JP4335831B2 - 無煙陶芸窯 - Google Patents

Description

本発明は、陶芸用の窯の構造に関し、特に、強還元焼成を行った場合においても、黒煙の排出を回避することができる無煙陶芸窯に関する。

陶器の焼成方法には、酸化焼成という方法と、還元焼成という方法とがある。酸化焼成は、炉内或いはバーナーに十分な酸素を供給して燃料を完全燃焼させ、炉内を酸化雰囲気に保持しつつ焼成を行う方法であり、還元焼成は、炉内或いはバーナーへの酸素供給量を抑えて燃料を不完全燃焼させ、炉内を還元雰囲気に保持しつつ焼成を行う方法である。

酸化焼成を行った場合と、還元焼成を行った場合とでは、同じ釉薬を用いたとしても作品の仕上がり（色、つや、窯変模様等）に劇的な差が生じることになる。従って、焼成の際には、使用する釉薬の特性、得られる色、つや等を考慮して、適宜焼成方法が選択されている。尚、炉内温度が８５０℃以上とならない限りは、炉内を還元雰囲気にしても還元焼成の効果は得られないため、還元焼成を行う場合でも、開始後、炉内温度が８５０℃となるまでの間は、炉内或いはバーナーに十分な酸素を供給して燃料を完全燃焼させて酸化焼成を行い、８５０℃（或いは９００℃）を超えた後に酸素供給量を抑制し、炉内を還元雰囲気に切り換える、という手法が採られている。

酸化焼成を行う場合、燃料は炉内にて完全燃焼するため、炉内より外部へ排出されるガスは無色透明となるが、還元焼成を行う場合、特に、炉内を強還元雰囲気にして焼成を行う場合には、黒煙が外部に排出されることになる。従って、使用される陶芸窯が、住宅地などのように近隣に民家が密集している場所に設置されている場合には、現実問題として、強還元焼成を行うことは困難である場合が多い。

本発明は、上記のような問題を解決すべくなされたものであって、強還元焼成を行った場合であっても、黒煙の排出を回避し、排出ガスを無色透明化することができる無煙陶芸窯を提供することを目的とする。

本発明に係る無煙陶芸窯は、煙道と炉室とを隔てる炉壁の一部を、部分的に薄層とする（例えば、厚さが５〜８ｃｍ程度の発泡耐熱レンガが炉壁として用いられているような場合において、部分的に炉壁の厚さを１ｃｍ程度とする）ことにより、或いは、炉壁に用いられている材料よりも熱伝導率の高い材料の部材（例えば、火熱板）と置換することにより、炉室内の熱が煙道の一部に積極的に伝わるように構成され、また、炉室から排出され、煙道へ向かって流下する燃焼ガスに、外気が混入するように構成されていることを特徴としている。

尚、この無煙陶芸窯は、外気が、炉室又は火口部の熱によって昇温された後に燃焼ガスに混入されるように構成することが好ましく、また、煙道底部に空気孔が形成され、かつ、空気孔の開口量を調節するための手段（例えば、スライド式開閉板）が取り付けられていることが好ましい。

本発明の無煙陶芸窯は、燃焼ガスが流下する煙道の一部が、炉室の熱を受けて高温となるように構成されるとともに、その高温領域へ十分な酸素を供給できるように、かつ、燃焼ガスの温度低下を好適に回避できるように構成されているため、強還元焼成を行うことによって炉室内に生じた黒色の不完全燃焼ガスを、煙道において完全燃焼させ、無色透明化することができる。

従って、黒煙を排出することなく強還元焼成を行うことができ、その結果、住宅地など、近隣に民家が密集しているような場所であっても、問題なく設置することができる。

以下、添付図面に沿って本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明に係る無煙陶芸窯１の断面斜視図であり、図２は水平断面図、図３は垂直断面図である。これらの図において２（２ａ〜２ｄ）は炉壁、３は底部、４は煙道壁、５は炉床板、６（６ａ，６ｂ）は隔壁である。尚、この無煙陶芸窯１は上開きタイプの窯であり、炉壁２の上には上扉（天井部）が載置され、また、煙道壁４の上方には煙突が立設されているが、これらは、図１〜図３においては省略されている。

この無煙陶芸窯１の内部は、大別すると、炉壁２ａ〜２ｄの内側の空間と、煙道壁４及び背面側の炉壁２ｄによって囲まれた空間（煙道Ｃ）とに区分することができ、前者は、炉床板５の上方の空間（炉室Ａ）と、下側の空間（床下部Ｂ）とに区分することができる。更に、炉床板５の下側の空間（床下部Ｂ）は、二枚の平行な隔壁６ａ，６ｂの間の空間（中央床下部Ｂ１）と、両隔壁６ａ，６ｂのそれぞれ外側の空間（外側床下部Ｂ２，Ｂ３）とに区分することができる。

これらの図からも明らかなように、炉床板５には八つの孔（燃焼ガス排出口８）が形成されている。これらの燃焼ガス排出口８はいずれも、中央床下部Ｂ１に対応する位置に配置されている。従って、炉室Ａと中央床下部Ｂ１とは、これらの燃焼ガス排出口８を介して連通した状態となっている。また、背面側の炉壁２ｄの下部（炉床板５よりも下方の部分）中央には連絡口７が形成されており、中央床下部Ｂ１と煙道Ｃとは、この連絡口７を介して連通した状態となっている。

また、二枚の隔壁６ａ，６ｂには空気流入口９がそれぞれ多数形成されており、中央床下部Ｂ１と外側床下部Ｂ２，Ｂ３とは、これらの空気流入口９を介して連通した状態となっている。更に、正面側の炉壁２ａの下部（炉床板５よりも下方の部分）には空気孔１０ａ，１０ｂが形成されている。これらの空気孔１０ａ，１０ｂはいずれも、外側床下部Ｂ２，Ｂ３に対応する位置に配置されており、外側床下部Ｂ２は空気孔１０ａを介して外部と連通し、外側床下部Ｂ３は空気孔１０ｂを介して外部と連通した状態となっている。

また、煙道底部１１にも空気孔１２が形成されており、煙道Ｃは空気孔１２を介して外部と連通した状態となっている。尚、煙道底部１１の下側には、スライド式の開閉板１３が取り付けられており、この開閉板１３を水平方向へスライドさせることにより、空気孔１２の開口量、乃至、煙道Ｃへの空気流入量を適宜調節できるようになっている。

そして、本実施形態においては、図示されているように、炉壁２ｄの一部（連絡口７及び炉床板５の上方であって、煙道Ｃに対応する部分）が刳り抜かれ、そこに火熱板１５が嵌め込まれている。この火熱板１５は、炉壁２ｄよりも薄く（炉壁２ｄの厚さが約５ｃｍであるのに対し、火熱板１５の厚さは約１ｃｍ）、かつ、熱伝導率の高い材質（例えば、炭化ケイ素）によって形成されている。

また、煙道壁４の中程（火熱板１５よりも上方、つまり、下流側）に、スライド式のダンパー１４が取り付けられており、このダンパー１４を水平方向へスライドさせることにより、煙道Ｃの断面積を部分的に変更することができ、煙道Ｃにおける排気流量、乃至、炉圧を適宜調節できるようになっている。

本実施形態の無煙陶芸窯１は、以上のような構成に係るものであるところ、強還元焼成を行った場合であっても、排出ガスを無色透明化することができ、黒煙の排出を好適に回避することができる。以下、この点について説明する。

図２に示されているように、炉床板５の上面には、火口部１６，１６が開口している。これらの火口部１６，１６は、左右の炉壁２ｂ，２ｃに際した位置にそれぞれ配置されており、焼成時には、これらの火口部１６，１６から炉壁２ｂ，２ｃに沿って火炎が立ち上ることになる。そして、立ち上がった火炎は、上扉（天井部）に達した後、上扉の下面に沿って炉室Ａ内の中央へ進み、そこから下方（炉床板５の方向）へ向かって降りていくことになる。このように、本実施形態の無煙陶芸窯１は、焼成時において、火炎が炉室Ａ内において対流するような構造となっている。

一方、火炎と共に生じる燃焼ガスも、火炎と同様に炉室Ａ内において対流することになるが、最終的には、炉床板５に形成されている燃焼ガス排出口８から中央床下部Ｂ１へ流出する。そして、前述したようにこの中央床下部Ｂ１は、連絡口７を介して煙道Ｃと連通しているため、中央床下部Ｂ１に流入した燃焼ガスは連絡口７から煙道Ｃへ流下し、更に、煙道Ｃから図示しない煙突を通って外部に排出される。

尚、煙道Ｃは、図２に示されているように、平面形状が「コ」の字形の煙道壁４と、この煙道壁４が取り付けられた背面側の炉壁２ｄによって囲まれてなるものである。従って、煙道Ｃと炉室Ａとは、炉壁２ｄによって隔てられた状態となっている。この炉壁２ｄ（及び、炉壁２ａ〜２ｃ）は、耐熱性及び蓄熱性に優れた材質（例えば、発泡耐熱レンガ）によって構成されており、熱伝導率はあまり高くない。このため、焼成時に炉室Ａが高温となった場合でも、基本的には、炉室Ａ内の高熱がダイレクトに煙道Ｃへ伝わるということはない。

但し、本実施形態の無煙陶芸窯１においては、前述したように、炉壁２ｄの一部が刳り抜かれ、そこに火熱板１５が嵌め込まれている。この火熱板１５は、熱伝導率の高い材質によって形成されているため、火熱板１５付近の領域においては、煙道Ｃに炉室Ａ内の熱が伝わりやすく、この領域（図３に示すＨの領域）は、他の領域と異なり、炉室Ａ内の温度上昇に従って高温となる。

ところで、従来の一般的な陶芸窯において強還元焼成を行った場合、燃料の不完全燃焼によって炉室内の燃焼ガスは黒色となり、この黒色の不完全な燃焼ガスがそのまま煙突へ流下していくため、煙突からは黒煙が排出されることになる。本実施形態の無煙陶芸窯１においても、強還元焼成を行った場合には、不完全燃焼により炉室Ａ内において黒色のガスが生じることになるが、従来の陶芸窯とは異なり、黒色のガスがそのまま排出されるのではなく、煙道Ｃの領域Ｈ（図３参照）を通過する際に、ガスが高温に曝されて完全燃焼し、無色透明化されたうえで排出されることになる。

但し、高温に曝しただけでは、不完全な燃焼ガスを完全燃焼させて無色透明化することは困難であり、そのためには十分な酸素を供給する必要がある。そこで、本実施形態の無煙陶芸窯１においては、外気が取り込まれ、燃焼させようとする不完全な燃焼ガスとともに、煙道Ｃの高温領域Ｈへ流下するように構成されている。

この点について具体的に説明すると、炉室Ａから燃焼ガスが流入する中央床下部Ｂ１には、前述したように外側床下部Ｂ２，Ｂ３が隣接しており、これらの外側床下部Ｂ２，Ｂ３は、炉壁２ａの空気孔１０ａ，１０ｂを介して外部と連通し、隔壁６ａ，６ｂの空気流入口９を介して中央床下部Ｂ１と連通している。そして、図示しない煙突による燃焼ガスの吸引作用により、中央床下部Ｂ１内は負圧となるため、燃焼ガスの流下に伴って、外気が、炉壁２ａの空気孔１０ａ，１０ｂから外側床下部Ｂ２，Ｂ３内に流入するとともに、隔壁６ａ，６ｂの空気流入口９から中央床下部Ｂ１内に流入することになる。その結果、煙道Ｃには、燃焼ガスと外気との混合気が中央床下部Ｂ１から流入することになる。また、煙道底部１１にも空気孔１２が形成されているため、煙道Ｃには、スライド式開閉板１３による空気孔１２の開口量に応じた量の外気が流入することになる。

尚、中央床下部Ｂ１へ外気を導入するための手段として、正面側の炉壁２ａ或いは底部３の、中央床下部Ｂ１に面した位置に空気孔を開設し、中央床下部Ｂ１へ外気が直接流入するように構成することも考えられるが、この場合、低温の外気が混入されることになるため、燃焼ガスの温度が低下してしまい、高温領域Ｈにおいて完全燃焼させるために必要な条件が悪化してしまうことになる。

本実施形態においては、外気が中央床下部Ｂ１に直接流入するのではなく、炉室Ａ、及び、火口部１６（或いは火口部１６を構成するバーナータイル）からの熱の影響を大きく受ける外側床下部Ｂ２，Ｂ３にまず流入し、ここで温められた上で中央床下部Ｂ１に流入するように構成されているので、燃焼ガスの温度低下を好適に回避することができる。また、スライド式開閉板１３によって、最終的な外気の導入量を適宜調節することができるほか、高温領域Ｈ（火熱板１５の配設位置）よりも下流側に配置されているダンパー１４によって、煙道Ｃにおける排気流量を適宜調節することができるため、より好適な燃焼条件を創出することができる。

このように、本実施形態の無煙陶芸窯１においては、燃焼ガスが流下する煙道Ｃの一部（高温領域Ｈ）が、炉室Ａの熱を受けて高温となるように構成されるとともに、その高温領域Ｈへ十分な酸素を供給できるように、かつ、燃焼ガスの温度低下を好適に回避できるように構成されているため、強還元焼成を行うことによって炉室Ａ内に生じた黒色の不完全燃焼ガスを、煙道Ｃにおいて完全燃焼させ、無色透明化することができる。従って、黒煙を排出することなく強還元焼成を行うことができ、その結果、住宅地など、近隣に民家が密集しているような場所であっても、問題なく設置することができる。

尚、本実施形態においては、煙道Ｃの一部を部分的に高温とするための手段として、炉壁２ｄの一部を刳り抜き、熱伝導率の高い火熱板１５を嵌め込んだ構成としているが、必ずしもこの手段に限定されるものではなく、煙道Ｃの一部を部分的に高温とすることが可能であるならば、例えば、炉壁２ｄの一部を単に薄くするという手段を採用することもできる。

本発明に係る無煙陶芸窯１の断面斜視図。 本発明に係る無煙陶芸窯１の水平断面図。 本発明に係る無煙陶芸窯１の垂直断面図。

符号の説明

１：無煙陶芸窯、
２，２ａ〜２ｄ：炉壁、
３：底部、
４：煙道壁、
５：炉床板、
６，６ａ，６ｂ：隔壁、
７：連絡口、
８：燃焼ガス排出口、
９：空気流入口、
１０ａ，１０ｂ，：空気孔、
１１：煙道底部、
１２：空気孔、
１３：開閉板、
１４：ダンパー、
１５：火熱板
１６：火口部、
Ａ：炉室、
Ｂ：床下部、
Ｂ１：中央床下部、
Ｂ２，Ｂ３：外側床下部、
Ｃ：煙道、
Ｈ：高温領域

Claims (3)

1. 煙道と炉室とを隔てる炉壁の一部を、部分的に薄層とすることにより、或いは、炉壁に用いられている材料よりも熱伝導率の高い材料の部材と置換することにより、炉室内の熱が煙道の一部に積極的に伝わるように構成され、
   前記炉室から排出され、前記煙道へ向かって流下する燃焼ガスに、外気が混入するように構成されていることを特徴とする無煙陶芸窯。
2. 外気が、前記炉室又は火口部の熱によって昇温された後に燃焼ガスに混入されるように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の無煙陶芸窯。
3. 前記煙道の底部に空気孔が形成され、かつ、当該空気孔の開口量を調節するための手段が取り付けられていることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の無煙陶芸窯。