WO2020203450A1 - 粉砕機 - Google Patents

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WO2020203450A1
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mortar
introduction
crushing
conical
cacao
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Inventor
勝 三角
尚泉 杉本
Original Assignee
シャープ株式会社
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23G—COCOA; COCOA PRODUCTS, e.g. CHOCOLATE; SUBSTITUTES FOR COCOA OR COCOA PRODUCTS; CONFECTIONERY; CHEWING GUM; ICE-CREAM; PREPARATION THEREOF
    • A23G1/00—Cocoa; Cocoa products, e.g. chocolate; Substitutes therefor
    • A23G1/04—Apparatus specially adapted for manufacture or treatment of cocoa or cocoa products
    • A23G1/16—Circular conches, i.e. rollers being displaced on a closed or circular rolling circuit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C2/00—Crushing or disintegrating by gyratory or cone crushers
    • B02C2/02—Crushing or disintegrating by gyratory or cone crushers eccentrically moved
    • B02C2/04—Crushing or disintegrating by gyratory or cone crushers eccentrically moved with vertical axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C7/00—Crushing or disintegrating by disc mills
    • B02C7/02—Crushing or disintegrating by disc mills with coaxial discs
    • B02C7/08—Crushing or disintegrating by disc mills with coaxial discs with vertical axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C7/00—Crushing or disintegrating by disc mills
    • B02C7/18—Disc mills specially adapted for grain

Definitions

  • One aspect of the present invention relates to a crusher that crushes a solid raw material such as cacao beans.
  • the present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2019-068930 filed in Japan on March 29, 2019, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • an electric powder grinder disclosed in Patent Document 1 As a crusher of this type, for example, an electric powder grinder disclosed in Patent Document 1 is known.
  • the material to be crushed is charged and crushed by a charging unit having an opening to be sent to the next stage, a coarse powder grinding unit that roughly crushes the material to be crushed from the introduction adjustment unit, and a coarse powder grinding unit. It is provided with a fine powder grinding unit that further finely crushes the material to be crushed, and an adjusting unit that adjusts the amount of the material to be crushed into the fine powder grinding unit.
  • the temperature of the introduction region is configured to be lower than the temperature of the oil content of the object to be crushed
  • the temperature of the discharge region is configured to be higher than the temperature of the oil content of the object to be crushed. It is designed to prevent the bean powder from sticking to each other.
  • FIG. 10 is a vertical cross-sectional view showing the configuration of a main part of a conventional crusher.
  • the crusher 101 shown in FIG. 10 has a conical mortar 111 including an inner mortar 121 which is a rotary mortar and an outer mortar 122 which is a fixed mortar.
  • a solid raw material to be crushed is introduced from the introduction portion 112 into the inlet portion 123 between the inner mortar 121 and the outer mortar 122.
  • the introduction portion 112 has a cylindrical shape, and the inner diameter of the lower end portion is substantially the same as the inner diameter of the outer mortar 122.
  • the solid raw material is, for example, cacao nibs. Cacao nibs are roasted and coarsely crushed cocoa beans.
  • the cacao beans have an oil content of about 50% and a melting point of about 35 ° C.
  • the cacao powder has heat when it is crushed, the conical mortar 111 has heat due to friction during the crushing operation, and the heat of the conical mortar 111 is transferred to the introduction portion 112. Therefore, the oil is dissolved from the cacao powder, and the cacao powder is deposited on the inner surface of the introduction portion 112 (deposited powder 114 in FIG. 10). As a result, the cacao nibs 113 cannot be smoothly supplied from the introduction unit 112 to the conical mortar 111.
  • FIG. 11 shows a general trouble state resulting from an increase in the deposited powder 114 shown in FIG.
  • FIG. 11A is a rat hole
  • FIG. 11B is a bridge
  • FIG. 11C is a blocking state
  • FIG. 11D is a state in which adhesion residue is generated.
  • One aspect of the present invention is to realize a crusher capable of suppressing the accumulation of powder of the solid raw material on the inner surface of the introduction portion where the solid raw material is put into the conical mortar.
  • the crusher according to one aspect of the present invention has a conical mortar composed of an inner mortar which is a rotary mortar and an outer mortar which is a fixed mortar, and the inner mortar and the outer mortar
  • FIG. 5 It is a perspective view of the crushing apparatus provided with the crushing unit as the crusher of embodiment of this invention. It is a perspective view of the crushing unit shown in FIG. It is an exploded perspective view of the crushing unit shown in FIG. It is a perspective view which includes the vertical cross section of the crushing unit shown in FIG. It is a front view of the vertical cross-sectional portion of the crushing unit shown in FIG. It is explanatory drawing which shows the detailed structure of the crushing unit shown in FIG. 5, and the operation of a crushing unit. It is explanatory drawing which shows the detailed structure of the crushing unit of another embodiment of this invention, and the operation of a crushing unit. It is explanatory drawing which shows the detailed structure of the pulverization unit of still another embodiment of this invention, and the operation of the pulverization unit.
  • FIG. 11 (a) is a rat hole
  • FIG. 11 (b) is a bridge
  • FIG. 11D is a state in which adhesion residue has occurred.
  • the crushing method in which the particle size of the crushed material is adjusted by the clearance between the rotating grindstone like a millstone and the fixed grindstone, has the same basic idea even if the material is changed from natural stone to ceramic or metal. is there. This is the same in both dry crushing and wet crushing, which is a typical example in which crushing of buckwheat seeds in buckwheat production is performed by dry method and crushing of soybean in tofu production is performed by wet method. .. Milling by the stone mill method is used in various fields, but it is carried out by adjusting the clearance between the rotary grindstone part and the fixed grindstone part so that the desired particle size can be obtained by one-step crushing regardless of whether it is dry or wet. Has been done. Further, even in a crusher made of a metal such as stainless steel, the clearance between the rotary blade and the fixed blade is designed and implemented so that the crushed product of the desired size can be obtained by one-step crushing. ..
  • cocoa beans that have been fermented, dried, roasted, and peeled and processed into what is called cocoa nibs are used.
  • the stone mill method may be used, and the clearance between the stone mills is adjusted step by step. Grinding should be repeated multiple times with a gradual reduction in clearance until the desired smooth chocolate is obtained.
  • the size of a single grain of cacao, which is the raw material, is relatively large and disadvantageous for clearance. That is, since cacao is gradually finely crushed, it takes time to obtain the desired particles.
  • cacao For crushing cacao, wet crushing is adopted by utilizing the fact that the melting point of cacao is about 35 ° C and it becomes a liquid (paste) due to the frictional heat between the mortar and cacao nibs during crushing cacao nibs.
  • the temperatures of cacao and mortar during crushing are determined by the circumstances and have not been controlled in the past. If the temperature is low, the cacao cannot flow in the mortar and sticks to the groove, cannot be crushed, and the load on the motor increases. On the other hand, if the temperature is too high, the cocoa may be scorched, degrading the quality of the cocoa.
  • FIG. 1 is a perspective view of a crushing device 1 including a crushing unit 11 as the crusher of the present embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view of the crushing unit 11 shown in FIG.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the crushing unit 11 shown in FIG.
  • FIG. 4 is a perspective view including a vertical cross section of the crushing unit 11 shown in FIG.
  • FIG. 5 is a front view of a vertical cross-sectional portion of the crushing unit 11 shown in FIG.
  • the crushing device 1 includes a crushing unit 11, a heat insulating container 12, a hopper 13, a motor 14, and a powder take-out lever 15.
  • the crushing unit 11 is housed inside the heat insulating container 12, and the hopper 13 is mounted on the crushing unit 11.
  • the hopper 13 accommodates a solid material.
  • the case where the solid raw material is cacao nibs will be described.
  • the motor 14 is provided below the crushing device 1 and rotates the crushing portion 26 of the crushing unit 11.
  • the powder take-out lever 15 is located on the side of the crushing device 1. By rotating the powder take-out lever 15 downward, the cacao nibs powder (cacao powder) crushed by the crushing unit 11 can be taken out from the take-out port 16.
  • the crushing unit 11 has a housing portion 21 at the upper portion and a collection / transport portion 22 at the lower portion.
  • the housing portion 21 has a handle 23 used when the crushing unit 11 is taken in and out of the inside of the heat insulating container 12.
  • a hopper receiving portion 24, an introduction portion 25, and a crushing portion 26 are provided from top to bottom.
  • the hopper receiving portion 24 receives the hopper 13 arranged on the crushing unit 11.
  • the hopper receiving portion 24 has an opening at the lower end portion.
  • the hopper 13 houses the cacao nibs, and the introduction unit 25 receives the cacao nibs supplied from the hopper 13 via the hopper receiving unit 24.
  • the introduction portion 25 has an opening 25a at the lower end portion.
  • the crushing portion 26 has a conical mortar 27 in the central portion and a flat mortar 28 around the conical mortar 27.
  • the conical mortar 27 includes an inner mortar 29 which is a rotary mortar and an outer mortar 30 which is a fixed mortar.
  • the outer mortar 30 has a cylindrical shape, and the inner mortar 29 is inserted into the outer mortar 30 and has a shape in which the outer diameter gradually decreases from the lower part to the upper part.
  • the inside of the outer mortar 30 at the upper end of the conical mortar 27 is the inlet portion 33 of the cacao nibs.
  • the conical mortar 27 crushes the cacao nibs 45 (see FIG. 6, solid raw material) charged from the introduction unit 25 into coarse cacao powder.
  • the flat mortar 28 is composed of a lower mortar 31 which is a rotary mortar and an upper mortar 32 which is a fixed mortar.
  • the lower mortar 31 is fixed to the outer peripheral portion of the inner mortar 29 and is integrated with the inner mortar 29.
  • the upper mortar 32 is fixed to the outer peripheral portion of the outer mortar 30 and is integrated with the outer mortar 30.
  • a central shaft 37 is provided at the center of the inner mortar 29 and the lower mortar 31.
  • the flat mortar 28 grinds the coarse cacao powder formed by the conical mortar 27 into fine cacao powder.
  • the recovery transport unit 22 has a material receiving unit 34 at the upper portion, a transport passage 35 connected to the material receiving unit 34, and a drive transmission unit 36 under the material receiving unit 34.
  • a crushing portion 26 is arranged on the material receiving portion 34, and the material receiving portion 34 receives the cacao powder formed by the crushing portion 26.
  • the transport passage 35 transports the cacao powder received by the material receiving unit 34 downward.
  • the drive transmission unit 36 transmits the driving force of the motor 14 to the central shaft 37 of the crushing unit 26 mounted on the material receiving unit 34, and rotates the crushing unit 26 (inner mill 29 and lower mill 31).
  • FIGS. 4 and 5 show a state in which the inner mortar 29 of the conical mortar 27 is provided with the adhesion prevention / stirring member 44 described with reference to FIG.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing a detailed configuration of the crushing unit 11 shown in FIG. 5 and an operation of the crushing unit 11.
  • the diameter of the opening 25a of the introduction portion 25 is smaller than the inner diameter of the outer mortar 30 of the inlet portion 33 of the conical mortar 27.
  • the rotational force of the inner mortar 29 propagates between the cocoa nibs 45, and the cocoa nibs 45 of the introduction portion 25 are also moved.
  • the cocoa nibs 45 are charged into the inlet 33 of the conical mortar 27.
  • the cocoa nibs 45 and the cocoa powder formed by crushing the cocoa nibs 45 rotate in a small area in the inlet 33 of the conical mortar 27 under the introduction portion 25, and it becomes difficult for the cocoa nibs 45 to flow back to the introduction portion 25.
  • the range in which the force is propagated can also be suppressed. This is because the lower surface of the introduction portion 25 becomes a so-called barb, and the backflow of the cacao nibs 45 and the cacao powder to the introduction portion 25 is suppressed. Further, the rubbing between the cacao nibs 45 can be reduced, and the generation of cacao powder at the introduction portion 25 can be suppressed. As a result, the accumulation of cacao powder (powder of solid raw material) in the introduction unit 25 can be suppressed, and the cacao nibs 45 can be smoothly charged from the introduction unit 25 to the conical mortar 27. Further, in the conical mortar 27, the backflow of the charged cacao nibs 45 to the introduction portion 25 is suppressed on the lower surface of the introduction portion 25, and the charged cacao nibs 45 can be efficiently crushed.
  • the inner diameter of the introduction portion 25 gradually decreases from the upper portion toward the opening 25a. That is, the inner surface of the introduction portion 25 is an inclined surface whose diameter gradually decreases from the upper portion toward the opening 25a.
  • the cacao nibs 45 receive the rotational force propagated from the inlet 33 of the conical mortar 27, and rotate (turn) also at the introduction portion 25 near the opening 25a. Due to this rotation, a force that tends to move in the centrifugal (outward) direction acts on the cacao nibs 45, the cacao nibs 45 and the cacao powder are pressed against the inner surface of the introduction portion 25, and the cacao powder is deposited so as to be gradually compacted. Become.
  • the cacao powder can move upward and pass the force of pushing against the inner surface of the introduction portion 25.
  • the cacao powder easily moves upward along the slope of the introduction portion 25, and is near the opening 25a of the introduction portion 25. It becomes difficult to accumulate in one place.
  • the inclination angle of the inner surface of the introduction portion 25 with respect to the horizontal plane is preferably 45 ° ⁇ ⁇ 75 °, where ⁇ is the inclination angle. If the inclination angle ⁇ is 45 ° or less, the diameter of the introduction portion 25 becomes too large, and cacao nibs may remain on the slope. On the other hand, when the inclination angle ⁇ is 75 ° or more, the effect of releasing the force for compacting the cacao powder acting in the centrifugal direction due to rotation is small. Therefore, the cacao powder returned from the conical mortar 27 to the introduction portion 25 is difficult to move above the introduction portion 25, and easily accumulates in the vicinity of the opening 25a.
  • the relationship between the inner diameter of the outer mortar 30 of the inlet 33 of the conical mortar 27 and the diameter of the opening 25a of the introduction portion 25 is that the inner diameter of the outer mortar 30 of the inlet 33 is D1 and the diameter of the opening 25a of the introduction portion 25.
  • d1 it is preferable that 0.5 ⁇ d1 / D1 ⁇ 0.8.
  • (Claim 3) Regarding the relationship between the gap between the lower surface of the introduction portion 25 and the upper surface of the inner mortar 29 and the outer diameter of the upper end portion of the inner mortar 29, the gap between the lower surface of the introduction portion 25 and the upper surface of the inner mortar 29 is the gap h1 and the inner mortar 29.
  • the outer diameter of the upper end portion of the above is D2, it is preferable that 0.5 ⁇ 2h1 / (D1-D2) ⁇ 1.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing a detailed configuration of the crushing unit 11 of the present embodiment and the operation of the crushing unit 11.
  • the crushing unit 11 of the present embodiment includes a rotating adhesion prevention protrusion 41 between the inner mortar 29 and the outer mortar 30 of the conical mortar 27.
  • the adhesion prevention protrusion member 41 is bent diagonally downward so that one end side portion is fixed to the upper surface of the inner mortar 29 with a screw and the other end side portion is inserted between the inner mortar 29 and the outer mortar 30. ing.
  • the other end side portion of the adhesion prevention protrusion member 41 scrapes off the accumulated powder 42 generated on the inner peripheral surface of the outer mortar 30.
  • the accumulated powder 42 is generated on the inner peripheral surface of the outer mortar 30 at the inlet portion 33, and the crushing efficiency in the conical mortar 27 is lowered.
  • the reason why the deposited powder 42 is generated is that the cacao powder has heat when it is crushed and the conical mortar 27 has heat due to friction during the crushing operation, as in the case described with reference to FIG. This is because the oil is dissolved and the cacao powder is deposited on the inner peripheral surface of the outer mill 30 at the inlet 33. Therefore, in the crushing unit 11 of the present embodiment, the adhesion prevention protrusion member 41 is provided on the inner mortar 29, and the adhesion prevention protrusion member 41 that rotates together with the inner mortar 29 scrapes off the accumulated powder 42.
  • the adhesion prevention protrusion member 41 is provided on the inner mortar 29 and is not limited to a configuration in which the inner mortar 29 rotates together, and may be configured to be driven by another mechanism to rotate.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing a detailed configuration of the crushing unit 11 of the present embodiment and the operation of the crushing unit 11.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a state in which the adhesion prevention / stirring member 44 of the conical mortar 27 is attached to the inner mortar 29.
  • the crushing unit 11 of the present embodiment includes a rotating rod-shaped stirring member 43 provided in the moving path of the cacao nibs 45 leading to the introduction portion 25.
  • the stirring member 43 is connected to one end of the adhesion prevention protrusion member 41, and is configured as a part of the adhesion prevention / stirring member 44 having the adhesion prevention protrusion member 41 and the stirring member 43.
  • the stirring member 43 is inserted into the inside of the introduction portion 25 from the opening 25a of the introduction portion 25 and reaches the lower part of the hopper receiving portion 24. Since the stirring member 43 is provided on the inner mortar 29, it rotates together with the inner mortar 29. As a result, it is possible to prevent the cacao nibs 45 from staying in the movement path of the cacao nibs 45 leading to the introduction unit 25, and to smoothly feed the cacao nibs 45 into the conical mortar 27 via the introduction unit 25.
  • the stirring member 43 is not limited to the configuration provided as a part of the adhesion prevention / stirring member 44, and may be provided independently. Further, the stirring member 43 is not limited to the configuration provided in the inner mortar 29 and rotating together with the inner mortar 29, and may be configured to be driven by another mechanism to rotate.
  • the crusher according to the first aspect of the present invention has a conical mortar composed of an inner mortar which is a rotary mortar and an outer mortar which is a fixed mortar, and is inserted into an inlet portion between the inner mortar and the outer mortar.
  • the solid raw material having an oil content is crushed by the conical mortar, and the crushing portion has an opening at the lower end, and the diameter of the opening is smaller than the inner diameter of the outer mortar at the inlet. It is provided with an introduction portion for feeding a solid raw material from the opening into the inlet of the conical mortar.
  • the crusher according to the second aspect of the present invention may have a configuration in which the inner diameter of the introduction portion gradually decreases from the upper portion toward the opening portion in the first aspect.
  • the crusher according to the fourth aspect of the present invention has a gap h1 between the lower surface of the introduction portion and the upper surface of the inner mortar, and the outer diameter of the upper end portion of the inner mortar. Assuming that is D2, 0.5 ⁇ 2h1 / (D1-D2) ⁇ 1 may be established.
  • the crusher according to the fifth aspect of the present invention may have a configuration in which 45 ° ⁇ ⁇ 75 ° holds, where ⁇ is the inclination angle of the inner surface of the introduction portion in any one of the above aspects 1 to 4.
  • the crusher according to the sixth aspect of the present invention may be configured to include a rotating adhesion prevention protrusion member between the outer mortar and the inner mortar in any one of the above aspects 1 to 5.
  • the crusher according to the seventh aspect of the present invention has a hopper for supplying the solid raw material to the introduction part and the introduction part of the solid raw material on the introduction part. It may be configured to be provided in the path leading to the above and include a rotating rod-shaped stirring member.

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Abstract

導入部の内面での固体原料の粉末の堆積を抑制する。粉砕ユニットは、コニカル臼の入口部に投入されたカカオニブをコニカル臼にて粉砕する粉砕部と、下端部の開口部の径が入口部の外臼の内径よりも小さく、カカオニブを開口部からコニカル臼の入口部に投入する導入部とを備える。

Description

粉砕機
　本発明の一態様は、カカオ豆等の固体原料を粉砕する粉砕機に関する。本願は、２０１９年３月２９日に日本で出願された特願２０１９－０６８９３０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　この種の粉砕機としては、例えば特許文献１に開示されている電動粉挽き機が知られている。この電動粉挽き機は、被粉砕物が投入され、次段に送る開口を有する投入部と、導入調整部からの被粉砕物を粗く粉砕する粗粉挽き部と、粗粉挽き部で粉砕された被粉砕物をさらに細かく粉砕する精細粉挽き部と、精細粉挽き部への被粉砕物の導入量を調整する調整部とを備えている。
　また、特許文献１では、導入領域の温度が被粉砕物が有する油分の温度より低くなるように構成し、排出領域の温度が被粉砕物が有する油分の温度よりも高くなるよう構成し、カカオ豆の粉同士の固着を防止できるようにしている。
日本国公開公報「特開２０１８－６９１３６号公報」（２０１８年５月１０日公開）
　しかしながら、上記従来の粉砕機は、次のような問題点を有している。図１０は、従来の粉砕機の要部の構成を示す縦断面図である。図１０に示す粉砕機１０１は、回転臼である内臼１２１と固定臼である外臼１２２とからなるコニカル臼１１１を有している。内臼１２１と外臼１２２との間の入口部１２３には、粉砕される固体原料が導入部１１２から投入される。導入部１１２は、円筒形であり、下端部の内径が外臼１２２の内径と略同一になっている。固体原料は例えばカカオニブである。カカオニブは、カカオ豆を焙煎して粗粉砕したものである。カカオ豆は、油分が５０％程度であり、融点は３５℃程度である。
　このような粉砕機１０１において、カカオニブ１１３を粉砕するために、内臼１２１が回転すると、内臼１２１と外臼１２２とによりカカオニブ１１３が粉砕される。この場合、コニカル臼１１１での粉砕能力以上のカカオニブ１１３が入口部１２３に投入された場合、コニカル臼１１１の内部に入りきらないカカオニブ１１３、およびコニカル臼１１１によりカカオニブ１１３を粉砕して形成されたカカオ粉末は、図１０に矢印にて示すように、コニカル臼１１１の入口部１２３から導入部１１２へと逆流する。また、カカオ粉末は粉砕されることで熱を持ち、コニカル臼１１１は粉砕動作時の摩擦によって熱を持ち、コニカル臼１１１の熱は導入部１１２へと伝わる。このため、カカオ粉末から油分が溶け出し、導入部１１２の内面にカカオ粉末が堆積する（図１０の堆積粉末１１４）。この結果、導入部１１２からコニカル臼１１１へのカカオニブ１１３の供給を円滑に行えなくなる。
　図１１は、図１０に示した堆積粉末１１４が増加した結果に生じる一般的なトラブルの状態を示す。図１１の（ａ）はラットホール、図１１の（ｂ）はブリッジ、図１１の（ｃ）はブロッキング、図１１の（ｄ）は付着残留が生じた状態である。
　本発明の一態様は、コニカル臼に固体原料を投入する導入部の内面における固体原料の粉末の堆積を抑制することができる粉砕機を実現することを目的とする。
　上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る粉砕機は、回転臼である内臼と固定臼である外臼とからなるコニカル臼を有し、前記内臼と前記外臼との間の入口部に投入された、油分を有する固体原料を前記コニカル臼にて粉砕する粉砕部と、下端部に開口部を有し、前記開口部の径が前記入口部の前記外臼の内径よりも小さく、供給された前記固体原料を前記開口部から前記コニカル臼の前記入口部に投入する導入部とを備えている。
　本発明の一態様によれば、コニカル臼に固体原料を投入する導入部の内面における固体原料の粉末の堆積を抑制することができる。
本発明の実施形態の粉砕機としての粉砕ユニットを備える粉砕装置の斜視図である。 図１に示した粉砕ユニットの斜視図である。 図２に示した粉砕ユニットの分解斜視図である。 図２に示した粉砕ユニットの縦断面を含む斜視図である。 図４に示した粉砕ユニットの縦断面部分の正面図である。 図５に示した粉砕ユニットの詳細な構成、および粉砕ユニットの動作を示す説明図である。 本発明の他の実施形態の粉砕ユニットの詳細な構成、および粉砕ユニットの動作を示す説明図である。 本発明のさらに他の実施形態の粉砕ユニットの詳細な構成、および粉砕ユニットの動作を示す説明図である。 図８に示したコニカル臼の内臼に対する付着防止・撹拌部材の取り付け状態を示す斜視図である。 従来の粉砕機の要部の構成を示す縦断面図である。 図１０に示した堆積粉末が増加した結果に生じる一般的なトラブルの状態を示す図であって、図１１の（ａ）はラットホール、図１１の（ｂ）はブリッジ、図１１の（ｃ）はブロッキング、図１１の（ｄ）は付着残留が生じた状態である。
　（固体原料の粉砕についての概要）
　穀類や豆類等の固体の粉砕は、固体が粉砕されることによって用途が飛躍的に拡大するため、さまざま食品に対して利用されている。しかしながら、均一な粉砕物を効率良く、かつ風味の劣化を防いで行うことの困難さもまた良く知られているところである。粉砕効率を重視すれば、粉砕物の粒子が粗く不均一となり、小麦粉、蕎麦粉等では滑らかさが失われ、うどんや蕎麦の品質が低下するのみならず、粉砕時に余分な熱が掛かるために酸化による風味の劣化が起こり易い。粉砕時に余分な摩擦熱が粉砕物に加わった場合、お茶では新鮮な風味が損なわれ、豆乳では青臭さの強いものになってしまう。臼をゆっくりと回転させて粉砕物を粉砕するという古くからの考え方は、摩擦熱の発生が抑えられるので、加工中の粉砕物の風味の劣化を防ぐという点で極めて理にかなっている。
　石臼のように回転する砥石と固定された砥石の間のクリアランスによって、粉砕物の粒度を調整するという粉砕方式は、材質が天然石からセラミック、金属へと変わっても、基本的な考えは同じである。これは乾式粉砕においても、湿式粉砕に於いても同様であり、蕎麦製造における蕎麦の実の粉砕は乾式で行われ、豆腐製造に於ける大豆の粉砕は湿式で行われている代表例である。石臼方式での粉砕は、様々な分野で利用されているが、乾式、湿式を問わず１段の粉砕で目的の粒子サイズとなるよう、回転砥石部と固定砥石部のクリアランス調整を行って実施されている。また、材質をステンレスの様な金属とした粉砕機においても、その回転刃と固定刃とのクリアランスの調整は、１段の粉砕で目的のサイズの粉砕物となるよう設計され、実施されている。
　例えば、チョコレートの場合、カカオ豆を、発酵、乾燥、焙煎、皮の除去処理がなされ、いわゆるカカオニブと呼ばれる状態に加工されたものを使用する。チョコレート工房など店舗で粉砕する場合は石臼方式を利用することがあり、石臼同士のクリアランスを段階的に調整する。所望の滑らかなチョコレートになるまで、クリアランスを徐々に狭くしながら粉砕を複数回繰り返す必要がある。原料であるカカオの一粒のサイズはクリアランスに対して比較的大きく不利である。すなわち、カカオは徐々に細かく粉砕されるので、目的とする粒子となるまでに時間が掛かることとなる。
　カカオの粉砕には、カカオの融点が３５℃程度であり、カカオニブ粉砕時の臼とカカオニブとの摩擦熱により液（ペースト）状となることを利用し、湿式粉砕を採用する。粉砕中のカカオおよび臼の温度は成り行きで決まることになり従来制御されてこなかった。温度が低ければ、カカオが臼内で流動できず溝に固着し、粉砕できない上、モーターへの負荷が増大することになる。一方温度が高すぎる場合は、カカオが焦げ付くことがあり、カカオの品質を低下させることになる。
　〔実施形態１〕
　以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。図１は、本実施形態の粉砕機としての粉砕ユニット１１を備える粉砕装置１の斜視図である。図２は、図１に示した粉砕ユニット１１の斜視図である。図３は、図２に示した粉砕ユニット１１の分解斜視図である。図４は、図２に示した粉砕ユニット１１の縦断面を含む斜視図である。図５は、図４に示した粉砕ユニット１１の縦断面部分の正面図である。
　（粉砕装置１の概要）
　図１に示すように、粉砕装置１は、粉砕ユニット１１、保温容器１２、ホッパー１３、モータ１４および粉末取出しレバー１５を備えている。
　粉砕ユニット１１は保温容器１２の内部に収容され、ホッパー１３は粉砕ユニット１１の上に取り付けられている。ホッパー１３は固体原料を収容する。本実施形態では固体原料がカカオニブである場合について説明する。モータ１４は粉砕装置１の下部に設けられ、粉砕ユニット１１の粉砕部２６を回転させる。粉末取出しレバー１５は粉砕装置１の側部に位置する。粉末取出しレバー１５が下方へ回転操作されることにより、粉砕ユニット１１にて粉砕されたカカオニブの粉末（カカオ粉末）を取出し口１６から取り出すことができる。
　（粉砕ユニット１１の構成）
　図２から図５示すように、粉砕ユニット１１は、上部に筐体部２１を有し、下部に回収搬送部２２を有している。筐体部２１は、粉砕ユニット１１を保温容器１２の内部に対して出し入れする際に使用するハンドル２３を有している。筐体部２１の内部には、上から下方へ、ホッパー受部２４、導入部２５および粉砕部２６が設けられている。
　ホッパー受部２４は、粉砕ユニット１１の上に配置されるホッパー１３を受ける。ホッパー受部２４は下端部に開口部を有する。ホッパー１３はカカオニブを収容しており、導入部２５は、ホッパー１３からホッパー受部２４を介して供給されるカカオニブを受け入れる。導入部２５は下端部に開口部２５ａを有する。
　粉砕部２６は、中央部にコニカル臼２７を有し、コニカル臼２７の周りに平臼２８を有する。コニカル臼２７は、回転臼である内臼２９と固定臼である外臼３０とからなる。外臼３０は円筒形状を有し、内臼２９は外臼３０に挿入され、下部から上部へ向かうにしたがって、外径が漸次小さくなった形状を有する。コニカル臼２７の上端部における外臼３０の内側は、カカオニブの入口部３３となっている。コニカル臼２７は、導入部２５から投入されたカカオニブ４５（図６参照、固体原料）を粉砕し、粗いカカオ粉末とする。
　平臼２８は、回転臼である下臼３１と固定臼である上臼３２とからなる。下臼３１は内臼２９の外周部に固定され、内臼２９と一体となっている。上臼３２は外臼３０の外周部に固定され、外臼３０と一体となっている。内臼２９および下臼３１の中心部には中心軸３７が設けられている。平臼２８は、コニカル臼２７にて形成された粗いカカオ粉を微細なカカオ粉末に粉砕する。
　回収搬送部２２は、上部に材料受部３４を有し、材料受部３４に接続された搬送通路３５を有し、材料受部３４の下に駆動伝達部３６を有している。材料受部３４の上には粉砕部２６が配置され、材料受部３４は粉砕部２６にて形成されたカカオ粉末を受ける。搬送通路３５は、材料受部３４が受けたカカオ粉末を下方へ搬送する。駆動伝達部３６は、モータ１４の駆動力を材料受部３４上に載置されている粉砕部２６の中心軸３７に伝達し、粉砕部２６（内臼２９および下臼３１）を回転させる。
　なお、図４および図５では、コニカル臼２７の内臼２９に図７にて説明する付着防止・撹拌部材４４が設けられている状態を示している。
　（粉砕ユニット１１の詳細な構成、動作および利点）
　図６は、図５に示した粉砕ユニット１１の詳細な構成、および粉砕ユニット１１の動作を示す説明図である。
　図６に示すように、導入部２５の開口部２５ａの径は、コニカル臼２７の入口部３３の外臼３０の内径よりも小さくなっている。コニカル臼２７の入口部３３において、内臼２９の回転力はカカオニブ４５同士を伝搬し、導入部２５のカカオニブ４５も動かされることになるが、上記構成により、コニカル臼２７の入口部３３に投入されたカカオニブ４５およびカカオニブ４５を粉砕して形成されたカカオ粉末は、導入部２５の下のコニカル臼２７の入口部３３内の小さい範囲にて回転し、導入部２５へ逆流し難くなり、回転力が伝搬される範囲も抑制できる。これは、導入部２５の下面がいわゆる返しとなり、カカオニブ４５およびカカオ粉末の導入部２５への逆流を抑制するためである。さらに、カカオニブ４５同士の擦れを低減し、導入部２５でのカカオ粉末の発生を抑制できる。この結果、導入部２５でのカカオ粉末（固体原料の粉末）の堆積を抑制し、導入部２５からコニカル臼２７へのカカオニブ４５の投入を円滑に行うことができる。また、コニカル臼２７では、投入されたカカオニブ４５の導入部２５への逆流を導入部２５の下面にて抑制し、投入されたカカオニブ４５を効率よく粉砕することができる。
　また、導入部２５の内径は、上部から開口部２５ａに向うにしたがって漸次小さくなっている。すなわち、導入部２５の内面は、上部から開口部２５ａに向うにしたがって径が漸次小さくなる傾斜面となっている。カカオニブ４５は、コニカル臼２７の入口部３３から伝搬される回転力を受け、開口部２５ａ付近の導入部２５においても回転（旋回）することになる。この回転によりカカオニブ４５には遠心（外）方向に移動しようとする力が働き、カカオニブ４５およびカカオ粉末は導入部２５の内面に押しつけられ、カカオ粉末は徐々に押し固められるように堆積することになる。そこで、導入部２５が傾斜面を備えることで、カカオ粉末は、上方へと移動し、導入部２５の内面に押しけようとする力を受け流すことが可能となる。これにより、コニカル臼２７から導入部２５へカカオ粉末が戻ってきた場合であっても、そのカカオ粉末は、導入部２５の斜面に沿って上方へ移動し易く、導入部２５の開口部２５ａ付近の一か所に堆積し難くなる。
　導入部２５の内面の水平面に対する傾斜角度は、傾斜角度をθとすると、４５°＜θ＜７５°であることが好ましい。傾斜角度θは、４５°以下にすると、導入部２５の径が大きくなり過ぎる上、斜面にカカオニブが残留することがある。一方、傾斜角度θは、７５°以上にすると、回転による遠心方向に働くカカオ粉末を押し固めようとする力を上方へ逃がす効果が少ない。したがって、コニカル臼２７から導入部２５へ戻ってきたカカオ粉末が導入部２５の上方へ移動し難く、開口部２５ａ付近にて堆積し易くなる。
　コニカル臼２７の入口部３３の外臼３０の内径と導入部２５の開口部２５ａの径との関係は、入口部３３の外臼３０の内径をＤ１、導入部２５の開口部２５ａの径をｄ１とすると、０．５＜ｄ１／Ｄ１＜０．８であることが好ましい。（請求項３）
　導入部２５の下面と内臼２９の上面との隙間、および内臼２９の上端部の外径の関係は、導入部２５の下面と内臼２９の上面との隙間を隙間ｈ１、内臼２９の上端部の外径をＤ２とすると、０．５＜２ｈ１／（Ｄ１－Ｄ２）＜１であることが好ましい。
　２ｈ１／（Ｄ１－Ｄ２）は、０．５以下であると、カカオニブ４５がコニカル臼２７の内臼２９と外臼３０との間に入り難くなる。一方、２ｈ１／（Ｄ１－Ｄ２）は、１以上であると、導入部２５から入口部３３に投入されたカカオニブ４５が導入部２５へ戻り易くなる。
　〔実施形態２〕
　本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
　（粉砕ユニット１１の詳細な構成、動作および利点）
　図７は、本実施形態の粉砕ユニット１１の詳細な構成、および粉砕ユニット１１の動作を示す説明図である。
　図７に示すように、本実施形態の粉砕ユニット１１は、コニカル臼２７の内臼２９と外臼３０との間に、回転する付着防止突起部材４１を備えている。付着防止突起部材４１は、一端部側部分が内臼２９の上面にねじにて固定され、他端部側部分が内臼２９と外臼３０との間に入り込むように、斜め下方へ折り曲げられている。付着防止突起部材４１の他端部側部分は、外臼３０の内周面に生じた堆積粉末４２を掻き取るようになっている。これにより、粉砕ユニット１１では、コニカル臼２７に堆積粉末４２が生じることによるコニカル臼２７での粉砕効率の低下を抑制できるようにしている。
　コニカル臼２７では、カカオニブ４５を長時間粉砕していると、入口部３３における外臼３０の内周面に堆積粉末４２が生じ、コニカル臼２７での粉砕効率が低下する。堆積粉末４２が生じる理由は、図１０にて説明した場合と同様、粉砕されることでカカオ粉末が熱を持ち、コニカル臼２７が粉砕動作時の摩擦によって熱を持ち、これら熱によってカカオ粉末から油分が溶け出し、カカオ粉末が入口部３３における外臼３０の内周面に堆積するためである。そこで、本実施形態の粉砕ユニット１１では、内臼２９に付着防止突起部材４１を設け、内臼２９とともに回転する付着防止突起部材４１により堆積粉末４２を掻き落とすようにしている。
　なお、付着防止突起部材４１は、内臼２９に設けられ、内臼２９ともに回転する構成に限定されず、他の機構に駆動されて回転する構成であってもよい。
　〔実施形態３〕
　本発明のさらに他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
　（粉砕ユニット１１の詳細な構成、動作および利点）
　図８は、本実施形態の粉砕ユニット１１の詳細な構成、および粉砕ユニット１１の動作を示す説明図である。図９は、コニカル臼２７の内臼２９に対する付着防止・撹拌部材４４の取り付け状態を示す斜視図である。
　図８に示すように、本実施形態の粉砕ユニット１１は、導入部２５に至るカカオニブ４５の移動経路に設けられた、回転する棒状の撹拌部材４３を備えている。本実施形態では、撹拌部材４３は、付着防止突起部材４１の一端部に接続され、付着防止突起部材４１および撹拌部材４３を有する付着防止・撹拌部材４４の一部として構成されている。
　撹拌部材４３は、導入部２５の開口部２５ａから導入部２５の内部へ挿入され、ホッパー受部２４の下部に達している。撹拌部材４３は、内臼２９に設けられているので、内臼２９とともに回転する。これにより、導入部２５に至るカカオニブ４５の移動経路において、カカオニブ４５が滞留する事態を防止し、導入部２５を介してカカオニブ４５を円滑にコニカル臼２７に投入することができる。
　なお、撹拌部材４３は、付着防止・撹拌部材４４の一部として設けられた構成に限定されず、単独に設けられていてもよい。また、撹拌部材４３は、内臼２９に設けられ、内臼２９ともに回転する構成に限定されず、他の機構に駆動されて回転する構成であってもよい。
　〔まとめ〕
　本発明の態様１に係る粉砕機は、回転臼である内臼と固定臼である外臼とからなるコニカル臼を有し、前記内臼と前記外臼との間の入口部に投入された、油分を有する固体原料を前記コニカル臼にて粉砕する粉砕部と、下端部に開口部を有し、前記開口部の径が前記入口部の前記外臼の内径よりも小さく、供給された前記固体原料を前記開口部から前記コニカル臼の前記入口部に投入する導入部とを備えている。
　本発明の態様２に係る粉砕機は、上記態様１において、前記導入部の内径は、上部から前記開口部に向うにしたがって漸次小さくなっている構成としてもよい。
　本発明の態様３に係る粉砕機は、上記態様１または２において、前記入口部の前記外臼の内径をＤ１、前記導入部の開口部の径をｄ１とすると、０．５＜ｄ１／Ｄ１＜０．８が成り立つ構成としてもよい。
　本発明の態様４に係る粉砕機は、上記態様１から３のいずれか１態様において、前記導入部の下面と前記内臼の上面との隙間を隙間ｈ１、前記内臼の上端部の外径をＤ２とすると、０．５＜２ｈ１／（Ｄ１－Ｄ２）＜１が成り立つ構成としてもよい。
　本発明の態様５に係る粉砕機は、上記態様１から４のいずれか１態様において、前記導入部の内面の傾斜角度をθとすると、４５°＜θ＜７５°が成り立つ構成としてもよい。
　本発明の態様６に係る粉砕機は、上記態様１から５のいずれか１態様において、前記外臼と前記内臼との間に、回転する付着防止突起部材を備えている構成としてもよい。
　本発明の態様７に係る粉砕機は、上記態様１から６のいずれか１態様において、前記導入部の上に、前記固体原料を前記導入部へ供給するホッパーと、前記固体原料の前記導入部に至る経路に設けられ、回転する棒状の撹拌部材とを備えている構成としてもよい。

Claims (7)

  1. 　回転臼である内臼と固定臼である外臼とからなるコニカル臼を有し、前記内臼と前記外臼との間の入口部に投入された、油分を有する固体原料を前記コニカル臼にて粉砕する粉砕部と、
    　下端部に開口部を有し、前記開口部の径が前記入口部の前記外臼の内径よりも小さく、供給された前記固体原料を前記開口部から前記コニカル臼の前記入口部に投入する導入部とを備えていることを特徴とする粉砕機。
  2. 　前記導入部の内径は、上部から前記開口部に向うにしたがって漸次小さくなっていることを特徴とする請求項１に記載の粉砕機。
  3. 　前記入口部の前記外臼の内径をＤ１、前記導入部の開口部の径をｄ１とすると、
    　０．５＜ｄ１／Ｄ１＜０．８
    が成り立つことを特徴とする請求項１または２に記載の粉砕機。
  4. 　前記導入部の下面と前記内臼の上面との隙間を隙間ｈ１、前記内臼の上端部の外径をＤ２とすると、
    　０．５＜２ｈ１／（Ｄ１－Ｄ２）＜１
    が成り立つことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の粉砕機。
  5. 　前記導入部の内面の傾斜角度をθとすると、
    　４５°＜θ＜７５°
    が成り立つことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の粉砕機。
  6. 　前記外臼と前記内臼との間に、回転する付着防止突起部材を備えていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の粉砕機。
  7. 　前記導入部の上に、前記固体原料を前記導入部へ供給するホッパーと、
    　前記固体原料の前記導入部に至る経路に設けられ、回転する棒状の撹拌部材とを備えていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の粉砕機。
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