JP5041463B2

JP5041463B2 - 陶芸窯

Info

Publication number: JP5041463B2
Application number: JP2006146529A
Authority: JP
Inventors: 慶次郎上嶋
Original assignee: 株式会社柳北信陶園
Priority date: 2005-06-29
Filing date: 2006-05-26
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2026-05-26
Also published as: JP2007040692A

Description

本発明は、薪、灯油（重油）、プロパンガス、都市ガスなどを燃料として用いる陶芸窯に関する。

陶器、磁器などの陶芸品を焼成するのに、酸化焼成方法、還元焼成方法、炭化焼成方法、冷却還元方法などの各種焼成方法が用いられるが、酸化焼成方法よりも還元焼成方法、炭化焼成方法、冷却還元方法の方が雅味のある変化に富んだ焼き上がりが得られるために、これらの方法によって焼成されることが多い。

この還元焼成方法、炭化焼成方法、冷却還元方法を行う窯として、焼成室を規定するための窯本体と、この窯本体の下側に煙道を規定するための窯底部とを備え、焼成室と煙道とを仕切る窯本体の下壁にガス導入口及びガス排出口が設けられたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この陶芸窯では、燃焼バーナからの高温燃焼ガスがガス導入口を通して焼成室に導入され、この燃焼ガスの熱を利用して焼物の焼成が行われる。この焼成室の燃焼ガスは、焼成室からガス排気口を通して煙道に排出され、この煙道を通して煙突から外部に排出される。

このような陶芸窯を用いて還元焼成方法、炭化還元方法などにより焼成を行うと、黒煙、煤などが多く発生し易く、またその排出が長時間にわたることもあり、それ故に、住宅地などで使用すると環境問題となるために、その使用が大きく制限されるようになる。

このような問題を解消するために、従来の陶芸窯においては、窯底部の煙道に二次空気を導入するための空気導入口が設けられ、外気が空気導入口を通して煙道に導入されるように構成されている。このように構成することによって、焼成室からの燃焼ガスが空気導入口を通して導入される空気によって二次燃焼され、かかる二次燃焼によって、黒煙及び煤の排出が多少緩和される。

実用新案登録第３０６１８２３号公報

しかしながら、上述した陶芸窯には、次の通りの解決すべき問題がある。即ち、この陶芸窯においては、空気導入口を通して煙道に導入された空気は、その一部が煙道において燃焼ガスの二次燃焼に利用されるが、その残部がガス排出口を通して焼成室に導入され、この焼成室においても燃焼ガスの二次燃焼に利用される。このように外部からの空気が焼成室にも導入されるので、焼成室の温度及び雰囲気を所定の高温状態に保つのが難しく、また焼成室への空気の導入量が変動すると焼成室内の温度及び雰囲気が不安定になるという問題がある。また、燃焼ガスがガス排出口を通して煙道に排出される際に、焼成室内の熱も煙道を通して逃げ易く、焼成室内の熱損失が大きくなるという問題がある。

本発明の目的は、黒煙、煤の排出を抑えるとともに、焼成室における熱損失も少なくすることができる陶芸窯を提供することである。

本発明の請求項１に記載の陶芸窯は、焼成室及び煙道を規定するための窯本体を備え、前記焼成室と前記煙道とが下壁により仕切られ、前記下壁にガス排出口が設けられ、燃焼バーナからの高温燃焼ガスがガス導入口を通して前記焼成室に導入され、前記焼成室内の高温燃焼ガスが前記ガス排出口を通して前記煙道に導かれる陶芸窯において、
前記窯本体の底部には、前記煙道に二次空気を導入するための空気導入口が設けられるとともに、前記ガス排出口には、前記下壁から前記煙道内に延びる筒状部材が設けられ、前記焼成室内の高温燃焼ガスは、前記筒状部材を通して前記煙道に導入され、導入された高温燃焼ガスは、前記空気導入口を通して導入される二次空気によって二次燃焼されることを特徴とする。

また、本発明の請求項２に記載の陶芸窯では、前記ガス排出口は前記窯本体の前記下壁に複数設けられ、前記ガス排出口の各々に前記筒状部材が設けられていることを特徴とする。

また、本発明の請求項３に記載の陶芸窯では、前記筒状部材の内径が２０〜３５ｍｍであり、その長さが７０〜１２０ｍｍであることを特徴とする。
また、本発明の請求項４に記載の陶芸窯では、前記筒状部材がセラミック材料から形成されていることを特徴とする。

本発明の請求項１に記載の陶芸窯によれば、焼成室と煙道を仕切る窯本体の下壁にガス排出口が設けられ、ガス排出口に筒状部材が設けられ、また窯本体の底部に空気導入口が設けられ、燃焼バーナからの高温燃焼ガスがガス導入口を通して焼成室に導入され、焼成室の燃焼ガスは筒状部材を通して煙道に排出され、また外気は空気導入口を通して煙道に導入される。従って、焼成室においては、ガス導入口を通して導入される高温燃焼ガスによって高温状態に保たれ、焼物を高温で焼成することができ、また煙道においては、ガス排出口を通して排出される燃焼ガスが空気導入口を通して導入される二次空気によって二次燃焼され、これによって黒煙、煤のほとんどない状態に燃焼させ、黒煙、煤の排出を著しく抑えることができ、住宅地などにおいても問題のない状態まで下げることができる。また、ガス排出口には筒状部材が設けられているので、この筒状部材においては流路面積が小さく、それ故に、この筒状部材を流れるときには燃焼ガスの流速が高められ、これによって、二次空気が煙道から焼成室へ流れることがなく、焼成室の温度分布や雰囲気が不均一になったり、その温度が低下したりすることを防止することができる。また、上述したように筒状部材が設けられるので、焼成室から煙道への熱移動も少なく、これによって、焼成室を効率的に高温状態に保つことができ、陶芸窯の熱効率を高めることができる。

また、本発明の請求項２に記載の陶芸窯によれば、窯本体の下壁に複数のガス排出口が設けられ、これらガス排出口に筒状部材が設けられているので、各筒状部材の流路断面積が適度に小さくなり、各筒状部材を通しての燃焼ガスの煙道への排出が少なくなり、これによって、焼成室から煙道への熱移動を効果的に抑えることができ、陶芸窯の熱効率をより高めることができる。

また、本発明の請求項３に記載の陶芸窯によれば、筒状部材の内径が２０〜３５ｍｍで、その長さが７０〜１２０ｍｍであるので、煙道から焼成室への二次空気の流れをより効果的になくすことができるとともに、焼成室から煙道への熱移動を一層効果的に抑えることができる。

また、本発明の請求項４に記載の陶芸窯によれば、筒状部材がセラミックから形成されているので、燃成時の高温状態（例えば、１２００〜１４００℃程度）においても充分に耐えることができる。

以下、添付図面を参照して、本発明に従う陶芸窯の一実施形態について説明する。図１は、一実施形態の陶芸窯を示す断面図であり、図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線による断面図であり、図３は、図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線による断面図である。

図１〜図３において、図示の陶芸窯２は、全体が略立方体状の窯本体４を備え、この窯本体４内に焼成室６及び煙道８が規定されている。窯本体４は、底壁１０、一対の側壁１２，１４、後壁１６及び上壁１８を有し、これら壁１０，１２，１４，１６，１８によって、前面が開放された焼成室６を規定する。焼成室６の前面側には開閉扉２０が開閉自在に取り付けられ、焼成時には開閉扉２０は閉じた状態（図１及び図２に示す状態）に保たれる。また、焼成室６の下部には下壁２２が設けられ、かかる下壁２２によって、焼成室６とその下側の煙道８とに仕切られている。煙道８は、焼成室６の下側に位置する矩形状の主煙道部２４、この主煙道部２４から後方に延びる接続部２６、この接続部２６から後壁１６内を上方に延びる延長部２８を有している。窯本体４の上壁１８の後部には、燃焼ガスを外部に排出するための煙突３０が設けられ、煙道８の延長部２８の下流側は煙突３０に接続されている。

この窯本体４には、ガス導入口３２、ガス排出口３４及び空気導入口３６が設けられている。この実施形態では、ガス導入口３２は、窯本体４の底壁１０の前後方向略中央の両側部にこれを貫通して設けられ、焼成室６に開口している。各ガス導入口３２には燃焼バーナ（図示せず）のノズル部が配設され、燃焼バーナからの燃焼ガスがこのガス導入口３２を通して焼成室６に導入される。また、ガス排出口３４は、窯本体４の下壁２２の両側部を除くほぼ全域にこれを貫通して設けられ、図示の形態では、横方向（図１において紙面に垂直な方向、図２及び図３において左右方向）に３列に前後方向（図１において左右方向、図２において紙面に垂直な方向、図３において上下方向）に６個設けられ、全体で合計１８個配設されている。更に、空気導入口３６は窯本体４の底壁１０の前部の両側部（ガス導入口３２よりも内側）にこれを貫通して設けられ、煙道２４の前端部に開口している。ガス導入口３２、ガス排出口３４及び空気導入口３６の個数、配設位置などは、焼成室６の容積、形状などに応じて適宜設定することができる。

この陶芸窯２においては、各ガス排出口３４に筒状部材３８が設けられていることが重要である。各筒状部材３８はセラミック材料から形成されるのが好ましく、このような材料から形成することによって、充分な耐熱性が確保される。筒状部材３８は中空円筒状に形成されているが、中空楕円状、中空四角状、中空六角状などの適宜の形状でよい。筒状部材３８は各ガス排出口３４に取り付けられ、下壁２２の下面から煙道８の主煙道部２４内を下方に底壁１０に向けて延びている。この筒状部材３８の内径は２０〜３５ｍｍに設定するのが好ましく、その内径が２０ｍｍより小さいと、その流路抵抗が大きくなりすぎて燃焼ガスの焼成室６から煙道８への排出が悪くなり、またその内径が３５ｍｍを超えると、その流路抵抗が小さくなりすぎて焼成室６から煙道８への燃焼ガスの排出に伴う熱移動が大きくなり、窯自体の熱効率が低下する。この筒状部材３８の長さは７０〜１２０ｍｍに設定するのが望ましく、その長さが７０ｍｍより小さいと、その流路抵抗が小さくなりすぎて焼成室６から煙道８への燃焼ガスの排出に伴う熱移動が大きくなり、またその長さが１２０ｍｍを超えると、その流路抵抗が大きくなりすぎて焼成室６から煙道８への燃焼ガスの排出が悪くなる。この筒状部材３８は、焼成室６の容積が０．３ｍ^３であるもので１５〜３０個程度設けられる。

この陶芸窯２においては、各空気導入口３６に関連して、空気の流量を調整するための空気流量調整弁（図示せず）を設けるのが望ましい。空気流量調整弁はそれ自体公知のものを用いることができ、空気導入口３６を通して煙道８に導入される二次空気の量を調整する。焼成時に採用する焼成方法（還元焼成方法、炭化焼成方法、冷却還元方法）によって焼成室６における還元状態が異なり、これによって黒煙、煤の発生状態が異なるが、このように空気流量調整弁を設けて二次空気の導入量を調整することによって、焼成室６からの燃焼ガスを煙道８において後述するように二次燃焼させて完全燃焼させ、黒煙、煤の発生をなくすことができる。

次に、上述した陶芸窯２を用いた焼物の焼成について説明する。焼物を焼成するときには、陶芸窯２の開閉扉２０を開放して焼成室６内に焼成すべき焼物を収容し、開閉扉２０を閉じる。その後、燃焼バーナ（図示せず）を燃焼させ、燃焼バーナからの燃焼ガスをガス導入口３２を通して焼成室６内に導入する。かくすると、燃焼ガスによって焼成室６内が高温状態（例えば、１２００〜１４００℃程度の温度状態）となり、焼物に対する焼成処理が行われる。

焼成室６内の燃焼ガスは、下壁２２に設けられた筒状部材３８を通して煙道８の主煙道部２４に排出される。また、この主煙道部２４には、空気導入口３６を通して外部の空気（所謂、二次空気）が導入され、この主煙道部２４にて燃焼ガスが二次空気によって二次燃焼されて完全燃焼され（この二次燃焼は、燃焼ガスが完全燃焼されるまで煙道８を通して流れる間行われるようになる）、かくして、燃焼ガス中の黒煙、煤がなくなり、燃焼ガスはきれいな状態で煙突３０から排出され、燃焼ガスによって周囲環境を悪化させることはない。また、煙道８において外部から二次空気が導入されるので、この二次空気によって燃焼ガスの温度が下がり、二次空気を導入しない陶芸窯においては煙突から排出される燃焼ガスの温度が９００〜９５０℃前後であったが、二次空気を導入することによって、排出される燃焼ガスの温度が７００〜７５０℃前後となり、環境に優しい陶芸窯を提供することができる。

この陶芸窯２においては、更に次の通りの特徴を有している。窯本体４の下壁２２に筒状部材３８が設けられているので、筒状部材３８の内部に規定される流路断面積が適度に小さくなる。従って、燃焼ガスが筒状部材３８を通して流れる際にその流速が速くなり、これによって、煙道８（主煙道部２４）から焼成室６への逆流がなくなり、二次空気が焼成室６に流入することがなくなり、その結果、焼成室６内の温度が低下したり、その温度及び雰囲気の状態が部分的に変動したりすることがなく、焼成室６内を均一な高温状態及びガス状態に保ち、焼物に対して所望の焼成処理を行うことができる。また、このように筒状部材３８を設けることによって、燃焼ガスの排出に伴う焼成室６から煙道８への熱移動も少なくなり、これによって、陶芸窯２の熱効率を高めることができる。その結果、燃料の少ない消費量でもって焼成室６を所定の高温状態に保つことができ、従来の陶芸窯に比して１０〜１５％程度の燃料の削減を図ることが可能となる。

以上、本発明の陶芸窯の一実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。

一実施形態の陶芸窯を示す断面図。図１におけるＩＩ−ＩＩ線による断面図。図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線による断面図。

符号の説明

２陶芸窯
４窯本体
６焼成室
８煙道
２２下壁
３２ガス導入口
３４ガス排出口
３６空気導入口
３８筒状部材

Claims

焼成室及び煙道を規定するための窯本体を備え、前記焼成室と前記煙道とが下壁により仕切られ、前記下壁にガス排出口が設けられ、燃焼バーナからの高温燃焼ガスがガス導入口を通して前記焼成室に導入され、前記焼成室内の高温燃焼ガスが前記ガス排出口を通して前記煙道に導かれる陶芸窯において、
前記窯本体の底部には、前記煙道に二次空気を導入するための空気導入口が設けられるとともに、前記ガス排出口には、前記下壁から前記煙道内に延びる筒状部材が設けられ、前記焼成室内の高温燃焼ガスは、前記筒状部材を通して前記煙道に導入され、導入された高温燃焼ガスは、前記空気導入口を通して導入される二次空気によって二次燃焼されることを特徴とする陶芸窯。
前記ガス排出口は前記窯本体の前記下壁に複数設けられ、前記ガス排出口の各々に前記筒状部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の陶芸窯。
前記筒状部材の内径が２０〜３５ｍｍであり、その長さが７０〜１２０ｍｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の陶芸窯。
前記筒状部材がセラミック材料から形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の陶芸窯。