JP2004098034A

JP2004098034A - 異物除去用フルイ

Info

Publication number: JP2004098034A
Application number: JP2002267602A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Koizumi; 小泉　一郎; Tetsuo Ito; 伊東　哲夫; Kazuhiro Wakasa; 若狭　和浩; Yoshibumi Osako; 大迫　義文
Original assignee: Fuji Paudal Co Ltd; Dalton Corp
Current assignee: Fuji Paudal Co Ltd; Dalton Corp
Priority date: 2002-09-13
Filing date: 2002-09-13
Publication date: 2004-04-02

Abstract

【課題】異物を除去するのに適した構成とし、しかも従来のフルイよりも処理能力が増大するようにし、しかも処理能力を大幅にアップさせることを可能にする。
【解決手段】異物を除去すべき粉体を網上に投入し、網を振動させて粉体と異物を分離させ除去するものであって、網の振動における網面に並行な振動である横振動の振幅を網面に垂直な方向の縦振動の振幅よりも大になるようにすることにより処理能力を増大させた。また、横振幅を４〜１２ｍｍにすることにより大幅な能力アップが可能である。
【選択図】　　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉体中に含まれている異物を除去するために用いられる異物除去用フルイに関する物である。
【０００２】
【従来の技術】
本発明のような異物除去用フルイは、従来分級用フルイとほぼ同じ原理により行なわれていた。
【０００３】
従来の分級用フルイは、一般に図５に示すような構成である。（例えば非特許文献参照）
【０００４】
【非特許文献１】倉田崇、「粉砕・分級と表面改質」、第１版、エヌジーティー、２００１年４月２０日、Ｐ３０８−３０９
図５は従来の分級用フルイの構成を示すもので、図において、１はフルイ本体、２は粉体投入口、３Ａ、３Ｂは夫々メッシュの異なる網で３Ａが最も粗く、３Ｂが最も細かい網目を有している。また４Ａ、４Ｂ、４Ｃは夫々オーバー品排出口、中間品排出口、アンダー品排出口である。５はモータ、６はモータ５の回転軸に偏芯させて固定された上加振力板、７はモータ５の回転軸に偏芯させて固定された下加振力板、８はばねである。
【０００５】
この図５に示すフルイは、モータ５の駆動により上下の加振力板６、７を回転させることにより網３Ａ、３Ｂに振動を与えると共に、粉体を投入口２より投入し、網３Ａを通過し得なかった粉体を排出口４Ａより、また網３Ａを通り網３Ｂを通らなかった粉体を排出口４Ｂより、更に網３Ａ、３Ｂを通った粉体を排出口４Ｃより排出することにより分級を行なう。
【０００６】
一方、従来の異物除去用フルイは、図１に示す本発明のフルイと同様の構成である。即ち、フルイ本体１と、投入口２と、網３と、排出口４と、モータ５と、上加振力板６と、下加振力板７と、ばね８とより構成されている。つまり、網３と排出口４は一つのみで、投入される粉体のすべてが網を通過するように網目を設定し、粉体より大きな異物は網を通らないようにして、粉体と異物とを分離するものであって、基本原理は分級と同じである。
【０００７】
本発明は、前記のように粉体中に含まれている異物である髪の毛、ポリエチレンシート、鉄くずその他の混入物を除去するためのフルイであって、分級のような被分級物が連続した大きさをもつものとは異なり、通常粉体と異物の大きさの差が大である。そのため、異物の除去は、分級よりも容易であると考えられ、能力が出し易いと考えられる。しかし、実際は、その能力を増大させることが困難である。実際には、１時間１トン前後の能力であり、十分とはいえない。
【０００８】
また、前記の異物が極めて微量であり、適宜、これを確認して人為的に除去できるプロセスであれば、図１のようにフルイ本体１に排出口を設けない。前記の異物が連続的に除去する必要があるほど多く含まれる場合は、図５のようにフルイ本体１に排出口を設けることができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、異物の移動速度を大にすることにより能力が大幅に増加させた異物除去用フルイを提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の異物除去用フルイは、網上に粉体を投入し、網の振動によりフルイ分けするフルイで、網面に対して並行な方向の振幅が網面に対して垂直な方向の振幅よりも大であることを特徴とする。
【００１１】
これにより、異物が網に沿って移動する速度を増大させることが可能になり、処理能力の大幅な増大が可能になる。特に、横振幅が縦振幅の１．５倍程度あるいは、それ以上であれば一層大幅な能力アップが期待できるので望ましい。
【００１２】
なお、網の縦振幅は、目詰まりのない最低限の振幅に固定することが望ましい。
【００１３】
また、本発明のフルイは、網の横振幅が４ｍｍ〜１２ｍｍであることを特徴とする
本発明のフルイは、フルイ本体にモータが設けられ、このモータの上側と下側でその回転軸に偏芯させて固定した上加振力板および下加振力板を有し、例えば下加振力板を３００ｋｇｆに固定し、上加振力板を１０００ｋｇｆから４０００ｋｇｆに調整し得るようにし、これにより、上加振力板による横振幅が約４ｍｍ〜１２ｍｍになり、また、下加振力による縦振幅が目詰まりを除去し得る２〜３ｍｍとすることが可能である。しかし、上記装置はフルイ本体の径が１０００ｍｍである。フルイには、径が５００ｍｍ、８００ｍｍ、９００ｍｍ等１０００ｍｍ以下のものや、１２００ｍｍ、１４００ｍｍ等１０００ｍｍ以上のものがある。そして、例えば横振幅が前記範囲内になる上加振力板の加振力は異なる値に設置する必要がある。
【００１４】
ここで、本発明のフルイの構成の１例を示すと図１に示す通りである。この図１において、１はフルイ本体、２は投入口、３は網、４は粉体排出口、５はモータ、６は上加振力板、７は下加振力板、８はばねである。
【００１５】
このような構成のフルイにおいて、投入口２より原料粉体を投入すると共に網３に振動を与えることにより、粉体は網３を通り、排出口４より取り出される。
【００１６】
一方、原料粉体中に混入している異物は、網３を通過することなく、振動によりフルイ本体の周辺部分へ移動する。
【００１７】
フルイの操作が終った時点で、つまり投入した原料粉体のすべてが排出口４より取り出された時点で、本体１の網３より上方部分を取り外して網３上の異物は除去される。
【００１８】
ここで、フルイ本体１の網３の高さ付近に異物排出口を設けることによりフルイ運転中に、網の振動によって網上をフルイ本体周辺部に移動した異物を自動的に排出させる構成にしてもよい。
【００１９】
また、図１に示す装置は、モータ５をフルイ本体１の底部に直接取り付け、このモータの上下の回転軸に直接上加振力板６および下加振力板７を偏心させて固定した構造である。しかしモータは、装置外に放置してもよい。つまり、モータの回転軸の位置に回転軸のみを回転可能に取り付け、この回転軸の上方位置と下方位置にそれぞれ上加振力板６および下加振力板７を偏心させて固定すると共に、回転軸を装置外に設置したモータの回転を伝達して回転させるようにしてもよい。
【００２０】
前述のように異物の除去は、分級よりも容易であると考えられ、能力が出し易いと考えられる。しかし、実際は、その能力を増大させることが困難である。
【００２１】
それは、次に述べるような理由によるものと考えられる。即ち、大きさの連続している粉体は、網詰まりにより能力の低下が生ずる。そのために、振動フルイにおいては、この網詰まり現象を緩和するために、網叩きボールを使用している。またこの網詰まり現象を緩和するために位相角を変えて網上での粉が流れるパターンを変えることにより分級能力を像大させている。
【００２２】
この、網詰まりを効果的に減少させるためには、次の式（１）にて表わされる縦振動の加速度を大にすればよい。
【００２３】
縦振動の加速度数＝ｒω^２／ｇ　　（１）
ここで、ｒは片縦振幅（全振幅の半分）、ωは角振動数、ｇは重力の加速度である。
【００２４】
つまり、超音波振動フルイでは、上記の角振動数ωを大にすることにより、微粉での網目の詰まりを極度に少なくしている。
【００２５】
しかし、同一網面積で、多くの紛体を処理しようとすれば、網面からの粉体層の高さが、一般的な分級に比較して数倍にもなり、網叩きボールや超音波による縦振幅の効果はほとんど望めない。粉体中に混入する異物を除去する場合の能力は、網詰まりのほか、網上を被分級物（異物および粉体）が排出口（フルイ壁面）まで移動する速度に依存するものと考えられる。したがって横振動の加速度が非常に重要になると思われる。つまり、上記式（１）において、ｒに縦片振幅値の代りに横片振幅値を用いると横振幅の加速度数が得られる。
【００２６】
実際の振幅は、図１に示すフルイにおいて、モータ５の回転数（２πｆ＝ω：ｆは周波数）とモータ軸の上下にある上加振力板６、下加振力板７にて生ずる加振力によるものである。ここで位相角は上の加振力板に対する下の加振力板の角度である。
【００２７】
この位相角による縦の振幅と横の振幅への影響は、図３に示す通りであって、横振幅への影響よりも縦振幅への影響が大であると考えられる。また、ばね８を変化させた時の縦、横の振幅への影響はほとんどない。
【００２８】
この縦横振幅の発生源は、上下の加振力板の加振力によるもので、上下の夫々の力は、次の式（２）にて表わされる。
【００２９】
Ｆ＝ＭＲω^２　　　　　　　　　（２）
ここで、Ｍは上又は下の加振力板の質量（ｋｇ），Ｒは上又は下の加振力板の重心からモータの回転軸の中心までの距離（ｍ）である。
【００３０】
振幅と上下の加振力との関係は、図４に示す通りであって、上加振力は、横振幅にのみ作用し、上加振力の増加により横振幅は直線的に増加する。この傾向は、モータの印加電力の周波数により異なり、６０Ｈｚよりも５０Ｈｚの方が顕著である。
【００３１】
従来の分級フルイは、上下の加振力をほぼ同一のものとし、印加電流の違いによりつまり５０Ｈｚの場合上加振力板を多少重くして調整する程度であって、一般には一定に保っている。
【００３２】
また、加振力を一定にしないであえて力を変える場合は、前述のように網詰まりの防止のため、縦振幅を変化させるのに、図３に示すように縦振幅に影響を与える位相を変化させたり、下加振力を変化させることにより調整を行なっている。
【００３３】
前述のように、本発明のフルイは、異物を除去することを目的としており、そのために異物および粉体が網上を移動し得るようにし、それを異物排出口より排出させて除去するものである。そのために、網に与える振動は、縦振動よりも横振動が重要になる。
【００３４】
ここで、横振動の振幅を増大させるためには、どの要素が重要であるかを検討した。
【００３５】
即ち、まず上下加振力板の位相角に対する縦横振動を実験的に求めると図３に示す通りである。
【００３６】
この図から解るように、両加振力板の位相角を変化させた時の横の振幅は殆ど変化しない。つまり位相角を変化させることによって横振幅を増大させることはできない。
【００３７】
次に、上加振力と下加振力を変化させた時の横振幅への影響を調べたのが図４である。
【００３８】
この図４において（Ａ）は下加振力を一定とし上加振力を変化させた時の縦横振幅の変化を示したものであり、（Ｂ）は上加振力を一定とし下加振力を変化させた時の縦横振幅の変化を示す図である。
【００３９】
この図より明らかなように、上加振力を一定にして下加振力を増大させた時、図４の（Ｂ）のように縦振幅は増大するが、横振幅はほとんど変化しない。
【００４０】
一方、下加振力を一定にして上加振力を変化させた時は、図４の（Ａ）のように上加振力の増大にともない横振幅が増し、しかも直線的に変化する。
【００４１】
本発明は、前述のように、横振動に影響を与えない下加振力や位相角を一定にし、一方上加振力を下加振力より大幅に大にして横振幅を増大させることにより異物および粉体の網上での移動速度を大幅に増大させることにより能力の大幅アップを計ったものである。
【００４２】
実際には、上加振力を１０００〜４０００ｋｇｆとすることが好ましい。
【００４３】
以上のように、上加振力の増加は、横振幅のみに作用ししかも上加振力の増加により横振幅は直線的に増加するが、下加振力の増加は、縦振幅にのみ作用する。
【００４４】
したがって、本発明のフルイにおける能力は、横加振力の増加により増大し、逆に縦加振力の増加により減少する。しかも縦加速度数の平方根に逆比例して減少する。つまり縦横加速度比は、下記式（３）にて表わすことができる。
縦横加速度数比＝横加速度数／（縦加速度数）^１／２　　　（３）
【００４５】
ここで能力Ｑと上記式（３）の縦横加速度比との関係を実験により求めると、図２に示す通りである。この図２より明らかなように、能力Ｑと縦横加速度比とは、直線的関係が得られる。そして、その相関係数は、０．８８であり、この場合、信頼限界は９９％で、相関係数０．４２以上であれば有意義であって、この値は非常に高い関係がある。
【００４６】
以上のことから、能力Ｑ［ｔ／（ｈ・ｍ^２）］と上記式（３）にて与えられる（縦横加速度比）との関係は、次の式（４）にて表わすことができる。
Ｑ＝Ｋ×（縦横加速度比）　　　　（４）
Ｋは比例定数でＫ＝３．７１（ｔ／ｈｍ^２）である。
【００４７】
つまり、上記式より、振動の縦横振幅および各振動数が分かれば能力を求めることができる。
【００４８】
以上述べた理由から、本発明のフルイは、前述のように、網の横振幅を縦振幅より大にすることにより異物および粉体の移動速度を大にして処理能力を増大させることを基本とする。
【００４９】
そして、さらに具体的な考察を深めることにより、横振幅を４ｍｍ〜１２ｍｍとして所望の能力が得られるようにした。
【００５０】
更に、図１に示すような構成のフルイにおいて前記の横振幅を得るため上下加振力板の構成を求めて所望の能力を得るようにした。
【００５１】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態として、前述のように図１に示す構成の異物除去用フルイを用いての小麦粉中に混入する異物除去の計算例を示す。
【００５２】
計算例１
小麦粉を、１８メッシュで目開き１．０６１ｍｍで直径Ｄ＝１０００ｍｍの円筒型振動フルイの場合、モータの回転数が１７４０ｒｐｍ、下加振力が５００ｋｇｆ、位相角が４５°で一定に設定されている時、能力を２０（ｔ／ｈｍ^２）を得るには上加振力を何ｋｇｆにすればよいかを求める。
【００５３】
この場合、位相角はほとんど横振幅には影響しないため無視し、図２の能力２０（ｔ／ｈｍ^２）あるいは、式（４）から縦横加速度数を求めると５．５になる。
【００５４】
また、下加振力５００ｋｇｆの振幅は、図４（Ｂ）より全振幅４ｍｍである。
【００５５】
したがって、縦加速度数は、式（１）から次の通りである。
【００５６】
ω＝２πｆ＝２×３．１４×１７４０／６０＝１８２．１２ｒｐｓ

【００５７】
即ち、横加速度式は式（３）より
横加速度数＝６．８^１／２×５．５＝１４．３

したがって、図４（Ａ）から上加振力は２５００ｋｇｆにする。重量を求めるには
式（２）より、下加振力板のモータ中心軸から重心までの距離を１５ｃｍとすると質量Ｍは次の通りである。
【００５８】
Ｍ＝２５００／０．１５×（１８２．１２）^２＝３．３５ｋｇ
計算例２
小麦粉を２０メッシュ、目開き０．９ｍｍで直径Ｄ＝７００ｍｍの円筒型振動フルイにて能力５．０ｔ／ｈにて処理する場合で、下加振力が３００ｋｇｆ、モータが５０Ｈｚで１５００ｒｐｍとする時の上加振力を求めると次の通りである。
【００５９】
網の面積は、Ｓ＝πＤ^２／４＝３．１４×（０．７）^２／４＝０．３８ｍ^２であり、これより５．０（ｔ／ｈ）をｍ^２当りに直すと平方米当りの能力＝５．０／０．３８＝１３．２（ｔ／ｈｍ^２）である。
【００６０】
図２より上記能力に対する縦横加速度比は３．５である。
【００６１】
図４（Ｂ）から下加振力が３００ｋｇｆで、全振幅は２．４ｍｍとなる。
【００６２】
ω＝２πｆ＝２×３．１４×１５００／６０＝１５７ｒｐｓ
縦加速度数＝ｒω^２／ｇ＝１．２×１０^−３×（１５７）^２／９．８＝３．０
横加速度数＝（縦横加速度数比）×（縦加速度数）^１／２

全横振幅ｒは
ｒ＝（６．１×９．８）／（１５７）^２＝２．４ｍｍ
したがって、図４（Ａ）より５００ｋｇｆの加振力が必要である。
【００６３】
次に小麦粉を、１８メッシュで目開き１．０６１ｍｍで直径１０００ｍｍの振動フルイを用い、上下加振力板等の各要素を変化させた時の横振幅、縦振幅の測定側およびそのときの能力等を求めた実験結果を示す。

上記実験データ中、Ａは実験番号、Ｂは周波数（Ｈｚ）、Ｃは位相（°）、Ｄは上加振力（ｋｇｆ）、Ｅは下加振力（ｋｇｆ）、Ｆは横振幅（ｍｍ）、Ｇは横加速度数（−）、Ｈは縦振幅（ｍｍ）、Ｉは縦加速度数（−）、Ｊは能力（ｔ／ｈ）ー網面積０．７８５ｍ^２ーである。
【００６４】
この実験結果から明らかなように、横振幅を大にすることによって、従来の装置の５倍を超える大幅な能力アップが可能であることがわかる。
【００６５】
即ち、図５に示す従来のフルイにおける能力調整範囲は、１〜２ｔ／ｈであって、強力型であっても、縦振幅を調整する方法では、２〜３ｔ／ｈである。
【００６６】
これに対し、本発明のフルイは、横振幅を縦振幅より大にすることにより能力を増大し得た。つまり、上記データに示すように、横振幅が縦振幅よりも大である場合、そのほとんどが４ｔ／ｈ以上の能力を有し、特に横振幅が縦振幅の約１．５倍の場合は、約１０ｔ／ｈの能力を有し、更に実験番号ＫＹ−１１５からＫＹ−１２０等のように横振幅が縦振幅の２倍を大きく超えるものは１５ｔ／ｈ前後の能力で、極めて大である。
【００６７】
逆に実験番号ＫＹ−１００のように横振幅が縦振幅よりも小である場合は、あまり大きな能力アップは見られない。
【００６８】
更にＫＹ−１３２のように、上加振力板を用いない場合は、能力が極めて低い。
【００６９】
また、上記データから、横振幅が４ｍｍ以上であれば、能力を４（ｔ／ｈ）程度以上にすることが可能である。更に傾向として横振幅が大であれば能力を大幅に増大させることが可能である。このように、横振幅を増大させるためには、加速度数を上げる必要があり、つまり回転数を増大させる必要がある。しかし、モータの回転数の増大には実際には限界があり、この点を考慮すると、横振幅は１０〜１２ｍｍが上限であると考えられる。
【００７０】
つまり、実際上は、横振幅を４〜１２ｍｍもしくは４〜１０ｍｍの範囲に設定することにより、従来の異物除去用フルイよりも能力を大幅にアップし得る。
【００７１】
以上の実験は、粉体とし小麦粉を用いて行なったが、他の粉体も本発明のフルイが適用し得ることは明らかである。
【００７２】
【発明の効果】
本発明は、網の振動の横振幅を大にすることにより、従来のフルイの５倍を超える能力アップを可能にするという効果を奏する。しかも、従来の装置における上加振力板の重量の増加等の簡単な改良により実現し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の異物除去用フルイの構成を示す図
【図２】縦横加速度比と能力との関係を示す図
【図３】位相角と縦、横振幅との関係を示す図
【図４】加振力の全振幅におよぼす影響を示す図
【図５】分級フルイの構成を示す図
【符号の説明】
１　　　フルイ本体
２　　　粉体投入口
３　　　網
４　　　粉体排出口
５　　　モータ
６　　　上加振力板
７　　　下加振力板
８　　　ばね

Claims

粉体を網上に供給し、網の振動により粉体と異物とをフルイ分けるフルイで、網面に対し並行な方向の振幅が網面に対し垂直方向の振幅よりも大であることを特徴とする異物除去用フルイ。
網面と並行な方向の振幅である横振幅が４〜１２ｍｍであることを特徴とする請求項１の異物除去用フルイ。
前記横振幅が縦振幅の１．５倍以上である請求項１の異物除去用フルイ。