JP2001318052A - 廃プラスチックの材質識別装置 - Google Patents

廃プラスチックの材質識別装置

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JP2001318052A
JP2001318052A JP2000136695A JP2000136695A JP2001318052A JP 2001318052 A JP2001318052 A JP 2001318052A JP 2000136695 A JP2000136695 A JP 2000136695A JP 2000136695 A JP2000136695 A JP 2000136695A JP 2001318052 A JP2001318052 A JP 2001318052A
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reflector
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reflection
light source
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Hideyuki Miyamoto
英幸 宮本
Nobuo Takasu
展夫 高須
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JFE Engineering Corp
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NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/62Plastics recycling; Rubber recycling

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  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
  • Optical Measuring Cells (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、反射型近赤外線分光器の反射率の
低下を最小限とすることができ、材質識別精度を高く維
持できる廃プラスチックの材質識別装置を実現する。 【解決手段】 本発明は、近赤外線を含む光を放射する
光源と、光源の光軸と略直角に配置されて材質を識別す
るための廃プラスチックを狭んで対向した反射板と、光
源から放射されて廃プラスチックまたは反射板で反射さ
れた近赤外線を分光測定する分光器と、分光器の分光結
果に基づいて廃プラスチックの材質を決定する演算装置
とを備えた廃プラスチッックの材質識別装置において、
反射板の反射面に凹凸を設けた廃プラスチックの材質識
別装置を構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば廃棄物処理
施設等において、ゴミ類に混入したペットボトルのよう
な廃棄プラスチック(以下、廃プラスチック)の材質を
識別するための廃プラスチックの材質識別装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】反射型近赤外線分光法には、主に2つの
測定モードが知られている。その1つはサンプル自身の
散乱に伴う拡散反射による拡散反射モードで、他の1つ
は透明なサンプルの場合には照射された近赤外線がサン
プルの背後の反射板により反射され再度サンプルを透過
してから測定される透過反射モードである。透過反射モ
ードで使用される反射板としては金属のような完全反射
をする鏡面反射体とセラミックのように拡散反射する拡
散反射体とがある。例えば、尾崎幸洋著「近赤外分光
法」第88〜90頁に両モードの近赤外線の透過・散乱
が説明され、その原理図の概略を示せば図5の通りであ
る。
【0003】図5において、Spは分光器、Nuは近赤
外線、Reは反射板である。反射板Reは図5(a)で
は鏡面反射体、(b)では拡散反射体で構成されてい
る。この場合、測定しようとするサンプルに汚れがなく
清浄な場合には上記反射板にサンプルを接触させた状態
であっても正確にサンプルの特性を反映した反射近赤外
線を測定することができる。このことはプラスチックの
ような固体だけではなく液体についても適用でき、測定
する液体を反射板の前面でセル等に直接溜めた状態やパ
イプ内に流した状態でも計測することが可能である。
【0004】図6はこの種の従来装置の構成を示す説明
図で、(a)は側面図、(b)は反射板の汚損状態を示
す前面図である。図6において、Beはベルトコンベ
ア、Saはサンプルである。また、Duはゴミの付着等
で汚れた汚損部分、Arは材質の識別領域である。サン
プルSaは前述の廃プラスチックのような廃棄物内で汚
損され、そのままゴミ類から選別されている。そして、
ベルトBe上のサンプルSaが反射板Reに接触しなが
ら、例えば、前方から手前側に搬送され、途中で分光器
Spにより近赤外線が投射されてその反射光の測定結果
からサンプルSaの材質が識別されるようになってい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図6に示めされた従来
の識別装置では上述のように、サンプルSaが反射板R
eに接近または接触しながら搬送されて、分光器Spの
前を通過したときの反射光を利用して材質が識別される
ようになっている。したがって、搬送中のサンプルSa
の汚れが反射板Re側に移されて、反射板Reの反射面
にゴミ類が付着して反射率を著しく低下させることにな
る。このときの反射板Reの汚損状態は図(b)に示さ
れたように平らな反射面上にサンプルSaの通過に対応
して一定幅で連続的な汚れが搬送方向に形成される。こ
のため、汚損部分Duが識別領域Arの大部分を占め、
例えばサンプルSaが無いときを測定の基準値としたと
きに汚れで基準値が変動して反射光にばらつきが生じる
ことになる。この結果、サンプルSaの材質識別精度
が、極端に低下するという問題点があった。
【0006】本発明は上述のような従来装置の問題点を
解消するために為されたもので、汚れた廃プラスチック
のサンプルを多数連続測定する場合でも汚れに影響され
ることなく識別精度の高い廃プラスチックの材質識別装
置を実現することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、近赤外線を含
む光を放射する光源と、光源の光軸と略直角に配置され
て材質を識別するための廃プラスチックを狭んで対向し
た反射板と、光源から放射されて廃プラスチックまたは
反射板で反射された近赤外線を分光測定する分光器と、
分光器の分光結果に基づいて廃プラスチックの材質を決
定する演算装置とを備えた廃プラスチッックの材質識別
装置において、反射板の反射面に凹凸を設けた廃プラス
チックの材質識別装置を構成したものである。また、上
記において、反射面が拡散反射体である場合において、
反射面の凹凸の断面形状を三角波状に形成した廃プラス
チックの材質識別装置を構成したものである。また、上
記において、反射面が拡散反射体である場合において、
反射面の凹凸の断面形状を凹形の円弧波状に形成した廃
プラスチックの材質識別装置を構成したものである。ま
た、上記において、反射面が鏡面反射体である場合にお
いて、反射面の凹凸の断面形状を矩形波状に形成した廃
プラスチックの材質識別装置を構成したものである。さ
らに、上記において、反射面の凸部分の面積を全表面積
の50%未満に設定した廃プラスチックの材質識別装置
を構成したものである。
【0008】
【発明の実施の形態】実施の形態1.図1は本発明の実
施の形態1の構成を示す平面図、図2は図1における反
射板の断面図図、実施の形態1の反射板の汚損状態を示
す前面図である。ここでは、本発明の実施の形態1を廃
棄物内から選別されたプラスチックボトルの材質を連続
的に識別する装置に適用した場合が例示されている。図
1乃至図3において、1はベルトコンベア、21,22
…は多数のプラスチックボトルである。3はコンベアラ
インの識別部内に設けられた識別装置で、廃プラスチッ
クの材質を識別するためのものである。プラスチックボ
トル21,22…はベルトコンベア1により白抜きの矢
印方向に次々に搬送される。
【0009】4は識別装置3内の入口の付近に設けられ
プラスチックボトル21,22…の有無を検知するボト
ルセンサー、5は反射型近赤外線分光器、6はベルトコ
ンベア1を挟んで反射型分光器5に対向した反射板であ
る。また、7は反射板6の反射面に縦縞模様に形成され
た凹凸、71と72は凹凸7(総称)の凸部と凹部であ
る。反射型分光器5には近赤外線50を含む光源が内蔵
され、その投射光をベルトコンベア1の上面のプラスチ
ックボトル21,22…の搬送経路と交叉する方向の光
軸を通して反射板6に投射する。また、反射板6の反射
面は前述した完全反射する鏡面反射体で、その断面が図
2に示めされている。
【0010】図示のように、反射板6に形成された凹凸
7は入射光を直角方向に完全反射させるために、反射面
が光軸と直角方向に対向するように断面形状が傾斜面の
ない正方形や長方形に形成されている。特に、本発明で
は凸部71の面積比が全反射面に対して著しく小さくな
るように、狭い幅の凸部71と広い幅の凹部72とを連
続させた矩形波状に形成されている。そして、反射型分
光器5から投射された近赤外線50は反射板6に反射さ
れて、その反射光が投射光軸に沿う逆向きの光路を辿っ
て分光器5に入射するようになっている。
【0011】ベルトコンベア1のラインに沿って識別装
置3を設置した識別部の上流側は、廃棄物から選別され
たプラスチックボトル21,22…をベルトコンベア1
上に整列させるための整列部になっている。また、識別
部より下流側には、識別したプラスチックボトル21,
22…を材質別に分別する分別部が設けられている。こ
のほかに、図示されていないが、ベルトコンベア1の駆
動機構には移動速度を検出するエンコーダーが設置さ
れ、反射型分光器5の分光結果から材質を演算したり測
定動作等を制御する演算機能を有する制御装置等も設け
られている。
【0012】上記のように構成された実施の形態1の動
作を、次に説明する。廃棄物から選別された多数のプラ
スチックボトル21,22…はライン上で先行する整列
部において整列されて、ベルトコンベア1により順次識
別部に搬送される。識別部に搬送された各プラスチック
ボトル21,22…は、先ず入口に設けられたボトルセ
ンサー4によりその有無が検知される。ボトルセンサー
4が各プラスチックボトル21,22…を検知すると、
検知信号に基づいて前記のエンコーダのカウント動作が
スタートされる。そして、エンコーダの出力信号により
制御装置から動作信号が出力されて、搬送中の各プラス
チックボトル21,22…の到達時刻毎に反射型分光器
5の測定動作が行われる。
【0013】制御装置によって、例えば該当するプラス
チックボトル21の算出された到達時刻になると、この
時刻に合わせて反射型分光器5によるプラスチックボト
ル21の材質の識別動作が開始される。識別動作の開始
で反射型分光器5から近赤外線50が反射板6に投射さ
れ、その反射光が反射型分光器5に入射する。このと
き、従来装置と同様に近赤外線50の投射光と反射光
が、ベルトコンベア1上で反射板6に接触しながら搬送
されるプラスチックボトル21を透過する。そして、反
射型分光器5の分光出力が計測過程において予め登録さ
れたバックグランド波形と比較されて、プラスチックボ
トル21の材質が識別されるようになっている。
【0014】しかしながら、本発明の実施の形態1で
は、前述のように反射板6の反射面に狭い幅の凸部71
を設けた矩形波状の凹凸7が形成されている。したがっ
て、反射板6の反射面で次々に搬送されるプラスチック
ボトル21,22…と接触して汚損される部分は、矩形
波状の凹凸7のうちの僅かな面積を有する凸部71に限
られることになる。つまり、反射型分光器5から投射さ
れた近赤外線50の大部分は、全反射面に対して広い面
積を占めていて汚損されていない凹凸7の凹部72によ
って反射される。よって、扁平な反射面の反射板を利用
した従来装置に比較して汚損部分が不連続になり、この
ときの反射板6の反射面の汚損状態が、図3に示めされ
ている。
【0015】図3の11と12は汚損部分と識別領域
で、図6(b)のDuとArに対応する。図3から明か
のように、汚損部分11の識別領域12内で占める面積
は極めて小さくなり、反射率を低下することがなく材質
の識別には殆ど影響しない。したがって、例えば、凸部
71と凹部72の面積比を1:9とした場合には、当初
の反射率を基準として汚損により凸部71の反射率が仮
に0%となったとしても、反射板6の全体としては90
%の低下に留めることができる。こうした識別領域12
を対象にした反射型分光器5の分光結果を利用して、図
示されていない演算装置によってプラスチックボトル2
1,22…の材質が識別される。識別されたプラスチッ
クボトル21,22…は識別結果に応じて、順次下流側
の分別部に繰り出されて材質別に分別されることにな
る。
【0016】実施の形態2図4は本発明の実施の形態2
の要部の構成を示す説明図で、この実施の形態2の反射
板6には反射光が様々な方向に反射して散乱する拡散反
射体が用いられている。図4(a)では反射面の凹凸7
が断面形状が三角波状で、(b)には凹形の半円状また
は円弧状の凹凸7が反射板6の反射面に形成されてい
る。また、図(c)および(d)には四角錐と円柱形の
凹凸7が設けられている。拡散反射の場合は対向する光
源側と反射板6の角度関係は鏡面反射体のように厳しく
無いため、凹凸7を自由に設定することができる。鏡面
反射体と拡散反射体の何れの場合も上記で説明したよう
に、反射面の汚損部分11が凸部71のみ限定されるこ
とになり反射板6の反射率の低下を最小限に抑えること
ができる。
【0017】なお、上述の実施の形態では反射板に鏡面
反射体を用いたときに断面が矩形波状の縦縞型の凹凸を
形成した場合を例示して説明したが、斜め縞や横縞等の
凹凸を形成してもよい。また、反射板に拡散反射体を用
いたときに三角波状と半円波状等の凹凸を図面に示した
が、そのほかに円推形や断面が台形等の多角錘、或いは
これらの組合せを構成することもできる。また、実施の
形態では廃棄物処理施設で廃プラスチックを連続的に測
定して識別する場合を例示したが、バッチ測定でもよ
く、ボトルセンサーを反射板等に設置してエンコーダを
省略する等、必ずしも実施の形態に限定するものではな
い。
【0018】
【発明の効果】本発明は、近赤外線を含む光を放射する
光源と、光源の光軸と略直角に配置されて材質を識別す
るための廃プラスチックを狭んで対向した反射板と、光
源から放射されて廃プラスチックまたは反射板で反射さ
れた近赤外線を分光測定する分光器と、分光器の分光結
果に基づいて廃プラスチックの材質を決定する演算装置
とを備えた廃プラスチッックの材質識別装置において、
反射板の反射面に凹凸を設けた廃プラスチックの材質識
別装置を構成した。また、上記において、反射面が拡散
反射体である場合において、反射面の凹凸の断面形状を
三角波状に形成した廃プラスチックの材質識別装置を構
成した。また、上記において、反射面が拡散反射体であ
る場合において、反射面の凹凸の断面形状を凹形の円弧
波状に形成した廃プラスチックの材質識別装置を構成し
た。また、上記において、反射面が鏡面反射体である場
合において、反射面の凹凸の断面形状を矩形波状に形成
した廃プラスチックの材質識別装置を構成した。さら
に、上記において、反射面の凸部分の面積を全表面積の
50%未満に設定した廃プラスチックの材質識別装置を
構成した。
【0019】本発明は、上述のように廃プラスチックの
材質を識別する装置において、廃プラスチックに付着し
た汚れにより反射板が汚染され、表面に凹凸を形成し汚
損部分を限定させる廃プラスチックの材質識別装置を構
成した。この結果、反射型近赤外線分光器の反射率の低
下を最小限とすることができ、材質識別精度を高く維持
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1の構成を示す平面図であ
る。
【図2】図1における反射板の断面図である。
【図3】実施の形態1の反射板の汚損状態を示す前面図
である。
【図4】本発明の実施の形態2の構成を示す説明図であ
る。
【図5】本発明を説明するための測定モードの構成を示
す図面である。
【図6】従来装置の構成と動作を示す説明図である。
【符号の説明】
1 ベルトコンベア 21,22… プラスチックボトル 3 識別装置 4 ボトルセンサー 5 反射型分光器 6 反射板 7 凹凸 50 近赤外線 71 凸部 72 凹部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G057 AA02 AB07 AC05 JB05 2G059 AA02 AA10 BB08 BB20 CC12 EE01 EE12 FF08 HH01 JJ26 KK10 NN01 4F301 AA25 BF25

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 近赤外線を含む光を放射する光源と、 該光源の光軸と略直角に配置されて材質を識別するため
    の廃プラスチックを狭んで対向した反射板と、 前記光源から放射されて廃プラスチックまたは反射板で
    反射された近赤外線を分光測定する分光器と、 該分光器の分光結果に基づいて前記廃プラスチックの材
    質を決定する演算装置とを備えた廃プラスチッックの材
    質識別装置において、 前記反射板の反射面に凹凸を設けたことを特徴とする廃
    プラスチックの材質識別装置。
  2. 【請求項2】 前記反射面が拡散反射体である場合にお
    いて、該反射面の凹凸の断面形状を三角波状に形成した
    ことを特徴とする請求項1記載の廃プラスチックの材質
    識別装置。
  3. 【請求項3】 前記反射面が拡散反射体である場合にお
    いて、該反射面の凹凸の断面形状を凹形の円弧波状に形
    成したことを特徴とする請求項1記載の廃プラスチック
    の材質識別装置。
  4. 【請求項4】 前記反射面が鏡面反射体または拡散反射
    体である場合において、該反射面の凹凸の断面形状を矩
    形波状に形成したことを特徴とする請求項1記載の廃プ
    ラスチックの材質識別装置。
  5. 【請求項5】 前記反射面の凸部分の面積を全表面積の
    50%未満に設定したことを特徴とする請求項4記載の
    廃プラスチックの材質識別装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014141045A (ja) * 2013-01-25 2014-08-07 Mitsubishi Electric Corp リサイクルプラスチックの選別装置および選別方法

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