(57)【要約】  【課題】  構造が簡単で、被粉砕物のさらなる微細化を確実に、且つ効率的に行うことができる粉砕器具及び粉砕装置を提供する。  【解決手段】  上方に向く磁場を周期的に切り替え可能な磁場発生装置上に配置される粉砕器具であって、円筒体２１と、すり鉢状の凹部２０を有し、当該凹部壁面の傾斜面２０ｂにおける縦断面が直線状に形成されている収容部材２１とを備え、円筒体２１は、凹部壁面の傾斜面２０ｂに対して、当該円筒体２１の軸線ｔ１と傾斜面２０ｂの傾斜方向とが平行となるように配置され、しかも円筒体２１の軸線ｔ１を挟んで対向する位置に軸方向に延びるＮ極及びＳ極を有する磁石と、当該磁石２５を覆い円筒体２１の外周面を形成する被覆部材２７とを備えており、被粉砕物Ｍが、円筒体２１と凹部壁面との間で粉砕される。【選択図】  図１
2007014843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上方に向く磁場を周期的に切り替え可能な磁場発生装置上に配置される粉砕器具であって、
円筒体と、
すり鉢状の凹部を有し、当該凹部壁面の傾斜面における縦断面が直線状に形成されている収容部材とを備え、
前記円筒体は、前記凹部壁面の傾斜面に対して、当該円筒体の軸線と前記傾斜面の傾斜方向とが平行となるように配置され、しかも前記円筒体の軸線を挟んで対向する位置に軸方向に延びるＮ極及びＳ極を有する磁石と、当該磁石を覆い前記円筒体の外周面を形成する被覆部材とを備えており、
被粉砕物が、前記円筒体と凹部壁面との間で粉砕される、粉砕器具。
【請求項２】
前記壁面の傾斜面は、水平方向に対して２０〜４５度で傾斜している、請求項１に記載の粉砕器具。
【請求項３】
前記円筒体において前記凹部の中央底面側の端部は、前記被覆部材によって被覆され、外形が半球状に形成されている、請求項１または２に記載の粉砕器具。
【請求項４】
前記凹部の中央底面は、前記円筒体の下端部と対応する球面状に形成され、当該底面の周囲から前記傾斜面が連続して形成されている、請求項３に記載の粉砕器具。
【請求項５】
上方に向く磁場を周期的に切り替え可能な磁場発生装置と、
当該磁器発生装置上に配置される請求項１から４のいずれかに記載の粉砕器具と
を備えている粉砕装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被粉砕物を粉砕し微細化する粉砕器具、及びこの粉砕器具を備えこれを駆動する粉砕装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、粉粒体等を粉砕する装置として種々のものが提案されている。例えば特許文献１に記載の装置は、乳鉢に対し、エアシリンダによって乳棒を往復させることで、粉砕作業を自動化している。
【特許文献１】特開平５−３０１０５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のような粉砕装置では、乳棒を機械的に駆動させるため、構造が複雑になったり、装置が大型化するという問題がある。また、上記装置は、単に乳棒の往復動だけで被粉砕物を粉砕しているが、粉砕の程度は十分ではなかった。このほか、乳棒の回転を機械により自動化したものも提案されているが、この方式でも問題があった。すなわち、乳棒を乳鉢に押し付けながら回転させると、遠心力の作用により被粉砕物が放射状に飛び散って乳鉢の壁面に付着することがあるため、すべての被粉砕物を確実に粉砕することができなかった。このとき、飛び散った被粉砕物を確実に粉砕するには、乳鉢の壁面に付着した粉砕物を掻き落とす必要があるため、効率性の観点からも問題があった。
【０００４】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、構造が簡単で、被粉砕物の微細化を効率的に、しかも確実に行うことができる粉砕器具及びこれを備えた粉砕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】
【０００５】
本発明に係る粉砕器具は、上記問題を解決するためになされたものであり、  上方に向く磁場を周期的に切り替え可能な磁場発生装置上に配置される粉砕器具であって、円筒体と、すり鉢状の凹部を有し、当該凹部壁面の傾斜面における縦断面が直線状に形成されている収容部材とを備え、前記円筒体は、凹部壁面の傾斜部分に対して、当該円筒体の軸線と前記傾斜面の傾斜方向とが平行となるように配置され、前記円筒体の軸線を挟んで対向する位置に軸方向に延びるＮ極及びＳ極を有する磁石と、当該磁石を覆い前記円筒体の外周面を形成する被覆部材とを備えており、被粉砕物が、前記円筒体と凹部壁面との間で粉砕される。
【０００６】
上記壁面の傾斜面は、水平方向に対して２０〜４５度で傾斜していることが好ましい。
【０００７】
前記円筒体における凹部の中央底面側の端部は、被覆部材に被覆され、外形が半球状に形成されていることが好ましい。このとき、凹部の中央底面は、円筒体の下端部と対応する球面状に形成され、当該底面の周囲から傾斜面が連続して形成されていることが好ましい。
【０００８】
また、本発明に係る粉砕装置は、上記目的を達成するためになされたものであり、上方に向く磁場を周期的に切り替え可能な磁場発生装置と、当該磁器発生装置上に配置される上記いずれかに記載の粉砕器具とを備えている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る粉砕器具及び粉砕装置によれば、構造が簡単で、被粉砕物のさらなる微細化を確実に、しかも効率的に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る粉砕装置の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は本実施形態に係る粉砕装置の正面断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【００１１】
図１に示すように、この粉砕装置１は、スターラー（磁場発生装置）３と、その上面に配置され米粒などの粒子を粉砕する粉砕器具５とを備えている。スターラー３は、上方に配置された粉砕器具５側の磁場を周期的に切り替えるためのものであり、上面が水平な本体部７と、その内部に収納される磁場発生部９とを備えている。
【００１２】
図１及び図２に示すように、磁場発生部９は、水平方向に延びる板状の支持部材１１を備えており、その中心部には鉛直方向に延びる軸部１３が固着されている。軸部１３の下端部は、本体部７の底面に設置されたモータ１５に連結されており、これによって支持部材１１は水平面上を回転する。また、支持部材１１は反対方向に延びる２つの支持片１２ａ，１２ｂを有し、各支持片１２ａ，１２ｂの先端部上面には磁石１７ａ，１７ｂが取り付けられている。各磁石１７ａ，１７ｂは、上面側の極性が互いに異なるように配置されている。本実施形態では、図２に示すように、右側の支持片先端部の磁石１７ａがＳ極を上方に向ける一方、左側の支持片先端部の磁石１７ｂがＮ極を上方に向けている。このような構成から、支持部材１１が回転すると、各磁石１７ａ，１７ｂは所定の円周Ｓ上を順に通過し、これによって円周Ｓ上の各点では上方の磁場が周期的に切り替わるようになっている。
【００１３】
続いて、粉砕器具５について説明する。図１に示すように、この粉砕器具５は、例えば米粒などの被粉砕物Ｍが収容される収容部材１９と、この収容部材１９内に配置される円筒体２１とを備えている。収容部材１９の上面には、平面視円形のすり鉢状の凹部２０が形成されており、この凹部２０に円筒体２１及び被粉砕物Ｍが配置される。収容部材１９は、磁器、アルミナ系セラミック、ジルコニウム系セラミック等のセラミック材料の他、めのうなどの材料で構成することができるが、円筒体２１と接触する凹部２０の壁面のみをこのような材料で構成することもできる。
【００１４】
図１に示すように、凹部２０は、中心の最深部を構成する下に凸の球面状の底面２０ａと、その周囲から連続する傾斜面２０ｂとで構成されている。傾斜面２０ｂは、縦断面が直線となるように形成されており、後述する円筒体２１は、軸線（各円形断面の中心を結ぶ線）ｔ１が傾斜面２０ｂの傾斜方向と平行になるように、傾斜面２０ｂ上に配置される。これにより、円筒体２１は、その外周面が傾斜面２０ａと線接触するようになっている。このとき、傾斜面２０ａの傾斜角は、２０〜４５度であることが好ましい。これは、２０度より大きくすると、円筒体２１の回転の安定性が増すとともに、粉砕効率が向上する。一方、４５度より小さくすると、円筒体２１とスターラー３との距離が離れすぎず、スターラー３からの磁場の作用を確実に受けることができるからである。なお、収容部材１９は、この凹部２０の中心がスターラー３の中心と一致するように、スターラー３上に配置され、スターラー３の磁石１７が通過する円周Ｓの上方に、円筒体２１が配置される（図２参照）。  
【００１５】
図３（ａ）は、円筒体２１の斜視図である。同図に示すように、この円筒体２１は、円筒状の磁石２５とその外周面を覆う被覆部材２７とで構成されている。磁石２５は、軸線ｔ１を挟んで対向する位置にＮ極及びＳ極が配置されるように構成されている。つまり、図３（ａ）で説明すると、右側がＮ極で左側がＳ極となり、それぞれ軸方向に延びている。ここで用いられる磁石としては、例えばネオジ磁石、サマコバ磁石、アルニコ磁石等がある。磁石２５の外周面を覆う被覆部材２７は、収容部材１９と同様の材質、つまり磁器、アルミナ系セラミック、ジルコニウム系セラミック等のセラミック材料の他、めのうなどの材料で構成することができるが、粉砕による摩耗に対して耐久性のある材料であれば、特には限定されない。これについては収容部材１９も同様である。
【００１６】
円筒体２１の下端部、つまり、被覆部材２７において磁石２５の下端を覆う部分は、半球状に形成されており、この部分が凹部中央の底面２０ａと当接するようになっている。或いは、図３（ｂ）に示すように、円筒状の磁石２５の下端部を半球状に形成し、被覆部材２７を磁石２５の下端部に沿って外形が半球状になるように形成することもできる。一方、円筒体２１の上端部は、被覆部材で覆ってもよいし、樹脂や接着剤で塞いでもよい。或いは磁石が被覆部材から外れなければ上端部を開放しておいてもよい。また、磁石２５の外周と被覆部材２７の外周とは、ほぼ同心円状になっている。このとき、被覆部材２７の断面、つまり、円筒体２１の断面形状は、回転を安定させるため、ほぼ真円であることが好ましい。
【００１７】
次に、上記のように構成された粉砕装置の動作について図４〜図６を参照しつつ説明する。図４は図１のＢ−Ｂ線矢視図、図５は図１の平面図、図６は粉砕器具の拡大断面図である。まず、収容部材１９の凹部２０内に粉砕対象となる被粉砕物Ｍを投入する。そして、スターラー３を駆動すると、支持部材１１が回転し、粉砕器具５の下方の磁場が周期的に切り替わる。すなわち、ある瞬間に上面がＳ極の磁石１７ａが粉砕器具３の下方を通過すると、次の瞬間に上面がＮ極の磁石１７ｂが通過し、これが繰り返される。
【００１８】
このとき、円筒体２１において内蔵された磁石２５のＮ極が下向きであるときに、スターラーのＮ極の磁石１７ｂが通過すると、斥力が作用し円筒体２１のＮ極がスターラー３から離れようとする方向に移動する一方、円筒体２１のＳ極との間には引力が作用する。これにより、円筒体２１にはＮ極が上方を向くとともにＳ極が下方を向くように回転する力が作用する。こうして、円筒体２１は傾斜面２０ｂ上をすべらないように転がる。そして、次の瞬間、粉砕器具５の下方では、スターラー３のＳ極の磁石１７ａが通過するため、下方に向いた円筒体２１の磁石２５のＳ極との間に斥力が働くとともに、円筒体２１のＮ極との間に引力が作用する。したがって、図４に示すように、円筒体２１はさらに回転していき、これが繰り返されることによって、傾斜面２０ｂ上を転がり続ける。このとき、傾斜面２０ｂはすり鉢状に形成されているため、図５に示すように、円筒体２１はその下端部２１ａを支点とし、首振り運動を行うように、傾斜面２０ｂに沿って転がっていく。こうして、スターラー３が駆動して粉砕器具下方の磁場が周期的に変動し続ける間、円筒体２１は傾斜面２０ｂ上を全周に亘って転がっていく。
【００１９】
このように、円筒体２１が傾斜面２０ｂ上を転がっていく間、収容部材１９内の被粉砕物Ｍは粉砕されていく。すなわち、図４に示すように、傾斜面２０ｂ上には被粉砕物Ｍが配置されているため、円筒体２１はこの被粉砕物Ｍ上を転がっていき、これによって被粉砕物Ｍは円筒体２１の外周面に押しつぶされていく。円筒体２１は傾斜面２０ｂ上を繰り返し転がっていくため、被粉砕物Ｍは、繰り返し押しつぶされ、微細化が進んでいく。
【００２０】
また、この装置では、円筒体２１の外周面のみならず、下端部でも粉砕が行われる。上述したように、円筒体２１はその下端部を支点として首振り運度をしているため、下端部は、常に凹部２０の底面２０ａに当接しつつ回転している。そのため、図６に示すように、凹部２０の底面２０ａ付近にある被粉砕物Ｍは、円筒体２１の下端部２１ａによって底面２０ａにこすりつけられながら粉砕される。ここで、径の大きい粗い被粉砕物Ｍほど重いので下方に移動しやすいが、傾斜面２０ｂから凹部の底面２０ａまで転がってきた被粉砕物Ｍは、円筒体２１下端部の回転によって粉砕される。したがって、傾斜面２０ａ上で粉砕されなかったとしても、底面２０ｂに落ちたときに粉砕されるため、粉砕されない被粉砕物を極力減らすことができる。
【００２１】
以上のように、本実施形態によれば、円筒体２１を直接駆動するのではなく、スターラー３によって円筒体２１を回転させている。すなわち、円筒体２１が軸方向に延びるＮ極及びＳ極からなる磁石２５を有しているため、スターラー３の回転による磁場の変動によって、円筒体２１に対して斥力と引力とが交互に作用する。その結果、円筒体２１が凹部の傾斜面に沿って転がっていく。したがって、従来のように乳棒を直接駆動する装置が不要となり、装置を簡単で小型化することが可能となる。また、ここで使用されているスターラー３は特殊なものではなく、上方に向く磁場を周期的に切り替え可能な装置であれば、特には限定されず、汎用品を用いることもできる。また、上記した機能を有するものであれば、例えば支持片が２枚以上で磁石が２個以上あるものを用いることもできる。また、汎用品を使用することができるため、磁場を変動させる特殊な装置を製造する必要はなく、粉砕装置を安価に製造することができるという利点もある。
【００２２】
また、従来の乳棒では、乳棒先端のごく狭い領域で粉砕を行っているが、この装置では、円筒体２１の外周面全体で被粉砕物Ｍを押しつぶし、しかも、円筒体２１が凹部２０の傾斜面２０ｂ全体を転がるため、被粉砕物Ｍがいずれの位置にあっても粉砕が可能となり、粉砕残しを確実に防止することができる。さらに、円筒体下端部２１ａと凹部底面２０ａとの間でも粉砕が行われるため、従来と比べ、非常に広い領域で粉砕を行うことができる。その結果、粉砕効率を大きく向上できる。
【００２３】
また、従来の乳棒を回転させる形態では、被粉砕物が遠心力によって飛び散り壁面に付着するため、すべての被粉砕物を粉砕するには壁面に付着したものを掻き取って再度粉砕する必要があった。これに対して、上記装置では、円筒体下端の回転による遠心力によって底面にある被粉砕物Ｍが傾斜面２０ｂに飛び散ったとしても、傾斜面２０ｂを転がる円筒体外周面によって、これら被粉砕物Ｍが粉砕される。したがって、凹部壁面のすべての位置で粉砕が行われるため、効率的に粉砕を行うことができる。
【００２４】
さらに、傾斜によって円筒体２１は下端に行くほどスターラー３に近接しているため、磁場の影響を受けやすくなっている。このため、円筒体２１の下端側は、上端側と比較して、凹部壁面に対する押圧力が強くなっている。ここで、粉砕前の被粉砕物Ｍは重いため、傾斜面２０ａに沿って円筒体２１の下端付近に移動しやすくなっている。そのため、粒子が大きい粗く重い被粉砕物Ｍは最も押圧力の大きい領域に移動していくことになり、これらが強い力で粉砕される。したがって、粒の粗いものほど、強い力で粉砕されるため、粉砕効率をさらに向上することができる。
【００２５】
また、上記粉砕装置は、例えば液体窒素を用いて凍結させた被粉砕物を粉砕する凍結粉砕に用いることもできる。この場合、凹部２０には蓋を取り付けるとともに、収容部材１９の外周面を保冷用の部材、例えばゴムなどで被覆する必要がある。
【００２６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００２７】
例えば、上記実施形態では、円筒体２１の下端部２１ａを半球状に形成するとともに、凹部２０の底面２０ａも球面状に形成しているが、これに限定されるものではなく、円筒体２１が、首振り運動をするように下端部２０ａを中心にして傾斜面２０ｂを転がるような形態であれば、特には限定されない。
【００２８】
また、上記実施形態では、スターラーとして汎用品を使用しているため、粉砕器具は別体になっているが、スターラーと同様の機能、つまり上方に向く磁場を周期的に切り替え可能な装置（磁場発生装置）を作成し、粉砕器具と一体的な形態にしたものを用いることもできる。なお、スターラーは、円筒体２１が凹部傾斜面２０ｂの全周に亘って回転できるように、傾斜面２０ｂの下方でその全周に亘る円形状の経路（例えば図２の円周経路Ｓのような円形状のもの）の各点で、磁場が周期的に切り替わるように構成されたものを使用することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る粉砕装置の一実施形態を示す正面断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図３】図１の粉砕装置で用いられる円筒体の斜視図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ線矢視図である。
【図５】図１の平面図である。
【図６】粉砕器具の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１    粉砕装置
３    スターラー（磁器発生装置）
５    粉砕器具
１９  収容部材
２０  凹部
２０ａ  底面
２０ｂ  傾斜面
２１  円筒体
２５  磁石
２７  被覆部材
【図１】
2007014843.tif 000003
【図２】
2007014843.tif 000004
【図３】
2007014843.tif 000005
【図４】
2007014843.tif 000006
【図５】
2007014843.tif 000007
【図６】
2007014843.tif 000008