Мельница и содержащее ее устройство для приготовления напитков

Мельница и содержащее ее устройство для приготовления напитков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к мельнице для получения порошков путем размола объекта, который подлежит размолу и к устройству для приготовления напитков, содержащему мельницу.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Жерновая мельница традиционно используется в качестве средства для размола чайных листьев, зерен и других объектов, подлежащих размолу. Жерновую мельницу устанавливают при неподвижном нижнем жернове и вращающемся верхнем жернове, обращенных друг к другу и находящихся в контакте друг с другом. Объект, направляемый в зазор между размалывающей поверхностью нижнего жернова и размалывающей поверхностью верхнего жернова из части, расположенной вокруг центра вращения в верхней части верхнего жернова, измельчается в порошок при размоле посредством плоской части и канавок, выполненных на размалывающих поверхностях.

В то время как жерновую мельницу традиционно изготавливают путем обработки камней, некоторые устройства, в которых подобная традиционная жерновая мельница приводится во вращение посредством электрического привода, доступны для способа массового производства порошков. С другой стороны, была разработана размольная машина с ручным или электрическим приводом типа жерновой мельницы, имеющая функцию, сопоставимую с традиционной жерновой мельницей.

В опубликованной заявке Японии 2005-199242 (патентном документе 1 (PTD 1)) раскрыта выполненная с электрическим приводом, размольная машина типа жерновой мельницы. Данная размольная машина с электрическим приводом имеет форму мельницы, подобную традиционной жерновой мельнице (см. Фиг.6 данного документа).

А именно, на поверхности (размалывающей поверхности) жернова, имеющего цилиндрическую наружную форму, образовано множество канавок, расположенных параллельно с заданным шагом в каждой зоне, образующейся в результате разделения на восемь частей, вокруг центра вращения, и плоская часть обеспечена в части, отличной от канавок. Порция, представляющая интерес, измельчается путем срезания на крае канавки и за счет эффекта размалывания в зоне плоской части в результате контакта между верхним жерновом и нижним жерновом на размалывающих поверхностях и вращения верхнего жернова и нижнего жернова друг относительно друга. Кроме того, в патентном документе 1 раскрыта возможность соответствующего измельчения объекта, подлежащего размолу, за счет задания такой доли участков с канавками на противоположных поверхностях, чтобы она, по меньшей мере, приблизительно в два раза превышала долю плоской части.

В опубликованной заявке Японии 2001-275843 (патентном документе 2 (PTD 2)) раскрыт диспенсер для чая, который выдает порошкообразный чай, измельченный посредством размольной машины типа жерновой мельницы с электрическим приводом. В данном документе раскрыты техническое решение, заключающееся в выполнении затвора, предотвращающего поступление пара к стороне подачи порошкообразного чая, и техническое решение, заключающееся в перемешивании порошкообразного чая в части для хранения. Раскрыта традиционная форма жернова, предназначенного для размола чайных листьев, как в патентном документе 1.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫ

Патентный документ 1: опубликованная заявка JP 2005-199242

Патентный документ 2: опубликованная заявка JP 2001-275843

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА

Было обнаружено, что трудно размолоть объект, подлежащий размолу, до заданного размера частиц, когда площадь размалывающей поверхности жернова уменьшается при сохранении формы канавок, выбранной в мельнице, раскрытой в уровне техники, описанном выше.

Данное изобретение было сделано для решения вышеуказанной проблемы, и в соответствии с изобретением разработана мельница, имеющая форму канавки, обеспечивающую возможность уменьшения размера мельницы и устройства для приготовления напитков, содержащего мельницу.

РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ

Один вариант выполнения мельницы, базирующийся на данном изобретении, направлен на мельницу, имеющую первый жернов, выполненный с первой размалывающей поверхностью, и второй жернов, выполненный со второй размалывающей поверхностью, при этом первая размалывающая поверхность содержит первую канавку изогнутой формы, которая продолжается от стороны центра вращения к наружной периферии, вторая размалывающая поверхность содержит вторую канавку изогнутой формы, которая продолжается от стороны центра вращения к наружной периферии, и первая канавка и вторая канавка не наложены друг на друга, и угол (угол пересечения) β между первой канавкой и второй канавкой составляет 10° ≤ β ≤ 50° при расположении первой размалывающей поверхности и второй размалывающей поверхности друг над другом.

В другом варианте первая канавка имеет форму, продолжающуюся по равноугольной спирали, и угол α1, образованный между полу-линией, продолжающейся от центра вращения, и первой канавкой, составляет 0° < α1 < 45°, и вторая канавка имеет форму, продолжающуюся по равноугольной спирали, и угол α1, образованный между полу-линией, продолжающейся от центра вращения, и второй канавкой, составляет 0° < α1 < 45°.

В еще одном варианте множество вторых канавок выполнены с вращательной симметрией относительно центра вращения, вторая канавка дополнительно содержит одну разветвляющуюся часть или множество разветвляющихся частей, и третья канавка продолжается от разветвляющейся части к наружной периферийной части, и третья канавка, проходящая от разветвляющейся части к наружной периферийной части, расположена с вращательной симметрией между вторыми канавками и изогнута в том же направлении, что и вторая канавка.

В еще одном варианте третья канавка выполнена при разветвляющейся части в месте, удовлетворяющем условию 0,2×D1 ≤ dX ≤ 0,6×D1, где D1 представляет собой наружный диаметр второго жернова и dX представляет собой диаметр окружности, имеющей центр вращения в качестве начала координат.

В еще одном варианте первый жернов и/или второй жернов дополнительно содержит (содержат) множество четвертых канавок, выполненных с вращательной симметрией относительно центра вращения, и угол α2, образованный между полу-линией, продолжающейся от центра вращения, и четвертой канавкой, составляет 45° < α2 < 90°.

В еще одном варианте первый жернов и/или второй жернов дополнительно содержит (содержат) боковую поверхность с цилиндрической формой, в центральной части которой образовано входное отверстие, через которое вводится объект, подлежащий размолу, и впускную канавку, открывающуюся на размалывающей поверхности от боковой поверхности, при этом множество впускных канавок выполнены с вращательной симметрией относительно центра вращения, впускная канавка имеет наклонную поверхность, увеличивающуюся по глубине к центру вращения, и число впускных канавок соответствует числу четвертых канавок, и впускная канавка имеет терминальный конец, совпадающий с начальной точкой четвертой канавки.

В еще одном варианте удовлетворяется условие d6 ≤ 0,5×D1 и dE ≤ 0,9×D1, где D1 представляет собой наружный диаметр первого жернова, d6 представляет собой диаметр терминального конца впускной канавки, и dE представляет собой диаметр терминального конца четвертой канавки, впускная канавка расположена в зоне, лежащей между боковой поверхностью и d6, и четвертая канавка расположена в зоне, лежащей между боковой поверхностью и диаметром терминального конца четвертой канавки.

В еще одном варианте плоский участок, не имеющий первой канавки вокруг всей периферии самой наружного периферийного участка первой размалывающей поверхности, плоский участок, не имеющий второй канавки вокруг всей периферии самой наружного периферийного участка второй размалывающей поверхности, ширина w четвертой канавки вдоль направления, ортогонального к направлению протяженности четвертой канавки, находится в диапазоне 0,3 мм ≤ w ≤ 1,5 мм, четвертая канавка имеет наклонную поверхность, увеличивающуюся по глубине к центру вращения, глубина d от первой размалывающей поверхности на терминальном конце четвертой канавки находится в диапазоне 0,1 мм ≤ d ≤ 2 мм, и угол θ наклона наклонной поверхности относительно первой размалывающей поверхности находится в диапазоне 0° ≤ θ ≤ 4,5°.

В еще одном варианте первая канавка имеет ширину w вдоль направления, ортогонального к направлению протяженности первой канавки, находящуюся в диапазоне 0,3 мм ≤ w ≤ 1,5 мм, имеет наклонную поверхность, увеличивающуюся по глубине к центру вращения, имеет глубину d от первой размалывающей поверхности на самой наружной периферийной стороне наклонной поверхности, находящуюся в диапазоне 0,1 мм ≤ d ≤ 1 мм, и имеет угол θ наклона наклонной поверхности относительно первой размалывающей поверхности, составляющий 0° ≤ θ ≤ 4,5°, вторая канавка имеет ширину w вдоль направления, ортогонального к направлению протяженности второй канавки, находящуюся в диапазоне 0,3 мм ≤ w ≤ 1,5 мм, имеет наклонную поверхность, увеличивающуюся по глубине к центру вращения, имеет глубину d от второй размалывающей поверхности на самой наружной периферийной стороне наклонной поверхности, находящуюся в диапазоне 0,1 мм ≤ d ≤ 1 мм, и имеет угол θ наклона наклонной поверхности относительно второй размалывающей поверхности, составляющий 0° ≤ θ ≤ 4,5°, и третья канавка имеет ширину w вдоль направления, ортогонального к направлению протяженности третьей канавки, находящуюся в диапазоне 0,3 мм ≤ w ≤ 1,5 мм, имеет наклонную поверхность, увеличивающуюся по глубине к центру вращения, и имеет глубину d от второй размалывающей поверхности на самой наружной периферийной стороне наклонной поверхности, находящуюся в диапазоне 0,1 мм ≤ d ≤ 1 мм.

Мельница в соответствии с другим аспектом, базирующимся на данном изобретении, направлена на мельницу, имеющую первый жернов и второй жернов, каждый из которых имеет размалывающую поверхность, при этом размалывающая поверхность содержит канавку, продолжающуюся от центра вращения к наружной периферии, и канавка имеет форму, продолжающуюся по равноугольной спирали.

В другом варианте размольной машины канавка имеет множество первых канавок, выполненных с вращательной симметрией относительно центра вращения, и угол α1, образованный между полу-линией, продолжающейся от центра вращения, и первой канавкой, составляет 0° < α1 < 45°.

В еще одном варианте канавка имеет третью канавку, выполненную с вращательной симметрией относительно центра вращения, и угол α2, образованный между полу-линией, продолжающейся от центра вращения, и третьей канавкой, составляет 45° < α2 < 90°.

В еще одном варианте плоский участок, не имеющий первой канавки вокруг всей периферии самой наружного периферийного краевого участка размалывающей поверхности, ширина w вдоль направления, ортогонального к направлению протяженности первой канавки, находится в диапазоне 0,5 мм ≤ w ≤ 1,5 мм, первая канавка имеет наклонную поверхность, увеличивающуюся по глубине к центру вращения, глубина d от размалывающей поверхности на самой наружной периферийной стороне наклонной поверхности находится в диапазоне 0,1 мм ≤ d ≤ 1 мм, и угол θ наклона наклонной поверхности относительно размалывающей поверхности составляет 2,3° ≤ θ ≤ 4,5°.

Устройство для приготовления напитков, базирующееся на данном изобретении, направлено на устройство для приготовления напитков, предназначенное для приготовления напитков посредством порошков, и содержит размольную машину для получения порошков путем размола объекта, подлежащего размолу, резервуар для хранения жидкости и резервуар для перемешивания, в который подаются порошки, полученные посредством размольной машины, и жидкость и который предназначен для перемешивания порошков и жидкости, и размольная машина содержит любую мельницу, подобную описанной выше.

Еще один вариант выполнения мельницы, базирующейся на данном изобретении, направлен на мельницу, имеющую верхний жернов и нижний жернов, каждый из которых имеет размалывающую поверхность, при этом размалывающая поверхность содержит прямолинейную канавку, продолжающуюся от центра вращения к наружной периферии, плоская часть, в которой отсутствует канавка, выполнена вокруг всей периферии краевой части на самой наружной периферийной стороне размалывающей поверхности, ширина w вдоль направления, ортогонального к направлению протяженности канавки, находится в диапазоне 0,5 мм ≤ w ≤ 1,5 мм, канавка имеет наклонную поверхность, увеличивающуюся по глубине к центру вращения, глубина d от размалывающей поверхности на самой наружной периферийной стороне наклонной поверхности находится в диапазоне 0,1 мм ≤ d ≤ 1 мм, и угол θ наклона наклонной поверхности относительно размалывающей поверхности составляет 2,3° ≤ θ ≤ 4,5°.

В одном варианте выполнения и других вариантах выполнения мельницы мельница имеет диаметр 30 мм ≤ φ ≤ 60 мм, и частота W относительного вращения верхнего жернова и нижнего жернова составляет 60 об/мин ≤ W ≤ 150 об/мин.

В другом варианте размольной машины обеспечено множество мельниц в соответствии с любой из вышеописанных, и множество жерновов приводятся во вращение посредством одного и того же вращательного приводного устройства.

В еще одном варианте размольной машины обеспечено множество мельниц в соответствии с любой из вышеописанных, и множество жерновов приводятся во вращение соосно.

В еще одном варианте размольной машины обеспечены выдачная часть, в которой удерживаются порошки, измельченные посредством мельницы, и направляющий диск, который вращается вместе с мельницей, при вращении мельницы на направляющий диск поступают порошки, хранящиеся в выдачной части, и порошки выпускаются из отверстия, выполненного ниже выдачной части.

В еще одном варианте размольной машины направляющий диск имеет функцию рассеивания тепла.

ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с настоящим изобретением могут быть выполнены мельница, имеющая форму канавки, позволяющую уменьшить размеры мельницы, и устройство для приготовления напитков, содержащее такую мельницу.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 - общий вид, показывающий конструкцию мельницы в варианте 1 выполнения.

Фиг.2 - схематичный вид, показывающий форму канавки, выполненной на размалывающей поверхности нижнего жернова в варианте 1 выполнения, если смотреть по II-II на Фиг.1.

Фиг.3 - сечение по III-III на Фиг.2.

Фиг.4 - схематичный вид, показывающий равноугольную спираль, вдоль которой продолжается канавка определенной формы в варианте 1 выполнения.

Фиг.5 - вид сверху, который показывает форму канавок, выполненных на размалывающей поверхности верхнего жернова уровня техники.

Фиг.6 - вид сверху, который показывает форму канавок, выполненных на размалывающей поверхности нижнего жернова уровня техники.

Фиг.7 - вид сверху, который показывает состояние размалывающей поверхности, содержащей канавки, выполненные в мельнице уровня техники, при угле поворота, заданном равным 0°.

Фиг.8 - вид сверху, который показывает состояние размалывающей поверхности, содержащей канавки, выполненные в мельнице уровня техники, при угле поворота, заданном равным 10°.

Фиг.9 - вид сверху, который показывает состояние размалывающей поверхности, содержащей канавки, выполненные в мельнице уровня техники, при угле поворота, заданном равным 20°.

Фиг.10 - вид сверху, который показывает состояние размалывающей поверхности, содержащей канавки, выполненные в мельнице уровня техники, при угле поворота, заданном равным 30°.

Фиг.11 - вид сверху, который показывает форму канавок, выполненных на размалывающей поверхности верхнего жернова в варианте 1 выполнения.

Фиг.12 - вид сверху, который показывает форму канавок, выполненных на размалывающей поверхности нижнего жернова в варианте 1 выполнения.

Фиг.13 - вид сверху, который показывает состояние размалывающей поверхности, содержащей канавки, выполненные в мельнице в варианте 1 выполнения, при угле поворота, заданном равным 0°.

Фиг.14 - вид сверху, который показывает состояние размалывающей поверхности, содержащей канавки, выполненные в мельнице в варианте 1 выполнения, при угле поворота, заданном равным 10°.

Фиг.15 - вид сверху, который показывает состояние размалывающей поверхности, содержащей канавки, выполненные в мельнице в варианте 1 выполнения, при угле поворота, заданном равным 20°.

Фиг.16 - вид сверху, который показывает состояние размалывающей поверхности, содержащей канавки, выполненные в мельнице в варианте 1 выполнения, при угле поворота, заданном равным 30°.

Фиг.17 - вид в плане, показывающий форму канавки, выполненной в нижнем жернове в варианте 2 выполнения.

Фиг.18 - сечение по XVIII-XVIII на Фиг.17.

Фиг.19 - вертикальное сечение, показывающее конструкцию размольной машины в варианте 3 выполнения.

Фиг.20 - общий вид в перспективе, показывающий конструкцию направляющего диска, включенного в размольную машину в варианте 3 выполнения.

Фиг.21 - вертикальное сечение, показывающее конструкцию устройства для приготовления напитков в варианте 4 выполнения.

Фиг.22 - блок-схему, показывающую последовательность операций в устройстве для приготовления напитков в варианте 4 выполнения.

Фиг.23 - график, показывающий зависимость между числом оборотов и производительностью обработки в мельнице в варианте 4 выполнения.

Фиг.24 - общий вид в перспективе, показывающий конструкцию размольной машины в варианте 5 выполнения.

Фиг.25 – вид в сечении, показывающий конструкцию размольной машины в варианте 6 выполнения.

Фиг.26 – вид в сечении, показывающий конструкцию размольной машины в варианте 7 выполнения.

Фиг.27 - схематичный вид, показывающий форму канавок, выполненных на размалывающей поверхности нижнего жернова в варианте 8 выполнения, которое соответствует схематичному виду по II-II на Фиг.1.

Фиг.28 - вид в перспективе нижнего жернова в варианте 8 выполнения.

Фиг.29 - схематичный вид, показывающий форму канавок, выполненных на размалывающей поверхности нижнего жернова в модификации варианта 8 выполнения.

Фиг.30 - вид в перспективе нижнего жернова в модификации варианта 8 выполнения.

Фиг.31 - вид в плане нижнего жернова в дополнительной модификации варианта 8 выполнения.

Фиг.32 - вид в перспективе, показывающий сердечник, нижний жернов и верхний жернов в варианте 9 выполнения в собранном виде.

Фиг.33 - выполненный с пространственным разделением элементов вид в перспективе с верхней стороны сердечника, нижнего жернова и верхнего жернова в варианте 9 выполнения.

Фиг.34 - выполненный с пространственным разделением элементов вид в перспективе с нижней стороны сердечника, нижнего жернова и верхнего жернова в варианте 9 выполнения.

Фиг.35 - вид в перспективе нижнего жернова в варианте 9 выполнения.

Фиг.36 - схематичный вид, показывающий форму срезающей канавки в нижнем жернове в варианте 9 выполнения.

Фиг.37 - схематичный вид, показывающий форму срезающей канавки в другой разновидности варианта 9 выполнения.

Фиг.38 - вид в перспективе верхнего жернова в варианте 9 выполнения.

Фиг.39 - вид в плане верхнего жернова в варианте 9 выполнения.

Фиг.40 - схематичный вид, показывающий пределы впускной канавки и подающей канавки в верхнем жернове в варианте 9 выполнения.

Фиг.41 - график, показывающий зависимость между углом пересечения между канавкой в верхнем жернове и канавкой в нижнем жернове и срезающим усилием и зависимость между углом пересечения между канавкой в верхнем жернове и канавкой в нижнем жернове и производительностью подачи в варианте 9 выполнения.

Фиг.42 - схематичный вид, показывающий угол пересечения в мельнице в варианте 9 выполнения.

Фиг.43 - схематичный вид, показывающий схематическую конструкцию впускной канавки в варианте 9 выполнения.

Фиг.44 - общий вид, показывающий конструкцию мельницы в варианте 10 выполнения.

Фиг.45 - схематичный вид, показывающий форму канавок, выполненных на размалывающей поверхности верхнего жернова в варианте 10 выполнения.

Фиг.46 - сечение вдоль оси вращения в центре вращения верхнего жернова в варианте 10 выполнения.

Фиг.47 - схематичный вид верхнего жернова в варианте 10 выполнения, если смотреть по стрелке XLVII на Фиг.44.

Фиг.48 - вид сбоку верхнего жернова в варианте 10 выполнения, если смотреть с наружной стороны.

Фиг.49 - схематичный вид, показывающий форму канавок, выполненных на размалывающей поверхности нижнего жернова в варианте 10 выполнения.

Фиг.50 - сечение вдоль оси вращения в центре вращения нижнего жернова в варианте 10 выполнения.

Фиг.51 - схематичный вид нижнего жернова в варианте 10 выполнения, если смотреть по стрелке XLVII на Фиг.44.

Фиг.52 - вид сбоку нижнего жернова в варианте 10 выполнения, если смотреть с наружной стороны.

Фиг.53 - выполненный с пространственным разделением элементов вид в перспективе, показывающий конструкцию размольной машины в варианте 11 выполнения.

Фиг.54 - вертикальное сечение, показывающее конструкцию размольной машины в варианте 11 выполнения.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ

Мельница, размольная машина и устройство для приготовления напитков в вариантах выполнения настоящего изобретения будут описаны со ссылкой на чертежи. На чертежах каждого варианта выполнения те же самые или соответствующие элементы имеют одну и ту же выделенную ссылочную позицию, и избыточное описание может не повторяться. Когда в каждом варианте выполнения упоминается число или количество, объем настоящего изобретения необязательно ограничен данным числом или количеством, если не указано иное.

(Вариант 1 выполнения: Мельница 2)

Мельница 2 в варианте 1 выполнения, базирующемся на настоящем изобретении, будет описана со ссылкой на Фиг.1-3. На Фиг.1 представлен общий вид, показывающий конструкцию мельницы 2 в данном варианте выполнения, Фиг.2 представляет собой схематичный вид, показывающий форму канавок, выполненных на размалывающей поверхности нижнего жернова 22 в данном варианте выполнения, если смотреть по II-II на Фиг.1, и Фиг.3 представляет собой сечение по III-III на Фиг.2.

Как показано на Фиг.1, мельница 2 в данном варианте выполнения содержит верхний жернов 21, выполненный с размалывающей поверхностью 211, и нижний жернов 22, выполненный с размалывающей поверхностью 221. Как верхний жернов 21, так и нижний жернов 22 имеют форму диска. Центр С вращения образован в центральной части верхнего жернова 21 и нижнего жернова 22. В качестве материала для верхнего жернова 21 и нижнего жернова 22 желательно используется керамический материал (оксид алюминия).

Верхний жернов 21 и нижний жернов 22 в данном варианте выполнения имеют радиус r, составляющий приблизительно от 15 мм до 30 мм (при этом диаметр φ D1 составляет 30 мм ≤ φ D1 ≤ 60 мм: см. Фиг.3), и верхний жернов 21 и нижний жернов 22 имеют толщину t1, составляющую приблизительно 8 мм. Частота W относительного вращения верхнего жернова 21 и нижнего жернова 22 составляет приблизительно 60 об/мин ≤ W ≤ 150 об/мин. Таким образом, производительность обработки может быть получена на основе частоты вращения в качестве компенсации уменьшения площади контакта между жерновами и уменьшения необходимого крутящего момента, и, следовательно, производительность обработки в расчете на необходимый крутящий момент может быть увеличена скорее, чем за счет увеличения площади.

Как показано на Фиг.2, полированная плоская часть 203, срезающая канавка (вторая канавка) 201 и подающая канавка (четвертая канавка) 202 образованы на размалывающей поверхности 221 нижнего жернова 22. Аналогичным образом, полированная плоская часть 203, срезающая канавка (первая канавка) 201 и подающая канавка (четвертая канавка) 202 образованы на размалывающей поверхности 211 верхнего жернова 21.

Поскольку размалывающая поверхность 211 верхнего жернова 21 и размалывающая поверхность 221 нижнего жернова 22 расположены так, что они обращены друг к другу, канавка, выполненная на размалывающей поверхности 211 верхнего жернова 21, и канавка, выполненная на размалывающей поверхности 221 нижнего жернова 22, расположены друг относительно друга с центральной симметрией относительно центра С вращения, если смотреть по стрелке V на Фиг.1.

Множество срезающих канавок 201 выполнены с вращательной симметрией относительно центра С вращения. Срезающая канавка 201 представляет собой канавку, предназначенную в основном для измельчения объекта, подлежащего размолу, и подающая канавка 202 представляет собой канавку, предназначенную в основном для подачи измельченного порошка из центральной части мельницы 2 к наружной периферийной части.

Отверстие 204, имеющее форму замочной скважины, открыто в нижнем жернове 22. Отверстие 204 имеет диаметр, составляющий, например, приблизительно 8 мм (φ D3: см. Фиг.3). Верхний жернов 21 выполнен с отверстием 204, не имеющим формы замочной скважины.

Ссылаясь снова на Фиг.1 следует отметить, что размалывающая поверхность 221 нижнего жернова 22 и размалывающая поверхность 211 верхнего жернова 21 прилегают друг к другу и вращаются друг относительно друга при центре С вращения, определяемом как центр оси вращения. В данном варианте выполнения нижний жернов 22, имеющий отверстие 204, имеющее форму замочной скважины, вращается вокруг вала 111 (см. Фиг.19), который будет описан позднее, в то время как верхний жернов 21 является неподвижным.

Как показано на Фиг.3, на размалывающей поверхности 221 нижнего жернова 22 выполнена конусообразная зона tp1, охватывающая отверстие 204. Конусообразная зона tp1 имеет наружный диаметр (φ D2), составляющий приблизительно 20 мм, и отверстие 204 имеет глубину t2, приблизительно составляющую от 2 мм до 3 мм. Аналогичная конусообразная зона tp1 выполнена также в верхнем жернове 21.

Размалывающая поверхность 221 нижнего жернова 22 и размалывающая поверхность 211 верхнего жернова 21 расположены друг над другом, так что образуется пространство, окруженное конусообразной зоной tp1. Таким образом, например, даже когда чайные листья вводятся в качестве объекта, подлежащего размолу, чайные листья могут удовлетворительно направляться из данного пространства к размалывающей поверхности.

Равноугольная спираль, вдоль которой проходят срезающая канавка 201 и подающая канавка 202, будет описана со ссылкой на Фиг.4-16. Фиг.4 представляет собой схематичный вид, показывающий равноугольную спираль, вдоль которой продолжается канавка определенной формы в данном варианте выполнения, Фиг.5 представляет собой вид сверху, который показывает форму канавок, выполненных на размалывающей поверхности верхнего жернова уровня техники, и Фиг.6 представляет собой вид сверху, который показывает форму канавок, выполненных на размалывающей поверхности нижнего жернова уровня техники. Вид сверху означает вид вдоль направления, показанного стрелкой V на Фиг.1. Фиг.7-10 представляют собой виды сверху, которые показывают состояния размалывающей поверхности, содержащей канавки, выполненные в мельнице уровня техники, при угле поворота, заданном равным соответственно 0°, 10°, 20° и 30°.

Фиг.11 представляет собой вид сверху, который показывает форму канавок, выполненных на размалывающей поверхности верхнего жернова в данном варианте выполнения, и Фиг.12 представляет собой вид сверху, который показывает форму канавок, выполненных на размалывающей поверхности нижнего жернова в данном варианте выполнения. Фиг.13-16 представляют собой виды сверху, которые показывают состояния размалывающей поверхности, содержащей канавки, выполненные в мельнице в данном варианте выполнения, при угле поворота, заданном равным соответственно 0°, 10°, 20° и 30°.

Как показано на Фиг.4, срезающая канавка 201 образована по равноугольной спирали S1, и подающая канавка 202 образована по равноугольной спирали S2. При центре С вращения, определяемом как начало координат, равноугольная спираль S (S1 и S2) выражена в нижеприведенном выражении 1 посредством параметров а и b.

S = a⋅exp(b⋅θ) … (Выражение 1)

Угол α (α1 и α2), образованный между полу-линией L, продолжающейся от центра С вращения, и равноугольной спиралью, выражен в нижеприведенном выражении 2.

α = arcctg(b) … (Выражение 2)

Равноугольная спираль S1, пригодная для срезающей канавки 201, определяется параметрами а = 5 и b = 0,306 в (Выражении 1) и α = 17,0° в (Выражении 2). На практике угол α1, образованный между полу-линией L и равноугольной спиралью S1 (срезающей канавкой 201), желательно составляет 0° < α1 < 45°, предпочтительно 10° ≤ α1 ≤ 20° и более предпочтительно α1 = 17,0°.

Равноугольная спираль S2, пригодная для подающей канавки 202, определяется параметрами а = 5 и b = 3,7 в (Выражении 1) и α = 74,9° в (Выражении 2). На практике угол α2, образованный между полу-линией L и равноугольной спиралью S2 (подающей канавкой 202), желательно составляет 45° < α2 < 90°, предпочтительно 70° ≤ α2 ≤ 80° и более предпочтительно α2 = 74,9°.

В данном случае математические свойства равноугольной спирали, выраженной в (Выражении 1), таковы, что углы α, образованные между полу-линией L, продолжающейся от центра С вращения, и равноугольными спиралями S1 и S2, всегда постоянны. Следовательно, когда вращение выполняется при размалывающей поверхности 211 верхнего жернова 21 и размалывающей поверхности 221 нижнего жернова 22, прилегающих друг к другу, угол пересечения между канавкой (срезающей канавкой 201 и подающей канавкой 202) в верхнем жернове 21 и канавкой (срезающей канавкой 201 и подающей канавкой 202) в нижнем жернове 22 всегда составляет 2α.

Фиг.5-10 представляют собой схематические изображения, показывающие угол пересечения между канавками в верхнем жернове 21 и нижнем жернове 22 уровня техники. Фиг.7-10 показывают результаты наблюдений за размалывающей поверхностью со стороны верхней поверхности верхнего жернова 21. При исходном состоянии, соответствующем 0° (Фиг.7) и определяемом как база, показан поворот верхнего жернова 21 и нижнего жернова 22 друг относительно друга на 10° (Фиг.8), 20° (Фиг.9) и 30° (Фиг.10).

Угол пересечения в точке Р пересечения между канавкой в верхнем жернове 21 и канавкой в нижнем жернове 22, на который обращается внимание в данном случае, изменяется с постепенным уменьшением при увеличении угла поворота, как показано посредством а1-а4. Кроме того, точка Р пересечения смещается наружу. Следовательно, одновременно происходят сдвиг/срезание объекта во время пересечения краев канавок и подача в направлении к наружной периферии.

Фиг.11-16 представляют собой схематические изображения, показывающие углы пересечения между канавками в верхнем жернове 21 и нижнем жернове 22 в данном варианте выполнения. Фиг.13-16 показывают результаты наблюдений за размалывающей поверхностью со стороны верхней поверхности верхнего жернова 21. При исходном состоянии, соответствующем 0° (Фиг.13) и определяемом как база, показан поворот верхнего жернова 21 и нижнего жернова 22 друг относительно друга на 10° (Фиг.14), 20° (Фиг.15) и 30° (Фиг.16).

Угол пересечения в точке Р пересечения между канавкой в верхнем жернове 21 и канавкой в нижнем жернове 22, на который обращается внимание в данном случае, всегда постоянен, как показано посредством b1. Кроме того, величина смещения точки пересечения наружу меньше, чем величина смещения в уровне техники, показанном на Фиг.7-10. Следовательно, при обеспечении соответствующего угла пересечения заданная функция сдвига/срезания может выполняться во время пересечения краев канавок.

Несмотря на то, что случай, в котором только срезающая канавка 201 проиллюстрирована на Фиг.2, описан со ссылкой на Фиг.11-16 для удобства описания, подающая канавка 202, образованная по равноугольной спирали, также аналогична срезающей канавке 201.

Размол объекта путем размалывания между размалывающей поверхностью 211 верхнего жернова 21 мельницы 2 и размалывающей поверхностью 221 нижнего жернова 22 может осуществляться посредством сдвига/срезания, в основном возникающего в результате пересечения между краями канавок. Имеется угол пересечения между канавками, оптимальный для срезания, и при оптимальном угле пересечения между канавками, сила, приложенная к краям, то есть крутящий момент вращения, может быть уменьшена (уменьшен). В соответствии с испытаниями угол пересечения, пригодный для срезания, составлял приблизительно 30°. Когда угол пересечения тупой, объект подается к наружной периферии посредством канавки по существу без его измельчения. В соответствии с испытаниями угол пересечения, пригодный для подачи, составлял приблизительно 150°.

Скорость подачи и размер частиц порошков, выпускаемых после размола, взаимосвязаны. Более высокая скорость подачи ведет к крупному размеру частиц, и более низкая скорость подачи ведет к малому размеру частиц. Число подающих канавок и угол могут быть оптимизированы для получения заданного размера частиц. Заданный размер частиц в данном варианте выполнения составляет приблизительно 10 мкм при размоле чайных листьев. Несмотря на то, что одна подающая канавка 202 выполнена в данном варианте выполнения, множество подающих канавок 202 могут быть выполнены с вращательной симметрией относительно центра С вращения в зависимости от заданного размера частиц и других параметров.

В мельнице 2 в данном варианте выполнения угол пересечения между канавками в верхнем жернове и нижнем жернове всегда постоянен при повороте/вращении верхнего жернова 21 и нижнего жернова 22 друг относительно друга, так что состояние, более подходящее для размола, может быть придано объекту, подлежащему размолу, и способность к размолу на единицу площади может быть повышена.

Кроме того, поскольку угол пересечения между канавками в верхнем жернове и нижнем жернове всегда постоянен и угол пересечения, способствующий главным образом срезанию объекта, подлежащего размолу, и угол пересечения, способствующий главным образом подаче объекта, подлежащего размолу, могут быть обеспечены при относительном вращении, способность к размолу и производительность обработки на единицу площади могут быть повышены. Мельница 2, содержащая канавки с такой формой, что они проходят по равноугольной спирали, в данном варианте выполнения, продемонстрировала производительность обработки, по меньшей мере, в два раза превышающую производительность обработки, обеспечиваемую мельницей, имеющей форму канавок по уровню техники.

Кроме того, может быть обеспечен более подходящий угол пересечения, способствующий главным образом срезанию объекта, подлежащего размолу, и может быть уменьшен крутящий момент вращения, необходимый во время размола. Оптимальный угол сдвига/срезания обеспечивается посредством α1, и скорость подачи для получения заданного размера частиц может быть оптимизирована посредством α2.

(Вариант 2 выполнения: форма канавки)

Вариант выполнения, относящийся к форме канавок, выполненных в нижнем жернове 22 и верхнем жернове 21, будет описан далее со ссылкой на Фиг.17 и 18. Фиг.17 представляет собой вид в плане, показывающий форму канавки, выполненной в нижнем жернове 22 в данном варианте выполнения, и Фиг.18 представляет собой сечение по XVIII-XVIII на Фиг.17. Поскольку канавка, такая же как в нижнем жернове 22, образована также в верхнем жернове 21, описание, связанное с верхним жерновом 21, не будет приведено.

Скорость прохода порошков через канавку тем выше, чем меньше ширина канавки и меньше глубина канавки. Параметр для образования канавки, которая особенно подходит для размола чайных листьев, еще не был раскрыт. В соответствии с Фиг.17 и 18 срезающая канавка 201 и подающая канавка 202, образованные на размалывающей поверхности нижнего жернова 22, имеют ширину w, желательно составляющую от 0,5 мм ≤ w ≤ 1,5 мм.

Ширина w срезающей канавки 201 и подающей канавки 202 означает ширину w вдоль направления, ортогонального к направлению протяженности срезающей канавки 201 и подающей канавки 202. При задании ширины w срезающей канавки 201 и подающей канавки 202 в диапазоне 0,5 мм ≤ w ≤ 1,5 мм может быть обеспечена легкость при очистке срезающей канавки 201 и подающей канавки 202 от порошков при одновременном обеспечении скорости подачи при размоле чайных листьев.

Глубина канавки, составляющая d мм, предпочтительно обеспечивается на самой наружной периферийной стороне. Кроме того, плоская часть f, в которой отсутствует канавка, желательно обеспечена вокруг всей периферии краевой час