WO2005071337A1

WO2005071337A1 - 炉の構造

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Publication number: WO2005071337A1
Application number: PCT/JP2004/000614
Authority: WO
Inventors: Kimio Yamaguti
Original assignee: Kimio Yamaguti
Priority date: 2004-01-23
Filing date: 2004-01-23
Publication date: 2005-08-04

Abstract

簡単な構造を追加することで、炉内温度の調整を達成して、被焼成物のひび割れや破損の発生を低減あるいは解消する炉の構造を提供する。炉床部材上に被焼成物を収容する炉内空間を構成する炉体を備え、炉床部材に火炎導入口を設け、前記炉内空間の中央頂部(炉頂)に排気のための排気部材を連通する構造の炉の構造において、前記炉床部材もしくは炉体には、前記火炎導入口上に外部から連通する空気導入口があり、該空気導入口には、その空気流通断面積が全開から全閉まで調節可能な開閉手段が装備されていることを特徴とする。

Description

明細書炉の構造技術分野

本発明は、主として、陶器、磁器（以下、被焼成物と称す）などの焼成に使用する、バッジ式の炉の構造に関するものである。背景技術

この種の炉の構造には、既に、本出願人が提唱した炉の構造（日本国の特開平 7— 1 9 0 6 3 1号、特開平 7— 1 9 0 6 3 2号公報および特開平 7 - 2 0 8 8 6 8号を参照）、即ち、炉床部材上に被焼成物を収容する炉内空間を構成する炉体および炉蓋部材を備え、炉床部材の中央に火炎導入口を設け、前記炉蓋部材の中央に設けた排気通路を介して、炉内空間の中央頂部（炉頂）から排気のための排気部材へ連通すると共に、前記炉床部材の下に、炉台上に位置して、火炎発生源となる燃焼部およびその燃焼用空気供給口が構成される火口部材を構成したものが知られている。特に、中間に断熱空隙を残して、炉体の外周と内周とを構成する二重構造の炉が、その断熱性が優れる点で多用されている。

この炉の材料として、炉体の外周や内周を構成する壁部材、炉蓋部材、炉床部材には、セラミック繊維を圧縮成形などの手段で所要形状、厚さに成形した軽量耐火材が採用されている。そして、この軽量耐火材は、その素材の特徴から、断熱性に優れており、しかも、熱容量が小さいので、炉内温度を効率的に高めることができ、また、上述の二重構造の炉体では、炉体からの排気の際のェゼクタ効果によって、断熱空隙内部の空気密度を真空側に低下することにより、断熱性が十分に発揮され、少ない熱ェネルギ一で炉内を急速に昇温することができ、また、高温状態を維持できる特性がある。

しかも、炉の構造の殆どを、前述の軽量耐火材で構成することにより、人力によって持ち運びできる程度の軽量化も達成され、如何なる場所でも、この炉を設置して、陶器、磁器（被焼成物）の焼成を行うことができ、従来の耐火レンガ造りの本格窯業炉がない場所でも、最終完成品を容易に手にすることができるようになった。このため、この種の炉は、ボケ防止などの目的で、老人介護施設や集会で、粘土作品を楽しむ際に、また、情操教育の一環として、学校や教育関連施設で、手軽に採用できるメリットがめる。

このような、軽量耐火材を用いた炉では、当初、 L P Gボンベイ付きのガスバーナーなどが用いられていたが、炉の構造を改良した結果、ガスコンロゃ木炭、薪などを熱源とする火器を用いることも可能となった。これは、炉床下に火器（あるいは木炭、コータスなどを入れる坩堝）を設置し、火器から立ち上る火炎を炉床部材に設けた火炎導入口から炉内空間に導くように、炉床ゃ炉台の構造に工夫をしたのである。発明の開示

(発明が解決しようとする課題）

このような炉の構造で問題になるのは、火加減のことであり、古くから窯業技術の神髄に触れる部分で、殆どがノウハウとして秘匿されている。しかし、窯業経験のない、あるいは、未熟な者が、窯焚きを行うことは、仮に、指導員が付き添っていても、なかなか難しいことである。まして、炉体の外周や内周を構成する壁部材、炉蓋部材、炉床部材に、軽量耐火材を用いた炉の構造では、熱効率が良く、火器使用直後からの炉内温度の急激な上昇によって、被焼成物（粘土作品など）力 S、内部との熱膨張差で、ひび割れや破損を生じる畏れがある。特に、燃料供給の調整が可能なガスバーナーやガスコン口の場合はとも角として、温度調整が難しい、木炭、コークス、薪などを熱源とする火器を用いる場合に、この影響が著しくなる。

本発明は、上記事情に基づいてなされたもので、簡単な構造を追加することで、炉内温度の調整を達成して、被焼成物のひび割れや破損の発生を低減あるいは解消することを目的としている。これは、被焼成物内の水分が十分に抜け、その組成内の所要成分が融点を超えて、ガラス化により、内部的にプリッジ効果を発揮する時点まで、炉内温度の調整を行うことを、その主たる技術的根拠とするのである。

(課題を解決するための手段）

本発明では、上記目的を達成するため、請求項 1で示すように、炉床部材上に被焼成物を収容する炉内空間を構成する炉体および炉蓋部材を備え、炉床部材の中央に火炎導入口を設け、前記炉蓋部材の中央に設けた排気通路を介して、炉内空間の中央頂部（炉頂）から排気のための排気部材へ連通する構造の炉の構造において、前記炉床部材の下には、炉台上に位置して、火炎発生源となる燃焼部およびその燃焼用空気供給口が構成される火口部材が構成されており、前記炉床部材もしくは炉体には、前記火炎導入口の上部もしくはその上に位置して、外部から連通する空気追加供給口があり、該空気追加供給口には、その空気流通断面積が全開から全閉まで調節可能な開閉手段が装備されていることを特徴とする。

この場合、炉の構造として、請求項 2に示すように、前記炉床部材、炉体および炉蓋部材は、セラミック繊維を成形した軽量耐火材で構成され、前記炉体は、筒状に構成した内壁部材、および、これを囲むように配した筒状の外壁部材とで構成され、前記内壁部材と外壁部材との間に断熱空隙を形成すると共に、前記断熱空隙の下端側を閉塞した状態において、前記断熱空隙から前記内壁部材で囲まれた炉内部空間の頂部を介して前記排気通路へと連通する連通路を装備している二重構造とするのが、炉の優れた性能を発揮でき、また、設置条件が容易なことで、有効である。

また、請求項 3に示すように、前記炉床部材、炉体および炉蓋部材は、セラミック繊維を成形した軽量耐火材で構成され、前記炉体は、筒状に構成した内壁部材、および、これを囲むように配置した筒状の外壁部材で構成され、前記内壁部材の外周側で外壁部材の内壁面を熱反射のための鏡面もしくは白色面に構成していることが、炉内の温度上昇の効果を向上する点で、有効である。

また、請求項 4に示すように、前記炉床部材、炉体および炉蓋部材は、セラミック繊維を成形した軽量耐火材で構成され、前記炉体は、筒状に構成した内壁部材、および、これを囲むように配置した筒状の外壁部材で構成され、前記内壁部材と外壁部材との間に断熱空隙を形成すると共に、前記断熱空隙の下端側を閉塞した状態において、前記断熱空隙から前記内壁部材で囲まれた炉内部空間の頂部を介して前記排気通路へと連通する連通路を装備しており、前記内壁部材の外周面もしくは外壁部材の内周面に、両壁部材間で前記断熱空隙を確保するためのスぺーサが、前記断熱空隙と前記連通路との連通を妨げない状態で、一体に突出形成してあることが、炉の可搬性を配慮して、分解可能な組立構造とする場合、現場での断熱空隙の設定を容易にする上で、有効である。

また、本発明では、請求項 5に示すように、熱源に、 L P Gガスボンベ、 L N Gガスボンベをエネルギー供給源とするガスバーナーを用いる場合において、前記火口部材で囲まれた空間内には、前記燃焼部となるガスパーナ一が、その火口を前記火炎導入口下に位置しており、前記空気供給口が、前記ガスバーナーの火口の背後に設けられていることが、燃焼に際して、ェゼクタ効果により、前記火炎導入口への空気吸引を促す点で、有効である。

また、本発明では、請求項 6に示すように、熱源に、木炭、コータスなどの固形燃料を用いるコン口、あるいは、これに類似する火器を用いる場合において、前記火口部材となる坩堝が、前記火炎導入口下に配置され、その底部において前記空気供給口が開口しており、前記坩堝には、前記燃焼部となる空間を上部に構成するロストルが配置されており、また、前記空気追加供給口は、前記燃焼部への追加燃料供給口を兼ねていることが、ガスバーナーを火器として用いる場合と同様の、空気供給のためのェゼクタ効果を発揮する上で、有効である。

なお、上述の炉の構造において、前記空気追加供給口および開閉手段が、請求項 7、 8に示すように、対となって、 1または複数、装備されており、前記開閉手段が、対応する前記追加供給口内へ前，後進することで、前記空気追加供給口の流通断面積を可変調節する耐火プロック、好ましくは、前記軽量耐火材で作られたプロックで構成され、更には、前記空気導入口が、炉床部材の一部に、炉内部空間側に向けて、テーパとなる連通路の形で構成され、前記耐火ブロックは、前記テーパに沿ったテーパを備えているのが、構造の簡素化の上で有効である。また、前記排気部材の内部と前記排気通路との間に、炉內温度 ·圧力の均等化用の排気滞留空間を構成する部材を設けていることも、実施の形態として、有効である。

(発明の効果）

このような構成では、火器の使用によって、炉床部材の火炎導入口から炉内に上昇する火炎で、急激に炉內温度が上昇しょうとしても、前記炉床部材もしくは炉体には、前記火炎導入口の上部もしくはその上に位置して、外部から連通する空気追加供給口があり、前記開閉手段の開放操作で、外部から冷たい空気が導入できる。これによつて、炉内温度の上昇を抑制することができ、その導入空気量の調節で、炉内温度を、所要の温度勾配で漸進的に上昇するから、初期段階で、被焼成物内の水分を十分に抜くことができ、更に、その組成内の所要成分が融点を超えて、ガラス化することにより、内部的にブリッジ効果を発揮し、その結果、被焼成物のひび割れや破損を回避することができる。図面の簡単な説明

第 1図は、本発明の第 1の実施例を示す縦断側面図である。

第 2図は、同じく、火口おょぴ空気通過断面積についての説明図である。第 3図は、同じく、分解斜視図である。

第 4図は、本発明の第 2の実施例を示す縦断側面図である。

第 5図は、同じく、要部の分解斜視図と一部断面図である。

第 6図は、本発明の第 3の実施例を示す縦断側面図である。

第 7図は、本発明の第 4の実施例を示す要部の縦断側面図である。

第 8図は、本発明の第 5の実施例を示す要部の縦断側面図である。

第 9図は、本発明の炉を使用して、陶器などを焼成する際の温度制御情報の一例を示すグラフである。

第 1 0図は、本発明の第 7の実施例を示す縦断側面図である。

第 1 1図は、同じく、要部の横断平面図である。

第 1 2図は、本発明の第 8の実施例を示す、要部の横断平面図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の好ましい実施例を、図面を参照して、具体的に説明する。ここでの炉の基本的な構造は、圧縮成形などの手段により、所要の形状、厚さに、セラミック繊維を成形した軽量耐火材の成形体の組合せで構成される。

(実施例 1 )

本発明に係る第 1の実施の形態では、図 1および図 3に示すような、組立式の炉の構造になっている。ここでの炉の構造は、筒状に構成した内壁部材 1 と、これを囲むように配置した筒状の外壁部材 2と、内壁部材 1 と外壁部材 2との間に形成された断熱空隙 3と、断熱空隙 3の下端を閉塞した状態で炉床を構成する炉床部材 4と、炉頂を構成する炉蓋部材 5と、内壁部材 1で囲まれた炉内空間 6の頂部から炉蓋部材 5 (この実施例では、外壁部材 2の上端に載せられた第 1の炉蓋部材 5 aと、内壁部材 1の上端に載せられた第 2の炉蓋部材 5 bとからなる）にかけて設けられた排気通路 7と、その内部を排気通路 7に連通した状態で炉蓋部材 5の上に設けられた排気部材 8と、断熱空隙 3を内壁部材 1の上部を介して排気通路 7、排気部材 8の内部へと連通する連通路 9 (炉蓋部材 5 a、 5 b間に形成されている）. と、炉床部材 4に形成された火炎導入口 1 0とからなる。

なお、この実施例では、炉を構成する部材としての、内壁部材 1、外壁部材 2、炉床部材 4、炉蓋部材 5、煙突部材 8の全てが、セラミック繊維を成形した軽量耐火材で構成している。また、内壁部材 1及び外壁部材 2 は、厚さ： 1 5 m m〜 3 5 m mであり、同心円的に配置される円筒形状に形成されている（なお、要すれば、角筒状に形成されても良く、また、これらを角筒状に形成する場合、平板状の軽量耐火材の組合せで構成しても良い）。また、要すれば、少なくとも、内壁部材 1の外側の密度を高くするために、そこに（必要なら、軽量耐火材で形成した他の部材の所要面に）セラミック系耐火硬化剤を含浸あるいは塗布する。

また、この実施例では、内壁部材 1が炉内温度の上昇で白熱化した際の断熱性を向上するため、更には、炉内温度上昇のための熱効率を向上するために、外壁部材 2の内面を輻射熱（遠赤外線）反射面に構成するのが好ましい。この場合の反射面には、セラミック系耐火硬化剤（例えば、高温耐熱材料として使用される、シリカ、アルミナ、酸化鉄などの組成よりなるセラミックスを主原料とするもの、その他、コーティングセメント）などのセラミック系耐火材の含浸や塗布による白色面もしくは鏡面が用いられる。

特に、本発明に係る構成部分として、炉床部材 4には、火炎導入口 1 0 上部に外部から連通する空気追加供給口 1 1があり、空気追加供給口 1 1 には、その空気流通断面積が全開から全閉まで調節可能な開閉手段 1 2が装備されている。なお、本発明の炉の構造は、全体として組立構造であるために、この実施例において、炉床部材 4は上下に 2分割された第 1及ぴ第 2の炉床部材 4 a、 4 bカゝらなり、それぞれの炉床部材 4 a、 4 bの中央には、円形である前述の火炎導入口 1 0が開口してあり、また、下側の炉床部材 4 bの上部には、その側方に開口するように、前述の空気追加供給口 1 1が開口している（なお、空気追加供給口 1 1は、炉の設計上、上側の炉床部材 4 a側に開口しても良く、また、炉床部材 4の上側に開口するように、炉体側に設けても良いことは、勿論である）。

そして、この実施例では、開閉手段 1 2が耐火ブロック（これも、セラミック繊維から形成された軽量耐火材で構成されるのがよい）で構成されている。ここでは、空気追加供給口 1 1内へ前 '後進することで前記空気流通断面積を可変調節することができるように、空気追加供給口 1 1が炉床部材の一部（即ち、炉床部材 4 bの上部）に、炉内空間,側に向けてその横幅がテーパとなる連通路の形で、構成され、また、前記耐火プロックが、このテーパに沿った、同じテーパを備えた扇形に構成されている。

なお、この実施例では、排気通路 7および排気部材 8の内部空間が炉内の温度 ·圧力調整室を構成しており、排気部材 8は、同時に、排気通路 7 から上方に延びる煙道を構成している。そして、前記煙道の上端は、排気部材 8の上部側面に向けて曲がっていて、その端が排気口 8 aとして外部に向けて開口しており、また、排気部材 8の頂部には、上方に抜ける別の排気口 8 bがあり、ここには開閉可能な蓋 8 cが被せてある。

また、この実施例では、炉床部材 4の下には炉台 1 5があり、これには、平板状の炉台部材 1 5 aと、その上に位置して炉床部材 4を支える火口部材 1 5 bが用いられる。ここでも、炉台 1 5に前述の軽量耐火材を使用することができる。火口部材 1 5 bは、炉台部材 1 5 a上に位置して、火炎発生源となる燃焼部（この実施例では、ガスボンベ 1 3に連通するパーナ一 1 4 )を収容する空間および燃焼用空気供給口 1 6を（この実施例では、バーナー 1 4の周囲を介して、外部から空気を火炎導入口 1 0に誘導できる程度の大きさにて）構成している。そして、炉床部材 4の下では、パーナー 1 4力 S、その火口を火炎導入口 1 0の下になるように配置される。本発明に係るバッジ式の炉体の構造では、バーナー 1 4の火口からの火炎の上昇に伴って、空気供給口 1 6に発生する吸引力（ェゼクタ効果）で、外部からの空気導入を図るため、吸入空気の加減ができないから、炉内で必要とする最高温度（磁器では 1 3 0 0 °C前後、陶器では 1 2 3 0 °C前後）を確保するために、空気供給口 1 6における実質的な空気通過断面積を厳密に設定しておく必要がある。

この実施例では、燃料に、 L P Gガスとしてプロパンガスを採用する場合、バーナー 1 4の火口における口径 d (通過断面積 = 1 / 4 · ( π · d ² ) である）と、空気供給口 1 6を介して、バーナー 1 4の周囲に導かれる空気の導入口径 d 1 との割合が、 1 ： 1〜 2 ： 3であり、好ましくは、 4 ： 5であるように設定されるのが、炉内温度を高い熱効率で上昇させるのに都合がよい（空気供給口 1 6の実質的な通過断面積は、図 2に示すように、 1 / 4 - ( π · d 1 ²— π · d 2 ) である）。これは、出願人による多くの実験に基づく結論である。なお、ここでは、パーう "一 1 4の火口径： dと、バーナー自体の一次空気導入口（図示せず）の口径との割合を、 2 5 : 4 〜 1 6 ： 1、好ましくは、 9 ： 1となるように設定するとよい。

また、燃料に、 L P Gガスとしてブタンガスを採用する場合、プロパンガスとのカロリ一の相違に（日本でのプロパンガスは 2 4 , 0 0 O k c a 1ノ m ³、一方、ブタンガスは 3 0， 0 0 O k c a l Zm ³である）基づいて、ガスパーナ一 1 4の火口の通過断面積と空気供給口 1 6の通過断面積の割合を、前述のプロパンガスの場合に比べて、 2〜 3倍にするのがよい。また、これらの設定に対応して、火炎導入口 1 0の口径： d 2 (その通過断面積）、排気通路 7の口径： d 3、排気部材 8の排気口 8 aの口径： d 4 (通過断面積）を、パーナ一 1 4の火口径の 1〜 1 . 5倍以内、好ましくは 1 . 2〜1 . 3倍に設定するのがよい。

なお、この実施例において、符号 1 7は、被焼成物（粘土成形品） Cを載せるための台板（耐火材、このましくは、セラミック繊維からなる軽量耐火材）であり、符号 1 8は炉床上に台板 1 7を、空隙を介して保持するためのサャ部材（同じく、耐火材）である。なお、このサャ部材 1 8の個数、大きさ（特に、高さ）は、火炎導入口 1 0の通過断面積より大きな、炉内への通過断面積を確保するように設定するのがよい。また、設計上、バーナー 1 4の火口から、台板 1 7の底面までの高さを、 H = 3 d以上に設定するのが、燃焼ガスの上昇の効果を妨げない点で、好ましい。

また、この実施例では、炉内設定温度（最高温度として、ほぼ、 1 3 0 0 °C ) を確保するために、熱源となるバーナー 1 4でのガス供給量との関係で、炉內容積（ほぼ、内壁部材 1で囲まれた空間）が設定されるが、この際、炉内直径： d 5 (炉内横断面積）に対して、パーナ一 1 4の火口径： dをほぼ 1 / 9〜 1ノ 6 、好ましくは、 1 Z 7に設定するのがよい。なお、炉内高さは、炉内容積との関係で、自ずと決定される。

このような、本発明の炉の構造では、次の点に注意を払う必要がある。先ず、耐火煉瓦などで構築される在来の日本製陶窯での着火から焼成温度までの温度勾配（温度/時間）に比べて、本発明の炉は、初期段階で炉体が吸収する熱容量が非常に小さいことから、着火から比較的短い時間後に、急峻に高い温度勾配を示す。

従って、次のような火加減で被焼成物（陶器、磁器）の焼成がなされる (この実施例では、酸化焼成の場合を示す）。この炉の構造は、パッチ式であり、焼成作業の最初から最後まで、炉内を開放することはしない。このため、炉蓋部材 5 ( 5 a、 5 b ) を外して、上部から炉内に被焼成物 Cを装填した後は、炉蓋部材 5を閉じ、排気部材 8を装着して、パーナ一 1 4 に着火する。この際、開閉手段 1 2は閉じた状態に置かれ、また、この実施例では、排気口 8 bには蓋 8 cが被せてある。

しかして、火炎導入口 1 0から炉内に導かれた火炎によって、炉内温度が上昇するが、当初は、炉を構成する少なくとも、炉内部に曝される内壁部材 1 , 炉蓋部材 5 b、炉床部材 4 aへの熱吸収で、温度上昇は鈍いが、これらの熱吸収が飽和されてくると、炉内温度は急峻する。これを熱電対などのセンサ（図示せず）による炉内温度の計測によって判断して、開閉手段 1 2を全開ないし半開状態にする（即ち、耐火ブロックを空気追加供給口 1 1から外方に移動し、あるいは外す）。また、要すれば、蓋 8 cを除いて排気口 8 bを開放してもよい。この際に、ガスバーナー 1 4からのガス導出量をコックの調節で減少すると良い。これによつて、空気追加供給口 1 1より冷たい空気を炉内に導き、また、相当量の排気により、時間当たりの温度上昇の勾配を低減する。

この状態を、図 9に示す。炉内の熱吸収は、温度： 1 0 0 °C程度で、減少し始め、一方、被焼成物の乾燥による水分蒸発による蒸発潜熱で、温度上昇を抑制するようになるが、それでも、この炉の構造では、この際に必要とする温度勾配より高い温度勾配を維持するので、空気追加供給口 1 1 からの空気過給が必要となる。これは、通常、陶器の焼成（酸化焼成、還元焼成、炭化焼成）の初期段階（粘土作品において、釉薬の水分や素地の水分を完全に除去するあぶり ·乾燥の時期）では、内部組成が未だ混合物としての脆弱な性状であるから、被焼成物の表面から内部へ熱の伝導速度が低く、被焼成物の表面と内部との熱膨張率差で、 1 2 0 から 2 4 0 の間でにおいて、ひび割れ、破損を引き起こす畏れがあるためである。多くの実験結果から想定されるのは、初期段階の温度上昇速度は、 5〜 8秒/ （平均：ほぼ 7 . 5秒）で、 3 0分〜 4 5分かけ、常温から 2 5 0 °C〜 3 5 0 °Cまで炉内温度を上昇するのが、ひぴ割れ、破損を回避する上で必要であり、これには上述のような空気追加供給口 1 1からの冷たい空気の導入と、多量の排気を必要とするのである。

因みに、空気追加供給口 1 1からの冷却空気の導入を行わないと、前述と同程度にガスパーナ一 1 4からのガス導出量を減少させても、被焼成物の乾燥に係る蒸発潜熱によるエネルギー消費にも拘わらず、本発明に係る炉の特性として、好ましい温度勾配（被焼成物のひび割れ、破損を引き起こす畏れがある温度上昇速度を確実に避ける温度勾配）を越える状態を生じることがある（これを図 9の斜線領域で模式的に示す）。この場合には、被焼成物のひぴ割れ、破損を回避するため、前記ガス導出量を更に大幅に低減し、温度上昇を抑制する必要があるが、これでは、被焼成物の乾燥のための時間が著しく長くなる。

このため、炉内空間への供給エネルギ一の絶対量を必要な程度に維持しながら、炉内温度の急峻な上昇を抑制する必要がある。このために、空気追加供給口 1 1からの冷却空気の導入が有効なのである。なお、断熱空隙 3内の空気は、排気部材 8内を上昇する排気流によるェゼクタ効果により、連通路 9を介して、排気通路 7へと吸引され、断熱空隙 3は、その内部圧力を真空側へと低下する。その結果、内壁部材 1から外壁部材 2に伝わる熱の遮断効果（所謂、断熱性）を向上する。

次に、開閉手段 1 2を調整して、徐々に（あるいは、一気に）空気供給口 1 1の開度を零に向けて低減し、また、ガスバーナー 1 4のガス供給量を増加する。なお、この段階で排気口 8 bに藎 8 cを被せる。これによつて、炉内温度は急激に温度上昇する。即ち、火炎導入口 1 0から導入された火炎により、炉内温度が急激に上昇し、内壁部材 1が白熱化するが、その輻射熱（遠赤外線）が外壁部材 2の内面で反射されるので、本発明の炉の構造で期待される、炉内の熱飽和状態が得られる。

この時期は、窯業における荒だき（ここでは、粘土の組成であるアルミナなどの主成分がそれぞれの融点を越えてガラス化され、内部組織が強化される）である。ここでの温度上昇速度は、 2〜7秒/ 1 °C (平均：ほぼ 5秒）で、 3 0分〜 4 5分かけて、 8 5 0 °C〜 1 0 0 0 °C程度まで炉内温度を上昇する。

そして、第 3段階として酸化攻めだき（作品の釉薬や素地に含まれる金属成分を酸化させる）を行うが、この時、更にガスパーナ一 1 4のガス圧を上昇する。ガス圧の上昇に伴って、ガスバーナー 1 4の周囲からの酸素の吸入が増加するのは、空気供給口 1 6におけるェゼクタ効果によるものである。ここでの温度上昇速度は、 9 0 0 °C〜 1 0 5 0 °Cにおいて 6〜 1 2秒/ 1 °C (平均：ほぼ 1 0秒）であり、また、 1 0 5 0。C〜 1 2 3 0 °C において 8〜1 5秒 Z l °C (平均：ほぼ 1 2秒）であって、通常作品の焼成完了までの期間である。なお、図 9には、この実施例で示す温度制御領域を想像線で、平均の温度制御を実線で示している。

その後、ガスバーナー 1 4による燃焼を停止し、釉薬と素地の熟成のために、炉內でのねかしの時間を置くことになる（これは、一般には 6 0分から 9 0分であるが、本発明の炉では 1 0分から 6 0分でよい）。なお、上述の窯焚きの過程での炉内温度の調整には、開閉手段 1 2が活用され、必要に応じて、その開閉の程度を加減することができる。

(実施例 2 )

図 4に示す本発明の実施例は、実施例 1において、排気部材 8の内部と排気通路 7との間に、炉内温度 ·圧力の均等化用の排気滞留空間を構成する部材 1 9を設けている点が相違する。その他の構成は、実施例 1 と同様である。この排気滞留空間の存在によって、煙道に向けての、炉内での上昇気流が抑制され、炉内の高さ方向に関して実質的に内部温度 ·圧力の均等化が達成できる。

(実施例 3 )

図 5に示す本発明の実施例は、実施例 1において、内壁部材 1の外周面 (^壁部材 2の内周面でもよい）に、両壁部材間で前記断熱空隙を確保するためのスぺーサ 2 0が、断熱空隙 3と連通路 9との連通を妨げない状態で、例えば、ビート状の突起の形で点在するように、一体に突出形成してある。これにより、炉の可搬性を配慮して、分解可能な組立構造とする場合、現場での断熱空隙の設定を容易にする上で有効である。なお、この実施例では、排気部材 8に代わって、円盤状の 3枚の排気部材 8 x、 8 y、 8 zが用意されていて、これらには、それぞれ、口径の異なる 8 x a、 8 y b、 8 z cの排気口が形成されている。これらは、先述の第 1の実施例で示す被焼成物の焼成プロセスにおいて、排気容量を加減するために、その積重ね具合を選択調整（取捨選択）するためのものである。特に、ここでの排気熱を利用する上で、炉蓋部材 5の上方に、間隙を介して、適当な被加熱物を配置する際に有効である。

(実施例 4 )

ここでの実施例は、図 6および図 7に示すように、ガスパーナ一 1 4に代えて、火炎導入口 1 0の下に火器（この実施例では坩堝 1 4 ' ) を置き、ここに木炭、コークスあるいは薪などの固形燃料を入れて、着火する場合を示している。ここで使用する坩堝 1 4 ' は、その底部中央に空気取入れ口 1 4 ' a (空気供給口 1 6に相当）が開口しており、これを介して、坩堝 1 4 ' 内に空気を導入できるように、五徳などの支持部材 1 4， bで床面より浮かしている。また、ここでの炉台 1 5は、その脚部を介して、床面上に置かれ、炉床部材 4を支持している。また、坩堝 1 4，内には、燃焼部となる空間を上部に構成するロストル 1 4 '' が設けられている。

なお、先述の実施例 1ないし 3では、内壁部材 1 と外壁部材 2とで断熱空.隙 3を構成して二重構造の炉体を示して、本発明について説明しているが、この実施例では、断熱空隙 3を持たないが、断熱構造を配慮した、主として、セラミック繊維を成形した軽量耐火材を使用した炉体（内壁部材 1、外壁部材 2および炉蓋部材 5を含む）を採用している。ここでは、断熱空間 3の代わりに、外壁部材 2の内面に、輻射熱反射用に鏡面となる耐熱性素材層 3 ' が設けられている。

なお、その後の被焼成物 Cの窯焚きプロセスは、前述の実施例の場合と同様である。ただ、ここでは、燃料の補填には、空気追加供給口 1 1が利用される。即ち、固形燃料（薪、木炭、コークス、 R F P (Refuse Paper & Plastic Fuel) など）は空気追加供給口 1 1から炉内に入り、火炎導入口 1 0から下の坩堝 1 4 ' に落とされる。これによつて、一般に入手し易い道具との併用で、簡単に陶器、磁器などの被焼成物 Cの焼成が実現できることになる。

また、上述の実施例では、空気追加供給口 1 1を利用して、固形燃料の補給をしたが、坩堝の脇に、ロストル 1 4" のレベルより上に位置して、追い焚き用の開閉扉付き燃料供給口を設けて、燃料補給をしても良く、また、通常の簡易コンロを使用しても良い。

(実施例 5)

また、図 8に示す実施例では、坩堝 1 4，の側面に、ロストル 1 4" のレベルより下に位置して、空気取入れ口 1 4 ' a (空気供給口 1 6に相当）を設け、ここに開度調節可能なスライド式シャッター 1 4 cを装備している。この場合には、坩堝 1 4 ' の底に、固形燃料の灰が落ち、堆積するようになつている。

(実施例 6)

本発明の他の実施例として、前述した実施例 2の部材 1 9の構成を、実施例 3および 4の構成に適用しても良いことは勿論である。前述した実施例の全てにおいて、空気追加供給口 1 1の形状を、炉內に向けて幅方向にテーパとなる形状とし、開閉手段 1 2としての耐火ブロックも、これに併せて形成しているが、例えば、それらの形状を、上下方向にもテーパを持つような構成、あるいは、円錐台形状にしても良いことは勿論である。また、これらの実施例では、空気追加供給口 1 1 と開閉手段 1 2とが、 1対だけ備えられているが、設計上で必要なら、複数対、装備してもよいことは勿論である。

(実施例 7 )

図 1 0および図 1 1に示す実施例は、実施例 6で説明している空気追加供給口 1 1および開閉手段 1 2を複数対（この実施例では 4対）、備える構成の炉の構造であって、しかも、縦長の被焼成物を焼成する際に最適な構成のものを示している。

ここでは、炉体（特に、内壁部材 1 ) 内の上下の温度差を調整する意味で、炉体 1を上下に関して複数分割し（この実施例では、符号 1 A、 I B で示す内壁部材および 2 A、 2 Bで示す外壁部材に二分し）、これらの間に温度調整枠 4 0 (この実施例では、セラミック繊維を成形した軽量耐火材で構成する）を設けていて、ここには、前述の空気追加供給口 1 1および開閉手段 1 2と同様な温度調整口 1 1 0および開閉手段 1 2 0が備えられている。

特に、開閉手段 1 2 0は、既述の実施例と同様に、扇形ブロック形（この実施例では、セラミック繊維を成形した軽量耐火材で構成する）であり、その内外を貫通して、追加燃焼のためのバーナー 1 4 0 (ガスボンベなどに連結され、火口周囲に一次空気導入孔を有する）を備えている。

このような構成では、炉体内の上下の温度差を可及的に低減するように開閉手段 1 2 0の開度調整による二次空気供給と、熱エネルギー補給のための燃料補給とを追加できる。この場合、図 1 1に示すように、被焼成物 Cに直接、火炎が当たらないように、例えば、 V字形断面のディフレクタ 1 8 0 (耐火材）を炉体内部に装備すると良い。

なお、その他の機能は、先述の実施例の場合と同様なので、その説明は省略する。

(実施例 8 )

図 1 2に示すものは、上述の実施例 7の温度調整枠 4 0およびバーナー 1 4 0の構成についての変形例であって、ここでは、ディフレクタ 1 8 0 を用いない代わりに、火炎の方向を炉体（ここでは、内壁部材 1 ) 内壁面に沿うように、バーナー 1 4 0の火口を傾けている。その他の構成および機能は、先述の実施例の場合と同様なので、その説明は省略する。産業上の利用可能性

本発明の炉の構造は、陶器、磁器の焼成を主に開発されたものであるが、高温での処理を必要とする金属溶解、特に、産業廃棄物処理などに応用できることは勿論である。

Claims

請求の範囲炉床部材上に被焼成物を収容する炉内空間を構成する炉体おょぴ炉蓋部材を備え、炉床部材の中央に火炎導入口を設け、前記炉蓋部材の中央に設けた排気通路を介して、炉内空間の中央頂部（炉頂）から排気のための排気部材へ連通する構造の炉の構造において、前記炉床部材の下には、炉台上に位置して、火炎発生源となる燃焼部おょぴその燃焼用空気供給口が構成される火口部材が構成されており、

前記炉床部材もしくは炉体には、前記火炎導入口の上部もしくはその上に位置して、外部から連通する空気追加供給口があり、該空気追加供給口には、その空気流通断面積が全開から全閉まで調節可能な開閉手段が装備されていることを特徴とする炉の構造。

前記炉床部材、炉体および炉蓋部材は、セラミック繊維を成形した軽量耐火材で構成され、前記炉体は、筒状に構成した内壁部材、および、これを囲むように配置した筒状の外壁部材とで構成され、前記内壁部材と外壁部材との間に断熱空隙を形成すると共に、前記断熱空隙の下端側を閉塞した状態において、前記断熱空隙から前記内壁部材で囲まれた炉内部空間の頂部を介して前記排気通路へと連通する連通路を装備していることを特徴とする、請求項 1に記載の炉の構造。

前記炉床部材、炉体おょぴ炉蓋部材は、セラミック繊維を成形した軽量耐火材で構成され、前記炉体は、筒状に構成した内壁部材、おょぴ、これを囲むように配置した筒状の外壁部材で構成され、前記内壁部材の外周側で外壁部材の内壁面を熱反射のための鏡面もしくは白色面に構成していることを特徴とする、請求項 1に記載の炉の前記炉床部材、炉体および炉蓋部材は、セラミック繊維を成形した軽量耐火材で構成され、前記炉体は、筒状に構成した内壁部材、および、これを囲むように配置した筒状の外壁部材で構成され、前記内壁部材と外壁部材との間に断熱空隙を形成すると共に、前記断熱空隙の下端側を閉塞した状態において、前記断熱空隙から前記内壁部材で囲まれた炉内部空間の頂部を介して前記排気通路へと連通する連通路を装備しており、前記内壁部材の外周面もしくは外壁部材の内周面に、両壁部材間で前記断熱空隙を確保するためのスぺーサ力 s、前記断熱空隙と前記連通路との連通を妨げない状態で、一体に突出形成してあることを特徴とする、請求項 1に記載の炉の構造。前記火口部材で囲まれた空間内には、前記燃焼部となるガスパーナ一が、その火口を前記火炎導入口下に位置しており、前記空気供給口が、前記ガスバーナーの火口の背後に設けられていることを特徵とする、請求項 1ないし 4の何れか 1項に記載の炉の構造。

前記火口部材となる坩堝が、前記火炎導入口下に配置され、その底部において前記空気供給口が開口しており、前記坩堝には、前記燃焼部となる空間を上部に構成するロストルが配置されており、また、前記空気追加供給口は、前記燃焼部への追加燃料供給口を兼ねていることを特徴とする、請求項 1ないし 4の何れか 1項に記載の炉の構造。 .

記空気追加供給口および開閉手段は、対となって、 1または複数、装備されており、前記開閉手段は、対応する前記追加供給口内へ前 · 後進することで、前記空気追加供給口の流通断面積を可変調節する耐火プロック、好ましくは、前記軽量耐火材で作られたブロックで構成されていることを特徴とする、請求項 1ないし 6の何れか 1項に記載の炉の構造。

前記空気導入口は、炉床部材の一部に、炉內部空間側に向けて、テーパとなる連通路で構成され、前記耐火ブロックは、前記テーパに沿ったテーパを備えていることを特徴とする、請求項 7に記載の炉の構造。

前記排気部材の内部と前記排気通路との間に、炉內温度 ·圧力の均等化用の排気滞留空間を構成する部材を設けていることを特徴とする、請求項 1ないし 8の何れか 1項に記載の炉の構造。