JP2010194397A - Sample crushing implement - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、岩石や鉱物材料などの試料を化学的に分析・分画分離するために破砕するのに供する試料破砕具に関するものである。 The present invention relates to a sample crushing tool used for crushing a sample such as a rock or a mineral material for chemical analysis and fractional separation.
各種試料を化学的に分析・分画分離するためには、まず試料を均一に破砕しなければならない。従来その破砕は乳鉢と乳棒とにより手作業によって行われていたが、多くの試料を効率良く破砕するには不向きであるため、試料と破砕媒体を収容した多数の破砕容器を同時に振動させて破砕処理する破砕装置が知られている。従来のこの種の破砕装置としては、遠心チューブ等の破砕容器と、ガラス、セラミック、金属などの微小ビーズなどから成る破砕媒体を用いたものが知られていた(例えば、特許文献1参照)。 In order to chemically analyze and fractionate various samples, the samples must first be uniformly crushed. Conventionally, the crushing has been performed manually with a mortar and pestle, but it is unsuitable for crushing many samples efficiently, so many crushing containers containing samples and crushing media are vibrated at the same time for crushing. Crushing devices for processing are known. As a conventional crushing device of this type, a device using a crushing container such as a centrifuge tube and a crushing medium made of fine beads such as glass, ceramic, and metal has been known (for example, see Patent Document 1).
ところが、微小ビーズの破砕媒体を用いたものでは、鉱物材料などの試料であると、破砕媒体の質量が小さいために破砕することができないという問題がある。そこで、本出願人は、先に、細長い有底円筒状で、底面が略半球状、半楕円球状、又は截頭円錐状に凹設された容器本体とその蓋体とを備えた破砕容器と、破砕容器内に収容され、本体部が容器本体内にその軸心にほぼ沿った姿勢を保持してほぼ軸心方向に相対移動するように円柱状に形成され、一方の端部が容器本体の底面形状に対応するように略半球状、半楕円球状、又は截頭円錐状に凸設された破砕媒体とを備えた試料破砕具を提案している(例えば、特許文献2参照)。 However, in the case of using a microbead crushing medium, a sample such as a mineral material has a problem that it cannot be crushed because the mass of the crushing medium is small. Therefore, the present applicant firstly has an elongated bottomed cylindrical shape, and a crushing container provided with a container body whose bottom surface is recessed into a substantially hemispherical shape, a semi-elliptical spherical shape, or a frustoconical shape, and a lid thereof. The container body is housed in a crushing container, and the main body portion is formed in a cylindrical shape so as to relatively move in the axial direction while maintaining a posture substantially along the axial center in the container main body. Has proposed a sample crushing tool provided with a crushing medium protruding in a substantially hemispherical shape, a semi-elliptical spherical shape, or a frustoconical shape so as to correspond to the shape of the bottom surface (see, for example, Patent Document 2).
ところで、特許文献2に記載された試料破砕具によれば、破砕容器内に試料と破砕媒体を収容して破砕容器の軸心にほぼ沿った往復振動を加えることで、破砕容器が乳鉢、破砕媒体が乳棒のように作用して、試料が大型の動植物組織やプラスチック材料などの場合でも効率的に破砕することができるが、岩石などの鉱物材料に対してはなお十分に効率的に破砕することができないという問題が残った。
By the way, according to the sample crushing tool described in
本発明は、上記従来の問題に鑑み、岩石などの鉱物材料に対しても効率的に破砕することができる試料破砕具を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the sample crushing tool which can crush efficiently also about mineral materials, such as a rock, in view of the said conventional problem.
本発明の試料破砕具は、破砕容器内に破砕対象の試料ととも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であって、細長い有底円筒状で、内底面が略半球状または半楕円球状の容器本体と、容器本体の開口部を開閉可能に封止する蓋体とを有する破砕容器と、容器本体内に周方向に隙間をあけて配置され、容器本体の軸心にほぼ沿った姿勢を保持してほぼ軸心方向に相対移動可能な円柱状の本体部と、本体部の少なくとも一端から突出されかつ径が端部に向けて細くなる接続部と、接続部に連続して設けられた破砕端部とを有する破砕媒体とを備え、破砕媒体の破砕端部は、接続部に連続する最大径部の直径が本体部の直径より小さい略半球状又は半楕円球に形成したものである。 The sample crushing tool of the present invention is a sample crushing tool that contains a crushing medium together with a sample to be crushed in a crushing container, and crushes the sample by vibrating the crushing container, and has an elongated bottomed cylindrical shape with an inner bottom surface. A crushing container having a substantially hemispherical or semi-elliptical spherical container body, a lid that seals the opening of the container body so as to be openable and closable, and disposed in the container body with a gap in the circumferential direction. A columnar main body that can be moved relatively in the axial direction while maintaining a posture substantially along the axis, and a connection that protrudes from at least one end of the main body and has a diameter that narrows toward the end. A crushing medium having a crushing end portion continuously provided in the section, and the crushing end portion of the crushing medium has a substantially hemispherical or semi-spherical shape in which the diameter of the largest diameter portion continuous to the connection portion is smaller than the diameter of the main body portion. It is formed in an elliptical sphere.
この構成によれば、破砕容器内に試料と破砕媒体を収容して破砕容器の軸心方向にほぼ沿った往復振動を加えると、破砕媒体が容器本体内でその軸心にほぼ沿った姿勢を保持してほぼ軸心方向に往復移動することで、破砕媒体の質量の大きな本体部に作用する慣性エネルギーが接続部を介して径の小さい破砕端部に伝達されることで、試料に対する接触面積の小さい破砕端部から試料に十分に大きな破砕エネルギーが付与され、試料に十分に大きな破砕応力を発生させることができ、また破砕容器と本体部の間の周方向の隙間により、さらに8の字状の往復振動を加えたときには特に、破砕媒体がその軸心が任意の方向に僅かに傾いた種々の姿勢をとりつつ往復移動するとともに軸心回りに相対回転することで、破砕端部が容器本体の略半球状または半楕円球状の内底面に試料を擦り付けるように作用し、破砕容器が乳鉢、破砕媒体が乳棒で、乳鉢内の試料を乳棒で叩きながら磨り潰すように作用するので、岩石などの鉱物材料に対しても効率的に破砕することができる。 According to this configuration, when the sample and the crushing medium are accommodated in the crushing container and a reciprocating vibration substantially along the axial direction of the crushing container is applied, the crushing medium has a posture substantially along the axis in the container body. By holding and reciprocating substantially in the axial direction, the inertial energy acting on the main body part with a large mass of the crushing medium is transmitted to the crushing end part with a small diameter via the connection part, so that the contact area with the sample A sufficiently large crushing energy is imparted to the sample from the small crushing end, and a sufficiently large crushing stress can be generated on the sample. Further, due to the circumferential clearance between the crushing container and the main body, an additional figure 8 In particular, when crushing reciprocal vibration is applied, the crushing medium reciprocates while taking various postures whose axis is slightly inclined in an arbitrary direction, and is relatively rotated around the axis, so that the crushing end becomes a container. The main hemisphere Or it acts to rub the sample against the inner bottom surface of a semi-elliptical sphere, and the crushing container is a mortar, the crushing medium is a pestle, and the sample in the mortar is crushed while hitting with a pestle, so it can be applied to mineral materials such as rocks. In contrast, it can be efficiently crushed.
また、破砕媒体における破砕端部の最大径部の直径d2は、本体部の直径d1の2/3以下、1/4以上とするのが好適である。破砕端部の直径d2が本体部の直径d1の2/3を超えると、破砕端部の試料に対する接触面積が大きくなり、本体部の慣性によって発生した破砕エネルギーで試料に十分に大きな破砕応力を作用させることができなくなって試料を効率的に破砕することができず、逆に破砕端部の直径d2が本体部の直径d1の1/4未満では、破砕端部が小さ過ぎて破砕端部から試料が逃れる確率が高くなって未破砕の試料が残ることがあるとともに破砕端部に作用する衝撃に耐え得る強度を確保するのが困難になる。 The diameter d2 of the maximum diameter portion of the crushing end portion in the crushing medium is preferably 2/3 or less and 1/4 or more of the diameter d1 of the main body portion. When the diameter d2 of the crushing end exceeds 2/3 of the diameter d1 of the main body, the contact area of the crushing end with the sample increases, and the crushing energy generated by the inertia of the main body gives a sufficiently large crushing stress to the sample. If the diameter d2 of the crushing end is less than ¼ of the diameter d1 of the main body, the crushing end is too small and the crushing end can not be crushed efficiently. As a result, the probability of the sample escaping becomes high, an uncrushed sample may remain, and it becomes difficult to ensure the strength to withstand the impact acting on the crushed end.
また、接続部は、本体部に向けて径大となるラッパ形状若しくは截頭円錐形状又はこれらと小径短寸円柱形状とを組み合わせた形状とすると、径が連続的に漸次に小さくなるので、本体部で発生した破砕エネルギーを効果的に伝達できるとともに、局部応力が発生しないので、強度及び耐久性を確保することができて好適である。 In addition, if the connecting portion has a trumpet shape or a frusto-conical shape that increases in diameter toward the main body portion, or a shape that combines these with a small-diameter short cylindrical shape, the diameter continuously decreases gradually. Since the crushing energy generated at the part can be effectively transmitted and no local stress is generated, the strength and durability can be ensured.
本発明の試料破砕具によれば、破砕容器内に収容した破砕媒体の質量の大きな本体部に作用する慣性エネルギーが接続部を介して径の小さい破砕端部に伝達されることで、試料に十分に大きな破砕エネルギーを付与して試料に十分に大きな破砕応力を発生させることができ、かつ破砕媒体が任意の方向に僅かに傾いた種々の姿勢をとりつつ往復移動するとともに軸心回りに相対回転することで、乳鉢としての破砕容器内の試料を乳棒としての破砕媒体で叩きながら磨り潰すように作用するので、岩石などの鉱物材料に対しても効率的に破砕することができる。 According to the sample crushing tool of the present invention, the inertial energy acting on the main body having a large mass of the crushing medium accommodated in the crushing container is transmitted to the crushing end having a small diameter through the connection portion, thereby A sufficiently large crushing energy can be applied to generate a sufficiently large crushing stress on the sample, and the crushing medium can be reciprocated while taking various postures slightly tilted in any direction and relative to the axis. By rotating, the sample in the crushing container as a mortar acts to be crushed while being hit with a crushing medium as a pestle, so that it can be efficiently crushed even against mineral materials such as rocks.
以下、本発明に係る試料破砕具の一実施形態について、図1〜図5を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of a sample crushing tool according to the present invention will be described with reference to FIGS.
図1において、1は試料破砕具で、破砕容器2と破砕媒体3にて構成され、破砕容器2内に破砕対象の試料4と破砕媒体3を収容し、試料破砕具1を振動させることで岩石や鉱物試料などの試料4を破砕するものである。
In FIG. 1,
破砕容器2は、細長い有底円筒容器から成り、その開口部外周にねじ5aが形成され、内底面が略半球状または半楕円球状の底部が乳鉢として機能する容器本体5と、容器本体5の開口部に螺合されて容器本体5を開閉可能に密閉する蓋体6にて構成されている。蓋体6の外形状は、容器本体5の底部と略同一に形成されている。この破砕容器2は、試料4の材質や量に応じて2〜50mlの内容積のものが用いられる。
The crushing
破砕媒体3は、図1、図2に示すように、円柱状の本体部7と、本体部7の両端から突出されかつ径が端部に向けて細くなる接続部8と、接続部8に連続して設けられた破砕端部9とを有する形状の単一の部材にて構成されている。破砕端部9は、接続部8に連続する略半球状又は半楕円球に形成されている。本体部7は、その外径d1が容器本体5の内径Dより1〜5mm程度小さく設定されて容器本体5内に周方向に隙間をあけて配置されるとともに、軸心方向の長さL3が容器本体5の内径Dより大きく設定され、容器本体5の軸心にほぼ沿った姿勢を保持するとともに、容器本体5の軸心に対して僅かに軸心を傾けた姿勢を種々に変化させながらほぼ軸心方向に相対移動可能に構成されている。なお、上記内径Dと上記外径d1との関係は、(D−d1)/Dが、0.05〜0.30となるのが好ましい。
As shown in FIGS. 1 and 2, the crushing
接続部8は、図1、図2の例では、本体部7に向けて径大となる截頭円錐形状部8aと小径短寸円柱形状部8bとを組み合わせて構成されている。この接続部8は、本体部7から破砕端部9に向けて径を連続的に漸次に小さくすればよいので、図4に実線で示すように、ラッパ形状部8cにて構成しても良く、また図4に仮想線で示すように、截頭円錐形状部8aのみで構成しても良い。
In the example of FIGS. 1 and 2, the connecting
破砕端部9は、最大径部の直径d2が本体部7の外径d1よりも小さく設定されている。詳しくは、破砕端部9の最大径部の直径d2は、本体部の直径d1の2/3以下、1/4以上に設定とするのが好適である。
The crushing
破砕容器2を構成する容器本体5及び蓋体6の材質としては、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリフッ化エチレンなどの合成樹脂を用いることができ、着色剤を添加しない透明もしくは半透明のものを用いることで、破砕状態を外部から目視することができ、破砕の進行状態をチェックしながら破砕を行うことができる。具体例としては、ザルスタッド社(SARSTEDT:ドイツ)製のねじ口タイプ遠心チューブや、エッペンドルフ社(EPPENDOLF:ドイツ)製のセイフロックチューブや、ノルゲン社(NALGEN社:アメリカ)製の遠心チューブなどが好適に用いられる。また、ステンレス鋼などの金属チューブや、その内面にポリフッ化エチレンコーティングを施したものを用いることもできる。
As the material of the
また、破砕媒体3の材質としては、SUS340などの磁性ステンレス、SUS304硬質ステンレスなどのステンレス鋼、炭素鋼、チタン、タングステン、ジルコニア、タングステンカーバイド、セラミックなどを単体又は複合して構成したものを適宜に用いることができる。
Further, as the material of the crushing
次に、以上の試料破砕具1に振動を加えて試料4の破砕を行う破砕装置10の構成を、図5を参照して説明する。ベース板11上に固設された軸受筒体12にて軸受13を介して回転軸14が鉛直軸心回りに回転自在に支持されるとともに、この回転軸14をベース板11の下部に配設された回転駆動手段(図示せず)にて回転駆動可能に構成されている。回転軸14の上部には、傾斜軸体15が嵌合固定されており、傾斜軸体15の外周には軸受16を介して相対回転自在に環状体17が装着されている。この環状体17の外周下部の適所に磁石18が取付けられている。また、軸受筒体12の外周上部に取付られた取付ブラケット19にて支持された対極磁石20が磁石18に対向するように配置されている。これら磁石18と対極磁石20の吸着力によって、回転軸14及び傾斜軸体15が回転した場合に、環状体17の回転を阻止して傾斜軸体15の回転に伴って環状体17が振れ運動を行うように構成されている。
Next, the configuration of the crushing
この環状体17の上部には取付段部21が設けられ、その上に環状保持体22が載置された固定ボルト23にて締結固定されている。環状保持体22の外周部には多数の細長い容器ケース24が環状体17の軸心と平行姿勢で配設されており、この容器ケース24内に上記試料破砕具1を収容して支持するように構成されている。また、容器ケース24の上には容器ケース24の開口を閉鎖するとともに試料破砕具1を上から固定する蓋25が被せられ、この蓋25の上面を押圧板26で押圧固定するように構成されている。押圧板26は、環状保持体22上に複数配設された、蓋25の上面高さ位置と同一高さの取付ボス27上に設置されて固定ねじ28にて締結固定される。
An
以上の試料破砕具1と破砕装置10によって試料4を破砕する際には、破砕容器2の容器本体5内に試料4と破砕媒体3を収容して蓋体6にて密閉して、破砕対象の試料4を収容した多数の試料破砕具1を準備しておく。この試料破砕具1を破砕装置10の容器ケース24内に収容し、蓋25を被せて押圧板26で固定した状態で、回転駆動手段(図示せず)にて回転軸14を回転駆動する。すると、試料破砕具1はその軸心方向の比較的長い行程の主往復移動とそれと直交する方向の比較的短い行程の副往復移動を組み合わせた8の字状の往復振動30を繰り返すことになる。
When crushing the
この試料破砕具1の8の字状の往復振動30に伴って、破砕容器2内で、破砕媒体3が図3に示すように、破砕容器2の軸心方向に沿って矢印31で示すように往復振動するとともに、破砕容器2の内周と破砕媒体3の本体部7の外周の間の周方向の隙間により、矢印32で示すように破砕容器2の軸心に対して破砕媒体3の軸心が傾く方向に往復振動し、さらに矢印33で示すように軸心回りに相対回転することになる。このように破砕容器2内で破砕媒体3が動作することによって試料4が効率的に破砕される。
As shown in FIG. 3, the crushing
すなわち、破砕媒体3が破砕容器2内でその軸心にほぼ沿った姿勢を保持して矢印31の如くほぼ軸心方向に往復移動することで、破砕媒体3の質量の大きな本体部7に作用する慣性エネルギーが接続部8を介して径の小さい破砕端部9に伝達されることで、試料4に対する接触面積の小さい破砕端部4から試料4に十分に大きな破砕エネルギーが付与され、試料4に十分に大きな破砕応力が発生することになる。また、破砕媒体3が矢印33の如く相対回転しつつ、破砕媒体3が矢印32の如くその軸心が任意の方向に僅かに傾いた種々の姿勢をとるように往復移動することで、破砕端部9が図3に仮想線で示すように容器本体5の略半球状または半楕円球状の内底面に試料4を擦り付けるように動作することになり、それによって破砕容器2が乳鉢、破砕媒体3が乳棒で、乳鉢内の試料4を乳棒で叩きながら磨り潰すように作用する。かくして、岩石などの鉱物材料の試料4を効率的に破砕することができる。
In other words, the crushing
また、破砕媒体3における破砕端部9の最大径部の直径d2を、本体部7の直径d1の2/3以下、1/4以上としているので、破砕端部9の試料4に対する接触面積が大きいために試料4に所要の破砕応力を作用させることができないというようなことがなく、また破砕端部9が小さ過ぎて破砕端部9から試料が逃れる確率が高くなって未破砕の試料4が残ったり破砕端部9に作用する衝撃に耐え得る強度を確保し難いというようなことがなく、試料4を確実に効率的に破砕することができる。
Moreover, since the diameter d2 of the largest diameter part of the
また、接続部8を、本体部7側が径大となる截頭円錐形状部8a若しくはラッパ形状部8c又はこれらと小径短寸円柱形状部8bとを組み合わせた形状としていることで、径が連続的に漸次に小さくなるので、慣性エネルギーの伝達が効果的に行われるとともに、局部応力が発生しないので、強度及び耐久性を確保することができる。
Further, the connecting
具体例を示すと、図1に示した形状で、内径Dが23mm、軸方向長さ(内面側)Lが100mmのポリカーボネート製の破砕容器2内に、破砕対象の試料4として岩石1.0gと、図1、図2に示した形状(L1=55mm、L2=35mm、L3=20mm、d1=20mm、d2=10mm、)のアルミナ製の破砕媒体3とを収容して蓋体6にて密閉し、この試料4を収容した試料破砕具1を、容器ケース24の回転半径が80mm、傾斜軸体15の傾斜角が5°の破砕装置10における容器ケース24に収容して押圧板26で固定し、回転軸14を3000rpmで回転駆動して破砕動作を行った。その結果、10secの破砕動作を2回行ったところ、岩石を完全に破砕することができた。
Specifically, in the shape shown in FIG. 1, 1.0 g of rock as a
本発明の試料破砕具は、破砕容器内に収容した破砕媒体の質量の大きな本体部に作用する慣性エネルギーが接続部を介して径の小さい破砕端部に伝達されることで、試料に十分に大きな破砕エネルギーを付与して試料に十分に大きな破砕応力を発生させることができ、かつ破砕媒体が任意の方向に僅かに傾いた種々の姿勢をとりつつ往復移動することで、乳鉢としての破砕容器内の試料を乳棒としての破砕媒体で叩きながら磨り潰すように作用して効率的に破砕することができるので、岩石や鉱物材料などの試料の破砕に好適に利用することができる。 In the sample crushing tool of the present invention, the inertial energy acting on the main body having a large mass of the crushing medium accommodated in the crushing container is transmitted to the crushing end having a small diameter through the connecting portion, so that the sample is sufficiently applied to the sample. A crushing container as a mortar can be provided with a large crushing energy to generate a sufficiently large crushing stress on the sample, and the crushing medium reciprocates while taking various postures slightly inclined in any direction. Since the sample can be crushed while being crushed while being hit with a crushing medium as a pestle, it can be suitably used for crushing samples such as rocks and mineral materials.
1 試料破砕具
2 破砕容器
3 破砕媒体
4 試料
5 容器本体
6 蓋体
7 本体部
8 接続部
8a 截頭円錐形状部
8b 短寸円柱形状部
8c ラッパ形状部
9 破砕端部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
細長い有底円筒状で、内底面が略半球状または半楕円球状の容器本体と、容器本体の開口部を開閉可能に封止する蓋体とを有する破砕容器と、
容器本体内に周方向に隙間をあけて配置され、容器本体の軸心にほぼ沿った姿勢を保持してほぼ軸心方向に相対移動可能な円柱状の本体部と、本体部の少なくとも一端から突出されかつ径が端部に向けて細くなる接続部と、接続部に連続して設けられた破砕端部とを有する破砕媒体とを備え、
破砕媒体の破砕端部は、接続部に連続する最大径部の直径が本体部の直径より小さい略半球状又は半楕円球に形成したことを特徴とする試料破砕具。 A sample crushing tool that contains a crushing medium together with a sample to be crushed in a crushing container, and crushes the sample by vibrating the crushing container,
A crushing container having an elongated bottomed cylindrical shape and a container body whose inner bottom surface is substantially hemispherical or semi-elliptical spherical, and a lid that seals an opening of the container body so as to be openable and closable;
A cylindrical main body that is arranged in the container main body with a gap in the circumferential direction and that can maintain a posture substantially along the axis of the container main body and can be relatively moved in the axial direction, and at least one end of the main body. A crushing medium having a connecting portion protruding and having a diameter narrowing toward the end portion, and a crushing end portion provided continuously to the connecting portion,
The crushing end portion of the crushing medium is formed into a substantially hemispherical or semi-elliptical sphere having a diameter of a maximum diameter portion continuous to the connection portion smaller than that of the main body portion.
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A761 | Written withdrawal of application |
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