(57)【要約】【課題】被選別試料をアルミニウム合金の系統別に精度良く判別することができるアルミ合金判別方法を提供する。【解決手段】アルミ合金判別方法は、第１判別工程および第２判別工程を備えている。第１判別工程においては、被選別試料がアルミニウム合金であるかどうかを、被選別試料を透過したＸ線の強度を測定することによって判別する。第２判別工程においては、被選別試料が所望量の第１の添加元素を含むかどうかを、被選別試料から放出される蛍光Ｘ線の強度を測定することによって判別する。【選択図】図１
2014215051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被選別試料が所望量の第１の添加元素を含むアルミニウム合金であるかどうかを判別するアルミ合金判別方法であって、
被選別試料がアルミニウム合金であるかどうかを判別する第１判別工程と、
前記第１判別工程においてアルミニウム合金として判別された被選別試料が、所望量の第１の添加元素を含むかどうかを判別する第２判別工程と、を備え、
前記第１判別工程は、
アルミニウム合金からなる第１校正用試料を準備する工程と、
前記第１校正用試料について、前記第１校正用試料の試料面の複数の位置で、エネルギーの異なる２つのＸ線に係る単位面積毎の透過Ｘ線の強度を測定する工程と、
エネルギーの異なる２つのＸ線に係る透過強度を２軸とする２次元座標で規定される透過強度平面に、前記第１校正用試料における測定結果を配置する工程と、
前記第１校正用試料に関する測定結果を示す点の分布濃度が大きな領域を高密度判定線と低密度判定線で挟むようにした判定領域を前記透過強度平面上に画定して、該透過強度平面を、前記判定領域となる中密度領域と、前記高密度判定線より外側の高密度領域と、前記低密度判定線より外側の低密度領域と、に分ける工程と、
被選別試料について、前記２つのＸ線を用いて単位面積毎の透過Ｘ線の強度を測定する工程と、
前記被選別試料における測定結果を、前記高密度領域と、前記中密度領域と、前記低密度領域に分類する第１分類工程と、
前記高密度領域または前記低密度領域に含まれる測定結果の割合が所定の第１閾値より小さく、かつ、前記中密度領域に含まれる測定結果の割合が所定の第２閾値より大きいときに、前記被選別試料がアルミニウム合金であると判断する第１判断工程と、を有し、
前記第２判別工程は、
前記被選別試料にＸ線を照射して、前記被選別試料から放出された蛍光Ｘ線のうち第１の添加元素に対応する蛍光Ｘ線の強度を測定する工程と、
測定された蛍光Ｘ線の強度が所定の第１添加元素用閾値より大きい時に、前記被選別試料が所望量の第１の添加元素を含むと判断する第２判断工程と、を有する、アルミ合金判別方法。
【請求項２】
前記第１判別工程は、
アルミニウム合金以外の異物が付着したアルミニウム合金からなる異物付着試料を準備する工程と、
前記異物付着試料について、前記異物付着試料の試料面の複数の位置で、エネルギーの異なる２つのＸ線に係る単位面積毎の透過Ｘ線の強度を測定する工程と、
エネルギーの異なる２つのＸ線に係る透過強度を２軸とする２次元座標で規定される透過強度平面に、前記異物付着試料における測定結果を配置する工程と、
前記異物付着試料に関する測定結果を示す点の集合のうち低強度側に位置する集合を含む低強度領域を、前記透過強度平面上に画定する工程と、をさらに有し、
前記第１分類工程は、前記被選別試料における測定結果を、前記高密度領域と、前記中密度領域と、前記低密度領域と、前記低強度領域に分類し、
前記第１判断工程は、前記高密度領域または前記低密度領域に含まれる割合が所定の第１閾値より小さく、前記中密度領域に含まれる割合が所定の第２閾値より大きく、かつ前記低強度領域に含まれる割合が所定の第３閾値より小さいときに、前記被選別試料がアルミニウム合金であると判断する、請求項１に記載のアルミ合金判別方法。
【請求項３】
前記第１判別工程は、
アルミニウム以外の金属を主成分とする第１対比用試料を準備する工程と、
前記第１対比用試料について、前記第１対比用試料の試料面の複数の位置で、エネルギーの異なる２つのＸ線に係る単位面積毎の透過Ｘ線の強度を測定する工程と、
エネルギーの異なる２つのＸ線に係る透過量を２軸とする２次元座標で規定される透過強度平面に、前記第１対比用試料における測定結果を配置する工程と、
前記第１校正用試料に関する測定結果の分布と、前記第１対比用試料に関する測定結果の分布とを対比して、前記第１校正用試料と前記第１対比用試料とを判別するための前記第１閾値を決定するとともに、前記中密度領域に含まれる前記第１校正用試料の測定結果の割合に基づいて前記第２閾値を決定する工程と、をさらに有する、請求項１または２に記載のアルミ合金判別方法。
【請求項４】
前記第２判別工程は、
第１の添加元素を含む第２校正用試料、および第２の添加元素を含む第２対比用試料を準備する工程と、
前記第２校正用試料にＸ線を照射して、前記第２校正用試料から放出された蛍光Ｘ線のうち前記第１の添加元素に対応する蛍光Ｘ線の強度を測定する工程と、
前記第２対比用試料にＸ線を照射して、前記第２対比用試料から放出された蛍光Ｘ線のうち前記第１の添加元素に対応する蛍光Ｘ線の強度を測定する工程と、
前記第２校正用試料における測定結果と前記第２対比用試料における測定結果とを対比して、前記第１添加元素用閾値を決定する工程と、をさらに有する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のアルミ合金判別方法。
【請求項５】
前記第１の添加元素が銅である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のアルミ合金判別方法。
【請求項６】
前記所望量の第１の添加元素を含むアルミニウム合金が、１重量％以上の銅を含むアルミニウム合金である、請求項５に記載のアルミ合金判別方法。
【請求項７】
前記第２判別工程において所望量の第１の添加元素を含まないと判断された被選別試料が、所望量の第２の添加元素を含むかどうかを判別する第３判別工程をさらに備え、
前記第３判別工程は、前記被選別試料について、エネルギーの異なる２つのＸ線を用いて単位面積毎の透過Ｘ線の強度を測定し、この測定結果に基づいて前記被選別試料が所望量の第２の添加元素を含むかどうかを判別する工程、または、前記被選別試料にＸ線を照射して、前記被選別試料から放出された蛍光Ｘ線の強度を測定し、この測定結果に基づいて前記被選別試料が所望量の第２の添加元素を含むかどうかを判別する工程を有する、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のアルミ合金判別方法。
【請求項８】
前記第２の添加元素が亜鉛である、請求項７に記載のアルミ合金判別方法。
【請求項９】
前記第１判別工程の前に実施され、前記被選別試料を所定の最大厚さを有する板状に整える工程をさらに備える、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のアルミ合金判別方法。
【請求項１０】
前記第２判別工程の前に実施され、前記被選別試料を所定の最大厚さを有する板状に整える工程をさらに備える、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のアルミ合金判別方法。
【請求項１１】
前記第１判別工程において、エネルギーの異なる２つのＸ線に係る測定は、１つの第１Ｘ線線源を用いて試料を照射して、試料を透過したＸ線を２本のＸ線検出リニアセンサを用いて測定するものであって、該Ｘ線検出リニアセンサの１本に一部のＸ線を吸収する減衰板をかぶせることにより、エネルギーの異なる２つのＸ線を試料に照射することと同様の効果をもたらすものである、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のアルミ合金判別方法。
【請求項１２】
被選別試料が所望量の第１の添加元素を含むアルミニウム合金であるかどうかを判別するアルミ合金判別設備であって、
被選別試料がアルミニウム合金であるかどうかを判別する第１判別装置と、
前記第１判別装置によってアルミニウム合金として判別された被選別試料が、所望量の第１の添加元素を含むかどうかを判別する第２判別装置と、を備え、
前記第１判別装置は、
被選別試料およびアルミニウム合金からなる第１校正用試料にＸ線を照射する第１Ｘ線線源装置と、
前記被選別試料および前記第１校正用試料について、各試料の試料面の複数の位置で、エネルギーの異なる２つのＸ線に係る単位面積毎の透過Ｘ線の強度を測定するＸ線センサと、
エネルギーの異なる２つのＸ線に係る透過量を２軸とする２次元座標で規定される透過強度平面において、前記被選別試料における測定結果を、高密度領域と、中密度領域と、低密度領域に分類するとともに、前記高密度領域または前記低密度領域に含まれる測定結果の割合が所定の第１閾値より小さく、かつ、前記中密度領域に含まれる測定結果の割合が所定の第２閾値より大きいときに、前記被選別試料がアルミニウム合金であると判断する第１判定部と、を有し、
前記第１判別装置においては、前記第１校正用試料に関する測定結果を示す点の分布濃度が大きな領域を高密度判定線と低密度判定線で挟むようにした判定領域を前記透過強度平面上に画定することにより、該透過強度平面が、前記判定領域となる前記中密度領域と、前記高密度判定線より外側の前記高密度領域と、前記低密度判定線より外側の前記低密度領域と、に分けられており、
前記第２判別装置は、
前記被選別試料にＸ線を照射する第２Ｘ線線源装置と、
前記被選別試料から放出された蛍光Ｘ線のうち第１の添加元素に対応する蛍光Ｘ線の強度を測定する蛍光Ｘ線センサと、
測定された蛍光Ｘ線の強度が、所定の第１添加元素用閾値より大きい時に、前記被選別試料が所望量の第１の添加元素を含むと判断する第２判定部と、を有する、アルミ合金判別設備。
【請求項１３】
廃棄物の中から非金属品を排除して金属廃棄物を前記被選別試料として前記第１判別装置に供給する金属選別機をさらに備える、請求項１２に記載のアルミ合金判別設備。
【請求項１４】
前記金属選別機は、前記非金属品に加えて、鉄を主成分とする鉄製品を前記廃棄物の中から排除して、鉄製品を除く金属廃棄物を前記被選別試料として前記第１判別装置に供給するよう構成されている、請求項１３に記載のアルミ合金判別設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム合金を合金系統別に判別する方法に関する。特に本発明は、銅などの第１の添加元素を含むアルミニウム合金、例えばＡＤＣ１２のアルミニウム合金と、亜鉛などの第２の添加元素を含むアルミニウム合金、例えば７０００系統のアルミニウム合金とを判別することができる方法に関する。また本発明は、アルミニウム合金を判別してアルミニウム合金を合金系統別に選別する設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウムは極めてリサイクル性に優れた材料である。例えばリサイクルによる二次地金への溶解エネルギーは、新地金の溶解エネルギーの３〜５％に過ぎない。このため、リサイクルシステムを効率よく運用することにより、アルミニウムを、地球環境に優しい材料かつ製造原価の小さい材料として広範囲に利用できる。
アルミニウムあるいはアルミニウム合金は、現状においても、省資源化の観点および低コスト化の観点から、一般にリサイクルされている。このため従来から、迅速かつ大量にアルミニウムおよびアルミニウム合金からなる廃棄物を、他の廃棄物から選別して回収する技術が開発されてきた。
【０００３】
たとえば、特許文献１には、一般的な金属選別回収装置が開示されている。開示されている金属選別回収装置は、ストックヤードに貯蔵された廃棄物を前処理後に破砕し、発泡成形材を分離した後、残った重い廃棄物から鋼片またはアルミニウム片を分離するものである。金属選別回収装置は、磁力選別機を用いて鉄系金属を選別し、渦電流選別機を用いて非鉄系金属を選別するよう構成されている。選別された非鉄系金属は、さらに色選別機および比重検出選別機を用いることによって、銅片およびアルミニウム片に選別される。また、渦電流選別機で非金属として分離されたものについても、風力選別機を用いることによって、非金属として分離されたものの中から金属小片を選別し、その後、振動式選別機を用いて金属小片から銅片およびアルミニウム片を回収する。
【０００４】
開示されている金属選別回収装置によれば、廃棄物からアルミニウムを、ほぼ全自動で高純度に選別回収することができる。
なお、特許文献１には、色選別機の代わりに、金属の種類によってＸ線の透過具合が異なることを利用するＸ線式選別機を用いた例が記載されている。開示されているＸ線式選別機は、Ｘ線検出センサの前に設けられた形状センサを用いて破砕片の厚さを測定して、単位厚さあたりの透過Ｘ線強度を算出し、次に材質毎に予め取得したデータと照合して、破砕片の材質を推定するものである。
【０００５】
従来のリサイクル方法やリサイクル設備においては一般に、アルミニウムおよびアルミニウム合金は、合金系統別に関わりなく一緒に混合されて回収されていた。この場合、回収されたアルミニウムおよびアルミニウム合金は、成分分析するために溶解され、そして成分調整された後に再利用される。
【０００６】
一方、アルミニウム合金においては、合金系統によって添加元素の含有量が大きく異なる。例えば、自動車のエンジンなどを作製するための鋳造材として用いられるアルミニウム合金は、銅や亜鉛などの重金属成分を添加元素として多く含んでいる。一方、サッシなどを作製するための展伸材として用いられるアルミニウム合金は、重金属成分を多くは含んでいない。このため、様々な合金系統別を混合して溶解してしまうと、鋳造材の組成および展伸材の組成のいずれからもずれたアルミニウム合金が主に得られることになる。この場合、成分調整に要する時間やコストが大きくなり、また、溶解に要するエネルギーも大きくなってしまう。このため、アルミニウム合金を合金系統別に回収することが好ましい。このためには、アルミニウムおよびアルミニウム合金を合金系統別に区別して判別する方法や設備が必要になる。
【０００７】
このような課題を考慮して、例えば特許文献２は、アルミニウム合金の合金系統ごとにＸ線吸収率が僅かに異なること、つまりＸ線透過強度が低下するアルミニウム合金はいずれも銅や亜鉛などのアルミニウムより重い金属を多く含んでいること、さらに、Ｘ線透過強度の測定結果がばらつきをもって分布すること、に注目して、測定結果に対して統計的処理を施して僅かの差異を検出することにより、鋳造材に由来するアルミニウム合金と展伸材に由来するアルミニウム合金とを精度良く判別することができる方法を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−２５６２３１号公報
【特許文献２】特開２０１２−７３０８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
重金属を多く含むアルミニウム合金は、ＡＤＣ１０やＡＤＣ１２などの、多くの銅を添加元素として含むものと、ＡＤＣ１０Ｚ、ＡＤＣ１２Ｚや７０００系統など、多くの亜鉛を添加元素として含むものとに主に分類される。ところで銅と亜鉛とは、周期表において隣り合う元素である。このため、特許文献２のように被選別試料を透過したＸ線を測定する場合、銅を含むアルミニウム合金における測定結果と、亜鉛を含むアルミニウム合金における測定結果との間の差異はわずかである。すなわち、特許文献２に記載の方法によっては、銅を含むアルミニウム合金と亜鉛を含むアルミニウム合金とを精度良く判別することが困難であると考えられる。
【００１０】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、銅と亜鉛のような、透過Ｘ線によっては判別が困難な添加元素を精度良く判別することができ、これによって、添加元素を多く含むアルミニウム合金が含まれた被選別試料を合金系統別に精度良く判別することができるアルミ合金判別方法およびアルミ合金判別設備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】
【００１１】
本発明は、被選別試料が所望量の第１の添加元素を含むアルミニウム合金であるかどうかを判別するアルミ合金判別方法であって、
被選別試料がアルミニウム合金であるかどうかを判別する第１判別工程と、前記第１判別工程においてアルミニウム合金として判別された被選別試料が、所望量の第１の添加元素を含むかどうかを判別する第２判別工程と、を備え、
前記第１判別工程は、アルミニウム合金からなる第１校正用試料を準備する工程と、前記第１校正用試料について、前記第１校正用試料の試料面の複数の位置で、エネルギーの異なる２つのＸ線に係る単位面積毎の透過Ｘ線の強度を測定する工程と、エネルギーの異なる２つのＸ線に係る透過強度を２軸とする２次元座標で規定される透過強度平面に、前記第１校正用試料における測定結果を配置する工程と、前記第１校正用試料に関する測定結果を示す点の分布濃度が大きな領域を高密度判定線と低密度判定線で挟むようにした判定領域を前記透過強度平面上に画定して、該透過強度平面を、前記判定領域となる中密度領域と、前記高密度判定線より外側の高密度領域と、前記低密度判定線より外側の低密度領域と、に分ける工程と、被選別試料について、前記２つのＸ線を用いて単位面積毎の透過Ｘ線の強度を測定する工程と、前記被選別試料における測定結果を、前記高密度領域と、前記中密度領域と、前記低密度領域に分類する第１分類工程と、前記高密度領域または前記低密度領域に含まれる測定結果の割合が所定の第１閾値より小さく、かつ、前記中密度領域に含まれる測定結果の割合が所定の第２閾値より大きいときに、前記被選別試料がアルミニウム合金であると判断する第１判断工程と、を有し、
前記第２判別工程は、前記被選別試料にＸ線を照射して、前記被選別試料から放出された蛍光Ｘ線のうち第１の添加元素に対応する蛍光Ｘ線の強度を測定する工程と、測定された蛍光Ｘ線の強度が所定の第１添加元素用閾値より大きい時に、前記被選別試料が所望量の第１の添加元素を含むと判断する第２判断工程と、を有する、アルミ合金判別方法である。
【００１２】
本発明によるアルミ合金判別方法において、前記第１判別工程は、アルミニウム合金以外の異物が付着したアルミニウム合金からなる異物付着試料を準備する工程と、前記異物付着試料について、前記異物付着試料の試料面の複数の位置で、エネルギーの異なる２つのＸ線に係る単位面積毎の透過Ｘ線の強度を測定する工程と、エネルギーの異なる２つのＸ線に係る透過強度を２軸とする２次元座標で規定される透過強度平面に、前記異物付着試料における測定結果を配置する工程と、前記異物付着試料に関する測定結果を示す点の集合のうち低強度側に位置する集合を含む低強度領域を、前記透過強度平面上に画定する工程と、をさらに有していてもよい。この場合、前記第１分類工程は、前記被選別試料における測定結果を、前記高密度領域と、前記中密度領域と、前記低密度領域と、前記低強度領域に分類し、前記第１判断工程は、前記高密度領域または前記低密度領域に含まれる割合が所定の第１閾値より小さく、前記中密度領域に含まれる割合が所定の第２閾値より大きく、かつ前記低強度領域に含まれる割合が所定の第３閾値より小さいときに、前記被選別試料がアルミニウム合金であると判断してもよい。
【００１３】
本発明によるアルミ合金判別方法において、前記第１判別工程は、アルミニウム以外の金属を主成分とする第１対比用試料を準備する工程と、前記第１対比用試料について、前記第１対比用試料の試料面の複数の位置で、エネルギーの異なる２つのＸ線に係る単位面積毎の透過Ｘ線の強度を測定する工程と、エネルギーの異なる２つのＸ線に係る透過量を２軸とする２次元座標で規定される透過強度平面に、前記第１対比用試料における測定結果を配置する工程と、前記第１校正用試料に関する測定結果の分布と、前記第１対比用試料に関する測定結果の分布とを対比して、前記第１校正用試料と前記第１対比用試料とを判別するための前記第１閾値を決定するとともに、前記中密度領域に含まれる前記第１校正用試料の測定結果の割合に基づいて前記第２閾値を決定する工程と、をさらに有していてもよい。
【００１４】
本発明によるアルミ合金判別方法において、前記第２判別工程は、第１の添加元素を含む第２校正用試料、および第２の添加元素を含む第２対比用試料を準備する工程と、前記第２校正用試料にＸ線を照射して、前記第２校正用試料から放出された蛍光Ｘ線のうち前記第１の添加元素に対応する蛍光Ｘ線の強度を測定する工程と、前記第２対比用試料にＸ線を照射して、前記第２対比用試料から放出された蛍光Ｘ線のうち前記第１の添加元素に対応する蛍光Ｘ線の強度を測定する工程と、前記第２校正用試料における測定結果と前記第２対比用試料における測定結果とを対比して、前記第１添加元素用閾値を決定する工程と、をさらに有していてもよい。
【００１５】
本発明によるアルミ合金判別方法において、前記第１の添加元素が銅であってもよい。
【００１６】
本発明によるアルミ合金判別方法において、前記所望量の第１の添加元素を含むアルミニウム合金が、１重量％以上の銅を含むアルミニウム合金であってもよい。
【００１７】
本発明によるアルミ合金判別方法は、前記第２判別工程において所望量の第１の添加元素を含まないと判断された被選別試料が、所望量の第２の添加元素を含むかどうかを判別する第３判別工程をさらに備えていてもよい。この場合、前記第３判別工程は、前記被選別試料について、エネルギーの異なる２つのＸ線を用いて単位面積毎の透過Ｘ線の強度を測定し、この測定結果に基づいて前記被選別試料が所望量の第２の添加元素を含むかどうかを判別する工程、または、前記被選別試料にＸ線を照射して、前記被選別試料から放出された蛍光Ｘ線の強度を測定し、この測定結果に基づいて前記被選別試料が所望量の第２の添加元素を含むかどうかを判別する工程を有する。
【００１８】
本発明によるアルミ合金判別方法において、前記第２の添加元素が亜鉛であってもよい。
【００１９】
本発明によるアルミ合金判別方法は、前記第１判別工程の前に実施され、前記被選別試料を所定の最大厚さを有する板状に整える工程をさらに備えていてもよい。
【００２０】
本発明によるアルミ合金判別方法は、前記第２判別工程の前に実施され、前記被選別試料を所定の最大厚さを有する板状に整える工程をさらに備えていてもよい。
【００２１】
本発明によるアルミ合金判別方法の前記第１判別工程において、エネルギーの異なる２つのＸ線に係る測定は、１つの第１Ｘ線線源を用いて試料を照射して、試料を透過したＸ線を２本のＸ線検出リニアセンサを用いて測定するものであって、該Ｘ線検出リニアセンサの１本に一部のＸ線を吸収する減衰板をかぶせることにより、エネルギーの異なる２つのＸ線を試料に照射することと同様の効果をもたらすものであってもよい。
【００２２】
本発明は、被選別試料が所望量の第１の添加元素を含むアルミニウム合金であるかどうかを判別するアルミ合金判別設備であって、
被選別試料がアルミニウム合金であるかどうかを判別する第１判別装置と、前記第１判別装置によってアルミニウム合金として判別された被選別試料が、所望量の第１の添加元素を含むかどうかを判別する第２判別装置と、を備え、
前記第１判別装置は、被選別試料およびアルミニウム合金からなる第１校正用試料にＸ線を照射する第１Ｘ線線源装置と、前記被選別試料および前記第１校正用試料について、各試料の試料面の複数の位置で、エネルギーの異なる２つのＸ線に係る単位面積毎の透過Ｘ線の強度を測定するＸ線センサと、エネルギーの異なる２つのＸ線に係る透過量を２軸とする２次元座標で規定される透過強度平面において、前記被選別試料における測定結果を、高密度領域と、中密度領域と、低密度領域に分類するとともに、前記高密度領域または前記低密度領域に含まれる測定結果の割合が所定の第１閾値より小さく、かつ、前記中密度領域に含まれる測定結果の割合が所定の第２閾値より大きいときに、前記被選別試料がアルミニウム合金であると判断する第１判定部と、を有し、
前記第１判別装置においては、前記第１校正用試料に関する測定結果を示す点の分布濃度が大きな領域を高密度判定線と低密度判定線で挟むようにした判定領域を前記透過強度平面上に画定することにより、該透過強度平面が、前記判定領域となる前記中密度領域と、前記高密度判定線より外側の前記高密度領域と、前記低密度判定線より外側の前記低密度領域と、に分けられており、
前記第２判別装置は、前記被選別試料にＸ線を照射する第２Ｘ線線源装置と、前記被選別試料から放出された蛍光Ｘ線のうち第１の添加元素に対応する蛍光Ｘ線の強度を測定する蛍光Ｘ線センサと、測定された蛍光Ｘ線の強度が、所定の第１添加元素用閾値より大きい時に、前記被選別試料が所望量の第１の添加元素を含むと判断する第２判定部と、を有する、アルミ合金判別設備である。
【００２３】
本発明によるアルミ合金選別設備は、廃棄物の中から非金属品を排除して金属廃棄物を前記被選別試料として前記第１判別装置に供給する金属選別機をさらに備えていてもよい。
【００２４】
本発明によるアルミ合金選別設備において、前記金属選別機は、前記非金属品に加えて、鉄を主成分とする鉄製品を前記廃棄物の中から排除して、鉄製品を除く金属廃棄物を前記被選別試料として前記第１判別装置に供給するよう構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、被選別試料を透過したＸ線を利用した測定と、被選別試料から放出される蛍光Ｘ線を利用した測定とを組み合わせることにより、被選別試料をアルミニウム合金の系統別に精度良く判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るアルミ合金選別設備の構成の概略を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る透過型Ｘ線選別機の構成を概念的に説明する斜視図である。
【図３】図３は、透過型Ｘ線選別機を用いてＸ線透過状態を測定する原理を説明する図面である。
【図４】図４は、Ｘ線透過状態の測定結果を求める手法を説明する図面である。
【図５】図５は、第１校正用試料における透過Ｘ線の強度の測定結果をプロットした例を示す図面である。
【図６】図６は、透過型Ｘ線選別機を用いてアルミニウム合金とアルミニウム合金以外の金属とを選別する原理を示す図面である。
【図７】図７は、透過型Ｘ線選別機を用いた判別に用いる第１閾値および第２閾値を決める原理を説明する図面である。
【図８】図８は、異物付着試料における透過Ｘ線の強度の測定結果をプロットした例を示す図面である。
【図９】図９は、異物付着試料のデジタルカメラ写真の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、異物付着試料のＸ線写真の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、異物付着試料における透過Ｘ線の強度の分布を、単位面積毎に高密度領域、中密度領域、低密度領域または低強度領域に分類した結果を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の一実施形態に係る蛍光Ｘ線選別機の構成を概念的に説明する斜視図である。
【図１３】図１３は、蛍光Ｘ線選別機を用いて銅試料および亜鉛試料を測定した結果の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、蛍光Ｘ線選別機を用いて被選別試料からＡＤＣ１２を選別した場合の品位、収率、分離効率および除去率を、その際に用いた第１添加元素用閾値に対してプロットした結果を示す図である。
【図１５】図１５は、アルミ合金選別設備を用いて被選別試料から所定のアルミニウム合金を判別するための判別手順の一例を示すフローチャートである。
【図１６】図１６は、透過型Ｘ線選別機において用いられる低密度領域Ｌ、中密度領域Ｍ、高密度領域Ｈ、第１閾値および第２閾値を決定する手順の一例を示すフローチャートである。
【図１７】図１７は、透過型Ｘ線選別機において用いられる低強度領域Ｄおよび第３閾値を決定する手順の一例を示すフローチャートである。
【図１８】図１８は、透過型Ｘ線選別機を用いて被選別試料からアルミニウム合金を判別するための判別手順の一例を示すフローチャートである。
【図１９】図１９は、蛍光Ｘ線選別機において用いられる第１添加元素用閾値を決定する手順の一例を示すフローチャートである。
【図２０】図２０は、蛍光Ｘ線選別機を用いて、所望量の第１の添加元素を含むアルミニウム合金を被選別試料から判別するための判別手順の一例を示すフローチャートである。
【図２１】図２１は、アルミ合金選別設備を用いた判別手順の一変形例を示すフローチャートである。
【図２２】図２２は、透過型Ｘ線選別機の構成の変形例を概念的に説明する斜視図である。
【図２３】図２３は、図２２に示す透過型Ｘ線選別機を備えるアルミ合金選別設備を用いた判別手順の一例を示すフローチャートである。
【図２４】図２４は、蛍光Ｘ線選別機の構成の変形例を概念的に説明する斜視図である。
【図２５】図２５は、図２４に示す蛍光Ｘ線選別機を備えるアルミ合金選別設備を用いた判別手順の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図１乃至図２０を参照して、本発明の実施の形態について説明する。まず図１により、本実施の形態におけるアルミ合金選別設備６１全体について説明する。
【００２８】
アルミ合金選別設備
図１は、本実施の形態におけるアルミ合金選別設備６１の構成の概略を示すブロック図である。図１に示すように、アルミ合金選別設備６１は、篩装置６３、金属選別機６５、透過型Ｘ線選別機６７および蛍光Ｘ線選別機６９を備えている。
【００２９】
篩装置６３は、廃棄物を篩にかけることによって、廃棄物のうち２０〜１２０ｍｍ角の範囲内の寸法を有するものを選別するよう構成されたものである。篩装置６３を用いることによって、篩装置６３の下流側に位置する後述する各選別機によっては精度良く選別することが困難である、２０ｍｍ角以下の細かい廃棄物や１２０ｍｍ角以上の粗い廃棄物を除去することができる。なお篩装置６３に供給される廃棄物としては、例えば、自動車のエンジンのスクラップ材や、自動車の車体のスクラップ材などが挙げられる。また、アルミニウム合金の他に鉄、銅、ゴム、プラスチックスなどを含んで構成される市中スクラップ材が篩装置６３に供給されてもよい。
【００３０】
金属選別機６５は、篩装置６３によって選別された廃棄物の中から非金属品を排除して、金属廃棄物を判別して選別回収するよう構成されたものである。金属選別機６５は、例えば、アルミニウム合金や銅合金などの金属廃棄物に渦電流を発生させることにより、廃棄物の中から金属廃棄物を回収する渦電流選別機を含んでいる。金属選別機６５によって選別された金属廃棄物は、後段に位置する透過型Ｘ線選別機６７に被選別試料として供給される。
また金属選別機６５は、磁力を利用することによって、鉄を主成分とする鉄製品を廃棄物の中から排除する磁力選別機をさらに含んでいてもよい。これによって、透過型Ｘ線選別機６７に供給される被選別試料に鉄製品が含まれないようにすることができ、このことにより、透過型Ｘ線選別機６７の負荷を軽減することができる。このため、透過型Ｘ線選別機６７を用いることによって回収されるアルミニウム合金の回収速度を高めることや、透過型Ｘ線選別機６７を小型化することが可能になる。なお磁力選別機は、上述の渦電流選別機と別体のものであってもよく、若しくは、上述の渦電流選別機と一体のものとして構成されていてもよい。
【００３１】
透過型Ｘ線選別機６７は、被選別試料の中から、アルミニウム合金以外を含む被選別試料を排除して、アルミニウム合金からなる被選別試料を判別して回収するよう構成されたものである。アルミニウム合金以外を含む被選別試料としては、例えば、銅合金からなる被選別試料や、アルミニウム合金片に銅などのアルミニウム以外の金属片が付着した被選別試料を挙げることができる。なお本願においては、アルミニウム合金以外の金属片のことを異物と称することもある。また本願においては、透過型Ｘ線選別機６７が第１判別装置と称されることもある。
【００３２】
蛍光Ｘ線選別機６９は、透過型Ｘ線選別機６７によって選別された、アルミニウム合金からなる被選別試料の中から、所望量の第１の添加元素を含む被選別試料を判別して回収するよう構成されたものである。第１の添加元素としては、例えば銅を挙げることができる。例えば蛍光Ｘ線選別機６９は、１重量％以上の銅を含むアルミニウム合金を判別して回収するよう構成されている。より具体的には、蛍光Ｘ線選別機６９を用いることによって、ＡＤＣ１２やＡＤＣ１０など、アルミニウム合金ダイカスト（die-cast）に分類されるアルミニウム合金を判別して回収することができる。なお本願においては、蛍光Ｘ線選別機６９が第２判別装置と称されることもある。
【００３３】
このように本実施の形態によるアルミ合金選別設備６１においては、透過型Ｘ線選別機６７と蛍光Ｘ線選別機６９とが組み合わされて用いられる。透過型Ｘ線選別機６７は、透過Ｘ線を利用して被選別試料を分析するものであるため、被選別試料のバルク特性、例えば被選別試料の物質密度を精度良く検出することができる。一方、蛍光Ｘ線選別機６９は、被選別試料から放出される蛍光Ｘ線を利用して被選別試料を分析するものであるため、被選別試料の表面近傍の化学組成を精度良く検出することができる。本実施の形態によれば、異なる特徴を有する２種類の選別機を組み合わせて用いることにより、従来は困難であった判別を可能にすることができる。以下、透過型Ｘ線選別機６７および蛍光Ｘ線選別機６９についてそれぞれ詳細に説明する。
【００３４】
透過型Ｘ線選別機
はじめに透過型Ｘ線選別機６７について説明する。図２は、透過型Ｘ線選別機６７の構成を概念的に説明する斜視図である。
透過型Ｘ線選別機６７は、元素番号の大きな金属ほどそのＸ線透過率が小さいことを利用して金属の種別を判別するものである。透過型Ｘ線選別機６７は、試料２１を搬送するベルトコンベア１と、ベルトコンベア１の上方に設けられ、被選別試料２１にＸ線を照射する第１Ｘ線線源３と、ベルトコンベア１の下に設けられ、試料２１を透過したＸ線の強度を試料２１の単位面積毎に測定する２連のＸ線センサ５と、測定結果に基づいて試料２１の判別を行う第１判定部７と、を有している。なお試料２１とは、透過型Ｘ線選別機６７において透過Ｘ線強度が測定されるもの全般を指す用語である。透過型Ｘ線選別機６７には、試料２１として、上述の被選別試料や、後述する第１校正用試料、第１対比用試料、異物付着試料などが供給される。
【００３５】
２連のＸ線センサ５は、平行に配置された第１Ｘ線検出リニアセンサ９および第２Ｘ線検出リニアセンサ１１を含んでいる。第１Ｘ線検出リニアセンサ９は、Ｘ線入射面に金属板（減衰板）１３を被せることによって、試料２１を透過したＸ線を弱化させた後にその強度を測定するように構成されている。２つのＸ線検出リニアセンサ９，１１は、同じ型式のセンサであり、Ｘ線検出素子を線上に並べ、各素子の測定結果を走査して順次出力する構造を有する。各素子においては、素子毎に測定位置が決まっている。各素子は、試料２１の単位面積部分を透過したＸ線の強度に応じた測定信号を出力する。
【００３６】
金属板１３としては、Ｘ線が透過する際にＸ線強度を適度に減衰させる機能を有する様々な部材を用いることができる。例えば金属板１３として、銅、ステンレス、ニッケル、アルミニウム、チタン、モリブデン、タングステン、真踰など、薄く加工可能な金属から構成された板を、測定対象に合わせて用いることができる。
【００３７】
試料２１がベルトコンベア１によって搬送されているので、Ｘ線検出リニアセンサ９，１１は、試料２１の全面積にわたって透過Ｘ線強度を測定することができる。
なお、減衰板を透過して弱化したＸ線を検出する第１Ｘ線検出リニアセンサ９によって分析された試料２１の単位面積の位置と、減衰板を透過しない強いＸ線を検出する第２Ｘ線検出リニアセンサ１１によって分析された試料２１の単位面積の位置との対応付けを容易にするため、Ｘ線検出リニアセンサ９，１１は、ベルトコンベア１の移送方向と直交するように配置されていることが好ましい。
【００３８】
第１Ｘ線線源３から放射されるＸ線１５は、ベルトコンベア１上の試料２１が載置されている領域を広く照射する。一方、Ｘ線検出リニアセンサ９，１１が検出するＸ線は、線上に並んだ検出素子列に入射するＸ線に限られる。従って、試料２１に照射されるＸ線は、スリット光１７，１９とみなすことができる。また、第１Ｘ線検出リニアセンサ９に入射するＸ線は、金属板１３のＸ線吸収特性に基づいて変成されるので、Ｘ線スリット光１７，１９は、実質的に互いにエネルギーの異なるＸ線で形成されたものとみなすことができる。
【００３９】
図３および図４は、透過型Ｘ線選別機６７において、試料２１上のある点におけるＸ線透過状態を検知する手法を説明する図面である。
Ｘ線の透過量は試料の厚みの影響を受ける。このため透過型Ｘ線選別機６７においては、異なる特性を有する２つのＸ線、例えば上述のように異なるエネルギーを有する２つのＸ線を試料２１に照射している。この場合、２つの透過Ｘ線強度を測定することができ、このため後述するように、試料２１の厚みの影響を軽減することができる。なお、Ｘ線の測定ではＸ線放射のゆらぎやＸ線測定のゆらぎが無視できない。この点を考慮して、１つの試料について多数の測定を行って、結果を統計的に処理することにより、測定の信頼性を向上させてもよい。
【００４０】
図３および図４に示すように、透過型Ｘ線選別機６７に供給される試料２１は、ベルトコンベア１によってＸ線センサ５の位置に運ばれる。はじめに、Ｘ線センサの第１Ｘ線検出リニアセンサ９が、所定の位置２３における試料２１のＸ線透過状態を測定する。次に第２Ｘ線検出リニアセンサ１１が、ベルトコンベア１により移動してきた試料２１の、上述の位置２３に対応する位置２５におけるＸ線透過状態を測定する。
第１Ｘ線検出リニアセンサ９が位置２３におけるＸ線透過状態を測定した時点から所定の時間Δだけ経過した後に、第２Ｘ線検出リニアセンサ１１が位置２５におけるＸ線透過状態を測定することにより、試料２１中の同じ位置について、２つの異なる強度のＸ線を照射したときのそれぞれのＸ線透過強度を測定することができる。所定の時間Δは、センサ列の間隔Ｄをベルトコンベア１の速度ｖで割ることによって算出される。
【００４１】
対象となる複数の試料２１について２つの異なるＸ線を照射して得た各単位面積毎のＸ線透過強度の測定値を、各試料の全面積にわたり所定の透過強度平面にプロットする。
ここで透過強度平面とは、弱化したＸ線を検出する第１Ｘ線検出リニアセンサ９が測定した透過Ｘ線強度（弱）を縦軸に設定し、強いＸ線を検出する第２Ｘ線検出リニアセンサ１１が測定した透過Ｘ線強度（強）の測定出力を横軸に設定することにより得られる２次元座標面である。透過強度平面のスケールは、横軸および縦軸、いずれも、それぞれのセンサの検出範囲に整合されている。したがって、縦軸と機軸の目盛りは物理単位と直接の関わりはない。
【００４２】
上述のように、Ｘ線透過率は、元素番号の大きな金属ほど小さくなる。一方、本実施の形態における透過強度平面上においては、試料に含有される元素のＸ線透過率が低いほど、強度が異なる２つのＸ線におけるＸ線透過量の差が大きくなり、このため、測定結果が座標面上で左上側に分布する。反対に、試料に含有される元素のＸ線透過率が高いほど、測定結果が座標面上で右下側に分布する。
【００４３】
次に、上記の透過強度平面を利用した選別方法の一例について説明する。はじめに、判別したい材料からなる第１校正用試料を用いて、後述する判別領域を含む判別用グラフを描く。次に、判別対象となる試料の測定結果を、同一の透過強度平面上にプロットする。この場合、測定結果のプロットが判別領域から外れるかどうかに基づいて、判別対象となる試料が、判別したい材料からなるものであるかどうかを判断することができる。
【００４４】
図５は、測定値における厚みの影響について検証するため、厚み１ｍｍ（ｔ１），３ｍｍ（ｔ３），７ｍｍ（ｔ７），１２ｍｍ（ｔ１２）または２５ｍｍ（ｔ２５）を有する５つの第１校正用試料における透過Ｘ線強度を、第１Ｘ線検出リニアセンサ９および第２Ｘ線検出リニアセンサ１１を用いて測定した結果をプロットした結果を示すものである。ここでは第１校正用試料として、サッシ材として多用される合金番号６０６３のアルミニウム合金から構成された第１校正用試料を用いた。
【００４５】
なお、図５等のグラフでは、第１Ｘ線検出リニアセンサ９による測定値と第２Ｘ線検出リニアセンサ１１による測定値について、Ｘ線が全く透過しない状態が零点となり、ベルト上に試料が載っていない状態の測定値がフルスケール位置に、すなわち目盛が１０２３の位置になるように正規化して表示している。
【００４６】
測定結果は、照射Ｘ線のゆらぎやＸ線透過経路のゆらぎなどに起因するばらつきを持つ。このため図５に示すように、所定の厚みを有する試料の測定結果のプロットはそれぞれ塊状に分布している。一方、測定結果を全体的に眺めると、測定結果は、試料の厚い方から薄い方に向かって、原点と右上の端点とを結ぶ弓形の曲線に沿って分布している。このように、合金番号６０６３のアルミニウム合金で作られた第１校正用試料の測定値は、厚みに応じて図５に表された弓形曲線に沿って変化する。
【００４７】
透過型Ｘ線選別機６７を用いた判別方法においては、測定値のばらつきを考慮して、図５に示すように、第１校正用試料に関する測定結果を示す点の分布濃度が大きな領域を高密度判定線と低密度判定線で挟むようにした判定領域を、透過強度平面上に画定する。図５に示す例において、判定領域は、合金番号６０６３のアルミニウム合金の測定値の大部分がその中に含まれるように画定されている。図５に示す判別領域を用いる場合、判別対象となる試料の測定結果のプロットが判別領域から外れるかどうかに基づいて、判別対象となる試料が、合金番号６０６３のアルミニウム合金からなるものであるかどうかを判断することができる。
【００４８】
なお図５においては、１種類のアルミニウム合金、すなわち合金番号６０６３のアルミニウム合金を第１校正用試料として用いて判別領域を画定する例を示したが、これに限られることはなく、第１校正用試料は、判別条件に応じて適宜選択される。例えば本実施の形態において、透過型Ｘ線選別機６７は上述のように、被選別試料の中からアルミニウム合金以外を含む被選別試料を排除して、アルミニウム合金からなる被選別試料を判別して回収するよう構成されている。この場合、第１校正用試料として、様々な合金系統のアルミニウム合金で作成されたアルミニウム合金を用いてもよい。表１は、代表的な合金番号におけるアルミニウム合金の組成を示すものである。
【表１】
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【００４９】
表１に示すように、アルミニウム合金の組成は、合金系統に応じて大きく異なる。従って、１種類のアルミニウム合金のみを第１校正用試料として用いる場合、他の合金系統に属するアルミニウム合金の測定結果が判別領域の外側に分布するということが生じ得る。従って、本実施の形態の場合のように、アルミニウム合金以外を含む被選別試料を排除するために透過型Ｘ線選別機６７を用いる場合、第１校正用試料として、複数の合金系統から選択された複数の種類の第１校正用試料を用いることが好ましい。
【００５０】
図６は、複数の種類のアルミニウム合金を第１校正用試料として用いた場合に、図５と同様の図を作成した結果を示すものである。また図６においては、銅からなる試料に関する測定結果も併せて示されている。
【００５１】
図６においては、第１校正用試料の測定結果が「アルミプロット群」として示されており、また、銅からなる試料に関する測定結果が「銅プロット群」として示されている。また図６においては、アルミプロット群を高密度判定線と低密度判定線で挟むようにした判定領域が、透過強度平面上に画定されている。図６に示す例においては、上述のように第１校正用試料が複数の種類のアルミニウム合金を含むため、判別領域の幅が図５の場合に比べて広くなっている。一方、銅プロット群の大部分は、判別領域よりも左上側に位置している。このような測定結果に基づいて、アルミニウム合金と銅合金とを判別することができる。
【００５２】
ところで上述のように、Ｘ線の測定では、Ｘ線放射のゆらぎやＸ線測定のゆらぎがある程度存在する。この結果、図６に示されているように、銅プロット群の一部が、判定領域内に位置することがある。この場合、排除されるべき銅合金が誤ってアルミニウム合金として判別されて回収され、この結果、回収された試料の品位が低下してしまうことが考えられる。また、回収されるべきアルミニウム合金についても、測定のゆらぎに起因してその測定結果が判定領域の外側に位置することになり、この結果、アルミニウム合金の回収率が低下してしまうことが考えられる。このようなゆらぎの影響を軽減するための方法の一例について、以下に説明する。なお「品位」とは、例えば、複数の種類の金属を含む被選別試料の中からアルミニウム合金を判別して回収するように透過型Ｘ線選別機６７が設定されている場合に、透過型Ｘ線選別機６７によってアルミニウム合金として選別された被選別試料全体の重量に対する、アルミニウム合金として選別された被選別試料のうち実際にアルミニウム合金からなる被選別試料の重量の比率である。また「回収率」とは、透過型Ｘ線選別機６７に供給される被選別試料に含まれる、アルミニウム合金からなる被選別試料の重量に対する、透過型Ｘ線選別機６７によってアルミニウム合金として選別された被選別試料のうち実際にアルミニウム合金からなる被選別試料の重量の比率である。
【００５３】
以下に説明する方法は、判定領域の内側や外側に位置する測定結果の比率が所定の閾値を超えるかどうかに基づいて被選別試料を判別するという、統計的な観点を取り込んだものである。図７は、判定のための閾値を決定する原理を概念的に説明するための図である。
【００５４】
透過型Ｘ線選別機６７を用いて１つの試料を測定する場合、試料２１の全域における測定結果は、Ｘ線照射やＸ線測定におけるゆらぎなどに起因する変動のため、正規分布で表され得るような、中央の確率が高く周辺の確率が低い分布を示す。なお被選別試料は、組成の異なる複数のアルミニウム合金を含んでいる。この場合、合金ごとに測定結果がばらつく。すなわち、様々なアルミニウム合金からなる被選別試料の測定結果は、図中に複数の実線で示すように、互いに僅かにずれた分布を示す。一方、銅合金からなる試料は、アルミニウム合金よりも小さいＸ線透過率を有しており、このため図７において点線で示すように、その測定結果は高密度側に偏って分布する。
【００５５】
本件発明者らは、測定した被選別試料がアルミニウム合金であるかどうかを、測定結果の分布状態に基づいた統計的手法を用いて判断することを提案する。最も順当な統計的手法としては、分布の平均値や中央値に基づいてどちらの群に属するかを判定する方法を使用することができる。しかし本実施形態では、本件発明者らが開発した、アルゴリズムが単純で即断性に優れた方法を用いて、オンラインで高速に測定して判定することを可能にした。
【００５６】
本実施形態で用いる統計的手法では、アルミニウム合金からなる第１校正用試料に係る測定結果を透過強度平面にプロットしたときの分布状態に基づいて、組成の差およびＸ線測定の不確定性に基づくゆらぎを勘案した上で、アルミニウム合金と判定するための判定領域を定める。図７に示すように、判定領域の高密度側の境界値を高密度判定線と呼び、低密度側境界閾値を低密度判定線と呼ぶ。また、高密度判定線より高密度側の領域を高密度領域Ｈと呼び、低密度判定線より低密度側の領域を低密度領域Ｌと呼び、両者に挟まれた判定領域を中密度領域Ｍと呼ぶ。
【００５７】
本手法においては、被選別試料を多数回測定して得られた結果のプロットが高密度領域Ｈに含まれる割合と、中密度領域Ｍに含まれる割合とを求めて、これらの割合と第１閾値および第２閾値との比較に基づいて、被選別試料がアルミニウム合金であるかどうかを判断するようにする。具体的には、高密度領域Ｈに含まれる割合が第１閾値より小さく、かつ、中密度領域Ｍに含まれる割合が第２閾値より大きいときに、被選別試料がアルミニウム合金であると判断する。
【００５８】
第１閾値としては、アルミニウム合金の測定結果が高密度側にゆらいだとしても、銅合金などアルミニウム以外の金属を主成分とする合金とアルミニウム合金とを区別できるような値が設定される。また第２閾値としては、アルミニウム合金の測定結果が低密度側にゆらいだとしても、アルミニウムより軽い金属やプラスチックスなどとアルミニウム合金とを区別できるような値が設定される。このように２つの閾値を用いて判別を実施することにより、アルミニウム合金を高い精度で判別することができる。
【００５９】
なお上述の説明では、第１閾値および第２閾値が、第１校正用試料の測定結果に基づいて決定される例を示したが、これに限られることはない。被選別試料に含まれ得る合金のうち排除されるべき合金が予め判明している場合、当該排除されるべき合金をより確実に排除するという観点に基づいて、第１閾値および第２閾値を決定してもよい。例えば、排除されるべき合金の大半が、銅を主成分とする銅合金である場合、銅合金を第１対比用試料として準備し、この第１対比用試料に関する測定結果に基づいて、第１閾値および第２閾値を決定してもよい。
例えば図７に示す例においては、銅合金に関する測定結果のうち高密度領域Ｈに含まれる測定結果の割合に基づいて、第１閾値を決定してもよい。同様に、銅合金に関する測定結果のうち中密度領域Ｍに含まれる測定結果の割合に基づいて、第２閾値を決定してもよい。
【００６０】
なお上述の説明では、第１閾値が高密度領域Ｈに関連して設定される例を示した。しかしながら、第１閾値を低密度領域Ｌに関連して設定してもよい。この場合、低密度領域Ｌに含まれる割合が第１閾値より小さく、かつ、中密度領域Ｍに含まれる割合が第２閾値より大きいときに、被選別試料がアルミニウム合金であると判断する。このような設定は、被選別試料のうち排除されるべき合金の大部分が、アルミニウムよりも原子番号の小さい金属を主成分とする合金であることが予想される場合に有効である。なお第１閾値を低密度領域Ｌに関連して設定する場合、上述の第１対比用試料としては、アルミニウムよりも原子番号の小さい金属を主成分とする合金を用いることができる。
【００６１】
上述のように、第１閾値および第２閾値の具体的な値は、第１校正用試料の測定結果や第１対比用試料の測定結果に基づいて適宜設定される。例えば上述の特許文献２の場合と同様に、第１閾値および第２閾値をそれぞれ２４％および４６％に設定してもよい。
【００６２】
ところで、透過型Ｘ線選別機６７に供給される被選別試料には、単一の合金からなるものだけでなく、１つの合金に他の合金が付着したものも含まれている。例えば、銅線や鉄のビスなどアルミニウム合金以外の金属や合金からなる異物が、アルミニウム合金からなる片に付着したものが、被選別試料として透過型Ｘ線選別機６７に供給されることがある。以下の説明において、このような被選別試料を異物付着試料と称することもある。異物付着試料がアルミニウム合金として回収されると、異物に起因して、回収されたアルミニウム合金の組成が変化することになる。従って、透過型Ｘ線選別機６７において異物付着試料が排除されることが好ましい。しかしながら、異物付着試料の大部分がアルミニウム合金によって構成されている場合、透過型Ｘ線選別機６７を用いて異物付着試料を測定した結果の大部分が中密度領域Ｍ内に含まれることが考えられる。この場合、上述の第１閾値および第２閾値を用いた方法によっては、異物付着試料を排除することが困難である。
【００６３】
ここで本件発明者らは、鋭意研究の結果、後述する低強度領域Ｄを透過強度平面上にさらに画定することにより、異物付着試料の排除を実現できることを見出した。以下、本件発明者らが見出した方法について説明する。なお本実施の形態において、アルミニウム合金に付着する異物としては、アルミニウムよりも原子量の大きい元素である鉄や銅などが想定されている。
【００６４】
図８は、異物付着試料における透過Ｘ線の強度の測定結果をプロットした例を示す図である。異物付着試料の測定においては、異物が付着している部分（以下、異物付着部分とも称する）を透過するＸ線は、異物だけでなくアルミニウム合金をも透過した後にＸ線センサ５に到達する。このため図８に示すように、異物付着試料における測定結果のプロットの大部分は、中密度領域Ｍに含まれている。一方、Ｘ線のうち異物付着部分を透過したＸ線のエネルギーは、異物が付着していない部分（以下、非異物付着部分とも称する）を透過したＸ線のエネルギーに比べて、異物に起因して大きく弱められる。このため、図８に示すように、異物付着試料に関する測定結果を示す点の集合は、非異物付着部分の測定結果の点の集合と、非異物付着部分の測定結果の点の集合よりも低強度側に位置する、異物付着部分の測定結果の点の集合と、に分けられる。図８において、異物付着部分の測定結果の点の集合の大部分を含む領域が、低強度領域Ｄとして透過強度平面上に画定されている。低強度領域Ｄは、縦軸、横軸、透過Ｘ線強度（強）＝１００の直線、および透過Ｘ線強度（弱）＝１００の直線によって囲まれた領域として画定されている。このような低強度領域Ｄを新たに画定することにより、被選別試料の測定結果のうち低強度領域Ｄに含まれる測定結果の割合に基づいて、被選別試料に異物が付着しているかどうかを判断することが可能になる。なお、低強度領域Ｄの画定方法が特に限られることはなく、異物付着部分の測定結果の点の分布状態に応じて適宜決定される。
【００６５】
図８に示す例によれば、透過強度平面は、上述の低密度領域Ｌ、中密度領域Ｍおよび高密度領域Ｈと、新たに画定された低強度領域Ｄとに分けられる。この場合、被選別試料を選別するときには、はじめに、被選別試料を測定して得られた結果のプロットを、低密度領域Ｌ、中密度領域Ｍ、高密度領域Ｈまたは低強度領域Ｄのいずれかに分類する。そして、高密度領域Ｈに含まれる割合が上述の第１閾値より小さく、中密度領域Ｍに含まれる割合が上述の第２閾値よりも大きく、かつ、低強度領域Ｄに含まれる割合が所定の第３閾値よりも小さいときに、被選別試料がアルミニウム合金であると判断される。すなわち、被選別試料が、アルミニウム合金以外の合金からなるものではなく、かつ、被選別試料に異物が付着していないということを同時に判断することができる。
【００６６】
図１１は、透過型Ｘ線選別機６７を用いて異物付着試料の各単位面積を上述の領域Ｌ，Ｍ，Ｈ，Ｄのいずれかに分類した結果の一例を示す図である。図９および図１０には、図１１に示す測定の対象となった異物付着試料のデジタルカメラ写真およびＸ線写真が示されている。図１０に示すように、異物付着試料は、アルミニウム合金からなる片と、アルミニウム合金からなる片に付着した細長状の異物２１ｂと、を含んでいる。
【００６７】
第３閾値は、想定される異物の組成および寸法や、測定のゆらぎなどを考慮して適宜設定される。例えば第３閾値を０．０１％に設定することができる。なお図１１に示す例においては、低密度領域Ｌ、中密度領域Ｍ、高密度領域Ｈおよび低強度領域Ｄに含まれる測定結果の割合がそれぞれ３．９％、６７．７％、２１．０％および７．４％となっている。この場合、第１閾値および第２閾値が上述のように２４％および４６％に設定されていると、第１閾値および第２閾値を利用した方法によっては異物付着試料を排除することができない。一方、第３閾値を利用した方法を用いれば、異物付着試料を適切に排除することができる。
【００６８】
蛍光Ｘ線選別機
次に透過型Ｘ線選別機６９について説明する。図１２は、蛍光Ｘ線選別機６９の構成を概念的に説明する斜視図である。
蛍光Ｘ線選別機６９は、金属や合金にＸ線などの励起光を照射した際に金属の表面近傍から放出される蛍光Ｘ線の波長やスペクトルが金属の種別や合金の組成に応じて異なることを利用して、金属の種別や合金の組成を分析するものである。図１３は、銅から放出された蛍光Ｘ線のスペクトル、および亜鉛から放出された蛍光Ｘ線のスペクトルを併せて示す図である。
【００６９】
蛍光Ｘ線選別機６９は、試料４１を搬送するベルトコンベヤ５１と、ベルトコンベア５１の上方に設けられ、試料４１にＸ線を照射する第２Ｘ線線源４３と、試料４１から放出される蛍光Ｘ線の強度を測定する蛍光Ｘ線センサ４５と、測定結果に基づいて試料４１の判別を行う第２判定部４７と、を有している。なお試料４１とは、蛍光Ｘ線選別機６９において蛍光Ｘ線の強度が測定されるもの全般を指す用語である。蛍光Ｘ線選別機６９には、試料４１として、透過型Ｘ線選別機６７によって選別された被選別試料や、後述する第２校正用試料、第２対比用試料などが供給される。
【００７０】
以下、本実施の形態における蛍光Ｘ線選別機６９の使用方法の一例について説明する。本実施の形態においては、上述のように、蛍光Ｘ線選別機６９を、所望量の第１の添加元素を含む被選別試料を判別して回収するために利用する。このため蛍光Ｘ線選別機６９の上述の第２判定部は、被選別試料から放出された蛍光Ｘ線のうち第１の添加元素に対応する蛍光Ｘ線の強度が所定の第１添加元素用閾値より大きい時に、被選別試料が所望量の第１の添加元素を含むと判断するよう、構成されている。なお「第１の添加元素に対応する蛍光Ｘ線の強度」とは、被選別試料から放出される蛍光Ｘ線のうち、第１の添加元素から放出される蛍光Ｘ線に対応するスペクトルや波長を有する成分の強度のことである。例えば図１３に示す例において、銅から放出される蛍光Ｘ線は、蛍光Ｘ線の成分をｋｅＶに変換した場合に８．１〜８．２ｋｅＶの範囲内にピークが存在するようなスペクトルを示す。従って、図１３に示す例において、「第１の添加元素に対応する蛍光Ｘ線の強度」とは、蛍光Ｘ線の成分をｋｅＶに変換した場合に当該ピーク近傍で測定される成分の強度、例えば７．７５〜８．３５ｋｅＶの範囲内の成分の強度のことである。
【００７１】
第１添加元素用閾値は、所定量の第１の添加元素を含むアルミニウム合金を適切に判別して回収するとともに、第１の添加元素以外の元素（以下、第２の添加元素とも称する）、例えば亜鉛を含むアルミニウム合金を適切に排除することができるよう、設定される。以下、第１添加元素用閾値を決定する方法の一例について説明する。
【００７２】
はじめに、蛍光Ｘ線選別機６９自体の校正を実施するための試料として、第１の添加元素のみから構成された第１添加元素試料を準備する。第１添加元素試料は、標準化された表面積を有するものであり、例えば１インチ×１インチの表面積を有するものである。次に、第１添加元素試料に対して第２Ｘ線線源４３からＸ線を照射し、そして、第１添加元素試料から放出された蛍光Ｘ線の強度を、蛍光Ｘ線センサ４５を用いて測定する。このときに測定された強度は、基準強度として記録される。その後、基準強度に所定の定数を掛けることによって、上述の第１添加元素用閾値を決定する。例えば、選別対象が、１重量％以上の第１の添加元素を含むアルミニウム合金であり、かつ被選別試料の表面積が第１添加元素試料の表面積とほぼ同等である場合、第１添加元素用閾値を理想的には基準強度×０．０１に設定することができる。なお現実には、測定誤差などを考慮して、第１添加元素用閾値を基準強度×０．０２５やこれよりも大きい値に設定することもある。測定誤差の原因としては、蛍光Ｘ線のデータ数（カウント数）が十分でないこと、ベルトコンベア５１の汚れなどに起因する誤検出が存在すること、および、蛍光Ｘ線センサ４５の暗電流などに起因してカウント数に揺らぎやばらつきが発生することなどが挙げられる。
【００７３】
ところで図１３に示すように、銅から放出される蛍光Ｘ線のスペクトルのピークと、亜鉛から放出される蛍光Ｘ線のスペクトルのピークとは近接している。このため図１３に示すように、銅から放出される蛍光Ｘ線のスペクトルと、亜鉛から放出される蛍光Ｘ線のスペクトルとは部分的に重なっている。この場合、銅は含まないが亜鉛を含むアルミニウム合金からなる被選別試料が蛍光Ｘ線選別機６９によって測定されると、銅（第１の添加元素）に対応する蛍光Ｘ線の強度がある程度観測されてしまうことになる。すなわち、銅（第１の添加元素）は含まないが亜鉛（第２の添加元素）を含むアルミニウム合金からなる被選別試料が、蛍光Ｘ線選別機６９によって誤って回収されてしまう可能性がある。このような可能性を可能な限り小さくするため、以下に説明するように、第２校正用試料および第２対比用試料の測定結果に基づいて上述の第１添加元素用閾値を決定してもよい。
【００７４】
本手法においては、第１の添加元素を含む第２校正用試料と、第２の添加元素を含む第２対比用試料と、を準備する。例えば１重量％以上の銅を含むアルミニウム合金を判別することが意図されている場合、第２校正用試料として、１重量％以上の銅を含むアルミニウム合金を準備することができる。また、被選別試料として蛍光Ｘ線選別機６９に供給され得るアルミニウム合金のうち、最も多くの亜鉛を含むアルミニウム合金を、第２対比用試料として準備することができる。その後、第２校正用試料にＸ線を照射して、第２校正用試料から放出された蛍光Ｘ線のうち第１の添加元素（銅）に対応する蛍光Ｘ線の強度を測定する。同様に、第２対比用試料にＸ線を照射して、第２対比用試料から放出された蛍光Ｘ線のうち第１の添加元素（銅）に対応する蛍光Ｘ線の強度を測定する。次に、第２校正用試料における測定結果と第２対比用試料における測定結果とを対比することにより、第２校正用試料は回収されるが第２対比用試料は排除されるような第１添加元素用閾値を決定する。このようにして第１添加元素用閾値を決定することにより、所望量の第１の添加元素を含むアルミニウム合金を精度良く判別して回収することができる。
【００７５】
なお一般に、第１添加元素用閾値を低く設定するほど、第１の添加元素を含むアルミニウム合金の回収率は高くなるが、回収された被選別試料の品位は低くなる。すなわち、回収された被選別試料の中に、第２添加元素を含む被選別試料が混ざり易くなる。反対に、第１添加元素用閾値を高く設定するほど、回収された被選別試料の品位は高くなるが、第１の添加元素を含むアルミニウム合金の回収率は低くなる。すなわち、所望量の第１の添加元素を含むアルミニウム合金が排除されてしまう確率が高くなる。このように、回収率と品位とは一般にトレードオフの関係にある。図１４は、蛍光Ｘ線選別機６９を利用した判別および回収を、様々な第１添加元素用閾値を用いて実施した際の、品位、回収率、除去率および分離効率の評価結果の一例を示す図である。ここで「除去率（％）」とは、蛍光Ｘ線選別機６９に供給した被選別試料に含まれる異物量（所望量の第１の添加元素を含まないアルミニウム合金の量）に対する、第１の添加元素を含むアルミニウム合金として蛍光Ｘ線選別機６９によって選別された被選別試料に含まれる異物量の比率を、１００から引いた値である。また「分離効率（％）」とは、回収率（％）−（１００−除去率（％））として算出される値である。
ここで、第２校正用試料および第２対比用試料を用いて第１添加元素用閾値を決定する上述の方法によれば、回収率および品位の両方を考慮して最適な第１添加元素用閾値を決定することができる。
【００７６】
アルミ合金判別方法
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用および効果について説明する。ここでは、上述のアルミ合金選別設備６１を用いて、被選別試料が所望量の第１の添加元素を含むアルミニウム合金であるかどうかを判別する、アルミ合金判別方法について説明する。図１５は、アルミ合金選別設備６１を用いて、１重量％以上の第１の添加元素を含むアルミニウム合金を判別するための判別手順の一例を示すフローチャートである。
【００７７】
（篩工程）
はじめに、自動車のエンジンのスクラップ材や自動車の車体のスクラップ材を含む廃棄物を、篩装置６３に供給する。篩装置６３は、廃棄物のうち２０〜１２０ｍｍ角の範囲内の寸法を有するものを選別する。
【００７８】
（金属選別工程）
次に、篩装置６３によって選別された廃棄物を金属選別機６５に供給する。金属選別機６５は、渦電流選別機を用いて、廃棄物の中から金属廃棄物を回収する。金属選別機６５は、磁力選別機を用いて廃棄物の中から鉄製品を排除する工程をさらに実施してもよい。金属選別機６５によって選別された廃棄物は、被選別試料として透過型Ｘ線選別機６７に供給される。
【００７９】
（第１判別工程）
次に、透過型Ｘ線選別機６７を用いて実施する第１判別工程について説明する。第１判別工程は、第１校正用試料および第１対比用試料の測定結果に基づいて第１閾値および第２閾値を決定する工程（図１６参照）と、異物付着試料の測定結果に基づいて第３閾値を決定する工程（図１７参照）と、第１閾値、第２閾値および第３閾値を利用して被選別試料からアルミニウム合金を判別して回収する工程（図１８参照）と、を含んでいる。以下、各工程について説明する。
【００８０】
〔第１閾値および第２閾値を決定する工程〕
本工程においては、はじめに、図１６に示すように、様々な厚さを有する第１校正用試料および第１対比用試料を準備する（Ｓ１１）。第１校正用試料としては、例えば、様々な合金系統のアルミニウム合金が用いられ、例えば合金番号６０６３のアルミニウム合金が用いられる。また第１対比用試料としては、アルミニウム以外の金属を含む合金が用いられ、例えば銅合金が用いられる。次に、準備した第１校正用試料および第１対比用試料を順次透過型Ｘ線選別機６７にかけて、エネルギーの異なる２つのＸ線を照射して単位面積毎の透過Ｘ線強度を測定する（Ｓ１２）。その後、単位面積毎の測定結果を、透過強度平面に配置する（Ｓ１３）。透過強度平面は、２つの透過Ｘ線強度を２つの軸とする２次元座標面である。なお、測定結果を透過強度平面に配置する工程は、コンピュータの中で行えばよい。
【００８１】
測定結果をプロットした透過強度平面において、第１校正用試料に関する測定結果の分布濃度が大きな領域を囲うことにより、帯状の判別領域を画定することができる。また、判別領域を挟む高密度判定線と低密度判定線を引くことにより、透過強度平面を、高密度判定線と低密度判定線によって挟まれた中密度領域Ｍと、高密度判定線の外側にある高密度領域Ｈと、低密度判定線の外側にある低密度領域Ｌとに分ける（Ｓ１４）。
【００８２】
次に、判別領域と第１対比用試料の測定結果の分布とを対比して、第１校正用試料と第１対比用試料とを判別するための上述の第１閾値を決定するとともに、中密度領域に含まれる第１校正用試料の測定結果の割合に基づいて、第１対比用試料であることを判定するための上述の第２閾値を決定する（Ｓ１５）。例えば第１閾値および第２閾値をそれぞれ４５％および４５％に決定する。このようにして、被選別試料からアルミニウム合金を判別するための第１閾値および第２閾値を決定することができる。
【００８３】
〔第３閾値を決定する工程〕
本工程においては、図１７に示すように、はじめに、銅などの異物が付着したアルミニウム合金からなる異物付着試料を準備する（Ｓ２１）。次に、エネルギーの異なる２つのＸ線を異物付着試料に照射して、単位面積毎の透過Ｘ線強度を測定する（Ｓ２２）。その後、単位面積毎の測定結果を透過強度平面上に配置する（Ｓ２３）。その後、異物付着試料に関する測定結果を示す点の集合のうち低強度側に位置する集合を含む領域を、低強度領域Ｄとして画定する（Ｓ２４）。また、低強度領域Ｄに含まれる異物付着試料の測定結果の割合に基づいて、第３閾値を決定する（Ｓ２４）。例えば第３閾値を０．０１％に決定する。このようにして、異物が付着したアルミニウム合金を被選別試料から排除するための第３閾値を決定することができる。
【００８４】
〔被選別試料からアルミニウム合金を判別する工程〕
本工程においては、はじめに、被選別試料をベルトコンベア１上に供給する。ベルトコンベア１に載置されＸ線センサ５の位置まで搬送された被選別試料は、移動中に２つの実質的に異なるＸ線スリット光によって照射される。これによって、適当な大きさの単位面積毎の透過Ｘ線強度が測定される（Ｓ３１）。
【００８５】
被選別試料の全域にわたる多数の測定点で測定された単位面積毎の２つのＸ線強度測定値に基づいて、透過強度平面上における測定点の位置を、高密度領域Ｈ、中密度領域Ｍ、低密度領域Ｌまたは低強度領域Ｄに分類する（Ｓ３２、第１分類工程）。次に、測定点が低強度領域Ｄに含まれる割合と、上述の第３閾値とを対比する（Ｓ３３、第１判断工程）。測定点が低強度領域Ｄに含まれる割合が第３閾値より小さい場合、被選別試料に異物が付着していないと判断する（Ｓ３４）。一方、測定点が低強度領域Ｄに含まれる割合が第３閾値より大きい場合、被選別試料に異物が付着していると判断する（Ｓ３５）。
【００８６】
異物が付着していないと判断された被選別試料については、次に、測定点が高密度領域Ｈに含まれる割合と上述の第１閾値とを対比し、また、測定点が中密度領域Ｍに含まれる割合と上述の第２閾値とを対比する（Ｓ３６、第１判断工程）。測定点が高密度領域Ｈに含まれる割合が第１閾値より小さく、かつ、測定点が中密度領域Ｍに含まれる割合が第２閾値より大きい場合、被選別試料が、選別対象の金属から、すなわちアルミニウム合金から構成されていると判断する（Ｓ３７）。それ以外の場合、被選別試料が選別対象の金属から構成されていないと判断する（Ｓ３８）。このようにして、透過型Ｘ線選別機６７を用いて、異物が付着しておらず、かつアルミニウム合金から構成されている被選別試料を判別して回収することができる。
【００８７】
（第２判別工程）
次に、蛍光Ｘ線選別機６９を用いて実施する第２判別工程について説明する。第２判別工程は、第２校正用試料および第２対比用試料の測定結果に基づいて第１添加元素用閾値を決定する工程（図１９参照）と、第１添加元素用閾値を利用して、１重量％以上の銅を含むアルミニウム合金を被選別試料から判別して回収する工程（図２０参照）と、を含んでいる。以下、各工程について説明する。
【００８８】
〔第１添加元素用閾値を決定する工程〕
本工程においては、はじめに、図１９に示すように、同等の表面積を有する第１添加元素試料、第２校正用試料および第２対比用試料およびを準備する（Ｓ４１）。第１添加元素試料としては純銅が用いられる。第２校正用試料としては、１重量％以上の銅を含むアルミニウム合金が用いられる。また第２対比用試料としては、銅の含有量が１重量％未満であるアルミニウム合金が用いられる。例えば、多数の被選別試料からランダムに選択した試料の銅の含有量を、携帯型蛍光Ｘ線分析計などを用いて調べ、そして、調べられた試料のうち、銅の含有量が１重量％である試料を第２校正用試料として用い、銅の含有量が１重量％未満である試料を第２対比用試料として用いることができる。
【００８９】
次に、第１添加元素試料にＸ線を照射し、第１添加元素試料から放出される蛍光Ｘ線の強度を基準強度として記憶する。また第２校正用試料にＸ線を照射する。このときに第２校正用試料から放出された蛍光Ｘ線のうち、銅に対応する蛍光Ｘ線の強度を測定する。同様に、第２対比用試料にＸ線を照射する。このとき、第２対比用試料から放出された蛍光Ｘ線のうち、銅に対応する蛍光Ｘ線の強度を測定する（Ｓ４２）。その後、第２校正用試料における測定結果と第２対比用試料における測定結果とを対比して、第１添加元素用閾値を決定する（Ｓ４２）。例えば第１添加元素用閾値を、基準強度×０．０４に決定する。このようにして、アルミニウム合金に含まれる銅の濃度を検知するための第１添加元素用閾値を決定することができる。なお、第２校正用試料および第２対比用試料としてそれぞれ複数、例えば数百個（数ｋｇ）の試料を利用し、そして、各試料の測定結果の平均を、第２校正用試料および第２対比用試料の測定結果として採用してもよい。
【００９０】
〔１重量％以上の銅を含むアルミニウム合金を判別する工程〕
本工程においては、はじめに、被選別試料をベルトコンベア５１上に供給する。ベルトコンベア５１に載置され蛍光Ｘ線センサ４５の位置まで搬送された被選別試料には、第２Ｘ線線源４３から放射されたＸ線が照射され、この結果、被選別試料が蛍光Ｘ線を放出する。この際、被選別試料から放出された蛍光Ｘ線のうち銅に対応する強度を測定する（Ｓ５１）。
【００９１】
次に、測定された強度と、上述の第１添加元素用閾値とを対比する（Ｓ５２、第２判断工程）。測定された強度が第１添加元素用閾値より大きい場合、被選別試料が１重量％以上の銅を含んでいると判断する（Ｓ５３）。一方、測定された強度が第１添加元素用閾値より小さい場合、被選別試料が１重量％以上の銅を含んでいないと判断する（Ｓ５４）。このようにして、蛍光Ｘ線選別機６９を用いて、１重量％以上の銅を含むアルミニウム合金を判別して回収することができる。
【００９２】
第１の比較の形態
次に、本実施の形態の効果を、第１の比較の形態と比較して説明する。第１の比較の形態としては、透過型Ｘ線選別機のみを用いて被選別試料の判別および回収を実施する場合を考える。
【００９３】
透過型Ｘ線選別機は、上述のように、元素番号の大きな金属ほどそのＸ線透過率が小さいことを利用して金属の種別を判定するものである。このため、銅と亜鉛のように、原子番号の近い元素を精度良く区別することができない。一方、自動車などから生じる廃棄物には、ＡＤＣ１２に分類されるアルミニウム合金のような、銅を多く含むものだけではなく、７０００系に分類されるような、亜鉛を多く含むものも存在する。このため、透過型Ｘ線選別機のみを用いた場合、ＡＤＣ１２のアルミニウム合金と７０００系のアルミニウム合金とを精度良く区別することができないと考えられる。
【００９４】
第２の比較の形態
次に、第２の比較の形態として、蛍光Ｘ線選別機のみを用いて被選別試料の判別および回収を実施する場合を考える。
【００９５】
蛍光Ｘ線選別機は蛍光Ｘ線を利用するものであるため、被選別試料のうち蛍光Ｘ線選別機によって分析され得る部分は、被選別試料の表面近傍の部分に限定される。一方、自動車などから生じる廃棄物には、銅線や鉄のビスなど、アルミニウム合金以外の合金からなる異物が、アルミニウム合金からなる片に付着したものも含まれる。また異物は、被選別試料の表面から離れた部分に存在していることもある。しかしながら、蛍光Ｘ線選別機を用いて検出される蛍光Ｘ線には、被選別試料の表面から離れた部分に起因する蛍光Ｘ線はほとんど含まれない。従って、蛍光Ｘ線選別機によっては、被選別試料の表面から離れた部分に存在する異物を検出することができない。このため蛍光Ｘ線選別機のみを用いた場合、異物が付着したアルミニウム合金を適切に排除することができないと考えられる。また蛍光Ｘ線選別機は、上述のように、測定された強度が第１添加元素用閾値より大きいかどうかに基づいて、被選別試料が所定量の銅を含んでいるかどうかを判断するものである。この場合、所定量の銅を含むアルミニウム合金だけでなく、銅や、銅を含む重金属合金も、所定量の銅を含むアルミニウム合金として蛍光Ｘ線選別機によって選別されることが考えられる。すなわち、銅や、銅を含む重金属合金を適切に排除することができないと考えられる。
【００９６】
一方、本実施の形態によるアルミ合金選別設備６１は、透過型Ｘ線選別機６７と蛍光Ｘ線選別機６９とを組み合せて利用するものである。この場合、透過型Ｘ線選別機６７を利用することによって、被選別試料の表面から離れた部分に存在する異物を検出することができる。また、蛍光Ｘ線選別機６９を利用することによって、被選別試料に含まれている銅および亜鉛を精度良く検出することができる。従って本実施の形態によれば、自動車などから生じる廃棄物から、所望量の銅、例えば１重量％以上の銅を含むアルミニウム合金を精度良く判別して回収することができる。より具体的には、図１５に示すように、被選別試料から、ＡＤＣ１２等のアルミダイカストや２０００系のアルミニウム合金を判別して回収するとともに、１０００系、３０００系、４０００系、５０００系、６０００系や７０００系などのアルミニウム合金を排除することができる。
【００９７】
例えば本実施の形態によれば、アルミ製のエンジンの廃棄物を原料とした場合に、１重量％以上の銅を含むアルミニウム合金を、回収率９７．３％、品位９５．２％で回収することができる。また、アルミ製の車体の廃棄物を原料とした場合に、１重量％以上の銅を含むアルミニウム合金を、回収率９３．０％、品位９５．１％で回収することができる。これらの回収率および品位の数値は、従来の技術では実現困難であったものである。
【００９８】
なお蛍光Ｘ線選別機６９による判別の精度を高めるため、図１５に示すように、蛍光Ｘ線選別機６９を用いる上述の第２判別工程を、同一の被選別試料に対して繰返し実施してもよい。例えば、１回目の第２判別工程において１重量％以上の銅を含むものとして選別されたアルミニウム合金に対して、２回目の第２判別工程をさらに実施してもよい。これによって、蛍光Ｘ線選別機６９によって回収されるアルミニウム合金の品位を向上させることができる。若しくは、１回目の第２判別工程において１重量％以上の銅を含まないものとして選別されたアルミニウム合金に対して、２回目の第２判別工程をさらに実施してもよい。これによって、蛍光Ｘ線選別機６９によって回収されるアルミニウム合金の回収率を向上させることができる。
【００９９】
なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、図面を参照しながら、変形例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いることとし、重複する説明を省略する。また、上述した実施の形態において得られる作用効果が変形例においても得られることが明らかである場合、その説明を省略することもある。
【０１００】
（第３判別工程がさらに実施される例）
上述の本実施の形態においては、第１判別工程および第２判別工程を実施する例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、第２判別工程において所望量の第１の添加元素を含まないと判断された被選別試料が、所望量の第２の添加元素を含むかどうかを判別する第３判別工程をさらに実施してもよい。以下、第２の添加元素が亜鉛である場合の例について説明する。
【０１０１】
本変形例においては、図２１に示すように、蛍光Ｘ線選別機６９を用いた第２判別工程において排除された１０００系、３０００系、４０００系、５０００系、６０００系や７０００系などのアルミニウム合金について、所望量の亜鉛を含むかどうかをさらに判別し、そして、所望量の亜鉛を含むアルミニウム合金を回収する。例えば７０００系に分類するアルミニウム合金など、２重量％以上の亜鉛や３重量％以上の亜鉛を含むアルミニウム合金を判別して回収する。このような第３判別工程をさらに実施することにより、被選別試料から、所望量の銅を含むアルミニウム合金、および所望量の亜鉛を含むアルミニウム合金の両方を精度良く判別して回収することができる。このため、アルミニウム合金のリサイクルシステムをさらに効率良く運用することができる。
【０１０２】
なお、第３判別工程は、透過型Ｘ線選別機６７によって実施されてもよく、若しくは蛍光Ｘ線選別機６９によって実施されてもよい。
第３判別工程が透過型Ｘ線選別機６７によって実施される場合、上述の第１校正用試料として、７０００系のアルミニウム合金、すなわち所望量の亜鉛（第２の添加元素）を含むアルミニウム合金が用いられ得る。例えば、４〜５重量％の亜鉛を含む、合金番号７Ｎ０１のアルミニウム合金や、５．１〜６．１重量％の亜鉛を含む、合金番号７０７５のアルミニウム合を、第１校正用試料として用いることができる。また上述の第１対比用試料として、所望量の亜鉛（第２の添加元素）を含まないアルミニウム合金が用いられ得る。なお第３判別工程で用いられる透過型Ｘ線選別機６７には、先行して実施される第２判別工程によって銅を含むアルミニウム合金が回収された後の被選別試料が供給される。従って、第３判別工程においては、銅と亜鉛とを精度良く区別することが求められない。このため、透過型Ｘ線選別機６７を用いた場合であっても、所望量の亜鉛を含むアルミニウム合金を精度良く判別して回収することができる。
第３判別工程が蛍光Ｘ線選別機６９によって実施される場合、上述の基準強度として、純亜鉛からなる第２添加元素試料からの蛍光Ｘ線の強度の測定結果が用いられ得る。また上述の第２校正用試料として、所望量の亜鉛（第２の添加元素）を含むアルミニウム合金が用いられ得る。
【０１０３】
（試料厚調整装置が透過型Ｘ線選別機に設けられる例）
透過型Ｘ線選別機６７は、被選別試料を所定の最大厚さを有する板状に整えるための試料厚調整装置をさらに有していてもよい。試料厚調整装置は、図２３に示すように、透過型Ｘ線選別機６７を用いた判別および回収を実施する前に被選別試料の厚みを所定厚に整えるよう、利用される。試料厚調整装置は、例えば図２２に示すように、間隙を調整した１対の回転ローラ３１，３３から構成されている。以下、試料厚調整装置を設けることの背景および効果について説明する。
【０１０４】
本件発明者らは、鋭意研究の結果、被選別試料が、厚みが不連続であったり湾曲や空隙が存在したりするような不定形状を有する場合、被選別試料におけるＸ線透過距離等の変動が生じ、この結果、透過したＸ線の強度を変動させ、このことにより、測定点を領域別に分類する作業に場合に誤りを生じさせることがあることを見出した。
【０１０５】
これに対して本変形によれば、透過型Ｘ線選別機６７に供給された試料２７は、回転ローラ３１，３３を通ることによって、厚みが整えられた試料２９としてベルトコンベア１上に載置される。厚みが整えられた試料２９は、ベルトコンベア１によって運ばれて、第１Ｘ線線源３からのＸ線が照射される試料２１となる。この場合、試料２１の厚みはほぼ所定の厚みになっており、かつ、測定時における試料２１の姿勢もほぼ一律になっている。このため、試料２１を透過したＸ線の強度は、基本的に試料２１の材質の相違のみに依存するようになる。すなわち、測定結果から、試料２１の厚みや形状に依存する要素を取り除くことができる。これによって、透過型Ｘ線選別機６７を用いた第１判別工程における判別精度を向上させることができる。
【０１０６】
（試料厚調整装置が蛍光Ｘ線選別機に設けられる例）
なお上述の変形例においては、試料厚調整装置が透過型Ｘ線選別機６７に設けられる例を示したが、これに限られることはなく、同様の試料厚調整装置が蛍光Ｘ線選別機６９に設けられていてもよい。この場合、試料厚調整装置は、図２５に示すように、蛍光Ｘ線選別機６９を用いた判別および回収を実施する前に被選別試料の厚みを所定厚に整えるよう、利用される。試料厚調整装置は、透過型Ｘ線選別機６７に設けられる試料厚調整装置と同様に、間隙を調整した１対の回転ローラ５３，５５から構成されていてもよい（図２４参照）。以下、試料厚調整装置を蛍光Ｘ線選別機６９に設けることの背景および効果について説明する。
【０１０７】
上述のように、蛍光Ｘ線選別機６９は、被選別試料の表面近傍の化学組成を検出するためのものである。従って、被選別試料の表面形状が湾曲していたり、表面形状の起伏が大きくなっていたりする場合、蛍光Ｘ線選別機６９における測定結果に、表面形状の影響が現れることが考えられる。
【０１０８】
これに対して本変形によれば、蛍光Ｘ線選別機６９に供給された試料５７は、回転ローラ５３，５５を通ることによって、厚みが整えられた試料５９としてベルトコンベア５１上に載置される。厚みが整えられた試料５９は、ベルトコンベア５１によって運ばれて、第２Ｘ線線源４３からのＸ線が照射される試料４１となる。この場合、試料４１の表面形状はほぼ平坦になっており、かつ、測定時における試料４１の姿勢もほぼ一律になっている。このため、試料４１から放射される蛍光Ｘ線の強度は、基本的に試料４１の材質の相違のみに依存するようになる。すなわち、測定結果から、試料４１の形状に依存する要素を取り除くことができる。これによって、蛍光Ｘ線選別機６９を用いた第２判別工程における判別精度を向上させることができる。
【０１０９】
なお、上述した実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。
【符号の説明】
【０１１０】
３  第１Ｘ線線源
５  Ｘ線センサ
７  第１判定部
９  第１Ｘ線検出リニアセンサ
１１  第２Ｘ線検出リニアセンサ
１３  金属板（減衰板）
４３  第２Ｘ線線源
４５  蛍光Ｘ線センサ
４７  第２判定部
Ｌ  低密度領域
Ｍ  中密度領域
Ｈ  高密度領域
Ｄ  低強度領域
６１  アルミ合金選別設備
６３  篩装置
６５  金属選別機
６７  透過型Ｘ線選別機（第１判別装置）
６９  蛍光Ｘ線選別機（第２判別装置）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図７】
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【図８】
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【図１２】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図５】
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【図６】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１４】
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