JP5777833B1

JP5777833B1 - 流体撹拌装置

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Publication number: JP5777833B1
Application number: JP2015029141A
Authority: JP
Inventors: 雄大石川; 健太塩谷; 健太玉置; 康将裁
Original assignee: 雄大石川; 健太塩谷; 健太玉置; 康将裁
Priority date: 2015-02-18
Filing date: 2015-02-18
Publication date: 2015-09-09
Anticipated expiration: 2035-02-18
Also published as: JP2016150309A

Abstract

【課題】供給する熱湯によって収容容器内の流体の撹拌を行い、しかも、外部から撹拌に要するエネルギの供給を行わないこと。【解決手段】液体を収容できる収容容器１の開口端１ａに基体部１０を載置し、収容容器１に収容された撹拌部２０をロッド部３０に機械的に接続し、ロッド部３０の垂直軸を中心に液体中で回転自在とした。また、撹拌部２０に接続されたロッド部３０は、ロッド部３０の上部が羽根車部４０に取付けられており、羽根車部４０はその接線方向に流体が供給される。このとき、羽根車部４０の回転力を得る流体は、上部の開口面積が広い流体供給部５０から供給され、羽根車部４０の回転羽根４１に対して開口面積を狭くした噴射口５１から突出する流体を衝突させ、羽根車部４０の回転をロッド部３０に接続された収容容器１に収容された撹拌部２０に伝達され、液体中で撹拌部２０が回転して撹拌を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、熱湯を供給するのみで、インスタント味噌汁、インスタントコーヒー、ココア等の粉体と熱湯とを撹拌し、適当な混ざり具合のインスタント味噌汁、インスタントコーヒー、ココアを得る流体撹拌装置に関するもので、特に、収容容器に入れた粉体に熱湯を供給するのみで、その中に供給された粉体をかきまぜる流体撹拌装置に関するものである。

この種の流体撹拌装置としては電子レンジ内で使用することが前提となるものの、自己で撹拌するマドラーが特許文献１で公知である。この特許文献１のマドラーの使用は、マドラーの頭部のねじ込み式キャップを開け、その中に水を入れ、そして、温めたい液体の入ったコップにマドラーを差し込み、コップごと電子レンジ内に入れて電子レンジのスイッチを入れる。しばらくすると、特許文献１のマドラーの容器内に入れた水が沸騰して蒸気を発生する。その蒸気がノズルから勢い良く噴出して軸を回転させる。その軸の先にはスクリューが付いているのでコップ内の液体をスクリューが撹拌する。その作用がコップ内の液体の上下温度差を解消する。電子レンジが出すマイクロ波はコップ内の液体を温めると同時に、特許文献１のマドラー上方の容器内の水を沸騰させ、同時にマドラーを回転させる。

容器内の水が沸騰するまでには少し時間がかかり、特許文献１のマドラーが直ちに回転しないが、その時点までにはコップ内の液体も温まっていないので撹拌する必要がない。また、容器内に入れたリング状のニクロム線は、マイクロ波で発熱し、蒸気発生を補助するためのものであり、マイクロ波で発熱する性質のものであればよい。そして、容器自体がマイクロ波で発熱する性質の素材であれば入れる必要はなくなる。なお、ノズルの長さ調節する管は丁度内接する少し細めの管を内側に入れた構造であり、長さを調節できるようになっており、梃子の原理により長くすれば回転力が強くなり、粘性のある液体を混ぜるときには長くして使用される。

特許文献１は電子レンジでコップ等の縦長の容器に入れた液体を温めたときに起こる上下位置の温度差を解消でき、また、上方の暖まり過ぎにおける液体の品質の劣化を防ぎ、液体全体が同温度で上昇していくようになるので、温度を把握し易く、目的の温度に温めることができる。特に、かき混ぜながら熱してなめらかさを出す粉末スープ等には最適で、電子レンジから出した後、混ぜるとダマになるような失敗も防げるという発明が開示されている。

特開２００２−２０６７４９

このように、特許文献１は、電子レンジの中で行う加熱に対して人手を使用することなく、コップ等の縦長の容器に入れた液体の位置に応じた温度差が発生しないようにしている。このとき、特許文献１はマドラーの容器内に入れた水が沸騰して蒸気を発生することから、その蒸気がノズルから勢い良く出て軸を回転させるので、軸の先端に配設されているスクリューが回転し、コップ内の液体を撹拌し、コップ内の液体の上下位置の温度差をなくすことになる。

ところが、コップ内の液体とマドラーの容器内に入れた水の抵抗、誘電率等の負荷の大小によって電子レンジの出力分担（負荷）が決定されるから、スクリューが回転するまでの時間差が生じる。また、コップ内の液体とマドラーの容器内に入れた水の負荷の違いにより、電子レンジが稼働していても、マドラーの容器のノズルから水蒸気が噴出しなくなる場合も生じる。また、マドラー容器のノズルから水蒸気を噴出させる場合、マドラー容器の湯温を９５℃以上に上げる必要があり、５０〜９０℃の熱湯の温度では回転が生じない。また、電子レンジ内がマドラー容器のノズルから湯を噴出させると、電子レンジ内の空気及び水蒸気等の誘電体のｔａｎδが変化し電子レンジによる加熱時間が安定しないという問題もある。
また、特許文献１の発明は、電子レンジによる加熱が前提となっているが、インスタント食品のように、粉体と熱湯とを撹拌するとき、コップ内の液体とマドラーの容器内の液体を撹拌すれば、省エネ的な対応が可能となる。

そこで、本発明は、かかる従来の問題点を解消し、供給する必要量の熱湯によって収容容器内の撹拌を行い、しかも、外部から前記撹拌に要するエネルギの供給を行うことのない流体撹拌装置の提供を課題とするものである。

請求項１の発明にかかる流体撹拌装置の基体部は、液体を収容自在な収容容器の開口端に載置される。また、撹拌部は前記収容容器に収容され、垂直軸を中心に液体中で回転自在に設定される。そして、ロッド部は前記撹拌部を前記垂直軸中心に回転させる連結手段で、前記撹拌部の中心に機械的に接続され、前記ロッド部の前記垂直軸中心の円の接線方向に供給する流体によって前記ロッド部が前記垂直軸中心に回転する回転力を得る前記ロッド部と機械的に接続され、回転自在に前記基体部に取付けられた羽根車部の回転羽根と、上部の開口面積が広く、前記羽根車部の回転羽根に流体を衝突させる噴射口の開口面積を狭くし、前記羽根車部の回転力を得る流体流を供給する流体供給部を具備するものである。
ここで、上記基体部は、液体を収容自在な収容容器の開口端に載置されるもので、密着する構造としてもよいし、接合する構造としてもよい。一般的には、２色成形により、収容容器の開口端側に位置する合成樹脂を軟質系で、その反対側を硬質系で形成している。勿論、軟質系としてはエラストマーとすることもできる。勿論、単一の樹脂で形成してもよい。
また、液体を収容自在な収容容器の開口端に基体部が載置されるから、車両の運転中に交差点で停止したとき、流体撹拌装置をセットすれば、走行中に車両が揺れても収容された液体が漏れたり、こぼれたりしない。
上記撹拌部は、前記収容容器に収容され、垂直軸を中心に液体中で垂直軸を中心として回転するもので、垂直軸からの撹拌する端部までの距離は、所望の撹拌ができる程度であって、それよりも長くしないのが望ましい。

そして、上記ロッド部は、前記撹拌部を前記垂直軸中心に回転させるべく、前記撹拌部の中心に機械的に接続されたものであり、特別な事例を除き、当該ロッド部と前記撹拌部とは当該ロッド部の周りを前記撹拌部が回動しないように固着されている。ここで特別な事例とは、前記ロッド部に対して前記撹拌部を回動自在に接続し、前記撹拌部の温度上昇で、前記ロッド部に形成されている複数の条の螺旋によって前記撹拌部を回動させながら上昇させることもできる。
更に、上記羽根車部の回転羽根は、前記ロッド部の前記垂直軸中心の円の接線方向に供給する流体によって前記ロッド部が前記垂直軸中心に回転する回転力を得て、前記ロッド部と機械的に接続され、回転自在に前記基体部に取付けられている。この羽根車部の一枚の回転羽根と流体の供給は、流体が垂直に衝突するように構成されている。
更にまた、上記流体供給部は、上部開口面積が広く、前記羽根車部の回転羽根に対して流体を衝突させる噴射口の開口面積を狭くし、前記羽根車部の回転力を得る流体流を供給するものである。ここで、上部開口面積が広く、前記羽根車部の回転羽根に対して流体を衝突させる噴射口の開口面積を狭くとは、流体を注ぎ易くする構造であり、好ましくはロート状に開口側が広い面積であればよい。

請求項２の発明にかかる流体撹拌装置の前記垂直軸を中心に液体中で回転する撹拌部は、前記羽根車部の回転羽根と機械的に接続された前記ロッド部が、前記ロッド部の外周に形成されたボールネジにより、回転と上昇を同時に行わせたものである。
ここで、前記ロッド部の外周にボールネジを形成し、それを前記羽根車部によって回転させると、前記羽根車部が最初は前記ロッド部の先端の接触抵抗により、一体となって回転する。しかし、前記ロッド部の先端の前記撹拌部は、その温度上昇によって接触抵抗が低下し、前記ロッド部の外周に形成されているボールネジに従って回転しながら上下移動する。

請求項３の発明にかかる流体撹拌装置の前記垂直軸を中心に液体中で回転する撹拌部は、前記羽根車部の回転羽根と機械的に接続された前記ロッド部が、前記ロッド部の外周に形成された長さ方向の溝により、回転及び上昇・下降を自在としたものである。
ここで、前記ロッド部の外周に形成された長さ方向の溝とは、前記羽根車部の回転羽根との間に回転自在で、そこにスリップが生じないように嵌合させ、前記ロッド部の上下動によって前記撹拌部が回転しながらも、上昇・下降を自在としたものである。

請求項４の発明にかかる流体撹拌装置の前記撹拌部と前記羽根車部の回転羽根との前記ロッド部からの距離は、前記撹拌部が前記羽根車部の回転羽根の長さ以下に形成したものである。
ここで、前記撹拌部と前記ロッド部からの距離、前記羽根車部の回転羽根と前記ロッド部からの距離は、前記撹拌部の長さが短く、前記羽根車部の回転羽根の長さ以下に設定したものである。

請求項１の流体撹拌装置は、液体を収容できる収容容器の開口端に全体装置のベースとなる基体部を載置する。前記収容容器に収容された撹拌部は、ロッド部に機械的に接続されており、前記ロッド部の垂直軸を中心に液体中で回転自在である。また、前記撹拌部に接続された前記ロッド部は、前記ロッド部の上部が羽根車部の回転羽根に取付けられており、そして、前記羽根車部の回転羽根はその回転円の接線方向に流体が供給される。このとき、前記羽根車部の回転力を得る流体は、上部の開口面積が広い流体供給部から供給され、前記羽根車部の回転羽根に対して開口面積を狭くした噴射口から突出する流体を衝突させ、前記羽根車部の回転を前記ロッド部に接続された収容容器に収容された前記撹拌部に伝達され、液体中で前記撹拌部が回転し、撹拌を行う。
したがって、前記収容容器にインスタントコーヒー、ココア等の粉体と熱湯とを前記撹拌部で撹拌し、粉体等を所望の混ざり具合とすることができる。特に、前記羽根車部の回転羽根の回転力を得る流体として、上部開口面積が広い流体供給部から、前記羽根車部の回転羽根に対して開口面積を狭くし、噴射口から突出する流体を衝突させているから、前記撹拌部が逆転することなく特定方向に回転し、前記収容容器の内容物を撹拌できる。

請求項２の流体撹拌装置において、前記羽根車部の回転羽根と機械的に接続された前記ロッド部は、前記ロッド部の外周に形成されたボールネジにより、撹拌部は回転と上昇を前記ロッドの回転によって行わせるものであるから、請求項１に記載の効果に加えて、前記撹拌部は同一の深さの撹拌に留まることなく、収容容器の底部から上方向の撹拌を行うことができる。これによって、広い範囲の撹拌を行わせることができる。また、前記ロッド部の外周に形成されたボールネジと前記羽根車部の軸孔の接触抵抗によって、初期に前記ロッド部が一体となって回転し、その後、撹拌部を移動させることができる。

請求項３の流体撹拌装置の前記垂直軸を中心に液体中で回転する撹拌部は、前記羽根車部の回転羽根と機械的に接続された前記ロッド部が、前記ロッド部の外周に形成された長さ方向の溝により、撹拌部の回転及び撹拌部の上昇・下降を自在としたものであるから、請求項１に記載の効果に加えて、前記ロッド部の外周に形成された長さ方向の溝と嵌合する前記羽根車部の回転羽根の軸は、前記ロッド部の長さ方向のみに摺動自在であるから、必要に応じて人為的に上昇・下降を自在に行うことができる。この上昇・下降は撹拌部の位置の設定として使用することができる。

請求項４の流体撹拌装置の前記撹拌部と前記羽根車部の回転羽根との前記ロッド部からの距離は、前記撹拌部が前記羽根車部の回転羽根以下に小さく形成したものであるから、請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の効果に加えて、前記撹拌部が前記羽根車部の回転羽根の長さ以下に形成したものであるから、前記羽根車部の力のモーメントが大きくなり、前記撹拌部が前記羽根車部よりも小さいから、前記撹拌部は前記羽根車部の回転羽根の制御に従い、何倍かの力のモーメントで前記撹拌部の回転を行うことができる。

図１は本発明の実施の形態の流体撹拌装置の全体の断面図である。図２は本発明の実施の形態の流体撹拌装置における撹拌部及び羽根車部及びロッド部の斜視図である。図３は本発明の実施の形態の流体撹拌装置におけるロッド部付の撹拌部及び収容容器の斜視図である。図４は本発明の実施の形態の流体撹拌装置における羽根車部及びロッド部の要部断面図である。図５は本発明の実施の形態の流体撹拌装置における受材の平面図である。図６は本発明の実施の形態の流体撹拌装置における上下動を行うロッド部の要部断面図である。図７は本発明の実施の形態の流体撹拌装置におけるロッド部で、(ａ)は撹拌部の自動回動を行う場合の斜視図、(ｂ)は撹拌部の温度上昇により自動回動及び上下動を行う場合の要部断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。なお、実施の形態において、図示の同一記号及び同一符号は、同一または相当する機能部分であるから、ここではその重複する説明を省略する。

［実施の形態］
湯等の液体を収容自在なコップ、マグカップ、コーヒーカップ、ティーカップ等の収容容器１は、ガラス、金属、陶磁器等で形成されているものでも、他の材料からなるものでもよい。本実施の形態では、ガラス製のコップの事例で説明するが、通常、ステンレス製のマグカップ等、底の面積が広い自立安定性の高いものが使用される。

収容容器１の開口端１ａには、本実施の形態の流体撹拌装置を構成する本体の基本部分となる基体部１０が載置される。基体部１０は合成樹脂で形成されており、収容容器１の開口端１ａと接触する位置は、軟質合成樹脂で形成され、それ以外は硬質合成樹脂で形成されている。詳しくは、収容容器１の開口端１ａと接触する位置は、特定サイズのみに適合しないで各種の寸法に適合するフリーサイズとすべくテーパとしている。このテーパにすることにより、収容容器１の開口端１ａと密に接触し、液漏れがない。勿論、本発明を実施する場合には、マグカップ等の専用の収容容器１とすることもできる。

収容容器１に収容される撹拌部２０は、垂直軸を中心に液体中で水平に回転する撹拌機能を有す。撹拌部２０は、中心でロッド部３０と接続される中心部材とその周囲にコ字状に９０度または４５度または３０度毎に配設した撹拌部材２１を有している。撹拌部材２１は同一形状としてもよいが、撹拌部２０の中心からの距離を幾つかに分けて設けるのが望ましい。撹拌部２０のバランスからすると２種類、３種類の長さの組み合わせが望ましい。撹拌部２０の中心からの距離を幾つかに分けて設けると、撹拌時に撹拌部２０の中心から特定の距離の撹拌のみが行われるのではなく、広い範囲の撹拌が可能となる。また、負荷の大きさは、それらの平均値となり、効率の良い撹拌が可能となる。

撹拌部２０を垂直軸中心に回転させるロッド部３０は、撹拌部２０の中心に機械的に接続される。このロッド部３０は、後述する羽根車部４０の回転を撹拌部２０に伝えるものであり、本実施の形態においては中実丸棒である。そのロッド部３０の下端は、尖軸になっており、収容容器１の底面には当接してもピボットとなるようにしている。勿論、半球状態としてもよい。ロッド部３０の下端から２〜１０ｍｍの範囲で撹拌部２０の下端が位置するようになっている。なお、撹拌部２０の上下幅は、２０〜４０ｍｍであるが、厳格にこの数値内を維持すべきものではない。

ロッド部３０の上部には、回転羽根４１を有する羽根車部４０が配設されている。羽根車部４０の回転羽根４１は、ロッド部３０の垂直軸中心に描いた円の接線方向に供給する流体によってロッド部３０の垂直軸中心に回転する回転力を得るもので、ロッド部３０と機械的に接続され、回転自在に基体部１０に取付けられている。ここで、詳しくは、羽根車部４０は複数の羽根を有していて、本実施の形態では３０度毎に回転羽根４１が計１２枚有しており、羽根車部４０の中心はスラスト軸受４３を収納する円筒軸４２となっており、円筒軸４２にはスラスト軸受４３が配設され、羽根車部４０の回転羽根４１の回転を自在としている。スラスト軸受４３は回転羽根４１の荷重が加わっても、回転羽根４１の回転がスムーズに行われるように回転羽根４１を受材４４で受けている。

羽根車部４０の計１２枚の回転羽根４１は、その受面が後述する流体供給部５０の噴射口５１からの液体流が面に直角に衝突するように各回転羽根４１の形状を決定している。羽根車部４０はスラスト軸受４３でその荷重を受けている。即ち、羽根車部４０に配設したスラスト軸受４３は、下部を受材４４で受けている。図１に示す受材４４は、扇型の開口を有するリング状の外環４４ａと円筒軸４２の間は複数本の接続体４４ｂによって繋がっている。
このように受材４４の開口は、流体供給部５０から供給された熱湯が下に落下しやすく、また、スラスト軸受４３を所定の位置に固着するように保持力を加えている。本実施の形態では、受材４４の外周に螺合するネジ４４ｃを形成し、そのネジ４４ｃによって締め付けられているが、本発明を実施する場合には、基体部１０または流体供給部５０に接着剤で接合してもよい。
なお、本実施の形態の回転羽根４１、回転羽根４１の中心の円筒軸４２、そこに収容されるスラスト軸受４３、スラスト軸受４３の下部を受ける受材４４は、羽根車部４０を構成している。

羽根車部４０の上部には、上部の開口面積が広く、羽根車部４０の回転羽根４１に対して流体を衝突させる噴射口５１の開口面積を狭くし、羽根車部４０の回転力を得る流体を供給する流体供給部５０が配設されている。流体供給部５０はその上部の開口面積は注ぎ口としての開口面積を広くとっている。また、羽根車部４０の回転羽根４１に衝突させる噴射口５１は、流体供給部５０に収容された流体の速度が得られるようにその開口を決めている。通常、流体供給部５０は注ぎ口として及び噴射口５１からの噴射速度を速くするものであり、貯蔵用タンクとして機能するものではない。

流体供給部５０の噴射口５１は、流体供給部５０の最下部に設けられており、しかも、羽根車部４０の回転羽根４１の半径方向の伸びに対して垂直に衝突するような位置であり、羽根車部４０の回転羽根４１の面の最外周位置に配設されている。羽根車部４０から見れば、羽根車部４０の回転羽根４１に対して流体を衝突させる噴射口５１は、羽根車部４０の回転力を得る流体流を羽根車部４０の回転羽根４１が描く円に対して流体を接線方向に供給している。回転羽根４１の最外周は、機械的強度を確保するために環状リング４１ａを形成している。したがって、羽根車部４０の回転羽根４１に対して流体を衝突させる噴射口５１は、外周の環状リング４１ａの内径内に配設される。
この羽根車部４０の回転羽根４１に対する流体を衝突させる噴射口５１の位置は、羽根車部４０の中心から距離Ｌ_４だけ離れているとすると、撹拌部２０の撹拌部材２１の平均位置Ｌ_２との関係が、Ｌ_４≧Ｌ_２としている。

前記Ｌ_４≧Ｌ_２は、力のモーメントが羽根車部４０側を大きく、また、撹拌部２０側が小さく設定され、撹拌部２０と羽根車部４０の回転羽根４１との回転がスムーズになるように設定されている。スラスト軸受４３もその意味で接触抵抗を大きくしたくないので、摩擦抵抗の少ないものを使用している。
しかし、羽根車部４０側の力のモーメントが大きいのが望ましいことから、羽根車部４０に対する流体を衝突させる噴射口５１の位置は、羽根車部４０の回転羽根４１の中心から最大距離（半径）だけ離れ、羽根車部４０の中心から離れる距離Ｌ_４を大きくするのが望ましい。

羽根車部４０の中央に配設したスラスト軸受４３は、その底面を受材４４で保持しているが、スラスト軸受４３の内側は、中央にロッド部３０が通過している。ロッド部３０と羽根車部４０との関係は、図２に示すように、ロッド部３０が羽根車部４０の回転をそのまま伝える接続であればよい。
また、図４に示す変形例のように、ロッド部３０が断面三角柱状に形成された棒材(断面三角柱状以上の角数に形成された棒材であればよい)である場合には、クッション性のあるゴム製または合成樹脂製のブッシュ４５ａを介してロッド部３０と羽根車部４０とを接続している。ブッシュ４５ａにより回転力を羽根車部４０からロッド部３０に伝えることができる。しかし、ロッド部３０の長さ方向に押したり、引いたりすれば、それに伴って、ロッド部３０の尖軸位置が収容容器１の底面に当接しないようにできる。また、その位置も任意に変動させることができる。更に、上下動の撹拌を行うこともできる。
即ち、ブッシュ４５ａはスラスト軸受４３の内径が円であり、ロッド部３０を丸棒とすれば、特定の位置で撹拌する機能とすることができる。また、スラスト軸受４３の内径との間に僅かな滑りを生じさせることにより、ロッド部３０の上下動もできる。

また、図５及び図６、図７(ａ)に示すように、ロッド部３０ａ、ロッド部３０ｂの周囲にその長さ方向の溝を形成することにより、ロッド部３０と回転羽根４１との相対回転は不可能であるが、上下動はスムーズに移動を行う構成とすることができる。
更に、図７(ａ)及び図７(ｂ)に示すロッド部３０ｂまたはロッド部３０ｃの周囲の長さ方向の線状を２０〜５０ｍｍで１回転の螺旋とし、ブッシュ４５を金属または合成樹脂とすることにより、液体中で回転する撹拌部２０とすることができる。即ち、ロッド部３０ａまたはロッド部３０ｂ、ロッド部３０ｃの外周に形成された長さ方向の溝は、ブッシュ４５ａまたはブッシュ４５ｂとの間に上下動自在に嵌合すると、撹拌部２０が回転しながらも、上昇・下降を自在とすることができる。

この機構は、羽根車部４０と機械的に接続されたロッド部３０との関係以外にも、ロッド部３０ｂ、ロッド部３０ｃと撹拌部２０との間に図７に示す機能を持たせることができる。
例えば、ロッド部３０の外周に形成された長さ方向の溝または図７(ａ)に示す多角形の棒鋼を使用することにより、撹拌部２０の上昇・下降を自在とするロッド部３０ｂ、ロッド部３０ｃとすることもできる。
また、図７(ｂ)のように、２条以上の複数条ボールネジをロッド部３０ｃとし、そのロッド部３０ｃに撹拌部２０を噛み合わせ、撹拌部２０の温度上昇により、両者間の一体性が低下したとき、ロッド部３０ｃの外周に形成された長さ方向の螺旋と嵌合する撹拌部２０は、ロッド部３０ｃの長さ方向に摺動自在であり、かつ、回転しての移動が可能となる。
即ち、羽根車部４０の回転羽根４１と機械的に接続されたロッド部３０，３０ａ，３０ｂ、ロッド部３０ｃは、ロッド部３０ｃの外周に形成された２条以上の複数条ボールネジにより、撹拌部２０は回転と上昇をロッド部３０ｂの回転によって行わせるから、撹拌部２０は同一の深さの撹拌に留まることなく、収容容器１の底部から上方向の撹拌を行うことができる。これによって、広い範囲の撹拌を行わせることができる。また、ロッド部３０ｃの外周に形成された２条以上の複数条ボールネジと羽根車部４０の軸孔の接触抵抗によって、初期にロッド部３０ｃが一体となって回転し、その後、撹拌部２０を移動させることができる。特に、ロッド部３０ｃを複数条としてものは、複数条ボールネジと撹拌部２０の力のバランスがとれているので、自己回転が自在である。

羽根車部４０は流体供給部５０に対して回動自在に配設されるが、基体部１０の開口端１ａに載置される位置を除き、基体部１０は硬質合成樹脂からなるので基体部１０に配設してもよい。即ち、羽根車部４０は上側に位置する流体供給部５０の下部にあり、また、基体部１０の上部位置にあるから、羽根車部４０は流体供給部５０と基体部１０の何れに一体化してもよい。
そもそも、基体部１０と羽根車部４０と流体供給部５０は、羽根車部４０が回転自在に配設される他は、硬質合成樹脂で一体成型してもよいし、接着剤で接着してもよい。また、機械的に接続してもよい。

次に、本実施の形態の流体撹拌装置の動作について説明する。
まず、本実施の形態の流体撹拌装置は、液体を収容する収容容器１の開口端１ａに基体部１０を載置する。このとき、基体部１０側は下側が細いテーパとなっているから、収容容器１の開口端１ａに嵌合し、密に接合される。この状態で熱湯を供給すると、収容容器１と基体部１０との間に圧力を逃がす隙間がなくなるので、通常、基体部１０側に図３に示すリーク路１１を形成し、圧力上昇を抑えている。なお、リーク路１１を形成しなかったとしても、ロッド部３０の周囲から排出することができる。
特に、液体を収容自在な収容容器１の開口端１ａに基体部１０が載置されるから、車両の運転中に交差点で停止したとき、流体撹拌装置をセットすれば、走行中に車両が揺れても収容された液体が漏れたり、こぼれたりしない。勿論、本発明を実施する場合には、基体部１０は収容容器１を保持する形態であればよい。

ここで、流体供給部５０から熱湯を供給すると、噴射口５１から熱湯が噴射する。噴射口５１から噴射する熱湯は、羽根車部４０の回転羽根４１に衝突するから、羽根車部４０は回転を開始し、そして、回転速度を上昇させる。羽根車部４０はスラスト軸受４３によってロッド部３０側の負荷を軽減しているから、羽根車部４０で発生した回転エネルギはロッド部３０を介して撹拌部２０の回転として伝えられる。撹拌部２０は羽根車部４０で発生した回転エネルギを用いて撹拌される。

即ち、収容容器１に収容された撹拌部２０は、ロッド部３０に機械的に接続されており、ロッド部３０の垂直軸を中心に液体中で回転自在である。また、撹拌部２０に接続されたロッド部３０は、ロッド部３０の上部が羽根車部４０の回転羽根４１に取付けられており、そして、羽根車部４０の回転羽根４１はその接線方向に流体が供給されている。したがって、羽根車部４０で発生した回転エネルギはロッド部３０を介して撹拌部２０の回転として伝えられ、撹拌部２０は羽根車部４０の回転羽根４１で発生した回転エネルギを用いて撹拌部材２１で撹拌される。

このとき、羽根車部４０の回転羽根４１の回転力を得る熱湯等の流体は、上部の開口面積が広い流体供給部５０から供給されているから、仮に、湯沸しのやかんから直接熱湯を供給しても、或いは魔法瓶、ステンレスポット等の保温ポットまたは湯沸しポットから熱湯を供給する場合でも、熱湯を受けやすいから流体供給部５０から熱湯を漏らすことがない。
また、羽根車部４０の回転羽根４１に対して開口面積を狭くした噴射口５１から突出する流体を衝突させるように、流体供給部５０から供給した熱湯の速度及び位置エネルギを出しやすくしているので、効率よくその運動エネルギを使用できる。

羽根車部４０の回転羽根４１の回転はロッド部３０に接続された収容容器１に収容された撹拌部２０に伝達し、熱湯等の液体中で撹拌部２０が回転し、熱湯中の粉体等との撹拌を行うものであり、必ずしも、粉体と熱湯の組み合わせが必要なものではなく、熱湯または冷水、粉体、粒体の組み合わせ、または両者の中の１種類とすることができる。また、インスタント味噌汁のように具が入っているか、いないかも問うものではない。
また、撹拌する対象は撹拌部２０の形状によっても特性が異なるから、撹拌部材２１は、枠状のもの、或いはフォーク状のもの、板状のもの、スクリュー状のものとすることができる。

このように、収容容器１にインスタントコーヒー、ココア等の粉体と熱湯とを撹拌部２０で撹拌し粉体と熱湯等を所望の混ざり具合とすることができる。特に、羽根車部４０の回転羽根４１の回転力を得る流体として、上部の開口面積が広い流体供給部５０から、羽根車部４０の回転羽根４１に対して開口面積を狭くし、噴射口５１から流体を衝突させているから、撹拌部２０が逆転することなく特定方向に回転し、収容容器１の内容物を撹拌できる。

以上のように、本実施の形態の流体撹拌装置は、液体を収容自在な収容容器１の開口端１ａを保持し、開口端１ａに載置される基体部１０と、収容容器１に収容され、垂直軸を中心に液体中で水平に回転する撹拌部２０と、撹拌部２０を垂直軸中心に回転させるべく、撹拌部２０の中心に機械的に接続されたロッド部３０と、ロッド部３０の垂直軸中心の円の接線方向に供給する流体によってロッド部３０が垂直軸中心に回転する回転力を得るロッド部３０と機械的に接続され、回転自在に基体部１０に取付けられた羽根車部４０と、上部の開口面積が広く、羽根車部４０の回転羽根４１に対して流体を衝突させる噴射口５１の開口面積を狭くし、羽根車部４０の回転力を得る流体流を供給する流体供給部５０を具備する。

本実施の形態の流体撹拌装置は、液体を収容できる収容容器１の開口端１ａにベースとなる基体部１０を載置する。収容容器１に収容された撹拌部２０は、ロッド部３０に機械的に接続されており、ロッド部３０の垂直軸を中心に液体中で回転自在である。また、撹拌部２０に接続されたロッド部３０は、ロッド部３０の上部が羽根車部４０に取付けられており、そして、羽根車部４０はその接線方向に流体が供給される。このとき、羽根車部４０の回転力を得る流体は、上部の開口面積が広い流体供給部５０から供給され、羽根車部４０の回転羽根４１に対して開口面積を狭くした噴射口５１から突出する流体を衝突させ、羽根車部４０の回転をロッド部３０に接続された収容容器１に収容された撹拌部２０に伝達され、液体中で撹拌部２０が回転し、撹拌を行う。

したがって、収容容器１にインスタントコーヒー、ココア等の粉体と熱湯とを撹拌部２０で撹拌し粉体等を所望の混ざり具合とすることができる。特に、羽根車部４０の回転羽根４１の回転力を得る流体として、上部の開口面積が広い流体供給部５０から、羽根車部４０の回転羽根４１に対して開口面積を狭くし、噴射口５１から突出する流体を衝突させているから、撹拌部２０が逆転することなく特定方向に回転し、収容容器１０の内容物を撹拌できる。また、撹拌部２０で撹拌に使用する回転羽根４１は、本実施の形態のように開口したものに限定されるものではなく、板状のもの、コイル状のもの、枠型のもの等を任意に選択できる。

そして、本実施の形態の流体撹拌装置は、例えば、垂直軸を中心に液体中で回転する撹拌部２０は、羽根車部４０と機械的に接続されたロッド部３０が、ロッド部３０の外周に形成されたボールネジにより、回転と上昇を同時に行わせる実施の形態として構成することができる。
このような実施の形態の流体撹拌装置は、図７(ｂ)の要部の断面図に示すように、羽根車部４０と機械的に接続されたロッド部３０ｃは、ロッド部３０ｃの外周に形成されたボールネジにより、回転と上昇を同時に行わせることができる。但し、撹拌部２０のボールネジに対する回転と、ロッド部３０ｃの外周の摺動抵抗が大きく、上昇開始する条件設定が難しい。しかし、この種の実施の形態では、撹拌部２０は同一の深さの撹拌に留まることなく、収容容器１の底部から上方向の撹拌を行うことができる。これによって、広い範囲の撹拌を行わせることができる。また、初期にロッド部３０ｃの外周に形成されたボールネジと羽根車部４０の接触抵抗によって機能させることができる。特に、撹拌部２０のボールネジに対する回転でロッド部３０ｃの外周の摺動抵抗を小さくして、上昇開始するタイミングが、熱等の供給の終わりに近いから、全体の撹拌が良好に行える。

また、本実施の形態の他の実施の形態としては、ロッド部３０を中心に液体中で回転する撹拌部２０は、羽根車部４０と機械的に接続されたロッド部３０ｂが、図７(ａ)の要部の斜視図に示すように、ロッド部３０ｂの外周に形成された長さ方向の溝により、手動によって撹拌部２０の上昇・下降を自在とすることもできる。このときのロッド部３０ｂの断面形状は円以外であればよい。
本実施の形態の流体撹拌装置の垂直軸を中心に液体中で回転する撹拌部２０は、羽根車部４０と機械的に接続されたロッド部３０ｃが、ロッド部３０ｃの外周に形成された長さ方向の溝により、回転及び上昇・下降を自在としたものであるから、ロッド部３０ｃの外周に形成された長さ方向の溝と嵌合する羽根車部４０の軸は、ロッド部３０ｃの長さ方向のみに摺動自在であるから、必要に応じて人為的に上昇・下降を自在に行うことができる。

本実施の形態の流体撹拌装置は、撹拌部２０と羽根車部４０とのロッド部３０からの距離は、撹拌部２０が羽根車４０よりも小さく形成したものである。
したがって、本実施の形態の流体撹拌装置の撹拌部２０と羽根車部４０とのロッド部３０の中心からの距離は、撹拌部２０の距離Ｌ_２が羽根車部４０の距離Ｌ_４よりも短く形成したものであるから、羽根車部４０に与える力のモーメントが大きくなり、撹拌部２０の距離Ｌ_２が羽根車部４０の距離Ｌ_４よりも短いから、撹拌部２０は羽根車部４０の制御に従い、何倍かの力のモーメントで撹拌部２０の回転を行うことができる。

本実施の形態の流体撹拌装置は、液体を収容自在な収容容器１の開口端１ａに載置される基体部１０と、回転自在に基体部１０に取付けられた羽根車部４０の回転羽根４１と、
上部の開口面積が広く、羽根車部４０の回転羽根４１に対して流体を衝突させる噴射口５１の開口面積を狭くし、羽根車部４０の回転力を得る流体流を供給する流体供給部５０は、基体部１０及び羽根車部４０及び流体供給部５０は一体成形することができるし、また、基体部１０及び羽根車部４０と、流体供給部５０または基体部１０と羽根車部４０及び流体供給部５０との２部材として構成することもできる。

本実施の形態の流体撹拌装置の液体を収容自在な収容容器１の開口端１ａに載置される基体部１０は、特定の収容容器１を専用とする場合には、その形態に合致した構造とすることができる。また、実施の形態では、軟質合成樹脂と硬質合成樹脂を区別して使用しているが、本発明を実施する場合にはそれらを区別なく使用してもよい。
また、収容容器１に収容され、垂直軸を中心に液体中で水平に回転する撹拌部２０についても、撹拌対象に合致した特性の撹拌部材２１のステンレススチール等の金属、合成樹脂等の材料及び形状とすることができる。

そして、撹拌部２０を垂直軸中心に回転させるべく、撹拌部２０の中心に機械的に接続されたロッド部３０も、金属、合成樹脂等の材料及び形状を任意に設定できる。
更に、本実施の形態の流体撹拌装置において、ロッド部３０の垂直軸中心の円の接線方向に供給する流体によってロッド部３０が垂直軸中心に回転する回転力を得るロッド部３０と機械的に接続され、回転自在に基体部１０に取付けられた羽根車部４０は、ロッド部３０に効率よく回転力を与えるものであり、回転自在に基体部１０または流体供給部５０に取付けられたものであればよい。
更にまた、上部の開口面積が広く、羽根車部４０の回転羽根４１に対して流体を衝突させる噴射口５１の開口面積を狭くし、羽根車部４０の回転力を得る流体流を供給する流体供給部５０は、注ぐ流体を捕集し易く、噴射口５１のでは噴出速度を上げるように構成されるものであればよい。

上記実施の形態で使用した基体部１０は、液体を収容自在な収容容器１の開口端１ａに載置される構成で説明した。特に、車両等に持ち込んだ場合には、交差点での停車時間にポット等から熱湯を供給するだけでインスタントコーヒー、ココア、スープ等を作り、それを飲むことができるので利便性がある。
しかし、基本的な基体部１０の構成は、液体を収容自在な収容容器１を保持しておれば間違いのない動作が期待できる。しかし、車両にあっては開口端１ａに載置した方が、熱湯がこぼれるという事態が生じないというメリットがある。
また、ロッド部３０は、ロッド自体を中実としているが、中空のものの使用も可能である。中空のものは機械的強度から金属となる可能性が高いが、合成樹脂では中実であっても湾曲する可能性があるので、その断面形状を熱力学的に安定させる必要がある。

１収容容器
１ａ開口端
１０基体部
２０撹拌部
２１撹拌部材
３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃロッド部
４０羽根車部
４１回転羽根
４２円筒軸
４３スラスト軸受
４４受材
４５ａ，４５ｂブッシュ
５０流体供給部
５１噴射口

Claims

液体を収容自在な収容容器の開口端に載置される基体部と、
前記収容容器に収容され、垂直軸を中心に液体中で水平に回転する撹拌部と、
前記撹拌部を前記垂直軸中心に回転させるべく、前記撹拌部の中心に機械的に接続されたロッド部と、
前記ロッド部の前記垂直軸中心の円の接線方向に供給する流体によって前記ロッド部が前記垂直軸中心に回転する回転力を得る前記ロッド部と機械的に接続され、回転自在に前記基体部に取付けられた回転羽根を有する羽根車部と、
上部の開口面積が広く、前記羽根車部の回転羽根に対して流体を衝突させる噴射口の開口面積を狭くし、前記回転羽根の回転力を得る流体を供給する流体供給部と
を具備することを特徴とする流体撹拌装置。
前記垂直軸を中心に液体中で回転する撹拌部は、前記羽根車部の回転羽根と機械的に接続された前記ロッド部が、前記ロッド部の外周に形成されたボールネジにより、回転と上昇を同時に行わせたことを特徴とする請求項１に記載の流体撹拌装置。
前記垂直軸を中心に液体中で回転する撹拌部は、前記羽根車部の回転羽根と機械的に接続された前記ロッド部が、前記ロッド部の外周に形成された長さ方向の溝により、回転及び上昇・下降を自在としたことを特徴とする請求項１に記載の流体撹拌装置。
前記撹拌部と前記回転羽根との前記ロッド部からの最大距離は、前記撹拌部が前記回転羽根以下に形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の流体撹拌装置。