JP2009541049A - 粉砕装置内の穀物量の検出方法 - Google Patents

Abstract

回転粉砕部材の容器内の粒状物の量を検出する方法であり、上記方法は、粉砕周期（ＣＭ）の第１の期間（Ｔ１）中、第１の駆動トルクを回転粉砕部材に供給するステップ（ＦＯＲＰ１）と、第１の駆動トルクによる上記回転粉砕部材の回転の周期を表す第１の値を測定するステップ（ＣＴＭ１００）と、上記粉砕周期の第２の期間（Ｔ２）中、第１の駆動トルクより低い第２の駆動トルクを回転粉砕部材に供給するステップ（ＲＰ２）と、第２の駆動トルクによる上記回転粉砕部材の回転の相対周期を表す第２の値を測定するステップ（ＣＴＭ５０）と、容器内の粒状物の量を表す情報（ＡＬＲ）を発生するため第１及び第２の値を処理するステップ（ＣＤＴＲ、ＣＮＦＲ）とから成る。
【選択図】 図４

Description

本発明は、食料穀物などを粉砕する装置に関するものであり、特に限定するものではないがコーヒー豆の粉砕装置に関する。

本発明の目的のために、用語“粒状物”及び“豆”は粉末にするため粉砕できる実質的に丸くなった形状の物体又は粒状体を意味する。粒状物の例としては、種子、豆、小麦穀物或いはコーヒー豆及びその他の必ずしも食料ではない粒状物があり得る。

特にコーヒー豆の粉砕に関しては、コーヒー粉砕機として普通に知られた普通のコーヒー粉砕装置は、通常、容器、又は粉砕すべきコーヒー豆を収容するのに適したホッパー、及び豆を粉砕する回転粉砕機を備えている。

粉砕中、コーヒー豆はホッパー内から減少していくので、ホッパーには、コーヒー粉砕機を定格電力で作動するのを保証し、また良好なコーヒー飲物を作るのを保証するためには、直ちに補充される必要がある。このホッパー充填動作を補助するために、コーヒー豆が流出したことを表す表示を備えるのが極めて有用である。

公知のコーヒー機はドーザーを設けており、このドーザーは、通常のコーヒー粉砕機の下流に設けられ、粉砕されたコーヒー粉末を用いてコーヒー飲物を作る前の粉砕されたコーヒー粉末を収容するのに適している。このドーザーには通常、ドーザーにコーヒー粉末が充填されることになる際に、解放されてコーヒー粉砕機に粉砕動作を停止する指令信号を送る機械的バネが設けられている。さらに、このコーヒー機には制御システムが設けられ、この制御システムは、該解放が予定の時間間隔の間感知されなかった時を判断し、そしてこのことを、コーヒー粉末がドーザーの頂部にもはや達していないことを表す情報に変換するのに適しており、これにより、ホッパー内のコーヒー豆が空になったと結論付けることができる。この場合、コーヒー豆の有無の検出は、粉砕されたコーヒー粉末の存在についてドーザーを検査することによって間接的な仕方で行われる。この形式のコーヒー機はドーザーの全体寸法において並びにドーザーと検出及び制御システムとの両方の破格のコストにおいて欠点がある。

上記の欠点を解消するために、いわゆる半自動コーヒー機においては、コーヒーグラインダー（粉砕機）には動作時のコーヒー粉砕機の供給電流を検出するセンサーが設けられる。また、この場合、コーヒー粉砕機と組み合わさった制御システムは、上記電力の値を閾値すなわち基準値と比較する。普通、コーヒー粉砕機は、コーヒーを粉砕するために粉砕機で行われた作業に比例する電力量を使用し、そしてこの作業は、粉砕すべきコーヒー豆が減少するに連れて減少する傾向がある。特に、コーヒー粉砕機の作業が最少である時（すなわちコーヒー豆が既に終了している時）に、供給電流は閾値より低い値となる。これに対して、コーヒー粉砕機の作業がなお高くてホッパーに許容量のコーヒー豆が入っている時には、供給電流は閾値より高い値となる。

このようなコーヒー粉砕機は、供給電流の変動がコーヒー豆の二つの条件（有無）を正確に区別できるようにするために十分に識別され得ないので、極めて信頼できない。さらに、取出し電流に対する閾値の選択は、この電流が例えばコーヒー機の接続され得る回路網の電圧に依存する場合に、特に問題となり、曖昧となる。さらに、幾つかの設計上のパラメータ、特に製造時にセットされ得る供給電流の閾値は、ある場合には、予知できないが、コーヒー粉砕機の動作寿命中にのみ見出され得る偏移及び変動を受けることが認められるべきである。加えて、これらのパラメータは、主としてコーヒー粉砕機の受け、しかも通常各粉砕装置によって変動する磨耗や使用状態によるエージングによって影響を受け得る事が認められるべきである。

この場合における別の欠点としては、取出し電流を検出するセンサーの全体サイズにあり、該センサーは、サイズは小さいが、適切な収容空間を必要とししかも製作及び取付けコストがかかる実際に特別のハードウエアである。

本発明の目的は、上記の先行技術の検出方法より信頼できかつ簡単である、粉砕装置の容器内の豆の量を検出する方法を提供することにある。

本発明の目的は、特許請求の範囲の請求項１に記載され特徴付けられた検出方法によって達成される。

上記検出方法の好ましい実施形態は従属請求項２〜２８に記載されたとおりである。

本発明の目的はまた、請求項２９に記載され特徴付けられた粉砕装置にある。本発明の目的はまた、請求項３０に記載され特徴付けられたコンピュータプログラムにある。

添付図面を参照して本発明を限定しない例として記載する本発明の実施形態の以下の詳細な説明から本発明は良く理解される。

粉砕装置を概略的に示す。 本発明の実施形態による検出方法で処理され得る粉砕部材の回転速度を表す波形の例を示す。 本発明の実施形態による検出方法で粉砕装置に供給され得る運転電力の線図を示す。 本発明の実施形態による検出方法で処理され得る粉砕部材の回転速度を表す波形の例を示す。 本発明の実施形態による検出方法の幾つかのステップのフローチャートを示す。 本発明の方法の別の実施形態による粉砕装置に供給され得る電力線図を示す。 本発明の方法の別の実施形態による粉砕装置に供給され得る電力線図を示す。 本発明による方法の別の実施形態において用いられ得る数値の表を示す。

コーヒー豆用の粉砕装置１の実施形態、すなわち更に簡単には、コーヒーグラインダー（粉砕装置）について以下説明する。

図１の線図を参照すると、コーヒーグラインダー１は、コーヒー豆を粉末にする回転粉砕部材、例えば一組のグラインダーＭＣを備えた電動機Ｍを有している。グラインターＭＣは、それ自体公知であり、円錐形又は円形であり、粉末にすべきコーヒー豆を収容しそして通常二つのグラインターの上流に設けられたホッパー（図示していない）からの粉末にすべきコーヒー豆を受けるようにされている。通常は、電動機Ｍは、好ましくは２３０ｖで給電され得るＤＣモーターである。

有利には電動機ＭとグラインダーＭＣとの間には減速歯車ＭＲが挿置され得ることが認められるべきである。減速歯車ＭＲはそれ自体公知であり、電動機Ｍに供給される電力の変動時に電動機Ｍの回転数に対してグラインダーＭＣの回転数Ｎの変動を調整する機能を備えている。実際に、Ｋを減速歯車ＭＲのギヤ比、ΔＰを電動機に供給され得る電力の変動、ΔＮを電動機の回転数Ｎの変動とすると、次の関係式が成り立つ。
ΔＰ／Ｋ＝ΔＮ （１）

ギヤ比Ｋは１より大きい一定値であり、電動機に供給される電力変動（ΔＰ）が高い場合にはとにかく、電動機の回転数の変動（ΔＮ）が低くなるようにしている。

コーヒーグラインター１はさらに、一対のセンサーＳＮ、例えば公知のホール効果センサーを有し、各センサーは、グラインダーが基準回転軸線のまわりで回転期間ＴＲを完了した際に信号、例えば電気パルスを発生するため、グラインダーＭＣの一方に組み合わされている。一対のセンサーＳＮの代わりに、グラインターの一方と組み合わせて個々のセンサーを用いることでも十分であり、或いは回転粉砕要素（グラインダー）回転期間ＴＲの完了したことを表すパルスを発生するのに適した任意の他の公知の検出手段（機械的、光学的、電子的センサー又はエンコーダーなど）を用いてもよい。

コーヒーグラインダー１にはさらに、それ自体普通の回路ボードが設けられ、回路ボードには、プロセッシングユニットＵＥすなわちプログラム可能なマイクロ・コントローラが設けられ、プロセッシングユニットＵＥは、マイクロ・プロセッサーＭＩＣ及びデータ記憶メモリーＭＭを備え、コーヒーグラインダー用の管理及び制御プログラムがインストールされ得る。さらに、回路ボードにはユーザー・インターフェースが取付けられ、プロセッシングユニットＵＥによって制御され得る。ユーザー・インターフェースの機能及び使用モードについて以下説明する。

プロセッシングユニットＵＥは、対のセンサーＳＮで得られた電気パルスを受けて処理するために、対のセンサーＳＮに作動的に組み合わされ、また、グラインダーの回転を指定し制御するために電動機Ｍに作動的に組み合わされている。

本発明の目的のために、 “粒状物（記載した例においてはコーヒー豆）なしの状態”は、グラインターＭＣが回転される際に満足な粉砕を達成するのに不十分量の粒状物がグラインダーＭＣに供給されるか又は全く供給されない状態を意味している。

一方、“粒状物ありの状態”は、十分な粉砕を達成するために十分な量のコーヒー豆が動いているグラインターＭＣに供給される状態を意味している。多分、粒状物なしの状態は、ホッパーが実質的に空であることに起因すると考えられ、他方、粒状物ありの状態は、コーヒーグラインダーの定格動作を保証するようにホッパーになお十分な量が入っていることから得られる。

出願人は、粉砕するためにグラインダーが電動機Ｍによって回転される際に、グラインダーが角回転速度ω＝ｄｑ／ｄｔ（ｑは径方向角度）となり、グラインダーに漸次供給されるコーヒー豆の量に実質的に反比例することが見出した。特に、コーヒー豆ありの状態に実質的に相当する粉砕角速度ωの第１の値ωｐｇ及びコーヒー豆なしの状態に相当する粉砕角速度ωの第２の値ωａｇが決められ得る。粉砕中に、コーヒーグラインダーに供給されたコーヒー豆の量を表示、例えば粒状物ありの状態から粒状物なしの状態への経過は、上記の第２の値ωａｇと第１の値ωｐｇとの差によって得られ得る粉砕角速度ωにおける変動Δωで表され得る（Δω＝ωａｇ−ωｐｇ）。第１の値ωｐｇは結果として第２の値ωａｇより低くなり、従って変動Δωはおそらくゼロより大きいことが妥当である。

グラインダーＭＣを動作させるために、電動機Ｍに、公知のようにコーヒーグラインダーに供給され得る定格電力ＰＮのいくらかの割合に等しい作動出力（電力）ＰＦに相当する駆動トルクを供給する事が必要である。出願人は、同じ量のコーヒー豆では、例えば１００％定格電力である第１の作動パワー（電力）Ｐ１が供給される場合と比較して、５０％定格電力であるような第１の作動パワーＰ１より低い第２の作動パワーＰ２が供給される場合には、回転角速度ωは低減され、その結果、個々のグラインダーの回転周期ＴＲは増大することを指摘する。

さらに、出願人は、グラインダーＭＣが第１の作動パワーＰ１で作動する時には、それらグラインダーは豆の量が変動しても殆ど一定の回転速度で回転することを観察した。言い換えれば、グラインダーＭＣが高いパワーで作動する際には、それらのグラインダーは処理している豆の量に殆ど感応しない。一方、グラインダーＭＣが第２のパワーＰ２で作動する際には、それらのグラインダーは、処理している豆の実際の量によって大きく影響を受ける回転速度で回転する。

コーヒー豆の有無に対するグラインダーＭＣのこの異なる感応性は、“抵抗トルク”（すなわちグラインダーにおいてコーヒー豆によって働くトルク）と第１のパワーＰ１又は第２のパワーＰ２で作動している時に生じる“駆動トルクすなわち利用可能なトルク”（すなわち電動機ＭからグラインダーＭＣに供給されるトルク）と間の異なる平衡のためである。

実際に、コーヒーグラインダー１が第１のパワーＰ１で粉砕するために作動される際には、グラインダーＭＣの回転角速度がコーヒー豆のある時とない時とで殆ど同じである抵抗トルクより高い利用可能なパワーが得られる。

第２のパワーＰ２で作動する際には、抵抗トルクは、実質的に利用可能なトルクと同じようになり、従って、コーヒー豆がないことによってグラインダーの回転速度は、コーヒー豆のある時に生じる回転速度より相当に高くなる。

実際に、出願人は、第２のパワーＰ２で作動する際には、平衡が不安定であり、グラインダーにおけるコーヒー豆の有無に強く依存する状態が生じることを観察した。

第２のパワーＰ２で作動する際に、角速度が主にコーヒー豆の有無に依存しているということは、有利には、減速ギアーＭＲの作用によって促進される。実際に、グラインダーの回転数の変動ΔＮは、ギアー比Ｋに従って相応したパワー変動ΔＰ＝Ｐ１−Ｐ２より低い。

このことから出願人は、コーヒー豆の有無が二つの作動条件すなわち第１のパワーＰ１及び第２のパワーＰ２でのグラインダーＭＣの粉砕角速度ωに基いて識別され得るという結論に達した。

粉砕角速度ωの検出は、グラインダーＭＣによるそれぞれの回転期間ＴＲが完了したことを表す電気パルスを発生できる対のセンサーＳＮを介して間接的な仕方で生じ得る。それにより、粉砕操作中に方形波のような電気パルス列が発生され得、前縁部及び後縁部は対のセンサーＳＮによっては発生される。

図２及び特にａ）で示す波形を参照すると、ここに示すパルス列は電圧Ｖに等しい振幅をもち、回転周期ＴＲａは波形ａ）の第１の前縁部ｆｓ１と第２の前縁部ｆｓ２との間の間隔によってすなわち同じ波形の第１の後縁部ｆｄ１と第２の後縁部ｆｄ２との間の間隔で規定されている。回転周期ＴＲａを検出することにより、粉砕角速度ωを表す表示を得ることができる。

図２において、粉砕時に対のセンサーＳＮで発生した波形（ａ〜ｄ）の四つの試験例が示されている。

特に、周期ＴＲａの波形ａ）は、第１のパワーＰ１での駆動トルクが電動機Ｍにコーヒー豆のない状態において供給される場合に相当する（かかるパワーは満足な粉砕を行うのに適している）。

周期ＴＲｂの波形ｂ）は、第１のパワーＰ１での駆動トルクが電動機Ｍにコーヒー豆のある状態において供給される場合に相当する。

周期ＴＲｃの波形ｃ）は、第２のパワーＰ２での駆動トルクが電動機Ｍにコーヒー豆のない状態において供給される場合に相当する（かかるパワーは豆の有無を判別するのに適した値に等しい）。

周期ＴＲｄの波形ｄ）は、第２のパワーＰ２での駆動トルクが電動機Ｍにコーヒー豆のある状態において供給される場合に相当する。

それぞれ、波形ａ）を波形ｂ）と比較し、また波形ｃ）を波形ｄ）と比較すると、周期ＴＲａと周期ＴＲｂとの差は周期ＴＲｃと周期ＴＲｄとの差より非常に小さいことが分かる。指摘されることは、駆動トルクが１００％定格出力に等しい作動パワーで電動機Ｍに供給される場合に、豆の量の変動時における回転角速度の変動Δωがほぼ無視でき、すなわちコーヒー豆のない状態とコーヒー豆のある状態とを容易に識別できないことがわかる。これに対して、５０％定格出力のような実質的に低減したパワーに相当する駆動トルクが電動機Ｍに供給される場合には、グラインダーの角速度の変動Δωは、コーヒー豆のない状態とコーヒー豆のある状態とを識別できるように高くなる。

以下図３ａ、図３ｂ及び図４を参照して、コーヒーグラインダー１で用いられることになる豆の量を検出する方法の一例について説明する。

図３ａには、時間の関数として正確には粉砕周期ＣＭ中に電動機に供給され得る作動パワーＰＦの例を示す線図が示されている。特に、作動パワーＰＦは電動機Ｍに供給できる定格出力ＰＮの割合（百分率）で表される。

用語“粉砕周期”は、コーヒーを入れるのに必要なドーズ量を得るのに十分なコーヒー豆の量を粉砕するためにコーヒーグラインダーの作動される時間間隔を意味している。

図４を参照すると、説明している本発明による方法の例は開始ステップＳＴＣＭで開始する。

粉砕周期ＣＭの最初の間隔Ｔ１中には、プロセッシングユニットＵＥは第１の駆動トルクＣＭ１を粉砕部材に供給する（ステップＦＯＲＰ１）。特に、プロセッシングユニットは、供給可能な定格出力ＰＮの例えば１００％に等しい第１の作動パワー値Ｐ１を電動機Ｍに供給するために、電動機Ｍに適切な指令を送る。

その他の場合には、例えばコーヒーグラインダーの形式に依存して、定格出力の例えば９０％或いは８０％にも等しい作動パワーを電動機に供給することで十分であり得る。

図３ａを参照すると、ゼロ値から第１の値Ｐ１への作動パワーＰＦの移行は遷移期間ＴＴ１において生じ、遷移期間ＴＴ１では、第１の値Ｐ１に達するまでに作動パワーＰＦを電動機に供給できる定格パワーＰＮの例えば１００％に等しくなるまで実質的に漸次増大させるために、アップ・ランプが行われる。プロセッシングユニットＵＥは、好ましくは粉砕周期の第１の間隔Ｔ１を通じて、作動パワーＰＦを第１の値Ｐ１に等しく保つように電動機Ｍを制御する。出願人の観察では、遷移期間ＴＴ１の終了時及び第１の間隔Ｔ１を通してグラインダーの角速度ωは殆ど一定の値で安定化し、従って回転期間ＴＲ（対のセンサーＳＮから発生され得る二つの電気パルス間の経過時間）は実質的に不変のままである。

本明細書で説明している例では、第１の間隔Ｔ１の第１の部分ΔＴ１、例えば第１の間隔Ｔ１の最終部分において、プロセッシングユニットＵＥは、有利には、第１の間隔ΔＴ１内に対のセンサーＳＮで発生される第１の波形ｅ）を取得する。特に、波形ｅ）は、第１の期間Ｔ１００’だけ互いに遅延した後縁部をもつ第１の対のパルス、第２の期間Ｔ１００’’だけ互いに遅延した前縁部をもつ第２の対のパルスなどを備えている。プロセッシングユニットＵＥは上記期間（Ｔ１００’、Ｔ１００’’・・・・）を取得し、これらの期間は第１の間隔Ｔ１の第１の部分ΔＴ１内に検出され得、そしてプロセッシングユニットＵＥは二つ以上の測定した期間に基いて、第１の間隔Ｔ１の第１の平均値ＴＭ１００を計算処理する（例えば算術平均によってステップＣＴＭ１００）。第１の平均値ＴＭ１００は結果として、コーヒーグラインダーに第１の駆動トルクＣＭ１が供給される時にグラインダーの回転のそれぞれの第１の期間を表すことになる。

その後、粉砕周期ＣＭの第２の期間中、プロセッシングユニットＵＥは、第１の駆動トルクＣＭ１より低い第２の駆動トルクＣＭ２をグラインダーに供給する（ステップＲＰ２）。駆動トルクの変動を得るために、プロセッシングユニットＵＥは、電動機Ｍに供給される作動パワーＰＦを第１の作動パワー値Ｐ１から実質的に好ましくは５０％定格出力に等しい第２の作動パワーＰ２へ減少させる指令を発する。上記の第２の作動パワーＰ２はまた例えば６０％又は７０％定格出力に等しくてもよく、或いは目的に適したその他の値でもよいことが認められるべきである。

図３ａの線図に示すように、作動パワーＰＦの低減により、この場合には、第１のパワー値Ｐ１から第２のパワー値Ｐ２へ移行させるのに必要なダウン・ランプ（ｄｏｗｎ−ｒａｍｐ）のために第２の遷移期間ＴＴ２が生じる。従って、プロセッシングユニットＵＥは、第２の期間Ｔ２を通してそして好ましくは粉砕周期ＣＭの終了まで作動パワーＰＦを第２の値Ｐ２に等しく保持する。第２の期間Ｔ２は第１の期間Ｔ１より非常に低くなる。出願人は、このことにより有利には殆ど全（第１の期間Ｔ１）粉砕周期ＣＭの間、定格出力（第１のパワー値Ｐ１−第１の駆動トルクＣＭ１）でコーヒーグラインダーを作動することができ、そして粉砕周期に対して非常に短い期間（第２の期間Ｔ２）の間、低減したパワー（第２のパワー値Ｐ２−第２の駆動トルクＣＭ２）でコーヒーグラインダーを作動することができる。期間Ｔ１、Ｔ２及び粉砕周期ＣＭの可能な持続時間の数値例を以下に挙げる。

第２の期間Ｔ２の第２の部分ΔＴ２の間に、プロセッシングユニットＵＥは、対のセンサーＳＮによって発生した第２の波形ｆ）（図３ｂに示す）を取得する。上述の例では、第２の部分ΔＴ２は実質的に第２の期間Ｔ２に相当することが認められるべきである。更に詳細には、波形ｆ）は、例えば、それぞれの第１の期間Ｔ５０’だけ互いに遅延された後縁部をもつそれぞれの第１の対の連続したパルス、それぞれの第２の期間Ｔ５０’’だけ互いに遅延した前縁部をもつそれぞれの第２の対の連続したパルスなどを備えている。第１の二つの対の連続したパルスに対して言えることは、波形ｆ）を形成する全ての他の対の連続したパルスについて表され得る。この場合にも、プロセッシングユニットＵＥは、例えば第２の期間Ｔ２の第２の部分ΔＴ２内で検出できる二つ以上の期間の算術平均によって得られた第２の平均値ＴＭ５０を計算処理する（ステップＣＴ５０）。従って、プロセッシングユニットＵＥは、第２の駆動トルクＣＭ２がコーヒーグラインダーに供給される時に、グラインダーの回転のそれぞれの第２の期間を表す第２の平均値ＴＭ５０を測定する。

この段階において、プロセッシングユニットＵＥは、第１の平均値ＴＭ１００及び第２の平均値ＴＭ５０を処理し始めて、容器内の豆の量を表す情報を発生する。

例えば、プロセッシングユニットＵＥは、下記の式を実行する（ステップＣＤＴＲ）。
ΔＴＲ＝｛（ＴＭ５０−ＴＭ１００）／ＴＭ５０｝・１００ （２）
関係式（２）から分かるように、プロセッシングユニットＵＥは、第２のパワーＰ２での作動状態に対して第１のパワーＰ１での作動状態における回転期間の偏移を表す量ΔＴＲを発生するために、第１の値ＴＭ１００と第２の値ＴＭ５０との差（分数の分子）を決定し始める。特に、量ΔＴＲは、コーヒーグラインダーに第１の駆動トルクＣＭ１及び続いて第２の駆動トルクＣＭ２が供給される際に、対のセンサーＳＮで発生した連続したパルス間の平均期間の第２の平均値ＴＭ５０（分母）に関連した百分率変動である。

プロセッシングユニットＵＥは、量ΔＴＭを、メモリーＭＭに記憶された予定の閾値ΔＴＳと比較し始める。特に、閾値ΔＴＭはコーヒー豆ある状態をコーヒー豆のない状態から識別するのに適している。

特に、出願人としては、閾値ΔＴＳはコーヒーグラインダーの構造に基いて設定され、そして更に特に、適切に計算した上限値ΔＴＰと下限値ΔＴＡの間の範囲の値の間隔内で選択されることを述べておく。

例えば、上限値ΔＴＰは、コーヒー豆のある状態において式（２）を用いてプロセッシングユニットＵＥによって計算される。
ΔＴＰ＝｛（ＴＰ５０−ＴＰ１００）／ＴＰ５０｝・１００ （３）

値ＴＡ１００は、電動機に第１の作動パワーＰ１を供給した時に対のセンサーＳＮによって発生される二つの連続したパルスの間の期間の平均値である。値ＴＰ１００は、粉砕周期ＣＭの第１の期間Ｔ１の第１の部分ΔＴ１において検出された電気パルスに基いて計算される。

値ＴＰ５０は、電動機に第２の作動パワーＰ２を供給した時に対のセンサーＳＮによって発生される二つの連続したパルスの間の期間の平均値である。値ＴＰ５０は、粉砕周期ＣＭの第２の期間Ｔ２の第２の部分ΔＴ２においてセンサーで検出されたパルスに基いて計算される。

下限値ΔＴＡは、コーヒー豆のない状態において式（２）を適用することにより得られる。
ΔＴＡ＝｛（ＴＡ５０−ＴＡ１００）／ＴＡ５０｝・１００ （４）

値ＴＰ１００は、電動機に第１の作動パワーＰ１を供給した時に対のセンサーＳＮによって発生される二つの連続したパルスの間の期間の平均値である。またこの場合に、ＴＡ１００の計算は、粉砕周期ＣＭの第１の期間Ｔ１の第１の部分ΔＴ１において発生されたパルスに基いて行われる。

値ＴＡ５０は、代わりに、電動機に第２の作動パワーＰ２を供給した時に対のセンサーＳＮによって発生される二つの連続したパルスの間の期間の平均値である。値ＴＡ１００は、粉砕周期ＣＭの第２の期間Ｔ２の第２の部分ΔＴ２において検出されたパルスに基いて計算される。

上述のように、閾値は、下記の条件を満たすように適当に選択される。
ΔＴＡ＜ΔＴＳ＜ΔＴＰ

量ΔＴＲが閾値ΔＴＳより小さい場合には、コーヒーグラインダーは、実質的にコーヒー豆のない状態にある（図４のチャート図のオプションＮ）。この場合、プロセッシングユニットＵＥは、コーヒーグラインダーに設けたユーザーインターフェースを介して実質的にコーヒー豆のない状態を信号表示する（ステップＡＬＲ）。特に、プロセッシングユニットＵＥは、上記ユーザーインターフェースを介して上記ユーザーインターフェース作動的に組合さったディスプレイのようなユーザーに対する信号発信装置を作動し、“コーヒーなし”のような警告メッセージを表示させる。ディスプレイに代えて或いはディスプレイに組合わせて、ユーザーに対する他の適当な信号発信装置として、コーヒーのない時に点灯する光警報装置例えば赤色ＬＥＤ、或いはコーヒー豆がない時に音を発すことのできる音響警報装置例えばブザーが設けられる。

量ΔＴＲが閾値ΔＴＳより大きい場合には、コーヒーグラインダーは、コーヒー豆のある状態にあり（図４のチャート図のオプションＹ）、プロセッシングユニットＵＥは、いかなるアラーム信号も伝送しない。

第２の期間Ｔ２の終了時には、粉砕周期ＣＭは完了したと見做され得、プロセッシングユニットＵＥは、電動機Ｍへの作動パワーＰＦの供給を止め、第２の作動パワー値Ｐ２から実質的にゼロ値へ漸次移行させる（ステップＥＤＣＭ）ことが認められるべきである。

上記の時間間隔の持続時間に関係するように、粉砕周期ＣＭは、ほぼ９０〜１２０の範囲の多数のパルスに相当する８〜１０秒の持続時間をもっている。第２の期間Ｔ２は、好ましくは数ミリ秒（約７〜８パルス）の持続時間をもっている。特に、第１の期間Ｔ１（８〜１０秒より僅かに短い）に対して第２の期間のむしろ減少した持続時間（数ミリ秒）により、コーヒーグラインダーは、粉砕周期ＣＭ中、短時間の間のみ実質的に低減したパワーで動作でき、これにより有利には粉砕の品質及び及び良好なコーヒー飲料の獲得に影響しない。

さらに、説明した例では、第２の期間Ｔ２は、第１の期間Ｔ１の後に設けられ、粉砕周期ＣＭの終端期間に相当している。この状況は好ましく、コーヒーグラインダーに供給される作動パワーの低減が加熱の原因となり得ることを考慮すると、コーヒーグラインダーを止めるために粉砕周期の終了時に起きる定格パワーの低減のような、本発明の方法を実施するのに必要な作動パワーの低減を偽装することができる。

さらに、本発明による方法の代わりの実施形態では、第２の期間Ｔ２はまた、第１の期間Ｔ１に必ずしも続かなくてもよく、すなわち粉砕周期中、コーヒーグラインダーが第１のパワー値Ｐ１にされる比較的長い期間（第１の期間Ｔ１と同様な）が起き、またコーヒーグラインダーが第２の作動パワー値Ｐ２で作動するようにされる比較的長い期間（第２の期間Ｔ２と同様な）が起きるようにできる。

図５ａを参照すると、本発明による方法の別の例では、第２の駆動トルクＣＭ２は、それぞれ、粉砕周期ＣＭの端部に配列されしかも第１の期間Ｔ１によって互いに分離されるそれぞれの期間Ｔ２’、Ｔ２’’の間第２のパワー値Ｐ２を印加することにより粉砕部材に供給され得、第１の期間Ｔ１中には、第１のパワー値Ｐ１に相当した第１の駆動トルクＣＭ１が粉砕部材に供給される。

粉砕周期をこれらの時間間隔に分割することによって、粉砕周期の開始時及び終了時のような粉砕周期の種々の時点でコーヒー豆の量を検出する操作が可能となる。特に、プロセッシングユニットＵＥは、図４のフローチャートに従ってプロセスステップを再び実行する。この例では、関係式（２）において、電動機に第２の駆動トルクＣＭ２を印加する際に、期間Ｔ２’に実質的に相当する第３の部分ΔＴ３内に対のセンサーによって発生したパルスに基いて計算した第２の平均値ＴＭ５０が現れる。さらに、関係式（２）において、粉砕周期の第１の期間Ｔ１の開始時にほぼ位置した第４の部分ΔＴ４においてセンサーによって発生したパルスに基いて計算される第１の平均値ＴＭ１００が用いられる。それにより、粉砕周期の極初期にコーヒー豆の量を表す表示を行うことが可能である。

この例では、プロセッシングユニットＵＥは、粉砕周期の終了時にでも本発明による方法を再び実施する（図４）。特に、関係式（２）において、
のフローチャートに従ってプロセスステップを再び実行する。この例では、関係式（２）において、コーヒーグラインダーに供給される第１の駆動トルクＣＭ１に相当しかつ第１の期間Ｔ１の終端部にほぼ位置される第１の期間Ｔ１の第５の部分ΔＴ５に関して計算した第１の平均値ＴＭ１００が現れる。さらに、関係式（２）において、粉砕周期の端部に位置した期間Ｔ２’’に相当した第６の部分ΔＴ６に関して計算した第２の平均値ＴＭ５０が現れる。プロセッシングユニットＵＥは、これにより、粉砕周期の終了時にもコーヒー豆の量を表す情報を発生することができる。

本発明による方法のこの実施形態では、粉砕周期の開始時と終了時とにおける検出を組み合わせることにより、可能な最も正しい仕方でコーヒーの量を検出する可能性を有利に増大させることができ、そして検出の完了した際により一層直ちに信号発信することができる。

図５ｂには本発明による方法の別の例を示している。

粉砕部材は、粉砕周期ＣＭ中、まず、それぞれの第１の期間Ｔ１’に対して第１の駆動トルクＣＭ１を供給するように第１のパワー値Ｐ１（１００％定格出力）にされる。その後続いて、それぞれの第２の期間Ｔ２’の間、粉砕部材には、第２の駆動トルクＣＭ２（第２のパワー値Ｐ２−５０％定格出力）が供給され、その後、別の第１の期間Ｔ１’’の間、電動機は第１のパワー値Ｐ１に戻される。粉砕周期は別の第２の期間Ｔ２’’で終了し、粉砕部材には、第２の作動パワー値Ｐ２に相当した第２の駆動トルクＣＭ２が再び供給される。

方法の上記の例で説明したこと（図５ａ）は、上記で示した粉砕周期（図５ｂ）の分割でも繰り返され得る。この場合、関係式（２）は、最初、それぞれの第１の期間Ｔ１’の最終部分に位置した第３の部分ΔＴ３及びそれぞれの第２の期間Ｔ２’に位置した第４の部分ΔＴ４に関して計算した第１及び第２の平均値で満たされる。従って、プロセッシングユニットＵＥは、第２に、それぞれの別の第１の期間Ｔ１’’の最終部分に位置した第５の部分ΔＴ５及び別の第２の期間Ｔ２’’に位置した第６の部分ΔＴ６に関して計算した第１及び第２の平均値で関係式（２）を満たす。

また、本発明による方法のこの実施形態によれば、有利には、最も正確で可能な仕方でコーヒー量を検知できる可能性が増大でき、そして検出の完了時には信号を出力することができる。

一般に、粉砕部材に第２のトルクが供給されることになる粉砕周期の期間の数及び頻度の選択は、粉砕周期の全持続時間及び検出の所望の精度に依存する。

本発明の別の代わりの実施形態では、本発明による検出方法が提供でき、第１の駆動トルクＣＭ１での粉砕部材の回転の期間を表しかつコーヒーの有無に特に感応しない第１の値ＴＭ１００は、粉砕周期ＣＭ中には検出されないが、コーヒーグラインダーの設計に応じて規定され、プロセッシングユニットＵＥに組み込んだメモリーＭＭに記憶される。このため、本発明による方法は、第１の駆動トルクにおける粉砕部材の回転期間を表す第１の平均値ＴＭ１００を設計する段階で妥協すると言うことができる。

本明細書で考察してきた本発明による方法の複数の例における好ましい関係式（２）は、また、別の形式の正規化を行うすなわち百分率で表された値を得ない別の数学的式に置き換えることもできる。

別の代わりの実施形態では、関係式（２）において用いた量を考慮することにより、関係式（２）の代わりに以下の関係式が適用される。
ΔＴＲ＝｛（ＴＭ５０−ＴＭ１００）／ＴＭ１００｝・１００ （５）

分かるように、関係式（２）に対して、関係式（５）においては、回転期間を表す第２の平均値ＴＭ５０と第１の平均値ＴＭ１００との分子における差は分母における第１の平均値ＴＭ１００に関係し、第２の平均値ＴＭ５０に関係しない。特に、関係式（５）では百分率変動は第１の平均値ＴＭ１００に関連している。

別の実施形態では、関係式（２）又は（３）に代えて、関係式（２）におけるものと同じ量を考察することにより、次のように書くことができる。
ΔＴＲ＝｛（ＴＭ５０−ＴＭ１００）／ＴＭ５０｝・Ｋ’ （６）

この場合、分母における第２の平均値ＴＭ５０で示された第１の平均値ＴＭ５０と第２の平均値ＴＭ１００との差に定数Ｋ’（例えば１、１０、５０又は１０００、或いは装置の機械的特性に基いて設計時に当業者が決めることのできるその他の値）が掛けられる。従って、関係式（２）又は（５）に関して、量ΔＴＲは百分率変動ではない。

関係式（２）、（５）及び（６）の相互の数学的関係の選択は、例えば回路ボードに装着したマイクロプロセッサーの計算能力及び粉砕装置の特定の設計許容度に依存する。

本明細書に記載した検出方法の例は、コーヒーグラインダー分野外でも用いられ得、すなわち食品などの粒状物又は豆用のあらゆる粉砕装置に用いられ得る。

予め設定した閾値ΔＴＳの規定に関して、出願人は、ダイナミック閾値ΔＴＳＤを規定でき、すなわち例えば実施された粉砕周期の数に基いて計算されるコーヒーグラインダーの動作寿命中に変化し得ることが分かった。更に詳しくは、コーヒーグラインダーの設計時に、閾値ΔＴＳについて上述のモードでより多くの閾値を規定することができ、各閾値は、コーヒーグラインダーで実施した粉砕周期に相当した範囲の値であると考えられるべきである。

図６を参照すると、そこに示された表の第１の欄はコーヒーグラインダーの粉砕周期の数ＮＣＭを示しており、また第２の欄はそれぞれのダイナミック閾値ΔＴＳＤを示している。表の第１の行には、粉砕周期の値の第１の範囲（例えば０〜１０００）にそれぞれのダイナミック閾値（例えばΔＴＳＤ１）が組み合わされている。表の第２の行には、粉砕周期の値の第２の範囲（例えば１００１〜３０００）と第２のダイナミック閾値（例えばΔＴＳＤ２）が組み合わされ＜そして表の全てのその他の行にも同様に示されている。従って、図６の表は、コーヒーグラインダーの磨耗や劣化を考慮してコーヒーグラインダーの設計時に作られる。コーヒーグラインダーの動作寿命中に、閾値ΔＴＳは、個々の閾値の使用に基く検出方法を非最適にさせ得る変動を受ける。

本発明による方法のこの変形実施形態を実施するために、上記の表はメモリーＭＭに記憶される必要があり、またプロセッシングユニットにはコーヒーグラインダーの粉砕周期のカウンターを設ける必要がある。

本発明による方法の観点から、プロセッシングユニットは、百分率量ΔＴＲを計算した後（ステップＣＤＴＲ）、カウンターから、コーヒーグラインダーで実施された粉砕周期ＮＭＣの数を取得し、そして相応したダイナミック閾値ΔＴＳＤが決められるまで表を照会し始める。

プロセッシングユニットＵＥによって図６の表を使用することにより、有利には、粒状物の量を一層正確に検出でき、劣化によりコーヒーグラインダーが受ける通じようの性能変化を動的に考慮することができる。
はなぃ

分かるように、本発明の目的は十分に達成され、本明細書に記載した検出方法の例では、粉砕すべき粒状物の有無を正確に判定することができ、新たなハードウエアを追加して設けることは避けることができ、普通の粉砕装置に既に設けられている回路ボードの適当なプログラミングを行うだけでよい。

例えば、粉砕部材の回転の期間を粉砕コーヒーの量及び細かさ（粉末度）を表す情報として決するために対のホール効果センサーが通常用いられることが観察されるべきである。

さらに、上記のカウンターはマイクロプロセッサー内に設けられ、マイクロプロセッサーには公知のようにいわゆるタイマー及び普通の集積型カウンターが設けられる。

さらに、例えば、本明細書に記載した方法は、どちらかと言えば簡単な数学的関係式（２）、（５）又は（６）を満たし、また普通のマイクロプロセッサーによるプロセッシング時間は粉砕周期の持続時間に対して最短でることが認められるべきである。またその後のステップである図６の表の比較及び判定は標準のマイクロプロセッサーによって経済的に実施され得る。

最後に、本発明による検出方法は、例えば電流の取出しのようなコーヒーグラインダーの固有の電気的量の分析及び検出に基くものではなく、粉砕部材の回転に関する百分率変動のような量及びコーヒーグラインダーにおけるコーヒーの現在量に殆ど依存ししかもコーヒーグラインダーの形式には依存していない。更に詳細には、検出した量（ＴＭ５０及びＴＭ１００）の間の関係を確立する形式（２）、（５）又は（６）の数学的関係を用いることにより、本発明による方法は、コーヒーグラインダーの形式や物理的形態（電動機、粉砕部材、電力供給電圧）に実質的に頼らない。

Claims (30)

1. 回転粉砕部材（ＭＣ）の容器内の粒状物の量を検出する方法であって、
   粉砕周期（ＣＭ）の第１の期間（Ｔ１）中、第１の駆動トルクを回転粉砕部材に供給するステップ（ＦＯＲＰ１）と、
   第１の駆動トルクによる上記回転粉砕部材の回転の周期を表す第１の値を測定するステップ（ＣＴＭ１００）と、
   上記粉砕周期の第２の期間（Ｔ２）中、第１の駆動トルクより低い第２の駆動トルクを回転粉砕部材に供給するステップ（ＲＰ２）と、
   第２の駆動トルクによる上記回転粉砕部材の回転の相対周期を表す第２の値を測定するステップ（ＣＴＭ５０）と、
   容器内の粒状物の量を表す情報（ＡＬＲ）を発生するため第１及び第２の値を処理するステップ（ＣＤＴＲ、ＣＮＦＲ）と
   を含むことを特徴とする検出方法。
2. 第１及び第２の値を処理するステップが、第１及び第２の値の間の偏移値を表す量（ΔＴＲ）を発生するために第１及び第２の値の差を決めるステップ（ＣＤＴＲ）を含むことを特徴とする請求項１記載の検出方法。
3. 第１及び第２の値を処理するステップが、上記量（ΔＴＲ）を閾値（ΔＴＳ）と比較するステップ（ＣＮＦＲ）を含むことを特徴とする請求項２記載の検出方法。
4. さらに、上記量（ΔＴＲ）が閾値（ΔＴＳ）より低い場合に粒状物量の実質的にない状態を信号発信するステップ（ＡＬＲ）を含むことを特徴とする請求項３記載の検出方法。
5. 第１の駆動トルクを供給するステップが、回転粉砕部材を駆動する電動機（Ｍ）に第１の作動パワー値（Ｐ１）を供給するステップを含むことを特徴とする請求項１記載の検出方法。
6. 第２の駆動トルクを供給するステップが、電動機（Ｍ）に供給する作動パー値を第１の作動パワー値（Ｐ１）から第１の作動パワー値（Ｐ１）より低い第２の作動パワー値（Ｐ２）にするステップを含むことを特徴とする請求項５記載の検出方法。
7. 第１の作動パワー値（Ｐ１）及び第２の作動パワー値（Ｐ２）が、電動機（Ｍ）に供給できる定格出力の百分率であることを特徴とする請求項６記載の検出方法。
8. 第１の作動パワー値（Ｐ１）が上記定格出力の約１００％に等しいことを特徴とする請求項７記載の検出方法。
9. 第２の作動パワー値（Ｐ２）が上記定格出力の約５０％、６０％、７０％の範囲の百分率に等しいことを特徴とする請求項７記載の検出方法。
10. 上記第２の駆動トルクは、容器内の粒状物の量が定格出力動作を可能とするようである場合に粒状物でもたらされる抵抗トルクに近いことを特徴とする請求項１記載の検出方法。
11. 回転粉砕部材の回転の周期を表す第１の値を測定するステップが、粉砕周期（ＣＭ）の第１の期間（Ｔ１）の第１の部分（ΔＴ１）において第１の値を測定するステップを含むことを特徴とする請求項１記載の検出方法。
12. 回転粉砕部材の回転の周期を表す第２の値を測定するステップが、粉砕周期（ＣＭ）の第２の期間（Ｔ２）の第２の部分（ΔＴ２）において行われることを特徴とする請求項１記載の検出方法。
13. 回転粉砕部材の回転の周期を表す第１の値を測定するステップが、粉砕周期（ＣＭ）の第１の期間（Ｔ１）の実質的に終了時に第１の部分（ΔＴ１）を選択するステップを含むことを特徴とする請求項１１記載の検出方法。
14. 第２の値を測定するステップが、第２の期間（Ｔ２）にほぼ等しい第２の部分（ΔＴ２）を選択するステップを含むことを特徴とする請求項１２記載の検出方法。
15. さらに、粉砕周期（ＣＭ）の実質的に終了時に第２の期間（Ｔ２）を選択するステップを含むことを特徴とする請求項１記載の検出方法。
16. 第１の値を測定するステップ及び第２の値を測定するステップが、回転粉砕部材（ＭＣ）の回転の期間の検出手段（ＳＮ）を用いて行われ、上記検出手段が回転粉砕部材と組み合わされていることを特徴とする請求項１１記載の検出方法。
17. 検出手段（ＳＮ）が、回転粉砕部材（ＭＣ）の回転の期間の終了時に電気パルスを発生するのに適した少なくとも一つのセンサーを備え、上記回転の期間が少なくとも二つの連続した電気パルスに基いて規定されることを特徴とする請求項１６記載の検出方法。
18. 検出手段（ＳＮ）が一対のホール効果センサーから成ることを特徴とする請求項１６記載の検出方法。
19. さらに、低限界値と高限界値の間の範囲の値の間隔内に閾値（ΔＴＳ）を選択するステップを含むことを特徴とする請求項３記載の検出方法。
20. さらに、低限界値を規定するステップを含み、上記低限界値が実質的に粒状物なしの状態を表していることを特徴とする請求項１９記載の検出方法。
21. さらに、高限界値を規定するステップを含み、上記高限界値が実質的に粒状物ありの状態を表していることを特徴とする請求項２０記載の検出方法。
22. 実質的に粒状物量なしの状態を信号発信するステップ（ＡＬＲ）が、ユーザーインターフェースを介して、回転粉砕部材と組み合わされる信号発生装置を作動するステップを含むことを特徴とする請求項４記載の検出方法。
23. 信号発生装置が、それぞれの警告メッセージを表示するのに適したディスプレイから成ることを特徴とする請求項２２記載の検出方法。
24. 信号発生装置が、ＬＥＤダイオードのような光アラームから成ることを特徴とする請求項２２記載の検出方法。
25. 信号発生装置が、ブザーのような音響アラームから成ることを特徴とする請求項２２記載の検出方法。
26. 粒状物がコーヒー豆であることを特徴とする請求項１〜請求項２５のいずれか一項記載の検出方法。
27. 粒状物が一般の食品の粒状体であることを特徴とする請求項１〜請求項２５のいずれか一項記載の検出方法。
28. 上記回転粉砕部材が少なくとも一つのグラインダーであることを特徴とする請求項１７記載の検出方法。
29. 回転粉砕部材（ＭＣ）と、
    上記回転粉砕部材（ＭＣ）に作動的に組み合わされ、上記回転粉砕部材（ＭＣ）を動かすのに適した電動機（Ｍ）と、
    上記回転粉砕部材（ＭＣ）に作動的に組み合わされ、回転粉砕部材（ＭＣ）の回転期間を検出する検出手段（ＳＮ）と、
    上記回転粉砕部材（ＭＣ）の上流に設けられ、粉砕周期中に粉末にすべき粒状物を収容する容器と、
    検出手段及び電動機に接続されたプロセッシング及び指令ユニット（ＵＥ）と
    を有し、
    検出手段及びプロセッシング及び指令ユニットが、請求項１〜請求項２８の少なくとも一つの検出方法のステップを実行するように測定及びプロセッシングステップを実行するように構成されていること
    を特徴とする粉砕装置。
30. 請求項１〜請求項２８の少なくとも一つの検出方法のステップを実行するように、プロセッシングユニットが回転粉砕部材の回転期間の検出手段及び回転粉砕部材の電動機と信号を交換できるようにするのに適した粉砕装置のプロセッシングユニットのメモリーに装荷できるコンピュータープログラム。

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