乳量計
【課題】複数工程を含む洗浄作業等を独立して判定することのできる安価な洗浄監視装置を提供する。
【解決手段】搾乳機の搾乳ユニットの送乳経路に設置される乳量計が、制御部１００と、記録手段１０２と、送乳経路に臨ませて設けた温度センサ１０７と電気伝導度センサ１０８とを有し、前記記録手段１０２には予め外部機器が実行する流体による作業工程の種別特徴と良否判定に用いる作業工程の種別に応じた所定の基準値が格納されており、前記制御部１００が、前記センサの出力変化と前記作業工程の種別特徴とを比較観察し、その結果により現在行われている作業工程の種別を独自に判定する工程種別判定手段１０１ｂと、前記センサの出力が前記良否判断に用いる作業工程の種別に応じた所定の基準値を充たす状態が所定時間継続したかどうかにより、当該作業工程の良否を独自に判断する作業工程良否判断手段１０１ｃとを備えている。
【解決手段】搾乳機の搾乳ユニットの送乳経路に設置される乳量計が、制御部１００と、記録手段１０２と、送乳経路に臨ませて設けた温度センサ１０７と電気伝導度センサ１０８とを有し、前記記録手段１０２には予め外部機器が実行する流体による作業工程の種別特徴と良否判定に用いる作業工程の種別に応じた所定の基準値が格納されており、前記制御部１００が、前記センサの出力変化と前記作業工程の種別特徴とを比較観察し、その結果により現在行われている作業工程の種別を独自に判定する工程種別判定手段１０１ｂと、前記センサの出力が前記良否判断に用いる作業工程の種別に応じた所定の基準値を充たす状態が所定時間継続したかどうかにより、当該作業工程の良否を独自に判断する作業工程良否判断手段１０１ｃとを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動制御により洗浄工程・殺菌工程のような流体を用いた作業を行う機能を有する搾乳機において、作業の進捗とその良否を自動判定するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パイプラインミルカーを用いた集乳システムでは、一般に、図１０のように真空ポンプＰ１により乳牛に装着した搾乳ユニット１０から集乳配管１１を介してレシーバージャー１２に生乳を集め、さらに集めた生乳を送乳ポンプＰ２によりバルククーラー３０に送って巡回サービスによる集乳まで冷蔵保管する。
【０００３】
これらの集乳システム及び保管システムにおいては、ミルクの品質保持のため、温度の管理と所定の手順に基づいた内部の洗浄・殺菌が重要であり、真空ポンプＰ１及び送乳ポンプＰ２を利用した自動洗浄・殺菌システムが知られている。例えば、図１０に示すパイプラインミルカーでは、予め送乳ポンプＰ２の吐出側配管１３を洗浄槽２０内に接続すると共に、洗浄槽２０の上方を通る集乳配管１１の分岐管１４に設けた接続口１５、１５・・・に搾乳ユニット１０を接続する。そして搾乳ユニット１０の各ティートカップの先端を洗浄槽２０内の洗浄液に浸すことにより、洗浄槽２０から、搾乳ユニット１０、分岐管１４、集乳配管１１、レシーバージャー１２、送乳ポンプＰ２を経由する洗浄液の循環回路を形成する。そして洗剤供給装置２１から所定の種類・量の洗浄剤を洗浄槽２０に供給し不図示の湯水バルブからの湯または水と混合することにより、所定量の洗浄液を洗浄槽２０に貯溜する。そして真空ポンプＰ１と送乳ポンプＰ２を駆動することにより洗浄液を強制循環させ、搾乳ユニット１０、集乳配管１１、レシーバージャー１２を自動洗浄する。洗浄終了時やかけ流し洗浄の場合には、送乳ポンプＰ２の吐出側配管に設けた排水弁１６を開放し、戻った水や洗浄液を自動排出する。洗剤供給装置２１は殺菌剤を供給することも可能であり、殺菌工程では殺菌液を循環させて同様の処理を行う。これらの処理は、真空ポンプＰ１、送乳ポンプＰ２、洗剤供給装置２１、湯水バルブ、排水弁１６等の動作を制御する自動制御装置（不図示）によって行われる。
【０００４】
パイプラインミルカーの洗浄方法は、搾乳作業の前後に、水、酸性・アルカリ性洗浄液等の洗浄水を循環させて洗浄を行う。通常の洗浄手順では、まず常温の水やぬるま湯による最初のかけすすぎにより、乳成分を洗い流す。次にアルカリ性洗浄剤を含む洗浄水での循環洗浄による脂肪分の分解洗浄や、酸性の洗浄水での循環洗浄による無機物類の除去などを順次行って溶けにくい汚れを除去する。その後、水やぬるま湯等で最後のかけすすぎを行って洗浄液を洗い流す。洗浄後、搾乳の前に、さらに殺菌液による殺菌作業を行うこともある。
【０００５】
他方、自動搾乳機において、乳牛毎の搾乳データを収集して、各個体の健康状態等を管理するために乳量計が用いられる。現在用いられている非貯留式の電子式乳量計は、搾乳機の配管内に臨む乳流量センサ、乳流量の積算手段、記憶手段、搾乳終了の判定手段、結果の表示手段等を有し、配管を通過する乳量を測定して表示手段に表示し、搾乳終了と判定したときに終了を示す警報を表示する。乳流量センサとしては、電気伝導度センサを使用し、電極間の電気伝導度の変動から、配管内を断続的に流れるミルクの量を推定するものが広く用いられている。また貯留式の乳量計では、弁装置によりミルクを装置内に貯留し一定量に達すると集乳配管側に排出してその回数から排出流量を測定するが、液面検出のために電気伝導度センサを用いる場合がある。さらに乳量から泌乳終了を予測して警報したり、自動離脱装置を作動させて搾乳ユニットの回収を行わせる機能を有するものもある。図１はこれらの乳量計の設置方法の一例であり、搾乳ユニットとミルクラインの接続部を連絡するミルクチューブ上に設置されている。
【０００６】
特開２００３−２１００５８号公報記載の搾乳時間計測装置（特許第３７５１２５２号）は、各乳牛毎のミルク生産能力を評価するためにパイプラインミルカーに付設される乳量計測装置の改良に係るもので、真空ポンプ・送乳ポンプの作動時間から乳牛毎の実際の搾乳時間を積算する際に、搾乳前後のパイプライン洗浄時間を搾乳時間から除くために、真空ポンプの作動時間の長さで洗浄工程と搾乳工程とを判別し、搾乳工程における送乳ポンプの作動時間を搾乳時間として積算している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献２】特開２００３−２１００５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
自動制御により行われるパイプラインミルカーの洗浄・殺菌作業の良否判定においては、作業の進捗を参酌しながら工程に応じた判断基準を用いて作業の良否を判定する必要があったが、従来のものは、正しく洗浄／殺菌されているか（洗浄温度、洗剤濃度、洗浄時間）を判定する機能がなかった。搾乳機制御装置や洗浄装置に温度センサや電気伝導度センサを組み込んだものが市販されているが、通信インターフェースの設定や自動制御プログラムの書き換えなどが必要になるため、装置一式を新規導入せざるを得ず高額な投資となっていた。
【０００９】
特開２００３−２１００５８号公報記載の搾乳時間計測装置は、既設のパイプラインミルカーに設置可能であり、洗浄工程と搾乳工程とを判別して搾乳時間のみを積算できるものであるが、この方法は複数の洗浄剤等を用いた複雑な洗浄工程の進捗を個別に判断するのには適していない。またポンプ等の制御信号を利用しているのでそれらとの接続を必要とする。本発明は、搾乳機の洗浄工程や殺菌工程の良否を的確に判断できるとともに、新規の投資を最小限に抑えることのできるスタンドアロンの流体作業監視装置を提供することを一つの目的とする。
【００１０】
また、そこで本発明は、複数工程を含む流体作業の各工程の判断を、搾乳機制御装置や自動洗浄装置等の外部機器からの工程信号に基づくことなく、スタンドアローンの状態で独自判定することが可能であり、既存の制御装置や洗浄装置に容易に追加設置できる合理的な洗浄殺菌工程等の監視手段を提供することを目的とする。また、洗浄・殺菌作業の自動・手動を使用者が選択できる場合において、作業者が自ら工程を管理する場合にも対応できることをそれぞれ別の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１記載の発明は、搾乳機の搾乳ユニットの送乳経路に設置される洗浄等監視機能付乳量計であって、制御部と、記録手段と、送乳経路に臨ませて設けた温度センサと電気伝導度センサとを有し、前記記録手段には予め外部機器が実行する流体による作業工程の種別特徴と良否判定に用いる作業工程の種別に応じた所定の基準値が格納されており、前記制御部によって前記センサの全部またはいずれかの経時的な出力変化と前記作業工程の種別特徴とを比較観察し、その結果により現在行われている流体による作業工程の種別を外部機器からの信号を用いることなく独自に判定する工程種別判定手段と、前記センサの全部またはいずれかの出力が前記良否判断に用いる作業工程の種別に応じた所定の基準値を充たす状態が所定時間継続したかどうかにより、外部機器からの信号を用いることなく当該作業工程の良否を独自に判断する作業工程良否判断手段とを備えていることを特徴とする乳量計により、上記の課題を解決する。
【００１２】
本発明では、乳量計が乳量測定や乳質の判定のために備えている温度センサ、電気伝導度センサを、洗浄工程等の進捗監視や良否判定に活用することにより、自動制御により行われるパイプラインミルカーの洗浄・搾乳作業の進捗とその良否を自動判定することができる。また温度センサや、電気伝導度センサ以外にも、流体について実施される作業の性質により様々なものを組み合わせて使用することができる。
【００１３】
センサの経時的な出力変化を観察するとは、現在のセンサの出力と併せてそれまでの出力の推移を参酌しながら工程種別の判定を行うことをいい、好ましくは、記録手段に予め作業工程の順序と、各作業工程の種別特徴（作業工程を判定するための各センサ出力の閾値）を記録しておき、次回に行われるべき作業工程の種別特徴を示す基準値を記録手段から呼び出し、前記センサの出力と繰り返し比較することにより、現在行われている作業工程の種別を判定し、記録手段に格納する。従って、複数の洗浄剤を使用した複雑な工程を含む作業であっても、当該作業工程の制御機器と独立に作業工程の進捗を判断し、適切な種別特徴を呼び出して良否判断を行うことができる。
【００１４】
一般的なパイプラインミルカーの洗浄作業では、液温はすすぎ・殺菌工程では３５〜５０℃程度に保たれ、酸・アルカリ洗浄工程において６０℃程度に上昇するので、現在いずれの工程にあるかを判断するのには温度センサが有効である。また電気伝導度は、通常の水では０に近いが、洗浄液が混入するとその濃度に従って大きくなるので、すすぎ工程と、洗浄工程を区別したり、洗剤の投入量を確認するのに有効である。従って、温度センサと電気伝導度センサを併用することにより、工程の進捗のとその良否を正確に判定することができる。
【００１５】
良否判断に用いる基準値を充たす状態が所定時間継続したかどうかの判断は、センサの出力が基準値を充たす状態が一定時間繰り返されるかどうか、測定期間中に当該状態が一定回数表れたかどうか、他の条件が基準値を満たす状態におけるある変数の積算値が一定以上になるか、のいずれかを判断することにより行うことができる。一定時間とは固定値でも各工程ごとに異なる値でも良いが、異なる値とする場合は基準値の一部として記録手段に格納することが好ましい。
【００１６】
本発明の洗浄等監視機能付乳量計では、電気伝導度センサによる搾乳時の乳量測定機能に加えて、洗浄時・殺菌時等、搾乳機による他の流体作業時にも、温度センサ・電気伝導度センサの出力を考慮して現在の工程が何であるかを自ら判断でき、そのうえで基準を満たす温度・電気伝導度が継続した時間を積算することにより現在行われている工程の良否を判断するので、搾乳機制御装置や自動洗浄装置等の外部機器と通信しなくても独立に洗浄の良否判定を行うことができる。従って、既設のパイプラインミルカーであっても、本乳量計を追加することで流体作業の自動監視機能を利用することが可能である。また、複数の搾乳ユニットを有するパイプラインミルカーであっても、そのうちの一台について本乳量計を備えることにより、パイプラインミルカー全体の洗浄等監視を行うことができる。
【００１７】
請求項２記載の発明は、前記温度センサ及び電気伝導度センサに加えてｐＨセンサを備えるものである。ｐＨの値は、通常の水道水では６ないし７であり、アルカリ洗浄剤及び殺菌剤が投入されると大きくなり、酸性の洗浄剤が投入されると小さくなるので、ｐＨセンサの出力により、洗浄剤や殺菌剤の種類と量とをさらに正確に判断することができる。従って、温度センサ・電気伝導度センサ・ｐＨセンサを併用することにより、いずれの洗浄・殺菌工程が行われているかの判別とその良否を正確に判定することができる。
【００１８】
請求項３記載の発明は、前記流体による作業工程が洗浄工程と殺菌工程を含むことを特徴とする請求項１または２記載の洗浄監視機能付乳量計である。温度センサ・電気伝導度センサ・ｐＨセンサの全部または一部を適宜組み合わせることにより、洗浄工程と殺菌工程の進捗と良否とを判断することができる。
【００１９】
請求項４記載の発明は、前記乳量計が、温度に応じた電気伝導度の補正量を求める補正量算出手段を有し、電気伝導度から乳流量を計算する際に温度センサの出力に応じた補正を加えることにより、より正確な乳流量を測定できることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の洗浄等監視機能付乳量計である。補正量の算出は、所定の計算式により求めても良いし、記憶手段に記録させた換算用のテーブルを用いても良い。
【００２０】
請求項５記載の発明は、前記乳量計がさらに表示手段と入力手段を備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の洗浄等監視機能付乳量計である。表示手段には、現在行われている工程（搾乳機の洗浄作業であれば、酸洗浄・アルカリ洗浄・すすぎ）の表示や、作業の良否の判定を表示する。洗浄の良・不良をまた搾乳前に確認でき、確実に良質な牛乳を搾乳できる。また入力手段を備えているので、工程の順序や基準値が異なる場合であっても、入力手段から設定を行うことにより複数のプログラムから選択したり、記録手段に格納された基準値を書き替えて対応することができるので、パイプラインミルカーの制御プログラムが更新された場合にも容易に対応できる。
【００２１】
請求項６記載の発明は、前記記録手段が、作業工程良否判断手段による良否判断の結果を累積して記録することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の洗浄等監視機能付乳量計である。良否判断を記録することにより不良品の発生を未然に防いだり、異常な事態の発生した原因を容易に特定することができる。電気伝導度のデータ等を記録に残す場合には、液温の測定値を参照してこれらを補正すればいっそう正確な記録とすることができる。
【００２２】
請求項７記載の発明は、前記乳量計がさらに通信手段を備え、作業工程良否判断手段による良否判断の結果を外部の機器に送信できることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の洗浄等監視機能付乳量計である。例えば酪農家のパソコンを用いて洗浄記録を分析することにより、洗浄不良発生時の原因追及が可能となる。
【００２３】
本発明に係る洗浄等監視機能付乳量計によれば、洗浄の良・不良を搾乳前に確認できると共に、搾乳後にパソコンに洗浄記録を取り出すことにより、洗浄不良発生時の原因追求が可能であり、正しい洗浄が行われていたか、食の安心安全のトレーサビリティを高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る乳量計の設置方法の概念図
【図２】本発明に係る乳量計の縦断面図
【図３】制御回路の一例を示すブロック構成図
【図４】記録手段に格納される洗浄・殺菌工程良否判断基準値テーブルの一例
【図５】洗浄・殺菌工程監視手順を示すフローチャート
【図６】洗浄・殺菌工程判定手順を示すフローチャート
【図７】洗浄・殺菌工程良否判定手順を示すフローチャート
【図８】搾乳機の洗浄工程時の各センサの出力変化を示す図
【図９】搾乳機の殺菌工程時の各センサの出力変化を示す図
【図１０】パイプラインミルカーの自動洗浄システムの説明図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照しながら、本発明の具体的な実施形態について説明する。図１および図２は、パイプラインミルカーに本発明に係る洗浄等監視機能付乳量計１を設置する場合の機器の接続方法を示す概念図である。この実施例における乳量計１は貯留式のもので、電磁弁１１５と、ミルクを一時貯留する計量容器部１１６とからなり、計量容器部１１６はさらに、側面のくびれにより下部の計量室Ｒｍ、中央部の気液分離室Ｒｓ、上部の気圧切替室Ｒｃに区分され、気圧切替室Ｒｃと気液分離室Ｒｓの間に設けられたダイヤフラムに連動する弁機構Ｖが、計量室Ｒｍの上部および下部を交互に開閉するようになっている。また計量容器部１１６の側部には、上端が気液分離室Ｒｓ内の上端近くに開口し、下端が計量室Ｒｍ内に開口した給気筒部が設けられ、その中に該計量容器部１１６の液面の高さを検出する電気伝導度センサ１０８と、洗浄等監視に用いる温度センサ１０７と、ｐＨセンサ１０９が設置されており、これらのセンサの出力が流体作業監視装置の制御回路１００に出力される。
【００２６】
搾乳時には、まず電磁弁１１５が気圧切替室Ｒｃの接続管を大気開放させ、弁機構Ｖが計量室Ｒｍの上部を開き下部を閉じることにより、搾乳ユニット１０から気液分離室Ｒｓに流入した生乳が計量室Ｒｍ及び気液分離室Ｒｓ内に貯留される。一定量のミルクが貯留され、電気伝導度センサ１０８が液面上昇を検出すると、電磁弁１１５が気圧切替室Ｒｃの接続管を真空配管に連通させ、弁機構Ｖが計量室Ｒｍの上部を閉じ下部を開くことにより、計量室Ｒｍ内部の生乳を集乳配管に送出する。このように気圧切替室Ｒｃを真空配管及び大気に交互に連通させることにより計量室Ｒｍの容積分の生乳を集乳配管に送出することができる
【００２７】
図３は制御回路の一例を示すブロック構成図である。本実施例の装置は搾乳機の洗浄・殺菌工程監視装置であり、作業者の設定により複数の洗浄工程と殺菌工程を監視可能なものである。また流体質センサとして電気伝導度センサとｐＨセンサの二種類を備えている。制御ボックス１００において、マイコン１０１はＡ／Ｄ変換回路１０４〜１０６を介して、温度センサ１０７、電気伝導度センサ１０８、ｐＨセンサ１０９と接続されている。また温度センサ１０７は、洗浄液・殺菌液の循環する配管の内部に設置され、洗浄又は殺菌中、液温を測定・記憶し、アナログデータとしてＡ／Ｄ変換回路１０４に送信する。電気伝導度センサ１０８及びｐＨセンサ１０９は、洗浄又は殺菌中、それぞれ配管内の電気伝導度及びｐＨ等の変化を測定・記憶し、アナログデータとしてＡ／Ｄ変換回路１０５及び１０６に送信する。Ａ／Ｄ変換回路１０４〜１０６はこれらのデータをデジタルデータに変換する。
【００２８】
制御回路１００はまた、記録手段１０２、入力手段である運転／モード切替スイッチ１１３と洗浄・殺菌工程設定手段１１４、出力手段である表示装置１１０及び通信装置１１１を備え、さらに５Ｖ内蔵電源１１２を備えている。表示部は、装置の前面に設置された液晶表示装置等であり、各洗浄又は殺菌工程の判別結果と、洗浄・殺菌結果の良否を表示する。通信装置１１１は、無線通信手段等により、判別した工程の順序と良否判断の記憶データを、無線機能を備えたパソコン等に出力することができる。また制御回路１００は乳量測定のための電磁弁１１５と接続されている。
【００２９】
マイコン１０１は、プログラムが実行されることによる論理ブロックとして、各Ａ／Ｄ変換回路１０４〜１０６の信号を繰り返しモニタして記録手段１０２から読み出した基準値と比較して流体の質を判定する流体質判定手段１０１ａと、さらに内部のタイマーにより条件成立後の経過時間を積算して、記録手段１０２から読み出した基準値と比較し、工程の進捗を自動洗浄装置の制御部などから工程信号を受信することなくスタンドアローンにより独自判定する工程種別判断手段である洗浄及び殺菌工程独自判断手段１０１ｂ、及び洗浄及び殺菌工程の良否結果を判定する作業工程良否判断手段である洗浄及び殺菌工程良否判定手段１０１ｃ、乳量測定を行う乳量測定手段１０１ｄを有している。記録手段１０２は不揮発性のメモリであり、良否判定と工程判定のプログラム、判定する工程の順序、判定基準値テーブル、現在の工程、過去の判定データ等が格納される。自動洗浄装置の機種によっては洗浄工程が異なる場合があるため、洗浄・殺菌工程設定手段１１３からの入力に従って、判定する工程・基準値等を選択設定できる方式となっている。設定内容は記録手段１０２に記録され、それに従ってマイコン１０１に各手順が呼び出される。
【００３０】
なお、洗浄殺菌工程監視装置１は、自動洗浄装置等からは独立したスタンドアローンに構成されており、それらの機器と信号の送受信がなされることはない。従って、それらの機器に影響を受けることはなく、また影響を与えることがないとともに、通信インターフェースの設定やプログラムの書き換えなども不要であるため、それらの機器がすでに設定されているシステムであっても別個独立して容易に追加設定することができる。
【００３１】
以下、本実施例の洗浄殺菌工程監視装置１を使用した搾乳及び洗浄方法について説明するが、本発明のパイプラインミルカーの洗浄システムは、図１０に示されるものと略同様であるから同じ参照符号を用いて示す。搾乳時には、図１のように、洗浄監視機能付乳量計１が設置された搾乳ユニット１０が牛舎の集乳配管１１に接続される。作業者が運転／モード切替スイッチ１１３を操作して乳量測定手段１０１ｄを作動させ、搾乳ユニット１０の各ティートカップを乳牛の乳頭に装着して自動搾乳を行うと、乳量測定手段１０１ｄは電気伝導度センサ１０８の出力を監視しながら電磁弁１１５を開閉し、乳量計１上部の気圧切替室Ｒｃを大気圧と負圧に交互に連通させ、ダイヤフラムを介して底部の弁機構Ｖを開閉させることにより、ミルクが一定量ずつ集乳配管１１に送り出される。制御回路１００は記録手段１０２に電磁弁１１５の動作回数を記録すると共に、表示手段１１０に乳量を表示する。また時間当たりの乳量が所定値以下になったときは、表示装置１１０に泌乳終了の表示を行う。
【００３２】
洗浄・殺菌時には、図１０に示すように、所定量の洗浄液等を洗浄槽２０に貯溜しておき、洗浄槽２０の上方を通る集乳配管１１の分岐管１４に設けた接続口１５，１５・・・に洗浄監視機能付乳量計１が設置された搾乳ユニット１０を吊下げて各ティートカップの先端を洗浄槽２０内の洗浄液に浸すことで洗浄液の循環回路を形成し、パイプラインミルカーの自動洗浄装置により集乳配管１１と共に搾乳ユニット１０と乳量計１を自動洗浄する。洗浄・殺菌等の各工程において、電磁弁１１５により気圧切替室Ｒｃを負圧にすれば、弁機構Ｖが計量室Ｒｍの上部を閉じ下部を開く。すると気液分離室Ｒｓ内に流入した洗浄液は側部の給気筒部を通って計量室Ｒｍに流入するようになり、気液分離室Ｒｓ内の洗浄を行いながら、このとき電気伝導度センサ１０８、温度センサ１０７、ｐＨセンサ１０９による液質の測定も行うことができる。一方、電磁弁１１５により気圧切替室Ｒｃを大気圧にして、弁機構Ｖが計量室Ｒｍの下部を閉じ上部を開くと、気液分離室Ｒｓ内に流入した洗浄液は計量室Ｒｍを満たすまで貯留されるので、これを繰り返すことにより気液分離室Ｒｓと計量室Ｒｍの全体を洗浄・殺菌することができる。
【００３３】
作業者が運転／モード切替スイッチ１１３を操作して乳量計の洗浄等監視機能を作動させ、パイプラインミルカーの自動洗浄装置を作動させて自動洗浄を開始すると、洗浄等監視機能付乳量計のマイコン１０１は流体質判定手段１０１ａ、洗浄及び殺菌工程等独自判断手段１０１ｂ、及び洗浄及び殺菌工程良否判定手段１０１ｃを適宜実行して、洗浄液の温度・電気伝導度・ｐＨの時間変化を監視し、各測定値の変化からどの洗浄工程または殺菌肯定を行っているかを判断し、温度、電気伝導度またはｐＨの各測定値をを基準時と比較して良否判定を行う。
【００３４】
図３は記録手段１０２に格納される洗浄・殺菌工程良否判断基準値テーブルの一例であり、第一すすぎ工程、アルカリ洗浄工程、第二すすぎ工程、酸リンス工程、殺菌工程に対応する液温、電気伝導度、ｐＨ、継続時間の基準値がそれぞれ記憶されている。例えば第一すすぎ工程で液温３５〜５０℃、電気伝導度０〜２ｍＳ／ｃｍ、ｐＨ６〜７が６０秒間継続したときは、すすぎ工程が良と判断されることを示している。本実施例の場合、このテーブルの基準値は工程進捗判断の基準値を兼ねており、例えば液温３５〜５０℃、電気伝導度０〜２ｍＳ／ｃｍ、ｐＨ６〜７が検出されたときは、第一すすぎ工程又は第二すすぎ工程が実行中と判断される。第一・第二すすぎのいずれに該当するかは、現在までの工程を参照して判定される。洗浄手順によっては、工程の判定に必ずしも液温・電気伝導度・ｐＨ値の測定値を全部考慮する必要はなく、液温が３５℃〜５０℃のときすすぎ又は殺菌工程、６０℃以上のとき洗浄工程として判定することもできる。
【００３５】
次に、図５〜７のフローチャートを参照しながら、洗浄・殺菌監視の具体的な判定手順を説明する。本実施例では、記録手段１２１に設定された各工程について良否判定し、全ての工程で良であれば総合判定を良とし、表示装置に洗浄良と表示する。不良の工程があれば、表示装置に不良工程を全て表示する。例えば、図３のテーブルに従って洗浄・殺菌工程の監視を行うには、まず監視スタート後、液温・電気伝導度・ｐＨ値の全部又はいずれかの組み合わせにより「第一すすぎ工程」と判定する。「第一すすぎ工程」の良否判定後、液温・電気伝導度又はｐＨ値の全部又はいずれかの組み合わせにより「アルカリ洗浄工程」と判定する。「アルカリ洗浄工程」の良否判定後、液温・電気伝導度又はｐＨ値の全部又はいずれかの組み合わせにより「第二すすぎ工程」と判定する。「第二すすぎ工程」の良否判定後、液温・電気伝導度又はｐＨ値の全部又はいずれかの組み合わせにより「酸リンス工程」と判定する。そして「酸リンス工程」の良否判定と全洗浄工程の総合判定後、液温・電気伝導度又はｐＨ値の全部又はいずれかの組み合わせにより「殺菌工程」と判定する。
【００３６】
各工程における判定手順を詳細に説明すると、まず開始・停止スイッチ１１４の押下（Ｓ１０１）により洗浄・殺菌監視手順が開始し、各センサにより温度・電気伝導度・ｐＨの測定を開始する（Ｓ１０２）。次に記録手段１０２に記憶された現在の工程をチェックし（Ｓ１０３）、全洗浄・殺菌工程が完了していれば各工程の良否をチェックする（Ｓ１０４）。全工程が良判定であれば表示装置に全工程結果が良である旨を表示する（Ｓ１０６）。不良工程があるときは、表示装置に不良工程と不良内容とを表示する（Ｓ１０５）。
【００３７】
全洗浄・殺菌工程が完了していないときは、タイマーのカウントをスタート又はリセットする（Ｓ１０７）。そして次に判定すべき工程の判断基準値を記憶部より読み出し、一定間隔で、温度・電気伝導度・ｐＨの測定値が判断基準を満足するかどうかをチェックする（Ｓ１０８）。温度・電気伝導度・ｐＨの測定値判断基準が満足されないときは、タイマー１２４の値が所定の規定時間を超えているかチェックし（Ｓ１０９）、超えるまでＳ１０８のチェックを繰り返す。規定時間を超えたときは工程不明とする。Ｓ１０８で温度・電気伝導度・ｐＨの測定値判断基準を満足したときはその旨を記録手段１０２に記録し、表示装置に洗浄又は殺菌の工程名を表示する（Ｓ１１０）。またＳ１０９で規定時間経過とされたときにも、判定不能である旨を記録手段１０２に記録した上で、表示装置にその旨を表示する。
【００３８】
次に、実行中と考えられる洗浄・殺菌工程の良否判定を行う。本実施例では、もし工程が判定不能であっても次工程が行われているものとして良否判定を行う。まずタイマーをリセットして、作業時間の計測を開始する（Ｓ１１１）。そして一定間隔で液温・電気伝導度・ｐＨの測定値を積算していく（Ｓ１１２）。そして作業開始からの時間を洗浄・殺菌工程時間を記録手段１０２から読み出した時間基準値と比較し（Ｓ１１３）、基準値以下であればＳ１１２を繰り返す。基準値以上であればメモリに記録された液温・電気伝導度・ｐＨの測定値を読み出し、これを基準値テーブルから読み出した各測定値の基準値と洗浄・殺菌工程時間基準値の積と比較し（Ｓ１１４）、判定結果を記録部に記録すると共に表示装置に表示する（Ｓ１１５）。良否判定を終えると温度・電気伝導度・ｐＨの各積算値と洗浄工程時間のタイマーをリセットし（Ｓ１１６）、記録部に設定された手順に従って次の洗浄又は殺菌工程の判定に移る。なお上記の機器構成やアルゴリズムは一例であり、これに限られるものではない。
【００３９】
また制御回路１００は、通信装置１１１を介して酪農家のパソコン等の外部コンピュータに接続し、蓄積した洗浄管理のデータを出力する機能を有している。
【００４０】
以上のように、本実施例の洗浄及び殺菌作業監視機能付乳量計では、洗浄・殺菌作業の監視を外部機器からの情報に依存することなく独自に行っているため、他の制御装置の異常時や洗浄槽が破損して洗剤が漏れ出したような場合であっても確実に判定を行うことができる。また、少なくとも１個の搾乳ユニットに洗浄及び殺菌作業監視機能付の乳量計を備えることで、パイプラインミルカー全体の搾乳・殺菌作業の良否を判定することが可能である。そして乳量計が乳量測定のために備える制御回路・電気伝導度センサ等を有効に活用することにより、安価で増設も容易な洗浄等の監視装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１ 洗浄等監視機能付乳量計
１００ 制御回路
１０１ マイコン
１０１ａ 流体質判定手段
１０１ｂ 洗浄及び殺菌工程独自判断手段（工程種別判定手段）
１０１ｃ 洗浄及び殺菌工程良否判定手段（作業工程良否判断手段）
１０２ 記録手段
１０４〜１０６ Ａ／Ｄ変換回路
１０７ 温度センサ
１０８ 電気伝導度センサ
１１０ 表示装置
１１１ 通信装置
１１２ ５Ｖ内蔵電源
１１３ 開始・停止スイッチ
１１４ 洗浄・殺菌工程設定手段
１１５ 電磁弁
１１６ 計量容器部
１０ 搾乳ユニット
１１ 集乳配管
１２ レシーバージャー
１４ 分岐管
１５ 接続口
１６ 排水弁
２０ 洗浄槽
２１ 洗剤供給装置
Ｐ１ 真空ポンプ
Ｐ２ 送乳ポンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動制御により洗浄工程・殺菌工程のような流体を用いた作業を行う機能を有する搾乳機において、作業の進捗とその良否を自動判定するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パイプラインミルカーを用いた集乳システムでは、一般に、図１０のように真空ポンプＰ１により乳牛に装着した搾乳ユニット１０から集乳配管１１を介してレシーバージャー１２に生乳を集め、さらに集めた生乳を送乳ポンプＰ２によりバルククーラー３０に送って巡回サービスによる集乳まで冷蔵保管する。
【０００３】
これらの集乳システム及び保管システムにおいては、ミルクの品質保持のため、温度の管理と所定の手順に基づいた内部の洗浄・殺菌が重要であり、真空ポンプＰ１及び送乳ポンプＰ２を利用した自動洗浄・殺菌システムが知られている。例えば、図１０に示すパイプラインミルカーでは、予め送乳ポンプＰ２の吐出側配管１３を洗浄槽２０内に接続すると共に、洗浄槽２０の上方を通る集乳配管１１の分岐管１４に設けた接続口１５、１５・・・に搾乳ユニット１０を接続する。そして搾乳ユニット１０の各ティートカップの先端を洗浄槽２０内の洗浄液に浸すことにより、洗浄槽２０から、搾乳ユニット１０、分岐管１４、集乳配管１１、レシーバージャー１２、送乳ポンプＰ２を経由する洗浄液の循環回路を形成する。そして洗剤供給装置２１から所定の種類・量の洗浄剤を洗浄槽２０に供給し不図示の湯水バルブからの湯または水と混合することにより、所定量の洗浄液を洗浄槽２０に貯溜する。そして真空ポンプＰ１と送乳ポンプＰ２を駆動することにより洗浄液を強制循環させ、搾乳ユニット１０、集乳配管１１、レシーバージャー１２を自動洗浄する。洗浄終了時やかけ流し洗浄の場合には、送乳ポンプＰ２の吐出側配管に設けた排水弁１６を開放し、戻った水や洗浄液を自動排出する。洗剤供給装置２１は殺菌剤を供給することも可能であり、殺菌工程では殺菌液を循環させて同様の処理を行う。これらの処理は、真空ポンプＰ１、送乳ポンプＰ２、洗剤供給装置２１、湯水バルブ、排水弁１６等の動作を制御する自動制御装置（不図示）によって行われる。
【０００４】
パイプラインミルカーの洗浄方法は、搾乳作業の前後に、水、酸性・アルカリ性洗浄液等の洗浄水を循環させて洗浄を行う。通常の洗浄手順では、まず常温の水やぬるま湯による最初のかけすすぎにより、乳成分を洗い流す。次にアルカリ性洗浄剤を含む洗浄水での循環洗浄による脂肪分の分解洗浄や、酸性の洗浄水での循環洗浄による無機物類の除去などを順次行って溶けにくい汚れを除去する。その後、水やぬるま湯等で最後のかけすすぎを行って洗浄液を洗い流す。洗浄後、搾乳の前に、さらに殺菌液による殺菌作業を行うこともある。
【０００５】
他方、自動搾乳機において、乳牛毎の搾乳データを収集して、各個体の健康状態等を管理するために乳量計が用いられる。現在用いられている非貯留式の電子式乳量計は、搾乳機の配管内に臨む乳流量センサ、乳流量の積算手段、記憶手段、搾乳終了の判定手段、結果の表示手段等を有し、配管を通過する乳量を測定して表示手段に表示し、搾乳終了と判定したときに終了を示す警報を表示する。乳流量センサとしては、電気伝導度センサを使用し、電極間の電気伝導度の変動から、配管内を断続的に流れるミルクの量を推定するものが広く用いられている。また貯留式の乳量計では、弁装置によりミルクを装置内に貯留し一定量に達すると集乳配管側に排出してその回数から排出流量を測定するが、液面検出のために電気伝導度センサを用いる場合がある。さらに乳量から泌乳終了を予測して警報したり、自動離脱装置を作動させて搾乳ユニットの回収を行わせる機能を有するものもある。図１はこれらの乳量計の設置方法の一例であり、搾乳ユニットとミルクラインの接続部を連絡するミルクチューブ上に設置されている。
【０００６】
特開２００３−２１００５８号公報記載の搾乳時間計測装置（特許第３７５１２５２号）は、各乳牛毎のミルク生産能力を評価するためにパイプラインミルカーに付設される乳量計測装置の改良に係るもので、真空ポンプ・送乳ポンプの作動時間から乳牛毎の実際の搾乳時間を積算する際に、搾乳前後のパイプライン洗浄時間を搾乳時間から除くために、真空ポンプの作動時間の長さで洗浄工程と搾乳工程とを判別し、搾乳工程における送乳ポンプの作動時間を搾乳時間として積算している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献２】特開２００３−２１００５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
自動制御により行われるパイプラインミルカーの洗浄・殺菌作業の良否判定においては、作業の進捗を参酌しながら工程に応じた判断基準を用いて作業の良否を判定する必要があったが、従来のものは、正しく洗浄／殺菌されているか（洗浄温度、洗剤濃度、洗浄時間）を判定する機能がなかった。搾乳機制御装置や洗浄装置に温度センサや電気伝導度センサを組み込んだものが市販されているが、通信インターフェースの設定や自動制御プログラムの書き換えなどが必要になるため、装置一式を新規導入せざるを得ず高額な投資となっていた。
【０００９】
特開２００３−２１００５８号公報記載の搾乳時間計測装置は、既設のパイプラインミルカーに設置可能であり、洗浄工程と搾乳工程とを判別して搾乳時間のみを積算できるものであるが、この方法は複数の洗浄剤等を用いた複雑な洗浄工程の進捗を個別に判断するのには適していない。またポンプ等の制御信号を利用しているのでそれらとの接続を必要とする。本発明は、搾乳機の洗浄工程や殺菌工程の良否を的確に判断できるとともに、新規の投資を最小限に抑えることのできるスタンドアロンの流体作業監視装置を提供することを一つの目的とする。
【００１０】
また、そこで本発明は、複数工程を含む流体作業の各工程の判断を、搾乳機制御装置や自動洗浄装置等の外部機器からの工程信号に基づくことなく、スタンドアローンの状態で独自判定することが可能であり、既存の制御装置や洗浄装置に容易に追加設置できる合理的な洗浄殺菌工程等の監視手段を提供することを目的とする。また、洗浄・殺菌作業の自動・手動を使用者が選択できる場合において、作業者が自ら工程を管理する場合にも対応できることをそれぞれ別の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１記載の発明は、搾乳機の搾乳ユニットの送乳経路に設置される洗浄等監視機能付乳量計であって、制御部と、記録手段と、送乳経路に臨ませて設けた温度センサと電気伝導度センサとを有し、前記記録手段には予め外部機器が実行する流体による作業工程の種別特徴と良否判定に用いる作業工程の種別に応じた所定の基準値が格納されており、前記制御部によって前記センサの全部またはいずれかの経時的な出力変化と前記作業工程の種別特徴とを比較観察し、その結果により現在行われている流体による作業工程の種別を外部機器からの信号を用いることなく独自に判定する工程種別判定手段と、前記センサの全部またはいずれかの出力が前記良否判断に用いる作業工程の種別に応じた所定の基準値を充たす状態が所定時間継続したかどうかにより、外部機器からの信号を用いることなく当該作業工程の良否を独自に判断する作業工程良否判断手段とを備えていることを特徴とする乳量計により、上記の課題を解決する。
【００１２】
本発明では、乳量計が乳量測定や乳質の判定のために備えている温度センサ、電気伝導度センサを、洗浄工程等の進捗監視や良否判定に活用することにより、自動制御により行われるパイプラインミルカーの洗浄・搾乳作業の進捗とその良否を自動判定することができる。また温度センサや、電気伝導度センサ以外にも、流体について実施される作業の性質により様々なものを組み合わせて使用することができる。
【００１３】
センサの経時的な出力変化を観察するとは、現在のセンサの出力と併せてそれまでの出力の推移を参酌しながら工程種別の判定を行うことをいい、好ましくは、記録手段に予め作業工程の順序と、各作業工程の種別特徴（作業工程を判定するための各センサ出力の閾値）を記録しておき、次回に行われるべき作業工程の種別特徴を示す基準値を記録手段から呼び出し、前記センサの出力と繰り返し比較することにより、現在行われている作業工程の種別を判定し、記録手段に格納する。従って、複数の洗浄剤を使用した複雑な工程を含む作業であっても、当該作業工程の制御機器と独立に作業工程の進捗を判断し、適切な種別特徴を呼び出して良否判断を行うことができる。
【００１４】
一般的なパイプラインミルカーの洗浄作業では、液温はすすぎ・殺菌工程では３５〜５０℃程度に保たれ、酸・アルカリ洗浄工程において６０℃程度に上昇するので、現在いずれの工程にあるかを判断するのには温度センサが有効である。また電気伝導度は、通常の水では０に近いが、洗浄液が混入するとその濃度に従って大きくなるので、すすぎ工程と、洗浄工程を区別したり、洗剤の投入量を確認するのに有効である。従って、温度センサと電気伝導度センサを併用することにより、工程の進捗のとその良否を正確に判定することができる。
【００１５】
良否判断に用いる基準値を充たす状態が所定時間継続したかどうかの判断は、センサの出力が基準値を充たす状態が一定時間繰り返されるかどうか、測定期間中に当該状態が一定回数表れたかどうか、他の条件が基準値を満たす状態におけるある変数の積算値が一定以上になるか、のいずれかを判断することにより行うことができる。一定時間とは固定値でも各工程ごとに異なる値でも良いが、異なる値とする場合は基準値の一部として記録手段に格納することが好ましい。
【００１６】
本発明の洗浄等監視機能付乳量計では、電気伝導度センサによる搾乳時の乳量測定機能に加えて、洗浄時・殺菌時等、搾乳機による他の流体作業時にも、温度センサ・電気伝導度センサの出力を考慮して現在の工程が何であるかを自ら判断でき、そのうえで基準を満たす温度・電気伝導度が継続した時間を積算することにより現在行われている工程の良否を判断するので、搾乳機制御装置や自動洗浄装置等の外部機器と通信しなくても独立に洗浄の良否判定を行うことができる。従って、既設のパイプラインミルカーであっても、本乳量計を追加することで流体作業の自動監視機能を利用することが可能である。また、複数の搾乳ユニットを有するパイプラインミルカーであっても、そのうちの一台について本乳量計を備えることにより、パイプラインミルカー全体の洗浄等監視を行うことができる。
【００１７】
請求項２記載の発明は、前記温度センサ及び電気伝導度センサに加えてｐＨセンサを備えるものである。ｐＨの値は、通常の水道水では６ないし７であり、アルカリ洗浄剤及び殺菌剤が投入されると大きくなり、酸性の洗浄剤が投入されると小さくなるので、ｐＨセンサの出力により、洗浄剤や殺菌剤の種類と量とをさらに正確に判断することができる。従って、温度センサ・電気伝導度センサ・ｐＨセンサを併用することにより、いずれの洗浄・殺菌工程が行われているかの判別とその良否を正確に判定することができる。
【００１８】
請求項３記載の発明は、前記流体による作業工程が洗浄工程と殺菌工程を含むことを特徴とする請求項１または２記載の洗浄監視機能付乳量計である。温度センサ・電気伝導度センサ・ｐＨセンサの全部または一部を適宜組み合わせることにより、洗浄工程と殺菌工程の進捗と良否とを判断することができる。
【００１９】
請求項４記載の発明は、前記乳量計が、温度に応じた電気伝導度の補正量を求める補正量算出手段を有し、電気伝導度から乳流量を計算する際に温度センサの出力に応じた補正を加えることにより、より正確な乳流量を測定できることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の洗浄等監視機能付乳量計である。補正量の算出は、所定の計算式により求めても良いし、記憶手段に記録させた換算用のテーブルを用いても良い。
【００２０】
請求項５記載の発明は、前記乳量計がさらに表示手段と入力手段を備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の洗浄等監視機能付乳量計である。表示手段には、現在行われている工程（搾乳機の洗浄作業であれば、酸洗浄・アルカリ洗浄・すすぎ）の表示や、作業の良否の判定を表示する。洗浄の良・不良をまた搾乳前に確認でき、確実に良質な牛乳を搾乳できる。また入力手段を備えているので、工程の順序や基準値が異なる場合であっても、入力手段から設定を行うことにより複数のプログラムから選択したり、記録手段に格納された基準値を書き替えて対応することができるので、パイプラインミルカーの制御プログラムが更新された場合にも容易に対応できる。
【００２１】
請求項６記載の発明は、前記記録手段が、作業工程良否判断手段による良否判断の結果を累積して記録することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の洗浄等監視機能付乳量計である。良否判断を記録することにより不良品の発生を未然に防いだり、異常な事態の発生した原因を容易に特定することができる。電気伝導度のデータ等を記録に残す場合には、液温の測定値を参照してこれらを補正すればいっそう正確な記録とすることができる。
【００２２】
請求項７記載の発明は、前記乳量計がさらに通信手段を備え、作業工程良否判断手段による良否判断の結果を外部の機器に送信できることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の洗浄等監視機能付乳量計である。例えば酪農家のパソコンを用いて洗浄記録を分析することにより、洗浄不良発生時の原因追及が可能となる。
【００２３】
本発明に係る洗浄等監視機能付乳量計によれば、洗浄の良・不良を搾乳前に確認できると共に、搾乳後にパソコンに洗浄記録を取り出すことにより、洗浄不良発生時の原因追求が可能であり、正しい洗浄が行われていたか、食の安心安全のトレーサビリティを高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る乳量計の設置方法の概念図
【図２】本発明に係る乳量計の縦断面図
【図３】制御回路の一例を示すブロック構成図
【図４】記録手段に格納される洗浄・殺菌工程良否判断基準値テーブルの一例
【図５】洗浄・殺菌工程監視手順を示すフローチャート
【図６】洗浄・殺菌工程判定手順を示すフローチャート
【図７】洗浄・殺菌工程良否判定手順を示すフローチャート
【図８】搾乳機の洗浄工程時の各センサの出力変化を示す図
【図９】搾乳機の殺菌工程時の各センサの出力変化を示す図
【図１０】パイプラインミルカーの自動洗浄システムの説明図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照しながら、本発明の具体的な実施形態について説明する。図１および図２は、パイプラインミルカーに本発明に係る洗浄等監視機能付乳量計１を設置する場合の機器の接続方法を示す概念図である。この実施例における乳量計１は貯留式のもので、電磁弁１１５と、ミルクを一時貯留する計量容器部１１６とからなり、計量容器部１１６はさらに、側面のくびれにより下部の計量室Ｒｍ、中央部の気液分離室Ｒｓ、上部の気圧切替室Ｒｃに区分され、気圧切替室Ｒｃと気液分離室Ｒｓの間に設けられたダイヤフラムに連動する弁機構Ｖが、計量室Ｒｍの上部および下部を交互に開閉するようになっている。また計量容器部１１６の側部には、上端が気液分離室Ｒｓ内の上端近くに開口し、下端が計量室Ｒｍ内に開口した給気筒部が設けられ、その中に該計量容器部１１６の液面の高さを検出する電気伝導度センサ１０８と、洗浄等監視に用いる温度センサ１０７と、ｐＨセンサ１０９が設置されており、これらのセンサの出力が流体作業監視装置の制御回路１００に出力される。
【００２６】
搾乳時には、まず電磁弁１１５が気圧切替室Ｒｃの接続管を大気開放させ、弁機構Ｖが計量室Ｒｍの上部を開き下部を閉じることにより、搾乳ユニット１０から気液分離室Ｒｓに流入した生乳が計量室Ｒｍ及び気液分離室Ｒｓ内に貯留される。一定量のミルクが貯留され、電気伝導度センサ１０８が液面上昇を検出すると、電磁弁１１５が気圧切替室Ｒｃの接続管を真空配管に連通させ、弁機構Ｖが計量室Ｒｍの上部を閉じ下部を開くことにより、計量室Ｒｍ内部の生乳を集乳配管に送出する。このように気圧切替室Ｒｃを真空配管及び大気に交互に連通させることにより計量室Ｒｍの容積分の生乳を集乳配管に送出することができる
【００２７】
図３は制御回路の一例を示すブロック構成図である。本実施例の装置は搾乳機の洗浄・殺菌工程監視装置であり、作業者の設定により複数の洗浄工程と殺菌工程を監視可能なものである。また流体質センサとして電気伝導度センサとｐＨセンサの二種類を備えている。制御ボックス１００において、マイコン１０１はＡ／Ｄ変換回路１０４〜１０６を介して、温度センサ１０７、電気伝導度センサ１０８、ｐＨセンサ１０９と接続されている。また温度センサ１０７は、洗浄液・殺菌液の循環する配管の内部に設置され、洗浄又は殺菌中、液温を測定・記憶し、アナログデータとしてＡ／Ｄ変換回路１０４に送信する。電気伝導度センサ１０８及びｐＨセンサ１０９は、洗浄又は殺菌中、それぞれ配管内の電気伝導度及びｐＨ等の変化を測定・記憶し、アナログデータとしてＡ／Ｄ変換回路１０５及び１０６に送信する。Ａ／Ｄ変換回路１０４〜１０６はこれらのデータをデジタルデータに変換する。
【００２８】
制御回路１００はまた、記録手段１０２、入力手段である運転／モード切替スイッチ１１３と洗浄・殺菌工程設定手段１１４、出力手段である表示装置１１０及び通信装置１１１を備え、さらに５Ｖ内蔵電源１１２を備えている。表示部は、装置の前面に設置された液晶表示装置等であり、各洗浄又は殺菌工程の判別結果と、洗浄・殺菌結果の良否を表示する。通信装置１１１は、無線通信手段等により、判別した工程の順序と良否判断の記憶データを、無線機能を備えたパソコン等に出力することができる。また制御回路１００は乳量測定のための電磁弁１１５と接続されている。
【００２９】
マイコン１０１は、プログラムが実行されることによる論理ブロックとして、各Ａ／Ｄ変換回路１０４〜１０６の信号を繰り返しモニタして記録手段１０２から読み出した基準値と比較して流体の質を判定する流体質判定手段１０１ａと、さらに内部のタイマーにより条件成立後の経過時間を積算して、記録手段１０２から読み出した基準値と比較し、工程の進捗を自動洗浄装置の制御部などから工程信号を受信することなくスタンドアローンにより独自判定する工程種別判断手段である洗浄及び殺菌工程独自判断手段１０１ｂ、及び洗浄及び殺菌工程の良否結果を判定する作業工程良否判断手段である洗浄及び殺菌工程良否判定手段１０１ｃ、乳量測定を行う乳量測定手段１０１ｄを有している。記録手段１０２は不揮発性のメモリであり、良否判定と工程判定のプログラム、判定する工程の順序、判定基準値テーブル、現在の工程、過去の判定データ等が格納される。自動洗浄装置の機種によっては洗浄工程が異なる場合があるため、洗浄・殺菌工程設定手段１１３からの入力に従って、判定する工程・基準値等を選択設定できる方式となっている。設定内容は記録手段１０２に記録され、それに従ってマイコン１０１に各手順が呼び出される。
【００３０】
なお、洗浄殺菌工程監視装置１は、自動洗浄装置等からは独立したスタンドアローンに構成されており、それらの機器と信号の送受信がなされることはない。従って、それらの機器に影響を受けることはなく、また影響を与えることがないとともに、通信インターフェースの設定やプログラムの書き換えなども不要であるため、それらの機器がすでに設定されているシステムであっても別個独立して容易に追加設定することができる。
【００３１】
以下、本実施例の洗浄殺菌工程監視装置１を使用した搾乳及び洗浄方法について説明するが、本発明のパイプラインミルカーの洗浄システムは、図１０に示されるものと略同様であるから同じ参照符号を用いて示す。搾乳時には、図１のように、洗浄監視機能付乳量計１が設置された搾乳ユニット１０が牛舎の集乳配管１１に接続される。作業者が運転／モード切替スイッチ１１３を操作して乳量測定手段１０１ｄを作動させ、搾乳ユニット１０の各ティートカップを乳牛の乳頭に装着して自動搾乳を行うと、乳量測定手段１０１ｄは電気伝導度センサ１０８の出力を監視しながら電磁弁１１５を開閉し、乳量計１上部の気圧切替室Ｒｃを大気圧と負圧に交互に連通させ、ダイヤフラムを介して底部の弁機構Ｖを開閉させることにより、ミルクが一定量ずつ集乳配管１１に送り出される。制御回路１００は記録手段１０２に電磁弁１１５の動作回数を記録すると共に、表示手段１１０に乳量を表示する。また時間当たりの乳量が所定値以下になったときは、表示装置１１０に泌乳終了の表示を行う。
【００３２】
洗浄・殺菌時には、図１０に示すように、所定量の洗浄液等を洗浄槽２０に貯溜しておき、洗浄槽２０の上方を通る集乳配管１１の分岐管１４に設けた接続口１５，１５・・・に洗浄監視機能付乳量計１が設置された搾乳ユニット１０を吊下げて各ティートカップの先端を洗浄槽２０内の洗浄液に浸すことで洗浄液の循環回路を形成し、パイプラインミルカーの自動洗浄装置により集乳配管１１と共に搾乳ユニット１０と乳量計１を自動洗浄する。洗浄・殺菌等の各工程において、電磁弁１１５により気圧切替室Ｒｃを負圧にすれば、弁機構Ｖが計量室Ｒｍの上部を閉じ下部を開く。すると気液分離室Ｒｓ内に流入した洗浄液は側部の給気筒部を通って計量室Ｒｍに流入するようになり、気液分離室Ｒｓ内の洗浄を行いながら、このとき電気伝導度センサ１０８、温度センサ１０７、ｐＨセンサ１０９による液質の測定も行うことができる。一方、電磁弁１１５により気圧切替室Ｒｃを大気圧にして、弁機構Ｖが計量室Ｒｍの下部を閉じ上部を開くと、気液分離室Ｒｓ内に流入した洗浄液は計量室Ｒｍを満たすまで貯留されるので、これを繰り返すことにより気液分離室Ｒｓと計量室Ｒｍの全体を洗浄・殺菌することができる。
【００３３】
作業者が運転／モード切替スイッチ１１３を操作して乳量計の洗浄等監視機能を作動させ、パイプラインミルカーの自動洗浄装置を作動させて自動洗浄を開始すると、洗浄等監視機能付乳量計のマイコン１０１は流体質判定手段１０１ａ、洗浄及び殺菌工程等独自判断手段１０１ｂ、及び洗浄及び殺菌工程良否判定手段１０１ｃを適宜実行して、洗浄液の温度・電気伝導度・ｐＨの時間変化を監視し、各測定値の変化からどの洗浄工程または殺菌肯定を行っているかを判断し、温度、電気伝導度またはｐＨの各測定値をを基準時と比較して良否判定を行う。
【００３４】
図３は記録手段１０２に格納される洗浄・殺菌工程良否判断基準値テーブルの一例であり、第一すすぎ工程、アルカリ洗浄工程、第二すすぎ工程、酸リンス工程、殺菌工程に対応する液温、電気伝導度、ｐＨ、継続時間の基準値がそれぞれ記憶されている。例えば第一すすぎ工程で液温３５〜５０℃、電気伝導度０〜２ｍＳ／ｃｍ、ｐＨ６〜７が６０秒間継続したときは、すすぎ工程が良と判断されることを示している。本実施例の場合、このテーブルの基準値は工程進捗判断の基準値を兼ねており、例えば液温３５〜５０℃、電気伝導度０〜２ｍＳ／ｃｍ、ｐＨ６〜７が検出されたときは、第一すすぎ工程又は第二すすぎ工程が実行中と判断される。第一・第二すすぎのいずれに該当するかは、現在までの工程を参照して判定される。洗浄手順によっては、工程の判定に必ずしも液温・電気伝導度・ｐＨ値の測定値を全部考慮する必要はなく、液温が３５℃〜５０℃のときすすぎ又は殺菌工程、６０℃以上のとき洗浄工程として判定することもできる。
【００３５】
次に、図５〜７のフローチャートを参照しながら、洗浄・殺菌監視の具体的な判定手順を説明する。本実施例では、記録手段１２１に設定された各工程について良否判定し、全ての工程で良であれば総合判定を良とし、表示装置に洗浄良と表示する。不良の工程があれば、表示装置に不良工程を全て表示する。例えば、図３のテーブルに従って洗浄・殺菌工程の監視を行うには、まず監視スタート後、液温・電気伝導度・ｐＨ値の全部又はいずれかの組み合わせにより「第一すすぎ工程」と判定する。「第一すすぎ工程」の良否判定後、液温・電気伝導度又はｐＨ値の全部又はいずれかの組み合わせにより「アルカリ洗浄工程」と判定する。「アルカリ洗浄工程」の良否判定後、液温・電気伝導度又はｐＨ値の全部又はいずれかの組み合わせにより「第二すすぎ工程」と判定する。「第二すすぎ工程」の良否判定後、液温・電気伝導度又はｐＨ値の全部又はいずれかの組み合わせにより「酸リンス工程」と判定する。そして「酸リンス工程」の良否判定と全洗浄工程の総合判定後、液温・電気伝導度又はｐＨ値の全部又はいずれかの組み合わせにより「殺菌工程」と判定する。
【００３６】
各工程における判定手順を詳細に説明すると、まず開始・停止スイッチ１１４の押下（Ｓ１０１）により洗浄・殺菌監視手順が開始し、各センサにより温度・電気伝導度・ｐＨの測定を開始する（Ｓ１０２）。次に記録手段１０２に記憶された現在の工程をチェックし（Ｓ１０３）、全洗浄・殺菌工程が完了していれば各工程の良否をチェックする（Ｓ１０４）。全工程が良判定であれば表示装置に全工程結果が良である旨を表示する（Ｓ１０６）。不良工程があるときは、表示装置に不良工程と不良内容とを表示する（Ｓ１０５）。
【００３７】
全洗浄・殺菌工程が完了していないときは、タイマーのカウントをスタート又はリセットする（Ｓ１０７）。そして次に判定すべき工程の判断基準値を記憶部より読み出し、一定間隔で、温度・電気伝導度・ｐＨの測定値が判断基準を満足するかどうかをチェックする（Ｓ１０８）。温度・電気伝導度・ｐＨの測定値判断基準が満足されないときは、タイマー１２４の値が所定の規定時間を超えているかチェックし（Ｓ１０９）、超えるまでＳ１０８のチェックを繰り返す。規定時間を超えたときは工程不明とする。Ｓ１０８で温度・電気伝導度・ｐＨの測定値判断基準を満足したときはその旨を記録手段１０２に記録し、表示装置に洗浄又は殺菌の工程名を表示する（Ｓ１１０）。またＳ１０９で規定時間経過とされたときにも、判定不能である旨を記録手段１０２に記録した上で、表示装置にその旨を表示する。
【００３８】
次に、実行中と考えられる洗浄・殺菌工程の良否判定を行う。本実施例では、もし工程が判定不能であっても次工程が行われているものとして良否判定を行う。まずタイマーをリセットして、作業時間の計測を開始する（Ｓ１１１）。そして一定間隔で液温・電気伝導度・ｐＨの測定値を積算していく（Ｓ１１２）。そして作業開始からの時間を洗浄・殺菌工程時間を記録手段１０２から読み出した時間基準値と比較し（Ｓ１１３）、基準値以下であればＳ１１２を繰り返す。基準値以上であればメモリに記録された液温・電気伝導度・ｐＨの測定値を読み出し、これを基準値テーブルから読み出した各測定値の基準値と洗浄・殺菌工程時間基準値の積と比較し（Ｓ１１４）、判定結果を記録部に記録すると共に表示装置に表示する（Ｓ１１５）。良否判定を終えると温度・電気伝導度・ｐＨの各積算値と洗浄工程時間のタイマーをリセットし（Ｓ１１６）、記録部に設定された手順に従って次の洗浄又は殺菌工程の判定に移る。なお上記の機器構成やアルゴリズムは一例であり、これに限られるものではない。
【００３９】
また制御回路１００は、通信装置１１１を介して酪農家のパソコン等の外部コンピュータに接続し、蓄積した洗浄管理のデータを出力する機能を有している。
【００４０】
以上のように、本実施例の洗浄及び殺菌作業監視機能付乳量計では、洗浄・殺菌作業の監視を外部機器からの情報に依存することなく独自に行っているため、他の制御装置の異常時や洗浄槽が破損して洗剤が漏れ出したような場合であっても確実に判定を行うことができる。また、少なくとも１個の搾乳ユニットに洗浄及び殺菌作業監視機能付の乳量計を備えることで、パイプラインミルカー全体の搾乳・殺菌作業の良否を判定することが可能である。そして乳量計が乳量測定のために備える制御回路・電気伝導度センサ等を有効に活用することにより、安価で増設も容易な洗浄等の監視装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１ 洗浄等監視機能付乳量計
１００ 制御回路
１０１ マイコン
１０１ａ 流体質判定手段
１０１ｂ 洗浄及び殺菌工程独自判断手段（工程種別判定手段）
１０１ｃ 洗浄及び殺菌工程良否判定手段（作業工程良否判断手段）
１０２ 記録手段
１０４〜１０６ Ａ／Ｄ変換回路
１０７ 温度センサ
１０８ 電気伝導度センサ
１１０ 表示装置
１１１ 通信装置
１１２ ５Ｖ内蔵電源
１１３ 開始・停止スイッチ
１１４ 洗浄・殺菌工程設定手段
１１５ 電磁弁
１１６ 計量容器部
１０ 搾乳ユニット
１１ 集乳配管
１２ レシーバージャー
１４ 分岐管
１５ 接続口
１６ 排水弁
２０ 洗浄槽
２１ 洗剤供給装置
Ｐ１ 真空ポンプ
Ｐ２ 送乳ポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搾乳機の搾乳ユニットの送乳経路に設置される洗浄等監視機能付乳量計であって、制御部と、記録手段と、送乳経路に臨ませて設けた温度センサと電気伝導度センサとを有し、前記記録手段には予め外部機器が実行する流体による作業工程の種別特徴と良否判定に用いる作業工程の種別に応じた所定の基準値が格納されており、前記制御部によって前記センサの全部またはいずれかの経時的な出力変化と前記作業工程の種別特徴とを比較観察し、その結果により現在行われている流体による作業工程の種別を外部機器からの信号を用いることなく独自に判定する工程種別判定手段と、前記センサの全部またはいずれかの出力が前記良否判断に用いる作業工程の種別に応じた所定の基準値を充たす状態が所定時間継続したかどうかにより、外部機器からの信号を用いることなく当該作業工程の良否を独自に判断する作業工程良否判断手段とを備えていることを特徴とする乳量計。
【請求項２】
前記センサがさらにｐＨセンサを含むことを含むことを特徴とする請求項１記載の乳量計。
【請求項３】
前記流体による作業が洗浄作業と殺菌作業を含むことを特徴とする請求項２記載の乳量計。
【請求項４】
前記乳量計がさらに表示手段及び操作手段を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の乳量計。
【請求項５】
前記記録手段は、作業工程良否判断手段による良否判断の結果を累積して記録することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の乳量計。
【請求項６】
前記乳量計がさらに通信手段を備え、作業工程良否判断手段による良否判断の結果を外部の機器に送信できることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の洗浄等監視機能付乳量計
【請求項１】
搾乳機の搾乳ユニットの送乳経路に設置される洗浄等監視機能付乳量計であって、制御部と、記録手段と、送乳経路に臨ませて設けた温度センサと電気伝導度センサとを有し、前記記録手段には予め外部機器が実行する流体による作業工程の種別特徴と良否判定に用いる作業工程の種別に応じた所定の基準値が格納されており、前記制御部によって前記センサの全部またはいずれかの経時的な出力変化と前記作業工程の種別特徴とを比較観察し、その結果により現在行われている流体による作業工程の種別を外部機器からの信号を用いることなく独自に判定する工程種別判定手段と、前記センサの全部またはいずれかの出力が前記良否判断に用いる作業工程の種別に応じた所定の基準値を充たす状態が所定時間継続したかどうかにより、外部機器からの信号を用いることなく当該作業工程の良否を独自に判断する作業工程良否判断手段とを備えていることを特徴とする乳量計。
【請求項２】
前記センサがさらにｐＨセンサを含むことを含むことを特徴とする請求項１記載の乳量計。
【請求項３】
前記流体による作業が洗浄作業と殺菌作業を含むことを特徴とする請求項２記載の乳量計。
【請求項４】
前記乳量計がさらに表示手段及び操作手段を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の乳量計。
【請求項５】
前記記録手段は、作業工程良否判断手段による良否判断の結果を累積して記録することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の乳量計。
【請求項６】
前記乳量計がさらに通信手段を備え、作業工程良否判断手段による良否判断の結果を外部の機器に送信できることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の洗浄等監視機能付乳量計
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−４１４８２（Ｐ２０１１−４１４８２Ａ）
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９００５０（Ｐ２００９−１９００５０）
【出願日】平成２１年８月１９日（２００９．８．１９）
【出願人】（０００１０３９２１）オリオン機械株式会社 (450)
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月１９日（２００９．８．１９）
【出願人】（０００１０３９２１）オリオン機械株式会社 (450)
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