JP6145754B2

JP6145754B2 - 家畜体の環境緩和装置

Info

Publication number: JP6145754B2
Application number: JP2012148643A
Authority: JP
Inventors: 久鍋西
Original assignee: Miyazaki Prefecture
Current assignee: Miyazaki Prefecture
Priority date: 2012-07-02
Filing date: 2012-07-02
Publication date: 2017-06-14
Anticipated expiration: 2032-07-02
Also published as: JP2014008043A

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、牛及び子牛を同一の畜舎内で飼育するための家畜体の環境緩和装置であって、前記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牛及び子牛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牛に散水する散水手段と、前記畜舎に設置されて該畜舎内の子牛用のスペース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と、前記湿度検出手段により検出された湿度検出値とから、前記畜舎で飼育される牛及び子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前記送風手段、前記散水手段及び前記暖房手段の作動を制御して風量、散水量及び前記畜舎内の温度を調整する作動制御手段と、を有し、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、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、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状態にさせ、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。

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
５湿度センサ
１０送風装置
１３作動制御装置
３０散水装置
４０ヒータ
８０牛舎
Ｃ牛
Ｃａ子牛

Claims

牛及び子牛を同一の畜舎内で飼育するための家畜体の環境緩和装置であって、
前記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牛及び子牛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牛に散水する散水手段と、
前記畜舎に設置されて該畜舎内の子牛用のスペース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と、前記湿度検出手段により検出された湿度検出値とから、前記畜舎で飼育される牛及び子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前記送風手段、前記散水手段及び前記暖房手段の作動を制御して風量、散水量及び前記畜舎内の温度を調整する作動制御手段と、
を有し、
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、
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、
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状態にさせ、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
ことを特徴とする家畜体の環境緩和装置。