選別装置
【課題】異物と穀粒の混合物から異物を選別する。
【解決手段】選別装置(100)は、第１のローラー(110)と、軸線が第１のローラー(110)より高い位置にある第２のローラー(120)と、からなる。第１のローラー(110)の外周面と第２のローラー(120)の外周面との間の間隙は異物及び穀粒の何れの外径よりも小さく設定されており、第１のローラー(110)及び第２のローラー(120)は相互に反対方向（上方から見たときに相互に離れ合う方向）に回転する。第１のローラー(110)の表面の摩擦係数は、異物を摩擦力により第１のローラー(110)の表面に付着させたまま、第１のローラー(110)とともに回転させることが可能であるように設定されている。
【解決手段】選別装置(100)は、第１のローラー(110)と、軸線が第１のローラー(110)より高い位置にある第２のローラー(120)と、からなる。第１のローラー(110)の外周面と第２のローラー(120)の外周面との間の間隙は異物及び穀粒の何れの外径よりも小さく設定されており、第１のローラー(110)及び第２のローラー(120)は相互に反対方向（上方から見たときに相互に離れ合う方向）に回転する。第１のローラー(110)の表面の摩擦係数は、異物を摩擦力により第１のローラー(110)の表面に付着させたまま、第１のローラー(110)とともに回転させることが可能であるように設定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦力を利用した摩擦選別装置に関し、特に、粒状物（例えば、穀粒）中に混合している種々の微細な異物を除去する摩擦選別装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
食料品や医薬品その他種々の物品の原料となる穀類や植物種子（例えば、ゴマ、栗、玄米、粒胡椒、マスタードなど）には、それらの収穫時においては、一般に、種々の異物が混合する。例えば、小石、土粒、金属片、ガラス片、プラスチック片、茎葉片、毛髪、昆虫、小動物や昆虫の糞などである。
【０００３】
従来、これらの異物は、植物種子と異物との物性の相違に基づく選別により除去されてきた。例えば、大きさの相違に基づく粒径選別、比重の相違に基づく比重選別、磁性の有無に基づく磁力選別などである。
【０００４】
しかしながら、穀粒や植物種子に混合している異物の大きさが穀粒や植物種子の大きさと大差がなく、さらに、異物の比重が穀粒や植物種子の比重とそれほど変わらず、加えて、異物が磁性を有しないものであるような場合には、上記の粒径選別、比重選別及び磁力選別によっても、異物を除去することは不可能であった。
【０００５】
このような問題点を解決するため、本発明者は、そのような異物をも選別可能な選別装置を提案した（特開２００２−３０１４３７号公報）。
【０００６】
図１４は同公報に記載された選別装置１０を上方から見た場合の平面図、図１５は、図１４のＡ方向から見た場合の選別装置１０の側面図、図１６は、図１４のＢ方向から見た場合の選別装置１０の正面図である。
【０００７】
選別装置１０は、相互に混在している異物と穀粒との混合物から穀粒と異物とを選別する。
【０００８】
選別装置１０は、第１のローラー１２と、軸線が第１のローラー１２の軸線と平行であり、かつ、同一高さになるように配置された第２のローラー１４と、第１のローラー１２及び第２のローラー１４の下方に配置された第１の収納容器１６と、第１の収納容器１６に隣接して、第１のローラー１２及び第２のローラー１４の下方に配置された第２の収納容器１８と、第１のローラー１２及び第２のローラー１４の上方に配置されているホッパー２０と、を備えている。
【０００９】
第１のローラー１２と第２のローラー１４とは同一直径を有している。
【００１０】
第１のローラー１２及び第２のローラー１４にはそれぞれ一条の螺旋状の溝１２ａ、１４ａが形成されている。図１４に示すように、第１のローラー１２に形成された螺旋状の溝１２ａは第２のローラー１４の外周面に噛み合い、第２のローラー１４に形成された螺旋状の溝１４ａは第１のローラー１２の外周面に噛み合っている。
【００１１】
また、第１のローラー１２の外周面と第２のローラー１４に形成された螺旋状の溝溝１４ａとの間隙２２ａ及び第２のローラー１４の外周面と第１のローラー１２に形成された螺旋状の溝１２ａとの間隙２２ｂは、上述の穀粒及び異物の何れの直径よりも小さく設定されており、穀粒及び異物が間隙２２ａ、２２ｂから下方に落下することはない。
【００１２】
ホッパー２０の落下口２０ａは間隙２２ａ、２２ｂの上方に位置するように配置されている。
【００１３】
第１のローラー１２及び第２のローラー１４の両端はそれぞれベアリング２４で支持されており、各ベアリング２４は側壁２６に固定されている。
【００１４】
第１のローラー１２及び第２のローラー１４はモーター（図示せず）からの駆動力を受けて相互に反対方向に回転するようになっている。具体的には、第１のローラー１２及び第２のローラー１４は、それらを上方から見たときに、相互に離れ合う方向に回転する。すなわち、図１６に示すように、図１４のＢ方向から見た場合、第１のローラー１２は反時計方向Ｘに、第２のローラー１４は時計方向Ｙに回転する。
【００１５】
第１のローラー１２に形成された螺旋状の溝１２ａの表面の摩擦係数は、異物を摩擦力により溝１２ａの表面に付着させたまま、第１のローラー１２とともに回転させるように設定されている。
【００１６】
同様に、第２のローラー１４に形成された螺旋状の溝１４ａの表面の摩擦係数は、異物を摩擦力により溝１４ａの表面に付着させたまま、第２のローラー１４とともに回転させるように設定されている。
【００１７】
また、溝１２ａ及び溝１４ａの表面の摩擦係数は、穀粒が第１のローラー１２及び第２のローラー１４の何れにも付着することなく、溝１２ａまたは１４ａに沿って、第１及び第２のローラー１２、１４の回転に伴って、第１及び第２のローラー１２、１４の軸線方向Ｚにフィードされるように設定されている。
【００１８】
選別装置１０は以下のように作動する。
【００１９】
異物と穀粒とが混合している混合物をホッパー２０に投入すると、混合物は落下口２０ａから下方に落下し、間隙２２ａ及び２２ｂの何れかに乗った状態になる。
【００２０】
間隙２２ａ上に落下した混合物のうち、異物は、第２のローラー１４に形成された螺旋状の溝１４ａの表面との間の摩擦力により、溝１４ａの表面に付着したまま、第２のローラー１４とともに時計方向Ｙに回転し、第２のローラー１４の外側から第１の収納容器１６の内部に落下する。
【００２１】
同様に、間隙２２ｂ上に落下した混合物のうち、異物は、第１のローラー１２に形成された螺旋状の溝１２ａの表面との間の摩擦力により、溝１２ａの表面に付着したまま、第１のローラー１２とともに反時計方向Ｘに回転し、第１のローラー１２の外側から第１の収納容器１６の内部に落下する。
【００２２】
一方、間隙２２ａ及び間隙２２ｂ上に落下した混合物のうち、穀粒は、第１のローラー１２及び第２のローラー１４に付着して第１のローラー１２及び第２のローラー１４とともに回転することはなく、第１及び第２のローラー１２、１４の回転に伴って、第１のローラー１２または第２のローラー１４に形成された螺旋状の溝１２ａまたは１４ａに沿って、滑りながら、あるいは、転がりながら、第１及び第２のローラー１２、１４の軸線方向Ｚ（図１４参照）に移動する。
【００２３】
穀粒は、螺旋状の溝１２ａまたは１４ａが途切れた時点において、下方に落下し、第２の収納容器１８の内部に収納される。
【００２４】
以上のように、選別装置１０においては、異物と穀粒とが混合している混合物のうち、異物は、摩擦力により、第１のローラー１２または第２のローラー１４に付着した状態のまま、第１のローラー１２または第２のローラー１４とともに回転し、第１のローラー１２または第２のローラー１４の外側に落下し、第１の収納容器１６に収納される。
【００２５】
一方、穀粒は、第１のローラー１２または第２のローラー１４に形成された螺旋状の溝１２ａまたは１４ａに沿って、第１のローラー１２または第２のローラー１４の軸線方向Ｚにフィードされ、最終的には、第２の収納容器１８に収納される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２６】
【特許文献１】特開２００２−３０１４３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
上述のように、選別装置１０を用いることにより、穀粒と異物との混合物を穀粒と異物とに選別することが可能である。
【００２８】
しかしながら、選別装置１０には次のような問題点があった。
【００２９】
第一の問題点は、異物の中には、そのサイズまたは形状によっては、選別できないものがあるという点である。
【００３０】
異物は、理論的には、第１のローラー１２または第２のローラー１４に付着したまま回転し、第１のローラー１２または第２のローラー１４の外側に落下し、第１の収納容器１６に収納されるが、異物の中には、そのサイズまたは形状によって、間隙２２ａまたは２２ｂの上に乗ったときに第１のローラー１２及び第２のローラー１４との間の摩擦力が釣り合ってしまうため、間隙２２ａまたは２２ｂの上で転がり続けるものがあった。このような異物は第１のローラー１２または第２のローラー１４に付着することなく、間隙２２ａまたは２２ｂの上に乗ったまま回転を続け、第１の収納容器１６に落下せず、選別が行われない。
【００３１】
第二の問題点は、選別装置１０では微細な異物に対応することが困難であるという点である。
【００３２】
異物が微細なものである場合には、第１のローラー１２及び第２のローラー１４の直径が大きいと効率的に選別できないことがある。このため、異物が小さいものである場合には、異物の大きさに応じて、第１のローラー１２及び第２のローラー１４の直径を小さくする必要がある。
【００３３】
しかしながら、ローラーやベアリングの製造加工技術には限度があるため、微細な異物に対応する小径のローラーあるいはそのようなローラーを支持するベアリング２４を作成することは極めて困難であるか、あるいは、ほぼ不可能である。このため、微細な異物を選別することは理論的には可能であっても、現在の製造加工技術では、そのような微細な異物を選別可能な選別装置を作成することは極めて困難であった。
【００３４】
本発明は、以上のような従来の選別装置１０における問題点に鑑みてなされたものであり、穀粒と異物との混合物中の全ての異物を選別することができ、さらに、微細な異物であっても選別することを可能にする選別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】
【００３５】
この目的を達成するため、本発明は、第１の物乃至第Ｎ（Ｎは２以上の正の整数）の物が混合している混合物から前記第１の物のみを選別する選別装置であって、第１のローラーと、第２のローラーと、前記第１のローラー及び前記第２のローラーを回転させる駆動手段と、フィード手段と、を備え、前記第１のローラーは前記第２のローラーと軸線が相互に平行になるように配置されており、前記第１のローラーの外周面と前記第２のローラーの外周面との間の間隙は前記第１の物乃至前記第Ｎの物の何れの外径よりも小さく設定されており、前記駆動手段は、前記第１のローラー及び前記第２のローラーを相互に反対方向に、かつ、前記第１のローラー及び前記第２のローラーを上方から見たときに相互に離れ合う方向に回転させ、前記フィード手段は前記第１の物以外の物を前記第１のローラー及び前記第２のローラーの軸線方向にフィードするものである選別装置において、前記第２のローラーは前記第１のローラーより軸線が高い位置にあるように配置され、前記第１のローラーの表面の摩擦係数は、前記第１の物を摩擦力により前記第１のローラーの表面に付着させたまま、前記第１のローラーとともに回転させることが可能であるように設定されていることを特徴とする選別装置を提供する。
【００３６】
本発明に係る選別装置においては、前記第１のローラーの表面と前記第１の物との間の摩擦係数をＭ１、前記第１のローラーの中心と前記第１の物の中心とを結ぶ線が水平線に対してなす角度をθ１とすると、
Ｍ１／（１＋Ｍ１）＞ｓｉｎ２θ１
に設定されていることが好ましい。
【００３７】
本発明に係る選別装置においては、前記第１のローラーの中心と前記第２のローラーの中心とを結ぶ線が水平方向となす角度は５度以上８５度以下、特に、１５度以上６０度以下であることが好ましい。
【００３８】
本発明に係る選別装置においては、前記フィード手段は、前記第１のローラー及び前記第２のローラーの表面に形成された少なくとも一つの螺旋状の凸状体からなることが好ましい。
【００３９】
本発明に係る選別装置においては、前記第１のローラーに形成された前記凸状体及び前記第２のローラーに形成された前記凸状体の少なくとも何れか一方は、前記第１のローラー及び前記第２のローラーの軸線に垂直な垂直壁と、前記垂直壁の頂点から前記第１の物以外の物がフィードされる方向に向かって下方に傾斜する傾斜壁と、を有するものであることが好ましい。
【００４０】
本発明に係る選別装置においては、前記第１のローラー及び前記第２のローラーの回転数を制御する回転数制御手段を備えており、前記回転数制御手段は、前記凸状体の捻れ角に応じて、前記第１のローラー及び前記第２のローラーの回転数を制御するものであることが好ましい。
【００４１】
本発明に係る選別装置においては、前記回転数制御手段は、前記捻れ角が小さいほど、前記回転数が大きくなるように制御することが好ましい。
【００４２】
本発明に係る選別装置においては、前記フィード手段は前記第１のローラー及び前記第２のローラーの軸線の傾斜角度を調節する角度調節機構からなり、前記角度調節機構は、前記第１のローラー及び前記第２のローラーの軸線が、前記第１の物以外の物が進行する方向に向かって鉛直面内において下方に傾斜するように、前記第１のローラー及び前記第２のローラーを傾斜させるものであることが好ましい。
【００４３】
本発明に係る選別装置においては、前記第１のローラー及び前記第２のローラーは相互に異なる直径を有するものであることが好ましい。
【００４４】
本発明に係る選別装置においては、前記第２のローラーは前記第１のローラーの中心を中心として前記第１のローラーの回りに回転可能に形成されており、本発明に係る選別装置は前記第２のローラーの回転方向及び回転量を制御するローラー回転制御装置をさらに備えていることが好ましい。
【００４５】
本発明に係る選別装置においては、前記第１のローラー及び前記第２のローラーのうち少なくとも前記第２のローラーはそれらの軸線方向において複数の領域からなり、前記領域の各々において表面の摩擦係数が異なるものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００４６】
本発明に係る選別装置によれば、次の効果を得ることができる。
【００４７】
第一に、異物が二つのローラーの中間において転がり続けることを防止することが可能である。
【００４８】
従来の選別装置１０においては、異物が間隙２２ａまたは２２ｂの上に乗ったときに第１のローラー１２及び第２のローラー１４との間の摩擦力が釣り合ってしまうため、間隙２２ａまたは２２ｂの上で転がり続け、このために、選別が行われないものがあった。
【００４９】
これに対して、本発明に係る選別装置によれば、第２のローラーは第１のローラーよりも上方に配置されているため、異物と第１のローラーの表面との間の摩擦力は異物と第２のローラーの表面との間の摩擦力よりも常に大きい。従って、異物と二つのローラーとの間の摩擦力が釣り合うことはなく、ひいては、異物が二つのローラーの中間において転がり続けることもない。異物は常に第１のローラーに付着して第１のローラーとともに回転し、下方に落下する。すなわち、確実に異物を選別することができる。
【００５０】
第二に、微細な異物にも対応することが可能である。
【００５１】
従来の選別装置１０においては、異物が小さいものである場合には、異物の大きさに応じて、第１のローラー１２及び第２のローラー１４の直径を小さくする必要があったが、加工技術上の問題により、ローラーの小径化には限度があった。
【００５２】
これに対して、本発明に係る選別装置によれば、ローラー（特に、第１のローラー）の直径にかかわりなく、微細な異物をも選別することが可能である。すなわち、異物の大きさに応じてローラーを小径化する必要はなく、任意の直径のローラーを使用することが可能である。
【００５３】
第三に、第１のローラーの表面の摩擦係数のみを設定すれば足りる。
【００５４】
従来の選別装置１０においては、第１のローラー１２及び第２のローラー１４の双方の表面の摩擦係数を所定値に設定することが必要であった。
【００５５】
これに対して、本発明に係る選別装置においては、第１のローラーの表面の摩擦係数のみを所定値に設定すればよく、第２のローラーの表面の摩擦係数を所定値に設定することは不要である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る選別装置を上方から見た場合の平面図である。
【図２】図１のＡ方向から見た場合の本発明の第一の実施形態に係る選別装置の側面図である。
【図３】図１のＢ方向から見た場合の本発明の第一の実施形態に係る選別装置の正面図である。
【図４】本発明の第一の実施形態に係る選別装置の作動原理を説明するための概略図である。
【図５】本発明の第一の実施形態に係る選別装置の作動原理を説明するための概略図である。
【図６】本発明の第二の実施形態に係る選別装置の正面図（図３と同様の図）である。
【図７】本発明の第二の実施形態に係る選別装置の正面図（図３と同様の図）である。
【図８】本発明の第三の実施形態に係る選別装置の正面図（図３と同様の図）である。
【図９】本発明の第四の実施形態に係る選別装置の側面図である。
【図１０】本発明の第五の実施形態に係る選別装置の概略図である。
【図１１】螺旋状の凸状体の種々の断面形状を示す断面図である。
【図１２】本発明の第六の実施形態に係る選別装置において用いられる螺旋状の凸状体の断面図である。
【図１３】本発明の第七の実施形態に係る選別装置において使用する第２のローラーの平面図である。
【図１４】従来の選別装置を上方から見た場合の平面図である。
【図１５】図１４のＡ方向から見た場合の選別装置の側面図である。
【図１６】図１４のＢ方向から見た場合の選別装置の正面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
（第一の実施形態）
図１は本発明の第一の実施形態に係る選別装置１００を上方から見た場合の平面図、図２は図１のＡ方向から見た場合の選別装置１００の側面図、図３は図１のＢ方向から見た場合の選別装置１００の正面図である。
【００５８】
本実施形態に係る選別装置１００は、穀粒と穀粒中に混在している異物との混合物から穀粒と異物とを選別する、換言すれば、異物を除去するものである。
【００５９】
本実施形態に係る選別装置１００は、第１のローラー１１０と、第２のローラー１２０と、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０を回転させる駆動手段としてのモーター１３０と、から構成されている。
【００６０】
第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０は、例えば、金属、プラスチック、ゴムなどの材質からつくることができる。
【００６１】
第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の下方には第１の収納容器１４１が配置されており、穀粒の進行方向すなわち穀粒がフィードされる方向（図１のＺ方向）の下流側には、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の下方において、第１の収納容器１４１に隣接して第２の収納容器１４２が配置されている。
【００６２】
さらに、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の上方には、ホッパー１４３が配置されている（図２及び図３参照）
第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０はそれらの軸線が相互に平行になるように配置されているとともに、第２のローラー１２０は第１のローラー１１０より軸線が高い位置にあるように配置されている。
【００６３】
第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の表面にはそれぞれ一個の螺旋状の凸状体１１１、１２１が形成されている。
【００６４】
第１のローラー１１０と第２のローラー１２０とは同一直径を有している。
【００６５】
さらに、第１のローラー１１０に形成された螺旋状の凸状体１１１の高さ（第１のローラー１１０の直径方向における第１のローラー１１０の表面からの長さ）と第２のローラー１２０に形成された螺旋状の凸状体１２１の高さとは相互に等しく設定されている。
【００６６】
このため、図１に示すように、第１のローラー１１０に形成された螺旋状の凸状体１１１と第２のローラー１２０に形成された螺旋状の凸状体１２１とは相互に噛み合っている状態にある。すなわち、図１に示すように、第１のローラー１１０に形成された螺旋状の凸状体１１１は第２のローラー１２０の外周面に噛み合い、第２のローラー１２０に形成された螺旋状の凸状体１２１は第１のローラー１１０の外周面に噛み合っている。
【００６７】
後述するように、これら一組の螺旋状の凸状体１１１、１２１が穀粒をＺ方向にフィードするフィード手段を構成している。
【００６８】
第１のローラー１１０に形成された螺旋状の凸状体１１１と第２のローラー１２０の外周面との間隙１２２ａ及び第２のローラー１２０に形成された螺旋状の凸状体１２１と第１のローラー１１０の外周面との間隙１２２ｂは穀粒及び異物の何れの直径よりも小さく設定されている。すなわち、穀粒及び異物が間隙１２２ａ、１２２ｂから下方に落下することはない。
【００６９】
ホッパー１４３の落下口１４３ａは間隙１２２ａ、１２２ｂの上方に位置するように配置されている。
【００７０】
第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の両端はそれぞれベアリング１４４で支持されており、各ベアリング１４４は、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の軸線に直交し、かつ、相互に平行な一対の側壁１４５の各々に固定されている。
【００７１】
モーター１３０は、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０を相互に反対方向に回転させる。具体的には、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０は、それらを上方から見たときに、相互に離れ合う方向に回転する。すなわち、図３に示すように、図１のＢ方向から見た場合、モーター１３０は、第１のローラー１１０を反時計方向Ｘに、第２のローラー１２０を時計方向Ｙに回転させる。
【００７２】
第１のローラー１１０の表面の摩擦係数は、異物を摩擦力により第１のローラー１１０の表面に付着させたまま、第１のローラー１１０とともに回転させることが可能であるように設定されている。
【００７３】
また、第１のローラー１１０の表面の摩擦係数は、穀粒が第１のローラー１１０の表面に付着することなく、一対の螺旋状の凸状体１１１、１２１の作用によって、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の回転に伴って、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の軸線方向Ｚにフィードされるように設定されている。
【００７４】
以下、第１のローラー１１０の表面の摩擦係数の設定方法について説明する。
【００７５】
図４は、第１のローラー１１０の表面と第２のローラー１２０に形成されている凸状体１２１との間に形成されている間隙１２２ｂ上に異物１５０が載っている状態を示す概略図である。
【００７６】
第１のローラー１１０の中心と第２のローラー１２０の中心とを結ぶ線が水平方向となす角度をθ、第１のローラー１１０の中心と異物１５０の中心とを結ぶ線が水平方向となす角度をθ１（θ１＞θ）、第２のローラー１２０の中心と異物１５０の中心とを結ぶ線が水平方向となす角度をθ２とする。
【００７７】
第１のローラー１１０の半径及び第２のローラー１２０の半径をＲ、異物１５０の半径をＲａとする。異物１５０の半径Ｒａとしては、例えば、異物１５０の平均半径を選択する。
【００７８】
図４に示すように、異物１５０には次の５つの力が作用している。
（１）異物１５０それ自体の重力Ｗ
（２）第１のローラー１１０から異物１５０に作用する垂直抗力Ｎ１
（３）第１のローラー１１０の表面と異物１５０との間に作用する摩擦力Ｆ１
（４）第２のローラー１２０から異物１５０に作用する垂直抗力Ｎ２
（５）第２のローラー１２０の表面と異物１５０との間に作用する摩擦力Ｆ２
【００７９】
図５は、異物１５０が第１のローラー１１０の表面に付着したまま第１のローラー１１０とともに回転を開始し、第２のローラー１２０の表面から離れた瞬間の状態を示す。
【００８０】
この状態においては、異物１５０が第２のローラー１２０から離れてしまったため、垂直抗力Ｎ２及び摩擦力Ｆ２はもはや異物１５０には作用しない。従って、図５に示すように、異物１５０に作用する力は次の３つとなる。
（１）異物１５０それ自体の重力Ｗ
（２）第１のローラー１１０から異物１５０に作用する垂直抗力Ｎ１
（３）第１のローラー１１０の表面と異物１５０との間に作用する摩擦力Ｆ１
【００８１】
摩擦力Ｆ１が作用する方向における垂直抗力Ｎ１の成分はゼロであるので、摩擦力Ｆ１が作用する方向において異物１５０に作用している力は、反時計方向Ｘ向きの摩擦力Ｆ１と時計方向Ｙ向きのＷｓｉｎθ１の２つである。
【００８２】
従って、異物１５０が第１のローラー１１０に付着して第１のローラー１１０とともに反時計方向Ｘに回転するための条件は次のようになる。
【００８３】
Ｆ１＞Ｗｓｉｎθ１ （１）
【００８４】
ここで、第１のローラー１１０と異物１５０との間の摩擦係数をＭ１、第１のローラー１１０と穀粒（図４及び図５には図示せず）との間の摩擦係数をＬ１とすると、摩擦力Ｆ１は次のように表される。
【００８５】
Ｆ１＝Ｍ１×Ｎ１ （２）
【００８６】
また、図５に示した状態の鉛直方向における力のつりあいから次の式が成り立つ。
【００８７】
（Ｒ１＋Ｎ１）ｓｉｎθ１＝Ｗ （３）
【００８８】
式（２）及び（３）を（１）の条件式に代入すると、次式を得る。
【００８９】
Ｍ１／（１＋Ｍ１）＞ｓｉｎ２θ１ （４）
【００９０】
この（４）式が、異物１５０が第１のローラー１１０に付着し、第１のローラー１１０とともに回転する条件を示す。
【００９１】
なお、角度θ、θ１及びθ２の相互間の関係は次のようになる。
【００９２】
第１のローラー１１０の中心、第２のローラー１２０の中心及び異物１５０の中心を結ぶことにより画定される三角形は二等辺三角形であるので、
θ１−θ＝θ２＋θ
となる。すなわち、
（θ１−θ２）／２＝θ
【００９３】
なお、異物１５０の各々の大きさにそれほど大きな差異はないので、角度θ１及びθ２は、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の直径及び角度θが決まれば、ほぼ一義的に決まる。すなわち、定数として扱うことが可能である。
【００９４】
一方、穀粒は、第１のローラー１１０に付着する必要はないので、上式（４）を導き出した過程と同様に考えて、以下の条件を満たせばよい。
【００９５】
Ｌ１／（１＋Ｌ１）＜ｓｉｎ２θ１ （５）
【００９６】
以上のように、式（４）及び（５）が成り立つように、角度θ１に対して摩擦係数Ｍ１及びＬ１を設定することにより、異物１５０のみが第１のローラー１１０に付着した状態で第１のローラー１１０とともに回転し、第１のローラー１１０の外側に落下する。
【００９７】
一方、穀粒は第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の何れにも付着することなく、第１及び第２のローラー１１０、１２０の回転に伴って、フィード手段としての一対の凸状体１１１、１２１によって、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の軸線方向Ｚにフィードされる。
【００９８】
上述のような構造を有する本実施形態に係る選別装置１００は以下のように動作する。
【００９９】
先ず、異物１５０と穀粒とが混合している混合物をホッパー１４３に投入する。ホッパー１４３に投入された混合物は落下口１４３ａから下方に落下する。
【０１００】
落下口１４３ａは、第１のローラー１１０と第２のローラー１２０との間に形成されている間隙１２２ａ及び１２２ｂに向けられているため、落下口１４３ａから落下した混合物は間隙１２２ａ及び１２２ｂに乗った状態になる。
【０１０１】
第１のローラー１１０と異物１５０との間の摩擦係数Ｍ１、第１のローラー１１０と穀粒との間の摩擦係数Ｌ１は上述の式（４）及び（５）が成り立つように設定されている。
【０１０２】
このため、間隙１２２ｂ上に落下した混合物のうち、異物１５０は、第１のローラー１１０の表面との間の摩擦力により、第１のローラー１１０の表面に付着したまま、第１のローラー１１０とともに反時計方向Ｘに回転し、第１のローラー１１０の外側から第１の収納容器１４１の内部に落下する。
【０１０３】
間隙１２２ａ上に落下した混合物のうち、異物１５０は、フィード手段としての一対の凸状体１１１、１２１により、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の軸方向（Ｚ方向）にフィードされ、間隙１２２ａに隣接する間隙１２２ｂに到達する。以後、間隙１２２ｂ上に落下した異物１５０と同様に第１のローラー１１０の外側から第１の収納容器１４１の内部に落下する。
【０１０４】
一方、間隙１２２ａ及び間隙１２２ｂ上に落下した混合物のうち、穀粒は、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０に付着して第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０とともに回転することはなく、第１及び第２のローラー１１０、１２０の回転に伴って、フィード手段としての一対の凸状体１１１、１２１により、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の軸方向（Ｚ方向）にフィードされる。
【０１０５】
穀粒は、一対の凸状体１１１、１２１が途切れた時点において、下方に落下し、第２の収納容器１４２の内部に収納される。
【０１０６】
以上のように、本実施形態に係る選別装置１００においては、異物１５０と穀粒とが混合している混合物のうち、異物１５０は、摩擦力により、第１のローラー１１０に付着した状態のまま、第１のローラー１１０とともに回転し、第１のローラー１１０の外側に落下し、第１の収納容器１４１に収納される。
【０１０７】
一方、穀粒は、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０に形成された一対の凸状体１１１、１２１に沿って、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の軸線方向Ｚにフィードされ、最終的には、第２の収納容器１４２に収納される。
【０１０８】
このように、本実施形態に係る選別装置１００によれば、以下の効果を奏する。
【０１０９】
第一に、異物が二つのローラーの中間において転がり続けることを防止することが可能である。
【０１１０】
従来の選別装置１０においては、異物が間隙２２ａまたは２２ｂの上に乗ったときに第１のローラー１２及び第２のローラー１４との間の摩擦力が釣り合ってしまうため、間隙２２ａまたは２２ｂの上で転がり続けるものがあった。このような異物は第１のローラー１２または第２のローラー１４に付着することがないため、第１の収納容器１６に落下せず、選別が行われない。
【０１１１】
これに対して、本実施形態に係る選別装置１００によれば、第２のローラー１２０は第１のローラー１１０よりも上方に配置されているため、異物１５０と第１のローラー１１０の表面との間の摩擦力は異物１５０と第２のローラー１２０の表面との間の摩擦力よりも常に大きい。従って、異物と二つのローラーとの間の摩擦力が釣り合うことはなく、ひいては、異物が二つのローラーの中間において転がり続けることもない。異物は常に第１のローラー１１０に付着して第１のローラー１１０とともに回転し、第一の収容容器１４１内に落下する。
【０１１２】
第二に、微細な異物にも対応することが可能である。
【０１１３】
従来の選別装置１０においては、異物が小さいものである場合には、異物の大きさに応じて、第１のローラー１２及び第２のローラー１４の直径を小さくする必要があったが、加工技術上の問題により、ローラーの小径化には限度があった。
【０１１４】
これに対して、本実施形態に係る選別装置１００によれば、ローラー（特に、第１のローラー１１０）の直径にかかわりなく、微細な異物をも選別することが可能である。すなわち、異物の大きさに応じてローラーを小径化する必要はなく、任意の直径のローラーを使用することが可能である。
【０１１５】
第三に、第１のローラー１１０の表面の摩擦係数のみを設定すれば足りる。
【０１１６】
従来の選別装置１０においては、第１のローラー１２及び第２のローラー１４の双方の表面の摩擦係数を所定値に設定することが必要であった。
【０１１７】
これに対して、本実施形態に係る選別装置１００においては、第１のローラー１１０の表面の摩擦係数のみを所定値に設定すればよく、第２のローラー１２０の表面の摩擦係数を所定値に設定することは不要である。
【０１１８】
本実施形態に係る選別装置１００は上記の構造に限定されるものではなく、種々の改変が可能である。
【０１１９】
本実施形態に係る選別装置１００においては、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０には１個の螺旋状の凸状体１１１、１２１が形成されているが、凸状体の数は１には限定されない。２または３個以上の螺旋状の凸状体を第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の表面に形成することが可能である。
【０１２０】
１個の螺旋状の凸状体１１１、１２１は第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０が１回転する毎に１個の異物１５０を１リード（第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の軸方向における隣接する凸状体１１１、１２１間の距離）の距離を移動させる。例えば、３個の凸状体１１１、１２１を設けた場合には、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０が１回転する毎に３個の異物１５０を１リードの距離を移動させることが可能になる。
【０１２１】
第１のローラー１１０と第２のローラー１２０とを結ぶ線が水平方向となす角度θとしては任意の角度を選定することができるが、好ましい範囲は５度以上かつ８５度以下、特に好ましい範囲は１５度以上かつ６０度以下である。
【０１２２】
本実施形態に係る選別装置１００においては、異物１５０と穀粒との混合物から異物１５０を第１の収容容器１４１に、穀粒を第２の収容容器１４２に収容しているが、第１の物乃至第Ｎ（Ｎは２以上の正の整数）の物が混合している混合物から第１の物（例えば、異物１５０）を第１の収容容器１４１に、第２乃至第Ｎの物を第２の収容容器１４２に収容することも可能である。数種類の異物が穀粒とともに混合している場合には、第１のローラー１１０の表面との間の摩擦係数が最も大きいものを対象として第１のローラー１１０の表面の摩擦係数を式（４）に従って設定することにより、その異物は第１の収容容器１４１内に落下し、他の異物は穀粒とともに第２の収容容器１４２内に落下するようにすることができる。
【０１２３】
本実施形態に係る選別装置１００においては、各摩擦係数Ｍ１及びＬ１が上式（４）及び（５）を満足するものである限りは、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の材質は任意である。
【０１２４】
例えば、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０としては、熱処理を施した鉄製のローラーの表面にメッキを施したもの、あるいは、熱処理を施した鉄製のローラーの表面にゴムまたは樹脂をコーティングしたものを用いることができる。
【０１２５】
また、本実施形態に係る選別装置１００においては、異物１５０を第１の収納容器１４１に、穀粒を第２の収納容器１４２に収納するようにしたが、これとは逆に、穀粒を第１の収納容器１４１に、異物１５０を第２の収納容器１４２に収納するようにすることも可能である。
【０１２６】
この場合には、上式の（４）及び（５）に代えて、次式が成り立つように、各摩擦係数Ｍ１及びＬ１を設定する。
【０１２７】
Ｌ１／（１＋Ｌ１）＞ｓｉｎ２θ１
Ｍ１／（１＋Ｍ１）＜ｓｉｎ２θ１
【０１２８】
（第二の実施形態）
第一の実施形態に係る選別装置１００においては、第１のローラー１１０の直径と第２のローラー１２０の直径は相互に等しく設定されているが、第１のローラー１１０の直径と第２のローラー１２０の直径を相互に異なる直径にすることも可能である。
【０１２９】
図６は本発明の第二の実施形態に係る選別装置２００の正面図（図３と同様の図）である。
【０１３０】
図６に示すように、第１のローラー１１０の直径を第２のローラー１２０の直径よりも大きく設定することができる。
【０１３１】
あるいは、図７に示すように、第１のローラー１１０の直径を第２のローラー１２０の直径よりも小さく設定することができる。
【０１３２】
本実施形態における角度θ、θ１及びθ２の相互間の関係は次のようになる。
【０１３３】
（Ｒ１＋Ｒ３）ｓｉｎ（θ１−θ）＝（Ｒ１＋Ｒ２）ｓｉｎ（θ＋θ２）
Ｒ１：第１のローラー１１０の半径
Ｒ２：第２のローラー１２０の半径
Ｒ３：異物１５０の半径
【０１３４】
第１のローラー１１０の直径と第２のローラー１２０の直径を相互に異なる直径にすることによって、選別装置２００の設計の自由度を上げることができる。
【０１３５】
（第三の実施形態）
図８は本発明の第三の実施形態に係る選別装置３００の正面図（図３と同様の図）である。
【０１３６】
本実施形態に係る選別装置３００は、第一の実施形態に係る選別装置１００と比較して、回転数制御器１３１を追加的に備えている。この点を除いて、本実施形態に係る選別装置３００は第一の実施形態に係る選別装置１００と同様の構造を有している。
【０１３７】
回転数制御器１３１は、螺旋状の凸状体１１１または１２１における螺旋の捻れ角に応じて、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の回転数を制御する。
【０１３８】
具体的には、回転数制御器１３１は螺旋状の凸状体１１１または１２１における螺旋の捻れ角が小さいほど、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の回転数が大きくなるように制御し、あるいは、螺旋状の凸状体１１１または１２１における螺旋の捻れ角が大きいほど、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の回転数が小さくなるように、制御を行う。
【０１３９】
発明者が行った実験によると、異物１５０と第１のローラー１１０の表面との間の摩擦係数が比較的大きい場合には、凸状体１１１の捻れ角は比較的小さい角度とすることができる。さらに、この場合、第１のローラー１１０の回転数も比較的大きくすることが可能である。
【０１４０】
逆に、異物１５０と第１のローラー１１０の表面との間の摩擦係数が比較的小さい場合には、凸状体１１１の捻れ角は比較的大きい角度とすることが望ましい。さらに、この場合、第１のローラー１１０の回転数も比較的小さくすることが好ましい。
【０１４１】
このような実験結果に基づいて、回転数制御器１３１は、凸状体１１１、１２１の捻れ角が小さいほど、第１のローラー１１０または第２のローラー１２０の回転数が大きくなるような制御を行い、逆に、凸状体１１１、１２１の捻れ角が大きい場合には、第１のローラー１１０または第２のローラー１２０の回転数が小さくなるような制御を行う。
【０１４２】
（第四の実施形態）
図９は、本発明の第四の実施形態に係る選別装置４００の側面図である。
【０１４３】
本実施形態に係る選別装置４００は、次の２つの点において、第一の実施形態に係る選別装置１００と構造的に相違している。
【０１４４】
第１の相違点は、第一の実施形態に係る選別装置１００とは異なり、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０に螺旋状の凸状体が形成されていない点である。
【０１４５】
第２の相違点は、本実施形態に係る選別装置４００には、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０を任意の角度に傾斜させる角度調節機構４１０が設けられている点である。
【０１４６】
すなわち、第一の実施形態に係る選別装置１００においては、一対の螺旋状の凸状体１１１、１２１が穀粒をフィードするフィード手段として機能していたのに対して、本実施形態に係る選別装置４００においては、角度調節機構４１０がフィード手段として機能する。
【０１４７】
図９に示すように、角度調節機構４１０は、モーター４１１と、一端がモーター４１１の駆動軸に回動自在に連結されているリンク部材４１２と、からなる。
【０１４８】
リンク４１２の他端は、ピボット４１３を介して、側壁板１４５Ａと回動自在に連結されている。
【０１４９】
また、他方の側壁板１４５Ｂもピボット４１４を介して回動自在にリンク部材４１５の一端に連結されており、リンク部材４１５の他端はピボット４１６を介して回動自在に床面に固定されている。
【０１５０】
第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０は、角度調節機構４１０により、側壁板１４５Ｂが下方になるように、傾斜した状態に維持されている。モーター４１１がリンク部材４１２を時計方向Ｓに回転させると、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の傾斜角度は大きくなり、逆に、モーター４１１がリンク部材４１２を反時計方向Ｒに回転させると、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の傾斜角度は小さくなる。
【０１５１】
第一の実施形態に係る選別装置１００においては、一対の螺旋状の凸状体１１１、１２１が穀粒を軸線方向Ｚにフィードするフィード手段を構成していたのに対して、本実施形態に係る選別装置４００においては、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０には凸状体１１１、１２１が形成されていないため、角度調節機構４１０がフィード手段を構成している。
【０１５２】
角度調節機構４１０により、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の軸線の傾斜角度を調節することにより、穀粒がフィードされる速度を任意に調節することができる。すなわち、異物１５０と穀粒との選別速度を任意の値に調節することが可能である。
【０１５３】
このように、本実施形態に係る選別装置４００によっても、第１の実施形態に係る選別装置１００と同様の効果を得ることができる。
【０１５４】
（第五の実施形態）
図１０は本発明の第五の実施形態に係る選別装置５００の概略図である。
【０１５５】
本実施形態に係る選別装置５００は、第一の実施形態に係る選別装置１００と比較して、第２のローラー１２０に代えて、第２のローラー５２０を用いるとともに、ローラー回転制御装置５３０を追加的に備えている。
【０１５６】
第一の実施形態における第２のローラー１２０は固定式のローラー（すなわち、一定位置に固定されているローラー）であるのに対して、本実施形態における第２のローラー５２０は第１のローラー１１０の中心１１１を中心として第１のローラー１１０の回りに回転可能に形成されている。
【０１５７】
ローラー回転制御装置５３０は第２のローラー５２０が第１のローラー１１０の回りに回転する際の回転方向及び回転量（回転角度）を制御する。すなわち、選別装置５００の運転者は、異物１５０の種類、第１のローラー１１０の表面と異物１５０との間の摩擦力の大小その他の要因に応じて、ローラー回転制御装置５３０を介して、第１のローラー１１０の中心１１１と第２のローラー５２０の中心とを結ぶ線が水平方向となす角度θを任意の角度に設定することが可能である。
【０１５８】
なお、例えば、角度θを５度以上かつ８５度以下に設定する場合には、角度θが５°≦θ≦８５°の範囲内にあるように、第２のローラー５２０の回転方向及び回転量を制限することも可能である。
【０１５９】
（第六の実施形態）
図１１は螺旋状の凸状体１１１、１２１の種々の断面形状を示す断面図である。
【０１６０】
螺旋状の凸状体１１１、１２１は、例えば、図１１（Ａ１）に示すように、三角形形状（特に、二等辺三角形）の断面、または、図１１（Ａ２）に示すように、半円形状の断面とすることができる。あるいは、図１１（Ａ３）に示すように、一定間隔毎に形成された矩形形状、または、図１１（Ａ４）に示すように、一定間隔毎に形成された台形形状の断面とすることができる。
【０１６１】
しかしながら、これらの断面形状の凸状体１１１、１２１には次のような欠点がある。
【０１６２】
図１１（Ａ１）に示す三角形形状の凸状体１１１、１２１、または、図１１（Ａ２）に示す半円形状の凸状体１１１、１２１に関しては、穀粒（異物１５０以外の物）をＺ方向に移動させる際に、図１１（Ｂ１）及び図１１（Ｂ２）に示すように、穀粒が凸状体１１１、１２１を乗り越えて隣接する谷に移動することがあった。
【０１６３】
また、図１１（Ａ３）に示す矩形形状、または、図１１（Ａ４）に示す台形形状の凸状体１１１、１２１に関しては、穀粒をＺ方向に移動させる際に、図１１（Ｂ３）及び図１１（Ｂ４）に示すように、穀粒が谷底の中で動いてしまうことがあった。
【０１６４】
このように、図１１（Ａ１）乃至図１１（Ａ４）に示す断面を有する凸状体１１１、１２１では、穀粒を安定的にＺ方向に移動させることがかなり困難であった。
【０１６５】
このため、本発明の第六の実施形態に係る選別装置においては、図１２に示す断面形状を有する螺旋状の凸状体１１１、１２１を採用する。
【０１６６】
図１２に示す断面形状を有する螺旋状の凸状体１１１、１２１は、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の軸線に垂直な垂直壁６０１と、垂直壁６０１の頂点から穀粒がフィードされる方向Ｚに向かって下方に傾斜する傾斜壁６０２と、を有している。
【０１６７】
図１２に示すように、傾斜壁６０２と垂直壁６０１とで構成される谷底に入った穀粒は垂直壁６０１を登ることは不可能であるので、図１１（Ａ１）及び図１１（Ａ２）に示す断面形状を有する凸状体１１１、１２１の場合とは異なり、穀粒が隣の谷底に移動することはない。さらに、傾斜壁６０２と垂直壁６０１とで構成される谷底に入った穀粒は、傾斜壁６０２と垂直壁６０１とで挟み込まれた状態になるため、図１１（Ａ３）及び図１１（Ａ４）に示す断面形状を有する凸状体１１１、１２１の場合とは異なり、穀粒が谷の中で動いてしまうこともない。
【０１６８】
このように、垂直壁６０１と傾斜壁６０２とからなる凸状体１１１、１２１を採用することにより、穀粒を安定的にＺ方向に移動させることが可能である。
【０１６９】
なお、垂直壁６０１と傾斜壁６０２とからなる凸状体１１１、１２１は第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の双方に採用しても良く、あるいは、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の何れか一方のみに採用してもよい。
【０１７０】
（第七の実施形態）
図１３は本発明の第七の実施形態に係る選別装置において使用する第２のローラー２２０の平面図である。
【０１７１】
本実施形態に係る選別装置は、第２のローラー１２０に代えて第２のローラー２２０及びこの第２のローラー２２０に対応する第１のローラー（図示せず）を使用する点を除いて、第四の実施形態に係る選別装置４００と同一の構造を有している。
【０１７２】
本実施形態における第２のローラー２２０は形状的には第四の実施形態における第２のローラー１２０と同一である。ただし、第四の実施形態における第２のローラー１２０とは異なり、本実施形態における第２のローラー２２０においては、長さ方向に均等に分割された６個の領域２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６の各表面の摩擦係数は相互に異なる値に設定されている。
【０１７３】
第２のローラー２２０に対応する第１のローラー（図示せず）も同様である。具体的には、第１のローラーも、第２のローラー２２０と同様に、長さ方向において均等に分割された６個の領域を備えており、第２のローラー２２０の６個の領域２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６の各々に対応する第１のローラーの各領域は第２のローラー２２０の各領域と同一の摩擦係数を有している。
【０１７４】
図１３に示すように、第２のローラー２２０が、軸線方向Ｚにおいて、第一領域２１１、第二領域２１２、第三領域２１３、第四領域２１４、第五領域２１５及び第六領域２１６を有しているものとした場合、各領域の表面の摩擦係数は軸線方向Ｚに沿って順に高くなるように設定されている。
【０１７５】
すなわち、第一領域２１１乃至第六領域２１６の各表面の摩擦係数をそれぞれＦ１乃至Ｆ６とすると、次式の関係が成り立つ。
【０１７６】
Ｆ１＜Ｆ２＜Ｆ３＜Ｆ４＜Ｆ５＜Ｆ６
【０１７７】
本実施形態における第２のローラー２２０及び第２のローラー２２０に対応する第１のローラーを使用することにより、複数種類の異物を同時に選別することが可能になる。
【０１７８】
すなわち、第２のローラー２２０または第１のローラーとの間の摩擦力が大きい異物から順に各領域において選別される。具体的には、第２のローラー２２０または第１のローラーとの間の摩擦力が最も大きい異物は最初の第一領域２１１において選別される。第２のローラー２２０または第１のローラーとの間の摩擦力が次に大きい異物は第二領域２１２において選別される。以下、同様に選別が行われ、第２のローラー２２０または第１のローラーとの間の摩擦力が最も小さい異物は最後の第六領域２１６において選別される。
【０１７９】
以上のように、本実施形態に係る選別装置のように、各領域毎に摩擦係数が異なる第２のローラー２２０及びそれに対応する第１のローラーを使用することにより、それぞれ摩擦係数が異なる複数の異物を一度に選別することが可能になる。
【０１８０】
なお、第一領域２１１乃至第六領域２１６の各表面の摩擦係数を異なるものにするためには、例えば、次のような手段を用いることができる。
【０１８１】
（１）第一領域２１１乃至第六領域２１６の表面に摩擦係数の異なる塗料を塗布する
（２）第一領域２１１乃至第六領域２１６の表面に摩擦係数の異なる素材をコーティングする
（３）第一領域２１１乃至第六領域２１６の表面に形成する摩擦係数向上用の凸状体または凹状体の配置密度を変える
（４）第一領域２１１乃至第六領域２１６の材質を変える
【０１８２】
なお、本実施形態における第一領域２１１乃至第六領域２１６の摩擦係数の設定の仕方は一例であり、他の設定の仕方を採用することも可能である。
【０１８３】
また、本実施形態における摩擦係数の設定は少なくとも高い位置にある第２のローラー２２０に対してのみ行えばよく、第１のローラーに対して行うことは必ずしも必要ではない。
【符号の説明】
【０１８４】
１００ 本発明の第一の実施形態に係る選別装置
１１０ 第１のローラー
１１１ 凸状体
１２０ 第２のローラー
１２１ 凸状体
１３０ モーター
１３１ 回転数制御器
１４１ 第１の収納容器
１４２ 第２の収納容器
１４３ ホッパー
１４４ ベアリング
１４５ 側壁
１５０ 異物
２００ 本発明の第二の実施形態に係る選別装置
３００ 本発明の第三の実施形態に係る選別装置
４００ 本発明の第四の実施形態に係る選別装置
４１０ 角度調節機構
４１１ モーター
４１２ リンク部材
５００ 本発明の第五の実施形態に係る選別装置
５２０ 第２のローラー
５３０ ローラー回転制御装置
６０１ 垂直壁
６０２ 傾斜壁
２２０ 第２のローラー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦力を利用した摩擦選別装置に関し、特に、粒状物（例えば、穀粒）中に混合している種々の微細な異物を除去する摩擦選別装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
食料品や医薬品その他種々の物品の原料となる穀類や植物種子（例えば、ゴマ、栗、玄米、粒胡椒、マスタードなど）には、それらの収穫時においては、一般に、種々の異物が混合する。例えば、小石、土粒、金属片、ガラス片、プラスチック片、茎葉片、毛髪、昆虫、小動物や昆虫の糞などである。
【０００３】
従来、これらの異物は、植物種子と異物との物性の相違に基づく選別により除去されてきた。例えば、大きさの相違に基づく粒径選別、比重の相違に基づく比重選別、磁性の有無に基づく磁力選別などである。
【０００４】
しかしながら、穀粒や植物種子に混合している異物の大きさが穀粒や植物種子の大きさと大差がなく、さらに、異物の比重が穀粒や植物種子の比重とそれほど変わらず、加えて、異物が磁性を有しないものであるような場合には、上記の粒径選別、比重選別及び磁力選別によっても、異物を除去することは不可能であった。
【０００５】
このような問題点を解決するため、本発明者は、そのような異物をも選別可能な選別装置を提案した（特開２００２−３０１４３７号公報）。
【０００６】
図１４は同公報に記載された選別装置１０を上方から見た場合の平面図、図１５は、図１４のＡ方向から見た場合の選別装置１０の側面図、図１６は、図１４のＢ方向から見た場合の選別装置１０の正面図である。
【０００７】
選別装置１０は、相互に混在している異物と穀粒との混合物から穀粒と異物とを選別する。
【０００８】
選別装置１０は、第１のローラー１２と、軸線が第１のローラー１２の軸線と平行であり、かつ、同一高さになるように配置された第２のローラー１４と、第１のローラー１２及び第２のローラー１４の下方に配置された第１の収納容器１６と、第１の収納容器１６に隣接して、第１のローラー１２及び第２のローラー１４の下方に配置された第２の収納容器１８と、第１のローラー１２及び第２のローラー１４の上方に配置されているホッパー２０と、を備えている。
【０００９】
第１のローラー１２と第２のローラー１４とは同一直径を有している。
【００１０】
第１のローラー１２及び第２のローラー１４にはそれぞれ一条の螺旋状の溝１２ａ、１４ａが形成されている。図１４に示すように、第１のローラー１２に形成された螺旋状の溝１２ａは第２のローラー１４の外周面に噛み合い、第２のローラー１４に形成された螺旋状の溝１４ａは第１のローラー１２の外周面に噛み合っている。
【００１１】
また、第１のローラー１２の外周面と第２のローラー１４に形成された螺旋状の溝溝１４ａとの間隙２２ａ及び第２のローラー１４の外周面と第１のローラー１２に形成された螺旋状の溝１２ａとの間隙２２ｂは、上述の穀粒及び異物の何れの直径よりも小さく設定されており、穀粒及び異物が間隙２２ａ、２２ｂから下方に落下することはない。
【００１２】
ホッパー２０の落下口２０ａは間隙２２ａ、２２ｂの上方に位置するように配置されている。
【００１３】
第１のローラー１２及び第２のローラー１４の両端はそれぞれベアリング２４で支持されており、各ベアリング２４は側壁２６に固定されている。
【００１４】
第１のローラー１２及び第２のローラー１４はモーター（図示せず）からの駆動力を受けて相互に反対方向に回転するようになっている。具体的には、第１のローラー１２及び第２のローラー１４は、それらを上方から見たときに、相互に離れ合う方向に回転する。すなわち、図１６に示すように、図１４のＢ方向から見た場合、第１のローラー１２は反時計方向Ｘに、第２のローラー１４は時計方向Ｙに回転する。
【００１５】
第１のローラー１２に形成された螺旋状の溝１２ａの表面の摩擦係数は、異物を摩擦力により溝１２ａの表面に付着させたまま、第１のローラー１２とともに回転させるように設定されている。
【００１６】
同様に、第２のローラー１４に形成された螺旋状の溝１４ａの表面の摩擦係数は、異物を摩擦力により溝１４ａの表面に付着させたまま、第２のローラー１４とともに回転させるように設定されている。
【００１７】
また、溝１２ａ及び溝１４ａの表面の摩擦係数は、穀粒が第１のローラー１２及び第２のローラー１４の何れにも付着することなく、溝１２ａまたは１４ａに沿って、第１及び第２のローラー１２、１４の回転に伴って、第１及び第２のローラー１２、１４の軸線方向Ｚにフィードされるように設定されている。
【００１８】
選別装置１０は以下のように作動する。
【００１９】
異物と穀粒とが混合している混合物をホッパー２０に投入すると、混合物は落下口２０ａから下方に落下し、間隙２２ａ及び２２ｂの何れかに乗った状態になる。
【００２０】
間隙２２ａ上に落下した混合物のうち、異物は、第２のローラー１４に形成された螺旋状の溝１４ａの表面との間の摩擦力により、溝１４ａの表面に付着したまま、第２のローラー１４とともに時計方向Ｙに回転し、第２のローラー１４の外側から第１の収納容器１６の内部に落下する。
【００２１】
同様に、間隙２２ｂ上に落下した混合物のうち、異物は、第１のローラー１２に形成された螺旋状の溝１２ａの表面との間の摩擦力により、溝１２ａの表面に付着したまま、第１のローラー１２とともに反時計方向Ｘに回転し、第１のローラー１２の外側から第１の収納容器１６の内部に落下する。
【００２２】
一方、間隙２２ａ及び間隙２２ｂ上に落下した混合物のうち、穀粒は、第１のローラー１２及び第２のローラー１４に付着して第１のローラー１２及び第２のローラー１４とともに回転することはなく、第１及び第２のローラー１２、１４の回転に伴って、第１のローラー１２または第２のローラー１４に形成された螺旋状の溝１２ａまたは１４ａに沿って、滑りながら、あるいは、転がりながら、第１及び第２のローラー１２、１４の軸線方向Ｚ（図１４参照）に移動する。
【００２３】
穀粒は、螺旋状の溝１２ａまたは１４ａが途切れた時点において、下方に落下し、第２の収納容器１８の内部に収納される。
【００２４】
以上のように、選別装置１０においては、異物と穀粒とが混合している混合物のうち、異物は、摩擦力により、第１のローラー１２または第２のローラー１４に付着した状態のまま、第１のローラー１２または第２のローラー１４とともに回転し、第１のローラー１２または第２のローラー１４の外側に落下し、第１の収納容器１６に収納される。
【００２５】
一方、穀粒は、第１のローラー１２または第２のローラー１４に形成された螺旋状の溝１２ａまたは１４ａに沿って、第１のローラー１２または第２のローラー１４の軸線方向Ｚにフィードされ、最終的には、第２の収納容器１８に収納される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２６】
【特許文献１】特開２００２−３０１４３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
上述のように、選別装置１０を用いることにより、穀粒と異物との混合物を穀粒と異物とに選別することが可能である。
【００２８】
しかしながら、選別装置１０には次のような問題点があった。
【００２９】
第一の問題点は、異物の中には、そのサイズまたは形状によっては、選別できないものがあるという点である。
【００３０】
異物は、理論的には、第１のローラー１２または第２のローラー１４に付着したまま回転し、第１のローラー１２または第２のローラー１４の外側に落下し、第１の収納容器１６に収納されるが、異物の中には、そのサイズまたは形状によって、間隙２２ａまたは２２ｂの上に乗ったときに第１のローラー１２及び第２のローラー１４との間の摩擦力が釣り合ってしまうため、間隙２２ａまたは２２ｂの上で転がり続けるものがあった。このような異物は第１のローラー１２または第２のローラー１４に付着することなく、間隙２２ａまたは２２ｂの上に乗ったまま回転を続け、第１の収納容器１６に落下せず、選別が行われない。
【００３１】
第二の問題点は、選別装置１０では微細な異物に対応することが困難であるという点である。
【００３２】
異物が微細なものである場合には、第１のローラー１２及び第２のローラー１４の直径が大きいと効率的に選別できないことがある。このため、異物が小さいものである場合には、異物の大きさに応じて、第１のローラー１２及び第２のローラー１４の直径を小さくする必要がある。
【００３３】
しかしながら、ローラーやベアリングの製造加工技術には限度があるため、微細な異物に対応する小径のローラーあるいはそのようなローラーを支持するベアリング２４を作成することは極めて困難であるか、あるいは、ほぼ不可能である。このため、微細な異物を選別することは理論的には可能であっても、現在の製造加工技術では、そのような微細な異物を選別可能な選別装置を作成することは極めて困難であった。
【００３４】
本発明は、以上のような従来の選別装置１０における問題点に鑑みてなされたものであり、穀粒と異物との混合物中の全ての異物を選別することができ、さらに、微細な異物であっても選別することを可能にする選別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】
【００３５】
この目的を達成するため、本発明は、第１の物乃至第Ｎ（Ｎは２以上の正の整数）の物が混合している混合物から前記第１の物のみを選別する選別装置であって、第１のローラーと、第２のローラーと、前記第１のローラー及び前記第２のローラーを回転させる駆動手段と、フィード手段と、を備え、前記第１のローラーは前記第２のローラーと軸線が相互に平行になるように配置されており、前記第１のローラーの外周面と前記第２のローラーの外周面との間の間隙は前記第１の物乃至前記第Ｎの物の何れの外径よりも小さく設定されており、前記駆動手段は、前記第１のローラー及び前記第２のローラーを相互に反対方向に、かつ、前記第１のローラー及び前記第２のローラーを上方から見たときに相互に離れ合う方向に回転させ、前記フィード手段は前記第１の物以外の物を前記第１のローラー及び前記第２のローラーの軸線方向にフィードするものである選別装置において、前記第２のローラーは前記第１のローラーより軸線が高い位置にあるように配置され、前記第１のローラーの表面の摩擦係数は、前記第１の物を摩擦力により前記第１のローラーの表面に付着させたまま、前記第１のローラーとともに回転させることが可能であるように設定されていることを特徴とする選別装置を提供する。
【００３６】
本発明に係る選別装置においては、前記第１のローラーの表面と前記第１の物との間の摩擦係数をＭ１、前記第１のローラーの中心と前記第１の物の中心とを結ぶ線が水平線に対してなす角度をθ１とすると、
Ｍ１／（１＋Ｍ１）＞ｓｉｎ２θ１
に設定されていることが好ましい。
【００３７】
本発明に係る選別装置においては、前記第１のローラーの中心と前記第２のローラーの中心とを結ぶ線が水平方向となす角度は５度以上８５度以下、特に、１５度以上６０度以下であることが好ましい。
【００３８】
本発明に係る選別装置においては、前記フィード手段は、前記第１のローラー及び前記第２のローラーの表面に形成された少なくとも一つの螺旋状の凸状体からなることが好ましい。
【００３９】
本発明に係る選別装置においては、前記第１のローラーに形成された前記凸状体及び前記第２のローラーに形成された前記凸状体の少なくとも何れか一方は、前記第１のローラー及び前記第２のローラーの軸線に垂直な垂直壁と、前記垂直壁の頂点から前記第１の物以外の物がフィードされる方向に向かって下方に傾斜する傾斜壁と、を有するものであることが好ましい。
【００４０】
本発明に係る選別装置においては、前記第１のローラー及び前記第２のローラーの回転数を制御する回転数制御手段を備えており、前記回転数制御手段は、前記凸状体の捻れ角に応じて、前記第１のローラー及び前記第２のローラーの回転数を制御するものであることが好ましい。
【００４１】
本発明に係る選別装置においては、前記回転数制御手段は、前記捻れ角が小さいほど、前記回転数が大きくなるように制御することが好ましい。
【００４２】
本発明に係る選別装置においては、前記フィード手段は前記第１のローラー及び前記第２のローラーの軸線の傾斜角度を調節する角度調節機構からなり、前記角度調節機構は、前記第１のローラー及び前記第２のローラーの軸線が、前記第１の物以外の物が進行する方向に向かって鉛直面内において下方に傾斜するように、前記第１のローラー及び前記第２のローラーを傾斜させるものであることが好ましい。
【００４３】
本発明に係る選別装置においては、前記第１のローラー及び前記第２のローラーは相互に異なる直径を有するものであることが好ましい。
【００４４】
本発明に係る選別装置においては、前記第２のローラーは前記第１のローラーの中心を中心として前記第１のローラーの回りに回転可能に形成されており、本発明に係る選別装置は前記第２のローラーの回転方向及び回転量を制御するローラー回転制御装置をさらに備えていることが好ましい。
【００４５】
本発明に係る選別装置においては、前記第１のローラー及び前記第２のローラーのうち少なくとも前記第２のローラーはそれらの軸線方向において複数の領域からなり、前記領域の各々において表面の摩擦係数が異なるものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００４６】
本発明に係る選別装置によれば、次の効果を得ることができる。
【００４７】
第一に、異物が二つのローラーの中間において転がり続けることを防止することが可能である。
【００４８】
従来の選別装置１０においては、異物が間隙２２ａまたは２２ｂの上に乗ったときに第１のローラー１２及び第２のローラー１４との間の摩擦力が釣り合ってしまうため、間隙２２ａまたは２２ｂの上で転がり続け、このために、選別が行われないものがあった。
【００４９】
これに対して、本発明に係る選別装置によれば、第２のローラーは第１のローラーよりも上方に配置されているため、異物と第１のローラーの表面との間の摩擦力は異物と第２のローラーの表面との間の摩擦力よりも常に大きい。従って、異物と二つのローラーとの間の摩擦力が釣り合うことはなく、ひいては、異物が二つのローラーの中間において転がり続けることもない。異物は常に第１のローラーに付着して第１のローラーとともに回転し、下方に落下する。すなわち、確実に異物を選別することができる。
【００５０】
第二に、微細な異物にも対応することが可能である。
【００５１】
従来の選別装置１０においては、異物が小さいものである場合には、異物の大きさに応じて、第１のローラー１２及び第２のローラー１４の直径を小さくする必要があったが、加工技術上の問題により、ローラーの小径化には限度があった。
【００５２】
これに対して、本発明に係る選別装置によれば、ローラー（特に、第１のローラー）の直径にかかわりなく、微細な異物をも選別することが可能である。すなわち、異物の大きさに応じてローラーを小径化する必要はなく、任意の直径のローラーを使用することが可能である。
【００５３】
第三に、第１のローラーの表面の摩擦係数のみを設定すれば足りる。
【００５４】
従来の選別装置１０においては、第１のローラー１２及び第２のローラー１４の双方の表面の摩擦係数を所定値に設定することが必要であった。
【００５５】
これに対して、本発明に係る選別装置においては、第１のローラーの表面の摩擦係数のみを所定値に設定すればよく、第２のローラーの表面の摩擦係数を所定値に設定することは不要である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る選別装置を上方から見た場合の平面図である。
【図２】図１のＡ方向から見た場合の本発明の第一の実施形態に係る選別装置の側面図である。
【図３】図１のＢ方向から見た場合の本発明の第一の実施形態に係る選別装置の正面図である。
【図４】本発明の第一の実施形態に係る選別装置の作動原理を説明するための概略図である。
【図５】本発明の第一の実施形態に係る選別装置の作動原理を説明するための概略図である。
【図６】本発明の第二の実施形態に係る選別装置の正面図（図３と同様の図）である。
【図７】本発明の第二の実施形態に係る選別装置の正面図（図３と同様の図）である。
【図８】本発明の第三の実施形態に係る選別装置の正面図（図３と同様の図）である。
【図９】本発明の第四の実施形態に係る選別装置の側面図である。
【図１０】本発明の第五の実施形態に係る選別装置の概略図である。
【図１１】螺旋状の凸状体の種々の断面形状を示す断面図である。
【図１２】本発明の第六の実施形態に係る選別装置において用いられる螺旋状の凸状体の断面図である。
【図１３】本発明の第七の実施形態に係る選別装置において使用する第２のローラーの平面図である。
【図１４】従来の選別装置を上方から見た場合の平面図である。
【図１５】図１４のＡ方向から見た場合の選別装置の側面図である。
【図１６】図１４のＢ方向から見た場合の選別装置の正面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
（第一の実施形態）
図１は本発明の第一の実施形態に係る選別装置１００を上方から見た場合の平面図、図２は図１のＡ方向から見た場合の選別装置１００の側面図、図３は図１のＢ方向から見た場合の選別装置１００の正面図である。
【００５８】
本実施形態に係る選別装置１００は、穀粒と穀粒中に混在している異物との混合物から穀粒と異物とを選別する、換言すれば、異物を除去するものである。
【００５９】
本実施形態に係る選別装置１００は、第１のローラー１１０と、第２のローラー１２０と、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０を回転させる駆動手段としてのモーター１３０と、から構成されている。
【００６０】
第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０は、例えば、金属、プラスチック、ゴムなどの材質からつくることができる。
【００６１】
第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の下方には第１の収納容器１４１が配置されており、穀粒の進行方向すなわち穀粒がフィードされる方向（図１のＺ方向）の下流側には、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の下方において、第１の収納容器１４１に隣接して第２の収納容器１４２が配置されている。
【００６２】
さらに、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の上方には、ホッパー１４３が配置されている（図２及び図３参照）
第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０はそれらの軸線が相互に平行になるように配置されているとともに、第２のローラー１２０は第１のローラー１１０より軸線が高い位置にあるように配置されている。
【００６３】
第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の表面にはそれぞれ一個の螺旋状の凸状体１１１、１２１が形成されている。
【００６４】
第１のローラー１１０と第２のローラー１２０とは同一直径を有している。
【００６５】
さらに、第１のローラー１１０に形成された螺旋状の凸状体１１１の高さ（第１のローラー１１０の直径方向における第１のローラー１１０の表面からの長さ）と第２のローラー１２０に形成された螺旋状の凸状体１２１の高さとは相互に等しく設定されている。
【００６６】
このため、図１に示すように、第１のローラー１１０に形成された螺旋状の凸状体１１１と第２のローラー１２０に形成された螺旋状の凸状体１２１とは相互に噛み合っている状態にある。すなわち、図１に示すように、第１のローラー１１０に形成された螺旋状の凸状体１１１は第２のローラー１２０の外周面に噛み合い、第２のローラー１２０に形成された螺旋状の凸状体１２１は第１のローラー１１０の外周面に噛み合っている。
【００６７】
後述するように、これら一組の螺旋状の凸状体１１１、１２１が穀粒をＺ方向にフィードするフィード手段を構成している。
【００６８】
第１のローラー１１０に形成された螺旋状の凸状体１１１と第２のローラー１２０の外周面との間隙１２２ａ及び第２のローラー１２０に形成された螺旋状の凸状体１２１と第１のローラー１１０の外周面との間隙１２２ｂは穀粒及び異物の何れの直径よりも小さく設定されている。すなわち、穀粒及び異物が間隙１２２ａ、１２２ｂから下方に落下することはない。
【００６９】
ホッパー１４３の落下口１４３ａは間隙１２２ａ、１２２ｂの上方に位置するように配置されている。
【００７０】
第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の両端はそれぞれベアリング１４４で支持されており、各ベアリング１４４は、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の軸線に直交し、かつ、相互に平行な一対の側壁１４５の各々に固定されている。
【００７１】
モーター１３０は、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０を相互に反対方向に回転させる。具体的には、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０は、それらを上方から見たときに、相互に離れ合う方向に回転する。すなわち、図３に示すように、図１のＢ方向から見た場合、モーター１３０は、第１のローラー１１０を反時計方向Ｘに、第２のローラー１２０を時計方向Ｙに回転させる。
【００７２】
第１のローラー１１０の表面の摩擦係数は、異物を摩擦力により第１のローラー１１０の表面に付着させたまま、第１のローラー１１０とともに回転させることが可能であるように設定されている。
【００７３】
また、第１のローラー１１０の表面の摩擦係数は、穀粒が第１のローラー１１０の表面に付着することなく、一対の螺旋状の凸状体１１１、１２１の作用によって、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の回転に伴って、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の軸線方向Ｚにフィードされるように設定されている。
【００７４】
以下、第１のローラー１１０の表面の摩擦係数の設定方法について説明する。
【００７５】
図４は、第１のローラー１１０の表面と第２のローラー１２０に形成されている凸状体１２１との間に形成されている間隙１２２ｂ上に異物１５０が載っている状態を示す概略図である。
【００７６】
第１のローラー１１０の中心と第２のローラー１２０の中心とを結ぶ線が水平方向となす角度をθ、第１のローラー１１０の中心と異物１５０の中心とを結ぶ線が水平方向となす角度をθ１（θ１＞θ）、第２のローラー１２０の中心と異物１５０の中心とを結ぶ線が水平方向となす角度をθ２とする。
【００７７】
第１のローラー１１０の半径及び第２のローラー１２０の半径をＲ、異物１５０の半径をＲａとする。異物１５０の半径Ｒａとしては、例えば、異物１５０の平均半径を選択する。
【００７８】
図４に示すように、異物１５０には次の５つの力が作用している。
（１）異物１５０それ自体の重力Ｗ
（２）第１のローラー１１０から異物１５０に作用する垂直抗力Ｎ１
（３）第１のローラー１１０の表面と異物１５０との間に作用する摩擦力Ｆ１
（４）第２のローラー１２０から異物１５０に作用する垂直抗力Ｎ２
（５）第２のローラー１２０の表面と異物１５０との間に作用する摩擦力Ｆ２
【００７９】
図５は、異物１５０が第１のローラー１１０の表面に付着したまま第１のローラー１１０とともに回転を開始し、第２のローラー１２０の表面から離れた瞬間の状態を示す。
【００８０】
この状態においては、異物１５０が第２のローラー１２０から離れてしまったため、垂直抗力Ｎ２及び摩擦力Ｆ２はもはや異物１５０には作用しない。従って、図５に示すように、異物１５０に作用する力は次の３つとなる。
（１）異物１５０それ自体の重力Ｗ
（２）第１のローラー１１０から異物１５０に作用する垂直抗力Ｎ１
（３）第１のローラー１１０の表面と異物１５０との間に作用する摩擦力Ｆ１
【００８１】
摩擦力Ｆ１が作用する方向における垂直抗力Ｎ１の成分はゼロであるので、摩擦力Ｆ１が作用する方向において異物１５０に作用している力は、反時計方向Ｘ向きの摩擦力Ｆ１と時計方向Ｙ向きのＷｓｉｎθ１の２つである。
【００８２】
従って、異物１５０が第１のローラー１１０に付着して第１のローラー１１０とともに反時計方向Ｘに回転するための条件は次のようになる。
【００８３】
Ｆ１＞Ｗｓｉｎθ１ （１）
【００８４】
ここで、第１のローラー１１０と異物１５０との間の摩擦係数をＭ１、第１のローラー１１０と穀粒（図４及び図５には図示せず）との間の摩擦係数をＬ１とすると、摩擦力Ｆ１は次のように表される。
【００８５】
Ｆ１＝Ｍ１×Ｎ１ （２）
【００８６】
また、図５に示した状態の鉛直方向における力のつりあいから次の式が成り立つ。
【００８７】
（Ｒ１＋Ｎ１）ｓｉｎθ１＝Ｗ （３）
【００８８】
式（２）及び（３）を（１）の条件式に代入すると、次式を得る。
【００８９】
Ｍ１／（１＋Ｍ１）＞ｓｉｎ２θ１ （４）
【００９０】
この（４）式が、異物１５０が第１のローラー１１０に付着し、第１のローラー１１０とともに回転する条件を示す。
【００９１】
なお、角度θ、θ１及びθ２の相互間の関係は次のようになる。
【００９２】
第１のローラー１１０の中心、第２のローラー１２０の中心及び異物１５０の中心を結ぶことにより画定される三角形は二等辺三角形であるので、
θ１−θ＝θ２＋θ
となる。すなわち、
（θ１−θ２）／２＝θ
【００９３】
なお、異物１５０の各々の大きさにそれほど大きな差異はないので、角度θ１及びθ２は、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の直径及び角度θが決まれば、ほぼ一義的に決まる。すなわち、定数として扱うことが可能である。
【００９４】
一方、穀粒は、第１のローラー１１０に付着する必要はないので、上式（４）を導き出した過程と同様に考えて、以下の条件を満たせばよい。
【００９５】
Ｌ１／（１＋Ｌ１）＜ｓｉｎ２θ１ （５）
【００９６】
以上のように、式（４）及び（５）が成り立つように、角度θ１に対して摩擦係数Ｍ１及びＬ１を設定することにより、異物１５０のみが第１のローラー１１０に付着した状態で第１のローラー１１０とともに回転し、第１のローラー１１０の外側に落下する。
【００９７】
一方、穀粒は第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の何れにも付着することなく、第１及び第２のローラー１１０、１２０の回転に伴って、フィード手段としての一対の凸状体１１１、１２１によって、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の軸線方向Ｚにフィードされる。
【００９８】
上述のような構造を有する本実施形態に係る選別装置１００は以下のように動作する。
【００９９】
先ず、異物１５０と穀粒とが混合している混合物をホッパー１４３に投入する。ホッパー１４３に投入された混合物は落下口１４３ａから下方に落下する。
【０１００】
落下口１４３ａは、第１のローラー１１０と第２のローラー１２０との間に形成されている間隙１２２ａ及び１２２ｂに向けられているため、落下口１４３ａから落下した混合物は間隙１２２ａ及び１２２ｂに乗った状態になる。
【０１０１】
第１のローラー１１０と異物１５０との間の摩擦係数Ｍ１、第１のローラー１１０と穀粒との間の摩擦係数Ｌ１は上述の式（４）及び（５）が成り立つように設定されている。
【０１０２】
このため、間隙１２２ｂ上に落下した混合物のうち、異物１５０は、第１のローラー１１０の表面との間の摩擦力により、第１のローラー１１０の表面に付着したまま、第１のローラー１１０とともに反時計方向Ｘに回転し、第１のローラー１１０の外側から第１の収納容器１４１の内部に落下する。
【０１０３】
間隙１２２ａ上に落下した混合物のうち、異物１５０は、フィード手段としての一対の凸状体１１１、１２１により、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の軸方向（Ｚ方向）にフィードされ、間隙１２２ａに隣接する間隙１２２ｂに到達する。以後、間隙１２２ｂ上に落下した異物１５０と同様に第１のローラー１１０の外側から第１の収納容器１４１の内部に落下する。
【０１０４】
一方、間隙１２２ａ及び間隙１２２ｂ上に落下した混合物のうち、穀粒は、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０に付着して第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０とともに回転することはなく、第１及び第２のローラー１１０、１２０の回転に伴って、フィード手段としての一対の凸状体１１１、１２１により、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の軸方向（Ｚ方向）にフィードされる。
【０１０５】
穀粒は、一対の凸状体１１１、１２１が途切れた時点において、下方に落下し、第２の収納容器１４２の内部に収納される。
【０１０６】
以上のように、本実施形態に係る選別装置１００においては、異物１５０と穀粒とが混合している混合物のうち、異物１５０は、摩擦力により、第１のローラー１１０に付着した状態のまま、第１のローラー１１０とともに回転し、第１のローラー１１０の外側に落下し、第１の収納容器１４１に収納される。
【０１０７】
一方、穀粒は、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０に形成された一対の凸状体１１１、１２１に沿って、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の軸線方向Ｚにフィードされ、最終的には、第２の収納容器１４２に収納される。
【０１０８】
このように、本実施形態に係る選別装置１００によれば、以下の効果を奏する。
【０１０９】
第一に、異物が二つのローラーの中間において転がり続けることを防止することが可能である。
【０１１０】
従来の選別装置１０においては、異物が間隙２２ａまたは２２ｂの上に乗ったときに第１のローラー１２及び第２のローラー１４との間の摩擦力が釣り合ってしまうため、間隙２２ａまたは２２ｂの上で転がり続けるものがあった。このような異物は第１のローラー１２または第２のローラー１４に付着することがないため、第１の収納容器１６に落下せず、選別が行われない。
【０１１１】
これに対して、本実施形態に係る選別装置１００によれば、第２のローラー１２０は第１のローラー１１０よりも上方に配置されているため、異物１５０と第１のローラー１１０の表面との間の摩擦力は異物１５０と第２のローラー１２０の表面との間の摩擦力よりも常に大きい。従って、異物と二つのローラーとの間の摩擦力が釣り合うことはなく、ひいては、異物が二つのローラーの中間において転がり続けることもない。異物は常に第１のローラー１１０に付着して第１のローラー１１０とともに回転し、第一の収容容器１４１内に落下する。
【０１１２】
第二に、微細な異物にも対応することが可能である。
【０１１３】
従来の選別装置１０においては、異物が小さいものである場合には、異物の大きさに応じて、第１のローラー１２及び第２のローラー１４の直径を小さくする必要があったが、加工技術上の問題により、ローラーの小径化には限度があった。
【０１１４】
これに対して、本実施形態に係る選別装置１００によれば、ローラー（特に、第１のローラー１１０）の直径にかかわりなく、微細な異物をも選別することが可能である。すなわち、異物の大きさに応じてローラーを小径化する必要はなく、任意の直径のローラーを使用することが可能である。
【０１１５】
第三に、第１のローラー１１０の表面の摩擦係数のみを設定すれば足りる。
【０１１６】
従来の選別装置１０においては、第１のローラー１２及び第２のローラー１４の双方の表面の摩擦係数を所定値に設定することが必要であった。
【０１１７】
これに対して、本実施形態に係る選別装置１００においては、第１のローラー１１０の表面の摩擦係数のみを所定値に設定すればよく、第２のローラー１２０の表面の摩擦係数を所定値に設定することは不要である。
【０１１８】
本実施形態に係る選別装置１００は上記の構造に限定されるものではなく、種々の改変が可能である。
【０１１９】
本実施形態に係る選別装置１００においては、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０には１個の螺旋状の凸状体１１１、１２１が形成されているが、凸状体の数は１には限定されない。２または３個以上の螺旋状の凸状体を第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の表面に形成することが可能である。
【０１２０】
１個の螺旋状の凸状体１１１、１２１は第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０が１回転する毎に１個の異物１５０を１リード（第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の軸方向における隣接する凸状体１１１、１２１間の距離）の距離を移動させる。例えば、３個の凸状体１１１、１２１を設けた場合には、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０が１回転する毎に３個の異物１５０を１リードの距離を移動させることが可能になる。
【０１２１】
第１のローラー１１０と第２のローラー１２０とを結ぶ線が水平方向となす角度θとしては任意の角度を選定することができるが、好ましい範囲は５度以上かつ８５度以下、特に好ましい範囲は１５度以上かつ６０度以下である。
【０１２２】
本実施形態に係る選別装置１００においては、異物１５０と穀粒との混合物から異物１５０を第１の収容容器１４１に、穀粒を第２の収容容器１４２に収容しているが、第１の物乃至第Ｎ（Ｎは２以上の正の整数）の物が混合している混合物から第１の物（例えば、異物１５０）を第１の収容容器１４１に、第２乃至第Ｎの物を第２の収容容器１４２に収容することも可能である。数種類の異物が穀粒とともに混合している場合には、第１のローラー１１０の表面との間の摩擦係数が最も大きいものを対象として第１のローラー１１０の表面の摩擦係数を式（４）に従って設定することにより、その異物は第１の収容容器１４１内に落下し、他の異物は穀粒とともに第２の収容容器１４２内に落下するようにすることができる。
【０１２３】
本実施形態に係る選別装置１００においては、各摩擦係数Ｍ１及びＬ１が上式（４）及び（５）を満足するものである限りは、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の材質は任意である。
【０１２４】
例えば、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０としては、熱処理を施した鉄製のローラーの表面にメッキを施したもの、あるいは、熱処理を施した鉄製のローラーの表面にゴムまたは樹脂をコーティングしたものを用いることができる。
【０１２５】
また、本実施形態に係る選別装置１００においては、異物１５０を第１の収納容器１４１に、穀粒を第２の収納容器１４２に収納するようにしたが、これとは逆に、穀粒を第１の収納容器１４１に、異物１５０を第２の収納容器１４２に収納するようにすることも可能である。
【０１２６】
この場合には、上式の（４）及び（５）に代えて、次式が成り立つように、各摩擦係数Ｍ１及びＬ１を設定する。
【０１２７】
Ｌ１／（１＋Ｌ１）＞ｓｉｎ２θ１
Ｍ１／（１＋Ｍ１）＜ｓｉｎ２θ１
【０１２８】
（第二の実施形態）
第一の実施形態に係る選別装置１００においては、第１のローラー１１０の直径と第２のローラー１２０の直径は相互に等しく設定されているが、第１のローラー１１０の直径と第２のローラー１２０の直径を相互に異なる直径にすることも可能である。
【０１２９】
図６は本発明の第二の実施形態に係る選別装置２００の正面図（図３と同様の図）である。
【０１３０】
図６に示すように、第１のローラー１１０の直径を第２のローラー１２０の直径よりも大きく設定することができる。
【０１３１】
あるいは、図７に示すように、第１のローラー１１０の直径を第２のローラー１２０の直径よりも小さく設定することができる。
【０１３２】
本実施形態における角度θ、θ１及びθ２の相互間の関係は次のようになる。
【０１３３】
（Ｒ１＋Ｒ３）ｓｉｎ（θ１−θ）＝（Ｒ１＋Ｒ２）ｓｉｎ（θ＋θ２）
Ｒ１：第１のローラー１１０の半径
Ｒ２：第２のローラー１２０の半径
Ｒ３：異物１５０の半径
【０１３４】
第１のローラー１１０の直径と第２のローラー１２０の直径を相互に異なる直径にすることによって、選別装置２００の設計の自由度を上げることができる。
【０１３５】
（第三の実施形態）
図８は本発明の第三の実施形態に係る選別装置３００の正面図（図３と同様の図）である。
【０１３６】
本実施形態に係る選別装置３００は、第一の実施形態に係る選別装置１００と比較して、回転数制御器１３１を追加的に備えている。この点を除いて、本実施形態に係る選別装置３００は第一の実施形態に係る選別装置１００と同様の構造を有している。
【０１３７】
回転数制御器１３１は、螺旋状の凸状体１１１または１２１における螺旋の捻れ角に応じて、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の回転数を制御する。
【０１３８】
具体的には、回転数制御器１３１は螺旋状の凸状体１１１または１２１における螺旋の捻れ角が小さいほど、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の回転数が大きくなるように制御し、あるいは、螺旋状の凸状体１１１または１２１における螺旋の捻れ角が大きいほど、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の回転数が小さくなるように、制御を行う。
【０１３９】
発明者が行った実験によると、異物１５０と第１のローラー１１０の表面との間の摩擦係数が比較的大きい場合には、凸状体１１１の捻れ角は比較的小さい角度とすることができる。さらに、この場合、第１のローラー１１０の回転数も比較的大きくすることが可能である。
【０１４０】
逆に、異物１５０と第１のローラー１１０の表面との間の摩擦係数が比較的小さい場合には、凸状体１１１の捻れ角は比較的大きい角度とすることが望ましい。さらに、この場合、第１のローラー１１０の回転数も比較的小さくすることが好ましい。
【０１４１】
このような実験結果に基づいて、回転数制御器１３１は、凸状体１１１、１２１の捻れ角が小さいほど、第１のローラー１１０または第２のローラー１２０の回転数が大きくなるような制御を行い、逆に、凸状体１１１、１２１の捻れ角が大きい場合には、第１のローラー１１０または第２のローラー１２０の回転数が小さくなるような制御を行う。
【０１４２】
（第四の実施形態）
図９は、本発明の第四の実施形態に係る選別装置４００の側面図である。
【０１４３】
本実施形態に係る選別装置４００は、次の２つの点において、第一の実施形態に係る選別装置１００と構造的に相違している。
【０１４４】
第１の相違点は、第一の実施形態に係る選別装置１００とは異なり、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０に螺旋状の凸状体が形成されていない点である。
【０１４５】
第２の相違点は、本実施形態に係る選別装置４００には、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０を任意の角度に傾斜させる角度調節機構４１０が設けられている点である。
【０１４６】
すなわち、第一の実施形態に係る選別装置１００においては、一対の螺旋状の凸状体１１１、１２１が穀粒をフィードするフィード手段として機能していたのに対して、本実施形態に係る選別装置４００においては、角度調節機構４１０がフィード手段として機能する。
【０１４７】
図９に示すように、角度調節機構４１０は、モーター４１１と、一端がモーター４１１の駆動軸に回動自在に連結されているリンク部材４１２と、からなる。
【０１４８】
リンク４１２の他端は、ピボット４１３を介して、側壁板１４５Ａと回動自在に連結されている。
【０１４９】
また、他方の側壁板１４５Ｂもピボット４１４を介して回動自在にリンク部材４１５の一端に連結されており、リンク部材４１５の他端はピボット４１６を介して回動自在に床面に固定されている。
【０１５０】
第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０は、角度調節機構４１０により、側壁板１４５Ｂが下方になるように、傾斜した状態に維持されている。モーター４１１がリンク部材４１２を時計方向Ｓに回転させると、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の傾斜角度は大きくなり、逆に、モーター４１１がリンク部材４１２を反時計方向Ｒに回転させると、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の傾斜角度は小さくなる。
【０１５１】
第一の実施形態に係る選別装置１００においては、一対の螺旋状の凸状体１１１、１２１が穀粒を軸線方向Ｚにフィードするフィード手段を構成していたのに対して、本実施形態に係る選別装置４００においては、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０には凸状体１１１、１２１が形成されていないため、角度調節機構４１０がフィード手段を構成している。
【０１５２】
角度調節機構４１０により、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の軸線の傾斜角度を調節することにより、穀粒がフィードされる速度を任意に調節することができる。すなわち、異物１５０と穀粒との選別速度を任意の値に調節することが可能である。
【０１５３】
このように、本実施形態に係る選別装置４００によっても、第１の実施形態に係る選別装置１００と同様の効果を得ることができる。
【０１５４】
（第五の実施形態）
図１０は本発明の第五の実施形態に係る選別装置５００の概略図である。
【０１５５】
本実施形態に係る選別装置５００は、第一の実施形態に係る選別装置１００と比較して、第２のローラー１２０に代えて、第２のローラー５２０を用いるとともに、ローラー回転制御装置５３０を追加的に備えている。
【０１５６】
第一の実施形態における第２のローラー１２０は固定式のローラー（すなわち、一定位置に固定されているローラー）であるのに対して、本実施形態における第２のローラー５２０は第１のローラー１１０の中心１１１を中心として第１のローラー１１０の回りに回転可能に形成されている。
【０１５７】
ローラー回転制御装置５３０は第２のローラー５２０が第１のローラー１１０の回りに回転する際の回転方向及び回転量（回転角度）を制御する。すなわち、選別装置５００の運転者は、異物１５０の種類、第１のローラー１１０の表面と異物１５０との間の摩擦力の大小その他の要因に応じて、ローラー回転制御装置５３０を介して、第１のローラー１１０の中心１１１と第２のローラー５２０の中心とを結ぶ線が水平方向となす角度θを任意の角度に設定することが可能である。
【０１５８】
なお、例えば、角度θを５度以上かつ８５度以下に設定する場合には、角度θが５°≦θ≦８５°の範囲内にあるように、第２のローラー５２０の回転方向及び回転量を制限することも可能である。
【０１５９】
（第六の実施形態）
図１１は螺旋状の凸状体１１１、１２１の種々の断面形状を示す断面図である。
【０１６０】
螺旋状の凸状体１１１、１２１は、例えば、図１１（Ａ１）に示すように、三角形形状（特に、二等辺三角形）の断面、または、図１１（Ａ２）に示すように、半円形状の断面とすることができる。あるいは、図１１（Ａ３）に示すように、一定間隔毎に形成された矩形形状、または、図１１（Ａ４）に示すように、一定間隔毎に形成された台形形状の断面とすることができる。
【０１６１】
しかしながら、これらの断面形状の凸状体１１１、１２１には次のような欠点がある。
【０１６２】
図１１（Ａ１）に示す三角形形状の凸状体１１１、１２１、または、図１１（Ａ２）に示す半円形状の凸状体１１１、１２１に関しては、穀粒（異物１５０以外の物）をＺ方向に移動させる際に、図１１（Ｂ１）及び図１１（Ｂ２）に示すように、穀粒が凸状体１１１、１２１を乗り越えて隣接する谷に移動することがあった。
【０１６３】
また、図１１（Ａ３）に示す矩形形状、または、図１１（Ａ４）に示す台形形状の凸状体１１１、１２１に関しては、穀粒をＺ方向に移動させる際に、図１１（Ｂ３）及び図１１（Ｂ４）に示すように、穀粒が谷底の中で動いてしまうことがあった。
【０１６４】
このように、図１１（Ａ１）乃至図１１（Ａ４）に示す断面を有する凸状体１１１、１２１では、穀粒を安定的にＺ方向に移動させることがかなり困難であった。
【０１６５】
このため、本発明の第六の実施形態に係る選別装置においては、図１２に示す断面形状を有する螺旋状の凸状体１１１、１２１を採用する。
【０１６６】
図１２に示す断面形状を有する螺旋状の凸状体１１１、１２１は、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の軸線に垂直な垂直壁６０１と、垂直壁６０１の頂点から穀粒がフィードされる方向Ｚに向かって下方に傾斜する傾斜壁６０２と、を有している。
【０１６７】
図１２に示すように、傾斜壁６０２と垂直壁６０１とで構成される谷底に入った穀粒は垂直壁６０１を登ることは不可能であるので、図１１（Ａ１）及び図１１（Ａ２）に示す断面形状を有する凸状体１１１、１２１の場合とは異なり、穀粒が隣の谷底に移動することはない。さらに、傾斜壁６０２と垂直壁６０１とで構成される谷底に入った穀粒は、傾斜壁６０２と垂直壁６０１とで挟み込まれた状態になるため、図１１（Ａ３）及び図１１（Ａ４）に示す断面形状を有する凸状体１１１、１２１の場合とは異なり、穀粒が谷の中で動いてしまうこともない。
【０１６８】
このように、垂直壁６０１と傾斜壁６０２とからなる凸状体１１１、１２１を採用することにより、穀粒を安定的にＺ方向に移動させることが可能である。
【０１６９】
なお、垂直壁６０１と傾斜壁６０２とからなる凸状体１１１、１２１は第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の双方に採用しても良く、あるいは、第１のローラー１１０及び第２のローラー１２０の何れか一方のみに採用してもよい。
【０１７０】
（第七の実施形態）
図１３は本発明の第七の実施形態に係る選別装置において使用する第２のローラー２２０の平面図である。
【０１７１】
本実施形態に係る選別装置は、第２のローラー１２０に代えて第２のローラー２２０及びこの第２のローラー２２０に対応する第１のローラー（図示せず）を使用する点を除いて、第四の実施形態に係る選別装置４００と同一の構造を有している。
【０１７２】
本実施形態における第２のローラー２２０は形状的には第四の実施形態における第２のローラー１２０と同一である。ただし、第四の実施形態における第２のローラー１２０とは異なり、本実施形態における第２のローラー２２０においては、長さ方向に均等に分割された６個の領域２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６の各表面の摩擦係数は相互に異なる値に設定されている。
【０１７３】
第２のローラー２２０に対応する第１のローラー（図示せず）も同様である。具体的には、第１のローラーも、第２のローラー２２０と同様に、長さ方向において均等に分割された６個の領域を備えており、第２のローラー２２０の６個の領域２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６の各々に対応する第１のローラーの各領域は第２のローラー２２０の各領域と同一の摩擦係数を有している。
【０１７４】
図１３に示すように、第２のローラー２２０が、軸線方向Ｚにおいて、第一領域２１１、第二領域２１２、第三領域２１３、第四領域２１４、第五領域２１５及び第六領域２１６を有しているものとした場合、各領域の表面の摩擦係数は軸線方向Ｚに沿って順に高くなるように設定されている。
【０１７５】
すなわち、第一領域２１１乃至第六領域２１６の各表面の摩擦係数をそれぞれＦ１乃至Ｆ６とすると、次式の関係が成り立つ。
【０１７６】
Ｆ１＜Ｆ２＜Ｆ３＜Ｆ４＜Ｆ５＜Ｆ６
【０１７７】
本実施形態における第２のローラー２２０及び第２のローラー２２０に対応する第１のローラーを使用することにより、複数種類の異物を同時に選別することが可能になる。
【０１７８】
すなわち、第２のローラー２２０または第１のローラーとの間の摩擦力が大きい異物から順に各領域において選別される。具体的には、第２のローラー２２０または第１のローラーとの間の摩擦力が最も大きい異物は最初の第一領域２１１において選別される。第２のローラー２２０または第１のローラーとの間の摩擦力が次に大きい異物は第二領域２１２において選別される。以下、同様に選別が行われ、第２のローラー２２０または第１のローラーとの間の摩擦力が最も小さい異物は最後の第六領域２１６において選別される。
【０１７９】
以上のように、本実施形態に係る選別装置のように、各領域毎に摩擦係数が異なる第２のローラー２２０及びそれに対応する第１のローラーを使用することにより、それぞれ摩擦係数が異なる複数の異物を一度に選別することが可能になる。
【０１８０】
なお、第一領域２１１乃至第六領域２１６の各表面の摩擦係数を異なるものにするためには、例えば、次のような手段を用いることができる。
【０１８１】
（１）第一領域２１１乃至第六領域２１６の表面に摩擦係数の異なる塗料を塗布する
（２）第一領域２１１乃至第六領域２１６の表面に摩擦係数の異なる素材をコーティングする
（３）第一領域２１１乃至第六領域２１６の表面に形成する摩擦係数向上用の凸状体または凹状体の配置密度を変える
（４）第一領域２１１乃至第六領域２１６の材質を変える
【０１８２】
なお、本実施形態における第一領域２１１乃至第六領域２１６の摩擦係数の設定の仕方は一例であり、他の設定の仕方を採用することも可能である。
【０１８３】
また、本実施形態における摩擦係数の設定は少なくとも高い位置にある第２のローラー２２０に対してのみ行えばよく、第１のローラーに対して行うことは必ずしも必要ではない。
【符号の説明】
【０１８４】
１００ 本発明の第一の実施形態に係る選別装置
１１０ 第１のローラー
１１１ 凸状体
１２０ 第２のローラー
１２１ 凸状体
１３０ モーター
１３１ 回転数制御器
１４１ 第１の収納容器
１４２ 第２の収納容器
１４３ ホッパー
１４４ ベアリング
１４５ 側壁
１５０ 異物
２００ 本発明の第二の実施形態に係る選別装置
３００ 本発明の第三の実施形態に係る選別装置
４００ 本発明の第四の実施形態に係る選別装置
４１０ 角度調節機構
４１１ モーター
４１２ リンク部材
５００ 本発明の第五の実施形態に係る選別装置
５２０ 第２のローラー
５３０ ローラー回転制御装置
６０１ 垂直壁
６０２ 傾斜壁
２２０ 第２のローラー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の物乃至第Ｎ（Ｎは２以上の正の整数）の物が混合している混合物から前記第１の物のみを選別する選別装置であって、
第１のローラーと、
第２のローラーと、
前記第１のローラー及び前記第２のローラーを回転させる駆動手段と、
フィード手段と、
を備え、
前記第１のローラーは前記第２のローラーと軸線が相互に平行になるように配置されており、
前記第１のローラーの外周面と前記第２のローラーの外周面との間の間隙は前記第１の物乃至前記第Ｎの物の何れの外径よりも小さく設定されており、
前記駆動手段は、前記第１のローラー及び前記第２のローラーを相互に反対方向に、かつ、前記第１のローラー及び前記第２のローラーを上方から見たときに相互に離れ合う方向に回転させ、
前記フィード手段は前記第１の物以外の物を前記第１のローラー及び前記第２のローラーの軸線方向にフィードするものである選別装置において、
前記第２のローラーは前記第１のローラーより軸線が高い位置にあるように配置され、
前記第１のローラーの表面の摩擦係数は、前記第１の物を摩擦力により前記第１のローラーの表面に付着させたまま、前記第１のローラーとともに回転させることが可能であるように設定されていることを特徴とする選別装置。
【請求項２】
前記第１のローラーの表面と前記第１の物との間の摩擦係数をＭ１、前記第１のローラーの中心と前記第１の物の中心とを結ぶ線が水平線に対してなす角度をθ１とすると、
Ｍ１／（１＋Ｍ１）＞ｓｉｎ２θ１
に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の選別装置。
【請求項３】
前記第１のローラーの中心と前記第２のローラーの中心とを結ぶ線が水平方向となす角度は５度以上８５度以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の選別装置。
【請求項４】
前記フィード手段は、前記第１のローラー及び前記第２のローラーの表面に形成された少なくとも一つの螺旋状の凸状体からなることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の選別装置。
【請求項５】
前記第１のローラーに形成された前記凸状体及び前記第２のローラーに形成された前記凸状体の少なくとも何れか一方は、前記第１のローラー及び前記第２のローラーの軸線に垂直な垂直壁と、前記垂直壁の頂点から前記第１の物以外の物がフィードされる方向に向かって下方に傾斜する傾斜壁と、を有するものであることを特徴とする請求項４に記載の選別装置。
【請求項６】
前記第１のローラー及び前記第２のローラーの回転数を制御する回転数制御手段を備えており、
前記回転数制御手段は、前記凸状体の捻れ角に応じて、前記第１のローラー及び前記第２のローラーの回転数を制御するものであることを特徴とする請求項４または５に記載の選別装置。
【請求項７】
前記回転数制御手段は、前記捻れ角が小さいほど、前記回転数が大きくなるように制御することを特徴とする請求項６に記載の選別装置。
【請求項８】
前記フィード手段は前記第１のローラー及び前記第２のローラーの軸線の傾斜角度を調節する角度調節機構からなり、
前記角度調節機構は、前記第１のローラー及び前記第２のローラーの軸線が、前記第１の物以外の物が進行する方向に向かって鉛直面内において下方に傾斜するように、前記第１のローラー及び前記第２のローラーを傾斜させるものであることを特徴とする請求項１に記載の選別装置。
【請求項９】
前記第１のローラー及び前記第２のローラーは相互に異なる直径を有するものであることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の選別装置。
【請求項１０】
前記第２のローラーは前記第１のローラーの中心を中心として前記第１のローラーの回りに回転可能に形成されており、
前記第２のローラーの回転方向及び回転量を制御するローラー回転制御装置を備えていることを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の選別装置。
【請求項１１】
前記第１のローラー及び前記第２のローラーのうち少なくとも前記第２のローラーはそれらの軸線方向において複数の領域からなり、前記領域の各々において表面の摩擦係数が異なるものであることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載の選別装置。
【請求項１】
第１の物乃至第Ｎ（Ｎは２以上の正の整数）の物が混合している混合物から前記第１の物のみを選別する選別装置であって、
第１のローラーと、
第２のローラーと、
前記第１のローラー及び前記第２のローラーを回転させる駆動手段と、
フィード手段と、
を備え、
前記第１のローラーは前記第２のローラーと軸線が相互に平行になるように配置されており、
前記第１のローラーの外周面と前記第２のローラーの外周面との間の間隙は前記第１の物乃至前記第Ｎの物の何れの外径よりも小さく設定されており、
前記駆動手段は、前記第１のローラー及び前記第２のローラーを相互に反対方向に、かつ、前記第１のローラー及び前記第２のローラーを上方から見たときに相互に離れ合う方向に回転させ、
前記フィード手段は前記第１の物以外の物を前記第１のローラー及び前記第２のローラーの軸線方向にフィードするものである選別装置において、
前記第２のローラーは前記第１のローラーより軸線が高い位置にあるように配置され、
前記第１のローラーの表面の摩擦係数は、前記第１の物を摩擦力により前記第１のローラーの表面に付着させたまま、前記第１のローラーとともに回転させることが可能であるように設定されていることを特徴とする選別装置。
【請求項２】
前記第１のローラーの表面と前記第１の物との間の摩擦係数をＭ１、前記第１のローラーの中心と前記第１の物の中心とを結ぶ線が水平線に対してなす角度をθ１とすると、
Ｍ１／（１＋Ｍ１）＞ｓｉｎ２θ１
に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の選別装置。
【請求項３】
前記第１のローラーの中心と前記第２のローラーの中心とを結ぶ線が水平方向となす角度は５度以上８５度以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の選別装置。
【請求項４】
前記フィード手段は、前記第１のローラー及び前記第２のローラーの表面に形成された少なくとも一つの螺旋状の凸状体からなることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の選別装置。
【請求項５】
前記第１のローラーに形成された前記凸状体及び前記第２のローラーに形成された前記凸状体の少なくとも何れか一方は、前記第１のローラー及び前記第２のローラーの軸線に垂直な垂直壁と、前記垂直壁の頂点から前記第１の物以外の物がフィードされる方向に向かって下方に傾斜する傾斜壁と、を有するものであることを特徴とする請求項４に記載の選別装置。
【請求項６】
前記第１のローラー及び前記第２のローラーの回転数を制御する回転数制御手段を備えており、
前記回転数制御手段は、前記凸状体の捻れ角に応じて、前記第１のローラー及び前記第２のローラーの回転数を制御するものであることを特徴とする請求項４または５に記載の選別装置。
【請求項７】
前記回転数制御手段は、前記捻れ角が小さいほど、前記回転数が大きくなるように制御することを特徴とする請求項６に記載の選別装置。
【請求項８】
前記フィード手段は前記第１のローラー及び前記第２のローラーの軸線の傾斜角度を調節する角度調節機構からなり、
前記角度調節機構は、前記第１のローラー及び前記第２のローラーの軸線が、前記第１の物以外の物が進行する方向に向かって鉛直面内において下方に傾斜するように、前記第１のローラー及び前記第２のローラーを傾斜させるものであることを特徴とする請求項１に記載の選別装置。
【請求項９】
前記第１のローラー及び前記第２のローラーは相互に異なる直径を有するものであることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の選別装置。
【請求項１０】
前記第２のローラーは前記第１のローラーの中心を中心として前記第１のローラーの回りに回転可能に形成されており、
前記第２のローラーの回転方向及び回転量を制御するローラー回転制御装置を備えていることを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の選別装置。
【請求項１１】
前記第１のローラー及び前記第２のローラーのうち少なくとも前記第２のローラーはそれらの軸線方向において複数の領域からなり、前記領域の各々において表面の摩擦係数が異なるものであることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載の選別装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
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【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１３−３９５２５（Ｐ２０１３−３９５２５Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７７９９３（Ｐ２０１１−１７７９９３）
【出願日】平成２３年８月１６日（２０１１．８．１６）
【出願人】（５９２１４２０７２）協和工業株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１６日（２０１１．８．１６）
【出願人】（５９２１４２０７２）協和工業株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
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