(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コーヒー豆を挽くためのグラインディングツールと、
該グラインディングツールを駆動するためのモーターと、
前記グラインディングツール及び／又は前記モーターの失速状態を検出するための失速検出器と、
該失速検出器が失速状態を検出する場合に、前記グラインディングツール及び／又はモーターの回転の方向を一時的に反転させるように構成される反転ユニットと、
を含むコーヒーグラインダーであって、前記反転ユニットはスプリング入りクラッチを含む、コーヒーグラインダー。
【請求項２】
前記反転ユニットは、前記モーターの回転の方向を制御するためのコントローラを含む、請求項１に記載のコーヒーグラインダー。
【請求項３】
前記反転ユニットは、回転の方向が反転させられた後で、好ましい回転の方向を再び始めるようにさらに構成される、請求項１に記載のコーヒーグラインダー。
【請求項４】
前記反転ユニットは、一連の、
前記失速検出器が前記失速状態を検出する場合の前記グラインディングツール及び／又はモーターの回転の休止、
前記グラインディングツール及び／又はモーターの回転の方向の反転、
前記グラインディングツール及び／又はモーターの逆回転の休止、並びに、
前記グラインディングツール及び／又はモーターの好ましい回転の方向の再開、
を制御するように構成される、請求項１に記載のコーヒーグラインダー。
【請求項５】
前記失速検出器は、前記失速状態を検出するために、前記モーターの電流を評価するように構成される、請求項１に記載のコーヒーグラインダー。
【請求項６】
前記失速検出器は、前記失速状態を検出するために、前記グラインディングツール及び／又はモーターの回転率を評価するように構成される、請求項１に記載のコーヒーグラインダー。
【請求項７】
前記評価は、検出された値を閾値と比較すること、及び／又は、時間の経過に伴う検出された値の積分を閾値と比較することを含む、請求項５又は６に記載のコーヒーグラインダー。
【請求項８】
前記反転ユニットは、前記回転の方向を繰り返し変更することによって、前記グラインディングツール及び／又はモーターのロッキングモーションを制御するように構成される、請求項１に記載のコーヒーグラインダー。
【請求項９】
前記グラインディングツールは研磨表面を有し、当該コーヒーグラインダーは、前記コーヒー豆及び前記グラインディングツールを互いが接触する位置に置くための豆範囲設定ツールをさらに含み、該豆範囲設定ツールは、そのような位置に前記コーヒー豆を保持するための表面を有し、さらに、前記グラインディングツールを駆動するためのモーターは、前記コーヒー豆と前記研磨表面の相対的運動を実現するように構成される、請求項１に記載のコーヒーグラインダー。
【請求項１０】
前記グラインディングツールは、当該コーヒーグラインダー内に回転可能に配置され、さらに、前記コーヒー豆と研磨表面の相対的運動を実現するための前記モーターは、少なくとも５００回毎分である速度にて前記グラインディングツールを回転させるように適応する、請求項９に記載のコーヒーグラインダー。
【請求項１１】
前記モーターと前記グラインディングツールの間に配置される前記スプリング入りクラッチは、第１のクラッチ要素及び第２のクラッチ要素を含み、前記第１のクラッチ要素は、停止に達した後で前記第１のクラッチ要素及び前記第２のクラッチ要素が共に回転するまで、制限された角度の回転に対する前記モーターによる回転の後で、前記第２のクラッチ要素に対して回転運動を行うように構成される、請求項１に記載のコーヒーグラインダー。
【請求項１２】
前記スプリング入りクラッチは、前記第２のクラッチ要素に対する前記第１のクラッチ要素の回転運動を引き起こすためのばね要素をさらに含む、請求項１１に記載のコーヒーグラインダー。
【請求項１３】
請求項１に記載のコーヒーグラインダーを含むコーヒーマシン。
【請求項１４】
コーヒー豆を挽くためのグラインディングツール、及び／又は、該グラインディングツールを駆動するためのモーターの失速状態を検出するステップと、
前記失速状態が検出される場合に、スプリング入りクラッチを含む反転ユニットによって、前記グラインディングツール及び／又は前記モーターの回転の方向を一時的に反転させるステップと、
を含むコーヒーを挽く方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コーヒーグラインダーに関する。本発明は、さらに、コーヒーを挽く方法、及び、コーヒーグラインダーを含むコーヒーマシンに関する。
【背景技術】
【０００２】
コーヒーグラインダーは、例えばコーヒーを入れるためにコーヒー豆を挽く装置である。コーヒーグラインダーは、コーヒー豆を挽くためのグラインディングツール、及び、該グラインディングツールを駆動するためのモーターを含む。コーヒーグラインダーは、スタンドアロンの装置であり得るか、又は、例えば、本出願人によって商業的に入手可能な完全にオートメーション化されたコーヒーマシンに統合することができる。
【０００３】
特許文献１は、２つのグラインディングバーを有するコーヒーグラインダーを開示している。グラインディングバーのうち１つはモーターによって駆動され、もう一方のバーは静的である。２つのグラインディングバーには、グラインディング面が提供され、そのグラインディング面に対して、コーヒー豆が挽かれる。グラインディング面は、互いから所望の距離分あけられ、所望のコーヒーの挽き具合がもたらされる。より近いグラインディング面の分離によって、より細かいコーヒーが結果として生じ、より大きい分離によって、より粗いコーヒーの挽き具合が生じる。調整手段が、バーの互いに対する分離を自動的に調整するために提供される。
【０００４】
コーヒーグラインダーが、詰まった豆、豆の粒子又は粗い挽き具合によって妨害された場合にあり得る故障状態が生じる。コーヒーグラインダーは失速する。そのような失速状態は、コーヒーミルのバーの回転の数を数える方法を開示した特許文献２において記載されているように検出することができる。特許文献２は、その結果、モーターがダメージを受ける前にモーターを停止することを教示しているが、失速状態を克服する解決策を提供しない。
【０００５】
解決策として、特許文献３が、力ずくでこの問題を克服するために、十分なグラインディングパワーのグラインダーモーターの使用を示唆している。この解決策の欠点は、強力なモーターは、重い、かさばっている及び／又は高価であるということである。
【０００６】
代わりとなる解決策として、ＷＭＦ５コーヒーグラインダーの取扱説明書は、より粗い設定に挽き具合の程度を手動で調整すること、すなわち、グラインディング面の分離を広げることを教示している。その結果、詰まった豆が放出される。分離を広げた後で、使用者は、グラインダーを空にし、所望の挽き具合の程度を手動で再調整しなければならず、次に、グラインディング動作を再び始めることができる。この解決策の欠点は、バーの分離を手動で調整すること、及び、退屈且つ時間がかかるプロセスであるコーヒーグラインダーを空にすることを要求するということである。
【０００７】
特許文献４は、コーヒーグラインダーを駆動する電動モーターが、その回転子をそのシャフトに自由に乗せており、シャフトに回転子はばねによって接続され、ばねは、シャフトに対して回転子を最初の位置に動かす傾向があり、その最初の位置を越えて回転子が動かされることは防止されるということを開示している。逆の方向におけるシャフトに対する回転子の動きも、開始時に回転子が反発力を有してシャフト上を動き、さらに、終了時に回転子はばねによってシャフト上を戻るよう動かされ且つシャフトに逆の方向の反発力を与えるように制限される。特許文献４は、防止策としてグラインディングプロセスの後でコーヒーグラインダーを空にして、再スタートを容易にするということを教示している。
【０００８】
特許文献５は、作動中コーヒーグラインダーにより引き起こされる振動のレベル及び／又はスペクトルを評価することによって、コーヒーグラインダーにおけるコーヒー豆の欠如を検出する方法を開示している。
【０００９】
特許文献６は、自動停止を提供する、コーヒーグラインダー等の家庭用電気機器に対する自動制御を開示している。
【００１０】
特許文献７は、ミルの負荷を決定する方法を開示しており、ミルの状態が、ミルの回転速度から得られている。回転速度は、例えば、ホールセンサを使用して測定することができる。ミルが妨害された場合、ミルを駆動するモーターを停止することができ、使用者は、その妨害物を除去するよう求められ得る。
【００１１】
特許文献８は、グラインディング機構を有するコーヒー分配装置を開示している。グラインダーがグラインディング動作の間に詰まることになる事象において、グラインダーの駆動ドッグ（ｄｒｉｖｅ  ｄｏｇ）は回転するのを止めることになる。グラインダーを駆動するモーターは、クラッチによってグラインダーから分離されることになる。次に、モーターは停止され、さらに、グラインダーが詰まったということを使用者に勧告するために警告が生成され得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】ＵＳ７，９８４，８６８
【特許文献２】ＥＰ２０３０５３９  Ａ１
【特許文献３】ＥＰ０６１６５０２  Ｂ１
【特許文献４】ＧＢ４８８０８４  Ａ
【特許文献５】ＥＰ１７０７０８９  Ａ１
【特許文献６】ＦＲ１２１５２５４  Ａ
【特許文献７】ＥＰ２１５３７５８  Ａ１
【特許文献８】ＧＢ２４６３９００  Ａ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
失速の問題を克服すると同時に、軽い、小さい及び／又はより安価であるだけでなく、使い易いコーヒーグラインダーを提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の態様において、
−  コーヒー豆を挽くためのグラインディングツールと、
−  グラインディングツールを駆動するためのモーターと、
−  グラインディングツール及び／又はモーターの失速状態を検出するための失速検出器と、
−  失速検出器が失速状態を検出する場合に、グラインディングツール及び／又はモーターの回転の方向を一時的に反転させるように構成される反転ユニットと、
を含むコーヒーグラインダーが示されている。
【００１５】
本発明のさらなる態様において、上述のコーヒーグラインダーを含むコーヒーマシンが示されている。
【００１６】
本発明の別のさらなる態様において、
−  コーヒー豆を挽くためのグラインディングツール、及び／又は、グラインディングツールを駆動するためのモーターの失速状態を検出するステップと、
−  グラインディングツール及び／又はモーターの失速状態が検出される場合に、グラインディングツール及び／又はモーターの回転の方向を一時的に反転させるステップと、
を含むコーヒーを挽く方法が示されている。
【００１７】
本発明の好ましい実施形態が、従属請求項において定められている。本発明のコーヒーマシン及びコーヒーを挽く方法は、本発明のコーヒーグラインダーと類似の及び／又は同じ、さらに、従属請求項において定められた好ましい実施形態を有するということが理解されたい。
【００１８】
本発明は、グラインディングツール及び／又はモーターの回転の方向を一時的に反転させることによって、コーヒーグラインダーが、詰まった豆、豆の粒子又は粗い挽き具合によって妨害されている失速状態を克服することができるというアイデアに基づく。第１の態様において、グラインディングツールの回転の方向の一時的な反転は、コーヒーグラインダー内のコーヒー豆の再配列を引き起こし、これは、グラインディングツールを駆動するように要求されるトルクプロファイルに対して良い影響を与える。反対方向の回転でグラインディングツールを駆動するように要求されるトルクは、フォワードトルクよりも小さく、従って、低電力モーターがこの作業を行うことができる。グラインディングツールの回転の方向の一時的な反転は、好ましくは、グラインディングツールを駆動するためのモーターの回転の方向を反転させることによってもたらされる。
【００１９】
第２の態様において、グラインディングツールに強固には結合されていないモーターの回転の方向の一時的な反転は、グラインディングツールの回転の方向を反転させることなく、モーターが、グラインディングツールに対して逆戻りするのを可能にする。次に、モーターは、その以前の回転方向を再び始め、さらに、再びグラインディングツールを駆動する前に運動量を得る。モーターの運動量、さらに任意で、ドライブトレインのさらなる要素の運動量は、余分の力を提供して失速状態を克服する。これは、失速状態を克服するハンマリング（ｈａｍｍｅｒｉｎｇ）の動きとして説明することもできる。任意で、どちらの態様も、すなわち、豆を再配列することもハンマリングも、失速状態を克服するために組み合わされる。
【００２０】
言い換えると、グラインディングツール及び／又はモーターは、グラインディングプロセスの間に第１の回転の方向で回転するように構成される。失速検出器が失速状態を検出する場合、反転ユニットは、第１の回転の方向から第２の回転の方向にグラインディングツール及び／又はモーターの回転の方向を変えるように構成され、第２の回転の方向は、第１の回転の方向と反対の回転方向を有する。
【００２１】
本発明の利点は、挽き具合の程度、すなわち、コーヒーの挽き具合の細かさ又は粗さを変える必要はないということである。従って、コーヒーグラインダーは、同じ挽き具合で、一時的な反転の後でも作動し続けることができる。
【００２２】
さらなる利点として、より軽く、小さい且つおそらくより安価なモーターを使用することができる。本発明は、特に、制限されたモーターパワーを有し且つ高い回転率のグラインディングツールで作動する新規のタイプのコーヒーグラインダーに対して有利である。モーターのパワーは、トルク掛ける回転率によって与えられるため、グラインディングツールの高い回転率と組み合わされたパワーの制限は、グラインディングツールを駆動するためのトルクが制限されているということも意味する。従来のコーヒーグラインダーにおいて、モーターとグラインディングツールとの間に１：４０のギア比を有する伝動装置が使用されることが多くある。高いギア比は、失速状態が発生しないよう十分なトルクをグラインディングツールにて提供することができる。しかし、伝動装置は、高価でかさばり且つエネルギーにおいて非効率的である。従って、伝動装置を全く使用しないか、又は、例えば１：７、１：５又は１：３さえの、例えばはるかに低いギア比を有する軽くてコンパクト且つより安価な伝動装置を使用することが有利であり得る。
【００２３】
本明細書において使用される場合、「グラインディングツール」という用語又はグラインディングミルは、好ましくは、コーヒー豆のサイズを減らすために第２のグラインディングバーと相互作用するように構成される可動性のグラインディングバー等の回転運動によって、コーヒー豆のサイズを減らすように構成される要素を意味する。任意の第２のグラインディングバーは静的であり得る。さらに、「グラインディングツール」という用語は、研磨表面を有するグラインディングツールを意味し、グラインディング又は掻爬の動きによってコーヒー豆が少しずつ挽かれるように、コーヒー豆及び研磨表面は互いに接触するようにされ、さらに、互いに関して相対的運動を行うようにされる。ブレードグラインダーがさらなる代わりとなるものである。
【００２４】
本明細書において使用される場合、「失速状態」という用語は、コーヒーグラインダーが、詰まった豆、豆の粒子及び／又は粗い挽き具合によって妨害された状態、特に、グラインディングツールが完全にストップする状態を意味する。さらに、「失速状態」という用語は、コーヒーグラインダーのグラインディングツールを作動させるのに要求されるトルクが、所定の閾値を超えるが、完全にはストップしない状態を意味する。これは、グラインディングツールを駆動するためのモーターの過熱を引き起こし得る。一実施形態において、その状態を評価及び使用して、グラインディングツールを駆動するモーターの過熱を防ぐ。
【００２５】
本明細書において使用される場合、「コーヒーグラインダー」という用語は、ダイズ豆又はポピー種子等の他の豆、穀物又は種子を挽くためのグラインダーも含む分類用語（ｃｌａｓｓ  ｔｅｒｍｉｎｏｌｏｇｙ）として使用される。さらに、グラインダーは、従って、中間生成物の粗い挽き具合のサイズを受け、さらに減らすように構成することができる。同じことが、「コーヒー豆を挽くためのグラインディングツール」という表現にも適用される。
【００２６】
好ましい実施形態によると、反転ユニットは、モーターの回転の方向を制御するためのコントローラを含む。その結果、モーターを、反転ユニットによって能動的に逆戻りさせることができる。グラインディングツール及びモーターが強固に結合されている場合、これは、グラインディングツールの回転の方向も反転させる。従って、モーターからグラインディングツールまでのドライブトレインが、反転のために構成される。この実施形態の利点は、さらなる機械的要素を必要とすることなく、全電子式解決策（ａｌｌ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）として実行することができるということである。
【００２７】
一実施形態において、反転ユニットはスプリング入りクラッチを含む。スプリング入りクラッチは、モーターとグラインディングツールの間に配置される。任意で、グラインディングツールとモーターとの接続は、伝動装置をさらに含む。従って、クラッチは、モーターと伝動装置の間、又は、伝動装置とグラインディングツールの間に配置することができる。スプリング入りクラッチは、モーターとグラインディングツールの間に非静止の接続を提供する要素であり、この接続は、任意で、伝動装置を含み、ばね要素が、モーターの回転の方向を一時的に反転させるためのエネルギーを貯えるように構成される。例えば、失速検出器は、グラインディングツールの失速状態を検出し、結果として、グラインディングツールを駆動するためのモーターへの動力供給を妨害する。その結果、モーターは、グラインディングツールに対して駆動力及びトルクを発揮しない。モーターは、自由回転のモードにあり、モーターは、クラッチの積載されたばねにおいて貯えられたエネルギーによって容易に逆戻りさせることができる。グラインディングツールの回転の方向を一時的に反転させることは必須ではないということに留意するべきである。モーターの回転の方向を一時的に反転させるので十分であり得る。モーターを再始動させた後で、クラッチのばねは巻かれ、さらに、モーターは、角運動量を得る。このモーターの角運動量は、グラインディングツールの失速状態を克服するのに必要とされる余分なエネルギーを提供する。
【００２８】
一実施形態において、反転ユニットは、回転の方向が反転させられた後で、好ましい回転の方向を再び始めるようにさらに構成される。従って、コーヒーグラインダーは、失速状態を克服するために回転の方向を反転させた後で、その通常動作を再び始めることができる。本明細書において使用される場合「好ましい回転の方向」という用語は、グラインディングのために使用される回転の方向を説明している。言い換えると、反転ユニットは、第１の回転の方向から、反対の回転方向を有する第２の回転の方向に、回転の方向を一時的に変え、その後、第２の回転の方向から第１の回転の方向に、回転の方向を再び変えるように構成される。
【００２９】
一実施形態において、反転ユニットは、一連の、失速検出器が失速状態を検出する場合のグラインディングツール及び／又はモーターの回転の休止、グラインディングツール及び／又はモーターの回転の方向の反転、グラインディングツール及び／又はモーターの逆回転の休止、並びに、グラインディングツール及び／又はモーターの好ましい回転の方向の再開を制御するように構成される。失速検出器が失速状態を検出する場合のグラインディングツールの回転の休止は、モーターがクールダウンするのを可能にされるという利点を有する。失速状態は、モーターの完全な停止又は著しい減速を引き起こし、典型的には、増加した妨害又はストール電流を含む。これは、モーターの温度の上昇を引き起こし得る。有利に、グラインディングツール及び／又はモーターの回転は、所定の時間休止される。回転の方向を反転させた後で、回転を、任意で、グラインディングツール及び／又はモーターが好ましい回転の方向での動作を再び始める前に、再び休止させることができる。
【００３０】
一実施形態において、失速検出器は、失速状態を検出するために、モーターの電流を評価するように構成される。この実施形態の利点は、失速状態を検出するためのシンプル且つおそらく安価な解決策であるということである。任意で、失速検出器は、反転ユニットのコントローラの一部として実行される。
【００３１】
さらなる実施形態において、失速検出器は、失速状態を検出するために、グラインディングツール及び／又はモーターの回転率を評価するように構成される。例えば、グラインディングツールの回転率は、グラインディングツールの近くに配置されたホールセンサ、及び、グラインディングツール内に配置された磁石によって検出することができる。或いは又は加えて、モーターの給電のスペクトルを評価することができ、そのスペクトルは、モーターの整流子接点の周期的な切り替えを示している。言い換えると、モーターの回転速度は、整流子接点の周期的な切り替えに関するモーター電流信号内の高周波数成分を検出することによって測定することができる。或いは、モーターの特徴が既知である場合に、ＤＣモーター電流（ＤＣモーター）又はＲＭＳ電流（ＡＣモーター）を測定して、回転速度を推定することができる。例えば光センサ、誘導センサ又は容量センサ等の代わりとなるセンシング手段を使用することができる。
【００３２】
上述の実施形態のさらなる改良において、失速状態を検出するための評価は、検出された値を閾値と比較すること、及び／又は、時間の経過に伴う検出された値の積分を閾値と比較することを含む。例えば、失速検出器は、検出された値としてモーターの電流を評価し、さらに、この検出された電流を閾値の電流と比較するように構成される。検出された電流が許容可能な閾値を超える場合、これは、失速状態として解釈される。コーヒー豆のグラインディングは、むしろ不規則なプロセスであり、トルク配分は、コーヒー豆の即座の積載、及び、グラインダー内のコーヒー豆の定位に応じて激しく変動するということに留意されたい。従って、検出された値を評価することの代わりに、又は、それに加えて、所定の期間にわたる平均値又は積分値を評価して、失速状態を確実に決定することができる。
【００３３】
一実施形態において、反転ユニットは、所定の角度及び／又は時間に対して、グラインディングツール及び／又はモーターの回転の方向を反転させるように構成される。この実施形態の利点は、グラインディングツール及び／又はモーターの逆回転を制限することによって、グラインディングツールが逆方向における第２の失速状態に達するのを防ぐことができるということである。
【００３４】
一実施形態において、反転ユニットは、所定の回転速度で、グラインディングツール及び／又はモーターの回転の方向を反転させるように構成される。反転におけるグラインディングツール及び／又はモーターの回転速度は、好ましい回転の方向における回転速度と同じか又は異なり得る。好ましい回転の方向における回転速度は、所望のグラインディングの実行に対して最適化される。しかし、反転の動作において、回転速度は、グラインダー内のコーヒー豆の再配向に失速状態を克服させるために最適化された所定の値に設定することができる。第１の選択肢は、逆方向における回転をゆっくりと増やして、回転速度の突然の変更を回避することである。これは、ストレスを減らすことができる。或いは、速い回転速度が反転の間に使用されて、コーヒー豆を迅速に再配列する。
【００３５】
一実施形態において、反転ユニットは、回転の方向を繰り返し変更することによって、グラインディングツール及び／又はモーターのロッキングモーションを制御するように構成される。この実施形態の利点は、ロッキングモーションが、失速状態を克服するためのコーヒー豆の再配列に良い影響を与えるということである。単に一度だけ回転の方向を変更することとは対照的に、コーヒー豆が複数回再配列させられる。或いは、複数回往復させることによって、一種の繰り返されるハンマリングの動きが引き起こされ、これが、失速状態を緩める。ハンマリングが、詰まった領域に対してグラインディングツールがハンマリングする毎に提供されるさらなる運動量を用いて失速状態を克服する。
【００３６】
一実施形態において、反転ユニットは、失速検出器が失速状態を検出する２つの事象間の時間間隔を評価するよう、さらに、上記評価に従って反転ユニットを適応させるように構成される。深刻ではない失速状態に対しては、短い逆回転を行うので十分であり得る。しかし、失速検出器が失速状態を検出する２つの事象間の時間間隔が短い場合、これは、反転ユニットがそれに応じて反応しなくてはならないように、より深刻なグラインダーの妨害を示し得る。
【００３７】
さらなる改良において、反転ユニットは、時間間隔が閾値を下回る場合に、グラインディングツール及び／又はモーターのロッキングモーションを制御するようにさらに構成される。この実施形態の利点は、反転ユニットが、失速状態の深刻度に応じて適したグラインディングツール及びモーターの回転の方向の反転を順応して行うことができるということである。例えば、反転ユニットは、失速検出器が第１の失速状態を検出する場合に、単一のグラインディングツール及び／又はモーターの回転の方向の反転を行うように構成される。しかし、第２の失速状態が短い時間間隔内で検出される場合、反転ユニットは、グラインディングツール及び／又はモーターのロッキングモーションを行うように構成される。
【００３８】
一実施形態において、グラインディングツールは研磨表面を有し、さらに、コーヒーグラインダーは、コーヒー豆及びグラインディングツールを互いが接触する位置に置くための豆範囲設定（ｂｅａｎ  ｄｅｌｉｍｉｔｉｎｇ）ツールをさらに含み、豆範囲設定ツールは、そのような位置にコーヒー豆を保持するための表面を有し、さらに、グラインディングツールを駆動するためのモーターは、コーヒー豆と研磨表面の相対的運動を実現するように構成される。この実施形態の利点は、研磨表面を有するグラインディングツール１つのみを使用することが可能であるということ、並びに、そのようなグラインディングツールを、比較的速い速度及び比較的低いトルクにて駆動することができるため、比較的小さいドライブモーターを適用することができ、さらに、例えば１：５又は１：７等の低い速度伝達比を実現するための小さい変速装置を使用すること、さらに、モーターとグラインディングツールの間の変速装置の適用を回避することさえも可能であるということである。
【００３９】
さらなる改良において、グラインディングツール（２０）は、コーヒーグラインダー内に回転可能に配置され、さらに、コーヒー豆と研磨表面の相対的運動を実現するためのモーターは、少なくとも５００回毎分、好ましくは少なくとも１０００回毎分である速度にてグラインディングツールを回転させるように適応する。その場合、比較的軽く小さいモーターをグラインダー内に使用することができ、さらに、効果的なグラインディングプロセスを有することが依然として可能でありながら、グラインディングツールを、任意で、変速装置の適用なしでモーターによって直接駆動することができる。
【００４０】
一実施形態において、コーヒーグラインダーは、モーターとグラインディングツールの間に配置されるクラッチをさらに含み、クラッチは、第１のクラッチ要素及び第２のクラッチ要素を含み、第１のクラッチ要素は、停止に達した後で第１のクラッチ要素及び第２のクラッチ要素が共に回転するまで、制限された角度の回転に対するモーターによる回転の後で、第２のクラッチ要素に対して回転運動を行うように構成される。言い換えると、グラインディングツールを駆動するためのモーター及びグラインディングツールは、互いに対して強固には結合されておらず、制限された角度に対して互いに対し回転させることができる。この互いに対する自由な回転運動の制限は、少なくとも、好ましい回転の方向において適用される。有利に、第１のクラッチ要素は第１の接触表面を含み、さらに、第２のクラッチ要素は第２の接触表面を含み、それらは、自由な回転運動の限度に達した後で互いに接触する。従って、接触表面は抑制として作用する。抑制は、機械的抑制、突然休止、ベッドストップ（ｂｅｄｓｔｏｐ）又は阻止であり得る。任意で、クラッチは、上記のスプリング入りクラッチである。
【００４１】
改良において、クラッチは、第２のクラッチ要素に対する第１のクラッチ要素の回転運動を引き起こすためのばね要素をさらに含む。従って、第１のクラッチ要素は、第２のクラッチ要素に対して機械的に回転させることができる。この実施形態の利点は、モーターのみが、１つの回転の方向で、すなわち、グラインディングに使用される好ましい回転の方向で電気的に駆動されなければならないため、よりシンプルな制御装置を使用することができるということである。
【００４２】
改良において、反転ユニットは、モーターの回転の方向を一時的に反転させるステップであって、第１のクラッチ要素が第２のクラッチ要素に対して自由な回転運動を行うステップ、モーターの好ましい回転の方向を再び始めるステップであって、第１のクラッチ要素が、反対の回転の方向で第２のクラッチ要素に対して自由な回転運動を行うステップ、及び、自由な回転運動の限度に達した後で、第２のクラッチ要素に対して第１のクラッチ要素をハンマリングするステップを行うように構成される。グラインディングツールを駆動しなければならない前のモーターの自由な回転は、モーターが角運動量を得るのを可能にする。従って、モーターは、始動の間により少ないトルクを必要とする。さらに、このモーターの角運動量は、グラインディングツールの回転を始めるのに、特に、グラインディングツールの失速状態を克服するのに必要とされる余分なエネルギーを提供する。
【００４３】
本発明の上記及び他の態様が、以下に記載の実施形態から明らかになり、以下に記載の実施形態を参考にして解明される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一態様によるコーヒーグラインダーの例証的な実施形態の図である。
【図２】図１における線Ａ−Ａに沿って得られた部分の図である。
【図３】時間に対するグラインディングツールを駆動するためのトルクのグラフである。
【図４Ａ】スプリング入りクラッチを含む反転ユニットの一実施形態の図である。
【図４Ｂ】スプリング入りクラッチを含む反転ユニットの一実施形態の図である。
【図４Ｃ】スプリング入りクラッチを含む反転ユニットの一実施形態の図である。
【図５Ａ】クラッチの代わりとなる実施形態の図である。
【図５Ｂ】クラッチの代わりとなる実施形態の図である。
【図５Ｃ】クラッチの代わりとなる実施形態の図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
図１は、コーヒーグラインダー１の例証的な実施形態を示している。コーヒーグラインダー１は、コーヒー豆を挽くためのグラインディングツール２０、グラインディングツール２０を駆動するためのモーター３０、グラインディングツール２０及び／又はモーター３０の失速状態を検出するための失速検出器４１、並びに、失速検出器４１が失速状態を検出する場合に、グラインディングツール２０及び／又はモーター３０の回転の方向を一時的に反転させるように構成される反転ユニット４０を、基本的な構成要素として含む。
【００４６】
コーヒーグラインダー１は、楕円として概略的に示されているコーヒー豆５を挽くための装置である。コーヒー豆５を挽くことによって、コーヒー粉又はコーヒーの粉が形成され、これは、コーヒーの粉の可溶性の部分が抽出されるように多量の水がコーヒーの粉と相互作用するのを可能にすることによってコーヒーを入れるプロセスにおいて使用されるのに適している。コーヒーグラインダー１に、粗いコーヒーの粉を供給することもできる。コーヒーグラインダー１は、コーヒーメーカーの不可欠な部分であり得るか、又或いは、スタンドアロンの装置であり得る。
【００４７】
図１を再び参照すると、グラインダー１は、複数のコーヒー豆５を含有するためのリザーバ１０を含む。コーヒー豆５に対してグラインディング動作を行う目的で、研磨表面２１を有するグラインディングツール２０が提供される。示された例において、グラインディングツール２０は、縦軸２７のまわりを回転可能である円周を有する円柱形状の部分２６を含み、その軸２７は、示された例において実質的に垂直の定位を有する。グラインディングプロセスの間にグラインディングツール２０によって行われる、円柱形状の部分２６の縦軸２７をまわるグラインディングツール２０の回転運動の方向は、図２において矢印２８によって示されている。矢印２８は、コーヒー豆を挽くための好ましい回転の方向を表している。矢印２８´は、反対又は逆の回転の方向を表している。研磨表面２１は、円柱形状の部分２６の湾曲した円柱の壁に存在する。本明細書において示されている非限定的な例において、円柱形状の部分２６の一端にて、グラインディングツール２０は、モーター３０の駆動軸３１に直接接続されている。
【００４８】
グラインディングツール２０に加えて、グラインダー１は、グラインディングツール２０の円柱形状の部分２６を包囲するためのハウジング５０を含む。ハウジング５０は、グラインディングツール２０がハウジング５０の内側を延びるのを可能にするためのグラインディングチャンバ５１を有する。示されている例において、ハウジング５０は、コーヒー豆５をリザーバ１０からグラインディングチャンバ５１まで直接運ぶことができるように、リザーバ１０のすぐ下に配置されている。
【００４９】
グラインディングチャンバ５１は、非対称の漏斗のように形づくられており、最も大きい大きさを有する開口部が上部に存在し、さらに、最も小さい大きさを有する開口部が底部に存在している。垂直方向において得られた断面図において見られるように、以後範囲設定表面５３と呼ばれることになるグラインディングチャンバ５０の範囲を設定するハウジング５０の表面５３の１つの領域５２が実質的に垂直の方向、すなわち、示されている例においてグラインディングツール２０の円柱形状の部分２６の縦軸２７と平行の方向に延び、さらに、範囲設定表面５３の別の領域５４は、縦軸２７に対して傾けられており、その結果、図１において例示されているように、上述のように縦軸２７とは平行ではない。例えば、傾けられた領域５４と縦軸２７との角度αは、約１５°であってもよい。グラインディングツール２０の円柱形状の部分２６は、垂直の領域５２の付近で延びるように配置されるため、小さなギャップ５５が、研磨表面２１と領域５２の間に存在し、さらに、下向きの方向において徐々に小さくなるより大きなギャップ５６が、グラインディングツール２０の円柱形状の部分２６の大部分のまわりに存在する。グラインディングツール２０の表面２１とは異なり、範囲設定表面５３は研磨特性を有する必要がないため、代わりに滑らかな見た目を有することができる。
【００５０】
図２は、グラインディングプロセスの結果として得られるコーヒーの粉又は豆の粒子を外に出すための排出口５７が、好ましくは、グラインディングツール２０の円柱形状の部分２６の周囲に対して接線の定位を有するという事実を例示している。有利に、排出口５７の高さ（すなわち、縦軸２７と平行の大きさ）は、グラインディングツール２０の円柱形状の部分２６の高さと大体同じであるため、豆の粒子は、いかなるレベルでもグラインディングチャンバ５１から除去することができ、グラインディングチャンバ５１の底部分におけるコーヒーの粉の蓄積が阻止される。回転するに従いグラインディングツール２０と共に引き連れられることなく且つ全く挽かれることなくコーヒー豆５が排出口５７に達するのを阻止するために、範囲設定表面５３は、近い距離で研磨表面２１に面する別の垂直の領域５８を含む。
【００５１】
代わりとなる実施形態において、コーヒーグラインダー１はバーグラインダーを含み、グラインディングバーが、コーヒー豆を挽くためのグラインディングツール２０として作用する。バーグラインダーは、典型的には、範囲設定表面５３の代わりに第２の静的なバーを含む。従って、コーヒー豆５は、２つのグラインディングバー間で粉砕されるか又は分解される。コーヒー豆は、図１において示されている実施形態において、例えば、グラインディングツール２０とグラインディングチャンバ５１の壁の間で粉砕することもできるということに留意するべきである。
【００５２】
バーグラインダーと、図１において示されているグラインダーとの本質的な相違点は、バーグラインダーにおいては、コーヒー豆５は２つのグラインディングバー間に存在するギャップに供給され、図１において示されているコーヒーグラインダー１においては、コーヒー豆５は、グラインディングツール２０が配置されている漏斗形状のグラインディングチャンバ５１内で下向きに動かすことによってグラインディングツール２０の研磨表面２１に接触させられるということである。特定のポイントにて、コーヒー豆５は、研磨表面２１と範囲設定表面５３の間に押し込まれ、研磨表面２１がコーヒー豆５に対して動くという事実により、少しのコーヒー豆５が挽かれる。この方法で除去される毎に、コーヒー豆５はさらに下に動く。研磨表面２１が、図１において示されているようにらせん状の材質２９を有する場合に、そのような材質２９は、豆５をつかむ且つ所望の豆５の下向きの動きを促進する機能を有することができるため、有利である。最終的に、グラインディングプロセスの結果として、豆５は、小さい三角形として図１及び２において概略的に示されている数多くの断片６に分割される。コーヒー豆５のサイズは、少しずつ減らすこともでき、従って、中間生成物として粗い挽き具合をもたらし、次に、所望の粒径の最終的な挽き具合をもたらす。断片６が研磨表面２１と範囲設定表面５３の垂直の領域５２の間を通過するのに十分小さい場合、断片６は、グラインディングチャンバ５１を出て、さらに、排出口５７に入る。明快にするために、断片６が排出口５７を通って実質的に動く方向が、図２において矢印５９によって示されている。
【００５３】
以下において、グラインダー１の機能がさらに説明される。グラインディングプロセスの開始にて、グラインディングツール２０が円柱形状の部分２６の縦軸２７のまわりで回転運動を行うようにモーター３０が作動させられる。回転の速度は、好ましくは、５００から５，０００回毎分の範囲内にあり、回転の速度が１，０００から２，５００回毎分の範囲内にある場合にさらにより好ましく、トルクは好ましくは最大でも２Ｎｍであり、１Ｎｍのトルクを有することがより好ましく、最大でも０．２Ｎｍのトルクを有することがさらにより好ましい。リザーバ１０からグラインディングチャンバ５１に供給されるコーヒー豆５は、研磨表面２１と範囲設定表面５３の間で受けられる。コーヒー豆５と動く研磨表面２１との接触の結果として、コーヒー豆は挽かれる。コーヒー豆が小さくなるに従い、下向きの方向に徐々に動き、ますます多くのコーヒー豆５が除去され、さらに、プロセスは、コーヒー豆５の最後の残りが、範囲設定表面５３と研磨表面２１の間で脱出することができるほど小さくなるまで続けられる。従って、バーグラインダーにおけるバーの分離と同様に、研磨表面２１と範囲設定表面５３の垂直の領域５２との小さいギャップ５５のサイズは、グラインディングプロセスの結果として得られるコーヒーの粉における最も大きい粒子のサイズに関する決定因子である。その結果、挽き具合のサイズの調整を、小さいギャップ５５のサイズの調整を介して達成することができる。
【００５４】
基本的に、グラインダー１によって行われることになるグラインディングプロセスは、グラインディングツール２０の回転運動、及び、漏斗形状のグラインディングチャンバ５１の最も広い部分から最も狭い部分までのコーヒー豆５の緩慢な運動を含み、排出口５７の位置にてグラインディングチャンバ５１を出るのに十分小さい豆の断片６が得られる。
【００５５】
完全を期すために、グラインダー１は、グラインディングツール２０が垂直方向で配置されている図１に示されている定位とは別の定位を有してもよいということに留意されたい。例えば、グラインディングツール２０は、コーヒー豆５がグラインディングツール２０の側面からグラインディングチャンバ５１に入るように、豆のリザーバ１０の下に水平方向に配置することができる。水平の定位の利点は、コーヒー豆５の供給が、ラジアル方向で発生することができ、さらに、グラインダーの構築の高さ（ｂｕｉｌｄ  ｈｅｉｇｈｔ）を減らすことができるということである。
【００５６】
図１及び２において例証的に示されているコーヒーグラインダー１の利点は、コーヒー豆のグラインディングが低いトルクと共に速い速度で発生することができるため、比較的安価な電気モーター３０を適用すること、及び、そのようなモーターに対する最適な設定を選ぶことが可能であり、さらに、空間が節約され、コストが削減され且つ（エネルギー）効率が増加するように、小さい伝動装置又は変速装置が必要なだけであり、変速装置を必要とすることが全くない場合さえあるということである。
【００５７】
一般に、グラインダーは、可能な限り軽くて小さく且つ安価であるべきである。軽くて小さいモーター３０を使用してグラインディングツール２０を駆動する場合に含まれる問題は、モーターによって加えられる動力及びトルクが制限されるということである。動力は、トルク掛ける回転率であるため、動力の制限及びグラインディングツール２０の高い回転率は、グラインディングツール２０を駆動するのに利用可能であるトルクが制限されるということも意味する。従って、研磨表面２１と範囲設定表面５３の間にはまりこんだコーヒー豆５は、コーヒーグラインダー１を妨害し、さらに、失速状態をもたらす恐れがある。
【００５８】
従来のバーグラインダーは、典型的には、モーターとグラインディングツールとの間に例えば１：４０の高いギア比を有しているため、失速の問題は、従来のバーグラインダーにおいてめったに直面しないということに留意するべきである。高いギア比は、グラインディングツールにてモーターの制限されたトルクを高いトルクに変える。グラインディングツールでの高いトルクは、失速状態を防ぐのに十分であり得る。
【００５９】
コーヒー豆を挽くためのグラインディングツール２０を駆動するのに要求されるトルクだけでなくトルクの確率分布も、コーヒーグラインダーのサイズに著しく依存する。例えば従来のバーグラインダー等の大きなコーヒーグラインダーは、多数のコーヒー豆がグラインダー内に存在し、これは、グラインディングツールを作動させるのに要求されるトルクに対して平均化効果を有するため、むしろ安定したトルク分布を特徴とする。しかし、例えば、小さい高速グラインダーに対しては、平均化効果が減らされるように、より少ない数のコーヒー豆がグラインダー内に存在する。従って、トルク分布は、より大きな変動を示す。この効果は、事象の数と共に直線的に増加しないが事象の数の平方根と共に調整されるガウス分布の標準偏差と類似している。
【００６０】
従って、本発明者等は、グラインディングプロセスの間のトルクは、装置内のコーヒーの粉の量、挽き具合の分布及び要求される挽き具合の程度に応じて非常に変わりやすいということを発見した。ピークトルクは、平均トルクよりも有意に高い。実用値は、１．２Ｎｍピークトルク、及び、０．４Ｎｍ平均トルクである。グラインディングツールの１，５００回毎分の例証的な回転率及び１：７のギア比に対して、機械動力は約８０Ｗである。
【００６１】
特定のトルクが制限された量のコーヒー豆に対して発生するという確率の分布は、０．３Ｎｍ高いトルクにて失速の確率が０．００１低いように、指数関数的に減衰するということが実験によって示されてきた。従って、そのような指数関数的減衰を仮定すると、失速状態が装置の寿命の間に発生する確率を、受け入れ可能な低い値まで減らすために、グラインディングツールを駆動するトルクは、例えば１．４Ｎｍ分だけ、１．２Ｎｍから２．６Ｎｍまで上げられなければならないであろう。しかし、これは、より大きい、重い及び／若しくはおそらくより高価で強力なモーター、又或いは、有意に高いギア比を有する伝動装置を要求するであろう。
【００６２】
解決策として、本発明者等は、グラインディングツール及び／又はモーターの回転の方向を一時的に反転させることによって、コーヒーグラインダーが詰まった豆によって妨害される失速状態を克服することができるということを発見した。グラインディングツールの一時的反転は、装置内の挽かれたコーヒーの再分布を引き起こし、これは、失速をもたらす特定の構成を克服するのに十分である。コーヒーグラインダーを完全に空にする必要はないということに留意するべきである。コーヒーグラインダーは、一時的な反転の後でその通常の動作を再び始めることができる。
【００６３】
図１を再び参照すると、コーヒーグラインダー１は、グラインディングツール２０及び／又はモーター３０の失速状態を検出するための失速検出器４１を含む。図１に示されている実施形態において、失速検出器４１は、グラインディングツール２０の回転率を感知するように構成されるセンサ４２に接続されている。センサ４２は、グラインディングツール２０の回転を検出するためのホールセンサであり得る。この目的のため、グラインディングツール２０は磁石４３を含む。グラインディングツール２０及び／又はモーター３０の失速状態を検出するための代わりとなるセンサは、本発明の範囲内である。或いは、モーター３０の電流を、モーター３０の失速状態を検出するために評価することができる。さらに或いは、例えば整流子の切り替えによって誘発される電流スパイク等、モーター３０の供給の周波数成分を評価して、モーター３０の回転率を決定することができる。さらに或いは、トルク計量装置を利用することができる。
【００６４】
図１に示されている実施形態において、反転ユニット４０は、モーター３０の回転の方向を制御するためのコントローラ４４を含む電子反転ユニットとして実行される。任意で、失速検出器４１はコントローラ４４と共挿入される。代わりとなる実施形態において、失速検出器４２は、別のユニットとして実行される。失速検出器４１がグラインディングツール２０及び／又はモーター３０の失速状態を検出する場合、反転ユニット４０は、グラインディングツール２０及びモーター３０の回転の方向を一時的に反転させるように構成される。従って、図２において矢印２８によって示されている好ましい回転の方向は、図２において矢印２８´によって示されているように一時的に反転させられる。これは、図３においても示されており、図３においては、垂直軸上の正のトルク値が好ましい回転の方向における回転を示し、負のトルク値が逆の回転の方向２８´における回転を示している。
【００６５】
図３は、グラインディングツール２０を駆動するように要求されるトルクのグラフを示している。垂直軸はトルクを表し、水平軸は時間を表している。図３におけるグラフは、好ましい回転の方向でのグラインディングツール２０の通常の作動の４つの間隔、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４に対する測定されたトルク、３つの失速事象Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、及び、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３によって表されている３回のグラインディングツール２０の回転の方向の反転を示している。間隔Ｇ４は、失速なしの完全な回復を示している。この実験において、モーターは、約１Ｎｍのトルクにて非常に迅速に、所定の時間の間失速するように構成されている。従って、トルクの一時的なスパイクは許容される。有利に、時間の経過に伴う検出されたトルクの積分は、失速状態を検出するために閾値と比較される。この実施形態において、反転ユニットは、所定の時間の間グラインディングツール２０の回転の方向を反転させるように構成される。
【００６６】
図３における実験データから見ることができるように、グラインディングツール２０の回転の方向が反転させられる反転動作Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の間のトルクは、グラインディングＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４に対する好ましい回転の方向でのグラインディングツール２０の動作の間のトルクよりも有意に低い。従って、小さくコンパクトで安価なモーター３０も、回転の方向を一時的に反転させることによって失速状態を克服することができる。
【００６７】
図３において、グラインディングプロセスは時間Ｔ０にて始まり、コントローラ４４が好ましい回転の方向２８でモーター３０の回転の方向を制御している。第１のグラインディング期間Ｇ１は、Ｔ０からＴ１まで続き、Ｔ１にて、失速検出器４１は失速状態Ｓ１を検出している。失速状態Ｓ１を検出すると、コントローラ４４はモーター３０を休止する。失速状態を検出した後でモーターを休止することの利点は、これが、モーター３０がクールダウンするのを可能にするということである。所定の時間の後で、コントローラ４４は、モーター３０の、従ってグラインディングツール２０の逆回転を開始するように構成される。反転は、Ｔ２からＴ３まで続く間隔Ｒ１によって示されている。図３におけるグラフにおいて見ることができるように、反転Ｒ１の間の要求されるトルクは、グラインディング動作Ｇ１の間に要求されるトルクよりもはるかに低い。モーター３０の逆回転は、Ｔ３にて止められ、さらに、時間Ｔ４にて好ましい回転の方向での動作を再び始めるまで休止される。
【００６８】
或いは、図３において示されているように単一の一時的な反転を行う代わりに、反転ユニット４０は、回転の方向を繰り返し変える、従って、図２において矢印２８によって示された好ましい回転の方向と、図２において２８´によって示された逆の回転の方向とを切り替えることによって、グラインディングツール２０及び／又はモーター３０のロッキングモーションを制御するように構成することができる。
【００６９】
グラインディングツール２０及び／又はモーター３０の回転の方向を電気的に反転させることの代わりとして、反転ユニットは、グラインディングツール２０及び／又はモーター３０の回転の方向を一時的に反転させるための機械的な解決策として実行することができる。例えば、反転ユニットは、モーター３０とグラインディングツール２０の間の変速装置として実行することができ、この変速装置は、フォワードギア及びリバースギアを含む。
【００７０】
精巧な変速装置の代わりとして、より安価でよりコンパクトな機械的解決策を、クラッチ、特にスプリング入りクラッチの形で実行することができる。
【００７１】
第１の実施形態において、図１におけるモーター３０とグラインディングツール２０の間の駆動軸３１は、トーションばね４５と交換される。コントローラ４４は、好ましい回転の方向でモーター３０の回転を始める。トーションばね４５は巻かれ、さらに、モーター３０の回転運動をグラインディングツール２０に伝える。グラインディングツール２０が妨害される場合に、これは、センサ４２を介して失速検出器４１によって検出することができる。コントローラ４４は、次に、モーター３０の動力を止める。トーションばね４５において貯えられるエネルギーは、次に、モーター３０の回転の方向の一時的な反転を引き起こすことによって放出される。さらに、モーターが逆の回転の方向において十分な運動量を得る場合に、モーターは、ある程度まで逆方向においてばねを巻くことができ、これは、グラインディングツールに対する逆方向における「引っ張り」を引き起こす。これが発生する範囲は、ばね定数、モーターの慣性及び摩擦次第である。これは、ばね質量系として説明することができ、不足減衰、臨界減衰又は過剰減衰することができる。最終的にこの効果は、グラインディングツールの回転の方向の一時的な反転を引き起こし得る。この「行き過ぎ」が、逆の回転の方向における引っ張りによりグラインディングツールの回転の方向の一時的な反転を引き起こすかどうかは、ツールと豆との摩擦次第である。しかし、図３において例示されているように、逆方向でグラインディングツールを駆動するのに要求されるトルクは低い。
【００７２】
図４Ａ乃至４Ｃは、モーター３０とグラインディングツール２０の間、モーター３０と任意の変速装置の間、又は、任意の変速装置とグラインディングツール２０の間で実行することができるスプリング入りクラッチの代わりとなる実施形態を例示している。
【００７３】
図４Ａは、モーター３０への接続のための駆動軸６１、グラインディングツール２０への接続のための被駆動軸６２、及び、駆動軸６１と被駆動軸６２の間の中心のクラッチセクター６３を含むスプリング入りクラッチ６０を示している。中心のクラッチセクター６３は、駆動軸６１の突出部６５を導くための溝、特にらせん溝６４を含む。従って、駆動軸６１は、第１のクラッチ要素として、中心のクラッチセクター６３に対する回転運動のために構成され、第２のクラッチ要素として、モーター３０の回転の後で、制限された角度の回転のために構成される。らせん溝６４の終わりに達すると、停止又は阻止として、駆動軸６１及び中心のクラッチセクター６３、その結果、被駆動軸６２も共に回転する。中心のクラッチセクター６３は、被駆動軸６２のクロスバー６７を受け且つそれとかみ合うように、駆動軸６１から被駆動軸６２に延びる軸の縦方向に延びるスリット６６をさらに含む。
【００７４】
図４Ａは、弛緩した状態のスプリング入りクラッチ６０を示している。弛緩した状態は、駆動軸も被駆動軸も回転しない場合に、又は、駆動されることになる積載がない場合、すなわち、コーヒー豆がグラインダー内に存在しない場合の自由回転の間にも発生する。
【００７５】
図４Ｂは、グラインディング動作の間のスプリング入りクラッチ６０を示している。駆動軸６１も被駆動軸６２も、矢印２８によって示されている好ましい回転の方向で回転している。図４Ａにおいて示されている弛緩状態から、図４Ｂにおいて示されている積載状態への移行は、抵抗がある、すなわち、挽かれることになるコーヒー豆がある場合に発生し、被駆動軸６２に作用して、始めに、被駆動軸６２を所定の位置に保持する一方、モーター３０は、駆動軸６１を方向２８で回転し始める。運転開始にて、突出部６５は、中心のクラッチセクター６３のらせん溝に沿って導かれ、さらに、中心のクラッチセクター６３は、矢印６７によって示されているように、駆動軸６１に向かって動く。中心のクラッチセクター６３の内側は、動き６７に対抗する力を発揮し、従って、駆動軸６１から離れるよう中心のクラッチセクター６３を押すように試みる任意のばねである。言い換えると、中心のクラッチセクター６３は、駆動軸６１及び被駆動軸６２の回転率において違いがある場合に軸方向に動き、さらに、ばねを圧縮し、ばねは、軸方向及び／又は接線方向の力を発揮することができる。突出部６５がらせん溝６４の終わりに達すると、駆動軸６１は、中心のクラッチセクター６３を回転し始め、その結果、被駆動軸６２を好ましい回転の方向２８で回転し始める。この実施形態の利点は、この運転開始期の間に、駆動軸はらせん溝６４内で導かれながら、モーターは、被駆動軸６２に接続されたグラインディングツール２０を回転する必要はないということである。従って、モーターは、低い抵抗を経験する。抵抗は、クラッチ６０のばねによって設定される。その結果、駆動軸６１及びモーター３０は、その回転速度を上げ、さらに、運動量を得ることができる。らせん溝６４の終わりに達すると、この運動量は被駆動軸６２に移すことができ、さらに、トルクスパイクを引き起こすことができる。このトルクスパイクは、失速状態を克服してグラインダーを自由にするのに十分なトルクを提供することができる。この最初のトルクスパイクは、ハンマリングインパルスと呼ぶこともできる。
【００７６】
図４Ｃは、機械的な反転ユニットとして作用するスプリング入りクラッチ６０を示している。グラインディングツール２０及び／又はモーター３０の失速状態を検出すると、被駆動軸６２の回転は止まり、さらに、モーター３０の動力が断たれる。次に、中心のクラッチセクター６３内のばねに貯えられたエネルギーが、被駆動軸６２に対して、矢印６８によって示されている方向に中心のクラッチセクター６３を引っ込める。被駆動軸６２が、例えば、グラインディングツール２０の失速によって所定の位置で保持される場合、中心のクラッチセクター６３の方向６８におけるこの動きは、中心のクラッチセクター６３のらせん溝６４に沿った突出部６５によって、駆動軸に、矢印２８´によって示されているように、一時的に逆回転することを強制する。この実施形態において、中心のクラッチセクター６３はスリット６６に沿って導かれるため、中心のクラッチセクター６３は回転せず、阻止された被駆動軸６２のクロスバー６７が回転を防ぐ。
【００７７】
図５Ａ乃至５Ｃは、図１において示されているモーター３０とグラインディングツール２０の間の駆動軸３１がクラッチ、特にスプリング入りクラッチ７０と交換されたさらなる実施形態を例示している。スプリング入りクラッチ７０は、クラッチドライバ７１、及び、グラインディングツール２０を駆動するために駆動軸７３に結合されたドリブンクラッチ７２を含む。
【００７８】
図５Ａは、作動中のスプリング入りクラッチ７０を示しており、クラッチドライバ７１及びドリブンクラッチ７２はどちらも、矢印２８によって示されている好ましい回転の方向で回転している。クラッチドライバ７１は、例えばドリブンクラッチ７２に対して１８０°の角度に対して回転可能であるように構成されたモーター３０の駆動軸に結合されている。
【００７９】
図５Ｂは、クラッチドライバ７１の拡大図を示している。この実施形態におけるクラッチドライバ７１は、この実施形態においてクラッチドライバ７１の管状構造の４分の１の円又は９０°をカバーする伝動ピン７４を含む。ドリブンクラッチ７２は、クラッチドライバ７１の接触表面７５がドリブンクラッチ７２の対応する接触表面とかみ合うことができるように、相補的構造を有する。作動中、モーター３０がグラインディングツール２０を駆動する図５Ａにおいて示されているように、クラッチドライバ７１の接触表面７５は、ドリブンクラッチ７２の接触表面と接触しており、その結果、モーター３０からグラインディングツール２０までエネルギーを移している。接触表面は、回転の角度を制限するための停止又は阻止要素として作用している。
【００８０】
図５Ｃは、グラインディングツール２０の失速状態が検出され、さらに、モーターが止められた後のプロセスを例示している。グラインディングツール２０が阻止された場合、駆動軸７３、従ってドリブンクラッチ７２は止まる。モーター３０の送電が断たれ、さらに、もはやクラッチドライバ７１に対して力を発揮しなくなると、スプリング入りクラッチ７０に貯えられた弾性エネルギーが、モーター３０のクラッチドライバ７１を逆戻りさせることができる。従って、スプリング入りクラッチは、図５Ｃにおいて矢印２８´によって示されているように、モーター３０の回転の方向を一時的に反転させるための反転ユニットとして作用する。
【００８１】
図５Ｃの代わりとなる実施形態において、クラッチ７０は、モーターを機械的に逆戻りさせるためのばねを含まない。代わりに、反転ユニットは、モーター３０の回転の方向を制御するためのコントローラを含む。従って、モーターの回転の方向は、電気的に反転させることができる。
【００８２】
図５Ｃにおいて示されているクラッチドライバ７１及びドリブンクラッチ７２の位置から始めると、これは、クラッチドライバ７１が、矢印２８´によって示されている逆の回転の方向とは反対の、好ましい回転の方向２８でのドリブンクラッチ７２に対する１８０°の自由なストロークを行うのを可能にする。従って、この実施形態においても、モーターは、ドリブンクラッチ７２に対するクラッチドライバ７１を介したハンマリングの動きを行うための運動量を得ることができ、グラインディングツール２０に対して高いトルクインパルスを発揮して失速状態を克服することができる。
【００８３】
モーター３０が（失速の前にも、巻き戻す失速の後にも）回転し始めるに従い、スプリング入りクラッチ７０の内側のばねとして巻かれる。従って、貯えられた弾性エネルギーを使用して、モーター３０を逆戻りさせることができる。変速装置を使用する場合、この実施形態におけるクラッチは、好ましくは、モーター３０と変速装置の間にある。この実施形態の利点は、ばねが変速装置の摩擦を克服する必要はないということである。
【００８４】
言い換えると、グラインディングツール２０が、モーター３０の駆動軸及びクラッチドライバ７１よりも遅い速度にて回転している場合、ばねも巻かれ、さらに、モーターも角運動量を得る。ハンマリング機構、すなわち、互いに対してぶつかる２つのノック（ｎｏｃｋ）（４分の１の軸受筒、クラッチドライバ７１の伝動ピン７４及びドリブンクラッチ７２のその対応する相対物）の使用は、短い高いトルクのパルスの機械的な発生、従って、失速構成を介したハンマリングを可能にする。この実施形態において、モーター３０の回転の方向を一時的に反転させることによってグラインディングツール２０を逆戻りさせることなく、力ずくに失速から回復させられる。
【００８５】
結論として、本発明の一態様は、失速の問題を克服すると同時に、軽い、小さい及び／又はより安価で且つ使用し易いコーヒーグラインダーに関する。このコーヒーグラインダーは、コーヒー豆を挽くためのグラインディングツール、グラインディングツールを駆動するためのモーター、グラインディングツール及び／又はモーターの失速状態を検出するための失速検出器、並びに、失速検出器が失速状態を検出する場合にグラインディングツール及び／又はモーターの回転の方向を一時的に反転させるように構成される反転ユニットを含む。
【００８６】
これらの特徴を有する特定のタイプのコーヒーグラインダーへの限定はないということに留意するべきである。コンセプトは、図１において示されているコーヒーグラインダーの特定の実施形態に限定されないが、例えばバーグラインダー等の異なるコーヒーグラインダーを用いて使用することもできる。しかし、有利に、コーヒーグラインダー１は、コーヒー豆５を挽くための装置であり、研磨表面２１を有するグラインディングツール２０、コーヒー豆５及びグラインディングツール２０を互いに接触する位置に置くための豆範囲設定ツール５０であって、そのような位置にコーヒー豆５を保持するための表面５３を有する、豆範囲設定ツール５０、並びに、コーヒー豆と研磨表面との相対的運動を実現するための手段を含む。有利に、モーター３０は、コーヒー豆と研磨表面との相対的運動を実現するために、グラインディングツールを駆動する。
【００８７】
さらに有利に、豆範囲設定ツール５０の表面５３は、研磨しない表面である。
【００８８】
さらに有利に、グラインディングツール２０は、モーター３０の外に向かう軸に直接接続される。
【００８９】
さらに有利に、グラインディングツール２０は、コーヒーグラインダー１内に回転可能に配置され、コーヒー豆５と研磨表面２１との相対的運動を実現するための手段は、少なくとも５００回毎分である速度でグラインディングツール２０を回転させるように適応する。
【００９０】
さらに有利に、コーヒー豆５と研磨表面２１との相対的運動を実現するための手段は、最大でも２Ｎｍである典型的なトルクにてグラインディングツール２０を駆動するように適応する。
【００９１】
さらに有利に、コーヒーグラインダー１は、コーヒー豆５を収容するための空間を画定する豆位置決定ユニットを含み、その空間は、グラインディングツール２０の研磨表面２１の領域に対して開かれており、グラインディングツール２０及び少なくとも豆位置決定ユニットの構成要素のうち少なくとも１つが、研磨表面２１と少なくとも豆位置決定ユニットの構成要素との距離を変えるために、第１の方向に可動に配置され、さらに、グラインディングツール２０及び豆位置決定ユニットのうち少なくとも１つが、豆位置決定ユニットの開いた空間に直面する研磨表面２１の領域を変えるために、第１の方向とは異なる第２の方向に可動に配置される。
【００９２】
さらなる改良において、グラインディングツール２０は、中心軸２７のまわりを回転可能であり、豆位置決定ユニットの空間は、グラインディングツール２０の中心ではない領域に対して開いている。
【００９３】
コーヒーグラインダー１のさらなる実施形態において、グラインディングツール２０の少なくとも一部が、円周を有する円柱のように形作られており、コーヒーグラインダー１は、グラインディングチャンバ５１を有するハウジング５０をさらに含み、グラインディングツール２０は、グラインディングチャンバ５１の内側に収容され、さらに、グラインディングチャンバ５１は、グラインディングツール２０の円柱形状の部分２６の縦軸２７に対して非対称の漏斗のように形作られている。
【００９４】
さらに有利に、グラインディングツール２０の研磨表面２１が、グラインディングチャンバ５１の範囲を設定するハウジング５０の表面５３に最も近い位置にて、グラインディングツール２０の研磨表面２１とハウジング５０の表面５３とのギャップは、少なくとも０．０５ｍｍであり、最大でも１ｍｍである。
【００９５】
さらに有利に、コーヒーグラインダー１は、コーヒーの粉を外に出すための排出口５７を含み、排出口５７は、グラインディングツール２０の円柱形状の部分２６の周囲に対して接線の定位を有する。
【００９６】
同様に、コーヒー豆を挽くためのグラインディングツール、及び／又は、グラインディングツールを駆動するためのモーターの失速状態を検出するステップと、失速状態が検出される場合に、グラインディングツール及び／又はモーターの回転の方向を一時的に反転させるステップとを含むコーヒーを挽く方法が示される。
【００９７】
このコーヒーを挽く方法の有利な改良において、コーヒー豆は、２つのツール２０、５０を含むコーヒーグラインダー１を適用することによって少しずつ挽かれ、上記ツールのうち１つは、研磨表面２１を有するグラインディングツール２０であり、コーヒー豆５及び研磨表面２１は、互いに対する相対的運動を行うために互いに接触させられ、さらに、上記ツールのうち別のツールは、表面５３を有する豆範囲設定ツール５０であり、表面５３に対して、コーヒー豆５は、研磨表面と接触している時間の間保持される。
【００９８】
有利な改良において、グラインディングツール２０は、少なくとも５００回毎分である速度にて回転させられる。
【００９９】
有利な改良において、グラインディングツール２０は、最大でも２Ｎｍである典型的なトルクにて駆動される。
【０１００】
さらなる改良において、コーヒー豆５を挽くことによって得られたコーヒーの粉は、グラインディングツール２０、及び、グラインディングツール２０と同じ方向に動かすことによる豆範囲設定ツール５０の位置から排出される。
【０１０１】
本発明は、図面及び上記の説明において詳細に例示及び記述されてきたけれども、そのような例示及び記述は、例示的又は例証的であり、拘束性はないと考慮されることになる。本発明は、開示された実施形態に限定されない。開示された実施形態に対する他の変化は、請求された発明を実行する際に、図面、明細書、及び付随の特許請求の範囲の調査から当業者により理解する及びもたらすことができる。
【０１０２】
特許請求の範囲において、「含む」という用語は、他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞はその複数形を除外しない。１つの要素又は他のユニットは、特許請求の範囲において列挙されたいくつかの項目の機能を満たすことができる。特定の手段が互いに異なる従属項において記載されているという単なる事実は、これらの手段の組合せを役立つよう使用することができないと示しているわけではない。
【０１０３】
特許請求の範囲におけるいかなる参照番号も、その範囲を限定するとして解釈されるべきではない。
【図１】
0006549573.tif 000002
【図２】
0006549573.tif 000003
【図３】
0006549573.tif 000004
【図４Ａ】
0006549573.tif 000005
【図４Ｂ】
0006549573.tif 000006
【図４Ｃ】
0006549573.tif 000007
【図５Ａ】
0006549573.tif 000008
【図５Ｂ】
0006549573.tif 000009
【図５Ｃ】
0006549573.tif 000010