JP5117622B2 - 搾乳プロセス中に動物によって産生されるミルクの量を測定する装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、搾乳プロセス中に動物によって産生されるミルクの量を測定する装置および方法に関する。

酪農業においては、たとえば、乳牛、羊、または山羊などの動物によって搾乳プロセス中に産生されるミルクの量を測定することが利点となり得る。それによって、それぞれの単一の動物の能力が測定され得て、できるだけ多くのミルクの産生を得るために、動物の餌付けだけでなく、群れの構成も調節され得る。

従来技術に係る乳牛の産乳能力を決定する装置が、たとえば特許文献１に説明されている。ここにおいて、この装置が図１に関連して詳述される。

装置１００は、ミルクが空気と一緒に吸入される導管１１１を備える。ミルクは、導管１１１が達する収集容器１１３に集められる。収集容器１１３の底には、排出導管１１４が設けられる。排出ライン１１４は収集ライン１１２に達する。排出ライン１１４の出口の直前に電磁弁１１５が配置される。収集ライン１１２内の真空を、収集容器１１３を介して吸込導管１１１へ波及させるチューブ１１６が、収集容器１１３の上側に接続される。

装置１００の運転の間、収集容器内の充填レベルが、電極１１９の高さよりも上であるか、電極１１７の高さよりも下であるかが、電極１１７、１１９を介して測定される。ミルクが電極１１９に達した時点で、ソレノイドバルブ１１５が制御ユニット１２０によって開放される。電極１１７が露出された時点で、ソレノイドバルブ１１５が閉鎖される。ソレノイドバルブ１１５が開いている間の時間が測定され、その測定された時間から、搾乳された動物によって産生されたミルクの量が算出される。

ソレノイドバルブ１１５が開放された時に排出ライン１１４を通過するミルクフローが搾乳プロセス中に起こる最大のミルクフローよりも大きくなるように、装置１００のライン１１４が構成される。乳牛は１２ｋｇ／分までのミルクフローを産生し得る。もしミルクフローが相当に少ないのであれば、ソレノイドバルブは非常に短い時間だけ開放され、搾乳プロセスの間、ソレノイドバルブ１１５のほんのわずかな開放操作および閉鎖操作が起こり得る。そのため、少ないミルクフローを測定することは難しいかもしれない。たとえば、もし、１２ｋｇ／分よりも極めて少ないミルクフローを産生する羊または山羊のような動物が搾乳される場合、これは具体的なケースとなり得る。中間ステージの間よりも極めて少ないミルクフローは、搾乳セッションの初期および終期においても起こり得る。乳牛については、搾乳と過搾乳（実質的に得られるミルクのない搾乳）との間の限界は２００ｇ／分とみなされ得る。これは、牛については、０．２ｋｇ／分に至るまで小さなミルクフローを測定することが合理的であるものとしてみなされ得る、ことを意味する。

さらに、装置１００は、動物によって産生されるミルクの総量のみを決定する。その不連続的な運転モードにより、装置１００は、搾乳プロセス中のミルクフローの変化を測定することには適していない。

装置１００においては、低いレベルにおける収集容器１１３の充填レベルの変動によって引き起こされ、排出ライン１１４を通るミルクフローの変化を保つために、排出ライン１１４は比較的長くされる。これが装置１００の構造高さを比較的大きくすることによって、装置１００の輸送可能性を制限する。

ミルクの量を測定する装置についてのさらなる従来技術は、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５に記載されている。

独国特許出願公開第３１１８８６５号明細書 米国特許第３，９１９，９７５号明細書 米国特許第６，４９７，１４３号明細書 独国特許出願公開第３１０１３０２号明細書 欧州特許出願公開第０３８２８５２号明細書

本発明の目的は、大きく変化するミルクフローの測定を可能にする装置および方法を提供することにある。

本発明のさらなる目的は、搾乳プロセス中に起こるミルクフローの測定を可能にする装置および方法を提供することにある。

本発明のさらなる目的は、搾乳プロセス中に動物によって産生されるミルクの量を測定する輸送可能な装置を提供することにある。

搾乳プロセス中に動物によって産生されるミルクの量を測定する装置は、容器と、供給ユニットと、排出ユニットと、充填レベル測定デバイスと、制御ユニットと、評価ユニットと、を備える。供給ユニットは容器にミルクを供給するように構成され、搾乳機の搾乳ユニットに接続可能である。排出ユニットは容器からミルクを排出するように構成され、搾乳真空を印加するように適合された搾乳機の搾乳導管に接続可能である。排出ユニットは、ミルクが容器から排出されている時にミルクが流れる排出開口部の寸法を変化させる手段を備える。ミルクが容器から排出される時にミルクにそこを通過させる排出開口部は少なくとも２つの寸法に調節可能である。充填レベルが所定の範囲内にとどまるように排出開口部の寸法を調節するために、充填レベル測定デバイスによって決定される容器内のミルクの充填レベルに従って排出開口部の寸法を変化させる手段を制御するように充填レベル測定デバイスが構成される。排出開口部の設定された寸法と充填レベル測定デバイスによって測定された充填レベルとに基づいて容器へのミルクフローを算出するように評価ユニットが構成される。

制御ユニットと、充填レベル測定デバイスと、排出開口部の寸法を変化させる手段とによって得られ得る所定の範囲に充填レベルを設定することによって、類似の運転条件下でミルクフローを変化させるための装置が用いられ得る。そのため、１２ｋｇ／分までのミルクフローが起こり得る乳牛の搾乳の際に用いられ得るだけでなく、搾乳の終期においては２０ｇ／分から５０ｇ／分という比較的小さなフローが起こり得る羊または山羊のような他の動物を搾乳する際においても、該装置が用いられ得る。

容器からの排出量は、ミルクが排出開口部において有する静水圧（同様に前記圧力は充填レベルの関数である）と、排出開口部の寸法とに実質的に従属し、これらの数値に基づいて、および／または、校正によって、算出され得る。容器へのミルクフローは、単位時間あたりの容器からの排出量と、単位時間あたりの容器におけるミルクの量の増加との合計値と略等しい。もし容器の形状が既知であれば、充填レベルが減少する場合には負にもなり得る容器におけるミルクの量の増加が、充填レベルの時間変化から算出され得る。その結果として、搾乳プロセス中の容器へのミルクフローが測定され得る。

いくつかの態様においては、容器の充填レベルが所定の上限閾値を超過する場合には排出開口部を拡大し、充填レベルが下限閾値未満である場合には排出開口部の寸法を縮小するように制御ユニットが適合される。上限閾値を超過する、および／または、下限閾値に達しない時に、評価ユニットによって算出されたミルクフローに基づいて、排出開口部の少なくとも２つの寸法のうちの１つにおいて、容器へのミルクフローと容器からのミルクフローとの間の平衡が確立されるか、を決定するように、および、確立される場合には、排出開口部のこの寸法を調節するように制御ユニットが適合され得る。

上限閾値を超過する時に排出開口部を拡大し、下限閾値に達しない時に排出開口部を縮小することによって、正確な測定が実行され得る数値の範囲に充填レベルが維持され得る。容器へのミルクフローと、容器からのミルクフローとの間の平衡が確立されるように排出開口部の寸法を設定することによって、排出開口部の寸法の必要とされる調節操作の回数が低減され得る。

本発明のいくつかの態様においては、ミルクに排出開口部を通過させる排出開口部の３つ以上の異なる寸法が調節可能であるように、排出開口部の寸法を変化させる手段が構成され得る。排出開口部の２つ以上の可能な寸法を提供することによって、排出開口部の寸法を容器への瞬間的なミルクフローに適合させる、より多くの可能性が存在するので、容器へのミルクフローと、容器からのミルクフローとの間の平衡を確立することがより容易になる。

本発明のいくつかの態様においては、０．５ｋｇ／分から１２ｋｇ／分の範囲のサブレンジ内に位置する容器へのミルクフローにおいて、充填レベルが所定の範囲内にある時に、容器へのミルクフローと容器からのミルクフローとの間の平衡が確立されるように、ミルクに排出開口部を通過させる排出開口部の調節可能な寸法の少なくとも１つまたは全てが構成され得る。牛によって産生されるミルクの量を測定する際、０．５ｋｇ／分から１２ｋｇ／分までの範囲におけるミルクフローの測定がしばしば求められる。とりわけ牛に関して、この範囲のサブレンジにおける平衡を確立させる、排出開口部の１つ以上の調節可能な寸法を提供することによって、比較的長期間にわたって牛によって産生されるミルクの量の測定プロセスの間、容器への供給と容器からの排出との間の平衡を維持し、そのために排出開口部の寸法を変化させるための非常に少ない切り替え操作の回数を必要としつつ、プロセスが実行され得ることが実現され得る。それによって、電気的に運転される装置の場合、装置の電力消費が低減され得る。

さらに、排出開口部の寸法と充填レベルとに基づいて算出される、容器からのミルクフローの時間積分によって、搾乳プロセス中に動物によって産生されるミルクの総量を決定するように評価ユニットが適合され得る。いくつかの態様において、容器からのミルクフローが、容器へのミルクフローよりも高い精度で決定され得るので、動物によって産生されるミルクの総量のとりわけ正確な測定が得られ得る。

いくつかの態様においては、充填レベル測定デバイスが、ピトー管と、気体供給部と、圧力測定デバイスと、を備える。ピトー管は、容器の最小充填レベルより下で、容器の内部に位置する下端を備える。気体供給部は、気体がピトー管からその下端まで排出されるように、気体、とりわけ空気、をピトー管に供給するように適合される。圧力測定デバイスは、ピトー管の内部と、最大充填レベルより上の容器のエリアとの間の差圧を測定するために適合される。

気体がピトー管の下端から排出される時、それは、搾乳真空が印加される搾乳導管への容器の接続による大気圧よりも低くなり得る容器の上部に存在している圧力を上回るだけでなく、ピトー管の下端におけるミルクの静水圧をも上回らなければならない。容器の充填レベルが高いほど、この圧力が大きくなる。そのため、ピトー管内においては、容器の内部における圧力と静水圧との合計値と略等しい圧力が確立される。しかしながら、ミルクがない最大充填レベルより上の容器のエリアにおいては、容器の内部圧のみが広がっている。そのため、差圧を測定することによって、ミルクの静水圧が決定され得て、前記圧力は容器の充填レベルの評価基準である。圧力測定デバイスがミルクと接しなくてもよいように２つの気体の間で差圧が測定される。それによって、もし圧力測定デバイスがミルクと接する場合に起こり得る圧力測定デバイスの乾酪化および／または石灰化が抑制され得る。さらに、圧力測定デバイスをミルクと接する装置のそれらの部品と分離することによって、圧力測定デバイスへの機械的損傷の危険性が低減され得る。

気体供給部が、周囲からの空気が搾乳真空によってピトー管内に吸い込まれるように装置の周囲と接するピトー管の開口部を備え得る。そのため、気体供給部は、装置の軽減された複雑さとともに保護され得る。装置が気体供給部のためのそれ自体のエネルギー源を有する必要がないように、気体供給のために必要なエネルギーが搾乳機によって供給される。

ピトー管は、その開放された下端の周縁に少なくとも１つの切り欠きを備え得る。気体は切り欠きを通ってピトー管から流出し得て、均一な小さい泡の形態でミルクを通って上昇し得る。それによって、ピトー管内の圧力のばらつきに至り得る泡の不均一な形成が防止され得る。

いくつかの態様においては、圧力測定デバイスが、差圧センサーの第１の部分と差圧センサーの第２の部分との間の圧力勾配を測定するように適合された差圧センサーと、ピトー管の内部を差圧センサーの第１の部分と接続する第１の導管と、最大充填レベルより上の容器のエリアを差圧センサーの第２の部分と接続する第２の導管と、を備える。お互いに独立である２つの圧力センサーを伴う差圧の測定と比較すると、差圧センサーは、たとえば、線形性、オフセット、および温度変化に関する、圧力センサー間のわずかな差による測定結果の乱れを防止、もしくは、少なくとも低減する可能性をもたらす。

いくつかの態様においては、ピトー管の内部にある第１の導管の一端、および／または、容器の内部にある第２の導管の一端、が滴下突起部を有し得る。それによって、圧力測定の乱れおよび差圧センサーへの損傷を引き起こすかもしれない、ミルクまたは洗浄液の導管への浸透が防止され得る。

第１の導管と差圧センサーとの間、および／または、第２の導管と差圧センサーとの間に、気体を透過し、液体を透過しない材料で作られたダイヤフラムが配置され得る。それによって、たとえばミルクの霧、洗浄液および／または結露水の形態のような湿気に対して、差圧センサーの電子部品が保護され得る。

さらに、装置は、差圧センサーを加熱する加熱デバイスを備え得る。それによって、圧力測定センサーでの結露水の形成を抑制するために、周囲の温度よりもわずかに高い温度で圧力測定センサーが保たれ得る。

いくつかの態様においては、排出開口部の寸法を変更する手段が、少なくとも２つの異なる寸法の開口部を伴うディスクを備え得る。ミルクが容器から排出される時に、排出ユニットの開口部の前に配置されたディスクの少なくとも２つの開口部のうちの１つをミルクが通過するようにディスクを移動させることによって、ディスクの少なくとも２つの開口部のそれぞれが排出ユニットの開口部の前に配置され得るように、ディスクが排出ユニットの開口部の前に配置され、排出ユニットの開口部に対して移動可能である。さらに、排出ユニットの開口部に対してディスクを移動させるディスク駆動手段が設けられ得る。

そのため、排出ユニットの前に、所望の寸法を有する少なくとも２つの開口部のうちの１つを配置することによって、排出開口部の寸法が調節され得る。それによって、排出開口部の寸法が個々の間隔で設定され得て、それゆえに調節された寸法の高い精度を得る。

いくつかの態様においては、ディスクがディスクの底面に対して直角な軸に対して回転可能である。ディスクの少なくとも２つの開口部が軸の周囲に配置され、ディスクの底面が排出ユニットの開口部の周縁と接する。

ディスクを回転させるためには比較的少量のエネルギーが必要なので、特に、比較的良好な潤滑特性を有するミルクがディスクの底面および開口部の周縁に存在する場合、装置の電力消費は低く維持され得て、小型および軽量な電池でのバッテリー運転を可能にし、比較的弱く、それゆえに軽量なディスク駆動手段が用いられ得る。それによって、簡便かつ頑丈な装置が実現され得る。

容器は垂直方向を有し得る。少なくとも、最小充填レベルと最大充填レベルとの間の容器のエリアにおいては、垂直方向に対して直角でありエリア内部の容器と交わる各平面において、容器の内部空間の断面積が一定であり得て、ディスクが回転可能である軸が容器の垂直方向に向けて傾いている。

最小充填レベルと最大充填レベルとの間の断面積の定常性によって定義され、たとえば円筒状の容器の場合には円筒の軸であり得る容器の垂直方向のため、垂直方向が直角であることを特徴とする、装置の運転中の容器の標準的な配向性が決定される。ディスクの傾斜によって、ミルクのわずかな残存体積が蓄積され得る排出開口部の近傍における容積が設けられ得る。そのため、搾乳プロセスの終点における容器の完全な排出が促進され得る。

いくつかの態様においては、ディスクが回転可能である軸は、容器の垂直方向に対して直角であり得る。それによって、容器の側壁に排出ユニットが搭載され得て、それゆえに装置の構造高さの低減を可能にする。

いくつかの態様においては、ディスクは開口部が存在しないエリアを備え、排出ユニットの開口部を閉鎖するために、開口部が存在しないディスクのエリアがディスクを移動させることによって排出ユニットの開口部の前にもたらされ得るように、ディスクが排出ユニットの開口部に対して移動可能である。

それによって、容器からの液体の排出が実質的に完全に防止され得る。たとえば、羊および山羊の搾乳プロセスの終点において起こり得る相対的に小さなミルクフローを測定するためにこれが用いられ得る。小さなミルクフローでは、容器からの漏れは実質的に完全に防止され得て、容器内の充填レベルの上昇に基づいてミルクフローが決定され得る。装置の容器の容積よりも小さい、搾乳プロセスにおけるミルクの総量を産生する動物を搾乳する際、搾乳プロセス全体にわたって、排出開口部もまた閉鎖状態が維持され得る。小さなミルクフローにおいては、開放された排出開口部での測定と比較して、閉鎖された排出開口部で測定することによって、改善された測定精度が実現され得る。

装置を洗浄する際、交互に、排出開口部が閉鎖されて水のような洗浄液で容器を実質的に完全に満たし、排出開口部を開放することによって容器を空にするために、排出ユニットの開口部を実質的に完全に閉鎖する可能性もまた用いられ得る。それによって、比較的少ない水量を用いてでさえ、装置の効果的な洗浄が実現され得る。

開口部が存在しないディスクのエリアが、少なくとも２つの開口部のうちのもっとも大きなものの近くに配置され得る。それによって、閉鎖された排出開口部と最大限開放された排出開口部との間の切り替えが素早くなされ得て、それによって、搾乳手順を終了した後および装置を洗浄する際に、容器を素早く空にし得る。

いくつかの態様においては、容器の所定の充填レベルにおいて、２つの隣接した開口部を通るミルクの流速が、それぞれ、所定の流速差だけお互いに異なるように寸法が構成された複数の開口部をディスクは有する。

瞬間的に用いられたディスクの開口部に隣接する開口部が排出ユニットの開口部の前に位置するようにディスクを移動させることによって、２つの隣接した開口部の間の流速差が、排出開口部の瞬間的な寸法が維持される場合、もしくは、排出開口部のより大きなまたはより小さな寸法が設定される場合に決定がなされなければならない時間範囲である応答時間に影響を有する。隣接する開口部の間の流速の差が同じ数値を有する時、応答時間は容器へのミルクフローとは独立している。それによって、装置の制御が簡素化され得る。

一方では最大充填レベルにおける容器内のミルクの量と最小充填レベルにおける容器内のミルクの量との差と、他方では流速差と、の間の関係は、約２０秒よりも大きくなり得る。

容器の最小充填レベルにおいて排出開口部の寸法が１段階減少する時、測定可能な範囲内に充填レベルを維持するためにより大きな開口部への切り替えが実行される、最大充填レベルに達するまでの時間は、上記に示唆された関係によって少なくともおおよそには決定される。そのため、最小充填レベルに達するまでの時間もまた、最大充填レベルにおけるより大きな開口部への切り替えにおけるこの関係によって、少なくともおおよそには決定される。その関係が約２０秒より大きい時、装置の高い電力需要を暗示し得る素早い切り替えが防止され得るように、２つの連続する切り替え操作の間の時間は約２０秒よりも大きくなり得る。

いくつかの態様においては、排出開口部の寸法を変化させる手段が、調節可能な開口部を伴う閉鎖手段を備え得る。それによって、排出開口部の寸法の実質的に連続的な調節が可能になる。

いくつかの態様においては、排出開口部の寸法を変化させる手段が、容器の２つ以上の開口部と、２つ以上の閉鎖機構と、を備え得る。閉鎖機構のそれぞれが閉鎖機構に配置された容器の開口部を閉鎖したり露出したりさせるように適合される。容器の露出された開口部の全てによって排出開口部が形成される。容器の１つまたは複数の開口部を閉鎖する、および／または、露出することによって排出開口部の寸法を調節するために、制御ユニットが閉鎖機構を制御するように適合される。

いくつかの態様においては、排出開口部の寸法を変化させる手段がディスクを備え得る。ディスクはディスクの下面に対して直角な軸に対して回転可能であり、排出ユニットの開口部の近くに配置される。軸からディスクの周縁へのディスクの半径が、軸から、軸に面するサイドにおける排出ユニットの開口部の周縁までの距離以下である第１の数値から、軸から、軸から見て反対方向のサイドにおける排出ユニットの開口部の周縁までの距離以上である第２の数値まで、軸周りの角度の関数として増加する。

ディスクの位置に従属して、ディスクは排出ユニットの開口部を露出させ得る、もしくは、全体的または部分的に覆い得る。ディスクによって覆われる開口部の部分が大きいほど、開口部を通るより多くのミルクフローがディスクによって制限される。ディスクによって覆われていない排出ユニットの開口部の部分は、軸に対してディスクを回転させることによってその寸法が変化し得る排出開口部を形成する。

装置は傾斜センサーを備え得て、評価ユニットは、傾斜センサーによって測定された傾斜に基づいて、算出されたミルクフローの補正を実行するように適合され得る。それによって、装置を斜めに保持することによるミルクフローの測定の乱れが低減され得る。

装置は、ミルクと輸送空気とを分離する遠心分離器ヘッドをさらに備え得て、遠心分離器ヘッドの入口が搾乳機の搾乳クラスターに接続可能であり、遠心分離器ヘッドのミルク出口が容器に達することを特徴とする。さらに、装置は、容器から見て外方向の排出開口部のサイドにおいて、遠心分離器ヘッドから排出ユニットに空気を向けるバイパスラインを備え得る。それによって、ミルク内の空気の混合物を通しての測定の乱れ、および／または、排出開口部の上流および下流での望ましくない圧力差、が低減され得る。さらに、この方法において、装置によって引き起こされる流動損失が低減されることによって、搾乳速度および／またはミルクの品質が向上する。

いくつかの態様においては、排出ユニットは、排出開口部に接続される第１の入口と、バイパス開口部に接続される第２の入口と、搾乳機の搾乳ラインと接続可能な出口と、を備える収集チャンバーを備え得る。さらに、装置は、出口を閉鎖する手段を備え得る。

収集チャンバーの出口を閉鎖することによって、装置を通る空気およびミルクの流れは遮断され得て、それゆえに搾乳プロセスが終了する。そのため、搾乳中に動物によって産生されるミルクの量を測定する装置によって搾乳プロセスの終了が実行され得て、たとえば真空閉鎖バルブまたは空圧ホースクランプのような追加の装備はもはや必要とされないことを特徴とする。

いくつかの態様においては、評価ユニットは、容器へのミルクフローを算出するために、容器内の充填レベルの時間変化に基づいて容器内のミルク量の時間変化を決定し、排出開口部の寸法と充填レベルとに基づいて容器からの排出速度を決定し、容器内のミルクの量の時間変化と排出速度の時間変化との合計を算出する、ように適合され得る。それによって、容器への瞬間的なミルクフローの正確な決定が実行され得る。

搾乳プロセス中に動物によって産生されるミルクの量を測定する発明に係る方法は、搾乳プロセス中に動物によって産生されたミルクを容器内に供給する工程を含む。容器内のミルクの充填レベルが測定される。ミルクが容器から流出し得る排出開口部の寸法は、容器内のミルクの測定された充填レベルに従属して変化する。この目的に排出開口部が用いられ、それは、ミルクに排出開口部を通過させる排出開口部の少なくとも２つの異なる寸法が調節可能であるように構成される。容器内のミルクの充填レベルが所定の範囲内にとどまるように排出開口部の寸法が設定される。排出開口部の設定された寸法と、充填レベル測定デバイスによって測定された充填レベルとに基づいて、容器へのミルクフローが算出される。

いくつかの態様においては、容器の充填レベルが所定の上限閾値を超過する場合には排出開口部の寸法が拡大され、容器の充填レベルが所定の下限閾値未満に降下する場合には排出開口部の寸法が縮小される。上限閾値を超過する、および／または、下限閾値に達しない場合には、算出された、容器へのミルクフローに基づいて、排出開口部の少なくとも２つの寸法のうちの１つにおいて、容器へのミルクフローと容器からのミルクフローとの間の平衡が確立されるかが決定される。確立される場合であれば、排出開口部にこの寸法が設定される。

ミルクに排出開口部を通過させる、排出開口部の３つ以上の異なる寸法が設定され得るように排出開口部が構成され得る。

０．５ｋｇ／分から１２ｋｇ／分の範囲のサブレンジ内における容器へのミルクフローにおいて、充填レベルが所定の範囲内でありつつ、容器へのミルクフローと容器からのミルクフローとの間の平衡が確立されるように、いくつかの態様においては、ミルクに排出開口部を通過させる排出開口部の調節可能な寸法の少なくとも１つまたは全てが構成され得る。

さらに、排出開口部の寸法と充填レベルとに基づいて算出される、容器からのミルクフローの時間積分によって、搾乳プロセス中に動物によって産生されるミルクの総量が決定され得る。

充填レベルの測定が、容器の内部における最小充填レベルより下に位置する開放された下端を有するピトー管によって実行され得る。気体、とりわけ空気、が、ピトー管の内部に供給され得て、ピトー管の下端においてピトー管から気体が流出し、ピトー管の内部と最大充填レベルより上の容器のエリアとの間の差圧が測定され得る。差圧に基づいて、充填レベルが算出され得る。

排出開口部の寸法を変化させる工程は、２つ以上の異なる寸法の開口部を伴うディスクを移動させる工程を含み得る。ディスクは排出ユニットの開口部の前に搭載される。ディスクの開口部のうちの一つが排出ユニットの開口部の前に配置され、ディスクの開口部を通って、ミルクが容器から流出し得る。

いくつかの態様においては、容器は２つ以上の開口部を備え得る。排出開口部の寸法を変化させる工程は、１または複数の容器の開口部を閉鎖および／または露出する工程を含み得る。そのような態様においては、排出開口部は容器の露出された開口部の全てによって構成される。

いくつかの態様においては、排出開口部の寸法を変化させる工程が、ディスクの下面に対して直角な軸に対して回転可能なディスクを回転させる工程を含む。軸は排出ユニットの開口部の近くに配置される。軸からディスクの周縁へのディスクの半径は、軸から、軸に面するサイドにおける排出ユニットの開口部の周縁までの距離以下である第１の数値から、軸から、軸から見て外方向のサイドにおける排出ユニットの開口部の周縁までの距離以上である第２の数値まで、軸周りの角度の関数として増加する。

ミルクフローの算出は、充填レベルの時間変化に基づいて容器におけるミルクの量の時間変化を決定する工程と、排出開口部の寸法と充填レベルとに基づいて容器からの排出速度を決定する工程と、を含み得て、容器におけるミルクの量の時間変化と排出速度の時間変化との合計が算出され得る。

容器の傾斜が測定され得て、測定された傾斜に基づいて、測定されたミルクフローの補正が実行され得る。

従来技術に係る、牛によって産生されたミルクを測定する装置の模式的な概略図である。 本発明の一態様に係る、搾乳プロセス中に動物によって産生されたミルクの量を測定する装置の模式的な断面図である。 本発明の一態様に係る、搾乳プロセス中に動物によって産生されたミルクの量を測定する装置の模式的な斜視図である。 本発明に係る装置における排出開口部の寸法を変化させる手段とともに用いられ得るディスクの模式的な概略図である。 本発明のさらなる態様に係る、搾乳プロセス中に動物によって産生されたミルクの量を測定する装置の模式的な断面図である。 本発明の一態様に係る装置における排出開口部の寸法を変化させる手段の模式的な上面図である。 排出開口部の寸法を変化させる、図６ａに表される手段の模式的な断面図である。 排出開口部の寸法を変化させる、図６ａに表される手段の模式的な断面図である。 本発明の一態様に係る装置における排出開口部の寸法を変化させる手段の模式的な上面図である。

本発明の態様は添付の図面を参照して説明される。

図２は、本発明の一態様に係る、搾乳プロセス中に動物によって産生されたミルクの量を測定する装置２００の模式的な断面図を示す。装置２００の模式的な斜視図は図３に示される。

装置２００は、その内部に、ミルクを受け取るように適合された容器２０１を備える。

さらに、装置２００は、ミルクを容器２０１に供給するように構成された供給ユニット２０２を備える。供給ユニット２０２は、ポート２０５を介して、搾乳機の搾乳ユニットに接続可能である。それによって、ミルクと空気との混合物が、搾乳機から供給ユニット２０２に供給され得る。

いくつかの態様においては、供給ユニット２０２は、ミルクから搾乳機によって供給された空気を分離するのに適している遠心分離器ヘッド２５０を備え得る。

遠心分離器ヘッド２５０は、対称軸２５１を挟んで実質的に回転対称な形状を有し得るカップ２０３を備える。ポート２０５は、カップ２０３の上部における吸気開口部２０４で終わる。カップ２０３の下端において、カップ２０３からのミルクが容器２０１に入り得るミルク排出開口部２０６が位置する。カップ２０３は上部から先細り状となっており、そこに吸気開口部２０４が位置し、下端にはミルク排出開口部２０６が位置する。

搾乳機からのミルクと空気との混合物が接線方向に入るように吸気開口部２０４が配置され、それは遠心分離器ヘッド２５０の内部に向けて、対称軸２５１と実質的に垂直であり得て、カップ２０３の内壁と実質的に平行であり得る。そのことによって、対称軸２５１に対するミルクと空気との混合物の回転移動が得られる。回転移動の間、ミルクよりも低い密度を有する空気が対称軸２５１に向かうにつれて、ミルクはカップ２０３の内壁に押しつけられる。

カップ２０３の内壁との摩擦のため、ミルクを下方向に引っ張る重力が、カップ２０３の中空円錐形のためにミルクを上方向に引っ張る遠心力を上回る程度にその回転速度が遅くなるやいなや、ミルク排出開口部２０６を通して容器２０１にミルクが流れ得る。

対称軸２５１が開口部２０８を通って延びるように配置され得るバイパスライン２０７の上端にある開口部２０８に空気が入り得る。開口部２０８の周囲に配置される環状構造２０９のために、ミルクの液滴が開口部２０８内に入ることをさらに抑制し得る。そのため、空気がバイパスライン２０７に流れる間にミルクが容器２０１に供給されるので、ミルクと空気との分離が達成され得る。

容器２０１においてミルク排出開口部２０６が下にあり得るいくつかの態様においては、分配プレートおよび／または篩グリッド（明瞭さのために図２に表されていない）が設けられ得る。分配プレートおよび篩グリッドの特徴は図５と関連して以下により詳しく説明される。

装置２００はさらに排出ユニット２１１を備え、それは容器２０１からミルクを排出するために構成される。排出ユニット２１１は、ポート２１２を介して、搾乳機の運転中にそれに印加される搾乳真空を有する搾乳機のミルクラインと接続され得る。

排出ユニット２１１は収集チャンバー２４０を備える。バイパスライン２０７の下端２１０は収集チャンバー２４０に至る。いくつかの態様においては、バイパスライン２０７は、遠心分離器ヘッド２５０のミルク排出開口部２０６および容器２０１を通って、略垂直に延びる。ミルク排出開口部２０６の近傍において、バイパスライン２０７は狭くなり得る。それによって、バイパスライン２０７によって引き起こされるミルク排出開口部２０６を通るミルクフローの制限が減少され得る。他の態様においては、バイパスライン２０７は異なって配置され得て、それは図５に関連して以下により詳しく説明される。

排出ユニット２１１は、容器２０１の底部において容器２０１の内部に入る開口部２１５をさらに備える。容器２０１の内部からのミルクは、開口部２１５を介して、収集チャンバー２４０に入り得る。それによって、遠心分離器ヘッド２５０において分離されていたミルクおよび空気が、収集チャンバー２４０において再び一緒にされる。

バイパスライン２０７、遠心分離器ヘッド２５０の内部スペース、およびミルク排出開口部２０６を介して、収集チャンバー２４０は容器２０１の上部に接続され、収集チャンバー２４０と容器２０１との間の圧力平衡が起こり得る。ポート２１２が、搾乳真空が印加される搾乳機の搾乳ラインと接続される時、容器２０１の上部は、搾乳真空と略等しい圧力にさらされる。

ミルク吸入開口部２０６を介して容器２０１に入るミルクが容器２０１の内部に集められる時、ミルクによって発揮される静水圧は容器２０１の底部において効果的であり、ミルクの表面より上の容器２０１の上部において優勢である搾乳真空に対しても効果的である。容器２０１内のミルクのレベルが高いほど、静水圧は大きくなる。

搾乳真空が収集チャンバー２４０に印加されるので、容器２０１の内部における開口部２１５のサイドと、収集チャンバー２４０における開口部２１５のサイドとの間に差圧が存在し、搾乳真空がどれだけ強いかに関係なく、前記差圧は容器２０１におけるミルクの静水圧と等しくなる。そのため、開口部２１５を通してミルクを動かす圧力が搾乳真空の正確な数値と実質的に独立であることによって、開口部２１５を通るミルクフローにおける搾乳真空の変動の影響が抑制され得る。

排出ユニット２１１は、ミルクが容器２０１から排出される時にミルクが収集チャンバー２４０に流れる排出開口部の寸法を変化させる手段２１３を備える。

図２に示す態様において、手段２１３はディスク２１４を備える。ディスク２１４の図は図４に示される。

ディスク２１４は円形状を有し、ディスク２１４の中央部の周囲に配置された開口部４０１から４０７を備える。ディスク２１４が搭載され、ディスク２１４が回転可能である軸２１７が通過可能であるボアホール４０９が、ディスク２１４の中央部に設けられ得る。開口部４０１〜４０７は異なる寸法を有し、開口部４０１〜４０７の寸法が、時計回りとは反対方向に、開口部４０１から開口部４０７に向けて減少することを特徴とする。他の態様においては、開口部４０１〜４０７の寸法が時計回りにも減少し得る。

開口部４０１から４０７は、ディスク２１４のセクターにそれぞれ位置し得る。図４に表される態様においては、ディスク２１４の略同一の寸法の８個のセクターのうちの７つに、開口部４０１から４０７の１つが配置される一方、８番目のセクター４０８には開口部は存在しない。開口部が設けられず、最も小さい開口部４０７と最も大きな開口部４０１との間に配置されるディスクの領域を、８番目のセクターが形成する。

ディスクは７個の開口部を備えなくてもよい。他の態様においては、より多い数、もしくは、より少ない数の開口部が設けられてもよく、開口部の数が２個以上であることを特徴とし得る。いくつかの態様においては、３個以上の開口部が設けられ得る。同様に、ディスク２１４は円形でなくてもよい。他の態様においては、たとえば、それは多角形形状を有し得る。

たとえば、開口部４０５、４０６、および４０７のような開口部４０１から４０７の中でより小さな開口部が略円形であり得る一方、より大きな開口部４０１から４０４はディスク２１４の中央部に向かって先細り状の細長い形状を有し得る。それによって、同じ数のセクターおよび同じ半径を伴うディスク２１４が円形開口部を伴う場合と比べて、ディスク２１４のセクターの範囲内で、開口部４０１から４０７の間のより大きな断面積がもたらされ得る。しかしながら、他の態様においては、開口部４０１から４０７の全てが円形であってもよいし、もしくは、他の形状を有してもよい。

ディスク２１４は開口部２１５の前に配置される。ディスクの下面が開口部２１５の周縁と接触し得ることによって、ディスクと開口部２１５の周縁との間のスペースを通って、容器２０１から収集チャンバー２４０までミルクが通過することが抑制され得る。いくつかの態様においては、開口部２１５は、容器２０１の底において突起部２１６の端に配置され得る。それによって、ディスク２１４が容器２０１の底に載っている態様と比べて、ディスク２１４と、開口部２１５の周縁２１６との間の接触面が減少し得る。それゆえに、ディスク２１４と、開口部２１５の周縁との間の摩擦が減少し得る。さらに、開口部２１５に面するディスク２１４のサイドの比較的大きな部分が液体によって洗い流され、ディスク２１４の回転のために、ディスク２１４と、開口部２１５の周縁２１６との間の液体が交換され得るので、ディスク２１４と、開口部２１５の周縁２１６との間の潤滑油膜の衛生的な危険の進展が実質的に防止され得るか、もしくは少なくとも低減され得る。

ディスク駆動手段２１８によって、ディスク２１４は、ディスク２１４の下面に直角な軸２１７に対して回転され得る。軸２１７は開口部２１５の近くに搭載され得て、軸２１７と、軸２１７に面する開口部２１５の周縁との間の距離が、ディスク２１４の半径よりも小さくなり得ることを特徴とする。それによって、ディスク２１４を回転させることによって、ディスクの開口部４０１から４０７の１つが、排出ユニット２１１の開口部２１５の前に位置し得る。開口部２１５がディスク２１４のセクターの１つによって完全に覆われ得るように開口部２１５が成形され得て、容器２０１から収集チャンバー２４０に向けて、開口部２１５の前に位置している開口部４０１から４０７のうちのちょうど１つをミルクは通過し得る。いくつかの態様においては、開口部２１５は、その中央部が軸２１７の位置と一致し、その開口角度が３６０°の角度とディスク２１４のセクターの数との間の関係と等しくなり得る、円形のセクターの形状を有し得る。

排出ユニット２１１の開口部２１５の前に位置しているディスクの開口部４０１から４０７のうちの一つが、ミルクが容器２０１から流れ得る排出開口部を形成する。ディスク２１４を回転させることによって、および、排出ユニット２１１の開口部２１５の前に開口部４０１から４０７のうちの他の一つを配置することによって、排出開口部の寸法が変化し得る。容器２０１からのミルクの排出は、排出ユニット２１１の開口部２１５の前に開口部を有しないセクター４０８を配置することによって停止され得て、開口部２１５はディスク２１４によって実質的に完全に覆われる。

いくつかの態様においては、ディスク駆動手段２１８はステッピングモーターを備え、いくつかの態様においては、ステッピングモーターの回転速度とディスク２１４の回転速度との間の減少をもたらす歯車装置が設けられ得ることを特徴とする。開口部２１５の前のディスク２１４の開口部２１５の前に瞬間的に配置される開口部に隣接する開口部を配置するために必要とされる時間が約０．１秒から約０．３秒の範囲となるように、ディスク駆動手段２１８が構成され得る。比較的良好なミルクの潤滑特性およびディスク２１４にかかる比較的低い圧力（高くても、ディスク２１４のセクターにかかる静水圧と等しくなり得る）のため、および、ディスク２１４（いくつかの態様においてはステンレス鋼で作られ、約６０ｍｍの直径を有し、約０．６ｍｍの厚さを有し得る）の比較的小さな慣性モーメントのために、比較的低出力かつ軽量なステッピングモーターとともに、これも実現され得る。

上述したように、容器２０１内のミルクの静水圧と略等しい、容器２０１の底にあるミルクと収集チャンバー２４０の底にあるミルクとの間の差圧のため、ミルクは排出開口部を通過する。容器２０１内のミルクの充填レベルが上昇する時に静水圧が増加するので、充填レベルの増加を伴いつつ、排出開口部を通るミルクフローが増加する。排出開口部を通過するミルクフローはさらに排出開口部の寸法に従属し、より大きな排出開口部で、充填レベルが同じでありつつ、ミルクフローが大きくなることを特徴とする。

排出開口部を通るミルクフローは、排出開口部の寸法を変える手段２１３を活用して調節可能なそれぞれの寸法のための充填レベルの関数として決定され得る。

いくつかの態様においては、「単位面積あたりのミルク量」の単位によって、容器２０１の充填レベルが測定され得る。もしミルクに気泡が含まれないならば、容器２０１内のミルクの充填高さは、この単位で示される充填レベルに基づいて計算され、ミルクの密度によって除され得る。しかしながら、空気の密度はミルクの密度よりもはるかに小さいので、容器２０１内のミルクは、ミルクの質量に実質的に寄与しない一定量の気泡を含み得る。容器２０１の上部には多くの気泡が存在し得て、ミルクは泡のような硬さを有する。容器２０１内の気泡は低い密度のために上昇するので、容器の下部には少ない数の気泡が存在し得る。それゆえ、非常に少ない割合の気泡を有するミルクが排出開口部を通過し得る。排出開口部を通るミルクフローは、容器２０１の底にあるミルクと、容器の底を圧迫する液柱の重力によって同様に決定される収集チャンバー２４０の底にあるミルクとの間の差圧に従属する。気泡の無視できる重さのため、差圧へのそれらの寄与は無視され得る。そのため、差圧が単位面積あたりのミルクの質量に実質的に従属する一方、充填高さは気泡の数および大きさ、および、動物の異なる種で異なり得るミルクの密度にさらに従属する。

そのため、単位面積あたりのミルクの質量によって測定される充填レベルの関数として決定されるならば、排出開口部を通るミルクフローはより正確に決定され得る。

排出開口部を通るフローは、少なくともおおよそには、容器２０１内のミルクの充填レベルｓの平方根に比例し得る。比例定数は、排出開口部を通る所定の期間にミルクを流れ出させ、充填レベルが予め決められ、および、流出したミルクの量を測定することによって、実験的に決定され得る。流出するミルクの量が容器２０１内のミルクの量と比較して少なくなるようにその期間が決定され得て、充填レベルは流出によってわずかに変化するのみである。その結果、比例定数は、期間の長さと、所定の充填レベルの平方根との積による、測定されたミルクの量の商に由来する。

他の態様においては、比例定数は、異なる充填レベルにおける所定の期間に流出するミルクの量を測定することによって決定され得て、以下の形式の関数が測定されたデータに適合される。

その式において、Ｍ（ｓ）は充填レベルｓにおける期間Δｔの間に流出するミルクの量であり、ａは求められていた比例定数である。

比例定数は既知であるので、排出開口部を通るミルクフローＦは、以下の公式に従って充填レベルｓに基づいて算出され得る。

「単位時間あたりのミルクの質量」を単位として用いることでミルクフローが測定され得る。

他の態様においては、他の関数が測定データに適合し得る。さらなる態様においては、開口部を通るミルクフローは、理論的な計算による充填レベルの関数として決定され得る。

ディスク２１４の開口部４０１から４０７のそれぞれに関して、開口部４０１から４０７の異なる寸法のため、異なる比例定数ａが生じる。

さらに、装置２００は、充填レベル測定デバイス２１９を備える。充填レベル測定デバイス２１９は、ピトー管２２０を備え得る。ピトー管２２０は、容器２０１の最小の将来測定される充填レベルに存在する充填高さより下の容器２０１の内部に位置し、破線２２２によって図２に表される開放下端２２１を有し、容器が最小充填高さを超えて満たされる時、ピトー管２２０の下端２２１はミルクの表面以下となる。ピトー管２２０の上端に、上端でピトー管２２０を閉じる閉鎖手段を備える気体供給部２２４がある。搾乳真空のため、周囲からの空気がオリフィスを通ってピトー管２２０に吸い込まれるように、ピトー管２２０の上端２２４は装置の近傍に位置する。搾乳真空の典型的な数値に対応する５０キロパスカルのピトー管の周囲と内部との間の差圧において、１分あたり約１リットルの空気がピトー管２２０に流れるように、閉鎖手段は寸法を決められ得る。

本発明の他の態様においては、ピトー管２２０内のポンプもしくは加圧ボトルによって、空気もしくは他の気体が供給され得る。

スロットル開口部２２４を介してピトー管２２０に入る空気は、ピトー管２２１の下端においてそこから出る。いくつかの態様においては、切り欠き２２６がピトー管２２０の下端２２１に設けられ得て、大きな泡の形成が抑制され得ることによって、ピトー管２２０からの空気の一様な流出が実現される。

ピトー管２２０からの空気の流出の間、その内部において、ピトー管２２０の底端におけるミルクの圧力と略同じである圧力が増大する。ピトー管２２０の底端におけるミルクの圧力は、ミルクによって加えられた静水圧と、ミルク表面より上で容器２０１の上部エリアにおいて優勢である圧力との和と等しい。

充填レベル測定デバイス２１９は、ピトー管２２０の内部と、最大充填レベルより上の容器２０１のエリア（装置２００の通常運転においては超えない）との間の差圧を測定するように構成された圧力測定デバイス２２５をさらに備える。図２において、容器内のミルクの充填高さは破線２２３によって示され、前記充填高さは、容器２０１の最大充填高さにおけるミルク内の気泡の典型的な割合に由来する。差圧は、ピトー管２２０の下端におけるミルクの静水圧と等しい。

容器２０１内のミルクが気泡を含む時、空気の密度は周囲のミルクの密度よりもかなり小さいので、ミルクの静水圧への気泡の寄与は無視され得る。そのため、静水圧は、単位面積あたりのミルクの質量に実質的に従属する。ピトー管２２０の内部と、最大充填レベルより上の容器２０１のエリアとの間の差圧に基づいて、たとえば、地表における重力加速度を通した測定差圧の割り算によって、「単位面積あたりのミルクの質量」を単位として用いて、容器の充填レベルが算出され得る。いくつかの態様においては、補正係数がさらに追加され得て、それによって、容器２０１の底からピトー管２２０の下端２２１の距離が考慮に入れられる。

圧力測定デバイス２２５は、測定ボリューム２５３の上部と連結する圧力測定センサー２２７の第１の部分と、測定ボリューム２５３の下部と連結する圧力測定センサー２５３の第２の部分との間の差圧を測定するように適合された差圧センサー２２７を備え得る。測定ボリューム２５３の上部は第１の導管２２８を通してピトー管２２０の内部と接続され、測定ボリューム２５３の下部は第２の導管２３１を通して最大充填レベルに存在する充填高さ２２３より上の容器２０１のエリアと接続される。それによって、ピトー管２２０の内部における圧力と略等しい測定ボリューム２５３の上部において圧力が上昇し、容器２０１の上部における圧力と略等しい圧力が測定ボリューム２５３の下部において上昇する。それによって、ピトー管２２０の内部と、最大充填レベル２２３より上の容器２０１のエリアとの間の差圧が、差圧センサー２１７によって測定され得る。

圧力測定センサー２２７によって差圧を測定する時、圧力測定センサー２２７とミルクとの間の接触が必要とされないことによって、圧力測定センサー２２７の石灰化および／または乾酪化が防止され得る。さらに、測定ボリューム２２７の内部にある圧力測定センサー２２７はしっかりと収納され得て、たとえば、装置２００の洗浄の間、それは損傷から保護される。

いくつかの態様においては、滴下突起部（ｔｒｏｐｆｎａｓｅ）２３０が、ピトー管２２０の内部にある第１の導管２２８の一端に設けられ得る。代わりに、もしくはさらに、滴下突起部２３１が容器２０１の内部にある第２の導管２２９の一端に設けられ得る。それによって、たとえば、もし搾乳真空が完全に満たされた容器２０１で中断されるならば、もしくは、もし、さらに湿った装置２０１が、輸送中、垂直には保持されないが、たとえば逆さまに保持されるならば、容器２０１からのミルクもしくは他の液体が導管２２８、２２９に浸透することが防止され得る。

もし液体が導管２２８、２２９に浸透するならば、液体と圧力測定センサー２１７との間の圧縮空気に対する液体の振動が発生し得ることによって、空気が交互に圧縮され、膨張される。それによって、測定差圧の妨害変動が発達し得る。さらに、導管２２８、２２９への液体の浸透で、圧力測定センサー２２７への損傷が起こり得る。

いくつかの態様においては、圧力測定センサー２１７は、ゴアテックス（登録商標）、テフロン（登録商標）、もしくは焼結材料のような、気体を透過し、液体を透過しない材料で作られたダイヤフラム２３２、２３３によって、湿度に対してさらに保護され得る。ダイヤフラム２３２、２３３の両側の間の圧力平衡のために求められるガス交換を低い水準に維持するために、ダイヤフラム２３２、２３３と、圧力測定センサー２２７との間の空間は小さいまま維持され得る（それはたとえば約０．０２から０．１ミリリットルの容積を有し得る）。

いくつかの態様においては、圧力測定センサー２２７は、パリレンのような極端な沿面保護液体による湿気のダメージに対して扱われ得る。

いくつかの態様においては、充填レベル測定デバイス２１９は、差圧センサー２２７を加熱し、および、選択的に全測定ボリューム２５３を加熱するように適合された加熱デバイス２３４を備え得る。たとえば、加熱デバイス２３４は、電気加熱抵抗を備え得る。差圧センサー２２７および／または測定ボリューム２５３を加熱することによって、差圧センサー２２７および／または測定ボリューム２５３における結露水の生成が防止、もしくは少なくとも低減され得る。

これらの態様のなかには、測定ボリューム２５３が断熱部によって囲まれて、断熱部の内部に加熱デバイスが設けられ得るものもある。それによって、測定ボリュームおよび／または差圧センサー２２７を加熱するために必要とされるエネルギーが低減され得て、それが低エネルギーでの装置２００の運転を可能にする。

本発明は、充填レベル測定デバイス２１９が上述のように構成される態様に限定されるものではない。

他の態様においては、２つの独立した圧力測定センサーが設けられ、そのうちの一つが最小充填レベルに対応する充填高さ２２２より下に位置し、他が最大充填レベルに対応する充填高さ２２３より上に位置し得る。ミルクの静水圧、およびそれゆえに充填レベルは、２つの独立した圧力測定センサーによって測定された圧力の差をとることによって数学的に決定され得る。

さらなる態様においては、差圧測定センサーが設けられ得て、そのうちの一つのサイドが容器２０１の底部に配置され、他のサイドが最大充填レベル２２３の上の容器２０１のエリアと連結する導管を介して接続され得る。それによって、たとえば線形性に関して、２つの独立した圧力測定センサーの差に由来し、オフセットおよび温度経過に至る、２つの独立した圧力測定センサーの間のプロセスを微分する際における課題が抑制され得る。

これらの態様のなかには、差圧センサーと、容器２０１の内部空間との間に弾性分離ダイヤフラムが設けられ得て、弾性分離ダイヤフラムと差圧センサーとの間の空間がたとえばシリコン油のような油で満たされ得ることを特徴とするものもある。それによって、差圧センサーの石灰化および／または乾酪化に至り得て、および、差圧センサーへの機械的損傷の危険性に至り得る、ミルクと差圧センサーとの間の直接的な接触が防がれ得る。

他の態様においては、容器２０１の充填レベルが、容器２０１の底からの異なる距離に配置された複数の単極によって測定され得て、それはたとえば容器２０１の側壁に配置され得る。互い違いの高さに配置されたこれらの単極（測定点）は、容器内において、底から、容器２０１の最大充填レベルにおいて現れ得る充填高さまで（単一電極からの実質的に一定の距離）垂直に延びる共通の対電極と協同し得る。もし単極がミルクの表面よりも下に配置されるのであれば、ミルクの導電性のため、単極と対電極との間の電気抵抗は低減される。対電極と単極との間で測定された抵抗を閾値と比較することによって、それが決定され得て、単極の一つはミルクの表面よりも下に配置される。単極の配置は既知であるため、容器２０１内のミルクの充填高さはそこから導出され得る。

もし気泡がミルク内にあるのであれば、ミルクの導電率が減少するので、対電極と単極との間のミルクにおける空気のそれぞれの割合もまた、測定された電気抵抗値から決定され得て、そこからミルクの密度が決定され得る。純粋なミルクの導電率における差を補償するために、抵抗値は、容器２０１の底で測定された数値に正規化され得る。もしそのような測定が全ての単極のために実行されるのであれば、純粋なミルクの密度は既知であるので、ミルクの密度プロファイルが容器２０１における全高さプロファイルにわたって決定され得る。容器の高さにわたる密度プロファイルの積分によって、充填高さより高い場所でのゼロ密度が優勢となることを特徴とし、「単位面積あたりのミルクの質量」の単位における充填高さが得られる。

さらなる態様においては、容量測定法、導電率測定法、または誘電率測定法によって、もしくは、浮きまたは浮揚体を用いて、もしくは超音波手段によって、充填高さが決定され得る。

装置２００は制御ユニット２３６をさらに備える。たとえば最小充填高さと最大充填高さとの間の所定の領域における充填レベルが維持されるように排出開口部の寸法を調節するために、それは、充填レベル測定デバイス２１９によって決定される容器２０１内のミルクの充填レベルに従属する排出開口部の寸法を変化させるための手段２１３を制御するように構成される。

制御ユニット２３６は、たとえばアキュムレーターのような、電池２３８によってエネルギーが供給される電子モジュール２３５によって設けられ得る。電子モジュール２３５は、充填レベル測定デバイス２１９に接続され得る。充填レベル測定デバイス２１９が図２に関連して上述されるように構成される態様においては、具体的には、電子モジュール２３５は、差圧センサー２２７および加熱デバイス２３４と接続され得て、差圧センサー２２７によって測定された差圧に基づいて充填レベルを算出し、必要であれば加熱デバイス２３４を運転するように適合され得る。

電子モジュール２３５は、排出開口部の寸法を変化させるための手段２１３とさらに接続され得る。図２および図４に関連して上述されたように手段２１３が構築される態様においては、電子モジュールはディスク駆動手段２１８に具体的に接続され得て、ディスク２１４を動かすディスク駆動手段２１８を制御するように適合され得る。

いくつかの態様においては、容器の充填レベルが所定の上限閾値を超える時には排出開口部が拡大され、容器の充填レベルが所定の下限閾値未満となる時には排出開口部が縮小されるように、制御ユニット２３６が排出開口部の寸法を変化させる手段２１３を制御するように適合され得る。

図２に関連して上述されたように手段２１３が構成される態様においては、排出開口部が拡大され得ることによって、排出ユニット２１１の開口部２１５の前にその瞬間に配置される開口部よりも大きな開口部４０１〜４０７のうちの他の１つが開口部２１５の前に配置されるように、ディスク２１４が回転される。排出ユニット２１１の開口部２１５の前に、開口部４０１〜４０７のより小さな１つを配置することによって、排出開口部が縮小され得る。

排出開口部が拡大される時、容器２０１からのミルクフローは増える。それによって、容器２０１の充填レベルが減少し得て、充填レベルが上限閾値未満に再降下する。容器２０１への非常に大きなミルクフローにおいて、排出開口部の拡大後、容器の充填レベルが以前よりもゆっくり上昇するか、もしくは一定のままとなることが起こり得る。この場合において、制御ユニット２３６は、排出開口部の他の拡大によって、ミルクフローをさらに増加させ得る。たとえば、もし、排出開口部の最後の拡大の後に固定された時間間隔の間にミルクフローが上限閾値未満に降下しないならば、これがなされ得る。充填レベルが上限閾値未満に降下するまで、排出開口部の寸法が拡大され続け得る。

排出開口部が縮小される時、容器２０１からのミルクフローは減少する。それによって、充填レベルは下限閾値より上に再上昇し得る。もしミルクフローが、固定された時間間隔の範囲内に、下限閾値より上に増加しないならば（非常に小さなミルクフローで起こり得る）、下限閾値を再度超えるまで、排出開口部は縮小され続け得る。いくつかの態様においては、たとえば、ディスク２１４を開放することなく、排出ユニット２１１の開口部２１５の前にセクター４０８を配置することによって、下限閾値により長い時間達しないのであれば、排出開口部もまた完全に閉鎖され得る。

いくつかの態様においては、上限閾値は最大充填レベル２２３と等しく、下限閾値は最小充填レベル２２２と等しくなり得る。他の態様においては、上限閾値は最大充填レベル２２３よりも小さく、下限閾値は最小充填レベルよりも大きくなり得る。たとえば、上限閾値は最大充填レベルの約９０％まで達し、下限閾値は最小充填レベルの約１１０％になり得る。それによって、最大充填レベルのわずかな超過および最小充填レベルより下への低下でさえも防止され得る。

いくつかの態様においては、装置２００の運転中にミルク内に存在している気泡の割合が最小のとき（たとえば、実質的に泡のないミルク）、容器内のミルクがピトー管２２０の下端まで達する充填レベルとして、最小充填レベルが定義され得る。そのような態様においては、この場合においてはピトー管の下端がミルクの表面より上に位置し得るので、最小充填レベルより下への低下は、充填レベル測定装置２１９を用いて、充填レベルの測定を妨害し得る。そして、ミルクの静水圧と、ピトー管２２０の内部における気体圧力との間の圧力平衡はもはや可能ではない。いくつかの態様においては、実験的に決定され得る装置２００の運転中にミルク内に存在している気泡の最小割合で、ミルクが導管２３１の開口部にまで達する充填レベルとして、最大充填レベルが定義され得る。そのような態様においては、最大充填レベルを超過することは、導管２３１へのミルクの浸透、および、差圧測定センサー２２７の汚れに至り得る。

そのため、最大充填レベルよりも小さい上限閾値を超過する時には、排出開口部の拡大がミルクによる差圧センサー２２７の汚れを防止する際に役立ち、最小充填レベルよりも大きい下限閾値に達していない時には、排出開口部の縮小が充填レベル測定デバイス２１９による充填レベルの連続的な測定可能性を保証するのに役立ち得る。

上述のように、容器２０１の排出開口部を通るミルクフローは、排出開口部の寸法、および、容器２０１の充填レベルに従属し、より高い充填レベルにおいて、より強いミルクフローが得られ得ることを特徴とする。

供給ユニット２０２から容器２０１へのミルクフローが、最小充填レベル２２２における排出開口部の設定された寸法で得られるミルクフローと、最大充填レベル２２３における排出開口部の設定された寸法で得られるミルクフローとの間の範囲に位置する時、それゆえに、平衡が確立され得て、充填レベルが、最小充填レベル２２２と最大充填レベル２２３との間の数値をとることを特徴とする。この数値において、容器２０１への供給と、容器２０２からの排出とは実質的に等しい。排出開口部の寸法を変化させることによって、平衡状態が確立され得る範囲が変化し得る。

制御ユニット２３６によって実行される排出開口部の寸法の変化のため、供給と排出との間に平衡状態が確立され得る、もしくは、容器２０１の充填レベルの比較的遅い変化のみが起こるような寸法を排出開口部が有するまで、排出開口部の寸法が変化し得る。それによって、排出開口部の寸法の頻繁な変化が防止される、もしくは少なくとも低減され得る。

いくつかの態様においては、搾乳プロセスの最初において排出開口部が閉鎖され得る。続いて、容器２０１へのミルクフローが容器２０１の充填レベルの上昇に至り、それに基づいて、以下に詳細が説明されるように容器２０１へのミルクフローが算出され得る。

搾乳プロセス中に充填レベルの上限閾値を超過する時、算出されたミルクフローを用いて、容器２０１へのミルクフローと容器２０１からのミルクフローとの間の平衡状態が確立され得る算出されたミルクフローに基づいて、排出開口部の寸法が決定され得て、充填レベルが下限閾値と上限閾値との間で平衡状態となることを特徴とする。それゆえに、手段２１３を用いて、排出開口部の決定された寸法が設定され得る。

容器２０１へのミルクフローがもっと遅い時点で増加する時、上限閾値を再超過することが起こり得る。しかしながら、もし容器２０１へのミルクフローが減少するのであれば、下限閾値に到達しないことが起こり得る。

両方のケースにおいて、後述のように、充填レベルおよび排出開口部の瞬間的な寸法に基づいて算出され得る瞬間的なミルクフローに基づいて、排出開口部の寸法が決定され得て、瞬間的なミルクフローにおいて容器２０１へのミルクフローと容器２０１からのミルクフローとの間の平衡状態が確立され得て、充填レベルが下限閾値と上限閾値との間の平衡状態にあることを特徴とする。そのため、手段２１３を用いて、排出開口部の決定された寸法が設定され得る。

上述のように、複数の開口部４０１から４０７を有するディスク２１４によって、排出開口部の寸法が変化する態様においては、下限閾値と上限閾値との間の充填レベルに伴って平衡状態が確立され得るミルクフローの平衡時間間隔が、開口部４０１から４０７のそれぞれに決定され得る。そこにおいて、時間間隔の上限は、上限閾値と等しい充填レベルにおける排出開口部を通るミルクフローと一致する。時間間隔の下限は、下限閾値と等しい充填レベルにおける排出開口部を通るミルクフローと一致する。

いくつかの態様においては、開口部４０１から４０７のいくつか、もしくは全ての平衡時間間隔が、約０．５ｋｇ／分から約１２ｋｇ／分までのミルクフローの範囲のサブ領域であり得る。

瞬間的なミルクフローにおける平衡状態が確立され得ることを特徴とする排出開口部の寸法を決定するために、排出開口部の利用可能な寸法のうちの一つが選択され得て、瞬間的なミルクフローが平衡時間間隔にある。

瞬間的なミルクフローが排出開口部の利用可能なサイズのいずれかを伴う平衡時間間隔にないならば、上限閾値を超過した時、排出開口部２１５の前に瞬間的に位置する開口部と比較して、ディスク２１４の開口部４０１から４０７の２番目に大きな開口部が開口部２１５の前に配置され得る。その後に、もし既定の時間間隔の範囲内に上限閾値より下への低下がないならば、２番目に大きな開口部が再度切り替えられ得る。

もし下限閾値に達せず、平衡状態が確立され得る利用可能な排出開口部の寸法がないのであれば、排出開口部２１５の前に瞬間的に位置する開口部と比較して、ディスク２１４の開口部４０１から４０７の２番目に小さな開口部が、開口部２１５の前に配置され得る。その後に、もし、既定の時間間隔の範囲内に下限閾値を超過しないのならば、２番目に大きな開口部が再度切り替えられ得る。

本発明は、排出開口部の設定された寸法が瞬間的なミルクフローに基づいて決定される態様に限定されるものではない。他の態様においては、異なる時点におけるミルクフローの測定のため、ミルクフローの外挿が実行され得る。

たとえば、いくつかの態様においては、瞬間的なミルクフローの数値と、過去における既定の時間周期内のある時点において測定されたミルクフローの数値とに基づいて、ミルクフローの直線外挿が実行され得る。この目的のため、測定値を通って延びる、時間に従属するミルクフローの線形関数が決定され得る。他の態様においては、たとえば線形関数を測定値に適合することによって２つ以上の測定値に基づいても外挿が実行され得る。また、たとえば測定値に適合させた二乗関数によって、非線形外挿が実行され得る。外挿においては、現在測定されたミルクフローと、過去において測定されたミルクフローとに基づいて、将来における時点のミルクフローが、将来における時点を、測定値に適合された関数に含めることによって予測される。

続いて、平衡状態が確立され得る排出開口部の寸法の決定は上述のように実行され得て、瞬間的なミルクフローの代わりに、ミルクフロー用の挿入値が用いられることを特徴とする。それによって、ミルクフローの短期間の変化がよりよく考慮に入れられ得る。

いくつかの態様においては、一式の排出開口部の寸法が設定され得るように、排出開口部の寸法を変化させる手段２１３が構成され得て、排出開口部の寸法の変化の回数の減少を可能とする。図２に関連して説明される態様においては、開口部４０１から４０７の寸法の適切な選択によって、これがなされ得て、以下に詳細が説明される。

たとえば最小充填レベル２２２と最大充填レベルとの間の平均充填レベルにおける、所定の充填レベルにおける開口部を通るミルクの流速が所定の流速差だけ異なるように、開口部４０１から４０７の寸法が選択され得る。

たとえば、約１００ｍｍの充填高さに対応する容器２０１の充填レベルが０．０１ｋｇ／ｃｍ^２において、１０．５ｋｇ／分、９．０ｋｇ／分、７．５ｋｇ／分、６．０ｋｇ／分、４．５ｋｇ／分、３．０ｋｇ／分、１．５ｋｇ／分の流速に至るように、開口部４０１から４０７の寸法が選択され得る。排出ユニット２１１の開口部２１５の前に開口部を伴わないセクター４０８を位置することによって、１．５ｋｇ／分だけ最小の開口部４０７における流速とは異なるゼロの流速がさらに設定され得る。所定の充填レベル０．０１ｋｇ／ｃｍ^２において得られる開口部なしのセクター４０８を含むディスク２１４の隣接するセクターの流速は、そのため、この例においては、所定の流速との１．５ｋｇ／分の差だけ異なる。

開口部４０１から４０７の間の連続的な切り替え操作の間の時間ｔ_{ｓｃｈａｌｔ}の評価は、以下の公式によって得られ得る。

式において、Ｖ_ｍａｘは最大充填レベルにおける容器２０１内のミルクの量であり、Ｖ_ｍｉｎは最小充填レベルにおける容器２０１内のミルクの量である。ΔＦは、隣接する開口部間の流速差である。

上述の例においては、最大充填レベルは、約１５０ｍｍの充填高さ２２３に対応する０．０１５ｋｇ／ｃｍ^２の数値を取り得て、最小充填レベルは、約３０ｍｍの充填高さ２２２に対応する０．００３ｋｇ／ｍ^２の数値を取り得て、最大充填レベルと最小充填レベルとの容器２０１内のミルク量の差が６５０ｇであり得ることを特徴とする。もし、最小充填レベルの３０ｍｍでのミルクフローが１．５ｋｇ／分の流速差だけ開口部４０１から４０７のうちの２番目に大きなものに切り替えることによって高められるのであれば、式（３）に従い、最大充填レベルに達するまでに約２６秒の時間がそこからかかる結果となる。最小充填レベルに達するまでの対応する時間は、最大充填レベルにおける１．５ｋｇ／分の流速の減少に由来する。隣接する開口部４０１〜４０７の間の同一の流速差のため、この評価は、排出開口部の設定された寸法と独立している。

本発明の態様においては、最大および最小充填レベルにおける容器２０１内のミルク量の差と、流速差との間の式（２）によって定義される関係は、約２０秒よりも大きくなり得る。それによって、排出開口部の寸法の連続的な変化の間の時間が、装置２１４の比較的高い電力消費に至り得る、ディスク２１４の隣接する開口部４０１〜４０７の間の急速な切り替えを防ぐために十分に長いことが保証され得る。

装置２００は、排出開口部の設定された寸法、および、充填レベル測定デバイス２１９、容器２０１へのミルクフローによって決定される容器２０１内のミルクの充填レベル、に基づいて算出するように適合された評価ユニット２３７をさらに備える。評価ユニット２３７は、容器２０１へのミルクフローの算出を実行するように適合されたプロセッサーを備え得る電子モジュール２３５によって設けられ得る。

供給ユニット２０２から容器２０１へ流れるミルクは、容器２０１の排出開口部を通ってそこから収集チャンバー２４０に流れ出すか、容器２０１内にとどまるか、であり得る。もし、そこから流出するよりも多いミルクが容器２０１に流入するのであれば、これは、容器２０１の充填レベルの上昇に至る。流入するミルクの量と流出するミルクの量とが等しい時には、容器２０１の充填レベルは一定のままであり、流出するミルクの量が流入するミルクの量よりも多い時には、充填レベルは低下する。

そのため、以下の数式が適用される。

その式において、Ｆ_ｉｎは容器へのミルクフローであり、ｄｓ／ｄｔは充填レベルの時間微分であり、Ａは容器の断面積であり、Ｆは排出開口部を通るミルクフローである。

右辺における第１項は、充填レベルｓの変化に繋がる、容器２０１に流入するミルクの量と流出するミルクの量との間の差を説明し、Ｆが排出開口部を通るミルクフローである。

容器２０１の形状は既知なので、容器２０１の断面積Ａは、計算され得る容器２０１の幾何学的な寸法である。上記に詳述されたように、ｄｓ／ｄｔは２つの連続する時点における充填レベルの間の差から算出され得て、Ｆは容器の排出開口部の寸法および充填レベルに基づいて算出され得る。

評価ユニット２３７は、式（４）に従って容器２０１へのミルクフローを算出するように適合され得る。他の態様においては、他の近似法が用いられ得る。たとえば、容器２０１内の充填レベルの変動が無視され得て、ミルクフローは、排出開口部を通って容器２０１から流れるミルクフローを算出することによって近似計算され得る。上述のように、容器２０１において、流入と流出との間の平衡が確立されるか、もしくは、充填レベルのゆっくりとした上昇および下降のみが存在する時には、そのような近似によって高い精度が実現され得る。

いくつかの態様においては、制御ユニット２３６は、比較的狭い範囲内に容器２０１内の充填レベルを保つように適合され得て、それはお互いに比較的近い数値に、上限閾値および下限閾値を設定することによって実現され得る。そのような態様においては、充填レベルの比較的小さな変化が起こるので、もしミルクフローが排出開口部の寸法の連続的な変化の間の時間よりも長い時間にわたって平均化されるのであれば、そのような態様においては、容器２０１へのミルクフローは、容器２０１から流出するミルクと略等しくなり得る。代わりに、もしくは平均化に加えて、そのような態様においては、排出開口部の設定可能な寸法の特に微細な目盛り付けが規定され得て、排出開口部の寸法が変化する時、容器２０１からのミルクフローの変化は比較的小さい。

いくつかの態様においては、容器２０１へのミルクフローが算出される前に、充填レベル測定デバイス２１９によって測定される充填レベルの時間平均が実行され得る。それによって、たとえば、搾乳機の真空ポンプの圧力上昇および容器２０１へ落下する乳滴によって引き起こされ得る測定された充填レベルの高周波部分が低減され得る。平均化のため、約１ヘルツから約１０ヘルツまでの範囲における限界値以上の周波数で、たとえば、差圧センター２２７からの信号の周波数部分が抑制され得る。

いくつかの態様においては、電子モジュール２３５に設けられ得る、差圧センサー２１７に接続される電圧−周波数変換器を用いて、測定された充填レベルの時間平均が実行され得る。それによって、簡単で精密な平均化が実現され得る。

容器２０１への算出されたミルクフローから、搾乳プロセス中に容器２０１に流れるミルクの総量が積分によって算出され得て、それは搾乳プロセス中に動物によって産生されるミルクの総量と略等しくなり得る。それによって、ミルクの総量が決定され得る。評価ユニット２３７によって算出される容器２０１へのミルクフローの数値積分によって積分が実行され得る。電子モジュール２３５内に設けられたプロセッサーによって、数値積分が実行され得る。

他の態様においては、排出開口部を通るミルクフローＦの積分によっても、ミルクの総量が決定され得る。搾乳プロセスの始点および終点においては容器２０１が空になっているので、排出開口部を通るミルクフローの積分によって得られる容器２０１からのミルクフローの積分もまた、産生されたミルクの総量と一致する。その決定が一定の不正確さによって影響を受け得る充填レベルの時間微分はこの積分に考慮されないので、ミルクの総量は改善された精度をもって決定され得る。

容器２０１は、高く、細長い形状を有し得る。たとえば、容器２０１は約１８ｃｍの高さと、約５５ｃｍ^２の底面積を有し得る。容器２０１の高さは、頂上から底まで、図２において延びる方向で測定され得て、底面積は図２の水平面において測定され得て、それは図２の平面に対して直角である。それによって、その直角方向から容器２０１の垂直方向への偏向の影響が小さく保たれ得る。

いくつかの態様においては、容器２０１の垂直方向は、直角であり得る容器２０１の側壁によって画定され得る。容器２０１の垂直方向の決定の他の可能性は、図５に関連して以下に詳述される。

いくつかの態様においては、装置２００は、電子モジュール２３５に接続され得るか、もしくはその内部に設けられ得る、既知のタイプの傾斜センサー２３９を備え得る。傾斜センサーは、直角方向に対する容器２０１の垂直方向への傾斜を測定するように適合され得る。評価ユニットは、たとえば、傾斜に従属する補正因子との乗算によって、傾斜センサーによって測定される傾斜に基づいて、測定されたミルクフロー、および／または、測定されたミルクの総量を補正し得る。決定された傾斜角用の補正因子は、傾斜角が既知なので、たとえばミルクのような液体の既知の量を供給ユニット２０２に供給することによって、および、装置２００によって測定されるミルクの総量を測定することによって、実験的に決定され得る。その結果、補正因子は、装置２００に供給される液体の量と、測定された液体の量との間の関係に由来し得る。異なる傾斜角および／または傾斜方向用の補正因子を伴う数値表が評価ユニット２３７に保存され、その数値表を用いて、評価ユニット２３７は、測定されたミルクフローおよび測定されたミルクの総量の補正を実行し得る。

装置２００は、搾乳機と接続可能で、収集チャンバー２４０に至り、収集チャンバー２４０の出口を形成する、ポート２１２を閉鎖するデバイス２４１を備え得る。デバイス２４１は、回転レバー２５５によって回転軸２４３と接続され得るプレート２４２を備え得る。回転軸２４３は、収集チャンバー２４０の底を通過し得て、その内部に回転自在および密閉可能に受け取られ得る。たとえば、約１０°から約６０°までの範囲の回転角を伴う回転マグネットを備え得る駆動手段２４４を用いて、回転レバー２５５は軸２４３の周囲を回転し得る。それによって、プレート２４２は、ポート２１２を閉鎖するためにポート２１２の口の前に移動され得るか、もしくは、ポート２１２を露出させるためにそれから離れる方向に移動され得る。

プレート２４２は、鋼、プラスチック材料、もしくは硬質ゴムで作られ、平らな円筒形状を有し、約１８ｍｍから約２０ｍｍの直径、および約３ｍｍの高さを備え得る。ポート２１２の口は１６ｍｍの内径を有し得て、それはプレート２４２によって完全に閉鎖され得る。収集チャンバー２４０の底は略平坦であり得て、プレート２４２によって、ポート２１２の略完全な密閉閉鎖が実現され得る。

デバイス２４１は、搾乳プロセスの終点において、搾乳機と搾乳ユニットとの間の連結を閉鎖するように用いられ得て、搾乳真空はもはや動物のテストに影響を与えず、搾乳クラスターは削除され得る。いくつかの搾乳機においては、これは自動的に実行され得る。この目的のために設けられる既知の真空閉鎖バルブもしくは空圧ホースクランプの代わりに、デバイス２４１が用いられ得る。

いくつかの態様においては、デバイス２４１は電子モジュール２３５に接続され得る。電子モジュール２３５は、デバイス２４１を制御する手段を備え得る。評価ユニット２３７によって測定される容器２４１へのミルクフローに基づいて搾乳プロセスの終点を検知し、および、搾乳プロセスの終点の検知においてデバイス２４１を用いてポート２１２を閉鎖するように、これらは適合され得る。搾乳プロセスの終点を検知するため、測定されたミルクフローは閾値と比較され得て、閾値より下への低下がある時、搾乳プロセスが終了したものとみなされる。

圧力測定センサー２２７を伴う測定ボリューム２５３、加熱デバイス２３４、電子モジュール２３５、バッテリー２３８、および傾斜センサー２３９が、容器２０１のサイドに搭載され得る電子コンパートメント３０１に収納され得る。バッテリー２３８は、電子コンパートメント３０１の下部に下側から延びるように搭載され得る。バッテリー２３８のロックは比較的脆くなるように構成され得て、装置２００が落下する時には、バッテリー２３８はそのロックから解放される。それによって、装置２００が底部での衝撃で壊れる危険性が低減され得る。さらに、バッテリー２３８は充電のために装置２００から取り外すことが可能であり、装置２００とは独立して充電され得る。たとえば、５０個の装置２００が同時に用いられて、山羊の群れを搾乳する時のように、多数の装置２００を用いる時、これはロジスティックな利点となり得る。

電子コンパートメント３０１は、装置２００を運転し、装置２００による測定値を出力するためのキーボード３０４およびディスプレイ３０２を備え得る。

図５は、搾乳プロセス中に動物によって産生されるミルクの量を測定するための、本発明に係るさらなる装置５００の模式的な断面図を示す。図５および図２において、同じ参照符号が、お互いに対応する装置２００および５００の部分を指定するために用いられている。さらに、明瞭化のために、図５においては、装置５００のいくつかの構成部品が図示されていない。具体的には、充填レベル測定デバイス２１９、制御ユニット２３６と評価ユニット２３７とを伴う電子モジュール２３５、バッテリー２３８、および傾斜センサー２３９が、図５に図示されていない。しかしながら、装置５００は、対応する構成部品の上記特徴に対応する特徴を伴う同様の構成部品を備え得る。

装置５００は容器２０１を備える。さらに、装置５００は供給ユニット２０２を備え、供給ユニット２０２は、カップ２０３を有する遠心分離器ヘッド２５０と、搾乳機と接続可能なポート２０５と、容器２０１に繋がる供給開口部２０４および排出開口部２０６と、を備える。遠心分離器ヘッドおよびその部品の特徴は、図２に関連して上述された特徴と一致し得る。ミルク排出開口部２０６を通って容器２０１にミルクが流れる間に、ポート２０５を介して供給ユニット２０２に入る、ミルクと混合される空気は、その上端２０７が遠心分離器ヘッド２５０に配置されるバイパスライン２０７を通過し得る。

装置５００においては、図２から図４に関連して上述された装置２００に示すようには、バイパスライン２０７が容器を通って垂直には延びない。その代わり、それは容器の側壁に向けて容器２０１の内部において曲げられ、側壁に沿って下向きに通る。いくつかの態様においては、バイパスライン２０７もまた、容器２０１の側壁を通るか、遠心分離器ヘッドの上部中央２０３から上方へ向けてか、もしくは容器２０１のサイドに向けておよび外側に沿って通過し得る。

遠心分離器ヘッド２５０のミルク排出開口部２０６の下に、略水平、切妻屋根、または円錐形状の分配プレート５５１が容器２０１内に配置され得る。ミルク排出開口部２０６を通って容器２０１に入るミルクが分配プレート５５１に衝突し、そこから容器２０１の側壁に向かうように、分配プレート５５１はミルク排出開口部２０６よりも大きな半径を有し得る。

分配プレート５５１と容器２０１の側壁との間を、ミルクは容器２０１に向けて流れ得る。分配プレート５５１とその側面との間の領域の断面積がミルク排出開口部２０６の断面積以上となるように、分配プレート５５１の周縁５５３と、容器２０１の側壁との間の距離が設定され得る。それによって、ミルク排出開口部２０６を通って容器２０１に流れるミルクが、分配プレート５５１と容器２０１の側壁との間に流れ出し得ることが確保され得る。いくつかの態様においては、分配プレート５５１の周縁５５３と、容器２０１の側壁との間の距離は、たとえば約２ｍｍという数値のような、約１．５ｍｍから約３ｍｍの範囲の数値をとり得る。

分配プレート５５１の周縁５５３と容器２０１の側壁とによって、容器２０１に流入するミルクが容器２０１の側壁に向かって流れ、側壁に沿って下向きに流れ得る移動開口部が画定される。それによって、非常に一様で、実質的に衝突無しの容器２０１へのミルクの移動が実現され得て、容器２０１内での泡の形成が低減され得る。分配プレート５５１と容器の被覆面との間に篩グリッド５５２が配置され得て、それは、いくつかの態様においては、略垂直であり得る。容器２０１の汚れを低減するために、篩グリッド５５２によって、たとえば藁の残りのようなミルクの不純物が取られ、収集され得る。いくつかの態様においては、分配プレート５５１および篩グリッド５５２が容器２０１から除去可能となり得て、分配プレート５５１および篩グリッド５５２の容易な洗浄を可能とし得る。

いくつかの態様においては、篩グリッド５５２が分配プレート５５１の周縁５５３から距離があり、周縁５５３にわたって、より一様なミルクのフローを実現し得る。いくつかの態様においては、篩グリッド５５２は、分配プレート５５１の周縁５５３から約５ｍｍから約７ｍｍの位置にあり得る。

さらに、装置５００は、容器２０１からミルクを排出するように構成された排出ユニット２１１を備える。排出ユニット２１１は、容器２０１から収集チャンバー２４０にミルクが流れ得る開口部２１５を有する。バイパスライン２０７の下端２１０は収集チャンバー２４０に達し、収集チャンバー２４０内のミルクおよび空気が再び一緒にもたらされる。ポート２１２によって、排出ユニット２１１は搾乳真空が印加される搾乳機の搾乳ラインと接続可能である。

排出ユニット２１１は、容器２０１から収集チャンバー２４０にミルクが流れ得る排出開口部の寸法を変化させる手段２１３を備える。前記手段は、排出ユニット２１１の開口部２１５の前に配置され、少なくとも２つの異なる寸法の開口部を有する、ディスク２１４を備える。ディスク２１４の特徴は、図２および図４に関連して上述された特徴と一致し得る。

ディスク２１４を軸２１７に対して回転させることによって、ディスク２１４の開口部４０１〜４０７のうちの一つが排出ユニット２１１の開口部２１５の前に配置され得て、それが、ミルクが容器２０１から流出し得る排出開口部を形成する。排出開口部の寸法は、開口部４０１〜４０７の他の１つを開口部２１５の前に配置することによって変化し得る。

軸２１７は、容器２０１の底を通って、たとえばステッピングモーターのようなモーター２１８がディスク２１４を軸２１７に対して回転させるために設置されたコンパートメント５０５まで通る。軸２１７は軸受５０１によって支持され得る。ギヤ５０２、５０３によって、モーター２１８の回転速度とディスク２１４の回転速度との間の減少がもたらされ得ることによって、より正確なディスクの配置が可能となり、ディスク２１４を移動させるためにより小さな力で十分となり得る。たとえばＯリングの形をした、軸２１７上およびディスク２１４の下のシーリング５５０によって、コンパートメント５０５へのミルクの進入が実質的に防止され得る。

軸２１７に取り付けられたギヤ５０３と軸受５０１との間に、もしくは、軸受５０１の代わりに容器２０１に取り付けられた他の構成部品に、軸受５０１または他の構成部品のギヤ５０３が押し出され、ディスク２１４が排出ユニット２１１の開口部２１５の周縁に押しつけられることによって、圧力バネ５０４が搭載され得る。それによって、ディスク２１４と開口部２１５の周縁との間の良好な封止が実現され得て、ディスク２１４と、開口部２１５の周縁との間をミルクが流れなくなる。

容器２０１は、参照符号５０７で指定された破線によって図５に外形が描かれた既定の垂直方向を有する。装置５００の運転中、垂直方向５０７が直角方向に延びるように装置５００が配列され得る。この配列で、装置５００の校正が実行され得る。

いくつかの態様においては、容器２０１の側壁は垂直方向５０７と平行であり得る。たとえば、容器２０１は円筒形状であり得て、垂直方向５０７は円筒軸の方向によって定義され得る。

対応する構成された制御ユニットによる排出開口部の寸法の適切な制御によって、図２、図３および図４に関連して上述されたように、装置５００の規則的な運転においては予測より低くない最小充填レベルと、装置５００の規則的な運転においては超過しない、実現可能である最大充填レベルとの間の容器２０１の範囲においては少なくとも、容器２０１の内部空間の断面積が一定であり得る。

この点において、容器の断面積は、容器２０１の内部に位置する平面の領域の表面積によって定義され、平面が容器２０１の垂直方向５０７と直角であることを特徴とする。

本発明は、容器２０１の直角な側壁を伴う態様に限定されるものではない。他の態様においては、容器２０１の側壁もしくはその部分もまた、垂直方向５０７に対して曲がり得る。そのような態様においては、容器の好適な形状において、容器２０１の垂直方向はまた、容器の内部の断面積が最小充填レベルと最大充填レベルとの間の範囲で一定となり得るように決定され得る。

いくつかの態様においては、ディスク２１４が回転可能な軸２１７は垂直方向５０７に対して傾斜し得て、垂直方向５０７と軸２１７とが、参照符号５０９によって図５で指定される角度を定めることを特徴とする。ここで、角度５０９は、約２〜約１０°の範囲の数値をとり得る。

垂直方向５０７に対する軸２１７の傾きのため、もし垂直方向５０７が直角方向を向いているのであれば、ディスク２１４の部分はディスク２１４の中央部の下にある。開口部２１５の前に瞬間的に位置するディスク２１４の開口部４０１から４０７のうちの一つがディスクの中央部の下に位置するように、排出ユニット２１１の開口部２１５がディスク２１４に対して配置され得る。それによって、容器２０１の排出開口部の特に深い位置が得られ得て、容器２０１からの効率的な排出を助ける。

容器の底面は、垂直方向５０７に対して略直角であるエリア５１０を備え得る。底面の他のエリア５１１は、ディスク２１４の下面と略平行であり得る。開口部２１５はエリア５１１内に位置し得て、開口部の周縁は、破線５０６によって図５に表されるエリア５１０の高さよりも下に配置され得る。それによって、垂直方向５０７に対して直角の方向で、容器２０１が、開口部２１５および、その前に配置されたディスク２１４の開口部４０１から４０７を通って空になり得て、エリア５１０はもはやミルクによって覆われていない。それによって、容器２０１を空にした後の容器２０１内の残存ミルクは、搾乳プロセスが終了した時に最小限まで減少し得る。

本発明は、開口部２１５と、排出開口部の寸法を変化させる手段２１３とが、容器２０１の底に位置する態様に限定されるものではない。他の態様においては、開口部２１５も容器２０１の側壁に配置され得るし、ディスク２１４の軸は容器２０１の側壁を通り得て、それは垂直方向５０７に対して直角である。容器２０１内のミルクの残存量を低減するために、開口部２１５は軸２１７の下に配置され得て、それは垂直方向５０７の直角方向における開口部２１５を通って排出され得ない。

本発明は、図２〜図５に関連して上述されたような、排出開口部の寸法を変化させる手段２１３が複数の開口部を伴う回転可能支持ディスクを備える態様に限定されるものではない。

他の態様においては、排出開口部の寸法を変化させる手段２１３は、排出ユニット２１１の２つ以上の開口部を備え得て、それは独立して開放されてもよく、および／または、お互いに結合されていてもよく、排出開口部が、開放されている１つまたは複数の開口部によって形成されることを特徴とする。排出開口部の寸法を変化させるそのような手段２１３は、図６ａ〜図６ｃに関連して後述される。

搾乳プロセス中に動物によって産生されるミルクの量を測定するための装置６００において手段２１３は用いられ得て、そのさらなる特徴は、上述の装置２００、５００の特徴と一致し得る。

図６ａは、搾乳プロセス中に動物によって産生されるミルクの量を測定するための装置６００の容器２０１の垂直方向からの、排出開口部の寸法を変化させるための手段２１３の模式的な上面図を示す。図６ｂは、図６ａの図面の平面に対して直角な平面６５０に沿った模式的な断面図を示す。図６ｃは、平面６５０だけでなく図６ａの図面の平面に対して直角で、容器２０１の側壁を通って延びる、平面６５１に沿った模式的な断面図を示す。

図６ａに示す態様においては、排出開口部の寸法を変化させる手段２１３が容器２０１の底に設けられる。しかしながら、他の態様においては、手段２１３はまた、容器２０１の側壁に設けられ得る。

手段２１３は、第１の閉鎖機構６５４、第２の閉鎖機構６５５および第３の閉鎖機構６５６だけでなく、第１の開口部６０３、第２の開口部６０４および第３の開口部６０５を有する閉鎖手段６０１を備える。第１の閉鎖機構６５４は、第１の開口部６０３を露出させ、閉鎖するように適合される。それに対応して、第２の閉鎖機構６５５および第３の閉鎖機構６５６は、第２の開口部６０４および第３の開口部６０５を、それぞれ、露出させ、または、閉鎖するように適合される。

いくつかの態様においては、閉鎖手段６０１は、約３ｍｍから約６ｍｍの範囲の厚さの金属板を備え得る。閉鎖手段６０１は、たとえば接着剤によって、金属板６０２上に搭載され得る。金属板６０２は閉鎖手段６０１よりも大きな厚さを有し得て、開口部６０３、６０４のそれぞれの下に開口部を備え得て、前記開口部は開口部６０５よりも大きな寸法を有し得るので、開口部６０３、６０４および６０５はその上に配置される。金属板６０２のため、閉鎖手段６０１の歪みが防止、もしくは少なくとも低減され得る。この配置のため、そのフロー特性に関して、フロー速度とはほぼ独立である、とりわけ薄い閉鎖手段６０１が認識され得て、それゆえに容易に校正され得て、それゆえに大規模で一様な量産のためにとりわけ好適である。

閉鎖手段６０１は、容器２０１の底、もしくは他の態様においては、側壁に設けられ得て、収集チャンバー２４０は、容器２０１の内部から見て外側を向く閉鎖手段６０１のサイドに位置し得る。そのため、閉鎖機構６５４、６５５、６５６によって露出される１つもしくは複数の開口部２０１を通って、容器２０１の内部から、収集チャンバー２４０に向けてミルクが流れ得る。

さらに、図２〜図５に関連して上述された態様と同様、バイパスライン（図６ａ〜図６ｃでは不図示）が収集チャンバー２４０に達し得て、前記バイパスラインは遠心分離器ヘッド内のミルクから分離された空気を収集チャンバー２４０に供給するように適合され、ミルクと空気とが収集チャンバー２４０内でお互いに混合される。さらに、ポート２１２が収集チャンバー２４０に達し得て、前記ポートは搾乳機の搾乳ラインと接続可能である。

いくつかの態様においては、開口部６０５を通るミルクフローが開口部６０４を通るミルクフローの約２倍となり、開口部６０４を通るミルクフローが開口部６０３を通るミルクフローの約２倍となるように、開口部６０３、６０４、６０５が寸法づけられ得る。上述のように、別個の開口部６０３、６０４、６０５を通るミルクフローは、容器２０１の充填レベルに従属し得る。しかしながら、充填レベルからのミルクフローの従属の形態は全ての開口部６０３、６０４、６０５で略同じなので、開口部６０３、６０４、６０５を通るミルクフローの間の関係は容器２０１の充填レベルとは実質的に独立であり得る。開口部６０３、６０４、６０５を通るミルクフロー間の関係は、開口部６０３、６０４、６０５の断面積および形状の好適な選択によって設定され得る。

そのような態様においては、装置６００の制御ユニットは、０から７の範囲の二進数の桁に従って閉鎖機構６５４、６５５、６５６を制御するように適合され得る。ここで、二進数の最下位桁が１と等しい時に第１の（最小の）開口部６０３が開放され、最下位桁が０と等しい時に閉鎖される。最上位桁が１と等しい時に第３の（最大の）開口部６０５が開放され、最上位桁が０と等しい時に閉鎖される。中間桁が１と等しい時に第２の開口部６０４が開放され、中間桁が０と等しい時に閉鎖される。

もし二進数が値ゼロを有するならば、その結果として、３つの開口部６０３、６０４、６０５の全てが閉鎖される。もし二進数が値７を有するならば、３つの開口部６０３、６０４、６０５の全てが開放される。１から６の範囲の値では、それぞれ、開口部６０３、６０４、６０５の一部が開放され、開口部６０３、６０４、６０５の一部が閉鎖される。開口部６０３、６０４、６０５を通る合計ミルクフローは、二進数の値と、開口部６０３、６０４、６０５のうち最小の開口部を通るミルクフローとの積と略等しくなる。

瞬間的に開放されたそれらの開口部６０３、６０４、６０５は、容器２０１から収集チャンバー２４０に向けてミルクが排出される排出開口部を形成する。もし２つ以上の開口部６０３、６０４、６０５が開放されるならば、排出開口部は、閉鎖手段６０１の面積によって、および／または、閉鎖機構６５４、６５５、６５６の部分によって、お互いから分離される複数のサブ開口部から構成され、排出開口部は複数の瞬間的に開放された開口部６０３、６０４、６０５の全体によって形成される。もし開口部６０３、６０４、６０５の１つだけが開放されるならば、排出開口部は、開口部６０３、６０４、６０５の中の瞬間的に開放された開口部によって形成される。

もし、その桁に対応して閉鎖機構６５４、６５５、６５６が制御される二進数が１ずつ増加もしくは減少するならば、開口部６０３が開いている時に開口部６０３を通るミルクフローに対応する所定の流速差によって、排出開口部を通るミルクフローがそれぞれ増加もしくは減少する。ここで、流速差は、二進数のそれぞれの初期値と略同じである。

図２〜図５に関連して上述された態様と同様に、一方では最大充填レベルにおける容器２０１内のミルクの量と最小充填レベルにおける容器２０１内のミルクの量との差と、他方では流速差との間の関係は２０秒よりも大きくなり得て、それは開口部６０３、６０４、６０５の開放状態と閉鎖状態との間の切り替え操作の回数を減少させるのに寄与し得る。

図２〜図５に関連して上述された態様と同様に、排出開口部のそれぞれの寸法において、最小および最大充填レベルの間の充填レベルでの平衡状態が確立され得るミルクフローの範囲が約０．５ｋｇ／分から約１２ｋｇ／分の範囲のサブレンジであることが、排出開口部の調節可能な寸法の少なくとも一部もしくは全部にとって有効であり得る。

本発明は、３つの開口部６０３、６０４、６０５が共通の閉鎖手段６０１内に構成される態様に限定されるものではない。他の態様においては、複数の閉鎖手段が設けられ得て、そこに開口部６０３、６０４、６０５のうち１つもしくは複数が構成される。

さらに、本発明は、３つの開口部６０３、６０４、６０５が設けられる態様に限定されるものでもない。他の態様においては、より多くの、もしくはより少ない数の開口部が設けられ得る。開口部を通るミルクフローは、最も小さな開口部を通るミルクフローと２のべき乗との積とそれぞれ等しく、開口部と関係する閉鎖機構がいくつかもしくは全ての開口部を閉鎖するために二進法の桁に対応して制御され得るように、開口部は異なる寸法を備え、構成され得る。

しかしながら、本発明は、二進数の桁に従って開口部が開放もしくは閉鎖される態様に限定されるものではない。他の態様においては、複数の異なる寸法の開口部が設けられ得て、それぞれ、そのうちの１つが開放され、他が閉鎖されるか、もしくは、複数の同じ寸法の開口部が設けられ得て、開放された開口部の数を変化させることによってミルクフローが制御され得る。

以下において、第３の開口部６０５を閉鎖および露出させる閉鎖機構６５６が詳述される。第１の開口部６０３および第２の開口部６０４を閉鎖および露出させる閉鎖機構６５４、６５５は略同一の構造を有し得る。

閉鎖機構６５６は、開口部６０５を覆い、それゆえに閉鎖する第１の位置と、開口部６０５を露出させる第２の位置との間で動作可能なスライド６０８を備える。スライド６０８は、容器２０１と接続されたレール６２７、６２８、６２９によってガイドされる部分６２６を備え得て、スライド６０８は、容器２０１の内部に面する閉鎖手段６０１の表面に対して平行なガイド方向に沿って直線的に動作し得る。いくつかの態様においては、スライド６０８の部分６２６は略円筒の形状を有し得て、略円筒のキャビティ６３０の内部において動作可能であり得る。

スライドの部分６３６は永久磁石６２５を備える。電流が流れる時、ソレノイド６２２を介してそれが永久磁石６２５に力を印加するように、ソレノイド６２２が配置される。電流の方向に応じて、永久磁石６２５とそれに接続されるスライド６０８とが、開口部６０５を閉鎖するために開口部６０５に向かって動くか、開口部６０５を露出させるために開口部６０５から離れるか、のどちらかとなり得る。ソレノイド６２２はスライド６０８の部分６２６を取り囲むコイルを備え、その中に永久磁石６２５が環状に位置し得る。

スライド６０８が動く時、それは閉鎖手段６０１の表面上でスライドし得る。閉鎖手段６０１に面するスライド６０８のサイドにおける凹部６２４のため、スライド６０８と閉鎖手段６０１との間の摩擦が低減され得る。

キャビティ６３０は、容器２０１の側壁を通って、容器２０１に隣接する空間６６０の内部に向けて延び、その空間にソレノイド６２２が位置し、いくつかの態様においては、それは電子コンパートメント３０１（図３）であり得る。キャビティ６３０は、空間６６０へのミルクおよび／または洗浄液のような、容器への液体の浸入を防止する液密な壁を備え得る。

スライド６０８の部分６２６は、キャビティ６３０の内径よりも小さな外径を有し得て、スライド６０８が動くと、スライド６０８の部分６２６とキャビティの壁との間で液体が流れ得る。それによって、スライド６０８を動かす時に克服されなければならない抵抗が低減され得て、液体の交換がキャビティ６３０の汚れを防ぐのに役立ち得る。

容器２０１の側壁において、容器２０１の内部に突き出るガイドエクステンション６１９が設けられ得る。それによって、とりわけスライド６０８が、それが開口部６０５を閉鎖する位置にあるか、または近傍にある時に、スライド６０８の改善されたガイドが実現され得る。

図６ｂにおいては、第１の破線６５２が、スライド６０８が開口部６０５を覆う位置における容器２０１の内部から見て外向きの永久磁石６２５の端の位置を指定する。第２の破線６５３は、スライド６０８が開口部６０５を露出させる位置における容器２０１の内部から見て外向きの永久磁石６２５の端の位置を指定する。位置６５２、６５３はそれぞれ、その端からソレノイド６２２までの長さの１／３の距離にあり得る。それによって、永久磁石６２５へのソレノイド６２２の比較的強力な力効果、および、電流が流れる時に、ソレノイド６２２を通る永久磁石６２５の明確な動作方向が得られ得る。

スライド６０８は、たとえば閉鎖手段６０１から外向きのスライド６０８の上面に配置され得る第１の切り欠き６２３と、たとえばスライド６０８のサイドに配置され得る第２の切り欠き６１０と、を備え得る。スライド６０８の閉鎖位置において第１の切り欠き６２３と係合する第１のバネ６１６と、スライド６０８の開放位置において第２の切り欠き６１０と係合する第２のバネ６１３とが、容器２０１上に搭載され得る。それによって、スライド６０８は、閉鎖位置だけでなく開放位置においても保持され得て、ソレノイド６２２を通る電流のスイッチが切られた時、それはその位置にとどまる。そのため、ソレノイド６２２を通る電流は、スライド６０８の位置を変えるためにのみ必要とされる（インパルスマグネット技術）。それによって、比較的強い磁力においてでさえ、装置６００の電力消費は非常に低く維持されることができ、特に電池を伴う移動式の運転において利点であり得る。

他の態様においては、スライドを保持するために、スライド６０８の永久磁石６２５に作用する好適に位置する永久磁石が、バネ６１３、６１５の代わりに設けられ得る。

装置６００の制御ユニット２３６は閉鎖機構６５４、６５５、６５６と接続され、開口部６０３、６０４、６０５を閉鎖および露出させるための閉鎖機構６５４、６５５、６５６を制御するように適合され得る。閉鎖機構６５４、６５５、６５６が上述のように構成される態様においては、制御ユニット２３６は、閉鎖機構６５４、６５５、６５６のソレノイドを通る電流を制御するように適合され得る。

さらなる態様においては、閉鎖機構６５４、６５５、６５６はまた、たとえば、別個もしくはお互いに結合されたダイヤフラムもしくはピストンを通して、空圧的に開放もしくは閉鎖され得る。

さらなる態様においては、手段２１３は、ガイド方向に沿って直線的に動作可能なディスクを備え得て、少なくとも２つの開口部がガイド方向に沿って配置され、ディスクの下面が排出ユニット２１１の開口部２１５の周縁と接することを特徴とする。そのような態様においては、ディスクは、少なくとも２つの開口部を伴う略矩形の一片の形状をとり得て、ガイド方向は一片の縦方向に延び得る。図６ａ〜図６ｃに関連して上述されたものと同様に、たとえば、永久磁石と、電流がソレノイドを通過する時に永久磁石に力を印加するソレノイドとによって、ディスクの直線的な動作が直線的な駆動によって達成され得る。

さらなる態様においては、排出開口部の寸法は連続的に変化可能であり得る。そのような態様が図７に関連して後述される。

図７は、いくつかの態様において、図２〜図５に関連して上述された手段２１３の代わりに用いられ得る排出開口部の寸法を変化させる手段２１３の模式図を示す。手段２１３は、軸２１７に対して回転可能なディスク７１４を備え、軸２１７の特徴が、図２〜図５に関連して上述された軸２１７と一致し得ることを特徴とする。具体的には、軸２１７は、軸２１７に対してディスク７１４を回転させるように適合されたディスク駆動手段２１８と接続され得る。いくつかの態様においては、図５に関連して上述されたギヤ５０２、５０３と似ているギヤと、図５に関連して上述された軸受５０１と似ている軸受と、図５に関連して上述されたシーリング５５０と似ているシーリングと、図５に関連して上述されたバネ５０４に似ている、開口部２１５の周縁にディスク７１４をプレスするバネと、が設けられ得る。

ディスク７１４の半径ｒは軸２１７周りの角度ψに従属しており、０°の角度ψにおける第１の半径ｒ_１の半径ｒは、３６０°の角度ψにおける第２の半径ｒ_２まで増加することを特徴とする。それによって、ディスク７１４の外形はカタツムリの殻の形状をとり得る。図７に表されるように、時計回り方向において、半径ｒが増加する必要はない。他の態様においては、反時計回りにおいても半径ｒが増加し得る。

軸２１７と、軸２１７に面する開口部２１５のサイドにおける排出ユニット２１１の開口部２１５の周縁の一部との間の距離ｄは、第１の半径ｒ_１よりも大きいか、もしくは略等しくなり得る。そして、軸２１７と、軸２１７から見て外方向を向く開口部２１５の周縁の一部との間の距離Ｄは、第２の半径ｒ_２よりも小さいか、もしくは略等しくなり得る。それによって、ディスク７１４の位置によって、開口部２１５は、ディスク７１４によって全部または部分的に覆われ得るか、ディスク７１４が開口部２１５を露出させ得る。

ディスク７１４によって覆われていない、開口部２１５，または開口部２１５の一部は、それぞれ、容器２０１からミルクが流れ得る排出開口部を形成する。ディスク７１４を回転させることによって、第１の半径ｒ_１と略等しい半径を有するディスク７１４のエリアが開口部２１５の近傍に位置する開放位置と、第２の半径ｒ_２と略等しい半径を有するディスク７１４のエリアが開口部２１５の近傍および上に位置する閉鎖位置との間の排出開口部の寸法が、連続的に変化し得る。

いくつかの態様においては、ディスク７１４の半径ｒは、角度ψへの指数関数的依存性を有し得て、ディスク７１４の周縁は、実質的には対数スパイラルの形状を有する。

他の態様においては、排出開口部の寸法を連続的に変化させるために、虹彩絞り、猫目絞り、もしくは開口部２１５とは一体化不可能な円錐が用いられ得る。

排出開口部の連続的に可変な寸法を伴う態様において、ステッピングモーターまたはギヤモーターであり得るモーターが、排出開口部の寸法を変化させるために用いられ得る。モーターの代わりに、空気圧的な、もしくは、磁力回転または直線的なドライブもまた用いられ得る。数値の全範囲にわたる排出開口部の寸法の再現可能な設定を可能にするために、比較的高い配置精度をもたらすようにドライブが構成され得る。

排出開口部の寸法が連続的に調節可能である本発明の態様において、排出開口部を通るミルクフローは、排出開口部の寸法の複数の個別の数値を、容器２０１の充填レベルの関数として校正され得る。たとえば、図７に関連して説明される態様においては、排出開口部を通るミルクフローは、ディスク７１４の複数の回転角に関して校正され得る。これらの寸法の間の排出開口部の寸法に関して、排出開口部を通るミルクフローを決定するように、排出開口部の隣接する寸法に関して決定されるミルクフロー間の補間が行われ得る。図２〜図５に関連して上述されたように、排出開口部の寸法の個々の数値に関して、排出開口部の寸法と充填レベルとから、ミルクフローが算出され得る。

いくつかの態様においては、ディスク２１４の開口部４０１〜４０７、または、開口部６０３、６０４、６０５は、それぞれ、ディスク２１４の表面、または、閉鎖手段６０１の表面のそれぞれに略垂直である周縁を有し得る。開口部４０１〜４０７の周縁、または、開口部６０３、６０４、６０５、それぞれが円形となっている態様と比較して、垂直かつ鋭い周縁がとりわけ高い精度でもたらされ得るので、装置２００、５００、６００の改善された測定精度が実現され得る。図７に関連して上述されたディスク７１４の周縁もまた、垂直かつ鋭い周縁を備え得る。

装置２００、５００の運転の間、搾乳プロセス中に動物によって産生されるミルクは、供給ユニット２０２を介して、容器２０１に供給され得る。上述のように、充填レベル測定デバイス２１９によって、容器２０１内のミルクの充填レベルが測定され得る。測定された充填レベルに従属して、上述のように排出開口部の寸法が変化し得て、容器２０１内のミルクの充填レベルが、最小充填レベルおよび最大充填レベルによって、または、閾値によって決定され得る所定の範囲内にとどまるように、排出開口部の寸法が設定されることを特徴とする。上述のように、排出開口部の設定された寸法および測定された充填レベルから、容器２０１へのミルクフローおよび／または容器２０１へ流れるミルクの総量が算出され得る。

Claims (40)

1. 搾乳プロセス中に動物によって産生されたミルク量を測定する装置であって、
   容器と、
   前記容器にミルクを供給するように構成され、搾乳機の搾乳ユニットと接続可能である、供給ユニットと、
   前記容器からミルクを排出するように構成され、搾乳真空を印加するように適合された、前記搾乳機の搾乳ラインに接続可能である、排出ユニットと、
   前記容器内の前記ミルクの充填レベルを測定するように構成された充填レベル測定デバイスと、
   前記充填レベルが所定の範囲内にとどまるように前記排出開口部の寸法を調節するために、前記充填レベル測定デバイスによって決定される容器内のミルクレベルに従属する排出開口部の寸法を変化させる手段を制御するように構成された制御ユニットと、
   前記排出開口部の設定された寸法と、前記充填レベル測定デバイスによって測定された前記充填レベルとに基づいて、前記容器へのミルクフローを算出するように構成された評価ユニットと、
   を備え、
   前記排出ユニットが、
   ミルクが前記容器から排出されている時に前記ミルクが流れる排出開口部の寸法を変化させる手段を備えることと、
   前記ミルクに前記排出開口部を通過させる前記排出開口部の少なくとも２つの寸法が調節され得ること、
   を特徴とする装置。
2. 前記制御ユニットが、前記容器の前記充填レベルが所定の上限閾値を超過する時には排出開口部を拡大し、前記充填レベルが所定の下限閾値未満である時には排出開口部を縮小させる、ように構成されたことと、
   前記制御ユニットが、前記上限閾値を超過する、および／または、前記下限閾値に達しない、時に、前記評価ユニットによって算出された前記ミルクフローに基づいて、前記排出開口部の少なくとも２つの寸法の１つにおいて、前記容器へのミルクフローと前記容器からのミルクフローとの間の平衡が確立されるか、を決定するように、および、確立される場合には、これが前記排出開口部のこの寸法を調節するように構成されたこと、
   を特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記ミルクを通過させる前記排出開口部の３つ以上の異なる寸法が調節可能であるように、前記排出開口部の前記寸法を変化させる前記手段が構成される、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. ０．５ｋｇ／分から１２ｋｇ／分の範囲のサブレンジ内に位置する容器へのミルクフローにおいて、前記充填レベルが前記所定の範囲内にある時に、前記容器へのミルクフローと前記容器からのミルクフローとの間に平衡が確立されるように、前記ミルクに前記排出開口部を通過させる前記排出開口部の調節可能な寸法の少なくとも１つが適合される、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置。
5. ０．５ｋｇ／分から１２ｋｇ／分の範囲のサブレンジ内に位置する容器へのミルクフローにおいて、前記充填レベルが前記所定の範囲内にある時に、前記容器へのミルクフローと前記容器からのミルクフローとの間に平衡が確立されるように、前記ミルクに前記排出開口部を通過させる前記排出開口部の調節可能な寸法のそれぞれが適合される、
   ことを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 前記排出開口部の寸法を調節する前記手段が、
   少なくとも２つの異なる寸法の開口部を伴うディスクと、
   前記排出ユニットの前記開口部に対して前記ディスクを移動させるディスク駆動手段と、
   を備え、
   前記ミルクが前記容器から排出される時に前記ミルクが前記排出ユニットの開口部の前に位置する前記ディスクの前記少なくとも２つの開口部のうちの１つを通過するように、前記ディスクを移動させることによって、前記ディスクの前記少なくとも２つの開口部のそれぞれが前記排出ユニットの前記開口部の前に位置し得るように、前記ディスクが前記排出ユニットの前記開口部の前に配置され、前記排出ユニットの前記開口部に対して移動可能である、
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記ディスクが前記ディスクの底面に対して直角な軸に対して回転可能であり、前記ディスクの前記少なくとも２つの開口部が前記軸の周囲に配置され、前記ディスクの前記底面が前記排出ユニットの前記開口部の周縁と接する、
   ことを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 前記容器が垂直方向を有することを特徴とし、
   少なくとも、最小充填レベルに対応する充填高さと、最大充填レベルに対応する充填高さとの間の前記容器のエリアにおいては、前記垂直方向に対して直角であり、前記最小充填高さと前記最大充填高さとに対応する前記充填高さの間の前記エリア内部の前記容器と交わる各平面において、前記容器の内部空間の断面積が一定であることを特徴とし、
   前記ディスクが回転可能である軸が前記容器の前記垂直方向に対して傾いていることを特徴とする、
   請求項７に記載の装置。
9. 前記ディスクが回転可能である前記軸が、前記容器の前記垂直方向に対して直角である、
   ことを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 前記ディスクが、開口部が設けられていないエリアを備えることを特徴とし、
    前記排出ユニットの前記開口部を閉鎖するために、開口部が設けられていない前記ディスクの前記エリアが、前記ディスクを移動させることによって前記排出ユニットの前記開口部の前に位置し得るように、前記ディスクが前記排出ユニットに対して移動可能であることを特徴とする、
    請求項６乃至９のいずれか１項に記載の装置。
11. 開口部が設けられていない前記ディスクの前記エリアが、前記少なくとも２つの開口部のうちのもっとも大きなものに隣接して配置された、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 前記ディスクが、前記容器の所定の充填レベルにおいて、２つのそれぞれ隣接した開口部を通るミルクの流速が、所定の流速差だけお互いに異なるように寸法が構成された複数の開口部を備える、
    ことを特徴とする請求項６乃至１１のいずれか１項に記載の装置。
13. 一方では最大充填レベルにおける前記容器内のミルクの量と最小充填レベルにおける前記容器内のミルクの量との差と、他方では流速差と、の間の関係が２０秒よりも大きい、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
14. 前記排出開口部の前記寸法を変化させる前記手段が、調節可能な開口角度を有する閉鎖手段を備える、
    ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の装置。
15. 前記排出開口部の前記寸法を変化させる前記手段が、
    前記容器の２つ以上の開口部と、
    ２つ以上の閉鎖機構と、
    前記容器の全てが露出された前記開口部によって形成されている前記排出開口部と、
    を備え、
    前記閉鎖機構のそれぞれが前記閉鎖機構と関連する開口部を閉鎖し、および、露出させるように適合され、
    前記容器の前記開口部の１つ以上を閉鎖し、および／または、露出することによって、前記排出開口部の前記寸法を調節するために、前記制御ユニットが前記閉鎖機構を制御するように適合された、
    ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の装置。
16. 前記排出開口部の寸法を変化させる前記手段が、前記ディスクの底面に対して直角な軸に対して回転可能なディスクを備え、前記軸が前記排出ユニットの開口部と隣接して配置され、
    前記軸から前記ディスクの前記周縁までの前記ディスクの半径が、前記軸から、前記軸に面するサイドにおける前記排出ユニットの前記開口部の周縁までの距離以下である第１の数値から、前記軸から、前記軸から見て外方向のサイドにおける前記排出ユニットの前記開口部の周縁までの距離以上である第２の数値まで、前記軸周りの角度の関数として増加する、
    ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の装置。
17. 傾斜センサーをさらに備え、
    前記評価ユニットが、前記傾斜センサーによって測定された傾斜に基づいて、算出されたミルクフローの補正を実行するように適合された、
    請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の装置。
18. 前記供給ユニットがミルクと輸送空気とを分離する遠心分離器ヘッドを備え、
    前記遠心分離器ヘッドの入口が前記搾乳機の前記搾乳ユニットに接続可能であり、前記遠心分離器ヘッドのミルク出口が前記容器に達する、ことを特徴とし、
    前記装置が、前記容器から見て外方向のサイドに沿った遠心分離器ヘッドから、前記排出ユニットの前記排出開口部に、空気を供給するように構成されたバイパスラインをさらに備える、ことを特徴とする、
    請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の装置。
19. 前記排出ユニットが、前記排出開口部に接続される第１の入口と、前記バイパスラインに接続される第２の入口と、前記搾乳機の前記搾乳ラインと接続可能な出口と、を備える収集チャンバーを備え、
    前記装置が前記出口を閉鎖するデバイスを備える、
    ことを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の装置。
20. 前記容器へのミルクフローを算出するために、前記評価ユニットが、前記充填レベルの時間変化に基づいて前記容器内のミルクの量の時間変化を決定し、前記排出開口部の寸法と前記充填レベルとに基づいて前記容器からの排出速度を決定し、前記容器内のミルクの量の時間変化と前記排出速度の時間変化との合計を算出する、ように適合された、
    ことを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の装置。
21. 前記排出開口部の寸法と前記充填レベルとに基づいて算出される、前記容器からのミルクフローの時間積分によって、前記搾乳プロセス中に前記動物によって産生されるミルクの総量を決定するように前記評価ユニットも適合された、
    ことを特徴とする請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の装置。
22. 前記充填レベル測定デバイスが、
    前記容器の最小充填レベルに対応する充填高さより下の前記容器の内部に位置する開放された下端を有するピトー管と、
    気体が、前記ピトー管から、前記ピトー管の下端まで排出されるように、前記気体、とりわけ空気、を前記ピトー管に導入するように構成された気体供給導管と、
    前記ピトー管の内部と、最大充填レベルに対応する充填高さより上の前記容器のエリアとの間の差圧を測定するように構成された圧力測定デバイスと、
    を備える、
    ことを特徴とする請求項１乃至２１のいずれか１項に記載の装置。
23. 前記気体供給導管が前記装置の周囲に接続される前記ピトー管の開口部を備え、前記装置の周囲からの空気が前記容器内の前記搾乳真空によって前記ピトー管内に吸い込まれる、
    ことを特徴とする請求項２２に記載の装置。
24. 前記ピトー管が、開放された下端の周縁に少なくとも１つの切り欠きを備える、
    ことを特徴とする請求項２２または２３に記載の装置。
25. 前記圧力測定デバイスが、
    差圧センサーの第１の部分と、前記差圧センサーの第２の部分との間の差圧を測定するように構成された差圧センサーと、
    前記ピトー管の内部を、前記差圧センサーの前記第１の部分とを接続する第１の導管と、
    前記最大充填レベルに対応する前記充填高さより上の前記容器の前記エリアを、前記差圧センサーの前記第２の部分と接続する第２の導管と、
    を備える、
    ことを特徴とする請求項２２乃至２４のいずれか１項に記載の装置。
26. 前記ピトー管の内部にある前記第１の導管の一端、および／または、前記容器の内部にある前記第２の導管の一端、が滴下突起部を有する、
    ことを特徴とする請求項２５に記載の装置。
27. 前記差圧センサーへの第１の導管内に、および／または、前記差圧センサーへの第２の導管内に、気体を透過し、液体を透過しない材料で作られたダイヤフラムが設置される、
    ことを特徴とする請求項２５または２６に記載の装置。
28. 前記差圧センサーを加熱する加熱デバイスをさらに備える、請求項２５乃至２７のいずれか１項に記載の装置。
29. 搾乳プロセス中に動物によって産生されるミルクの量を測定する方法であって、
    前記方法が、
    前記搾乳プロセス中に動物によって産生された前記ミルクを容器内に供給する工程と、
    前記容器内の前記ミルクの充填レベルを測定する工程と、
    前記容器内の前記ミルクの測定された充填レベルに従属して、ミルクが前記容器から流出し得る排出開口部の寸法を変化させる工程と、
    前記排出開口部の設定された寸法と、前記充填レベル測定デバイスによって測定された前記充填レベルとに基づいて、前記容器へのミルクフローを算出する工程と、
    を含み、
    ミルクに前記排出開口部を通過させる前記排出開口部の少なくとも２つの異なる寸法が調節可能であるように前記排出開口部が構成されたことを特徴とし、前記容器内の前記ミルクの前記充填レベルが所定の範囲内にとどまるように前記排出開口部の寸法が設定されることを特徴とする方法。
30. 前記容器の充填レベルが所定の上限閾値を超過する時には前記排出開口部の寸法が拡大し、前記容器の充填レベルが所定の下限閾値未満である時には前記排出開口部の寸法が縮小することを特徴とし、
    前記上限閾値を超過する、および／または、前記下限閾値に達しない、場合に、前記容器への算出された前記ミルクフローに基づいて、前記排出開口部の少なくとも２つの寸法の１つにおいて、前記容器へのミルクフローと前記容器からのミルクフローとの間の平衡が確立されるか、を決定し、確立される場合であれば、前記排出開口部にこの寸法が設定されることを特徴とする請求項２９に記載の方法。
31. 前記ミルクに前記排出開口部を通過させる前記排出開口部の３つ以上の異なる寸法が調節可能であるように前記排出開口部が構成された、
    ことを特徴とする請求項２９または３０に記載の方法。
32. ０．５ｋｇ／分から１２ｋｇ／分の範囲のサブレンジ内にある容器へのミルクフローにおいて、前記充填レベルが前記所定の範囲内にある時に、前記容器へのミルクフローと前記容器からのミルクフローとの間に平衡が確立されるように、前記ミルクに前記排出開口部を通過させる前記排出開口部の調節可能な寸法の少なくとも１つが構成される、
    ことを特徴とする請求項２９乃至３１のいずれか１項に記載の方法。
33. ０．５ｋｇ／分から１２ｋｇ／分の範囲のサブレンジ内にある容器へのミルクフローにおいて、前記充填レベルが前記所定の範囲内にある時に、前記容器へのミルクフローと前記容器からのミルクフローとの間に平衡が確立されるように、前記ミルクに前記排出開口部を通過させる前記排出開口部の調節可能な寸法のそれぞれが構成される、
    ことを特徴とする請求項２９乃至３２のいずれか１項に記載の方法。
34. 前記排出開口部の寸法と前記充填レベルとに基づいて算出される、前記容器からのミルクフローの時間積分によって、前記搾乳プロセス中に前記動物によって産生されるミルクの総量を算出する工程をさらに含む、請求項２９乃至３３のいずれか１項に記載の方法。
35. 前記充填レベルを測定する工程が、
    前記容器の最小充填レベルに対応する充填高さより下の前記容器の内部に位置する開放された下端を有するピトー管を設ける工程と、
    気体が、前記ピトー管の下端において前記ピトー管から排出されるように、前記気体、とりわけ空気、を前記ピトー管の内部空間に供給する工程と、
    前記ピトー管の内部と、最大充填レベルに対応する充填高さより上の前記容器のエリアとの間の差圧を測定する工程と、
    を含む、
    ことを特徴とする請求項２９乃至３４のいずれか１項に記載の方法。
36. 前記排出開口部の寸法を変化させる工程が、前記容器の前記排出ユニットの開口部の前に配置された２つ以上の異なる寸法の開口部を伴うディスクを移動させる工程を含むことを特徴とし、
    前記ディスクの前記開口部を通って前記容器からミルクが流出し得るように、前記ディスクの前記開口部の一つが前記容器の前記排出ユニットの前記開口部の前に位置することを特徴とする、請求項２９乃至３５のいずれか１項に記載の方法。
37. 前記容器が２つ以上の開口部を備え、前記排出開口部の寸法を変化させる工程が、１または複数の前記容器の開口部を閉鎖および／または露出させる工程を含むことを特徴とし、前記排出開口部が前記容器の露出された開口部の全てによって形成されたことを特徴とする、請求項２９乃至３５のいずれか１項に記載の方法。
38. 前記排出開口部の寸法を変化させる工程が、前記ディスクの底面に対して直角な軸に対してディスクを回転させる工程を含み、前記軸が前記排出ユニットの開口部と隣接して配置され、
    前記軸から前記ディスクの前記周縁までの前記ディスクの半径が、前記軸から、前記軸に面するサイドにおける前記排出ユニットの前記開口部の周縁までの距離以下である第１の数値から、前記軸から、前記軸から見て外方向のサイドにおける前記排出ユニットの前記開口部の周縁までの距離以上である第２の数値まで、前記軸周りの角度の関数として増加する、
    ことを特徴とする請求項２９乃至３５のいずれか１項に記載の方法。
39. ミルクフローを算出する前記工程が、
    前記充填レベルの時間変化に基づいて前記容器内のミルクの量の時間変化を決定する工程と、
    前記排出開口部の寸法と前記充填レベルとに基づいて前記容器からの排出速度を決定する工程と、
    前記容器内のミルクの量の時間変化と前記排出速度の時間変化との合計を算出する工程と、
    を含む、
    ことを特徴とする請求項２９乃至３８のいずれか１項に記載の方法。
40. 前記容器の傾斜が測定されることと、
    測定された前記傾斜に基づいて、測定されたミルクの量の補正が実行される、
    ことを特徴とする請求項２９乃至３９のいずれか１項に記載の方法。

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