大築窯炉工業・ガス窯製作のこだわり

修理をしています

ガス窯の修理

とびらの開閉時にレンガを傷めないこと

とびらのレンガが窯本体に深く入り込む作り方の場合、レンガとレンガが当って欠けたり、磨り減ったりしてしまいます。
そうならないようにとびらの上部に扉を誘導するバーを取り付けました。
弊社のガス窯はとびらが小さく、開けたときにじゃまになりません。とびらは動く部分でもあるので左右に大きく作ると傷む可能性もあります。
また、窯本体には「そで」という部分があり、これがあることでとびらを小さくすることが可能で、炉内の熱を外に逃がしません。
しかし、とびらが本体に深く入り込むので「そで」の部分ととびらのレンガが、当ったり、こすれたりしてしまいます。これを解消するために、「とびら誘導バー」を設置しました。

人と環境に優しい塗装

【人と環境に優しく高品質な塗装をめざして】
弊社で使用している塗装機は従来のスプレイガンとコンプレッサではなく、HVLP塗装方式と呼ばれる塗装機を使用しています。一般的な塗装機の場合、高圧エアーで塗料を霧化するため、塗料粒子が大量にはね返り、作業者にかかったり空気中に飛散したりします。従来品の塗着効率は15～35％と言われています。これは塗料の無駄が多いということだけではなく、塗装環境を非常に悪くしていることだけでなく、作業効率が悪いことも示しています。HVLP塗装方式は超低圧エアーを大量に使って、霧化する方式で、塗料粒子の緩やかな流れを作り、塗料の飛散を極力抑えた「人と環境に優しい塗装」を実現している塗装機です。塗着効率は最大で86.9％というものです。

この塗装機を使用すると品質の高い塗装が可能です。スプレイガンから同時に送風される乾いた空気が塗料の乾きを早くするため、タレやナガレが少なく仕上がります。

特に、シビアな膜厚が要求される耐熱塗料では欠かせない塗装機といえます。

台車の煙道は深くする

台車式ガス窯では「台車の作り方で性能が決まってしまう」と言っても過言ではありません。
熱の通り道「煙道」が細かったり、充分な深さがないと焼成雰囲気、温度分布にムラが出ます。
また、耐久性や正確性も要求されます。
台車は作品や棚板という重量物を乗せて前後に動くので、充分な耐久性がないといけません。車輪を支えるレールは空洞の角パイプは使用しません。レールは無垢（むく）の鉄です。つまり、空洞ではありません。多少の衝撃では大きくへこむことはありません。しかし、施工は形状が複雑なので難しいといえます。
台車が炉内に入るとき正確にできていないと、レンガとレンガがこすれたり、場合によっては動かなくなることがあります。クリアランス（すきま）も正確に取らないと焼成ムラができてしまいます。

バーナーの特長

陶芸用ガス窯に使用される一般的なバーナーの火口は、「バーナーヘッド」「バーナートップ」「フレームリテンションバーナー」「ステクタイトバーナー」などと呼ばれています。それぞれメーカーや考え方の違いで呼び方が変わってくるようです。弊社では最も一般的と思われる「バーナーヘッド」と呼んでいます。

【ベンチュリーバーナー燃焼の仕組み】

ベンチュリーバーナーは、ノズル先端孔から噴射するガスの圧力によって周囲の空気を取り込み、ベンチュリーレギュレータ内でガスと(一次)空気が混合し、火口(バーナーヘッド)でその混合ガスが燃焼されるというものです。これによって得られる燃焼を「予混合燃焼」といいます。
ノズルから噴射するガスの噴出圧力によって、大気圧の空気を自然吸引して燃焼用一時空気を取り込みます。“吸引された空気”と“ノズルから噴出されたガス”はベンチュリー内部で完全に比例混合して燃焼性混合ガスとなります。一般的にはエアー取入れ口の開度を一度セットすれば燃焼中は調節しなくてもよいとされていますが、ガス窯の操作に慣れて、酸化焼成や還元焼成に変化をもたせたい場合にはエアーの量を無段階に調整することができます。

【ベンチュリーバーナーの特徴】

1、構造は単純かつ高性能である
2、バーナーヘッドが破損しても取替えが楽にできる

3、単純構造なので掃除が楽である

4、セラミック製の場合鉄粉が出ない(磁器焼成向き)

5、安価である

6、バーナーヘッド(セラミック部)が炉壁に組み込まれないので、変形の心配がない。

などの理由から、ガス窯に採用される例が多いバーナーです。

1、構造は単純かつ高性能である

フレームリテンションバーナーは構造が単純で、量産できる構造になっている。

主な構造として、「メイン炎孔」と「パイロット炎孔」がある。フレームリテンションバーナーはパイロット炎、すなわち、袖火を持ったバーナーであることが特徴といえます。メイン炎10～30％の量のパイロット炎はメイン炎の根本を予熱し炎の安定化を図れる構造になっている。これにより低温時の立ち消えを防止することが出来る。

ダイヤル式のエアー調整ベンは無段階に調整できるので、酸化時には開け、還元時に閉じれば微妙な炎の調整が可能です。

2、破損しても取替えが楽にできる
バーナーヘッド(セラミック部)が炉壁に組み込まれなていないので、交換が楽に出来る。

3、単純構造なので掃除が楽である
掃除機などで簡単に掃除が出来る。ヘッドを取り外して窯で焼くとススを焼きとることができる。

4、セラミック製の場合鉄粉が出ない(磁器焼成向き)
弊社では耐久性や交換が容易であること、鉄粉が出ないことなどから、セラミック製ヘッドを採用しています。
鉄製ヘッドのほうが耐久性があるかのように思われがちですが、輻射熱によってサビたり、変形が生じやすいという欠点があります。

5、安価である
セラミック製は製造コストが低く、メーカーも複数存在するので安価で高品質な製品が多いといえます。

6、バーナーヘッド(セラミック部)が炉壁に組み込まれないので、変形の心配がない。
バーナーが炉壁に組み込まれる構造の場合、焼成時の応力で変形してしまうが、ベンチュリーバーナーはバーナーヘッドがレンガや他の耐火物と接していないので変形の心配がないといえます。

バーナーの取り付け方法

ガスバーナーはガス窯の心臓部とも言うべき大事な部分です。
炎の状態が安定し、長い使用に耐えるものでなければなりません。ガス窯では灯油窯などと違い、小さなバーナーが多く配列されることが多いので、それら一つひとつが安定して燃えることが要求されます。
特に、バーナーヘッド（火口）は重要であり、これが破損すると焼けむらの原因になります。交換が容易で長く使用できるように工夫してバーナーを組み上げています。

【磁器製バーナーヘッドは火皿にのせること】
弊社で採用しています「磁器製バーナーヘッド」はバーナーに組み込むとき、ねじ込みにはせず「火皿」にのせています。(0.3㎥は除く）
一般の磁器製バーナーヘッドは下部内側に雌ねじが切ってあり、レギュレーター部分をねじ込んで使用できるようになっています。しかし、この方法では、磁器と金属が接しているので、焼成時、膨張率の違いにより磁器製ヘッドが破損することがあります。これをさけるため、特別に「火皿」というパーツを作り組み込んでいます。

←火皿を使用したバーナー

鉄の膨張によるヘッド破損がありません。

←ねじ込んであるバーナーヘッド

鉄が膨張するとヘッドが割れる可能性あり。
　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　

←弊社の火皿を使用したもの

←ねじ込み式のもの
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

２連圧力計

【圧力計を２つ並べて設置すること】
このように弊社ガス窯の圧力計は必ず二つ並んでいます。
左は微圧計（50kpa）、右は一次圧力計（中圧計・0.25Mpa）です。
微圧計は圧力調整器で調整された圧力を示すもので、炉内に投入されるガスの圧力を示しています。
一次圧力計は供給されるガスの圧力を示すものです。
一般的に微圧計だけ確認すれば窯焚きの際はOKですが、隣に一次圧力計があれば供給圧も同時に確認できます。
ガス窯を焚いているとき、陶芸家はガスの残量が常に気になります。供給圧が下がるということは、ボンベにガスが少なくなってきているということですから、ボンベ庫に見に行かなくても確認することが出来ます。
　一次圧が変化しているということは、ガスが少ないか、供給設備に異常があったときですから、安全に使用するには必要であると考えあえて設置しています。

←微圧計だけの場合。
供給圧力がわからないので、ボンベ庫の圧力計で確認しなければなりません。
供給圧力が高すぎると配管に結露が生じるなど、不具合が出ます。また、低い場合には温度の上がりかたが悪い、雰囲気がそろわないなどの症状が出ます。
窯に最も近いところで確認することで、確実な窯焚きができます。

「ねじ込み配管」の実例

【ねじ込み配管】
左は「ねじ込み配管」によるバーナー部分の写真です。　
「チーズ」と呼ばれる継ぎ手が並んでいます。　
テーパーねじを切ることによりパイプの肉厚が薄くなるので焼成時の応力に対しては溶接配管より劣ると言えます。
特に、直線的な配管部分よりもエルボを使用した部分には、より大きな応力がかかるので、ねじを切らない溶接配管が望ましいと言えます。
　また、配管継ぎ手などにより圧力損失が発生しますが、これは同じ抵抗を示す直管の長さに置き換えて、圧力損失を求めることが出来ます。例えば、20Aのチーズ一つを経由してガスが直線的に流れた場合、25ｃｍ直管が長くなったことと同じであり、９０度に曲がった場合にはなんと100ｃｍ同径の直管が長くなったのと同じ圧力損失が生じます。この写真の場合、左奥から手前に向かってガスが流れますが、一番奥のバーナー（煙突側）と手前のバーナー（扉側）では相当の圧力損失差があるものといえます。
　一般的にガス窯の温度分布は、窯の奥（煙突側）が温度が高く、扉側が低くなる傾向にあります。このような炉周り配管をすると、窯の奥と手前でより大きな温度差となってしまいます。もしくは奥が還元雰囲気、手前が酸化雰囲気になる場合もあります。
これを解消するには、継ぎ手類をいっさい使用せず、バーナーに近い部分のガス管を太い物に変えると温度差などは少なくなります。

←エルボ部分には特に応力がかかるので注意が必要です。
流体の性質上（流体力学的に）、ガスは直線的に流れる傾向があるので、この配管の場合、写真の奥、つまり正面右側が還元気味になる窯であるといえます。
窯に対するボンベの場所や配管の仕方で、ガス窯の焼成バランスは変化します。

←エルボ部分が大きくせり出しているので、作業性の面でも疑問があるといえます。また、急に曲がるエルボは圧力損失が大きくなる特徴があります。
管径が細い場合には、左右の焼成バランスに違いが出るので特に注意が必要です。

弊社「溶接配管」の実例

【溶接配管】
溶接により製作された炉周り配管

継ぎ目のないSTPG（圧力配管用炭素鋼鋼管）を使用しています。
溶接により一体化しているので、焼成時の応力に対してこの上ない抵抗力があります。エルボやチーズなどの継ぎ手を使用していないので、パイプの内部はなめらかで抵抗がなく、ガスはスムーズに流れます。圧力損失を最小に抑えることができます。

←この部分は特にこだわって製作しています。
一時、溶接チーズを使用した時期がありましたが、焼成バランスに変化があったため、この配管方法に戻しました。
たいへん手間のかかる加工ですが、見た目の美しさと、安定した焼成が得られるのでこの方法をとっています。
ガスが漏れない溶接をするのは熟練の技術が必要です。

←バーナーに最も近い部分のガス管は１サイズ太いものにしてあります。
こうすることで各バーナーの圧力損失の差が少なくなります。
また、継ぎ手類がいっさいないのでガスの流れがスムーズです。
（０．８㎥の配管）

　0.8㎥ガス窯（台車式・炭化焼成付き）

青く見える部分が炉周り配管です。
パイプベンディングマシンを使用して加工してあるので、カーブが緩やかで美しく仕上がっています。
“圧力損失”も継ぎ手を使用した場合よりも低くなります。

【仕様】
型式：DA-08SⅡ
炉壁：205ｍｍ
容積：0.8㎥
外形寸法：1870×2080×1910
炉内寸法：930×1020×950H
棚板寸法：450×400　４枚敷き
バーナー：1¹/₄×８本
（※外形寸法には、バーナー、炉周り配管等は含みません。炉内寸法にはバーナースペースは含みません。）

　0.1㎥ガス窯（定床式）

青く見える部分が炉周り配管です。
滑らかな曲線を描いて配管されています。管径は20Aで緩やかなカーブが美しく仕上がっています。
“圧力損失”も継ぎ手を使用した場合よりも低くなります。
窯の上部、左右に分岐される部分が、焼成のバランスを取るポイントになります。
写真の窯は、陶芸教室で使用されています。

【仕様】
型式：DE-01
炉壁：140ｍｍ
容積：0.1㎥
外形寸法：990×980×1100
炉内寸法：460×460×520H
棚板寸法：380×380　1枚敷き
バーナー：³/₄×4本
（※外形寸法には、バーナー、炉周り配管等は含みません。炉内寸法にはバーナースペースは含みません。）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

ベンダー加工・溶接配管をすること

ベンダー加工を行い、継ぎ手類を出来るだけ使わない溶接配管をすること。
　ベンダー加工とはガス管を「パイプベンディングマシン」という機械で曲げ、継ぎ目は溶接で行う加工を言います。パイプベンディングマシンを使ってパイプを曲げると扁平になることなく傷もつかず美しい曲線で曲がります。
　弊社がこの加工にこだわるのは、継ぎ手にエルボを極力使用したくないことと、ガス管を曲げてしまうことによりガス漏れの心配がなくなるからです。エルボを使用するとガスが流れる際に生じる圧力損失が大きくなり、ガス窯の焼成に影響があると考えるからです。圧力損失とは流体が流れる管において細い部分や障害物によって抵抗が発生し、流体の圧力が低下することを言います。気体の通り道（パイプ）が細かったり急な曲がり（エルボ）があったりすると圧力損失は大きくなります。電気でいう「抵抗」に似ています。溶接配管は少しでも圧力損失を減らし、ガス漏れの危険を無くすという施工方法です。
ベンダー加工をする際のガス管は通常のガス管（SPG)ではなく、シームレス管（圧力配管用炭素鋼鋼管STPG）を使用しています。特に20A以下の比較的細いガス管では曲げたときに継ぎ目が縦に裂ける可能性があるので、STPGを使用しています。また、焼成中に熱が加わってもパイプに継ぎ目がないので損傷の心配がありません。

ねじ込み配管の場合
　ねじ込み配管とは、ガス管にテーパーねじを切り、そこにエルボやチーズといった「継ぎ手」といわれるパーツをねじ込んで施工する方法です。ねじ込み配管の施工は非常に簡単ですが、ねじの部分の厚みが薄くなるという欠点があります。焼成による応力の加わるガス窯では、パイプの薄くなった部分が破損する可能性があり、溶接配管に比べて漏れやすくなる欠陥があると言えます。
　ねじ込み配管は一般に家庭用の配管工事に多く用いられています。家庭用では呼び径が15Aか20Aのいわゆる白管が使用されますが、焼成による応力を考えるとガス窯には使用しないほうが賢明といえます。家庭用に施工されたねじ込み配管であっても、大きな地震のあとには損傷している可能性があるので、ガス漏れには特に気をつけたほうが良いといえます。
また、ねじ込み配管では圧力損失が大きくなり、バーナーが多く並んでいる窯の場合には最初と最後のもので圧力が違っていることがあります。これはバーナーに供給されるガスの量が違ってくることを意味しているので、炉内雰囲気や温度に大きく影響してきます。ねじ込み配管を家庭用に施工しても、ガスコンロやグリルに使う程度であるので配管設計に大きな間違いがない限り使用に問題はありません。しかし、焼成雰囲気を重視する陶芸用の窯では圧力損失を無視するわけにはいきません。したがって弊社のガス窯にはガス管とガス管のねじ込み配管は行っていません。

溶接配管へのこだわり
「圧力損失」や「焼成の応力」を考えた炉周り配管をすることは非常に重要であると考えます。これを実現させるには溶接配管という技術が必要です。溶接で丸いパイプとパイプをつなぎ合わせて、ガスが漏れ出ないように加工することは熟練の技が必要です。安全で完成度の高いガス窯を作るために「溶接配管の技術」はなくてはならないものです。