(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルトコンベアによって搬送されるプラスチック混在物に近赤外線領域を含む照明を照らし、近赤外線の検出器にて反射光を検出することにより前記プラスチック混在物の中から特定材質物を識別し、前記ベルトコンベアの搬出端より飛翔しながら排出される前記プラスチック混在物の飛翔経路に配置されたパルスエアノズル列からパルスエアを吐出することにより、前記プラスチック混在物から前記特定材質物を分別するプラスチック混在物の分別方法において、
前記プラスチック混在物を前記ベルトコンベア上に載置させる前に、前記ベルトコンベア上に粉末反射物を均等に散布させておき、
前記ベルトコンベア上に散布させた前記粉末反射物の上に、前記プラスチック混在物を載置し、
分散機構によって前記ベルトコンベア上の前記粉末反射物を一定量に保つように補給し、
前記特定材質物として前記プラスチック混在物中の透明プラスチックを分別することを特徴とするプラスチック混在物の分別方法。
【請求項２】
前記透明プラスチックとは、アクリロニトリルブタジエンスチレンまたはポリスチレンであることを特徴とする請求項１に記載のプラスチック混在物の分別方法。
【請求項３】
前記粉末反射物とは、ポリウレタンであることを特徴とする、請求項１または２に記載のプラスチック混在物の分別方法。
【請求項４】
前記分散機構は、
前記粉末反射物を供給する粉末反射物供給部と、
前記プラスチック混在物の材料同士が重ならないように均一にして前記プラスチック混在物を前記ベルトコンベア上に載置するとともに、前記粉末反射物供給部から供給された前記粉末反射物を前記ベルトコンベア上に散布する振動供給機と、
前記ベルトコンベア上に散布されて前記粉末反射物を一定の厚さに分散させるブラシとを有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のプラスチック混在物の分別方法。
【請求項５】
前記ベルトコンベアに供給される前の前記プラスチック混在物に前記粉末反射物を付着させておくことにより、搬送中の前記ベルトコンベア上に前記粉末反射物を補給することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のプラスチック混在物の分別方法。
【請求項６】
不透明プラスチックの教示データ、前記粉末反射物の教示データおよび前記粉末反射物上の前記透明プラスチックの教示データを有し、前記ベルトコンベア上の前記粉末反射物の存在量に応じて前記粉末反射物上の前記透明プラスチックの教示データを動的に変化させて、前記透明プラスチックを識別して分別することを特徴とする、請求項１に記載のプラスチック混在物の分別方法。
【請求項７】
プラスチック混在物を供給する材料ホッパーと、
前記材料ホッパーから供給された前記プラスチック混在物の材料同士が重ならないように均一にする振動供給機と、
粉末反射物を前記振動供給機へ供給する粉末反射物供給部と、
前記振動供給機から前記粉末反射物が散布された後に、前記振動供給機から載置される前記プラスチック混在物を搬送するベルトコンベアと、
前記ベルトコンベア上の前記粉末反射物を一定の厚さに分散させるブラシと、
前記ベルトコンベアによって搬送される前記プラスチック混在物に近赤外線領域を含む照明を照らす光源と、
前記プラスチック混在物からの遠赤外線の反射光を検出する検出器と、
前記検出器の検出結果に応じて前記プラスチック混在物の中から特定材質物を識別する識別部と、
前記ベルトコンベアの搬出端より飛翔しながら排出される前記プラスチック混在物の飛翔経路に配置され、パルスエアを吐出して、前記プラスチック混在物から前記特定材質物としての透明プラスチックを分別するパルスエアノズル列とを備え、
前記粉末反射物を前記粉末反射物供給部から前記振動供給機へ供給し、供給された前記粉末反射物を前記振動供給機から前記ベルトコンベア上に散布した後に、前記プラスチック混在物を前記材料ホッパーから前記振動供給機へ供給し、供給された前記プラスチック混在物を前記振動供給機から前記粉末反射物が散布されている前記ベルトコンベア上に載置することを特徴とするプラスチック混在物の分別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用済み家電製品の再資源化を目的とした、プラスチック片が混在する分別対象物から、特定のプラスチックを分別する分別方法および分別装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の大量生産、大量消費、大量廃棄型の経済活動が、地球温暖化や資源の枯渇など地球規模での環境問題を引き起こしている。このような状況の中、日本では、循環型社会の構築に向けて、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、洗濯機のリサイクルが義務付けられている。
【０００３】
一般的なプラスチック材料の自動分別に関する方法が、特許文献１で提案されている。
【０００４】
図７に、従来のプラスチック材料の分別装置１００の構成図を示す。
【０００５】
ベルトコンベア１０１上を流れるプラスチック混在物１０２に対して、光源１０３より近赤外線を含む光を照射し、材料識別装置１０４でプラスチック混在物１０２の反射光を受光し、個々に材質識別を行う。そして、ベルトコンベア１０１の後方に配置された複数個あるエアーノズル１０６において、特定のノズルから一定時間パルスエアを吐出することにより、材料識別装置１０４で識別された材料の内、特定材質のプラスチック１０５をプラスチック混在物１０２から分離する。
【０００６】
近赤外線領域においてはプラスチック毎に異なる吸収特性があるために、事前に登録した波形データと比較することにより材料を識別できる。識別対象をパルスエアによって混在物から分別できるために、リサイクル工場で大量に発生するポリプロピレン（以下、ＰＰ）、ポリスチレン（以下、ＰＳ）およびアクリロニトリルブタジエンスチレン（以下、ＡＢＳ）など組成の近いプラスチック材料でも分別が可能である。
【０００７】
この構成において、静電気の影響でプラスチックがベルトコンベアに付着して、後工程のパルスエアで吹き飛ばす際のプラスチックの飛翔軌道に悪影響を与えるのを防止する為に、ベルトコンベアの材質として、炭素を練りこんだ、導電性の良い特性を持つ黒色のゴム材が使用されている。
【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、従来のプラスチック材料の分別装置では、透明プラスチックについては、プラスチック混在物からの分別回収が出来ないという課題を有していた。
【００１０】
すなわち、従来のプラスチック材料の分別装置において、ベルトコンベアは炭素等の影響で黒色であり、近赤外線を反射しにくい状態になっている。透明プラスチックは、表面反射が無いので、ベルトコンベア上にある透明プラスチックについては、ベルトコンベアとほぼ同じ反射光が検出される。そのため、透明プラスチックについては識別することができず、プラスチック混在物からの分別回収が出来なかった。
【００１１】
本発明は上記従来の課題に鑑み、透明プラスチックについても分別回収を可能とし、リサイクル率を向上させたプラスチック混在物の分別方法および分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】
【００１２】
上述した課題を解決するために、第１の本発明は、
ベルトコンベアによって搬送されるプラスチック混在物に近赤外線領域を含む照明を照らし、近赤外線の検出器にて反射光を検出することにより前記プラスチック混在物の中から特定材質物を識別し、前記ベルトコンベアの搬出端より飛翔しながら排出される前記プラスチック混在物の飛翔経路に配置されたパルスエアノズル列からパルスエアを吐出することにより、前記プラスチック混在物から前記特定材質物を分別するプラスチック混在物の分別方法において、
前記プラスチック混在物を前記ベルトコンベア上に載置させる前に、前記ベルトコンベア上に粉末反射物を均等に散布させておき、
前記ベルトコンベア上に散布させた前記粉末反射物の上に、前記プラスチック混在物を載置し、
分散機構によって前記ベルトコンベア上の前記粉末反射物を一定量に保つように補給し、
前記特定材質物として前記プラスチック混在物中の透明プラスチックを分別することを特徴とするプラスチック混在物の分別方法である。
【００１３】
また、第２の本発明は、
前記透明プラスチックとは、アクリロニトリルブタジエンスチレンまたはポリスチレンであることを特徴とする第１の本発明のプラスチック混在物の分別方法である。
【００１４】
また、第３の本発明は、
前記粉末反射物とは、ポリウレタンであることを特徴とする、第１または第２の本発明のプラスチック混在物の分別方法である。
【００１５】
また、第４の本発明は、
前記分散機構は、
前記粉末反射物を供給する粉末反射物供給部と、
前記プラスチック混在物の材料同士が重ならないように均一にして前記プラスチック混在物を前記ベルトコンベア上に載置するとともに、前記粉末反射物供給部から供給された前記粉末反射物を前記ベルトコンベア上に散布する振動供給機と、
前記ベルトコンベア上に散布されて前記粉末反射物を一定の厚さに分散させるブラシとを有することを特徴とする、第１〜第３のいずれかの本発明のプラスチック混在物の分別方法である。
【００１６】
また、第５の本発明は、
前記ベルトコンベアに供給される前の前記プラスチック混在物に前記粉末反射物を付着させておくことにより、搬送中の前記ベルトコンベア上に前記粉末反射物を補給することを特徴とする、第１〜第４のいずれかの本発明のプラスチック混在物の分別方法である。
【００１７】
また、第６の本発明は、
不透明プラスチックの教示データ、前記粉末反射物の教示データおよび前記粉末反射物上の前記透明プラスチックの教示データを有し、前記ベルトコンベア上の前記粉末反射物の存在量に応じて前記粉末反射物上の前記透明プラスチックの教示データを動的に変化させて、前記透明プラスチックを識別して分別することを特徴とする、第１の本発明のプラスチック混在物の分別方法である。
【００１８】
また、第７の本発明は、
プラスチック混在物を供給する材料ホッパーと、
前記材料ホッパーから供給された前記プラスチック混在物の材料同士が重ならないように均一にする振動供給機と、
粉末反射物を前記振動供給機へ供給する粉末反射物供給部と、
前記振動供給機から前記粉末反射物が散布された後に、前記振動供給機から載置される前記プラスチック混在物を搬送するベルトコンベアと、
前記ベルトコンベア上の前記粉末反射物を一定の厚さに分散させるブラシと、
前記ベルトコンベアによって搬送される前記プラスチック混在物に近赤外線領域を含む照明を照らす光源と、
前記プラスチック混在物からの遠赤外線の反射光を検出する検出器と、
前記検出器の検出結果に応じて前記プラスチック混在物の中から特定材質物を識別する識別部と、
前記ベルトコンベアの搬出端より飛翔しながら排出される前記プラスチック混在物の飛翔経路に配置され、パルスエアを吐出して、前記プラスチック混在物から前記特定材質物としての透明プラスチックを分別するパルスエアノズル列とを備え、
前記粉末反射物を前記粉末反射物供給部から前記振動供給機へ供給し、供給された前記粉末反射物を前記振動供給機から前記ベルトコンベア上に散布した後に、前記プラスチック混在物を前記材料ホッパーから前記振動供給機へ供給し、供給された前記プラスチック混在物を前記振動供給機から前記粉末反射物が散布されている前記ベルトコンベア上に載置することを特徴とするプラスチック混在物の分別装置である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明を用いることにより、透明プラスチックについても分別回収を可能とし、リサイクル率を向上させたプラスチック混在物の分別方法および分別装置を提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１のプラスチック分別装置の構成図
【図２】（ａ）本発明の実施の形態１の、ポリウレタンが付着していない状態のプラスチックを示す図、（ｂ）本発明の実施の形態１の、ポリウレタンが付着している状態のプラスチックを示す図
【図３】（ａ）白色ＰＳをベルトコンベアを背景にしてその反射光を測定した場合の、反射光と波長との関係の概念を示す模式グラフ、および白色ＰＳからの反射状態を示す模式側面図、（ｂ）透明ＰＳをベルトコンベアを背景にしてその反射光を測定した場合の、反射光と波長との関係の概念を示す模式グラフ、および透明ＰＳからの反射状態を示す模式側面図、（ｃ）本発明の実施の形態１のポリウレタン粉を適量散布したベルトコンベアに透明ＰＳを載せて、透明ＰＳをベルトコンベアを背景にしてその反射光を測定した場合の、反射光と波長との関係の概念を示す模式グラフ、および透明ＰＳからの反射状態を示す模式側面図
【図４】（ａ）本発明の実施の形態１において、補正する前の、各プラスチックにおける反射光と波長の関係を示した図、（ｂ）本発明の実施の形態１において、補正した後の、各プラスチックにおける反射光と波長の関係を示した図、（ｃ）ポリウレタンの吸収係数と波長との関係を示した図、（ｄ）本発明の実施の形態１において、補正演算を行う前後の比較を行った結果を示した図
【図５】本発明の実施の形態１の、ポリウレタンの付着量変化への対応および半透明材料への適用を考慮した判定ステップを示す図
【図６】本発明の実施の形態１のＰＳプラスチック群の範囲を示すイメージ図
【図７】従来の、プラスチック材料の分別装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１のプラスチック分別装置の構成図である。
【００２３】
複数種類が混在したプラスチック１は、材料ホッパー２に前工程から供給され一定量保管された後に、振動供給機３で材料同士が重ならずに均一になるようにほぐされ、ベルトコンベア４に供給される。
【００２４】
この構成により、ベルトコンベア４上に存在するプラスチック１の流れ方向と横幅方向の分散状態を一定の状態にすることで、生産量をコントロールしている。
【００２５】
また、本実施の形態１のプラスチック分別装置は、ベルトコンベア４に供給された複数種類が混在するプラスチック１に対して、近赤外線領域を含む光を照射する光源５と、プラスチック１から反射した反射光６を検知する受光素子７と、受光素子７で検知された反射光６の信号を取得して材質を識別する識別装置８と、複数のパルスエアノズルを有する分別ユニット９と、仕切り板１０により分けられた残渣ゾーン１１および回収ゾーン１２と、制御装置１３とを備えている。
【００２６】
なお、受光素子７が、本発明の検出器の一例にあたる。また、識別装置８が、本発明の識別部の一例にあたる。また、分別ユニット９が有する複数のパルスエアノズルが、本発明のパルスエアノズル列の一例にあたる。
【００２７】
制御装置１３は、所定の物質のみ吹き飛ばし回収するように設定されたプログラムを有し、識別装置８から送られてくる物質データと、ベルトコンベア４の位置速度情報または時間管理情報もしくはその両方とを使用して、所定のタイミングで分別ユニット９に、吹き飛ばし指令を送ることで、特定のプラスチックを回収ゾーン１２に吹き飛ばし、プラスチックの分別回収を実現している。
【００２８】
連続的な処理において、ベルトコンベア４の排出端より排出されるプラスチック１から１００ｍｍ離れた位置に分別ユニット９を設置することが好ましい。
【００２９】
プラスチック１の通常軌道は弧を描くように落下して残渣ゾーン１１へ回収される。通常軌道ではプラスチック１が干渉しない位置と、分別ユニット９から噴射されるパルスエアによるプラスチック１の軌道との間に仕切り板１０を設置することで、複数種類が混在したプラスチック１より特定のプラスチックを分別回収することができる。
【００３０】
例えばＰＳに対してのみパルスエアを噴射することにより、複数種類が混在するプラスチック１からＰＳのみを分別回収することができる。
【００３１】
ベルトコンベア４上には、反射物として粉末状のポリウレタン１４が存在しており、そのポリウレタン１４が、ベルトコンベア４上で一定量以下かつ均一になるように反射物分散機能としてブラシ１５が具備されている。
【００３２】
更に初期状態で、ポリウレタン１４をベルトコンベア４上に散布するために、材料ホッパー２内には、ポリウレタン１４を格納しておくポリウレタン箱１６が設置されており、制御装置１３によって任意のタイミングで散布可能である。
【００３３】
なお、ポリウレタン箱１６が、本発明の粉末反射物供給部の一例にあたる。
【００３４】
まず、ベルトコンベア４上のポリウレタン１４の供給方法および量の維持方法について説明を行う。
【００３５】
冷蔵庫は、内部に断熱材としてポリウレタンが使用されており、家電リサイクルにおいて、冷蔵庫を破断、分解すると粉となったポリウレタンを回収することが可能である。したがって、リサイクル工場において、反射物材料として使用するポリウレタンの入手に手間取ることは無い。
【００３６】
本実施の形態１のプラスチック分別装置の初期状態においては、ベルトコンベア４の上にはポリウレタン１４は存在しないので、一定量の供給を行う必要がある。そこで、リサイクル工場で発生して回収したポリウレタン１４を材料ホッパー２内のポリウレタン箱１６に入れておき、材料ホッパー２、振動供給機３およびベルトコンベア４を動作させ、ポリウレタン箱１６内のポリウレタン１４粉をベルトコンベア４上に撒き、プラスチック分別動作のための初期状態とする。
【００３７】
ポリウレタン１４粉は、ベルトコンベア４のゴム特有の柔軟性により、その表面に付着しやすい。また、ベルトコンベア４の表面に付着したポリウレタン粉に対して、静電気力の影響で更にポリウレタン１４粉が付着していく。
【００３８】
ポリウレタン１４粉を撒く際には、識別装置８により、ベルトコンベア４上のポリウレタン１４の散布状態を監視し、制御装置１３によって適量になる制御を実施している。
【００３９】
上記のようにプラスチック分別動作のための初期状態として、混在プラスチック１からの特定材料の分別回収動作を開始した後は、プラスチック１に事前にポリウレタン１４を付着させた状態で供給することで、ベルトコンベア４上のポリウレタン１４が不足することを防止している。また、ブラシ１５による物理的力により、一定量以上のポリウレタン１４がベルトコンベア４に付着することを防止するとともに、識別装置８でベルトコンベア４上のポリウレタン１４の付着量を監視し、付着状態を可視化し、作業者に清掃指示することで、ベルトコンベア４上のポリウレタン１４の量を一定量に維持している。
【００４０】
図２（ａ）に、ポリウレタン１４が付着していない状態のプラスチック１を示し、図２（ｂ）に、ポリウレタン１４が付着している状態のプラスチック１を示す。
【００４１】
混在プラスチック１が材料ホッパー２に供給される時点で、混在プラスチック１にポリウレタン１４が付着している場合もあるが、本実施の形態１のプラスチック分別装置では、材料ホッパー２内において、ポリウレタン箱１６からポリウレタン１４を供給し、混在プラスチック１と攪拌することで静電気力により、図２（ｂ）に示すように混在プラスチック１にポリウレタン１４を付着させている。
【００４２】
付着状態は、単位面積あたりの付着密度が５％〜５０％程度である。付着量が少ないとベルトコンベア４上のポリウレタン１４が減少し、付着密度が増えると付着しすぎるので、この範囲の付着量としている。
【００４３】
一方、ベルトコンベア４上のポリウレタン１４の付着量は、ベルトコンベア４上において０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の厚みとするのが適量であり、ブラシ１５による除去だけでなく、作業者による除去作業で一定量に保つようにしている。また、ブラシ１５と共に吸引装置を設け、定期的に吸い取り、ポリウレタン１４の厚みを適量に維持してもよい。
【００４４】
ポリウレタン１４は、平均で約０．０５ｍｍの粒径のものを使用しており、ベルトコンベア４に付着すると上記の厚みになる。ベルトコンベア４上のポリウレタン１４の付着密度が５０％程度以上になると、反射光６が最大反射光の１／１０程度になり、検出が可能となる。それ以下の付着密度では、反射光はあるが、測定ばらつきがあり分別が安定しない。
【００４５】
また、ベルトコンベア４上の厚みが０．５ｍｍ以上となると、混在プラスチック１がベルトコンベア４上ですべりやすくなり、識別位置と吹きとばし位置でずれが生じ、分別能力が低下する。
【００４６】
次に、プラスチックを識別する動作について説明する。
【００４７】
基本的には、分子構造が異なるとプラスチック１の近赤外線領域の吸収特性が異なることを利用している。光源５からの近赤外線領域を含む光の照射により、プラスチック１から反射した反射光６を検知する受光素子７を設け、受光素子７が検知した信号出力と事前に登録した信号出力から得られる演算値とを照合することにより、プラスチック１を判定することが可能となる。
【００４８】
図３（ａ）〜図３（ｃ）に、プラスチックからの反射光概念図を示す。それぞれ、プラスチックからの反射状態を示す模式側面図と、反射光と波長との関係の概念を示す模式グラフを示している。
【００４９】
図３（ａ）に、白色ＰＳ２１を、ベルトコンベア４を背景にして、その反射光を受光素子７にて測定した場合の、模式側面図および反射光と波長との関係の概念を示す。
【００５０】
プラスチックからの反射光およびそのときの波長との関係を実線で示し、プラスチックが存在しない部分、すなわちベルトコンベア４からの反射光およびそのときの波長との関係を破線で示している。図３（ｂ）および図３（ｃ）においても、同様に、これらの反射光およびそのときの波長との関係を、実線および破線で示している。
【００５１】
白色ＰＳ２１は、その特性より、特定波長のみ吸収され、それ以外の波長は反射された光が検出される。最も特徴的な特定波長は、１．６８μｍであり、図３（ａ）の模式グラフに示すような反射光が検出され、ベルトコンベア４からは、ほとんど反射光は測定されない。
【００５２】
図３（ｂ）に、透明ＰＳ２２を、ベルトコンベア４を背景にして、その反射光を受光素子７にて測定した場合の、模式側面図および反射光と波長との関係の概念を示す。
【００５３】
透明ＰＳ２２は、表面での反射がほとんど無い為、透明ＰＳ２２からの反射光は、プラスチック特性による吸収の無い波長帯でもベルトコンベア４の反射光の明るさしかなく、プラスチックの特徴を示すコントラストの差が出る反射光を検出できない。
【００５４】
図３（ｃ）に、本実施の形態１の構成のベルトコンベア４で搬送される透明ＰＳ２２、すなわちベルトコンベア４の上にポリウレタン１４の粉を適量散布した上に載せられた透明ＰＳ２２を、ベルトコンベア４を背景にして、その反射光を受光素子７にて測定した場合の、模式側面図および反射光と波長との関係の概念を示す。
【００５５】
ポリウレタン１４の散布によって反射が発生し、ベルトコンベア４があたかも明るくなった効果があり、そこに透明ＰＳ２２を置くと、表面反射はポリウレタン１４がない場合と変わらないが、透明ＰＳ２２の裏面で反射が発生する為に、ＰＳとポリウレタン１４の両方の特性を加えた反射光が測定される。
【００５６】
ポリウレタン１４付のベルトコンベア４上で測定された透明ＰＳ２２の反射光は、ポリウレタン１４の吸収特定も加味されているので、ポリウレタン１４の影響を除外する必要がある。
【００５７】
入力光を、Ｌin（ｆ）（ｆは波長を示し、（ｆ）で全波長を意図している。）、反射光を、Ｌout_対象（ｆ）とした場合、対象物（ＰＳの場合）の反射光は、（数１）で表現できる。
【００５８】
（数１）
Ｌout_PS（ｆ）＝Ｌin（ｆ）×
（表面反射吸収特性_PS（ｆ）＋
（内部吸収特性_PS（ｆ）×厚み）×（吸収特性_ポリウレタン（ｆ）×厚み））
（数１）において、白色ＰＳはポリウレタンの量に関わらず反射光が変化しないことより、反射光のほとんどが表面反射なので、（数２）で近似している。
【００５９】
（数２）
Ｌout_PS白（ｆ）＝Ｌin（ｆ）×表面反射吸収特性_PS白（ｆ）
一方、透明ＰＳ２２は、表面反射がほとんど無いので、（数３）で近似している。
【００６０】
（数３）
Ｌout_透明PS_ウレタン上（ｆ）＝Ｌin（ｆ）×
（内部吸収特性_PSc（ｆ）×厚み）×（吸収特性_ポリウレタン（ｆ）×厚み））
また、（数３）は変形すると、（数４）で特性を表現できる。
【００６１】
（数４）
Ｌout_透明PS_ウレタン上（ｆ）／（吸収特性_ポリウレタン（ｆ）×厚み）
＝Ｌin（ｆ）×（内部吸収特性_PSc（ｆ）×厚み）
そこで、白色ＰＳ２１の反射光と、透明ＰＳ２２をポリウレタン１４上に置いた場合の反射光と、白色ＡＢＳの反射光との３つの反射光データを測定した結果、および、（数４）を用いた補正計算の影響を調べた結果を図４（ａ）〜図４（ｄ）に示す。今回、ポリウレタン１４は、０．２ｍｍ程度の厚みで評価を行った。
【００６２】
図４（ａ）は、補正前の反射光と波長との関係を示し、図４（ｂ）は、（数４）による補正後の反射光と波長との関係を示している。また、図４（ｃ）は、ポリウレタン１４の吸収係数と波長との関係を示し、図４（ｄ）は、補正前後の比較を行った結果を示している。
【００６３】
なお、図４（ａ）および図４（ｂ）の縦軸に示す数値は、反射光を特定の倍率でＡＤ変換した後の値を示している。また、図４（ａ）〜図４（ｃ）の横軸に示す数値は、測定したセンサのチャンネル番号を示している。各チャンネルのセンサの検出波長は、表１に示すとおりであり、検出波長が０．０５μｍおきの各チャンネルのセンサをほぼ等間隔に配置しているので、図４（ａ）〜図４（ｃ）の横軸は、波長の変化を正確に表している。なお、チャンネル７のセンサが、１．６８μｍの波長を検出するセンサである。
【００６４】
【表１】
0005877373.tif 000002
【００６５】
補正前後の比較方法は、反射光を標準化し、差分２乗和で一致度を算出した。
【００６６】
差分２乗和は、０が完全一致であり、差が大きくなると値が増えていく。
【００６７】
図４（ｄ）に示すように、補正前は白色ＰＳ２１と透明ＰＳ２２との一致度は、０．７程度であり、白色ＰＳ２１と白色ＡＢＳとの一致度の０．６より大きく、透明ＰＳをポリウレタン１４の上に置いたときの反射光は、そのままでは白色ＰＳ２１と同じであるとは判定できない。（数４）による補正演算を行うことで、白色ＰＳ２１と透明ＰＳ２２との一致度は０．３程度となり、白色ＡＢＳの差より小さくなり、透明ＰＳ２２を白色ＰＳ２１と同じであると判定できるようになる。したがって、所定のポリウレタン量での（数４）による近似は妥当であると考えられる。
【００６８】
この原理の適用範囲を広げ、ポリウレタンの付着量変化への対応、半透明材料への適用まで考慮した判定ステップを図５に示す。
【００６９】
ステップＳ１で、ベルトコンベア４上のプラスチック混在物の反射光、およびプラスチック混在物が存在していない、ポリウレタン１４が散布されたベルトコンベア４面の反射光を取得する。そして、取り込んだ反射光に対して、ポリウレタンの教示データで一致度を測定し、ベルトコンベア４であるか、プラスチック混在物であるかの判定を行う。なお、ここでベルトコンベア４と判定したデータを、コンベアデータと呼ぶ。
【００７０】
ステップＳ２が、ベルトコンベア４であったと判定した場合の処理である。
【００７１】
ベルトコンベア４であった場合、ポリウレタン１４の付着が増えると、全体的な明るさが増えるので全波長の平均値を算出し、ポリウレタン１４の付着量の演算に使用し、厚みを算出する。
【００７２】
一方、ポリウレタン１４の一致度判定は標準化後に行っているので、明るさの影響を受けずに分別が可能である。
【００７３】
また、ポリウレタン１４の散布量は、場所により一定とは限らないので、ベルトコンベア４をｘ方向およびｙ方向に分割し、細かな単位での散布量を測定している。
【００７４】
今回用いたベルトコンベア４は、横幅が１４００ｍｍであり、周長が１００００ｍｍである。分割方向と分割数は、ベルトコンベア４の横幅方向をｘ方向とし１４００ｍｍを１４０に分け、１０ｍｍずつの幅で測定を行っている。また、ベルトコンベア４の周長方向をｙ方向とし、１０に分け、１０００ｍｍずつの長さで測定を行っている。周長方向は変化が少ないので分割数を少なくしている。
【００７５】
プラスチック混在物の下は、ポリウレタン１４の散布量が測定できないが、プラスチック混在物のベルトコンベア４上での存在率は１０％程度であり、分別動作中、常にポリウレタン１４のデータを取得することで、プラスチック混在物の影響は除外することができる。
【００７６】
次に、ステップＳ３に示す教示データの作成方法を説明する。
【００７７】
教示データは、一定量のポリウレタン１４が付着したベルトコンベア４、白色ＰＳ、および特定厚みのポリウレタン上の透明ＰＳを用いて作成する。
【００７８】
教示に使用する透明ＰＳの教示データは、分別される透明ＰＳの中で、最も厚みのある透明ＰＳを用いて作成する。また、透明ＰＳの教示データは、（数４）に基づき、特定厚みのポリウレタン特性を除外して作成する。
【００７９】
ステップＳ４において、透明ＰＳの教示データを補正する。
【００８０】
透明ＰＳの教示データは、（数３）に基づき作成される。そのため、ポリウレタン１４の厚みが変わった実測値とはズレが生じる。そこで、ステップＳ２で取得したポリウレタン厚みによる反射光のデータを用いて、教示データを補正する。
【００８１】
具体的には、初期の透明ＰＳ教示データを、初期のポリウレタンデータで除算する。そのあと、厚みの変化したポリウレタンデータを乗算する。更に、表面反射分の補正データを演算する。
【００８２】
上記計算により、ポリウレタン１４の厚みに応じた、教示データの作成を行う。
【００８３】
教示データの作成は、ポリウレタン量を取得する度に実施してもよいが、今回は取得する度には行わずに、取得される最大反射光の１／１０の明るさ変化が発生した場合に、教示データの補正作成を実施している。
【００８４】
なお、ステップＳ４において、ポリウレタン１４の厚みの変化に応じて、透明ＰＳの教示データの補正作成を行う処理が、本発明の、コンベア上の粉末反射物の存在量に応じて透明プラスチックの教示データを動的に変化させる動作の一例にあたる。
【００８５】
そして、ステップＳ５において、一致度の計算を行う。
【００８６】
前述したステップＳ１において、標準化とコンベアデータとの一致度計算は行われているので、ステップＳ５では、教示されたプラスチックデータとの一致度計算を行う。
【００８７】
ステップＳ５における標準化および一致度計算は、ステップＳ１と同じである。
【００８８】
標準化は、反射光に対する、取得位置毎のオフセットおよび傾き補正を行った後に、波長方向の平均値と、標準偏差データを取得し、（数５）により計算し、教示データとの差分２乗和の演算により一致度を算出している。
【００８９】
（数５）
標準化値（波長）＝（反射光（波長）―平均値）／標準偏差
一致度の計算には、マハラノビス距離による演算等を用いて算出しても良い。またその際に各波長での重み付けを考慮しても良い。
【００９０】
廃家電からの混在プラスチックには、ＰＳ以外にＰＰ、ＡＢＳが主に含まれており、このステップＳ５において、これらの全てのプラスチックに対する一致度の計算を行う。
【００９１】
一致度計算においては、最も一致度が低かった教示データの材料が該当の材料であると判断するが、一致度が所定の閾値以下にならない場合には、該当無しという処理を行っている。
【００９２】
ステップＳ６においては、白色ＰＳと透明ＰＳ等の判定演算を行っている。
【００９３】
白色ＰＳと透明ＰＳは個別の一致度を計算することで判定できるが、半透明材料も存在し、半透明ＰＳは白色ＰＳと透明ＰＳの間の特性を示す。
【００９４】
そこで、白色ＰＳ材料、透明ＰＳ材料と半透明ＰＳ材料が存在するプラスチックＰＳでは、ＰＳプラスチック群として判定を行っている。
【００９５】
最後にステップ７において、ステップＳ６での判定結果に基づき、該当する特性の対象のみの吹き飛ばしを行い、混在プラスチックからの分別を完了する。
【００９６】
次に、図６を用いて、ステップＳ６におけるＰＳプラスチック群の識別方法について詳細に説明する。
【００９７】
図６は、ＰＳプラスチック群の範囲を示すイメージ図である。
【００９８】
半透明のＰＳは、（数１）に従うと、白色ＰＳと透明ＰＳの間の特性となるが、白色ＰＳにも透明ＰＳにも完全一致はせず、透明度の違いや厚みの違いで微妙に異なる特性を示す。
【００９９】
そこで、検出された対象のプラスチックデータと白色ＰＳとの一致度をＡ、検出された対象のプラスチックデータと透明ＰＳとの一致度をＢ、白色ＰＳと透明ＰＳの教示データの一致度をＣ、白色ＰＳの判定閾値をＤ、透明ＰＳの判定閾値をＥとしたときに、（数６）の関係を満たす場合に、ＰＳとして判定することで、白色と透明の間にある半透明ＰＳをＰＳプラスチック群として識別させるようにしている。
【０１００】
（数６）
Ａ＋Ｂ＜Ｃ＋Ｄ＋Ｅ
（数６）に示す関係は、図６に示すように、白色ＰＳと透明ＰＳの間にある部分を楕円の式をモデルとした領域でくくり、その領域中にあるものを、同一のＰＳプラスチック群として識別するようにしたものである。
【０１０１】
本実施の形態１では、ＰＳを例に説明したが、透明なものが存在するＡＢＳに関しても本実施の形態１と同様の処理を適用できる。
【０１０２】
上記したように、本実施の形態１では、ベルトコンベアとプラスチック混在物の間に反射物質を介在させることで、光源からの光を反射させて、透明プラスチックにおいても分別回収を可能としており、その結果、リサイクル率を向上させることができる。
【０１０３】
本発明のプラスチック混在物の分別方法および分別装置を用いることにより、従来は困難であった透明プラスチック材料の分別が可能となり、透明プラスチック材料を再資源化することが可能となる。本発明のプラスチック混在物の分別方法および分別装置は、廃家電や一般廃棄物に含まれる特定材質物を再資源化する分別手法として幅広く活用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本発明に係るプラスチック混在物の分別方法およびプラスチック混在物の分別装置は、透明プラスチックについても分別回収を可能とし、リサイクル率を向上させる効果を有し、使用済み家電製品の再資源化を目的とした、プラスチック片が混在する分別対象物から、特定のプラスチックを分別する分別方法および分別装置等として有用である。
【符号の説明】
【０１０５】
１  プラスチック
２  材料ホッパー
３  振動供給機
４  ベルトコンベア
５  光源
６  反射光
７  受光素子
８  識別装置
９  分別ユニット
１０  仕切り板
１１  残渣ゾーン
１２  回収ゾーン
１３  制御装置
１４  ポリウレタン
１５  ブラシ
１６  ポリウレタン箱
２１  白色ＰＳ
２２  透明ＰＳ
１００  従来のプラスチック材料の分別装置
１０１  ベルトコンベア
１０２  プラスチック混在物
１０３  光源
１０４  材料識別装置
１０５  特定材質のプラスチック
１０６  エアーノズル
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図７】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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