JP6187395B2 - 樹脂識別装置 - Google Patents

Description

本発明は、不定形状である樹脂の種類を識別する樹脂識別装置に関し、さらに詳しくは、赤外分光測定を用いて非接触で樹脂の種類を識別する樹脂識別装置に関する。

エアコン、テレビ、洗濯機などの家電製品には、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）といった様々な種類の樹脂が多く使用されている。そのため、廃棄された家電製品から回収される樹脂片（シュレッダー片）には様々な種類の樹脂が混じっており、樹脂片を新たな製品のための材料として再利用するためには樹脂片を分別する必要がある。

廃樹脂を再資源化するリサイクル工場では、小さく粉砕された樹脂片を効率よく分別するために、ベルトコンベアにより搬送される樹脂片の種類を赤外分光測定を利用して識別した上で種類毎に樹脂片を分別する樹脂分別装置が用いられている。例えば特許文献１に記載の分別装置では、ベルトコンベア上に載置されて移動する樹脂片に赤外干渉光を照射し、その反射光を検出してフーリエ変換処理等の信号処理を行うことにより反射スペクトルを得る。そして、得られた反射スペクトルの形状等から樹脂片の種類を識別し、その結果に基づいて再利用するために回収する樹脂片とそれ以外の非回収樹脂片に分別する。

国際公開WO2012/147717 A1

樹脂種の識別は樹脂片毎に行う必要があるため、樹脂片が１個ずつ測定位置を通過するように、一定の間隔をおいて整列された状態でベルトコンベア上に供給される。しかしながら、実際は、複数の樹脂片が近接したり重なったりした状態でベルトコンベア上に供給され、複数の樹脂片が連なったまま測定位置を通過する場合がある。

このように複数の樹脂片が連なった状態で測定位置を通過した場合でも、これら複数の樹脂片が全て同じ種類であれば問題はない。しかし、複数の異なる種類の樹脂片が連なった状態で測定位置を通過した場合において、一部の樹脂片に基づいて樹脂種の識別が行われた結果、それら複数の樹脂片がまとめて一緒に選別された場合には、本来は回収すべきでない種類の樹脂片が回収した樹脂片の中に混入するという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、種類を識別するために測定位置に搬送されてくる樹脂片が複数か否かを判別することができる樹脂識別装置を提供することである。

上記課題を解決するために成された本発明に係る樹脂識別装置は、
測定位置に順次搬送されてくる樹脂片に対して赤外光を照射し、その透過光又は反射光により該樹脂片の種類を識別する樹脂識別装置において、
a) 前記樹脂片を搬送する搬送路と、
b) 前記搬送路を移動する前記樹脂片の大きさを検出する大きさ検出部と、
c) 前記樹脂片の大きさから該樹脂片が複数あるか否かを判別する判別部を備えることを特徴とする。

上記樹脂識別装置においては、前記大きさ検出部を、前記搬送路の上部の前記樹脂片が通過する領域に測定光を照射する測定光照射手段と、前記測定光の透過光又は反射光を検出する測定光検出手段とを備え、該測定光検出手段による前記測定光の透過光の非検出時間又は該測定光の反射光から得られた距離が所定値よりも大となる時間に基づき前記樹脂片の大きさを求めるように構成することができる。

また、前記搬送路を、前記樹脂片とは前記測定光の反射特性が異なる材料から形成し、
前記大きさ検出部を、前記搬送路上の前記樹脂片が通過する位置に対して上方から前記測定光を照射する測定光照射手段と、前記測定光の反射光の強度を検出する測定光強度検出手段とを備え、該測定光の反射光の強度に基づき前記樹脂片の大きさを求めるように構成することもできる。

また、本発明の樹脂識別装置は、
d) 赤外光源、固定鏡、移動鏡、及び前記赤外光源が発する赤外光を前記固定鏡と前記移動鏡に照射すると共に該前記固定鏡及び前記移動鏡からの反射光を合成して赤外干渉光を生成する光学系を備え、前記大きさ検出部が検出した前記樹脂片の大きさに基づき、前記測定位置を通過する前記樹脂片に赤外干渉光を照射する赤外干渉計と、
e) 前記樹脂片からの前記赤外干渉光の反射光の強度を検出する光検出部と、
f) 前記移動鏡の移動に伴う前記反射光の強度変化に基づき前記樹脂片のインターフェログラムを求め、これをフーリエ変換することにより前記樹脂片の反射スペクトルを複数得る演算処理部と、
g) 前記複数の反射スペクトルに基づき前記樹脂片の種類を識別する識別部と
をさらに備え、
前記識別部により識別された樹脂片の種類が複数あるとき、前記判別部は、前記樹脂片が複数であることを判別するようにしても良い。

また、前記搬送路が、始点側から終点側に向かって搬送速度が低速から高速に変化する領域であって、該搬送速度の変化により、該領域に搬送されてくる複数の前記樹脂片を離間させる樹脂片分離部を備え、
前記大きさ検出部が前記樹脂片分離部よりも終点側の前記搬送路上の前記樹脂片の大きさを検出するように構成することもできる。

具体的には、前記搬送路が、第１搬送路と、該第１搬送路よりも搬送速度が大きい搬送路であって、その始点が前記第１搬送路の終点に位置する第２搬送路とを備え、
前記樹脂片分離部が、前記第１搬送路の終点と前記第２搬送路の始点を含む領域から構成されるようにするとよい。
前記第２搬送路の始点が前記第１搬送路の終点に位置する場合としては、前記第１搬送路の終点と前記第２搬送路の始点が水平方向に接続されている場合や、前記第１搬送路と前記第２搬送路が、前記第１搬送路の終点と前記第２搬送路の終点が重なるように、垂直方向にずらして配置される場合等が考えられる。

或いは、前記樹脂片分離部が、円板状部材と、該円板状部材の中心から外周に向かって渦巻き状をなすように前記円板状部材の上面に設けられたガイド部材と、前記円板状部材を回転させる駆動手段とから構成され、
前記樹脂片が、前記円板状部材の上面を前記ガイド部材に沿って中心から外周に向かって搬送されることにより離間されるように構成することもできる。

また、本発明の樹脂識別装置は、
前記測定位置が、前記樹脂片分離部よりも始点側の前記搬送路上に位置しており、
h)赤外光源、固定鏡、移動鏡、及び前記赤外光源が発する赤外光を前記固定鏡と前記移動鏡に照射すると共に該前記固定鏡及び前記移動鏡からの反射光を合成して赤外干渉光を生成する光学系を備え、前記測定位置を通過する前記樹脂片に赤外干渉光を照射する赤外干渉計と、
i) 前記樹脂片からの前記赤外干渉光の反射光の強度を検出する光検出部と、
j) 前記移動鏡の移動に伴う前記反射光の強度変化に基づき前記樹脂片のインターフェログラムを求め、これをフーリエ変換することにより前記樹脂片の反射スペクトルを複数得る演算処理部と、
k) 前記複数の反射スペクトルに基づき前記樹脂片の種類を識別する識別部と
を備えるように構成することもできる。

また、識別された前記樹脂片の種類に応じて該樹脂片を回収対象試料と非回収対象試料に選別する選別部を備え、該選別部は、前記判別部によって複数から成ると判別された樹脂片を非回収対象試料に選別するように構成すると良い。

本発明に係る樹脂識別装置によれば、樹脂片が複数あるか否かを判別するようにしたため、測定位置に樹脂片が複数連なって搬送されてきた場合でも、これら複数の樹脂片をまとめて回収してしまうことを防止できる。

本発明の第１実施例である樹脂識別装置の概略構成図。 レーザ変位計からなる検出器と樹脂片の位置関係を示す概略構成図（ａ）及び検出信号の一例を示す図（ｂ）。 樹脂片の検出から樹脂種の判別、分別までの流れを示す図。 本発明の第２実施例を示す図であり、フォトインタラプタからなる検出器と樹脂片の位置関係を示す概略構成図（ａ）及び検出信号の一例を示す図（ｂ）。 本発明の第３実施例を示し、樹脂片が複数から成る場合に得られる複数の反射スペクトルの一例を示す図。 反射スペクトルに基づく樹脂の識別の結果、識別結果が複数種類の場合の図（ａ）と識別結果が一種類のみの場合の図（ｂ）。 本発明の第４実施例を示し、測定位置を樹脂片が通過したときの該樹脂片の相対位置（ａ）とインターフェログラム強度の変化を示すグラフ（ｂ）。 本発明の第５実施例である樹脂識別装置の概略構成図。 第５実施例において連なる樹脂片の間隔が広がる様子を表す図。 本発明の第６実施例である樹脂識別装置の概略構成図。

以下、本発明の樹脂識別装置及び方法について、いくつかの実施例を挙げて説明する。

図１は本発明の第１実施例に係る樹脂識別装置の概略構成図である。図１に示すように、この樹脂識別装置は、光源部１と、赤外干渉計２と、入出射光学系３と、ＭＣＴ（ＨｇＣｄＴｅ）検出器等である赤外検出器４と、赤外検出器４で検出された信号を処理して反射スペクトルを算出するフーリエ変換処理部５と、反射スペクトルデータを用いて樹脂種を識別する樹脂識別部６とを備える。

光源部１は、波数400〜8000cm^-1程度の範囲の赤外光を発する赤外光源１１、集光鏡１２、１４、アパーチャ１３等から構成されている。赤外干渉計２は、ハーフミラー２１、固定鏡２２、モータ等からなる駆動部２４により往復駆動される移動鏡２３等を備え、赤外干渉光を出射する。入出射光学系３は、ベルトコンベア７上に載置されて移動する樹脂片８に赤外干渉光を照射する照射側パラボラミラー３１、樹脂片８からの反射光を取り出す出射側パラボラミラー３２、取り出された反射光を収束させつつ赤外検出器４へ送る検出側パラボラミラー３３等から構成されている。照射側パラボラミラー３１の集光点が本発明の測定位置となる。

上記のほかに、樹脂識別装置は、赤外干渉計２で生成された赤外干渉光の進行方向を調整して照射側パラボラミラー３１に入射させる３枚の平面鏡１０１〜１０３、ベルトコンベア７の始点及び終点に配置されたサンプル供給・整列部７１及びサンプル選別部７２、ベルトコンベア７上を測定位置に向かって移動する樹脂片８を検出するサンプル検出器９等を備える。サンプル供給・整列部７１によって、樹脂片８は１個ずつ間隔をおいて検出位置を通過するように整列されてベルトコンベア７上に供給される。

サンプル検出器９は例えばレーザ変位計９１とレーザ変位計９１の検出信号に基づき樹脂片８が通過したこと等を判別する判別部９２とを備える。図２（ａ）に示すように、レーザ変位計９１は、上方からベルトコンベア７上の樹脂片８の通過領域に向かってレーザ光を出射し、その反射光受光位置から算出した対象物までの距離情報に基づき樹脂片８の通過を検知する。樹脂片８は、シュレッダーにより破砕された樹脂片である。同一条件で破砕された樹脂片であれば、その大きさ（樹脂片８の高さ）はある一定の範囲内（Ｚmean±ΔＺ）にあることが統計的に分かっている。従って、レーザ変位計９１から出射されたレーザ光がベルトコンベア７上に照射されたときの距離情報を高さ「0」とすると、樹脂片８に照射されたときの反射光の距離情報は高さ「Ｚ」となる。このため、例えば図２（ｂ）に示すように、高さ［Ｚmean−ΔＺ］を閾値として、これを超えた場合、レーザ変位計９１の下部を樹脂片８が通過していることを判別することができる。

また、レーザ変位計からの出力高さが閾値を上回った時間、つまり樹脂片８が通過領域に進入した「サンプルＩｎ」の時刻ｔ_ｉｎから通過領域から出た「サンプルＯｕｔ」の時刻ｔ_ｏｕｔまでの間の差分時間 Δｔ_ｓａｍに、樹脂片８の移動速度ｖを乗じた値「ｖΔｔ_sam」は樹脂片８の大きさ（移動方向における樹脂片８の長さ）に相当する。樹脂片８の高さと同様、移動方向の樹脂片８の長さは、統計的にある一定の範囲内（Ｘmean±ΔＸ）にあるため、判別部９２は、ｖΔｔ_samが［Ｘmean＋ΔＸ］よりも大きい場合には、一連の樹脂片８には複数の樹脂片８が連なっていると判別し、ｖΔｔ_samが［Ｘmean＋ΔＸ］以下の場合には、一連の樹脂片が１個の樹脂であると判別する。すなわち、測定光の反射光から得られた距離が所定値よりも大になる時間に基づき樹脂片の大きさを求めている。なお、上記では、樹脂片８の高さの範囲を「Ｚmean±ΔＺ」、移動方向における樹脂片８の長さの範囲を「Ｘmean±ΔＸ」としたが、両範囲は必ずしも異なるわけではなく、同じであっても良い。

次に、本実施例に係る樹脂識別装置の概略的な動作を説明する。
サンプル供給・整列部７１からベルトコンベア７上に樹脂片８が供給されると、該樹脂片８は所定の速度でベルトコンベア７上を移動する。このとき、ベルトコンベア７上を移動する樹脂片８は、測定位置に至るまでの領域である試料検出領域を通過する際にサンプル検出器９からレーザ光が照射され、樹脂片８が検出される。サンプル検出器９の検出結果は樹脂識別部６に送られる。一方、光源部１から赤外干渉計２に波数400〜8000cm^-1程度の範囲の赤外光が導入されると、該赤外光はハーフミラー２１で分割され、移動鏡２３と固定鏡２２に入射する。その後、移動鏡２３と固定鏡２２で反射された赤外光は、それぞれハーフミラー２１に戻り、再び合ーされることで赤外干渉光が生成される。この赤外干渉光は入出射光学系３を介してベルトコンベア７上の測定位置に照射される。

測定位置を樹脂片８が通過するとき、該樹脂片８に含有される成分に応じて赤外干渉光のうちの特定の波長は吸収され、それ以外は反射する。赤外検出器４は、樹脂片８からの赤外干渉光の反射光の強度を検出し、その検出信号をフーリエ変換処理部５に送る。フーリエ変換処理部５は、赤外検出器４の検出信号をフーリエ変換処理し、反射スペクトルを作成する。赤外干渉光は移動鏡２３の移動に伴って強度が変化する光であるから、反射光も同様に強度変化する。そこで、移動鏡２３の移動に伴う反射光の強度変化に基づき樹脂片のインターフェログラムを求め、フーリエ変換処理部５はインターフェログラムをフーリエ変換して時間軸を周波数軸に変換することにより、所定の波数範囲の反射スペクトルを取得する。

樹脂識別部６はこの反射スペクトルから、識別すべき樹脂が有する吸収スペクトルを反映した特徴的且つ典型的なスペクトル形状が得られる１つ又は複数の波数域群の反射スペクトル形状を元に、前記樹脂片８が識別すべき樹脂と一致するか否かを判定してその判定結果に応じて樹脂片８の種類を識別する。なお、この識別には、反射スペクトルをクラマース・クローニッヒ変換することで得られる吸収スペクトルを用い、複数の特定の波数におけるピークの有無を判定してその判定結果に応じて樹脂片の種類を識別することもできる。

また、サンプル検出器９は、ベルトコンベア７上を測定位置に向かって移動する樹脂片８にレーザ光を照射しその反射光を検出し、その結果から樹脂片８が通過したことを検出する。

以下では図３を参照しながら、樹脂片８全体の反射スペクトルを得るタイミング、並びにサンプル選別部７２による樹脂片８の選別のタイミングについて説明する。ベルトコンベア７の移動速度をv、サンプル検出器９のレーザ光の照射位置から測定位置までの距離をＬ_detとすると、サンプル検出器９の検出信号が閾値を上回った時点である「サンプルＩｎ」の時刻ｔ_ｉｎから、時間Ｌ_ｄｅｔ／ｖ遅延した後に樹脂片８は測定位置に進入し、その後、サンプル検出器９の検出信号が閾値を下回った時点である「サンプルＯｕｔ」の時刻ｔ_ｏｕｔから時間Ｌ_ｄｅｔ／ｖ遅延した後に測定位置を通過する。従って、樹脂片８が測定位置に進入してから該測定位置を通過するまでのタイミングで受信した赤外検出器４の検出信号をフーリエ変換すれば、樹脂片８全体の反射スペクトルを得ることができる。

樹脂種の識別結果から樹脂片８が回収対象樹脂であると判断されると、サンプル選別部７２は、例えば圧縮エアノズルから圧縮エアを吹き出して樹脂片８を回収対象ボックス１１１に吹き飛ばして選別する。測定位置からベルトコンベア７の末端までの距離をＬ_ｓｅｌとすると、「サンプルＯｕｔ」の時刻ｔ_ｏｕｔから時間Ｌ_ｄｅｔ／ｖ＋Ｌ_ｓｅｌ／ｖ遅延した後に樹脂片８を吹き飛ばす。一方、非回収対象樹脂であると判断されると、圧縮エアは噴出されず、樹脂片８は非回収対象ボックス１１２に自然落下する。

本実施例の樹脂識別装置において特徴的であるのは、サンプル検出器９によってベルトコンベア７上を移動する樹脂片８の大きさ（すなわち、移動方向における樹脂片８の長さ）を求め、その結果から樹脂片８に含まれる樹脂片が複数個であるか又は１個であるかを判別する点にある。樹脂片８が複数個であるか否かを判別する方法は上述した通りである。サンプル検出器９の判別結果はサンプル選別部７２に送られる。サンプル選別部７２は、サンプル検出器９から樹脂片８が複数あるという判別結果を受信すると、その樹脂片８の種類の識別結果に関係なく、「非回収対象樹脂」として非回収対象ボックス１１２に落下させる。一方、樹脂片８が１個であるという判別結果を受信した場合は、樹脂片８の種類の識別結果に基づき、該樹脂片８を回収対象ボックス１１１又は非回収対象ボックス１１２に分別する。

このため、本実施例では、本来、回収すべきでない樹脂片８を回収すべき樹脂片８と一緒に回収してしまうことが無いため、回収した樹脂片８の中に不純物が混入することを防止できる。

図４は本発明の第２実施例を示す図である。この実施例では、サンプル検出器９をフォトインタラプタから構成した点が第１実施例と異なる。その他の構成は第１実施例と同じであるため、説明を省略する。
図４の（ａ）に示すように、フォトインタラプタを構成する発光部９４と受光部９５はベルトコンベア７を挟んで対向配置されている。図４の（ｂ）は受光部９５の出力電圧を示している。樹脂片８が発光部９４と受光部９５の間のベルトコンベア７上を通過したときは、発光部９４の発する測定光が樹脂片８によって遮られるため、出力電圧は「Low」になり、それ以外の場合は[High」になる。従って、出力電圧が「High」から「Low」になったときを「サンプルＩｎ」の時刻ｔ_ｉｎ、「Low」から「High」になったときを「サンプルＯｕｔ」の時刻ｔ_ｏｕｔと判断することができる。

そして、「サンプルＩｎ」の時刻ｔ_ｉｎから「サンプルＯｕｔ」の時刻ｔ_ｏｕｔまでの間の差分時間 Δｔ_ｓａｍに、樹脂片８の移動速度ｖを乗じた値「ｖΔｔ_sam」は樹脂片８の大きさに相当するから、本実施例においても、ｖΔｔ_samが［Ｘmean＋ΔＸ］よりも大きい場合には、複数の樹脂片８が連なっていると判別し、ｖΔｔ_samが［Ｘmean＋ΔＸ］以下である場合には、樹脂片８が１個であると判別する。すなわち、測定光の非検出時間に基づき前記樹脂片の大きさを求めている。

図５及び図６（ａ）は、本発明の第３実施例を示している。第３実施例に係る樹脂識別装置の構成は第１実施例とほぼ同じであるため、説明を省略し、第１実施例と異なる部分を中心に説明する。この実施例では、樹脂片８が測定位置に進入してから該測定位置を通過するまでの間、連続して該樹脂片８に対して赤外干渉光を照射して複数の反射スペクトル（ここでは８個の反射スペクトル）を取得する。そして、これら複数の反射スペクトルについて、それぞれ樹脂の種類の識別を行う。測定位置に進入するタイミング及び通過するタイミングは第１実施例と同様の方法で求めることができる。

図５に示す反射スペクトル(1)〜(8)から分かるように、反射スペクトル(2)、(3)、(6)、(7)は明確な特徴ピークが現れているが、反射スペクトル(1)、(4)、(5)、(8)では特徴ピークが小さい。そこで、特徴ピークが小さい反射スペクトルについては樹脂種の識別を行なわず、特徴ピークが明確な反射スペクトルについてのみ樹脂種の識別を行う。これにより、誤った樹脂種に識別してしまうことを防止している。

図６（ａ）に樹脂種の識別結果を示す。ここでは、反射スペクトル(2)、(3)から「ＰＰ（ポリプロピレン）」と識別され、反射スペクトル(6)、(7)から「ＡＢＳ」と識別されたこととする。このように８個の反射スペクトルから異なる種類の樹脂であると識別された場合には、樹脂片８は複数の樹脂片からなると判定され、１種類の樹脂であると判定された場合には、樹脂片８は１個であると判定される。
なお、本実施例では、反射スペクトルを取得する前に樹脂片８の大きさに基づく樹脂片が複数個であるか否かの判定を省略しても良く、或いは、樹脂片８の大きさに基づく樹脂片が複数個であるか否かの判定と、反射スペクトルによる樹脂片の種類の個数に基づく樹脂片の個数の判定との両方を行っても良い。後者の構成では、樹脂片が複数個であるか否かの判定を確実に行うことできるという効果を奏する。

図７は、本発明の第４実施例を示している。第４実施例に係る樹脂識別装置の全体構成は第１実施例とほぼ同じであるため図示並びに説明を省略する。この実施例では、ベルトコンベア７が樹脂片８とは測定光（赤外光）の反射特性が異なる材料から形成されている点が第１実施例と異なる。すなわち、ベルトコンベア７は、樹脂以外の材料、例えばＳＵＳ材料から形成されている。フーリエ変換処理部５が取得したインターフェログラム強度に基づき樹脂片８が複数個であるか否かを判定している。

ベルトコンベア７をＳＵＳ材料としたことにより、該ベルトコンベア７由来のインターフェログラムと樹脂片８由来のインターフェログラムの強度が有意に異なる。例えば図７の（ｂ）に示すように、測定位置を樹脂片８が通過したときはインターフェログラムの強度が低く、測定位置に樹脂片８が存在しないときはインターフェログラム強度が高い。従って、所定間隔でインターフェログラム強度を測定する構成の場合、インターフェログラム強度が低いときの測定点が連続する個数、或いは、インターフェログラム強度が低い測定点が連続する時間（測定時間）によって樹脂片８の大きさを求めることができる。

図８及び図９は本発明の第５実施例を示す。本実施例は、ベルトコンベア７に代えて、２台のベルトコンベア７ａと７ｂを設けた点が第１実施例と異なる。具体的には、サンプル供給・整列部７１とサンプル選別部７２の間に、ベルトコンベア７ａと、ベルトコンベア７ｂが、この順に縦に並べて配置されている。また、ベルトコンベア７ａの終点部分とベルトコンベア７ｂの始点部分が重なるように、ベルトコンベア７ａとベルトコンベア７ｂは上下に配置されている。サンプル供給・整列部７１はベルトコンベア７ａの始点に、サンプル選別部７２はベルトコンベア７ｂの終点に配置されている。サンプル検出器９ａはベルトコンベア７ａの始点付近に設置され、サンプル検出器９ｂはベルトコンベア７ｂの進行方向中央付近に設置されている。ベルトコンベア７ｂの移動速度ｖ’は、ベルトコンベア７ａの移動速度ｖよりも大きく設定されている。例えばｖが50 mm/s程度であるのに対して、ｖ’は300〜400 mm/s程度に設定される。後述するように、ベルトコンベア７ａの終点及びベルトコンベア７ｂの始点を含む領域が本発明の樹脂片分離部に相当する。

第５実施例に係る樹脂識別装置の動作は以下の通りである。
サンプル供給・整列部７１からベルトコンベア７ａ上に樹脂片８が供給されると、該樹脂片８は速度ｖでベルトコンベア７ａ上を移動する。このとき、ベルトコンベア７ａ上を移動する樹脂片８に、サンプル検出器９ａからレーザ光が照射されて樹脂片８が検出される。この検出結果に基づき、樹脂片８が測定位置を通過するタイミングで樹脂片８に赤外干渉光が照射され、その反射光から反射スペクトルが得られる。
その後、ベルトコンベア７ａの終点に到達した樹脂片８はベルトコンベア７ａからベルトコンベア７ｂ上に落下し、ベルトコンベア７ｂ上を速度ｖ’で移動する際に、サンプル検出器９ｂから照射されるレーザ光によって検出される。そして、ベルトコンベア７ｂの終点部分において、樹脂片８はサンプル検出器９ａとサンプル検出器９ｂのそれぞれの検出結果、及び上記反射スペクトルに基づき、サンプル選別部７２によって回収対象ボックス１１１又は非回収対象ボックス１１２に選別される。

図９は２個の樹脂片８が進行方向に近接した状態でベルトコンベア７ａに供給されたときの２個の樹脂片８の移動とサンプル検出器９ａ及び９ｂによる検出結果を示している。すなわち、図９（ａ１）に示すように、ベルトコンベア７ａ上では２個の樹脂片８は近接したまま移動するため、１番目の樹脂片８がサンプル検出器９ａのレーザ光の照射位置に進入してから２番目の樹脂片８が照射位置を通過するまで、サンプル検出器９ａの検出信号は閾値を上回る（図９（ａ２））。従って、１番目の樹脂片８が測定位置に進入してから２番目の樹脂片８が測定位置を通過するまでのタイミングで受信した赤外検出器４の検出信号をフーリエ変換処理部５はフーリエ変換し、反射スペクトルを作成する。
その後、２個の樹脂片８はベルトコンベア７ａの終点に達して順にベルトコンベア７ｂ上に落下するが、ベルトコンベア７ａよりもベルトコンベア７ｂの方が速度が速いため、２番目の樹脂片８がベルトコンベア７ｂ上に落下するまでの間に１番目の樹脂片８はより先に移動する。このため、ベルトコンベア７ｂ上の２個の樹脂片８の間隔は、ベルトコンベア７ａ上における間隔よりも広くなる（図９（ｂ１）参照）。この結果、サンプル検出器９ｂのレーザ光の照射位置に１番目の樹脂片８が進入してから２番目の樹脂片８が通過するまでの間に検出信号が閾値以下となる区間が生じるため（図９（ｂ２））、２個の樹脂片８が通過したことが検出される。

サンプル検出器９ａとサンプル検出器９ｂの検出結果が異なる場合、サンプル選別部７２は、反射スペクトルによる樹脂種の識別結果に関係なく、２個の樹脂片８を非回収対象ボックス１１２に選別する。
一方、サンプル検出器９ａとサンプル検出器９ｂのいずれにおいても１個の樹脂片８が通過したことが検出された場合は、サンプル選別部７２は反射スペクトルによる樹脂種の識別結果に応じて樹脂片８を回収対象ボックス１１１或いは非回収対象ボックス１１２に選別する。

このように本実施例では、移動速度が異なる２個のベルトコンベア７ａ、７ｂを設けると共に各ベルトコンベアにサンプル検出器９ａ、９ｂを設けて、樹脂片８が１個か複数かを確実に判別できるようにしたため、非回収対象樹脂が回収対象ボックス１１１に混入することを防止できる。

ベルトコンベアで搬送されてくる樹脂片に赤外干渉光を照射して反射スペクトルを取得するためには、ベルトコンベアの移動速度は50 mm/s程度までしか上げることができない。これは、移動鏡２３の移動速度の制約を受けるためである。一方、サンプル選別部７２は、ベルトコンベアの移動速度が400 mm/s程度でも樹脂片８を選別することができる。そこで、本実施例では、測定位置を設けたベルトコンベア７ａの後段に移動速度の大きいベルトコンベア７ｂを設けて、連なっている樹脂片を分離するようにした。従って、樹脂の種類の判別と、樹脂片の数の判別の両方を確実に行うことができる。

なお、上記第５実施例では、第１実施例のベルトコンベア７を２台のベルトコンベア７ａ、７ｂから構成したが、第３実施例のベルトコンベア７を２個のベルトコンベア７ａ、７ｂから構成し、後段のベルトコンベア７ｂにサンプル検出器を設けても良い。

このような構成においても、第５実施例と同様の作用、効果が得られる。特に、第３実施例において、異なる種類の樹脂片８が複数連なってベルトコンベア７ａ上に供給されたにも関わらず、識別された樹脂種が１個だけであった場合（図６（ｂ）参照）に有効である。

また、第５実施例では２台のベルトコンベアを設けたが、ベルトコンベアの数はこれに限定されず、３台以上のベルトコンベアを設けてもよい。例えば３台のベルトコンベアを設ける場合、樹脂片の移動方向上流側から下流側に向かって徐々に移動速度が速くなるように各ベルトコンベアの移動速度を設定する。そして、最も上流側に配置されるベルトコンベアの始点にサンプル供給・整列部を配置し、最も下流側に配置されるベルトコンベアの終点にサンプル選別部７２を配置する。また、最も上流側及び最も下流側のベルトコンベア上を移動する樹脂片をそれぞれサンプル検出器で検出し、真ん中のベルトコンベア上を移動する樹脂片に赤外干渉光を照射すると良い。

図１０に本発明の第６実施例を示す。本実施例の特徴は、樹脂片８の搬送手段として、パーツフィーダー等で用いられるターンテーブル７ｃと渦巻き状のサンプル移動ガイド７ｄを用いた点である。サンプル移動ガイド７ｄは、渦巻きの中心である内側端部がターンテーブル７ｃの回転中心に、外側端部がターンテーブル７ｃの外周縁よりもやや外側に固定されており、サンプル移動ガイド７ｄの内側端部及び外側端部以外の下端部はターンテーブル７ｃの上面よりやや上部に位置している。このような構成により、ターンテーブル７ｃが回転しても、サンプル移動ガイド７ｄは回転せず、ターンテーブル７ｃの上面にはサンプル移動ガイド７ｄに沿った搬送経路が形成される。
ターンテーブル７ｃの回転中心である搬送経路の始点付近の上部にはサンプル供給・整列部７１が設置されており、サンプル移動ガイド７ｄの内側端部付近のターンテーブル７ｃ上に樹脂片が供給される。また、ターンテーブル７ｃよりも外側であってサンプル移動ガイド７ｄの外側端部近傍の付近、つまり搬送経路の終点付近にはサンプル選別部７２、回収対象ボックス１１１及び非回収対象ボックス１１２が設置されている。更に、サンプル移動ガイド７ｄの内側端部と外側端部の間のうち内側部分の上部にはサンプル検出器９ａと入出射光学系３が、外側部分にはサンプル検出器９ｂが設置されている。

図示しないモータによってターンテーブル７ｃが等角速度で回転すると、サンプル供給・整列部７１からターンテーブル７ｃ上の搬送経路の始点付近に供給された樹脂片８は、遠心力によってサンプル移動ガイド７ｄに押しつけられ、サンプル移動ガイド７ｄに沿って終点に向かって搬送される。このとき、搬送路を始点から終点まで移動する途中で各樹脂片８は、サンプル検出器９ａ、９ｂによって大きさが検出される。また、入出射光学系３によって得られた反射光から反射スペクトルが得られ、樹脂識別部６（図１参照）によって樹脂の種類が識別される。そして、樹脂識別部６の識別結果に基づき、サンプル選別部７２は搬送路の終点に達した樹脂片８を回収対象ボックス１１１又は非回収対象ボックス１１２に選別する。

また、ターンテーブル７ｃの中心から離れるにつれて搬送路の移動速度が速くなるため、搬送路上を移動する複数の樹脂片８の間隔が徐々に拡がる。したがって、樹脂の種類の識別の際に複数の樹脂片８が連なっていたとしても、サンプル検出器９ｂにより複数の樹脂片８と判定することができる。

上記各実施形態において、樹脂片に赤外光を照射しその反射光により樹脂片の種類を識別する代わりに、樹脂片に赤外光を照射しその透過光により樹脂片の種類を識別するようにしてもよい。

１…光源部
１１…赤外光源
１２、１４…集光鏡
１３…アパーチャ
２…赤外干渉計
２１…ハーフミラー
２２…固定鏡
２３…移動鏡
２４…駆動部
３…入出射光学系
３１…照射側パラボラミラー
３２…出射側パラボラミラー
３３…検出側パラボラミラー
４…赤外検出器
５…フーリエ変換処理部
６…樹脂識別部
７、７ａ、７ｂ…ベルトコンベア
７ｃ…ターンテーブル
７ｄ…サンプル移動ガイド
７１…サンプル供給・整列部
７２…サンプル選別部
８…樹脂片
９、９ａ、９ｂ…サンプル検出器
９１…レーザ変位計
９２…判別部
９４…発光部
９５…受光部

Claims (9)

1. 測定位置に順次搬送されてくる樹脂片に対して赤外光を照射し、その透過光又は反射光により該樹脂片の種類を識別する樹脂識別装置において、
   a) 前記樹脂片を搬送する搬送路と、
   b) 前記搬送路を移動する前記樹脂片の大きさを検出する大きさ検出部と、
   c) 前記樹脂片の大きさから該樹脂片が複数あるか否かを判別する判別部を備えることを特徴とする樹脂識別装置。
2. 前記大きさ検出部が、前記搬送路の上部の前記樹脂片が通過する領域に測定光を照射する測定光照射手段と、前記測定光の透過光又は反射光を検出する測定光検出手段とを有し、該測定光検出手段による前記測定光の透過光の非検出時間又は該測定光の反射光から得られた距離が所定値よりも大となる時間に基づき前記樹脂片の大きさを検出することを特徴とする請求項１に記載の樹脂識別装置。
3. 前記搬送路が、前記樹脂片とは前記測定光の反射特性が異なる材料から形成され、
   前記大きさ検出部が、前記搬送路上の前記樹脂片が通過する位置に対して上方から前記測定光を照射する測定光照射手段と、前記測定光の反射光の強度を検出する測定光強度検出手段とを有し、該測定光の反射光の強度に基づき前記樹脂片の大きさを検出することを特徴とする請求項１に記載の樹脂識別装置。
4. d) 赤外光源、固定鏡、移動鏡、及び前記赤外光源が発する赤外光を前記固定鏡と前記移動鏡に照射すると共に該前記固定鏡及び前記移動鏡からの反射光を合成して赤外干渉光を生成する光学系を備え、前記大きさ検出部が検出した前記樹脂片の大きさに基づき、前記測定位置を通過する前記樹脂片に赤外干渉光を照射する赤外干渉計と、
   e) 前記樹脂片からの前記赤外干渉光の反射光の強度を検出する光検出部と、
   f) 前記移動鏡の移動に伴う前記反射光の強度変化に基づき前記樹脂片のインターフェログラムを求め、これをフーリエ変換することにより前記樹脂片の反射スペクトルを複数得る演算処理部と、
   g) 前記複数の反射スペクトルに基づき前記樹脂片の種類を識別する識別部と
   をさらに備え、
   前記識別部により識別された樹脂片の種類が複数あるとき、前記判別部は、前記樹脂片が複数であることを判別することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の樹脂識別装置。
5. 前記搬送路が、始点側から終点側に向かって搬送速度が低速から高速に変化する領域であって、該搬送速度の変化により、該領域に搬送されてくる複数の前記樹脂片を離間させる樹脂片分離部を備え、
   前記大きさ検出部が前記樹脂片分離部よりも終点側の前記搬送路上の前記樹脂片の大きさを検出すること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の樹脂識別装置。
6. 前記搬送路が、第１搬送路と、該第１搬送路よりも搬送速度が大きい搬送路であって、その始点が前記第１搬送路の終点に位置する第２搬送路とを備え、
   前記樹脂片分離部が、前記第１搬送路の終点と前記第２搬送路の始点を含む領域から構成されること
   を特徴とする請求項５に記載の樹脂識別装置。
7. 前記樹脂片分離部が、円板状部材と、該円板状部材の中心から外周に向かって渦巻き状をなすように前記円板状部材の上面に設けられたガイド部材と、前記円板状部材を回転させる駆動手段とから構成され、
   前記樹脂片が、前記円板状部材の上面を前記ガイド部材に沿って中心から外周に向かって搬送されることにより離間されること
   を特徴とする請求項５に記載の樹脂識別装置。
8. 前記測定位置が、前記樹脂片分離部よりも始点側の前記搬送路上に位置しており、
   h) 赤外光源、固定鏡、移動鏡、及び前記赤外光源が発する赤外光を前記固定鏡と前記移動鏡に照射すると共に該前記固定鏡及び前記移動鏡からの反射光を合成して赤外干渉光を生成する光学系を備え、前記測定位置を通過する前記樹脂片に赤外干渉光を照射する赤外干渉計と、
   i) 前記樹脂片からの前記赤外干渉光の反射光の強度を検出する光検出部と、
   j) 前記移動鏡の移動に伴う前記反射光の強度変化に基づき前記樹脂片のインターフェログラムを求め、これをフーリエ変換することにより前記樹脂片の反射スペクトルを複数得る演算処理部と、
   k) 前記複数の反射スペクトルに基づき前記樹脂片の種類を識別する識別部と
   を備えることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の樹脂識別装置。
9. 識別された前記樹脂片の種類に応じて該樹脂片を回収対象試料と非回収対象試料とに選別する選別部をさらに備え、該選別部は、前記判別部によって樹脂片が複数あると判別されたとき該樹脂片を非回収対象試料に選別することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の樹脂識別装置。

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