JP6490752B2 - 誘導加熱装置、および、該誘導加熱装置を備えた放射性廃棄物の溶融処理装置、放射性廃棄物の溶融固化処理装置 - Google Patents

誘導加熱装置、および、該誘導加熱装置を備えた放射性廃棄物の溶融処理装置、放射性廃棄物の溶融固化処理装置 Download PDF

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Description

本発明は、誘導加熱装置、および、ガラス溶解コールドクルーシブル高周波炉などの、該誘導加熱装置を備えた放射性廃棄物の溶融処理装置や、放射性廃棄物の溶融固化処理装置に関する。
現在、例えば、大量の放射性廃棄物、特に、高濃度の放射性廃液を安全に廃棄するため、廃液をガラス固化するガラス溶解コールドクルーシブル高周波炉体などに、誘導加熱装置が用いられている。
通常、誘導加熱装置のコイルは一体に成形されている（特許文献１，特許文献２）。
また、複数のコイルを備えた誘導加熱装置も知られている（特許文献３，特許文献４，特許文献５）。
特開２００１−１３３１６２号公報 特開２０００−１２１７９１号公報 特許２００１−２６４４９１号公報 特開２００４−９３０９０号公報 特表２００７−５０９４７６号公報
誘導加熱では所定の電圧が求められるため、コイルには所定の電圧がそのまま加えられるが、コイルにかかる電圧が大きいと、放電を起こす危険がある。このため、絶縁体など、放電を防ぐための構成部分が大きくなっていた。
本発明の請求項１に係る誘導加熱装置は、
交流電源への接続部を備えた高周波電源、前記高周波電源に接続された加熱コイル部を有し、
前記加熱コイル部は、複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）、および、複数のコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８）を備え、
前記加熱コイル部は、前記複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）により囲まれる空洞部を有し、
前記複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）は、前記空洞部を、一平面上においてｎ個のコイルにより囲み、ここでｎは１以上の整数であり、
前記複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）は互いに、前記複数のコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８）のうちの１つのコンデンサを介して直列に接続され、
前記高周波電源と前記コイル（Ｌ８）の間に前記コンデンサ（Ｃ８）が直列に接続されていることを特徴とする、誘導加熱装置である。
本構成により、単一のコイルのみを用いる場合に比較して、加熱時の電圧を低くすることができるため、放電が起こりにくくなる。このため、使用する絶縁物を削減することができ、炉体周辺のスペースも広くできることから作業性や安全性が向上し、コイルの中央に配置される炉体の交換も容易となる。
また、コイルの中央に配置される炉体を大型化して炉体とコイルとの間隙が小さくなっても放電が起こりにくくなり、炉体を大型化して処理能力を向上させることができ、また、溶解電力効率も向上する。
さらに、空洞部を、一平面上においてｎ個のコイルにより囲む構成とすることにより、大電流を用いる場合に備えコイルを金属板などで構成する場合においても、コイルの製造、取り付けが容易となる。

本発明の請求項２に係る誘導加熱装置は、
交流電源への接続部を備えた高周波電源、前記高周波電源に接続された加熱コイル部を有し、
前記加熱コイル部は、複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）、および、複数のコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８）を備え、
前記加熱コイル部は、前記複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）により囲まれる空洞部を有し、
前記複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）は、前記空洞部を、一平面上においてｎ個のコイルにより囲み、ここでｎは１以上の整数であり、
前記複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）は互いに、前記複数のコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８）のうちの１つのコンデンサを介して直列に接続されている誘導加熱装置であって、
前記複数のコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８）は、前記高周波電源から加えられる高周波電圧が隣接する前記複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）において位相が異なる容量を有することを特徴とする、誘導加熱装置である。
加熱時の高周波電圧の位相が隣接する複数のコイルにおいて異なるため、加熱時の各コイルの電圧が低くなり、放電が起こりにくくなる。このため、使用する絶縁物を削減することができ、炉体周辺のスペースも広くできることから作業性や安全性が向上し、コイルの中央に配置される炉体の交換も容易となる。
また、コイルの中央に配置される炉体を大型化して炉体とコイルとの間隙が小さくなっても放電が起こりにくくなり、炉体を大型化して処理能力を向上させることができ、また、溶解電力効率も向上する。

本発明の請求項３に係る誘導加熱装置は、
絶縁トランスを有し、前記高周波電源は前記絶縁トランスを介して前記高周波電源に接続され、前記複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）は３以上のコイルであることを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の誘導加熱装置である。
３以上のコイルを用いることで、単一のコイルのみを用いる場合に比較して、加熱時の電圧をより一層低くすることができるため、放電が起こりにくくなる。このため、使用する絶縁物を削減することができ、炉体周辺のスペースも広くできることから作業性や安全性が向上し、コイルの中央に配置される炉体の交換も容易となる。
また、コイルの中央に配置される炉体を大型化して炉体とコイルとの間隙が小さくなっても放電が起こりにくくなり、炉体を大型化して処理能力を向上させることができ、また、溶解電力効率も向上する。

本発明の請求項４に係る誘導加熱装置は、
前記複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）は偶数個のコイルであり、２つのコイルがコイルの中心部の略全周を囲む形状であり、前記偶数個のコイルのうち半分または全部が同一の形状であることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の誘導加熱装置である。
同一の形状のコイルを用いることで、モジュールかが容易となるだけでなく、加熱時の電圧が略同一となるため、耐放電特性を揃えることができ、装置の設計も容易とな る。
また、各コイルは、コイルの中心に配置される炉体を３６０度囲む必要がないため、コイルの製造が容易となる。

本発明の請求項５に係る誘導加熱装置は、
前記複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）は、同一の形状であることを特徴とする、請求項３に記載の誘導加熱装置である。
同一の形状のコイルを用いることで、モジュールかが容易となるだけでなく、加熱時の電圧が略同一となるため、耐放電特性を揃えることができ、装置の設計も容易となる。

本発明の請求項６に係る誘導加熱装置は、
コイル保持部を有し、前記コイル保持部に対して前記コイルを挿入するコイル挿入部を有することを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載の誘導加熱装置である。
コイル挿入部にコイルを挿入することでコイルを交換でき、保守管理も容易となる。

本発明の請求項７に係る誘導加熱装置は、
前記複数のコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８）のうち各コンデンサは、金属板を有する２つのコンデンサ構成部材から構成され、複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）の端部に前記コンデンサ構成部材を取り付けることによりコンデンサを構成することを特徴とする、請求項１ないし６のいずれかに記載の誘導加熱装置である。
コイルの端部にコンデンサ構成部材を取り付けるだけでコンデンサを構成することができ、コンデンサの保守管理が容易となる。

本発明の請求項８に係る誘導加熱装置は、
前記複数のコイル（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８）の通電時のグランドに対する電位が５０００Ｖ以下である、請求項１ないし７のいずれかに記載の誘導加熱装置である。
本構成により、単一のコイルのみを用いる場合に比較して、加熱時の電圧を低くすることができるため、放電が起こりにくくなる。このため、使用する絶縁物を削減することができ、炉体周辺のスペースも広くできることから作業性や安全性が向上し、コイルの中央に配置される炉体の交換も容易となる。
また、コイルの中央に配置される炉体を大型化して炉体とコイルとの間隙が小さくなっても放電が起こりにくくなり、炉体を大型化して処理能力を向上させることができ、また、溶解電力効率も向上する。

本発明の請求項９に係る誘導加熱装置は、
前記複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）は、それぞれ内部に水冷部を有する、請求項１ないし８のいずれかに記載の誘導加熱装置である。
水冷部の冷却効果により、加熱時にコイルが高温となることを防止することができる。

本発明の請求項１０に係る放射性廃棄物の溶融処理装置は、
前記複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）の中央に、被加熱物として放射性廃棄物を保持する高周波炉体を備えたことを特徴とする、請求項１ないし９のいずれかに記載の放射性廃棄物の溶融処理装置である。
本構成により、単一のコイルのみを用いる場合に比較して、加熱時の電圧を低くすることができるため、放電が起こりにくくなる。このため、使用する絶縁物を削減することができ、炉体周辺のスペースも広くできることから、放射性廃棄物の取り扱いにおいて重要となる作業性や安全性が向上し、コイルの中央に配置される炉体の交換も容易となる。
また、コイルの中央に配置される炉体を大型化して炉体とコイルとの間隙が小さくなっても放電が起こりにくくなり、炉体を大型化して処理能力を向上させることができ、また、溶解電力効率も向上する。

本発明の請求項１１に係る放射性廃棄物の溶融固化処理装置は、
前記複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）の中央に、被加熱物として放射性廃棄物を保持する高周波炉体を備え、前記高周波炉体は、放射性廃棄物を固化するための固化部材を投入する化部材投入部を備えた、請求項１ないし９のいずれかに記載の放射性廃棄物の溶融固化処理装置である。
本構成により、単一のコイルのみを用いる場合に比較して、加熱時の電圧を低くすることができるため、放電が起こりにくくなる。このため、使用する絶縁物を削減することができ、炉体周辺のスペースも広くできることから、放射性廃棄物の取り扱いにおいて重要となる作業性や安全性が向上し、コイルの中央に配置される炉体の交換も容易となる。
また、コイルの中央に配置される炉体を大型化して炉体とコイルとの間隙が小さくなっても放電が起こりにくくなり、炉体を大型化して処理能力を向上させることができ、また、溶解電力効率も向上する。
本発明は、従来の誘導加熱装置より、対グランド電位を低減することが可能な誘導加熱装置、および、ガラス溶解コールドクルーシブル高周波炉体などを含む、前記誘導加熱装置を有する放射性廃棄物の溶融処理装置や前記誘導加熱装置を有する放射性廃棄物の溶融固化処理装置を提供することを目的とする。
本発明の請求項１に係る誘導加熱装置は、
交流電源への接続部を備えた高周波電源、前記高周波電源に接続された加熱コイル部を有し、
前記加熱コイル部は、複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）、および、複数のコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８）を備え、
前記加熱コイル部は、前記複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）により囲まれる空洞部を有し、
前記複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）は、前記空洞部を、一平面上においてｎ個のコイルにより囲み、ここでｎは１以上の整数であり、
前記複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）は互いに、前記複数のコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８）のうちの１つのコンデンサを介して直列に接続されていることを特徴とする、誘導加熱装置である。
本構成により、単一のコイルのみを用いる場合に比較して、加熱時の電圧を低くすることができるため、放電が起こりにくくなる。このため、使用する絶縁物を削減することができ、炉体周辺のスペースも広くできることから作業性や安全性が向上し、コイルの中央に配置される炉体の交換も容易となる。
また、コイルの中央に配置される炉体を大型化して炉体とコイルとの間隙が小さくなっても放電が起こりにくくなり、炉体を大型化して処理能力を向上させることができ、また、溶解電力効率も向上する。
さらに、空洞部を、一平面上においてｎ個のコイルにより囲む構成とすることにより、大電流を用いる場合に備えコイルを金属板などで構成する場合においても、コイルの製造、取り付けが容易となる。
本発明の請求項２に係る誘導加熱装置は、
前記複数のコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８）は、前記高周波電源から加えられる高周波電圧が隣接する前記複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）において位相が異なる容量を有することを特徴とする、請求項１に記載の誘導加熱装置である。
加熱時の高周波電圧の位相が隣接する複数のコイルにおいて異なるため、加熱時の各コイルの電圧が低くなり、放電が起こりにくくなる。このため、使用する絶縁物を削減することができ、炉体周辺のスペースも広くできることから作業性や安全性が向上し、コイルの中央に配置される炉体の交換も容易となる。
また、コイルの中央に配置される炉体を大型化して炉体とコイルとの間隙が小さくなっても放電が起こりにくくなり、炉体を大型化して処理能力を向上させることができ、また、溶解電力効率も向上する。
本発明の請求項３に係る誘導加熱装置は、
絶縁トランスを有し、前記高周波電源は前記絶縁トランスを介して前記高周波電源に接続され、前記複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）は３以上のコイルであることを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の誘導加熱装置である。
３以上のコイルを用いることで、単一のコイルのみを用いる場合に比較して、加熱時の電圧をより一層低くすることができるため、放電が起こりにくくなる。このため、使用する絶縁物を削減することができ、炉体周辺のスペースも広くできることから作業性や安全性が向上し、コイルの中央に配置される炉体の交換も容易となる。
また、コイルの中央に配置される炉体を大型化して炉体とコイルとの間隙が小さくなっても放電が起こりにくくなり、炉体を大型化して処理能力を向上させることができ、また、溶解電力効率も向上する。
本発明の請求項４に係る誘導加熱装置は、
前記複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）は偶数個のコイルであり、２つのコイルがコイルの中心部の略全周を囲む形状であり、前記偶数個のコイルのうち半分または全部が同一の形状であることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の誘導加熱装置である。
同一の形状のコイルを用いることで、モジュールかが容易となるだけでなく、加熱時の電圧が略同一となるため、耐放電特性を揃えることができ、装置の設計も容易とな る。
また、各コイルは、コイルの中心に配置される炉体を３６０度囲む必要がないため、コイルの製造が容易となる。
本発明の請求項５に係る誘導加熱装置は、
前記複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）は、同一の形状であることを特徴とする、請求項３に記載の誘導加熱装置である。
同一の形状のコイルを用いることで、モジュールかが容易となるだけでなく、加熱時の電圧が略同一となるため、耐放電特性を揃えることができ、装置の設計も容易となる。
本発明の請求項６に係る誘導加熱装置は、
コイル保持部を有し、前記コイル保持部に対して前記コイルを挿入するコイル挿入部を有することを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載の誘導加熱装置である。
コイル挿入部にコイルを挿入することでコイルを交換でき、保守管理も容易となる。
本発明の請求項７に係る誘導加熱装置は、
前記複数のコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８）のうち各コンデンサは、金属板を有する２つのコンデンサ構成部材から構成され、複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）の端部に前記コンデンサ構成部材を取り付けることによりコンデンサを構成することを特徴とする、請求項１ないし６のいずれかに記載の誘導加熱装置である。
コイルの端部にコンデンサ構成部材を取り付けるだけでコンデンサを構成することができ、コンデンサの保守管理が容易となる。
本発明の請求項８に係る誘導加熱装置は、
前記複数のコイル（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８）の通電時のグランドに対する電位が５０００Ｖ以下である、請求項１ないし７のいずれかに記載の誘導加熱装置である。
本構成により、単一のコイルのみを用いる場合に比較して、加熱時の電圧を低くすることができるため、放電が起こりにくくなる。このため、使用する絶縁物を削減することができ、炉体周辺のスペースも広くできることから作業性や安全性が向上し、コイルの中央に配置される炉体の交換も容易となる。
また、コイルの中央に配置される炉体を大型化して炉体とコイルとの間隙が小さくなっても放電が起こりにくくなり、炉体を大型化して処理能力を向上させることができ、また、溶解電力効率も向上する。
本発明の請求項９に係る誘導加熱装置は、
前記複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）は、それぞれ内部に水冷部を有する、請求項１ないし８のいずれかに記載の誘導加熱装置である。
水冷部の冷却効果により、加熱時にコイルが高温となることを防止することができる。
本発明の請求項１０に係る放射性廃棄物の溶融処理装置は、
前記複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）の中央に、被加熱物として放射性廃棄物を保持する高周波炉体を備えたことを特徴とする、請求項１ないし９のいずれかに記載の誘導加熱装置を備えた、放射性廃棄物の溶融処理装置である。
本構成により、単一のコイルのみを用いる場合に比較して、加熱時の電圧を低くすることができるため、放電が起こりにくくなる。このため、使用する絶縁物を削減することができ、炉体周辺のスペースも広くできることから、放射性廃棄物の取り扱いにおいて重要となる作業性や安全性が向上し、コイルの中央に配置される炉体の交換も容易となる。
また、コイルの中央に配置される炉体を大型化して炉体とコイルとの間隙が小さくなっても放電が起こりにくくなり、炉体を大型化して処理能力を向上させることができ、また、溶解電力効率も向上する。
本発明の請求項１１に係る放射性廃棄物の溶融固化処理装置は、
前記複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）の中央に、被加熱物として放射性廃棄物を保持する高周波炉体を備え、前記高周波炉体は、放射性廃棄物を固化するための固化部材を投入する化部材投入部を備えた、請求項１ないし９のいずれかに記載の誘導加熱装置を備えた、放射性廃棄物の溶融固化処理装置である。
本構成により、単一のコイルのみを用いる場合に比較して、加熱時の電圧を低くすることができるため、放電が起こりにくくなる。このため、使用する絶縁物を削減することができ、炉体周辺のスペースも広くできることから、放射性廃棄物の取り扱いにおいて重要となる作業性や安全性が向上し、コイルの中央に配置される炉体の交換も容易となる。
また、コイルの中央に配置される炉体を大型化して炉体とコイルとの間隙が小さくなっても放電が起こりにくくなり、炉体を大型化して処理能力を向上させることができ、また、溶解電力効率も向上する。
本発明の一実施例における、誘導加熱装置を示す。 本発明の一実施例における、誘導加熱装置の回路図を示す。 本発明の一実施例における、誘導加熱装置のコイル部分を示す。 本発明の一実施例における、コイル保持部を示す。 本発明の一実施例における、コイル保持部を示す。 本発明の一実施例における、コイル保持部を示す。 本発明の一実施例における、誘導加熱装置の加熱コイル部分におけるコイルエレメントを示す。 本発明の一実施例における、誘導加熱装置の加熱コイル部分におけるコイルエレメントを示す。 本発明の一実施例における、誘導加熱装置の加熱コイル部分におけるコイルエレメントを示す。 本発明の一実施例における、各部位における電圧を示す。 本発明の一実施例における、各部位における電圧を示す。 本発明の一実施例における、誘導加熱装置を備えた高周波炉を示す。 本発明の一実施例における、誘導加熱装置を備えた高周波炉を示す。 本発明の一実施例における、コイルの内部を示す。 本発明の一実施例における、コイルの配置を示す。 本発明の一実施例における、コイルの配置を示す。
図１は、本発明の一実施例における、誘導加熱装置１００の全体の構成、図２は、本発明の一実施例における、加熱コイル部２００を示し、図３は、本発明の一実施例における、誘導加熱装置１００の回路図を示す。
誘導加熱装置１００は、交流電源（ＡＣ電源）への接続部１１１を備えた高周波電源１１０、高周波電源１１０に絶縁トランス１２０を介して接続された加熱コイル部２００を有する。加熱コイル部２００は、複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）、複数のコイルにそれぞれ接続された複数のコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８）を備える。
なお、以下では説明のため、コイルＬ１の両端の電圧をＶ１，Ｖ２、コイルＬ２の両端の電圧をＶ３，Ｖ４、コイルＬ３の両端の電圧をＶ５，Ｖ６、コイルＬ４の両端の電圧をＶ７，Ｖ８，コイルＬ５の両端の電圧をＶ９，Ｖ１０、コイルＬ６の両端の電圧をＶ１１，Ｖ１２、コイルＬ７の両端の電圧をＶ１３，Ｖ１４、コイルＬ８の両端の電圧をＶ１５，Ｖ１６とする。
絶縁トランス１２０は２組の端子を備え、一方の組の端子は高周波電源１１０に接続される。他方の組の端子のうち、一つの端子はコイルＬ１の一端に接続され、かつ、接地されており、絶縁トランス１２０の他方の端子はコンデンサＣ８の一端に接続される。
コイルＬ１，コンデンサＣ１，コイルＬ２，コンデンサＣ２，コイルＬ３，コンデンサＣ３，コイルＬ４，コンデンサＣ４，コイルＬ５，コンデンサＣ５，コイルＬ６，コンデンサＣ６，コイルＬ７，コンデンサＣ７，コイルＬ８，コンデンサＣ８は直列に接続される。言い換えると、コイルＬ１とコイルＬ２の間にコンデンサＣ１が、コイルＬ２とコイルＬ３の間にコンデンサＣ２が、コイルＬ３とコイルＬ４の間にコンデンサＣ３が、コイルＬ４とコイルＬ５の間にコンデンサＣ４が、コイルＬ５とコイルＬ６の間にコンデンサＣ５が、コイルＬ６とコイルＬ７の間にコンデンサＣ６が、コイルＬ７とコイルＬ８の間にコンデンサＣ７が、コイルＬ８と絶縁トランス１２０との間にコンデンサＣ８が、それぞれ接続される。
高周波電源１１０は、交流電源から受け取った交流電力を、絶縁トランス１２０を介してコイル側に電送し、コイルの中央にある空洞部２１０に配置された被加熱物を加熱する。
図４、図５、および、図６は、本発明の一実施例における、コイル保持部２２０を示す。
誘導加熱装置１００はコイル保持部２２０を有する。そして、図５に示されるように、コイル保持部２２０は、コイルを挿入するコイル挿入部２２１を有する。
本発明の一実施例において、コンデンサは金属板４１１，４２１を有する２つのコンデンサ構成部材４１０，４２０から構成される。図６に示されるように、複数のコイルの端部に取り付けられたコンデンサ構成部材４１０，４２０が互いに対向し、コンデンサを構成する。
図２および図４に示されるように、コイルＬ１，Ｌ３，Ｌ５，Ｌ７は同じ形状のものであり、コイルＬ２，Ｌ４，Ｌ６，Ｌ８は同じ形状のものである。また、複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）のすべてを同一の形状としてもよい。
また、複数のコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８）のすべてを同じコンデンサとしてもよい。
図７、図８、および、図９は、本発明の一実施例における、誘導加熱装置１００の加熱コイル部２００におけるコイルエレメント３００を示す。コイルは、コイルの中心部または内側部分である空洞部２１０を、一平面上において２個のコイルＬ１，Ｌ２により囲む。コイルエレメント３００は、図８に示されるように、空洞部２１０を一平面上において１個のコイルＬ１により囲む構成とすることもできる。あるいは、図９に示されるように、空洞部２１０を一平面上において４個のコイルＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４により囲む構成とすることもできる。
上記の構成により、大電流に対応できるようコイルを金属板により構成する場合にも、コイル部分の製造が容易となる。また、本発明においては、コイル間にコンデンサを設けることにより、各コンデンサの対グランド電位を低くすることができるが、上記の構成によりコイルの端部にコンデンサを設けることが容易となり、構成が単純化できる。
図１０および図１１は、本発明の一実施例における、電圧Ｖ１〜Ｖ１６を黒塗りの棒グラフで示す。なお、図１０には、比較のため、コイルを１つのみ用いた場合のコイルの両端の電圧を白塗りの棒グラフで示す。
複数のコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８）は、高周波電源１１０から加えられる高周波電圧が隣接する複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）において位相が異なる容量を有する。これにより、コイルを１つのみ用いた場合にはコイルの一端の電圧が２５０００Ｖ程度になるのに対し、コイルを８つ用いた本実施例ではコイルの端部の電圧がいずれも３０００Ｖ程度である。
図１２および図１３は、本発明の一実施例における、誘導加熱装置１００、高周波炉体５１０を備えた放射性廃棄物の溶融処理装置６００を示す。なお、本実施例においては、高周波炉体５１０はガラス溶解コールドクルーシブル高周波炉のガラス溶解コールドクルーシブル高周波炉体であり、装置全体としては、放射性廃棄物の溶融固化処理装置７００である。
ガラス溶解コールドクルーシブル高周波炉は、被加熱物を保持する炉体５１０としてのコールドクルーシブル、および、誘導加熱装置１００を備える。
図１３においては、誘導加熱装置１００の高周波電源１１０、絶縁トランス１２０は省略されているが、誘導加熱装置１００は例えば上記の実施例に示されるものである。また、被加熱物の収容部である炉体５１０の上方には、被加熱物を固化するための固化部材６１１を投入する固化部材投入部６１０を備えている。なお、本実施例においては、固化部材６１１はガラスである。
誘導加熱装置１００は複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）を備え、複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）は、コールドクルーシブルに対してコイルークルーシブ間間隙だけ離間してコールドクルーシブルの周りに配置される。複数のコイルに囲まれる空間が、空洞部２１０である。ここで、複数のコイルは、図７に示されるように半円の両端に端子部となる直線形状部を有するものでもよく、あるいは、図２に示されるように六角形の３辺よりなる、六角形の半分の形状の両端に端子部となる直線形上部を有するものでもよく、あるいは、他の形状でもよい。複数のコイルが半円または円形状ではなく多角形の場合、コイルとコールドクルーシブとの間隙の平均をコイルーコールドクルーシブル間間隙Ｄと呼ぶ。
図１４は、コイルＬの内部を示す図である。複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）は、図１４に示されるように、それぞれ内部に水冷部３０１を有する。
本実施例においては、固化部材投入部６１０からガラスが投入され、炉体５１０としてのコールドクルーシブル内でスカル層６０１の中でガラスが溶融する。
特に、コールドクルーシブガラス溶解時には、数百ｋＨｚなどの高い周波数が求められる。このため、コイルが大型化し、コイルのインダクタンスも大きくなるため、コイルの電圧が増大し耐圧の問題が生じる。しかし、本実施形態ではコイルの電圧を低くできるため、耐圧の問題が解決でき、高効率、かつ、高耐久性の高周波炉を提供することができる。
本実施例におけるガラス溶解コールドクルーシブル高周波炉は、上記のように耐圧の問題が解決され、高効率、かつ、高耐久性となるため、放射性廃棄物をガラスに封入する放射性廃棄物の溶融固化装置としても有用である。さらに、コイルやコンデンサを容易にモジュール化することができるため、コイルやコンデンサの交換も容易となる。
本発明は以上の実施例に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で様々な実施例を含むことは言うまでもない。
例えば、コイルの数は、複数であれば、８以外であってもよい。
また、図２に示される例においては、コイルとコンデンサを同数備えているが、絶縁トランス１２０の一端子側から直列に、コンデンサＬ０、コイルＬ１、コンデンサＬ１、コイルＬ２、コンデンサＬ２のようにコンデンサとコイルを交互に接続する構成とし、ｎ個のコイルとｎ＋１個のコンデンサを備える構成としてもよい。
コンデンサについて、２つのコンデンサ構成部材をそれぞれコイルの端部に取り付けることによりコンデンサを構成することもできるが、予め２つのコンデンサ構成部材を誘電体等を介して接続して１つのコンデンサとして構成し、このコンデンサを２つのコイルの端部の間に挿入する構成とすることもできる。
以上の実施例においては、コイルＬは図１５に示されるように略水平に配置されているが、ｎを１以上の整数として、空洞部２１０を一平面状においてｎ個のコイルにより囲む形状であれば、図１６に示されるように、コイルＬを水平以外の状態で配置してもよい。
１００ 誘導加熱装置
１１１ 接続部
１１０ 高周波電源
１２０ 絶縁トランス
２００ 加熱コイル部
２１０ 空洞部
２２０ コイル保持部
２２１ コイル挿入部
３００ コイルエレメント
３０１ 水冷部
４１０，４２０ コンデンサ構成部材
４１１，４２１ コンデンサ金属板
５００ 高周波炉体
６００ 放射性廃棄物の溶融処理装置
６０１ スカル層
６１０ 固化部材投入部
６１１ 固化部材
７００ 放射性廃棄物の溶融固化処理装置
Ｃ，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８ コンデンサ
Ｌ，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８ コイル
Ｄ コイルーコールドクルーシブル間間隙

Claims (11)

  1. 交流電源への接続部を備えた高周波電源、前記高周波電源に接続された加熱コイル部を有し、
    前記加熱コイル部は、複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）、および、複数のコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８）を備え、
    前記加熱コイル部は、前記複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）により囲まれる空洞部を有し、
    前記複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）は、前記空洞部を、一平面上においてｎ個のコイルにより囲み、ここでｎは１以上の整数であり、
    前記複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）は互いに、前記複数のコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８）のうちの１つのコンデンサを介して直列に接続され、
    前記高周波電源と前記コイル（Ｌ８）の間に前記コンデンサ（Ｃ８）が直列に接続されていることを特徴とする、誘導加熱装置。
  2. 交流電源への接続部を備えた高周波電源、前記高周波電源に接続された加熱コイル部を有し、
    前記加熱コイル部は、複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）、および、複数のコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８）を備え、
    前記加熱コイル部は、前記複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）により囲まれる空洞部を有し、
    前記複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）は、前記空洞部を、一平面上においてｎ個のコイルにより囲み、ここでｎは１以上の整数であり、
    前記複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）は互いに、前記複数のコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８）のうちの１つのコンデンサを介して直列に接続されている誘導加熱装置であって、
    前記複数のコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８）は、前記高周波電源から加えられる高周波電圧が隣接する前記複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）において位相が異なる容量を有することを特徴とする、誘導加熱装置。
  3. 絶縁トランスを有し、前記高周波電源は前記絶縁トランスを介して前記高周波電源に接続され、前記複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）は３以上のコイルであることを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の誘導加熱装置。
  4. 前記複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）は偶数個のコイルであり、２つのコイルがコイルの中心部の略全周を囲む形状であり、前記偶数個のコイルのうち半分または全部が同一の形状であることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の誘導加熱装置。
  5. 前記複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）は、同一の形状であることを特徴とする、請求項３に記載の誘導加熱装置。
  6. コイル保持部を有し、前記コイル保持部に対して前記コイルを挿入するコイル挿入部を有することを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載の誘導加熱装置。
  7. 前記複数のコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８）のうち各コンデンサは、金属板を有する２つのコンデンサ構成部材から構成され、複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）の端部に前記コンデンサ構成部材を取り付けることによりコンデンサを構成することを特徴とする、請求項１ないし６のいずれかに記載の誘導加熱装置。
  8. 前記複数のコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８）の通電時のグランドに対する電位が５０００Ｖ以下である、請求項１ないし７のいずれかに記載の誘導加熱装置。
  9. 前記複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）は、それぞれ内部に水冷部を有する、請求項１ないし８のいずれかに記載の誘導加熱装置。
  10. 前記複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）の中央に、被加熱物として放射性廃棄物を保持する高周波炉体を備えたことを特徴とする、請求項１ないし９のいずれかに記載の放射性廃棄物の溶融処理装置。
  11. 前記複数のコイル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８）の中央に、被加熱物として放射性廃棄物を保持する高周波炉体を備え、前記高周波炉体は、放射性廃棄物を固化するための固化部材を投入する固化部材投入部を備えた、請求項１ないし９のいずれかに記載の放射性廃棄物の溶融固化処理装置。
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