(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材を有するロータと、
第２部材を有するステータと、
前記ロータ及び前記ステータを収容する筐体と
を備え、
前記ロータを回転させながら、原料を前記第１部材と前記第２部材との間に入り込ませて原料を粉砕する粉砕装置であって、
前記第１部材は、前記ロータ上に複数段設けられており、しかもそれぞれの段において周方向に複数形成されている回転歯であり、
前記第２部材は、前記ステータ上に複数段設けられており、しかもそれぞれの段において周方向に複数形成されている固定歯であり、
前記ステータ上のそれぞれの段における前記固定歯は、前記ロータ上の複数段の前記回転歯の段と段との間に嵌入されることを特徴とする粉砕装置。
【請求項２】
前記ロータの回転歯は、鋸刃状に形成され、
前記ステータの固定歯は、前記ロータの回転歯に対向する側が鋸刃状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の粉砕装置。
【請求項３】
前記ステータの固定歯と固定歯との間隔は、回転中心から離れた段ほど小さくなるよう設けてあることを特徴とする請求項１又は２に記載の粉砕装置。
【請求項４】
前記ロータへと原料を供給する投入口を備え、
該投入口は、前記ロータ側に向かって下方へ傾斜していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の粉砕装置。
【請求項５】
第１部材を有するロータと、
第２部材を有するステータと、
前記ロータ及び前記ステータを収容する筐体と
を備え、
前記ロータを回転させながら、原料を前記第１部材と前記第２部材との間に入り込ませて原料を粉砕する粉砕装置であって、
前記第１部材は、前記ロータ上に複数段設けられており、しかもそれぞれの段において周方向に複数形成されている回転歯であり、
前記第２部材は、前記ステータ上に複数段設けられており、しかもそれぞれの段において周方向に複数形成されているスリットを有する板部材であり、
前記ステータ上のそれぞれの段における前記板部材は、前記ロータ上の複数段の前記回転歯の段と段との間に嵌入されることを特徴とする粉砕装置。
【請求項６】
前記ロータは、外縁部に遠心羽根部材を備えていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の粉砕装置。
【請求項７】
前記ロータの回転の軸方向は、鉛直方向と異なることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の粉砕装置。
【請求項８】
前記ロータの回転の軸方向は、前記鉛直方向と直交する水平方向であることを特徴とする請求項７に記載の粉砕装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料であるコーヒー豆と抽出用液体である水とを混合させて粉砕する粉砕装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
乾燥原料であるコーヒー豆、乾燥大豆等を粉砕してエキスを抽出する場合、香味成分等を損なうことなく効率よく抽出するべく、水、温水等の抽出用液体と乾燥原料とを混合して粉砕する湿式粉砕装置が用いられる。図１２は、従来の湿式粉砕装置の構成を示す模式図である。
【０００３】
図１２に示すように、従来の湿式粉砕装置は、原料タンク１からコーヒー豆を、原料タンク２から抽出用液体を、それぞれ混合タンク３に供給して混合する。そして、混合タンク３から湿式粉砕装置（一次粉砕機）４へ移送して粗く粉砕し、二次粉砕機５でさらに細かく粉砕する。しかし、比重の小さい乾燥原料については、混合タンク３内で乾燥原料が抽出用液体の液面に浮きやすく、一次粉砕機４で粉砕することが困難になるおそれもあった。
【０００４】
そこで、例えば特許文献１では、コーヒー豆とともに水が粉砕室内に供給され、円環状の歯を有する固定カッターと回転カッターとでコーヒー豆を粉砕する粉砕装置を備えるコーヒー飲料の製造装置が開示されている。また、特許文献２では、固定刃体及び回転刃体の回転中心軸が鉛直方向である粉砕機が開示されている。いずれも自然落下あるいは供給管の傾斜に沿って乾燥原料及び水を供給することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３３３６１２号公報
【特許文献２】特開２００４−１０５９０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に開示されている粉砕装置では、自然落下により粉砕装置内へコーヒー豆を誘導している。したがって、乾燥原料の供給量、比重等によっては、円滑に乾燥原料を粉砕装置内へ誘導することが困難になる場合も生じうるという問題点があった。また、特許文献２に開示されている粉砕機のように、固定刃体及び回転刃体の回転中心軸が鉛直方向である場合、乾燥原料により固定刃体及び回転刃体に目詰まりが生じやすい。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、原料及び抽出用液体が確実に自吸され、効率よく粉砕することが可能な粉砕装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために第１発明に係る粉砕装置は、第１部材を有するロータと、第２部材を有するステータと、前記ロータ及び前記ステータを収容する筐体とを備え、前記ロータを回転させながら、原料を前記第１部材と前記第２部材との間に入り込ませて原料を粉砕する粉砕装置であって、前記第１部材は、前記ロータ上に複数段設けられており、しかもそれぞれの段において周方向に複数形成されている回転歯であり、前記第２部材は、前記ステータ上に複数段設けられており、しかもそれぞれの段において周方向に複数形成されている固定歯であり、前記ステータ上のそれぞれの段における前記固定歯は、前記ロータ上の複数段の前記回転歯の段と段との間に嵌入されることを特徴とする。
【０００９】
第１発明では、第１部材を有するロータと、第２部材を有するステータと、ロータ及びステータを収容する筐体とを備える。ロータを回転させながら、原料を第１部材と第２部材との間に入り込ませて原料を粉砕するときに、筐体の内部に負圧を発生させるので、投入された原料をロータへと誘導することができ、自吸的に原料を粉砕することが可能となる。また、ステータ上のそれぞれの段における固定歯は、ロータ上の複数段の回転歯の段と段との間に嵌入されているので、ロータを回転させながら、原料を第１部材と第２部材との間に入り込ませやすく、自吸的に原料を粉砕することが可能となる。
【００１４】
また、第２発明に係る粉砕装置は、第１発明において、前記ロータの回転歯は、鋸刃状に形成され、前記ステータの固定歯は、前記ロータの回転歯に対向する側が鋸刃状に形成されていることを特徴とする。
【００１５】
第２発明では、ロータの回転歯が、鋸刃状に形成され、ステータの固定歯が、ロータの回転歯に対向する側が鋸刃状に形成されているので、原料をロータの回転歯とステータの固定歯との間で捕捉しやすく、より効率よく粉砕することができる。
【００１６】
また、第３発明に係る粉砕装置は、第１又は第２発明において、前記ステータの固定歯と固定歯との間隔が、回転中心から離れた段ほど小さくなるよう設けてあることを特徴とする。
【００１７】
第３発明では、ステータの固定歯と固定歯との間隔が、回転中心から離れた段ほど小さくなるよう設けてあるので、粉砕されて小さくなった原料を、外縁部に近づくにつれてより細かく粉砕することが可能となる。
【００１８】
また、第４発明に係る粉砕装置は、第１乃至第３発明のいずれか１つにおいて、前記ロータへと原料を供給する投入口を備え、該投入口は、前記ロータ側に向かって下方へ傾斜していることを特徴とする。
【００１９】
第４発明では、原料を供給する投入口が、ロータ側に向かって下方へ傾斜しているので、ロータが原料を自吸することができ、確実に粉砕することが可能となる。
【００２０】
また、第５発明に係る粉砕装置は、第１部材を有するロータと、第２部材を有するステータと、前記ロータ及び前記ステータを収容する筐体とを備え、前記ロータを回転させながら、原料を前記第１部材と前記第２部材との間に入り込ませて原料を粉砕する粉砕装置であって、前記第１部材は、前記ロータ上に複数段設けられており、しかもそれぞれの段において周方向に複数形成されている回転歯であり、前記第２部材は、前記ステータ上に複数段設けられており、しかもそれぞれの段において周方向に複数形成されているスリットを有する板部材であり、前記ステータ上のそれぞれの段における前記板部材は、前記ロータ上の複数段の前記回転歯の段と段との間に嵌入されることを特徴とする。
【００２１】
第５発明では、第１部材は、ロータ上に複数段設けられており、しかもそれぞれの段において周方向に複数形成されている回転歯である。第２部材は、ステータ上に複数段設けられており、しかもそれぞれの段において周方向に複数形成されているスリットを有する板部材である。ステータ上のそれぞれの段における板部材は、ロータ上の複数段の回転歯の段と段との間に嵌入されているので、ロータを回転させながら、原料を第１部材と第２部材との間に入り込ませやすく、自吸的に原料を粉砕することが可能となる。
【００２２】
また、第６発明に係る粉砕装置は、第１乃至第５発明のいずれか１つにおいて、前記ロータは、外縁部に遠心羽根部材を備えていることを特徴とする。
【００２３】
第６発明では、ロータは、外縁部に遠心羽根部材を備えているので、ロータ内に負圧を生じさせることができ、投入された原料及び抽出用液体をロータへと誘導することができ、自吸的に原料を粉砕することが可能となる。
【００２４】
また、第７発明に係る粉砕装置は、第１乃至第６発明のいずれか１つにおいて、前記ロータの回転の軸方向は、鉛直方向と異なることを特徴とする。
【００２５】
第７発明では、ロータの回転の軸方向は、鉛直方向と異なるので、回転軸の中心付近に原料が目詰まりしにくく、長時間の粉砕作業が可能となる。
【００２６】
また、第８発明に係る粉砕装置は、第７発明において、前記ロータの回転の軸方向は、前記鉛直方向と直交する水平方向であることを特徴とする。
【００２７】
第８発明では、ロータの回転の軸方向は、鉛直方向と直交する水平方向であるので、回転軸の中心付近に原料が目詰まりしにくく、長時間の粉砕作業が可能となる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、ロータを回転させて原料を抽出用液体とともに粉砕することができ、加えてロータの外縁部に遠心羽根部材を備えているので、ロータ内に負圧を生じさせることができ、投入された原料及び抽出用液体をロータへと誘導することができ、自吸的に原料を粉砕することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態に係る湿式粉砕装置の構成を示す正面図及び模式断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る湿式粉砕装置の構成を示す模式断面図及び図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る湿式粉砕装置のロータの構成を示す正面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る湿式粉砕装置のロータの構成を示す模式断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る湿式粉砕装置のステータの構成を示す正面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る湿式粉砕装置のステータの構成を示す模式断面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る湿式粉砕装置のロータとステータとの位置関係を示す正面図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る湿式粉砕装置のロータとステータとの位置関係を示す正面図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る湿式粉砕装置のロータの回転歯とステータとの噛み合わせ関係を示す模式図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る湿式粉砕装置を用いた抽出装置の構成を示す模式図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る湿式粉砕装置のスリットの形状の例示図である。
【図１２】従来の湿式粉砕装置の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態では、原料（以下、乾燥原料）としては粒径が１０ｍｍ以下のコーヒー豆を、しかも水分含量３０％以下であるものを想定する。また、抽出用液体として清水を用いる湿式粉砕装置を例に挙げて説明する。
【００３３】
図１は、本発明の実施の形態に係る湿式粉砕装置の構成を示す正面図及び模式断面図である。図１（ａ）は、本発明の実施の形態に係る湿式粉砕装置１０の構成を示す正面図を、図１（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る湿式粉砕装置１０の構成を示す模式断面図を、それぞれ示している。
【００３４】
図１に示すように、本実施の形態に係る湿式粉砕装置１０は、固定されているステータ１０４と、駆動モータ１１により回転することが可能なロータ１０３とで構成されており、投入口１０１から、乾燥原料であるコーヒー豆と、抽出用液体である清水とを供給できるようになっている。
【００３５】
投入口１０１は、ロータ１０３側に向かって下方へ傾斜している。したがって、投入口１０１から供給されたコーヒー豆及び抽出用液体（清水）は、投入口１０１の傾斜に沿って、ロータ１０３の回転歯近傍へと供給される。ロータ１０３が回転することにより、ロータ１０３の回転歯とステータ１０４の固定歯とで、コーヒー豆等の乾燥原料が粉砕され、排出口１０２から抽出液（スラリー）とともに排出される。
【００３６】
図２は、本発明の実施の形態に係る湿式粉砕装置１０の構成を示す模式断面図及び図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図２（ａ）は、本発明の実施の形態に係る湿式粉砕装置１０の構成を示す模式断面図を、図２（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る湿式粉砕装置１０の構成を示すＡ−Ａ断面図を、それぞれ示している。
【００３７】
図２（ａ）に示すように、投入口１０１は、ロータ１０３側（ステータ１０４側）へ向かって下方へ傾斜している。したがって、コーヒー豆投入部１１１から投入されたコーヒー豆、及び清水投入部１１２から投入された抽出用液体（清水）は、投入口１０１の傾斜に沿ってロータ１０３側（ステータ１０４側）へ誘導される。
【００３８】
ステータ１０４は、周方向に複数の歯で形成されている固定歯１１４を一段として、同心円状に複数段の固定歯１１４を備えている。そして、ロータ１０３は、周方向に複数の歯で形成されている回転歯１１３を一段として、ステータ１０４と同心円状に複数段の回転歯１１３を備えている。ロータ１０３の複数段の回転歯１１３の段と段との間に、ステータ１０４の固定歯１１４が嵌入するように配置されている。
【００３９】
なお、ステータ１０４については、固定歯１１４の代わりに複数のスリットを有する板部材を用いても良い。スリットによりコーヒー豆等の乾燥原料を捕捉することができ、捕捉された乾燥原料をロータ１０３の回転歯１１３の回転移動により粉砕することができるので、同様の効果が期待できる。
【００４０】
図３は、本発明の実施の形態に係る湿式粉砕装置１０のロータ１０３の構成を示す正面図である。図４は、本発明の実施の形態に係る湿式粉砕装置１０のロータ１０３の構成を示す模式断面図である。
【００４１】
本実施の形態に係る湿式粉砕装置１０のロータ１０３は、複数の回転歯１１３を段ごとに櫛歯状に備えている。つまり、複数の回転歯１１３は、同心円の周方向に複数段配置されており、図３に示すハッチング部分には鋸刃状の歯１１３ａが形成されている。図３及び図４の例では、同心円の周方向に複数の回転歯１１３が４段配置されている。
【００４２】
また、本実施の形態に係る湿式粉砕装置１０は、ロータ１０３の外縁部に遠心羽根部材１２０を備えている。ロータ１０３の回転とともに遠心羽根部材１２０も回転するので、粉砕されたスラリーをロータ１０３の外周側へと誘導することができ、排出口１０２からスラリーを確実に排出することが可能となる。また、ロータ１０３を収容している筐体（ステータ１０４含む）の内部の負圧が大きくなるので、投入されたコーヒー豆等の乾燥原料及び抽出用液体（清水）をロータ１０３へと吸い込む力が強くなり、コーヒー豆等の乾燥原料を自吸して粉砕することが可能となる。
【００４３】
図５は、本発明の実施の形態に係る湿式粉砕装置１０のステータ１０４の構成を示す正面図である。図６は、本発明の実施の形態に係る湿式粉砕装置１０のステータ１０４の構成を示す模式断面図である。なお、図５に示す楕円領域は、投入口１０１の連結位置を示しており、乾燥原料及び抽出用液体が楕円領域から投入される。排出口１０２と反対側に投入口１０１を連結することにより、乾燥原料が粉砕されることなく排出されることを防いでいる。
【００４４】
本実施の形態に係る湿式粉砕装置１０のステータ１０４は、ロータ１０３の複数段の回転歯１１３が段と段との間で回転可能となるように、ロータ１０３と同心円の周方向に、複数の固定歯１１４を段ごとに櫛歯状に備えている。つまり、複数の固定歯１１４は、同心円の周方向に複数段配置されており、図５に示すハッチング部分には鋸刃状の歯１１４ａが形成されている。図５及び図６の例では、同心円の周方向に複数の固定歯１１４が５段配置されている。
【００４５】
そして、ロータ１０３が回転することにより、ロータ１０３の複数段の回転歯１１３とステータ１０４の複数段の固定歯１１４との相対的な位置関係が変動する。図７及び図８は、本発明の実施の形態に係る湿式粉砕装置１０のロータ１０３とステータ１０４との相対的な位置関係を示す正面図である。図８は、図７を基準としてロータ１０３を１５度回転させた場合のロータ１０３の回転歯１１３とステータ１０４の固定歯１１４との相対的な位置関係を示している。
【００４６】
図７と図８とを比較すれば分かるように、ロータ１０３が回転することで、ロータ１０３の回転歯１１３とステータ１０４の固定歯１１４との間の隙間の形状が変動し、投入されたコーヒー豆等の乾燥原料が回転歯１１３と固定歯１１４との間に入り込んでは粉砕され、入り込んでは粉砕され、を繰り返す。したがって、乾燥原料を効率良く粉砕することが可能となる。
【００４７】
図９は、本発明の実施の形態に係る湿式粉砕装置１０のロータ１０３の回転歯１１３とステータ１０４との噛み合わせ関係を示す模式図である。図９に示すように、ロータ１０３の回転歯１１３は、周方向（矢印方向）に沿って傾斜する形状を有している。ロータ１０３の回転歯１１３は、鋸刃状に形成されている。
【００４８】
図９（ａ）では、ステータ１０４に複数段の固定歯１１４を備えている場合を示している。ステータ１０４の固定歯１１４は、ロータ１０３の鋸刃状に形成された回転歯１１３に対向する側が鋸刃状に形成されている。また、ステータ１０４の固定歯１１４がロータ１０３の回転歯１１３の傾斜方向と反対側に傾斜していることが好ましい。コーヒー豆等の乾燥原料をロータ１０３の回転歯１１３とステータ１０４の固定歯１１４との間により挟み込みやすくなり、粉砕する効率が高くなるからである。これにより、ロータ１０３が矢印方向に回転することで、ステータ１０４の固定歯１１４の鋸刃状の歯１１４ａと、ロータ１０３の回転歯１１３の鋸刃状の歯１１３ａとでコーヒー豆等の乾燥原料を確実に粉砕することができる。
【００４９】
なお、隣接するステータ１０４の固定歯１１４の間隔は、ロータ１０３の回転中心から離れた段ほど小さくなるよう設けてある。これにより、ロータ１０３の内側から外側へ向かってより細かく粉砕することができ、粉砕されたスラリーを、排出口１０２から確実に排出することが可能となる。
【００５０】
また、前述したように、ステータ１０４に、固定歯１１４の代わりにスリットを有する板部材を設けても良い。図９（ｂ）では、ステータ１０４にスリット１１４ｄを有する複数の板部材を備えている場合を示している。
【００５１】
図９（ｂ）に示すように、ステータ１０４の固定歯１１４の代わりに、スリット１１４ｄを有する板部材１１４ｃを設けている。これにより、ロータ１０３が矢印方向に回転することで、ステータ１０４のスリット１１４ｄと、ロータ１０３の回転歯１１３の鋸刃状の歯１１３ａとでコーヒー豆等の乾燥原料を確実に粉砕することができる。
【００５２】
なお、隣接するステータ１０４のスリット１１４ｄ（板部材１１４ｃ）の間隔は、ロータ１０３の回転中心から離れた段ほど小さくなるよう設けてある。これにより、ロータ１０３の内側から外側へ向かって乾燥原料をより細かく粉砕することができ、粉砕されたスラリーを、排出口１０２から確実に排出することが可能となる。
【００５３】
図１０は、本発明の実施の形態に係る湿式粉砕装置１０を用いた抽出装置の構成を示す模式図である。図１０に示すように、一次タンク５０に投入されたコーヒー豆等の乾燥原料は、スクリューフィーダー８０により搬送され、二次タンク６０に貯留される。二次タンク６０から供給されるコーヒー豆等の乾燥原料と液体供給管７０から供給される抽出用液体とを混入した状態で、湿式粉砕装置１０によりスラリーが形成される。より高濃度に抽出するために戻り装置３０を設けて、スラリーを循環させても良い。
【００５４】
以上のように本実施の形態によれば、ロータ１０３を回転させてコーヒー豆等の乾燥原料を抽出用液体とともに粉砕することができ、加えてロータ１０３の外縁部に遠心羽根部材１２０を備えているので、ロータ１０３内に負圧を生じさせることができ、供給されたコーヒー豆等の乾燥原料及び抽出用液体をロータ１０３へと誘導することができ、自吸的にコーヒー豆等の乾燥原料を粉砕することが可能となる。
【００５５】
特に、比重が小さく抽出用液体（清水）の液面に浮きやすい、グラインドしていない焙煎済みのコーヒー豆を、本実施の形態に係る湿式粉砕装置１０により連続して湿式粉砕し、粉砕されたスラリーをその後に固液分離することにより、コーヒーエキスを抽出することができる。また、コーヒー豆だけではなく、例えば豆乳製造において乾燥大豆を湿式粉砕するのに用いることもできる。つまり、食品製造において乾燥原料を湿式粉砕するものであれば、本実施の形態に係る湿式粉砕装置１０を適用することが可能である。
【００５６】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において上記実施の形態に種々の変更をすることが可能であることは言うまでもない。例えば、ステータ１０４のスリット１１４ｄの形状は、実施例のように長方形であることに限定されるものではない。
【００５７】
図１１は、本発明の実施の形態に係る湿式粉砕装置１０のスリット１１４ｄの形状の例示図である。ロータ１０３の回転方向、すなわち回転歯１１３の移動方向が図９と同様の方向であるとして、例えば図１１（ａ）に示すように、ロータ１０３の回転歯１１３の傾斜方向と反対側に傾斜した平行四辺形状のスリット１１４ｄであっても良い。もちろん、図１１（ｂ）に示すように、一辺がロータ１０３の回転歯１１３の傾斜方向と反対側に傾斜した台形状のスリット１１４ｄであっても良い。
【００５８】
あるいは、実施例と同様の長方形状のスリット１１４ｄであっても、ロータ１０３の回転歯１１３とステータ１０４のスリット１１４ｄとの噛み合わせ方向（長方形状のスリットの左端）に、図１１（ｃ）に示すように、スリット１１４ｄに歯型を形成していても良い。これによっても、コーヒー豆等の乾燥原料をより確実に粉砕することが可能となる。
【符号の説明】
【００５９】
１０  湿式粉砕装置
１０１  投入口
１０２  排出口
１０３  ロータ
１０４  ステータ
１１３  回転歯
１１４  固定歯
１１４ｃ  板部材
１１４ｄ  スリット
１２０  遠心羽根部材
【図１】
0006529395.tif 000002
【図２】
0006529395.tif 000003
【図３】
0006529395.tif 000004
【図４】
0006529395.tif 000005
【図５】
0006529395.tif 000006
【図６】
0006529395.tif 000007
【図７】
0006529395.tif 000008
【図８】
0006529395.tif 000009
【図９】
0006529395.tif 000010
【図１０】
0006529395.tif 000011
【図１１】
0006529395.tif 000012
【図１２】
0006529395.tif 000013