ミルク貯蔵タンクの温度監視システム
【課題】酪農家のミルク貯蔵タンクの温度監視を適正に行えるミルク貯蔵タンクの温度監視システムを提供する。
【解決手段】酪農家において搾乳したミルクを貯蔵するための、冷却機を備えたミルク貯蔵タンクの温度監視システムにおいて、ミルク貯蔵タンク内に貯蔵されているミルクの温度の監視を、貯蔵ミルクの表面温度を測定して計測し、これを記録することによって行うものである。貯蔵ミルクの表面温度の測定は、貯蔵ミルクの最大液面位より上方に位置させた放射温度検出センサを使用して、貯蔵ミルクの表面から放出される赤外線エネルギ量を非接触で計測する、或いは貯蔵タンクの中に差し込んだ棒状、又は板状の温度計により行うことができる。
【解決手段】酪農家において搾乳したミルクを貯蔵するための、冷却機を備えたミルク貯蔵タンクの温度監視システムにおいて、ミルク貯蔵タンク内に貯蔵されているミルクの温度の監視を、貯蔵ミルクの表面温度を測定して計測し、これを記録することによって行うものである。貯蔵ミルクの表面温度の測定は、貯蔵ミルクの最大液面位より上方に位置させた放射温度検出センサを使用して、貯蔵ミルクの表面から放出される赤外線エネルギ量を非接触で計測する、或いは貯蔵タンクの中に差し込んだ棒状、又は板状の温度計により行うことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はミルク貯蔵タンクの温度監視システムに関し、特に、酪農家において乳牛から搾乳したミルクを貯蔵する貯蔵タンクにおける、ミルク取扱会社の集荷までの温度の監視、及び、洗浄時の温度監視を行う温度監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ミルク貯蔵タンク内のミルクの温度管理は、高品質の乳製品を作る上で重要である。その理由は、搾乳直後のミルクの温度は乳牛の体温程度あるが、そのまま室温で保存すればミルク内に細菌が繁殖し、ミルクが食用に適さなくなるからである。一方、どの程度の温度でミルクを貯蔵すべきかが基準化されてはいるが、現在ではミルクがその基準温度で正しく貯蔵されているか否かをチェックすることはなされていない。そこで、貯蔵タンク内のミルクの温度計測を規則的に行い、計測された温度記録を記憶し、ミルクの貯蔵状態が基準通りであったか否かを判断して表示する監視システムが望まれている。
【０００３】
ミルク貯蔵タンクは、乳牛等から搾乳したミルクを、ミルク取扱会社による集荷まで保存しておく冷蔵タンクである。搾乳された直後のミルクの温度は、乳牛の体温と同じ程度の３７℃前後であるため、ミルクを貯蔵する際には腐敗防止のために所定の温度まで下げて保存しておく必要がある。
【０００４】
一方、貯蔵タンクに貯蔵されたミルクの集荷は搾乳毎に行われるのではなく、通常、２回または４回の搾乳毎に行われる。この結果、貯蔵タンク内のミルクの保管温度は、搾乳後にミルクが貯蔵タンク内に投入される毎に上昇する。このために、ミルクを貯蔵タンクに投入する都度、冷却機を作動させて貯蔵タンク内のミルクの温度を所定温度まで下げる必要がある。
【０００５】
ところで、従来のミルク貯蔵タンクにおけるミルクの温度管理は、ミルク貯蔵タンクの底部に設置された温度センサの検出温度に応じて行われるようになっている。すなわち、温度センサの検出値が所定温度以上に上昇した場合に冷却機を作動させてミルク貯蔵タンク内のミルクの温度を下げるようになっている。
【０００６】
貯蔵タンク内のミルクの冷却は、貯蔵タンクの底面、又は貯蔵タンクの下方に設けられた冷却パネルによって行われる。一方、貯蔵タンク内のミルクをこの冷却パネルで冷却するだけであると、貯蔵タンクの底部近傍のミルクは低温になるが、貯蔵タンクの上層部のミルクはなかなか冷却されず、上層部に温度の高いミルクが滞留することになる。このため、貯蔵タンクには一般に、タンク内のミルクを対流させてタンク内のミルクの温度の均一化を図る攪拌機（アジテータ）が設けられている。
【０００７】
そして、冷却パネルによる冷却開始は、集荷して貯蔵タンクを洗浄した後、１回目の搾乳でミルクが投入されてから約１０分後から行われる。この理由は、ミルクの投入前、もしくはミルクの投入前から冷却機を作動させたり、投入直後に冷却機を作動させると、貯蔵タンクの内壁に部分的に霜または氷が付着し、ミルクの冷却が妨げられたり、部分的にミルクが凍結したりすることによってミルクが変質してしまう恐れがあるからである。冷却機の作動開始は一般に手動によって行われる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、搾乳でミルクが投入されてから冷却機を作動するまでにタイムラグがあると、作業者が冷却機の作動スイッチを入れ忘れることがある。投入後に冷却機によって冷却が行われなかった貯蔵タンク内のミルクは、一見すると、他のミルクと変わりはないが、細菌数が増大していたり、腐敗していたり、内容的に変質しており、原料としては利用できない状態になっていることがある。そして、このような状態のミルクが集荷されてミルク工場に送られ、更に大きなミルクタンクに移されると、他の正常なミルクまでが汚染される可能性があり、ミルクの品位問題が深刻になる。このように、ミルク貯蔵タンクにおける貯蔵保管中のミルクの温度の監視は非常に重要である。
【０００９】
一方、ミルクの出荷後のミルク貯蔵タンクの洗浄では、タンク内を高温の温水で洗浄することが義務付けられている。これは、タンクの洗浄が十分でないと、多くの栄養分を有するミルクが腐敗の温床となるためである。このことから、ミルク貯蔵タンクの洗浄時には、ミルクの保管時とは異なる別の温度監視が必要である。
【００１０】
以上のように、ミルク貯蔵タンクの中のミルクの温度監視は重要であるが、温度記録は基本的に行われていないのが現状である。この第１の理由は、そのような義務が酪農家に課せられていないためであるが、大きなミルク貯蔵タンクでは貯蔵された上層部のミルクと下層部のミルクとでは温度差があり、タンク内のどの部分でミルクの温度を測定するかが決まっていないためである。
【００１１】
ところで、ミルク貯蔵タンク内のミルクの温度を均一にするのは極めて困難である。これは、アジテータによる貯蔵タンク内の攪拌作業が乳質を維持するために限られるからである。この理由は、ミルク貯蔵タンク内のミルクの温度を均一にするために攪拌をやりすぎると、アジテータに乳脂肪が付着して乳成分が変化することになると共に、貯蔵タンク内に貯蔵されたミルクの液位に応じて攪拌によるミルクの乳成分も変化するからである。このため、ミルク貯蔵タンク内の全ての状態において最適の攪拌を得ることは非常に困難である。また、アジテータの羽根が破損した場合には攪拌が適切に行われず、ミルク貯蔵タンク内の上層部と下層部とではミルクの温度が異なってしまい、これがミルクの腐敗の原因となる恐れがある。
【００１２】
そして、ミルク貯蔵タンクもしくは冷却機に温度の記録計が付いていたとしても、温度を測定する温度センサは貯蔵タンクの底部の近傍に設けられているので、得られた温度データはアジテータ等の状態によって正確ではなく、本当のミルクの貯蔵温度の監視はできなかった。
【００１３】
しかしながら、今後、消費者からは一層品質の良いミルクが要求され、また、ミルクの製造過程を公開する必要性が社会的に要求されつつある。
【００１４】
そこで、本発明は、酪農家のミルク貯蔵タンクの温度の監視を、ミルク貯蔵時とタンク洗浄時に区分することにより、正しく適切に行うことができるミルク貯蔵タンクの温度監視システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的を達成する本発明は、酪農家において搾乳したミルクを貯蔵するための、冷却機を備えたミルク貯蔵タンクの温度監視システムであって、ミルク貯蔵タンク内に貯蔵されているミルクの温度の監視を、貯蔵ミルクの表面温度を測定して計測し、これを記録することによって行うことを特徴としている。
【００１６】
この場合、貯蔵ミルクの表面温度の測定を、貯蔵ミルクの最大液面位より上方に位置させた放射温度検出センサを使用して、貯蔵ミルクの表面から放出される赤外線エネルギ量を非接触で計測することによって行う、貯蔵タンクの中に設置したフロートに内蔵した温度センサによって行う、又は、貯蔵タンクの中に差し込んだ棒状、又は板状の温度計により行うようにすることができる。
【００１７】
なお、本発明において、貯蔵タンクにミルクを貯蔵するために備えられた真空ポンプの作動が確認されている状態で、搾乳によるミルクの貯蔵タンクへの貯蔵開始後、所定時間内に貯蔵タンク内のミルクを冷却する冷却機のスイッチがオンされたか否かを確認する手段を設けることができる。そして、この確認する手段は、冷却機のスイッチがオフの場合に、警告表示用の信号を出力する、或いは、強制的に冷却機のスイッチをオンする信号を出力するようにすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ミルク貯蔵タンク内のミルクの温度を、ミルク温度が最も高くなるミルクの表面温度の計測によって監視するようにしたので、貯蔵タンク内のミルク温度の上昇を防ぐことができ、ミルクの品質劣化を防止することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下添付図面を用いて本発明の実施形態を具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
図１はミルキングシステムにおける本発明の一実施例のミルク貯蔵タンクの温度監視システムの構成を示すものである。ミルキングシステムは、乳牛８を複数頭収容できる牛舎内に設備されており、牛舎内には真空ポンプ１によって作られた負圧を供給する真空ライン２と、乳牛８から搾乳されたミルクを集めるミルクライン４が設けられている。牛舎内の搾乳場所にはそれぞれ搾乳器３があり、この搾乳器３はフレキシブルな真空ライン枝管２Ａで真空ライン２に接続されていると共に、ミルクライン枝管４Ａでミルクライン４に接続されている。
【００２１】
搾乳器３は、搾乳場所に集められた乳牛８の乳房８Ａに複数個ある各乳頭に取り付けられ、真空ライン枝管２Ａから供給される負圧によって乳房８Ａからミルクを吸引する搾乳動作を行う。各搾乳機３によって搾り出されたミルクは、ミルクライン枝管４Ａからミルクライン４を通って一旦受乳ジャー５に貯められる。この受乳ジャー５の容量は３０リットル程度である。受乳ジャー５に貯められたミルクは、断続動作するミルクポンプ６によって吸い出されて容量の大きなミルク貯蔵タンク（以後バルクタンクと言う）７に貯蔵される。
【００２２】
真空ポンプ１とミルクポンプ６は、制御装置９からの信号ライン９Ａおよび信号ライン９Ｂを流れる信号によって動作制御される。ミルクポンプ６は一般に制御装置９からのパルス信号によって断続的に動作する。また、制御装置９には、図示はしないが、搾乳器３の搾乳動作を制御するパルセータ制御装置が含まれている。パルセータは、搾乳器３の搾乳動作を人間が乳牛から乳を搾る断続的な動作に近づけるためのものであり、搾乳器３に吸入と休止の搾乳動作を行わせるものである。
【００２３】
更に、バルクタンク７の内部の底部近傍には、バルクタンク７内に蓄えられたミルクを冷却するための冷却プレート１１があり、この冷却プレート１１は、バルクタンク７の外部に設置された冷却機１０から冷媒管１０Ａを通じて循環される冷媒によって冷却されるようになっている。また、バルクタンク７の内部には貯蔵されたミルクを攪拌して温度の均一化を図るアジテータ１２が設けられている。このアジテータ１２はバルクタンク７の上部に設けられたアジテータモータ１３によって回転駆動される。アジテータモータ１３の回転は制御装置９によって制御される。
【００２４】
バルクタンク７内に貯蔵されたミルクの温度は、バルクタンク７の底部の近傍に設置された温度センサ１４によって検出され、制御装置９に入力されるようになっている。制御装置９はこの温度センサ１４の検出温度に応じて、冷却機１０の駆動、及び、アジテータモータ１３の駆動を行うようになっている。
【００２５】
制御装置９の電源は通常、電圧２００Ｖ〜２４０Ｖの三相交流であり、制御装置９から真空ポンプ１とミルクポンプ６への信号ライン９Ａ，９Ｂ、及び、冷却機１０とアジテータモータ１３への信号ライン９Ｃ，９Ｄを流れる電圧は、２４Ｖまでの直流、または１００Ｖ〜１２０の交流である。真空ポンプ１とミルクポンプ６の駆動は、例えば、制御装置９から真空ポンプ１とミルクポンプ６への信号ライン９Ａ，９Ｂの電圧を変化させることにより行われる。
【００２６】
以上のように構成されたミルキングシステムにおける搾乳は、通常、朝晩の２回行われる。一般に、ミルキングシステムにおいて乳牛の搾乳を行う場合には、搾乳の前後にミルクライン４の洗浄が行われる。搾乳を行う前に行われる前洗浄ではミルクライン４が５〜１０分の間だけ洗浄される。前洗浄では、搾乳器３から洗浄水が吸入され、ミルクライン４を経て授乳ジャー５に集められる。そして、授乳ジャー５に集められた洗浄水は、ミルクポンプ６を動作させてバルクタンク７以外の場所に排出される。
【００２７】
この前洗浄が終了すると、搾乳器３が乳牛８の乳房８Ａに取り付けられ、搾乳が開始される。１頭の乳牛から搾乳を行う時間は５〜６分であるが、乳牛は交代させて引続き搾乳が行われるので、搾乳期間は一般に１時間から２時間である。この搾乳期間においては、前述のように搾乳器３によって吸い出されたミルクはミルクライン４を経て授乳ジャー５に一旦集められ、断続的に動作するミルクポンプ６によって、ミルクがバルクタンク７に送られる。
【００２８】
搾乳期間が終了すると、ミルクライン４を洗浄する後洗浄が行われる。この後洗浄期間においても搾乳器３から洗浄水が吸入され、ミルクライン４を経て授乳ジャー５に集められる。そして、授乳ジャー５に集められた洗浄水は、ミルクポンプ６を動作させてバルクタンク７以外の場所に排出される。この後洗浄期間はおよそ３０分〜４０分である。
【００２９】
一方、バルクタンク７に集められたミルクは、通常、２回から４回の搾乳の後に、排出口１５からミルク専用のタンクローリー車がその全量を回収、集荷し、工場に搬送されるようになっている。バルクタンク７からのミルクの排出完了は、排出口１５に設けられたセンサ２８によって検出される。そして、バルクタンク７の中のミルクの集荷後は、バルクタンク７の内部が温水洗浄される。この時、バルクタンク７内の洗浄に使用される温水の温度は６０℃前後である。バルクタンク７内の洗浄が終了すると、再び搾乳によってミルクがバルクタンク７の中に貯蔵される。ミルキングシステムでは、このような２〜４回の搾乳とバルクタンク７内の洗浄のサイクルが繰り返される。
【００３０】
そこで、本発明では、酪農家において搾乳したミルクを貯蔵するための、冷却機を備えたミルク貯蔵タンクの温度監視システムを構築するに際して、第１の実施例として、ミルク貯蔵タンク、即ち、バルクタンク７内の温度の監視サイクルを第１の期間と第２の期間に区分した。これを図２を用いて説明する。
【００３１】
第１の実施例では、図２に示すように、第１の期間は、ミルクを取り扱う会社がバルクタンク７からミルクを集荷する集荷時刻から、集荷後に最初に搾乳が開始されてミルクの貯蔵が開始される時刻までである。この第１の期間では、バルクタンク７を温水器で作った７０℃以上の温水で洗浄する（実際にこの温水がバルクタンク７内に噴霧される時の温度は前述の通り６０°Ｃ前後である）ので、この期間は高温監視期間である。第２の期間は、集荷後に最初にミルクが貯蔵開始される時刻から、ミルクを取り扱う会社がバルクタンク７からミルクを集荷する時刻までである。第２の期間では、ここに示した例では４回の搾乳が行われており、バルクタンク７の温度は搾乳毎に一旦高くなるが、搾乳後にバルクタンク７内のミルクの温度を低温に保持するので、低温監視期間である。
【００３２】
第１の期間の終了時刻、即ち、第２の期間の開始時刻である集荷後に最初にミルクが貯蔵開始される時刻は、例えば、以下のような方法で設定することができる。
（１）ミルク集荷後に、図１に示した真空ポンプ１が最初に作動を開始する時刻を、集荷後の最初のミルク貯蔵開始時刻とする。
（２）ミルク集荷後に、図１に示したバルクタンク７の底部に設けられた温度センサの検出値が所定値になった時刻を、集荷後の最初のミルク貯蔵開始時刻とする。
（３）ミルク集荷後に、図１に示した搾乳施設から延長されてバルクタンク７に接続されているミルクライン４、若しくはこれらの近傍に設置されたセンサがミルクの流れを検出した時刻を、集荷後の最初のミルク貯蔵開始時刻とする。
【００３３】
（３）の場合、センサは図３(a) から(e) に示すような位置に設置することができる。図３(a) に示す例では、センサ１６がミルクライン４のバルクタンク７内への吐出口に設けられてミルクの流れを検出する。この場合のセンサ１６としては、光センサ、振動センサ、温度センサ等が使用できる。図３(b) に示す例では、センサ１６がバルクタンク７内への吐出口に設けられた弁体の開閉を検出する機械式のものであり、ミルクがバルクタンク７内へ流入したことをこの弁体が開いたことによって検出する。図３(c) に示す例では、センサ１６がミルクライン４のバルクタンク７内への吐出口の近傍に設けられてミルクの流れを検出する。このセンサには、発光部と受光部とを備えた光学式のセンサや、振動センサ、温度センサ等を使用することができる。図３(d) に示す例では、センサ１６がミルクライン４のバルクタンク７内への吐出口の外部に、吐出口に近接して設けられてミルクの流れを検出する。このセンサにも、光センサ、振動センサ、温度センサ等を使用することができる。図３(e) に示す例では、センサ１６がミルクライン４の途中に設けられてミルクの流れを検出する。このセンサにも、光センサ、振動センサ、温度センサ等を使用することができる。
【００３４】
一方、第２の期間の終了時刻、即ち、ミルクを取り扱う会社がバルクタンク７からミルクを集荷した時刻は、バルクタンク７のミルク排出口１５に図３(a) 〜(e) で説明したようなセンサ１６と同様のセンサ２８を図１に示すように設けておき、バルクタンク７のミルクの排出が完了したことをこのセンサ２８が感知した時刻とすれば良い。
【００３５】
図４は図１の制御装置９における本発明のミルク貯蔵タンクの温度監視システムに使用する制御部２０の構成を示すものである。制御部２０には、センサ部２１、データ入力部２２、データ記憶部２３、データ判断部２４、外部出力部２５、及び、停電時等にこれらの電源を確保するための補助電源２６がある。この補助電源２６は必須ではなく、必要に応じて設ければ良い。
【００３６】
センサ部２１には温度センサやその他のセンサからの検出値が入力され、センサ部２１はこの検出値をデータ入力部２２に送る。データ入力部２２は入力されたデータをデジタルデータに変換してデータ記憶部２３に送る。データ記憶部２３は入力されたデータを記憶すると共に、このデータをデータ判断部２４に送る。データ判断部２４による判断及びデータ記憶部２３における記憶データは、外部出力部２５を通じて制御部２０の外部に出力できる。出力できる信号は、記憶データ、各種警報、及びバルク自動入力であり、これらの出力は選択することができる。
【００３７】
図５は図１の制御装置９が行う貯蔵タンク（バルクタンク）７の温度監視の手順を説明するルーチンを示すものである。このルーチンは所定時間毎に実行される。本発明では、前述のように、第１の期間（高温監視期間）では、バルクタンク７の中を洗浄する液体の温度が所定温度以上であるか否かを監視し、第２の期間（低温監視期間）では、搾乳されたミルク投入後の所定時間内に所定温度以下でミルクが保存されているか否かを監視する。なお、図５のフローチャートの説明に使用する符号は図１で説明した部材の符号である。
【００３８】
ステップ５０１ではまず、第１の期間か否かを判定する。第１の期間である場合にはステップ５０２に進み、バルクタンク７が洗浄処理されたか否かを判定する。バルクタンク７が洗浄された場合はステップ５０５に進み、センサ温度が４０℃を越えたか否かを判定する。この判定温度４０°Ｃは判定規格であり、一般に、洗浄用の温水を作る温水器からの温水温度が７０°Ｃであり、この温水をバルクタンク７内に噴霧した時の温度が６０°Ｃ前後であるので、設定されたものである。このセンサ温度は、図１に示した温度センサ１４によって検出することができる。そして、センサ温度が４０℃を越えた場合は洗浄処理が正常であるのでこのルーチンを終了するが、センサ温度が４０℃以下の場合はステップ５０６に進み、貯蔵タンク（バルクタンク）７の洗浄が不十分である警報を出力する。この警報により、作業従事者がバルクタンク７の洗浄が不十分であることを知ることができる。
【００３９】
一方、ステップ５０２でバルクタンク７が洗浄処理されていないと判定した場合にはステップ５０３に進んで第１の期間が終了したか否かを判定する。第１の期間が終了していない場合には、この後にバルクタンク７の洗浄処理が行われるかもしれないのでこのままこのルーチンを終了する。ところが、ステップ５０３で第１の期間が終了したと判定した場合は、バルクタンク７の洗浄処理が実行されずに第１の期間が終了したことになるのでステップ５０４に進み、貯蔵タンク（バルクタンク）７の洗浄が未処理である旨の警報を出力してこのルーチンを終了する。この警報により、作業従事者がバルクタンク７の洗浄が行われなかったことを知ることができる。
【００４０】
次に、ステップ５０１で第１の期間でないと判定された場合は第２の期間であるのでステップ５０７に進む。第２の期間では、搾乳後１５分が経過したか否かを先ず判定する。搾乳後１５分が経過していない場合にはこのままこのルーチンを終了するが、搾乳後１５分が経過した場合はステップ５０８に進む。ステップ５０８では冷却機１０が可動したか否かを判定する。搾乳後１５分が経過しても冷却機１０が可動していない時はステップ５１５に進み、冷却機１０が未作動である旨の警告を出力する。この警報により、作業従事者が搾乳後にバルクタンク７の冷却が行われなかったことを知ることができ、何らかの対策を講じることができる。なお、この時、ステップ５０４において、強制的に冷却機１０のスイッチをオンして冷却機１０を作動させるようにすることもできる。
【００４１】
ステップ５０８で冷却機１０の可動を判定した場合はステップ５０９に進み、搾乳後６０分が経過したか否かを判定する。搾乳後６０分が経過していない場合はこのままこのルーチンを終了するが、搾乳後６０分が経過した場合はステップ５１０に進んでセンサ温度が１０℃未満であるか否かを判定する。搾乳後６０分が経過した状態では、冷却機１０とアジテータ１２によってミルクの温度が１０℃未満に保持されなければならない。よって、ステップ５１０の判定でセンサ温度が１０℃以上の場合はステップ５１１に進み、ミルク温度の異常警報を出力してこのルーチンを終了する。この警報により、作業従事者がバルクタンク７のミルク温度が異常であることを知ることができる。
【００４２】
ここで、バルクタンク７のミルク温度が異常となった原因としては、冷却機１０の故障、或いは、アジテータ１２の不良、またはアジテータモータ１３の動作不良が考えられるので、作業従事者は、これらの装置を点検して何らかの対策を講じることができる。
【００４３】
一方、ステップ５１０の判定でセンサ温度が１０℃未満の場合は正常であるのでステップ５１２に進み、搾乳後２時間が経過したか否かを判定する。搾乳後２時間が経過していない場合はこのままこのルーチンを終了するが、搾乳後２時間が経過した場合にはステップ５１３に進む。ステップ５１３ではセンサ温度が５℃未満であるか否かを判定する。搾乳後２時間が経過した状態では、冷却機１０とアジテータ１０によってミルクの温度が５℃未満に保持されなければならない。よって、ステップ５１３の判定でセンサ温度が５℃未満の場合は正常であるのでこのままこのルーチンを終了するが、５℃以上の場合はステップ５１４に進み、ミルク温度の異常警報を出力してこのルーチンを終了する。この警報により、作業従事者がバルクタンク７のミルク温度が異常であることを知ることができ、何らかの対策を講じることができる。
【００４４】
図６は図１に示した冷却機１０及びアジテータ１２が正常に作動している時のバルクタンク７内の搾乳後のミルクの温度の推移を示すものである。図６に実線で示す温度は、バルクタンク７の底面付近に設けられた温度センサ１４によって計測した値の推移である。一方、図６に破線で示す温度は、バルクタンク７内のミルクの液面温度（表面温度）の推移を示すものである。冷却機１０及びアジテータ１２が正常に作動している時は、バルクタンク７内のミルクの底面付近の温度と表面温度との間には殆ど差がないことがわかる。
【００４５】
一方、図７は図１に示した冷却機１０は正常に作動しているが、アジテータ１２に異常が生じた時のバルクタンク７内の搾乳後のミルクの温度の推移を示すものである。図７に実線で示す温度は、バルクタンク７の底面付近に設けられた温度センサ１４によって計測した値の推移である。一方、図７に破線で示す温度は、バルクタンク７内のミルクの液面温度（表面温度）の推移を示すものである。アジテータ１２に異常が発生している時は、バルクタンク７内のミルクの底面付近の温度は正常であるが、表面温度が搾乳後に所定時間が経過しても低下していないことが分かる。この場合は、バルクタンク７内の上層部のミルクが変質する恐れがある。
【００４６】
以上のことから、本発明では、酪農家において搾乳したミルクを貯蔵するための、冷却機を備えたバルクタンクの温度監視システムにおいて、バルクタンク７内に貯蔵されているミルクの温度測定を、これまでのバルクタンク７の底面付近の温度の測定に加えて、貯蔵ミルクの表面温度を測定して計測し、これを記録することによって異常事態を避けるようにした。
【００４７】
貯蔵ミルクの表面温度を測定には、以下のような方法が考えられる。
（１）図８(a) に示すように、バルクタンク７の最大液面７Ｌより上方に放射温度測定センサ１７を位置させて設け、貯蔵ミルクの表面から放出される赤外線エネルギ量を非接触で計測する。
（２）図８(b) ，(c) に示すように、バルクタンク７の液面７Ｌに球状、或いは円板状のフロート１８を浮かべ、フロート１８の下部、或いはフロート１８に貫通させた軸の下部に内蔵させた温度センサ１９によって貯蔵ミルクの表面近傍の温度を測定する。
（３）図９(a) ，(b) に示すように、バルクタンク７の中に差し込んだ棒状、又は板状の差込式温度センサ２７によって貯蔵ミルクの表面近傍の温度を測定する。ここで、図９(a) の破線が液面位置測定センサ２７Ａを示しており、図９(b) の破線が温度センサ素子２７Ｂを示している。
【００４８】
図１０(a)は図８で説明した放射温度測定センサ１７のバルクタンク７への設置状態の一実施例を示すものであり、バルクタンク７の上部の部分断面を示している。この実施例の放射温度測定センサ１７は、バルクタンク７に開けられた取付孔７Ｈに取付治具３０を介して取り付けられている。この取付治具３０は、バルクタンク７の内側から外側に貫通させるグロメット３１と、バルクタンク７の外側でこのグロメット３１をシールするゴム製のパッキング３２、及びグロメット３１の胴部外周に形成された螺子部に螺着させてグロメット３１をバルクタンク７に固着するナット３３から構成される。放射温度測定センサ１７は、このグロメット３１の胴部外周に開けられた貫通孔３４に差し込まれて取り付けられる。
【００４９】
ところで、放射温度測定センサ１７は、グロメット３１の貫通孔３４の中に挿入されて取り付けられただけでは、バルクタンク７内のミルクの飛沫や、タンク内の洗浄時の洗浄水が、センサ１７の測定面（受光部）１７Ａに付着する。また、低温保管されたミルクに搾乳開始後に温かいミルクが投入されると、温度差によって蒸気が発生し、このことによってもセンサ１７の測定面１７Ａに水滴等が付着する。そして、このように水滴がセンサ１７の測定面１７Ａに付着すると、測定面１７Ａへの受光量が減り、放射温度測定センサ１７の測定感度が悪化することになる。受光量の不足は、測定面１７Ａに付着したミルクが乾燥した状態でも発生する。そこで、本発明では、放射温度測定センサ１７の温度測定面１７Ａの前方に保護部材４０を取り付け、バルクタンク７内の液体がセンサ１７の温度測定面１７Ａの前方に滞留しないようにしている。
【００５０】
この保護部材４０としては、図１０(b)から(f)に示すような実施例が考えられるが、保護部材４０の形状はこれらの実施例の形状に限定されるものではない。図１０(b)に示す実施例の保護部材４０は、透明なブラスチックで作られた所定長さの円柱４１（直径は貫通孔３４の内径に等しい）の先端部を斜めにカットしたものである。図１０(c)に示す実施例の保護部材４０は、所定長さの円筒４２の先端部を斜めにカットし、このカット面に透明な楕円形の蓋４３を接合したものである。図１０(d)に示す実施例の保護部材４０は、透明なブラスチックで作られた所定長さの角柱４４の先端部を斜めにカットしたものである。図１０(e)に示す実施例の保護部材４０は、所定長さの角筒４５の先端部を斜めにカットし、このカット面に透明な矩形の蓋４６を接合したものである。これら２つの実施例の場合は、グロメット３１に設けられた貫通孔３４のバルクタンク側が矩形孔となっている。図１０(f)に示す実施例の保護部材４０は、透明なブラスチックで作られた所定長さの円筒４７の先端面に、放射温度測定センサ１７側に凸な円錐孔４８を設けたものである。これらの透明な保護部材４０の材料としては、シリコン系の樹脂を使用することができる。
【００５１】
保護部材４０を以上説明したような形状に構成すると、保護部材４０のバルクタンク７の内部側の面が液面に対して斜めになっているために、たとえ液体が保護部材４０のこの面に付着しても、付着した液体が保護部材の周囲に流れることになり、放射温度測定センサ１７の測定面１７Ａの中央部に対向する保護部材４０の部位には液体が滞留しない。よって、放射温度測定センサ１７の測定面１７Ａの中央部に液面から入射される赤外線量は保護部材４０に付着した液体の影響を殆ど受けなくなる。
【００５２】
なお、以上説明した実施例における保護部材４０は、グロメット３１の貫通孔３４から突出して設けられているが、保護部材４０の長さはこれらの実施例に限定されるものではなく、グロメット３１の貫通孔３４の内部に傾斜面が位置するように構成しても良いものである。
【００５３】
図１１(a)は図８で説明した放射温度測定センサ１７のバルクタンク７への設置状態の別の実施例を示すものであり、バルクタンク７の上部の部分断面を示している。この実施例の放射温度測定センサ１７は、図１０で説明した実施例と同様に、バルクタンク７に開けられた取付孔７Ｈに取付治具３０を介して取り付けられている。この取付治具３０の構成は図１０の実施例と同様であり、バルクタンク７の内側から外側に貫通させるグロメット３１と、バルクタンク７の外側でこのグロメット３１をシールするゴム製のパッキング３２、及びグロメット３１の胴部に形成された螺子部に螺着させてグロメット３１をバルクタンク７に固着するナット３３から構成される。放射温度測定センサ１７が、このグロメット３１の胴部に開けられた貫通孔３４に差し込まれて取り付けられることも同様である。
【００５４】
一方、この実施例の放射温度測定センサ１７では、バルクタンク７内のミルクの飛沫やタンク内の洗浄時の洗浄水がセンサ１７の測定面１７Ａに付着するのを防止する保護部材４０が、透明な保護板としてグロメット３１のフランジ部３５に取り付けられている。従って、取付治具３０が図１０のような状態でバルクタンク７に取り付けられていると、保護部材４０がバルクタンク７内の液面と平行になってしまい、液体が保護部材４０の中央部に付着する可能性あり、この場合には放射温度測定センサ１７の測定感度が悪化することになる。
【００５５】
そこで、この実施例では、放射温度測定センサ１７を取り付けるバルクタンク７の上部の一部に斜めに傾斜する傾斜部７Ｓ設け、この傾斜部７Ｓに取付孔７Ｈを設けている。この結果、取付治具３０がバルクタンク７内の液面に対して傾斜して取り付けられることになり、保護部材４０も液面に対して傾斜することになる。このようにすることにより、放射温度測定センサ１７の温度測定面１７Ａの前方に位置する保護部材４０の中央部に、バルクタンク７内の液体が滞留しないようなる。よって、放射温度測定センサ１７の測定面１７Ａの中央部に液面から入射される赤外線量は保護部材４０に付着した液体の影響を殆ど受けなくなる。
【００５６】
図１１(b)は図８で説明した放射温度測定センサ１７のバルクタンク７への設置状態の更に別の実施例を示すものであり、バルクタンク７の上部の部分断面を示している。この実施例の放射温度測定センサ１７は、バルクタンク７に開けられた取付孔７Ｈに取付治具５０を介して取り付けられている。この取付治具５０は、バルクタンク７の外側から内側に貫通させるグロメット５１と、バルクタンク７の外側でこのグロメット５１をシールするゴム製のパッキング５２、及びグロメット５１の胴部外周に形成された螺子部に螺着させてグロメット５１をバルクタンク７に固着するナット５３から構成される。また、この実施例の放射温度測定センサ１７は、グロメット５１のフランジ部５５とパッキング５２との間に挟み込まれて固定されるクランク形状のブラケット２９に、ナット３９によって取り付けられ、その温度測定面１７Ａが、グロメット５１の胴部に開けられた貫通孔５４を通じて、バルクタンク７内の液面に対向するようになっている。
【００５７】
一方、この実施例の放射温度測定センサ１７には、バルクタンク７内のミルクの飛沫やタンク内の洗浄時の洗浄水がセンサ１７の測定面１７Ａに付着するのを防止する保護部材４０が、透明な保護板としてグロメット５１のフランジ部５５に取り付けられている。この場合、フランジ部５５の板厚が均一であると、保護部材４０がバルクタンク７内の液面と平行になってしまい、液体が保護部材４０の中央部に付着する可能性あり、この場合には放射温度測定センサ１７の測定感度が悪化することになる。
【００５８】
そこで、この実施例では、グロメット５１のフランジ部５５の板厚を変え、バルクタンク７の外側の面をバルクタンク７の外側の面に対して斜めに傾斜させている。保護部材４０はこの傾斜するフランジ部５５に、中央部にブラケット５１の貫通孔５４に重なる開口３８を備えたキャップ３７で取り付けられている。この結果、保護部材４０がバルクタンク７内の液面に対して傾斜して取り付けられることになり、放射温度測定センサ１７の温度測定面１７Ａの前方に位置する保護部材４０の中央部に、バルクタンク７内の液体が滞留しないようなる。よって、放射温度測定センサ１７の測定面１７Ａの中央部に液面から入射される赤外線量は保護部材４０に付着した液体の影響を殆ど受けなくなる。
【００５９】
図１１(a)，(b)で説明した保護部材４０を構成する保護板は、ポリエチレンシートを用いて構成することができる。そして、図１１(b)で説明した実施例に使用するこのポリエチレンシートの厚さは、０．１ｍｍ程度で良い。
【００６０】
図１２(a) は本発明のミルク貯蔵タンクの温度監視システムで使用する搾乳プログラムの一例を示す図である。搾乳時には、前述のように、搾乳器３による搾乳の前後に、前洗浄と後洗浄が行われる。図１２(b) は本発明のミルク貯蔵タンクの温度監視システムで使用するバルクタンクの冷却温度プログラムを示す図である。
【００６１】
このプログラムでは、最初の搾乳直後はバルクタンク内のミルクの温度を牛の体温から段階的に低下させて行き、搾乳から２時間を経た後はミルクの温度を５℃未満に保持し、２度目の搾乳直後には、バルクタンクに流入する体温に近い温度のミルクによってバルクタンク内のミルクの温度が上昇しないように冷却し、集荷後のバルクタンクの洗浄時にはバルクタンク内の温度を一旦高温にするようになっており、バルクタンク内の温度がこの温度プログラムから大きく外れた場合には、警報を発するようになっている。
【００６２】
図１３は本発明のミルク貯蔵タンクの温度監視システムを適用するミルキングシステムにおける各部の正常時の動作を示すものであり、(a) はバルクタンク７内のミルクが増減する様子、(b) はバルクタンク７内の温度の推移、(c) は真空ポンプ１の稼動時間、(d) はバルクタンク７へのミルク流入を検出するセンサ出力、(e) は冷却機１０の作動時間、(f) はアジテータ１２の稼動状態をそれぞれ示している。
【００６３】
この例では、第２の期間に４回の搾乳が行われており、第１の期間では高温の温水によってバルクタンク内の温度が上昇していることが分かる。本発明ではミルキングシステムがこのような正常動作から外れていないかどうかを監視することができる。
【００６４】
以上説明した第１の実施例では、酪農家において搾乳したミルクを貯蔵するための、冷却機を備えたバルクタンク７の温度監視システムを構築するに際して、バルクタンク７内の温度の監視サイクルを、図１４に示すように、ミルクバルクタンク７からミルクを集荷する集荷時刻から、集荷後に最初に搾乳が開始されてミルクの貯蔵が開始される時刻までの高温監視期間である第１の期間と、集荷後に最初にミルクが貯蔵開始される時刻からバルクタンク７からミルクを集荷する時刻までの低温監視期間である第２の期間に区分した。この第１の実施例では、第１の期間と第２の期間が時間的に連続したものであった。
【００６５】
一方、第２の実施例では、バルクタンク７内の温度監視サイクルを、図１５(a)に示すような、ミルクを取り扱う会社のバルクタンク７からの集荷後の、バルクタンク７の高温洗浄の開始時刻から次回の高温洗浄の開始時刻までの高温期間、即ち、高温期のインターバルと、図１５(b)に示すような、搾乳開始後のミルクのバルクタンク７への貯蔵開始時刻から次回の貯蔵開始時刻までの間の低温期間、即ち、低温期のインターバルとに区分した。そして、高温期のインターバルと低温期のインターバルのそれぞれを、独立して管理するようにした。
【００６６】
第２の実施例でも、第１の実施例と同様に、前述のセンサを使用してバルクタンク７内の温度を定期的に測定するが、第２の実施例では、測定したバルクタンク７の中の温度値を、高温判定用のメモリと、低温判定用のメモリを、それぞれ独立したメモリに記憶させる。そして、各メモリに記憶されたバルクタンク７の温度の推移を見て、例えば、高温判定用の温度管理では、高温期のインターバルが始まって１時間以内にバルクタンク７内の温度が判定基準温度である４０°Ｃ以上にならないと警報を発生させ、低温判定用の温度管理では、低温期のインターバルが始まって２時間以内にバルクタンク７内の温度が判定基準温度である５°Ｃ以下になっていないと警報を発生させることができる。
【００６７】
なお、第２の実施例の別の形態として、測定したバルクタンク７の中の温度値を、１つのメモリを高温判定用の領域と、低温判定用の領域に分けてそれぞれ独立して記憶させることもできる。この場合は、メモリの独立した各記憶領域に記憶されたバルクタンク７の温度の推移を見て、前述の実施形態と同様に、例えば、高温判定用の温度管理では、高温期のインターバルが始まって１時間以内にバルクタンク７内の温度が判定基準温度である４０°Ｃ以上にならないと警報を発生させ、低温判定用の温度管理では、低温期のインターバルが始まって２時間以内にバルクタンク７内の温度が判定基準温度である５°Ｃ以下になっていないと警報を発生させることができる。
【００６８】
この動作に加えて、第２の実施例のバルクタンク７の温度監視システムでは、低温期のインターバル、及び高温期のインターバルにおけるバルクタンク７内の温度の監視を、これらの期間の途中における状態安定期で打ち切ってリセットすることができる。
【００６９】
例えば、図１６に示すように、ある低温期のインターバルにおける温度監視期間を、図中の符号Ｒで示す時点で打ち切ってリセットすることができる。このリセットの時点は、低温期のインターバルが開始されてから、次の低温期のインターバルが開始される前の時点である。このリセットの時点を決定する具体的な方法としては、バルクタンク７の中の温度の推移の過去の実績から、バルクタンク７の中の温度の推移がある状態になった以降は、同じ状態が次の低温期のインターバルの開始時点まで継続すると判定できる時点とする方法がある。また、低温期のインターバルにおいて、このインターバルの開示時点から、バルクタンク７内の温度が安定する所定時間が経過した時点をリセットの時点と決め、これを自動的に行うこともできる。
【００７０】
なお、低温期のインターバルの中に、高温期のインターバルにおける温度変化が入ってくる４回毎の低温期のインターバル（一般に、１つの低温期のインターバルは１２時間であり、集乳は２日に１回行われるので、高温期のインターバルは４８時間であるため）では、バルクタンク７の内部の温度が高温になる前に、低温期のインターバルにおける温度監視を打ち切る必要がある。この場合の低温期のインターバルにおける温度監視のリセットの時点は、集乳業者が手動によってリセットする時点、バルクタンク７の集乳用のバルブが開弁された時点、バルクタンク７内の洗浄スイッチがオンされた時点、或いは、バルクタンク７内のミルクが空になったことを示すセンサからの信号を検出した時点、のいずれかとすることができる。
【００７１】
また、高温期のインターバルにおけるバルクタンク７内の温度の監視を打ち切ってリセットする時点は、バルクタンク７内の温度が所定温度以下の低温になった時点、等とすることができる。
【００７２】
更に、以上説明した第１の実施例と第２の実施例におけるバルクタンク７の温度管理システムにおいて、公衆回線、又は携帯電話回線により、遠隔地の外部団体、例えば、農業協働組合等の管理機関に、バルクタンク７内の検出温度データを送信し、このような外部団体で農場のバルクタンク７の記録データの収集、管理を行うことも可能である。また、外部団体における管理において、所定のバルクタンク７に異常が発見された時には、その警報を、逆に外部団体側から、公衆回線、又は携帯電話回線を使用してバルクタンク７を備えた農家や、バルクタンク７の補修団体等の予め指定された関係部門に送り返すことにより、バルクタンク７に異常が発生した際でも、その異常状態の回復等を一層効率的に短時間で行うことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】ミルキングシステムにおける本発明の一実施例のミルク貯蔵タンクの温度監視システムの全体構成を示す構成図である。
【図２】本発明のミルク貯蔵タンクの温度監視システムにおける、高温監視期間（第１の期間）と低温監視期間（第２の期間）を示すサイクル図である。
【図３】(a) 〜(e) は搾乳施設から延長されてバルクタンクに接続されているミルクライン、又はこれらの近傍に設置されたセンサの設置位置を示す図である。
【図４】図１の制御装置の本発明のミルク貯蔵タンクの温度監視システムに使用する部分の構成を示すブロック構成図である。
【図５】図１の制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】冷却機及びアジテータが正常に作動している時の、バルクタンク内のミルクの底面付近の温度と表面温度の搾乳後の推移を示す線図である。
【図７】冷却機は正常であるがアジテータに異常が生じた時の、バルクタンク内のミルクの底面付近の温度と表面温度の搾乳後の推移を示す線図である。
【図８】(a) は放射温度測定センサのバルクタンク内の設置位置を示す図、(b) ，(c) はバルクタンク内のミルクの表面近傍の温度を測定するフロートの構成を示す図である。
【図９】(a) ，(b) はバルクタンク内のミルクの表面近傍の温度を測定する差込式温度センサの構成を示す図である。
【図１０】(a) は図８で説明した放射温度測定センサのミルク貯蔵タンクへの設置状態の一実施例を示すミルク貯蔵タンクの要部断面図、(b) は(a)の放射温度測定センサのミルクの液面側に取り付ける保護部材の一例を示す斜視図、(c)は(b)の保護部材の変形例を示す組立斜視図、(d)は(a)の保護部材の別の実施例を示す斜視図、(e)は(d)の保護部材の変形例を示す組立斜視図、(f)は(a)の保護部材の更に別の実施例を示す斜視図である。
【図１１】(a) は図８で説明した放射温度測定センサのミルク貯蔵タンクへの設置状態の別の実施例を示すミルク貯蔵タンクの要部断面図、(b) は図８で説明した放射温度測定センサのミルク貯蔵タンクへの設置状態の更に別の実施例を示すミルク貯蔵タンクの要部断面図である。
【図１２】(a) は本発明のミルク貯蔵タンクの温度監視システムで使用する搾乳プログラムの一例を示す図、(b) は本発明のミルク貯蔵タンクの温度監視システムで使用するバルクタンクの冷却温度プログラムを示す図である。
【図１３】(a) はバルクタンク内のミルクの増減を時間と共に示す図、(b) はバルクタンク内の温度の推移を示す図、(c) は真空ポンプの稼動時間を示す図、(d) はバルクタンクへのミルク流入を検出するセンサ出力を示す図、(e) は冷却機の作動時間を示す図、(f) はアジテータの稼動状態を示す図である。
【図１４】本発明の第１の実施例のミルク貯蔵タンクの温度監視システムにおける第１の期間と第２の期間のタンク内温度の変化を時間と共に示す図である。
【図１５】(a)は本発明の第２の実施例のミルク貯蔵タンクの温度監視システムにおける高温期のインターバルを説明する図、(b)は本発明の第２の実施例のミルク貯蔵タンクの温度監視システムにおける低温期のインターバルを説明する図である。
【図１６】図１５(b)に示した低温期のインターバルにおける温度監視期間を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
１ 真空ポンプ
２ 真空ライン
３ 搾乳器
４ ミルクライン
６ ミルクポンプ
７ ミルク貯蔵タンク（バルクタンク）
９ 制御装置
１０ 冷却機
１１ 冷却プレート
１２ アジテータ
１４，１９，２７ 温度センサ
１５ 排出口
１６ センサ
１７ 放射温度測定センサ
１８ フロート
２０ 制御部
３０ 取付治具
４０ 保護部材
５０ 取付治具
【技術分野】
【０００１】
本発明はミルク貯蔵タンクの温度監視システムに関し、特に、酪農家において乳牛から搾乳したミルクを貯蔵する貯蔵タンクにおける、ミルク取扱会社の集荷までの温度の監視、及び、洗浄時の温度監視を行う温度監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ミルク貯蔵タンク内のミルクの温度管理は、高品質の乳製品を作る上で重要である。その理由は、搾乳直後のミルクの温度は乳牛の体温程度あるが、そのまま室温で保存すればミルク内に細菌が繁殖し、ミルクが食用に適さなくなるからである。一方、どの程度の温度でミルクを貯蔵すべきかが基準化されてはいるが、現在ではミルクがその基準温度で正しく貯蔵されているか否かをチェックすることはなされていない。そこで、貯蔵タンク内のミルクの温度計測を規則的に行い、計測された温度記録を記憶し、ミルクの貯蔵状態が基準通りであったか否かを判断して表示する監視システムが望まれている。
【０００３】
ミルク貯蔵タンクは、乳牛等から搾乳したミルクを、ミルク取扱会社による集荷まで保存しておく冷蔵タンクである。搾乳された直後のミルクの温度は、乳牛の体温と同じ程度の３７℃前後であるため、ミルクを貯蔵する際には腐敗防止のために所定の温度まで下げて保存しておく必要がある。
【０００４】
一方、貯蔵タンクに貯蔵されたミルクの集荷は搾乳毎に行われるのではなく、通常、２回または４回の搾乳毎に行われる。この結果、貯蔵タンク内のミルクの保管温度は、搾乳後にミルクが貯蔵タンク内に投入される毎に上昇する。このために、ミルクを貯蔵タンクに投入する都度、冷却機を作動させて貯蔵タンク内のミルクの温度を所定温度まで下げる必要がある。
【０００５】
ところで、従来のミルク貯蔵タンクにおけるミルクの温度管理は、ミルク貯蔵タンクの底部に設置された温度センサの検出温度に応じて行われるようになっている。すなわち、温度センサの検出値が所定温度以上に上昇した場合に冷却機を作動させてミルク貯蔵タンク内のミルクの温度を下げるようになっている。
【０００６】
貯蔵タンク内のミルクの冷却は、貯蔵タンクの底面、又は貯蔵タンクの下方に設けられた冷却パネルによって行われる。一方、貯蔵タンク内のミルクをこの冷却パネルで冷却するだけであると、貯蔵タンクの底部近傍のミルクは低温になるが、貯蔵タンクの上層部のミルクはなかなか冷却されず、上層部に温度の高いミルクが滞留することになる。このため、貯蔵タンクには一般に、タンク内のミルクを対流させてタンク内のミルクの温度の均一化を図る攪拌機（アジテータ）が設けられている。
【０００７】
そして、冷却パネルによる冷却開始は、集荷して貯蔵タンクを洗浄した後、１回目の搾乳でミルクが投入されてから約１０分後から行われる。この理由は、ミルクの投入前、もしくはミルクの投入前から冷却機を作動させたり、投入直後に冷却機を作動させると、貯蔵タンクの内壁に部分的に霜または氷が付着し、ミルクの冷却が妨げられたり、部分的にミルクが凍結したりすることによってミルクが変質してしまう恐れがあるからである。冷却機の作動開始は一般に手動によって行われる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、搾乳でミルクが投入されてから冷却機を作動するまでにタイムラグがあると、作業者が冷却機の作動スイッチを入れ忘れることがある。投入後に冷却機によって冷却が行われなかった貯蔵タンク内のミルクは、一見すると、他のミルクと変わりはないが、細菌数が増大していたり、腐敗していたり、内容的に変質しており、原料としては利用できない状態になっていることがある。そして、このような状態のミルクが集荷されてミルク工場に送られ、更に大きなミルクタンクに移されると、他の正常なミルクまでが汚染される可能性があり、ミルクの品位問題が深刻になる。このように、ミルク貯蔵タンクにおける貯蔵保管中のミルクの温度の監視は非常に重要である。
【０００９】
一方、ミルクの出荷後のミルク貯蔵タンクの洗浄では、タンク内を高温の温水で洗浄することが義務付けられている。これは、タンクの洗浄が十分でないと、多くの栄養分を有するミルクが腐敗の温床となるためである。このことから、ミルク貯蔵タンクの洗浄時には、ミルクの保管時とは異なる別の温度監視が必要である。
【００１０】
以上のように、ミルク貯蔵タンクの中のミルクの温度監視は重要であるが、温度記録は基本的に行われていないのが現状である。この第１の理由は、そのような義務が酪農家に課せられていないためであるが、大きなミルク貯蔵タンクでは貯蔵された上層部のミルクと下層部のミルクとでは温度差があり、タンク内のどの部分でミルクの温度を測定するかが決まっていないためである。
【００１１】
ところで、ミルク貯蔵タンク内のミルクの温度を均一にするのは極めて困難である。これは、アジテータによる貯蔵タンク内の攪拌作業が乳質を維持するために限られるからである。この理由は、ミルク貯蔵タンク内のミルクの温度を均一にするために攪拌をやりすぎると、アジテータに乳脂肪が付着して乳成分が変化することになると共に、貯蔵タンク内に貯蔵されたミルクの液位に応じて攪拌によるミルクの乳成分も変化するからである。このため、ミルク貯蔵タンク内の全ての状態において最適の攪拌を得ることは非常に困難である。また、アジテータの羽根が破損した場合には攪拌が適切に行われず、ミルク貯蔵タンク内の上層部と下層部とではミルクの温度が異なってしまい、これがミルクの腐敗の原因となる恐れがある。
【００１２】
そして、ミルク貯蔵タンクもしくは冷却機に温度の記録計が付いていたとしても、温度を測定する温度センサは貯蔵タンクの底部の近傍に設けられているので、得られた温度データはアジテータ等の状態によって正確ではなく、本当のミルクの貯蔵温度の監視はできなかった。
【００１３】
しかしながら、今後、消費者からは一層品質の良いミルクが要求され、また、ミルクの製造過程を公開する必要性が社会的に要求されつつある。
【００１４】
そこで、本発明は、酪農家のミルク貯蔵タンクの温度の監視を、ミルク貯蔵時とタンク洗浄時に区分することにより、正しく適切に行うことができるミルク貯蔵タンクの温度監視システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的を達成する本発明は、酪農家において搾乳したミルクを貯蔵するための、冷却機を備えたミルク貯蔵タンクの温度監視システムであって、ミルク貯蔵タンク内に貯蔵されているミルクの温度の監視を、貯蔵ミルクの表面温度を測定して計測し、これを記録することによって行うことを特徴としている。
【００１６】
この場合、貯蔵ミルクの表面温度の測定を、貯蔵ミルクの最大液面位より上方に位置させた放射温度検出センサを使用して、貯蔵ミルクの表面から放出される赤外線エネルギ量を非接触で計測することによって行う、貯蔵タンクの中に設置したフロートに内蔵した温度センサによって行う、又は、貯蔵タンクの中に差し込んだ棒状、又は板状の温度計により行うようにすることができる。
【００１７】
なお、本発明において、貯蔵タンクにミルクを貯蔵するために備えられた真空ポンプの作動が確認されている状態で、搾乳によるミルクの貯蔵タンクへの貯蔵開始後、所定時間内に貯蔵タンク内のミルクを冷却する冷却機のスイッチがオンされたか否かを確認する手段を設けることができる。そして、この確認する手段は、冷却機のスイッチがオフの場合に、警告表示用の信号を出力する、或いは、強制的に冷却機のスイッチをオンする信号を出力するようにすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ミルク貯蔵タンク内のミルクの温度を、ミルク温度が最も高くなるミルクの表面温度の計測によって監視するようにしたので、貯蔵タンク内のミルク温度の上昇を防ぐことができ、ミルクの品質劣化を防止することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下添付図面を用いて本発明の実施形態を具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
図１はミルキングシステムにおける本発明の一実施例のミルク貯蔵タンクの温度監視システムの構成を示すものである。ミルキングシステムは、乳牛８を複数頭収容できる牛舎内に設備されており、牛舎内には真空ポンプ１によって作られた負圧を供給する真空ライン２と、乳牛８から搾乳されたミルクを集めるミルクライン４が設けられている。牛舎内の搾乳場所にはそれぞれ搾乳器３があり、この搾乳器３はフレキシブルな真空ライン枝管２Ａで真空ライン２に接続されていると共に、ミルクライン枝管４Ａでミルクライン４に接続されている。
【００２１】
搾乳器３は、搾乳場所に集められた乳牛８の乳房８Ａに複数個ある各乳頭に取り付けられ、真空ライン枝管２Ａから供給される負圧によって乳房８Ａからミルクを吸引する搾乳動作を行う。各搾乳機３によって搾り出されたミルクは、ミルクライン枝管４Ａからミルクライン４を通って一旦受乳ジャー５に貯められる。この受乳ジャー５の容量は３０リットル程度である。受乳ジャー５に貯められたミルクは、断続動作するミルクポンプ６によって吸い出されて容量の大きなミルク貯蔵タンク（以後バルクタンクと言う）７に貯蔵される。
【００２２】
真空ポンプ１とミルクポンプ６は、制御装置９からの信号ライン９Ａおよび信号ライン９Ｂを流れる信号によって動作制御される。ミルクポンプ６は一般に制御装置９からのパルス信号によって断続的に動作する。また、制御装置９には、図示はしないが、搾乳器３の搾乳動作を制御するパルセータ制御装置が含まれている。パルセータは、搾乳器３の搾乳動作を人間が乳牛から乳を搾る断続的な動作に近づけるためのものであり、搾乳器３に吸入と休止の搾乳動作を行わせるものである。
【００２３】
更に、バルクタンク７の内部の底部近傍には、バルクタンク７内に蓄えられたミルクを冷却するための冷却プレート１１があり、この冷却プレート１１は、バルクタンク７の外部に設置された冷却機１０から冷媒管１０Ａを通じて循環される冷媒によって冷却されるようになっている。また、バルクタンク７の内部には貯蔵されたミルクを攪拌して温度の均一化を図るアジテータ１２が設けられている。このアジテータ１２はバルクタンク７の上部に設けられたアジテータモータ１３によって回転駆動される。アジテータモータ１３の回転は制御装置９によって制御される。
【００２４】
バルクタンク７内に貯蔵されたミルクの温度は、バルクタンク７の底部の近傍に設置された温度センサ１４によって検出され、制御装置９に入力されるようになっている。制御装置９はこの温度センサ１４の検出温度に応じて、冷却機１０の駆動、及び、アジテータモータ１３の駆動を行うようになっている。
【００２５】
制御装置９の電源は通常、電圧２００Ｖ〜２４０Ｖの三相交流であり、制御装置９から真空ポンプ１とミルクポンプ６への信号ライン９Ａ，９Ｂ、及び、冷却機１０とアジテータモータ１３への信号ライン９Ｃ，９Ｄを流れる電圧は、２４Ｖまでの直流、または１００Ｖ〜１２０の交流である。真空ポンプ１とミルクポンプ６の駆動は、例えば、制御装置９から真空ポンプ１とミルクポンプ６への信号ライン９Ａ，９Ｂの電圧を変化させることにより行われる。
【００２６】
以上のように構成されたミルキングシステムにおける搾乳は、通常、朝晩の２回行われる。一般に、ミルキングシステムにおいて乳牛の搾乳を行う場合には、搾乳の前後にミルクライン４の洗浄が行われる。搾乳を行う前に行われる前洗浄ではミルクライン４が５〜１０分の間だけ洗浄される。前洗浄では、搾乳器３から洗浄水が吸入され、ミルクライン４を経て授乳ジャー５に集められる。そして、授乳ジャー５に集められた洗浄水は、ミルクポンプ６を動作させてバルクタンク７以外の場所に排出される。
【００２７】
この前洗浄が終了すると、搾乳器３が乳牛８の乳房８Ａに取り付けられ、搾乳が開始される。１頭の乳牛から搾乳を行う時間は５〜６分であるが、乳牛は交代させて引続き搾乳が行われるので、搾乳期間は一般に１時間から２時間である。この搾乳期間においては、前述のように搾乳器３によって吸い出されたミルクはミルクライン４を経て授乳ジャー５に一旦集められ、断続的に動作するミルクポンプ６によって、ミルクがバルクタンク７に送られる。
【００２８】
搾乳期間が終了すると、ミルクライン４を洗浄する後洗浄が行われる。この後洗浄期間においても搾乳器３から洗浄水が吸入され、ミルクライン４を経て授乳ジャー５に集められる。そして、授乳ジャー５に集められた洗浄水は、ミルクポンプ６を動作させてバルクタンク７以外の場所に排出される。この後洗浄期間はおよそ３０分〜４０分である。
【００２９】
一方、バルクタンク７に集められたミルクは、通常、２回から４回の搾乳の後に、排出口１５からミルク専用のタンクローリー車がその全量を回収、集荷し、工場に搬送されるようになっている。バルクタンク７からのミルクの排出完了は、排出口１５に設けられたセンサ２８によって検出される。そして、バルクタンク７の中のミルクの集荷後は、バルクタンク７の内部が温水洗浄される。この時、バルクタンク７内の洗浄に使用される温水の温度は６０℃前後である。バルクタンク７内の洗浄が終了すると、再び搾乳によってミルクがバルクタンク７の中に貯蔵される。ミルキングシステムでは、このような２〜４回の搾乳とバルクタンク７内の洗浄のサイクルが繰り返される。
【００３０】
そこで、本発明では、酪農家において搾乳したミルクを貯蔵するための、冷却機を備えたミルク貯蔵タンクの温度監視システムを構築するに際して、第１の実施例として、ミルク貯蔵タンク、即ち、バルクタンク７内の温度の監視サイクルを第１の期間と第２の期間に区分した。これを図２を用いて説明する。
【００３１】
第１の実施例では、図２に示すように、第１の期間は、ミルクを取り扱う会社がバルクタンク７からミルクを集荷する集荷時刻から、集荷後に最初に搾乳が開始されてミルクの貯蔵が開始される時刻までである。この第１の期間では、バルクタンク７を温水器で作った７０℃以上の温水で洗浄する（実際にこの温水がバルクタンク７内に噴霧される時の温度は前述の通り６０°Ｃ前後である）ので、この期間は高温監視期間である。第２の期間は、集荷後に最初にミルクが貯蔵開始される時刻から、ミルクを取り扱う会社がバルクタンク７からミルクを集荷する時刻までである。第２の期間では、ここに示した例では４回の搾乳が行われており、バルクタンク７の温度は搾乳毎に一旦高くなるが、搾乳後にバルクタンク７内のミルクの温度を低温に保持するので、低温監視期間である。
【００３２】
第１の期間の終了時刻、即ち、第２の期間の開始時刻である集荷後に最初にミルクが貯蔵開始される時刻は、例えば、以下のような方法で設定することができる。
（１）ミルク集荷後に、図１に示した真空ポンプ１が最初に作動を開始する時刻を、集荷後の最初のミルク貯蔵開始時刻とする。
（２）ミルク集荷後に、図１に示したバルクタンク７の底部に設けられた温度センサの検出値が所定値になった時刻を、集荷後の最初のミルク貯蔵開始時刻とする。
（３）ミルク集荷後に、図１に示した搾乳施設から延長されてバルクタンク７に接続されているミルクライン４、若しくはこれらの近傍に設置されたセンサがミルクの流れを検出した時刻を、集荷後の最初のミルク貯蔵開始時刻とする。
【００３３】
（３）の場合、センサは図３(a) から(e) に示すような位置に設置することができる。図３(a) に示す例では、センサ１６がミルクライン４のバルクタンク７内への吐出口に設けられてミルクの流れを検出する。この場合のセンサ１６としては、光センサ、振動センサ、温度センサ等が使用できる。図３(b) に示す例では、センサ１６がバルクタンク７内への吐出口に設けられた弁体の開閉を検出する機械式のものであり、ミルクがバルクタンク７内へ流入したことをこの弁体が開いたことによって検出する。図３(c) に示す例では、センサ１６がミルクライン４のバルクタンク７内への吐出口の近傍に設けられてミルクの流れを検出する。このセンサには、発光部と受光部とを備えた光学式のセンサや、振動センサ、温度センサ等を使用することができる。図３(d) に示す例では、センサ１６がミルクライン４のバルクタンク７内への吐出口の外部に、吐出口に近接して設けられてミルクの流れを検出する。このセンサにも、光センサ、振動センサ、温度センサ等を使用することができる。図３(e) に示す例では、センサ１６がミルクライン４の途中に設けられてミルクの流れを検出する。このセンサにも、光センサ、振動センサ、温度センサ等を使用することができる。
【００３４】
一方、第２の期間の終了時刻、即ち、ミルクを取り扱う会社がバルクタンク７からミルクを集荷した時刻は、バルクタンク７のミルク排出口１５に図３(a) 〜(e) で説明したようなセンサ１６と同様のセンサ２８を図１に示すように設けておき、バルクタンク７のミルクの排出が完了したことをこのセンサ２８が感知した時刻とすれば良い。
【００３５】
図４は図１の制御装置９における本発明のミルク貯蔵タンクの温度監視システムに使用する制御部２０の構成を示すものである。制御部２０には、センサ部２１、データ入力部２２、データ記憶部２３、データ判断部２４、外部出力部２５、及び、停電時等にこれらの電源を確保するための補助電源２６がある。この補助電源２６は必須ではなく、必要に応じて設ければ良い。
【００３６】
センサ部２１には温度センサやその他のセンサからの検出値が入力され、センサ部２１はこの検出値をデータ入力部２２に送る。データ入力部２２は入力されたデータをデジタルデータに変換してデータ記憶部２３に送る。データ記憶部２３は入力されたデータを記憶すると共に、このデータをデータ判断部２４に送る。データ判断部２４による判断及びデータ記憶部２３における記憶データは、外部出力部２５を通じて制御部２０の外部に出力できる。出力できる信号は、記憶データ、各種警報、及びバルク自動入力であり、これらの出力は選択することができる。
【００３７】
図５は図１の制御装置９が行う貯蔵タンク（バルクタンク）７の温度監視の手順を説明するルーチンを示すものである。このルーチンは所定時間毎に実行される。本発明では、前述のように、第１の期間（高温監視期間）では、バルクタンク７の中を洗浄する液体の温度が所定温度以上であるか否かを監視し、第２の期間（低温監視期間）では、搾乳されたミルク投入後の所定時間内に所定温度以下でミルクが保存されているか否かを監視する。なお、図５のフローチャートの説明に使用する符号は図１で説明した部材の符号である。
【００３８】
ステップ５０１ではまず、第１の期間か否かを判定する。第１の期間である場合にはステップ５０２に進み、バルクタンク７が洗浄処理されたか否かを判定する。バルクタンク７が洗浄された場合はステップ５０５に進み、センサ温度が４０℃を越えたか否かを判定する。この判定温度４０°Ｃは判定規格であり、一般に、洗浄用の温水を作る温水器からの温水温度が７０°Ｃであり、この温水をバルクタンク７内に噴霧した時の温度が６０°Ｃ前後であるので、設定されたものである。このセンサ温度は、図１に示した温度センサ１４によって検出することができる。そして、センサ温度が４０℃を越えた場合は洗浄処理が正常であるのでこのルーチンを終了するが、センサ温度が４０℃以下の場合はステップ５０６に進み、貯蔵タンク（バルクタンク）７の洗浄が不十分である警報を出力する。この警報により、作業従事者がバルクタンク７の洗浄が不十分であることを知ることができる。
【００３９】
一方、ステップ５０２でバルクタンク７が洗浄処理されていないと判定した場合にはステップ５０３に進んで第１の期間が終了したか否かを判定する。第１の期間が終了していない場合には、この後にバルクタンク７の洗浄処理が行われるかもしれないのでこのままこのルーチンを終了する。ところが、ステップ５０３で第１の期間が終了したと判定した場合は、バルクタンク７の洗浄処理が実行されずに第１の期間が終了したことになるのでステップ５０４に進み、貯蔵タンク（バルクタンク）７の洗浄が未処理である旨の警報を出力してこのルーチンを終了する。この警報により、作業従事者がバルクタンク７の洗浄が行われなかったことを知ることができる。
【００４０】
次に、ステップ５０１で第１の期間でないと判定された場合は第２の期間であるのでステップ５０７に進む。第２の期間では、搾乳後１５分が経過したか否かを先ず判定する。搾乳後１５分が経過していない場合にはこのままこのルーチンを終了するが、搾乳後１５分が経過した場合はステップ５０８に進む。ステップ５０８では冷却機１０が可動したか否かを判定する。搾乳後１５分が経過しても冷却機１０が可動していない時はステップ５１５に進み、冷却機１０が未作動である旨の警告を出力する。この警報により、作業従事者が搾乳後にバルクタンク７の冷却が行われなかったことを知ることができ、何らかの対策を講じることができる。なお、この時、ステップ５０４において、強制的に冷却機１０のスイッチをオンして冷却機１０を作動させるようにすることもできる。
【００４１】
ステップ５０８で冷却機１０の可動を判定した場合はステップ５０９に進み、搾乳後６０分が経過したか否かを判定する。搾乳後６０分が経過していない場合はこのままこのルーチンを終了するが、搾乳後６０分が経過した場合はステップ５１０に進んでセンサ温度が１０℃未満であるか否かを判定する。搾乳後６０分が経過した状態では、冷却機１０とアジテータ１２によってミルクの温度が１０℃未満に保持されなければならない。よって、ステップ５１０の判定でセンサ温度が１０℃以上の場合はステップ５１１に進み、ミルク温度の異常警報を出力してこのルーチンを終了する。この警報により、作業従事者がバルクタンク７のミルク温度が異常であることを知ることができる。
【００４２】
ここで、バルクタンク７のミルク温度が異常となった原因としては、冷却機１０の故障、或いは、アジテータ１２の不良、またはアジテータモータ１３の動作不良が考えられるので、作業従事者は、これらの装置を点検して何らかの対策を講じることができる。
【００４３】
一方、ステップ５１０の判定でセンサ温度が１０℃未満の場合は正常であるのでステップ５１２に進み、搾乳後２時間が経過したか否かを判定する。搾乳後２時間が経過していない場合はこのままこのルーチンを終了するが、搾乳後２時間が経過した場合にはステップ５１３に進む。ステップ５１３ではセンサ温度が５℃未満であるか否かを判定する。搾乳後２時間が経過した状態では、冷却機１０とアジテータ１０によってミルクの温度が５℃未満に保持されなければならない。よって、ステップ５１３の判定でセンサ温度が５℃未満の場合は正常であるのでこのままこのルーチンを終了するが、５℃以上の場合はステップ５１４に進み、ミルク温度の異常警報を出力してこのルーチンを終了する。この警報により、作業従事者がバルクタンク７のミルク温度が異常であることを知ることができ、何らかの対策を講じることができる。
【００４４】
図６は図１に示した冷却機１０及びアジテータ１２が正常に作動している時のバルクタンク７内の搾乳後のミルクの温度の推移を示すものである。図６に実線で示す温度は、バルクタンク７の底面付近に設けられた温度センサ１４によって計測した値の推移である。一方、図６に破線で示す温度は、バルクタンク７内のミルクの液面温度（表面温度）の推移を示すものである。冷却機１０及びアジテータ１２が正常に作動している時は、バルクタンク７内のミルクの底面付近の温度と表面温度との間には殆ど差がないことがわかる。
【００４５】
一方、図７は図１に示した冷却機１０は正常に作動しているが、アジテータ１２に異常が生じた時のバルクタンク７内の搾乳後のミルクの温度の推移を示すものである。図７に実線で示す温度は、バルクタンク７の底面付近に設けられた温度センサ１４によって計測した値の推移である。一方、図７に破線で示す温度は、バルクタンク７内のミルクの液面温度（表面温度）の推移を示すものである。アジテータ１２に異常が発生している時は、バルクタンク７内のミルクの底面付近の温度は正常であるが、表面温度が搾乳後に所定時間が経過しても低下していないことが分かる。この場合は、バルクタンク７内の上層部のミルクが変質する恐れがある。
【００４６】
以上のことから、本発明では、酪農家において搾乳したミルクを貯蔵するための、冷却機を備えたバルクタンクの温度監視システムにおいて、バルクタンク７内に貯蔵されているミルクの温度測定を、これまでのバルクタンク７の底面付近の温度の測定に加えて、貯蔵ミルクの表面温度を測定して計測し、これを記録することによって異常事態を避けるようにした。
【００４７】
貯蔵ミルクの表面温度を測定には、以下のような方法が考えられる。
（１）図８(a) に示すように、バルクタンク７の最大液面７Ｌより上方に放射温度測定センサ１７を位置させて設け、貯蔵ミルクの表面から放出される赤外線エネルギ量を非接触で計測する。
（２）図８(b) ，(c) に示すように、バルクタンク７の液面７Ｌに球状、或いは円板状のフロート１８を浮かべ、フロート１８の下部、或いはフロート１８に貫通させた軸の下部に内蔵させた温度センサ１９によって貯蔵ミルクの表面近傍の温度を測定する。
（３）図９(a) ，(b) に示すように、バルクタンク７の中に差し込んだ棒状、又は板状の差込式温度センサ２７によって貯蔵ミルクの表面近傍の温度を測定する。ここで、図９(a) の破線が液面位置測定センサ２７Ａを示しており、図９(b) の破線が温度センサ素子２７Ｂを示している。
【００４８】
図１０(a)は図８で説明した放射温度測定センサ１７のバルクタンク７への設置状態の一実施例を示すものであり、バルクタンク７の上部の部分断面を示している。この実施例の放射温度測定センサ１７は、バルクタンク７に開けられた取付孔７Ｈに取付治具３０を介して取り付けられている。この取付治具３０は、バルクタンク７の内側から外側に貫通させるグロメット３１と、バルクタンク７の外側でこのグロメット３１をシールするゴム製のパッキング３２、及びグロメット３１の胴部外周に形成された螺子部に螺着させてグロメット３１をバルクタンク７に固着するナット３３から構成される。放射温度測定センサ１７は、このグロメット３１の胴部外周に開けられた貫通孔３４に差し込まれて取り付けられる。
【００４９】
ところで、放射温度測定センサ１７は、グロメット３１の貫通孔３４の中に挿入されて取り付けられただけでは、バルクタンク７内のミルクの飛沫や、タンク内の洗浄時の洗浄水が、センサ１７の測定面（受光部）１７Ａに付着する。また、低温保管されたミルクに搾乳開始後に温かいミルクが投入されると、温度差によって蒸気が発生し、このことによってもセンサ１７の測定面１７Ａに水滴等が付着する。そして、このように水滴がセンサ１７の測定面１７Ａに付着すると、測定面１７Ａへの受光量が減り、放射温度測定センサ１７の測定感度が悪化することになる。受光量の不足は、測定面１７Ａに付着したミルクが乾燥した状態でも発生する。そこで、本発明では、放射温度測定センサ１７の温度測定面１７Ａの前方に保護部材４０を取り付け、バルクタンク７内の液体がセンサ１７の温度測定面１７Ａの前方に滞留しないようにしている。
【００５０】
この保護部材４０としては、図１０(b)から(f)に示すような実施例が考えられるが、保護部材４０の形状はこれらの実施例の形状に限定されるものではない。図１０(b)に示す実施例の保護部材４０は、透明なブラスチックで作られた所定長さの円柱４１（直径は貫通孔３４の内径に等しい）の先端部を斜めにカットしたものである。図１０(c)に示す実施例の保護部材４０は、所定長さの円筒４２の先端部を斜めにカットし、このカット面に透明な楕円形の蓋４３を接合したものである。図１０(d)に示す実施例の保護部材４０は、透明なブラスチックで作られた所定長さの角柱４４の先端部を斜めにカットしたものである。図１０(e)に示す実施例の保護部材４０は、所定長さの角筒４５の先端部を斜めにカットし、このカット面に透明な矩形の蓋４６を接合したものである。これら２つの実施例の場合は、グロメット３１に設けられた貫通孔３４のバルクタンク側が矩形孔となっている。図１０(f)に示す実施例の保護部材４０は、透明なブラスチックで作られた所定長さの円筒４７の先端面に、放射温度測定センサ１７側に凸な円錐孔４８を設けたものである。これらの透明な保護部材４０の材料としては、シリコン系の樹脂を使用することができる。
【００５１】
保護部材４０を以上説明したような形状に構成すると、保護部材４０のバルクタンク７の内部側の面が液面に対して斜めになっているために、たとえ液体が保護部材４０のこの面に付着しても、付着した液体が保護部材の周囲に流れることになり、放射温度測定センサ１７の測定面１７Ａの中央部に対向する保護部材４０の部位には液体が滞留しない。よって、放射温度測定センサ１７の測定面１７Ａの中央部に液面から入射される赤外線量は保護部材４０に付着した液体の影響を殆ど受けなくなる。
【００５２】
なお、以上説明した実施例における保護部材４０は、グロメット３１の貫通孔３４から突出して設けられているが、保護部材４０の長さはこれらの実施例に限定されるものではなく、グロメット３１の貫通孔３４の内部に傾斜面が位置するように構成しても良いものである。
【００５３】
図１１(a)は図８で説明した放射温度測定センサ１７のバルクタンク７への設置状態の別の実施例を示すものであり、バルクタンク７の上部の部分断面を示している。この実施例の放射温度測定センサ１７は、図１０で説明した実施例と同様に、バルクタンク７に開けられた取付孔７Ｈに取付治具３０を介して取り付けられている。この取付治具３０の構成は図１０の実施例と同様であり、バルクタンク７の内側から外側に貫通させるグロメット３１と、バルクタンク７の外側でこのグロメット３１をシールするゴム製のパッキング３２、及びグロメット３１の胴部に形成された螺子部に螺着させてグロメット３１をバルクタンク７に固着するナット３３から構成される。放射温度測定センサ１７が、このグロメット３１の胴部に開けられた貫通孔３４に差し込まれて取り付けられることも同様である。
【００５４】
一方、この実施例の放射温度測定センサ１７では、バルクタンク７内のミルクの飛沫やタンク内の洗浄時の洗浄水がセンサ１７の測定面１７Ａに付着するのを防止する保護部材４０が、透明な保護板としてグロメット３１のフランジ部３５に取り付けられている。従って、取付治具３０が図１０のような状態でバルクタンク７に取り付けられていると、保護部材４０がバルクタンク７内の液面と平行になってしまい、液体が保護部材４０の中央部に付着する可能性あり、この場合には放射温度測定センサ１７の測定感度が悪化することになる。
【００５５】
そこで、この実施例では、放射温度測定センサ１７を取り付けるバルクタンク７の上部の一部に斜めに傾斜する傾斜部７Ｓ設け、この傾斜部７Ｓに取付孔７Ｈを設けている。この結果、取付治具３０がバルクタンク７内の液面に対して傾斜して取り付けられることになり、保護部材４０も液面に対して傾斜することになる。このようにすることにより、放射温度測定センサ１７の温度測定面１７Ａの前方に位置する保護部材４０の中央部に、バルクタンク７内の液体が滞留しないようなる。よって、放射温度測定センサ１７の測定面１７Ａの中央部に液面から入射される赤外線量は保護部材４０に付着した液体の影響を殆ど受けなくなる。
【００５６】
図１１(b)は図８で説明した放射温度測定センサ１７のバルクタンク７への設置状態の更に別の実施例を示すものであり、バルクタンク７の上部の部分断面を示している。この実施例の放射温度測定センサ１７は、バルクタンク７に開けられた取付孔７Ｈに取付治具５０を介して取り付けられている。この取付治具５０は、バルクタンク７の外側から内側に貫通させるグロメット５１と、バルクタンク７の外側でこのグロメット５１をシールするゴム製のパッキング５２、及びグロメット５１の胴部外周に形成された螺子部に螺着させてグロメット５１をバルクタンク７に固着するナット５３から構成される。また、この実施例の放射温度測定センサ１７は、グロメット５１のフランジ部５５とパッキング５２との間に挟み込まれて固定されるクランク形状のブラケット２９に、ナット３９によって取り付けられ、その温度測定面１７Ａが、グロメット５１の胴部に開けられた貫通孔５４を通じて、バルクタンク７内の液面に対向するようになっている。
【００５７】
一方、この実施例の放射温度測定センサ１７には、バルクタンク７内のミルクの飛沫やタンク内の洗浄時の洗浄水がセンサ１７の測定面１７Ａに付着するのを防止する保護部材４０が、透明な保護板としてグロメット５１のフランジ部５５に取り付けられている。この場合、フランジ部５５の板厚が均一であると、保護部材４０がバルクタンク７内の液面と平行になってしまい、液体が保護部材４０の中央部に付着する可能性あり、この場合には放射温度測定センサ１７の測定感度が悪化することになる。
【００５８】
そこで、この実施例では、グロメット５１のフランジ部５５の板厚を変え、バルクタンク７の外側の面をバルクタンク７の外側の面に対して斜めに傾斜させている。保護部材４０はこの傾斜するフランジ部５５に、中央部にブラケット５１の貫通孔５４に重なる開口３８を備えたキャップ３７で取り付けられている。この結果、保護部材４０がバルクタンク７内の液面に対して傾斜して取り付けられることになり、放射温度測定センサ１７の温度測定面１７Ａの前方に位置する保護部材４０の中央部に、バルクタンク７内の液体が滞留しないようなる。よって、放射温度測定センサ１７の測定面１７Ａの中央部に液面から入射される赤外線量は保護部材４０に付着した液体の影響を殆ど受けなくなる。
【００５９】
図１１(a)，(b)で説明した保護部材４０を構成する保護板は、ポリエチレンシートを用いて構成することができる。そして、図１１(b)で説明した実施例に使用するこのポリエチレンシートの厚さは、０．１ｍｍ程度で良い。
【００６０】
図１２(a) は本発明のミルク貯蔵タンクの温度監視システムで使用する搾乳プログラムの一例を示す図である。搾乳時には、前述のように、搾乳器３による搾乳の前後に、前洗浄と後洗浄が行われる。図１２(b) は本発明のミルク貯蔵タンクの温度監視システムで使用するバルクタンクの冷却温度プログラムを示す図である。
【００６１】
このプログラムでは、最初の搾乳直後はバルクタンク内のミルクの温度を牛の体温から段階的に低下させて行き、搾乳から２時間を経た後はミルクの温度を５℃未満に保持し、２度目の搾乳直後には、バルクタンクに流入する体温に近い温度のミルクによってバルクタンク内のミルクの温度が上昇しないように冷却し、集荷後のバルクタンクの洗浄時にはバルクタンク内の温度を一旦高温にするようになっており、バルクタンク内の温度がこの温度プログラムから大きく外れた場合には、警報を発するようになっている。
【００６２】
図１３は本発明のミルク貯蔵タンクの温度監視システムを適用するミルキングシステムにおける各部の正常時の動作を示すものであり、(a) はバルクタンク７内のミルクが増減する様子、(b) はバルクタンク７内の温度の推移、(c) は真空ポンプ１の稼動時間、(d) はバルクタンク７へのミルク流入を検出するセンサ出力、(e) は冷却機１０の作動時間、(f) はアジテータ１２の稼動状態をそれぞれ示している。
【００６３】
この例では、第２の期間に４回の搾乳が行われており、第１の期間では高温の温水によってバルクタンク内の温度が上昇していることが分かる。本発明ではミルキングシステムがこのような正常動作から外れていないかどうかを監視することができる。
【００６４】
以上説明した第１の実施例では、酪農家において搾乳したミルクを貯蔵するための、冷却機を備えたバルクタンク７の温度監視システムを構築するに際して、バルクタンク７内の温度の監視サイクルを、図１４に示すように、ミルクバルクタンク７からミルクを集荷する集荷時刻から、集荷後に最初に搾乳が開始されてミルクの貯蔵が開始される時刻までの高温監視期間である第１の期間と、集荷後に最初にミルクが貯蔵開始される時刻からバルクタンク７からミルクを集荷する時刻までの低温監視期間である第２の期間に区分した。この第１の実施例では、第１の期間と第２の期間が時間的に連続したものであった。
【００６５】
一方、第２の実施例では、バルクタンク７内の温度監視サイクルを、図１５(a)に示すような、ミルクを取り扱う会社のバルクタンク７からの集荷後の、バルクタンク７の高温洗浄の開始時刻から次回の高温洗浄の開始時刻までの高温期間、即ち、高温期のインターバルと、図１５(b)に示すような、搾乳開始後のミルクのバルクタンク７への貯蔵開始時刻から次回の貯蔵開始時刻までの間の低温期間、即ち、低温期のインターバルとに区分した。そして、高温期のインターバルと低温期のインターバルのそれぞれを、独立して管理するようにした。
【００６６】
第２の実施例でも、第１の実施例と同様に、前述のセンサを使用してバルクタンク７内の温度を定期的に測定するが、第２の実施例では、測定したバルクタンク７の中の温度値を、高温判定用のメモリと、低温判定用のメモリを、それぞれ独立したメモリに記憶させる。そして、各メモリに記憶されたバルクタンク７の温度の推移を見て、例えば、高温判定用の温度管理では、高温期のインターバルが始まって１時間以内にバルクタンク７内の温度が判定基準温度である４０°Ｃ以上にならないと警報を発生させ、低温判定用の温度管理では、低温期のインターバルが始まって２時間以内にバルクタンク７内の温度が判定基準温度である５°Ｃ以下になっていないと警報を発生させることができる。
【００６７】
なお、第２の実施例の別の形態として、測定したバルクタンク７の中の温度値を、１つのメモリを高温判定用の領域と、低温判定用の領域に分けてそれぞれ独立して記憶させることもできる。この場合は、メモリの独立した各記憶領域に記憶されたバルクタンク７の温度の推移を見て、前述の実施形態と同様に、例えば、高温判定用の温度管理では、高温期のインターバルが始まって１時間以内にバルクタンク７内の温度が判定基準温度である４０°Ｃ以上にならないと警報を発生させ、低温判定用の温度管理では、低温期のインターバルが始まって２時間以内にバルクタンク７内の温度が判定基準温度である５°Ｃ以下になっていないと警報を発生させることができる。
【００６８】
この動作に加えて、第２の実施例のバルクタンク７の温度監視システムでは、低温期のインターバル、及び高温期のインターバルにおけるバルクタンク７内の温度の監視を、これらの期間の途中における状態安定期で打ち切ってリセットすることができる。
【００６９】
例えば、図１６に示すように、ある低温期のインターバルにおける温度監視期間を、図中の符号Ｒで示す時点で打ち切ってリセットすることができる。このリセットの時点は、低温期のインターバルが開始されてから、次の低温期のインターバルが開始される前の時点である。このリセットの時点を決定する具体的な方法としては、バルクタンク７の中の温度の推移の過去の実績から、バルクタンク７の中の温度の推移がある状態になった以降は、同じ状態が次の低温期のインターバルの開始時点まで継続すると判定できる時点とする方法がある。また、低温期のインターバルにおいて、このインターバルの開示時点から、バルクタンク７内の温度が安定する所定時間が経過した時点をリセットの時点と決め、これを自動的に行うこともできる。
【００７０】
なお、低温期のインターバルの中に、高温期のインターバルにおける温度変化が入ってくる４回毎の低温期のインターバル（一般に、１つの低温期のインターバルは１２時間であり、集乳は２日に１回行われるので、高温期のインターバルは４８時間であるため）では、バルクタンク７の内部の温度が高温になる前に、低温期のインターバルにおける温度監視を打ち切る必要がある。この場合の低温期のインターバルにおける温度監視のリセットの時点は、集乳業者が手動によってリセットする時点、バルクタンク７の集乳用のバルブが開弁された時点、バルクタンク７内の洗浄スイッチがオンされた時点、或いは、バルクタンク７内のミルクが空になったことを示すセンサからの信号を検出した時点、のいずれかとすることができる。
【００７１】
また、高温期のインターバルにおけるバルクタンク７内の温度の監視を打ち切ってリセットする時点は、バルクタンク７内の温度が所定温度以下の低温になった時点、等とすることができる。
【００７２】
更に、以上説明した第１の実施例と第２の実施例におけるバルクタンク７の温度管理システムにおいて、公衆回線、又は携帯電話回線により、遠隔地の外部団体、例えば、農業協働組合等の管理機関に、バルクタンク７内の検出温度データを送信し、このような外部団体で農場のバルクタンク７の記録データの収集、管理を行うことも可能である。また、外部団体における管理において、所定のバルクタンク７に異常が発見された時には、その警報を、逆に外部団体側から、公衆回線、又は携帯電話回線を使用してバルクタンク７を備えた農家や、バルクタンク７の補修団体等の予め指定された関係部門に送り返すことにより、バルクタンク７に異常が発生した際でも、その異常状態の回復等を一層効率的に短時間で行うことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】ミルキングシステムにおける本発明の一実施例のミルク貯蔵タンクの温度監視システムの全体構成を示す構成図である。
【図２】本発明のミルク貯蔵タンクの温度監視システムにおける、高温監視期間（第１の期間）と低温監視期間（第２の期間）を示すサイクル図である。
【図３】(a) 〜(e) は搾乳施設から延長されてバルクタンクに接続されているミルクライン、又はこれらの近傍に設置されたセンサの設置位置を示す図である。
【図４】図１の制御装置の本発明のミルク貯蔵タンクの温度監視システムに使用する部分の構成を示すブロック構成図である。
【図５】図１の制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】冷却機及びアジテータが正常に作動している時の、バルクタンク内のミルクの底面付近の温度と表面温度の搾乳後の推移を示す線図である。
【図７】冷却機は正常であるがアジテータに異常が生じた時の、バルクタンク内のミルクの底面付近の温度と表面温度の搾乳後の推移を示す線図である。
【図８】(a) は放射温度測定センサのバルクタンク内の設置位置を示す図、(b) ，(c) はバルクタンク内のミルクの表面近傍の温度を測定するフロートの構成を示す図である。
【図９】(a) ，(b) はバルクタンク内のミルクの表面近傍の温度を測定する差込式温度センサの構成を示す図である。
【図１０】(a) は図８で説明した放射温度測定センサのミルク貯蔵タンクへの設置状態の一実施例を示すミルク貯蔵タンクの要部断面図、(b) は(a)の放射温度測定センサのミルクの液面側に取り付ける保護部材の一例を示す斜視図、(c)は(b)の保護部材の変形例を示す組立斜視図、(d)は(a)の保護部材の別の実施例を示す斜視図、(e)は(d)の保護部材の変形例を示す組立斜視図、(f)は(a)の保護部材の更に別の実施例を示す斜視図である。
【図１１】(a) は図８で説明した放射温度測定センサのミルク貯蔵タンクへの設置状態の別の実施例を示すミルク貯蔵タンクの要部断面図、(b) は図８で説明した放射温度測定センサのミルク貯蔵タンクへの設置状態の更に別の実施例を示すミルク貯蔵タンクの要部断面図である。
【図１２】(a) は本発明のミルク貯蔵タンクの温度監視システムで使用する搾乳プログラムの一例を示す図、(b) は本発明のミルク貯蔵タンクの温度監視システムで使用するバルクタンクの冷却温度プログラムを示す図である。
【図１３】(a) はバルクタンク内のミルクの増減を時間と共に示す図、(b) はバルクタンク内の温度の推移を示す図、(c) は真空ポンプの稼動時間を示す図、(d) はバルクタンクへのミルク流入を検出するセンサ出力を示す図、(e) は冷却機の作動時間を示す図、(f) はアジテータの稼動状態を示す図である。
【図１４】本発明の第１の実施例のミルク貯蔵タンクの温度監視システムにおける第１の期間と第２の期間のタンク内温度の変化を時間と共に示す図である。
【図１５】(a)は本発明の第２の実施例のミルク貯蔵タンクの温度監視システムにおける高温期のインターバルを説明する図、(b)は本発明の第２の実施例のミルク貯蔵タンクの温度監視システムにおける低温期のインターバルを説明する図である。
【図１６】図１５(b)に示した低温期のインターバルにおける温度監視期間を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
１ 真空ポンプ
２ 真空ライン
３ 搾乳器
４ ミルクライン
６ ミルクポンプ
７ ミルク貯蔵タンク（バルクタンク）
９ 制御装置
１０ 冷却機
１１ 冷却プレート
１２ アジテータ
１４，１９，２７ 温度センサ
１５ 排出口
１６ センサ
１７ 放射温度測定センサ
１８ フロート
２０ 制御部
３０ 取付治具
４０ 保護部材
５０ 取付治具
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酪農家において搾乳したミルクを貯蔵するための、冷却機を備えたミルク貯蔵タンクの温度監視システムであって、
ミルク貯蔵タンク内に貯蔵されているミルクの温度の監視を、貯蔵ミルクの表面温度を測定して計測し、これを記録することによって行うことを特徴とするミルク貯蔵タンクの温度監視システム。
【請求項２】
請求項１に記載のミルク貯蔵タンクの温度監視システムであって、
前記貯蔵ミルクの表面温度の測定を、前記貯蔵ミルクの最大液面位より上方に位置させた放射温度検出センサを使用して、貯蔵ミルクの表面から放出される赤外線エネルギ量を非接触で計測することによって行うようにしたことを特徴とするミルク貯蔵タンクの温度監視システム。
【請求項３】
請求項２に記載のミルク貯蔵タンクの温度監視システムであって、
前記放射温度検出センサの前記貯蔵ミルクの液面に対向する面に、透明な保護部材を取り付け、この保護部材は、表面に水滴が付着しにくい形状に形成する、或いは、前記貯蔵ミルクの液面に対して傾斜させて、その表面に水滴が付着しにくくしたことを特徴とするミルク貯蔵タンクの温度監視システム。
【請求項４】
請求項１に記載のミルク貯蔵タンクの温度監視システムであって、
前記貯蔵ミルクの表面温度の測定を、前記貯蔵タンクの中に設置したフロートに内蔵した温度センサによって行うようにしたことを特徴とするミルク貯蔵タンクの温度監視システム。
【請求項５】
請求項１に記載のミルク貯蔵タンクの温度監視システムであって、
前記貯蔵ミルクの表面温度の測定を、前記貯蔵タンクの中に差し込んだ棒状、又は板状の温度計により行うようにしたことを特徴とするミルク貯蔵タンクの温度監視システム。
【請求項６】
請求項１から５の何れか１項に記載のミルク貯蔵タンクの温度監視システムであって、
前記貯蔵タンクにミルクを貯蔵するために備えられた真空ポンプの作動が確認されている状態で、搾乳によるミルクの前記貯蔵タンクへの貯蔵開始後、所定時間内に前記貯蔵タンク内のミルクを冷却する冷却機のスイッチがオンされたか否かを確認する冷却機の作動確認手段が設けられていることを特徴とするミルク貯蔵タンクの温度監視システム。
【請求項７】
請求項６に記載のミルク貯蔵タンクの温度監視システムであって、
前記作動確認手段が、前記冷却機のスイッチがオフの場合に、警告表示用の信号を出力することを特徴とするミルク貯蔵タンクの温度監視システム。
【請求項８】
請求項６に記載のミルク貯蔵タンクの温度監視システムであって、
前記作動確認手段が、前記冷却機のスイッチがオフの場合に、強制的に前記冷却機のスイッチをオンする信号を出力することを特徴とするミルク貯蔵タンクの温度監視システム。
【請求項１】
酪農家において搾乳したミルクを貯蔵するための、冷却機を備えたミルク貯蔵タンクの温度監視システムであって、
ミルク貯蔵タンク内に貯蔵されているミルクの温度の監視を、貯蔵ミルクの表面温度を測定して計測し、これを記録することによって行うことを特徴とするミルク貯蔵タンクの温度監視システム。
【請求項２】
請求項１に記載のミルク貯蔵タンクの温度監視システムであって、
前記貯蔵ミルクの表面温度の測定を、前記貯蔵ミルクの最大液面位より上方に位置させた放射温度検出センサを使用して、貯蔵ミルクの表面から放出される赤外線エネルギ量を非接触で計測することによって行うようにしたことを特徴とするミルク貯蔵タンクの温度監視システム。
【請求項３】
請求項２に記載のミルク貯蔵タンクの温度監視システムであって、
前記放射温度検出センサの前記貯蔵ミルクの液面に対向する面に、透明な保護部材を取り付け、この保護部材は、表面に水滴が付着しにくい形状に形成する、或いは、前記貯蔵ミルクの液面に対して傾斜させて、その表面に水滴が付着しにくくしたことを特徴とするミルク貯蔵タンクの温度監視システム。
【請求項４】
請求項１に記載のミルク貯蔵タンクの温度監視システムであって、
前記貯蔵ミルクの表面温度の測定を、前記貯蔵タンクの中に設置したフロートに内蔵した温度センサによって行うようにしたことを特徴とするミルク貯蔵タンクの温度監視システム。
【請求項５】
請求項１に記載のミルク貯蔵タンクの温度監視システムであって、
前記貯蔵ミルクの表面温度の測定を、前記貯蔵タンクの中に差し込んだ棒状、又は板状の温度計により行うようにしたことを特徴とするミルク貯蔵タンクの温度監視システム。
【請求項６】
請求項１から５の何れか１項に記載のミルク貯蔵タンクの温度監視システムであって、
前記貯蔵タンクにミルクを貯蔵するために備えられた真空ポンプの作動が確認されている状態で、搾乳によるミルクの前記貯蔵タンクへの貯蔵開始後、所定時間内に前記貯蔵タンク内のミルクを冷却する冷却機のスイッチがオンされたか否かを確認する冷却機の作動確認手段が設けられていることを特徴とするミルク貯蔵タンクの温度監視システム。
【請求項７】
請求項６に記載のミルク貯蔵タンクの温度監視システムであって、
前記作動確認手段が、前記冷却機のスイッチがオフの場合に、警告表示用の信号を出力することを特徴とするミルク貯蔵タンクの温度監視システム。
【請求項８】
請求項６に記載のミルク貯蔵タンクの温度監視システムであって、
前記作動確認手段が、前記冷却機のスイッチがオフの場合に、強制的に前記冷却機のスイッチをオンする信号を出力することを特徴とするミルク貯蔵タンクの温度監視システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００７−１１１０５８（Ｐ２００７−１１１０５８Ａ）
【公開日】平成１９年５月１０日（２００７．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１２０１８（Ｐ２００７−１２０１８）
【出願日】平成１９年１月２２日（２００７．１．２２）
【分割の表示】特願２００１−３３６８４２（Ｐ２００１−３３６８４２）の分割
【原出願日】平成１３年１１月１日（２００１．１１．１）
【出願人】（０００１０５８４４）サージミヤワキ株式会社 (7)
【公開日】平成１９年５月１０日（２００７．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月２２日（２００７．１．２２）
【分割の表示】特願２００１−３３６８４２（Ｐ２００１−３３６８４２）の分割
【原出願日】平成１３年１１月１日（２００１．１１．１）
【出願人】（０００１０５８４４）サージミヤワキ株式会社 (7)
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