JP2015142878A - 粉砕装置 - Google Patents

Abstract

【課題】粉砕粒度をより細かくすることができるとともに、臼の小型化を可能とする、粉砕装置を提供する。
【解決手段】粉砕対象物を上部より導入する筒状のホッパー３１３と、上記ホッパー３１３の下方に位置し、上臼擦り合せ面および上記上臼擦り合せ面の中心に開口部３６１を含む上臼３６０と、上記上臼３６０の下方に位置するとともに回転し、上記上臼擦り合せ面に当接する下臼擦り合せ面を含む下臼３５０と、上記下臼３５０に設けられるとともに上方に向かって延び、上記上臼３６０に設けられた上記開口部３６１より上記ホッパー３１３内に位置するように設置されるコア３５５と、を備える。上臼３６０の開口部３６１に対向するコア３５５の外周面領域は、引き込み溝３６０ｃの深さよりも広い領域において、コア３５５の外径Ｄ１よりも内側に位置している。
【選択図】図２１

Description

本発明は、粉砕対象物を粉砕する粉砕装置に関する。

従来より、茶葉、穀物、その他の粉砕対象物を粉砕する手段として石臼方式が用いられている。石臼方式は、下臼と上臼を擦り合せて回転させ、上臼の回転中心付近の開口部より、下臼と上臼との擦り合せ面の隙間に導かれた対象物を、擦り合せ面にそれぞれ設けられた平坦部および溝部を用いて粉砕し、粉末を臼外周より排出するものである。

石臼方式は、一般的なミキサー等の刃物方式粉砕よりもより粒度の細かい粉末を得られる特長があり、たとえば、茶葉等を粉砕対象とした、石臼方式の電動粉挽き機が開発されている。

特開２００１−１２８８６３号公報（特許文献１）には、茶葉粉砕機が開示されている。本文献によれば、茶葉を投入するホッパーにリブを設け、回転する羽根との間隙で細長い茶葉を事前に粉砕することが可能になっている。また羽根形状としては柱状型、螺旋もしくはスクリュウ型が開示されている。これにより、茶葉の引っかかりによる供給量バラツキをなくし、安定的に粉砕処理を実現している。

特開２００１−１２８８６３号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示された粉砕機では、特に臼の擦り合せ面の面積を小さくした場合に、粉砕対象物を所望の粒度まで粉砕することが困難であることが判明した。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、粉砕粒度をより細かくすることができるとともに、臼の小型化を可能とする、粉砕装置を提供することにある。

この発明に基づいた粉砕装置においては、粉砕対象物を粉砕する粉砕装置であって、上記粉砕対象物を上部より導入する筒状のホッパーと、上記ホッパーの下方に位置し、上臼擦り合せ面および上記上臼擦り合せ面の中心に開口部を含む上臼と、上記上臼の下方に位置するとともに回転し、上記上臼擦り合せ面に当接する下臼擦り合せ面を含む下臼と、上記下臼に設けられるとともに上方に向かって延び、上記上臼に設けられた上記開口部より上記ホッパー内に位置するように設置されるコアと、を備える。

上記コアは、上記コアの回転方向に対してネジ向き方向が反対の螺旋羽根を含み、上記上臼は、上記開口部を規定する内周面より上記上臼擦り合せ面に向かう領域において、粉砕対象物を上記開口部から上記上臼擦り合せ面と上記下臼擦り合せ面とが当接する擦り合せ面に引き込む引き込み溝を有し、上記上臼の上記開口部に対向する上記コアの外周面領域は、上記引き込み溝の深さよりも広い領域において、上記コアの外径よりも内側に位置している。

この粉砕装置の他の形態においては、上記螺旋羽根の外径Ｄ１と、上記ホッパーの内径Ｄ２とは、１．７≦Ｄ２／Ｄ１≦２．２の関係を満足する。

この粉砕装置の他の形態においては、上記コアは、上記下臼に設けられたコア取付面に載置され、上記コア取付面は、上記下臼擦り合せ面よりも下側に位置している。

この粉砕装置の他の形態においては、上記ホッパーは、上記コアの上方に上記ホッパーの内径を一部遮蔽するリブを含み、上記リブは上方に向かう凸形状である。

この粉砕装置の他の形態においては、上記螺旋羽根の間隔は、下方よりも上方の方が大きく設けられている。

この粉砕装置によれば、粉砕粒度をより細かくすることができるとともに、臼の小型化を可能とする、粉砕装置を提供することを可能とする。

実施の形態１における飲料製造装置の全体斜視図である。 図１中ＩＩ−ＩＩ線矢視断面図である。 実施の形態１における飲料製造装置の概略構成要素を示す全体斜視図である。 実施の形態１における飲料製造装置を用いた日本茶吐出を示す第１製造フローである。 実施の形態１における飲料製造装置を用いた日本茶吐出を示す第２製造フローである。 実施の形態１における飲料製造装置を用いた日本茶吐出を示す第３製造フローである。 実施の形態１における飲料製造装置の内部構造のみを示す斜視図である。 実施の形態１における粉挽きユニットの斜視図である。 実施の形態１における粉挽きユニットの分解斜視図である。 実施の形態１における粉挽きユニットの縦断面図である。 実施の形態１における撹拌ユニットの斜視図である。 実施の形態１における撹拌ユニットの縦断面図である。 実施の形態１におけるコア、下臼、および上臼の組み図を示した斜視図である。 実施の形態１におけるコア、下臼、および上臼の上方側からの分解斜視図である。 実施の形態１におけるコア、下臼、および上臼の下方側からの分解斜視図である。 実施の形態１におけるコアの正面図である。 実施の形態１におけるコアの側面図である。 実施の形態１におけるコアの斜視図である。 実施の形態２における他の形態のコアの正面図である。 実施の形態２における粉挽きユニットの平面図である。 図２０中のＸＸＩ−ＸＸＩ線矢視断面図である。 実施の形態２における粉挽きユニットの粉挽きの概念断面図である。 実施の形態２におけるコアの外径と、ホッパーの内径との関係性について評価した結果を示す図である。 実施の形態２における上臼の擦り合せ面に設けられる粉砕溝および引き込み溝の平面図である。 実施の形態２における上臼の擦り合せ面に設けられる粉砕溝および引き込み溝の斜視図である。 上臼の擦り合せ面に粉砕溝のみが設けられた場合の平面図である。 実施の形態３における上臼の擦り合せ面に設けられる粉砕溝および引き込み溝の平面図である。 実施の形態４における上臼の擦り合せ面に設けられる粉砕溝および引き込み溝の平面図である。 実施の形態５における上臼の擦り合せ面に設けられる粉砕溝および引き込み溝の平面図である。 図２９に示す上臼の斜視図である。 実施の形態６における粉挽きユニットの斜視図である。 図３１中ＸＸＸＩＩ−ＸＸＸＩＩ線矢視断面図である。 第１関連技術における粉挽きユニットの平面図である。 第２関連技術における粉挽きユニットの平面図である。 図３４中ＸＸＸＶ−ＸＸＸＶ線矢視断面図である。

本発明の実施の形態における粉砕対象物の引き込み機構および粉砕機について図を参照しながら説明する。各実施の形態の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとし、重複する説明は繰り返さない場合がある。各実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。

本実施の形態では、一例として、粉砕対象物として茶葉を用い、飲料としてお茶を製造する場合について説明するが、粉砕対象物は茶葉に限定されることなく、穀物、乾物、その他の粉砕対象物を用いて、飲料を製造する場合にも適用することが可能である。

以下では、茶葉とは、粉砕前の固形状態を意味し、粉末茶葉とは、粉砕された茶葉を意味し、お茶とは、粉末茶葉とお湯とが撹拌された（混ぜ合わされた）飲料を意味する。

＜実施の形態１＞
（飲料製造装置１）
図１から図３を参照して、本実施の形態における飲料製造装置１について説明する。図１は、飲料製造装置１の全体斜視図、図２は、図１中ＩＩ−ＩＩ線矢視断面図、図３は、飲料製造装置１の概略構成要素を示す全体斜視図である。

図１を参照して、飲料製造装置１は、粉砕対象物として茶葉を用い、この茶葉を粉砕して茶葉粉末を得る。この得られた茶葉粉末を用いて、飲料としてお茶を製造する。飲料製造装置１は、装置本体１００、粉砕機としての粉挽きユニット３００、撹拌ユニット５００、水タンク７００、茶葉粉末受皿８００、および、載置ベース９００を備える。載置ベース９００は、装置本体１００の前側下方において、前側に突出するように設けられており、カップ（図示省略）および茶葉粉末受皿８００の載置が可能である。

（粉挽きユニット３００）
図３を参照して、粉砕装置としての粉挽きユニット３００は、装置本体１００の前面側に設けられた粉挽きユニット装着領域１８０に対して、着脱可能に装着される。粉挽きユニット装着領域１８０には、粉挽駆動力連結機構１３０が前方に突出するように設けられ、この粉挽駆動力連結機構１３０に粉挽きユニット３００が着脱可能に装着される。粉挽きユニット３００は、粉挽駆動力連結機構１３０に連結されることにより、粉砕対象物である茶葉を挽くための駆動力を得る。

粉挽きユニット３００の上部から粉挽きユニット３００の内部に投入された茶葉は、粉挽きユニット３００の内部において細かく粉砕され、粉挽きユニット３００の下方に載置された茶葉粉末受皿８００に茶葉粉末として落下し集められる。なお、粉挽きユニット３００の詳細構造については、図８〜図１０を用いて後述する。

（撹拌ユニット５００）
図２および図３を参照して、撹拌ユニット５００は、装置本体１００の前面側に設けられた撹拌ユニット装着領域１９０に対して、着脱可能に装着される。撹拌ユニット装着領域１９０には、撹拌モータ非接触テーブル１４０Ａが設けられおり、撹拌ユニット５００の内部に設けられた撹拌羽根５５０（後述の図１２参照）を磁力を用いて回転駆動する。

装置本体１００の撹拌ユニット装着領域１９０の上部には、給湯ノズル１７０が設けられている。装置本体１００の内部において、給湯パイプ１５０内の水が所定温度に上昇され、給湯ノズル１７０から撹拌タンク５１０内にお湯が供給される。撹拌タンク５１０内には、装置本体１００において作成されたお湯と、粉挽きユニット３００によって得られた茶葉粉末とが投入され、撹拌タンク５１０の撹拌羽根５５０によって、お湯と茶葉粉末とが撹拌される。これにより、撹拌タンク５１０内においてお茶が製造される。

撹拌ユニット５００内で製造された日本茶は、撹拌ユニット５００の下方に設けられた吐出口開閉機構５４０の操作レバー５４２を操作することにより、載置ベース９００に載置されたカップ（図示省略）に、お茶を注ぐことができる。なお、粉挽きユニット３００の詳細構造については、図８〜図１０を用いて後述する。

（日本茶（飲料）の製造フロー）
次に、図４から図６を参照して、上記飲料製造装置１を用いた日本茶（飲料）の製造フローについて説明する。図４から図６は、飲料製造装置１を用いた日本茶吐出を示す第１から第３の製造フローを示す図である。なお、粉挽きユニット３００には、所定量の日本茶葉が投入され、水タンク７００には所定量の水が蓄えられている。

（第１製造フロー）
図４を参照して、第１製造フローについて説明する。この第１製造フローは、粉挽きユニット３００における茶葉の粉砕と、装置本体１００から撹拌ユニット５００への給湯が同時に行なわれるフローである。

飲料製造装置１は、ステップ１１における粉挽きユニット３００による茶葉の粉挽きと、ステップ１３における装置本体１００から撹拌ユニット５００への給湯が同時に開始される。次に、ステップ１２において、粉挽きユニット３００による茶葉の粉挽きが終了するとともに、ステップ１４における装置本体１００から撹拌ユニット５００への給湯が終了する。

ステップ１５においてはステップ１２において得られた茶葉粉末が、利用者によって、撹拌ユニット５００内へ投入される。

次に、ステップ１６において、撹拌ユニット５００での茶葉粉末とお湯との撹拌が開始される。ステップ１７において、撹拌ユニット５００での茶葉粉末とお湯との撹拌が終了する。ステップ１８において、利用者によって、撹拌ユニット５００の下方に設けられた吐出口開閉機構５４０の操作レバー５４２を操作することにより、載置ベース９００に載置されたカップへのお茶の吐出が行なわれる。

（第２製造フロー）
図５を参照して、第２製造フローについて説明する。この第２製造フローは、粉挽きユニット３００における茶葉が粉砕された後に、装置本体１００から撹拌ユニット５００への給湯が行なわれるフローである。

飲料製造装置１は、ステップ２１において、粉挽きユニット３００による茶葉の粉挽きが開始される。ステップ２２において、粉挽きユニット３００による茶葉の粉挽きが終了する。ステップ２３において、ステップ２２において得られた茶葉粉末が、利用者によって、撹拌ユニット５００内へ投入される。

ステップ２４において、装置本体１００から撹拌ユニット５００への給湯が開始される。ステップ２５において、装置本体１００から撹拌ユニット５００への給湯が終了する。

次に、ステップ２６において、撹拌ユニット５００での茶葉粉末とお湯との撹拌が開始される。ステップ２７において、撹拌ユニット５００での茶葉粉末とお湯との撹拌が終了する。ステップ２８において、利用者によって、撹拌ユニット５００の下方に設けられた吐出口開閉機構５４０の操作レバー５４２を操作することにより、載置ベース９００に載置されたカップへのお茶の吐出が行なわれる。

（第３製造フロー）
図６を参照して、第３製造フローについて説明する。この第３製造フローは、撹拌ユニット５００においてお湯を撹拌により冷却するステップを備えている。

飲料製造装置１は、ステップ３１における粉挽きユニット３００による茶葉の粉挽きと、ステップ３３における装置本体１００から撹拌ユニット５００への給湯が同時に開始される。ステップ３４における装置本体１００から撹拌ユニット５００への給湯が終了する。

次に、ステップ３２において、粉挽きユニット３００による茶葉の粉挽きが終了するとともに、ステップ３５において、撹拌ユニット５００において給湯の冷却撹拌を開始する。ステップ３６において、撹拌ユニット５００において給湯の冷却撹拌が終了する。給湯の冷却撹拌は、撹拌羽根２Ｄを所定方向に回転させることにより、給湯されたお湯をかき回すことでお湯が空気に触れて（水面より外気を取り込む）、お湯の温度を所望に温度にまで低下させる。所望の温度とは、たとえば、茶葉粉末の場合には、所望割合での成分抽出のための最適温度を意味する。

なおステップ３５および３６においては、撹拌羽根２Ｄを回転させて、お湯を冷却させているが、この方法には限定されない。たとえば、飲料製造装置１に別途冷却部１９５（図２参照）を設け、撹拌槽５１０を冷却してもよい。冷却部１９５は、例えばファン送風による冷却や、水冷による冷却が望ましい。

ステップ３７においてはステップ３２において得られた茶葉粉末が、利用者によって、撹拌ユニット５００内へ投入される。

次に、ステップ３８において、撹拌ユニット５００での茶葉粉末とお湯との撹拌が開始される。ステップ３９において、撹拌ユニット５００での茶葉粉末とお湯との撹拌が終了する。ステップ４０において、利用者によって、撹拌ユニット５００の下方に設けられた吐出口開閉機構５４０の操作レバー５４２を操作することにより、載置ベース９００に載置されたカップへのお茶の吐出が行なわれる。

（装置本体１００の内部構造）
次に、図７を参照して、飲料製造装置１の内部構造について説明する。図７は、飲料製造装置１の内部構造のみを示す斜視図である。飲料製造装置１の装置本体１００の内部においては、水タンク７００の前面側には、電子部品が搭載されたプリント配線基板を用いた制御ユニット１１０が配置されている。利用者によるスタート信号の入力に基づき、上記お茶の製造フローが、制御ユニット１１０により実行される。

制御ユニット１１０の下方位置には、粉挽きユニット３００に駆動力を与えるための粉挽モータユニット１２０が配置されている。この粉挽モータユニット１２０の下方位置には、前方に突出するように設けられ、粉挽モータユニット１２０の駆動力を粉挽きユニット３００に伝達するための粉挽駆動力連結機構１３０が設けられている。

水タンク７００の底面には、底面から下方に一旦延び、Ｕ字形状に上向きに延びる給湯パイプ１５０の一端が連結されている。給湯パイプ１５０の上端部には、撹拌ユニット５００の撹拌タンク５１０にお湯を注ぐための給湯ノズル１７０が連結されている。給湯パイプ１５０の途中領域には、給湯パイプ１５０内を通過する水を加熱するためのＵ字形状のヒータ１６０が装着されている。

（粉挽きユニット３００の構造）
次に、図８から図１０を参照して、粉挽装置としての粉挽きユニット３００の構造について説明する。図８は、粉挽きユニット３００の斜視図、図９は、粉挽きユニット３００の分解斜視図、図１０は、粉挽きユニット３００の縦断面図である。

粉挽きユニット３００は、全体として円筒形状を有する粉挽きケース３１０を有し、下方の側面には、粉挽駆動力連結機構１３０が内部に挿入される連結用窓３１０ｗが設けられている。粉挽きケース３１０の最下端部には、粉挽きユニット３００により粉砕された茶葉粉末が取り出される（落下する）取り出し口３１０ａが形成されている。

粉挽きケース３１０の内部には、下方から、粉掻き取り機３４０、下臼３５０、上臼３６０が順番に設けられている。粉掻き取り機３４０の下面には下方に延びる粉挽き軸３４５が設けられ、この粉挽き軸３４５が粉挽駆動力連結機構１３０に連結し、下臼３５０を回転駆動させる。

下臼３５０の中央部には、回転軸芯に沿って上方に向かって延びるコア３５５が設けられている。上臼３６０は、上臼保持部材３７０により保持されており、上臼保持部材３７０の内部には、上臼３６０を下方に向けて押圧するバネ３８０およびバネ保持部材３９０が収容されている。

下臼３５０に設けられるコア３５５は、上臼３６０を貫通するように上方に延びている。下臼３５０、コア３５５、および上臼３６０を用いた粉砕機構の詳細構造については、図１３〜図３０を用いて後述する。

（撹拌ユニット５００の構造）
次に、図１１および図１２を参照して、撹拌ユニット５００の構造について説明する。図１１は、撹拌ユニット５００の斜視図、図１２は、撹拌ユニット５００の縦断面図である。

撹拌ユニット５００は、撹拌タンク５１０を備える。撹拌タンク５１０は、樹脂製の外装ホルダー５１１と、この外装ホルダー５１１に保持される保温タンク５１２とを含む。外装ホルダー５１１には、樹脂により一体成形されたグリップ５２０が設けられている。撹拌タンク５１０の上面開口には、この開口を開閉する撹拌カバー５３０が設けられている。撹拌カバー５３０には、粉挽きユニット３００により粉砕された茶葉粉末を投入する粉末投入口５３１、および、装置本体１００により形成されたお湯が給湯ノズル１７０から注がれる給湯口５３２が設けられている。

撹拌タンク５１０の底部には、撹拌羽根５５０が載置される。撹拌タンク５１０の底部には、上方に延びる回転軸５６０が設けられ、この回転軸５６０が撹拌羽根５５０の軸受部５５１に挿入される。

撹拌羽根５５０には、磁石が埋め込まれている。撹拌モータ非接触テーブル１４０Ａにおいて、撹拌羽根５５０に埋め込まれた磁石と、撹拌モータユニット１４０側に設けられた磁石とが非接触の状態で磁気結合することで、撹拌モータユニット１４０の回転駆動力が、撹拌羽根５５０に伝達される。

撹拌タンク５１０の底部には、撹拌されたお茶を吐出させるための吐出口５４１が設けられている。この吐出口５４１には、吐出口開閉機構５４０が設けられている。この吐出口開閉機構５４０は、吐出口５４１を開閉可能に、吐出口５４１に挿入された開閉ノズル５４３と、開閉ノズル５４３の位置を制御する操作レバー５４２とを含む。開閉ノズル５４３は、通常状態においてはバネ等の付勢部材（図示省略）により吐出口５４１を塞ぐように付勢されている。利用者が、操作レバー５４２を付勢力に対抗して移動させた場合には、開閉ノズル５４３が移動し、吐出口５４１が開放される。これにより、撹拌タンク５１０内のお茶が、載置ベース９００に載置されたカップ（図示省略）に注がれることとなる。

（粉砕機構の詳細構造）
次に、図１３から図１５を参照して、下臼３５０、コア３５５、および上臼３６０を用いた粉砕機構の詳細構造について説明する。図１３は、本実施の形態におけるコア３５５、下臼３５０、上臼３６０の組み図を示した斜視図、図１４は、本実施の形態におけるコア３５５、下臼３５０、上臼３６０の上方側からの分解斜視図、図１５は、本実施の形態におけるコア３５５、下臼３５０、上臼３６０の下方側からの分解斜視図である。

図１３を参照して、下臼３５０と上臼３６０とは、下臼３５０の擦り合せ面３５０ａと上臼３６０の擦り合せ面３６０ａとが接している。コア３５５は、下臼３５０に設置されており、上臼３６０の開口部３６１を通って、上臼３６０の上部へ突き出している。

図１４参照して、コア３５５は下臼３５０のセンターに固定されている。下臼３５０の擦り合せ面３５０ａには、センターより円周に向かって延びる粉砕用の粉砕溝３５０ｂが複数形成されている。下臼３５０およびコア３５５は、上臼３６０に対して図示する矢印Ａの方向に回転する。上臼３６０には、回転止めピン３９０ｐ（図２１参照）の入る有底穴３６２があり、回転しないように上臼保持部材３７０（図１０参照）に保持される。

図１５を参照して、コア３５５は下臼３５０のセンター穴３５０ｃを貫通し、爪形状によって下臼３５０に固定されている。下臼３５０の裏面には、回転駆動ピン３４５ｐ（図２１参照）の入る有底穴３５０ｄが複数設けられている。

上臼３６０の擦り合せ面３６０ａには、センターより円周に向かって延びる粉砕用の複数の粉砕溝３６０ｂ以外に、開口部３６１を通過した粉砕対象物を、擦り合せ面３５０ａ，３６０ａへ送り込むための引き込み溝３６０ｃが形成されている。引き込み溝３６０ｃは、中心から外側に向かって螺旋状に延びる溝である。下臼３５０および上臼３６０は、材質がアルミナであり、擦り合せ面３５０ａ，３６０ａの直径は、たとえば、５０ｍｍ程度であるとよい。

次に、図１６から図１８を参照して、本実施の形態におけるコア３５５の形状について説明する。図１６は、コア３５５の正面図、図１７は、コア３５５の側面図、図１８は、コア３５５の斜視図である。

図１６を参照して、コア３５５は、コア３５５の右回転方向（図中矢印Ａ方向）に対してネジ向き方向が反対の左ネジ向きの螺旋羽根３５５ａを含む。螺旋羽根３５５ａは、ピッチＰ、傾斜θを有するように設けられる。回転方向Ａに対して螺旋羽根３５５ａに当った粉砕対象物は、傾斜θによって下方へと送られる。なお、
ピッチＰおよび傾斜θは、粉砕対象物の種類や想定する粉砕対象物の引き込み速度にもよるが、たとえば、粉砕対象物が茶葉の場合、Ｐ＝６ｍｍ、θ＝４０°程度であるのが望ましい。さらに、螺旋羽根３５５ａの板厚を除いた螺旋羽根３５５ａ間の隙間Ｓは、茶葉が詰まらないように、３ｍｍ程度確保するのが望ましい。コア３５５は基準面Ｂで後述する下臼３５０のザグリ穴３５０ｚ（図２１、図２２参照）の座面に接して、下臼３５０に爪部３５５ｂによって係合し固定される。

螺旋羽根３５５ａの下端と基準面Ｂの間には、内側に凹む切り欠き部３５５ｃが形成されている。ここで切り欠き部３５５ｃは、螺旋羽根３５５ａの外径Ｄ１よりも内側に位置するように設けられ、切り欠き部３５５ｃの最小外径Ｄ１１は、螺旋羽根３５５ａの外径Ｄ１よりも小さい。螺旋羽根３５５ａの外径Ｄ１は、たとえば、１０ｍｍ程度であるのが望ましい。

図１７を参照して、螺旋羽根３５５ａは両面と連続するように形成されており、スクリュー形状に似た形状を有している。螺旋羽根３５５ａはアンダーカット部がないため金型で成形することができる。螺旋羽根３５５ａの下端より下には補強リブ３５５ｄが設けられている。補強リブ３５５ｄも螺旋羽根３５５ａの外径Ｄ１よりも内側に位置するように設けられ、補強リブ３５５ｄの外形最大幅Ｄ１２は、螺旋羽根３５５ａの外径Ｄ１よりも小さい。

なお、切り欠き部３５５ｃおよび補強リブ３５５ｄは、上臼３６０の開口部３６１に対向するコア３５５の外周面領域を構成していることから、以下では、総称して後退外周面領域３５５ｅと称する。この後退外周面領域３５５ｅは、後述するように、引き込み溝３６０ｃの深さｄ１よりも広い領域において、コア３５５の外径Ｄ１よりも内側に位置している（図２２参照）。

図１８を参照して、螺旋羽根３５５ａには、連続するスクリュー形状が採用されており、コア３５５が回転することにより、粉砕対象物は上から下へと順に送られる。

＜実施の形態２＞
図１９に、実施の形態２におけるコア３５５Ａを示す。ただし、後退外周面領域３５５ｅよりも下方の構造は、上記コア３５５と同一であるため、図示は省略している。図１９に示すコア３５５Ａは、螺旋羽根３５５ａのピッチは、上方のピッチＰ１の方が、下方のピッチＰ２よりも大きく設けられている。それぞれの螺旋羽根３５５ａが連続的な疑似スクリューを形成しているのは、上述のコア３５５と同様である。

このコア３５５Ａの形態により、粉砕対象物に大きなものが混入している場合であっても、まずピッチの大きい上方の螺旋羽根３５５ａによって下方へと引き込むことができる。さらに、下方へ粉砕対象物を送る過程において、螺旋羽根３５５ａの変化するピッチに応じて、粉砕対象物を事前に小さく粉砕していくことが可能になる。したがって、臼へ効率的に、かつ安定的に粉砕対象物を送り込むことが可能になる。なお、上記のピッチの変化は、コア３５５Ａの一周ごとに徐々に変化していてもよいし、複数周ごとで段階的に変化していてもよい。

図２０から図２２を参照して、本実施の形態における粉挽きユニット３００の構成を詳細に説明する。図２０は、粉挽きユニット３００の平面図、図２１は、図２０中のＸＸＩ−ＸＸＩ線矢視断面図、図２２は、粉挽きユニット３００の粉挽きの概念断面図である。

上述したようにコア３５５は、下臼３５０に固定され、上臼３６０の開口部３６１を通ってホッパー３１３内に侵入するように設置される。下臼３５０と上臼３６０にはバネ３８０によって擦り合せ面３５０ａ，３６０ａの面圧が印加されている。上臼３６０は回転止めピン３９０ｐを有底穴３６２に入れることで固定されており、下臼３５０は回転駆動ピン３４５ｐを有底穴３５０ｄに入れて図示しない回転駆動部によって図示矢印Ａ方向に回転駆動される。

次に、図２１および図２２を参照して、コア３５５と上臼３６０との位置関係について説明する。コア３５５の後退外周面領域３５５ｅは上臼３６０の引き込み溝３６０ｃの深さよりも広い領域に形成されている。すなわち、コア３５５の螺旋羽根３５５ａの外径と開口部３６１の内径との隙間よりも、引き込み溝３６０ｃの周辺における後退外周面領域３５５ｅと開口部３６１の内径との隙間は広く確保されている。

したがって、図２２に示すように、茶葉（粉砕対象物）Ｃは、引き込み溝３６０ｃの上部までは螺旋羽根３５５ａによって強制的に下方へと送られるが、後退外周面領域３５５ｅと開口部３６１の内径との隙間に向けては強制的には送り込まれない。また、コア３５５は下臼３５０のセンター穴３５０ｃの擦り合せ面３５０ａ側に設けられたコア取付面としてのザグリ穴３５０ｚに接して固定される。このザグリ穴３５０ｚは、下臼擦り合せ面３５０ａよりも下側に位置している。これにより、後退外周面領域３５５ｅは、擦り合せ面３５０ａに達する領域にまで形成されている。

これにより、上臼３６０の開口部３６１を小さくした場合であっても、後退外周面領域３５５ｅの周りには所定の空間が形成され、引き込み溝３６０ｃに過剰な圧力がかかることのないコア３５５を提供することができる。

引き込み溝３６０ｃの周辺まで螺旋羽根３５５ａがある場合には、引き込み溝３６０ｃと螺旋羽根３５５ａとの間で過度な圧力がかかり、モータ負荷増大や、粉砕対象物の過剰な送りによって、粒度が粗くなる。より小さな面積の臼で所望の粒度（たとえば、２０ミクロン）を得るには、引き込み溝３６０ｃ付近の螺旋羽根３５５ａをなくす必要がある。

処理速度と粒度とを所望値に合わせるには、下臼３５０と上臼３６０との間は常に粉砕対象物で満たされることと、かつ上臼３６０の引き込み溝３６０ｃ内部へは、下臼３５０の溝面の働きによって粉砕対象物が送られる必要がある。

本実施の形態における粉挽きユニット３００によれば、上臼３６０の開口部３６１に対向するコア３５５の外周面領域である後退外周面領域３５５ｅは、引き込み溝３６０ｃの深さｄ１よりも広い領域において、コア３５５の外径Ｄ１よりも内側に位置している。これにより、下臼３５０およびコア３５５の回転時に、ホッパー３１３内の茶葉（粉砕対象物）を効率的に下へ引き込むことが可能になると同時に、上臼３６０の引き込み溝３６０ｃへ過度な圧力をかけることがない。したがって、特に臼面積を小さくした場合であっても、茶葉（粉砕対象物）の供給量を安定させながら、かつ粒度を細かく保つことが可能になる。

図２３に、図２１におけるコア３５５の外径Ｄ１と、ホッパー３１３の内径Ｄ２との関係性について評価した結果を示す。図中の「○」は合格を意味し、「×」は不合格を意味する。図２３によれば、Ｄ２／Ｄ１の値が小さすぎると（１．５以下）、ホッパー３１３の容量が所望量（たとえば、茶葉５ｇ）に満たない。また、Ｄ２／Ｄ１の値が大きすぎると（２．５以上）、ホッパー３１３の容量は大きくなるが、ホッパー３１３内のコア３５５の回転の影響が届かないエリアに茶葉（粉砕対象物）がロスとして残されてしまう。したがって、できるだけ粉挽きユニット３００自体の大きさを小型化するためには、Ｄ２／Ｄ１は、１．７≦Ｄ２／Ｄ１≦２．２であるのが望ましい。

これにより、ホッパー３１３の容量を確保しつつ、処理能力を安定的に保持し、かつ最後にホッパー３１３に残る茶葉（粉砕対象物）のロスを少なくすることが可能になる。

（引き込み溝の形状説明）
次に、図２４から図３０を参照して、上臼３６０の擦り合せ面３６０ａに設けられる粉砕溝３６０ｂおよび引き込み溝３６０ｃの形態について説明する。図２４および図２５は、上臼３６０の擦り合せ面３６０ａに設けられる粉砕溝３６０ｂおよび引き込み溝３６０ｃの平面図および斜視図、図２６は、上臼３６０の擦り合せ面３６０ａに粉砕溝３６０ｂのみが設けられた場合の平面図である。

＜実施の形態３から５＞
次に、図２７を参照して、実施の形態３における上臼３６０Ａの擦り合せ面３６０ａに設けられる粉砕溝３６０ｂおよび引き込み溝３６０ｃの平面構造、図２８を参照して、実施の形態４における上臼３６０Ｂの擦り合せ面３６０ａに設けられる粉砕溝３６０ｂおよび引き込み溝３６０ｃの平面構造、および、図２９および図３０を参照して、実施の形態５における上臼３６０Ｃの擦り合せ面３６０ａに設けられる粉砕溝３６０ｂおよび引き込み溝３６０ｃの平面および斜視構造について説明する。

まず、図２４および図２５を参照して、上臼３６０の擦り合せ面３６０ａには、粉砕溝３６０ｂおよび引き込み溝３６０ｃが設けられている。粉砕溝３６０ｂは、複数のせん断溝３６０ｂ１と、３本の送り溝３６０ｂ２とを含む。せん断溝３６０ｂ１は、回転中心Ｃに対して回転対称に複数設けられている。３本の送り溝３６０ｂ２も、回転中心Ｃに対して回転対称に複数設けられている。せん断溝３６０ｂ１は、主に粉砕対象物を粉砕するための溝であり、送り溝３６０ｂ２は、主に粉砕された粉末茶葉（粉砕された茶葉）を、臼の中心部から外周部に送る溝である。せん断溝３６０ｂ１および送り溝３６０ｂ２は、それぞれ等角螺旋に沿った形態を有している。

回転中心Ｃを原点として等角螺旋Ｓはパラメータａ、ｂを用いて、以下の式１で表わされる。

Ｓ＝ａ・ｅｘｐ（ｂ・θ）・・・（式１）
回転中心Ｃから伸ばした半直線Ｌと等角螺旋が成す角α（α１、α２）は、以下の式２で表わされる。

α＝ａｒｃｃｏｔ（ｂ）・・・（式２）
せん断溝３６０ｂ１に好適な等角螺旋Ｓ１は、（式１）においてａ＝５、ｂ＝０．３０６であり、（式２）においてα＝１７．０°である。現実的には、半直線Ｌと等角螺旋Ｓ１（せん断溝２０１）との成す角度α１は、０°＜α１＜４５°であれば良く、好ましくは、１０°≦α１≦２０°であり、さらに好ましくは、α１＝１７．０°となる。

送り溝３６０ｂ２に好適な等角螺旋Ｓ２は、（式１）においてａ＝５、ｂ＝３．７であり、（式２）においてα＝７４．９°である。現実的には、半直線Ｌと等角螺旋Ｓ２（送り溝２０２）との成す角度α２は、４５°＜α２＜９０°であれば良く、好ましくは、７０°≦α２≦８０°であり、さらに好ましくは、α２＝７４．９°となる。

せん断溝３６０ｂ１および送り溝３６０ｂ２の溝幅ｗは、０．５ｍｍ≦ｗ≦１．５ｍｍであるとよい。また、せん断溝３６０ｂ１および送り溝３６０ｂ２の溝深さｄは、０．１ｍｍ≦ｄ≦１ｍｍ程度であるとよい。

上臼３６０の開口部３６１の内周面３６１ａから擦り合せ面３６０ａに向かう領域に、螺旋状に延びる３本の引き込み溝３６０ｃが設けられている。図２４の平面図においては、引き込み溝３６０ｃの領域にドットハッチングを付している（図２７，２７，２８も同様）。引き込み溝３６０ｃは、回転中心Ｃに対し１８０度ピッチで設けられている。引き込み溝３６０ｃは、等角螺旋であってもよい。

引き込み溝３６０ｃは、開口部（投入口）３６１に開口した形状を有するとともに、引込終端径Ｄ２１に向け傾斜する溝になっている。粉砕対象物を引掛けつつ、内部へ送る形状を有している。特に、粉砕対象物が茶葉の場合では、開口部（投入口）３６１で深さ２ｍｍ、幅７ｍｍの溝で始まり、引込溝終端径Ｄ２１がφ１８ｍｍのとき、深さ０．５ｍｍ、幅０．８ｍｍの送り溝３６０ｂ２に連続するようにスムーズに傾斜しており、粉砕対象物（茶葉）の最適なサイズになっている。このように、この引き込み溝３６０ｃの終端は送り溝３６０ｂ２の先端部に滑らかに接続しており、引き込まれた粉砕対象物は上臼３６０と下臼３５０との擦り合せ面に侵入することが可能となる。

図２６は、引き込み溝３６０ｃが設けられない場合の上臼３６０の擦り合せ面３６０ａを示す平面図および斜視図である。開口部３６１の内周面３６１ａからせん断溝３６０ｂ１および送り溝３６０ｂ２が設けられている。

＜実施の形態３＞
図２７に、実施の形態３における上臼３６０Ａの擦り合せ面３６０ａを示す。この上臼３６０Ａと図２４に示す上臼３６０との相違点は、送り溝３６０ｂ２が１本のみ設けられ、引き込み溝３６０ｃも１本のみ設けられた場合を示している。せん断溝３６０ｂ１の本数は、上臼３６０の場合と同じであるが、要求される粉砕能力に応じて、適宜、せん断溝３６０ｂ１の本数、送り溝３６０ｂ２の本数、および、引き込み溝３６０ｃの本数を選択することが可能である。

＜実施の形態４＞
図２８に、実施の形態４における上臼３６０Ｂの擦り合せ面３６０ａを示す。この上臼３６０Ｂと図２４に示す上臼３６０との相違点は、送り溝３６０ｂ２が設けられていない。他の形態は同じである。

＜実施の形態５＞
図２９および図３０に、実施の形態５における上臼３６０Ｃの擦り合せ面３６０ａを示す。この上臼３６０Ｃにおいては、開口部３６１の内周面３６１ａの全周において、擦り合せ面３６０ａに向かう引き込み溝３６０ｃが設けられている。

このように、下臼の擦り合せ面に設けられる、粉砕溝３６０ｂおよび引き込み溝３６０ｃの形態、数量は、要求される粉砕能力に応じて、適宜選択することが可能である。

なお、上記粉砕機構においては、コア３５５の右回転方向（図中矢印Ａ方向）に対してネジ向き方向が反対の左ネジ向きの螺旋羽根３５５ａを基準として、上臼３６０および下臼３５０の設計を行なっているが、コア３５５が左回転方向に対してネジ向き方向が反対の右ネジ向きの螺旋羽根３５５ａを設けてもよい。この場合には、上臼３６０および下臼３５０の設計も、回転方向が逆になる設計を行なえば良い。

＜実施の形態６＞
（粉挽きユニット３００の安全構造）
次に、図３１から図３５を参照して、実施の形態６における粉挽きユニット３００の安全構造について説明する。図３１は、粉挽きユニット３００の斜視図、図３２は、図３１中ＸＸＸＩＩ−ＸＸＸＩＩ線矢視断面図、図３３は、第１関連技術における粉挽きユニット３００の平面図、図３４は、第２関連技術における粉挽きユニット３００の平面図、図３５は、図３４中ＸＸＸＶ−ＸＸＸＶ線矢視断面図である。

図３１および図３２を参照して、下臼３５０およびコア３５５が回転中の使用者の安全確保について説明する。ホッパー３１３の開口３１３ａにおいて、コア３５５上部には、上方に凸形状の安全リブ３１５が形成されている。本実施の形態では、安全リブ３１５は、上方に向けて鋭角な断面が略三角形状を有しているが、この形状には限定されない。

安全リブ３１５は、ホッパー３１３上端の開口３１３ａの開口面積を確保しながら、下方へ傾斜するスロープ３１５ｒを有している。これにより、茶葉（粉砕対象物）を上方より投入してもすべり落ちて詰まりにくい。

図３２は、ホッパー３１３の上方より、回転動作中のコア３５５へ向かってテストフィンガーＴＦを挿入した状態を示している。図３２によれば、茶葉（粉砕対象物）の侵入を妨げない安全リブ３１５によって、テストフィンガー６の侵入が阻止されていることがわかる。なお、テストフィンガーＴＦは、電気用品安全法に基づく試験指サイズである。したがって、本実施の形態における粉挽きユニット３００では、茶葉（粉砕対象物）の投入を妨げることなく、使用者の安全を確保することが可能になる。

安全リブ３１５は、上方に向かって鋭角なスロープ３１５ｒを有する外形であれば、たとえば、最上面が曲線状であっても、端面が曲線状（円弧状）であっても構わない。両側に延びるスロープ３１５ｒの長さは対称でなくもよい。またスロープ３１５ｒに一部切り欠きや開口部が設けられていてもよい。たとえば、最上面が略球面となるような、円錐型の形状であってもよい。

このように、本実施の形態における安全リブ３１５を用いることで、使用者が回転するコア３５５に指を触れられなくして安全を確保できるとともに、茶葉（粉砕対象物）が安全リブ３１５に引っかかることなくホッパー３１３内に落ちるようにすることが可能な粉挽きユニット３００の提供を可能にする。

図３３から図３５を参照して、本実施の形態における安全リブ３１５の形状の有用性について説明する。図３３から図３５は、ホッパー３１３の開口３１３ａにおいてテストフィンガーＴＦの侵入を防止するため、他の形態の安全リブ３１５Ｘ、３１５Ｙを示している。図３３には、十字型の安全リブ３１５Ｘを示し、図３４には、二本のリブが並行に配置された安全リブ３１５Ｙをそれぞれ示している。図３５には、図３４の安全リブ３１５ｙにおいて、上方より茶葉（粉砕対象物）Ｔを投入した状態を示している。

図３５において、粉砕対象物Ｔがたとえば、茶葉の場合、安全リブ３１５ｙとホッパー３１３の内径の壁を介して粉砕対象物Ｔ同士が互いを支え合い、開口３１３ａを覆うように安全リブ３１３ｙに引っかかったまま保持されることが考えられる。この引掛りによる不具合は、粉挽きユニット３００の処理速度や、粉砕対象物投入時の使用性に悪影響を及ぼすものである。

しかし、図３１および図３２に示す安全リブ３１５の形状によれば、粉砕対象物の侵入が妨げられ難いことから、上記したような不具合の発生を抑制することができる。

なお、上記の説明では、安全リブ３１５を設ける好適な一例として、下臼３５０にコア３５５を設けた場合について説明しているが、下臼３５０にコア３５５を有さない粉挽きユニット３００に対してこの安全リブ３１５を設けてもよい。

上記、本実施の形態における粉砕対象物は茶葉であることが望ましいが、たとえば、穀物や乾物系の食材であっても構わない。また、今回開示されている各部位の比率に準拠しながらサイズを変更することにより、粉砕対象物の種類やサイズに応じた最適化が可能である。

以上、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 飲料製造装置、１００ 装置本体、１１０ 制御ユニット、１２０ 粉挽モータユニット、１３０ 粉挽連結機構、１４０ 撹拌モータユニット、１４０Ａ 撹拌モータ非接触テーブル、１５０ 給湯パイプ、１６０ ヒータ、１７０ 給湯ノズル、１８０ 粉挽きユニット装着領域、１９０ 撹拌ユニット装着領域、３００ 粉挽きユニット、３１０ 粉挽きケース、３１０ａ 取り出し口、３１０ｗ 連結用窓、３１３ ホッパー、３１３ａ 開口、３１５ 安全リブ、３１５ｒ スロープ、３２０ 粉挽き蓋、３３０ 粉砕対象物カバー、３４０ 粉掻き取り機、３４５ 粉挽き軸、３４５ｐ 回転駆動ピン、３５０ 下臼、３５０ａ，３６０ａ擦り合せ面、３５０ｂ 粉砕溝、３５０ｄ，３６２ 有底穴、３５０ｃ センター穴、３５０ｚ ザグリ穴、３５５、３５５Ａ コア、３５５ａ 螺旋羽根、３５５ｂ 爪部、３５５ｃ 切り欠き部、３５５ｄ 補強リブ、３５５ｅ 後退外周面領域、３６０ 上臼、３６０ｂ 粉砕溝、３６０ｂ１ せん断溝、３６０ｂ２ 送り溝、３６０ｃ 引き込み溝、３６１ 開口部、３６１ａ 内周面、３６２ 有底穴、３７０ 上臼保持部材、３８０ バネ、３９０ バネ保持部材、３９０ｐ 回転止めピン、５００ 撹拌ユニット、５１０ 撹拌タンク、５２０ グリップ、５３０ 撹拌カバー、５３１ 粉末投入口、５３２ 給湯口、５４０ 吐出口開閉機構、５４１ 吐出口、５４２ 操作レバー、５４３ 開閉ノズル、５４４ タンク底孔、５５０ 撹拌羽根、５５１ 軸受部、５６０ 回転軸、７００ 水タンク、７１０ タンク本体、７２０ タンクカバー、８００ 茶葉粉末受皿、９００ 載置ベース、Ｃ 回転中心。

Claims (5)

1. 粉砕対象物を粉砕する粉砕装置であって、
   前記粉砕対象物を上部より導入する筒状のホッパーと、
   前記ホッパーの下方に位置し、上臼擦り合せ面および前記上臼擦り合せ面の中心に開口部を含む上臼と、
   前記上臼の下方に位置するとともに回転し、前記上臼擦り合せ面に当接する下臼擦り合せ面を含む下臼と、
   前記下臼に設けられるとともに上方に向かって延び、前記上臼に設けられた前記開口部より前記ホッパー内に位置するように設置されるコアと、
   を備え、
   前記コアは、前記コアの回転方向に対してネジ向き方向が反対の螺旋羽根を含み、
   前記上臼は、前記開口部を規定する内周面り前記上臼擦り合せ面に向かう領域において、粉砕対象物を前記開口部から前記上臼擦り合せ面と前記下臼擦り合せ面とが当接する擦り合せ面に引き込む引き込み溝を有し、
   前記上臼の前記開口部に対向する前記コアの外周面領域は、前記引き込み溝の深さよりも広い領域において、前記コアの外径よりも内側に位置している、粉砕装置。
2. 前記螺旋羽根の外径と、前記ホッパーの内径とは、１．７≦Ｄ２／Ｄ１≦２．２の関係を満足する、請求項１に記載の粉砕装置。
3. 前記コアは、前記下臼に設けられたコア取付面に載置され、
   前記コア取付面は、前記下臼擦り合せ面よりも下側に位置している、請求項１または２に記載の粉砕装置。
4. 前記ホッパーは、前記コアの上方に前記ホッパーの内径を一部遮蔽するリブを含み、
   前記リブは上方に向かう凸形状である、請求項１から３のいずれか１項に記載の粉砕装置。
5. 前記螺旋羽根の間隔は、下方よりも上方の方が大きく設けられている、請求項１から４のいずれか１項に記載の粉砕装置。

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