JPH10281851A - ガラス溶融炉の液面レベル計測方法及びこの方法に使用する液面レベルセンサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高レベル放射性廃液をガラスで固化するため
に用いるガラス溶融炉の溶融ガラスの液面レベルを正確
に計測する方法及びこの方法に用いる液面レベルセンサ
ーを提供すること。 【構成】 ガラス溶融炉１の溶融槽２の少なくとも溶融
ガラスの液面レベル付近に、容器の内部に複数列で、か
つ上下方向に等間隔に、さらに千鳥足状態になるように
熱電対を配置し、かつ該容器の中に該容器内を冷却する
ための冷却材を導入する冷却バイプ８を設けた液面レベ
ルセンサー５を設置し、この液面レベルセンサー５に接
続した熱電温度計18で温度を検出して溶融ガラスの有無
による温度差により溶融ガラスの液面レベルを計測する
こと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高レベル放射性廃液を
ガラスで固化するためなどに用いるガラス溶融炉の溶融
ガラスの液面レベル計測方法及びこの方法に用いるガラ
ス溶融炉の液面レベルセンサーに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高レベル放射性廃液の処理法の一
つとして、ガラス固化処理法が採用されている。このガ
ラス固化処理法は、ガラス溶融炉に高レベル放射性廃液
及びガラス原料を入れて溶融混合し、この溶融混合した
ガラス溶融物を炉底の流下ノズルから排出し、キャニス
ター（容器）の中に入れて冷却固化する方法である。こ
のガラス固化処理法においてはガラス溶融炉に高レベル
放射性廃液及びガラス原料を入れる量を制御するため
に、ガラス溶融炉内の溶融ガラスの液面レベルを正確に
計測する必要がある。しかし、ガラス固化処理は、隔離
した部屋で行われており、またガラス溶融炉は密閉され
ておるため、外部から液面を直接観察しながら液面レベ
ルを計測することができなかった。

【０００３】従来、このガラス溶融炉内の溶融ガラスの
液面レベルを計測する方法の１つとして、ガラス溶融炉
内に検尺棒を入れ、溶融ガラスの液面に到着するまでに
挿入した検尺棒の長さを検出して液面レベルを求める方
法があるが、この方法は使用する装置がかなり大掛かり
になり、また検尺棒の先端部に溶融ガラスが付着して検
尺棒の長さが長くなるので、液面レベルを正確に計測で
きなかった。そこで、ガラス溶融炉の溶融槽に連通する
別の液面レベル計測用の溶融槽を設け、電極間に電圧を
印加して液面レベルを計測していた。しかし、この方法
は、ガラス溶融炉の溶融槽に連通する別の溶融槽を設け
る必要があるため、溶融槽の構造が複雑で、かつ大掛か
りな構造となり、また別の溶融槽を設けるためにその溶
融槽を加熱するための専用電源設備が必要があるという
欠点があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、別の溶融槽
を設けることなくガラス溶融炉内の溶融ガラスの液面レ
ベルを正確に計測する方法及びこの方法に用いるガラス
溶融炉の液面レベルセンサーを提供することを目的とし
ている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のガラス溶融炉の液面レベルの計測方法にお
いては、ガラス溶融炉の溶融槽の少なくとも溶融ガラス
の液面レベル付近に、ケースの内部に上下に複数列で、
かつ上下方向に等間隔に、さらに千鳥足状態に熱電対を
配置し、かつ該ケースの中に該ケース内を冷却するため
の冷却材を導入する冷却パイプを設けた液面レベルセン
サーを設置し、この液面レベルセンサーに接続した熱電
温度計で温度を検出して溶融ガラスの有無による温度差
により溶融ガラスの液面レベルを計測することである。

【０００６】また、上記目的を達成するため、本発明の
ガラス溶融炉の液面レベルセンサーにおいては、ケース
の内部の全高さあるいは一部に複数列で、かつ上下方向
に等間隔に、さらに千鳥足状態に、好ましくは金属製な
どの縦長のケースの少なくとも一表面に、上部の面が水
平面（ケースの表面に対して垂直面）で、この面に連な
る面が垂直面で、さらにこの面に連なる下方の面が傾斜
面である凹部（内側から見ると凸部）を縦方向に複数列
で、かつ等間隔に、さらに千鳥足状態に設け、該各ケー
スの中の該凹部の該水平の面の裏側（反対面）の上に、
すなわち上向きの面の上に熱電対を配置し、かつ該ケー
スの中に該ケース内を冷却するための冷却材を導入する
冷却パイプを設けたことである。

【０００７】

【発明の実施の形態】先ず、本発明のガラス溶融炉の液
面レベルセンサーについて説明する。本発明のガラス溶
融炉の液面レベルセンサーのケースは、縦長の四角形の
箱型、断面が半円形の筒状などの形状で、セラミック、
インコネル材などの材料で製造されたものである。この
ケースの中に入れる熱電対は、白金─白金ロジウムなど
の温度を測定するために通常用いられているものでよ
い。またこのケースの中に入れる熱電対の配置は、ケー
スの全高さに渡ってあるいは一部分（図１に示したよう
に）に、複数列で、上下方向に等間隔隔に、かつ千鳥足
状態（図１参照）に配置する必要がある。さらに測定す
ることができる範囲（熱電対が設置してある範囲）は、
長いほど好ましいが、１回の排出（１個のキャニスター
に充填する）量の３倍程度の長さでもよい。なお、複数
列で、千鳥足状態に配置するのは、熱電対の配置間隔を
狭くすることができ、その結果として精度よく測定する
ことができるからである。また、等間隔隔に配置するの
は、液面レベルを溶融ガラスの有無による温度差により
溶融ガラスの液面レベルを計測するからである。

【０００８】上記ケースの中に熱電対を設置する場所
は、該ケースの少なくとも一表面に凹部（内部から見る
と凸部）、特に上部の面が水平面で、これに連なる面が
垂直面で、さらにこれに連なる下方の面が傾斜面からな
る凹部を設け、その凹部の水平面の反対側の面上（凸部
の上面）に設置（図４参照）するのが、熱伝達面積が広
く、かつ傾斜面にしたことにより溶融ガラスの溜まりを
防止することができるので好ましいが、該ケースの一表
面の内側に棚を設けてその上に設置してもよいし、図10
に示したように上記ケース６が特にセラミックスの場合
には、一表面の内側には穴19を設け、その中に設置して
もよい。

【０００９】また、上記該ケース内を冷却するために冷
却材を導入する冷却バイプは、断面が円形、４角などの
もので、下端が該ケースの底部よりやや上になるように
配置し、該冷却材が下から上昇するように配置するのが
好ましい。そして冷却バイプで導入する冷却材は、水、
空気などであるが、上記ケースがセラミックの場合には
常温の空気でよく、インコネル材の場合には水が好まし
い。さらに、この液面レベルセンサーに熱電温度計を接
続する場合には、その熱電温度計は、通常使用している
もので、熱電対を設置している全ての場所の温度を同時
に表示することができるものが好ましい。

【００１０】次に、ガラス溶融炉の液面レベルの計測方
法について説明する。本発明のガラス溶融炉の液面レベ
ルの計測方法は、ガラス溶融炉の溶融槽の少なくとも溶
融ガラスの液面レベル付近に、ケースの内部に複数列
で、かつ等間隔に、さらに千鳥足状態になるように熱電
対を配置し、かつ該ケースの中に該ケース内を冷却する
ための冷却材を導入する冷却パイプを設けた液面レベル
センサーを設置し、この液面レベルセンサーに接続した
熱電温度計で温度を検出して溶融ガラスの有無による温
度差により溶融ガラスの液面レベルを計測することであ
るが、本発明を適用することができるガラス溶融炉は、
高レベル放射性廃液をガラスで固化するために用いるガ
ラス溶融炉など如何なる用途及び形式のガラス溶融炉で
もよい。

【００１１】また、上記液面レベルセンサーは、溶融槽
の両電極の間にならないところで、背面が溶融槽の壁に
接するか又は溶融槽の壁の中に一部が埋もれるようなと
ころに設置するのが好ましい。該液面レベルセンサーの
長さ及び設置高さは、溶融槽の底部から天井まで測定で
きるような長さのものを設置してもよいし、ガラス溶融
炉の１回の排出量の３倍程度の距離を測定できる長さの
ものを、熱電対群の中央が標準の溶融ガラスの液面レベ
ルになる高さになるように設置してもよい。また、この
液面レベルセンサーに接続する熱電温度計は、上記のよ
うな熱電温度計に通常使用しているもので、熱電対を設
置している全ての場所の温度を同時に表示することがで
きるものが好ましい。（図５参照）熱電温度計で計測さ
れた結果から液面レベルを求める方法は下記実施例で説
明するとおりである。

【００１２】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は、本発明の一実施例のガラス溶融炉の液面
レベルセンサーの正面図、図２は、図１に示したものの
Ａ−Ａ断面図、図３は、図１のＢ部の拡大図、図４は、
図２のＣ部の拡大図である。本発明の一実施例のガラス
溶融炉の液面レベルセンサーは、図１及び図２に示した
ようにケース６と、このケース６の中に設置する８個の
熱電対7a〜7h（7b、7d、7fは図示されていない。) と、
該ケースの中を冷却するために冷却材の水を導入する冷
却パイプ８、水を排出する排出パイプ９、熱電対に接続
した導線を纏めたケーブル10からなるものである。上記
ケース６は、インコネル材の細長い箱状のもので、その
表側11の溶融ガラスの液面レベルの付近、すなわち液面
レベルの上下になるように２列に４個ずつ、等間隔に、
さらに千鳥足状態になるように凹部12a 〜12h を設けた
ものである。この凹部12a 〜12h は、図３及び図４に示
したようにケースの内側から見ると凸部になるもので、
上部の水平面13、すなわちケースの表面に対して垂直な
面と、この面の下に連なる垂直面14と、この垂直面14に
連なる傾斜面15と、左右の垂直面16a 、16b とからなる
ものである。

【００１３】このケース６の該凹部12a 〜12h の上部の
水平面13の反対側（裏側）の面17、すなわち凸部の上面
のそれぞれに熱電対7a〜7hが固定されている。この熱電
対7a〜7hには導線が接続され、この導線を纏めたケーブ
ル10が該ケース６の中から別室に設置した熱電温度計18
（図５参照）に接続されている。また、上記ケース６に
は、該ケース内を冷却するための水を導入する円形の冷
却パイプ８が、その下端部をケース６の底部のやや上に
なるように設置されるとともに、該ケース６の天井に排
出パイプ９が固定されており、冷却水が冷却パイプ８を
通ってケース６の底部に導入され、加熱されながら上昇
し、加熱された水が排出パイプ９から排出されるように
なっている。

【００１４】次に、この液面レベルセンサーの使用方法
及び機能を説明する。図５は、本発明のガラス溶融炉用
の液面レベルセンサーを設置したガラス溶融炉の断面
図、図６は、図５に示したものの平面図である。上記液
面レベルセンサー５は、図５及び図６に示したようにガ
ラス溶融炉１の溶融槽２の中の標準的な溶融ガラスの液
面レベルになる位置に該液面レベルセンサー５の凹部12
a 〜12h の中央部があるように、かつ両電極3a、3bの間
でないところに設置し、ケーブル10を別室に設置した熱
電温度計18に接続する。このように設置した液面レベル
センサー５は、冷却パイプ８に水を入れて冷却しながら
上記ガラス溶融炉１を稼働すると、それぞれの液面レベ
ルに応じてそれぞれの熱電対7a〜7hでそこの温度を検出
して熱電温度計18で表示され、この熱電温度計18に表示
された温度分布から液面レベルを求める。なお、符号の
４は、溶融ガラスを排出するノズルである。

【００１５】この熱電温度計18で測定した温度から液面
レベルを求める方法を説明すると、液面レベル付近の温
度分布は、図７に示したようになる。この温度を図７に
示したようにＬ（低温) 、Ｍ（中温）及びＨ（高温）の
三種類に分け、各熱電対から得られる温度を液面レベル
ごとに表示すると、図８の中央部に示したような結果に
なる。なお、図８の左側は、液面レベルセンサー５の凹
部及び熱電対の設置場所を示している。

【００１６】このように表示されたものから、液面レベ
ルを求める方法を図８の６列を例にとって説明すると、
熱電対7h〜7fは低温のＬ、すなわち溶融ガラスがないこ
とを示し、熱電対7e〜7aは高温のＨ、すなわち溶融ガラ
スがあることを示すので、液面レベルは図８のレベルの
欄に記載した熱電対7eのあるレベルであり、これは図９
のＤのレベルである。同様に図８の５列を例にとって説
明すると、熱電対7h〜7fは低温のＬを示し、熱電対7eは
中温のＭ、すなわち溶融ガラスが近くにあることを示
し、熱電対7d〜7aは高温のＨを示すので、液面レベルは
熱電対7eと7dの間のレベルであり、これは図９のＥのレ
ベルである。さらに、図８の４列を例にとって説明する
と、熱電対7h〜7eは低温のＬを示し、熱電対7d〜7aは高
温のＨを示すので、液面レベルは熱電対7dのレベルであ
り、これは図９のＦのレベルである。このようにして、
液面レベルセンサー５の検出結果によって液面レベルを
計測することができる。

【００１７】実際には、このような結果になることが分
かっておれば、図５に示したような熱電温度計18に各熱
電対が計測した温度を連続的に表示しておけば、液面レ
ベルを表示したと同様に分かることになる。例えば、図
５の熱電温度計18の表示からは、溶融ガラスの液面レベ
ルが7cのレベルから7dのレベルに上昇し、ここから7cと
7dの間のレベルに下降しているところであることが判
る。

【００１８】上記実施例では、液面レベルセンサーとし
て熱電対を８個用いたものを示したが、熱電対の数は必
要に応じて増減することができる。また、上記実施例で
は、液面レベルセンサーに熱電温度計を接続したものを
示したが、液面レベルセンサーにコンピューターを接続
し、液面レベルセンサーで検出したものをコンピュータ
ーで処理して液面レベルを直接表示するようにすること
もできる。なお、本発明は、上記に説明したもののみに
限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない限り種
々の変更を加え得ることはもちろんである。

【００１９】

【発明の効果】本発明は、上記構成にしたことにより、
次のような優れた効果を奏する。 （１）液面レベルを計測するために用いる別の溶融槽を
設ける必要がないので、炉の構成が簡単になる。 （２）液面レベルセンサーは、熱電対を複数列で、かつ
上下方向に等間隔に、かつ千鳥足状に配置したので、精
度良く計測することができる。 （３）液面レベルセンサーの内部を冷却するようにして
いるので、計測精度を高くすることができるとともに、
液面レベルセンサーの寿命を長くすることができる。 （４）容器に凹部を設け、この凹部の上面の反対側に熱
電対を設置するようにしたものは、熱伝達面積が広くな
っているので、計測精度が高くすることができるし、凹
部の下面を傾斜面にしたものは溶融ガラスが溜まること
がないので、計測精度をより高くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のガラス溶融炉の液面レベル
計測用温度センサーの正面図である。

【図２】図１に示したもののＡ−Ａ断面図である。

【図３】図１のＢ部の拡大図である。

【図４】図２のＣ部の拡大図である。

【図５】本発明の一実施例の液面レベルセンサーを設置
したガラス溶融炉の断面図である。

【図６】図５に示したものの平面図である。

【図７】本発明の液面レベルセンサーを使用した場合の
液面レベルの計測方法を説明するための説明図である。

【図８】本発明の液面レベルセンサーを使用した場合の
液面レベルの計測方法を説明するための説明図である。

【図９】本発明の液面レベルセンサーを使用した場合の
液面レベルの計測方法及び機能を説明するための説明図
である。

【図10】本発明の他の実施例のガラス溶融炉用の液面レ
ベルセンサーの一部の断面図である。

【符号の説明】

１ ガラス溶融炉 ２ ガラス溶融炉の溶融槽 ３a 、３b 電極 ４ 排出ノズル ５ 液面レベルセンサー ６ ケース 7a〜7h 熱電対 ８ 冷却パイプ ９ 排出パイプ 10 ケーブル 11 ケースの表側 12a 〜12h 凹部 13 凹部の水平面 14 凹部の垂直面 15 凹部の傾斜面 16a 、16b 凹部の左右の垂直面 17 水平面の反対側の面 18 熱電温度計 19 ケースに設けた穴

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラス溶融炉の溶融槽の少なくとも溶融
   ガラスの液面レベル付近に、ケースの内部に複数列で、
   かつ等間隔に、さらに千鳥足状態になるように熱電対を
   配置し、かつ該ケースの中に該ケース内を冷却するため
   の冷却材を導入する冷却パイプを設けた液面レベルセン
   サーを設置し、この液面レベルセンサーに接続した熱電
   温度計で温度を検出して溶融ガラスの有無による温度差
   により溶融ガラスの液面レベルを計測することを特徴と
   するガラス溶融炉の液面レベル計測方法。
2. 【請求項２】 ケースの内部に複数列で、かつ等間隔
   に、さらに千鳥足状態になるように熱電対を配置し、か
   つ該ケースの中に該ケース内を冷却するための冷却材を
   導入する冷却パイプを設けたことを特徴とするガラス溶
   融炉の液面レベルセンサー。
3. 【請求項３】 上記ケースの内部の熱電対の設置場所
   が、該ケースの少なくとも一表面に凹部を複数列に、か
   つ等間隔に、さらに千鳥足状態に設け、該ケースの内側
   で、該凹部の上面の裏側であることを特徴とする請求項
   ２記載のガラス溶融炉の液面レベルセンサー。
4. 【請求項４】 上記ケースの凹部が、上部の面が水平面
   で、これに連なる面が垂直面で、さらにこれに連なる下
   方の面が傾斜面であることを特徴とする請求項３記載の
   ガラス溶融炉の液面レベルセンサー。