ（chopper pump）の系統のものが、本発明で使用
するために特に適用し得るものである。そのそれぞれの
モータ212が油で冷却されて潤滑され、これにより廃棄
物で汚染された水が所定の廃棄物と流体との循環経路に
閉込められることが確実となるため、この系統のポンプ
を使用するのが有利である。ただし、適切な量のトル
ク、動力および循環流体の閉込めを与える他のモータを
使用することができる。

特に図７および８を参照し、グラインダおよびモニタ
集成体210および212の更なる詳細を示す。モータ出力軸
322はグラインダ集成体210へと延在して（適切なギヤ減
速集成体（図示せず）を介して）ベンチュリ状の資材処
理隔室326内に回転可能に受容されるインペラ324に対し
て回転駆動入力を与える。インペラ324は、ハブ332から
延在する、一対の概して対向する湾曲線形（curvalinea
r）のカッターブレード328および330を備えるブレード
集成体を備える。ハブは、開口部336（これを介して図
示したねじ入り係止具338のような慣用的な係止具が延
在する）を有する保持板334により、モータ出力軸322の
自由端部に固定的に固着される。係止具338は、モータ
軸322に形成した、相補的にねじ山を入れて寸法決定し
た陥凹部340内に受容される。

カッターブレード328および330の上流（すなわち図７
において右側）に位置するのが、囲繞するグラインダハ
ウジング344に対して固定的に位置するカッター板342で
ある。代替的に、カッター板およびグラインダハウジン
グを１つの部材、一体化した単位として構成することが
できる。カッター板の下部表面346は、回転可能に駆動
されるカッターブレード328および330に密接に近接して
位置する硬質化し尖鋭化した表面を備え、ブレードとカ
ッター板表面との間に挟まれる廃棄物資材の複合切断作
用のために備えるものとする。切断板342は、一対の横
方向に離間した延長した通路または開口部348を画成
し、これを介して廃棄物資材が切断ブレード328および3
30による切断のために通過する。ハウジング344はその
中間表面に沿って壁部350を画成し、これは上流方向に
半径方向外方に延在し、廃棄物資材および流体をカッタ
ーブレードに案内する。資材処理隔室326の内側周辺部
の部分に沿ってカッターブロック352（図８）を設ける
ことにより、切断効率は更に増強される。カッターブロ
ックの半径方向内側に縁部354は尖鋭化した表面を備
え、これは板342の固定した切断縁部346と共に、回転可
能に駆動されるカッターブレード328および330によって
廃棄物資材が噛み込まれ、切断されこれに対して激しく
突進する際に、増強された切断効率のために備えるもの
である。カッターブレードの下流に補助切断板356（図
７に仮想線で示す）を設けることにより、切断効率を更
に増加させることができるが、これは、回転可能に駆動
されるブレード328および330の切断有効性を補強する種
々の適切な形状のいずれかを備えるものとすることがで
きる。補助板は、示すように資材処理隔室324の基部358
に対してねじ山入り係止具357または他の適切な係止手
段により固定的に固着することができ、または補助切断
板が、切断板342を参照して前記したような種類の切断
通路を備えるような場合は、適切に寸法決定したスペー
サ（図示せず）によりこれから上昇させて支持すること
ができる。

この発明の１つの観点では、モータは、廃棄物組成
（すなわち液体、織物、金属等）および装置を介する流
速のような使用者が選択し得るパラメータに応じて、種
々の異なる速度（典型的には約1700rpm〜1900rpmの範
囲）でブレード328および330を回転させるよう作動し得
る。代替的に、その組成に拘らず、廃棄物を処理するた
めに単一のモータ速度与えることができる。両者の形式
の動作における廃棄物処理は、以下更に詳細に記載する
ように、廃棄物の滅菌を行うべき場合は、廃棄物が最小
で６分またはそれより長い間過熱した水（すなわち270
゜F（132℃）を越える温度）に露呈されることを確実に
するのに必要な程度長く継続すべきである。種々の異な
る種類の廃棄物を本発明の廃棄物処理装置により取扱う
ことができるため、全ての切断表面は適切に耐性を有す
る材料、例えば硬化した金属合金および／または治金学
の分野で周知の様式で適切な化学的被覆を備えるものと
した金属から形成する。

図１〜３を再度参照し、グラインダ集成体212により
処理し粉砕した廃棄物資材および流体を、グラインダ出
口218を介して浄化隔室へと資材処理隔室326を介して急
送し、これにより後記する様式における連続した廃棄物
処理のための閉鎖した系が与えられる。装置動作の過程
に際し、流体ヒータ294を付勢し、水および同伴する廃
棄物質材の温度を所望の動作温度（滅菌を行うための約
270゜F（132℃）〜約275゜F（135℃））に上昇させ、
（使用者の指示に応じて）所望の消毒または滅菌を行う
ために認められた必要な期間より過剰な期間の間ポンプ
212を作動させ、廃棄物資材および流体のみならず廃棄
物および流体が物理的接触をするに至る全ての廃棄物処
理装置の滅菌の確実化を図る。閉鎖した流体経路は約55
psi〜約65psiの圧力で維持し、滅菌を行うために装置に
導入した水が物質の実質的な液体状態を維持することを
確実にする。前記したように、水蒸気より寧ろ液体の水
を用いる滅菌は、十分な接触および廃棄物固体の浸透
（適用し得る場合）を確実にして、潜在的に感染性の体
液を容易に吸収し得る織物やガーゼのような小型で多孔
質でさえある資材の滅菌を行うのに好適である。過剰の
圧力は、弁318および319（図２）の作動によりこの閉鎖
した系から冷却タンクへと排出することができる。弁31
8は、浄化隔室202と冷却タンク208との間に延在するベ
ントパイプ320に位置し、その設置圧力に一旦到達した
場合に開放して隔室とタンク208との間の連通を可能と
するよう作動し得る自己作動性圧力リリーフ弁の形態で
ある。パイプ220から冷却タンクへと分岐するライン321
に位置する弁319は、CPU220の制御下にあるソレノイド
弁であり、後記する廃棄物資材冷却サイクルの際に作動
し得て浄化隔室202から圧力を開放するものである。

装置内での廃棄物滅菌の所定の期間が一旦経過したな
らば、滅菌した液体および同伴する廃棄物固体（集合的
に「廃棄物混合物」として言及する）を、入口パイプ36
6を介して浄化隔室202から冷却タンク208に向ける。入
口パイプ366への流れは、ソレノイド弁368（これは通常
は閉鎖位置に片寄り、必要な消毒または滅菌サイクルの
完了の前に廃棄物資材の時期尚早の冷却を防止する）に
よって制御する。廃棄物混合物が冷却タンク208内に受
容されるにつれて、タンク208に含まれていた冷却水が
導管370に沿って浄化隔室202へと入る（図１）。流体ポ
ンプ372は導管370に設けられ、冷却水の加圧した流れを
浄化隔室に供給する。ボール弁のような弁374を導管に
設け、ポンプ372（図１）が一旦付勢された場合に浄化
隔室への一方の流体の流れを確実にする。廃棄物混合物
はポンプ集成体204により閉鎖した系および冷却タンク
に渡って循環するため、混合物は、所望の消毒または滅
菌を確実にするに必要であった温度から、例えば公共の
下水系への廃棄物処分についての全ゆる普及した公共的
要求を満たす温度に冷却される。冷却した廃棄物混合物
の温度が必要な処分温度に一旦低下したならば、ソレノ
イド弁378の開放に際して、冷却タンクからポンプ372の
作動によりこれを指向させ、処分導管376（図２）を介
して処理装置からの除去を図る。好ましくは、処分の前
に、仮想線で示し概して参照符号380により銘記するフ
ィルタ集成体を介する濾過により達成され得るように、
廃棄物固体を液体から分離し、これにより多くの廃棄物
資材について処分すべき廃棄物固体の容積を数段階の大
きさで低減する。

装置動作 図9Aおよび9Bに示す流れ図を参照し、同時に図１〜３
を参照して本発明の廃棄物処理装置200の動作をここに
説明する。

処理すべき廃棄物を浄化隔室202に投入し、そのため
の蓋214を閉じて封止する。廃棄物処理の開始の前に、
フローチャートのブロック384に示すように、CPU220
は、RAMからのプログラム制御に応じて、CPUと連絡する
装置電気系統および種々の弁並びに温度および圧力セン
サのような電気的に動作する構成員の自己診断チェック
を行う。この種の電気的に作動し得る構成員とCPUとの
通信は、制御される部分とCPUとの間に延在する通信ラ
インにより図１に示す。この種の通信ラインの一例は、
弁266とCPU220との間に延在するライン265により与えら
れる。しかしながら、CPU220とCPUが連絡するそれぞれ
の部分との間には、一方向または二方向の様式で類似す
る通信ラインが存在することを理解すべきである。ただ
し明確化のために、この種のラインを図１には含めてい
ないが、これらは以上および以下の記載のように、装置
動作のための必要の制御を与えるために存在すると理解
される。

自己診断試験の成功裡の完了に際し、決定ブロック38
6により示すように、CPU220は、タンク内の流体の温度
の表示を与える予備加熱タンク206に備えられた温度セ
ンサからの信号出力を受取る。タンクが水道水で満たさ
れて間もない場合のように、流体温度が装置200につい
て所定の装置動作限界未満の場合、ブロック388により
示すように、装置が動作を開始する用意ができていない
ことを装置使用者に伝える「デフォルト」メッセージを
ディスプレイ226に生成し、ブロック390により銘記する
ように、タンクに備えた加熱素子のスイッチを入れてタ
ンク内に貯蔵した流体を動作温度とする。

予備加熱タンク流体温度が予備確定した動作温度に合
致する場合、ブロック392により示すように、その後CPU
220は、浄化隔室カバーソレノイド254（図５）からの入
力を解析し、カバー214が適切に封止されたか否かを決
定する命令を受ける。適切な通信ライン（図示せず）に
沿うソレノイド254からCPU220への出力が不完全なカバ
ー閉鎖を示す場合、「カバーを閉じて下さい」のような
適切なデフォルトメッセージ（ブロック394）を、制御
卓ディスプレイ226を介して使用者への表示のために発
する。ソレノイド254からの出力がカバー閉鎖および封
止を確認する性質のものである場合、CPU220は、その制
御下で種々の弁およびポンプと通信するよう作動し得
て、装置廃棄物取扱いの開始の前にこれらのそれぞれの
適切な方向性（すなわち「閉鎖」または「開放」）を確
認し（ブロック396）、CPU220に通信された弁位置また
はポンプ動作状況がRAM222に記憶した装置動作プログラ
ムに従ってない場合に応じて弁を調整する。

前記した装置動作状況を一旦確認し必要に応じて訂正
したならば、CPU220は細断機／ポンプ集成体204に信号
入力を送るように作動し得て、所定の度合の速度で細断
機／ポンプ動作を行い（ブロック398）、弁276に信号入
力を送り、予備加熱タンク206からポンプ入口導管216へ
の加熱した流体の流れを可能とする（ブロック400）。
タンク206から配送された液体は、細断機／ポンプ204に
よりポンプ出口218を介して浄化隔室202に搬送され、こ
こで流体は中に投入された廃棄物資材と混合する。細断
機／ポンプ204により加えられる負圧と組合せた浄化隔
室202内の流体圧力が廃棄物ゲート306の慣性力を一旦越
えたならば、廃棄物固体は流体流と共に細断機／ポンプ
グラインダ集成体210へと通過し、ここでこれらは、回
転するカッターブレード329および330並びに共働するカ
ッター板（１または複数）342および356の切断表面によ
り細断粉砕され、浄化隔室202への再循環のために出口2
18へと搬送される。流体水位センサ302は、前記した様
式で水が予備加熱タンクから水および液体および固体廃
棄物資材の循環流へと配送される際に、CPUに信号出力
を発して浄化隔室の充填状況を送る。

それぞれのポンプ入口および出口導管216および218を
介して浄化隔室と細断機／ポンプとの間を流体および廃
棄物混合物が循環する際に、CPU220は浄化隔室ヒータ29
4を付勢するように作動し得て（ブロック402）、循環流
の温度を、選択したレベルの処理を行うのに必要な動作
温度に上昇させる。この点については、廃棄物滅菌を行
うためには、270゜Fの範囲の温度を少なくとも６分の連
続期間の間維持すべきものとし、これに対して少なくと
も約212゜F程度未満の温度を消毒について好適とする。
浄化隔室からの温度データはセンサ296によりCPUに送ら
れ、これはセンサ296により感知された流体温度が所望
の動作温度に達するまでヒータ294への信号出力を継続
する（ブロック404）。この温度に一旦到達したなら
ば、ブロック406により銘記するように、CPU動作のため
に典型的に備えられるようなタイマ（図示せず）を始動
させる。更に、流体温度のような装置パラメータを記録
するために装置に至適には備え得るプリンタも作動させ
る（ブロック408）。

前記した様式で廃棄物処理サイクルが継続する際に、
CPUは、クロックおよび温度センサ296出力データとCPU
メモリに記憶した所定の時間および温度パラメータとを
比較するよう作動し得て、CPU動作プログラムに記載さ
れた必要な温度における資材処理の必要な時間が経過し
たか否かの決定を可能とする（ブロック410）。この比
較工程は、CPU220に与えられるクロックおよび温度デー
タが必要な期間が経過したことを示すまで継続し、その
時点でプリンタを消勢し（ブロック412）、ブロック414
により示すように、CPUは水および同伴する廃棄物固体
および液体（「廃棄物混合物」）の冷却を行うよう作動
し得る。

ブロック416により示すように、CPU220は、冷却タン
ク導管370の弁374を開放してポンプ372に冷却（すなわ
ち周囲温度または冷却した）水の浄化隔室202へのポン
プ供給を開始するよう指向させることにより、廃棄物混
合物の冷却を実行する。またCPU220は入口366の弁368が
開放するよう命令し、これにより冷却タンク208を用い
て循環する廃棄物混合物の一部分を入れる。CPUは循環
する廃棄物混合物の温度をモニターし（ブロック41
8）、温度が処分のための所望のレベルに低下するまで
冷却水の供給を継続する。所望の冷却温度は、例えば自
治体により確定された温度とすることができ、そこで適
格とした廃棄物資材は下水または他の公共の処分システ
ムに送ることができる。温度が必要な冷却温度に一旦達
したならば、CPU220は処分導管376の廃棄物弁378を開放
するよう指向させ（ブロック420）、これにより冷却し
た廃棄物混合物の冷却タンク206からの処分を可能とす
る。所定の寸法を越える廃棄物固体は、処分導管を介し
て通過する廃棄物混合物から必要に応じて濾過し、廃棄
物混合物の液体成分とは別に、その処分を可能とするこ
とができる。このような廃棄物固体は、前記した様式で
既に処理されているため、コンパクトな形態で従来の様
式で処分することができ、これにより安全で効率的な廃
棄物処分を提供する点で、廃棄物処分設備および廃棄物
発生者に対する負担を軽減するものである。その後CPU
は、それぞれの予備加熱および冷却タンクの再充填のた
めに備えるように作動し得て（ブロック422）、前記し
た処理サイクルで使用したこれらの供給水を充填する。
タンクの再充填は、そのそれぞれの開放を指向する弁26
6および268へのCPU信号入力の結果として達成され、よ
って後続する廃棄物処理サイクルで使用するための新鮮
な水を用いて、随伴する予備加熱および冷却タンク206
および208の充填が可能となる。

フロントページの続き (72)発明者 コウル、バーナード アメリカ合衆国 60062 イリノイ州 ノースブルック プリンス ストリート 2616 (56)参考文献 特開 昭63−154177（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−501675（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−507429（ＪＰ，Ａ)

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】廃棄物処理装置であって、 廃棄物資材及び該廃棄物資材に混合される液体を受容す
   る受容器であって、入口および廃棄物出口を有する前記
   受容器と、 廃棄物資材を細断して循環させ且つ液体及び廃棄物資材
   を混合するポンプであって、ポンプ入口および出口を有
   する前記ポンプと、 前記廃棄物出口と前記ポンプ入口との間に延在する廃棄
   物入口導管と、 前記ポンプ出口と前記受容器入口との間に延在する廃棄
   物出口導管であって、前記受容器、ポンプ及び廃棄物入
   口導管と共に混合液体及び廃棄物資材が循環することが
   できる閉鎖された加圧廃棄物処理回路を画成する該廃棄
   物出口導管と、 液体と廃棄物資材との混合物を、混合された液体及び廃
   棄物資材の生物学的中性化を行うのに十分である標準圧
   力での液体の沸点を越える温度に加熱するよう作動し得
   る加熱装置であって、廃棄物資材が接触する当該廃棄物
   処理装置のすべての表面が前記生物学的中性化を達成す
   るように処理される前記加熱装置と、 を備える上記廃棄物処理装置。
2. 【請求項２】処理した廃棄物の貯蔵受容器、及び前記廃
   棄物貯蔵受容器出口に隣接して位置した廃棄物固体のフ
   ィルタを更に備え、前記フィルタは、廃棄物貯蔵受容器
   からの排出の前に予め決められた最小寸法の処理した廃
   棄物固体を保持するよう作動し得る請求項１記載の装
   置。
3. 【請求項３】前記ポンプの上流で前記廃棄物処理回路内
   に位置した廃棄物固体の抑制体を更に備え、前記抑制体
   は、前記廃棄物処理回路内での所定の圧力が達成される
   まで、予め決められた寸法を越える廃棄物固体の下流へ
   の通過を阻止するよう作動し得る請求項１又は２記載の
   装置。
4. 【請求項４】前記受容器が着脱可能なカバーを備え、前
   記カバーおよび前記受容器は、廃棄物が所定の時間間隔
   の間処理されるまでカバーの取外しを阻止するよう作動
   し得る相互に係合可能なロック装置を備える請求項１乃
   至３いずれか記載の装置。
5. 【請求項５】前記廃棄物処理回路を介して循環する前記
   廃棄物資材と液体との前記混合物から温度入力データを
   受取るよう作動し得て、前記感知した温度が一旦所定の
   レベルに達したら前記ポンプを所定の時間間隔の間作動
   させる制御装置を更に備える請求項１乃至４いずれか記
   載の装置。
6. 【請求項６】処理した廃棄物の受容器、および前記受容
   器と前記廃棄物処理回路との間に延在する処理した廃棄
   物の導管内に取付けた選択的に作動し得る弁集成体を更
   に備え、前記制御装置が、前記弁集成体を開放位置と閉
   鎖位置との間で動かすよう作動し得る請求項５記載の装
   置。
7. 【請求項７】廃棄物資材を生物学的に中性化するに際
   し、 生物学的に中性化されるべき廃棄物資材を提供し、 廃棄物資材を粉砕して予め決められた最大寸法の粒子を
   形成し、 粉砕した廃棄物資材と液体とを混合し、液体および同伴
   した廃棄物資材を閉鎖した加圧廃棄物処理回路を介して
   循環させ、 液体−廃棄物資材を、廃棄物資材の生物学的中性化を行
   うのに十分である標準圧力での液体の沸点を越える昇温
   した温度に加熱して循環させ、廃棄物資材が接触する前
   記廃棄物処理装置のすべての表面が前記生物学的中性化
   を達成するように処理される、 工程を含む廃棄物資材を生物学的に中性化する方法。
8. 【請求項８】液体の蒸気への変換を実質的に阻止する圧
   力で少なくとも100℃の温度に液体−廃棄物混合物を加
   熱する請求項７記載の方法。
9. 【請求項９】所定のレベルの生物学的中性化が達成され
   るまで、廃棄物資材に対する接近を阻止する工程を更に
   含む請求項７又は８記載の方法。
10. 【請求項１０】廃棄物処理の状況を示す、人間が理解可
    能な表示を生じる工程を更に含む請求項７、８又は９記
    載の方法。
11. 【請求項１１】所定のレベルの生物学的不活性へと廃棄
    物を処理する装置であって、廃棄物資材を受容する受容
    器であって、再封止可能なカバー、流体入口および流体
    出口を有する受容器と、 廃棄物資材の大きさを低減させ、低減させた廃棄物資材
    と処理液体とを混合して液体−廃棄物混合物を形成する
    手段と、 前記受容器及び前記廃棄物寸法低減手段を含む閉鎖し加
    圧した回路内で液体−廃棄物混合物を循環させる手段
    と、 液体−廃棄物混合物を標準圧力における液体の沸点より
    上の所定の温度に加熱する手段と、 前記廃棄物寸法低減手段、前記循環手段および前記加熱
    手段の選択的作動を実行し、所定の温度で所定の時間間
    隔の間廃棄物処理を行って、廃棄物資材及び該廃棄物資
    材が接触する当該廃棄物処理装置のすべての表面の生物
    学的中性化を行う制御手段と、 を備える廃棄物処理装置。
12. 【請求項１２】処理した液体−廃棄物混合物の温度を低
    下させ、所定の最大液体−廃棄物温度値の達成の後に前
    記処理した液体−廃棄物混合物の少なくとも一部分を処
    分する手段を更に備える請求項11記載の装置。
13. 【請求項１３】前記受容器が、廃棄物処理サイクルの開
    始に際して前記サイクルが完了するまでカバーの取外し
    を阻止する手段を備える請求項11又は12記載の装置。
14. 【請求項１４】前記制御手段が、前記液体廃棄物混合物
    の少なくとも約100℃の温度への加熱を行うよう作動し
    得る一方、蒸気形成を実質的に阻止するのに十分な圧力
    で前記閉鎖した装置を維持する請求項11、12又は13記載
    の装置。