(57)【要約】  本発明は、固形廃棄物を処理して、有益な燃料およびリサイクル可能なストリームに変えることに利用できる圧力装置に関する。圧力容器は熱と圧力の状態を利用して、固形廃棄物を燃料およびリサイクル可能なストリームに変え、有害物と悪臭を低減する。圧力容器は、内部容積と少なくとも１つの開口端部を有する長尺な容器を備える。開口端部は、閉塞装置を備える開閉蓋によって密閉される。閉塞装置は、ドアを密閉閉塞位置に維持する円滑始動簡易操作機構であり、有効な圧力を維持しつつ、少ない労力によって、処理済み廃棄物の除去や未処理廃棄物の導入を行うために容易に開放することができる。
2008513711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開閉蓋を備えた回転式圧力容器であって、
前記圧力容器は、約３０ないし約９０m3の内部容積であり、約１０ないし約４２００kPaの内部圧力、約２０ないし約２００°Ｃの温度、約１００％までの相対湿度に維持することが可能で、
前記圧力容器は、開口部と円形ドアを含む開閉蓋を有し、該開閉蓋はさらに分割リングの径を変化させる手段を有する分割リング係止組立体を備え、前記分割リングが施錠位置である第１の径と、開錠位置である第２の径とに変更されることを特徴とする回転式圧力容器。
【請求項２】
前記分割リングは、前記円形ドアの内側に完全に格納される開放径に変更されることを特徴とする請求項１に記載の回転式圧力容器。
【請求項３】
開位置において、前記分割リングは、前記容器開口部の内側に完全に格納されることを特徴とする請求項１に記載の回転式圧力容器。
【請求項４】
前記分割リングの閉塞径が約１．８メートルから約２．２メートルで、開放径が約２メートルから約２．５メートルであることを特徴とする請求項２に記載の回転式圧力容器。
【請求項５】
前記分割リングの閉塞径が約２メートルから約２．５メートルで、開放径が約１．８メートルから約２．２メートルであることを特徴とする請求項３に記載の回転式圧力容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００４年９月２１日に米国の法人であるアライアンス・テクノロジー・グループ，インクによるＰＣＴ国際出願として出願されたものである。
【０００２】
本発明は、リサイクルストリーム（recycle streams）によって固形廃棄物を再生利用して、使用可能燃料を生成するのに使用される圧力容器に関する。圧力容器中の圧力は、容器内の圧力、温度、湿度を効率的に維持するドアによって維持される。機械的な作用、熱、圧力および湿度による影響により、セルロース系廃棄物を分解して燃料に変えることができる。固形廃棄物の内容によっては、圧力容器は、容易に分離可能なガラス、金属およびプラスチックのリサイクルストリームを生成することもできる。
【背景技術】
【０００３】
固形廃棄物の廃棄は公的機関と私的機関の両者で大きな問題となっている。しかし、リサイクルプログラムはこの廃棄物ストリームのほんの一部で成功して用いられているに過ぎない。大部分の廃棄物ストリームは、焼却されるか埋立てゴミ処理場に持ち込まれる。
【０００４】
構築環境を通して見ると、個別の家庭、事業体および自治体から発生する固形廃棄物の量は過去１０年間でかなり増加している。このような廃棄物の廃棄は、公的機関と私的機関でますます困難な問題となっている。廃棄物処理の利便性とコストは、土地利用における固形廃棄物の環境的影響、自然環境における飲料水と大気の変化によって確実に増加している。
【０００５】
リサイクルへの取り組みは多少の成功を収めている。しかし、回収材料の大部分は再生利用されず、固形廃棄物として残されている。貴重な原材料を得るために、固形廃棄物には処理または予備処理が施されるが、比較的コストが高い割に固形廃棄物分離処理による効果が低いため、これらの予備処理は一般的に受け入れられていないのが現状である。廃棄物を処理して有益な燃料を生成するための装置システムと廃棄物処理方法を紹介する試みとして、発明者Andersonによる米国特許第５，４４５，３２９号、第５，５４０，３９１号、第５，６５５，７１８号および関連するＰＣＴ公開特許公報ＷＯ９５／１３１４８号と、発明者GarrisonらによるＰＣＴ公開特許公報ＷＯ００／７２９８７号では、金属または他の再生利用可能なストリーム（recyclable streams）について記載されている。これらの文献では、実施された場合に、都市ごみを燃料や再生利用可能なストリーム、例えば、ガラスストリーム、金属ストリームおよびプラスチックストリームへと変える装置、方法および処理方法を開示している。
【０００６】
これらの処理工程は、固形廃棄物の処理に供する装置を必要とする。廃棄物は容器内に入れられた後、蒸気と接触し、温度と圧力を上昇させて処理される。回転攪拌の条件下で、固形廃棄物と接触する容器内の湿度、温度、圧力を変えることで、固形廃棄物製品を分解して有益な可燃固形燃料に変えることができる。また、このように湿度、温度、圧力を変えることで、トロンメルやフラット・ベッド分離機等の磁気、密度および粒径式分離システムに基づく従来の分離技術を用いて、固体燃料から容易に除去できる簡易分離金属ストリーム、ガラスストリーム、プラスチックストリームを形成することができる。
【０００７】
固形廃棄物の処理に供する圧力容器は、効率的に固形廃棄物を処理するために加圧することが必要とされる。閉塞システムを用いた圧力容器の充填と排出の間、圧力容器内は、６００psig（約４２００kPa）、約６０psig（約４１０kPa）までの圧力または１０psig（約１００kPa）程度の圧力で維持することができる。燃料および分離可能なリサイクルストリームを得るために固形燃料を適切に処理できる一方で、従来技術の装置および処理方法は、容器内への充填後の開閉蓋の取り付けと、処理した廃棄物を排出するため容器からの開閉蓋の取り外しが困難であり、生産性が落ちるという問題があった。様々な先行技術の圧力容器閉塞システムが開示されている。代表的な特許としては、高圧オートクレーブを密閉する回転式タブシステムを開示した発明者Kingによる米国特許第３，１０７，８１０号を挙げることができる。この特許公報の図１には、ドア１４とラグ１８，１９が示されている。これらのラグ１８，１９は、フレームに対してドアを密閉するために傾斜している。発明者Hersmanによる米国特許第２，９８９，２０９号は、圧力下で構造体を密閉する固有の可撓性多角形ガスケットを開示している。当該特許公報の図４および図５、可動多角形ガスケット構造体を参照。発明者Bowmanによる米国特許第２，１９６，８９５号は、構造的なねじ機構によって駆動されるセグメント構造を開示している。この特許公報の図３は格納位置にあるリングを示し、図２は拡張位置にあるリングを示している。発明者Bowmanは、各セグメントを前進および後退させることで密閉するボルト状ねじ込み部材を用いた不連続セグメントの閉塞構造を使用している。ねじで円形部材の半径を増加または減少させると密閉される。発明者Plattsによる米国特許第４，１０２，４７４号は、拡張可能なドア施錠／開錠機構を開示している。この特許公報の図１を参照すると、構造体は施錠位置から開錠位置まで或いは開錠位置から施錠位置まで可動であり、ドアを密閉する「略完全なリング」を形成する多数のブロック８を含む。これら多数のブロック８は油圧シリンダ５０により駆動され、施錠位置へと移動される。発明者Reneauによる米国特許第４，４８９，８５０号も、ドアを密閉するための放射状に可動なセグメントの密閉構造を開示している。当該特許公報の図１に符号１６ａ乃至１６ｆで示されたドアシールは、係止爪Ｐによって係止位置へと押圧され移動する。このような機構は発明者Bowmanによる機構と幾分類似しているが、本発明の簡単な構成によると不要とされる比較的複雑な爪駆動システムを用いている。他の特許公報としては、圧力容器の特徴として排出ドア６０を示した、発明者Placzekによる米国特許第４，９７４，７８１号が挙げられる。また発明者Andersonによる米国特許第５，４４５，３２９号、第５，５４０，３９１、第５，６５５，７１８号では、図６、図１６および図１９において、容器サポート６４と結合リング１８０が示されている。さらに発明者Koenigによる米国特許第６，５８８，６９０号および第６，７５２，３３７号は、図１および図１０に示す圧力容器用排出蓋と容器蓋７０乃至７２を開示している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した技術を踏まえて、所望の特性を有すると同時に使い勝手の良い構成の圧力容器閉塞システムが切望されている。圧力容器閉塞システムは、約３０psi、つまり２０６，８５０Pa（２０６．８５kPa）または６０psi（４１７．７０kPa）までの内部圧力、少なくとも約１４０°Ｃまでの内部上昇温度、さらに相当な相対湿度、すなわち約１００％までの相対湿度で圧力容器を保持できる一方で、排出時に容易に移動や取り出しが行えて、処理する固形廃棄物を導入した後、容易に交換できることが必要とされる。開閉蓋を開閉する頻度によっては、実質的に生産性が増加され、コストが削減され、固形廃棄物またはリサイクルストリームの全体の質を改善することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明者らは、圧力容器と共に使用されて操作する間に容易に開閉できる圧力容器閉塞システムを発明した。この圧力容器は、約１５インチ水銀柱（約５０．８kPa）から約２０６，８５０Pa（２０６．８５kPa）の間の圧力、周囲温度から約１４０ないし２００°Ｃの間の温度、そして周囲湿度から１００％の相対湿度までの相対湿度で動作可能である。さらに発明者らは、この圧力容器および閉塞システムを用いた処理方法を開発した。この処理方法の時間と温度は、熱可塑性材料の性状を変化させず、プラスチック塗料によって圧力容器内面の塗装が溶けることのない状態を維持するものとする。
【００１０】
本発明によるドア閉塞システムは、開位置から閉位置まで素早く容易に動かせる開閉蓋を含む。また所望であれば、ドア閉塞システムを簡単に取り外すこともできる。閉位置においては、容器開口部に設けられた円形部材、分割係止リング部材または可動リング部材が、分割リング部材または分割円形部材の容器直径を変化させることで、開放開錠位置から閉塞施錠位置まで半径方向に可動となる。分割リング部材または円形部材は、円形係止部材の径を変化させる手段を用いて可動となり、係止部材を閉塞施錠位置から開放開錠位置まで動かすことができる。径が拡張されると施錠位置または開錠位置となる。換言すると、開錠位置で係止部材が小径であるのに対して、施錠位置では大径とする。或いは設計に応じて、開錠位置では大径であるのに対して、施錠位置では係止部材を小径とすることも可能である。係止部材がドア全周に近接して位置する場合、円形部材の開錠位置は小径となる。この径が大きくなるにつれ、円形部材はドアの外周を超えて容器溝内へ深く挿入されて、ドア溝と容器溝との境界面に介在することでドアを所定位置で係止することになる。一方、円形部材が容器開口部内に設けられる場合、施錠位置は小径の位置となる。この第２の実施形態では、円形部材が開閉蓋と圧力容器との間の境界面に介在することで、開閉蓋を所定位置で係止させる。円形蓋は、ドア組立体の一部または圧力容器組立体の一部として取り付けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、都市ごみストリーム、産業廃棄物ストリーム、軍および行政機関の廃棄物ストリームを含む様々な種類の廃棄物処理に使用する装置を含む。このような廃棄物ストリームは、商業地区および居住地区から集めた都市ごみから発生する。このような廃棄物には、セルロース材料、金属、プラスチック、ガラス、生ごみ、その他の無機および有機成分の両方が含まれる。これらの廃棄物は、セルロース系厚紙梱包材、段ボール板紙、プラスチック包装体、ペットボトル、スチール缶、アルミ缶、その他プラスチックまたは金属包装体、ガラス瓶や容器ごみが混合された包装材料からも発生する。これらの廃棄物としては、プラスチック、金属、紙、その他の如何なる組み合わせもあり得る。燃料生成の供給原料または有価リサイクル品として使用可能な都市ごみの典型的な材料としては、ポリマー、充填材、染料、顔料、インク、塗料、他の様々な材料を含んだ、セルロース系繊維またはパルプ、厚紙、段ボール板紙、新聞印刷用紙、グラビア誌原料、他の様々なセルロース系ボード紙またはシート材料が含まれる。リサイクルストリームに共通のプラスチックには、ポリエチレン、ポリプロピレン、テレフタル酸ポリエチレン等のポリエステル、ポリ塩化ビニル、混合ストリームプラスチックおよびその他の熱可塑性材料などのポリオレフィンが含まれる。金属ストリームには、缶、箔、シート材等の形状を有する、鉄、スチール、磁性合金等の強磁性金属、アルミニウム等の非強磁性金属、その他の材料が含まれる。ガラス材料は、透明または緑色または茶色に着色されたものも含む。
【００１２】
ここに開示された装置と処理方法によって処理されると、廃棄物ストリームは、有益な燃料と、廃棄物ストリーム材料の様々な物理的パラメータに基づいて分類、分離、保管される分離可能な金属ストリーム、プラスチックストリームおよびガラスストリームを生み出す。例えば、強磁性体金属は磁気特性によって分離可能であり、他の製品は密度または他の公知のパラメータによって分離することができる。
【００１３】
本発明の処理方法では、熱と湿度の作用により、このような廃棄物のストリームの多くの汚染成分を取り除くことができる。換言すると、固形廃棄物ストリームから汚染物質をなくすことで、リサイクル製品の品質と価値を高めることができる。生ゴミは不安定な物質として共通の汚染物質であるが、これらは素早く取り除かれる。例えば、インク、塗料、油、潤滑油、天然グリース等の実質的な発熱量を有する物質の一部およびその他は、燃料となる廃棄物ストリームの中に残存する。その他の価値の低い物質は、熱、湿度、機械的処理およびエネルギを使用した溶解処理によって取り除かれる。これらの汚染物質を廃棄物ストリームから取り除くことができるので、製品の価値を高めることができる。その結果、セルロース系材料、ガラス材料、金属材料およびプラスチック材料の清浄値（clean value）増加ストリームが、他の処理装置から得られる。
【００１４】
本発明の圧力容器内で実施される処理方法は、固形廃棄物を入れて処理する回転容器内における熱、圧力および湿度の効果を利用する。圧力容器は様々な位置に対応するように構成される。圧力容器は、廃棄物を容器内に導入する間は起立充填位置を取る。次に、圧力容器は起立または水平位置で作動し、廃棄物を処理する。処理が終わると、下降排出角度まで圧力容器が下降され、容器内の処理された内容物を取り出し、その内容物をさらに別のステーションへと移動する。
【００１５】
圧力容器の内部では、温度、圧力、湿度の適切な条件で、容器の内部構造と容器の回転する機械的作用による相乗効果を踏まえて、廃棄物の内部構造に作用する剪断力と温度変化および圧力変化が重要である。圧力容器内のこのような攪拌と条件の変化により、容器内の固形廃棄物が膨張して、繊維性材料では繊維どうしの結合が破断されるので、特定のセルロース系廃棄物ストリームにおける実質的に増加された繊維特性が得られる。圧力の変化と温度の変化により、繊維系材料内の水の特性が実質的に変化する。水が液体から蒸気特性材料へと変化することで、繊維材料の品質を改善し、パルプ、繊維または高品質燃料を供給する再生利用可能な繊維が得られる。
【００１６】
廃棄物ストリームは、軸に沿って回転する長尺な容器内で、熱、湿度、圧力の効果によって処理される。圧力容器は一端に開口部を有し、対向端部にサポートと回転駆動手段を有する。圧力容器の開口部は、閉位置から開位置へと容易に移動できるドアを通して、廃棄物ストリームを容器の内部に導入することができる。ドアは、処理を行うためにドアを閉じて施錠するか、或いは廃棄物の充填または処理した廃棄物を排出するために素早くドアを開錠して開けることができるヒンジ構造と閉塞システムを有する容器に取り付けられる。
【００１７】
圧力容器の重要な特徴としては、様々な圧力および温度特性で容器の内部に蒸気を導入する手段を含み、処理目的のために容器内の廃棄物に水分または湿潤性を付与することである。さらに圧力容器は、容器内部の適所に位置して熱を導入する、流体の密閉加熱されたストリームを含む。圧力容器内の熱は、移動流体から圧力容器の処理領域内に伝達される。流体は、典型的には重要な処理領域全体に亘って容器内部の熱を許容する導管である通路に沿って流れる。加熱された流体は導管によって処理容器内の廃棄物から分離され、汚染物質を含まず、構造体の内部に十分に熱を伝達すべく作用する形態を維持する。
【００１８】
圧力容器は、長手軸に沿って容器を回転させる手段を含む。容器を回転させるため、容器の一端は、ベルト、チェーン、約−８から約８回転／分（rpm）の回転を容器に付与できる歯車駆動式回転手段または他のモータ駆動式装置を含むモータ駆動式回転手段によって支持される。この回転手段の対向端部で、本発明の圧力容器はフレームに取り付けられ、フレーム内で容器が所望の回転速度で回転することを許容する軸受に支持される。容器の回転を考慮して、好適には流体移送導管は、固定された導管から回転領域へと流体を搬送する手段を介して加熱流体が回転容器内へと流入できるように構成される。
【００１９】
本発明は、相互に接続され且つ共通の蒸気源と共通の加熱流体源に接続された１つ、２つまたはそれ以上の容器を含み、高温、高圧のストリームを利用して廃棄物を処理できる処理方法およびシステムを含む。このような２つ、３つ、４つまたはそれ以上の組の容器群は、操作の間に廃棄物を容器から容器へと移動させることで、蒸気、熱および水分を利用または再利用することができる。このような処理方法では、第１容器の内部で廃棄物が蒸気によって処理される。このストリームは、第２または後続の容器内部に向けられる。そのため、水分と温度、圧力および湿度は、容器群で共有され循環されるので、リサイクルストリームと燃料ストリームの生産性を増加することで処理効率と処理量を改善することができる。
【００２０】
各個別の容器内では、処理方法として典型的に、固形廃棄物ストリームを処理容器内部に導入する工程、第１容器に蒸気を導入すると同時に、容器の内部処理領域の温度を増加させる工程などが含まれる。一群の処理領域内の他の容器では、第１容器からの蒸気が後続の容器に移動され、蒸気の圧力、温度および含有水分を利用して、さらに処理が行われる。
【００２１】
容器内部では廃棄物が処理環境に維持されて処理される。このような処理環境では、処理方法は、容器が長手軸に沿って回転する間、容器内で熱、圧力および湿度を増加させる工程を含む。温度と圧力が増加するにつれて、廃棄物の含水量が増加する。特にセルロース系材料はかなりの量の水を吸収することが可能であり、圧力容器が回転する際、繊維セルロースセルを破断して繊維リサイクルストリームを改善するために、セルロース系材料の含水量は最大限に均一化される。セルロース系材料の含水量が実質的な平衡状態となると、容器内の温度と圧力は、好ましくは処理領域の第２または第３容器へ移動して、加熱流体で処理物質を加熱することで所定レベルまで廃棄物の含水量を低減できる。圧力および温度の変化と移動加熱流体からの熱によって、セルロース系材料の水分が液体から気体または蒸気状態へと変化して、セルロース系繊維およびセル構造体の結合と分離が起こり、分離された繊維材料の品質を改善することができる。
【００２２】
処理容器内部では、処理する間、廃棄物は蒸気を用いた水分によって飽和状態となり、温度と圧力が増加される。廃棄物は、処理容器の回転に伴って回転落下する。温度、圧力、含水量の変化により、処理する間に材料の物理特性が変化する。特にセル構造体と繊維特性を有するセルロース系材料は、セルが分離され、繊維が膨張し、繊維構造が分離される。セルロース系材料の粒径は減少する。
【００２３】
この処理の別の特徴と処理特性の結果として、セルロース系材料を含む廃棄物では、多くの食料汚物（food soil）や不安定な有機成分が除去される。リサイクルストリームの金属、ガラス、プラスチック成分も同様に除去される。処理におけるこれらの除去処理および分離特性によって、均一な生成物が得られる。生成された繊維やパルプは、製紙用に再利用されたり、高品質燃料に使用されたりする。容器内および容器全体に亘る比較的一貫した一組の処理パラメータにより生成物の均一性が得られる。従って蒸気の導入によって、熱流と廃棄物の回転、温度、圧力と廃棄物の含水量は実質的に均一となり易く、廃棄物ストリームが均一に処理されることになる。
【００２４】
上述したように、本発明の処理方法は少なくとも２つの容器を必要とするが、３つ、４つまたはそれ以上の容器を用いても良い。システム内で利用される都市ごみは、典型的には商業地区、居住地区、軍や行政機関、その他共通の廃棄物ストリーム発生区域からのものである。処理する際には、廃棄物は容器内に導入される。表面活性物質は、廃棄物における特定のセルロース系廃棄物成分が、後続工程で添加される蒸気や水分との接触度を増加させる湿潤剤として作用する。廃棄物の含水量は、蒸気の導入を通して所望のレベルに調節される。蒸気によって、処理を開始した容器内で温度と圧力が増加される。容器内部全体に移送される加熱液体は、比較的均一な割合で温度を上昇させ、容器内部を所望の温度と圧力レベルにする。容器を作動させる間、セルロース系材料を粉砕または変性して生成物を排出するために、容器は回転され、適切な温度と圧力で維持される。或いは必要に応じて、温度と圧力を変更しても良い。回転によってセルロースのセルと繊維が破断して変性され、ガラス、プラスチック、金属の対象物から食料汚物および有機汚染物を容易に取り除くことが可能となり、容器内の処理の均一性が改善される。適当な時間で容器を換気して容器内の冷却と減圧を行うとともに、同時に容器内部から蒸気の形体の水分と湿分を取り除く。容器構造体内部の加熱液体は、処理ストリームから水を取り除くために容器の内容物を加熱して、セルロース成分のうち約３０ないし約５０重量パーセント（wt%）の範囲の含水量を有する減湿物質または実質的な乾燥物質を得ることができる。容器からの取り出しを効率的に行い燃料またはリサイクル源として使用するために十分な乾燥がなされると、容器が開放され、所定位置に移動され、処理した廃棄物を空にする。そして次の固形廃棄物を導入するために所定位置に容器が位置され、容器の工程が再スタートする。前工程で容器から抜いた蒸気と圧力は、後続の容器で再利用される。
【００２５】
充填前に、容器は典型的に水平面に対して約３５ないし５０度上の角度に位置される。しかし必要に応じて、９０°の角度で（縦に）位置させても良い。閉位置にある場合、容器のドアを開けて、典型的にはコンベア等の充填装置により、容器内部に多量の固形廃棄物を導入することができる。廃棄物を表面活性剤または水で予備処理する場合、このような添加剤は、従来のスプレー装置等を用いてこの段階で導入することができる。その結果、均一な予備処理を行うことができる。
【００２６】
典型的に容器は、約１２００ないし約３０００立法フィート（約３０ないし９０m3）の内部容積を有し、典型的には１２ないし３６トン（約１１ないし３２．７メートルトン）の固形廃棄物を収納して、効率的に処理することができる。容器に固形廃棄物を充填する間、容器は静止状態に維持されるか、廃棄物を分布させるために回転させるか、或いは熱および湿分の導入前に均一な質量の廃棄物を得るために、処理工程を開始することができる。容器の内部は、攪拌の改善と容器内の固形廃棄物へ加える機械的な力の改善を図るために、流体導管および他の脈状の導管またはフィンを含む。容器の回転により、容器内で固形廃棄物が機械的に攪拌され、固形廃棄物の特性が変化し始める。
【００２７】
機械的作用の更なる利点は、固形廃棄物におけるセルロース成分の特性の変化に関するものである。処理されたセルロース系材料は、処理前のものと比較すると、より簡単に固形廃棄物のガラス、プラスチック、金属成分から分離することができる。温度、圧力および湿度を固形廃棄物に導入することにより、固形廃棄物のセルロース系成分は、水を吸収して、引張強度とモジュラスを急激に失う。水は繊維を可塑化させて、各繊維の一方から他方への移動をより容易にし、水分の吸収によってセルロース系材料のセル構造体が膨らんで膨張する。それ自体が容器内で機械的作用を引き起こす固形廃棄物の質量により、固形廃棄物は容器の内部で機械的な力を相当受ける。そして容器の内部構造と併せて、固形廃棄物の構造に機械的な衝撃力と剪断力を与えて、固形廃棄物の特性を実質的に変化させる。機械的な衝撃力と剪断力により固形廃棄物が分解されて、その起源に拘らず、ワックス含有多層段ボール板紙やレーザプリンタ用紙等のセルロース系材料が急激に強度を失って、分離繊維、分離セル構造、減少した体積と、増加した密度を有する小さなセルロース系構造へと細分される。固形廃棄物が容器に充填された後、処理を開始する前では、固形廃棄物の初期状態は、周囲温度と周囲圧力で約２５ないし５０wt%の湿度である。
【００２８】
固形廃棄物が容器内に適切に充填されると、ドアが閉められ施錠される。本発明の容器においては、係止リングの直径を変化させて、係止リングがドアおよび容器シールの両方の一部と相互作用し、容器内の圧力を約１５インチ水銀柱（約５０．８kPa）から約３０ポンド／平方インチ（約２０７kPa）の範囲で維持するために、十分な機械的一体性によってドアを所定位置に保持する。上述したように、分割リングまたは係止部材は、５０cmないし５ｍの第１の直径位置から径を縮小させて、施錠位置にすることができる。代わりに、分割リングまたは係止部材は、初期直径である５０cmないし５ｍから径を拡大させて、分割リングまたは係止部材を施錠位置にすることもできる。
【００２９】
分割リングまたは係止部材の係止直径は、機械的または電気的に駆動されるねじ駆動部と、図３に示すように分割リングの端部に取り付けられるソレノイドまたは油圧シリンダとを用いることで変化させることができる。分割リングは、負荷のかからない位置を有するとともに、他の位置では実質的にその機構による機械的な負荷が加わり、直径を変化させることになる。分割リングまたは係止部材に最小限の時間だけ負荷を加えることが有益であることもある。そのため、分割リングを所定位置で係止した状態で、分割リングが応力のない状態に維持される。ドアを開閉する間、分割リングの径が開錠位置に設定されると、分割リングに実質的な負荷が加わることがある。分割リングの直径は、約１０ないし１２インチ（約２５ないし３０．５cm）変化し、リングの開閉時には、例えば８０．５インチから９２．５インチ（約２．０ｍから２．４ｍ）変化させることができる。一形態によると、初期位置では直径約１．８ｍないし２．２ｍで、最終位置では２ｍないし２．５ｍとなる。別の形態によると、初期位置では直径約２ｍないし２．５ｍで、最終位置では１．８ｍないし２．２ｍとなる。分割リングは、１０４０等の普通鋼から形成され、形状復元性を維持するために最終的な分割リングの形状に圧延される。
【００３０】
典型的にはドアはフレーム構造体に取り付けられる。ドアは可動またはヒンジ構造に取り付けられ、便宜的な閉位置と開位置およびこれらの間を素早く移動できる。図１に示すように、開位置では、ドア構造体から回転式容器の中心を通る直線ＡＣＢまでのヒンジにおける角度は約０度であり、換言すると、ドアは線ＡＣＢと略平行である。ドアを閉じると、ドアおよびヒンジと線ＡＣＢとの角度は略１１０度となる。典型的には、ドア構造体のヒンジはフレームに取り付けられ、フレーム内に容器を支持する軸受構造が設置される。ドアは容器上方の所定位置でフレームに取り付けられる。この記載での「容器上方」という用語は、容器が充填位置から排出位置へと移動する際における容器の位置決めに関するものである。実質的に容器の充填と排出の邪魔にならない位置で、ドアが好適に位置される。容器からの排出時に接触する位置にドアを配置することは、明らかに望ましくないと言える。さらに容器を充填する際、充填手段の上方にドアがあることで、固形廃棄物の容器内への充填を問題なく行うことができ、充填手段が除去された後、容易にドアを閉じて所定位置で施錠することができる。ドアを施錠または閉位置と開位置との間で移動するため、ドアは機械的に或いは油圧ピストンと油圧を用いて移動される。ドアは圧力容器と共に回転するように構成される。
【００３１】
容器のドアが閉じられると、容器のガス抜きがされて、圧力が容器内に導入される。一次ガス抜きの間、容器は約−８ないし８rpmの速度で回転する。この工程の間、容器内に蒸気を導入する前に、排出装置（eductor）または他の機器によって、約１５インチ水銀柱（約５０．８kPa）まで容器を真空に引く。ガス抜き工程後も使用された蒸気が水分として容器内に残るので、さらに処理を行う。ガス抜き工程には、ガス抜きまたはガス除去用の排出装置を使用する。一般的には、既に充填済みの他の容器から供給される約５０ポンド／平方インチ（約３４５kPa）の蒸気を用いて、廃棄物は、機械的作用と剪断作用を受けながら、約２００ないし２２０°Ｆ（約９３ないし１０４°Ｃ）の温度まで加熱される。これらの作業では、セルロース系材料が処理済材料へと変換され、洗浄工程が開始される。第２段階では、移動流体からの加熱液体が、容器内において内部構造と廃棄物を加熱する。排出装置による容器の真空は、蒸気と水分を第１容器に導入する間、圧力蒸気を引き出して他の容器の内部をガス抜きする。第１容器内部の圧力が第２容器の圧力となるかこれを超えると、第２容器のガス抜き段階の終了点が検出される。この終了点において、容器内部は実質的に固形廃棄物と水分で満たされている。
【００３２】
蒸解段階では、容器の回転速度は約−８ないし約８rpmの範囲に及ぶ。その間、加湿機械作用と剪断力を増加させるために、回転方向を変更するか一つの方向に維持する。加湿機械作用と剪断力を最大限にするため、水平方向に対する容器の角度も調整することができる。このような角度は、略平行な角度から水平に対して上方または下方に２０ないし２５度までにも及ぶ。第２段階の間、廃棄物と容器内部の含水量が高い割合で維持される。容器内の温度と圧力により、蒸気からの水分がセルロース系材料に吸収されるので、セルロース系材料を分解して有益な燃料または繊維最終生成物に変えることを促進することができる。容器内部では、容器内の廃棄物の比較的均一な分布と、処理済み廃棄物におけるセルロース系成分の実質的に均一な含水量と、容器内の固形廃棄物に対する一定または均一な機械的作用と剪断力を得るように、容器が作動される。この工程における重要な特徴の一つは、塗料、添加剤、インク、のり剤、その他の材料を紙材から容器内へと除去することである。従って、塗料、インク、クレー、その他のコーティング材が、セルロース系構造体から除去される。
【００３３】
この段階では、容器内の温度は、典型的には約３０psi（約２０７kPa）の圧力で約２５０ないし２８０°Ｆ（約１２１ないし１３８°Ｃ）である。この含水量で、廃棄物内のセルロース系材料は最高率で分離する。上述したように、このような分離により、セル構造体が分離されて、繊維セルロース系材料が相互に分離される。
【００３４】
さらに、容器の内部温度よりも融点が低い熱可塑性材料が、容易に分離可能な溶融構造体へと溶融または変質し始める。高密度ポリオレフィンとポリエステル製品は、密度と粒径により固形廃棄物ストリームから迅速に除去できる形体へと変換される。従って、高密度または低密度プラスチックからセルロース系繊維を分離するように、廃棄物が処理される。廃棄物中の低密度プラスチックは、低密度プラスチックの小さなビーズまたはペレットを形成する。そして低密度プラスチックは、高密度ポリエステルまたはポリオレフィン材料から分離することができる。
【００３５】
固形廃棄物の特性、材料内部の温度および圧力の変化、容器と地域廃棄物ストリームの履歴に応じて、処理の加熱段階を約２０ないし約４０分間続ける。この段階では、ガラス廃棄物の粒径が減少され、残りの廃棄物から容易に除去可能なガラスストリームを提供することができる。この処理によっても金属微粒子が変わらないこともある。しかし、廃棄物のセルロース成分は、しばしばセルロース系パルプまたは木材パルプに似た物質、製紙工程の前駆物質へと変化する。たいていの場合、パルプは再利用廃棄物ストリーム材料のポリマーコーティング、クレー、充填剤、インクまたは染料の成分から分離される。加熱段階の最後に、典型的には２０ないし４０分で、容器が大気と通気され、容器の内部が内部成分を乾燥させるために加熱される。
【００３６】
乾燥段階の間、容器は約−８ないし約８rpmの回転速度に維持される。廃棄物のセルロース成分からの圧力解放と水分の除去は、リサイクル性と有用性を高める上で、セルロース系材料のセル繊維構造の分離を促進させる傾向にある。乾燥段階の間に排出装置（eductor）を通して或いは他の容器に向けて蒸気が排出され、容器の温度と圧力及び含水量が減少される。廃棄物は、約３０ないし４０％の含水量で１５０°Ｆ（約６５°Ｃ）以下の温度に冷却される。内容物の乾燥は、加熱した気相を介した熱の導入を利用することで促進することができる。材料が乾燥すると、材料をより簡単に再利用可能なセルロース系プラスチックストリーム、金属ストリーム、ガラスストリームに分離できる。材料の乾燥状態が進むことで分離が促進される一方、水分が廃棄物を凝集させる。
【００３７】
許容範囲の含水量、典型的には約３０ないし約４０％の水分まで乾燥されると、容器は排出装置を介して０psi（kPa）までガス抜きされ、ドアが開錠されて開位置まで回転する。次に、容器はドアが線ＡＣＢの下方になる水平位置に位置決めされ、内容物の除去が容易に行える。容器は約−８ないし約８rpmの速度で回転され、容器内部の機械的要素が容器の内容物を回転させ、該内容物を容器の下降開口端部まで機械的に強制移動させる。容器の角度と回転速度によって容器内が実質的に空にされると、さらに廃棄物を充填して更なる処理を行うために、容器開口部を上昇させる。
【００３８】
図１は、フレームと軸受部材を用いてロータリーギア被動機構によって取り付けられた、本発明による圧力容器の斜視図である。図１では、容器のドアが開位置に示されている。図１には示されない機構によって、容器のドアを充填位置まで持ち上げたり、排出位置まで下降させたりすることができる。このような設備は当業者に公知であり、片持ち式油圧被動リフトから構成することができる。
【００３９】
図１では、線ＡＣＢが容器の回転軸に位置する。容器の回転方向は図１に矢印で示されるが、オペレータの選択によりいずれの方向に回転させることもできる。
【００４０】
線分ＡＣＢは容器の開口部に近接する点Ｃを有する。容器が傾斜すると、線ＡＣＢは点Ａを中心に上昇または下降して、容器に固形廃棄物を充填する位置b’まで点Ｂが角度a’分だけ上昇する。処理後には、点Ｂが点b”の位置を取り、容器が排出位置まで角度a下降されるので、処理済みの固形廃棄物を容器から排出することができる。既存の電気、油圧または機械的手段を用いて、回転容器の角度を上昇及び下降することができる。図面から明らかなように、ドアの開閉動作とこの繰り返しが容易であることは、容器内への固形廃棄物の迅速且つ効率的な充填が行えるとともに、処理の最後における処理済み廃棄物の迅速且つ効率的な排出が行えるという重要な特徴でもある。
【００４１】
図１は、圧力容器１０１と、歯車駆動装置１０６，１０８と、支持構造体１１０とを含む容器組立体１００全体を示す。圧力容器１０１は、その回転方向と共に示されている。圧力容器１０１は、駆動モータ１０８と歯車駆動装置１０６を含む歯車サポートシステムによって、駆動端部で支持されている。容器の反対側の支持端部は、フレーム１０９と、プレート１１１と、軸受組立体１１３とを含む支持端部である。支持フレーム１０９と軸受組立体１１３は、圧力容器のスラスト荷重を支持するとともに、様々な作動方向で圧力容器の軸方向または重さ荷重を支持する。この組立体はプレート１１１を含み、円形開口部１１２内には、容器を支持する軸受組立体１１３が設置される。取り出しを行う下降モードでは、支持フレームに対する圧力容器のスラスト荷重は相当なものとなる。一方、充填を行う上昇モードでは、支持フレームに対する圧力容器のスラスト荷重は減少される。しかしながら、容器の方向に拘らず、支持フレームに対する圧力容器の軸方向または重さ荷重は比較的一定である。
【００４２】
固形廃棄物を適切に処理することによって、後段の下流での処理（図示せず）で分離ガラスストリーム、金属ストリーム、プラスチックストリームに分離可能な金属、プラスチック、ガラスを含むリサイクルストリームから、容易に分離可能な燃料成分を生成するため、圧力容器１０１は線ＡＣＢを中心に約−８ないし８回転／分の速度で回転する。
【００４３】
容器１０１は、容器内部に通じる開口部を含む。図１はさらに、この開口部を通して容器内部に通じるドア１０２およびドア容器閉塞面１０５を示す。ドアを閉めると、ドア１０２が面１０５と接触して金属間密閉がなされる。さらにドア１０２は、拡張または収縮することで、閉じたドアを施錠したりドアを開錠して開けたりする分割リング、リング保持器または係止リング１０３を有する。容器開口部は、係止リングと相互作用してドアを閉位置に係止する容器係止部材１０４をさらに含む。部材１０４は、凹部内に保持器または係止リングが拡張してドア１０２を所定位置に係止する位置に位置決めされる。図１においてドア１０２は開位置で示され、容器内部との連通が許容される。閉位置では、面１０２が面１０５と閉塞密閉位置で接触するように、ドアが位置決めされる。
【００４４】
図２は、開放ドア１０２と容器１０１の側面図を示す。ドア１０２は開位置から閉位置まで角度b分移動する。ドアはヒンジ構造２０１上で移動し、圧力容器係止面２０５上に位置する容器係止部材１０４に対してリング保持器または係止リング１０３を接触させる。ドアを閉じると、ドア１０２は面１０５と接触して圧力シール面を形成する。ドアを所定位置に係止するため、リング１０３が拡張して容器係止部材１０４と接触する。圧力容器１０１はフレームと軸受構造体１１０内で回転する。ドア１０２が閉じられると、ドアは圧力容器１０１とともに回転する必要がある。容器内の圧力を維持するとともに、内部に収納された固形廃棄物を適切に処理するため、ドアはドア回転軸受２０６で回転する。ドアの開閉は部材２０３と図示しない油圧装置によって行われる。
【００４５】
図３はリング保持器または係止リング１０３のみの詳細を示す端面図であり、容器係止部材１０４と協働する開放径位置及び閉塞径位置を示す。図３において、リング保持器または係止リング１０３は開放位置で示されている。開放位置にあるリング保持器または係止リング１０３は、開位置から閉位置までのドアの揺動移動を許容する。ドアが閉じられると、リング保持器または係止リング１０３は、係止リング１０３ａが容器係止部材１０４と接触してリング保持器または係止リング１０３を所定位置に保持し、面１０５に対してドアを閉じた状態に保持するような直径まで、半径方向に拡張される。リング保持器または係止リング１０３は、アクチュエータ手段３０３によって、初期位置から位置１０３ａまで拡張される。アクチュエータ手段は、分割リング端部３０１および３０２が開位置となるように位置決めされる。アクチュエータ３０３は、分割リング端部の閉塞施錠位置３０１ａおよび３０２ａまで分割リング端部３０１および３０２を付勢する。半径移動の方向は図中に示される。
【００４６】
図４は、図３の４−４線における断面図である。図３において、ドア１０２は閉位置に示されている。ドア面１０２は、容器閉塞面１０５と接触して圧力密封する位置で示されている。ドア１０２内には開口４０１が設けられ、さらに圧力の一体性を提供するガスケットまたはシール構造を設置するスペースを確保している。ボルト４０９および４０９ａによって、ドア係止フレーム４０５がドアリング４０３に取り付けられている。容器係止部材１０４は、ボルト４０８および４０８ａによって容器ネックリング４０２に取り付けられている。容器係止部材１０４は、リング保持器または係止リング１０３の開位置から閉位置までの移動を許容する開口４０７を備える。同様に、ドア係止フレーム１０５も開口４１７を備え、この開口４１７は開口４０７と協働して、リング保持器または係止リング１０３の開位置から閉塞施錠位置１０３ａまでの移動を許容する。開位置１０３においては、係止リングは一般に開口４０７内に位置し、閉塞施錠位置１０３ａにおいては、係止リングが開口４０７と開口４１７の両方に跨って位置する。係止リング１０３は、図４に示すように多角形の断面を有する。リング保持器または係止リング１０３は、先端４１８と後端４１０を有する。後端４１０は、リング保持器または係止リング１０３の移動方向に直角となり、先端４１８は、移動方向の直交方向から離れる角度で傾斜される。傾斜先端４１８の傾斜角は、容器係止部材１０４の縁部４１１の傾斜およびドア係止フレーム４０５の縁部４１２と略一致しており、ドアが開位置にある場合に、係止部材に拘束されないドアの自由な揺動を許容する。
【００４７】
上述した明細書、実施形態、データは、本発明構成要素の製造および使用の完全な記載を提供するものである。本発明の精神および範囲を逸脱することなく、本発明の多数の実施例を提供することが可能であり、本発明は添付の特許請求の範囲に記載された範囲内にあるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の圧力容器の斜視図であり、駆動機構により移動されるドアと支持フレームとを示す。容器、軸受及び回転を支持する歯車被動サポートにおいて、容器が回転する。容器はドアを通して充填される。
【図２】圧力容器の開放ドアと係止部材の側面図である。
【図３】分割リング、リング保持器または係止リングとしても公知である円形部材の平面図であり、係止リングの開位置と閉塞施錠位置を示す。これらの位置は、分割リング端部どうしの距離を拡張できる機械式アクチュエータによって、係止リングの直径を増加または減少させるように分割リング端部どうしの距離を変化させることで得られる。係止リングの直径は変化して、開放開錠位置から閉塞施錠位置へと拡張または収縮する。
【図４】図３の４−４線における断面図であり、ドアロック組立体の詳細を示す。ドアおよび容器に対して円形部材が開位置と閉塞施錠位置に示されている。
【図１】
2008513711.tif 000003
【図２】
2008513711.tif 000004
【図３】
2008513711.tif 000005
【図４】
2008513711.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成19年9月21日(2007.9.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
線分ＡＣＢは容器の開口部に近接する点Ｃを有する。容器が傾斜すると、線ＡＣＢは点Ａを中心に上昇または下降して、容器に固形廃棄物を充填する位置β’まで点Ｂが角度α’分だけ上昇する。処理後には、点Ｂが点β”の位置を取り、容器が排出位置まで角度α下降されるので、処理済みの固形廃棄物を容器から排出することができる。既存の電気、油圧または機械的手段を用いて、回転容器の角度を上昇及び下降することができる。図面から明らかなように、ドアの開閉動作とこの繰り返しが容易であることは、容器内への固形廃棄物の迅速且つ効率的な充填が行えるとともに、処理の最後における処理済み廃棄物の迅速且つ効率的な排出が行えるという重要な特徴でもある。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
容器１０１は、容器内部に通じる開口部を含む。図１はさらに、この開口部を通して容器内部に通じるドア１０２およびドア閉塞面１０５を示す。ドアを閉めると、ドア１０２がドア閉塞面１０５と接触して金属間密閉がなされる。さらにドア１０２は、拡張することでドア１０２を施錠し、収縮することでドア１０２を開錠して開ける係止リング１０３（分割リング、リング保持器とも称する。）を有する。容器開口部は、係止リング１０３と相互作用してドア１０２を閉位置に係止する容器係止部材１０４をさらに含む。容器係止部材１０４は、凹部内に保持器または係止リング１０３が拡張してドア１０２を所定位置に係止する位置に位置決めされる。図１においてドア１０２は開位置で示され、容器内部との連通が許容される。閉位置では、ドア１０２がドア閉塞面１０５と閉塞密閉位置で接触するように、ドア１０２が位置決めされる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
図２は、開放ドア１０２と容器１０１の側面図を示す。ドア１０２は開位置から閉位置まで角度β分移動する。ドアはヒンジ構造２０１上で移動し、係止面２０５上に位置する容器係止部材１０４に対してリング保持器または係止リング１０３を接触させる。ドアを閉じると、ドア１０２はドア閉塞面１０５と接触して圧力シール面を形成する。ドアを所定位置に係止するため、係止リング１０３が拡張して容器係止部材１０４と接触する。容器１０１はフレームと軸受構造体１１０内で回転する。ドア１０２が閉じられると、ドア１０２は圧力容器１０１とともに回転する。容器１０１内の圧力を維持するとともに、内部に収納された固形廃棄物を適切に処理するため、ドア１０２はドア回転軸受２０６で回転する。ドアの開閉は部材２０３と図示しない油圧装置によって行われる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
図３はリング保持器または係止リング１０３のみの詳細を示す端面図であり、容器係止部材１０４と協働する開放径位置及び閉塞径位置を示す。図３において、リング保持器または係止リング１０３は開放位置で示されている。開放位置にあるリング保持器または係止リング１０３は、開位置から閉位置までのドア１０２の揺動移動を許容する。ドアが閉じられると、リング保持器または係止リング１０３は、位置１０３ａまで半径方向に拡張し、容器係止部材１０４と接触してリング保持器または係止リング１０３を位置１０３ａで所定位置に保持し、ドア閉塞面１０５に対してドア１０２を閉じた状態に保持する。リング保持器または係止リング１０３は、アクチュエータ手段３０３によって、初期位置から位置１０３ａまで拡張される。アクチュエータ手段は、分割リング端部３０１の閉塞施錠位置３０１ａおよび分割リング端部３０２の閉塞施錠位置３０２ａまで、分割リング端部３０１および３０２を付勢することができる。半径移動の方向は図３に示される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
図４は、図３の４−４線における断面図である。図３において、ドア１０２は閉位置に示されている。ドア１０２は、ドア閉塞面１０５と接触して圧力密封する位置で示されている。ドア１０２内には開口４０１が設けられ、さらに圧力の一体性を提供するガスケットまたはシール構造を設置するスペースを確保している。ボルト４０９および４０９ａによって、ドア係止フレーム４０５がドアリング４０３に取り付けられている。容器係止部材１０４は、ボルト４０８および４０８ａによって容器ネックリング４０２に取り付けられている。容器係止部材１０４は、リング保持器または係止リング１０３用の開口４０７を備え、リング保持器または係止リング１０３の開位置から閉位置までの移動を許容する。同様に、ドア係止フレーム４０５も開口４１７を備え、この開口４１７は開口４０７と協働して、リング保持器または係止リング１０３の閉塞施錠位置１０３ａまでの移動を許容する。開位置においては、係止リングは一般に開口４０７内に位置する。閉塞施錠位置１０３ａにおいては、係止リングが開口４０７と開口４１７の両方に跨って位置する。係止リング１０３は、図４に示すように多角形の断面を有する。リング保持器または係止リング１０３は、先端４１８と後端４１０を有する。後端４１０は、リング保持器または係止リング１０３の移動方向に直角となり、先端４１８は、移動方向の直交方向から離れる角度で傾斜される。先端４１８の角度は、容器係止部材１０４の縁部４１１の傾斜およびドア係止フレーム４０５の縁部４１２と略一致しており、ドア１０２が開位置にある場合に、係止部材に拘束されないドアの自由な揺動を許容する。
【国際調査報告】
2008513711.tif 000007
2008513711.tif 000008
2008513711.tif 000009