搅拌叶片组装体及搅拌槽的制作方法

1.本发明涉及一种搅拌叶片组装体及搅拌槽。


背景技术：

2.已知有一种搅拌液体的搅拌机(例如，参考专利文献1)。专利文献1中记载的搅拌机具备：搅拌槽；上部倾斜叶片，支撑于搅拌轴；及底部叶片，支撑于搅拌轴且配置于上部倾斜叶片的下方。该专利文献1中记载的搅拌机通过使上部倾斜叶片和底部叶片以搅拌轴为中心进行旋转而能够搅拌搅拌槽内的液体。并且，上部倾斜叶片的旋转直径与底部叶片的旋转直径的大小相同。
3.以往技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2009
‑
220083号公报


技术实现要素：

6.发明要解决的技术课题
7.然而，在专利文献1中记载的搅拌机中，由于上部倾斜叶片的旋转直径与底部叶片的旋转直径的大小相同，因此，基于底部叶片的旋转而产生的上升流和基于上部倾斜叶片的旋转而产生的下降流可能会相互抵消。此时，在搅拌槽内，例如成为液体随着叶片的旋转而一起旋转的状态，因而存在如下问题：即使想要将比重互不相同的材料混合在一起，材料彼此之间的混合状态也会变得不均匀(即，产生混合不均)。
8.本发明的目的在于提供一种例如在对比重互不相同的材料进行混合时能够生成均匀的混合状态的搅拌叶片组装体及搅拌槽。
9.用于解决技术课题的手段
10.本发明的一种实施方式提供一种搅拌叶片组装体，其设置在具有底部和侧壁部且用于储存液体的槽内，并且用于搅拌所述液体，所述搅拌叶片组装体的特征在于，具备：
11.第1搅拌叶片，设置于所述底部，并且被支撑为能够以与铅垂方向平行的旋转轴为中心进行旋转，而在旋转时，使所述液体产生流向远离所述旋转轴的方向之后沿着所述侧壁部流向上侧的第1液体流；及
12.第2搅拌叶片，设置于比所述第1搅拌叶片更靠上侧，
13.所述第2搅拌叶片被支撑为能够以所述旋转轴为中心进行旋转，而在旋转时，使所述液体产生远离所述旋转轴的同时流向铅垂方向下方而且不会阻碍所述第1液体流的第2液体流。
14.本发明的一种实施方式提供一种搅拌槽，其特征在于，具备：
15.槽，具有底部，并用于储存液体；及
16.上述一种实施方式的搅拌叶片组装体，其设置于所述槽内，并且用于搅拌所述液体。
17.发明效果
18.根据本发明，通过第1液体流和第2液体流能够稳定地产生在旋转轴附近下降而在侧壁部附近上升的对流。通过该对流，能够搅拌比重互不相同的材料从而均匀地混合这些材料。
附图说明
19.图1是表示本发明的搅拌槽的第1实施方式的局部铅垂截面侧视图。
20.图2是沿着图1中的a
‑
a线剖切的剖视图。
21.图3是沿着图2中的b
‑
b线剖切的剖视图。
22.图4是沿着图1中的c
‑
c线剖切的剖视图。
23.图5是沿着图1中的d
‑
d线剖切的剖视图。
24.图6是表示使图1所示的搅拌槽运转时的槽内的液体流的状态的图。
25.图7是表示本发明的搅拌槽的第2实施方式的侧视图。
26.图8是表示本发明的搅拌槽(第3实施方式)所具备的搅拌叶片组装体的侧视图。
27.图9是表示本发明的搅拌槽(第4实施方式)所具备的搅拌叶片组装体的铅垂剖视图。
具体实施方式
28.以下，根据附图对本发明的搅拌叶片组装体及搅拌槽的优选实施方式进行详细说明。
29.<第1实施方式>
30.图1是表示本发明的搅拌槽的第1实施方式的局部铅垂截面侧视图。图2是沿着图1中的a
‑
a线剖切的剖视图。图3是沿着图2中的b
‑
b线剖切的剖视图。图4是沿着图1中的c
‑
c线剖切的剖视图。图5是沿着图1中的d
‑
d线剖切的剖视图。图6是表示使图1所示的搅拌槽运转时的槽内的液体流的状态的图。另外，在以下的说明中，为了便于说明，将图1、图3、图4及图6中的上侧称为“上(或上方)”，将下侧称为“下(或下方)”(图7～图9中也相同)。
31.在本实施方式中，作为搅拌槽的应用例的一例，对利用搅拌槽100混合果肉粒和果汁来制造果肉果汁的情况进行说明。图1所示的搅拌槽100具备槽9和设置于槽9内的搅拌叶片组装体10。以下，对各部的结构进行说明。
32.槽9具有：朝向下方(外侧)圆顶状突出的底部91；及侧壁部92，从底部91朝向上方竖立设置并且呈圆筒状。而且，槽9能够在被底部91和侧壁部92包围的空间93内储存液体q1。另外，如上所述，当利用搅拌槽100制造果肉果汁时，在本实施方式中，液体q1为果汁，与该液体q1混合的果粒q2为果肉粒。
33.另外，在本实施方式中，侧壁部92的内径φd
92
与从底部91至液体q1的液面ls为止的高度h之比h/d
92
设定在1以上且1.2以下的范围内。
34.并且，槽9也可以具有挡板(折流板)。此时，在搅拌叶片组装体10进行动作而旋转的情况下，能够防止液体q1与搅拌叶片组装体10一起旋转。
35.槽9内设置有搅拌叶片组装体10。搅拌叶片组装体10用于搅拌液体q1和果粒q2。搅拌叶片组装体10具备：旋转轴11，与铅垂方向平行；第1搅拌叶片1，支撑于旋转轴11；以及第
2搅拌叶片2a及第2搅拌叶片2b，在比第1搅拌叶片1更靠上侧支撑于旋转轴11。
36.旋转轴11的下方侧与驱动部12连结。
37.驱动部12是用来使旋转轴11与第1搅拌叶片1、第2搅拌叶片2a及第2搅拌叶片2b一起朝向箭头α方向旋转的驱动源，例如是具有马达的结构。
38.另外，基于驱动部12的旋转轴11的转速例如优选为30rpm以上且300rpm以下，更优选为40rpm以上且250rpm以下。由此，能够适度地产生后述的第1液体流fl1及第2液体流fl2。
39.第1搅拌叶片1设置在槽9的底部91侧。如图1及图2所示，第1搅拌叶片1具有轴毂3和悬臂状支撑于轴毂3上的两个板状部件4。另外，关于第1搅拌叶片1所具有的板状部件4的个数，在本实施方式中为两个，但并不只限于此，例如也可以是一个或三个以上。
40.轴毂3呈圆筒状，旋转轴11插入于其内侧。轴毂3固定于旋转轴11。由此，第1搅拌叶片1被支撑为能够以旋转轴11为中心进行旋转。另外，作为轴毂3的固定方法，并不受特别限定，例如，可以使用焊接的方法、螺钉固定的方法等。
41.各板状部件4朝向与旋转轴11交叉的方向(在本实施方式中为正交的方向)突出。板状部件4从轴毂3(旋转轴11)分别朝向彼此相反的方向突出。
42.并且，各板状部件4呈与铅垂方向平行配置的平板状。
43.基于这种板状部件4，在第1搅拌叶片1旋转的情况下，能够使液体q1产生流向远离旋转轴11的方向之后与侧壁部92碰撞并且沿着该侧壁部92流向上侧的第1液体流fl1(参考图6)。
44.各板状部件4的与旋转轴11相反一侧的端部具有相对于旋转轴11(即，铅垂方向)以倾斜角度θ
41
倾斜的倾斜部41。通过倾斜部41，在使液体q1产生第1液体流fl1的过程中，在液体q1与上述侧壁部92碰撞时，能够缓和该碰撞。由此，例如，能够充分地确保与侧壁部92碰撞后沿着侧壁部92流向上侧的液体流，因此能够稳定地产生第1液体流fl1。并且，液体q1从倾斜部41朝向斜上方吐出，因而该液体q1助长沿着侧壁部92流向上侧的液体流。另外，倾斜角度θ
41
并不受特别限定，例如优选为30
°
以上且60
°
以下，更优选为40
°
以上且50
°
以下。由此，能够适度地缓和与上述侧壁部92的碰撞。
45.并且，各板状部件4的下部具有沿着圆顶状的底部91弯曲的弯曲部42。由此，能够尽可能地减小各板状部件4与底部91之间的间隙，因此能够防止在各板状部件4与底部91之间产生的液体流阻碍第1液体流fl1。
46.在比第1搅拌叶片1更靠上侧，沿着铅垂方向设置有(配置有)第2搅拌叶片2a和第2搅拌叶片2b。这种结构适合于h/d
92
的值在1以上且1.2以下的范围内的槽9，能够在槽9内稳定地产生后述的对流cv。
47.另外，第2搅拌叶片2a及第2搅拌叶片2b中的第2搅拌叶片2a配置在下侧，第2搅拌叶片2b配置在上侧。并且，第2搅拌叶片2a与第2搅拌叶片2b彼此分开，分开距离sd在第2搅拌叶片2a的直径φd2的0.3倍以上且0.5倍以下的范围内。
48.关于第2搅拌叶片2a及第2搅拌叶片2b，除了配置位置不同以外，结构相同，因此，作为代表，只对第2搅拌叶片2a进行说明。
49.如图1所示，第2搅拌叶片2a与第1搅拌叶片1分开，并且第2搅拌叶片2a具有轴毂5、悬臂状支撑于轴毂5的第1突出部6、以及悬臂状支撑于各第1突出部6的与轴毂5相反的一侧
的第2突出部7。在该第2搅拌叶片2a旋转的情况下，能够使液体q1产生远离旋转轴11并且流向铅垂方向下方的第2液体流fl2(参考图6)。
50.轴毂5呈圆筒状，旋转轴11插入于其内侧。轴毂5固定于旋转轴11。由此，第2搅拌叶片2a被支撑为能够以旋转轴11为中心进行旋转。另外，关于轴毂5的固定方法，如图3所示，在本实施方式中使用了焊接固定的方法。焊接部13设置于轴毂5与旋转轴11的边界部。
51.各第1突出部6朝向与旋转轴11交叉的方向(在本实施方式中为正交的方向)突出。第1突出部6从轴毂5(旋转轴11)分别朝向彼此相反的方向突出。
52.并且，各第1突出部6由平板状的第1板状部件构成。如图4所示，各第1突出部6相对于水平方向以倾斜角度θ6倾斜。由此，在第2搅拌叶片2旋转的情况下，能够使液体q1产生流向铅垂方向下方的液体流fl2
‑
1(参考图6)。另外，倾斜角度θ6并不受特别限定，例如优选为15
°
以上且75
°
以下，更优选为30
°
以上且60
°
以下。由此，能够适度地产生液体流fl2
‑
1。
53.第1突出部6的宽度(平均宽度)w6小于第1搅拌叶片1的板状部件4的宽度(平均宽度)w4，例如设定为宽度w4的5％以上且50％以下。
54.关于各第1突出部6，在本实施方式中由平板状的部件构成，但并不只限于此，也可以由棱柱状的部件构成。
55.在各第1突出部6的端部配置有第2突出部7。第2突出部7彼此之间间隔随着朝向铅垂方向下方而逐渐增大。即，各第2突出部7从第1突出部6朝向斜下方突出。由此，能够形成第2液体流fl2的朝向斜下方的液体流，并且还产生将远离旋转轴11的液体q1的液体流引入旋转轴11侧的液体流，因此不易阻碍第1液体流fl1(上升流)的流动。另外，第2突出部7相对于旋转轴11的倾斜角度θ7‑1并不受特别限定，例如优选为5
°
以上且60
°
以下，更优选为10
°
以上且30
°
以下。
56.在此，假设各第2突出部7从第1突出部6朝向正下方(即，朝向铅垂方向下方)突出，则液体q1的液体流只会朝向正下方(铅垂方向下方)流动，而且还有可能引入第1液体流fl1。另一方面，若缩短第1突出部6以免第1液体流fl1引入，则只会在旋转轴11周围产生搅拌，无法实现充分的搅拌。
57.并且，各第2突出部7由平板状的第2板状部件构成。如图5所示，各第2突出部7相对于以旋转轴11为中心且通过各第2突出部7的假想圆cl的第2突出部7处的切线ta方向以倾斜角度θ7‑2倾斜。由此，在第2搅拌叶片2旋转的情况下，能够使液体q1产生先流向远离旋转轴11的方向之后又流向旋转轴11的液体流fl2
‑
2(参考图6)。另外，倾斜角度θ7‑2并不受特别限定，例如优选为5
°
以上且75
°
以下，更优选为30
°
以上且60
°
以下。由此，与第2突出部7从第1突出部6以倾斜角度θ7‑1朝向斜下方突出的结构相结合，能够产生适度的液体流fl2
‑
2。
58.而且，如图6所示，通过液体流fl2
‑
1和液体流fl2
‑
2的组合，产生第2液体流fl2。
59.另外，例如可以通过利用了计算流体动力学(computational fluid dynamics，缩写：cfd)的各种流体模拟试验或其他流体实验等来进行可视化从而确认第1液体流fl1、第2液体流fl2、液体流fl2
‑
1、液体流fl2
‑
2。
60.在搅拌槽100中，第2搅拌叶片2a的直径φd2小于第1搅拌叶片1的直径φd1，例如优选为直径φd1的30％以上且100％以下，更优选为50％以上且80％以下。由此，第2液体流fl2变得不易与第1液体流fl1汇合，从而成为不会阻碍第1液体流fl1的液体流。而且，通过第1液体流fl1和第2液体流fl2，能够稳定地产生在旋转轴11附近下降而在侧壁部92附近则
上升的对流cv。通过该对流cv，能够搅拌比重互不相同的液体q1和果粒q2从而能够在不破坏果粒q2形状(不破碎)的状态下均匀地混合液体q1和果粒q2。而且，该混合物q3从槽9排出之后输送到下一工序(例如，装入商品用容器中)而成为能够销售的状态。
61.下面考虑比重互不相同的液体q1和果粒q2的混合状态不均匀(即，存在混合不均)的情况。此时，从槽9排出时比重更低的材料会在比重更高的材料之后排出。例如，当液体q1的比重低而果粒q2的比重高时，先制造出的商品用容器内将会成为果粒q2较多的状态，而后制造出的商品用容器内则成为果粒q2较少的状态，品质管理上并不优选。与此相反，当果粒q2的比重低而液体q1的比重高时，先制造出的商品用容器内将会成为果粒q2较少的状态，而后制造出的商品用容器内则成为果粒q2较多的状态，这种情况在品质管理上也并不优选。
62.相对于此，若在搅拌槽100中混合例如比重互不相同的液体q1和果粒q2，则能够生成混合状态均匀的混合物q3。由此，不管制造出的商品用容器的顺序如何，各商品用容器内都成为液体q1和果粒q2的比率恒定的混合物q3，品质管理上优选。
63.如上所述，各第2突出部7悬臂状支撑。由此，作用于各第2突出部7的离心力会基于旋转轴11的转速而发生变化，并且伴随该变化，倾斜角度θ7‑1也会发生变化。若倾斜角度θ7‑1发生了变化，则液体流fl2
‑
2也会发生变化。因此，可以根据旋转轴11的转速来调整第2液体流fl2。
64.并且，第2突出部7(第2板状部件)的宽度(平均宽度)w7小于第1突出部6(第1板状部件)的宽度w6，例如优选为宽度w6的20％以上且80％以下，更优选为40％以上且60％以下。由此，例如，由第1突出部6所产生的液体流fl2
‑
1的大小与由第2突出部7所产生的液体流fl2
‑
2的大小之间的大小关系成为能够适度地产生第2液体流fl2的程度的大小关系。并且，第2突出部7悬臂状支撑于第1突出部6，因此关于“宽度w7＜宽度w
6”的关系，无论是从施加于第2突出部7的负载的方面还是从第2搅拌叶片2a和第2搅拌叶片2b的强度方面考虑，优选随着远离旋转轴11而宽度w7变小且负载变小。由此，具有如下优点：能够减小第2突出部7及第1突出部6的平板的板厚等，并且悬臂的连接部(支撑部)的连接结构变得简单。
65.<第2实施方式>
66.图7是表示本发明的搅拌槽的第2实施方式的侧视图。
67.以下，参考该图，对本发明的搅拌叶片组装体及搅拌槽的第2实施方式进行说明，但是，重点对与上述实施方式不同的点进行说明，关于相同的事项，则省略其说明。
68.本实施方式中除了第2搅拌叶片的配置数量与上述第1实施方式不同以外，其他结构则与上述第1实施方式相同。
69.如图7所示，在本实施方式中，搅拌叶片组装体10具备从下侧朝向上侧依次配置的第2搅拌叶片2a、第2搅拌叶片2b、第2搅拌叶片2c及第2搅拌叶片2d。这种结构适合于h/d
92
的值在1.7以上且2.2以下的范围内的槽9，能够在槽9内稳定地产生对流cv。
70.另外，在省略了第2搅拌叶片2d时，适合于h/d
92
的值在1.2以上且1.7以下的范围内的槽9。
71.<第3实施方式>
72.图8是表示本发明的搅拌槽(第3实施方式)所具备的搅拌叶片组装体的侧视图。
73.以下，参考该图，对本发明的搅拌叶片组装体及搅拌槽的第3实施方式进行说明，
但是，重点对与上述实施方式不同的点进行说明，关于相同的事项，则省略其说明。
74.本实施方式中除了第2搅拌叶片的结构与上述第2实施方式不同以外，其他结构则与上述第2实施方式相同。
75.如图8所示，在本实施方式中，第2搅拌叶片2a、第2搅拌叶片2b、第2搅拌叶片2c及第2搅拌叶片2d均具有一个第1突出部6和支撑于该第1突出部6的第2突出部7。
76.第2搅拌叶片2a及第2搅拌叶片2c的第1突出部6的突出方向相同。
77.第2搅拌叶片2b及第2搅拌叶片2d的第1突出部6的突出方向相同，但是与第2搅拌叶片2a及第2搅拌叶片2c的第1突出部6的突出方向相反。
78.与上述第2实施方式中的搅拌叶片组装体10相比，若采用这种搅拌叶片组装体10，则即使在相同的转速下，也能够抑制第2液体流fl2的大小，例如在果粒q2容易破碎的情况下成为有效的结构。
79.<第4实施方式>
80.图9是表示本发明的搅拌槽(第4实施方式)所具备的搅拌叶片组装体的铅垂剖视图。
81.以下，参考该图，对本发明的搅拌叶片组装体及搅拌槽的第4实施方式进行说明，但是，重点对与上述实施方式不同的点进行说明，关于相同的事项，则省略其说明。
82.本实施方式中除了第2搅拌叶片的结构与上述第1实施方式不同以外，其他结构则与上述第1实施方式相同。
83.如图9所示，在本实施方式中，第2搅拌叶片2a的轴毂5通过螺钉固定而固定于旋转轴11。在轴毂5上贯穿形成有内螺纹51。
84.螺钉14螺合于该内螺纹51上。螺钉14卡合于形成在旋转轴11的外周部的凹部111。由此，能够将轴毂5固定于旋转轴11，并且，也可以相对于旋转轴11定位轴毂5。
85.以上，根据图示的实施方式，对本发明的搅拌叶片组装体及搅拌槽进行了说明，但本发明并不只限于此，构成搅拌叶片组装体及搅拌槽的各部均可以替换成能够发挥相同功能的任意结构。并且，也可以追加设置任意的结构物。
86.并且，本发明的搅拌叶片组装体及搅拌槽也可以组合上述各实施方式中的任意两个以上的结构(特征)。
87.并且，搅拌槽(搅拌叶片组装体)在上述各实施方式中应用于果肉粒和果汁的混合，但并不只限于此，例如只要是混合比重互不相同的材料均可应用，其应用方式并不受限定。例如，在食用品的情况下，也可以将搅拌槽应用于混合椰果粒和液体酸奶等。并且，除此以外，还可以将搅拌槽应用于将金属粉末混合于油中、将粘土或石灰石混合于水中来制造出水泥等浆料等。
88.并且，在上述各实施方式中，第1搅拌叶片的旋转方向与第2搅拌叶片的旋转方向相同，但并不只限于此，例如，旋转方向也可以是彼此相反的方向。此时，旋转轴可以由同心配置的两个部件构成。
89.并且，在上述各实施方式中，第1搅拌叶片的转速与第2搅拌叶片的转速相同，但并不只限于此，例如，转速也可以不同。
90.并且，多个第2搅拌叶片的转速在上述各实施方式中相同，但并不只限于此，转速也可以随着朝向上方而阶段性地减少或增大。
91.并且，多个第2搅拌叶片的直径在上述各实施方式中相同，但并不只限于此，直径还可以随着朝向上方而阶段性地减小。
92.符号说明
93.100
‑
搅拌槽，10
‑
搅拌叶片组装体，1
‑
第1搅拌叶片，2a、2b
‑
第2搅拌叶片，3
‑
轴毂，4
‑
板状部件，41
‑
倾斜部，42
‑
弯曲部，5
‑
轴毂，51
‑
内螺纹，6
‑
第1突出部，7
‑
第2突出部，9
‑
槽，91
‑
底部，92
‑
侧壁部，93
‑
空间，11
‑
旋转轴，111
‑
凹部，12
‑
驱动部，13
‑
焊接部，14
‑
螺钉，cl
‑
假想圆，cv
‑
对流，φd1‑
直径，φd2‑
直径，φd
92
‑
内径，h
‑
高度，fl1
‑
第1液体流，fl2
‑
第2液体流，fl2
‑1‑
液体流，fl2
‑2‑
液体流，ls
‑
液面，ta
‑
切线，sd
‑
分开距离，q1
‑
液体，q2
‑
果粒，q3
‑
混合物，w4‑
宽度(平均宽度)，w6‑
宽度(平均宽度)，w7‑
宽度(平均宽度)，α
‑
箭头，θ
41
‑
倾斜角度，θ6‑
倾斜角度，θ7‑1‑
倾斜角度，θ7‑2‑
倾斜角度。