JP3674868B2 - 廃材料等のプロセス材料を処理する装置 - Google Patents

Description

発明の分野
本発明は、一般にプロセス材料の処理に関し、特に本発明は、温度及び圧力を利用して多くの異なるタイプのプロセス材料を処理する装置に関する。
発明の背景
埋立地は、一般に多くの異なるタイプの廃材料を廃棄するために利用される。これらの廃材料は、紙製品、食物の残り物、庭のゴミ、金属、ガラス、プラスチック、及び多数の他の材料を含むことができる。埋立地に堆積される廃材料の量を低減する試みにおいては、リサイクル計画の形で原料を分別する運動が提起されている。ある程度それらが利用されると、そのようなリサイクル計画は埋立地への依存を低減するのに役立つ。しかしながら、そのようなリサイクル計画は、全体の廃材料の比較的わずかな割合を除去する結果をもたらすだけであることが判っている。紙製品やその他のもののような、少なくともいくつかの材料の場合、比較的低い回収率は、製品の大きな割合が食物汚物であり、故に分別及びリサイクルが極めて難しいという実体の少なくとも部分的なものであるからとされる。
材料を部分的に回収し、それにより埋立地への依存を低減するための試みにおいて、埋立地への導入以前に廃材料を処理するための種々の提案が以前からなされている。しかしながら、一般的に言って、それらの提案は、自治体の固体廃材で一般に見られるもののように、異なるタイプの廃材料を効率的で効果的に処理するのに特に適しているわけではないので、うまく受け入れられていない。自治体の固体廃材は、一般的に、汚水の流れを引き起こす最も複雑で混合された材料である。それゆえ、自治体の固体廃材を効果的で効率的に処理するシステムは、広い範囲の異なる材料を処理し、解体することを可能としなければならない。
広範囲の材料を取り扱うのに十分に適していないことに加えて、廃材料を処理するための過去の提案も、他の不利益や欠点を持っている。例えば、いくつかの提案は、処理される材料を加熱するためにボイラ用の加熱水の供給を必要とする。この性質の水を必要なことは、コストや処理設備の複雑さをかなり増大させる。更に、ボイラ用の水の利用性は、一度、水が処理される材料に導入されてすぐに汚染されてしまった後では、全く不必要なものとなる。
加えて、処理される材料が、廃材料を解体する目的で熱湯で加熱され飽和される場合では、特定温度に材料を乾燥させるために蒸気が用いられる。しかしながら、予想できるように、蒸気は材料に追加的な湿気を導入する傾向があるので、乾燥機構として十分に適してしない。それゆえ、過去の提案は、材料を所望の温度に乾燥可能とするのに十分に適していない。更に、処理プロセスにおいて生成される温度を回収するためにわずかな努力がなされている。
発明の要約及び目的
本発明は、上述されたようなことと同様の不利益及び欠点に影響されないプロセス材料を処理するシステム及び方法を提供する。本発明は、自治体の固体廃材及びオイル汚染物質を含む、多く異なるタイプの材料を効果的で効率的に処理するのに十分に適している。有機物や有機材料は、処理パラメータを変更し、それによって、サイズや密度を分離することにより、それらの主要部分に分類することを促進することによって処置可能とされる。
本発明は、金属、ガラス、紙等の多数の基本的材料から食物汚物、インク、オイル、グリース及び他の関連する製品を分離することを可能とする。例えば、食物製品は、可溶性にされ、汚水の流れから抽出することが可能である。加えて、比較的清潔で、高品質な形態のセルロースが汚水の流れから回収可能である。また、種々の産業に供給原料としてよりたやすく適用できる清潔な金属製品（例えば、缶類）を得ることが可能である。同様に、紙製品は種々の産業に利用するために分離され得る高品質のリサイクル可能な材料を製造するために処理可能である。例えば、分別装置を利用して、大きな繊維質材料は小さな繊維質材料から分離可能であり、前者は再生紙として紙産業に利用可能性を有し、後者は電気産業に利用可能性がある。
また、本発明は、材料を効果的に処理するためのボイラ用の水を必要としないという利益がある。実際には、本発明を利用すると、処理プロセスの最終段階で、比較的高品質の水製品として抽出される比較的低品質の水を利用することができる。
必要なエネルギーが、生成されたプロセス燃料から全部或いは少なくとも部分的に供給可能なように、本発明を稼動可能である。例えば、無駄な加熱のために蒸気又はガスを利用し、低い温度の適用を要する最も電気的な生成設備の熱電併給の特徴から予め有効な低圧蒸気を利用することが可能である。
また、本発明は、乾燥段階の操作において、１つの導管体から吐出される蒸気を、付加的な熱及び湿度を必要とする操作段階での他の導管体に搬送することを可能にする方式で、互いに接続された２つ或いはそれ以上の導管体のシステムを利用して熱及び水の利用性を確保して適正化するのにかなり適している。加えて、本発明は、処理される廃材料を所望の温度に乾燥できる。
本発明の１つの観点によれば、熱及び圧力を利用してプロセス材料を処理する装置は、長手方向軸と、処理されるプロセス材料を収容するための内部とを有する中空の導管体を含む。前記導管体には、該導管体内部に処理するプロセス材料を導入できるように該導管体内部に通じる開口と、該導管体内部に配置されたプロセス材料に接触し混合するための導管体の内面に取り付けられており、この内面から内方に伸びる少なくとも１つの材料接触部材とが設けられている。前記導管体内部の中央に設置された片持ちのシャフトには、前記導管体内部のプロセス材料に接触し混合するためのそこから伸びる少なくとも１つのフィン又は羽根が設けられている。駆動機構は、前記導管体と材料接触部材とが、前記プロセス材料を破壊するのを補助するために、前記導管体内のプロセス材料にせん断力を伝えて、前記シャフトに関して回転するように、前記長手方向軸のまわりに正反対の方向に該導管体を回転させるために設けられている。前記導管体内のプロセス材料を加熱し、湿気を伝えるために、該導管体内部に蒸気を導入する機構が設けられている。
本発明の別の観点によれば、熱及び圧力を利用してプロセス材料を処理する装置は、長手方向軸と、プロセス材料を導管体内部に導入可能とするための該導管体内部に連通された開口とを有する前記導管体と、前記導管体の開口を閉じるための取り外し可能なドアと、前記導管体内のプロセス材料を加熱し湿気を伝えるために該導管体内部に蒸気を導入する機構と、前記導管体の正反対の端部間に該導管体を介して加熱流体を搬送するための該導管体内部に配置される少なくとも１つの中空流体搬送導管を含む。前記流体搬送導管は、好ましくは、前記加熱流体が該導管体内部のプロセス材料に接触することなく、該導管体を介して運ばれるように調整されている。また、この装置は、その長手方向軸のまわりに正反対の方向に導管体を回転するために該導管体に連結された回転部材と、前記加熱流体が前記流体搬送導管を介して、該導管体内部に位置されたプロセス材料を乾燥するために流れるように、前記導管体内部の温度及び圧力を増加するために前記流体搬送導管に加熱流体を供給する前記流体搬送導管に連結された加熱流体供給機構を含む。
本発明の別の観点は、蒸気を用いてプロセス材料を処理するシステムを包含し、当該システムは、プロセス材料を第１の導管体内部に導入可能にされる内部及び開口を有する前記第１の導管体と、蒸気が前記第１の導管体に流れ、該第１の導管体から流れることが可能な該第１の導管体に連結される第１の蒸気供給ラインと、プロセス材料を第２の導管体内部に導入可能にされる内部及び開口を有する前記第２の導管体と、蒸気が前記第２の導管体に流れ、該第２の導管体から流れることが可能な該第２の導管体に連結される第２の蒸気供給ラインとを含む。前記第１の導管体及び第２の導管体の夫々は、第１の操作モード及び第２の操作モードで操作可能にされ、また、システムは、前記第１の導管体が第２の操作モードで、前記第２の導管体が第１の操作モードのときに、該第１の導管体内部の蒸気を前記第２の導管体内部に導入可能にし、前記第２の導管体が第２の操作モードで、前記第１の導管体が第１の操作モードの時に、該第２の導管体内部の蒸気を前記第１の導管体内部に導入可能にする機構を含む。
本発明の更なる観点は、プロセス材料を処理する方法を包含する。当該方法は、第１回分の処理される材料を長手方向軸を有する第１の導管体内部に導入し、前記第１の導管体をその長手方向軸のまわりに回転し、前記第１の導管体内部への蒸気の導入を介して該第１の導管体内部の温度を上昇し、第２回分の処理される材料を第２の導管体内部に導入し、前記第１の導管体内部の温度を低下すると共に、該第１の導管体内部から蒸気を吐出することにより前記第２の導管体内部の温度を増加し、該第２の導管体内部に前記吐出された蒸気を導入し、前記第１の導管体から前記第１回分のプロセス材料を取り出すことを含む。
本発明の別の観点によれば、熱及び圧力を利用してプロセス材料を処理する方法は、長手方向軸を有する導管体内部にプロセス材料を導入し、前記プロセス材料の湿度を増加し、前記プロセス材料を処理するために前記導管体内部の温度及び圧力を増加し、前記導管体をその長手方向軸のまわりに回転し、前記導管体内部に吐出することにより該導管体内の温度及び圧力を低下し、前記導管体を介して伸びる流体搬送導管を介して加熱液体を運ぶことにより前記導管体内のプロセス材料の湿度を予め決められた値に低下し、前記プロセス材料の湿度が前記予め決められた値に達した後、前記導管体内のプロセス材料を取り去ることを含む。
【図面の簡単な説明】
前述の特徴は、他のものを追加し、同一要素に同一参照番号を付与した引用図面に関連して論じられた以下に見られる説明から更に明確になっており、その中には、
図１は、種々の位置での装置を図示した本発明に基づく装置の側面図；
図２は、図１に示す装置をわずかに拡大した図；
図３は、図２の３−３線部分から見られるように装置の後側端部を見た図；
図４は、図２の４−４線部分に沿った装置の部分断面図；
図５は、図２の５−５線部分から見られるように装置の前側端部を見た図；
図６は、導管体を支持するために用いる導管体支持部材を図示した部分断面図；
図７は、図６の７−７線部分に沿った導管体支持部材及び支持ブラケットの部分断面図；
図８は、導管体を支持するために用いる長手方向のスラストベアリングの側面図；
図９は、図８に示す長手方向のスラストベアリングの正面図；
図１０は、導管体を回転するための駆動機構の側面図；
図１１は、本発明に基づく装置の一部分の上面図；
図１２は、本発明に基づく装置の一部分の側面図；
図１３は、本発明に基づく導管体の後方側端部を拡大した上面図；
図１４は、図１３の詳細部分１４の拡大図；
図１５は、図１３の詳細部分１５の拡大図；
図１６は、本発明に基づく導管体の前方側端部に取り付けられるオートクレーブドアの拡大図；
図１７は、図１６の詳細部分１７の拡大図；
図１８は、導管体の前方側端部に位置するオートクレーブドアをロックするために用いられるロックリングの平面図；
図１９は、図１６の詳細部分１９の拡大図；
図２０は、液体搬送導管を図示する導管体内部の一部分の平面図；
図２１は、液体搬送導管の態様を図示する導管体の後方側端部の一部分の平面図；
図２２は、液体搬送導管の態様を図示する導管体の前方側端部の一部分の平面図；
図２３は、図２０の２３−２３線部分に沿った液体搬送導管の部分断面図；
図２４は、図２１の２４−２４線部分に沿った液体搬送導管の部分断面図；
図２５は、図２２の２５−２５線部分に沿った液体搬送導管の部分断面図；
図２６は、互いに相互接続された２つの導管体を用いるシステムのパイプ及びバルブ機構の概略図；
図２６Ａは、図２６のシステムに図示されたバルブをコントロールするコントローラと同時に、このシステムの他の特徴を示す概略図；
図２７は、図２６に図示するシステム及び単一の導管体を用いるシステムの操作モードを説明するテーブルである。
好ましい実施形態の詳細な説明
最初に図１を参照すると、本発明の好適な実施形態に基づく装置２０は、堅い剛性材料（例えば、スチール）で製作された導管体２２を含む。導管体２２は、フレーム構造２４に取り付けられ、導管体２２の前方側端部に位置された前方側コーン部分２８と導管体２２の後方側端部に位置された後方側コーン部分３０との間に配置された全体的に円筒形状の中央部分２６を含む。
フレーム構造体２４は、前方側及び後方側支持部３２、３４の対応するコーンの間に伸びる長手方向の支持部材３６により共に連結された前方側支持部３２及び後方側支持部３４を含む。図３及び図５に見られるように、前方側及び後方側支持部３２、３４は、全体的に矩形状（装置２０のどちらの端部から見られるように）であり、導管体２２の中央部分２６の相反する端部を取り囲んでいる。
導管体２２の円筒形状の中央部分２６の長さの中間に位置されるのは、いくつかの追加支持部３８、４０であり、図２に見られるように、支柱部材４２により互いに接続されている。また、追加支持部３８、４０は、全体的に矩形状（装置のいずれの端部から見られるように）であり、導管体２２の中央部分２６を取り囲んでいる。斜め方向に伸びる支柱部材４５は、後方側支持部３４に接続され、導管体２２の後方側端部３０を支持するために設けられる。また、種々の他の斜め方向に配された支柱部材４４は、フレーム構造体２４を堅く強化するために設けられ、導管体２２により担持されるかなりの荷重を支持する役目を果たす。種々の支柱部材４２、４４は、図示を簡略化するため図１に示されていない。
図１及び２に見られるように、フレーム構成体２４は、トラニオン支持部４６に回動自在に取り付けられ、フレーム構造体２４及び導管体２２とが回動軸４８のまわりに回動可能になっている。回動軸４８は、導管体２２の長手方向の軸５１に横方向に配されている。
図１を特に参照し、以下に更に詳述するように、導管体２２は、導管体の前方側端部が水平方向に対して上方に角度略４５°に向き、導管体２２の前方側端部が図１に描かれた実線の水平位置上方に位置する一方位置２２’（図１に点線構成で示される）と、導管体の前方側端部が水平方向に対して下方に角度略１５°に向き、導管体２２の前方側端部が図１に描かれた実線の水平位置下方に位置する他方位置２２”（図１に点線構成で示される）との間を移動可能である。
駆動ラック５０は、ピニオン５４と相互作用するための支持要素５２に取り付けられている。ピニオン５４はフレーム構成体２４に固定されたモータ５６により駆動される。それゆえ、モータ５６の操作中に、ピニオン５４はラック５０に沿って移動し、フレーム構成体２４及び導管体２２を回動軸４８のまわりに回動させる。ストッパー５８がラック５０上に設けられ、導管体２２の時計方向への回動動作を規制すると同時に、他方のストッパー６０がラック５０上に設けられ、導管体２２の反時計方向への回動動作を規制する。
図２、３及び５を参照すると、導管体２２は、導管体２２の前方側端部の近くに位置された第１のペアの導管体支持部６２と、導管体２２の後方側端部の近くに位置された第２のペアの導管体支持部６４を介してフレーム構成体２４に支持されている。導管体支持部６２、６４は、導管体２２により分与される垂直方向荷重を支持し、それら垂直方向荷重をフレーム構成体２４に伝達する。支持部６２、６４の夫々のペアを形成する２つの支持部は、好ましくは互いに間隔をあけられ、角度約７０°の範囲を設定している。
各々の導管体支持部６２、６４は、図６に見られるように、軸６８に取り付けられた自在に回転するフラットホイール６６から構成されている。図６は導管体２２の前方側端部の近くに位置された導管体支持部６２の組立体を図示するけれども、導管体２２の後方側端部の近くに位置された導管体支持部６４の組立体も実質的に同じことは言うまでもない。環状支持ブラケット２３は導管体支持部６２、６４に対応する軸位置において、導管体２２のアウタ縁部に設けられている。好ましくは、ブラケット２３は、導管体２２のアウタ縁部全体を囲んで伸びている。支持ブラケット２３は、自在に回転可能なホイール６６上に保持され、導管体２２が導管体支持部６２、６４を介して前方側及び後方側の領域内に支持されている。操作中において、導管体２２は、導管体の長手方向軸に沿う方向に温度膨張及び収縮を発生する（例えば、導管体の長さが伸長する）。フラットなアウタ円周表面を有する支持ホイール６６の利用は、温度膨張及び収縮が制限のないように発生可能であるという利点がある。
また、各々の導管体支持部６２、６４は、荷重センサ７０が設けられ、導管体２２の内部に存する荷重配分を計測するためのひずみゲージ器械を形成できる。以下に更に詳述するように、センサ７０からの入力は、処理操作中において、導管体内に位置される材料を略均等な配分状態とするために用いられる。それは、センサ７０からの入力が、モータ５６の適切な操作を介して導管体２２の傾斜角度をコントロールするために用いられる。それゆえ、前側導管体支持部６２に接続されたセンサ７０が、後側導管体支持部６４に接続されたセンサ７０よりかなり大きな荷重を検出すると、モータ５６は導管体２２を持ち上げるために適切に操作され、それによって導管体２２内部の材料が導管体２２の後側コーン部分３０の近くに移動される。
また、フレーム構成体２４は、複数の長手方向のスラストベアリング７２が設けられている。図４に見られるように、本発明の好適な実施形態は、８個の長手方向のスラストベアリング７２を含み、その中の４個は支持部４０に取り付けられ、残り４個は斜め方向に向くマウント７４に取り付けられている。長手方向のスラストベアリング７２は、導管体の長手方向軸に沿う方向に導管体２２の動作を防止する役目を果たす。加えて、長手方向のスラストベアリング７２は導管体２２の長手方向軸に沿う長手方向荷重を支持し、導管体２２が水平位置以外の位置にある時にフレーム構成体２４にその荷重を伝達する。
図８及び９に更に詳細を示すように、各々の長手方向のスラストベアリング７２は、導管体２２の長手方向軸に全体的に向いた軸のまわりに回転自在なローラ７６を含む。各々の回転自在なローラ７６は、マウント７４の１つ又は支持部４０に取り付けられたマウントブラケット７８に適切に固定されている。環状ガイド８２は導管体２２のアウタ縁部表面全体を囲んで伸びて、夫々のローラ７６を受ける環状溝８０に設けられている。その方法では、導管体２２は長手方向軸のまわりの回転が自在となり、導管体２２の長手方向軸に沿う方向への実質的な移動が防止されている。好ましくは、長手方向のスラストベアリング７２は、また、操作中における導管体の膨張及び収縮に適応するように設計されている。
導管体２２をそれ自身の長手方向軸のまわりに回転駆動するための１つの可能な態様が図１０に図示され、ギア類８６に接続された軸を駆動するためのモータ８４を含む。エンドレスチェーン又はベルト８８はギア類８６のまわりと同様に導管体２２のアウタ縁部のまわりに伸びている。導管体２２のアウタ縁部は、エンドレスチェーン又はベルト８８に相互に作用して図１０に図示されるように適切に構成可能とされる。それゆえ、モータ８４の操作は、ギア類８６を回転させ、それによりエンドレスチェーン又はベルト８８の動作及び導管体２２の回転を引き起こす。モータ８４は、長手方向軸のまわりの相反する方向に導管体２２の回転を発生させるために相反する方向に駆動されるように適応されている。また、張力荷重スプロケット９０は、エンドレスチェーン又はベルト８８に適切な程度の張力を保持するため設けられる。図１及び２に特に図示していないけれども、エンドレスチェーン又はベルト８８は、好ましくは、支持部３８に対応する位置における導管体２２の長さに関連して配置される。それゆえ、回転駆動機構は、実質的に導管体２２の長手方向の中間地点に位置され、それにより回転駆動機構の操作中において、導管体２２に偏心動作を伝達しない。加えて、支持部３８は、回転駆動機構に構造的な支持部を供与している。
図１０に示された態様の変形として、導管体２２の回転駆動機構は、ラジアル方向のラック及びピニオン機構の形態に代替可能である。そのようなラック及びピニオン機構には、導管体２２の回転方向が変更され、或いは導管体２２の回転が停止される時に導管体２２の回転を遅くする一連のリミットスイッチが設けられている。例えば、ラック及びピニオンの回転駆動機構は、導管体の回転を停止させるために相対的に正確な停止位置を付与する限りにおいて利用される。更に正確なていし位置を付与する可能性は、例えば、以下に詳述される、オートクレーブドア１６０を正確に固定するのに必要な方法で導管体の前側コーン部分２８を配置するのに関して利益がある。
図１３を参照すると、マニホールド９２は、導管体の後方側端部３０に取り付けられている。このマニホールド９２は、２つの相反して配置される蒸気供給入口９４を含み、蒸気が導管体２２内部に導入されるように方向付け可能となっている。蒸気供給入口９４は、中空とされたシャフト９６に流体的に接続されたマニホールド９２の中央に配置された導管９５に接続されている。上記シャフト９６は、マニホールド９２に固定され、導管体２２内部に片持ち式で伸びている。シャフト９６は、導管体２２の長手方向に伸ばす分だけ導管体２２の内部に伸びている（例えば、導管体２２の長さ全体の１５パーセントから２５パーセントの間）。
図１４を参照して見られるように、図１３の一部分１４の詳細であり、シャフト９６は、適当な固定部材９８によりマニホールド９２に固定されている。導管体２２の後方側端部上に放射状に広がるリブ１００は、シャフト９６の環状ショルダ１０２とマニホールド９２の端部１０４との間に配置されている。適切なグランド又はベアリング１０６が導管体２２のリブ１００とマニホールド９２の端部１０４との間に配置されている。適切なパッキン１０８も流体的な気密状態を発生させるために設けられている。
図１３を再度参照すると、シャフト９６には、下記に更に詳細に説明する目的の、数個の放射状に外方に向いたフィン１１０が設けられている。加えて、シャフト９６は、シャフト９６の中空内部に接続された複数の間隔を置く開口又はジェット１１２が設けられている。その方法では、入口９２に供給される蒸気は中央に配置された導管９５を介して流れ、シャフト９６に流れて、シャフト９６内の開口又はジェット１１２により蒸気が導管２２内部に導入される。蒸気は、図１、２、３、１１及び１２に見られる蒸気供給ライン２１４を介して入口９２に供給可能にされている。
加えて、マニホールド９２は導管体２２に相関して固定され、マニホールド９２は、導管体２２の回転動作において、静止状態を保持している。図１、２及び１２を参照して見られるように、マニホールド９２は斜め方向に向く支柱部材４５を介して固定された静止位置に保持される。
また、マニホールド９２には、液体供給入口１１４及び液体戻り出口１１６とが設けられている。液体供給入口１１４は、マニホールド９２の中央に配設された導管９５のアウタ表面１２０と導管体２２の円筒状端部のインナ表面２２との間に形成された環状流体供給溝１１８に流体的に接続されている。環状液体供給溝１１８は幾つかの液体搬送導管１３８に接続する拡大環状チャンバ部分１２４内部に開口している。
液体戻り出口１１６は、導管体２２の後方側端部３０において、２つの長手方向に広がる、全体的に円筒状の延長部１２８の間で規定される環状液体戻り溝１２６に流体的に接続されている。環状液体戻り溝１２６は、液体搬送導管１３８にもまた接続する環状チャンバ部分１３０内部に開口している。
マニホールド９２が導管体２２の後方側端部３０に固定される方法に関する詳細は、図１５を参照して見ることができる。導管体２２の後方側端部３０における円筒状延長部１２８の各々は、そこに固定されたグランド又はベアリング１３２を有する。これらグランド又はベアリング１３２には、流体的気密性の付与を補助するパッキン１３４が設けられている。適切な固定又は締結機構１３６は、グランド又はベアリング１３２の各々に結合している。締結機構１３６の使用により、マニホールド９２は導管体２２の後方側端部３０にその位置で固定可能とされる。
上述したように、また図１３を参照して見られるように、環状チャンバ部分１２４、１３０は液体搬送導管１３８と全体的に呼ばれるものに流体的に接続する。図２０〜２２に更に特徴的に見られるように、液体搬送導管１３８の各々は、液体供給導管１４０及び液体戻り導管１４２とを含む。液体供給導管１４０は、図１３に見られるように、導管体２２の後側コーン部分３０の壁部分に設けられた導通孔１４４により環状チャンバ１２４に流体的に接続されている。同様に、液体戻り導管１４２は、導管体２２の後側コーン部分３０の壁部分に設けられた導通孔１４６により環状チャンバ１３０に流体的に接続されている。その方法によれば、マニホールド９２の入口１１４に供給される液体は、液体供給導管１４０内部に流れ、液体戻り導管１４２内の液体は、液体戻り出口１１６内部に流れる。
図２０〜２２は、導管体、導管体の後側コーン部分３０及び導管体の前側コーン部分２８の中央部分２６の内部表面を夫々示す平面図である。本発明の好適な実施形態では、４つの液体搬送導管１３８が導管体２２に設けられ、導管体２２の内部表面に適切に固定されている。液体搬送導管１３８によりもたらされる１つの機能は、導管体内に位置された材料を加熱及び又は乾燥するために、導管体２２内部を介して加熱液体を搬送することである。オイルは、過大な圧力を増加しないで他の液体より高温に加熱できるので好適な液体である。
図２０に示すように導管体２２の中央部分２６では、液体搬送導管１３８の各々が導管体を介してらせん状に広がっている。好ましくは、液体搬送導管１３８の夫々１つは、導管体２２の中央部分２６の相反する端部の間で、１つの完全な３６０°らせん状に回転している。もちろん、液体搬送導管１３８は、導管体２２の中央部分２６内部に１回転以上又は以下に完成されるように設計可能とされる。
図２０〜２２に見られるように、各液体搬送導管１３８は、導管体の壁部分１５０の内部表面に適切な方法にて夫々固定された２つのプレート１４８により規定されている。この２つのプレート１４８は、導管体２２内部近くに内方に突出し、全体的に円状のクロス部を有するパイプ部１５２により互いに結合されている。それゆえ、２つのプレート１４８及びパイプ１５２により規定される空間は、液体戻り導管１４２を構成し、同様に全体的に円状のパイプ１５２の中空内部は液体供給導管１４０を構成する。
液体搬送導管１３８は、熱伝達媒体のための圧力空間として作用し、また、導管体の壁部分１５０に十分な固定強度を付与している。導管体２２の中央部分２６及び後方側コーン部分３０では、プレート１４８には、好ましくは、導管体内部及び導管体内に位置された材料への熱伝達を促進する役目を果たす熱伝達フィン１５４が設けられている。また、フィン１５４は、材料に直接物理的に接触して材料をかき回し調整する役目を果たす。
好ましくは、液体搬送導管１３８は、後側コーン部分３０から中央部分２６の前方側端部に液体を搬送するように設計されている。それは、前側コーン部分２８に位置された各液体搬送導管１３８の部材１３８’（図２２参照）が、好ましくは、液体搬送導管１３８の夫々残っている部分に流体的に接続されていないことである。それゆえ、夫々の流体搬送導管１３８は、前側コーン部分１２８を介さずに、後側コーン部分３０及び中央部分２６を介して加熱液体を搬送するように設計されている。それゆえ、前側コーン部分２８内において、導管体２２の液体搬送部材１３８は、材料接触部材として主要な機能をもたらす。
各液体搬送導管１３８において、液体供給導管１４０及び液体戻り導管１４２とは、導管体２２の中央部分２６の前方側端部（例えば、前方側コーン部分２８に適合する中央部分２６の前方側端部）を除いて、全体として互いに分離されている。（例えば、前方側コーン部分２８に適応する中央部分２６の前方側端部）。導管体２２の中央部分２６の前方側端部では、液体供給導管１４０が液体戻り導管１４２に流体的に接続されている。それゆえ、液体供給入口１１４に供給される加熱液体は、液体供給導管１４０により導管体２２の後側コーン部分３０から導管体２２の中央部分２６の前方側端部に流れる。中央部分２６の前方側端部に到達すると、加熱液体は、導管体２２の後側コーン部分３０の近くに反対に流れ、液体戻り出口１１６により排出される液体戻り導管１４２内に流れる。液体供給導管１４０及び液体戻り導管１４２とは、それらを介して流れる液体が導管体２２内の材料から分離した状態を保ち、接触しないように特別に設計されている。
上述のように、導管体２２の中央部分２６内において、液体搬送導管１３８は、らせん状に広がっている。導管体２２の後方側コーン部分３０では、液体搬送導管１３８は、材料の補給中において、材料の初期的な破壊を促進する役目を果たすように短いらせん状に配列されている。導管体２２の前方側コーン部分２８では、中央部分２６より幾分違っていても、導管体から材料を降ろす動作を補助するために、液体搬送導管１３８は全体的にらせん状に広がっている。
図２３及び２４に見られるように、導管体２２の中央部分２６及び後側コーン部分３０では、液体戻り導管１４２を規定するプレート１４８は、後方側端部側面上に略１１５°の角度α１及び前方側端部側面に関して略９０°の角度α２に形成されるように、導管体壁部１５０に関して配列されている。以下の詳述から明確になるように、導管体回転中において、プレート１４８のそのような配置は、導管体２２内部の材料動作を補助するのに利点となる。加えて、中央部分２６内部の液体搬送導管１３８の態様及び配置は、導管体２２内部の材料の重要な段階的に落下及び上昇させること、及びより少ない長手方向の動作により最適条件で落下する結果をなし得えるように設計されている。また、後方側端部側面上のプレート１４８の傾斜は、材料が導管体内部に投入される際に、材料を加圧するが、好ましくはロックしない役目を果たしている。
図２５に見られるように、前側コーン部分２８内部では、プレート１４８は、後方側端部側面の導管体壁部１５０に関して１１０°の角度α３及び前方側端部側面の導管体壁部１５０に関して７０°の角度α４に形成している。図２２及び２５に示される材料接触部材１３８’の態様及び配列は、前側コーン部分２８の壁部が導管体２２の中央線の近くに収束する部分に起因する付加的な搬送力を反対に作用することにより、導管体内部から材料を降ろすことを促進させる。
以下に更に詳述されるように、導管体２２の操作中において、蒸気は、図１６に図示される導管体２２の前側コーン部分２８に取り付けられた除去ドア１６０に設けられた蒸気出口１６２を介して導管体外部に吐出される。ドア１６０は、中央に位置された円筒状ハブ部分１６６に固定されたマニホールド部分１６４を含む。円筒状バブ部分１６６には、相反して配置された蒸気出口１６２に接続する４つの相反して配置された開口１６８（そのうち２つだけが図１６に示されている）が設けられている。
図１７の詳細で更に明確に見られるように、マニホールド部分１６４は、円筒状ハブ部分１６８に取り付け可能にされたいくつかのグランド又はベアリング１７０により円筒状ハブ部分１６６に取り付けられている。また、パッキン１７２は、流体的及び水密にシールするのに役立つように設けられる。また、適切な締結及び固定する機構１７４は、円筒状ハブ部分１６６上にマニホールド部分１６４を適切に設置して固定するために設けられている。
ドアに関する付加的な特徴は、図１６を参照して、図１７に示される詳細で更に明確となる。ドア１６０の内部表面から内方に広がっているのは、複数の補強及び強化するリブ１７６である。導管体２２の操作中においては、主な内部圧力は導管体２２内で発生され、それら圧力を原因とする望ましくないドアの曲がりや動作を回避するために、リブ１７６はドア１６０に十分な強度及び剛性を付与する。
オートクレーブドア１６０は、導管体２２の前側コーン部分２８において開口１７８を覆うように移動可能に配置されている。導管体２２の前側コーン部分２８に位置するようにドア１６０をロックするために、環状ロックリング１８０が設けられている。ロックリングは、ドア１６０に放射状に内方に向くショルダ１８２と導管体２２の前側コーン部分２８に放射状に外方に向く棚部１８４との間に固定されている。ロックリング１８０は、導管体２２の前側コーン部分２８において外方に面する表面とロックリング１８０との間に位置されたベアリング１８６上に配置されている。
図１８に更に詳細に見られるように、ロックリング１８０は複数の等間隔に置かれる仕切り１８８が設けられている。図示の実施形態では、１２個の仕切りがロックリング１８０のアウタ縁部に沿って設けられている。この間隔を置く仕切り１８８は、ロックセグメント１９０を間隔を置いて規定している。
特に図示していないけれども、ドア１６０に内方に向くショルダ１８２と導管体２２の前側コーン部分２８に放射状に外方に向く棚部１８４には、ロックリング１８０の仕切り１８８の数に対応する複数の仕切りが設けられている。その方法では、ロックリング１８０上の仕切り、内方に向くショルダ１８２上の仕切り、及び外方に向く棚部１８４上の仕切りは互いに位置決め可能とされる。
また、ドア１６０には、導管体２２の後方側端部の方向に軸方向に広がる環状突出部１９２が設けられている。前側コーン部分２８の端部表面において対応して一致する溝１９４は環状突出部１９２に受けられるように適応されている。適切な密閉剤１９６は、ドア１６０と導管体２２の前側コーン部分２８との間に高いシール性をもたらすように溝１９４内に配設されている。
好ましくは、ロックリング１８０は、図１８に一般的に図示される自動ウォーム駆動部１９８により回転自在に駆動可能とされている。また、夫々のロックセグメント１９０は、環状方向の（例えば、一方側の仕切り１８８から反対側の仕切り１８８に）間隙をわずかにテーパ形状にされている。その方法では、ドア１６０がロックリング１８０に軸方向に固定されると、ロックリング１８０の回転は、ロックセグメント１９０のテーパ形状の間隙によるロックリング１８０の軸方向の移動により達成される。結果的に、突出部１９２及び溝／密閉剤１９４との間の中間面での高いシール性を達成できることになる。
好ましくは、スクリーン２５８（図１６に示す）は、吐出する蒸気の影響で捕えられる大きな材料の通過を禁止するために、オートクレーブドア１６０内の開口２５６に配置されている。好ましくは、しかしながら、オートクレーブドア１６０を介した吐出は、導管体が開口又は出口２５６の方向に動く大きな材料の可能性を低減するために、積み降ろす方向に比較的低い回転速度を用いて大きな傾斜角で傾斜される時に、実行される。
上述したように、ドア１６０は導管体２２の開口前方側端部２８に移動可能に固定され、導管体の操作中において、処理される材料が導管体内部に導入され、処理した材料が導管体から排出可能とされる。ドア１６０の開閉は、図２、１１及び１２に見られるように、１組の水平なサーボモータピストン機構２００及び１組の斜め方向のサーボモータピストン機構２０２の操作を介してもたらされる。水平なサーボモータピストン機構２００は、導管体２２の前側コーン部分２８から軸方向に離れて導管体ドア１６０を移動するために設ける。それに対して、斜め方向のサーボモータピストン機構２０２は、下方にわずかに後方に導管体ドアを移動する。それゆえ、導管体ドア１６０は、図１に実線で示される第１位置１６０（例えば、密閉された閉位置）と図１に点線で示される第２位置１６０’（例えば、収容又は開位置）との間を移動可能となっている。
導管体２２の前側コーン部分２８において導管体ドア１６０に設けられた蒸気出口１６２は、蒸気吐出ライン２０４に接続されている。図１１及び１２を参照して見られるように、蒸気吐出ライン２０４は、水平なサーボモータピストン機構２０２に接続されている。結果的に、閉位置１６０から開位置１６０’へ導管体ドアの移動中において、蒸気吐出ライン２０４も移動する。ドア１６０の自在な移動を可能とするため、蒸気吐出ライン２０４は、回転許容関節部２０６により接続される複数の部分に区分されている。関節部２０６は、蒸気吐出ライン２０４の種々の部分の間を相対的に移動可能とされ、そのため導管体ドア１６０の移動を禁止するのを回避する。
また、図１１及び１２に見られるように、斜め方向のサーボモータピストン機構２０２は、クランプのような機構２０８により蒸気吐出ライン２０４に接続されている。
図１２を参照すると、加熱液体は、液体供給ライン２１０により液体供給入口１１４に供給される。同様に、液体は、液体戻りライン２１２により液体戻り出口１１６を介して導管体外部に向けられる。同様に、蒸気は、蒸気供給ライン２１４により蒸気供給入口９４に供給される。
図１〜２４を参照して上述の装置構成に追加すると、本発明の他の観点は、装置の操作方法、互いに接続された少なくとも２つの装置を含むシステム、及びそのようなシステムの操作方法を含む。図２６は、２つの内部接続された導管体、導管体Ａ及び導管体Ｂを含むシステムの配管体系を概略的に図示している。各導管体の配管体系に関する特徴は全体的に同様であり、導管体Ａの特徴から導管体Ｂの特徴を区別するために符号が用いられることを除いて、同様の部番が付けられている。
示されたように、夫々の導管体Ａ、Ｂは、蒸気供給ライン２１４を蒸気吐出ライン２０４に接続する蒸気接続ライン２２０及び接続バルブ１ｂとを含む。加えて、蒸気吐出バルブ１ａは蒸気吐出ライン２０４内に配設され、戻りバルブ３は液体戻りライン２１２内に配設され、供給バルブ４は液体供給ライン２１０に配設されている。各調整バルブ１ａ、１ｂ、２、３、４は、このシステムを介して液体の流れを方向付けるように開位置及び閉位置との間で移動可能である。調整バルブ１ａ、１ｂ、２、３、４は、バルブをコントロールし、システム全体をコントロールできる図２６ａに一般的に図示するコントローラ２７５に接続可能とされる。
図２６に概略的に図示するように、蒸気供給ライン２１４、蒸気吐出ライン２０４、液体供給ライン２１０及び液体戻りライン２１２には、導管体の操作中において、装置２０の種々の動作に適応するように、ラインの部分が互いに関連して移動する旋回ジョイント２２２が全てに設けられている。蒸気供給ライン２１４は、蒸気供給ヘッダ２２４に接続され、同様に蒸気吐出ライン２０４は蒸気吐出ヘッダ２２６に接続されている。同様に、液体供給ライン２１０は液体供給ヘッダ２２８に接続され、同様に液体戻りライン２１２は液体戻りヘッダ２３０に接続されている。
液体供給ヘッダ２２８及び液体戻りヘッダ２３０とは、どちらも熱交換器２３２に接続されている。それゆえ、導管体Ａ、Ｂの１つを介して液体戻りヘッダ２３０に供給される液体は、液体が加熱され、その後液体供給ヘッダ２２８に戻される熱交換器２３２内部に流れる。熱交換器２３２は、導管体Ａ、Ｂの操作中において、導管体Ａ、Ｂ内部の材料を所望の温度に加熱するために、所望の温度に液体を加熱するようにコントロール可能（図２６ａに示されるコントローラ２７５により可能に）にされている。上述のように、好適な実施形態では、オイルが、導管体Ａ、Ｂ内部に熱を伝達する液体として用いられる。他の液体は、導管体を所望温度に加熱中において、導管体が圧力増加に耐えうる限り利用可能とされる。
各導管体Ａ、Ｂの後側コーン部分３０、３０’には、好ましくは、以下に更に詳細を説明するように冷却及び乾燥段階の操作中において、導管体内部に送り込むエアを調節するためのバキュームレギュレータＶＢが設けられている。バキュームレギュレータＶＢは、バキュームブレーカを包含でき、夫々の導管体内部の圧力が設定圧力以下になるときに、夫々の導管体内部にエアを送り込むことができるように設定可能にされる。好ましくは、バキュームレギュレータは、バキュームレギュレータが操作される位置を変更できるような（図２６ａに一般的に示されるような）コントロールシステムに接続されている。加えて、図２６に見られるように、バキュームレギュレータＶＢは、導管体２２の後側コーン部分３０に配置可能とされている。
蒸気吐出ヘッダ２２６は、ライン２３６に接続されることにより排出装置２３４に接続されている。吐出バルブＶＶは接続ライン２３６に配設され、吐出バルブＶＶを開弁及び閉弁するために設けた（図２６ａに一般的に示されるコントローラ２７５ような）コントローラに接続可能とされている。
排出装置２３４は接続ライン２３６を介して通過する蒸気に水を噴霧することにより蒸気を濃縮するために設ける。水は濃縮タンク２３８から供給され、ポンプ２４０及び排出装置バルブＥＶを介して排出装置に向けられる。排出装置２３４内の蒸気の液化は、効果的に、蒸気吐出ヘッダ２２６から蒸気を吸い込むのに役立つ真空状態を生成する。加えて、レギュレータバルブ１ａが開弁していると、排出装置２３４は、夫々の導管体Ａ、Ｂ外部に蒸気を吸い出すのに役立つ。
図２７を参照すると、１つの導管体Ａの操作モード例が説明されている。それに従って、少なくとも２つの導管体Ａ、Ｂを作動させるシステムの操作例が説明される。導管体及びシステムの操作は、廃材料（例えば、自治体の固体廃材）処理に関連して説明されるが、導管体及びシステムが他の材料処理にも同様に利用されることは理解される。
一般的に言えば、導管体操作の初期段階においては、処理される廃材料は、湿気のある薬品により導管体内部に導入される。廃材料の湿度は蒸気の導入により更に増加される。また、蒸気は、導管体内部の温度と同様に廃材料自身の温度を上昇させる。導管体内部に持ち込まれる加熱液体の利用により、導管体内部の温度及び圧力は所望のレベルに達せられる。多くの導管体操作中において、導管体は、好ましくは紙タイプ製品を破壊し、他の材料（例えば、ガラス、金属物等）の洗浄を促進するために回転される。その後、導管体は導管体の冷却及び減圧と同時に、導管体内部の材料湿度の低減を開始するために吐出される。その後、導管体を介して運ばれ続ける加熱液体は、所望温度まで材料を乾燥するために用いられる。一旦、導管体内部の材料の湿度及び温度が所望のレベルから減じられると、材料は導管体から移され、その後導管体は他の処理サイクル開始の準備をする。
更に詳細に導管体の操作を説明するため、参考図が図２７に設けられている。導管体操作の初期段階は、導管体内部に処理される材料を投入し、また好ましくは、材料に湿気を加えることである。この投入及び加湿モードでは、導管体は、図１に示す点線の導管体２２’により表示されるように、略４５°の角度に持ち上げられる。この位置では、導管体ドアは、図１の点線構成１６０’により表示されるように収容モードである。投入装置２４４は、コンベア２４６を備え、設置されたサイドウォール２４８が導管体内部に材料を投入するために設けられる。投入装置の前方側端部には、メイクアップ装置２４２が導管体２２’の開口端部に投入装置を接続するために設けられる。メイクアップ装置２４２は、導管体２２’内部に材料を導入するのに、滑らかな移送を付与する。また、投入装置２４４には円状スプレーバー２５０が設けられ、最初に導管体２２’に投入する時に湿気のある薬品を材料に添加可能となっている。好ましくは、スプレーバー２５０のスプレーノズルは均等に分配されるように角度が付けられ、材料が導管体の前側コーン部分内部へ自由落下を開始する時に材料の湿気を均一化できる。
所望量の廃材料は、投入及び加湿段階において、導管体２２’内部に投入される。その量は、当然、材料タイプ及び導管体サイズによる。しかしながら、前側コーン部分２８の端部から後側コーン部分３０の端部まで６４フィートの導管体長さ及び内径約１２フィートの形態の例によれば、導管体２２は名目上５５トン分の自治体の固体廃材を受容することが可能とされる。
投入及び加湿段階の操作は、導管体を満たし、材料を適切な体積に低減し、紙材料をもろくするために所望の長さの時間継続可能とされる。図２７のテーブルに描かれた図示の実施形態に見られるように、投入及び加湿モードは約１０分間継続され、その間導管体は投入方向に約２ｒｐｍで回転している。投入方向への導管体の回転は、液体搬送導管１３８（図２０〜２５）の回転作用により導管体の後方側端部の方向に材料を移動できる方向に導管体の回転を関連させることを意味している。図示の実施形態では、投入方向への導管体の回転は、後方側端部から見られるように、導管体の時計方向の回転に関連させることを意味している。
シャフト９６の位置は、材料が導管体２２の低い部分で圧縮される初期の投入及び加湿段階において、特に有用である。また、材料密度は、満たす方向に回転し、シャフト９６に対して捩られるらせん状に配された液体搬送導管１３８により増大される。
材料が導管体内で自由落下し、円状スプレーバー２５０のノズルにより加湿される時に、紙製品の構造は、ほとんどすぐにもろくなり始める。更に、紙製品が導管体壁部１５０及び液体搬送導管１３８により規定される回転したらせん部分に接触する時に、やわらかくされた材料はより高い容積密度に再生される。この体積低減段階は、導管体の低い部分（例えば、後側コーン部分３０）内部に材料を機械的に詰め込む投入方向への導管体の回転により主に援助される。加えて、強いせん断作用は、シャフト９６の羽根の存在により導管体の低い側又は後方側端部に発生する。このせん断作用は、材料を導管体内部に生成されてころがる湿気の環境に晒すことができるように、収容された材料の全てでなくともその多くを裂いて開く。また、このせん断作用は、パルプ化を促進するために、重いボール紙のような、材料の構造的な形状のパーツを機械的に減少する。
投入及び加湿段階の終了近くでは、導管体２２内部の圧力は実質的に大気圧で、導管体内部の温度は略周囲温度で、材料は約４０％の湿度を持つ。図２７に示されるテーブルでは、材料の湿度パーセントは材料のバイオマス部分にだけ付与される。
投入及び加湿段階の完了の後、ドア閉め操作の開始前では、メイクアップ部材２４２（図１）は引き込まれ、導管体２２は回動されて、導管体の頂部は投入及び加湿部材２４４の下方にある。導管体２２は、オートクレーブドア１６０が閉じられ、導管体２２の前側コーン部分２８の開口を密閉できるように十分な間隙が存在するように下げられる。
ドア閉め操作中においては、導管体は静止している。オートクレーブドア１６０を閉めさせるためには、斜め方向のサーボモータピストン機構２０２（図２、５、１１及び１２）が、導管体の前側コーン部分２８の下部の収容位置から導管体２２の前の位置まで、オートクレーブドア１６０を持ち上げるために操作される。その後、斜め方向のサーボモータピストン機構２０２と水平方向のサーボモータピストン機構２００（図２、１１及び１２）は、導管体２２の前側コーン部分２８に嵌合するようにオートクレーブドア１６０を持ってくるために操作される。斜め方向のサーボモータピストン機構２０２と水平方向のサーボモータピストン機構２００の操作は、図２６ａに一般的に描かれたコントローラのような適切なコントロール機構によりコントロール可能とされる。
導管体２２の前側コーン部分の位置に移動されたオートクレーブドア１６０には、導管体２２の前側コーン部分２８に位置されたロックリング１８０（図１６、１８、１９）が配置され、仕切り部分１８８が、導管体２２の前側コーン部分２８において、内方に向く棚部１８４上の仕切り部分に対応して位置決めされる。また、オートクレーブドア１６０の放射状に内方に向くショルダ１８２の仕切り部分（不図示）は、ロックリング１８０上の仕切り部分１８８に位置決めされる。結果的に、オートクレーブドアは、図１９に示される方法にて導管体２２の前方側端部２８に配置可能とされる。一旦正しい位置にすると、ロックリング１８０は駆動機構１９８により約１５°に回転され、その位置で環状突出部１９２は、導管体２２の前側コーン部分２８の端面に形成された溝１９４に密接するように付勢される。金属同士の近接した接触及び密閉剤１９４での高いシール性は、ロックリング１８０のロックセグメント１９０に設けられるテーパ状の間隙により促進される。
図２７のテーブルに見られるように、一旦オートクレーブドア１６が閉じられ、導管体の前側コーン部分２８の前面に正しい位置で密閉されると、導管体はガス抜きモード操作に移行する。このガス抜きモード中においては、導管体２２は、約３８°の回動角度に位置された導管体で、好ましくは約２ｒｐｍの速度で投入方向に回転される。ガス抜きモード中においては、蒸気供給ライン２１４の調整バルブ２が開弁し、蒸気が、蒸気供給ヘッダ２２４から蒸気供給ライン２１４に、及びシャフト９６の長さに沿って配設された開口又はジェット１１２により導管体２２内部に流れる。加えて、蒸気吐出ライン２０４に配設された調整バルブ１ａが開弁し、蒸気吐出ライン２０４により、ガスが導管体２２内部から蒸気吐出ヘッダ２２６に吐出可能とされる。蒸気吐出ヘッダ２２６に吐出された蒸気は、蒸気がタンク２３８内で濃縮され、蓄積される排出装置２３４に吸い込まれる。更に詳細を以下に述べるように、導管体内部に吸い込まれる蒸気は、蒸解段階の操作を介して既に移行したもう１つの導管体（又は一連の導管体）から供給可能とされる。
シャフト９６内のジェット又は開口１１２は、それらが継続される投入操作により導管体の低い部分（例えば、導管体の後側部分）に位置され、捩られ、圧縮され、小型化される廃材料の塊内部にうまく存在するように、位置される。それゆえ、廃材料はシャフト９６及びフィン１１０のせん断作用と同時に約５０ｐｓｉｇで３００°Ｆの蒸気からの影響により最大の初期的な処理を受ける。この操作は、導管体内部が未だ略大気圧である時に、導管体に収容された材料を調整して、やわらかくするのに特に効果的である。それゆえ、最大の異なる圧力が蒸気ジェットに付与される。
ガス抜き段階中においては、蒸気はガスを水蒸気から分離する排出装置２３４に未濃縮ガス（例えば、回転する材料に主に捕えられる）と共に吸い込まれ、濃縮されたものに代わる。更に特徴的には、空気中の水分とガスの混合気は、空気中の水分が排出装置の水スプレーに接触して蒸気化するために衰え、濃縮タンク２３８内で水に合する排出装置２３４に吸い込まれる。また、ガスは濃縮タンク２３８に入り、熱交換器２３２に回収されて排出可能とされる。タンク２３８からの未濃縮ガスの抽出は、ガスから分離される水を最適化するタンク２３８内部に遠心力のらせん動作を生成することにより達成可能とされる。導管体２２は実質的に未濃縮ガスを取り除かれるので、その後の圧力下でのパルプ化のための加熱及び加湿段階は飽和した蒸気環境中で開始される。
ガス抜き段階中においては、また、調整バルブ３、４が開弁する。それゆえ、熱交換器２３２からの加熱液体は、液体が液体供給導管１４０を介して流れ、その後液体戻り導管１４２を介して液体戻りライン２１２及び液体戻りヘッダ２３０に戻る液体供給ライン２１０を介して方向付けされる。液体供給導管１４０及び体液戻り導管１４２を介するこの加熱液体の流れは，導管体内部と同時に導管体内の材料を加熱する。図２７に示されるテーブルは、ガス抜き段階の終了時点での温度は、温度が周囲温度を超えていることを意味する”ａｍｂ＋”である。ガス抜き段階の終了時点での実際の温度は変化するが、結果的に得られたのは、全ての未濃縮ガスが実質的に抜かれることを表わす約９５％の相対的な湿度又はそれ以上である。
ガス抜き段階は種々の時間継続可能とされるが、最大量の材料でも約３分以上を必要としないことが判っている。上述のように、導管体に存在するガスの相対的な湿度は、好ましくはガス抜き段階の終了時点を設定する。
ガス抜きモードを完了すると、導管体はパルプ化及び濃縮モード操作を開始する。この段階中では、導管体２２の回転速度は（図示の実施形態での約４ｒｐｍに）増加可能とされ、同様に回転方向は投入方向（例えば、投入及び加湿段階、ガス抜き段階において発生する回転方向とは反対方向）に回転されるように反転される。加えて、導管体はいくらか下げられる（図示の実施形態での約２０°の回動角度に）。
導管体の回動角度に関する図２７のテーブルの項目内容では、印”±”は、導管体が自動バランスモードであることを意味する。そのため、上述のように、導管体支持部６２には、夫々１組の導管体支持部６２、６４に供給される荷重の量を検出するための荷重検出センサ７０が設けられている。センサ７０が夫々１組の導管体支持部６２、６４の１つに、より多くの荷重が供給されることを検出すると、ラック及びピニオン機構５０、５４で結び付くモータ５６は、導管体内部の材料にバランスを持たせるために、導管体の前方側端部が持ち上げられ、又は下げられるように操作を開始される。それゆえ、図２７のテーブルの印”±”は、導管体内部の材料が比較的均等に分配されるように、導管体が２つの導管体支持部６２、６４上の荷重のバランスを達成するために得られるモードであることを示している。導管体は、２組の導管体支持部６２、６４の間の重要の相違が、例えば５％を越えると、導管体内部の材料に自動的にバランスをもたらすように設計可能とされる。自動バランスモードの操作を実行するために用いる荷重レベルプログラムは、好ましくは、導管体を回動軸４８のまわりに継続して回動することを禁止する抑制する特性のいくつかの形態（例えば、ある時間間隔を置いて荷重レベルプログラムを開始することにより）に設定される。
パルプ化及び濃縮段階においては、蒸気は、導管体２２の材料の湿度を増加するためのシャフト９６のジェット又は開口１１２によって、導管体内部に導入される。それゆえ、導管体２２内の廃材料への蒸気の移送は、シャフト９６の長さに沿って位置された種々のジェット又は開口１１２によって継続される。ジェット又は開口１１２の配置は、好ましくは、導管体内部のころがる材料に均一で迅速に熱及び湿度を移動できるように選択される。加えて、蒸気は導管体表面から離して分配され、大きな材料の内部の塊が最も迅速な方法で湿度を受ける。
パルプ化及び濃縮段階の期間は、少なくとも部分的に、バイオマスの供給材料を重量パーセントで約４８％にできる所望の温度に持ってくるのに要する熱及び湿度の量によって管理される。好ましくは、導管体２２に導入される前の材料を最初の重量分に処理している間、概算量が一回分の材料に固有の湿度から出される。加えて、湿気のある薬品により添加された湿気は、導管体内に導入される蒸気量を有用な温度で所望湿度に到達させるように決定するために算出され、約２００°Ｆの値にできる。
パルプ化及び濃縮段階では、導管体２２内部に流れる蒸気は、蒸気が導管体内部で勢いよく転がされている比較的冷たい材料に直接接触する場合に、より迅速に濃縮される。材料は、好ましくは、この段階において最大の水分含有量に達する。最大の水分含有量は、好ましくは、紙製品から導管体内部に位置された高圧液体への土及びインクの転送を最適化するために選択され、或いは算出される。湿度を廃材料に伝えることを加えると、蒸気は廃材料を加熱する。廃材料は、液体搬送導管１３８、及びフィン又は羽根１５４を介して流れる加熱液体により補足される。大量の熱伝達は、飽和した蒸気及び結果的に起こる熱の除去からの、らせん状に配列された液体搬送導管１３８の継続的な加湿の結果として、導管体内部で達成される。
一旦所望の湿度に達すると、調整バルブ１ａ、２が閉弁され、それによりシャフト９６のジェット又は開口１１２を介して追加する蒸気の導入を停止する。所要の湿度は、好ましくは、親水性の質量を増加し、全紙製品を完全にパルプ化するのを許容する材料のバイオマス部分内部の湿度である。
導管体２２の操作の次モードは、パルプ化及び加熱段階である。ここでは、熱は、液体供給導管１４０と液体戻り導管１４２を介して流れる加熱液体の結果として、継続して導管体２２内部へ導入される。パルプ化及び加熱段階においては、導管体２２の回転速度は（図示の実施形態の約８ｒｐｍに）増加され、同時に導管体は（図示の実施形態の約１２°の回動角度に）わずかに下げられる。加えて、導管体内部の材料を実質的に均等に分配するように、導管体２２は自動バランスモードにおいて操作を継続する。このパルプ化及び加熱段階は、導管体内部の圧力及び温度が、約４５ｐｓｉ、２７５°Ｆにとなり得る所望の値に達するまで継続できる。
この加熱及びパルプ化段階では、パルプ化される材料は、水分の飽和した蒸気雰囲気の中で勢いよく転がされる。更に、パルプ化段階では、重要な可溶化が起こる。更に、材料の物理的特徴は、材料がやわらかくされ、粒子サイズが縮小され、体積が減少するように連続して変化する。この段階の操作の効果は、上述の自動バランスモード操作を介して導管体の長さに沿って材料を均等に分配することにより増大される。処理される材料タイプにより、前述の荷重平均化プログラムを抑制することは、パルプ化及び濃縮段階、パルプ化及び加熱段階において、特に必要される。互いに同質な材料の場合には、荷重平均化コントロールを弱めることは最も重要なことではない。しかしながら、自治体の固体材料に見付けられるもののように混合された材料の場合には、それは規格化及び商業的に実行可能となるに必要な製造率を達成するために最も重要になり得る。
パルプ化及び加熱段階を終了すると、導管体はこれから蒸解段階を開始する。パルプ化及び加熱モードで開始された動作は、導管体内部の温度及び圧力を更に増加するために、この段階において継続される。好ましくは、導管体内部の温度及び圧力は、約３００°Ｆ、５０ｐｓｉに近い値に増加される。加えて、導管体の回転速度は、（図示の約１０ｒｐｍに）わずかに増加され得る。加熱液体は、導管体２２内部及び導管体内の材料が加熱され続けるように、液体搬送導管１３８を介して流れ続ける。同様に、蒸気はシャフト９６の開口又はジェット１１２により導管体内部に導入されるように継続され得る。それゆえ、パルプ化及び加熱段階から蒸解段階へは、調整バルブ１ａ、１ｂ、２、３、４が同じ位置に保持され得る。好ましくは、パルプ化及び加熱モードにおいて達成された混合物の容量は、蒸解段階において維持される。
蒸解段階において導管体内部を約３００°の温度に到達させることは、プラスチック材料が廃材料内に存在し、自治体の固体材料の場合に共通しない状況の時に、極めて有利となり得る。プラスチック材料は、約２５０〜２７０°Ｆの温度で一般に溶解する或いはビーズ化する低濃度プラスチックや約３００°Ｆの温度で一般に溶解する高濃度プラスチックの形態を取り得る。ＰＥＴやＨＤＰＥ等の高濃度プラスチックは、有益なサイクル製品を構成し、それゆえ、調整された廃材料からそれらを分類することを促進するために溶解すべきでない。蒸解段階において導管体内部に生成される環境は、好ましくは高濃度プラスチックを溶解しないように設計されている。
一方、プラスチックフィルムや発泡ポリスチレン（ＥＰＴ）等の低濃度プラスチックは、一般に、シートの形態で廃材料内に存在し、或いは全容量中で低いところにある。それゆえ、それらは廃材料の下流の分類を悪化し得る。しかしながら、約３００°Ｆに加熱された環境では、低濃度のプラスチック材料は、ビーズ状又は小さい玉を形成する傾向がある。この形態では、低濃度のプラスチック材料は、他の材料から予め分離可能とされ、それによりサイズの分類を促進する。加えて、本発明の装置は、導管体内部の温度及び湿度のコントロールに柔軟性を付与する。それゆえ、低濃度プラスチックが処理される材料内に存在する時に、紙製品の再パルプ化は、低濃度プラスチックを溶解する前に達成され、それにより、球粒の小さいビーズが生成される前に物理的な分離を起こすことができる。それゆえ、セルロース又は他のプラスチック材料とこれらの球粒又はビーズとの付着を最小限にすることが可能となる。また、プラスチックの親水特性は、パルプを投入された水をはじき、それによりプラスチックと投入されたパルプの間での混合を低減し、クリーナと供給材料のリサイクルのための更に均一なプラスチックを提供する。
図示の実施形態では、蒸解段階では、約２７分間継続でき、その間湿度は実質的に一定に維持されている。また、蒸解段階においては、導管体２２は自動荷重バランスモードにおいて操作し、実質的に導管体内部の材料を均等に分配する。
蒸解段階では、セルロース材料を実質的に完全に分解し及びパルプ化させることが達成でき、同時に溶解できる要素は、導管体内に存在する高圧液体内に溶解され包含される。また、ラベルや食物廃材のスチール缶が処理される材料内に存在する場合、ベース材料に優れた洗浄を行うことが可能である。一旦分離されると、これら材料は、そのような処理操作前に通常分類される材料より大きなリサイクル値で進行する。
ガラスが処理される材料内に存在する時に、かなりの破損物が一般に発生する。ガラスの非常に細かい破片は、バイオマスの最終的な洗浄を悪化させることが判っている。しかしながら、導管体の転がす作用とガラス材料に作用する液体搬送導管１３８のらせん状の態様とは、ガラスから微細な破片が形成されるのを最小限に抑える役目を果たす。即ち、らせん状に配列された液体搬送導管１３８は、鋭いエッジ部を防ぐように設計されている。それゆえ、廃材料に存在するガラスが多数の小片に分解される時に、液体搬送導管に鋭いエッジ部がなくなることは、鋭いエッジ部への過度の接触を介してガラスを砕くのを防ぐ役目を果たす。また、液体搬送導管１３８は、比較的均一なバイオマスの層が回転する導管体の低い部分（例えば、後側部分）を介して運ばれ、それにより導管体内部に落下する際に、転がるガラスをクッションで保護するように、らせん状に配列されている。
導管体操作の次の段階は、吐出及び乾燥段階であり、図示の実施形態では、約１８分間実行できる。この段階においては、積み降ろす方向への導管体２２の回転速度は、図示の実施形態に示されるように約８ｒｐｍの速度に、できる限りわずかに低減可能とされる。また、導管体２２は、（図示の実施形態で約３０°の回転角度に）わずかに上昇可能とされる。
この吐出及び乾燥段階においては、調整バルブ３、４は開弁を保持し、加熱液体は液体供給導管１４０及び液体戻り導管１４２を介して流れ続ける。加えて、調整バルブ１ｂが開弁される。その方法では、蒸気出口１６２から出て、蒸気吐出ライン２０４を介して流れる蒸気は、蒸気供給ライン２１４を介して蒸気供給ヘッダ２２４に方向付けされる。更に詳細を以下に述べるように、吐出された蒸気は、比較的冷たい状態にあり、それにより冷たい導管体を加熱し、同時に、加熱した導管体に生成された熱の不必要な損失を防止するためのもう１つの導管体或いは他の導管体に搬送可能とされる。導管体２２内部と同様に導管体内の廃材料は、吐出及び乾燥段階において、温度の低下を引き起こす。同様に、導管体２２内部の圧力は、導管体２２内部の廃材料の湿度と共に減少する。
吐出及び乾燥段階における積み降ろす方向への導管体２２の回転は、導管体内部の材料をパルプ化し続け、蒸気の開放を促進し続ける。吐出及び乾燥段階の初期の数分において、主に迅速な圧力低下が発生する。これは、セルロース材料内での蒸気の破裂を発生でき、それによりその後の処理のため最大限の表面を露出させ、或いはバイオマスをプロセス処理する。
吐出及び乾燥段階は、導管体内部の圧力が約−５ｐｓｉに達するまで継続できる。バキュームブレーカＶＢは、好ましくは約−５ｐｓｉに設定され、導管体内部の圧力がその値を下回って低下しないようになっている。
吐出及び乾燥モードの操作を終了すると、導管体２２は抽出及び乾燥段階に移行する。ここでは、導管体の回転スピードは、取り出す方向に（図示の実施形態で約６ｒｐｍに）わずかに減少可能とされる。加えて、導管体２２は、例えば図示の実施形態に示されるように約１２°の回動角度に、わずかに下げられる。また、導管体２２は、導管体内部の材料を実質的に均等に分配し続けるように、自動バランスモードにおいて操作できる。
抽出及び乾燥モードにおいては、調整バルブ１ｂは、好ましくは閉弁し、同時に調整バルブ１ａは開弁状態を保持する。それゆえ、導管体２２外部に吐出される蒸気は、蒸気吐出ライン２０４を介して、蒸気が排出装置２３４に向けられる蒸気吐出ヘッダ２２６に流れる。その方法では、導管体内の温度は、廃材料の圧力及び湿度と同様に減少し続ける。導管体２２の冷却は排出装置２３４に蒸気を排出することにより起こり、材料が約３５％の湿度で約１５０°Ｆに冷却するまで続ける。抽出及び乾燥モードでは、バキュームブレーカＶＢは、好ましくは約−１０ｐｓｉに設定される。その方法では、追加した熱は導管体内に位置されたバイオマスから引き出される。導管体内部の圧力が−１０ｐｓｉ以下に低下すると、空気はバキュームレギュレータＶＢにより導管体内部に導入される。この空気は、その後導管体を介して排出装置に吸い込まれ、それによりバイオマスの更なる冷却及び乾燥に寄与する。この乾燥段階は、らせん状に配列された液体搬送導管１３８を介して加熱液体の流れに起因する継続的な熱の追加を介して拡大可能とされる。
乾燥段階においては、パルプ化されたバイオマスの親水性質が実質的に全ての自由な及び表面の湿気を無機材料から吸収する。それゆえ、他の物質へのバイオマスの付着が大きく低減され、そのため後の段階での材料の分類が促進する。また、バイオマス内部の溶解された食物廃材を捕えることは、分離される物質の清潔さを増大する。
更なるプロセスの利用に適した高品質の蒸留水は回収可能とされることが判っている。導管体２２の操作を介して、濃縮タンク２３８内に回収される水の品質は、操作の初期段階に利用される液体（例えば、湿気のある薬品）よりもかなり高品質となり得て、導管体に最初に運ばれる廃材料の蒸気中の本来の湿度よりかなり高品質となり得る。プラスチックが処理される材料に存在する時に、材料の乾燥は、表面を加熱する導管体にプラスチックが付着するのを最小限に抑えるために導管体内の過飽和した環境を保持することにより、制限されるべきである。過飽和した環境では、導管体内部の全表面は、プラスチック材料を導管体の内部表面に付着することを禁止するのに役立つ湿気の被膜を有することになる。
抽出及び乾燥段階を完了すると、オートクレーブドア１６０が水平サーボモータピストン機構２００と斜め方向のサーボモータピストン機構２０２の適切な操作を介して導管体の前方側端部２８から再度移動される。図１に示される収容位置１６０へのオートクレーブドアのこの移動においては、導管体２２は静止状態を保持する。更に、全ての調整バルブ１ａ、１ｂ、２、３及び４は、閉弁されている。ドア移動段階においては、導管体は内部圧力が大気圧を維持するために適切に吐出されることを確認する必要がある。また、適切な圧力モニタは導管体内部に及び圧力を表示するために設けられる。また、そのようなモニタは、種々モードの操作において、導管体２２内に及び圧力を表示する。
オートクレーブドアが収容位置１６０’に移動された後、導管体が下げられ、導管体２２の前側コーン部分２８が水平位置より下方に約１５°になる。この位置では、図１の２２”で表わされているが、導管体の開口端部は、コンベア２５４の上方に位置された供給ボックス２５２に近接して配置される。導管体が一旦図１に示される位置２２”に下降されると、導管体は、導管体内部からの廃材料の取り出しを促すために取り出す方向に比較的低い速度（図示の実施形態で約２ｒｐｍ）で回転を開始する。処理された廃材料は、供給ボックス２５２内に積み降ろされ、廃材料はコンベア２５４により分離又は他のプロセスのための適切な位置に搬送可能とされる。導管体の回転速度は、材質的に排出の流れの特性に影響する廃材の流れの流入濃度による搬出段階において、全体的に継続保持できる。また、導管体内の材料を排出する特性は、回転する導管体内に発生し、処理された材料の種々の異なる密度による遠心分離に影響される。必要ならば、導管体の回転速度は、比較的速して、導管体から廃材料を効率的に排出するように変更可能とされる。一度、導管体が完全に空になると、導管体の回転は停止され、導管体は、再度約４５°の回動角度に上昇される。その後、投入及び加湿装置２４４のメイクアップ装置２４２が、導管体２２の開口前方側端部２８へ投入及び加湿装置２４４に連結されて駆動される。導管体は、その後、上述の操作と同様の手順を介して進行する。
上述のように、コンペア２５４に搬出される材料は、標準のスクリーン部品が、トロンメル、振動スクリーン或いは他の部品を用いて種々の構成部品を更に分離及び分類するために設けられる分類及び分類ステーションに搬送可能とされる。乾燥段階においてバイオマス中に最適な湿度状態を達成すると、有機部分から有機バイオマスを予め分離するためにそのようなスクリーンを利用することが可能となる。クロスベルトマグネットや空気密度分離器に結合された渦電流分離器等の標準の金属分離装置は、供給材料の流れを、選択及び蓄積或いは下流を利用するために汲み出すのを許容する。これは、種々の商品の必要性に適するように変更する多くの用途のために更にプロセス可能とされる、分離されたバイオマスに特に有用である。これらの商品の必要性は、他の中から、紙産業のための長い繊維、グルコース製造のための供給材料、蒸気発生のための生物燃料及び合成のためのベース材料を含む。また、多くのプロセスは、蒸気プロセス後のバイオマスの湿気に溶解されるかなりの食物廃材に用いるために設けられる。例えば、この材料をボイラ燃料への利用、蒸気生成或いは熱交換液体のためのメタン原料として用いることが可能となる。前述の分離方法以前には、３つのサイズ分配（例えば、２インチ越、２インチと１．５インチの間、１．５インチ以下）を付与する適当な分離装置は、適切なサイズ分類を達成するために設けられる。
単一の導管体の操作述べると、参照図が、互いに接続された少なくとも２つの導管体Ａ、Ｂを含むシステムの操作方法を述べるために、図２６、２７に設けられている。図２７に示されるテーブルは、夫々の導管体Ａ、Ｂの操作モードを説明している。また、テーブルは、夫々の導管体Ａ、Ｂの操作パラメータと同様に各導管体Ａ、Ｂに結合された調整バルブ１ａ、１ｂ、２、３、４の配置を説明している。更に、各導管体Ａ、Ｂに結合されたブレーカバルブＶＢの操作状態と、システムのための吐出バルブＶＶと排出装置バルブＥＶの操作状態とが含まれる。
図示の実施形態では、夫々の導管体Ａ、Ｂは同じ方法で操作し、上述の種々のモードを通して行われる。しかしながら、２つの導管体Ａ、Ｂの操作は、導管体Ａ、Ｂの操作を効率的に適正化する方法で互いに同期状態からずれている。他の導管体が特別な操作モードの時に１つの導管体の操作モードは、図２７に示されるように各導管体の開始及び終了時間を比較することにより決定可能とされる。例によれば、導管体Ａが吐出及び乾燥モード（例えば、材料が最初に導管体内部に投入される時刻から６７〜８５分の時間枠の間）の時に、導管体Ｂはパルプ化及び濃縮モードによって継続されるガス抜きモードの操作中である。同様に、導管体Ａがパルプ化及び濃縮モード（例えば、材料が最初に導管体内部に積み込まれた後、１５〜３０分の期間の間）の時に、導管体Ｂは吐出及び乾燥モードの中での操作中である。
投入及び加湿段階の導管体Ａの操作において、導管体Ｂは蒸解モードの中にある。導管体Ｂは、廃材料を所望の大きさに処理するのに十分な期間の間蒸解モードを継続する。図示の実施形態では、導管体Ｂが蒸解段階の操作を終了すると同時に、導管体Ａはドア収容操作を終了する。その後、導管体Ｂは吐出及び乾燥モードに移行し、同時に導管体Ａはガス抜きモードに移行する。
図２７のテーブルから見られるように、導管体Ｂの吐出及び乾燥段階の操作において、導管体Ｂに結合された調整バルブ１ａ及び２が閉弁し、同時に導管体Ｂに結合された調整バルブ１ｂ、３、４が開弁する。それゆえ、蒸解操作で発生する導管体Ｂ内部の蒸気は、蒸気吐出ライン２０４’、調整バルブ１ｂを介して、蒸気供給ヘッダ２２４に流れる。同時に、導管体Ａに結合された調整バルブ１ａ、２は、部分的に排出装置２３４の操作を介し、部分的に導管体Ａ、Ｂの間の圧力の相違により蒸気が熱い導管体Ｂから冷たい導管体Ａに引き込まれることを意味する開弁状態となる。それゆえ、導管体Ａ内部の温度はわずかに増加し始め、同時に導管体Ｂ内部の温度はわずかに低下する。また、導管体Ａ内部は実質的に未濃縮ガスを取り除かれる。また、導管体Ａ内部の温度は、流体搬送導管２３８を介して流れる加熱流体により増加する。
上述のように、導管体Ａのガス抜き段階の完了は、導管体Ａ内部の相対的な湿気を測定することにより決定可能とされる。相対的な湿気が９５％＋に達した時に、導管体Ａはパルプ化及び濃縮モード操作に移行し、同時に導管体Ｂは吐出及び乾燥段階の操作を維持する。パルプ化及び濃縮モードでの導管体Ａの操作は、導管体Ａの回転方向が反転され、回転速度が増加されることを除いてガス抜きモードにおいて起こす操作に類似している。
導管体Ａのパルプ化及び濃縮モード操作において、排出装置バルブＥＶは開弁状態にあるように示されている。しかしがら、排出装置２３４が（排出装置バルブＥＶの適切な操作を介して）、冷たい導管体Ａを介して熱い導管体Ａから排出装置２３４に回収される熱及び湿度の量を最小限に抑えるために、最小の吸引力に設定可能とされる。この排出装置バルブＥＶの最小の吸引力の状態は、熱い導管体Ｂから冷たい導管体Ａ内の湿気及び熱を取り込むことを最適化する。
熱い導管体Ｂから冷たい導管体Ａへの熱及び蒸気の搬送の結果として、導管体Ａ内部の温度は、図示の実施形態では、約２００°Ｆの所望レベルに上昇可能とされる。加えて、導管体Ａに結合された調整バルブ１ａ、２により導管体Ａ内に導入される蒸気は、導管体Ａ内の材料の湿度の増加を引き起こす。図示の実施形態では、導管体Ａ内の材料は、パルプ化及び濃縮段階の完了時点において、（約４８％にできる）最高の湿度に達する。
冷たい導管体Ａ及びその中の材料が２１２°Ｆの温度に近づくまで、圧力は完全に大気圧である。熱い導管体Ｂと冷たい導管体Ａの間の圧力の相違がより大きくなり、或いは約５〜１０ｐｓｉも等しくなると同時に、２つの導管体Ａ、Ｂ間の熱伝達は比較的効率的となる。しかしながら、２つの導管体Ａ、Ｂ間の圧力の相違が約５〜１０ｐｓｉ以下になると、導管体Ａへの効率的な熱の伝達はより困難になる。それゆえ、導管体Ｂ内部の圧力が約大気圧以下の約５ｐｓｉに達し、導管体Ａ内部の圧力がまだ２１２°Ｆ以下である時に、導管体Ａへの熱の伝達は、容易になし得なくなる。導管体Ａのパルプ化及び濃縮段階の操作は、導管体Ｂ内部の圧力が大気圧以下の５ｐｓｉに達した時に、終了できる。導管体Ｂに結合されたバキュームブレーカＶＢは、好ましくは吐出及び乾燥モードにおいて、大気圧以下の約５ｐｓｉに設定され、導管体Ｂ内部の圧力はそのレベル以下に落ちることはない。
冷たい導管体を加熱するのに必要な熱の約５０％は、導管体Ｂから移送可能とされることが見込まれる。また、システムの熱回収能力は６０％に近づけることができる。
パルプ化及び濃縮モードの後、導管体Ａは、導管体Ａに結合された調整バルブ１ａ、２が閉弁されて、パルプ化及び加熱段階に移行する。それゆえ、熱は熱い導管体Ｂから冷たい導管体Ａにもう移送されない。むしろ、更なる熱は、流体搬送導管１３８により導管体Ａに供給される。
導管体Ａがパルプ化及び加熱段階に移行する時に、導管体Ｂは、結合された調整バルブ１ａが開弁され、結合された調整バルブ１ｂが閉弁された抽出及び乾燥段階の操作に移行する。それゆえ、排出装置２３４は、蒸気吐出ライン２０４’及び接続しているライン２３６により導管体Ｂ外部に熱を引き出し続ける。抽出及び乾燥段階の操作では、導管体Ｂに結合されたバキュームブレーカＶＢは、−１０ｐｓｉに変更される。導管体Ｂ内の冷却したバイオマスにより生成される蒸気は、排出装置２３４により生成される負圧をコントロールする。導管体Ｂ内のバイオマスから発生する蒸気が減少する時に、導管体Ｂに結合された排出装置バルブＶＢを介する空気の流れは、更にバイオマスを乾燥するために開始する。それゆえ、（排出装置２３４の操作を介して）導管体Ｂ内部の圧力を５ｐｓｉ以下の値に減少することにより、導管体Ｂ内に位置された冷却したバイオマスから更に蒸気を引き出すことが可能となる。導管体Ｂ内部の圧力が−１０ｐｓｉに達すると、バキュームブレーカＶＢは、その後導管体Ｂを介して排出装置２３４に引き出される導管体Ｂ内部に空気が流れるのを可能にする。また、流体搬送導管１３８内部の熱した流体の冷却は、導管体Ｂ内のバイオマスの冷却中に行われる。たとえ流体搬送導管１３８内部の流体が、この乾燥及び抽出段階において、再度満たされなくとも、流体搬送導管１３８内部の流体は熱を進行させる源に代わる。
導管体Ｂの抽出及び乾燥段階は、導管体Ｂ内部の温度及び圧力が所望温度に減少されるまで継続される。図示の実施形態では、導管体Ｂの抽出及び乾燥段階は、導管体Ｂ内の温度が約１５０°Ｆに達し、圧力が大気圧以下の約１０ｐｓｉに減少されるまで継続できる。上述のように、導管体ｂ内部の圧力は大気圧を下回る約１０ｐｓｉ以下にするべきであり、バキュームブレーカＶＢは空気が導管体Ｂ内部に導入可能とする。勿論、導管体Ｂ内部のバイオマスの温度を１５０°Ｆ以下の値に減少することが望まれるならば、導管体Ｂに結合されたバキュームブレーカＶＢは、−１０ｐｓｉを下回る値に設定可能である。
同時に、導管体Ｂの抽出及び乾燥段階の操作において、導管体Ａは、パルプ化及び加熱モードで操作する。このモードでは、加熱液体は、導管体内部を所望の温度（図示の実施形態では約２７５°Ｆ）及び約４５ｐｓｉの圧力に加熱するために、（導管体Ａに結合された調整バルブ３、４の開口に大きさにより）導管体Ａ内部にらせん状に配列された液体搬送導管１３８を介して流れ続ける。同様に、導管体Ａの調整バルブ１ａ、１ｂ、２は閉弁され、蒸気はこれ以上導管体Ａ内部に導入されない。
導管体Ｂの抽出及び乾燥段階及び導管体Ａのパルプ化及び加熱段階は、導管体Ｂ内部の温度を所望レベル（図示の実施形態では１５０°Ｆ）に減少し、導管体Ａ内部の温度及び圧力を所望レベル（図示の実施形態では２７５°Ｆ、４５ｐｓｉ）にするのに十分な期間の間継続される。その後、導管体Ａは、廃材料に所望の最終的な処理をもたらすのに十分な期間の間延長できる蒸解段階を開始する（図示の実施形態では約２７分間）。蒸解段階では、導管体Ａ内部の温度及び圧力は所望のレベルに上昇される（図示の実施形態では約５０ｐｓｉ、３００°Ｆ）。
導管体Ａが蒸解サイクルを行っている間に、導管体Ｂは、オートクレーブドア１６０が収容位置に移動するドア収容モード、導管体Ｂが下降され空にされる下降及び取出モード、導管体Ｂが処理される材料の次の分を受容するため上昇される導管体上昇モード、投入及び加湿装置２４４に結合されたメイクアップ装置２４２が導管体Ｂの前方側端部に嵌合するメイクアップ嵌合モード、処理される材料が導管体Ｂ内に同時に投入され加湿される投入及び加湿モード及びオートクレーブドア１６０が導管体Ｂをシールするために閉位置に移動するドア閉めモードを含む幾つかの段階の操作を介して進行する。
一度、導管体Ｂがドア閉めモードの最後に達すると、導管体Ａは蒸解モードの最後に達する。それゆえ、導管体Ａは、導管体Ａに結合された調整バルブ１ａ、２が閉弁され、同時に導管体Ａに結合された調整バルブ１ｂ、３、４が開弁される吐出及び乾燥モードに移行する。それゆえ、蒸解モードにおいて、導管体Ａ内部に生成される蒸気及び熱は、調整バルブ１ｂ及び蒸気供給ライン２１４により蒸気吐出ライン２０４を介して蒸気供給ヘッダ２２４に吐出される。
同時に、導管体Ａは吐出及び乾燥モードに移行し、導管体Ｂはガス抜きモードに移行する。この段階の操作においては、熱い導管体Ａから吐出される蒸気は、蒸気供給ライン２１４’及び調整バルブ２により冷たい導管体Ｂ内部に導入される。ガス抜きモードでの導管体Ｂの操作は、上述のガス抜きモードで導管体Ａの操作と略同じである。同様に、吐出及び乾燥モードでの導管体Ａの操作は、上述の吐出及び乾燥モードでの導管体Ｂの操作と略同じである。
吐出及び乾燥段階の操作の間に、導管体Ａに結合された調整バルブ１ａ及び２は閉弁され、同時に導管体Ａに結合された調整バルブ１ｂ、３、４は開弁する。それゆえ、蒸解操作で発生する導管体Ａ内部の蒸気は、蒸気吐出ライン２０４、調整バルブ１ｂを介して蒸気供給ヘッダ２２４に流れる。導管体Ｂに結合された調整バルブ１ａ、２は、部分的に排出装置２３４の操作を介し、部分的に２つの導管体Ａ、Ｂの間の圧力の相違により蒸気が熱い導管体Ａから冷たい導管体Ｂに引き込まれることを意味する開弁状態となる。それゆえ、導管体Ｂ内部の温度はわずかに増加し始め、同時に導管体Ａ内部の温度はわずかに低下する。また、導管体Ｂ内部は実質的に未濃縮ガスを取り除かれる。また、導管体Ｂ内部の温度は、らせん状に配設された流体搬送導管２３８を介して流れる加熱流体により増加する。
導管体Ｂのガス抜き段階の完了は、導管体Ｂ内部の相対的な湿気が９５％＋に達した時に、起こすことができる。同時に、導管体Ｂはパルプ化及び濃縮モードの操作に移行し、同時に導管体Ａの吐出及び乾燥段階の操作を維持する。パルプ化及び濃縮モードでの導管体Ｂの操作は、上述のように、パルプ化及び濃縮モードでの導管体Ａの操作に類似している。
一度、導管体Ａ及びＢの圧力及び温度が所望の値（図示の実施形態での導管体Ａのための大気圧を下回る約５ｐｓｉ、１７０°Ｆ、図示の実施形態での導管体Ｂのための略大気圧、周囲温度よりわずかに高い）に達すると、導管体Ａは抽出及び乾燥モードに移行し、同時に導管体Ｂはパルプ化及び加熱モードに移行する。
この段階のシステム操作においては、導管体Ａに結合された調整バルブ１ａ、２が閉弁され、同時に導管体Ａに結合された調整バルブ１ｂ、３、４が開弁される。同時に、導管体Ｂに結合された調整バルブ３、４が開弁状態を保持し、同時に導管体Ｂに結合された調整バルブ１ａ、１ｂ、２が閉弁される。それゆえ、熱及び蒸気は、導管体Ａ内部のバイオマスの温度を更に低減するために、排出装置２３４により導管体Ａ内部から引き出されるように続けられる。同時に、熱は、らせん状に配設された液体搬送導管１３８を介して加熱液体が流れることにより導管体Ｂ内部に導入されるように続けられる。抽出及び乾燥モードでの導管体Ａの操作方法は、上述の抽出及び乾燥モードでの導管体Ｂの操作方法と同じである。同様に、導管体Ｂは、上述のパルプ化及び加熱モードで操作される導管体Ａと同様にパルプ化及び加熱モードで操作する。
一度、導管体Ａの抽出及び乾燥モードが完了し、導管体Ｂのパルプ化及び加熱モードが完了すると、導管体Ａは、導管体Ａ内部から材料を排出し、処理される材料の次の分がそこに導入可能とされる位置に導管体Ａを移動するために、ドア収容モード、下降及び取出モード、導管体上昇モード、メイクアップ嵌合モードを介して移行する。導管体Ａの上述のモード操作において、導管体Ｂは蒸解段階の操作を開始する。その後、システムは、上述されと同様の一連の工程を介して進行する。
２つの相互に連結された導管体を駆動するシステムの前述のモード操作は、連続する操作段階を通して各導管体が移行するように上述の方法で進行する。上述され、図２６、２７に図示されたシステムは、互いに連結された２つの導管体だけを含むけれども、そのようなシステムは２つ以上の導管体を駆動できることは言うまでもない。また、２つ以上の導管体を駆動するシステムは、２つの熱交換器２３２及び２つの排出装置２３４を含むように設計される。そのようなシステムは、１つの熱交換器或いは１つの排出装置の故障しても、まだ他の熱交換器又は排出装置を用いてシステムを操作できるので、操作的な見地から有利となり得る。
加えて、システムが、図２７のテーブルに示される一連の連続する操作モードを通して進行するいくらかの導管体の関係において述べられているとはいえ、導管体は特別な方法で操作する必要はない。処理される廃材料のタイプ、量及び状態等の種々の要因によって、図２７に示されるいくらかの操作モードは必要でなくなる。また、種々のモードの継続時間及び操作パラメータ（例えば、温度、圧力、湿度）は、付与される処理プロセスの必要性に適応するように変更可能である。
図２７に示されるテーブルでは、調整バルブＥＶ、ＶＶは全ての時間開弁しているように記述されている。しかしながら、それら調整バルブＥＶ、ＶＶは、一定の所望する目的を達成するために操作をコントロールするコントローラ（図２６ａに示されるもの等）に接続可能とされることは言うまでもない。バルブＥＶ、ＶＶは、開弁状態、閉弁状態、或いは蒸気吐出ヘッダ２２６から排出装置２３４（調整バルブＶＶの場合）への流れをコントロールしたり、タンク２３８から排出装置２３４への流体の流れをコントロールする目的で状態を調整することのいずれにもコントロール可能とされる。
また、導管体は、化学物質がプロセス材料を処理する目的で夫々の導管体内部に導入できるように設計可能とされる。例えば、導管体の後側コーン部分３０のマニホールド９２には、導管体内部にそのような化学物質を導入するためのラインに接続されたもう１つの入口が設けられる。この化学物質は、その後シャフト９６内のジェット又は開口１１２により、導管体内に噴霧される。もちろん、そのような化学物質も、処理されるプロセス材料が導管体内部に導入される時に、導管体の前方側コーン端部２８を介して導入可能とされる。
以上述べたことからわかるように、本発明に基づく装置、システム及び方法は、広範囲の処理材料を許容できるように、非常に有利である。操作パラメータを単に変更することによって、装置、システム及び方法は、異なるタイプの材料に特に所望された結果を達成し、それにより分離及び分類する作用を促進するために、特別に作られている。
また、本発明は、材料処理のために高品質の水を必要としないので、非常に望ましい。実際に、装置及びシステムの操作を通して、品質を確実に増加される低い品質の水を用いることが可能である。その方法では、汚水は、水源として利用可能とされ、後に他の目的に利用できる品質の水に変更可能とされる。
エネルギーと水の節約は、本発明のもう１つの利点を表している。１つの導管体に生成される熱及び蒸気が、後にもう１つの導管体内の材料の加熱及び湿度の上昇に利用されるようにシステムを維持することにより、システムに必要な水及びエネルギーは、かなり低減可能とされる。システムは外部供給源（例えば、蒸気生成装置が蒸気供給ヘッダ２２４に接続可能とされている）から蒸気追加を必要とするけれども、その量は他の場合によりかなり少なくなる。
また、本発明は、材料が導管体から空にされる前に、所望する程度に乾燥できる。それゆえ、その後の分離及び分類する作用がより容易にされる。
本発明の原理、好適な実施形態及び操作モードは前述の明細書に述べられている。しかしながら、保護しようとする発明は、開示された特別の実施形態に限定されるように解釈されない。更に、ここに開示された実施形態は、限定的というよりむしろ例示的と考えられる。変形及び変更は、本発明の趣旨を逸脱しないで、他のものや同等のものを用いることにより達成される。

Claims (15)

1. 熱及び圧力を利用してプロセス材料を処理する装置であって、
   長手方向軸と、処理されるプロセス材料を収容するための内部とを有する中空の導管体（２２）を備え、前記導管体は、該導管体内部に処理するプロセス材料を導入できるように該導管体内部に通じる開口（１７８）を有し、前記導管体は、該導管体内部に配置されたプロセス材料に接触し混合するための導管体の内面に取り付けられており、この内面から内方に伸びる少なくとも１つの材料接触部材（１３８，１４０，１４２）を有し、
   前記導管体内部の中央に配置された片持ちのシャフト（９６）を備え、該シャフトは、前記導管体内部のプロセス材料に接触し混合するためのそこから伸びる少なくとも１つのフィン（１１０）を有し、
   前記導管体と材料接触部材とが、前記プロセス材料を破壊するのを補助するために、前記導管体内のプロセス材料にせん断力を伝えて、前記シャフトに関して回転するように、前記長手方向軸のまわりの相反する方向に該導管体を回転させる駆動手段（８４，８６，８８，９０）を備え、
   前記導管体内のプロセス材料を加熱し、湿気を伝えるために、該導管体内部に蒸気を導入する手段（９２，９５，９６，１１２，２１４）を備えることを特徴とする装置。
2. 前記片持ちのシャフトは、前記長手方向軸のまわりの前記導管体の回転中に、該シャフトが静止状態を保つように前記導管体に対して固定されており、前記材料接触部材は該導管体内部にらせん状に伸びていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記導管体内部に蒸気を導入する手段は前記シャフトを含み、該シャフトは中空であって該シャフトの長さに沿って配置される複数の開口（１１２）が設けられており、中空の前記シャフトは、該導管体内部のプロセス材料の湿度を増加させるために、該シャフトの開口を介して蒸気が該導管体内部に導入可能なように蒸気供給源（２１４）に連通されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. 前記導管体は、相反して配置される第１及び第２の端部を含み、該導管体の第２の端部は開口し、そこに連結されるマニホールド（９２）を有し、該マニホールドは、該導管体の回転中に静止状態を保つように該導管体に関して固定され、中空の前記シャフトは前記マニホールドに固定して連結されていることを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 前記材料接触部材は、前記導管体内部の温度を上昇するために、加熱液体が該導管体の１つの端部に向かってらせん状に方向付けされるための中空の液体供給導管（１４０）と、前記導管体内部の温度を上昇するために、前記液体供給導管体を介して方向付けされる液体が該導管体の相反する端部に向かってらせん状に方向付けされるための中空の液体戻り導管（１４２）とを含み、前記液体供給導管は前記導管体の１つの端部に近接して該液体戻り導管に流体的に連通していることを特徴とする請求項２に記載の装置。
6. 前記導管体の相反する端部は開口し、そこに連結されるマニホールド（９２）を有し、該マニホールドは、該導管体の長手方向軸のまわりの回転中に静止状態を保つように該導管体に固定され、前記シャフトは前記マニホールドに固定され、該マニホールドは加熱液体の供給源（２１０）に連結される入口（１１４）と導管体に液体を方向付ける出口（１１６）とを含み、該入口は前記液体供給導管に流体的に連通され、該出口は前記液体戻り導管に流体的に連通されることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 前記導管体の開口は、該導管体の１つの端部に位置し、前記片持ちのシャフトは該１つの端部の反対に位置する導管体の端部から伸び、前記導管体の長さの１．５倍以下で伸びていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
8. 前記導管体はフレーム構造体（２４）に取り付けられ、水平位置に関して相反する方向に該導管体を回動する手段（４８，５０，５４，５６）を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
9. 熱及び圧力を利用してプロセス材料を処理する装置であって、
   長手方向軸（５１）と、プロセス材料を導管体（２２）内部に導入可能とするための該導管体内部に連通された開口（１７８）とを有する前記導管体を備え、前記導管体は、該導管体の開口を閉じるための取り外し可能な閉じ手段（１６０）を含み、
   前記導管体内のプロセス材料を加熱し湿気を伝えるために該導管体内部に蒸気を導入する手段（９２，９５，９６，１１２，２１４）を備え、
   前記導管体は、該導管体の相反する端部間に該導管体を介して加熱流体を搬送するための該導管体内部に配置される少なくとも１つの中空の流体搬送導管（１３８，１４０，１４２）を含み、
   前記流体搬送導管は、前記加熱流体が該導管体内部のプロセス材料に接触することなく、該導管体を介して運ばれるように構成され、
   前記導管体の長手方向軸のまわりに相反する方向に導管体を回転するために該導管体に連結された回転手段（８４，８６，８８，９０）を備え、
   前記加熱流体が前記流体搬送導管を介して流れたときに前記導管体内部の温度及び圧力を増加させ、該導管体内部に位置されたプロセス材料を乾燥させるように、前記流体搬送導管に加熱流体を供給する前記流体搬送導管に連結された加熱流体供給手段（２１０）を備えることを特徴とする装置。
10. 前記流体搬送導管は前記導管体の内部表面に固定され、該導管体内部にらせん状に配置されており、該導管体の前方側端部を水平位置の上方に持ち上げ、該導管体の前方側端部を水平位置の下方に下げるために回動軸（４８）まわりに該導管体を回動する回動手段（４８，５０，５４，５６）を含むことを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. 前記導管体内部のプロセス材料に接触し熱の伝達を促進するために、前記流体搬送導管に連結され、該流体搬送導管から伸びる少なくとも１つのフィン（１５４）を含むことを特徴とする請求項９に記載の装置。
12. 前記流体搬送導管は、該導管体の１つの端部に向かって加熱流体を搬送する液体供給導管（１４０）と、該導管体の反対の端部に向かって該液体供給導管から加熱液体を搬送する分離液体戻り導管（１４２）とを含み、前記液体供給導管は該導管体の１つの端部に近接して前記液体戻り導管に連結されていることを特徴とする請求項９に記載の装置。
13. 前記導管体には、該導管体を介して流体を搬送するための複数の分離流体搬送導管（１３８，１４０，１４２）が設けられ、前記複数の分離流体搬送導管は、夫々該導管体内にらせん状に配設されていることを特徴とする請求項９に記載の装置。
14. 前記加熱液体の供給手段は熱交換器（２３２）を含むことを特徴とする請求項９に記載の装置。
15. 前記加熱液体の供給手段は前記流体搬送導管に加熱されたオイルを供給することを特徴とする請求項９に記載の装置。

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