(57)【要約】      （修正有）【課題】還元焼成を行ってもヒーターが溶断することがないように、コイルヒーターを保護パイプ内に収容した電気炉を提供する。【解決手段】電気炉１の炉内は、耐火断熱レンガ１１、耐火断熱レンガ１２ａ，１２ｂ等で囲まれる。耐火断熱レンガ１２ａ，１２ｂ等の内壁には、発熱部２０ａ〜２０ｆが配設される。発熱部２０ａ〜２０ｆとして、保護パイプ２１にコイルヒーター２２を挿入したものを用いる。このため、還元焼成を行っても、コイルヒーター２２が腐食性ガスに曝されることがなく、コイルヒーター２２の表面に炭素が付着することもないので、コイルヒーター２２が溶断する危険性が低下する。【選択図】図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
陶芸窯として用いられる電気炉において、
炉内を囲む耐火断熱部材と、
前記耐火断熱部材の内壁に沿って配設された発熱部とを有し、
前記発熱部は、保護パイプと該保護パイプの内部に配設されたヒーターとを含んで構成されることを特徴とする電気炉。
【請求項２】
前記保護パイプは、アルミナ及びシリカからなるムライトから形成されることを特徴とする請求項１に記載の電気炉。
【請求項３】
前記ヒーターは、鉄、クロム及びアルミニウム発熱体から形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気炉。
【請求項４】
前記ヒーターは、コイルヒーターであることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の電気炉。
【請求項５】
前記保護パイプの切れ目となる部分に、不定形耐火物を充填したことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の電気炉。
【請求項６】
前記不定形耐火物は、アルミナ及びシリカからなる不定形セラミックを用いることを特徴とする請求項５に記載の電気炉。
【請求項７】
前記発熱部を支持する支持ボードを前記耐火断熱部材の内壁に配設したことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の電気炉。
【請求項８】
前記支持ボードは、セラミックボードであることを特徴とする請求項７に記載の電気炉。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、陶芸窯として用いられる電気炉に関するもので、特に、還元焼成を行う電気炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
陶芸に用いられる窯としては、電気炉、灯油窯・ガス窯・薪窯などがある。このうち電気炉は、ヒーター線に流れる電流を熱源としたもので、換気やスペースなどの問題がなく、取り扱いが簡単で、温度制御が容易であるという利点がある。このような陶芸に用いられる従来の電気炉としては、従来、図８に示すように、炉内の耐火断熱レンガ１００の内側に、波形のヒーター１０１を炉内に配設したものが用いられている（例えば特許文献１）。
【０００３】
また、電気炉では、その内部に燃焼ガスを吹き込み、炉内を還元性雰囲気にすることで、還元焼成を行うことができる。還元焼成は、炉内に一酸化炭素を発生させることによって、素地土や釉薬中に含まれている酸化金属物から酸素を奪っていく焼成方法である。
【０００４】
焼き上がった陶器の色は、酸化焼成か還元焼成かにより大きく変化する。例えば、織部では酸化焼成では緑に発色するものが、強めの還元焼成をした場合には、正反対色の赤になる。酸化鉄を２％程度含む鉄釉では、酸化焼成では黄色の黄瀬戸釉、還元焼成では青の青磁釉になる。また、素地土も酸化焼成では肌色であるのに対して、還元焼成では鼠色になる。
【０００５】
電気炉内の雰囲気は、大気と同じく酸化状態にある。このため、還元性雰囲気にするためには、プロパンガスや都市ガスを利用し、ガスバーナーからの不完全燃焼炎を炉内に吹き込むのが一般的である。
【０００６】
【特許文献１】登録実用新案第３０３７０６９号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のように、電気炉では、その内部に燃焼ガスを吹き込み、炉内を還元性雰囲気にすることで、還元焼成を行うことができる。ところが、従来の電気炉では、還元焼成を行うと、内部のヒーターが損傷し易いという問題がある。
【０００８】
つまり、還元焼成を行う場合には、吹込み穴から炉内に、不完全燃焼炎が吹き込まれる。このような還元焼成では、空気調整ネジを閉め過ぎると、吹き出す煙の色が黒に変わり、炉内に多量の炭素が発生する。
【０００９】
従来の電気炉では、上述のように、波形のヒーター１０１を炉内に配設しており、ヒーター１０１が炉内に露呈されている。このため、このとき発生した活性度の高い炭素は、ヒーター１０１の表面に付着し、ヒーター１０１の保護皮膜の特性を失わせ、ヒーター１０１が溶断するという課題がある。
【００１０】
上述の課題を鑑み、本考案は、還元焼成を行ってもヒーターが溶断することがないようにした電気炉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】
【００１１】
上述の課題を解決するために、本考案に係る電気炉は、陶芸窯として用いられる電気炉において、炉内を囲む耐火断熱部材と、耐火断熱部材の内壁に沿って配設された発熱部とを有し、発熱部は、保護パイプと該保護パイプの内部に配設されたヒーターとを含んで構成されることを特徴とする。
【００１２】
好ましくは、保護パイプは、アルミナ及びシリカからなるムライトから形成されることを特徴とする。
【００１３】
好ましくは、ヒーターは、鉄、クロム及びアルミニウム発熱体から形成されることを特徴とする。
【００１４】
好ましくは、ヒーターは、コイルヒーターであることを特徴とする。
【００１５】
好ましくは、保護パイプの切れ目となる部分に、不定形耐火物を充填したことを特徴とする。
【００１６】
好ましくは、不定形耐火物は、アルミナ及びシリカからなる不定形セラミックを用いることを特徴とする。
【００１７】
好ましくは、発熱部を支持する支持ボードを耐火断熱部材の内壁に配設したことを特徴とする。
【００１８】
好ましくは、支持ボードは、セラミックボードであることを特徴とする。
【考案の効果】
【００１９】
本考案によれば、陶芸窯として用いられる電気炉において、炉内を囲む耐火断熱部材と、耐火断熱部材の内壁に沿って配設された発熱部とを有し、発熱部は、保護パイプと該保護パイプの内部に配設されたヒーターとを含んで構成されているので、ヒーターが腐食性ガスに曝されることがなく、還元焼成を行っても、ヒーターが断線することがない。また、ヒーターが保護パイプに覆われるため、感電の危険性がなく、金属のような導電体を窯に入れても、安心して作業ができる。
【００２０】
本考案によれば、保護パイプは、アルミナ及びシリカからなるムライトから形成される。このような保護パイプは、高温でも使用可能であり、また、耐腐食、絶縁性に優れている。
【００２１】
本考案によれば、ヒーターは、鉄、クロム及びアルミニウム発熱体から形成される。このようなヒーターは、高い最高使用温度が達成できる。
【００２２】
本考案によれば、ヒーターは、コイルヒーターである。コイルヒーターを用いると、発熱部分が長くなり、発熱効率が上がる。
【００２３】
本考案によれば、保護パイプの切れ目となる部分に、不定形耐火物を充填している。これにより、ヒーターが外部に露呈する部分がなくなり、腐食性ガスに曝されることがない。
【００２４】
本考案によれば、不定形耐火物は、アルミナ及びシリカからなる不定形セラミックを用いている。アルミナ及びシリカからなる不定形セラミックは熱に強く、また、保護パイプの切れ目となる部分を十分に覆うことができる。
【００２５】
本考案によれば、発熱部を支持する支持ボードを耐火断熱部材の内壁に配設している。これにより、発熱部が垂れ下がることなく、支持される。また、ヒーターを隔絶したことによる熱効率の悪化を補充できる。
【００２６】
本考案によれば、支持ボードは、セラミックボードである。セラミックボードは熱に強く、また、ヒーターを隔絶したことによる熱効率の悪化を補充できることを特徴とする。
【考案を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本考案の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は本考案の第１実施形態の電気炉１の外観構成を示す斜視図である。
【００２８】
図１に示すように、本考案の第１実施形態の電気炉１は、底面壁２と、前後の側面壁３ａ及び３ｂと、左右の側面壁３ｃ及び３ｄとからなる箱体の上面に、開閉自在の炉蓋４を取り付けて構成される。炉蓋４には把手５が設けられる。側面壁３ａの下側には、吹込み穴６が設けられる。また、側面壁３ａには、炎吹出し口７ａ及び７ｂが設けられる。炉蓋４は、焼成作業を行うときには閉じられ、炉内が密閉される。窯詰め或いは窯出しをするときには、炉蓋４は開かれる。
【００２９】
図２は、本考案の第１実施形態の電気炉１の垂直方向の断面図を示し、図３は、水平方向の断面図を示すものである。図２に示すように、炉内の底面の鉄製外枠９の上には耐火断熱レンガ１１が置かれ、図３に示すように、炉内の側面の鉄製外枠１０ａ〜１０ｄの内側には耐火断熱レンガ１２ａ〜１２ｄが置かれる。電気炉１の炉内は、これら耐火断熱レンガ１１、耐火断熱レンガ１２ａ〜１２ｄで囲まれる。
【００３０】
図２に示すように、耐火断熱レンガ１２ａ〜１２ｄの内壁には、発熱部２０ａ〜２０ｆが配設される。本考案の第１の実施形態においては、発熱部２０ａ〜２０ｆとして、図４に示すように、保護パイプ２１にコイルヒーター２２を挿入したものが用いられる。
【００３１】
コイルヒーター２２としては、最高使用温度の高い発熱体、例えば、鉄、クロム及びアルミニウム（Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系発熱体）からなる発熱体が用いられる。すなわち、発熱体としては、鉄、クロム及びアルミニウム（Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系発熱体）と、ニッケル及びクロム（Ｎｉ−Ｃｒ系発熱体）からなる発熱体が良く用いられる。Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系発熱体と、Ｎｉ−Ｃｒ系発熱体とを比較すると、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系発熱体の方が最高使用温度が高い。そこで、本考案の第１実施形態では、コイルヒーター２２として、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系発熱体を使用している。典型的には、（Ａｌ＝７．５％、Ｃｒ＝２６％、Ｆｅ残り）のＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系発熱体では、１４００度の最高使用温度が達成できる。
【００３２】
保護パイプ２１としては、耐腐食、絶縁性に優れたパイプ、例えばアルミナ（酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３））及びシリカ（二酸化ケイ素（ＳｉＯ２））からなるパイプが用いられる。典型的には、保護パイプ２１としては、アルミナ６０％、シリカ４０％のムライト（非結晶）が用いられる。ムライトは、高温安定化合物のひとつであり、高質陶磁器、結晶化ガラスなど各セラミックによく存在する。また、ムライトは、高耐火性、高機械的強度、低熱膨張率、高熱伝導性という優れた特性を持っている。
【００３３】
このように、コイルヒーター２２を耐腐食、絶縁性に優れた保護パイプ２１で覆うことにより、内部のコイルヒーター２２の保護が図られ、還元焼成を行っても、コイルヒーター２２が腐食性ガスに曝されない。
【００３４】
図５に示すように、発熱部２０ａ〜２０ｆは、固定用のＵ字型ピン２６を用いて、電気炉内部の耐火断熱レンガ１２ａ〜１２ｄに固定される。この例では、図２に示したように、側面の耐火断熱レンガ１２ａ〜１２ｄの内壁に沿って、６個の発熱部２０ａ〜２０ｆが取り付けられる。これらの発熱部２０ａ〜２０ｆは、図３に示すように、側面の耐火断熱レンガ１２ａ〜１２ｄの内壁に沿って四角形に折り曲げられて耐火断熱レンガ１２ａ〜１２ｄの内壁に固定される。Ｕ字型ピン２６としては、例えば鉄及びクロムからなるものが用いられる。
【００３５】
また、図２に示すように、耐火断熱レンガ１２ａ〜１２ｄの内壁には、支持ボード２５ａ〜２５ｇが取り付けられる。支持ボード２５ａ〜２５ｇは、発熱部２０ａ〜２０ｆの位置を保持するものである。すなわち、発熱部２０ａ〜２０ｆを耐火断熱レンガ１２ａ〜１２ｄの内壁に配設すると、その自重により、発熱部２０ａ〜２０ｆが垂れ下がっていく可能性がある。そこで、耐火断熱レンガ１２ａ〜１２ｄ壁の内壁に支持ボード２５ａ〜２５ｇを取り付け、発熱部２０ａ〜２０ｆを支持ボード２５ａ〜２５ｇの間に配置している。また、支持ボード２５ａ〜２５ｇは、ヒーターを隔絶したことによる熱効率の悪化を補充する役目をしている。
【００３６】
支持ボード２５ａ〜２５ｇとしては、例えば、セラミックボードが用いられる。セラミックボードは、セラミックファイバーを板状に成型した耐熱性の高い断熱材であり、高強度で精度が良いという特徴がある。セラミックファイバーとしては、例えば、アルミナ７２％、シリカ２８％からなる多結晶ムライト質のアルミナファイバーが用いられる。セラミックファイバーは、グラスウールやロックウールなどと比較して耐熱温度が高く、１０００度〜１８００度の超高温用の断熱材として使用される。無機繊維の集合体なので、非常に軽く、柔軟性・弾力性に優れている。
【００３７】
このように、本考案の第１の実施形態では、コイルヒーター２２を保護パイプ２１で覆うことにより、内部のコイルヒーター２２の保護が図れる。しかしながら、コイルヒーター２２を保護パイプ２１で覆っても、炉内四隅の部分や、コイルヒーター２２に電源を供給するためのリード部分では、保護パイプ２１の切れ目が生じる。この切れ目から、内部のコイルヒーター２２が露呈される可能性がある。
【００３８】
そこで、本考案の第１の実施形態では、図３に示すように、炉内四隅の部分やヒーターのリード部分等の保護パイプ２１の切れ目となる部分に、不定形耐火物２７が充填される。不定形耐火物としては、アルミナとシリカからなる不定形セラミック及び耐火セメントが用いられる。不定形耐火物２７として、アルミナとシリカからなる不定形耐火物を充填した場合、初期加熱時にこれらの不定形耐火物は硬化する。
【００３９】
図６は、本考案の第１実施形態の電気炉１で、還元焼成を行う場合を説明するものである。
【００４０】
還元焼成を行う場合には、図６に示すように、電気炉１の下側の吹込み穴６に、プロパンボンベ３１からのガスを利用したバーナー３０が取り付けられる。なお、プロパンガスの代わりに、都市ガスを用いることもできる。プロパンボンベ３１には、圧力調整器３４が設けられる。バーナー３０には、バーナーのコック３５及び空気調整ネジ３６が設けられる。また、電気炉１の炉内の温度は、温度制御盤３７の操作で制御できる。
【００４１】
電気炉１の炉内には、図７に示すように、棚板４１が置かれ、この棚板４１の上に、焼成物４２が載置される。そして、還元焼成は、以下のような方法により行われる。
【００４２】
（１）炉内温度が例えば９００度前後に達した時点で、プロパンボンベ３１の元栓を開き、圧力調整器３４を所定の目盛りに合わせる。
（２）バーナー３０のコック３５を開いて点火し、炉体側面下部の吹込み穴６より、完全燃焼炎を入れる。バーナー３０の炎は空気調整ネジ３６の開度によって完全燃焼から不完全燃焼まで調整できる。
（３）バーナー３０の空気調整ネジ３６を徐々に閉めて、不完全燃焼炎に移行する。バーナー３０をセットしてから５分前後で、炉体正面の炎吹出し口７ａ及び７ｂより、オレンジ色の炎が出る。以後１２４０度前後（５時間前後）まで炎と灰色の煙が吹き出す。
【００４３】
なお、空気調整ネジ３６を閉め過ぎると、吹き出す煙の色が黒に変わり、図７に示すように、炉内に多量の炭素が発生する。この活性度の高い炭素がヒーターの表面に付着すると、保護皮膜の特性を失わせ、ヒーターが溶断する。
【００４４】
しかしながら、本考案の第１の実施形態では、前述したように、保護パイプ２１にコイルヒーター２２を挿入して構成された発熱部２０ａ〜２０ｆを耐火断熱レンガ１２ａ〜１２ｄの内壁に装着している。このため、還元焼成を行っても、コイルヒーター２２が腐食性ガスに曝されることがなく、コイルヒーター２２の表面に炭素が付着することがない。このため、このような場合でもコイルヒーター２２が溶断する危険性がなく、安心して、還元焼成を行うことができる。この実施形態では、アルカリを発生する藁を使った備前焼等も可能である。
【００４５】
また、本考案の第１の実施形態では、コイルヒーター２２が保護パイプ２１に覆われるため、感電の危険性がなく、金属のような導電体を窯に入れても、安心して作業ができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本考案は、陶芸窯として用いられる電気炉の他、ヒーターにより加熱して物体を焼いたり、暖めたりするものに広く用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本考案の第１実施形態の電気炉の外観構成を示す斜視図である。
【図２】本考案の第１実施形態の電気炉の内部構成を示す断面図である。
【図３】本考案の第１実施形態の電気炉の内部構成を示す断面図である。
【図４】本考案の第１実施形態の電気炉における発熱部の構成を示す断面図である。
【図５】本考案の第１実施形態の電気炉における発熱部の取り付けの説明に用いる断面図である。
【図６】本考案の第１実施形態の電気炉を用いて還元焼成を行う場合の説明に用いる斜視図である。
【図７】本考案の第１実施形態の電気炉を用いて還元焼成を行う場合の説明に用いる断面図である。
【図８】従来の電気炉のヒーターの説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  電気炉
２  底面壁
３ａ，３ｂ  側面壁
４  炉蓋
５  把手
６  吹込み穴
７ａ，７ｂ  炎吹出し口
９  鉄製外枠
１０ａ〜１０ｄ  鉄製外枠
１１  耐火断熱レンガ
１２ａ〜１２ｄ  耐火断熱レンガ
２０ａ〜２０ｆ  発熱部
２１  保護パイプ
２２  コイルヒーター
２５ａ〜２５ｇ  支持ボード
２６  Ｕ字型ピン
２７  不定形耐火物
３０  バーナー
３１  プロパンボンベ
３４  圧力調整器
３５  コック
３６  空気調整ネジ
３７  温度制御盤
４１  棚板
４２  焼成物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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