(57)【要約】【課題】高周波誘導加熱の際の温度制御を正確に行わせる。【解決手段】ガラスを溶融するための方法は、内部で、ガラスを溶融できる電流伝導溶融容器を設けるステップと、前記溶融容器に近い、選択された位置に少なくとも２つの誘導加熱コイルを設けるステップと、前記コイルに電力を選択的に供給し、前記コイルを選択的に付勢するステップとを備え、もって付勢されていないコイル関連する電源回路内のスイッチング素子により、付勢された加熱コイルに隣接する付勢されていない加熱コイル内の電流の相互誘導を防止するようになっている。【選択図】  図２
2007509476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部でガラスを溶融できる電流伝導溶融容器を設けるステップと、
前記溶融容器に近い、選択された位置に少なくとも２つの誘導加熱コイルを設けるステップと、
前記コイルに電力を選択的に供給し、前記コイルを選択的に付勢するステップとを有し、もって、付勢されていないコイル関連する電源回路内のスイッチング素子により、付勢された加熱コイルに隣接する付勢されていない加熱コイル内の電流の相互誘導を防止する、ガラスを溶融するための方法。  
【請求項２】
加熱動作中に、２つ以上の隣接コイルを同時に付勢するときに、前記容器内の、各隣接するコイルに関連するそれぞれのゾーンに送られる加熱電力をバランスさせるステップを更に有する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
２つ以上の隣接するコイルを同時に付勢する前記加熱動作中に、前記隣接するコイル内の電流の相互誘導の発生を可能にするステップを更に有する、請求項２記載の方法。
【請求項４】
それぞれのコイルに関連する電源回路内に位置するスイッチング素子を、オンまたはオフに選択的にスイッチングすることにより、任意の時間に、前記少なくとも２つの誘導コイルのいずれを付勢するかを選択するステップを更に有する、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
選択されたコイルを付勢するステップの前に、前記選択されたコイルを付勢する初期のステージの間にコンデンサバンクを予備充電し、前記予備充電ステップ中に、前記コンデンサバンク内に蓄積された電力を、その後利用するステップを更に有する、請求項１〜４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも２つのコイルに電力を供給するための５０ヘルツのＡＣ電源を設けるステップを更に有する、請求項１〜５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
前記スイッチング素子が、少なくとも１つのサイリスタを有する、請求項１〜６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項８】
電流伝導溶融容器と、
前記溶融容器の近くの選択された位置に設けられた少なくとも２つの誘導加熱コイルと、
前記加熱コイルのそれぞれの１つに各々が関連し、それぞれのコイルに電力を選択的に供給し、よって、それぞれのコイルを付勢するようになっている複数の電源回路とを備え、
各電源回路は隣接する加熱コイルが付勢されたときに、付勢されていない加熱コイル内での電流の相互誘導を防止するためのスイッチング素子を含む、誘導溶融により、ガラスを溶融するための装置。  
【請求項９】
各加熱コイルは、このコイルが付勢されたときに、溶融容器のそれぞれの領域内の加熱効果を生じさせるようになっている、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記スイッチング素子は、少なくとも１つのサイリスタを備える、請求項８または９記載の装置。
【請求項１１】
前記溶融容器は、ガラスフリットおよび廃棄物を受けるための入力と、排出動作中に前記容器の内容物を排出するための排出出力と、注入動作中に、前記ガラスと廃棄物との溶融混合物を注入するようになっている注入出力とを備える、請求項８〜１０のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１２】
複数の誘導加熱要素を更に備え、各要素は、前記入力、排出出力および注入出力のうちのそれぞれ１つに接近して配置されており、新しいガラスまたは廃棄物の添加を可能にするようになっている入力、または溶融材料の流出を可能にするようになっている出力を閉じるガラスシールを、選択的に溶融する、請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
各電力制御回路は、予備充電動作中に前記電力制御回路内のコンデンサのバンクを選択的に充電するようになっている別のスイッチング素子を含む、請求項８〜１２のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１４】
前記加熱コイルに電力を供給するための５０ヘルツのＡＣ電源を更に備える、請求項９〜１３のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１５】
電流伝導溶融容器内に、ガラス形成材料と共に前記廃棄物を装入するステップと、
前記容器の近くに位置する複数の誘導加熱コイルのうちの少なくとも１つに電力を加え、よって、前記ガラス形成材料を加熱するステップと、
その後、前記容器から貯蔵コンテナにガラスと廃棄物との溶融混合物を注入するステップとを備え、
前記電力印加ステップ中に、前記加熱コイルのうちの少なくとも１つを付勢し、付勢されていないコイルに関連する電源回路内のスイッチング素子により、前記付勢されたコイルに隣接する付勢されていない加熱コイル内の電流の相互誘導を防止する、廃棄物を再処理するための方法。
【請求項１６】
加熱動作中に、２つ以上の隣接コイルを同時に付勢するときに、前記容器内の、各隣接するコイルに関連するそれぞれのゾーンに送られる加熱電力をバランスさせるステップを更に有する、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
内部で目標材料を溶融できる電流伝導溶融容器を設けるステップと、
前記溶融容器に近い、選択された位置に少なくとも２つの誘導加熱コイルを設けるステップと、
前記コイルに電力を選択的に供給し、前記コイルを選択的に付勢するステップとを備え、よって、付勢されていないコイル関連する電源回路内のスイッチング素子により付勢された加熱コイルに隣接する付勢されていない加熱コイル内の電流の相互誘導を防止する、目標材料を溶融するための方法。
【請求項１８】
加熱動作中に、２つ以上の隣接コイルを同時に付勢するときに、前記容器内の、各隣接するコイルに関連するそれぞれのゾーンに送られる加熱電力をバランスさせるステップを更に有する、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
２つ以上の隣接するコイルを、同時に付勢する前記加熱動作中に、前記隣接するコイル内の電流の相互誘導の発生を可能にするステップを更に有する、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
添付図面を参照して、実質的に説明した方法。
【請求項２１】
添付図面を参照して、実質的に説明したように構成され、配置されている装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導加熱に関し、特に、２つ以上の誘導加熱コイルを使って、溶融容器内でガラスのような目標材料を溶融するための方法、および装置に関するが、これらだけに限定されるものではない。溶融容器内の領域内の温度を、注意深く制御できるよう、付勢された加熱コイルに隣接する付勢されていない加熱コイル内の電流の相互誘導が防止される。
【背景技術】
【０００２】
材料を溶融するための、特にガラスに類似した材料を溶融するための技術は、多数知られている。これら技術のうちの１つとして、誘導加熱がある。この誘導加熱では、電流伝導溶融容器内で電流が流れるように誘導される。これら誘導電流は、ジュール効果に起因したエネルギーを分散させ、溶融容器内にある材料に熱を供給するよう、この加熱効果を使用できる。十分な熱が供給されれば、溶融容器内の材料は、溶融状態となる。
【０００３】
かかる誘導加熱方法の用途は、多数知られている。１つの特定の用途は、原子力産業にあり、この用途では、放射性廃棄物のための安全な長期にわたる条件化技術が、ガラス化技術によって長期にわたって提供されている。かかる状況で、低レベル、中レベルまたは高レベルの放射性廃棄物となり得る廃棄物がガラス形成材料、例えばガラスフリットと共に溶融容器内で混合される。
放射性廃棄物は、核分裂溶液およびその他の廃棄物で見られる元素の多くを無秩序な構造で含むことができる鉱物であるので、ガラス状母材内に放射性廃棄物を封入することが選択される。廃棄物とガラス形成材料とが一旦溶融状態とされ、共に混合されると、これらは溶融容器から貯蔵キャニスタに注入できる。ガラス混合物が一旦凝固すると、このガラス混合物の最終固体形状を構成するように、貯蔵キャニスタを使用することができ、このキャニスタは、後のガラス搬送プロセスを助けることもできる。
【０００４】
このガラス化方法の一例として、マルクール（Ｍａｒｃｏｕｌｅ）ガラス化ユニット（ＡＶＭ）を例とする連続２ステップガラス化方法を挙げることができる。このガラス化方法では、２つのステップが実行される。第１ステップは、核分裂生成物の溶液を蒸発させ、焼成するステップであり、第２ステップは、その結果生じた焼成物をガラス化するステップである。
最初の蒸発−焼成ステップは、所定の温度まで加熱された回転チューブによって実行できる。硝酸塩または酸化物の形態をした入力された廃棄物からの要素が、第２ステージの誘導加熱金属ポットに流入する。ガラスフリットまたは別のガラス形成物を添加する（例えば主にＳｉＯ2（シリカ）、Ｂ2Ｏ3（無水硼素）、Ａｌ2Ｏ3（アルミナ）およびＮａ2Ｏ（酸化ナトリウム）を使用できる）。
核分裂生成廃棄物を、約１０〜２０％の範囲の量だけ、このガラス形成材料に混入できることが判っている。公知のガラス化設備では、金属ポットは、４ＫＨｚの周波数で作動する２００ＫＷの発電機を使って、１０００℃〜１２００℃まで加熱される。上記のように、金属ポット内のガラスが金属壁に接触するすると、熱伝導により溶融される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、かかる誘導加熱システムには、多数の問題が生じることが判っている。１つの問題は、溶融容器を加熱するのに使用される誘導加熱コイルが高周波発電機により作動されることであり、この発電機が時代遅れとなっていることである。そのため、交換または保守コストが高くつく。
【０００６】
別の問題は、加熱コイルに電力を供給するのに使用されるコンタクタの間に、アークが発生することである。このアークによって、コンタクタが故障し、コンタクタを置換しなければならない。そのため、費用が高くつき、時間がむだとなる。
【０００７】
更に別の問題は、約４ＫＨｚの高周波で誘導加熱要素を作動させると、溶融容器内の種々の容器内で発生する温度の制御が限られることである。その理由は、高周波電磁界の浸透深さが渦電流が誘導される深さを限定し、従って、容器の壁内で発生する熱量と効率的に使用できる容器の厚さの双方を限定し、次に、これによって、熱応力に起因する容器の寿命を限定してしまうからである。
【０００８】
本発明の実施例の目的は、上記問題を、少なくとも部分的に緩和することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の様相によれば、内部でガラスを溶融できる電流伝導溶融容器を設けるステップと、
前記溶融容器に近い、選択された位置に少なくとも２つの誘導加熱コイルを設けるステップと、
前記コイルに電力を選択的に供給し、前記コイルを選択的に付勢するステップとを備え、もって、付勢されていないコイル関連する電源回路内のスイッチング素子により付勢された加熱コイルに隣接する付勢されていない加熱コイル内の電流の相互誘導を防止する、ガラスを溶融するための方法が提供される。  
【００１０】
本発明の第２の様相によれば、
電流伝導溶融容器と、
前記溶融容器の近くの選択された位置に設けられた少なくとも２つの誘導加熱コイルと、
前記加熱コイルのそれぞれの１つに各々が関連し、それぞれのコイルに電力を選択的に供給し、よって、それぞれのコイルを付勢するようになっている複数の電源回路とを備え、
各電源回路は隣接する加熱コイルが付勢されたときに、付勢されていない加熱コイル内での電流の相互誘導を防止するためのスイッチング素子を含む、誘導溶融によりガラスを溶融するための装置が提供される。  
【００１１】
本発明の第３の様相によれば、
電流伝導溶融容器内にガラス形成材料と共に、前記廃棄物を装入するステップと、
前記容器の近くに位置する複数の誘導加熱コイルのうちの少なくとも１つに電力を加え、よって、前記ガラス形成材料を加熱するステップと、
その後、前記容器から貯蔵コンテナにガラスと廃棄物との溶融混合物を注入するステップとを備え、
前記電力印加ステップ中に、前記加熱コイルのうちの少なくとも１つを付勢し、付勢されていないコイルに関連する電源回路内のスイッチング素子により、前記付勢されたコイルに隣接する付勢されていない加熱コイル内の電流の相互誘導を防止する、廃棄物を再処理するための方法が提供される。
【００１２】
本発明の第４の様相によれば、
内部で目標材料を溶融できる電流伝導溶融容器を設けるステップと、
前記溶融容器に近い、選択された位置に少なくとも２つの誘導加熱コイルを設けるステップと、
前記コイルに電力を選択的に供給し、前記コイルを選択的に付勢するステップとを備え、よって、付勢されていないコイルに関連する電源回路内のスイッチング素子により付勢された加熱コイルに隣接する付勢されていない加熱コイル内の電流の相互誘導を防止する、目標材料を溶融するための方法が提供される。
【００１３】
本発明の実施例は、２つ以上の誘導加熱コイルを使用してガラスと廃棄物との混合物を溶融するための方法および装置を提供するものである。これら誘導コイルのうちの、１つしか付勢しないとき、付勢されない隣接コイル内で電流の相互誘導が防止される。これとは異なり、隣接するコイルが共に付勢されると、これらコイルの各々に関連する溶融容器内の領域に送られる電力はバランスする。その結果、本発明の実施例は、容器および内容物にわたって得られる温度差を最小にすることによりより正確な温度制御を行うことができ、壁厚の厚い容器を実現することにより容器の寿命を長くできる誘導加熱溶融方法を提供できる。
【００１４】
本発明の実施例は、低周波数、例えば５０Ｈｚで作動できる。この低周波数の電磁界は、より深く透過できるので、より肉厚の容器と共に使用でき、その熱効率を保ち、よって容器の寿命を長くできる。
【００１５】
以下、添付図面を参照し、単なる例により、本発明の実施例について説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の一実施例において、図１は、ガラスと廃棄物との混合物を溶融するのに、２つのステップのうちの１つのステップで誘導加熱炉を使用する連続２ステップガラス化方法を示す。本発明の実施例は、このガラス化方法で使用できるが、本発明は、かかる環境での用途だけに限定されるものでなく、一般的な誘導溶融にも、広く使用できるものである。
【００１７】
図１に示されたガラス化方法では、例えば、原子力産業からの核分裂生成物となり得る溶液状の廃棄物が入口１１に導入される。この溶液は、回転キルン１２内に落下する。このキルンは、加熱抵抗炉１３によって加熱される回転チューブである。この炉は、第１蒸発焼成ステップで固体状の焼成物を生成し、この生成物は、硝酸塩または酸化物の形態で入口１１に入力された廃液からの要素を含み、この固体焼成物はチャンバ１４を通って、誘導加熱容器１５内に落下する。
入口１６を通って、誘導加熱炉に進入する固体廃棄物には、ガラスフリットのようなガラス形成物が添加される。このガラス形成物が、溶融状態となると、閉じ込めガラスとなり、このガラスの母材内に、廃棄物の要素がロックされる。特に１つの有利なガラス形成物は、ホウ珪酸ガラスである。
金属ポット１５は、誘導加熱方法を使って、１０００℃〜１２００℃の温度の間で加熱でき、この誘導加熱方法では、コイル１７を選択的に付勢できる。コイルは付勢されると、トランス要素内の一次コイルとして作動し、この場合、トランスの二次コイルは、溶融容器１５の金属本体によって形成される。
コイルに電力を供給する結果、溶融容器の本体内に電流が誘導される。これら誘導電流によって、溶融容器内に加熱効果が生じ、この加熱効果は、ガラスおよび廃棄物を混合し、溶融を生じさせるよう、溶融容器の内容物に加熱効果が伝達される。溶融容器内に所定の量の溶融混合物がはいった適当な時に、出口２０を開口するためのタップ１９またはその他の排出手段が開けられ、溶融物をキャニスタ２１に排出する。
溶融混合物が凝固する際に形成される固体ガラスブロックの最終形状を決定するのに、このキャニスタ２１が使用される。このキャニスタは、キャニスタのその後の移動を助けるためのハンドル２２またはその他の手段も含むことができる。
【００１８】
図２は、誘導加熱炉をより詳細に示す。この誘導加熱炉１０は、電流伝導溶融容器１５を備え、この容器１５は、例えばニッケルをベースとする金属合金から製造できる。この溶融容器は、溶融容器本体１５のネック領域２４によって形成された入口２３を有し、入口２３で、廃棄物およびガラス形成材料が入力される。  溶融容器は、少なくとも１つの出口２０を有し、この出口から、溶融ガラスと廃棄物との混合物を、溶融容器の下方に位置するキャニスタに注入できる。改装中に溶融容器から排出するのに使用できる別の開口部２５を設けることもできる。  溶融容器の本体領域から形成されたネック領域２６、２７により、開口部２０と２５の双方が形成されている。これら開口部２３、２０、２５の各々は、誘導溶融加熱コイル２８、２９および３０にそれぞれ関連している。これらコイルを選択的に付勢することにより、開口部飢上のガラスブロック形成シールを溶融できる。このように、タップを回転しても、開口部が開放される。
本発明の実施例は、このような特定の形状または入口または出口の数を有する混合容器だけに限定されるものではない。同様に、誘導加熱コイル２８、２９、３０を使用しないで、他の形状のタップ機構を設けることも可能である。同様に、タップコイルの各々はそれぞれの開口部上のシールを除去しなければならないときに、コイルを選択的に付勢するためのそれぞれの電源回路を必要とする。
【００１９】
図１に示されたコイル１７を、４つの加熱コイル３１〜３４が形成しており、これらコイルは、溶融容器の近くに位置している。本発明の実施例は、４つのコイルを使用することだけに限定されるものではない。コイルが付勢されたときに、それぞれの付勢されたコイルに関連する領域内において、溶融容器内で電流が誘導されるよう、これらコイルは、金属溶融容器の十分近くに位置している。
金属コンテナ内に誘導電流が流れる結果、金属コンテナ自体が加熱される。この熱は、混合容器１５内の内容物に伝えられ、入口２３で入力されたガラスフリットを溶融するよう、所定の時間の後に作用する。ガラスが溶融状態となるにつれ、廃棄物の原子および分子はガラス状母材内に位置する。このように、アモルファス構造により、ガラスは使用済み燃料内にある種々の要素を閉じ込める。核分裂生成物部分は、ガラス状母材の主要成分内に結合部を形成し、これら結合部は、ガラス状母材内に廃棄物を閉じ込めるように働く。
【００２０】
ある時間に、１つ、２つ、３つまたは４つの加熱コイルを、任意の組み合わせで付勢できるよう、それぞれの給電回路により、加熱コイル３１〜３４をオンオフすることができる。その結果、溶融容器内のゾーン（または領域）の温度勾配、および温度プロフィルを選択的に制御できる。溶融容器の任意の領域内の温度を制御するよう、４つより多いか、またはそれよりも少ない加熱コイルを設けることも可能である。
【００２１】
図３は、誘導加熱コイルのうちの１つに給電するのに使用できる電力制御回路４０を示す。各コイルには、自己の別個の電源が設けられている。コイルに給電すると、コイルは付勢され、トランス要素のうちの一次コイルとして働く。コイルに近い電流伝導溶融容器１５の領域は、二次コイルとして働き、この二次において電流が流れるように誘導される。
コイルへの給電をオンオフすることにより、溶融容器内に誘導された電流を制御し、よって、関連する加熱効果を制御できる。付勢されたコイルに隣接するコイルにも給電し、このコイルを付勢したり、付勢されていない状態にすることができる。各別個のコイルに関連する電源回路４０内の給電を制御することによって、コイルを付勢したり、付勢しないことを選択することにより、溶融容器内の加熱効果を制御できる。
【００２２】
図３では、電源回路に、三相５０ヘルツのＡＣ電源４１が設けられているが、他の低周波の電源も、使用できる。英国では、代表的な商用電源の周波数は、約５０Ｈｚであるので、特に約５０Ｈｚが便利である。赤および黄色で表示された二相電力がサーキットブレーカー４３に入力され、電力のサージ／故障中に回路を保護するようになっている。このように、ＭＣＣＢ（サーキットブレーカー）４３の出力側において、必要な位相をハード配線することにより、位相を選択することができる。要素４２は、ＭＣＣＢとバスバーの間のフレキシブルなカップリングであり、ここから電力を取り出すことができるが、これらは、必ずしも必要ではない。明瞭にするために図示していないステップダウントランスを介し、回路へ給電するのに、ヒューズ４４および４５も設けられている。
【００２３】
トランスデューサ４６は、入力電圧特性をモニタし、ユーザーへの供給電圧を表示するこれら特性の細部を示すのに使用できる。電源トランスデューサ４７は、電源ラインの赤色レッグ内の電流をモニタする電流トランス要素４８内で誘導される電流を入力として受ける。このように、モニタポイント４９と５０との両端にて供給電力を識別できる。モニタポイント５１および５２により電流をチェックでき、モニタポイント５３および５４により電圧をチェックできる。
電源のそれぞれのレッグ内の２つの安全コンタクタ５５および５６は、インターロックが生じた場合、電圧を遮断するように作動する。インターロックとは、必要な場合に、容器の加熱をシャットダウンする手段を提供する、外部プラント条件または安全トリップのことである。
【００２４】
タップ付きトランス要素５７は、特定の電源回路に関連した加熱コイルに供給できる電力の範囲を決定するのに設定されたコース電力レベルとして働く。電力に対して、可能な４つの設定値を提供する４つのコンタクタが示されている。本発明の実施例は、４つの設定値を使用することだけに限定されるものではない。
【００２５】
過渡現象スパイクを減少するよう、過渡現象を抑制するための電源レッグ６０内の供給ノード５９と、リターンレッグ６２内のリターンノード６１の両端に、金属バリスタ５８が並列接続されている。モニタポイント７０および７１により、インダクタコイルに供給される出力電圧をモニタするよう、供給レッグ６０内のノード６４、およびリターンレッグ６２内のノード６５に出力電圧トランスジューサ６３が接続されている。
【００２６】
総電流トランスジューサ要素６６は、電源レッグ６０内に関連する誘導要素６７を有し、給電レッグ内の加熱コイルを通って流れる電流により、誘導要素６７内に誘導される電流は、モニタポイント６８および６９で、モニタできる総電流を表示する。
【００２７】
コンデンサ電流トランスジューサ７２、および関連する誘導要素７３は、以下説明するように予備充電またはコイル給電動作中に、コンデンサバンク７４を通って流れる電流を表示する。この電流は、モニタポイント７５と７６との両端でモニタできる。別のトランスジューサ７７および関連する誘導要素７８が、電源回路４０のリターンレッグ６２を通って流れる電流を表示する。電源回路の作動をモニタするユーザーに、この表示を供給するために、モニタポイント７９および８０が設けられている。このモニタは、自動プロセスとすることができる。
【００２８】
第１スイッチング素子８１は、サイリスタ８３から成っている。このサイリスタ８３は、隣接する付勢された加熱コイルの効果により、付勢されていない加熱コイル内で、相互誘導される電流を防止するようなスイッチとして働く。
【００２９】
直列接続された抵抗器とコンデンサとが並列に接続され、次にサイリスタ８３の入力端と出力端との間に、パラレルに接続された回路全体は負荷を抑制し、過渡現象スパイクを減少するように、スナッバーとして働く。
【００３０】
電源の供給レッグ６０内には、逆向きに配置されたサイリスタ８５および８６により形成された第２スイッチング素子８４が接続されている。別の直列接続されたコンデンサと抵抗器に対し、直列接続されたコンデンサと抵抗器が並列に接続されており、これら回路によって形成されたスナッバー回路が、第２スイッチング素子８４内の２つのサイリスタ８５および８６の入力端と出力端との間に接続されている。この回路は、電源における過渡現象スパイクを減少するためのスナッバー回路ともなっている。
【００３１】
サイリスタ８３、８５および８６は、電流がサイリスタを通過して流れることができるように、オンおよびオフに選択的に切り替えできる制御接点を有している。
【００３２】
第２スイッチング素子８４は、予備充電動作中にコンデンサバンク７４内のコンデンサを予備充電するように作動する。加熱コイルの付勢直前に生じる予備充電動作中、サイリスタ８５および８６は、オンにスイッチングされるが、サイリスタ８３は、オフに維持される。デュアルサイリスタん配置を使用せず、より大きい単一のサイリスタを使用することも可能である。
サイリスタのオンオフのタイミングは、サイリスタ８３の制御ゲートがスイッチングされ、ほぼ２秒後に誘導加熱コイルに電力が供給されるよう、制御される。コンデンサバンクの予備充電は、最初に加熱コイルが付勢される時の、電源４１上の初期サージを小さくすることにある。電源での電力のサージを制限することが重要ではないとき、スイッチング素子８４およびコンデンサバンク７４をスイッチングすることなく、本発明の実施例を利用できる。
【００３３】
インダクタ９０は、ｌ図２に示された加熱コイル３１〜３４のうちの１つとし、トンバック（Ｔｏｍｂａｃ）コネクタ９１および９２、もしくはその他の適当な接続手段を介して、電源回路４０に接続できる。
【００３４】
スイッチング素子８１および８４のオンオフを制御することにより、それぞれの電源回路４０に関連した加熱コイル９０へ電力を供給できる。コイル９０が付勢されると、このコイルに隣接する金属加熱容器内で、電流が流れるように誘導される。この付勢によって加熱効果が生じる。
図２内の隣接する２つの加熱コイル、例えばコイル３１および３２が同時に付勢されると、サイリスタ８３の制御ゲートには、サイリスタをオンにスイッチングするための制御信号が供給される。このように、双方のコイル３１および３２により、溶融加熱容器１５内で流れるように誘導された電流は、加熱効果を生じさせるだけでなく、隣接するより強い電磁界によって、より弱い電磁界を強化し、よって、付勢ゾーンにわたる電力要求量をバランスさせるよう、電磁界の間の相互作用を生じさせる。このことは、４３で２つの同じ位相が選択され、各ゾーンで供給レッグとリターンレッグとが同じ配向である（すなわち電磁界の方向が同じである）場合に生じ、その結果、一度に多数の加熱コイルを付勢できる。
【００３５】
容器の特定領域に置ける温度を検出するように、溶融加熱容器の内部、およびそのまわりに熱電対のような温度センサ（図示せず）を設けることができる。これらセンサの表示を使って、溶融加熱容器のまわりの特定のコイルの付勢を制御し、温度を所定のスレッショルド限度内に維持できる。
【００３６】
本発明の実施例は、メイン容器本体の加熱ゾーンの１つの態様を提供できる。加熱ゾーンは、相互誘導効果を受け、この誘導効果は、誘導メディア、すなわち容器自体の相互結合に起因し、隣接ゾーン内に電磁界を誘導する。この相互結合は、サイリスタモジュール８１によって提供されるアイソレーションにより、同時に点弧されない隣接ゾーンから除去される。
しかし、隣接する加熱コイル、および隣接ゾーンが同時に点弧されると、付勢されるゾーンにわたり等しく送られる全体の電力をバランスさせる相互結合が可能となる。５０Ｈｚの誘導加熱コイル３１〜３４を利用でき、これらコイルでは、商用周波数電源からマルチタップオートトランスによりステップダウンされた電力が誘導され、コンタクタを介して粗い電力レベル設定を行うことができる。この調節は、回路が付勢されたときに誘導コイルへ送られる電力量を設定する。容器の熱電対からのフィードバックを使用する制御回路から誘導される時間比例態様で、スイッチング素子８１内のサイリスタのオンオフを制御することにより、それぞれのゾーンに加えられる熱の微調節を行うことができる。
【００３７】
本発明の実施例は、５０Ｈｚの電源を利用できる加熱システムを提供するものである。かかる電源は、容易に利用でき、透過力の強い、より広い磁界を発生する。これによって、溶融加熱容器はより厚い壁を有することができ、これによって、金属容器の寿命が長くなり、熱応力が小さくなる。
【００３８】
以上で、単なる例により、本発明の実施例について説明した。本発明の範囲から逸脱することなく、特定して説明した例について変形を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】ガラス化方法を示す。
【図２】誘導溶融加熱容器を示す。
【図３】誘導加熱コイルに給電するための電源回路を示す。
【符号の説明】
【００４０】
１１    入口
１２    回転キルン
１３    抵抗加熱炉
１４    チャンバ
１５    誘導加熱容器
１７    コイル
１９    タップ
２０    出口
２１    キャニスタ
２２    ハンドル
２３    入口
２４    レッグ領域
２５    アパーチャー
２６、２７    レッグ領域
２８、２９、３０    溶融加熱コイル
３１〜３４    加熱コイル
４０    電源回路
４１    電源
４２    素子
４３    サーキットブレーカー
４４、４５    ヒューズ
４６、４７    トランスジューサ
４８    電流トランス要素
４９、５０    モニタポイント
５１、５２、５３、５４    モニタポイント
５５、５６    コンタクタ
５７    タップ付きトランス要素
５８    キャニスタ
５９    供給ノード
６０    供給レッグ
６１    リターンノード
６２    リターンレッグ
６３    電圧トランスジューサ
６４    ノード
６６    電流トランスジューサ素子
６７    誘導素子
６８、６９    モニタポイント
７２    コンデンサ電流トランスジューサ
７３    誘導素子
７４    コンデンサバンク
７５、７６    モニタポイント
７７    トランスジューサ
７９、８０    モニタポイント
８１    第１スイッチング素子
８３    サイリスタ
８４    第２スイッチング素子
８５、８６    サイリスタ
９０    インダクタ
【図１】
2007509476.tif 000003
【図２】
2007509476.tif 000004
【図３】
2007509476.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成17年8月12日(2005.8.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部でガラスを溶融できる電流伝導溶融容器を設けるステップと、
前記溶融容器に近い、選択された位置に少なくとも２つの誘導加熱コイルを設けるステップと、
前記コイルに電力を選択的に供給し、前記コイルを選択的に付勢するステップと、
前記加熱コイルに関連した電源回路内のスイッチング素子のオンまたはオフステートを選択することにより、付勢された加熱コイルに隣接する加熱コイル内の電流の相互誘導を防止または許容するステップとを有する、ガラスを溶融するための方法。
【請求項２】
加熱動作中に、２つ以上の隣接コイルを同時に付勢するときに、前記容器内の、各隣接するコイルに関連するそれぞれのゾーンに送られる加熱電力をバランスさせるステップを更に有する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
２つ以上の隣接するコイルを、同時に付勢する前記加熱動作中に、前記隣接するコイル内の電流の相互誘導の発生を可能にするステップを更に有する、請求項２記載の方法。
【請求項４】
それぞれのコイルに関連する電源回路内に位置するスイッチング素子をオンまたはオフに、選択的にスイッチングすることにより、任意の時間に、前記少なくとも２つの誘導コイルのいずれを付勢するかを選択するステップを更に有する、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
選択されたコイルを付勢するステップの前に、前記選択されたコイルを付勢する初期のステージの間にコンデンサバンクを予備充電し、前記予備充電ステップ中に、前記コンデンサバンク内に蓄積された電力を、その後利用するステップを更に有する、請求項１〜４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも２つのコイルに電力を供給するための５０ヘルツのＡＣ電源を設けるステップを更に有する、請求項１〜５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
前記スイッチング素子が、少なくとも１つのサイリスタを備えている、請求項１〜６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項８】
電流伝導溶融容器と、
前記溶融容器の近くの選択された位置に設けられた少なくとも２つの誘導加熱コイルと、
前記加熱コイルのそれぞれの１つに各々が関連し、それぞれのコイルに電力を選択的に供給し、よって、それぞれのコイルを付勢するようになっている複数の電源回路とを備え、
各電源回路は、スイッチング素子の選択されたオンまたはオフステートに従って、隣接する加熱コイルが付勢されたときに、付勢されていない加熱コイル内の電流の相互誘導を防止するためのスイッチング素子を含む、誘導溶融によりガラスを溶融するための装置。  
【請求項９】
各加熱コイルは、このコイルが付勢されたときに、溶融容器のそれぞれの領域内の加熱効果を生じさせるようになっている、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記スイッチング素子は、少なくとも１つのサイリスタを備える、請求項８または９記載の装置。
【請求項１１】
前記溶融容器は、ガラスフリットおよび廃棄物を受けるための入力と、排出動作中に、前記容器の内容物を排出するための排出出力と、注入動作中に、前記ガラスと廃棄物との溶融混合物を注入するようになっている注入出力とを備える、請求項８〜１０のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１２】
複数の誘導加熱要素を更に備え、各要素は、前記入力、排出出力および注入出力のうちのそれぞれ１つに接近して配置されており、新しいガラスまたは廃棄物の添加を可能にするようになっている入力、または溶融材料の流出を可能にするようになっている出力を閉じるガラスシールを選択的に溶融する、請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
各電力制御回路は、予備充電動作中に、前記電力制御回路内のコンデンサのバンクを選択的に充電するようになっている別のスイッチング素子を含む、請求項８〜１２のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１４】
前記加熱コイルに電力を供給するための５０ヘルツのＡＣ電源を更に備える、請求項９〜１３のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１５】
電流伝導溶融容器内に、ガラス形成材料と共に前記廃棄物を装入するステップと、
前記容器の近くに位置する複数の誘導加熱コイルのうちの少なくとも１つに電力を加え、よって、前記ガラス形成材料を加熱するステップと、
その後、前記容器から貯蔵コンテナにガラスと廃棄物との溶融混合物を注入するステップとを備え、
前記電力印加ステップ中に、前記加熱コイルのうちの少なくとも１つを付勢し、前記加熱されていないコイルに関連する電源回路内のスイッチング素子のオンオフを選択することにより、前記付勢されたコイルに隣接する加熱コイル内の電流の相互誘導を、防止または許容する、廃棄物を再処理するための方法。
【請求項１６】
加熱動作中に、２つ以上の隣接コイルを同時に付勢するときに、前記容器内の、各隣接するコイルに関連するそれぞれのゾーンに送られる加熱電力をバランスさせるステップを更に備える、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
内部で目標材料を溶融できる電流伝導溶融容器を設けるステップと、
前記溶融容器に近い、選択された位置に少なくとも２つの誘導加熱コイルを設けるステップと、
前記加熱コイルに関連した電源回路内のスイッチング素子のオンまたはオフステートを選択することにより、付勢された加熱コイルに隣接する加熱コイル内の電流の相互誘導を防止または許容するステップとを備えた、ガラスを溶融するための方法。
【請求項１８】
加熱動作中に、２つ以上の隣接コイルを同時に付勢するときに、前記容器内の、各隣接するコイルに関連するそれぞれのゾーンに送られる加熱電力をバランスさせるステップを更に備える、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
２つ以上の隣接するコイルを同時に付勢する前記加熱動作中に、前記隣接するコイル内の電流の相互誘導の発生を可能にするステップを更に備える、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
添付図面を参照して、実質的に説明した方法。
【請求項２１】
添付図面を参照して、実質的に説明したように構成され、配置されている装置。
【国際調査報告】
2007509476.tif 000006
2007509476.tif 000007