(57)【要約】【課題】  比較的短時間かつ低エネルギでプラスチックの種類を判別する。【解決手段】  加熱面（２３）の位置（ｘ）に応じて温度が異なるように加熱できる加熱手段（２０）と、加熱面に配置された同一材料からなる粒子群（６０ａ〜６０ｊ）と、熱可塑性材料部材（５０）を加熱面に配置された粒子群に押付ける押付手段（４０）とを具備し、押付手段によって押付られた熱可塑性材料部材に融着した粒子の温度に基づいて、熱可塑性材料部材の種類を判別する熱可塑性材料判別装置が提供される。なお、第一の材料からなる第一の粒子群（６０ａ〜６０ｊ）と、第一の粒子群と同一寸法であって、加熱面に配置された第二の材料からなる第二の粒子群（６１ａ〜６１ｊ）との両方を備え、判別精度を向上させるようにしてもよい。【選択図】      図４
2006112995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段の加熱面に同一材料からなる粒子群を配置し、
前記加熱手段の前記加熱面における位置に応じて温度が異なるように、前記加熱面を前記粒子群と一緒に加熱し、
前記加熱面の前記粒子群に熱可塑性材料部材を押付け、
前記粒子群のうちの前記熱可塑性材料部材に融着した粒子の温度に基づいて、前記熱可塑性材料部材の種類を判別する熱可塑性材料判別方法。
【請求項２】
加熱手段の加熱面に第一の材料からなる第一の粒子群を配置し、
前記加熱手段の前記加熱面に前記第一の粒子群と同一寸法であって第二の材料からなる第二の粒子群を配置し、
前記加熱手段の前記加熱面における位置に応じて温度が異なるように、前記加熱面を前記第一および第二の粒子群と一緒に加熱し、
前記加熱面の前記第一および第二の粒子群に熱可塑性材料部材を押付け、
前記第一の粒子群のうちの前記熱可塑性材料部材に融着した粒子の温度、および前記第二の粒子群のうちの前記熱可塑性材料部材に融着した粒子の温度に基づいて、前記熱可塑性材料部材の種類を判別する熱可塑性材料判別方法。
【請求項３】
前記加熱手段の前記加熱面における温度は、前記加熱面の一端からの距離に応じて定まるようにした請求項１または２に記載の熱可塑性材料判別方法。
【請求項４】
加熱面の位置に応じて温度が異なるように加熱できる加熱手段と、
前記加熱面に配置された同一材料からなる粒子群と、
熱可塑性材料部材を前記加熱面に配置された前記粒子群に押付ける押付手段とを具備し、
前記押付手段によって押付られた熱可塑性材料部材に融着した粒子の温度に基づいて、前記熱可塑性材料部材の種類を判別する熱可塑性材料判別装置。
【請求項５】
加熱面の位置に応じて温度が異なるように加熱できる加熱手段と、
前記加熱面に配置された第一の材料からなる第一の粒子群と、
前記第一の粒子群と同一寸法であって、前記加熱面に配置された第二の材料からなる第二の粒子群と、
熱可塑性材料部材を前記加熱面に配置された前記粒子群に押付ける押付手段とを具備し、
前記第一の粒子群のうちの前記熱可塑性材料部材に融着した粒子の温度、および前記第二の粒子群のうちの前記熱可塑性材料部材に融着した粒子の温度に基づいて、前記熱可塑性材料部材の種類を判別する熱可塑性材料判別装置。
【請求項６】
前記加熱手段の前記加熱面における温度は、前記加熱面の一端からの距離に応じて定まるようにした請求項４または５に記載の熱可塑性材料判別装置。
【請求項７】
加熱面を備えた複数の加熱手段を具備し、これら加熱手段の前記加熱面はそれぞれ異なる温度に設定されており、
さらに、
前記加熱面のそれぞれに配置された同一材料からなる粒子と、
熱可塑性材料部材を前記加熱面のそれぞれに配置された前記粒子に押付ける押付手段とを具備し、
前記押付手段によって押付られた熱可塑性材料部材に融着した粒子の温度に基づいて、前記熱可塑性材料部材の種類を判別する熱可塑性材料判別装置。
【請求項８】
さらに、前記各加熱手段の前記加熱面を、該加熱面に対して垂直な方向に移動して位置決めできる位置決め手段を具備する請求項７に記載の熱可塑性材料判別装置。
【請求項９】
前記加熱手段の前記加熱面には、前記粒子の寸法よりも小さい寸法を有する少なくとも一つの仕切部材が設けられている請求項４から８のいずれか一項に記載の熱可塑性材料判別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非定常熱伝導と融着現象とを利用して、熱可塑性材料部材、例えばプラスチック製部材またはガラス製部材などの種類を判別する熱可塑性材料判別方法およびこの方法を実施する熱可塑性材料判別装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性材料、例えばプラスチックまたはガラスなどは現在の多数の工業製品において使用されている。工業製品が廃棄されるときに、該工業製品において使用される熱可塑性材料、例えばプラスチックを分別するために、製品または部品にプラスチック材料の名称を刻印することによる目視選択方法、および製品に使用されるプラスチック材料の種類を判別する方法が採用されている。
【０００３】
熱可塑性材料、例えばプラスチック材料をプラスチック片、つまり工業製品を廃棄処理する際に得られるシュレッダーダストにまで破砕できる場合には、プラスチック材料の種類を判別するために、材料ごとに異なる密度（比重）を利用した「浮沈法」が用いられている。浮沈法は、他のプラスチック片とは密度が大幅に異なるプラスチック片、例えばガラス繊維が混在しているプラスチック片を選択することは可能であるが、密度差の小さいプラスチック片を選択することは困難である。さらに、材料の誘電率の差を利用してプラスチック片を選択する「静電法」も提案されている。しかしながら、静電法は、導電性材料がプラスチック片内に含まれる場合には、プラスチック片ごとに選別を行うことが困難であるという欠点を有している。
【０００４】
このような欠点を克服するために、特許文献１においては、プラスチック材料から破砕された複数種類のプラスチック材料からなるプラスチック片を、第一の温度に加熱された加熱部材に接触させて融着温度の低いプラスチック片を選択的に回収し、次いで、残りのプラスチック片を第一の温度よりも高い第二の温度に加熱された加熱部材に接触させて融着温度の高いプラスチック片を選択的に回収する回収装置が開示されている。
【０００５】
ところが、特許文献１に開示される回収装置は複数種類のプラスチック片から特定種類のプラスチック片を選択的に判別して回収できるものの、このような判別を行うためには、プラスチック材料をプラスチック片にまで予め破砕することが必要とされる。つまり、特許文献１の場合には、プラスチック片にまで破砕するために余分なエネルギおよび時間が必要となる。
【０００６】
ところが、現実には特許文献１の場合のように熱可塑性材料、例えばプラスチック材料をプラスチック片にまで破砕できない場合も多い。このようにプラスチック材料をプラスチック片にまで破砕できない場合には、プラスチック材料ごとの光吸収特性の差異を利用した光学判別方法／光学判別装置が使用される。光学判別方法に基づくプラスチックの種類の判別は非接触かつ高速でプラスチック材料の判別が可能であるものの、同一のプラスチック材料に異なる色素または補強剤などが混入されている場合には、光学判別方法のみによって全てのプラスチック材料を判別することは不可能である。
【０００７】
さらに、熱可塑性材料、例えばプラスチック材料をプラスチック片にまで破砕できない場合には、特許文献２に開示されるようなプラスチック判別方法も提案されている。特許文献２においては、プラスチック製品の表面の一部をヒータによって徐々に加熱し、プラスチック製品が熱変形するときの温度に基づいてプラスチック製品の種類を判別している。
【特許文献１】特開２００２−０４６１２８号公報
【特許文献２】特開平５−１９６５８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２に開示される判別方法においては、プラスチック製品が熱変形するときの温度を正確に見極める必要があるので、プラスチックを加熱する加熱速度をそれほど高くすることはできず、その結果、プラスチック製品の種類を判別するのに要する時間は長くなる。特に、熱変形温度の高いプラスチック製品の種類を判別するときであっても、そのプラスチック製品の熱変形温度が分からないために加熱速度を変更することはできず、低温から徐々に温度を上げていくことになる。このため、熱変形温度の高いプラスチック製品の種類を判別するときには極めて多大な時間が経過することになり、また必要とされるエネルギも増大する。
【０００９】
さらに、特許文献２に開示される判別方法においては、熱変形温度が比較的低いプラスチック製品と熱変形温度が比較的高いプラスチック製品とにおいて、プラスチックの種類の判別に要する時間が大幅に異なるという問題も包含している。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、熱可塑性材料、例えばプラスチックの種類に応じて判別に要する時間が変わることなしに、比較的短時間かつ低エネルギで熱可塑性材料の種類を判別することのできる熱可塑性材料判別方法およびこの方法を実施する熱可塑性材料判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】
【００１１】
前述した目的を達成するために１番目に記載の発明によれば、加熱手段の加熱面に同一材料からなる粒子群を配置し、前記加熱手段の前記加熱面における位置に応じて温度が異なるように、前記加熱面を前記粒子群と一緒に加熱し、前記加熱面の前記粒子群に熱可塑性材料部材を押付け、前記粒子群のうちの前記熱可塑性材料部材に融着した粒子の温度に基づいて、前記熱可塑性材料部材の種類を判別する熱可塑性材料判別方法が提供される。
【００１２】
すなわち１番目の発明においては、位置に応じて温度の異なる加熱面上に配置された粒子群に熱可塑性材料部材、例えばプラスチック部材に一度に押付けているので、比較的短時間かつ低エネルギで熱可塑性材料の種類を判別することができる。しかも、このような場合においては、加熱部材の温度を徐々に上昇させる必要がないので、融点が比較的高い熱可塑性材料であっても、比較的低い熱可塑性材料であっても、判別に要する時間はほぼ等しくなる。
【００１３】
２番目の発明によれば、加熱手段の加熱面に第一の材料からなる第一の粒子群を配置し、前記加熱手段の前記加熱面に前記第一の粒子群と同一寸法であって第二の材料からなる第二の粒子群を配置し、前記加熱手段の前記加熱面における位置に応じて温度が異なるように、前記加熱面を前記第一および第二の粒子群と一緒に加熱し、前記加熱面の前記第一および第二の粒子群に熱可塑性材料部材を押付け、前記第一の粒子群のうちの前記熱可塑性材料部材に融着した粒子の温度、および前記第二の粒子群のうちの前記熱可塑性材料部材に融着した粒子の温度に基づいて、前記熱可塑性材料部材の種類を判別する熱可塑性材料判別方法が提供される。
【００１４】
すなわち２番目の発明においては、位置に応じて温度の異なる加熱面上に配置された粒子群に熱可塑性材料部材、例えばプラスチック部材に一度に押付けているので、比較的短時間かつ低エネルギで熱可塑性材料の種類を判別することができる。しかも、このような場合においては、加熱部材の温度を徐々に上昇させる必要がないので、融点が比較的高い熱可塑性材料であっても、比較的低い熱可塑性材料であっても、判別に要する時間はほぼ等しくなる。さらに、２番目の発明においては、第一および第二の粒子群の両方を用いて、熱可塑性材料の判別を行っているので、熱可塑性材料の種類をより正確に判別することが可能となる。
【００１５】
３番目の発明によれば、１番目または２番目の発明において、前記加熱手段の前記加熱面における温度は、前記加熱面の一端からの距離に応じて定まるようにした。
すなわち３番目の発明においては、加熱面上で加熱される各粒子の温度を比較的容易に算出することができる。
【００１６】
４番目の発明によれば、加熱面の位置に応じて温度が異なるように加熱できる加熱手段と、前記加熱面に配置された同一材料からなる粒子群と、熱可塑性材料部材を前記加熱面に配置された前記粒子群に押付ける押付手段とを具備し、前記押付手段によって押付られた熱可塑性材料部材に融着した粒子の温度に基づいて、前記熱可塑性材料部材の種類を判別する熱可塑性材料判別装置が提供される。
【００１７】
すなわち４番目の発明においては、位置に応じて温度の異なる加熱面上に配置された粒子群に熱可塑性材料部材、例えばプラスチック部材に一度に押付けているので、比較的短時間かつ低エネルギで熱可塑性材料の種類を判別することができる。しかも、このような場合においては、加熱部材の温度を徐々に上昇させる必要がないので、融点が比較的高い熱可塑性材料であっても、比較的低い熱可塑性材料であっても、判別に要する時間はほぼ等しくなる。
【００１８】
５番目の発明によれば、加熱面の位置に応じて温度が異なるように加熱できる加熱手段と、前記加熱面に配置された第一の材料からなる第一の粒子群と、前記第一の粒子群と同一寸法であって、前記加熱面に配置された第二の材料からなる第二の粒子群と、熱可塑性材料部材を前記加熱面に配置された前記粒子群に押付ける押付手段とを具備し、前記第一の粒子群のうちの前記熱可塑性材料部材に融着した粒子の温度、および前記第二の粒子群のうちの前記熱可塑性材料部材に融着した粒子の温度に基づいて、前記熱可塑性材料部材の種類を判別する熱可塑性材料判別装置が提供される。
【００１９】
すなわち５番目の発明においては、位置に応じて温度の異なる加熱面上に配置された粒子群に熱可塑性材料部材、例えばプラスチック部材に一度に押付けているので、比較的短時間かつ低エネルギで熱可塑性材料の種類を判別することができる。しかも、このような場合においては、加熱部材の温度を徐々に上昇させる必要がないので、融点が比較的高い熱可塑性材料であっても、比較的低い熱可塑性材料であっても、判別に要する時間はほぼ等しくなる。さらに、５番目の発明においては、第一および第二の粒子群の両方を用いて、熱可塑性材料の判別を行っているので、熱可塑性材料の種類をより正確に判別することが可能となる。
【００２０】
６番目の発明によれば、４番目または５番目の発明において、前記加熱手段の前記加熱面における温度は、前記加熱面の一端からの距離に応じて定まるようにした。
すなわち６番目の発明においては、加熱面上で加熱される各粒子の温度を比較的容易に算出することができる。
【００２１】
７番目の発明によれば、加熱面を備えた複数の加熱手段を具備し、これら加熱手段の前記加熱面はそれぞれ異なる温度に設定されており、さらに、前記加熱面のそれぞれに配置された同一材料からなる粒子と、熱可塑性材料部材を前記加熱面のそれぞれに配置された前記粒子に押付ける押付手段とを具備し、前記押付手段によって押付られた熱可塑性材料部材に融着した粒子の温度に基づいて、前記熱可塑性材料部材の種類を判別する熱可塑性材料判別装置が提供される。
【００２２】
すなわち７番目の発明においては、位置に応じて温度の異なる加熱面上に配置された粒子群に熱可塑性材料部材、例えばプラスチック部材に一度に押付けているので、比較的短時間かつ低エネルギで熱可塑性材料の種類を判別することができる。しかも、このような場合においては、加熱部材の温度を徐々に上昇させる必要がないので、融点が比較的高い熱可塑性材料であっても、比較的低い熱可塑性材料であっても、判別に要する時間はほぼ等しくなる。さらに、７番目の発明においては、複数の加熱手段のそれぞれの温度を独立して制御できるので、各加熱面の温度およびこれに対応する粒子の温度を正確に把握することが可能となる。
【００２３】
８番目の発明によれば、７番目の発明において、さらに、前記各加熱手段の前記加熱面を、該加熱面に対して垂直な方向に移動して位置決めできる位置決め手段を具備する。
すなわち８番目の発明においては、熱可塑性材料部材に段差が形成されている場合であっても、位置決め手段によって各加熱面を当該段差に対応するように各加熱面の位置を容易に調整することができる。
【００２４】
９番目の発明によれば、４番目から８番目のいずれかの発明において、前記加熱手段の前記加熱面には、前記粒子の寸法よりも小さい寸法を有する少なくとも一つの仕切部材が設けられている。
すなわち９番目の発明においては、粒子が加熱面から滑落するのを仕切部材によって防止することができる。
【発明の効果】
【００２５】
各発明によれば、比較的短時間かつ低エネルギでプラスチックの種類を判別することができるという共通の効果を奏しうる。
【００２６】
さらに、２番目の発明によれば、熱可塑性材料の種類をより正確に判別することが可能となるという効果を奏しうる。
さらに、３番目の発明によれば、加熱面上で加熱される各粒子の温度を比較的容易に算出することができるという効果を奏しうる。
さらに、５番目の発明によれば、熱可塑性材料の種類をより正確に判別することが可能となるという効果を奏しうる。
さらに、６番目の発明によれば、加熱面上で加熱される各粒子の温度を比較的容易に算出することができるという効果を奏しうる。
さらに、７番目の発明によれば、各加熱面の温度およびこれに対応する粒子の温度を正確に把握することが可能となるという効果を奏しうる。
さらに、８番目の発明によれば、熱可塑性材料部材に段差が形成されている場合であっても、位置決め手段によって各加熱面を当該段差に対応するように各加熱面の位置を容易に調整することができるという効果を奏しうる。
さらに、９番目の発明によれば、粒子が加熱面から滑落するのを仕切部材によって防止することができるという効果を奏しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同様の部材には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１は、本発明の第一の実施形態に基づく熱可塑性材料判別装置の略側面図であり、図２は、図１に示される熱可塑性材料判別装置の略平面図である。図１に示されるように、熱可塑性材料判別装置１０は熱伝導性材料から形成された略矩形の加熱プレート２０を含んでいる。加熱面２３を有する加熱プレート２０は硬質材料で形成されている。
【００２８】
図１から分かるように、加熱プレート２０の加熱面２３には加熱プレート２０の横断方向に延びる複数の仕切部７１がほぼ等間隔に設けられている。図１に示されるように、これら仕切部７１により仕切られた区画のそれぞれには同一材料からなる同一形状の粒子、図示される実施形態においてはビーズ６０ａ〜６０ｊが列をなすように配置されている。
【００２９】
また、図２に示される略平面図から分かるように、加熱プレート２０の加熱面２３には加熱プレート２０の長手方向に延びる複数の仕切部７２がほぼ等間隔に設けられている。そして、ビーズ６０ａ〜６０ｊが配置された区画とは別の区画に、他のビーズ６１ａ〜６１ｊが同様に列をなして配置されている。これらビーズ６１ａ〜６１ｊはビーズ６０ａ〜６０ｊと同一寸法であるものの、ビーズ６１ａ〜６１ｊはビーズ６０ａ〜６０ｊとは異なる材料から形成されている。これらビーズ６０ａ〜６０ｊおよびビーズ６１ａ〜６１ｊは熱可塑性材料、例えばプラスチックよりも融点が高い材料から形成されている。例えばビーズ６０ａ〜６０ｊが金属、例えば銅から形成されており、他のビーズ６１ａ〜６１ｊは例えばガラスから形成されているものとする。また、ビーズ６０ａ〜６０ｊおよびビーズ６１ａ〜６１ｊの直径は約１ｍｍから５ｍｍであるのが好ましい。
【００３０】
なお、図示される実施形態においては、球形のビーズ６０ａ〜６０ｊおよびビーズ６１ａ〜６１ｊを採用しているが、ビーズ間相互で後述するプラスチック部材５０に対する接触面積をそろえることができれば、他の形状、例えば立方体のビーズを採用してもよい。
【００３１】
また、横断方向に延びる仕切部７１および長手方向に延びる仕切部７２は、ビーズ６０ａ〜６０ｊおよびビーズ６１ａ〜６１ｊが加熱プレート２０の加熱面２３から滑落するのを防止する役目を果たしている。従って、これら仕切部７１、７２の代わりに、例えば加熱プレート２０の加熱面２３に、ビーズの滑落を防止するための同一形状の陥凹部（図示しない）を複数設けるようにしてもよい。また、後述するように熱可塑性材料部材５０がビーズに接触できるようにするために、仕切部７１、７２の高さはビーズ６０ａ〜６０ｊおよびビーズ６１ａ〜６１ｊの高さよりも小さくなっている。
【００３２】
なお、図１等においては、仕切部７１等により仕切られた各区画には一つのビーズが配置されているが、複数のビーズが各区画に配置されていてもよく、それにより、判別精度の向上を図ることができる。また、図２においては、理解を容易にするために、ビーズ６０ａ〜６０ｊとビーズ６１ａ〜６１ｊとをそれぞれ異なる区画に配置しているが、これらビーズ６０ａ〜６０ｊおよびビーズ６１ａ〜６１ｊを同一の区画に配置してもよい。
【００３３】
さらに、図１および図２に示されるように、加熱プレート２０の一端２１にはクーラ３１が接続されており、他端２２にはヒータ３２が接続されている。クーラ３１はヒータ３２により形成される温度よりも低い温度を形成する役目を果たしており、必ずしもクーラ３１が常温より低い温度に設定されるわけではない。クーラ３１は、例えばヒータ３２の加熱温度よりも低い温度の流体を収容する収容部を有しており、この流体の温度を加熱プレート２０の一端２１に伝達できるようになっている。ヒータ３２は、例えばセラミックヒータ、赤外線ヒータ、電熱線、ニクロム線または高温の油を収容する収容部を有しているものとする。
【００３４】
また、図１に示されるように加熱プレート２０の加熱面２３上方には、押付部４０が配置されている。押付部４０は、熱可塑性材料部材、例えばプラスチック部材５０を保持するための保持テーブル４１を備えている。この保持テーブル４１は、例えば真空を施すことによりプラスチック部材５０の表面５２を吸着することのできる吸着テーブルでありうる。図示されるように、保持テーブル４１の寸法は、加熱プレート２０の寸法にほぼ等しいかまたはこれより大きいのが好ましく、それにより、プラスチック部材５０の全面を加熱プレート２０、厳密には加熱プレート２０上のビーズに均等な力で押し付けることができる。また、保持テーブル４１から延びるシャフト４２は図示しないアクチュエータに接続されていて、プラスチック部材５０を保持した保持テーブル４１と共に鉛直方向に昇降することができる。なお、理解を容易にするために、図２には押付部４０を示していない。
【００３５】
一方、熱可塑性部材、例えばプラスチック部材５０は加熱プレート２０よりも大きい寸法を有しているのが好ましい。図示されるように、プラスチック部材５０は保持テーブル４１に保持される表面５２と、表面５２の反対側の表面５１とが互いに平行であるのが好ましく、それにより、後述する押付時にプラスチック部材５０全面が均等な力で加熱プレート２０上のビーズ６０ａ〜６０ｊおよびビーズ６１ａ〜６１ｊに押し付けられるようになる。ただし、保持テーブル４１とシャフト４２との間の接合部に自在継手などを採用した場合には、表面５１と表面５２とが互いに平行でないプラスチック部材５０を保持テーブル４１に保持し、このようなプラスチック部材５０の種類を判別することができる。
【００３６】
さらに、図２から分かるように、熱可塑性材料判別装置１０はデジタルコンピュータから構成される制御部１００を含んでいる。図２において、１０１はディスプレイ等の表示部であり、１０２はキーボードまたはマウス等から構成される入力部であり、１０３は出力部であり、１０４はＣＰＵ等から構成される処理部であり、１０５はメモリや記録媒体等から構成される記憶部である。また、各部はバス１０６によって接続されている。図示されるように、出力部１０３は押付部４０に接続されていて保持テーブル４１の保持作用、およびシャフト４２の昇降作用を制御している。さらに、出力部１０３は加熱部３０にも接続されており、加熱部３０は加熱プレート２０の一端２１に接続されたクーラ３１および加熱プレート２０の他端２２に接続されたヒータ３２の両方に接続されている。
【００３７】
本発明の第一の実施形態においては、図１に示されるように、ヒータ３２を用いて加熱プレート２０の他端２２を加熱する。このとき、他端２２が温度Ｔｏになるように、制御部１００を通じてヒータ３２が調整される。加熱プレート２０は導電性材料から形成されているので、ヒータ３２によって加熱プレート２０の他端２２が加熱されると、熱は加熱プレート２０の他端２２から反対側の一端２１に向かって長手方向に伝達される。
【００３８】
同様に、クーラ３１を駆動して、加熱プレート２０の一端２１を或る温度Ｔｃになるように冷却する。所定の時間にわたって、クーラ３１およびヒータ３２を駆動すると、加熱プレート２０は定常状態となり、図１において直線Ｘ１として示される線形関係が得られるようになる。このとき、加熱プレート２０の一端２１の温度が温度Ｔｃであると共に、他端２２の温度が温度Ｔｏである。そして、直線Ｘ１を用いることにより、一端２１から距離ｘ（ｘは加熱プレート２０の長手方向の長さ以下である）の位置における加熱面２３の温度Ｔ０ｘを算出することができる。なお、クーラ３１は必ずしも駆動する必要はなく、クーラ３１を駆動しない場合には加熱プレート２０の一端２１が周囲の空気により概ね常温Ｔｒに維持される。この場合にも、直線Ｘ１に類似する直線（図示しない）から温度Ｔ０ｘを算出できるのは明らかである。
【００３９】
図１に示される温度勾配が生じるような定常状態となるまで加熱プレート２０が加熱されると、加熱面２３上のビーズ６０ａ〜６０ｊおよびビーズ６１ａ〜６１ｊも加熱される。このとき、ビーズ表面を断熱材８０によって覆っておくと、これらのビーズ６０ａ〜６０ｊおよびビーズ６１ａ〜６１ｊの温度Ｔｓ０ｘは、それぞれのビーズの位置における加熱面２３の温度Ｔ０ｘと等しくなる。加熱面温度Ｔ０ｘは、前述の通り、加熱プレート２０の両端の温度Ｔｃ、Ｔｏから算出できるから、これよりビーズ６０ａ〜６０ｊおよびビーズ６１ａ〜６１ｊの温度を求めることができる。
【００４０】
図４（ａ）および図４（ｂ）は、本発明の第一の実施形態に基づく熱可塑性材料判別装置の動作を説明するための図である。理解を容易にするために、これら図４（ａ）および図４（ｂ）にはビーズ６０ａ〜６０ｊのみを示しており、以下ビーズ６０ａ〜６０ｊのみについて説明する。加熱プレート２０およびビーズ６０ａ〜６０ｊが定常状態まで加熱された後で、制御部１００によって押付部４０のシャフト４２が下方に移動し、それにより、保持テーブル４１に保持されたプラスチック部材５０の表面５１が加熱プレート２０上のビーズ６０ａ〜６０ｊに押し付けられるようになる。従って、ビーズ６０ａ〜６０ｊの熱がプラスチック部材５０に伝達される。
【００４１】
ところで、プラスチック部材５０と或るビーズとが接触する時間が十分短い場合には、これらの間に生ずる熱の移動作用を２半無限体間の非定常熱伝導で近似できる。従って、加熱プレート２０の一端２１から距離ｘの位置に在るビーズとプラスチック部材５０との間の界面の温度Ｔｉを解析的に以下のように見積もることができる。カールスローおよびジェーガーによる「固体材料における熱伝導（第２版）」第８８頁（１９５９年、オックスフォードのクラレンドン出版）（Carslaw, H.S. and Jaeger, J.C.：Conduction of Heat in Solids (second edition), p.88 (1959) Oxford at the Clarendon Press）を参照されたい。
【数１】
2006112995.tif 000003
【００４２】
ここで、Ｔｐｏはプラスチック部材５０の初期温度である。ρ、ｃおよびｋはそれぞれ密度、比熱および熱伝導率を示しており、添字ｐはプラスチック部材５０、添字ｓはビーズをそれぞれ示している。これらρ、ｃおよびｋの値はプラスチック部材５０およびビーズの種類に応じて異なるので、これらρ、ｃおよびｋの値も制御部１００の記憶部１０５に予め記憶されているものとする。
【００４３】
この（１）式で示した界面の温度Ｔｉが、プラスチック部材５０を形成する熱可塑性材料ごとに固有の融着開始温度Ｔｍｓを超える場合、すなわち加熱プレート２０の一端２１から距離ｘの位置に在るビーズの加熱後の初期温度Ｔｓ０ｘに関して、式（２）で示される関係が成立する場合にはこのビーズがプラスチック部材５０の表面５１に融着するようになる。
【数２】
2006112995.tif 000004
【００４４】
再び図４（ｂ）を参照すると、押付部４０によってプラスチック部材５０を加熱プレート２０のビーズ６０ａ〜６０ｊおよびビーズ６１ａ〜６１ｊに所定時間だけ押付けた後で、押付部４０を再び元位置まで上昇させる。図４（ｂ）に示される実施形態においては、ビーズ６０ａ〜６０ｇが加熱プレート２０の加熱面２３上に残り、ビーズ６０ｈ〜６０ｊがプラスチック部材５０の表面５１に融着してプラスチック部材５０と一緒に上昇している。すなわち、この場合には、ビーズ６０ｈに関する初期温度Ｔｓ０ｘ＝Ｔｓ０ｍがこのプラスチック部材５０の融着開始温度Ｔｍｓに関係したものとなる。
【００４５】
図３は融着する最低温度のビーズの初期温度Ｔｓ０ｍをプラスチック材料とビーズの材料に対してまとめたマップである。図３に示されるように、プラスチック部材５０を構成する材料、この場合はプラスチック材料Ｐに対して融着する最低温度のビーズの初期温度Ｔｓ０ｍをビーズの種類についての関数としてマップの形で制御部１００の記憶部１０５に予め組み込まれている。そして、この場合には、ビーズ６０ｈに関する初期温度Ｔｓ０ｘ＝Ｔｓ０ｍとビーズ６０ｈの材料とから、このマップを通じてプラスチック部材５０を構成するプラスチック材料Ｐを判別することができる。
【００４６】
すなわち、本発明においては、複数のビーズ６０ａ〜６０ｊの温度がそれぞれ異なるようにこれらビーズ６０ａ〜６０ｊを加熱し、次いで判別すべきプラスチック部材５０をこれらビーズ６０ａ〜６０ｊに一度に押付けている。そして、これらビーズ６０ａ〜６０ｊの融着状態からプラスチック部材５０の融着開始温度が分かり、それにより、プラスチック部材５０を構成するプラスチック材料Ｐを比較的短時間かつ低エネルギで判別することができる。
【００４７】
また、本発明において図４（ｂ）に示した実施形態よりも融着開始温度が低い場合には、プラスチック部材５０の表面５１に融着するビーズの数は増え、例えばビーズ６０ｃ〜６０ｊが融着するようになる。同様に、図４（ｂ）に示した実施形態よりも融着開始温度が高い場合には、プラスチック部材５０の表面５１に融着するビーズの数は減り、例えばビーズ６０ｉのみが融着するようになる。このような場合にはビーズ６０ｃまたはビーズ６０ｉに関する初期温度Ｔｓ０ｘとビーズの材料とから図３に示されるマップを通じてプラスチック材料Ｐを判別することができる。つまり、本発明においては、いずれの場合にもプラスチック部材５０を判別するのに必要とされる時間は変わることはなく、比較的短時間かつ低エネルギで判別を行うことが可能である。
【００４８】
さらに、図２に示されるようにビーズ６０ａ〜６０ｊとは異なる材料からなるビーズ６１ａ〜６１ｊを一緒に採用し、ビーズ６０ａ〜６０ｊの融着状態から得られる融着開始温度およびビーズ６１ａ〜６１ｊの融着状態から得られる融着開始温度の両方を用いてプラスチック部材５０を判別するようにしてもよい。この場合には、二種類の材料を通じて判別を行うので、プラスチック部材５０の種類に関する判別能力を格段に向上させられる。
【００４９】
図５は、本発明の第二の実施形態に基づく熱可塑性材料判別装置の略側面図である。図５に示されるように、熱可塑性材料判別装置１０’の加熱プレート２０’は複数の部分ヒータ２０ａ〜２０ｊを含んでいる。図示される実施形態においては、これら部分ヒータ２０ａ〜２０ｊは互いに隣接するように配置されていて、部分ヒータ２０ａ〜２０ｊ全体で加熱プレート２０’を構成するようになっている。また、図示されるように、これら部分ヒータ２０ａ〜２０ｊのそれぞれの上面は互いに同一平面になるように配置されている。さらに、これら部分ヒータ２０ａ〜２０ｊのそれぞれは制御部１００に接続されていて、これら部分ヒータ２０ａ〜２０ｊを互いに異なる温度に設定できるものとする。
【００５０】
図５の下方に示されるように、これら部分ヒータ２０ａ〜２０ｊの温度は、部分ヒータ２０ａから部分ヒータ２０ｊに向かって順番に高くなるように設定されている。このため、加熱面の温度Ｔ０ｘは加熱プレート２０’の左端からの距離ｘが大きくなると、ステップ状に大きくなっている。
【００５１】
さらに、図５に示されるように、各部分ヒータ２０ａ〜２０ｊの上面にビーズ６０ａ〜６０ｊのそれぞれが配置されている。本実施形態においては各部分ヒータ２０ａ〜２０ｊの設定温度Ｔ０ｘが正確に把握できているので、各部分ヒータ２０ａ〜２０ｊのビーズ６０ａ〜６０ｊの温度Ｔｓ０ｘも正確に算出することができる。つまり、第一の実施形態においては加熱プレート２０の一端２１からの距離に基づいて加熱面の温度Ｔ０ｘを算出していたために周囲温度などの影響により加熱面の温度Ｔ０ｘが正確に得られない場合が生じうるものの、本実施形態においては各部分ヒータ２０ａ〜２０ｊの設定温度Ｔ０ｘから各ビーズ６０ａ〜６０ｊの温度Ｔｓ０ｘを直接的かつ正確に算出することが可能となる。このようなことにより、本実施形態においては、プラスチック部材５０の融着温度に基づいてプラスチック部材５０をさらに正確に判別できる。
【００５２】
なお、図５に示される実施形態においては、部分ヒータ２０ａから部分ヒータ２０ｊに向かって部分ヒータ２０ａ〜２０ｊの温度が順番に高くなるように設定されているが、必ずしも温度が順番に高くなるように設定する必要は無い。すなわち、各部分ヒータ２０ａ〜２０ｊの異なる温度が把握できていれば十分であり、それにより、部分ヒータ２０ａ〜２０ｊの温度Ｔ０ｘに基づいてビーズ６０ａ〜６０ｊの温度Ｔｓ０ｘを求めることができる。また、各部分ヒータ２０ａ〜２０ｊの間に隙間が空いている場合も本発明の範囲に含まれるものとする。
【００５３】
図６は、本発明のさらに他の実施形態に基づく熱可塑性材料判別装置の動作を説明するための図である。図６に示される実施形態は図５に示される実施形態とほぼ同様であり、部分ヒータ２０ａ〜２０ｊが互いに隣接するように配置されていて、互いに独立して温度制御できるようになっている。図６に示されるように、これら部分ヒータ２０ａ〜２０ｊの下面には、基準面Ｌから延びるバネ２５ａ〜２５ｊがそれぞれ連結されている。これらバネ２５ａ〜２５ｊは通常は同一長さであり、初期には各部分ヒータ２０ａ〜２０ｊの上面は同一平面になっているものとする。
【００５４】
一方、図６に示される押付部４０の保持テーブル４１に保持されるプラスチック部材５０’の表面５２’は平坦であるものの、表面５２’とは反対側の面は段差が形成されている。図示されるプラスチック部材５０’は、三つの表面５５、５６、５７からなる段差を有しており、表面５６に関する厚さが最も大きく、次いで表面５７に関する厚さ、表面５５に関する厚さの順番で厚さが小さくなっている。図１などに示される実施形態においてこのようなプラスチック部材５０’を判別すると、上面５６のみがビーズに押し当たるのでプラスチック材料Ｐの種類を判別することはできない。
【００５５】
しかしながら、図６に示される実施形態においては、プラスチック部材５０’を押し付けるときに、プラスチック部材５０’の表面５６に対応する部分ヒータ２０ｆ〜２０ｈのバネ２５ｆ〜２５ｈが他のバネ２５ａ〜２５ｅよりも圧縮されるようになる。図示されるように、本発明によれば、表面５７に対応するバネ２５ｉ〜２５ｊもわずかながら圧縮される。
【００５６】
このため、図６に示される実施形態においてはプラスチック部材５０’のすべての表面５５、５６、５７が対応するビーズ６０ａ〜６０ｊに接触するようになり、プラスチック部材５０’の種類の判別を同様に行うことが可能となる。つまり、図６に示される実施形態においてはプラスチック部材５０’が段差を有している場合であっても、正確な判別を行うことができる。なお、各部分ヒータ２０ａ〜２０ｊが横方向に適宜、移動できる構成にすれば、さらに多数かつ複雑な段差を備えたプラスチック部材５０’に本発明の熱可塑性材料判別装置１０を適用できるのは明らかである。また、バネ２５ａ〜２５ｊの代わりに、部分ヒータ２０ａ〜２０ｊのそれぞれを独立して昇降させる昇降手段（図示しない）が設けられていてもよく、このような場合も本発明の範囲に含まれるものとする。さらに、前述した実施形態においては熱可塑性部材としてプラスチック部材５０を採用しているが、ガラスなどの熱可塑性部材であっても同様の判別を行うことができるのは明らかである。
【実施例】
【００５７】
図１から図４に示されるのと同様な構成の熱可塑性材料判別装置１０を用いて、プラスチック材料Ｐからなる種々のプラスチック部材５０の融着パターンを検討した。この実施例においては、銅製のビーズ６０ａ〜６０ｊを使用し、他の種類のビーズ６１ａ〜６１ｊは使用していない。また、プラスチック部材５０を構成するプラスチックとして、高密度ポリエチレン（以下、「ＨＤＰＥ」）、低密度ポリエチレン（以下、「ＬＤＰＥ」）、ポリプロピレン（以下、「ＰＰ」）およびポリスチレン（以下、「ＰＳ」）を採用した。
【表１】
2006112995.tif 000005
【００５８】
ヒータ３２による加熱プレート２０の他端２２の温度は１９６℃であり、クーラ３１による加熱プレート２０の一端２１の温度は８８℃である。また、図１等の場合とは異なり、実施例においては五つの区画に仕切っているので、加熱プレート２０の加熱面２３の温度は他端２２から順番に表１の左欄に示されるように分布する。なお、本実施例においては五つの区画のそれぞれに同一数の複数のビーズを配置している。従って、表１に示される数値はこれら複数のビーズのうちの融着したビーズの割合、つまり融着率（＝（融着したビーズの数）／（区画におけるビーズの数）×１００、単位：％）を表している。
【００５９】
表１に示されるように、ＨＤＰＥ、ＰＰ、ＰＳに関しては、融着率が０％である或る区画の隣の区画において１００％のビーズが融着している。ＬＤＰＥに関しては、融着率が０％である或る区画の隣の区画において融着率１００％の区画が存在していないものの、この区画における融着率は７８％である。このため、表１に示される温度分布でもってプラスチック部材５０についてかなり正確な判別が可能であることが分かった。
【００６０】
ただし、表１に示される温度条件においては、ＨＤＰＥとＬＤＰＥとを正確に区別して判別することは困難であると考えられるので、温度条件を表２に示されるように限定して再度、判別を行った。
【表２】
2006112995.tif 000006
【００６１】
表２においては、ヒータ３２による加熱プレート２０の他端２２の温度は１４７℃であり、クーラ３１による加熱プレート２０の一端２１の温度は１２５℃である。他の条件は表１の場合と同様である。表２においてはＬＤＰＥの融着率は全ての区画（１２５℃から１４７℃）で１００％である。これに対し、ＨＤＰＥの融着率は１２５℃から１３６℃においては０％であり、１３９℃から１４２℃において１７％、さらに１４４℃から１４７℃においては８３％である。つまり、性質が比較的近い複数のプラスチックを判別する場合であっても、温度条件を変更することにより、本発明の熱可塑性材料判別装置１０を用いて正確に判別できることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第一の実施形態に基づく熱可塑性材料判別装置の略側面図である。
【図２】図１に示される熱可塑性材料判別装置の略平面図である。
【図３】融着する最低温度のビーズの初期温度Ｔｓ０ｍをプラスチック材料とビーズの材料に対してまとめたマップである。
【図４】（ａ）本発明の第一の実施形態に基づく熱可塑性材料判別装置の動作を説明するための図である。（ｂ）本発明の第一の実施形態に基づく熱可塑性材料判別装置の動作を説明するための図である。
【図５】本発明の第二の実施形態に基づく熱可塑性材料判別装置の略側面図である。
【図６】本発明のさらに他の実施形態に基づく熱可塑性材料判別装置の動作を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０    熱可塑性材料判別装置
２０    加熱プレート
２０ａ〜２０ｊ    部分ヒータ
２１    一端
２２    他端
２３    加熱面
２５ａ〜２５ｊ    バネ
３０    加熱部
３１    クーラ
３２    ヒータ
４０    押付部
４１    保持テーブル
４２    シャフト
５０    プラスチック部材
６０ａ〜６０ｊ    ビーズ
６１ａ〜６１ｊ    ビーズ
７１、７２    仕切部
８０    断熱材
１００    制御部
【図１】
2006112995.tif 000007
【図２】
2006112995.tif 000008
【図３】
2006112995.tif 000009
【図４】
2006112995.tif 000010
【図５】
2006112995.tif 000011
【図６】
2006112995.tif 000012