CNCでコーヒーを淹れる

 大変ご無沙汰しております。

「既存のミルの欠点を取り除いた軽快な挽き心地、粉が飛び散りにくいミルを考案する」ことで研究を重ねてきましたが、どうやってもコスト的に成立しないため、このブログから遠ざかっておりました。

5年間、色々なことがございました。

お世話になった会長が引退されました。本当に親身になってくださり、色々なことを学びました。息子さんである社長さん、専務さんからは、興味はあったけれどコスト的にうちで受けることができないだろうと思い、あえて話に入ることはしなかったとおっしゃられました。私も、きっとそうだろうなと思っていたので、あえて積極的にお話することはありませんでした。ただ、社長さん、専務さんからは、これからもいつでも遊びに来て欲しいと言葉をかけてくださいました。本当にお世話になったのに、製品化という形で恩を返せないのが心苦しいです。

また、京セラOBで創業メンバー方数名と知己を得ました。F101相似形の刃を、セラミックでいくらで作ることができるか相談したところ、金型が数百万円の単位の金額になるとの返事でした。社員を紹介することはいくらでもできるが、あまりに金額の差が大きすぎるので、これを無理に通すことはできない、趣味人さんの力になる事ができず、申し訳ないとのお返事でした。皆さん、かなり親身になってくださったのですが、どうしようもありませんでした。

これがダメ押しになりました。

ただ、最近希望となるような製品が現れました。シグマBFです。7時間かけてアルミからの削り出される本体に、皆さんの熱い視線が注がれるのを見て、突き抜けて良い物を作れば可能性があるのかもしれないと思いました。

今回公開する、CNCでコーヒーを淹れる試みは、5年ほど前に作っていたのですが、公開する気力もなくなり、放っておいたものです（自宅ではずっと使っています）。ただ、先日杣コーヒーさまのHPを偶然拝見する機会があり、レシピの自動化、科学的な（＝根拠に基づいた再現可能の意味）抽出について、素晴らしい検証をされていることを知りました。京都に行く機会があったので、CNCでコーヒーを淹れる機器を作ったことをお話ししたところ、大変熱く語る時間を過ごしました。

CNCでコーヒーを淹れる機器を公開することで、同じ思いを持った方の励みになればと思いましたので、公開することにします。

https://youtube.com/shorts/nGbs1CwaeJk?feature=share

考え方の前提（以下、お世話になったキサゲ加工の名人でもある会長がおっしゃっていたことです）

・コンピュータ制御の機械は、手作業ではできない形状を作り出すことができる。

・名人は手作業で最高の技術を駆使できるが、常に最高の技術を再現できるわけではない。

・したがって、コンピュータ制御は手作業よりも、細かい動き、再現性で優れている。

私が行ったこと

・「バリスタ」の動きを再現する

お湯がコーヒー豆に注がれる箇所、水量、時間、温度を再現すればよい。腕の動きは再現する必要はない（※ここで再現した動きは、以下に述べる松屋式を再現しているわけではない）。

エンドミル（ドリル）が高さのある素材を削るのとは違い、コーヒー豆の「下（奥）までお湯を到達させる」という動きはないため、Ｚ軸の動きは再現する必要はない。

XY軸の動きを自由に制御、再現するため、CNCを使う。

・液量を一定に保つ

お湯を細く注ぐと良いと言われているが、腕の傾きを一定に保って注ぐのでは、必ず、「ブレ」が生じる。傾きで制御するのではなく、どんな姿勢でも注ぎ口のから出る流量をコントロールできる方式の方が、原理的に優れている。

コスト、加工性の面から、保温性のあるプラスチック製カップの底にコックをつける。

課題

・カップに貯めたお湯を、少ない流量を時間をかけて抽出するため、温度低下が発生する

・Ｚ軸の動きをなくしたため、意図したタイミングで温度を変化させる注ぎ方が出来ない

解決策

・抽出後にお湯を足す抽出方式を取り温度問題を解消できる、本機器と相性が良い松屋式ドリップを採用する。

※松屋式ドリップ：一杯の二倍の量の豆を使い、一杯の半分の量を抽出（この時点で倍の濃さ）、足りない分量のお湯を足して一杯分とする。これにより、豆のエグミなどが出る前の状態で、抽出を終えることができるため、よりおいしいコーヒーを味わうことができるという抽出方法。

追加点

コーヒー粉の撹拌を抑える点滴注水を採用する。

※点滴注水については、フレーバーコーヒー様にお邪魔したときに、松屋式だけでなく、熱くその長所を語られ、強く印象に残っておりました。松屋式ドリップは、点滴注水の低温問題が解決されるため、より相性が良いと思います。

動画は松屋式ドリップの蒸らし工程にあたります。

動画の20、10というのは、中心点からの距離（㎜です）。だいたい1杯しか入れないので、コーヒー粉のある半径20㎜の範囲に注水するようコードを書きました。

コーヒーの味がわからないと公言する私が言うのもなんですが、大変おいしいコーヒーを淹れることができます。というか、名人が行っている方法を、そのまま再現できるわけで、おいしくならないわけがないです。

既存のミルの欠点を取り除いた軽快な挽き心地、粉が飛び散りにくいミルを考案する（10）

　ずっと更新ができませんでした。理由は、未だにセラミックの刃の生産に目途が付かないこと、最新型のミルをと比較してコスト面で太刀打ちできないと思ったためです。

　以前、ときどき読者様より御教示頂いた最新型のミル、COMANDANTE C40、TIMEMORE　NANO、1ZpressoQ2、Helor101（公式サイトは削除されていました）を触ってみました。どれも素晴らしい品質です。機構面でも、ダブルベアリング機構を搭載してブレをなくしており、この点で私の考えるミルに優位性はありません。コストの削減方法についても、実に良く考えられています。そもそもコストのかからない形状で設計し、品質を落とすことなく安価に製造できる形状を選択した時点で、彼らの方が優れています。しかも、その形状が必然であるように見せ、コストがかからない形状であることを気付かせない・・・。会長の工場に通い、コスト削減の方法について考え抜いた経験から、彼らのデザインがいかに練り上げられたものであるか良くわかります。くびれを持つディアブロ型は、この形を選択した時点で、すでにコスト面で絶対に太刀打ちできません。

　ではどのくらいのコストでできるのか？自分でも考えてみました。

新設計のミル（3DCADによるレンダリング）

内部機構は今までのものと同じです。本体と受け皿のみ変えています。こうしてみるとセラミックスリムに似ていますね。

　継ぎ目のない一体型のハンドルを実現するための形状設計が終わった時点で、ザッセンハウス（Zassenhaus）のQUITOというモデル（これも廃番？）が、サイズは別にして外観面でほぼ同じ特徴（細身でくびれのない本体、継ぎ目のない一体型のハンドル、切れ目を入れたフタ、ガラスの受け皿）を備えたものとして存在しているのを知りました。この衝撃は大きく、すでに存在するなら、新たに作る必要はないではないか。しかも、既存品より高い価格では売れないではないかと言う気持ちになり、しばらくミルの設計から遠ざかってしまいました。


　会長にそのような話をしたところ、勤め人と会社経営者は、そこが違うとおっしゃられました。売れないということはない。なぜなら売れない理由を徹底的に潰してから売るから。絶対の自信があるものしか売らない。この問題を正面から解決しない限り先はない。絶対の自信を持ったものを作り、それを世に問おう。そのためにずっとやってきたのではないか。それらのミルに欠点はないのか、コーヒー趣味人さんが考えてきた条件をすべて満たしているのか。満たしていないのなら、満たしたものを作ろう。考えに考え抜いて、絶対の自信のあるものを作ろう。それは間違いなく、世に問う価値があるはずだ。

　会長はそうおっしゃいました。

　その通りだと反省しました。

　最新型のミルCOMANDANTE、TIMEMORE、1ZpressoQ2、Helor101は以前、私が考えた7つの条件を満たしているのか。これを上回る性能を持てば、存在する意味があるのではないか。もう一度、原点に立ち返って考えてみました。

第一条件　古い豆、粉がミルの中に残らないこと
第二条件　分解・掃除・組立がしやすいこと
第三条件　挽き心地が軽いこと
第四条件　周囲を汚さないこと
第五条件　収納しやすいこと
第六条件　意図した粒度で挽けること
第七条件　満足感の高いこと

　どのミルも水洗いによる分解掃除を前提としていないため第ニ条件を満たしません（Helor101は、洗えると思いますが）。また、精密な固定を実現するため、必ずしも誰でも分解・掃除・組立がしやすいとは言い難いです（なにしろ、カリタのダイヤカットミルですら、プラスネジが３本あるだけで、分解が大変と言う人がいるのです・・・）。最新型のミル群も使い始めは良いですが、一般的な使い方をする限り、一ヶ月後、清掃した別のミルと、どちらがおいしい粉を挽けるか比べたら、間違いなく清掃したミルです。

　一方、私の考えるミルは、ハンドルの収納ができないため、最新型のミル群に比べ第五条件を満たしません。
　ではなぜ一体型のハンドルにこだわるのか。それは人間がいろいろな姿勢で手回しをする限り、荷重が図の赤丸部分に集中するからです。

　手回し式ミルは、必ずブレやガタがここから発生します。その結果、長い使用期間の間には部品の組み付けが悪くなり、ハンドルにガタがくるか、内刃のブレにつながるか、あるいは両方になります。
　今までの経験から、外刃、内刃を固定すると、豆の逃げ場所がなくなり、挽き心地が重くなります。このことは、実は外刃、内刃がズレることで豆が挽きやすい位置に移動していることを意味します。精度を良くするために外刃、内刃を固定した機構を持つミルは、そのまま固い挽き心地に直結するのです。
　最新型のミル群は鋭い切れ味の刃でこれを回避していますが、私の採用するF101相似形の刃は、鋭い切れ味を持ちません。引きこむ量を少なくすることで負荷を低くしていますが、細身の本体では豆の逃げる場所がありません。挽き心地が重くなる可能性があるのです。実機で挽き心地の重さを確認していない現在、ハンドルに負荷をかける設計をするわけにはいきません。

　また、ハンドルのガタは操作感を悪くします。ネジで固定すれば、ブレを防ぐことはできるではないかと思われる方もいると思いますが、過去にセラミックスケルトンの使用したときの経験から、頻繁に分解しないとネジが固く締まり、容易に分解ができなくなることはわかっています。

　水洗いができ、安価で簡単にハンドルを確実に固定、分解できる方法があればよいのですが、思いつきません。ロックピンは有力な手段ですが、高いですし、水洗い後に内部に水が残る不安があります。六角穴ではガタが来ることはセラミックスリムで経験済みです。ヘクサロビュラは効果的だと思いますが、安価にできるのでしょうか。

　もはや、ダメだとわかっていることを採用する選択は私にはありません。従来型のミルに加え、もう一つの選択肢として、この形状も考えたいと思います。

郵便ポストを磨く（2）

　郵便ポストの部品シリーズです。取り外したステンレス製の金属部品です。集荷時間が書かれたプレートを入れる部品です。今回の磨きは、いつもお世話になっている会長からご紹介いただいたところに頼みました。
　依頼して15分ほどで帰るつもりだったのが、お話があまりに面白く、そのまま食事もとらずに8時間ずっと話し込みました。石川島播磨重工業で合金のプロフェッショナルだった社長のお話は聞き飽きることがありません。社長からも趣味人さんとは話が合うねぇと、大変喜んで戴きました。ちょくちょくお邪魔しては、「今日はすぐに帰ろうね。だから缶コーヒー1本だけだよ」と気を遣っていただくのですが、気が付くと日が暮れるまで何時間も話し込んでしまいます。

8号ポストの集荷時間を書いたプレートを入れる枠

今回の写真も、影をどう表現すべきか迷いました。美の判断を下すことの厳しさを痛感しています。　

郵便ポストを磨く（1）

　会社の私設ポストを交換することになり、古くなったポストが不要になりました。郵便局にどうするのか聞いた所、「捨てるだけ」なので無償で差し上げますとのこと。せっかくなので、もらってピカピカにすることにしました。

　最初はペンキの塗り直しでなんとかなると思っていたのですが、作業を進めていくうちに欲が出て、取り外すことのできる部品はすべて取り外して綺麗にすることにしました。

　取り外したステンレス製の金属部品です。まだ傷が残っていますが、深い傷を取り除くと部品が「痩せて」しまうので、細かい傷だけ取り除き、ある程度の下地を作ってから磨くことにました。磨きは、東洋研磨工業の鏡面ショットマシンSMAPで行いました。

神々しいまでに美しい郵便記号　ポツポツ見える傷が1920年代のPATEK PHILIPPEのSSモデルを彷彿させます

郵便記号を縁取りだけ光らせて見ました　ネガポジみたいです

ヌメッとした質感を撮ってみました　磨かれた金属は美しいですね　

これまたネガポジ　雰囲気が変わると言えば変わりますが、同じといえば同じに見えます

もちろん裏面もネジに至るまで磨いています

POST　「P」をどう光らせるか、このカットは迷いました

取手　バフでは磨けない形状も「鏡面ショットマシンSMAP」なら、こんなに綺麗に磨けます

もちろん取手の裏側も磨きます　このマシンはヘアラインをきれいに残して磨けます

鍵穴　鍵は郵便局が回収したので鍵穴だけが残っています

鍵穴の裏側　もらい錆びが付いていましたが、こんなに綺麗になりました

POSTのアナグラム　誰か止めて～　

今までの写真もそうですが、Photoshop、Illustrator等での修正は一切していません。全て光の当て方とカメラの露出補正だけでコントロールしています。

　以前、時計の写真を撮ったときにも思いましたが、金属の写真は本当に難しいです。これだけのカットを撮るのに丸一日かかりました。光をどう当てるのか、部品をどう見せたら良いのか本当に迷います。こうしていくつか選んだのですが、それが正解かどうかはわからないです。
　
　ただ、こうして判断を下すことで、自分の価値観と否応なしに向き合うことになり、それが結果として、自身の審美眼を養うことにつながっていると思います。

既存のミルの欠点を取り除いた軽快な挽き心地、粉が飛び散りにくいミルを考案する（9）

　ずっと、ZZ型のベアリングを使ったモデルを作ってきました。しかし、どうしても水洗いしたいという欲求が出てきます。そこでシャフトを保持する部分をベアリング素材（食品衛生法適合）から削り出してみることにしました。

シャフト保持分を樹脂ベアリング削り出し部品に変更

 残念ながら、本体一体型ではなくなるのですが、全ての部品を気兼ねなく水洗いすることができます。また、機械要素展などで、樹脂ベアリングを調べて見ると、負荷をかけて動作させた時は、金属ベアリングよりも接する面積が広くなる分、摺動が少なくなることもわかっていました。
　空回りの時は明らかに金属ベアリングの方がスムースに動きます。しかし、負荷をかけたときは、金属製のベアリングとほとんど違いがわかりません。私は本体の太さ、組み込まれている刃の感触などで個体認識ができるので、どの個体に樹脂ベアリングが組み込まれているかがわかりますが、何も知らない人が目隠しをして動かしたら、どれが樹脂モデルなのか特定できないと思います。

　また、表面処理をすることにしました。白色アルマイト、硬質アルマイト、無電解ニッケルメッキを試してみました。見本では硬質アルマイトの「アルミっぽくない」質感がカッコよく思われたのですが、どうもこの形状には似合わないようです。無電解ニッケルメッキがカッコイイです。ただ、A7075、A2017、A6061、A5052のどれを選ぶかによって、仕上がりも変わってきますから、まだわからないですね。

アルミ無垢材から削り出したミル　無電解ニッケルメッキをしてみました

A2017　白色アルマイト（左）硬質アルマイト（右）

　内刃・外刃の形状がほぼ決まりました。ただ、外刃の深さを何ミリにしたらよいのかが、まだわかりません。外刃を深くするべきなのか、それとも浅くするべきなのか、絶対の確信が持てません。挽き込む速度が遅いため、外刃を深くしたところ、思ったより負荷がかかり、内刃が想像以上に摩耗しました。

　いつもお世話になっている会長に相談したところ、刃の硬度が不足しているためと見解を示されました。私は、本体と完全に固定されいない外刃が、豆の負荷に耐えきれずに暴れた結果、内刃と干渉したとの推測をしたのですが、設計値を見た瞬間、そのようなことはないと即答されました。ときどき感じる「ナイロンPAの内刃と外刃が擦れているような感触」についても、「先入観があるとそうした感触に思われてくるので、注意しないといけない。原因を見誤ってしまう。機械修理に携わっていると、そうした思い込みをする人に出会ってきたし、昔は自分にもそういうことがあった。」とお話ししてくださいました。

　外刃の深さについても、「外刃を深くしたことで、挽き込む量が多くなり、確かに負荷が高くなっているが、これは刃の硬度が不足していることも関係している。もしも、刃に十分な硬度があれば、かかる負荷も少なくなる。」との見解を示されました。

　以前、刃の素材によって挽き心地が変わる可能性がある（その時はチャフが混じらなくなる原因）といったことを書きましたが、その通りになりました。

　もはや、3Dプリンタ素材（PA）ではわからないところまできました。セラミック部品で作らないと、ここから先はわかりません。

　いったい、いくらでできるのか。クラウドファンディングでできるような現実的な金額なのか、先に進みたいと思います。

フレーバーコーヒーさま（愛知県西尾市）にお邪魔してきました

　先日、こちらのコメント欄でときどき読者様よりご紹介をいただきました「フレーバーコーヒー」さまにお邪魔をして参りました。

　事前にメールで自己紹介をしておいたのですが、実際にどのような反応を示されるか心配でした。だいたい、忙しいのに全く面識のない人間から、「ミルを作っている者ですが見て欲しい」などと言われたら、面喰うと思います。

　お店に伺うと、DirectFireRoast　環　代表　長屋さんが最初にいらっしゃいました。メールを差し上げたものなのですがと名乗りますと、奥から中川さんが出ていらっしゃり「ああ、ミルの方ですね。非常に興味深いものと思っていました。部品をお持ちになったのでしょう。早速試してみましょうよ！」と思ってもみない反応が返ってきました。私としては、ご挨拶から始まり、世間話をしながら様子を伺い、大丈夫そうだなと思ったら部品をおずおずと取り出して、良かったらお時間のある時に使ってみていただけませんでしょうか。もしも、お時間をいただけるようでしたら、今ではいかがでしょう・・・。まで行ければ嬉しいなと思っていたので、存外の好意的な反応に飛び上がりそうになりました。

　結論から申し上げますと、大変勇気づけられました。

①挽いたときの香りが非常に強い。業務用で使っているグラインダーと比べれても明らに違う（中川さん）。長屋さんも同意。
②昭和の味がする（長屋さん）。どうやら苦いようです。モデルとなっているKONOのミルは昭和のものだから、そういう味がするのは、ある意味当然だ（中川さん）とのコメントがあり、そうなのかなと思いました。
③挽くのに異常に時間がかかるのを何とかしてほしい。これでは億劫になり使わなくなってしまう。使われないのでは意味がない。挽くときの重さ、チャフの問題とトレードオフの関係にあるようだが、間違いなく挽く速度を上げるべきだ（中川さん、長屋さん　おふたりとも強くコメント）

豆の種類や量を変えたり、刃の組み合わせを変えて挽く速度を上げて見たりしてテストをしていたところ、気が付いたら2時間以上も長居してしまいました。あまりに本題のことばかりで盛り上がったので、帰りの電車の中で、写真の一枚も撮らずに帰ってきたのに気が付きました。

＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋

　ありがたいことに、資金が問題ならば、クラウドファンディングで資金を調達し、製作して欲しいとの力強い言葉を戴きました。

　今回は内刃、内刃の固定部品だけをクラウドファンディングで資金を調達し、製品化してほしいとの要望だったと理解しています。

セラミックスリムMSS-1の外刃（右奥）と互換性のあるF101相似内刃（左手前）内刃の固定部品（左奥）
右手前は、MSS-1に内刃の固定部品なしにダイレクトに組み立てることができる用に作った試作品

　実は、今まで私もクラウドファンディングによる製品化を検討してきました。しかし、私が世に問いたいのは、本体を含めたミルです。クラウドファンディングでそれは実現可能なのか。出資を仰ぐ以上は、もう少し知恵を絞らないといけないと思っています。

【副作用】チャフだけを残して挽くことができる刃ができました（2）

　前回、「F101相似形内刃」は条件はあるにせよ「チャフだけを残して挽くことができる」ことを書きました。今回は、その副作用を書きたいと思います。

副作用ですが、

①私の考える良いコーヒーミルの条件の第一条件である「古い豆、粉がミルの中に残らないこと」をまったく満たさなくなりました。

分解すると、ノーマルのHARIO　セラミックスリム・MSS-1とは比較にならないほど、たくさんの挽き残しの粉が出てきます。この小さな個体のいったいどこに隠れていたのか？と思うような量です（周囲を汚さないのが救いですが）。

②挽くのに恐ろしく時間がかかります。一杯挽くのに150～200回転です。これはノーマルのHARIO　セラミックスリム・MSS-1の2倍以上の数字です。動作が軽いので疲れはしませんが、まだ挽き終わらないのかという気持ちになります。

では、これらの副作用とチャフだけを残して挽けることと、どちらが重要なのか？

「チャフだけを残して挽ける刃の採用をやめる」という選択肢はあるのか？

F101相似形内刃　チャフだけを残して挽くことができます　

　私には、チャフだけを残して挽ける刃の採用をやめる判断は下せませんでした。

　古い粉は、掃除の頻度を上げることで取り除くことができますが、チャフだけを取り除いた状態で粉を得ることは、非常に困難です。他の機能を犠牲にしてありあまるメリットがあると考えます（そもそも高頻度で掃除すること自体、良いことです）。

　副次的に発生した現象ですが、もはやこちらのほうが、ずっと重要な要素となりました。

　以前考えた「良いコーヒーミルの条件」を考え直さないといけません。良い条件に「チャフだけを残して挽けること」がないのは、まさかチャフだけを残して挽けるミルが存在し得るとは、思ってもみなかったためです。しかし、第一条件との折り合いがつかないので、どうするのか考えたいと思います。

　どうしたら、安定してチャフだけを残すことができるようになるのか。本体のみならず、内刃と外刃の形状に工夫の余地はあるのか。
　古い豆、粉がミルの中に残らないことと、チャフだけを残して挽くことを両立させることはできるのか？
　挽き心地の軽さを維持しつつ、回転数を少なくすることはできるのか？

どれも簡単ではない問題について、模索が続きます。