(57)【要約】【課題】透明な樹脂が所望の樹脂か否かを判定することを目的とする。【解決手段】本発明は、透明な樹脂である被判定物を搬送する搬送路と、前記被判定物に赤外光を照射する赤外光源と、前記赤外光が照射された前記被判定物から赤外反射光を受光する赤外受光部と、前記赤外反射光から前記被判定物の吸収スペクトルを算出する吸収スペクトル算出部と、前記被判定物の厚みである測定厚みを測定する測定部と、リサイクル樹脂の基準データが前記リサイクル樹脂の厚み毎に複数種類予め記憶された記憶部と、前記基準データのうち前記測定厚みに対応する厚みの前記リサイクル樹脂における基準データを選択基準データとして選択し、この選択基準データと前記吸収スペクトルとに基づいて前記被判定物が前記リサイクル樹脂か否かを判定する判定部と、を備えるリサイクル樹脂判定装置。【選択図】図１
2014098555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な樹脂である被判定物を搬送する搬送路と、
前記被判定物に赤外光を照射する赤外光源と、
前記赤外光が照射された前記被判定物から赤外反射光を受光する赤外受光部と、
前記赤外反射光から前記被判定物の吸収スペクトルを算出する吸収スペクトル算出部と、
前記被判定物の厚みである測定厚みを測定する測定部と、
リサイクル樹脂の基準データが前記リサイクル樹脂の厚み毎に複数種類予め記憶された記憶部と、
前記基準データのうち前記測定厚みに対応する厚みの前記リサイクル樹脂における基準データを選択基準データとして選択し、この選択基準データと前記吸収スペクトルとに基づいて前記被判定物が前記リサイクル樹脂か否かを判定する判定部と、を備えるリサイクル樹脂判定装置。
【請求項２】
前記判定部は、複数種類記憶された前記基準データのうち前記測定厚みとの差が０．５ｍｍ以下となる厚みの前記リサイクル樹脂における基準データを選択基準データとして選択し、この選択基準データと前記吸収スペクトルとに基づいて前記被判定物が前記リサイクル樹脂か否かを判定することを特徴とする請求項１記載のリサイクル樹脂判定装置。
【請求項３】
前記測定部は、前記赤外光と異なる波長の測定光を用いる光干渉計によって前記測定厚みを測定することを特徴とする請求項１または２記載のリサイクル樹脂判定装置。
【請求項４】
前記赤外光源は、波長１３５０〜２５００ｎｍの赤外光を照射し、
前記光干渉計は、波長７８０〜１３５０ｎｍの測定光を用いる
ことを特徴とする請求項３記載のリサイクル樹脂判定装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載のリサイクル樹脂判定装置によって前記リサイクル樹脂と判定した被判定物を成形してリサイクル樹脂材料を製造するリサイクル樹脂材料の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被判定物がリサイクル対象の樹脂であるか否かを判定するリサイクル樹脂判定装置、及び、リサイクル対象の樹脂と判定した被判定物を用いたリサイクル樹脂材料の製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大量生産、大量消費、大量廃棄型の経済活動によって、現在、地球温暖化や資源の枯渇などの環境問題が発生している。この状況の中、資源循環型社会の構築に向けて、日本国内では平成１３年４月から家電リサイクル法が完全施行され、使用済みになったエアコン、テレビ、冷蔵庫、冷凍庫、洗濯機等のリサイクルが義務付けられている。このため、不要になった家電製品は、家電リサイクル工場で、材料ごとに分別回収され、リサイクルが行われる。
【０００３】
家電製品に使用されている樹脂材料の分別方法には大別して人的方法と機械的方法の二通りの方法がある。
【０００４】
人的方法とは、人が目視で選別できる単一素材の部品を手で解体して取り外すことで、リサイクル対象の樹脂（以下、リサイクル樹脂とする）を回収する方法である。この人的方法では、樹脂種類の表示等、目視で樹脂の種類が確認可能なもの以外は、区別することができない。そこで、人が選別できなかった樹脂材料の残りは破砕され、ミックスプラスチックと呼ばれる複数の種類のプラスチックを含む混合物にされる。このミックスプラスチックの中から、リサイクル樹脂を判定、選別する方法として、機械的方法が適用される。
【０００５】
機械的方法の一種として、水を活用した比重選別法が知られている。比重選別法とは、例えばポリプロピレン（以下、ＰＰとする）を含むミックスプラスチックを水中に投入し、水面に浮いた樹脂材料のみをＰＰとして判定、回収する方法である。ＰＰは、軽比重物であるため、水に浮く特性を持つ。このため、比重選別法によって判定可能である。しかしながら、比重選別法では、大量の排水が発生することや、ＰＰと比重の近いポリスチレン（以下、ＰＳと表記）及び、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（以下、ＡＢＳと表記）等との間において、これらを精度良く判定して選別できないことが課題となっている。
【０００６】
そこで、水を使わずに、ＰＰ、ＰＳ、ＡＢＳ等の複数の樹脂が混在するミックスプラスチックから、リサイクル樹脂、例えばＰＰのみ、を判定する技術が、特許文献１に開示されている。図１２を用いて、従来の技術について説明する。
【０００７】
従来の技術に係るリサイクル樹脂判定装置１は、搬送路２によって搬送される被判定物３の表面に対し、光源４から赤外光を照射することで、被判定物３の表面から赤外光（以下、赤外反射光とする）を反射させる。被判定物３の表面から反射した赤外反射光を、ミラー５、ポリゴンミラー６を介して受光部７で撮像する。このとき、制御装置８は、受光部７で撮像した赤外反射光の特徴量と、予め設定したリサイクル樹脂の特徴量とを比較する。制御装置８による比較の結果、被判定物３の特徴量と予め設定したリサイクル樹脂の特徴量とが一致した場合、被判定物３をリサイクル樹脂として判定する。このようにして、従来の技術に係るリサイクル樹脂判定装置１は、被判定物３であるミックスプラスチックの中から、リサイクル樹脂として、例えばＰＰのみを判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２００２−５４０３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、被判定物が透明な樹脂の場合、従来の技術では、被判定物の下部に位置する搬送路からの赤外反射光も、一緒に撮像してしまう。この場合、撮像した反射光に基づいて取得した被判定物の特徴量には、搬送路の特徴量がノイズとして重なったものとして取得される。
【００１０】
このような、ノイズの影響を含んだ特徴量を用いては、被判定物の種類がリサイクル樹脂であるか否かを判定することができない。
【００１１】
つまり、従来の技術では、被判定物が透明な樹脂である場合、リサイクル樹脂であるのか否かを判定することができない課題を有していた。
【００１２】
そこで、本発明は、上述の課題を解決し、透明な樹脂である被判定物が、リサイクル対象の樹脂であるか否かを判定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明のリサイクル樹脂判定装置は、透明な樹脂である被判定物を搬送する搬送路と、前記被判定物に赤外光を照射する赤外光源と、前記赤外光が照射された前記被判定物から赤外反射光を受光する赤外受光部と、前記赤外反射光から前記被判定物の吸収スペクトルを算出する吸収スペクトル算出部と、前記被判定物の厚みである測定厚みを測定する測定部と、リサイクル樹脂の基準データが前記リサイクル樹脂の厚み毎に複数種類予め記憶された記憶部と、前記基準データのうち前記測定厚みに対応する厚みの前記リサイクル樹脂における基準データを選択基準データとして選択し、この選択基準データと前記吸収スペクトルとに基づいて前記被判定物が前記リサイクル樹脂か否かを判定する判定部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、透明な樹脂が、リサイクル対象の樹脂であるか否かを判定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態１に係るリサイクル樹脂判定装置の模式図
【図２】実施の形態１に係る検出ユニットの模式図
【図３】実施の形態１に係る検出ユニットで検出した異なる厚みの被判定物の吸収スペクトルのグラフを示した図
【図４】実施の形態１に係る演算処理部が備える記憶部と判定部とを示したブロック図
【図５】実施の形態１に係る判定部による判定の動作を示すフローチャート
【図６】厚みが１ｍｍの被判定物の吸収スペクトルから、厚みが２ｍｍ、３ｍｍの場合に検出されるノイズを減算した吸収スペクトルのグラフを示す図
【図７】厚みが１．５ｍｍの被判定物の吸収スペクトルから、厚みが１ｍｍの場合に検出されるノイズを減算した吸収スペクトルのグラフを示す図
【図８】実施の形態１に係るリサイクル樹脂判定装置の動作を表すフローチャート
【図９】実施の形態１に係る参照ユニットの変形例１を示す模式図
【図１０】実施の形態１に係る参照ユニットの変形例２を示す模式図で、（ａ）参照ユニット全体の模式図、（ｂ）参照ユニットが備える回転体の模式図
【図１１】実施の形態２に係るリサイクル樹脂材料の製造装置を示すブロック図
【図１２】従来の技術に係るリサイクル樹脂判定装置の模式図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、同一構成には同一符号を付して説明を省略する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係るリサイクル樹脂判定装置１００の模式図である。
【００１８】
コンベアベルト１０１による搬送路の始端部に配置されたホッパー１０２が、振動や揺動する。これにより、ホッパー１０２上に積載された複数の被判定物１０３が、コンベアベルト１０１上へ一定の間隔を開けて順次投入される。
【００１９】
コンベアベルト１０１による被判定物１０３の搬送速度を、３ｍ／ｓとし、搬送方向は、図１に示した矢印Ａの方向である。
【００２０】
被判定物１０３は、複数種類の透明樹脂からなるミックスプラスチックであり、この中に、透明なリサイクル樹脂を含むものである。被判定物１０３は、一辺５ｍｍから数１０ｍｍ程度の小片からなり、各小片の厚みは、０．３ｍｍ〜５．５ｍｍ程度である。
【００２１】
被判定物１０３は、赤外光源１０４によって赤外光を照射されることで、樹脂材料個別の特徴量となる赤外光（赤外反射光）１０５を反射する。
【００２２】
赤外光源１０４には、１３５０〜２５００ｎｍ（１３５０ｎｍ以上２５００ｎｍ以下）
のブロードな波長帯域の赤外光（近赤外光）を照射するハロゲンランプを用いた。ここでは、特徴量としての吸光現象が生じる波長は、樹脂の種類によって異なるため、この吸光現象の生じた波長に基づいて、被判定物１０３がリサイクル樹脂か否かを判定する。吸光現象の生じた波長は、反射した赤外光１０５の吸収スペクトルから求めることが可能である。なお、赤外光源１０４には、１３５０〜２５００ｎｍの波長帯域の光を照射するレーザ光源を用いてもよい。
【００２３】
被判定物１０３で反射した赤外光１０５は、検出ユニット１０６により検出され、その検出結果は、デジタルデータに変換された後に、演算処理部１０７へと転送される。
【００２４】
演算処理部１０７は、被判定物１０３がリサイクル樹脂であるか否かを判定する。
【００２５】
検出ユニット１０６、演算処理部１０７の詳細な説明は、後述する。
【００２６】
リサイクル樹脂と判定された被判定物１０３（以下、リサイクル樹脂１０３ａとする）は、コンベアベルト１０１の終端部の上方に設置された、パルスエアノズル１０８からのエアによる吹き飛ばしにより、リサイクルボックス１０９に収納される。一方、リサイクル樹脂でないと判定された被判定物１０３（以下、非リサイクル樹脂１０３ｂとする）は、パルスエアノズル１０８による吹き飛ばしが行われずに、非リサイクルボックス１１０に収納される。この場合、非リサイクルボックス１１０は、コンベアベルト１０１の終端部の下方であって、被判定物１０３が、自由落下する位置に配置される。これにより、複数の被判定物１０３の中から、リサイクル樹脂１０３ａのみを選別することができる。
【００２７】
次に、図２を用いて検出ユニット１０６の説明を行う。図２は、検出ユニット１０６を図１のＸ軸方向から表したものである。検出ユニット１０６は、被判定物１０３の厚みを測定する厚み測定部、及び、被判定物１０３で反射した赤外光１０５の特徴量としての吸収スペクトルを算出する、吸収スペクトル算出部としての機能を備えるものである。
【００２８】
最初に、検出ユニット１０６が備える、厚み測定部としての機能について説明する。
【００２９】
厚み測定部は、光源１１１からの測定光を参照ユニット１１２と被判定物１０３とにそれぞれ照射し、これらから反射した光を干渉させることで、被判定物１０３の厚みを測定する光干渉計としての機能を備える。光干渉計として、マイケルソン干渉計の構成を用いた。
【００３０】
厚み測定用の光源１１１は、波長走査型光干渉断層画像装置（Ｓｗｅｐｔ  Ｓｏｕｒｃｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：以下、ＳＳ−ＯＣＴとする）である。ここでは、光を受光する受光素子１１３にシリコンのアバランシェフォトダイオードを用いたため、受光素子１１３が感度を有する７８０〜８６０ｎｍの波長の光を測定光に採用した。なお、測定光の波長は、図１に示した赤外光源１０４で照射する波長１３５０〜２５００ｎｍ以外であればよい。また、可視光では、精度良く厚みを測定できない場合がある。これらのことから、光源１１１からの測定光には、７８０〜１３５０ｎｍの波長の光を用いることが好ましい。
【００３１】
光源１１１から出射した測定光は、７８０〜８６０ｎｍの波長の光を透過させる狭帯域フィルタ１１４を通過して、ビームスプリッタ１１５によって、２つに分けられる。
【００３２】
ビームスプリッタ１１５で分けられた光のうち被判定物１０３またはコンベアベルト１０１に照射される光（以下、物体光とする）は、ポリゴンミラー１１６によって反射され、テレセントリックｆθレンズ１１７を通して、被判定物１０３に照射される。ポリゴンミラー１１６は、自身が回転することにより、コンベアベルト１０１の幅方向（Ｙ軸方向）のスキャンを可能とし、コンベアベルト１０１上の各スキャンポイント（物体光が照射される位置）から反射した物体光の検出を可能とする。
【００３３】
テレセントリックｆθレンズ１１７は、ポリゴンミラー１１６の中央と周辺のスキャン速度の差を均一化するｆθ機能を持っている。この場合、テレセントリックｆθレンズ１１７は、コンベアベルト１０１とテレセントリック光学系が成立している。
【００３４】
ポリゴンミラー１１６の回転により、テレセントリックｆθレンズ１１７に入射する角度に依存する物体光の光路長の差を補正するために、テレセントリックｆθレンズ１１７のコンベアベルト１０１側に、中心から両端にかけて薄くなるようなガラス体（図示しない）を設置する。ガラス体は、ポリゴンミラー１１６で反射した物体光が、どの角度からテレセントリックｆθレンズに入射しても、同じ光路長でコンベアベルト１０１に照射されるように、ガラス体の屈折率に基づいて、形状が設計されている。
【００３５】
テレセントリックｆθレンズ１１７を介して被判定物１０３に照射された物体光は、被判定物１０３の表面で反射され、同一の経路を逆進し、再度、ビームスプリッタ１１５に入射する。
【００３６】
ビームスプリッタ１１５で分けられた光のうち測定光と異なる光（以下、参照光とする）は、７８０〜８６０ｎｍの波長の光を透過させる狭帯域フィルタ１１８、集光レンズ１１９を介して、参照ユニット１１２に入射する。
【００３７】
参照ユニット１１２は、入射した参照光を波長毎に分波するファイバ型光分波器１２０と、分波された参照光を波長毎に異なる位置で反射する反射ミラー群１２１と、を備えるものである。反射ミラー群１２１で反射した参照光は、その光路を逆進して、ファイバ型光分波器１２０によって、再度１つの光束に合波された後に、参照ユニット１１２から出射する。参照ユニット１１２から出射した参照光は、集光レンズ１１９、狭帯域フィルタ１１８を介して再度、ビームスプリッタ１１５に入射する。反射ミラー群１２１により波長毎に異なる位置で反射させられるため、参照ユニット１１２から出射した参照光には、波長毎に異なる光路長が付与されることになる。
【００３８】
被判定物１０３の表面で反射した物体光と、参照ユニット１１２を出射した参照光は、再び、ビームスプリッタ１１５に入射することで、１つの光束に合波される（干渉光となる）。
【００３９】
干渉光は、回折格子１２２で反射回折されて、波長毎にそれぞれ異なる角度で分光される。
【００４０】
分光された干渉光は、集光レンズ１２３、７８０〜８６０ｎｍの波長の光を透過させる狭帯域フィルタ１２４、を介して、受光素子１１３の受光面に入射する。
【００４１】
受光素子１１３は、複数の受光面を有し、各受光面には、回折格子１２２で波長毎に分光された干渉光がそれぞれ入射する。また、受光素子１１３は、各受光面に入射した干渉光を電流に光電変換する。電流に変換されたアナログデータは、光ゲイン電流電圧変換アンプ１２５と、高速ＡＤ変換回路１２６によりデジタルデータに変換される。変換されたデジタルデータは、演算処理部１０７に送られる。このとき、干渉によって強度が強くなった光の波長に基づいて、演算処理部１０７により被判定物１０３の厚みが計算される。以下の説明では、測定した被判定物１０３の厚みを測定厚みと記載する。
【００４２】
なお、狭帯域フィルタ１１４、１１８および１２４は、厚み測定に用いる７８０〜８６０ｎｍの光に、吸収スペクトル算出に用いる１３５０〜２５００ｎｍの光がノイズとして入射するのを防止するために設置されている。
【００４３】
次に、検出ユニット１０６が備える吸収スペクトル算出部としての機能について説明する。
【００４４】
被判定物１０３の厚みを測定するに際して、被判定物１０３で反射した物体光は、テレセントリックｆθレンズ１１７、ポリゴンミラー１１６を介してビームスプリッタ１１５に入射する。このとき、被判定物１０３で反射した赤外光１０５も、物体光と同一の経路を通って、ビームスプリッタ１１５に入射する。
【００４５】
ビームスプリッタ１１５に入射した赤外光１０５は、干渉光と同一の経路を通って、回折格子１２２に入射する。回折格子１２２は、入射した干渉光と赤外光１０５とを波長毎に異なる角度で反射、回折させる。このとき、干渉光である波長７８０〜８６０ｎｍの光は、集光レンズ１２３に入射し、赤外光１０５である波長１３５０〜２５００ｎｍの光は、集光レンズ１２７に入射するように、回折格子１２２、集光レンズ１２３、１２７が配置されている。
【００４６】
集光レンズ１２７に入射した赤外光１０５は、波長１３５０〜２５００ｎｍの光を透過させる狭帯域フィルタ１２８を透過して、赤外受光部１２９の受光面に入射する。
【００４７】
赤外受光部１２９は、複数の受光面を有し、各受光面には、回折格子１２２で波長毎に分光された赤外光１０５が入射する。また、赤外受光部１２９は、受光した赤外光１０５を電流に光電変換する。変換された電流は、光ゲイン電流電圧変換アンプ１３０と、高速ＡＤ変換回路１３１を介して、演算処理部１０７に送られる。このとき、被判定物１０３の吸光現象により、波長毎に光の強度が異なる。このため、演算処理部１０７にて、被判定物１０３の波長毎の赤外光１０５の強度分布が求められ、吸収スペクトルが算出される。
【００４８】
なお、波長７８０ｎｍ以下の光を遮光する波長フィルタ１３２が、コンベアベルト１０１と、テレセントリックｆθレンズ１１７との間に配置されている。厚み測定、又は吸収スペクトル算出に用いる波長７８０〜２５００ｎｍ以外の光が入ることはノイズ要因となるからである。ただし、波長２５００ｎｍ以上の光は、樹脂や、ガラスで構成される一般的な光学系では透過損失が大きく、自然にフィルタリングされるため、波長７８０ｎｍ以下の光をカットすれば十分である。
【００４９】
次に、被判定物１０３が、リサイクル樹脂であるか否かを判定する具体的な方法について説明する。
【００５０】
図３に、厚みが１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍの透明なＰＳの吸収スペクトルを示す。図３では、縦軸に吸光度、横軸に波長（μｍ）を示す。これらの吸収スペクトルは、図２に示した検出ユニット１０６に備えられた吸収スペクトル算出部によって算出する。また、透明でないＰＳの吸収スペクトルを基準吸収スペクトル（図３中では基準と記載）として示す。ここから、透明なＰＳと透明でないＰＳとで異なる吸収スペクトルを示すことがわかる。また、透明なＰＳは、厚みにより吸収スペクトルが変化することもわかる。なお、基準吸収スペクトルは、樹脂の厚みによらず一定である。
【００５１】
図１に示した被判定物１０３に赤外光を照射した場合、この被判定物１０３で反射する赤外光１０５には、被判定物１０３の下部に位置する搬送路（コンベアベルト１０１）からの赤外光が重なることになる。従って、被判定物１０３で反射した赤外光１０５を受光すると、搬送路からの赤外光１０５も受光することになる。
【００５２】
また、コンベアベルト１０１からの赤外光１０５の影響は、被判定物１０３の厚みに依存して変化する。このことは、図３の結果からも理解できる。すなわち、透明なリサイクル樹脂の吸収スペクトルは、厚みに依存して変化することが、発明者らによる実験の結果、明らかとなった。
【００５３】
そこで、厚みの条件のみが異なる複数の透明なリサイクル樹脂に関して、それぞれの厚みに対応した吸収スペクトルを基準データとして予め準備しておく。準備した基準データのうち、被判定物１０３の測定厚みに対応する厚みのリサイクル樹脂における基準データを（以下、選択基準データとする）選択し、この選択基準データと被判定物１０３の吸収スペクトルとに基づくことで、被判定物１０３がリサイクル樹脂であるか否かを判定することが可能となる。
【００５４】
演算処理部１０７による、判定の処理手法について説明する。図４に、演算処理部１０７のブロック図を示す。
【００５５】
演算処理部１０７は、基準データとして、透明なリサイクル樹脂の厚み毎の吸収スペクトルが複数種類、予め記憶される記憶部１０７ａと、被判定物１０３の測定厚み及び吸収スペクトル、並びに、記憶部１０７ａに記憶されている複数の基準データに基づいて、被判定物１０３がリサイクル樹脂であるか否かの判定処理を行う判定部１０７ｂとを備えるものである。被判定物１０３の測定厚み及び吸収スペクトルは、図２に示した検出ユニット１０６に備わる厚み測定部及び吸収スペクトル算出部により、図４の判定部１０７ｂへと入力される。
【００５６】
判定部１０７ｂによる判定処理の方法について、図２及び図４、並びに図５に示したフローチャートを用いて説明する。
【００５７】
最初に、検出ユニット１０６から入力された、被判定物１０３の測定厚みと等しい厚みのリサイクル樹脂における基準データ（選択基準データ）を、記憶部１０７ａに記憶されている複数の基準データの中から選択する（Ｓ１）。
【００５８】
次に、検出ユニット１０６から入力された被判定物１０３の吸収スペクトルと、選択基準データとを比較して、被判定物１０３の吸収スペクトルの判定を行う（Ｓ２）。このとき、入力された吸収スペクトルは、ゲインを調整された後に、スペクトルの平準化が行われる。
【００５９】
最後に、ステップＳ２の比較に基づいて、被判定物１０３がリサイクル樹脂か否かを判定する（Ｓ３）。ステップＳ３における判定の方法として、吸収スペクトルの多変数の特徴量から必要な情報を抽出するケモメトリックス手法を用いる。ケモメトリックス手法とは、算出した多数・多変量のデータから数学的手法や統計的手法を用いて、最適な処理方法で有効な結果を推定することである。なお、他の手法として、線形重回帰分析法や主成分分析法、ＰＬＳ（Ｐａｒｔｉａｌ  Ｌｅａｓｔ  Ｓｑｕｉｒｅｓ）回帰分析法を用いても良い。また、クラスター分析を用いても良く、その中でマハラノビス距離や非対称マハラノビス距離を用いても良い。
【００６０】
以上のように、判定部１０７ｂによって、被判定物１０３が、リサイクル樹脂であるか否かが判定される。
【００６１】
ところで、ステップＳ１では、判定部１０７ｂは、測定厚みと等しい厚みのリサイクル樹脂における基準データを、記憶部１０７ａに記憶されている複数の基準データの中から選択基準データとして選択する。ミックスプラスチックを構成する被判定物１０３には、様々な厚みのものが含まれる。つまり、測定厚みと等しい厚みの基準データを選択するためには、膨大な量の基準データを、予め記憶部１０７ａに記憶させねばならない。扱う基準データの量が膨大になれば、この中から、特定の基準データを選択する判定部１０７ｂにも負担を強いることになる。そのため、判定部１０７ｂの処理速度の低下を招く場合が生じる。
【００６２】
そこで、発明者らは、選択基準データが対応する厚みと、被判定物１０３の測定厚みとの差が、０．５ｍｍ以下となるように、選択基準データを選択すれば、測定厚みと一致する厚みのリサイクル樹脂における基準データを用いなくとも、判定精度の低下を招くことなく、リサイクル樹脂の判定が可能であることを実験の結果見出した。以下に示す実験データに基づいて説明する。
【００６３】
図３から、透明なＰＳの吸収スペクトルには、各厚みに応じたノイズが、基準吸収スペクトルに乗った状態であるといえる。つまり、基準データは、基準吸収スペクトルと、厚みに対応したノイズとを含むものといえる。ここでのノイズとは、搬送路（コンベアベルト１０１）からの反射光（赤外光１０５）に起因する吸収スペクトルをいう。
【００６４】
基準吸収スペクトルは樹脂の厚みによらず一定であるから、ノイズが、厚みに起因して変化する。つまり、算出した樹脂の吸収スペクトルから、樹脂の厚みに対応するノイズを減算すれば、厚みに依存しない基準吸収スペクトルのみに基づく判定が可能となる。
【００６５】
そこで、厚みが１ｍｍのＰＳについて算出した吸収スペクトルから、２ｍｍ、３ｍｍのＰＳにそれぞれ対応するノイズを減算したもの、および、ＰＳの基準吸収スペクトルを図６に示す。図６では、縦軸に吸光度、横軸に波長（μｍ）を示した。ＰＳの吸収スペクトルの特徴量として、波長帯域１．７６３μｍにピークを示すことが知られている。図６のＰ１領域が、ＰＳの吸収スペクトルのピークが現れる場所である。Ｐ１領域において、２ｍｍ、３ｍｍに対応するノイズを減算したものは、基準吸収スペクトルからのばらつきを有するため、精度良く判定できない。このことから、被判定物１０３の測定厚みと、選択基準データが対応する厚みとの間に、１ｍｍ以上の差がある場合、精度良く判定を行うことができないことが理解できる。
【００６６】
次に、厚みが１．５ｍｍのＰＳについて算出した吸収スペクトルから、１ｍｍのＰＳに対応するノイズを減算したものを図７に示す。図７では、縦軸に吸光度、横軸に波長（μｍ）を示した。図７のＰ２領域が、ＰＳの吸収スペクトルのピークが現れる場所である。このように、被判定物１０３の測定厚みに対して０．５ｍｍ差のあるノイズを用いて補正を行った場合は、特徴量を示すピークを確認することができ、精度よく判定することが可能である。
【００６７】
上記に一例を示したような実験を行った結果、発明者らは、被判定物１０３の測定厚みとの差が０．５ｍｍ以内の厚みのリサイクル樹脂における基準データを選択基準データに用いれば、被判定物１０３がリサイクル樹脂か否かを判定可能であると見出した。
【００６８】
すなわち、図４の記憶部１０７ａには、１ｍｍ間隔の厚みのリサイクル樹脂における基準データを記憶させれば良いことが理解できる。選択基準データの厚みと測定厚みとの差の最大値が０．５ｍｍとなるからである。これにより、予め記憶部１０７ａに記憶すべき基準データの量を低減させることが可能である。また、判定部１０７ｂも、選択対象となる基準データの量が少なくなるため、高速に処理を行うことが可能である。
【００６９】
さらに発明者らは、被判定物１０３の厚みを測定するオーダーについても、１ｍｍ間隔で良いことを見出した。被判定物１０３の厚み（測定厚み）を１ｍｍ間隔で測定すれば、測定厚みと、実際の被判定物１０３の厚みとの差が、０．５ｍｍ以下となるからである。この場合、測定する間隔に対応させた厚みのリサイクル樹脂における基準データを記憶部１０７ａに記憶させればよい。
【００７０】
１ｍｍ間隔で被判定物１０３の測定厚みを測定するための手段として、図２に示した参照ユニット１１２を説明する。
【００７１】
参照ユニット１１２は、入射した参照光を波長毎に分波するファイバ型光分波器１２０と、分波された参照光をそれぞれ異なる光路長となるように反射する複数のミラーからなる反射ミラー群１２１とを備えるものである。参照光に含まれる波長は７８０〜８６０ｎｍに設定しているため、ここでは、ファイバ型光分波器１２０で７８０ｎｍ、８００ｎｍ、８２０ｎｍ、８４０ｎｍ、８６０ｎｍの波長の光に分光する。この場合、反射ミラー群１２１を構成する各ミラーは、１ｍｍ間隔で、波長毎に異なる光路長差を付与するように配置されている。具体的には、参照光に含まれる７８０ｎｍの光の光路長が、コンベアベルト１０１で反射する物体光の光路長よりも１ｍｍ短くなるように、７８０ｎｍの参照光を反射するミラー１２１ａが配置されている。また、参照光に含まれる８００ｎｍの光の光路長が、コンベアベルト１０１から反射する物体光の光路長よりも２ｍｍ短くなるように、８００ｎｍの参照光を反射するミラー１２１ｂが配置されている。同様に、８２０ｎｍの波長の参照光を反射するミラー１２１ｃ、８４０ｎｍの波長の参照光を反射するミラー１２１ｄ、８６０ｎｍの波長の参照光を反射するミラー１２１ｅが、物体光と参照光との光路長差が、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍとなるように配置されている。これにより、参照光と物体光とを干渉させた際に、強め合った波長を検出することで、物体光の光路長を測定することが可能である。
【００７２】
物体光は、被判定物１０３の表面で反射されるため、例えば、７８０ｎｍの波長の光が干渉により強まった場合、被判定物１０３の表面は、コンベアベルト１０１から１ｍｍの位置（高さ）にあるとわかる。被判定物１０３は、ミックスプラスチックとして小片に粉砕されているため、コンベアベルト１０１からの被判定物１０３の表面の位置（高さ）を、被判定物１０３の厚みとみなすことが可能である。従って、物体光の光路長を測定することで、被判定物１０３の厚みを測定可能である。
【００７３】
さらに別の具体例を挙げて説明する。被判定物１０３の厚みが１．２ｍｍの場合、厚み１ｍｍに対応する波長（７８０ｎｍ）と２ｍｍに対応する波長（８００ｎｍ）の参照光が物体光と干渉を生じる。この場合、厚み１ｍｍに対応する波長（７８０ｎｍ）の参照光による干渉がより強く生じるため、被判定物１０３の厚み（測定厚み）を１ｍｍとして測定する。また、被判定物１０３の厚みが１．７ｍｍの場合は、２ｍｍに対応する波長（８００ｎｍ）の参照光による干渉がより強く生じるため、被判定物１０３の厚み（測定厚み）を２ｍｍとして測定する。このとき、測定厚みを１．０ｍｍとした実際の厚みが１．２ｍｍの被判定物１０３について、厚み１ｍｍのリサイクル樹脂における基準データ（選択基準データ）を用いて、判定を行う。また、測定厚みを２ｍｍとした実際の厚みが１．７ｍｍの被判定物１０３について、厚み２ｍｍのリサイクル樹脂における基準データ（選択基準データ）を用いて、判定を行う。
【００７４】
このように、１ｍｍ間隔で測定厚みを測定すれば、実際の厚みとの差が０．５ｍｍ以下となるため、１ｍｍ間隔で準備した基準データを用いることが可能である。これにより、予め準備すべき基準データの数を減らすことが可能である。さらに、厚みの測定を１ｍｍ間隔で行うため、演算処理部１０７の負荷を低減することが可能である。この場合、測定する厚みの間隔と、対応する厚みを一致させた基準データを準備する必要がある。
【００７５】
本実施の形態１では、厚みが０．３〜５．５ｍｍ程度の被判定物１０３を想定しているため、参照ユニット１１２における反射ミラー群１２１のミラーの数を５枚とし、準備する基準データも、１ｍｍから、１ｍｍ間隔で、５ｍｍまでの厚みに対応する５種類とした。なお、被判定物１０３の厚みばらつきが変化すれば、それに対応させて、ミラーの数を６枚以上または４枚以下とし、基準データの種類も変化させればよい。さらに、光源１１１から出射される測定光の波長も７８０〜１３５０ｎｍの範囲で変化させればよい。
【００７６】
また、１ｍｍ間隔の光路長を有する参照光に干渉を生じさせるために、光源１１１の可干渉距離を、１ｍｍ以上とする。さらに、３種類以上の波長の参照光が同時に干渉しないためにも、可干渉距離を２ｍｍ未満とすることが望ましい。
【００７７】
なお、各波長の干渉光の強度の比率から、０．１ｍｍ以下の精度で被判定物１０３の厚みを測定することが可能である。例えば、厚みが１．２ｍｍの被判定物１０３と厚みが１．３ｍｍの被判定物１０３とでは、１ｍｍに対応する波長（７８０ｎｍ）の参照光の干渉強度と、２ｍｍに対応する波長（８００ｎｍ）の参照光の干渉強度との差が異なる。よって、この干渉強度の差を事前に測定しておく事で、０．１ｍｍ以下の精度で測定厚みの測定が可能である。
【００７８】
ここでは、被判定物１０３が、ＰＳの場合について説明したが、被判定物１０３がＰＰやＡＢＳの他の樹脂でも、同様の結果が得られる。このとき、樹脂の種類に寄らずに、厚みに対応する補正データを、算出した吸収スペクトルから減算することで、被判定物１０３の判定を精度良く行うことができる。ただし、樹脂の種類毎にそれぞれ対応した補正データを用いれば、より高精度に、樹脂の判定を行うことが可能である。樹脂の厚みが大きくなると、樹脂自身による吸収の影響を受け、これに起因して樹脂の種類毎に厚みに対応する補正データが異なる場合があるからである。なお、厚みが０．５ｍｍより小さい場合は、搬送路（コンベアベルト１０１）の吸収スペクトル（搬送路吸収スペクトル）を補正データとして用いればよい。
【００７９】
なお、ノイズを減算した被判定物１０３の吸収スペクトルと、基準吸収スペクトルとに基づいて被判定物１０３の判定を行ってもよく、ノイズを加算した基準吸収スペクトルと、被判定物１０３の吸収スペクトルとに基づいて、被判定物１０３の判定を行ってもよい。また、ノイズを加算した基準吸収スペクトルを基準スペクトルとして予め準備し、この基準スペクトルと被判定物１０３の吸収スペクトルとに基づいて、被判定物１０３の判定を行ってもよい。
【００８０】
次に図１に示したリサイクル樹脂判定装置１００による樹脂判別手法のフローを、図８を用いて説明する。
【００８１】
まず、ホッパー１０２の動作により、その上部に配置されている被判定物１０３が、コンベアベルト１０１上の任意の場所に投下される（Ｓ２１）。
【００８２】
次に、コンベアベルト１０１は常に稼動しているので、その流れによって、検出ユニット１０６の下方へと運ばれ、検出ユニット１０６によって被判定物１０３の測定厚みの測定、及び、吸収スペクトルの算出が実施される（Ｓ２２）。
【００８３】
被判定物１０３の測定厚み、及び、吸収スペクトルに基づいて、被判定物１０３がリサイクル樹脂か否かを判定する。判定の手段は、図５に示したフローの通りである（Ｓ２３）。
【００８４】
リサイクル樹脂と判定された被判定物１０３（リサイクル樹脂１０３ａ）は、パルスエアノズル１０８による吹き飛ばしが実施され、リサイクルボックス１０９に収納される（Ｓ２４）。
【００８５】
リサイクル樹脂でないと判定された被判定物１０３（非リサイクル樹脂１０３ｂ）は、パルスエアノズル１０８による吹き飛ばしが実施されず、自由落下により非リサイクルボックス１１０に収納される（Ｓ２５）。
【００８６】
以上のように、被判定物１０３の中から、リサイクル樹脂１０３ａを判定し、判定したリサイクル樹脂１０３ａのみを選別することが可能である。
【００８７】
なお、選別機構であるパルスエアノズル１０８を複数ラインならべて、それぞれに対応したリサイクルボックス１０９を準備しておけば、たとえばＰＰとＰＳとそれ以外といった分別も可能となる。
【００８８】
また、被判定物１０３を精度良く選別するためには、被判定物１０３の位置が精度よく求められている必要がある。リサイクル樹脂判定装置１００では、制御機構（図示しない）により制御されるコンベアベルト１０１のエンコーダ検出器からの値と検出ユニット１０６のスキャン位置、を読み込むことによって、被判定物１０３のコンベアベルト１０１上の位置を特定することができる。
【００８９】
なお、外部クロックによって、検出ユニット１０６に備わる厚み測定部と吸収スペクトル算出部とを同期するが、基本的に、同じ測定点で、測定厚みのデータと吸収スペクトルのデータとが一度に算出されることとなる。
【００９０】
また、コンベアベルト１０１の上方に、金属センサを設置してもよい。金属センサによって、被判定物１０３の周囲に金属が存在すると判定された場合は、リサイクル樹脂であるか否かにかかわらず、その被判定物１０３を非リサイクルボックス１１０へと収納する。リサイクル樹脂１０３ａと一緒にリサイクルボックス１０９に金属が混入するのを防止するためである。
【００９１】
また、コンベアベルト１０１の上方に、高速ラインＣＣＤカメラを設置してもよい。高速ラインＣＣＤカメラによって、赤外光を反射しない黒い異物が存在すると判定された場合は、リサイクル樹脂であるか否かにかかわらず、異物の周囲に位置する被判定物１０３を非リサイクルボックス１１０へと収納する。検出ユニット１０６では存在を確認できないような黒い異物が、リサイクルボックス１０９に混入するのを防止するためである。
【００９２】
なお、ここでは、全光透過率が７０％以上の樹脂を、透明な樹脂として説明した。
【００９３】
＜変形例１＞
図９に、実施の形態１の参照ユニット１１２の変形例である参照ユニット１３３を示す。
【００９４】
図２示した参照ユニット１１２ではファイバ型光分波器１２０の大きさが課題となって小型化が困難である。そこで、参照ユニット１３３では、ファイバ型光分波器１２０のかわりに回折格子１３４を用いて小型を図っている。
【００９５】
参照ユニット１３３に入射した参照光は、回折格子１３４にて、７８０ｎｍ、８００ｎｍ、８２０ｎｍ、８４０ｎｍ、８６０ｎｍの波長に分光され、集光レンズ群１３５を介して、反射ミラー群１３６にて反射される。反射ミラー群１３６にて反射した参照光は、その光路を逆進するようにして参照ユニット１３３から出射する。この場合、各波長の参照光には１ｍｍ間隔で異なる光路長が付与されるように、回折格子１３４、集光レンズ群１３５、反射ミラー群１３６が配置されている。
【００９６】
これにより、装置の小型化を図りつつ、参照ユニット１１２と同様の効果を奏することができる。
【００９７】
＜変形例２＞
図１０（ａ）に、実施の形態１の参照ユニット１１２の他の変形例である参照ユニット１３７を示す。
【００９８】
図２に示した参照ユニット１１２では、ファイバ型光分波器１２０の大きさが課題となり、参照ユニット１３３では、回折格子１３４、集光レンズ群１３５、反射ミラー群１３６の位置決めが容易でないことが課題となる。そこで、参照ユニット１３７では、これらのかわりに、回転体１３８と反射ミラー１３９とを用いて、装置の小型化と位置決めの簡便化を図っている。
【００９９】
参照ユニット１３７に入射した参照光は、回転体１３８を介して、反射ミラー１３９にて反射される。反射ミラー１３９で反射した参照光は、その光路を逆進するようにして参照ユニット１３７から出射される。
【０１００】
図１０（ａ）に示した回転体１３８を、参照光の入射する方向から図示したものを図１０（ｂ）に示す。
【０１０１】
回転体１３８は、透過する波長の異なる複数の狭帯域フィルタ１４０ａ〜ｅを備えるものである。狭帯域フィルタ１４０ａ〜ｅは、厚みがそれぞれ異なる。これにより、反射ミラー１３９までの光学的距離が、波長によって変わる仕組みとなっている。本変形例２では、狭帯域フィルタ１４０ａを７８０ｎｍ、１４０ｂを８００ｎｍ、１４０ｃを８２０ｎｍ、１４０ｄを８４０ｎｍ、１４０ｅを８６０ｎｍの参照光を透過させるものとした。また、各フィルタの厚みを、０．３３ｍｍピッチで変化させた。各フィルタは、光が往復で２回通過し、フィルタ自身の屈折率が１．５程度だからである。これにより、１ｍｍ間隔で、被判定物１０３の測定厚みを取得可能である。
【０１０２】
これにより、装置の小型化と位置決めの簡便化を図りつつ、参照ユニット１１２、１３３と同様の効果を奏することができる。
【０１０３】
なお、本変形例２では、ポリゴンミラー１１６の回転数の５倍の速度で回転体１３８を回転させる必要がある。全ての波長で測定厚みを測定するからである。
【０１０４】
（実施の形態２）
実施の形態２に係るリサイクル樹脂材料の製造装置１４１について図１１を用いて説明する。リサイクル樹脂材料の製造装置１４１は、実施の形態１に係るリサイクル樹脂判定装置１００と、リサイクル樹脂成形装置１４２とを備えるものである。リサイクル樹脂成形装置１４２としては、特開２００１−２０５６３２号公報に記載されているものを用いることができる。
【０１０５】
本実施の形態２に係るリサイクル樹脂材料の製造装置１４１により、リサイクル樹脂と判定した被判定物１０３（リサイクル樹脂１０３ａ）を用いて、樹脂材料を成形することができる。このため、省資源化を図ることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明によれば、廃棄家電製品等から再資源化のための破砕されたミックスプラスチックから、所望のリサイクル樹脂を判定することが可能である。
【符号の説明】
【０１０７】
１００    リサイクル樹脂判定装置
１０１    コンベアベルト
１０３    被判定物
１０４    赤外光源
１０６    検出ユニット
１０７    演算処理部
１０７ａ  記憶部
１０７ｂ  判定部
１２９    赤外受光部
１１１    光源
１４１    リサイクル樹脂材料の製造装置
１４２    リサイクル樹脂成形装置
【図１】
2014098555.tif 000003
【図２】
2014098555.tif 000004
【図３】
2014098555.tif 000005
【図４】
2014098555.tif 000006
【図５】
2014098555.tif 000007
【図６】
2014098555.tif 000008
【図７】
2014098555.tif 000009
【図８】
2014098555.tif 000010
【図９】
2014098555.tif 000011
【図１０】
2014098555.tif 000012
【図１１】
2014098555.tif 000013
【図１２】
2014098555.tif 000014