JP7302098B2 - 気候システム - Google Patents

Description

本発明は、昆虫の幼虫を飼育するための部屋に調整された空気を提供するためのシステムに関する。

昆虫の幼虫の飼育のとき、特に、幼虫及び基材の熱、水分、及びＣＯ_２産出に起因して、かつ、最適な成長気候を確立するために、新鮮な調整された空気、すなわち、設定された温度、水分、Ｏ_２及びＣＯ_２含量を有する空気を全ての昆虫の幼虫に均質に提供することが重要である。従来の飼育施設では、昆虫の幼虫は、クレート内の基材上で成長する。換言すれば、クレート内部には、幼虫と、幼虫の餌、昆虫の糞、昆虫の皮膚部分、微生物などを含み得る基材とからなるバイオマスがある。空気循環はファンによって得られる。しかしながら、これは低密度のシナリオについてのみ実現可能である。１つの部屋当たりより多くのクレートが使用されている場合、空気循環の有効性が低減し、ある時点において、このようなシステムの限界に達する。従来のシステムでは、クレートが使用されているが、クレートは、全てのシナリオについて最適な均質な気候状態を生じさせない。

したがって、部屋の中の空気循環を改善することによって、大量の幼虫の高密度の飼育を可能にするシステムを提供することが望ましい。特に、バイオマスを空気エネルギー転送に最適化するための、各個々のクレートの上の方向付けられた空気流、及び調整された空気が提供される。更に、空気は、昆虫の幼虫にとって最適な成長気候を有するために、熱及び水分の蓄積を可能にすることなく、部屋から抽出される必要がある。

これらの目的は、特許請求の範囲において定義されている本発明によって解決される。

特に、本発明は、昆虫の幼虫を飼育するための部屋に調整された空気を提供するためのシステムに関する。システムは、昆虫の幼虫を保管するためのクレートを備え、クレートは、縦方向の縦列を形成するように積み重ね可能であり、クレートは、対向する側上に配設された横方向の切り欠き部を備える。クレートに調整された空気を個々に提供するための空気入口ダクトは、縦方向に配設されており、空気入口ダクトは、縦列内の各クレートについて少なくとも１つのノズルを備える。少なくとも１つのノズルの位置は、それぞれのクレートの横方向の切り欠き部の位置に対応する。システムは、空気出口ダクトを更に備え、空気出口ダクトは、縦方向に配設されており、空気出口ダクトは、空気入口ダクトの反対側にある積み重ねられたクレートの側上に配設されている。

好ましくは、空気は、特定の温度、湿度、速度／圧力、及び／又はＣＯ_２率を有するように調整される。空気入口ダクトは、各クレートに均一な空気圧を提供するために、ベローから形成され得る。空気入口ダクトは、１つのクレート当たり３つ又は５つのノズルを備え得る。空気入口ダクトは、空気入口ダクトに対して互いに反対側に配置されている積み重ねられたクレートの２つの縦列に、調整された空気を提供し得る。

好ましくは、空気出口ダクトは、クレートの２つの隣接する縦列間の空間によって形成されている。積み重ねられたクレートの２つの縦列は各々、縦列のそれぞれの外側上にある２つの空気出口ダクトとの中間に調整された空気を提供するために、１つの空気入口ダクトを有してもよい。吸引力は、空気出口ダクトを介して排出空気を吸引するために提供され得る。好ましくは、空間は、全ての空気出口ダクトに均一な吸引力を提供するために、空気出口ダクトの上方に形成されている。

添付の図面を参照して、本発明について説明する。
図１は、クレートを通る空気流のＣＦＤシミュレーションを示す。 図２は、クレートを通る空気流のＣＦＤシミュレーションを示す。 図３は、排出システムの例示的な構造を示す。 図４は、本発明によるシステムの例示的な断面図を示す。 図５は、本発明による空気調整された部屋の例示的な図を示す。 図６は、概略システム図を示す。

本発明は、昆虫の幼虫を飼育するための好適な環境を提供することを目的とした加熱、換気、及び空気調整（ＨＶＡＣ）システムに関する。幼虫は、栄養を提供する基材、すなわち栄養培地上で成長することができる。培地は、昆虫の幼虫にとって好適であり昆虫の幼虫の成長を可能にする有機廃棄物又は他の種類の栄養を備え得る。これにより、基材自体が、成長し熱及びＣＯ_２を産出する微生物を含有する。幼虫は、基材と一緒に、矩形であり得る積み重ね可能なクレート１に保管される。クレート１の壁部自体が、好ましくは、気密性である。クレート１は、縦列を形成するように積み重ねられており、複数の縦列は、横列を形成するように互いに隣接して格納されている。複数の横列は、互いに隣接して格納されてもよく、したがって、壁部及び通廊を形成する。積み重ね可能であることは、例えば、クレート壁部上のセルフセンタリング要素によって達成され、セルフセンタリング要素は、クレートの垂直な積み重ねを可能にし、これにより、クレートをほぼ気密に封止する。しかしながら、クレート１の垂直な積み重ねを可能にするための他の手段が設けられてもよい。好ましくは、クレート１の縦列は、３～３０個のクレート１を備える。これにより、幼虫の高密度及び大きな生産量が達成される。

幼虫には新鮮な空気が供給される必要があるので、切り欠き部１１は、空気の通過を可能にするためにクレート１内に形成されている。切り欠き部１１は、対向する側上、好ましくは短手側上に形成されているが、全ての４つの側上に設けられてもよい。したがって、切り欠き部１１は、横方向に配設され得る。

クレート１は、基材又は栄養培地の高さが１００ｍｍであることを可能にするために、好ましくは、高さ約２９０ｍｍを有し、クレート１の底部から切り欠き部１１までの高さが少なくとも１５０ｍｍである。より好ましくは、クレート１の底部から切り欠き部１１までの高さは１６０ｍｍであり、当該高さは、切り欠き部１１の高さ１３０ｍｍをもたらす。これにより、切り欠き部１１の幅は、好ましくは、４５０ｍｍである。したがって、切り欠き部１１の面積は、約５８５００ｍｍ^２であり得る。クレートは、好ましくは、３００～１２００ｍｍの長さ、２００～８００ｍｍの幅、及び１００～５００ｍｍの高さを有する。クレート１は、溝及び突出部などの構造的特徴部を有してもよく、構造的特徴部は、クレートが積み重ね可能であることを可能にする。更に、クレート１は各々、クレート１の識別及び自動化された処理を可能にするＲＦＩＤチップ、バーコード、又はＱＲコードなどを含んでもよい。

しかしながら、クレート１が横列及び縦列を形成するように部屋の中に単純に積み重ねられており、部屋が従来のファンによって換気されているとき、クレート１の数が飼育をスケールアップするために増加されている場合には特に、クレート１を通る均質な空気流を提供することは困難である。したがって、本発明は、各個々のクレート１の上の方向付けられた空気流を提供する。更に、空気は、最適な温度、水分、及び空気中のＣＯ_２含量を保証するために慎重に調整されてもよい。したがって、各クレート１は、各クレート１の個々の空気供給を有し得る。

本発明によれば、空気入口ダクト２は、調整された空気を提供するために、積み重ねられたクレート１の縦列に隣接して形成されている。空気入口ダクト２は、縦方向に配設されてもよく、「縦（ｖｅｒｔｉｃａｌ）」とは、地面に対して垂直な方向を指す。空気入口ダクトは２また、水平方向に配設されてもよく、「水平（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）」とは、地面に対して平行な方向を指す。空気入口ダクト２内の開口部又はノズル２１として設計され得る空気出口は、積み重ねられた配置にあるとき、クレート１の切り欠き部１１に対応する間隔で形成されている。ノズルは、好ましくは、切り欠き部１１の底部線の１０～８０ｍｍ上方に配置されている。少なくとも１つの開口部及び最大１０個の開口部が１つのクレート１当たり設けられているが、１つのクレート１当たり１～５つの開口部が好ましい場合がある。ノズル２１として開口部を設計することによって、方向付けられた空気流が確保され得、最適化された熱分布が達成され得る。すなわち、ノズル２１は、空気流を方向付ける、及び／又は調節するように機能する。開口部又はノズル２１の直径は、適応可能であってもよい。

クレート１は、互いの後方に配置されてもよく、ノズル２１は、複数のクレート１に調整された空気を提供し得る。したがって、クレート１の複数の縦列は、空気流の方向に横列を形成することができ、空気は、クレートを順次水平方向に通過する。これにより、１つのノズル２１及びノズル２１の配置はそれぞれ、１～８つのクレート１、好ましくは１～４つのクレート１、最も好ましくは１つのクレート１のみについて機能し得る。換言すれば、１つのノズル２１又はノズル２１の配置が機能する面積はそれぞれ、２ｍ^２未満、好ましくは１ｍ^２未満、より好ましくは０．５ｍ^２未満であり得る。

各クレート１への調整された空気の均質な空気圧及び流量を保証にするために、縦方向の空気入口ダクト２は、例えばベロー又は靴下様のもの（ｓｏｃｋ）から形成された可撓性の空気ダクトであってもよい。ベローは、例えば、加圧空気で充填され得、次いで、加圧空気は、ノズル２１を介してクレート１に送達される。ベローは、円形断面を有してもよい。円形断面を有するベローが使用されている場合、クレート１内部の渦の発達は、互いに対してオフセットされた角度を有するノズル２１を配置することによって回避され得る。しかし、各クレート１に空気を均等に同一の圧力及び流量で分配することができる他の構造がまた、この目的に使用され得る。全ての空気入口ダクト２への圧力、空気流、及び空気パラメータに対する空気の均一な分布を保証するために、加圧チャンバが、クレートの積み重ねの上方に設けられてもよい。縦方向の空気入口ダクト２の場合、ベローは天井から吊り下げられてもよい。ノズル２１は、積み重ねられたクレート１の２つの縦列に調整された空気を同時に提供することができるように、空気入口ダクト２の対向する側上に配設され得る。１つのクレート当たりの空気流は、４０ｍ^３／ｈ未満、好ましくは３０ｍ^３／ｈ未満、より好ましくは２０ｍ^３／ｈ未満であり得る。シミュレーションは、１つのクレート当たりの適切な体積空気流が１３ｍ^３／ｈであり得ることを示した。

最適な構成を見出すために、数値流体力学（ＣＦＤ）シミュレーションが実行された。クレート１の切り欠き部１１に対して垂直に方向付けられた１つのノズル２１を使用することは、入口から出口への直接噴流をもたらしたが、バイオマスとの相互作用がほとんどないようであった。他のＣＦＤシミュレーションは、３つのノズル２１を使用し、１つはクレート１の切り欠き部１１に対して垂直であり、他の２つは各々、それぞれ左右に３０°オフセットされた。これは、ノズル２１の反対側にあるクレートの切り欠き部１１において流れが漏出することなく、クレート１を通る均一な分布及び空気流をもたらした。したがって、クレート１の全体にわたるバイオマスとの相互作用が達成された。また、ノズル２１の数を５つまで増加させて、５つのノズル２１をそれぞれ３０°及び４５°オフセットさせることによって、クレート１における良好な流れ分布が観察された。同様に、クレートの切り欠き部１１における漏出は起こらず、したがって、調整された空気とバイオマスとの良好な相互作用が期待され得る。しかしながら、外部のノズル２１は、ある再循環現象を創出し得る。しかしながら、本開示は、１つ、３つ、又は５つのノズル２１に限定されず、他の数及び角度も使用され得る。

図１は、クレート１と３つのノズル２１との単純なモデルを使用するＣＦＤシミュレーションの結果を２つの異なる斜視図から示す。流線２２から分かるように、調整された空気は、クレート１の容積の大部分にわたって分配され、したがって、均質な成長気候を提供する。図２は、空気入口ダクト２、クレート１、及び空気出口ダクト３の上面図である。このシミュレーションでは、上述したような３つのノズル２１を有するベローが使用された。同様に、調整された空気の均一な分布が、空気の流線２２において観察され得る。

効率的な空気調整及び循環の１つの重要な点は、部屋から出る排出空気、すなわち、熱、水分、及びＣＯ_２の輸送である。したがって、空気出口ダクト３は、空気入口ダクト２の反対側にあるクレート１の側上に、積み重ねられたクレート１の２つの縦列と横列との間の空間によって形成されている。切り欠き部１１は、クレート１の少なくとも２つの側上に設けられているので、通過する空気は、空気入口ダクト２の反対側の切り欠き部１１を通ってクレート１から出ることができる。

空気調整された部屋の天井には、部屋から出る排出空気を吸引するために、排出ダクト３２内に形成された少なくとも１つの開口部３１が設けられている。それぞれの空気流３３は、図３ａ）及び図３ｂ）に示されている。開口部３１は、図３ｂ）に示すように、単一の中央排出開口部３１として形成され得る。単一の中央開口部３１ではなく複数の開口部が形成されている場合、開口部３１の位置は、好ましくは、空気出口ダクト３に対応する。図３ａ）を参照すると、ＣＦＤシミュレーションは、好ましくはクレート１の２つの隣接する縦列について１つである複数の空気出口ダクト３及びそれぞれの開口部３１は、好ましい結果をもたらしたことを示した。部屋から出る空気を効率的に吸引するために、吸引力が生成されてもよい。しかしながら、真空が全ての空気出口ダクト３にわたって均一に分配される必要があるという問題がある。

縦列の各対について、すなわち、各空気出口ダクト３について、別個の開口部を設ける必要を回避するために、空気出口ダクト３の横列は接続されてもよく、空気出口ダクト３の横列には単一の開口部が設けられてもよい。しかしながら、横列内の全ての空気出口ダクト３について、したがって全てのクレートについて同様の吸引力を提供するために、クレートの上方の排出ダクト、すなわち、出口ダクトから開口部まで空気を導くクレートの上方の空間は、テーパ状の形態に形成されてもよい。換言すれば、出口ダクト３は、クレート１の縦列間の空間によって形成されており、排出ダクト３２は、クレート１の縦列の上方に形成されており、クレート１が位置する格納ホールの天井によって制限されている。したがって、開口部３１は、好ましくは、格納ホールの天井内に形成されている。単一の中央開口部３１が使用されるべきである場合、全ての空気出口ダクト３間の真空分布は、排出ダクト３２の高さを上昇させることによって、すなわち、クレートの上方の容積を拡大することによって改善され得る。これにより、クレート１の横列及び縦列から形成された１つの飼育区画内の出口点における吸引力は統合され得る。したがって、出口チャネルからの全ての出口開口部は同じ吸引力を有するので、各クレートについて均一な空気流量が達成され得る。

好ましくは、クレート１の内部を既に通過した排出空気は、空気出口ダクト３に負圧を提供する吸引力によって除去される。また、積み重ねられたクレート１によって形成された空気出口ダクト３は、空気入口ダクト２よりも広くてもよい。例えば、空気出口ダクト３は、幅２００～１０００ｍｍ、より好ましくは幅３００～５００ｍｍであり得る。

したがって、出口ダクト３は、出口チャネルに均一な吸引力を提供するためにチャネル及びチャネルの上方のダクトをそれぞれ形成する、積み重ねられたクレート１と積み重ねられたクレート１の壁部との間の空間から形成され得る。

温度、水分、及びＣＯ_２に対する流入空気及び排出空気の測定は、空気調整を制御し昆虫の幼虫の成長に関する情報を収集するために実行され得る。

図４は、９０°オフセットされている空気調整された部屋を通る２つの断面図を示す。この例示的な実施形態では、空気入口ダクト２及び空気出口ダクト３をそれぞれ形成する縦列間の空間は、３００ｍｍ及び４００ｍｍである。クレート１のサイズ及び合計数、並びに空気調整された部屋の内部におけるクレート１の配置に応じて、他の大きさがまた適切であり得る。

図５は、６列のクレート１を有する３つの別個の区画の、本発明の例示的な実施形態による空気調整された部屋の中のクレートの例示的な配置を示し、各区画は、３つの空気入口ダクト２と、４つの空気出口ダクト３とを有する。したがって、各区画内の順序は、各入口ダクト２がクレート１の２つの縦列によって共有されているように反復して、空気出口ダクト３、クレート１、空気入口ダクト２、クレート１、空気出口ダクト３であることができる。

図５ａ）～図５ｃ）は、排出ダクト３２の構造が異なる、本発明の３つの例示的な実施形態を示す。図５ａ）及び図５ｂ）の両方は、上記で説明したように、テーパ状の排出ダクト３２を示す。図５ｃ）の区画では、排出ダクト３２の上昇した天井が示されている。更に、新鮮な空気を供給する３つの異なる構造が図５に示されている。

本発明の有効性及び性能は、クレート１の横列又は縦列のうちのいくつかが定位置にない場合に影響を受けない。したがって、より高密度のクレート１、したがってより大量の昆虫の幼虫が同時に調整され得るが、システムは、常に部屋がクレート１で完全に充填されているように適切に機能する必要はない。

図６は、本発明一実施形態による空気流を示す概略システム図である。調整された飼育部屋からの返り空気は、新鮮な空気と混合され得、温度（加熱／冷却）、ＣＯ_２含量、Ｏ_２含量、及び水分などの異なるパラメータに対して調整され得る。調整された空気は、流入空気として部屋に供給され、昆虫の幼虫にとって健全な成長気候を提供する。飼育部屋からの返り空気は、部分的に再循環され得、排出空気として環境に部分的に放出され得る。再循環速度は、内部空気及び外部空気の状態に応じて、０～１００％であり得る。電源が、空気調整システムを駆動するために設けられている。温度、水分、及びＣＯ_２含量などの空気の状態に関する測定データは、調整システムから戻され、部屋の内部の気候が常に最適であるために、当該測定データは、当該システムを制御し必要に応じてパラメータを適応させるために使用される。測定点又はセンサが、入口ダクト２、出口ダクト３、又はクレート１自体に配設されてもよい。入ってくる及び／又は出ていく空気のパラメータを分析し調整された空気を相応して適応させるために、コントローラが設けられてもよい。

要約すると、本発明によれば、均質な最適な成長気候を大量の昆虫の幼虫に効率的に提供することが可能である。従来のファンを使用する空気循環のアップスケールは、部屋の中のある密度のクレートまでのみ実現可能である。従来のファンによって空気を循環させる代わりに、各個々のクレートの上の空気流を直接方向付け、空気を慎重に調整することによって、基材から空気へのエネルギー転送が最適化され、昆虫の幼虫の高密度の飼育が実現可能である。更に、システムは、熱及び水分の蓄積を防止するために、部屋から空気を抽出する。したがって、使用されるエネルギーの量を低減しながら、昆虫の幼虫の均一かつ健全な成長が可能である。動物のうちの一部が病気である場合、各クレートへの及び各クレートからの個々の空気流が存在するので、単一のクレートのみが、クレートの残りに影響を及ぼすことなく抽出され得る。空気入口ダクトをベロー又は靴下様のものとして設計することによって、各クレートを通る均等かつ均質な空気流が確保される。クレートはまた、流体を使用して調整されてもよい。例えば、各個々のクレートに接続されている水路が設けられてもよい。

１ クレート
１１ 切り欠き部
２ 空気入口ダクト
２１ ノズル
２２ 新鮮な空気流
３ 空気出口ダクト
３１ 排出開口部
３２ 排出ダクト
３３ 排出空気流

Claims (6)

1. 昆虫の幼虫を飼育するための部屋に調整された空気を提供するためのシステムであって、
   前記昆虫の幼虫を保管するためのクレート（１）であって、前記クレート（１）は、積み重ねられたクレート（１）の縦方向の縦列を形成するように前記部屋の内部に積み重ね可能であり、前記クレート（１）は、対向する側上に配設された横方向の切り欠き部（１１）を備える、クレート（１）と、
   前記クレート（１）に調整された空気を提供するための空気入口ダクト（２）であって、前記空気入口ダクト（２）は、縦列内の各クレート（１）について少なくとも１つのノズル（２１）を備え、前記少なくとも１つのノズル（２１）の位置は、積み重ねられたクレート（１）の前記縦列内のそれぞれの前記クレート（１）の前記横方向の切り欠き部（１１）の位置に対応し、
   クレート（１）の複数の縦列は、横列を形成するように配置されており、クレート（１）の水平方向の少なくとも１つの横列には、調整された空気がそれぞれの前記少なくとも１つのノズルによって提供される、空気入口ダクト（２）と、
   空気出口ダクト（３）であって、前記空気出口ダクト（３）は、クレート（１）の２つの隣接する縦列間の空間によって形成されており、前記空気入口ダクト（２）の反対側にある積み重ねられたクレート（１）の前記縦列の側上に配設されており、
   吸引力は、前記空気出口ダクト（３）を介して排出空気を吸引するために提供され、
   前記部屋の天井の上にある上方空間は、全ての空気出口ダクト（３）に均一な吸引力を提供するために、前記空気出口ダクト（３）の上方に形成され、且つ前記部屋と前記上方空間とを有する区画の天井の下方に形成されている、空気出口ダクト（３）と
   を備え、
   前記空気出口ダクト（３）は、前記排出空気を前記部屋から前記上方空間に吸引するために、前記部屋の天井に設けられた少なくとも一つの開口部（３１）を有する、
   システム。
2. 前記空気は、特定の温度、湿度、速度／圧力、Ｏ_２率、及び／又はＣＯ_２率を有するように調整される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記空気入口ダクト（２）は、各クレート（１）に均一な空気圧を提供するために、ベローから形成されている、請求項１又は２に記載のシステム。
4. 前記空気入口ダクト（２）は、１つのクレート（１）当たり３つ又は５つのノズル（２１）を備える、請求項１～３のいずれか一項に記載のシステム。
5. 前記空気入口ダクト（２）は、前記空気入口ダクト（２）に対して互いに反対側に配置されている積み重ねられたクレート（１）の２つの縦列に、調整された空気を提供する、請求項１～４のいずれか一項に記載のシステム。
6. 積み重ねられたクレート（１）の前記２つの縦列は各々、前記２つの縦列と前記縦列のそれぞれの外側上にある２つの空気出口ダクト（３）との中間に調整された空気を提供するために、１つの共通空気入口ダクト（２）を有する、請求項５に記載のシステム。

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