JP2014008043A - 家畜体の環境緩和装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】家畜の暑熱ストレス及び幼畜の寒冷ストレスを効果的に緩和する家畜体の環境緩和装置を提供する。
【解決手段】家畜体の環境緩和装置1は、牛舎80内の温湿度を検出する温度センサ3及び湿度センサ5と、牛舎80内の牛に風を送る送風装置10と、温度センサ3及び湿度センサ5の検出値から牛Cのストレスの度合いの指標となる温湿度指数を算出し、この指数に応じて送風装置10の作動を制御する作動制御装置13とを有する。また、家畜体の環境緩和装置1の作動制御装置13は、温度センサ3及び湿度センサ5の検出値から子牛Caのストレスの度合いの指標となる温湿度指数を算出し、この指数に応じてヒータ40の作動を制御する。
【選択図】図1

Description

本発明は、家畜のストレスを軽減する際に用いられるものであり、特に、暑熱及び寒冷ストレスを軽減するための家畜体の環境緩和装置に関する。
畜産農家において暑熱対策として最も普及しているのが畜舎に設置された換気扇である。この換気扇による風力制御は、一般的に、小規模農家では手動により行われ、比較的大規模農家では畜舎内の温度に基づいた換気扇のインバータ制御によって行われている(特許文献1参照)。この換気扇による送風によって家畜体から体熱を奪うことができ、暑熱による家畜のストレスを軽減することができる。
また、幼畜の場合、暑熱の他に寒冷の影響も受けやすいと言われ、ヒータによって幼畜の体を温めて幼畜のストレスを軽減することができる。
一方、畜舎内で飼育される家畜のストレスの度合いを評価する方法として、温度の他に湿度を加味した温湿度指数が活用されている。この指数はその値が所定値(例えば、67)を超えると家畜がストレスを受けていると考えられている。
特開2002−223652号公報
換気扇による暑熱対策は、小規模農家では手動により行われているので、労力が掛かってこまめな温度制御が困難であり、また無駄な電気が消費される虞もある。また、特許文献1に記載されているような、比較的大規模経営でみられる換気扇のインバータ制御では、温度しか検知しないので、家畜に対する暑熱ストレスの緩和が効果的に行われているとは言い難い。そこで、温湿度指数を用いて換気扇のインバータ制御を行うことが考えられるが、温湿度指数の値に対するインバータ制御の関係が不明である。また、ヒータの場合でも、換気扇のインバータ制御と同様の問題があった。
本発明は、このような問題を解消し、また要望に答えるためになされたものであり、家畜の暑熱ストレスや幼畜の寒冷ストレスを効果的に緩和することができる家畜体の環境緩和装置を提供することを目的とする。
このような課題を解決するため、本発明の家畜体の環境緩和装置は、畜舎内の温度を検出する温度検出手段(実施の形態における温度センサ3)と、畜舎内の湿度を検出する湿度検出手段(実施の形態における湿度センサ5)と、畜舎に設置されて該畜舎内の家畜に風を送る送風手段(実施の形態における送風装置10)と、温度検出手段により検出された温度検出値及び、湿度検出手段により検出された湿度検出値から畜舎で飼育される家畜のストレスの度合いの指標となる温湿度指数を算出し、この算出された温湿度指数に応じて送風手段の作動を制御して風量を調整する作動制御手段(実施の形態における作動制御装置13)とを有することを特徴とする(請求項1)。
また、本発明は、家畜が牛であり、作動制御手段は、算出された温湿度指数の階層が大きくなるに従って風量が大きくなるように送風手段の作動を制御し、温湿度指数が60以下になると送風手段を停止状態にさせ、温湿度指数が60よりも大きくなると温湿度指数の階層に応じた風量になるように送風手段を作動させることを特徴とする(請求項2)。
また、本発明の家畜体の環境緩和装置は、畜舎内の温度を検出する温度検出手段と、畜舎内の湿度を検出する湿度検出手段と、畜舎に設置されて該畜舎内の家畜に散水する散水手段(実施の形態における散水装置30)と、温度検出手段により検出された温度検出値及び、湿度検出手段により検出された湿度検出値から畜舎で飼育される家畜のストレスの度合いの温湿度指数を算出し、この算出された温湿度指数に応じて散水手段の作動を制御して散水量を調整する作動制御手段とを有することを特徴とする(請求項3)。
また、本発明は、家畜が牛であり、作動制御手段は、算出された温湿度指数の階層が大きくなるに従って散水量が大きくなるように散水手段の作動を制御し、温湿度指数が70以下になると散水手段を停止状態にさせ、温湿度指数が70よりも大きくなると温湿度指数の階層に応じた散水量になるように散水手段を作動させることを特徴とする(請求項4)。
また、本発明の家畜体の環境緩和装置は、畜舎内の温度を検出する温度検出手段と、畜舎内の湿度を検出する湿度検出手段と、畜舎に設置されて該畜舎内の家畜に風を送る送風手段と、畜舎に設置されて該畜舎内の家畜に散水する散水手段と、温度検出手段により検出された温度検出値及び、湿度検出手段により検出された湿度検出値から畜舎で飼育される家畜のストレスの度合いの指標となる温湿度指数を算出し、この算出された温湿度指数に応じて送風手段及び散水手段の作動を制御する作動制御手段とを有し、作動制御手段は、請求項2及び請求項4に記載の内容で送風装置及び散水装置を同時に作動制御することを特徴とする(請求項5)。
また、本発明の家畜体の環境緩和装置は、畜舎内の温度を検出する温度検出手段と、畜舎内の湿度を検出する湿度検出手段と、畜舎に設置されて該畜舎内の空気を暖める暖房手段(実施の形態におけるヒータ40)と、温度検出手段により検出された温度検出値及び、湿度検出手段により検出された湿度検出値から畜舎で飼育される幼畜のストレスの度合いの指標となる温湿度指数を算出し、この算出された温湿度指数に応じて暖房手段の作動を制御して畜舎内の温度を調整する作動制御手段とを有することを特徴とする(請求項6)。
また、本発明は、幼畜が子牛であり、作動制御手段は、算出された温湿度指数の階層が小さくなるに従って発生する熱量が大きくなるように暖房手段の作動を制御し、温湿度指数が60よりも大きくなると暖房手段を停止させ、温湿度指数が60よりも小さくなると温湿度指数の階層に応じた熱量になるように前記暖房手段を作動させることを特徴とする(請求項7)。
本発明によれば、上記特徴を有することによって、家畜の暑熱ストレス及び幼畜の寒冷ストレスを効果的に緩和することができる家畜体の環境緩和装置を提供することができる。
本発明の家畜体の環境緩和装置の概略構成図を示す。 家畜体の環境緩和装置のブロック図を示す。 温湿度指数の有用性を説明するための、帯広市の気温・湿度・温湿度指数の時間毎の推移を示すグラフである。 同図(a)は本発明の第1の実施形態に係わる温湿度指数に応じた送風装置の作動内容を記載した図であり、同図(b)は温度又は温湿度指数に応じて送風装置をインバータ制御した場合の畜舎の環境の比較を記載した図である。 同図(a)は本発明の第2の実施形態に係わる温湿度指数に応じた送風装置及び散水装置の作動内容を記載した図であり、同図(b)は温湿度指数に応じたヒータの作動内容を記載した図であり、同図(c)は温度に応じたヒータの作動内容を記載した図である。
[第1実施形態]
以下、本発明に係わる家畜体の環境緩和装置の好ましい実施の形態を図1〜図5に基づいて説明する。本実施例では、家畜のうち牛(乳牛)を例にし、且つ牛をフリーストール飼育する牛舎内で本発明が利用される場合について説明する。なお、フリーストールとは、牛群を舎内で放し飼いにして、各牛が通路を自由に移動して採食、飲水などができる他、その中に設けられた牛床ベッドで横臥休息することが可能な飼養法をいう。
先ず、家畜体の環境緩和装置について説明する。家畜体の環境緩和装置1は、図1に示すように、牛舎80内に設けられ、牛舎80内の温度を検出する温度センサ3と、牛舎80内の湿度を検出する湿度センサ5と、牛舎80に設置されて牛舎80内の牛Cに風を送る送風装置10と、温度センサ3により検出された温度検出値及び、湿度センサ5により検出された湿度検出値から牛舎80で飼育される牛のストレスの度合いの指標となる温湿度指数を算出し、この算出された温湿度指数に応じて送風装置10の作動を制御して風量を調整する作動制御装置13とを有する。
牛舎80は、地面上に設置されて一端側から他端側へ向かって直線状に延びる小屋である。牛舎80内には、牛舎80の長手方向一端側から他端側へ所定間隔を有して牛舎80の内側方向へ延びるストール81が複数設けられ、牛舎長手方向に隣接する一対のストール81間には牛1頭が休むことができる牛床ベッド83が設けられている。牛床ベッド83の牛舎幅方向内側には、牛が自由に移動できる通路が牛舎長手方向に延びて設けられている。
この牛床ベッド83の上方の牛舎80内には、牛に風を送るための送風装置10のファン11が牛舎長手方向に所定間隔を有して複数配設されている。ファン11は、電動モータ11aの回転軸11bに複数の羽根11cを取り付けて構成されている。ファン11は、牛床ベッド83上の牛や牛舎の長手方向端部側にいる子牛Caにも風が当たるように設置されている。ファン11の電動モータ11aは、後述する作動制御装置13によって回転数が制御される。
温度センサ3は、牛舎80内の温度を検出するものである。温度センサ3は、図面では1箇所に設けられた場合を示したが、牛舎80内に複数の温度センサ3を設けてもよい。温度センサ3は作動制御装置13に電気的に接続されて、温度センサ3の温度検出値が作動制御装置13に送られる。
湿度センサ5は、牛舎80内の相対湿度を検出するものである。湿度センサは、図面では1箇所に設けられた場合を示したが、牛舎80内に複数の湿度センサ5を設けてもよい。
作動制御装置13は、牛舎80の長手方向の一端部内に設置されている。この作動制御装置13は、図2に示すように、温度センサ3により検出された温度検出値及び湿度センサ5により検出された湿度検出値から牛舎80で飼育される牛のストレスの度合いの指標となる温湿度指数を算出するTHI算出部15と、THI算出部15により算出された温湿度指数に応じてファン11や、後述する散水装置30及びヒータ40の作動を制御する駆動制御部17とを有してなる。
作動制御装置13には、前述した温度センサ3、湿度センサ5、ファン11の他に、散水装置30及びヒータ40が電気的に接続されている。散水装置30及びヒータ40の詳細は後述する。
ここで、THI算出部15によって算出される温湿度指数について説明する。温湿度指数は、温度(T)(℃)と相対湿度(H)(%)の関数であり、次式によって表される。
THI = 0.8T + 0.01H(T−14.3)+46.3
図3は、日本のある土地(例えば、北海動の帯広)での最も暑かった日の1日における時間の経過に対する気温、湿度、THIの変化を示したものである。この図中、破線はTHIの大きさが67であることを示す線であり、THIが67を超えると牛(乳牛)はストレスを受けていると言われている。この図3を見ると、THIは昼夜を問わず、67を超えていたことになり、1日中、牛はストレスを受けていたことが判る。
これに対し、気温は、日中で30℃を超えるが、朝、晩は28℃よりも低くなる。また湿度は、日中で40%前後まで低下し、朝、晩は70%前後まで上昇する。このように、気温や湿度では、THIの結果と比較して昼夜を問わず牛がストレスを受けている状態であると判断するのは難しい。
そこで、本願では、図2に示すように、気温の他に湿度が加味されたTHI(温湿度指数)に応じてファン11、散水装置30、ヒータ40の作動を制御する家畜体の環境緩和装置1を開発した。
この家畜体の環境緩和装置1の作動制御装置13は、THI算出部15によって算出された温湿度指数の大きさに応じて、駆動制御部17がファン11の電動モータ11aの回転数を制御する(図4(a)参照)。
具体的には、図2及び図4(a)に示すように、駆動制御部17は、1)算出された温湿度指数が60以下の場合にはファン11を停止状態にさせ、2)温湿度指数が61以上65以下の場合にはファン11を供給電源に対する60%運転で作動させ、3)温湿度指数が66以上70以下の場合にはファン11を供給電源に対する70%運転で作動させ、4)温湿度指数が71以上75以下の場合にはファン11を供給電源に対する80%運転で作動させ、5)温湿度指数が76以上80以下の場合にはファン11を供給電源に対する90%運転で作動させ、6)温湿度指数が80を超える場合にはファン11を供給電源に対する100%運転で作動させる。なお、供給電源の周波数が60Hzである場合、100%運転とは60Hzでファン11がフル回転させ、80%運転とは48Hzで回転させることをいう。なお、上記1)〜6)の温湿度指数の範囲を「温湿度指数の階層」と記す。
このように、駆動制御部17は、算出された温湿度指数の階層が大きくなるに従って風量が大きくなるようにファン11の作動を制御し、温湿度指数が60以下になるとファン11を停止状態にさせ、温湿度指数が60よりも大きくなると温湿度指数の階層に応じた風量になるようにファン11を作動させる。
図4(b)は、牛舎80内の温度を検出してファン11をインバータ制御する既存の場合と、温湿度指数(THI)に応じてファン11をインバータ制御する本願の場合とを比較した図を示す。図4(b)に示すように、既存のファンのインバータ制御では温度しか検知しないので、夜に温度が低下すると、ファン11の平均風速は弱くなる(3.9m/s→2.9m/s)。一方、THIの方では、前述したように夜間でも牛にとってストレスを受けているので(図3参照)、THIに応じたファンのインバータ制御では、牛に対するストレスを良く反映し、平均風速が既存(2.9m/s)よりも強い風速(3.4m/s)となっている。
また、夜間では湿度は上がるが気温は下がるので、既存の場合ではファンの回転数が弱くなる。しかし、THIの方では夜間でも牛にとってストレスを受けているので(図3参照)、平均風速が既存(2.9m/s)よりも強い風速(3.4m/s)となり、平均湿度は、既存(87.1%)よりも低い湿度(75.5%)となっている。
このように、温湿度指数(THI)に応じてファン11の回転数を制御することで、既存の温度に応じたファンのインバータ制御と比較して、牛のストレスを緩和させることができる。
なお、前述した風量の調整では、図4(a)に示すように、温湿度指数の階層に応じた風量にする場合を示したが、この階層に応じた風量を自在に調整可能にしてもよい。例えば、温湿度指数が61以上65以下の場合、ファン11の60%運転を70%に変更して設定するようにしてもよい。
[第2実施形態]
次に、家畜体の環境緩和装置1によって、ファン11及び散水装置30の作動を同時に制御する場合について、図1、図2、図5(a)を参照しながら説明する。散水装置30は、牛舎80内に設けられた牛Cの通路の幅方向端部に通路に沿って設置された柵の上部に取り付けられたパイプ31と、パイプ31の側部に所定間隔を有して設けられパイプ31内を流れる水を吐出させて牛Cに散水する複数の吐出口33と、パイプ31に水を供給する給水ポンプ35とを有してなる。なお、パイプ31への水の供給は給水ポンプ35に限るものではなく、水道から供給される水でもよい。この場合、水道の蛇口とパイプ31との間を繋ぐホース等の供給路に水の供給量を制御可能な電磁弁を設け、この電磁弁の作動を作動制御装置13が制御するようにしてもよい。
吐出口33はパイプ31に対して水の吐出方向が調整可能に設けられて、吐出口33から吐出する水の方向を調整することができる。給水ポンプ35には電動モータが接続され、この電動モータの駆動によって給水ポンプ35が作動して水をパイプ31に供給する。給水ポンプ35の作動は前述した作動制御装置13によって制御される。
作動制御装置13は、THI算出部15によって算出された温湿度指数の大きさに応じて駆動制御部17が給水ポンプ35の電動モータのモータ回転数を制御する。
具体的には、駆動制御部17は、算出された温湿度指数が70以下の場合には給水ポンプ35を停止状態にさせ、1)温湿度指数が71以上75以下の場合には給水ポンプ35を10秒間15分間隔で駆動させ、2)温湿度指数が76以上80以下の場合には給水ポンプ35を10秒間10分間隔で駆動させ、3)温湿度指数が81以上の場合には給水ポンプ35を10秒間5分間隔で駆動させる。
また、駆動制御部17は、前述したように、算出された温湿度指数の上記1)〜6)の階層に応じてファン11の作動を制御する。従って、温湿度指数が61以上70以下の場合にはファン11のみが作動し、温湿度指数が71以上の場合にはファン11と散水装置30の両方が同時に作動する。このため、温湿度指数が71を超えると、牛体は散水によって濡れ、ファン11の風によって乾かされる。よって、牛体の表面温度をより効果的に下げることができ、牛のストレスをより緩和することができる。
なお、前述した実施例では、温湿度指数に応じてファン11や散水装置30の作動を制御する場合を示したが、牛の体温に連動して、ファン11や散水装置30の作動を制御するようにしてもよい。
また、前述した風量の調整では、図5(a)に示すように、温湿度指数の階層に応じた風量や散水量にする場合を示したが、この階層に応じた風量や散水量を自在に調整可能にしてもよい。
[第3実施形態]
次に、家畜体の環境緩和装置1によって、ヒータ40の作動を制御する場合について、図1、図2、図5(b)を参照しながら説明する。なお、本実施形態では、幼畜として子牛を例にして説明する。子牛は成牛と比較して、生後数ヶ月間は環境要因の影響を受け易く、疾病発生率が高いと考えられている。また、子牛は成牛と同様に、気温や温度よりも温湿度指数の影響を受けると考えられ、特に、子牛の場合、温湿度指数が60以下の場合でもストレスを受け易い。この場合には、子牛の体を温めることで子牛の寒冷ストレスを緩和することができる。そこで、図1に示すように、子牛を飼育する牛舎80内のスペースScには、ファン11の他にヒータ40が設置されている。
子牛用のスペースScは、牛舎内において成牛とは別の場所に設けられている。図面では成牛用のスペースに隣接した牛舎の長手方向一端側に設けられている。この子牛用のスペースScにヒータ40が設けられている。
ヒータ40は、例えば、遠赤外線ヒータが使用される。このヒータ40は、子牛用のスペースScの上方に吊下げた状態で設けられる。ヒータ40は、これに電力が供給されると発熱するように構成されている。
このように構成されたヒータ40の作動は、家畜体の環境緩和装置1によって制御される。環境緩和装置1の作動制御装置13は、図2及び図5(b)に示すように、THI算出部15によって算出された温湿度指数の大きさに応じて駆動制御部17がヒータ40の作動を制御する。具体的には、駆動制御部17は、1)算出された温湿度指数が60を超えた場合にはヒータ40の作動を停止状態にし、2)温湿度指数が60以下56以上の場合にはヒータ40から発生する熱量が弱くなるような弱運転にし、3)温湿度指数が51以上55以下の場合にはヒータ40から発生する熱量が中程度になるような中運転にし、4)温湿度指数が50以下の場合にはヒータ40から発生する熱量が強くなるような強運転にする。
このように、子牛の環境特性に応じてヒータ40の作動も制御されるので、子牛の寒冷ストレスをより緩和することができる。
なお、前述したヒータ40の調整では、図5(b)に示すように、温湿度指数の階層に応じたヒータ40の熱量の調整を行う運転(弱運転、中運転、強運転)をする場合を示したが、この運転(弱運転、中運転、強運転)を自在に変更可能にしてもよい。
前述した実施例では、ヒータ40の作動を温湿度指数に基づいて作動を制御する場合を示したが、温度の指標に応じてヒータ40の作動を制御するようにしてもよい。この場合、図5(c)に示すように、子牛が飼育される牛舎内の気温が10℃以下になるとヒータ40を作動させる。
1 家畜体の環境緩和装置
3 温度センサ(温度検出手段)
5 湿度センサ(湿度検出手段)
10 送風装置(送風手段)
13 作動制御装置(作動制御手段)
30 散水装置(散水手段)
40 ヒータ(暖房装置)
80 牛舎(畜舎)
C 牛(家畜)
Ca 子牛(幼畜)

Claims (7)

  1. 畜舎内の温度を検出する温度検出手段と、
    前記畜舎内の湿度を検出する湿度検出手段と、
    前記畜舎に設置されて該畜舎内の家畜に風を送る送風手段と、
    前記温度検出手段により検出された温度検出値及び、前記湿度検出手段により検出された湿度検出値から前記畜舎で飼育される家畜のストレスの度合いの指標となる温湿度指数を算出し、この算出された温湿度指数に応じて前記送風手段の作動を制御して風量を調整する作動制御手段と
    を有することを特徴とする家畜体の環境緩和装置。
  2. 前記家畜は牛であり、
    前記作動制御手段は、算出された温湿度指数の階層が大きくなるに従って風量が大きくなるように前記送風手段の作動を制御し、温湿度指数が60以下になると前記送風手段を停止状態にさせ、温湿度指数が60よりも大きくなると温湿度指数の階層に応じた風量になるように前記送風手段を作動させる
    ことを特徴とする請求項1に記載の家畜体の環境緩和装置。
  3. 畜舎内の温度を検出する温度検出手段と、
    前記畜舎内の湿度を検出する湿度検出手段と、
    前記畜舎に設置されて該畜舎内の家畜に散水する散水手段と、
    前記温度検出手段により検出された温度検出値及び、前記湿度検出手段により検出された湿度検出値から前記畜舎で飼育される家畜のストレスの度合いの指標となる温湿度指数を算出し、この算出された温湿度指数に応じて前記散水手段の作動を制御して散水量を調整する作動制御手段と
    を有することを特徴とする家畜体の環境緩和装置。
  4. 前記家畜は牛であり、
    前記作動制御手段は、算出された温湿度指数の階層が大きくなるに従って散水量が大きくなるように前記散水手段の作動を制御し、温湿度指数が70以下になると前記散水手段を停止状態にさせ、温湿度指数が70よりも大きくなると温湿度指数の階層に応じた散水量になるように前記散水手段を作動させる
    ことを特徴とする請求項3に記載の家畜体の環境緩和装置。
  5. 畜舎内の温度を検出する温度検出手段と、
    前記畜舎内の湿度を検出する湿度検出手段と、
    前記畜舎に設置されて該畜舎内の家畜に風を送る送風手段と、
    前記畜舎に設置されて該畜舎内の家畜に散水する散水手段と、
    前記温度検出手段により検出された温度検出値及び、前記湿度検出手段により検出された湿度検出値から前記畜舎で飼育される家畜のストレスの度合いの指標となる温湿度指数を算出し、この算出された温湿度指数に応じて前記送風手段及び前記散水手段の作動を制御する作動制御手段とを有し、
    前記作動制御手段は、請求項2及び請求項4に記載の内容で前記送風装置及び前記散水装置を同時に作動制御する
    ことを特徴とする家畜体の環境緩和装置。
  6. 畜舎内の温度を検出する温度検出手段と、
    前記畜舎内の湿度を検出する湿度検出手段と、
    前記畜舎に設置されて該畜舎内の空気を暖める暖房手段と、
    前記温度検出手段により検出された温度検出値及び、前記湿度検出手段により検出された湿度検出値から前記畜舎で飼育される幼畜のストレスの度合いの指標となる温湿度指数を算出し、この算出された温湿度指数に応じて前記暖房手段の作動を制御して畜舎内の温度を調整する作動制御手段と
    を有することを特徴とする家畜体の環境緩和装置。
  7. 前記幼畜は子牛であり、
    前記作動制御手段は、算出された温湿度指数の階層が小さくなるに従って発生する熱量が大きくなるように前記暖房手段の作動を制御し、温湿度指数が60よりも大きくなると前記暖房手段を停止させ、温湿度指数が60よりも小さくなると温湿度指数の階層に応じた熱量になるように前記暖房手段を作動させる
    ことを特徴とする請求項6に記載の家畜体の環境緩和装置。
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