(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
係合してカットされるように推進された生産物を、選択された速度でカットするシステム（１０，１１０，２１０，３１０，４１０）であって、
回転軸（１３４，２３４，３３４，４３４，５３４）周りを回転するように構成されたブレードホルダ（１２２，１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，２２２，２２２ａ，２２２ｂ，３２２ａ，３２２ｂ）であって、
前記回転軸（１３４，２３４，３３４，４３４，５３４）を囲む実質的にリング状の開口と、
平行であり、離間され、角度オフセットを有する少なくとも２群以上の切断ブレードの群（１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｃ，２１６ａ，２１６ｂ，３１６ａ，３１６ｂ，４１６ａ，４１６ｂ，４１６ｃ，５１６ａ，５１６ｂ）であって、各々の該切断ブレードの群において、複数の切断ブレードが、実質的に平行配置され、螺旋状に捻れ、前記ブレードホルダ（１２２，１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，２２２，２２２ａ，２２２ｂ，３２２ａ，３２２ｂ）に運搬され、前記開口を横切って延びており、前記切断ブレードの各々が、片側に鋭利な切断エッジ（１１６’，２１６’）を有し、実質的に中心点周りに捻られて、対向する周方向に向けられた一対の切断エッジ（１１６’，２１６’）を生成する、前記切断ブレードの群と、を有するブレードホルダと、
選択された回転速度で前記ブレードホルダ（１２２，１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，２２２，２２２ａ，２２２ｂ，３２２ａ，３２２ｂ）を回転駆動するように構成された駆動モータ（１１）と、
前記ブレードホルダ（１２２，１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，２２２，２２２ａ，２２２ｂ，３２２ａ，３２２ｂ）が回転している間に、選択された線速度で前記開口に生産物を供給し、前記生産物を実質的に同時に複数の螺旋状に捻られた断片（１４，１４０，１４５，１５０，１５５，１６０，１６５，１７０，１７５，１８０，２４０）にカットするように構成された水圧供給システム（３０，３２，３４，７８）と、
を備えたことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記切断ブレードの群（１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｃ，２１６ａ，２１６ｂ，３１６ａ，３１６ｂ，４１６ａ，４１６ｂ，４１６ｃ，５１６ａ，５１６ｂ）の間隔（Ｓ）の大きさと、前記ブレードホルダ（１２２，１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，２２２，２２２ａ，２２２ｂ，３２２ａ，３２２ｂ）の前記回転速度と、水圧供給システム（３０，３２，３４，７８）の前記線速度とが、約３インチの螺旋ピッチを有する螺旋状に捻られた断片（１４，１４０，１４５，１５０，１５５，１６０，１６５，１７０，１７５，１８０，２４０）を生成するように選択されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記実質的に平行配置された前記切断ブレードの群（１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｃ，２１６ａ，２１６ｂ，３１６ａ，３１６ｂ，４１６ａ，４１６ｂ，４１６ｃ，５１６ａ，５１６ｂ）の間隔（Ｓ）が約０．５インチであることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記ブレードホルダが、複数の積み重ねて取り付けられたブレードホルダリング（１２２，１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，２２２，２２２ａ，２２２ｂ，３２２ａ，３２２ｂ）を備え、
前記切断ブレードの各群（１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｃ，２１６ａ，２１６ｂ，３１６ａ，３１６ｂ，４１６ａ，４１６ｂ，４１６ｃ，５１６ａ，５１６ｂ）が前記ブレードホルダリング（１２２，１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，２２２，２２２ａ，２２２ｂ，３２２ａ，３２２ｂ）の一つによって運搬され、
各々の前記切断ブレードの対向する端部が、選択されたピッチ角で各ブレードホルダリング（１２２，１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，２２２，２２２ａ，２２２ｂ，３２２ａ，３２２ｂ）の内面（１２５）に一体的に取り付けられることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５】
前記切断ブレードの各群（１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｃ，２１６ａ，２１６ｂ，３１６ａ，３１６ｂ，４１６ａ，４１６ｂ，４１６ｃ，５１６ａ，５１６ｂ）が、厳密に５つのブレードを有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
前記切断ブレードの群（１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｃ，４１６ａ，４１６ｂ，４１６ｃ）が、厳密に３つの前記切断ブレードの群を有し、それにより前記螺旋状に捻られた断片（１４，１４０，１４５，１５０，１５５，１６０，１６５，１７０，１７５，１８０）が断面三角形状に形成されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７】
前記切断ブレードの群（１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｃ，４１６ａ，４１６ｂ，４１６ｃ）は、前記螺旋状に捻られた断片（１４，１４０，１４５，１５０，１５５，１６０，１６５）の少なくとも部分群が断面正三角形状を有するように、選択された角度に配置されることを特徴とする請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記切断ブレードの群（１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｃ，２１６ａ，２１６ｂ，３１６ａ，３１６ｂ，４１６ａ，４１６ｂ，４１６ｃ，５１６ａ，５１６ｂ）は、複数の仮想開口（１３２，２３２，３３２，４３２，５３２）を画定し、それにより前記螺旋状に捩られた断片（１４，１４０，１４５，１５０，１５５，１６０，１６５，１７０，１７５，１８０，２４０）は、螺旋半径が変化し、かつ、断面の向きが変化する複数の種類の形状で生成される、請求項１から７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９】
前記切断ブレードの群（２１６ａ，２１６ｂ，３１６ａ，３１６ｂ，５１６ａ，５１６ｂ）は、厳密に２つの前記切断ブレードの群を有し、該２つの切断ブレードの群は、前記螺旋状に捻られた断片の少なくとも一部が断面正方形状を有するように、選択された角度オフセットをなすことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記切断ブレードの群（２１６ａ，２１６ｂ，３１６ａ，３１６ｂ，５１６ａ，５１６ｂ）は、厳密に２つの前記切断ブレードの群を有し、該２つの切断ブレードの群は、前記螺旋状に捻られた断片（２４０）の少なくとも一部が断面ランボイド形状を有するように、選択された角度オフセットをなすことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記切断ブレードの少なくともいくつかが、クリンクルカット断片を生成するように構成された波形の切断エッジ（１６’’’）を有することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ブレードホルダ（１２２，１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，２２２，２２２ａ，２２２ｂ，３２２ａ，３２２ｂ）の回転軸（１３４，２３４，３３４）は、前記切断ブレードの各群（１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｃ，２１６ａ，２１６ｂ，３１６ａ，３１６ｂ）のブレードの仮想的な交差点を通って延びることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ブレードホルダの回転軸（４３４，５３４）は、前記切断ブレードの群（４１６ａ，４１６ｂ，４１６ｃ，５１６ａ，５１６ｂ）の各群の前記ブレードによって画定される仮想的な開口（４３２，５３２）を通って延びることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１４】
水ナイフカッティングシステムに用いられる回転ナイフ器具（１０，１１０，２１０，３１０，４１０）であって、
内部に開口を画定するリングであって、前記水ナイフカッティングシステムの水圧供給管（３４）に流体連通するように配置された、前記開口を通って延びる回転軸（１３４，２３４，３３４，４３４，５３４）周りの回転動作のためのリング（１２２，１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，２２２，２２２ａ，２２２ｂ，３２２ａ，３２２ｂ）と、
前記回転軸（１３４，２３４，３３４，４３４，５３４）に実質的に垂直に、前記開口を横切って延びる平行ブレードの群であって、離間し、角度オフセットを有し、平行である少なくとも２つのブレードの群（１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｃ，２１６ａ，２１６ｂ，３１６ａ，３１６ｂ，４１６ａ，４１６ｂ，４１６ｃ，５１６ａ，５１６ｂ）と、を備え、
当該群に含まれるブレードの各々が、片側に鋭利な切断エッジ（１１６’，２１６’）を有し、実質的に中心点周りに捻られて対向する周方向に向けられた一対の切断エッジ（１１６’，２１６’）を生成し、それにより、生産速度で前記開口を通って供給される野菜生産物を、回転速度で回転する前記回転ナイフ器具を用いて、実質的に同時に複数の螺旋状に捻られた断片（１４，１４０，１４５，１５０，１５５，１６０，１６５，１７０，１７５，１８０，２４０）にカットすることを特徴とする回転ナイフ器具。
【請求項１５】
前記開口を横切って延びる平行ブレードの群であって、離間し、角度オフセットを有し、平行であるブレードの群（１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｃ，４１６ａ，４１６ｂ，４１６ｃ）を、厳密に３つ有し、前記角度オフセットが、断面三角形状を有する前記螺旋状に捻れた断片（１４，１４０，１４５，１５０，１５５，１６０，１６５，１７０，１７５，１８０）を生成するように選択される請求項１４記載の回転ナイフ器具。
【請求項１６】
前記開口を横切って延びる平行ブレードの群であって、離間し、角度オフセットを有し、平行であるブレードの群（２１６ａ，２１６ｂ，３１６ａ，３１６ｂ，５１６ａ，５１６ｂ）を、厳密に２つ有し、前記角度オフセットは、断面正方形状又は断面ランボイド形状を有する前記螺旋状に捻れた断片（２４０）を生成するように選択されることを特徴とする請求項１４記載の回転ナイフ器具。
【請求項１７】
前記ブレードの群は、複数の仮想開口（１３２，２３２，３３２，４３２，５３２）を画定し、それにより前記螺旋状に捩られた断片（１４，１４０，１４５，１５０，１５５，１６０，１６５，１７０，１７５，１８０，２４０）は、特定の螺旋状に捻れた断片の切断に関連する特定の仮想開口に応じて、螺旋半径が変化し、かつ、断面の向きが変化する複数の種類の形状で生成される、請求項１４から１６のいずれか１項記載の回転ナイフ器具。
【請求項１８】
前記リング（１２２，１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，２２２，２２２ａ，２２２ｂ，３２２ａ，３２２ｂ）の前記回転軸（１３４，２３４，３３４）は、前記ブレードの各群（１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｃ，２１６ａ，２１６ｂ，３１６ａ，３１６ｂ）のブレードの仮想交差点の一つ及び各前記ブレードの群の前記ブレードによって画定される仮想開口（４３２，５３２）のうちの１つを通って延びることを特徴とする請求項１７記載の回転ナイフ器具。
【請求項１９】
前記ブレードの少なくともいくつかが、クリンクルカット断片を生成するように構成された波形の切断エッジ（１６’’’）を有することを特徴とする請求項１４から１８のいずれか１項記載の回転ナイフ器具。
【請求項２０】
前記野菜生産物がジャガイモであることを特徴とする請求項１４から１９のいずれか１項記載の回転ナイフ器具。
【請求項２１】
ジャガイモを複数の螺旋状に捻れた断片にカットする水ナイフカッティングシステムであって、
選択された線速度で、ジャガイモを供給管（３４）を通って推進するように構成された水圧式の供給システム（３０，３２，３４，７８）と、
駆動モータ（１１）と、
前記駆動モータ（１１）によって駆動され、回転軸（１３４，２３４，３３４，４３４，５３４）周りに回転するように構成された切断ヘッド（１０，１１０，２１０，３１０，４１０）と、を備え、
前記切断ヘッドが、
回転可能なブレードホルダ（１２２，１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，２２２，２２２ａ，２２２ｂ，３２２ａ，３２２ｂ）と、
前記供給管（３４）に流体連通し、前記回転軸（１３４，２３４，３３４，４３４，５３４）を囲む、実質的にリング状の開口と、
平行であり、離間され、角度オフセットを有する、少なくとも２つの切断ブレードの群（１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｃ，２１６ａ，２１６ｂ，３１６ａ，３１６ｂ，４１６ａ，４１６ｂ，４１６ｃ，５１６ａ，５１６ｂ）と、を備え、
各々の該切断ブレードの群において、複数の切断ブレードが、実質的に平行配置され、前記ブレードホルダ（１２２，１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，２２２，２２２ａ，２２２ｂ，３２２ａ，３２２ｂ）によって運搬され、前記開口を横切って伸び、前記切断ブレードの各々が、片側に鋭利な切断エッジ（１１６’，２１６’）を有し、実質的に中心点周りに捻られて対向する周方向に向けられた一対の切断エッジ（１１６’，２１６’）を生成し、前記切断ブレードの群（１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｃ，２１６ａ，２１６ｂ，３１６ａ，３１６ｂ，４１６ａ，４１６ｂ，４１６ｃ，５１６ａ，５１６ｂ）が、前記供給システムによって駆動されるジャガイモに接して実質的に同時に複数の螺旋状に捻られた断片（１４，１４０，１４５，１５０，１５５，１６０，１６５，１７０，１７５，１８０，２４０）にカットすることを特徴とすることを特徴とする水ナイフカッティングシステム。
【請求項２２】
請求項１のシステムによって生産された生産物である複数の螺旋状に捻られた断片（１４，１４０，１４５，１５０，１５５，１６０，１６５，１７０，１７５，１８０，２４０）であって、該複数の螺旋状に捻られた断片（１４，１４０，１４５，１５０，１５５，１６０，１６５，１７０，１７５，１８０，２４０）が、各々異なる螺旋半径を有する複数の螺旋形状の断片を有する、複数の螺旋状に捻られた断片。
【請求項２３】
前記複数の螺旋状に捻られた断片（１４，１４０，１４５，１５０，１５５，１６０，１６５，１７０，１７５，１８０，２４０）が三角形、正方形及びランボイド形からなる群から選ばれる断面形状を有する、請求項２２に記載の複数の螺旋状に捻られた断片。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
＜関連特許出願の相互参照＞
本出願は、２０１５年８月６日に出願された「螺旋状断片カッティングシステム」と題する米国仮特許出願第６２／２０１，８７５号の利益を主張し、米国仮特許出願第６２  ／２０１，８７５号は２０１５年５月１４日に出願された「スパイラル・テクスチャード・ジャガイモをカットするための回転ナイフ器具」と題された米国特許出願第１４／７１２，８５７号の一部継続出願であり、米国特許出願第１４／７１２，８５７号は２０１２年１０月８日に出願された「スパイラル・テクスチャード・ジャガイモ断片をカットするための回転ナイフ器具」と題された米国特許第９，０８９，９８７号である米国特許出願第１３／６４７，３１９号の継続出願であり、米国特許出願第１３／６４７，３１９号は、２０１２年６月１８日に出願された「スパイラル・テクスチャード・ジャガイモをカットするための回転ナイフ器具」と題された米国仮特許出願第６１／６６１，２７８号の利益と２０１１年１０月１１日に出願された「螺旋状ポテト断片をカットするための回転ナイフ器具」という名称の米国仮特許出願第６１／５４６，０３５号の利益を主張する。
【０００２】
本開示は、植物生産物等の生産物をカットするための装置及び方法に関する。より詳細には、本開示は、ジャガイモ等の生産物全体を、選択された断面形状を有する螺旋状に捩れた断片に同時にカットするための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
生産物カッティングシステム及びこれに関連するナイフ器具は、生のジャガイモ等の野菜生産物を、ブランチング及びパーフライイング（Ｐａｒ−ｆｒｙｉｎｇ）等のさらなる生産工程に先立って、スパイラル形状又はヘリカル形状の断片に切断するのに有用である。これに関して、１つの典型的な生産システムは、いわゆるウォーターナイフ器具が長手形状の管状導管の長手方向に沿って取り付けられている水圧カッティングシステムを含む。ウォーターナイフ器具のナイフブレードとの切断係合のために、生のジャガイモ等の野菜生産物を推進水路内に巻き込むためのポンプ装置が設けられている。野菜生産物は、野菜生産物を運ぶのに十分な速度及び十分な運動エネルギーで水路の中に、一度に１つずつポンプ輸送され、該速度及び運動エネルギーは、生産物を切断するための少なくとも１つの回転切断ブレードを含む比較的複雑なナイフ器具を通って実質的にスパイラル又はヘリカル形状の複数の断片とするために十分なものである。次いで、切断された断片は、調理工程又はブランチング工程、パーフライイング工程、フリージング工程及び梱包工程を含む、適切なその後の処理、その後の仕上げ処理、及びループ、ツイル、カレーフライ等として顧客に提供されるためにさらに運搬される。
【発明の概要】
【０００４】
米国特許第５，１６８，７８４号、米国特許第５，１７９，８８１号、米国特許第５，２７７，５４６号、米国特許第５，３４３，７９１号、米国特許第５，３９４，７８０号、米国特許第５，３９４，７９３号、米国特許第５，４７３，９６７号、米国特許第５，９９２，２８７号及び米国再発行特許出願Ｒｅ３８，１４９号に記載されている水圧カッティングシステム及び関連する回転ナイフ器具の例が見られる。当業者は、米国特許第５，０９７，７３５号、米国特許第５，１６７，１７７号、米国特許第５，１６７，１７８号及び米国特許第５，２９３，８０３号に記載されているように、水圧供給システムの代わりに機械的生産供給システムを用いることができることを認識し、評価するであろう。
【０００５】
本発明は、ジャガイモのような生の野菜生産物を、クリンクル状、ウェーブ状又は他のデザインのようなスパイラル状の断片にカットするための改良された回転ナイフ器具及び関連する切断ブレードに関する。スパイラル状の断片は、滑らかでない切断面を有していてもよく、有していなくてもよい。
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明によれば、生のジャガイモ等の野菜生産物をスパイラル状に切断するための回転ナイフ器具が提供される。ナイフ器具は、水圧生産物流路内に選択された回転速度で回転可能に駆動されるように適合された環状又はリング状のブレードホルダを備える。ブレードホルダは、一緒に回転する少なくとも１つの切断ブレードを担持する。ブレードは、鋭利な前エッジが所望のピッチ角に設定されるように、実質的に長手方向に位置合わせされた中心軸から、対向する半径方向に外側に捻られる。ブレードの回転速度及びジャガイモが水圧流路に沿って移動する速度に関連してブレードのピッチを制御することにより、結果としてスパイラル状切断形状が選択される。既知の軸方向離間位置における、複数の切断ブレードを用い、引き続いて各切断ブレードの角度位置を選択することにより、各ジャガイモからスパイラル状の切断片の数が選択される。
【０００７】
１つの好ましい形態では、回転ナイフ器具の輪状ブレードホルダは、ジャガイモ等の生野菜が一つ一つ通過して運ばれる水圧流管に沿って、野菜生産物流路内で回転可能に駆動される。ブレードホルダは、実質的に長手方向に位置合わせされた中心軸から対向する半径方向に外側に捻られ、対向する周方向に位置する一対の鋭利な切断エッジを生成する少なくとも１つの切断ブレードを支持する。切断ブレードの各半分は、下記数式に示すように、特定の半径位置に応じて変化する選択されたピッチ角に設定される。
（１）  ピッチ角  ＝  ＡｒｃＴａｎ（２×Ｐｉ×半径／ピッチ寸法）
【０００８】
４インチのブレード直径（半径＝２インチ）、及び、３インチのピッチ寸法の場合、各切断ブレードは、関連するリング状のブレードホルダの外縁に約７６．６°の角度で固定される。なお、特定のピッチ角は、ブレードに沿った半径方向位置及びピッチ寸法に応じて変化する。
【０００９】
使用時には、個々の切断刃は、好ましくは、約６，０００回転／分（ｒｐｍ）の回転速度で回転可能に駆動され、約２５フィート／秒（ｆｐｓ）で水圧流路に沿って移動する各ジャガイモを一対の実質スパイラル状の断片にカットする。切断ブレードの１回転あたり約３インチのピッチ寸法でポテトが移動するようにすることで、各ジャガイモの実質的に最適なカットをもたらす。一実施形態では、切断ブレードは、約４０００ｒｐｍ〜８０００ｒｐｍの任意の回転速度で回転可能に駆動される。一実施形態では、切断ブレードは、約４０００ｒｐｍ、約５０００ｒｐｍ、約６０００ｒｐｍ、約７０００ｒｐｍ、又は約８０００ｒｐｍの回転速度、又は８０００ｒｐｍを超える回転速度で回転可能に駆動される。
【００１０】
２つ以上の切断ブレードが使用される場合、切断ブレードの各々は、ブレードホルダ当たり約０．５インチ等の既知の軸方向寸法を有する積み重ねられたリング状のブレードホルダであって一緒に回転するように固定された複数のブレードホルダに物理的に支持されてもよい。この構成では、一連の支持された切断ブレードの各々を引き離す角度θ（シータ）は、下記数式によって与えられる。
（２）  θ  ＝  Ｔ／Ｐ  （各ブレードホルダの軸方向寸法／ピッチ寸法）
×３６０°＋３６０°／Ｎ  （切断片の数）
【００１１】
上記式に従うと、２つの切断ブレードが使用され、それぞれが０．５インチの厚さのリング状のブレードホルダ（厚さ＝Ｔ）に運搬された場合に、３インチのピッチ寸法（ピッチ＝Ｐ）で、合計４つのスパイラル状断片が各生産物からカットされ、第２の切断ブレードは第１の切断ブレードから１５０°ずれてセットされる。同様に、３つの切断ブレードが使用される場合、各生産物は合計６つのスパイラル状断片にカットされる。第２のブレードは、１２０°の角度だけ第１のブレードからずれて方向付けられており、第３のブレードは１２０°の加算角度だけ第２のブレードからずれて方向付けられており、言い換えると、第１のブレードからの全ずれ量は約２４０°である。そして、４つの切断ブレードが使用される場合、各切断ブレードは相対的に直前のブレードから約１０５°ずれるように方向付けられており、各生産物は合計８つのスパイラル状断片にカットされる。
【００１２】
従って、本発明は、１つの生産物当たり２個、４個、６個、８個、又はそれ以上のスパイラル状断片を生産するための複数のブレードを有する構成を包含する。１つの生産物当たりカットされる偶数個のスパイラル状断片に加えて、本発明は、１つの生産物当たり３個、５個、７個、９個又はそれ以上のスパイラル状断片を生産するブレードの構成を包含する。そのようなスパイラル状断片の一例が、米国意匠公報第Ｄ６４０，０３６に示される。
【００１３】
本願発明のさらなる態様は、切断ブレードが、生産物が切断される際、その露出された切断表面が類似する滑らかでない（テクスチャード）又はクリンクル形状になるように、滑らかでない、或いは、「クリンクル形状になった」表面エッジを有するように設計されている点である。従って、一つの実施形態において、クリンクルカットされたスパイラル状断片が本願発明のブレード及びカッティングシステムを用いて生成され得る。
【００１４】
本発明の切断システムにおける切断ブレード及び切断ブレードの数の任意の実施形態又は置換では、１つの生産物当たり任意の数のスパイラル状断片を得ることができる。２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、又は、１０個を超えるスパイラル状断片を各生産物からカットしてよい。別の実施形態では、任意の数又は全ての切断ブレードは、スパイラル状断片に滑らかでない、又は、クリンクル形状の切断面を生成するために、滑らかでない又はクリンクル形状であってよい。一実施形態では、そのカッティングシステムの全ての切断ブレードがクリンクル形状の表面エッジを有する場合、１つの生産物からカットされた各スパイラル状断片は、少なくとも１つのクリンクル−テクスチャ切断面を含むことができる。しかし、他の実施形態では、カッティングシステムの切断ブレードの全てが、波（ウェーブ）状、滑らかでない形状、又は、クリンクル形状のエッジを有する必要はない。つまり、一例として、個々の生産物が、クリンクルカットスパイラル状断片及び滑らかな表面のスパイラル状断片をもたらすようにカットされ得る。
【００１５】
「生産物」とは、任意の野菜、果物又は木材を意味する。野菜は、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、又は１０を超える数の、滑らかな又は滑らかでない／クリンクル形状とされたスパイラル状断片にカットすることができ、これに限定されるものではないが、ビーツ、カブ、大根、リーキ、又は任意の根菜を含む。一実施形態では、塊茎は、ジャガイモ、サツマイモ、ニンジン、キャッサバ、スエード又はヤマイモである。果物は、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、又は１０個を超える数の、滑らか又は滑らかでない／クリンクル形状を有するスパイラル状断片にカットすることができ、これに限定されるものではないが、リンゴ、スカッシュ、ピーマン、カボチャ、ズッキーニ、キュウリ、マンゴー、プランテン等含む。本明細書に開示された方法に従って処理され切断される場合、野菜又は果物は必ずしも全体である必要はない。すなわち、野菜の塊又は切片をカッティングシステムにポンプで送り込み、これらの塊又は切断片を切断ブレードでカットして、スパイラル状断片又はスパイラル状残存断片物を生産することができる。
【００１６】
本発明は、特に、滑らかな表面又はクリンクル形状の表面を有することができるスパイラル状にカットされた新しいフレンチフライを包含する。例えば、図９に示すスパイラル状ジャガイモ断片を参照されたい。係るスパイラル状ジャガイモウェッジの形は、食用生産物の新しいラインであり、本発明に従って異なる大きさ、又は、滑らかでない表面又は滑らかな表面に製造することができる。従って、本発明の一実施形態は、実質的に全てのスパイラル状切断片又はウェッジが互いにほぼ同じ又は類似の大きさである複数のスパイラル状切断片又はウェッジを含むパッケージである。本発明の別の実施形態は、複数のスパイラル状にカットされたジャガイモ断片又はウェッジが互いにほぼ同じ又は類似の大きさである複数のスパイラル状にカットされたジャガイモ断片又はウェッジのパッケージである。
「パッケージ」は、  チップを保持するために使用される種類の袋であってよく、又は、ファストフードのフライドポテト等を保持するようなオープンホルダ、又は、容器構造又は器（ｖｅｓｓｅｌ）であってもよい。これらの実施形態のいずれにおいても、パッケージ内のスパイラル状ジャガイモ断片又はウェッジのうちの１つ以上又は全てが、クリンクルカット表面を有してもよい。別の実施形態では、パッケージ内のスパイラル状ジャガイモ断片又はウェッジは、生のものであってもよいし、揚げる、ローストする、又はオーブン焼きする等調理されていてもよい。従って、本発明の一実施形態は、生のスパイラル状にカットされたジャガイモ断片の集合、揚げられたスパイラル状ジャガイモ断片の集合、オーブンで焼かれたスパイラル状ジャガイモ断片の集合、又は、ローストされたスパイラル状ジャガイモ断片であって、各断片が滑らかな表面を有しているか、又は、クリンクルカットされた表面を有している。
「滑らかな」表面とは、平らで、粗されていない（アンテクスチャード）表面とエッジとを有する切断ブレードでカットされたスパイラル状切断生産物が意図される。「クリンクルカット」とは、図１０に示すようなクリンクル形状又はウェーブ形状の表面及びエッジを有する切断ブレードでカットされたスパイラル状切断生産物が意図される。さらなる実施形態では、スパイラル状カットジャガイモウェッジは、バッタースパイラル状揚げポテト又はビアバッタースパイラル状揚げポテト、又は、オーブンで焼いたジャガイモウェッジを製造するために、さらに加工又は味付けしてよい。
【００１７】
また、木片を、滑らかな又は滑らかでない表面／クリンクル形状の表面を有する２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、又はそれ以上のスパイラル状断片に切断してもよい。例えば、本発明に従って軟木を切断してよい。軟木の例には、マツ、レッドウッド、モミ、シダー、カラマツが含まれるが、これらに限定されない。ポリスチレン、発泡体、固形紙パルプ材料、及びプラスチックのような他の材料も本発明に従って切断することができる。
【００１８】
本開示の一態様は、水ナイフカッティングシステムに用いられる回転ナイフ器具を提供する。回転ナイフ器具は、内部に開口を画定するリングと、開口を横切って延びる平行ブレードのブレード群であって、離間し、角度オフセットを有し、平行である少なくとも２つのブレード群を有する。リングは、開口を通って延びる回転軸周りの回転動作のためのものであり、水ナイフカッティングシステムの水圧供給管に流体連通するように配置される。平行ブレードの群の各々は、回転軸に実質的に垂直に向けられる。各切断ブレードは、片側に鋭利な切断エッジを有し、実質的に中心点周りに捻られて対向する周方向に向けられた一対の切断エッジを生成する。生産速度で開口を通って供給された野菜生産物は、回転速度で回転する前記回転ナイフ器具を用いて、実質的に同時に複数の螺旋状に捻られた断片にカットされる。
【００１９】
本開示の一態様は、係合してカットされるように推進された生産物を選択された速度でカットするシステムを提供する。係るシステムは、回転軸周りに回転するように構成されたブレードホルダと、選択された速度でブレードホルダを回転駆動する駆動モータと、ブレードホルダが回転している間に、選択された線形スピードで開口を通って生産物を供給する水圧供給システムとを有する。ブレードホルダは、回転軸を囲む実質的にリング状の開口と、前記ブレードホルダに運搬され前記開口を横切って延びる実質的に平行配置された切断ブレード、の群であって、平行であり、離間され、角度オフセットを有する少なくとも２群以上のブレードの群と、を有する。
切断ブレードの各々は、片側に鋭利な切断エッジを有し、実質的に中心点周りに捻られて対向する周方向に向けられた一対の切断エッジを生成する。システムは実質的に同時に生産物を複数の螺旋状に捻られた断片にカットする。
【００２０】
本開示の一態様は、ジャガイモを複数の螺旋状に捻れた断片にカットする水ナイフカッティングシステムを提供する。水ナイフカッティングシステムは、選択された線形速度で、ジャガイモを供給管を通って推進するように構成された水圧式の供給システムと、駆動モータと、前記駆動モータによって駆動され、回転軸周りに回転するように構成された回転可能なブレードホルダを有する回転ブレードホルダを有する切断ヘッドと、を備える。
前記回転ブレードホルダが、前記供給管に流体連通し、前記回転軸を囲む、実質的にリング状の開口と、前記ブレードホルダによって運搬され、前記開口を横切って伸びる実質的に平行配置されたブレード、の群であって、平行であり、離間され、角度オフセットを有する、少なくとも２つの切断ブレードの群と、を備える。前記切断ブレードの各々は、片側に鋭利な切断エッジを有し、実質的に中心点周りに捻られて対向する周方向に向けられた一対の切断エッジを生成する。前記ブレード群が、ジャガイモに接して実質的に一斉に複数の螺旋状に捻られた断片にカットする。
【００２１】
本発明の他の特徴及び利点は、本発明の原理を例示する添付の図面と併せて、以下の詳細な説明からより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
添付の図面は、本発明を説明する。
【図１】本発明に従って構成された回転可能に駆動されるナイフ器具を利用する水圧切断システムを示す概略図である。
【図２】図１のナイフ器具を回転駆動するための駆動モータとコグベルトとを拡大して示す斜視図である。
【図３】ナイフ器具を回転ベアリングユニット内に回転可能に取り付けることを示す分解斜視図である。
【図４】本発明の１つの好ましい形態によるリング状のブレードホルダによって保持された１つの切断ブレードの正面斜視図である。
【図５】本発明の１つの代替的な好ましい形態による、対応する一対のブレードホルダによってそれぞれ支持された一対の切断ブレードの正面斜視図である。
【図６】本発明のさらに別の好ましい形態による、３つのブレードホルダによってそれぞれ支持された３つの切断ブレードを含むナイフ器具の正面斜視図である。
【図７】本発明の別の好ましい形態による、４つのブレードホルダによってそれぞれ支持された４つの切断ブレードの正面斜視図である。
【図８】図７と類似するが、図８は、４つのウェーブ形状又はクリンクルカットナイフブレードを示す図である。
【図９】図８に示されたクリンクルカットナイフブレードで切断されたスパイラル状断片又はウィッジ形状断片を示す図である。
【図１０】滑らかでない形状、ウェーブ形状、又は、クリンクル形状の切断面を有するスパイラル状断片又はウィッジを生成するように、滑らかでない形状、ウェーブ形状、又は、クリンクル形状の切断面と、エッジとを有するように設計された切断ブレードの例を示す図である。
【図１１】本開示に従って、捻れた三角形状断片をカットするための３つのブレードホルダリングによってそれぞれ支持された３つのナイフセットを含むナイフ器具の一実施形態の斜視図である。
【図１２】図１１のナイフ器具の端面図である。
【図１３】異なるナイフセットの相対的な幾何学的配置を示す図１１のナイフ器具の端面図である。
【図１４】図１１のナイフ器具の端面概略図であり、かかるナイフ器具によりカットされ得る異なる種類の捻れた三角形状断片の初期位置を示す。
【図１５】図１１のナイフ器具によってカットすることができる、捻れた三角形状断片の９つの異なる種類のモデルのうちの１つを示す斜視図である。
【図１６】図１１のナイフ器具によってカットすることができる、捻れた三角形状断片の９つの異なる種類のモデルのうちの１つを示す斜視図である。
【図１７】図１１のナイフ器具によってカットすることができる、捻れた三角形状断片の９つの異なる種類のモデルのうちの１つを示す斜視図である。
【図１８】図１１のナイフ器具によってカットすることができる、捻れた三角形状断片の９つの異なる種類のモデルのうちの１つを示す斜視図である。
【図１９】図１１のナイフ器具によってカットすることができる、捻れた三角形状断片の９つの異なる種類のモデルのうちの１つを示す斜視図である。
【図２０】図１１のナイフ器具によってカットすることができる、捻れた三角形状断片の９つの異なる種類のモデルのうちの１つを示す斜視図である。
【図２１】図１１のナイフ器具によってカットすることができる、捻れた三角形状断片の９つの異なる種類のモデルのうちの１つを示す斜視図である。
【図２２】図１１のナイフ器具によってカットすることができる、捻れた三角形状断片の９つの異なる種類のモデルのうちの１つを示す斜視図である。
【図２３】図１１のナイフ器具によってカットすることができる、捻れた三角形状断片の９つの異なる種類のモデルのうちの１つを示す斜視図である。
【図２４】本開示に従って、２つのブレードホルダリングによってそれぞれ支持され、捻れた四角形断片をカットするように構成された、２つのナイフセットを含むナイフ器具の別の実施形態の端面図である。
【図２５】図２４のナイフ器具の端面図であり、異なるナイフセットの相対的な幾何学的配置を示す図である。
【図２６】図２４のナイフ器具によってカットすることができる捻れた正方形断片の斜視図である。
【図２７】本開示に従って、２つのブレードホルダリングによってそれぞれ支持され、捻れたランボイド形状断片をカットするように構成された２つのナイフセットを含むナイフ器具の別の実施形態の端面図である。
【図２８】図２７のナイフ器具の端面図であり、異なるナイフセットの相対的な幾何学的配置を示す図である。
【図２９】本開示による、捻れた三角形状断片を切断するためのナイフ器具の別の実施形態の端面図であり、ナイフ器具の回転中心がナイフの交差点ではなく三角形状切断スペースの中心に位置する図である。
【図３０】本開示による、捻れた正方形状断片を切断するためのナイフ器具の別の実施形態の端面図であり、ナイフ器具の回転中心がナイフの交差点ではなく、四角形の切断スペースの中心に位置する図である。
【００２３】
本開示は、様々な変更及び代替形態を許容するが、特定の実施形態が図面によって例示され、本明細書で詳細に説明される。しかしながら、本開示は、開示された特定の形態に限定されることを意図しないことを理解されるべきである。むしろ、本開示は添付の特許請求の範囲に記載される本願発明の精神及び範囲内に含まれる全ての変更、均等物及び代替物を含むことを意図する。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明は、野菜生産物、特に生のジャガイモ等のような食品を、スパイラル又はヘリカル形状の断片にカットする装置及び方法に関し、該装置及び方法において、スパイラル形状又はヘリカル形状の断片の切断面は、「クリンクルカット」のスパイラル形状又はヘリカル形状の断片を生成するような、ナイフブレードの設計によってパターン形成される。
【００２５】
より詳細には、本発明は、生ジャガイモ等を実質的にスパイラル状の断片にカットするのに適した、選択された数のナイフブレードを有する回転可能に駆動されるナイフ器具に関する。
【００２６】
例示的な図面に示されているように、水圧カッティングシステムは、丸ごとのジャガイモ１２のような野菜生産物を後続の処理のためにスパイラル状断片１４にカットするための、図１に参照番号１０で全体的に参照されるいわゆるウォーターナイフ器具を含む。本発明は、カッティングシステムへの設置のため、及び駆動モータ１１等によって回転駆動されるための回転駆動ナイフ器具１０（図２〜図７）を含む。ナイフ器具１０は、生産物を同一又は類似の大きさ及び形状の一対の実質的にスパイラル状断片１４にカットするための少なくとも１つの回転駆動切断ブレード１６（図２〜図４）を含む。別の実施形態では、一つの切断ブレード１６は、第２の切断ブレード１７（図５）と組み合わせて、生産物を４つのスパイラル状断片にカットし、第３の切断ブレード１８（図６）と組み合わせて生産物を６つのスパイラル状断片にカットし、第４の切断ブレード１９（図７）と組み合わせて生産物を８つのスパイラル状断片にカットする。実際に、任意の数の切断ブレードを使用して、生産物を、その倍数の実質的に同様の大きさ及び形状のスパイラル状の断片に細分することができる。
【００２７】
図１は、例示的に皮を剥かれた状態又は皮を剥かれていない状態の丸ごとの生ジャガイモ１２等の野菜生産物の供給を受けるためのタンク７８等を含む水圧カッティングシステムの形態のカッティングシステムを示す。あるいは、これらのジャガイモ１２は、皮を剥かれた又は皮を剥かれていないジャガイモ全体の半分又は断片を含むことができる。１つの好ましい形態では、これらのジャガイモ１２は、約３インチ程度のオーダーの長手方向長さを有する比較的小さなジャガイモ又はジャガイモ断片を含む。なお、実際のジャガイモの大きさは、ジャガイモがナイフ器具を通り抜けるために適合する直径寸法を有する限り、重要ではない。
【００２８】
図１に示すように、ジャガイモ１２は、入口管３０を介してポンプ３２に供給され、ポンプ３２は、一つ一つのジャガイモを管状の供給管３４を通って、推進水流又は水路内に推進して、カットされるようにウォーターナイフ器具１０のブレード（図１に図示されない）に係合する。典型的な水圧切断システムでは、ジャガイモは、約２５フィート／秒（ｆｐｓ）又は約１，５００フィート／分（ｆｐｍ）という比較的高速で供給管３４を通って推進され十分な運動エネルギーを提供し、これによりナイフ器具１０を通過して（ここでブレードピッチ角ごとに詳細に説明されるような）所望の細長いスパイラル状断片１４が生成される。この点に関して、供給管３４は、当業者に知られている方法で、関連するナイフ器具１０を通って延びる流路の長手方向中心線上に各ジャガイモ１２を実質的に中心合わせするための中心位置合わせ装置（不図示）を含むことができる。カットされたストリップ１４は、短い排出導管３６を通って、ブランチング、乾燥、バッターコーティング、パーフライ、凍結等のさらなる処理のために切断されたストリップ１４を搬送するコンベア３８等に移動する。
【００２９】
当業者であれば、例えば、ジャガイモ等の野菜生産物をシュート又はホッパー等を介してナイフ器具１０に機械的に供給する機械的カッティングシステムを含むように、代替形態のカッティングシステムを使用可能であることを認識し評価するであろう。いずれの場合でも、ナイフ器具１０は、生産経路に沿って取り付けられ、入ってくる生産物を所望のスパイラル状の断片に係合してカットするように回転可能に駆動される。
【００３０】
また、図２〜図３は、ジャガイモ１２（図１）のような野菜生産物の生産経路に沿った位置において、ナイフ器具１０を回転ベアリングユニット２０に取り付けた例を示す。これに関して、例示的なナイフ器具１０は、実質的に環状又は円環状である、実質的にリング形状のブレードホルダ２２を含み、長期間の製造環境の過酷さに耐えることができる比較的堅い構造又は丈夫な構造をもたらす十分な断面積を有する。このブレードホルダ２２は、クランプねじ２３等によって下流側リング、言い換えると、下部環状リング２１等に固定され、回転ベアリング組立体２５の下部端部、言い換えると、下流側の端部にねじ２５’等でそれぞれ固定するように適合される。
【００３１】
図３に示すように、ベアリング組立体２５は、拡大板２７の上流、言い換えると、上側に、ねじ２６’等によって取り付けられたブッシュ２６内に回転可能に支持されており、拡大板２７には生産流路に沿って開口１３が形成される。フランジプレート２８は、ブッシュ２６内の内肩部２９に対して回転ベアリング組立体２５を挟持するためにベアリング組立体２５を覆う。従動リングＢＯは、ベアリング組立体２５と共に回転するように、ねじ３０’によってベアリング組立体２５にそれぞれ取り付けられている。
【００３２】
回転ベアリングユニット２０の従動リング３０は、コグ型駆動ベルト４３（図２）の歯４２との係合のための戻り止め４１の周方向アレイを含む。駆動ベルト４３は、駆動モータ１１（図２）の出力軸４５上の駆動歯車４４の周りに掛け回されている。これにより、駆動モータ１１は、同じ回転速度で対応するナイフ器具１０を回転駆動するように、既知の速度で駆動モータ１１に固定された従動リング３０及び関連するベアリング組立体２５を確実に駆動する。かかる速度は、例示的な水圧カッティングシステムの場合には好ましくは約６，０００ｒｐｍのオーダーである。重要なことに、コグ型駆動ベルト４３は、水で推進されるジャガイモの定期的な衝撃係合にも関わらず、ナイフ器具１０の定速回転駆動を有利に確保する。
【００３３】
図２−４に示される１つの好ましい構成では、個々の切断ブレード１６を使用して、ジャガイモ１２等の各植物生産物を、同様の大きさ及び形状の２つの別個の実質的にスパイラル状の断片１４（図１）にカットする。切断ブレード１６は、片側に沿って鋭利な切断エッジ１６’を備える。切断ブレード１６は、実質的に、水圧流路の半径方向の中心、水圧流路の長手方向の中心線、又は、水圧流路の軸線で捻じられているので、半径方向外側に向かって反対側に伸び、周方向の反対側に延びる２つの切断エッジ１６’が生成される。一対のクランプねじ３１等が、切断ブレード１６の両端を通ってそれぞれ固定され、適切なピッチ角で形成された浅い凹部内に切断ブレードを配置する。
【００３４】
具体的には、半径方向長さに沿ってそれぞれ特定される点における切削ブレード１６の特定のピッチ角は、下記数式によって与えられる。
（１）  ピッチ角＝  ＡｒｃＴａｎ（２×Ｐｉ×半径／ピッチ寸法）
【００３５】
総ブレード半径２インチ、ピッチ寸法約３インチの場合、クランプねじ３１は、各切断ブレード１６又は１７の最も外側の半径方向端部を軸方向ブレード中心線に対して約７６．６°のピッチ角で固定する。しかしながら、上記の式（１）で定義される半径の関数でピッチ角が特定されることが理解されるであろう。ピッチ角は半径方向の中心から増加し、このピッチ角がカットされた生産物のスパイラル形状を決定する。
【００３６】
各ジャガイモ１２からより多くのスパイラル状断片１４が所望される場合には、各切断ブレードが入ってくる生産物を２つに切断することを認識してより多くの切断ブレードが使用されることにより、使用される切断ブレードの数に対して２倍のスパイラル状断片を生成する。重要なことは、切断ブレードは、制御された角度で連続して配置されて、同様又は実質的に同一のカットされたスパイラル状断片を得ることである。
【００３７】
より詳細には、図５に示された１つの好ましい形態では、２つの切断ブレード１６、１７は、細長いねじ２３によって、積み重ねられた関連する環状リング２１内の別個のブレードホルダ２２、２２’によって支持される。すなわち、駆動リング２２、２２’とその下にある環状リング２１とを一緒にして同時に回転させるために使用される細長いねじ２３を受け入れる適切な位置で、位置合わせされたねじポートが第２のブレードホルダ２２’に形成される。
【００３８】
２つの切断ブレード１６及び１７は、実質的に互いに同一形状であり、その長手方向中心軸に実質的に捻じれた形状を含み、選択されたピッチ角で、クランプねじ３１等によって配置係合されて、半径方向外向きに反対方向に延びる。半径方向の長さに沿った各ブレード１６又は１７の特定のピッチ角のために上記の式（１）が用いられ、全ブレード半径が２インチで、ピッチ寸法が３インチである場合、クランプねじ３１は、約７６．６°のピッチ角で切断ブレード１６又は１７のそれぞれの半径方向最外端部を固定する。
【００３９】
さらに、２つの切断ブレードが約６，０００回転／分（ｒｐｍ）の回転速度で回転可能に駆動される場合、約２５フィート／秒（ｆｐｓ）で水圧流路に沿ってカットされる各ジャガイモを前進させ、類似の又は同一の形状を有する合計４つのスパイラル状断片１４を生成するために、２つの切断ブレード１６，１７の両方が、入ってくる生産物を２つの断片にカットする。１回転当たり約３インチのピッチ寸法を用いて、ジャガイモが各切断ブレードの回転ごとに移動するようにし、約０．５インチの軸寸法を有するブレードホルダ２２、２２’を用いた場合、支持される各切断ブレードを分離する角度θは、下記式により与えられる。
（２）θ  ＝  Ｔ／Ｐ  （各ブレードホルダの軸方向寸法／ピッチ寸法）
×  ３６０°  ＋  ３６０°  ／  Ｎ  （切断片の数）
【００４０】
２つの切断ブレード１６，１７が入ってくる各生産物を４つのほぼ同一のスパイラル状断片にカットするように適合されている場合、角度１＝１５０°である。
【００４１】
また、図６及び図７は、本発明の別の２つの好ましい形態を示す。３つの切断ブレード１６，１７及び１８が、入ってくる生産物を合計６個のスパイラル状断片（図６）にカットするように、積み重ねられた３つのリング状ブレードホルダ２２，２２’及び２２’’によって個々に支持され、また、４つの切断ブレード１６，１７，１８及び１９が、入ってくる生産物を合計８個のスパイラル状断片にカットするように、積み重ねられた４つのリング状のブレードホルダ２２、２２’、２２’’及び２２’’’（図７）によって個々に支持されている。図６及び図７の例では、同一又は同様の形状の複数のスパイラル状断片を生成するために、式（２）が一連の各切断ブレードの角度設定を決定する。図６では、各切断ブレードは、米国意匠公報Ｄ６４０，０３６のように生産物を切断するために、連続的に約１２０°の角度に設定されるところ、図７では、各切断ブレードは、連続的に約１０５°の角度に設定される。各々の場合、クランプねじ３１は、関連するブレードホルダに形成された凹部内の選択されたピッチ角で各切断ブレードを固定するために使用される。同様に、ねじ２３等は、ベアリング組立体２５と共にブレードホルダを回転させるように、積み重ねられたブレードホルダに形成された位置合わせされたポートを通って設置されて固定される。
【００４２】
当業者であれば、一連の複数の切断ブレードの角度間隔を求める式（２）を用いて、実質的に任意の数の切断ブレードを使用することができることを、当然理解し、認識するであろう。例えば、５枚の切断ブレードを用いた場合、合計１０個のスパイラル状断片が形成され、式（２）に従えば、連続する切断ブレードの角度間隔は約９６°となる。同様に、６つの切断ブレードが使用される場合、合計１２個のスパイラル状断片が形成され、式（２）に従えば、連続的な切断ブレードの角度間隔は約９０°になる。当業者であれば、３つ以上の切断ブレードが使用される場合、式（２）は、１つの群としてブレードの角度間隔を決定すること、しかし、各ブレードは、それらの角度位置の１つに設定されることだけが必要であることを認識するであろう。すなわち、その群に含まれるブレードの１つが、各々の角度位置に設定されている限り、各ブレードは規則的なずれ間隔で設定する必要はないことを認識するであろう。
【００４３】
代替的に、ブレードホルダの所望の角度位置と同時回転を保証するために、各ブレードホルダにタブ及びスロットを相互係合することを含むステップの形成等、ブレードホルダ及び関連する相互接続手段の他の形態を採用することができることは理解されよう。
【００４４】
別の好ましい形態において、本発明は、特に、波形又はクリンクル形状の表面を有することができるスパイラル状にカットされた新しいフレンチフライを包含する。例えば、図９に示すスパイラル状ジャガイモ断片１４’を参照されたい。係るスパイラル状ジャガイモウェッジ１４’の形は、食用生産物の新しいラインであり、本発明に従って異なる大きさ、又は、滑らかでない表面又は滑らかな表面に製造することができる。例えば、本発明の一実施形態は、実質的に全てのスパイラル状切断片又はウェッジが互いにほぼ同じ又は類似の大きさである複数のスパイラル状切断片又はウェッジ１４’を含むパッケージである。本発明の別の実施形態は、複数のスパイラル状にカットされたジャガイモ断片又はウェッジが互いにほぼ同じ又は類似の大きさであるパッケージである。
「パッケージ」は、  チップを保持するために使用される種類の袋であってよく、又は、ファストフードのフライドポテト等を保持するようなオープンホルダ、又は、容器構造又は器（ｖｅｓｓｅｌ）であってもよい。これらの実施形態のいずれにおいても、パッケージ内のスパイラル状ジャガイモ断片又はウェッジのうちの１つ以上又は全てが、クリンクルカット表面を有してもよい。別の実施形態では、パッケージ内のスパイラル状ジャガイモ断片又はウェッジは、生のものであってもよいし、揚げる、ローストする、又はオーブン焼きする等調理されていてもよい。
【００４５】
従って、本発明の一実施形態は、生のスパイラル状にカットされたジャガイモ断片の集合、揚げられたスパイラル状ジャガイモ断片の集合、オーブンで焼かれたスパイラル状ジャガイモ断片の集合、又は、ローストされたスパイラル状ジャガイモ断片の集合であって、各断片が滑らかな表面を有しているか、又は、クリンクルカットされた表面を有している。
「滑らかな」表面とは、図４−７に示されるような、平らで、粗されていない（アンテクスチャード）表面及びエッジを有する切断ブレード１６，１７，１８又は１９でカットされたスパイラル状切断生産物を意味する。「クリンクルカット」とは、図８に示すようなクリンクル形状又はウェーブ形状の表面及びエッジ１６’’’，１７’’’，１８’’’又は  １９’’’を有する、切断ブレード１６’’，１７’’，１８’’又は  １９’’を備えた改良された切断ブレード器具１１’でカットされたスパイラル状切断生産物を意味する。さらなる実施形態では、スパイラル状カットジャガイモウェッジは、バッタースパイラル状揚げポテト又はビアバッタースパイラル状揚げポテト、又は、オーブンで焼いたジャガイモウェッジを製造するために、さらに加工又は味付けしてよい。
【００４６】
勿論、図８に示されている改良されたナイフ器具１１’は、図４−７に示されたナイフブレードの実施形態のいずれか１つのように、波形かつクリンクルカット形状に構成された１つ以上の切断ナイフと一緒に搭載されてもよい。実際、８つ以上のスパイラル状切断ウェッジが望ましい場合、４つ以上のナイフブレードを使用すればよい。また、波形ナイフブレード１６’’と関連する切断エッジ１６’’’に関して図１０に示すように、様々なナイフブレードに対して、異なる大きさの波形又はクリンクルカット形状の構成が適用可能であることが理解され、認識されるであろう。
【００４７】
本発明の回転ナイフ器具１０の種々の変更及び改良は、当業者には明らかであろう。  一例として、本明細書に示され記載された捻り切断ブレードの各々は、互いに直径方向に一列に並べられた一対のブレードであって、該一対のブレードが流路の軸方向中心線において接続されていないが、式（１）によって定義されるようなピッチ角を有する一対のブレードによって置き換えることができることを当業者は理解するであろう。さらなる代替として、ブレードは直径方向に一列に並べられる必要はない、しかしながら、奇数個の製品切断が所望される場合には、奇数個の未接続ブレードを使用することができる。
【００４８】
本明細書に開示された回転ナイフ器具は、異なる方法で捻れたジャガイモ断片をカットするように改変することもできる。図１１は、複数組の平行ナイフを含むナイフ器具１１０の別の実施形態の斜視図である。同図の端面図が図１２に示されている。ナイフ器具１１０は上述したものと同様である。ナイフ器具は、概して１１２に示される一連のブレードホルダリングの上に取り付けられた下部環状リング１２１を実質的に含む。個々のブレードホルダリング１２２は、環状形状を有し、該環状形状の各々が、ウォーターナイフシステムの水圧流路を収容し、野菜生産物（例えば、ジャガイモ）が通過する中央開口を画定する。
【００４９】
また、環状リング１２２は、それぞれ、概して１１６で示される、複数の平行な捻れナイフ又はブレードの群を支持する。図２−８及び図１０に示す切断ブレード１６に関して上述したように、切断ブレード１１６は、その一側面に沿って鋭利な切断エッジ１１６’を有し、実質的にブレードのスパンの中央点で捻られる。例示のために、係る鋭利な切断エッジ１１６’は、図１１及び図１２の例示的なブレード１１６にのみ示されている。この捻れた構成が与えられると、２つの切断エッジ１１６’が、半径方向外側に反対方向、かつ、対向する周方向に延びるように画定される。ブレード１１６の螺旋状に捻れた形状は、上述した方法により数学的に定義することができる。
【００５０】
図１１及び図１２に示すように、切断ブレード１１６は、溶接等によって、各リング１２２の内側の円筒形表面１２５に一体的に取り付けることができる。或いは、切断ブレード１１６は、図２−８に示す実施形態に関して上述したように、クランプねじを用いてリング１２２に固定してもよい。ブレードの端部の取り付け角度（すなわち、長さ方向の任意の点における、リング１２２の中心に対する任意のブレード１１６の捻れ角度）は、上述のように数学的に決定することができる。各リング１２２に取り付けられたブレード１１６は、互いに平行であり、図１２に示すように、間隔Ｓだけ離れている。この間隔Ｓの大きさは、後述するように、所望の大きさの捻り断片を生成するように選択することができる。
【００５１】
複数のブレード１１６が互いに平行で円形の開口を横切って延びるので、ブレード１１６の長さは、リング１２２の湾曲に対するブレードの位置に応じて変化することが理解されるべきである。図１１及び１２に示すように、各ブレードセットに５つのブレード１１６が設けられている場合、１つの中央ブレード１１６が中心を占め、実質的に円形リング１２２の直径にまたがる、一方、中央ブレード１１６の両側の他のブレードは、リング１２２の湾曲に対する弦部分を生成し、中心ブレード１１６よりもある程度短い長さを有する。
【００５２】
図１１及び図１２に示すナイフ器具１１０は、ブレード１１６の３つのセット、言い換えると、ブレード１１６の層を含む。図１１に示すように、ナイフ器具１１０は、ベースリング１２１に直接取り付けられ、ブレード１１６ａに係る第１のブレード群を支持する下部ブレードホルダリング１２２ａ、言い換えると、第１のブレードホルダリング１２２ａを含む。ブレード１１６ａに係る第１のブレード群は、ブレードの第１層と記載される。第２のブレードホルダリング１２２ｂは、第１のブレードホルダリング１２２ａの上に取り付けられ、ブレード１１６ｂに係る第２のブレード群、言い換えると、第２の層を支持する。同様に、第３のブレードホルダリング１２２ｃは、第２のブレードホルダリング１２２ｂの上に取り付けられ、ブレード１１６ｃに係る第３のブレード群、言い換えると、第３の層を支持する。各ブレードホルダリング１２２は、図１１に示すように、ネジ１２３を用いて、或いは他の適切な取り付け装置又は方法を用いて、その下のブレードホルダリング１２２又は環状ベース１２１に取り付けることができる。さらに、各ブレードホルダリング１２２及び環状ベース１２１は、群単位で円形ブレードホルダリング１２２を位置合わせして積み重ねるのを容易にするために、一方側に一体的に設けられた環状フランジ１２６を、他方側に対応する環状スロット（図示せず）を含むことができる。
【００５３】
環状リング１２２は均一な厚さを有し、その結果、リング１２２が積み重ねられると、ブレード１１６の各ブレード群は、次の隣接するブレードセットから一定の距離だけ離間される。一実施形態では、ブレードホルダリング１２２は０．５インチの厚さを有し、ブレードセット間に０．５インチの間隔を提供する。しかしながら、この寸法が変化し得ることが理解されるべきである。ジャガイモをカットするのに十分な強度のブレードの配置スペースを提供するために、十分大きな寸法であるため、０．５インチの厚さが有用である。この寸法は、ジャガイモをカットする３インチから４インチの環に掛け渡されるステンレススチールブレードでうまく機能することが判明されている。より強いブレード材料、よりやわらかい生産物、又は、より小さな広がりの環は、所望の、有用な、又は、最小層高さを減少させる可能性がある。しかし、反対の性質の変化は、これらを増加させる可能性がある。
【００５４】
それぞれの環状リング１２２ａ−ｃ及びそれらのブレードセット１１６ａ−ｃは、また、捻れ三角形状を提供するために互いに対して角度的にずらされている。図１３は、図１１のナイフ器具の端面概略図であり、図１１は、異なるナイフセットの相対的な幾何学的配置を示す。ブレードホルダリング１２２の厚さにより、各層は０．５インチの高さを有する。この図は、（図１３において「Ｔｉｅｒ１」と付記される）最下層のブレード１１６ａと、（図１３において「Ｔｉｅｒ２」と付記される）中間層のブレード１１６ｂと、（図１３において「Ｔｉｅｒ３」と付記される）上層のブレード１１６ｃとの、相対的な角度配向を概略的に示している。層当たりのブレード数は変更し得る。本明細書に示されるナイフ器具の構成の大部分は、一層当たり５つのブレードを有するが、図１３に示すナイフ器具は、図１３は、一層当たり７枚のブレード１１６を有する。一層当たりのブレードの数は、ブレードホルダリングの切断寸法とブレードホルダリングの内径の両方に依存して変化し得る。２個、３個、４個、５個、６個、７個又はそれ以上のブレードを有するブレードホルダリングは、本明細書に開示されたスパイラル状ジャガイモ断片を製造するのに適しているが、より多くのブレードがより大きな切断力を伴うことが理解される。
【００５５】
係るブレードの配置は、図１３において１３２に概略が示されるような、ジャガイモ又は他の野菜がウォーターナイフシステムによって押し通される三角形の開口のグリッドのようなものを生成する。これらの開口１３２は、１つの構造内の実際の開口ではなく、互いに対して角度的にずれた平行ブレード１１６のそれぞれのブレード群によって生成される見かけの開口、言い換えると、仮想開口であることが理解されるべきである。ブレードの群１１６の相対的な形状及び位置は、三角形の開口群の存在に匹敵する一態様を効果的に提供する。三角形の仮想開口１３２は、一つの野菜単位が導入される向きにナイフ器具１１０を端部から見たときに現れる。ジャガイモ又は他の野菜がこの回転ナイフ器具１１０に押し込まれ、ナイフ器具がその回転中心１３４を中心に矢印１３６で示される方向に回転しているとき、ジャガイモ（又は他の野菜）は、高速に順にブレード１１６の各群によってカットされ、各ブレードのセットは、断面三角形状の異なる三側面をカットする。このようにして、ジャガイモ又は他の野菜は、実質的に同時にカットされて、複数の捻り断片になり、各断片は、断面三角形状と螺旋状の捻りとを有する。
【００５６】
ブレードのセット１１６ａ−ｃの角度オフセットは、結果として生じる捻り形状の断片の形状を変更するために様々な態様に選択することができる。例えば、図１３の幾何学的図形によって示唆されるように、図１１−１３に示すナイフ器具１１０は、正三角形の断面形状を有する螺旋状断片を生産するように設計されている。断片が三角形の開口を有する複数のブレードによる個々のグリッドによってカットされる場合、これらの開口は正確に所望の正三角形を有することができる。図１１−１３に示され説明された特定の実施形態では、ブレードセット間の間隔と、一つの単位の野菜の前進速度と、ナイフ器具の回転速度とを補償するために、ブレードセット間の実際の角度オフセットは１２０°である。しかし、これは例示的な構成の１つに過ぎないことを理解されたい。
【００５７】
総じて、隣接するブレード間の角度オフセットは、ブレードの螺旋ピッチＰ、及び、層高さＴ、すなわち（個々の隣接ブレードの間隔よりむしろ）ブレードセットの間隔に基づいて決定される。図１１−１３に示す実施形態を考慮すると、生産物が１つの層から次の層に進むときに、距離Ｔ、本例では軸方向に０．５インチ、移動する。この特定のヘリカルカットの螺旋ピッチＰは３．０インチであるので、生産物が０．５インチの一層を前進すると、ブレード組立体は、一回転３６０度の０．５／３．０倍である６０度回転する。ここでの所望の切断形状である正三角形状の内角も６０度である。従って、１つの層から次の層までの正しい角度オフセットは、６０＋６０度、言い換えると、合計１２０度である。生産物が１つの層から次の層に移動する際の角度オフセット、言い換えると、ブレードホルダの回転は、常に（層高さＴ）／（螺旋ピッチＰ）×３６０度となる。この数は、層の間に必要な角度オフセットの計算のために、所望の切断形状の内角に加算される。例えば、Ｔ＝０．５インチ及びＰ＝３．０インチで、生産物が１つの層から次の層に進むときのホルダの回転は、（０．５／３）×３６０＝６０度になる。しかし、正方形のカット形状が望ましい場合、６０＋９０＝１５０度の合計角度オフセットのために９０度の内角が追加されるであろう。
【００５８】
各断片の螺旋状捻れの幾何学的形状、即ち、その螺旋半径及び螺旋捻りに対する断片の切断面の角度配向は、切断ヘッドの回転中心に対する仮想三角形断面の位置及び配向に依存する。螺旋状捻りのピッチは、ナイフ器具を通る一つの単位の生産物の通過速度に対するナイフ器具１１０の回転速度に依存する。後述するように、ブレードの形状は、この関係に強く影響する。図１−１０に関連して示され説明された実施形態と同様に、１つの単位の野菜が約２５ｆｔ／ｓの線形速度で中心軸に沿って押し込まれている間に、ナイフ器具１１０は、約６０００ｒｐｍの速度でその回転軸１３４を中心に回転することができる。この動作パラメータのセットにより、生産される螺旋状に捻れた断片は約３インチの螺旋ピッチを有することになる。螺旋ピッチは、ブレードの形状に組み込まれる。ブレードの迎角と半径（回転中心からの距離）との関係は、ブレードの螺旋ピッチを決定する。ＲＰＭは、モータ速度と駆動システムによって制限され、通常の負荷では変動しない。カッティングの際の生産物の線形速度は、主にブレードピッチとＲＰＭによって制御される。動作中、略一致する直線速度で切断組立体に生産物を供給することが望ましい。係る供給は、水圧供給システムの流量を調整することによって行うことができる。しかし、生産物速度のミスマッチは、３インチピッチのブレードと切断ヘッドのＲＰＭの処置によって解決できる。水圧供給システムの線形速度は、カッティングの際の理想的な生産物速度に近づけられることができる。ブレードの螺旋状及びカッタ回転数（Ｃｕｔｔｅｒ  ＲＰＭ）は、生産物の前進を制御し、これにより切断ピッチを制御する。
【００５９】
１つの単位の野菜の異なる部分が、ナイフ器具１１０の異なる部分を通過する場合、様々な仮想開口１３２の回転半径が異なり、回転中心に対して三角形の断面の形状が異なるので、一つのナイフ器具によって異なる種類の螺旋状が形成される。図１４は、図１１のナイフ器具１１０の有効カットの端面概略図であり、様々な仮想開口１３２と、それによってカットされ得る、種類の異なる捻れた三角形の位置に関する初期位置を示す。
【００６０】
図１４によって示唆される異なる種類の捻れた三角形についていくつかの観察を行うことができる。第１に、このナイフ器具１１０は、実質的に六方対称性を有し、捻れた三角形状断片をカットするための５４個の仮想開口１３２を提供することが明らかであろう。第２に、このナイフ器具がカットする異なる螺旋状に捻れた三角形状は、その螺旋半径（回転中心１３４からのそれぞれの開口１３２の距離に依存する螺旋半径）と、ナイフ器具１１０の回転中心１３４に対する三角形の断面の向きとに基づいて、互いに区別可能であることが明らかであろう。
【００６１】
係るナイフ器具のブレードの配置を分析すると、係る器具が９種類の捻れた三角形をカットすることが判明する。即ち、５４個の仮想切断開口１３２は、種類の異なる９種類の断片を生成し、各種類は正確に６つの可能性のある個体を有する。さらに、これらの形状は、実質的に６つの種類の群に分類され、これらの６つの種類の群のうちの３つの種類の群は、ナイフ器具の回転中心に対して三角形の向きが異なるが、実質的に同一の螺旋半径を有する。異なる種類及び種類の群についての類似点及び相違点については、以下でより詳細に説明する。
【００６２】
図１５〜図２３は、それぞれ図１１のナイフ器具によって切断することができる捻れた三角形状断片の９つの異なる種類のモデルの斜視図である。これらのモデルの各々は、例示目的のために、それぞれの形状の２回分の全螺旋回転を表す。しかしながら、ジャガイモのような天然産物が、図１のナイフ器具１１０を使用して切断される場合、図１１に示すように、カットの際の、切断前の生産物の全体的な直径及び様々な断面形状、並びに、ナイフ器具１１０とのその特定の長さ及び相対的な位置合わせは、任意の単一のジャガイモ又は他の生産物から切断される、捻れた三角形状断片の数、長さ及び配分に影響する。さらに、所定の三角形の開口１３２がジャガイモの湾曲した、傾斜した、又は不規則な外面と交わる場合、所与の断片の三角形状断面は、その長さの一部又は全部について不完全であり得る。
【００６３】
図１５〜２３において、各種類は、文字「ａ」から「ｉ」によって示されており、それぞれ図１４の開口１３２の符号に対応する。図１５は、図１１のナイフ器具によって切断することができる捻れた三角形状断片１４０の第１の種類、種類「ａ」の例示的なモデルである。その長さに沿って延びる３つの長手方向の切断面１４２，１４３及び１４４と同様に、１つの三角形の端面１４１が視認可能である。係る種類は、図１４において「ａ」と符号が付された、ナイフ器具１１０の６つの中心開口によってカットされる生産物断片１４０を含む。これらの断片１４０をカットする６つの開口１３２は全て、ナイフ器具１１０の回転中心１３４に接するので断片１４０は、あらゆる断片のうちの最小螺旋半径を有する。このナイフ器具１１０を使用して細長いジャガイモを縦に切断する場合、ありうるように、これらの中央断片１４０もまた最大長を有する傾向がある。
【００６４】
螺旋状断片１４０のこの種類は、種類群として、単独の種類群である。すなわち、図１６−２３に示す他の種類には、種類ａの断片と同じ螺旋半径又は正確に同じ形状を有するものが存在しない。
【００６５】
図１６は、図１１のナイフ器具によってカットすることができる捻れた三角形状断片１４５の第２の種類、種類「ｂ」の例示的なモデルである。その長さに沿って延びる３つの長手方向の切断面１４７，１４８，１４９と同様に、１つの三角形の端面１４６が視認可能である。この種類には、図１４において「ｂ」と符号が付されたナイフ器具１１０の開口１３２によってカットされた生産物断片１４５を含む。これらの断片１４５をカットする三角形の開口１３２は、各々が種類ａの開口１３２の１つに隣接する長辺を有するので、これらの断片１４５は、断片のうち、２番目に小さい螺旋半径を有する。この種類も種類群の１つとして単独であるが、その断片１４５は、以下で説明する種類ｃとｄを構成する断片と同様の螺旋半径を有する。
【００６６】
図１７は、図１４のナイフ器具によってカットすることができる捻れた三角形状断片１５０の第３の種類、種類「ｃ」の例示的なモデルである。その長さに沿って延びる３つの長手方向の切断面１５２，１５３及び１５４と同様に、１つの三角形の端面１５１が視認可能である。この種類は、図１４において「ｃ」と符号が付されたナイフ器具１１０の開口１３２によってカットされた生産物断片１５０を含む。これらの断片１５０をカットする三角形状の開口１３２は、種類ａの開口１３２の１つの角に当接する点を有するので、断片１５０は、断片のうち３番目に小さい螺旋半径を有する。この種類は、以下に説明するように、種類ｄと同じ分類の群に分類することができる。係る断片１５０は、ナイフ器具の回転中心１３４に対する三角形状断面の向きは種類ｄのものとは異なるが、種類ｄからの断片と同一の螺旋半径を有するからである。
【００６７】
図１８は、図１７のナイフ器具によって切断することができる捻れた三角形状断片１５５の第４の種類、種類「ｄ」の例示的なモデルである。その長さに沿って延びる３つの縦方向の切断面１５７，１５８，１５９と同様に、１つの三角形の端面１５６が視認可能である。この種類は、図１４において「ｄ」と符号が付されたナイフ器具１１０の開口１３２によってカットされた生産物断片１５５を含む。種類ｃと同様に、これらの断片は、ナイフ器具１１０の回転中心１３４に対する三角形断面の向きに起因する異なる角度配向を有するが、３番目に小さい螺旋半径を有し、種類ｃの断片と同一の螺旋半径を有するので、上述したように、種類ｃと同じ群に分類することができる。種類ｃと種類ｄとの間の向きの違いは、図１７と図１８を比較することによって理解できる。
【００６８】
図１９は、図１１のナイフ器具によってカットすることができる捻れた三角形状断片１６０の第５の種類、種類「ｅ」の例示的なモデルである。その長さに沿って延びる３つの縦方向の切断面１６２，１６３及び１６４と同様に、１つの三角形状端面１６１が視認できる。この種類は、図１４において「ｅ」と符号が付されたナイフ器具１１０の開口１３２によってカットされた生産物断片１６０を含む。これらの断片は、これらの部分１６０を切断する三角形の開口１３２のそれぞれが、種類ｄのための開口の１つに隣接する長辺を有するので、上述の断片の次に大きな螺旋半径を有する。この種類は、その断片１６０が、ナイフ器具１１０の回転中心１３４に対して三角形状の向きが種類ｇとは異なるが、種類ｇの断片と同一の螺旋半径を有するので、以下に説明する種類ｇと同じ群に分類分けすることができる。
【００６９】
図２０は、図１１のナイフ器具によってカットすることができる捻れた三角形状断片１６５の第６の種類、種類「ｆ」の例示的なモデルである。その長さに沿って延びる３つの長手方向の切断面１６７，１６８及び１６９と同様に、１つの三角形の端面１６６が視認できる。この種類には、図１４において「ｅ」と符号が付されたナイフ器具１１０の開口１３２によってカットされた生産物断片１６５を含む。これらの断片１６５は、断片のうち３番目に大きな螺旋半径を有する。各断片をカットする三角形状の開口１３２は、種類ｂ、ｃ及びｄの開口の１つの角に接する点と、種類ｅ及びｇの開口１３２に隣接する長辺とを有する。
【００７０】
種類ｆは、種類群として、単独の種類群である。すなわち、他の種類には、種類ｆの断片と正確に同じ螺旋半径又は形状を有するものが存在しない。その螺旋半径は種類ｅ，ｇ−ｉのものと類似しているが、これらの他の種類のいずれも正確に同じ半径又は形状を有していない。
【００７１】
図２１は、図１１のナイフ器具によってカットすることができる捻れた三角形状断片１７０の第７の種類、種類「ｇ」の例示的なモデルである。その長さに沿って延びる３つの長手方向切断面１７２，１７３及び１７４と同様に、１つの三角形端面１７１が視認できる。この種類には、図１４において「ｇ」と符号が付されたナイフ器具１１０の開口１３２によってカットされた生産物断片１７０を含む。これらの断片１７０は種類ｅの螺旋半径と同じ螺旋半径を有し、種類ｃの開口の１つに接する長辺を有する三角形状の開口１３２によってカットされている。従って、この種類は、ナイフ器具１１０の回転中心１３４に対する三角形断面の向きは種類ｅとは異なるが、上述した種類ｅと同じ群に分類分けすることができる。種類ｅと種類ｇとの間の向きの違いは、図１９及び図２１を比較することで理解できる。
【００７２】
図２２は、図１１のナイフ器具によってカットすることができる捻れた三角形状断片１７５の第８の種類、種類「ｈ」の例示的なモデルである。その長さに沿って延びる３つの縦の切断面１７７，１７８及び１７９と同様に、１つの三角形端面１７６が視認できる。  この種には、図１４において「ｈ」と符号が付されたナイフ器具１１０の開口１３２によってカットされた生産物断片１７５が含まれる。これらの断片は、あらゆる断片のうちの最大螺旋半径を有する。これらの断片をそれぞれカットする三角形状の開口１３２は、種類ｇに関連する開口の一方の側部に接する長辺と、種類ｃ及び種類ｄの開口の一方の角部に接する点とを有する。この種類は、ナイフ器具１１０の回転中心１３４に対する三角形状断面の向きは種類ｉのものとは異なるが、その断片は種類ｉの断片と同一の螺旋半径を有するため、後述の種類ｉと同じ群に分類することができる。
【００７３】
図２３は、図１１のナイフ器具によってカットすることができる捻れた三角形状断片１８０の第９の種類、種類「ｉ」の例示的なモデルである。その長さに沿って延びる３つの長手方向切断面１８２，１８３及び１８４と同様に、１つの三角形端面１８１が視認できる。この種類は、図１４において「ｉ」と符号が付されたナイフ器具１１０の開口１３２によってカットされた生産物断片１８０を含む。これらの断片１８０は、あらゆる断片のうちの最大螺旋半径を有する。これらの断片１８０をそれぞれカットする三角形状の開口１３２は、種類ｅに関連する開口の１つの側面に接する長辺と、種類ｈの隣接する開口１３２に隣接するもう１つの長辺と、種類ｃとｄの開口のうちの１つの角に接する点と、を有する。上述したように、この種類は、その断片１８０が、三角形状断面の向きは種類ｈのものとは異なるが、種類ｈの断片と同一の螺旋半径を有するため、種類ｈと同じ群に分類される。種類ｈと種類ｉとの間の向きの違いは、図２２及び２３を比較することで理解できる。
【００７４】
従って、ナイフ器具１１０によってカットすることができる断片１４０，１４５，１５０，１５５，１６０，１６５，１７０，１７５及び１８０によって表される５４個の個々の捻れた三角形状断片は、各種類が６個ずつ断片を有する、９つの種類（ａ〜ｉ）に分けることができる。これらの種類は、同一の螺旋半径を有する６つの群にさらに分類することができ、６つの群は、（１）種類ａ、（２）種類ｂ、（３）種類ｃ及びｄ、（４）種類ｅ及びｇ、（５）種類ｆ、及び、（６）種類ｈ及びｉである。これらの種類の各々は、螺旋半径と三角形の向きとの特有の組み合わせを有する螺旋状に捻れた三角形状断片を提供し、さらに全ての断片を一つの単位の野菜（例えばジャガイモ）から一斉にカットすることができる。
【００７５】
図１１のナイフ器具１１０によって生成された捻れ三角形状断片１４０，１４５，１５０，１５５，１６０，１６５，１７０，１７５及び１８０の大きさ、形状及び螺旋ピッチは、ナイフ器具１１０の全体的な大きさ、ナイフ１１６の間の間隔、及びナイフ１１６を通過するジャガイモ又は他の生産物の前進速度に対するナイフ器具１１０の回転速度に大きく依存して変化する。試験された一実施形態では、ナイフ器具は３．１２５インチの内径を有し、ナイフの３つの群又は層の各々の平行ナイフ１１６は互いに０．５２インチ離れている。この構成では、捻れた三角形状断片は、各側に約０．６インチの寸法を有する断面を有することになる。ジャガイモの前進速度が２５ｆｔ／ｓで、ナイフ器具１１０の回転速度が約６０００ｒｐｍで、ブレード群の長手方向の間隔が０．５インチである場合、螺旋ピッチが約３インチの捻れた螺旋状断片が生成される。
【００７６】
本開示によるシステムにおいて、上記の変数は、使用され得る多くの可能な組合せのうちの１つに過ぎないことを理解されたい。当業者であれば、大きさ、速度、ブレードピッチ角等の他の組み合わせも、異なる結果を生み出すために使用できることを認識するであろう。例えば、異なるブレード間隔を使用して異なる大きさの断面を有する断片を生成することができ、異なるブレードピッチ角度を使用して異なるヘリカルピッチを生成することができる。同様に、上述したような湾曲したブレード又は波形のブレードのような異なるブレードの形状も、異なる形状のクリンクルカット断片等を生成するために使用することができる。
【００７７】
異なる数のブレードのセット及びブレードのセットの異なる角度配向を使用して、異なる断面形状の捻り断片を生産することができることが判明した。例えば、図１５〜図２３に示す捻れた三角形状に加えて、２組のブレードを用いて同様の方法で正方形及びランボイド形の螺旋形状に捻れた断片を生産することができる。図２４は、捻れた正方形状断片カットするように構成されたナイフ器具２１０の一実施形態の端面図であり、図２５は、このナイフ器具２１０のナイフ配置の端面概略図を提供し、異なるナイフセットの相対的な幾何学的配置を示す。このナイフ器具２１０は、２つのブレードホルダリング２２２によってそれぞれ支持された、概して２１６で示される２つのナイフセットを含み、最上のリング２２２ｂのみが図２４で視認できる。
【００７８】
図１１及び図１２に示すナイフ器具のように、このナイフ器具２１０は、概して２２２で示される一連のブレードホルダリングが取り付けられた下部環状リング２２１を実質的に含む。個々のブレードホルダリング２２２は、環状形状を有し、それぞれウォーターナイフシステムの水圧流路を収容し、野菜生産物（例えば、ジャガイモ）が流れ得る中央開口を画定する。
【００７９】
環状リング２２２は、それぞれ、隣接するブレード間に間隔Ｓを有する複数の平行な捻れブレード群２１６を支持している。これらのブレードの捻れ形状の幾何学的な細部は、上述したように構成することができる。切断ブレード２１６は、その一側面に沿って鋭利な切断エッジ２１６’を有し、実質的にその中央点で捻られ、支持リング２２２に取り付けられる角度の向きを有する。図１１及び図１２の実施形態におけるように、切断ブレード２１６は、それぞれの対応するリング２２２の内側の円筒形状の表面２２５に一体的に取り付けられるか、又は、ねじ、ボルト或いは他の締結具を用いて固定され得る。
【００８０】
図１〜図１０に関して上記に示し説明した捻れたブレードは、実質的にそれらの半径方向の中心で捻られており、半径方向の中心は流体流路の長手方向の中心線又は流体流路の軸と一致する、一方で、図１１−１４（及び同様に図２４−２５及び図２７−３０）の実施形態において、ブレード２１６の捻れ点は、ブレード２１６の中央点又はミッドスパン点に位置するが、係るミッドスパン点は、所与のリング２２２の直径に沿って位置するブレードの場合にのみ、リング２２２の中心、及び、流体流路の長手方向中心線又は軸と、一致することが理解されるべきである。それらのリング２２２に対して偏心しているブレード２１６は、リングの中心及び水圧流路の長手方向の中心線又は軸から外側にずれた捻れ点を有する。回転ナイフ器具２１０のこの態様は、本明細書に記載されている種々の捩れた螺旋形状の生成を可能にする。
【００８１】
図２４に示すナイフ器具２１０は、ブレード２１６の２つのセット、言い換えると、層を含む。ナイフ器具２１０は、ベースリング２２１に直接取り付けられ、ブレード２１６ａの第１のブレード群（又は層）を支持する下部ブレードホルダリング、言い換えると、第１のブレードホルダリング２２２ａを含む。第２のブレードホルダリング２２２ｂは、第１のブレードホルダリング２２２ａの上に取り付けられ、ブレード２１６ｂの第２のブレード群、言い換えると、層を支持する。複数のブレードホルダリング２２２は、上述したように互いに取り付け可能であり、均一な厚さを有することができ、これにより、上述のように、ブレード２１６の群又は層の均一な間隔を提供する。
【００８２】
図２５は、図２４のナイフ器具２１０の端面概略図であり、図２４は異なるナイフセットの相対的な幾何学的配置を示す。この図は、図２５において「Ｔｉｅｒ２」と付された上層のブレード２１６ｂから角度的に１５０°オフセットした、図２５において「Ｔｉｅｒ１」と付された下層のブレード２１６ａを示す。このブレードの配置は、ジャガイモ又は他の野菜がウォーターナイフシステムによって押し込まれ、図２５に概して２３２として示される仮想開口のランボイド形グリッドのようなものを生成する。上述のように、これらの開口２３２は、１つの構造の実際の開口ではないが、平行なブレードの各ブレード群２１６が互いに対して角度をなしてオフセットされていることにより現れるので、見かけ上又は仮想的な開口である。
【００８３】
ナイフ器具が矢印２３６によって示される方向にその回転中心２３４の周りを回転する状態で、ジャガイモ又は他の野菜がこの回転ナイフ器具２１０に押し込まれるとき、ジャガイモ（又は他の野菜）は２つのブレード群２１６によって迅速に順次切断され、ブレード２１６のセットの各々は、正方形の断面形状の対向する対の辺を切断する。このようにして、ジャガイモ又は他の野菜は、実質的に同時に切断されて、複数の捻り断片になり、各断片は、正方形の断面形状と螺旋状の捻れを有する。
【００８４】
ブレード２１６ａ−ｂのセットの角度オフセットは、結果として生じる捻り断片形状を変更するために様々な方法で選択することができる。例えば、図２５の幾何学的図形によって示されるように、図２４−２５に示されるナイフ器具は、正方形の断面形状を有する螺旋状断片を生成するように設計されている。ブレードセット間の間隔、一つの単位の野菜トの前進速度及びナイフ器具２１０の回転速度を補償するために、ブレードセット間の角度オフセットは１５０°である。
【００８５】
各断片の螺旋状捻れの幾何学的形状、即ち、その螺旋半径及び螺旋捻りに対する断片の切断側面の向きは、切断ヘッド２１０の回転中心２３４に対する断片ごとに、仮想開口の位置及び配向に依存する。螺旋状捻りのピッチは、ナイフ器具を通る一つの単位の生産物の通過速度に対するナイフ器具２１０の回転速度に依存する。上述したように、様々な仮想開口２３２の回転半径が異なるため、ナイフ器具２１０によって異なる種類の四角螺旋状が形成される。当業者であれば、図１１及び図１２のナイフ器具の実施形態に関して上述したような様々な形状を認識し、分類することができるであろう。このナイフ器具２１０がカットする、異なる螺旋形状に捻れた正方形は、その（回転中心２３４からの各開口２３２の距離に依存する）螺旋半径と、回転方向に対する開口２３２の向きとに基づいて、互いに区別可能であろう。
【００８６】
図２６は、図２４のナイフ器具２１０によってカットされる捻れ正方形状断片２４０の斜視図である。その長さに沿って延びる４つの縦方向の切断面２４４，２４６，２４８及び２５０と同様に、１つの正方形の端面２４２が視認できる。係る捻れ正方形状断片２４０は、図２４のナイフ器具２１０によって生産することができる多くの異なる種類の捻れ正方形状断片のうちの１つに過ぎないことを理解されたい。図１１のナイフ器具２１０について上述したように、図２４のナイフ器具２１０は、螺旋半径が互いに異なる複数種の捻れた正方形断片を生成することができる。しかし、ナイフ器具は、対称断面を有する断片を製造するように構成されているので、以下に説明するように、各断片の正方形状は実質的に同じであり、半径及び配向に関するいくつかの考慮が必要である。
【００８７】
図２６に示す特定の捻れ正方形状断片２４０は、図２４において符号２５２で示さる、図２４のナイフ器具２１０の４つの中央開口２３２のうちの１つによってカットされる断片である。この断片２４０は、比較的小さな螺旋半径を有する。図１１−１４のナイフ器具に関して、上述した原理と同様の原理に基づいて、図１５−２３に示す異なる捻れ三角形状断片と同様の方法で、このナイフ器具によって様々な他の種類の断片がカットされることを理解されたい。
【００８８】
図２７は、ナイフ器具３１０の別の実施形態の端面図であり、係るナイフ器具３１０は、本開示に従って、２つのブレードホルダリング３２２ａ、３２２ｂによってそれぞれ支持され、捻れたランボイド形断片をカットするように構成された２つのナイフセット３１６ａ、３１６ｂを含む。これらのブレード３１６は、図１１−１４の実施形態に関して上述したものと同様に捻ることができる。図２８は、図２７のナイフ器具３１０の端面図であり、「Ｔｉｅｒ１」及び「Ｔｉｅｒ２」とそれぞれラベル付けされた異なるナイフセット３１６ａ、３１６ｂの相対的な幾何学的配置を示す。  
【００８９】
図１１及び図２４に示されたナイフ器具のように、このナイフ器具３１０は、互いに長手方向にオフセットされた複数の平行捻れブレード３１６を含み、各ブレード３１６のセットはリング３２２に取り付けられ、ジャガイモ又は他の野菜が押し込まれると同時に回転するように構成される。図２８に示すように、２つのナイフセット３１６ａ、ｂは、１２０°の角度だけ角度をなしてオフセットされている。この角度オフセットは、正方形よりむしろランボイド形（ｒｈｏｍｂｏｉｄ）の断面形状を有する捻れた螺旋状断片を生成する。ナイフ器具がその回転中心３３４の周りを矢印３３６で示す方向に回転している状態で、ジャガイモ又は他の野菜がこの回転ナイフ器具３１０に押し込まれる場合、ジャガイモ（又は他の野菜）は高速に２つのブレード群３１６の各々によって、ランボイド形の断面形状の対向する側部をカットする。このようにして、ジャガイモ又は他の野菜は、実質的に同時に切断されて、複数の捻り断片になり、各断片は、ランボイド形断面形状と螺旋状捻りとを有する。
【００９０】
図１１及び図２４に示すナイフ器具に関して上述したように、図２７のナイフ器具は、螺旋半径が互いに異なる複数種類の捻れたランボイド形状断片を生成し、該捻れたランボイド形状断片は、ナイフ器具３１０の回転中心に対する、それらのランボイド形状断片を生成する仮想開口３３２の特定の位置及び向きに応じて、螺旋半径が互いに変化する。
【００９１】
図１１，２４及び２７に示す各ナイフ器具は、切断ブレードの仮想交点に位置合わせされた回転中心（例えば、中心１３４，２３４，３３４）を有するように構成されている。  しかし、ナイフ器具の回転中心がブレードの仮想交点と一致しない場合、異なる螺旋捻れ形状を生成することができる。図２９は、ナイフ器具４１０の回転中心４３４がナイフの交差点ではなく仮想切断空間４３２の中心に位置する、捻れた三角形状断片をカットするためのナイフ器具４１０の実施形態の端面図である。係る構成は、ナイフ器具４１０の他の仮想開口４３２によって生成される三角形状の断面を有する、様々な他の異なる螺旋断片と共に、中心開口４３２ａを通ってカットされる、単一の種類の軸方向に捻れた三角形状断片（不図示）を生成する。このナイフ器具４１０は、３つのブレードホルダリング（不図示）によってそれぞれ支持された３セットの捻れナイフ４１６ａ−ｃを含み、図１１及び１２に関して上述したような形状とされている。異なるナイフセット４１６ａ〜４１６ｃはまた、図２９のＴｉｅｒ１、Ｔｉｅｒ２及びＴｉｅｒ３と符号が付され、それらの回転軸４３４に沿ったオフセットが示される。
【００９２】
図３０は、捻れた正方形状断片をカットするためのナイフ器具５１０の別の実施形態の端面図であり、該ナイフ器具５１０の回転中心５３４は、仮想ナイフの交差する点というよりむしろ、仮想切断空間５３２の中心に位置する。この図は、異なるナイフセット５１６の相対的な幾何学的配置を示し、係るナイフ器具５１０は、２つのブレードホルダリング（不図示）によってそれぞれ支持された２つのナイフセット５１６ａ、５１６ｂを含む。ナイフ器具５１０は、他の仮想開口５３２によって生成される正方形の断面を有する様々な異なる螺旋状断片と共に、中心開口５３２ａを通ってカットされる、単一の種類の軸方向に捻れた正方形状断片（不図示）を生成する。
【００９３】
図１１−３０に示される実施形態のいずれのブレードも、異なる切断形状又は表面を提供するために様々な方法で修正することができる。例えば、切断ブレードは、上述したクリンクルカット断片を生産するために、図１０のブレードのような、波形又は畝形状（リッジ）を有するように構成することができる。ブレードには他の変形も可能である。
【００９４】
実質的に、任意の線及び曲線のセットは、図１３のような円を横切って描くことができる。これらの線又は曲線上の各点の位置は、極座標対（ｒ、θ）として表すことができる。これらの点は全て、ｚ＝０である円の平面上にある。これらの線及び曲線によって示される形状及びその交点は、カットされる生産物の断面となる。高さゼロのブレードは機械的強度を持たないため、実際のブレードはｚ方向に伸びるものでなければならない。  切断力及び生産物の損傷を最小限に抑えるために、ブレードは、生産物を通る螺旋状切断に従うように湾曲する必要がある。円の平面内の各点は、切断経路の螺旋上にある対応する点のセットを有する。ｚ＞０のこれらの点は、（ｒ、θ＋ｚ／ピッチｘ３６０度）の形式で表される。係る関係については、円柱座標（ｒ、θ、ｚ）の形式を使用した空間において、ブレードの湾曲を表すために用いてもよい。ブレード間の物理的な交わりを避けることで、ブレード製造及びカッティング工程中の生産物圧縮が簡単になる。これらの要因が、上記のような仮想交差点及び開口が望ましいと考えられる理由のうちに含まれる。同じ螺旋関係（ｒ、θ＋ｚ／ピッチｘ３６０度）は、ｚ＞０の層にあるブレードの切断エッジにおける点の位置を決定するために用いることができる。この関係は、三角形に対して１２０度、四角形に対して１５０度等の、層と層との間のオフセット角度の基礎となるものである。
【００９５】
様々な実施形態が示され、説明されたが、本開示はそれに限定されず、当業者には明らかであるような変更及び変形の全てを含むと理解されるであろう。従って、添付の特許請求の範囲に記載されたものを除いて、上述の説明及び添付の図面のために本発明は限定されるものではない。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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