JPH03271149A - 灯油陶芸窯における焼成制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は灯油陶芸窯での焼成において、焼成温度、炉圧
、ダンパー位置、バーナー温度、油量、空気量、安全等
を総合的に管理して、炉内雰囲スを電気的に制御する方
法に間する。

（従来技術） 陶芸作品の焼成において、作品の質や色彩を決めるのに
重要なことは、初期と中期と終期のそれぞれの温度管理
と酸化、還元、中性等目的に見合った雰ｒＭスを作り出
すための油量に対する空気量管理である。

初期は低温域でゆっくりと加温して作品中の水分を完全
に蒸発させる。失敗すると変形ひび割れが発生する。

中期は中温域で酸化焼成にするか還元焼成にするか目的
によって選択する。この時の炉内雰囲気作りに失敗する
と、釉薬の発色にむらが出たり、目的の色が出ない。

後期は高温の一定温度で、中期の段階で素地や釉薬にお
こった反応や変化をさらに完全に仕上げる。これが不充
分だと目的の色が定着しない。

従来の灯油陶芸窯については、油量、空気、ダンパー等
をマニュアル調整に従った工程管理で、人間の経験と感
に頼った職人芸的な手法で窯焼きが行なわれており、理
論的根拠のある正確な制御方法はなかった。

その理由は油量を決めるに際しては、灯油タンクとバー
ナーノズルとの流路の間に燃料目盛りコックを設置しこ
の目盛りをみて手で調整し、この目盛りは流量の絶対量
を示すものではなく単に感で調整するときの目安に過ぎ
なかった。それも非常に大雑把な間隔を持った目盛りで
あった。

また空気量を決めるに際しては、色見穴から燃焼炎を見
ながら、送風機の風量調整板を手動で調整していた。そ
して、ある温度に達すると、ダンパー位置を感を頼りに
調整し、酸化、還元、中性等目的に見合った雰囲気を得
ていた。

したがって、各時点において、最適であるか否かは、作
業者の経験と感に頼り切っており、その調整判断が困難
であるため同一条件の焼成ができず作品の再現性は極め
て困難で失敗も多かった。

さらに着火ミス、停電、失火に対し人が見てその異常を
感知しなければならず、強制排風による炉内急冷や暴発
事故の発生を未然に防止する手段がなかった。

（発明が解決しようとするｔ１題） 本発明はかかる実情に鑑みてなされたもので、灯油陶芸
窯による焼成システムの全体をデジタル制御とし、各数
値（油量、空気量、バーナー温度、安全等）が正確に管
理でき、再現性のある作品の焼成を可能とする手段を提
供するものである。

［発明の構成］ 〈課題を解決するための手段〉 灯油陶芸窯の焼成において、油量の制御については広範
囲かつ安定的に供給するための直流電源によるパルス回
路に依る。

そして異常燃焼を避けるために、ポット温度の判断をし
、その温度に対する燃焼可能量（燃料蒸発量）を検出し
、その燃焼可能量以下の油量を送り出す。

そしてさらに、燃焼中の予め設定した過剰空気比が灯油
の流量変化に追随してＰＩＤ制御に依り常に一定とする
ものである。

また、燃焼中予め設定した空気量を得る時、徐々にダン
パーを閉じて行くとある時点で設定した空気量以下とな
るが、この時が与えられた送ｆｆｉ機の能力の限界であ
る。この時のダンパー位置はこの送風機の送風能力にお
ける炉内圧力差の最小値を示す。この炉内圧力差の最小
値が即ち最小温度差となり、この時のダンパー位置検出
回路を備えるものである。

さらにまた、燃焼中に発生する可能性がある停電に備え
、再着火に際し、残留燃料の存在の可能性を判断し、残
留燃料による暴発事故の防止のための強制排風による不
必要な炉内の急冷と、暴発事故を防止のための停電記憶
回路を設けたものである。

（実施例） 図は本発明の実施例を示し、第１図は本発明のの制御モ
ートを示す。

まず着火判断をして、Ｎｏの場合は点火モードに移行す
る。そして点火用に設定した油量、空気量を送る。

油量の制御は直流電流により広範な油量パルス制御回路
をもちいる。

また、停電記憶回路により、停電が発生するとパルス信
号をだしそれを取込み、異常時点火ヒーター、ポンプの
出力回路を停止する。そしてその理由箇所を表示し、送
風機を停止する。また点火ヒーター、ポンプの出力回路
を停止する。この表示は消火までその時の油量を表示し
続ける。

ＹＥＳの場合は、その時点での油量と煙発生がレヘル以
下かどうかの判断をする。

そしてＹＥＳの場合は、ＳＮモートに移行し、ＳＮモー
ドに設定した空気量を送る。このＳＮモートは所謂トロ
火状態でのモードの場合を示し、この時はポット温度が
低いため充分燃焼しきれず残留炭素（煙）が発生するの
でＳＮモードが終了するまで過剰空気を送り煙の発生を
抑える。

ＰＮモードにおいては、燃料蒸発量を検出し、それに見
合った油量を送る。つまり燃料の供給過剰による異常燃
焼を避けるため、ポット温度の判断をし、その温度に対
して燃焼可能量以下の油量を送る。

Ｎｏの場合は、ユーザー設定値がその時点のポット温度
で燃焼可能油量かを判断し、ＹＥＳの場合は、ＦＮモー
ドに移行する。そしてユーザー設定の油量、空気量を送
る。ユーザーは油量と設定雰囲気（酸化・還元・中性）
に合わせ空気量を操作する。このＦＮモードにおいて、
燃焼中の燃料に対する予め設定した過剰空気比が油量の
変化に追随して一定となり常に変わらないようにするた
めの調整回路を備える。

ＮＯの場合は、ＰＮモートに移行する。そしてその時の
ポット温度で燃焼可能な油量と空気量を送る。ポット温
度が低いと燃料の気化が不充分のため、ポット温度を判
断してユーザーの設定油量とポットで燃焼可能な油量と
を比較しユーザー設定油量の方が大きい場合はポットで
燃焼できる油量（ＰＮモード油量）を送る。この時のＰ
Ｎモード油量はポット温度に比例する。

第２図及び第３図はバーナーを２基制御する場合（バー
ナーは１基でも３基以上でも当然設置できる）のフロー
チャートを示し、第２図の図中の一点鎖線内に第３図が
入り（イ）、（ロ）、（ハ）は、第３図の図中の（イ）
、（ロ）、（ハ）と繋ぐ。

このフローチャートで説明すると、 本発明の灯油陶芸窯の制御方法はスタートするとまずバ
ーナーの着火ミスまたは停電の記憶があるかどうかを判
断する。

ＹＥＳの場合は送／ｉ機の回転数を最大にし排風動作を
する。

Ｎｏならば燃料の確認へ移行する。そしてポット温度を
人力し、ポット温度をＰＮ（燃焼可能な油量）に変換す
る。

ＦＮがＳＮより低い場合乃至ＰＮがＳＮより低い場合に
はＳＮモードへ移行する。

またＦＮがＰＮより低い場合にはＦＮモードへ移行する
。

ざらにＰＮがＦＮより低い場合はＰＮモート′へ移行す
る。

いずれのモートにおいても、設定空気量を得る時、供給
不能となるダンパー位置は送風機の限界であり、この位
置はその送風機での炉内圧力差の最小値を示し、即ちこ
の時炉内は最小温度差となり、この時のダンパー位置検
出回路を備える。

この理論的根拠を次の式で示す。

炉を管路と見做すと管路内における圧力損失はｈｆ・・
・摩Ｍ損失ヘッド（ｍ） Ｊ　・・・炉の長さ（ｍ） ｄｅ・・・炉の等ＭＪ直径（ｍ） ■　・・・炉内平均流速（ｍ／ｓ） ｇ　・・・重力加速度（ｍ／　ｓ　） λ　・・・流体摩Ｍ損失係数 つまり、この損失の式には圧力要素が入ってないので圧
力の間数ではないことを示している。

加熱炉における炉内任意のＡ部からＢ部へのガスの状態
変化は、理想的には、炉外とは断熱変化であるが、実際
には炉壁を通して熟移動があるのでボリトＯ−ブ変化と
見做せる。

炉内のＡ部とＢ部のガスの状態をそれぞれ１゜２で表わ
すとガスの状態式は Ｔ・・・絶対温度 ■・・・容積 Ｐ・・・圧力 ｎ・・・ボリトＯ−ブ指数 この式によりＴ１に対するＴ２の変化を少なくするため
にはＰｌに対するＰ２の変化を小さくしなければならな
い。

また炉内圧力損失は一定とするとく炉内流速−定の為）
炉内圧力に対する圧力変動率ΔＰはとなりＰの増大は温
度差の減少を意味する。

送風機の限界圧力ＰｓｍｍＡｑにおいて、設定風量を維
持できるダンパー位置を最適点とする。

Ｌ　ｂ　ｃｏｃＰＳＬ／　（ａＪ！Ｔ）ＳＬ・・・層流
燃焼速度 α　・・・空ス比 Ｌｂｃ・・・臨界燃焼負荷率 Ｔ　・・・温度 ｌ　・・・燃焼器長さ Ｐ　・・・圧力 この式により炉内圧力の上昇にともない燃焼負荷率が大
きくなることを意味している。

つまり与えられた容積の炉において、より多くの熱皮発
生が可能となるのである。

また図に戻って説明をすると、各設定モードにおける設
定空気量を送っているか否かを判断し、Ｎｏの場合はダ
ンパー警告をした後、終了かどうかを判断する。

警告のない時は直ちに終了信号の確認をする。

終了判断がＮＯの場合は油量の確認に戻り、ＹＥＳの場
合は送油を止めどちらか何れかが着火している時は炎が
消える迄送ｆｆｉ機を動作させた後、全ての出力をスト
ップし電源を切って定常時終了となる。

サイクル実行中、油量が不充分の場合乃至燃料系のトラ
ブル時、送油を止め、２基のうちとちらか何れかが着火
している時は炎が消える迄送風機を動作させた後、燃料
系異常時終了となる。

停電が発生した場合、着火ミス・停電の記憶をする。

着火ミスの場合は送油を止め、２基のうちどちらか何れ
かが着火している時は炎が消える迄送風機を動作させた
後、着火ミス時終了となる。

停電の場合は停電時終了となり、再通電時には停電対応
型スイッチのためスイッチを再投入しない限り通電され
ない。

燃料系異常時終了と着火ミス時終了の場合はデイスプレ
ィ（点滅表示）され続ける。

［発明の作用並びに効果コ 灯油陶芸窯の焼成において重要なのは、初期と中期と終
期のそれぞれの温度管理と酸化、還元、中性等巨的に見
合った雰囲気を作り出すための油量に対する空気量管理
である。

本発明は、油量の制御については直流電源によってパル
ス制御することで広範に制御することが可能であり、ま
た予め設定した過剰空ス比が油量の変化に追随して一定
となり常に変わらないようにすることで、酸化、還元、
中性等目的に見合った雰囲気を作り出すことができる。

さらに、ダンパー位置検出回路により、常に一定の空気
量を得る時、空気の供給不能となるダンパー位置を検出
することによって、このダンパー位置は与えられた条件
下で炉内圧力差の最小値が示され、炉内の各部を最小温
度差とすることできる。

さらにまた、ポット温度の判断をし、その温度に対する
燃焼可能量を検出し、その燃焼可能量以下の油量を送り
出すことにより異常燃焼を避けることができる。

そして、停電記憶回路によって、燃焼中に発生する可能
性がある停電によって起こり得る強制排風による炉内急
冷や暴発事故の発生を未然に防止することができる。

本発明は以上のようで、灯油陶芸窯による製陶システム
の全体がデジタル制御となり、各数値（油量、空気量、
バーナー温度等）が正確に管理でき、人為的な失敗を極
力抑え、再現性のある作品を焼成することが可能である
。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示し、第１図は本発明のの制御モ
ード説明図、第２図及び第３図はバーナーを２基制御す
る場合のフローチャート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）灯油陶芸窯の焼成において、油量の制御は広範囲か
   つ安定的に供給するための直流電源によるパルス回路に
   依り、異常燃焼を避けるために、ポット温度の判断をし
   、その温度に対する燃焼可能量を検出し、その燃焼可能
   量以下の油量を送り出し、また、燃焼中の予め設定した
   過剰空気比が灯油の流量変化に追随してＰＩＤ制御に依
   り常に一定となる灯油陶芸窯における焼成制御方法。 ２）燃焼中、予め設定した空気量を得る時、徐々にダン
   パーを閉じて行くとある時点で設定した空気量以下とな
   り、この時が与えられた送風機の能力の限界であるが、
   その時ダンパー位置はこの送風能力における炉内圧力差
   の最小値を示し、最小温度差となるダンパー位置検出回
   路を備えた特許請求の範囲第１項記載の灯油陶芸窯にお
   ける焼成制御方法。 ３）燃焼中に発生する可能性がある停電に備え、再着火
   に際し、残留燃料の存在の可能性を判断し、強制排風で
   の不必要な炉内の急冷の防止と暴発事故の防止のための
   停電記憶回路を設けた特許請求の範囲第１項乃至第２項
   記載の灯油陶芸窯における焼成制御方法。