(57)【要約】【課題】本発明の目的は、「サビ」の発生率を激減させるか、或いはさらに進めて「サビ」の発生率をほぼ零にすることが可能な燻瓦の製造方法及びその装置を提供することにある。【解決手段】焼成炉２と、燃料に空気を混ぜて火炎を発生させその火炎で焼成炉２を加熱するバーナー３と、焼成炉２内に燻化剤を導入して瓦を燻化させる燻化手段４とを有する燻瓦製造装置１を使用し、前記バーナー３で炉内を脱水温度に加熱して瓦素地を脱水し、次にバーナー３で炉内を焼成温度に加熱して瓦素地を焼成し、次に炉内に燻化剤を導入して瓦を燻化させる燻瓦の製造方法において、脱水時のバーナー３の空気比を焼成時のバーナー３の空気比より大きくして燃焼させつつ瓦素地を脱水するようにした。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼成炉と、燃料に空気を混ぜて火炎を発生させその火炎で焼成炉を加熱するバーナーと、前記焼成炉内に燻化剤を導入して瓦を燻化させる燻化手段とを有する燻瓦製造装置を使用し、前記バーナーで炉内を脱水温度に加熱して瓦素地を脱水し、次にバーナーで炉内を焼成温度に加熱して瓦素地を焼成し、次に炉内に燻化剤を導入して瓦を燻化させる燻瓦の製造方法において、
脱水時のバーナーの空気比を焼成時のバーナーの空気比より大きくして燃焼させつつ瓦素地を脱水するようにしたことを特徴とする燻瓦の製造方法。
【請求項２】
焼成炉と、燃料に空気を混ぜて火炎を発生させその火炎で焼成炉を加熱するバーナーと、前記焼成炉内に燻化剤を導入して瓦を燻化させる燻化手段とを有する燻瓦製造装置を使用し、前記バーナーで炉内を脱水温度に加熱して瓦素地を脱水し、次にバーナーで炉内を焼成温度に加熱して瓦素地を焼成し、次に炉内に燻化剤を導入して瓦を燻化させる燻瓦の製造方法において、
脱水時のバーナーを空気比ｍ≧２で燃焼させつつ瓦素地を脱水するようにしたことを特徴とする燻瓦の製造方法。
【請求項３】
前記脱水時の脱水温度を５００℃以下にしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の燻瓦の製造方法。
【請求項４】
焼成炉と、燃料に空気を混ぜて火炎を発生させその火炎で焼成炉を加熱するバーナーと、焼成炉内に燻化剤を導入して瓦を燻化させる燻化手段とを有し、前記バーナーで炉内を脱水温度に加熱して瓦素地を脱水する脱水工程と、バーナーで炉内を焼成温度に加熱して脱水した瓦素地を焼成する焼成工程と、炉内に燻化剤を導入して焼成した瓦を燻化させる燻化工程の順に運転させるようになっている燻瓦製造装置において、
前記脱水工程でのバーナーの燃焼を焼成工程でのバーナーの空気比より大きい空気比で行わせるようにした燻瓦製造装置。
【請求項５】
焼成炉と、燃料に空気を混ぜて火炎を発生させその火炎で焼成炉を加熱するバーナーと、焼成炉内に燻化剤を導入して瓦を燻化させる燻化手段とを有し、前記バーナーで炉内を脱水温度に加熱して瓦素地を脱水する脱水工程と、バーナーで炉内を焼成温度に加熱して脱水した瓦素地を焼成する焼成工程と、炉内に燻化剤を導入して焼成した瓦を燻化させる燻化工程の順に運転させるようになっている燻瓦製造装置において、
前記脱水工程でのバーナーの燃焼を空気比ｍ≧２で行わせるようにした燻瓦製造装置。
【請求項６】
前記脱水時の脱水温度を５００℃以下にしたことを特徴とする請求項４又は５に記載の燻瓦製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燻瓦の製造方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燻瓦は、燻化剤による燻化処理で表面に金属様銀色被膜を形成したものである。その燻瓦を製造するための燻瓦製造装置１は、図１〜３に示したように、焼成炉２と、その焼成炉２の中を加熱するバーナー３と、焼成炉２の中に燻化剤を導入して瓦を燻化させる燻化手段４とで概略構成される。
【０００３】
前記焼成炉２は、四角い炉床２ａの全周を三つの炉壁２ｂと一つの開閉自在なドア２ｃで囲い、さらにその上面を炉天井２ｄで塞いだ箱形態であり、ドア２ｃに対向する炉壁２ｂの下部に煙道２ｅを形成し、その煙道２ｅに煙突２ｆを接続してなる。
【０００４】
前記バーナー３は複数個あり、その夫々が向かい合う二つの炉壁２ｂの上下位置にバランス良く配置されている。各バーナー３は、燃料に空気を混ぜて燃焼させ吹き出す火炎で焼成炉２の中を加熱するものである。燃料と空気の割合は、燃焼に要する理論上の空気量（理論空気量）を空気比ｍ＝１として、通常、空気比ｍ＝１．１〜１．２程度で燃焼させる。なお、空気比ｍ＝１のときは燃焼生成ガス中に酸素、一酸化炭素、水素を含まず、空気比ｍ≧１のときは燃焼生成ガス中に酸素を含み、空気比ｍ≦１のときは燃焼生成ガス中に一酸化炭素、水素を含む。
【０００５】
燻化手段４は、炉天井２ｄに配置した燻化剤導入パイプ４ａと、煙道２ｅから煙突２ｆに抜ける排気通路を開閉する着脱自在なダンパー４ｂと、そのダンパー４ｂに設けたガス排出筒４ｃ（通称、フカシ口）と、ガス排出筒４ｃを開閉するキャップ４ｄとからなる。
【０００６】
次に上記燻瓦製造装置１による燻瓦の製造方法について、瓦素地の製造段階から順に説明する。先ず、一般に燻瓦の瓦素地は、
（ｉ）水分を約２０％に調整した調合原料を土練機で扁平に押し出して所定の長さに切断する。
（ｉｉ）それをプレス機で瓦型に成形して乾燥させる。
（ｉｉｉ）乾燥させた瓦素地の表面に水簸した粘土等のような非常に細かい粒子の泥漿を浸し掛けして「ハケ土」と呼ばれる薄い層を形成する。
という製法で作られる。
【０００７】
次に、上記瓦素地を複数枚起立状態にして耐火パレット５に並べ、その耐火パレット５を多段に積み上げ、その積み上げた耐火パレット群を焼成炉２内に適宜な間隔で並べる。この状態で焼成炉２のドア２ｃを閉め、図３（イ）のように排気通路を開いた状態にしてバーナー３に点火し、炉内に火炎を吹き込んで加熱する。通常、炉内温度は、瓦素地の脱水を行うために５００℃程度の脱水温度で６時間程度維持し（脱水工程）、続いて瓦素地の性状により最高１２００℃にまで昇温させて１０時間程度維持し（焼成工程）、焼成完了後バーナー３を止めて９５０℃程度にまで炉内温度を下げる。そして、図３（ロ）のようにダンパー４ｂで排気通路を閉じつつもガス排出筒４ｃのキャップ４ｄを外してフカシ口を開き、さらに燻化剤導入パイプ４ａから炭化水素（ＬＰＧ，灯油等）を主成分とした燻化剤を炉内に充填する。この燻化工程を３０分〜６０分継続させて燻化を終える。このときの炉内温度は約８５０℃〜９００℃程度である。
【０００８】
次に、ダンパー４ｂのガス排出筒４ｃにキャップ４ｄを被せてフカシ口を閉じ、炉内に通したＵ字状の冷却パイプ６に冷風を通して空気に触れても酸化しない温度である約５００℃以下に冷却する。なお、この冷却工程で外気の侵入を防ぐために、窒素ガスや炭酸ガスなどの不活性ガスを炉内に導入する場合もある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
燻瓦には解決すべき課題として「サビ」問題がある。すなわち、前記瓦素地に含まれる鉄化合物が酸化雰囲気による焼成でサビに強いＦｅ２Ｏ３になるのであるが、燻化中に強い還元作用を受けるため、前記Ｆｅ２Ｏ３が黒サビに弱いＦｅ３Ｏ４か、若しくはそれより進んで赤サビに弱いＦｅＯに変化し、屋根の上に施工した後、雨水によって赤サビ或いは黒サビが発生するものと考えられている。
【００１０】
このような「サビ」問題に対し、前記した「ハケ土」が一定の効果を上げている。その理由は、「ハケ土」が焼成によって緻密な層になることと表面が平滑であって燻化時に強固な炭素皮膜を形成することから、次の二つのことが推測される。
（ｉ）燻化中の還元雰囲気から瓦素地内部が保護され上記したような還元作用が起き難い。
（ｉｉ）施工後において雨水が瓦素地内部に浸透し難い。
【００１１】
ところが「ハケ土」を施した燻瓦でも「サビ」が発生する場合があったため、本出願人が原因の究明を進めたところ、バーナー３近辺にあったものと、炉内雰囲気が滞留しやすい部分にあったものに「サビ」が多く発生していることを発見し、そこから次のような推測を行った。
（ｉ）バーナー近辺
バーナー３は空気比ｍ＝１．１〜１．２程度で燃焼させると効率がよい。そのためそのような空気比になるように燃料と空気量を調整して炉内温度を制御するのであるが、効率のよい火炎は温度が高いため、脱水工程のような低温域ではバーナー３近辺にある瓦素地の温度上昇がバーナー３から離れた場所にある瓦素地に比べて激しくなり、その結果瓦素地に含まれる水分が急激に蒸発する（体積が急激に膨張する）から、ハケ土の緻密な層が荒れて保護層としての機能が低下する。
（ｉｉ）炉内雰囲気が滞留しやすい部分
瓦素地に施したハケ土は、自己の水分が瓦素地本体に吸収されるから炉詰めする前までに自然に乾燥する。一方、炉内雰囲気が滞留しやすい部分には脱水工程で発生する水蒸気が溜まりやすい。そうするとそのような部分にある瓦素地のハケ土層が再度水分を吸収するから、焼成工程の初期段階でハケ土層が水和膨脹して緻密な層が荒れる。或いは瓦素地に含まれる水分量が多くなるから、比較的ゆっくり昇温しても水分が急激に蒸発してハケ土層が荒れる。
【００１２】
本発明は上記知見に基づきなされたもので、その目的は「サビ」の発生率を激減させるか、或いはさらに進めて「サビ」の発生率をほぼ零にすることが可能な燻瓦の製造方法及びその装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため本発明は、焼成炉と、燃料に空気を混ぜて火炎を発生させその火炎で焼成炉を加熱するバーナーと、前記焼成炉内に燻化剤を導入して瓦を燻化させる燻化手段とを有する燻瓦製造装置を使用し、前記バーナーで炉内を脱水温度に加熱して瓦素地を脱水し、次にバーナーで炉内を焼成温度に加熱して瓦素地を焼成し、次に炉内に燻化剤を導入して瓦を燻化させる燻瓦の製造方法において、脱水時のバーナーの空気比を焼成時のバーナーの空気比より大きくして燃焼させつつ瓦素地を脱水するようにした燻瓦の製造方法を提供する。
【００１４】
また、請求項４に記載したように、焼成炉と、燃料に空気を混ぜて火炎を発生させその火炎で焼成炉を加熱するバーナーと、焼成炉内に燻化剤を導入して瓦を燻化させる燻化手段とを有し、前記バーナーで炉内を脱水温度に加熱して瓦素地を脱水する脱水工程と、バーナーで炉内を焼成温度に加熱して脱水した瓦素地を焼成する焼成工程と、炉内に燻化剤を導入して焼成した瓦を燻化させる燻化工程の順に運転させるようになっている燻瓦製造装置において、前記脱水工程でのバーナーの燃焼を焼成工程でのバーナーの空気比より大きい空気比で行わせるようにした燻瓦製造装置を提供する。
【００１５】
バーナーの空気比を大きくすると空気が過剰になって火炎の温度が低下し、かつ、バーナーからの燃焼ガスの体積が増加する。脱水工程は低温域で行うからバーナーの火炎温度が低下しても問題はなく、却って火炎温度の低下が前記したバーナー近辺にある瓦素地の急激な温度上昇を抑制し、また、燃焼ガスの体積増加が炉内雰囲気の循環を促して水蒸気の滞留を防止する。従ってハケ土層を荒らす要因が解消されるから燻瓦の「サビ」の発生率が激減する。
【００１６】
また、請求項２又は５に記載したように脱水工程でのバーナーの燃焼を空気比ｍ≧２で行わせるようにした場合には、燻瓦の「サビ」の発生率がほぼ零になることが試験により確認された。なお、この試験については後述する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について説明する。なお、燻瓦製造装置の制御を除く構成及びその装置による燻瓦の製造工程はほぼ従来技術の項で説明したとおりであり、従って重複した説明を省略する。
【００１８】
しかして燻瓦製造装置１による燻瓦の製造工程はその殆どが自動化されており、脱水工程、焼成工程におけるバーナー３の燃焼も制御装置のプログラムに沿って自動的に行われる。本発明の燻瓦製造装置１はバーナー３の制御に特徴があり、焼成工程については最も効率の良い空気比ｍ＝１．１〜１．２で燃焼させる設定とし、脱水工程については前記焼成工程の空気比より大きい空気比（例えばｍ＝１．５〜５の範囲）で燃焼させるように設定してある。
【００１９】
【試験】
１回の焼成枚数が２０００枚である燻瓦製造装置１を使用し、脱水工程のバーナー３の空気比ｍを１．５、２、２．５、３、３．５、４、５に設定して燻瓦（桟瓦）を製造した。脱水工程、焼成工程の具体的な条件は以下のとおりである。なお、従来製法による比較例としてバーナー３の空気比ｍ＝１．１に設定して同様に燻瓦を製造した。
［脱水工程］
・炉内温度　　　〜５００℃　（但し、ｍ＝５は５００℃までの昇温が困難であるため３５０℃とした。）
・時間　　　　　　　　　６時間
・空気比　　　　　　　　ｍ＝１．１　１．５　２　２．５　３　３．５　４　５
［焼成工程］
・炉内温度　　　　　　　５００℃〜９８０℃
・時間　　　　　　　　　１０時間（但し、ｍ＝５は脱水温度が低温（３５０℃）であるため１時間、また、ｍ＝１．１は脱水工程終了後の炉内温度分布が大きいため３時間余分に焼成した。）
・保持温度及び保持時間　９８０℃で１時間
［燻化工程］
・燻化開始温度　　　　　９３０℃
・燻化終了温度　　　　　９００℃
・燻化ガス（ＬＰＧ）量　１０Ｎｍ３
・燻化時間　　　　　　　１時間
［冷却工程］
燻化終了後、フカシ口を閉じて４００℃まで冷却
【００２０】
以上のようにして製造した燻瓦を２４時間水中に浸してサビの発生率を調べた。その結果を表１に示す。
【００２１】
【表１】
2004018330.tif 000003
【００２２】
上記表１の結果から明らかなように、バーナー３の空気比が脱水時と焼成時で同じである従来製法の燻瓦に比べて、本発明の燻瓦はサビの発生率が激減した。特に、脱水時のバーナー３の空気比ｍ≧２である場合には、サビの発生率がほぼ零になった。
【００２３】
ところで、バーナー３自体の燃費は従来の空気比ｍ＝１．１の方が有利であるため、脱水工程のみの燃費を比較すると従来製法の方がよい。
しかし、バーナー３の空気比が大きいと燃焼ガスの体積が多くなって吐出スピードが向上し、炉内雰囲気が活発に撹拌されて炉内温度分布が縮小する。例えば従来は焼成後のチップによる温度分布が２０℃であったが、空気比ｍ＝４では５℃に縮小している。炉内温度分布が小さいと、脱水工程から焼成工程に切り替わる際の昇温がスピーディに行えるため、それだけ焼成時間が短縮できる。
燻瓦製造装置１の燃料使用量は、低温である脱水工程より高温である焼成工程の方が圧倒的に多いから、仮に脱水工程での燃費が悪化しても焼成工程での燃費が改善できればトータルの燃費は減少する。よって本発明は、燻瓦製造装置１の燃費改善効果をも発揮することが判った。
【００２４】
【発明の効果】
バーナーの空気比を大きくすると空気が過剰になって火炎の温度が低下し、かつ、バーナーからの燃焼ガスの体積が増加する。脱水工程は低温域で行うからバーナーの火炎温度が低下しても問題はなく、却って火炎温度の低下が前記したバーナー近辺にある瓦素地の急激な温度上昇を抑制し、また、燃焼ガスの体積増加が炉内雰囲気の循環を促して水蒸気の滞留を防止する。従ってハケ土層を荒らす要因が解消されるから燻瓦の「サビ」の発生率が激減する。
【００２５】
また、請求項２又は５に記載したように脱水工程でのバーナーの燃焼を空気比ｍ≧２で行わせるようにした場合には、燻瓦の「サビ」の発生率をほぼ零にすることができる。
【００２６】
また、請求項３，６に記載したように脱水時の脱水温度は５００℃以下の温度領域で優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】燻瓦製造装置の縦断面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線断面図である。
【図３】（イ）〜（ハ）は焼成時、燻化時、冷却時の排気通路を示す一部拡大断面図である。
【符号の説明】
１　…燻瓦製造装置
２　…焼成炉
３　…バーナー
４　…燻化手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004018330.tif 000006