JP6273477B2 - 搾乳システムの洗浄方法 - Google Patents

Description

本発明は、搾乳システムの被洗浄部に、給湯源からの高温水と給水源からの低温水とを混合することで調整された温度の洗浄液を、洗浄槽から循環させて洗浄する搾乳システムの洗浄方法に関する。

搾乳システムとしては、例えば図４に示す従来技術のように、畜舎（乳牛の場合は牛舎）内に送乳配管１１、真空配管１２が配設され、これにディストリビューションタンク１５を介して真空ポンプ１４が接続されて真空圧が供給される。送乳配管１１及び真空配管１２の内部の圧力は、真空圧調整器１６、１６により、所定の一定圧に調整されて、送乳配管１１（例えば、６０ｋＰａ）と、真空配管１２（例えば、４７ｋＰａ前後）とになる。

１３は搾乳ユニットの接続口であって、送乳配管１１及び真空配管１２に亘って設けられている。ティートカップ１０ａ、ミルククロー１０ｂ、パルセータ１０ｃなどから成る搾乳ユニット１０が搾ったミルクは、真空圧と大気圧との差圧により、送乳配管１１に輸送される。送乳配管１１は、搾ったミルクを一時的に貯留するレシーバージャー１７に対して最も遠い位置が一番高く配置され、レシーバージャー１７に接続する入り口が最も低い位置に配置されている。搾乳ユニット１０から輸送されたミルクは、送乳配管１１に送り込まれた後、送乳配管１１の高低差によってレシーバージャー１７に送り込まれる。レシーバージャー１７に溜められたミルクは、レシーバージャー１７の底部からミルクポンプ３４によって、そのミルクポンプの吐出側配管３２に接続したチューブ３５を通って、バルククーラー４０に送られて貯蔵される。３６はフィルターであって吐出側配管３２に設けられている。また、１９はモイスチャートラップである。

このような搾乳システムには、搾乳開始前の搾乳ユニット１０や送乳配管１１を殺菌する予備洗浄や、搾乳後にミルクの通過域を洗浄する目的で洗浄装置が付設されている。この洗浄装置は、上面が開放された洗浄槽１８と、洗浄液供給装置２０とから成り、その洗浄液供給装置２０は、給水配管２１、給湯配管２３、殺菌剤供給器２４、酸洗剤供給器２５、アルカリ洗剤供給器２６を備え、夫々の洗浄液の供給口が、洗浄槽１８に臨むように配設されている。又洗浄槽１８には、底部に排水口１８ａが開口しており、これに、排水管１８ｂが連結している。１８ｃは排水口を開閉する排水弁である。一方、ミルクポンプ３４の吐出側配管３２には洗浄液の排出管３３の一端も接続可能であり、その排出管３３の他端は、洗浄槽１８に至り、その槽内に開口している。また、洗浄槽１８の近傍上方にも、送乳配管１１及び真空配管１２に亘る搾乳ユニットの接続口１３が配設されている。

このような構成から成る洗浄装置では、先ず、洗浄液の排出管３３をミルクポンプの吐出側配管３２に接続し、同時に洗浄槽１８に洗浄液を満たし、洗浄槽１８上方の搾乳ユニットの接続口１３に搾乳ユニット１０を連結する。また、仕切弁３０を閉じる。そして、洗浄液が、搾乳ユニット１０のティートカップ１０ａから吸引されて、ミルククロー１０ｂ、搾乳ユニット１０のミルクチューブを経由して送乳配管１１に送り込まれる。送乳配管１１を通過してレシーバージャー１７に流入した洗浄液は、ミルクポンプ３４により洗浄液の排出管３３を経由して再び洗浄槽１８に戻される。

この洗浄工程は、通常、先ず、牛乳蛋白などを変性させない程度のぬるま湯で乳成分を洗い流し、次いで、熱アルカリ水で脂肪分の分解洗浄を行い、更に、必要に応じて、酸洗浄によって、カルシウム塩などの無機塩類を除去し、ぬるま湯で、すすぎ洗いをして終了する。なお、搾乳ユニット１０は、通常の乳牛用の場合、１個のミルククロー１０ｂと、乳牛の各分房に対応する４個のティートカップ１０ａを有する。このティートカップ１０ａでは、ティートカップシェルに筒状ゴム製のライナーが内装されることにより、ティートカップ内部をライナーの内側の乳汁流路と外側の空気室とに区分する。内側の乳汁流路は送乳配管１１に接続され、外側の空気室はティートカップ側面の接続口に接続した真空チューブ及びパルセータ１０ｃを介して真空配管１２に接続されている。

以上のような搾乳システムの場合、酪農家のボイラー（給湯器）の設定温度は、それぞれ異なっており、給湯温度が必要以上に高く、無駄なエネルギーを消費している場合が多い。これに対し、洗浄液の温度を下げるために、給湯、給水を同時に行った場合、気温や流量の変動によって十分な洗浄温度に達しないリスクがあった。また、ミキシングバルブを使用した場合でも、気温の変化などによる排水までの温度低下にかかる変動には、十分に対応できなかった。

搾乳システムの洗浄を適切に行うための構成としては、先に本出願人が、「真空ポンプの真空圧によって作動する搾乳ユニットで搾乳したミルクを収集するために、ステンレススチール製の配管で構成されていると共に搾乳の現場となる畜舎内に巡らされ、ミルクを一時的に貯留するレシーバージャーに両端が接続されたミルク輸送ラインを備えるパイプラインミルカーの監視装置であって、ミルク輸送ラインの畜舎内に巡らされた部分であって任意の位置に、プラスチックで形成された透明な監視パイプ部が接続され、その監視パイプ部に少なくとも一種の監視用センサーが配置されている（特許文献１参照）」ものを提案してある。これによれば、残乳の回収や配管内の洗浄を適切且つ最低限の機器運転時間で行うことができるように、畜舎におけるミルク輸送ライン（送乳配管）の配管内の状況をリアルタイムで正確に監視できる。しかしながら、この構成では洗浄液の温度を具体的に制御する手段が提案されておらず、より高いレベルの省エネルギーを簡易に実現することは難しかった。

特開２０１２−５９６３号公報（第１頁）

搾乳システムの洗浄方法に関して解決しようとする問題点は、従来は洗浄液の温度を適切且つ簡易に調整制御する具体的な手段が提案されておらず、搾乳システムの被洗浄部を適切な温度条件で洗浄することが難しく、結果的にエネルギー消費を適切に削減することができなかった。
そこで本発明の目的は、洗浄液の温度調整を適切且つ簡易に制御することで、エネルギー消費を適切に削減できる搾乳システムの洗浄方法を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明に係る搾乳システムの洗浄方法の一態様によれば、搾乳システムの被洗浄部に、給湯源からの高温水と給水源からの低温水とを混合することで調整された温度の洗浄液を、洗浄槽から循環させて洗浄した後に排水する工程を、各回の洗浄工程で行う搾乳システムの洗浄方法であって、前記高温水に混合する前記低温水の供給時間の長さが複数の給水段階に設定されており、前記被洗浄部を洗浄した後に前記洗浄槽へ戻されて該洗浄槽から排出される前記洗浄液の排水の温度を測定し、前記排水の温度が洗浄液の設定温度の範囲よりも高い場合は、前記低温水の供給時間の長さが前回の給水段階よりも長くなるように該給水段階を一段階変更し、前記排水の温度が前記設定温度の範囲よりも低い場合は、前記低温水の供給時間の長さが前回の給水段階よりも短くなるように該給水段階を一段階変更するように、該低温水の供給時間を制御する。

また、本発明に係る搾乳システムの洗浄方法の一態様によれば、前記排水の温度が、前記設定温度の範囲よりも高い場合と該設定温度の範囲よりも低い場合との間を上下するように繰り返して測定された場合に、前記複数の給水段階を細分化することで設定された細分給水段階を一段階変更するように制御することを特徴とすることができる。

また、本発明に係る搾乳システムの洗浄方法の一態様によれば、前記搾乳システムの被洗浄部が、真空圧によって作動する搾乳ユニットと、該搾乳ユニットで搾乳したミルクを収集するために畜舎内に巡らされた送乳配管であることを特徴とすることができる。

本発明に係る搾乳システムの洗浄方法によれば、洗浄液の温度を適切且つ簡易に調整制御することで、エネルギー消費を適切に削減できるという特別有利な効果を奏する。

本発明の搾乳システムの洗浄装置に係る形態例を示すシステム図である。 本発明の搾乳システムの洗浄方法に係る工程を示すフローチャートである。 本発明の搾乳システムの洗浄方法に係る他の工程を説明するため、洗浄液の温度変化の例と水供給時間テーブルの例を示した説明図である。 従来の搾乳システムの洗浄装置を示すシステム図である。

以下、本発明に係る搾乳システムの洗浄方法の態様例を添付図面（図１〜図３）に基づいて詳細に説明する。
搾乳システムの洗浄方法は、搾乳システムの被洗浄部に、ボイラーなどの給湯源（給湯器２２）からの高温水と水道などの給水源からの低温水とを混合することで調整された温度の洗浄液を、洗浄槽１８から循環させて洗浄するものである。なお、低温水は給水配管２１を介して給水弁５２が開くことで供給され、高温水は給湯器２２から給湯配管２３を介して給湯弁５３が開くことで供給される。

本発明の搾乳システムの洗浄方法においては、高温水に混合する低温水の供給時間の長さを複数の給水段階に設定しており、その給水段階の一つを選択することで低温水の供給時間が決定される。これにより、高温水に低温水を適量に混合して洗浄液の温度を調整できるようになっている。本形態例では、図２の給水段階テーブルに示すように、低温水の供給時間が８段階以上のＮに設定されている。この給水段階テーブルは、制御装置５０のデータメモリに記憶されており、本形態例では、給水段階の数値が大きくなるにしたがって、低温水の供給時間が長くなるように設定されている。

この方法の工程では、先ず、被洗浄部を洗浄した後に洗浄槽１８へ戻されてその洗浄槽１８から排出される洗浄液の排水の温度（水温）を測定する。本形態例では、洗浄液の水温を測定する温度センサ５１が、洗浄槽１８の内側に設置されている。そして、各洗浄工程において、温度センサ５１が排水直前に測定した温度データは、制御装置５０に設けられているデータメモリによって記録されると共に、その温度データに基づいて制御装置５０から前述した給水段階にかかる信号が出力される。その信号に基づいて、設定されたデューティーで開閉できる給水弁５２が作動し、設定された供給時間について低温水が高温水に対して供給される。

すなわち、排水の温度が所定の温度以上であれば、低温水の供給時間の長さが前回の給水段階よりも長くなるようにその給水段階を一段階変更し、又は、排水の温度が所定の温度以下であれば、低温水の供給時間の長さが前回の給水段階よりも短くなるようにその給水段階を一段階変更するように、その低温水の供給時間を制御する。また、排水の温度が設定温度に比較して所定の温度差の範囲以内であれば、給水段階を変更することなく、前回と同じ給水段階の給水がなされる。

以下に、洗浄液の温度調整について、その工程をより詳細に説明する。
本発明にかかる搾乳システムによる洗浄工程では、給湯開始→洗剤投入→給湯停止→循環洗浄→温度測定・記録→排水の順に進行され、初回の洗浄時にも同様に進行される。なお、その初回を含めて各回の洗浄工程の給湯開始から給湯停止までの供給時間を含む供給要領は、予め適宜に設定されている。

そして、次回の洗浄時には、先ず、記録されていた初回（前回）の排水温度、又は前回以前のデータの移動平均値などを、温度データとして読み込む。次に、その温度データと、予めデータメモリに記憶されている洗浄液の設定温度の範囲とを比較し、その設定温度の範囲よりも高い場合は、給水のデューティーを、初回（前回）に採用されている給水段階に対して１段階プラスした給水段階とし、低温水の給水を行う（図２のフローチャート参照）。すなわち、例えば設定温度の基準中心値が４５℃であるすると、温度差が＋２℃以上になった場合を設定温度の範囲の上限として、４７℃以上となった場合に給水段階を１段階プラスして給水を行うようにする。洗浄工程は、給湯開始→洗剤投入→給湯停止→循環洗浄→温度測定・記録→排水の順で行われるが、低温水の給水は、給湯開始から循環洗浄の前までの間で設定デューティーによって給水弁５２が開くことで給水される。

また、前述の温度データが設定温度よりも低い場合は、給水のデューティーを、初回（前回）に採用されている給水段階に対して１段階マイナスした給水段階とし、低温水の給水を行う（図２のフローチャート参照）。すなわち、例えば設定温度の基準中心値が４５℃であるすると、温度差が−２℃以上になった場合を設定温度の範囲の上限として、４３℃以上となった場合に給水段階を１段階マイナスして給水を行うようにする。この場合も、洗浄工程は、給湯開始→洗剤投入→給湯停止→循環洗浄→温度測定・記録→排水の順で行われるが、低温水の給水は給湯開始から循環洗浄の前までの間で設定デューティーによって給水弁５２が開くことで給水される。

また、洗浄液の温度と設定温度の範囲とを比較し、その設定温度よりも高い場合及び低い場合のどちらであっても、設定温度の基準中心値と所定の温度差以内である場合は、給水段階を変更することなく、前回と同じ給水段階の給水がなされる。さらに、低温水を最大に給水することを継続しても洗浄液の温度が設定温度の範囲に入らない状態、すなわちテーブル最大値による給水段階の給水でも洗浄液の温度が設定温度よりも高い場合は、テーブル最大値不足記録を行って装置仕様の再設定や修繕を促すようにする。同様に、低温水を最小に給水することを継続しても洗浄液の温度が設定温度の範囲に入らない状態、すなわちテーブル最小値による給水段階の給水でも洗浄液の温度が設定温度よりも低い場合は、テーブル最小値不足記録を行って装置仕様の再設定や修繕を促すようにする。

本発明によれば、前回に採用されている低温水（給水）の給水段階に対して１段階をプラス・マイナスするように制御することで、温度調整を行っている。すなわち、予想される給水の適正な給水段階を基準にして、段階的に徐々に制御する比較的簡単な制御方法であり、より短時間で洗浄液の温度を適正な状態に収束させることができる。すなわち、本発明では、先ず、毎回の洗浄時に、温度センサによって、洗浄各工程での排水時の温度を記録する。そして、次回の洗浄時に前回以前の排水温度データを参照することにより、温度を下げても洗浄効果が変わらないと判断した場合には、給湯中に同時に一定の割合で給水を行うという温度制御になっている。この給水量の割合については、一段階ごとの段階的に変化させることによって、気温、流量変化等の日々の連続している変動要因に好適に対応することができる。これによれば、給湯量を削減することによって、灯油等の燃焼による給湯用のエネルギーを削減することができ、付加効果として、洗浄時間の短縮が期待できる。

給水段階の給水のデューティーは、具体的には例えば、最小が０％で、最大が１００％の間で、給水段階を任意に設定することができる。例えば、１０段階設定で、１０％刻みとした場合、温度が高かった次回の洗浄では＋１レベルで＋１０％のデューティーにて同時給水する。具体例としては、給湯３０秒間中、給水の１レベルを３秒間に設定することができる。

以上に説明した本発明にかかる搾乳システムの洗浄方法の態様例によれば、給湯器（ボイラー）の温度設定、気温や流量の変動にかかわらず、適度な温度での洗浄が可能となる。このため、給湯にかかるエネルギーを大幅に節約できる。また、給水も同時に実行するため、洗浄全体の時間を短縮できる。さらに、ミキシングバルブ等の高価な設備を必要としないため、初期のコストを抑制できる。また、本発明にかかる搾乳システムの洗浄方法によれば、各々の工程ごとにデータを記録しておくことで、工程ごとの管理や制御がより高いレベルで可能になる。

また、本態様例の搾乳システムでは、図４で説明した従来例と基本的に同様の構成を備えており、搾乳システムの被洗浄部が、真空圧によって作動する搾乳ユニット１０と、その搾乳ユニット１０で搾乳したミルクを収集するために畜舎内に巡らされたミルクパイプライン（送乳配管１１）になっている。この送乳配管１１は、ミルクを一時的に貯留するレシーバージャー１７に両端が接続されている。なお、レシーバージャー１７や真空ポンプ１４などの構成は、牛舎とは区画された室内に設置されている。また、２０ａは洗剤自動供給装置であり、図４の従来例と同様の構成を備え、洗浄液供給装置２０に設けられている。

ここで、図１に示した搾乳システムにかかる洗浄方法の工程は、基本的に図４で説明した従来例と同様であり、以下に簡単に説明する。
送乳配管１１の一方の端近傍に設けられた仕切弁３０を閉じ、送乳配管１１の一方の端側から他方の端側へ洗浄液を流すことによってレシーバージャー１７へ洗浄液が送られるようにする。なお、３１は大気開放用開放弁であり、送乳配管１１の一方の端側で仕切弁３０の取付位置よりもレシーバージャー１７から離れた位置に接続されて設けられている。この大気開放用開放弁３１を開くことで、取り入れられる大気による圧が残留した洗浄液を押すように作用する圧力になって、その残留した洗浄液を送乳配管１１の一方の端側から他方の端側へ向けて送り排出することができる。

洗浄液は、洗浄槽１８の洗浄液中に浸漬されるように垂下された搾乳ユニット１０（図４参照）を介して吸い上げられる。このとき、搾乳ユニット１０は、洗浄槽１８の上方に設けられた搾乳ユニット１０の接続口１３（図４参照）に接続された状態になっている。また、洗浄液が吸い上げられているときは、大気開放用開放弁３１が閉じている。さらに、洗浄液が循環されるときは、その洗浄液がレシーバージャー１７から洗浄液の排出管３３を介して洗浄槽１８に戻されるようになっている。

次に、図３に基づいて本発明に係る搾乳システムの洗浄方法の他の態様例を詳細に説明する。
この態様例によれば、排水の温度が、所定の温度以上と所定の温度以下との間を上下するように繰り返して測定された場合に、前記複数の給水段階を細分化することで設定された細分給水段階を一段階変更するように制御することを特徴としている。

さらに具体的な態様例として図３に示すように、排水の温度の基準値を例えば４５℃とした場合であって、排水の温度を測定した第１回目の温度データＰ１が例えば５０℃であって基準値以上になっているとする。このとき、温度データＰ１を測定した際の水供給時間テーブルの番号（給水段階）がＴ４であった場合、次の工程の給水段階が一段階プラスされてＴ５に設定される。このＴ５で設定されたデューティーの給水が行われることで、第２回目の温度データＰ２が例えば４７℃になった場合、依然として基準値以上となっているため、その次の工程の給水段階が一段階プラスされてＴ６に設定される。そのＴ６のデューティーの給水が行われることで、第３回目の温度データＰ３が例えば４３℃になった場合、排水の温度が基準値以下となるため、その次の工程の給水段階が一段階マイナスされてＴ５に戻された状態に設定される。そして、Ｔ５で設定されたデューティーの給水が行われることで、第４回目の温度データＰ４が例えば再度４７℃になり、次の工程の給水段階が再度一段階プラスされてＴ６に設定されて、そのデューティーの給水が行われることで第５回目の温度データＰ５が例えば再度４３℃になるという具合に繰り返されるとする。

以上のように、前回の温度と現在の温度とが、排水の温度の基準値の上下で記録されたことを確認でき、さらに、基準値との温度差が、Ｎ回以上について一定の巾である「ｄ」以上になったことを確認した場合に、複数の給水段階を有する水供給時間テーブル１から、その水供給時間テーブル１を例えば２倍の数に細分化することで設定された細分給水段階を有する水供給時間テーブル２に移行する。そして、新たに移行した水供給時間テーブル２に基づいて、図３の態様例ではＴ１２から一段階マイナスされたＴ１１が選択されて、そのデューティーの給水が行われる。

このように、水供給時間テーブルを細分化することで、洗浄液の温度について、より適正な温度調整を行うことができる。これによれば、ボイラーなどの給湯器２２の温度設定、気温や流量の変動にかかわらず、より適切な温度での洗浄が可能となる。このため、給湯にかかるエネルギーをより大幅に節約できる。また、給水も同時に実行するため、洗浄全体の時間をより短縮できる。なお、この搾乳システムの洗浄方法は、搾乳システムの被洗浄部としてバルククーラー４０を洗浄する際にも好適に応用できる。

以上、本発明につき好適な形態例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの形態例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。

１０ 搾乳ユニット
１０ａ ティートカップ
１０ｂ ミルククロー
１０ｃ パルセータ
１１ 送乳配管
１２ 真空配管
１３ 搾乳ユニットの接続口
１４ 真空ポンプ
１５ ディストリビューションタンク
１６ 真空圧調整器
１７ レシーバージャー
１８ 洗浄槽
１８ａ 排水口
１８ｂ 排水管
１８ｃ 排水弁
１９ モイスチャートラップ
２０ 洗浄液供給装置
２０ａ 洗剤自動供給装置
２１ 給水配管
２２ 給湯器
２３ 給湯配管
２４ 殺菌剤供給器
２５ 酸性剤供給器
２６ アルカリ洗剤供給器
３０ 仕切弁
３１ 大気開放用開閉弁
３２ 吐出側配管
３３ 洗浄液の排出管
３４ ミルクポンプ
３５ チューブ
３６ フィルター
４０ バルククーラー
５０ 制御装置
５１ 温度センサ
５２ 給水弁
５３ 給湯弁

Claims (3)

1. 搾乳システムの被洗浄部に、給湯源からの高温水と給水源からの低温水とを混合することで調整された温度の洗浄液を、洗浄槽から循環させて洗浄した後に排水する工程を、各回の洗浄工程で行う搾乳システムの洗浄方法であって、
   前記高温水に混合する前記低温水の供給時間の長さが複数の給水段階に設定されており、
   前記被洗浄部を洗浄した後に前記洗浄槽へ戻されて該洗浄槽から排出される前記洗浄液の排水の温度を測定し、
   前記排水の温度が洗浄液の設定温度の範囲よりも高い場合は、前記低温水の供給時間の長さが前回の給水段階よりも長くなるように該給水段階を一段階変更し、前記排水の温度が前記設定温度の範囲よりも低い場合は、前記低温水の供給時間の長さが前回の給水段階よりも短くなるように該給水段階を一段階変更するように、該低温水の供給時間を制御することを特徴とする搾乳システムの洗浄方法。
2. 前記排水の温度が、前記設定温度の範囲よりも高い場合と該設定温度の範囲よりも低い場合との間を上下するように繰り返して測定された場合に、前記複数の給水段階を細分化することで設定された細分給水段階を一段階変更するように制御することを特徴とする請求項１記載の搾乳システムの洗浄方法。
3. 前記搾乳システムの被洗浄部が、真空圧によって作動する搾乳ユニットと、該搾乳ユニットで搾乳したミルクを収集するために畜舎内に巡らされた送乳配管であることを特徴とする請求項１又は２記載の搾乳システムの洗浄方法。

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