TWI543816B - 研缽及具備其之飲料製造裝置 - Google Patents

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TWI543816B
TWI543816B TW103126811A TW103126811A TWI543816B TW I543816 B TWI543816 B TW I543816B TW 103126811 A TW103126811 A TW 103126811A TW 103126811 A TW103126811 A TW 103126811A TW I543816 B TWI543816 B TW I543816B
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Masaru Misumi
Hidekazu Shima
Takeshi Sawada
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Sharp Kk
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    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
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Description

研缽及具備其之飲料製造裝置
本發明係關於一種將粉碎對象物粉碎而獲得粉末之研缽及具備其之飲料製造裝置。
自先前以來，作為將茶葉、穀物等粉碎對象物粉碎之器件，使用石研缽。石研缽係使經固定之下研缽與要旋轉之上研缽面對面接觸而設置。自上研缽之上部旋轉中心附近導入至下研缽之研磨面與上研缽之研磨面之間隙之對象物係使用設置於研磨面之平坦部及槽而被粉碎成粉末。
石研缽在傳統上係加工石材而製作者，有藉由電動驅動而旋轉該等傳統之石研缽以作為粉末之量產方法之裝置。另一方面，開發出具備與傳統之石研缽同等之功能之石研缽方式之手動或電動磨粉機。
於日本專利特開2005-199242號公報(專利文獻1)中，揭示有採用石研缽方式之電動磨粉機。該電動磨粉機係使用仿照傳統之石研缽之形狀作為研缽形狀(參照該公報之圖6)。
即，於外形為圓筒狀之研缽表面(研磨面)，在以旋轉中心為基準分成8個部分之區域分別以特定間距平行地形成複數個槽，於槽以外之部分設置有平坦部。藉由使上研缽與下研缽於研磨面抵接，且使上研缽與下研缽相對地旋轉，而利用槽邊緣之剪切及平坦部之磨碎效果將對象部粉碎。進而，於專利文獻1中，揭示有可藉由將對向面之槽部分之比率設為平坦部分之比率之大致2倍以上而較佳地將粉碎對象 物粉碎。
於日本專利特開2001-275843號公報(專利文獻2)中，揭示有定量供給利用石研缽方式之電動磨粉機粉碎之粉末茶之供茶器。此處，揭示有設置避免蒸汽進入至粉末茶供給側之擋板之技術、於貯存部攪拌粉末茶之技術。關於茶葉之粉碎，與專利文獻1同樣地揭示有傳統之研缽形狀。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2005-199242號公報
[專利文獻2]日本專利特開2001-275843號公報
可知，於保持著上述先前技術中所揭示之研缽所採用之槽之形狀，使研缽之研磨面之面積變小之情形時，難以將粉碎對象物粉碎至所期望之粒度。
本發明係為解決上述問題而完成者，目的在於提供一種具備能夠使研缽小型化之槽形狀之研缽、及具備其之飲料製造裝置。
於基於本發明之研缽之一態樣中，其係具有設置有第1研磨面之第1研缽及設置有第2研磨面之第2研缽的研缽，且上述第1研磨面包含自旋轉中心側朝向外周延伸且具有曲線形狀之第1槽，上述第2研磨面包含自旋轉中心側朝向外周延伸且具有曲線形狀之第2槽，於將上述第1研磨面與上述第2研磨面重疊之狀態下，上述第1槽與上述第2槽不重疊，上述第1槽與上述第2槽相交之角度(交叉角)β為10°≦β≦50°。
於另一形態中，上述第1槽具有沿等角螺旋延伸之形狀，自上述旋轉中心延伸之半直線與上述第1槽所成之角度α1為0°<α1<45°，上 述第2槽具有沿等角螺旋延伸之形狀，自上述旋轉中心延伸之半直線與上述第2槽所成之角度α1為0°<α1<45°。
於另一形態中，上述第2槽係相對於上述旋轉中心旋轉對稱地設置有複數個，上述第2槽進而包含1個或複數個分支部及自上述分支部朝向外周部延伸之第3槽，自上述分支部朝向外周部延伸之上述第3槽係旋轉對稱地配置於上述第2槽之間，且朝與上述第2槽相同之方向彎曲。
於另一形態中，上述第3槽於將上述第2研缽之外徑設為D1，將以上述旋轉中心為原點之圓之直徑設為dX之情形時，在滿足0.2×D1≦dX≦0.6×D1之位置設置有上述分支部。
於另一形態中，上述第1研缽及/或上述第2研缽進而包含相對於上述旋轉中心旋轉對稱地設置之複數個第4槽，自上述旋轉中心延伸之半直線與上述第4槽所成之角度α2為45°<α2<90°。
於另一形態中，上述第1研缽及/或上述第2研缽進而包含規定向中央部投入粉碎對象物之投入口之圓筒形狀之側面及自上述側面朝向上述研磨面開口之引入槽，上述引入槽係相對於上述旋轉中心旋轉對稱地設置有複數個，上述引入槽具有朝向上述旋轉中心變深之傾斜面，上述引入槽與上述第4槽為相同數量，且其終端與上述第4槽之起點一致。
於另一形態中，於將上述第1研缽之外徑設為D1，將上述引入槽之終端之直徑設為d6，將上述第4槽之終端之直徑設為dE時，滿足d6≦0.5×D1、dE≦0.9×D1，且上述引入槽配置於由上述側面與d6夾隔之範圍，上述第4槽配置於由上述側面與上述第4槽之終端之直徑夾隔之範圍。
於另一形態中，於上述第1研磨面之最外周部，不存在上述第1槽之平坦部設置於全周，於上述第2研磨面之最外周部，不存在上述 第2槽之平坦部設置於全周，沿與上述第4槽延伸之方向正交之方向之上述第4槽之寬度w為0.3mm≦w≦1.5mm之範圍，上述第4槽具有朝向上述旋轉中心變深之傾斜面，上述第4槽之終端之距上述第1研磨面之深度d為0.1mm≦d≦2mm之範圍，上述傾斜面之相對於上述第1研磨面之傾斜角度θ為0°≦θ≦4.5°。
於另一形態中，上述第1槽係沿與上述第1槽延伸之方向正交之方向之上述第1槽之寬度w為0.3mm≦w≦1.5mm之範圍，且具有朝向上述旋轉中心變深之傾斜面，上述傾斜面之最外周側之距上述第1研磨面之深度d為0.1mm≦d≦1mm之範圍，上述傾斜面之相對於上述第1研磨面之傾斜角度θ為0°≦θ≦4.5°；上述第2槽係沿與上述第2槽延伸之方向正交之方向之上述第2槽之寬度w為0.3mm≦w≦1.5mm之範圍，且具有朝向上述旋轉中心變深之傾斜面，上述傾斜面之最外周側之距上述第2研磨面之深度d為0.1mm≦d≦1mm之範圍，上述傾斜面之相對於上述第2研磨面之傾斜角度θ為0°≦θ≦4.5°；上述第3槽係沿與上述第3槽延伸之方向正交之方向之上述第3槽之寬度w為0.3mm≦w≦1.5mm之範圍，且具有朝向上述旋轉中心變深之傾斜面，上述傾斜面之最外周側之距上述第2研磨面之深度d為0.1mm≦d≦1mm之範圍。
於基於本發明之研缽之另一態樣中，其係具有分別設置有研磨面之第1研缽及第2研缽之研缽，且上述研磨面包含自旋轉中心朝向外周延伸之槽，上述槽具有沿等角螺旋延伸之形狀。
於上述磨粉機之另一形態中，上述槽具有相對於上述旋轉中心旋轉對稱地設置有複數個之第1槽，且自上述旋轉中心延伸之半直線與上述第1槽所成之角度α1為0°<α1<45°。
於另一形態中，上述槽包含相對於上述旋轉中心旋轉對稱地設置之第3槽，且自上述旋轉中心延伸之半直線與上述第3槽所成之角度 α2為45°<α2<90°。
於另一形態中，於上述研磨面之最外周之緣部，不存在上述第1槽之平坦部設置於全周，沿與上述第1槽延伸之方向正交之方向之寬度w為0.5mm≦w≦1.5mm之範圍，上述第1槽具有朝向上述旋轉中心變深之傾斜面，上述傾斜面之最外周側之距上述研磨面之深度d為0.1mm≦d≦1mm之範圍，上述傾斜面之相對於上述研磨面之傾斜角度θ為2.3°≦θ≦4.5°。
於基於本發明之飲料製造裝置中，其係使用粉末製造飲料之飲料製造裝置，包括：磨粉機，其將粉碎對象物粉碎而獲得上述粉末；箱，其貯存液體；及攪拌槽，其被供給藉由上述磨粉機獲得之上述粉末與上述液體，並將上述粉末與上述液體混合；且上述磨粉機係使用上述中記載之任一研缽。
於基於本發明之研缽之另一態樣中，其係具有分別設置有研磨面之上研缽及下研缽之研缽，且上述研磨面包含自上述旋轉中心朝向外周延伸之直線形狀之槽，於上述研磨面之最外周之緣部，不存在上述槽之平坦部設置於全周，沿與上述槽延伸之方向正交之方向之寬度w為0.5mm≦w≦1.5mm之範圍，上述槽具有朝向上述旋轉中心變深之傾斜面，上述傾斜面之最外周側之距上述研磨面之深度d為0.1mm≦d≦1mm之範圍，上述傾斜面之相對於上述研磨面之傾斜角度θ為2.3°≦θ≦4.5°。
於上述研缽之一態樣及另一態樣中，上述研缽之直徑為30mm≦≦60mm，上述上研缽及上述下研缽之相對旋轉速度W為60rpm≦W≦150rpm。
於上述磨粉機之另一形態中，其具有複數個上述任一項中記載之研缽，藉由相同之旋轉驅動裝置使複數個上述研缽旋轉。
於上述磨粉機之另一形態中，其具有複數個上述任一項中記載 之研缽，且使複數個上述研缽以同軸旋轉。
於上述磨粉機之另一形態中，其具有儲存被上述研缽粉碎之上述粉末之計量部及與上述研缽一併旋轉之葉片，藉由上述研缽之旋轉，上述葉片將上述粉末儲存至上述計量部，且自設置於上述計量部之下方之開口排出上述粉末。
於上述磨粉機之另一形態中，上述葉片具有散熱功能。
根據本發明，可提供一種具備能夠使研缽小型化之槽形狀之研缽及具備其之飲料製造裝置。
2‧‧‧研缽
2A‧‧‧研缽
2A'‧‧‧研缽
2B‧‧‧研缽
2C‧‧‧研缽
3‧‧‧計量部
4‧‧‧箱
5‧‧‧加熱器
6‧‧‧攪拌葉片
8‧‧‧攪拌槽
9‧‧‧杯
11‧‧‧馬達
12‧‧‧攪拌馬達
21‧‧‧上研缽
21A‧‧‧第1段研缽
21a‧‧‧第1上研缽
21B‧‧‧第2段研缽
21b‧‧‧第2上研缽
21C‧‧‧第3段研缽
21c‧‧‧第3上研缽
21D‧‧‧研缽
21d‧‧‧上研缽
22‧‧‧下研缽
22A‧‧‧下研缽
22A'‧‧‧下研缽
22A"‧‧‧下研缽
22a‧‧‧第1下研缽
22b‧‧‧第2下研缽
22c‧‧‧第3下研缽
22d‧‧‧中研缽
23d‧‧‧下研缽
41‧‧‧上研缽
42‧‧‧下研缽
71‧‧‧電磁閥
72‧‧‧電磁閥
100‧‧‧齒輪箱
101‧‧‧固定肋
102‧‧‧固定螺絲
103‧‧‧葉片
103a‧‧‧旋轉板
103b‧‧‧刮平板
103c‧‧‧鍵塊
103d‧‧‧軸芯孔
111‧‧‧軸
111‧‧‧軸
111K‧‧‧鍵
150‧‧‧投入口
150A‧‧‧投入口
150B‧‧‧投入口
150C‧‧‧投入口
201‧‧‧剪切槽(第1槽)
201a‧‧‧剪切槽
201b‧‧‧分支槽
201c‧‧‧中繼槽
201d‧‧‧剪切槽(第1槽)
201d'‧‧‧剪切槽(第1槽)
201e‧‧‧凹部
201f‧‧‧剪切槽(第1槽)
202‧‧‧輸送槽(第4槽)
202‧‧‧輸送槽
202a‧‧‧輸送槽(第4槽)
203‧‧‧平面部
203‧‧‧平面部
203a‧‧‧平面部
204‧‧‧孔
210‧‧‧第1齒輪
211‧‧‧研磨面
211a‧‧‧研磨面
213‧‧‧馬達齒輪
220‧‧‧第2齒輪
221‧‧‧研磨面
221a‧‧‧研磨面
222‧‧‧研磨面
232‧‧‧研磨面
234‧‧‧供給槽
250‧‧‧殼體
250r‧‧‧旋轉止動肋
300‧‧‧磨粉單元
310‧‧‧磨粉箱
310a‧‧‧取出口
310w‧‧‧連結用窗
340‧‧‧刮粉機
345‧‧‧磨粉軸
345p‧‧‧旋轉驅動銷
350‧‧‧下研缽
350a‧‧‧研磨面
350b‧‧‧剪切槽(粉碎槽：第2槽)
350c‧‧‧中心孔
350d‧‧‧有底孔
350d‧‧‧有底孔
350e‧‧‧分支剪切槽(第3槽)
350z‧‧‧安裝部
355‧‧‧芯體
360‧‧‧上研缽
360a‧‧‧研磨面
360b‧‧‧粉碎槽
360b1‧‧‧剪切槽(第1槽)
360b2‧‧‧輸送槽(第4槽)
360c‧‧‧引入槽
361‧‧‧開口部(投入口)
361a‧‧‧內周面
362‧‧‧有底孔
370‧‧‧上研缽保持構件
380‧‧‧按壓之彈簧
390‧‧‧彈簧保持構件
390p‧‧‧旋轉止動銷
1000‧‧‧磨粉機
2000‧‧‧飲料製造裝置
A‧‧‧箭頭
a1~a4‧‧‧交叉角
b1‧‧‧交叉角
C‧‧‧旋轉中心
D1‧‧‧外徑
d‧‧‧槽深度
d6‧‧‧引入槽終端直徑
dE‧‧‧輸送槽終端直徑
dX‧‧‧直徑
f‧‧‧平坦部
L‧‧‧半直線
P‧‧‧交叉點
r‧‧‧半徑
S1‧‧‧等角螺旋
S2‧‧‧等角螺旋
t‧‧‧厚度
t1‧‧‧厚度
t2‧‧‧深度
tp‧‧‧傾斜面
tp1‧‧‧錐形區域
T1‧‧‧粉碎對象物
T2‧‧‧粉末
V‧‧‧箭頭
X‧‧‧分支部
α1‧‧‧角度
α2‧‧‧角度
β‧‧‧交叉角
θ‧‧‧傾斜角度
D1‧‧‧直徑
D2‧‧‧直徑
D3‧‧‧直徑
圖1係表示實施形態1中之研缽之構造之整體圖。
圖2係表示實施形態1中之設置於下研缽之研磨面之槽形狀之圖，且係圖1中之II-II線箭視圖。
圖3係圖2中之III-III線箭視剖面圖。
圖4係表示實施形態1中之槽形狀之等角螺旋之圖。
圖5係表示先前技術中之設置於上研缽之研磨面之槽形狀之俯視圖。
圖6係表示先前技術中之設置於下研缽之研磨面之槽形狀之俯視圖。
圖7係表示使用先前技術中之設置於研缽之槽之情形時之研磨面狀態的俯視圖，且係表示旋轉角度為0°之情形之圖。
圖8係表示使用先前技術中之設置於研缽之槽之情形時之研磨面狀態的俯視圖，且係表示旋轉角度為10°之情形之圖。
圖9係表示使用先前技術中之設置於研缽之槽之情形時之研磨面狀態的俯視圖，且係表示旋轉角度為20°之情形之圖。
圖10係表示使用先前技術中之設置於研缽之槽之情形時之研磨 面狀態的俯視圖，且係表示旋轉角度為30°之情形之圖。
圖11係表示實施形態1中之設置於上研缽之研磨面之槽形狀之俯視圖。
圖12係表示實施形態1中之設置於下研缽之研磨面之槽形狀之俯視圖。
圖13係表示使用實施形態1中之設置於研缽之槽之情形時之研磨面狀態之俯視圖，且係表示旋轉角度為0°之情形之圖。
圖14係表示使用實施形態1中之設置於研缽之槽之情形時之研磨面狀態之俯視圖，且係表示旋轉角度為10°之情形之圖。
圖15係表示使用實施形態1中之設置於研缽之槽之情形時之研磨面狀態之俯視圖，且係表示旋轉角度為20°之情形之圖。
圖16係表示使用實施形態1中之設置於研缽之槽之情形時之研磨面狀態之俯視圖，且係表示旋轉角度為30°之情形之圖。
圖17係表示實施形態2中之設置於下研缽之槽之形狀之俯視圖。
圖18係圖17中之XVIII-XVIII線箭視剖面圖。
圖19係表示實施形態3中之磨粉機之構造之縱剖面圖。
圖20係表示實施形態3中之磨粉機所使用之葉片之構造之整體立體圖。
圖21係表示實施形態4中之飲料製造裝置之構造之縱剖面圖。
圖22係表示實施形態4中之飲料製造裝置之動作流程之方塊圖。
圖23係表示實施形態4中之研缽之轉數與處理能力之關係之圖。
圖24係表示實施形態5中之磨粉機之構造之整體立體圖。
圖25係表示實施形態6中之磨粉機之構造之整體立體圖。
圖26係表示實施形態7中之磨粉機之構造之整體立體圖。
圖27係表示實施形態8中之設置於下研缽之研磨面之槽形狀之圖，且係相當於圖1中之II-II線箭視圖之圖。
圖28係實施形態8中之下研缽之立體圖。
圖29係表示實施形態8之變化例中之設置於下研缽之研磨面之槽形狀的圖。
圖30係實施形態8之變化例中之下研缽之立體圖。
圖31係實施形態8之又一變化例中之下研缽之俯視圖。
圖32係表示實施形態9中之芯體、下研缽、及上研缽之組裝圖之立體圖。
圖33係實施形態9中之芯體、下研缽、及上研缽之自上方側之分解立體圖。
圖34係實施形態9中之芯體、下研缽、及上研缽之自下方側之分解立體圖。
圖35係實施形態9中之下研缽之立體圖。
圖36係表示實施形態9中之下研缽之剪切槽形狀之圖。
圖37係表示實施形態9中之另一形態之剪切槽形狀之圖。
圖38係實施形態9中之上研缽之立體圖。
圖39係實施形態9中之上研缽之俯視圖。
圖40係表示實施形態9中之上研缽之引入槽及輸送槽之範圍之圖。
圖41係表示實施形態9中之上研缽之槽與下研缽之槽之交叉角和剪切力之關係、及上研缽之槽與下研缽之槽之交叉角和輸送能力之關係的圖。
圖42係表示實施形態9中之研缽之交叉角之圖。
圖43係表示實施形態9中之引入槽之概略構造之圖。
圖44係表示實施形態10中之研缽之構造之整體圖。
圖45係表示實施形態10中之設置於上研缽之研磨面之槽形狀之圖。
圖46係沿實施形態10中之上研缽之旋轉中心之旋轉軸切開之剖面圖。
圖47係沿圖44中之箭頭XLVII方向觀察實施形態10中之上研缽之圖。
圖48係自外側觀察實施形態10中之上研缽之側視圖。
圖49係表示實施形態10中之設置於下研缽之研磨面之槽形狀之圖。
圖50係沿實施形態10中之下研缽之旋轉中心之旋轉軸切開之剖面圖。
圖51係沿圖44中之箭頭XLVII方向觀察實施形態10中之下研缽之圖。
圖52係自外側觀察實施形態10中之下研缽之側視圖。
圖53係表示實施形態11中之磨粉機之構造之分解立體圖。
圖54係表示實施形態11中之磨粉機之構造之縱剖面圖。
一面參照圖，一面對本發明之實施形態中之研缽、磨粉機及飲料製造裝置進行說明。於各實施形態之圖式中，相同之參照符號表示相同部分或相當部分，存在不重複進行重複之說明之情況。於各實施形態中，提及個數、量等之情形時，除有特別記載之情形以外，本發明之範圍未必限定於該個數、量等。
(實施形態1：研缽2)
參照圖1至圖3，對基於本發明之實施形態1中之研缽2進行說明。圖1係表示本實施形態中之研缽2之構造之整體圖，圖2係表示本實施形態中之設置於下研缽22之研磨面之槽形狀之圖，且係圖1中之II-II線箭視圖，圖3係圖2中之III-III線箭視剖面圖。
參照圖1，本實施形態中之研缽2具備設置研磨面211之上研缽21 及設置研磨面221之下研缽22。上研缽21及下研缽22均具有圓板形狀。於上研缽21及下研缽22之中心部規定有旋轉中心C。上研缽21及下研缽22之材料可使用陶瓷(氧化鋁)等。
本實施形態中之上研缽21及下研缽22之半徑r為15mm~30mm(直徑D1為30mm≦D1≦60mm，參照圖3)左右，上研缽21及下研缽22之各者之厚度t1為8mm左右。上研缽21及下研缽22之相對旋轉速度W為60rpm≦W≦150rpm左右。藉此，可使研缽之接觸面積變小，降低必要轉矩，相應地利用旋轉速度獲得處理能力，可較增大面積更提高每一必要轉矩之處理能力。
參照圖2，於下研缽22之研磨面221形成有經研磨之平面部203、剪切槽(第2槽)201、及輸送槽(第4槽)202。於上研缽21之研磨面211，亦同樣地形成有經研磨之平面部203、剪切槽(第1槽)201、及輸送槽(第4槽)202。
藉由將上研缽21之研磨面211與下研缽22之研磨面221對向配置，而於沿圖1之箭頭V方向觀察之情形時，設置於上研缽21之研磨面211之槽與設置於下研缽22之研磨面221之槽成為以旋轉中心C為中心之點對稱之配置關係。
剪切槽201係相對於旋轉中心C旋轉對稱地設置有複數個。剪切槽201係主要用以將粉碎對象物粉碎之槽，輸送槽202係主要將經粉碎之粉末自研缽2之中心部輸送至外周部之槽。
於下研缽22開設有包含鍵形狀之孔204。孔204例如直徑為約8mm左右(D3：參照圖3)。於上研缽21設置有無鍵形狀之孔204。
再次參照圖1，下研缽22之研磨面221與上研缽21之研磨面211抵接，以旋轉中心C為旋轉軸中心而相對地旋轉。於本實施形態中，具有包含鍵形狀之孔204之下研缽22藉由下述軸111(參照圖19)而旋轉，上研缽21被固定。
參照圖3，於下研缽22之研磨面221，以包含孔204之方式設置有錐形區域tp1。錐形區域tp1之外徑(D2)為20mm左右，孔204之深度t2為2mm~3mm左右。於上研缽21亦設置有相同之錐形區域tp1。
藉由將下研缽22之研磨面221與上研缽21之研磨面211重疊，形成由錐形區域tp1包圍之空間。藉此，例如即便於插入茶葉作為粉碎對象物之情形時，亦可將茶葉自該空間良好地引導至研磨面。
參照圖4至圖16，對剪切槽201及輸送槽202分別沿著的等角螺旋進行說明。圖4係表示本實施形態中之槽形狀之等角螺旋之圖，圖5係表示先前技術中之設置於上研缽之研磨面之槽形狀之俯視圖，圖6係表示先前技術中之設置於下研缽之研磨面之槽形狀之俯視圖。所謂俯視圖係指沿圖1中之箭頭V方向觀察之圖。圖7至圖10係表示使用先前技術中之設置於研缽之槽之情形時之研磨面狀態之俯視圖，且係表示旋轉角度為0°、10°、20°、30°之情形之圖。
圖11係表示本實施形態中之設置於上研缽之研磨面之槽形狀之俯視圖，圖12係表示本實施形態中之設置於下研缽之研磨面之槽形狀之俯視圖。圖13至圖16係表示使用本實施形態中之設置於研缽之槽之情形時之研磨面狀態之俯視圖，且係表示旋轉角度為0°、10°、20°、30°之情形之圖。
參照圖4，剪切槽201係沿等角螺旋S1形成，輸送槽202係沿等角螺旋S2形成。以旋轉中心C為原點，等角螺旋S(S1、S2)係使用參數a、b而由以下式1表示。
S=a．exp(b．θ)．．．(式1)
自旋轉中心C延伸之半直線L與等角螺旋所成之角α(α1、α2)係由以下式2表示。
α=arccot(b)．．．(式2)
對於剪切槽201較佳之等角螺旋S1係於(式1)中a=5、b=0.306， 於(式2)中α=17.0°。實際上，半直線L與等角螺旋S1(剪切槽201)所成之角度α1只要為0°<α1<45°即可，較佳為10°≦α1≦20°，進而較佳為α1=17.0°。
對於輸送槽202較佳之等角螺旋S2係於(式1)中a=5、b=3.7，於(式2)中α=74.9°。實際上，半直線L與等角螺旋S2(輸送槽202)所成之角度α2只要為45°<α2<90°即可，較佳為70°≦α2≦80°，進而較佳為α2=74.9°。
此處，作為由上述(式1)表示之等角螺旋之數學性質，自旋轉中心C延伸之半直線L與等角螺旋S1、S2所成之角α始終以固定角度相交。因此，於使上研缽21之研磨面211與下研缽22之研磨面221抵接而旋轉之情形時，上研缽21之槽(剪切槽201及輸送槽202)與下研缽22之槽(剪切槽201及輸送槽202)彼此交叉之交叉角始終成為2α。
圖5至圖10係表示先前技術之上研缽21與下研缽22之槽彼此之交叉角之情況之模式圖。圖7至圖10表示自上研缽21之上面觀察研磨面之情況。表示出以初始狀態0°(圖7)為基準分別使上研缽21與下研缽22相對地旋轉10°(圖8)、20°(圖9)、30°(圖10)之情況。
此時，所關注之上研缽21之槽與下研缽22之槽之交叉點P之交叉角如以a1~a4所示般，以若旋轉角度變大則不斷變小之方式變化。進而，交叉點P向外側移動。因此，槽邊緣之交叉時之對象物之剪切與向外周方向之輸送同時進行。
另一方面，圖11至圖16係表示本實施形態之上研缽21與下研缽22之槽彼此之交叉角之情況之模式圖。圖13至圖16表示自上研缽21之上面觀察研磨面之情況。表示出以初始狀態0°(圖13)為基準分別使上研缽21與下研缽22相對地旋轉10°(圖14)、20°(圖15)、30°(圖16)之情況。
此時，所關注之上研缽21之槽與下研缽22之槽之交叉點P之交叉 角始終固定為b1。又，交叉點向外側之移動量小於圖7至圖10所示之先前技術之移動量。因此，藉由賦予適當之交叉角，可於槽邊緣交叉時賦予所期望之剪切功能。
於圖11至圖16中，為方便說明，對僅圖示圖2中之剪切槽201之情形進行說明，但於沿等角螺旋形成之輸送槽202中，亦與剪切槽201相同。
可認為，藉由研缽2之上研缽21之研磨面211與下研缽22之研磨面221之研磨實現之對象物之粉碎主要為槽邊緣彼此交叉時之剪切。存在對於剪切最佳之槽之交叉角，若為最佳之槽之交叉角，則可使對邊緣施加之力、即旋轉轉矩變小。根據試驗，對於剪切較佳之交叉角為30°左右。若交叉角成為鈍角，則對象物幾乎不被粉碎而通過槽內向外周側送出。根據試驗，對於輸送較佳之交叉角為150°左右。
輸送速度與粉碎後排出之粉末之粒度有關，若輸送較快，則粒度變粗，若輸送較慢，則粒度較細。為了獲得所期望之粒度，可使輸送槽之條數及角度最佳化。本實施形態中之所期望之粒度以茶葉粉碎計約10μm左右。於本實施形態中，輸送槽202係設為1條，但根據所期望之粒度及其他參數，亦可將輸送槽202相對於旋轉中心C旋轉對稱地設置複數條。
於本實施形態中之研缽2中，相對於相對之上研缽21與下研缽22之旋轉，上下研缽之槽之交叉角始終固定，因此可對粉碎對象物賦予對於粉碎更佳之條件，可使每單位面積之粉碎能力提高。
進而，相對於相對旋轉，可使上下研缽之槽之交叉角始終固定，且分別賦予主要有助於粉碎對象物之剪切之交叉角與主要有助於粉碎對象物之輸送之交叉角，因此可使每單位面積之粉碎能力及處理能力提高。根據本實施形態之採用等角螺旋槽形狀之研缽2，顯示出相對於先前技術之槽形狀為2倍以上之處理能力。
進而，可賦予主要有助於粉碎對象物之剪切之更佳之交叉角，可降低粉碎時必要之旋轉轉矩。藉由α1賦予最佳之剪切角後，用以獲得所期望之粒度之輸送速度可藉由α2而最佳化。
(實施形態2：槽之形狀)
接下來，參照圖17及圖18，對關於設置於下研缽22及上研缽21之槽之形狀之實施形態進行說明。圖17係表示本實施形態中之設置於下研缽22之槽之形狀之平面圖，圖18係圖17中之XVIII-XVIII線箭視剖面圖。於上研缽21亦形成與下研缽22相同之槽，因此省略對上研缽21之說明。
槽內之粉末通過速度係槽寬越窄則越快，槽深度越淺則越快。尤其對於茶葉粉碎較佳之該等槽形成參數至此尚未揭示。根據圖17及圖18，形成於下研缽22之研磨面之剪切槽201及輸送槽202之寬度w宜為0.5mm≦w≦1.5mm。
所謂剪切槽201及輸送槽202之寬度w係指沿與剪切槽201及輸送槽202延伸之方向正交之方向之寬度w。藉由將剪切槽201及輸送槽202之寬度w設為0.5mm≦w≦1.5mm，可確保茶葉粉碎之輸送速度，且確保剪切槽201及輸送槽202內部之粉末之清除性。
槽深度較佳為於最外周側確保d mm。進而，於自研磨面之旋轉中心C延伸之半直線上之最外周之緣部，以不存在槽之平坦部f設置於全周為宜。較理想為，d為0.1mm≦d≦1mm左右，f為0.5mm以上。
藉此，藉由儲備槽內之粉末並限制排出，即便於較小面積(槽路徑長)時，亦可獲得所期望粒度之粉末。
槽深度d較理想為具有朝向旋轉中心C變深之傾斜面tp。藉此，可自旋轉中心朝向外周側根據粉碎粒度賦予深度，可使1條槽內之粉末粒子行進之速度大致固定。傾斜面tp之相對於研磨面之傾斜角度θ宜為2.3°≦θ≦4.5°左右。
於本實施形態中，下研缽22之半徑r為15mm~30mm左右，下研缽22之各者之厚度t設為8mm左右。藉由使用具有該下研缽22及上研缽21之研缽2，於茶葉粉碎之試驗中獲得粒度10μm左右之結果。
如此，可較佳地賦予以粉碎對象物、尤其茶葉為對象之槽形狀，並且藉由抑制粉末向外周排出之速度，可於有限之面積內即槽之路徑長內獲得所期望之粒度。因此，可使研缽面積變小，可使製品小型化且降低必要轉矩。
關於本實施形態中之用於研缽之槽形狀之參數，槽之形狀並不限定於上述實施形態1所示之沿等角螺旋之槽形狀。例如，可對如圖5及圖6(先前技術)所示之自旋轉中心C朝向外周相對於旋轉中心C旋轉對稱地大致沿著直線之槽予以應用。於此情形時，亦可獲得所期望粒度之粉末，並且可使1條槽內之粉末粒子行進之速度大致固定。即便為先前技術所示之直線形狀之槽，亦於茶葉粉碎之試驗中獲得粒度10μm左右之結果。
具體而言，該研缽係具有分別設置有研磨面之上研缽及下研缽者，且研磨面包含自旋轉中心朝向外周延伸之直線形狀之槽，於研磨面之最外周之緣部，不存在槽之平坦部設置於全周，沿與槽延伸之方向正交之方向之寬度w為0.5mm≦w≦1.5mm之範圍，槽具有朝向旋轉中心變深之傾斜面，傾斜面之最外周側之距上述研磨面之深度d為0.1mm≦d≦1mm之範圍，傾斜面之相對於上述研磨面之傾斜角度θ為2.3°≦θ≦4.5°。
藉此，即便於先前之槽形狀中，亦可較佳地賦予以粉碎對象物、尤其茶葉為對象之槽形狀，並且藉由抑制粉末向外周排出之速度，可於有限之面積內即槽之路徑長內獲得所期望之粒度。因此，可使研缽面積變小，可使製品小型化且降低必要轉矩。
(實施形態3：磨粉機1000)
參照圖19及圖20，對本實施形態中之磨粉機1000進行說明。圖19係表示本實施形態中之磨粉機1000之構造之縱剖面圖，圖20係表示本實施形態中之磨粉機1000所使用之葉片103之構造之整體立體圖。
參照圖19，上研缽21與下研缽22抵壓於固定肋101且藉由固定螺絲102而被緊固。上研缽21於外周面具有鍵槽，藉由固定肋101而進行旋轉止動。下研缽22係藉由具有鍵槽之孔204而連結於軸111。馬達11之旋轉驅動力係經由齒輪箱100而旋轉驅動軸111。藉此，馬達11之旋轉驅動力被傳遞至下研缽22。
例如，茶葉等粉碎對象物T1自圖示之投入口150投入，自上研缽21之開口部(中央部)導入至研缽2之研磨面，被粉碎而自研缽2之外周面向下方排出。
於磨粉機1000之下方，設置有暫時儲存粉末之計量部3。計量部3係可沿水平方向以旋轉中心C為中心旋轉地設置。計量部3若儲存固定量之粉末，則以旋轉中心C為中心旋轉，使粉末T2向下方落下。於要旋轉之下研缽22，安裝有對上述計量部3送入粉末之葉片103。
(葉片103)
圖20中表示葉片103之整體立體圖。葉片103包含具有軸芯孔103d之旋轉板103a。於旋轉板103a之外周面，以120°間距安裝有刮平板103b。於刮平板103b設置有鍵塊103c。該鍵塊103c嵌合於設置於下研缽22之鍵槽(省略圖示)，葉片103與下研缽22一併旋轉。
葉片103較理想為金屬等導熱性較高之材質。與下研缽22一併旋轉之葉片103發揮研缽2之散熱片之作用。於粉碎時，因上研缽21與下研缽22之間之摩擦熱及粉碎對象物之摩擦熱而使研缽2發熱。然而，藉由葉片103將該發熱進行散熱，抑制研缽2之溫度上升，藉此可抑制對粉碎對象物之熱影響。例如，於將茶葉等粉碎之情形時無損風味。
計量部3被設計為所期望之容積，藉由葉片103於計量部3內將粉 末充分刮平後，將計量部3沿水平方向以旋轉中心C為中心滑動旋轉，藉此可自下方之開口部投下所需量之粉末T2。
如此，使用容易之構成而確保充分之粉碎時間，並且可定量供給粉末。
(實施形態4：飲料製造裝置2000)
參照圖21至圖23，對上述實施形態中之具備磨粉機1000之飲料製造裝置2000之構造進行說明。圖21係表示本實施形態中之飲料製造裝置2000之構造之縱剖面圖，圖22係表示本實施形態中之飲料製造裝置2000之動作流程之方塊圖，圖23係表示本實施形態中之研缽之處理能力與轉數之關係之圖。
本實施形態中之飲料製造裝置2000具有上述磨粉機1000、箱4、及攪拌槽8。於箱4中加入例如飲料水等液體，視需要藉由加熱器5進行加熱，藉由電磁閥71之開閉而對攪拌槽8內供給水或溫水。
於攪拌槽8設置有攪拌葉片6。攪拌葉片6係藉由攪拌馬達12而使用磁力進行非接觸旋轉驅動。因此，可連同攪拌槽8一起卸除並洗淨。於攪拌槽8中，自磨粉機1000之計量部3投下粉末T2，藉由攪拌葉片6之旋轉而進行攪拌。攪拌後，藉由電磁閥72之開閉而向杯9中注入飲料(例如抹茶)。
圖22中表示飲料製造裝置2000之更詳細之動作流程。若對飲料製造裝置2000輸入開始信號(F0)，則利用磨粉機1000之磨粉開始(F1)及水箱加熱開始(F5)同時被執行。若藉由轉矩感測器檢測到利用磨粉機1000之磨粉結束(F2)，則打開粉末供給孔(F3)，自計量部3對攪拌槽8投下粉末T2。其後，關閉粉末供給孔(F4)。
另一方面，若藉由溫度感測器檢測到水箱加熱結束(F6)，則打開電磁閥71(F7)，對攪拌槽8內供給溫水。其後，關閉電磁閥71(F8)。
若對攪拌槽8投下粉末T2與溫水，則於攪拌槽8中，開始利用攪 拌葉片6之旋轉之攪拌(F9)。使用計時器計數固定時間之攪拌之後，利用攪拌葉片6之旋轉之攪拌結束(F10)。於利用攪拌葉片6之攪拌後，打開電磁閥72(F11)，向杯9中注入飲料。其後，關閉電磁閥72(F12)，飲料製造裝置2000之動作流程結束(F13)。
(研缽2之轉數)
參照圖23，對研缽2之轉數與處理能力之關係進行說明。宜使葉片103具有散熱片之功能。可容易地抑制因粉碎時之摩擦導致之研缽之發熱，且可容易地抑制對粉碎對象物之熱影響。進而，可避免熱影響，且加快研缽2之轉數。圖23之圖表示相對於研缽2之轉數之研缽之處理能力。根據圖23，可知處理能力與轉數成比例地提高。
相較於增大研缽2之研磨面之面積而提高處理能力，提高旋轉速度之每一必要轉矩之效率更佳。例如，於利用茶葉進行之試驗中，藉由於研缽2設置葉片103，可確認到研缽2之轉數達到150rpm之前均無熱影響。先前之研缽之主流係以60rpm左右進行處理，但於本實施形態中較先前為低轉矩，可於高速旋轉區域中發揮處理能力。
如此，根據本實施形態之飲料製造裝置2000，可使研缽之每單位面積之粉碎能力提高，且可降低粉碎所需之旋轉轉矩，因此可使旋轉驅動系統低成本化且使製品小型化。因此，可提供一種較先前小型化且廉價之飲料製造裝置。
(實施形態5：磨粉機之構造)
接下來，參照圖24，對本實施形態中之磨粉機之構造進行說明。圖24係表示本實施形態中之磨粉機之構造之整體立體圖。參照圖24，馬達齒輪213之旋轉被傳遞至第1齒輪210與第2齒輪220。
於第1齒輪210連結第1段研缽21A之第1下研缽22a，於第2齒輪220連結第2段研缽21B之第2下研缽22b，藉由第1齒輪210及第2齒輪220旋轉，而使第1下研缽22a及第2下研缽22b旋轉。
第1段研缽21A之第1上研缽21a及第2段研缽21B之第2上研缽21b被旋轉止動固定，第1上研缽21a與第1下研缽22a及第2上研缽21b與第2下研缽22b分別藉由未圖示之按壓器件被施加按壓力。
根據本實施形態中之磨粉機之構造，藉由相對於複數個研缽共通地設置之一個馬達齒輪213之旋轉驅動(旋轉驅動裝置)，可使複數個研缽(21A、21B)發揮功能，而可使處理能力倍增。
每單位時間獲得之粉末量(處理能力)主要與槽數成比例。另一方面，於最佳化之條件下，可形成之槽數係與研缽直徑成比例，必要之旋轉轉矩係與研缽直徑之平方成比例。因此，根據最佳化之結果，相較於藉由研缽面積增大而使處理能力變為2倍，使研缽自身為2個更可獲得必要轉矩變小之結果。
(實施形態6：磨粉機之構造)
接下來，參照圖25對本實施形態中之磨粉機之構造進行說明。圖25係表示本實施形態中之磨粉機之構造之整體立體圖。參照圖25，於軸111設置有第1段研缽21A、第2段研缽21B、及第3段研缽21C。
第1段研缽21A具有第1上研缽21a及第1下研缽22a，第1上研缽21a及第1下研缽22a相互按壓。第1上研缽21a係藉由設置於殼體250之旋轉止動肋250r而被約束旋轉，第1下研缽22a係藉由設置於軸111之鍵111K而被傳遞軸111之旋轉。
第2段研缽21B具有第2上研缽21b及第2下研缽22b，第2上研缽21b及第2下研缽22b相互按壓。第2上研缽21b係藉由設置於殼體250之旋轉止動肋250r而被約束旋轉，第2下研缽22b係藉由設置於軸111之鍵111K而被傳遞軸111之旋轉。
第3段研缽21C具有第3上研缽21c及第3下研缽22c，第3上研缽21c及第3下研缽22c相互按壓。第3上研缽21c係藉由設置於殼體250之旋轉止動肋250r而被約束旋轉，第3下研缽22c係藉由設置於軸111之 鍵111K而被傳遞軸111之旋轉。
旋轉止動肋250r亦可為相對於軸111插入第1段研缽21A、第2段研缽21B及第3段研缽21C之後另外插入之銷。殼體250並不限於一體成型，亦可為以圖示之剖面分割之形態(分割成兩部分之殼體)。
若馬達及齒輪之旋轉傳遞至軸111，則第1下研缽22a、第2下研缽22b、及第3下研缽22c同時被旋轉驅動。粉碎對象物T1係自圖示之投入口150A、150B、150C投入，向各研缽分支而投入。經各研缽粉碎之粉末T2自各研缽之側面向下方排出。
根據本實施形態，具有複數個研缽，使複數個研缽以同軸旋轉。藉此，可增設研缽而提高處理能力。進而，齒輪、旋轉軸等被通用，因此可削減零件數量且實現低成本化。進而，可將佔據面積抑制為較小。
(實施形態7：磨粉機之構造)
接下來，參照圖26對本實施形態中之磨粉機之構造進行說明。圖26係表示本實施形態中之磨粉機之構造之整體立體圖。參照圖26，於軸111設置有研缽21D。
研缽21D具有上研缽21d、中研缽22d及下研缽23d，上研缽21d、中研缽22d及下研缽23d相互按壓。上研缽21d及下研缽23d係藉由設置於殼體250之旋轉止動肋250r而被約束旋轉，中研缽22d係藉由設置於軸111之鍵111K而被傳遞軸111之旋轉。
於上研缽21d之研磨面211與中研缽22d之研磨面221之間，粉碎對象物被粉碎，於中研缽22d之研磨面222與下研缽23d之研磨面232之間，粉碎對象物被粉碎。
根據本實施形態，藉由於同軸上重疊上研缽21d、中研缽22d、及下研缽23d，可形成兩面之研磨面。藉此，進而可削減零件數量且使裝置小型化。
(實施形態8：研缽2A)
參照圖27及圖28對實施形態8中之研缽2A進行說明。圖27係表示本實施形態中之設置於下研缽22A之研磨面之槽形狀之圖，且係相當於圖1中之II-II線箭視圖之圖，圖28係本實施形態中之下研缽22A之立體圖。
本實施形態之研缽2A之基本構成係與實施形態1中所說明之具有上研缽21及下研缽22之研缽2相同，不同點在於設置於上研缽21及下研缽22之研磨面之槽形狀不同之方面。設置於研缽2A之上研缽之研磨面之槽形狀係與設置於下研缽22A之研磨面之槽形狀相同。因此，以下對設置於下研缽22A之研磨面之槽形狀進行說明。
參照圖27及圖28，於本實施形態中之研缽2A之下研缽22A，與實施形態1之下研缽22同樣地於研磨面設置有剪切槽201a及輸送槽202。於剪切槽201a與剪切槽201a之間設置有分支槽201b。分支槽201b係與剪切槽201a同樣地相對於旋轉中心C旋轉對稱地設置有複數個。
於分支槽201b之內徑側之端部連結有中繼槽201c，剪切槽201a與分支槽201b藉由中繼槽201c而連通。於剪切槽201a與分支槽201b之外周端部之研磨面，與實施形態1之下研缽22同樣地設置有平面部203。
分支槽201b亦與剪切槽201a同樣地沿等角螺旋S1設置。中繼槽201c係沿以旋轉中心C為中心之圓周形成之槽。
進而，於相當於實施形態1之下研缽22之錐形區域tp1之區域設置有供給槽234。該供給槽234具有藉由研缽2A之旋轉將相對較大之粉碎對象物有效地引入至研缽2A之內部之作用。該供給槽234係相對於旋轉中心C旋轉對稱地設置有複數個。該供給槽234宜與剪切槽201a同樣地沿等角螺旋設置。
(變化例)
參照圖29至圖31，對作為本實施形態中之研缽2A之變化例之研 缽2A'進行說明。圖29係表示本實施形態中之設置於下研缽22A'之研磨面之槽形狀之圖，且係相當於圖1中之II-II線箭視圖之圖。圖30係本實施形態中之下研缽22A'之立體圖。圖31係本實施形態中之研缽2A之又一變化例中之下研缽22A"之俯視圖。
本實施形態之變化例中之研缽2A'之基本構成係與上述中說明之具有上研缽21及下研缽22之研缽2A相同，不同點在於設置於上研缽21及下研缽22之研磨面之槽形狀不同之方面。設置於研缽2A'之上研缽之研磨面之槽形狀係與設置於下研缽22A'之研磨面之槽形狀相同。因此，以下對設置於下研缽22A'之研磨面之槽形狀進行說明。
參照圖29及圖30，於本實施形態中之研缽2A'之下研缽22A'，與實施形態1之下研缽22同樣地於研磨面沿等角螺旋設置有剪切槽201d及輸送槽202。進而，於相鄰之剪切槽201d與剪切槽201d之間設置有凹部201e。
凹部201e係與剪切槽同樣地具有磨碎原料之功能，其形狀並不限於如圖29所示之大致三角形之形狀，只要為形成凹部之形狀，則可為四邊形、梯形、橢圓等任意形狀。又，關於凹部201e，亦可與剪切槽201d同樣地沿等角螺旋設置。
於剪切槽201d與凹部201e之外周端部之研磨面，與實施形態1之下研缽22同樣地設置有平面部203。
凹部201e係根據研缽直徑最密集地配置剪切槽之器件之一，不僅可用於下研缽，亦可用於上研缽。由於槽集中於中央部，故而可配置之槽數受到限定，於直徑取較大之情形時，可藉由於剪切槽之朝向外周之中間點設置複數個作為剪切槽之凹部而最密集地配置剪切槽。
隨著剪切槽朝向外周，剪切槽彼此之間隔變大，平面部變多。藉由於該平面部設置凹部，可擴大能夠剪切之有效範圍。
於本實施形態之下研缽中，高效率地配置剪切槽，可實現較高 之粉碎能力。再者，作為於剪切槽與剪切槽之間設置凹部之形態，上述中，剪切槽之形狀係以沿著等角螺旋者為例進行了說明，但剪切槽之形狀並不限於此。例如，如圖31所示，即便於沿自下研缽22A"之中心C呈放射狀延伸之直線配置有剪切槽201d'之情形時、或為如圖5及圖6所示之槽形狀，亦可藉由利用上述方法設置凹部而期待相同之效果。
(實施形態9：另一形態之研缽形狀)
於上述各實施形態中，設置於上研缽21之研磨面211之槽形狀與設置於下研缽22之研磨面221之槽形狀相同，但於本實施形態中之研缽2B中，使設置於上研缽(第1研缽)360之研磨面(第1研磨面)360a之槽形狀與設置於下研缽(第2研缽)350之研磨面(第2研磨面)350a之槽形狀存在不同。
參照圖32至圖34，對本實施形態之研缽2B中之使用下研缽350、芯體355及上研缽360之粉碎機構之詳細構造進行說明。圖32係表示本實施形態中之芯體355、下研缽350、上研缽360之組裝圖之立體圖，圖33係本實施形態中之芯體355、下研缽350、上研缽360之自上方側之分解立體圖，圖34係本實施形態中之芯體355、下研缽350、上研缽360之自下方側之分解立體圖。
參照圖32，下研缽350與上研缽360係下研缽350之研磨面350a與上研缽360之研磨面360a接觸。芯體355設置於下研缽350，通過上研缽360之開口部(投入口)361而向上研缽360之上部突出。
設置於上研缽360之芯體355於外表面設置有螺旋狀之葉片，且具有藉由芯體355旋轉而將作為粉碎對象物之茶葉引入至研缽內部之功能。開口部361係具有大於芯體355之直徑(約12mm~15mm左右)之貫通孔。藉由芯體355及開口部361之作用，將茶葉良好地引導至研缽2B之研缽研磨面。
參照圖33，芯體355固定於下研缽350之中心。於下研缽350之研磨面350a形成有複數個自旋轉中心側朝向外周延伸之粉碎用之粉碎槽(第2槽)350b。下研缽350及芯體355係相對於上研缽360而朝圖示之箭頭A之方向旋轉。於上研缽360有供旋轉止動銷(省略圖示)插入之有底孔362，從而以不旋轉之方式保持於上研缽保持構件370(參照圖53、圖54)。
參照圖34，芯體355貫通下研缽350之中心孔350c，藉由爪形狀固定於下研缽350。於下研缽350之背面，設置有複數個有底孔350d，該等有底孔350d係供設置於磨粉軸345(參照圖53、圖54)之旋轉驅動銷345p(參照圖53、圖54)插入。
於上研缽360之研磨面360a，除形成有自旋轉中心側朝向外周延伸之粉碎用之複數個粉碎槽360b以外，亦形成有用以將通過開口部361之粉碎對象物送入研磨面350a、360a之引入槽360c。引入槽360c係自中心朝向外側呈螺旋狀延伸之槽。下研缽350及上研缽360之材質為氧化鋁，研磨面350a、360a之直徑例如宜為50mm左右。
參照圖35至圖37，對設置於下研缽350之粉碎槽350b進行說明。圖35係下研缽350之立體圖，圖36係表示下研缽350之剪切槽形狀之圖，圖37係表示另一形態之剪切槽形狀之圖。
如圖35及圖36所示，下研缽350之粉碎槽350b構成剪切槽(以下稱為剪切槽(第2槽)350b)。藉由下述上研缽360之粉碎槽360b(剪切槽360b1、輸送槽360b2)及引入槽360c，可分別分開設定研缽2B之剪切槽與剪切槽之粉碎能力、輸送槽與剪切槽之輸送能力、藉由引入槽之配置而實現之穩定之供給與輸送能力。
剪切槽350b係不通過旋轉中心C且沿著由上述(式1)表示之等角螺旋S之槽形狀，槽係以固定深度向外周方向延伸之形狀。當將剪切槽350b之槽寬(w)設為0.8mm，將槽深度(d)設為0.3mm，交叉角β(參照 圖42)為34°之等角螺旋時，於研缽外形D1為50mm時，於下研缽350旋轉對稱地配置有68條剪切槽350b，且最密集地配置。藉由增加剪切次數，即便於小型之研缽尺寸時亦可獲得較高之粉碎能力。
圖37中表示另一形態之剪切槽形狀。圖37所示之下研缽350除設置有剪切槽350b以外，進而亦設置有自分支部X分支之分支剪切槽(第3槽)350e。分支剪切槽350e係根據研缽直徑最密集地配置剪切槽之器件之一，不僅可用於下研缽，且亦可用於上研缽。由於槽集中於中央部，故而可配置之槽數受到限定，於直徑取較大之情形時，可藉由於剪切槽之朝向外周之中間點設置複數個分支點而最密集地配置剪切槽。亦可自分支槽進一步分支。
若將下研缽350之旋轉中心C至分支部X之距離(半徑)設為dX，則宜於0.2×D1≦dX≦0.6×D1之範圍設置分支部X。
於外徑D1為50mm之下研缽350中，以變得最密集之方式配置有剪切槽時，無法於剪切槽集中之中央部(較dX更內側)形成槽。於無法形成槽之範圍無法將粉碎對象物粉碎，成為無效空間。因此，為了擴大能夠剪切之有效範圍，設置有分支剪切槽350e。
藉由於dX=24mm之位置設置分支部X，可確保自旋轉中心C至24mm之範圍之槽數為34條，自24mm至外周部之槽數為68條，於本實施形態之下研缽中高效率地配置剪切槽，可實現較高之粉碎能力。
自分支部X延伸之分支剪切槽350e係與剪切槽350b相同曲率之等角螺旋形狀(寬度w、傾斜面之深度d及傾斜角度θ亦相同)，可不降低剪切力而增加剪切槽。例如於下研缽350之外徑較大之情形時，考慮設置2個或2個以上之分支部之情形，藉由於研磨面350b配置更多之剪切槽，可提高粉碎能力。
接下來，參照圖38至圖40對上研缽(第1研缽)360進行說明。圖38 係上研缽360之立體圖，圖39係上研缽360之平面圖，圖40係表示上研缽360之引入槽360c及輸送槽(第4槽)360b2之範圍之圖。
於上研缽360之研磨面360a設置有粉碎槽360b及引入槽360c。粉碎槽360b包含複數個剪切槽(第1槽)360b1及3條輸送槽360b2。剪切槽360b1係相對於旋轉中心C旋轉對稱地設置有複數個。3條輸送槽360b2亦相對於旋轉中心C旋轉對稱地設置有複數個。
剪切槽360b1係主要用以將粉碎對象物粉碎之槽，輸送槽360b2係主要將經粉碎之粉末茶葉(經粉碎之茶葉)自研缽之中心部輸送至外周部之槽。剪切槽360b1及輸送槽360b2具有沿著等角螺旋之形態。
剪切槽360b1係不通過旋轉中心C且沿著使用上述(式1)、(式2)之等角螺旋S1之槽形狀，槽係以固定深度向外周方向延伸之形狀。當將此時之槽寬w設為0.8mm，將深度(d)設為0.3mm，交叉角β(參照圖42)為34°之等角螺旋時，於研缽外形D1為50mm時，於上研缽360旋轉對稱地配置有72條剪切槽360b1，且最密集地配置。藉由增加剪切之次數，即便於較小之研缽尺寸時，亦可獲得較高之粉碎能力。
如圖39所示，於自上研缽360之開口部361之內周面361a朝向研磨面360a之區域，設置有呈螺旋狀延伸之3條引入槽360c。該引入槽360c採用向開口部(投入口)361開口之形狀，且配置於芯體355旋轉之近旁，藉此將粉碎對象物順利地輸送至引入槽360c。
如圖40所示，引入槽360c成為具有向開口部(投入口)361開口之形狀並且沿著朝向引入終端直徑d6傾斜之等角螺旋之槽。具有卡住粉碎對象物且向內部輸送之形狀。尤其，於粉碎對象物為茶葉之情形時，於開口部(投入口)361在深度2mm、寬度7mm之槽開始，引入槽終端直徑d6為18mm時，以連接於深度0.5mm、寬度0.8mm之輸送槽360b2之方式順利地傾斜，成為粉碎對象物(茶葉)之最佳尺寸。如此，該引入槽360c之終端順利地連接於輸送槽360b2之前端部，被引 入之粉碎對象物可進入至上研缽360與下研缽350之研磨面。
本實施形態中之上研缽360之輸送槽360b2之形狀係不通過旋轉中心C且沿著使用上述(式1)、(式2)之等角螺旋S2之槽形狀，配置於由輸送槽終端直徑dE與d6夾隔之範圍。此時，d6≦0.5×D1、dE≦0.9×D1分別成立。輸送槽360b2之終端直徑dE之距研磨面360a之深度d為0.1mm≦d≦2mm之範圍。
於粉碎對象物尤其為茶葉之情形時，引入槽360c之終端直徑d6=18mm、輸送槽360b2之終端直徑dE=34、d=0.1mm時成為最佳，以引入槽360c之終端直徑計寬度(w)=0.8mm、深度(d)=0.8mm之槽係於由輸送槽360b2之終端直徑dE=34mm之線夾隔之範圍，以朝向外周變淺之方式配置。
輸送槽360b2之依據上述圖17及圖18之傾斜面(t)之相對於研磨面360a之傾斜角度θ為0°≦θ≦4.5°，於θ=0.5°時為最佳。
藉由配置複數個引入槽360c及輸送槽360b2，可調整粉碎對象物之輸送速度。藉由配置2個，可較配置1個時使處理時間更短。於本實施形態中，於開口部(投入口)361之內徑為12mm時，藉由配置3條引入槽360c及輸送槽360b2，處理時間設定為最佳。
再者，於本實施形態中，對將引入槽360c及輸送槽360b2設置於上研缽360之情形進行說明，但亦可配置於下研缽350，可藉由追加於下研缽350而使粉碎對象物之輸送速度進一步變快。
於使用安裝於作為本實施形態之下研缽350之芯體355之方式中，藉由於上研缽360配置引入槽360c及輸送槽360b2，可確保剪切範圍較寬，而增加茶葉之引入與輸送，並且可實現粉碎效率良好之設定。又，使粉碎中途殘留於研缽之槽之茶葉之損失為最小，同時，下研缽350限定於大致放射狀之槽，因此清除性亦得到改善。
再者，關於引入槽360c，考慮僅設置於上研缽360之情形、僅設 置於下研缽350之情形、設置於上研缽360及下研缽350之情形。同樣地，關於輸送槽360b2，亦考慮僅設置於上研缽360之情形、僅設置於下研缽350之情形、設置於上研缽360及下研缽350之情形。
此處，參照圖41及圖42，對上研缽之槽與下研缽之槽之交叉角處之對粉碎對象物之剪切力及輸送能力進行說明。圖41係表示上研缽之槽與下研缽之槽之交叉角與剪切力之關係、及上研缽之槽與下研缽之槽之交叉角與輸送能力之關係之圖，圖42係表示研缽之交叉角之圖。如圖42所示，於俯視之情形時，將上研缽360之剪切槽360b1與下研缽350之剪切槽350b之交叉角設為β。
如使用圖5至圖10說明般，可知，於先前技術中之研缽之研磨面中採用先前之直線槽形狀，關於利用槽之交叉對破碎對象物之破碎，若關注槽彼此之交叉角，則交叉之角度不一致。該交叉角於0°至90°之範圍不均，直線槽彼此之交叉亦存在上研缽之槽與下研缽之槽於俯視之情形時重疊之瞬間，因此未必為最佳。
上研缽之槽與下研缽之槽之交叉角越大則剪切力越大，粉碎對象物越容易逃逸。另一方面，一般而言可知，上研缽之槽與下研缽之槽之交叉角越小則剪切力越小，剪切對象越不易逃逸。
如圖41所示，根據實驗可知，於設為交叉角β(參照圖42)時，於10°≦β≦50°之範圍可有效地進行剪切，尤其交叉角為30°左右時效率良好。又，藉由對剪切槽選定沿著等角螺旋之形狀，如上述實施形態中所說明般，可始終獲得相同之交叉角，而可進行有效率之粉碎。
於本實施形態之研缽2B(下研缽350/上研缽360)中，於研磨面350a、360a之最外周之緣部，於全周0.5mm≦w≦1.5mm之範圍設置有不存在槽之平坦部f(參照圖35、圖38)。
又，剪切槽350b、360b1具有朝向旋轉中心C變深之傾斜面t(依據圖17、圖18)，傾斜面t之最外周側之距上述研磨面350a、360a之深度d 為0.1mm≦d≦1mm之範圍，傾斜面t之相對於上述研磨面350a、360a之傾斜角度θ為0°≦θ≦4.5。又，於本實施形態中，藉由將傾斜角度θ設為0°、將深度d設為0.3mm，可減少殘留於槽中之成為損失之粉末。
參照圖43，於本實施形態中，在研缽2B(下研缽350/上研缽360)之中央部未設置錐形區域，成為與研磨面350a、360a相同之平面。成為如研缽2B(下研缽350/上研缽360)之研磨面350a、360a之外徑為50mm時達到最佳之構成，為了將粉碎對象物間斷地送入至研缽2B之內部，而採用芯體355。芯體355安裝於下研缽350中央部，且貫通設置於上研缽360之中央部之孔361。芯體355隨著下研缽350之旋轉而旋轉，沿著設於芯體355之螺旋葉片高效率地送至研缽2B之內部。
為了最大限度地確保研磨面350a、360a，較理想為將上研缽360之中央部之粉碎對象物之開口部(投入口)361抑制為最小之形狀，於粉碎對象物為茶葉之情形時，藉由將開口部(投入口)361之內徑設為12mm，將芯體355之外徑及下研缽350中央之安裝部350z之內徑設定為10mm，可高效率地引入茶葉。
再者，於上述各實施形態中之研缽之構成中，亦可將上研缽與下研缽之構成上下替換而使用。
(實施形態10)
又，研缽之形狀並不限於上述各實施形態中所示之圓板形狀。例如，作為實施形態10，亦可為如圖44所示之擂缽狀之研缽。參照圖44至圖52，對本實施形態之擂缽狀之研缽2C進行說明。
圖44係表示研缽2C之構造之整體圖，圖45係表示設置於上研缽41之研磨面之槽形狀之圖，且係沿圖44中之箭頭XLV方向觀察之圖(仰視圖)。圖46係沿上研缽41之旋轉中心C之旋轉軸切開之剖面圖，圖47係沿圖44中之箭頭XLVII方向觀察上研缽41之圖(俯視圖)，圖48 係自外側觀察上研缽41之側視圖。
圖49係表示設置於下研缽42之研磨面之槽形狀之圖，且係沿圖44中之箭頭XLVII方向觀察下研缽42之圖(仰視圖)。圖50係沿下研缽42之旋轉中心C之旋轉軸切開之剖面圖，圖51係沿圖44中之箭頭XLV方向觀察下研缽42之圖(仰視圖)，圖52係自外側觀察下研缽42之側視圖。
參照圖44，本實施形態中之研缽2C具備設置有研磨面211a之上研缽41及設置有研磨面221a之下研缽42。上研缽41及下研缽42均具有擂缽形狀。於上研缽41及下研缽42之中心部規定有旋轉中心C。
參照圖45及圖46，於上研缽41之研磨面211a形成有平面部203a、剪切槽201f、及輸送槽202a。又，參照圖49及圖50，於下研缽42之研磨面221a形成有平面部203a及剪切槽201f。於下研缽42未形成輸送槽，但亦可與上研缽41同樣地追加輸送槽。藉由於下研缽42亦追加輸送槽，可更快地進行茶葉之輸送。
藉由將上研缽41之研磨面211a與下研缽42之研磨面221a對向配置，沿圖44之箭頭XLVII方向觀察之情形時，設置於上研缽41之研磨面211a之槽與設置於下研缽42之研磨面221a之槽成為以旋轉中心C為中心之點對稱之配置關係。
剪切槽201f係相對於旋轉中心C旋轉對稱地設置有複數個。剪切槽201f係主要用以將粉碎對象物粉碎之槽，輸送槽202a係主要將經粉碎之粉末自研缽2C之中心部輸送至外周部之槽。
再次參照圖44，下研缽42之研磨面221a與上研缽41之研磨面211a抵接，以旋轉中心C為旋轉軸中心而相對地旋轉。如本實施形態所示，藉由將研缽之形狀設為擂缽狀，可較圓板形狀之研缽更長地配置剪切槽，而可實現較高之粉碎能力。
(實施形態11：磨粉單元300)
接下來，參照圖53及圖54，對具備上述研缽2B之作為磨粉裝置之磨粉單元300之構造進行說明。圖53係磨粉單元300之分解立體圖，圖54係磨粉單元300之縱剖面圖。
磨粉單元300具有整體上具有圓筒形狀之磨粉箱310，於下方之側面，設置有於內部插入有設置於外部之磨粉驅動力連結機構之連結用窗310w。於磨粉箱310之最下端部，形成有供經磨粉單元300粉碎之茶葉粉末取出之(落下之)取出口310a。
於磨粉箱310之內部，自下方依序設置有刮粉機340、下研缽350、上研缽360。於刮粉機340之下表面設置有向下方延伸之磨粉軸345，該磨粉軸345連結於磨粉驅動力連結機構，旋轉驅動下研缽350。
於下研缽350之中央部，設置有沿旋轉軸芯朝向上方延伸之芯體355。上研缽360係由上研缽保持構件370保持，於上研缽保持構件370之內部，收容有將上研缽360朝向下方按壓之彈簧380及彈簧保持構件390。下研缽350與上研缽360係接觸下研缽350之研磨面350a與上研缽360之研磨面360a。芯體355設置於下研缽350，通過上研缽360之開口部361而向上研缽360之上部突出。
參照圖54，於上研缽360有供旋轉止動銷390p插入之有底孔362，從而以不旋轉之方式保持於上研缽保持構件370。於下研缽350之背面，設置有複數個供設置於磨粉軸345之旋轉驅動銷345p插入之有底孔350d。
藉由於設置於外部之磨粉驅動力連結機構連結磨粉軸345，下研缽350及芯體355旋轉。藉此，自磨粉單元300之上方投入之茶葉等粉碎對象物隨著芯體355之旋轉而自上向下依序輸送，如圖43所示，可將粉碎對象物高效率地引入至研缽2B內。
以上，根據本實施形態中之研缽、磨粉機、及飲料製造裝置， 可提供一種具備能夠使研缽小型化之槽形狀之研缽、具備該研缽之磨粉機、及具備該磨粉機之飲料製造裝置。
於上述各實施形態中之磨粉機中，對為了旋轉驅動軸而使用馬達之情形進行說明，但並不限於使用馬達等電動驅動裝置之情形，亦可藉由手動而旋轉驅動軸。
應認為，以上本次所揭示之實施形態全部內容均為例示，而非對本發明之限制。本發明之範圍並非由上述說明表示而是由申請專利範圍所表示，且意欲包含與申請專利範圍均等之含義及範圍內之全部變更。
2B‧‧‧研缽
350‧‧‧下研缽
350c‧‧‧中心孔
350d‧‧‧有底孔
355‧‧‧芯體
360‧‧‧上研缽
360a‧‧‧研磨面
360b‧‧‧粉碎槽
360c‧‧‧引入槽
361‧‧‧開口部(投入口)
f‧‧‧平坦部

Claims (5)

  1. 一種研缽，其係具有設置有第1研磨面之第1研缽及設置有第2研磨面之第2研缽者，且上述第1研磨面包含自旋轉中心側朝向外周延伸且具有曲線形狀之第1槽，上述第2研磨面包含自旋轉中心側朝向外周延伸且具有曲線形狀之第2槽，於將上述第1研磨面與上述第2研磨面重疊之狀態下，上述第1槽與上述第2槽不重疊，上述第1研缽及/或上述第2研缽進而包含自旋轉中心側朝向外周延伸且具有曲線形狀之第4槽，上述第1研缽及/或上述第2研缽進而包含規定向中央部投入粉碎對象物之投入口之圓筒形狀之側面及自上述側面朝向上述研磨面開口之引入槽，上述引入槽之終端與上述第4槽之起點一致。
  2. 一種研缽，其係具有設置有第1研磨面之第1研缽及設置有第2研磨面之第2研缽者，且上述第1研磨面包含自旋轉中心側朝向外周延伸且具有曲線形狀之第1槽，上述第2研磨面包含自旋轉中心側朝向外周延伸且具有曲線形狀之第2槽，於將上述第1研磨面與上述第2研磨面重疊之狀態下，上述第1槽與上述第2槽不重疊，上述第1研缽及/或上述第2研缽進而包含自旋轉中心側朝向外周延伸且具有曲線形狀之第4槽， 上述第4槽具有朝向上述旋轉中心變深之傾斜面，上述第4槽之終端之距上述第1研磨面之深度d為0.1mm≦d≦2mm之範圍，上述傾斜面之相對於上述第1研磨面之傾斜角度θ為0°≦θ≦4.5°。
  3. 一種研缽，其係具有設置有第1研磨面之第1研缽及設置有第2研磨面之第2研缽者，且上述第1研磨面包含自旋轉中心側朝向外周延伸且具有曲線形狀之第1槽，上述第2研磨面包含自旋轉中心側朝向外周延伸且具有曲線形狀之第2槽，於將上述第1研磨面與上述第2研磨面重疊之狀態下，上述第1槽與上述第2槽不重疊，上述第1槽係具有朝向上述旋轉中心變深之傾斜面，上述傾斜面之最外周側之距上述第1研磨面之深度d為0.1mm≦d≦1mm之範圍，上述傾斜面之相對於上述第1研磨面之傾斜角度θ為0°≦θ≦4.5°；上述第2槽係具有朝向上述旋轉中心變深之傾斜面，上述傾斜面之最外周側之距上述第2研磨面之深度d為0.1mm≦d≦1mm之範圍，上述傾斜面之相對於上述第2研磨面之傾斜角度θ為0°≦θ≦4.5°。
  4. 一種研缽，其係具有設置有第1研磨面之第1研缽及設置有第2研磨面之第2研缽者，且上述第1研磨面包含自旋轉中心側朝向外周延伸且具有曲線形狀之第1槽，上述第2研磨面包含自旋轉中心側朝向外周延伸且具有曲線形 狀之第2槽，於將上述第1研磨面與上述第2研磨面重疊之狀態下，上述第1槽與上述第2槽不重疊，上述第1研缽及/或上述第2研缽進而包含自旋轉中心側朝向外周延伸且具有曲線形狀之第4槽，上述第4槽係設置與上述第1槽及/或上述第2槽交叉。
  5. 一種飲料製造裝置，其係使用粉末製造飲料者，包括：磨粉機，其將粉碎對象物粉碎而獲得上述粉末；箱，其貯存液體；及攪拌槽，其被供給藉由上述磨粉機獲得之上述粉末與上述液體，並將上述粉末與上述液體混合；且上述磨粉機係使用如請求項1至4中任一項之研缽。
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