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養豚場の照明デザイン：豚舎に最適な照明
養豚場の照明デザイン：豚舎に最適な照明
ディレクトリ:
1. 豚に対する光の影響
2. 豚小屋の照明デザイン
3. 豚小屋に最適な照明
近年、養豚は閉鎖系や工場型システムへの移行が進み、豚舎の環境制御システムも飛躍的に進歩しました。現在、これらのシステムは主に温度、湿度、有害ガスの管理に重点を置いており、光条件の調整は見落とされがちです。研究によると、照明環境は豚の生産能力に直接的および間接的な影響を与え、ひいては養豚場全体の効率に影響を与えることが示されています。豚舎における人工照明技術は豚に適切な光源を提供し、農場全体の中で換気扇に次いで2番目にエネルギー消費量が多いとされています。そのため、豚舎のための構造化された照明管理システムの開発は、生産効率の向上だけでなく、省エネと排出量削減にも不可欠です。
1. 豚に対する光の影響
豚舎の照明環境は、光の強度と照射時間によって特徴付けられます。人間とは異なり、豚は色を認識するための錐体色素が2種類しかなく、青と緑しか見えないため、光の色に対する感度が低いのです。欧州家畜協会は、豚には1日8時間以上、最低40ルクスの光量を与えることを義務付けており、これは基本的な福祉要件となっています。しかし、生産効率と動物福祉のバランスを見つけるには、さらなる研究が必要です。
1.1 光が母豚に与える影響
適切な照明は母豚の発情を促進する可能性があります。光への曝露時間を延長することは、母豚の生殖器系と胎児の発育にプラスの影響を与えます。光への曝露時間の増加により、予備母豚の視床下部が刺激され、メラトニンの分泌が減少し、ゴナドトロピン放出ホルモンの産生が増加します。これは、下垂体前葉からの卵胞刺激ホルモンと黄体形成ホルモンの分泌を促進し、卵胞の成熟を加速させ、発情の開始を早めます。彭氏の研究によると、1日16時間の照明を与えることで、栄昌豚の初回発情を18.5日早め、産子数を2.8頭増加させることが示されました。アンシ・タスト氏らは、200ルクスおよび1,000ルクスの光強度では、40ルクスの光強度と比較して、母豚のメラトニン分泌を効果的に減少させないことを発見しました。これは、単に光強度を上げるだけでは雌豚の発情を誘発できないことを示唆しています。したがって、適切な光強度は、雌豚の発情を刺激するだけでなく、豚舎のエネルギー消費量を削減するのにも有益です。
雌豚に対する光の影響は、受胎率、産子数、乳量など、さまざまな要因に表れています。ティアン氏は、繁殖用雌豚舎の光強度を6ルクスから8ルクス、さらに70ルクス、100ルクスと上げると、産子数、出生時体重、産子体重、1日平均体重増加量、離乳時産子体重がそれぞれ4.5%から8.5%、4.5%から16.7%（0.7 kgから1.6 kg）、5.6%、5.1%から12.2%増加し、改善すると指摘しました。マブリー・JW氏らは、授乳期に1日1時間の照明を与えると、8時間の場合と比較して、21日齢で離乳する子豚の数が大幅に増加することを発見しました（P < 0.05）。これは、光への曝露時間が長くなると授乳可能な子豚の数が増加した（P < 0.05）ことに起因すると考えられますが、母豚の乳量には有意差がありませんでした。米国農業生物工学会は、妊娠中または予備群の母豚にとって理想的な光強度は約100ルクスで、1日14～16時間の光曝露が推奨されています。
1.2 子豚に対する光の影響
光は子豚の免疫機能と代謝に重要な役割を果たしている。Niekamp SRらは、光周期が子豚の免疫機能に与える影響は母豚の妊娠中に始まる可能性があることを指摘した。妊娠中に毎日16時間光に曝露された母豚から生まれた子豚は、12時間光に曝露されたグループの子豚と比較して、生後14日の時点でより良い免疫状態を示した。育成期には、子豚を温めるために一般的に使用される加熱ランプは、赤外線の熱効果に依存している。しかし、従来の加熱ランプは、熱効果のない可視光を大量に発生し、エネルギーの無駄につながる。加熱プレートや光のない加熱ランプなどの代替手段は、より効率的である。Fengは、光強度を10ルクスから60ルクス、さらに100ルクスに上げると、子豚の健康問題の発生率が24.8～28.6％減少し、生存率が19.7～31.0％上昇し、毎日の体重増加が0.9～1.8kg増加すると報告した。しかし、光強度が350ルクスに達すると、60ルクスの時よりも効果は低下します。育成豚には50ルクスから100ルクスの光強度を与えることが推奨されます。
1.3 肥育豚に対する光の影響
光強度を適切に高めることで、豚の健康と回復力を高めることができます。研究によると、5ルクスの人工光に曝露された肥育豚は、40ルクスの自然光に曝露された豚と比較して、身体機能が著しく低下しました。しかし、人工光を40～50ルクスに上げると、肥育豚の代謝は正常化しました。育成豚および肥育豚の光強度は、一般的に40～50ルクスに設定することが推奨されています。さらに、光への曝露時間も豚の成長と肥育に大きな影響を与えます。Martelli Gらによる研究では、2つの光サイクル（70ルクス、光周期14:10および8:16）を比較しました。その結果、より長い光周期の豚の飼料から肉への変換率（4.3）は、より短い光周期の豚の飼料から肉への変換率（5.21）よりもかなり低いことが明らかになりました（P < 0.01）。ハン氏の研究によると、12時間から24時間の照明時間内で照明時間を短くするほど、肥育豚の成長パフォーマンスの向上、飼料と肉の比率の低下、病気率の減少に効果的であり、顕著な結果が得られました。
1.4 イノシシに対する光の影響
光への曝露時間を延長することは、若い雄豚の生殖腺の発達を促し、性成熟を早める可能性があります。雄豚に対する光の影響を議論する際には、雄豚の精液の質が主な焦点となります。光への曝露時間を延長しても精液の質への影響は最小限ですが、光強度を高めることで質は大幅に向上します。Cuiらの研究では、100ルクスで体外保存した雄豚の精液は、50ルクスおよび150ルクスで保存したものと比較して、顕著な改善が見られました。この分析と養豚場の実際のニーズに基づき、現代の養豚場における照明基準に関する推奨事項を参考までにまとめました（表1）。
表1 養豚場照明指標の推奨値
2. 豚小屋の照明デザイン
2.1 光源の選択
光は、電波、赤外線、可視光線、紫外線、X線、ガンマ線など、低周波から高周波まで幅広い電磁波で構成されています。養豚業では、紫外線は主に殺菌・消毒に、可視光線は養豚場の照明に、赤外線は主に子豚の保温に利用されています。
光源を選択する際に考慮すべき重要な要素として、光束と光度があります。光束は、光源から時間の経過とともに放出される総エネルギーを指し、ルーメン（lm）で測定されます。一方、光度は、光の収束能力を反映し、特定の立体角内で放出される光エネルギーを示し、カンデラ（Cd）で測定されます。光度は照明効果を評価するための重要な指標であり、単位面積あたりに受光される可視光の光束（照度）として定義され、ルクス（Lux）で測定されます。光束と光度は光源固有の特性であり、光源からの距離の影響を受けないことを理解することが重要です。一方、光度は距離によって変化します。光源から離れるほど、その影響は小さくなり、光度は低くなります。さらに、光度は累積的であるため、特定の点における強度は、その点に向けられたすべての光源からのすべての光強度の合計となります。
豚舎の照明源を選ぶ際には、各種ランプのエネルギー効率を考慮することが重要です。エネルギー効率とは、単位光出力あたりに必要な電力を指します。表2は、一般的に使用されているランプのエネルギー効率を示しています。比較すると、高出力LEDランプがこれらの選択肢の中で最も優れたエネルギー効率を示すことがわかります。
表2 一般的なランプのエネルギー効率比
2.2 光源の配置
本セクションでは、分娩舎の個別光源としてLEDランプ管（18W、2,100lm、6,500K）を使用しています。分娩舎に必要な照度は50Luxから100Luxです。ランプ管の中心から水平距離2mでの光度は25Luxです。必要な照度を実現するために、2本のランプ管の水平間隔を4mに設定し、2本のランプ管の中心点での光度が50Luxとなるようにしました。これは豚分娩舎の照明要件を満たしています。
専門照明設計ソフトウェアDIALuxを用いて、分娩舎内の照明条件をシミュレーションしました。分娩舎内の平均照度は92.7ルクスと計算され、このシミュレーション結果は規定の要件を満たしています。
表 3 に示すように、シミュレーション結果を検証するために現場測定が行われました。測定値は一般にソフトウェアによって予測された値よりも低くなっていますが、これは、屋内の囲いや給電線などの機器による光の遮蔽が原因であると考えられます。
表3 現場で測定された照度結果とシミュレーション結果の比較
適切なランプの選択と光源の配置は、豚舎の照明設計において不可欠な要素です。これらの施設は頻繁に徹底的な清掃が必要となるため、豚舎の照明器具の耐久性と保護レベルも考慮する必要があります。豚の様々なグループに合わせて照明設計を調整することで、豚舎の生産性を大幅に向上させることができます。さらに、日長管理は豚舎の照明設計において非常に重要な要素ですが、このテーマに関する技術データは不足しており、日長制御のベストプラクティスについては依然として多くの議論が続いています。
3. 豚小屋に最適な照明
3.1 豚小屋の照明 T21
Ceramiclite T21ピグライトは、畜産農場や食品加工工場に最適なソリューションです。洗車場や農場など、高圧洗浄が必要な特殊な場所向けに設計されています。特殊なセラミックLED、PC素材、防水構造設計により、硫化水素ガス、アンモニアなどの腐食を防止します。セラミックLEDの採用により、硫化水素ガスに対する耐性は従来のLEDランプの4倍以上です。また、キノコ栽培室など、大量の埃、煙、水蒸気が発生する高温多湿の環境にも適しており、従来の三層防水ランプとしても使用できます。
3.2 豚小屋の照明 T16
Ceramiclite T16ピグライトは、高圧洗浄が必要な環境向けに特別に設計された優れたソリューションです。特殊なプラスチック製で防水構造とセラミック光源を備え、耐久性に優れています。メンテナンスコストを削減するとともに、長寿命とエネルギー効率に優れた照明を提供し、畜産農場、工業地帯、食品加工施設などに最適です。
4. 関連ソリューションと科学
5. セラミクライトに連絡する
