JP2001138045A - 流量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ガス加工トーチに供給される燃料ガスや酸素ガ
スの供給源側の一次圧力が変動しても、この変動に関わ
らず一定の流量のガスを供給する。火口を交換した場合
であっても、該火口に必要な燃料ガス及び酸素ガスの流
量を簡単な操作で制御する。 【解決手段】ガス切断トーチ１の燃料ガス配管系Ｂ，酸
素ガスの配管系Ｃに流量制御装置Ａを配置する。流量配
置装置Ａは、供給された一次圧力を予め設定された二次
圧力に調整する燃料ガス用定圧調整器11，酸素ガス用定
圧調整器12と、予め設定された圧力が供給されたときに
作動し定圧調整装置12に対し並列に接続されたリリーフ
弁13と、燃料ガス用オリフィス板14と酸素ガス用オリフ
ィス板15を一体化したオリフィス部材16を回動可能に設
けた切換器17と、切換器17に対し並列に接続された流量
調整弁18，19とによって構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、予熱炎を形成する
際にガス加工トーチに供給する酸素ガス及び燃料ガスの
流量を制御するための流量制御装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】被加工材に向けてアセチレンガスやＬＰ
Ｇ（液化石油ガス）等の燃料ガスと酸素ガスとの混合ガ
スを燃焼させた火炎を噴射して加熱することで目的の加
工を行う所謂ガス加工として、溶接や溶射，表面の酸化
スケールを除去する清掃，熱処理，ガス切断等がある。
これらのガス加工は、一般に先端に目的のガス加工を行
なうのに最適な火炎を形成し得る火口を取り付けたガス
加工トーチを用いて実施される。

【０００３】ガス加工トーチは、燃料ガスの流量を調整
するニードル弁と、酸素ガスの流量を調整するニードル
弁とを個別に有しており、夫々のニードル弁に燃料ガス
の供給ホース，酸素ガスの供給ホースが接続されると共
に予め設定された圧力を持った酸素ガス，燃料ガスが供
給されている。そして燃料ガス用のニードル弁を開放し
てガス加工トーチに取り付けた火口に供給して点火し、
酸素ガス用のニードル弁の開度を調整することで、目的
の加工に最適な火炎を形成している。

【０００４】また例えば多数本のガス加工トーチを設け
ると共に同時に複数本のガス加工トーチを使用するよう
な加工装置では、各加工トーチに設けた各ガスのニード
ル弁毎に電磁弁を接続すると共に火口側に点火装置を取
り付け、予め各ガスのニードル弁を目的の加工に最適な
火炎を形成し得る開度に調整しておき、加工の開始に先
立って火炎を形成する場合には、電磁弁を開放すると同
時に点火装置を作動させて複数本のガス加工トーチに火
炎を形成し得るように構成されてる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ガス加工トーチでは、
火炎形成時に燃料ガス用のニードル弁を開放するため、
燃料ガスの流量は該燃料ガスの供給圧と装着した火口に
於ける火炎を形成する孔の断面積とに対応して設定さ
れ、酸素ガスの流量は前記燃料ガスを完全燃焼させるた
めに調整された酸素ガス用のニードル弁の開度と酸素ガ
スの供給圧に対応して設定される。このため、各ガスの
供給圧が互いに独立して変動すると、この変動に伴って
流量が変化して火炎の性状が例えば中性炎から炭化炎或
いは酸化炎に変化してしまい、安定したガス加工を実施
することが困難になるという問題がある。

【０００６】また多数本のガス加工トーチの中から選択
された複数本のガス加工トーチを使用するような場合、
使用するガス加工トーチの本数の変化に伴って個々のガ
ス加工トーチに対する各ガスの供給圧が変化することが
ある。この場合、その都度、燃料ガスの供給圧を変化さ
せると共に酸素ガス用のニードル弁を調整する必要が生
じ、ガス加工の段取りが煩雑になって、作業性を阻害す
るという問題を派生する。

【０００７】特に、目的の加工がガス切断である場合、
切断の実施に先立って被加工材を加熱する予熱工程と実
際に切断する切断工程があり、夫々の工程を実施するの
に適した火炎とすることが好ましい。即ち、予熱工程で
は、被加工材を短時間で酸化反応を発生させ得るよう
に、燃料ガス，酸素ガスの量を多くして火炎の熱量を増
大させるか、或いは酸素ガスの比率を僅かに高くして酸
化炎を形成して火炎温度を高くすることが好ましく、切
断工程では、切断酸素気流の純度を保持し得るような流
量に設定することが好ましい。

【０００８】しかし、従来のガス切断トーチに設けたニ
ードル弁の構造では、上記の如きガス流量を変化させる
ことは出来ない。このため、ガス切断トーチに対し酸素
ガス，燃料ガスの圧力を高圧，低圧として選択的に供給
することが必要であるが、このように異なる圧力のもと
で各ガスを供給して正常な火炎を形成することは困難な
技術に属する。

【０００９】本発明の目的は、ガス加工トーチに取り付
けた火口に供給する各ガスの流量を容易に変化させるこ
とが出来、加工条件に応じた火炎を容易に形成すること
が出来る流量制御装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係る流量調整装置は、ガス加工トーチの予熱
炎を形成するために供給する酸素ガス又は燃料ガスの流
量を制御するための流量制御装置であって、ガス加工ト
ーチに供給する予熱用酸素ガスの圧力を調整する酸素用
定圧調整器と、ガス加工トーチに供給する燃料ガスの圧
力を調整する燃料ガス用定圧調整器と、前記酸素用定圧
調整器に接続されガス加工トーチに供給する使用火口に
対応した予熱用酸素ガスを流通させる複数のオリフィス
を形成した酸素用オリフィス板と、前記燃料ガス用定圧
調整器と接続され燃料ガスを流通させる複数のオリフィ
スを形成した燃料ガス用オリフィス板とを有し、前記酸
素用オリフィス板と燃料ガス用オリフィス板とを一体化
させて切換器を形成し、予熱炎の選択に際し、切換器を
操作することによって前記酸素用オリフィス板のオリフ
ィスと燃料ガス用オリフィス板のオリフィスを同時に切
り換えてガス加工トーチに供給する予熱酸素ガス流量及
び燃料ガス流量を制御し得るように構成したものであ
る。

【００１１】上記流量制御装置では、酸素ガス又は燃料
ガスの供給源から供給された夫々のガスは、定圧調整器
とオリフィス板に形成された何れかのオリフィスを通っ
てガス加工トーチに供給される。この過程で、各ガスの
供給源から定圧調整器に供給された一次圧力を持ったガ
スは予め各定圧調整器毎に設定された二次圧力に調整さ
れて各ガス毎のオリフィス板に供給され、更に、オリフ
ィス板に供給されたガスは予め選択されたオリフィスの
径と二次圧力の値とに応じて流量が設定されてガス加工
トーチに供給される。従って、ガス加工トーチに取り付
けた火口には、選択されたオリフィスの径と二次圧力に
応じて設定された流量を持った燃料ガス及び酸素ガスが
供給される。

【００１２】そして、複数のオリフィスを形成した燃料
ガス用オリフィス板と、前記オリフィスを通過する燃料
ガスを燃焼させるに必要な量の酸素ガスを流通させるた
めの複数のオリフィスを形成した酸素ガス用オリフィス
板とを一体化させて切換器を構成したので、この切換器
を操作することによってガス加工トーチに供給する燃料
ガス及び酸素ガスの流量を互いに一定の比率を持った状
態に保持して同時に切り換えて制御することが出来る。

【００１３】例えば、各オリフィス板に形成したオリフ
ィスを火口の番手に応じた流量のガスを流通させること
が可能なように構成することによって、ガス加工トーチ
に取り付けた火口を交換する毎に切換器を操作してオリ
フィスを選択することで、該火口に対し最適な流量のガ
スを供給することが出来る

【００１４】上記流量調整装置に於いて、予め設定され
た圧力以上の圧力を持ったガスが供給されたとき作動す
るリリーフ弁を設けると共に、該リリーフ弁を前記定圧
調整器に対し並列に接続することが好ましい。流量制御
装置をこのように構成することによって、ガスの供給源
からの圧力（一次圧力）をリリーフ弁の設定圧以上の圧
力にしたとき、リリーフ弁からオリフィス板に対してリ
リーフ弁の設定圧以上の圧力を持ったガスを供給するこ
とが可能であり、この高い圧力を持ったガスの供給に対
応してオリフィス板からガス加工トーチに対し、流量が
増加したガスを供給することが出来る。このため、リリ
ーフ弁を酸素ガスの供給系に設けた場合には、リリーフ
弁の設定圧以上の一次圧を供給することで酸素過剰の火
炎を形成することが出来、リリーフ弁を各ガスの供給系
に設けた場合には流量が過剰な火炎を形成することが出
来る。

【００１５】また上記流量調整装置に於いて、ガス流量
を微調整する調整弁を設けると共に該調整弁を前記各オ
リフィス板に対し並列に接続することが好ましい。この
ように構成された流量調整装置では、各調整弁を同時に
或いは選択的に操作することによって対応するガスの流
量を増加させることが可能であり、この増加に伴ってガ
ス加工トーチに取り付けた火口に形成する火炎の性状を
変化させることが出来る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、上記流量制御装置の好まし
い実施形態について図を用いて説明する。図１は本発明
に係る流量制御装置を利用したガス加工トーチに対する
ガス供給系を説明する図である。図２は定圧調整器の構
成を説明する模式図である。図３は切換器の構成を説明
する図である。

【００１７】本発明に係る流量制御装置Ａ（図１の一点
鎖線で囲んだ部分）は、ガス加工トーチ１に対して供給
される燃料ガスと酸素ガスの系に用いられて各ガスの流
量を制御するものであり、各ガスの供給源から供給され
たガスを定圧調整器によって減圧することで、供給圧力
（一次圧力）が変動した場合であっても、この変動に関
わらず二次側への流量を一定にして供給することを実現
し、且つ切換器を介して各ガスをガス加工トーチ１に供
給することで、該ガス加工トーチ１に取り付けた火口２
の番手が変化した場合であっても特別な調整を施すこと
なく、火口２の番手に応じた流量のガスを供給して最適
な火炎を形成し得るように構成したものである。

【００１８】図に於いて、ガス加工トーチ１は燃料ガス
配管系Ｂ及び酸素ガス配管系Ｃから夫々ガスを供給さ
れ、該ガス加工トーチ１に着脱可能に取り付けた火口２
に火炎を形成して図示しない被加工材を加熱し得るよう
に構成されている。このガス加工トーチ１としては、被
加工材に対する加熱のみに限定するものではなく、被加
工材を切断する作業を実施するガス切断トーチであって
も良い。本実施例では、ガス加工トーチ１は、ガス切断
火口２を取り付けると共に図示しない切断酸素配管系か
ら切断酸素を供給して被加工材を切断するガス切断トー
チとして構成されている。

【００１９】燃料ガス配管系Ｂはアセチレンガスやプロ
パンガス等の燃料ガスを供給する系であり、例えばボン
ベや予め設定された圧力を持ったガスが供給されている
工場配管等の燃料ガス供給源３を有している。この燃料
ガス供給源３に対し調整器４が接続されており、該調整
器４によって燃料ガスを予め設定された圧力に一次減圧
して流量制御装置Ａに供給し得るように構成されてい
る。

【００２０】酸素ガス配管系Ｃは酸素ガスを供給する系
であり、例えば酸素ガスボンベ或いは工場配管等の酸素
ガス供給源５を有しており、この酸素ガス供給源５から
二系列の配管によって高圧側の調整器６と低圧側の調整
器７に導かれている。夫々の調整器６，７では、酸素ガ
スを予め設定された高圧，低圧に一次減圧して流量制御
装置Ａに供給し得るように構成されている。

【００２１】本実施例では、定圧側の調整器７では酸素
ガス供給源５から供給された酸素ガスを約３０Ｐａ〜４
０Ｐａの範囲内に減圧し、高圧側の調整器６では供給さ
れた酸素ガスを約４０Ｐａ〜６０Ｐａの範囲内に減圧し
ている。

【００２２】酸素ガス供給源５と高圧側の調整器６との
間或いは酸素ガス供給源５と低圧側の調整器７との間に
図示しない電磁弁を配置して調整器６，７に選択的に酸
素ガスを供給し得るように構成され、或いは酸素ガス供
給源５自体が調整器６，７に選択的に酸素ガスを供給し
得るように構成されている。従って、流量制御装置Ａに
高圧，低圧に調整された一次圧力を供給することが可能
である。

【００２３】流量制御装置Ａは、燃料ガスの調整器４に
接続され、一次圧力を持って供給された燃料ガスを予め
設定された二次圧力に調整する燃料ガス定圧調整器11
と、一次圧力を持って供給された酸素ガスを予め設定さ
れた二次圧力に調整する酸素ガス定圧調整器12と、酸素
ガス定圧調整器12に対し並列に接続され高圧の酸素ガス
が供給されたときに作用するリリーフ弁13と、燃料ガス
用オリフィス板14及び酸素ガス用オリフィス板15を一体
化させたオリフィス部材16を有する切換器17と、各オリ
フィス14，15の経路に対し並列に配置された流量調整弁
18，19とを有して構成されている。

【００２４】ここで、図２により燃料ガス定圧調整器1
1，酸素ガス定圧調整器12の構成について説明する。
尚、両定圧調整器は夫々同一の構造を有するため、代表
して燃料ガス定圧調整器11の構成について説明する。

【００２５】図に於いて、定圧調整器11は、一次室11ａ
と二次室11ｂを有しており、これらの室11ａ，11ｂを接
続してノズル11ｃが形成され、更に、該ノズル11ｃを貫
通してピン11ｄが配置されている。ピン11ｄの二次室側
にはピストン11ｅが取り付けられ、他方側にはバランサ
ー11ｆが取り付けられている。二次室11ｂに配置された
ピストン11ｅにはキャップ部材11ｇが対向して配置さ
れ、両者の間に圧力作用部11ｈが構成されている。また
ピストン11ｅはバネ11ｉによってキャップ部材11ｇ側に
付勢されている。

【００２６】上記構成に於いて、二次室11ｂに作用する
二次圧（調整圧力）は、バネ11ｉの付勢力と、一次室11
ａ，二次室11ｂ，圧力作用部11ｈの面積に依存すること
になる。従って、二次圧の値は一次圧の値に依存するこ
となく、前記各数値を設定することによって設定され
る。このため、一次圧が変動した場合であってもこの変
動が二次圧に影響を与えることがなく、定圧調整を実現
することが可能である。

【００２７】リリーフ弁13は、酸素ガスの供給側に予め
設定された圧力よりも高い圧力が作用したとき、酸素ガ
ス用定圧調整器12をバイパスさせて供給された酸素ガス
を切換器17に供給するものであり、空気圧回路を構成す
る際に一般的に利用されているリリーフ弁を用いてい
る。

【００２８】次に、図３により切換器17の構成について
説明する。この切換器17は、燃料ガス用オリフィス板14
と酸素ガス用オリフィス板15を一体化させて構成したオ
リフィス部材16を回動させて夫々のオリフィス板14，15
に形成したオリフィスを選択し、選択されたオリフィス
を通過することで設定された流量を持った燃料ガス，酸
素ガスをガス加工トーチ１に供給するものである。従っ
て、オリフィス部材16の回動に伴って選択されるオリフ
ィスの径をガス加工トーチ１に取り付けた火口２に供給
すべき流量に対応させておくことで、火口２を交換して
番手を変更する毎にオリフィス部材16を回動させて変更
した番手に応じた流量に切り換えることが可能である。

【００２９】図に於いて、ケーシング17ａには、燃料ガ
ス用オリフィス板14と酸素ガス用オリフィス板15を継手
部16ａによって一体化させたオリフィス部材16が回動可
能に配置されている。各オリフィス板14，15は夫々ケー
シング17ａに形成した燃料ガス室17ｂ，酸素ガス室17ｃ
に配置されており、各ガス室17ｂ，17ｃは配置されたオ
リフィス板14，15によって互いに気密的に分離された２
つの室を形成している。そして一方の室には各ガスの供
給孔17ｄ，17ｅが接続され、他方の室には各ガスの排出
孔17ｆ，17ｇが接続されている。

【００３０】尚、各供給孔17ｄ，17ｅ及び各排出孔17
ｆ，17ｇは、ケーシング17の周囲に形成されており、夫
々ニップル等の継手20ａ，20ｂが取り付けられている。
特に、図には酸素ガス用の継手20ａと、この継手20ａに
接続された供給孔17ｅ、及び酸素ガス用の継手20ｂと、
この継手20ｂに接続された排出孔17ｇが記載されてい
る。

【００３１】各オリフィス板14，15には複数の異なる径
を持ったオリフィスが互いに等しいピッチを持って形成
されている。例えば、酸素ガス用オリフィス板15は、同
図（ｂ）に示すように、６０度の角度間隔を持って３個
のオリフィス15ａ〜15ｃが形成されており、燃料ガス用
オリフィス板14にも同一の角度間隔を持って３個のオリ
フィスが形成されている。

【００３２】本実施例に於いて、燃料ガス用オリフィス
板14に形成された３個のオリフィスは、最小の径を持つ
オリフィスが火口２の番手が０番及び１番である場合に
必要な燃料ガスの量を供給し得るように形成され、次の
径を持つオリフィスが火口２の番手が２番及び３番であ
る場合に必要な燃料ガスの量を供給し得るように形成さ
れ、更に、最大の径を持つオリフィスが火口２の番手が
４番及び５番である場合に必要な燃料ガスの量を供給し
得るように形成されている。また酸素ガス用オリフィス
15に形成されたオリフィス15ａ〜15ｃも同様に、最小の
径を持つオリフィス15ａは０番及び１番の番手を持つ火
口２に供給される燃料ガスを燃焼させて中性炎を形成し
得る量の酸素ガスを供給し得るように形成されており、
以下同様にオリフィス15ｂは2番及び３番の番手を持つ
火口２に供給される燃料ガスを燃焼させて中性炎を形成
し得る量の酸素ガスを供給し得るように形成され、オリ
フィス15ｃは2番及び３番の番手を持つ火口２に供給さ
れる燃料ガスを燃焼させて中性炎を形成し得る量の酸素
ガスを供給し得るように形成されている。

【００３３】オリフィス部材16は、各オリフィス板14，
15に形成した継手部16ａを介して一体化され、ハンドル
16ｂを操作することで回動し得るように構成されてい
る。そして、オリフィス部材16の回動によって、各オリ
フィス板14，15に形成したオリフィスがケーシング17ａ
に形成した各供給孔17ｄ，17ｅに対向し、これにより、
ガス加工トーチ１に供給する燃料ガス及び酸素ガスの流
量を制御することが可能である。

【００３４】流量調整弁18，19は、各ガスを切換器17を
バイパスさせてガス加工トーチ１に供給する機能を有す
るものであり、通常用いるニードル弁によって構成され
ている。従って、流量調整弁18，19を閉鎖している状態
では、ガス加工トーチ１に供給される燃料ガスと酸素ガ
スは切換器17を構成する各オリフィス板14，15に形成さ
れた何れかのオリフィスによって制御されるが、各調整
弁18，19を開いて調整することで、切換器17から供給さ
れる流量を増加させることが可能である。

【００３５】このため、ガス加工トーチ１に取り付けた
火口２に対し各ガスを中性炎を形成し得る量で供給し、
酸素ガスのみを増加させた場合には中性炎から酸化炎に
変更することが可能であり、燃料ガスのみを増加させた
場合には中性炎から炭化炎に変更することが可能であ
り、更に、燃料ガス及び酸素ガスを増加させた場合に
は、火炎を中性炎の状態で火力を増大させることが可能
である。

【００３６】上記の如く構成された流量制御装置では、
ガス加工トーチ１に目的の加工に最適な火口２を取り付
けると共に切換器17を操作して各オリフィス板14，15に
形成したオリフィスを選択し、この状態で各ガスの供給
源３，５から各ガスを供給すると、供給されたガスは各
調整器４，７によって一次減圧されて各定圧調整器11，
12に供給され、予め設定された二次圧に調整されて切換
器17に供給される。このため、ガス加工トーチ１には、
火口２に中性炎を形成するのに必要な量の燃料ガスと酸
素ガスが供給され、安定した火炎を形成することが可能
である。

【００３７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明に係る
流量制御装置は、定圧調整器とオリフィスを並列に接合
することによって、一次圧力が変動した場合であって
も、二次圧力を安定した状態で一定の設定圧に維持する
ことが出来る。特に、燃料ガス用のオリフィス板と酸素
ガス用のオリフィス板を一体化させた切換器を操作して
各オリフィス板に形成した複数のオリフィスを選択して
流量を制御することによって、ガス加工トーチに取り付
けた火口に必要な量のガスを容易に供給することが出来
る。

【００３８】従って、ガス加工トーチに取り付けた火口
を交換した場合であっても、該ガス加工トーチのニード
ル弁を操作することなく、短時間で且つ容易にガスの流
量を制御することが出来る。

【００３９】また定圧調整器とリリーフ弁を並列に接続
した場合には、一次圧力を高圧にすることによって、リ
リーフ弁を作動させて定圧調整器の作動に関わらずリリ
ーフ弁に設定された流量のガスを供給することが出来
る。このため、定圧調整器の有無に関わらず、流量を制
御することが出来る。

【００４０】また切換弁と並列して流量調整弁を設ける
ことによって、燃料ガスと酸素ガスの流量を選択的に或
いは同時に増加させることが出来る。このため、火口に
形成する中性炎を目的の作業に応じて酸化炎，炭化炎或
いは火力を増加させることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る流量制御装置を利用したガス加工
トーチに対するガス供給系を説明する図である。

【図２】定圧調整器の構成を説明する模式図である。

【図３】切換器の構成を説明する図である。

【符号の説明】

Ａ 流量制御装置 Ｂ 燃料ガス配管系 Ｃ 酸素ガス配管系 １ ガス加工トーチ ２ 火口 ３ 燃料ガス供給源 ４，６，７ 調整器 ５ 酸素ガス供給源 11 燃料ガス定圧調整器 11ａ 一次室 11ｂ 二次室 11ｃ ノズル 11ｄ ピン 11ｅ ピストン 11ｆ バランサー 11ｇ キャップ部材 11ｈ 圧力作用部 11ｉ バネ 12 酸素ガス定圧調整器 13 リリーフ弁 14 燃料ガス用オリフィス板 15 酸素ガス用オリフィス板 15ａ〜15ｃ オリフィス 16 オリフィス部材 17 切換器 17ａ ケーシング 17ｂ 燃料ガス室 17ｃ 酸素ガス室 17ｄ，17ｅ 供給孔 17ｆ，17ｇ 排出孔 18，19 流量調整弁 20ａ，20ｂ 継手

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス加工トーチの予熱炎を形成するため
   に供給する酸素ガス又は燃料ガスの流量を制御するため
   の流量制御装置であって、ガス加工トーチに供給する予
   熱用酸素ガスの圧力を調整する酸素用定圧調整器と、ガ
   ス加工トーチに供給する燃料ガスの圧力を調整する燃料
   ガス用定圧調整器と、前記酸素用定圧調整器に接続され
   ガス加工トーチに供給する使用火口に対応した予熱用酸
   素ガスを流通させる複数のオリフィスを形成した酸素用
   オリフィス板と、前記燃料ガス用定圧調整器と接続され
   燃料ガスを流通させる複数のオリフィスを形成した燃料
   ガス用オリフィス板とを有し、前記酸素用オリフィス板
   と燃料ガス用オリフィス板とを一体化させて切換器を形
   成し、予熱炎の選択に際し、切換器を操作することによ
   って前記酸素用オリフィス板のオリフィスと燃料ガス用
   オリフィス板のオリフィスを同時に切り換えてガス加工
   トーチに供給する予熱酸素ガス流量及び燃料ガス流量を
   制御し得るように構成したことを特徴とする流量制御装
   置。
2. 【請求項２】 予め設定された圧力以上の圧力を持った
   ガスが供給されたとき作動するリリーフ弁を設けると共
   に、該リリーフ弁を前記定圧調整器に対し並列に接続し
   たことを特徴とする請求項１に記載した流量制御装置。
3. 【請求項３】 ガス流量を微調整する調整弁を設けると
   共に該調整弁を前記各オリフィス板に対し並列に接続し
   たことを特徴とする請求項１又は２に記載した流量調整
   装置。