(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面の一部に特定元素を含有するものと表面に特定元素を含有しないものとが混在した廃棄物を分別する分別装置であって、
上記廃棄物表面にＸ線を照射し、上記廃棄物表面から放射された蛍光Ｘ線の強度をエネルギー毎または波長毎に測定するための蛍光Ｘ線分析装置と、
上記蛍光Ｘ線分析装置で測定された特定元素に対応するエネルギーまたは波長を持つ蛍光Ｘ線の強度に基づいて、特定元素の含有の有無を判定する判定手段と、
上記判定手段による判定結果に従って、上記廃棄物を、表面に特定元素を含有する廃棄物と表面に特定元素を含有しない廃棄物とに分別する分別手段とを備えると共に、
上記蛍光Ｘ線分析装置による測定中に、上記廃棄物と上記蛍光Ｘ線分析装置とを所定の方向に相対移動させる移動手段を備え、
上記蛍光Ｘ線分析装置は、
上記廃棄物表面から放射された蛍光Ｘ線を検出するための蛍光Ｘ線検出装置を複数備えると共に、上記廃棄物表面にＸ線ビームを照射するためのＸ線照射装置を複数備え、
これらＸ線照射装置および蛍光Ｘ線検出装置はそれぞれ、上記相対移動の方向および上記廃棄物表面の法線と交差する方向に沿って配列されており、
上記廃棄物は、鉛を含有する半田材料が表面の一部に存在する廃回路基板と、鉛を含有しない半田材料が表面の一部に存在する廃回路基板とが混在したものであり、
上記分別手段は、少なくとも、表面の一部に鉛を含有する廃棄物と表面に鉛を含有しない廃棄物とを分別するようになっていることを特徴とする廃棄物の分別装置。
【請求項２】
上記各Ｘ線照射装置は、そのＸ線ビームの中心軸が廃棄物表面と交差する点における廃棄物表面へのＸ線入射角が３０°以下であり、
上記各蛍光Ｘ線検出装置による廃棄物表面の観測方向と廃棄物表面の法線とのなす角度が、廃棄物表面における少なくとも１つのＸ線照射装置のビームスポットの中心位置において、３０°以下であることを特徴とする請求項１記載の廃棄物の分別装置。
【請求項３】
互いに隣接するＸ線照射装置は、各々の廃棄物表面へのＸ線入射角が、両Ｘ線照射装置の中間点を廃棄物表面に正射影した点において３０°以下であり、
互いに隣接する蛍光Ｘ線検出装置は、各蛍光Ｘ線検出装置による廃棄物表面の観測方向と廃棄物表面の法線とのなす角度が、両蛍光Ｘ線検出装置の中間点を廃棄物表面に正射影した点において３０°以下であることを特徴とする請求項２に記載の廃棄物の分別装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の分別装置を用いて、表面の一部に特定元素を含有する廃棄物と、表面に特定元素を含有しない廃棄物とを分別する分別工程を含み、
上記廃棄物は、鉛を含有する半田材料が表面の一部に存在する廃回路基板と、鉛を含有しない半田材料が表面の一部に存在する廃回路基板とが混在したものであり、
上記分別工程では、表面の一部に鉛を含有する廃棄物と表面に鉛を含有しない廃棄物とを分別することを特徴とする廃棄物の分別方法。
【請求項５】
上記廃棄物は、臭素を含有する合成樹脂材料が表面の一部に存在する廃回路基板と、臭素を含有しない合成樹脂材料が表面の一部に存在する廃回路基板とが混在したものであり、
上記分別工程では、表面の一部に臭素を含有する廃棄物と表面に臭素を含有しない廃棄物とを分別することを特徴とする請求項４に記載の廃棄物の分別方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物を分別する使用済の電気・電子製品を解体して廃回路基板を取出す作業により得られる鉛含有半田を含む廃回路基板と鉛フリー半田を用いた廃回路基板とが混在した廃棄物などのような、表面の一部に特定元素を含有する廃棄物と表面に特定元素を含有しない廃棄物とが混在した廃棄物を分別する分別装置および分別方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電気・電子製品に使用される回路基板では、プリント基板やフィルム基板上に様々な回路部品が半田を用いて搭載されている。従来、この半田としては、作業性および製品の信頼性の点から錫・鉛共晶半田と呼ばれる、鉛を多く含有する半田が広く使われてきた。
【０００３】
ところが、このような鉛を含有する半田を使用した回路基板を含む使用済の電気・電子製品が廃棄物として屋外に放置されたり、埋立処分されたりすると、廃棄物から溶け出した鉛によって、地下水が汚染されて飲料水に混入し、人体に悪影響を及ぼす恐れがあるという心配がある。このことから、鉛を含有する半田を使用した回路基板を含む使用済の電気・電子製品は、鉛を含む汚染水が漏出しないように管理された管理型処分場に埋立て処分されている。
【０００４】
そこで、環境汚染をより確実に防止するために、使用済の電気・電子製品を解体（分解）および分別し、回路基板を取り出した後、回路基板から鉛を分離回収することが考えられる。しかしながら、鉛の分離回収は、手間がかかり、新しい鉛の価格と比べてかなり高い回収コストを必要とするという問題があり、実現が難しい。
【０００５】
また、近年、使用済の電気・電子製品を解体して取り出した廃回路基板を破砕した後、得られた破砕物を乾留する化学的な手法によって、配線材料やメッキ材料として用いられている金、銀、銅、パラジウムといった比較的高価な金属（有価金属）を回収するリサイクルが行われ始めている。この際、廃回路基板に通常含まれるガラス等のケイ素化合物が、スラグ（残渣）として回収される。このスラグは、例えばセメント原料等として有効に活用（リサイクル）することができるが、廃回路基板が鉛を含む場合、スラグに鉛が混入する。そのため、この残渣をセメント原料等として有効に活用するためには、鉛を分離回収する必要がある。しかしながら、現在のところ、このような鉛を含むスラグも、鉛の分離回収コストの問題から、リサイクルされずに管理型処分場に埋立されているのが普通である。
【０００６】
そこで、近年、環境汚染をより確実に防止すると共に、リサイクルを容易にするため、錫・鉛共晶半田から、鉛を含有しない半田（鉛フリー半田と呼ばれている）への切替えが望まれている。そのため、回路基板の製造会社では各社とも、錫・鉛共晶半田から鉛フリー半田への切替えを精力的に進めている。鉛フリー半田を使用した廃回路基板は、破砕して乾留すれば、有価金属を回収すると共に鉛を含まないスラグを回収することができ、このスラグをセメント原料等として有効に活用することができる。
【０００７】
しかしながら、現在知られている実用的な鉛フリー半田は、錫・鉛共晶半田と比べて融点が高い。例えば、現在鉛フリー半田として本命視されているＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系鉛フリー半田は、融点が２１６〜２２０℃と、１８３℃程度である錫・鉛共晶半田の融点と比べて高く、高い温度で半田付け作業を行う必要がある。そのため、回路部品の中には、従来の半田付け作業温度に対しては耐熱性（耐熱温度）を持っていても、このような高い半田付け作業温度に対しては耐熱性に問題がある回路部品もある。また、回路部品のリードの材料や形状によっては個別に半田付けの信頼性試験による確認が必要な場合もある。
【０００８】
そのため、現実としては、回路基板やそれを用いた製品の半田を全て鉛フリー半田に置換えることは難しく、一部の回路基板においては鉛含有半田が使用されている。また、一枚の回路基板において鉛含有半田と鉛フリー半田とが混在する場合も想定される。さらに、既に製造されて使用されている電気・電子製品には鉛含有半田を用いた製品が数多くあることから、使用済の電気・電子製品を解体および分別して回路基板を取出す作業現場では、鉛含有半田を用いた回路基板と鉛フリー半田を用いた回路基板とが混在することは避けられない。
【０００９】
鉛フリー半田を使用した廃回路基板を分別する有効な手段がなければ、鉛含有半田を用いた回路基板と鉛フリー半田を用いた回路基板とが混在したままでリサイクルや廃棄処理を行うことになり、いくつかの不都合を生じることになる。
【００１０】
まず、鉛フリー半田を用いた廃回路基板のみであれば、廃回路基板の破砕および乾留によって得られるスラグを、例えばセメント原料等として有効に活用することができる。しかしながら、鉛フリー半田を用いた廃回路基板の中に鉛含有半田を用いた回路基板が混在していると、スラグに鉛が混入し、セメント原料等として有効に活用できなくなる。したがって、せっかく鉛フリー半田を使用した回路基板も、有価金属を回収した後、鉛含有半田を使用した廃回路基板の残渣と一緒に管理型処理場に埋立てざるを得なくなる。
【００１１】
また、廃回路基板の破砕、乾留（および有価金属の回収）によって得られるスラグから鉛を回収処理する場合、鉛含有半田の中に鉛フリー半田が混在していると、鉛の含有率が低下し、かえって鉛の分離回収コストが高くつくことにもなる。
【００１２】
以上のことから、低コストで簡易に鉛含有基板と鉛フリー基板とを選別する方法の実現が望まれる。
【００１３】
鉛含有半田や鉛フリー半田は共に錫を主成分としていることから、極くわずかに光沢に差はあるものの目視で見分けることは難しい。
【００１４】
そこで、特開２０００−２６９６１４号公報には、回路基板に識別マークやバーコード等を設けることによって簡易に識別可能とし、鉛含有基板と鉛フリー基板とを選別する方法が記載されている。
【００１５】
しかしながら、識別マークやバーコード等による選別方法では、軽薄短小が要望される電気・電子製品にあっては回路基板に識別マークやバーコード等を設けるスペースが確保できない場合や、識別マークやバーコード等が小さくなって識別が難しくなる場合も想定される。
【００１６】
また、回路基板作製工程において識別マークやバーコード等を設ける工程が増えることによるコストアップの課題もある。
【００１７】
さらに、使用済の電気・電子製品を解体・分別して回路基板を取出す作業では、多数の製造会社の製品や回路基板が混在することが避けられないと想定される。そのため、この方法は、識別マークやバーコード等の標準化が必須であり、このような標準化が実現できるかという課題があり、確実な方法とはいえない。
【００１８】
また、ディップ半田が鉛フリー半田でリフロー半田が鉛半田といった場合の識別にミスの入る余地があったり、誤ってサービス等で指定半田以外の半田が使われたりした場合に識別ミスが生じたりといった選別ミスが入る余地がある。そのため、必ずしも解体や分別を行う中間処理現場で有効な方法とはならない心配がある。
【００１９】
また、半田は鉛フリーでも回路部品の中にはリード線に鉛含有半田メッキを施しているものが多数存在しており、これらが一時期に同時に全て鉛フリーに置き換わることは現実的でなく、鉛含有半田メッキの回路部品と鉛フリーメッキの回路部品が混在することは避けられないと予測されるが、識別マークだけでこれらを表すことは現実的には難しい。
【００２０】
また、廃回路基板には、鉛とは別に廃棄物の焼却処理段階でダイオキシン発生の心配のある臭素の課題もある。
【００２１】
回路基板における回路部品が搭載されるプリント基板には、通常、合成樹脂を主成分とする絶縁性材料が用いられる。この絶縁性材料は、一般に、使用時の安全性、例えばＵＬ規格（米国の安全規格）に定められた難燃性の要求基準を満たすために、その大半が、臭素を含むハロゲン系難燃剤（臭素化ジフェニルエーテル系化合物や臭素化ビフェニル化合物など）を含んでいる。このような臭素を含むハロゲン系難燃剤は、回路基板を廃棄物として焼却した場合に、不完全燃焼によりダイオキシンを発生するという心配がある。そのため、このような臭素を含む回路基板は、焼却せずに埋め立てるか、あるいはダイオキシンを発生させないように燃焼条件を厳重に管理して焼却処理を行う必要がある。
【００２２】
このことから、臭素を含まないハロゲンフリーのプリント基板の開発も進んでいる。このようなプリント基板では、焼却時にダイオキシンを発生する心配がない。
【００２３】
しかしながら、既に製造されて使用されている電気・電子製品には臭素を含むハロゲン系難燃剤を用いた製品が数多くあることから、使用済の電気・電子製品を解体および分別して回路基板を取出す作業現場では、臭素を含むハロゲン系難燃剤を用いた回路基板とハロゲンフリーの回路基板とが混在することは避けられない。
【００２４】
ハロゲンフリーの回路基板の中に臭素を含むハロゲン系難燃剤を用いた回路基板が混入していると、焼却時にダイオキシンを発生する心配がある。また、ダイオキシンを発生させないような処理を行うと、処理コストが嵩むことになる。
【００２５】
そのため、ダイオキシンの発生を未然に防ぐ点や、処理コストを低減する点から、回路基板の廃棄処理段階で、臭素を含む回路基板と臭素を含まない回路基板とを分別して廃棄処理することが、望ましい。
【００２６】
一方、従来より、蛍光Ｘ線を用いた廃棄物の分別方法が知られている。例えば、特開平１０−２６７８６８号公報には、廃棄物に一次Ｘ線を照射し、廃棄物から発生する固有Ｘ線に基づいて廃棄物の識別を行う部材識別装置が開示されている。また、特開平１０−２１６６５１号公報には、単一の金属種からなる複数種の金属片に順次Ｘ線を照射し、金属片から放射される蛍光Ｘ線のスペクトルから金属種を選別する金属選別装置が開示されている。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の蛍光Ｘ線分析を用いた分別装置は、両者とも、表面が均質な廃棄物に対して、小面積の部分的な蛍光Ｘ線測定を行い、この測定値を廃棄物表面の測定値（代表値）として、識別または選別を行うものである。
【００２８】
すなわち、特開平１０−２６７８６８号公報の識別装置は、該公報に記載されている通信ケーブルの外被を識別する実施例からも明らかなように、表面が均質な廃棄物に対して、廃棄物の静止状態で廃棄物の１箇所で蛍光Ｘ線分析を行い、その分析結果に基づいて廃棄物表面を構成する材料を識別するものである。したがって、廃棄物表面において蛍光Ｘ線分析が行われる箇所は、１箇所だけである。
【００２９】
また、特開平１０−２１６６５１号公報も、単一の組成からなる金属片を選別するものであり、蛍光Ｘ線分析が行われる領域は、小面積であると考えられる。
【００３０】
このように、上記従来の蛍光Ｘ線分析を用いた分別装置では、廃棄物（被測定物）の表面が均質であることを前提として、小面積の部分的な蛍光Ｘ線測定値に基づいて分別を行っている。これは、現在知られている通常の蛍光Ｘ線検出装置では広い面積の蛍光Ｘ線測定ができないという事情によるものである。
【００３１】
現在、蛍光Ｘ線検出装置としては、エネルギー分解能が優れており、小型で安価なことから、シリコン（Ｓｉ）にリチウム（Ｌｉ）をドープした半導体を用いたエネルギー分散型の蛍光Ｘ線検出装置が、一般的によく使われている。このエネルギー分散型の蛍光Ｘ線検出装置は、受光面積を大きくするとエネルギー分解能が悪くなることから、受光面積を大きくすることができず、通常数ｍｍ2 大である。
【００３２】
また、蛍光Ｘ線分析装置は、蛍光Ｘ線検出装置受光面に対する蛍光Ｘ線の入射角の角度分布による検出強度の分布誤差を少なくするために、比較的小さな面積の測定を行うように構成されてきたという経緯がある。すなわち、蛍光Ｘ線分析装置は、元素分析装置として発展してきた経緯から、測定誤差を少なくすることが優先されてきた。角度による測定誤差には、測定位置が照射Ｘ線の中心軸から離れるほどＸ線照射強度が小さくなり蛍光Ｘ線の発生強度が小さくなるというファクタと、測定位置が蛍光Ｘ線検出軸から離れるほど蛍光Ｘ線検出装置による入射蛍光Ｘ線の検出感度が小さくなるファクタとが、積で効いてくる。そのため、従来、蛍光Ｘ線分析装置は、測定物表面における照射Ｘ線の中心軸付近の直径１〜３ｃｍの円内の領域のみを分析する装置が多く（装置によっては、より微小な範囲の分析を目的として直径数十μｍ程度の円内の領域のみを分析する装置もである）、広い面積の分析を行う蛍光Ｘ線分析装置はなかった。
【００３３】
以上のことから、上記従来の蛍光Ｘ線分析を用いた分別装置では、廃棄物の表面が均質であることが前提条件として必須である。
【００３４】
一方、本発明において主要な分別対象となる廃回路基板のような廃棄物では、従来の蛍光Ｘ線分析法を用いた分別方法で分別されている表面の均質な廃棄物とは異なり、分析すべき材料、すなわち鉛や臭素が表面の一部に偏在している。
【００３５】
本願発明者等は、半田が表面に偏在した種々の回路基板を従来の蛍光Ｘ線分析法で分析した結果、回路基板表面全体を分析せずに回路基板表面の小面積の部分的な分析を行う従来の蛍光Ｘ線分析法では、特に複数の異なる種類の半田が存在する場合において、回路基板表面に偏在した半田を正確に分析（評価）できず、正確な分別を行うことができないことを見出した。
【００３６】
なお、一つの回路基板において複数の異なる種類の半田が存在しうるのは、一つの回路基板においてリフロー半田、ディップ半田、半田線（手半田）、メッキ半田（プリント基板の端子や回路部品のリード線に使用されている）といった複数の半田材料が使われる可能性があるからである。また、通常、回路基板は回路機能別に回路ブロック化された多数の回路部品を備えており、各回路部品には回路ブロック毎に異なる特徴があるため、回路部品の特徴に応じた複数種類の半田が使われる可能性がある。
【００３７】
本発明は、上記従来の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、表面の一部に特定元素を含有する廃棄物と表面に特定元素を含有しない廃棄物との分別、特に、廃棄物を分別する使用済の電気・電子製品を解体・分別して廃回路基板を取出す作業において混在することが避けられない鉛含有半田を含む廃回路基板と鉛フリー半田を用いた廃回路基板との分別を正確に行うことができる廃棄物の分別装置および分別方法を提供することにある。
【００３８】
【課題を解決するための手段】
本願発明者は、上記の目的を達成するために、蛍光Ｘ線分析に基づいて鉛含有半田を含む廃回路基板と鉛フリー半田を用いた廃回路基板との分別を行う分別装置について鋭意検討した。そして、本願発明者は、種々の廃回路基板を蛍光Ｘ線分析した結果、廃回路基板表面では複数の半田付け部がそれぞれ偏在しており、廃回路基板の一部を蛍光Ｘ線測定・分析しても、廃回路基板表面全体における半田付け部の鉛の有無を正確に評価できないことがあり、廃回路基板表面全体における半田付け部の鉛の有無を正確に評価するためには、廃回路基板表面全体に渡って蛍光Ｘ線測定・分析を行うことが不可欠であることを見出した。また、本願発明者は、全ての半田付け部（半田接続部）は、一部が廃回路基板表面に露出しているため、蛍光Ｘ線分析器によって廃回路基板の半田廃回路基板表面全体に渡って測定・分析を行えば、全ての半田付け部を正確に評価できることを見出した。そして、本願発明者は、廃回路基板表面全体に渡っての測定・分析を行える蛍光Ｘ線分析装置について鋭意検討し、最終的に、上記廃回路基板と上記蛍光Ｘ線分析装置を所定の方向に相対移動させ、かつ、複数のＸ線照射装置および複数の蛍光Ｘ線検出装置をそれぞれ、上記相対移動の方向および上記廃回路基板表面の法線と交差する方向に沿って配列することで、回路基板の半田廃回路基板表面全体に渡っての測定・分析を行えることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
【００３９】
本発明の廃棄物の分別装置は、上記の課題を解決するために、表面の一部に特定元素を含有するものと表面に特定元素を含有しないものとが混在した廃棄物を分別する分別装置であって、上記廃棄物表面にＸ線を照射し、上記廃棄物表面から放射された蛍光Ｘ線の強度をエネルギー毎または波長毎に測定するための蛍光Ｘ線分析装置と、上記蛍光Ｘ線分析装置で測定された特定元素に対応するエネルギーまたは波長を持つ蛍光Ｘ線の強度に基づいて、特定元素の含有の有無を判定する判定手段と、上記判定手段による判定結果に従って、上記廃棄物を、表面に特定元素を含有する廃棄物と表面に特定元素を含有しない廃棄物（すなわち表面全体が特定元素以外の元素からなる廃棄物）とに分別する分別手段とを備えると共に、上記蛍光Ｘ線分析装置による測定中に、上記廃棄物と上記蛍光Ｘ線分析装置とを所定の方向に相対移動させる移動手段を備え、上記蛍光Ｘ線分析装置は、上記廃棄物表面から放射された蛍光Ｘ線を検出するための蛍光Ｘ線検出装置を複数備えると共に、上記廃棄物表面にＸ線ビームを照射するためのＸ線照射装置を複数備え、これらＸ線照射装置および蛍光Ｘ線検出装置はそれぞれ、上記相対移動の方向および上記廃棄物表面の法線と交差する方向（すなわち上記相対移動の方向および上記廃棄物表面の法線方向以外の方向）、好ましくは上記相対移動の方向および上記廃棄物表面の法線と垂直な方向に沿って配列されており、上記廃棄物は、鉛を含有する半田材料が表面の一部に存在する廃回路基板と、鉛を含有しない半田材料が表面の一部に存在する廃回路基板とが混在したものであり、上記分別手段は、少なくとも、表面の一部に鉛を含有する廃棄物と表面に鉛を含有しない廃棄物とを分別するようになっていることを特徴としている。
【００４０】
上記構成によれば、上記廃棄物と上記蛍光Ｘ線分析装置を所定の方向に相対移動させ、かつ、複数のＸ線照射装置および複数の蛍光Ｘ線検出装置をそれぞれ、上記相対移動の方向および上記廃棄物表面の法線と交差する方向に沿って配列したので、より広い範囲にわたって、蛍光Ｘ線の強度に基づく特定元素の検出が可能となる。その結果、鉛を含む半田材料が表面の一部に使用された廃回路基板のような、特定元素が偏在した比較的広い面積の表面を持つ廃棄物であっても、廃棄物表面全体にわたって蛍光Ｘ線を測定できるので、特定元素を確実に検出することができる。それゆえ、表面の一部に特定元素を含有する可能性のある複数の廃棄物を、特定元素を含有する廃棄物と特定元素を含有しない廃棄物とに正確に分別することができる。
【００４１】
また、上記構成では、中心軸から離れた照射Ｘ線も効率良く利用できる。すなわち、上記構成では、複数のＸ線照射装置から照射されたＸ線が、廃棄物（被測定物）表面上で重畳されるので、Ｘ線照射強度の分布の偏りを小さくすることができる。これにより、より広い範囲にわたって蛍光Ｘ線の強度に基づく特定元素の検出が可能となる。
【００４２】
また、上記構成では、照射Ｘ線の中心軸から離れた場所で発生する蛍光Ｘ線は、その場所に最も近い蛍光Ｘ線検出装置だけでなく、その蛍光Ｘ線検出装置に隣接する蛍光Ｘ線検出装置でも測定されるので、角度による測定誤差を小さくすることができる。
【００４３】
なお、上記特定元素とは、特別な廃棄処理やリサイクル処理を要する一部の元素であり、半田材料に含まれる鉛の他にも、状態（化合物）に関係なく毒性を持つ元素（カドミウムや水銀等）、特定の状態（化合物）において毒性を持つ元素（例えば、６価の状態において高い毒性を持つクロム）、燃焼時に毒性を持つ化合物を発生しうる元素（例えば、燃焼時に猛毒のダイオキシン類を発生しうるハロゲン元素）などの有害物；金、銀、銅、パラジウムなどの有価金属などが挙げられる。
【００４４】
本発明の廃棄物の分別装置の特に効果が顕著となる形態は、上記廃棄物が、鉛を含有する半田材料が表面の一部に存在する廃回路基板と、鉛を含有しない半田材料が表面の一部に存在する廃回路基板とが混在したものであり、上記分別手段が、少なくとも、表面の一部に鉛を含有する廃棄物と表面に鉛を含有しない廃棄物とを分別するようになっている構成である。
【００４５】
上記構成によれば、廃回路基板の少なくとも片面の全体を漏れなく測定でき、廃回路基板上で偏在する半田材料を正確に検出することができる。その結果、使用済電気・電子製品を解体・分別して回路基板を取出す作業において混在することが避けられない鉛含有半田を含む廃回路基板と鉛フリー半田を用いた廃回路基板とを正確に分別できる廃回路基板の分別装置を提供できる。
【００４６】
ところで、従来の蛍光Ｘ線分析装置を用いた分別装置では、Ｘ線照射装置の照射方向と廃棄物表面（被測定物表面）の法線とのなす角度、および廃棄物表面の照射位置における蛍光Ｘ線検出装置の観測方向と廃棄物表面（被測定物表面）の法線とのなす角度が、共に４５°に設定された蛍光Ｘ線分析装置を用いている。そのため、従来の蛍光Ｘ線分析装置を用いた分別装置では、前述した問題に加えて、一部の半田付け部が回路部品の陰になって入射Ｘ線ビームまたは蛍光Ｘ線が回路部品に吸収され、測定できない恐れがあるという課題もある。
【００４７】
本発明の廃棄物の分別装置は、上記課題を解決するために、好ましくは、上記各Ｘ線照射装置が、そのＸ線ビームの中心軸が廃棄物表面と交差する点における廃棄物表面へのＸ線入射角（入射Ｘ線ビームと廃棄物表面の法線とのなす角度）が３０°以下、望ましくは１５°以下であり、上記各蛍光Ｘ線検出装置による廃棄物表面の観測方向と廃棄物表面の法線とのなす角度が、廃棄物表面における少なくとも１つのＸ線照射装置のビームスポットの中心位置において、３０°以下、望ましくは１５°以下である。
【００４８】
また、本発明の廃棄物の分別装置は、上記課題を解決するために、好ましくは、互いに隣接するＸ線照射装置は、各々の廃棄物表面へのＸ線入射角が、両Ｘ線照射装置の中間点（両Ｘ線照射装置の中心同士を結ぶ線分の中点）を廃棄物表面に正射影した点において３０°以下、望ましくは１５°以下であり、互いに隣接する蛍光Ｘ線検出装置は、各蛍光Ｘ線検出装置による廃棄物表面の観測方向と廃棄物表面の法線とのなす角度が、両蛍光Ｘ線検出装置の中間点（両蛍光Ｘ線検出装置の中心同士を結ぶ線分の中点）を廃棄物表面に正射影した点において３０°以下、望ましくは１５°以下である。
【００４９】
上記各構成によれば、廃棄物表面に凹凸が存在し、凹部における凸部の近傍に特定元素を含む可能性のある部材が存在する場合に、Ｘ線照射装置からその部材に向かう入射Ｘ線あるいはその部材から蛍光Ｘ線検出装置に向かう蛍光Ｘ線が凸部によって遮断されることを回避できる。例えば、各種の回路部品がプリント基板上に搭載されてなる廃回路基板において、回路部品の近傍に半田付け部（半田接続部）が存在する場合において、Ｘ線照射装置から半田付け部に向かう入射Ｘ線あるいは半田付け部から蛍光Ｘ線検出装置に向かう蛍光Ｘ線が回路部品によって遮断されることを回避できる。また、上記の数値範囲は、本願発明者等が、各種の回路部品がプリント基板上に搭載されてなる廃回路基板において、各回路部品の高さとの関係から、少なくとも大部分の半田接続部が一部でも照射Ｘ線及び蛍光Ｘ線が陰にならない条件として見出したものである。
【００５０】
このように、上記各構成によれば、検出対象となる特定元素を含む可能性のある部材の入射Ｘ線あるいは蛍光Ｘ線が遮断することを回避できるので、特定元素をより確実に検出でき、より正確な分別が可能となる。
【００５１】
本発明の廃棄物の分別方法は、前記の分別装置を用いて、表面の一部に特定元素を含有する廃棄物と、表面に特定元素を含有しない廃棄物とを分別する分別工程を含み、上記廃棄物は、鉛を含有する半田材料が表面の一部に存在する廃回路基板と、鉛を含有しない半田材料が表面の一部に存在する廃回路基板とが混在したものであり、上記分別工程では、表面の一部に鉛を含有する廃棄物と表面に鉛を含有しない廃棄物とを分別することを特徴としている。
【００５２】
上記方法では、前記の分別装置を用いたことで、表面の一部に特定元素を含有する可能性のある複数の廃棄物を、特定元素を含有する廃棄物と特定元素を含有しない廃棄物とに正確に分別することができる。
【００５３】
本発明の廃棄物の分別方法の特に効果が顕著となる形態は、上記廃棄物は、鉛を含有する半田材料が表面の一部に存在する廃回路基板と、鉛を含有しない半田材料が表面の一部に存在する廃回路基板とが混在したものであり、上記分別工程では、表面の一部に鉛を含有する廃棄物と表面に鉛を含有しない廃棄物とを分別する方法である。
【００５４】
上記方法では、前記の分別装置を用いたことで、廃回路基板の少なくとも片面の全体を漏れなく測定でき、廃回路基板上で偏在する半田材料を正確に検出することができる。その結果、使用済電気・電子製品を解体・分別して回路基板を取出す作業において、混在することが避けられない鉛含有半田を含む廃回路基板と鉛フリー半田を用いた廃回路基板とを正確に分別できる。
【００５５】
さらに、上記分別方法では、鉛の含有の有無を検出する代わりに、あるいは鉛の含有の有無を検出するのに加えて、臭素の含有の有無を検出し、この検出結果に基づいて臭素を含む廃回路基板と臭素を含まない廃回路基板とを分別するようにしてもよい。
【００５６】
すなわち、本発明の廃棄物の分別方法の特に効果が顕著となる他の形態は、上記廃棄物は、臭素を含有する合成樹脂材料が表面の一部に存在する廃回路基板と、臭素を含有しない合成樹脂材料が表面の一部に存在する廃回路基板とが混在したものであり、上記分別工程では、表面の一部に臭素を含有する廃棄物と表面に臭素を含有しない廃棄物とを分別する方法である。
【００５７】
上記方法では、前記の分別装置を用いたことで、廃回路基板の少なくとも片面の全体を漏れなく測定できるので、廃回路基板表面の一部にのみ合成樹脂材料が露出している場合であっても、合成樹脂材料に含まれる臭素を正確に検出することができる。その結果、使用済電気・電子製品を解体・分別して回路基板を取出す作業において、混在することが避けられない臭素を含む廃回路基板と臭素を含まない廃回路基板とを正確に分別できる。
【００５８】
なお、本願明細書において、「回路基板」とは、鉛フリー半田材料を用いて部品を実装したプリント基板やフィルム基板、回路を形成した筐体（フレーム）などの物品を含むものとする。
【００５９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る廃棄物の分別装置の実施の一形態について図１ないし図５に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００６０】
本実施形態の分別装置は、半田材料が半田付け部分やメッキとして表面の一部に偏在する回路基板（廃棄物）であって、使用済の電気・電子製品を解体することによって得られる、鉛（特定元素）を含有する半田材料を使用したものと鉛フリー半田材料のみを使用したものとが混在した複数種類の廃回路基板を分別対象の基板（ワーク）として分別処理するものである。
【００６１】
まず、本実施形態における分別対象の廃回路基板について詳細に説明する。
【００６２】
一般に、回路基板は、エポキシ樹脂板等の絶縁性基板に銅箔で配線回路を形成したプリント基板の片面または両面に各種回路部品、例えば、ＩＣ、チップコンデンサ、チップ抵抗、パワートランンジスタ、電解コンデンサ、コネクタおよび等が搭載され、それぞれの電気部品のリードは半田によって配線回路と結線される。
【００６３】
また、一般に、回路基板は、電源部、コントロール部等の回路ブロックに区分けされていることが多い。電源部では比較的高い電圧や大きな電力を扱うことが多いことから、各回路部品は、電解コンデンサ、コイル、トランス、パワートランジスタ等比較的高さが高い挿入部品が用いられていることが多い。これらは、挿入部品のリードをプリント基板に設けられたスルーホールと呼ばれる穴に挿入し、回路部品の裏面を半田ディップ（半田溶融槽にプリント基板裏面を浸けることによって半田付けを行うこと）して接続される。
【００６４】
コントロール部は各種信号処理を行うところであり、５Ｖ以下の比較的低い電圧を扱い消費電力も小さいことから比較的背の低い表面実装部品が使われており、回路部品面側にリフロー半田されている。これは、プリント基板表面に半田ペーストを印刷して回路部品を搭載し、所定の温度に設定された半田リフロー炉を通して半田ペーストをリフローして半田付けされる。回路基板全体が半田リフロー炉の高温にさらされるので、各回路部品の耐熱性が要求される。
【００６５】
また、半田線を半田こてで加熱溶融して接続する場合もある。例えば、回路部品の半田付け耐熱性が確保できない場合や、プリント基板上の銅配線の面積が大きくてリフロー半田や半田ディップでは充分な半田接続ができない個所、強度補強のためにリフロー半田や半田ディップに追加して半田付けする等がある。
【００６６】
また、回路部品のリードには半田接続を確実にするためにあらかじめメッキが施されており、半田メッキも多用されている。
【００６７】
つまり、一般的に回路基板には、リフロー半田、ディップ半田、半田線、メッキ半田の４種類の半田が混在して使われていることがある。これらは回路が機能別にブロック化されていることから、結果としてそれぞれ偏在している。
【００６８】
一方、回路基板製作上および品質確認の点から半田を目視確認できる必要があり、個々の半田接続部が回路部品の陰になることは非常にまれで無いと言ってよい。
【００６９】
次に、本発明の実施の一形態に係る分別装置において分別される廃回路基板１０の一例を、要部の模式図である図３に基づいて説明する。
【００７０】
この例の廃回路基板１０は、図３に示すように、エポキシ樹脂板等の絶縁性基板に銅箔で配線回路を形成してなるプリント基板１の片面（図３（ａ）の上の面）上に、回路部品として、ＩＣ２・５、チップコンデンサ３、パワートランンジスタ６、電解コンデンサ７、およびコネクタ８・９が搭載され、プリント基板１の他方の面（図３（ａ）の下の面）上にチップ抵抗４が搭載されたものである。また、これらの回路部品（電気部品）２〜９は、それぞれリードを有し、各リードは、半田材料からなる半田付け部（半田接続部）４０によってプリント基板１の配線回路と結線されている。なお、図３では、半田付け部４０のいくつかにのみ部材番号を付している。また、図３では、一部の半田付け部４０については図示していない。
【００７１】
この例の廃回路基板１０では、図３に示すように、個々の半田付け部４０が、偏在しており、かつ、廃回路基板１０に垂直な方向から見て回路部品２〜９の陰になることなく見える位置にある。
【００７２】
本発明に係る廃棄物の分別装置の実施の一形態としての廃回路基板１０の分別装置について、要部概略図である図１および図２に基づいて説明する。
【００７３】
本実施形態の分別装置は、表面の一部に偏在する半田付け部４０の少なくとも一部が鉛を含有する半田材料からなるものと、表面の一部に偏在する半田付け部４０の全てが鉛フリー半田材料からなるものとが混在した複数の廃回路基板１０を分析し、表面の一部に鉛を含有する廃回路基板１０と、表面に鉛を含有しない廃回路基板１０とを分別するものである。
【００７４】
図１に示すように、本実施形態の分別装置１００は、廃回路基板１０を１枚ずつ一定速度で所定の方向に移動させるためのベルトコンベア（移動手段）１８と、ベルトコンベア１８上の廃回路基板１０表面にＸ線を照射し、その表面から放射される蛍光Ｘ線の強度を測定する蛍光Ｘ線分析のための蛍光Ｘ線分析装置３２と、表面の一部に鉛を含有する廃回路基板１０と表面に鉛を含有しない廃回路基板１０とを分別して所定の回収箱３０および３１に回収するための除去装置（分別手段）２８および２９とを備えている。
【００７５】
蛍光Ｘ線分析装置３２内の空間は、前室１５、蛍光Ｘ線分析を行う蛍光Ｘ線分析室１６、および後室１７の３つの空間からなり、これらは、外部空間と前室１５とを仕切るシャッター１１、前室１５と蛍光Ｘ線分析室１６とを仕切るシャッター１２、蛍光Ｘ線分析室１６と後室１７とを仕切るシャッター１３、および後室１７と外部空間とを仕切るシャッター１４によって各々独立した閉空間を形成しうるようになっている。
【００７６】
また、ベルトコンベア１８は、まず、廃回路基板１０を前室１５に導入し、次いで蛍光Ｘ線分析室１６、後室１７へと移送し、後室１７から排出させるようになっている。
【００７７】
前室１５の手前には、廃回路基板１０の有無を検知（確認）するための光電スイッチ１９と、廃回路基板１０を１枚ずつ間隔を空けて前室１５に送り込むために、前室１５への廃回路基板１０の導入を制御するストッパー２０とが設けられている。
【００７８】
前室１５、蛍光Ｘ線分析室１６、および後室１７には、各々真空排気管２３、２４、および２５が取り付けられている。これら真空排気管２３〜２５は、ロータリーポンプのような真空吸引装置（図示せず）に接続されており、この真空吸引装置は、前室１５、蛍光Ｘ線分析室１６、および後室１７を真空吸引するようになっている。
【００７９】
シャッター１１、１２、１３、および１４は、光電スイッチ１９の検知信号とタイマー信号とに基づいて制御装置２７によって所定の時間間隔で開閉動作するように制御され、これにより、廃回路基板１０が通過する時のみ開き、他の時には閉じるようになっている。これにより、蛍光Ｘ線分析室１６は、低真空であるものの、常時、蛍光Ｘ線測定に充分な真空状態（真空度）に保たれている。
【００８０】
また、各シャッター１１、１２、１３、および１４の開閉タイミングは、その開閉にかかる時間を便宜上無視して説明すると、次のように設計することができる。すなわち、まず、蛍光Ｘ線分析装置３２のＸ線照射強度および有効Ｘ線照射面積（Ｘ線照射装置２１のＸ線照射強度および有効Ｘ線照射面積）と、蛍光Ｘ線分析装置３２の蛍光Ｘ線検出感度（蛍光Ｘ線検出装置２２の蛍光Ｘ線検出感度）とからベルトコンベア１８の適正な速度を求める。次いで、このベルトコンベア１８の速度から、ベルトコンベア１８の移送方向に沿った廃回路基板１０の寸法（廃回路基板１０の最大幅）に等しい距離をベルトコンベア１８表面が移動する時間を求める。この移動時間は、廃回路基板１０が各シャッター１１、１２、１３、および１４を通過するのに要する時間に等しいので、この時間に合わせて、前室１５および後室１７の各々の真空吸引時間および開放時間（リーク時間）、すなわち各シャッター１１、１２、１３、および１４の開閉タイミングを調節すればよい。
【００８１】
また、シャッター１２からシャッター１３までの距離は、ベルトコンベア１８の移送方向に沿った廃回路基板１０の寸法（廃回路基板１０の最大幅）より十分に長いことが好ましく、例えば、ベルトコンベア１８の移送方向に沿った廃回路基板１０の寸法（廃回路基板１０の最大幅）の３倍強にするとよい。また、ベルトコンベア１８の移送方向に沿った前室１５および後室１７の寸法は、シャッター１２からシャッター１３までの距離の１／３に設計するとよい。
【００８２】
なお、本実施形態の分別装置１００では、各シャッター１１、１２、１３、および１４におけるベルトコンベア１８と接する部分を４フッ化エチレン樹脂（テフロン（登録商標））で形成することにより、シャッター１１〜１４とベルトコンベア１８との摩擦を小さくすると共に、シャッター１１〜１４とベルトコンベア１８との隙間を小さくし、蛍光Ｘ線分析室１６の真空度がより確実に保たれる構造とした。
【００８３】
このようにして、蛍光Ｘ線分析室１６は、低真空であるものの、常時、蛍光Ｘ線測定に充分な真空状態に保たれることから、一次Ｘ線および蛍光Ｘ線の線減衰係数を小さくでき、感度の良い測定（計測）が可能となる。
【００８４】
なお、容易に類推できるように、前室１５と後室１７とに複数枚の廃回路基板１０を収納できる上下昇降が可能なカセットを配置して廃回路基板１０を１枚ずつ送出するローディングストッカー方式としてもよい。また、この方式において、必要に応じて複数枚に分けて収納するようにしてもよい。
【００８５】
蛍光Ｘ線分析装置３２は、蛍光Ｘ線分析室１６内に、図２に示すように、廃回路基板１０表面にＸ線ビームを照射するための複数のＸ線照射装置２１と、廃回路基板１０表面から放射された蛍光Ｘ線を検出するための複数の蛍光Ｘ線検出装置２２とを備えている。これらＸ線照射装置２１および蛍光Ｘ線検出装置２２はそれぞれ、ベルトコンベア１８表面の移動方向と垂直であり、かつ、廃回路基板１０表面の法線（ベルトコンベア１８表面の法線）と垂直な方向（図２（ａ）の紙面に垂直な方向）に沿って配列されている。廃回路基板１０は、蛍光Ｘ線分析中にも常に一定速度で移動するので、このような構成により、廃回路基板１０の面積より大きな範囲に渡って鉛の含有の有無を分析でき、廃回路基板１０の片面全体に渡って鉛の含有の有無を分析できる。
【００８６】
Ｘ線照射装置２１としては、分析対象の特定元素に対応する波長およびエネルギーを持つ固有Ｘ線を少なくとも含むＸ線を照射できるものであれば特に制限はないが、通常、フィラメントから発生する熱電子をロジウムやタングステン等の対陽極に衝突させて一次Ｘ線を発生するＸ線管が使用される。また、蛍光Ｘ線検出装置２２としては、蛍光Ｘ線の強度を波長毎に測定する波長分散型と、蛍光Ｘ線の強度をエネルギー毎に測定するエネルギー分散型とがあるが、本実施形態では、エネルギー分散型を用いた。また、エネルギー分散型の蛍光Ｘ線検出装置２２としては、通常、ＳｉにＬｉをドープした半導体を用いたものが使用される。
【００８７】
蛍光Ｘ線検出装置３２は、さらに、複数の蛍光Ｘ線検出装置２２から出力される蛍光Ｘ線強度を表す信号を分析するための分析装置（判定手段）２６を備えている。分析装置２６には、複数の蛍光Ｘ線検出装置２２で得られたエネルギー毎の蛍光Ｘ線の強度が、信号として順次送られるようになっている。分析装置２６は、送られた信号を各エネルギー毎に順次積算していき、廃回路基板１０の片面全体の蛍光Ｘ線スペクトルに対応する各エネルギー毎の積分値（カウント数）を得る。分析装置２６は、予め鉛に対応するエネルギーを記憶しており、この記憶内容に基づいて、得られた積分値から鉛に対応するエネルギーの積分値を識別する。そして、分析装置２６は、鉛に対応するエネルギーの積分値（平均の蛍光Ｘ線強度に対応する）から廃回路基板１０に鉛が含まれているか否かを判定する。
【００８８】
なお、ここでは、蛍光Ｘ線検出装置２２がエネルギー分散型であるため、鉛に対応するエネルギーの積分値から廃回路基板１０に鉛が含まれているか否かを判定したが、蛍光Ｘ線検出装置２２が波長分散型であれば、鉛に対応する波長の積分値から廃回路基板１０に鉛が含まれているか否かを判定すればよい。
【００８９】
除去装置２８および除去装置２９は、この分析装置２６の判定結果に応じた制御装置２７による制御の下で、一方が選択的にベルトコンベア１８上から廃回路基板１０を除去する動作を行い、鉛を含有するものは鉛含有廃回路基板用の回収箱３０へ、鉛を含有しないものは鉛フリー廃回路基板用の回収箱３１へと、分別して回収するものである。具体的には、分析装置２６によって廃回路基板１０に鉛が含まれていると判定された場合には、制御装置２７により除去装置２８が除去動作を行うように制御される。これにより、除去装置２８の除去動作によって、廃回路基板１０がベルトコンベア１８上から除去されて鉛含有廃回路基板用の回収箱３０に回収される。また、分析装置２６によって廃回路基板１０に鉛が含まれていないと判定された場合には、制御装置２７により除去装置２９のみが除去動作を行うように制御される。これにより、除去装置２９の除去動作によって、廃回路基板１０がベルトコンベア１８上から除去されて鉛フリー廃回路基板用の回収箱３１に回収される。除去装置２８および除去装置２９の構成は、特に限定されるものではないが、ここでは、伸長することによってベルトコンベア１８上の廃回路基板１０を押し、ベルトコンベア１８上から回収箱３０および回収箱３１に落下させるシリンダである。なお、鉛含有半田と鉛フリー半田とを両方含む廃回路基板１０は、鉛含有回路基板として回収箱３０に分別される。
【００９０】
次に、Ｘ線照射装置２１および蛍光Ｘ線検出装置２２の配置について図２に基づいて詳細に説明する。
【００９１】
まず、図２（ｃ）に示すように、３つのＸ線照射装置２１が設けられ、中央のＸ線照射装置２１から照射されたＸ線ビームの中心軸が廃回路基板１０の中心を通っている状態を想定する。そして、廃回路基板１０の中心（Ｘ線ビームの中心軸が廃棄物表面と交差する点）を原点とし、ベルトコンベア１８の進行方向（廃回路基板１０と蛍光Ｘ線分析装置３２との相対移動の方向）をｘ軸、ベルトコンベア１８の進行方向に垂直でかつ廃回路基板１０の面（ベルトコンベア１８の面）に平行な方向をｙ軸、廃回路基板１０の面に垂直な方向をｚ軸とする。
【００９２】
また、中央のＸ線照射装置２１および蛍光Ｘ線検出装置２２はｘｚ平面上にあり、また、手前側のＸ線照射装置２１および蛍光Ｘ線検出装置２２、奥側のＸ線照射装置２１および蛍光Ｘ線検出装置２２も、それぞれｘｚ平面に平行な同一平面上にある。さらに、各Ｘ線照射装置２１から照射されたＸ線ビームの中心軸は、ｘｚ平面に平行である。
【００９３】
これらのＸ線照射装置２１は、各々が廃回路基板１０のｙ軸方向の寸法の１／３よりやや大きいＸ線照射面積を有し、ｙ軸方向に沿った直線上に等間隔で配置されており、これらによって廃回路基板１０のｙ軸方向の端から端までＸ線を照射できるようになっている。
【００９４】
また、これらの蛍光Ｘ線検出装置２２は、各々が廃回路基板１０のｙ軸方向の寸法の１／３よりやや大きい受光面積を有し、ｙ軸方向に沿った直線上に等間隔で配置されており、これらによって廃回路基板１０のｙ軸方向の端から端まで蛍光Ｘ線を検出できるようになっている。すなわち、ｙ軸方向において蛍光Ｘ線測定部分が連続して得られるようになっている。
【００９５】
また、本実施形態の蛍光Ｘ線分析装置３２では、各Ｘ線照射装置２１から廃回路基板１０への入射Ｘ線ビームの中心軸が廃回路基板１０表面と交差する点（図２（ａ）の原点）におけるＸ線入射角、すなわち、各Ｘ線照射装置２１から廃回路基板１０への入射Ｘ線２１ａ（図２（ａ）の原点とＸ線照射装置２１の中心とを結ぶ直線）と廃回路基板１０表面の法線（ｚ軸）とのなす角度θ1 が重要である。また、少なくとも１つのＸ線照射装置２１により廃回路基板１０表面に形成されたビームスポットの中心位置（図２（ａ）の原点）における、各蛍光Ｘ線検出装置２２による廃回路基板１０の観測方向２２ａ（図２（ａ）の原点と蛍光Ｘ線検出装置２２の中心とを結ぶ直線）と、廃回路基板１０表面の法線（ｚ軸）とのなす角度θ2 も重要である。なお、廃回路基板１０の厚さは充分に薄いので、廃回路基板１０表面の法線と入射Ｘ線２１ａおよび観測方向２２ａとがなす角度θ1 およびθ2 は、近似的に、ベルトコンベア１８表面の法線と入射Ｘ線２１ａおよび観測方向２２ａとのなす角度とみなすことができる。
【００９６】
以下、この点について詳細に説明する。
【００９７】
被測定物である廃回路基板１０の半田付け部４０は、図３に示すように、プリント基板１の表面部分にあり、通常、各種回路部品よりも低い位置にある。このため、図２（ａ）に示すＸ線照射装置２１の照射方向と廃回路基板１０表面の法線方向とのなす角度θ1 および蛍光Ｘ線検出装置２２の観測方向と廃回路基板１０の表面のなす角度θ2 の少なくとも一方が大きいと、Ｘ線照射装置２１および蛍光Ｘ線検出装置２２の少なくとも一方から見て半田付け部ａが回路部品の陰になり、入射Ｘ線（一次Ｘ線）または蛍光Ｘ線が回路部品に吸収されて、蛍光Ｘ線の測定ができなくなる可能性が高い。
【００９８】
実際、Ｘ線照射装置２１および蛍光Ｘ線検出装置２２が１つずつであり、角度θ1 および角度θ2 が共に４５°に設定されている市販の蛍光Ｘ線分析装置で廃回路基板１０表面の蛍光Ｘ線分析を試みたところ、大半の半田付け部４０は回路部品の陰になって半田付け部４０の成分である鉛および錫は測定（検出）できなかった。
【００９９】
また、角度θ1 および角度θ2 を変化させて、半田付け部４０の鉛や錫に対応するエネルギーを持つ蛍光Ｘ線の強度変化を調べたところ、十分な蛍光Ｘ線強度を得るためには、角度θ1 および角度θ2 の両方が３０°以下（θ1 ≦３０°かつθ2 ≦３０°）であることが好ましく、角度θ1 および角度θ2 の両方が１５°以下（θ1 ≦１５°かつθ2 ≦１５°）であることがより好ましいことが分かった。
【０１００】
上記の角度条件は、Ｘ線照射装置２１と蛍光Ｘ線検出装置２２との距離に関するものであったが、隣り合うＸ線照射装置２１の間隔および隣り合う蛍光Ｘ線検出装置２２の間隔においても同様の角度条件が成り立つことが好ましい。
【０１０１】
すなわち、図２（ｂ）に示すように、互いに隣接するＸ線照射装置２１の中間点を廃回路基板１０表面に正射影した点ＡにおけるＸ線入射角、すなわち、各Ｘ線照射装置２１から廃回路基板１０への入射Ｘ線２１ａ（各Ｘ線照射装置２１の照射面の中心と点Ａとを結ぶ直線）と廃回路基板１０表面の法線（ｚ軸）とのなす角度φ1 についても、θ1 と同様の角度条件が成り立つことが好ましい。また、点Ａにおける、各蛍光Ｘ線検出装置２２による廃回路基板１０表面の観測方向（各蛍光Ｘ線検出装置２２の検出面の中心と点Ａとを結ぶ直線）と廃回路基板１０表面の法線（ｚ軸）とのなす角度φ2 についても、θ2 と同様の角度条件が成り立つことが好ましい。したがって、角度φ1 および角度φ2 の両方が３０°以下（φ1 ≦３０°かつφ2 ≦３０°）であることが好ましく、角度φ1 および角度φ2 の両方が１５°以下（φ1 ≦１５°かつφ2 ≦１５°）であることがより好ましい。なお、本実施形態では、角度φ1 および角度φ2 を等しくしているので、一方の角度を上記の数値範囲内にすれば、他方の角度も自動的に上記の数値範囲内になる。
【０１０２】
なお、角度θ1 および角度θ2 は、小さければ小さいほどより確実に半田付け部４０の鉛を検出することができるが、Ｘ線照射装置２１および蛍光Ｘ線検出装置２２を配置可能とするために、合計の角度がある程度以上でなければならないという制限がある。なぜなら、角度θ1 と角度θ2 との合計は、Ｘ線照射装置２１と蛍光Ｘ線検出装置２２との距離（両者の中心の廃回路基板１０表面への正射影間の距離）、Ｘ線照射装置２１および蛍光Ｘ線検出装置２２と廃回路基板１０表面との距離に依存するが、Ｘ線照射装置２１と蛍光Ｘ線検出装置２２との距離は各装置の大きさのためにある程度以上の距離にならざるを得ないからである。
【０１０３】
また、同様に、角度φ1 および角度φ2 も、小さければ小さいほどより確実に半田付け部４０の鉛を検出することができるが、Ｘ線照射装置２１および蛍光Ｘ線検出装置２２を配置可能とするために、ある程度以上でなければならないという制限がある。なぜなら、角度φ1 および角度φ2 は、前者が、隣り合うＸ線照射装置２１間の距離および蛍光Ｘ線検出装置２２と廃回路基板１０表面との距離に依存する一方、後者が、隣り合う蛍光Ｘ線検出装置２２間の距離および蛍光Ｘ線検出装置２２と廃回路基板１０表面との距離に依存するが、隣り合うＸ線照射装置２１間の距離や隣り合う蛍光Ｘ線検出装置２２間の距離は、各装置の大きさのためにある程度以上の距離にならざるを得ないからである。
【０１０４】
上記の制限の中で角度θ1 、θ2 、φ1 、およびφ2 をできるだけ小さくするためには、Ｘ線照射装置２１と廃回路基板１０表面との距離および蛍光Ｘ線検出装置２２と廃回路基板１０表面との距離を数１０ｃｍ程度と比較的大きくすることが好ましい。Ｘ線照射装置２１と廃回路基板１０表面との距離および蛍光Ｘ線検出装置２２と廃回路基板１０表面との距離を大きくすると、残留空気によるＸ線の吸収により蛍光Ｘ線の検出感度はある程度犠牲になるが、蛍光Ｘ線分析室１６は、真空に保たれており、入射Ｘ線（一次Ｘ線）および蛍光Ｘ線の減衰が小さいので、特に問題になることはない。
【０１０５】
次に、上記の実施の形態の分別装置１００の蛍光Ｘ線分析装置３２と、従来の分別装置に用いられている蛍光Ｘ線分析装置との比較により、本発明の効果および角度θ1 および角度θ2 の効果を確認した結果を示す。
【０１０６】
まず、角度θ1 および角度θ2 が共に１５°であり、かつ、角度φ1 および角度φ2 が共に１５°である本実施形態の蛍光Ｘ線分析装置を用いて鉛含有廃回路基板の蛍光Ｘ線分析を行った。得られた蛍光Ｘ線分析スペクトルを図４に示す。
【０１０７】
この蛍光Ｘ線分析スペクトルの例においては、錫のＬ線ＳｎＬと鉛のＬ線ＰｂＬとから鉛含有半田を用いた廃回路基板１０であることが判る。臭素のＫ線ＢｒＫからプリント基板１に臭素が含まれることが判る。この蛍光Ｘ線分析スペクトルから、本実施形態の蛍光Ｘ線分析装置を用いることにより、廃回路基板１０が鉛を含有するか含有しないかを容易に判定することができることが分かる。また、同時に、廃回路基板１０が臭素を含むか否かも判定することができることが分かる。
【０１０８】
なお、銅のＫ線ＣｕＫは、プリント基板１に形成された配線回路の銅箔の蛍光Ｘ線である。また、ケイ素のＫ線ＳｉＫおよびバリウムのＫ線ＢａＫは、プリント基板１のエポキシ樹脂板に含まれるバリウム系充填剤（フィラー）の蛍光Ｘ線と考えられる。
【０１０９】
また、上記の例は、測定時間を長くとった場合の結果であるが、実際の分別装置１００における判定では、測定場所毎の実質測定時間が数秒以下であれば充分であり、充分な分別処理能力が得られることが確認された。
【０１１０】
次に、比較のために、同じ鉛を含有する廃回路基板１０について、従来の分別装置に用いられている蛍光Ｘ線分析装置を用いた蛍光Ｘ線分析を行った。この蛍光Ｘ線分析装置は、Ｘ線照射装置および蛍光Ｘ線検出装置を１つずつ備えるものであり、かつ、Ｘ線照射装置の照射方向と廃回路基板１０表面の法線とのなす角度（分別装置１００における角度θ1 に相当する）、および廃回路基板１０表面の照射位置における蛍光Ｘ線検出装置の観測方向と廃回路基板１０表面の法線とのなす角度（分別装置１００における角度θ2 に相当する）が、共に４５°に設定されているものである。この蛍光Ｘ線分析により得られた蛍光Ｘ線スペクトルを図５に示す。
【０１１１】
図５の蛍光Ｘ線スペクトルを図４の蛍光Ｘ線スペクトルと比較すると良く判るように、半田付け部４０が回路部品２〜９の陰になって半田付け部４０への入射Ｘ線（一次Ｘ線）または半田付け部４０から放射される蛍光Ｘ線が回路部品２〜９に吸収される結果、半田付け部４０に含まれる鉛のＬ線のＰｂＬは測定できていない。
【０１１２】
また、回路部品２〜９の端面端子部が回路部品２〜９の陰になって入射Ｘ線（一次Ｘ線）または蛍光Ｘ線が回路部品２〜９に吸収される結果、回路部品２〜９の端面端子部に用いられている錫のＬ線ＳｎＬや、回路部品２〜９の端面端子部にメッキされているニッケルのＫ線ＮｉＫも、測定できていない。
【０１１３】
以上のように、本実施形態の分別装置１００では、複数のＸ線照射装置２１および複数の蛍光Ｘ線検出装置２２を、廃回路基板１０の片面の全ての半田付け部４０に含まれる鉛を検出できるように配置したことで、鉛含有半田を含む廃回路基板１０と鉛フリー半田を用いた廃回路基板１０とを正確に分別できる。ここで分別された鉛含有半田を含む廃回路基板１０は、管理型処理場に埋立てれば、地下水等の環境への悪影響を防止できる。また、鉛含有半田を含む廃回路基板１０から鉛の分離処理を行えば、環境への悪影響を防止できるだけでなく、効率良く鉛を回収できる。一方、分別された鉛フリー半田を用いた廃回路基板１０は、破砕および乾留して有価金属を分離すれば、鉛を含まないスラグが得られ、このスラグをセメント原料等として有効に活用（リサイクル）することができる。
【０１１４】
また、廃回路基板の破砕、乾留（および有価金属の回収）によって得られるスラグから鉛を回収処理する場合、鉛含有半田の中に鉛フリー半田が混在していると、鉛の含有率が低下し、かえって鉛の分離回収コストが高くつくことにもなる。
【０１１５】
なお、ここでは、Ｘ線照射装置２１および蛍光Ｘ線検出装置２２が各々３個の場合を示しているが、廃回路基板１０の大きさによって、各々２個でもよく、また、必要によって各々４個以上であっても良い。
【０１１６】
また、ここでは、廃回路基板１０を移動しながら蛍光Ｘ線分析を行っていたが、廃回路基板１０を静止した状態で蛍光Ｘ線分析を行ってもよい。ただし、その場合においても、廃回路基板１０の片面全体を蛍光Ｘ線分析するために、蛍光Ｘ線分析の間に、廃回路基板１０とＸ線照射装置２１および蛍光Ｘ線検出装置２２とを相対移動させることが必須である。すなわち、その場合、静止した状態で蛍光Ｘ線分析を行う場合、廃回路基板１０の位置を少しずつ移動して複数回蛍光Ｘ線分析を行うか、あるいは、Ｘ線照射装置２１および蛍光Ｘ線検出装置２２をベルトコンベア１８の移送方向に沿って移動させる必要がある。
【０１１７】
廃回路基板１０が、プリント基板の片面にのみ半田を用いて各種回路部品を搭載した片面搭載基板のように片面にのみ半田が存在するものであれば、上記の分別装置１００を用いることで、１回の分析によって鉛を含む半田が存在しうる領域全体（廃回路基板１０の片面全体）の鉛の有無を検出し、鉛を含有する廃回路基板１０と鉛を含有しない廃回路基板１０とを分別することが可能となる。
【０１１８】
一方、図３に示す廃回路基板１０は、プリント基板１の両面に半田（半田付け部４０）を用いて各種回路部品２〜９を搭載した両面搭載基板であり、両面に半田材料が存在する。また、廃回路基板１０が、片面搭載基板である場合にも、回路部品搭載面の裏面にディップ半田を用いている場合には、両面に半田材料が存在する。このような両面に半田が存在する廃回路基板１０の分別を行う場合には、廃回路基板１０の一方の面を蛍光Ｘ線分析装置３２で分析した後、廃回路基板１０を裏返して廃回路基板１０の裏面を蛍光Ｘ線分析装置３２で分析し、これら表裏両面の分析結果に基づいて除去装置２８・２９によって分別を行えばよい。あるいは、分別装置１００によって廃回路基板１０を回収箱３０および回収箱３１に分別した後、鉛フリー廃回路基板用の回収箱３１に回収された廃回路基板１０のみを裏返して再び分別装置１００に導入してもよい。さらには、図示していないが、蛍光Ｘ線分析装置３２内における蛍光Ｘ線分析室１６の後ろに廃回路基板１０を反転する機構と裏面測定用の蛍光Ｘ線分析室を追加すれば、蛍光Ｘ線分析装置３２による一回の分析で廃回路基板１０の両面を分析して、分別を行うことが可能になる。
【０１１９】
また、上記の説明では、分別装置１００を用いて、廃回路基板１０表面の半田付け部４０の鉛を検出し、鉛を含有する廃回路基板１０と鉛を含有しない廃回路基板１０とを分別する分別方法について説明したが、分別装置１００を用いて、廃回路基板１０表面における鉛以外の元素の有無を検知し、その結果に基づいて分別を行ってもよい。
【０１２０】
例えば、廃回路基板１０のプリント基板１の絶縁性基板として用いられているエポキシ樹脂等の合成樹脂材料は、臭素を構成元素として含む難燃剤を含有している場合があり、また、大部分が露出している。そのため、廃回路基板１０には、表面の一部に臭素を含有するものと表面に臭素を含有しないものとが混在している場合が多い。そこで、分別装置１００を用いて廃回路基板１０表面における臭素の有無を検知し、この検知結果に基づいて分別を行えば、表面の一部に臭素を含有する廃回路基板１０と表面に臭素を含有しない廃回路基板１０とを分別することも可能である。
【０１２１】
廃回路基板１０表面において、臭素を含む合成樹脂材料は、半田付け部４０と比較すると広い面積を占めていると考えられるものの、搭載されている回路部品が多い場合等には、かなり狭い面積になると考えられる。従来の分別装置に用いられている蛍光Ｘ線分析装置では、このような表面の狭い部分に存在する臭素の検知を正確に行えないと考えられる。これに対し、本実施形態の分別装置１００では、廃回路基板１０の片面全体を蛍光Ｘ線分析するようになっているので、表面の狭い部分に存在する臭素の有無を正確に検知することができる。
【０１２２】
さらには、分別装置１００を用いて廃回路基板１０表面の半田付け部４０の鉛の有無を検知すると共に廃回路基板１０表面における臭素の有無を検知し、それらの検知結果に基づいて、鉛を含有する廃回路基板１０と鉛を含有しない廃回路基板１０とを分別すると共に、表面に臭素を含有する廃回路基板１０と表面に臭素を含有しない廃回路基板１０とを分別してもよい。
【０１２３】
【発明の効果】
本発明の廃棄物の分別装置は、以上のように、表面の一部に特定元素を含有する可能性のある廃棄物表面にＸ線を照射し、上記廃棄物表面から放射された蛍光Ｘ線の強度をエネルギー毎または波長毎に測定するための蛍光Ｘ線分析装置と、上記蛍光Ｘ線分析装置で測定された特定元素に対応するエネルギーまたは波長を持つ蛍光Ｘ線の強度に基づいて、特定元素の含有の有無を判定する判定手段と、上記判定手段による判定結果に従って、上記廃棄物を、表面に特定元素を含有する廃棄物と表面に特定元素を含有しない廃棄物とに分別する分別手段とを備えると共に、上記蛍光Ｘ線分析装置による測定中に、上記廃棄物と上記蛍光Ｘ線分析装置とを所定の方向に相対移動させる移動手段を備え、上記蛍光Ｘ線分析装置は、上記廃棄物表面から放射された蛍光Ｘ線を検出するための蛍光Ｘ線検出装置を複数備えると共に、上記廃棄物表面にＸ線ビームを照射するためのＸ線照射装置を複数備え、これらＸ線照射装置および蛍光Ｘ線検出装置はそれぞれ、上記相対移動の方向および上記廃棄物表面の法線と交差する方向、好ましくは上記相対移動の方向および上記廃棄物表面の法線と垂直な方向に沿って配列されており、上記廃棄物は、鉛を含有する半田材料が表面の一部に存在する廃回路基板と、鉛を含有しない半田材料が表面の一部に存在する廃回路基板とが混在したものであり、上記分別手段は、少なくとも、表面の一部に鉛を含有する廃棄物と表面に鉛を含有しない廃棄物とを分別するようになっている構成である。
【０１２４】
上記構成によれば、より広い範囲にわたって、蛍光Ｘ線の強度に基づく特定元素の検出が可能となる。その結果、鉛を含む半田材料が表面の一部に使用された廃回路基板のような、特定元素が偏在した比較的広い面積の表面を持つ廃棄物であっても、廃棄物表面全体にわたって蛍光Ｘ線を測定できるので、特定元素を確実に検出することができる。それゆえ、上記構成は、表面の一部に特定元素を含有する可能性のある複数の廃棄物を、特定元素を含有する廃棄物と特定元素を含有しない廃棄物とに正確に分別することができるという効果を奏する。
【０１２５】
本発明の廃棄物の分別装置の特に効果が顕著となる形態は、上記廃棄物が、鉛を含有する半田材料が表面の一部に存在する廃回路基板と、鉛を含有しない半田材料が表面の一部に存在する廃回路基板とが混在したものであり、上記分別手段が、少なくとも、表面の一部に鉛を含有する廃棄物と表面に鉛を含有しない廃棄物とを分別するようになっている構成である。
【０１２６】
上記構成によれば、廃回路基板の少なくとも片面の全体を漏れなく測定でき、廃回路基板上で偏在する半田材料を正確に検出することができる。その結果、使用済電気・電子製品を解体・分別して回路基板を取出す作業において混在することが避けられない鉛含有半田を含む廃回路基板と鉛フリー半田を用いた廃回路基板とを正確に分別できる廃回路基板の分別装置を提供できるという効果を奏する。
【０１２７】
本発明の廃棄物の分別装置は、好ましくは、上記各Ｘ線照射装置が、そのＸ線ビームの中心軸が廃棄物表面と交差する点における廃棄物表面へのＸ線入射角が３０°以下であり、上記各蛍光Ｘ線検出装置による廃棄物表面の観測方向と廃棄物表面の法線とのなす角度が、廃棄物表面における少なくとも１つのＸ線照射装置のビームスポットの中心位置において、３０°以下である。
【０１２８】
また、本発明の廃棄物の分別装置は、好ましくは、互いに隣接するＸ線照射装置は、各々の廃棄物表面へのＸ線入射角が、両Ｘ線照射装置の中間点を廃棄物表面に正射影した点において３０°以下であり、互いに隣接する蛍光Ｘ線検出装置は、各蛍光Ｘ線検出装置による廃棄物表面の観測方向と廃棄物表面の法線とのなす角度が、両蛍光Ｘ線検出装置の中間点を廃棄物表面に正射影した点において３０°以下である。
【０１２９】
上記各構成によれば、廃棄物表面に凹凸が存在し、凹部における凸部の近傍に特定元素を含む可能性のある部材が存在する場合に、Ｘ線照射装置からその部材に向かう入射Ｘ線あるいはその部材から蛍光Ｘ線検出装置に向かう蛍光Ｘ線が凸部によって遮断されることを回避できる。その結果、上記構成は、特定元素をより確実に検出でき、より正確な分別が行えるという効果を奏する。
【０１３０】
本発明の廃棄物の分別方法は、以上のように、前記の分別装置を用いて、表面の一部に特定元素を含有する廃棄物と、表面に特定元素を含有しない廃棄物とを分別する分別工程を含み、上記廃棄物は、鉛を含有する半田材料が表面の一部に存在する廃回路基板と、鉛を含有しない半田材料が表面の一部に存在する廃回路基板とが混在したものであり、上記分別工程では、表面の一部に鉛を含有する廃棄物と表面に鉛を含有しない廃棄物とを分別する方法である。
【０１３１】
上記方法は、前記の分別装置を用いたことで、表面の一部に特定元素を含有する可能性のある複数の廃棄物を、特定元素を含有する廃棄物と特定元素を含有しない廃棄物とに正確に分別することができるという効果を奏する。
【０１３２】
本発明の廃棄物の分別方法の特に効果が顕著となる形態は、上記廃棄物は、鉛を含有する半田材料が表面の一部に存在する廃回路基板と、鉛を含有しない半田材料が表面の一部に存在する廃回路基板とが混在したものであり、上記分別工程では、表面の一部に鉛を含有する廃棄物と表面に鉛を含有しない廃棄物とを分別する方法である。
【０１３３】
上記方法では、前記の分別装置を用いたことで、廃回路基板の少なくとも片面の全体を漏れなく測定でき、廃回路基板上で偏在する半田材料を正確に検出することができる。その結果、上記方法は、使用済電気・電子製品を解体・分別して回路基板を取出す作業において混在することが避けられない鉛含有半田を含む廃回路基板と鉛フリー半田を用いた廃回路基板とを正確に分別できるという効果を奏する。
【０１３４】
本発明の廃棄物の分別方法の特に効果が顕著となる他の形態は、上記廃棄物は、臭素を含有する合成樹脂材料が表面の一部に存在する廃回路基板と、臭素を含有しない合成樹脂材料が表面の一部に存在する廃回路基板とが混在したものであり、上記分別工程では、表面の一部に臭素を含有する廃棄物と表面に臭素を含有しない廃棄物とを分別する方法である。
【０１３５】
上記方法では、前記の分別装置を用いたことで、廃回路基板表面の一部にのみ合成樹脂材料が露出している場合であっても、合成樹脂材料に含まれる臭素を正確に検出することができる。その結果、上記方法は、使用済電気・電子製品を解体・分別して回路基板を取出す作業において、混在することが避けられない臭素を含む廃回路基板と臭素を含まない廃回路基板とを正確に分別できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る廃棄物の分別装置の実施の一形態としての廃回路基板の分別装置の概略を示す図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は上面図である。
【図２】廃回路基板に対する複数のＸ線照射装置および複数の蛍光Ｘ線検出装置の配置を模式的に示す図であり、（ａ）はベルトコンベアの進行方向に垂直でかつ廃回路基板の面に平行な方向から見た前面図、（ｂ）はベルトコンベアの進行方向から見た側面図、（ｃ）は斜視図である。
【図３】図１の分別装置において分別される廃回路基板の一例を示す図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は平面図である。
【図４】図１の分別装置が備える蛍光Ｘ線分析装置を用い、角度θ1 、角度θ2 、角度φ1 、および角度φ2 が全て１５°の条件で廃回路基板を分析することによって得られた蛍光Ｘ線スペクトルの例を示す図である。
【図５】従来の分別装置が備える蛍光Ｘ線分析装置を用いて図４と同じ廃回路基板を分析することによって得られた蛍光Ｘ線スペクトルの例を示す図である。
【符号の説明】
１  プリント基板
２  ＩＣ
３  チップコンデンサ
４  チップ抵抗
５  ＩＣ
６  パワートランンジスタ
７  電解コンデンサ
８  コネクタ
９  コネクタ
１０  廃回路基板（廃棄物）
１１  シャッター
１２  シャッター
１３  シャッター
１４  シャッター
１５  前室
１６  蛍光Ｘ線分析室
１７  後室
１８  ベルトコンベア（移動手段）
１９  光電スイッチ
２０  ストッパー
２１  Ｘ線照射装置
２２  蛍光Ｘ線検出装置
２３  真空排気管
２４  真空排気管
２５  真空排気管
２６  分析装置（判定手段）
２７  制御装置
２８  除去装置（分別手段）
２９  除去装置（分別手段）
３０  回収箱
３１  回収箱
３２  蛍光Ｘ線分析装置
４０  半田付け部
１００  分別装置
【図１】
0003696522.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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