(57)【要約】      （修正有）【課題】ガラス溶融炉において、溶融ガラスを直接攪拌する機械的攪拌装置を用いることなく、金属粒子の堆積を効果的に抑止することができると共に、ガラスの溶融性能を向上することができる溶融炉を提供する。【解決手段】溶融ガラスＧが貯留される溶融炉本体２と、前記溶融炉本体の側壁に相対向するように配置された加熱用の電極２０と、前記溶融炉の下部に設けられた排出孔１０とを有するガラス溶融炉において、前記溶融炉本体の内壁に設けられ、貯留された溶融ガラスに向けて超音波を発振する超音波発振機を備えている。【選択図】図１
2010163292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融ガラスが貯留される溶融炉本体と、前記溶融炉本体の側壁に相対向するように配置された加熱用の電極と、前記溶融炉の下部に設けられた排出孔とを有するガラス溶融炉において、
前記溶融炉本体の内壁に設けられ、貯留された溶融ガラスに向けて超音波を発振する超音波発振機を備えた
ことを特徴とするガラス溶融炉。
【請求項２】
前記超音波発振機が、前記溶融炉本体の底面部に設けられ、前記貯留された溶融ガラスの表面に向けて超音波を発振することを特徴とする請求項１記載のガラス溶融炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス溶融炉、特に溶融ガラス内の金属粒子が炉の底部に堆積することを抑制するガラス溶融炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力施設において排出される高レベル放射性廃液は、前処理された後、ガラス溶融炉内で溶融ガラスに混入され、そしてその放射性廃液が混入された溶融ガラスが別の容器に注入され、同容器と共に固化され、放射性廃棄物保管施設に保管されるガラス固化体を形成している。
この種の溶融炉は、一般に溶融炉の側壁に相対向するように設けられた電極に通電し、電極間のガラスのジュール熱により、ガラスを加熱するように構成されている。
【０００３】
ところが、溶融炉内に供給される廃液には金属粒子が含まれており、溶融炉内には自然対流はあるものの、これら金属粒子が溶融炉の底部の一部に集中して堆積してしまうことがある。このため、溶融炉の底部に堆積された金属粒子が溶融炉の排出口を閉塞したり、電極間が、堆積された金属粒子により短絡状態となって、溶融ガラスを十分に加熱できず、さらには底部の短絡路を流れる過剰電流により底部が焼損してしまう問題が生じる可能性がある。
【０００４】
そこで、溶融炉内に機械的な攪拌装置を設け、金属粒子の堆積を抑制する試みがなされている。また特許文献１においては、溶融炉の底部の外側に、溶融炉内の溶融ガラスに上向きの電磁力が作用するコイルを設け、該電磁力により溶融ガラスの攪拌を行うように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１６３６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した機械的攪拌装置を設けた溶融炉においては、高温の溶融ガラスを直接機械的に攪拌する部材を有しているので、こまめにメンテナンス必要があり、メンテナンスが大きなロードとなる。
また電磁力が作用するコイルを設けた溶融炉においては、重量のある溶融ガラスの攪拌は必ずしも十分ではなかった。
【０００７】
本発明は、上述したようなガラス溶融炉において、溶融ガラスを直接攪拌する機械的攪拌装置を用いることなく、金属粒子の堆積を効果的に抑止することができると共に、ガラスの溶融性能を向上することができる溶融炉を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するために創案されたもので、本発明の請求項１に係るガラス溶融炉は、溶融ガラスが貯留される溶融炉本体と、前記溶融炉本体の側壁に相対向するように配置された加熱用の電極と、前記溶融炉の下部に設けられた排出孔とを有するガラス溶融炉において、前記溶融炉本体の内壁に設けられ、貯留された溶融ガラスに向けて超音波を発振する超音波発振機を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項２に係るガラス溶融炉は、請求項１の発明において、前記超音波発振機が、前記溶融炉本体の底面部に設けられ、前記貯留された溶融ガラスの表面に向けて超音波を発振することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明者の研究によれば、溶融ガラス中の金属粒子（詳しくは、白金族粒子）の沈降速度は粒子の大きさに強く依存することが判明している。特に溶融ガラスの表面には、仮焼層と呼ばれる酸化物が存在するが、仮焼層で生成された金属粒子が溶融ガラスに移行する際に、クラスタ化（集合）して見かけ上大きな粒径として沈降速度が大きくなることが判明している。また、溶融ガラスの溶融性能を向上するために、仮焼層下面での伝熱促進が有効であることも判明している。
【００１１】
本発明の請求項１のガラス溶融炉によれば、超音波発振機から発振された超音波により、溶融ガラス中に圧力波が伝わって細かい流れの乱れが生成されるので、溶融ガラス内部での伝熱が促進されると共に、金属粒子の上述したクラスタ化を抑制したり、あるいは一旦形成された金属粒子のクラスタ構造を破壊したりすることができる。これにより、金属粒子の沈降速度の低下、すなわち金属粒子の堆積量を低減することができる。しかも、機械的攪拌装置のように高温の溶融炉を直接機械的に攪拌する部材を有していないので、そのメンテナンスに大きなロードがかかることがない。
【００１２】
本発明の請求項２のガラス溶融炉によれば、超音波発振機が溶融炉本体の底面部に設けられ、貯留された溶融ガラスの表面部に向けて超音波を発振するので、上述した溶融ガラス表面の仮焼層下面での、伝熱促進及び金属粒子のクラスタ化の抑制を、より効果的に図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施例に係るガラス溶融炉の縦断面図である。
【図２】図１の要部断面図である。
【図３】ガラス溶融炉内における金属粒子のクラスタ破壊を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
図１は本発明の一実施例に係るガラス溶融炉の縦断面図、図２は図１の要部断面図、図３はガラス溶融炉内における金属粒子のクラスタ破壊を示す説明図である。溶融ガラスＧが貯留される溶融炉本体２は、水平断面において四角形状をなし、底部２ａは逆四角錐形状をなしている。溶融炉本体２の上部には、同溶融炉本体２内にガラスビーズを供給する供給管４と、廃液を投入するための供給管６が設けられている。溶融炉本体２の下部には、同溶融炉本体２内の溶融ガラスＧをキャニスタ８内に流下させる流下ノズル１０が設けられている。溶融炉本体２は、耐火物Ａにより周りを囲まれている。
【００１５】
溶融炉本体２の一対の側壁には、相対向するように配置された加熱用の主電極１２ａ及び１２ｂが設けられ、また溶融炉本体２の逆四角錐形状の底部２ａの一対の斜面には、相対向するように配置された加熱用の補助電極１４ａ及び１４ｂが設けられている。溶融炉本体２の最下部及び流下ノズル１０の上部にかけて底部電極１６が設けられている。流下ノズル１０の周りには、誘導加熱コイル１８が設けられている。溶融炉本体２の上部には、間接的に溶融ガラスＧを加熱する加熱装置２０が設けられている。
【００１６】
なお、上述の各電極には、図示しないが、温度センサと各電極を冷却することができる冷却風通路が設けられており、各電極を所望の温度に制御することができる。
この溶融炉の稼働状態において、ガラスビーズは供給管４から溶融炉本体２内に供給され、廃液は供給管６溶融炉本体２内に供給され、加熱装置２０、主電極１２ａ，１２ｂまたは補助電極１４ａ，１４ｂの通電により、ガラスビーズを溶融し、廃液を含んだ溶融ガラスＧが得られる。そして、主電極１２ａ，１２ｂ及び／または補助電極１４ａ，１４ｂの通電量または冷却風量を制御することにより、溶融ガラスＧを所望の温度に保つように構成されている。
【００１７】
底部電極１６及び誘導加熱コイル１８によって流下ノズル１０が加熱されていない状態では、流下ノズル１０内で溶融ガラスＧは固化されているため、溶融ガラスＧの流下ノズル１０からの流下が阻止される。逆に、底部電極１６及び誘導加熱コイル１８によって流下ノズル１０を加熱すると、流下ノズル１０内で固化されていたガラスが溶融して溶融ガラスＧとなって同流下ノズル１０からキャニスタ１０内に流下する。
【００１８】
そして、本実施例において、溶融炉本体２の底部２ａの斜面には、超音波発振機２４が設けられており、同超音波発振機２４は、溶融炉本体２内の溶融ガラスＧの表面に向けて超音波を発振するものである。なお、溶融炉本体２の底部２ａは上述のとおり逆四角錘形状に形成され、そして一対の相対向する斜面に、それぞれ補助電極１４ａ及び１４ｂが設けられているため、超音波発振機２４は、残りの斜面のいずれかに設けられている。しかしながら、補助電極１４ａ及び１４ｂが設けられている斜面であっても、スペース的に余裕があれば、超音波発振機２４を設けることができる。
【００１９】
上述のように構成されたガラス溶融炉によれば、超音波発振機２４から発振された超音波により、溶融ガラスＧ中に圧力波が伝わって細かい流れの乱れが生成されるので、溶融炉本体２内の溶融ガラスＧの内部での伝熱が促進されると共に、金属粒子の上述したクラスタ化を抑制したり、あるいは図３に示すように、一旦形成された金属粒子のクラスタ構造を破壊したりすることができる。これにより、金属粒子の沈降速度の低下、すなわち金属粒子の堆積量を低減することができる。しかも、機械的攪拌装置のように高温の溶融炉を直接機械的に攪拌する部材を有していないので、そのメンテナンスに大きなロードがかかることがない。
【００２０】
特に上述のガラス溶融炉２においては、超音波発振機２４が溶融炉本体２の底面部２ａに設けられ、貯留された溶融ガラスＧの表面部に向けて超音波を発振するので、溶融ガラスＧの表面の仮焼層Ｇ１下面での、伝熱促進及び金属粒子のクラスタ化の抑制を、より効果的に図ることができる。
本発明は、上述の実施例に限定されるものでなく、例えば、超音波発振機２４を複数個設けることも可能であり、あるいは溶融炉本体２の側壁に設けることも可能である。
【符号の説明】
【００２１】
２  ガラス溶融炉本体
２ａ  底部
２４  超音波発振機
Ｇ  溶融ガラス
Ｇ１  仮焼層
【図１】
2010163292.tif 000003
【図２】
2010163292.tif 000004
【図３】
2010163292.tif 000005