JP2001507562A - 搾乳機における真空レベル調節方法および搾乳機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 搾乳機は、真空ポンプ（１）と、搾乳対象動物に装着するための少なくとも１つの搾乳手段（７，１２，１３）を備えた搾乳装置（６）と、真空ポンプ（１）の吸引側（２）に搾乳装置（６）を連結し搾乳装置（６）から流れを送るようにされた導管（５）とを有する。真空ポンプ（１）はダイナミック式である。さらに、調節装置（２２，２３，２４，２５）は、搾乳機の真空レベルを目標の一定値に保つようにされている。さらに、調節装置は、導管（５）の実際の真空レベルを検出する手段（２３）と、検出された真空レベルに応じて導管（５）および真空ポンプ（１）を通る流れの大きさを調節することにより真空レベルを目標値に制御する調節手段とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】 搾乳機における真空レベル調節方法および搾乳機 技術分野および従来技術 本発明は、真空ポンプと、搾乳対象動物に装着するための少なくとも１つの搾 乳手段を備えた搾乳装置と、流れを送るためおよび真空ポンプの吸引側に前記搾 乳装置を連結するための導管とを有する搾乳機における真空レベル調節方法に関 する。さらにまた、本発明は、真空ポンプと、搾乳対象動物に装着するための少 なくとも１つの搾乳手段を備えた搾乳装置と、真空ポンプの吸引側に前記搾乳装 置を連結し前記搾乳装置から流れを送るようにされた導管とからなる搾乳機に関 する。 真空ポンプに関しては、主に２つの形式がある。ひとつの形式は容積式ポンプ であり、この容積式ポンプは、限られた気体量を連続して形成することにより、 そしてまた、これらの気体量を圧力増大下でポンプ内を通して送ることにより作 動するようになっている。もうひとつの形式はダイナミック式ポンプであり、こ のダイナミック式ポンプにあっては、気体が加速され、この後にこの気体の運動 エネルギーが圧力へと変化するようになっている。 従来、容積式ポンプは、牛乳搬送用の導管に連結された真空導管の中で真空を 作り出すための真空ポンプとして、搾乳機に用いられている。牛乳は、搾乳対象 の乳牛から搾乳され、これらの搬送用の導管を通って容器に送られる。乳牛にと っての快適性と乳房の健康に関して大切なことは、乳牛の乳頭における真空レベ ルを、比較的一定の、予め定められた目標値に維持することである。この真空レ ベルは真空導管の真空レベルに依存しており、そしてこれにより同じく大切なこ とは、後者の真空レベル（搾乳システムにおける真空レベル）が可能な限り一定 であることである。この理由から、容積式ポンプは、搾乳装置内でのリークに備 えるため、あるいは、例えばティートカップ（teatcup）が乳牛の乳頭から外れ ることにより導管を通して突発的に空気の流れが発生し、それによって真空レベ ルは減少しないが目標値において比較的一定のままでなくなるのに備えることを 目 的として、ある程度の過剰容量を持つように大きさが設定されている。このこと は、次のことを意味している。すなわち、搾乳機に十分な余力を与えるため、ポ ンプ出力の１００％に対して、通常の搾乳時には容積式ポンプの能力の５０％の みが利用されるということである。通常は約５０ｋＰａであるこの目標真空レベ ルは、真空導管内に適当な空気の流れを通す真空レギュレータによって維持され る。真空レベルを調節するようなこの従来方法の短所は、容積式ポンプが常に最 大出力で動作するため、通常必要とされるよりも多くのエネルギーを消費するこ とである。 さらに、容積式ポンプの回転速度を制御することにより真空レベルを調節し、 これによってエネルギー消費を低く抑えることは適当でない。その理由は、この ような制御は緩慢すぎるとともに、望ましくない真空変動を招くことになるから である。 発明の概要 本発明の目的は、搾乳機におけるエネルギー消費を低く抑えることにある。 この目的は、冒頭で定義したような方法によって達成されるものであり、そし てまた、次のことを特徴とする。すなわち、真空ポンプがダイナミック式ポンプ であることと、導管内における実際の真空レベルを検出することと、真空レベル を目的値に調整するため、検出した真空レベルに応じて、導管を通る流れの大き さを調節することとを特徴とする。 ダイナミック式ポンプは、次のように設計することができる。すなわち、少な くとも所定の流れ間隔内において、圧力比はこの流れ間隔内において実質的に一 定であるのに対し、真空ポンプを通る流れが減少するに伴って出力の供給が減少 するように設計することができる。従って、搾乳機用にこのようなダイナミック 式の真空ポンプを選択することで、搾乳機の真空レベルを調節することの可能性 が改善される。好ましくは、この調節は、例えば、入口を絞ることなどによる入 口と出口との間の圧力比のわずかな増加によって実施され、これにより、真空ポ ンプを通る流れが減少して供給される出力が減少し、結果的に低いエネルギー消 費となる。 一実施形態では、導管の自由流れ領域を調整することにより、流れの大きさの 調節を行うようにしてもよい。これは、好ましくは、自明な絞り弁を用いること により達成することができる。 他の実施形態では、真空ポンプの入り口における流れの方向を制御することに より、流れのサイズを調節するようにしてもよい。これは、案内羽根を用いるこ とによって達成できる。後者の実施形態は、真空ポンプについての圧力比がより 小さいため、より有効な出力減少が得られる。 さらに他の実施形態では、導管および真空ポンプへさらに流れを供給すること により、真空レベルを調節するようにしてもよい。この場合、その調節は、次の ようにして行われることが好ましい。すなわち、流れの大きさが最小レベルに調 節されているにもかかわらず、真空レベルが目標値を超えている場合、さらに流 れの供給が増大されるように行われることが好ましい。このようにして、すなわ ち、真空ポンプに送られる流れを絞ることが、真空レベルを目標レベルに保つの に十分でない場合には、例えば空気を外部から導管へ供給することにより、シス テムの確実性を高めるようにしている。 上述の目的は、冒頭で定義するとともに次にような点に特徴を有する搾乳機に よっても達成される。すなわち、真空ポンプがダイナミック式ポンプであるとい う点、および、搾乳機が、真空レベルを目的値に保つための制御装置を備えてい る点である。 この搾乳機の優れた実施形態は、特許請求の範囲第７項から第１５項に規定さ れている。 図面の簡単な説明 本発明は、添付の図面で示す別の実施例を参照してさらに詳細に説明される。 図１は、搾乳機の概略図である。 図２は、本発明で使用される真空ポンプの流れに係る、真空レベルと軸出力の グラフである。 実施の形態の詳細な説明 図１には、吸引側２と加圧側３を有する真空ポンプ１を有する搾乳機が部分的 に示されている。加圧側３は、油分離器および消音器（図示せず）を介して、外 部とつながる出口４に接続可能である。真空ポンプ１はダイナミック式であり、 好ましくは、いわゆる遠心圧縮機である。このポンプは、羽根板や案内部材によ り、吸引側２において入って来る空気を放射状に外へ出し、これにより、遠心力 を用いて半径方向に空気を加速するようになっている。その後、空気に残ってい る運動エネルギーは、デフューザによって圧力に変換され、真空ポンプ１の加圧 側３と吸引側２の間における圧力比が、約１.７〜２.７の間、好ましくは約２. ０となる。この圧力比を得るためには、真空ポンプ１が１または１以上の圧縮ス テップを備えるようにしてもよい。ダイナミック式ポンプは、例えば軸流コンプ レッサのような、他の形式のものを用いるようにしてもよい。 真空ポンプ１の吸引側２は、真空導管５を介して搾乳装置６に接続されている 。搾乳装置６は、牛乳用チューブ８，９および脈動チューブ１０，１１を介して 、搾乳対象の乳牛のような動物の乳頭に取り付けるための２つのティートカップ １２，１３に接続されたクロー７を備えている。搾乳装置６は、１個以上のクロ ー７を備えていてもよいことはもちろんであり、また、各クロー７は、２個より も多いティートカップ１２，１３に接続されてもよく、乳牛の場合には４個のテ ィートカップ１２，１３でもよい。このクロー７からは、牛乳用チューブ１４に よって容器１５に牛乳が送られる。この容器１５は、真空チューブ１６を介して 、真空導管５に接続されて液体が真空導管５内に導入されることを防ぐ分離手段 １７に接続されている。この分離手段１７は、分離された液体を断続的に取り除 くための排出手段１８を備えている。さらに、クロー７は、脈動チューブ１９を 介して、真空導管２１を介して真空導管５に接続される脈動器（pulsator）２０ に接続されている。 これにより、真空ポンプ１は、真空導管５および分離手段１７を介して搾乳装 置６から空気の流れを吸引する。真空導管２１と脈動器２０を介し、脈動する補 助圧が、公知の方法により、各ティートカップ１２，１３の脈動チャンバ（図示 せず）内で生成される。この脈動する補助圧は、１つの脈動サイクルの間に、例 えば外気圧と約５０ｋＰａとの間で変化する。つまり、脈動する真空の最大真空 レベルは５０ｋＰａである。補助圧は、真空チューブ１６を介して、容器１５内 、牛乳用チューブ１４内、および各ティートカップ１２，１３の乳頭受入れ用内 部空間内で生成される。この補助圧は、例えば約５０ｋＰａである。すなわち、 ティートカップ１２，１３の内部空間内、クロー７内、牛乳用チューブ１４内、 および容器１５内では、真空レベルが約５０ｋＰａの搾乳用真空となっている。 この搾乳用真空により、乳頭から容器１５へ牛乳が吸引される。 搾乳用真空を、例えば５０ｋＰａのような一定の目的レベルに維持するように 調節するため、そしてまた脈動真空を各脈動サイクルにおける最大脈動真空が例 えば５０ｋＰａのような目的レベルになるように調節するために、真空導管５に 調節弁２２が備えられている。調節弁２２は、真空導管５と真空ポンプ１を通る 流れの大きさについての制御を、多くの異なる公知の方法で行うように設計して もよい。本実施形態では、自由流れ領域を減少させることにより真空導管５およ び真空ポンプ１を通る流れを絞る絞り弁として設計されている。しかし、調節弁 ２２は速動式、すなわち、非常に短い時間内に自由流れ領域を最小から最大まで 調節できるように、およびこの逆の調節を行えるようになっていなければならな い。この流れによって、時間単位あたりに真空導管５と真空ポンプ１を通る空気 の総量が示される。調節弁２２は、真空導管５、または真空ポンプ１の入り口に おける真空ポンプ１の吸引側に備えるようにしてもよい。さらに、真空導管５内 における圧力または真空レベルを検出するための圧力センサ２３が備えられてい る。圧力センサ２３は、引き続き調節弁２２につながる電子制御ユニット２４に 接続されており、この電子制御ユニット２４は、検出された真空レベルに応じて 調節弁２２の開口率を制御するようになっている。さらに、レギュレータ２５が 真空導管５に備えられており、このレギュレータは、真空ポンプ１を通る流れを 増大させるために、外部から真空導管５へさらに流れを供給する。レギュレータ ２５も電子制御ユニット２４に接続されている。レギュレータ２５は、真空ポン プ１を通る空気の流れが真空ポンプ１の動作範囲を下回らない程度に空気を通す よう制御される必要がある。 別の実施形態では、調節弁２２に代えて、電子制御ユニット２４により調整可 能な案内羽根を真空ポンプ１の入り口に備えるようにしてもよく、これにより、 ロータに向かう流れの方向が制御され、結果的に、真空導管５を通る流れの大き さに影響を与えるようになっている。 ダイナミック式の真空ポンプ１は、図２のグラフに示された特性を有すもので あり、横軸は、流れＱをリットル／分で表し、左側の縦軸は、真空レベルＶをｋ Ｐａで表し、右側の縦軸は、軸出力ＰをｋＷで表すものである。上側の曲線２６ は、流れＱの関数として真空ポンプ１の入り口における真空レベルＶを示すもの であり、また、下側の曲線２７は、流れＱの関数として軸出力Ｐを表している。 曲線２８は、真空導管５内の真空レベルを表す。このグラフで示すように、真空 導管５内の真空レベルは、約１３００〜２４００ｌ／ｍｉｎの流れ間隔で、約１ ｋＰａから目的レベルの約５０ｋＰａまでの範囲内において、比較的一定に維持 される。これにより、真空ポンプ１を通る流れが２４００ｌ／ｍｉｎから１３０ ０ｌ／ｍｉｎへ減少する場合には、真空ポンプ１が必要とする出力もまた、４． ７ｋＷから３ｋＷへと減少していることがわかる。このダイナミック式の真空ポ ンプ１におけるこの特性は、次のように利用してもよい。すなわち、約１３００ ｌ／ｍｉｎの比較的低い能力で、そしてまた、相応する比較的低い出力とエネル ギー消費でポンプが動作するように、通常の環境下で真空ポンプ１への流れを絞 り込むようにしてもよい。このことは、通常の環境下ではレギュレータ２５が実 質的に閉鎖されるかあるいは非常に少ない流れをさらに真空導管５へ通すのみで あるということを意味しており、そしてまた、真空レベルにおける小さな脈動が 、調節弁２２により補正されるということを意味している。 何らかの理由により搾乳機のどこかで空気が漏れた場合には、圧力センサ２３ がこれを検出し、電子制御ユニット２４は、最初の調節ステップでレギュレータ ２５を完全に閉鎖する。このようにしても漏れの手当てが十分でない場合、電子 制御ユニット２４は、第２の調節ステップで調節弁２２の開口率を増大させ、こ れによりダイナミック式の真空ポンプ１の能力を増大させる。 調節弁２２がすでに最小の開口率に調節され真空レベルが目的レベルを超えて いる場合、この真空レベルは圧力センサによって検出され、そして、真空導管５ への流れの供給がされに増大するように、レギュレータ２５を電子制御ユニット ２４が調節する。 この結果、図２のグラフに示すように、４６％の能力減少である２４００ｌ／ ｍｉｎから流れを絞ることにより、出力消費が１．７ｋＷまたは３６％に減少す ることになる。搾乳機における真空ポンプは、多くの場合、実質的に一昼夜にわ たって使用されるため、この出力の減少は、エネルギーを有効に節約することに つながる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＴ，ＡＵ ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ， ＣＺ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＥ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ， ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，Ｎ Ｏ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ， ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．真空ポンプと、搾乳対象動物に装着するための少なくとも１つの搾乳手段 を備えた搾乳装置と、流れを送るためおよび前記真空ポンプの吸引側に前記搾乳 装置を連結するための導管とを有する搾乳機の真空レベル調節方法において、前 記真空ポンプはダイナミック式であることと、前記導管内における実際の真空レ ベルが検出されることと、前記真空レベルを目的値に調整するために、検出され た前記真空レベルに応じて、前記導管を通る前記流れの大きさが調節されること とを特徴とする、搾乳機の真空レベル調節方法。 ２．前記流れの大きさは、前記導管の自由流れ領域を調整することによって調 節されることを特徴とする請求項１に記載の方法。 ３．前記流れの大きさは、前記真空ポンプの入り口における案内羽根により前 記流れの方向を制御することによって調節されることを特徴とする請求項１に記 載の方法。 ４．前記真空レベルは、前記導管および前記真空ポンプへさらに流れを供給す ることによっても調節されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項 に記載の方法。 ５．前記流れの大きさが最小レベルに調節されているにもかかわらず、前記真 空レベルが目標値を超えている場合、さらに流れの供給が増大されることを特徴 とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。 ６．真空ポンプ（１）と、搾乳対象動物に装着するための少なくとも１つの搾 乳手段（７，１２，１３）を備えた搾乳装置（６）と、前記真空ポンプ（１）の 吸引側（２）に前記搾乳装置（６）を連結し前記搾乳装置（６）から流れを送る ようにされた導管（５）とからなる搾乳機において、前記真空ポンプ（１）がダ イナミック式であり、真空レベルを目標値に保つために設けられた制御装置（２ ２）を有することを特徴とする搾乳機。 ７．前記制御装置（２２）は、実際の前記真空レベルを検出する手段（２３） と、検出された真空レベルに応じて、前記導管（５）および前記真空ポンプ（１ ）を通る前記流れの大きさを調節することにより前記真空レベルを目標値に制御 す る第１の調節手段（２２）とを有することを特徴とする請求項６に記載の搾乳機 。 ８．前記第１の調節手段（２２）は、少なくとも１つの場所で前記導管（５） における自由流れ領域を調整することにより前記流れの大きさを調節することを 特徴とする請求項７に記載の搾乳機。 ９．前記第１の調節手段（２２）は絞り弁を有することを特徴とする請求項８ に記載の搾乳機。 １０．前記第１の調節手段は、前記真空ポンプ（１）内へ向かう前記流れの方 向を制御することにより前記流れの大きさを調節することを特徴とする請求項７ に記載の搾乳機。 １１．前記第１の調節手段は、前記真空ポンプ（１）の入り口に案内羽根を有 することを特徴とする請求項１０に記載の搾乳機。 １２．前記制御装置は、検出された真空レベルに応じて前記導管（５）および 前記真空ポンプ（１）を通るさらなる流れの供給の増大および減少をそれぞれ行 う第２の調節手段（２５）を有することを特徴とする請求項７ないし１１のいず れか１項に記載の搾乳機。 １３．前記制御装置は、一方が前記検出する手段（２３）に接続され他方が前 記第１および第２の調節手段（２２，２５）に接続されるとともに、前記流れの 大きさが最小レベルに調節されているにもかかわらず真空レベルが目標値を超え ている場合にはさらなる流れの供給を増大させるための制御ユニット（２４）を 有することを特徴とする請求項１２に記載の搾乳機。 １４．前記検出する手段（２３）は、前記導管（５）内の前記真空レベルを検 出するとともに前記制御ユニット（２４）に接続された圧力センサを有すること を特徴とする請求項７ないし１３のいずれか１項に記載の搾乳機。 １５．前記ダイナミック式の真空ポンプ（１）は遠心圧縮機であることを特徴 とする請求項６ないし１４のいずれか１項に記載の搾乳機。