JP2004160302A - 実験室用粉砕機 - Google Patents
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Abstract
【課題】構造が簡単でコンパクトかつ安価であるとともに、粉砕部を容易に密封することが可能で、固体物質を微粒子に効率良く粉砕することができる安全な実験室用粉砕機を提供する。
【解決手段】下端に一の磁石１を配した棒状のピストン２と、このピストン２の運動をピストン２の長手方向のみに規制しながらピストン２を保持するピストン容器３と、ピストン容器３の下方に設けられ、ピストン２の下端に配された一の磁石１に対して周期的に斥力が働くように駆動磁場を発生させるピストンドライバー４とを備え、この周期的に働く斥力で一の磁石１を配したピストン２を周期的に上下運動させることにより、ピストン容器３の底部３ｂとピストン２の下端との間にある固体物質８を粉砕する。
【選択図】 図１
【解決手段】下端に一の磁石１を配した棒状のピストン２と、このピストン２の運動をピストン２の長手方向のみに規制しながらピストン２を保持するピストン容器３と、ピストン容器３の下方に設けられ、ピストン２の下端に配された一の磁石１に対して周期的に斥力が働くように駆動磁場を発生させるピストンドライバー４とを備え、この周期的に働く斥力で一の磁石１を配したピストン２を周期的に上下運動させることにより、ピストン容器３の底部３ｂとピストン２の下端との間にある固体物質８を粉砕する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の実験室において少量の固体物質を粉砕するために採用される実験室用粉砕機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、各種の実験室において少量の固体物質を粉砕するために採用される実験室用粉砕機としては、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３に開示された技術のように、乳鉢などの容器と、棒状の乳棒と、乳鉢の側方に設けられ、乳棒を支える支持構造と、乳棒を駆動させるための駆動装置とを備え、乳棒を機械的に運動させることにより、容器の底部と乳棒の下端との間にある固体物質を粉砕するものが一般的である。また、その他、高速で回転する回転刃を備え、固体物質に回転刃を衝突させて粉砕するものなどが使用されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−３０１０５６
【特許文献２】
特開平６−３２００４１
【特許文献３】
特開平１０−２３０４４６
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の特許文献に開示された実験室用粉砕機では、乳棒を機械的に駆動していたので、構造が複雑になったり、装置が大型化して高価なものになっていた。
【０００５】
また、オープンエアーの状態では試料が飛散したり、飛散した試料の粉塵で使用場所の環境を損なう場合があるため、粉砕部を密封しなければならないが、このようにピストンを機械的に駆動する装置では、ピストンや駆動部をシールすることが困難であり粉砕部を効果的に密封できないという不具合があった。
【０００６】
さらに、このような一般の実験室用粉砕機では、粉砕された微細粉が粗い未粉砕の固体物質と共存した状態になってしまい固体物質を効率良く粉砕することができないという不具合があった。
【０００７】
その他、回転刃を固体物質に衝突させて粉砕するものは、高速で回転する回転刃で手などを傷つける恐れがあるなど、安全上問題があると言わざるを得なかった。
【０００８】
本発明は上記不具合に鑑みてなされたものであり、構造が簡単でコンパクトかつ安価であるとともに、粉砕部を容易に密封することが可能で、固体物質を微粒子に効率良く粉砕することができる安全な実験室用粉砕機を提供することを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、長手方向が略垂直になるように設けられ、下端に一の磁石を配した棒状のピストンと、このピストンの運動をピストンの長手方向のみに規制しながらピストンを保持するピストン容器と、ピストン容器の下方に設けられ、ピストン下端に配された一の磁石に対して周期的に斥力が働くように駆動磁場を発生させるピストンドライバーとを備え、この周期的に働く斥力で一の磁石を配したピストンを周期的に上下運動させることにより、ピストン容器の底部とピストンの下端との間にある固体物質を粉砕することを特徴とする実験室用粉砕機である（請求項１）。
【００１０】
本発明によれば、ピストンを周期的に上下運動させてピストン容器の底部とピストンの下端との間にある固体物質を粉砕するにあたり、ピストン容器の下方に設けられたピストンドライバーで駆動磁場を発生させてピストン下端に配された一の磁石に対して周期的に斥力が働くようにするので、ピストンを機械的に駆動することがない結果、構造が簡素化され、装置をコンパクトなものにすることができる。また、ピストンの上下運動で粉砕するので実験者にとって安全である。
【００１１】
次に、上記ピストンドライバーは、ピストン下端に配された上記一の磁石に対して斥力を働かせる他の磁石と、この他の磁石の姿勢を周期的に変更可能な駆動手段とを備え、この駆動手段が前記他の磁石の姿勢を周期的に変更することにより、ピストン下端に配された一の磁石に対して周期的に斥力が働くように駆動磁場を発生させることが好ましい（請求項２）。
【００１２】
この好ましい態様によれば、駆動手段が他の磁石の姿勢を周期的に変更してピストン下端に配された一の磁石に対して周期的に斥力が働くように駆動磁場を発生させることができるので、構造が簡単で、装置を安価なものにすることができる。
【００１３】
また、上記駆動手段は、モーターを備え、このモーターを用いて上記他の磁石の磁極をモーターの軸から偏心した状態で回転させてこの他の磁石の姿勢を周期的に変更することにより、ピストン下端に配された一の磁石に対して周期的に斥力が働くように駆動磁場を発生させることが好ましい（請求項３）。
【００１４】
この好ましい態様によれば、モーターを用いて他の磁石の磁極をモーターの軸から偏心した状態で回転させるだけで、この他の磁石の姿勢を周期的に変更してピストン下端に配された一の磁石に対して周期的に斥力が働くように駆動磁場を発生させることができるので、構造がより簡単で、装置をより安価なものにすることができる。
【００１５】
さらに、上記ピストンドライバーは、実験室用マグネチックスターラにより、ピストン下端に配された一の磁石に対して周期的に斥力が働くように駆動磁場を発生させることが好ましい（請求項４）。
【００１６】
この好ましい態様によれば、ピストンドライバーとして既存あるいは既設の実験室用マグネチックスターラを採用することにより、ピストン下端に配された一の磁石に対して周期的に斥力が働くように駆動磁場を発生させることができるので、新たに専用の装置を開発する必要がない結果、装置をより安価なものにすることができる。
【００１７】
また、上記ピストン容器は、ピストン容器を密封して微細粒子がピストン容器の外に漏出することを防止する蓋部を備えることが好ましい（請求項５）。
【００１８】
この好ましい態様によれば、蓋部がピストン容器を密封して微細粒子がピストン容器の外に漏出することを防止するので、試料の損失がなく、また試料の粉塵で使用場所の環境を損なうことがない。
【００１９】
また、上記ピストン容器は、ピストン容器の底部の上方に連なり、ピストンの運動をピストンの長手方向のみに規制するピストン規制部と、ピストン規制部の上方に連なり、ピストンの下降に伴ってピストン規制部の内壁とピストン外壁との間を上昇する気流に随伴される微細粒子を捕捉可能とするように拡径された内壁を有する微細粒子捕捉部とを備えることが好ましい（請求項６）。
【００２０】
この好ましい態様によれば、ピストン容器が、ピストンの下降に伴ってピストン規制部の内壁とピストン外壁との間を上昇する気流に随伴される微細粒子を捕捉可能とする微細粒子捕捉部を備えているので、粉砕後の微細な粒子のみを上昇する気流に随伴させて分離捕集することができる。
【００２１】
また、別の好ましい態様は、上記ピストン容器は、ピストン容器の底部に連なり、ピストンの運動をピストンの長手方向のみに規制するピストン規制部と、ピストン規制部に連なり、ピストンの下降に伴ってピストン規制部の内壁とピストン外壁との間を上昇する気流に随伴する微細粒子をピストン規制部の内壁とピストン外壁との間に還流可能とするように勾配が設けられた微細粒子還流部とを備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の実験室用粉砕機である（請求項７）。
【００２２】
この別の好ましい態様によれば、微細粒子を還流可能とするように勾配が設けられた微細粒子還流部を備えているので、ピストンの上昇に伴ってピストン規制部の内壁とピストン外壁との間を下降する気流に随伴させて粉砕後の微細な粒子を還流させ再度粉砕することにより、さらに微粒子に粉砕することができる。
【００２３】
そして、上記ピストン容器は、ピストン容器内に気体を供給する気体供給孔と、供給された気体とこの供給された気体に随伴される浮遊粒子を排出する気体排出孔とを備えたことが好ましい。
【００２４】
この別の好ましい態様によれば、ピストン容器が、気体供給孔と、気体排出孔とを備えているので、供給された気体に粉砕後の微細粒子を随伴させ、浮遊粒子として気体排出孔から排出してこれを分離捕集することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について詳述する。図１は本発明の第一の実施の形態に係る実験室用粉砕機１０の構成を示す概念図である。また、図２は本発明の第一の実施の形態に係る実験室用粉砕機１０の部分図であり、（ａ）はピストン容器３の平面図である。また、（ｂ）は、ピストン容器３の断面図であり、（ｃ）は、ピストン２の断面図である。また、（ｄ）は、装入チューブ５の側面図である。
【００２６】
図１〜図２を参照して、図示の本発明の第一の実施の形態に係る実験室用粉砕機１０は、長手方向が略垂直になるように設けられ、下端に一の磁石１を配した棒状のピストン２と、このピストン２の運動をピストン２の長手方向のみに規制しながらピストン２を保持するピストン容器３と、ピストン容器３の下方に設けられ、ピストン２の下端に配された一の磁石１に対して周期的に斥力が働くように駆動磁場を発生させるピストンドライバー４とを備えている。
【００２７】
上記一の磁石１は、ピストン２を磁気的に駆動して構造を簡素化させ、装置をコンパクトなものにするために、ピストン２の下端に磁極を下方に向けて設けられるものであり、希土類系の永久磁石が採用され、この磁石１に対して周期的に働く斥力で一の磁石１を配したピストン２を上方向に変位させるようになっている。
【００２８】
上記ピストン２は、図２（ｃ）にも示すように、第一の実施の形態においては、温度計の保護管などに用いられる円筒形試験管状の有底のセラミック管が採用されており、上記一の磁石１を必要な数量だけ重ねて合成樹脂系の接着剤などの充填材で最下端に固定している。
【００２９】
上記ピストン容器３は、図２（ａ）、（ｂ）にも示すように、実験室用の乳鉢などに用いられるジリコニウム、アルミナなどのセラミック質の容器であり、第一の実施の形態に係る実験室用粉砕機１０においては、ピストン２を４本収容することができるように、上方開口の有底孔に形成されたピストン規制部３ａを４個有している。そして、第一の実施の形態においては、粉砕した微細粒子の取り扱いを容易にするために、図２（ｄ）に示す合成樹脂性の装入チューブ５をピストン規制部３ａとピストン２との間に装入した状態で固体物質８を粉砕することが可能なようになっている。
【００３０】
上記ピストンドライバー４は、ピストン２の下端に配された上記一の磁石１に対して斥力を働かせる他の磁石６と、この他の磁石６の姿勢を周期的に変更可能な駆動手段７とを備え、この駆動手段７が前記他の磁石６の姿勢を周期的に変更することにより、ピストン２の下端に配された一の磁石１に対して周期的に斥力が働くように駆動磁場を発生させるように構成されている。そして、この周期的に働く斥力で一の磁石１を配したピストン２を周期的に上下運動させることにより、ピストン容器３の底部３ｂとピストン２の下端との間にある固体物質８を粉砕するように構成されている。
【００３１】
上記他の磁石６は、上記一の磁石１同様、希土類系の永久磁石が採用され、一の磁石１に対して斥力を働かせることができるように、一の磁石１の下端の磁極１ａと同一の磁極６ａを上端に配置して、同一の磁極同士が相対向するようにしている。
【００３２】
上記駆動手段７は、モーター７ａと水平回転盤７ｂとを備え、上記他の磁石６を水平回転盤７ｂの上面周辺部に配置し、磁極６ａをモーター７ａの軸から偏心した状態で回転させてこの他の磁石６の姿勢を周期的に変更することにより、ピストン２の下端に配された一の磁石１に対して周期的に斥力が働くように駆動磁場を発生させている。
【００３３】
次に図１を参照して、本発明の第一の実施の形態に係る実験室用粉砕機１０の作用について説明する。
【００３４】
図１を参照して、本発明の第一の実施の形態に係る実験室用粉砕機１０においては、図示のように、下端に一の磁石１を配した棒状のピストン２の運動をピストン２の長手方向のみに規制しながらピストン容器３にピストン２を保持する。
【００３５】
次に、図示しないが、必要に応じて図２（ｄ）に示す合成樹脂性の装入チューブ５をピストン規制部３ａとピストン２との間に装入する。
【００３６】
また、ピストンドライバー４の駆動手段７のモーター７ａにより、水平回転盤７ｂを回転させて、水平回転盤７ｂの上面周辺部に配置された他の磁石６の磁極６ａがモーター７ａの軸から偏心した状態で回転するようにする。これにより、ピストン２の下端に配された一の磁石１に対して周期的に斥力が働くように駆動磁場を発生させることができる。
【００３７】
そして、この周期的に働く斥力で一の磁石１を配したピストン２を周期的に上下運動させることにより、ピストン容器３の底部３ｂとピストン２の下端との間にある固体物質８を粉砕する。
【００３８】
ここで、ピストンドライバー４の駆動回転数を増加させ、ピストン２の上下運動を例えば１０００往復／分程度にするとそれだけピストン２の振幅が小さくなり、固体物質を微細粒子に微粉砕することができる。また、逆に、ピストンドライバー４の駆動回転数を減少させ、ピストン２の上下運動を例えば１００往復／分程度にするとピストン２の振幅が大きくなり、固体物質を粗粒子に粉砕することができるなど、製品の粒度を調整することも可能である。
【００３９】
以上説明したように、本発明の第一の実施の形態に係る実験室用粉砕機１０によれば、ピストン２を周期的に上下運動させてピストン容器３の底部３ｂとピストン２の下端との間にある固体物質８を粉砕するにあたり、ピストン容器３の下方に設けられたピストンドライバー４で駆動磁場を発生させてピストン２の下端に配された一の磁石１に対して周期的に斥力が働くようにするので、ピストン２を機械的に駆動することがない結果、構造が簡素化され、装置をコンパクトなものにすることができる。また、ピストン２の上下運動で粉砕するので実験者にとって安全である。
【００４０】
また、駆動手段７が他の磁石６の姿勢を周期的に変更してピストン２の下端に配された一の磁石１に対して周期的に斥力が働くように駆動磁場を発生させることができるので、構造が簡単で、装置を安価なものにすることができる。
【００４１】
また、モーター７ａを用いて他の磁石６の磁極をモーター７ａの軸から偏心した状態で回転させるだけで、この他の磁石６の姿勢を周期的に変更してピストン２の下端に配された一の磁石１に対して周期的に斥力が働くように駆動磁場を発生させることができるので、構造がより簡単で、装置をより安価なものにすることができる。
【００４２】
次に図３、図４を参照しながら本発明の第二の実施の形態について詳述する。
図３は本発明の第二の実施の形態に係る実験室用粉砕機２０の蓋部２１、ピストン２およびピストン容器３の構成を示す分解断面図であり、図４は本発明の第二の実施の形態に係る実験室用粉砕機２０の作用を示す概念図である。
【００４３】
以下、第二の実施の形態の説明にあたっては、第一の実施の形態と重複する部分については同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分について詳述するものとする。
【００４４】
図３を参照して、第二の実施の形態に係る実験室用粉砕機２０においては、上記ピストン容器３は、ピストン２を１本のみ収容することができるように、設計変更されている。
【００４５】
また、第二の実施の形態に係る実験室用粉砕機２０は、試料の損失を防止するとともに、試料の粉塵で使用場所の環境を損なうことがないようにするために、ピストン容器３を密封して微細粒子がピストン容器３の外に漏出することを防止する蓋部２１を備えている。
【００４６】
上記蓋部２１は、半球ドーム状の構造であり、上方から被せるようにしてピストン容器３に取り付けられる。また、透明合成樹脂製で形成されているので、外部からピストン２の動きやピストン２の周辺の微細粒子の状態が確認できるようになっている。
【００４７】
次に、上記ピストン容器３は、ピストン容器３の底部３ｂの上方に連なり、ピストン２の運動をピストン２の長手方向のみに規制するピストン規制部３ａと、ピストン規制部３ａの上方に連なり、ピストン２の下降に伴ってピストン規制部３ａの内壁３ｃとピストン外壁２ｂとの間を上昇する気流に随伴される微細粒子を捕捉可能とするように拡径された内壁３ｄを有する微細粒子捕捉部２２とを備えている。
【００４８】
上記微細粒子捕捉部２２は、ピストン規制部３ａの上方にテラス状に設けられた概ね水平な面上の部分であり、ピストン２の下降に伴ってピストン規制部３ａの内壁３ｃとピストン外壁２ｂとの間を上昇する気流に随伴されて上方に移動した微細粒子を沈降させることにより、この微細粒子を捕捉部２２に捕捉する。
【００４９】
また、一の磁石１は、第二の実施の形態においては上面に鉄板の積層１ｂを配置することにより下方に磁力線を集中させてこの一の磁石１に対して働く斥力をより大きなものにしている。
【００５０】
さらに、ピストン２の上端には、取手２ａが設けられ、ピストン２のピストン容器３に対する着脱をより容易にしている。
【００５１】
そして、図示しないが、ピストンドライバー４は、既存あるいは既設の装置を利用して、新たに専用の装置を開発する必要がないようにして、装置をより安価なものにすることができるようにするために、第二の実施の形態では、市場で容易に入手することができる実験室用マグネチックスターラを採用して、これにより、ピストン２の下端に配された一の磁石１に対して周期的に斥力が働くように駆動磁場を発生させる。
【００５２】
次に図４を参照して、本発明の第二の実施の形態に係る実験室用粉砕機２０の作用について説明する。
【００５３】
図４を参照して、本発明の第二の実施の形態に係る実験室用粉砕機２０においては、固体物質８の粉砕にあたって、固体物質８とピストン２とをピストン容器３に収容した後、蓋部２１をピストン容器３に装着してピストン容器３を密封する。
【００５４】
次に、実験室用マグネチックスターラからなるピストンドライバー４により駆動磁場を発生させることにより、ピストン２を周期的に上下運動させて固体物質８を粉砕する。この時、ピストン２の下降に伴ってピストン規制部３ａの内壁３ｃとピストン外壁２ｂとの間を上昇する気流に随伴されて微細粒子が上方に移動し、この上方に移動した微細粒子は、拡径された微細粒子捕捉部２２において、沈降することにより捕捉される。
【００５５】
このように、第二の実施の形態に係る実験室用粉砕機２０によれば、蓋部２１がピストン容器３を密封して微細粒子がピストン容器３の外に漏出することを防止するので、試料の損失がなく、また試料の粉塵で使用場所の環境を損なうことがない。
【００５６】
また、ピストン容器３が、ピストン２の下降に伴ってピストン規制部３ａの内壁３ｃとピストン外壁２ｂとの間を上昇する気流に随伴される微細粒子を捕捉可能とする微細粒子捕捉部２２を備えているので、粉砕後の微細な粒子のみを上昇する気流に随伴させて分離捕集することができる。
【００５７】
そして、ピストンドライバー４として既存あるいは既設の実験室用マグネチックスターラを採用することにより、ピストン２の下端に配された一の磁石１に対して周期的に斥力が働くように駆動磁場を発生させることができるので、新たに専用の装置を開発する必要がない結果、装置をより安価なものにすることができる。
【００５８】
次に図５、図６を参照しながら本発明の第三の実施の形態について詳述する。
図５は本発明の第三の実施の形態に係る実験室用粉砕機３０の蓋部２１、ピストン２およびピストン容器３の構成を示す分解断面図であり、図６は本発明の第三の実施の形態に係る実験室用粉砕機２０の作用を示す概念図である。
【００５９】
以下、第三の実施の形態の説明にあたっては、第一、第二の実施の形態と重複する部分については同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分について詳述するものとする。
【００６０】
図５を参照して、図示の本発明の第三の実施の形態に係る実験室用粉砕機３０においては、上記ピストン容器３は、ピストン２の下降に伴ってピストン規制部３ａの内壁３ｃとピストン外壁２ｂとの間を上昇する気流に随伴する微細粒子をピストン規制部３ａの内壁３ｃとピストン外壁２ｂとの間に還流可能とするように勾配が設けられた微細粒子還流部３１を備えている。
【００６１】
そして、図６を参照して、第三の実施の形態に係る実験室用粉砕機３０の作用を説明すると、ピストン規制部３ａの内壁３ｃとピストン外壁２ｂとの間を上昇する気流に随伴されて上方に移動する微細粒子は、微細粒子還流部３１において、沈降するが、この時、微細粒子還流部３１に勾配が設けられているので、下方に堆積し、今度はピストン２の上昇に伴って下降する気流に随伴されて下方に移動する。そして、再びピストン容器３の底部３ｂに還流されて、ここでさらに微粉砕される。
【００６２】
このように、本発明の第三の実施の形態に係る実験室用粉砕機３０によれば、勾配が設けられた微細粒子還流部３１を備えているので、ピストン２の上昇に伴ってピストン規制部３ａの内壁３ｃとピストン外壁２ｂとの間を下降する気流に随伴させて粉砕後の微細な粒子を還流させ再度、微粒子に粉砕することができる。
【００６３】
次に図７を参照しながら本発明の第四の実施の形態について詳述する。図７は本発明の第四の実施の形態に係る実験室用粉砕機４０の蓋部２１、ピストン２およびピストン容器３の構成を示す分解断面図である。
【００６４】
図７を参照して、図示の本発明の第四の実施の形態に係る実験室用粉砕機４０においては、ピストン容器３は、粉砕後の微細粒子を供給された気体に随伴させて、浮遊粒子として分離捕集することができるようにするために、ピストン容器３内に気体を供給する気体供給孔４１と、供給された気体とこの供給された気体に随伴される浮遊粒子を排出する気体排出孔４２とを蓋部２１に備えている。
【００６５】
また、蓋部２１とピストン容器３との間には、気密性を向上させるための弾性部材３ｅが配されている。
【００６６】
そして、本発明の第四の実施の形態に係る実験室用粉砕機４０の作用を説明すると、実験室用粉砕機４０においては、固体物質８が粉砕される際に、底部３ｂに還流されて微粉砕されることを繰返している微細粒子が、気体供給孔４１から供給された気体に随伴されて浮遊粒子となり、気体排出孔４２から排出されて図略の微細粒子捕集手段に到達し、ここで捕捉されることとなる。
【００６７】
このように、本発明の第四の実施の形態に係る実験室用粉砕機４０によれば、ピストン容器３が、気体供給孔４１と、気体排出孔４２とを備えているので、供給された気体に粉砕後の微細粒子を随伴させ、浮遊粒子として気体排出孔４２から排出してこれを分離捕集することができる。
【００６８】
上述した実施の形態は本発明の好ましい具体例を例示したものに過ぎず、本発明は上述した実施の形態に限定されない。
【００６９】
例えば、上記一の磁石１と上記他の磁石６とは、必ずしも希土類系の永久磁石に限定されない。磁石の材質、仕様については種々の設計変更が可能である。また、第二〜第四の実施形態のように上面に鉄板の積層を配置することにより下方に磁力線を集中させてこの一の磁石１に対して働く斥力をより大きなものにするなど、ピストン２を磁気的に駆動することができるものであれば、任意に設計変更することが可能である。
【００７０】
次に、上記ピストン２も、必ずしも円筒形試験管状の有底のセラミック管に限定されない。上記一の磁石１を必要な数量だけ重ねて最下端に固定することが可能なものであれば、種々の設計変更が可能である。
【００７１】
また、上記ピストン容器３も、ピストン２の収容本数やピストン規制部３ａの数量については、任意であり、必ずしもジリコニウム、アルミナなどのセラミック質の容器に限定されない。めのう、テフロン、その他プラスチック類も採用可能である。さらに、装入チューブ５を採用するかどうかも任意である。
【００７２】
上記ピストンドライバー４も、必ずしも図示のように、モーター７ａと水平回転盤７ｂとを備え、他の磁石６を水平回転盤７ｂの上面周辺部に配置したものに限定されない。モーター７ａの回転軸を水平にし、他の磁石６を垂直回転盤の周辺部に配置して姿勢を周期的に変更するものでも採用可能である。
【００７３】
また、第二〜第四の実施形態において市場で容易に入手することができる実験室用マグネチックスターラを採用したように、ピストン２の下端に配された一の磁石１に対して周期的に斥力が働くように駆動磁場を発生させるように構成されているものであれば、種々の設計変更が可能である。
【００７４】
上記蓋部２１も、透明合成樹脂製の半球ドーム状に限定されない。材質は任意である。
【００７５】
さらに、微細粒子捕捉部２２も、必ずしも図示のようにピストン規制部３ａの上方に設けられた概ね水平な面に限定されない。外側に向かって下方に勾配を有するなど、ピストン２の下降に伴ってピストン規制部３ａの内壁３ｃとピストン外壁２ｂとの間を上昇する気流に随伴される微細粒子を捕捉可能とする形状であれば種々の設計変更が可能である。
【００７６】
そして、気体供給孔４１と、供給された気体に随伴させて浮遊粒子を排出する気体排出孔４２とは必ずしも図示のように、蓋部２１に設けられる必要はなく、例えばピストン容器３の微細粒子還流部３１に直接設けられていてもよいなど、種々の設計変更が可能である。
【００７７】
その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の設計変更が可能であることはいうまでもない。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ピストンを機械的に駆動することなく、磁場の力で駆動することができるので、構造が簡単でコンパクトかつ安価であるとともに、安全であり、さらに粉砕部を容易に密封することが可能で、かつ固体物質８を微粒子に効率良く粉砕することができるという顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態に係る実験室用粉砕機の構成を示す概念図である。
【図２】本発明の第一の実施の形態に係る実験室用粉砕機の構成品の説明図であり、（ａ）は本発明の第一の実施の形態に係る実験室用粉砕機のピストン容器の平面図である。また、（ｂ）は、本発明の第一の実施の形態に係る実験室用粉砕機のピストン容器３の断面図であり、（ｃ）は、本発明の第一の実施の形態に係る実験室用粉砕機のピストン２の断面図である。また、（ｄ）は、本発明の第一の実施の形態に係る実験室用粉砕機の装入チューブの側面図である。
【図３】本発明の第二の実施の形態に係る実験室用粉砕機の蓋部、ピストンおよびピストン容器の構成を示す分解断面図である。
【図４】本発明の第二の実施の形態に係る実験室用粉砕機の作用を示す概念図である。
【図５】本発明の第三の実施の形態に係る実験室用粉砕機の蓋部、ピストンおよびピストン容器の構成を示す分解断面図である。
【図６】本発明の第三の実施の形態に係る実験室用粉砕機の作用を示す概念図である。
【図７】本発明の第四の実施の形態に係る実験室用粉砕機の蓋部、ピストンおよびピストン容器の構成を示す分解断面図である。
【符号の説明】
１ 一の磁石
２ ピストン
３ ピストン容器
７ ピストンドライバー
３ｂ 底部
８ 固体物質
１０ 実験室用粉砕機
６ 他の磁石
７ 駆動手段
７ａ モーター
１ａ、６ａ 磁極
２１ 蓋部
３ａ ピストン規制部
３ｃ、３ｄ 内壁
２ｂ ピストン外壁
２２ 微細粒子捕捉部
３１ 微細粒子還流部
４１ 気体供給孔
４２ 気体排出孔
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の実験室において少量の固体物質を粉砕するために採用される実験室用粉砕機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、各種の実験室において少量の固体物質を粉砕するために採用される実験室用粉砕機としては、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３に開示された技術のように、乳鉢などの容器と、棒状の乳棒と、乳鉢の側方に設けられ、乳棒を支える支持構造と、乳棒を駆動させるための駆動装置とを備え、乳棒を機械的に運動させることにより、容器の底部と乳棒の下端との間にある固体物質を粉砕するものが一般的である。また、その他、高速で回転する回転刃を備え、固体物質に回転刃を衝突させて粉砕するものなどが使用されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−３０１０５６
【特許文献２】
特開平６−３２００４１
【特許文献３】
特開平１０−２３０４４６
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の特許文献に開示された実験室用粉砕機では、乳棒を機械的に駆動していたので、構造が複雑になったり、装置が大型化して高価なものになっていた。
【０００５】
また、オープンエアーの状態では試料が飛散したり、飛散した試料の粉塵で使用場所の環境を損なう場合があるため、粉砕部を密封しなければならないが、このようにピストンを機械的に駆動する装置では、ピストンや駆動部をシールすることが困難であり粉砕部を効果的に密封できないという不具合があった。
【０００６】
さらに、このような一般の実験室用粉砕機では、粉砕された微細粉が粗い未粉砕の固体物質と共存した状態になってしまい固体物質を効率良く粉砕することができないという不具合があった。
【０００７】
その他、回転刃を固体物質に衝突させて粉砕するものは、高速で回転する回転刃で手などを傷つける恐れがあるなど、安全上問題があると言わざるを得なかった。
【０００８】
本発明は上記不具合に鑑みてなされたものであり、構造が簡単でコンパクトかつ安価であるとともに、粉砕部を容易に密封することが可能で、固体物質を微粒子に効率良く粉砕することができる安全な実験室用粉砕機を提供することを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、長手方向が略垂直になるように設けられ、下端に一の磁石を配した棒状のピストンと、このピストンの運動をピストンの長手方向のみに規制しながらピストンを保持するピストン容器と、ピストン容器の下方に設けられ、ピストン下端に配された一の磁石に対して周期的に斥力が働くように駆動磁場を発生させるピストンドライバーとを備え、この周期的に働く斥力で一の磁石を配したピストンを周期的に上下運動させることにより、ピストン容器の底部とピストンの下端との間にある固体物質を粉砕することを特徴とする実験室用粉砕機である（請求項１）。
【００１０】
本発明によれば、ピストンを周期的に上下運動させてピストン容器の底部とピストンの下端との間にある固体物質を粉砕するにあたり、ピストン容器の下方に設けられたピストンドライバーで駆動磁場を発生させてピストン下端に配された一の磁石に対して周期的に斥力が働くようにするので、ピストンを機械的に駆動することがない結果、構造が簡素化され、装置をコンパクトなものにすることができる。また、ピストンの上下運動で粉砕するので実験者にとって安全である。
【００１１】
次に、上記ピストンドライバーは、ピストン下端に配された上記一の磁石に対して斥力を働かせる他の磁石と、この他の磁石の姿勢を周期的に変更可能な駆動手段とを備え、この駆動手段が前記他の磁石の姿勢を周期的に変更することにより、ピストン下端に配された一の磁石に対して周期的に斥力が働くように駆動磁場を発生させることが好ましい（請求項２）。
【００１２】
この好ましい態様によれば、駆動手段が他の磁石の姿勢を周期的に変更してピストン下端に配された一の磁石に対して周期的に斥力が働くように駆動磁場を発生させることができるので、構造が簡単で、装置を安価なものにすることができる。
【００１３】
また、上記駆動手段は、モーターを備え、このモーターを用いて上記他の磁石の磁極をモーターの軸から偏心した状態で回転させてこの他の磁石の姿勢を周期的に変更することにより、ピストン下端に配された一の磁石に対して周期的に斥力が働くように駆動磁場を発生させることが好ましい（請求項３）。
【００１４】
この好ましい態様によれば、モーターを用いて他の磁石の磁極をモーターの軸から偏心した状態で回転させるだけで、この他の磁石の姿勢を周期的に変更してピストン下端に配された一の磁石に対して周期的に斥力が働くように駆動磁場を発生させることができるので、構造がより簡単で、装置をより安価なものにすることができる。
【００１５】
さらに、上記ピストンドライバーは、実験室用マグネチックスターラにより、ピストン下端に配された一の磁石に対して周期的に斥力が働くように駆動磁場を発生させることが好ましい（請求項４）。
【００１６】
この好ましい態様によれば、ピストンドライバーとして既存あるいは既設の実験室用マグネチックスターラを採用することにより、ピストン下端に配された一の磁石に対して周期的に斥力が働くように駆動磁場を発生させることができるので、新たに専用の装置を開発する必要がない結果、装置をより安価なものにすることができる。
【００１７】
また、上記ピストン容器は、ピストン容器を密封して微細粒子がピストン容器の外に漏出することを防止する蓋部を備えることが好ましい（請求項５）。
【００１８】
この好ましい態様によれば、蓋部がピストン容器を密封して微細粒子がピストン容器の外に漏出することを防止するので、試料の損失がなく、また試料の粉塵で使用場所の環境を損なうことがない。
【００１９】
また、上記ピストン容器は、ピストン容器の底部の上方に連なり、ピストンの運動をピストンの長手方向のみに規制するピストン規制部と、ピストン規制部の上方に連なり、ピストンの下降に伴ってピストン規制部の内壁とピストン外壁との間を上昇する気流に随伴される微細粒子を捕捉可能とするように拡径された内壁を有する微細粒子捕捉部とを備えることが好ましい（請求項６）。
【００２０】
この好ましい態様によれば、ピストン容器が、ピストンの下降に伴ってピストン規制部の内壁とピストン外壁との間を上昇する気流に随伴される微細粒子を捕捉可能とする微細粒子捕捉部を備えているので、粉砕後の微細な粒子のみを上昇する気流に随伴させて分離捕集することができる。
【００２１】
また、別の好ましい態様は、上記ピストン容器は、ピストン容器の底部に連なり、ピストンの運動をピストンの長手方向のみに規制するピストン規制部と、ピストン規制部に連なり、ピストンの下降に伴ってピストン規制部の内壁とピストン外壁との間を上昇する気流に随伴する微細粒子をピストン規制部の内壁とピストン外壁との間に還流可能とするように勾配が設けられた微細粒子還流部とを備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の実験室用粉砕機である（請求項７）。
【００２２】
この別の好ましい態様によれば、微細粒子を還流可能とするように勾配が設けられた微細粒子還流部を備えているので、ピストンの上昇に伴ってピストン規制部の内壁とピストン外壁との間を下降する気流に随伴させて粉砕後の微細な粒子を還流させ再度粉砕することにより、さらに微粒子に粉砕することができる。
【００２３】
そして、上記ピストン容器は、ピストン容器内に気体を供給する気体供給孔と、供給された気体とこの供給された気体に随伴される浮遊粒子を排出する気体排出孔とを備えたことが好ましい。
【００２４】
この別の好ましい態様によれば、ピストン容器が、気体供給孔と、気体排出孔とを備えているので、供給された気体に粉砕後の微細粒子を随伴させ、浮遊粒子として気体排出孔から排出してこれを分離捕集することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について詳述する。図１は本発明の第一の実施の形態に係る実験室用粉砕機１０の構成を示す概念図である。また、図２は本発明の第一の実施の形態に係る実験室用粉砕機１０の部分図であり、（ａ）はピストン容器３の平面図である。また、（ｂ）は、ピストン容器３の断面図であり、（ｃ）は、ピストン２の断面図である。また、（ｄ）は、装入チューブ５の側面図である。
【００２６】
図１〜図２を参照して、図示の本発明の第一の実施の形態に係る実験室用粉砕機１０は、長手方向が略垂直になるように設けられ、下端に一の磁石１を配した棒状のピストン２と、このピストン２の運動をピストン２の長手方向のみに規制しながらピストン２を保持するピストン容器３と、ピストン容器３の下方に設けられ、ピストン２の下端に配された一の磁石１に対して周期的に斥力が働くように駆動磁場を発生させるピストンドライバー４とを備えている。
【００２７】
上記一の磁石１は、ピストン２を磁気的に駆動して構造を簡素化させ、装置をコンパクトなものにするために、ピストン２の下端に磁極を下方に向けて設けられるものであり、希土類系の永久磁石が採用され、この磁石１に対して周期的に働く斥力で一の磁石１を配したピストン２を上方向に変位させるようになっている。
【００２８】
上記ピストン２は、図２（ｃ）にも示すように、第一の実施の形態においては、温度計の保護管などに用いられる円筒形試験管状の有底のセラミック管が採用されており、上記一の磁石１を必要な数量だけ重ねて合成樹脂系の接着剤などの充填材で最下端に固定している。
【００２９】
上記ピストン容器３は、図２（ａ）、（ｂ）にも示すように、実験室用の乳鉢などに用いられるジリコニウム、アルミナなどのセラミック質の容器であり、第一の実施の形態に係る実験室用粉砕機１０においては、ピストン２を４本収容することができるように、上方開口の有底孔に形成されたピストン規制部３ａを４個有している。そして、第一の実施の形態においては、粉砕した微細粒子の取り扱いを容易にするために、図２（ｄ）に示す合成樹脂性の装入チューブ５をピストン規制部３ａとピストン２との間に装入した状態で固体物質８を粉砕することが可能なようになっている。
【００３０】
上記ピストンドライバー４は、ピストン２の下端に配された上記一の磁石１に対して斥力を働かせる他の磁石６と、この他の磁石６の姿勢を周期的に変更可能な駆動手段７とを備え、この駆動手段７が前記他の磁石６の姿勢を周期的に変更することにより、ピストン２の下端に配された一の磁石１に対して周期的に斥力が働くように駆動磁場を発生させるように構成されている。そして、この周期的に働く斥力で一の磁石１を配したピストン２を周期的に上下運動させることにより、ピストン容器３の底部３ｂとピストン２の下端との間にある固体物質８を粉砕するように構成されている。
【００３１】
上記他の磁石６は、上記一の磁石１同様、希土類系の永久磁石が採用され、一の磁石１に対して斥力を働かせることができるように、一の磁石１の下端の磁極１ａと同一の磁極６ａを上端に配置して、同一の磁極同士が相対向するようにしている。
【００３２】
上記駆動手段７は、モーター７ａと水平回転盤７ｂとを備え、上記他の磁石６を水平回転盤７ｂの上面周辺部に配置し、磁極６ａをモーター７ａの軸から偏心した状態で回転させてこの他の磁石６の姿勢を周期的に変更することにより、ピストン２の下端に配された一の磁石１に対して周期的に斥力が働くように駆動磁場を発生させている。
【００３３】
次に図１を参照して、本発明の第一の実施の形態に係る実験室用粉砕機１０の作用について説明する。
【００３４】
図１を参照して、本発明の第一の実施の形態に係る実験室用粉砕機１０においては、図示のように、下端に一の磁石１を配した棒状のピストン２の運動をピストン２の長手方向のみに規制しながらピストン容器３にピストン２を保持する。
【００３５】
次に、図示しないが、必要に応じて図２（ｄ）に示す合成樹脂性の装入チューブ５をピストン規制部３ａとピストン２との間に装入する。
【００３６】
また、ピストンドライバー４の駆動手段７のモーター７ａにより、水平回転盤７ｂを回転させて、水平回転盤７ｂの上面周辺部に配置された他の磁石６の磁極６ａがモーター７ａの軸から偏心した状態で回転するようにする。これにより、ピストン２の下端に配された一の磁石１に対して周期的に斥力が働くように駆動磁場を発生させることができる。
【００３７】
そして、この周期的に働く斥力で一の磁石１を配したピストン２を周期的に上下運動させることにより、ピストン容器３の底部３ｂとピストン２の下端との間にある固体物質８を粉砕する。
【００３８】
ここで、ピストンドライバー４の駆動回転数を増加させ、ピストン２の上下運動を例えば１０００往復／分程度にするとそれだけピストン２の振幅が小さくなり、固体物質を微細粒子に微粉砕することができる。また、逆に、ピストンドライバー４の駆動回転数を減少させ、ピストン２の上下運動を例えば１００往復／分程度にするとピストン２の振幅が大きくなり、固体物質を粗粒子に粉砕することができるなど、製品の粒度を調整することも可能である。
【００３９】
以上説明したように、本発明の第一の実施の形態に係る実験室用粉砕機１０によれば、ピストン２を周期的に上下運動させてピストン容器３の底部３ｂとピストン２の下端との間にある固体物質８を粉砕するにあたり、ピストン容器３の下方に設けられたピストンドライバー４で駆動磁場を発生させてピストン２の下端に配された一の磁石１に対して周期的に斥力が働くようにするので、ピストン２を機械的に駆動することがない結果、構造が簡素化され、装置をコンパクトなものにすることができる。また、ピストン２の上下運動で粉砕するので実験者にとって安全である。
【００４０】
また、駆動手段７が他の磁石６の姿勢を周期的に変更してピストン２の下端に配された一の磁石１に対して周期的に斥力が働くように駆動磁場を発生させることができるので、構造が簡単で、装置を安価なものにすることができる。
【００４１】
また、モーター７ａを用いて他の磁石６の磁極をモーター７ａの軸から偏心した状態で回転させるだけで、この他の磁石６の姿勢を周期的に変更してピストン２の下端に配された一の磁石１に対して周期的に斥力が働くように駆動磁場を発生させることができるので、構造がより簡単で、装置をより安価なものにすることができる。
【００４２】
次に図３、図４を参照しながら本発明の第二の実施の形態について詳述する。
図３は本発明の第二の実施の形態に係る実験室用粉砕機２０の蓋部２１、ピストン２およびピストン容器３の構成を示す分解断面図であり、図４は本発明の第二の実施の形態に係る実験室用粉砕機２０の作用を示す概念図である。
【００４３】
以下、第二の実施の形態の説明にあたっては、第一の実施の形態と重複する部分については同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分について詳述するものとする。
【００４４】
図３を参照して、第二の実施の形態に係る実験室用粉砕機２０においては、上記ピストン容器３は、ピストン２を１本のみ収容することができるように、設計変更されている。
【００４５】
また、第二の実施の形態に係る実験室用粉砕機２０は、試料の損失を防止するとともに、試料の粉塵で使用場所の環境を損なうことがないようにするために、ピストン容器３を密封して微細粒子がピストン容器３の外に漏出することを防止する蓋部２１を備えている。
【００４６】
上記蓋部２１は、半球ドーム状の構造であり、上方から被せるようにしてピストン容器３に取り付けられる。また、透明合成樹脂製で形成されているので、外部からピストン２の動きやピストン２の周辺の微細粒子の状態が確認できるようになっている。
【００４７】
次に、上記ピストン容器３は、ピストン容器３の底部３ｂの上方に連なり、ピストン２の運動をピストン２の長手方向のみに規制するピストン規制部３ａと、ピストン規制部３ａの上方に連なり、ピストン２の下降に伴ってピストン規制部３ａの内壁３ｃとピストン外壁２ｂとの間を上昇する気流に随伴される微細粒子を捕捉可能とするように拡径された内壁３ｄを有する微細粒子捕捉部２２とを備えている。
【００４８】
上記微細粒子捕捉部２２は、ピストン規制部３ａの上方にテラス状に設けられた概ね水平な面上の部分であり、ピストン２の下降に伴ってピストン規制部３ａの内壁３ｃとピストン外壁２ｂとの間を上昇する気流に随伴されて上方に移動した微細粒子を沈降させることにより、この微細粒子を捕捉部２２に捕捉する。
【００４９】
また、一の磁石１は、第二の実施の形態においては上面に鉄板の積層１ｂを配置することにより下方に磁力線を集中させてこの一の磁石１に対して働く斥力をより大きなものにしている。
【００５０】
さらに、ピストン２の上端には、取手２ａが設けられ、ピストン２のピストン容器３に対する着脱をより容易にしている。
【００５１】
そして、図示しないが、ピストンドライバー４は、既存あるいは既設の装置を利用して、新たに専用の装置を開発する必要がないようにして、装置をより安価なものにすることができるようにするために、第二の実施の形態では、市場で容易に入手することができる実験室用マグネチックスターラを採用して、これにより、ピストン２の下端に配された一の磁石１に対して周期的に斥力が働くように駆動磁場を発生させる。
【００５２】
次に図４を参照して、本発明の第二の実施の形態に係る実験室用粉砕機２０の作用について説明する。
【００５３】
図４を参照して、本発明の第二の実施の形態に係る実験室用粉砕機２０においては、固体物質８の粉砕にあたって、固体物質８とピストン２とをピストン容器３に収容した後、蓋部２１をピストン容器３に装着してピストン容器３を密封する。
【００５４】
次に、実験室用マグネチックスターラからなるピストンドライバー４により駆動磁場を発生させることにより、ピストン２を周期的に上下運動させて固体物質８を粉砕する。この時、ピストン２の下降に伴ってピストン規制部３ａの内壁３ｃとピストン外壁２ｂとの間を上昇する気流に随伴されて微細粒子が上方に移動し、この上方に移動した微細粒子は、拡径された微細粒子捕捉部２２において、沈降することにより捕捉される。
【００５５】
このように、第二の実施の形態に係る実験室用粉砕機２０によれば、蓋部２１がピストン容器３を密封して微細粒子がピストン容器３の外に漏出することを防止するので、試料の損失がなく、また試料の粉塵で使用場所の環境を損なうことがない。
【００５６】
また、ピストン容器３が、ピストン２の下降に伴ってピストン規制部３ａの内壁３ｃとピストン外壁２ｂとの間を上昇する気流に随伴される微細粒子を捕捉可能とする微細粒子捕捉部２２を備えているので、粉砕後の微細な粒子のみを上昇する気流に随伴させて分離捕集することができる。
【００５７】
そして、ピストンドライバー４として既存あるいは既設の実験室用マグネチックスターラを採用することにより、ピストン２の下端に配された一の磁石１に対して周期的に斥力が働くように駆動磁場を発生させることができるので、新たに専用の装置を開発する必要がない結果、装置をより安価なものにすることができる。
【００５８】
次に図５、図６を参照しながら本発明の第三の実施の形態について詳述する。
図５は本発明の第三の実施の形態に係る実験室用粉砕機３０の蓋部２１、ピストン２およびピストン容器３の構成を示す分解断面図であり、図６は本発明の第三の実施の形態に係る実験室用粉砕機２０の作用を示す概念図である。
【００５９】
以下、第三の実施の形態の説明にあたっては、第一、第二の実施の形態と重複する部分については同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分について詳述するものとする。
【００６０】
図５を参照して、図示の本発明の第三の実施の形態に係る実験室用粉砕機３０においては、上記ピストン容器３は、ピストン２の下降に伴ってピストン規制部３ａの内壁３ｃとピストン外壁２ｂとの間を上昇する気流に随伴する微細粒子をピストン規制部３ａの内壁３ｃとピストン外壁２ｂとの間に還流可能とするように勾配が設けられた微細粒子還流部３１を備えている。
【００６１】
そして、図６を参照して、第三の実施の形態に係る実験室用粉砕機３０の作用を説明すると、ピストン規制部３ａの内壁３ｃとピストン外壁２ｂとの間を上昇する気流に随伴されて上方に移動する微細粒子は、微細粒子還流部３１において、沈降するが、この時、微細粒子還流部３１に勾配が設けられているので、下方に堆積し、今度はピストン２の上昇に伴って下降する気流に随伴されて下方に移動する。そして、再びピストン容器３の底部３ｂに還流されて、ここでさらに微粉砕される。
【００６２】
このように、本発明の第三の実施の形態に係る実験室用粉砕機３０によれば、勾配が設けられた微細粒子還流部３１を備えているので、ピストン２の上昇に伴ってピストン規制部３ａの内壁３ｃとピストン外壁２ｂとの間を下降する気流に随伴させて粉砕後の微細な粒子を還流させ再度、微粒子に粉砕することができる。
【００６３】
次に図７を参照しながら本発明の第四の実施の形態について詳述する。図７は本発明の第四の実施の形態に係る実験室用粉砕機４０の蓋部２１、ピストン２およびピストン容器３の構成を示す分解断面図である。
【００６４】
図７を参照して、図示の本発明の第四の実施の形態に係る実験室用粉砕機４０においては、ピストン容器３は、粉砕後の微細粒子を供給された気体に随伴させて、浮遊粒子として分離捕集することができるようにするために、ピストン容器３内に気体を供給する気体供給孔４１と、供給された気体とこの供給された気体に随伴される浮遊粒子を排出する気体排出孔４２とを蓋部２１に備えている。
【００６５】
また、蓋部２１とピストン容器３との間には、気密性を向上させるための弾性部材３ｅが配されている。
【００６６】
そして、本発明の第四の実施の形態に係る実験室用粉砕機４０の作用を説明すると、実験室用粉砕機４０においては、固体物質８が粉砕される際に、底部３ｂに還流されて微粉砕されることを繰返している微細粒子が、気体供給孔４１から供給された気体に随伴されて浮遊粒子となり、気体排出孔４２から排出されて図略の微細粒子捕集手段に到達し、ここで捕捉されることとなる。
【００６７】
このように、本発明の第四の実施の形態に係る実験室用粉砕機４０によれば、ピストン容器３が、気体供給孔４１と、気体排出孔４２とを備えているので、供給された気体に粉砕後の微細粒子を随伴させ、浮遊粒子として気体排出孔４２から排出してこれを分離捕集することができる。
【００６８】
上述した実施の形態は本発明の好ましい具体例を例示したものに過ぎず、本発明は上述した実施の形態に限定されない。
【００６９】
例えば、上記一の磁石１と上記他の磁石６とは、必ずしも希土類系の永久磁石に限定されない。磁石の材質、仕様については種々の設計変更が可能である。また、第二〜第四の実施形態のように上面に鉄板の積層を配置することにより下方に磁力線を集中させてこの一の磁石１に対して働く斥力をより大きなものにするなど、ピストン２を磁気的に駆動することができるものであれば、任意に設計変更することが可能である。
【００７０】
次に、上記ピストン２も、必ずしも円筒形試験管状の有底のセラミック管に限定されない。上記一の磁石１を必要な数量だけ重ねて最下端に固定することが可能なものであれば、種々の設計変更が可能である。
【００７１】
また、上記ピストン容器３も、ピストン２の収容本数やピストン規制部３ａの数量については、任意であり、必ずしもジリコニウム、アルミナなどのセラミック質の容器に限定されない。めのう、テフロン、その他プラスチック類も採用可能である。さらに、装入チューブ５を採用するかどうかも任意である。
【００７２】
上記ピストンドライバー４も、必ずしも図示のように、モーター７ａと水平回転盤７ｂとを備え、他の磁石６を水平回転盤７ｂの上面周辺部に配置したものに限定されない。モーター７ａの回転軸を水平にし、他の磁石６を垂直回転盤の周辺部に配置して姿勢を周期的に変更するものでも採用可能である。
【００７３】
また、第二〜第四の実施形態において市場で容易に入手することができる実験室用マグネチックスターラを採用したように、ピストン２の下端に配された一の磁石１に対して周期的に斥力が働くように駆動磁場を発生させるように構成されているものであれば、種々の設計変更が可能である。
【００７４】
上記蓋部２１も、透明合成樹脂製の半球ドーム状に限定されない。材質は任意である。
【００７５】
さらに、微細粒子捕捉部２２も、必ずしも図示のようにピストン規制部３ａの上方に設けられた概ね水平な面に限定されない。外側に向かって下方に勾配を有するなど、ピストン２の下降に伴ってピストン規制部３ａの内壁３ｃとピストン外壁２ｂとの間を上昇する気流に随伴される微細粒子を捕捉可能とする形状であれば種々の設計変更が可能である。
【００７６】
そして、気体供給孔４１と、供給された気体に随伴させて浮遊粒子を排出する気体排出孔４２とは必ずしも図示のように、蓋部２１に設けられる必要はなく、例えばピストン容器３の微細粒子還流部３１に直接設けられていてもよいなど、種々の設計変更が可能である。
【００７７】
その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の設計変更が可能であることはいうまでもない。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ピストンを機械的に駆動することなく、磁場の力で駆動することができるので、構造が簡単でコンパクトかつ安価であるとともに、安全であり、さらに粉砕部を容易に密封することが可能で、かつ固体物質８を微粒子に効率良く粉砕することができるという顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態に係る実験室用粉砕機の構成を示す概念図である。
【図２】本発明の第一の実施の形態に係る実験室用粉砕機の構成品の説明図であり、（ａ）は本発明の第一の実施の形態に係る実験室用粉砕機のピストン容器の平面図である。また、（ｂ）は、本発明の第一の実施の形態に係る実験室用粉砕機のピストン容器３の断面図であり、（ｃ）は、本発明の第一の実施の形態に係る実験室用粉砕機のピストン２の断面図である。また、（ｄ）は、本発明の第一の実施の形態に係る実験室用粉砕機の装入チューブの側面図である。
【図３】本発明の第二の実施の形態に係る実験室用粉砕機の蓋部、ピストンおよびピストン容器の構成を示す分解断面図である。
【図４】本発明の第二の実施の形態に係る実験室用粉砕機の作用を示す概念図である。
【図５】本発明の第三の実施の形態に係る実験室用粉砕機の蓋部、ピストンおよびピストン容器の構成を示す分解断面図である。
【図６】本発明の第三の実施の形態に係る実験室用粉砕機の作用を示す概念図である。
【図７】本発明の第四の実施の形態に係る実験室用粉砕機の蓋部、ピストンおよびピストン容器の構成を示す分解断面図である。
【符号の説明】
１ 一の磁石
２ ピストン
３ ピストン容器
７ ピストンドライバー
３ｂ 底部
８ 固体物質
１０ 実験室用粉砕機
６ 他の磁石
７ 駆動手段
７ａ モーター
１ａ、６ａ 磁極
２１ 蓋部
３ａ ピストン規制部
３ｃ、３ｄ 内壁
２ｂ ピストン外壁
２２ 微細粒子捕捉部
３１ 微細粒子還流部
４１ 気体供給孔
４２ 気体排出孔
Claims (8)
- 長手方向が略垂直になるように設けられ、下端に一の磁石を配した棒状のピストンと、
このピストンの運動をピストンの長手方向のみに規制しながらピストンを保持するピストン容器と、
ピストン容器の下方に設けられ、ピストン下端に配された一の磁石に対して周期的に斥力が働くように駆動磁場を発生させるピストンドライバーとを備え、
この周期的に働く斥力で一の磁石を配したピストンを周期的に上下運動させることにより、ピストン容器の底部とピストンの下端との間にある固体物質を粉砕することを特徴とする実験室用粉砕機。 - 上記ピストンドライバーは、ピストン下端に配された上記一の磁石に対して斥力を働かせる他の磁石と、
この他の磁石の姿勢を周期的に変更可能な駆動手段とを備え、
この駆動手段が前記他の磁石の姿勢を周期的に変更することにより、ピストン下端に配された一の磁石に対して周期的に斥力が働くように駆動磁場を発生させることを特徴とする請求項１記載の実験室用粉砕機。 - 上記駆動手段は、モーターを備え、このモーターを用いて上記他の磁石の磁極をモーターの軸から偏心した状態で回転させてこの他の磁石の姿勢を周期的に変更することにより、ピストン下端に配された一の磁石に対して周期的に斥力が働くように駆動磁場を発生させることを特徴とする請求項２記載の実験室用粉砕機。
- 上記ピストンドライバーは、実験室用マグネチックスターラにより、ピストン下端に配された一の磁石に対して周期的に斥力が働くように駆動磁場を発生させることを特徴とする請求項１記載の実験室用粉砕機。
- 上記ピストン容器は、ピストン容器を密封して微細粒子がピストン容器の外に漏出することを防止する蓋部を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の実験室用粉砕機。
- 上記ピストン容器は、ピストン容器の底部の上方に連なり、ピストンの運動をピストンの長手方向のみに規制するピストン規制部と、
ピストン規制部の上方に連なり、ピストンの下降に伴ってピストン規制部の内壁とピストン外壁との間を上昇する気流に随伴される微細粒子を捕捉可能とするように拡径された内壁を有する微細粒子捕捉部とを備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の実験室用粉砕機。 - 上記ピストン容器は、ピストン容器の底部に連なり、ピストンの運動をピストンの長手方向のみに規制するピストン規制部と、
ピストン規制部に連なり、ピストンの下降に伴ってピストン規制部の内壁とピストン外壁との間を上昇する気流に随伴する微細粒子をピストン規制部の内壁とピストン外壁との間に還流可能とするように勾配が設けられた微細粒子還流部とを備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の実験室用粉砕機。 - 上記ピストン容器は、ピストン容器内に気体を供給する気体供給孔と、
供給された気体とこの供給された気体に随伴される浮遊粒子を排出する気体排出孔とを備えたことを特徴とする請求項７に記載の実験室用粉砕機。
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