(57)【要約】  搾乳システムは、真空ポンプ（１１）と、搾乳装置（１５）と、該搾乳装置と該真空ポンプとを連結する導管（１４）と、あらかじめ設定された負圧レベルを搾乳装置において維持する第１真空調整器（２５）とを有する。第２真空調整器（２７、２９、３０ａ）は、第１真空調整器と真空ポンプとの間に設けられており、あらかじめ設定された真空レベルを所望レベルに調整する。当該第２真空調整器は、搾乳システム内の負圧レベルを測定するための圧力センサ（３０ａ）と、空気を吸入して導管へ導くための調整可能な吸気手段（３１）、例えば、電磁弁と、測定された負圧レベルに応じて第２真空調整器を制御する制御装置（２９）とを有することが好ましい。
2009525029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空ポンプ（１１）と、搾乳装置（１５）と、該搾乳装置と該真空ポンプとを連結する導管（１４）と、あらかじめ設定された負圧レベルを該搾乳装置において維持するための第１真空調整器（２５）とを有する搾乳システムであって、
前記第１真空調整器と前記真空ポンプとの間に設けられており、前記あらかじめ設定された負圧レベルを所望レベルに調整する第２真空調整器（２７、２９、３０ａ）を有することを特徴とする搾乳システム。
【請求項２】
請求項１に記載の搾乳システムにおいて、
前記第２真空調整器は、
前記搾乳システム内の負圧レベルを測定する圧力センサ（３０ａ）と、
空気を吸入して前記導管へ導くための調整可能な吸気手段（３１）と、
前記測定された負圧レベルに応じて前記第２真空調整器を制御する制御装置（２９）とを有することを特徴とする搾乳システム。
【請求項３】
請求項２に記載の搾乳システムにおいて、
前記圧力センサは前記搾乳装置内に配置されていることを特徴とする搾乳システム。
【請求項４】
請求項３に記載の搾乳システムにおいて、
前記搾乳装置は、
乳頭カップ（１９）と、搾乳管（１７、２０）と、任意の搾乳クロー（１６）とを有し、
前記圧力センサは、
前記乳頭カップ内、前記搾乳管内、または、前記任意の搾乳クロー内に配置されることを特徴とする搾乳システム。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の搾乳システムにおいて、
前記第２真空調整器は、
ソレノイド（３２）と弁体（３３）とを含む電磁弁（３１）を有し、
前記電磁弁は、
前記導管と連結されており、前記あらかじめ設定された負圧レベルが前記所望レベルに到達するよう、該電磁弁を通じて吸引した空気を該導管へ導くことを特徴とする搾乳システム。
【請求項６】
請求項５に記載の搾乳システムにおいて、
前記制御装置は、電流、好ましくはＰＷＭ電流を前記ソレノイドに供給することにより、前記弁体に対する前記ソレノイドの力を制御することを特徴とする搾乳システム。
【請求項７】
請求項５または６に記載の搾乳システムにおいて、
前記第２真空調整器の前記弁体は、動作中、前記導管に流入する空気の薄い層（３７）上に連続的に浮遊するように構成されていることを特徴とする搾乳システム。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の搾乳システムにおいて、
前記搾乳装置は、
前記搾乳装置によって搾乳された乳量を測定する乳量計を有し、
前記第２真空調整器は、
空気を吸入して前記導管に導くための調整可能な空気吸入手段と、
前記測定された乳量に応じて前記調整可能な空気吸入手段を制御する制御装置とを有することを特徴とする搾乳システム。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の搾乳システムにおいて、
前記第２真空調整器は、
空気を吸入して前記導管に導くための調整可能な空気吸入手段と、
前記搾乳装置における予測される負圧の変動に応じて前記調整可能な空気吸入手段を制御する制御装置とを有することを特徴とする搾乳システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の搾乳システムにおいて、
前記予測される負圧の変動は、前記搾乳装置内の脈動圧によって生じる変動を含んでいることを特徴とする搾乳システム。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の搾乳システムにおいて、
前記第２真空調整器は、前記搾乳システムにより動物の搾乳を行う際の段階それぞれにおいて、前記あらかじめ設定された負圧レベルをそれぞれ異なる所望のレベルに調整することを特徴とする搾乳システム。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の搾乳システムにおいて、
前記第２真空調整器は、前記搾乳システムにより動物の搾乳を行う際のある段階の間、前記あらかじめ設定された負圧レベルを単調に増大させることを特徴とする搾乳システム。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の搾乳システムにおいて、
前記第２真空調整器は、所与の負圧レベルに到達するまで、または、前記搾乳システムによる動物の搾乳時において測定された乳量が所与の値に到達するまで、前記あらかじめ設定された負圧レベルを単調に増大させることを特徴とする搾乳システム。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の搾乳システムにおいて、
前記第２真空調整器は、
空気を吸入して前記導管に導くための調整可能な空気吸入手段と、
前記調整可能な空気吸入手段を比例制御によって制御する制御装置とを有し、
前記制御装置は、
前記搾乳システムを起動する際に、少なくとも２つの異なる負圧レベルの選択を行い、これらの負圧レベルに対応する制御信号をフィードバック制御によって定めることを特徴とする搾乳システム。
【請求項１５】
請求項１４に記載の搾乳システムにおいて、
前記２つの異なる負圧レベルは、前記所望レベルと近い値に設定されていることを特徴とする搾乳システム。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の搾乳システムにおいて、
前記第１真空調整器は、該第１真空調整器の上流側と下流側との間の圧力勾配を小さくする機械的真空調整器であることを特徴とする搾乳システム。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の搾乳システムにおいて、
前記第２真空調整器は、
前記搾乳システムにより搾乳する際の負圧レベルを第１の所望レベルに調整し、
前記搾乳システムは、
前記搾乳システムが脈動する際の負圧レベルを第２の所望レベルに調整する第３の真空調整器（２８、２９、３０ｂ）を有することを特徴とする搾乳システム。
【請求項１８】
請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の搾乳システムにおいて、
（ａ）乳頭カップおよび搾乳管をそれぞれ有する３つの搾乳装置と、
（ｂ）前記搾乳装置それぞれを個々に前記真空ポンプへ連結する３つの導管と、
（ｃ）前記搾乳装置ごとの負圧レベルを所望の負圧レベルにそれぞれ調整する３つの第２真空調整器とをさらに有することを特徴とする搾乳システム。
【請求項１９】
請求項１８に記載の搾乳システムにおいて、
前記第２真空調整器は、前記搾乳装置内の負圧レベルをそれぞれ異なる負圧レベルに調整することを特徴とする搾乳システム。
【請求項２０】
真空ポンプ（１１）と、搾乳装置（１５）と、該搾乳装置と該真空ポンプとを連結する導管（１４）とを有する搾乳システムにおける真空調整方法であって、
第１真空調整器（２５）を用いて、あらかじめ設定された負圧レベルを前記搾乳装置において維持するステップと、
前記第１真空調整器と前記真空ポンプとの間に設けられた第２真空調整器（２７、２９、３０ａ）を用いて、前記あらかじめ設定された負圧レベルを所望レベルに調整するステップとを含むことを特徴とする真空調整方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の真空調整方法において、
前記搾乳装置内、好ましくは乳頭カップ内、搾乳管内、または、該搾乳装置の搾乳クロー内の負圧レベルを測定するステップと、
前記第２真空調整器を用いて、空気を吸入して前記導管へ導くステップと、
前記測定された負圧レベルに応じて前記第２真空調整器を制御するステップとを含むことを特徴とする真空調整方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の真空調整方法において、
前記第２真空調整器は、ソレノイド（３２）と弁体（３３）とを含む電磁弁（３１）を有し、
電流、好ましくはＰＷＭ電流の前記ソレノイドへの供給によって前記弁体に対する該ソレノイドの力を調節することにより、該弁体を前記導管に流入する空気の薄い層（３７）上で連続的に浮遊させ、それにより、前記空気が吸入されて前記導管に導かれることを特徴とする真空調整方法。
【請求項２３】
請求項２０乃至２２のいずれか１項に記載の真空調整方法において、
前記第２真空調整器は、前記搾乳装置により搾乳が行われている際に測定された乳量に応じて制御されることを特徴とする真空調整方法。
【請求項２４】
請求項２０乃至２３のいずれか１項に記載の真空調整方法において、
前記第２真空調整器は、前記搾乳装置における予測される負圧の変動に応じて制御されることを特徴とする真空調整方法。
【請求項２５】
真空ポンプ（１１）と、搾乳装置（１５）と、該搾乳装置と該真空ポンプとを連結する導管（１４）とを有する搾乳システム用の真空調整器であって、
前記搾乳システム内の負圧レベルを測定する圧力センサ（３０ａ）と、
ソレノイド（３２）および弁体（３３）を有し、空気を吸入して前記導管に導く電磁弁（３１）と、
電流、好ましくはＰＷＭ電流を前記ソレノイドへ供給することにより前記弁体に対する該ソレノイドの力を調節して、空気の薄い層（３７）が前記電磁弁を通じて前記導管へ流入させ、前記測定された負圧レベルに応じて該電磁弁を制御する制御装置（２９）とを有することを特徴とする真空調整器。
【請求項２６】
真空ポンプ（１１）と、搾乳装置（１５）と、該搾乳装置と該真空ポンプとを連結する導管（１４）とを有する搾乳システムにおける真空調整方法であって、
前記搾乳システム内の負圧レベルを測定するステップと、
ソレノイド（３２）および弁体（３３）を有する電磁弁（３１）によって空気を吸入して前記導管へ導くステップと、
電流、好ましくはＰＷＭ電流を前記ソレノイドに供給することにより前記弁体に対する前記ソレノイドの力を調節して、空気の薄い層（３７）が前記電磁弁を通じて前記導管へ流入させ、前記測定された負圧レベルに応じて前記電磁弁を制御するステップとを含むことを特徴とする真空調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の技術分野
本発明は、機械搾乳についての真空調整の分野に関する。本発明は、とりわけ、真空調整器を有する搾乳システムおよび真空調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
関連技術の説明および発明の背景
搾乳装置において真空を調節する方法の変更に多大な努力が払われている。しかしながら、これまでのところ、このような努力に相応する搾乳性能の向上は実現されていない。
【０００３】
搾乳装置内の真空を調節する際の１つの問題は、乳頭端部における負圧レベルとシステムの負圧レベル（すなわち、ポンプの負圧レベルまたはポンプの負圧レベルよりも低く調節された一定の負圧レベル）とが異なり、この差が搾乳の間に経時的に変化することによって、システムの負圧レベルの変化が乳頭および真空に及ぼす影響を予測することが困難になることである。
【０００４】
システムの負圧レベルと乳頭端部における負圧レベルとの差は主として、長い搾乳管内の負圧低下、ならびに当該搾乳管内の乳汁のスラグおよび搾乳装置への間欠的な空気の吸入によって生じる負圧変動と、乳汁スラグにより短い搾乳管にて発生する負圧の低下および変動と、ライナの開閉によって生じる乳頭端部における負圧の変動と、乳汁配管内におけるスラグの形成によるものである。
【０００５】
乳頭端部における負圧を調節するために、搾乳動物の近傍における乳汁と空気流とを分離することと、真空システムに悪影響を及ぼす空気の吸入量を減らすことと、短い搾乳管、長い搾乳管および乳汁配管の直径を大きくすることと、乳量が小さい間に乳頭端部の負圧を低下させることとを含むいくつかの構成が実施されている。
【０００６】
搾乳システム内の負圧を調整するためには２つの基本的な方法がある。すなわち、１）一定の速度で動作する真空ポンプと、搾乳装置に吸入された空気の量を調整することにより負圧を調整する装置とを使用する方法と、２）搾乳装置から除去された空気の量を調整することにより負圧を調整する制御装置を使用する方法、つまり、可変周波数駆動（ＶＦＤ）コントローラを使用して真空ポンプ速度を調整する方法とがある。
【０００７】
第１の方法に基づく一般的な真空調整器には、搾乳装置の内側で発生する部分的な負圧と、重りやばねなどの抵抗力との力のつり合いに応じて負圧を調整する装置が含まれる。より精密な真空調整器では、検知部材で構成されたフィードバックシステムと機械的な増幅システムとを使用する。小形の制御弁は、より大きな空気注入弁の動作を調整する。
【０００８】
米国特許第６１６４２４２号には、真空ポンプと、搾乳対象の動物に装着するための少なくとも１つの搾乳クロー（claw）および乳頭カップを有する搾乳装置と、当該搾乳クローおよび乳頭カップと真空ポンプの吸入側とを連結し、搾乳装置からの流れを導く導管とを含む搾乳装置が開示されている。当該真空ポンプはダイナミック型のポンプである。また、調整器は、搾乳装置における負圧レベルを一定の所望値に維持する。さらに、当該調整器は、実際の負圧レベルが所望の値に到達したことを検知するセンサを有し、検知された負圧レベルに応じて、導管および真空ポンプを通る空気流の大きさを調整する。
【０００９】
米国特許第６４９４１６３Ｂ１号には、真空配管を介して搾乳槽と相互に連結された真空ポンプを有する真空制御システムが開示されている。搾乳装置の各乳頭カップは、乳頭カップと搾乳槽とを相互に連結する搾乳管を有する。ｒｐｍ調速器と電子濾過装置とを有する真空調整器は、真空ポンプと連結されており、さらに、当該濾過装置によって、真空配管と連結された真空センサと連結されている。該濾過装置は、ｒｐｍ調速器と、真空センサから受信した信号に基づいて調整器により作動される電子高速制御弁とに連結される。例えば、乳頭カップが搾乳対象の動物の乳頭から取り外されて、真空配管（ひいては、緩衝容器）内の負圧が低下した場合、ｒｐｍ調速器は、真空ポンプのｒｐｍつまり容量を増大させることにより、負圧レベルを一定の値に維持する。一方、真空配管における負圧レベルが所望レベルを超えた場合、電子高速制御弁は、空気を真空配管へ吸入し、真空配管内の負圧を一定の所望レベルに維持する。
【００１０】
しかしながら、上述した真空制御システムによれば、乳頭カップにおける負圧レベルを好適な一定の負圧レベルに維持することができないという問題点がある。また、この真空制御システムによれば、脈動する負圧レベルを個別に調節することができないおそれがあるという問題点がある。
【００１１】
さらに、上述した真空制御システムによれば、搾乳の間、および、乳頭カップや乳頭の洗浄のような搾乳に関する他の動作の間において、所望の負圧レベルの変更を継続して行うことができないという問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、従来のシステムが有する上述した問題点のうちの少なくともいずれか１つを解決する搾乳システムおよび真空調整方法を提供することを目的とする。
【００１３】
また、本発明は、効率的で、正確で、精密で、融通性に富み、高速で、簡素で、信頼性が高く、低コストで、使いやすい上述したような搾乳システムおよび真空調整方法を提供することを目的とする。
【００１４】
本発明によれば、これらの目的を、添付の特許請求の範囲で請求される搾乳システムおよび真空調整方法によって達成することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の第１の態様は、真空ポンプと、搾乳装置と、該搾乳装置と該真空ポンプとを連結する導管と、あらかじめ設定された負圧レベルを搾乳装置において維持するための第１真空調整器と、該第１真空調整器と該真空ポンプとの間に設けられており、あらかじめ設定された負圧レベルを所望レベルに調整するための第２真空調整器とを有する搾乳システムを提供する。第２真空調整器は、搾乳システム内の負圧レベルを測定するための圧力センサと、空気を吸入して導管へ導くための弁構成と、測定された負圧レベルに応じて弁構成を制御する制御装置とを有することが好ましい。
【００１６】
本発明の第２の態様は、真空ポンプと、搾乳装置と、該搾乳装置と該真空ポンプとを連結する導管とを有する搾乳システムにおける真空調整方法であって、第１真空調整器を用いて搾乳装置における負圧レベルをあらかじめ設定された負圧レベルに維持するステップと、該第１真空調整器と該真空ポンプとの間に設けられた第２真空調整器を用いて、あらかじめ設定された負圧レベルを所望レベルに調整するステップとを含む真空調整方法を提供する。
【００１７】
本発明の真空調整技術によれば、搾乳対象である動物の乳頭端部における負圧レベルをあらかじめ設定された負圧レベルにより安定的に維持することができるとともに、あらかじめ設定された負圧レベルを、システム真空（真空ポンプによって設定される）とほぼ大気圧との間の任意の所望レベルに変化させることができる。本発明は、搾乳過程の各段階にてそれぞれ異なる負圧レベルを用いる様々な搾乳方式に適用することが可能である。
【００１８】
本発明の第３の態様は、真空ポンプと、搾乳装置と、該搾乳装置と該真空ポンプとを連結する導管とを有する搾乳システム用の真空調整器であって、当該搾乳システム内の負圧レベルを測定する圧力センサと、空気を吸入して導管へ導くためのソレノイドおよび弁体を有する電磁弁と、電流、好ましくはＰＷＭ電流をソレノイドへ供給することにより弁体に作用するソレノイドの力を調節して、空気の薄い層を電磁弁を通じて導管へ流入させ、測定された負圧レベルに応じて電磁弁を制御する制御装置とを有する真空調整器を提供する。
【００１９】
上述した真空調整器は、簡素であるものの、様々な搾乳システムにおける真空制御を改善することが可能な融通性に富むものである。
【００２０】
本発明の第４の態様は、上述した搾乳システムにおける真空調整方法であって、該搾乳システムにおける負圧レベルを測定するステップと、ソレノイドおよび弁体を有する電磁弁を用いて空気を吸入して導管へ導くステップと、電流、好ましくはＰＷＭ電流をソレノイドへ供給することにより弁体に作用するソレノイドの力を調節して、空気の薄い層を電磁弁を通じて導管へ流入させ、測定された負圧レベルに応じて電磁弁を制御するステップとを含む真空調整方法を提供する。
【００２１】
以下に、本発明の構成および効果を、本発明の各実施形態の詳細な説明および添付の図１〜４により説明するが、本発明の要旨は、これらの範囲に限定されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
実施形態の詳細な説明
図１に、本発明の一実施形態に従った搾乳システムの一部を示す。真空ポンプ１１は、吸入側１２と圧力側１３とを有しており、真空ポンプ１１の吸入側１２は、真空導管１４を介して搾乳装置１５へ連結されている。当該搾乳装置１５は、牝牛のような搾乳対象となる動物の乳頭へ装着される乳頭カップ１９へ搾乳管１７および脈動管１８を介して連結された搾乳クロー（claw）１６を有する。該搾乳装置１５は、１つまたは２つ以上の乳頭カップへそれぞれ連結することが可能な複数の搾乳クローを有していてもよい。搾乳対象の動物が牝牛である場合、動物それぞれの搾乳を行うためには４つの乳頭カップが必要である。
【００２３】
乳汁は、搾乳管２０を介して、搾乳クロー１６から集乳槽２１へ流れる。当該集乳槽２１は、真空導管１４と連結されている。集乳槽２１は、分離された液体を間欠的に除去することにより、該液体が真空導管１４へ流れることを回避するための分離器を具備するものでもよい。
【００２４】
さらに、搾乳クロー１６は、脈動管２２を介して、パルセータ（pulsator）２３と連結されている。図１に示したように、当該パルセータ２３は、脈動圧および搾乳圧のレベルそれぞれを個別に調節できるよう、真空導管２４を介して真空ポンプ１１と連結されていてもよい。また、パルセータ２３は、真空導管１４との連結により、搾乳管１７にて用いられる真空調整器と同じ真空調整器を使用してもよい。
【００２５】
真空ポンプ１１は、真空導管１４および２４を介して、搾乳装置１５から空気流を吸入する。乳頭カップ１９の脈動チャンバ（図示せず）内では、真空導管２４およびパルセータ２３を介して、脈動低圧力がさらに発生する。脈動周期の間、当該脈動低圧力は、例えば大気圧と脈動圧レベルとの間で変化する。集乳槽２１、搾乳管２０、および、乳頭カップ１９の乳頭受け空間の内部（図示せず）では、真空導管１４を介して低圧力が発生する。この搾乳圧により、乳汁が乳頭から集乳槽２１へ吸入される。
【００２６】
搾乳圧を一定の負圧レベルに維持し、脈動周期ごとにおける脈動圧の最大値をあらかじめ設定されたレベルに調整するために、真空導管１４、２４には、第１真空調整器２５、２６がそれぞれ設けられている。
【００２７】
第１真空調整器２５、２６それぞれは、一般的な任意の調整器でよいが、費用に対する効率が良好であって信頼性の高い機械的真空調整器が好ましい。第１真空調整器２５、２６それぞれは、例えば、本明細書にてその内容を引用するＰＣＴ第０２／１９８０４号またはヨーロッパ特許第００１７４９３号に詳しく開示されたような膜タイプの真空調整器により構成してもよい。
【００２８】
さらに、本発明によれば、真空導管１４において、第１真空調整器２５と真空ポンプ１１との間に弁構成２７が設けられており、真空導管２４において、第１真空調整器２６と真空ポンプ１１との間に弁構成２８が設けられている。弁構成２７、２８それぞれは、それぞれ異なる負圧制御接続部を介して制御装置２９へ接続されている。さらに、搾乳装置１５内に配置された圧力センサ３０ａ、３０ｂそれぞれは、それぞれ個別の信号接続部を介して制御装置２９へ連結されており、搾乳装置１５における負圧レベルをそれぞれ個別に繰返し測定して、当該繰り返し測定された負圧レベルを制御装置２９へ出力する。圧力センサ３０ａ、３０ｂは、搾乳対象の動物が受ける搾乳圧および脈動圧のレベルを測定するため、該動物の近傍に配置することが好ましい。この説明例では、圧力センサ３０ａは、乳頭カップ１９内、搾乳クロー１６内または搾乳管２０内に配置されており、一方、圧力センサ３０ｂは、乳頭カップ１９内、搾乳クロー１６または脈動管２２内に配置されているものとする。
【００２９】
第２真空調整器それぞれは、互いに連結されている弁構成２７と制御装置２９と圧力センサ３０ａと、互いに連結されている弁構成２８と制御装置２９と圧力センサ３０ｂとのそれぞれにより形成され、真空導管１４、２４それぞれについてあらかじめ設定された負圧レベルを、所望レベルに個別に調整する。このため、制御装置２９は、圧力センサ３０ａ、３０ｂが検知した繰返し測定された負圧レベルに応じて、弁構成２７、２８を制御することが好ましい。
【００３０】
それぞれ異なる弁構成２７、２８とそれぞれ異なる真空導管１４、２４とを搾乳圧用および脈動圧用にそれぞれ設けることで、搾乳圧を第１の所望レベルに調節することができ、脈動圧を第１の所望レベルと異なる第２の所望レベルに調節することが可能である。搾乳圧および脈動圧の最大値を同じにする必要がある場合、パルセータ２３と連結されている導管に対して、真空導管２４と第１真空調整器２６と弁構成２８とに代えて、真空調整器２５と弁構成２７との間に存在する真空導管１４を連結してもよい。
【００３１】
本発明の真空調整器は、２つ以上の乳頭カップ１９、例えば、４つの乳頭カップ１９における搾乳圧の調節を行うことが可能である。
【００３２】
または、複数の乳頭カップ１９それぞれは、各搾乳管２０、各集乳槽２１、各真空導管１４、２４、任意の各第１真空調整器２５、２６、および、各弁構成２７、２８を介して、負圧源へ個別に連結される。制御装置２９は、各乳頭カップ１９における負圧レベルがそれぞれ所望の負圧レベルとなるように各弁構成を制御する。このような構成によれば、異なる乳頭カップ１９ごとに、その負圧レベルをそれぞれ異なる値に設定することが可能である。このような手法によれば、牝牛が４つのうちの１つの乳房に乳腺炎を患っている際に乳頭をより優しく扱うよう、該乳房からの搾乳に用いられる乳頭カップ１９の負圧レベルをより低い負圧レベルに設定すべき場合に好適である。
【００３３】
つぎに、図２を参照して、弁構成２７について詳細に説明する。真空導管１４の左側の端部は、真空ポンプ１１の吸入側１２と連結されている。当該弁構成２７は、ソレノイド３２と弁体３３とを含む電磁弁３１を具備しており、該電磁弁３１は、真空導管１４と連結されており、あらかじめ設定された負圧の所望レベルに到達するよう、空気３４を吸入して真空導管１４へ導く。なお、図２における矢印は、当該空気３４の流れを表す。弁構成２７は、電磁弁３１の上流側に設けられた空気流制限部３５を有している。
【００３４】
制御装置２９は、電流、好ましくはＰＷＭ電流３６をソレノイド３２へ供給することにより、弁体３３に作用するソレノイド３２の力を調節する。１００％デューティサイクルにおいては、電磁弁３１は完全に閉じられており、負圧レベルは、真空ポンプ１１から得られるシステム負圧レベルと同じになるよう調節される。０％デューティサイクルにおいては、電磁弁３１は完全に開かれており、負圧レベルは、空気流制限部３５のサイズと弁容量との関係に応じて大気圧に近くなるよう調節される。システム負圧レベルと大気圧との間で安定した負圧レベルを得るために、電磁弁３１によって吸入される空気の量と、空気流制限部３５から排出される空気の量とを好適に均衡させておく。これにより、電磁弁３１を、その動作時に、真空導管１４に流入する空気の薄い層３７上を弁体３３が「浮遊」した状態を維持するよう制御できる。あらかじめ設定される所望の負圧レベルの低下に伴い、薄い空気層３７の厚さは大きくなる。
【００３５】
ＰＷＭ電流の周波数は、当該ＰＷＭ電流を切り替えたときに弁体３３に影響を及ぼさないよう、十分高くしておく。適切な周波数としては、１〜１０ｋＨｚの範囲でもよい。
【００３６】
脈動圧用の真空導管２４における弁構成２８は、弁構成２７と同一の構成および同一の機能を有する。
【００３７】
なお、弁構成２７の動作に影響を及ぼすことなく、電磁弁３１の位置と空気流制限部３５の位置とを互いに入れ替えることが可能である。このような構成の下では、電磁弁３１は、真空導管１４を通じて真空ポンプ１１の吸入側１２へ流れる空気の制御を行い、空気流制限部３５は、電磁弁３１の下流側に配置され、周囲の空気を吸入して真空導管１４へ導く。
【００３８】
上述の電磁弁３１は、当技術分野において公知の、もしくは、当業者が想到可能な他の弁構成や他の調整可能な吸気手段により構成してもよい。
【００３９】
また、搾乳装置は、搾乳装置１５によって搾乳された乳量を測定するための乳量計を具備していてもよい。該乳量計は、搾乳管２０または集乳槽２１内に配置することが好ましい。測定された乳量値は、制御装置２９へ出力され、制御装置２９は、当該乳量値に応じて、電磁弁３１を制御する。この説明例では、米国特許第４４９９８５４号の参照により、その開示内容を本明細書にて引用する。
【００４０】
さらに、ハイライン搾乳プラントにおいて本発明の真空調整器を具備することにより、乳汁の還流や広範囲の揚力による真空低下にかかわらず、搾乳クロー１６や乳頭カップ１９における負圧レベルを安定的に維持することができる。本発明の真空調整器は、一般的な搾乳システムよりもシステム負圧を増大させることができ、また、搾乳クロー１６および乳頭カップ１９の近傍における負圧を測定することができるため、乳頭カップ１９内の負圧レベルを、より高い乳量レベルであっても（所与の最大乳量までは）所望レベルに維持することが可能である。試験を行った結果、システム負圧を約５５ｋＰａまで増大させた場合、乳量が約５．５  ｌ／分に到達するまで、乳頭端部における負圧レベルを約３５ｋＰａにほぼ一定して維持することができることが判明した。
【００４１】
また、制御装置２９は、搾乳装置１５にて予測できる負圧の変動、例えば、定期的に発生する負圧の変動に応じて、電磁弁３１を制御するように構成してもよい。ここでいう予測できる負圧の変動とは、搾乳装置１５において定期的に変動する脈動圧によって発生する変動を含んでいてもよい。実際、負圧変動のうちの大部分が脈動に関連する変動であり、このような変動を予測することは比較的容易である。
【００４２】
制御装置２９は、あらかじめ設定された負圧レベルについて外部からの第２の調整（第１真空調整器２５、２６によって行われる内部における第１の負圧調整に加えて）を行えるよう、圧力センサ３０ａ、３０ｂの検知によって繰返し測定された負圧レベルに応じて、弁構成２７、２８を制御することが可能である。第１真空調整器２５、２６それぞれは、当該第１真空調整器の上流側と下流側との間の圧力勾配を小さくするため、搾乳中における動物の乳頭端部の負圧レベルを知ることは一般的には不可能である。つまり、本発明の真空調整器は、負圧の変化すなわち負圧の低下を第１真空調整器２５、２６が検知するのに先立って、負圧レベルを調整すなわち負圧レベルを増大させることにより、搾乳対象である動物のより近傍で、負圧レベルを一定とするように補助する。
【００４３】
本発明の真空調整器は、様々な異なる用途に対して適用することが可能である。
【００４４】
例えば、本発明の真空調整器は、搾乳システムを用いて行う搾乳過程における異なる段階ごとに、あらかじめ設定された負圧レベルを、それぞれ異なる所望レベルに調整することが可能である。このような搾乳システムは、例えば、本明細書にてその内容を引用する米国特許第４０１１８３８号やヨーロッパ特許第０４０３５４９号に開示されている。
【００４５】
さらに、本発明の真空調整器は、"Method, computer program product and arrangement for controlling the milking by a milking machine"という名称を有する２００４年１２月２０日にスウェーデン特許庁へ出願されたスウェーデン特許出願第０４０３０８９−６号に開示されているように、様々な搾乳方式に対応するために、あらかじめ設定された負圧レベルを変化、つまり、増大または低下させることが可能であり、このような場合には、各搾乳方式ごとに、搾乳圧、高パルス真空、低パルス真空、パルスレート、パルス長のような１組の搾乳パラメータによって分別し、試験期間にて試験を行い、その後に評価を行い、１つの搾乳方式を選択して、それ以降の搾乳過程に適用する。当該出願の内容は、本明細書において引用する。
【００４６】
さらに、本発明の真空調整器を、搾乳システムを用いた牛の搾乳段階に適用することで、該搾乳段階において、あらかじめ設定された負圧レベルを単調に変化させる、つまり、増大または低下させることが可能である。あらかじめ設定された負圧レベルを単調に増大させる場合、負圧レベルは、所与の負圧レベルに到達するまで、または、搾乳システムによる牛の搾乳時に測定される乳量が所与の値に到達するまで増大する。
【００４７】
さらに、本発明の真空調整器は、"Method, computer program product and arrangement for controlling the milking by a milking machine"という名称を有する２００４年１２月２０日にスウェーデン特許庁へ出願されたスウェーデン特許出願第０４０３０８８−８号に開示されているように、搾乳圧を用いて牛の搾乳を行っている間、あらかじめ設定された搾乳圧を所与の範囲の負圧レベルにわたって変化させるとともに当該負圧レベルを変化させた間に牛から搾乳した乳量を監視し、搾乳動物からの乳量が搾乳圧を変化させながら監視した乳量の最大値となるように所与の範囲の最低負圧レベルに搾乳圧を設定しておき、それ以降の搾乳動物の搾乳における搾乳圧を当該設定された負圧レベルに維持させるようにしてもよい。当該出願の内容は、本明細書において引用する。
【００４８】
つぎに、図３を参照して、制御装置２９にて行われる制御方法の概要を説明する。弁体３３は、その動作範囲において、ほぼ安定的に動作する。そのため、デューティサイクルのある所定値が、弁体３３に対する所与の圧力勾配に対応する。圧力差によって弁体３３に作用する力は、ソレノイド３２からの磁力と釣り合うように定められる。
【００４９】
負圧レベルを制御する制御装置２９は、以下の数式に示す出力（デューティサイクル）ＯIを有する積分制御器で構成してもよい。
【００５０】
Ｏ＝ＯI＝−ｋIΣＥｒｒ  ｄｔ
ここで、ｋIは積分利得であり、Ｅｒｒは、設定値（制御装置２９により設定）と、実際値（圧力センサ３０ａにより測定）との間の偏差であり、ｄｔはサンプル時間である。
【００５１】
このような制御方法によれば、良好な精度は得られるが、応答時間が遅くなってしまう。また、利得が高い場合、自励発振が生じてしまうおそれがある。そこで、出力ＯIに対して以下に示す比例因子を加算することにより、応答時間を改善することが可能である。
【００５２】
ＯP＝ＯI＋ＫP  Ｅｒｒ
比例制御を行う場合には、負圧レベルと出力レベルとの関係を判別する必要がある。このような判別は、制御装置２９の起動の際に、自動的に行うことが可能である。このような判別を簡易かつ高速に行う方法の１つとしては、２つの異なる負圧レベルＶ1、Ｖ2を選択して、当該負圧レベルＶ1、Ｖ2それぞれに対応する出力レベルＯ1、Ｏ2を積分制御によって判別する。この特性は非線形であるため、２つの異なる負圧レベルＶ1、Ｖ2は所望レベルとほぼ同じ値に設定することが好ましい。図４は、負圧レベルと出力レベルとの関係、つまり、２つの負圧レベルＶ1、Ｖ2と、それぞれ対応する各出力レベルＯ1、Ｏ2とを示している。
【００５３】
この場合、比例因子は、以下の式で表わされる。
【００５４】
ＯP＝ＯC＋ｋP  Ｅｒｒ
ここで、上述した式におけるＯCは、図４に示した負圧レベルと出力レベルとの関係への線形的な内挿および／または外挿に基づいて算出した出力である。
【００５５】
このような制御は、微分部を付加することによって、全ＰＩＤ（比例−積分−微分）制御器を構成することで、さらなる改良が可能である。
【００５６】
以上、本発明を様々な実施形態により説明したが、本発明は上述した構成や詳細に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施形態に従った搾乳システムの一部を示す模式図である。
【図２】図１に示した搾乳システムが具備する電磁弁および真空導管の一部を示す模式図である。
【図３】図１に示した搾乳システムにおける制御方法の一例を示す図である。
【図４】図１に示した搾乳システムにおける負圧レベルと、該搾乳システムが具備する制御装置からの出力との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
２９  制御装置
３０ａ  圧力センサ
３１  電磁弁
３４  空気流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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