JPH1129352A - 陶芸炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 断線等の故障の少ない陶芸炉を提供する。 【解決手段】 断熱材を炉壁１１として略密閉した炉室
１０を形成し、炉室１０内部に四辺形筒状の発熱体１２
を嵌挿する。また、炉壁１１の複数の断熱層の層間にコ
イル１３を巻回する。発熱体１２の内部に陶器を収容
し、コイル１３に高周波電流を供給すると、発熱体１２
の両端開口面を貫通してその内側を通過する交番磁束が
発生する。これにより発熱体１２を周回する誘導電流が
生じ、ジュール熱により発熱体１２自体が加熱される。
発生した熱は発熱体１２の内周側に集中し、陶器は焼成
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、陶器を焼成するた
めの陶芸炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】比較的小型の陶器を焼成するための陶芸
炉として、比較的取り扱いが容易であることから、電気
炉が広く使用されている。従来のこの種の陶芸炉では、
通常、断熱材で形成された炉室の内周壁面にニクロム
線、カンタル線等の発熱線が配設されている（例えば、
特開昭６１−１７１０８３号公報、特開昭６１−１７１
０８４号公報等参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、陶芸炉
では温度を９００〜１３００℃もの高温にまで上昇させ
るため、空気中に露出した発熱線の酸化が急速に進み、
断線等の故障が起こり易い。このため、上記従来の構成
の陶芸炉では、高い頻度で発熱線を交換する必要が生
じ、費用や手間がかかると共に稼働率を高めるのが困難
である。

【０００４】そこで、他の陶芸炉では炉壁内部に発熱線
を埋設する構造としている。しかし、この場合には、発
熱線からの熱の発散がうまく行なわれず一時的に過度の
高温になって断線する恐れがあり、更には断線等の破損
が生じると炉室全体を交換しなければならず、修理に多
大な費用がかかる。

【０００５】また、従来のような発熱線を用いた加熱で
は発熱部が線状であるため、炉室内部に収容された陶器
を均一に加熱することが難しく、陶器の材料の種類によ
っては作品の出来映えを劣化させることもある。

【０００６】本発明は上記課題を解決するために成され
たものであり、その目的とするところは、断線等の故障
の恐れが少なく、また、より均一な加熱を達成すること
ができる陶芸炉を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段、発明の実施の形態及び発
明の効果】上記課題を解決するために成された本発明に
係る陶芸炉は、 a)陶器を内部に収容可能な筒状の金属体と、 b)該金属体の周囲を取り囲んで略密閉された炉室を形成
する断熱体と、 c)該断熱体を挟んで金属体の外周に巻回したコイルと、 d)該コイルに高周波電力を供給して金属体を誘導加熱す
る電力供給手段と、を備えることを特徴としている。

【０００８】上記本発明の陶芸炉では、電力供給手段が
コイルに高周波電力を供給すると、金属体の両端開口面
を貫通して該金属体の内側を通過する交番磁束がコイル
に発生する。この磁束により金属体には主として周方向
に交流電流が誘起され、抵抗損により金属体自体が加熱
される。金属体はその周囲を断熱体に覆われているの
で、発生した熱はコイルの方には伝達されずに金属体の
内周側に集中し、その温度は非常に高くなる。これによ
り、金属体の内部に収容されている陶器は焼成される。

【０００９】従って、本発明に係る陶芸炉によれば、コ
イル自体の発熱はごく僅かで、また金属体からの熱に対
しても保護されるので、従来の陶芸炉のように発熱線が
断線する恐れが少ない。このため、修理のための費用や
手間を節約できると共に、陶芸炉の稼働率を上げること
ができる。更に、電源供給手段の能力に応じた大きな加
熱電力をコイルに加えることができるので、温度の立上
りを速くすることができる。

【００１０】また、本発明の陶芸炉では、前記金属体の
一端面に対向して炉室を開閉する扉体を設ける構成とす
ることができる。この構成によれば、使用者は扉体を開
いて金属体内部に陶器を容易に出し入れすることができ
る。

【００１１】また、本発明の陶芸炉では、前記扉体に吸
気孔を設けると共に、前記金属体の他端面を覆う断熱体
に排気孔を設けた構成とすることができる。この構成に
よれば、炉室内には吸気孔を通して新鮮な外気が導入さ
れ、陶器が焼成する際に発生する水蒸気や他のガスは排
気孔を通して外部へ排出される。これにより、焼成の際
に酸素等が必要な陶器もきれいに仕上げることができ
る。

【００１２】また、本発明の陶芸炉では、前記金属体の
両端開口面から離れた側周面中央付近に開口を設けるこ
とが好ましい。例えば、該開口は金属体の側周面の長手
方向に延びるスリット状の開口とすることができる。

【００１３】すなわち、本発明の陶芸炉では、金属体の
両端面が開口しているので、金属体の中央付近で最も温
度が高く両端面に向かって温度が下がるような温度勾配
が生じ易い。そこで、金属体の側周面の中央付近に開口
を設ける構成とすれば、その開口の存在する部分では周
方向に電流が流れず、周囲からの熱伝導や局所的に発生
する渦電流によるジュール熱により加熱されるのみであ
る。このため、金属体の中央付近の温度が上がり過ぎ
ず、結果として温度の均一性が高まる。

【００１４】また、本発明の陶芸炉では、金属体の両側
面の底部近傍において切れ込みを入れた該側面の一部分
を内側に折り込むようにして前記開口を形成し、内側に
折り込まれた両側の突片の上に陶器を載置するための板
部材を前方にスライド自在に設けた構成とすることがで
きる。これによれば、板部材は金属体内部で中空に浮い
て配置されるので、該板部材上に載置された陶器は周囲
の金属体からほぼ均等に加熱される。従って、陶器を一
層きれいに仕上げることができると共に、陶器の出し入
れも一層容易になる。

【００１５】また、本発明の陶芸炉では、前記金属体の
両端面の縁端を内周又は外周側に折り返した構成とする
ことができる。金属体が加熱により１０００℃近傍又は
それ以上の温度になると、柔らかくなってその上面は垂
れ下がり易くなる。そこで、両端面の縁端を内周又は外
周側に折り返した構成とすると、その縁端の強度が増し
て下垂を抑制することができる。

【００１６】また、本発明の陶芸炉では、前記断熱体は
特性の相違する複数の断熱部材を積層した構成とするこ
とができる。一般には、セラミック等の断熱部材では耐
熱性と断熱性との両方を高くすることは困難である。そ
こで、金属体に接触又は近接する断熱体の内周側には、
断熱性は相対的に低くても耐熱性が高い断熱部材を用
い、逆に外周側には、耐熱性は相対的に低くても断熱性
が高い断熱部材を用いる。これにより、比較的薄い炉壁
でもって外部への熱の散逸を少なくすることができる。

【００１７】更に、本発明の陶芸炉では、前記コイルは
積層された複数の断熱部材の層間に配設した構成とする
ことが好ましい。すなわち、加熱効率の観点からコイル
と金属体との距離は極力短いことが望ましいが、コイル
が高温にならないように保護する必要もある。そこで、
比較的薄い断熱部材の層を挟んで金属体の外周にコイル
を巻回し、コイルの外側に更に断熱部材を配して外部へ
の熱の散逸を防止する。これにより、加熱効率を犠牲に
せずにコイルの温度上昇も抑制できる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明に係る陶芸炉の一実施例を図面
を参照して説明する。図１は本実施例の陶芸炉の外観を
示す斜視図、図２はこの陶芸炉の前面のドアを開放した
状態を示す斜視図、図３は炉室の構造を示す一部断面斜
視図、図４は炉室を中心とする筐体内の要部の構成を示
す一部断面側面透視図、図５は同じく炉室を中心とする
筐体内の要部の構成を示す一部断面正面透視図、図６は
発熱体の外観を示す正面平面図（ａ）及び側面平面図
（ｂ）である。

【００１９】図１に示すように、本実施例の陶芸炉１の
筐体２前面には、手前側に横開きするドア３と操作パネ
ル６とが設けられている。操作パネル６は各種キー入力
スイッチと表示パネルとから構成されている。ドア３の
前面には円柱状に突出した把手４が設けられており、ま
た、ドア３の中央には覗き孔を兼ねた吸気孔５が形成さ
れている。図２に示すように、ドア３を開放すると略中
央に炉室１０が開口しており、その開口以外は略全面が
密閉されている。

【００２０】図３に示すように、炉室１０は、前面開口
を除く５面の炉壁１１が断熱材で形成され、その内部は
四角柱形状に空洞になっている。その炉室１０内側の空
間には断面が略正方形の筒状の発熱体１２が前方に引き
出し自在に嵌挿されている。炉壁１１を構成する断熱材
は、後に詳述するように第１断熱層１１ａ、第２断熱層
１１ｂ及び第３断熱層１１ｃなる３層構造を有してお
り、第２断熱層１１ｂの外周にコイル１３が巻回され、
そのコイル１３の外側を第３断熱層１１ｃが取り囲んで
いる。コイル１３は、後述のインバータ回路を含む高周
波電源に接続されている。

【００２１】図４及び図５に示すように、炉室１０は、
金属製の支持枠体７により筐体２内部の所定位置に堅固
に支持されている。ドア３の裏側には、ドア３を閉鎖し
たときに炉室１０前端の炉壁１１に強く密着する凸形状
の断熱材３ａが貼着されており、ドア３を閉鎖すると炉
室１０内部は略密封される。また、炉室１０の後壁面に
は炉室１０内部の温度測定のための熱電対１４が貫通し
て取り付けられている。更には、その後壁面には排気孔
１５が設けられ、Ｌ字状の排気パイプ１６を介して炉室
１０内部と炉室１０後方の筐体２内の空間が連通してい
る。排気パイプ１６を通して炉室１０内から排出された
ガスは、炉室１０後方の空間上部を覆う案内板８に沿っ
て進み、筐体２背面上部の通気口２ａを介して筐体２外
部に排出される。

【００２２】炉室１０内部に嵌挿される発熱体１２は、
例えばステンレス等の金属板から構成され、図６に示す
ように、両端開口面の下辺を除く３辺において縁端が内
側に折り返されて外側の板面と密着した折返し部１２ａ
を成している。また、下辺の縁端は外側の板面と所定の
間隔を保って内側に折り返され支持台片１２ｂを形成し
ている。両側面には両端開口面からほぼ等距離の位置に
コ字状に切れ込みが入れられ、内側にほぼ水平に折り曲
げられて支持突片１２ｄを形成している。このとき、支
持突片１２ｄと支持台片１２ｂとはほぼ同一の高さにな
っており、陶器を上面に載置するための載置板１７を前
方から挿入して、支持突片１２ｄと支持台片１２ｂとに
より水平に保持できるようにしている。なお、支持突片
１２ｄの折曲げ跡はスリット状の開口１２ｃになり、後
記のような機能を有する。

【００２３】上記構成を有する本実施例の陶芸炉１を使
用する際には、使用者はドア３を開放し、炉室１０内部
の載置板１７の上に陶器を載置する。そして、ドア３を
閉じて炉室１０を密閉し、操作パネル６上で所定の操作
を行なうことにより加熱を指示する。後述のような回路
から成る高周波電源からコイル１３に高周波電流が供給
されると、発熱体１２の両端開口面を通過する磁束が生
じ、その磁束によって発熱体１２の周方向に誘導電流が
流れる。この誘導電流が発熱体１２中を流れる際にジュ
ール熱が発生し、発熱体１２自体が加熱される。勿論、
コイル１３の各ターンの近傍を周回する一部の磁束は発
熱体１２を垂直又は斜めに貫通しこれにより局所的に渦
電流も発生するが、発熱量全体としては発熱体１２を周
回する電流によるものが支配的である。発熱体１２はそ
の周囲を断熱材に囲まれているので、熱は発熱体１２の
内側に集中する。これにより、内部に収容されている陶
器は焼成される。

【００２４】本実施例の陶芸炉ではこのようなメカニズ
ムで加熱が行なわれるので、発熱体１２の抵抗率が低い
と同じ加熱電力を発生するためにより大きな高周波電流
を供給しなければならず、大規模な高周波電源を必要と
する。このため、発熱体１２を構成する材料の抵抗率は
適度に高いことが好ましい。また、発熱体１２を構成す
る材料として、磁気変態点があるフェライト系ステンレ
ス（例えばＳＵＳ３０４）は、変態点での急激な特性変
化（インダクタンス成分及び抵抗成分の変化）が生じる
ため、スイッチング素子（ＩＧＢＴ）への負担が大きく
なる傾向がある。従って、発熱体１２の材料として磁気
変態点がないオーステナイト系ステンレス（例えばＳＵ
Ｓ４３０）が好ましい。また、発熱体１２は非常に高温
（最高１３００〜１４００℃）になるため、高い耐熱性
や耐腐食性が要求される。そこで、フェライト系ステン
レス（例えばＳＵＳ３０４）にシリコンを微量添加した
ステンレス（例えばＳＵＳ３０９Ｂ）等が適当である。

【００２５】また、本実施例の陶芸炉では、発熱体１２
の両端面が開口しているため両端面の縁端から熱が放散
され、発熱体１２の中央付近の温度が高く両端面に近付
くほど温度が低下する傾向になる。このような熱の不均
一があると、陶器の仕上がりが悪くなる恐れがある。そ
こで、上述したように発熱体１２の中央付近に開口１２
ｃを設けると、この部分では誘導電流が周回せず、コイ
ル１３の各ターンの周りに発生する磁束が発熱体１２を
貫通することにより局所的に発生する渦電流によるジュ
ール熱や両側からの熱伝導によって加熱される。このた
め、開口１２ｃを設けないときと比較して中央付近での
温度は低くなり、結果的に発熱体１２の加熱の均一性が
高くなる。

【００２６】また、発熱体１２が高温になると、如何に
金属であっても柔らかくなり、天面が自重により下垂す
るようになる。しかしながら、上述のように折返し部１
２ａを形成することにより、剛性が高くなり、下垂の程
度を軽減することができる。

【００２７】次に、炉壁１１の構成を図３及び図４に立
ち戻って詳述する。炉室１０内部の温度は１０００〜１
３００℃もの高温に達するため、炉壁１１を構成する断
熱材には高い耐熱性が要求される。また、炉壁１１をで
きる限り薄くするためには、高い断熱性能も必要であ
る。このため、耐熱性及び断熱性を兼ね備えた断熱材が
好ましいが、実際上、そのような材料は入手が困難であ
る。そこで、本実施例の陶芸炉１では、それぞれ特性の
異なる複数の断熱材を積層することにより必要な性能を
有する炉壁１１を形成している。

【００２８】すなわち、特に高温になる炉壁１１の内周
側では耐熱性を重視し、温度が或る程度低くなっている
外周側では断熱性を重視する。具体的には、例えば、第
１断熱層１１ａは厚さ１２．５ｍｍのセラミック成型
材、第２断熱層１１ｂは厚さ１０ｍｍのシリカ系断熱
材、第３断熱層１１ｃは厚さ１３ｍｍの珪酸カルシウム
系断熱材とし、第２断熱層１１ｂの外周とコイル１３と
の間にマイカ板１１ｄを挟んでいる。

【００２９】第１断熱層１１ａとして利用されるセラミ
ック成型材は、耐熱温度が約１４００℃と非常に高いも
のであるが断熱性能は比較的小さい。また、第３断熱層
１１ｃとして利用される珪酸カルシウム系断熱材は、耐
熱温度は約８００℃であって断熱性能は同様に比較的小
さい。この両者は堅牢性の高い断熱材であるので、表面
が露出し、炉室１１を形作る第１断熱層１１ａ及び第３
断熱層１１ｃに適している。

【００３０】一方、第２断熱層１１ｂとして利用される
シリカ系断熱材は、耐熱温度が約８００℃であって高い
断熱性能を有するが、表面が脆い。このため、その周囲
にコイル１３を巻回できるようにし、また第２断熱層１
１ｂの表面を保護するためにマイカ板１１ｄを配設して
いる。マイカ板１１ｄは厚さが０．５ｍｍで耐熱温度は
約６００℃である。

【００３１】本実施例の陶芸炉では、コイル１３と発熱
体１２との距離が離れるほど発熱体１２内部を貫通する
磁束が減るため、加熱効率は劣化する。従って、コイル
１３はそれ自身の耐熱性が許す限りで、発熱体１２に近
付けることが好ましい。そこで、上記のように第２断熱
層１１ｂと第３断熱層１１ｃとの間隙にコイル１３を配
設することにより、加熱効率をあまり犠牲にすることな
くコイル１３自体が高温になることを防止している。

【００３２】図７は、本実施例の陶芸炉における電気系
構成の一例である。１００Ｖの商用電源２０は機械的に
ＯＮ／ＯＦＦを行なう電源スイッチ２１を介して整流回
路２２に接続されている。整流回路２２の手前側（交流
側）には、入力検知回路２３と、筐体２内部の強制排気
を行なうファンを駆動するためのモータ２４及びモータ
駆動回路２５が設けられている。整流回路２２の出力
は、出力制御回路２６ａやトランジスタ駆動回路２６ｂ
を含むインバータ回路２６に接続されており、コイル１
３に所定の高周波電流を供給している。制御の中心には
ＣＰＵを備えたマイクロコンピュータ（マイコン）２７
が据えられ、上記入力検知回路２３、モータ駆動回路２
５及び出力制御回路２６ａの他に、操作パネル６に付設
された表示回路２８、キー入力回路２９及びアラーム回
路３０、リセット回路３１、温度検知回路３２、ドアス
イッチ３３並びに発振回路３４が接続されている。

【００３３】電源スイッチ２１をＯＮするとマイコン２
７に通電され、マイコン２７は所定の処理を行ないキー
入力を受け付けるスタンバイモードになる。スタンバイ
モードになっているときに、使用者がキー入力回路２９
にて所定の操作を行なうと、マイコン２７は温度検知回
路３２より熱電対１４で検知された炉内温度の情報を受
け取り、出力制御回路２６ａに制御信号を送る。これに
より、インバータ回路２６からコイル１３に高周波電流
が供給され、前述のように発熱体１２は加熱される。

【００３４】なお、上記実施例では、発熱体１２の温度
を均一にするために発熱体１２に開口１２ｃを設けてい
たが、コイルの巻き方、つまり巻線密度を不均一にする
ことにより温度の均一化を図るようにしてもよい。すな
わち、発熱体１２の両端開口面近傍ではコイル１３を密
に巻き、中央付近では粗に巻くようにする。

【００３５】また、上記実施例は一例であって、本発明
の趣旨の範囲で適宜変更や修正を行なえることは明らか
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例による陶芸炉の外観を示す
斜視図。

【図２】 図１の陶芸炉の前面のドアを開放した状態を
示す斜視図。

【図３】 本実施例の陶芸炉の炉室の構造を示す一部断
面斜視図。

【図４】 本実施例の陶芸炉の炉室を中心とする筐体内
の要部の構成を示す一部断面側面透視図。

【図５】 本実施例の陶芸炉の炉室を中心とする筐体内
の要部の構成を示す一部断面正面透視図。

【図６】 本実施例の陶芸炉の発熱体の外観を示す正面
平面図（ａ）及び側面平面図（ｂ）。

【図７】 本実施例の陶芸炉の電気系構成図。

【符号の説明】

３…ドア ５…吸気孔 １０…炉室 １１…炉壁 １１ａ〜１１ｃ…断熱層 １１ｄ…マイカ板 １２…発熱体 １２ａ…折返し部 １２ｂ…支持台片 １２ｃ…開口 １２ｄ…支持突片 １３…コイル １５…排気孔 １６…排気パイプ １７…載置板

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 a)陶器を内部に収容可能な筒状の金属体
   と、 b)該金属体の周囲を取り囲んで略密閉された炉室を形成
   する断熱体と、 c)該断熱体を挟んで金属体の外周に巻回したコイルと、 d)該コイルに高周波電力を供給して金属体を誘導加熱す
   る電力供給手段と、 を備えることを特徴とする陶芸炉。
2. 【請求項２】 前記金属体の一端面に対向して炉室を開
   閉する扉体を設けたことを特徴とする請求項１に記載の
   陶芸炉。
3. 【請求項３】 前記扉体に吸気孔を設けると共に、前記
   金属体の他端面を覆う断熱体に排気孔を設けたことを特
   徴とする請求項２に記載の陶芸炉。
4. 【請求項４】 前記金属体の両端開口面から離れた側周
   面中央付近に開口を設けたことを特徴とする請求項１乃
   至３のいずれかに記載の陶芸炉。
5. 【請求項５】 前記金属体の両側面の底部近傍において
   切れ込みを入れた該側面の一部分を内側に折り込むよう
   にして前記開口を形成し、内側に折り込まれた両側の突
   片の上に陶器を載置するための板部材を前方にスライド
   自在に設けたことを特徴とする請求項４に記載の陶芸
   炉。
6. 【請求項６】 前記金属体の端面の縁端を内周又は外周
   側に折り返したことを特徴とする請求項１乃至５のいず
   れかに記載の陶芸炉。
7. 【請求項７】 前記断熱体は特性の相違する複数の断熱
   部材を積層したことを特徴とする請求項１乃至６のいず
   れかに記載の陶芸炉。
8. 【請求項８】 前記コイルは積層された複数の断熱部材
   の層間に配設したことを特徴とする請求項７に記載の陶
   芸炉。