JP2012139650A - ペットボトルのキャップ選別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ペットボトルのキャップを材質及び色で高精度に自動選別できるペットボトルのキャップ選別装置を提供する。
【解決手段】キャップを一列に整列させて順次供給するキャップ整列装置と、キャップを一列に整列させて搬送する選別部コンベア２２と、キャップの材質を検出する材質検出器３２と、キャップの色を検出するカラーセンサ４２と、キャップの通過を検出する投光器５２ａ〜５２ｃ及び光電センサ５３ａ〜５３ｃと、選別部コンベア２２による搬送方向と交差する方向にエアーを噴射する噴射ノズル６２ａ〜６２ｃが設けられており、材質検出器３２及びカラーセンサ４２、並びに、投光器５２ａ〜５２ｃ及び光電センサ５３ａ〜５３ｃの検出結果に応じて、噴射ノズル６２ａ〜６２ｃからエアーを噴射して材質検出器３２及びカラーセンサ４２の検出結果に対応する材質及び色のキャップを落下させる選別手段とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、ペットボトルのキャップを材質及び色で高精度に自動選別できるようにしたペットボトルのキャップ選別装置に関する。

一般に、リサイクルの対象となる廃プラスチックの大きさや形状は、例えば、ペットボトルのボトル本体のように比較的大きく定形のものから、家電廃棄物等に含まれるプラスチック部品が破砕されたプラスチック片のように比較的小さく不定形のものまで多岐にわたっている。

リサイクルを目的とする廃プラスチックの選別装置として、従来、近赤外線の吸収スペクトルを利用した技術が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。この廃プラスチックの選別装置は、（１）ボトル類のキャップ等の小さいもの、（２）トレイ、ビニール及びフィルム等の軽いもの、（３）ボトル類等の重いもの、の３種類に大分別する前処理をした後、ボトル類等の重い廃プラスチックをベルトコンベアにより搬送しつつ近赤外線を照射し、その反射光や透過光を検出し、その検出結果に応じてベルトコンベア上の廃プラスチックをエアー噴射等により所定の排出経路に排出させる形態が採用されている。

この廃プラスチックの選別装置によれば、（３）ボトル類等の重い廃プラスチックに対して、プラスチックの材質を高精度に選別することができる。

特開２００４−７４１５１号公報

しかしながら、従来の廃プラスチックの選別装置は、（１）ボトル類のキャップ等の小さいものに対しては、振動スクリーンコンベアで篩い落として除外するという形態になっており、小さいサイズの廃プラスチック、例えばペットボトルのキャップを材質で高精度に選別することはできなかった。

このため、これまで回収されたペットボトルのキャップは材質や色を選別しないで混合したままの状態でリサイクルをせざるを得ず、再生品の品質面、特に耐久性に問題があった。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、ペットボトルのキャップを材質及び色で高精度に自動選別できるペットボトルのキャップ選別装置を提供することである。

この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１の発明に係るペットボトルのキャップ選別装置は、ペットボトルのキャップを表又は裏が上に向くようにして一列に整列させて順次供給する供給手段と、前記供給手段により供給された前記キャップをそのまま一列に整列させて搬送する搬送手段と、前記キャップの材質を該キャップの横又は斜めから検出する材質検出手段と、前記キャップの色を該キャップの横又は斜めから検出する色検出手段と、前記キャップの通過を検出する通過検出手段と、前記搬送手段による搬送方向と交差する方向に横又は斜めからエアーを噴射する噴射ノズルが設けられており、前記材質検出手段及び前記色検出手段、並びに、前記通過検出手段の検出結果に応じて、前記噴射ノズルからエアーを噴射して前記材質検出手段及び前記色検出手段の検出結果に対応する材質及び色のキャップを落下させる選別手段と、前記選別手段により落下するキャップを材質及び色毎に回収する回収手段とを備えることを特徴としている。

請求項１に記載のペットボトルのキャップ選別装置によれば、ペットボトルのキャップは、表又は裏が上に向くようにして一列に整列されて順次供給され、そのまま一列に整列されて搬送されるので、キャップライナーの材質や色を検出することなく、キャップの外部側面の材質や色を検出することができるので、キャップの材質や色を高精度に検出することができる。

また、請求項１に記載のペットボトルのキャップ選別装置によれば、キャップの材質を該キャップの横又は斜めから検出する材質検出手段と、キャップの色を該キャップの横又は斜めから検出する色検出手段が設けられているので、従来のプラスチックの材質による選別に加えて、色についても選別することができる。

さらに、請求項１に記載のペットボトルのキャップ選別装置によれば、選別手段の上流にキャップの通過を検出する通過検出手段を設け、その検出タイミングを基準として選別手段においてエアー噴射を行うので、キャップ位置にずれが生じても、エアー噴射のタイミングを正確に合わせることができ、エアー噴射による安定した選別が可能となる。

請求項２の発明に係るペットボトルのキャップ選別装置は、請求項１に記載の発明において、前記噴射ノズルは、最接近した前記キャップとノズル口との距離が最短化するように前記搬送手段に隣接して設けられていることを特徴としている。

請求項２に記載のペットボトルのキャップ選別装置によれば、請求項１の効果に加えて、キャップと噴射ノズル口との距離が近く、目的の対象物をピンポイントにエアー噴射することができ、目的外の対象物がエアー噴射されることがないので、キャップをより高精度に選別することができる。

請求項３の発明に係るペットボトルのキャップ選別装置は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記通過検出手段は、前記選別手段毎に、前記搬送手段の上流において前記噴射ノズルの近傍に設けられていることを特徴としている。

請求項３に記載のペットボトルのキャップ選別装置によれば、請求項１又は請求項２の効果に加えて、通過検出手段が搬送手段の上流に選別手段毎に設けられており、通過検出手段毎に検出タイミングの基準が調節されるので、通過検出手段の上流でキャップ位置にずれが生じても、エアー噴射のタイミングを正確に合わせることができ、エアー噴射によるより安定した選別が可能となる。

請求項４の発明に係るペットボトルのキャップ選別装置は、請求項１乃至請求項３のうち何れか１つに記載の発明において、前記供給手段，前記搬送手段，前記材質検出手段，前記色検出手段，前記通過検出手段，前記通過手段，及び前記選別手段は、夫々並列して２系統設けられており、前記選別手段において、２系統設けられた噴射ノズルの噴射方向を互いに向き合うようにしていることを特徴としている。

請求項４に記載のペットボトルのキャップ選別装置によれば、請求項１乃至請求項３のうち何れか１つの効果に加えて、各種手段が２系統設けられており、選別手段において、２系統設けられた噴射ノズルの噴射方向を互いに向き合うようにしているので、落下するキャップは並列する２つの搬送手段の間に夫々落下するため、同一種別であれば回収手段を共有でき、種別毎に１つの回収手段を設ければ足りる。

本発明によれば、ペットボトルのキャップを材質及び色で高精度に自動選別できるペットボトルのキャップ選別装置を提供することができる。

ペットボトルのキャップ選別装置の平面図である。 ペットボトルのキャップ選別装置の正面図である。 図１の要部拡大図である。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

１．ペットボトルのキャップ選別装置１の構成
本発明は、例えば図１及び図２に示すような構成のペットボトルのキャップ選別装置１に適用される。ここで、図１は、同選別装置１の平面図であり、図２は、同選別装置１の正面図である。

このペットボトルのキャップ選別装置１は、ペットボトルのキャップＣを表又は裏が上に向くようにして一列に整列させて順次供給する供給手段１１（例えば、図１及び図２のキャップ整列装置１２）と、供給手段１１により供給されたキャップＣをそのまま一列に整列させて搬送する搬送手段２１（例えば、図１及び図２の選別部コンベア２２）とを主要部として備えている。

また、同選別装置１は、キャップＣの材質をキャップＣの横又は斜めから検出する材質検出手段３１（例えば、図３の材質検出器３２）と、キャップＣの色をキャップＣの横又は斜めから検出する色検出手段４１（例えば、図３のカラーセンサ４２）と、キャップＣの通過を検出する通過検出手段５１（例えば、図３の投光器５２，光電センサ５３）とを主要部として備えている。

さらに、同選別装置１は、搬送手段２１による搬送方向と交差する方向に横又は斜めからエアーを噴射する噴射ノズル６２が設けられており、材質検出手段３１及び色検出手段４１、並びに、通過検出手段５１の検出結果に応じて、噴射ノズル６２からエアーを噴射して材質検出手段３１及び色検出手段４１の検出結果に対応する材質及び色のキャップＣを落下させる選別手段６１（例えば、図３の材質検出器３２，カラーセンサ４２，投光器５２，光電センサ５３，噴射ノズル６２，判別装置６３，電磁弁６４，エアーコンプレッサー６５）と、選別手段６１により落下するキャップＣを材質及び色毎に回収する回収手段７１（例えば、図３の回収ホッパー７２）とを主要部として備えている。

供給手段１１の前段に、投入ホッパー２及び篩機４が設けられており、ここにキャップＣが投入されると、キャップＣは、リフトコンベア３により装置最上部の篩機４に供給され、篩機４でゴミ等の不要物が篩い落とされた後、供給手段１１に供給される。投入ホッパー２以降は、図１に示すように、２系統分、各種手段が設けられており、回収手段７１及びその後段の粉砕機７３は各系統で共有されるようになっている。

供給手段１１は、キャップ整列装置１２で構成されており、キャップＣを表又は裏が上に向くようにして、キャップＣ同士を重畳させることなく、一列に整列させて搬送手段２１に対して順次供給する。

搬送手段２１は、選別部コンベア２２で構成されており、供給手段１１から遠ざかる向きに搬送するようになっている。選別部コンベア２２の幅は、キャップＣ１つ分強のサイズで、選別部コンベア２２の上で、キャップＣの一列が保持されるようになっている。

材質検出手段３１は、投光器及び近赤外線センサが組み込まれた材質検出器３２で構成されている。投光器は、キャップＣに向かって近赤外線を照射する機能を有する、例えばハロゲンタングステンランプが設けられている。材質検出器３２は、選別部コンベア２２の最上流に位置し、キャップＣの材質をキャップＣの横又は斜めから検出できるように設けられている。材質検出器３２は、２系統設けらており、センシング方向が互いに向き合うように設置されている。材質検出器３２は、キャップＣからの近赤外線の反射光を受光し、受光結果をコンピュータ等の判別装置６３に出力する。

判別装置６３は、入力された受光結果を既知のプラスチックの近赤外線スペクトルと対比されることにより材質が検出（判別）され、その判別結果に基づいて後述の選別手段６１におけるエアー噴射が制御される。

具体的な検出手法は限定されるものではないが、例えば反射光から吸光ピークを求め、その吸光ピークの位置（波長）に応じて、１６６０〜１６６９ｎｍ：ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、１６７７〜１６９８ｎｍ：ポリスチレン（ＰＳ）、１７１０〜１７２６ｎｍ及び１７２６〜１７３５ｎｍ：ポリプロピレン（ＰＰ）、１７１６〜１７２９ｎｍ及び１７４６〜１７５４ｎｍ：ポリ塩化ビニール（ＰＶＣ）、１７１０〜１７３５ｎｍ：ポリエチレン（ＰＥ）といった判別が可能である。

色検出手段４１は、カラーセンサ４２で構成されている。カラーセンサ４２は、測定した色をカラーフィルタによってＲＧＢ成分に分解し、夫々の色成分の強度をフォトダイオードで検知する仕組みである。カラーセンサ４２は、近赤外線センサ３３の１つ下流に位置し、キャップＣの色をキャップＣの横又は斜めから検出できるように、２系統設けられたカラーセンサ４２のセンシング方向が互いに向き合うように設けられている。カラーセンサ４２は、キャップＣからの反射光を受光し、受光結果をコンピュータ等の判別装置６３に出力する。

通過検出手段５１は、投光器５２と光電センサ５３とで構成されており、選別部コンベア２２を挟んで、一方側に投光器５２が配置され、他方側に光電センサ５３が配置されている。通過検出手段５１は、色検出手段４１よりも下流であって、噴射ノズル６２の上流近傍に配置され、噴射ノズル６２とセットで設けられている。なお、通過検出手段５１は、必ずしも、噴射ノズル６２とセットでなくてもよい。例えば、色検出手段４１よりも下流であって、一番上流にある噴射ノズル６２の上流近傍に少なくとも１つ設けてあればよい。

光電センサ５３は、投光器５２から常時発せられる光を受光しており、キャップＣによってその光が遮られると、コンピュータ等の判別装置６３にキャップＣの検出タイミングを出力する。

選別手段６１は、材質検出器３２と、カラーセンサ４２と、投光器５２と、光電センサ５３と、噴射ノズル６２、判別装置６３と、電磁弁６４と、エアーコンプレッサー６５とで構成されている。噴射ノズル６２は、例えば、選別部コンベア２２の上流から下流に向けて、白色のポリエチレン（ＰＥ）を選別する噴射ノズル６２ａ、有色のポリエチレン（ＰＥ）を選別する噴射ノズル６２ｂ、白色のポリプロピレン（ＰＰ）を選別する噴射ノズル６２ｃ、有色のポリプロピレン（ＰＰ）を選別する噴射ノズル６２ｄの順で配置する。

噴射ノズル６２は、判別装置６３に接続された電磁弁６４を介して、エアーコンプレッサー６５に接続されており、判別装置６３の制御によって電磁弁６４が開かれると、ノズル口からエアーが噴射され、判別装置６３の制御によって電磁弁６４が閉じられると、エアーの噴射が止まるようになっている。噴射ノズル６２は、最接近したキャップＣとノズル口との距離が最短化するように、選別部コンベア２２に隣接して設けられている。

回収手段７１は、回収ホッパー７２で構成されている。回収ホッパー７２は、２系統ある選別部コンベア２２の間に選別される種類毎に設けられており、落下するキャップＣを回収できるように構成されている。

回収ホッパー７２で回収されたキャップＣは、その後段の粉砕機７３によって、細かく粉砕されて、プラスチック片Ｐが生成される。

２．ペットボトルのキャップ選別装置１の動作
ここでは、同選別装置１の動作について説明する。なお、「１．ペットボトルのキャップ選別装置１の構成」の項目の説明と重複する部分については説明を省略する。

選別部コンベア２２は、一列に整列した状態のキャップＣを下流に搬送する。先ず、材質検出器３２は、投光器から発せられた近赤外線のキャップＣによる反射光を受光し、受光結果をコンピュータ等の判別装置６３に出力する。判別装置６３は、材質検出器３２から入力された受光結果の吸光ピークの位置（波長）から、キャップＣの材質を、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、それ以外に大別する。

次に、カラーセンサ４２は、キャップＣからの反射光を受光し、受光結果をコンピュータ等の判別装置６３に出力する。判別装置６３は、カラーセンサ４２から入力された受光結果のＲＧＢの色成分の夫々の強度から、キャップＣの色を白色か有色かに大別する。

この時点で、キャップＣの材質と色が判明しているので、判別装置６３は、光電センサ５３ａ，ｂ，ｃ，ｄのうち、キャップＣの材質と色に対応する光電センサ５３からの検出タイミングの入力を待ち、実際に入力がされた時、その検出タイミングを基準として、選別部コンベア２２の流速及び噴射ノズル６２のノズル口位置と光電センサ５３のセンシング位置との距離から計算される、キャップＣが噴射ノズル６２のノズル口位置に到達する時間の経過後に、電磁弁６４を開いて、所定時間経過後に閉じるように電磁弁６４を制御する。

そして、キャップＣの材質と色に対応する噴射ノズル６２からエアーが噴射され、エアーが噴射されたキャップＣは、回収ホッパー７２の中に落下する。キャップＣは、この工程を２系統で繰り返すことにより、材質及び色で高精度に自動選別される。

なお、本発明は前述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。

１ ペットボトルのキャップ選別装置、 ２ 投入ホッパー、 ３ リフトコンベア、 ４篩機、 １１ 供給手段、 １２ キャップ整列装置、 ２１ 搬送手段、 ２２ 選別部コンベア、 ３１ 材質検出手段、 ３２ 材質検出器、 ４１ 色検出手段、 ４２ カラーセンサ、 ５１ 通過検出手段、 ５２ 投光器、 ５３ 光電センサ、 ５３ａ，ｂ，ｃ，ｄ 光電センサ、 ６１ 選別手段、 ６２ 噴射ノズル、 ６２ａ，ｂ，ｃ，ｄ 噴射ノズル、 ６３ 判別装置 、６４ 電磁弁、 ６５ エアーコンプレッサー、 ７１ 回収手段、 ７２ 回収ホッパー、 ７３ 粉砕機、 Ｃ キャップ、 Ｐ プラスチック片

Claims (4)

1. ペットボトルのキャップを表又は裏が上に向くようにして一列に整列させて順次供給する供給手段と、
   前記供給手段により供給された前記キャップをそのまま一列に整列させて搬送する搬送手段と、
   前記キャップの材質を該キャップの横又は斜めから検出する材質検出手段と、
   前記キャップの色を該キャップの横又は斜めから検出する色検出手段と、
   前記キャップの通過を検出する通過検出手段と、
   前記搬送手段による搬送方向と交差する方向に横又は斜めからエアーを噴射する噴射ノズルが設けられており、前記材質検出手段及び前記色検出手段、並びに、前記通過検出手段の検出結果に応じて、前記噴射ノズルからエアーを噴射して前記材質検出手段及び前記色検出手段の検出結果に対応する材質及び色のキャップを落下させる選別手段と、
   前記選別手段により落下するキャップを材質及び色毎に回収する回収手段とを備えることを特徴とするペットボトルのキャップ選別装置。
2. 前記噴射ノズルは、最接近した前記キャップとノズル口との距離が最短化するように前記搬送手段に隣接して設けられていることを特徴とする請求項１に記載のペットボトルのキャップ選別装置。
3. 前記通過検出手段は、前記選別手段毎に、前記搬送手段の上流において前記噴射ノズルの近傍に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のペットボトルのキャップ選別装置。
4. 前記供給手段，前記搬送手段，前記材質検出手段，前記色検出手段，前記通過検出手段，前記通過手段，及び前記選別手段は、夫々並列して２系統設けられており、
   前記選別手段において、２系統設けられた噴射ノズルの噴射方向を互いに向き合うようにしていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうち何れか１つに記載のペットボトルのキャップ選別装置。

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