JP4344157B2

JP4344157B2 - 使用済みの動物用床敷き材料の処理方法および処理装置

Info

Publication number: JP4344157B2
Application number: JP2003096039A
Authority: JP
Inventors: 仲道山崎; 徹宮本
Original assignee: Maeda Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Maeda Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2009-10-14
Anticipated expiration: 2023-03-31
Also published as: JP2004298110A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、実験動物、家畜などの床敷きとして使用された床敷き材料を、乾燥、脱臭および滅菌して再生するための床敷き材料の処理方法および処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
実験動物、家畜の飼育では、動物の尿および排泄物を吸収するための床敷きとして、木材、紙などのチップが床敷き材料として用いられている。動物用の床敷き材料は、動物の尿および排泄物を吸収すると、アンモニアに起因する悪臭を発し、水分および油分の吸収性も悪くなり、腐敗菌も発生する。よって、定期的に交換して、動物の飼育環境を悪化させないようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、今までは使用済みの床敷き材料は医療廃棄物などとして処分されている。使用済みの床敷き材料を乾燥、脱臭および滅菌して再利用できれば、資源の節約となるので好ましい。
【０００４】
本発明の課題は、使用済みの動物用床敷き材料を乾燥、脱臭および滅菌して再生利用できるようにする処理方法および処理装置を提案することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の床敷き材料の処理方法は、使用済みの動物用床敷き材料を、飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気に晒して、当該床敷き材料に含まれる異物を熱分解すると共に、当該床敷き材料の乾燥、脱臭および滅菌を行うことを特徴としている。すなわち、以下に述べるように、乾燥水蒸気により異物を選択的に溶解して抽出・分離すると共に、細菌微生物を分解することを特徴としている。
【０００６】
飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気を用いて使用済みの動物用床敷き材料を処理することにより、床敷き材料を効率良く乾燥できる。また、飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気により床敷き材料を加熱すると、腐敗性物質が難腐敗性物質に分解され、腐敗菌などの滅菌が行われる。さらに、熱分解によって悪臭の原因となっているアンモニアを分離できるので、床敷き材料の脱臭も行われる。さらには、熱分解による激しい分解・還元反応を、飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気の温度、圧力などを調整することにより制御することによって、処理後の床敷き材料における動物の排泄物の吸収性を回復させることができる。
【０００７】
また、本発明の方法では、前記飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気の温度を、１００℃から２００℃までの範囲内としている。また、前記飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気の圧力を、０．１ＭＰａから飽和蒸気圧までの範囲内としている。
【０００８】
さらに、本発明の方法では、前記飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気の蒸気密度を、不活性ガスを用いて制御している。この場合、前記不活性ガスとして窒素ガスを用いることができる。
【００１０】
また、前記熱分解により発生したガスを冷却して気相ガスと液相ガスに分離し、分離後の気相ガスおよび液相ガスを別個に回収することが望ましい。
【００１１】
次に、本発明は床敷き材料の処理装置であって、上記の処理方法により使用済みの動物用床敷き材料を再生することを特徴としている。すなわち、本発明の床敷き材料の処理装置は：使用済みの実験動物用床敷き材料を入れ、当該使用済みの動物用床敷き材料を、飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気に晒して、当該使用済みの動物用床敷き材料に含まれる異物を熱分解すると共に、当該使用済みの動物用床敷き材料の乾燥、脱臭および滅菌を行う処理室と；飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気を発生させ、前記処理室に供給する蒸気発生室と；前記処理室から排出される抽出ガスを液相ガスおよび気相ガスに分離する分離室と；前記分離室からの液相ガスおよび気相ガスを別々に回収する回収室とを有していることを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、本発明を適用した床敷き材料の処理方法および処理装置の例を説明する。
【００１３】
（床敷き材料の処理装置）
図１は、本例の床敷き材料の処理装置を示す概略構成図である。この図に示すように、本例の処理装置１は、使用済みの実験動物用の床敷き材料である木質チップ２を入れる処理室３と、飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気を発生させる蒸気発生室４とを備えている。蒸気発生室４から飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気を処理室３内に供給して、処理室３内の木質チップ２を加熱して熱分解することにより、木質チップ２の乾燥、脱臭および滅菌を行い、木質チップ２を再生する。
【００１４】
また、処理装置１は、木質チップ２を熱分解することにより発生して処理室３から排出される抽出ガスを液相ガスと気相ガスに分離する分離室５と、分離室５からの液相ガスおよび気相ガスを別々に回収する回収室６とを備えている。これにより、抽出ガスの混入物質を分離回収できる。
【００１５】
処理室３は、上下に延びる円筒形状をしており、その外壁３１に取り付けられたヒータ３２で内部を加熱できるようになっている。処理室３の内部には、木質チップ２を所定量ごとに収納するための複数の収納棚３３が底壁３４から積み重ねられている。底壁３４には蒸気発生室４からの配管４１ａ、４１ｂ、４１ｃが接続されている。また、処理室３の上壁３５には、内部温度を測定するための熱電対３６と、分離室５に連通している配管５１が取り付けられている。
【００１６】
蒸気発生室４は、処理室３と同様に上下に延びる円筒形状をしており、その外壁４２に取り付けられたヒータ４３によって内部を加熱することにより、飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気を発生可能となっている。蒸気発生室４の内部には、熱伝導の良い金属（銅あるいは真鍮等）からなる直径約２ｍｍのビーズ４ａが多数、詰め込まれており、ビーズ４ａを加熱するためのヒータ線４ｂがコイル状に引き回されている。多数のビーズ４ａを加熱することにより、蒸気発生室４は、内部からも加熱可能となっている。蒸気発生室４の上壁４４には、処理室３に連通している配管４１ａが接続され、この配管４１ａを介して処理室３に飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気が供給される。
【００１７】
また、上壁４４には、内部温度を測定するための熱電対４６が取り付けられ、処理室３に連通している配管４１ｂも接続されている。配管４１ｂは、先端４１ｄが蒸気発生室４の底壁４７の近くまで延びていると共に、切り換え弁４５ａを介して有機水混合溶媒供給用ポンプ４５の配管４５ｂに接続されている。有機水混合溶媒供給用ポンプ４５は、切り換え弁４５ａを切り替え制御することにより、処理室３および蒸気発生室４の一方に有機水混合溶媒を供給可能である。
【００１８】
蒸気発生室４の底壁４７には、水供給用ポンプ４８の吐出側の配管４８ａおよび不活性ガス供給源４９からの配管４９ａが接続されている。水供給用ポンプ４８の吐出側の配管４８ａは、切り換え弁４８ｂを介して処理室３に連通した配管４１ｃに接続されているので、処理室３にも水を供給可能である。不活性ガス供給源４９は、蒸気発生室４に不活性ガス、例えば、窒素ガスを供給するためのものである。
【００１９】
次に、分離室５は、処理室３に接続された配管５１から排出される抽出ガスを冷却して気相ガスと液相ガスに分離する凝縮管５２を備えている。この凝縮管５２は回収室６に接続されている。
【００２０】
回収室６は気相ガス回収室６１および液相ガス回収室６２を備えており、これらは、それぞれ配管６１ａ、６２ａを介して凝縮管５２の分岐部分５３で合流している。気相ガス回収室６１に回収された気相ガスに含まれるアンモニアは、気相ガス回収室６１内に満たされた硫酸溶液に吸収される。
【００２１】
（木質チップへの処理手順）
このように構成された処理装置１を用いた木質チップ２の処理手順を説明する。
【００２２】
まず、処理室３内の複数の収納棚３３に使用済みの木質チップ２を所定量ずつ収納する。次に、蒸気発生室４に水供給ポンプ４８から水を供給し、蒸気発生室４をヒータ４３および内部のヒータ線４ｂで加熱して、飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気を発生させる。この飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気を処理室３に供給し、処理室３内を所定温度、所定圧力の状態に保持すると共に、飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気の供給流量を調整しながら、木質チップ２を加熱して熱分解する。これにより、木質チップ２の乾燥、脱臭、滅菌が行われる。
【００２３】
飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気は、その温度が１００℃から２００℃までの範囲内に設定され、圧力が０．１ＭＰａから飽和蒸気圧までの範囲内に設定されている。この範囲となるように飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気の温度、圧力を調整することにより、木質チップ２の熱分解における激しい分解・還元反応を緩和することができる。
【００２４】
飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気の蒸気密度は、次のようにして調整を行うことができる。すなわち、蒸気発生室４に不活性ガス供給源４９により、不活性ガスを供給して、飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気との混合ガスを処理室３に供給し、不活性ガスの供給量を調整して、処理室３内を所望の蒸気密度状態にする。また、不活性ガスを不活性ガス供給源４９から処理室３に直接供給して、処理室３内の蒸気密度を調整してもよい。
【００２５】
また、飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気による分解・還元反応における選択反応は、次のようにして制御することができる。すなわち、処理室３に供給する有機水混合溶媒における有機物質の種類と量を調整することにより選択反応制御を行う。処理室３には、有機水混合溶媒供給用ポンプ４５から蒸気発生室４に供給され、飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気および／または不活性ガスに混合した状態で有機水混合溶媒を供給すればよい。また、有機水混合溶媒を有機水混合溶媒供給用ポンプ４５から処理室３に直接供給してもよい。
【００２６】
処理室３において、木質チップ２を熱分解することによって発生する抽出ガスは、分離室５の凝縮管５２を通って、気相ガスと液相ガスに分離する。これらの気相ガスおよび液相ガスが、気相ガス回収室６１および液相ガス回収部６２にそれぞれ回収される。
【００２７】
（処理後の木質チップ）
ここで、本例の処理装置１を用いて次のような実験を行った。６グラムの木質チップ２に８．５グラムの１０％アンモニア水に浸したものに対して、飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気として、温度が１２０℃から２００℃までの範囲、圧力が０．２ＭＰａから０．６２ＭＰａまでのものを８０分間供給した。この結果、次の点が確認された。
【００２８】
まず、処理後の木質チップ２の色は、飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気の温度および圧力が高くなるほど色が黒くなることが確認された。
【００２９】
次に、処理後の木質チップ２の乾燥具合を調べた。そのために、図２に示すように、飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気として、圧力が０．３６ＭＰａで、温度を１２０℃から２００℃まで変化させたものを用いた場合における木質チップの重量減少率を測定した。この結果、飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気の圧力が一定の場合には、温度が高いほど、木質チップ２の乾燥具合が良いことが確認された。
【００３０】
また、飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気の温度を一定にした場合における木質チップ２の重量減少率を測定した。飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気として、温度が１７０℃で圧力が０．２ＭＰａのものを用いた場合には、重量減少率が５．１％であった。これに対して、圧力が０．３６ＭＰａの場合には重量減少率が３．７％であった。よって、圧力が低いほど、木質チップ２の乾燥具合が良いことが確認された。
【００３１】
次に、処理後の木質チップ２の脱臭具合を調べた。図３に示すように、飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気の圧力０．３６ＭＰａとし、その温度を１２０℃、１４０℃、１７０℃、２００℃に変化させた場合における、気相ガス回収室６２のアンモニアの回収率を測定した。この結果、アンモニア回収率は５４パーセント以上であった。また、温度が２００℃の飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気を用いた場合にはアンモニアの回収率が９７％であった。よって、温度が高いほど、脱臭の程度が高いことが確認された。
【００３２】
また、飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気の温度を１７０℃とし、その圧力を変えた場合における木質チップ２の脱臭具合を調べた。アンモニア回収率は圧力０．２ＭＰａでは５３．６％であり、圧力０．３６ＭＰａでは５４．８％であった。
【００３３】
次に、木質チップ２のアンモニアおよび油の吸収性のうち、アンモニアに対する吸収性を調べた。乾燥、脱臭および滅菌処理した木質チップ２ｇを１０％のアンモニア溶液６ｇの入ったビーカに入れ、密封乾燥容器内に配置し、１５時間放置後に取り出して、そのアンモニア吸収率を測定した。図４に示すように、飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気を圧力が０．３６ＭＰａで温度を１２０℃、１４０℃、１７０℃、２００℃にした場合、圧力が０．２１ＭＰａで温度を１７０℃にした場合、圧力が０．６２ＭＰａで温度を１７０℃にした場合について測定した。この結果、処理後の木質チップ２のアンモニア吸収率は、未使用の木質チップのアンモニア吸収率と同等、あるいはそれ以上の値となり、未使用品と同等以上のアンモニア吸収性を備えていた。
【００３４】
次に、処理後の木質チップ２の油に対する吸収性を調べた。そのために、処理後の木質チップ２を詰めたガラスチューブを油へ漬けて油の吸収高さを測定した。飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気の圧力を０．３６ＭＰａとし、温度を１２０℃、１４０℃、１７０℃、２００℃とした場合、圧力を０．２１ＭＰａとして温度を１７０℃とした場合、圧力を０．６２ＭＰａとして温度を１７０℃とした場合について、処理後の油吸収高さを測定した。この結果を図５に示してある。未使用品より油吸収高さが高くなり、未使用品よりも優れた油吸収性を備えていることが確認された。
【００３５】
ここで、処理後の木質チップ２の表面組織には、未使用の木質チップに観察される孔部分が相互に連結して、大きく開いた窪み部分が形成されていることが観察された。かかる表面組織の変化によって、油吸収性が改善されたものと考えられる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の床敷き材料の処理方法および処理装置では、使用済みの床敷き材料を乾燥、脱臭および滅菌するのに、飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気を用いている。
【００３７】
飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気を用いることにより、床敷き材料を効率良く乾燥でき、そこに混入している腐敗性物質を難腐敗性物質に分解でき、腐敗菌などを滅菌できることが確認された。また、熱分解によって悪臭の原因となるアンモニアが分離され、床敷き材料を脱臭できることも確認された。さらに、動物の排泄物の吸収性も改善することが確認された。
【００３８】
よって、本発明によれば、動物用床敷き材料を再生可能な方法および装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による床敷き材料の処理装置の実施例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の方法における飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気の温度の違いによる木質チップの重量減少率を示すグラフである。
【図３】本発明の方法における飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気の温度の違いによる床敷き材料からのアンモニア回収率を示すグラフである。
【図４】本発明の方法における飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気の温度および圧力の違いによる処理後の床敷き材料のアンモニアの吸収率を示す表である。
【図５】本発明の方法における飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気の温度および圧力の違いによる処理後の床敷き用材料の油の吸収高さを示すグラフである。
【符号の説明】
１床敷き処理装置
２床敷き材料
３処理室
４蒸気発生室
５分離室
６回収室
３１外壁
３２ヒータ
３３収納室
３４底壁
３５上壁
３６熱電対
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ配管
４２外壁
４３ヒータ
４４上壁
４６熱電対
４７底壁
４５有機水混合溶媒供給用ポンプ
４５ａ切り換え弁
４５ｂ配管
４８水供給用ポンプ
４８ｂ切り換え弁
４９不活性ガス供給源
５１配管
５２凝縮管
５３分岐部分
６１気相ガス回収室
６２液相ガス回収室

Claims

使用済みの動物用床敷き材料を、飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気に晒して、当該床敷き材料に含まれる異物を熱分解すると共に、当該床敷き材料の乾燥、脱臭および滅菌を行い、
前記飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気の温度を、１００℃から２００℃までの範囲内とし、
前記飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気の圧力を、０．１ＭＰａから飽和蒸気圧までの範囲内とし、
前記飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気の蒸気密度を、不活性ガスを用いて制御することを特徴とする床敷き材料の処理方法。
請求項１において、
前記不活性ガスは窒素ガスであることを特徴とする床敷き材料の処理方法。
請求項１または２において、
前記熱分解により発生したガスを冷却して気相ガスと液相ガスに分離し、分離後の気相ガスおよび液相ガスを別個に回収することを特徴とする床敷き材料の処理方法。
請求項１ないし３のうちのいずれかの項に記載の処理方法によって、使用済みの動物用床敷き材料を再生する床敷き材料の処理装置であって、
使用済みの動物用床敷き材料を入れ、当該使用済みの動物用床敷き材料を、飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気に晒して、当該使用済みの動物用床敷き材料に含まれる異物を熱分解すると共に、当該使用済みの動物用床敷き材料の乾燥、脱臭および滅菌を行う処理室と、
飽和蒸気圧より低い圧力の水蒸気を発生させ、前記処理室に供給する蒸気発生室と、
前記蒸気発生室に不活性ガスを供給する不活性ガス供給源と、
前記処理室から排出される抽出ガスを液相ガスおよび気相ガスに分離する分離室と、
前記分離室からの液相ガスおよび気相ガスを別々に回収する回収室と
を有していることを特徴とする床敷き材料の処理装置。