(57)【要約】【課題】陶磁器の焼成を省エネルギーに行う。【解決手段】陶磁器として焼成される粘土やセラミックなどの原材料に、通常は含まれていない高温で熱処理された粉炭または黒鉛を混入させて陶磁器材料２を作成し、成形されたこの陶磁器材料２を、乾燥させた後、るつぼ３に入れ、マイクロ波発生装置１に収容して、マイクロ波を照射することで、前記粉炭または黒鉛を発熱させ、焼成を行う。したがって、原材料を問わず、炉で焼成する場合に比べて、容易かつ極めて省エネルギーに焼成を行うことができる。また、前記粉炭または黒鉛の含有量、マイクロ波のパワーおよび加熱時間を調整することで、土器、せっ器、陶器、磁器、セラミックスなど、所望の陶磁器に適した任意の焼成条件を正確に実現することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陶磁器として焼成される原材料に、高温で熱処理された粉炭または黒鉛を混入させて成ることを特徴とする陶磁器材料。
【請求項２】
前記原材料は、粘土であることを特徴とする請求項１記載の陶磁器材料。
【請求項３】
前記粉炭または黒鉛は、５〜１０重量％混入されることを特徴とする請求項１または２記載の陶磁器材料。
【請求項４】
陶磁器を焼成するにあたって、前記請求項１〜３の何れか１項に記載の陶磁器材料を用い、
前記陶磁器材料を成形する工程と、
成形された前記陶磁器材料にマイクロ波を照射することで、前記粉炭または黒鉛を発熱させ、焼成を行う工程とを含むことを特徴とする陶磁器の製造方法。
【請求項５】
成形された前記陶磁器材料を、焼成前に乾燥させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項４記載の陶磁器の製造方法。
【請求項６】
前記乾燥の工程は、焼成の工程より弱いマイクロ波の照射によって行われることを特徴とする請求項５記載の陶磁器の製造方法。
【請求項７】
陶磁器を焼成する装置であって、
成形された前記請求項１〜３の何れか１項に記載の陶磁器材料にマイクロ波を照射することで、前記粉炭または黒鉛を発熱させるマイクロ波発生源と、
前記陶磁器材料を内部へ収容するとともに、前記内部へ前記マイクロ波発生源からのマイクロ波を導入し、外部へのマイクロ波遮蔽が施された筐体とを備えて構成されるマイクロ波発生装置から成ることを特徴とする陶磁器の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陶磁器材料ならびにそれを用いる陶磁器の製造方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からの陶磁器の焼成には、先ず炉を暖める必要があり、非常に大きなエネルギーが必要になるとともに、長時間を要する。そこで、特許文献１には、内面がマイクロ波を反射可能な材料で形成されたチャンバの内部に、マイクロ波の透過を許容する断熱隔壁によって区画された焼成室を設け、そのチャンバ内にマイクロ波発振器からマイクロ波を出力することで、前記焼成室内に配設される被焼成体（陶磁器材料）がマイクロ波によって焼成され、陶磁器が得られることが記載されている。こうして、特許文献１には、焼成に要する時間を短縮した陶磁器の製造方法が示されている。ここで、前記被焼成体（陶磁器材料）は、陶磁器材料を所定形状に成形した成形体、もしくはその成形体を素焼きしたもの、またはこれらに施釉をしたものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１９９７６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の従来技術では、段落［００２４］に、約２０℃／分の昇温速度で焼成温度（１２２０℃）まで加熱できたとある。しかしながら、陶磁器材料単体にマイクロ波を照射しているので、効率が悪いという問題がある。特に原材料が粘土である場合、粘土はマイクロ波を吸収しないので、単体では、マイクロ波を照射しても、水分が蒸発する温度程度までにしか加熱することができない。
【０００５】
本発明の目的は、原材料を問わず、容易かつ省エネルギーに焼成を行うことができる陶磁器材料ならびにそれを用いる陶磁器の製造方法および装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の陶磁器材料は、陶磁器として焼成される原材料に、高温で熱処理された粉炭または黒鉛を混入させて成ることを特徴とする。
【０００７】
上記の構成によれば、陶磁器として焼成される粘土やセラミックなどの原材料に、通常は含まれていない、高温で熱処理された粉炭または黒鉛を混入させて陶磁器材料を作成する。前記粉炭または黒鉛は、電気伝導性を有し、マイクロ波が照射されることによって発熱する。
【０００８】
したがって、成形されたこの陶磁器材料を、陶磁器の製造装置として、電子レンジを改造したようなマイクロ波発生装置に入れてマイクロ波を照射することで、原材料を問わず、焼成を行うことができる。また、前記粉炭または黒鉛の含有量、マイクロ波のパワーおよび加熱時間を調整することで、土器、せっ器、陶器、磁器、セラミックスなど、所望の陶磁器に適した任意の焼成条件を正確に実現することができる。したがって、炉で焼成する場合に比べて、容易かつ極めて省エネルギーに焼成を行うことができる。
【０００９】
さらに、この陶磁器材料単体だけでも、マイクロ波ではなく、通常通り炉で焼成されても、焼成後の陶磁器は電子レンジで使用すると発熱するので、内部に食材を入れて加熱調理するような用途にも使用することができ、本発明の陶磁器材料だけでも有効である。
【００１０】
また、本発明の陶磁器材料では、前記原材料は、粘土であることを特徴とする。
【００１１】
上記の構成によれば、粘土はマイクロ波を吸収しないので、単体ではマイクロ波を照射しても、水分が蒸発する温度程度までにしか加熱することができず、前記粉炭または黒鉛を混入することで、焼成を行うことができる。
【００１２】
さらにまた、本発明の陶磁器材料では、前記粉炭または黒鉛は、５〜１０重量％混入されることを特徴とする。
【００１３】
上記の構成によれば、原材料の性質を大きく損なわずに、短時間で高い温度に発熱させることができる。
【００１４】
また、本発明の陶磁器の製造方法は、陶磁器を焼成するにあたって、前記の陶磁器材料を用い、前記陶磁器材料を成形する工程と、成形された前記陶磁器材料にマイクロ波を照射することで、前記粉炭または黒鉛を発熱させ、焼成を行う工程とを含むことを特徴とする。
【００１５】
上記の構成によれば、上記の陶磁器材料とマイクロ波発生装置とを用いるだけで、容易かつ省エネルギーに焼成を行うことができる。
【００１６】
さらにまた、本発明の陶磁器の製造方法では、成形された前記陶磁器材料を、焼成前に乾燥させる工程をさらに含むことを特徴とする。
【００１７】
上記の構成によれば、前記陶磁器材料にマイクロ波を照射しても、水分が残っていると、１００℃を大きく超えず、水分が無くなった時点から温度上昇を開始する。
【００１８】
したがって、成形した陶磁器材料から、予め乾燥工程で水分を蒸発させておけば、マイクロ波の照射開始後、速やかに焼成温度まで引き上げることが可能になる。
【００１９】
また、本発明の陶磁器の製造方法では、前記乾燥の工程は、焼成の工程より弱いマイクロ波の照射によって行われることを特徴とする。
【００２０】
上記の構成によれば、前記の乾燥工程を、マイクロ波を照射することで行う。
【００２１】
したがって、成形した陶磁器材料をマイクロ波発生装置に入れるだけで、乾燥から焼成まで、一連の工程を行うことができ、陶磁器の製造を容易に行うことができる。その場合、たとえば焼成工程のマイクロ波パワーを７００Ｗとすると、乾燥工程は３００Ｗ等、焼成時よりもパワーを抑えることで、成型した陶磁器材料の変形や、蒸発した水分の痕跡による孔開き（多孔質になって水分の浸透などが生じる）などを抑えることができる。
【００２２】
さらにまた、本発明の陶磁器の製造装置は、陶磁器を焼成する装置であって、成形された前記の陶磁器材料にマイクロ波を照射することで、前記粉炭または黒鉛を発熱させるマイクロ波発生源と、前記陶磁器材料を内部へ収容するとともに、前記内部へ前記マイクロ波発生源からのマイクロ波を導入し、外部へのマイクロ波遮蔽が施された筐体とを備えて構成されるマイクロ波発生装置から成ることを特徴とする。
【００２３】
上記の構成によれば、上記の陶磁器材料を用いることで、マイクロ波照射によって、容易かつ省エネルギーに焼成を行うことができる陶磁器の製造装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の陶磁器材料ならびにそれを用いる陶磁器の製造方法および装置は、以上のように、陶磁器として焼成される粘土やセラミックなどの原材料に、通常は含まれていない粉炭または黒鉛を混入させて陶磁器材料を作成し、成形されたこの陶磁器材料にマイクロ波を照射することで焼成を行う。
【００２５】
それゆえ、原材料を問わず、炉で焼成する場合に比べて、容易かつ極めて省エネルギーに焼成を行うことができる。また、前記粉炭または黒鉛の含有量、マイクロ波のパワーおよび加熱時間を調整することで、土器、せっ器、陶器、磁器、セラミックスなど、所望の陶磁器に適した任意の焼成条件を正確に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の一形態に係る陶磁器の製造装置であるマイクロ波発生装置の構造を示す縦断面図である。
【図２】陶磁器材料の構造を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に本発明に係る陶磁器材料およびそれを用いる陶磁器の製造方法および装置について説明する。図１は、本発明の実施の一形態に係る陶磁器の製造装置であるマイクロ波発生装置１の構造を示す縦断面図である。このマイクロ波発生装置１は、成形された陶磁器材料２を焼成する装置であり、図１の例では、陶磁器材料２の成形された形状としては、碗物を示している。本発明の陶磁器材料２としては、図２で模式的に示すように、陶磁器として焼成される原材料２１に、通常は含まれておらず、マイクロ波が照射されることによって発熱する発熱材料２２が混入されていることを特徴としている。前記発熱材料２２は、電気伝導性を有する、高温で熱処理された粉炭または黒鉛である。
【００２８】
陶磁器材料２の成形は、ろくろなどで手作業で行われてもよく、或いは型を用いた機械によって自動的に行われてもよい。たとえば、前記発熱材料２２が高温炭のオガ炭を粉砕した粉炭である場合、前記オガ炭の状態で、約３ｍｍの厚さに切り、ミリオーム計で、クリップで挟み１ｃｍ間の値を測定すると、２０ｍΩ前後であり、約６０メッシュの粒度に粉砕した粉炭の状態での電気抵抗値は１Ω以下である。
【００２９】
なお、陶磁器は、原材料や釉薬の有無、焼成温度などによって、前記の土器、せっ器、
陶器、磁器、セラミックスなどに細分される。たとえば、土器は、素焼きであり、窯を使わず、粘土を野焼きの状態で７００〜９００℃の温度で焼成している。せっ器は、窯を
使い、焼成温度は１２００〜１３００℃で、土器と陶器との中間的性質を示し、釉薬の有無にかかわらず、透光性および吸水性が共にない。陶器は、カオリナイト（カオリン）やモンモリロナイトを多く含んだ粘土を原料とし、窯で１１００〜１３００℃の温度で焼成され、釉薬が用いられ、透光性はないが、吸水性を有する。磁器は、陶磁器の中では最も硬く、粘土に石英や長石を含む陶土を原料とし、１３００℃程度で焼成され、半透光性で、吸水性が殆どない。
【００３０】
本発明では、前記の土器、せっ器、陶器、磁器、セラミックスを総称して陶磁器と称し
、本発明は、後述のように、粉炭や黒鉛の含有量、マイクロ波のパワーおよび加熱時間を調整することで、それらのいずれにも対応可能である。ただし、狭義では、基本成分が金属酸化物であるセラミックスは、シリコンのような半導体となるものは除き、絶縁体を対象とする。したがって、前記原材料２１としては、粘土、長石、陶石、珪石、カオリン、アルミナ等が挙げられる。
【００３１】
また、黒鉛は焼成温度が極めて高く、上記の何れの種類の陶磁器にも適用可能であるが、前記１３００℃の磁器のように、焼成温度が高い場合、混入される粉炭は、焼成によって変質しないように、すなわち焼成後に多孔質にならないように、無酸素の雰囲気中で、より高温で熱処理（精練）された粉炭を用いることが望ましい。
【００３２】
そのような発熱材料２２が前記の原材料２１に混入された陶磁器材料２が、図１で示すように、成形され、乾燥された後に、るつぼ３に収納されてマイクロ波発生装置１に収納され、焼成される。るつぼ３は、非磁性を有するとともに、陶磁器材料２の焼成温度に耐える耐熱性を有する材料から成り、容器本体３１に、蓋３２を備えて構成される。蓋３２には、水蒸気等を逃がすための孔３３が、適宜形成されている。前記陶磁器材料２の焼成温度を赤外線などで検知する場合には、このるつぼ３は、透明な耐熱ガラスなどから成ることが好ましい。
【００３３】
マイクロ波発生装置１は、マイクロ波源４と、そのマイクロ波源４によるマイクロ波を電磁遮蔽する筐体５とを備えて構成される。筐体５は、鉄板などから箱形に形成された外部筐体５１に、マイクロ波遮蔽のシール材５２が内張りされて形成されており、その天面の略中央部に、マイクロ波源４が配設される。また、筐体５の上部には、吸気ダクト５３および排気ダクト５４が適宜設けられており、それらのダクト５３，５４には、マイクロ波の漏洩防止のための金網５５，５６が適宜設けられている。前記ダクト５３，５４の少なくとも一方（図１の例では吸気ダクト５３）には、ファン５７が設けられている。
【００３４】
図１では詳しく示していないが、このマイクロ波発生装置１の筐体３内（庫内）へのるつぼ３（陶磁器材料２）の出し入れの方法については任意であり、側面や天面に形成した扉（蓋）を開閉するなどして行うことができる。このマイクロ波発生装置１は、端的には、電子レンジを改造したような構成を有しており、マイクロ波源４は側部に設けられて、導波管を通して筐体３内（庫内）へマイクロ波が導入されるようにしてもよい。また、異常な温度や圧力の上昇、或いは扉（蓋）の開放などに対してマイクロ波源４を停止させる安全装置や、そのためのセンシング手段などは、適宜設けられればよい。
【００３５】
本件発明者の実験によれば、マイクロ波源４からのマイクロ波は、周波数が２．４５ＧＨｚ、パワーを７００Ｗとしている。そして、原材料２１として信楽焼用の白粘土を用いた場合、発熱材料２２を混入しない場合は１００℃以上には上昇せず、発熱材料２２として粉炭を５重量％混入した場合、５分で１９５℃まで上昇し、１０分で２３２℃まで上昇している。同じ信楽焼用の白粘土に粉炭を５重量％混入し、混合および成形を容易にするために水分を加えた場合、５分では水分を蒸発させるために１６５℃までしか上昇せず、１０分で２４９℃、１５分で３２５℃まで上昇している。
【００３６】
一方、少し酸化鉄を含有する紀州赤土を用いた場合、発熱材料２２を混入しない場合は１３０℃まで上昇し、発熱材料２２として粉炭を５重量％混入した場合、５分で３００℃まで上昇している。一旦冷ました後、翌日に再度マイクロ波を照射すると、１０分で４００℃にまで上昇している。なお、これらの温度測定は、マイクロ波を停止した後、筐体３の扉を開放し、温度計を陶磁器材料２に接触させて行っているので、実際の温度より低く現れていると思われる。
【００３７】
以上のように、本実施形態の陶磁器材料２ならびにそれを用いる陶磁器の製造方法および装置によれば、陶磁器材料２として、陶磁器として焼成される粘土やセラミックなどの原材料２１に、通常は含まれていない、高温で熱処理された粉炭または黒鉛から成る発熱材料２２を混入しておくので、成形されたこの陶磁器材料２を、マイクロ波発生装置１に入れてマイクロ波を照射するだけで、内部から発熱させて焼成を行うことができる。したがって、炉で焼成する場合に比べて、容易かつ極めて省エネルギーに焼成を行うことができる。しかも、本実施形態の陶磁器の製造装置であるマイクロ波発生装置１は、特許文献１の８０ＧＨｚと言うような特殊なマイクロ波を使用するようなこともなく、電子レンジ等で使用されている２．４５ＧＨｚのマイクロ波を使用して、原材料を問わず、焼成を行うことができる。
【００３８】
また、陶磁器材料２の単体だけに着目し、マイクロ波ではなく、通常通り炉で焼成しても、焼成後の陶磁器は電子レンジで使用すると発熱するので、内部に食材を入れて加熱調理するような用途にも使用することができ、本願発明の陶磁器材料２だけでも有効である。
【００３９】
特に、前記陶磁器材料２としては、原材料２１が粘土である場合、上述の信楽焼用の白粘土のようにマイクロ波を吸収しないので、単体では、マイクロ波を照射しても水分が蒸発する温度程度までにしか加熱することができず、焼成ができないのに対して、前記粉炭または黒鉛による発熱材料２２を混入することで、焼成を行うことができる。
【００４０】
そして、前記発熱材料２２としての粉炭または黒鉛を、５〜１０重量％混入することで、原材料２１の性質を大きく損なわずに、短時間で高い温度に発熱させることができ、好適である。
【００４１】
なお、製造工程において、陶磁器材料２の成形後、かつ焼成前に行われる乾燥工程は、天日乾しなどの自然乾燥によるものに限らず、熱風に晒すなどの強制乾燥が行われてもよく、さらにマイクロ波発生装置１内でマイクロ波を照射して行ってもよい。この乾燥工程を行わない場合、陶磁器材料２に水分が残っていると、前述のようにマイクロ波を照射しても１００℃を大きく超えず、水分が無くなった時点から温度上昇を開始するのに対して、予め乾燥工程で水分を蒸発させておくことで、マイクロ波の照射開始後、速やかに焼成温度まで引き上げることが可能になる。
【００４２】
そして、マイクロ波を用いて乾燥を行う場合、乾燥の工程は、焼成の工程より弱いマイクロ波の照射によって行われることが好ましい。たとえば、焼成工程のマイクロ波パワーを７００Ｗとすると、乾燥工程は３００Ｗである。これによって、成形した陶磁器材料２をマイクロ波発生装置１に入れるだけで、乾燥から焼成まで、一連の工程を行うことができ、陶磁器の製造を容易に行うことができる。また、乾燥工程では焼成工程よりマイクロ波パワーを抑えることで、成型した陶磁器材料２の変形や、蒸発した水分の痕跡による孔開き（多孔質になって水分の浸透などが生じる）などを抑えることができる。マイクロ波を用いて乾燥を行う場合、るつぼ３に形成した孔３３や、ダクト５３，５４およびファン５７が、蒸気を排出するために有効である。
【００４３】
なお、特開平１１−２２２９４７号公報には、粉粒炭に粘土を混練した後、乾燥し、６〜７００℃の低温で焼成することで、粉粒炭の表面に粘土の焼結層を形成し、調湿・断熱性を有するとともに、耐火性および遮音性を有するようにした多孔質充填材の製造方法が示されている。しかしながら、この先行技術では、低温焼成の木炭が原料で、マイクロ波が透過するとあり、それを粘土に混ぜて１０００℃以上で焼成することで、前記木炭を白炭に変質させ、保湿・吸着・電磁遮蔽性を得られるとある（段落［００４１］）。
【００４４】
しかしながら、この先行技術は、焼成後、陶磁器の内部に粉炭を含有している点で本願発明に類似しているが、多孔質の陶磁器となるのに対して、孔の無い陶磁器となる本願発明とは、全く異なるものである。また、本願発明は、最初からマイクロ波を吸収するレベルに焼成された粉炭や黒鉛を含有して、それらの発熱によって陶磁器材料を焼成するので、先行技術とは焼成方法も全く異なり、極めて効率的に加熱を行うことができる。
【符号の説明】
【００４５】
１    マイクロ波発生装置
２    陶磁器材料
２１    原材料
２２    発熱材料
３    るつぼ
３１    容器本体
３２    蓋
４    マイクロ波源
５    筐体
５１    外部筐体
５２    シール材
５３    吸気ダクト
５４    排気ダクト
５７    ファン
【図１】
2015160788.tif 000003
【図２】
2015160788.tif 000004