JPH09155294A - 摩擦式選別装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来の選別装置では除去できなかった、穀類中
に混在している異物を完全に除去する。 【解決手段】表面の摩擦係数が異なる二つのローラー１
１、１２を平行に並べ、かつ、傾斜させて配置する。ホ
ッパー１４を介して異物が混在している小豆をローラー
１１、１２上に投入すると、表面が滑らかであり、ロー
ラー１１、１２との間の摩擦係数が小さい小豆はローラ
ー１１、１２の間に巻き込まれることなく、ローラー１
１、１２上を移動し、小豆用容器１６内に落下する。一
方、表面に無数の凹凸があり、ローラー１１、１２との
間の摩擦係数が大きい異物はローラー１１、１２の間に
巻き込まれ、ローラー１１、１２の下方の異物用容器１
５に収容される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は種類の異なる複数の
物が混在している混合物から所望の物のみを取り出す選
別装置に関し、特に、小石その他の異物と穀類とが混在
している混合物から異物のみを取り出す選別装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】食品原料として用いられる小豆、大豆、
麦その他の穀類には、収穫、乾燥、運搬等の各作業工程
において、種々の異物（土粒、石粒、茎、木片、金属
片、ガラス片、プラスチック片、布、動物の骨片など）
が混入する。これら種々の異物は１回の選別では全てを
除去できないため、通常は、取り出すべき物と除去すべ
き物との間の種々の物性の相違に基づく選別が複数回行
われる。

【０００３】例えば、各種の異物が混在している小豆は
以下のような選別工程を経て、異物が除去される。ま
ず、大きさの大小の相違に基づく選別が行われる。例え
ば、篩による選別が行われ、小豆よりも大きい物と小豆
よりも小さい物とが排除される。ただし、小豆と同程度
の大きさの異物は小豆の中に混在したまま残る。

【０００４】次いで、比重の相違に基づく選別が行われ
る。例えば、振動するスクリーン上に異物が混在してい
る小豆を置き、スクリーンの下から圧縮空気を吹き上げ
ることによって、小豆よりも重いもの（石、ガラス、金
属など）と小豆よりも軽いもの（葉、茎、木片など）を
除去することができる。ただし、小豆とほぼ同じ比重を
有する異物（土粒、レンガ、石炭、他の植物の種子、軽
石など）はこの比重選別によっても除去できず、小豆の
中に混在したまま残る。

【０００５】次いで、色彩の相違に基づく選別が行われ
る。この選別は、カラーセンサーを用いて、一粒ずつ行
われる。ただし、小豆と同系統の色を有する赤土、レン
ガ、石炭などはカラーセンサーには反応せず、小豆の中
に残ってしまう。あるいは、必要に応じて、金属探知機
を用いて、金属の除去が行われることもある。ただし、
金属は比重選別で除去されていることが多い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、各種の選
別を行っても、全ての異物を除去することはほぼ不可能
であるため、最終的には、上記のような選別工程を経た
小豆の中になおも混在する異物を目視で取り除くことが
行われている。

【０００７】小豆は食品原料として用いるため、異物は
１００％除去することが絶対的に要求される。しかしな
がら、上記のような選別装置による選別工程を経てもな
おも小豆の中に混在する異物を全て捜し出すことは、目
視によっても、極めて困難である場合が多かった。加え
て、目視による選別は効率の点で機械選別に著しく劣っ
ていることは否定できない。

【０００８】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、従来の選別装置では除去できなかった異物を
も完全に除去することができる選別装置を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明に係る選別装置においては、取り出すべき物
と除去すべき異物との間の摩擦係数（主に動摩擦係数）
の相違に着目した。例えば、上記の小豆と異物との混合
物を例にとると、小豆の表面は比較的滑らかである一
方、異物の表面は細かな凹凸が無数に存在する。換言す
れば、表面の滑らかさを比較すると、小豆の表面の方が
異物の表面よりも滑らかである。従って、小豆の表面と
他の物Ａ（例えば、ローラー）との間の摩擦係数は、異
物と同一物Ａとの間の摩擦係数よりも常に小さいはずで
ある。

【００１０】本発明に係る選別装置は、この摩擦係数の
相違に基づき、取り出すべき物と除去すべき物とを選別
するものである。

【００１１】具体的には、本発明に係る選別装置は、各
軸線が平行に並べて配置され、かつ、表面の動摩擦係数
及び静止摩擦係数が同一である少なくとも一対の回転可
能なローラーを備えている。この一対のローラーの間の
間隔は取り出すべき物の最大幅よりも小さくなるように
設定されている。

【００１２】この一対のローラーの表面の摩擦係数は次
式（１）及び（２）を満たすように設定される。 Ｘ₁ ／Ｘ₂ ＋μ_A1＜ tanθ₁ （１） 式（１）において Ｘ₁ ＝２μ_B1cos2θ₁ ＋（１−μ_B1 ²)sin2θ₁ Ｘ₂ ＝2cosθ₁ (cosθ₁ −μ_B1 sinθ₁) μ_A1：前記第一の物と前記ローラーとの間の動摩擦係数 μ_B1：前記第一の物と前記ローラーとの間の静止摩擦係
数 θ₁ ：前記第一の物の重心と前記ローラーの中心とを結
ぶ線分が水平線となす角度

【００１３】 Ｘ₃ ／Ｘ₄ ＋μ_A2≧ tanθ₂ （２） 式（２）において Ｘ₃ ＝２μ_B2cos2θ₂ ＋（１−μ_B2 ²)sin2θ₂ Ｘ₄ ＝2cosθ₂ (cosθ₂ −μ_B2 sinθ₂) μ_A2：前記第二の物と前記ローラーとの間の動摩擦係数 μ_B2：前記第二の物と前記ローラーとの間の静止摩擦係
数 θ₂ ：前記第二の物の重心と前記ローラーの中心とを結
ぶ線分が水平線となす角度

【００１４】図１を参照して、式（１）及び（２）を説
明する。なお、第一の物（取り出すべき物。例えば、前
述の例における小豆）と第二の物（除去すべき物。例え
ば、前述の例における異物）は何れもほぼ円形断面を有
しているものとする。

【００１５】ローラー１とローラー２とはそれらの軸線
が相互に平行に並べて配置され、モーターその他の適当
な手段により互いに反対方向に回転している。すなわ
ち、ローラー１は反時計方向に、ローラー２は時計方向
にそれぞれ回転している。ローラー１の表面はローラー
２の表面と同一の材質からつくられており、ローラー１
とローラー２の動摩擦係数及び静止摩擦係数は等しい。

【００１６】また、ローラー１とローラー２との間の間
隔Ｄは第一の物３の直径よりも小さい。なお、ローラー
１とローラー２との間の間隔Ｄは第二の物４の直径より
も大きくても、あるいは、小さくてもよい。

【００１７】図１に示すように、第一の物３がローラー
１及びローラー２の双方に跨がって乗っている状態を想
定すると、第一の物３には、自重Ｗ₁ 、ローラー１及び
２からの反力Ｎ₁ 、ローラー１、２が第一の物３をロー
ラー１、２の間に巻き込もうとする力Ｆ₁ が作用する。
力Ｆ₁ は第一の物３と各ローラー１、２との間の動摩擦
力に等しく、第一の物３と各ローラー１、２との間の動
摩擦係数をμ_A1とすると、力Ｆ₁ は次のように表され
る。 Ｆ₁ ＝μ_A1Ｎ₁

【００１８】各ローラー１、２の中心と第一の物３との
重心とを結ぶ線分が水平線となす角度をθ₁ とすると、
上向きに第一の物３に作用する力Ｒ₁ は次のようにな
る。 Ｒ₁ ＝２Ｎ₁sinθ₁ 一方、下向きに第一の物３に作用する力Ｒ₂ は次のよう
になる。 Ｒ₂ ＝Ｗ₁ ＋２μ_A1Ｎ₁cosθ₁

【００１９】従って、Ｒ₁ ＞Ｒ₂ の関係が成り立てば、
第一の物３はローラー１、２の間に巻き込まれることは
なく、ローラー１、２の上に跨がって乗ったままの状態
になる。式Ｒ₁ ＞Ｒ₂ は次式（１Ａ）のように書き換え
ることができる。 （Ｗ₁ ／２Ｎ₁cosθ₁)＋μ_A1＜ tanθ₁ （１Ａ）

【００２０】なお、反力Ｎ₁ は第一の物３の重量Ｗ₁ 及
び角度θ₁ の関数であり、重量Ｗ₁及び角度θ₁ が決ま
れば、後述するように、一義的に算出することができ
る。

【００２１】次いで、第一の物３の場合と同様に、第二
の物４がローラー１及びローラー２の双方に跨がって乗
っている状態を想定すると、第二の物４には、自重
Ｗ₂ 、ローラー１及び２からの反力Ｎ₂ 、ローラー１、
２が第二の物４をローラー１、２の間に巻き込もうとす
る力Ｆ₂ が作用する。力Ｆ₂ は第二の物４と各ローラー
１、２との間の動摩擦力に等しく、第二の物４と各ロー
ラー１、２との間の動摩擦係数をμ_A2とすると、力Ｆ₂
は次のように表される。 Ｆ₂ ＝μ_A2Ｎ₂

【００２２】各ローラー１、２の中心と第二の物４との
重心とを結ぶ線分が水平線となす角度をθ₂ とすると、
上向きに第二の物４に作用する力Ｔ₁ は次のようにな
る。 Ｔ₁ ＝２Ｎ₂sinθ₂ 一方、下向きに第二の物４に作用する力Ｔ₂ は次のよう
になる。 Ｔ₂ ＝Ｗ₂ ＋２μ_A2Ｎ₂cosθ₂

【００２３】従って、Ｔ₁ ≦Ｔ₂ の関係が成り立てば、
第二の物４はローラー１、２の間に巻き込まれ、ローラ
ー１、２の下方に落下することになる。式Ｔ₁ ≦Ｔ₂ は
次式（２Ａ）のように書き換えることができる。 （Ｗ₂ ／２Ｎ₂cosθ₂)＋μ_A2≧ tanθ₂ （２Ａ）

【００２４】なお、反力Ｎ₂ は第二の物４の重量Ｗ₂ 及
び角度θ₂ の関数であり、重量Ｗ₂及び角度θ₂ が決ま
れば、以下に述べるように、一義的に算出することがで
きる。

【００２５】反力Ｎ₁ ，Ｎ₂ は第一の物３及び第二の物
４と各ローラー１，２との間の静止摩擦を考えることに
より求めることができる。図３に示すように、二つの同
一半径のローラー１，２の間にまたがって、物５が乗っ
ており、釣り合いの状態にあるものとする。ローラー１
の表面の静止摩擦係数とローラー２の表面の静止摩擦係
数は異なるものとする。物５には、自重Ｗ、ローラー１
からの反力Ｎ₁ 、ローラー２からの反力Ｎ₂ 、ローラー
１との間の静止摩擦力μ_B1Ｎ₁(μ_B1は物５とローラー１
との間の静止摩擦係数）、ローラー２との間の静止摩擦
力μ_B2Ｎ₂(μ_B2は物５とローラー２との間の静止摩擦係
数）が作用している。

【００２６】物５の重心とローラー１の中心とを結ぶ線
分が水平線となす角度をθ₁ 、物５の重心とローラー２
の中心とを結ぶ線分が水平線となす角度をθ₂ とする。
図３において、鉛直方向の力の釣り合いの式は次のよう
になる。 Ｗ＝Ｎ₁sinθ₁ ＋Ｎ₂sinθ₂ ＋μ_B1Ｎ₁cosθ₁ ＋μ_B2Ｎ
₂cosθ₂ また、水平方向の力の釣り合い式は次のようになる。 Ｎ₁cosθ₁ ＋μ_B2Ｎ₂sinθ₂ ＝Ｎ₂cosθ₂ ＋μ_B1Ｎ₁sin
θ₂

【００２７】これら二つの式から反力Ｎ₁ ，Ｎ₂ は次の
ように求められる。 Ｎ₁ ＝ＷＹ₁ ／Ｙ₂ ＋Ｙ₃ （１Ｂ） Ｎ₂ ＝ＷＹ₄ ／Ｙ₂ ＋Ｙ₃ （１Ｃ） Ｙ₁ ＝ cosθ₁ −μ_B1 sinθ₁ Ｙ₂ ＝(cosθ₂ −μ_B2 sinθ₂)(sinθ₁ ＋μ_B1 cosθ₁) Ｙ₃ ＝(cosθ₁ −μ_B1 sinθ₁)(sinθ₂ ＋μ_B2 cosθ₂) Ｙ₄ ＝ cosθ₂ −μ_B2 sinθ₂

【００２８】式（１Ｂ）及び（１Ｃ）において、μ_B1＝
μ_B2と置き換えた式を式（１Ａ）及び（２Ａ）に代入す
ることによって、式（１）及び（２）を導き出すことが
できる。

【００２９】以上のように、式（１）及び（２）の双方
が成り立つように、ローラー１，２の表面の動摩擦係数
及び静止摩擦係数を設定すれば、第二の物４のみがロー
ラー１、２の間に巻き込まれ、ローラー１、２の下方に
落下し、第一の物３はローラー１、２上に跨がった状態
で残ることとなる。すなわち、第一の物３と第二の物４
とを選別することができる。

【００３０】上記の式（１）及び（２）が成り立つの
は、近似的には、 μ_A1＜μ_A2 の場合である。従って、二種類の物が混在している混合
物から一方の物のみを取り出す場合には、動摩擦係数の
小さい方の物がローラー１、２上に残り、動摩擦係数の
大きい方の物がローラー１、２の下方に落下することに
なる。

【００３１】以上の例においては、ローラー１、２の表
面の動摩擦係数及び静止摩擦係数が各々同一である場合
を想定したが、ローラー１、２の表面の動摩擦係数及び
静止摩擦係数は各々異なる値であってもよい。ローラー
１、２の表面の動摩擦係数及び静止摩擦係数が各々異な
る場合の例を図２に示す。

【００３２】この場合においては、ローラー１、２が第
一の物３をローラー１、２間に巻き込もうとする力、す
なわち、ローラー１、２と第一の物３との間の動摩擦力
は異なる。ローラー１と第一の物３との間の動摩擦係数
をμ_A3、ローラー２と第一の物３との間の動摩擦係数を
μ_A4とすれば、ローラー１、２と第一の物３との間の動
摩擦力Ｆ₁₁、Ｆ₁₂は各々次のように表される。 Ｆ₁₁＝μ_A3Ｎ₁ Ｆ₁₂＝μ_A4Ｎ₁

【００３３】上向きに第一の物３に作用する力Ｒ₁ は次
のようになる。 Ｒ₁ ＝２Ｎ₁sinθ₁ 一方、下向きに第一の物３に作用する力Ｒ₂ は次のよう
になる。 Ｒ₂ ＝Ｗ₁ ＋μ_A3Ｎ₁cosθ₁ ＋μ_A4Ｎ₁cosθ₁

【００３４】従って、Ｒ₁ ＞Ｒ₂ の関係が成り立てば、
第一の物３はローラー１、２の間に巻き込まれることは
なく、ローラー１、２の上に跨がって乗ったままの状態
になる。式Ｒ₁ ＞Ｒ₂ は次式（３Ａ）のように書き換え
ることができる。 （Ｗ₁ ／２Ｎ₁cosθ₁)＋（μ_A3＋μ_A4）／２＜ tanθ₁ （３Ａ）

【００３５】次いで、第二の物４の場合には、第二の物
４とローラー１、２との間の動摩擦係数をμ_A5、μ_A6と
すると、ローラー１、２と第二の物４との間の動摩擦力
Ｆ₂₁、Ｆ₂₂は次のように表される。 Ｆ₂₁＝μ_A5Ｎ₂ Ｆ₂₂＝μ_A6Ｎ₂

【００３６】上向きに第二の物４に作用する力Ｔ₁ は次
のようになる。 Ｔ₁ ＝２Ｎ₂sinθ₂ 一方、下向きに第二の物４に作用する力Ｔ₂ は次のよう
になる。 Ｔ₂ ＝Ｗ₂ ＋μ_A5Ｎ₂cosθ₂ ＋μ_A6Ｎ₂cosθ₂

【００３７】従って、Ｔ₁ ≦Ｔ₂ の関係が成り立てば、
第二の物４はローラー１、２の間に巻き込まれ、ローラ
ー１、２の下方に落下することになる。式Ｔ₁ ≦Ｔ₂ は
次式（４Ａ）のように書き換えることができる。 （Ｗ₂ ／２Ｎ₂cosθ₂)＋（μ_A5＋μ_A6）／２≧ tanθ₂ （４Ａ） 反力Ｎ₁ 及びＮ₂ は式（１Ｂ）及び（１Ｃ）から求める
ことができる。このようにして求めた反力Ｎ₁ 及びＮ₂
を式（３Ａ）及び（４Ａ）に代入することによって、式
（３）及び（４）を得ることができる。

【００３８】以上のように、ローラー１、２の表面の動
摩擦係数及び静止摩擦係数が各々異なる場合であって
も、式（３）及び（４）の双方が成り立つように、ロー
ラー１、２の表面の動摩擦係数及び静止摩擦係数を設定
すれば、第二の物４のみがローラー１、２の間に巻き込
まれ、ローラー１、２の下方に落下し、第一の物３はロ
ーラー１、２上に跨がった状態で残ることとなる。すな
わち、第一の物３と第二の物４とを選別することができ
る。

【００３９】図１及び図２に示した例においては、第一
の物３及び第二の物４はともにほぼ円形断面を有してい
る場合を想定した。例えば、第一の物３が小豆である場
合には、縦断面はほぼ円形とみなすことができるが、横
断面はほぼ楕円形である。従って、小豆が、その長手方
向がローラー１、２の長さ方向と一致するように、ロー
ラー１、２上に乗れば、図１又は図２のような状態にな
るが、その長手方向がローラー１、２の長さ方向と直交
するように、ローラー１、２上に乗れば、図４又は図５
のような状態になり、図１又は図２の場合と異なり、第
一の物３とローラー１、２との間の接触の状態が一様で
なくなる。すなわち、図１又は図２に示した例の場合と
は異なり、ローラー１、２が第一の物３に及ぼす反力は
等しくなくなる。

【００４０】以下、横断面が楕円形状をなしている小豆
などを第一の物３として選定した場合における原理を示
す。図４はローラー１とローラー２の表面の動摩擦係数
及び静止摩擦係数が等しい場合の例を示す。

【００４１】図４に示すように、第一の物３が、その横
断面である楕円形の長軸がローラー１、２の長さ方向と
直交するように、ローラー１及びローラー２の双方に跨
がって乗っている状態を想定すると、第一の物３には、
自重Ｗ₁ 、ローラー１からの反力Ｎ₁ 、ローラー２から
の反力Ｎ₂ 、ローラー１、２が第一の物３をローラー
１、２の間に巻き込もうとする力Ｆ₁ 、Ｆ₂ が作用す
る。第一の物３と各ローラー１、２との間の動摩擦係数
をμ_A7とすると、力Ｆ₁ 、Ｆ₂ は次のように表される。 Ｆ₁ ＝μ_A7Ｎ₁ Ｆ₂ ＝μ_A7Ｎ₂

【００４２】各ローラー１、２の中心と第一の物３との
重心とを結ぶ線分が水平線となす角度をθ₁ 、θ₂ とす
ると、上向きに第一の物３に作用する力Ｒ₁ は次のよう
になる。 Ｒ₁ ＝Ｎ₁sinθ₁ ＋Ｎ₂sinθ₂ 一方、下向きに第一の物３に作用する力Ｒ₂ は次のよう
になる。 Ｒ₂ ＝Ｗ₁ ＋μ_A7Ｎ₁cosθ₁ ＋μ_A7Ｎ₂cosθ₂

【００４３】従って、Ｒ₁ ＞Ｒ₂ の関係が成り立てば、
第一の物３はローラー１、２の間に巻き込まれることは
なく、ローラー１、２の上に跨がって乗ったままの状態
になる。式Ｒ₁ ＞Ｒ₂ は次式（５Ａ）のように書き換え
ることができる。 Ｗ₁ ／（Ｎ₁cosθ₁ ＋Ｎ₂cosθ₂)＋μ_A7＜（Ｎ₁sinθ₁ ＋Ｎ₂sinθ₂)／ （Ｎ₁cosθ₁ ＋Ｎ₂cosθ₂) （５Ａ）

【００４４】反力Ｎ₁ 、Ｎ₂ は第一の物３の重量Ｗ₁ 及
び角度θ₁ 、θ₂ の関数であり、重量Ｗ₁ 及び角度
θ₁ 、θ₂ が決まれば、式（１Ｂ）及び（１Ｃ）から一
義的に算出することができる値である。

【００４５】次いで、第一の物３の場合と同様に、第二
の物４に作用する力を解析すると、第二の物４には、自
重Ｗ₂ 、ローラー１からの反力Ｎ₃ 、ローラー２からの
反力Ｎ₄ 、ローラー１、２が第一の物３をローラー１、
２の間に巻き込もうとする力Ｆ₃ 、Ｆ₄ が各々ローラー
１、２に作用する。第一の物３と各ローラー１、２との
間の動摩擦係数をμ_A8とすると、力Ｆ₃ 、Ｆ₄ は次のよ
うに表される。 Ｆ₃ ＝μ_A8Ｎ₃ Ｆ₄ ＝μ_A8Ｎ₄

【００４６】各ローラー１、２の中心と第二の物４との
重心とを結ぶ線分が水平線となす角度をθ₃ 、θ₄ とす
ると、上向きに第二の物４に作用する力Ｔ₁ は次のよう
になる。 Ｔ₁ ＝Ｎ₃sinθ₃ ＋Ｎ₄sinθ₄ 一方、下向きに第二の物４に作用する力Ｔ₂ は次のよう
になる。 Ｔ₂ ＝Ｗ₂ ＋μ_A8Ｎ₃cosθ₃ ＋μ_A8Ｎ₄cosθ₄

【００４７】従って、Ｔ₁ ≦Ｔ₂ の関係が成り立てば、
第二の物４はローラー１、２の間に巻き込まれ、ローラ
ー１、２の下方に落下することになる。式Ｔ₁ ≦Ｔ₂ は
次式（６Ａ）のように書き換えることができる。 Ｗ₁ ／（Ｎ₃cosθ₃ ＋Ｎ₄cosθ₄)＋μ_A8≧（Ｎ₃sinθ₃ ＋Ｎ₄sinθ₄)／ （Ｎ₃cosθ₃ ＋Ｎ₄cosθ₄) （６Ａ）

【００４８】反力Ｎ₃ 、Ｎ₄ は第二の物４の重量Ｗ₂ 及
び角度θ₃ 、θ₄ の関数であり、重量Ｗ₂ 及び角度
θ₃ 、θ₄ が決まれば、一義的に算出することができる
値である。すなわち、各反力Ｎ₁ 、Ｎ₂ 、Ｎ₃ 、Ｎ₄ は
式（１Ｂ）及び（１Ｃ）においてμ_B1＝μ_B2と置き換え
ることにより求めることができる。このようにして求め
た反力Ｎ₁ 、Ｎ₂ 、Ｎ₃ 、Ｎ₄ を式（５Ａ）及び（６
Ａ）に代入することにより、式（５）及び（６）を導き
出すことができる。

【００４９】以上のように、式（５）及び（６）の双方
が成り立つように、ローラー１，２の表面の摩擦係数を
設定すれば、第二の物４のみがローラー１、２の間に巻
き込まれ、ローラー１、２の下方に落下し、第一の物３
はローラー１、２上に跨がった状態で残ることとなる。
すなわち、第一の物３と第二の物４とを選別することが
できる。

【００５０】以上の例は、ローラー１、２の表面の動摩
擦係数及び静止摩擦係数が同一である場合であるが、ロ
ーラー１、２の表面の各摩擦係数が異なる場合の例を図
５に示す。

【００５１】この場合においては、ローラー１、２が第
一の物３をローラー１、２間に巻き込もうとする力、す
なわち、ローラー１、２と第一の物３との間の動摩擦力
は異なる。ローラー１と第一の物３との間の動摩擦係数
をμ_A9、ローラー２と第一の物３との間の動摩擦係数を
μ_A10 とすれば、ローラー１、２と第一の物３との間の
動摩擦力Ｆ₁₁、Ｆ₁₂は各々次のように表される。 Ｆ₁₁＝μ_A9Ｎ₁ Ｆ₁₂＝μ_A10 Ｎ₁

【００５２】各ローラー１、２の中心と第一の物３との
重心とを結ぶ線分が水平線となす角度をθ₁ 、θ₂ とす
ると、上向きに第一の物３に作用する力Ｒ₁ は次のよう
になる。 Ｒ₁ ＝Ｎ₁sinθ₁ ＋Ｎ₂sinθ₂ 一方、下向きに第一の物３に作用する力Ｒ₂ は次のよう
になる。 Ｒ₂ ＝Ｗ₁ ＋μ_A9Ｎ₁cosθ₁ ＋μ_A10 Ｎ₂cosθ₂

【００５３】従って、Ｒ₁ ＞Ｒ₂ の関係が成り立てば、
第一の物３はローラー１、２の間に巻き込まれることは
なく、ローラー１、２の上に跨がって乗ったままの状態
になる。式Ｒ₁ ＞Ｒ₂ は次式（７Ａ）のように書き換え
ることができる。 Ｗ₁ ＋μ_A9Ｎ₁cosθ₁ ＋μ_A10 Ｎ₂cosθ₂ ＜Ｎ₁sinθ₁ ＋Ｎ₂sinθ₂ (7A)

【００５４】次いで、第二の物４の場合には、第二の物
４とローラー１、２との間の動摩擦係数をμ_A11 、μ
_A12 とすると、ローラー１、２と第二の物４との間の動
摩擦力Ｆ₂₁、Ｆ₂₂は次のように表される。 Ｆ₂₁＝μ_A11 Ｎ₃ Ｆ₂₂＝μ_A12 Ｎ₄

【００５５】各ローラー１、２の中心と第二の物４との
重心とを結ぶ線分が水平線となす角度をθ₃ 、θ₄ とす
ると、上向きに第二の物４に作用する力Ｔ₁ は次のよう
になる。 Ｔ₁ ＝Ｎ₃sinθ₃ ＋Ｎ₄sinθ₄ 一方、下向きに第二の物４に作用する力Ｔ₂ は次のよう
になる。 Ｔ₂ ＝Ｗ₂ ＋μ_A11 Ｎ₃cosθ₃ ＋μ_A12 Ｎ₄cosθ₄

【００５６】従って、Ｔ₁ ≦Ｔ₂ の関係が成り立てば、
第二の物４はローラー１、２の間に巻き込まれ、ローラ
ー１、２の下方に落下することになる。式Ｔ₁ ≦Ｔ₂ は
次式（８Ａ）のように書き換えることができる。 Ｗ₂ ＋μ_A11 Ｎ₃cosθ₃ ＋μ_A12 Ｎ₄cosθ₄ ≧Ｎ₃sinθ₃ ＋Ｎ₄sinθ₄ (8A)

【００５７】以上のように、ローラー１、２の表面の動
摩擦係数及び静止摩擦係数が異なる場合であっても、式
（７）及び（８）の双方が成り立つように、ローラー
１，２の表面の各摩擦係数を設定すれば、第二の物４の
みがローラー１、２の間に巻き込まれ、ローラー１、２
の下方に落下し、第一の物３はローラー１、２上に跨が
った状態で残ることとなる。すなわち、第一の物３と第
二の物４とを選別することができる。

【００５８】以上のように、本発明に係る選別装置は、
一対のローラーの表面の動摩擦係数及び静止摩擦係数を
上述の各式が成立するように設定することにより、第一
の物と第二の物とを選別することを可能とする。

【００５９】例えば、前述のように、小豆の中に含まれ
る赤土、レンガ、石炭などの異物は従来の選別装置にお
いては除去することが極めて困難か、あるいは、不可能
であった。しかしながら、小豆の表面と赤土、レンガ、
石炭などの異物の表面とでは摩擦係数が大きく相違する
ので、第一の物３として小豆を、第二の物４として赤土
その他の異物を選定すれば、本発明に係る選別装置によ
りそれらを完全に選別することが可能である。

【００６０】

【発明の実施の形態】本発明に係る選別装置の一実施形
態を図６及び図７に示す。図６は本実施形態に係る選別
装置の斜視図、図７は側面図である。以下に述べる本実
施形態に係る選別装置は、小豆から赤土、レンガ、石炭
などの異物を選別するものとする。

【００６１】ローラー１１とローラー１２とはそれらの
軸線が相互に平行に並べて配置され、モーターその他の
適当な手段により互いに反対方向に回転している。すな
わち、ローラー１１は反時計方向に、ローラー１２は時
計方向にそれぞれ回転している。

【００６２】ローラー１１及びローラー１２はともに同
一角度だけ傾斜して配置されており、一端（図６の手前
側）が他端（図６の向う側）よりも下方に位置してい
る。ローラー１１は鉄製であり、その表面にはローレッ
トが形成されている。ローラー１２も鉄製であり、その
表面には螺旋状の凸部１３が形成されている。凸部１３
の高さは小豆の最大径よりもやや高い値になるように設
定されている。

【００６３】ローラー１１とローラー１２の各表面の動
摩擦係数及び静止摩擦係数は式（３）及び（４）あるい
は式（７）及び（８）を満足するように設定されてい
る。なお、本実施形態においては、ローラー１１の表面
の動摩擦係数はローラー１２の表面の動摩擦係数よりも
大きい。

【００６４】ローラー１１とローラー１２との間の間隔
は、ローラー１１とローラー１２との間から小豆が落下
しないように、小豆の最大径よりも小さくなるように設
定されている。なお、ローラー１１とローラー１２との
間の間隔は小豆の最大径との関係においてのみ決定さ
れ、異物の大きさとは無関係である。すなわち、異物の
最大径よりも大きくても、あるいは、小さくてもよい。

【００６５】ローラー１１及び１２の上端側の上方に
は、異物が混在している小豆をローラー１１及び１２上
に投入するためのホッパー１４が配置されている。ホッ
パー１４はローラー１１及び１２に向かって開口してい
る。ローラー１１及び１２の下方には、ローラー１１及
び１２により選別され、落下してきた異物を収容するた
めの異物用容器１５が置かれている。

【００６６】ローラー１１及び１２の下端側には、傾斜
しているローラー１１及び１２上を滑り落ちてきた、あ
るいは、転動しながら落下してきた小豆を収容するため
の小豆用容器１６が置かれている。ローラー１１及び１
２と小豆用容器１６との間は傾斜板１７でつながれてお
り、小豆は傾斜板１７上を滑り落ちて、小豆用容器１６
に収容される。

【００６７】以上のような構成を有する本選別装置は以
下のような機能を有する。異物が混在している小豆はホ
ッパー１４内に投入され、ローラー１１及び１２上に落
下する。ローラー１１及び１２は傾斜しているため、小
豆は異物とともにローラー１１及び１２の下端側に向か
って滑りながら、あるいは、転がりながら移動して行
く。あるいは、ローラー１２に形成されている螺旋状の
凸部１３が、ローラー１２の回転に伴い、小豆及び異物
をローラー１１及び１２の下端側に向けて押し出す。

【００６８】ローラー１１及び１２は、式（３）及び
（４）あるいは式（７）及び（８）を満足するように、
その表面の各摩擦係数が設定されているため、表面の摩
擦係数が小さい物はローラー１１及び１２の間に巻き込
まれることなく、ローラー１１及び１２の上に残る。一
方、表面の摩擦係数が大きい物はローラー１１及び１２
の間に巻き込まれ、ローラー１１及び１２により破砕さ
れるか、あるいは、ローラー１１及び１２の下方にその
まま落下する。

【００６９】小豆の表面は比較的滑らかであるが、赤
土、レンガ、石炭などの異物の表面には細かい無数の凹
凸が存在しているため、小豆の表面の摩擦係数の方が異
物の表面の摩擦係数よりも極めて小さい。

【００７０】従って、ホッパー１４からローラー１１及
び１２上に投入された小豆及び異物のうち、ローラー１
１及び１２との間の動摩擦係数が小さい小豆はローラー
１１及び１２に巻き込まれることなく、ローラー１１及
び１２の上にそのまま残る。一方、ローラー１１及び１
２との間の動摩擦係数が大きい異物はローラー１１及び
１２に巻き込まれ、ローラー１１及び１２によって破砕
され、異物用容器１５内に落下する。

【００７１】なお、ローラー１１とローラー１２との間
の間隔Ｄよりも大きさが小さい異物は、ローラー１１及
び１２の間に巻き込まれるまでもなく、ローラー１１と
１２の間の隙間を通って下方の異物用容器１５内に落下
する。

【００７２】小豆はローラー１１及び１２上を下端側に
向かって移動し、最終的には、傾斜板１７上を滑り落
ち、小豆用容器１６内に落下する。このようにして、異
物が混在している小豆から異物のみを除去することがで
きる。

【００７３】上記の実施形態においては、摩擦係数の高
いローラー１１として表面にローレットが形成されてい
るものを使用したが、ゴムその他の弾性体からなり、か
つ、表面に砥粒がコーティングされているローラーを用
いることも可能である。このような弾性体ローラーもロ
ーラー１１と同様に高い摩擦係数を有しているので、異
物の除去には有効である。

【００７４】なお、弾性体ローラーを用いた場合には、
異物をローラー間に挟み込んだときに、弾性体ローラー
がある程度収縮するので、異物は破砕されることなく、
そのまま異物用容器１５に落下する。弾性体ローラーの
表面にコーティングする砥粒としては、二酸化ケイ素
（ＳｉＯ₂ ) や三酸化アルミ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ) などを用い
ることができる。あるいは、砥粒に代えて、樹脂、布な
どを接着させてもよい。すなわち、弾性体ローラーの表
面の摩擦係数を高くするようなものであれば、どのよう
な物でも使用することができる。

【００７５】なお、上記の実施形態においては、小豆及
び異物をローラーの下端側に送るためのローラーとして
螺旋状凸部１３を有するローラー１２を用いたが、ロー
ラー１１及び１２を傾斜させて配置させておけば、特
に、ローラー１２を用いる必要はない。このように、ロ
ーラー１２を用いない場合には、ローラー１１を二つ用
いてもよく、または、表面に砥粒がコーティングされて
いるゴム製ローラーを二つ用いてもよい。あるいは、ロ
ーラー１１と表面に砥粒がコーティングされているゴム
製ローラーを組み合わせて用いることも可能である。

【００７６】なお、選別する対象物自体の表面の摩擦係
数が大きい場合には、表面に砥粒がコーティングされて
いないゴム製ローラーを二つ用いることも可能である。
あるいは、このようなゴム製ローラーをローラー１２と
組み合わせて用いてもよい。例えば、冷凍コーンなどは
小豆よりも表面の摩擦係数が大きいので、表面に砥粒が
コーティングされていないゴム製ローラーを用いても十
分に異物との選別が可能である。

【００７７】上記の実施形態においては、二種類の物
（小豆と異物）の選別を例に取って説明したが、本発明
に係る選別装置は三種類以上の物を選別することも可能
である。この場合においては、表面の摩擦係数が所定値
以下の物のみがローラー上に残り、表面の摩擦係数が所
定値以上の物がローラー間に巻き込まれ、ローラーの下
方に落下することになる。

【００７８】また、上記の実施形態においては、一組の
ローラーのみを用いた例を説明したが、用いるローラー
の組の数は一組には限定されない。複数組のローラーを
横方向に並列して用いることもできるし、あるいは、複
数組のローラーを上下方向に並べ、一のローラー対を通
過した混合物がそのローラー対の下方に位置するローラ
ー対の上に落下するように配置し、取り出すべき物と除
去すべき物との混合物が複数回にわたってローラー対に
よる選別を受けるようにすることも可能である。

【００７９】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る選別装置
は、取り出すべき物の表面の摩擦係数と除去すべき物の
表面の摩擦係数とが相違することを利用して、複数種類
の物が混在している混合物から所望の物を取り出すこと
ができる。

【００８０】例えば、小豆から異物を取り出す場合に
は、従来の選別装置では除去することが困難ないしは不
可能であった赤土、レンガ、石炭などの異物も完全に除
去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】表面の摩擦係数が同一である二つのローラー上
に乗っている物に作用する力の作用状態を示す概略図で
ある。

【図２】表面の摩擦係数が異なる二つのローラー上に乗
っている物に作用する力の作用状態を示す概略図であ
る。

【図３】二つのローラー上に乗っている物に作用する反
力を示す概略図である。

【図４】表面の摩擦係数が同一である二つのローラー上
に乗っている物に作用する力の作用状態を示す概略図で
ある。

【図５】表面の摩擦係数が異なる二つのローラー上に乗
っている物に作用する力の作用状態を示す概略図であ
る。

【図６】本発明に係る選別装置の一実施形態の斜視図で
ある。

【図７】図５に示した選別装置の側面図である。

【符号の説明】

１ ローラー ２ ローラー ３ 第一の物 ４ 第二の物 １１ ローラー １２ ローラー １３ 凸部 １４ ホッパー １５ 異物用容器 １６ 小豆用容器 １７ 傾斜板

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 断面がほぼ円形の取り出すべき複数の第
   一の物と、断面がほぼ円形の除去すべき複数の第二の物
   とが混在している混合物から前記第一の物と前記第二の
   物とを選別する選別装置であって、 前記選別装置は、各軸線が平行に並べて配置され、か
   つ、表面の摩擦係数が同一である少なくとも一対の回転
   可能なローラーを備えており、 前記一対のローラーは前記第一の物の最大幅よりも小さ
   い間隔で隔置されており、 前記ローラーの表面の摩擦係数は次式（１）及び（２）
   を満たすように設定されていることを特徴とする選別装
   置。 Ｘ₁ ／Ｘ₂ ＋μ_A1＜ tanθ₁ （１） 式（１）において Ｘ₁ ＝２μ_B1cos2θ₁ ＋（１−μ_B1 ²)sin2θ₁ Ｘ₂ ＝2cosθ₁ (cosθ₁ −μ_B1 sinθ₁) μ_A1：前記第一の物と前記ローラーとの間の動摩擦係数 μ_B1：前記第一の物と前記ローラーとの間の静止摩擦係
   数 θ₁ ：前記第一の物の重心と前記ローラーの中心とを結
   ぶ線分が水平線となす角度 Ｘ₃ ／Ｘ₄ ＋μ_A2≧ tanθ₂ （２） 式（２）において Ｘ₃ ＝２μ_B2cos2θ₂ ＋（１−μ_B2 ²)sin2θ₂ Ｘ₄ ＝2cosθ₂ (cosθ₂ −μ_B2 sinθ₂) μ_A2：前記第二の物と前記ローラーとの間の動摩擦係数 μ_B2：前記第二の物と前記ローラーとの間の静止摩擦係
   数 θ₂ ：前記第二の物の重心と前記ローラーの中心とを結
   ぶ線分が水平線となす角度
2. 【請求項２】 断面がほぼ円形の取り出すべき複数の第
   一の物と断面がほぼ円形の除去すべき複数の第二の物と
   が混在している混合物から前記第一の物と前記第二の物
   とを選別する選別装置であって、 前記選別装置は、各軸線が平行に並べて配置され、か
   つ、表面の摩擦係数が異なる回転可能な第一のローラー
   及び第二のローラーを備えており、 前記二つのローラーは前記第一の物の最大幅よりも小さ
   い間隔で隔置されており、 前記第一及び第二のローラーの表面の摩擦係数は次式
   （３）及び（４）を満たすように設定されていることを
   特徴とする選別装置。 Ｘ₅ ／Ｘ₆ ＋（μ_A3＋μ_A4）／２＜ tanθ₁ （３） 式（３）において Ｘ₅ ＝（μ_B3＋μ_B4）cos2θ₁ ＋（１−μ_B3μ_B4）sin2
   θ₁ Ｘ₆ ＝ 2 cosθ₁ (cosθ₁ −μ_B4 sinθ₁) μ_A3：前記第一の物と前記第一のローラーとの間の動摩
   擦係数 μ_B3：前記第一の物と前記第一のローラーとの間の静止
   摩擦係数 μ_A4：前記第一の物と前記第二のローラーとの間の動摩
   擦係数 μ_B4：前記第一の物と前記第二のローラーとの間の静止
   摩擦係数 θ₁ ：前記第一の物の重心と前記ローラーの中心とを結
   ぶ線分が水平線となす角度 Ｘ₇ ／Ｘ₈ ＋（μ_A5＋μ_A6）／２≧ tanθ₂ （４） 式（４）において Ｘ₇ ＝（μ_B5＋μ_B6）cos2θ₂ ＋（１−μ_B5μ_B6）sin2
   θ₂ Ｘ₈ ＝ 2 cosθ₂ (cosθ₂ −μ_B5 sinθ₂) μ_A5：前記第二の物と前記第一のローラーとの間の動摩
   擦係数 μ_B5：前記第二の物と前記第一のローラーとの間の静止
   摩擦係数 μ_A6：前記第二の物と前記第二のローラーとの間の動摩
   擦係数 μ_B6：前記第二の物と前記第二のローラーとの間の静止
   摩擦係数 θ₂ ：前記第二の物の重心と前記ローラーの中心とを結
   ぶ線分が水平線となす角度
3. 【請求項３】 取り出すべき複数の第一の物と除去すべ
   き複数の第二の物とが混在している混合物から前記第一
   の物と前記第二の物とを選別する選別装置であって、 前記選別装置は、各軸線が平行に並べて配置され、か
   つ、表面の摩擦係数が同一である回転可能な第一のロー
   ラー及び第二のローラーを備えており、 前記第一及び第二のローラーは前記第一の物の最大幅よ
   りも小さい間隔で隔置されており、 前記第一及び第二のローラーの表面の摩擦係数は次式
   （５）及び（６）を満たすように設定されていることを
   特徴とする選別装置。 （Ｘ₉ ＋Ｘ₁₀）／（Ｘ₁₁＋Ｘ₁₂）＋μ_A7 ＜ Ｘ₁₃／（Ｘ₁₁＋Ｘ₁₂）（５） 式（５）において Ｘ₉ ＝(cosθ₂ −μ_B7 sinθ₂)(sinθ₁ ＋μ_B7 cosθ₁) Ｘ₁₀＝(cosθ₁ −μ_B7 sinθ₁)(sinθ₂ ＋μ_B7 cosθ₂) Ｘ₁₁＝(cosθ₁ −μ_B7 sinθ₁) cosθ₁ Ｘ₁₂＝(cosθ₂ −μ_B7 sinθ₂) cosθ₂ Ｘ₁₃＝(cosθ₁ −μ_B7 sinθ₁) sinθ₁ ＋(cosθ₂ −μ
   _B7 sinθ₂) sinθ₂ μ_A7：前記第一の物と前記第一及び第二のローラーとの
   間の動摩擦係数 μ_B7：前記第一の物と前記第一及び第二のローラーとの
   間の静止摩擦係数 θ₁ ：前記第一の物の重心と前記第一のローラーの中心
   とを結ぶ線分が水平線となす角度 θ₂ ：前記第一の物の重心と前記第二のローラーの中心
   とを結ぶ線分が水平線となす角度 （Ｘ₁₄＋Ｘ₁₅）／（Ｘ₁₆＋Ｘ₁₇）＋μ_A8 ≧ Ｘ₁₈／（Ｘ₁₆＋Ｘ₁₇）（６） 式（６）において Ｘ₁₄＝(cosθ₄ −μ_B8 sinθ₄)(sinθ₃ ＋μ_B8 cosθ₃) Ｘ₁₅＝(cosθ₃ −μ_B8 sinθ₃)(sinθ₄ ＋μ_B8 cosθ₄) Ｘ₁₆＝(cosθ₃ −μ_B8 sinθ₃) cosθ₃ Ｘ₁₇＝(cosθ₄ −μ_B8 sinθ₄) cosθ₄ Ｘ₁₈＝(cosθ₃ −μ_B8 sinθ₃) sinθ₃ ＋(cosθ₄ −μ
   _B8 sinθ₄) sinθ₄ μ_A8：前記第二の物と前記第一及び第二のローラーとの
   間の動摩擦係数 μ_B8：前記第二の物と前記第一及び第二のローラーとの
   間の静止摩擦係数 θ₃ ：前記第二の物の重心と前記第一のローラーの中心
   とを結ぶ線分が水平線となす角度 θ₄ ：前記第二の物の重心と前記第二のローラーの中心
   とを結ぶ線分が水平線となす角度
4. 【請求項４】 取り出すべき複数の第一の物と除去すべ
   き複数の第二の物とが混在している混合物から前記第一
   の物と前記第二の物とを選別する選別装置であって、 前記選別装置は、各軸線が平行に並べて配置され、か
   つ、表面の摩擦係数が異なる回転可能な第一のローラー
   及び第二のローラーを備えており、 前記第一及び第二のローラーは前記第一の物の最大幅よ
   りも小さい間隔で隔置されており、 前記第一及び第二のローラーの表面の摩擦係数は次式
   （７）及び（８）を満たすように設定されていることを
   特徴とする選別装置。 Ｘ₁₉＋Ｘ₂₀＋Ｘ₂₁＜Ｘ₂₂＋Ｘ₂₃ （７） 式（７）において Ｘ₁₉＝(cosθ₂ −μ_B10sinθ₂)(sinθ₁ ＋μ_B9 cosθ₁)
   ＋(cosθ₁ −μ_B9 sinθ₁)(sinθ₂ ＋μ_B10cosθ₂) Ｘ₂₀＝μ_A9(cosθ₁ −μ_B9 sinθ₁) cosθ₁ Ｘ₂₁＝μ_A10 (cosθ₂ −μ_B10sinθ₂) cosθ₂ Ｘ₂₂＝(cosθ₁ −μ_B9 sinθ₁) sinθ₁ Ｘ₂₃＝(cosθ₂ −μ_B10sinθ₂) sinθ₂ μ_A9：前記第一の物と前記第一のローラーとの間の動摩
   擦係数 μ_B9：前記第一の物と前記第一のローラーとの間の静止
   動摩擦係数 μ_A10 前記第一の物と前記第二のローラーとの間の動摩
   擦係数 μ_B10 前記第一の物と前記第二のローラーとの間の静止
   動摩擦係数 θ₁ ：前記第一の物の重心と前記第一のローラーの中心
   とを結ぶ線分が水平線となす角度 θ₂ ：前記第一の物の重心と前記第二のローラーの中心
   とを結ぶ線分が水平線となす角度 Ｘ₂₄＋Ｘ₂₅＋Ｘ₂₆≧Ｘ₂₇＋Ｘ₂₈ （８） 式（８）において Ｘ₂₄＝(cosθ₄ −μ_B12sinθ₄)(sinθ₃ ＋μ_B11cosθ₃)
   ＋(cosθ₃ −μ_B11sinθ₁)(sinθ₄ ＋μ_B12cosθ₄) Ｘ₂₅＝μ_A11 (cosθ₃ −μ_B11sinθ₃) cosθ₃ Ｘ₂₆＝μ_A12 (cosθ₄ −μ_B12sinθ₄) cosθ₄ Ｘ₂₇＝(cosθ₃ −μ_B11sinθ₃) sinθ₃ Ｘ₂₈＝(cosθ₄ −μ_B12sinθ₄) sinθ₄ μ_A11 前記第二の物と前記第一のローラーとの間の動摩
   擦係数 μ_B11 前記第二の物と前記第一のローラーとの間の静止
   動摩擦係数 μ_A12 前記第二の物と前記第二のローラーとの間の動摩
   擦係数 μ_B12 前記第二の物と前記第二のローラーとの間の静止
   動摩擦係数 θ₃ ：前記第二の物の重心と前記第一のローラーの中心
   とを結ぶ線分が水平線となす角度 θ₄ ：前記第二の物の重心と前記第二のローラーの中心
   とを結ぶ線分が水平線となす角度
5. 【請求項５】 前記ローラーは一端が他端よりも下方に
   位置するように同一角度だけ傾斜して配置されているこ
   とを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の選
   別装置。
6. 【請求項６】 二つのローラーのうち少なくとも一方は
   金属製であり、その表面にはローレットが刻まれている
   ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の
   選別装置。
7. 【請求項７】 二つのローラーのうち少なくとも一方は
   弾性材料からなり、その表面には砥粒がコーティングさ
   れていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項
   に記載の選別装置。
8. 【請求項８】 二つのローラーのうち一方は、表面に螺
   旋状の凸部が形成されているものであることを特徴とす
   る請求項１乃至４の何れか一項に記載の選別装置。