(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部に流下口が形成された溶融炉本体と、該溶融炉本体の内壁の上下方向中間部に対向配置され且つ相互間での通電により溶融炉本体内の被溶融物を加熱し溶融させる一対の主電極と、前記溶融炉本体の底部に配置され且つ前記主電極の一方との間での通電により溶融炉本体内底部の被溶融物を加熱し溶融させる底部電極と、前記主電極間に通電するための主電極用トランスを有する主電極用電源と、該主電極用電源の主電極用トランスの一次コイル側又は二次コイル側のいずれか一方に設けられた主電極用スイッチング素子と、前記底部電極と主電極の一方との間に通電するための底部電極用トランスを有する底部電極用電源と、該底部電極用電源の底部電極用トランスの一次コイル側又は二次コイル側のいずれか一方に設けられた底部電極用スイッチング素子とを備えてなる電気溶融炉において、
前記主電極用スイッチング素子が点弧状態・消弧状態のいずれの状態にあるかを判定する主電極用点弧状態判定回路と、
該主電極用点弧状態判定回路からの情報に基づき主電極用スイッチング素子が点弧状態にある間だけ主電極間の電圧の瞬時値から該電圧の実効値を求めて出力する主電極用電圧実効値計算回路と、
前記底部電極用スイッチング素子が点弧状態・消弧状態のいずれの状態にあるかを判定する底部電極用点弧状態判定回路と、
該底部電極用点弧状態判定回路からの情報に基づき底部電極用スイッチング素子が点弧状態にある間だけ底部電極と主電極の一方との間の電圧の瞬時値から該電圧の実効値を求めて出力する底部電極用電圧実効値計算回路と
を備えたことを特徴とする電気溶融炉。
【請求項２】
底部に流下口が形成された溶融炉本体と、該溶融炉本体の内壁の上下方向中間部に対向配置され且つ相互間での通電により溶融炉本体内の被溶融物を加熱し溶融させる一対の主電極と、前記溶融炉本体の底部に配置され且つ前記主電極の一方との間での通電により溶融炉本体内底部の被溶融物を加熱し溶融させる底部電極と、前記主電極間に通電するための主電極用トランスを有する主電極用電源と、該主電極用電源の主電極用トランスの一次コイル側又は二次コイル側のいずれか一方に設けられた主電極用スイッチング素子と、前記底部電極と主電極の一方との間に通電するための底部電極用トランスを有する底部電極用電源と、該底部電極用電源の底部電極用トランスの一次コイル側又は二次コイル側のいずれか一方に設けられた底部電極用スイッチング素子とを備えてなる電気溶融炉において、
前記主電極用スイッチング素子が点弧状態・消弧状態のいずれの状態にあるかを判定する主電極用点弧状態判定回路と、
該主電極用点弧状態判定回路からの情報に基づき主電極用スイッチング素子が点弧状態にある間だけ主電極間の電流の瞬時値から該電流の実効値を求めて出力する主電極用電流実効値計算回路と、
前記底部電極用スイッチング素子が点弧状態・消弧状態のいずれの状態にあるかを判定する底部電極用点弧状態判定回路と、
該底部電極用点弧状態判定回路からの情報に基づき底部電極用スイッチング素子が点弧状態にある間だけ底部電極と主電極の一方との間の電流の瞬時値から該電流の実効値を求めて出力する底部電極用電流実効値計算回路と
を備えたことを特徴とする電気溶融炉。
【請求項３】
底部に流下口が形成された溶融炉本体と、該溶融炉本体の内壁の上下方向中間部に対向配置され且つ相互間での通電により溶融炉本体内の被溶融物を加熱し溶融させる一対の主電極と、前記溶融炉本体の底部に配置され且つ前記主電極の一方との間での通電により溶融炉本体内底部の被溶融物を加熱し溶融させる底部電極と、前記主電極間に通電するための主電極用トランスを有する主電極用電源と、該主電極用電源の主電極用トランスの一次コイル側又は二次コイル側のいずれか一方に設けられた主電極用スイッチング素子と、前記底部電極と主電極の一方との間に通電するための底部電極用トランスを有する底部電極用電源と、該底部電極用電源の底部電極用トランスの一次コイル側又は二次コイル側のいずれか一方に設けられた底部電極用スイッチング素子とを備えてなる電気溶融炉において、
前記主電極用スイッチング素子が点弧状態・消弧状態のいずれの状態にあるかを判定する主電極用点弧状態判定回路と、
該主電極用点弧状態判定回路からの情報に基づき主電極用スイッチング素子が点弧状態にある間だけ主電極間の電圧の瞬時値及び主電極間の電流の瞬時値から主電極間の電力の実効値を求めて出力する主電極用電力実効値計算回路と、
前記底部電極用スイッチング素子が点弧状態・消弧状態のいずれの状態にあるかを判定する底部電極用点弧状態判定回路と、
該底部電極用点弧状態判定回路からの情報に基づき底部電極用スイッチング素子が点弧状態にある間だけ底部電極と主電極の一方との間の電圧の瞬時値及び底部電極と主電極の一方との間の電流の瞬時値から底部電極と主電極の一方との間の電力の実効値を求めて出力する底部電極用電力実効値計算回路と
を備えたことを特徴とする電気溶融炉。
【請求項４】
底部に流下口が形成された溶融炉本体と、該溶融炉本体の内壁の上下方向中間部に対向配置され且つ相互間での通電により溶融炉本体内の被溶融物を加熱し溶融させる一対の主電極と、前記溶融炉本体の底部に配置され且つ前記主電極の一方との間での通電により溶融炉本体内底部の被溶融物を加熱し溶融させる底部電極と、前記主電極間に通電するための主電極用トランスを有する主電極用電源と、該主電極用電源の主電極用トランスの一次コイル側又は二次コイル側のいずれか一方に設けられた主電極用スイッチング素子と、前記底部電極と主電極の一方との間に通電するための底部電極用トランスを有する底部電極用電源と、該底部電極用電源の底部電極用トランスの一次コイル側又は二次コイル側のいずれか一方に設けられた底部電極用スイッチング素子とを備えてなる電気溶融炉において、
前記主電極用スイッチング素子が点弧状態・消弧状態のいずれの状態にあるかを判定する主電極用点弧状態判定回路と、
前記底部電極用スイッチング素子が点弧状態・消弧状態のいずれの状態にあるかを判定する底部電極用点弧状態判定回路と、
前記主電極用点弧状態判定回路からの情報に基づき主電極用スイッチング素子が点弧状態にある間だけ主電極間の電圧の瞬時値及び主電極間の電流の瞬時値から主電極間の電力の瞬時値を求めると共に、前記主電極用点弧状態判定回路及び底部電極用点弧状態判定回路からの情報に基づき主電極用スイッチング素子が点弧状態にあり且つ底部電極用スイッチング素子が消弧状態にある間だけ底部電極と主電極の一方との間の電圧の瞬時値及び底部電極と主電極の一方との間の電流の瞬時値から底部電極と主電極の一方との間の電力の瞬時値を求め、前記主電極間の電力の瞬時値から前記底部電極と主電極の一方との間の電力の瞬時値を差し引いた値に基づいて主電極間の電力の実効値を求めて出力する主電極用電力実効値計算回路と、
前記底部電極用点弧状態判定回路からの情報に基づき底部電極用スイッチング素子が点弧状態にある間だけ底部電極と主電極の一方との間の電圧の瞬時値及び底部電極と主電極の一方との間の電流の瞬時値から底部電極と主電極の一方との間の電力の瞬時値を求めると共に、前記主電極用点弧状態判定回路及び底部電極用点弧状態判定回路からの情報に基づき底部電極用スイッチング素子が点弧状態にあり且つ主電極用スイッチング素子が消弧状態にある間だけ主電極間の電圧の瞬時値及び主電極間の電流の瞬時値から主電極間の電力の瞬時値を求め、前記底部電極と主電極の一方との間の電力の瞬時値から前記主電極間の電力の瞬時値を差し引いた値に基づいて底部電極と主電極の一方との間の電力の実効値を求めて出力する底部電極用電力実効値計算回路と
を備えたことを特徴とする電気溶融炉。
【請求項５】
前記主電極用スイッチング素子及び底部電極用スイッチング素子はそれぞれ、ＯＮ・ＯＦＦタイミングを任意に制御できる自励式素子とし、
前記主電極用点弧状態判定回路及び底部電極用点弧状態判定回路はそれぞれ、自励式素子のゲート制御回路から出力されるゲート信号に基づいて該自励式素子の点弧状態を判定するよう構成した請求項１〜４のいずれか一つに記載の電気溶融炉。
【請求項６】
前記主電極用スイッチング素子及び底部電極用スイッチング素子はそれぞれ、ＯＮタイミングを任意に制御できるがＯＦＦタイミングを制御できない他励式素子とし、
前記主電極用点弧状態判定回路及び底部電極用点弧状態判定回路はそれぞれ、点弧回路から出力される点弧信号により点弧状態となる他励式素子の前後の電圧差を電圧差判定回路で検出し、該電圧差がＶL以下で他励式素子が点弧状態にあると判定し、前記電圧差がＶH以上で順電圧降下が大きい場合に他励式素子が消弧状態にあると判定するよう構成した請求項１〜４のいずれか一つに記載の電気溶融炉。
【請求項７】
前記主電極用スイッチング素子及び底部電極用スイッチング素子はそれぞれ、ＯＮタイミングを任意に制御できるがＯＦＦタイミングを制御できない他励式素子とし、
前記主電極用点弧状態判定回路及び底部電極用点弧状態判定回路はそれぞれ、他励式素子の点弧回路から出力される点弧信号によりシングルフリップフロップをセットして他励式素子が点弧状態にあると判定し、前記点弧回路から出力される点弧信号により点弧状態となる他励式素子の前後の電圧差を電圧差判定回路で検出し、該電圧差がＶH以上で順電圧降下が大きい場合に前記シングルフリップフロップをリセットして他励式素子が消弧状態にあると判定するよう構成した請求項１〜４のいずれか一つに記載の電気溶融炉。
【請求項８】
前記主電極用スイッチング素子及び底部電極用スイッチング素子はそれぞれ、ＯＮタイミングを任意に制御できるがＯＦＦタイミングを制御できない他励式素子とし、
前記主電極用点弧状態判定回路及び底部電極用点弧状態判定回路はそれぞれ、点弧回路から出力される点弧信号により点弧状態となる他励式素子の保持電流を電流値判定回路で検出し、該保持電流がＩL以下で他励式素子が点弧状態にあると判定し、前記保持電流がＩH以上で他励式素子が消弧状態にあると判定するよう構成した請求項１〜４のいずれか一つに記載の電気溶融炉。
【請求項９】
前記主電極用スイッチング素子及び底部電極用スイッチング素子はそれぞれ、ＯＮタイミングを任意に制御できるがＯＦＦタイミングを制御できない他励式素子とし、
前記主電極用点弧状態判定回路及び底部電極用点弧状態判定回路はそれぞれ、他励式素子の点弧回路から出力される点弧信号によりシングルフリップフロップをセットして他励式素子が点弧状態にあると判定し、前記点弧回路から出力される点弧信号により点弧状態となる他励式素子の保持電流を電流値判定回路で検出し、該保持電流がＩH以上で前記シングルフリップフロップをリセットして他励式素子が消弧状態にあると判定するよう構成した請求項１〜４のいずれか一つに記載の電気溶融炉。
【請求項１０】
主電極間の電圧及び電流のうち少なくとも電圧を主電極自体又は主電極直近から検出すると共に、底部電極と主電極の一方との間の電圧及び電流のうち少なくとも電圧を底部電極自体又は底部電極直近から検出するよう構成した請求項１〜９のいずれか一つに記載の電気溶融炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気溶融炉に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、原子力施設において発生する被処理液としての高レベル放射性廃液は、高レベル放射性廃液ガラス固化施設の電気溶融炉により溶融させ、ガラス固化体として処理された後、放射性廃棄物保管施設に保管される。
【０００３】
前記ガラス固化施設においては、電気溶融炉の内部で被溶融物としての原料ガラスを溶融する際に高レベル放射性廃液を混入し、該高レベル放射性廃液が混入した溶融ガラスをキャニスタ（ステンレス製容器）に注入し、溶融ガラスを固化させることにより、ガラス固化体を形成している。
【０００４】
図１３は従来の電気溶融炉の一例を示すものであって、該電気溶融炉は、内部に溶融空間１が形成されるよう耐火レンガ等の耐火物２で構築された溶融炉本体３を備え、該溶融炉本体３の上部天井壁に、被処理液としての高レベル放射性廃液及び被溶融物としてのガラスビーズのような原料ガラスが投入される投入口４を設け、前記溶融炉本体３の内壁の上下方向中間部に、相互間での通電により溶融空間１内の原料ガラスを加熱し溶融させる主電極５を対向配置すると共に、前記溶融炉本体３内の錐状に窄まる形状とした底部の下端に、前記主電極５との間での通電により溶融空間１内底部のガラスを加熱し溶融させる底部電極６を配置し、該底部電極６が配置された前記溶融炉本体３の底部に流下口７を形成してなる構成を有している。
【０００５】
前記主電極５には、Ｓ相及びＲ相の端子を有し且つ主電極５間に通電するための主電極用トランス８を有する単相交流の主電極用電源９が接続され、該主電極用電源９の主電極用トランス８の一次コイル側のＲ相側に主電極用スイッチング素子としてのサイリスタ１０が設けられると共に、前記底部電極６と前記共用する主電極５の一方には、Ｓ相及びＲ相の端子を有し且つ底部電極６と共用する主電極５の一方との間に通電するための底部電極用トランス１１を有する単相交流の底部電極用電源１２が接続され、該底部電極用電源１２の底部電極用トランス１１の一次コイル側のＲ相側に底部電極用スイッチング素子としてのサイリスタ１３が設けられている。
【０００６】
尚、図１３中、１４は主電極５間に通電される電圧を測定するための主電極用電圧計、１５は主電極５間に通電される電流を測定するための主電極用電流計、１６は底部電極６と主電極５の一方との間に通電される電圧を測定するための底部電極用電圧計、１７は底部電極６と主電極５の一方との間に通電される電流を測定するための底部電極用電流計である。
【０００７】
前述の如き電気溶融炉においては、溶融炉本体３の投入口４から高レベル放射性廃液及び原料ガラスを投入し、先ず、主電極５間に電流を流すことでその間の溶融ガラスのジュール熱によりその表層部付近の高レベル放射性廃液及び原料ガラスを充分に溶かし合わせ、続いて、主電極５と底部電極６との間に電流を流してジュール熱により底部電極６上部のガラスを加熱し、その流下口７内部に詰まっている固化ガラスを溶かして下方へ抜き出し、これにより、溶融炉本体３内の溶融ガラスをその下部にセットしたキャニスタ（図示せず）内に流下させ、ガラス固化体として密閉収容するようになっている。
【０００８】
因みに、主電極５間に通電される電圧は主電極用電圧計１４によって測定され、主電極５間に通電される電流は主電極用電流計１５によって測定され、底部電極６と主電極５の一方との間に通電される電圧は底部電極用電圧計１６によって測定され、底部電極６と主電極５の一方との間に通電される電流は底部電極用電流計１７によって測定される。
【０００９】
ところで、前述のような電気回路において、サイリスタ１０，１３は専ら主電極５及び底部電極６への電力の供給量を制御するためのものであり、この目的のためには有効であるが、反面、複数対の電極（主電極５同士と、主電極５及び底部電極６）に別個の主電極用電源９及び底部電極用電源１２から同時に通電した場合に生じる電極間相互の電流干渉を回避する手段とはなり得ない。
【００１０】
今、主電極用電源９から主電極５の間に通電した場合、主電極５の間に流れる電流の大部分は溶融したガラスを介してａ方向に流れるが、一部はｂ方向に流れる。このｂ方向の電流は、底部電極６、主電極５、底部電極用トランス１１および底部電極用電源１２を結ぶ電気回路が接続されていないときは、そのままｃ方向に流れるが、この電気回路が接続されているときは、電流の一部がｄ方向に流れる。この場合、底部電極６と主電極５から底部電極用トランス１１を介して底部電極用電源１２に向かう電気回路の内部抵抗が小さいときには、ｄ方向に流れる電流の量が大きくなり、このｄ方向の電流が底部電極６と主電極５に接続されている底部電極用トランス１１に流れ込む、いわゆる電流干渉が発生する結果、底部電極用電源１２の給電制御に障害が生じる。同様に、底部電極用電源１２から底部電極６と主電極５の間に通電した場合、底部電極６と主電極５の間に流れる電流の一部が主電極５に接続された主電極用トランス８に流れ込み、電流干渉が発生する結果、主電極用電源９の給電制御に障害が生じる。
【００１１】
このような電気溶融炉において、主電極５及び底部電極６への適正な給電を実現するには、給電制御に障害となる上記の電流干渉を防止する必要があるが、電流干渉を惹起する電流、即ち干渉電流は、相互の主電極５及び底部電極６を介して主電極用トランス８及び底部電極用トランス１１の二次コイル側に流れ込むために、一次コイル側にサイリスタ１０，１３を接続した従来の電気回路では、サイリスタ１０，１３は干渉電流の阻止には何ら作用せず、この結果、電流干渉の影響を回避することはできない。
【００１２】
前述の如き電流干渉の発生を阻止し個々の主電極用電源９及び底部電極用電源１２において安定した給電制御を可能とすべく、図１４に示されるような電気溶融炉が提案されており、該電気溶融炉は、主電極用スイッチング素子としてのサイリスタ１０を主電極用電源９の主電極用トランス８の二次コイル側のＲ相側に設けると共に、底部電極用スイッチング素子としてのサイリスタ１３を底部電極用電源１２の底部電極用トランス１１の二次コイル側のＲ相側に設けるようにしたものである。尚、図１４中、図１３と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００１３】
図１４に示される電気溶融炉において、主電極用電源９、底部電極用電源１２のそれぞれのＲ相が正の場合、サイリスタ１０の素子Ｓ１のゲート電極にサイリスタ点弧回路（図示せず）から主電極５間への電力を供給するためのサイリスタ点弧信号が送られたときを考える。又、サイリスタ１３の素子Ｔ２のゲート電極にはサイリスタ点弧回路から主電極５の一方と底部電極６との間に電力を供給するためのサイリスタ点弧信号が送られていないとする。このとき、サイリスタ１３の素子Ｔ２、Ｓ２とも消弧状態にあるため、底部電極６からサイリスタ１３および底部電極用トランス１１を経由して主電極５の一方に通じる電路は形成されない。この結果、底部電極６に接続された底部電極用トランス１１には底部電極６を介して主電極用電源９からの電流が流れ込むことがなく、主電極５間にはガラスの加熱溶融に必要な電力のみが主電極用電源９から供給される。又、逆の場合も同様に底部電極６と主電極５の一方とに接続された底部電極用トランス１１には底部電極６を介して主電極用電源９からの電流が流れ込むことがなく、底部電極６と主電極５の一方との間にはガラスの加熱溶融に必要な電力のみが底部電極用電源１２から供給される。
【００１４】
尚、前述の如き電気溶融炉と関連する一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献１がある。
【特許文献１】特開平１１−３８１８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、本発明者は、図１４に示される電気溶融炉においても解決されていない課題があることを見出した。これは、電圧の干渉による電圧実効値計算の不具合であり、以下に詳述する。
【００１６】
サイリスタ１０，１３の導通開始点（点弧角）をα、β、通電電圧をｖ1、ｖ2、正弦波交流電源としての主電極用電源９、底部電極用電源１２の波高値を２1/2Ｖ1、２1/2Ｖ2とするとサイリスタ通電は次式で表現される。
【数１】
0005045262.tif 000002
【００１７】
尚、通常、周期は位相角360°であるが、ここでは［数１］式表現上の簡略化のために周期Ｔは位相角180°とした。又、括弧内に記した負符号の正弦波については、記述を省略しても一般性は失わない。
主電極用電源９、底部電極用電源１２は（各々の目的に応じて）別々に制御されているため一般にα≠βであり、いずれか一方のみが通電している状態が存在する。図１５にβが先に点弧した状態の例を示す。時間又は位相がβ以上α未満の区間において、通電していない方の電圧計（例えば、主電極用電圧計１４）には、通電している方の電圧計（例えば、底部電極用電圧計１６）の炉内抵抗で分圧された値が測定される（図１６の
【数２】
0005045262.tif 000003
参照）。これを電圧干渉と呼ぶことにする。ここで
【数３】
0005045262.tif 000004
は測定電圧とする。又、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3は各電極５，６間で測定される（集中定数化された）抵抗値とする。
【００１８】
そして、
【数４】
0005045262.tif 000005
とすると、測定電圧は次のように表現される。
【数５】
0005045262.tif 000006
【００１９】
従って、計測される電圧実効値は次のように表される。
【数６】
0005045262.tif 000007
【００２０】
ここに、右辺の平方根中の第１項が図１５で示した分圧された見かけ上の電圧実効値を意味している。因みに、［数６］式のＴをＴ'としＴ'=２Ｔとすれば360°周期の計算と同値となる。
【００２１】
一方、主電極用電源９、底部電極用電源１２によって通電される正味の電圧実効値は、次式で与えられるべきである。
【数７】
0005045262.tif 000008
【００２２】
実際に計測され計算される［数６］式と、理想とする［数７］式とを比較すると、電圧干渉によって［数６］式右辺の平方根中の第１項が［数７］式と一致せず正味の電圧実効値を表していないことがわかる。従って、電圧実効値を測定する場合には［数６］式右辺の平方根中の第１項を排除して実効値を計算する必要がある。
【００２３】
しかしながら、図１７に示される如く、従来の主電極用電圧実効値計算回路１８´は、電圧の瞬時値ｖ1 を二乗する乗算器１９と、該乗算器１９での演算結果を積分する積分器２０と、該積分器２０での演算結果の平方根を求めるルート演算器２１と、該ルート演算器２１での演算結果をホールドするホールド回路２２とを備えてなる構成を有しているため、正味の電圧実効値を求めることはできず、同様に、従来の底部電極用電圧実効値計算回路２３´は、電圧の瞬時値ｖ2 を二乗する乗算器２４と、該乗算器２４での演算結果を積分する積分器２５と、該積分器２５での演算結果の平方根を求めるルート演算器２６と、該ルート演算器２６での演算結果をホールドするホールド回路２７とを備えてなる構成を有しているため、正味の電圧実効値を求めることはできなかった。尚、前記積分器２０，２５での積分は周期毎にリセットするので、ホールド回路２２，２７を設けてある。
【００２４】
因みに、上記の問題は、図１３に示される電気溶融炉においても同様に存在する。
【００２５】
尚、図１３の回路方式ではサイリスタ１０，１３の電流容量を小さくしコストダウンが可能となるメリットがあるのに対し、図１４に示される回路方式においては、主電極用トランス８、底部電極用トランス１１の二次コイル側が低電圧・大電流となるため、サイリスタ１０，１３の電流容量を大きく設計せざるを得ず、コストダウンが困難となっていた。
【００２６】
又、以下に、電流実効値の計算に関し図１３の回路方式について考える。
【００２７】
主電極用電源９、底部電極用電源１２は（各々の目的に応じて）別々に制御されているため一般にα≠βであり、いずれか一方のみが通電している状態が存在する。この時、非通電側の電気回路はトランス（８又は１１）の二次コイル側と電極（５又は６）との間が常に導通状態にある。このため、通電側の電圧（図１８の例では ）が炉内抵抗で分圧され、非通電側のトランス（８又は１１）の二次コイル側端子にも印加された状態となる。非通電側のトランス（８又は１１）の一次コイル側に接続されているサイリスタ（１０又は１３）は消弧状態にあるため、二次コイル側の電圧からみると開放（無負荷）状態にある。これによってトランス（８又は１１）の二次コイル側回路に励磁電流が流れ非通電側の電流計実効値計算に加算される。これを電流干渉と呼ぶことにする。ここで
【数８】
0005045262.tif 000009
は測定電流・電圧とする。
【００２８】
この時、測定電流は次の式で表される。ここで、ｉ1、ｉ2は両サイリスタ１０，１３が点弧した状態での電流、ｉ1m、ｉ2mは炉内抵抗で分圧された電圧による励磁電流とする。
【数９】
0005045262.tif 000010
【００２９】
従って、計測される電流実効値は次のように表される。
【数１０】
0005045262.tif 000011
【００３０】
ここに、右辺の平方根中の第１項が図１８で示した分圧された電圧による励磁電流を意味している。因みに、［数１０］式のＴをＴ'としＴ'=２Ｔとすれば360°周期の計算と同値となる。
【００３１】
一方、主電極用電源９、底部電極用電源１２によって通電される正味の電流実効値は、次式で与えられるべきである。
【数１１】
0005045262.tif 000012
【００３２】
実際に計測され計算される［数１０］式と理想とする［数１１］式を比較すると、電流干渉によって［数１０］式右辺の平方根中の第１項が［数１１］式と一致せず正味の電流実効値を表していないことがわかる。従って、電流実効値を測定する場合には［数１０］式右辺の平方根中の第１項を排除して実効値を計算する必要がある。
【００３３】
しかしながら、図１９に示される如く、従来の主電極用電流実効値計算回路２８´は、電流の瞬時値ｉ1を二乗する乗算器２９と、該乗算器２９での演算結果を積分する積分器３０と、該積分器３０での演算結果の平方根を求めるルート演算器３１と、該ルート演算器３１での演算結果をホールドするホールド回路３２とを備えてなる構成を有しているため、正味の電流実効値を求めることはできず、同様に、従来の底部電極用電流実効値計算回路３３´は、電流の瞬時値ｉ2を二乗する乗算器３４と、該乗算器３４での演算結果を積分する積分器３５と、該積分器３５での演算結果の平方根を求めるルート演算器３６と、該ルート演算器３６での演算結果をホールドするホールド回路３７とを備えてなる構成を有しているため、正味の電流実効値を求めることはできなかった。尚、前記積分器３０，３５での積分は周期毎にリセットするので、ホールド回路３２，３７を設けてある。
【００３４】
更に又、以下に、電力実効値の計算に関し図１３の回路方式について考える。
【００３５】
主電極用電源９、底部電極用電源１２は（各々の目的に応じて）別々に制御されているため一般にα≠βであり、いずれか一方のみが通電している状態が存在する。この時、非通電側の電気回路はトランス（８又は１１）の二次コイル側と電極（５又は６）との間が常に導通状態にある。このため、通電側の電圧（図２０の例では
【数１２】
0005045262.tif 000013
）が炉内抵抗で分圧され、非通電側のトランス（８又は１１）の二次コイル側端子にも印加された状態となる。非通電側のトランス（８又は１１）の一次コイル側に接続されているサイリスタ（１０又は１３）は消弧状態にあるため、二次コイル側電圧からみると開放（無負荷）状態にある。これによってトランス（８又は１１）の二次コイル側回路に励磁電流が流れる。
【００３６】
理想トランスにおいては励磁電流が流れてもそれは無効電力である。従って、有効電力制御には影響は及ぼさない。しかし、実際回路では巻線抵抗やケーブル抵抗などによる損失が（微少ではあるが）発生し、非通電側の有効電力計実効値計算に加算される。これを電力干渉と呼ぶことにする。
【００３７】
この電力干渉は、通電側が非通電側の有効電力実効値計算に影響を及ぼすだけでなく、通電側の有効電力のうち電力干渉に相当する電力が電気溶融炉外で損失となっていることをも意味する。従って、厳密な電気溶融炉の電力制御を実施したい場合は、非通電側で消費される電気溶融炉外の有効電力を把握する必要がある。
【００３８】
［数５］［数９］式より、測定される瞬時電力は次式で表される。
【数１３】
0005045262.tif 000014
【００３９】
従って、計測される電力実効値は次のように表される。
【数１４】
0005045262.tif 000015
【００４０】
ここに、右辺の第１項が、非通電側で測定される通電側による電力干渉を意味している。又、これは同時に、通電側からすると電気溶融炉外で消費される損失電力を意味している。
【００４１】
一方、主電極用電源９、底部電極用電源１２によって通電される正味の電力実効値は、次式で与えられるべきである。
【数１５】
0005045262.tif 000016
【００４２】
実際に計測され計算される［数１４］式と理想とする［数１５］式を比較すると、電力干渉によって［数１４］式右辺の第１項が［数１５］式と一致せず正味の電力実効値を表していないことがわかる。従って、電力実効値を測定する場合には［数１４］式右辺の第１項を排除して実効値を計算する必要がある。
【００４３】
しかしながら、図２１に示される如く、従来の主電極用電力実効値計算回路３８´は、主電極５間の電圧の瞬時値ｖ1 と電流の瞬時値ｉ1を掛けて電力の瞬時値を出力する乗算器３９と、該乗算器３９から出力される電力の瞬時値を積分する積分器４０と、該積分器４０での演算結果をホールドするホールド回路４１とを備えてなる構成を有しているため、正味の電力実効値を求めることはできず、同様に、従来の底部電極用電力実効値計算回路４２´は、底部電極６と主電極５の一方との間の電圧の瞬時値ｖ2と電流の瞬時値ｉ2を掛けて電力の瞬時値を出力する乗算器４３と、該乗算器４３から出力される電力の瞬時値を積分する積分器４４と、該積分器４４での演算結果をホールドするホールド回路４５とを備えてなる構成を有しているため、正味の電力実効値を求めることはできなかった。尚、前記積分器４０，４４での積分は周期毎にリセットするので、ホールド回路４１，４５を設けてある。
【００４４】
一方、以下に、電圧・電流・電力の計測位置に関し図１４及び図１３の回路方式について考える。
【００４５】
従来の給電制御盤は、図２２に示される如く、盤製作の利便性・簡便性などから溶融炉本体３から離れた位置に設置され、電圧測定部としての主電極用電圧計１４、底部電極用電圧計１６や電流測定部としての主電極用電流計１５、底部電極用電圧計１６は給電制御盤内部の計測制御部に設けられている。しかし、このような場合、ガラスなど低抵抗の被溶融物を扱う電気溶融炉においては低電圧・大電流の傾向となり、給電制御盤から電気溶融炉まで敷設された電力ケーブルやバスバーなどのケーブル抵抗や接触抵抗による電圧降下、電力損失が無視できない量になる。このため、電圧・電流・電力の各実効値の計算をより有意義に実施するためにはケーブルによる電圧降下、電力損失を除外する必要がある。
【００４６】
以上の課題を解決することは、図１４に寄らずとも図１３の回路方式を実用上問題なく採用可能であることを意味し、図１４に示される電気溶融炉が残した課題も解決されるため、図１４も図１３も対象となるプラント毎に要求される負荷の特性などに応じて対等に選択が可能となることを本発明者は見出した。
【００４７】
本発明は、斯かる実情に鑑み、電圧・電流・電力の各実効値を正確に把握し得、運転の制御性向上を図り得ると共に、電気回路におけるスイッチング素子の配置箇所の自由度を増し、コストダウンはもとより、プラント毎に異なる個別の要求にも柔軟に対応し得る電気溶融炉を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００４８】
本発明は、底部に流下口が形成された溶融炉本体と、該溶融炉本体の内壁の上下方向中間部に対向配置され且つ相互間での通電により溶融炉本体内の被溶融物を加熱し溶融させる一対の主電極と、前記溶融炉本体の底部に配置され且つ前記主電極の一方との間での通電により溶融炉本体内底部の被溶融物を加熱し溶融させる底部電極と、前記主電極間に通電するための主電極用トランスを有する主電極用電源と、該主電極用電源の主電極用トランスの一次コイル側又は二次コイル側のいずれか一方に設けられた主電極用スイッチング素子と、前記底部電極と主電極の一方との間に通電するための底部電極用トランスを有する底部電極用電源と、該底部電極用電源の底部電極用トランスの一次コイル側又は二次コイル側のいずれか一方に設けられた底部電極用スイッチング素子とを備えてなる電気溶融炉において、
前記主電極用スイッチング素子が点弧状態・消弧状態のいずれの状態にあるかを判定する主電極用点弧状態判定回路と、
該主電極用点弧状態判定回路からの情報に基づき主電極用スイッチング素子が点弧状態にある間だけ主電極間の電圧の瞬時値から該電圧の実効値を求めて出力する主電極用電圧実効値計算回路と、
前記底部電極用スイッチング素子が点弧状態・消弧状態のいずれの状態にあるかを判定する底部電極用点弧状態判定回路と、
該底部電極用点弧状態判定回路からの情報に基づき底部電極用スイッチング素子が点弧状態にある間だけ底部電極と主電極の一方との間の電圧の瞬時値から該電圧の実効値を求めて出力する底部電極用電圧実効値計算回路と
を備えたことを特徴とする電気溶融炉にかかるものである。
【００４９】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００５０】
主電極用電圧実効値計算回路においては、主電極用点弧状態判定回路からの情報に基づき主電極用スイッチング素子が点弧状態にある間だけ主電極間の電圧の瞬時値から該電圧の実効値が求められて出力されるため、正味の電圧実効値を求めることが可能となると共に、底部電極用電圧実効値計算回路においては、底部電極用点弧状態判定回路からの情報に基づき底部電極用スイッチング素子が点弧状態にある間だけ底部電極と主電極の一方との間の電圧の瞬時値から該電圧の実効値が求められて出力されるため、正味の電圧実効値を求めることが可能となり、運転の制御性が良くなり、電気回路における主電極用スイッチング素子と底部電極用スイッチング素子の配置箇所の自由度も増し、コストダウンが可能となるばかりでなく、プラント毎に異なる個別の要求にも柔軟に対応可能となる。
【００５１】
又、本発明は、底部に流下口が形成された溶融炉本体と、該溶融炉本体の内壁の上下方向中間部に対向配置され且つ相互間での通電により溶融炉本体内の被溶融物を加熱し溶融させる一対の主電極と、前記溶融炉本体の底部に配置され且つ前記主電極の一方との間での通電により溶融炉本体内底部の被溶融物を加熱し溶融させる底部電極と、前記主電極間に通電するための主電極用トランスを有する主電極用電源と、該主電極用電源の主電極用トランスの一次コイル側又は二次コイル側のいずれか一方に設けられた主電極用スイッチング素子と、前記底部電極と主電極の一方との間に通電するための底部電極用トランスを有する底部電極用電源と、該底部電極用電源の底部電極用トランスの一次コイル側又は二次コイル側のいずれか一方に設けられた底部電極用スイッチング素子とを備えてなる電気溶融炉において、
前記主電極用スイッチング素子が点弧状態・消弧状態のいずれの状態にあるかを判定する主電極用点弧状態判定回路と、
該主電極用点弧状態判定回路からの情報に基づき主電極用スイッチング素子が点弧状態にある間だけ主電極間の電流の瞬時値から該電流の実効値を求めて出力する主電極用電流実効値計算回路と、
前記底部電極用スイッチング素子が点弧状態・消弧状態のいずれの状態にあるかを判定する底部電極用点弧状態判定回路と、
該底部電極用点弧状態判定回路からの情報に基づき底部電極用スイッチング素子が点弧状態にある間だけ底部電極と主電極の一方との間の電流の瞬時値から該電流の実効値を求めて出力する底部電極用電流実効値計算回路と
を備えたことを特徴とする電気溶融炉にかかるものである。
【００５２】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００５３】
主電極用電流実効値計算回路においては、主電極用点弧状態判定回路からの情報に基づき主電極用スイッチング素子が点弧状態にある間だけ主電極間の電流の瞬時値から該電流の実効値が求められて出力されるため、正味の電流実効値を求めることが可能となると共に、底部電極用電流実効値計算回路においては、底部電極用点弧状態判定回路からの情報に基づき底部電極用スイッチング素子が点弧状態にある間だけ底部電極と主電極の一方との間の電流の瞬時値から該電流の実効値が求められて出力されるため、正味の電流実効値を求めることが可能となり、運転の制御性が良くなり、電気回路における主電極用スイッチング素子と底部電極用スイッチング素子の配置箇所の自由度も増し、コストダウンが可能となるばかりでなく、プラント毎に異なる個別の要求にも柔軟に対応可能となる。
【００５４】
又、本発明は、底部に流下口が形成された溶融炉本体と、該溶融炉本体の内壁の上下方向中間部に対向配置され且つ相互間での通電により溶融炉本体内の被溶融物を加熱し溶融させる一対の主電極と、前記溶融炉本体の底部に配置され且つ前記主電極の一方との間での通電により溶融炉本体内底部の被溶融物を加熱し溶融させる底部電極と、前記主電極間に通電するための主電極用トランスを有する主電極用電源と、該主電極用電源の主電極用トランスの一次コイル側又は二次コイル側のいずれか一方に設けられた主電極用スイッチング素子と、前記底部電極と主電極の一方との間に通電するための底部電極用トランスを有する底部電極用電源と、該底部電極用電源の底部電極用トランスの一次コイル側又は二次コイル側のいずれか一方に設けられた底部電極用スイッチング素子とを備えてなる電気溶融炉において、
前記主電極用スイッチング素子が点弧状態・消弧状態のいずれの状態にあるかを判定する主電極用点弧状態判定回路と、
該主電極用点弧状態判定回路からの情報に基づき主電極用スイッチング素子が点弧状態にある間だけ主電極間の電圧の瞬時値及び主電極間の電流の瞬時値から主電極間の電力の実効値を求めて出力する主電極用電力実効値計算回路と、
前記底部電極用スイッチング素子が点弧状態・消弧状態のいずれの状態にあるかを判定する底部電極用点弧状態判定回路と、
該底部電極用点弧状態判定回路からの情報に基づき底部電極用スイッチング素子が点弧状態にある間だけ底部電極と主電極の一方との間の電圧の瞬時値及び底部電極と主電極の一方との間の電流の瞬時値から底部電極と主電極の一方との間の電力の実効値を求めて出力する底部電極用電力実効値計算回路と
を備えたことを特徴とする電気溶融炉にかかるものである。
【００５５】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００５６】
主電極用電力実効値計算回路においては、主電極用点弧状態判定回路からの情報に基づき主電極用スイッチング素子が点弧状態にある間だけ主電極間の電圧の瞬時値及び主電極間の電流の瞬時値から主電極間の電力の実効値が求められて出力されるため、正味の電力実効値を求めることが可能となると共に、底部電極用電力実効値計算回路においては、底部電極用点弧状態判定回路からの情報に基づき底部電極用スイッチング素子が点弧状態にある間だけ底部電極と主電極の一方との間の電圧の瞬時値及び底部電極と主電極の一方との間の電流の瞬時値から底部電極と主電極の一方との間の電力の実効値が求められて出力されるため、正味の電力実効値を求めることが可能となり、運転の制御性が良くなり、電気回路における主電極用スイッチング素子と底部電極用スイッチング素子の配置箇所の自由度も増し、コストダウンが可能となるばかりでなく、プラント毎に異なる個別の要求にも柔軟に対応可能となる。
【００５７】
又、本発明は、底部に流下口が形成された溶融炉本体と、該溶融炉本体の内壁の上下方向中間部に対向配置され且つ相互間での通電により溶融炉本体内の被溶融物を加熱し溶融させる一対の主電極と、前記溶融炉本体の底部に配置され且つ前記主電極の一方との間での通電により溶融炉本体内底部の被溶融物を加熱し溶融させる底部電極と、前記主電極間に通電するための主電極用トランスを有する主電極用電源と、該主電極用電源の主電極用トランスの一次コイル側又は二次コイル側のいずれか一方に設けられた主電極用スイッチング素子と、前記底部電極と主電極の一方との間に通電するための底部電極用トランスを有する底部電極用電源と、該底部電極用電源の底部電極用トランスの一次コイル側又は二次コイル側のいずれか一方に設けられた底部電極用スイッチング素子とを備えてなる電気溶融炉において、
前記主電極用スイッチング素子が点弧状態・消弧状態のいずれの状態にあるかを判定する主電極用点弧状態判定回路と、
前記底部電極用スイッチング素子が点弧状態・消弧状態のいずれの状態にあるかを判定する底部電極用点弧状態判定回路と、
前記主電極用点弧状態判定回路からの情報に基づき主電極用スイッチング素子が点弧状態にある間だけ主電極間の電圧の瞬時値及び主電極間の電流の瞬時値から主電極間の電力の瞬時値を求めると共に、前記主電極用点弧状態判定回路及び底部電極用点弧状態判定回路からの情報に基づき主電極用スイッチング素子が点弧状態にあり且つ底部電極用スイッチング素子が消弧状態にある間だけ底部電極と主電極の一方との間の電圧の瞬時値及び底部電極と主電極の一方との間の電流の瞬時値から底部電極と主電極の一方との間の電力の瞬時値を求め、前記主電極間の電力の瞬時値から前記底部電極と主電極の一方との間の電力の瞬時値を差し引いた値に基づいて主電極間の電力の実効値を求めて出力する主電極用電力実効値計算回路と、
前記底部電極用点弧状態判定回路からの情報に基づき底部電極用スイッチング素子が点弧状態にある間だけ底部電極と主電極の一方との間の電圧の瞬時値及び底部電極と主電極の一方との間の電流の瞬時値から底部電極と主電極の一方との間の電力の瞬時値を求めると共に、前記主電極用点弧状態判定回路及び底部電極用点弧状態判定回路からの情報に基づき底部電極用スイッチング素子が点弧状態にあり且つ主電極用スイッチング素子が消弧状態にある間だけ主電極間の電圧の瞬時値及び主電極間の電流の瞬時値から主電極間の電力の瞬時値を求め、前記底部電極と主電極の一方との間の電力の瞬時値から前記主電極間の電力の瞬時値を差し引いた値に基づいて底部電極と主電極の一方との間の電力の実効値を求めて出力する底部電極用電力実効値計算回路と
を備えたことを特徴とする電気溶融炉にかかるものである。
【００５８】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００５９】
主電極用電力実効値計算回路においては、主電極用点弧状態判定回路からの情報に基づき主電極用スイッチング素子が点弧状態にある間だけ主電極間の電圧の瞬時値及び主電極間の電流の瞬時値から主電極間の電力の瞬時値が求められると共に、前記主電極用点弧状態判定回路及び底部電極用点弧状態判定回路からの情報に基づき主電極用スイッチング素子が点弧状態にあり且つ底部電極用スイッチング素子が消弧状態にある間だけ底部電極と主電極の一方との間の電圧の瞬時値及び底部電極と主電極の一方との間の電流の瞬時値から底部電極と主電極の一方との間の電力の瞬時値が求められ、前記主電極間の電力の瞬時値から前記底部電極と主電極の一方との間の電力の瞬時値を差し引いた値に基づいて主電極間の電力の実効値が求められて出力されるため、電気炉内で消費される正味の電力実効値をより正確に求めることが可能となる。底部電極用電力実効値計算回路においては、底部電極用点弧状態判定回路からの情報に基づき底部電極用スイッチング素子が点弧状態にある間だけ底部電極と主電極の一方との間の電圧の瞬時値及び底部電極と主電極の一方との間の電流の瞬時値から底部電極と主電極の一方との間の電力の瞬時値が求められると共に、前記主電極用点弧状態判定回路及び底部電極用点弧状態判定回路からの情報に基づき底部電極用スイッチング素子が点弧状態にあり且つ主電極用スイッチング素子が消弧状態にある間だけ主電極間の電圧の瞬時値及び主電極間の電流の瞬時値から主電極間の電力の瞬時値が求められ、前記底部電極と主電極の一方との間の電力の瞬時値から前記主電極間の電力の瞬時値を差し引いた値に基づいて底部電極と主電極の一方との間の電力の実効値が求められて出力されるため、電気炉内で消費される正味の電力実効値をより正確に求めることが可能となる。これにより、運転の制御性が良くなり、電気回路における主電極用スイッチング素子と底部電極用スイッチング素子の配置箇所の自由度も増し、コストダウンが可能となるばかりでなく、プラント毎に異なる個別の要求にも柔軟に対応可能となる。
【００６０】
前記電気溶融炉においては、前記主電極用スイッチング素子及び底部電極用スイッチング素子はそれぞれ、ＯＮ・ＯＦＦタイミングを任意に制御できる自励式素子とし、
前記主電極用点弧状態判定回路及び底部電極用点弧状態判定回路はそれぞれ、自励式素子のゲート制御回路から出力されるゲート信号に基づいて該自励式素子の点弧状態を判定するよう構成することができる。
【００６１】
前記電気溶融炉においては、前記主電極用スイッチング素子及び底部電極用スイッチング素子はそれぞれ、ＯＮタイミングを任意に制御できるがＯＦＦタイミングを制御できない他励式素子とし、
前記主電極用点弧状態判定回路及び底部電極用点弧状態判定回路はそれぞれ、点弧回路から出力される点弧信号により点弧状態となる他励式素子の前後の電圧差を電圧差判定回路で検出し、該電圧差がＶL以下で他励式素子が点弧状態にあると判定し、前記電圧差がＶH以上で順電圧降下が大きい場合に他励式素子が消弧状態にあると判定するよう構成することもできる。
【００６２】
前記電気溶融炉においては、前記主電極用スイッチング素子及び底部電極用スイッチング素子はそれぞれ、ＯＮタイミングを任意に制御できるがＯＦＦタイミングを制御できない他励式素子とし、
前記主電極用点弧状態判定回路及び底部電極用点弧状態判定回路はそれぞれ、他励式素子の点弧回路から出力される点弧信号によりシングルフリップフロップをセットして他励式素子が点弧状態にあると判定し、前記点弧回路から出力される点弧信号により点弧状態となる他励式素子の前後の電圧差を電圧差判定回路で検出し、該電圧差がＶH以上で順電圧降下が大きい場合に前記シングルフリップフロップをリセットして他励式素子が消弧状態にあると判定するよう構成することもできる。
【００６３】
前記電気溶融炉においては、前記主電極用スイッチング素子及び底部電極用スイッチング素子はそれぞれ、ＯＮタイミングを任意に制御できるがＯＦＦタイミングを制御できない他励式素子とし、
前記主電極用点弧状態判定回路及び底部電極用点弧状態判定回路はそれぞれ、点弧回路から出力される点弧信号により点弧状態となる他励式素子の保持電流を電流値判定回路で検出し、該保持電流がＩL以下で他励式素子が点弧状態にあると判定し、前記保持電流がＩH以上で他励式素子が消弧状態にあると判定するよう構成することもできる。
【００６４】
前記電気溶融炉においては、前記主電極用スイッチング素子及び底部電極用スイッチング素子はそれぞれ、ＯＮタイミングを任意に制御できるがＯＦＦタイミングを制御できない他励式素子とし、
前記主電極用点弧状態判定回路及び底部電極用点弧状態判定回路はそれぞれ、他励式素子の点弧回路から出力される点弧信号によりシングルフリップフロップをセットして他励式素子が点弧状態にあると判定し、前記点弧回路から出力される点弧信号により点弧状態となる他励式素子の保持電流を電流値判定回路で検出し、該保持電流がＩH以上で前記シングルフリップフロップをリセットして他励式素子が消弧状態にあると判定するよう構成することもできる。
【００６５】
前記電気溶融炉においては、主電極間の電圧及び電流のうち少なくとも電圧を主電極自体又は主電極直近から検出すると共に、底部電極と主電極の一方との間の電圧及び電流のうち少なくとも電圧を底部電極自体又は底部電極直近から検出するよう構成することが有効となる。
【発明の効果】
【００６６】
本発明の電気溶融炉によれば、電圧・電流・電力の各実効値を正確に把握し得、運転の制御性向上を図り得ると共に、電気回路におけるスイッチング素子の配置箇所の自由度を増し、コストダウンはもとより、プラント毎に異なる個別の要求にも柔軟に対応し得るという優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６７】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００６８】
図１は本発明を実施する形態の一例における主電極用電圧実効値計算回路１８及び底部電極用電圧実効値計算回路２３を示すものであって、図中、図１７と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図１７に示す従来のものと同様であるが、本図示例の特徴とするところは、図１に示す如く、
主電極用スイッチング素子が点弧状態・消弧状態のいずれの状態にあるかを判定する主電極用点弧状態判定回路４６を設け、該主電極用点弧状態判定回路４６からの情報に基づき主電極用スイッチング素子が点弧状態にある間だけａ側に切り換えられて主電極５間の電圧の瞬時値を出力する切換器４７を乗算器１９の入力側に設けて主電極用電圧実効値計算回路１８を構成すると共に、
底部電極用スイッチング素子が点弧状態・消弧状態のいずれの状態にあるかを判定する底部電極用点弧状態判定回路４８を設け、該底部電極用点弧状態判定回路４８からの情報に基づき底部電極用スイッチング素子が点弧状態にある間だけａ側に切り換えられて底部電極６と主電極５の一方との間の電圧の瞬時値を出力する切換器４９を乗算器２４の入力側に設けて底部電極用電圧実効値計算回路２３を構成した点にある。
【００６９】
前記切換器４７は、主電極用点弧状態判定回路４６からの情報に基づき主電極用スイッチング素子が消弧状態にある間はｂ側に切り換えられ０（ゼロ）を出力するようになっており、前記切換器４９は、底部電極用点弧状態判定回路４８からの情報に基づき底部電極用スイッチング素子が消弧状態にある間はｂ側に切り換えられ０（ゼロ）を出力するようになっている。
【００７０】
前記主電極用スイッチング素子及び底部電極用スイッチング素子としては、ＯＮ・ＯＦＦタイミングを任意に制御できる自励式素子（例えば、IGBT：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、GTO：ゲートターンオフサイリスタ、MOSFET：電界効果トランジスタなど）、或いはＯＮタイミングは任意に制御できるがＯＦＦタイミングは制御できない他励式素子（例えば、サイリスタ）のいずれを用いることもできる。因みに、図１３及び図１４には、前記主電極用スイッチング素子及び底部電極用スイッチング素子としてサイリスタ１０，１３を用いた例を示している。
【００７１】
そして、前記主電極用スイッチング素子及び底部電極用スイッチング素子として、IGBTなどの自励式素子を用いた場合、前記主電極用点弧状態判定回路４６及び底部電極用点弧状態判定回路４８はそれぞれ、図２に示す如く、自励式素子のゲート制御回路５０から出力されるゲート信号５１に基づいて該自励式素子の点弧状態を判定するよう構成することができる。
【００７２】
前記主電極用スイッチング素子及び底部電極用スイッチング素子として、サイリスタなどの他励式素子を用いた場合、前記主電極用点弧状態判定回路４６及び底部電極用点弧状態判定回路４８はそれぞれ、図３に示す如く、点弧回路５２から出力される点弧信号５３により点弧状態となる他励式素子の前後の電圧差を電圧差判定回路５４で検出し、該電圧差が正の値且つ素子の順電圧降下よりもわずかに大きい電圧閾値ＶL未満で他励式素子が点弧状態にあると判定し、前記電圧差が負の値又はＶＬ以上で他励式素子が消弧状態にあると判定するよう構成することができる。
【００７３】
又、前記主電極用スイッチング素子及び底部電極用スイッチング素子として、サイリスタなどの他励式素子を用いた場合、前記主電極用点弧状態判定回路４６及び底部電極用点弧状態判定回路４８はそれぞれ、図４に示す如く、他励式素子の点弧回路５２から出力される点弧信号５３によりシングルフリップフロップ５５をセットして他励式素子が点弧状態にあると判定し、前記点弧回路５２から出力される点弧信号５３により点弧状態となる他励式素子の前後の電圧差を電圧差判定回路５４で検出し、該電圧差が負の値で前記シングルフリップフロップ５５をリセットして他励式素子が消弧状態にあると判定するよう構成することもできる。
【００７４】
更に又、前記主電極用スイッチング素子及び底部電極用スイッチング素子として、サイリスタなどの他励式素子を用いた場合、前記主電極用点弧状態判定回路４６及び底部電極用点弧状態判定回路４８はそれぞれ、図５に示す如く、点弧回路５２から出力される点弧信号５３により点弧状態となる他励式素子の電流を電流値判定回路５６で検出し、該電流が素子の保持電流よりわずかに大きい電流閾値ＩＨ以上で他励式素子が点弧状態にあると判定し、前記電流が素子の保持電流よりわずかに小さい電流閾値ＩＬ以下で他励式素子が消弧状態にあると判定するよう構成することもできる。
【００７５】
又、前記主電極用スイッチング素子及び底部電極用スイッチング素子として、サイリスタなどの他励式素子を用いた場合、前記主電極用点弧状態判定回路４６及び底部電極用点弧状態判定回路４８はそれぞれ、図６に示す如く、他励式素子の点弧回路５２から出力される点弧信号５３によりシングルフリップフロップ５７をセットして他励式素子が点弧状態にあると判定し、前記点弧回路５２から出力される点弧信号５３により点弧状態となる他励式素子の電流を電流値判定回路５６で検出し、該電流が素子の保持電流よりわずかに小さい電流閾値ＩＬ以下で前記シングルフリップフロップ５７をリセットして他励式素子が消弧状態にあると判定するよう構成することもできる。
【００７６】
次に、上記図示例の作用を説明する。
【００７７】
主電極用電圧実効値計算回路１８においては、主電極用点弧状態判定回路４６からの情報に基づき主電極用スイッチング素子が点弧状態にある間だけ切換器４７がａ側に切り換えられ主電極５間の電圧の瞬時値から該電圧の実効値が求められて出力され、主電極用スイッチング素子が消弧状態にあって切換器４７がｂ側に切り換えられている間は電圧実効値計算から除外される部分となる（図７参照）。同様に、底部電極用電圧実効値計算回路２３においては、底部電極用点弧状態判定回路４８からの情報に基づき底部電極用スイッチング素子が点弧状態にある間だけ切換器４９がａ側に切り換えられ底部電極と主電極５の一方との間の電圧の瞬時値から該電圧の実効値が求められて出力され、底部電極用スイッチング素子が消弧状態にあって切換器４９がｂ側に切り換えられている間は電圧実効値計算から除外される部分となる。このため、［数６］式右辺の平方根中の第１項が排除されて理想とする［数７］式の電圧実効値が計算され、それぞれ正味の電圧実効値を求めることが可能となる。尚、回路のインダクタンス分により消弧するタイミングが理想的なタイミングＴよりも遅れ、次の周期にずれ込む場合があるが、このような場合においても本回路は正味の電圧実効値を計算できる。
【００７８】
この結果、電気溶融炉の運転の制御性が良くなり、電気回路における主電極用スイッチング素子と底部電極用スイッチング素子の配置箇所の自由度も増し、通電抵抗が非常に小さいガラスなどの被溶融物に対して低電圧・大電流による通電制御が必要な電気溶融炉において、サイリスタ１０，１３などの高価なスイッチング素子をトランス８，１１の高電圧・小電流側に配置する（図１３参照）ことが可能となり、低電圧・大電流側にスイッチング素子を設置する（図１４参照）のと比べて定格電流容量を低く設定・設計でき、装置の大幅なコストダウンにつながるメリットがある。逆に、スイッチング素子の耐電圧の観点からトランス８，１１の低電圧側への設置を必要に応じて選択することも可能となり、プラント毎に異なる個別の要求にも柔軟に対応可能となる。
【００７９】
こうして、電圧実効値を正確に把握し得、運転の制御性向上を図り得ると共に、電気回路におけるスイッチング素子の配置箇所の自由度を増し、コストダウンはもとより、プラント毎に異なる個別の要求にも柔軟に対応し得る。
【００８０】
図８は本発明を実施する形態の一例における主電極用電流実効値計算回路２８及び底部電極用電流実効値計算回路３３を示すものであって、図中、図１９と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図１９に示す従来のものと同様であるが、本図示例の特徴とするところは、図８に示す如く、主電極用スイッチング素子が点弧状態・消弧状態のいずれの状態にあるかを判定する主電極用点弧状態判定回路４６を設け、該主電極用点弧状態判定回路４６からの情報に基づき主電極用スイッチング素子が点弧状態にある間だけａ側に切り換えられて主電極５間の電流の瞬時値を出力する切換器５８を乗算器２９の入力側に設けて主電極用電流実効値計算回路２８を構成すると共に、
底部電極用スイッチング素子が点弧状態・消弧状態のいずれの状態にあるかを判定する底部電極用点弧状態判定回路４８を設け、該底部電極用点弧状態判定回路４８からの情報に基づき底部電極用スイッチング素子が点弧状態にある間だけａ側に切り換えられて底部電極６と主電極５の一方との間の電流の瞬時値を出力する切換器５９を乗算器３４の入力側に設けて底部電極用電流実効値計算回路３３を構成した点にある。
【００８１】
前記切換器５８は、主電極用点弧状態判定回路４６からの情報に基づき主電極用スイッチング素子が消弧状態にある間はｂ側に切り換えられ０（ゼロ）を出力するようになっており、前記切換器５９は、底部電極用点弧状態判定回路４８からの情報に基づき底部電極用スイッチング素子が消弧状態にある間はｂ側に切り換えられ０（ゼロ）を出力するようになっている。
【００８２】
そして、前記主電極用スイッチング素子及び底部電極用スイッチング素子として、IGBTなどの自励式素子を用いた場合、前記主電極用点弧状態判定回路４６及び底部電極用点弧状態判定回路４８はそれぞれ、前記主電極用電圧実効値計算回路１８及び底部電極用電圧実効値計算回路２３の場合と同様、図２に示すような構成とすることができる。
【００８３】
前記主電極用スイッチング素子及び底部電極用スイッチング素子として、サイリスタなどの他励式素子を用いた場合、前記主電極用点弧状態判定回路４６及び底部電極用点弧状態判定回路４８はそれぞれ、前記主電極用電圧実効値計算回路１８及び底部電極用電圧実効値計算回路２３の場合と同様、図３、図４、図５、図６のいずれかに示すような構成とすることができる。
【００８４】
次に、図８に示す例の作用を説明する。
【００８５】
主電極用電流実効値計算回路２８においては、主電極用点弧状態判定回路４６からの情報に基づき主電極用スイッチング素子が点弧状態にある間だけ切換器５８がａ側に切り換えられ主電極５間の電流の瞬時値から該電流の実効値が求められて出力され、主電極用スイッチング素子が消弧状態にあって切換器５８がｂ側に切り換えられている間は電流実効値計算から除外される部分となる。同様に、底部電極用電流実効値計算回路３３においては、底部電極用点弧状態判定回路４８からの情報に基づき底部電極用スイッチング素子が点弧状態にある間だけ切換器５９がａ側に切り換えられ底部電極と主電極５の一方との間の電流の瞬時値から該電流の実効値が求められて出力され、底部電極用スイッチング素子が消弧状態にあって切換器５９がｂ側に切り換えられている間は電流実効値計算から除外される部分となる。このため、［数６］式右辺の平方根中の第１項が排除されて理想とする［数７］式の電流実効値が計算され、それぞれ正味の電流実効値を求めることが可能となる。尚、回路のインダクタンス分により消弧するタイミングが理想的なタイミングＴよりも遅れ、次の周期にずれ込む場合があるが、このような場合においても本回路は正味の電流実効値を計算できる。
【００８６】
この結果、電気溶融炉の運転の制御性が良くなり、電気回路における主電極用スイッチング素子と底部電極用スイッチング素子の配置箇所の自由度も増し、通電抵抗が非常に小さいガラスなどの被溶融物に対して低電圧・大電流による通電制御が必要な電気溶融炉において、サイリスタ１０，１３などの高価なスイッチング素子をトランス８，１１の高電圧・小電流側に配置する（図１３参照）ことが可能となり、低電圧・大電流側にスイッチング素子を設置する（図１４参照）のと比べて定格電流容量を低く設定・設計でき、装置の大幅なコストダウンにつながるメリットがある。逆に、スイッチング素子の耐電圧の観点からトランス８，１１の低電圧側への設置を必要に応じて選択することも可能となり、プラント毎に異なる個別の要求にも柔軟に対応可能となる。
【００８７】
こうして、電流実効値を正確に把握し得、運転の制御性向上を図り得ると共に、電気回路におけるスイッチング素子の配置箇所の自由度を増し、コストダウンはもとより、プラント毎に異なる個別の要求にも柔軟に対応し得る。
【００８８】
図９は本発明を実施する形態の一例における主電極用電力実効値計算回路３８及び底部電極用電力実効値計算回路４２を示すものであって、図中、図２１と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図２１に示す従来のものと同様であるが、本図示例の特徴とするところは、図９に示す如く、主電極用スイッチング素子が点弧状態・消弧状態のいずれの状態にあるかを判定する主電極用点弧状態判定回路４６を設け、該主電極用点弧状態判定回路４６からの情報に基づき主電極用スイッチング素子が点弧状態にある間だけａ側に切り換えられて主電極５間の電力の瞬時値を出力する切換器６０を乗算器３９と積分器４０との間に設けて主電極用電力実効値計算回路３８を構成すると共に、
底部電極用スイッチング素子が点弧状態・消弧状態のいずれの状態にあるかを判定する底部電極用点弧状態判定回路４８を設け、該底部電極用点弧状態判定回路４８からの情報に基づき底部電極用スイッチング素子が点弧状態にある間だけａ側に切り換えられて底部電極６と主電極５の一方との間の電力の瞬時値を出力する切換器６１を乗算器４３と積分器４４との間に設けて底部電極用電力実効値計算回路４２を構成した点にある。
【００８９】
前記切換器６０は、主電極用点弧状態判定回路４６からの情報に基づき主電極用スイッチング素子が消弧状態にある間はｂ側に切り換えられ０（ゼロ）を出力するようになっており、前記切換器６１は、底部電極用点弧状態判定回路４８からの情報に基づき底部電極用スイッチング素子が消弧状態にある間はｂ側に切り換えられ０（ゼロ）を出力するようになっている。
【００９０】
そして、前記主電極用スイッチング素子及び底部電極用スイッチング素子として、IGBTなどの自励式素子を用いた場合、前記主電極用点弧状態判定回路４６及び底部電極用点弧状態判定回路４８はそれぞれ、前記主電極用電圧実効値計算回路１８及び底部電極用電圧実効値計算回路２３の場合と同様、図２に示すような構成とすることができる。
【００９１】
前記主電極用スイッチング素子及び底部電極用スイッチング素子として、サイリスタなどの他励式素子を用いた場合、前記主電極用点弧状態判定回路４６及び底部電極用点弧状態判定回路４８はそれぞれ、前記主電極用電圧実効値計算回路１８及び底部電極用電圧実効値計算回路２３の場合と同様、図３、図４、図５、図６のいずれかに示すような構成とすることができる。
【００９２】
次に、図９に示す例の作用を説明する。
【００９３】
主電極用電力実効値計算回路３８においては、主電極用点弧状態判定回路４６からの情報に基づき主電極用スイッチング素子が点弧状態にある間だけ切換器６０がａ側に切り換えられ主電極５間の電力の瞬時値から該電力の実効値が求められて出力され、主電極用スイッチング素子が消弧状態にあって切換器６０がｂ側に切り換えられている間は電力実効値計算から除外される部分となる。同様に、底部電極用電力実効値計算回路４２においては、底部電極用点弧状態判定回路４８からの情報に基づき底部電極用スイッチング素子が点弧状態にある間だけ切換器６１がａ側に切り換えられ底部電極６と主電極５の一方との間の電力の瞬時値から該電力の実効値が求められて出力され、底部電極用スイッチング素子が消弧状態にあって切換器６１がｂ側に切り換えられている間は電力実効値計算から除外される部分となる。このため、［数１４］式右辺の第１項が排除されて理想とする［数１５］式の電力実効値が計算され、それぞれ正味の電力実効値を求めることが可能となる。尚、回路のインダクタンス分により消弧するタイミングが理想的なタイミングＴよりも遅れ、次の周期にずれ込む場合があるが、このような場合においても本回路は正味の電力実効値を計算できる。
【００９４】
この結果、電気溶融炉の運転の制御性が良くなり、電気回路における主電極用スイッチング素子と底部電極用スイッチング素子の配置箇所の自由度も増し、通電抵抗が非常に小さいガラスなどの被溶融物に対して低電圧・大電流による通電制御が必要な電気溶融炉において、サイリスタ１０，１３などの高価なスイッチング素子をトランス８，１１の高電圧・小電流側に配置する（図１３参照）ことが可能となり、低電圧・大電流側にスイッチング素子を設置する（図１４参照）のと比べて定格電流容量を低く設定・設計でき、装置の大幅なコストダウンにつながるメリットがある。逆に、スイッチング素子の耐電圧の観点からトランス８，１１の低電圧側への設置を必要に応じて選択することも可能となり、プラント毎に異なる個別の要求にも柔軟に対応可能となる。
【００９５】
こうして、電力実効値を正確に把握し得、運転の制御性向上を図り得ると共に、電気回路におけるスイッチング素子の配置箇所の自由度を増し、コストダウンはもとより、プラント毎に異なる個別の要求にも柔軟に対応し得る。
【００９６】
図１０は本発明を実施する形態の一例における主電極用電力実効値計算回路３８及び底部電極用電力実効値計算回路４２の変形例を示すものであって、図中、図９と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図９に示すものと同様であるが、本図示例の特徴とするところは、図１０に示す如く、底部電極６と主電極５の一方との間の電圧の瞬時値ｖ2と電流の瞬時値ｉ2を掛けて電力の瞬時値を出力する乗算器４３´と、主電極用点弧状態判定回路４６及び底部電極用点弧状態判定回路４８からの情報に基づき主電極用スイッチング素子が点弧状態にあり且つ底部電極用スイッチング素子が消弧状態にある間だけｃ側に切り換えられ前記乗算器４３´から出力される底部電極６と主電極５の一方との間の電圧の瞬時値を出力する切換器６１´と、乗算器３９から切換器６０を介して出力される主電極５間の電力の瞬時値より、前記乗算器４３´から切換器６１´を介して出力される底部電極６と主電極５の一方との間の電力の瞬時値を差し引いた値を積分器４０へ出力する減算器６２とを追加装備し、これにより、主電極用電力実効値計算回路３８において、前記主電極用点弧状態判定回路４６からの情報に基づき主電極用スイッチング素子が点弧状態にある間だけ主電極５間の電圧の瞬時値及び主電極５間の電流の瞬時値から主電極５間の電力の瞬時値を求めると共に、前記主電極用点弧状態判定回路４６及び底部電極用点弧状態判定回路４８からの情報に基づき主電極用スイッチング素子が点弧状態にあり且つ底部電極用スイッチング素子が消弧状態にある間だけ底部電極６と主電極５の一方との間の電圧の瞬時値及び底部電極６と主電極５の一方との間の電流の瞬時値から底部電極と主電極５の一方との間の電力の瞬時値を求め、前記主電極５間の電力の瞬時値から前記底部電極６と主電極５の一方との間の電力の瞬時値を差し引いた値に基づいて主電極５間の電力の実効値を求めて出力するよう構成し、
主電極５間の電圧の瞬時値ｖ1と電流の瞬時値ｉ1を掛けて電力の瞬時値を出力する乗算器３９´と、底部電極用点弧状態判定回路４８及び主電極用点弧状態判定回路４６からの情報に基づき底部電極用スイッチング素子が点弧状態にあり且つ主電極用スイッチング素子が消弧状態にある間だけｃ側に切り換えられ前記乗算器３９´から出力される主電極５間の電圧の瞬時値を出力する切換器６０´と、乗算器４３から切換器６１を介して出力される底部電極６と主電極５の一方との間の電力の瞬時値より、前記乗算器３９´から切換器６０´を介して出力される主電極５間の電力の瞬時値を差し引いた値を積分器４４へ出力する減算器６３とを追加装備し、これにより、底部電極用電力実効値計算回路４２において、前記底部電極用点弧状態判定回路４８からの情報に基づき底部電極用スイッチング素子が点弧状態にある間だけ底部電極６と主電極５の一方との間の電圧の瞬時値及び底部電極と主電極５の一方との間の電流の瞬時値から底部電極６と主電極５の一方との間の電力の瞬時値を求めると共に、前記主電極用点弧状態判定回路４６及び底部電極用点弧状態判定回路４８からの情報に基づき底部電極用スイッチング素子が点弧状態にあり且つ主電極用スイッチング素子が消弧状態にある間だけ主電極５間の電圧の瞬時値及び主電極５間の電流の瞬時値から主電極５間の電力の瞬時値を求め、前記底部電極６と主電極５の一方との間の電力の瞬時値から前記主電極５間の電力の瞬時値を差し引いた値に基づいて底部電極６と主電極５の一方との間の電力の実効値を求めて出力するよう構成した点にある。
【００９７】
前記切換器６１´は、主電極用点弧状態判定回路４６及び底部電極用点弧状態判定回路４８からの情報に基づき主電極用スイッチング素子が消弧状態にあるか又は底部電極用スイッチング素子が点弧状態にある間はｄ側に切り換えられ０（ゼロ）を出力するようになっており、前記切換器６０´は、底部電極用点弧状態判定回路４８及び主電極用点弧状態判定回路４６からの情報に基づき底部電極用スイッチング素子が消弧状態にあるか又は主電極用スイッチング素子が点弧状態にある間はｄ側に切り換えられ０（ゼロ）を出力するようになっている。
【００９８】
そして、前記主電極用スイッチング素子及び底部電極用スイッチング素子として、IGBTなどの自励式素子を用いた場合、前記主電極用点弧状態判定回路４６及び底部電極用点弧状態判定回路４８はそれぞれ、前記主電極用電圧実効値計算回路１８及び底部電極用電圧実効値計算回路２３の場合と同様、図２に示すような構成とすることができる。
【００９９】
前記主電極用スイッチング素子及び底部電極用スイッチング素子として、サイリスタなどの他励式素子を用いた場合、前記主電極用点弧状態判定回路４６及び底部電極用点弧状態判定回路４８はそれぞれ、前記主電極用電圧実効値計算回路１８及び底部電極用電圧実効値計算回路２３の場合と同様、図３、図４、図５、図６のいずれかに示すような構成とすることができる。
【０１００】
次に、図１０に示す例の作用を説明する。
【０１０１】
主電極用電力実効値計算回路３８においては、主電極用点弧状態判定回路４６からの情報に基づき主電極用スイッチング素子が点弧状態にある間だけ切換器６０がａ側に切り換えられ、乗算器３９からの主電極５間の電力の瞬時値が減算器６２へ出力されると共に、主電極用点弧状態判定回路４６及び底部電極用点弧状態判定回路４８からの情報に基づき主電極用スイッチング素子が点弧状態にあり且つ底部電極用スイッチング素子が消弧状態にある間だけ切換器６１´がｃ側に切り換えられ、乗算器４３´からの底部電極６と主電極５の一方との間の電力の瞬時値が減算器６２へ出力され、該減算器６２において前記主電極５間の電力の瞬時値から前記底部電極６と主電極５の一方との間の電力の瞬時値を差し引いた値が求められて積分器４０へ出力され、主電極５間の電力の実効値が求められて出力されるため、正味の電力実効値をより正確に求めることが可能となる。
【０１０２】
底部電極用電力実効値計算回路４２においては、底部電極用点弧状態判定回路４８からの情報に基づき底部電極用スイッチング素子が点弧状態にある間だけ切換器６１がａ側に切り換えられ、乗算器４３からの底部電極６と主電極５の一方との間の電力の瞬時値が減算器６３へ出力されると共に、前記主電極用点弧状態判定回路４６及び底部電極用点弧状態判定回路４８からの情報に基づき底部電極用スイッチング素子が点弧状態にあり且つ主電極用スイッチング素子が消弧状態にある間だけ切換器６０´がｃ側に切り換えられ、乗算器３９´からの主電極５間の電力の瞬時値が減算器６３へ出力され、該減算器６３において前記底部電極６と主電極５の一方との間の電力の瞬時値から前記主電極５間の電力の瞬時値を差し引いた値が求められて積分器４４へ出力され、底部電極６と主電極５の一方との間の電力の実効値が求められて出力されるため、正味の電力実効値をより正確に求めることが可能となる。
【０１０３】
ここで、電気溶融炉外で消費される損失を除いた電気溶融炉内で正味投入される電力は［数１５］式より炉外で消費される電力を引いて次式で与えられる。
【数１６】
0005045262.tif 000017
【０１０４】
尚、回路のインダクタンス分により消弧するタイミングが理想的なタイミングＴよりも遅れ、次の周期にずれ込む場合があるが、このような場合においても本回路は正味の電力実効値を計算できる。
【０１０５】
この結果、電気溶融炉の運転の制御性が良くなり、電気回路における主電極用スイッチング素子と底部電極用スイッチング素子の配置箇所の自由度も増し、通電抵抗が非常に小さいガラスなどの被溶融物に対して低電圧・大電流による通電制御が必要な電気溶融炉において、サイリスタ１０，１３などの高価なスイッチング素子をトランス８，１１の高電圧・小電流側に配置する（図１３参照）ことが可能となり、低電圧・大電流側にスイッチング素子を設置する（図１４参照）のと比べて定格電流容量を低く設定・設計でき、装置の大幅なコストダウンにつながるメリットがある。逆に、スイッチング素子の耐電圧の観点からトランス８，１１の低電圧側への設置を必要に応じて選択することも可能となり、プラント毎に異なる個別の要求にも柔軟に対応可能となる。
【０１０６】
こうして、電力実効値をより正確に把握し得、運転の制御性向上を図り得ると共に、電気回路におけるスイッチング素子の配置箇所の自由度を増し、コストダウンはもとより、プラント毎に異なる個別の要求にも柔軟に対応し得る。
【０１０７】
図１１は本発明を実施する形態の一例における給電制御盤の第一例を示す概要構成図であって、図中、図２２と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図２２に示す従来のものと同様であるが、本図示例の特徴とするところは、図１１に示す如く、主電極５間の電圧及び電流を主電極５自体又は主電極５直近から検出すると共に、底部電極６と主電極５の一方との間の電圧及び電流を底部電極６自体又は底部電極６直近から検出するよう構成した点にある。
【０１０８】
ガラスなど低抵抗の被溶融物を扱う電気溶融炉においては低電圧・大電流の傾向となり、給電制御盤から電気溶融炉まで敷設された電力ケーブルやバスバーなどのケーブル抵抗や接触抵抗による電圧降下、電力損失が無視できない量になるが、前述の如く、主電極５間の電圧及び電流を主電極５自体又は主電極５直近から検出すると共に、底部電極６と主電極５の一方との間の電圧及び電流を底部電極６自体又は底部電極６直近から検出するよう構成すると、ケーブルによる電圧降下、電力損失を除外することが可能となり、電圧・電流・電力の各実効値の計算をより有意義に実施することが可能となる。
【０１０９】
又、回路上の浮遊容量成分が充分小さく無視できる場合には、回路上を流れる電流は計測場所によらず一意であるため、図１２の本発明を実施する形態の一例における給電制御盤の第二例のように、主電極５間の電圧のみを主電極５自体から検出すると共に、底部電極６と主電極５の一方との間の電圧のみを底部電極６自体から検出するよう構成しても良く、このようにしても、電圧・電流・電力の各実効値の計算をより有意義に実施する上で改善効果が充分に得られる。
【０１１０】
尚、本発明の電気溶融炉は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、主電極用スイッチング素子及び底部電極用スイッチング素子としては、サイリスタやＩＧＢＴに限らず、それ以外のスイッチング素子も採用可能であること等、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明を実施する形態の一例における主電極用電圧実効値計算回路及び底部電極用電圧実効値計算回路を示すブロック図である。
【図２】本発明を実施する形態の一例における主電極用点弧状態判定回路及び底部電極用点弧状態判定回路の第一例を示すブロック図である。
【図３】本発明を実施する形態の一例における主電極用点弧状態判定回路及び底部電極用点弧状態判定回路の第二例を示すブロック図である。
【図４】本発明を実施する形態の一例における主電極用点弧状態判定回路及び底部電極用点弧状態判定回路の第三例を示すブロック図である。
【図５】本発明を実施する形態の一例における主電極用点弧状態判定回路及び底部電極用点弧状態判定回路の第四例を示すブロック図である。
【図６】本発明を実施する形態の一例における主電極用点弧状態判定回路及び底部電極用点弧状態判定回路の第五例を示すブロック図である。
【図７】本発明を実施する形態の一例における電圧実効値を示す線図である。
【図８】本発明を実施する形態の一例における主電極用電流実効値計算回路及び底部電極用電流実効値計算回路を示すブロック図である。
【図９】本発明を実施する形態の一例における主電極用電力実効値計算回路及び底部電極用電力実効値計算回路を示すブロック図である。
【図１０】本発明を実施する形態の一例における主電極用電力実効値計算回路及び底部電極用電力実効値計算回路の変形例を示すブロック図である。
【図１１】本発明を実施する形態の一例における給電制御盤の第一例を示す概要構成図である。
【図１２】本発明を実施する形態の一例における給電制御盤の第二例を示す概要構成図である。
【図１３】従来の電気溶融炉の一例を示す概略図である。
【図１４】従来の電気溶融炉の他の例を示す概略図である。
【図１５】（ａ）は主電極用スイッチング素子及び底部電極用スイッチング素子への通電電圧波形を示す線図、（ｂ）は電気溶融炉の等価炉内モデルを示す図である。
【図１６】測定電圧波形（β＜αの場合）を示す線図である。
【図１７】従来の主電極用電圧実効値計算回路及び底部電極用電圧実効値計算回路を示すブロック図である。
【図１８】測定電流・電圧波形（β＜αの場合）を示す線図である。
【図１９】従来の主電極用電流実効値計算回路及び底部電極用電流実効値計算回路を示すブロック図である。
【図２０】測定電力・電圧波形（β＜αの場合）を示す線図である。
【図２１】従来の主電極用電力実効値計算回路及び底部電極用電力実効値計算回路を示すブロック図である。
【図２２】従来の給電制御盤の一例を示す概要構成図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１    溶融空間
３    溶融炉本体
４    投入口
５    主電極
６    底部電極
７    流下口
８    主電極用トランス
９    主電極用電源
１０    サイリスタ（主電極用スイッチング素子）
１１    底部電極用トランス
１２    底部電極用電源
１３    サイリスタ（底部電極用スイッチング素子）
１４    主電極用電圧計
１５    主電極用電流計
１６    底部電極用電圧計
１７    底部電極用電流計
１８    主電極用電圧実効値計算回路
２３    底部電極用電圧実効値計算回路
２８    主電極用電流実効値計算回路
３３    底部電極用電流実効値計算回路
３８    主電極用電力実効値計算回路
４２    底部電極用電力実効値計算回路
４６    主電極用点弧状態判定回路
４７    切換器
４８    底部電極用点弧状態判定回路
４９    切換器
５０    ゲート制御回路
５１    ゲート信号
５２    点弧回路
５３    点弧信号
５４    電圧差判定回路
５５    シングルフリップフロップ
５６    電流値判定回路
５７    シングルフリップフロップ
５８    切換器
５９    切換器
６０    切換器
６０´  切換器
６１    切換器
６１´  切換器
６２    減算器
６３    減算器
【図１】
0005045262.tif 000018
【図２】
0005045262.tif 000019
【図３】
0005045262.tif 000020
【図４】
0005045262.tif 000021
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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