JPH10177092A - ガラス溶融炉の流下ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガラス溶融炉の流下ノズルからの溶融ガラス
の流下を急速に停止できるようにする。 【解決手段】 内部に溶融ガラス１１を貯留し得るガラ
ス溶融炉本体４３の底部に略垂直に取り付けられた流下
ノズル本体１２と、流下ノズル本体１２を加熱し得る誘
導加熱コイル１４と、ガラス溶融炉本体４３の内部に昇
降可能に配置され且つ下降した際に流下ノズル本体１２
の上端を閉止し得るノズル閉止体４６と、ノズル閉止体
４６をガラス溶融炉本体４３に対して昇降させるパワー
シリンダ５１とを備え、パワーシリンダ５１によりノズ
ル閉止体４６を下降させて、流下ノズル本体１２からの
溶融ガラス１１の流下を停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融ガラスの流下
を急速に停止させる機能を有するガラス溶融炉の流下ノ
ズルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】原子力施設において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】上記の廃液処理施設では、ガラス溶融炉の
内部において原料ガラスを溶融させた溶融ガラスに放射
性廃液を混入させ、この放射性溶液が混入した溶融ガラ
スをガラス固化体容器に注入し、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させている。

【０００４】図３及び図４は、ガラス溶融炉の一例を示
すものである。

【０００５】１はガラス溶融炉本体であり、該ガラス溶
融炉本体１の内部には、周囲が耐熱部材２によって取り
囲まれ且つ上下方向中間部分から下方へ向うほど断面積
が徐々に減少する溶融空間３が形成されている。

【０００６】このガラス溶融炉本体１は、廃液処理施設
の床面４に立設された架台（図示せず）に支持されてい
る。

【０００７】ガラス溶融炉本体１の上部には、該ガラス
溶融炉本体１の内部の溶融空間３へガラス繊維を短円柱
状に圧縮成形したガラス原料５を供給するための原料供
給管６の下流端と、溶融空間３において発生したガスを
ガス処理設備（図示せず）へ送給するためのガス排出管
７の上流端とが接続されている。

【０００８】また、原料供給管６の中間部分には、該原
料供給管６を介して溶融空間３へ廃液（放射性廃液）を
供給するための廃液供給管８の下流端が接続されてい
る。

【０００９】９，９は一対の主電極であり、該主電極
９，９は、先端部分が溶融空間３の上下方向中間部分に
おいて対峙するように、ガラス溶融炉本体１の側部に略
水平に設けられている。

【００１０】１０，１０は一対の補助電極であり、該補
助電極１０，１０は、先端部分が溶融空間３の下部にお
いて対峙するように、ガラス溶融炉本体１の側部に略水
平に設けられている。

【００１１】これら主電極９，９の間あるいは補助電極
１０，１０の間に、溶融空間３に貯留された溶融ガラス
１１を介して、電源（図示せず）により電流を通電する
と、溶融ガラス１１に生じるジュール熱によって溶融ガ
ラス１１が高温に保たれるとともに、前記の原料供給管
６から溶融空間３に供給されるガラス原料５の溶融が行
われるようになっている。

【００１２】なお、ガラス溶融炉の初期稼働時には、耐
熱部材２に内装されているヒータ（図示せず）によって
ガラス原料５の溶融が行われるようになっている。

【００１３】１２は流下ノズル本体であり、該流下ノズ
ル本体１２は、ガラス溶融炉本体１の底部に設けられて
いるノズル上端部材１３の流通路１３ａに連通して前記
の溶融空間３に貯留されている溶融ガラス１１を外部へ
流下させ得るよう上下方向に向けて設けられている。

【００１４】流下ノズル本体１２の外周部には、該流下
ノズル本体１２を加熱するための誘導加熱コイル１４が
付帯している。

【００１５】誘導加熱コイル１４によって流下ノズル本
体１２が昇温されていない状態では、該流下ノズル本体
１２の内部でガラスが固化してガラス溶融炉本体１から
外部への溶融ガラス１１の流下が阻止されるようになっ
ている。

【００１６】また、誘導加熱コイル１４によって流下ノ
ズル本体１２が溶融ガラス１１と同程度に昇温された状
態では、流下ノズル本体１２の内部の固化していたガラ
スが溶融して、溶融ガラス１１がガラス溶融炉本体１か
ら外部へ流下するようになっている。

【００１７】更に、ガラス溶融炉本体１の底部には、流
下ノズル本体１２を周方向に取り囲むように、短円筒状
のノズル外筒１５が設けられている。

【００１８】１６は結合装置外筒であり、該結合装置外
筒１６は、前記のノズル外筒１５の下端部に連結された
上下方向に延びる円筒状の外筒上部１７と、該外筒上部
１７の下端外縁に設けられた上フランジ部１８と、該上
フランジ部１８の外縁から下方へ向って延びる円筒状の
外筒下部１９と、該外筒下部１９の下端内縁に設けられ
た下フランジ部２０とを有している。

【００１９】２１は結合装置内筒であり、該結合装置内
筒２１は、開放逆錐形に形成された内筒上部２２と、該
内筒上部２２の下端部に連なる円筒状の内筒下部２３と
を有している。

【００２０】この結合装置内筒２１は、内筒上部２２が
前記の結合装置外筒１６の外筒上部１７の内側部に同軸
に固着され、内筒下部２３が結合装置外筒１６の外筒下
部１９の内方に位置している。

【００２１】２４は結合装置駆動部であり、該結合装置
駆動部２４は、ウエイト２５と、図４に示すベローズ２
６，２７，２８とを備えている。

【００２２】ウエイト２５は、前記の結合装置外筒１６
の外筒下部１９に昇降可能に内装され且つ結合装置内筒
２１の内筒下部２３を周方向に取り囲む環状のウエイト
本体２９と、該ウエイト本体２９の底部に連なり且つ内
筒下部２３を周方向に取り囲むとともに下フランジ部２
０の開口部から結合装置外筒１６の外部へ突出する筒体
３０と、該筒体３０の下端外縁に設けられた結合フラン
ジ部３１とを有している。

【００２３】ベローズ２６，２７，２８は、図４に示す
ようにそれぞれ異なる径を有し、ベローズ２６は、前記
のウエイト２５の筒体３０を周方向に取り囲むように、
また、ベローズ２７は、ベローズ２６を周方向に取り囲
むように、更に、ベローズ２８は、ベローズ２７を周方
向に取り囲むように結合装置外筒１６の外筒下部１９に
内装されている。

【００２４】これらのベローズ２６，２７，２８の各上
端部は、ウエイト２５のウエイト本体２９の下面に気密
に装着され、また、ベローズ２６，２７，２８の各下端
部は、結合装置外筒１６の下フランジ部２０の上面に気
密に装着されている。

【００２５】更に、ベローズ２６の外周面、ベローズ２
７の内周面、ウエイト本体２９の下面、下フランジ部２
０の上面によって囲まれる空間３２には、空気配管３３
の下流端が接続され、また、ベローズ２７の外周面、ベ
ローズ２８の内周面、ウエイト本体２９の下面、下フラ
ンジ部２０の上面によって囲まれる空間３４には、空気
配管３５の下流端が接続されている（図４参照）。

【００２６】上記の空気配管３３，３５の上流端には、
空気圧縮機と圧縮空気槽とを備えた圧縮空気源（図示せ
ず）が接続されており、該圧縮空気源より両空気配管３
３，３５を介して空間３２，３４に空気圧を付与する
と、結合装置外筒１６に対してウエイト２５が上昇し、
また、空間３２，３４を大気開放すると、自重によって
ウエイト２５が下降するようになっている。

【００２７】３６は金属製のガラス固化体容器であり、
該ガラス固化体容器３６の上端には、先に述べたウエイ
ト２５の結合フランジ部３１から溶融ガラス１１をガラ
ス固化体容器３６の内部へ充填するための注入口３７が
設けられている。

【００２８】３８は台車であり、該台車３８は、床面４
に敷設されているレール３９の上をガラス固化体容器３
６を搭載した状態で移動して、前記の結合装置駆動部２
４のウエイト２５の筒体３０とガラス固化体容器３６の
注入口３７とが上下に正対するように、ガラス溶融炉本
体１の直下にガラス固化体容器３６を位置させることが
できるようになっている。

【００２９】なお、図３において４０は遮蔽壁であり、
該遮蔽壁４０によって、廃液処理施設の操作室４１とガ
ラス溶融炉本体１等が配置されている処理室４２とが気
密に区画されている。

【００３０】図３及び図４に示すガラス溶融炉におい
て、ガラス固化体容器３６に溶融ガラス１１を充填する
際には、圧縮空気源（図示せず）から空気配管３３，３
５を介して空間３２，３４に空気圧を付与し、ウエイト
２５を上方へ押し上げた状態において、ガラス溶融炉本
体１の直下へガラス固化体容器３６を搭載した台車３８
を移動させ、結合装置駆動部２４のウエイト２５の筒体
３０とガラス固化体容器３６の注入口３７とを上下に正
対させる。

【００３１】次いで、空気配管３３，３５を介して空間
３２，３４を大気開放することにより結合装置駆動部２
４のウエイト２５を下降させ、該ウエイト２５の筒体３
０の下端の結合フランジ部３１をガラス固化体容器３６
の注入口３７の周縁部に当接させる。

【００３２】更に、誘導加熱コイル１４によって流下ノ
ズル本体１２を加熱すると、該流下ノズル本体１２の内
部において固化していたガラスが溶融し、ガラス溶融炉
本体１の溶融空間３に貯留されている溶融ガラス１１が
流下ノズル本体１２から垂直に流下し、この溶融ガラス
１１は、結合装置内筒２１、結合装置駆動部２４のウエ
イト２５の筒体３０を経て注入口３７からガラス固化体
容器３６の内部に充填される。

【００３３】ガラス固化体容器３６の内部に所定量の溶
融ガラス１１が充填されたならば、誘導加熱コイル１４
による流下ノズル本体１２の加熱を中断する。

【００３４】流下ノズル本体１２の加熱が中断される
と、該流下ノズル本体１２の内部においてガラスが固化
し、これにより、ガラス溶融炉本体１から外部への溶融
ガラス１１の流下が阻止される。

【００３５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３及
び図４に示すガラス溶融炉においては、誘導加熱コイル
１４による流下ノズル本体１２の加熱を中断しても、流
下ノズル本体１２からの溶融ガラス１１の流下が直ぐに
は止まらないという問題がある。

【００３６】本発明は上述した実情に鑑みてなしたもの
で、溶融ガラスの流下を急速に停止させ得るガラス溶融
炉の流下ノズルを提供することを目的としている。

【００３７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１に記載したガラス溶融炉の流下ノ
ズルでは、内部に溶融ガラスを貯留し得るガラス溶融炉
本体の底部に略垂直に取り付けられた流下ノズル本体
と、該流下ノズル本体を加熱し得る加熱手段と、ガラス
溶融炉本体の内部に昇降可能に配置され且つ下降した際
に流下ノズル本体の上端を閉止し得るノズル閉止体と、
該ノズル閉止体をガラス溶融炉本体に対して昇降させる
アクチュエータとを備えている。

【００３８】また、本発明の請求項２に記載したガラス
溶融炉の流下ノズルでは、上述した請求項１に記載のガ
ラス溶融炉の流下ノズルの構成に加えて、ノズル閉止体
を下方に向って外径が縮小する形状に形成し、流下ノズ
ル本体の上端部を下方に向って内径が縮小し且つ流下ノ
ズル本体の上端部内周面にノズル閉止体の外周面が密接
し得る形状に形成している。

【００３９】本発明の請求項１あるいは請求項２に記載
のガラス溶融炉の流下ノズルのいずれにおいても、加熱
手段によって流下ノズル本体の内部のガラスを溶融させ
た状態で、ノズル閉止体が上昇する方向にアクチュエー
タを作動させると、ノズル閉止体がノズル本体の上端部
から離れて、ガラス溶融炉本体に貯留されている溶融ガ
ラスが流下ノズル本体を経て外部へ流出する。

【００４０】また、ノズル閉止体が下降する方向にアク
チュエータを作動させると、ノズル閉止体が流下ノズル
本体の上端に当接して、ガラス溶融炉本体から外部への
溶融ガラスの流出が停止する。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
示例と共に説明する。

【００４２】図１及び図２は本発明のガラス溶融炉の流
下ノズルの実施の形態の一例を示すものであり、図中、
図３及び図４と同一の符号を付した部分は同一物を表し
ている。

【００４３】図１及び図２に示すガラス溶融炉の流下ノ
ズルは、ガラス溶融炉本体４３の内部に昇降可能に配置
され且つ下降した際にガラス溶融炉本体４３の底部に設
けられているノズル上端部材４４の流通路４５を閉止し
得るノズル閉止体４６と、該ノズル閉止体４６をガラス
溶融炉本体４３に対して昇降させる昇降機構４７とを備
えている。

【００４４】ノズル上端部材４４は、流通路４５の上端
部の内径が上方へ向って拡大する形状に形成され且つ流
通路４５の下流端が流下ノズル本体１２に連通するよう
になっている。

【００４５】また、ノズル閉止体４６は、外周面が上記
の流通路４５の上端部内周面に密接し得るように、外径
が下方に向って縮小する截頭円錐形状に形成されてい
る。

【００４６】このノズル閉止体４６の上端部には、ガラ
ス溶融炉本体４３の上部中央を昇降可能に貫通する垂直
軸４８の下端部が固着されている。

【００４７】ガラス溶融炉本体４３の上部中央部には、
ノズル閉止体４６が挿入可能な孔４９が穿設されてお
り、該孔４９には、垂直軸４８に対して該垂直軸４８の
昇降を許容し得るように気密に外嵌する蓋５０が嵌入さ
れている。

【００４８】そして、ガラス溶融炉本体４３に対するノ
ズル閉止体４６の組み付け、あるいは、ノズル閉止体４
６の交換にあたっては、この蓋５０を開放することによ
って、ノズル閉止体４６をガラス溶融炉本体４３の内部
へ挿入、あるいは、ガラス溶融炉本体４３の外部へ取り
出すことができるようになっている。

【００４９】ガラス溶融炉本体４３の内部の温度は、最
高１０００℃程度に達するので、流下ノズル本体１２、
ノズル上端部材４４、ノズル閉止体４６、垂直軸４８に
は、耐熱性に優れたニッケル基合金鋼のインコネルや耐
熱性セラミックスを用いるようにする。

【００５０】前記の蓋５０を貫通してガラス溶融炉本体
４３の上方外部に突出する垂直軸４８の上端部には、昇
降機構４７が取り付けられている。

【００５１】該昇降機構４７は、図示されていない固定
構造物によって、ロッド５１ａが上下方向に進退し得る
ように支持されたパワーシリンダ５１と、ガラス溶融炉
本体４３の直下に位置する台車３８に設けた重量検出器
５２とによって構成されている。

【００５２】昇降機構４７は、下方に向って突出し且つ
昇降可能なロッド５１ａを有するパワーシリンダ５１
と、台車３８に搭載されたガラス固化体容器３６及び該
ガラス固化体容器３６の内部に充填される溶融ガラス１
１の重量を検出する重量検出器５２と、指令信号５３ｓ
を出力する指令器５３と、該指令器５３からの指令信号
５３ｓ及び重量検出器５２からの重量検出信号５２ｓに
基づきパワーシリンダ５１に対してロッド５１ａを上昇
あるいは下降させる作動信号５４ｓを出力する制御器５
４とによって構成されており、指令器５３及び制御器５
４は、操作室４１の内部に配置されている。

【００５３】また、パワーシリンダ５１のロッド５１ａ
には、垂直軸４８の上端部が連結されており、パワーシ
リンダ５１の作動によって、ノズル閉止体４６がガラス
溶融炉本体４３に対して昇降するようになっている。

【００５４】以下、図１及び図２に示すガラス溶融炉の
流下ノズルの作動について説明する。

【００５５】図１及び図２に示す本発明のガラス溶融炉
の流下ノズルにおいて、ガラス固化体容器３６に溶融ガ
ラス１１を充填する際には、圧縮空気源（図示せず）か
ら空気配管３３，３５を介して空間３２，３４に空気圧
を付与し、ウエイト２５を上方へ押し上げた状態で、ガ
ラス溶融炉本体１の直下へガラス固化体容器３６を搭載
した台車３８を移動させ、結合装置駆動部２４のウエイ
ト２５の筒体３０とガラス固化体容器３６の注入口３７
とを上下に正対させる。

【００５６】次いで、空気配管３３，３５を介して空間
３２，３４を大気開放することにより結合装置駆動部２
４のウエイト２５を下降させ、該ウエイト２５の筒体３
０の下端の結合フランジ部３１をガラス固化体容器３６
の注入口３７の周縁部に当接させる。

【００５７】また、流下ノズル本体１２を誘導加熱コイ
ル１４によって加熱し、流下ノズル本体１２の内部でガ
ラスが固化しない状態としておく。

【００５８】この状態で、指令器５３から制御器５４に
対して指令信号５３ｓを出力すると、制御器５４よりパ
ワーシリンダ５１に対してロッド５１ａを上昇させる作
動信号５４ｓが出力され、ロッド５１ａとともに垂直軸
４８及びノズル閉止体４６が上昇する。

【００５９】これにより、ガラス溶融炉本体１の溶融空
間３に貯留されている溶融ガラス１１が、流通路４５を
経て流下ノズル本体１２から垂直に流下し、結合装置内
筒２１、結合装置駆動部２４のウエイト２５の筒体３０
を経て注入口３７からガラス固化体容器３６の内部に充
填される。

【００６０】ガラス固化体容器３６の内部に所定量の溶
融ガラス１１が充填されると、重量検出器５２からの重
量検出信号５２ｓに基づき、制御器５４よりパワーシリ
ンダ５１に対してロッド５１ａを下降させる作動信号５
４ｓが出力され、ロッド５１ａとともに垂直軸４８及び
ノズル閉止体４６が下降する。

【００６１】これにより、ノズル閉止体４６がノズル上
端部材４４の流通路４５に内嵌し、ノズル閉止体４６の
外周面と流通路４５の内周面とが密接して、ガラス溶融
炉本体４３と流下ノズル本体１２との連通を遮断し、流
下ノズル本体１２から外部への溶融ガラス１１の流下が
即時に中断される。

【００６２】従って、図１及び図２に示すガラス溶融炉
の流下ノズルでは、ガラス溶融炉本体４３からガラス固
化体容器３６への溶融ガラス１１の供給を急速に停止す
ることができる。

【００６３】なお、本発明のガラス溶融炉の流下ノズル
は上述した形態にのみ限定されるものではなく、パワー
シリンダに替えて流体圧シリンダをアクチュエータに適
用すること、あるいは、ナットに螺合されたスクリュー
シャフトをモータの回転手段で回転させる方式のアクチ
ュエータを用いるようにすること、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。

【００６４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のガラス溶融
炉の流下ノズルによれば、下記のような種々の優れた効
果を奏し得る。

【００６５】（１）本発明の請求項１及び請求項２に記
載のガラス溶融炉の流下ノズルのいずれにおいても、加
熱手段により流下ノズル本体を加熱した状態で、ノズル
閉止体を上昇させると、ガラス溶融炉本体の内部に貯留
されている溶融ガラスが流下ノズルから流下し、また、
ノズル閉止体を下降させると、流下ノズルからの溶融ガ
ラスの流下が即時に中断されるので、ガラス溶融炉本体
からガラス固化体容器への溶融ガラスの供給を急速に停
止することができる。

【００６６】（２）本発明の請求項２に記載のガラス溶
融炉の流下ノズルにおいては、流下ノズル本体の上端部
内周面にノズル閉止体の外周面が密接するので、ガラス
溶融炉の内部に貯留されている溶融ガラスの流下ノズル
への流下をより確実に遮断することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガラス溶融炉の流下ノズルの実施の形
態の一例の断面図である。

【図２】図１に関連するノズル閉止体関係部分の側面図
である。

【図３】従来のガラス溶融炉の流下ノズルの一例の断面
図である。

【図４】図３に関連するガラス溶融炉の結合装置部分の
断面図である。

【符号の説明】

１１ 溶融ガラス １２ 流下ノズル本体 １４ 誘導加熱コイル（加熱手段） ４３ ガラス溶融炉本体 ４６ ノズル閉止体 ５１ パワーシリンダ（アクチュエータ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に溶融ガラスを貯留し得るガラス溶
   融炉本体の底部に略垂直に取り付けられた流下ノズル本
   体と、該流下ノズル本体を加熱し得る加熱手段と、ガラ
   ス溶融炉本体の内部に昇降可能に配置され且つ下降した
   際に流下ノズル本体の上端を閉止し得るノズル閉止体
   と、該ノズル閉止体をガラス溶融炉本体に対して昇降さ
   せるアクチュエータとを備えてなることを特徴とするガ
   ラス溶融炉の流下ノズル。
2. 【請求項２】 ノズル閉止体を下方に向って外径が縮小
   する形状に形成し、流下ノズル本体の上端部を下方に向
   って内径が縮小し且つ流下ノズル本体の上端部内周面に
   ノズル閉止体の外周面が密接し得る形状に形成した請求
   項１に記載のガラス溶融炉の流下ノズル。