JP7386845B2 - 自己整列型攪拌機及び扉ベアリングアセンブリを備える焙煎システム - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
[1001] この非仮特許出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）の利益の下、２０１８年４月２０日に提出された「ROASTING SYSTEM HAVING SELF-ALIGNING AGITATOR AND DOOR BEARING ASSEMBLY」と題された米国仮特許出願第６２／６６０，５８８号の優先権を主張する。前記仮特許出願は参照により本明細書に組み込まれる。

開示の分野
[1002] 本開示は、食品、特に豆、より具体的にはコーヒー豆の焙煎に関する。さらにより具体的には、本開示は、焙煎プロセス中に内容物を視覚的に観察することを可能にする一方で、内部豆攪拌機に自己整列型機械的マウントを提供する改良された焙煎ドラムを有する焙煎システムを記載する。

背景
[1003] 食品焙煎機は広く使用されている。１つの特に典型的な焙煎機は、包装されるか、又は挽かれて抽出されるコーヒー豆を調製するために利用される。典型的な焙煎機は、豆を支持し、攪拌し、そして焙煎するための焙煎室を含む。豆が焙煎されているときに、豆を視覚的に観察できることが望ましい。この機能を提供する一方で、豆の自動攪拌のための安定した機械的システムも提供することが望ましい。

図面の簡単な説明
[1004]例示的な焙煎システムのブロック図の概略図である。 [1005]例示的な焙煎システムの電気ブロック図である。 [1006]焙煎システムの動作の例示的なシーケンスを表すフローチャートである。 [1007]温度（実線）及び湿度（破線）対時間のグラフを含む、焙煎プロファイルの例のグラフ表示である。 [1008]焙煎動作中に起こり得るプロセスを表すフローチャートである。 [1009]一実施形態による、制御器が所与の動作モードのために触媒コンバータ及び焙煎室の温度を調整する例示的な方法を示すフローチャートである。 [1010]一実施形態による、焙煎室アセンブリの一部の等角図である。 [1011]図７に部分的に示されている焙煎室アセンブリの上面図である。 [1012]図７の扉単独の等角図である。 [1013]図９のＡＡ’から取られた断面図であり、扉の組み立てられた構成要素を示す。 [1014]図１０から取られた詳細図であり、扉の中央部分を示す。 [1015]図７の攪拌機単独の等角図である。 [1016]図１１と同様であるが、図１３は内側ベアリングの中央穴に受け入れられたシャフトの前端部を含むことが異なる。 [1017]一実施形態による、扉の閉鎖に応答して、攪拌機の軸を焙煎ドラムの軸に自己整列させる方法である。 [1018]図７の焙煎室アセンブリの等角図であり、外部扉がなく、ドラムの底面の開口部はシールされた状態である。 [1019]図１５Ａと同様であるが、ドラムの底面の開口部が開放状態であることが異なる。 [1020]シールされた状態にある図７のドラムのより低い外側部分の等角図である。 [1021]開放状態にある図７のドラムのより低い外側部分の等角図である。 [1022]一実施形態による、焙煎ドラムの中身を取り除くための方法のフローチャートである。

[1023] 本開示の一態様では、豆焙煎システムは、焙煎ドラム、攪拌機、及び扉を含む。焙煎ドラムは、後端から前端まで延びる内面を有する。攪拌機は、アキシャルシャフトに取り付けられたブレードを有する。アキシャルシャフトは前端部を有する。扉は焙煎ドラムに対して回転式に取り付けられ、ガラス板及びベアリングアセンブリを含む。ガラス板は、扉が閉鎖されているときにドラム内部の中身への視覚的アクセスを提供する。ベアリングアセンブリは、外側ハウジングと内側ベアリングを含む。外側ハウジングはガラス板に取り付けられる。内側ベアリングは、扉が閉鎖されているときにアキシャルシャフトの前端部を受け入れて支持する受入れ穴を画定する。

[1024] 一実施形態では、アキシャルシャフトは後端部を有する。豆焙煎システムは、アキシャルシャフトの後端部に結合された攪拌機モータを含む。

[1025] 別の実施形態では、扉が焙煎ドラムから離れる方に回転されて開放位置にあるとき、攪拌機ブレードは、焙煎ドラムの内面下側に載っている。扉を閉鎖位置に動かすと、ベアリングアセンブリの受入れ穴が前端部分に係合し、ドラムの内面下側からベアリングアセンブリまで持ち上がる。

[1026] さらに別の実施形態では、ベアリングアセンブリの受入れ穴は、受入れ穴とアキシャルシャフトの前端部分との間の整列を提供するためにテーパ状になっている。アキシャルシャフトは前端部分に向かってテーパ状である。アキシャルシャフト前端部分は、受入れ穴のテーパ角度に実質的に一致するテーパ角度を有する。

[1027] さらなる実施形態において、ベアリングアセンブリは、ベアリングアセンブリの外側ハウジングと内側ベアリングとの間に円形ボールベアリングレースを含む。

[1028] なおもさらなる実施形態において、ガラス板は中央開口部を有する。ベアリングアセンブリは、ガラス板の中央開口部をシールするためにガラス板に対してシールを形成する。

[1029] 別の実施形態では、ドラムの内面は、ドラムの中心軸を画定する。攪拌機のアキシャルシャフトは、攪拌機の中心軸を画定する。扉が閉鎖位置に移動されるときにアキシャルシャフトの前端部分が受入れ穴に係合すると、ドラムの中心軸は攪拌機の中心軸に整列される。

詳細な説明
[1030] 以下の説明は、２０１７年４月１３日に提出されたRicardo Lopezらによる「ROASTING SYSTEM WITH CLEAN EMISSIONS AND HIGH THERMAL EFFICIENCY」と題された米国仮特許出願第６２／４８５，２０６号の非仮特許対応物である２０１８年４月１０日に提出された特許出願の米国特許出願第１５／９４９，９０３号の内容を組み込む。

[1031] 図１は、一実施形態による、焙煎システム２のブロック図の概略図である。焙煎システム２は、ガス出口６及びガス入口８を有する焙煎室４を含む。ガス導管１０は、後述される他の関連する構成要素と組み合わせて、再循環ガス流路（本明細書ではガス導管１０又は再循環ガス流路１０と交換可能に呼ばれる）を画定し、焙煎室４に結合され、焙煎室４を含む。再循環ガス流路１０は、焙煎プロセスに由来する破砕物及び有害ガスの除去、及び焙煎室４の温度の調整を含む多くの機能を実行する。焙煎システム２はまた、未焙煎豆を焙煎室４に投入する前にローディングするための豆ホッパ１２も含む。豆ホッパ１２と焙煎室４の間には、豆をホッパ１２から焙煎室４に放出するためのローディング弁１４がある。アンローディング弁１６は、豆を豆冷却システム（図示せず）に放出するためのものである。

[1032] 焙煎システム２の動作中、ガス流ストリーム１８が、焙煎室４のガス出口６からガス入口８まで再循環ガス流路１０内に確立される。ガス出口６を出た後、ガス流ストリーム１８はサイクロン分離器２０に流れる。サイクロン分離器２０はガス流ストリーム１８から破砕物を除去し、破砕物はサイクロン分離器２０の下に集められる。

[1033] 次に、ガス流ストリーム１８は、可変ダイバータ２２に流れる。可変ダイバータ２２は、ガス流路１０を、処理流路セグメント２４及びバイパス流セグメント２６を含む少なくとも２つの流路セグメントに分割する。可変ダイバータ２２は、「バイパス率」を制御する。「バイパス率」は、バイパス流セグメント２６に方向転換されるガス流ストリーム１８のパーセンテージである。バイパス率は、ガス流ストリーム１８の質量流量の０パーセント～１００パーセントの間で変化させることができる。バイパス率がゼロの場合、ガス流ストリーム１８のすべての質量流量は、処理流路セグメント２４を通って流れる。バイパス率がＸの場合、ガス流ストリームの質量流量の１００－Ｘパーセントが処理流路セグメント２４を通って流れ、ガス流ストリーム１８の質量流量のＸパーセントがバイパス流セグメント２６を通って流れる。バイパス率が１００の場合、ガス流ストリーム１８のすべての質量流量がバイパス流セグメント２６を通って流れる。

［1034］ 処理流路セグメント２４は、ヒータ２８及び触媒コンバータ３０を流体的直列で含む。図１に示す実施形態では、ヒータ２８は、触媒コンバータ３０及び焙煎室４のメインヒータ２８である。触媒コンバータ３０は、触媒作用に使用される動作温度（触媒温度Ｔ_ＣＴと呼ばれる）を有する。触媒温度Ｔ_ＣＴは、通常、華氏５００～１０００度の範囲である。他方、焙煎室４は、所望の焙煎プロセス及びプロセス内のステップに応じて華氏１５０度～５００度の間で変化し得る焙煎室温度Ｔ_ＲＣを有する。

［1035］ バイパス流セグメント２６は、混合室３２（本明細書では合流部３２とも呼ばれる）に結合されている。混合室３２（合流部３２）は、分離又は分割された流路が１つの流路に再結合する点を画定する。合流部３２と焙煎室４のガス入口８との間には、メインブロワ３４がある。

［1036］ バイパス流セグメント２６に結合されているのは、周囲空気が再循環ガス流路１０に入ることを可能にする入口構成要素３６である。入口構成要素３６は、周囲空気を再循環ガス流路１０に許容し押し込むために直列に結合された入口制御弁及び入口ブロワを含む。混合室３２に結合されているのは、再循環ガス流路１０から周囲環境にガスを放出するための出口構成要素３８である。出口構成要素３８は、出口制御弁、凝縮器、及びフィルタを直列で含む。

［1037］ 焙煎システム２は、温度センサＴを含む様々なセンサ４０を使用する。これらのセンサ４０は、焙煎システム２内の様々なプロセスの閉ループ制御を可能にするために利用される。

［1038］ 代替の実施形態では、バイパス流セグメントは、補助加熱及び／又は冷却温度調整器４４を含むことができる。別の代替の実施形態では、メインブロワ３４は、再循環ガス流路１０の他の場所に配置することができ、又は複数のブロワを使用することができる。さらに別の代替の実施形態では、入口構成要素３６は、混合室に一体化されてもよく、出口構成要素３８は、触媒コンバータの直後の流体流路内の点に移動されてもよい。

［1039］ 図２は図１の焙煎システム２の電気ブロック図である。図２のいくつかの参照番号は、図１の参照番号に対応する。焙煎システム２は、センサ４０から信号を受信し、弁１４及び１６、可変ダイバータ２２、メインヒータ２８、メインブロワ３４、入口構成要素３６、出口構成要素３８、及び任意選択的に補助温度調整器４４（加熱及び／又は冷却を提供する）に制御信号を提供する制御器４２を含む。制御器はまた、攪拌機モータ４１及び豆落下アクチュエータ４３に制御可能に結合されている。

[1040] 制御器４０は、情報記憶装置４８に結合されたプロセッサ４６を含む。情報記憶装置４８は、プロセッサ４６によって実行されると、焙煎システム２の様々な構成要素を制御し、制御器４２が構成される機能を提供するソフトウェアを記憶する非一時的又は不揮発性記憶装置を含む。制御器４２は、焙煎システム２内の１つの場所に配置することも、複数の場所に分散させることもできる。例えば、制御器４２は、焙煎システム２のハウジング（図示せず）内、及び／又は可変ダイバータ２２のハウジングなど焙煎システム２２の適切な構成要素のハウジング内に配置することができる。制御器は焙煎システム２の様々な構成要素に電気的及び／又は無線式にリンクすることができる。

[1041] 制御器４２は、複数の異なる所定の又は事前定義された動作モードを定義及びアクティブ化するように構成される。各動作モードは、焙煎システム２の動作中に実行されるステップ及びプロセスシーケンスのステップ又はプロセスを定義することができる。例示的なシーケンスを図３に関して記載する。

[1042] 特定の動作モードは、例えば、焙煎システム２の様々な構成要素の持続時間及び状態によって部分的に定義することができる。直接制御される状態は、制御器４２から直接制御信号を受信する構成要素の状態である。直接制御された状態の例には、可変ダイバータ２２のバイパス率、メインヒータ２８の出力パワー、メインブロワ３４の空気流量、及び入口及び出口構成要素３６及び３８それぞれの制御が含まれる。任意選択の例は補助温度調整器４４の制御であり得る。

[1043] 間接的に決定される状態は、直接決定されるそれらの状態の結果であるそれらの状態である。これらには、焙煎室４の温度及び触媒コンバータ３０の内部温度が含まれる。これらの温度は、メインヒータ２８、メインブロワ３４、及び可変ダイバータ２２の制御によって決定される（したがって、間接的に制御される）。

[1044] 制御器４２は、焙煎システム２内の様々な温度を示すセンサ４０からの信号又はデータを読み取る。これらの信号又はデータは、焙煎室４、触媒コンバータ３０、又は再循環流路１０の様々な部分の温度を示し得る。次に、制御器４２は、直接制御された状態を調整して、所望の温度設定点を維持する。

[1045] 制御器はまた、豆が焙煎室４から冷却室に落下するときに、攪拌機モータ４１及び豆落下アクチュエータ４３を動作させるように構成されている。これについて以下で詳しく記載する。

[1046] 図３は、焙煎システム２の動作シーケンス５０の例を表すフローチャートである。動作シーケンスの各ステップは、そのためのインジケータが制御器４２に格納されている所定の動作モードに基づく。これらのステップのそれぞれについて、制御器４２は、図２に関して考察したように様々な構成要素を制御する。

[1047] ステップ５２は、周囲環境と平衡化するのに十分長くオフにされていた後の焙煎システム２の初期状態を表す。ヒータパワーはゼロであり、これは、電力がメインヒータ２８に送られていないことを意味する。メインブロワ３４はオフである。結果として、触媒コンバータ３０の温度及び焙煎室４の温度は両方とも、華氏約７０度であり得る周囲温度にある。

[1048] ステップ５４は、焙煎システム２の予熱モードを表す。この動作モードは、約３０分の持続時間を有することができる。このモードの間、メインヒータ２８に供給される電力は「高」状態にある。一実施形態では、メインヒータ２８に供給される電力は、メインヒータ２８に使用される最大電力レベルの７５パーセント超又は１００パーセントですらある。メインブロワ３４は、「高」状態で動作する。１つの特定の実施形態では、メインブロワ３４は、２００立方フィート／分の流量で動作し、バイパス率は、低い値すなわち１０パーセント未満又はさらにはゼロで始まり、その後、５０パーセント超、７５パーセント超又は約８５～９０パーセントのバイパス率まで上昇する。別の実施形態では、バイパス率は予熱の間じゅう低い値に保たれ、システムの様々な部分への供給エネルギーを減らすために、システムが加熱されるにつれてブロワ速度が低下される。この場合、ヒータの温度は高いままであるが、エネルギー輸送の減少により、ヒータによって引き出され、出力されるエネルギーはより低い。予熱モードの間、触媒コンバータ３０の温度は、周囲温度から華氏５００～１０００度の範囲の有効触媒温度まで上昇する。一実施形態では、触媒温度は華氏約８００度である。焙煎室４の温度もまた、焙煎プロセスを開始する温度範囲まで上昇する。一実施形態では、この温度は華氏３００～４００度の範囲又は華氏約３５０度である。

[1049] ステップ５６は、不確定な持続時間を有するスタンバイモードを表す。この動作モードの間、メインヒータ２８に供給される電力は「低」状態にある。一実施形態では、ヒータ２８に供給される電力は、メインヒータに使用される最大電力レベルの約５～１５パーセントの範囲で５０パーセント未満である。この低いメインヒータ２８の電力は、触媒コンバータ３０の温度及び焙煎室４の温度を維持するために使用されるすべてである。一実施形態では、メインブロワは「低」状態で動作する。一実施形態では、メインブロワは、１００立方フィート／分（ＣＦＭ）の流量で動作する。この場合、バイパス率は５０％超、７５％超、又は約８５～９０％の範囲である。別の実施形態では、メインブロワは１００立方フィート／分（ＣＦＭ）未満の出力で動作し、その速度はシステム全体のエネルギー分布を制御するように調整される。この場合、バイパス率は低く保たれ、約０～１０％である。すべての場合において、触媒コンバータ３０の温度は華氏５００～１０００度の範囲又は華氏約８００度である。焙煎室４の温度は華氏３００度～４００度の範囲又は華氏約３５０度である。

[1050] ステップ５８は、豆をホッパ１２から焙煎室４にローディングするために弁１４が開かれる動作モードを表す。ステップ５８の構成要素の状態は、メインブロワが「高」状態で動作することを除いて、ステップ５７の構成要素の状態と同じである。一実施形態では、メインブロワ３４は２００立方フィート／分の流量で動作する。

[1051] ステップ６０、６２、及び６４は、豆の焙煎の完全なサイクルを表す。これらのステップの間、メインブロワ３４は、２００立方フィート／分であり得る「高」状態で動作する。ステップ６０、６２、及び６４の合計持続時間は約１０～１５分である。

[1052] ステップ６０は、豆を乾燥させるための動作モードであり、約１～３分続く場合がある。メインヒータ２８は、「低」電力レベルで動作し、これは最大電力の１０～２０パーセントの範囲にあり得る。バイパス率は、５０～９０％の範囲又は約７１％である。華氏５００～１０００度の範囲又は華氏約８００度の触媒温度。焙煎室４の温度は、華氏約１７０～１８０度の範囲又は華氏約１７５度である。

[1053] ステップ６２は、焙煎室温度が焙煎発展温度まで上昇する「回復ランプ」モードである。「回復ランプ」モードの持続時間は約３～６分であり得る。メインヒータ２８は、最大電力の７５～１００パーセントの範囲にあり得る「高」電力レベルで動作する。メインヒータ２８からのより高い温度を有する一部のガスが焙煎室４に向けられるようにバイパス率は０～１０パーセントの範囲である。その結果、焙煎室温度は焙煎発展温度まで上昇し、これは華氏約３９０度であり得る。ステップ６２の間、触媒温度は華氏約６５０度に低下し得る。

[1054] ステップ６４は、焙煎室４の温度が上昇する焙煎発展モードである。焙煎発展モードの持続時間は約３分である。メインヒータ２８は、最大電力の２０～３０パーセントであり得る「低」電力で動作する。バイパス率は、５０～１００％の範囲又は約７６％である。このモードの間、ヒータ入力を減らしながらバイパス率を上げることができる。焙煎室４の温度は華氏約３９０度～華氏約４６０度に上昇する。触媒温度は華氏約６５０度～華氏約７５０度に上昇する。また、このモードの一部として、入口３６及び出口３８の構成要素は、周囲空気環境との１～５パーセントのガス交換を可能にするように動作する。

[1055] ステップ６６の間、焙煎された豆を冷却室に落下させるように弁１６が開かれる。ステップ６８の間、豆は冷却され、システム状態は、予熱動作の後、ステップ５６のスタンバイモードの状態に戻る。

[1056] 図３に関して上に記載した特定の状態は、所望の「焙煎プロファイル」に応じて変化し得ることに留意されたい。特に、焙煎室４の温度状態は、そのような焙煎プロファイルの関数である。したがって、記載されたシーケンス５０は、構成要素の状態に関して変化を有することができ、図３に関して示された温度は、特定の焙煎プロファイル又は焙煎プロファイルセットの例である。

[1057] 図１を参照すると、センサ４０は、湿度（Ｈで指定される）及び酸素（Ｏ_２で指定される）センサを含むことができる。制御器４２は、これらのセンサからの情報を使用して、（図３の）焙煎ステップ６０～６４の進行を追跡することができる。独特の例として、制御器４２は、焙煎室４の出口６を出るガスの湿度対時間を分析することによって、焙煎プロセスに関する情報を推測することができる。

[1058] 焙煎ステップ６０～６４の間のマイルストーンイベントは、豆の「最初の亀裂」である。これが始まると、焙煎プロファイルの残り時間と温度をより正確に決定することができる。追加される時間と温度は、焙煎の種類に依存する（例えば、ライト焙煎対フルフレンチ焙煎）。

[1059] 図４は、温度及び湿度対時間の例のグラフである。このグラフの値は、焙煎室４の出口６に又はその近くに配置されたセンサ４０を使用して生成される。示されるように、湿度対時間のグラフの比較的鋭いピークは、焙煎発展ステップ６４の「最初の亀裂」マイルストーンに対応する。

[1060] 図５は、例示的な焙煎プロセス７０を示すフローチャートである。焙煎プロセス７０は、追加の動作を組み込むことを除いて、焙煎ステップ６０～６４と同様であり、及び／又はそれと組み合わせて実行することができる。ステップ７２によれば、湿度は、焙煎室４の出口６にあるＨセンサ４０によって監視される。ステップ７２の一部として、制御器４２は、湿度対時間のグラフ（又はメモリに記憶されたルックアップテーブル、湿度－時間曲線を表す方程式などの同等物）を分析し、勾配の程度の急激な変化及び局所的な最大値を識別する。

[1061] ステップ７４によれば、湿度ピークが識別される。これは、豆の「最初の亀裂」に対応する。湿度ピークのこの識別は、焙煎プロセス７０の特定の進行を示す。

[1062] ステップ７６によれば、応答又はアクションが、最初の亀裂マイルストーンの識別に応答してアクティブ化される。これは任意の数の形式を取ることができる。

[1063] 一実施形態では、焙煎発展持続時間は、マイルストーン識別及び所望の焙煎の種類に基づいて自動的に調整される。この実施形態では、ヒータ電力、空気流、及び／又はバイパス率などのパラメータも調整することができる。

[1064] 別の実施形態では、焙煎作業の責任者にアラートを自動的に送信することができる。例えば、これは、責任者が利用するモバイルデバイスに無線式に送信されるメッセージであり得る。メッセージは、マイルストーンのタイミングに基づいて責任者が焙煎プロファイルを調整するオプションを提供することができる。

[1065] 図６は、制御器４２が、所与の動作モードについて、触媒コンバータ３０及び焙煎室４の温度を調整する例示的な方法８０を示すフローチャートである。上述のように、触媒コンバータ３０の温度Ｔ_ＣＴは、焙煎システム２の動作モードの関数として変化しない傾向がある触媒作用に最適な温度に維持することができる。一方、焙煎室４の温度Ｔ_ＲＣは動作モードの関数である。

[1066] ステップ８２によれば、方法８０は、指定された焙煎室設定Ｔ_ＲＣを含む動作モードの動作パラメータの受信から始まる。次に、方法８０は、同時に実行することができる２つの独立した温度制御ループを含む。例示的な触媒コンバータ３０温度Ｔ_ＣＴ制御ループは、ステップ８４～８８によって示されている。例示的な焙煎室４温度制御ループは、ステップ９０～９４によって示されている。

[1067] ステップ８４によれば、触媒コンバータ３０の温度Ｔ_ＣＴが監視される。ステップ８４の一部として、制御器４２は、触媒コンバータ３０内にあるか、それに近接するか、又はそれから出る空気を受ける温度センサ４０から、触媒コンバータ３０の温度Ｔ_ＣＴデータを受け取る。

[1068] ステップ８６によれば、触媒コンバータ３０の温度Ｔ_ＣＴが指定された範囲内にあるかどうかに関して決定がなされる。この指定された温度範囲は、例えば華氏５００～１０００度の全体的な温度範囲内にある。一実施形態では、指定された温度範囲はより狭く、例えば華氏約８００度の温度を中心とする。触媒コンバータ３０の温度Ｔ_ＣＴが指定された範囲から逸脱する場合、方法８０はステップ８８に進む。ステップ８８によれば、メインヒータ２８に供給される電力は、ステップ８６で決定された温度逸脱を打ち消すように調整される。ステップ８８の一部として、制御器４２は、ヒータ２８への電力入力を調整するための制御信号を送信する。次に、ステップ８４及び８６が繰り返される。ステップ８６によれば、触媒コンバータ３０の温度Ｔ_ＣＴが指定された範囲内にあるとき、ループはステップ８４に進み、触媒コンバータ３０の温度Ｔ_ＣＴの監視を継続する。

[1069] ステップ９０によれば、焙煎室４の温度Ｔ_ＲＣが監視される。ステップ９０の一部として、制御器４２は、焙煎室４内にあるか、それに近接するか、又はそれから出る空気を受ける温度センサ４０から、焙煎室４の温度Ｔ_ＲＣデータを受け取る。

[1070] ステップ９２によれば、焙煎室４の温度Ｔ_ＲＣが指定された範囲内にあるかどうかに関して決定がなされる。この指定された範囲は、ステップ８２からの現在の動作モードに対する指定された焙煎室温度設定Ｔ_ＲＣに基づく。焙煎室４の温度Ｔ_ＲＣが指定された範囲から逸脱する場合、方法８０はステップ９４に進む。

[1071] ステップ９４によれば、可変ダイバータ２２は、逸脱を打ち消すように調整される。ステップ９４の一部として、制御器４２は、制御信号を可変ダイバータ２２に送信する。制御信号に応答して、可変ダイバータ２２は、バイパス率を増減させる。例えば、温度が高すぎると、バイパス率は増大される。次に、ステップ９０と９２が繰り返される。ステップ９２によれば、焙煎室４の温度Ｔ_ＲＣが指定された範囲内にあるとき、ループはステップ９０に進み、焙煎室４の温度Ｔ_ＲＣの監視を継続する。

[1072] 触媒コンバータ３０及び焙煎室４の２つの温度制御ループは、制御システム動作の観点から、互いに独立して継続する。しかしながら、それらには間接的な依存関係がある。ステップ８８に従ってヒータ２８が調整されると、これは焙煎室４の温度Ｔ_ＲＣに影響を与える。次に、焙煎室４の制御ループは、おそらく応答する必要がある。

[1073] 図７～１３及び１５～１６は、焙煎室アセンブリ４の実施形態を示す。焙煎室アセンブリ４の記載において、相互に直交する軸Ｘ、Ｙ、及びＺを使用する。軸ＸとＹは、ほぼ水平であり得る概ね横軸である。軸Ｚは、重力基準とほぼ整列され得る垂直軸である。＋Ｘの方向は前方又は前部に向かい、－Ｘの方向は後方又は後部に向かう。＋Ｚの方向は上向きで、－Ｚの方向は下向きである。

[1074] 図７は、焙煎室アセンブリ４の一部の等角図である。焙煎室アセンブリ４は、Ｘ軸と整列する水平中心軸を画定する円筒形の焙煎ドラム１００を含む。ドラム１００は、後端１０２から前端１０４まで延びる。ドラム１００の前端１０４は、焙煎室アセンブリ４の前部１０６に近接している。図示の実施形態では、前部１０６は前板１０６である。他の実施形態では、前部又は前板１０６は、焙煎室アセンブリ４のハウジングの一部であり得る。前板１０６は、ドラムの前端１０４に近接する垂直開口部１０８を画定する。

[1075] ドラム１００内には、シャフト１１４に取り付けられた複数のブレード１１２を含む攪拌機１１０がある。中央シャフト１１４は、円錐形のテーパを備えた前端部分１１６を有する。前端部分１１６は、＋Ｘ方向にテーパ状である。シャフト１１４は、ドラム１００の後端１０２に近接する後端１１８（焙煎室アセンブリ４の上面図である図８）を有する。シャフト１１４の後端１１８は、攪拌機モータ４１に結合されている。攪拌機モータ４１は、シャフト１１４の周りで攪拌機１１０を回転させるように構成される。

[1076] ドラム１００のより低い面１０１は、ハッチ１２０によって部分的に画定される。ハッチ１２０は、ドラム１００の底部に開口部を提供するために下げることができる。これによりドラム１００内に含まれる豆を冷却室の中に空けることができる。ハッチの詳細については後述する。

[1077] 扉１２２が、ヒンジ１２４によって前板１０６に取り付けられる。扉１２２は、ピン１２６がキャッチ１２８によってラッチされ得るように、ヒンジ１２４の周りで内側に回転され得る。ラッチ状態では、扉１２２は前板１０６の垂直開口部１０８を閉じてシールする。扉は、焙煎作業中にドラム１００の内容物を見ることを可能にするガラス板１３０を含む。扉１２２はまた、扉１２２が開口部１０８上で閉じられたときにシャフト１１４の前端部分１１６を受け入れるように構成されたベアリングアセンブリ１３２を含む。したがって、ベアリングアセンブリ１３２は、攪拌機１１０を支持する。

[1078] 図８は、焙煎室アセンブリ４の上面図である。図示されているのは、ドラム１００の水平中心軸１３３である。水平中心軸１３３は、攪拌機モータ４１及び攪拌機１１０の回転軸と整列されている。

[1079] 図９は、扉１２２単独の等角図である。ベアリングアセンブリ１３２は、ガラス板１３０上で中央に支持されている。ベアリングアセンブリ１３２は、外側ハウジング１３４及び内側ベアリング１３６を含む。扉１３０が閉じられると、ドラム１００の水平中心軸１３３は、外側ハウジング１３４に対する内側ベアリング１３６の回転軸と本質的に一致する。内側ベアリング１３６は受入れ穴１３８を画定する。扉１２２はまた、ガラス板１３０を支持する扉ハウジング１４０を含む。扉ハウジングは、ヒンジ１２４に結合される。ヒンジ１２４は、扉１２２が閉位置に移動するときに扉の動きをＸ軸にほぼ平行にする複合ヒンジである。これにより、扉１２２が閉じるときに、シャフト１１４の前端部分１１６を受入れ穴１３８内に受け入れることが可能になる。

[1080] 図１０は、図９のＡＡ’から取られた断面図であり、扉１２２の組み立てられた構成要素を示す。ベアリングアセンブリ１３２は、ガラス板１３０に取り付けられる。ベアリングアセンブリ１３２の外側ハウジング１３４は、ガラス板１３０の中央開口部１４２に密に結合されている。

[1081] 図１１は、図１０から取られた詳細図であり、扉１２２の中央部分をより詳細に示している。例示的な実施形態によれば、ガラス板１３０は、中央円形穴１４２を有する。ベアリングアセンブリ１３２の外側ハウジング１３４は、ガラス板１３０の円形穴１４２に密に取り付けられる。内側ベアリング１３６は、外側ハウジング１３４内の円筒形の凹部１４４の内側に取り付けられる。円形ボールベアリングレース１４６は、内側ベアリング１３６が扉中心軸１４８の周りを自由に回転することを可能にする。内側ベアリング１３６に形成された中央穴１３８は、円錐形のテーパを画定する。穴１３８は、その入口１５０からその底部１５２に向かって内側にテーパ状になっている。扉１２２が閉じられているとき、テーパは＋Ｘ又は前方向にある。図示の実施形態では、扉中心軸１４８は、実質的に、開口部１４２、中央穴１３８、及び外側ハウジング１３４に対する内側ベアリング１３６の回転軸の中心軸である。扉１２２が閉じられているとき、扉中心軸１４８は、ドラム１００の水平中心軸と実質的に整列している。そのような軸は、等しいか又は機械的許容誤差のために正確に等しくない可能性があるという点で実質的に整列している。

[1082] 図１２は、攪拌機１１０単独の等角図である。シャフト１１４は、後端部分１１８と前端部分１１６との間で細長い。シャフト１１４の前端部分１１６は、円錐形のテーパを画定する。前端部分１１６は、前方向にテーパ状になっている（すなわち、前端部分１１６の端部に向かってテーパ状になっている）。シャフトは、シャフト軸１５４を画定する。扉１２２が開いているとき、ブレード１１２の（前端部分１１６に近いものの）いくつかは、ドラム１００の内側底面１０１上に載っている。したがって、扉１２２が開いているとき、シャフト軸１５４は、ドラム１００の水平中心軸１３３に対して下向きに傾斜している。扉１２２が閉じられると、テーパ状の穴１３８は、シャフトの前端部分１１６と係合する（例えば、取り外し可能、スライド可能、受入れ可能に接触する）。係合は、前端部分１１６を持ち上げ、シャフト軸１５４をドラム１００の水平中心軸１３３及び扉中心軸１４８と実質的に整列させる。

[1083] 図１３は、図１３が内側ベアリング１３６の中央穴１３８に受け入れられたシャフト１１４の前端部分１１６を含むことを除いて図１１と同様である。これは、扉１２２が垂直開口部１０８上で閉じられたときの近接断面図である。例示的な実施形態によれば、内側ベアリング１３６の中央穴１３８及びシャフト１１４の前端部分１１６は両方とも同じ前方又は前方向にテーパ状である。この相互テーパは、扉１２２が閉じられるときに、前端部分１１６の穴１３８への適切な受入れ及び整列を促す。この相互テーパは、内側ベアリング１３６の中央穴１３８のテーパ角度がシャフト１１４の前端部分１１６のテーパ角度と実質的に一致するという意味で相互である。そのようなテーパ角度は、それらが等しいか又は機械的製造誤差のために正確に等しくない可能性があるという点で実質的に一致する。同様に、そのようなテーパ角度は、テーパ角度の違いにもかかわらず、扉１２２が閉じられるときに、前端部分１１６の穴１３８への適切な受入れ及び整列が依然として達成されるという点で実質的に一致し得る。扉１２２が閉じられる直前に、前端部分１１６の最も狭い端部１５６は、穴１３８のより広い入口１５０内に受け入れられる。扉１２２の最終的な閉鎖の間の穴１３８の円錐面と前端部分１１６の円錐面の係合は、軸１５４を軸１４８に、したがってドラム１００の中心軸１３３に自己整列させる。これはまた、ブレード１１２をドラム１００の内側底面から持ち上げ、攪拌機１１０をドラム１００内で効果的に中心に置く。

[1084] 図１４は、一実施形態による、扉の閉鎖に応答して攪拌機の軸を焙煎ドラムの軸に自己整列させる方法である。図１４は、図７～１３及び１５～１６に関して考察される実施形態に関して記載されているが、図１４の方法は、図７～１３及び１５～１６に関して考察される実施形態とは異なる焙煎システムを用いて実施できることを理解されたい。図１４に関して考察されるように、方法１６０は、扉１２２の閉鎖に応答して、焙煎ドラム１００内で攪拌機１１０を「自動的に」整列させることができる。１６２で、扉１２２は開いており（例えば、開位置）、攪拌機ブレード１１６のいくつかはドラム１００の底面１０１に載っている。１６４で、扉１２２は、閉鎖に向かって移動される（例えば、閉位置）。１６６で、内側ベアリング１３６の受入れ穴１３８は、扉１２２が閉鎖に向かって移動されることに応答して、攪拌機１１０の前端部分１１６と取り外し可能に係合する。１６６の一部として、シャフト１１４の最も狭い端部１５６は、穴１３８のより広い入口１５０に受け入れられる。１６８において、前端部分１１６の円錐面及び受入れ穴１３８は係合し、扉１２２が完全な閉鎖に移動されるにつれて、軸１４８及び１５４を実質的に自己整列させる。１６８の一部として、ブレード１１６は、内面１５８と一切干渉することなく（例えば、内面１５８に接触することなく）ドラム１００内で適切に回転できるように、底面１０１から持ち上げられる。

[1085] 図１５Ａは、扉１２２が取り外された、焙煎室アセンブリ４の実施形態の等角図である。ドラムは、凹状の円筒形の内面１５８を有する。ハッチ１２０は、ドラム１００の内面１５８のより低い面又は底面１０１の一部を画定する。図１５Ａは、ハッチ１２０の「上位置」を示し、それにより、ハッチ１２０は、より低い面１０１に形成された開口部１７０をシールする。例示的な実施形態では、ハッチ１２０は、ドラム１００の内面１５８と厳密に一致するため、ハッチ１２０と内面１５８の間にはギャップ及び継ぎ目がないか、又は最小限しかない。

[1086] 図１５Ｂは図１５Ａと同様であるが、ハッチ１２０が下げられた状態にあり、それによって開口部１７０がシールされずに開放され、それによってドラム１００内の豆がドラム１００から垂直下向き（－Ｚ）方向に冷却室（図示せず）に出始めることができることが異なる。開口部１７０は、ドラム１００の中心軸１３３に実質的に平行な長軸を有する。開口部１７０は、中心軸１３３に平行な寸法に沿ってドラム１００にほぼ広がるので、豆をドラム１００からより完全に空けることが可能になる。

[1087] 図１６Ａ及び１６Ｂは、ドラム１００のより低い外側部分の等角底面図である。図１６Ａ及び１６Ｂは、それぞれ、ハッチ１２０の上位置及び下位置を示している。図示の実施形態では、ハッチ１２０は、ヒンジ１７２によってドラム１００のより低い外面に結合されている。ヒンジ１７２は、ドラム１００の中心軸１３３に平行な回転軸を有する。同じく示されているのは、制御器４２の制御下でヒンジ１７２の周りでハッチ１２０を回転させるように構成された（図２に関して豆落下アクチュエータ４３とも呼ばれる）アクチュエータ４３である。一実施形態では、アクチュエータ４３は、ハッチ１２０の回転を提供するためにアクチュエータ４３を伸縮する電動ねじを含む。

[1088] ドラム１００のより低い面１０１の開口部１７０は、垂直の内向きの縁１７４によって境界が定められている。ハッチ１２０は、外向きの縁１７６を有する。ハッチが上部（図１６Ａ）位置にあるとき、縁１７４と１７６は対面関係にある。縁１７４は１７６であり、それらの間に最小のギャップがあるように密接に一致している。

[1089] ドラム１００内の豆が焙煎プロセスを終えると、それらは冷却室に移される。図１７は、制御器４２の制御下での移動のための方法１８０を示している。方法１８０は、図３の方法５０の豆落下ステップ６６に対応する。初期条件１８２によれば、ハッチ１２０は、図１５Ａ及び１６Ａに示されるように、上（シール）位置にある。１８４において、アクチュエータ４３は、ハッチ１２０を回転させて、図１５Ｂ及び１６Ｂに示されるように下方（開口部１７０については開放状態）状態に下降させるように動作する。

[1090] １８６において、攪拌機モータ４１は、攪拌機１１０を軸１５４の周りで前後に回転させるように動作する。これは、豆が本質的にすべて開口部１７０を通って冷却室に落下するまで、ドラム１００の軸１３３に平行な成分を有する方向に前後に豆を押す。１８８で、アクチュエータ４３は、ハッチ１２０を回転させ、初期の上（シール）位置まで上昇させるように動作する。

[1091] 上記の特定の実施形態及びその適用は、例示のみを目的としており、以下の特許請求の範囲に含まれる修正及び変形を排除するものではない。

Claims (18)

1. 焙煎室アセンブリを有する豆焙煎システムであって、
   開口部と、後端及び前端を有する内面とを有する焙煎ドラム、
   アキシャルシャフトに取り付けられたブレードを有し、前記アキシャルシャフトは前端部分を有する攪拌機、並びに
   前記焙煎ドラムの前記開口部に対して回転式に取り付けられた扉であって、
   前記扉が前記開口部上で閉鎖されているときに前記焙煎ドラム内部の中身への視覚的アクセスを提供するガラス板と、
   前記ガラス板に取り付けられた外側ハウジング、及び前記扉が閉鎖されているときに前記アキシャルシャフトの前記前端部分を受け入れて支持する受入れ穴を画定する内側ベアリングを含む、ベアリングアセンブリと
   を含む扉
   を備える豆焙煎システム。
2. 前記アキシャルシャフトが後端部を有し、前記豆焙煎システムが、前記後端部を支持し回転させるように構成されたモータシステムをさらに備える、請求項１に記載の豆焙煎システム。
3. 前記扉が前記開口部から離れる方に回転されて開放位置にあるとき、前記攪拌機のブレードは前記焙煎ドラムの内面下側に載っている、請求項１に記載の豆焙煎システム。
4. 前記扉を閉鎖位置に動かすと、前記ベアリングアセンブリの前記受入れ穴が前記前端部分に係合し、前記焙煎ドラムの前記内面下側から前記ベアリングアセンブリまで持ち上がる、請求項３に記載の豆焙煎システム。
5. 前記ベアリングアセンブリの前記受入れ穴が、前記受入れ穴と前記アキシャルシャフトの前記前端部分との間の整列を提供するためにテーパ状である、請求項１に記載の豆焙煎システム。
6. 前記アキシャルシャフトが前記前端部分に向かってテーパ状である、請求項５に記載の豆焙煎システム。
7. 前記アキシャルシャフトの前記前端部分が、前記受入れ穴のテーパ角度に実質的に一致するテーパ角度を有する、請求項６に記載の豆焙煎システム。
8. 前記ベアリングアセンブリの前記外側ハウジングと前記内側ベアリングとの間に円形ボールベアリングレースをさらに備える、請求項１に記載の豆焙煎システム。
9. 前記ガラス板が中央開口部を有し、前記ベアリングアセンブリが、前記ガラス板の前記中央開口部をシールするために前記ガラス板に対してシールを形成する、請求項１に記載の豆焙煎システム。
10. 前記焙煎ドラムの前記内面が前記焙煎ドラムの中心軸を画定し、前記攪拌機の前記アキシャルシャフトが前記攪拌機の中心軸を画定し、前記扉が閉鎖位置に移動されるときに前記アキシャルシャフトの前記前端部分が前記受入れ穴に係合すると、前記焙煎ドラムの中心軸が実質的に前記攪拌機の中心軸に整列される、請求項１に記載の豆焙煎システム。
11. 前記焙煎ドラムに固く結合され、前記焙煎ドラムの前記開口部と実質的に整列された開口部を画定し、前記扉が回転式に取り付けられる前板をさらに備える、請求項１に記載の豆焙煎システム。
12. 開口部、水平中心軸、後端及び前端を画定する焙煎ドラムと、
    アキシャルシャフトに取り付けられたブレードを有する攪拌機であって、前記アキシャルシャフトは前端部分を有し、前記攪拌機の回転軸を画定する攪拌機と、
    前記焙煎ドラムに対して回転式に取り付けられた扉であって、
    （１）前記扉に取り付けられた外側ハウジング、及び（２）前記扉が閉鎖位置に移動されているときに前記アキシャルシャフトの前記前端部分と係合して前記回転軸を前記焙煎ドラムの前記水平中心軸と実質的に整列させる受入れ穴を画定する内側ベアリングを含むベアリングアセンブリ
    を含む扉と
    を備える豆焙煎システム。
13. 前記焙煎ドラムに固く結合され、前記焙煎ドラムの前記開口部と実質的に整列された開口部を画定し、前記扉が回転式に取り付けられる前板をさらに備える、請求項１２に記載の豆焙煎システム。
14. 水平中心軸を画定する焙煎ドラムと、
    アキシャルシャフトに取り付けられたブレードを有する攪拌機であって、前記アキシャルシャフトは前端部分を有し、前記攪拌機の回転軸を画定する攪拌機と、
    前記焙煎ドラムに動作的に結合され、前記焙煎ドラムに対して開放位置及び閉鎖位置を有する扉と、
    前記扉に固く結合されたベアリングアセンブリであって、前記扉が閉鎖位置に移動されているときに前記アキシャルシャフトの前記前端部分と取り外し可能に係合して前記回転軸を前記焙煎ドラムの前記水平中心軸と実質的に整列させる受入れ穴を画定するベアリングアセンブリと
    を備える装置。
15. 焙煎システムを動作させる方法であって、
    焙煎ドラムの扉が開放位置から閉鎖位置へ移動されていることに応答して攪拌機のアキシャルシャフトの前端部分を取り外し可能に係合することと、
    前記係合に応答して、前記アキシャルシャフトの回転軸を持ち上げて、それにより前記アキシャルシャフトに取り付けられたブレードを上昇させて、前記焙煎ドラムとの接触から外すことと
    を含む方法。
16. 前記係合が前記回転軸を前記焙煎ドラムの水平中心軸と実質的に整列させる、請求項１５に記載の方法。
17. 前記扉が、受入れ穴を画定する内側ベアリングを含むベアリングアセンブリを含み、前記係合は前記前端部分の最も細い端部が前記受入れ穴の入口に受け入れられることを含む、請求項１５に記載の方法。
18. 前記内側ベアリングが、前記係合の間、前記アキシャルシャフトの前記回転軸と実質的に整列する回転軸の周りを回転するように構成される、請求項１７に記載の方法。

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