(57)【要約】切断操作の前またはその間において、食品を適切に配置固定し、たとえば、ポテトチップの製造に丸い形状のあるいは細長いポテトを使用する場合のように、搬送された食品の形状および大きさが異なっている場合でも、均一な厚さにスライスされた食品を製造しうる食品切断用装置である。該装置は、切断器具、および、その上方にあり、該切断器具に近接して開口を備えた通路が形成されているハウジングを有しているので、食品は略垂直方向に切断器具まで搬送される。切断操作中に、円形の製品の安定性を改善するために、前記ハウジングは、上部と該上部のすぐ下にあるフレア状下部を有し、少なくとも前記通路の開口が、フレア領域により形成され、前記上部より大きなを有するようになっている。
2005528233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略垂直方向に切断手段まで搬送される食品を、略水平に切断するように配置された切断手段と、
前記切断手段の上方にあり、該切断手段に近接して開口を備えた通路が形成されており、前記食品を略垂直方向に該切断手段まで搬送するようになっていて、上部と、該上部のすぐ下にある下部を有し、該上部は、水平面に曲率半径を有する第１の壁領域を有し、該下部は前記通路の開口を形成する下側先端を有し、該下部は、少なくとも前記第１の壁領域の軸方向に配列されている円周部にフレア領域を有し、該フレア領域は、前記上部から離れる方向に増大する曲率半径を水平面に有しており、少なくとも前記通路の開口が、前記フレア領域により形成され、前記上部の第１の壁領域より大きな曲率半径を有するようになっているハウジングと、
前記切断手段が前記食品を略水平に切断する際に、前記下部のフレア領域の方向に、該食品が向かうように強制するために、前記食品を通路の中を下方に移動させる圧力を食品に付与するための手段と、
を有している略水平面で食品を切断する装置。
【請求項２】
前記下部のフレア領域が、該下部において前記通路の円周に沿って連続しており、該下部の直径が前記上部から離れる方向に増大する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記フレア領域が、下部を通じて連続する円錐台形の形状を有する請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記フレア領域が、それぞれの円周面の間に直径方向の段部を有する軸方向に配置された複数の円周面からなる請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記上部が、前記第１の壁領域上に配置され、前記通路に対して略平行に方向付けられているスプラインを有する請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記開口は、前記切断器具から第１の距離にあり、前記下部のフレア領域が、該第１の距離よりも大きな寸法を有する石を、該開口と切断器具の間を通過して逃すための手段を有する請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記逃し手段が、前記下部の下側先端に設けられた切り欠きからなる請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記逃し手段が、前記下部の下側先端に設けられた薄壁部からなり、該薄壁部が、前記開口と切断器具の間に捕捉された石によって変形させられる程度に薄くなっている請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記下部の下側先端および前記薄壁部が、取り外し可能なハウジングの部材である請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記圧力付与手段が、前記第１の壁領域に向けて前記通路を横断する少なくとも２つの流体ジェットを有し、前記食品に衝撃を加え、該食品を通路の下方へ移動させる請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記少なくとも２つの流体ジェットが、前記通路の第１の壁領域に向けて収束する請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記切断手段が、前記上部の第１の壁領域の下方で、前記フレア領域の出口側の方向にある前記開口の真下を通過し、前記流体ジェットは前記出口の直上で交差する請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記通路の上部の範囲内で、前記第１の壁領域の近傍に、壁部材をさらに有し、該壁部材および第１の壁領域によりその間にバイパス流れ領域が形成され、前記食品が少なくとも前記２つの流体ジェットにより第１の壁領域に向けて押しやられた際に、該壁部材により前記食品と第１の壁領域の間に間隔があくようになっており、該壁部材は開口を有し、前記少なくとも２つの流体ジェットのうち、前記食品が少なくとも１つの流体ジェットにより衝撃を加えられなかった場合に、２つの流体ジェットの内の少なくとも１つの流れがバイパス流れ領域に入るようになっている請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記ハウジングの上部が、前記第１の壁領域と直径方向反対側に、第２の壁領域を有し、第１および第２の壁領域が、前記通路の軸から０．５°〜５°の角度をなして配置されており、該上部の範囲にある通路が、前記ハウジングの下部の方向に向けて直径を増大させている請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記切断手段が、垂直回転軸を有するハブと、該ハブから径方向に伸長するブレードと、前記ハブを支持し、その垂直回転軸を中心にハブを回転させる手段とを有する請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記ハウジングが、前記切断手段の上方にある位置で可動となるように構成されたプラットフォームに取り付けられ、前記ハブおよび前記支持回転手段が対向する下部面および上部面をそれぞれ有しており、
さらに、前記プラットフォームとハブの間に設けられ、該プラットフォームに加えられた負荷の下でも、前記ハブを回転可能とする軸受手段と、
前記ハブの方向へ前記プラットフォームを移動させ、前記軸受手段をそれらの間に固定することにより、前記ハブを支持回転手段に固定させる手段と、
を有している請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記ハブの下部面と支持回転手段の上部面の間にクラッチアセンブリが設けられ、該クラッチアセンブリは、少なくとも１つの凹部と係合するようにバイアスをかけられた少なくとも１つのツメ部材を有しており、これにより前記ハブと支持回転手段が機械的に結合され、該ツメ部材と凹部の１つは前記ハブの下部面により運ばれ、別のツメ部材と凹部は前記支持回転手段の上部面により運ばれ、前記ハブが支持回転手段と同じ速度で回転することを防止する場合には、前記ツメ部材を凹部から除去することで、該ハブを支持手段から機械的に分離させる請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記ブレードの各々が、略垂直方向に前記切断手段まで搬送された前記食品を水平に切断する際に、波形またはＶ字形スライスを形成する切刃を有する請求項１５に記載の装置。
【請求項１９】
前記ブレードの各々が、切刃まで伸長し、切刃を形成する溝を有し、該溝が、高さにおいて平坦な頂部と、切刃から離れる方向に、ブレード面の深さを増大させる谷部とを有する請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
さらに通路に食品を搬送するための手段を有し、該搬送手段は、該通路内で食品を分離および整列させる機能を有する請求項１に記載の装置。
【請求項２１】
略垂直方向に切断手段まで搬送される食品を、略水平に切断するように配置された切断手段と、
前記切断手段の上にあり、前記食品を切断手段まで略垂直に搬送するように構成されており、第１の壁領域と前記切断手段に近接する開口を有する通路、
前記食品が通路を下方に移動し、かつ、切断手段が食品を略水平に切断する際に、前記食品が第１の壁領域に向けて押しやられるように、通路を横断して前記第１の壁領域まで流れ、該第１の壁領域に向けて収束する少なくとも２つの流体ジェットと、
前記通路内において、前記第１の壁領域の近傍にあり、第１の壁領域との間にバイパスの流れ領域を形成し、食品が前記少なくとも２つの流体ジェットにより第１の壁領域に押しやられる際に、第１の壁領域から間隔があくように配置され、前記少なくとも２つの流体ジェットのうち少なくとも１つからの流れが、食品が該少なくも１つの流体ジェットにより衝撃を受けない場合には、前記パイパスの流れ領域に入るように開口が設けられている壁部材と、
を有している略水平面で食品を切断する装置。
【請求項２２】
前記壁部材が水平面において断面Ｖ字形状を有する挿入部であり、該挿入部が、第１の壁領域の近傍にある基部領域と、該基部領域から分岐する２本の脚部とを有し、前記バイパス流れ領域が、第１の脚部と第１の壁領域の間の第１のバイパス通路および第２の脚部と第１の壁領域の間の第２のバイパス通路を有する請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記挿入部の開口が前記基部領域に位置する請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記第１の壁領域が、水平面に曲率半径を有し、前記通路はさらに該第１の壁領域の下に下部を有し、該下部により開口が形成されており、該下部は前記第１の壁領域と軸方向に配列されている円周部に沿って少なくともフレア領域を有し、該フレア領域は、前記開口方向に増大する曲率半径を水平面に有し、少なくとも前記開口の一部が、前記上部の第１の壁領域より大きな曲率半径を有する請求項２１に記載の装置。
【請求項２５】
前記ハウジングが、第１の壁領域の直径方向反対側に第２の壁領域を有し、第１および第２の壁領域が、前記通路の軸に対して０．５°〜５°の角度で配置され、前記上部における通路が開口に向けた方向に増大する直径を有する請求項１５に記載の装置。
【請求項２６】
略垂直方向に切断手段まで搬送される食品を、略水平に切断するように配置され、垂直回転軸を有するハブと、該ハブから径方向に伸長する複数のブレードと、該ハブを支持し、前記垂直回転軸の周りに回転させるための手段を有し、該ハブと支持回転手段が対向する下部と上部をそれぞれ有する切断手段と、
該切断手段の上方にある可動のプラットフォームと、
該プラットフォームに取り付けられ、略垂直方向に切断手段まで食品を搬送するための通路を形成し、該通路が第１の壁領域を有し、前記切断手段に近接して開口を形成しているハウジングと、
前記プラットフォームとハブの間にあり、該プラットフォームにより加えられた負荷の下においてもハブが回転するための軸受手段と、
前記プラットフォームをハブの方へ移動させ、プラットフォームとハブの間にある軸受手段を固定し、これにより前記ハブを支持回転手段に取り付けるための手段と、
を有している略水平面で食品を切断する装置。
【請求項２７】
前記ハブの下面と支持回転手段の上面の間にクラッチアセンブリをさらに有し、該クラッチアセンブリは、少なくとも１つの凹部と係合するようにバイアスをかけられた少なくとも１つのツメ部材を有しており、これにより前記ハブと支持回転手段が機械的に結合され、該ツメ部材と凹部の１つは前記ハブの下面により運ばれ、別のツメ部材と凹部は前記支持回転手段の上面により運ばれ、前記ハブが支持回転手段と同じ速度で回転することを防止する場合には、前記ツメ部材を凹部から除去することで、該ハブを支持手段から機械的に分離させる請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記通路を下方に移動する食品を、前記切断手段が該食品を略水平に切断する際に、該食品を前記第１の壁領域に押しやる力を作用させるための手段をさらに有する請求項２６に記載の装置。
【請求項２９】
前記作用手段が、通路を横切って第１の壁領域に向かって流れる少なくとも２つの流体ジェットを有し、前記食品が通路を下方に移動する際に、該食品に衝撃を加えるようになっている請求項２６に記載の装置。
【請求項３０】
前記少なくとも２つの流体ジェットが、前記通路の第１の壁領域に向けて収束する請求項２６に記載の装置。
【請求項３１】
前記ブレードの各々が、略垂直方向に前記切断手段まで搬送された前記食品を水平に切断する際に、波形またはＶ字形スライスを形成する切刃を有する請求項２６に記載の装置。
【請求項３２】
前記ブレードの各々が、切刃まで伸長し、切刃を形成する溝を有し、該溝が、高さで平坦な頂部と、切刃から離れる方向に、ブレード面の深さを増大させる谷部とを有する請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
さらに通路に食品を搬送するための手段を有し、該搬送手段は、該通路内で食品を分離および整列させる機能を有する請求項２６に記載の装置。
【請求項３４】
開口を形成する通路と、該通路の開口に近接する切断手段を有し、食品が該切断手段まで略垂直方向に搬送されるようになっている、略水平面で食品を切断するための装置であって、該切断手段が、
垂直回転軸を有するハブと、
ハブから径方向に伸長し、前記通路を切断手段まで搬送された食品を略水平に切断するように配置され、各々が、食品を波形またはＶ字形スライスとする切刃と、該切刃を形成し、高さにおいて平坦な頂部と、切刃から離れる方向に、ブレード面の深さを増大させる谷部とを有する溝とを有するブレードと、
を有している装置。
【請求項３５】
前記通路を下方に移動する食品を、前記切断手段が該食品を略水平に切断する際に、該食品を前記第１の壁領域に押しやる力を作用させるための手段をさらに有する請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
前記作用手段が、通路を横切って第１の壁領域に向かって流れる少なくとも２つの流体ジェットを有し、前記食品が通路を下方に移動する際に、該食品に衝撃を加えるようになっている請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
前記少なくとも２つの流体ジェットが、前記通路の第１の壁領域に向けて収束する請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
さらに通路に食品を搬送するための手段を有し、該搬送手段は、該通路内で食品を分離および整列させる機能を有する請求項３４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して切断方法と装置に関する。特に、本発明は、水平切断平面を有する切断装置を備えた装置に関し、前記装置は、切断装置に対し食品を正しい方向に向けて固定した状態で搬送し、均一の厚みを持ったスライス製品を製造する。
【背景技術】
【０００２】
野菜、特に根菜類、とりわけジャガイモをスライスしてポテトチップスを製造するために使用される多くの装置が知られている。最も一般的に使用されている機械はアーシェルスライサ（Ｕｒｓｃｈｅｌ）社の「Ｍｏｄｅｌ  ＣＣ（登録商標）」である。このスライサは、切れ端の量を最小にして、所望の円形チップ形状を作り出すために、擦り合わせて皮を剥いた、略球形のジャガイモを使用する必要がある。
【０００３】
業界リーダーにより、丸い品種のみならず、代替的に細長い形状のジャガイモ品種からも、切れ端の量を最小にして、円形のポテトチップスを製造することが求められている。これが可能になると、低価格の原料が使用でき、チップス形状の均一性が増し、加工技術が改善されるといった利益が業界にもたらされる。アーシェル・ラボラトリーズ社（Ｕｒｓｃｈｅｌ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，  Ｉｎｃ．）は、「ＴｒａｎＳｌｉｃｅｒ  ２０００（登録商標）」装置や「ＭｉｃｒｏＳｌｉｃｅ（登録商標）」カッターホイールを用いて、これらと同様の規格で処理するための新技術を開発し販売している。しかし、業界リーダーは、オリジナルのＣＣ機で本来可能な処理能力を損なわずに、５０〜２００ｒｐｍの回転数で運転したり、「クリンクル」スライス（横から見ると波形になっているチップス）や「Ｖ字形スライス」（波形に似ているが、横から見ると比較的とがった山と谷があるチップス）を製造する際の位相ずれを減らしたり、テーパスライス（厚みが不均一なスライス）を減らしたり、スライス屑（破片、切れ端、ミスカット品等）やその他製品損失の原因を減らす、といった既存の機械では不可能な能力をさらに求めている。細長および球形の両品種のジャガイモからチップスを製造する際に、ジャガイモがカッターホイールに送られるにつれて、異物混入による機械の目詰りの可能性に加え、ジャガイモそのものによる目詰りの発生が高まる懸念もある。上記の懸念を考慮して改良を行っても、食品の中に小石が入り込んでいる場合にはスライサの多くの高価な構成部品が損傷を受けてしまうという可能性が別の懸念として考えられる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、切断作業前および作業中において製品を正しい方向に向けて固定することにより、均一の厚さを持ったスライス品を製造することができる食品切断装置を提供する。この装置は、特にポテトチップス製造に使用される球形および細長いジャガイモの場合のように、搬送される食品の形状や寸法が異なっている場合に、スライス品を均一にするための様々な特徴を備えている。
【０００５】
本発明の装置は、食品を略水平面で切断するのに適しており、食品を略水平方向に切断するために方向付けられた切断手段を備えている。この装置はさらに、前記切断手段の上方にハウジングを備え、前記ハウジングは該切断手段に対し略垂直方向に食品を搬送するために、開口を備えた通路を切断手段の近傍に形成している。切断作業中における球形食品の安定性を改善する本発明の一態様によれば、ハウジングは上部と、該上部の真下に配置された裾広がりの下部とを有し、下部は通路開口を形成する下側端部を有する。前記上部は、水平面における曲率半径を有する第一壁領域を有する。前記下部は、上部の第一壁領域と軸方向に整列した少なくとも１つの円周部に沿って裾広がりになっている（フレア）領域を有する。このフレア領域は、上部から遠ざかる方向へ行くほど拡大するような水平面における曲率半径を持っているので、通路開口の少なくとも一部がフレア領域により形成され、上部の第一壁領域よりも大きな曲率半径を持っている。この装置はさらに、切断手段が食品を切断する際に、下部のフレア領域に向かって食品を押しやるように、通路を下方に向かう食品に対して力を付与する手段を含む。ハウジングの裾広がりになった下部を、この力付与手段と組み合わせて用いることにより、球形食品が通路を通り切断手段へ送られる際の目詰まりの発生を抑えることができる。
【０００６】
本発明の好適な実施の形態において、力付与手段は、食品が通路を下方に向かい、切断手段がその食品を切断するにつれて、食品を第一壁領域へ向かって押しやるために、ハウジング通路を横切って第一壁領域へと流れる少なくとも二つの収束流体ジェット（噴射）流を備える。切断作業中における製品の安定性を改善する本発明の別の態様によれば、通路内に第一壁領域に隣接してインサートを配置するので、第一壁領域とインサートの間にバイパス流領域が形成される。このようにして、インサートは、少なくとも二つの流体ジェット流によって第一壁領域へ向かって食品が押しやられるにつれて、第一壁領域と食品との間に間隙を設けることができる。このインサートは少なくとも１つの開口を内部に有しているので、食品がジェット流により衝撃を受けることのない状態で、１つ以上の流体ジェット流からの流体がバイパス流領域に侵入することになる。もし、製品が流体により第一壁領域から押し出されると製品の安定性が保たれないのだが、上記のようにすることにより、流体が第一壁領域から製品を押し出すことが抑えられる。
【０００７】
装置の安全性および保守性を改善する本発明のさらに別の態様によれば、ハウジングは切断手段の上方にある可動プラットフォームに載置され、切断手段は垂直回転軸を有するハブと、前記ハブから放射状に伸びるブレードと、垂直回転軸の周りで前記ハブを支持し回転させる手段とを備える。軸受手段がプラットフォームとハブの間に設けられ、軸受手段を締め付けるためにプラットフォームによって加えられる荷重下においてハブが回転できるようにし、それによって支持回転手段に対してハブを締め付ける。従って、１つ以上の締結具でハブとブレードを支持回転手段に固定する必要がなく、取り替えまたは修理目的のために切断手段を取り外す作業が大幅に簡便化される。このような実施の形態において、この装置はさらにハブと支持回転手段の間にクラッチアセンブリを備えることが好ましい。それによって、大きな異物がハウジングと切断手段の間に入り込み目詰まりが起こるといった場合に、ハブが支持回転手段と同じ速度で回転することが妨げられると、ハブは支持回転手段から機械的に切り離される。
【０００８】
食品を切断し波形またはＶ字形スライスを製造するために採用される切刃を備えたブレードを用いて、スライス製品の均一性を改善する本発明のさらに別の態様によれば、各ブレードは切刃を形成する溝を有し、溝はブレードの平面において平坦な山部および切刃から離れる方向に深部の増した谷部を有する。このようにして、波形またはＶ字形製品の位相整合が改善されることが示されている。
【０００９】
上記のことから、本発明によって可能になる重要な利点は、製品の均一性の改善と、細長および球形の両品種のジャガイモからチップスを製造しようとする際に起こる目詰まりの可能性の減少とを含むことがであると理解される。本発明の別の形態において、この装置は、工具を使用することなく切断手段およびその構成部品を迅速且つ簡便に取り外すことを可能にし、切断手段が突然停止したり食品や異物などにより目詰まりが起こるといった場合に、装置の損傷の可能性を減らすために、切断手段はクラッチにより駆動される。
【００１０】
本発明のその他の目的および利点は、下記の詳細な説明により説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１および図２は、カッターホイール１２の上方から鉛直方向に搬送された食品（図示略）を、略水平方向に切断するために方向付けられたカッターホイール１２を具備した製品搬送スライス装置１０を示す図である。カッターホイール１２は様々な構成のものであってよいが、好適な設計は、米国特許第５，９９２，２８４号明細書および第６，１４８，７０９号明細書に開示された「Ｍｉｃｒｏｓｌｉｃｅ（登録商標）」カッターホイールであり、それを以下に説明するように隨意に改良することができる。図１〜２と、６〜７に示したように、カッターホイール１２は概して、ハブ１６と輪状の縁部１８の間に載置された放射状に伸びる複数のブレード１４を備える。図６および７において、前記複数のブレード１４は円周方向に近間隔で配置され、各ブレード１４の切刃（リーディングエッジ）２０が前のブレード１４の後縁（トレーリングエッジ）２２の上に張り出しているので、カッターホイール１２で製造される商品スライス（図示略）の厚さを決定することができる。
【００１２】
図示されたブレード１４は、横から見ると比較的とがった山と谷のある「Ｖ字形スライス」を製造するためのＶ字形切刃２０を有するものとして示されている。あるいは、ブレード１４は、平らなスライスを製造するための平面切刃や、横から見るとより丸みを帯びた山と谷を有する波形または正弦波形の、縮れたスライスを製造するための波形切刃を有してもよい。ブレード１４が波形またはＶ字形切刃２０を備えている場合、前のブレード１４に対する各ブレード１４の径方向の配置によってスライスの形状が決定される。ブレード１４の山と谷が整合している場合、スライス片面の各山部は他方の面の谷部に相当するので、スライスの厚さは略均一である。しかし、隣接するブレード１４の山と谷が整合しない場合、製造されたスライスには厚い部分と薄い部分が交互に出てしまう（「位相ずれ」として知られている）。また、整合が非常に悪い場合、製品はカッターホイール１２によって細断されてしまう。所望の製品の形状がスライスなのか細断状なのかは、製品の用途により決定される。後述の説明により明らかになるが、本発明によると、切断作業中に製品の面方位を無作為に変えるのではなく、カッターホイール１２を使用することにより製品の所望の形状を正確かつ確実に決定することができる。
【００１３】
製品が鉛直方向に搬送される場合に、水平のカッターホイールを用いることは、従来の技術において公知であるが、製品の方向が重要なのは典型的に、スライス作業で連続して、例えば３ｍｍ以下といった非常に薄いスライスを作る場合や、例えば細長い食品を正断面にスライスしたり、連続して製品を斜めに（バイアスをかけて）スライスするなど、円周の形状が一定であることが必要な場合においてのみである。波形もしくはＶ字形スライスが必要な場合、製品の安定性もまた重要になる。なぜなら、製品が垂直軸の周りで回転したり、あるいは側方へ（つまり、製品の垂直軸に対して垂直方向に）動くと、スライス両面における山と谷が整合しなくなり、その結果、製品はクロスハッチング（格子）模様になり、スライスが非常に薄い場合には穴の開いたパターンになってしまうこともあるからである。細長いジャガイモを円形の波形もしくはＶ字形スライスチップスに製造するスライス作業は、このような状況の主な一例である。しかし、球形のジャガイモやその他球形の食品は、一列で垂直搬送される間に、製品が目詰りを起こしたり、切断作業中に回転してしまう傾向が特に高いので、安定性の点ではさらに問題の多いことがわかっている。本発明の装置１０の様々な特徴により、このような問題の解決を図ることができる。
【００１４】
カッターホイール１２は概して、枠部２６に支持されたスライサ２４の一部をなしている。図１および２において内部が見えるようになっているスライサ２４は、カッターホイール１２と、ホイール１２を駆動するため内部に載置された電動モーター３０とを収容する容器２８を含む。容器２８はシュートを形成し、スライスされた食品がそのシュートの下端部を通ってスライサ２４から出るようにする。枠部２６は、モーター３０に電力を送り、装置１０の動作を制御する電気配線を収容することが好ましい。
【００１５】
図１および２から明らかなように、少なくとも１つの（好ましくは複数の）送り管３２がカッターホイール１２に対して可動なプラットフォーム３４に載置されている。各送り管３２は、食品（例えば球形および／または細長のジャガイモ）を水平のカッターホイール１２に対し略垂直な（略法線の）方向へ一列に送る通路５０を形成するように、その大きさと方向が設定される。送り管３２は、カッターホイール１２により形成された水平切断面（平面）に対し約９０°の方向に配置されたものが示されているが、製品を切断しようとする角度に応じて他の方向に配置して使用できることも予想される。しかし、カッターホイール１２は水平面上に配置されるのが好ましく、送り管３２はカッターホイール１２に対し約１５〜９０°の角度、好ましくは約９０°で配置される。装置１０は商品を送り管３２に搬送するためにどのような適当なシステムを使用してもよい。好ましい例は、同時係属中であり、通常に譲渡された米国特許出願番号１０／０７２，４９４に開示されているコンベヤや可撓管（その一部が図１および図４に示されている）等であり、その内容はここに参照して組み込まれる。
【００１６】
カッターホイール１２は、可変速度、好ましくは約５０〜２００ｒｐｍの速度範囲内で運転可能であることが好ましい。カッターホイール１２は、「Ｖ字形スライス」製品（横から見ると比較的とがった山と谷があることで特徴付けられる）を製造するように構成されたブレード１４を有するものとして図７に示されている。図７に示すように、各ブレード１４の上側表面において、次のブレード１４に近づくほど山部３６は次第に平坦になり、その間にある谷部３８は次第にブレード１４の面へと深く食い込むように先細になる。本発明によれば、図７に示された溝の構成は「Ｖ字形スライス」製品の山と谷の位相の整合性を改善することができ、それによってさらに均一な厚みを持つスライス製品が製造できる。
【００１７】
送り管３２は、通路５０の下側端部によって形成される開口４４を通り、カッターホイール１２に現れた食品を完全に包囲する上部４０と下部４２を有するものとして示されているが、送り管３２は製品を完全に取り囲む必要はない。さらに、通路５０は、円形断面形状を有するものとして図示されている（例えば図６）が、角断面を含む他の形状であってもよい。さらに、米国特許出願番号１０／０７２，４９４によれば、送り管３２は、管３２の壁４８に対し製品を保持する手段を具備していることが好ましい。この手段は、水（或いは他の適切な流体）による複数のジェット（噴射流）５２、１５２を備えていることが好ましく、その流路の概略が図１〜６に示されている。図６に示すように、ジェット５２はノズル５８から、ジェット５２が放出される送り管３２の反対側にある送り管３２の壁４８に向かって放出される。ウォータージェット５２、１５２は、カッターホイール１２に対し水平かつ平行になる角度以下の角度で放出され、好ましくは図１〜図５に見られるように、カッターホイール１２に向かい下方に傾く方向に調節される。
【００１８】
本発明の一態様によれば、平滑な内部を持つ送り管３２は（図１〜３、および図５に示されているように）、食品、特に球形のジャガイモ等の球形食品の目詰まりを減らすように決定される。さらに図１〜５に示されるように、管３２、１３２の下部４２、１４２内に位置するテーパ状の裾広がり（テーパフレア）領域５６、１５６が存在することにより、送り管３２、１３２内における食品の安定性が高められる。テーパフレア領域５６、１５６が球形のジャガイモを捉え、カッターホイール１２に対しセンタリングするように機能するため、製品がカッターホイール１２の切断方向に対し略平行な軸の周りを回転することにより起こるテーパ状スライスの発生を減らすことができる。図３に示す実施の形態において、テーパ領域５６は、送り管３２の下部４２全体に亘って連続した円錐台形をなしている。図４の送り管１３２は階段状（もしくは畝状）と呼べるようなテーパフレア領域１５６を持ち、そのフレア領域１５６は直径が階段状に変化する円周面を軸方向に並んで備える。そのフレア領域５６、１５６に適したテーパ角度は、多少の違いは予想できるが、通路５０、１５０の軸に対し約１５°である。フレア領域５６、１５６があるために、送り管３２、１３２の下部４２、１４２内の各通路５０、１５０は、管の開口４４、１４４が上部４０、１４０よりも大きな直径を持つように、水平面において管３２、１３２の上部４０、１４０から遠ざかる方向へ行くほど増大するような曲率半径を持っている。約３インチ（約８ｃｍ）の直径を持つ通路５０、１５０に対し、通路開口４４、１４４の適切な直径寸法は、多少の違いは予想できるが、約４インチ（約１０ｃｍ）である。管３２、１３２の底部にある開口４４、１４４は、管３２、１３２の全直径より小さく形成されたフレア領域５６、１５６が存在する結果として非対称的であってもよい。つまり、ウォータージェット５２、１５２に対向する上部４０、１４０の壁４８、１４８の下にある下部４２、１４２の円周領域に形成されてもよい。このような実施形態において、フレア領域５６、１５６により形成される開口４４、１４４の部分は、対応する送り管３２、１３２の上部４０、１４０よりも大きな曲率半径を持つ。
【００１９】
図４のフレア領域１５６の階段状の構成は、製品がカッターホイール１２の表面に対して略垂直な軸を中心に回転し、Ｖ字形スライスもしくは波形スライスチップスの「位相ずれ」と呼ばれる現象を引き起こす製品横揺れの発生を減らすのに効果があることを示している。このように、階段状テーパフレア領域１５６は、特に図４に示すウォータージェットの配置と組み合わせて、本発明の好適な態様であると考えられる。特に、図４の送り管１３２は、略平行な３つのジェット１５２ａの上部セットと、２つの収束するジェット１５２ｂの下部ペアを具備する。ジェット１５２ａ、１５２ｂのセットは、いずれもカッターホイール１２表面に衝撃を与えることが好ましい。図４に示すように、２つの下部ジェット１５２ｂと、３つの平行な上部ジェット１５２ａのうち、中央のジェットがブレード１４の出口点５４の前方にある地点で交差し、カッターホイール１２に衝撃を与えることが好ましい。出口点５４は概して、通路５０に正接するカッターホイール１２の半径によって位置付けられ、ホイール１２が回転するにつれて、ブレード１４のトレーリングエッジ２２が管３２の開口４４の下を最後に通過する場所に対応している。３つの平行な上部ジェット１５２ａは、通路１５０の軸に対する角度が二つの下部ジェット１５２ｂよりも小さくなるように配置されている。また、上部ジェット１５２ａは下部ジェット１５２ｂよりも高いノズル圧、例えば、下部ジェット１５２ｂに対して約１０〜１５ｐｓｉ（約０．７〜１ｂａｒ）であるのに対し、約３０〜４０ｐｓｉ（約２．１〜２．８ｂａｒ）のノズル圧で放出されることが好ましい。
【００２０】
米国特許出願番号１０／０７２，４９４によれば、裾広がりになっていない開口を有するスプライン送り管は細長い食品を安定化させるのに適している。図４にも示す本発明の選択的な特徴によれば、フレア領域１５６を持つ送り管１３２は、送り管通路１５０の壁１４８に形成された垂直スプライン１４６を具備してもよく、ウォータージェット１５２によって壁１４８に対して食品が保持される。スプライン１４６は、米国特許出願番号１０／０７２，４９４に開示されているような概して矩形の断面を有してもよいし、あるいは、特別な製品や切断作業中において製品がひとつの方向に回転するといった問題が見られる場合、それに対する抵抗を増すよう意図されたのこぎり歯状の断面（図示せず）を有してもよい。スプライン１４６は、図４に示した階段状テーパフレア領域１５６を有する送り管１３２に対し使用されるのみならず、図１〜３および図５に示したような平滑テーパフレア領域１５６を持つ送り管３２に対し使用されてもよい。スプライン１４６は、管通路１５０のフレア領域１５６へ伸張する可能性もありえるが、図４では伸張しない状態で示されている。
【００２１】
本発明に至るまでの一連の調査において、皮をむいた生の球形ジャガイモを、様々な構成の送り管を通して、図示された形式の水平カッターホイールに送り、Ｖ字形スライスを得ることができた。各送り管は３インチ（約８ｃｍ）の内径を持ち、次の構成のうちいずれか１つを有する：（同時係属中の、米国特許出願番号１０／０７２，４９４に開示されているような）非フレアおよびスプライン、平滑フレアおよび非スプライン（図１〜３）、階段状フレアおよびスプライン（図４）、階段状フレアおよび非スプライン、平滑フレアおよびスプライン、平滑状（非フレアおよび非スプライン）。米国特許出願番号１０／０７２，４９４によれば、各管は、１０ｐｓｉ（約０．７ｂａｒ）で放流される４つのウォータージェットを具備している。テーパ状の厚みもしくは位相ずれを持って製造されるチップス（以下、「望ましくないチップス」と称する）の重量パーセントを記録し、製品の回転を抑制するために特定の管構成の能力を定めた。テストを繰り返した結果、球形ジャガイモから望ましくないチップスが製造されるのが最も少なかったのは非フレアスプライン送り管で、その次は僅差でフレア非スプライン管であった。全ての管の構成において、従来技術におけるスライサに比べかなり高い性能を示したと考えられる。
【００２２】
フレア領域５６、１５６同様、通路５０、１５０の軸に対し鋭角（抜き勾配）になるように、つまり、カッターホイール１２の法線から平面（表面）までの角度で、送り管３２、１３２の円筒形の内壁を方向付けてもよい。本発明のこの態様は、送り管３２、１３２内における球形食品の目詰まりを減らすと考えられる。送り管３２、１３２の下部４２、１４２へ向かうにつれ徐々に通路５０、１５０の直径が増大するように、抜き勾配は約５°以下の角度であってよい。好適な抜き勾配は少なくとも約０．５°〜２°であり、非スプライン（平滑）である送り管と連結して使用され、および／または、図１〜４で示された形式のテーパフレア領域５６または１５６を有する。
【００２３】
本発明の付加的な態様によれば、前述の１つ以上の送り管は、開口４４とカッターホイール１２間の距離よりも大きな石を取り除く手段を具備してもよい。例えば、図５に示すように、小石のための間隙を設けるよう、切り欠きのついた一連の開口６０を管の開口４４に沿って形成してもよい。あるいは、または付加的に、開口４４を形成する管３２の下部４２の先端は、管３２を形成する材料と組み合わせて、石に当たった際に弾力的にまたは柔軟に変形し、管開口４４で囲まれたカッターホイール１２の表面から石を取り除き、カッターホイール１２に損傷を与えないように、充分薄い壁厚であってもよい。本実施形態において、コストを削減し保守作業を減らすために、管３２の下部４２の全部もしくは一部が交換可能なインサート（図示せず）によって形成されていてもよい。
【００２４】
図６において、送り管３２とカッターホイール１２間の関係を示す平面図を解りやすくするために、送り管３２を支持するプラットフォーム３４が省略されている。前述のウォータージェット５２と組み合わせて、送り管３２は、製品を１つづつ供給する際に、ウォータージェット５２が食品の上下近傍で送り管３２に衝突することにより、一瞬生じる流体エネルギーを消散させる手段を具備してもよい。適当な消散手段は、図６に示すせん孔されたＶ字形スリーブインサート６２である。このスリーブインサート６２は、ウォータージェット５２がＶ字形の基部６４へ向かうように、送り管３２の壁４８に対して配置される。製品が送り管３２を通って下方に移動しながら（例えば、連続もしくは大量送りとは対照的に、一つずつ送りの間）、１つ以上のウォータージェット５２を通過する際に、ジェット５２の流体がインサート６２の１つ以上の開口６６に侵入し、インサート６２の脚部７０と送り管３２の壁４８との間に形成されたバイパス通路６８を通り、インサート６２の後方へと消散される。従って、管壁４８に当たって跳飛した水により、製品が、管壁４８から（ウォータージェット５２へ向けて）離れることはない。このように意図された機能の観点から考えると、他の形状のインサートも使用でき、もしくは、送り管３２が二重の壁を持って形成され、その２つの壁のより内側にある壁に、１つ以上の穿孔を有する二重壁構造であってもよい。インサート６２は、前述の石を取り除く機能を提供するために、前述の取替え可能なインサートとしても構成できる。
【００２５】
本発明の他の好適な態様によれば、カッターホイール１２は取替えのための器具を必要としない。代わりに、送り管３２が載置された可動プラットフォーム３４と、カッターホイール１２が載置されたモーター３０のホイールサポート７２との間に、カッターホイール１２が閉じ込められる。プラットフォーム３４からの力が軸受キャップを介してカッターホイール１２に付与される。該軸受キャップは、カッターホイール１２の上側表面に対し取り外し可能に装着された、例えば、図１および２に示されたホイール１２のハブ１６に嵌合された、小型の大径スラスト軸受７４を備えている。図示したように、プラットフォーム３４の外周縁と容器２８の上縁は、互いに結合するようなテーパ状縁端を有し、クランク機構７６によってプラットフォーム３４が容器２８上へ下降するにつれて、プラットフォーム３４と容器２８が整合できるようになっている。カッターホイール１２は容器２８内で上下に位置決めされており、プラットフォーム３４と容器２８が結合され、共にクランク機構７６によって押し付けられると、プラットフォーム３４の中心が制御された距離だけ下方に偏向する。このようにして、装置１０は、カッターホイール１２をモーター３０へ固定するために従来必要であった締結具を必要としないため、ホイール１２の取替え作業が大幅に簡略化される。
【００２６】
また、図１および２で示すように、例えば大きな異物が突然入り込みホイール１２の回転を妨げるといった、ホイール１２の回転に支障をきたすような状況下において、サポート７２に対してホイール１２の回転運動を可能にするために、カッターホイール１２とホイールサポート７２の間にクラッチアセンブリ７８が設けられることが好ましい。図示するように、クラッチアセンブリ７８は、少なくとも１つの（例えば３つの）スプリング負荷ボールプランジャ８０を有する。該スプリング負荷ボールプランジャ８０は、ホイールサポート７２の表面にあるツメポケット（窪み）８２と係合して両者の間にスリップクラッチ係合を提供する。ボールプランジャ８０は、十分なばね圧によりバイアスをかけられ、ホイール１２に対して要求される通常の負荷には耐えることができる。しかし、異物により生じた力に遭遇すると屈するように設計されている。各ボールプランジャ８０は、ホイールサポート７２の表面上でポケット８２の環状パターンの一部を好ましくは形成するツメポケット８２の１つと半径方向に整合される。複数のポケット８２があることにより、多数の配置位置およびホイール１２とホイールサポート７２間の自己整合が可能になる。ホイールサポート７２は、ずれが起こった場合に、ポケット８２への損傷を抑えるためにも、硬質の材料で形成されるのが好ましい。
【００２７】
以上、好適な実施の形態を用いて本発明を説明してきたが、当業者によって他の形態も採用できるのは明らかである。従って、本発明の範囲は特許請求の範囲によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明によるスライス装置の部分側面断面図であり、カッターホイールを収容する容器に締め付けられたプラットフォームに載置された送り管を示す。
【図２】図１の装置の側面図であり、クランク機構によりプラットフォームが持ち上げられた状態を示している。
【図３】図１および図２の送り管の側面断面図である。
【図４】本発明による別の送り管の側面断面図である。
【図５】図１〜３に示した形式の送り管の詳細な側面断面図であり、本発明により下部先端に沿って切欠きを入れるように改良したものを示す。
【図６】図１の送り管とカッターホイール間の関係を説明する部分平面図であり、送り管はインサートを具備している。
【図７】図１のカッターホイールの上表面を走査した画像である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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