WO2023153449A1

WO2023153449A1 - 粉砕機

Info

Publication number: WO2023153449A1
Application number: PCT/JP2023/004225
Authority: WO
Inventors: 昌典田中; 公彦山下
Original assignee: 株式会社新家製作所
Priority date: 2022-02-10
Filing date: 2023-02-08
Publication date: 2023-08-17
Also published as: EP4331449A1; JP7254323B1; CN117440768A; JP2023116848A

Abstract

【課題】　粒度の安定化を高次元で実現するとともに、メンテナンスの容易性を有する粉砕機を提供する。【解決手段】　略円錐形を呈し、前記略円錐形の頂点を通過し、底面と直角に交わる線を回転軸Ａとする回転体２と、前記回転体を内包して前記回転体２の側面部に内側面が対向するよう配された略円筒形を呈する静止体３によって被粉砕物を粉砕する構成となっている粉砕機構を備えた粉砕機であって、前記回転体２の側面と前記静止体３の内側面の表面には凸刃と凹部が交互に連続する凹凸刃２０を備え、前記凹凸刃２０は前記回転体の回転軸方向に多段に形成され、各段の凹凸刃はそれぞれ前記回転体の回転軸方向に分離していることを特徴とする粉砕機を提供する。

Description

粉砕機

　本発明は、食品をはじめとし、様々な素材である被粉砕物を粉砕する粉砕機に関する。

　例えば、被粉砕物をコーヒー豆とした場合、コーヒー豆を焙煎し、焙煎されたコーヒー豆を粉砕して得られた粉末から、湯または水で成分を抽出して得られたコーヒー飲料が古くから親しまれている。焙煎されたコーヒー豆から成分を抽出しても、得られるコーヒーエキスの抽出効率は低いが、焙煎されたコーヒー豆を細かく粉砕することで抽出効率が高まり、抽出速度が増大する。
　コーヒー以外の物質においても成分の抽出効率を高めるために粉砕は必要である。特にコーヒーにおいては、粉砕された粒の大きさや形状によって成分の抽出速度が変化することから、コーヒーの味わいにも大きな影響がある。粉砕時の発熱が被粉砕物の成分に影響を与える場合もある。そのためコーヒー豆の粉砕工程は重要な工程であると言える。

　そして、従来様々な形態の粉砕機（コーヒーミル、コーヒーグラインダー）が提案されている。まずは、被粉砕物を収容するコンテナ内でプロペラをモーター駆動で高速回転させることで被粉砕物を砕くプロペラ式が挙げられる。このプロペラ式の粉砕機は、安価で省スペースであるが、挽き目の調節が困難で、均一な粒度が得られにくく、被粉砕物に影響を与える熱が発生するといった問題を有している。次に、臼のように凹凸のあるミル歯を噛み合わせてすり潰すように被粉砕物を粉砕するフラットカッター式が挙げられる。このフラットカッター式の粉砕機は、粒度のバラツキが安定し、挽き目の調整も可能で、カッターのサイズ等を変えることで処理速度を上げることができるが、構造的に据え置きサイズとなり、分解・清掃といったメンテナンスが容易でないといった問題を有している。そして、円錐形の回転刃と固定刃を組み合わせることで豆を切り刻むコニカル式の粉砕機は、粒度の安定性では劣るが、省スペース化がしやすいといった利点がある反面、メンテナンスが困難である場合が多いという問題を有している。最後に、表面にカット溝を有する一対のロールを複数設けて、その一対のロールの間隔を異ならせることで通過する被粉砕物を粉砕するロールグラインダーは、きわめて高い処理能力を有し、最も粒度のバラツキを小さくできるが、味に影響を与える微粉の発生確率が高く、大規模な工業用製品であり大型で複雑な機械構造となっている。

　ここで、昨今店舗ではなく、自宅やキャンプ等のプライベートな場所で、焙煎状態を含めて自ら選んだコーヒー豆を、自ら挽き、ひとりもしくは少人数でコーヒーを嗜む需要が大きくなっており、上記形態の粉砕機において、そのような需要に最適な粉砕機はコニカル式の粉砕機であるといえるが、コニカル式の粉砕機は、構造的にコンパクトになるものの、ロールグラインダーやフラットカッター式のグラインダーと比較すると処理速度が低いことや粒度のバラツキの安定が不十分で、味の再現性に限界があるという問題点が存在する。また、フラットカッター式と同じく、メンテナンス性が容易でないという構造的な課題から粉砕機に残留する被粉砕物が混入するという問題も有しており、味に与える影響が大きく、さらに味の再現性を低下させている。

　そこで、コニカル式の粉砕機に関して、特許文献１には、所定の粒径を有する粉体を多く生成して粒度安定を実現できる、臼体及びミル装置を提供することを目的とし、臼体は内臼部（２０）と外臼部（３０）を備え、外臼部（３０）の内側面には、第２の入口凹部（３３）と第２の入口凸部（３４）が形成される。第２の入口凹部（３３）は、その面積において互いに異なる３つの入口凹部を一群とし、この群が繰り返される。第２の入口大凹部（３３Ａ）に隣接して第２の入口中凹部（３３Ｂ）が配置され、第２の入口中凹部（３３Ｂ）に隣接して第２の入口小凹部（３３Ｃ）が配置され、さらに第２の入口小凹部（３３Ｃ）に隣接して第２の入口大凹部（３３Ａ）が配置され、この配置が繰り返される。第２の入口凸部（３４）は、その凸部角度において互いに異なる３つの入口凸部を一群とし、この群が繰り返されて構成される。第２の入口小凸部（３４Ａ）に隣接して第２の入口中凸部（３４Ｂ）が配置されており、第２の入口中凸部（３４Ｂ）に隣接して第２の入口大凸部（３４Ｃ）が配置されており、さらに第２の入口大凸部（３４Ｃ）に隣接して第２の入口小凸部（３４Ａ）が配置されており、この配置が繰り返される臼体及びミル装置が開示されている。

　また、特許文献２には、コーヒー豆の粉体がコーヒー豆臼機構内に堆積したまま取り残され、取り残されて腐食した粉体が、正常に粉砕されたコーヒー豆の粉体に混入して、食品被害を引き起こす懸念の無いコーヒー豆臼機構を提供することを目的とし、コーヒー豆臼機構（１）は、簡単に分解することができる。すなわち、粒度調整用回転部品（７）、上下移動カム（５）およびコニカル外刃（６）は、それぞれ回転軸（９）の軸心に平行な方向に移動させることで、ドラム（２ａ）から引き離すことができる。また、コニカル内刃（４）および回転羽根（３）は回転軸（９）にナット（１０）によって着脱自在に取り付けられるので、ベース（２）から簡単に取り外すことができる。したがって、各部品が分離し、ドラム（２ａ）内に堆積する挽き残り粉や各部品に付着する挽き粉は簡単に除去することができるコーヒー豆臼機構が開示されている。

再表２０２０／２１７５００号公報再表２０１９／１４２７５８号公報

　上記の特許文献１や特許文献２に示された従来技術の場合、微粉の抑制や、所定の挽き目に設定していても、その都度生成される粉末の粒度のバラツキが安定しないという課題は解決に至らない。特許文献１においては、大きさの異なる刃を並べて粉砕する構造については、被粉砕物の姿勢変化が起きにくく、粒度及び粒形の均一性に影響があるとともに、メンテナンス性の向上についても更なる改善が必要な状態である。また、特許文献２については残留した粉砕豆を取り出しやすい構造を持っており、メンテナンス性に対する課題は解決しているが、構造的に片持ちになり、軸方向の調整や処理能力を高めるには不利な構造であるため、粒度及び粒形の均一性に課題が残ると言える。
　様々な粒度を有するコーヒー粉が生成され、粒度分布がその都度異なる場合、抽出具合にバラツキが生じ、味わいにも影響することになる。つまり、都度生成するコーヒー豆の粉末によって味わいが異なることは、味の再現性が低くなるということであり、同じコーヒー豆でも同じ味わいを楽しめないということに繋がる。またメンテナンス性が悪く、残留した粉砕豆を容易に取り出せない場合、それらが後に生成するコーヒー豆の粉末に混入する場合が発生し、さらに味わいに影響が発生することになる。

　そこで、本願発明の目的は、粒度及び、粒形のバラツキの安定を高次元で実現し、味の雑味となる微粉の発生を抑制することであり、加えて、残留した粉砕豆を取り除くためのメンテナンスの容易性を向上させた粉砕機を提供することにある。
　なお、本願発明の粉砕機は、被粉砕物がコーヒー豆等の食品に限定されるものではなく、様々な素材の粉砕、微粒化に適用可能である。

　略円錐形を呈し、前記略円錐形の頂点を通過し、底面と直角に交わる線を回転軸とする回転体と、前記回転体の側面部に内側面が対向するよう配された略円筒形を呈する静止体によって被粉砕物を粉砕する構成となっている粉砕機構を備えた粉砕機であって、
　前記回転体の側面と前記静止体の内側面の表面には凸刃と凹部が交互に連続する凹凸刃を備え、前記凹凸刃は前記回転体の回転軸方向に多段に形成され、各段の凹凸刃はそれぞれ前記回転体の回転軸方向に分離していることを特徴とする。
　また、本発明の粉砕機は、略円錐形を呈し、前記略円錐形の頂点を通過し、底面と直角に交わる線を回転軸とする回転体と、前記回転体の側面部に内側面が対向するよう配された略円筒形を呈する静止体によって被粉砕物を粉砕する構成となっている粉砕機構を備えた粉砕機であって、
　前記回転体の側面と前記静止体の内側面のうち、対向する一方の表面には凸刃と凹部が交互に連続する凹凸刃を備え、前記凹凸刃は前記回転体の回転軸方向に多段に形成され、各段の凹凸刃はそれぞれ前記回転体の回転軸方向に分離しており、他方の表面には被粉砕物を整列させて上段から下段方向へ誘導するためのガイド部が形成されていることを特徴とする。
　ここで凹凸刃の凹部については、凸刃の先端の高さ（凸刃の丈）よりも低く形成されていることを示しており、凸刃の底部の高さよりも低く形成される構成に限定されない。
　そして、各段の凹凸刃は凸刃の数、形状、大きさといった形態を粉砕物の状態に応じて設定し、上段から下段にかけて段階的に被粉砕物を切削・粉砕し、徐々に微粒化する。

　本発明の粉砕機において、粉砕機構が凹凸刃のみで構成されている場合には、回転体及び静止体に多段に形成された凹凸刃のうち、そのどちらか一方又はその両方の各段の凹凸刃の境界近傍にキャビティが形成されていることを特徴とし、粉砕機構が凹凸刃とガイド部によって構成されている場合には、多段に形成された各段の凹凸刃の境界近傍にキャビティが形成されているか、及び／又は、ガイド部の前記各段の凹凸刃の境界近傍に相対する位置にキャビティが形成されていることを特徴とする。
　ここで、キャビティとは、回転体の側面及び／又は、静止体の内側面の表面に設けられた、各段の凹凸刃の境界（段間）を含む近傍や、ガイド部の各段の凹凸刃の境界（段間）の含む近傍に相対する位置に設けられた凹溝によって形成される空隙（スペース）である。
　凹凸刃については回転体に設ける場合もあれば、静止体に設ける場合、その両方に設ける場合が想定される。

　本発明によれば、凹凸刃が回転体の回転軸方向に多段に形成され、上段から下段にかけて段階的に被粉砕物を切削・粉砕し、徐々に微粒化するので、被粉砕物に過剰な負荷がかからず、微粉の発生が抑制され、粒度が安定する粉砕機となる。
　そして特許文献１のような構成の場合、目詰まりを起こすと次の刃には流れず途中で排出されてしまう可能性が生じるが、本発明によれば、上段で切削・粉砕された被粉砕物が、キャビティにいったん保持され、徐々に下段に供給されることにより、被粉砕物が下段に過剰に供給されて粉砕途中で排出されてしまう事態を抑制することができる。
　また、キャビティにより、過剰な切削・粉砕を防止し、スムーズに粒度が安定した被粉砕物の粉末を得ることができるだけでなく、被粉砕物に姿勢変化を与えることで、従来の粉砕機のように被粉砕物の切削・粉砕箇所が偏らず、粒形も均一な被粉砕物の粉末を得ることができる。
　加えて、回転体と静止体の両者に位置を対応させたキャビティが形成される場合は、キャビティの容量（体積）を大きくすることができ、製品機能的な必要性に応じて構造的な選択が可能となる。
　上記のように、得られる粉末の粒度及び粒形を均一にさせるだけでなく、凹凸刃を回転体又は静止体の一方のみに設ける場合には、従来の粉砕機のように回転体と静止体両方に凹凸刃を有している場合と比べて、メンテナンス時の清掃の際に粉砕時のコーヒー豆を噛み込む凹凸刃側が片側のみであることから、メンテナンスの容易性を実現する粉砕機の提供が可能となる。また、従来の刃で粉砕する構造よりも多段に形成された刃で段階的に切削・粉砕することは、粉砕時の発熱が与える被粉砕物への熱影響を小さくすることができるという効果もある。

本発明の実施の形態の粉砕機の外観を示す図である。本実施の形態における粉砕機の内部構造を示す断面斜視図である。本実施の形態における粉砕機の内部構造を示す斜視図である。従来技術に採用されている回転体及び静止体を示す図である。本実施の形態における回転体を示す図である。本実施の形態における静止体を示す斜視図である。本実施の形態における回転体と静止体の位置関係を示す図である。本実施の形態における回転体と比較例を示す図である。本実施の形態の実験結果を示す図である。

（実施の形態）
　本発明を実施するための形態は、焙煎されたコーヒー豆を被粉砕物とするコニカル式の粉砕機（以下粉砕機と表記）として具体的に図面に基づいて、以下に説明する。

（粉砕機の概要）
　図１は、本実施の形態における粉砕機１の外観を示す図であり、図１を粉砕機１の正面と規定すると、粉砕機１は、上方から下方に向けて、ノブ１０１を有するハンドル１０、焙煎されたコーヒー豆Ｘが供給され、粉砕する本体部１１、粉砕され、粉末となったコーヒー豆Ｘを回収する受け容器１２によって形成されていることを示している。この部分についてはノブとハンドルを持った構造に限定されず、回転体を回転させる構造であればよい。回転体を回転させる動力については、電動モーター等の動力の選択も可能である。
　図２は、当該粉砕機１の内部構造を示す断面斜視図であり、一方端がハンドル１０に連接されるとともに、他方端が略円錐形を呈し、その側面に複数の凹凸刃が形成された回転体１１４に連接されるアッパーシャフト１１３ａ、回転体１１４に対向するように配された静止体１１５、回転体１１４の底部に一方端が連接され、他方端は受け容器方向に伸びるローワーシャフト１１３ｂを示している。
　ここでシャフト１１３は、アッパーシャフト１１３ａとローワーシャフト１１３ｂに分割された形態となっているが、一本のシャフト１１３が回転体１１４を挿通するように設けられていてもよく、また回転体とシャフトについては一体の場合もあり、その構成は適宜選択可能である。
　回転体１１４は、シャフト１１３（アッパーシャフト１１３ａ、ローワーシャフト１１３ｂ）の伸長方向が回転軸Ａと同一となるように本体内１１に設けられている。
　尚、本実施の形態の粉砕機１は、上記の回転体１１４と静止体１１５に特別な特徴を持たせることで、静止体１１５に金属やセラミックといった素材を採用せずとも粉砕ができる構造である。
　さらに、本体部１１を形成するケース１１２と静止体１１５に透明な樹脂やガラス等の素材を採用すれば、粉砕過程を視認することや、被粉砕物の目詰まり箇所の確認が可能となる。
　そして、粉砕機１には図２、図３に示すように、シャフト１１３（１１３ａ、１１３ｂ）の回転をスムーズにするためのベアリング１１６や、所望する粉末の粒度に調整するために回転体１１４と静止体１１５の間隔を維持する際に必要となる弾性体１１７が備えられている。

（粉砕工程）
　粉砕機１によってコーヒー豆Ｘを粉砕する工程としては、まず、粉砕機の本体部１１を構成するケース１１２から蓋体１１１を取り外し、ケース１１２の内部に形成された空間である収容部１１２ａに被粉砕物であるコーヒー豆Ｘを供給し、蓋体１１１を本体部１１のケース１１２に取り付ける。蓋体１１１は豆の飛散を防止することができればよく、この機能を満たせば独立した部品でなくてもよい。
　ハンドル１０とシャフト１１３（アッパーシャフト１１３ａ、ローワーシャフト１１３ｂ）を回転させると、回転体１１４がシャフト１１３（アッパーシャフト１１３ａ、ローワーシャフト１１３ｂ）の伸長方向の回転軸Ａを中心として回転し、収容部１１２ａのコーヒー豆Ｘが回転体１１４と、回転体１１４に対向するように配される静止体１１５の間に誘導され、複数の凹凸刃により粉砕されながら徐々に下降していく。そして、粉末状となったコーヒー豆Ｘは、受け容器１２に回収される。

（回転体と静止体の構成について）
　図４（ａ）は、従来のコニカル式の粉砕機に採用されている回転体を示しており、図４（ｂ）は、静止体を示している。従来の回転体は、略円錐形でその側面部に被粉砕物を誘導するための大きな凹凸刃と粉末状に粉砕するための小さな凹凸刃が回転軸方向に連続的にかつ、一部重複するように形成されており、回転体の回転軸方向に、分離され多段に形成されているとはいえない。そして、その回転体の形状と対応するように静止体にも回転体と対向する面には大きな凹凸刃と小さな凹凸刃が回転体の回転軸方向に分離され多段に形成されることなく連続的に形成されている。
　一方で、本実施の形態における回転体と静止体には、従来のコニカル式の粉砕機では改善できなかった、微粉の抑制と、得られる粉末の粒度と粒形の均一化を両立させるだけでなく、メンテナンス性の向上を実現するための創意工夫が施されている。

（回転体について）
　図５は、本実施の形態における回転体２（１１４）を示す図である。回転体２は略円錐形を呈するとともに、上述のようにハンドル１０の回転運動を伝達するためのシャフト１１３（アッパーシャフト１１３ａ，ローワーシャフト１１３ｂ）の伸長方向を回転軸Ａとして回転するように本体部１１内に配されており、その略円錐形の側面部には複数の凸刃と凹部が交互に連続するように配された凹凸刃２０が形成されている。回転軸Ａを詳細に説明すると、略円錐形を呈した回転体２の頂点を通過し、底面Ｂに垂直に交わる線であり、本実施の形態においては、シャフト１１３の伸長方向と同じである。凹凸刃２０は、回転軸Ａの方向に対して傾斜して設けられていることで、スムーズなコーヒー豆Ｘの誘導や粉砕に貢献しているが、その傾斜角度θは、特に限定されるものではなく、適宜選択可能である。
　ここで凹凸刃２０の凹部については、凸刃の高さ（凸刃の丈）よりも低く形成されていることを示しており、凸刃の底部の高さよりも低く形成される構成に限定されない。

　そして、凹凸刃２０は回転体２の上方から下方にかけて、各段の凹凸刃それぞれが分離した多段構成になっており、従来のコニカル式の粉砕機に採用されている凹凸刃のように上層の凹凸刃と下層の凹凸刃が連続的かつ一部重複するように形成された凹凸刃とは異なっている。
　詳細には上方から第１の凸刃２１１ａ、第１の凹部２１１ｂによって形成された第１段の凹凸刃２１、第２の凸刃２２１ａ、第２凹部２２１ｂによって形成された第２段の凹凸刃２２、第３の凸刃２３１ａ、第３の凹部２３１ｂによって形成された第３段の凹凸刃２３、第４の凸刃２４１ａ、第４の凹部２４１ｂによって形成された第４段の凹凸刃２４によって構成されている。
　また、第１段の凹凸刃２１よりも、第２段の凹凸刃２２のほうが、刃の間隔を小さく（狭く）して、刃数を多くするとともに、刃の高さが小さくなるように（凸刃の丈を低く、凹部の深さを浅く）設定されている。同様に、第２段の凹凸刃２２よりも第３段の凹凸刃２３、第３段の凹凸刃２３よりも第４段の凹凸刃２４のほうが、刃の間隔を小さく（狭く）して、刃数を多くするとともに、刃も小さくなるように（凸刃の丈を低く、凹部の深さを浅く）設定されている。
　すなわち、回転体２の上方から下方かけて、各段に形成されている凹凸刃は、徐々にその刃の高さと間隔が小さくなり、刃数が多くなっていくことで、粉砕中の被粉砕物のサイズに合わせた粉砕を行い、過剰な負荷をかけないことで微粉の発生を抑制しつつ段階的にコーヒー豆Ｘを細かく粉砕する構成となっている。
　この段階的な粉砕により、粉砕時に発生する熱による被粉砕物への熱影響を小さくすることができるという効果もある。
　本実施の形態における回転体２のような粉砕用の凹凸刃には、一般的に金属やセラミクスが採用されているが、被粉砕物を段階的に分散して粉砕することで、従来のように負荷が集中しないことから、求められる強度レベルが下がり、その強度に耐えられる素材であればよく、様々な素材が採用可能である。また、本実施の形態の回転体２はその側面部の凹凸刃が４段に形成されているが、段数に制限はなく、被粉砕物の大きさ、硬さ、所望する粉末の粒度（粒径）等に応じて適宜選択可能である。

　さらに、図５に示すように、第１段の凹凸刃２１、第２段の凹凸刃２２、第３段の凹凸刃２３、第４段の凹凸刃２４の各段の境界（段間）には、キャビティＣ（Ｃ１～Ｃ３）が形成されている。
　各段の凹凸刃の間に設けられたキャビティＣは、回転体２の側面部に、回転軸Ａの凹凸刃各段の境界近傍に設けられた凹溝によって形成された空隙であり、当該キャビティＣを設けることにより、例えば、図５におけるキャビティＣ１が、第１段の凹凸刃２１によって粉砕されたコーヒー豆Ｘをいったん保持する空隙となり、下段である、第２段目の凹凸刃２２へ一挙にコーヒー豆Ｘが流入して押し込まれ、不安定な粉砕になる事態を抑制し、第２段の凹凸刃２２へのスムーズな誘導と粉砕を可能とするとともに、過剰な粉砕や目詰まりを防止することに奏効する。図５における、キャビティＣ２、Ｃ３も同様の効果を有する。
　また、複数段のキャビティＣを有する回転体２によって、粉砕実験を行った結果、得られるコーヒー豆Ｘの粉末（粒）の形状は、従来技術のコニカル式の粉砕機に比べ、粒度及び粒形が均一になることが分かった。これは、各段間にキャビティＣが設けられていることで、粉砕後のコーヒー豆Ｘ（の粒）に姿勢変化を与え、一定の方向だけでなく、粒表面がまんべんなく切削・粉砕されているためと考えられる。
　粒度が安定していても、粒の形状がいびつで不均一である場合、時間当たりの抽出成分およびその濃度が異なることは明らかであり、抽出の均一性のためには粒度の均一性（安定）に加え、粒の形状の均一性も求められるが、本実施の形態における粉砕機はその高度な要請にも応えることができるものとなっている。
　キャビティＣの凹溝の幅や深さは、上段の凹凸刃によって粉砕される被粉砕物の粒径に応じて設定することが望ましい。キャビティは静止体、回転体のどちらに設けても同様な効果がある。

（静止体について）
　図６は、本実施の形態における静止体３（１１５）を示す斜視図である。静止体３は、略円筒形を呈しており、上記回転体２を内包し、その内側面が回転体２の側面部に対向するとともに、その形状も回転体２の側面部の形状に対応するように粉砕機１の本体部１１内に配されている。そして、静止体３の内側面には、前記回転体の回転軸Ａ方向に形成された複数の凹部が周方向に連続して形成されており、前記凹部と、凹部の底部に対して相対的に高く形成された凸部によりコーヒー豆Ｘを保持して凹凸刃２０による切削・粉砕を補助する役割と、コーヒー豆Ｘを上方から下方に整列させて誘導する役割を担うガイド部３０を構成している。そして、ガイド部３０は回転体２の側面部に形成された多段構成の凹凸刃２０と対応するように形成されている。また、静止体３が有するガイド部３０と回転体２が有する凹凸刃２０には両者が干渉しないように所定の隙間（間隔）が設けられており（図７参照）、コーヒー豆Ｘが回転体２と静止体３により段階的に切削・粉砕されながらスムーズに上方から下方へ移動していく。
　すなわち、図６、図７に示すように、静止体３の内側面に回転体２の回転軸Ａ方向に形成された凹部３１１ｂが周方向に複数連続して形成され、前記凹部３１１ｂと、凹部３１１ｂの底部に対して相対的に高く形成された凸部３１１ａによりコーヒー豆Ｘを保持して、第１段の凹凸刃による切削・粉砕を補助するとともに下方に設けられた第２段の凹凸刃２２と第２段のガイド部３２に誘導することになる。

　また、回転体２と静止体３の断面を示す図７に示されるように、回転体２に形成されたキャビティＣ（Ｃ１～Ｃ３）の位置に対応する静止体３の内側面の位置にも同様にキャビティＣ（Ｃ４～Ｃ６）が形成されている。このキャビティについては回転体２、静止体３それぞれで設定することによりその大きさ（幅、深さ）を調整することが可能である。
　本実施の形態では、静止体３にはガイド部が形成されているが、被粉砕物の硬度等により、静止体にも凹凸刃を設けて、回転体及び静止体で切削・粉砕を行うことも選択可能である。

（実験例）
　図８は、本実施の形態における回転体２と、比較例１として、当該回転体２を構成する、第１段の凹凸刃２１のみによって形成された回転体、比較例２として、当該回転体を構成する、第１段の凹凸刃２１と第２段の凹凸刃２２によって形成された回転体、比較例３として、当該回転体を構成する第１段の凹凸刃２１と第２段の凹凸刃２２と第３段の凹凸刃２３によって形成された回転体を示しており、図９は、各比較例及び、本実施の形態における回転体２（第１段の凹凸刃２１～第４段の凹凸刃２４）によって得られるコーヒー豆Ｘの粉末の状態を示す図である。
　図８、図９からもわかるように、凹凸刃の段数を増やすことと、凹凸刃の段数に応じて刃の高さ（刃の丈）や間隔を小さくすることによって切削・粉砕されたコーヒー豆Ｘは、段階的に粒径が小さく、比較例１、比較例２、比較例３でそれぞれ得られたコーヒー豆Ｘの粉末をみても、徐々に粒度・粒形が均一になっていることがわかり、段階的な粉砕の効果が確認された。

（第２の実施の形態）
　次に第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態は、静止体３以外の構成は第１の実施の形態と共通となるので、説明を省略し、静止体３について詳細に説明する。

　本実施の形態における静止体３の外観は第１の実施の形態の静止体と同様に略円筒形を呈しており、回転体２を内包し、その内側面が回転体２の側面部に対向するとともに、その形状も回転体２の側面部の形状に対応するように粉砕機１の本体部１１内に配されている。そして、静止体３の内側面には、前記回転体の回転軸Ａ方向に形成された複数の凹部が周方向に連続して形成されており、前記凹部と、凹部の底部に対して相対的に高く形成された凸部によりコーヒー豆Ｘを保持して凹凸刃２０による切削・粉砕を補助する役割と、コーヒー豆Ｘを上方から下方に整列させて誘導する役割を担うガイド部３０を構成している。
　ここで、静止体３は内側面の周方向に複数の凹部が形成されてガイド部３０を形成している点については第１の実施の形態における静止体３と共通しているが、回転体２の多段構成に対応していない（多段に形成されていない）点が相違する。
　また、ガイド部には、多段に形成された凹凸刃の各段の境界近傍の位置に対応する位置にキャビティを形成しても良い。

　本実施の形態におけるガイド部であっても、回転軸Ａ方向に分離して多段に形成され、各段に形態の異なる凹凸刃を有する粉砕機であれば、段階的に被粉砕物を切削・粉砕し、徐々に微粒化するので、被粉砕物に過剰な負荷がかからず、微粉の発生が抑制され、粒度が安定する。
　そして上段で切削・粉砕された被粉砕物が、キャビティにいったん保持され、徐々に下段に供給されることにより、被粉砕物が下段に過剰に供給されて粉砕途中で排出されてしまう事態を抑制することができ、キャビティにより、過剰な切削・粉砕を防止し、スムーズに粒度が安定した被粉砕物の粉末を得ることができるだけでなく、被粉砕物に姿勢変化を与えることで、従来の粉砕機のように被粉砕物の切削・粉砕箇所が偏らず、粒形も均一な被粉砕物の粉末を得ることができる。

（本実施の形態とは別の形態）
　上記第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、回転体２に凹凸刃２０が形成され、静止体３にガイド部３０が形成された構成となっているが、回転体２にガイド部、静止体３に凹凸刃を設ける構成としてもよく、回転体２は、コーヒー豆Ｘを凹部に保持しながら回転軸Ａを軸に回転し、静止体の内側面に設けられた凹凸刃にコーヒー豆Ｘが接触することにより、切削・粉砕が施されて、回転体・静止体の上方から下方に向けて微粒化しながら下降していくことになる。

　また、従来のコニカル式の粉砕機に採用されている回転体の場合、本実施の形態における回転体２に置き換えると、第１段の凹凸刃２１と第４段の凹凸刃２４の２種類の凹凸刃のみが、多層ではあるが回転軸Ａ方向に分離して多段に形成されることなく、連続的で、一部重複するように形成されていると表現でき（図４参照）、段階的な粉砕が可能な本実施の形態に比べると、コーヒー豆Ｘを一挙に粉末状に粉砕する構成と言える。そのため、静止体側にも回転体と同様に刃が設けられ、その刃の方向も、回転体の側面部に形成された凹凸刃２０の傾斜とは異なる方向（回転体の刃の向きと静止体の刃の向きが直交するよう）に配されるとともに、金属やセラミックス等の硬質な素材が求められることになる。
　一方で本実施の形態における凹凸刃２０は、段階的にコーヒー豆Ｘを切削・粉砕する構成であるため、ガイド部３０への負荷が小さくなり、ガイド部３０に刃は不要で、コーヒー豆Ｘを内側面であるガイド部３０に保持して凹凸刃２０による切削・粉砕を補助し、コーヒー豆Ｘを整列させてスムーズに下方に誘導するガイド機能があればよく、金属やセラミック等の高強度の素材に限定されず樹脂素材等の採用が可能である。
　そのため、本発明における静止体３は、本体部１１のケース１１２とともに透明な樹脂素材とすることもでき、粉砕の過程を視認でき、コーヒー豆Ｘを挽く作業にもエンターテインメント性が付与できるだけでなく、目詰まり箇所や汚れの発見といったさらなるメンテナンス性の向上にも貢献することとなる。

　なお、第２段目の凹凸刃２２の入口側を１枚置きになで肩形状（面取り形状）にしてもよい。また、第３段目の凹凸刃２３の入口側についても第２段目の凹凸刃２２と同様に１枚置きになで肩形状（面取り形状）にしてもよい。さらに、第４段目の凹凸刃２４の入口側についても第２段目の凹凸刃２２と同様を１枚置きになで肩形状（面取り形状）にしてもよい。このような形状とすることで、被粉砕物の流入量（噛み込み量）を増やすことが可能になる。なで肩形状（面取り形状）とは、隣接する凹凸刃の高さよりも低くした形状をいう。
　また、第４段目の凹凸刃２４の枚数を特に限定するものではないが、本実施の形態では第４段目の凹凸刃２４の枚数が５０枚であることを例に示している。ただし、第４段目の凹凸刃２４の枚数を５０枚よりも少ない枚数（例えば４０枚など）とすることで、第４段目の凹凸刃２４の加工が容易になるという効果を得られる。
　さらに、第４段目の凹凸刃２４の溝底の深さを特に限定するものではないが、本実施の形態で示した深さよりも、外径側に０．２ｍｍオフセット（深さを浅く）して、流路を狭まるようにしてもよい。こうすることで、被粉砕物の細粒化がより可能になる。

　第２段目の凹凸刃２２の刃先の角度を変更可能にしてもよい。第３段目の凹凸刃２３の刃先の角度についても第２段目の凹凸刃２２の刃先の角度と同様に変更可能にしてもよい。このように、第２段目の凹凸刃２２の刃先の角度、及び第３段目の凹凸刃２３の刃先の角度の少なくとも１つを変更可能にすることで、ポケット形状（隣接する凹凸刃の間に形成される空間）の変更及び加工が容易になる。
また、第３段目の凹凸刃２３の刃先円錐面（最外周側の面）の位置を特に限定するものではないが、本実施の形態で示した位置よりも内径側に０．２ｍｍオフセット（凹凸刃の高さを低く）してもよい。こうすることで、被粉砕物の粗挽きの粒度のばらつきを少なくできる。
さらに、第３段目の凹凸刃２３の根本（隣接する凹凸刃の間に形成される溝と凹凸刃の接続部分（両側ともに））のＲ（半径）を、第４段目の凹凸刃２４の根本（隣接する凹凸刃の間に形成される溝と凹凸刃の接続部分（両側ともに））のＲ（半径）よりも、大きく設定するとよい。例えば、第３段目の凹凸刃２３の根本のＲ（半径）を０．６ｍｍ、第４段目の凹凸刃２４の根本のＲ（半径）を０．３ｍｍなどとするとよい。こうすることで、第３段目の凹凸刃２３、及び、第４段目の凹凸刃２４の加工が容易になる。また、第３段目の凹凸刃２３の根本のＲ（半径）を統一することで、第３段目の凹凸刃２３で形成される流路の入口を狭くすることができるため、第３段目の凹凸刃２３の刃厚を薄くすることも可能になる。

　上述のように、被粉砕物の大きさと、所望する粉末の細かさ（粒径）に応じて、本発明における回転体（及び静止体）の段数、回転体の各段における凹凸刃の大きさや形状を適宜選択することにより、段階的に被粉砕物を切削・粉砕することができ、結果として粒度及び粒形が均一な粉末を得ることができるので、被粉砕物はコーヒー豆Ｘに限定されるものではなく、様々な食品やその他の素材の粉砕にも適用可能な粉砕機を提供することが可能となる。

　１　　　　　　　粉砕機、
　１０　　　　　　ハンドル、
　１０１　　　　　ノブ、
　１１　　　　　　本体部、
　１１１　　　　　蓋体、
　１１２　　　　　ケース、
　１１２ａ　　　　収容部、
　１１３　　　　　シャフト、
　１１３ａ　　　　アッパーシャフト、１１３ｂ　ローワーシャフト、
　１１４，２　　　回転体、
　１１５，３　　　静止体、
　１１６　　　　　ベアリング、
　１１７　　　　　弾性体、
　１２　　　　　　受け容器、
　２１（２０）　　第１段目の凹凸刃、
　２１１ａ　　　　第１段目の凹凸刃の凸刃、２１１ｂ　第１段目の凹凸刃の凹部、
　２２（２０）　　第２段目の凹凸刃、
　２２１ａ　　　　第２段目の凹凸刃の凸刃、２２１ｂ　第２段目の凹凸刃の凹部、
　２３（２０）　　第３段目の凹凸刃、
　２３１ａ　　　　第３段目の凹凸刃の凸刃、２３１ｂ　第３段目の凹凸刃の凹部、
　２４（２０）　　第４段目の凹凸刃、
　２４１ａ　　　　第４段目の凹凸刃の凸刃、２４１ｂ　第４段目の凹凸刃の凹部、
　３１（３０）　　第１段目のガイド部、
　３１１ａ　　　　第１段目のガイド部の凸部、３１１ｂ　第１段目のガイド部の凹部、
　３２（３０）　　第２段目のガイド部、
　３２１ａ　　　　第２段目のガイド部の凸部、３２１ｂ　第２段目のガイド部の凹部、
　３３（３０）　　第３段目のガイド部、
　３３１ａ　　　　第３段目のガイド部の凸部、３３１ｂ　第３段目のガイド部の凹部、
　３４（３０）　　第４段目のガイド部、
　３４１ａ　　　　第４段目のガイド部の凸部、３４１ｂ　第４段目のガイド部の凹部、
　Ａ　　　　　　　回転体の回転軸、
　Ｂ　　　　　　　回転体の底面、
　Ｃ，Ｃ１～Ｃ６　キャビティ、
　Ｘ　　　　　　　被粉砕物（コーヒー豆）、
　θ　　　　　　　凹凸刃の回転軸に対する傾斜角度

Claims

　略円錐形を呈し、前記略円錐形の頂点を通過し、底面と直角に交わる線を回転軸とする回転体と、前記回転体の側面部に内側面が対向するよう配された略円筒形を呈する静止体によって被粉砕物を粉砕する構成となっている粉砕機構を備えた粉砕機であって、
　前記回転体の側面と前記静止体の内側面の表面には凸刃と凹部が交互に連続する凹凸刃を備え、前記凹凸刃は前記回転体の回転軸方向に多段に形成され、各段の凹凸刃はそれぞれ前記回転体の回転軸方向に分離していることを特徴とする粉砕機。
　略円錐形を呈し、前記略円錐形の頂点を通過し、底面と直角に交わる線を回転軸とする回転体と、前記回転体の側面部に内側面が対向するよう配された略円筒形を呈する静止体によって被粉砕物を粉砕する構成となっている粉砕機構を備えた粉砕機であって、
　前記回転体の側面と前記静止体の内側面のうち、対向する一方の表面には凸刃と凹部が交互に連続する凹凸刃を備え前記凹凸刃は前記回転体の回転軸方向に多段に形成され、各段の凹凸刃はそれぞれ前記回転体の回転軸方向に分離しており、他方の表面には被粉砕物を整列させて上段から下段方向へ誘導するためのガイド部が形成されていることを特徴とする粉砕機。
　前記回転体及び前記静止体に多段に形成された凹凸刃のうち、そのどちらか一方又はその両方の各段の凹凸刃の境界近傍にキャビティが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の粉砕機。
　多段に形成された各段の凹凸刃の境界近傍にキャビティが形成されているか、及び／又は、ガイド部の前記各段の凹凸刃の境界近傍に相対する位置にキャビティが形成されていることを特徴とする請求項２に記載の粉砕機。