次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
まず、本実施形態に係る部品寿命管理方法により管理可能な乳量計1の構成について、図2〜図5を参照して具体的に説明する。
乳量計1は乳量計本体1mを備える。乳量計本体1mにおいて、2は計量容器部であり、透明又は半透明のプラスチック或いはガラス等の素材より全体を円筒状に形成するとともに、周面部における縦方向中間部の所定位置に、上下二つの括れ部2su,2sdを設け、上側の括れ部2suにより中間口2mを形成するとともに、下側の括れ部2sdにより流出口2eを形成する。これにより、中間口2mよりも上側を気液分離室Ks、中間口2mと流出口2e間を計量室Km、流出口2eよりも下側を気液混合緩衝室Kd、としてそれぞれ構成する。このように構成すれば、気液分離室Ksと計量室Kmを連携させた最適な態様により実施可能になり、計量時間の短縮による計量の効率化、更には正確な計量を実現できる利点がある。なお、流出口2eの内径は、中間口2mの内径よりもやや大きく選定する。これにより、計量室Kmに貯留された乳Mを流出口2eから速やかに排出できるため、円滑な乳量測定に寄与できる。また、計量容器部2は、複数(例示は四つ)の分割体を組合わせた構造により構成することが望ましい。これにより、括れ部2su,2sdを設けた場合であっても、計量容器部2の製造容易化及びメンテナンス(洗浄,交換等)容易化を図ることができる。
一方、気液分離室Ksの周面上端付近には、外面から接線方向に突出し、上流側のミルクチューブ66を接続可能な流入口2iを設ける。これにより、流入口2iから気液分離室Ksの内部に流入した乳Mは、気液分離室Ksにおける周面部の内壁面に沿って螺旋状に流れるため、乳Mが気液分離室Ksの内壁面を流れ落ちる際には、流速が小さくなり、乳量測定の誤差要因となる泡Mbの発生や液面Muの波打が大きく低減されるとともに、結果的に乳量計1の小型コンパクト化にも寄与できる。
また、計量室Kmは上下がテーパ面に囲まれる形状に形成する。これにより、計量室Kmに乳Mが貯留される際に計量容器部2(乳量計本体1m)が傾斜した状態であっても空気Aの層が発生することがないとともに、計量室Kmから乳Mが排出される際に計量容器部2(乳量計本体1m)が傾斜した状態であっても乳Mの残留がなくなる。したがって、実際の使用環境(設置環境)において、乳量計1が傾斜する場合であっても傾斜により発生する測定誤差を排除でき、精度の高い乳量測定を行うことができる。さらに、ステーにフックを介して吊下げることにより搾乳中に大きく揺れることも多いティートカップ自動離脱装置などにも付設可能になるなど、使用環境(設置環境)の範囲(用途)を飛躍的に拡大させることができ、汎用性及び利便性を高めることができる。
さらに、計量容器部2(気液分離室Ks及び計量室Km)の内部にはバルブ機構部4を配設する。バルブ機構部4は、流出口2e及び中間口2mに挿通し、かつ上端口を気液分離室Ksの上端に臨ませ、かつ下端口を気液混合緩衝室Kdに臨ませることにより気液分離室Ksと気液混合緩衝室Kdを連通させるパイプシャフト11と、このパイプシャフト11の上端を支持し、かつ当該パイプシャフト11を昇降させるバルブ駆動部5と、計量室Km内に位置するパイプシャフト11の外周面上側に設けた第一バルブ4u及び外周面下側に設けた第二バルブ4dを備える。この場合、パイプシャフト11の外周面には糸車状の固定部材12を装着し、この固定部材12の上端面にドーナツ盤状のバルブゴム4ugを取付けて第一バルブ4uを構成するとともに、固定部材12の下端面に同様のバルブゴム4dgを取付けて第二バルブ4dを構成する。第一バルブ4u及び第二バルブ4dは、本実施形態に係る部品寿命管理方法により管理される部品に含まれる。したがって、劣化したバルブゴム4ug,4dgは新品と交換する必要があるため、バルブゴム4ug(4dg側も同じ)の裏面には、例えば、円柱状に形成した一又は二以上の突起部を一体に設け、この突起部を固定部材12の上端面に形成した一又は二以上の凹部に圧入可能(着脱可能)に構成できる。
これにより、第一バルブ4uは計量室Kmと気液分離室Ks間の中間口2mを開閉可能となり、第二バルブ4dは計量室Kmと気液混合緩衝室Kd間の流出口2eを開閉可能となる。このようなバルブ機構部4を設ければ、パイプシャフト11をバルブ駆動用シャフトと空気抜き用パイプの双方に兼用できるとともに、第一バルブ4uと第二バルブ4dの双方に対するバルブ駆動用シャフトにも兼用できるため、構成の簡略化,低コスト化及び小型化に寄与できる。しかも、中間口2m又は流出口2eの一方を閉じた際に、他方を開くことができるため、乳Mの一回の貯留量の正確性を高めることができる。
また、バルブ駆動部5は、パイプシャフト11の上端を支持部材14を介して支持し、かつ気液分離室Ksを閉塞、即ち、計量容器部2の上面部2uに設けた円形の開口部2uhを閉塞して気液分離室Ksの上面部Ksuを形成するダイヤフラム部5dと、気液分離室Ksに対して反対側でダイヤフラム部5dを覆う上カバー部材15を備え、この上カバー部材15とダイヤフラム部5d間に切換室部Kcが形成される。この切換室部Kcは、後述する制御系6(図3)の制御により真空圧又は大気圧に切換えられる。なお、16は上カバー部材15から突出する切換室部Kcの接続口を示す。また、ダイヤフラム部5dは、上下に離間したゴム製の第一ダイヤフラム5doとゴム製の第二ダイヤフラム5diにより構成し、安定した昇降変位を実現させるとともに、支持部材14は、パイプシャフト11の上端口を閉塞しない形態で形成することにより、第二ダイヤフラム5diの中央下面に結合する。ダイヤフラム部5d(第一ダイヤフラム5do及び第二ダイヤフラム5di)は、本実施形態に係る部品寿命管理方法により管理される部品に含まれる。したがって、劣化した第一ダイヤフラム5do及び第二ダイヤフラム5diは新品と交換する必要があるため、上カバー部材15及び支持部材14を介して取付けることにより着脱可能に構成する。このようなバルブ駆動部5を設ければ、搾乳機64(図6)に使用される真空圧(真空ライン)を駆動源として利用できるため、構成の簡略化による低コスト化及び小型化に寄与できる。
一方、気液混合緩衝室Kdは、上下がテーパ面に囲まれる形状に形成する。これにより、気液混合緩衝室Kdから乳Mが送り出される際には計量容器部2(乳量計本体1m)が傾斜した状態であっても乳Mが残留することがなくなる。さらに、気液混合緩衝室Kdの底面中央には、下方に突出し、下流側のミルクチューブ67を接続可能な排出口2tを設ける。また、計量容器部2の下面部2dは、気液混合緩衝室Kdの底面部Kddとなるため、この底面部Kddに、中央から円筒形の緩衝筒21を起立させることにより乳送出口部22を設ける。緩衝筒21は上端口が内部に臨むとともに、下端口が排出口2tに連通する。そして、緩衝筒21の周面部に形成したスリットが第一流量Qf以下の流量により乳Mが流出し、かつ計量容器部2の内部の空気Aと混合する第一送出口22fとなり、緩衝筒21の上端口が、貯留された乳量が所定量を越えたときにQr以上の流量により乳Mが流出する第二送出口22sとなる。一方、気液混合緩衝室Kdの内部に臨ませたパイプシャフト11の下端口は、緩衝筒21の上端口の真上に位置させる。
他方、計量容器部2には、給気筒部23の内部に臨ませた、乳検出部Dを構成する液面検出部3を付設する。この液面検出部3は、図2に示すように、ピン部材により形成した上下一対の電極3p,3qを備え、上側の電極3pは気液分離室Ksの下端付近に配するとともに、下側の電極3qは計量室Kmの上端付近に配する。これにより、液面検出部3は、電極3pと3q間における乳Mの電気抵抗(抵抗値)により乳Mの液面Muを検出することができる。また、液面検出部3よりも下方の位置における計量容器部2には、いわば第二の乳検出部Dを構成する抵抗検出部7を付設する。抵抗検出部7は、図3に示すように、計量室Kmの上下方向中間位置(中央付近)に配し、ピン部材により形成した左右一対の電極7p,7qを備える。これにより、抵抗検出部7は、計量容器部2(計量室Km)の内部に貯留される乳Mの少なくとも抵抗値(電気伝導度)を検出できる。なお、抵抗検出部7は一対の電極7p,7qを用いることにより下段の位置における電気抵抗を検出できるが、上述した液面検出部3における下側の電極3qと抵抗検出部7の一方の電極7p(又は7q)を用いれば中段の位置における電気抵抗を検出できる。したがって、電極3qと電極7p(又は7q)は補助抵抗検出部7sを構成し、抵抗検出部7には、この補助抵抗検出部7sも含まれる。即ち、抵抗検出部7には、一対の電極7p,7qを用いる第一の態様と、補助抵抗検出部7s(電極3qと電極7p(又は7q))を用いる第二の態様の双方が含まれる。
このように、液面検出部3よりも下方の位置であって計量室Km内における乳Mの抵抗値を検出可能な抵抗検出部7を設ければ、乳Mが計量容器部2に貯留される際には、最初に抵抗検出部7が乳Mに浸かり、この後、時間を経過して液面検出部3が浸かるため、抵抗検出部7は、液面検出部3よりも深い位置における、泡Mbや波の影響を受けない抵抗値を時間的な余裕を持って検出可能となり、乳Mに対する正確な抵抗値(電気伝導度)、更には乳Mの特性及び異常乳等の品質等に係わる正確な情報を取得できる観点から最適となる。しかも、抵抗検出部7により検出される正確な抵抗値により、液面検出部3において液面Muを検出する際の閾値を牛体単位で補正し、液面検出部3により液面Muを検出する際の最適化を図れるなど、乳Mの液面Mu、即ち、乳量を正確に検出することができるとともに、抵抗検出部7の検出と液面検出部3の検出の時間差から得られる乳流速度に基づく搾乳終了時期の予測等にも利用できるなど、乳量計1の多機能性及び発展性を高めることができる。
また、計量室Kmには、中間口2mの内縁部から下方に突出した波打抑制部24を設ける。この波打抑制部24は、中間口2mから流入する乳Mにより計量室Kmで生じる波打を抑制する機能を有する。このため、計量室Kmの壁面に沿った湾曲形状に形成して液面検出部3を覆うように設ける。したがって、少なくとも中間口2mから液面検出部3が見えないように、波打抑制部24の配設位置,大きさ及び形状等を選定する。このような波打抑制部24を設ければ、第一バルブ4u及び第二バルブ4dが下方へ変位した際に、気液分離室Ksから落下する乳Mにより計量室Kmで生じる比較的大きな波打を抑制し、液面検出部3及び抵抗検出部7により誤検出が発生する弊害を回避することができる。
一方、図3は、乳量計本体1mに接続する制御系6を示す。制御系6は、各種制御処理及び演算処理等を行うコンピューティング機能を有するシステムコントローラ31を備える。したがって、システムコントローラ31に内蔵するプログラムメモリ31pには、乳量測定に係わる一連のシーケンス制御を実行するための制御プログラムを格納するとともに、本発明に係る部品寿命管理方法を実行するための処理プログラム、即ち、少なくとも、計量容器部2に貯留される乳Mの抵抗値を検出可能な乳検出部Dにより検出される乳Mの非検出時の抵抗値を判別する非検出判別抵抗値Reと、貯留した乳Mを排出する排出側へバルブ機構部4を切換えた後、乳検出部Dにより検出される抵抗値(検出抵抗値Rd)が非検出判別抵抗値Reに達しない経過時間が異常であることを判別する限界判別時間Teとを設定する処理を実行するとともに、搾乳時に、バルブ機構部4を排出側へ切換えた後、限界判別時間Teを経過しても検出抵抗値Rdが非検出判別抵抗値Reに達しないときは、所定のアラーム処理を実行する処理プログラムを格納する。この場合、所定のアラーム処理には、部品監視用アラーム8を表示する表示処理,搾乳の動作を停止させる搾乳動作停止処理の少なくとも一方又は双方が含まれる。
さらに、データメモリ31dには、後述する切換設定時間Ts,限界判別時間Te,非検出判別抵抗値Re等を含む各種設定データが設定される。また、システムコントローラ31の入力ポートには液面検出処理部32及び抵抗検出処理部33の出力部を接続するとともに、システムコントローラ31の制御出力ポートには後述する電磁三方弁を用いた切換弁34を接続する。一方、液面検出処理部32の入力部には、所定の接続ケーブル35により液面検出部3の各電極3p,3qを接続する。液面検出処理部32は、電極3pと3q間に所定の電圧を付与し、電極3pと3q間の電気抵抗を検出する。同様に、抵抗検出処理部33の入力部には、所定の接続ケーブル36により抵抗検出部7の各電極7p,7qを接続する。抵抗検出処理部33は、電極7pと7qに所定の電圧を付与し、電極7pと7q間の電気抵抗(抵抗値)を検出する。なお、電極3qは抵抗検出処理部33側にも接続する。これにより、前述した補助抵抗検出部7sにおける電気抵抗(抵抗値)は、抵抗検出処理部33において検出可能となる。一方、37は各種データ等を表示可能な表示部を示す。この表示部37には、本発明に係る部品寿命管理方法に従って、アラーム処理の実行時に、その旨を表示、例えば、アラームランプ等を用いた部品監視用アラーム8を表示する機能を備える。
これにより、制御系6は、少なくとも上述した液面検出部3の電極3p,3qにより液面Muを検出したなら、バルブ機構部4の第一バルブ4uを閉位置、かつ第二バルブ4dを開位置に切換制御するとともに、所定の復帰条件に従って第一バルブ4uを開位置、かつ第二バルブ4dを閉位置に切換制御する機能を備える。なお、切換室部Kcから突出する接続口16は、ゴム製のチューブ部材を用いた真空チューブ9を介して切換弁34のコモンポート34cに接続するとともに、切換弁34の一方の分岐ポート34aは真空チューブ38を介して真空ポンプ等の真空源39に接続し、さらに、切換弁34の他方の分岐ポート34bは大気に開放する。したがって、切換弁34を切換制御すれば、上述した切換室部Kcを真空状態又は大気状態に切換えることができる。この場合、真空チューブ9(38)は、本実施形態に係る部品寿命管理方法により管理される部品に含まれ、劣化した真空チューブ9(38)は新品と交換できる。
また、第一バルブ4uを閉位置、かつ第二バルブ4dを開位置に切換制御した後、第一バルブ4uを開位置、かつ第二バルブ4dを閉位置に切換制御する所定の復帰条件には、予め設定した切換設定時間Tsが経過すること,又は流出口2eからの乳Mの排出終了を検出すること,を用いることができる。本実施形態では、予め設定した切換設定時間Tsが経過することを復帰条件として設定した。このように、所定の復帰条件として、予め設定した切換設定時間Tsが経過することにより、第一バルブ4uを開位置、かつ第二バルブ4dを閉位置に切換制御する方式を採用すれば、部品点数の削減により、制御の容易化及び低コスト化を図ることができる。他方、所定の復帰条件として、流出口2eからの乳Mの排出終了を検出することにより、第一バルブ4uを開位置、かつ第二バルブ4dを閉位置に切換制御することもでき、この場合、例えば、流出口2eに前述した電極3p…からなる液面検出部3と同様の検出電極部を付設すればよい。所定の復帰条件として、流出口2eからの乳Mの排出終了を検出することにより、第一バルブ4uを開位置、かつ第二バルブ4dを閉位置に切換制御する方式を用いれば、速やかに復帰できるため、計量時間が短くなり効率的な計量を行うことができる。
ところで、本実施形態では抵抗検出部7を備えるため、この抵抗検出部7を流出口2eからの乳Mの排出終了の検出に利用できる。この場合、抵抗検出部7は、流出口2eに付設するものではないため、排出終了を直接検出することはできないが、少なくとも液面検出部3よりも下方に位置するため、液面検出部3の検出を利用するよりも、切換設定時間Tsを短く設定できる。したがって、切換設定時間Tsに含ませる余裕時間も短くすることができ、より的確な切換設定時間Tsを設定できる。
なお、図4(図5)には、変更例に係る乳量計1を示す。変更例に係る乳量計1は、図2に示した乳量計1に対して次の点が異なる。まず、図2に示した乳量計1は、液面検出部3を計量容器部2の周面部2wから内部内方に突出させることにより、気液分離室Ks内の乳Mの液面Muを検出可能な電極3p,3qにより構成するとともに、抵抗検出部7を計量容器部2の周面部2wから内部内方に突出させることにより、計量室Km内における乳Mの抵抗値Kを検出可能な電極7p,7qにより構成したが、図4に示す変更例に係る乳量計1は、液面検出部3を構成するに際し、計量室Kmの下面部Kmdから内部上方へ突出させることにより、気液分離室Ks内の乳Mの液面Muを検出可能な電極3p,3qにより構成するとともに、抵抗検出部7を構成するに際し、計量室Kmの下面部Kmdから内部上方へ突出させることにより、計量室Km内における乳Mの抵抗値Rを検出可能な電極7p,7qにより構成した。
この場合、液面検出部3と抵抗検出部7は、図4に示すように、計量容器部2の一部を構成し、かつ当該計量容器部2に対して取付可能となる台座部81に一体に設けることにより検出ユニット82として構成した。即ち、図5に示すように、計量容器部2の一部となる台座部81に対して、抵抗検出部7の一方の電極7p,液面検出部3の一方の電極3q,液面検出部3の他方の電極3p,抵抗検出部7の他方の電極7q,乳Mの温度を検出する乳温センサ83を順番に配し、インサート成形等により一体に設けた。この際、各電極7p,3q,3p及び7qにおける上端部の高さは、前述した図2の各電極7p,3q,3p及び7qの高さにほぼ一致させるとともに、液面検出部3の電極3p,3qは、上端部のみを露出させた状態で他の部位を、プラスチック等の絶縁素材により被覆部3pc,3qcにより被覆する。したがって、この被覆部3pc,3qcは台座部81と一体に成形することができる。そして、検出ユニット82を計量容器部2に対して取付ける際には、計量容器部2における計量室Kmの下面部Kmdに台座部81が嵌合する嵌合孔部を形成し、この嵌合孔部に、検出ユニット82の台座部81を上から嵌め込むとともに、固定機構84により固定(ロック)する。
一方、変更例に係る乳量計1は、計量容器部2を、上面部2u,第一分割部2x,第二分割部2y及び第三分割部2zに分割し、上面部2u,第一分割部2x,第二分割部2y及び第三分割部2zをそれぞれバヨネット方式による着脱部Jm…により着脱可能に構成した。また、変更例に係る乳量計1は、計量容器部2における下面部2dの形態を変更した。即ち、下面部2dの一側にサンプリング手段91を設けた。このため、排出口2tを、下面部2dの中心ではなく、他側に配するとともに、この下面部2dの形状を乳Mが排出口2tに流れるように傾斜させて形成した。一方、サンプリング手段91は、下面部2dを貫通し、下面部2dの内部及び外部に突出する分取筒92を有する。この分取筒92の上端には分取口部93を取付ける。これにより、計量室Kmの下面部Kmdを流れ落ちた乳Mの一部を分取口部93からサンプリングすることができ、サンプリングされた乳Mは分取筒92を通って外部に導出される。なお、図中、94は、分取口部93に乳Mを円滑に進入させる通気口、95は、分取筒92の下端に接続したサンプリング用ミルクチューブをそれぞれ示す。さらに、図2に示した乳量計1では、別途の固定部材12をパイプシャフト11に取付けた例を示したが、変更例に係る固定部材12はパイプシャフト11と一体に成形した例を示している。以上、図4(図5)に示した変更例について、主に、図2に示した乳量計1に対して異なる点を説明したが、説明を省略したその他の構成及び機能については、図2に示した乳量計1と基本的に同じとなるように構成できる。そのため、図4(図5)において、図2と同一部分には同一符号を付して、その構成を明確にするとともに、その詳細な説明は省略する。
次に、乳量計1の使用方法及び動作(機能)を含む本実施形態に係る部品寿命管理方法について、図1〜図9を参照して説明する。
まず、乳量計1を使用するに際しては、例えば、図6に示すティートカップ自動離脱装置51の背面に乳量計本体1mを取付けて使用することができる。この場合、ティートカップ自動離脱装置51は、前述した制御系6におけるコントローラ31,液面検出処理部32,抵抗検出処理部33及び切換弁34を内蔵する。なお、ティートカップ自動離脱装置51は、装置本体51mの上面から上方に突出したフック53と、装置本体51mの下面から突出したワイヤガイドパイプ54を有し、このワイヤガイドパイプ54の下端から離脱ワイヤ55が繰り出される。この離脱ワイヤ55の先端は、四つのティートカップ61c…を有するミルククロー61に接続する。したがって、装置本体51mの内部には離脱ワイヤ55を巻取るための巻上機構を備えている。
また、Wは、乳量計1を使用する搾乳システムの一例を示す。この搾乳システムWは、レール62に沿って移動する搬送機63を備えており、この搬送機63に搾乳機64を搭載する。そして、搬送機63に備えるアームステー65に、フック53を引掛けることによりティートカップ自動離脱装置51を吊下げる。図6は、乳牛Cに対して搾乳機64により搾乳している状態を示し、乳牛Cには四つのティートカップ61c…が装着されている。搾乳システムWでは、搾乳時に、ティートカップ61c…により搾乳された生乳(乳M)がミルククロー61からミルクチューブ66を介して乳量計本体1mの流入口2iに供給される。さらに、乳量計本体1mを通過した乳Mは排出口2tからミルクチューブ67を介してミルクパイプ68に送られる。したがって、このミルクチューブ66と67が乳量計1を接続する送乳ラインLmとなる。なお、70は真空パイプ、38は真空パイプ70側とティートカップ自動離脱装置51側を接続する真空チューブ(図3)、72はティートカップ自動離脱装置51側とティートカップ61c…側を接続する真空チューブをそれぞれ示す。また、前述したように、電極3p,3qは接続ケーブル35(図3)を介してティートカップ自動離脱装置51(液面検出処理部32)に接続するとともに、電極7p,7qは接続ケーブル36(図3)を介してティートカップ自動離脱装置51(抵抗検出処理部33)に接続し、さらに、切換室部Kc(接続口16)は、真空チューブ9(図3)を介してティートカップ自動離脱装置51(切換弁34の分岐ポート34c)に接続する。
以下、搾乳時における乳量計1の動作を含む本実施形態に係る部品寿命管理方法について、図7〜図9を参照しつつ図1に示すフローチャートに従って説明する。
まず、システムコントローラ31には、予め、計量容器部2に貯留される乳Mの抵抗値を検出可能な液面検出部3(乳検出部D)により検出される乳Mの非検出時の抵抗値を判別するための非検出判別抵抗値Re,及び貯留した乳Mを排出する排出側へバルブ機構部4を切換えた後、液面検出部3により検出される抵抗値(検出抵抗値Rd)が非検出判別抵抗値Reに達しない経過時間が異常であることを判別するための限界判別時間Te,をそれぞれ設定する。この場合、限界判別時間Teは、前述した切換設定時間Tsをそのまま使用してもよいし、この切換設定時間Tsとは異なる時間、特に、計量中の異常によりバルブ機構部4(第一バルブ4u及び第二バルブ4d)が上昇しない状態にあっても乳Mが気液分離室Ks内に一杯にならない時間等を考慮して設定してもよい。また、非検出判別抵抗値Reは、乳Mの非検出を判定する搾乳時の非検出用閾値Riを使用してもよいし、余裕度等を考慮し、この非検出用閾値Riとは異なる値を設定してもよい。本実施形態では、限界判別時間Teとして切換設定時間Tsよりやや短い時間を設定し、かつ非検出判別抵抗値Reとして非検出用閾値Riを使用した例を示す。
最初に、部品の劣化が生じていない正常時の動作について説明する。図8は正常時において、液面検出部3から得る検出抵抗値Rdの変化特性を示している。この場合、搾乳時(計量時)には、送乳ラインLmにおけるミルクチューブ66に搾乳された乳Mが間欠的に送られるため、乳Mは流入口2iから計量容器部2の内部に流入する(ステップS1)。なお、流入開始時には切換弁34により真空チューブ9は分岐ポート34bに連通し、大気に開放されている。これにより、バルブ機構部4の第一バルブ4u及び第二バルブ4dは下降位置にあり、中間口2mは開、流出口2eは閉となる。流入した乳Mは、図7(a)に実線矢印で示すように、気液分離室Ksにおける周面部の内壁面に沿って螺旋状に流れる。これにより、良好な気液分離(遠心分離)が行われるとともに、気液分離室Ksの内壁面を乳Mが流れ落ちる際に、流速が小さくなり、乳量測定の誤差要因となる泡Mbの発生や液面Muの波打が大きく低減される。この際、分離された空気Aは点線矢印で示すように、パイプシャフト11の内部を通って気液混合緩衝室Kdの内部に流入する。また、空気Aの分離された乳Mは中間口2mから計量室Kmに落下し、計量室Kmに貯留される。図7(a)はこの状態を示している。
乳Mの流入が進むに従って貯留される乳Mの液面Muは上昇する。そして、図7(b)に示すように、液面Muが抵抗検出部7の電極7p,7qを越えて上昇すれば、電極7pと7q間の抵抗値が低下するため、抵抗検出処理部33により液面Muが越えたことを検出する。この場合、乳Mが貯留されていないときは、抵抗値は、乳Mを検出しないときの抵抗値である非検出用閾値Ri以上の大きさになるが、液面Muが抵抗検出部7の電極7p,7qを越えて上昇すれば、抵抗値は低下し、乳Mを検出するときの検出用閾値Rm以下となる。
この後、計量室Kmにおける貯留の進行により液面Muが上昇し、図7(c)に示すように、液面Muが電極3p(3q)を越えて上昇すれば、電極3pと3q間の電気抵抗が低下するため、液面検出処理部32により液面Muが規定の高さに達したことを検出する(ステップS2)。これにより、システムコントローラ31はバルブ切換信号Scを切換弁34に出力し、切換弁34を切換えることにより、真空チューブ9を真空源39に接続する。この結果、切換室部Kcに真空圧(負圧)が付与され、図7(c)に示すように、ダイヤフラム部5dは上方へ変位し、バルブ機構部4(第一バルブ4u及び第二バルブ4d)も上昇位置へ変位する(ステップS3)。また、タイマ機能が動作しているため、バルブ切換信号Scの出力と同時に、タイマ機能による計時をリセットし、かつ新たに計時を開始する(ステップS4)。
バルブ機構部4が上昇位置へ変位することにより、計量室Km内の乳Mは、流出口2eから流出し、気液混合緩衝室Kdに流入する。この際、流出口2eから流出した乳Mは気液混合緩衝室Kdに一旦貯留され、第一送出口22fから送出される。即ち、気液混合緩衝室Kd内の乳Mは、図7(c)に示すように、第一送出口22fとなるスリットを通して緩衝筒21の内部に流出し、上端口からの空気Aと混合することにより、緩衝筒21の下端口(排出口2t)を通して下流側のミルクチューブ67に送出される。この場合、乳Mは緩和された小流量により少しずつ送出される。したがって、流出口2eの開時に発生する乳Mによる送乳路(ミルクチューブ67等)の一時的な閉塞状態が回避される。一方、計量室Kmの乳Mが気液混合緩衝室Kdに流入する際に、気液混合緩衝室Kdに乳Mが残留しているなどにより、気液混合緩衝室Kdに流入した乳Mの液面Muが緩衝筒21の上端口の高さを一時的に超えてしまった場合には、第二送出口22sから乳Mが緩衝筒21の内部に流出する。
また、システムコントローラ31は、液面検出部3から得る検出抵抗値Rdを監視する(ステップS5)。正常時には、通常、計量室Kmに貯留された乳Mは、概ね1〔秒〕以内に気液混合緩衝室Kdに排出される。この結果、計量室Km内の乳Mが無くなり、検出抵抗値Rdは、図8に示すように急激に上昇する。なお、tpはバルブ切換信号Scを出力した時点を示している。この結果、検出抵抗値Rdは速やかに非検出用閾値Ri、即ち、非検出判別抵抗値Reに達する(ステップS6)。tdは非検出判別抵抗値Reに達した時点を示しており、tp時点からtd時点までの正常時の時間Tpは1〔秒〕以内となる。この後、切換設定時間Tsが経過するts時点に達すれば、システムコントローラ31は、バルブ復帰信号Srを切換弁34に付与する。これにより、切換弁34が切換えられ、切換室部Kcに付与される真空圧が解除されることにより切換室部Kcは大気圧に復帰する。この結果、ダイヤフラム部5dは下方へ変位し、図7(d)に示すように、バルブ機構部4も下降位置に復帰する(ステップS7,S8)。
バルブ機構部4が下降位置に復帰することにより、中間口2mは開、かつ流出口2eは閉となるため、気液分離室Ks内の乳Mは、中間口2mを通って計量室Km内に流入する。以下、同様の動作(処理)が搾乳が終了するまで、即ち、乳量計1に乳Mが流入しなくなるまで繰り返し行われる(ステップS9,S3…)。なお、搾乳が終了すれば、終了処理が行われ、システムコントローラ31では、計量室Kmにより計量した回数をカウントすることにより全乳量、更には流量(速度)等を演算処理により求める。以上が正常時の動作となる。
次に、ゴム製部品が劣化するなどにより異常時の動作が発生した場合について説明する。図9は異常時において、液面検出部3から得る異常時における検出抵抗値Rd(Rx),Rd(Ry),Rd(Rr)の変化特性を示し、図9は三つの態様を例示する。この場合、搾乳時(計量時)に、乳Mが流入口2iから計量容器部2の内部に流入し、液面検出器3により液面Muを検出すれば、バルブ切換信号Scを出力し、バルブ機構部4(第一バルブ4u及び第二バルブ4d)を上昇位置へ変位させるとともに、バルブ切換信号Scの出力と同時に、タイマ機能による計時をリセットし、かつ新たに計時を開始するまでの動作(処理)は、上述した正常時の動作、即ち、ステップS1〜S4までの動作と同様に行われる。
一方、バルブ切換信号Scを出力した後、システムコントローラ31は、液面検出部3から得られる検出抵抗値Rd(Rx)を監視する(ステップS5)。正常時には、計量室Kmに貯留された乳Mは、概ね1〔秒〕以内に気液混合緩衝室Kdに落下するが、バルブ機構部4又はバルブ駆動部5に何らかの異常が発生した場合、バルブ切換信号Scを出力してもバルブ機構部4(第一バルブ4u及び第二バルブ4d)が正常に上昇位置へ変位しない状態が発生する。図9に示す検出抵抗値Rd(Rx)の変化は、バルブ機構部4が下降位置から上昇位置へ全く変位しない場合であり、例えば、電磁三方弁を用いた切換弁34が故障(焼損,オリフィス目詰まり等)して作動不能になった場合,ダイヤフラム5do,5diが劣化(穴明き等)により大量の真空漏れが発生している場合等が考えられる。この場合、バルブ切換信号Scを出力しても乳Mが排出されない状態となるため、検出抵抗値Rd(Rx)がtp時点において検出用閾値Rmに達しても更に低下を続け、この後に安定する。
また、図9に示す検出抵抗値Rd(Ry)の変化は、バルブ機構部4が下降位置から上昇したものの中途で停止したような場合であり、例えば、ダイヤフラム5do又は5diが劣化することにより全体が硬直化したり局所的な破れを生じた場合,バルブゴム4ug,4dgが劣化(摩耗,破損等)した場合等が考えられる。この場合、乳Mは流出口2eからの流出速度が遅くなるため、検出抵抗値Ryの上昇も時間的に遅れを生じる。
このように、異常が生じた場合、検出抵抗値Rd(Rx,Ry)のように、非検出判別抵抗値Reに達するまでには相当の遅れを生じ又は非検出判別抵抗値Reに達することがない。このため、正常時には、tp時点に達した後、概ね1〔秒〕以内に検出抵抗値Rdは非検出判別抵抗値Reに達するが、異常が生じた場合には、バルブ切換信号Scを出力した後、限界判別時間Teが経過するte時点に達しても、検出抵抗値Rd(Rx,Ry)は非検出判別抵抗値Reに達しないため、te時点において所定のアラーム処理が行われる(ステップS10,S11)。なお、アラーム処理は、このような態様に限定されるものではない。特に、誤検出を回避するため、te時点後、所定の設定時間が経過しても、再度、非検出判別抵抗値Reに達しないときに、アラーム処理を行ったり、或いは一定時間間隔で複数回検出を行い、平均値が非検出判別抵抗値Reに達しないときに、アラーム処理を行うなど、各種態様により実施できる。アラーム処理では、図3に示す部品監視用アラーム8を表示する表示処理が行われるとともに、必要により搾乳の動作を停止させる搾乳動作停止処理が行われる。したがって、アラーム処理には、これらの処理の少なくとも一方又は双方が含まれる。このようなアラーム処理を行えば、ユーザは、部品に劣化が来したことを容易かつ確実に知ることができるとともに、部品の劣化に基づく二次的な動作不良を回避できる利点がある。
なお、このような検出抵抗値Rdの変化を利用すれば、バルブ機構部4を排出側へ切換えた後、液面検出部3から得る検出抵抗値Rdが非検出判別抵抗値Reを越えるまでの時間を監視することにより、最終的なアラーム処理が実行される前に、劣化が進行中の部品に対する予備的な監視を行うことも可能になる。即ち、アラーム処理を行うほどの異常にはならないが、部品の劣化が進行することにより検出抵抗値Rdが非検出判別抵抗値Reに達するまでの時間が徐々に遅くなるため、図9に示す検出抵抗値Rd(Rr)で示す変化のように、検出抵抗値Rd(Rr)は正常時よりも時間的に遅れて非検出判別抵抗値Re(非検出用閾値Ri)に達する。したがって、検出抵抗値Rdが非検出判別抵抗値Reを越えるまでの時間Trを検出し、例えば、表示部37にグラフィック表示するなどにより監視(管理)を行うようにすれば、劣化が進行中の部品に対する予備的な監視を行うことができ、部品寿命管理方法の更なる有効化を図れる利点がある。
一方、アラーム処理が行われれば、ユーザは何らかの異常が発生したことを知ることができるため、部品の劣化の有無、更には故障の有無等、必要な点検を行うことにより異常の原因を容易に見つけることができる(ステップS12)。この場合、劣化により当該アラーム処理に繋がる乳量計1における部品には、バルブ機構部4の第一バルブ4u(4ug)及び第二バルブ4d(4dg),バルブ駆動部5のダイヤフラム5d(5do,5di),バルブ駆動部5に接続した真空チューブ9等が存在する。したがって、本実施形態に係る部品寿命管理方法によれば、一つの乳検出部D(液面検出部3)により、交換を要する様々なゴム製部品のほとんどを管理対象にできるため、簡易かつ低コストに実施できるなど、コスト対効果の観点から最大のパフォーマンスを得れる利点がある。そして、異常の原因として、特に、ゴム製部品の劣化が原因の場合には、該当する部品を新品に交換すればよい(ステップS13)。
このように、本実施形態に係る部品寿命管理方法によれば、搾乳時に、バルブ機構部4を排出側へ切換えた後、限界判別時間Teを経過しても検出抵抗値Rdが非検出判別抵抗値Reに達しないときは、所定のアラーム処理を行うようにしたため、部品、特に、ゴム製部品が劣化した(寿命が尽きた)際には、速やかに新品と交換できる。これにより、バルブ駆動部5及びバルブ機構部4に使用されているゴム製部品(4u(4ug),4d(4dg),5d(5do,5di),9…)を本来の寿命まで使い切ることができ、有効な資材節減を図れるとともに、ユーザサイドにおける経済性を高めることができる。しかも、6〜12ケ月を目処に行う定期的な部品交換を不要にできるため、メンテナンスの軽減化にも寄与できる。また、乳量計1に使用される交換の要する様々なゴム製部品が、使用状態等によって早期に劣化したような場合でも、所定のアラーム処理により、ユーザは、早期の劣化を容易かつ確実に確認することができる。したがって、早期の劣化が進行中のゴム製部品をそのまま気が付くことなく使い続けてしまう不具合を回避できる。これにより、計量動作の不安定化や計量精度の低下を招くことなく、常に乳Mに対する安定かつ正確な計量を確保できる。
以上、好適実施形態(変更例を含む)について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成,形状,素材,数量,手法等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更,追加,削除することができる。
例えば、乳検出部Dには、例示した液面検出部3の利用が望ましいが、この態様に限定されるものではなく、液面検出部3の代わりに抵抗検出部7を利用してもよい。したがって、乳検出部Dには、液面検出部3及び/又は抵抗検出部7を用いることができる。即ち、液面検出部3と抵抗検出部7のいずれか一方を選択して利用してもよいし、必要により液面検出部3と抵抗検出部7の双方を併用、例えば、それぞれに対して個別に設定を行い、双方が条件を満たすことにより異常と判別するなどしてもよい。これにより、乳Mの排出状態を検出する際における、例えば、迅速性を優先するか,確実性を優先するか又は信頼性を優先するか等に適応させた使用が可能になり、機能性(多様性)及び利便性(使い勝手)を高めることができるとともに、状況に対応した検出態様の最適化を図ることができる。なお、抵抗検出部7は前述した補助抵抗検出部7sも含む概念であり、必要により選択して用いることができる。
また、バルブ機構部4は、パイプシャフト11をバルブ駆動用シャフトと空気抜き用パイプの双方に兼用する場合を示したが、バルブ駆動用シャフトを棒材により形成し、別途、空気抜き用パイプを他の位置に設けてもよい。さらに、バルブ駆動部5は、ダイヤフラム部5dと真空圧又は大気圧に切換えられる切換室部Kcにより構成する場合を例示したが、ダイヤフラム部5dを電磁ソレノイド又はエアシリンダ等のアクチュエータにより直接変位させる場合を排除するものではない。一方、バルブ機構部4は、中間口2mを開閉可能な第一バルブ4uと流出口2eを開閉可能な第二バルブ4dを備えて構成した場合を示したが、第二バルブ4dのみにより開閉する場合を排除するものではない。また、アラーム処理は、例示の他、例えば、音によるアラーム処理,通信手段による送信処理等の各種アラーム処理を利用できる。他方、制御系6は、制御ボックス等により別途構成することにより、乳量計本体1mなどに付設してもよい。その他、乳量計1には必要により他の機能(構成)が付加されていてもよい。