(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉床の両側に燃焼口を設けたバーナーブロックが設置され、ガスバーナが該燃焼口の下部に臨設され、ガスバーナーには一次空気取り入れ口が設けられ、該燃焼口とバーナーヘッドとの隙間が二次空気孔となるブンゼン式且つ倒炎式ガス陶芸窯において、
燃焼口の上部の周囲に、燃焼口より噴出する火炎が衝突しうるように燃焼口のほぼ半分までせり出す傾斜状炎衝突面を有するターゲットを任意の向きに臨ませて置き、
該ターゲットの炎衝突面は前記バーナーブロックの燃焼口の径に合致する下部の円弧状面から上方に向けて扇形状に広げて形成したことを特徴とするブンゼン式且つ倒炎式ガス陶芸窯。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は陶磁器の焼成に用いられる陶芸窯、特に燃料として低圧供給の家庭用都市ガスを使用する陶芸窯において、炉内の温度分布を大幅に改善できるブンゼン式且つ倒炎式ガス陶芸窯に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の倒炎式陶芸窯で、燃料として低圧供給の家庭用都市ガス、例えば１３Ａガスを使用した場合、非常に温度が上がり難く１３００℃の温度が得られなくて問題となっていたが、本出願人の特願平８−２０４３３７号（特開平１０−３０８８６号公報）のバーナーブロック付き陶芸窯に見られるように、燃焼口のバーナーブロックの高さを高くして、その直径と軸方向の長さの比を２．０から４．０の範囲に変えることにより１３００℃の高温が得られるようになった。しかしながら、炉内の温度分布を測定すると、還元焼成の場合、温度差は約４０℃なので問題ないが、これが酸化焼成になると約８０℃の温度差となってしまい、当然炉内の上部に置いた製品は焼成できても、下部に置いた製品は温度が足らず釉薬の融け不足や、求める焼き色を出すことができず、所望の陶芸品が焼成できず、特に大勢の人が共同で使用する陶芸教室で問題になっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の陶芸窯に特開平１０−３０８８６号公報のようにバーナーブロックを高く積むことにより吸引された二次空気は従来のものよりは有効に燃焼に寄与され、火炎は完全燃焼に近くなり火炎温度は上昇し、燃焼時間も短くなる。すなわち、火炎は短くなって炉頂付近で火炎温度が最高になっていると考えられる。そして、温度測定用熱電対は炉頂近くにあるので今まで上がらなかった最高１４５０℃もの高温が得られた。そして、炉頂の１３００℃以上の熱流がそのまま下に降りてくるので、上下の温度差はそれほど広がらないことになる。それが酸化焼成で８０℃の差ができるのは、熱流が行かなくて温度が上がらないのではなく、冷たい空気が進入して温度を下げていることが原因である。すなわち、特開平１０−３０８８６号で考えたときと同じで二次空気として吸い込まれた燃焼用空気は燃焼用にだけに全てを費やすことなく、その一部はそのまま引き穴から排出されていることになる。それは、炉内上部、下部および水平煙道の３箇所における排ガスの残存する酸素濃度を測定し、酸化焼成時に炉内上部で０〜１％の時に、下部では４％が残っており、水平煙道では３％であった結果からも間違いないことである。依って、還元焼成の場合、上部は還元で温度が上がり難いのに、下部は上部より酸素が多いので還元の程度は弱くなり、温度も上がり易いことになる。すなわち、還元の場合、上部は温度が上がり難く下部は上がり易いので温度差が少ないことになって、４０℃となった。それに対し酸化焼成の場合は上部の酸素０％すなわち理論空気比で燃えているのに対し、下部では過剰空気で燃えているので温度は上がり難くなり、温度差８０℃となった。これが酸化の方が還元に比べて温度差が大きくなった理由と考えられる。すなわち炉内の温度分布をそろえるにはバーナーブロックを高く積み上げるだけでは不十分であったことになる。
【０００４】
この発明は上記問題を解決するようにしたもので、バーナーブロックの燃焼口に関連して火炎が衝突する炎衝突面を設けて火炎と二次空気の接触面積を多くし、二次空気の燃焼に寄与されていなかった割合をなくし、全量を有効に作用させ、かつ火炎の流れの向きを変えることにより炉内の温度分布を改善したブンゼン式且つ倒炎式ガス陶芸窯を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１のブンゼン式且つ倒炎式ガス陶芸窯は、炉床の両側に燃焼口を設けたバーナーブロックが設置され、ガスバーナが該燃焼口の下部に臨設され、ガスバーナーには一次空気取り入れ口が設けられ、該燃焼口とバーナーヘッドとの隙間が二次空気孔となるブンゼン式且つ倒炎式ガス陶芸窯において、
燃焼口の上部の周囲に、燃焼口より噴出する火炎が衝突しうるように燃焼口のほぼ半分までせり出す傾斜状炎衝突面を有するターゲットを任意の向きに臨ませて置き、
該ターゲットの炎衝突面は前記バーナーブロックの燃焼口の径に合致する下部の円弧状面から上方に向けて扇形状に広げて形成したことを特徴とするものである。
【０００６】
この発明の構成による作用は、バーナーブロックの燃焼口の周囲に燃焼口より噴出する火炎が衝突しうる傾斜状炎衝突面を有するターゲットを任意の向きに臨ませて置くことにより、その炎衝突面に火炎のおおよそ半分が衝突するようにし、燃焼口より噴出する火炎を炎衝突面に衝突させて側方へ広がらせて二次空気との接触面積を多くすることにより短炎化し燃焼性を改善したものである。ターゲットの向きを炉内方向、炉壁方向、扉方向等とすることにより温度の上がり難い所や、集中的に加熱したい所を自由に選択して加熱することができる。例えば、炉内の方向に向いている場合は火炎が直接炉床部分を加熱することになり、炉壁方向に向いている場合は、炉内側から吸い込まれた二次空気は炉内側には傾斜したターゲットの炎衝突面に衝突するので直接引き穴に吸い込まれずに炉壁側に移動し、炉壁側から吸い込まれた二次空気とともに炉壁に向かって流れて炉壁に衝突し、ターゲットの炎衝突面に衝突して炉壁側に扇型に広げられた火炎と混ざって炉壁に沿って炉頂に向かって上昇しながら燃焼する。すなわち、火炎形状を扇型の短炎にして、炉頂部だけを加熱しないようにでき、吸い込まれた二次空気は引き穴に吸い込まれることなく、その全量が燃焼に寄与されるようにできる。
【０００７】
この発明の構成による作用は、ターゲットの炎衝突面を下部の円弧面から上方に向けて傾斜状でかつ扇形状に広げて形成したので、その円弧面で囲われ、扇型に広がる傾斜面に火炎のおおよそ半分を確実に衝突させ、火炎を扇型に広がらせて二次空気との接触面積を広くすることにより短炎化し燃焼性を改善する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１はこの発明のブンゼン式ガス陶芸窯を示す半断正面図、図２はターゲットの斜視図、図３はバーナーブロック上にターゲットを設置した斜視図、図４は同平面図、図５はターゲットとバーナーブロックとを備えた要部縦断面図、図６は別の実施形態のバーナーブロックを示す断面図、図７は同バーナーブロックを備えた要部縦断面図、図８は同バーナーブロックにターゲットを備えた縦断面図、図９は先絞り手段を備えたバーナーブロックの縦断面図、図１０は該バーナーブロックにターゲットを設置した断面図である。
【００１２】
図１において、Ａは燃料ガスの噴出する圧力にて燃焼用一次空気を吸引するブンゼン式ガスバーナー４を備えた倒炎式陶芸窯で、炉床１の両側に燃焼口２を設けた耐火物製バーナブロック３が設置され、ガスバーナー４が燃焼口２の下部に臨設され、ガスバーナー４には一次空気取り入れ口５が設けられ、銅パイプ６を介してガス供給管７が接続されている。燃焼口２とバーナーヘッド４ａとの隙間が二次空気孔８となる。窯の炉床１には炉内の排気を該煙道１０へ出す引き穴９が設けられている。１１は炉の炉壁、１２は炉の前面の扉、１３はその開閉用ハンドル、１４は炉頂に備える熱電対、１５は排気筒である。
【００１３】
図１乃至図５において、本発明は上記陶芸窯の炉内温度分布の改善を図るために、バーナーブロック３の上に火炎が衝突しうる傾斜状の炎衝突面２１ｂを有する耐火物製ターゲット２１が設置されている。このターゲット２１を炎衝突面２１ｂが燃焼口２のほぼ半分までせり出すように置くことにより燃焼口から噴出する火炎と二次空気が傾斜状の炎衝突面２１ｂに当って広げられ、火炎と二次空気との接触面積が多くなって充分混合される。実施形態では、ターゲット２１をバーナーブロック３の上に所望の方向、例えば炉内の方向、炉壁の方向、扉の方向に向けて置くか、適宜接着材で固定する。
【００１４】
図２において、ターゲット２１は耐火物製長方体で、その片側下部にバーナーブロック３の燃焼口２の径に合致するように半円形で凹状の円弧面２１ａとし、かつ前記円弧面から長方体体の上縁の真っ直ぐな端部に向けて傾斜状でかつ扇形状に広げた炎衝突面２１ｂが形成されている。従って燃焼口から噴出する火炎と、それとともに吸い込まれる二次空気がターゲットの炎衝突面２１ｂに当たって広げられる。前記傾斜状の炎衝突面を有するターゲットの傾斜角度は５０度〜８０度の範囲とする。ターゲットの傾斜角度が上記範囲より小さくなると火炎が衝突する割合が多くなり抵抗が多いので燃焼に不具合が生じ、吸い込む二次空気も少なくなって燃焼量も減少する。逆に、傾斜角度が上記範囲より大きくなると火炎はほぼ真っ直ぐ上にあがって衝突させた効果がなくなる。従って、傾斜角度を５０度〜８０度にすることにより最大の効果を上げることができる。また、炎衝突面２１ｂを図２のように下部の円弧面より扇型の凹面とすれば、火炎が横方に逃げることなく、炎衝突面２１ｂで扇型に広がって上昇させることができ、二次空気との接触面積を一層多くでき、充分な混合ができる。
【００１５】
図３、図４において、このターゲット２１をバーナーブロック３の燃焼口２の周囲に円弧面２１ａを合致させて設置して、傾斜状の炎衝突面２１ｂを燃焼口２の上方に臨ませ、火炎Ｈのおよそ半分が炎衝突面２１ｂに衝突するようにして、火炎Ｈをほぼ扇型に広げて二次空気との接触面積を広くして短炎化し燃焼性を向上でき、温度の上がり難い所や、集中的に加熱したい所を自由に選択して加熱することができる。このターゲット２１の向きは図示の方向に限られるものではなく、陶芸教室等において、窯内に置かれている棚板の上に載せる焼成品の配置、数等を考慮して燃焼口に対するターゲットの向きを変えて、炉内の温度分布をなるべく均等となるようにするのが好ましい。例えば図４の鎖線のように４５度まわして、燃焼口からの火炎の方向を変えるように設置することができる。前記ターゲット２１の外面は炉の形状に適宜合わせた形状とすることは自由にできる。例えば、図４の鎖線のように外面を炉壁等に当たらないように角部を直線状、円弧状等にカットした形状とする。前記ターゲットは長方体に限られるものではなく、適宜形状とできる。
【００１６】
図５において、ターゲット２１をバーナーブロック３の上に炉壁の方向に向けて設置した場合には、バーナー４からの火炎Ｈと二次空気は傾斜したターゲット２１があるためにその炎衝突面に衝突して扇型に広げられた火炎と混ざって広がり、炉壁側から吸い込まれた二次空気とともに炉壁に向かって流れて炉壁に衝突し、炉壁に沿って炉頂に向かって上昇させながら燃焼させることができる。すなわち、火炎形状を扇型の短炎にして、炉頂部だけを加熱しないようにでき、吸い込まれた二次空気の全量を燃焼に寄与させることができる。従って、炉内に置いた焼成品を上下ほぼ均等に焼成することができる。又、ターゲット２１をバーナーブロック３の上に炉内の方向に向けて設置した場合には、火炎が直接炉床部分に回されて、炉の下部を加熱することができる。陶芸窯の両側に設置されたバーナーブロック３に備えるターゲット２１を炉壁方向と炉内方向とに向けたものを配置することにより、炉壁に沿う火炎と炉内に向かう火炎とにより炉内の温度分布を均等とできる。
【００１７】
図６乃至図１０は別の実施形態を示すものである。図６と図７は、バーナーブロック３の燃焼口を先絞り状の燃焼口２’とした場合を示す。この場合には、燃焼口２’の先絞り部２’ａで火炎Ｈが絞られて、火炎とともに吸い込まれる二次空気と混合される。火炎形状は真っ直ぐであるが、絞りにより強制的に火炎に吸い込まれた二次空気を接触させることにより、その全量を燃焼に寄与させることができる。従って、炉内に置いた焼成品を上下ほぼ均等に焼成することができる。
【００１８】
図８において、先絞り燃焼口２’を有するバーナーブロック３に前記ターゲット２１を組み合わせた場合を示す。この実施形態によれば、燃焼口の上に備えたバーナーブロックの燃焼口２’の形状を先絞りにして、絞りにより強制的に火炎に吸い込まれた二次空気を接触させるとともにターゲット２１の炎衝突面２１ｂに衝突させて火炎を広げ、火炎の向きを所望の方向に変えて燃焼させることができる。
【００１９】
図９において、バーナーブロック３の燃焼口２が円筒形の場合には、外周を該円筒に嵌合しうる径とし、かつ内周をテーパー状の先絞り形状とした耐火物製の先絞り筒体２２を別に設けて、燃焼口２に嵌合して先絞りとし、燃焼口２に嵌合した先絞り筒体２２の先絞り部２２ａで火炎が絞られて、火炎とともに吸い込まれる二次空気と混合される。火炎形状は真っ直ぐであるが、絞りにより強制的に火炎に吸い込まれた二次空気を接触させることにより、その全量が燃焼に寄与させることができる。従って、炉内に置いた焼成品を上下ほぼ均等に焼成することができる。この先絞り筒体を従来の陶芸窯のバーナーブロックの円筒型燃焼口に嵌合して燃焼の改善を図ることもできる。２２ｂは筒体２２の鍔部である。
【００２０】
図１０において、バーナーブロック３の燃焼口２に先絞り筒体２２を嵌合するとともに、そのバーナーブロック３の上に前記ターゲット２１を置いた場合を示す。ターゲット２１の下端内周には先絞り筒体２２の上部の鍔部２２ｂに嵌合できる凹部２１ｃが形成されている。この構成によれば、燃焼口２に嵌合した先絞り筒体２２の先絞り部２２ａで火炎が絞られて、火炎とともに吸い込まれる二次空気と混合され、かつ、ターゲット２１の炎衝突面２１ｂに衝突されて火炎が広がり、火炎の向きを所望の方向に変えて燃焼させることができる。絞りにより強制的に火炎に吸い込まれた二次空気を接触させ、かつターゲットで広げて向きを変えることができるので、温度分布を効果的にできる。
【００２１】
以上の実施形態を示したが、この発明はこの形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で、様々な形態を実施しうるものである。
【００２２】
【発明の効果】
この発明のブンゼン式ガス陶芸窯によれば、バーナーブロックの燃焼口に傾斜状炎衝突面を有するターゲットを任意の向きに臨ませて置くことにより、その炎衝突面に火炎のおおよそ半分を衝突させることができ、その火炎を傾斜状炎衝突面で広がらせて二次空気との接触面積を多くして短炎化し燃焼性を改善することができる。またそのターゲットの向きを炉内方向、炉壁方向、扉方向等とすることにより温度の上がり難い所や、集中的に加熱したい所を自由に選択して加熱することができる。例えば、炉内の方向に向いている場合は火炎が直接炉床部分を加熱することになり、炉壁方向に向いている場合は、炉内側から吸い込まれた二次空気は炉内側には傾斜したターゲットがあるために衝突するので直接引き穴に吸い込まれずに炉壁側に移動し、炉壁側から吸い込まれた二次空気とともに炉壁に向かって流れて炉壁に衝突し、ターゲットに衝突して炉壁側に扇型に広げられた火炎と混ざって炉壁に沿って炉頂に向かって上昇しながら燃焼する。すなわち、火炎形状を扇型の短炎にして、炉頂部だけを加熱しないようにでき、吸い込まれた二次空気は引き穴に吸い込まれることなく、その全量が燃焼に寄与されるようにできる。
【００２３】
また、ターゲットの傾斜状炎衝突面を下部の燃焼口に合致する円弧面から上方に向けて傾斜状でかつ扇形状に広げて形成したので、その円弧面で囲われ、扇型に広がる炎衝突面に火炎のおおよそ半分を確実に衝突でき、火炎を扇型に広がらせて二次空気との接触面積を多くすることにより短炎化し燃焼性を改善することができる。
【００２４】
さらに、前記ターゲットの炎衝突面の傾斜角度を５０度〜８０度の範囲とすれば、火炎が衝突する割合が適度で、吸い込む二次空気も少なくなることがなく、燃焼量も減少することがない。
【００２７】
上記の効果として、酸化焼成時の水平煙道における酸素濃度は１％でも酸化になり、燃焼に必要な量以上に二次空気が吸引されることがなくなり、炉内温度分布も温度差が５０℃以下になってかなり改善された結果になった。還元焼成の場合も、不完全燃焼の火炎が炉内に充満して扉の色見孔から赤黒い火炎が吹き出ていた従来の陶芸窯に比べると、本発明による陶芸窯から吹き出す火炎はイエローチップのない、薄い青色若しくはほとんど無色に近くなり、吹き出しも少なくなった。これについても、空気不足の低空気比燃焼であっても空気との混合が格段に良くなった為にこの様になったと考えられ、更には温度分布に差がなくなっただけでなく、炉内における還元での雰囲気も均等性が向上したので焼き上がった陶芸品の釉薬の発色も同じようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明のブンゼン式ガス陶芸窯を示す半断正面図である。
【図２】  ターゲットの斜視図である。
【図３】  バーナーブロック上にターゲットを設置した斜視図である。
【図４】  同平面図である。
【図５】  ターゲットとバーナーブロックとを備えた要部縦断面図である。
【図６】  別の実施形態のバーナーブロックを示す断面図である。
【図７】  同バーナーブロックを備えた要部縦断面図である。
【図８】  同バーナーブロックにターゲットを備えた縦断面図である。
【図９】  先絞り手段を備えたバーナーブロックの縦断面図である。
【図１０】  該バーナーブロックにターゲットを設置した断面図である。
【符号の説明】
１  炉床
２  燃焼口
３  バーナーブロック
４  ガスバーナー
２１  ターゲット
２１ｂ  炎衝突面
２２  先絞り筒体
【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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【図９】
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【図１０】
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