(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融炉本体から流下ノズルを経て固化体容器へ流入した溶融ガラスの重量を検出し、荷重検出信号を出力する荷重検出器と、
該荷重検出器から出力される荷重検出信号に基づき流下ノズルより固化体容器へ流下する溶融ガラスの流下速度をプロセス値として求め、流下速度信号を出力する流下速度演算器と、
溶融ガラスの流下速度の目標値を設定し、目標流下速度信号を出力する流下速度設定器と、
流下速度演算器から出力される流下速度信号及び流下速度設定器から出力される目標流下速度信号に基づき流下速度の目標値に対するプロセス値の偏差を求め、該偏差に応じた速度差信号を出力する速度差演算器と、
該速度差演算器から出力される速度差信号に基づき流下ノズル加熱用コイルへ供給すべき投入電力量を求め、投入電力量信号を出力する第１の投入電力演算器と、
該第１の投入電力演算器から出力される投入電力量信号に基づき流下ノズル加熱用コイルへ電力を供給する第１の加熱装置と、
速度差演算器から出力される速度差信号に基づき溶融炉加熱用電極へ供給すべき投入電力量を求め、投入電力量信号を出力する第２の投入電力演算器と、
該第２の投入電力演算器から出力される投入電力量信号に基づき溶融炉加熱用電極へ電力を供給する第２の加熱装置と、
第１の投入電力演算器から出力される投入電力量信号に基づき流下ノズル加熱用コイルへ供給すべき投入電力量が予め設定した上限値あるいは下限値に達したときに、第１の加熱装置から流下ノズル加熱用コイルへの投入電力量を上限値あるいは下限値に保たせるよう第１の投入電力演算器に対して保留指令信号を出力し且つ第２の加熱装置から溶融炉加熱用電極への投入電力量を第２の投入電力演算器から出力される投入電力量信号に応じて調整させるよう第２の投入電力演算器に対して保留解除信号を出力する第１の判定器と、
速度差演算器から出力される速度差信号に基づき流下速度の目標値に対するプロセス値の偏差が一定値以下になったときに、第２の加熱装置から溶融炉加熱用電極への投入電力量をその時点の値に保たせるよう第１の投入電力演算器に対して保留指令信号を出力し且つ第１の加熱装置から流下ノズル加熱用コイルへの投入電力量を第１の投入電力演算器から出力される投入電力量信号に応じて調整させるよう第１の投入電力演算器に対して保留解除信号を出力する第２の判定器と
を備えてなることを特徴とする溶融ガラス流下速度制御機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は溶融ガラス流下速度制御機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
原子力施設から発生する放射性廃液は、廃液処理設備によってガラス固化処理された後、廃棄物保管施設に保管される。
【０００３】
図２は廃液処理設備を構成するガラス溶融炉の一例であり、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。
【０００４】
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。
【０００５】
溶融炉本体２内には、溶融空間１の上下方向中間部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Ｇに浸漬するように設けられている。
【０００６】
溶融炉本体２の下部には、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に対して冷却用空気を吹き付け得る空気噴射管１０とが設けられている。
【０００７】
また、溶融炉本体２の下方には、金属製の固化体容器１１が載置される荷重検出器１２を有し且つ流下ノズル８の直下へ移動可能な搬送台車１３が設けられている。
【０００８】
更に、ガラス溶融炉には、荷重検出器１２から出力される荷重検出信号１２ｓに基づき瞬時重力を時間で微分して流下ノズル８より固化体容器１１へ流出する溶融ガラスＧの流下速度を求める流下速度演算器１４と、該流下速度演算器１４から出力される流下速度信号１４ｓに基づき溶融ガラスＧの流下速度を表示する溶融ガラス流速計１５と、前記の誘導加熱コイル９に電力Ｅ１を供給する第１の加熱装置１６と、両主電極６，６あるいは一方の主電極６及び底部電極７に電力Ｅ２を供給する第２の加熱装置１７とが付帯している。
【０００９】
図２に示すガラス溶融炉では、原料供給管３から溶融空間１へ送給した原料ガラスを、溶融炉本体２に付帯するヒータ（図示せず）によって溶融させ、また、両主電極６，６あるいは一方の主電極６及び底部電極７に電力Ｅ２を供給し、溶融空間１の溶融ガラスＧをジュール熱によって固化しないように保温する。
【００１０】
このとき、流下ノズル８内でガラスが固化して、溶融空間１から外部への溶融ガラスＧの流出が抑止される。
【００１１】
この状態で、原料供給管３から溶融空間１へガラス原料を送給すると、当該原料ガラスが溶融ガラスＧに溶融し、また、廃液供給管４から溶融空間１へ廃液を送給すると、当該廃液が溶融ガラスＧに混入される。
【００１２】
廃液のガラス固化処理にあたっては、搬送台車１３に固化体容器１１を搭載し、該固化体容器１１が流下ノズル８の直下に位置するように搬送台車１３を移動させておく。
【００１３】
更に、誘導加熱コイル９へ電力Ｅ１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内で固化しているガラスを溶融させて、廃液が混入した溶融ガラスＧを、流下ノズル８から固化体容器１１へ流出させる。
【００１４】
このとき、荷重検出器１２からの荷重検出信号１２ｓに基づき、流下ノズル８から固化体容器１１へ流下する溶融ガラスＧの流下速度が、流下速度演算器１４により求められ、該流下速度演算器１４からの流下速度信号１４ｓに応じた溶融ガラスＧの流下速度が溶融ガラス流速計１５に表示される。
【００１５】
誘導加熱コイル９への電力Ｅ１の供給を中断すると、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、溶融空間１から外部への溶融ガラスＧの流出が抑止され、固化体容器１１内に充填された溶融ガラスＧは、自然風冷によって固化し、ガラス固化体が形成される。
【００１６】
固化体容器１１への溶融ガラスＧ充填時には、運転員が溶融ガラス流速計１５の表示を確認しながら、誘導加熱コイル９に対する投入電力量を増減して、溶融ガラスＧの流下速度を制御している。
【００１７】
また、誘導加熱コイル９への投入電力量を増大させても、溶融ガラスＧの流下速度が速くならない場合や、誘導加熱コイル９への投入電力量を減少させても、溶融ガラスＧの流下速度が遅くならない場合には、一方の主電極６及び底部電極７に対する投入電力量を増減して、流下速度の調整を図っている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、流下ノズル８から固化体容器１１へ溶融ガラスＧを流下させる際に、主電極６及び底部電極７に対する投入電力量を増減するか否かは、運転員の判断に委ねられており、また、主電極６及び底部電極７に対する投入電力量を増減させた後、溶融ガラスＧの流下速度が変化するまでの応答時間は、誘導加熱コイル９に対する投入電力量を増減させた場合の溶融ガラスＧの流下速度の変化に比べて緩やかであるため、ガラス溶融炉の運転操作には熟練を要する。
【００１９】
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、ガラス溶融炉の運転操作を容易にすることを目的としている。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の溶融ガラス流下速度制御機構では、溶融炉本体から流下ノズルを経て固化体容器へ流入した溶融ガラスの重量を検出し、荷重検出信号を出力する荷重検出器と、
該荷重検出器から出力される荷重検出信号に基づき流下ノズルより固化体容器へ流下する溶融ガラスの流下速度をプロセス値として求め、流下速度信号を出力する流下速度演算器と、
溶融ガラスの流下速度の目標値を設定し、目標流下速度信号を出力する流下速度設定器と、
流下速度演算器から出力される流下速度信号及び流下速度設定器から出力される目標流下速度信号に基づき流下速度の目標値に対するプロセス値の偏差を求め、該偏差に応じた速度差信号を出力する速度差演算器と、
該速度差演算器から出力される速度差信号に基づき流下ノズル加熱用コイルへ供給すべき投入電力量を求め、投入電力量信号を出力する第１の投入電力演算器と、
該第１の投入電力演算器から出力される投入電力量信号に基づき流下ノズル加熱用コイルへ電力を供給する第１の加熱装置と、
速度差演算器から出力される速度差信号に基づき溶融炉加熱用電極へ供給すべき投入電力量を求め、投入電力量信号を出力する第２の投入電力演算器と、
該第２の投入電力演算器から出力される投入電力量信号に基づき溶融炉加熱用電極へ電力を供給する第２の加熱装置と、
第１の投入電力演算器から出力される投入電力量信号に基づき流下ノズル加熱用コイルへ供給すべき投入電力量が予め設定した上限値あるいは下限値に達したときに、第１の加熱装置から流下ノズル加熱用コイルへの投入電力量を上限値あるいは下限値に保たせるよう第１の投入電力演算器に対して保留指令信号を出力し且つ第２の加熱装置から溶融炉加熱用電極への投入電力量を第２の投入電力演算器から出力される投入電力量信号に応じて調整させるよう第２の投入電力演算器に対して保留解除信号を出力する第１の判定器と、
速度差演算器から出力される速度差信号に基づき流下速度の目標値に対するプロセス値の偏差が一定値以下になったときに、第２の加熱装置から溶融炉加熱用電極への投入電力量をその時点の値に保たせるよう第１の投入電力演算器に対して保留指令信号を出力し且つ第１の加熱装置から流下ノズル加熱用コイルへの投入電力量を第１の投入電力演算器から出力される投入電力量信号に応じて調整させるよう第１の投入電力演算器に対して保留解除信号を出力する第２の判定器とを備えている。
【００２１】
本発明の溶融ガラス流下速度制御機構においては、流下速度の目標値に対するプロセス値の偏差に基づき、第１の投入電力演算器から第１の加熱装置へ投入電力量信号が出力され、流下ノズル加熱用コイルへの投入電力量を調整する。
【００２２】
また、流下ノズル加熱用コイルへ供給すべき投入電力量が予め設定した上限値あるいは下限値に達したときに、第１の判定器によって、第１の投入電力演算器から第１の加熱装置への投入電力量信号の出力がそのまま保持されるとともに、第２の投入電力演算器から第２の加熱装置に投入電力量信号が出力され、第１の加熱装置が、流下ノズル加熱用コイルへの投入電力量を上限値あるいは下限値に保った状態で、第２の加熱装置が、主電極及び底部電極への投入電力量を増減する。
【００２３】
更に、溶融ガラスの流下速度の目標値に対するプロセス値の偏差が一定値以下になったときに、第２の判定器によって、第２の投入電力演算器から第２の加熱装置への投入電力量信号の出力がそのまま保持されるとともに、第１の投入電力演算器から第１の加熱装置に投入電力量信号が出力され、第２の加熱装置が、主電極及び底部電極への投入電力量を現時点の値に保った状態で、第１の加熱装置が、流下ノズル加熱用コイルへの投入電力量を増減する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１は本発明の溶融ガラス流下速度制御機構の実施の形態の一例を示すものであり、図中、図２と同一の符号を付した部分は同一物を表している。
【００２６】
この溶融ガラス流下速度制御機構は、前述の荷重検出器１２、流下速度演算器１４、溶融ガラス流速計１５、第１の加熱装置１６、及び第２の加熱装置１７に加えて、流下速度設定器１９、速度差演算器２０、第１の投入電力演算器２１、第２の投入電力演算器２２、第１の判定器２３、及び第２の判定器２４を備えている。
【００２７】
流下速度設定器１９は、予め設定した溶融ガラスＧの目標流下速度に応じて、目標流下速度信号１９ｓを出力するように構成されている。
【００２８】
速度差演算器２０は、流下速度演算器１４からの流下速度信号１４ｓ及び流下速度設定器１９からの目標流下速度信号１９ｓに基づき、現時点での溶融ガラスＧの流下速度の目標値に対するプロセス値の偏差を求め、当該偏差に応じた速度差信号２０ｓを出力する機能を有している。
【００２９】
第１の投入電力演算器２１は、速度差演算器２０からの速度差信号２０ｓに基づき、誘導加熱コイル９へ供給すべき投入電力量を求め、第１の加熱装置１６に対して投入電力量信号２１ｓを出力するように構成されている。
【００３０】
第２の投入電力演算器２２は、速度差演算器２０からの速度差信号２０ｓに基づき、主電極６及び底部電極７へ供給すべき投入電力量を求め、第２の加熱装置１７に対して投入電力量信号２２ｓを出力するように構成されている。
【００３１】
第１の判定器２３は、第１の投入電力演算器２１からの投入電力量信号２１ｓに基づき、誘導加熱コイル９へ供給すべき投入電力量が、予め設定した上限値を上回ったとき、あるいは予め設定した下限値を下回ったときに、第１の投入電力演算器２１に対して保留指令信号２３ｂを出力し且つ第２の投入電力演算器２２に対して保留解除信号２３ａを出力する機能を有している。
【００３２】
第２の判定器２４は、速度差演算器２０からの速度差信号２０ｓに基づいて、溶融ガラスＧの流下速度の目標値に対するプロセス値の偏差が一定値以下になったときに、第２の投入電力演算器２２に対して保留指令信号２４ｂを出力し且つ第１の投入電力演算器２１に対して保留解除信号２４ａを出力する機能を有している。
【００３３】
以下、図１に示す溶融ガラス流下速度制御機構の作動を説明する。
【００３４】
第１の加熱装置１６から電力Ｅ１を誘導加熱コイル９へ供給して流下ノズル８を加熱すると、溶融炉本体２内の溶融ガラスＧが固化体容器１１へ流下しはじめ、流下速度演算器１４が、荷重検出器１２からの荷重検出信号１２ｓに基づき、溶融ガラスＧの流下速度を求めて、流下速度信号１４ｓを出力する。
【００３５】
また、速度差演算器２０が、流下速度演算器１４からの流下速度信号１４ｓと流下速度設定器１９からの目標流下速度信号１９ｓに基づき、現時点での溶融ガラスＧの流下速度の目標値に対するプロセス値の偏差を求める。
【００３６】
上記の目標値とプロセス値とに偏差が生じている場合には、速度差演算器２０が速度差信号２０ｓを出力する。
【００３７】
これにより、第１の投入電力演算器２１が、速度差信号２０ｓに基づき、誘導加熱コイル９へ供給すべき投入電力量を求め、第１の加熱装置１６に対して投入電力量信号２１ｓを出力する。
【００３８】
溶融ガラスＧの粘度が高めで、流下速度のプロセス値が目標値よりも低い場合には、投入電力量信号２１ｓに応じて、第１の加熱装置１６から誘導加熱コイル９へ供給される電力Ｅ１が増加し、溶融ガラスＧの粘度が低くなるように、流下ノズル８の加熱状態が調整され、溶融ガラスＧの流下速度の向上が図られる。
【００３９】
溶融ガラスＧの粘度が低めで、流下速度のプロセス値が目標値よりも高い場合には、投入電力量信号２１ｓに応じて、第１の加熱装置１６から誘導加熱コイル９へ供給される電力Ｅ１が減少し、溶融ガラスＧの粘度が高くなるように、流下ノズル８の加熱状態が調整され、溶融ガラスＧの流下速度の抑制が図られる。
【００４０】
更に、第１の判定器２３が、第１の投入電力演算器２１からの投入電力量信号２１ｓに基づき、誘導加熱コイル９に対する投入電力量を判定する。
【００４１】
第１の加熱装置１６による誘導加熱コイル９への投入電力量が、予め設定した上限値と下限値の範囲を外れると、第１の判定器２３から第１の投入電力演算器２１に対して保留指令信号２３ｂが出力され、これと同時に、第１の判定器２３から第２の投入電力演算器２２に対して保留解除信号２３ａが出力される。
【００４２】
これにより、第１の投入電力演算器２１による投入電力量信号２１ｓの出力がそのまま保留されるとともに、第２の投入電力演算器２２が、速度差演算器２０の速度差信号２０ｓに基づき、主電極６及び底部電極７へ供給すべき投入電力量を求め、第２の加熱装置１７に対して投入電力量信号２２ｓを出力する。
【００４３】
溶融ガラスＧの粘度が高めで、流下速度のプロセス値が目標値よりも低い場合には、誘導加熱コイル９に対する投入電力量が上限値に保たれたまま、投入電力量信号２２ｓに応じて、第２の加熱装置１７から主電極６及び底部電極７へ供給される電力Ｅ２が増加し、溶融ガラスＧの粘度が低くなるように、溶融炉本体２の加熱状態が調整され、溶融ガラスＧの流下速度の向上が図られる。
【００４４】
溶融ガラスＧの粘度が低めで、流下速度のプロセス値が目標値よりも高い場合には、誘導加熱コイル９に対する投入電力量が下限値に保たれたまま、投入電力量信号２２ｓに応じて、第２の加熱装置１７から主電極６及び底部電極７へ供給される電力Ｅ２が減少し、溶融ガラスＧの粘度が高くなるように、溶融炉本体２の加熱状態が調整され、溶融ガラスＧの流下速度の抑制が図られる。
【００４５】
また、第２の判定器２４が、前記の速度差演算器２０からの速度差信号２０ｓに基づいて、溶融ガラスＧの流下速度の目標値に対するプロセス値の偏差を判定する。
【００４６】
溶融ガラスＧの流下速度の目標値に対する偏差が、一定値以下になると、第２の判定器２４から第２の投入電力演算器２２に対して保留指令信号２４ｂが出力され、これと同時に、第２の判定器２４から第１の投入電力演算器２１に対して保留解除信号２４ａが出力される。
【００４７】
これにより、第２の投入電力演算器２２による投入電力量信号２２ｓの出力がそのまま保留されて、主電極６及び底部電極７への投入電力量が現時点での値に保たれ、第１の投入電力演算器２１が、速度差演算器２０の速度差信号２０ｓに基づき、誘導加熱コイル９へ供給すべき投入電力量を求め、第１の加熱装置１６に対して投入電力量信号２１ｓを出力する状態に復帰する。
【００４８】
このように、図１に示す溶融ガラス流下速度制御機構においては、第１の加熱装置１６と第２の加熱装置１７を、同一の制御パラメータ（溶融ガラスＧの流下速度の目標値に対するプロセス値の偏差）によりフィードバック制御する際に、定常時は、第２の加熱装置１７に対するフィードバック制御を停止して主電極６及び底部電極７への投入電力量を一定にしたまま、第１の加熱装置１６に対するフィードバック制御により誘導加熱コイル９への投入電力量を増減させ、また、誘導加熱コイル９への投入電力量が上限値あるいは下限値に達しても、流下速度のプロセス値が目標値に収束しないときに、第１の加熱装置１６に対するフィードバック制御を停止して誘導加熱コイル９への投入電力量を上限値あるいは下限値にしたまま、第２の加熱装置１７に対するフィードバック制御により主電極６及び底部電極７への投入電力量を増減させ、更に、流下速度の目標値とプロセス値との偏差が一定値以下になったときに、第２の加熱装置１７に対するフィードバック制御を停止して、第１の加熱装置１６に対するフィードバック制御に復帰させるので、誘導加熱コイル９や主電極６及び底部電極７への投入電力量の調整を、流下ノズル８と溶融炉本体２内の加熱状態に応じて自動的に制御することが可能になる。
【００４９】
なお、本発明の溶融ガラス流下速度制御機構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。
【００５０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の溶融ガラス流下速度制御機構では、第１の判定器と第２の判定器が、第１の加熱装置及び第２の加熱装置を選択して、流下ノズル加熱用コイルへ供給すべき投入電力量が上限値あるいは下限値に達したときに、流下ノズル加熱用コイルへの投入電力量を上限値あるいは下限値に保った状態で主電極及び底部電極への投入電力量を増減させ、溶融ガラスの流下速度の目標値に対するプロセス値の偏差が一定値以下になったときに、主電極及び底部電極への投入電力量を現時点の値に保った状態で流下ノズル加熱用コイルへの投入電力量を増減するので、誘導加熱コイルや主電極及び底部電極への投入電力量の調整を、流下ノズルと溶融炉本体内の加熱状態に応じて自動的に制御することが可能になり、よって、ガラス溶融炉の運転操作が容易になるとともに、運転員の負担が軽減されるという、優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の溶融ガラス流下速度制御機構の実施の形態の一例を備えたガラス溶融炉を示す概念図である。
【図２】ガラス溶融炉の一例を示す概念図である。
【符号の説明】
２    溶融炉本体
６    主電極（溶融炉加熱用電極）
７    底部電極（溶融炉加熱用電極）
８    流下ノズル
９    誘導加熱コイル（流下ノズル加熱用コイル）
１１  固化体容器
１２  荷重検出器
１２ｓ        荷重検出信号
１４  流下速度演算器
１４ｓ        流下速度信号
１６    第１の加熱装置
１７    第２の加熱装置
１９    流下速度設定器
１９ｓ        目標流下速度信号
２０    速度差演算器
２０ｓ        速度差信号
２１  第１の投入電力演算器
２１ｓ        投入電力信号
２２  第２の投入電力演算器
２２ｓ        投入電力信号
２３  第１の判定器
２４  第２の判定器
Ｅ１  電力
Ｅ２  電力
Ｇ    溶融ガラス
【図１】
0004265084.tif 000002
【図２】
0004265084.tif 000003