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。

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　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。

【条件付き】チャフだけを残して挽くことができる刃ができました

　設計した「F101相似形内刃」ですが、実はHARIO セラミックスケルトン・セラミックスリムMSS-1の刃に組み合わせることができるよう作っています。

　先日、3Dプリンターで作った刃が使えることが分かったので、セラミックスリムMSS-1に組み込んで使ったところ、思ってもみなかった現象が発生したので別記事にします。

その効果は「条件が整えばチャフだけを残して挽くことができる」というものです。その条件とは、以下の3点です。

１．チャフの残りやすい豆で挽く
２．一度にホッパーに入れる豆の量は一杯分（10g程度）
３．チャフに逃げ場ができるよう、ホッパーに豆のない空間を残して挽く

奥の豆がKALDIマイルドブレンド、手前の大きな豆がパカマラ　チャフはパカマラを挽いたときのもの

チャフは下の写真のホッパーから取り出したそのままの状態です。撮影のため、特別にチャフがキレイに取れたものを選んでいるわけではなく、上記の3条件を満たせば、ほぼ毎回このようになります。

セラミックスリムMSS-1のホッパーに残ったチャフ

今まで「toho coffee　アラビカリッチブレンド」でテストしているので気が付かなかったのですが（この豆はチャフがほとんど出ません）、セラミックスリムMSS-1の改造パーツの使用感を試してもらうために、作ったパーツ群とセラミックスリムMSS-1を持って、妹夫婦の家に遊びに行った時、「深煎りスペシャルブレンド（丸山珈琲　ザ・ガーデン自由が丘用オリジナルブレンド）」を挽いた際に判明しました。本ブログの読者でもあります、柚子蜜柑さまが第一発見者です。
　今までこのようなことはなかったので、最初は、何かの間違いかなと思ったのですが、何度挽いても再現するので間違いないと確信しました。
　帰宅後、他にもいくつかチャフが多そうな豆で試したところ「KALDIマイルドブレンド」で再現、ばんじろ様よりご紹介いただいた「パカマラ」でも、効果が大きいことがわかりました（写真上）。これが発生条件１．「チャフの残りやすい豆で挽く」です。

　チャフが混じらなくなった結果、受皿を開けたときの香りが素晴らしくなりました（逆にチャフが残ったホッパーの中は、思わず顔をしかめるほど、ひどい臭いがします）。

　なぜチャフが混じらなくなったのか考えてみました。

  ①形状の違い－引き込む力が弱いこと
　形状から考えた視点です。螺旋状の刃は、粉を引き込む動きをしますが、この「F101相似形内刃」は上部で砕き、下部で粒度を整えるだけで「引き込む」働きがありません。粉は「自然落下」するだけです。このため上部で豆を砕く際、軽いチャフは弾かれ、挽き込まれずに残ったのだと思います。また、セラミックスリムMSS-1の外刃の高さが15mmしかないことも関係していると思います。
　
　②素材の違いーPA（ナイロン）で作成したため
　にわかには信じられない話かもしれません。実際に挽かないとわからないのですが、質量が軽い素材のせいか、挽いているときになんというか「豆が弾かれている」という感触を強く感じるのです。素材が無関係とは、とても思えないほどの違いです。
　似たような形状でも、金属とセラミックでは、挽き心地は大きく異なります。今回の現象も、PA（ナイロン）からセラミックの刃にしたら、再現しなくなる可能性は十分にあります。①形状の違いに比べ、説得力に欠けるように思えますが、形状の違いだけでは説明が点かないところがあるというのが印象です。

　ここまで考え、ブログにアップしようと思った所で、問題が発生しました。

　チャフがホッパーに残らず、豆と一緒に挽かれてしまうようになりました。

　理由は、豆を「一度に大量に」挽いたことです。今まではテストのために、一度に挽く豆はごく少量でした。砕かれた豆から飛び出したチャフは周囲のホッパーに付着し、そのまま挽かれずに残りました。しかし、大量に豆を入れると、チャフはまだ挽かれずに上に覆いかぶさっている豆に付着してしまい、一緒に挽かれてしまったのです。これがチャフがホッパーに残らず、豆と一緒に挽かれてしまうようになった原因でした。

　この現象を避けるためには、ホッパーの豆を片寄して、チャフの逃げ場を作ることが必要です。これが、残りの条件

２．一度にホッパーに入れる豆の量は一杯分（10g程度）
３．チャフに逃げ場ができるよう、ホッパーに豆のない空間を残して挽く

です。本体を手に持って、自由な姿勢で挽くことのできる小型軽量のディアボロ型ミルならではの利点です。ここでもディアボロ型ミルの優位性が明らかになりました。

ホッパー内部の豆は片寄せした状態で挽きます。上の方に弾かれたチャフが残ります

　どうしたら、安定してチャフ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。作った部品の組み合わせを変えながら、ずっと検証し続けています。

コーヒーミルの刃なのか、歯なのか、臼なのか

この部品は、コーヒーミルの刃なのか、歯なのか、臼なのか？

KONO F101相似形のオリジナル設計　外刃・内刃

先日、刃物の専門メーカーの技術者と話をする機会がありました。

①コーヒー豆を挽くのに適した刃の形状は、どのようなものか
②ミルは豆を切っているのか、砕いているのか
③この部品は刃なのか、歯なのか、臼なのか

について聞いてみました。私にとっては大変明快な答えが出たので、それを書きたいと思います。

①コーヒー豆を挽くのに適した刃の形状は、どのようなものか

「どのような形状にしたいのか」によって刃物の形は異なる

　私としては「最適な形状」というものがあるのではないかと思ったのですが、それについては、「どのような形状にしたいのか」によって刃物の形は異なるという、極めて当たり前ですが、非常に難しい答えが返ってきました。
　そういえば、私は今まで「挽いた豆をどのような形にしたいのか」については考えたことがありませんでした。いったん、「粒度を揃える」という質問でお茶を濁すことにしました。

　固くて大きなものを細かくするには、二段階経る必要がある。第一段階である程度の大きさに砕く、第二段階で粒度を整えるという異なる機能が必要だ。この形状を見ると、上のほうで大まかに粉砕しており、下のほうで粒度を整えている。ちゃんと異なる機能を持つ形状になっているので、問題ないと思うとの回答を戴きました。

②ミルは豆を切っているのか、砕いているのか

どんなミルでも「砕いている」と即答されました。理由は「微粉が発生するから」です。「完全に切断」すると、微粉は発生せず、切断された物体だけになります（紙を例にとるとわかりやすいです。切れ味が良い刃物で紙を切ると紙粉は発生しませんが、だんだん切れ味が悪くなってくると、紙粉が発生するようになります）。微粉が発生するということは、ちゃんと切れていないので、砕かれているか、破断されているからです。微粉の発生しないコーヒーミルは存在しないので、砕いているというのが回答でした。

③刃なのか、歯なのか、臼なのか

刃だと思うとの回答です。歯は歯車など「噛み合うもの」に使うが、これは噛み合っていない。臼については、何とも言えないが、この形状は大きなものを砕き、粒度を整えるという二つの機能を異なる形状で行っているので、違うような気がする。それに臼は明確な形状の特徴（六分画・八分画・反時計回りなど）があるため、「臼機能」であっても、臼ではないだろうとのことでした。
言葉は悪いが「切れ味の悪い刃」というのが適当だと思う。というのが回答でした。

今までずっと疑問に思っていたことが、とてもすっきりしました。

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（8）

　先日、3Dプリンターで試作した際、「3D-CADの画面上では、それなりに凹みをつくったつもりですが、実際に見て見ると浅い」と書きました。早速、再設計、作成し直したのですが、試作メーカーに渡すために複数個作っておきました。
　これで挽いてみたらどうなるのか、2～3回なら大丈夫かもしれないと思い、壊れることを前提に挽いてみました。すると、ちゃんと挽けるではありませんか！3Dプリンターによる粉末造形は、思ったよりずっと耐久性があることがわかりました。
　せっかくなので、どんな粉が挽けるのか、粒度を変えて試してみました。

F101の形状を参考に一体型で作成　Ver2

細挽き

　前回のHARIO　セラミックスリム・MSS-1を研究する（4）で書いたように、新世代の設計であるHARIO、ポーレックス社製の刃と同じく細かく挽くことができます。私の設計したモデルは、基本設計をF101をベースにしており、オリジナルの刃ではそれほど細かく挽けませんでしたが、細挽きに関してい言えば、アップデートされています。べたっとした感覚はなく、実にふんわりと挽けます。一番最初に挽いたのですが、これなら時間がかかると納得しました（後で間違いだと気が付きましたが）。

細挽き　粒子は非常に細かく、ふわっと挽けます

中挽き

　受皿を開けて挽いた粉を見た瞬間、少々大げさですが感動しました。写真では逆さに開けたので印象が変わりましたが、とにかく粒の揃い方が美しいのです。HARIO　MSS-１の改造部品を完全に上回ります。「中挽き」として粒度が適切か否かはともかく、この粗さで挽こうと思った場合の粒度の揃い方としては、非常にそろっています。このミルのベストな粒度なのかもしれません。

中挽き　見た瞬間、粒度の揃い方に思わず感嘆の声が出ました。

中粗挽き

　中挽きに次いで揃っています。中挽きと比較すれば揃い方が粗いように見えますが、これだけを見たら、揃い方に驚くと思います。

中粗挽き　

中挽きほどではありませんが、相当揃っています

粗挽き

ここまで粗いと大きな粒が混ざります。特筆すべきは、細かい粉の割合が非常に低いことです。HARIOセラミックスリムMSS-1（3）の改造部品で試したから言えるのですが、「極端に粗い粒のが出ないようにするために細かい設定にする」のではなく「粗い粒度の粉を挽きたいと思った設定」でこの粉を挽くことができるのです。しかも、他のミルにありがちな、極端に大きく、粗く、意図しない大きな破片が出てくることがありません。

粗挽き　極端に大きく、意図しない粒度の破片は出てきません。

　この刃は当ブログの考える良いコーヒーミルの第六条件である「意図した粒度で挽けること」をかなりのレベルで満たしていると思います。特に中挽きの粒度の揃い方については、特筆すべきものがあります。粗挽きの際も「大きく粗い、意図しない粒度の粉が出てくること」がありません。

　動作は非常に滑らかです。1号機よりもさらに滑らかになり、全くと言って良いほど引っかかりがありません。常に同じ負荷で回すことができるため実に快適です。さらには無抵抗と言って良いほどの軽さで最初から最後まで回すことができます。もう少し重くてもいいかなと思えるほどです。
　しかし、挽くのに気が遠くなるほど時間がかかります。感覚的には5倍以上です。いくら挽き続けても終わらない気がします・・・。
　以前の研究から、豆を引き込む量と動作の軽さは大きく関係することがわかっています。しかし、それにしても時間がかかります・・・。挽く速度を上げるために、引き込む豆の量を多くしたいと思います。しかし、この問題を解決するにはスペースを捻出しなければなりません。すでにギリギリの寸法で作っているので、どこからスペースをねん出するのか、頭の痛い問題です。

HARIO セラミックスリム・MSS-1を研究する（4）

前回、HARIO　セラミックスリム・MSS-1について、改造した部品をつけるとどうなるのか、挽いた粉の品質を比較すると書きました。早速挽いてみたので、結果をレポートします。

HARIO　セラミックスリム　MSS-1　改造部品群（白）

細挽き

　改造部品を使用しても、ほとんど変わりません。よく最近のミルの売り文句に「ここまで細かく挽けます」といった性能のアピールがありますが、あまり意味がないものと思うようになりました。というのも、ほとんどの最近のディアボロ型のミルに採用されているHARIO社、ポーレックス社のセラミック刃を使ったミルであれば、ギリギリまで隙間をなくせば（空廻しすると刃のこすれる音はしますが）、このくらいの細かい粉は挽けるからです。両社の刃を使用するミルであれば、すべてこのレベルを満たすと考えて良いでしょう。

MSS-1　細挽き比較　左オリジナル　右改造

中挽き

　改造部品の使用で明らかに変わります。改造後のモデルの方がずっと粒度が揃います。
　写真で見ると、右（改造モデル）の方が細かい粉が多いように見えますが、実際には左（オリジナル）の方が（求める粒度より）細かい粒度の粉の割合が多くなっています。右（改造モデル）のほうが、「中挽きの大きさの粉」が占める割合がずっと多いのです。粉を揺さぶると粒度の粗いものが上の方に浮き出してきますが、左のオリジナルの方は、そのような状態です。

MSS-1　中挽き比較　左オリジナル　右改造
右の方が細かい粉が多いように見えますが、実際には左の方が細かい粒度の粉の割合が多くなっています

今回、粒度の設定は刃の隙間をどうするかではなく、挽いた粉の粒度から判断するようにしました。狙った粒度の粉が最も多い割合の設定が「求める粗さの設定」とした訳です。
　オリジナル（左）では、粒度を粗めに設定すると、すぐに大きな粒が混じります。そのため、大きな粒が混じらず、中挽きの粉が多くなるようにするために、ずいぶん細かい粒度に設定しています。
　写真で見ると、つい大きな粒に目が行きますが、実際にはそれほど多い割合を占めるわけではありません。中挽きに挽いたように見える粉でも、均してみるとそうでもないのです。設定はどうであれ、求める粒度の粉が得られれば良いのですが、オリジナルで中挽きの粒度を求めると、細かい粒度の粉が多く含まれてしまいます。

粗挽き

　中挽きよりもさらに改造部品の効果があります。写真で見ると、右（改造モデル）も左（オリジナル）も変わらないように見えますが、左（オリジナル）は、想定以上の大きさの粒（赤丸）が混じるようになり「制御範囲を超えた」という印象を受けます。先ほど中挽きの説明で、「オリジナル（左）では、粒度を粗めに設定すると、すぐに大きな粒が混じります」と書きましたが、粗挽きの設定は非常に難しいです。右下のあたりに細かい粉（青丸）が多く含まれていますが、これは中挽きの設定と大して変わらないためです。わかりやすくするために今以上に粗くすると、あまりに大きな粒ばかりになり、「悪意」を感じさせる写真になってしまいます。それは私の本意ではありません。
　右の改造モデルにも、もちろん細かい粉は含まれますが、割合が異なります。大きな粒も混じっているのですが、狙った大きさ以上の「制御範囲を超えた」粒は出ていません。粗挽きの粉が挽けているという印象を受けます。

MSS-1　粗挽き比較　左オリジナル　右改造
青丸部分の粉が最も多いにもかかわらず、想定以上の大きな粒（赤丸）が混じる

評価
　改造部品を使用することで、実用範囲の粒度についてコントロールできる範囲が広くなり、かつ、求める大きさの粒が多くなる粉を簡便に得られるようになりました。
　こうしてみると、限界点を超えた途端、突然大きな粒が混じり始めるオリジナルモデルは、粗挽きの側で制御できる粒度の範囲が狭いことがわかります。これでは、得られたベストポジションを失わないため、分解掃除をためらってしまいます。洗った後に、また時間をかけて何度も調整することになるのかと思うと、分解掃除が億劫になるのも無理もないと思います。せっかく分解掃除がしやすく、簡便な構造を持つ本機の長所を生かすことができません。
　改造部品は、分解掃除のハードルを下げます。この部品は、当ブログの考える良いミルの第六条件「意図した粒度で挽けること」を得るという直接的な効果だけでなく、HARIO　セラミックスリム・MSS-1を研究する（3）で明らかになった第三条件の「挽き心地が軽いこと」、このミルの圧倒的に素晴らしい長所である第二条件「分解・掃除・組立がしやすいこと」をさらに推し進めると言えると思います。

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　しかし、粉の比較写真は非常に難しいです。言葉による説明がないと理解が及ばないのでは失格ですね。また、何度も挽いていると大きな粒をなくそうとする意識が働くようで、気が付くと細かい設定になっています。その結果、比較と言いながら、あまり変わらない写真になってしまいました。
「わかりやすい絵」にすることも可能ですが、悪意が感じられたり、どうにも嘘っぽくて、私の性分に合いません。挽けばわかりますが、「制御できる範囲が広くなり、求める大きさの粒が多くなる」という効果で、わかりやすい絵などほとんどないのです。

HARIO セラミックスリム・MSS-1を研究する（3）

先日、codgetさまより,「ハリオコーヒーミル用　粒度均一化プレート　CMMU-H1」のご案内をコメントよりいただきました。

私からは「素晴らしい製品ですね。効果の大きさと、品質の高さ、そしてなにより手軽さが良いです。私も手軽な製品を考えたいと思います」という返信をいたしました。

codgetさまがセラミックスケルトン用に作られたので、私もセラミックスリム用に高性能化部品を作ることにしました。

もともと私はセラミックスリムMSS-1こそ、メンテナンスしやすいミルの極致と思うほど素晴らしい構造だと思っておりますので、ちょうど良い機会でした。

改造するつもりでよく見ると、これはシャフトを上下二点で支える構造と相似であることに気づかされます。

セラミックスリム　カットモデル

私の考えるモデルのカット図　緑色部分がベアリング

THE COFFEE MILL　カット図

そこで、ブレをなくすことを目的に、いくつかの部品を改造することにしました。

①上下二点のシャフトを固定する樹脂部品の精度を良くすること　

セラミックスリム　改造部品（白）

穴をきつくすること、シャフトと接する範囲を広くすることで、シャフトのブレを少なくしました。下の写真が、実際に本体にシャフトを組み込んで置いた状態です。左のTB（透明ブラック）は既製品、右のB（ブラック）は改造品です。既製品ではシャフトが上に押され、浮き上がっているのがわかります。改造品では、シャフトがきつく締められているため、浮き上がりません。これにより、動作は固くなっています。

右が改造部品を組み込んだセラミックスリム　シャフトがきつく締められているのがわかる

②内刃のぶれをなくすこと

　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（7）でも書きましたが、取り外しを容易にするために、シャフトと内刃の間に隙間を設ける必要があり、ガタが発生しています。
　シャフトの固定部品について、シャフトの固定部をきつくすることでガタつきを少なくし内刃の動作を安定させました。いくらシャフトを固定しても、肝心の内刃にガタが発生しているのでは意味がありません。そもそもシャフトを固定するのは内刃のブレをなくすためです。
　そのため、使いやすさに問題が発生しました。MSS-1のオリジナル部品では、バネの力で押し出されますので簡単に粒度調節ができますが、今回の部品交換で、最初は内刃が「粒度調節方向にほとんど動かなくなる」状態になります。最初は粒度調節はできません。しばらく使うと、なじんで調整ができるようになります。何種類か違う寸法で作ったのですが、ある程度きつく固定しないとガタがなくならないので、きつめにしました。

　粒度調節のしやすさと、ガタつきの解消は相反しています。粒度調節のしやすさという点ではMSS-1のオリジナル部品がすでに存在していますので、本品は粒度調節のしやすさより、ガタつきの解消を目的としました。

HARIOセラミックスリム　改造後比較　隙間がありません

③副次的に得られた効果
　シャフトの固定部をきつくすることで、動作感触が変わりました。ハンドルの動作については、過去の研究でも「しかし、ちゃんと固定されていないので廻す際にブレが発生し、ハンドルを下に押し付けながら挽きたくなるのもまた事実です。」と書いています。

　内刃のブレをなくすためにシャフトの固定部品の精度を良くした結果、ハンドルの動作角の遊びが小さくなりブレが少なくなりました。

　ハンドルの動作角の遊びは、挽く負担を大きくします。「動作角の遊び」なんて大したことはない、影響があるのは動作の最初だけで、ハンドルを回しはじめたら関係ないだろうと思えますが、必要以上に遊びの多いハンドルは動作を不安定にし、動作負荷を高めます。アルミ削り出しの試作品を使ってからは、その違いがはっきりと分かりようになりました。固定されたハンドルは、当ブログの考える良いミルの「第三条件：挽き心地が軽いこと。」の必須条件です。

　次回は挽いた粉の品質を比較します。

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（7）

オリジナル設計のボディでの、試作品第2号の本体ができました。

右が第2号機　若干くびれを細くしています。これでだいぶ持ちやすくなりました

外観はあまり変わりません。第1号では3D-CADの画面上ではわからない本体の質感、まわした時の感触、豆の飛び散り具合などを検証するために、既存のF101の刃を組み込んで作成してみたのですが、やはり変更したい箇所がいっぱいありました。特に握った時の感触があまり良くなかったので、くびれを少し細くしました。
　実物がなかなかできなかったのは、受皿のガラスと本体をはめるための、バヨネット構造の樹脂部品が高額だったためです。
　
　樹脂部品については、3Dプリンターでの作成が良いのではないかとのアドバイスをいただいていたのですが、過去に見た3Dプリンターによる生成物は、かなり積層面が荒いものでした。以来、3Dプリンターの品質をまったく信用していなかったこと、私のCADではSTLによる出力ができないことから検討もしていなかったのですが、私の勉強不足でした。igesデータで作ってくれるメーカーが見つかったこと、安価でかなりの精度で作成される方法があったので、作ってみました。結果は素晴らしい精度でした。品質、強度については、これからいろいろな方に使ってみていただき、検証していきたいと思います。

3Dプリンター　ナイロン粉末造形（PA粉末造形・粉体造形・SLS）による作成　精度はいいです

　
せっかくなので、以前設計した内刃と外刃も実物を作ってみました。3D-CADの画面上では、それなりに凹みをつくったつもりですが、実際に見て見ると浅いので、現在再設計、作成し直しています。実物での確認は重要ですね。

F101の形状を参考に一体型で作成　第1号

　れがーと様からコメントをいただきましたが、シャフトと内刃をどうやって組み立てるかが課題です。このミルを作るにあたっては、可能な限りメンテナンスを楽にしたいという目標がありました。そのためには部品点数を少なくし、道具を使わなくとも、分解組み立てを可能にする必要があります。これについては、HARIOのMSS-1の構造が真っ先に浮かびました。しかし、これはブレが大きくなるという問題がありました。コーヒーミル本来の目的である「挽いた粉を均質にすること」を実現するためには、内刃と外刃のブレを極力小さくする必要があります。内刃のブレをなくすためには、シャフトと内刃を固定することが一番確実です。多くのミルはこの構造を採用しています。ではどうしたらよいのか。実際のモデルから考えて見たいと思います。

　1．シャフトから内刃を簡単に取り外すことのできる構造です。HARIO　MSS-1の構造では、下から内刃を取り外すことができます。しかも道具を使わずに分解組み立てが可能です。しかし、取り外しを容易にするために、シャフトと内刃の間に隙間を設ける必要があり、ガタが発生しています。これではコーヒーミル本来の目的である「挽いた粉を均質にすること」を満たしません。

取り外しを容易にするには、シャフトと内刃の間に隙間が必要です

　2．シャフトと内刃を固定する方法です。内刃とシャフトが一体化しているため粒度が均質になります。SPONGが完全一体でこの方法が最も確実ですが、この方式では分解の際、内刃を下から取り外すため、ハンドルとシャフトが分離することが前提となります。私の考えているモデルでは、ハンドル部分を一体化しているので、固定すると上からシャフトを抜くことができず、分解ができなくなってしまいます。内刃だけをシャフトから取り外せるようにすればよいのですが、これが難題です。一番確実でコストがかからないのは、ネジを使って固定する方法ですが、道具を使う必要があります。

写真左　　SPONG：完全一体
写真中央　KONO　F303：組立式だが、分解を前提としていない
写真左　　HARIO　セラミックスリム：ネジで固定、分解を前提としていない

シャフトと内刃を固定する方式

　

　1の方法はどうやらダメそうなので、シャフトと内刃を固定する方法で、道具を使わずに分解できる部品を考えてみました。着脱を容易にするため、内刃との固定はヘクサロビュラ形状（カムアウトが発生しません）を採用、ノブの形状は人間の手になじむ理想的なかたちとされるセブンロブノブを採用しました。実際に使ってみないと、使い勝手がわからないのですが、現在の私に知るうる限りの最良のものを組み合わせて作成してみました。左ネジで作ってみたのですが、内刃と一体で動くためネジ部分には荷がかからないので、通常のネジで作り直したいと思います。

ヘキサロビュラ形状で固定するネジ（左）　オリジナルで設計しました

内刃とネジを組み合わせたところ　3Dプリンタの精度は非常に高く、ピッタリ合います

あとは、内刃と外刃の実物を作成するだけです。問題は費用です。お金さえあれば、今すぐ実物を作ることができます。刃などは2016年に基本設計は終わっています。今回、設計変更がありましたが、それも試作品を1個つくればわかることです。
　初期投資を抑えて作成する方法について、この2年間ずっと探し続けてきました。かなり有力な方法も見つかり、解決したかに思えたこともあります。しかし、残念ながらこの形状を作ることができませんでした。
　費用をどうやって工面するかが解決すれば、製品化が可能なところまで、あと一歩です。