JP2019010010A - 鶏舎の換気システムの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換器を配した鶏舎において、効率的で省エネルギー運転が可能となる制御装置を提供する。【解決手段】床面２、側壁３ａ、３ｂ、妻壁４ａ、４ｂ、屋根５から成る建築体と、側壁３ａ、３ｂ間の長手方向に配置された複数の暖房機１０と、妻壁４ａ、４ｂのうち、一方の妻壁４ａに配置された扉付換気扇１２と、他方の妻壁４ｂまたはこの妻壁４ｂに近い側壁３ａ、３ｂに配置されたシャッター１３、１３ａと、側壁３ｂに設けられた熱交換器１４と、建築体内に配置された環境計測計２０と、建築体の外に配置された外気温度計１６ａを備えた鶏舎１の換気システムの制御装置３０であって、少なくとも環境計測計２０と外気温度計１６ａに接続され、熱交換器１４と扉付換気扇１２の運転を制御し、熱交換器１４による換気量が環境計測計２０からの値に基づいて決められる所定量に達していない場合に、扉付換気扇１２を運転する鶏舎の換気システムの制御装置３０。【選択図】図１

Description

本発明はブロイラーを飼育する鶏舎の換気システムに関するものである。

ブロイラーは、特に日齢の浅い時期の環境状態が最終的な成長の大きさを左右する。したがって、鶏舎内の温度といった環境を飼育日数に応じて細かく管理する必要がある。例えば、鶏舎外の温度がその時の日齢のブロイラーにとって必要とされる温度より低い場合は、ガスブルーダー等の暖房機によって、鶏舎内の温度を所定の温度に維持しなければならない。

一方、外気温度が低い寒冷期においても、鶏舎内の空気質を改善するために、日齢に応じた最低風量で換気を行う必要がある。なお、ここで空気質とは、空気中の酸素濃度、二酸化炭素濃度、一酸化炭素濃度、アンモニア濃度、粉塵濃度といった、空気中の各成分の濃度をいう。

鶏舎の換気には、鶏舎の構造に応じた、自然換気と強制換気があり、本発明の対象とする鶏舎はウィンドレス鶏舎で、従来から、換気扇を使用した強制換気が行われている。

従来のウィンドレス鶏舎の換気は、エアインレットから外気を導入し、換気扇により舎内の空気を排出していた。したがって、鶏舎内の温度管理および換気管理は、暖房機の運転・停止と、換気扇の運転・停止によって行われていた。以下では、ウィンドレス鶏舎を鶏舎と略して説明する。

つまり、寒冷期の外気温度が低い場合であっても、換気のために外気を鶏舎内に導入する。しかし、冷たい外気の導入によって鶏舎内の温度は急激に低下する。そこで、換気量を減らすことが行われる。これは、鶏舎内の空気質を劣化させる原因となる。

一方、冷たい外気を導入しても鶏舎内の温度が低下しないようにするためには、ブルーダーの設置数を増やさなければならない。これは、初期投資やガス等の燃料費が高額になり、好ましくない。

このような事情に鑑み、冷たい外気をそのまま鶏舎内に導入しない方法が提案されていた。その一例として、特許文献１には、熱交換器を備えた畜舎が開示されている。

また特許文献２には、鶏舎の内部長手方向に仕切り壁で分離隔成された複数の養鶏室を延設し、各養鶏室に対応した位置に大径ファン、中径ファン、小径ファンを配置したウインドレス鶏舎構造が開示されている。

実公昭６１−００４１６６号公報 特開平０８−００９８２０号公報（特許第２５３５１３７号）

特許文献１には、熱交換器を備えた畜舎が開示されている。熱交換器は、畜舎内でブロイラーが発生する二酸化炭素や体温によって発生する熱量を有する空気を畜舎外から導入する空気との間で交換し、冷たい外気の温度を上げて畜舎内に導入する。このようにすることで、冷たい外気を直接畜舎内に導入し、畜舎内の温度が急激に低下するのを防止しようとするものである。

しかしながら、すでに述べたように、ブロイラーは飼育日数に応じて鶏舎内の細かい温度管理および換気管理が必要であり、熱交換器を備えただけでは、省エネとの両立は難しく、鶏舎内の温度管理および換気管理を省エネで行う熱交換器の制御方法は考案されていない。

特に、熱交換器は、比較的高価であるので、設置台数はできるだけ少ない方が初期投資は少なくて済む。一方、安全係数を持って想定できる換気量を得るように熱交換器を配置したとしても、非常に稀な状況で換気能力以上の二酸化炭素、一酸化炭素、アンモニア、粉塵といった環境廃棄ガスが発生するおそれがある。

本発明に係る鶏舎の換気システムの制御装置は、上記のような課題に鑑みて想到されたものであり、熱交換器を有する鶏舎において、換気システムを効率的に動作させる制御装置を提供するものである。

より具体的に本発明に係る鶏舎の換気システムの制御装置は、
長方形の床面と、
前記長方形の長辺に設けられた側壁と、
前記長方形の短辺に設けられた妻壁と、
前記床面を覆う屋根とで構成された建築体と、
前記側壁間の長手方向に配置された複数の暖房機と、
前記妻壁のうち、一方の妻壁に配置された扉付換気扇と、
前記妻壁のうち、他方の妻壁またはこの妻壁に近い前記側壁に配置されたシャッターと、
前記側壁に設けられた熱交換器と、
前記建築体内に配置された環境計測計と、
前記建築体の外に配置された外気温度計
を備えた鶏舎の換気システムの制御装置であって、
少なくとも前記環境計測計と前記外気温度計とに接続され、
前記熱交換器と前記扉付換気扇の運転を制御し、
前記熱交換器による換気量が前記環境計測計からの値に基づいて決められる所定量に達していない場合に、前記扉付換気扇を運転することを特徴とする。

本発明に係る鶏舎の換気システムの制御装置は、鶏舎に分散配置された熱交換器を使用していても、換気量が不足していると判断した場合は、換気扇で換気を行うため、環境廃棄ガスなどが鶏舎内に滞留するのを防止することができる。結果、省エネと鶏舎内の良好な温熱及び空気質環境を両立し、効率的なブロイラーの成長を可能とする。

本発明に係る換気システムの制御装置が組み込まれた鶏舎の外観と平面図である。 熱交換器の構造を示す図である。 制御装置の構成を示す図である。 制御装置の処理のフローである。 温度管理を行った場合の鶏舎内の温度変化を示すグラフである。 熱交換器を動作させる処理の詳細なフローである。 飼育ゾーンごとに換気をする場合の例を示す図である。

以下に本発明に係る鶏舎の換気システムの制御装置について図を参照しながら説明する。なお、以下の説明は、本発明に係る鶏舎の換気システムの制御装置の一実施形態を例示するものであり、本発明は以下の説明に限定されるものではない。以下の実施形態は本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて改変することができる。

図１に本発明に係る鶏舎の換気システムの制御装置３０を有する鶏舎の透視斜視図（図１（ａ））および平面図（図１（ｂ））を示す。本発明に係る鶏舎の換気システム制御装置３０が導入される鶏舎１は、長方形の床面２と、長辺に沿って設けられた側壁３ａ、３ｂと、短辺に沿って設けられた妻壁４ａ、４ｂと、屋根５を有する。後述するように、トンネル型の換気を行うためである。したがって、床面２が正方形であっても、内部を短冊状に仕切り、長方形の区画に分けてあれば、本発明に係る換気システムの制御装置３０が対象とする鶏舎１といってよい。

側壁３ａ、３ｂは鶏舎１の内側を内側壁３ａｉ、３ｂｉといい、鶏舎１の外側を外側壁３ａｏ、３ｂｏとする。図１（ｂ）では、内側壁３ａｉと外側壁３ａｏだけを示した。また、床面２は複数の飼育ゾーンＢｚに分割することができる。通常は鶏舎１内で日齢に応じて飼育するエリアを拡張していくため、複数の飼育ゾーンＢｚに分割することができる方が好ましい。図１（ｂ）では４つの飼育ゾーンＢｚがある場合を示している。

鶏舎１内には、床面２の中心線２ａに沿って、暖房機１０（「ブルーダー」とも呼ぶ。）が設置されている。暖房機１０は、床面２に直置きされていてもよいし、天井から一定の高さに懸架されていてもよい。各暖房機１０の間隔１０ａはおおよそ等しい。暖房機１０は鶏舎１内の温度を一定に保つために置かれ、床面２の任意の位置での温度が一定になるようにするのが望ましいからである。なお、床面２、側壁３ａ、３ｂ、妻壁４ａ、４ｂ、屋根５を建築体と呼ぶ。

したがって、側壁３ａ、３ｂ間の距離３Ｌは、ちょうど中央に暖房機１０が置かれたときに、壁際まで暖房機１０の効き目が届く程度の距離に設置するのが望ましい。

一方の妻壁４ａには、扉付換気扇１２が設けられる。他方の妻壁４ｂには、開閉可能なシャッター１３が設けられている。図１では、妻壁４ａに上下２段の扉付換気扇１２が４列配置され、妻壁４ｂには、扉付換気扇１２に対向する位置に同程度の大きさのシャッター１３が配置されている様子を示している。なお、シャッター１３は、妻壁４ｂに近い側壁３ａ、３ｂに設けてもよい。図１では、側壁３ａ側にシャッター１３ａとして、示したが、側壁３ｂにも設けられている。

対向する側壁３ａ、３ｂには、熱交換器１４がそれぞれ対向して設けられている。図１（ｂ）では、側壁３ａ、３ｂにそれぞれ１６台ずつの熱交換器１４が配置されている。図１（ａ）では、１台だけ熱交換器１４を示した。また、側壁３ａ、３ｂの上部には、側壁インレット４０が設けられ、屋根５には天井インレット４２が配置されている。これらのインレットは、開閉可能となっており、どちらか一方のみ設けても、両方設けてもよい。これらのインレットは鶏舎１の飼育エリア内（高さ方向）に風をほとんど発生させないので、ヒナの日齢が浅いうちは、有効な換気手段として利用できる。

図２に熱交換器１４の簡単な構成を示す。なお、以下の説明では側壁３ａ側であるとして説明を行うが、側壁３ｂ側も同様である。熱交換器１４は、熱交換素子１４ａと、鶏舎１内の空気を鶏舎１外に排出する排気系の風路１４ｏと、鶏舎１外の空気を鶏舎１内に取り込む給気系の風路１４ｉで構成される。

熱交換素子１４ａは、排気系の風路１４ｏと給気系の風路１４ｉを近接させ排気系の空気の熱量を給気系の空気に与える（顕熱交換）、若しくは、排気系の湿度も給気系の空気に与える（全熱交換）タイプのものであってもよい。

熱交換器１４は、熱交換素子１４ａとして、顕熱交換素子と全熱交換素子を共に内蔵しており、外部からの指示によって切り替えることができるものが最も望ましい。なお、顕熱交換素子で運転する場合を顕熱運転とよび、全熱交換素子で運転する場合を全熱運転と呼ぶ。

熱交換器１４の排気系は、鶏舎１内の空気を取り込む内気吸引口１４ｏｉが、内側壁３ａｉの下方に設けられている。なお、内気吸引口１４ｏｉは、床面２から所定の高さ３ｈだけ高く設定されている。これは、日齢の若いヒナに内気吸引口１４ｏｉに向かって流れる空気の流れができるだけ当たらないようにするためのものである。ニワトリは、日齢の若い時に冷気に曝されると、４０日から５０日後に大きく成長しないからである。また、排気系の空気の出口である内気排出口１４ｏｏは、熱交換器１４の下部に設けられている。

また、排気系の風路１４ｏの途中には、ファン１４ｏｆが設けられており、鶏舎１内から鶏舎１外へと空気の流れを生み出す。排気系において、空気は、内気吸引口１４ｏｉから排気系の風路１４ｏを通じて熱交換素子１４ａに至り、熱交換素子１４ａから内気排出口１４ｏｏに送り出され、鶏舎１外に排出される。

熱交換器１４の給気系は、鶏舎１の外の空気を取り込む外気吸引口１４ｉｉが熱交換器１４上部に設けられている。また、外気の放出口である外気吹出口１４ｉｏは内側壁３ａｉの上方に設けられている。給気系の風路１４ｉにもファン１４ｉｆが設けられており、鶏舎１外から鶏舎１内に向かって空気の流れを生み出す。給気系において、空気は、外気吸引口１４ｉｉから熱交換素子１４ａに至り、そこから鶏舎１内の外気吹出口１４ｉｏに送り出され、鶏舎１内に放出される。

再び図１（ｂ）を参照して、熱交換器１４は鶏舎１の側壁３ａ、３ｂそれぞれに複数個設けられるのが望ましい。１つの熱交換器１４でカバーできる範囲はそれほど広くなく、多くの熱交換器１４があれば、鶏舎１内を均一の環境に設定しやすいからである。

妻壁４ａには、扉付換気扇１２（以後単に「換気扇１２」とも呼ぶ。）が設けられ、妻壁４ｂにはシャッター１３が設けられている。扉付換気扇１２は、鶏舎１内の空気を外に排出するように換気を行う。また、妻壁４ｂから妻壁４ａに空気を送る導風ファン１２ａ（図１（ａ）参照）が備えられていてもよい。

鶏舎１には、さらにいくつかのセンサが設けられている。まず鶏舎１外部に外気温度計１６ａおよび外気湿度計１６ｂが備えられている。また鶏舎１内には、舎内温度計１８ａと舎内湿度計１８ｂと、二酸化炭素、一酸化炭素、アンモニア、粉塵量を測定することのできる環境計測計２０が備えられている。

環境計測計２０は、図１（ｂ）では１つのものとして示すが、二酸化炭素計２０ａ、一酸化炭素計２０ｂ、アンモニア計２０ｃ、粉塵計２０ｄとそれぞれ別の測定器があるものとする。また、環境計測計２０から得られる計測値をまとめて環境指数Ｅｖと呼ぶ。したがって、環境計測計２０は環境指数測定装置と呼んでも良い。

また鶏舎１にはカメラ２２（図１（ａ）参照）が備えられていてもよい。鶏舎１の床面２は、複数の飼育ゾーンＢｚに分割されている。そして、カメラ２２は少なくとも全ての飼育ゾーンＢｚにブロイラーがいるかいないかを判別できる程度の台数が配置される。

鶏舎１の換気システムを制御するために、鶏舎１には制御装置３０が備えられる。制御装置３０は、外気や舎内の温度や湿度に基づき扉付換気扇１２、シャッター１３、側壁インレット４０、天井インレット４２や熱交換器１４の動作を決める。カメラ２２及び導風ファン１２ａの動作を制御してもよい。

図３に制御装置３０の構成を示す。制御装置３０は、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｕｎｉｔ）とメモリ３０ｍおよび制御プログラムで動作する。また、制御装置３０には、外部から指示を与えるための入力装置３１と鶏舎１内の状態を表示することのできる表示装置３２が接続されている。

制御装置３０には、外気温度計１６ａ、外気湿度計１６ｂ、舎内温度計１８ａ、舎内湿度計１８ｂ、環境計測計２０および入力装置３１からの信号Ｒｑが入力される。また、制御装置３０は、暖房機１０、扉付換気扇１２、シャッター１３、側壁インレット４０、天井インレット４２、各熱交換器１４、表示装置３２と接続されている。そして、これらの機器に対して指示信号（それぞれ、Ｃ１０、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ１４、Ｃ３２）を出力し、動作を制御することができる。なお、暖房機１０、扉付換気扇１２、シャッター１３、側壁インレット４０、天井インレット４２、各熱交換器１４については、複数個ある場合は、個々の機器に対して指示信号を出力することができる。つまり、個々の機器を独立して制御することができる。

また、制御装置３０内には、タイマ３０Ｔと、管理温度決定部３０Ａ、管理換気量決定部３０Ｂ、飼育ゾーン判定部３０Ｃ、熱交換器制御部３０Ｄ、日齢決定部３０Ｅ、外気温度検出部３０Ｆが設けられている。これらは制御装置３０内に専用回路を設けておくのもよいが、制御プログラムとしてソフト的に実現できるものでよい。

以上の構成を有する鶏舎１の換気システムの制御装置３０についてフローを示しながら動作を説明する。図４は制御装置３０の換気システムの制御フローの一部である。制御装置３０はここに示す以上の制御を行ってもよい。

処理がスタート（ステップＳ１００）すると、初期設定が行われる（ステップＳ１０２）。初期設定としては、日齢に対する管理温度Ｔｃ、管理湿度Ｈｃ、下限温度管理幅ΔＴ１、上限温度管理幅ΔＴ２、最低換気量Ａｅ、環境指数Ｅｖによる補正値Ａｄの値、飼育ゾーンＢｚの指定などが入力される。なお、補正値Ａｄとは後述するが、熱交換器１４の稼動台数を決定する際に考慮する値である。また、下限温度管理幅ΔＴ１および上限温度管理幅ΔＴ２も、後述するが、温度管理の猶予分である。これらの値は、ブロイラーの日齢に応じて変更される。したがって、日齢に応じた値を求めるための式や日齢毎の各変数のテーブルを予め初期設定の際に入力しておく。

その後ブロイラーの雛を受け入れたら（ステップＳ１０４のＹ分岐）管理が開始される。なお、初期設定で説明した飼育ゾーンＢｚはこの時点で入力してもよい。制御装置３０は、内部のタイマ３０Ｔをスタートさせる（ステップＳ１０６）。若しくは受入日の日時を記録する。以後現在の日齢は、タイマ３０Ｔの値若しくは、受入日からの経過時間によって、日齢決定部３０Ｅによって求められる。つまり、日齢決定部３０Ｅは要求があった際に、現在の日齢Ｒｄを返す。なお、ここで管理日齢Ｍｄには受け入れた日の日齢（この段階では「現在の日齢Ｒｄ」）を記録する。

次に管理日齢Ｍｄに基づいて管理温度Ｔｃ、管理湿度Ｈｃ、下限温度管理幅ΔＴ１、上限温度管理幅ΔＴ２、最低換気量Ａｅなどの管理パラメータＭｐを決定する（ステップＳ１０８）。管理温度Ｔｃ、管理湿度Ｈｃ、下限温度管理幅ΔＴ１および上限温度管理幅ΔＴ２は、管理温度決定部３０Ａにおいて、管理日齢Ｍｄに基づいて決定される。最低換気量Ａｅと環境指数Ｅｖに基づく補正値Ａｄは、管理換気量決定部３０Ｂで管理日齢Ｍｄに基づいて決定される。なお、補正値Ａｄは飼育ゾーンＢｚを考慮してもよい。以後、このルーチンを通過すれば、その時の管理日齢Ｍｄに応じた管理パラメータＭｐに更新される。

次に外気温度計１６ａによって外気温度検出部３０Ｆが得た外気温度Ｔｏと管理日齢Ｍｄに基づいて決定される管理温度Ｔｃから下限温度管理幅ΔＴ１℃を引いた温度を比較する（ステップＳ１１０）。そして、外気温度Ｔｏが低ければ（ステップＳ１１０のＹ分岐）、熱交換器１４を始動させる（ステップＳ１１２）。つまり、管理温度Ｔｃより下限温度管理幅ΔＴ１℃以上に外気温度Ｔｏが下がったら、舎内より十分冷たい空気を取り込むことになるので、熱交換器１４を始動させ、熱量の維持に努める。なお、熱交換器１４を始動させる場合は、扉付換気扇１２の運転を停止する（ステップＳ１１２）。また、すでに熱交換器１４が動作している場合は、なにもせず処理をステップＳ１１８に移す。

一方、外気温度Ｔｏが管理温度Ｔｃから下限温度管理幅ΔＴ１℃を引いた温度より高い場合（ステップＳ１１０のＮ分岐）は、管理温度Ｔｃに上限温度管理幅ΔＴ２℃を加えた値と外気温度Ｔｏを比較する（ステップＳ１１４）。そして管理温度Ｔｃに上限温度管理幅ΔＴ２℃を加えた温度よりも外気温度Ｔｏが高い場合（ステップＳ１１４のＹ分岐）は、熱交換器１４を停止させ、扉付換気扇１２を始動させる（ステップＳ１１６）。

この場合は、外部から舎内より冷たい空気を取り込むことはないので、熱交換器１４を停止させる。すでに熱交換器１４が停止している場合は、なにもせず処理を次のフローに移す。このステップＳ１１４の判定がＮｏの場合は、何もせずに処理をステップＳ１１８に移す。なお、ステップＳ１１０とステップＳ１１４では、不等号記号に互いの値が等しい場合を含めていないが含めるようにしてもよい。つまり、両ステップにおいての不等号は「＜」若しくは「≦」のいずれであってもよい。

次に管理パラメータＭｐの変更が必要か否かを判断する（ステップＳ１１８）。この判断は、日齢が進んだか否かで判断する。換気システムは日齢に応じた動作を行うからである。具体的には、管理日齢Ｍｄと日齢決定部３０Ｅが算出する現在の日齢Ｒｄが異なっていれば（ステップＳ１１８のＮ分岐）、管理パラメータＭｐの変更が必要と判断する。

変更が必要と判断したら、管理日齢Ｍｄをインクリメント（ステップＳ１２０）し、ステップＳ１０８に処理を移す。管理パラメータＭｐの変更が必要でない場合（ステップＳ１１８のＹ分岐）は、終了判定（ステップＳ１２２）を行う。終了判定は、現在の日齢Ｒｄが出荷予定日齢ＲＥになっているか否かで判定してよい。

終了する場合（ステップＳ１２２のＹ分岐）は、終了処理を行い（ステップＳ１２４）停止する（ステップＳ１２６）。また、終了しない場合（ステップＳ１２２のＮ分岐）は、処理をステップＳ１１０に移す。

図５に上記のフローで制御される熱交換器１４の動作イメージを示す。まず、図５（ａ）を参照する。図５（ａ）は一日の内での熱交換器１４の動作を示すものである。横軸は時刻であり、縦軸は温度である。一日の内でも夜中から夜明けにかけて外気温度Ｔｏは下がる。また、日が昇ると外気温度Ｔｏは上昇し、昼過ぎから夕方にかけてまた外気温度Ｔｏは低下する。この様子を示したのが外気温度Ｔｏの曲線である。

このような外気温度Ｔｏの変化に対してこの時の日齢Ｍｄによって決まる管理温度Ｔｃが図５（ａ）のように決まっているとする。基本的に熱交換器１４は、管理温度Ｔｃより外気温度Ｔｏが低ければ動作させ、外気温度Ｔｏが管理温度Ｔｃより高くなれば動作を停止させる。そして、本発明の制御装置３０は、外気温度Ｔｏが管理温度Ｔｃより下限温度管理幅ΔＴ１℃以上低くなれば動作を開始する。図５（ａ）では、「ＳＴＡＲＴ１４」の点が熱交換器１４の動作開始点となる。

また、外気温度Ｔｏが管理温度Ｔｃより上限温度管理幅ΔＴ２℃以上高くなれば動作を停止する。図５（ａ）では、「ＳＴＯＰ１４」の点が熱交換器１４の動作停止点となる。このような管理を行うことで、一日の内でも寒い時間帯はブロイラーに十分熱量を与え、なおかつ熱交換器１４の無駄な運転／停止のハンチングを抑制することが可能になる。

図５（ｂ）は、時間軸をより長くした場合の説明図である。横軸は飼育日数であり、縦軸は温度である。管理温度Ｔｃはブロイラーの日齢Ｍｄに基づいて決定され、日齢Ｍｄが進めば管理温度Ｔｃは下がる。例えば、７日齢までの雛の管理温度Ｔｃは３０℃程度必要であるが、３５日齢を過ぎ、換羽した成鳥の管理温度Ｔｃは１６〜１８℃でよい。

図５（ｂ）では、管理温度Ｔｃが飼育日数（日齢）とともに下がっているのがわかる。一方、外気温度Ｔｏは図５（ｂ）のように低い温度から高い温度へ向かっているとする。もちろん、外気温度Ｔｏは、鶏舎１が立てられている場所の季節によって変わる。

ここでも熱交換器１４は外気温度Ｔｏが管理温度Ｔｃより下限温度管理幅ΔＴ１℃以上低くなれば動作させられ、管理温度Ｔｃより上限温度管理幅ΔＴ２℃以上高くなれば動作を停止させられる。図５（ｂ）では、飼育日数Ｗ以降は、熱交換器１４は使用する必要のない時期に入ったことを示している。もちろん、図５（ａ）のように一日の内での寒暖に応じて動作は開始および停止が繰り返される。したがって、昼間の外気温度Ｔｏが舎内温度よりも十分に高い季節であっても、夜明け前の気温が管理温度Ｔｃより下限温度管理幅ΔＴ１℃以上低くなれば、熱交換器１４は動作する。

また、図５（ｂ）に示すように、下限温度管理幅ΔＴ１は、ブロイラーの日齢にしたがって大きな値に設定され、上限温度管理幅ΔＴ２は、ブロイラーの日齢にしたがって小さな値に設定されている。ブロイラーは日齢にしたがって体重が増加し、それに伴いブロイラー自体の熱発生量も大きくなる。下限温度管理幅ΔＴ１はこのブロイラー自体の熱発生量による舎内温度の上昇見合い分として設定している。上限温度管理幅ΔＴ２は熱交換器１４の運転／停止のハンチングを抑制するために設ける値であり、不感帯となる幅（ΔＴ１＋ΔＴ２）は日齢に関係なく一定の値となるようにするため、上限温度管理幅ΔＴ２は、ブロイラーの日齢にしたがって小さな値に設定される。これにより、熱交換器１４の無駄な運転を抑制でき、燃料費削減の省エネが効率的に行える。

図６は、図４のフローの熱交換器１４が動作するステップ（Ｓ１１２）をさらに詳細にしたフローである。熱交換器１４を動作させるに際して、まず最低換気量Ａｅを決定する（ステップＳ２０２）。最低換気量Ａｅは、管理日齢Ｍｄに基づいて管理換気量決定部３０Ｂが決定する。ブロイラーは日齢に応じて必要な酸素量がほぼ把握されているからである。

また、最低換気量Ａｅを決定するのに、環境指数Ｅｖおよび飼育ゾーンＢｚを考慮してもよい。季節やその時の敷料の状態によって、粉塵が立ちやすくなっていたり、掃除の不手際で空気中のアンモニア量が増えたりする場合も考えられるからである。

このように環境指数Ｅｖが高くなると、日齢から算出される最低換気量Ａｅ以上の換気を行う必要がある。図６では、最低換気量Ａｅが管理日齢Ｍｄと環境指数Ｅｖによって決定される補正値Ａｄに基づいていて決定されることを「Ａｅ＝Ｆ（Ｍｄ、Ａｄ）」と記載した。

なお、環境指数Ｅｖにおける、二酸化炭素、一酸化炭素、アンモニアおよび粉塵量については、それぞれについて許容量が設けられる。そして、いずれか１つの項目でも許容量を超えた場合は、環境指数Ｅｖは十分に大きくなるように決定される。本発明が対象にする換気システムは、環境指数Ｅｖに基づいて、最低換気量Ａｅが決まる。換気システムは最低換気量Ａｅと同等の換気を行おうと動作するので、環境指数Ｅｖは、最低換気量Ａｅを決める要因になる。

したがって、環境指数Ｅｖを大きくなるように決定することは、換気量を多くする指示を行うことに相当する。つまり、環境指数Ｅｖのいずれか１つの項目でも許容値を超える場合は、後述する熱交換器１４の最大換気量１４Ｍａｘよりも、最低換気量Ａｅが大きくなるような補正値Ａｄの値が設定されるように、環境指数Ｅｖが決定される。

環境指数Ｅｖによって補正値Ａｄをどのように決定するかは、ブロイラーの種類やその他の要因によって決定されるものである。環境指数Ｅｖと補正値Ａｄの関係は初期設定（図４のステップＳ１０２）の時点で入力されるのが望ましい。

次に飼育ゾーンＢｚの指定の有無を確認する（ステップＳ２０４）。飼育ゾーンＢｚの指定がある場合（ステップＳ２０４のＹ分岐）は、処理をステップＳ２５０に移す。

飼育ゾーンＢｚの指定がなければ（ステップＳ２０４のＮ分岐）熱交換器１４の中で使用される熱交換器１４（使用器）と、連続運転か間欠運転かを選択する運転パターンＰ１４が求められる（ステップＳ２０６）。これも予めテーブル等で制御装置３０に与えられているものとする。または、数式によって求められるようにしてもよい。なお、最低換気量Ａｅが、使用する熱交換器１４の最低換気量能力より小さい場合に、運転パターンＰ１４は間欠運転となり、その他の場合は連続運転である。この処理は管理換気量決定部３０Ｂが行ってよい。

使用する熱交換器１４と運転パターンＰ１４が決まったら、該当する熱交換器１４に指示を出す。この指示は、熱交換器制御部３０Ｄが行ってよい。指示を受けた熱交換器１４（該当器）は始動する（ステップＳ２０８）。

飼育ゾーンＢｚの指定があった場合（ステップＳ２０４のＹ分岐）の処理について説明する。飼育ゾーンＢｚの指定があるということは、鶏舎１の床面２を複数の区画に分けてあり、一部の飼育ゾーンＢｚだけが使用されている場合である。飼育ゾーンＢｚの指定は、入雛日および飼育ゾーンＢｚが変更されたときにその旨を入力装置３１に入力することで、制御装置３０に通知されることになる。図４のフローではステップＳ１０２の初期設定若しくはステップＳ１０６のタイマスタートの部分で行うことができる。

制御装置３０は、指定された飼育ゾーンＢｚに関連する熱交換器１４を動作させる。なお、鶏舎１内にカメラ２２が設定されている場合は、飼育ゾーンＢｚを使用する旨の指示があれば、制御装置３０はカメラ２２の映像を見て現在使用されている飼育ゾーンＢｚを検出する。図６ではカメラ２２を使う場合のフローを示す。飼育ゾーンＢｚの具体的な場所が指示されている場合は、ステップＳ２５４まで飛べばよい。

具体的には、時間をずらして飼育ゾーンＢｚの画像を写し（ステップＳ２５０）これらを比較することで、どの飼育ゾーンＢｚが使用されているかを判断することができる（ステップＳ２５２）。もちろん、これ以外の画像解析によって、飼育ゾーンＢｚの判別を行い、検出を完了する。このような処理は、飼育ゾーン判定部３０Ｃが行うことができる。

飼育ゾーンＢｚが決定したら、使用される熱交換器１４と運転パターンＰ１４を決定する（ステップＳ２５４）。その後、該当する熱交換器１４に指示する（ステップＳ２５６）。

熱交換器１４の運転が開始されたら、熱交換器１４の最大換気量１４Ｍａｘと、最低換気量Ａｅが比較される（ステップＳ２１０）。最大換気量１４Ｍａｘが最低換気量Ａｅ以上である場合（ステップＳ２１０のＹ分岐）は、図４のステップＳ１１８に処理を移す。熱交換器１４による換気だけで最低限の換気はできていると判断できるからである。

最大換気量１４Ｍａｘが最低換気量Ａｅより小さい場合（ステップＳ２１０のＮ分岐）は、環境指数Ｅｖのうち、どれかの要因が許容値以上となっており、熱交換器１４では換気しきれないことを示している。したがって、鶏舎１内の温度が所定値以下にならないように扉付換気扇１２とシャッター１３、または側壁インレット４０や天井インレット４２を使って換気を行う。

すなわち、熱交換器１４による換気量が環境計測計２０からの値（環境指数Ｅｖ）に基づいて決められる所定量（最低換気量Ａｅ）に達していない場合には、熱交換器１４による換気と扉付換気扇１２による換気を行う。またこの所定量は、ニワトリの日齢に基づいて決められているといってもよい。最低換気量Ａｅは、ニワトリの日齢に基づいて決定されるからである。

そこで、まず舎内温度ＴｉがＴｃ−ΔＴｅより高いか否かを測定する（ステップＳ２１２）。舎内温度ＴｉがＴｃ−ΔＴｅより高い場合（ステップＳ２１２のＹ分岐）は、シャッター１３を開き、扉付換気扇１２を運転させ換気する（ステップＳ２１４）。

舎内温度ＴｉがＴｃ−ΔＴｅより低い場合（ステップＳ２１２のＮ分岐）は、シャッター１３および扉付換気扇１２を閉じる（ステップＳ２１６）。この際には、暖房機１０を作動、もしくは暖房能力を増加させ、鶏舎１内の温度を上昇させるようにするのが好ましい。ここで、ΔＴｅはΔＴ１より小さい値である。熱交換器１４の運転中は、外気温度Ｔｏが鶏舎１内の舎内温度Ｔｉより低い。したがって、冷気を鶏舎１に導入した際に、鶏舎１の舎内温度ＴｉがＴｃ−ΔＴ１より低くならないようにするためである。

なお、扉付換気扇１２とシャッター１３が対応する位置に配置されているので、扉付換気扇１２による換気は、鶏舎１でみるとトンネル排気となる。したがって、空気の流れは、妻壁４ｂから妻壁４ａに向かう層流に近い。このトンネル換気は、暑熱時には体温低下が必要な、換羽後の日齢６〜７週以降のニワトリに好適である。扉付換気扇１２とシャッター１３は、床面２から高さ３ｈ（図２参照）だけ高い位置に配置されている。高さ３ｈは、日齢の若いヒナより高く設定しておけば、日齢の若いヒナは直接冷気に曝されることはない。

また、日齢の若いヒナの場合、特に、３〜５週齢程度（換羽前）までの換気は、天井インレット４２または側壁３ａ、３ｂ上部の側壁インレット４０からだけがよい。ヒナに冷風を直接当てないためである。また、日齢が若いうちは、環境指数Ｅｖが悪化することも少ないからである。日齢の浅いうちは扉付換気扇１２を使用しないようにするには、日齢に基づいて決定される最低換気量Ａｅを小さい値に設定できるようにすることで実現できる。

また、図１に示したように、扉付換気扇１２およびシャッター１３を２段以上に配置してあれば、一度に全ての扉付換気扇１２とシャッター１３を開いて換気をするのではなく、一部だけを開いて換気を行ってもよい。たとえば、アンモニアの量が許容量を超えている場合であれば、上部の扉付換気扇１２とシャッター１３、または側壁インレット４０や天井インレット４２を開いて換気すればよい。

なお、上記に示したフローでは、環境指数Ｅｖから補正値Ａｄを介して最低換気量Ａｅを変化させることで、扉付換気扇１２とシャッター１３、または側壁インレット４０や天井インレット４２による換気の動作を制御するようにしたが、それぞれの項目が許容値から高くなったら扉付換気扇１２とシャッター１３、または側壁インレット４０や天井インレット４２による換気を行うこととしてもよい。制御装置３０は、二酸化炭素計２０ａ、一酸化炭素計２０ｂ、アンモニア計２０ｃ、粉塵計２０ｄと接続されており、それぞれの値を直接知ることができるからである。また、ここでは、環境指数Ｅｖとして、二酸化炭素、一酸化炭素、アンモニア、粉塵量を例としたが、環境指数Ｅｖはそれ以外の項目が含まれていてもよい。

また、図４を再度参照して、図６では、熱交換器１４を作動させている場合の処理（ステップＳ１１２）について説明した。特に、熱交換器１４の作動中に環境指数Ｅｖが高くなり、熱交換器１４の最大換気量１４Ｍａｘよりも最低換気量Ａｅが多くなった場合に扉付換気扇１２とシャッター１３、または側壁インレット４０や天井インレット４２を動作させて換気を行う処理を説明した。

一方、外気温度Ｔｏが高く扉付換気扇１２とシャッター１３で換気を行っている場合（ステップＳ１１６）に、環境指数Ｅｖが高くなった場合は、扉付換気扇１２の回転数を上げることで換気量を多くする。ステップＳ１１２およびステップＳ１１６で環境指数Ｅｖが高くなった場合は、表示装置３２に警告を表示してもよい。

図７は、飼育ゾーンＢｚに分けられた鶏舎１の床面２を示す。今飼育ゾーンＢｚは４つある場合で、左から３つめのゾーンが使用されているものとする。制御装置３０（図７では省略）は、予めこのゾーンの指示を受けているか、若しくはカメラ２２の画像解析を通じてこのゾーンで飼育が行われていることを知る。

そして、第３ゾーンをカバーできる４組８台の熱交換器１４に運転指示を行う。このようにして、飼育ゾーンＢｚだけの換気を行い、鶏舎１全体の換気を行わないので、不必要な電力消費が抑えられる。なお、最低換気量Ａｅが４組８台の熱交換器１４の最低換気量より低い場合は、各熱交換器１４を順に運転することで、飼育ゾーンＢｚ内の換気の均一性を担保する。

例えば、図７では、８台の熱交換器１４に対して、１から８までの符号をつけた。そして、この符号の順に熱交換器１４を運転させ、１台が運転している際には他の熱交換器１４を停止させる等である。もちろん、該当する全ての熱交換器１４について、間欠運転をおこなってもよい。

このように熱交換器１４を間欠に運転させることで、飼育ゾーンＢｚ内の換気を均一に行うことができ、熱交換器１４の内気吸引口１４ｏｉのフィルタや熱交換素子１４ａ（図２参照）の汚れ度合を各熱交換器１４毎に一定にすることができる。

以上のように本発明に係る鶏舎の換気システムの制御装置は、鶏舎内の飼育日数に応じた温度管理および換気管理が出来ると共に、不必要な電力消費が抑制され、省エネ運転をすることができる。

本発明に係る鶏舎の換気システムの制御装置は、ブロイラーを飼育する鶏舎に好適に利用することができる。

１ 鶏舎
２ 床面
Ｂｚ 飼育ゾーン
３ａ、３ｂ 側壁
３ａｉ、３ｂｉ 内側壁
３ａｏ、３ｂｏ 外側壁
３Ｌ 側壁３ａ、３ｂ間の距離
３ｈ 床面２から所定の高さ
４ａ、４ｂ 妻壁
５ 屋根
２ａ 床面２の中心線
１０ 暖房機
１０ａ 各暖房機１０の間隔
１２ 扉付換気扇
１２ａ 導風ファン
１３、１３ａ シャッター
１４ 熱交換器
１４ａ 熱交換素子
１４ｏ 排気系の風路
１４ｉ 給気系の風路
１４ｏｉ 内気吸引口
１４ｏｏ 内気排出口
１４ｏｆ ファン
１４ｉｉ 外気吸引口
１４ｉｏ 外気吹出口
１４ｉｆ ファン
Ｐ１４ 熱交換器１４の運転パターン
１４Ｍａｘ 最大換気量
１６ａ 外気温度計
１６ｂ 外気湿度計
１８ａ 舎内温度計
１８ｂ 舎内湿度計
２０ 環境計測計
（二酸化炭素計２０ａ、一酸化炭素計２０ｂ、アンモニア計２０ｃ、粉塵計２０ｄ）
Ｅｖ 環境指数
２２ カメラ
３０ 制御装置
３０ｍ メモリ
３０Ｔ タイマ
３０Ａ 管理温度決定部
３０Ｂ 管理換気量決定部
３０Ｃ 飼育ゾーン判定部
３０Ｄ 熱交換器制御部
３０Ｅ 日齢決定部
３０Ｆ 外気温度検出部
３１ 入力装置
３２ 表示装置
４０ 側壁インレット
４２ 天井インレット
Ｔｃ 管理温度
Ｈｃ 管理湿度
ΔＴ１ 下限温度管理幅
ΔＴ２ 上限温度管理幅
Ａｅ 最低換気量
Ａｄ 環境指数Ｅｖによる補正値
Ｍｐ 管理パラメータ
Ｔｏ 外気温度
Ｔｉ 舎内温度
Ｍｄ 管理日齢
Ｒｄ 現在の日齢
ＲＥ 出荷予定日齢

Claims (7)

1. 長方形の床面と、
   前記長方形の長辺に設けられた側壁と、
   前記長方形の短辺に設けられた妻壁と、
   前記床面を覆う屋根とで構成された建築体と、
   前記側壁間の長手方向に配置された複数の暖房機と、
   前記妻壁のうち、一方の妻壁に配置された扉付換気扇と、
   前記妻壁のうち、他方の妻壁またはこの妻壁に近い前記側壁に配置されたシャッターと、
   前記側壁に設けられた熱交換器と、
   前記建築体内に配置された環境計測計と、
   前記建築体の外に配置された外気温度計
   を備えた鶏舎の換気システムの制御装置であって、
   少なくとも前記環境計測計と前記外気温度計とに接続され、
   前記熱交換器と前記扉付換気扇の運転を制御し、
   前記熱交換器による換気量が前記環境計測計からの値に基づいて決められる所定量に達していない場合に、前記扉付換気扇を運転する鶏舎の換気システムの制御装置。
2. 前記所定量は、前記環境計測計からの値に加え、飼育するニワトリの日齢に基づいて決められる請求項１に記載された鶏舎の換気システムの制御装置。
3. 前記側壁の上部に側壁インレット、前記屋根には天井インレットを設けた請求項１または２の何れかの請求項に記載された鶏舎の換気システムの制御装置。
4. ブロイラーの日齢に基づいて管理温度を決定する管理温度決定部を有し、
   外気温度が前記管理温度よりΔＴ１℃低くなったら前記熱交換器を動作させ、
   前記外気温度が前記管理温度よりΔＴ２℃高くなったら前記熱交換器を停止させる請求項１乃至３の何れか一の請求項に記載された鶏舎の換気システムの制御装置。
5. 前記ΔＴ１は、前記ブロイラーの日齢にしたがって大きな値に設定され、
   前記ΔＴ２は、前記ブロイラーの日齢にしたがって小さな値に設定されている請求項１乃至４の何れか一の請求項に記載された鶏舎の換気システムの制御装置。
6. 前記鶏舎は複数の飼育ゾーンに分割され、
   前記飼育ゾーンに関連した前記熱交換器を作動させる請求項１乃至５の何れか一の請求項に記載された鶏舎の換気システムの制御装置。
7. 前記鶏舎は前記飼育ゾーンを監視するカメラをさらに備え、
   前記カメラの映像から現在使用されている前記飼育ゾーンを判別する飼育ゾーン判定部をさらに有し、
   前記飼育ゾーン判定部によって検出される現在使用されている前記飼育ゾーンに関連した前記熱交換器を作動させる請求項６に記載された鶏舎の換気システムの制御装置。