導電性物質の堆積抑制方法及びガラス溶融炉
【課題】ガラス溶融炉内における金属等の導電性物質の堆積を効率的に抑制することが可能なガラス溶融炉における導電性物質の堆積抑制方法及びガラス溶融炉を提供すること。
【解決手段】耐火煉瓦により形成された溶融空間１１に一対の電極１６が露出して配置され、前記溶融空間に貯留された溶融ガラスＧに直接通電して加熱するとともに流下ノズルから前記溶融ガラスＧを排出可能に構成されたガラス溶融炉１であって、通電状態の溶融ガラスＧに前記通電電流と直交する方向の磁界を付与する磁力源を有していることを特徴とする。
【解決手段】耐火煉瓦により形成された溶融空間１１に一対の電極１６が露出して配置され、前記溶融空間に貯留された溶融ガラスＧに直接通電して加熱するとともに流下ノズルから前記溶融ガラスＧを排出可能に構成されたガラス溶融炉１であって、通電状態の溶融ガラスＧに前記通電電流と直交する方向の磁界を付与する磁力源を有していることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス溶融炉において発生する金属等の導電性物質の堆積を抑制することが可能なガラス溶融炉における導電性物質の堆積抑制方法及びこの方法を用いたガラス溶融炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス溶融炉の一形態として、例えば、耐火煉瓦により形成された溶融炉本体の溶融空間に溶融ガラスを生成し、その後溶融ガラスを溶融空間に露出して設けられた電極により通電してジュール熱を発生させて加熱するとともにこの溶融ガラスにガラスビーズを投入して溶融させる直接通電方式のガラス溶融炉が知られている。
【０００３】
かかるガラス溶融炉の用途の一つとして、原子力施設等において発生する放射性廃液を放射性廃液保管施設に保管するためのガラス固化体の形成があり、この場合ガラスビーズとともに放射性廃液をガラス溶融炉に投入して生成した溶融ガラスに放射性廃液を混合し、放射性廃液を含有した溶融ガラスを溶融炉本体の下方に形成された流下ノズルからキャニスターに封入してガラス固化体を形成するようになっている。
【０００４】
そのため、溶融炉本体の下部は、例えば逆ピラミッド型等に溶融空間から流下ノズル側の断面積が縮小するに形成されていて、溶融ガラスが流下ノズルにスムースに流動するようになっている。
しかしながら、放射性廃液に含まれる白金族類元素(ロジウム、パラジウム、ルテニウム)は所定の条件下で析出、クラスター化して炉底部に堆積しやすく、また粘性が非常に高いために、白金族類元素が炉底部に堆積すると溶融ガラスは炉壁に停滞して炉壁に沿って流下ノズルに安定して流動することが困難となる。
【０００５】
また、白金族類元素を多く含む堆積物は溶融ガラスに比べて電気抵抗が小さいために、電極から供給された電流が堆積物に集中的に流れて溶融ガラスに流れる電流が小さくなるために、溶融ガラスの通電加熱が阻害されて炉底部の加熱能カが低下して廃液含有ガラスを流下ノズルからキャニスターに安定的に封入することができなくなる。
【０００６】
そのため、堆積物が堆積してガラス溶融炉の運転に影響するような場合、放射線がない環境下では人手によるはつり作業により、放射線環境下では人手による作業が困難であるために金属製の工具等を用いて遠隔操作により堆積物を炉壁から除去していた。
【０００７】
しかし、遠隔操作による除去は視界や可動範囲が限定されるため作業効率は必ずしも良いとは言えない。導電性物質が炉壁に堆積するのを抑制する手段として、ガラス溶融炉に空気吹出口を設けて溶融ガラス中に空気をバブリングすることにより金属等の堆積物が堆積するのを抑制する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−２３６１９７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、堆積物となる前の金属類を空気によりバブリングすることはバブリングをした後、一時的には効果が得られるものの、攪拌された金属類がしばらくすると溶融ガラス内を沈降するために根本的な解決手段とするためには充分な運転管理をする必要があり、より効率的かつ確実に堆積を抑制するための技術的解決手段に対する要請が高まっている。
【０００９】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたものであり、ガラス溶融炉内における導電性物質の堆積を効率的に抑制することが可能なガラス溶融炉における導電性物質の堆積抑制方法及びガラス溶融炉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】
【００１０】
上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用している。
請求項１に記載の発明は、耐火煉瓦により形成された溶融空間に少なくとも一対の電極が露出して配置され、前記溶融空間に貯留された溶融ガラスに通電可能とされるとともに前記溶融空間の下方、あるいは側面に接続された流下ノズルから前記溶融ガラスを排出するように構成されたガラス溶融炉であって、前記耐火煉瓦の前記溶融空間側の表面に導電性物質が堆積するのを抑制する堆積抑制手段を備え、前記堆積抑制手段は、通電状態の溶融ガラスに前記通電電流と直交する方向の磁界を付与する磁力源を有していることを特徴とする。
【００１１】
この発明に係るガラス溶融炉によれば、通電状態の溶融ガラスに通電電流と直交する方向の磁界を磁力源から付与して、堆積物の原因となる、例えば、析出又はクラスター化した金属（以下、原因物質という）を溶融空間において攪拌させることができるので導電性物質の堆積を抑制することができる。また、通電電流と磁界の少なくともいずれか一方を交番させた場合には所定の条件を満足することにより原因物質に振動を生じさせることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のガラス溶融炉であって、前記磁力源は、前記通電状態の溶融ガラスが前記表面から離間する方向の力を生じる方向に前記磁界を付与するように構成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、耐火煉瓦により形成された溶融空間に少なくとも一対の電極が露出して配置され、前記溶融空間に貯留された溶融ガラスに通電可能とされるとともに前記溶融空間の下方に接続された流下ノズルから前記溶融ガラスを排出するように構成されたガラス溶融炉の、前記耐火煉瓦の前記溶融空間側の表面に導電性物質が堆積するのを抑制するガラス溶融炉における導電性物質の堆積抑制方法であって、前記溶融ガラスに通電された電流と直交する磁界を前記通電されている状態の溶融ガラスに付与し、前記通電されている状態の溶融ガラスを前記表面から離間させることを特徴とする。
【００１４】
この発明に係るガラス溶融炉及びガラス溶融炉における導電性物質の堆積抑制方法によれば、原因物質を耐火煉瓦の溶融空間側の表面（以下、炉壁という）から効率的に離間させることが可能とされる。また、磁界を継続的に付与する場合には原因物質を炉壁に近づけないようにすることができる。
また、原因物質を炉壁から離間する方向に振動させた場合、堆積状態によって堆積物を炉壁から効率的に剥離させることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のガラス溶融炉であって、前記溶融空間が、上方から下方に向かうに従って断面積が縮小する多角錘状空間に形成されている場合において、前記磁力源は、前記通電状態の溶融ガラスが前記多角錘の稜線部から離間する方向の力を生じる方向に前記磁界を付与するように構成されていることを特徴とする。
【００１６】
この発明に係るガラス溶融炉によれば、原因物質が堆積物として堆積しやすい稜線部から効率的に離間又は炉壁から剥離させることができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のガラス溶融炉であって、前記電極は、前記多角柱状空間に露出し対向配置された主電極と、前記多角錘状空間の底部近傍に露出し前記主電極と通電可能に構成された底部電極とを備え、前記磁力源は、前記主電極と前記底部電極間で通電される電流と直交する方向に前記磁界を付与するように構成されていることを特徴とする。
【００１８】
この発明に係るガラス溶融炉によれば、主電極と底部電極間で通電され稜線部に沿った方向に流れる通電電流に直交する方向に磁界を付与するので原因物質を稜線部から効率的に離間させることができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載のガラス溶融炉であって、前記電極は、前記多角錘状空間に露出し対向配置された一対の補助電極を備え、前記磁力源は、前記補助電極間に通電される電流と直交するとともに水平方向に前記磁界を付与するように構成されていることを特徴とする。
【００２０】
この発明に係るガラス溶融炉によれば、原因物質を効率的に浮上させて炉壁から離間させることができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、請求項３に記載のガラス溶融炉であって、前記電極は、前記多角錘状空間に露出し対向配置された一対の補助電極を備え、前記磁力源は、前記補助電極間に通電される電流と直交するとともに上下方向に前記磁界を付与するように構成されていることを特徴とする。
【００２２】
この発明に係るガラス溶融炉によれば、原因物質を効率的に水平方向に移動させて炉壁から離間させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
この発明に係るガラス溶融炉における導電性物質の堆積抑制方法及びガラス溶融炉によれば、ガラス溶融炉内における金属等の堆積物の堆積を効率的に抑制することができる。
その結果、ガラス溶融炉を安定して運転するとともにガラス溶融炉の寿命を延ばすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図１から図７を参照して本発明に係るガラス溶融炉を説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態から第３の実施形態に係るガラス溶融炉の一例の概略を示す図であって、符号１はガラス溶融炉を示している。
第１の実施形態から第３の実施形態に係るガラス溶融炉１は、例えば、ガラスビーズを原料として溶融ガラスＧを生成し、この溶融ガラスＧに放射性廃液を混合してガラス固化体とする放射性廃液物再処理用のガラス溶融炉とされ、溶融炉本体１０と、図１において図示しない電気コイル（磁力源）とを備えている。
【００２５】
ガラス溶融炉１は、溶融炉本体１０と、原料供給管１３と、廃液供給管１４と、間接加熱ヒータ１５と、主電極１６と、補助電極１７と、底部電極１８と、流下ノズル１９とを備え、流下ノズル１９の下方にはキャニスター２１が配置可能とされ、溶融炉本体１０内で溶融ガラスＧを直接通電して加熱するとともに流下ノズル１９から溶融ガラスＧを排出してキャニスター２１に充填するようになっている。
【００２６】
溶融炉本体１０は、耐火煉瓦により形成され内方が溶融ガラスＧを貯留するための溶融空間１１とされており、溶融空間１１は、上方が略直方体状に形成されるとともに下方が上方から下方に向かうに従って断面積が縮小するいわゆる逆ピラミッドの四角錐（多角錘）状空間とされていて、この四角錐状空間は、溶融ガラスＧを流下ノズル１９にスムースに流動させるための導出部１１Ａとされている。
【００２７】
溶融炉本体１０を構成する耐火煉瓦は、例えば、Ａｌ２Ｏ３＋Ｃｒ２Ｏ３により形成されており、電気的に充分な絶縁性を有するとともに磁界が透過可能とされている。
図２は、導出部１１Ａを平面視した図であり、中央部に形成された開口部に底部電極１８が配置されて溶融空間１１側が導出部１１Ａに露出して配置されるようになっている。また、図２において斜線で示したのは四角錘の稜線部であり、導電性物質が堆積する一例を指している。
【００２８】
原料供給管１３は、ガラス溶融炉の上部に配置されていて、溶融空間１１に溶融ガラスＧの原料となるガラスビーズを投入するようになっている。
廃液供給管１４は、ガラス溶融炉の上部に配置されていて、例えば、核燃料製造施設において核燃料生成の際に排出される放射性廃液を溶融空間１１に投入するものであり、放射性廃液には白金族類元素(ロジウム、パラジウム、ルテニウム)が含有されている。
【００２９】
間接加熱ヒータ１５は、溶融空間の上部に配置され、例えば、ニクロム線等の電気抵抗体により構成されており通電されることにより加熱して溶融空間１１内に充填されたガラスビーズを輻射熱で加熱、溶融するとともに溶融された溶融ガラスＧの温度を維持又は昇温するようになっている。
【００３０】
主電極１６は、例えば、耐熱性と溶融ガラスＧに対する耐腐食性を有するインコネルにより形成された一対の電極部材から構成され、例えば溶融空間中間部に対向して配置されるとともに溶融空間１１側の端部が導出部１１Ａ内に露出して形成され、溶融空間１１の溶融ガラスＧに直接通電してジュール熱を発生させ、溶融ガラスＧを昇温するとともにガラスビーズを溶融ガラスＧに溶解するようになっている。
【００３１】
補助電極１７は、例えば、主電極１６と同様にインコネルにより形成された一対の電極部材から構成され、例えば導出部１１Ａの高さ方向の中間に主電極と直交する方向に対向して配置されるとともに溶融空間１１側の端部が導出部１１Ａに露出して形成されている。かかる構成とすることにより、主電極１６で加熱が充分に行なえない導出部１１Ａ内の溶融ガラスＧを充分に加熱することができる。なお、図１においては、便宜のため主電極と同方向に図示している。
【００３２】
底部電極１８は、例えば、主電極１６と同様にインコネルにより形成された一つの電極部材により構成され、溶融空間１１側の端部が導出部１１Ａの下部に上方に向かって露出して配置されている。
また、底部電極１８は平面視して、例えば中央部に形成された流路を流下ノズル１９の流路と連通されており溶融ガラスＧを流下ノズル１９に流通させることができるようになっている。
【００３３】
主電極１６、補助電極１７、底部電極１８は、上方からこの順番に配置されており、それぞれの電極部材に印加する電圧の設定により、主電極１６を構成する電極部材の間、補助電極１７を構成する電極部材の間、主電極１６と底部電極１８の間、補助電極１７と底部電極１８の間で溶融ガラスＧに通電してジュール熱を発生させて溶融ガラスＧを加熱するようになっている。
なお、この実施形態において、溶融ガラスＧに通電する電流は交流電流とされている。
【００３４】
流下ノズル１９は、溶融空間１１の下部に配置され、導出部１１Ａに連通して形成されるとともに溶融ガラスＧを排出してキャニスター２１に充填するようになっている。
なお、流下ノズル１９は、高周波加熱コイルが流路を取り囲むようにして形成されており、これにより流路内を通過する溶融ガラスＧの温度を調整可能とされている。
【００３５】
かかる構成によって、ガラス溶融炉１は、投入されたガラスビーズを初期段階は間接加熱ヒータ１５によって加熱、溶融して溶融ガラスＧとし、その後、主電極１６、補助電極１７、底部電極１８のいずれかに電圧を印加して溶融ガラスＧに通電して加熱、溶融する。
次いで、溶融空間１１内にガラスビーズ及び放射性廃液を投入し、ガラスビーズを溶融ガラスＧに溶解、溶融するとともに溶融ガラスＧに放射性廃液を混合し、放射性廃液が混合された溶融ガラスＧを流下ノズル排出してキャニスター２１内に充填して固化するようになっている。
【００３６】
〔第１の実施形態〕
次に、図３、図４を参照して、第１の実施形態に係るガラス溶融炉１について説明する。
図３（Ａ）は、第１の実施形態に係るガラス溶融炉１における電気コイル（磁力源）３０の概略平面図を、図３（Ｂ）はIII矢視の縦断面図を示している。なお、図５（Ｂ）、図６に示した主電極１６は、電流Ｉ１を図示するために便宜上平面図と一致しない部位に表示している。
電気コイル３０は、主電極１６と底部電極１８間に通電する電流Ｉ１と、電気コイル３０により発生させた磁界Ｂ１によって原因物質に導出部１１Ａの稜線部から離間させる場合の例である。この実施形態において電流Ｉ１は交流電流とされている。
【００３７】
電気コイル３０は、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、例えば、矩形に巻回された導線により構成されており、導出部１１Ａのそれぞれの稜線部を挟んで導出部１１Ａの外方に稜線部に沿って配置され、電流Ｉ１が矢印方向に流れるタイミングで電気コイル３０に矢印方向の電流を流して図３（Ｂ）、図４に示した方向の磁界Ｂ１を発生させるようになっている。
【００３８】
電気コイル３０に流す電流は交流電流とされ、発生する磁界Ｂ１と電流Ｉ１の流れる方向により溶融ガラスＧに炉壁から離間する方向の力Ｆ１を生じさせるようにタイミングが同期されている。
図３（Ｂ），図４に示した電流Ｉ１及び磁界Ｂ１は、ある瞬間における方向を示したものである。
その結果、図４に示すように通電状態の溶融ガラスＧに稜線部から離間する方向の力Ｆ１が発生し原因物質が導出部１１Ａの稜線部から離間する方向に移動する。
【００３９】
第１の実施形態に係るガラス溶融炉１によれば、主電極１６と底部電極１８間で通電することにより導出部１１Ａの稜線部に沿った方向に電流Ｉ１を流し、電流Ｉ１と直交する方向に磁界Ｂ１を付与するので原因物質を導出部１１Ａの稜線部から効率的に離間させることができ、その結果、導電性物質の堆積を効率的に抑制することができる。
【００４０】
また、通電電流Ｉ１と磁界Ｂ１とが同期して交番する構成とされているため導電性物質を炉壁から効率的に離間させることができる。なお、通電電流Ｉ１と磁界Ｂ１の交番を同期させない構成とすることにより原因物質に振動を生じさせクラスター化した原因物質を破砕する構成としてもよい。
【００４１】
なお、電気コイル３０を構成する導線は、一回以上巻回されていても複数回巻回されていてもよい。
また、一つの電気コイル３０により磁力源を構成して溶融炉本体１０を平面視した中央を中心として周回することにより、図３に示した電気コイル３０の位置を順次移動して磁界Ｂ１を付与する構成としてもよい。
また、電気コイル３０への通電は、必ずしも連続的に行なう必要はなく、電流を継続（連続、間欠を含む）して流すことによって原因物質を溶融ガラスＧ内に浮遊させて炉壁に近づけないにしてもよい。
【００４２】
〔第２の実施形態〕
次に、図５を参照して、第２の実施形態に係るガラス溶融炉１について説明する。
図５（Ａ）は、第２の実施形態に係るガラス溶融炉１における電気コイル（磁力源）４０の概略平面図を、図５（Ｂ）はＶ矢視断面図を示している。
電気コイル４０は、主電極１６と底部電極１８間に通電する電流Ｉ２と、電気コイル３０により発生させた磁界Ｂ２によって原因物質に導出部１１Ａの稜線部から離間させる場合の例である。
【００４３】
電気コイル４０は、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、例えば、矩形の一つの角部が開口する鉄心に導線を巻回して構成されており、電気コイル４０をなす矩形状を水平にして電気コイル４０の開口部の両側に位置し電磁石の両極をなす一対の端部が平面視して導出部１１Ａの稜線部を挟んで配置されている。そして、電気コイル４０に電流を流すことにより磁界Ｂ２を発生させるようになっている。
【００４４】
第２の実施形態における電流Ｉ２と、磁界Ｂ２を発生させるために電気コイル４０に流す電流はともに交流電流とされ、電流Ｉ２、磁界Ｂ２の方向は、第１の実施形態と同様に溶融ガラスＧに発生させる力Ｆ２の方向に基づいてタイミングを同期する構成とされている。図５に示した電流Ｉ２、磁界Ｂ２の方向はある瞬間におけるものである。
【００４５】
その結果、図５（Ｂ）に示すように通電状態の溶融ガラスＧに原因物質が導出部１１Ａの稜線部から離間する方向の力Ｆ２が発生して原因物質が炉壁から離間する方向に移動する。
なお、電気コイル４０は鉄心を有しない中空構造に形成されていてもよい。また、電気コイル４０を稜線部が伸びる方向に沿って移動させることにより稜線部全体に渡り又は導電性物質が堆積され易い部位に重点的に磁界Ｂ２を付与する構成としてもよい。
なお、通電電流Ｉ２と磁界Ｂ２の交番タイミングを同期させない構成とすることにより原因物質に振動を生じさせてクラスター化した原因物質を破砕する構成としてもよい。
また、電気コイル４０への通電は、電気コイル３０の場合と同様に継続（連続、間欠を含む）して流すことによって原因物質を溶融ガラスＧ内に浮遊させて炉壁に近づけないにしてもよい。
【００４６】
〔第３の実施形態〕
次に、図６を参照して、第３の実施形態に係る溶融ガラスＧの力Ｆ３を発生させる場合について説明する。
図６は、第３の実施形態における溶融ガラスＧに力Ｆ３を発生させる場合の例を説明する図である。
【００４７】
第３の実施形態は、補助電極１７間に交流電流が通電されていて、磁界Ｂ３が水平方向に付与されるようになっている。
その結果、通電状態の溶融ガラスＧに上方への力Ｆ３が発生し、原因物質を効率的に浮上させて炉壁から離間させることができる。
なお、電流Ｉ３と磁界Ｂ３とを同期して交番させて力Ｆ３を上方に維持するか、電流Ｉ３と磁界Ｂ３とを同期させずに力Ｆ３により振動を生じさせてクラスター化した原因物質を破砕する構成とするかについては自在に設定可能である。
【００４８】
〔第４の実施形態〕
次に、図７を参照して、第４の実施形態に係る溶融ガラスＧに力Ｆ４を発生させる場合の例を説明する。
図７は、第４の実施形態における溶融ガラスＧに力Ｆ４を発生させる場合の例を説明する図である。
【００４９】
第４の実施形態は、補助電極１７間に交流電流が通電されていて、磁界Ｂ４が上方向に付与されるようになっている。その結果、水平方向に力Ｆ４が発生するようになっている。図７で示した電流Ｉ４が反対向きに流れる場合には、力Ｆ４は反対向きに発生するので力Ｆ４は原因物質に振動を生じさせることができる。
図７において、便宜のため力Ｆ４を示す矢印を斜め方向に表示しているが、電流Ｉ４と磁界Ｂ４の両方と直交する方向、すなわち溶融空間の水平方向に発生するようになっている。
その結果、原因物質を効率的に水平方向に移動されて炉壁から離間させることができる。
【００５０】
なお、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更をすることが可能である。
【００５１】
例えば、上記実施の形態においては、ガラス溶融炉１が、一対の主電極１６と、一対の補助電極１７と、一つの底部電極１８を備えた場合について説明したが、例えば、主電極１６のみを備えた構成、主電極１６と補助電極１７のみを備えた構成、主電極１６と底部電極１８のみを備えた構成、主電極１６に加えて補助電極１７と底部電極１８の少なくともいずれかを備えた構成に他の電極を付加した構成としてもよい。
【００５２】
また、一対の主電極１６に代えて一つの主電極を配置し、この主電極と補助電極又は底部電極１８間に通電して加熱し、又は一対の補助電極１７に代えて一つの補助電極を配置し、この補助電極と主電極又は底部電極１８間に通電して加熱する構成としてもよい。
【００５３】
また、上記実施の形態においては、主電極１６、補助電極１７、底部電極１８のいずれかの間を流れる溶融ガラスＧを加熱するための電流に磁界Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４を付与する場合について説明したが、溶融ガラスＧの加熱を目的としない電極を介して通電し、その電流と直交する方向の磁界を付与することにより所望の方向の力を効率的に発生させる構成としてもよい。
【００５４】
また、溶融ガラスＧ内に通電される電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４に対する磁界Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４の方向に関しては必ずしも全体として直交する必要がないことは勿論であり、電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４に対して磁界Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４が直交する方向成分を有していれば充分であることはいうまでもない。
【００５５】
また、上記実施の形態においては、電極間に流す電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４が交流電流とされる場合について説明したが、交流電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４に代えて直流電流を流す構成としてもよい。
上述のように、電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４と磁界Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４のいずれか一方を交番させる場合において、電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４と磁界Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４の方向を原因物質が炉壁から離間する方向とし、又は振動させてクラスター化した原因物質を破砕し又は炉壁から剥離する構成とするかは自在に設定可能である。
【００５６】
上記実施の形態においては、ガラス溶融炉１が溶融ガラスＧと白金族類を含有する放射性廃液とを混合する場合について説明したが、例えば、溶融ガラスＧと、溶融ガラスＧよりも電気抵抗が小さい他の導電性物質とを混合する場合に適用することもできる。
【００５７】
上記実施の形態においては、溶融空間が上方から下方に向かうに従って断面積が縮小する四角錘状空間に形成されている場合について説明したが、溶融空間については、四角錐以外の多角錘でもよいし、例えば円錐状に形成されていてもよいことはいうまでもない。
【００５８】
上記実施の形態においては、耐火煉瓦がＡｌ２Ｏ３＋Ｃｒ２Ｏ３により形成され、耐火煉瓦と耐火煉瓦との間にホウ珪酸ガラスからなる接合材が充填されて、耐火煉瓦同士が接続される場合について説明したが、耐火煉瓦及び接合材については耐熱性と電気絶縁性とを有し磁界が通過な物質であれば上記以外の物質を用いてもよい。
【００５９】
また、上記実施の形態においては、磁界を発生させる磁力源が電気コイルにより構成され、それぞれ単一の電気コイル３０、４０により磁界を発生させる場合について説明したが、例えば、永久磁石等の電気コイル以外の磁力源を用いてもよいし、複数の電気コイル又は永久磁石の異極を用いて磁界を付与してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明が対象とするガラス溶融炉の一例の縦断面を示す概略図である。
【図２】本発明に係るガラス溶融炉の導出部を平面視した概略図である。
【図３】第１の実施形態に係るガラス溶融炉の概略を示す図であり、（Ａ）は平面図を、（Ｂ）は（Ａ）における矢視IIIの縦断面図である。
【図４】第１の実施形態に係るガラス溶融炉の作用を説明する概略図である。
【図５】第２の実施形態に係るガラス溶融炉の概略を示す図であり、（Ａ）は平面図を、（Ｂ）は（Ａ）における矢視Ｖの縦断面図である。
【図６】第２の実施形態に係るガラス溶融炉の作用を説明する概略図である。
【図７】第３の実施形態に係るガラス溶融炉の作用を説明する概略図である。
【符号の説明】
【００６１】
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４ 磁界
Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４ 電流（溶融ガラスを流れる電流）
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４ 力（通電された溶融ガラスに生じる力）
Ｇ 溶融ガラス
１ ガラス溶融炉
１０ 溶融炉本体
１１ 溶融空間
１６ 主電極
１７ 補助電極
１８ 底部電極
３０、４０ 電気コイル（磁力源）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス溶融炉において発生する金属等の導電性物質の堆積を抑制することが可能なガラス溶融炉における導電性物質の堆積抑制方法及びこの方法を用いたガラス溶融炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス溶融炉の一形態として、例えば、耐火煉瓦により形成された溶融炉本体の溶融空間に溶融ガラスを生成し、その後溶融ガラスを溶融空間に露出して設けられた電極により通電してジュール熱を発生させて加熱するとともにこの溶融ガラスにガラスビーズを投入して溶融させる直接通電方式のガラス溶融炉が知られている。
【０００３】
かかるガラス溶融炉の用途の一つとして、原子力施設等において発生する放射性廃液を放射性廃液保管施設に保管するためのガラス固化体の形成があり、この場合ガラスビーズとともに放射性廃液をガラス溶融炉に投入して生成した溶融ガラスに放射性廃液を混合し、放射性廃液を含有した溶融ガラスを溶融炉本体の下方に形成された流下ノズルからキャニスターに封入してガラス固化体を形成するようになっている。
【０００４】
そのため、溶融炉本体の下部は、例えば逆ピラミッド型等に溶融空間から流下ノズル側の断面積が縮小するに形成されていて、溶融ガラスが流下ノズルにスムースに流動するようになっている。
しかしながら、放射性廃液に含まれる白金族類元素(ロジウム、パラジウム、ルテニウム)は所定の条件下で析出、クラスター化して炉底部に堆積しやすく、また粘性が非常に高いために、白金族類元素が炉底部に堆積すると溶融ガラスは炉壁に停滞して炉壁に沿って流下ノズルに安定して流動することが困難となる。
【０００５】
また、白金族類元素を多く含む堆積物は溶融ガラスに比べて電気抵抗が小さいために、電極から供給された電流が堆積物に集中的に流れて溶融ガラスに流れる電流が小さくなるために、溶融ガラスの通電加熱が阻害されて炉底部の加熱能カが低下して廃液含有ガラスを流下ノズルからキャニスターに安定的に封入することができなくなる。
【０００６】
そのため、堆積物が堆積してガラス溶融炉の運転に影響するような場合、放射線がない環境下では人手によるはつり作業により、放射線環境下では人手による作業が困難であるために金属製の工具等を用いて遠隔操作により堆積物を炉壁から除去していた。
【０００７】
しかし、遠隔操作による除去は視界や可動範囲が限定されるため作業効率は必ずしも良いとは言えない。導電性物質が炉壁に堆積するのを抑制する手段として、ガラス溶融炉に空気吹出口を設けて溶融ガラス中に空気をバブリングすることにより金属等の堆積物が堆積するのを抑制する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−２３６１９７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、堆積物となる前の金属類を空気によりバブリングすることはバブリングをした後、一時的には効果が得られるものの、攪拌された金属類がしばらくすると溶融ガラス内を沈降するために根本的な解決手段とするためには充分な運転管理をする必要があり、より効率的かつ確実に堆積を抑制するための技術的解決手段に対する要請が高まっている。
【０００９】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたものであり、ガラス溶融炉内における導電性物質の堆積を効率的に抑制することが可能なガラス溶融炉における導電性物質の堆積抑制方法及びガラス溶融炉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】
【００１０】
上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用している。
請求項１に記載の発明は、耐火煉瓦により形成された溶融空間に少なくとも一対の電極が露出して配置され、前記溶融空間に貯留された溶融ガラスに通電可能とされるとともに前記溶融空間の下方、あるいは側面に接続された流下ノズルから前記溶融ガラスを排出するように構成されたガラス溶融炉であって、前記耐火煉瓦の前記溶融空間側の表面に導電性物質が堆積するのを抑制する堆積抑制手段を備え、前記堆積抑制手段は、通電状態の溶融ガラスに前記通電電流と直交する方向の磁界を付与する磁力源を有していることを特徴とする。
【００１１】
この発明に係るガラス溶融炉によれば、通電状態の溶融ガラスに通電電流と直交する方向の磁界を磁力源から付与して、堆積物の原因となる、例えば、析出又はクラスター化した金属（以下、原因物質という）を溶融空間において攪拌させることができるので導電性物質の堆積を抑制することができる。また、通電電流と磁界の少なくともいずれか一方を交番させた場合には所定の条件を満足することにより原因物質に振動を生じさせることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のガラス溶融炉であって、前記磁力源は、前記通電状態の溶融ガラスが前記表面から離間する方向の力を生じる方向に前記磁界を付与するように構成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、耐火煉瓦により形成された溶融空間に少なくとも一対の電極が露出して配置され、前記溶融空間に貯留された溶融ガラスに通電可能とされるとともに前記溶融空間の下方に接続された流下ノズルから前記溶融ガラスを排出するように構成されたガラス溶融炉の、前記耐火煉瓦の前記溶融空間側の表面に導電性物質が堆積するのを抑制するガラス溶融炉における導電性物質の堆積抑制方法であって、前記溶融ガラスに通電された電流と直交する磁界を前記通電されている状態の溶融ガラスに付与し、前記通電されている状態の溶融ガラスを前記表面から離間させることを特徴とする。
【００１４】
この発明に係るガラス溶融炉及びガラス溶融炉における導電性物質の堆積抑制方法によれば、原因物質を耐火煉瓦の溶融空間側の表面（以下、炉壁という）から効率的に離間させることが可能とされる。また、磁界を継続的に付与する場合には原因物質を炉壁に近づけないようにすることができる。
また、原因物質を炉壁から離間する方向に振動させた場合、堆積状態によって堆積物を炉壁から効率的に剥離させることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のガラス溶融炉であって、前記溶融空間が、上方から下方に向かうに従って断面積が縮小する多角錘状空間に形成されている場合において、前記磁力源は、前記通電状態の溶融ガラスが前記多角錘の稜線部から離間する方向の力を生じる方向に前記磁界を付与するように構成されていることを特徴とする。
【００１６】
この発明に係るガラス溶融炉によれば、原因物質が堆積物として堆積しやすい稜線部から効率的に離間又は炉壁から剥離させることができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のガラス溶融炉であって、前記電極は、前記多角柱状空間に露出し対向配置された主電極と、前記多角錘状空間の底部近傍に露出し前記主電極と通電可能に構成された底部電極とを備え、前記磁力源は、前記主電極と前記底部電極間で通電される電流と直交する方向に前記磁界を付与するように構成されていることを特徴とする。
【００１８】
この発明に係るガラス溶融炉によれば、主電極と底部電極間で通電され稜線部に沿った方向に流れる通電電流に直交する方向に磁界を付与するので原因物質を稜線部から効率的に離間させることができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載のガラス溶融炉であって、前記電極は、前記多角錘状空間に露出し対向配置された一対の補助電極を備え、前記磁力源は、前記補助電極間に通電される電流と直交するとともに水平方向に前記磁界を付与するように構成されていることを特徴とする。
【００２０】
この発明に係るガラス溶融炉によれば、原因物質を効率的に浮上させて炉壁から離間させることができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、請求項３に記載のガラス溶融炉であって、前記電極は、前記多角錘状空間に露出し対向配置された一対の補助電極を備え、前記磁力源は、前記補助電極間に通電される電流と直交するとともに上下方向に前記磁界を付与するように構成されていることを特徴とする。
【００２２】
この発明に係るガラス溶融炉によれば、原因物質を効率的に水平方向に移動させて炉壁から離間させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
この発明に係るガラス溶融炉における導電性物質の堆積抑制方法及びガラス溶融炉によれば、ガラス溶融炉内における金属等の堆積物の堆積を効率的に抑制することができる。
その結果、ガラス溶融炉を安定して運転するとともにガラス溶融炉の寿命を延ばすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図１から図７を参照して本発明に係るガラス溶融炉を説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態から第３の実施形態に係るガラス溶融炉の一例の概略を示す図であって、符号１はガラス溶融炉を示している。
第１の実施形態から第３の実施形態に係るガラス溶融炉１は、例えば、ガラスビーズを原料として溶融ガラスＧを生成し、この溶融ガラスＧに放射性廃液を混合してガラス固化体とする放射性廃液物再処理用のガラス溶融炉とされ、溶融炉本体１０と、図１において図示しない電気コイル（磁力源）とを備えている。
【００２５】
ガラス溶融炉１は、溶融炉本体１０と、原料供給管１３と、廃液供給管１４と、間接加熱ヒータ１５と、主電極１６と、補助電極１７と、底部電極１８と、流下ノズル１９とを備え、流下ノズル１９の下方にはキャニスター２１が配置可能とされ、溶融炉本体１０内で溶融ガラスＧを直接通電して加熱するとともに流下ノズル１９から溶融ガラスＧを排出してキャニスター２１に充填するようになっている。
【００２６】
溶融炉本体１０は、耐火煉瓦により形成され内方が溶融ガラスＧを貯留するための溶融空間１１とされており、溶融空間１１は、上方が略直方体状に形成されるとともに下方が上方から下方に向かうに従って断面積が縮小するいわゆる逆ピラミッドの四角錐（多角錘）状空間とされていて、この四角錐状空間は、溶融ガラスＧを流下ノズル１９にスムースに流動させるための導出部１１Ａとされている。
【００２７】
溶融炉本体１０を構成する耐火煉瓦は、例えば、Ａｌ２Ｏ３＋Ｃｒ２Ｏ３により形成されており、電気的に充分な絶縁性を有するとともに磁界が透過可能とされている。
図２は、導出部１１Ａを平面視した図であり、中央部に形成された開口部に底部電極１８が配置されて溶融空間１１側が導出部１１Ａに露出して配置されるようになっている。また、図２において斜線で示したのは四角錘の稜線部であり、導電性物質が堆積する一例を指している。
【００２８】
原料供給管１３は、ガラス溶融炉の上部に配置されていて、溶融空間１１に溶融ガラスＧの原料となるガラスビーズを投入するようになっている。
廃液供給管１４は、ガラス溶融炉の上部に配置されていて、例えば、核燃料製造施設において核燃料生成の際に排出される放射性廃液を溶融空間１１に投入するものであり、放射性廃液には白金族類元素(ロジウム、パラジウム、ルテニウム)が含有されている。
【００２９】
間接加熱ヒータ１５は、溶融空間の上部に配置され、例えば、ニクロム線等の電気抵抗体により構成されており通電されることにより加熱して溶融空間１１内に充填されたガラスビーズを輻射熱で加熱、溶融するとともに溶融された溶融ガラスＧの温度を維持又は昇温するようになっている。
【００３０】
主電極１６は、例えば、耐熱性と溶融ガラスＧに対する耐腐食性を有するインコネルにより形成された一対の電極部材から構成され、例えば溶融空間中間部に対向して配置されるとともに溶融空間１１側の端部が導出部１１Ａ内に露出して形成され、溶融空間１１の溶融ガラスＧに直接通電してジュール熱を発生させ、溶融ガラスＧを昇温するとともにガラスビーズを溶融ガラスＧに溶解するようになっている。
【００３１】
補助電極１７は、例えば、主電極１６と同様にインコネルにより形成された一対の電極部材から構成され、例えば導出部１１Ａの高さ方向の中間に主電極と直交する方向に対向して配置されるとともに溶融空間１１側の端部が導出部１１Ａに露出して形成されている。かかる構成とすることにより、主電極１６で加熱が充分に行なえない導出部１１Ａ内の溶融ガラスＧを充分に加熱することができる。なお、図１においては、便宜のため主電極と同方向に図示している。
【００３２】
底部電極１８は、例えば、主電極１６と同様にインコネルにより形成された一つの電極部材により構成され、溶融空間１１側の端部が導出部１１Ａの下部に上方に向かって露出して配置されている。
また、底部電極１８は平面視して、例えば中央部に形成された流路を流下ノズル１９の流路と連通されており溶融ガラスＧを流下ノズル１９に流通させることができるようになっている。
【００３３】
主電極１６、補助電極１７、底部電極１８は、上方からこの順番に配置されており、それぞれの電極部材に印加する電圧の設定により、主電極１６を構成する電極部材の間、補助電極１７を構成する電極部材の間、主電極１６と底部電極１８の間、補助電極１７と底部電極１８の間で溶融ガラスＧに通電してジュール熱を発生させて溶融ガラスＧを加熱するようになっている。
なお、この実施形態において、溶融ガラスＧに通電する電流は交流電流とされている。
【００３４】
流下ノズル１９は、溶融空間１１の下部に配置され、導出部１１Ａに連通して形成されるとともに溶融ガラスＧを排出してキャニスター２１に充填するようになっている。
なお、流下ノズル１９は、高周波加熱コイルが流路を取り囲むようにして形成されており、これにより流路内を通過する溶融ガラスＧの温度を調整可能とされている。
【００３５】
かかる構成によって、ガラス溶融炉１は、投入されたガラスビーズを初期段階は間接加熱ヒータ１５によって加熱、溶融して溶融ガラスＧとし、その後、主電極１６、補助電極１７、底部電極１８のいずれかに電圧を印加して溶融ガラスＧに通電して加熱、溶融する。
次いで、溶融空間１１内にガラスビーズ及び放射性廃液を投入し、ガラスビーズを溶融ガラスＧに溶解、溶融するとともに溶融ガラスＧに放射性廃液を混合し、放射性廃液が混合された溶融ガラスＧを流下ノズル排出してキャニスター２１内に充填して固化するようになっている。
【００３６】
〔第１の実施形態〕
次に、図３、図４を参照して、第１の実施形態に係るガラス溶融炉１について説明する。
図３（Ａ）は、第１の実施形態に係るガラス溶融炉１における電気コイル（磁力源）３０の概略平面図を、図３（Ｂ）はIII矢視の縦断面図を示している。なお、図５（Ｂ）、図６に示した主電極１６は、電流Ｉ１を図示するために便宜上平面図と一致しない部位に表示している。
電気コイル３０は、主電極１６と底部電極１８間に通電する電流Ｉ１と、電気コイル３０により発生させた磁界Ｂ１によって原因物質に導出部１１Ａの稜線部から離間させる場合の例である。この実施形態において電流Ｉ１は交流電流とされている。
【００３７】
電気コイル３０は、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、例えば、矩形に巻回された導線により構成されており、導出部１１Ａのそれぞれの稜線部を挟んで導出部１１Ａの外方に稜線部に沿って配置され、電流Ｉ１が矢印方向に流れるタイミングで電気コイル３０に矢印方向の電流を流して図３（Ｂ）、図４に示した方向の磁界Ｂ１を発生させるようになっている。
【００３８】
電気コイル３０に流す電流は交流電流とされ、発生する磁界Ｂ１と電流Ｉ１の流れる方向により溶融ガラスＧに炉壁から離間する方向の力Ｆ１を生じさせるようにタイミングが同期されている。
図３（Ｂ），図４に示した電流Ｉ１及び磁界Ｂ１は、ある瞬間における方向を示したものである。
その結果、図４に示すように通電状態の溶融ガラスＧに稜線部から離間する方向の力Ｆ１が発生し原因物質が導出部１１Ａの稜線部から離間する方向に移動する。
【００３９】
第１の実施形態に係るガラス溶融炉１によれば、主電極１６と底部電極１８間で通電することにより導出部１１Ａの稜線部に沿った方向に電流Ｉ１を流し、電流Ｉ１と直交する方向に磁界Ｂ１を付与するので原因物質を導出部１１Ａの稜線部から効率的に離間させることができ、その結果、導電性物質の堆積を効率的に抑制することができる。
【００４０】
また、通電電流Ｉ１と磁界Ｂ１とが同期して交番する構成とされているため導電性物質を炉壁から効率的に離間させることができる。なお、通電電流Ｉ１と磁界Ｂ１の交番を同期させない構成とすることにより原因物質に振動を生じさせクラスター化した原因物質を破砕する構成としてもよい。
【００４１】
なお、電気コイル３０を構成する導線は、一回以上巻回されていても複数回巻回されていてもよい。
また、一つの電気コイル３０により磁力源を構成して溶融炉本体１０を平面視した中央を中心として周回することにより、図３に示した電気コイル３０の位置を順次移動して磁界Ｂ１を付与する構成としてもよい。
また、電気コイル３０への通電は、必ずしも連続的に行なう必要はなく、電流を継続（連続、間欠を含む）して流すことによって原因物質を溶融ガラスＧ内に浮遊させて炉壁に近づけないにしてもよい。
【００４２】
〔第２の実施形態〕
次に、図５を参照して、第２の実施形態に係るガラス溶融炉１について説明する。
図５（Ａ）は、第２の実施形態に係るガラス溶融炉１における電気コイル（磁力源）４０の概略平面図を、図５（Ｂ）はＶ矢視断面図を示している。
電気コイル４０は、主電極１６と底部電極１８間に通電する電流Ｉ２と、電気コイル３０により発生させた磁界Ｂ２によって原因物質に導出部１１Ａの稜線部から離間させる場合の例である。
【００４３】
電気コイル４０は、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、例えば、矩形の一つの角部が開口する鉄心に導線を巻回して構成されており、電気コイル４０をなす矩形状を水平にして電気コイル４０の開口部の両側に位置し電磁石の両極をなす一対の端部が平面視して導出部１１Ａの稜線部を挟んで配置されている。そして、電気コイル４０に電流を流すことにより磁界Ｂ２を発生させるようになっている。
【００４４】
第２の実施形態における電流Ｉ２と、磁界Ｂ２を発生させるために電気コイル４０に流す電流はともに交流電流とされ、電流Ｉ２、磁界Ｂ２の方向は、第１の実施形態と同様に溶融ガラスＧに発生させる力Ｆ２の方向に基づいてタイミングを同期する構成とされている。図５に示した電流Ｉ２、磁界Ｂ２の方向はある瞬間におけるものである。
【００４５】
その結果、図５（Ｂ）に示すように通電状態の溶融ガラスＧに原因物質が導出部１１Ａの稜線部から離間する方向の力Ｆ２が発生して原因物質が炉壁から離間する方向に移動する。
なお、電気コイル４０は鉄心を有しない中空構造に形成されていてもよい。また、電気コイル４０を稜線部が伸びる方向に沿って移動させることにより稜線部全体に渡り又は導電性物質が堆積され易い部位に重点的に磁界Ｂ２を付与する構成としてもよい。
なお、通電電流Ｉ２と磁界Ｂ２の交番タイミングを同期させない構成とすることにより原因物質に振動を生じさせてクラスター化した原因物質を破砕する構成としてもよい。
また、電気コイル４０への通電は、電気コイル３０の場合と同様に継続（連続、間欠を含む）して流すことによって原因物質を溶融ガラスＧ内に浮遊させて炉壁に近づけないにしてもよい。
【００４６】
〔第３の実施形態〕
次に、図６を参照して、第３の実施形態に係る溶融ガラスＧの力Ｆ３を発生させる場合について説明する。
図６は、第３の実施形態における溶融ガラスＧに力Ｆ３を発生させる場合の例を説明する図である。
【００４７】
第３の実施形態は、補助電極１７間に交流電流が通電されていて、磁界Ｂ３が水平方向に付与されるようになっている。
その結果、通電状態の溶融ガラスＧに上方への力Ｆ３が発生し、原因物質を効率的に浮上させて炉壁から離間させることができる。
なお、電流Ｉ３と磁界Ｂ３とを同期して交番させて力Ｆ３を上方に維持するか、電流Ｉ３と磁界Ｂ３とを同期させずに力Ｆ３により振動を生じさせてクラスター化した原因物質を破砕する構成とするかについては自在に設定可能である。
【００４８】
〔第４の実施形態〕
次に、図７を参照して、第４の実施形態に係る溶融ガラスＧに力Ｆ４を発生させる場合の例を説明する。
図７は、第４の実施形態における溶融ガラスＧに力Ｆ４を発生させる場合の例を説明する図である。
【００４９】
第４の実施形態は、補助電極１７間に交流電流が通電されていて、磁界Ｂ４が上方向に付与されるようになっている。その結果、水平方向に力Ｆ４が発生するようになっている。図７で示した電流Ｉ４が反対向きに流れる場合には、力Ｆ４は反対向きに発生するので力Ｆ４は原因物質に振動を生じさせることができる。
図７において、便宜のため力Ｆ４を示す矢印を斜め方向に表示しているが、電流Ｉ４と磁界Ｂ４の両方と直交する方向、すなわち溶融空間の水平方向に発生するようになっている。
その結果、原因物質を効率的に水平方向に移動されて炉壁から離間させることができる。
【００５０】
なお、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更をすることが可能である。
【００５１】
例えば、上記実施の形態においては、ガラス溶融炉１が、一対の主電極１６と、一対の補助電極１７と、一つの底部電極１８を備えた場合について説明したが、例えば、主電極１６のみを備えた構成、主電極１６と補助電極１７のみを備えた構成、主電極１６と底部電極１８のみを備えた構成、主電極１６に加えて補助電極１７と底部電極１８の少なくともいずれかを備えた構成に他の電極を付加した構成としてもよい。
【００５２】
また、一対の主電極１６に代えて一つの主電極を配置し、この主電極と補助電極又は底部電極１８間に通電して加熱し、又は一対の補助電極１７に代えて一つの補助電極を配置し、この補助電極と主電極又は底部電極１８間に通電して加熱する構成としてもよい。
【００５３】
また、上記実施の形態においては、主電極１６、補助電極１７、底部電極１８のいずれかの間を流れる溶融ガラスＧを加熱するための電流に磁界Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４を付与する場合について説明したが、溶融ガラスＧの加熱を目的としない電極を介して通電し、その電流と直交する方向の磁界を付与することにより所望の方向の力を効率的に発生させる構成としてもよい。
【００５４】
また、溶融ガラスＧ内に通電される電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４に対する磁界Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４の方向に関しては必ずしも全体として直交する必要がないことは勿論であり、電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４に対して磁界Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４が直交する方向成分を有していれば充分であることはいうまでもない。
【００５５】
また、上記実施の形態においては、電極間に流す電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４が交流電流とされる場合について説明したが、交流電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４に代えて直流電流を流す構成としてもよい。
上述のように、電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４と磁界Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４のいずれか一方を交番させる場合において、電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４と磁界Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４の方向を原因物質が炉壁から離間する方向とし、又は振動させてクラスター化した原因物質を破砕し又は炉壁から剥離する構成とするかは自在に設定可能である。
【００５６】
上記実施の形態においては、ガラス溶融炉１が溶融ガラスＧと白金族類を含有する放射性廃液とを混合する場合について説明したが、例えば、溶融ガラスＧと、溶融ガラスＧよりも電気抵抗が小さい他の導電性物質とを混合する場合に適用することもできる。
【００５７】
上記実施の形態においては、溶融空間が上方から下方に向かうに従って断面積が縮小する四角錘状空間に形成されている場合について説明したが、溶融空間については、四角錐以外の多角錘でもよいし、例えば円錐状に形成されていてもよいことはいうまでもない。
【００５８】
上記実施の形態においては、耐火煉瓦がＡｌ２Ｏ３＋Ｃｒ２Ｏ３により形成され、耐火煉瓦と耐火煉瓦との間にホウ珪酸ガラスからなる接合材が充填されて、耐火煉瓦同士が接続される場合について説明したが、耐火煉瓦及び接合材については耐熱性と電気絶縁性とを有し磁界が通過な物質であれば上記以外の物質を用いてもよい。
【００５９】
また、上記実施の形態においては、磁界を発生させる磁力源が電気コイルにより構成され、それぞれ単一の電気コイル３０、４０により磁界を発生させる場合について説明したが、例えば、永久磁石等の電気コイル以外の磁力源を用いてもよいし、複数の電気コイル又は永久磁石の異極を用いて磁界を付与してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明が対象とするガラス溶融炉の一例の縦断面を示す概略図である。
【図２】本発明に係るガラス溶融炉の導出部を平面視した概略図である。
【図３】第１の実施形態に係るガラス溶融炉の概略を示す図であり、（Ａ）は平面図を、（Ｂ）は（Ａ）における矢視IIIの縦断面図である。
【図４】第１の実施形態に係るガラス溶融炉の作用を説明する概略図である。
【図５】第２の実施形態に係るガラス溶融炉の概略を示す図であり、（Ａ）は平面図を、（Ｂ）は（Ａ）における矢視Ｖの縦断面図である。
【図６】第２の実施形態に係るガラス溶融炉の作用を説明する概略図である。
【図７】第３の実施形態に係るガラス溶融炉の作用を説明する概略図である。
【符号の説明】
【００６１】
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４ 磁界
Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４ 電流（溶融ガラスを流れる電流）
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４ 力（通電された溶融ガラスに生じる力）
Ｇ 溶融ガラス
１ ガラス溶融炉
１０ 溶融炉本体
１１ 溶融空間
１６ 主電極
１７ 補助電極
１８ 底部電極
３０、４０ 電気コイル（磁力源）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐火煉瓦により形成された溶融空間に少なくとも一対の電極が露出して配置され、前記溶融空間に貯留された溶融ガラスに通電可能とされるとともに前記溶融空間の下方、あるいは側面に接続された流下ノズルから前記溶融ガラスを排出するように構成されたガラス溶融炉であって、前記耐火煉瓦の前記溶融空間側の表面に導電性物質が堆積するのを抑制する堆積抑制手段を備え、前記堆積抑制手段は、通電状態の溶融ガラスに前記通電電流と直交する方向の磁界を付与する磁力源を有していることを特徴とするガラス溶融炉。
【請求項２】
請求項１に記載のガラス溶融炉であって、前記磁力源は、前記通電状態の溶融ガラスが前記表面から離間する方向の力を生じる方向に前記磁界を付与するように構成されていることを特徴とするガラス溶融炉。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のガラス溶融炉であって、前記溶融空間が、上方から下方に向かうに従って断面積が縮小する多角錘状空間に形成されている場合において、前記磁力源は、前記通電状態の溶融ガラスが前記多角錘の稜線部から離間する方向の力を生じる方向に前記磁界を付与するように構成されていることを特徴とするガラス溶融炉。
【請求項４】
請求項３に記載のガラス溶融炉であって、前記電極は、前記多角柱状空間に露出し対向配置された主電極と、前記多角錘状空間の底部近傍に露出し前記主電極と通電可能に構成された底部電極とを備え、前記磁力源は、前記主電極と前記底部電極間で通電される電流と直交する方向に前記磁界を付与するように構成されていることを特徴とするガラス溶融炉。
【請求項５】
請求項３に記載のガラス溶融炉であって、前記電極は、前記多角錘状空間に露出し対向配置された一対の補助電極を備え、前記磁力源は、前記補助電極間に通電される電流と直交するとともに水平方向に前記磁界を付与するように構成されていることを特徴とするガラス溶融炉。
【請求項６】
請求項３に記載のガラス溶融炉であって、前記電極は、前記多角錘状空間に露出し対向配置された一対の補助電極を備え、前記磁力源は、前記補助電極間に通電される電流と直交するとともに上下方向に前記磁界を付与するように構成されていることを特徴とするガラス溶融炉。
【請求項７】
耐火煉瓦により形成された溶融空間に少なくとも一対の電極が露出して配置され、前記溶融空間に貯留された溶融ガラスに通電可能とされるとともに前記溶融空間の下方に接続された流下ノズルから前記溶融ガラスを排出するように構成されたガラス溶融炉の、前記耐火煉瓦の前記溶融空間側の表面に導電性物質が堆積するのを抑制するガラス溶融炉における導電性物質の堆積抑制方法であって、前記溶融ガラスに通電された電流と直交する磁界を前記通電されている状態の溶融ガラスに付与し、前記通電されている状態の溶融ガラスを前記表面から離間させることを特徴とするガラス溶融炉における導電性物質の堆積抑制方法。
【請求項１】
耐火煉瓦により形成された溶融空間に少なくとも一対の電極が露出して配置され、前記溶融空間に貯留された溶融ガラスに通電可能とされるとともに前記溶融空間の下方、あるいは側面に接続された流下ノズルから前記溶融ガラスを排出するように構成されたガラス溶融炉であって、前記耐火煉瓦の前記溶融空間側の表面に導電性物質が堆積するのを抑制する堆積抑制手段を備え、前記堆積抑制手段は、通電状態の溶融ガラスに前記通電電流と直交する方向の磁界を付与する磁力源を有していることを特徴とするガラス溶融炉。
【請求項２】
請求項１に記載のガラス溶融炉であって、前記磁力源は、前記通電状態の溶融ガラスが前記表面から離間する方向の力を生じる方向に前記磁界を付与するように構成されていることを特徴とするガラス溶融炉。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のガラス溶融炉であって、前記溶融空間が、上方から下方に向かうに従って断面積が縮小する多角錘状空間に形成されている場合において、前記磁力源は、前記通電状態の溶融ガラスが前記多角錘の稜線部から離間する方向の力を生じる方向に前記磁界を付与するように構成されていることを特徴とするガラス溶融炉。
【請求項４】
請求項３に記載のガラス溶融炉であって、前記電極は、前記多角柱状空間に露出し対向配置された主電極と、前記多角錘状空間の底部近傍に露出し前記主電極と通電可能に構成された底部電極とを備え、前記磁力源は、前記主電極と前記底部電極間で通電される電流と直交する方向に前記磁界を付与するように構成されていることを特徴とするガラス溶融炉。
【請求項５】
請求項３に記載のガラス溶融炉であって、前記電極は、前記多角錘状空間に露出し対向配置された一対の補助電極を備え、前記磁力源は、前記補助電極間に通電される電流と直交するとともに水平方向に前記磁界を付与するように構成されていることを特徴とするガラス溶融炉。
【請求項６】
請求項３に記載のガラス溶融炉であって、前記電極は、前記多角錘状空間に露出し対向配置された一対の補助電極を備え、前記磁力源は、前記補助電極間に通電される電流と直交するとともに上下方向に前記磁界を付与するように構成されていることを特徴とするガラス溶融炉。
【請求項７】
耐火煉瓦により形成された溶融空間に少なくとも一対の電極が露出して配置され、前記溶融空間に貯留された溶融ガラスに通電可能とされるとともに前記溶融空間の下方に接続された流下ノズルから前記溶融ガラスを排出するように構成されたガラス溶融炉の、前記耐火煉瓦の前記溶融空間側の表面に導電性物質が堆積するのを抑制するガラス溶融炉における導電性物質の堆積抑制方法であって、前記溶融ガラスに通電された電流と直交する磁界を前記通電されている状態の溶融ガラスに付与し、前記通電されている状態の溶融ガラスを前記表面から離間させることを特徴とするガラス溶融炉における導電性物質の堆積抑制方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−９００１６（Ｐ２０１０−９００１６Ａ）
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６３９２９（Ｐ２００８−２６３９２９）
【出願日】平成２０年１０月１０日（２００８．１０．１０）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１０日（２００８．１０．１０）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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