JP6697632B2 - 交差する撹拌ブレードを有し、対称的及び同一方向に回転可能な２つの回転シャフトからなるスターラ、及び撹拌方法 - Google Patents

Description

本発明は、小麦粉および肉などの原料を撹拌するためのスターラに関し、特に、交差する撹拌ブレードを有し、対称的及び同一方向に回転可能な２つの回転シャフトからなるスターラに関する。撹拌ブレードが互いに交差するように２つの回転シャフトがスターラの内側に取り付けられ、当該２つの回転シャフトは同時に対称的に回転するか同一方向に回転するように制御される。そして、撹拌された原料はスターラの側面から吐出される。

一般に、スターラは、撹拌タンク内に取付けられ、撹拌ブレードを有する１対の回転シャフトを含む。撹拌ブレードは、所定の間隔で固定され、互いにシフトされて配置され、回転シャフトが互いに反対方向に回転されるに従い、原料が混合及び撹拌される。

スターラは、回転シャフトの取付け方法によって、交差型の撹拌ブレードを有するスターラ及び非交差型の撹拌ブレードを有するスターラに分類される。

図１ａは、交差型の撹拌ブレードを有するスターラの先行技術を示す概略図である。撹拌ブレード６を有する回転シャフト５は撹拌タンク１の中心の軸に沿って結合され、撹拌タンク１の外側に突き出ている回転シャフト５はベアリング（図示せず）で支えられている。この交差型の撹拌ブレードによれば、撹拌ブレード６はハッチングされた部分で互いに重なるように回転され、原料が撹拌及び混合される。

加えて、回転シャフト５の各々の一端は駆動装置４に接続され、回転シャフト５および撹拌ブレード６が駆動装置４の動作によって回転されることによって、回転シャフト５および撹拌ブレード６が渦巻きフロー又は上下の循環フローを生成しつつ撹拌タンク１内の原料を撹拌及び混合する。

交差型の撹拌ブレードを有するスターラによって、原料は、初期には供給される原料の特有の重さに応じて撹拌タンク１内において不均一に混合された状態が維持され、その後、長い時間混合された結果、一様に混合される。

更に撹拌及び混合動作を改善するため、２つの回転シャフト５、及び混合タンク１内で互いに交差しつつ回転する撹拌ブレード６を有するスターラが開発され、使用されてきた。

しかし、交差している撹拌ブレード６が、回転の間の交差によって互いに衝突するのを防止するため、従来技術のスターラは、駆動源としてのモータと、駆動ギアおよび被駆動ギアにより結合された２つの回転シャフト５からなる単一回転駆動源を有する。当該２つの回転シャフト５は、順方向及び逆方向に回転するとともに、対称方向に回転することが可能であり、これによって混合効果を最大にする（当該対称方向は、２つの回転シャフト５の回転方向が互いに逆方向であることを意味し、同一方向は、２つの回転シャフト５の回転方向が同じ方向であることを意味し、当該順方向は、図面において、左の回転シャフトの時計回りの方向及び右の回転シャフトの反時計回りの方向を意味する。）。

交差型の撹拌ブレードを有するスターラは、その交差の結果として、短時間以内に均一な混合効果が得られるという効果があり、原料（ペースト）の製造時間を短くし、原料の疲労（fatigue）度を低減し、高品質の原料を提供することができる。

しかし、反対方向に回転している２つの回転シャフト５は、撹拌ブレード６が互いにねじれた（twisted）角度で面する場合、原料を互いに渡すか互いに取られることが可能であるだけである。

交差する撹拌ブレード６を有する回転シャフト５に関しては、回転シャフト５のうちの１つに取り付けられた撹拌ブレード６のねじり角（twisted angle）が、もう一方に取り付けられた撹拌ブレードのねじり角の反対方向にセットされ、当該２つの回転シャフト５が対称方向に回転する場合には、当該２つの回転シャフト５に取り付けられた撹拌ブレード６が互いに干渉し、動かなくなることを防ぐために、撹拌ブレードのサイズは小さくされなければならない。したがって、撹拌ブレード６の大きさは必然的に減少されければならないので、原料の製造容量は低減し、撹拌時間はより長くなる。

加えて、交差型の撹拌ブレードを有するスターラは、回転シャフト５の方向、すなわち撹拌タンク１の側面方向に原料を移動させることができないので、原料２を撹拌タンク１の角部から引き出すことができず、図２に示すように、撹拌プロセスの実行には、撹拌タンク１のデッドゾーンの原料２が当該デッドゾーンから脱け出して、原料の動きによる摩擦によって一緒に混合される迄の長い時間がかかる。

すなわち、全原料の約９５％は短い時間に一様に混合できるが、約５％の残りの原料と約９５％の一様に混合された原料とを混合するには、約９５％の原料を混合する時間の約５倍の時間を要する。従って、交差している撹拌ブレードの効果を充分に達成するには重大な欠点がある。

加えて、交差する撹拌ブレードが対称方向のみに回転する場合、このことは交差する撹拌ブレードが軸方向の移送を行えないことを意味するから、原料が軸方向に吐出され得ない、という更なる課題を有する。

もし、撹拌ブレードの角度が、原料が対称方向の一方向に移送されるようにセットされていれば、撹拌ブレードは必然的に互いに干渉し、従って動作することができない。

したがって、交差型の撹拌ブレードを有するスターラは、撹拌タンクを覆う上部蓋の方向にのみ原料の吐出が実行されるので、混合された原料を吐出するために撹拌タンクを反転させるための反転装置（図示せず）が設けられる必要があるが、スターラの製造コストの増加および原料の吐出時間の増加という不都合な結果を招く。

図１ｂは、非交差型の撹拌ブレードを有する従来技術のスターラを示す概略図である。図１ｂを参照すると、この種のスターラの回転シャフト５は交差しないので、撹拌ブレードを対称方向または同一方向に回転することによって撹拌を実行することができるが、原料の撹拌効率は回転シャフトの非交差のために減少する。

すなわち、図１ｂに示すように、撹拌ブレード６の交差比率が０％であるので、撹拌効果は、回転して回転直径の外側で互いに接触する原料に限られるので、撹拌効果は交差撹拌ブレードの約１／２０に過ぎない。

その結果、非交差の撹拌ブレードにおいては撹拌ブレードのサイズは少さく、原料の一部を軸方向に移動させ（すなわち、原料の一部を置き去り、当該一部を移動させ）ながら撹拌を実行する。

この種のスターラは、撹拌効果を本質的に悪化させる構造を有し、反対側の回転シャフトの原料が互いに混合されない。

もちろん、非交差型の撹拌ブレードを有するこの種のスターラは、この２つの回転シャフトが互いに交差しないという利点を有し、（１）対称方向、（２）同一方向、（３）時計回り方向、（４）反時計回り方向のようなさまざまな回転方向の組合せを実現することが可能であり、非交差型の撹拌ブレードを有するスターラにおいて、原料が撹拌されずに側方の角部に原料のまま残されることを防止できる。しかし、非交差型の撹拌ブレードを有するスターラは撹拌効果が低下するという課題を有している。

しかし、前述のように、２つの回転シャフトの両者は原料を側面へ移送することができ、非交差の撹拌ブレードを有するスターラは側面を経て原料を吐出することができる。従って、図３に示すように、もし撹拌タンク１の側面に開閉される吐出カバー７が設けられ、混合が終了した原料が吐出される場合、撹拌タンク１の反転装置は必要ではなく、このスターラの製造コストは交差型の撹拌ブレードを有するスターラのそれと比較して節約することができる。

韓国特許公開公報１０−２０１１−００９１２６７号（２０１１年８月１１日発行） 韓国特許公報１０−１５２９９４８号（２０１５年６月１２日登録）

したがって、本発明は、上述の課題および従来技術における不都合を解決するためになされた。本発明は、交差型撹拌ブレードを有するスターラであって、シャフトを回転し、位置制御手段に接続された、２つのシャフトの位相角を調整できる駆動手段が設けられ、全ての非交差型撹拌ブレードの回転運動が可能とされ、交差型撹拌ブレードの方法において、２つの回転シャフトを対称方向に回転させ、また、間欠的に２つの回転シャフトを同一方向に回転させることにより、基本的な混合プロセスが実行され、これによって、撹拌タンクの側方角部の原料を引き出すことができ、全体として一様な混合がなされる、スターラを提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、２つの回転シャフトが同一方向に又は反対方向に回転される場合に、２つの回転シャフトを時計回り又は反時計回りの方向に回転させることを可能とし、撹拌が行われないデッドポイントを除去することが可能であり、撹拌されなかった原料によって生じる後工程の欠陥を低減し、撹拌効率が低い領域を最小化し、撹拌時間を低減することにある。

さらに、本発明の目的は、２つの回転シャフトを同一方向に回転し、原料を撹拌タンクの軸方向に移動させ、撹拌タンクの側面の下部に形成された開口を経て原料を吐出させることができ、これによって原料の吐出時間を低減し、同時に原料吐出の間の労働者の疲労を低減することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の一態様においては、撹拌ブレードを有する回転シャフトが、撹拌タンクの内側に取り付けられ、かつ前記撹拌ブレードの外側に設けられた駆動手段に結合され、前記撹拌ブレードは、前記回転シャフトからの力によって駆動され、対を構成し、回転の間、互いに交差及び干渉する回転半径を有する、スターラにおいて、対称に及び同一方向に回転可能で交差する撹拌ブレードを有する２つの回転シャフトを有するスターラを有し、前記回転シャフトに形成された前記撹拌ブレードを有する前記回転シャフトは、当該２つのシャフトの位相角を調整可能な駆動手段に結合され、前記駆動手段は位置制御装置に接続され、前記撹拌ブレードの相対位置が、前記回転シャフトに形成された前記撹拌ブレードが互いに干渉しないように調整されつつ原料が撹拌されることを特徴とする。

上記の目的を達成するため、本発明の一態様においては、対称に及び同一方向に回転可能で交差する撹拌ブレードを有する２つの回転シャフトを有するスターラの撹拌方法であって、一対の回転シャフトに対し、互いに平行に取り付けられ所定の間隔で形成された撹拌ブレードを有する２つのシャフトの位相角を調整する駆動手段を設け、位置制御装置によって前記回転シャフトの回転方向を制御し、原料を混合するとき、前記撹拌ブレードの位相角を７０°−１１０°又は１６０°−２００°にセットして対称方向の回転によって撹拌を実行し、次に、各設定時刻において、前記撹拌ブレードの位相角を１０°以下にセットして同一方向の回転によって撹拌を実行する、ことを繰り返して行う撹拌方法が提供される。

従って、本発明によれば、撹拌タンクは互いに平行な２つの回転シャフトを有し、当該２つの回転シャフトは、同一方向に、又は互いに異なる方向に回転でき、同一方向の回転及び異なる方向の回転のいずれの場合でも撹拌が行われない領域を無くすことができ、撹拌されなかった原料によって生じる後工程における欠点を低減し、撹拌効率が低い領域を最小化し、全撹拌時間を低減する。

加えて、原料が撹拌タンクの軸方向に移動されるように２つの回転シャフトが同一方向に回転し、撹拌タンクの側面の下部に形成された原料吐出穴を経て吐出されるので、原料の吐出時間を低減し、同時に原料吐出によって生じる労働者の疲労が低減され、バクテリアの成長を低減し、これによってＨＡＣＣＰ（危害要因分析重要管理点）などの食品安全管理証明の高い標準を履行することができる。

交差型撹拌ブレードを有する従来技術のスターラを示す概略図である。 非交差型撹拌ブレードを有する従来技術のスターラを示す概略図である。 従来技術のスターラのデッドゾーンを示す平面図である。 側面の下部に原料吐出穴が形成された従来技術のスターラを示す斜視図である。 本発明によるスターラを示す正面図である。 図４ａに示すスターラの断面図である。 本発明における同一方向の回転を示す概念的な図である。 本発明における同一方向の回転を示す概念的な図である。 本発明における同一方向の回転を示す概念的な図である。 本発明における対称方向の回転を示す概念的な図である。 本発明における対称方向の回転を示す概念的な図である。 本発明における対称方向の回転を示す概念的な図である。 本発明の撹拌ブレードのエリア（サイズ）に応じた許容可能な干渉マージン角「ａ」を示す図である。

本発明が属する当業者によって容易に実行することができるように、本発明の実施形態について添付の図面が詳細に参照される。本発明は多くの異なる形態で具現化することができ、本明細書において記載されている実施例に限定されない。当該図面は、模式的であって、それらは一律の縮尺に従って示されていない。図中の部分の相対的な寸法及び比率は、図の明快さ及び便宜のため、図中の大きさは誇張されているか又は縮小されており、いかなる寸法も単に例示的であって、限定的ではない。加えて、１つ以上の図面に現れている同じ構造、要素及び部分については、同様の特徴を示すために同じ参照符号が用いられている。

図４は、本発明によるスターラの断面図を示し、図５ａ乃至図５ｃは、本発明における同一方向の回転を示す概念的な図であり、図６ａ乃至図６ｃは、本発明における対称方向の回転を示す概念的な図である。本発明による撹拌タンク１は、その中に取り付けられ、撹拌ブレード６を有する回転シャフト５を含む。撹拌ブレード６を有する回転シャフトは、当該２つのシャフトの位相角を調整できる駆動手段４に結合され、駆動手段４は位置制御装置９に結合され、撹拌ブレード６の相対的な位置は位置制御装置９により制御することができ、当該２つの回転シャフト５に形成されている撹拌ブレード６は、互いに妨げること無く原料２を撹拌することができる。

従って、位置制御装置９を用いて撹拌ブレード６を対称方向に又は同一方向に回転するように駆動することによって原料２は混合される。

位置制御装置９は電気的、電子的、又は機械的な方法のいずれであっても採用できることはもちろんである。

さらに、原料吐出穴８が、撹拌タンクの側面の下部に形成されており、開閉される。原料吐出穴８は、吐出カバー７により開閉され、原料２の混合の最終的な段階で、原料２が同一方向の回転によって混合され、混合された原料２は撹拌タンク１を反転させることなく原料吐出穴８を経て吐出される
図７は、本発明の撹拌ブレードの領域（サイズ）に応じた許容可能な干渉余裕（マージン）角「ａ」を示す図である。撹拌ブレード６間の非干渉空間は撹拌ブレード６の当該領域及び交差比率（２つの撹拌ブレードが交差する領域の干渉比率）に応じて変化するが、撹拌ブレード６の領域が大きくなるほど、すなわち回転によって占められる空間が広くなるほど、撹拌効率は良くなるので、非干渉領域が最小化されることが好ましい。

例えば非干渉スペースが、図７の「ａ」に示されるように、５°の範囲をカバーするように設計されている場合（すなわち、交差および干渉スペースが８５°の範囲におよぶ場合、理論的には１回転につき８５／９０＝９４．４％の撹拌効果が得られる）、交差する撹拌ブレードに要求される位相角の精度は５°であり、５°以内の正確な制御が必要である。

回転シャフト５のどちらか一つに配置された撹拌ブレード６の間の間隔が広いか、または、撹拌ブレード６の幅又は外径が小さい場合、当該一つの回転シャフト５の撹拌ブレード６は、他の回転シャフトの撹拌ブレードと干渉しないが、撹拌効率は低下する。従って、このことは設計するときに十分に考慮に入れられなければならない。

以下に、上記のように構成された本発明の動作について説明する。

まず、混合する原料２が撹拌タンク１に入れられ、電力が供給され、撹拌ブレード６の位相角が７０°−１１０°又は１６０°−２００°にセットされてから、原料が対称方向の回転により撹拌される。各設定時刻において、位置制御装置９によって撹拌ブレード６の位相角が１０°以下にセットされ、原料２が同一方向の回転により撹拌される。対称方向の回転による原料２の撹拌及び同一方向の回転による原料２の撹拌が繰り返して実行される。

図５ａに示すように、同一方向の回転によって混合させる間の位相角が０°である場合、撹拌ブレード６は互いに干渉せず、従って原料を混合させる間、撹拌ブレード６は互いに衝突しない。

しかし、図５ｂまたは図５ｃに示すように、位相角が９０°または１８０°である場合、１対の撹拌ブレードは互いに衝突し、撹拌を実行することができない。

さらに、図６ａに示すように、対称方向の回転によって混合する間の位相角が０°である場合、同一方向の回転の場合とは反対に、撹拌ブレード６は互いに衝突する。しかし、図６ｂまたは図６ｃに示すように、位相角が９０°または１８０°である場合、当該一対の撹拌ブレードは互いに干渉することはなく、従って原料２を混合させる間、撹拌ブレード６は互いに衝突しない。

ここにおいて、位相角が９０°であるとき、撹拌ブレード６の面積（サイズ）が１であると仮定した場合、対称方向の回転によって原料２を混合する場合に、撹拌ブレード６が互いに衝突するのを防止するために、位相角が９０°より小さく又は大きくなるに従い、撹拌ブレード６の面積は次第に低減されなければならない。

従って、撹拌を対称方向に実行するときには、撹拌ブレード６の位相角が９０°または１８０°にセットされ、一方、撹拌を同一方向に実行するときには、撹拌ブレード６の位相角は０°にセットされることが、撹拌ブレード６の面積を最大化するために好ましい。

すなわち、撹拌ブレード６の面積が最大であるようにセットされ、位相角が７０°−１１０°又は１６０°−２００°にセットされた１対の撹拌ブレード６が繰り返して互いに交差して原料２を混合する状態で、位置制御装置９の制御の下、駆動手段４が回転シャフト５を対称方向に回転させるよう駆動する場合、撹拌効率が最大化される。

したがって、位置制御装置９によって、２つの回転シャフト５が設定時間の間の対称方向の回転によって原料２を撹拌し、その後、同一方向の回転によって原料２を撹拌する場合、撹拌タンク１の角部に集まり、混合されない原料２が引き出され、それから混合されるので、一様な混合効率が呈される。

上記の通り、対称方向の回転及び同一方向の回転の組合せによって原料２の混合が短時間で完了され、吐出カバー７が撹拌タンク１の側面の下部の原料吐出穴８から開けられ、撹拌ブレード６が最後に同一方向に回転されるので、撹拌タンク１自身を反転させることなく混合された原料２を吐出することができる。

本発明の実施例について、添付の図面を参照して説明したが、当業者は本発明の真意または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で具体化することができることを認識するであろう。

従って、上記の実施例は、あらゆる点で例示的であり限定的ではないものと理解されるべきであり、前述の説明に記載されている本発明の範囲は添付の請求の範囲により規定され、そこから導出される全ての均等物または変形は本発明の範囲内に含まれるものと解釈されるべきである。

１：撹拌タンク
２：原料
４：駆動手段
５：回転シャフト
６：撹拌ブレード
７：吐出カバー
８：原料吐出穴
９：位置制御装置

Claims (6)

1. 撹拌ブレード（６）を有する回転シャフト（５）が、撹拌タンク（１）の内側に取り付けられ、かつ前記撹拌ブレード（６）の外側に設けられた駆動手段（４）に結合され、前記撹拌ブレード（６）は、前記回転シャフト（５）からの力によって駆動され、対を構成し、回転の間、互いに交差及び干渉する回転半径を有する、スターラであって、
   対称に及び同一方向に回転可能で交差するとともに、当該一対の回転シャフト（５）に対し、互いに平行に取り付けられ所定の間隔で形成された撹拌ブレードを有する２つの回転シャフトと、
   前記２つの回転シャフト（５）に結合され、前記２つの回転シャフト（５）の位相角を調整可能な駆動手段（４）と、
   前記駆動手段（４）に接続され、前記回転シャフト（５）の回転方向を制御する位置制御装置（９）と、を有し
   前記駆動手段（４）及び位置制御装置（９）は、原料を混合するとき、前記撹拌ブレード（６）の位相角を７０°−１１０°又は１６０°−２００°にセットして対称方向の回転によって撹拌を実行し、次に、各設定時刻において、前記撹拌ブレード（６）の位相角を１０°以下にセットして同一方向の回転によって撹拌を実行する、ことを繰り返して行う、スターラ。
2. 前記駆動手段（４）は、撹拌が対称方向の回転により実行される場合、前記撹拌ブレード（６）の位相角を９０°または１８０°にセットし、撹拌が同一方向の回転により実行される場合、前記撹拌ブレード（６）の位相角を０°にセットする、請求項１に記載のスターラ。
3. 前記撹拌タンク（１）の下部に形成された原料吐出穴（８）を有し、
   前記位置制御装置（９）は、原料の撹拌が完了した後、同一方向の回転を行い、当該混合された原料が前記原料吐出穴（８）から吐出される、請求項１又は２に記載のスターラ。
4. 対称に及び同一方向に回転可能で交差する撹拌ブレードを有する２つの回転シャフトを有するスターラの撹拌方法であって、
   一対の回転シャフト（５）に対し、互いに平行に取り付けられ所定の間隔で形成された撹拌ブレード（６）を有する当該２つのシャフトの位相角を調整する駆動手段（４）を設け、位置制御装置（９）によって前記回転シャフト（５）の回転方向を制御し、
   原料を混合するとき、前記撹拌ブレード（６）の位相角を７０°−１１０°又は１６０°−２００°にセットして対称方向の回転によって撹拌を実行し、次に、各設定時刻において、前記撹拌ブレード（６）の位相角を１０°以下にセットして同一方向の回転によって撹拌を実行する、ことを繰り返して行う、撹拌方法。
5. 対称に及び同一方向に回転可能で交差する撹拌ブレードを有する２つの回転シャフトを有する請求項４に記載のスターラの撹拌方法であって、
   撹拌が対称方向の回転により実行される場合、前記撹拌ブレード（６）の位相角は９０°または１８０°にセットされ、撹拌が同一方向の回転により実行される場合、前記撹拌ブレード（６）の位相角は０°にセットされる、撹拌方法。
6. 対称に及び同一方向に回転可能で交差する撹拌ブレードを有する２つの回転シャフトを有する請求項４又は５に記載のスターラの撹拌方法であって、
   原料の撹拌が完了した後、当該混合された原料が、同一方向の回転によって撹拌タンク（１）の下部に形成された原料吐出穴（８）から吐出される、撹拌方法。

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