(57)【要約】【課題】鉄リン酸ガラス材料を安定した状態で溶融させる。【解決手段】炭化ケイ素、あるいはホウ化ジルコニウムなどの導電性を有するセラミックスで形成した容器１６に鉄リン酸ガラス材料１５を投入し、この容器１６を加熱炉１７の炉本体１８に収納する。次いで、炉本体１８に埋め込まれている誘導加熱コイル１９に電力を供給して容器１６を加熱し、容器１６内の温度雰囲気を１２００℃程度に高め、鉄リン酸ガラス材料１５を間接加熱して溶融させる。セラミックスで形成した容器１６は、溶融状態の鉄リン酸ガラスで侵食されることはなく、よって、容器１６内のガラス材料１５を誘導加熱で溶融状態に保温することができる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性セラミックスで形成した容器に鉄リン酸ガラス材料を投入し、容器を誘導加熱してガラス材料を溶融させることを特徴とする鉄リン酸ガラスの溶融方法。
【請求項２】
炉壁内面を導電性セラミックスで形成した加熱炉に鉄リン酸ガラス材料を投入し、炉壁を誘導加熱してガラス材料を溶融させることを特徴とする鉄リン酸ガラスの溶融方法。
【請求項３】
非導電性セラミックスで形成した容器に鉄リン酸ガラス材料を投入し、容器をマイクロ波加熱してガラス材料を溶融させることを特徴とする鉄リン酸ガラスの溶融方法。
【請求項４】
炉壁内面を非導電性セラミックスで形成した加熱炉に鉄リン酸ガラス材料を投入し、炉壁をマイクロ波加熱してガラス材料を溶融させることを特徴とする鉄リン酸ガラスの溶融方法。
【請求項５】
容器に鉄リン酸ガラス材料を投入し、容器を風冷しながら、ガラス材料をマイクロ波加熱して溶融させることを特徴とする鉄リン酸ガラスの溶融方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鉄リン酸ガラスの溶融方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は廃液のガラス固化処理に用いるガラス溶融炉の一例を示すものであり、このガラス溶融炉は、上下方向中間部分から下方へ向かって水平開口断面が徐々に縮小する形状の溶融空間１を有し且つ耐火材により形成された溶融炉本体２を備えている。
【０００３】
溶融炉本体２の上部には、原料供給管３、廃液供給管４、及び排気管５が溶融空間１に連通するように接続されている。
【０００４】
溶融炉本体２には、溶融空間１の上下方向中間部分で向き合う一対の主電極６と、溶融空間１の底部近傍に位置する底部電極７とが、溶融空間１に貯留される溶融ガラス１３に浸漬するように設けられている（特許文献１参照）。
【０００５】
また、溶融炉本体２下部には、溶融空間１に連通する流下ノズル８と、該流下ノズル８を取り囲む誘導加熱コイル９と、流下ノズル８に冷却用空気を吐出可能な空気噴射管１０とが設けられている。
【０００６】
更に、溶融炉本体２下方には、金属製の固化体容器１１を載置して流下ノズル８の直下へ移動可能な台車１２が設けられている。
【０００７】
図６に示すガラス溶融炉では、原料供給管３から溶融空間１へ送給したガラスビーズを溶融炉本体２に付帯のヒータ（図示せず）により溶融させ、主電極６の双方、または一方の主電極６と底部電極７とに電力を供給し、溶融空間１の溶融ガラス１３をジュール熱によって固化しないように保温する。
【０００８】
このとき、流下ノズル８内でガラスが固化して可溶栓１４を形成し、溶融空間１から外部への溶融ガラス１３の流出を抑止する。
【０００９】
この状態で、原料供給管３から溶融空間１へガラスビーズを送給すると、当該ガラスビーズが溶融ガラス１３に溶融し、また、廃液供給管４から溶融空間１へ廃液を流入させると、当該廃液が溶融ガラス１３に混入する。
【００１０】
廃液のガラス固化処理にあたっては、固化体容器１１を搭載した台車１２を、流下ノズル８の直下に位置させておく。
【００１１】
更に、誘導加熱コイル９へ電力を供給することにより流下ノズル８を加熱し、該流下ノズル８内で固化している可溶栓１４を溶融させて、廃液が混入した溶融ガラス１３を、流下ノズル８から固化体容器１１へ流出させる。
【００１２】
固化体容器１１内に充填した溶融ガラス１３は自然風冷により固化し、ガラス固化体が形成される。
【００１３】
誘導加熱コイル９への電力の供給を中断し、空気噴射管１０から流下ノズル８へ向けて冷却用空気を吹き付けると、流下ノズル８の温度が徐々に低下し、当該流下ノズル８内でガラスが固化して可溶栓１４を形成し、溶融空間１から外部への溶融ガラス１３の流出を抑止する。
【００１４】
【特許文献１】
特開２００１−３３７１９５号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６に示すガラス溶融炉を用いて、鉄リン酸ガラス材料を溶融させる場合、溶融状態の鉄リン酸ガラスは金属系材料を著しく腐食させるので、主電極６や底部電極７に著しい侵食が生じ、溶融ガラス１３をジュール熱で溶融させることができない。
【００１６】
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、鉄リン酸ガラス材料を安定した状態で溶融させることを目的としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の鉄リン酸ガラスの溶融方法では、導電性セラミックスで形成した容器に鉄リン酸ガラス材料を投入し、容器を誘導加熱してガラス材料を溶融させる。
【００１８】
本発明の請求項２に記載の鉄リン酸ガラスの溶融方法では、炉壁内面を導電性セラミックスで形成した加熱炉に鉄リン酸ガラス材料を投入し、加熱炉を誘導加熱してガラス材料を溶融させる。
【００１９】
本発明の請求項３に記載の鉄リン酸ガラスの溶融方法では、非導電性セラミックスで形成した容器に鉄リン酸ガラス材料を投入し、容器をマイクロ波加熱してガラス材料を溶融させる。
【００２０】
本発明の請求項４に記載の鉄リン酸ガラスの溶融方法では、炉壁内面を非導電性セラミックスで形成した加熱炉に鉄リン酸ガラス材料を投入し、加熱炉をマイクロ波加熱してガラス材料を溶融させる。
【００２１】
本発明の請求項５に記載の鉄リン酸ガラスの溶融方法では、容器に鉄リン酸ガラス材料を投入し、容器を風冷しながら、ガラス材料をマイクロ波加熱して溶融させる。
【００２２】
本発明の請求項１に記載の鉄リン酸ガラスの溶融方法においては、ガラス材料溶融用の容器を導電性セラミックスで形成し、容器の誘導加熱によりガラス材料を間接的に加熱して溶融させ、鉄リン酸ガラスの溶融に起因した容器の侵食を回避する。
【００２３】
本発明の請求項２に記載の鉄リン酸ガラスの溶融方法においては、ガラス材料溶融用の加熱炉の炉壁内面を導電性セラミックスで形成し、炉壁の誘導加熱によりガラス材料を間接的に加熱して溶融させ、鉄リン酸ガラスの溶融に起因した炉壁の侵食を回避する。
【００２４】
本発明の請求項３に記載の鉄リン酸ガラスの溶融方法においては、ガラス材料溶融用の容器を非導電性セラミックスで形成し、容器のマイクロ波加熱によりガラス材料を間接的に加熱して溶融させ、鉄リン酸ガラスの溶融に起因した容器の侵食を回避する。
【００２５】
本発明の請求項４に記載の鉄リン酸ガラスの溶融方法においては、ガラス材料溶融用の加熱炉の炉壁内面を非導電性セラミックスで形成し、炉壁のマイクロ波加熱によりガラス材料を間接的に加熱して溶融させ、鉄リン酸ガラスの溶融に起因した炉壁の侵食を回避する。
【００２６】
本発明の請求項５に記載の鉄リン酸ガラスの溶融方法においては、風冷されている容器内のガラス材料をマイクロ波加熱により直接的に加熱して溶融させ、鉄リン酸ガラスの溶融に起因した容器の侵食を回避する。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図示例とともに説明する。
【００２８】
図１は本発明の鉄リン酸ガラスの溶融方法の第１の例を示すものである。
【００２９】
この溶融方法の実施にあたっては、鉄リン酸ガラス材料１５を投入すべき容器１６と、該容器１６を誘導加熱するための加熱炉１７とを準備する。
【００３０】
鉄リン酸ガラス材料１５としては、リン酸第二鉄（ＦｅＰＯ４・２Ｈ２Ｏ）を主成分とするリン酸塩スラッジにリン酸（Ｐ２Ｏ５）や鉄（Ｆｅ）などを、リン成分と鉄成分の割合が鉄リン酸ガラスの生成に適した割合で配合したものや、あるいは、単に、リン成分を含有する材料と鉄成分を含む材料を、ガラス生成に適した割合で配合したものを用いる。
【００３１】
なお、ここで鉄リン酸ガラスとは、鉄とリンを含有し、溶融状態から急冷した際に、非結晶質で固化し且つＸ線回折がピークを呈さない物質と定義する。
【００３２】
また、鉄リン酸ガラスは、光源からの熱線を遮断して可視光を透過させる物性を有し、熱線吸収ガラス材料などにも用いられている。
【００３３】
容器１６は、導電性を有し且つ耐熱性に優れた炭化ケイ素（ＳｉＣ）やホウ化ジルコニウム（ＺｒＢ２）などのセラミックスで形成されている。
【００３４】
加熱炉１７は、耐火物により形成され且つ容器１６を収納可能な空間を有する炉本体１８と、当該炉本体１８に容器１６収納用の空間を周方向に取り囲むように埋め込んだ誘導加熱コイル１９とで構成されている。
【００３５】
図１に示す溶融方法では、ガラス材料１５を容器１６に投入し、当該容器１６を炉本体１８に収納する。
【００３６】
次いで、誘導加熱コイル１９に電力を供給して容器１６を誘導加熱し、これにより、容器１６内の温度雰囲気を１２００℃程度に高め、ガラス材料１５を間接加熱して溶融させる。
【００３７】
セラミックスで形成した容器１６は、溶融状態の鉄リン酸ガラスで侵食されることはなく、よって、容器１６内のガラス材料１５を誘導加熱で溶融状態に保温することができる。
【００３８】
更に、溶融状態のガラス材料１５に廃液を混入させ、誘導加熱コイル１９への電力の供給を中断し、容器１６を炉本体１８の外部へ取り出すと、当該容器１６内のガラス材料１５が自然風冷により固化し、ガラス固化体を形成する。
【００３９】
図２は本発明の鉄リン酸ガラスの溶融方法の第２の例を示すものであり、図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００４０】
この溶融方法の実施にあたっては、鉄リン酸ガラス材料１５を溶融する加熱炉２０と、容器２１とを準備する。
【００４１】
加熱炉２０は、耐火物により形成した炉本体２２と、当該炉本体２２の内側面と内底面を被覆するライナ２３と、炉本体２２にライナ２３を周方向に取り囲むように埋め込んだ誘導加熱コイル２４、並びにライナ２３の底面下側に位置するように炉本体２２に埋め込んだ誘導加熱コイル２５とで構成されている。
【００４２】
加熱炉２０には、ライナ２３内底面から炉本体２２底面へ貫通する流出口２６が穿設されている。
【００４３】
流出口２６には、スリーブ２７が嵌入されており、該スリーブ２７は、前記の誘導加熱コイル２５によって周方向に取り囲まれている。
【００４４】
ライナ２３及びスリーブ２７は、導電性を有し且つ耐熱性に優れた炭化ケイ素やホウ化ジルコニウムなどのセラミックスで形成されている。
【００４５】
容器２１は、セラミックスで形成してもよいし、ステンレス鋼などの構造物用の金属材料で形成してもよい。
【００４６】
図２に示す溶融方法では、炉本体２２にガラス材料１５を投入した後に、誘導加熱コイル２４に電力を供給してライナ２３を誘導加熱し、ライナ２３内の温度雰囲気を１２００℃程度に高め、ガラス材料１５を間接加熱して溶融させる。
【００４７】
このとき、誘導加熱コイル２４だけに電力を供給し、誘導加熱コイル２５へは電力を供給しないでおく。
【００４８】
これにより、ライナ２３の内周面付近で一旦溶融したガラス材料１５が流出口２６に嵌入されているスリーブ２７内で固化して、当該スリーブ２７を閉止する可溶栓２８を形成し、溶融状態のガラス材料１５の流下を阻止する。
【００４９】
セラミックスで形成したライナ２３及びスリーブ２７は、溶融状態の鉄リン酸ガラスで侵食されることはなく、よって、炉本体２２内のガラス材料１５を誘導加熱で溶融状態に保温することができる。
【００５０】
更に、溶融状態のガラス材料１５に廃液を混入させ、流出口２６の直下に容器２１を配置したうえ、誘導加熱コイル２５へ電力の供給してスリーブ２７を誘導加熱し、前記の可溶栓２８を溶融させると、炉本体２２から容器２１へ溶融状態のガラス材料１５が流下する。
【００５１】
この後、容器２１内のガラス材料１５が自然風冷により固化し、ガラス固化体を形成する。
【００５２】
ガラス材料１５の温度は急激に低下するため、容器２１が金属製であっても、侵食は生じない。
【００５３】
また、誘導加熱コイル２５への電力の供給を中断し、スリーブ２７付近に冷却用空気を吹き付けると、温度低下によりスリーブ２７でガラスが固化して可溶栓２８を形成し、溶融状態のガラス材料１５の流出を阻止する。
【００５４】
図３は本発明の鉄リン酸ガラスの溶融方法の第３の例を示すものであり、図中、図１及び図２と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００５５】
この溶融方法の実施にあたっては、鉄リン酸ガラス材料１５を投入すべき容器２９と、周波数２８ＧＨｚ程度のマイクロ波３０を出射する手段（図示せず）とを準備する。
【００５６】
また、容器２９は、非導電性で且つ耐熱性に優れたアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などセラミックスで形成されている。
【００５７】
図３に示す溶融方法では、ガラス材料１５を容器２９に投入し、当該容器２９に向けてマイクロ波３０を出射する。
【００５８】
これにより、容器２９をマイクロ波加熱し、その内部の温度雰囲気を１２００℃程度に高め、ガラス材料１５を間接加熱して溶融させる。
【００５９】
セラミックスで形成した容器２９は、溶融状態の鉄リン酸ガラスで侵食されることはなく、よって、容器２９内のガラス材料１５を誘導加熱で溶融状態に保温することができる。
【００６０】
更に、溶融状態のガラス材料１５に廃液を混入させ、容器２９へのマイクロ波３０の出射を中断すると、当該容器２９内のガラス材料１５が自然風冷によって固化し、ガラス固化体を形成する。
【００６１】
図４は本発明の鉄リン酸ガラスの溶融方法の第４の例を示すものであり、図中、図１乃至図３と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００６２】
この溶融方法の実施にあたっては、鉄リン酸ガラス材料１５を溶融する加熱炉３１と、先に述べた容器２１及び周波数２８ＧＨｚ程度のマイクロ波３０を出射する手段（図示せず）とを準備する。
【００６３】
加熱炉３１は、非導電性で且つ耐熱性に優れたアルミナなどのセラミックスで形成した炉本体３２と、当該炉本体３２の底部に埋め込んだ誘導加熱コイル３３とで構成されている。
【００６４】
加熱炉３１には、炉本体３２の底部を貫通する流出口３４が穿設されている。
【００６５】
流出口３４には、スリーブ２７が嵌入されており、該スリーブ２７は、前記の誘導加熱コイル３３によって周方向に取り囲まれている。
【００６６】
図４に示す溶融方法では、炉本体３２にガラス材料１５を投入し、当該炉本体３２に向けてマイクロ波３０を出射する。
【００６７】
これにより、炉本体３２をマイクロ波加熱し、炉本体３２内部の温度雰囲気を１２００℃程度に高め、ガラス材料１５を間接加熱して溶融させる。
【００６８】
このとき、誘導加熱コイル３３へは電力を供給しないでおく。
【００６９】
これにより、炉本体３２内で一旦溶融したガラス材料１５が流出口３４に嵌入されているスリーブ２７内で固化して、当該スリーブ２７を閉止する可溶栓２８を形成し、溶融状態のガラス材料１５の流下を阻止する。
【００７０】
セラミックスで形成した炉本体３２及びスリーブ２７は、溶融状態の鉄リン酸ガラスで侵食されることはなく、よって、炉本体３２内のガラス材料１５を誘導加熱で溶融状態に保温することができる。
【００７１】
更に、溶融状態のガラス材料１５に廃液を混入させ、流出口３４の直下に容器２１を配置したうえ、誘導加熱コイル３３へ電力の供給してスリーブ２７を誘導加熱し、前記の可溶栓２８を溶融させると、炉本体３２から容器２１へ溶融状態のガラス材料１５が流下する。
【００７２】
この後、容器２１内のガラス材料１５が自然風冷により固化し、ガラス固化体を形成する。
【００７３】
ガラス材料１５の温度は急激に低下するため、容器２１が金属製であっても、侵食は生じない。
【００７４】
また、誘導加熱コイル３３への電力の供給を中断し、スリーブ２７付近に冷却用空気を吹き付けると、温度低下によりスリーブ２７でガラスが固化して可溶栓２８を形成し、溶融状態のガラス材料１５の流出を阻止する。
【００７５】
図５は本発明の鉄リン酸ガラスの溶融方法の第５の例を示すものであり、図中、図１乃至図４と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００７６】
この溶融方法の実施にあたっては、鉄リン酸ガラス材料１５を投入すべき容器３５と、該容器３５を風冷するための冷却室３６と、先述した周波数２８ＧＨｚ程度のマイクロ波３０を出射する手段（図示せず）とを準備する。
【００７７】
容器３５は、ステンレス鋼などの構造物用の金属材料で形成されている。
【００７８】
この容器３５の内側面と内底面は、非導電性で且つ耐熱性に優れたアルミナなどにより形成したライナ３７で被覆されている。
【００７９】
冷却室３６は、容器３５が上側から挿入可能な胴部３８と、該胴部３８の上端に締結可能な蓋部３９とで構成されている。
【００８０】
胴部３８には、その底面側から内部へ冷却用空気４０を送給するための送気口４１が穿設され、また、蓋部３９には、冷却用空気４０の排出と冷却室３６内部へのマイクロ波３０の導入とを兼ねた排気管４２が設けられている。
【００８１】
図５に示す溶融方法では、ガラス材料１５を容器３５に投入し、当該容器３５を冷却室３６の胴部３８に挿入し、蓋部３９を胴部３８に締結する。
【００８２】
次いで、送気口４１から冷却室３６内部に冷却用空気４０を連続的に送給し、容器３５内のガラス材料１５に向けてマイクロ波３０を出射する。
【００８３】
これにより、ガラス材料１５をマイクロ波加熱して溶融させる。
【００８４】
このとき、マイクロ波３０の周波数が２８ＧＨｚ程度と非常に高いため、金属材料で形成した容器３５に、アークが生じることはない。
【００８５】
セラミックスにより形成したライナ３７で内側面と内底面を被覆した容器３５は、溶融状態の鉄リン酸ガラスで侵食されることはなく、よって、容器３５内のガラス材料１５を誘導加熱で溶融状態に保温することができる。
【００８６】
また、容器３５の内側面と内底面をライナ３７で被覆しない場合、容器３５が外面側から冷却用空気４０で風冷されることにより、溶融状態のガラス材料１５が急激に固化して、容器３５の内側面と内底面を被覆する固化ガラス層が速やかに形成するため、容器３５には侵食が生じない。
【００８７】
更に、排気管４２にチューブ（図示せず）などを挿通して、溶融状態のガラス材料１５に廃液を混入させた後に、容器３５を冷却室３６の外部へ取り出すと、当該容器３５内のガラス材料１５が自然風冷により固化し、ガラス固化体を形成する。
【００８８】
なお、本発明の鉄リン酸ガラスの溶融方法は、上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において変更を加え得ることは勿論である。
【００８９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の鉄リン酸ガラスの溶融方法によれば、下記のような優れた効果を奏し得る。
【００９０】
（１）本発明の請求項１に記載の発明においては、導電性セラミックスで形成した容器を誘導加熱し、容器内のガラス材料を間接的に加熱するので、鉄リン酸ガラス材料を安定した状態で溶融させることが可能になる。
【００９１】
（２）本発明の請求項２に記載の発明においては、導電性セラミックスで形成した炉壁を誘導加熱し、加熱炉内のガラス材料を間接的に加熱するので、鉄リン酸ガラス材料を安定した状態で溶融させるが可能になる。
【００９２】
（３）本発明の請求項３に記載の発明においては、非導電性セラミックスで形成した容器をマイクロ波加熱し、容器内のガラス材料を間接的に加熱するので、鉄リン酸ガラス材料を安定した状態で溶融させることが可能になる。
【００９３】
（４）本発明の請求項４に記載の発明においては、非導電性セラミックスで形成した炉壁をマイクロ波加熱し、加熱炉内のガラス材料を間接的に加熱するので、鉄リン酸ガラス材料を安定した状態で溶融させることが可能になる。
【００９４】
（５）本発明の請求項５に記載の鉄リン酸ガラスの溶融方法においては、風冷されている容器内のガラス材料をマイクロ波加熱し、容器を冷却しながらガラス材料を直接的に加熱するので、鉄リン酸ガラス材料を安定した状態で溶融させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の鉄リン酸ガラスの溶融方法の第１の例の手順を示す概念図である。
【図２】本発明の鉄リン酸ガラスの溶融方法の第２の例の手順を示す概念図である。
【図３】本発明の鉄リン酸ガラスの溶融方法の第３の例の手順を示す概念図である。
【図４】本発明の鉄リン酸ガラスの溶融方法の第４の例の手順を示す概念図である。
【図５】本発明の鉄リン酸ガラスの溶融方法の第５の例の手順を示す概念図である。
【図６】ガラス溶融炉の一例を示す概念図である。
【符号の説明】
１５　鉄リン酸ガラス材料
１６　容器
２０　加熱炉
２３　ライナ（炉壁内面）
２９　容器
３０　マイクロ波
３１　加熱炉
３２　炉本体（炉壁内面）
３５　容器
４０　冷却用空気（風冷）
【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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