JP2010201291A - ボールミル装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】磁性を有する複数個のボールと、非金属材料から形成され、ボールが封入された単一のポット1と、ポットを起立状態に支持する基台3が備えられる。基台の上面には、その上にポットが固定される回転テーブル5が配置される。回転テーブルの回転軸にモータが接続される。モータは電源から電力の供給を受ける。電源からモータへの供給電力が制御部によって制御される。基台には磁石23が取り付けられ、磁石は、ポットの外周面に対向し、かつポットの一半径方向に局在して配置される。
【選択図】図1
Description
しかしながら、ポットを公転および自転運動させるための駆動機構は、遊星ボールミル装置の小型化を制限するとともに、装置の構造を複雑にしている。
この実施例において、また、前記駆動手段は、前記基台に設けられた磁石支持手段をさらに有し、前記磁石支持手段は、前記ポットの一半径方向に前記ポットおよび前記磁石間の距離を変更可能になっていることが好ましい。
この実施例において、また、前記回転アームは、その腕の長さを変更可能になっていることが好ましい。
個々のボール2は、少なくともその一部分が磁性を有しておればよいが、例えば、食品や生薬等の人体が摂取する物を粉砕する場合には、人体への影響を考慮して、内部に磁性体を備えた合成樹脂製の球体からなっていることが好ましい。この場合、合成樹脂製のボールの内部に鉄球等の金属球を単体で組み込んでもよいし、フェライトビーズ等の流動体を組み込んでもよい。
また、ポット1は、任意の非金属材料から形成され得るが、例えば、食品や生薬等の人体が摂取する物を粉砕する場合には、人体への影響を考慮して、合成樹脂から形成されていることが好ましい。
より好ましくは、合成樹脂は、人体に対する毒性がなく、高耐摩耗性、高自己潤滑性および高耐衝撃性を有する合成樹脂であり、特に、ポリエーテルエーテルケトンおよびポリアミドイミド(例えば、トーロン(登録商標))およびポリベンゾイミダゾールのいずれか1つまたはそれらの混合物であり、あるいは、ポリエーテルエーテルケトンまたはポリアミドイミド(例えば、トーロン(登録商標))またはポリベンゾイミダゾールの構成モノマーからなるコポリマーである。
ポット固定機構12は、連結部材11に固定されたブラケット13と、回転テーブル5の中心軸に沿ってのびるとともに、ブラケット13に対し上下にスライド可能に取り付けられたロッド14と、L字形状をなし、一方の腕の端がピン15によってブラケット13に取り付けられ、ピン15のまわりに回動可能なアングルレバー16と、アングルレバー16の中間部とロッド14の上端部を連結するリンク17と、ブラケット13から下方に突出するロッド14の下端に軸受18を介してロッド14の軸と同心に取り付けられ、ロッド14に対して回転自在とされた押圧カップ19とを有している。押圧カップ19の下端面中心には、ポット1を位置決めする突起20が設けられる。この突起20は、(後述する)ポット1の蓋1bの上面中心に設けられた凹部22に嵌め込まれる。
こうして、回転テーブル5と、モータ8と、電源ユニット9と、制御部10と、磁石23とから、ポットの外側から磁力によって、ボールをポットの半径方向外向きに一方向に引き付けながら、ポット1およびボール2をポット1の中心軸のまわりに相対回転運動させる駆動機構が構成される。
さらに、ポット1の内側空洞部1dの径sは、ボール2の直径Rの2.5〜4倍の大きさを有し、かつ、ポット1本当たりに5〜8個の同一のボール2が収容される。
そして、このポット1の回転運動によるボール2の集団の回転運動と、磁石23の磁力によるボール2の集団内での入れ替え運動の複雑な組み合わせによって、ポット1内の被粉砕物が、各ボール2の衝突を受け、ボール2間またはポット1の内壁およびボール2間において圧縮、剪断等の作用を受け、効果的に粉砕される。この粉砕作用は、遊星ボールミル装置によって公転および自転運動せしめられるポット内に生じる粉砕作用に類似している。
遊星ボールミル装置のポットとして、図3に示したのと同じ構造の、下記の仕様のものを作成した。
(i)ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)製ポット:容積45cc、内径s=46mm、深さd=28mm、周壁面から底壁面への移行部分の曲率半径r=8mm
また、このポットと組み合わせるボールとして、下記の仕様のものを作成した。
(ii)鉄球入りポリエーテルエーテルケトン(PEEK)製ボール:直径R=15mm、PEEKの外皮の厚さ2.5mm
MV:体積で重み付けされた平均径
MA:面積で重み付けされた平均径
MN:仮想の個数分布から求められた平均径
SD:粒度分布幅の目安となる標準偏差
CS:粒子を球状と仮定した場合の比表面積
図6のグラフから、本発明のボールミル装置によっても、従来の遊星ボールミル装置と同様にてん茶の粉末が得られることがわかる。
そして、この三相誘導電動機の固定子28には、電動機の通常動作時と同様に、制御部30からの制御信号に基づき、電源29から3つのコイルのそれぞれに三相交流が供給される。このとき、電流変化の1周期の間における合成磁束の矢印の向きは1回転し、すなわち、電流が1周期流れる間に回転磁束も1回転する。したがって、f(Hz)の交流では回転磁界は1秒間にf回転し、この回転磁界によって、ポット1内に封入されたボールが図7の実施例と同様の運動を行い、それによって、ポット1内の被粉砕物が効果的に粉砕される。
図8の実施例においても、図7の実施例と同様の作用効果が得られることは言うまでもない。この実施例によれば、機械的回転駆動機構が不要となるので、ボールミル装置の構成をより一層簡単にすることができ、より小型のボールミル装置を実現することができる。
1a ポット本体
1b 蓋体
1c パッキン
1d 内側空洞部
1e 周壁面
1f 底壁面
1g 移行部分
2 ボール
3 基台
4a、4b 支持板
5 回転テーブル
5a 回転軸
6 軸受
7 突起
8 モータ
8a 駆動軸
9 電源ユニット
10 制御部
11 連結部材
12 ポット固定機構
13 ブラケット
14 ロッド
15 ピン
16 アングルレバー
17 リンク
18 軸受
19 押圧カップ
20 突起
21、22 凹部
23 永久磁石
25 モータ
25a 駆動軸
26 回転アーム
27 永久磁石
28 三相誘導電動機の固定子
29 電源
30 制御部
Claims (9)
- 磁性を有する複数個のボールと、
非金属材料から形成され、前記ボールが封入された単一のポットと、
前記ポットを起立状態に支持する基台と、
前記基台に設けられ、前記ポットの外側から磁力によって前記ボールを前記ポットの半径方向外向きに一方向に引き付けながら、前記ポットおよび前記ボールを前記ポットの中心軸のまわりに相対回転運動させる駆動手段と、を備えたことを特徴とするボールミル装置。 - 前記駆動手段は、
前記基台の上面に配置され、その上に前記ポットが固定される回転テーブルと、
前記回転テーブルの回転軸に接続されたモータと、
前記モータに電力を供給する電源と、
前記電源から前記モータへの供給電力を制御する制御部と、
前記基台に取り付けられ、前記ポットの外周面に対向し、かつ前記ポットの一半径方向に局在して配置された磁石と、を有することを特徴とする請求項1に記載のボールミル装置。 - 前記駆動手段は、
前記基台に設けられた磁石支持手段をさらに有し、前記磁石支持手段は、前記磁石を前記ポットの前記一半径方向に動かすことによって、前記ポットおよび前記磁石間の距離を変更可能になっていることを特徴とする請求項1に記載のボールミル装置。 - 前記駆動手段は、
前記基台に対して前記ポットの中心軸のまわりに回転可能に取り付けられ、前記中心軸から半径方向にのびる回転アームと、
前記回転アームを回転運動させるモータと、
前記モータに電力を供給する電源と、
前記電源から前記モータへの供給電力を制御する制御部と、
前記回転アームの先端に取り付けられ、前記ポットの外周面に対向し、かつ前記ポットの一半径方向に局在して配置された磁石と、を有することを特徴とする請求項1に記載のボールミル装置。 - 前記回転アームは、その腕の長さを変更可能になっていることを特徴とする請求項4に記載のボールミル装置。
- 前記磁石は電磁石からなり、前記電磁石は前記電源から電力供給を受け、前記制御部は前記電源から前記電磁石への供給電力を制御するようになっていることを特徴とする請求項2〜請求項5のいずれかに記載のボールミル装置。
- 前記駆動手段は、
前記ポットの外周を取り巻いて、かつ前記ポットの中心軸に対し同軸に配置された単相または三相または多相誘導電動機の固定子と、
前記単相または三相または多相誘導電動機の固定子に電力を供給する電源と、
前記電源から前記固定子への供給電力を制御する制御部と、を有し、
前記単相または三相または多相誘導電動機の固定子によって生じる回転磁界によって、前記ボールが前記ポット内において運動せしめられることを特徴とする請求項1に記載のボールミル装置。 - 前記ボールは、内部に磁性体を備えた合成樹脂製の球体からなっていることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれかに記載のボールミル装置。
- 前記ポットは合成樹脂から形成されていることを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれかに記載のボールミル装置。
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