(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染した材料が投入ホッパー（２）を経て搬送スクリュー（５，１２）に供給され、加熱され、滅菌または殺菌され、そして排出部（２１）から排出される、汚染した材料、特に病原菌で汚染した材料を処理するための方法において、
材料が加熱スクリューとして形成された第１の搬送スクリューに供給され、加熱スクリュー（５）の端領域に密封作用する材料栓状物（２５）を生じるように、材料が加熱スクリュー内で付加的に圧縮され、
加熱スクリュー（５）の端部で材料が圧縮解除されて処理室（８）に達し、そこで弛緩し、
処理室（８）内の材料が処理スクリュー（１２）として形成された第２の搬送スクリューに達し、
処理室（８）と処理スクリュー（１２）に、エネルギーが定められて断続的に供給され、水蒸気が供給されるかまたは発生し、そして正圧と必要な温度が発生および保持され、
処理スクリュー（１２）の端領域において、材料が圧縮されて密封作用する第２の材料栓状物（２６）を形成し、それによってスクリュー（５，１２）の密封作用する両材料栓状物（２５，２６）の間に、所定の時間にわたって正圧を保つことができることを特徴とする方法。
【請求項２】
材料がその搬送方向に斜め上方に傾斜配置された加熱スクリュー（５）内で上方に搬送されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
処理室（８）と処理スクリュー（１２）内に飽和蒸気が断続的に供給されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
処理室（８）およびまたは処理スクリュー（１２）内にマイクロ波エネルギーが断続的に供給されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
加熱スクリュー（５）の入口で湿度センサ（３５）によって材料の水分含有量が測定され、必要に応じて水が計量されて材料に添加されることを特徴とする請求項１又は３に記載の方法。
【請求項６】
加熱スクリュー（５）の端部で材料の温度が測定され、所定の温度のために定められた、スクリュー（５，１２）と処理室（８）内における材料の滞在時間が確保されるように、測定された温度に依存して、加熱スクリュー（５）の駆動装置（１４）が制御されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の方法。
【請求項７】
処理室（８）の範囲または処理スクリュー（１２）の入口において温度プローブ（３３）によって温度変化が検出され、表示機器によって記録および文書化され、それによって温度変化がチェックのために後で再生可能であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の方法。
【請求項８】
処理スクリュー（１２）の端領域（１３）に温度プローブ（３２）が配置され、この温度プローブによってこの範囲の材料の温度が測定され、記録機器によって記録され、それによって処理スクリュー（１２）の入口における温度プローブ（３３）の記録と比較してデータを評価することができることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
加熱スクリュー（５）と処理スクリュー（１２）の端領域にそれぞれ、円錐状のリング（９，１７）が配置され、このリングが材料の圧縮と密封作用する材料栓状物（２５，２６）の形成を促進することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１０】
材料の圧縮が加熱スクリュー（５）およびまたは処理スクリュー（１２）の領域において搬送ねじ山（６，２８）によって行われることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１１】
材料の圧縮が加熱スクリュー（５）およびまたは処理スクリュー（１２）において端領域の搬送ねじ山（６，２８）のねじれ角が小さくなることによって行われることを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
排出部（２１）の範囲に生じる蒸気が吸引竪穴（２２）によって吸引されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１３】
処理室（８）内または処理スクリュー（１２）の入口内に温度プローブ（３３）が配置され、この温度プローブによって材料の処理温度が検出され、処理スクリュー（１２）の駆動装置（１５）が最適な処理温度と処理時間を維持するために調整されることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１４】
汚染した材料が投入ホッパー（２）を経て搬送スクリュー（５，１２）に供給され、そこで加熱され、滅菌または殺菌され、そして排出部（２１）から排出される、汚染した材料、特に病原菌で汚染した材料を処理するための装置において、
第１の搬送スクリューが設けられ、この搬送スクリューが加熱要素によって取り囲まれた加熱スクリュー（５）として形成され、加熱スクリュー（５）の端領域に密封作用する材料栓状物（２５）を生じるように、材料が加熱スクリュー内で圧縮され、
加熱スクリュー（５）の端部に処理室（８）が配置され、この処理室内で材料の組織が圧縮解除されかつ弛緩し、
処理室（８）内に第２の搬送スクリューが係合し、この第２の搬送スクリューが加熱要素によって取り囲まれた材料用処理スクリュー（１２）として形成され、
処理室（８）と処理スクリュー（１２）に、エネルギーが定められて断続的に供給可能であり、水蒸気が供給されるかまたは発生し、そして正圧と必要な温度が発生および保持され、
処理スクリュー（１２）がその端領域（１３）において、材料を圧縮して密封作用する第２の材料栓状物（２６）を形成し、それによってスクリュー（５，１２）のシールとして作用する両材料栓状物（２５，２６）の間に、所定の時間にわたって正圧を保つことが可能であることを特徴とする装置。
【請求項１５】
加熱スクリュー（５）が搬送方向に斜め上方に案内されていることを特徴とする請求項１４記載の装置（１）。
【請求項１６】
加熱スクリュー（５）が２０〜４５°の角度で斜め上方に案内されていることを特徴とする請求項１５記載の装置（１）。
【請求項１７】
飽和蒸気が入口（２７）から処理室（８）と処理スクリュー（１２）に断続的に供給可能であることを特徴とする請求項１４記載の装置（１）。
【請求項１８】
マイクロ波エネルギーが処理室（８）およびまたは処理スクリュー（１２）に断続的に供給可能であることを特徴とする請求項１４記載の装置（１）。
【請求項１９】
加熱スクリュー（５）およびまたは処理スクリュー（１２）が搬送ねじ山（６，２８）によって形成され、この搬送ねじ山がスクリューケーシング（３０）の内壁（２９）に沿ってスクリューケーシングの縦方向に延びる摩耗レール（３１）に支承されていることを特徴とする請求項１４〜１８のいずれか一つに記載の装置（１）。
【請求項２０】
加熱スクリュー（５）およびまたは処理スクリュー（１２）の端領域（７，１３）の搬送ねじ山のねじれ角が小さくなっていることを特徴とする請求項１４〜１９のいずれか一つに記載の装置（１）。
【請求項２１】
加熱スクリュー（５）の加熱要素が熱媒油を充填した二重壁（１０）として形成されていることを特徴とする請求項１４〜２０のいずれか一つに記載の装置（１）。
【請求項２２】
加熱スクリュー（５）の入口に湿度センサ（３６）が設けられ、それによって材料の水分含有量が測定可能であることを特徴とする請求項１４〜２１のいずれか一つに記載の装置（１）。
【請求項２３】
処理スクリュー（１２）の端領域（１３）に温度プローブ（３２）が配置されていることを特徴とする請求項１４〜２２のいずれか一つに記載の装置（１）。
【請求項２４】
加熱スクリュー（５）と処理スクリュー（１２）の端領域にそれぞれ円錐状のリング（９，１７）が配置され、それによって材料の圧縮が促進されることを特徴とする請求項１４〜２３のいずれか一つに記載の装置（１）。
【請求項２５】
排出部（２１）の範囲に吸引竪穴（２２）が配置されていることを特徴とする請求項１４〜２４のいずれか一つに記載の装置（１）。
【請求項２６】
処理室（８）内または処理スクリュー（１２）の入口内に温度プローブ（３３）が配置され、それによって材料の処理温度が検出され、処理スクリュー（１２）の駆動装置（１５）が最適な処理温度と処理時間を維持するために調整可能であることを特徴とする請求項１４〜２５のいずれか一つに記載の装置（１）。
【発明の詳細な説明】
本発明は、汚染した材料が投入ホッパーを経て搬送スクリューに供給され、加熱され、滅菌または殺菌され、そして排出部から排出される、汚染した材料、特に病原菌で汚染した材料を処理するための方法と装置に関する。
ドイツ連邦共和国特許第３９３８５４６号公報により、病院特有の廃棄物のための高温滅菌装置が知られている。この滅菌装置の場合には、廃棄物は投入ホッパーを経て、圧力を漏らさぬ機械的な中間堰によって分離された２つのスクリュー区間に供給される。その際、第１のスクリュー区間では熱を供給することによって蒸気圧が調節可能であり、第２のスクリュー区間では、蒸気を吸引することによって物質を脱水するために、負圧が発生させられる。この公知の装置の場合には、機械的な圧力堰が使用され、コストがかかり、故障しやすいという欠点がある。常に漏れが起こり得るので、このような機械式圧力堰は滅菌のために必要な圧力を確保するためには適していない。更に、スクリュー区間が水平面内に配置されているので、汚染した液体が気づかれずに装置を通って流れ、処理されないでまたは処理が不充分な状態でこのプロセスを通過し得る。あらゆる条件下で廃棄物の確実な滅菌または特に殺菌を行うことが決して保証されない。
本発明の根底をなす課題は、技術的に簡単な手段を用いて、汚染した材料の常に確実な滅菌または殺菌が保証され、更に必要なエネルギーが最適化される、方法と装置を提供することである。
この課題は本発明に従い、請求項１の特徴と請求項１４の特徴によって解決される。本発明の他の実施形は従属請求項から推察可能である。
材料が加熱スクリューとして形成された第１の搬送スクリューに供給され、加熱スクリューの端領域に密封作用する材料栓状物を生じるように、材料が加熱スクリュー内で付加的に圧縮され、加熱スクリューの端部で材料が圧縮解除されて処理室に達し、そこで弛緩し、処理室内の材料が処理スクリューとして形成された第２の搬送スクリューに達し、処理室と処理スクリューに、エネルギーが定められて断続的に供給され、水蒸気が供給されるかまたは発生し、そして正圧と必要な温度が発生および保持され、処理スクリューの端領域において、材料が圧縮されて密封作用する第２の材料栓状物を形成することにより、連続的に自動形成され良好な密封作用をするスクリューの両材料栓状物の間に、所定の時間にわたって正圧を保つことができる。
材料は特に、その搬送方向に斜め上方に傾斜配置された加熱スクリュー内で上方に搬送される。これにより、汚染した材料が投入ホッパーの下方の領域から気づかれずに装置内に流れ、処理されないでまたは処理が不充分な状態でプロセスを通過することが確実に防止される。水平面に対する加熱スクリューの傾斜角度は一般的に２０〜４５°である。
好ましくは、処理室と処理スクリュー内に飽和蒸気が断続的に供給される。断続的な供給により、圧力上昇と深部作用が達成される。というのは、圧力衝撃の間で、特に処理室内にある材料が圧縮解除されるからである。処理室およびまたは処理スクリュー内でマイクロ波エネルギーが湿った材料に断続的に供給される場合にも、同じ作用が達成される。
本発明の範囲内では、加熱スクリューの入口で湿度センサによって材料の水分含有量が測定され、必要に応じて水が計量されて材料に添加される。
加熱スクリューの端部で材料の温度が測定され、所定の温度のために定められた、スクリューと処理室内における材料の滞在時間が確保されるように、測定された温度に依存して、加熱スクリューの駆動装置が制御されると有利である。
更に、処理スクリューの入口において温度プローブによって温度変化が検出され、表示機器によって記録および文書化され、それによって温度変化がチェックのために後で再生可能である。それによって、非常に遅い時期でも、材料が規定通りに処理されたことを立証することができる。処理スクリューの前方領域に温度プローブが配置され、この温度プローブによってこの範囲の材料の温度が測定され、記録機器によって記録される場合には、処理スクリューの入口領域における温度プローブの記録と比較してデータを評価することができる。
加熱スクリューと処理スクリューの端領域にそれぞれ、円錐状のリングが配置され、このリングが材料の圧縮と密封作用する栓状物の形成を促進すると有利である。その際、リングの前方で材料の圧縮解除が行われる。
本発明の有利な実施形では、材料の圧縮が加熱スクリューおよびまたは処理スクリューの領域において搬送ねじ山によって行われる。この場合、密封作用する栓状物のきわめて良好確実な形成が達成可能である。というのは、内側のスクリュー軸がないので、材料がスクリューの端領域にきわめて強力に搬送され、そこで強力に圧縮されるからである。この作用は、材料の圧縮が搬送スクリューおよびまたは処理スクリュー内において端領域の搬送ねじ山のねじれ角が小さくなることによって行われるより増大する。
本発明の範囲内において更に、材料の付加的な圧縮が処理スクリューの端部に設けられた堰止めフラップによって行われる。付加的な圧縮が複数の部材からなる堰止めフラップによって行われると、常に有効な付加的な絞り隙間が確保される。
更に、排出部の範囲に生じる蒸気が吸引竪穴によって吸引されると有利である。
処理室内または処理スクリューの入口内に温度プローブが配置され、この温度プローブによって材料の処理温度が検出され、処理スクリューの駆動装置が最適な処理温度と処理時間を維持するために調整されることにより、本発明による方法が一層の最適化される。
更に、本発明による装置は、第１の搬送スクリューが設けられ、この搬送スクリューが加熱要素によって取り囲まれた加熱スクリューとして形成され、加熱スクリューの端領域に密封作用する材料栓状物を生じるように、材料が加熱スクリュー内で圧縮され、加熱スクリューの端部に処理室が配置され、この処理室内で材料の組織が圧縮解除されかつ弛緩し、処理室内に第２の搬送スクリューが係合し、この第２の搬送スクリューが加熱要素によって取り囲まれた材料用処理スクリューとして形成され、処理室と処理スクリューに、エネルギーが定められて断続的に供給可能であり、水蒸気が供給されるかまたは発生し、そして正圧と必要な温度が発生および保持され、処理スクリューがその端領域において、材料を圧縮して密封作用する第２の材料栓状物を形成し、それによってスクリューのシールとして作用する両材料栓状物の間に、所定の時間にわたって正圧を保つことが可能であることを特徴とする。
本発明の範囲内において、加熱スクリューおよびまたは処理スクリューが搬送ねじ山によって形成され、この搬送ねじ山がスクリューケーシングの内壁に沿ってスクリューケーシングの縦方向に延びる摩耗レールに支承されている。その際、加熱スクリューおよびまたは処理スクリューのねじれ角がその端範囲において小さくなっていると有利である。
本発明の有利な実施形では、加熱スクリューが装置内に搬送方向に斜め上方に案内されて配置されている。それにより、処理室または処理スクリュー内に許容されないほど多い量の液体が搬送されることが防止される。加熱スクリューは好ましくは２０〜４５°の角度で斜め上方に案内されている。
図には本発明の実施の形態が示してある。次に、この実施の形態を詳しく説明する。
図１は装置の概略側面図、
図２は図１の装置の平面図、
図３は加熱スクリューの横断面図である。
図１において、汚染した材料、特に病原菌で汚染した材料を処理するための装置が１で示してある。この装置１は投入ホッパー２を備え、この投入ホッパーの下方には破砕器３が設けられている。この破砕器３から竪穴４が第１の搬送スクリューまで延びている。この搬送スクリューは加熱スクリュー５として形成されている。加熱スクリュー５は水平面に対して約３０度の傾斜角度で配置されている。加熱スクリュー５は搬送ねじ山６を備えている。この搬送ねじ山は処理室８内に達する端領域７を有する。加熱スクリュー５の端領域７には円錐状のリング（テーパ付きリング）９が設けられている。
加熱スクリュー５はその長さの大部分にわたって二重壁１０を備えている。この二重壁内には、加熱ブロック１１で加熱される熱媒油が充填されている。加熱スクリュー５は更に、搬送装置内で斜め上方に向けて装置１の処理室８内まで案内されている。水平面に対する加熱スクリューの傾斜角度は好ましくは２０〜４５度である。加熱スクリュー５の搬送ねじ山６は更に、その端領域７のねじれ角が小さくなっている。
装置１の処理室８は処理スクリュー１２として形成された第２の搬送スクリューに案内されている。この処理スクリュー１２は搬送ねじ山２８を有し、この搬送ねじ山は搬送スクリュー１２の端領域１３においてねじれ角が小さくなっている。加熱スクリュー５と処理スクリュー１２は駆動装置１４，１５によって駆動される。
処理スクリュー１２も二重壁１６を備えている。この二重壁は処理スクリューの大部分にわたって延び、熱媒油が充填されている。この熱媒油も加熱ブロック１１で加熱される。処理スクリュー１２の端領域１３内には円錐状のリング１７が配置されている。端領域１３は堰止めフラップ（絞りフラップ）１８によって閉鎖されている。この堰止めフラップはここでは絞り隙間１９を形成している。処理スクリュー１２の堰止めフラップ１８には、シュート２０を備えた排出部２１が接続している。排出部２１の範囲には吸引竪穴２２が設けられている。この吸引竪穴はフィルタ装置２３に案内されている。吸引竪穴２２の他の接続管２４は投入ホッパー２に案内されている。
装置１の運転の際、加熱スクリュー５の端領域７において、約１００〜２００ｍｍの長さのシール作用する材料栓状物２５が形成される。処理スクリュー１２の端領域１３にも、シール作用する材料栓状物２６が形成される。処理室８の範囲に、飽和蒸気のための入口２７が設けられている。
加熱スクリュー５と処理スクリュー１２の搬送ねじ山６，２８は、図３から判るように、スクリューケーシング３０の内壁２９に沿ってスクリューケーシングの縦方向に延びる摩耗レール３１に支承されている。この摩耗レール３１は付加的な作用として、搬送される材料の有利な剪断作用および強制案内作用を生じる。
処理スクリュー１２の前側領域には温度プローブ（温度センサ）３２が設けられている。処理室８の領域には他の温度プローブ３３が設けられている。更に、加熱スクリュー５の端部に温度プローブ３４が設けられている。加熱スクリュー５の入口には湿度プローブ３５が設けられている。
汚染した材料を処理するために、投入ホッパー２から材料が装置１に供給される。破砕器３は材料を好ましくは１０×２０ｍｍの大きさに破砕する。この場合、注射器のような中空体が破壊される。そして、材料は竪穴４を経て加熱スクリュー５に供給される。その際、中間に配置された計量器３６は加熱スクリューを最適な充填状態にする。
加熱スクリュー５内に材料が搬送され、約１０５℃に加熱され、プレスされる。加熱スクリュー５が水平な平面に対して約３０°の角度で配置されているので、材料が上方に搬送される。これにより、汚染した液体が投入ホッパー２の下方の範囲から気づかれずに装置内に流れ、未処理の状態でまたは不充分な処理の状態でプロセスを通過することがきわめて確実に阻止される。
軸のない搬送ねじ山６は、予め定めた搬送長さにわたって材料を搬送し、処理室８に供給する。加熱スクリュー５が二重壁１０内にある熱媒油によって加熱されるので、加熱スクリュー５内にある材料も加熱され、材料は加熱スクリュー５の端領域７内で圧縮されて材料栓状物２５を形成する。この領域内に配置された円錐状のリング９は材料のこの圧縮作用を補助する。更に、端領域７内で搬送ねじ山６の傾斜が小さくなるので材料の圧縮作用が促進される。
加熱スクリュー５の円錐状のリングの前方において、処理室８内に達する材料が弛緩する。処理室８には飽和蒸気が断続的に供給され、正圧と必要な温度が発生および保持される。蒸気相として特に約２分の蒸気供給と１分の休止が行われる。特に、断続的な蒸気供給により、材料内にある閉じた中空体もこじ開けられる。
処理室８内にある飽和蒸気の圧力は確実に保持可能である。というのは、処理室に接続する処理スクリュー１２の端領域１３にも、緊密化された材料栓状物２６が形成されるからである。それによって、処理室８と処理スクリュー１２内において、材料の滅菌、特に殺菌のための最適な条件が生じる。全体として、非常に望ましいエネルギー収支が生じる。断続的に導入される飽和蒸気が更に、処理室８内の材料の圧搾および有利な弛緩を生じるので、蒸気はきわめて良好に材料に侵入することができる。これにより、殺菌プロセスが最適化される。飽和蒸気は更に、入口２７から処理室８に供給される。
材料は処理スクリュー１２を経て排出部２１に搬送される。その際、処理スクリュー１２の端領域１３の傾斜が小さくなっている搬送ねじ山２８は、材料を圧縮して緊密化された材料栓状物を形成する。ここでも、円錐状のリング１７は材料の圧縮作用を補助する。堰止めフラップ１８の絞り隙間１９は圧縮作用を付加的に補助する。処理された材料は最後に排出部２１に達し、シュート２０を経て排出される。発生する蒸気（湯気）は吸引竪穴２０を経て吸引される。この場合、吸引された空気はフィルタ装置２３で浄化される。これと同じことが、吸引管２４を経て投入ホッパー２から吸引された有害物質を含む空気についても当てはまる。更に、処理スクリュー１２内においても、材料の付加的な加熱が二重壁１６内にある熱媒油によって行われる。
代替的なマイクロ波エネルギーが処理室８または処理スクリュー１２内に断続的に導入される場合には、加熱スクリュー５の入口に配置した湿度センサ３５を介して、材料の水分含有量が測定され、必要時には水が計量されて材料に添加される。この水は後続のエネルギー供給時に、充分な量の水蒸気を確実に発生する。
処理室８の範囲または処理スクリュー１２の入口に配置された温度プローブ３３を介して、材料の処理中に温度変化が測定され、図に示していない表示機器によって記録および文書化可能である。それによって、いつでも、特にずっと後でも温度変化のチェックを行うことができる。
処理スクリュー８の端領域７に配置された温度プローブ３２によって、この領域においても材料の温度を測定し、図示していない表示機器によって表示することができる。それによって、例えば処理スクリュー１２の投入領域の温度プローブ３３の記録と比較してデータを評価することができる。特に、最適な処理温度と処理時間を生じるように、加熱スクリュー５と処理スクリュー１２の駆動装置１４，１５を制御することができる。
本発明による装置は全体として、非常に経済的な連続殺菌装置であり、そして加熱スクリュー５と処理スクリュー１２内での材料の処理中に強制的に形成される密封作用する両材料栓状物に基づいて、最高の運転信頼性が与えられることにある。これは、汚染した材料、例えば浄化汚泥、汚染した土壌、例えば穀物や香辛料のような食品、特に病院特有の廃棄物を、処理し、確実に滅菌および選択的に殺菌することができる。シュレッダーの配置および断続的な蒸気供給により、材料内にある、液体を含む中空体が破壊される。更に、特にオートクレーブと比較して、エネルギー収支がきわめて有利になる。このエネルギー収支は付加的に改善される。というのは、廃棄物が加熱スクリュー内で既に予備加熱され、それに続く処理が、装置を密封する両材料栓状物２５，２６の間の範囲において比較的に長い距離および時間にわたって高められた圧力で飽和蒸気によって行われるからである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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