JP3306428B1 - 茶葉の粉砕方法および装置 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】茶葉などの植物の衛生的で均一、良質な微粉末
を量的に得ること。加工に伴って環境を損なうような粉
塵を生じないこと。省エネルギー装置であり、安価であ
ること。以上を満足する茶葉など植物を微粉砕する方法
および装置を提供する。 【解決手段】（その１）密閉容器に被粉砕植物をこの発
明最大の特徴である非光沢性の表面粗さを有する玉状鉱
物と一緒に入れて、この密閉容器を動力装置で回転・揺
動又は内部を攪拌する。 （その２）筒状の密閉容器に被粉砕植物を玉状鉱物と一
緒に入れて、この筒を動力装置によってある回転中心軸
と距離を保ってその回りに周回（公転）させると同時に
それ自身の中心軸を軸として回転（自転）させる。玉状
鉱物と被粉砕植物葉との相互運動により、強力な剪断
（摩擦）力が発生して被粉砕植物が微粉化される。この
結果、滑らかな表面を有する従来の玉状鉱物に比較し
て、格段に効率が高く、要求される粒径の微粉化が均一
に、しかも短時間に完了する。消費エネルギーが少な
く、発熱が少ない。装置費、動力費、冷却費用の大幅な
節減がはかれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は植物を粉砕してその
微細粉末を作る方法に関するものであり、特に乾燥した
茶の葉を粉砕して粒径の小さい抹茶粉を効率良くかつ衛
生的に作る方法およびその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来抹茶のような粒径の小さい植物の粉
末を作る方法および装置としては、石臼の使用、あるい
は表面の滑らかな鋼球（表面荒さＲｙ値が１μｍ以下）
を当該植物の細片と共に密閉容器に入れこれを特殊な形
状の攪拌棒で強力に又は激しく攪拌する方法が知られて
いる。前者は古来知られている方法で良質の植物粉を作
ることが出来るが効率が悪く、しかも粉末が装置からこ
ぼれるように出てくるので当該植物が食品の場合衛生上
問題があり管理に神経を使う必要があり、さらに作業場
所の環境が粉塵で損なわれると言う欠点がある。一方後
者は機械化された方法で、密閉作業が可能なため衛生や
粉塵の問題は生じないが、良質な植物粉末を作るために
は強力又は長時間の攪拌を必要とし、しかもそのため装
置が熱を発生するために被粉砕物の性質が変化するおそ
れがあり、これを防ぐために特殊な冷却装置を用いる必
要があるなど、装置自体が大がかりになり高価でかつエ
ネルギー効率が悪いと言う欠点があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述のような
問題を解決するためになされたものであり、冷却装置な
どの大がかりな付属装置を必要としない簡単な装置で、
衛生や粉塵の問題が生じることなく。短時間に効率よく
茶葉など植物の粉末を製造することに出来る方法および
装置を提供するものである。

【０００４】 上記課題を達成するために請求項１に示
す茶葉の粉砕方法および請求項２に示す茶葉の粉砕装置
にあっては，筒状の側壁を有する複数個の密閉容器と，
これら密閉容器を回転可能に保持してなる上記側壁の母
線に平行に配 置された複数個の容器回転軸と，水平方向
に配置された回転中心軸を有する動力装置とを用い、茶
葉と共に直径が３ないし２０ｍｍであり、かつＪＩＳ
Ｂ０６０１に定義される表面粗さのＲｙ値がＪＩＳ Ｂ
０６５１に規定する測定方法で測定して２．０μｍと１
５．０μｍの間にある鋼球またはステンレス鋼球を上記
密閉容器に入れて、上記動力装置が上記容器回転軸を上
記回転中心軸と平行に互いに一定距離を保ちつつ上記回
転中心軸の周囲に周回させると共に上記密閉容器をそれ
ぞれを保持している上記容器回転軸を軸として上記周回
の方向と逆方向に回転させ、上記鋼球またはステンレス
鋼球と上記密閉容器の上記側壁と茶葉を互いに摩擦又は
衝突せしめて茶葉の粉末を得る。

【０００５】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面を
参照しつつ説明する。図１は本発明に係る茶葉など植物
の粉砕方法に用いる装置の部分破断正面図、断面図およ
び部分破断側面図である。図においてフレーム１は装置
全体の骨格をなすもので回転中心軸２がその軸を水平方
向に保って回転可能なように取り付けられている。回転
軸２にはプーリー３が取り付けられており、プーリー３
はベルト４を介してフレーム１に固定されたモーター５
に動力伝達可能に接続されており、これによってモータ
ー５が回転すると回転中心軸２が回転するようになされ
ている。回転中心軸２には又円板６がその面に回転中心
軸２に直交するように相互に固着して取り付けられてい
る。円板６は回転中心軸２の回転にともなって回転す
る。なお図の例では強度を保つため円板６を２個平行に
配置している。

【０００６】円盤６には以下で容器回転軸８と呼ぶ回転
軸が円盤６の面に直交するようにかつ回転可能に植設さ
れている。容器回転軸８は複数個が回転中心軸２と同心
の円上に等ピッチで設けられている。複数個の容器回転
軸８はそれぞれに同じ大きさの小プーリー９が同一平面
内に取り付けられている。複数個の小プーリー９を取り
囲んでこれに回転制御ベルト１０が架設されており、回
転制御ベルト１０はフレーム１にスプリング１１を介し
て接続されたテンショナー１２によって常にある程度の
張りが与えられている。テンショナー１２はまた回転制
御ベルト１０がその延在方向に周回しないようにこれを
ロックする働きも有している。

【０００７】さて以上の構成でモーター５を回転させる
と円盤６が回転するが、円盤６に植設された容器回転軸
８は小プーリー９、回転制御ベルト１０、テンショナー
１２の働きによって回転を規制され、結果的に円盤６が
回転中心軸２を軸として回転するのと逆方向に円盤６上
で自転を行う様な回転が与えられる。なお図で１３は以
上の動作をスムーズにおこなわしめるために儲けられた
回転制御ベルト１０を掛ける補助アイドルプーリーであ
る。

【０００８】以上述べたフレーム１から補助プーリー１
３までの機構を動力装置１００と呼ぶ。

【０００９】容器回転軸８のおのおのには密閉容器２０
が取り付けられている。密閉容器２０のそれぞれはステ
ンレスなどで出来た円筒形の容器で、側壁２１端面２２
を有し、それぞれの密閉容器２０は容器回転軸８から取
り外し可能の上、少なくとも一部分が開閉可能に作られ
ており、密閉容器２０の内容物を必要なときに出し入れ
出来るようになされている。なお本図にはその構造の詳
細は省略している。密閉容器２０は円筒形状の中心線が
容器回転軸８と一致するように少なくとも動作時にはこ
れに固着されている。したがって容器回転軸８が円板６
に対して回転すると密閉容器２０も円板６に対して回転
する。個々の密閉容器２０の大きさはその内法で例えば
直径１５ｃｍ長さ３０ｃｍである

【００１０】密閉容器２０の中には茶葉などのこれから
粉砕しようとする被粉砕物３０が入れられる、これは事
前に充分乾燥させられている。被粉砕物３０は体積にし
て密閉容器２０の体積の１／３０を満たす程度が入れら
れる。

【００１１】密閉容器２０には同時に多数の玉状鉱物２
３が入れられる。玉状鉱物は角に尖った部分がなく全体
としては丸みを帯びており、その表面が光沢を示さない
程度の表面粗さを有している。玉状鉱物２３は例えば直
径５．５ｍｍの焼きの入った鋼球であり表面荒さがＪＩ
Ｓ Ｂ０６０１に定義されるＲｙ値をＪＩＳ Ｂ６５１
に規定する測定方法で測定して基準長さ０．２５ｍｍに
つき６．０μｍ（実際問題として＋／−１．５μｍ位ば
らつく）程度の表面粗さを有している。玉状鉱物２３は
体積にして密閉容器２０の１／４ないし１／３を占める
程度の量が用いられる

【００１２】さて以上のような準備の後、モーター５を
回転させて動力装置１００を動作させる。この時円板６
は図の矢印３１の様に回転するものとする。これは容器
中心軸８したがって密閉容器２０に公転を与える事を意
味する。するとこの回転と既に述べた動力装置１００の
構成により容器中心軸８したがって密閉容器２０は円板
６上で矢印３２の方向に回転（自転）する。すなわちフ
レーム１に対する円板６の回転方向、すなわち密閉容器
２０の公転方向と円板６に対する密閉容器２０の自転方
向は互いに逆である。この時円板６の回転速度が適当で
あると図１の正面図の右側では内容物（被粉砕物３０と
玉状鉱物２３）が公転による遠心力で密閉容器２０の側
壁２１に押しつけられ側壁２１の自転と共にこれを這い
上がる様に移動する現象が生じる。この状況を図２Ａに
示す。

【００１３】円板６が回転（公転）して密閉容器２０が
図１の最下点近くに来る頃には密閉容器２０自身が更に
回転（自転）して、今度は重力および公転による遠心力
が先に側壁２１を押しつけられてこれを這い上がった内
容物に対してこれを側壁２１から離す方向の力を及ぼ
す、この結果内容物は図２Ｂに矢印３３で示す様に順次
崩れ落ちる様に側壁２１の下部に移動し一種の強制循環
が生じる。この循環の際被粉砕物３０は玉状鉱物２３同
士又は玉状鉱物２３と側壁２１の間に働くせん断力をと
もなう摩擦又は衝突によって粉砕される。

【００１４】以上述べた本発明による茶葉などの植物の
粉砕方法および装置には従来にないふたつの大きな特徴
がある。

【００１５】その第一は玉状鉱物として表面に光沢のな
い適当に表面の粗い玉状鉱物２３を用いることである。
発明者は先に述べた従来の実施例について考察した結
果、この種植物の微細粉への粉砕は打撃力よりせん断力
の方が効率が良い事、すなわち臼の場合はせん断力方式
であり発熱も少なく質も良い、しかし回転数したがって
被粉砕物にせん断力の加えられる回数がきわめて低く能
率が悪い、他方打撃力ないし圧縮力を用いる従来の攪拌
方式は非常に強い力を必要とし、発熱量が大きくエネル
ギーを浪費し発熱が品質を落とす、また粒子がある程度
細かくなると被粉砕物が側壁の内面を覆うようにこびり
つき効率の低下や粒度むらの現象が起きてしまうことを
発見した。同時にこの問題への対策として適当な表面粗
さを有する玉状鉱物を用いると面同士がぶつかり合うと
きに生ずるせん断力をともなう摩擦力や衝突力が被粉砕
物に有効に働き粉砕が効率的に行われ、かつヤスリの様
な効果によって側壁へのこびりつき現象も減少すること
を発見した。このような観点から更に考察した結果、上
記玉状鉱物は少なくとも表面光沢がない程度の表面粗さ
のものが必要で、抹茶の様な数ミクロン程度の粒径の植
物粉を作る場合の表面荒さはＪＩＳ Ｂ０６０１に定義
されるＲｙ値をＪＩＳ Ｂ６５１に規定する測定方法で
測定して基準長さ０．２５ｍｍにつき２．０μｍ程度か
ら１５．０μｍ程度が適していることを発見した。この
表面状態はあまり粗いと時間をかけても目的とする粒度
の粉砕が得られず、又あまり細かいと表面が光沢性の玉
状鉱物を用いたと同様の現象が起きてしまう。

【００１６】玉状鉱物２３の大きさは小さすぎると一回
の衝突あたりのせん断力をともなう摩擦力が小さく、ま
た大きすぎると相互のせん断力をともなう摩擦ないし衝
突の回数が減少し、いずれの場合も粉砕効果が減少する
原因になる。したがって玉状鉱物として鋼球を用いる場
合はその直径を３ないし２０ｍｍとするのがよい事も判
明した。また鋼球の場合は当然使用中に摩耗のため表面
状態が変化するので、これを防ぐためいわゆる焼きの入
った硬度が必要である。

【００１７】玉状鉱物２３として、鋼球以外の鉱物、例
えばステンレスやアルミナなどのセラミックスを用いる
ことも出来る。また、密閉容器２０はセラミックスなど
を用いても良いのは勿論である。

【００１８】図１の実施例では密閉容器２０を筒状に構
成し回転させるとした。しかし玉状鉱物として既に述べ
たような表面粗さのものを用いる場合その駆動の形態は
これに限るものではない。例えば密閉容器２０全体を揺
動させる方法や従来から行われているように特殊な形状
の攪拌棒を入れて攪拌する方法を用いることが出来るの
も勿論である。

【００１９】本発明による茶葉など植物の粉砕方法およ
び装置の第２の工夫点は、密閉容器の中で被粉砕物と玉
状鉱物が効率よく擦れあうようにぶつかり合うための密
閉容器２０の駆動形態にある。一般的な被粉砕物と玉状
鉱物を密閉容器に入れて密閉容器を動かす粉砕方法には
以前からボールミルと呼ばれている装置が知られてい
る。この装置は筒状の密閉容器を筒の中心線を軸として
単に回転させるものである。この方法による場合密閉容
器の内容物は容器の側壁を昇ってはある高さまで行くと
重力によって側壁に沿って転がり降りる（したがって粉
砕効果が小さく植物の粉砕装置としてはあまり用いられ
ていない）。これに対し実施例に示したような本発明の
方法および装置では多数の玉状鉱物が重力と遠心力の合
成力で側壁を離れて勢い良く流れるよう動き擦れかつぶ
つかり合いながら強制循環し同時に混合されるので粉砕
効果が著しく向上する。また従来のボールミルでは密閉
容器の回転を早くし過ぎると遠心力により玉状鉱物が密
閉容器の側壁にはりついてしまい相互の衝突が極端に少
なくなり、かえって粉砕効果が減少する。これに反して
本発明による密閉容器２０は自転と公転を組み合わせた
回転が与えられるため比較的早い回転数を与えても多数
の玉状鉱物２３が絶えず側壁２１から離れて循環し効率
的に擦れるようにぶつかり合い同時に混合されるので粉
砕効果の低下が起きない。

【００２０】密閉容器２０の駆動の形態は図に示したも
のに限る必要はない。フレーム１に対する円板６の回転
を公転と呼び円板６に対する密閉容器２０の回転を自転
と呼ぶことにすると、密閉容器２０の大きさと内容物に
よって自転と公転の早さには最適な値がある。かかる調
整はモーター５の回転数や小プーリー９の大きさの変更
によってある程度まで可能であるが、場合によっては自
転用に専用の駆動装置を設けてその機能を持たせること
が出来る。例えばテンショナー１２をモーター５とは別
のモーターとプーリーから構成し、回転制御ベルト１０
を能動的に周回させ、自転を円板６の回転（公転）とは
別に制御しても良い。

【００２１】

【発明の効果】以上述べた本発明による茶葉など植物粉
砕方法は、第１の特徴によれば、被粉砕植物をある程度
の表面粗さを有する玉状鉱物と共に密閉容器に入れて粉
砕を行うので、また第２の特徴によれば動力装置が密閉
容器を回転中心軸から一定の距離を保ってこの回転中心
軸を軸の周囲に周回（公転）させると同時に密閉容器が
それ自身の軸である容器中心軸を軸として回転（自転）
するように駆動させるので、簡単な構造の粉砕装置で粉
砕が効率的に行われると共に、被粉砕物が露出したり粉
塵となって飛散することがなく、衛生・環境の問題が生
じないと言う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る粉砕装置の部分破断正面図、断面
図および部分破断側面図

【図２】本発明に係る密閉容器内容物の動作状況を示す
図

【符号の説明】

１ フレーム ２ 回転中心軸 ３ プーリー ４ ベルト ５ モーター ６ 円板 ８ 容器回転軸 ９ 小プーリー １０ 回転制御ベルト １１ スプリング １２ テンショナー １３ 補助プーリー ２０ 密閉容器 ２１ 側壁 ２２ 端面 ２３ 玉状鉱物 ３０ 被粉砕物 ３１ 矢印（回転方向を示す） ３２ 矢印（回転方向を示す） ３３ 矢印（移動方向を示す） １００ 動力装置

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】筒状の側壁を有する複数個の密閉容器と，
   これら密閉容器を回転可能に保持してなる上記側壁の母
   線に平行に配置された複数個の容器回転軸と，水平方向
   に配置された回転中心軸を有する動力装置とを用い、茶
   葉と共に直径が３ないし２０ｍｍであり、かつＪＩＳ
   Ｂ０６０１に定義される表面粗さのＲｙ値がＪＩＳ Ｂ
   ０６５１に規定する測定方法で測定して２．０μｍｍと
   １５．０μｍｍの間にある鋼球またはステンレス鋼球を
   上記密閉容器に入れて、上記動力装置が上記容器回転軸
   を上記回転中心軸と平行に互いに一定距離を保ちつつ上
   記回転中心軸の周囲に周回させると共に上記密閉容器を
   それぞれを保持している上記容器回転軸を軸として上記
   周回の方向と逆方向に回転させ、上記鋼球またはステン
   レス鋼球と上記密閉容器の上記側壁と茶葉を互いに摩擦
   又は衝突せしめて茶葉の粉末を得ることを特徴とする茶
   葉の粉砕方法。
2. 【請求項２】筒状の側壁を有する複数個の密閉容器と，
   これら密閉容器を回転可能に保持してなる上記側壁の母
   線に平行に配置された複数個の容器回転軸と，水平方向
   に配置された回転中心軸を有する動力装置を有し、茶葉
   と共に直径が３ないし２０ｍｍであり、かつＪＩＳ Ｂ
   ０６０１に定義される表面粗さのＲｙ値がＪＩＳ Ｂ０
   ６５１に規定する測定方法で測定して２．０μｍｍと１
   ５．０μｍｍの間にある鋼球またはステンレス鋼球を上
   記密閉容器に入れて、上記動力装置によって上記容器回
   転軸を上記回転中心軸と平行に互いに一定距離を保ちつ
   つ上記回転中心軸の周囲に周回させると共に上記密閉容
   器をそれぞれを保持している上記容器回転軸を軸として
   上記周回の方向と逆方向に回転させ、上記鋼球またはス
   テンレス鋼球と上記密閉容器の上記側壁と茶葉を互いに
   摩擦又は衝突せしめて茶葉の粉末を得ることを特徴とす
   る茶葉の粉砕装置。