(57)【要約】【課題】  可動攪拌子や回転羽根を用いず、高粘度の材料でも短時間でマイクロバブルの起泡が可能な攪拌起泡装置を提供すること。【解決手段】  公転軸線Ｌ１を中心に回転可能な公転体２と、公転体に保持されて自転軸線Ｌ２を中心に回転可能な自転体３と、公転体と自転体とを回転駆動する駆動機構４と、自転体に取り付けられ被処理材料Ｍを収納する容器５とを備え、駆動機構が、自転体を公転体よりも高い回転数で回転させ、容器が、内周面に複数の突起部５ａを有している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
公転軸線を中心に回転可能な公転体と、前記公転体に保持されて自転軸線を中心に回転可能な自転体と、前記公転体と前記自転体とを回転駆動する駆動機構と、前記自転体に取り付けられ被処理材料を収納する容器とを備え、
前記駆動機構が、前記自転体を前記公転体よりも高い回転数で回転させ、
前記容器が、内周面に複数の突起部を有していることを特徴とする攪拌起泡装置。
【請求項２】
請求項１に記載の攪拌起泡装置において、
前記突起部が、前記自転軸線に沿って延在した複数の突条部であることを特徴とする攪拌起泡装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の攪拌起泡装置において、
前記自転軸線が、前記容器の上部を内側に向けて前記公転軸線に対して傾斜していることを特徴とする攪拌起泡装置。
【請求項４】
請求項３に記載の攪拌起泡装置において、
前記駆動機構が、回転軸を有する一つの駆動源と、
前記駆動源の回転軸に接続され前記駆動源の回転力を前記公転体と前記自転体とに同時に伝達する動力伝達機構とを備え、
前記自転軸線が、前記公転軸線に対して内側に５〜１５°傾斜していることを特徴とする攪拌起泡装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の攪拌起泡装置において、
前記被処理材料が、冷凍食材であることを特徴とする攪拌起泡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アイスクリーム等の冷凍食材を攪拌し起泡させて微細気泡を含有させることができる攪拌起泡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、例えばアイスクリームやソフトクリームのような冷凍食材では、単に材料を混ぜ合わせるだけでなく、材料中に気泡を巻き込んで起泡させている（いわゆるホイップ化）。このような食材では、含有している気泡の大きさによって食感の違いを引き出して美味しい風味を得ている。特に、マイクロバブルといわれる微細気泡を材料中に多く含有させホイップ化することで、ソフトな食感が得られている。
【０００３】
従来、食材の混合・攪拌を行う装置として、食材を入れた食材収容器の中に、回転軸の先端に取り付けた攪拌用の可動攪拌子や回転羽根を入れて回転駆動することで、食材を掻き回すミキサーが使用されている（例えば、特許文献１参照）。
このようなミキサーでは、可動攪拌子や回転羽根で食材を掻き混ぜることで、混合だけでなく、気泡も材料中に含有させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−６１５８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の技術において、以下の課題が残されている。
すなわち、従来の材料を攪拌・起泡する装置では、材料中で可動攪拌子や回転羽根を回転させるため、被処理材料が粘度が高いアイス等の冷凍食材である場合、攪拌及び起泡に時間がかかってしまう問題があった。また、材料中で可動攪拌子や回転羽根を高速回転させても、生じる泡が粗く、十分に微細化したマイクロバブルを得ることが困難であった。さらに、可動攪拌子や回転羽根が破損した場合、食材中に異物が混入するおそれがあり、容器内に回転する可動攪拌子や回転羽根を入れる攪拌・起泡方法以外の方法が要望されている。また、可動攪拌子や回転羽根が劣化すると攪拌・起泡能力が低下してしまうと共に、使用後に可動攪拌子や回転羽根を洗浄する必要があるなど、メンテナンスが面倒であった。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたもので、可動攪拌子や回転羽根を用いず、高粘度の材料でも短時間でマイクロバブルの起泡が可能な攪拌起泡装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係る攪拌起泡装置は、公転軸線を中心に回転可能な公転体と、前記公転体に保持されて自転軸線を中心に回転可能な自転体と、前記公転体と前記自転体とを回転駆動する駆動機構と、前記自転体に取り付けられ被処理材料を収納する容器とを備え、前記駆動機構が、前記自転体を前記公転体よりも高い回転数で回転させ、前記容器が、内周面に複数の突起部を有していることを特徴とする。
【０００８】
この攪拌起泡装置では、駆動機構が、自転体を公転体よりも高い回転数で回転させ、容器が、内周面に複数の突起部を有しているので、遠心力による材料対流と、公転体の回転数よりも高回転数で自転する容器内の複数の突起部による掻き混ぜ効果とによって、被処理材料を効率的に攪拌すると共に、十分に微細なマイクロバブルを多く含有させて起泡させ、ホイップ化させることが可能になる。特に、高粘度な被処理材料であっても、高速で公転及び自転する容器内の突起部によって短時間でホイップ化することが可能である。さらに、可動攪拌子や回転羽根を用いないので、これらの破損による異物混入を防ぐことができる。また、容器を使い捨て対応にすれば、洗浄等の装置のメンテナンスも容易になる。
なお、自転体の回転数が公転体よりも低いと、自転による気泡の微細化が不十分になり、気泡が粗くなって微細なマイクロバブルを得ることが困難になる。すなわち、本発明では、公転体の回転数が自転体の回転数よりも低いので、公転エネルギーによる脱泡効果が小さくなり、自転エネルギーによる起泡効果が優勢になってマイクロバブルを形成し易くなる。特に、高速回転する突起部が被処理材料に衝突して泡を巻き込むと共に微細化することで、効率的に多くのマイクロバブルを含有させることが可能になる。
【０００９】
第２の発明に係る攪拌起泡装置は、第１の発明において、前記突起部が、前記自転軸線に沿って延在した複数の突条部であることを特徴とする。
すなわち、この攪拌起泡装置では、突起部が、自転軸線に沿って延在した複数の突条部であるので、公転及び自転する容器内で遠心力によって容器の内周面に片寄った被処理材料を延在する突条部が効果的に掻き混ぜることで、より多くの微細な気泡を含有させることが可能になる。
【００１０】
第３の発明に係る攪拌起泡装置は、第１又は第２の発明において、前記自転軸線が、前記容器の上部を内側に向けて前記公転軸線に対して傾斜していることを特徴とする。
すなわち、この攪拌起泡装置では、自転軸線が、容器の上部を内側に向けて公転軸線に対して傾斜しているので、容器中の被処理材料が公転軸線の外側にあり、公転による遠心力で外側に被処理材料が片寄っても、容器から飛び出すことを抑制することができる。
【００１１】
第４の発明に係る攪拌起泡装置は、第３の発明において、前記駆動機構が、回転軸を有する一つの駆動源と、前記駆動源の回転軸に接続され前記駆動源の回転力を前記公転体と前記自転体とに同時に伝達する動力伝達機構とを備え、前記自転軸線が、前記公転軸線に対して内側に５〜１５°傾斜していることを特徴とする。
すなわち、この攪拌起泡装置では、自転軸線が、公転軸線に対して内側に５〜１５°傾斜しているので、自転体及び容器が比較的浅い角度で傾斜することで、一つの駆動源でも公転体を自転体より速く同時に駆動が可能となり、装置コストを抑制することができる。なお、自転軸線の傾きが１５°を超えると、自転体の傾斜によるエネルギーロスが大きく、一つの駆動源では公転より速いスピードで自転を同時に行うことが困難である。また、自転軸線の傾きが５°未満であると、遠心力で容器や支持部材等が撓んで外側に容器が飛び出してしまうおそれがある。
【００１２】
第５の発明に係る攪拌起泡装置は、第１から第４の発明のいずれかにおいて、前記被処理材料が、冷凍食材であることを特徴とする。
すなわち、この攪拌起泡装置では、被処理材料が、冷凍食材であるので、高粘度の冷凍食材を十分に攪拌できると共に、マイクロバブルの起泡によって容易にかつ短時間でホイップ化することができる。なお、低粘度の材料の場合にも、高撹拌力により今までよりも短時間に処理可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明の攪拌起泡装置によれば、駆動機構が、自転体を公転体よりも高い回転数で回転させ、容器が、内周面に複数の突起部を有しているので、可動攪拌子や回転羽根を用いず、高粘度の被処理材料でも短時間でマイクロバブルの起泡が可能になる。
したがって、本発明の攪拌起泡装置は、高粘度の冷凍食材等の攪拌・起泡に好適であり、特にアイスのソフトクリーム化、イチゴ等のフルーツのペースト化、アイスと抹茶粉との混合による抹茶アイス化など、種々の材料のホイップ化・ペースト化に適している。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る攪拌起泡装置の一実施形態を示す断面図である。
【図２】本実施形態において、容器を示す斜視図である。
【図３】本実施形態において、容器を示す正面図である。
【図４】本実施形態において、容器を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明における攪拌起泡装置の一実施形態を、図１から図４に基づいて説明する。なお、以下の説明に用いる図面では、各部材を認識可能又は認識容易な大きさとするために必要に応じて縮尺を適宜変更している部分がある。
【００１６】
本実施形態における攪拌起泡装置１は、公転自転ミキサーであって、図１に示すように、公転軸線Ｌ１を中心に回転可能な公転体２と、公転体２に保持されて自転軸線Ｌ２を中心に回転可能な自転体３と、公転体２と自転体３とを回転駆動する駆動機構４と、自転体３に取り付けられ被処理材料Ｍを収納する容器５とを備えている。
上記被処理材料Ｍは、例えばアイス等の冷凍食材である。
【００１７】
上記駆動機構４は、自転体３を公転体２よりも高い回転数で回転させるように設定されている。
本実施形態では、自転体３の回転数を公転体２の回転数の２倍に設定しており、例えば公転体２の回転数を１０００ｒｐｍとし、自転体３の回転数を２０００ｒｐｍに設定している。なお、回転エネルギーは回転数の二乗に比例するので、回転数が２倍になると回転エネルギーは４倍になる。
【００１８】
上記容器５は、図２から図４に示すように、内周面に複数の突起部５ａを有している。
上記突起部５ａは、自転軸線Ｌ２に沿って延在した複数の突条部である。
本実施形態では、周方向に均等な間隔で６つの突起部５ａが容器５の底部から中間高さまで上下方向に延在して形成されている。すなわち、容器５の下半分には突条部（突起部５ａ）が形成され、容器５の上半分には突起部５ａが形成されていない。なお、容器５の底部から上端まで突起部５ａを延在させて設けても構わない。
また、突起部５ａと突起部５ａとの間は、断面円弧状の凹部となっている。
なお、容器５の内周面だけでなく底面にも突起部を設けても構わない。
上記容器５は、底部より上部開口部の内径が若干大きく設定された断面テーパ形状を有した有底筒状容器であり、プラスチック等で形成されている。
【００１９】
上記自転軸線Ｌ２は、容器５の上部を内側に向けて公転軸線Ｌ１に対して傾斜している。すなわち、自転軸線Ｌ２は、垂直軸である内側の公転軸線Ｌ１に向けて角度θで傾いている。
上記自転軸線Ｌ２は、公転軸線Ｌ１に対して内側に５〜１５°の角度θで傾斜していることが好ましい。本実施形態では、例えば自転軸線Ｌ２を公転軸線Ｌ１に対して内側に１０°傾斜させている。
なお、自転軸線Ｌ２の角度を１５°を超えて傾斜させる場合、自転の回転数を公転の回転数の２倍に設定するために、自転用に回転エネルギーの高い駆動源を公転用の駆動源とは別に設ける必要がある。
【００２０】
駆動機構４は、回転軸１０ａを有する一つの駆動源１０と、駆動源１０の回転軸１０ａに接続され駆動源１０の回転力を公転体２と自転体３とに同時に伝達する動力伝達機構９とを備えている。
上記駆動源１０はモータ等であり、回転軸１０ａには第１プーリー１０ｂが固定されている。
【００２１】
駆動源１０は、本体ベース１１の下面に固定され、回転軸１０ａが本体ベース１１に形成された回転軸用孔１１ａに挿通されて本体ベース１１の上面側に突出している。
回転ユニットである公転体２は、本体ベース１１に立設された公転軸部１１ａ回りに回転可能に支持されている。なお、公転軸部１１ａは、公転軸線Ｌ１と同軸に固定されている。
【００２２】
上記公転体２は、半径方向外方に延在した一対の回転アーム１２と、一対の回転アーム１２の下部に固定された公転用の第２プーリー１２ａとを備えている。
また、第１プーリー１０ｂと第２プーリー１２ａとには、公転用ベルト１３が巻回され、駆動源１０の駆動力が第１プーリー１０ｂから公転用ベルト１３を介して第２プーリー１２ａに伝達され、公転体２が回転駆動される。すなわち、第１プーリー１０ｂ、公転用ベルト１３、第２プーリー１２ａは、動力伝達機構９の一部を構成している。
【００２３】
回転アーム１２の先端部には、自転軸線Ｌ２と同軸の自転軸部１４とが立設され、自転軸部１４に自転体３が回転可能に設けられている。
上記自転体３は、自転軸部１４を中心に自転用ベアリング１５を介して回転可能な容器ホルダＨと、容器ホルダＨの下部外周部に自転軸線Ｌ２を中心にして設けられた自転用歯車１６とを備えている。
【００２４】
なお、自転用ベアリング１５は、自転用歯車１６の内部に自転軸部１４との間に設けられている。すなわち、自転用ベアリング１５を介して自転用歯車１６及び容器ホルダＨが自転軸部１４に対して回転可能に支持されている。
自転軸線Ｌ２と同軸の自転軸部１４は、公転軸線Ｌ１に対して所定の角度で内側に向けて５〜１０°の範囲で傾斜しており、本実施形態では１０°に傾斜している。
上記容器ホルダＨは、硬質材料で有底筒状に形成され、内部に容器５が設置可能になっている。
【００２５】
上記公転軸部１１ａは、第２プーリー１２ａの中央に形成された第１公転軸用ベアリング１２ｂと、回転アーム１２の中央に形成された第２公転軸用ベアリング１２ｃとに支持されて、上部が回転アーム１２の上方に突出している。
また、公転軸部１１ａの先端部には、自転用マイタギア１７が固定され、外周部に形成された歯部が一対の自転用歯車１６にそれぞれ噛み合っている。すなわち、回転アーム１２が回転すると、自転用マイタギア１７に噛み合った自転用歯車１６が回転し、自転体２が自転する。したがって、自転用ベアリング１５及び自転用マイタギア１７は、動力伝達機構９の一部を構成している。
【００２６】
次に、本実施形態の攪拌起泡装置１による被処理材料Ｍの攪拌・起泡方法について説明する。
【００２７】
まず、容器５内にアイス等の被処理材料Ｍを所定量入れ、その容器５を容器ホルダＨ内にセットする。
この状態で駆動源１０を駆動して回転軸１０ａを回転させると、第１プーリー１０ｂ、公転用ベルト１３、第２プーリー１２ａを介して公転軸部１１ａ回りに公転体２が公転する。このとき、回転しない公転軸部１１ａに自転用歯車１６が噛み合っているため、自転用ベアリング１５を介して自転用歯車１６、容器ホルダＨ及び容器５が自転する。なお、本実施形態では、例えば公転が右回りのとき、自転は左回りとなる。
【００２８】
なお、自転及び公転の回転数は、「自転の回転数：公転の回転数＝２：１」となるように、各歯車が設定され、自転の回転数が２０００ｒｐｍとされると共に共に公転の回転数が１０００ｒｐｍとされる。
上記公転により容器５内の被処理材料Ｍに遠心力が加わると共に自転により、容器５内の被処理材料Ｍが攪拌される。このとき、容器５の内周面に突起部５ａが形成されているため、被処理材料Ｍが突起部５ａによって掻き混ぜられると共に気泡を微細化してマイクロバブルが起泡され、ホイップ化される。
【００２９】
このように本実施形態の攪拌起泡装置１では、駆動機構４が、自転体３を公転体２よりも高い回転数で回転させ、容器５が、内周面に複数の突起部５ａを有しているので、遠心力による材料対流と、公転体２の回転数よりも高回転数で自転する容器５内の複数の突起部５ａによる掻き混ぜ効果とによって、被処理材料Ｍを効率的に攪拌すると共に、十分に微細なマイクロバブルを多く含有させて起泡させ、ホイップ化させることが可能になる。
【００３０】
たとえ高粘度な被処理材料Ｍであっても、高速で公転及び自転する容器５内の突起部５ａによって短時間でホイップ化することが可能である。
特に、被処理材料Ｍを冷凍食材とすることで、高粘度の冷凍食材を十分に攪拌できると共に、マイクロバブルの起泡によって容易にかつ短時間でホイップ化することができる。
さらに、可動攪拌子や回転羽根を用いないので、これらの破損による異物混入を防ぐことができる。また、容器５を使い捨て対応にすれば、洗浄等の装置のメンテナンスも容易になる。
【００３１】
なお、自転体３の回転数が公転体２よりも低いと、自転による気泡の微細化が不十分になり、気泡が粗くなって微細なマイクロバブルを得ることが困難になる。すなわち、本実施形態では、公転体２の回転数が自転体３の回転数よりも低いので、公転エネルギーによる脱泡効果が小さくなり、自転エネルギーによる起泡効果が優勢になってマイクロバブルを形成し易くなる。特に、高速回転する突起部５ａが被処理材料Ｍに衝突して泡を巻き込むと共に微細化することで、効率的に多くのマイクロバブルを含有させることが可能になる。
【００３２】
また、突起部５ａが、自転軸線Ｌ２に沿って延在した複数の突条部であるので、公転及び自転する容器５内で遠心力によって容器５の内周面に片寄った被処理材料Ｍを延在する突条部が効果的に掻き混ぜることで、より多くの微細な気泡を含有させることが可能になる。
また、自転軸線Ｌ２が、容器５の上部を内側に向けて公転軸線Ｌ１に対して傾斜しているので、公転による遠心力で外側に被処理材料Ｍが片寄っても容器５から飛び出すことを抑制することができる。
【００３３】
さらに、自転軸線Ｌ２が、公転軸線Ｌ１に対して内側に５〜１５°傾斜しているので、自転体３及び容器５が比較的浅い角度で傾斜することで、一つの駆動源１０でも公転体２を自転体３より速く同時に駆動が可能となり、装置コストを抑制することができる。
【００３４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、被処理材料としては、上述したアイスクリーム（冷菓）等の冷凍食材だけに限定したものでなく、ピューレやペーストを得るための種々の高粘度原料にも好適であり、他にも果物、野菜、魚、肉、菓子、ジャム、乳製品、飲料等も攪拌・起泡する対象として採用可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１…攪拌起泡装置、２…公転体、３…自転体、４…駆動機構、５…容器、５ａ…突起部、９…動力伝達機構、１０…駆動源、１０ａ…回転軸、Ｌ１…公転軸線、Ｌ２…自転軸線、Ｍ…被処理材料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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