JPH08285991A - ガラス溶融炉における液位測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガラス溶融炉における液位測定装置に係るも
ので、溶融槽内における溶融物の液位を正確に測定する
とともに、低コスト化および耐久性の向上を図る。 【構成】 溶融槽の天井壁に形成される貫通穴に対して
貫通状態に配される液位検出用プローブと、溶融槽の上
方に配され液位検出用プローブを上下方向に移動させる
プローブ駆動手段と、液位検出用プローブと溶融槽内部
の溶融物との間に接続状態に配され液位検出用プローブ
が溶融物に接触したか否かによって液位を検出する導通
検出手段と、プローブ駆動手段に接続され液位検出用プ
ローブの上下移動量を計測する位置検出手段とを具備す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガラス溶融炉における
液位測定装置に係り、特に、溶融物の液位を測定する技
術に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガラス溶融炉にあっては、対向状態の電
極の間に被加熱物を投入し、被加熱物または溶融物が導
電性を有していることを利用して、電極間に電流を流し
て抵抗発熱を生じさせ、被加熱物の溶融を行なうように
している。上記被加熱物としては、例えば高レベル放射
性廃棄物（廃液）の固化処理に用いられるガラスが挙げ
られる。

【０００３】溶融槽内における溶融物の液位を測定する
手段としては、例えば、実開平５−０５６２８８号に第
１の技術および第２の技術が記載され、実開平５−８７
５００号には、第３の技術が記載されている。第１の技
術は、溶融槽と連通状態の計測槽の側壁部に複数の液位
検出用プローブを上下方向に間隔を空けて設けたもので
あり、これらプローブは、例えば熱電対によって構成さ
れ、これらプローブの何番目までが溶融物に浸漬したか
によって、液位を判定するようにしている。第２の技術
は、溶融槽の天井壁から吊り下げられた棒状の電極から
なる複数本の液位計測用プローブが、各プローブの下端
位置を上下方向にずらして配置され、溶融槽の側壁部に
設けた電極との間の電気的導通状態を検出して、下から
何番目までが浸漬状態となったかによって、液位を判定
するようにしている。第３の技術は、溶融槽の内部の上
下方向に沿って抵抗線が配され、溶融物に対して一部が
浸漬状態となっているときに、抵抗線の露出している部
分抵抗値の変化により溶融物の液位を求めるようにして
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、第１および
第２の技術では、プローブの数によって測定の分解能が
定まるため、プローブ数が少ないと液位を正確に測定す
ることが困難であり、逆に、プローブ数を多数設ける
と、測定装置が複雑化して設備コストの増大を招いてし
まう。また、第３の技術では、抵抗線の一部を溶融物に
常時に接触状態に保持する必要があるため、溶融物の温
度変化や、伸縮、溶融、凝固に基づく機械的影響による
抵抗値の変動が誤差発生の要因となる等の不都合があっ
た。

【０００５】本発明は、これらの事情に鑑みてなされた
もので、以下の目的を有するものである。 溶融槽内における溶融物の液位を正確に測定するこ
と。 低コストな液位測定手段を提供すること。 耐久性の高い液位測定手段を提供すること。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では、ガラス溶融
炉における液位測定装置として、溶融槽の天井壁の貫通
穴に対して貫通状態に配される液位検出用プローブと、
溶融槽の上方に配され液位検出用プローブを上下方向に
移動させるプローブ駆動手段と、液位検出用プローブと
溶融槽内部の溶融物との間に接続状態に配され液位検出
用プローブが溶融物に接触したか否かによって液位を検
出する導通検出手段と、プローブ駆動手段に接続され液
位検出用プローブの上下移動量を計測する位置検出手段
とを具備する技術が採用される。天井壁の貫通穴の上方
に、貫通穴と連通状態にかつ液位検出用プローブを挿通
させるスリーブが配され、該スリーブの上方開口にこれ
を閉塞した状態で液位検出用プローブを上下移動可能に
挿通させるシール部材が配され、スリーブの上方には、
液位検出用プローブおよびシール部材を外部から隔離す
るベローズが配される。液位検出用プローブは、その全
部が耐熱性金属によって形成されるか、あるいは少なく
ともその外表面または下端部の露出部分が耐熱性金属に
よって形成される。シール部材を形成する材料として
は、セラミックス等の断熱性および耐熱性の高い材料が
好適である。

【０００７】

【作用】プローブ駆動手段の作動によって、液位検出用
プローブを貫通穴を経由して下方に移動させ、液位検出
用プローブの下端部を溶融物に接触させると、液位検出
用プローブと溶融物との間が電気的に導通状態となり、
導通検出手段によって液位検出用プローブが溶融物の液
面に接触したか否かが検出される。このとき位置検出手
段は、液位検出用プローブの昇降量を計測し、電気的導
通時における液位検出用プローブの上下位置を検出する
ことにより溶融物の液位が測定される。このような溶融
物の液位の検出は、液位検出用プローブを適宜間隔で下
降させることにより間欠的に行われる。液位測定後、液
位検出用プローブはプローブ駆動手段によって上方に移
動させられて溶融物から離間した状態で待機する。ベロ
ーズで、液位検出用プローブの周囲を覆うことにより、
溶融槽の内部と外部との隔離が行われるとともに、液位
検出用プローブの上下移動性が付与される。シール部材
を液位検出用プローブとスリーブとの間に設けることに
より、溶融槽の内部から外方への熱の伝達を抑制してベ
ローズへの熱の影響を低減する。シール部材を、耐熱性
および断熱性の高いセラミックス等の材料で形成するこ
とにより、熱遮断性が高められる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明に係るガラス溶融炉における液
位測定装置の一実施例について、図１ないし図６を参照
して説明する。図１ないし図６にあって、符号Ｘは溶融
物、１はガラス溶融炉、２は液位測定装置を示してい
る。

【０００９】ガラス溶融炉１は、図１に示すように、溶
融槽１１における天井壁１２の部分に、原料供給口１２
ａおよび液位測定用の貫通穴１２ｂが、内外部を接続す
るように配され、貫通穴１２ｂには、液位測定装置２が
接続される。そして、ガラス溶融炉１は、一対の電極１
３の間、あるいは電極１３と底部電極１４との間に介在
する導電体である溶融物Ｘに電流を流して、抵抗発熱に
よって高温状態を維持するとともに、溶融物Ｘを排出口
１５から流下ノズル１６を介して排出するものが適用さ
れる。

【００１０】前記液位測定装置２は、図１ないし図５に
示すように、天井壁１２に形成される貫通穴１２ｂに対
して貫通状態に配される棒状の液位検出用プローブ２１
と、溶融槽１１の上方に配され液位検出用プローブ２１
を支持するとともに上下方向に移動させるプローブ駆動
手段２２と、液位検出用プローブ２１と溶融槽１１の内
部の溶融物Ｘとの間に接続状態に配され液位検出用プロ
ーブ２１が溶融物Ｘに接触したか否かによって液位Ｌを
検出する導通検出手段２３と、プローブ駆動手段２２に
接続され液位検出用プローブ２１の上下移動量を計測す
る位置検出手段２４とを具備している。

【００１１】さらに、前記液位測定装置２には、貫通穴
１２ｂの上方に立設状態に配され貫通穴１２ｂと連通状
態にかつ液位検出用プローブ２１を挿通させるスリーブ
２５と、該スリーブ２５の上方開口にこれを閉塞した状
態で配され液位検出用プローブ２１を上下移動可能に挿
通させるとともにセラミックス等の耐熱性および断熱性
の高い材料で形成されるシール部材２６と、スリーブ２
５の上方に配され液位検出用プローブ２１およびシール
部材２６を外部から隔離するとともに、例えばステンレ
ス鋼によって形成されるベローズ２７とを備えている。

【００１２】前記液位検出用プローブ２１は、その全部
がインコネル６００材や白金等の耐熱性および耐食性金
属によって形成され、あるいは、少なくともその外表面
または下端部２１ａの露出部分が前記耐熱性金属によっ
て形成されるとともに、その長さ方向に導電性を有する
ものが適用される。該液位検出用プローブ２１は、図６
に示すように、下端部２１ａの中央に凹部２１ｂが形成
され、該凹部２１ｂの回りに環状の凸部２１ｃが形成さ
れる。

【００１３】前記プローブ駆動手段２２は、図２ないし
図４に示すように、スリーブ２５の上端部に水平間隔を
空けて立設される一対の側部フレーム２２ａと、該側部
フレーム２２ａの間に水平間隔を空けて立設される一対
のガイドロッド２２ｂと、これら側部フレーム２２ａお
よびガイドロッド２２ｂの上端に固定される上部フレー
ム２２ｃと、該上部フレーム２２ｃの上部に設けられる
ステッピングモータ２２ｄと、該ステッピングモータ２
２ｄに接続されガイドロッド２２ｂと平行状態に配され
るボールスクリュー２２ｅと、液位検出用プローブ２１
の上部にボルト等により固定されるとともに一対のガイ
ドロッド２２ｂにこれらを貫通させた状態で上下移動可
能に支持される昇降板２２ｆと、該昇降板２２ｆに対し
て一体にかつボールスクリュー２２ｅに螺合状態に取り
付けられるナット部２２ｇとを有している。

【００１４】前記導通検出手段２３は、電極１３または
底部電極１４と液位検出用プローブ２１の上端部に電気
的に接続され、溶融物Ｘと液位検出用プローブ２１との
間の電気抵抗値を検出する抵抗計等が適用される。

【００１５】前記位置検出手段２４は、上部フレーム２
２ｃの上部に設けられボールスクリュー２２ｅに接続さ
れるギヤボックス２４ａと、該ギヤボックス２４ａの上
部に設けられるとともにギヤボックス２４ａに接続され
ボールスクリュー２２ｅの回転量によって液位検出用プ
ローブ２１の上下移動量を計測する位置検出セルシン２
４ｂと、導通検出手段２３による溶融物Ｘへの接触検出
時における位置検出セルシン２４ｂの検出データに基づ
き液位Ｌの位置を算出する演算部とを有している。

【００１６】なお、プローブ駆動手段２２および位置検
出手段２４は、図２および図５に示すように、貫通穴１
２ｂの直上位置から横にずれて配される。

【００１７】前記シール部材２６は、セラミックス等の
耐熱性および断熱性の高い材料で形成され、スリーブ２
５の上方開口に閉塞状態に配され液位検出用プローブ２
１を貫通させるガイド孔２６ａを有している。

【００１８】前記ベローズ２７は、上端部が昇降板２２
ｆに固定され、下端部がスリーブ２５の上端に液位検出
用プローブ２１の周囲を覆った状態に固定される。

【００１９】以下、溶融物Ｘの液位Ｌを測定する方法に
ついて説明する。プローブ駆動手段２２のステッピング
モータ２２ｄの作動によりボールスクリュー２２ｅを回
転させ、昇降板２２ｆの下降とともに、液位検出用プロ
ーブ２１を下方に移動させると、液位検出用プローブ２
１の下端部２１ａが溶融物Ｘに接触させられる。この際
に、液位検出用プローブ２１ａと溶融物Ｘとの間は電気
的に導通状態となり、導通検出手段２３によって液位検
出用プローブ２１が溶融物Ｘの液面に接触したか否かが
検出される。この接触検出信号に基づいて、位置検出手
段２４における位置検出セルシン２４ｂは、液位検出用
プローブ２１の昇降量を計測し、電気的導通時における
液位検出用プローブ２１の上下位置を演算することによ
り溶融物Ｘの液位Ｌが求められる。

【００２０】図６に示すように、液位検出用プローブ２
１の凸部２１ｃが、溶融物Ｘの表面から離間した位置
（図中のＬａ）にあるときには、検出される電気抵抗値
が無限大を示し、下端部２１ａが溶融物Ｘに達していな
い状態が確認される。凸部２１ｃが、溶融物Ｘの表面に
接触状態（図中のＬｂ）のときには、表面に浮上したス
ラグ等の影響を受けて検出される電気抵抗値が不安定な
値を示し、さらに凸部２１ｃを溶融物Ｘの内部に没入状
態（図中のＬｃ）となるまで下降させると、電気抵抗値
が非常に小さな値で安定する。このような電気抵抗値の
変動により溶融物Ｘの液位Ｌをより正確に測定すること
ができる。

【００２１】このような溶融物Ｘの液位Ｌの検出は、液
位検出用プローブ２１を適宜時間間隔で下降させること
により間欠的に行われる。液位測定後、液位検出用プロ
ーブ２１はプローブ駆動手段２２のステッピングモータ
２２ｄを逆回転させることにより、上方に移動させられ
て、溶融物Ｘから離間した状態で待機する。このとき、
下端部２１ａは、前記凹部２１ｂおよび凸部２１ｃを有
した形状とされるので溶融物Ｘの切れが良く、電極１３
または底部電極１４と下端部２１ａとの間が電気的に絶
縁状態となる。

【００２２】一方、液位測定装置２の部分は、溶融槽１
１の天井壁１２に配されるが、スリーブ２５の上方開口
がシール部材２６によって閉塞されるとともに、加えて
ベローズ２７によって密封されるために、溶融槽１１の
内部と外部との隔離が行われ、放射性物質の拡散防止が
図られる。溶融槽１１の内部から外方への熱の伝達は、
シール部材２６によって遮断されるとともに、ベローズ
２７によっても隔離されるために、熱遮断性が高められ
た状態に保持される。さらに、プローブ駆動手段２２や
位置検出手段２４を天井壁１２の貫通箇所の直上位置か
ら横にずらして配置することにより、溶融物Ｘからの熱
影響が直接電気部品等に及ぶことが抑制される。

【００２３】

【発明の効果】本発明に係るガラス溶融炉における液位
測定装置にあっては、以下の効果を奏する。 （１） プローブ駆動手段の作動により上下移動される
液位検出用プローブが、溶融物に接触したか否かによっ
て液位を検出するので、溶融物の液位を正確に測定する
ことができる。 （２） 一つの液位検出用プローブで溶融物の液位を測
定するので、複数のプローブを溶融槽に配置する必要が
なく設備コストを低減することができる。 （３） 液位測定時以外は、溶融物から液位検出用プロ
ーブを離間させて待機状態とすることにより、溶融物の
温度変化、伸縮、溶融および凝固に基づく機械的影響を
直接受けることがなく計測誤差の少ない安定した液位測
定を行うことができる。 （４） ベローズによって液位検出用プローブの周囲を
覆うことにより、溶融槽の内部と外部との隔離が行われ
るとともに、液位検出用プローブの上下移動性が付与さ
れ、溶融槽内の廃ガス等を遮断することができる。 （５） シール部材を液位検出用プローブとスリーブと
の間に設けることにより、溶融槽の内部から外方への熱
の伝達が抑制されてベローズへの熱の影響が低減され、
ベローズの耐久性を向上させることができる。 （６） プローブ駆動手段と位置検出手段を天井壁の貫
通箇所の直上位置から横にずらすことにより、溶融物か
らの熱影響を低減して、プローブ駆動手段および位置検
出手段に用いられる電気機器等の耐久性を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るガラス溶融炉における液位測定装
置の一実施例を示す正断面図である。

【図２】図１における液位測定装置の拡大正断面図であ
る。

【図３】図１における液位測定装置の一部を破断した拡
大左側面図である。

【図４】図１におけるプローブ駆動手段の螺合部分の拡
大図である。

【図５】図１における液位測定装置の平面図である。

【図６】図１における液位検出用プローブと溶融物との
接触状況を示すモデル図である。

【符号の説明】

１ ガラス溶融炉 ２ 液位測定装置 １１ 溶融槽 １２ 天井壁 １２ａ 原料供給口 １２ｂ 貫通穴 １３ 電極 １４ 底部電極 １５ 排出口 １６ 流下ノズル ２１ 液位検出用プローブ ２１ａ 下端部 ２１ｂ 凹部 ２１ｃ 凸部 ２２ プローブ駆動手段 ２２ａ 側部フレーム ２２ｂ ガイドロッド ２２ｃ 上部フレーム ２２ｄ ステッピングモータ ２２ｅ ボールスクリュー ２２ｆ 昇降板 ２２ｇ ナット部 ２３ 導通検出手段 ２４ 位置検出手段 ２４ａ ギヤボックス ２４ｂ 位置検出セルシン ２５ スリーブ ２６ シール部材 ２６ａ ガイド孔 ２７ ベローズ Ｘ 溶融物 Ｌ 液位

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融槽（１１）の天井壁（１２）の貫通
   穴（１２ｂ）に対して貫通状態に配される液位検出用プ
   ローブ（２１）と、 溶融槽の上方に配され液位検出用プローブを上下方向に
   移動させるプローブ駆動手段（２２）と、 液位検出用プローブと溶融槽内部の溶融物（Ｘ）との間
   に接続状態に配され液位検出用プローブが溶融物に接触
   したか否かによって液位を検出する導通検出手段（２
   ３）と、 プローブ駆動手段に接続され液位検出用プローブの上下
   移動量を計測する位置検出手段（２４）とを具備するこ
   とを特徴とするガラス溶融炉における液位測定装置。
2. 【請求項２】 貫通穴（１２ｂ）の上方に貫通穴と連通
   状態に配され液位検出用プローブ（２１）を挿通させる
   スリーブ（２５）と、 該スリーブの上方開口にこれを閉塞した状態で配され液
   位検出用プローブを上下移動可能に挿通させるシール部
   材（２６）と、 スリーブの上方に配され液位検出用プローブおよびシー
   ル部材を外部から隔離するベローズ（２７）とを具備す
   ることを特徴とする請求項１記載のガラス溶融炉におけ
   る液位測定装置。
3. 【請求項３】 液位検出用プローブ（２１）は、少なく
   ともその外表面または下端部（２１ａ）の露出部分が耐
   熱性金属によって形成されることを特徴とする請求項１
   または２記載のガラス溶融炉における液位測定装置。