JP2021185759A - 畜舎の換気システム - Google Patents

Abstract

【課題】乳牛を飼育する畜舎では、１頭毎のストレスを解消するようにすると手間とコストのかかるシステムとなる。一方、乳牛は１頭当たりの占有面積が広いので、エリア分けをしても、エリアの温度が大きく上昇することは少ない。【解決手段】畜舎内を複数のエリアに分け、前記エリア毎に少なくとも一台の送風機と、前記畜舎内の家畜の位置を検出する位置センサと、温度センサを設け、前記温度センサで検知した温度および、前記位置センサで把握した家畜の分散状態に基づき、前記送風機の運転を制御する制御器を有することを特徴とする畜舎の換気システムでは、エリア毎の乳牛の分散状態に応じて送風量を変換させるので、畜舎のエリア毎の制御が可能となる。【選択図】図５

Description

本発明は、乳牛を飼育する畜舎（牛舎）の換気システムに係るものである。

酪農では、暑い夏季になると雌牛の受胎率が低下し、また出産後の雌牛も暑熱ストレスが起因し、搾乳量が減少する問題があった。この問題に対しては、牛の生活する牛舎の環境を快適なものにするという観点でいくつかの提案がされている。

特許文献１では、畜舎自体をプッシュプル方式と呼ばれる換気方式を導入し、さらに、温湿度指数ＴＨＩを、乳牛の快適指数となるように修正した修正ＴＨＩを用いた換気扇の制御を行う発明が開示されている。

また、特許文献２には、ＴＨＩに基づいてプッシュ側送風機の高さを変化させるような畜舎が開示されている。これは快適な風を佇立している状態でも、横臥した状態でも乳牛に当てて、快適性を向上させる内容である。

また、特許文献３では、プッシュプル方式の換気施設を有する畜舎において、個体のバイタル情報（血中ストレス物質濃度情報）を検出し、異常個体の周辺に２頭以上の異常個体がいた場合には、最も近い送風機の回転数を増加させる技術が開示されている。この発明は、群れることでストレスが向上した集団には、より多くの風を送る内容である。

一方、鶏を飼育する鶏舎においては、畜舎内を区画に分けて、個体の体温が上昇する区画には、換気扇の風量を増加させる内容が開示されている（特許文献４）。

特開２０１５−０６２４０４号公報 特開２０１８−１６１０７９号公報 特開２０１５−２０４７６６号公報 特開平１−１５７３２４号公報

乳牛を畜舎で飼育する方式としてフリーバーン方式とフリーストール方式が知られている。フリーストール方式では、個々の乳牛のベッドが設置されており、フリーバーン方式では、個々の乳牛のベッドはない。フリーバーン方式では、乳牛は、畜舎内を自由に歩き回り、気に行った場所で休息や睡眠を取ることができる。尤も、フリーストール方式であっても、摂餌ゾーンや水槽への移動は個々の乳牛が自由に行うことができる。

乳牛は放牧状態では、他の個体と一定の距離を取って、佇立や横臥で休息を取る。しかし、畜舎で飼育すると、水槽、送風が当たるところ、比較的暗いところ等に個体同士が接近して群れるという習性がある。したがって、群れた状態の乳牛の快適性を向上させるという観点からは、特許文献３のように個々の個体のバイタルサインを見て、不快な状態にある乳牛に最も近い送風機から風を送るというのは、好適な方法である。

しかし、個々の乳牛のバイタルサインを測定するのは、鮮血を採血する必要がある。つまり、耳タグとか鼻輪といった傷が自然治癒してしまい、止血してしまった部分からは採取できない。すると、バイタルサインの取得の都度毛細血管を破るか、ある程度の太さの静脈に採血針を挿入しておかなければならない。したがって、鮮血の採血は、微量とはいえ乳牛に負担を強いることとなる。

特許文献４は、畜舎内を区画に分けて温度管理する方法である。区画単位で管理および制御するのは、システムとしてはより単純で、動物にバイタルサインの取得という負荷をかけることはない。設置者としては、導入しやすい方式である。

ところで、特許文献４で紹介されている鶏（特にブロイラー）は、成長が早く、畜舎には２か月ほどしかいない。したがって、畜舎内で鶏は、かなり密集度が高い（個々の個体に割り当てられる床面積は狭い）状態で飼育され、床面はほぼ鶏で埋め尽くされる。したがって、全体としてみれば、個々の鶏が移動しても、区画毎の温度管理で換気を行えば、効果的な冷房が可能である。

しかし、乳牛は、長期間に亘って飼育され、また、体も大きいので、１頭当たりの面積は鶏よりも広く設定されている。しかも、上記のように、畜舎内を動き回り、群れて休息するので、畜舎を区画に分けて温度管理しただけでは、乳牛の各個体の快適性を向上若しくは維持することはできない。鶏の場合と違い、乳牛が移動すると、区画毎の粗密状態が大きく変化するからである。

本発明は上記の課題に鑑みて想到されてものであり、乳牛を飼育する畜舎において、畜舎内を区画に分けて管理し、なおかつ乳牛の快適性を確保できる畜舎を提供するものである。

より具体的に本発明に係る畜舎の換気システムは、
畜舎内を複数のエリアに分け、
前記エリア毎に少なくとも一台の送風機と、前記畜舎内の家畜の位置を検出する位置センサと、温度センサを設け、
前記温度センサで検知した温度および、前記位置センサで把握した家畜の分散状態に基づき、前記送風機の運転を制御する制御器を有することを特徴とする。

本発明に係る畜舎の換気システムでは、畜舎内を複数のエリアに分け、そのエリア内に存在する頭数に基づいて送風状態を変化させる。したがって、乳牛が群れて密度が高くなるエリアの風量を多くすることができる。これは、単にエリア毎の温度で送風量を制御するのだけではなく、密度まで考慮している。したがって、エリア毎の送風制御でありながら、個々の乳牛の快適性を、各個体に物理的な負荷を負わせることなく、提供することができる。

本発明に係る畜舎（牛舎）の外観斜視図である。 畜舎の長辺側の側壁およびその拡大図である。 畜舎の短辺側の端壁を表す図である。 畜舎に用いる送風機の一例を示す図である。 本発明に係る畜舎の構成を示す図である。 本発明に係る畜舎に備えられる制御器の処理のフローを示す図である。

以下に本発明に係る畜舎の換気システムについて図面を示し説明を行う。なお、以下の説明は、本発明の一実施形態および一実施例を例示するものであり、本発明が以下の説明に限定されるものではない。以下の説明は本発明の趣旨を逸脱しない範囲で改変することができる。

図１に本発明に係る畜舎（牛舎）の斜視図を示す。また、図２には、畜舎１の側面図とその一部拡大図を示す。また、図３には、畜舎１の短辺方向の側面図を示す。図１、２、３を参照して、畜舎１は、長方形の床面１０と、床面１０の短辺側に設けられた端壁１２ａ、１２ｂと、床面１０の長辺側に設けられた側壁１４ａ、１４ｂと、屋根１６によって形成される。

床面１０は、長方形の形状をしている。ただし、正方形を排除するものではない。畜舎１を建設する土地の都合により、多少のゆがみはあってもよい。ここで「ゆがみ」とは、各辺が完全な直線でない若しくは、各辺をなす角度が９０度からずれるという状況を含む。しかし、畜舎１は、舎内に均一な空気の流れを発生させることで、牛にとっての快適性を確保するものであるので、均一な空気の流れを阻害するほど、ゆがんでしまうのは好ましくない。床面１０が長方形であるとは、少なくとも後述する送風機２０が設置される、側壁１４ａ、１４ｂが略平行であればよい。

図３を参照して、端壁１２ａと１２ｂは、長方形の床面１０の対向する短辺に設けられる。ここには、開閉扉１３ａ、１３ｂが設けられる。開閉扉１３ａ、１３ｂは、畜舎１への牛の出入りや、作業車両若しくは作業者の出入りのために利用される。通常、この開閉扉１３ａ、１３ｂは、閉じておくのが望ましい。端壁１２ａ、１２ｂに開口部があると、畜舎１内に発生させる均一な空気の流れを乱す原因になるからである。

図２を参照して、側壁１４ａは、長方形の床面１０の対向する長辺に設けられる。なお、側壁１４ａと側壁１４ｂは、ほぼ同じなので、側壁１４ａで説明を続ける。側壁１４ａには、貫通孔１４ａｈ（側壁１４ｂなら貫通孔１４ｂｈ）が形成されている。貫通孔１４ａｈは、側壁一杯に広がる１つの貫通孔であってもよいし、複数の貫通孔が設けられていても良い。この貫通孔１４ａｈ（１４ｂｈ）には、後述する送風機２０ａ（２０ｂ）が設置される。また、貫通孔１４ａｈは、側壁１４ａ若しくは壁部材（側壁を形成するボード状の材料）を形成してから穿設してもよいし、凹状の切り込みが形成された壁部材を組み合わせて設けられた側壁１４ａの孔であってもよい。

図１を参照して、屋根１６は、畜舎１内の均一な空気の流れを作る空間を形成する一部であるので、空気の流れを阻害しない程度の天井の平坦さを有するのが望ましい。屋根１６が直接天井となる場合は、屋根１６はフラットに近い方が望ましい。形状は、特に限定されるものではなく、切妻屋根、寄棟屋根など自由に利用してよい。切妻屋根で、屋根１６の傾斜が１寸勾配（５．７度）のものが好適に利用することができる。なお、寒冷地では積雪防止及び屋根１６の強度の観点から、２寸勾配（１１．４度）であってもよい。また、勾配がこれ以上あっても、畜舎１内にバッフルと呼ばれる導風幕を張ることで、天井を形成することなく、空気の流れを均一にすることができる。

図２（ａ）には、側壁１４ａの正面図を示し、図２（ｂ）には、一部拡大図を示す。側壁１４ａ、１４ｂに設けられる貫通孔１４ａｈ、１４ｂｈには、送風機２０ａ、２０ｂが、設置される。送風機２０ａ、２０ｂは、それぞれの側壁１４ａ、１４ｂに同数ずつ配置され側壁１４ａ、１４ｂの全面に配置されるのが望ましい。また、配置は隣接する送風機同士が等間隔になるように配置するのが望ましく、隣接する送風機同士の間隔は、使用するファンの直径２０ｄ以内の距離であるのが望ましい。均一な空気の流れを作るためには、隣接する送風機同士の間隔が開きすぎていては、空気が流れない空間ができてしまうからである。ただし、後述するように、上記の条件を満たしていなくとも、均一な空気の流れを作ることができる態様を排除しない。

図４には、１台の送風機２０の例を示す。図４（ａ）は側面視、図４（ｂ）は平面視である。送風機２０は１１２０ｍｍ×１１２０ｍｍの大きさであり、幅２０ｗおよび高さとも同じ寸法である。ファンの直径２０ｄは、１０００ｍｍの大きさを有する。送風機２０の前面２０ｆと後面２０ｒには、ワイヤで形成された羽根ガードが設けられている。空気は後面２０ｒから入り、前面２０ｆから吹き出される。図４で例示した送風機２０は、吸込側と吹出側が決まっているタイプの送風機２０を示したが、ファンの回転方向によってどちらの面も吸込側にできるタイプの送風機２０であればより好ましい。

図２を再度参照する。図２（ａ）に示すように、送風機２０は、一方の側壁の全面に配置している。但し、後述するように後述するエリアに少なくとも１つ以上設けられていればよい。図２では、側壁１４ａに縦に接近して設けられた貫通孔１４ａｈ１、１４ａｈ２が設けられており、それぞれの貫通孔１４ａｈ１、１４ａｈ２に、送風機２０ａが設置されている様子を示す。つまり、縦方向に２段に送風機２０ａを配置した構成である。

横方向を見ると、それぞれの貫通孔１４ａｈ１、１４ａｈ２の間隔には、狭い部分１５ａと広い部分１５ｂがある。広い部分１５ｂは、側壁１４ａ（１４ｂ）の柱等を設ける箇所である。狭い部分１５ａおよび広い部分１５ｂともに、送風機２０ａのファンの直径２０ｄより狭い間隔で設置されている。なお、ここで、隣接する送風機の間隔とは、隣接する送風機のファンの先端同士が最も短くなる距離を言う。

また、側壁１４ａの両端でも、端１４ａｔ１、１４ａｔ２から最初の送風機２０ａまでの距離は、送風機２０ａのファンの直径２０ｄよりも短い間隔で配置されている。また、図２で示すように、送風機２０ａを縦方向に重ねる場合も、各送風機２０ａ間の距離はファンの直径２０ｄよりも短い間隔で配置されている。なお、送風機２０ａは、１段だけで配置してもよい。床面１０から牛の頭の高さまでに均一な空気の流れができればよいからである。また、送風機２０ａは、３段以上の配置にすることを排除しない。

図示してないが、他方の側壁１４ｂの全面にも同じように送風機２０ｂが配置されている。一方の側壁１４ａの全面に配置された送風機２０ａと、他方の側壁１４ｂに配置された送風機２０ｂは、それぞれの送風機２０ａ、２０ｂ同士が対向する位置に配置されている。ここで対向する位置とは、互いに向かい合う送風機２０ａ、２０ｂのファンの軸心がほぼ一致する位置関係をいう。ただし、上記の条件を満たしていなくとも、均一な空気の流れを作ることができる態様を排除しない。

しかしながら、一方の側壁１４ａから他方の側壁１４ｂまでの十分長い距離（少なくとも１０ｍ以上の距離）を空気が流れるため、送風機２０ａ、２０ｂ同士が対向する位置になくても、均一な空気の流れを作ることはできる。なお、図４に示すように吸引と排出の方向が決まった送風機を用いる場合は、畜舎１の一方の側壁に配置した送風機は吸引側を畜舎の外側に向け（プッシュ側送風機）、他方の側壁に配置した送風機は、排出側を畜舎の外側に向ける（プル側送風機）。

また、プッシュ側送風機とは、送風機を吸引方向に配設した送風機であり、プル側送風機とは、送風機を排出方向に配設した送風機と言ってもよい。また、プル側送風機が配置されている側壁１４ｂを第１側壁と呼び、プッシュ側送風機が配置されている側壁１４ａを第２側壁と呼ぶ。

図５は床面１０の平面図である。図５はフリーストール方式の畜舎１（牛舎）を例示するが、フリーバーン方式であってもよい。ストールの列６０はＬｓｔ列（図では２列）あるとし、ストール列６０には、Ｎｓｔ個（図では１０個）のストール６２が設けられているとする。なお、一部のストール６２は水槽６４となっている。ストール６２と水槽６４および摂餌ゾーン６６を乳牛の生活ゾーン６８と呼ぶ。床面１０のその他のエリアは、ユーティリティゾーン７０と呼ぶ。本発明の畜舎１では、床面１０の生活ゾーン６８を複数のエリアに分ける。ここでエリア数を「Ｎａ」とする。

今この畜舎を４つのエリアに分ける場合で説明を続けける（エリア数Ｎａ＝４）。それぞれエリアＡ、エリアＢ、エリアＣ、エリアＤとする。エリアＡ、エリアＤには、６頭分のストール６２がある。また、エリアＢ、エリアＣでは、ストール４つ分の面積を水槽６４に当てている。したがって、エリアＢおよびエリアＣでは、４頭分のストール６２が設けられている。結果、畜舎１全体での全頭数Ｎは、２０頭となる。

エリアを４つ設けたので、プッシュ側送風機２０ａおよびプル側送風機２０ｂも各エリアに対面するものが決められる。これらの符号の後にエリアの符号をつけることで区別する。例えばエリアＢのプッシュ側送風機は符号「２０ａＢ」であり、プル側送風機は「２０ｂＢ」である。

なお、プッシュ側送風機２０ａとプル側送風機２０ｂは連動して動作させるので、これらをまとめて送風機２０と呼ぶ。したがって、送風機２０Ｂは、エリアＢを間に挟む、プッシュ側送風機２０ａＢと、プル側送風機２０ｂＢを言う。他のエリアにおいても同様である。また、生活ゾーン６８にかからない送風機２０があってもよい。

各エリアには、位置センサとしてのカメラ４０と温度センサ４２、湿度センサ４４が設けられている。また風力センサ４６が設けられていてもよい。なお、エリア毎に各機器を区別する際は、それぞれの符号の後ろには、エリアの符号をつける。例えば、図５では、エリアＡのカメラはカメラ４０Ａ、温度センサは温度センサ４２Ａ、湿度センサは湿度センサ４４Ａ、風力センサ４６Ａと記載した。また、エリアＣにおいても、カメラはカメラ４０Ｃ、温度センサは温度センサ４２Ｃ、湿度センサは湿度センサ４４Ｃ、風力センサは風力センサ４６Ｃと記載した。エリアＢおよびエリアＤにおいても図には記載していない場合もあるが、同様であるとする。位置センサとしては、カメラ以外に、家畜に装着した情報端末のＧＰＳも使用できる。

畜舎１には、制御器５０が備えられている。制御器５０は、カメラ４０、温度センサ４２、湿度センサ４４と接続しており、各機器から映像信号Ｓａ、温度情報Ｓｔ（温度Ｔｒに相当。）、湿度情報Ｓｈ（湿度Ｈｒに相当。）をそれぞれ受信する。また風力センサ４６がある場合は、風力情報Ｓｗ（風力ｖに相当。）を得てもよい。また、制御器５０は、送風機２０とも接続されており、それぞれの送風機２０を制御信号Ｃｆで制御することができる。

なお、送風機２０へ駆動電力Ｗｄを送信する変電機５２へ制御器５０から制御信号Ｃｆを送信し、送風機２０を制御するとした。しかし、制御器５０から変電機５２へ直接駆動電力Ｗｄを送信してもよい。図５では、制御信号Ｃｆは、各エリア毎の制御をするという意味で、ＣｆＡ（送風機２０Ａ用の制御信号）、ＣｆＢ（送風機２０Ｂ用の制御信号）、ＣｆＣ（送風機２０Ｃ用の制御信号）、ＣｆＤ（送風機２０Ｄ用の制御信号）を送信するとした。なお、制御器５０は１つでよい。もちろん、複数のマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）をまとめて１つの制御器５０として使ってもよい。また、各エリア毎に制御器５０を設けてもよい。

次に制御器５０の動作を説明する。まず、各エリアの定員数Ｒｎの数を決める。これは、各エリアの面積と、送風機２０の性能で決めることができる。例えば、全頭数Ｎをエリア数Ｎａで割ることで定員数Ｒｎを求めることができる。また、エリアＡ、エリアＣ、エリアＤのストールの数Ｓｔｎを定員数Ｒｎとしてもよい。以下では、ストール数Ｓｔｎを各エリアの定員数Ｒｎとする。したがって、エリアＡ、エリアＢ、エリアＣ、エリアＤのそれぞれの定員数Ｒｎは、６頭、４頭、４頭、６頭である。

なお、送風機２０は、運転する際の駆動電力をＷｄとする。また、各エリア毎に送風機２０は制御可能である。そして、以下の説明において送風機２０を駆動電力Ｗｄで運転することを「Ｆａｎ（Ｗｄ）」と表記する。なお、送風機２０は、駆動電力Ｗｄが増加するとファンの回転数が高くなり、駆動電力Ｗｄが減少するとファンの回転数も低くなるように制御される。この制御はインバーター制御で行われてもよい。また、この表記もエリア符号をつけることで区別してよい。例えば、エリアＢの送風機２０を駆動電力Ｗｄで運転する場合は「Ｆａｎ（Ｗｄ）Ｂ」と表記してよい。

図６には、制御器５０の処理フローの一例を示す。処理がスタートしたら（ステップＳ１００）、終了判断を行う（ステップＳ１０２）。終了判断は、電源オフなどで判断してよい。終了する場合（ステップＳ１０２のＹ分岐）は、停止する（ステップＳ１０４）。終了しない場合（ステップＳ１０２のＮ分岐）は、処理を次のステップＳ１０６に移す。

ステップＳ１０６以下は、エリア毎にそれぞれのステップが実行される。ステップＳ１０６では、制御器５０は、各エリアのカメラ４０で、エリア内の映像信号Ｓａを取得し、温度センサ４２によって、温度Ｔｒを取得し、湿度センサ４４によって湿度Ｈｒを取得する。また、風力センサ４によって風力ｖを取得してもよい。

次に、各エリア内の映像信号Ｓａを画像処理し、何頭の乳牛が各エリア内にいるかをカウントし、各エリア毎の乳牛の存在数Ｐｎを決定する（ステップＳ１０８）。そして、各エリア毎の乳牛の存在数Ｐｎと、定員数Ｒｎとの差Ｄｎを求める（ステップＳ１１０）。

次に温度Ｔｒと湿度Ｈｒに基づいて、駆動電力Ｗｄを求める（ステップＳ１１２）。駆動電力Ｗｄの求め方は、特に限定されない。図では任意の関数が使用できるという意味で「ｆ（Ｔｒ，Ｈｒ）」と記載した。送風機２０の定格出力における送風量、各エリアに割り当てられる台数（少なくとも１台以上）、エリアの面積、定員数Ｒｎ等で決定される。また、パラメータとして、少なくとも温度Ｔｒは用いられるが、湿度Ｈｒおよび風力ｖは用いなくてもよい。

また、湿度Ｈｒを用いる場合はＴＨＩ（温湿度指数）を用いてもよい。一般に温湿度指数ＴＨＩは（１）式で求められる。

ここでＴｒはエリア毎の温度（℃）でありＨｒはエリア毎の相対湿度（％）である。

したがって、ステップＳ１１２において、駆動電力Ｗｄを温湿度指数に基づいて決定する場合は、Ｗｄ＝ｆ（ＴＨＩ（Ｔｒ，Ｈｒ））と記載できる。なお、この駆動電力Ｗｄは、エリア内に定員数Ｒｎだけいた場合の送風量を得るための電力である。これを「定員数電力」と呼ぶ。また、ＴＨＩの代わりに風力センサ４６で取得する風速ｖを加味した（２）式で求められる補正ＴＨＩを用いてもよい。

なおここでＴｒはエリア毎の温度（℃）を表し、Ｈｒはエリア毎の相対湿度（％）を表し、ｖはエリア毎の風速（ｍ／ｓ）を表す。また偏差定数とは地域等による畜舎の環境に対応する為の数値幅を持たせた調節の値である。通常偏差定数は０から８の値をとる。

ＴＨＩも補正ＴＨＩもいわば、乳牛にとっての不快指数を表すと考えられている。したがって、ステップＳ１１２時点では、各センサで温度、湿度、風力を取得した際の環境を乳牛がどれくらい不快に感じるかを示す指標としてＴＨＩや補正ＴＨＩが求められる。したがって、ステップＳ１１２時点の駆動電力Ｗｄは、不快指数が高ければ（ＴＨＩ若しくは補正ＴＨＩの値が大きければ）、駆動電力Ｗｄを高くし、不快指数が低ければ（ＴＨＩ若しくは補正ＴＨＩの値が小さければ）駆動電力Ｗｄを低くするように制御される。

次に差Ｄｎの符号を調べる（ステップＳ１１４）。差Ｄｎの符号がプラスであった場合（ステップＳ１１４のプラス分岐）、そのエリアには定員数Ｒｎより多くの乳牛が集まっている。したがって、そのエリアには、定員数Ｒｎがいる場合より多い風量を流すことが必要である。

そこで、駆動電力ＷｄはステップＳ１１２で求めた駆動電力Ｗｄ（定員数電力）に差Ｄｎのα倍を加えた値に修正する（ステップＳ１１６）。駆動電力Ｗｄはそのエリアに定員数Ｒｎがいる場合（定員数電力）よりも大きな値となる。これは送風機２０の回転数が高くなる事を意味する。

差Ｄｎの符号がマイナスであった場合（ステップＳ１１４のマイナス分岐）は、そのエリアには、定員数Ｒｎより少ない乳牛しかない。そこで、そのエリアには、定員数Ｒｎがいる場合より少ない風量を流すだけでよい。ステップ１１２で求めた駆動電力Ｗｄ（定員数電力）に差Ｄｎのβ倍を加えた値に修正する（ステップＳ１１８）。ここで、差Ｄｎの符号はマイナスなので、駆動電力Ｗｄは定員数電力より小さな値となる。

差Ｄｎがゼロであった場合（ステップＳ１１４のゼロ分岐）は、そのエリアには、定員数Ｒｎの乳牛が存在している。したがって、定員数電力の風を流せばよい。つまり、駆動電力ＷｄはステップＳ１１２で求めた駆動電力Ｗｄ（定員数電力）の値に設定する（ステップＳ１２０）。もちろん、駆動電力Ｗｄに何もせずに処理のフローを移すだけでもよい。

以上のようにここでは、分散状態の好適な判断方法として、エリアに毎に設けられた家畜の定員数Ｒｎと実際に存在している存在数Ｐｎの差Ｄｎとした。そして、分散状態が高ければ駆動電力を増やし、分散状態が低ければ駆動電力を減らす制御を行った。しかし、エリア毎の家畜の分散状態はこの方法に限定されるものではない。

例えば、エリア毎の存在数Ｐｎをエリア面積で除した値を分散状態としてもよいし、個々の家畜間の距離に基づく統計値を分散状態としてもよい。なお、統計値とは、平均値、分散、標準偏差といった統計学的な指標をいう。いずれにしても、分散状態が密になれば、駆動電力を増やし、疎になれば駆動電力を減らす制御を行う。

なお、上記の修正係数α、βは、基本的に異なる値であるが、生活ゾーン６８の大きさ、送風機２０の出力と配置、乳牛の数、定員数Ｒｎ等の条件によっては、αとβは同じ値となることを排除しない。ただし、暑熱対策としては、αはβより大きくする方が好ましい。

次にステップＳ１０６で取得した温度Ｔｒが、冷却のために送風機２０を使用とされる温度Ｔ０以上であるか否かを判断する（ステップＳ１２２）。エリア内の温度が十分に低ければ、送風機２０を使用する必要はない（Ｎ分岐）。なお、ステップＳ１２２では、送風機２０の使用の要否を、温湿度指数ＴＨＩで判断してもよい。

すなわち、ステップＳ１０６で取得した温度Ｔｒ、湿度Ｈｒから求められる温湿度指数をＴＨＩ（Ｔｒ，Ｈｒ）とすると、閾値の温度湿度をそれぞれＴ０、Ｈ０とした時の温湿度指数ＴＨＩ［Ｔ０，Ｈ０］を比較して、ＴＨＩ（Ｔｒ，Ｈｒ）がＴＨＩ［Ｔ０，Ｈ０］以上であれば、ステップＳ１２２の要件を満たしている（Ｙ分岐）としてもよい。

なお、ＴＨＩ［Ｔ０，Ｈ０］は、温度Ｔ０、湿度Ｈ０の時のＴＨＩの値そのものであり、エリア内の温度、湿度がＴ０、Ｈ０であることを意味するのではない。温度と湿度がそれぞれＴ０、Ｈ０でなくてもＴＨＩ［Ｔ０，Ｈ０］の値となる温度と湿度の組み合わせがあってもよい。また、ここでＴＨＩの代わりに補正ＴＨＩを用いて風力まで考慮してもよい。

温度Ｔｒが閾値温度Ｔ０以上であれば（ステップＳ１２２のＹ分岐）、駆動電力Ｗｄで送風機２０を駆動する（ステップＳ１２４）。若しくは温湿度指数ＴＨＩ（Ｔｒ，Ｈｒ）が閾値温湿度指数ＴＨＩ［Ｔ０，Ｈ０］以上であれば、駆動電力Ｗｄで送風機２０を駆動する（ステップＳ１２４）としてもよい。

温度Ｔｒが閾値温度Ｔ０以上でなければ（ステップＳ１２２のＮ分岐）、駆動電力Ｗｄ＝Ｍｉｎで送風機２０を駆動する（ステップＳ１２６）。若しくは温湿度指数ＴＨＩ（Ｔｒ，Ｈｒ）が閾値温湿度指数ＴＨＩ［Ｔ０，Ｈ０］以上であれば、駆動電力Ｗｄ＝Ｍｉｎで送風機２０を駆動する（ステップＳ１２６）としてもよい。ここで、駆動電力ＷｄがＭｉｎであるとは、畜舎を換気するために最低限必要な換気量を確保するための駆動電力である。すなわち、送風機２０は家畜の呼吸による発生する二酸化炭素ガスを排気するため最低換気量を維持する運転を行う。なお、駆動電量Ｍｉｎは各エリアの送風機２０の間欠運転であってもよい。

ステップＳ１２４若しくはステップＳ１２６を実行したら、処理のフローをステップＳ１０２に戻して、再び処理を繰り返す。

以上の処理は、各エリア毎に行われる。したがって、エリアを亘って乳牛が移動した場合、頭数が定員数Ｒｎから減ったエリアでは、定員数電力の時の風量より少ない風量を発生させる駆動電力Ｗｄが、そのエリアの送風機２０に与えられる。

一方、他のエリアから乳牛が移動してきて、定員数Ｒｎより頭数が増えたエリアでは、定員数電力の時の風量より多い風量を発生させる駆動電力Ｗｄがそのエリアの送風機２０に与えられる。

具体的に上記の動作を図５において説明する。図５の各エリアの下方には定員数Ｒｎと、存在数Ｐｎを「（存在数Ｐｎ／定員数Ｒｎ）」という形で示した。具体的には、エリアＡは定員数６頭に対して存在数５頭である。また、エリアＢは定員数４頭に対して存在数２頭である。また、エリアＣは定員数４頭に対して存在数７頭である。また、エリアＤは定員数６頭に対して存在数６頭である。

エリアＡおよびエリアＢは、定員数Ｒｎより存在数Ｐｎが少ないので、ステップＳ１１４の差Ｄｒの符号はマイナスとなる。したがって、これらのエリアでは、定員数電力より少ない駆動電力が送風機２０Ａおよび送風機２０Ｂに送電される。これらの送風機２０のファンの回転数は定員数電力の場合の回転数より低くなる。送風量も当然少なくなる。

また、エリアＣは定員数Ｒｎより存在数Ｐｎが多い。したがって、エリアＣでは、定員数電力より大きい駆動電力が送風機２０Ｃに送電される。送風機２０Ｃのファンの回転数は定員数電力の場合の回転数より高くなる。送風量も当然多くなる。

また、エリアＤでは定員数Ｒｎと存在数Ｐｎが同じである。したがって、エリアＤでは、ステップＳ１１２で求めた定員数電力がそのまま駆動電力Ｗｄとして送風機２０Ｄに送電される。

以上のように、本発明に係る畜舎の換気システムでは、畜舎内をエリアにわけ、乳牛の分散程度を考慮して送風機の出力を制御するようにした。より具体的には、定員数Ｒｎを定めたエリア毎の頭数をカウントして定員数Ｒｎとの差Ｄｎに応じて送風機の出力を変化させた。したがって、乳牛のような大きな動物であっても、エリア毎の管理が可能になった。

本発明に係る畜舎の換気システムは、乳牛を飼育する際に用いる畜舎として好適に利用することができる。

１ 畜舎
１０ 床面
１２ａ、１２ｂ 端壁
１３ａ、１３ｂ 開閉扉
１４ａ、１４ｂ 側壁
１４ａｈ 貫通孔
１４ｂｈ 貫通孔
１４ａｈ、１４ｂｈ 貫通孔
１４ａｔ１、１４ａｔ２ 端
１５ａ 狭い部分
１５ｂ 広い部分
１６ 屋根
２０ 送風機
２０ａ、２０ｂ 送風機
２０ｄ 直径
２０ｗ 幅
２０ｆ 前面
２０ｒ 後面
２０ａ プッシュ側送風機
２０ｂ プル側送風機
４０ カメラ
４２ 温度センサ
４４ 湿度センサ
４６ 風力センサ
５０ 制御器
５２ 変電機
６０ ストール列
６２ ストール
６４ 水槽
６６ 摂餌ゾーン
６８ 生活ゾーン
７０ ユーティリティゾーン
Ｓａ 映像信号
Ｓｔ 温度情報
Ｓｈ 湿度情報
Ｓｗ 風力情報
Ｃｆ 制御信号
Ｗｄ 駆動電力
Ｔｒ 温度
Ｈｒ 湿度
ｖ 風力
Ｒｎ 定員数
Ｎ 全頭数
Ｎａ エリア数
Ｓｔｎ ストール数
Ｐｎ 存在数
Ｄｎ 差

Claims (6)

1. 畜舎内を複数のエリアに分け、
   前記エリア毎に少なくとも一台の送風機と、前記畜舎内の家畜の位置を検出する位置センサと、温度センサを設け、
   前記温度センサで検知した温度および、前記位置センサで把握した家畜の分散状態に基づき、前記送風機の運転を制御する制御器を有することを特徴とする畜舎の換気システム。
2. さらに、湿度センサを備え、
   前記制御器は、前記送風機の運転をＴＨＩに基づいて制御することを特徴とする請求項１に記載された畜舎の換気システム。
3. さらに、風力センサを備え、
   前記制御器は、前記送風機の運転を補正ＴＨＩに基づいて制御することを特徴とする請求項２に記載された畜舎の換気システム。
4. 前記分散状態は、前記エリア内で定められた定員数と前記エリア内にいる存在数の差であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一の請求項に記載された畜舎の換気システム。
5. 前記送風機は、
   前記畜舎の一対の側壁の一方側にプッシュ側送風機が設けられ、
   他方の側壁には、プル側送風機が設けられることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一の請求項に記載された畜舎の換気システム。
6. 前記送風機はインバーター駆動であることを特徴とする請求項１乃至５何れか一の請求項に記載された畜舎の換気システム。

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