(57)【要約】      （修正有）【課題】熱抵抗の変化による焼成炉内の温度バラツキを抑制し、予め設定された温度推移パターンに基づいて精度良く焼成できる陶芸用電気窯を提供することを目的とする。【解決手段】焼成炉と、焼成炉内の温度を上昇させるヒータ１０と、焼成時間の推移に応じて、焼成炉内の温度が目標の温度となるように、焼成炉内温度の目標の推移パターンを設定する目標温度パターン設定手段と、目標温度設定パターンに基づいてヒータへの供給電力を制御する出力制御部４３とを備え、温度センサ４１及び温度検出部４２を介して焼成炉の内部温度を検出し、検出された温度を目標とする温度と比較し、その温度差を熱抵抗の誤差分として算出し、算出された熱抵抗の誤差分に基づいて、作動中の当該陶芸用電気窯の焼成パターンの推移を演算し、焼成パターンを目標の推移パターンと共に表示部５０に表示するとともに、目標の推移パターンに合うように炉内温度を補正する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陶芸作品を焼成する焼成炉と、
前記焼成炉の内方に配設され、通電によって発熱し前記焼成炉内の温度を上昇させるヒータと、
焼成時間の推移に応じて、前記焼成炉内の温度が目標の温度となるように、焼成炉内温度の目標の推移パターンを設定する目標温度パターン設定手段と、
前記目標温度設定パターンに基づいて前記ヒータへの供給電力を制御する温度制御手段と、
を備えた陶芸用電気窯であって、
前記焼成炉の内部温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段から検出された温度を目標とする温度と比較し、その温度差を熱抵抗の誤差分として算出する熱抵抗演算手段と、
前記演算された熱抵抗の誤差分に基づいて、作動中の当該陶芸用電気窯の焼成パターンの推移を演算して予測し表示する焼成パターン予測表示手段と、
を備えることを特徴とする陶芸用電気窯。
【請求項２】
前記表示手段は、前記焼成炉内温度の目標の推移パターンと予測した推移パターンとを関連付けて表示できるように構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の陶芸用電気窯。
【請求項３】
所定の時間毎に繰り返し、前記熱抵抗演算手段が前記熱抵抗の誤差分を演算し、前記焼成パターン予測手段が焼成パターンの推移を予測する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の陶芸用電気窯。
【請求項４】
前記温度制御手段は、
前記目標の推移パターンと予測した焼成パターンとを比較し、該予測した焼成パターンが該目標の推移パターンに合うように、前記焼成炉内の温度を補正する補正手段を備えている、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか記載の陶芸用電気窯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陶芸作品を焼成する陶芸用電気窯に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、陶芸作品は、素焼き、本焼き、上絵焼付け、その他種々の焼成が行われ、その際、陶芸作品の仕上がり状態（所謂、焼成結果である。）が、焼成時間の推移に対する焼成炉内の温度変化（以降、温度推移パターンという）に影響をうける。
【０００３】
そこで、陶芸用電気窯は、焼成時間の推移に応じて焼成炉内を適切な温度に維持する必要があり、予め設定した目標温度の推移パターンに基づいて温度制御が行われている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−１７２４７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、一般に、陶芸用電気窯は、焼成炉の外部雰囲気や焼成の内部に収納される陶芸作品の容量等の変化による熱抵抗（定常状態における陶芸用電気窯の内部から外部への熱の伝わりにくさを表す特性値である。）の変化により、設定された温度推移パターンに対して誤差が発生する場合がある。すなわち、焼成時間の変化に対する温度制御が十分に追従できず、焼成炉内温度の目標の推移パタ−ンと実際に作動した推移パターンとの間に差異が発生し、陶芸作品の仕上がり状態に変化が生じている場合がある。そして、陶芸作業者が、その差異に気付くことなく、陶芸作品の仕上がり状態を予め設定した推移パターンに一義的に関連付けて評価してしまう虞があった。
【０００５】
また、熱抵抗は、陶芸用電気窯の形状、陶芸用電気窯を構成する材料の熱伝導性、窯内に設けられるヒータの形状や配置、窯内に発生する熱流体の流量等にも影響を受け、予め設定された熱抵抗と実際の熱抵抗とは誤差が発生し易いことが知られている。
【０００６】
そこで、本発明は、熱抵抗の変化による焼成炉内の温度バラツキを抑制し、予め設定された温度推移パターンに基づいて精度良く焼成できる陶芸用電気窯を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、陶芸作品を焼成する焼成炉と、前記焼成炉の内方に配設され、通電によって発熱し前記焼成炉内の温度を上昇させるヒータと、焼成時間の推移に応じて、前記焼成炉内の温度が目標の温度となるように、焼成炉内温度の目標の推移パターンを設定する目標温度パターン設定手段と、前記目標温度設定パターンに基づいて前記ヒータへの供給電力を制御する温度制御手段と、を備えた陶芸用電気窯であって、前記焼成炉の内部温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段から検出された温度を目標とする温度と比較し、その温度差を熱抵抗の誤差分として算出する熱抵抗演算手段と、前記演算された熱抵抗の誤差分に基づいて、作動中の当該陶芸用電気窯の焼成パターンの推移を演算して予測し表示する焼成パターン予測表示手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の陶芸用電気窯によれば、前記焼成炉の内部温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段から検出された温度を目標とする温度と比較し、その温度差を熱抵抗の誤差分として算出する熱抵抗演算手段と、前記演算された熱抵抗の誤差分に基づいて、作動中の当該陶芸用電気窯の焼成パターンの推移を演算して予測し表示する焼成パターン予測表示手段とを備えているので、オペレータが、焼成炉内温度の目標の推移パタ−ンと実際に作動する焼成パターンとの間の差異を把握することができ、必要に応じて焼成条件を変更し、実際に作動する焼成パターンを予め設定された推移パターンに合わせて精度良く焼成できる。
【０００９】
また、請求項１に記載の陶芸用電気窯は、請求項２に記載の発明のように、前記表示手段が、前記炉内温度の目標の推移パターンと予測した推移パターンとを関連付けて表示できるように構成されている、ことにより、オペレータが、焼成炉内温度の目標の推移パタ−ンと実際に作動する推移パターンとの間の差異を容易に把握することができ、利便性を向上できる。
【００１０】
また、請求項１又は請求項２に記載の陶芸用電気窯は、請求項３に記載の発明のように、所定の時間毎に繰り返し、前記熱抵抗演算手段が前記熱抵抗の誤差分を演算し、前記焼成パターン予測手段が焼成パターンの推移を予測することにより、焼成時間の経過に応じて精度よく焼成パターンを予測できる。特に、陶芸用電気窯を常温から高温に加熱する際には、陶芸用電気窯の周壁や窯内に収納した陶芸作品等による蓄熱の影響が大きく、熱抵抗が変化するので、本発明のように所定時間毎に繰り返して熱抵抗の誤差分を演算すれば、精度よく焼成パターンの推移を予測できる。
【００１１】
また、請求項１乃至請求項３の何れか記載の陶芸用電気窯は、請求項４に記載の発明のように、前記温度制御手段が、前記目標の推移パターンと予測した焼成パターンとを比較し、該予測した焼成パターンが該目標の推移パターンに合うように、前記焼成炉内の温度を補正する補正手段を備えていることにより、目標の推移パターンに対し実際の焼成パターンを精度良く合わせることができ、延いては、焼成された陶芸作品の品質を向上できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の陶芸用電気窯によれば、焼成炉の内部温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段から検出された温度を目標とする温度と比較し、その温度差を熱抵抗の誤差分として算出する熱抵抗演算手段と、演算された熱抵抗の誤差分に基づいて、作動中の当該陶芸用電気窯の焼成パターンの推移を演算して予測し表示する焼成パターン予測表示手段とを備えているので、オペレータが、焼成炉内温度の目標の推移パタ−ンと実際に作動する焼成パターンとの間の差異を把握することができ、必要に応じて焼成条件を変更し、実際に作動する焼成パターンを予め設定された温度推移パターンに合わせ精度良く焼成できる。
【００１３】
また、本発明の陶芸用電気窯によれば、オペレータが、焼成炉内温度の目標の推移パタ−ンと実際に作動する焼成パターンとの間の差異を焼成時間の経過に応じて精度よく容易に把握することができ、利便性を向上できる。本発明の陶芸用電気窯は、温度制御手段が、目標の推移パターンと予測した焼成パターンとを比較し、該予測した焼成パターンが該目標の推移パターンに合うように、炉内温度を補正する補正手段を備えているので、目標の推移パターンに対し実際の焼成パターンを精度良く合わせることができ、延いては、焼成された陶芸作品の品質を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明の陶芸用電気窯の一実施例を図面にもとづいて説明する。図１は本発明の一実施例の陶芸用電気窯における外観図、図２は同実施例の陶芸用電気窯における制御装置のブロック図、図３は同制御装置の操作部の外観図、図４は、作動中の陶芸用電気窯の焼成パターンの推移を演算して予測し、目標とする焼成パターンに合うように補正するまでの処理の手順を表すフローチャートである。
【００１５】
図１に表したように、陶芸用電気窯１は、焼成炉２と、焼成炉２の外壁に固定された制御装置３とを備えている、焼成炉２は、上方が開口し略八角形の形状に形成されたハウジング５と、ハウジング５の開口部を覆うようにハウジング５に開閉自在に装着された蓋６と、ハウジング５の底部に装着された脚部７とから構成されている。
【００１６】
また、ハウジング５は、金属製の外枠部８と、外枠部８の内方に設けられた耐火煉瓦製の内枠部９とから構成されている。外枠部８は、内部が中空に形成されており、この内部空間に断熱材が充填されている。内枠部９は、外枠部８の内壁に密着して固定されており、この内壁に沿って螺旋状の溝９ａが形成されている。そして、この溝９ａに沿って、ニクロム線からなるコイル状のヒータ１０が装着されている。
【００１７】
次に、制御装置３は、回路基板等が内部に配置された制御ボックス１２と、制御ボックス１２の外面に配設された操作部１３とを備えている。
【００１８】
操作部１３には、図３に表したように、焼成炉２内の温度を焼成時間に推移に応じて設定するために、温度推移パターンが印刷された設定部１９、各工程の温度設定用の温度選択キー２１、各工程の経過時間設定用の時間選択キー２２、各工程の経過時間及び目標温度等の数値入力用のテンキー２３、数設定された温度や経過時間などを表示する数値表示部２０、スタート／ストップキー２４、焼成開始までの時間を設定するタイマーキー２５、テンキー２３を操作して入力した数値を有効に設定する設定キー３１、等が備えられている。これにより、操作部１３は、オペレ−タが温度選択キー２１、時間選択キー２２、テンキー２３、時刻を表示する時間キー５９等を操作して、焼成炉２内温度の目標の推移パターンを設定できるように備えられている。
【００１９】
この際、時間１キーで設定された時間は、焼成工程がスタートしてから温度１に達する時間であり、時間２キーで設定された時間は、温度１から温度２に達する時間であり、時間３キーで設定された時間は、温度２から温度３に達する時間であり、時間４キーで設定された時間は、温度３から温度４に達する時間である。また、ねらし時間１は、温度２の温度でのねらし時間（所謂、その温度の維持時間である。）であり、ねらし時間２は、温度３の温度でのねらし時間である。
【００２０】
また、操作部１３には、設定された焼成炉２内の目標の推移パターン５０ａと、検出された焼成炉２内の温度にもとづいて予測される予測焼成パターン５０ｂとを表示する表示部５０が備えられている。また、表示部５０には、経過時間の推移に伴って、焼成炉２内の目標温度と検出された温度との差を表示する数値表示部５８が備えられている。そして、表示部５０は、焼成炉２内温度の目標の推移パターンと予測した推移パターンとが関連付けて表示できるように構成されている。
【００２１】
次に、図２に表したように、制御装置３は、ＣＰＵ４０からの入力信号に基づいてヒータ１０に所定の電流を印加する出力制御部４３、焼成炉２内の温度をアナログ信号として検出する温度センサ４１、温度センサ４１から入力されたアナログ信号を、温度値を表すデジタル信号に変換しＣＰＵ４０に送る温度検出部４２、経過時間をカウントし、その経過時間を表す信号をＣＰＵ４０に送る時間カウンター４６、温度検出部４２にから検出された温度を目標とする温度と比較し、その温度差を熱抵抗の誤差分として算出する熱抵抗演算部４７、演算された熱抵抗の誤差分に基づいて、作動中の当該陶芸用電気窯の焼成パターンの推移を演算する予測演算部４８、を備えている。本発明の温度検出手段は、温度センサ４１、温度検出部４２によって、その機能が発現される。
【００２２】
次に、ＣＰＵ４０は、操作部１３からの入力信号にもとづいて、ＲＡＭ４４、ＲＯＭ４５等を使用し、各機能の処理を実行する。
【００２３】
ＣＰＵ４０は、操作部１３を介して入力された操作信号にしたがって、焼成開始から焼成終了に至る各工程の目標の温度を時間の推移に関連付け、出力制御部４３を制御してヒータ１０を加熱し、焼成炉２内の温度が目標の温度となるように制御すると共に、焼成炉２内温度の目標の推移パターンをＲＡＭ４４、ＲＯＭ４５に記憶する。本発明の温度制御手段は、ＣＰＵ４０、出力制御部４３等によって、その機能が発現される。
【００２４】
また、この際、ＣＰＵ４０は、ＲＯＭ４５に記憶された演算プログラムに基づいて、温度センサ４１及び温度検出部４２によって検出された焼成炉２内の温度を、目標とする温度と比較し、その温度差を熱抵抗の誤差分として算出し、算出された熱抵抗の誤差分に基づいて、作動中の当該陶芸用電気窯１の焼成パターンの推移を演算して予測し、表示部５０に予測焼成パターン５０ｂを表示する。本発明の焼成パターン予測表示手段は、予測演算部４８、ＣＰＵ４０、表示部５０等によって、その機能が発現される。また、本発明の熱抵抗演算手段は、熱抵抗演算部４７、ＣＰＵ４０、ＲＯＭ４５等によって、その機能が発現される。
【００２５】
また、ＣＰＵ４０は、オペレータが補正キー３０を押すと、目標の推移パターン５０ａと予測焼成パターン５０ｂとを比較し、予測焼成パターン５０ｂが目標の推移パターン５２ａに合うように、出力制御部４３に補正信号を送る。本発明の補正手段は、ＣＰＵ４０、出力制御部４３によって、その機能が発現される。
【００２６】
次に、焼成炉２内温度の目標の推移パターン５０ａを設定する手順を説明する。
【００２７】
まず、陶芸用電気窯１の電源スイッチ（表示せず）を入れ、タイマーキー２５及びテンキー２３を操作し、焼成開始までの時間あるいは焼成開始の時刻を設定する。次いで、温度選択キー２１のうちの温度１キーを押し、その後、テンキー２３の所定の数キーを押して、温度１における設定したい温度を入力する。
【００２８】
次いで、時間選択キー２２のうちの時間１キーを押し、その後、テンキー２３の所定の数キーを押して、時間１における設定したい時間を入力する。
【００２９】
次いで、温度２キー、時間２キー、ねらし１キー、温度３キー、ねらし２キー、時間４キー等を順次押し、夫々押す毎に、温度または時間をテンキー２３の数キーを押して入力する。これにより、焼成炉２内温度の目標推移パターンが設定されてＲＡＭ４４に記憶され、さらに、メモリキー２９を押すと目標推移パターンがＲＯＭ４５に記憶される。本発明の目標温度パターン設定手段は、ＣＰＵ４０、ＲＡＭ４４、温度選択キー２１、時間選択キー２２、テンキー２３等によって、その機能が発現される。
【００３０】
次いで、スタートキー２４を押せば、上記に設定した目標の推移パターンに基づいて、ＣＰＵ４０が出力制御部４３を介してヒータ１０への供給電流を制御する。
【００３１】
次に、ＣＰＵ４０が、作動中の陶芸用電気窯１の焼成パターン５０ｂを演算して予測し、目標とする焼成パターン５０ａに合うように補正するまでの処理の手順を、図４のフローチャートに基づいて説明する。この処理手順は、ＲＯＭ４５にそのプログラムが備えられ、ＣＰＵ４０がそのプログラムを使用して各処理を実行する。また、この際、予め目標とする推移パターン５０ａがＲＡＭ４４に記憶され、その推移パターン５０ａに基づいて、所定の電流をヒータ１０に加えるように設定されている。
【００３２】
この処理手順は、オペレータが操作部におけるスタートキー２４をＯＮした際にスタートする。
【００３３】
次いで、Ｓ１０１（Ｓはステップを表す。）において、予め定められた周期毎に、温度センサ４１から入力されたアナログ信号が温度検出部４２を介してデジタル信号に変換され、このデジタル信号がＣＰＵ４０に入力される。
【００３４】
次いで、Ｓ１０２において、目標とする推移パターン５０ａにおける設定温度（Ｔａ）と、温度センサ４１によって検知された温度（Ｔｂ）との差（ΔＴ）を算出する。
【００３５】
次いで、Ｓ１０３において、Ｓ１０２で算出された温度差ΔＴを熱抵抗の誤差ΔＲとして算出する。ここでは、ヒータ１０を介して焼成炉２内に放出される単位時間当たりの熱量Ｑが、Ｑ＝（１／Ｒ）×（Ｔ１−Ｔ２）として定められている。Ｔ１は焼成炉２内の雰囲気温度、Ｔ２は焼成炉２外の雰囲気温度、Ｒは炉内から炉外への熱抵抗である。また、Ｒは、焼成炉２の形状や材質、ヒータ１０の加熱能力等が考慮されて、予め設定されている定数である。そして、本実施例では、ΔＲ＝Ｒ×ΔＴ／Ｔａ、の演算式によってΔＲが算出される。
【００３６】
次いで、Ｓ１０４において、Ｓ１０３によって算出された熱抵抗の誤差ΔＲを用い、焼成パターン５０ｂを演算して予測する。本実施例では、所定時間経過後の温度Ｔｎが、Ｔｎ＝Ｔａ（ｎ）−Ｑｎ×ΔＲ、の演算式によって算出される。Ｔａ（ｎ）及びＱｎは目標推移パターンに基づいて時間の推移に関連付けてＲＡＭに記憶され、Ｔａ（ｎ）は所定時間経過後の温度であり、Ｑｎは所定時間経過後にヒータから放出される熱量である。
【００３７】
次いで、Ｓ１０５において、Ｓ１０４で算出された温度Ｔｎを時間の経過に対応付けて連続し、予測焼成パターン５０ｂを生成して表示部５０に表示する。
【００３８】
次いで、Ｓ１０６において、操作部１３における補正キー３０からの信号の入力があったか否かを判定し、補正キー３０からの信号の入力がない（Ｎｏ）場合にはＳ１０８に移る。一方、Ｓ１０６において、補正キー３０からの信号の入力が有る（Ｙｅｓ）場合には、Ｓ１０７に移る。
【００３９】
次いで、Ｓ１０７において、予測焼成パターン５０ｂが目標の推移パターン５０ａに合うように、時間の経過毎にヒータ１０から放出される熱量Ｑｎを補正すべく、出力制御部４３からヒータ１０に印加する電流を補正する。つまり、補正後の熱量は、予め設定されている目標の推移パターン５０ａに対応付けられている熱量Ｑｎに対して、Ｑｎ×ΔＲの分だけ加算される。
【００４０】
次いで、Ｓ１０８において、予め定められた所定時間が経過したか否かが判定され、所定時間が経過していない（Ｎｏ）の場合は、Ｓ１０１に戻りＳ１０１からＳ１０８を繰り返す。一方、Ｓ１０８において所定時間が経過している（Ｙｅｓ）の場合は、本処理手順を終了する。本ステップにおける予め定められた所定時間は、オペレータによって設定された焼成終了時の時間を表す。
【００４１】
以下に、前記の構成を有する実施例の陶芸用窯１の作用効果を記載する。
【００４２】
本実施例に記載の陶芸用窯１によれば、焼成炉２の内部温度を検出し、検出された温度と目標とする温度と比較し、その温度差を熱抵抗の誤差ΔＲとして算出し、算出された熱抵抗の誤差ΔＲに基づいて、作動中の当該陶芸用電気窯の焼成パターン５０ｂを演算して予測し表示するように構成されているので、オペレータが、焼成炉２内温度の目標の推移パタ−ン５０ａと実際に作動する焼成パターン５０ｂとの間の差異を把握することができ、必要に応じて焼成条件を変更し、実際に作動する焼成パターン５０ｂを予め設定された温度推移パターン５０ａに合わせて精度良く焼成できる。
【００４３】
また、本実施例の陶芸用電気窯１によれば、表示部２０を介して、焼成炉２内温度の目標の推移パターン５０ａと予測した焼成パターン５０ｂとを関連付けて表示できるように構成されているので、オペレータが、焼成炉２内温度の目標の推移パタ−ン５０ａと実際に作動する焼成パターン５０ｂとの間の差異を容易に把握することができ、利便性を向上できる。
【００４４】
また、本実施例の陶芸用電気窯１によれば、所定の時間毎に繰り返し熱抵抗の誤差分ΔＲを演算し、焼成パターン５０ｂを予測するように構成されているので、焼成時間の経過に応じて精度よく焼成パターン５０ｂを予測できる。特に、陶芸用電気窯１を常温から高温に加熱する際には、陶芸用電気窯１の周壁や窯内に収納した陶芸作品等による蓄熱の影響が大きく、熱抵抗が変化するので、本発明のように所定時間毎に繰り返して熱抵抗の誤差ΔＲ分を演算すれば、精度よく焼成パターン５０ｂを予測できる。
【００４５】
また、本実施例の陶芸用電気窯１によれば、焼成炉２内温度の目標の推移パターン５０ａと予測した焼成パターン５０ｂとを比較し、予測した焼成パターン５０ｂが目標の推移パターン５０ａに合うように、焼成炉２内温度を補正するように構成されているので、目標の推移パターン５０ａに対し実際の焼成パターン５０ｂを精度良く合わせることができ、延いては、焼成された陶芸作品の品質を向上できる。
【００４６】
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様をとることができる。
【００４７】
例えば、本実施例においては、図４のフローチャートに表したように、補正キーからの入力があった際に、予測焼成パターン５０ｂが目標の推移パターン５０ａに合うように、時間の経過毎にヒータ１０から放出される熱量Ｑｎを補正するようにしたが、補正キーからの信号の入力の有無に係らず補正するようにしてもよい。また、ΔＴ又はΔＲが所定値を超えた際に補正するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施例の陶芸用電気窯における外観図である。
【図２】同実施例の陶芸用電気窯における制御装置のブロック図である。
【図３】同実施例の制御装置の操作部の外観図である。
【図４】作動中の陶芸用電気窯の焼成パターンの推移を演算して予測し、目標とする焼成パターンに合うように補正するまでの処理の手順を表すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
１…陶芸用電気窯、２…焼成炉、３…制御装置、５…ハウジング、６…蓋、７…脚部、８…外枠部、９…内枠部、９ａ…溝、１０…ヒータ、１２…制御ボックス、１３…操作部、１９…設定部、２０，５８…数値表示部、２１…温度選択キー、２２…時間選択キー、２３…テンキー、２４…スタート／ストップキー、２５…タイマーキー、２９…メモリキー、３０…補正キー、３１…設定キー、３２…ロックキー、４０…ＣＰＵ、４１…温度センサ、４２…温度検出部、４３…出力制御部、４４…ＲＡＭ、４５…ＲＯＭ、４６…時間カウンター、５０…表示部、５０ａ…目標の推移パターン、５０ｂ…予測焼成パターン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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