JP4472844B2 - 無機化合物の溶融及び／又は精製装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無機化合物、特に、ガラスの出発材料としての粗ガラス（broken glass）あるいはいわゆるバッチを溶融し、及び／又は、精製する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
そのような装置は、加熱すべき材料、すなわち、粗ガラスあるいはバッチを受ける容器と、その容器内の材料に高周波エネルギーを供給することによってその材料を加熱する高周波システムとを備えている。高周波システムは、容器の周囲に巻き付いている誘導コイルを有する高周波発振回路と発振器とを備えている。
【０００３】
一般に、容器は高周波放射が透過するルツボである。これはセラミック材料、クオーツガラス、あるいは溝穴を有する金属材料から成ってもよい。ガラス又は溶融物は、材料の最小伝導を得るために、高周波エネルギー以外の方法を用いて、それぞれ最初に予め加熱しなければならない。一度結合温度に達すると、エネルギーは高周波エネルギーの放射によって供給されてもよい。
【０００４】
ルツボの壁は冷却しなければならない。これは、例えば熱散逸によって、又は、積極的な空冷あるいは水冷によって達成される。特徴的な材料の比較的冷却された外皮、ガラスが壁部分に形成される。
【０００５】
上記のタイプの装置は例えば以下の文献において周知である：
（１）国際特許出願公開第92/15531号公報
（２）独国特許第33 16 546号公報
（３）米国特許出願第4 780 121号明細書
（４）日本国特許第57-98834号公報
【０００６】
（１）による装置は連続運転する。ルツボの加熱エネルギーは単一の高周波発電機によって供給される。これは（２）及び（３）による装置の場合も同様である。
【０００７】
（４）による装置は比較的大きな軸膨張を有するルツボを備える。温度範囲の変化とともにルツボを作動するため、各々がインダクタを作動する２つの高周波発電機を備えている。発電機からの出力を変化することによって、温度プロファイルをルツボに沿って設定することができる。
【０００８】
高エネルギー密度であることを考慮すると、上記電気ユニットはかなりストレスがかけられている。従って、ユニットのうちの一つが故障する可能性を考慮しなければならない。これは、文献（１）による装置のような連続運転に特に適用される。システムにおけるストレスは、バッチ運転に比較して連続運転のため拡大する。
【０００９】
加えて、ユニットのうちの一つが故障するリスクは連続運転では特に高い。さらに、故障の影響は特に深刻である、例えば、以下のようなことが起きる：エネルギー供給の故障は温度の降下を招き、溶融物の伝導性を下げる、高周波エネルギーではある温度からは結合することはできない。溶融物は固化する。しかしながら、一度連続ガラス流が止まると、ガラスが冷却して電気伝導度が低下し、高周波エネルギーを吸収することができないために欠陥が修復され、高周波によって再結合することができなくなる。
【００１０】
実際の応用において上記のような状況なので、産業経営者は、連続運転に対して、上記のタイプの装置、あるいは前記の装置を備えたシステムを用いることに慎重である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、連続運転の危険が最小化された又は大きく除去された上記のタイプの装置を設計することである。
【００１２】
課題は、請求項１に記載の特徴的な構成によって解決される。
【００１３】
本発明に対応して、高周波システムは、従来技術のようなルツボの周囲を巻く単一の誘導コイルを備えているが、少なくとも２つの発振器を備えている。これらの２つの発振器は単独であるいは一緒に誘導コイルに結合可能である。必要エネルギーに依存して、３つあるいはそれ以上の発振器も可能である。
【００１４】
発振器とパワー・パックはそれぞれ別のハウジングに収容される。周波数を決める発振要素は発振回路である。
【００１５】
その発振回路は誘導コイルと発振器ハウジングに収容される３個の個別キャパシタ電池とを備えている。
【００１６】
発振器出力はスイッチを介してインダクタに結合している。全スイッチが閉じているとき（すなわち、全発振器はインダクタに結合している）、発振器が並列で結合しているので、結果は全ＨＦ出力である。
【００１７】
キャパシタ電池も並列で結合している。
【００１８】
各々の個別キャパシタ電池は、残留発振器結合における変更を要求することなく、機能的な発振回路として、コイルと共に作動することができる。これは、本発明の利点である。残留発振器が単独で作動し続ける間、全システムから故障した発振器だけを除去することを可能にする。
【００１９】
故障の際には、詳細には以下に記載するようなことが起きる：
【００２０】
発電機が（例えば、欠陥部材のため）故障すると、３個の発電機全てが最初に止まる。故障が短時間で修理することができないならば（“短時間”とは、温度が結合には低すぎたときの時間の長さを意味する）、欠陥発電機はスイッチによってインダクタから分離されている。システムはいかなる変更を要求することなく２つの発電機と共に作動する。
【００２１】
欠陥発電機は修理及び整備することができる。補助インダクタはラグを再結合することによって、発電機をテストするために使用することができる。前記補助インダクタは発振器のハウジングの屋根の上に位置づけられている。従って、発電機が全システムから分離している間は、発電機は修理できかつテストすることができる。
【００２２】
修理が完了したときに、全システムが止まり、修理された発電機が再結合され、作動が再開する。この方法の利点は、例えば発電機が故障しても、ルツボを介した連続ガラス流が保証されることである。ガラス流が止まることがより重大なので、低下したＨＦ供給の結果としてルツボの温度が低すぎることは許容できる。
【００２３】
適切な大きさにすることによって、ガラス流を維持するために、ただ一つだけの発振器を用いて作動することだけで十分である。言い換えると：３つの発電機ブランチのうちの２つは、連続溶融プロセスを妨げることなく、いかなる時に故障してもよい。結果として、作動信頼性がこの思想によってかなり改善される。
【００２４】
標準運転では、発振器に出力を共通の設定調整器を介して予め設定する。設定は各結合発振器に備えられている。対称なコントローラは個々の発振器の実際の陽極電流値を比較し、ぶれた場合に設定値を補正する。
【００２５】
修理の際に発振器を作動するため、各発振器はさらに出力スイッチが開放しているときにだけ作動する作動ユニットを有する。
【００２６】
【発明の実施の形態】
発振器を添付のブロックダイアグラムによってより詳細に記載する。
【００２７】
以下がその詳細である：
電源１が３個のパワー・パック２.１，２.２，２.３より先にある。自己励起発振器３.１，３.２，３.３を各パワー・パックに取り付けている。発 振器はインダクタ４上で協働であるいは個々に作動することができる。それらは直流出力を高周波出力に変換する。３個のパワー・パック２.１，２.２，２.３及び３個の発振器３.１，３.２，３.３はそれぞれ、別のハウジングに収容されている。インダクタは周知の方法でルツボの回りに巻き付けている。
【００２８】
発振器出力がスイッチ５.１，５.２，５.３を介してインダクタ４に結合しているならば、すなわち、スイッチが閉じているならば、発振器が並列で結合しているので、結果は全高周波出力である。
【００２９】
１個の発振器に故障が発生したときに、他の２個の発振器はインダクタ４上で作動し続けることができる。さらにブロックダイアグラムは、作動ユニットとプロセス制御システム７とを含む制御キャビネット６を示している。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る溶融及び／又は精製装置の一実施形態を示すブロックダイアグラムである。
【符号の説明】
３.１，３.２，３.３ 発振器
４ インダクタ
６ 制御キャビネット
７ プロセス制御システム

Claims (3)

1. ガラス及びセラミック化合物を溶融及び／又は精製する装置であって；
   1.1 加熱すべき材料を収容するルツボと；
   1.2 ルツボ内の材料に高周波エネルギーを供給することによって材料を加熱する高周波システムと；を有しており、
   1.3 ここで前記高周波システムはルツボの周囲に巻き付いた誘導コイルを有する高周波発振回路と第一発振器とを含んだものであって、
   1.4 前記誘導コイルに結合することができる少なくとも第二発振器が備えられている無機化合物溶融及び／又は精製装置。
2. 発振器が誘導コイルに結合することができることを特徴とする請求項１に記載の無機化合物溶融及び／又は精製装置。
3. ３個の発振器を備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の無機化合物溶融及び／又は精製装置。

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