(57)【要約】【課題】効率的かつ効果的に液体を攪拌させることができる攪拌棒を提供する。【解決手段】長い棒状に形成されて長さ方向に往復させることにより液体を攪拌する攪拌棒１とし、攪拌棒１の上端部に、攪拌棒１の持ち手となる直線状の把持部２を形成し、攪拌棒１の下端部に、液体を攪拌する攪拌部３を形成する。そして、攪拌部３の形状を、攪拌棒１の長さ方向に沿って延びる螺旋状とし、その螺旋構造を、同一半径の３巻き以上とし、半径方向内側の空間を下方に開口させる。また、棒状部材の直径ｄに対する螺旋のピッチＰ及び螺旋の直径Ｌの割合を、２以上５以下とし、螺旋のピッチＰに対する螺旋の直径Ｌの割合を、０．８以上１．２以下とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長い棒状に形成されて長さ方向に往復させることにより液体を攪拌する攪拌棒であって、
前記攪拌棒の長さ方向に沿って螺旋状に延びる攪拌部を有することを特徴とする攪拌棒。
【請求項２】
前記攪拌部は、３巻き以上の螺旋構造であることを特徴とする請求項１に記載の攪拌棒。
【請求項３】
前記攪拌部は、同一半径の螺旋構造であることを特徴とする請求項１又は２に記載の攪拌棒。
【請求項４】
前記攪拌部は、前記攪拌棒の下端に形成されて、半径方向内側の空間が下方に開口していることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の攪拌棒。
【請求項５】
前記攪拌部の半径方向中心を通る軸線上に配置されて直線状に延びる把持部を更に有することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の攪拌棒。
【請求項６】
前記攪拌部は、螺旋のピッチに対する螺旋の直径の割合が０．８以上１．２以下であることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の攪拌棒。
【請求項７】
前記攪拌部は、棒状部材の直径に対する螺旋のピッチ及び螺旋の直径の割合が２以上５以下であることを特徴とする請求項６に記載の攪拌棒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を攪拌する攪拌棒に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ロックや水割りにしたアルコール飲料などの液体をかき混ぜるマドラーは、細長い棒状に形成されている。そして、このマドラーを旋回させることで、グラスに注がれた液体をかき混ぜている。（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２５２１６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このような一般的なマドラーは、旋回させることにより液体をかき混ぜることを意図したものである。しかしながら、マドラーを旋回させると、グラスに注がれた液体もマドラーに同調して回転するため、攪拌効率が低い。このため、十分な攪拌効果を得るためには、長時間にわたってマドラーを回し続ける必要がある。
【０００５】
そこで、本発明は、効率的かつ効果的に液体を攪拌させることができる攪拌棒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】
【０００６】
本発明者らは、流体力学の観点から液体の攪拌について鋭意検討を行った結果、以下のように液体に発生する渦を利用することで、効率的かつ効果的に液体を攪拌させることができるとの知見を得た。
【０００７】
液体中に物体を移動させると、物体の背後にカルマン渦が発生し、このカルマン渦により液体が攪拌される。しかしながら、このようなカルマン渦だけでは、液体を十分に攪拌することができない。そこで、このように発生するカルマン渦のロックイン及び相互干渉を利用することを検討した。ロックインとは、振動している物体から放出される渦放出周波数ｆＶＫが振動物体の振動周波数ｆに引き込まれる現象をいい、相互干渉とは、二つの渦列が互いに干渉して混合したり拡散したりすることをいう。
【０００８】
ロックインすると、渦が大きく発達するため、液体の攪拌が促進される。なお、ロックインしている流体のパターンとして、交互渦放出（ｆＶＫ／ｆ＝１／２）と対称渦放出（ｆＶＫ／ｆ＝１／１）の２種類があるが、液体の攪拌という観点では、対称渦放出の方が好ましい。更に、二本の振動物体により二列の対称渦を発生させると、これらの対称渦列がロックインした状態で相互干渉する。これにより、各振動物体の後流では、単に対称渦列が発達するのではなく、各対称渦列が混合し、別の種類の渦として再配置が起こり、液体の攪拌がさらに促進される。
【０００９】
そこで、様々なシミュレーションや実験を行った結果、振動方向と交差する方向に一対の振動物体を配置するとともに、これらの振動物体を振動方向に沿って複数本配置することで、このようなロックイン及び相互干渉を利用できることが分かった。
【００１０】
ここで、振動方向と垂直な方向に一対の振動物体を配置することが考えられるが、このような配置は攪拌棒を製造する観点から難しい。
【００１１】
このため、本発明では、攪拌棒を螺旋状に形成し、振動方向にずれた各縦断面を振動方向と交差する方向に配置される振動物体に見立てることで、ロックイン及び相互干渉を利用することにした。
【００１２】
すなわち、本発明に係る攪拌棒は、長い棒状に形成されて長さ方向に往復させることにより液体を攪拌する攪拌棒であって、攪拌棒の長さ方向に沿って螺旋状に延びる攪拌部を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る攪拌棒によれば、攪拌棒を長さ方向に往復させることで、攪拌部を振動させることができ、攪拌部の後流に発生する渦を攪拌部の振動にロックインさせることができる。そして、攪拌部の各縦断面が振動方向である攪拌棒の長さ方向と交差する方向に配置されるとともに、この各縦断面が振動方向である攪拌棒の長さ方向に沿って複数配置されるため、ロックインした渦列を相互干渉させることができる。これにより、効率的かつ効果的に液体を攪拌することができる。しかも、攪拌棒を長さ方向に往復させる動作は、攪拌棒をグラスに抜き差しする動作と同じ自然な動作であるため、違和感なく使用することができる。
【００１４】
また、本発明は、攪拌部が、３巻き以上の螺旋構造であるものとすることができる。このように攪拌部を構成することで、ロックインした渦列を適切に相互干渉させることができる。
【００１５】
また、本発明は、攪拌部が、同一半径の螺旋構造であるものとすることができる。このように攪拌部を構成することで、攪拌棒を長さ方向に往復させる際に生じる液体の抵抗力を小さくすることができる。これにより、軽い力で液体を攪拌することができる。
【００１６】
また、本発明は、攪拌部が、攪拌棒の下端に形成されて、半径方向内側の空間が下方に開口しているものとすることができる。このように攪拌部を構成することで、攪拌棒を下降させた際に、螺旋状に形成された攪拌部の半径方向内側にも液体を流入させることができるため、攪拌部の後流に対称渦を適切に発生させることができ、液体の攪拌効果を更に向上させることができる。
【００１７】
また、本発明は、攪拌部の半径方向中心を通る軸線上に配置されて直線状に延びる把持部を更に有するものとすることができる。このように攪拌部と把持部とを配置することで、バランスよく攪拌棒を長さ方向に往復させることができる。
【００１８】
また、本発明は、攪拌部が、螺旋のピッチに対する螺旋の直径の割合が０．８以上１．２以下であるものとすることができる。このように攪拌部を配置することで、ロックインした渦列を十分に相互干渉させることができる。
【００１９】
また、本発明は、攪拌部が、棒状部材の直径に対する螺旋のピッチ及び螺旋の直径の割合が２以上５以下であるものとすることができる。このように攪拌部を配置することで、対称渦列を適切に発生させて、ロックインした渦列を十分に相互干渉させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、効率的かつ効果的に液体を攪拌させることができる攪拌棒を提供することできる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態に係る攪拌棒の正面図である。
【図２】実施形態に係る攪拌棒の平面図である。
【図３】図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線における縦断面図である。
【図４】実施形態に係る攪拌棒のシミュレーション結果を示す図である。
【図５】実施例１、比較例１及び比較例２に用いる攪拌棒の正面図である。
【図６】比較例１の攪拌棒を用いた第一攪拌実験の様子を写した写真である。
【図７】比較例２の攪拌棒を用いた第一攪拌実験の様子を写した写真である。
【図８】実施例１の攪拌棒を用いた第一攪拌実験の様子を写した写真である。
【図９】実施例１の攪拌棒を用いた第二攪拌実験の様子を写した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明に係る攪拌棒の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、全図中、同一又は相当部分には同一符号を付すこととする。
【００２３】
図１は、実施形態に係る攪拌棒の正面図であり、図２は、実施形態に係る攪拌棒の平面図である。図１及び図２に示すように、本実施形態に係る攪拌棒１は、円柱状の棒状部材により長い棒状に形成されて、長さ方向に往復させることにより液体を攪拌するものである。なお、以下の説明において、攪拌棒１を長さ方向に往復させることを、「縦振り」という。この攪拌棒１は、棒状部材の一部が螺旋状（コイル状）に屈曲形成されており、攪拌棒１の上端部に形成されて攪拌棒１の持ち手となる直線状の把持部２と、攪拌棒１の下端部に形成されて液体を攪拌する螺旋状の攪拌部３と、を備えている。なお、攪拌棒１を構成する棒状部材は、如何なる材質であってもよいが、製造容易性や取扱い性の観点から、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの樹脂であることが好ましい。
【００２４】
攪拌部３は、棒状部材を屈曲形成することにより、攪拌棒１の長さ方向に沿って延びる螺旋状に形成されており、半径方向中心が、把持部２の軸線上に配置されている。このように把持部２の軸線と攪拌部３の半径方向中心とを同一線上に配置することで、バランスよく攪拌棒１を縦振りすることができる。
【００２５】
攪拌部３の螺旋構造は、２巻以上となっており、３巻き以上１０巻き以下であることが好ましく、４巻き以上８巻き以下であることが更に好ましい。上述したように、攪拌棒１を縦振りすることで、攪拌部３の後流に発生する渦を攪拌部の振動にロックインさせることができるとともに、ロックインした渦列を相互干渉させることができる。しかしながら、攪拌部３の螺旋構造が３巻き未満だと、ロックインした渦列を十分に相互干渉させることができない。一方、攪拌部３の螺旋構造が１０巻きよりも多いと、ロックインした渦列を十分に相互干渉させることができるものの、攪拌部３が長くなりすぎてしまい、操作性が悪くなる。そこで、攪拌部３の螺旋構造を３巻き以上１０巻き以下とすることで、攪拌棒１の操作性を確保しつつ、ロックインした渦列を十分に相互干渉させることができる。
【００２６】
また、攪拌部３の螺旋構造は、同一半径で巻かれた（回転した）形状となっている。これにより、攪拌棒１の長さ方向における攪拌部３の面積が最小限に抑えられるため、攪拌棒１を縦振りする際に攪拌部３が液体から受ける面圧を小さくすることができ、軽い力で液体を攪拌することができる。
【００２７】
攪拌部３の下端は、螺旋状に巻かれた状態のまま終端しており、螺旋構造の半径方向内側の空間が下方に開口している。これにより、攪拌棒１を下降させた際に、螺旋状に形成された攪拌部３の半径方向内側に液体を流入させることができるため、攪拌部３の後流に対称渦を適切に発生させることができ、液体の攪拌効果を更に向上させることができる。
【００２８】
次に、図３を参照して、攪拌部３の空間比率について説明する。図３は、図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線における縦断面図である。
【００２９】
攪拌部３の空間比率は、様々な要因によって設定されるが、グラスに注がれた飲料をかき混ぜる攪拌棒１においては、人間が無意識に行うであろう縦振りの振動数や振動幅に鑑みて設定することが好ましい。
【００３０】
すなわち、攪拌部３を構成する棒状部材の直径ｄに対する螺旋のピッチＰ及び螺旋の直径Ｌの割合は、２以上５以下であることが好ましく、３以上４以下であることが更に好ましい。この割合を２より小さくすると、攪拌部３の半径方向内側に液体が流れ込み難くなって対称渦列が発生し難くなる。一方、この割合を５よりも大きくすると、ロックインした渦列を十分に相互干渉させることができない。そこで、この割合を２以上５以下の範囲内とすることで、対称渦列を適切に発生させて、ロックインした渦列を十分に相互干渉させることができる。
【００３１】
また、螺旋のピッチＰに対する螺旋の直径Ｌの割合は、０．８以上１．２以下であることが好ましく、０．９以上１．１以下であることが更に好ましい。この割合を０．８よりも小さくし、又はこの割合を１．２よりも大きくすると、ロックインした渦列を十分に相互干渉させることができない。そこで、この割合を０．６以上１．４以下の範囲内とすることで、ロックインした渦列を十分に相互干渉させることができる。
【００３２】
なお、一般的な中ジョッキに注がれた飲料をかき混ぜる攪拌棒１の場合、攪拌部３を構成する棒状部材の直径ｄは、２ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましく、螺旋のピッチＰ及び螺旋の直径Ｌは、４ｍｍ以上２５ｍｍ以下であることが好ましい。なお、図３では、攪拌部３を構成する棒状部材の直径ｄを３ｍｍ、螺旋のピッチＰ及び螺旋の直径Ｌを１０．５ｍｍとしている。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態によれば、攪拌棒１を縦振りすることで、攪拌部３を振動させることができ、攪拌部３の後流に発生する渦を攪拌部３の振動にロックインさせることができる。そして、攪拌部３の各縦断面が振動方向と交差する方向に配置されるとともに、この各縦断面が振動方向に沿って複数配置されるため、ロックインした渦列を相互干渉させることができる。これにより、効率的かつ効果的に液体を攪拌することができる。
【００３４】
しかも、攪拌棒１を縦振りする動作は、攪拌棒１をグラスに抜き差しする動作と同じ自然な動作であるため、違和感なく使用することができる。
【００３５】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、攪拌部３の空間比率や具体的な寸法を記載したが、このような空間比率や寸法に限定されるものではない。また、上記実施形態では、攪拌部３が攪拌棒１の下端に形成されるものとして説明したが、攪拌部３の下端に他の部位を形成してもよい。
【実施例】
【００３６】
次に、本発明の実施例について説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３７】
まず、攪拌棒の攪拌部を螺旋状にすることで液体を攪拌できるか否かをシミュレーションした。このシミュレーションでは、攪拌部のモデルを単一流体中で単振動したときの様子を二次元で計算したものである。シミュレーションの条件としては、図３に示す攪拌部３の縦断面と同じ条件となるように、９本の円柱を交互に平行な２列に配置したモデルを採用し、攪拌部３を構成する棒状部材の直径ｄに対応する円柱の直径を４ｍｍ、螺旋のピッチＰに対応する円柱の振動方向における間隔を１４ｍｍ、螺旋の直径Ｌに対応する各円柱列の間隔を１４ｍｍとした。また、単振動の条件としては、人間が無意識に行うであろう攪拌棒の縦振り行為に対応させて、振動数を１Ｈｚ、振幅を６０ｍｍとした。シミュレーションの計算期間は、２．５周期とした。
【００３８】
図４は、実施例のシミュレーション結果を示す図である。図４において、（ａ）は、初期状態（０周期）、（ｂ）はモデルを上死点まで上昇させて元の位置まで下降させた０．５周期の状態、（ｃ）は、更にモデルを下死点まで下降させて元の位置まで上昇させた１．０周期の状態、（ｄ）は、更にモデルを上死点まで上昇させて元の位置まで下降させた１．５周期の状態、（ｅ）は、更にモデルを下死点まで下降させて元の位置まで上昇させた２．０周期の状態、（ｆ）は、更にモデルを上死点まで上昇させて元の位置まで下降させた２．５周期の状態を示している。
【００３９】
図４に示すように、１周期では、既に、各円柱の後流に発生した対象渦の混合が起こり、２．５周期では、大規模な渦による混合が起こっている。すなわち、上記モデルを振動させることで、各円柱の後流に対象渦が発生し、この対象渦がロックインして大きく発達し、大きく発達した渦列が相互干渉して大規模な渦となって、流体の混合が行われていることが分かる。
【００４０】
このようなシミュレーション結果から、上記モデルに対応する攪拌部を有する攪拌棒を縦振りすることで、液体を十分に攪拌することができることが計算上実証された。
【００４１】
次に、実施例１、比較例１及び比較例２の攪拌棒を用いて、実際に液体を攪拌する第一攪拌実験を行った。
【００４２】
図５は、実施例１、比較例１及び比較例２に用いる攪拌棒の正面図である。図５（ａ）に示すように、実施例１の攪拌棒は、攪拌部が、５巻きの螺旋構造とし、攪拌部を構成する棒状部材の直径ｄを３ｍｍ、螺旋のピッチＰ及び螺旋の直径Ｌを１０．５ｍとした。図５（ｂ）に示すように、比較例１の攪拌棒は、一般的な４ｍｍ角の割り箸を用いた。図５（ｃ）に示すように、比較例２の攪拌棒は、スパイラル状に溝が形成された直径１０ｍｍの工作用ドリルを用いた。
【００４３】
第一攪拌実験では、水を入れた中ジョッキにイオン交換樹脂粒子（比重０．９５〜０．９８、平均粒径０．３ｍｍ）を加え入れて二層流体の状況設定をした後、実施例１、比較例１及び比較例２の攪拌棒を用いて、それぞれ縦振りにより攪拌した。
【００４４】
図６は、比較例１の攪拌棒を用いた第一攪拌実験の様子を写した写真である。図７は、比較例２の攪拌棒を用いた第一攪拌実験の様子を写した写真である。図８は、実施例１の攪拌棒を用いた第一攪拌実験の様子を写した写真である。
【００４５】
図６に示すように、比較例１の割り箸を用いた攪拌実験では、何度か割り箸を縦振りしてみたが、混合の気配は殆ど観察されなかった。
【００４６】
図７に示すように、比較例２の工作用ドリルを用いた攪拌実験では、工作用ドリルを縦振りすることで、工作用ドリルの溝部にスパイラル状の流れが生じている様子が観察されたが、工作用ドリルの周囲の静止流体を巻き込んで攪拌している様子は観察されなかった。
【００４７】
図８に示すように、実施例１の攪拌棒では、攪拌部を構成する螺旋状の棒状部材から螺旋状の渦が放出され、この渦により上層部の粒子が巻き込まれて底面部にまで達するとともに、この渦が攪拌部の周囲の静止流体を巻き込んでいる様子が観察された。
【００４８】
次に、第一攪拌実験と同様に中ジョッキにイオン交換樹脂粒子（比重０．９５〜０．９８、平均粒径０．３ｍｍ）を加え入れ、更に氷を加え入れた後、実施例１の攪拌棒を用いて、縦振りにより攪拌する第二攪拌実験を行った。
【００４９】
図９は、実施例１の攪拌棒を用いた第二攪拌実験の様子を写した写真である。図９に示すように、細い棒しか入らないくらいに氷を入れたところ、攪拌棒の縦振りに伴う攪拌部の上下動により氷を押し下げ、氷による攪拌と攪拌部からの渦放出により、上層部の粒子が巻き込まれて底面部にまで達するとともに、この渦が攪拌部の周囲の静止流体を巻き込んでいる様子が観察された。
【００５０】
このような実験結果により、実施例１の攪拌棒を用いて縦振りの攪拌を行うことで、効率的かつ効果的に液体を攪拌させることができることが実証された。特に、氷が加えられた場合は、更に氷を押し下げることにより氷による攪拌も加えられるため、液体の攪拌効率が更に向上することが実証された。
【符号の説明】
【００５１】
１…攪拌棒、２…把持部、３…攪拌部。
【図１】
2013135752.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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