JPH07247157A - 陶芸用焼成炉の燃焼制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 陶芸用焼成炉内の温度を焼成に適した温度に
制御したり、同一条件の焼成を容易に再現できるように
して、陶芸作品の歩留りを向上させる。 【構成】 焼成用陶芸作品を焼成炉内に配置して複数本
のバーナーを用いて、陶芸用焼成炉内を加熱し焼成温度
に所定時間維持することにより前記焼成用陶芸作品を焼
成する焼成方法において、前記焼成用陶芸作品を陶芸用
焼成炉内に配置した後、前記陶芸用焼成炉内を予め設定
された経時的に変化する設定温度を保つように燃焼制御
される第１のバーナーで燃焼し、該陶芸用焼成炉内の温
度が所定温度に達すると、第２のバーナーを自動点火
し、第２のバーナーを全開動作により連続運転すると共
に、第１のバーナーを前記設定温度を保つように燃焼制
御を行い、該陶芸用焼成炉内の温度を経時的に変化する
設定温度に保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、陶芸用焼成炉の制御方
法に係り、特に陶芸用焼成炉の焼成時の燃料供給量を制
御して炉内温度を特定の温度に保持するように制御した
り、陶芸用焼成炉の焼成時の炉内の酸素濃度又は一酸化
炭素濃度を所定値に制御して自動的に焼成する陶芸用焼
成炉制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、陶磁器の制作は、土作り、土練
り、成形、乾燥、素焼き（しないものもある）、装飾、
釉薬がけ、焼成の工程によって行われる。素焼き、焼成
は、土練りした粘土を用いてやきものに仕上げる形に整
える成形を行い、乾燥させた後に、陶芸用焼成炉内で行
う。陶芸品の出来・不出来は、陶芸用焼成炉の炉内条件
である温度と、酸素濃度又は一酸化炭素濃度により大き
く変わってくる。例えば、釉薬の着色剤として基本とな
る灰釉に酸化鉄を微量混入させて酸化雰囲気（炉内の酸
素濃度が過剰な状態で酸化炎となる）で焼けば茶褐色か
ら黒褐色となり、還元雰囲気（炉内に一酸化炭素や炭素
が残存している状態で還元炎となる）で焼けば青磁色が
でる。また、織部釉として有名な酸化銅を添加して酸化
雰囲気で焼けば緑色を呈し、還元雰囲気で焼けば酸化銅
が金属銅に還元して銅本来の赤色や青紫色を発色する。
そして、これらの化学反応は経時的に炉内の温度や雰囲
気を変化させることによってその微妙な色合いを発生さ
せるものである。

【０００３】このような陶芸用焼成炉は、従来、図２１
〜２３に示す如く、焼成炉内の燃焼熱量、炉内の雰囲気
の調整は、手動で制御するものであった。すなわち、陶
芸用焼成炉１００は、焼成用陶芸作品を配置する棚板を
備えた炉本体１１０を有している。１２０は扉で、炉本
体１１０内に焼成用陶芸作品出入りする入口を開閉する
ものである。１２１は扉１２０に取り付けられた窓で、
耐熱ガラスがはめ込まれ、炉本体１１０内の様子を外部
から観察できるようになっている。１３０、１４０は焼
成用バーナーで、炉本体１１０内の棚板に配置された焼
成用陶芸作品を焼成するときに火炎を吹き出し炉本体１
１０内を加熱するためのものである。この焼成用バーナ
ー１３０、１４０は、例えば、ブンセンバーナーで手動
燃料流量調節バルブ１３５、１４５を介して燃料供給管
が接続されている。１５０は炉本体１１０内の床板に形
成される排気孔で、炉本体１１０下部に向かって下降し
てきた炉本体１１０内上部に達した焼成用バーナー１３
０、１４０の炎口の炎を排気するためのものである。１
６０はダンパー室で、この排気孔１５０に接続されてい
る。１７０は煙突で、ダンパー室１６０に立設されてい
る。１８０はダンパーレンガで、酸化焼成か還元焼成に
よって開度割合によって決定するものである。

【０００４】この図２１〜２３に示される従来の陶芸用
焼成炉は、ガス（気体燃料）を使用し空気を吸い込んで
燃焼させるブンセンバーナーによっているが、液体燃料
を用いても手動操作で燃焼熱量を可変させていることに
なり同様といえる。手動燃料流量調節バルブ１３５、１
４５で手動調節された燃料は、ベンチュリー管等で一次
空気と混合され焼成用バーナー１３０、１４０の炎口で
炎となる。焼成用バーナー１３０、１４０の炎口から排
出される炎は、炉本体１１０内上部に達し、下部の排気
孔１５０に向けて下降してくる。ダンパー室１６０を通
り、煙突１７０から炉本体１１０外に排気される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この従来の陶芸用焼成
炉の運転は、陶芸品の出来・不出来が陶芸用焼成炉の炉
内条件である温度の適否と、酸素濃度又は一酸化炭素濃
度の制御に大きく左右されるところから、極めて高度な
経験的技能が必要である。そのため、従来の陶芸用焼成
炉にあっては、炉内の雰囲気は、主として炎の色を目視
しながら燃焼用の空気量もしくは排気用ダンパーを手動
調整して制御している。また、炉内の温度は、熱電対温
度計、オプティカルパイロメーター、またはゼーゲルコ
ーン等を用いて測定するか目視により判断して燃料を自
動あるいは手動で調整するようにして制御している。こ
のように従来の陶芸用焼成炉の場合、陶芸用焼成炉に供
給する燃料の供給量を手動操作で可変させて燃焼熱量を
得ているため、陶芸用焼成炉を使いこなすためには、相
当な習熟を必要とし、習熟していない者が陶芸用焼成炉
で焼成用陶芸作品を焼成すると陶芸品の表面にひび割れ
が生じたり、陶芸品そのものが割れるというような事態
が生じるという問題点を有している。

【０００６】また、従来の陶芸用焼成炉の場合、酸化焼
成又は還元焼成の状態が実現しているか否かは、扉１２
０に取り付けられた窓１２１から炉本体１１０内の様子
を観察して判定している。還元の判定は炉壁を貫通する
穴から炉内ＣＯが吹き出し大気中のＯ₂ と反応して炎と
なる（一般に、ローソクが立つという）ことで確認して
いる。このため、従来は、長期間の体験によって、陶芸
用焼成炉を適確に運転することができる（習熟してい
く）ようになっていくため、同一条件で繰り返して再現
することが難しく、再現性が悪いという問題点を有して
いる。

【０００７】請求項１記載の発明の目的は、陶芸用焼成
炉内の温度を焼成に適した温度に制御したり、同一条件
の焼成を容易に再現できるようにして、陶芸作品の歩留
りを向上させることである。請求項２記載の発明の目的
は、酸化焼成又は還元焼成における酸化雰囲気濃度又は
還元雰囲気濃度を各焼成に適したガス濃度に制御した
り、同一条件の焼成を容易に再現できるようにして、陶
芸作品の歩留りを向上させることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願請求項１記載の陶芸
用焼成炉の燃焼制御方法は、焼成用陶芸作品を焼成炉内
に配置して複数本のバーナーを用いて、陶芸用焼成炉内
を加熱し焼成温度に所定時間維持することにより前記焼
成用陶芸作品を焼成する焼成方法において、前記焼成用
陶芸作品を陶芸用焼成炉内に配置した後、前記陶芸用焼
成炉内を予め設定された経時的に変化する設定温度を保
つように燃焼制御される第１のバーナーで燃焼し、該陶
芸用焼成炉内の温度が所定温度に達すると、第２のバー
ナーを自動点火し、第２のバーナーを全開動作により連
続運転すると共に、第１のバーナーを前記設定温度を保
つように燃焼制御を行い、該陶芸用焼成炉内の温度を経
時的に変化する設定温度に保持するようにしたものであ
る。

【０００９】本願請求項２記載の陶芸用焼成炉の燃焼制
御方法は、請求項１の陶芸用焼成炉の燃焼制御方法に酸
化焼成又は還元焼成のいずれかの選択により、陶芸用焼
成炉内雰囲気が酸化雰囲気か還元雰囲気かを決定し、こ
の選択によって陶芸用焼成炉内雰囲気を検出するＯ₂ セ
ンサ又はＣＯセンサのいずれかが作動し、該Ｏ₂ センサ
又はＣＯセンサからの検出値と予め設定してある酸化焼
成状態の酸素濃度又は還元焼成状態の一酸化炭素濃度の
値とを比較し、陶芸用焼成炉に取り付けられた煙突に開
口する開閉弁の開度を調整することにより陶芸用焼成炉
内のＯ₂ 又はＣＯの濃度が設定値になるようにしたもの
である。

【００１０】

【作用】請求項１記載の発明によると、まず、陶芸用焼
成炉内に焼成用陶芸作品を配置し第１のバーナーに点火
して焼成を開始する。このとき第１のバーナーは予め設
定された経時的に変化する設定温度を保つように比例制
御あるいは断続制御で燃焼させる。この第１のバーナー
の燃焼で陶芸用焼成炉内の温度を上昇させ、陶芸用焼成
炉内の温度が所定温度にまで上昇すると第２のバーナー
を自動的に点火させる。この第２のバーナーの点火によ
って陶芸用焼成炉内の温度は、第１のバーナーに代わっ
て第２のバーナーによって設定温度に保持される。設定
温度が経時変化によって上昇し、第２のバーナーだけで
は設定温度に保持できなくなると、第１のバーナーが設
定温度を保持するように燃焼制御され、全開動作で燃焼
される第２のバーナーと、設定温度を保持するように制
御される第１のバーナーとで炉内温度は、上昇する設定
温度を追従するようになる。第１のバーナーの燃焼で陶
芸用焼成炉内の温度が所定温度に上昇したときに自動的
に点火する第２のバーナーは、全開動作又は全閉動作の
みができるように構成されており、焼成用陶芸作品の焼
成が完了するまで全開のままで連続動作を行う。この第
２のバーナーの全開と第１のバーナーの燃焼動作によっ
て陶芸用焼成炉内の温度は、所定温度よりさらに上昇
し、焼成温度にまで昇温することができる。この第２の
バーナーに供給される燃料を予め設定されている空燃比
で供給し、予め設定されている流量で供給すると、第２
のバーナーの燃焼火力は、常に一定となり、第１のバー
ナーの燃焼の制御を適当に行うことにより容易に焼成用
陶芸作品に合った焼成温度に制御することができる。

【００１１】請求項２に記載の発明によると、まず、陶
芸用焼成炉内に配置される焼成用陶芸作品の焼成が酸化
焼成か、又は還元焼成かいずれかの選択を予めしてお
く。そして、陶芸用焼成炉内に焼成用陶芸作品を配置し
第１のバーナーに点火して焼成を開始する。この第１の
バーナーの燃焼で陶芸用焼成炉内の温度を上昇させ、陶
芸用焼成炉内の温度が所定温度にまで上昇すると第２の
バーナーを自動的に点火させる。この第２のバーナーを
自動的に点火すると共に、予め設定した酸化焼成又は還
元焼成のいずれかの選択により、陶芸用焼成炉内雰囲気
が酸化雰囲気か還元雰囲気かが決定される。酸化雰囲気
の場合は、陶芸用焼成炉内雰囲気を検出するＯ₂ センサ
が作動し、該Ｏ₂ センサからの検出値と予め設定してあ
る酸化焼成状態の酸素濃度の値とを比較し、陶芸用焼成
炉に取り付けられた煙突に開口する開閉弁の開度を調整
することにより陶芸用焼成炉内のＯ₂ の濃度が設定値に
なるように酸化焼成を行う。また、還元焼成が選択され
ている場合は、陶芸用焼成炉内雰囲気を検出するＣＯセ
ンサが作動し、該ＣＯセンサからの検出値と予め設定し
てある還元焼成状態の酸素濃度の値とを比較し、陶芸用
焼成炉に取り付けられた煙突に開口する開閉弁の開度を
調整することにより陶芸用焼成炉内のＣＯの濃度が設定
値になるように還元焼成を行う。したがって、酸化焼成
又は還元焼成における酸化雰囲気濃度又は還元雰囲気濃
度を各焼成に適したガス濃度に制御したり、同一条件の
焼成を容易に再現できるようにして、陶芸作品の歩留り
を向上させることができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明に係る陶芸用焼成炉の燃焼制御
方法の実施例について説明する。図１には、本発明に係
る陶芸用焼成炉の炉内温度制御方法及び炉内燃焼ガス制
御方法の一実施例が示されている。図において、１は陶
芸用焼成炉で、基本的構成は、図２１〜２３に示す陶芸
用焼成炉１００と同様で、焼成用陶芸作品を配置する棚
板を備え、外壁には焼成用陶芸作品を出し入れする扉が
設けられている。この陶芸用焼成炉１は、通常は箱型に
形成されている。２は第１のバーナー、３は第２のバー
ナーで、共に焼成用バーナーであり、陶芸用焼成炉１の
床面に取り付けられている。この第１のバーナー２及び
第２のバーナー３は、共に陶芸用焼成炉１内の棚板（図
示していない）に配置された焼成用陶芸作品を焼成する
ときに陶芸用焼成炉１の床面から内部に火炎を吹き出
し、陶芸用焼成炉１内を加熱するためのものである。こ
の第１のバーナー２の最大燃焼能力は１５０００ｋｃａ
ｌで、最小燃焼能力は５０００ｋｃａｌである。また、
第２のバーナー３の最大燃焼能力は１５０００ｋｃａｌ
で、この第２のバーナー３は、常時の最大燃焼能力１５
０００ｋｃａｌで運転される。そして、最大燃焼能力１
５０００ｋｃａｌで燃焼したときの第１のバーナー２、
第２のバーナー３単独での昇温能力は、共に０℃〜８０
０℃である。

【００１３】４はダンパー室で、陶芸用焼成炉１内の床
板に形成される排気孔に連通して設けられている。５は
煙突で、ダンパー室４に立設されている。この煙突５
は、第１のバーナー２、第２のバーナー３の火勢を助長
する作用を有し、ドラフト効果を有している。６は開閉
弁で、還元焼成を行う際の二次空気を導入するためのも
のである。この開閉弁６は、ダンパー室４に連設し大気
に開放される管路４１内に設けられている。そして、こ
の開閉弁６は、全閉で管路４１を閉塞し、開度を大きく
していくにしたがって大気の量を調整して導入できるよ
うになっている。すなわち、この開閉弁６は、煙突５の
ドラフト効果の調整を行うものである。７はモータで、
開閉弁６の開閉動作を行うものである。８は温度センサ
で、陶芸用焼成炉１の炉内温度を検出して電気信号に変
換して出力するものである。９はＯ2 センサで、陶芸用
焼成炉１の炉内酸素濃度を検出するものである。１０は
ＣＯセンサで、陶芸用焼成炉１の炉内一酸化炭素濃度を
検出するためのものである。

【００１４】１１はメインバルブで、図示されていない
燃料タンクに接続されるパイプに取り付けられている。
このメインバルブ１１は、手動によって開閉するように
構成されており、陶芸用焼成炉１を運転する際に、手動
で開にする。いわゆる、運転開始／停止バルブである。
メインバルブ１１を開にすることによって燃料タンクの
燃料がメインバルブ１１を通って下流に送られる。１２
は断続制御バルブで、メインバルブ１１の下流側に取り
付けられ、メインバルブ１１を通って燃料タンクから供
給されてくる燃料の供給を断続制御するためのバルブで
ある。すなわち、断続制御バルブ１２は、図５に示す如
き経時目標温度特性に基づいて設定された目標値に対
し、陶芸用焼成炉１内の温度が変動許容温度幅の上限温
度（＋１０℃）を超えたときに第１のバーナー２への燃
料供給を遮断するためにＯＦＦするように作動する。そ
して、断続制御バルブ１２は、陶芸用焼成炉１内の温度
が変動許容温度幅の上限（＋１０℃）から２℃のヒステ
リシスを持ってＯＮ／ＯＦＦ制御される。このように断
続制御バルブ１２は、燃料供給パイプを全開／全閉する
バルブである。したがって、断続制御バルブ１２を閉に
するとメインバルブ１１を通って燃料タンクから供給さ
れてくる第１のバーナー２への燃料の供給は停止し、断
続制御バルブ１２を開にするとメインバルブ１１を通っ
て燃料タンクから第１のバーナー２へ燃料が供給され
る。

【００１５】１３は比例制御バルブで、断続制御バルブ
１２の下流側に取り付けられ、断続制御バルブ１２を通
って燃料タンクから供給されてくる燃料を一定の割合で
弁を開閉（比例制御）して通過させるものである。この
比例制御バルブ１３はモータ１６によって開閉動作が行
われるようになっている。すなわち、比例制御バルブ１
３は、開弁制御信号に基づいて一定の割合で燃料通過量
を変化させて全体の燃料供給量を制御するものである。
この比例制御バルブ１３を通過した燃料が第１のバーナ
ー２の空燃混合部へ送られる。比例制御バルブ１３の弁
開度は、モータ１６の作動信号である入力信号電圧
（Ｖ）に応じて図２に示す如く０％〜１００％ほぼリニ
アに変化する。１４は送風機で、外部から空気を取り入
れ送風するためのものである。１５はバタフライ弁で、
比例制御バルブ１３の開度と一定比で開閉するようにな
っている。すなわち、比例制御バルブ１３とバタフライ
弁１５とはリンクして開閉するようになっている。１６
はモータで、比例制御バルブ１３の弁開度の調整と、バ
タフライ弁１５の開度調整を行う駆動源である。このモ
ータ１６は、温度調節器２１において図３に示す如き温
度特性に基づいて出力される一定の比例帯を有する図２
に示す如き連続操作信号Ｓ₁ によって制御される。すな
わち、モータ１６は、温度調節器２１から送出されてく
る連続操作信号Ｓ₁ に基づいて比例制御バルブ１３とバ
タフライ弁１５を開閉する。このように第１のバーナー
２の空燃混合部への燃料供給は、燃料タンクからメイン
バルブ１１を経て断続制御バルブ１２、モータ１６によ
って開度制御された比例制御バルブ１３を経て行われ
る。また、第１のバーナー２の空燃混合部への燃焼空気
の供給は、送風機１４によって外部から取り入れた空気
をモータ１６によって開度制御されたバタフライ弁１５
を経て送風して行われる。そして、バタフライ弁１５を
通過した空気は、第１のバーナー２の空燃混合部に入
り、比例制御バルブ１３を通って供給される燃料と混合
して一次空気となる。

【００１６】１７は自動点火安全装置で、断続制御バル
ブ１２、送風機１４を制御するものである。この自動点
火安全装置１７には、温度調節器２１からの断続信号Ｓ
₂ 及び点火の確認のための炎電流ＦＬが入力するように
なっている。この自動点火安全装置１７は、第１のバー
ナー２の点火・消火の断続制御を行うもので、温度調節
器２１から送出されてくる比例帯の下限値において一定
の動作隙間（ヒステリシス）を有してＯＮ／ＯＦＦする
断続信号Ｓ₂ によって点火指示（消火指示）がなされ
る。すなわち、温度調節器２１から送出される点火指示
の断続信号Ｓ₂ が自動点火安全装置１７に入力される
と、自動点火安全装置１７は、火花放電ＩＧを出力し第
１のバーナー２を点火する。この第１のバーナー２の点
火の確認は第１のバーナー２の燃焼炎を検知して出力さ
れる炎電流ＦＬが自動点火安全装置１７に入力されるこ
とによって行われる。また、点火している第１のバーナ
ー２は、温度調節器２１から送出されてくる消火指示の
断続信号Ｓ₂ が自動点火安全装置１７に入力されること
によって、自動点火安全装置１７は、断続制御バルブ１
２を全閉して燃料の供給を停止すると同時に送風機１４
を停止し空気の供給を停止する。この第１のバーナー２
の消火の確認は自動点火安全装置１７に入力されていた
炎電流ＦＬが入力されなくなることによって行われる。

【００１７】１８は燃料制御バルブで、手動バルブ１１
を介して燃料タンクから供給されてくる燃料を第２のバ
ーナー３へ供給したり、第２のバーナー３への供給を遮
断したりする開閉バルブである。この燃料制御バルブ１
８は、図４に示す如く、陶芸用焼成炉１内の温度が８０
０℃に達すると、ＯＮ（開）し、焼成用陶芸作品を焼成
している間ＯＦＦ（閉）することはない。また、陶芸用
焼成炉１内の温度が８００℃を下回り、所定温度（８０
０℃）の許容下限温度７９０℃に達したときにＯＦＦす
るようになっている。１９は送風機で、第２のバーナー
３の空燃混合部への燃焼空気を供給するものである。し
たがって、第２のバーナー３の空燃混合部においては、
燃料制御バルブ１８を介して供給されてくる燃料と送風
機１９を介して供給されてくる空気とを混合する。この
ように第２のバーナー３の空燃混合部への燃料供給は、
燃料タンクから手動バルブ１１を経て燃料制御バルブ１
８を経て行われる。また、第２のバーナー３の空燃混合
部への燃焼空気の供給は、送風機１９によって外部から
取り入れられることによって行われ、第２のバーナー３
の空燃混合部に入った燃料と燃焼空気とを混合して一次
空気となる。

【００１８】２０は自動点火安全装置で、燃料制御バル
ブ１８、送風機１９を制御するものである。この自動点
火安全装置２０には、温度調節器２１からの断続信号Ｓ
₃ 及び点火の確認のための炎電流ＦＬが入力するように
なっている。この自動点火安全装置２０は、第２のバー
ナー３の点火・消火の断続制御を行うもので、温度調節
器２１から送出されてくる第１のバーナー２の点火燃焼
によって加熱される陶芸用焼成炉１内の温度が所定温度
（例えば、８００℃）に達したときに第２のバーナー３
を点火させるＯＮの指示を示し、焼成用陶芸作品の焼成
の完了後、第２のバーナー３を消火するときにＯＦＦの
指示を示す断続信号Ｓ₃ によって点火指示（消火指示）
がなされる。すなわち、温度調節器２１から送出される
点火指示の断続信号Ｓ₃ が自動点火安全装置２０に入力
されると、火花放電ＩＧによって第２のバーナー３を点
火する。この第２のバーナー３の点火の確認は、第２の
バーナー３の燃焼炎を検知して出力する炎電流ＦＬが自
動点火安全装置２０に入力されることによって行われ
る。また、点火している第２のバーナー３は、焼成用陶
芸作品の焼成が完了することによって温度調節器２１か
ら送出される消火指示の断続信号Ｓ₃ が自動点火安全装
置２０に入力されることによって、自動点火安全装置２
０は、燃料制御バルブ１８を全閉して燃料の供給を停止
すると同時に送風機１９を停止し空気の供給を停止す
る。この消火の確認は、炎電流ＦＬが自動点火安全装置
２０に入力されないことによって行われる。

【００１９】２１は温度調節器で、温度センサ８によっ
て測定された陶芸用焼成炉１内の温度に基づいて以下の
４点の信号を得るものである。すなわち、この４つの信
号は、予め経時的にプログラム設定された目標温度に対
して、一定の比例制御帯を有する連続操作信号Ｓ₁ 、連
続操作信号Ｓ₁ の比例帯の下限値において一定の動作隙
間（ヒステリシス）を有してＯＮ／ＯＦＦする断続信号
Ｓ₂ 、第１のバーナー２の燃焼によって加熱される陶芸
用焼成炉１内の温度が所定温度（例えば、８００℃）に
達したときにＯＮし焼成用陶芸作品の焼成の完了により
陶芸用焼成炉１用第２のバーナー３を消火するときにＯ
ＦＦする断続信号Ｓ₃ 、還元焼成運転を行うに有効な温
度（例えば、９００℃）を下回ったときに手動スイッチ
２３を酸化焼成側にスイッチングさせる操作信号Ｓ₄ で
ある。

【００２０】次に、本実施例の作用について説明する。
まず、陶芸用焼成炉１内に焼成用陶芸作品を配置し焼成
用陶芸作品の焼成を開始する。この第１のバーナー２に
点火して焼成を開始する。焼成の開始によって自動点火
安全装置１７は、火花放電ＩＧを出力し第１のバーナー
２を点火する。この第１のバーナー２の点火の確認は第
１のバーナー２の燃焼炎を検知して出力される炎電流Ｆ
Ｌが自動点火安全装置１７に入力されることによって行
われる。このとき第１のバーナー２は、連続操作信号Ｓ
₁ の出力値に応じて燃焼される。この第１のバーナー２
が点火され、燃焼することによって陶芸用焼成炉１内の
温度が上昇していく。この陶芸用焼成炉１内の温度は、
温度センサ８によって検出され温度調節器２１に入力さ
れる。そして温度調節器２１から出力される連続操作信
号Ｓ₁ によってモータ１６を制御する。このモータ１６
は、温度調節器２１から出力される連続操作信号Ｓ₁ に
基づき比例制御バルブ１３とバタフライ弁１５の開閉を
制御し、第１のバーナー２の燃焼を制御して焼成温度を
目標値の変動許容温度幅（目標温度の±１０℃）に制御
する。この第１のバーナー２による焼成温度の制御は、
断続信号Ｓ₂ に応じた第１のバーナー２の点火／消火、
連続操作信号Ｓ₁ に応じた燃焼火力の調整を行うことに
よって行われる。陶芸用焼成炉１内の温度が、所定温度
である高温域（８００℃）に達すると、温度調節器２１
から自動点火安全装置２０に、第２のバーナー３を点火
燃焼させる断続信号Ｓ₃ が出力される。自動点火安全装
置２０は、温度調節器２１から出力される断続信号Ｓ₃
を受けると、燃料制御バルブ１８を開き、送風機１９を
作動すると同時に火花放電ＩＧによって第２のバーナー
３を点火する。この第２のバーナー３の点火の確認は、
第２のバーナー３の燃焼炎を検知して出力する炎電流Ｆ
Ｌの自動点火安全装置２０への入力によって行う。第２
のバーナー３の点火によって陶芸用焼成炉１内の温度
は、第１のバーナー２の燃焼とによって、所定温度（８
００℃）からさらに上昇していく。

【００２１】ここで上記第１のバーナー２及び第２のバ
ーナー３の燃焼制御を図５から図１７を使って詳細に説
明する。陶芸用焼成炉１内の温度は、図５に示す如き温
度時間特性に基づいて予めプログラム設定される。この
図５に図示の設定値は、時間の経過と共に逐次設定され
ていく。この設定値（目標値）の経時変更は、約１分間
隔位で行う。そして、陶芸用焼成炉１内の温度は、第１
のバーナー２によって経時的に上昇する目標値を追従し
て上昇するよう制御される。このときの第１のバーナー
２に供給される燃料は、空燃比１４０％の燃料が供給さ
れる。第１のバーナー２の点火後、陶芸用焼成炉１内の
温度は、図５に示す如き温度時間特性に基づいて制御さ
れ、図６に図示の如く上昇していく。陶芸用焼成炉１内
の温度が図６に図示の所定温度（８００℃）に達する
と、第２のバーナー３を点火させて、最大燃焼能力１５
０００ｋｃａｌで、燃焼させる。このとき第２のバーナ
ー３は、常時全開で燃焼する。ここで、第１のバーナー
２と第２のバーナー３との関係について説明する。第１
のバーナー２は、図７に示す如き特性で比例制御されて
おり、目標値が予め温度調節器２１にプログラムされて
おり、この設定された目標値は、図５に示す如く経時的
に上昇していくものとなっている。そして、温度調節器
２１は、設定されている目標値と温度センサ８で測定さ
れる現在の温度との偏差が−１０℃以下の場合は、燃料
流量が１００％となるような連続操作信号Ｓ₁ を出力
し、−１０℃から＋１０℃の間では図３で示されるよう
に偏差量に比例した燃料流量％となるような連続操作信
号Ｓ₁ を出力し、＋１０℃以上の場合は、第１のバーナ
ー２をＯＦＦする断続信号Ｓ₂ を出力する。その結果、
経時的に上昇する温度として設定された目標値にしたが
って第１のバーナー２が図７に示す特性のように追従し
ていく。

【００２２】第２のバーナー３のＯＮ条件、すなわち、
温度調節器２１から出力される断続信号のＯＮ条件は、
炉内温度制御運転ＯＮと炉内温度が８００℃となったと
きのＡＮＤ条件による。また、第２のバーナー３のＯＦ
Ｆ条件は、炉内温度制御運転を停止するときである。

【００２３】いま、設定された目標値が図５に示す如き
経時目標温度特性におけるある温度例えば、５０℃であ
るとすると、第１のバーナー２の燃焼量は、目標温度５
０℃に対しては、図８に示す如き特性に基づき制御され
る。すなわち、第１のバーナー２は、陶芸用焼成炉１内
の温度が４０℃になるまでは最大燃焼量１５０００ｋｃ
ａｌで燃焼され、４０℃を超えてからは目標温度５０℃
との偏差量に比例した燃焼量で燃焼される。そして、炉
内温度が許容上限温度６０℃を超えた場合は、第１のバ
ーナー２は、停止し、再び炉内温度が下がって５８℃に
なると燃焼を再開する。このように目標温度が５０℃と
低いと、陶芸用焼成炉１内の温度負荷に比して第１のバ
ーナー２の燃焼量が多いので、陶芸用焼成炉１内の温度
は、図９に示す如く、０．５〜１分で目標温度５０℃よ
り高い温度領域で安定することになる。図５に示す如き
経時目標温度特性に基づいて、目標温度が上昇し、設定
された目標値が例えば、４００℃になったとすると、第
１のバーナー２の燃焼量は、目標温度４００℃に対して
は、図１０に示す如き特性に基づき図８の場合と同様に
制御され、陶芸用焼成炉１内の温度は、図１１に示す如
く、目標温度４００℃近辺でほぼ一定となる。

【００２４】そして、図５に示す如き経時目標温度特性
に基づいて、目標温度が上昇し、設定された目標値が、
所定温度（８００℃）の近傍の７９０℃になったとする
と、第１のバーナー２の燃焼量は、目標温度７９０℃に
対しては、図１２に示す如き特性に基づき図８、図１０
の場合と同様に制御される。このように目標温度が７９
０℃と高いと、陶芸用焼成炉１内の熱負荷が重くなって
きているので、陶芸用焼成炉１内の温度は、図１３に示
す如く、目標温度７９０℃より低い７８０℃近辺で収束
することになる。

【００２５】このようにして陶芸用焼成炉１内の温度
は、所定温度（８００℃）に近付いてくる。陶芸用焼成
炉１内の温度が所定温度（８００℃）になると、第２の
バーナー３が点火される。この第２のバーナー３は、最
大燃焼能力１５０００ｋｃａｌを有しており、第２のバ
ーナー３は、常時全開（最大燃焼能力１５０００ｋｃａ
ｌ）で燃焼するようになっているので、第２のバーナー
３それだけで８００℃を保持する能力を持っている。し
たがって、第２のバーナー３が点火されると、第２のバ
ーナー３の燃焼によって陶芸用焼成炉１内の温度が急激
に上昇し、第１のバーナー２用に設定されている目標値
の変動許容温度幅の上限を超えるので、第１のバーナー
２はＯＦＦする。

【００２６】このようにして陶芸用焼成炉１内の所定温
度（８００℃）の維持は、第２のバーナー３によって行
われる。陶芸用焼成炉１内の温度が所定温度（８００
℃）に達した後、設定された目標値は、さらに図５に示
す如き経時目標温度特性にしたがって第２の目標値であ
る焼成温度（１３５０℃）まで経時的に変化していく。
いま、図５に示す如き経時目標温度特性に基づいて、目
標温度が上昇し、設定された目標値が、所定温度（８０
０℃）を超えて９００℃になったとすると、第２のバー
ナー３の燃焼量は、最大燃焼量１５０００ｋｃａｌで燃
焼し、第１のバーナー２の燃焼量は、目標温度９００℃
に対しては、図１４に示す如き特性に基づき制御され
る。すなわち、第１のバーナー２の燃焼は、陶芸用焼成
炉１内の温度が８９０℃になるまでは最大燃焼量１５０
００ｋｃａｌで燃焼され、８９０℃を超えてからは目標
温度９００℃との偏差量に比例した燃焼量で燃焼され
る。そして炉内温度が許容上限温度９１０℃を超えた場
合は、第１のバーナー２は停止し、再び温度が下がって
９０８℃になると燃焼を再開する。このように、図１５
の斜線で示す８００℃を下回る部分は、第２のバーナー
３によって得られ、図１５の斜線で示す８００℃を超え
る部分は、第１のバーナー２によって得られる温度であ
る。

【００２７】そして、図５に示す如き経時目標温度特性
に基づいて、目標温度が上昇し、設定された目標値が、
最終目標である焼成温度（１３５０℃）になったとする
と、第２のバーナー３の燃焼量は最大燃焼量１５０００
ｋｃａｌで燃焼し、これに対し第１のバーナー２の燃焼
量は、目標温度１３５０℃に対しては、図１６に示す如
き特性に基づき図１４と同様に制御され、陶芸用焼成炉
１内の温度は図１７に示す如く、目標温度１３５０℃を
少し下回った温度に収束する。このようして陶芸用焼成
炉１内の温度は、図６に示す如き結果が得られる。

【００２８】以上のような燃焼制御方法によれば、設定
温度に保持する制御は第１のバーナー２だけであるの
で、比例制御バルブ及び制御装置が１つで低温から高温
まで制御できると共に、酸化・還元反応が始まる高温
（８００℃以上）においては、第１のバーナー２、第２
のバーナー３の両方で燃焼されるため炉内の温度・ガス
分布が均一化されるという利点がある。なお、第１のバ
ーナー２を制御して焼成温度幅を一定に制御する場合、
第１のバーナー２を１本用いて行うこともできるが、陶
芸用焼成炉内の主要箇所に２〜４本設けることもでき
る。このように第１のバーナーを２〜４本設けると、第
１のバーナー２を点火した後、陶芸用焼成炉１内の焼成
温度を陶芸用焼成炉１内で均一に、かつ小さい焼成温度
幅に制御することができる。

【００２９】また、第１のバーナー２を制御して焼成温
度幅を一定にする制御を、第１のバーナー２を消火して
いる閉弁時間と第１のバーナー２を点火している開弁時
間との比を変化させる比例制御バルブ１３の開閉時間を
変化させることにより行うことができる。このように第
１のバーナー２の制御を弁開閉時間制御によって行う
と、第１のバーナー２の空燃比を変える必要がなく、陶
芸用焼成炉１内の温度を比例制御バルブ１３の弁開閉の
みによって行うことができ、第１のバーナー２による陶
芸用焼成炉１内の温度制御を容易に行うことができる。
また、陶芸用焼成炉内の温度が所定温度に上昇した後、
焼成温度に上昇させる場合、第２のバーナー３を１本用
いて行うこともできるが、陶芸用焼成炉内の主要箇所に
２〜４本設けて行うことも可能であり、第２のバーナー
３を２〜４本設けることもできる。このように第２のバ
ーナー３を２〜４本設けると、陶芸用焼成炉１内の温度
を炉内均一に上昇することができる。

【００３０】また、図１８には、前述した本発明に係る
陶芸用焼成炉の炉内温度制御方法及び炉内燃焼ガス制御
方法の実施例とは異なる別な実施例が示されている。本
実施例は、陶芸用焼成炉内に配置される焼成用陶芸作品
の焼成を酸化焼成又は還元焼成のいずれかの選択をして
行うものである。すなわち、本実施例が前述の実施例と
異なる点は、ガス濃度調節器２２を設けると共に、手動
スイッチ２３によって酸化焼成又は還元焼成のいずれか
の選択を行えるようにしてある点である。図１８におい
て、２２はガス濃度調節器で、予め作業者が酸化焼成の
場合の陶芸用焼成炉１内のＯ₂ 濃度特性値及び還元焼成
の場合の陶芸用焼成炉１内のＣＯ濃度特性値を設定する
ものである。すなわち、このガス濃度調節器２２は、作
業者が予め設定したＯ₂ 濃度設定値又はＣＯ濃度設定値
とＯ₂ センサ９による測定値又はＣＯセンサ１０による
測定値とを比較し、陶芸用焼成炉１内の雰囲気が設定し
た値に一致するように制御信号を発するものである。２
３は手動スイッチで、陶芸用焼成炉１内で行う焼成を酸
化雰囲気内で行うか、還元雰囲気内で行うかを決定する
ためのスイッチである。すなわち、酸化焼成か還元焼成
かの選択は、手動スイッチ２３による作業者の選択によ
る。すなわち、手動スイッチ２３の選択によっていずれ
か一方に決定された雰囲気に基づいて、陶芸用焼成炉１
内に取り付けられたＯ₂ センサ９又はＣＯセンサ１０の
いずれかが作動し、陶芸用焼成炉１内の雰囲気中のＯ₂
濃度又はＣＯ濃度が検出され、ガス濃度調節器２２に入
力される。

【００３１】次に、本実施例の作用について説明する。
陶芸用焼成炉１を用いて焼成用陶芸作品を焼成する者
は、陶芸用焼成炉１内に配置される焼成用陶芸作品の焼
成を酸化焼成するのか、又は還元焼成するのかの選択を
予め選択しておく。そして、陶芸用焼成炉１内に焼成用
陶芸作品を配置し第１のバーナー２に点火して焼成を開
始する。このとき第１のバーナー２は全開で燃焼させ
る。このとき第１のバーナー２に供給される空気に対す
る燃料の割合を示す空燃比（燃料／空気）は、１５０％
位の高空燃比に設定する。この第１のバーナー２の燃焼
で陶芸用焼成炉１内の温度を上昇させ、陶芸用焼成炉１
内の温度が所定温度（８００℃）にまで上昇すると第１
のバーナー２を消火して第２のバーナー３を自動的に点
火させる。この第２のバーナー３を自動的に点火すると
共に、酸化焼成又は還元焼成のいずれかの選択により、
陶芸用焼成炉１内雰囲気が酸化雰囲気か還元雰囲気かを
決定する。

【００３２】手動スイッチ２３の選択によって還元焼成
が選択されている場合は、陶芸用焼成炉１内雰囲気を検
出するＣＯセンサ１０が作動し、該ＣＯセンサ１０から
の検出値と図１９に図示の如き予め設定された還元焼成
状態の一酸化炭素濃度特性の値とを比較し、陶芸用焼成
炉１に取り付けられた煙突５に開口する開閉弁６の開度
を調整することにより陶芸用焼成炉１内のＣＯの濃度が
図１９に図示の一酸化炭素濃度特性に基づいて還元焼成
を行う。また、手動スイッチ２３の選択によって酸化焼
成が選択されている場合は、陶芸用焼成炉１内雰囲気を
検出するＯ₂ センサ９が作動し、該Ｏ₂ センサ９からの
検出値と図２０に図示の如き予め設定された酸化焼成状
態の酸素濃度特性の値とを比較し、陶芸用焼成炉１に取
り付けられた煙突５に開口する開閉弁６の開度を調整す
ることにより陶芸用焼成炉１内のＯ₂ の濃度が図２０に
図示の酸素濃度特性に基づいて酸化焼成を行う。

【００３３】陶芸用焼成炉１内のＯ₂ ガス濃度又はＣＯ
ガス濃度の制御は、ガス濃度調節器２２によって行われ
る。すなわち、温度調節器２１の出力として得られる操
作信号Ｓ₄ と手動スイッチ２３とによって選定されたＯ
₂ センサー９又はＣＯセンサー１０の検出値とガス濃度
調節器２２に予め設定される酸化焼成有効濃度又は還元
焼成有効濃度と比較して、陶芸用焼成炉１内のＯ₂ ガス
濃度又はＣＯガス濃度が設定値に一致するように開閉弁
６を開閉制御して行われる。ガス濃度調節器２２から
は、還元焼成の場合に図１９の出力が得られ、酸化焼成
の場合に図２０の出力が得られ、これらの出力に基づい
てモータ７を駆動して開閉弁６を開閉制御する。この開
閉弁６の動作は、全閉することで、煙突５のドラフト効
果が得られ、第２のバーナー３の炎口からの一次空気を
十分吸引する（酸化焼成）ものであるが、開閉弁６を開
閉制御して次第に開口していくにしたがい、開閉弁６の
開口部から大気が流入し、煙突５のドラフト効果が減少
して第２のバーナー３の炎口からの一次空気の吸引が少
なくなり、全開になると、開口部からの大気の流入によ
って煙突５のドラフト効果が期待できず、一次空気だけ
で燃焼していく（還元焼成）ことになる。この開閉弁６
の開閉による濃度制御の方法は、二次空気の流量調整で
炉内の燃焼ガス中のＯ₂ 濃度とＣＯ濃度を制御していく
ものである。

【００３４】なお、図１８に図示の如く、ガス濃度調節
器２２の検出値入力側と手動スイッチ２３との間に温度
スイッチ２４を挿入接続してもよい。この温度スイッチ
２４は、常時手動スイッチ２３の出力端とスイッチング
なされており、温度センサ８によって測定された陶芸用
焼成炉１内の温度に基づいて還元焼成運転を行うに有効
な温度（例えば、９００℃）に達したときにＯＮし酸化
焼成又は還元焼成可能温度を下回った時に温度調節器２
１から出力される操作信号Ｓ₄ によって酸化焼成運転側
にスイッチングされるものである。したがって、手動ス
イッチ２３によってガス濃度調節器２２に入力されるＯ
₂センサ９又はＣＯセンサ１０からの検出値を一方に選
択しても、温度調節器２１から出力される操作信号Ｓ₄
によって、陶芸用焼成炉１内の温度が、例えば９００℃
以下では強制的にＯ₂ 制御に選択され、陶芸用焼成炉１
内の温度が、例えば９０１℃を超えると手動スイッチ２
３によって選択されたセンサからの検出値がガス濃度調
節器２２に入力されることになる。ガス濃度調節器２２
では、陶芸用焼成炉１内の雰囲気の測定濃度が設定濃度
と比較され陶芸用焼成炉１内の雰囲気が設定した値に一
致するようにモータ７に制御信号を発する。このように
酸化焼成又は還元焼成における酸化雰囲気濃度又は還元
雰囲気濃度を各焼成に適したガス濃度に制御したり、同
一条件の焼成を容易に再現できるようにすることによ
り、陶芸作品の歩留りを向上させることができる。

【００３５】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、焼成用陶
芸作品を陶芸用焼成炉内に配置した後、陶芸用焼成炉内
を予め設定された経時的に変化する設定温度を保つよう
に燃焼制御される第１のバーナーで燃焼し、該陶芸用焼
成炉内の温度が所定温度に達すると、第２のバーナーを
自動点火し、第２のバーナーを全開動作により連続運転
すると共に、第１のバーナーを前記設定温度を保つよう
に燃焼制御を行い、該陶芸用焼成炉内の温度を経時的に
変化する設定温度に保持できるようにしてあるため、陶
芸用焼成炉内の温度を焼成に適した温度に容易に制御で
き、同一条件の焼成を容易に再現することができ、陶芸
作品の歩留りを向上させることができる。

【００３６】請求項２記載の発明によれば、酸化焼成又
は還元焼成のいずれかの選択により、陶芸用焼成炉内雰
囲気が酸化雰囲気か還元雰囲気かを決定し、この選択に
よって陶芸用焼成炉内雰囲気を検出するＯ₂ センサ又は
ＣＯセンサのいずれかが作動し、該Ｏ₂ センサ又はＣＯ
センサからの検出値と予め設定してある酸化焼成状態の
酸素濃度又は還元焼成状態の一酸化炭素濃度の値とを比
較し、陶芸用焼成炉に取り付けられた煙突に開口する開
閉弁の開度を調整することにより陶芸用焼成炉内のＯ₂
又はＣＯの濃度が設定値になるように構成してあるた
め、酸化焼成又は還元焼成における酸化雰囲気濃度又は
還元雰囲気濃度を各焼成に適したガス濃度に制御するこ
とができ、同一条件の焼成を容易に再現することがで
き、陶芸作品の歩留りを向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る陶芸用焼成炉の燃焼制御方法の実
施例を示す系統図である。

【図２】図１に図示のモータ入力信号電圧に対する弁開
度特性を示す図である。

【図３】図１に図示の第１のバーナーの温度に対する燃
料供給量を示す特性図である。

【図４】図１に図示の第２のバーナー点火状態を示す図
である。

【図５】図１に図示の陶芸用焼成炉内の温度設定値の経
過時間対する変化特性を示す図である。

【図６】図１に図示の燃焼経過時間に対する陶芸用焼成
炉内温度の変化特性を示す図である。

【図７】陶芸用焼成炉内温度の目標温度に対する燃焼量
の変化状態を示す図である。

【図８】陶芸用焼成炉内温度の目標値５０℃に対する変
動許容温度幅を示した特性図である。

【図９】目標値５０℃のときの陶芸用焼成炉内温度の収
束状態を示す図である。

【図１０】陶芸用焼成炉内温度の目標値４００℃に対す
る変動許容温度幅を示した特性図である。

【図１１】目標値４００℃のときの陶芸用焼成炉内温度
の収束状態を示す図である。

【図１２】陶芸用焼成炉内温度の目標値７９０℃に対す
る変動許容温度幅を示した特性図である。

【図１３】目標値７９０℃のときの陶芸用焼成炉内温度
の収束状態を示す図である。

【図１４】陶芸用焼成炉内温度の目標値９００℃に対す
る変動許容温度幅を示した特性図である。

【図１５】目標値９００℃のときの陶芸用焼成炉内温度
の収束状態を示す図である。

【図１６】陶芸用焼成炉内温度の目標値１３５０℃に対
する変動許容温度幅を示した特性図である。

【図１７】目標値１３５０℃のときの陶芸用焼成炉内温
度の収束状態を示す図である。

【図１８】図１に図示のガス濃度調節器への信号入力の
スイッチの回路構成図である。

【図１９】図１に図示の第２のバーナー点火後のＣＯ濃
度に対する開閉弁開度を示す図である。

【図２０】図１に図示の第２のバーナー点火後のＯ2 濃
度に対する開閉弁開度を示す図である。

【図２１】従来の陶芸用焼成炉の平面図である。

【図２２】図２１に図示の従来の陶芸用焼成炉の正面図
である。

【図２３】図２１に図示の従来の陶芸用焼成炉の断面側
面図である。

【符号の説明】

１…………………………………………………陶芸用焼成
炉 ２…………………………………………………第１のバー
ナー ３…………………………………………………第２のバー
ナー ４…………………………………………………ダンパー室 ５…………………………………………………煙突 ６…………………………………………………開閉弁 ７…………………………………………………モータ ８…………………………………………………温度センサ ９…………………………………………………Ｏ2 センサ １０………………………………………………ＣＯセンサ １１………………………………………………手動バルブ １２………………………………………………断続制御バ
ルブ １３………………………………………………比例制御バ
ルブ １４………………………………………………送風機 １５………………………………………………バタフライ
弁 １６………………………………………………モータ １７………………………………………………自動点火安
全装置 １８………………………………………………燃料制御バ
ルブ １９………………………………………………送風機 ２０………………………………………………自動点火安
全装置 ２１………………………………………………温度調節器 ２２………………………………………………ガス濃度調
節器 ２３………………………………………………手動スイッ
チ ２４………………………………………………温度スイッ
チ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 焼成用陶芸作品を焼成炉内に配置して複
   数本のバーナーを用いて、陶芸用焼成炉内を加熱し焼成
   温度に所定時間維持することにより前記焼成用陶芸作品
   を焼成する焼成方法において、前記焼成用陶芸作品を陶
   芸用焼成炉内に配置した後、前記陶芸用焼成炉内を予め
   設定された経時的に変化する設定温度を保つように燃焼
   制御される第１のバーナーで燃焼し、該陶芸用焼成炉内
   の温度が所定温度に達すると、第２のバーナーを自動点
   火し、第２のバーナーを全開動作により連続運転すると
   共に、第１のバーナーを前記設定温度を保つように燃焼
   制御を行い、該陶芸用焼成炉内の温度を経時的に変化す
   る設定温度に保持するようにしたことを特徴とする陶芸
   用焼成炉の燃焼制御方法。
2. 【請求項２】 請求項１の陶芸用焼成炉の燃焼制御方法
   であって、更に酸化焼成又は還元焼成のいずれかの選択
   により、陶芸用焼成炉内雰囲気が酸化雰囲気か還元雰囲
   気かを決定し、この選択によって陶芸用焼成炉内雰囲気
   を検出するＯ₂ センサ又はＣＯセンサのいずれかが作動
   し、該Ｏ₂ センサ又はＣＯセンサからの検出値と予め設
   定してある酸化焼成状態の酸素濃度又は還元焼成状態の
   一酸化炭素濃度の値とを比較し、陶芸用焼成炉に取り付
   けられた煙突に開口する開閉弁の開度を調整することに
   より陶芸用焼成炉内のＯ₂ 又はＣＯの濃度が設定値にな
   るようにしたことを特徴とする請求項１記載の陶芸用焼
   成炉の燃焼制御方法。