(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導コイルに印加された高周波電流によって水冷セグメントで発生する誘導電流を利用して廃棄物を加熱及び溶融させるコールドクルーシブル誘導溶融炉（Ｃｏｌｄ  Ｃｒｕｃｉｂｌｅ  Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｍｅｌｔｅｒ：ＣＣＩＭ）において、
前記水冷セグメントと誘導コイルが上下に配置され、
前記誘導コイルによって発生した誘導電流が前記廃棄物の溶融物に直接接触されることを特徴とする、
誘導コイル及び溶融炉一体型コールドクルーシブル誘導溶融炉。
【請求項２】
前記水冷セグメントはその内部にＵ字型の冷却流路が形成された複数の垂直型水冷セグメントの集合からなり、前記垂直型水冷セグメントは幾つかのグループ単位に冷却媒体が分配されて循環するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の誘導コイル及び溶融炉一体型コールドクルーシブル誘導溶融炉。
【請求項３】
前記誘導コイルの下側には格子型溶融物排出部側に溶融物を集めるために溶融物の排出方向に向かって一側に偏心され下方傾斜した形状の水冷底板が備えられ、前記誘導コイルは前記溶融物の排出方向と一致するように傾斜した形状からなることを特徴とする請求項１に記載の誘導コイル及び溶融炉一体型コールドクルーシブル誘導溶融炉。
【請求項４】
前記誘導コイルは前記溶融物と接触する内側面に耐熱性セラミックコーティング層が形成されたことを特徴とする請求項３に記載の誘導コイル及び溶融炉一体型コールドクルーシブル誘導溶融炉。
【請求項５】
前記誘導コイルは複数の誘導コイル線が上下に積層された構造であり、前記複数の誘導コイル線の間にはセラミック材が挿入されていることを特徴とする請求項３に記載の誘導コイル及び溶融炉一体型コールドクルーシブル誘導溶融炉。
【請求項６】
前記水冷底板によって集められた溶融物が排出されるように前記水冷底板の下側には格子型溶融物排出部が備えられ、前記格子型溶融物排出部の上面はその中央部に形成された溶融物排出口に向かう下方傾斜面をなし、前記溶融物排出口から下側に延長形成されて溶融物が通過する溶融物排出口水冷セグメントの周りには誘導コイルが備えられたことを特徴とする請求項３に記載の誘導コイル及び溶融炉一体型コールドクルーシブル誘導溶融炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導コイル及び溶融炉一体型コールドクルーシブル誘導溶融炉に関し、さらに詳しくは、放射性廃棄物、一般産業廃棄物、セラミック材料、金属材料などの物質を誘導加熱（ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ  ｈｅａｔｉｎｇ）方式で加熱及び溶融させる際使用するコールドクルーシブル誘導溶融炉（Ｃｏｌｄ  Ｃｒｕｃｉｂｌｅ  Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｍｅｌｔｅｒ：ＣＣＩＭ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、放射性廃棄物、一般産業廃棄物、セラミック材料、金属材料などの加熱と溶融のために誘導加熱方式を利用するコールドクルーシブル誘導溶融炉（ＣＣＩＭ）は、誘導コイル内側に水冷パイプ（ｗａｔｅｒ  ｃｏｏｌｅｄ  ｐｉｐｅ）又は水冷セグメント（ｗａｔｅｒ  ｃｏｏｌｅｄ  ｓｅｇｍｅｎｔ）を用いていた。
誘導コイルに印加された高周波電流によって水冷セグメントには誘導電流が発生するようになり、水冷セグメントの間に投入された電磁気場によってコールドクルーシブル誘導溶融炉内の溶融物に誘導電流が発生するとジュール効果（Ｊｏｕｌｅ’ｓ  ｅｆｆｅｃｔ）によって溶融物が加熱されるようになっている。この場合、誘導コイルは水冷セグメントの外側に所定間隔をおいて位置し高周波電流を流す役割のみを行っていた。
このように誘導コイルの内側に間隔をおいて水冷セグメントが位置するコールドクルーシブル誘導溶融炉に関連した従来技術は特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６に開示されている。
【０００３】
しかし、このような従来のコールドクルーシブル誘導溶融炉では誘導コイルの内側に位置する水冷セグメントで多くの電気エネルギーが消耗される短所を有している。
また、従来のコールドクルーシブル誘導溶融炉に設けられた誘導コイルの場合、ほとんどが水平に設けられ、主に溶融物の溶融という目的のみに焦点を合わせて設計されており、溶融物の排出を容易に行える機能は含まれていなかった。
そして、従来は溶融物排出口にスライドドアを設置しドアが開くと溶融物の熱が伝達され所定時間の経過後、下部に排出される原理を適用している。しかし、この場合、溶融物が排出される過程でその温度が落ちるようになり、融点（ｍｅｌｔｉｎｇ  ｐｏｉｎｔ）の高いセラミックや金属などの場合、その材質の一部が凝固して流動性が落ちるようになるため、溶融物を円滑に排出させることができない問題点があった。
【０００４】
他の溶融物の排出方法としては、排出管をインコネル（Ｉｎｃｏｎｅｌ）などの密閉型管を使用し、その管の周りに誘導コイルを巻きつけてインコネル管を加熱して溶融物を排出させる方法がある。しかし、この場合、インコネル管より融点の高い金属（例えば、貴金属族など）などを排出するには限界があるという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ドイツ特許第５１８４９９号
【特許文献２】米国特許第３２２３５１９号
【特許文献３】米国特許第３４６１２１５号
【特許文献４】米国特許第４０５８６６８号
【特許文献５】米国特許第６１４４６９０号
【特許文献６】米国特許第６６１３２９１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記のような問題点を解決するために創案されたものであり、誘導コイル自体が水冷セグメントの役割も同時に行うようにすることによってコールドクルーシブル誘導溶融炉内の溶融物に誘導電流を直接接触させてエネルギー効率を大幅に改善させるとともに、コールドクルーシブル誘導溶融炉の構造を単純化できる誘導コイル及び溶融炉一体型コールドクルーシブル誘導溶融炉を提供することにその目的がある。
【０００７】
また、本発明は、セラミック材料や融点の高い金属性材料の場合もその溶融物の排出が円滑に行われることができるようにする誘導コイル及び溶融炉一体型コールドクルーシブル誘導溶融炉を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述のような目的を具現するための本発明の誘導コイル及び溶融炉一体型コールドクルーシブル誘導溶融炉は、誘導コイルに印加された高周波電流によって水冷セグメントで発生する誘導電流を利用して廃棄物を加熱及び溶融させるコールドクルーシブル誘導溶融炉において、前記水冷セグメントと誘導コイルが上下に配置されて前記誘導コイルによって発生された誘導電流が前記廃棄物の溶融物に直接接触されることを特徴とする。
【０００９】
前記水冷セグメントはその内部にＵ字型の冷却流路が形成された複数の垂直型水冷セグメントの集合からなり、前記垂直型水冷セグメントは幾つかのグループ単位に冷却媒体が分配されて循環するようになっていることを特徴とする。
【００１０】
前記誘導コイルの下側には格子型溶融物排出部側に溶融物を集めるために溶融物の排出方向に向かって一側に偏心され下方傾斜した形状の水冷底板が備えられ、前記誘導コイルは前記溶融物の排出方向と一致するように傾斜した形状からなることを特徴とする。
【００１１】
前記誘導コイルは前記溶融物と接触する内側面に耐熱性セラミックコーティング層が形成されたことを特徴とする。
【００１２】
前記誘導コイルは複数の誘導コイル線が上下に積層された構造であり、前記複数の誘導コイル線の間にはセラミック材が挿入されていることを特徴とする。
【００１３】
前記水冷底板によって集められた溶融物が排出されるように前記水冷底板の下側には格子型溶融物排出部が備えられ、前記格子型溶融物排出部の上面はその中央部に形成された溶融物排出口に向かう下方傾斜面をなし、前記溶融物排出口から下側に延長形成されて溶融物が通過する溶融物排出口水冷セグメントの周りには誘導コイルが備えられたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明による誘導コイル及び溶融炉一体型コールドクルーシブル誘導溶融炉によれば、従来のコールドクルーシブル誘導溶融炉の誘導コイル内部領域に水冷セグメントが設置される構造を排除し、誘導コイル自体が水冷セグメントの役割も同時に行うようにすることによって従来の誘導コイル内側に設置された水冷セグメントでほとんど消費されていた電気エネルギーがコールドクルーシブル誘導溶融炉内の溶融物に直接接触される。このため、エネルギー効率を大幅に改善でき、コールドクルーシブル誘導溶融炉の構造を単純化して維持補修作業のための装置の分解・組み立てを容易にする効果がある。
【００１５】
また、本発明によれば、誘導コイルを溶融物の排出方向に向かって傾斜した構造に配置するとともに、溶融物排出口の周りに誘導コイルを着脱可能に備えて排出される溶融物に誘導電流の発生効率を向上させることによって、セラミック材料や融点の高い金属性材料の溶融物も円滑に排出させることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明による誘導コイル及び溶融炉一体型コールドクルーシブル誘導溶融炉の全体構成図である。
【図２】本発明による誘導コイル及び溶融炉一体型コールドクルーシブル誘導溶融炉の垂直型水冷セグメントの外観及び部分切断斜視図である。
【図３】本発明による誘導コイル及び溶融炉一体型コールドクルーシブル誘導溶融炉の傾斜型水平誘導コイルの部分切断斜視図である。
【図４】本発明による誘導コイル及び溶融炉一体型コールドクルーシブル誘導溶融炉の傾斜型水冷底板の外観及び部分切断斜視図である。
【図５】誘導コイル及び溶融炉一体型コールドクルーシブル誘導溶融炉の格子型溶融物排出部の斜視図である。
【図６】図５に示した格子型溶融物排出部の溶融物排出口水冷セグメントの周りに誘導コイルが設けられた様子を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態に対する構成及び作用を詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明による誘導コイル及び溶融炉一体型コールドクルーシブル誘導溶融炉の全体構成図である。
本発明による誘導コイル及び溶融炉一体型コールドクルーシブル誘導溶融炉１００は、放射性廃棄物、一般産業廃棄物、セラミック材料、金属材料などの溶融対象物質が投入される廃棄物投入口１０１と溶融過程で発生する排気体が排出される排気体出口１０２とが備えられた上部チャンバ１１０と、前記上部チャンバ１１０の下側に継手部１０５を媒介に連結され投入された廃棄物が収容されて溶融及び排出される下部チャンバと、で構成される。
【００１９】
前記下部チャンバは垂直型水冷セグメント１３０、傾斜型水平誘導コイル１４０、傾斜型水冷底板１５０が上部から下部に順に結合された構造物で構成され、前記傾斜型水冷底板１５０の下側には溶融物が排出される格子型溶融物排出部１６０が連結されている。
そして、前記垂直型水冷セグメント１３０の上部の周りには冷却水入口分配管１２１と冷却水出口分配管１２２からなる冷却水入出口分配管１２０が設けられ、前記傾斜型水平誘導コイル１４０の一側には高周波電源供給装置連結部１４５が連結されており、前記格子型溶融物排出部１６０の周りには誘導コイル１７０が設けられる。
【００２０】
図２は、本発明による誘導コイル及び溶融炉一体型コールドクルーシブル誘導溶融炉の垂直型水冷セグメントの（ａ）外観斜視図及び（ｂ）部分切断斜視図である。
前記垂直型水冷セグメント１３０は、図２に示したようにその内部に冷却水などの冷却媒体が流れるＵ字型の冷却流路１３３が形成された単位体が円周方向に沿って互いに連結された集合からなるものである。
前記垂直型水冷セグメント１３０の上部外側面には前記Ｕ字型の冷却流路１３３と連結される冷却水入口１３１と冷却水出口１３２が形成されている。前記冷却水入口１３１と冷却水出口１３２はそれぞれ図１に示した冷却水入口分配管１２１と冷却水出口分配管１２２に連結される。
【００２１】
そして、前記冷却水入出口分配管１２０は垂直型水冷セグメント１３０を幾つかのグループ単位で互いに連結して冷却媒体が供給及び環水されるように構成されており、このように冷却媒体が垂直型水冷セグメント１３０のグループ単位に分配されるように構成することによって垂直型水冷セグメント１３０の間に均一な冷却が行われて冷却効率を向上させることができるようになる。
【００２２】
前記垂直型水冷セグメント１３０の上面は前記継手部１０５の底面の周りに沿って密着するように水平面をなし、前記垂直型水冷セグメント１３０の底面はその下側に結合される傾斜型水平誘導コイル１４０の傾斜した上面に密着するように傾斜面をなしている。
前記垂直型水冷セグメント１３０は傾斜型水平誘導コイル１４０の高周波電流によって誘発された誘導電流をその内部に収容された溶融物に伝達することによって溶融物を加熱するようになる。
【００２３】
図３は、本発明による誘導コイル及び溶融炉一体型コールドクルーシブル誘導溶融炉の傾斜型水平誘導コイルの部分切断斜視図である。
図３に示した傾斜型水平誘導コイル１４０（ｓｌｏｐｅｄ  ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ  ｉｎｄｕｃｔｏｒ）は前記垂直型水冷セグメント１３０の下側に一体型として位置するようになり、その内側面に溶融物が接触する構造となっている。
すなわち、本発明では、従来の、誘導コイルの内側に水冷セグメントが位置し水冷セグメントの内側面に溶融物が接触される構造とは異なって、傾斜型水平誘導コイル１４０の内側面に溶融物が直接接触される構造からなることによって前記傾斜型水平誘導コイル１４０はそれ自体が溶融物を直接加熱させて水冷セグメントの役割を同時に行う一体型をなす点にその技術的特徴がある。
【００２４】
また、前記傾斜型水平誘導コイル１４０は下部チャンバの下部を構成しながら溶融物が下方傾斜して排出される方向と一致するように傾斜して配置されることによって排出される溶融物に誘導電流がより効果的に伝達されるように構成された点にもその特徴がある。
前記傾斜型水平誘導コイル１４０は多数のチューブ型誘導コイル線が傾斜して上下積層された構造をなすが、これは溶融炉内部の熱による材料の膨脹など熱的変形に柔軟に作用するようにし、製作も容易にするためである。
溶融物が接触する前記傾斜型水平誘導コイル１４０の内側面１４４には溶融物との接触による腐食や物理的損傷から保護されることができるように一次的に合金コーティング（ｍｅｔａｌ  ａｌｌｏｙ  ｃｏａｔｉｎｇ）を施した後、その上にアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）などのセラミック材料のコーティング層が形成される。
【００２５】
また、前記誘導コイル線の間にはセラミック材挿入部材１４６が介在して前記誘導コイル線の熱的変形を最小化できるように構成されている。
前記傾斜型水平誘導コイル１４０の一側には電源供給装置である高周波発生器（Ｈｉｇｈ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ：ＨＦＧ）に連結される高周波電源供給装置連結部１４５が前記傾斜型水平誘導コイル１４０に電気的に連結され、前記高周波電源供給装置連結部１４５には各誘導コイル線の内部に形成された冷却水流路管１４３に連結される冷却水入口１４１と冷却水出口１４２が備えられる。
【００２６】
図４は、本発明による誘導コイル及び溶融炉一体型コールドクルーシブル誘導溶融炉の傾斜型水冷底板の（ａ）外観斜視図及び（ｂ）部分切断斜視図である。
前記傾斜型水平誘導コイル１４０の下側に位置する傾斜型水冷底板１５０は図４に示したように円弧状をなす単位体が円周方向に互いに結合された集合からなり、図１に示したように溶融物が円滑に排出されることができるように前記傾斜型水平誘導コイル１４０の下方傾斜した方向に向かって偏心されその下側に備えられた格子型溶融物排出部１６０に連結されている。
前記傾斜型水冷底板１５０の外側面には冷却水入口１５１と冷却水出口１５２が備えられ前記傾斜型水冷底板１５０の内部に形成されたＵ字型の冷却流路板１５３に連結されている。
【００２７】
このように傾斜型水冷底板１５０を単位体などの集合で構成し、それぞれの傾斜型水冷底板１５０の単位体ごとにその内部に冷却流路板１５３が備えられ冷却媒体が循環されるように構成することによって溶融物の熱による傾斜型水冷底板１５０の過熱を効果的に防止できるようになる。
【００２８】
図５は、誘導コイル及び溶融炉一体型コールドクルーシブル誘導溶融炉の格子型溶融物排出部の斜視図で、図６は、図５に示した格子型溶融物排出部の溶融物排出口水冷セグメントの周りに誘導コイルが設けられた様子を示す斜視図である。
前記傾斜型水冷底板１５０の下側に位置する溶融物排出部１６０は図５に示したようにその上面が中央部に形成された溶融物排出口１６４に向かう下方傾斜面１６３をなし、前記溶融物排出部１６０の一側には過熱防止のための冷却媒体が供給及び回収される冷却水入口１６１と冷却水出口１６２が形成されている。
【００２９】
前記溶融物排出口１６４から下側に延長形成されて溶融物が通過する溶融物排出口水冷セグメント１６５の周りには図６に示したように誘導コイル１７０が備えられている。
このように、溶融物排出口水冷セグメント１６５の周りに誘導コイル１７０を設けることによってガラスなどのセラミック材料と融点の高い金属性材料等の場合も排出過程で高周波電気エネルギーの供給による直接溶融が可能になるので溶融物の凝固を防止して円滑な排出が可能になる。
【符号の説明】
【００３０】
１００  コールドクルーシブル誘導溶融炉        
１１０  上部チャンバ
１０１  廃棄物投入口    
１０２  排気体出口
１０５  継手部          
１２０  冷却水入出口分配管
１２１  冷却水入口分配管
１２２  冷却水出口分配管
１３０  垂直型水冷セグメント
１３１  冷却水入口
１３２  冷却水出口      
１３３  Ｕ字型冷却流路
１４０  傾斜型水平誘導コイル
１４１  冷却水入口
１４２  冷却水出口      
１４３  冷却水流路管
１４４  誘導コイル内側面
１４５  高周波電源供給装置連結部
１４６  セラミック材挿入部材
１５０  傾斜型水冷底板
１５１  冷却水入口      
１５２  冷却水出口
１５３  冷却流路板      
１６０  格子型溶融物排出部
１６１  冷却水入口      
１６２  冷却水出口
１６３  傾斜面          
１６４  溶融物排出口
１６５  溶融物排出口水冷セグメント          
１７０  誘導コイル
【図１】
0005564150.tif 000002
【図２】
0005564150.tif 000003
【図３】
0005564150.tif 000004
【図４】
0005564150.tif 000005
【図５】
0005564150.tif 000006
【図６】
0005564150.tif 000007