JPH03255807A - 焼成物の表面還元処理用バーナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は焼成物表面の還元処理を行うバーナに関する
。

（従来の技術） 陶磁器タイルその他の焼成物は、これを各種窯で素地の
まま焼成したり、或いは表面に釉薬を掛けて焼成するこ
とにより得られる。

このようにして得られた焼成物は、焼成の際の雰囲気に
よって色彩が微妙に変化し、特に還元雰囲気下の焼成に
おいて時として味わい深い色彩・模様が得られる。

このようなことから、従来、窯内で焼成物を焼成する際
還元雰囲気を造り出し、焼成と同時に表面還元処理する
ことが行われている。

この還元雰囲気は、一般に焼成用のバーナの空燃比を通
常の焼成の際より低くすることにより造り出しているが
、このような還元雰囲気による還元焼成では、還元条件
を均等に保持し制御することが以下に詳述するように極
めて困難である。

焼成物の還元は、焼成物中の酸素を奪うことによりなさ
れる。この焼成物の還元のために用いられる還元ガスと
してはカーボン、水素を含む燃料ガス（例えばプロパン
ガス）を用いる場合にはバーナ火炎によって分解生成さ
れるＣｏ、Ｈ２ガスの混合ガスで、この中ＣＯガスは、
Ｃが多量にあり且つ１２００℃以上の高温域では安定で
あるが、それら条件を満たさない場合には不安定で、多
少でも０２があると００２になり、温度が下がるにつれ
てカーボンデボジンヨノ反応によりＣと００２に分解し
てしまい、還元に寄与しなくなる。

而して窯内で還元雰囲気を造り出して焼成物の還元を行
う場合、還元雰囲気を前後工程の雰囲気等外部雰囲気か
ら完全に遮断することは極めて困難であって、焼成物の
還元に好適な還元雰囲気を確保することは困難である。

また還元処理の際の焼成物の温度も重要な要因であり、
焼成物の温度を調整しつつかかる雰囲気中で焼成物を均
等に還元することは至難となる。

このように従来の焼成物の還元処理方法にあっては、均
一な所望の還元色を有する製品を安定して製造すること
ができないのが実情であった。

そこで本発明者等は、還元ガスを焼成物表面に直接吹き
付けて還元処理し、以て表面改質する焼成物の表面還元
処理用バーナを案出した。

本バーナを用いると、一定の流速で吹き出される還元火
炎によって還元処理部分を外部雰囲気から遮断すること
がで！、従って焼成物表面を良好に還元処理することが
できる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながらバーナによって焼成物の還元処理をより効
率的にするためには、特に還元ガスの生成効率、生成さ
れた還元ガスの還元処理への寄与率を向上させる工夫が
必要である。

バーナは、例えば燃料ガスとしてカーボン、水素を含む
プロパンガス、アセチレン等ｔ−用いてこれを空気（酸
素）の存在の下に燃焼させて火炎を生成させ、この火炎
により余剰の燃料ガスを分解してＧＯ，Ｈ２等の還元ガ
スを生成するが、１つの噴出孔から噴出されたガス流束
は外周部分において噴出管内壁及び噴出後外気抵抗を受
ける。このためガス流束の外周部分と中心部分とでガス
の流速に遅速が生じる。即ち外周部分においてガス流速
が遅く、中心部分において流速が速くなる。

一方、燃料ガスの燃焼速度は一定であり、従って外周部
分のガス流速が一定以下であると火炎が噴出孔内部に入
り込むようになる。これを防止するためには噴出孔から
燃料ガスを一定流速以上で速く噴出させることが必要で
あり、この場合中心部分のガス流速は相対的に適正流速
よりも速くなって、噴出孔より相出距離離れた部位で火
炎となり、そこで始めて還元ガスを生成する。従って１
の噴出孔から噴出される火炎についてみるとその外周部
分と中心部分とで還元ガスの組成、濃度が不均一となり
、加えて噴出速度が速いことから火炎ないしは還元ガス
に乱れが生じ、これが還元条件を不均一化する要因とな
る。

また中心部分においては噴出孔より離れたところで還元
ガスを生成するため、還元処理に際して噴出孔を焼成物
表面から相当離さなければならず１、それだけ外気が還
元処理部分に侵入し易くなり、これにより還元条件が更
に不均一化し、またその制御も困難化する。

（課題を解決するための手段） 本発明のバーナはこのような課題を解決するために案出
されたものであり、第一の発明は燃料ガスから還元ガス
を生成させ、該還元ガスを焼成物表面に直接吹き付けて
還元処理する焼成物の表面還元処理用バーナであって、
該バーナの噴出孔が孔径１〜５履■で多数配設され、隣
接する噴出孔と噴出孔との間隔が噴出孔径の３倍以下に
なっており、噴出孔がかなり緻密に配置されたことに特
徴がある。

このように噴出孔を小孔とした場合、噴出孔から噴出さ
れる燃料ガスは外周部分と中心部分とで流速の差が殆ど
なくなり、従って外周部分も中心部分も均一に燃焼する
ようになる。それ散性周部分と中心部分との還元ガス組
成、Ｓ度が均一となる。

加えて１つの噴出孔からのガス流速を全体的に遅くする
ことができる。ガス流速を遅くすることができれば、外
周部分はもとより中心部分においても燃料ガスは噴出後
直ちに燃焼して還元ガスも速やかに生成する。従って還
元処理に際してかかる噴出孔を焼成物表面に対して一段
と近接させることができる。噴出孔を焼成物表面に近接
させることができれば外部雰囲気の影響はそれだけ少な
くなり、これらによって焼成物表面を均一な還元条件の
下に還元処理できるようになる。

尚、還元ガスの吹付けによる焼成物表面の還元は、場合
により数秒程度の極めて短い時間で速やかに行われる。

従って焼成物を所足搬送路に沿って移動させつつ還元ガ
スの吹付けを行う場合においては、少なくとも本発明の
バーナの噴出孔を焼成物の搬送方向と直角方向に多数列
緻密に配置して焼成物をこのバーナ下を通過させること
により容易に目的を達成できる。

また本願の第二の発明は、燃料ガスから還元ガスを生成
させ、該還元ガスを焼成物表面に直接吹き付けて還元処
理する焼成物の表面還元処理用バーナであって、該バー
ナの噴出孔の少なくとも一部がスリット状に形成され、
そのスリット幅が１〜５腸層になっていることを特徴と
している。

このようにバーナの噴出孔を細幅のスリット状にするこ
とにより噴出孔を小孔として緻密配置した第一の発明の
場合と同様の効果が得られる。

尚この第二の発明においては、噴出孔の全部をスリット
状とする場合はもとより、一部の噴出孔をスリット状と
成し、他を孔径の小さな小孔とする場合も含み、何れの
場合もスリット状噴出孔とその長手方向に隣接する噴出
孔との間隔を、少なくともスリット幅の３倍以下とする
ことが必要である。

木−の第三の発明においては、予混合部を設けて燃料ガ
スと支燃ガス（場合によって不活性ガス）とを予め混合
した上で前記噴出孔に導くようにすることができる。

このようにすると混合ガスが十分均一に混合した上で噴
出孔より噴出されるため、速やかに均一組成の還元ガス
を生成できる。

本願の第四の発明は、更にバーナの噴出面の周端部に、
多数の噴出孔からの火炎を共に内側に包み込んで外部と
遮断する遮蔽壁を設け、該遮蔽壁の内側で還元ガスを焼
成物に吹き付けるようにしたものである。

この、ようにすると、外側雰囲気の影響をより確実に遮
断した上で焼成物に対する還元処理を行うことができ、
好都合である。

以上の発明においては、外部雰囲気との遮断が良好であ
り、還元条件の制御が良好なので、前述のような均一な
還元色を得ることは勿論、績極的に局所的に還元条件を
変えて（例えば噴出孔を使い分けて噴出条件を変更した
り、還元ガス濃度。

火炎温度等を変更する）複数の還元色による模様を形成
することも容易である。

（実施例） 次に本発明の実施例を図面に基づいて詳しく説明する。

第２図及び第３図において１０は本発明の一実施例であ
る還元処理用バーナで、バーナヘッド１２と、供給口１
６及び１８より供給された燃料ガス及び空気を予め混合
した上でバーナヘッド１２に導く予混合部１４とを有し
、そのバーナヘッド１２下面の噴出面２０より混合ガス
を噴出して燃焼させ、余剰の燃料ガスを火炎で分解して
還元ガスを生成するようになっている。尚第２図におい
て２２及び２４は冷却水の流入口及び流出口である。

噴出面２０には、第４図に詳しく示しているように多数
の噴出孔２６が配列されており、混合ガスはこれら噴出
孔２６より噴出されて燃焼させられる。

本実施例においてこれら噴出孔２６は、第５図に示して
いるように円孔で、且つ孔径ｄが１〜５■膳の小孔であ
る。またそれら噴出孔２６は。

第４図中左右方向に隣接する噴出孔２６と２６との間隔
文が、孔径ｄの３倍以下となるように緻密に配置されて
いる。尚ここで間隔文が孔径ｄの３倍を越える配置とす
ると、各噴出孔２６からの火炎は夫々が単独の火炎とな
り、それら単独火炎間でガス濃度にばらつきを生じたり
、外気の侵入が生じる。

本実施例のバーナ１０は、第１図に示すようにして使用
する。即ち例えば焼成物としての陶磁器タイル２８を所
定温度に加熱した状態で連続的に搬送しつつ、／ヘーナ
ヘッド１２を下向きに配して各噴出孔２６より燃料ガス
と空気（支燃ガス）との混合ガスを噴出させて燃焼させ
（ここでは燃料ガスに対する空気の量、つまり空燃比を
低空燃比にして燃料ガスの一部を火炎で分解してＧＯ，
８２還元ガスを生成する）、発生した還元ガスをタイル
２８表面に吹き付ける。このようにするとタイル２８表
面は直ちに還元されて特有の還元色を呈し、深みのある
味わい深い色を発色する。

本実施例では、噴出孔２６より所定流速で噴出される還
元ガスを含む火炎、厳密には火炎中で分解生成する還元
ガスの吹付けにより還元が行われる。而して還元処理の
部分は火炎によって外部雰囲気より遮断された状態にな
るため還元が均一に行われ、安定した還元色が得られる
。

本実施例の特徴の１つは、噴出孔２６が小孔とされてこ
れがバーナヘッド１２の噴出面２０全面に亘って多数且
つ緻密に配置されていることであり、これにより噴出孔
２６をタイル２８に可及的に接近させ得て外部雰囲気の
影響をより確実に遮断した状態で還元処理することがで
きる。加えて１つ１つの噴出孔２６から噴出される火炎
、即ち還元ガスの組成が外周部分及び中心部分で均等で
あって、そのためにタイル２８表面の発色状態がミクロ
的に均等となって美しい表面色が得られる。

尚噴出孔の形態はその他種々形態とすることが可能であ
り、例えば第６図（Ａ）に示しているようにこれをスリ
ット状の噴出孔３０とすることもできる。但しスリット
状の噴出孔３０を連設する場合、その間隔文はスリット
ＴｇＷの３倍以下とすることが必要である。

また第６図（Ｂ）に示しているように、場合によりスリ
ット状の噴出孔３０と円孔状の噴出孔２６とを組み合わ
せることも可能であり、この場合にはその間隔見１　、
又２・・・をスリット幅Ｗの３倍以下とすることが必要
である。

以上本発明の実施例を詳述したが、本発明はその他の形
態で構成することが可能である。

例えば上側では焼成物として陶磁器タイルを例示したが
、本発明は他の形態、材質の焼成物に対しても適用でき
るし、また噴出孔を円孔以外の形状の孔とすることも可
能である。更に本発明のバーナは焼成物を連続的に処理
する場合のみならず、パッチ的に処理する場合にも適用
できるしまたこれを炉の中に配設して焼成と併行して還
元処理するようにしても良いし、或いは炉外部において
還元処理のみを行う際に用いることも可能である。また
還元ガスとしては火炎熱により分解生成されるもの以外
に、例えばコークス炉ガス等ＧＯ，Ｈ２を多量に含むも
のを用いて、これらのガスを余剰に供給するようにして
も良い８ その他第７図及び第８図に示しているように、噴出面２
０の周端部に遮蔽壁３２．３４を設け、噴出孔２６から
の火炎を共に遮蔽壁３２．３４の内側に包み込み還元ガ
スを遮蔽壁３２．３４の内側で焼成物に吹き付けるよう
にしても良い、この場合には外側雰囲気の影響をより一
層遮断した状態で還元処理することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である還元処理用バーナを用
いて還元処理する状態の説明図であり、第２図及び第３
図は夫々その還元処理用バーナの側面図及び下面図であ
る。第４図はその還元処理用バーナの要部下面図であり
、第５図は第４図における噴出孔の形状と配置状態の詳
細図、第６図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の他の実施例に係
る噴出孔の形状及び配置関係を示す図である。 第７図は本発明の更に他の実施例に係るバーナの図であ
って、（Ａ）は八−ナヘットを含む要部側面図、（Ｂ）
はバーナヘ−／　トの下面側からの要部斜視図、第８図
は本発明の更に他の実施例に係るバーナのヘッドを下面
側から示す要部斜視図である。 ｌＯ：還元処理装置 ２６　、３０　：噴出孔 ２８：タイル ３２．３４：ｇ＠壁

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）還元ガスを焼成物表面に直接吹き付けて該焼成物
   の表面を還元処理するための焼成物の表面還元処理用バ
   ーナであって、前記バーナ噴出孔が孔径１〜５ｍｍの小
   孔で多数配置されており、隣接する噴出孔と噴出孔との
   間隔が噴出孔径の３倍以下になっていることを特徴とす
   る焼成物の表面還元処理用バーナ。
2. （２）還元ガスを焼成物表面に直接吹き付けて該焼成物
   の表面を還元処理するための焼成物の表面還元処理用バ
   ーナであって、前記噴出孔の少なくとも一部がスリット
   状に形成され、該スリットの幅が１〜５ｍｍになってい
   ることを特徴とする焼成物の表面還元処理用バーナ。
3. （３）請求項（２）のバーナにおいて、スリット状噴出
   孔の長手方向に隣接するスリット状噴出孔又は非スリッ
   ト状噴出孔との間隔が該スリット状噴出孔の幅の３倍以
   下になっていることを特徴とする焼成物の表面還元処理
   用バーナ。
4. （４）請求項（１）乃至（３）のバーナにおいて、前記
   燃料ガスを支燃ガスと予め混合した上で前記噴出孔に導
   くための予混合部が設けられたことを特徴とする焼成物
   の表面還元処理用バーナ。
5. （５）請求項（１）乃至（４）のバーナにおいて、その
   噴出面の周端部に前記噴出孔からの複数の火炎を内側に
   包み込んで外部と遮断する遮蔽壁が設けられていること
   を特徴とする焼成物の表面還元処理用バーナ。