JPH0145339B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は曝気室に関するものである。この種の
曝気室は、各種ガス体、通常他のガスまたはエア
ロゾルを含む空気、に対して実験動物を曝露し、
また種々の植物を同様に曝気し、また肉の燻製等
の工程に使用される。

本発明の目的はスペースを経済的に使用し、特
定の雰囲気に対して多数の動物、植物または物体
を均一に曝気する事ができると同時に動物を他の
動物の排泄物から防護する事のできる曝気室を提
供するにある。

従来技術においては種々の型の動物曝気室が公
知である。若干の型においては、曝気室は、それ
ぞれ空気を供給される複数区画に区分されてい
る。この型の構造は比較的複雑な配管系を必要と
し、総ての動物が均一な曝気を受ける事は困難で
ある。

通常の型では、複数のオリが、区分されていな
い曝気室内部に、数層を成して配置され、単一の
給気口が備えられる。この種の曝気室において
は、オリの下に配置された排泄物のキヤツチパン
が、総ての動物へのガスの均一な供給を妨げる障
害物を成していた。故に、キヤツチパンを省略し
て上のオリの動物の排泄物に対して下のオリの動
物を露出するか、オリとキヤツチパンのサイズに
対して曝気室の寸法を非常に大型にするか、或い
は均一なガス分布のために内部フアンを備える事
が試みられた。ガスの均一分布の問題と、下層動
物に対するストレスの問題を避けるため、大抵の
曝気システムと曝気室は、１層の動物を曝気する
方法の研究に基づいていた。オリが積重ねられる
時には、時々、最下オリを最上層まで動かす事に
よつて動物を交替させる事が必要であると考えら
れていた。

曝気室の詳細な記述については、アカデミツク
プレス社、1973刊、ウイリアム ゲイ編集、
“動物実験法”第巻、１〜41頁、ロバートＴド
ルー及びシドニーラスキン著“環境露出室”参
照。また、1978年、10月16〜17日、ブルツクヘブ
ン ナシヨナル ラボラトリ、吸入技術講習会、
R.カーペンタ“コーン、コーンアングル、プレ
ナム及びマニホルド”参照。

本発明は、動物曝気室のキヤツチパンを曝気室
内部のガス均一分布に対する障害物から、ガス均
一分布を達成するための道具に変換するものでえ
る。これは、ガス流に対して直角の平板の縁に沿
つて流れるガスが平板の上流側に波を形成する事
実に基づいている。

この様な物理的現象の前記問題に対する応用法
は次の通りである。もし曝気エアロゾルが曝気室
の壁面に沿つて下方に指向けられるなら、壁部か
ら離れて、曝気室の中央断面を満たす各キヤツチ
パンは４波を生じるであろう（各縁部に沿つて１
波）。各パンの中心部の動かない空気の出口がが
ありさえすれば、これらの波は相互に干渉して各
オリユニツト上に良く混合されたエアロゾルを保
持するエネルギーを生じる事ができる。各パンを
その（曝気室中の位置の）前後中心線に沿つて２
半分に分割し、両半分を少し水平方向に、また好
ましくは垂直方向に離間させ、６段の長方形キヤ
ツチパンを構成し、各段は原キヤツチパンの半分
の面積を有し、３枚づつ、２本の片寄つた柱列を
成して配置する事により、各パンの中心上方区域
全体に均一な混合が達成される。最初の大きな正
方形キヤツチパンの中心線であつた所を通る流れ
が波の混合作用と結合されて、小型の各長方形キ
ヤツチパンの上方の、動物オリユニツトによつて
占められるスペースの中で混合を生じる。新しい
曝気の最大流が２本の柱列のそれぞれの最下キヤ
ツチパン上方の動物カゴ全体を通過する様に、曝
気室壁部とこれらの最下キヤツチパンの三方外側
縁部との中間にそらせ板を配置し、またはこれら
のパンが壁部まで延びなければならない。

前記の方法は下記の２つの仮定に基いている。

(1) 曝気室の頂部から供給されるエアロゾルまた
は曝気は、均一に混合され、一定濃度を有し、
エアロゾルの場合には5μｍ以下の質量中央値
空力径であつた。

(2) エアロゾルは、曝気室の中心を通る流れとし
てではなく、各壁部に沿つて流下する均一流と
して、曝気室の動物オリ部分の中に導入され
た。

この様な壁部に沿つた流れを確保するため、空
気の入口は渡り材の上に備えられ、また空気を壁
部に向つて差向けるため、この入口に接してデフ
レクタを備える。渡り材は単に水平プレートと
し、またはピラミツド形とする事ができる。

パンの縁部と垂直壁部との間隔は、壁部に沿つ
た相当量の空気流を生じるのに十分と成し、しか
しパンの水平寸法に比較して小と成す。パンの巾
の1/20乃至1/5の範囲内の間隔が満足なものであ
る。

２本の柱列の対応パンの水平間隔と垂直間隔は
相互に関連する。もし水平方向に十分なスペース
があれば、パンの間の垂直距離はゼロにまで減少
させる事ができる。即ち、二本の柱列のパンは同
一水準を占める事ができる。この場合、各パン
は、壁部からの間隔と大体同一間隔で水平方向に
相互に離間されていなければならない。また入口
は定心されなければならない。他方の極端な場
合、二本の柱列の対応の一対のパンが、各柱列の
中における間隔の半分の間隔をもつて垂直方向に
離間され、これらのパンの水平間隔を極めて小と
成す場合がありうる。代表例として、この対応対
のパンの水平間隔をパンと壁部との距離の約半分
とし、垂直間隔を柱列中の垂直間隔の約３分の１
とする。曝気室の中心を通る流れが曲りくねつて
いるから、空気の流れる開口を限定する対応の１
対のパンの間の縁−縁付角線距離は大であり、ま
た曝気室の中心を通る流れに対する抵抗が曝気室
外周部を通る流れに対する抵抗と同等になろう。

曝気室外周部のスペースの最適巾は渡り材の形
状によつて影響される。渡り材が平板なら、この
外周部の最適スペース巾は渡り材がピラミツド状
の場合よりも広い。

若干の場合には、曝気室の頂上から底部に向か
つて、壁部とパンの外縁部間の外周スペースが減
少し、パンの内縁部間の内部スペースが増大する
様に変動させる事ができる。これは空気力学的観
点から二、三の利点を有するものであるが、機械
的構造を複雑にし、また通常は不必要である。

重要な要件は、各パンの周囲スペースがそのパ
ンの下方のパンに対して空気を供給するのに十分
である事、及び各対のパンの内縁部の間のスペー
スがその上方のパンから来る空気を排気するのに
十分な事である。

同一柱列の中のパンの垂直間隔は、各パンの巾
全体に波を形成するのに十分でなければならな
い。パンの巾の1/4またはこれ以上の垂直間隔が
満足であると思われる。

入口は曝気室の頂上または底部にある事がでで
きる。しかし特にエアロゾルを扱う場合、入口は
曝気室の頂上にある事が好ましい。この場合に
は、重力がエアロゾル粒子の流体搬送力に対抗す
るのでなく、これと協働するからである。またも
し入口が底部にあるなら、空気流の適正な分布の
ための専用の１対のパンまたはシエルフを最上オ
リの上方に配置しなければならない場合もある。

本発明の好ましい実施態様としての動物曝気室
に関して上述したのであるが、上述の空力原理は
他の型の曝気室にも同様に応用可能であり、また
上述の“パン”は植物栽培トレー用または肉用あ
るいは魚用のドリツプパンの場合もあり、あるい
は単にシエルフの場合もあり、また上記の“オ
リ”は、空気流を遮断しない様に開放構造である
限り、任意の型の植物栽培用トレー、または肉用
あるいは魚用バスケツトの場合もある。

第４ａ図と第５ａ図に図示の形の曝気室は、垂
直壁部１と、ケーシングの上端を底部にそれぞれ
配置された渡り材３及び５を含む。これら２本の
渡り材は不規側ピラミツド状で図示されている。
上方渡り材３の中に入口７がある。この入口７の
下にデフレクタ９がある。この曝気室内部に、複
数のキヤツチパン１１，１３，１５，１７，１９
及び２１がある。第４ａ図において最もよく見ら
れる様に、これらのパンは２柱列に配置されてい
る。左側柱列の対応のパンは右側柱列の対応のパ
ンの下方に、水平方向に離間して配置される。即
ちパン１７はパン１１の下左側にある。総てのパ
ンは曝気室の垂直壁部から離間されている。第４
ａ図は側壁部からの間隔を示すのに対して、第５
ａ図は前壁及び後壁からの間隔を示している。こ
れらの壁部と最下パン１５及び２１との中間にデ
フレクタ２３，２５，２７，２９，３１及び３３
が配置される。もし望むならば、これらのデフレ
クタはパンと一体的に形成する事ができる。即ち
パン１５と２１は壁部１まで延びる事ができる。
最下パンの下に、空気出口３５がある。

矢印が空気の全体流を示す。各パンの上方に渦
があり、この渦が曝気室の全長と全巾に亘る循環
を生じる事を注意しよう。空気は、パンの外側縁
部に沿つて下方に流れ、また隣接縁部の間の中心
を通つて下方に流れる。最下パンの縁部に沿つて
備えられたデフレクタは、空気をこれらの縁部に
沿つてそらさせ、出口３５への空気の過早な脱出
を防止するものである。

第４ｂ図と第５ｂ図は変形実施例の流れダイヤ
グラムである。この場合、上方渡り材３は単なる
平板であり、他方渡り材５は省略され、パン２１
が延長されて、曝気室の床２１′となり、空気出
口３５′が壁部１の中に配置されている。この形
の曝気室はビルの一室とする事ができる。

下記の実施例で示す様に、この構造は曝気室全
体に空気と任意のエアロゾル含有量またはガス含
有量の実質均一な分布を生じる事ができる。

今、本発明の好ましい実施態様を、第１図、第
２図、第３Ａ図及び第３Ｂ図に示す。第１図は曝
気室の斜視図である。垂直側壁１は隅柱３７と全
属プレート３９とから成る。それぞれ前側と後側
にガラスドア４１，４３，４５がある。後部の第
４ガラス戸はこの斜視図においては図示されてい
ない。曝気室内に、動物のオリと対応のキヤツチ
パンとを満たす。説明の便宜上、キヤツチパン１
７とその対応の動物オリ４７のみが図示されてい
る。

第２図においては、キヤツチパン１７がレール
４９上にあり、これに対してオリ４７はみぞ形材
５１の内部を摺動する。隅柱３７の他に、この曝
気室は前側及び後側の中心柱５３を含み、これら
の中心柱はそれぞれキヤツチパン１７とオリ４７
のレール５５と５７を支持している。レール４９
と５１が隅柱３７の内側に備えられているから、
キヤツチパン１７は曝気室の金属プレート３９か
ら、隅柱の巾だけ離間されている。また、第１図
から明らかな様に、右側パン柱列を左側パン柱列
のレールが中心柱５３の両側に配置されている。
従つてこれらのパンの内側縁部は相互に離間され
ている。

部分図３ａと３ｂは、パン１５、即ち右側柱列
の最下パンの、隅柱及び側壁に対する関係を示
す。この場合にも、レール５９は隅柱３７の内側
面上にあるが、山形材の形のデフレクタ２３がパ
ンとプレート３９との間隔を満たしている。各ド
アに対応のデフレクタがあり、そのうち２９と３
３が第１図に示されている。この場合、上方渡り
材３は不規則ピラミツド形を成し、その頂点に入
口７を備える。この入口７は左側柱列のオリとキ
ヤツチパンの直上にある事に注意しよう。デフレ
クタ９（第４図と第５図）は入口７の直下にある
が、この図においては見えない。下方渡り材５は
空気出口３５と液体ドレイン６１とを含む。曝気
室が洗われる時に、適当な排水を成す為、下方渡
り材５は逆ピラミツド形を成している。製造費の
節約のため、これは上方渡り材３と実質同形であ
る。また操作を容易にするため、この曝気室は足
車６３上に装着されている。

第１図の曝気室はそのキヤツチパンが２本の片
寄つた柱列を成して壁部から離間され、各柱列の
最下パンは、その三方の外側縁部と壁部との間隔
がデフレクタによつて締切られ、間口127cm×奥
行124.5cm×高さ208.3cmの寸法を有し、動物オリ
断面（曝気断面）の高さ124.5cmとして３段の動
物を収容する曝気室となる。この曝気室内部に、
２本の垂直柱列を成す合計巾58.4cm×合計長さ
119.4cmの６個のキヤツチパンを配置する。動物
オリユニツトは各キヤツチパンの上方に懸垂され
る。２柱列間の水平距離は1.9cmである。キヤツ
チパンの左柱列は右柱列より10cm低い。キヤツチ
パン間の垂直距離は35.3cmであつた。不銹鋼壁部
に最も近いキヤツチパンの長縁はその壁部から
3.2cm離間していた。各キヤツチパンの末端は、
曝気室の前ドアと後ドアの強化ガラスパネルから
3.2cm離間されている。“前文”の第２仮説に見合
うため、曝気室の内側面に沿つて下向きに流れる
空気流を生じた曝気室中央を通る空気流を防止す
る様に、空気導入ラインの中にデフレクタが配置
され、この曝気室の入口と排出口は曝気室の断面
に対して定心されない。入口はキヤツチパンの左
柱列の上方に定心され、これに対して排出口はキ
ヤツチパンの右柱列下方に定心された。上方渡り
材と下方渡り材の高さは、曝気室の全高に対する
拘束要件によつて決定された。入口デフレクタ
は、入口渡り材継手下方2.5cmに配置された円板
から成るものであつた。

この室の性能評価テストは、その上方入口から
均一濃度流を成して導入された５ミクロン以下の
質量中央値空力径を有するエアロゾルから成る曝
気がこの曝気室内における濃度と形成時間を測定
するにあつた。キヤツチパンの位置にかかわりな
く、各キヤツチパン上方の定常エアロゾル質量濃
度の測定値を比較しまた６段のタナのそれぞれの
上方の位置の関数として濃度を表示する事によつ
て室内濃度を決定した。６個の各キヤツチパン上
方のエアロゾルの濃度形成を時間関数としてグラ
フに表示し、完全混合箱について期待されるもの
と比較した。同一サイズの現存室と同等であるた
めには、位置関数としての定常エアロゾル濃度は
10％以内でなければならないであろう。また毎時
10回の換気のためには、形成／時間曲線は、約６
分の形成／クリアランス ハーフタイムを持つ形
の指数曲線に近くなければならない。

総てのテストについて、２の幾何学的標準偏差
を以て0.9μｍの質量中央値径を有するウラニン
エアロゾルを使用した。６個の各キヤツチパンの
上方スペースの中に定心されたプローブから得ら
れたフイルタペーパ試料を用いて３回のテストラ
ンを実施した。2μｇ／前後のエアロゾル濃度
の６個の試料を同時に得た。６試料から成る各セ
ツトの標準偏差値0.14、0.06及び0.06μｇ／は、
平均濃度6.3、3.0及び3.1％をそれぞれ代表してい
た。２枚づつ２対の４枚のフイルタ試料を第３シ
エル７の各端から11インチに配置したものは、
0.05μｇ／の標準偏差、または2.6％の平均濃度
を有していた。各パン１１，１３，１５の上方
で、同時に４枚のフイルタペーパ試料を取つた
（各パンの前端の上方11インチに定心）。その標準
偏差は0.04μｇ／、または平均濃度3.3％であつ
た。パン１１〜２１の形成／クリアランス ハー
フタイムは５分と6.5分の間にあり、最下の４枚
のパンについては１〜２分の遅れを伴なう。ソリ
ツドキヤツチパンを有するテスト室は、キヤツチ
パンを有しない同一サイズの曝気室と同等もしく
はこれ以上に作動した。

本発明は前記の説明のみに限定されるものでな
く、その主旨の範囲内において任意に変更実施で
きる。即ち先に述べた様に、上方渡り材は単なる
水平プレートとする事ができる。この場合、各パ
ンと垂直壁部との距離は前記の例におけるよりも
大となる。空気流は下から上へ流す事ができる
（その場合には最下パンに沿つたデフレクタは省
略されるであろう。デフレクタによつて包囲され
たパンまたは壁部３で延びたパンが最上オリの上
方に配置されて、これらのオリ全体に対して空気
流を指向けるであろう）。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による曝気室の部分破断斜視図
であつて、キヤツチパンを除去した図、第２図は
動物オリとそのパンの部分正面図、第３ａ図と第
３ｂ図は最下右キヤツチパンと側壁部の部分図、
第４ａ図と第４ｂ図は曝気室の２実施態様の正面
フローダイヤグラム、また第５ａ図と第５ｂ図は
その側面フローダイヤグラムである。 １……側壁部、３，５……渡り材、７……空気
入口、９……デフレクタ、１１，１３，１５，１
７，１９，２１……キヤツチパン、２３，２５，
２７，２９，３１，３３……デフレクタ、３５…
…空気出口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) 不透過性の垂直前壁部、後壁部および側
   壁部、ならびに閉鎖された上端部および下端部
   と、 (b) 上記両上下端部のいずれか一方に 備えられた気体入口と、 (c) 上記両上下端部の他方に備えられた気体出口
   と、 (d) 上記気体入口に隣接し、上記気体入口から導
   入される気体を上記垂直壁部に向つてそらせる
   ように構成され配置された入口デフレクタと、 (e) 曝気室内部に不透過性の水平な複数のパンが
   配置され、上記入口から最も離間したパン以外
   の上記の各パンは、その下流のパンに対して十
   分量の気体を供給するのに十分な空気流を上記
   壁部に沿つて生じるのに十分であるがパンの水
   平寸法に比して小さい間隔をもつて上記垂直壁
   部から離間され、また上記パンは水平方向に複
   数対を成して配置され、各対のパンはこれらの
   パンとその上流のパンから気体を流出させるの
   に十分であるがこれらのパンの水平寸法に比し
   て小さい間隔をもつて、水平方向に相互に離間
   され、 (f) 上記垂直壁部と上記入口から最も離れたパン
   との間の空気流を防止する様に構成され配置さ
   れた部材と、 (g) 少くとも一部の上記パンの上方に支持された
   開放構造の支持部材と からなる曝気室。 ２ 上記各対のパンは相互に垂直方向にも離間さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の曝気室。 ３ 上記複数のパンが２本の垂直柱列を成してそ
   れぞれ柱列の中に配置され、一方の柱列の各パン
   は他方の柱列の隣接パンから垂直方向と水平方向
   に離間されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の曝気室。 ４ 上記気体入口は他方の柱列の中の隣接パンよ
   りもこの気体入口から垂直方向に離間したパンか
   ら成る柱列と整列されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第３項に記載の曝気室。 ５ 上記気体入口は上記曝気室の頂部にあること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の曝気
   室。 ６ 上記気体入口は上記曝気室の頂部にあること
   を特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の曝気
   室。 ７ 上記気体入口は上記曝気室の頂部にあること
   を特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の曝気
   室。 ８ 上記気体入口は上記曝気室の頂部にあり、ま
   た他方の柱列の隣接パンより低いパンから成る柱
   列と整列していることを特徴とする特許請求の範
   囲第４項に記載の曝気室。 ９ 不規則ピラミツド形の上方渡り材からなり、
   その頂点は他方の柱列の隣接パンより低いパンか
   ら成る柱列と垂直方向に整列し、また上記気体入
   口と上記入口デフレクタは上記頂点に隣接して設
   けられていることを特徴とする特許請求の範囲第
   ８項に記載の曝気室。 １０ 逆ピラミツト形の下方渡り材からなり、そ
   の逆ピラミツドの頂点の液体出口を備え、上記気
   体の出口は上記頂点の上方で上記下方渡り材の中
   に配置されることを特徴とする特許請求の範囲第
   ９項に記載の曝気室。 １１ 上記各柱列の最下パンと上記各垂直壁部と
   の間にデフレクタが設けられていることを特徴と
   する特許請求の範囲第８項に記載の曝気室。 １２ 上記パンと上記垂直壁部との間の距離は前
   記パンの水平最小寸法の大体1/2乃至1/5の範囲内
   にあることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の曝気室。 １３ 上記支持部材は動物用オリからなることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の曝気
   室。