(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルセーション・チャンバ内の瞬時圧が、中間圧よりも高い時に比較的高い効率で、パルセーション・チャンバ内の瞬時圧が、上記の中間圧と等しいか、より低い時に比較的低い効率で、第１の圧力と第２の圧力の少なくとも１つが、第１圧力源と第２圧力源からそれぞれパルセーション・チャンバに伝送されることを特徴とする、第２圧力源を乳頭カップ・ライナーの内側に接続し、またパルセーション・チャンバ内に脈動圧力を発生させ、これにより、乳頭カップ・ライナーが、第２圧力の伝送中は、本質的に開いている位置へ減少してゆく開速度で、そして第１圧力の伝送中は、ライナーが本質的に閉まっている位置へ減少してゆく閉速度で周期的に動くように、第１圧力源からの第１圧力および第２圧力源からの第２の圧力をパルセーション・チャンバに交互に伝送することからなっており、その際瞬時圧はパルセーション・チャンバ内に広く行きわたっており、そしてその瞬時圧は第１の圧力よりは低く第２の圧力よりは高い中間圧を通過する第１の圧力と第２の圧力との間で変動している、乳頭カップ・ライナーを有する乳頭カップ、パルセーション・チャンバ、第１の圧力を発生する第１圧力源と、第１の圧力よりも低く大気圧より低い第２の圧力を発生する第２圧力源を具備する搾乳機を使用して動物から搾乳する方法。
【請求項２】
前記の比較的高効率の圧力伝送は、少なくとも１個の通路を通して行われ、前記の比較的低効率の圧力伝送は、上記通路に絞り弁を付けることでもたらせれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記の比較的低効率の圧力伝送が、第１圧力源からの第１の圧力と第２圧力源からの第２の圧力を同時に伝送することによりもたらされることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
パルセーション・チャンバ内の瞬時圧が上記の中間圧と等しいかそれより低い時に、乳頭カップ・ライナーが上記の開位置に急激に動き、上記の中間圧より高い時に、乳頭カップ・ライナーが上記の閉位置に急激に動くように設定する段階を特徴とする請求項１−３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
乳頭カップ・ライナーが急激に開位置または閉位置の１つの方向に動く時に乳頭カップ・ライナーの動きを感知する段階と、上記の比較的高いまたは低い伝送効率が達成されるかどうかを確認するために、感知された乳頭カップ・ライナーの急激な動きを使用する段階を特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
少なくとも１つのパルセーション周期中において、動物の乳頭からのミルクの流れが始まるかまたは止まる時点を探知する段階と、上記の時点でのパルセーション・チャンバ内での中間圧力を決定する段階とを特徴とする請求項１−３のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
パルセーション・チャンバの容量が急激に変化する時点を感知する段階と、上記時点でのパルセーション・チャンバ内の中間圧力を決定する段階を特徴とする請求項１−３のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記の中間圧力が事前に決定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記中間圧力が、事前に決められた固定時間間隔で、パルセーション周期の１つの開始後に、パルセーション・チャンバ内で達成された瞬時圧であると定義されることを特徴とする請求項１−３のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
パルセーション・チャンバ（５）内の瞬時圧が、中間圧（22）より高い時に圧力伝送の効率が比較的高く、パルセーション・チャンバ（５）内の瞬時圧が上記の中間圧と等しいかそれより低いときに、比較的低くなるように、第１圧力源（14）からの第１の圧力（HP）と第２圧力源（９）からの第２の圧力（LP）のうちの少なくとも１つをパルセーション・チャンバ（５）に伝送するための動作手段（26,27,34,35,38,42）が具備されていることを特徴とする、乳頭カップ・ライナー（４）を有する少なくとも１個の乳頭カップ（２）、パルセーション・チャンバ（５）、第１の圧力を発生させる第１圧力源（14）、第１の圧力よりも低く大気圧より低い第２の圧力を発生させる第２圧力源（９）、第１圧力源（14）と第２圧力源（９）から第１の圧力と第２の圧力をそれぞれパルセーション・チャンバ（５）に伝送する導管（12,15,13）、乳頭カップ・ライナーが、第２圧力の伝送中は、本質的に開いている位置へ減少してゆく開速度で、そして第１圧力の伝送中は、本質的に閉まっている位置へ減少してゆく閉速度で周期的に動くように、第１圧力源（14）と第２圧力源（９）を交互にパルセーション・チャンバ（５）に、導管を介して接続するパルセータ（11,11a）からなっており、その際瞬時圧はパルセーション・チャンバ内に広く行きわたっており、そしてその瞬時圧は第１の圧力よりは低く第２の圧力よりは高い中間圧を通過する第１の圧力と第２の圧力との間で変動している、搾乳機。
【請求項１１】
動作手段が、導管（13,15,12）上に配置された、比較的低い効率の伝送をもたらすために、第１の圧力（HP）と第２の圧力（LP）のうちの少なくとも１つの伝送を抑制するための絞り手段（26）から成ることを特徴とする請求項10に記載の搾乳機。
【請求項１２】
絞り手段が、比較的低い効率の伝送を得るための比較的小さい第１開口部と比較的高い効率の伝送を得るための比較的大きい第２開口部との間で変わる断面積を有する開口部を具備するバルブ（26）から成ることを特徴とする請求項11に記載の搾乳機。
【請求項１３】
動作手段が、絞り手段（26,34）と平行なバイパス導管（27）を含み、そのバイパス導管（27）には、バルブ（28,29）が開いている時には、上記の比較的高効率の伝送がもたらされ、このバルブが閉まっている時には、比較的低効率の伝送がもたらされるように、バルブ（28,29）が配置されていることを特徴とする請求項11に記載の搾乳機。
【請求項１４】
パルセーション・チャンバ（５）内の瞬時圧がサーボ圧よりも高い時にサーボバルブ（29）が開き、パルセーション・チャンバ（５）内の瞬時圧がサーボ圧と等しいか低い時に閉まるように、バルブがサーボ圧源（33）に接続され、中間圧（22）に相当するサーボ圧を送るサーボバルブ（29）であることを特徴とする請求項13に記載の搾乳機。
【請求項１５】
上記のバルブが、パルセーション・チャンバ（５）内の瞬時圧が上記の中間圧（22）に到達した時に、バイパス導管（27）が閉まるようにするための、遅延機能を有する逆止弁（28）であることを特徴とする請求項13に記載の搾乳機。
【請求項１６】
上記の動作手段が、パルセーション・チャンバ（５）内の瞬時圧がサーボ圧より高い時にサーボバルブ（29）が開き、パルセーション・チャンバ（５）内の瞬時圧が上記のサーボ圧と等しいか低い時に閉じるように、さらに、絞り開口部（34）がサーボバルブ（29）の一体的部分として配置され、このサーボバルブが閉じている時に比較的低い効率の伝送がもたらされるようにするために、導管上に配置され、サーボ圧源（33）に接続されて、前記の中間圧（22）に相当するサーボ圧を送るサーボバルブ（29）から成ることを特徴とする請求項10に記載の搾乳機。
【請求項１７】
パルセータと、第１圧力源（14）、第２圧力源（９）との間にある導管（13,15）上に絞り手段（26）が配置されており、導管手段が、パルセータ（11）と絞り手段（26）との間にある導管上の緩衝手段（35）から成ることを特徴とする請求項11に記載の搾乳機。
【請求項１８】
緩衝手段（35）の緩衝容量が変動しうる（36,37）ことを特徴とする請求項17に記載の搾乳機。
【請求項１９】
絞り手段が、比較的高い効率の伝送をもたらすために比較的速く開くようになっており、さらに、比較的低い効率の伝送をもたらすために比較的遅い速度で閉まるようになった非対称開口部を有するパルセータバルブから成ることを特徴とする請求項11に記載の搾乳機。
【請求項２０】
動作手段が、導管（13,13a）上に互いに平行に設けられて、その第１のパルセータには絞り弁（26）が付いている第１および第２のパルセータ（11,11a）から成ること、および、パルセーション・チャンバ（５）内での瞬時圧が中間圧力（22）よりも高い時に開き、パルセーション・チャンバ（５）内での瞬時圧が上記の中間圧力（22）と等しいか低い時に閉まるようになった第２のパルセータ（11a）が設けられていることを特徴とする請求項10に記載の搾乳機。
【請求項２１】
動作手段が上記の中間圧力に対応する第３の圧力をもたらすための第３圧力源（38）から成り、第２圧力源（９）が第２導管により導管手段に接続されており、第３圧力源（38）が第３導管（39）により導管手段に接続され、第２および第３導管が互いに平行になっており、第２および第３導管の全断面積が実質的に導管手段と等しいことを特徴とする請求項10に記載の搾乳機。
【請求項２２】
逆止弁が第３導管手段に設けられている請求項21に記載の搾乳機。
【請求項２３】
動作手段が、第１圧力源（14）と第２圧力源（９）をそれぞれパルセータ（11）とパルセーション・チャンバ（５）との間にある導管手段（12）に接続するために設けられたバイパス導管（42,43）から成ることを特徴とする請求項10に記載の搾乳機。
【請求項２４】
乳頭カップ・ライナーが、実質的に開位置および閉位置に急激に動いた時に、その乳頭カップ・ライナー（４）の動きを感知するために設けられたセンサー（16,17）を特徴とする請求項10−18のいずれかに記載の搾乳機。
【請求項２５】
前記のセンサーが、乳頭カップ・ライナー（４）が、実質的に開位置および閉位置に急激に動いた時に、パルセーション・チャンバ（５）内の瞬時圧を感知するために設けられた圧力センサー（17）であることを特徴とする請求項24に記載の搾乳機。
【請求項２６】
センサーからの感知に応して、前記の比較的高い効率の伝送と比較的低い効率の伝送との間での切り替えができるように動作手段を制御するために設けられた制御手段（18）を特徴とする請求項24または25に記載の搾乳機。
【請求項２７】
動物の乳頭からのミルクの流れが、パルセーション周期の少なくとも１つが開始または停止する時点を検知するために設けられた検知器（16）を特徴とする請求項10−18のいずれかに記載の搾乳機。
【請求項２８】
パルセーション・チャンバ（５）の容量が急激に変化する時点を検知するために設けられた検知器（16）を特徴とする請求項10−18のいずれかに記載の搾乳機。
【請求項２９】
センサーからの感知に応答して前記の比較的高い効率の伝送と比較的低い効率の伝送との間での切り替えができるように動作手段を制御するために設けられた制御手段を特徴とする請求項27または28に記載の搾乳機。
【請求項３０】
第２圧力源（９）から乳頭カップ・ライナー（４）の内部に、第２の圧力を伝送するための追加の導管手段を特徴とする請求項10−29のいずれかに記載の搾乳機。
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野および従来技術
本発明は、乳頭カップ・ライナーの付いた乳頭カップ、パルセーションチャンバ、第１の圧力を生成する第１圧力源、および大気圧以下の圧力で、しかも第１の圧力よりも低い第２の圧力を生成する第２圧力源を具備する搾乳機を使用して動物から搾乳する方法に関し、この方法は第２圧力源を乳頭カップ・ライナーの内側に接続すること、およびパルセーション・チャンバ内に脈動圧力を発生させ、これにより、乳頭カップ・ライナーが、第２圧力の伝送中は、本質的に開いている位置へ減少してゆく開速度で、そして第１圧力の伝送中は、ライナーが本質的に閉まっている位置へ減少してゆく閉速度で周期的に動くように、第１圧力源からの第１の圧力および第２圧力源からの第２の圧力をパルセーション・チャンバに交互に伝送することからなる。さらに、本発明は、乳頭カップ・ライナーの付いた、少なくとも１個の乳頭カップ、パルセーション・チャンバ、第１圧力を供給する第１圧力源、大気圧以下で、かつ第１圧力よりも低い、第２圧力を供給する第２圧力源、第１圧力源と第２圧力源から第１圧力と第２圧力をそれぞれパルセーション・チャンバに伝送する導管、乳頭カップ・ライナーが、第２圧力の伝送中は、本質的に開いている位置へ減少してゆく開速度で、そして第１圧力の伝送中は、ライナーが本質的に閉まっている位置へ減少してゆく閉速度で周期的に動くように、第１圧力源と第２圧力源を交互にパルセーション・チャンバに導管を介して接続するパルセータから成る搾乳機に関する。
従来の搾乳機は、１個のツメと４個の乳頭カップを具備するクラスタから成り、各乳頭カップには１個のシェルと、乳頭カップ・ライナーとシェルとの間にパルセーション・チャンバが形成されるように、シェルの中に設けられた１個の乳頭カップ・ライナーが備えられている。搾乳中は、乳頭カップ・ライナーの内側は、大気圧より低い圧力、すなわち、通常は、大気圧以下約50kPaの状態になっている。高圧下で動く搾乳機もあり、その場合の低い圧力の値が大気圧以上のものもある。パルセーション・チャンバは、周期的に脈動圧を受けており、その圧力は通常は、乳頭カップ・ライナーが折り畳まれているか閉鎖されている状態の時の、大気圧と、完全に開いている時の最小圧レベルの間で変動している。最小圧レベルは、通常の場合、前記大気圧より低い圧力、すなわち大気圧より50kPa低い圧力である。このことは、乳頭カップ・ライナーが完全に開いている時には、乳頭カップ・ライナーの壁の内側と外側では圧力差が実質的にゼロであることを意味する。
脈動圧にはパルセーション周期が示すが、この周期は４つの段階に分かれている。すなわち、（ａ）乳頭カップ・ライナーの内側での脈動圧が、大気圧から大気圧以下のレベルに低下し、その間、乳頭カップ・ライナーは実質的に閉位置から開位置に動くオープニング段階と、（ｂ）脈動圧が最小レベルに達した時に、その圧が実質的に前記の大気圧より低い圧力に等しくなり、その間、乳頭カップ・ライナーが開位置にある開段階と、（ｃ）脈動圧が前記の大気圧より低いレベルから大気圧レベルに上昇し、その間、乳頭カップ・ライナーは、開位置から閉位置に動くクロージング段階と、最後に、（ｄ）脈動圧が大気圧に等しく、乳頭カップ・ライナーが閉位置にある閉段階の４つのフェーズである。開位置と閉位置との間の動きにおける時間的関係は、パルセータ率で定義される。この段階（ａ）と段階（ｃ）では、乳頭カップ・ライナーの開閉の動きは、非常に速くまた急激である。閉位置から、乳頭カップ・ライナーの壁の反対側が互いに接触しており、脈動圧が減少する際にも、乳頭カップ・ライナーは、ある一定の脈動圧、いわゆる、TPDレベル（接触圧の差）において、実質的に閉鎖したままである。圧力がCCPD（臨界崩壊圧の差）になると、乳頭カップ・ライナーは急激な速度で開き始める。このCCPDレベルでは、乳頭カップ・ライナーは完全に開く。すなわち、この時点では、乳頭カップ・ライナーのウオールの反対側部分が互いに離れて、その間に空間ができる。脈動圧がこのCCPDレベル以下になった時点から、乳頭カップ・ライナーは実質的に開き、その後脈動圧がそれ以上減少すると、結果として、乳頭カップが意味のない開き動作をするようになる。
搾乳動作は４つの期間に分けることができる。つまり、（ｉ）最初の刺激またはマーサージをする期間、（ii）ミルクの主要流れ期間、（iii）流れ減少の期間、（iv）流れ停止の期間の４つである。この最初の期間、および流れ減少期間、停止期間では、ミルクの流れは、主要流れ期間に較べて減少する。
以上説明したような従来型の搾乳機では下記のような問題がある。ミルクの流れが減少するか停止する期間は、流れるミルク量は少なく、乳頭は、完全に、乳頭カップ・ライナーの内側の大気圧以下の圧を受けることになる。さらに、乳頭カップ・ライナーの開閉動作のために、乳頭の下側での容量が変化する。この容量の変化は、乳頭カップ・ライナーが開いている間、乳頭への空気の移動により補償されることになる。しかし、この移動する空気の流れ速度が極めて速い（速いジェット流れ）という問題がある。この空気の流れが原因でミルクが液滴となり、その際に細菌を運ぶことになる。この速度の加速した液滴が乳頭に向かい、乳頭と衝突し、衝撃を与える。そのような衝撃と速いジェット流れは、乳房炎のような新しい感染症のリスクを高くする。細菌が１つの乳頭から別の乳頭に直接に移動して、感染のリスクをさらに高めることにもなる。
多量のミルクが流れている間、乳頭カップ・ライナーの開閉が原因で、乳頭先端に周期的な圧力（真空）変動が発生する。この変動は乳頭と乳頭組織を刺激し、これは乳房の健康に悪い影響を与える。
さらに、特に、最後の段階でのミルクの流れが止まる段階で、乳頭カップ・ライナーの内側での容積の変化により、圧の減少（真空の増加）が起こると、結果として、乳頭カップが乳頭上を上方に這うような状態となる。搾乳の終わりの段階で、そのようなことが発生すると、乳頭がゆるんできて、ミルクの流れが抑制されることになり、乳房にはまだかなりのミルクが残っているにもかかわらず、ミルクの流れそのものが中断される結果となる。
このような問題が起こるのは、すべて、乳頭カップ・ライナーの開閉動作が極めて速く急激であることに原因がある。従って、そのような開閉動作の速度を遅くしようとする試みが報告されている。しかし、テォートカップ・ライナーの開閉動作速度を遅くすると、そのライナーが次に動き始めるまでの時間に遅れを発生させてしまう。そこで、従来の仕方で動作する乳頭カップに比して、乳頭から出るミルクの流れを遅くする方法がありうる。ミルクの主要流れ期間における最大の意味をもつこの問題は搾乳作業全体の遅れを引き起こすことになりうる。
WO−Ａ−9 212 625には、少なくとも１個の乳頭カップ・ライナー付きの乳頭カップとパルセーション・チャンバを具備した搾乳機を使用することにより、動物の搾乳を行う方法が開示されている。この方法は、残留ミルク量を減少させ、動物の乳頭をよりソフトに扱うこと、それと同時に、素早いミルクの吸引が維持されることを目的としている。このために、各パルセーション周期における、最初のフェーズ、ミルクの流れが減少していくフェーズ、流れが停止するフェーズにおいてのみ、主要流れのフェーズに較べて、乳頭カップ・ライナーが遅い速度で開閉できるように、周期的にパルセーション・チャンバを圧縮するように搾乳機を操作する方法が開示されている。この方法には、各パルセーション周期でのａ−段階とｃ−段階の動作の拡大が含まれる。
US−Ａ−5 218 924には、多様な制御可能な圧の伝送を可能にするために、パルセータを多様な圧力源で入れ換えた搾乳機、すなわち、多様な圧力源からパルセーション・チャンバに供給される圧の変化の率を変動させることが可能であるような搾乳機が開示されている。この搾乳機の目的は、パルセーション・チャンバ内での最大圧力レベルと最小圧力レベル間の切り替え時間を短縮することである。こうすることにより、従来の搾乳機に較べて、乳頭カップ・ライナーの動きがスピードアップ化され、ライナーが完全に閉鎖した状態から完全に開いた状態までの動き、あるいは、ライナーが完全に開いた状態から完全に閉鎖した状態までの動きが、それぞれわずか0.05秒という極めて短い時間内に起こるようになっている。そのような急速な切り替えの動きは、パルセーション・チャンバ内でのほとんど瞬時の圧力変化、ついで多少速度の遅い圧力変化、そして最後の、殆んど瞬時の圧力変化により起される。
発明の要約
本発明の目的は、上記で説明した従来技術の短所を克服して、改良された搾乳の方法を提供することである。特に、この搾乳法では、搾乳生産性に悪影響を及ぼすことなく、乳頭をよりソフトに取り扱うことができ、しかも乳房内の残留ミルクを少なくすることを含む。
この目的は、パルセーション・チャンバ内の瞬時圧が、第１圧力よりは低く第２圧力よりは高い中間圧よりも高い時に、比較的高効率伝送で、またこの瞬時圧が、上記の中間圧と等しいか低い時に、比較的低効率で、第１圧力と第２圧力の少なくとも１つが、それぞれ第１圧力源と第２圧力源からパルセーション・チャンバに伝送されることを特徴とする、冒頭に定義された、方法により実現される。
ここで使用されている「高効率」という意味は、大気圧下および大気圧レベルの圧力を、正常に完全な状態でパルセーション・チャンバに適用することをいい、一方、「低効率」とは、乳頭カップ・ライナーの開閉動作を遅くする操作上のすべての手段を言う。
低効率伝送になるとライナーの動きがより遅くなり、乳頭カップ・ライナーの内側の真空状態を減少させる。乳頭の下側での真空状態が無くなりうるので、乳頭が刺激されることもなく、乳頭の組織にストレスがかかることもない。さらに、本発明によれば、強いジェット流の発生が減り、乳頭への衝撃が少なくなり、感染のリスクを下げることもできる。
ライナーの動きの速度が遅くなるので、各パルセーション周期において、乳頭カップがいかなる場合にも完全に開いた状態にはならない。しかし、当業者の一般的な意見とは反対に、各パルセーション周期において、乳頭カップ・ライナーだけが実質的に閉状態から開状態に急激に動くことがあっても、主流流れ段階でのミルク流れが減少することはなく、搾乳時間が長くなることもないことが判明している。このように、本発明の搾乳法は、全搾乳作業中に利用でき、高い搾乳生産性が維持できる。
さらに、本発明の方法により、乳頭カップが乳頭に沿って這い上がってくる状態や、乳頭からのミルクの流れが抑制されるような事態を避けらことができる。乳頭カップ・ライナーの開きの動作速度を遅くするので、ミルク流れが減少するフェーズやそれが停止するフェーズにおいて、乳頭がゆるんでくる際にも、乳頭と乳頭カップ・ライナーとの間での接触摩擦がない状態が維持され、乳頭カップの上方への移動や、乳房での残留ミルク量も減少する。
本発明の好適な実施態様は、従属請求項２−９に規定されている。
実施態様の１つによれば、上記の第１圧力と第２圧力の少なくとも１つの比較的低効率伝送は、それが伝送される通路を絞ることにより達成される。このような手段により、比較的低効率の伝送が極めて簡単で効果的な方法で可能となる。
パルセーション・チャンバ内での瞬時圧が、上記の中間圧レベルになった時点で、比較的高効率伝送から比較的低効率伝送への切り替えまたはその逆への切り替えがなされる。このような中間圧力レベルは、乳頭カップ・ライナーが、実質的に開および閉位置の１つに急激に動いた時にパルセーションチャンバ内にある圧である。このように、乳頭カップ・ライナーが、実質的な開および閉位置の１つに急激に動いた時に、乳頭カップ・ライナーの動きを検知することにより、比較的高効率の伝送から比較的低効率の伝送にいつ切り替えればよいかが決定可能である。このように、乳頭カップ・ライナーが上記の開位置に急激に動いた時に、パルセーション・チャンバ内の瞬時圧が上記の中間圧に等しいかそれ以下になり、乳頭カップ・ライナーが上記の閉位置に急激に動いた時に、パルセーション・チャンバ内の瞬時圧が上記の中間圧より高くなることを確認することで、高効率伝送と低効率伝送間の切り替えを行うことができる。さらに、この方法は、乳頭カップ・ライナーが開および閉位置の１つに急激に動いた時に、乳頭カップ・ライナーの動きを検知するステップと、上記の比較的高効率伝送と低効率伝送を実施すべきかどうかを決定するために、感知された急激な乳頭カップ・ライナーの動きを利用するステップから成る。このような中間圧力レベルは、少なくとも１つのパルセーション周期において、動物の乳頭からのミルクの流れが開始または停止した時にパルセーション・チャンバ内にある圧力である。また、ミルク流れの開始または停止の時点を検知することによって、高効率伝送から低効率伝送への切り替えを決定することも可能である。さらに、この中間圧力は、パルセーション・チャンバの容量が急激に変化する時点でのパルセーション・チャンバ内での圧である。また、パルセーション・チャンバ内の容量が急激に変化する時点で探知することにより、上記の切り替えをいつ実施すればよいかを決定することが可能である。それによって、比較的高効率伝送と比較的低効率伝送をいつ実施すればよいかを連続的に決定することが可能であり、またそれにより、本発明の方法を最適化させることができる。本発明の別の実施態様によれば、上記の中間圧力が事前に決定される。
上記の目的は、パルセーション・チャンバ内の瞬時圧が、第１圧力（HP）よりも低く、第２圧力（LP）よりも高い中間圧より高いときに、伝送率が比較的高く、パルセーション・チャンバ内の瞬時圧が上記の中間圧力と等しいかそれより低いときに、比較的伝送率が低くなるように、第１圧力源からの第１の圧力（HP）と第２圧力源からの第２の圧力（LP）のうちの少なくも１つをパルセーション・チャンバに伝送する手段が配置されていることを特徴とする、冒頭に記載した搾乳機により達成可能である。
搾乳機の好適な実施態様は、従属請求項11−30に規定されている。
【図面の簡単な説明】
添付図面を参照して、本発明の種々の実施態様を以下に説明する。
図１は、本発明による、絞り弁の付いた搾乳機の概略図である。
図２は、バイパス導管の付いた搾乳機の概略図である。
図３は、サーボ弁の付いた搾乳機の概略図である。
図４は、図３と同様の搾乳機を示している。
図５は、緩衝器を有する搾乳機の概略図である。
図６は、２つのパルセータを具備した搾乳機の概略図である。
図７は、２つの低圧源から成る搾乳機の概略図である。
図８は、絞りバイパス導管を具備した搾乳機の概略図でる。
図９は、パルセーション・チャンバ内の、時間の関数としての圧力を示したグラフである。
図10は、時間の関数としての、乳頭カップ位置を示したグラフである。
本発明の種々の実施態様の詳細な説明
図１−８を参照して、シェル３付きの乳頭カップ２およびシェル３の中に設けられた乳頭カップライナーから成る搾乳機１が、ここに図式的に開示されている。乳頭カップ２は１個しか開示されていないが、この搾乳機１には、搾乳する動物により、例えば、４個などのより多くのの乳頭カップを含むことができる。シェル３と乳頭カップ・ライナー４との間には、パルセーション・チャンバ５が設けられている。各乳頭カップ・ライナー４の内部がミルク通路６になっている。このミルク通路６からミルク通路７が容器８に延びており、この容器８の内部は、低圧路10を通して低圧源９により大気圧以下の圧力LPにされている。パルセータ11は、パルセーション通路12を通してパルセーション・チャンバ５、低圧路15を通して低圧源９、高圧路15を通して高圧源14に接続されている。高圧源14は、比較的高圧HPを発生し、これは大気によって形成されてもよく、したがって比較的高圧HPは大気圧と等しくてもよい。さらに、この搾乳機１は、ミルク通路６またはミルク流路７を通過する瞬時のミルク流量を感知するために設けられた。ミルク流量センサ16を含むことができる。パルセーション・チャンバ５またはパルセーション通路12には乳頭カップ・ライナー４の動きを感知するためのセンサ17が配置されていてもよい。センサー17は乳頭カップ・ライナーが、実質的に開いている位置と実質的に閉じている位置との間で、不意に動く時には少なくとも、この動きは感知するために設けられる。このセンサ17は、各パルセーション動作サイクル中のパルセーション・チャンバ内の瞬時の圧を測定する圧力センサ、または、パルセーション・チャンバに流出入する瞬時の空気の流量を測定する流量計の形態をしていてもよい。さらに、このセンサは、シェル３と乳頭カップ・ライナー４との間の瞬時の距離を測定する距離測定器の形態でもよい。後記するように、センサ16と17は、別々に制御装置18に接続される。
搾乳中は、乳頭カップ２を搾乳する牛の乳頭に取り付けられる。高圧源14からの高圧HPと、低圧源９からの低圧LPが、パルセータ11により交互にパルセーション・チャンバ５に送られる。これにより、脈動圧がパルセーション・チャンバ５に発生し、その結果、乳頭カップ・ライナー４は、低圧が供給されている間は実質的に開いている位置に周期的に動き、高圧が供給されている間は実質的に閉まっている位置に周期的に動く。低圧LPも通路10、７と通して、乳頭カップ・ライナー４の内側のミルク通路６に送られるので、乳頭カップ４が実質的に開いた位置にある時に、ミルクが牛の乳頭から吸引される。
図１−８に開示された搾乳機１は、以下に説明する動作手段をも含む。この手段は、高圧源14から供給される高圧HPと低圧源９から供給される低圧LPの少なくとも一方を、パルセーション・チャンバ５に送り出すために設けられており、その結果、パルセーション・チャンバ５内の瞬時の圧力が、高圧HPよりは低く、低圧LPよりは高い中間圧力よりも高い時に、上記の圧力の伝送効率が比較的高く、パルセーション・チャンバ５内の瞬時圧が上記の中間圧に等しいか低い時に、この圧力伝送効率が比較的低くなる。そのような動作手段を取り入れた結果として、図９に破線19,20で示されている圧力曲線が得られる。これにより、破線19は低圧源９からの低圧LPの低効率伝送を示し、破線20は、高圧源14から供給される高圧HPの低効率伝送を示している。曲線21は、従来技術の搾乳方法を使用した場合のパルセーション・チャンバ内の瞬時圧力を示す。高効率伝送と低効率伝送との間の切り替えは、中間圧力レベル22で起こる。図10は、時間の関数としての乳頭カップ・ライナー４の位置を示している。曲線23は従来技術の搾乳方法を示しており、破線24は、乳頭カップ・ライナー４が開いている間における低圧LPの低効率伝送を示している。高効率伝送から低効率伝送への切り替えは、中間圧力22を形成するTPDで起こる。図10から分かるように、低圧LPの伝送は、各パルセーション周期における、乳頭カップ・ライナー（曲線24）の開く割合が減少するようにされる。図10の曲線25は、特許WO−Ａ−9 212 625に提案されているように、低圧の伝送がパルセーション周期の始めから低下する時の乳頭カップ・ライナーの動きを示している。図10は、低圧LPの低効率伝送が示すだけである。図９の曲線19から分かるように、パルセーション・チャンバ５での圧力低下が減少するように低圧LPが供給されている。曲線20には、乳頭カップ・ライナー５が閉まっている間は、パルセーション・チャンバ５での圧力増加率が中間レベル22まで減少するように高圧HPが供給されることが示されている。
図１で開示されている搾乳機１において、動作手段は、低圧通路13上に配置された絞り弁26を含む。絞り弁26には、低圧源９から供給される低圧LPの比較的低効率伝送をするための第１の比較的小さな開口と、上記の低圧LPの比較的低効率の伝送をするための第２の比較的大きな開口との間で変化する断面積を有する開口が具備されている。小さな開口と大きな開口との間の変動は、制御手段18により制御可能である。図９の線19と図10の線24との比較から分かるように、乳頭カップ・ライナー４の開き動作の速度を、絞り弁26によって遅くすることができる。同じような効果を得るために、絞り弁26をパルセーション通路12上に配置できることに注意する必要がある。図９の線20との比較から分かるように、乳頭カップ・ライナー４の閉鎖動作の速度を遅くするために、同じような絞り弁を高圧通路15上に配置してもよい。
図２で開示された搾乳機１において、動作手段は、絞り弁26とバイパス導管27を含む。絞り弁26は、パルセーション通路12およびバイパス導管27に平行になるように配置してもよい。さらに、このバイパス導管27には、遅延機能の付いた逆止弁28が具備されている。例えば、低圧源９から低圧LPを伝送する際に、パルセーション・チャンバ５の中の比較的に高圧が、最初にバルブ26と導管27から排出され、その後、ある一定の時間間隔をおいて、逆止弁28の遅延機能が導管27を閉鎖させ、バルブ26だけが圧の通過路となる。これにより、高効率伝送は低効率伝送に切り替わる。また、この場合に、バルブ26とバルブ28を低圧通路13上に配置してもよい。高圧源14からの高圧HPを伝送している間に低効率の伝送を行うために、逆止弁28の方向は逆方向にすべきである。絞り弁26と逆止弁28のこのような配置を高圧通路15と低圧通路13上で行うために、乳頭カップ・ライナー４の開閉動作の速度を遅くすることが可能である。
この例で示された絞り弁26を、直径を小さくした通路を有する導管の形状にしてもよいし、あるいは、絞りの程度の調整ができる調整可能な絞り弁の形状にしてもよい。
図３で開示されている搾乳機１は、図２のものと極めて類似している。ここでは、逆止弁の代わりにサーボ弁29が取り付けられている。サーボ弁29は、膜32により、２つのチャンバー30,31に分割されている。チャンバ30は、サーボ圧をチャンバー30に伝送するサーボ圧源33に連結されている。チャンバー31は、バイパス導管２の一部であり、このバイパス導管は、チャンバー30内の圧がチャンバー31内の圧よりも高い時は、膜32により閉鎖されている。このように、サーボ圧源33内の圧がパルセーション・チャンバ５の圧よりも高い時には、サーボバルブ29は閉鎖され、これにより、高圧HPと低圧LPだけが絞り弁26を通過できるようになる。また、この場合において、この絞り弁26は通路の直径が小さい導管または調整可能な絞り弁を有する導管であってもよい。
図４の搾乳機１において、絞り弁26は、サーボバルブ29の一体的一部になっており、膜32が閉鎖されている時には、サーボバルブ29内の通過が抑制されるようになっている小型開口部34で取り替えられている。
図５に開示された搾乳機１は、低圧通路13上に配置された絞り弁26と、その絞り弁26とパルセータ11との間で低圧通路13上に配置された緩衝器35から成る。緩衝器35には緩衝容器が具備されており、その容器の形状は多様である。開示された例では、緩衝器35は、シリンダーの形状をしており、そのシリンダーの中に可動ピストン36が配置され、このピストンは、サーボモータ37により、適当な容量がそのシリンダに収まるように配置されている。このように配置することで、低圧LPが連続的に低圧源９から緩衝器35に伝送される。圧力源９内の圧力が大気圧より低いときは、緩衝器35は、絞り弁26が原因で起こる伝送能力の低下のために、真空になる。このように、低圧LPのパルセーション・チャンバ５への伝送は、緩衝器35に低圧容量がある限り、比較的効率は高くなる。その後、絞り弁26のために、伝送率は比較的低くなる。緩衝器35と絞り弁26を高圧通路15上で同じように配置させることで、緩衝器35内に高圧容量のあるかぎり、高圧LPの比較的高い効率の伝送ができ、その後、効率は比較的低くなり、乳頭カップ・ライナー４の速度の遅い閉鎖が起こる。
図６で開示された搾乳機１において、動作手段は、互いに平行に配置された第１および第２のパルセータ11,11aで構成されている。第２パルセータ11aに接続されている低圧通路13aには絞り弁26が具備されている。このパルセータ11,11aは調整されており、そのうちの第１の絞り弁なしのパルセータ11は、パルセーション・チャンバ５内の瞬時圧力が中間圧力22より高くなると開き、上記の瞬時圧力が上記中間圧力22と等しいか以下になると閉鎖するように設けられており、さらに第２の絞り弁付きパルセータ11aは、上記の瞬時圧が上記の中間圧力22と等しいかそれより低くなると開くように設けられている。このように、ここで開示したような配置にすることで、低圧源９からの低圧LPを比較的低効率で伝送することを可能にし、乳頭カップ・ライナーの動きの速度を遅くすることができる。絞り弁26を、パルセータ11aに接続されている高圧通路15aに取り付けることにより、同じ方法で、高圧源14からの高圧HPを比較的低い効率で伝送することが可能であり、乳頭カップ・ライナー４の閉鎖速度を遅くすることができる。絞り弁26を、パルセーション通路12,低圧通路13a、高圧通路15aにも配置してよいことは注目すべきである。
図７で開示されている搾乳機１において、その動作手段は、第３圧力源38で構成され、これは、中間圧力レベル22に対応する第３の圧力を発生させるためのものである。第３圧力源38は、通路39を通して低圧通路13に連結され、低圧源９は、通路40を通して低圧通路13に連結されている。通路39と40は、互いに平行であり、これらの通路39,40の断面積の合計は、低圧通路13の断面積に実質的に等しい。パルセーション・チャンバ５の瞬時圧が、第３圧力源38内の圧力と等しいかそれより低いかぎり、低圧は比較的高効率で伝送される。その後、通路40の断面積の減少に伴って、低圧源９からの低圧LPは、比較的低効率で伝送されることになる。低圧源９からの低圧LPが、第３圧力源38に伝送されることを避けるために、逆止め弁41を通路39に取り付けてもよい。また、中間圧力レベル22の圧力を供給するために第４圧力源を配置することも可能である。これは高圧源14と平行に取り付けられ、乳頭カップ・ライナー４が閉鎖されている間に、高圧の低効率での伝送を可能とする。
図８に開示された搾乳機１において、その動作手段は、パルセータ11と平行に配置されたバイパス導管42で構成され、高圧路15をパルセーション通路12と連結されている。バイパス導管42は、バルブ43で構成され、これは、低圧源９からの低圧LPが伝送されている際に、制御した量の高圧LPの伝送を行い、それにより、低圧の伝送の効率を減少させ、バイパス導管42を開くために設けられたものである。
本発明による搾乳機のもうひとつの実施態様（示されていない）では、この動作手段を、非対象開口を有するパルセータバルブで構成してもよく、その場合には、比較的速度の速い、比較的高効率の伝送と、比較的速度の遅い比較的低効率の伝送を実現するために上記バルブは比較的速く開閉されるように配置する。
高効率の伝送と低効率の伝送との間での切り替えが起こる中間圧力レベルを、操作の第１モードにおいて、事前に決定しておいてもかまわない。本発明の目的は、乳頭カップ・ライナーの動きの速度を遅くすることであるので、高効率の伝送から低効率の伝送への切り替えが、乳頭カップ・ライナーが開き始めた時に行うことが望ましい。このように、瞬時圧がパルセーション・チャンバ５において、１回のパルセーション周期の後の、予め決定された、固定時間間隔においてすでに達成されている瞬時圧を中間圧力22として決定してもかまわない。これによって、この時間間隔は、通常の場合、パルセーション周期の始まりから乳頭カップ・ライナー４が開くまでの経過時間に対応するようにさるべきであいる。したがって中間圧力レベル22を同定する必要はない。予め決められた中間圧力22として、牛の乳頭からミルクが出始めた時点、つまり、パルセーション周期の開始の時点での圧力を採用してもよい。
流れセンサー16が感知した実際のミルクの流れ、またはセンサー17が感知した乳頭カップ・ライナー４の実際の動きに応じて、低効率の伝送と高効率の伝送との間の切り替えが起こった時に、調整も可能である。例えば、１回のパルセーション周期中の実際のミルクの流れを、流量計16を使用して感知することにより、制御装置18は、上記で感知されたミルクの流れの動きに合わせて、その後に続くパルセーション・サイクルでの絞り弁26の動作を調整することもできる。図２の実施態様において、制御装置18は、上記で感知されたミルクの流れの動きに合わせて、逆止弁の遅延時間の調整をすることもできる。同じように、制御装置18は、図3,4での実施例で見たような、検出されたミルクの流れの動きに合わせて、サーボ圧源のサーボ圧レベルを調整できる。さらに、この制御装置18は、図５での実施例で感知されたようなミルクの流れの動きに合わせて、緩衝器35内の容量調整も行う。制御装置18により、感知されるミルクの流れの動きに合わせて、図７で示した第３圧力源38の圧力レベルを調整することも可能である。
センサー17は、圧力センサーであり、パルセーション・チャンバ５内の瞬時圧を感知することにより、TPDレベルまたはCCPDレベルを探知可能である。TPDレベルとCCPDレベルとの間で乳頭カップ・ライナー４が実質的に開き、CCPDレベルとTPDレベルとの間で実質的に閉まる。乳頭カップ・ライナー４の開閉は非常に急激に起こる。この乳頭カップ・ライナー４の開閉が急激であるために、パルセーション・チャンバ５の容量も急激に減少したり増加したりする。この容量変化の結果として、パルセーション・チャンバ５内での瞬時圧の増加と減少が一時的に妨害され、これが圧力センサ17で感知され、圧力曲線の明確な不規則性となって現れる。TPDレベルが乳頭カップ・ライナー４の開く動きの最初に対応しているので、ここで検出されるレベルが中間圧レベル22と考えることができる。乳頭カップ・ライナーが開いている間に、高効率の伝送から低効率の伝送への切り替えを開始させ、乳頭カップ・ライナーが閉まっている間に低効率の伝送から高効率の伝送への切り替えを開始させるために、感知されたTPDレベルに合わせて別の誘導装置を調節する目的で、この制御装置18を設けてもよい。
パルセーション・チャンバ５内の瞬時容量変化を探知する目的で、このセンサー17を取り付けてもよい。これにより、センサー17はパルセーション・チャンバ５からの流出入を測定する流量計として構成でき、その場合、空気の流量があるレベルを越えた場合には、乳頭カップ・ライナー４が開いている位置と閉まっている位置との間で急激に動いていることを示している。さらに、センサー17を、シェルと乳頭カップ・ライナー４との間の距離を測定する距離計として構成してもよい。この場合、距離が急激に変化するようであれば、乳頭カップ・ライナー４が、開いている位置と閉まっている位置との間を急激に動いていることを示している。
本発明は、ここに開示した実施態様に限定されるものでなく、クレームの範囲内で修正が可能である。本発明は、全自動搾乳機と、乳頭カップを手で取り付ける必要のある搾乳法に適用でき、牛、羊、山羊、水牛、ラクダ、馬などの搾乳できる全動物の搾乳に適している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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