特許 6796880 粉砕媒体および粉砕具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6796880

(24)【登録日】2020年11月19日

(45)【発行日】2020年12月9日

(54)【発明の名称】粉砕媒体および粉砕具

(51)【国際特許分類】

   B02C 17/20 20060101AFI20201130BHJP

   B02C 17/14 20060101ALI20201130BHJP

【ＦＩ】

   B02C17/20

   B02C17/14 A

【請求項の数】4

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2019-125182(P2019-125182)

(22)【出願日】2019年7月4日

【審査請求日】2019年7月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】392013224

【氏名又は名称】フロンティア・ラボ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000800

【氏名又は名称】特許業務法人創成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】玉井 修

(72)【発明者】

【氏名】玉井 哲快

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 忠一

【審査官】 瀧 恭子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−１４７１７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１９４３９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０５１５０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−１３７４５３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０２Ｃ １／００−７／１８、１５／００−１７／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

粉砕容器内に試料と共に収容され、粉砕容器内を移動することによって試料を粉砕する粉砕媒体であって、
長手方向を有する本体部と、
前記本体部の前記長手方向の一端に設けられた球状の第１凸部と、
前記本体部の前記長手方向の他端に設けられた球状の第２凸部と、
を備え、
前記本体部の直径は、前記長手方向に沿って連続的に変化しており、
前記本体部には、前記一端に向かって直径が小さくなる縮径部が設けられており、
前記縮径部は、前記本体部の前記他端から前記一端に向かって直径が小さくなるテーパ状に形成されており、
前記第１凸部の外径は、前記第２凸部の外径よりも小さい、粉砕媒体。

【請求項2】

前記縮径部は、前記本体部の中央から前記一端に向かって直径が小さくなるテーパ状に形成された第１縮径部であり、
前記本体部には、前記本体部の中央から前記他端に向かって直径が小さくなるテーパ状に形成された第２縮径部が更に設けられている、
請求項１に記載の粉砕媒体。

【請求項3】

請求項１または２に記載の粉砕媒体と、
試料と共に前記粉砕媒体を収容する粉砕容器と、
を備え、
前記粉砕容器は、
両端に開口を有する円筒状の容器本体と、
前記容器本体の一端側の開口を開閉可能に封止し、且つ前記容器本体の内部側に設けられた球状の第１凹部を有する第１蓋体と、
前記容器本体の他端側の開口を開閉可能に封止し、且つ前記容器本体の内部側に設けられた球状の第２凹部を有する第２蓋体と、
を有する、粉砕具。

【請求項4】

前記粉砕媒体と前記粉砕容器の内壁との間には、隙間が形成されている、
請求項３に記載の粉砕具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、粉砕媒体および粉砕具に関する。

【背景技術】

【0002】

試料を粉砕する粉砕具として、破砕容器内に破砕対象とする試料と共に破砕媒体を収容し、破砕容器を振動させて試料を破砕する試料破砕具が知られている（特許文献１参照。）。

【0003】

特許文献１に記載の試料破砕具は、有底円筒状の容器本体及び蓋体を有する破砕容器と、破砕容器内に収容される破砕媒体と、を備える。破砕媒体は、円柱状の本体部と、本体部の両端に設けられた半球状の突出端部と、を有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４３７３３９１号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

近年、試料を細かく粉砕することが求められている。

【0006】

したがって、本発明の目的は、前記課題を解決することにあって、試料を細かく粉砕することができる粉砕媒体および粉砕具を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記目的を達成するために、本発明の一態様に係る粉砕媒体は、
粉砕容器内に試料と共に収容され、粉砕容器内を移動することによって試料を粉砕する粉砕媒体であって、
長手方向を有する本体部と、
前記本体部の前記長手方向の一端に設けられた球状の第１凸部と、
前記本体部の前記長手方向の他端に設けられた球状の第２凸部と、
を備え、
前記本体部の直径は、前記長手方向に沿って連続的に変化しており、
前記本体部には、前記一端に向かって直径が小さくなる縮径部が設けられている。

【0008】

前記目的を達成するために、本発明の一態様に係る粉砕具は、
前記態様の粉砕媒体と、
試料と共に前記粉砕媒体を収容する粉砕容器と、
を備え、
前記粉砕容器は、
両端に開口を有する円筒状の容器本体と、
前記容器本体の一端側の開口を開閉可能に封止し、且つ前記容器本体の内部側に設けられた球状の第１凹部を有する第１蓋体と、
前記容器本体の他端側の開口を開閉可能に封止し、且つ前記容器本体の内部側に設けられた球状の第２凹部を有する第２蓋体と、
を有する。

【発明の効果】

【0009】

本発明に係る粉砕媒体および粉砕具によれば、試料を細かく粉砕することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、粉砕具を粉砕装置に取り付けた状態の一例を示す概略図である。

【図2】図２は、本発明の実施の形態１に係る粉砕具の一例の断面図である。

【図3】図３は、本発明の実施の形態１に係る粉砕具の一例の分解図である。

【図4】図４は、本発明の実施の形態１に係る粉砕媒体の一例の斜視図である。

【図5】図５は、本発明の実施の形態１に係る粉砕媒体の一例の正面図である。

【図6】図６は、本発明の実施の形態１に係る粉砕媒体の一例の平面図である。

【図7】図７は、本発明の実施の形態１に係る粉砕媒体の一例の底面図である。

【図8】図８は、本発明の実施の形態１に係る粉砕具の動作の一例を示す概略図である。

【図9A】図９Ａは、本発明の実施の形態１に係る粉砕具における粉砕媒体の動きの一例を説明する図である。

【図9B】図９Ｂは、本発明の実施の形態１に係る粉砕具における粉砕媒体の動きの一例を説明する図である。

【図10A】図１０Ａは、比較例の粉砕具における粉砕媒体の動きの一例を説明する図である。

【図10B】図１０Ｂは、比較例の粉砕具における粉砕媒体の動きの一例を説明する図である。

【図11】図１１は、本発明の実施の形態２に係る粉砕具の一例の断面図である。

【図12】図１２は、本発明の実施の形態２に係る粉砕媒体の一例の斜視図である。

【図13】図１３は、本発明の実施の形態２に係る粉砕媒体の一例の正面図である。

【図14】図１４は、本発明の実施の形態２に係る粉砕媒体の一例の平面図である。

【図15】図１５は、本発明の実施の形態２に係る粉砕媒体の一例の底面図である。

【図16】図１６は、本発明の実施の形態２に係る粉砕具の動作の一例を示す概略図である。

【図17】図１７は、実施例１および実施例２の実験結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

（本開示の基礎となった知見）
特許文献１に記載の破砕具においては、破砕媒体の本体部は円柱状に形成されている。これにより、破砕媒体の本体部が破砕容器内にその軸芯にほぼ沿った姿勢を保持してほぼ軸芯方向に相対移動する。

【0012】

発明者らは、特許文献１に記載の破砕具を鋭意検討したところ、試料に対して破砕媒体が姿勢を保持した状態で一様に衝突する場合、試料をより細かく粉砕することが困難であるという新たな課題を見出した。

【0013】

そこで、発明者らは、粉砕媒体の本体部の直径を長手方向に沿って連続的に変化させ、且つ粉砕媒体の長手方向の一端に向かって直径が小さくなる縮径部を設けた構成を見出した。これにより、粉砕媒体が粉砕容器の内部に配置された試料に対して様々な角度を有して衝突することによって、試料をより細かく粉砕することができる。以下、本発明について説明する。

【0014】

本発明の第１態様の粉砕媒体は、
粉砕容器内に試料と共に収容され、粉砕容器内を移動することによって試料を粉砕する粉砕媒体であって、
長手方向を有する本体部と、
前記本体部の前記長手方向の一端に設けられた球状の第１凸部と、
前記本体部の前記長手方向の他端に設けられた球状の第２凸部と、
を備え、
前記本体部の直径は、前記長手方向に沿って連続的に変化しており、
前記本体部には、前記一端に向かって直径が小さくなる縮径部が設けられている。

【0015】

本発明の第２態様の粉砕媒体においては、
前記縮径部は、前記本体部の前記他端から前記一端に向かって直径が小さくなるテーパ状に形成されており、
前記第１凸部の外径は、前記第２凸部の外径よりも小さくてもよい。

【0016】

本発明の第３態様の粉砕媒体においては、
前記縮径部は、前記本体部の中央から前記一端に向かって直径が小さくなるテーパ状に形成された第１縮径部であり、
前記本体部には、前記本体部の中央から前記他端に向かって直径が小さくなるテーパ状に形成された第２縮径部が更に設けられていてもよい。

【0017】

本発明の第４態様の粉砕具は、
第１〜３態様のいずれかの態様の粉砕媒体と、
試料と共に前記粉砕媒体を収容する粉砕容器と、
を備え、
前記粉砕容器は、
両端に開口を有する円筒状の容器本体と、
前記容器本体の一端側の開口を開閉可能に封止し、且つ前記容器本体の内部側に設けられた球状の第１凹部を有する第１蓋体と、
前記容器本体の他端側の開口を開閉可能に封止し、且つ前記容器本体の内部側に設けられた球状の第２凹部を有する第２蓋体と、
を有する。

【0018】

本発明の第５態様の粉砕具においては、前記粉砕媒体と前記粉砕容器の内壁との間には、隙間が形成されていてもよい。

【0019】

以下、本開示の実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。また、各図においては、説明を容易なものとするため、各要素を誇張して示している。

【0020】

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る粉砕具の一例について説明する。図１は、図１は、粉砕具１０を粉砕装置１に取り付けた状態の一例を示す概略図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る粉砕具１０の一例の断面図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る粉砕具１０の一例の分解図である。図中において、鉛直方向をＺ方向、水平面内において互いに直交する２つ方向をＸ方向およびＹ方向とする。

【0021】

図１に示すように、粉砕具１０は、粉砕装置１に取り付けて使用される。粉砕装置１は、粉砕具１０を保持し、粉砕具１０に対して振動を与えることで、粉砕具１０内に収容された試料を粉砕する。粉砕装置１は、複数の方向から粉砕具１０に対して振動を与えることが好ましい。粉砕装置１としては、例えば、小型ビーズ式粉砕機（有限会社興国産業、型番：ＣＭ−１００）などを用いることができる。

【0022】

図２及び図３に示すように、粉砕具１０は、粉砕容器２０と、粉砕媒体３０と、を備える。

【0023】

＜粉砕容器＞
粉砕容器２０は、試料と粉砕媒体３０を収容する容器である。粉砕容器２０は、容器本体２１と、第１蓋体２２と、第２蓋体２３とを備える。

【0024】

容器本体２１は、両端に開口２１ａ，２１ｂを有する円筒状の部材で形成されている。具体的には、容器本体２１の一端側に開口２１ａが設けられており、容器本体２１の他端側に開口２１ｂが設けられている。容器本体２１は、一端から他端に向かう方向（Ｚ方向）に長手方向を有する。

【0025】

容器本体２１の内壁には、第１蓋体２２および第２蓋体２３が配置される段差２１ｃ，２１ｄが設けられている。具体的には、開口２１ａ，２１ｂ付近において、容器本体２１の内径Ｄ１が広がる方向に、段差２１ｃ，２１ｄが設けられている。

【0026】

第１蓋体２２は、容器本体２１の一端側の開口２１ａを開閉可能に封止し、且つ容器本体２１の内部側に設けられた球状の第１凹部２２ａを有する。第１蓋体２２は、円柱状の部材で形成されている。第１蓋体２２の高さは、第１蓋体２２の直径よりも小さい。第１蓋体２２は、開口２１ａから容器本体２１の内部に向かって押圧され、段差２１ｃに接触することによって、容器本体２１の一端に取り付けられる。

【0027】

第１蓋体２２が容器本体２１の一端に取り付けられた状態において、第１凹部２２ａは、容器本体２１の内部側に位置する。第１凹部２２ａは、曲率Ｒ１を有して形成されている。なお、球状とは、部分的に球面状に形成されている形状を含み、例えば、半球状および半楕円球状を含む。

【0028】

第２蓋体２３は、容器本体２１の他端側の開口２１ｂを開閉可能に封止し、且つ容器本体２１の内部側に設けられた球状の第２凹部２３ａを有する。第２蓋体２３は、第１蓋体２２と同様の形状を有する。第２蓋体２３は、開口２１ｂから容器本体２１の内部に向かって押圧され、段差２１ｄに接触することによって、容器本体２１の他端に取り付けられる。

【0029】

第２蓋体２３が容器本体２１の他端に取り付けられた状態において、第２凹部２３ａは、容器本体２１の内部側に位置する。第２凹部２３ａは、曲率Ｒ２を有して形成されている。

【0030】

容器本体２１、第１蓋体２２および第２蓋体２３は、例えば、樹脂で形成されている。

【0031】

実施の形態１では、容器本体２１の一端は、容器本体２１の他端よりも低い位置に配置されている。言い換えると、第１蓋体２２は、第２蓋体２３よりも低い位置に配置されている。

【0032】

＜粉砕媒体＞
図４は、本発明の実施の形態１に係る粉砕媒体３０の一例の斜視図である。図５は、本発明の実施の形態１に係る粉砕媒体３０の一例の正面図である。図６は、本発明の実施の形態１に係る粉砕媒体３０の一例の平面図である。図７は、本発明の実施の形態１に係る粉砕媒体３０の一例の底面図である。

【0033】

図２〜７に示すように、粉砕媒体３０は、粉砕容器２０内に試料と共に収容され、粉砕容器２０内を移動することによって試料を粉砕する。粉砕媒体３０は、本体部３１と、第１凸部３２と、第２凸部３３と、を備える。

【0034】

本体部３１は、長手方向を有する。本体部３１の直径は、長手方向に沿って連続的に変化している。「連続的に変化している」とは、段階的に変化するのではなく、緩やかに変化していることを意味する。また、「連続的に変化している」とは、一定の変化率で変化すること、変化率が徐々に大きくなって変化すること、又は変化率が小さくなって変化することを含む。

【0035】

本体部３１には、一端Ｅ１に向かって直径が小さくなる縮径部３４が設けられている。縮径部３４は、本体部３１の一端Ｅ１に向かって、本体部３１の直径が連続して小さくなっていく部分である。

【0036】

実施の形態１では、縮径部３４は、長手方向において、他端Ｅ２から一端Ｅ１に向かって直径が連続して小さくなるようにテーパ状に形成されている。テーパ状とは、本体部３１を長手方向に沿って延びる面で切断したとき、断面視において縮径部３４の側面が直線的に延びる形態を意味する。これにより、本体部３１は、円錐台形状に形成されている。本体部３１において、他端Ｅ２の直径Ｄ３が最も大きく、一端Ｅ１の直径Ｄ２が最も小さくなっている。また、本体部３１の他端Ｅ２の直径Ｄ３は、粉砕容器２０の容器本体２１の内径Ｄ１よりも小さい。このため、粉砕容器２０の内部に粉砕媒体３０を収容した状態において、粉砕媒体３０と粉砕容器２０の内壁との間には、隙間が形成されている。

【0037】

第１凸部３２は、本体部３１の長手方向の一端Ｅ１に設けられている。第１凸部３２は、曲率Ｒ３を有する球状に形成されている。第１凸部３２は、本体部３１の一端Ｅ１と連続して接続されている。このため、第１凸部３２の外径は、本体部３１の一端Ｅ１の直径Ｄ２と等しい。第１凸部３２の曲率Ｒ３は、第１凹部２２ａの曲率Ｒ１と等しい。

【0038】

第２凸部３３は、本体部３１の長手方向の他端Ｅ２に設けられている。第２凸部３３は、曲率Ｒ４を有する球状に形成されている。第２凸部３３は、本体部３１の他端Ｅ２と連続して接続されている。このため、第２凸部３３の外径は、本体部３１の他端Ｅ２の直径Ｄ３と等しい。第２凸部３３の曲率Ｒ４は、第２凹部２３ａの曲率Ｒ２と等しい。

【0039】

実施の形態１では、本体部３１の一端Ｅ１は、他端Ｅ２よりも低い位置に配置される。言い換えると、粉砕媒体３０が粉砕容器２０内に収容されているとき、第１凸部３２は、第２凸部３３より低い位置に配置される。

【0040】

粉砕媒体３０は、例えば、金属材料で形成される。

【0041】

粉砕媒体３０の長手方向の長さは、粉砕容器２０の内径Ｄ１よりも長い。

【0042】

[動作]
粉砕具１０の動作の一例について説明する。

【0043】

粉砕容器２０において、容器本体２１から第２蓋体２３を取り外す。次に、容器本体２１の中に試料４０と、粉砕媒体３０を入れる。具体的には、試料４０を第１蓋体２２の第１凹部２２ａに配置し、試料４０の上に粉砕媒体３０を配置する。

【0044】

試料４０は、例えば、複数のプラスチック片などの樹脂材料である。なお、試料４０は、樹脂材料に限定されるものではなく、粉砕可能なものであれば任意の材料を選択し得る。例えば、試料４０は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ナイロン、塩化ビニール、ウレタン、エンジニアリングプラスチック、木材、生体試料、建築材などであってもよい。

【0045】

試料４０と粉砕媒体３０を粉砕容器２０の中に入れた後、第２蓋体２３を容器本体２１に取り付ける。次に、粉砕具１０を粉砕装置１に取り付ける。粉砕装置１は、粉砕具１０を振動させる。

【0046】

図８は、本発明の実施の形態１に係る粉砕具１０の動作の一例を示す概略図である。図８に示すように、粉砕具１０が粉砕装置１によって振動させられると、粉砕媒体３０が粉砕容器２０内を移動する。具体的には、粉砕媒体３０が粉砕容器２０に対して、相対移動する。これにより、粉砕媒体３０の第１凸部３２が第１凹部２２ａに配置されている試料４０に複数回衝突する。粉砕媒体３０は、試料４０に対して様々な角度を有して衝突する。これにより、試料４０をより細かく粉砕することができる。

【0047】

具体的には、粉砕具１０においては、粉砕媒体３０の本体部３１にテーパ状に形成された縮径部３４が形成されている。このため、粉砕媒体３０の第１凸部３２は、常に同じ方向を向いて第１凹部２２ａに配置された試料４０に衝突するわけではなく、第１凸部３２の試料４０に対して衝突する角度が変化する。言い換えると、第１凸部３２は、第１凹部２２ａに配置された試料４０に対して一様に衝突するわけではなく、衝突する箇所が変化する。このように、粉砕具１０では、粉砕媒体３０が様々な角度を有して試料４０に衝突するため、試料４０をより細かく粉砕することができる。

【0048】

また、粉砕媒体３０が粉砕容器２０の内壁に沿って移動する場合がある。この場合においても、粉砕媒体３０の第１凸部３２は、第１蓋体２２の第１凹部２２ａに接触しやくなっているため、円柱形状の粉砕媒体よりも試料４０を細かく粉砕することができる。ここで、図９Ａ〜９Ｂ及び図１０Ａ〜１０Ｂを用いて、本発明の実施の形態１に係る粉砕媒体３０の動きと、比較例として円柱形状の粉砕媒体の動きの違いを説明する。図９Ａ及び図９Ｂは、本発明の実施の形態１に係る粉砕具１０における粉砕媒体３０の動きの一例を説明する図である。図１０Ａ及び図１０Ｂは、比較例の粉砕具における粉砕媒体５０の動きの一例を説明する図である。なお、図９Ａ〜９Ｂ及び図１０Ａ〜１０Ｂは、それぞれ、粉砕媒体が粉砕容器の内壁に沿って移動し、第１凸部が第１凹部に接触するまでの粉砕媒体の動きの一例を示している。

【0049】

比較例の粉砕具において、粉砕媒体５０は、円柱状の本体部５１を備える点、および第１凸部５２の外径と第２凸部５３の外径が等しい点で、本発明の実施の形態１に係る粉砕具１０と異なる。比較例の粉砕具において、その他の構成は粉砕具１０と同じである。

【0050】

例えば、図９Ａに示すように、粉砕具１０が振動すると、粉砕媒体３０が第１蓋体２２に向かって移動する。このとき、粉砕媒体３０においてテーパ状の縮径部３４の側壁が、粉砕容器２０の内壁に沿った状態となる場合がある。この場合、図９Ｂに示すように、粉砕媒体３０は第１凹部２２ａの端部に接触した後、粉砕媒体３０が粉砕容器２０の内壁から離れて、第１凸部３２が第１凹部２２ａに接触する。具体的には、粉砕媒体３０は、第１凹部２２ａの端部を中心として回転し、第１凸部３２が第１凹部２２ａの形状に沿って接触する。

【0051】

粉砕媒体３０は、第１凹部２２ａの端部に接触するとき、第１凹部２２ａに対して角度を有している。即ち、粉砕媒体３０の中心軸ＣＲ２が、粉砕容器２０の中心軸ＣＲ１に対して傾いている。なお、中心軸ＣＲ１は粉砕容器２０の長手方向（Ｚ方向）と一致し、中心軸ＣＲ２は粉砕媒体３０の長手方向と一致する。第１凸部３２が第１凹部２２ａに対して傾いているため、第１凸部３２と第１凹部２２ａとの間の距離が小さい。これにより、粉砕媒体３０が粉砕容器２０の内壁に沿って移動した後、第１凸部３２が第１凹部２２ａの形状に沿って接触するまでの粉砕媒体３０の回転角度が小さくなる。その結果、粉砕媒体３０の第１凸部３２が第１凹部２２ａの形状に沿って、試料４０に衝突する確率が高くなり、試料４０をより細かく粉砕することができる。

【0052】

一方、比較例の円柱形状の粉砕媒体５０では、図１０Ａに示すように、粉砕容器２０の内壁に沿って粉砕媒体５０が移動する場合がある。この場合、粉砕媒体５０は、第１凹部２２ａの端部に接触するとき、第１凹部２２ａに対して角度を有していない。即ち、粉砕媒体５０の中心軸ＣＲ３が、粉砕容器２０の中心軸ＣＲ１と平行である。なお、中心軸ＣＲ３は粉砕媒体５０の長手方向と一致する。このため、粉砕媒体５０においては、第１凸部５２と第１凹部２２ａとの間の距離が大きい。これにより、図１０Ｂに示すように、粉砕媒体５０が粉砕容器２０の内壁に沿って移動した後、第１凸部５２が第１凹部２２ａの形状に沿って接触するまでの粉砕媒体５０の回転角度が大きくなる。その結果、粉砕媒体５０の第１凸部５２が第１凹部２２ａの形状に沿って、試料４０に衝突する確率が低くなり、試料４０を粉砕しにくくなっている。

【0053】

このように、粉砕媒体３０においては、比較例の円柱形状の粉砕媒体５０に比べて、第１凸部３２が第１凹部２２ａの形状に沿って接触しやすくなっている。具体的には、粉砕媒体３０が粉砕容器２０の内壁に沿って移動する場合に、粉砕媒体３０の第１凸部３２が第１凹部２２ａの形状に沿って試料４０に衝突する確率が、比較例に比べて高い。その結果、試料４０をより細かく粉砕することができる。

【0054】

［効果］
本発明の実施の形態１に係る粉砕媒体３０および粉砕具１０によれば、以下の効果を奏することができる。

【0055】

粉砕媒体３０は、長手方向を有する本体部３１と、本体部３１の長手方向の一端Ｅ１に設けられた球状の第１凸部３２と、本体部３１の長手方向の他端Ｅ２に設けられた球状の第２凸部３３と、備える。本体部３１の直径は、長手方向に沿って連続的に変化している。本体部３１は、一端Ｅ１に向かって直径が小さくなる縮径部３４を有する。このような構成により、粉砕容器２０内に収容された試料４０を細かく粉砕することができる。また、第１凸部３２が試料４０に対して様々な角度を有して衝突するため、試料４０をより細かく粉砕することができる。さらに、粉砕媒体３０が粉砕容器２０の内壁に沿って移動した場合でも、試料４０に対して衝突する確率が高くなるため、試料４０を粉砕する効率が向上する。

【0056】

縮径部３４は、本体部３１の他端Ｅ２から一端Ｅ１に向かって直径が小さくなるようにテーパ状に形成されている。第１凸部３２の外径Ｄ２は、第２凸部３３の外径Ｄ３よりも小さい。このような構成により、試料４０をより細かく粉砕することができる。

【0057】

粉砕具１０は、粉砕媒体３０、および試料４０と粉砕媒体３０とを収容する粉砕容器２０、を備える。粉砕容器２０は、両端に開口２１ａ，２１ｂを有する円筒状の容器本体２１と、容器本体２１の一端側の開口２１ａを開閉可能に封止し、且つ容器本体２１の内部側に設けられた球状の第１凹部２２ａを有する第１蓋体２２と、容器本体２１の他端側の開口２１ｂを開閉可能に封止し、且つ容器本体２１の内部側に設けられた球状の第２凹部２３ａを有する第２蓋体２３と、を有する。このような構成により、粉砕容器２０内に収容された試料４０を粉砕媒体３０によって細かく粉砕することができる。

【0058】

第１凸部３２の曲率Ｒ３と第１凹部２２ａの曲率Ｒ１は等しい。第１凸部３２は、第２凸部３３より低い位置に配置される。第１蓋体２２は、第２蓋体２３よりも低い位置に配置される。このような構成により、第１凹部２２ａに配置された試料４０を第１凸部３２によってより細かく粉砕することができる。

【0059】

粉砕媒体３０と粉砕容器２０の内壁との間には、隙間が形成されている。このような構成により、試料４０が粉砕媒体３０と粉砕容器２０との間に詰まること抑制することができる。

【0060】

なお、実施の形態１では、粉砕容器２０は、容器本体２１の両端に開口２１ａ，２１ｂを有し、２つの蓋体２２，２３によって封止する例について説明したが、これに限定されない。例えば、粉砕容器２０は、１つの開口を有する有底の円筒状の容器本体と、１つの蓋体と、を備えていてもよい。この場合、容器本体の底部には、第１凹部２２ａが設けられる。

【0061】

実施の形態１では、粉砕媒体３０において、縮径部３４は、テーパ状に形成される例について説明したが、これに限定されない。縮径部３４は、本体部３１の一端Ｅ１に向かって直径が連続して小さくなる形状であればよい。例えば、本体部３１を長手方向に沿って延びる面で切断したとき、断面視において縮径部３４の側面が曲線状に延びていたり、一部に曲線部分を含んでいたり、直線状部分と曲線状部分とを有していてもよい。

【0062】

実施の形態１では、粉砕媒体３０は、１つの縮径部３４を有する例について説明したが、これに限定されない。粉砕媒体３０は、複数の縮径部３４を有していてもよい。

【0063】

実施の形態１では、第１凹部２２ａに配置された試料４０を第１凸部３２によって粉砕する例について説明したが、これに限定されない。第１凸部３２と第１凹部２２ａに加えて、第２凸部３３と第２凹部２３ａによって試料４０を粉砕してもよい。

【0064】

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る粉砕媒体および粉砕具について説明する。なお、実施の形態２では、主に実施の形態１と異なる点について説明する。実施の形態２においては、実施の形態１と同一又は同等の構成については同じ符号を付して説明する。また、実施の形態２では、実施の形態１と重複する記載は省略する。

【0065】

実施の形態２の粉砕媒体および粉砕具の一例について、図１１〜１６用いて説明する。図１１は、本発明の実施の形態２に係る粉砕具１０Ａの一例の断面図である。図１２は、本発明の実施の形態２に係る粉砕媒体３０Ａの一例の斜視図である。図１３は、本発明の実施の形態２に係る粉砕媒体３０Ａの一例の正面図である。図１４は、本発明の実施の形態２に係る粉砕媒体３０Ａの一例の平面図である。図１５は、本発明の実施の形態２に係る粉砕媒体３０Ａの一例の底面図である。図１６は、本発明の実施の形態２に係る粉砕具１０Ａの動作の一例を示す概略図である。

【0066】

実施の形態２では、粉砕媒体３０Ａの本体部３１ａに第１縮径部３５および第２縮径部３６が設けられている点、及び粉砕媒体３０Ａの長手方向の長さが粉砕媒体３０よりも長い点、第２凸部３３ａの外径Ｄ５が第２凸部３３の外径Ｄ３よりも小さい点で、実施の形態１と異なる。

【0067】

図１１〜１５に示すように、粉砕媒体３０Ａは、本体部３１ａの中央Ｃ１から一端Ｅ１に向かって直径が小さくなる第１縮径部３５と、本体部３１ａの中央Ｃ１から他端Ｅ２に向かって直径が小さくなる第２縮径部３６と、を有する。

【0068】

第１縮径部３５は、本体部３１ａの中央Ｃ１から一端Ｅ１に向かって、本体部３１ａの直径が連続して小さくなるようにテーパ状に形成された部分である。第２縮径部３６は、本体部３１ａの中央Ｃ１から他端Ｅ２に向かって、本体部３１ａの直径が連続して小さくなるようにテーパ状に形成された部分である。

【0069】

本体部３１ａにおいて、中央Ｃ１の直径Ｄ６が最も大きく、一端Ｅ１の直径Ｄ４および他端Ｅ２の直径Ｄ５が最も小さくなっている。また、本体部３１ａの中央Ｃ１の直径Ｄ６は、粉砕容器２０の容器本体２１の内径Ｄ１よりも小さい。このため、粉砕容器２０の内部に粉砕媒体３０Ａを収容した状態において、粉砕媒体３０Ａと粉砕容器２０の内壁との間には、隙間が形成されている。

【0070】

本体部３１ａの一端Ｅ１には、球状の第１凸部３２ａが設けられている。第１凸部３２ａは、本体部３１ａの一端Ｅ１と連続して接続されている。これにより、第１凸部３２ａの外径は、本体部３１ａの一端Ｅ１の直径Ｄ４と等しくなっている。また、第１凸部３２ａの曲率Ｒ５は、第１凹部２２ａの曲率Ｒ１と等しい。

【0071】

本体部３１ａの他端Ｅ２には、球状の第２凸部３３ａが設けられている。第２凸部３３ａは、本体部３１ａの他端Ｅ２と連続して接続されている。これにより、第２凸部３３ａの外径は、本体部３１ａの他端Ｅ２の直径Ｄ５と等しくなっている。また、第２凸部３３ａの曲率Ｒ６は、第２凹部２３ａの曲率Ｒ２と等しい。

【0072】

実施の形態２では、本体部３１ａの一端Ｅ１の直径Ｄ４と、本体部３１ａの他端Ｅ２の直径Ｄ５とは等しい。即ち、第１凸部３２ａの外径と、第２凸部３３ａの外径とは等しい。

【0073】

また、実施の形態２では、第１凸部３２ａの曲率Ｒ５、第２凸部３３ａの曲率Ｒ６、第１凹部２２ａの曲率Ｒ１および第２凹部２３ａの曲率Ｒ２は、それぞれ、等しい。

【0074】

粉砕媒体３０Ａの長手方向の長さは、破砕容器１０の内径Ｄ１よりも長い。これにより、粉砕媒体３０Ａが粉砕容器１０の中で横にならない。粉砕媒体３０Ａの長手方向の長さは、例えば、第１凹部２２ａから第２凹部２３ａまでの最大距離の約０．６倍以上０．８倍以下で設計される。より好ましくは、粉砕媒体３０Ａの長手方向の長さは、第１凹部２２ａから第２凹部２３ａまでの最大距離の約０．６倍以上０．７倍以下で設計される。

【0075】

[動作]
粉砕具１０Ａの動作の一例について説明する。

【0076】

粉砕容器２０において、容器本体２１から第２蓋体２３を取り外す。次に、容器本体２１の中に試料４０と、粉砕媒体３０Ａを入れる。具体的には、試料４０を第１蓋体２２の第１凹部２２ａに配置し、試料４０の上に粉砕媒体３０Ａを配置する。なお、実施の形態２では、試料４０は、粉砕媒体３０Ａの下に配置する例について説明したが、これに限定されない。試料４０は、粉砕媒体３０Ａの上に配置してもよいし、粉砕媒体３０Ａの上と下に配置してもよい。

【0077】

試料４０と粉砕媒体３０Ａを粉砕容器２０の中に入れた後、第２蓋体２３を容器本体２１に取り付ける。次に、粉砕具１０Ａを粉砕装置１に取り付ける。粉砕装置１は、粉砕具１０Ａを振動させる。

【0078】

図１６は、本発明の実施の形態２に係る粉砕具１０Ａの動作の一例を示す概略図である。図１６に示すように、粉砕具１０Ａを振動させると、粉砕容器２０の内部で粉砕媒体３０Ａが移動する。また、粉砕容器２０内の試料４０の一部は、振動によって、粉砕媒体３０Ａと粉砕容器２０の内壁との間の隙間を通って、第１凹部２２ａから第２凹部２３ａに移動する。即ち、粉砕具１０Ａを振動させることによって、試料４０が第１凹部２２ａと第２凹部２３ａに存在することになる。

【0079】

このため、第１凸部３２ａが第１凹部２２ａに衝突するとき、第１凸部３２ａと第１凹部２２ａとの間に存在する試料４０が粉砕される。また、第２凸部３３ａが第２凹部２３ａに衝突するとき、第２凸部３３ａと第２凹部２３ａとの間に存在する試料４０が粉砕される。

【0080】

なお、試料４０を粉砕するメカニズムについては、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。

【0081】

［効果］
本発明の実施の形態１に係る粉砕媒体３０Ａおよび粉砕具１０Ａによれば、以下の効果を奏することができる。

【0082】

粉砕媒体３０Ａは、本体部３１ａの中央Ｃ１から一端Ｅ１に向かって直径が小さくなるようにテーパ状に形成された第１縮径部３５と、本体部３１ａの中央Ｃ１から他端Ｅ２に向かって直径が小さくなるようにテーパ状に形成された第２縮径部３６と、備える。このような構成により、粉砕容器２０内に収容された試料４０を細かく粉砕することができる。

【0083】

また、粉砕媒体３０Ａを備える粉砕具１０Ａにおいては、粉砕媒体３０Ａの第１凸部３２ａと第２凸部３３ａとの両方で試料４０を粉砕することができる。即ち、粉砕媒体３０Ａは、粉砕容器２０の長手方向において一端から他端に向かう移動と、他端から一端に向かう移動との両方によって、試料４０を粉砕することができる。これにより、試料４０を効率よく短時間で粉砕することができ、試料４０をより細かく粉砕することができる。

【0084】

なお、実施の形態２では、本体部３１ａの一端Ｅ１の直径Ｄ４と、本体部３１ａの他端Ｅ２の直径Ｄ５とが等しい例について説明したが、これに限定されない。本体部３１ａの一端Ｅ１の直径Ｄ４と、本体部３１ａの他端Ｅ２の直径Ｄ５とは、異なっていてもよい。即ち、第１凸部３２ａの外径と、第２凸部３３ａの外径とは異なっていてもよい。

【0085】

実施の形態２では、粉砕媒体３０Ａにおいて、第１縮径部３５および第２縮径部３６は、テーパ状に形成される例について説明したが、これに限定されない。第１縮径部３５および第２縮径部３６は、直径が連続して小さくなる形状であればよい。例えば、本体部３１ａを長手方向に沿って延びる面で切断したとき、断面視において第１縮径部３５および第２縮径部３６の側面のそれぞれが曲線状に延びていたり、一部に曲線部分を含んでいたり、直線状部分と曲線状部分とを有していてもよい。

【0086】

実施の形態２では、第１凸部３２ａの曲率Ｒ５、第２凸部３３ａの曲率Ｒ６、第１凹部２２ａの曲率Ｒ１および第２凹部２３ａの曲率Ｒ２は、それぞれ、等しい例について説明したが、これに限定されない。例えば、第１凸部３２ａの曲率Ｒ５と第２凸部３３ａの曲率Ｒ６とは異なっていてもよい。第１凹部２２ａの曲率Ｒ１と第２凹部２３ａの曲率Ｒ２とは、異なっていてもよい。

【実施例】

【0087】

実施例１および実施例２において、粉砕具１０を用いて試料４０を粉砕する実験を行った。実施例１においては、粉砕媒体３０において、第１凸部３２は、第２凸部３３より低い位置に配置されている。また、粉砕容器２０において、第１蓋体２２は、第２蓋体２３よりも低い位置に配置されている。

【0088】

実施例２として、粉砕具１０を用いて試料４０を粉砕した。実施例２においては、粉砕媒体３０において、第２凸部３３は、第１凸部３２より低い位置に配置されている点が、実施例１と異なる。

【0089】

実験条件としては、試料４０は、約３ｍｍの大きさを有するＰＥ（ポリエチレン）のペレットを５粒用いた。また、粉砕装置１としては、小型ビーズ式粉砕機（有限会社興国産業、型番：ＣＭ−１００）を用いた。試料４０、粉砕容器１０および粉砕媒体３０は、試料４０のガラス転移点温度以下（ポリエチレンの場合、−１２５℃以下）になるように、液体窒素により冷却した。粉砕装置１は、３０００ｒｐｍ×１０ｓｅｃの条件で１回振動させた。

【0090】

図１７は、実施例１および実施例２の実験結果を示す図である。図１７に示すように、実施例１および実施例２において、試料４０を細かく粉砕できていることが確認できた。また、実施例１においては、実施例２と比べて、試料４０をより細かく粉砕できていることが確認できた。

【0091】

本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施の形態に関連して充分に記載されているが、この技術に熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。

【産業上の利用可能性】

【0092】

本発明に係る粉砕媒体及び粉砕具は、例えば、試料を粉砕する粉砕装置などに取り付けて使用される。

【符号の説明】

【0093】

１ 粉砕装置
１０，１０Ａ 粉砕具
２０ 粉砕容器
２１ 容器本体
２１ａ，２１ｂ 開口
２１ｃ，２１ｄ 段差
２２ 第１蓋体
２２ａ 第１凹部
２３ 第２蓋体
２３ａ 第２凹部
３０，３０Ａ 粉砕媒体
３１，３１ａ 本体部
３２，３２ａ 第１凸部
３３，３３ａ 第２凸部
３４ 縮径部（第１縮径部）
３５ 第１縮径部
３６ 第２縮径部
４０ 試料
５０ 粉砕媒体
５１ 本体部
５２ 第１凸部
５３ 第２凸部

【要約】

【課題】試料を細かく粉砕する粉砕媒体および粉砕具を提供する。
【解決手段】本発明に係る粉砕媒体は、粉砕容器内に試料と共に収容され、粉砕容器内を移動することによって試料を粉砕する粉砕媒体であって、長手方向を有する本体部と、前記本体部の前記長手方向の一端に設けられた球状の第１凸部と、前記本体部の前記長手方向の他端に設けられた球状の第２凸部と、を備え、前記本体部の直径は、前記長手方向に沿って連続的に変化しており、前記本体部には、前記一端に向かって直径が小さくなる縮径部が設けられている。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図10A】

【図10B】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】