(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料を溶解して光学ガラス製造用のガラスカレットを製造するための原料溶解炉において、
前記ガラスカレットを製造するための前記原料を投入する投入口および前記原料が溶解した溶解物が流出する流出口を備え、前記投入口が前記流出口よりも上方に位置するように配置され、筒状および樋状から選択される形状からなり、石英ガラス、アルミナおよび電鋳煉瓦から選択される材料から構成される原料処理部材と、
該原料処理部材内を、前記投入口側から前記流出口側へと移動する前記原料を加熱する加熱手段と、を少なくとも備え、
前記原料処理部材内に、前記原料処理部材内を溶解しながら移動する前記原料を前記原料処理部材内に一時的に滞留させる滞留部が設けられたことを特徴とする原料溶解炉。
【請求項２】
請求項１に記載の原料溶解炉において、
前記原料処理部材が、筒状の原料処理管からなり、
前記原料処理管が、水平方向に対して中心軸を傾斜させて配置されていることを特徴とする原料溶解炉。
【請求項３】
請求項２に記載の原料溶解炉において、
前記原料処理管が、筒体と、１個以上の滞留部形成部材とを少なくとも有し、
前記筒体の内周に、１個以上の滞留部形成部材が固定して配置されていることを特徴とする原料溶解炉。
【請求項４】
請求項３に記載の原料溶解炉において、
前記１個以上の滞留部形成部材のうちの少なくとも１個の滞留部形成部材が、前記内周面に略密着するように配置されていることを特徴とする原料溶解炉。
【請求項５】
請求項４に記載の原料溶解炉において、
前記内周面に略密着するように配置された滞留部形成部材の形状がブロック状であり、
前記内周面に略密着する複数個のブロック状の滞留部形成部材が、前記筒体の内周方向に沿って配置されていることを特徴とする原料溶解炉。
【請求項６】
請求項５に記載の原料溶解炉において、
前記筒体の内周方向において、互いに隣接する２つのブロック状の滞留部形成部材の間に、隙間が設けられていることを特徴とする原料溶解炉。
【請求項７】
請求項４に記載の原料溶解炉において、
前記内周面に略密着する滞留部形成部材として、外周形状が、前記筒体の中心軸方向のいずれかの位置における内周形状と略一致する１個の環状の滞留部形成部材を用いることを特徴とする原料溶解炉。
【請求項８】
請求項７に記載の原料溶解炉において、
前記環状の滞留部形成部材に、当該滞留部形成部材の軸方向に貫通する細孔、および、当該滞留部形成部材の軸方向に貫通するスリット、から選択される少なくともいずれかの流路が設けられていることを特徴とする原料溶解炉。
【請求項９】
請求項４に記載の原料溶解炉において、
前記内周面に略密着する滞留部形成部材として、外周形状が、前記筒体の中心軸方向のいずれかの位置における内周形状と略一致する１個の板状の滞留部形成部材を用いることを特徴とする原料溶解炉。
【請求項１０】
請求項９に記載の原料溶解炉において、
前記板状の滞留部形成部材に、当該滞留部形成部材の軸方向に貫通する細孔、および、当該滞留部形成部材の軸方向に貫通するスリット、から選択される少なくともいずれかの流路が設けられていることを特徴とする原料溶解炉。
【請求項１１】
請求項７〜１０のいずれか１つに記載の原料溶解炉において、
前記筒体の内径が、前記投入口側から前記流出口側へと行くに従い小さくなることを特徴とする原料溶解炉。
【請求項１２】
請求項２〜１１のいずれか１つに記載の原料溶解炉において、
前記原料処理管が、筒体を少なくとも有し、
前記筒体の内周面に、当該筒体と一体を成す凸部が設けられていることを特徴とする原料溶解炉。
【請求項１３】
請求項２〜１２のいずれか１つに記載の原料溶解炉において、
前記原料処理管が、筒体を少なくとも有し、
前記筒体の内周面に、凹部が設けられていることを特徴とする原料溶解炉。
【請求項１４】
請求項２〜１３のいずれか１つに記載の原料溶解炉において、
前記原料処理管が、２本以上の筒状部材を直列的に接合した構造を有する筒体を少なくとも有し、
前記筒体の内周面には、一の筒状部材と他の筒状部材との接合により形成され、かつ、周方向に連続する段差が少なくとも１つ以上設けられ、
前記１つ以上の段差のうち、少なくともいずれか１つの段差において、当該段差の前記投入口側の内径が、当該段差の前記流出口側の内径よりも大きいことを特徴とする原料溶解炉。
【請求項１５】
請求項２〜１４のいずれか１つに記載の原料溶解炉において、
前記原料処理管が、筒体と、複数個の阻害部材とを少なくとも有し、
前記筒体の内周面に、複数個の阻害部材が密集して配置されていることを特徴とする原料溶解炉。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１つに記載の原料溶解炉において、
前記滞留部は、前記原料処理部材の長手方向に対して、前記原料処理部材内にて融液状となった前記原料の水深が局所的に深くなる部分であることを特徴とする原料溶解炉。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか１つに記載の原料溶解炉において、
前記滞留部は、前記原料処理部材の長手方向に対して、前記原料の流動抵抗が局所的に大きくなる部分であることを特徴とする原料溶解炉。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか１つに記載の原料溶解炉において、
前記原料処理部材を構成する材料が、全て石英ガラスからなることを特徴とする原料溶解炉。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか１つに記載の原料溶解炉において、
リン酸塩系光学ガラス製造用のガラスカレットの作製に用いられることを特徴とする原料溶解炉。
【請求項２０】
請求項１〜１９のいずれか１つに記載の原料溶解炉を用いて原料を溶解して融液とした後、前記融液を水中にて急冷することにより光学ガラス製造用のガラスカレットを製造することを特徴とする光学ガラス製造用ガラスカレットの製造方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の光学ガラス製造用ガラスカレットの製造方法によって作製された前記ガラスカレットを本溶解することにより光学ガラスを製造することを特徴とする光学ガラスの製造方法。
【請求項２２】
前記光学ガラスがリン酸塩系光学ガラスであることを特徴とする請求項２１に記載の光学ガラスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料溶解炉、光学ガラス製造用ガラスカレットの製造方法および光学ガラスの製造方法に関するものである。    
【背景技術】
【０００２】
ガラス製造用の原料を溶解してガラスを製造する場合、一般的に坩堝（あるいは坩堝をスケールアップした溶解槽）中に原料を、投入、加熱、溶解する。また、この他にも、水平方向に対して中心軸を傾斜させて配置された石英ガラス等からなる原料投入管（原料処理管）の原料投入口（投入口）から原料を投入して、原料処理管内にて原料を加熱・溶解しながら、投入口側から流出口側へと移動させ、流出口から溶解物を流出させる溶解炉を用いて、原料を溶解する方法も知られている（特許文献１、２参照）。これら特許文献１，２に示される溶解炉では、原料処理管として、中心軸方向に対する断面形状が常に一定である単純な形状の円原料処理管が用いられている。
【０００３】
ここで、特許文献１に記載された溶解炉を用いて得られた粗溶解物を、白金坩堝に投入して本溶解を行った場合、粗溶解前の原料を直接坩堝に投入して溶解した場合に生じる、坩堝内壁の侵食によるガラス融液の漏れの発生を抑制することができる。また、この溶解炉では、原料処理管を、その中心軸を回転軸として回転させることにより、原料処理管の内周面の局所的な侵食を防いで、原料処理管の寿命を増大させることができる。さらに、水平方向に対する原料処理管の中心軸の傾斜角（以下、単に「傾斜角」と略す場合がある）を調整することにより、原料処理管内における原料の滞在時間を必要最小限に留め、原料処理管の侵食を極力抑えることもできる。特許文献１に記載された溶解炉は、正リン酸を含む原料を用いて、リン酸塩系ガラスを製造する場合に適している。
【０００４】
また、特許文献２に記載された溶解炉を用いて溶解を実施した場合、均質性のより高いガラスを得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−１２３０２７号公報
【特許文献２】特開平１−１１９５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上に説明した特許文献１，２に例示された原料処理管を用いた溶融炉は、現在、主に光学ガラスの製造に用いられている。ここで、光学ガラスは、たとえば、以下に説明するプロセスにより製造される。まず、正リン酸を含む原料を、石英製の原料処理管内に投入して加熱・溶解する。そして、原料処理管の流出口から流出した融液を、水中に投入して、急冷することで粗溶解物を得る。続いて、この粗溶解物を白金坩堝内に投入して本溶解する工程を経て、光学ガラスを得る。このようなプロセスで製造された光学ガラスは、原料を直接白金坩堝に投入して本溶解するプロセスにより製造された光学ガラスと比べて、着色を抑制できる。この理由は、石英製の原料処理管は原料により侵食され難いことに加えて、粗溶解物を用いて本溶解を実施した方が、原料を用いて直接本溶解を実施する場合と比べて、白金坩堝内壁の侵食を抑制でき、着色の原因となる白金の光学ガラスへの混入を抑制できるためである。
【０００７】
しかし、特許文献１，２に例示された溶解炉を用いて粗溶解物を製造する場合、原料は石英製の原料処理管内を滞留することなく、加熱・溶解されながら、流出口から流出する。このため、原料の加熱・溶解が不十分となりやすい。このような場合、粗溶解物の白金に対する侵蝕性も増大する。それゆえ、本溶解を実施した際に、光学ガラスが着色しやすくなる。
【０００８】
上述した問題を解決するためには、石英製の原料処理管内にて、原料をより高温で加熱・溶解することが挙げられる。しかし、この場合は、原料中に含まれるガス成分の脱ガスが著しくなるため、粗溶解物中に含有されるガス成分が少なくなり、結果的に、本溶解時の清澄性が悪化する。それゆえ、本溶解時の清澄性を確保しつつ、光学ガラスの着色を抑制するためには、石英製の原料処理管内にて、比較的低温で、かつ、より長時間に亘って加熱・溶解できることが好ましいと言える。
【０００９】
しかしながら、特許文献１，２に記載された溶解炉では、原料処理管内を移動する原料の加熱温度の調整は容易であっても、加熱時間をより長くする方向に調整することは困難である。たとえば、加熱時間を長くするために、傾斜角を小さくすると、原料が原料処理管内を流れにくくなる上に、原料処理管内で原料が目詰まりを起こしたり、原料の逆流が生じる可能性もある。また、傾斜角を変えずに加熱時間をより長くするためには、原料処理管の長さをより大きくすることも挙げられる。しかしながら、この場合は、原料処理管の長さに応じて、溶解炉が非常に大型化するため、実用性に欠ける。これに加えて、既存の溶解炉は使用できなくなる。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、原料を加熱・溶解する原料処理部材を備えた従来の原料溶解炉と比べて、原料処理部材内にて原料をより長時間加熱・溶解することが容易な原料溶解炉ならびにこれを用いた光学ガラス製造用ガラスカレットの製造方法および光学ガラスの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題は以下の本発明により達成される。すなわち、
本発明の原料溶解炉は、原料を溶解して光学ガラス製造用のガラスカレットを製造するための原料溶解炉において、ガラスカレットを製造するための原料を投入する投入口および原料が溶解した溶解物が流出する流出口を備え、投入口が流出口よりも上方に位置するように配置され、筒状および樋状から選択される形状からなり、石英ガラス、アルミナおよび電鋳煉瓦から選択される材料から構成される原料処理部材と、原料処理部材内を、投入口側から流出口側へと移動する原料を加熱する加熱手段と、を少なくとも備え、原料処理部材内に、原料処理部材内を溶解しながら移動する原料を原料処理部材内に一時的に滞留させる滞留部が設けられたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の原料溶解炉の一実施形態は、原料処理部材が、筒状の原料処理管からなり、原料処理管が、水平方向に対して中心軸を傾斜させて配置されていることが好ましい。
【００１３】
本発明の原料溶解炉の他の実施形態は、原料処理管が、筒体と、１個以上の滞留部形成部材とを少なくとも有し、筒体の内周に、１個以上の滞留部形成部材が固定して配置されていることが好ましい。
【００１４】
本発明の原料溶解炉の他の実施形態は、１個以上の滞留部形成部材のうちの少なくとも１個の滞留部形成部材が、内周面に略密着するように配置されていることが好ましい。
【００１５】
本発明の原料溶解炉の他の実施形態は、内周面に略密着する複数個のブロック状の滞留部形成部材が、筒体の内周方向に沿って配置されていることが好ましい。
【００１６】
本発明の原料溶解炉の他の実施形態は、筒体の内周方向において、互いに隣接する２つのブロック状の滞留部形成部材の間に、隙間が設けられていることが好ましい。
【００１７】
本発明の原料溶解炉の他の実施形態は、内周面に略密着する滞留部形成部材として、外周形状が、筒体の中心軸方向のいずれかの位置における内周形状と略一致する１個の環状の滞留部形成部材を用いることが好ましい。
【００１８】
本発明の原料溶解炉の他の実施形態は、環状の滞留部形成部材に、当該滞留部形成部材の軸方向に貫通する細孔、および、当該滞留部形成部材の軸方向に貫通するスリット、から選択される少なくともいずれかの流路が設けられていることが好ましい。
【００１９】
本発明の原料溶解炉の他の実施形態は、内周面に略密着する滞留部形成部材として、外周形状が、筒体の中心軸方向のいずれかの位置における内周形状と略一致する１個の板状の滞留部形成部材を用いることが好ましい。
【００２０】
本発明の原料溶解炉の他の実施形態は、板状の滞留部形成部材に、当該滞留部形成部材の軸方向に貫通する細孔、および、当該滞留部形成部材の軸方向に貫通するスリット、から選択される少なくともいずれかの流路が設けられていることが好ましい。
【００２１】
本発明の原料溶解炉の他の実施形態は、筒体の内径が、投入口側から流出口側へと行くに従い小さくなることが好ましい。
【００２３】
本発明の原料溶解炉の他の実施形態は、原料処理管が、筒体を少なくとも有し、筒体の内周面に、当該筒体と一体を成す凸部が設けられていることが好ましい。
【００２４】
本発明の原料溶解炉の他の実施形態は、原料処理管が、筒体を少なくとも有し、筒体の内周面に、凹部が設けられていることが好ましい。
【００２５】
本発明の原料溶解炉の他の実施形態は、原料処理管が、２本以上の筒状部材を直列的に接合した構造を有する筒体を少なくとも有し、筒体の内周面には、一の筒状部材と他の筒状部材との接合により形成され、かつ、周方向に連続する段差が少なくとも１つ以上設けられ、１つ以上の段差のうち、少なくともいずれか１つの段差において、当該段差の投入口側の内径が、当該段差の流出口側の内径よりも大きいことが好ましい。
【００２６】
本発明の原料溶解炉の他の実施形態は、原料処理管が、筒体と、複数個の阻害部材とを少なくとも有し、筒体の内周面に、複数個の阻害部材が密集して配置されていることが好ましい。
【００２８】
本発明の原料溶解炉の他の実施形態は、滞留部は、原料処理部材の長手方向に対して、原料処理部材内にて融液状となった原料の水深が局所的に深くなる部分であることが好ましい。
【００２９】
本発明の原料溶解炉の他の実施形態は、滞留部は、原料処理部材の長手方向に対して、原料の流動抵抗が局所的に大きくなる部分であることが好ましい。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、原料を加熱・溶解する原料処理部材を備えた従来の原料溶解炉と比べて、原料処理部材内にて原料をより長時間加熱・溶解することが容易な原料溶解炉ならびにこれを用いた光学ガラス製造用ガラスカレットの製造方法および光学ガラスの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本実施形態の原料溶解炉の主要部の一例を示す模式図である。
【図２】本実施形態の原料溶解炉に用いられる原料処理管の一例を示す模式図である。ここで、図２（Ａ）は原料処理管を、その中心軸を含む平面で切断した場合の端面図を示し、図２（Ｂ）は、原料処理管を流出口側から見た平面図を示すものである。
【図３】本実施形態の原料溶解炉に用いられる原料処理管の他の例を示す平面図である。
【図４】本実施形態の原料溶解炉に用いられる原料処理管の他の例を示す平面図である。
【図５】本実施形態の原料溶解炉に用いられる原料処理管他の例を示す平面図である。
【図６】本実施形態の原料溶解炉に用いられる原料処理管他の例を示す平面図である。
【図７】本実施形態の原料溶解炉に用いられる原料処理管他の例を示す平面図である。
【図８】本実施形態の原料溶解炉に用いられる原料処理管他の例を示す平面図である。
【図９】本実施形態の原料溶解炉に用いられる原料処理管他の例を示す平面図である。
【図１０】原料処理管を構成する筒体の他の例を示す端面図である。
【図１１】本実施形態の原料溶解炉に用いられる原料処理管の他の例を示す端面図である。
【図１２】本実施形態の原料溶解炉に用いられる原料処理管の他の例を示す端面図である。
【図１３】本実施形態の原料溶解炉に用いられる原料処理管の他の例を示す端面図である。
【図１４】本実施形態の原料溶解炉に用いられる原料処理管の他の例を示す端面図である。
【図１５】本実施形態の原料溶解炉に用いられる原料処理管の他の例を示す端面図である。
【図１６】図２に示す滞留部内に阻害部材を密集して配置した状態を示す拡大図である。図１６（Ａ）は、原料の加熱・溶解処理を開始し始めた初期の時点を示す図であり、図１６（Ｂ）は、原料の加熱・溶解処理の開始後、滞留部形成部材の侵食がある程度進行した時点を示す図である。
【図１７】本実施形態の原料溶解炉に用いられる原料処理樋の一例を示す端面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本実施形態の原料溶解炉は、無機材料からなる部材を製造するための原料を投入する投入口および前記原料が溶解した溶解物が流出する流出口を備え、投入口が流出口よりも上方に位置するように配置され、筒状および樋状から選択される形状からなる原料処理部材と、原料処理部材内を、投入口側から流出口側へと移動する原料を加熱する加熱手段と、を少なくとも備え、原料処理部材内に、原料処理部材内を溶解しながら移動する前記原料を前記原料処理管内に一時的に滞留させる滞留部が設けられたことを特徴とする。
【００３６】
なお、この滞留部は、原料処理部材の長手方向に対して、原料処理部材内にて融液状となった原料の水深が局所的に深くなる部分（ダム型の滞留部）、または、原料処理部材の長手方向に対して、原料の流動抵抗が局所的に大きくなる部分（流動抵抗増大型の滞留部）である。ここで、当該「融液状となった原料」とは、実際の原料の加熱・溶解プロセスにおいて、原料が滞留部の近傍に到達した時点で完全に融液状とならず、固液混合した状態などを維持していることにより平坦な液面が形成できない場合には、原料が、滞留部の近傍に到達した時点で、完全に融液状となったと仮定した場合も含む。なお、ダム型の滞留部は、流動抵抗増大型の滞留部の機能を極大化したものとも言える。
【００３７】
このため、原料処理部材内に原料の移動を一時的にでも妨げるような凹凸の一切無い原料処理管を用いた従来の原料溶解炉と比べて、本実施形態の原料溶解炉では、原料処理部材内にて原料をより長時間加熱・溶解することが容易である。したがって、原料処理部材内にて原料をより長時間加熱・溶解するために、傾斜角を必要以上に小さくしたり、原料処理管の長さをより大きくする必要も無い。さらに、既存の溶解炉に配置された原料処理部材を、当該原料処理部材と同程度の大きさを有し、かつ、滞留部を設けた原料処理部材に置き換えるだけで、原料処理部材内にて原料をより長時間加熱・溶解することが可能となる。このため、既存の溶解炉の大幅な改造、あるいは、新たな溶解炉の新設も不要である。
【００３８】
なお、原料処理部材は、原料を一端側の投入口から他端側の流出口へと移送することが可能な長尺状の部材であり、具体的には筒状の原料処理管、あるいは、樋状の原料処理樋が用いられる。ここで、原料処理部材として原料処理管を用いる場合、原料処理管は、水平方向に対して中心軸を傾斜させて配置する。この場合、投入口が流出口よりも上方に位置するように水平方向に対して中心軸を傾斜させる。原料処理部材としては、原料処理管あるいは原料処理樋のいずれを用いてもよいが、実用上の観点から、原料処理管を用いることが好ましい。以下の説明においては、原料処理部材として原料処理管を用いる場合を前提に説明する。また、原料処理部材として原料処理樋を用いる場合については、最後に、補足的に説明する。
【００３９】
まず、滞留部は、原料処理管内を溶解しながら移動する原料を原料処理管内に一時的に滞留させる機能を有するのであれば、滞留部を実現するための具体的な構成は特に限定されるものではない。しかしながら、原料処理管として下記（１）〜（６）に示すような構造を採用することで、原料処理管内に滞留部を設けることが好ましい。
【００４０】
（１）原料処理管が、筒体と１個以上の滞留部形成部材とを少なくとも有する場合において、この筒体の内周面に固定して配置された１個以上の滞留部形成部材を有する構成（第一の実施態様）。
（２）原料処理管が、筒体を少なくとも有する場合において、この筒体の内周面に、当該筒体と一体を成すように設けられた凸部を有する構成（第二の実施態様）。
（３）原料処理管が、筒体を少なくとも有する場合において、この筒体の内周面に設けられた凹部を有する構成（第三の実施態様）。
【００４１】
（４）原料処理管が、２本以上の筒状部材を直列的に接合した構造を有する筒体を少なくとも有する場合において、筒体の内周面には、一の筒状部材と他の筒状部材との接合により形成され、かつ、周方向に連続する段差が少なくとも１つ以上設けられ、１つ以上の段差のうち、少なくともいずれか１つの段差において、当該段差の投入口側の内径が、当該段差の流出口側の内径よりも大きくなるようにした構成（第四の実施態様）。ここで、「２本以上の筒状部材を直列的に接合する」とは、一の筒状部材の端面と他の筒状部材の端面を接合する態様、および、一の筒状部材の内周面の一部と、他の筒状部材の外周面の一部とを接合する態様から選択される少なくとも一方の接合態様を意味する。
【００４２】
（５）原料処理管が、筒体と、複数個の阻害部材とを少なくとも有する場合において、筒体の内周面に、複数個の阻害部材が密集して配置された構成（第五の実施態様）
（６）上記（１）〜（６）から選択される構成を２種類以上の組み合わせた構成（第六の実施態様）
【００４３】
なお、第一の実施態様では、滞留部形成部材の投入口側近傍の領域を、原料処理管の長手方向に対して、融液状となった原料の水深を、局所的に深くする滞留部（ダム型の滞留部）として機能することが容易である。また、原料処理管の内周方向に対する滞留部形成部材の長さが短い場合、滞留部形成部材の高さが低い場合、あるいは、滞留部形成部材と原料処理管の内周面との隙間が大きい場合、ダム型の滞留部としての機能は低下または消失する。しかし、このような場合でも、滞留部形成部材が、原料処理管の長手方向に対して、原料の流動抵抗を局所的に大きくする滞留部（流動抵抗増大型の滞留部）としての機能は発揮できる。
【００４４】
第二の実施態様では、凸部の投入口側近傍の領域を、ダム型の滞留部として機能させることが容易である。また、原料処理管の内周方向に対する凸部の長さが短い、あるいは、凸部の高さが低い場合、ダム型の滞留部としての機能は低下または消失するものの、流動抵抗増大型の滞留部としての機能は発揮できる。
【００４５】
第三の実施態様では、凹部をダム型の滞留部として機能させることが容易である。また、原料処理管の内周方向に対する凹部の長さが短い、あるいは、凹部の深さが浅い場合、ダム型の滞留部としての機能は低下または消失するものの、流動抵抗増大型の滞留部としての機能は発揮できる。
【００４６】
第四の実施態様では、段差の投入口側近傍の領域を、ダム型の滞留部として機能させることが容易である。また、段差の高さが低い場合、ダム型の滞留部としての機能は低下または消失するものの、流動抵抗増大型の滞留部としての機能は発揮できる。
【００４７】
第五の実施態様では、筒体の内周面に密集して配置された複数個の阻害部材が流動抵抗増大型の滞留部として機能する。この場合、内周面に沿って移動する原料が固体状態である場合、原料の移動は、阻害部材が密集して配置された部分により阻害されることになる。また、内周面に沿って移動する原料が融液状である場合、原料の流動は、阻害部材が密集して配置された部分を通過する際に、阻害部材と阻害部材との間に形成される隙間や、阻害部材と内周面との間に形成される隙間を通過しなければならない。このため、阻害部材が密集して配置された部分で、融液状の原料の流動抵抗が著しく増大し、融液状の原料の流動が阻害される。
【００４８】
図１は、本実施形態の原料溶解炉の主要部の一例を示す模式図である。なお、図１およびその他の図において、図中に示す両矢印Ｘ方向は水平方向を意味し、両矢印Ｙ方向は鉛直方向を意味し、矢印Ｙ１方向は上方側、矢印Ｙ２方向は下方側を意味する。また、図１中、原料処理管内の具体的な構造については記載を省略してある。
【００４９】
図１に示す原料溶解炉１０は、原料処理管（原料処理部材）２０と、原料処理管２０の周囲に配置された加熱手段ＨＴとを有している。ここで、原料処理管２０は、水平方向に対して、その中心軸Ｃ（図中１点鎖線で示されるラインＣ）を傾斜させて配置されている。ここで水平方向に対する中心軸Ｃの傾斜角θの下限は、原料処理管２０中を、溶解物が流出口２４側に向かって流動することが可能な角度のうち、最も小さい角度を選択することが好ましい。また、傾斜角θの上限は、原料処理管２０中に投入した原料のすべてが未溶解状態まま流出口２４側に到達しない角度を上限とすることが好ましい。傾斜角θは例えば０度を超える範囲で適宜選択されるが、通常は、１度〜３０度の範囲内とすることが好ましく、１度〜２０度の範囲内とすることがより好ましく、１度〜１０度の範囲内とすることがさらに好ましい。
【００５０】
また、原料処理管２０の上方側および下方側には、加熱手段ＨＴが配置されている。なお、原料処理管２０および加熱手段ＨＴの一部または全体は、通常、耐熱性の壁材（図中、不図示）で囲まれていることが好ましい。また、原料処理管２０に対する加熱手段ＨＴの配置位置、加熱手段ＨＴの形状・サイズ・配置個数は、図１に例示した場合以外の態様を適宜選択することができる。ここで、原料の加熱方式としては、原料の種類や、原料処理管２０を構成する材料、原料の処理条件等に応じて適宜選択できるが、たとえば、輻射熱を利用した第一の加熱方式、加熱された原料処理管２０からの熱伝導による第二の加熱方式、電磁誘導加熱を利用した第三の加熱方式、あるいは、第一の加熱方式〜第三の加熱方式から選択される２種類以上を組み合わせた第四の加熱方式などを利用することができる。また、加熱手段ＨＴとしては、抵抗発熱体、遠赤外線ヒータ、コイル、バーナーなど、公知の加熱手段が利用できる
【００５１】
さらに、原料処理管２０は、中心軸Ｃを回転軸として、不図示の駆動手段により回転可能であることが特に好ましい。回転させる場合、原料処理管２０は、所定の回転速度で連続して回転させてもよく、所定の時間毎に、所定の角度だけ逐次回転させてもよい。また、原料処理管２０の断面形状は、内周側および外周側共に、特に限定されず、たとえば、円形、楕円形、方形などの形状が適宜選択できるが、通常は円形であることが好ましい。なお、以下の説明においては、特に説明が無い限り、原料処理管２０が中心軸Ｃを回転軸として、回転させるものとし、かつ、原料処理管２０を構成する筒体の断面形状が、内周側および外周側共に円形であることを前提として説明する。
【００５２】
また、原料の加熱・溶解に際しては、原料処理管２０の一方の端側の開口部である投入口２２から、原料が原料処理管２０内に投入される。ここで、原料の原料処理管２０内への投入は、連続的に実施してもよく、一定の時間間隔を空けて逐次実施してもよい。また、原料の投入は手作業でも実施できるが、単位時間当たりの原料処理管２０内への原料投入量のばらつきを防ぐ観点からは機械的な原料投入装置を用いて自動的に実施することが好ましい。
【００５３】
原料処理管２０内で加熱・溶解され、融液状となった原料（溶解物あるいは融液）は、原料処理管２０の他方の端側の開口部である流出口２４から、下方へと流れ落ちる。ここで、流出口２４の下方には、溶解物の利用目的あるいは後処理の内容に応じて、溶解物を本溶解するための坩堝などの溶解槽、溶解物を水中で急冷固化するための水槽、溶解物を大気中で冷却固化するための金属板、溶解物を所定の形状に成形するための成形装置などを適宜配置することができる。
【００５４】
また、滞留部（図１中、不図示）は、中心軸Ｃ方向に対して、原料処理管２０内の任意の位置に少なくとも１つ以上設けることができるが、通常は、１つの滞留部を原料処理管２０の中央部近傍から流出口２４の間に設けることが好ましい。
【００５５】
図２は、本実施形態の原料溶解炉に用いられる原料処理管の一例を示す模式図であり、具体的には第一の実施態様の一例を示す図である。ここで、図２（Ａ）は原料処理管を、その中心軸を含む平面で切断した場合の端面図を示し、図２（Ｂ）は、原料処理管を流出口側から見た平面図を示すものである。
【００５６】
図２に示す原料処理管２０Ａ（２０）は、１本の円筒状の筒体（円筒管３０Ａ（３０））と、８個の滞留部形成部材４０Ａ（４０）とを有する。ここで、原料処理管２０Ａ（円筒管３０Ａ）の内壁には、同一の形状・サイズからなる８個のブロック状の滞留部形成部材４０Ａ（４０）が固定して配置されている。図２に示す滞留部形成部材４０Ａは、円筒管３０Ａの内径と同程度の外径を有する円筒管を輪切りにして得られたリング状部材を８等分するように切断する工程を経て作製された部材である。なお、切断後、滞留部形成部材４０Ａの形状・サイズを調整するために、必要に応じて切断面が研磨または研削されてもよい。
【００５７】
ここで８個の滞留部形成部材４０Ａは、中心軸Ｃに対して、原料処理管２０Ａの中央部よりやや流出口２４（円筒管３０Ａの一方の開口部）側の位置に、原料処理管２０Ａ（円筒管３０Ａ）の内周面２６に略密着するように、円筒管３０Ａの内周方向に沿って配置されている。なお、以下の説明においては、特に説明の無い限り、中心軸Ｃに対する滞留部形成部材４０の配置位置は、図２（Ａ）に例示される位置に配置されるものとする。
【００５８】
ここで、滞留部形成部材４０が内周面２６に略密着するとは、内周面２６と、滞留部形成部材４０の内周面２６と対向する面との間に僅かな隙間が形成された場合でも、未溶解の原料の塊が当該隙間を通過できない状態を意味する。この場合、未溶解の原料の塊の通過を阻む隙間の最大幅の目安は、５ｍｍ以下である。前記隙間の最大幅を３ｍｍ以下とすることがより好ましく、１ｍｍ以下とすることがさらに好ましい。なお、「略密着」には、上記２つの面が隙間無く完全に密着している状態も含む。なお、以下の説明においては、説明の都合上、後述する図５に示す例を除いて、滞留部形成部材４０は内周面２６に隙間無く完全に密着して配置されているものとして説明する。
【００５９】
また、図２に示す例では、内周方向において互いに隣接する２つの滞留部形成部材４０Ａの間には、隙間Ｗ１が形成されている。この隙間長さ（周方向の長さ）は、未溶解の原料の塊が通過しない長さに調整すればよく、０ｍｍ〜５ｍｍの範囲内とすることが好ましく、０ｍｍ〜３ｍｍの範囲内とすることがより好ましく、０ｍｍ〜１ｍｍの範囲内とすることがさらに好ましい。隙間長さを上記範囲内とすることにより、固体状態の原料Ｍ（Ｓ）が、滞留部Ｓに流れ込んだ場合、原料Ｍ（Ｓ）を滞留部Ｓに確実に留めることができる。これに加えて、原料Ｍ（Ｓ）が溶解して液状となった原料Ｍ（Ｌ）を滞留部Ｓに一時的に滞留させることができると共に、滞留部Ｓから、流出口２４側へと流出させることができる。この場合、隙間長さや、周方向に設けられる隙間Ｗ１の個数を適宜選択することにより、滞留部Ｓから流出口２４側へと流出する原料Ｍ（Ｌ）の単位時間当たりの流出量を容易に制御できる。
【００６０】
なお、滞留部形成部材４０を、原料処理管２０の内周面２６に固定して配置する方法としては、公知の固定方法が適宜選択できる。たとえば、図２に示す例では、滞留部形成部材４０Ａを、内周面２６に対して接着剤で接着する化学的固定方法や、滞留部形成部材４０Ａと内周面２６とを溶接または融着する物理的固定方法が利用できる。ここで、接着剤は、この接着剤により形成された接着層が、原料の加熱温度において耐熱性を備えると共に、原料と反応あるいは原料が溶解した融液により侵食され難いものであることが好ましい。また、固定方法としては、各種の機械的固定方法も利用できる。このような機械的固定方法としては、たとえば、内周面２６に滞留部形成部材４０Ａを係止するための凸部を設け、この凸部を利用して滞留部形成部材４０Ａを固定することもできる。この場合、中心軸Ｃに対して凸部の投入口２２が設けられた側に滞留部形成部材４０Ａを配置することで、滞留部形成部材４０Ａが、その自重により流出口２４側に滑り落ちるのを防止できるように固定することができる。あるいは、内周面２６と、滞留部形成部材４０Ａの内周面２６と対向する面にそれぞれ穴を設け、これらの穴にピンを差し込むことで内周面２６に対して滞留部形成部材４０Ａを固定することができる。
【００６１】
次に、図２に示す原料処理管２０Ａの投入口２２から原料Ｍを投入した場合の原料Ｍの加熱・溶解のプロセスの一例について説明する。まず、固体状態の原料Ｍ（Ｓ）を、原料処理管２０Ａの投入口２２から投入することで、投入口２２近傍の内周面２６上に配置する。この際、原料処理管２０は、断続的または連続的に回転しつつ、原料処理管２０内に投入された原料Ｍ（Ｓ)は加熱・溶解しながら、流出口２４側へと移動する。そして、融液状態となった原料Ｍ（Ｌ）は、内周面２６に沿ってそのまま流出口２４側へとスムーズに移動せずに、一旦、滞留部形成部材４０Ａにより堰止められる。そして、原料Ｍ（Ｌ）は、滞留部形成部材４０Ａの投入口２２側の近傍の領域（滞留部Ｓ）のうち、鉛直方向の最下方側近傍の領域Ｓ０に、一時的に滞留する。この滞留部Ｓでは、原料処理管２０Ａの長手方向に対して、原料Ｍ（Ｌ）の水深が局所的に深くなる。ここで、滞留部Ｓに滞留する原料Ｍ（Ｌ）は、たとえば、内周方向に互いに隣接する滞留部形成部材４０Ａの間の隙間Ｗ１を通過したり、および／または、融液面の上昇により滞留部形成部材４０Ａの上面側（中心軸Ｃ側の面）を乗り越えたりすることで、徐々に流出口２４側へと流れ落ちる。
【００６２】
なお、原料Ｍは、原料処理管２０内への投入前の状態において、一般的には粉末状の固体材料が用いられるが、粗い粒子状の固体材料や、インゴット状の固体材料、ペースト状の材料、液状の材料、あるいは、これら材料を２種類以上混合した材料等を適宜選択して用いることもできる。また、滞留部Ｓに滞留する原料Ｍは、一般的には液体状であることが好ましいが、これに限定されるものではなく、たとえば、固体と液体とが混合した状態であってもよい。
【００６３】
また、固体状態の原料Ｍ（Ｓ）の原料処理管２０内への投入に際しては、原料処理管２０内に新たに投入される原料Ｍが、滞留部Ｓ内に滞留する液状の原料Ｍ（Ｌ）の液面に覆いかぶさらないように投入されることが好ましい。新たに投入される原料Ｍ（Ｓ）が、滞留部Ｓ内に滞留する液状の原料Ｍ（Ｌ）の液面を覆うように投入された場合、滞留部Ｓ内に滞留する液状の原料Ｍ（Ｌ）が、滞留部形成部材４０Ａの上面側を乗り越えて、一時に多量に流出口２４側へと流れ出すためである。このように、原料Ｍ（Ｌ）が一時的に流出口２４側へと多量に流れ出した場合、原料Ｍを加熱・溶解するプロセスにばらつきが生じ易くなる。これに加えて、流出口２４から流れ落ちる融液を水槽中に投入して粗溶解物からなる粒子（カレット）を得る場合、粒径が大きくばらつくことになる。
【００６４】
図３は、本実施形態の原料溶解炉に用いられる原料処理管の他の例を示す平面図であり、具体的には、図２に例示した実施態様の変形例を示した図である。ここで、図３に示す平面図は、原料処理管を流出口側から見た平面図である。
【００６５】
図３に示す原料処理管２０Ｂ（２０）は、１本の円筒管３０Ａと、８個の滞留部形成部材４０Ｂ（４０）とを有する。ここで、原料処理管２０Ｂ（円筒管３０Ａ）の内周には、同一の形状・サイズからなる８個のブロック状の滞留部形成部材４０Ｂ（４０）が固定して配置されている。図３に示す滞留部形成部材４０Ｂは、図２に示す滞留部形成部材４０Ａと同一の形状・サイズ・機能を有する部材である。８個の滞留部形成部材４０Ｂは、原料処理管２０Ｂ（円筒管３０Ａ）の内周面２６に略密着するように、円筒管３０Ａの内周方向に沿って配置され、かつ、内周方向において互いに隣接する２つの滞留部形成部材４０Ｂの間には、隙間Ｗ２が形成されている。
【００６６】
また、１つのリングを構成するように原料処理管２０Ｂ内に配置された８個の滞留部形成部材４０Ｂの内周側には、１つのリングを構成するように４個のブロック状部材５０が固定して配置される。このブロック状部材５０は、１本の円筒管を輪切りにしたリング状部材を４等分し、８個の滞留部形成部材４０Ｂの内周側に配置できるように、適宜研削して形状を整えた部材である。
【００６７】
ここで、内周方向において互いに隣接する２つのブロック状部材の間には、隙間Ｗ３が形成されている。また、４個のブロック状部材５０から形成されるリングの外径は、８個の滞留部形成部材４０Ｂから形成されるリングの内径とほぼ同程度である。このため、ブロック状部材５０と、滞留部形成部材４０Ｂとは略密着している。また、図３に示す例では、リング状に配置された８個の滞留部形成部材４０Ｂの内周側に、さらに、４個のブロック状部材５０が配置される。このため、これら滞留部形成部材４０Ｂおよびブロック状部材５０は、実質的に、中心軸Ｃ方向の原料Ｍおよび空気の自由な移動を大幅に阻害する１枚の仕切り壁を構成する。なお、隙間Ｗ２、Ｗ３の隙間長さは、隙間Ｗ１の隙間長さと同程度である。
【００６８】
ここで、単位時間当たりに、原料処理管２０Ｂ内に投入される原料Ｍの投入量が少ない場合は、滞留部形成部材４０Ｂのみが、原料Ｍを原料処理管２０Ｂ内に一時的に滞留させる機能を発揮する。この点は、図２に示す原料処理管２０Ａを構成する滞留部形成部材４０Ａも同様である。
【００６９】
一方、図２に示す原料処理管２０Ａでは、単位時間当たりの原料処理管２０Ａ内に投入される原料Ｍの投入量が大きい場合には、溶解しきれなかった固体状態の原料Ｍ（Ｓ）が滞留部形成部材４０Ａの内周面４０ＡＩを乗り越えて、流出口２４側へと移動してしまうことになる。これに対して、図３に示す原料処理管２０Ｂでは、単位時間当たりの原料処理管２０Ｂ内に投入される原料Ｍの投入量が大きい場合、ブロック状部材５０も原料Ｍを原料処理管２０Ｂ内に一時的に滞留させる機能を発揮する。すなわち、ブロック状部材５０は、原料Ｍの投入量が大きい場合には、滞留部形成部材として機能することができる。
【００７０】
また、図２に示す原料処理管２０Ａでは、通常、流出口２４側の温度の低い空気が、流出口２４側から原料処理管２０Ａ内に流入し、原料処理管２０Ａ内にリング状に配置された滞留部形成部材４０Ａの内周側を通過し、原料処理管２０Ａ内で加熱されながら、投入口２２側へと移動する気流が形成されやすい。このため、図２に示す原料処理管２０Ａでは、原料Ｍの加熱効率が低下しやすい。しかしながら、図３に示す原料処理管２０Ｂでは、原料処理管２０Ｂ内にリング状に配置された滞留部形成部材４０Ｂの内周部分の空間をほぼ埋めるようにブロック状部材５０が配置されているため、流出口２４側から投入口２２側への気流の流れが著しく阻害される。このため、原料処理管２０Ｂでは、原料Ｍの加熱効率をより高めることができる。
【００７１】
なお、図３に示す例では、原料処理管２０Ｂ内にリング状に配置された滞留部形成部材４０Ｂの内周側の空間を封鎖するために、複数個のブロック状部材５０を配置しているが、これら複数個のブロック状部材５０の代わりに１個の略円盤形状のブロック状部材を配置することもできる。
【００７２】
図４は、本実施形態の原料溶解炉に用いられる原料処理管の他の例を示す平面図であり、具体的には、図２に例示した実施態様の変形例を示した図である。ここで、図４に示す平面図は、原料処理管を流出口側から見た平面図である。
【００７３】
図４に示す原料処理管２０Ｃ（２０）は、１本の円筒管３０Ａと、４個の滞留部形成部材４０Ｃ（４０）とを有する。ここで、ここで、原料処理管２０Ｂ（円筒管３０Ａ）の内周には、同一の形状・サイズからなる４個のブロック状の滞留部形成部材４０Ｃ（４０）が、内周方向に一定の間隔Ｇ１を開けて固定して配置されている。４個の滞留部形成部材４０Ｃは、原料処理管２０Ｃ（円筒管３０Ａ）の内周面２６に完全に密着するように、円筒管３０Ａの内周方向に沿って、中心軸Ｃに対して９０度毎に配置されている。そして、図４に示す例では、４個の滞留部形成部材４０Ｃは、中心軸Ｃに対して、上下方向および左右方向に位置している。なお、図４に示す滞留部形成部材４０Ｃは、円筒管３０Ａの内径と同程度の外径を有する円筒管を輪切りにして得られたリング状部材を周方向に一定間隔で切断する工程を経て作製された部材である。ここで、間隔Ｇ１は、例えば、内周面２６の周方向の全長の０％を超え３．０％以下程度の長さとすることができる。
【００７４】
図４に示す原料処理管２０Ｃでは、単位時間当たりに原料処理管２０Ｃ内に投入される原料Ｍの投入量が比較的少ない場合には、滞留部形成部材４０Ｃによりダム型の滞留部を形成することができる。ここで、原料処理管２０Ｃの回転が図４に示すような状態で停止している場合において、滞留部形成部材４０Ｃにより形成された滞留部に滞留する液状の原料Ｍ（Ｓ）は、たとえば、投入口２２側から逐次投入される原料Ｍの投入量に応じて、滞留部形成部材４０Ｃの両端側から溢れさせ、流出口２４側へと流動させることができる（第一の状態）。また、滞留部に滞留する液状の原料Ｍ（Ｓ）を、原料処理管２０Ｃを中心軸Ｃを回転軸として周方向に４５度回転させることで、互いに隣接する２つの滞留部形成部材４０Ｃの間隙から、一度に流出口２４側へと流動させることもできる（第二の状態）。そして、一定時間毎に原料処理管２０Ｃを、４５度づつ回転させることにより、第一の状態と第二の状態とを交互に繰り返すことができる。
【００７５】
図５は、本実施形態の原料溶解炉に用いられる原料処理管他の例を示す平面図である。ここで、図５に示す平面図は、原料処理管を流出口側から見た平面図である。
【００７６】
図５に示す原料処理管２０Ｄ（２０）は、１本の円筒管３０Ａと、４個の滞留部形成部材４０Ｄ（４０）とを有する。ここで、ここで、原料処理管２０Ｄ（円筒管３０Ａ）の内周には、同一の形状・サイズからなる４個のブロック状の滞留部形成部材４０Ｄ（４０）が、内周方向に固定して配置されている。図５に示す滞留部形成部材４０Ｄは、円筒管３０Ａの内径と同程度の外径を有する円筒管を輪切りにして得られたリング状部材を周方向に４等分するように切断する工程を経て作製された部材である。この滞留部形成部材４０Ｄは、滞留部形成部材４０Ｄの作製に用いたリング状部材の内周面であった面（凹面４０ＤＤ）が、内周面２６と対向するように原料処理管２０Ｄの内周に配置されている。このため、滞留部形成部材４０Ｄの凹面４０Ｄと、内周面２６との間には、液状の原料Ｍ（Ｌ）が容易に通過可能な間隙Ｇ２が形成される。また、内周面２６の周方向に互いに隣接する２つの滞留部形成部材４０Ｄの端面４０ＤＳと、内周面２６との間にも、液状の原料Ｍ（Ｌ）が容易に通過可能な間隙Ｇ３が形成される。この端面４０ＤＳは、滞留部形成部材４０Ｄの作製に用いたリング状部材を切断した際に形成された切断面である。
【００７７】
図５に示す滞留部形成部材４０Ｄは、固体状態の原料Ｍ（Ｓ）の流動を阻害する流動抵抗増大型の滞留部を形成する。
【００７８】
図６は、本実施形態の原料溶解炉に用いられる原料処理管の他の例を示す平面図であり、具体的には、図２に例示した実施態様の変形例を示した図である。ここで、図６に示す平面図は、原料処理管を流出口側から見た平面図である。
【００７９】
図６に示す原料処理管２０Ｅ（２０）は、１本の円筒管３０Ａと、その内周面２６に略密着して配置された１個の環状の滞留部形成部材４０Ｅ（４０）とを有する。この環状の滞留部形成部材４０Ｅは、その外径が、原料処理管２０Ｅ（円筒管３０Ａ）の内径と略一致する。すなわち、環状の滞留部形成部材４０Ｅの外周形状と、原料処理管２０Ｅ（円筒管３０Ａ）の内周形状とは略一致する関係にある。なお、原料処理管２０Ｅ（円筒管３０Ａ）の内径が、中心軸Ｃ方向に対して一定で無い場合は、原料処理管２０Ｅ（円筒管３０Ａ）の中心軸Ｃ方向のいずれかの位置において、環状の滞留部形成部材４０Ｅの外径と、原料処理管２０Ｅ（円筒管３０Ａ）の内径とが略一致していればよい。
【００８０】
ここで、環状の滞留部形成部材４０Ｅの外径と、原料処理管２０Ｅ（円筒管３０Ａ）の内径とが完全に一致する場合は、滞留部形成部材４０Ｅの外周面４０ＥＯと、内周面２６とを、隙間無く密着させることができる。この場合、滞留部形成部材４０Ｅにより形成された滞留部に滞留する液状の原料Ｍ（Ｓ）は、その水位が、滞留部形成部材４０Ｅの内周面４０ＥＩの内周面４０ＥＩと同等となるまでは、原料Ｍ（Ｓ）が流出口２４側へと流れるのを防止できる。そして、水位が、内周面４０ＥＩに達した後は、液状の原料Ｍ（Ｓ）は、原料処理管２０Ｅ内に投入される原料Ｍの投入量に応じた量が、滞留部形成部材４０Ｅの内周面４０ＥＩを乗り越えて、流出口２４側へと流れることになる。
【００８１】
また、環状の滞留部形成部材４０Ｅの外径と、原料処理管２０Ｅ（円筒管３０Ａ）の内径とが完全に一致しない場合には、滞留部形成部材４０Ｅと内周面２６との間に微小な隙間が形成される。この場合、この隙間からも、僅かづつではあるが、滞留部に滞留する液状の原料Ｍ（Ｓ）が流出口２４側へと流れる。
【００８２】
図７および図８は、本実施形態の原料溶解炉に用いられる原料処理管の他の例を示す平面図であり、具体的には、図６に例示した実施態様の変形例を示した図である。ここで、図７および図８に示す平面図は、原料処理管を流出口側から見た平面図である。
【００８３】
図７に示す原料処理管２０Ｆ（２０）は、環状の滞留部形成部材４０Ｅの代わりに、環状の滞留部形成部材４０Ｅに対して中心軸Ｃ方向に貫通するスリットＳを複数個設けた環状の滞留部形成部材４０Ｆ（４０）を用いた点を除けば、図６に示す原料処理管２０Ｅと同様の構成を有するものである。また、図８に示す原料処理管２０Ｇ（２０）は、環状の滞留部形成部材４０Ｅの代わりに、環状の滞留部形成部材４０Ｅに対して中心軸Ｃ方向に貫通する断面形状が円形の細孔Ｈを複数個設けた環状の滞留部形成部材４０Ｇ（４０）を用いた点を除けば、図６に示す原料処理管２０Ｅと同様の構成を有するものである。これらスリットＳおよび細孔Ｈは、液状の原料Ｍ（Ｌ）の流路として機能するものであり、その断面形状および断面積は、滞留部に滞留する液状の原料Ｍ（Ｌ）の粘度に応じて適宜選択される。
【００８４】
図７に示す例では、スリットＳの高さおよび幅、個数、ならびに、周方向および直径方向の配置位置を適宜選択することにより、滞留部形成部材４０Ｆにより形成された滞留部に滞留する液状の原料Ｍ（Ｌ）の単位時間当たりの流出量を容易に制御できる。また、図８に示す例においても、細孔Ｈの直径、個数、ならびに、周方向および直径方向の配置位置を適宜選択することにより、滞留部形成部材４０Ｇにより形成された滞留部に滞留する液状の原料Ｍ（Ｌ）の単位時間当たりの流出量を容易に制御できる。なお、図７および図８に示す例では、スリットＳおよび細孔Ｈを利用した原料Ｍ（Ｌ）の流出量をより正確に制御するために、滞留部形成部材４０Ｆ、４０Ｇと、内周面２６とを完全に密着させることが好ましい。また、図７および図８に示す例では、流路としてスリットＳおよび細孔Ｈを併用することもできる。
【００８５】
なお、図２、図３に示す滞留部形成部材４０Ａ，４０Ｂのように、円筒管３０内において１個の環状部材を形成するように内周面２６に配置される複数個の滞留部形成部材４０Ａ，４０Ｂを用いる場合、および、図６〜図８に示す１個の環状の滞留部形成部材４０Ｅ、４０Ｆ、４０Ｇを用いる場合において、これら滞留部形成部材４０Ａ，４０Ｂ、４０Ｅ、４０Ｅ、４０Ｆ、４０Ｇの円筒管３０の内径方向の長さ（堰高さ）は、３ｍｍ以上であることが好ましく、５ｍｍ以上であることがより好ましく、１０ｍｍ以上であることがさらに好ましく、２０ｍｍ以上であることが一層好ましい。堰高さを高くすることにより、ダム型の滞留部を容易に形成することができる。なお、堰高さの上限は特に限定されず、円筒管３０の内径の１／２未満であればよい。なお、同様の観点から、図４に示す滞留部形成部材の堰高さも、上述した場合と同様の範囲とすることが好ましい。
【００８６】
図９は、本実施形態の原料溶解炉に用いられる原料処理管の他の例を示す平面図であり、具体的には、図７に例示した実施態様の変形例を示した図である。ここで、図９に示す平面図は、原料処理管を流出口側から見た平面図である。
【００８７】
図９に示す原料処理管２０Ｈ（２０）は、１本の円筒管３０Ａと、その内周面２６に略密着して配置された１個の円板状の滞留部形成部材４０Ｈ（４０）とを有する。この円板状の滞留部形成部材４０Ｈは、その外径が、原料処理管２０Ｅ（円筒管３０Ａ）の内径と略一致する。すなわち、円板状の滞留部形成部材４０Ｈの外周形状と、原料処理管２０Ｈ（円筒管３０Ａ）の内周形状とは略一致する関係にある。なお、原料処理管２０Ｈ（円筒管３０Ａ）の内径が、中心軸Ｃ方向に対して一定でない場合は、原料処理管２０Ｈ（円筒管３０Ａ）の中心軸Ｃ方向のいずれかの位置において、円板状の滞留部形成部材４０Ｈの外径と、原料処理管２０Ｈ（円筒管３０Ａ）の内径とが略一致していればよい。
【００８８】
なお、通常は、円板状の滞留部形成部材４０Ｈの外径と、原料処理管２０Ｈ（円筒管３０Ａ）の内径とを完全に一致させることが好ましい。この場合、滞留部形成部材４０Ｈの外周面４０ＥＯと、内周面２６とを、隙間無く密着させることができる。このため、滞留部形成部材４０Ｈに設けられたスリットＳのみによって、滞留部形成部材４０Ｈにより形成された滞留部に滞留する液状の原料Ｍ（Ｌ）の単位時間当たりの流出量を容易に制御できる。なお、スリットＳは、図７に例示した場合と同様に、中心軸Ｃ方向に対して、滞留部形成部材４０Ｈを貫通するように設けられている。
【００８９】
図９に示す例では、原料処理管２０Ｈ内の空間を完全に２分するように、原料処理管２０Ｈ内に円板状の滞留部形成部材４０Ｈは配置される。このため、（１）単位時間当たりの原料Ｍの投入量に関係無く、溶解が不十分な固体状態の原料Ｍ（Ｓ）が、流出口２４側へと流出するのを確実に防止することができる。これに加えて、（２）中心軸Ｃ方向に沿って流出口２４側から投入口２２側へと、低温の外気が流れることも防止できるため、原料Ｍの加熱効率も高い。
【００９０】
なお、図３に示す原料処理管２０Ｂにおいても、上記（１）および（２）に示した効果と概ね同程度の効果を得ることができる。しかしながら、この原料処理管２０Ｈを構成する部品数は、図３に示す原料処理管２０Ｂを構成する部品数と比べて非常に少なくなる。このため、図９に示す原料処理管２０Ｈは、図３に示す原料処理管２０Ｂと比べて、組立が容易である。なお、図９に示す例においては、スリットＳの代わりに、あるいは、スリットＳと共に図８に例示した細孔Ｈを適宜設けてもよい。
【００９１】
なお、図９に示す原料処理管２０Ｈでは、中心軸Ｃに対して最も流出口２４側の位置に、スリットＳ等の流路を有する円板状の滞留部形成部材４０Ｈを配置することもできる。ここで、上述したような構成を有する原料処理管２０Ｈと、実質同様の形状および機能を有する原料処理管２０として、底面部にスリットＳ等の流路を設けた有底の円筒管を用いることもできる。
【００９２】
図２〜図９に例示した第一の実施態様の原料処理管２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、２０Ｆ、２０Ｇにおいては、筒体として図２（Ａ）に例示した中心軸Ｃ方向の内径が一定である筒体（円筒管３０Ａ）が用いられている。しかしながら、筒体として、中心軸Ｃ方向の内径が、中心軸Ｃ方向に対して変化する筒体を用いてもよい。このような筒体としては、筒体の内径が投入口側から流出口側へと行くに従い小さくなる筒体を用いることが好ましい。
【００９３】
図１０は、原料処理管を構成する筒体の他の例を示す端面図である。図１０に示す円筒管３０Ｂ（３０）は、円筒管３０Ｂの内径Ｄが投入口２２側から流出口２４側へと行くに従い、１次関数的に小さくなっている。このような円筒管３０Ｂは、滞留部形成部材４０として、図６〜図９に例示したような１個の滞留部形成部材４０Ｅ、４０Ｆ、４０Ｇ、４０Ｈを用いた原料処理管２０Ｅ、２０Ｆ、２０Ｇ、２０Ｈの作製に好適である。この場合、環状の滞留部形成部材４０Ｅ、４０Ｆ、４０Ｇの外径および円板状の滞留部形成部材４０Ｈの直径を、投入口２２における内径Ｄ（ｉｎ）よりも小さく、かつ、流出口２４における内径Ｄ（ｏｕｔ）よりも大きくする。これにより、原料処理管２０Ｅ、２０Ｆ、２０Ｇ、２０Ｈの組み立てに際して、滞留部形成部材４０Ｅ、４０Ｆ、４０Ｇ、４０Ｈを、投入口２２側から円筒管３０Ｂ内へと挿入すれば、中心軸Ｃ方向に対して、内径Ｄと、滞留部形成部材４０Ｅ、４０Ｆ、４０Ｇの外径および円板状の滞留部形成部材４０Ｈの直径とが一致する地点で、簡易かつ機械的に滞留部形成部材４０Ｅ、４０Ｆ、４０Ｇ、４０Ｈを円筒管３０Ｂ内に固定して配置することができる。
【００９４】
また、円筒管３０Ｂは、円筒管３０内に配置された場合に、実質的に１個のリングを構成する複数のブロック状の滞留部形成部材４０Ａ、４０Ｂを用いる原料処理管２０Ａ、２０Ｂの組み立てにも利用することができる。この場合は、複数のブロック状の滞留部形成部材４０Ａ、４０Ｂから構成されるリングの外径を、投入口２２における内径Ｄ（ｉｎ）よりも小さく、かつ、流出口２４における内径Ｄ（ｏｕｔ）よりも大きくする。この場合も、比較的簡易かつ機械的に滞留部形成部材４０Ａ、４０Ｂを円筒管３０Ｂ内に固定して配置することができる。
【００９５】
組立作業に際しては、たとえば、複数のブロック状の滞留部形成部材４０Ａ、４０Ｂを、個々別々に、リングの外径と、内径Ｄとが一致する位置まで搬入してリングを組み立てることができる。あるいは、加熱により完全に熱分解する有機系の接着剤や治具などを用いて、円筒管３０Ｂ外で、予め複数のブロック状の滞留部形成部材４０Ａ、４０Ｂからなるリングを作製した後、このリングをリングの外径と、内径Ｄとが一致する地点まで挿入してもよい。
【００９６】
なお、原料処理管２０を構成する筒体として円筒管３０Ｂを用いる場合、傾斜角θが小さいと、内周面２６のうち、鉛直方向の最下方に位置する面（最下面２６Ｄ）の流出口２４側よりも投入口２２側の方が低くなる可能性がある。このような場合、円筒管３０Ｂを用いた原料処理管２０内に投入した原料Ｍの逆流が生じることになる。したがって、傾斜角θは、鉛直方向の最下方に位置する面（最下面２６Ｄ）の流出口２４側よりも投入口２２側の方が高くなるように設定する。この場合、傾斜角θは、中心軸Ｃを水平方向に一致させて円筒管３０Ｂを配置した場合において、最下面２６Ｄと水平方向とが成す角度を超えるように設定すればよい。
【００９７】
図１１は、本実施形態の原料溶解炉に用いられる原料処理管の他の例を示す端面図であり、具体的には第二の実施態様の一例を示す図である。ここで、図１１は、原料処理管を、その中心軸を含む面で切断した端面図を示したものである。
【００９８】
図１１に示す原料処理管２０Ｉ（２０）は、１本の円筒管６０を有する。そして、この円筒管６０の内周面２６には、円筒管６０と一体を成す凸部６２が設けられている。ここで、凸部６２は、内周方向に連続して設けられており、その形状は、図６に示した環状の滞留部形成部材４０Ｅと実質同様である。すなわち、図１１に示す原料処理管２０Ｉを、流出口２４側から見た場合、原料処理管２０Ｉの形状は、図６に示す平面図に示される形状と同様である。そして、凸部６２は、円筒管６０と一体を成す部材か否かを除けば、滞留部形成部材４０Ｅと同様の機能を有する。ここで、凸部６２の形状・寸法は、図１１に示す例に限定されず適宜選択することができる。このような円筒管６０は、たとえば、図１に例示したような内周面２６に凹凸の無い通常の円筒管３０の切削加工あるいはエッチング加工などにより作製することができる。
【００９９】
なお、図２〜図９に例示する第一の実施態様の原料処理管２０Ａ〜２０Ｈを構成する円筒管３０の代わりに、図１１に例示した円筒管６０を用いることもできる。この場合、凸部６２は、滞留部形成部材４０Ａ〜４０Ｈを円筒管６０内に固定するための係止部材として利用することができる。それゆえ、凸部６２を係止部材として利用する場合、凸部６２の高さは、滞留部の形成が困難な程に低いものであってもよい。なお、凸部６２を係止部材として利用して、円筒管６０内への滞留部形成部材４０Ａ〜４０Ｈを設置する場合、溶接、融着あるいは接着剤などを利用して円筒管３０内に滞留部形成部材４０Ａ〜４０Ｈを設置する場合と比べて、滞留部形成部材４０Ａ〜４０Ｈの設置作業がより簡易となる。
【０１００】
図１１に例示した第二の実施態様の原料処理管２０Ｉは、円筒体６０内に、円筒管６０と一体を成す凸部６２が予め設けられている。このため、第二の実施態様の原料処理管２０Ｉでは、滞留部を形成するために、第一の実施態様の原料処理管２０Ａ〜２０Ｈのように、円筒管３０内に滞留部形成部材４０Ａ〜４０Ｈを設置する作業を省くことができる。
【０１０１】
図１２は、本実施形態の原料溶解炉に用いられる原料処理管の他の例を示す端面図であり、具体的には第三の実施態様の一例を示す図である。ここで、図１２は、原料処理管を、その中心軸を含む面で切断した端面図を示したものである。
【０１０２】
図１２に示す原料処理管２０Ｊ（２０）は、１本の円筒管７０を有する。そして、この円筒管７０の内周面２６には、凹部７２が設けられている。ここで、凹部７２は、内周方向に連続して設けられている。図１２に示す例では、凹部７２が滞留部を形成する。ここで、凹部７２の形状・寸法は、図１２に示す例に限定されず適宜選択することができる。このような円筒管７０は、たとえば、図１に例示したような内周面に凹凸の無い通常の円筒管３０の切削加工あるいはエッチング加工などにより作製することができる。
【０１０３】
また、図１２に例示した第三の実施態様の原料処理管２０Ｊは、円筒体７０の内周面２６に凹部７２が予め設けられている。このため、第三の実施態様の原料処理管２０Ｊでは、滞留部を形成するために、第一の実施態様の原料処理管２０Ａ〜２０Ｈのように、円筒管３０内に滞留部形成部材４０Ａ〜４０Ｈを設置する作業を省くことができる。
【０１０４】
図１３は、本実施形態の原料溶解炉に用いられる原料処理管の他の例を示す端面図であり、具体的には第四の実施態様の一例を示す図である。ここで、図１３は、原料処理管を、その中心軸を含む面で切断した端面図を示したものである。
【０１０５】
図１３に示す原料処理管２０Ｋ（２０）は、１本の筒体８０を有する。この筒体８０は、３本の筒状部材、すなわち、第一の円筒管９０、第二の円筒管１００、第三の円筒管１１０をこの順に直列的に接合した構造を有する。なお、筒体８０においては、筒体８０の長手方向に対して、第一の円筒管９０が配置された側の開口部が投入口２２となり、第三の円筒管１１０が配置された側の開口部が流出口２４となっている。
【０１０６】
そして、第一の円筒管９０の中心軸Ｃ１、第二の円筒管１００の中心軸Ｃ２および第三の円筒管１１０の中心軸Ｃ３を一致させた状態で、第一の円筒管９０の一方の端面９２と、第二の円筒管１００の一方の端面１０２とが接合され、かつ、第二の円筒管１００の他方の端面１０４と、第三の円筒管１１０の一方の端面１１２とが接合されている。それゆえ、３つの中心軸Ｃ１，Ｃ２、Ｃ３は、筒体８０の中心軸Ｃを構成することにもなる。また、第一の円筒管９０の外径と、第二の円筒管１００の外径と、第三の円筒管１１０の外径とは同一であり、第二の円筒管１００の内径は、第一の円筒管９０および第三の円筒管１００の内径よりも小さい。なお、接合方法は、接合面を介して液状の原料Ｍ（Ｌ）が筒体８０の外部に容易に漏れない接合方法であれば特に限定されないが、たとえば、溶接や融着が利用できる。
【０１０７】
そして、筒体８０の内周面２６には、第一の円筒管９０と第二の円筒管１００との接合により形成され、かつ、周方向に連続する第一の段差１２０が設けられると共に、第二の円筒管１００と第三の円筒管１１０との接合により形成され、かつ、周方向に連続する第二の段差１２２が設けられている。ここで、第一の段差１２０において、第一の段差１２０の投入口２２側の内径Ｄ１が、第一の段差１２０の流出口２４側の内径Ｄ２よりも大きくなっている。このため、この第一の段差１２０の投入口２２側の領域にダム型の滞留部を容易に形成することができる。
【０１０８】
図１４は、本実施形態の原料溶解炉に用いられる原料処理管の他の例を示す端面図であり、具体的には第四の実施態様の他の例を示す図である。ここで、図１４は、原料処理管を、その中心軸を含む面で切断した端面図を示したものである。
【０１０９】
図１４に示す原料処理管２０Ｌ（２０）は、１本の筒体１３０を有する。この筒体１３０は、２本の筒状部材、すなわち、第一の円筒管１４０および第二の円筒管１５０を直列的に接合した構造を有する。なお、筒体１３０においては、筒体１３０の長手方向に対して、第一の円筒管１４０が配置された側の開口部が投入口２２となり、第二の円筒管１５０が配置された側の開口部が流出口２４となっている。
【０１１０】
ここで、第二の円筒管１５０は、その外径が、第一の円筒管１４０の内径に一致している。そして、筒体１３０は、第一の円筒管１４０の内周面１４２の一部と第二の円筒管１５０の外周面１５２の一部とが接合された構造を有する。すなわち、筒体１３０は、第二の円筒管１５０の一方の端側の部分が、第一の円筒管１４０の内周側に差し込まれた構造を有する。それゆえ、第一の円筒管１４０の中心軸Ｃ１および第二の円筒管１５０の中心軸Ｃ２は、筒体１３０の中心軸Ｃを構成することにもなる。なお、接合方法は、接合面を介して液状の原料Ｍ（Ｌ）が筒体１３０の外部に容易に漏れない接合方法であれば特に限定されないが、たとえば、溶接や融着が利用できる。
【０１１１】
そして、筒体１３０の内周面２６には、第一の円筒管１４０と第二の円筒管１５０との接合により形成され、かつ、周方向に連続する段差１６０が設けられている。ここで、段差１６０において、段差１６０の投入口２２側の内径Ｄ１が、段差１２０の流出口２４側の内径Ｄ２よりも大きくなっている。このため、この段差１６０の投入口２２側の領域にダム型の滞留部を容易に形成することができる。
【０１１２】
なお、図１３に示す原料処理管２０Ｋに対して、図１４に示す原料処理管２０Ｌでは、筒体１３０を構成する２本の筒状部材１４０、１５０間の接合面積を大きくできるので、接合強度の確保が容易である。これに加えて、筒体１３０は、第一の筒状部材１４０の内周側に、第二の筒体１５０が差し込まれた構造を有する。それゆえ、筒体１３０の中心軸Ｃに対して略直交する方向から加わる機械的衝撃や応力によって、筒体１３０が折れにくい。
【０１１３】
また、図１３および図１４に例示した第四の実施態様の原料処理管２０Ｋ、２０Ｌは、筒体８０、１３０内に、滞留部を形成する段差１２０、１６０が予め設けられている。このため、第四の実施態様の原料処理管２０Ｋ、２０Ｌでは、滞留部を形成するために、第一の実施態様の原料処理管２０Ａ〜２０Ｈのように、円筒管３０内に滞留部形成部材４０Ａ〜４０Ｈを設置する作業を省くことができる。
【０１１４】
図１５は、本実施形態の原料溶解炉に用いられる原料処理管の他の例を示す端面図であり、具体的には第五の実施態様の一例を示す図である。ここで、図１５は、原料処理管を、その中心軸を含む面で切断した端面図を示したものである。
【０１１５】
図１５に示す原料処理管２０Ｍ（２０）は、１本の円筒管３０Ａ（３０）と、複数個の阻害部材１７０とを有する。ここで、複数個の阻害部材１７０は、原料処理管２０Ｍ（円筒管３０Ａ）の内周面２６に密集して配置される。なお、複数個の阻害部材１７０は、図１５に示す例では、原料処理管２０Ｍの長手方向に対して、略中央近傍の位置に密集して配置されているが、原料処理管２０Ｍの長手方向に対して、任意の位置に密集して配置することができる。
【０１１６】
ここで、固体状態の原料Ｍ（Ｓ）は、複数個の阻害部材１７０が密集して配置された部分の投入口２２側にて堰き止めることができる。また、液体状態の原料Ｍ（Ｌ）は、複数個の阻害部材１７０が密集して配置された部分を通過する際に、流動抵抗が著しく増大する。このため、原料Ｍは、複数個の阻害部材１７０が密集して配置された部分の近傍で一時的に滞留することになる。
【０１１７】
阻害部材１７０のサイズ、サイズ分布、形状は特に限定されるものでは無く、原料処理管２０Ｍ内に密集して複数個配置できるサイズであれば適宜選択することができる。原料処理管２０Ｍ内に密集して複数個配置できるサイズとは、個々の阻害部材１７０の最大径の平均値（平均最大径）が、少なくとも原料処理管２０Ｍの内径の１／１０程度以下であることを意味する。
【０１１８】
しかしながら、原料処理管２０Ｍ内における原料Ｍの移動をより効果的に阻害するためには、阻害部材１７０の密集度（単位体積当たりにおける阻害部材１７０が占める体積比率）をある程度高くする必要がある。このような観点からは、阻害部材１７０の平均最大径は５ｍｍ〜５０ｍｍ程度が好ましい。また、平均最大径が大きくなる場合は、サイズ分布も大きくすることが好ましい。この場合、大きいサイズの阻害部材１７０同士の隙間に小さいサイズの阻害部材１７０を配置することができるため、密集度を高くすることができる。また、阻害部材１７０の形状としては、任意の形状が選択でき、たとえば、球状、棒状、多面体状、筒状等の形状とすることができる。また、原料Ｍの移動をより効果的に阻害するためには、使用する阻害部材１７０の個数は、５個以上であることが好ましく、１０個以上であることがより好ましい。なお、使用する阻害部材１７０の個数の上限は特に限定されず、阻害部材１７０の最大径および原料処理管２０Ｍの内径に応じて適宜選択できるが、実用上は、５００個以下程度とすることが好ましい。
【０１１９】
なお、阻害部材１７０は、滞留部形成部材４０と異なり、原料処理管２０Ｍの内周面２６の特定の位置に固定して配置されない。すなわち、原料処理管２０の回転時に、阻害部材１７０は、その自重により、内周面２６に沿って移動し、また、原料処理管２０内を移動する原料Ｍとの接触により生じる外力が大きい場合も阻害部材１７０は内周面２６に沿って移動する。このため、単位時間当たりの原料Ｍの投入量が多い場合、傾斜角θが大きい場合、あるいは、個々の阻害部材１７０の重量が小さい場合には、阻害部材１７０は流出口２４側へと押し流され易くなる。この場合、時間の経過と共に、原料処理管２０Ｍ内に配置された阻害部材１７０は、流出口２４側から落下し、徐々に失われることになる（第一の問題）。
【０１２０】
一方、第一の実施態様〜第四の実施態様では、第一の実施態様における滞留部形成部材４０（但し、内周面２６と略密着しない態様で配置される滞留部形成部材４０Ｄを除く）、当該滞留部形成部材４０（滞留部形成部材４０Ｄを除く）と実質同等の機能を有する第二の実施態様における凸部６２および第四の実施態様における段差１２０、１６０、第三の実施態様における凹部７２の近傍の内周面２６のうち凹部７２の流出口２４側の内周面２６が、加熱された融液状の原料Ｍ（Ｌ）により侵食された場合、液状の原料Ｍ（Ｌ）を原料処理管２０内に一時的に滞留させる機能が経時的に低下する場合がある（第二の問題）。
【０１２１】
以上に説明した第一の問題および第二の問題を同時に解決するためには、滞留部形成部材４０（滞留部形成部材４０Ｄを除く）、凸部６２、段差１２０、１６０の投入口２２側に形成される液だまりである滞留部内や、凹部７２からなる液だまりである滞留部内に複数個の阻害部材１７０を密集して配置することが好ましい。すなわち、第五の実施態様は、第一の実施態様から第四の実施態様のいずれかの実施態様と組み合わせて用いることが好ましい。この場合、阻害部材１７０に何がしかの外力が加わっても阻害部材１７０が滞留部の外に移動することが困難となるため、第一の問題を容易に解決、あるいは、発生をより長期に亘って抑制できる。
【０１２２】
また、第二の問題の発生をより長期間に亘って抑制することも容易となる。この理由を、図１６に示すように、原料処理管２０Ａの滞留部Ｓに阻害部材１７０を配置した場合を具体例として説明する。なお、図１６は、図２に示す滞留部Ｓ（Ｓ０）内に阻害部材１７０を密集して配置した状態を示す拡大図であり、滞留部Ｓおよびその近傍の原料処理管２０Ａの構造を示したものである。ここで、図１６（Ａ）は、原料Ｍの加熱・溶解処理を開始し始めた初期の時点を示す図であり、図１６（Ｂ）は、原料Ｍの加熱・溶解処理の開始後、滞留部形成部材４０Ａの侵食がある程度進行した時点を示す図である。
【０１２３】
まず、滞留部Ｓ（Ｓ０）内に滞留する原料Ｍ（Ｌ）中に、阻害部材１７０が配置されている場合、原料Ｍの加熱・溶解処理を開始した初期においては、滞留部Ｓ内に配置された阻害部材１７０は、液状の原料Ｍ（Ｌ）中に浸っているだけで、原料Ｍを原料処理管２０Ａ内に一時的に滞留させる機能は余り発揮されない。液状の原料Ｍ（Ｌ）の流動抵抗は、阻害部材１７０間の隙間では無く、内周方向において互いに隣接する２つの滞留部形成部材４０Ａにより形成される隙間の部分で最大となっているためである。
【０１２４】
しかしながら、滞留部Ｓ内に滞留する原料Ｍ（Ｌ)が、滞留部形成部材４０Ａを侵食する性質を有している場合、原料Ｍの加熱・溶解を長期に亘って実施し続けると、滞留部形成部材４０Ａは徐々に侵食される。このため、内周方向において互いに隣接する２つの滞留部形成部材４０Ａにより形成される隙間の幅が徐々に大きくなる。そして、この隙間における流動抵抗は大幅に低下する。それゆえ、時間の経過と共に、滞留部形成部材４０Ａによる液状の原料Ｍ（Ｌ）を堰き止める滞留機能が低下する。そして、滞留部Ｓに滞留する原料Ｍ（Ｌ）の液面Ｆが低下し始める。しかしながら、この場合、液状の原料Ｍ（Ｌ）は、阻害部材１７０間の隙間を抵抗を受けつつ流れることになる。
【０１２５】
また、たとえ、阻害部材１７０が滞留部Ｓ内に滞留する原料Ｍ（Ｌ)により侵食される場合であっても、侵食によってサイズが多少小さくなった阻害部材１７０同士は、互いの隙間を埋めるように移動することができる。このため、時間の経過に関係無く、阻害部材１７０間に形成される隙間は、実質的に殆ど広がることが無い。すなわち、阻害部材１７０が密集して配置された部分の流動抵抗は、経時的に殆ど低下しない。ここで、侵食によってサイズが多少小さくなった阻害部材１７０同士の隙間の拡大を防ぐためには、原料処理管２０Ａを中心軸Ｃを回転軸として適時回転させることが特に好ましい。
【０１２６】
それゆえ、内周方向において互いに隣接する２つの滞留部形成部材４０Ａにより形成される隙間部分での流動抵抗が低下して、阻害部材１７０が密集して配置された部分の流動抵抗を下回った場合、阻害部材１７０が密集して配置された部分が、液状の原料Ｍ（Ｌ）を滞留させる機能を発揮し始めることができる。以上に説明した理由から、滞留部Ｓに阻害部材１７０を密集して配置することにより、第二の問題の発生をより長期間に亘って容易に抑制することができる。
【０１２７】
次に、以上に説明した原料処理管２０を構成する各部材の構成材料について説明する。原料処理管２０を構成する筒体３０、７０、８０、１３０、滞留部形成部材４０およびブロック状部材５０を構成する材料としては、加熱・溶解の対象となる原料Ｍの組成、加熱・溶解の条件、原料Ｍを加熱・溶解処理して得られた溶解物の利用目的等に応じて適宜選択できるが、たとえば、石英ガラス、アルミナ、電鋳煉瓦などを利用することができる。ここで、電鋳煉瓦としては、たとえば、ＡＺＳ系やＺｒ系の煉瓦などが挙げられる。なお、原料処理管２０を構成する各部材は、同じ材料から構成されていることが好ましいが、互いに異なる材料から構成されていてもよい。また、原料処理管２０を構成する各部材の表面には、原料Ｍに対する耐腐食性や、耐熱性などを確保するために、必要に応じて、コーティング処理あるいはシート状部材の貼り付け処理が施されていてもよい。
【０１２８】
また、原料Ｍは、無機材料からなる部材を製造するために用いられるものであれば、その原料組成は特に限定されず、無機成分以外に、加熱により分解・消失するバインダー等の有機成分や、炭酸塩等の固体材料に含有される形態でガス成分などを含んでいてもよい。ここで、無機材料からなる部材は、光学ガラスを製造するために用いる粗溶解物（光学ガラス製造用のガラスカレット（「光学ガラス製造用粗溶解物」とも言う））であり、原料Ｍは、光学ガラス製造用の原料である。
【０１２９】
なお、光学ガラス製造用粗溶解物は光学ガラスを製造する際の本溶解用の粗溶解物である。
【０１３０】
ここで光学ガラス製造用粗溶解物を製造する場合、光学ガラス製造用の原料として、炭酸塩や水酸化物などのように加熱によりガスを発生する成分（ガス含有成分）を含む原料を用いる。この場合、本実施形態の原料溶解炉１０を用いれば、本溶解に際して、ガラス融液の清澄性を確保するのに適度なガス成分を含有する光学ガラス製造用粗溶解物を容易に得ることができる。この理由は、以下の通りである。まず、本実施形態の原料溶解炉１０では、原料Ｍの原料処理管２０内での滞留時間を、従来の原料溶解炉よりもより容易に制御できる。それゆえ、原料Ｍがガス含有成分を含む場合、加熱・溶解時の原料Ｍからの脱ガス量をより正確にコントロールすることができるためである。
【０１３１】
また、本実施形態の原料溶解炉１０は、リン酸塩系の光学ガラス製造用粗溶解物の作製に用いることが特に好ましい。この場合、本実施形態の原料溶解炉１０は、従来の原料溶解炉と比べて、より低温かつ長時間に亘って、原料Ｍを加熱・溶解することができるため、本溶解時の清澄性を確保しつつ、光学ガラスの着色も抑制することができる。なお、原料がリン酸塩に加えて、Ｔｉ化合物、Ｎｂ化合物、Ｂｉ化合物およびＷ化合物のいずれかも含む場合、原料Ｍを高温で加熱すると、これら金属が還元されることにより光学ガラスの着色がより促進される場合がある。しかしながら、このような場合でも、本実施形態の原料溶解炉１０を用いれば、これら金属の還元が生じないように原料を比較的低温で加熱しつつ、粗溶解物に含まれるガス成分量を清澄性の確保に適した範囲とできるように長時間加熱処理することもできる。このため、光学ガラスの着色を抑制しつつ、本溶解時の清澄性も容易に確保できる。
【０１３２】
なお、本実施形態の原料溶解炉１０を、光学ガラス製造用粗溶解物の製造に用いる場合、原料処理管２０を構成する各部材の構成材料としては、リン酸塩系光学ガラス製造用粗溶解物の場合は石英ガラスを用いることが好ましい。
【０１３３】
また、原料処理管２０を構成する各部材の構成材料、特に、筒体３０、７０、８０、１３０を構成する材料として石英ガラスを用い、かつ、原料Ｍの加熱方式が、赤外線による輻射熱を少なくとも利用したものである場合、使用する石英ガラス中に含まれる水酸基の含有量は少なければ少ない程好ましい。この場合、石英ガラスの赤外線透過性をより高くできるため、輻射加熱による加熱効率をより高くできる。これに加えて、長期の加熱によっても石英ガラスが変質・劣化し難しくなるため、原料処理管２０の寿命も長くすることができる。
【０１３４】
次に、原料処理部材として原料処理樋を用いる場合について説明する。この場合、原料処理樋は、原料処理管２０を構成する筒体の代わりに、この筒体の下部側部分からなる樋体（あるいは、略半筒体）を少なくとも有する。そして、この点を除けば、原料処理樋の構造・材料は、原料処理管２０と同様とすることができる。なお、滞留部形成部材４０を用いる場合、少なくとも桶体の内周面に接触または対向する位置に滞留部形成部材４０を配置すればよい。また、原料処理桶の長手方向の一部分は、筒体と同様の構成を有していてもよい。
【０１３５】
原料処理部材として原料処理桶を用いた原料溶解炉は、原料処理部材として原料処理管を用いた本実施形態の原料溶解炉と同様に、原料処理樋内にて、原料Ｍをより長時間加熱・溶解することが容易である。また、原料処理樋を用いる場合、中心軸Ｃを回転軸として回転させる必要はない。なお、原料処理樋は、上部が開放された構造を有する。このため、原料処理樋を繰り返し利用する場合は、メンテナンスが極めて容易である。たとえば、原料処理樋の内周面に固着した原料Ｍを除去したり、浸食により滞留部Ｓを形成する機能が著しく低下した滞留部形成部材４０を交換することが極めて容易である。
【０１３６】
なお、原料処理樋の樋体の断面形状としては、たとえば、原料処理管２０を構成する筒体をその長手方向に沿って２分割して得られた部材の断面形状と同様とすることができる。また、その他にも、Ｖ字溝状、Ｕ字溝状など、桶として機能する公知の形状が適宜選択できる。
【０１３７】
図１７は本実施形態の原料溶解炉に用いられる原料処理樋の一例を示す模式断面図であり、原料処理桶を流出口側から見た平面図である。図１７に示す原料処理桶（原料処理部材）２００は、図３に示す原料処理管２０Ｂを、中心軸Ｃを含む平面で実質的に２分した部材のうちの一方の部材と同様の構造を有するものである。すなわち、原料処理桶２００は、円筒管３０Ａを、中心軸Ｃを含む平面で２分して得られた桶体（半円筒管）２１０を有している。さらに、この桶体２１０の内周面に略密着するように、桶体２１０の内周方向に沿って、４つの滞留部形成部材４０Ｂが配置されている。さらに、これら４つの滞留部形成部材４０Ｂの内周側には２個のブロック状部材５０が固定して配置されている。そして、図１に示す原料溶解炉においては、原料処理管２０の代わりに原料処理樋２００を用いることができる。
【実施例】
【０１３８】
以下に、本発明を実施例を挙げて説明するが、本発明は以下の実施例にのみ限定されるものでは無い。
【０１３９】
(原料)
原料から水、炭酸ガス等の加熱によりガス化する成分を除外した後の酸化物換算で、下記組成からなるリン酸塩系光学ガラス製造用の原料を準備した。なお、原料の調合に際しては、下記に示す各成分のうち、Ｐ２Ｏ５については、正燐酸（Ｈ３ＰＯ４）、メタリン酸又は五酸化二燐等を用い、その他の成分については、炭酸塩、硝酸塩、酸化物等を用いた。
Ｐ２Ｏ５：２０質量％
Ｎｂ２Ｏ５：４３質量％
ＢａＯ：１９．５質量％
Ｂ２Ｏ３：３質量％
ＴｉＯ２：８質量％
Ｎａ２Ｏ：３．５質量％
Ｋ２Ｏ：１質量％
ＺｎＯ：１質量％
ＺｒＯ２：１質量％
合計:１００質量％
Ｓｂ２Ｏ３を外割りで０．３質量％添加
【０１４０】
（実施例１）
−原料溶解炉−
原料溶解炉１０としては、図３に示す原料処理管２０Ｂを備えたものを用いた。この原料処理管２０Ｂの各部の構成材料は、全て石英ガラスからなる。ここで、円筒管３０Ａの寸法形状は、長さ：１００ｃｍ、外径：１０ｃｍ、内径：８ｃｍであり、滞留部形成部材４０Ｂは、厚み：５ｃｍ、外径：８ｃｍ、内径：６ｃｍのリング状部材を、周方向に等間隔に８等分した後、円筒管３０Ａ内に配置し易いように、適宜形状を整えたものである。また、ブロック状部材５０は、厚み：５ｃｍ、外径：６ｃｍ、内径：４ｃｍのリング状部材を、周方向に等間隔に４等分した後、リング状に配置された滞留部形成部材４０Ｂの内周側に配置し易いように、適宜形状を整えたものである。ここで、隙間Ｗ２、Ｗ３は約１ｍｍ前後である。なお、滞留部形成部材４０Ｂおよびブロック状部材５０は、原料処理管２０Ｂの流出口２４側から約２０ｃｍの位置に配置した。原料処理管２０Ｂの傾斜角θは３度に設定した。また、原料処理管２０Ｂの外周面の中央部近傍には、温度をモニターするための熱電対を配置した。また、滞留部形成部材４０Ｂにより形成される滞留部内には、２０〜３０個の外径１０〜２０ｍｍのガラス片からなる阻害部材１７０を密集して配置した。なお、前記ガラス片は原料処理管２０Ｂと同じ材質とした。
【０１４１】
加熱手段ＨＴとしては、原料処理管２０Ｂと同程度の長さを有する棒状のＳｉＣヒータ、原料処理管２０Ｂと略平行を成すように、原料処理管２０Ｂの周囲に複数本配置した。さらに、流出口２４の下方には、流出口２４から流出する融液を急冷して、粗溶解物（カレット）を得るために、水槽を配置した。
【０１４２】
−粗溶解物の作製−
ＳｉＣヒータにより、原料処理管２０Ｂを１１００度前後まで加熱した。続いて、原料処理管２０Ｂの加熱温度を１１００度に維持しつつ、投入口２２側から、粉末状の原料Ｍを投入した。なお、原料Ｍは、一定の時間間隔で１ｋｇづつ投入した。また、原料処理管２０Ｂは、中心軸Ｃを回転軸として、原料Ｍを加熱・溶解処理する度に一定の角度づつ回転させた。そして、原料処理管２０Ｂ内で、融液状となった原料Ｍを、流出口２４側から流出させ、水槽中にて急冷し、カレットを得た。
【０１４３】
−本溶解および光学ガラスの作製−
得られたカレット２ｋｇを、白金坩堝に投入し、約１２４０度で４時間の本溶解を実施し、得られたガラスを、徐冷炉にて徐冷し、屈折率ｎｄが１．９２３６、アッベ数νｄが２０．９の光学ガラスを得た。
【０１４４】
（実施例２）
滞留部に阻害部材１７０も配置した図３に示す原料処理管２０Ｂの代わりに、図５に示す原料処理管２０Ｄを用いた以外は、実施例１で用いた原料溶解炉１０と同様の構造を有する原料溶解炉１０を用いた。ここで、原料処理管２０Ｄを構成する円筒管３０Ａの寸法形状は、実施例１で用いた円筒管３０Ａと同様である。また、滞留部形成部材４０Ｄは、原料処理管に使用する材料と同じ材料からなるリング状部材を、周方向に等間隔に４等分した後、円筒管３０Ａ内に配置し易いように、適宜形状を整えたものである。なお、滞留部形成部材４０Ｄは、実施例１と同様に、原料処理管２０Ｄの流出口２４側から約２０ｃｍの位置に配置した。原料処理管２０Ｂの傾斜角θは実施例１と同様に３度に設定した。また、原料処理管２０Ｂの外周面の中央部近傍には、温度をモニターするための熱電対を配置した。
【０１４５】
そして、原料処理管２０Ｄを用いた原料溶解炉１０を用いた以外は、実施例１と同様にして、粗溶解物（カレット）を作製し、本溶解を行い実施例１と同様の屈折率ｎｄ、アッベ数νｄを有する光学ガラスを得た。
【０１４６】
（比較例１）
実施例１で用いた原料処理管２０Ｂ内から滞留部形成部材４０Ｂおよびブロック状部材５０を除去した単なる円筒管を原料処理管として用いた以外は、実施例１と同様の条件で粗溶解を行った。そして、得られた融液を水中にて急冷してカレットを作製した。さらにこのカレットを使用し、実施例１と同様の条件にて本溶解を行うことで、光学ガラスを得た。
【０１４７】
（評価）
実施例１、２および比較例１で得られた光学ガラスについては、分光光度計により、３００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内にて、透過率の測定を行った。これら実施例１、２の光学ガラスは、波長５００ｎｍ前後から透過率が低下し、波長４００ｎｍ前後で透過率がほぼゼロとなる光学特性を有していた。ここで、透過率が７０％となる波長（λ７０）を求めた。結果を表１に示す。
【０１４８】
【表１】
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【０１４９】
表１に示されるように、実施例１の光学ガラスの方が、実施例２の光学ガラスよりも可視光の短波長域において、より幅広い波長で光を透過し易い（着色し難しい）ことが判った。一方、図３に示す原料処理管２０Ｂでは、内周面２６に略密着して滞留部形成部材４０Ｂが内周方向に配置されているのに対して、図５に示す原料処理管２０Ｄでは、内周面２６と、滞留部形成部材４０Ｄとの間に間隙Ｇ２、Ｇ３が形成されている。これらのことからは、原料Ｍを原料処理管２０内により長期に亘って滞留させることが容易な原料処理管２０Ｂを備えた原料溶解炉１０を用いた実施例１の方が、実施例２よりも光学ガラスの着色を抑制することがより容易であると言える。また、原料処理管として単なる円筒管を用いた比較例１では、原料Ｍを原料処理管内に滞留させることができないため、実施例１および実施例２のいずれと比較しても着色し易いことが分かった。
【０１５０】
（実施例３）
実施例１において用いた原料処理管２０Ｂの代わりに、この原料処理管２０Ｂを、中心軸Ｃを含む平面で実質的に２分割して得られた部材（図１７に示す原料処理樋２１０）を用いた。この原料処理桶２１０は、原料処理管２０Ｂを２分割した構造を有する点を除けば、その他の寸法や構成材料は、原料処理管２０Ｂと同様である。そして、原料処理樋２１０を回転させなかった点を除いて、実施例１と同様に滞留部内に阻害部材１７０を配置し、実施例１と同様の条件にてカレットを作製した。その結果、λ７０は実施例１と概ね同程度の値を示した。
【符号の説明】
【０１５１】
１０  原料溶解炉
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、２０Ｆ、２０Ｇ、２０Ｈ、２０Ｉ、２０Ｊ、２０Ｋ、２０Ｌ、２０Ｍ  原料処理管（原料処理部材）
２２  投入口
２４  流出口
２６  内周面
２６Ｄ  （内周面２６の）最下面
３０、３０Ａ、３０Ｂ  円筒管
４０、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅ、４０Ｆ、４０Ｇ、４０Ｈ  滞留部形成部材
４０ＡＩ  内周面
４０ＥＩ  内周面
４０ＥＯ  外周面
５０  ブロック状部材
６０  円筒管
６２  凸部
７０  円筒管
７２  凹部
８０  筒体
９０  第一の円筒管（筒状部材）
９２  端面
１００  第二の円筒管（筒状部材）
１０２  端面
１０４  端面
１１０  第三の円筒管（筒状部材）
１１２  端面
１２０  第一の段差
１２２  第二の段差
１３０  筒体
１４０  第一の円筒管（筒状部材）
１４２  内周面
１５０  第二の円筒管（筒状部材）
１５２  外周面
１６０  段差
１７０  阻害部材
２００  原料処理樋（原料処理部材）
２１０  桶体（半円筒管）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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