JP2001246464A - ガス切断方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 酸水素ガスにＬＰガスを加えた混合ガスを熱
源として使用することにより、危険性の多い水素火炎の
燃焼速度を抑えて安全性を高めると共に、更に切断効率
をも向上させることができるガス切断方法及び装置を提
供すること。 【解決手段】 鋼材等を加熱炎にて加熱しこれに切断用
酸素を噴出させて切断するガス切断方法において、加熱
炎として酸水素ガスにＬＰガスを加えた熱源を用いるこ
とにより、切断効率が良く、かつ安全性の高いガス切断
を行なうことができる。また、ガス切断装置としては、
酸水素ガスの流路で設定したガス圧力に対応して調整さ
れる、遠隔操作による圧力調整器をＬＰガス流路の設け
ることにより、酸水素ガス対ＬＰガスの流量比を、予め
設定したほぼ一定の割合で流出するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス切断の加熱源
として、酸素・水素の混合ガスに、ＬＰガスを加えた気
体を用いて行なうガス切断方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般に行なわれている鋼材のガス
切断は、加熱炎の燃料ガスとして、ＬＰガス、アセチレ
ンガス等が多く用いられ、これに酸素を加えて加熱源と
なる加熱炎をつくり、鋼材を加熱し、鋼材が所定温度に
加熱されると切断用酸素を噴出させて、鉄との化学反応
により切断を行なっていた。

【０００３】また、加熱源として上記燃料ガス以外に水
素ガスを用いることもあるが、酸素、水素による水素火
炎は、燃焼速度が早く、また水素分子が細かいため、作
業者に危険なバックファイア（逆火）を起こしたり、ま
た、ガスの特性上使用器具にガス漏れが多く安全性の面
で不安であり、主として水中で用いる水中切断に使用さ
れているのが現状であった。

【０００４】また、ＬＰガス、アセチレンガス等を用い
るガス切断では、加熱した鉄との化学反応により、酸化
第一鉄（ＦｅＯ）、酸化第二鉄（Ｆｅ₂ Ｏ₃ ）等が排出
され、その際、排気ガスとして、汚染物質の一酸化炭素
（ＣＯ）が多量に発生している。これは近年叫ばれてい
る地球環境温暖化に繋がり、環境面で良い影響を及ぼさ
ない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、これらの点
に鑑みなされたもので、水素ガスを主熱源とする酸素・
水素混合ガス（以下、酸水素ガスという）を用い、これ
にＬＰガスを加えた混合ガスを熱源として使用すること
により、危険性の多い水素火炎の燃焼速度を抑えて安全
性を高めると共に、更に切断効率をも向上させることが
できるガス切断方法及びその装置を提供することを課題
とする。

【０００６】なお、最近用いられている酸水素ガス炎に
よるガス切断では、酸水素ガスを発生させたあと、直ち
にタンクに充填されたヘキサン（Ｃ₆ Ｈ₁₄）を混入して
酸水素ガスの燃焼速度を抑えているが、本発明では汎用
されている一般のＬＰガスを追加使用することにより、
このタンクは不要となっている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ための本発明の要旨とするところは次の通りである。 （１）鋼材等を加熱炎にて加熱しこれに切断用酸素を噴
出させて切断するガス切断方法において、加熱炎として
酸水素ガスにＬＰガスを加えた熱源を用い、切断効率が
良く、かつ安全性の高いガス切断を行なうことを特徴と
するガス切断方法。 （２）切断用吹管に、酸水素ガス流路とＬＰガス流路を
合流させて接続し、酸水素ガスの流れる流路には、流量
計、絞り弁、圧力計、逆止弁を設けるとともに、ＬＰガ
ス通路には、流量計、遠隔操作による圧力調整器、逆止
弁及び絞り弁を設け、流量計により監視しながら酸水素
ガス用の絞り弁にて酸水素ガスの流量を設定し、該設定
時の圧力により、遠隔操作による圧力調整器を流れるＬ
Ｐガス流量を絞り弁にて調整、設定し、作業当初に設定
した酸水素ガス対ＬＰガスの流量比を、常にほぼ一定の
割合で流出するようにしたことを特徴とするガス切断装
置。 （３）酸水素ガス発生機側の整備・点検又は故障等に対
応するため、酸水素ガスと合流するＬＰガス流路より分
岐し、ＬＰガスのみを流出する流路を、前記流路と並行
して設けることにより、非常時においてもガス切断を可
能とした（２）記載のガス切断装置。

【０００８】本発明に係るガス切断方法及びその装置
は、運搬容易な移動式の酸水素ガス発生装置を用い、水
の電気分解によって得られた酸水素ガスを、切断吹管に
送給する途次において、別に設けた一般に使用されてい
るＬＰガスボンベよりＬＰガスを誘導して混入混合さ
せ、本発明の燃料ガスとすることで、酸水素ガスの安全
を図り、かつ切断効率の向上を図っている。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図１において、１は酸水素
ガス発生機で、水の電気分解によって得られた０．１９
６MPa （２kgf/cm² ）程度の圧力で発生する酸水素ガス
を、機内に内蔵した水封式安全器を通して機体外へ送出
し、水分分離用のタンク２、圧力調整器３、圧力計４を
介して圧力０．０４９〜０．１４７MPa （０．５〜１．
５kgf/cm² ）程度の範囲に調整して、二点鎖線で示す本
発明の要部である調整装置Ａへ送り込む。調整装置Ａ内
には流量計５、開閉弁６、絞り弁７、圧力計８、逆止弁
９が酸水素ガス流路に設けられており、ここを通過して
通路Ｂを通り、切断吹管３０へ送られる。なお吹管側に
は、圧力計１０を設ける。

【００１０】一方、ＬＰガス側にあるＬＰガス源のＬＰ
ガスボンベ１１からの流路には、圧力調整器１２、圧力
計１３が設けられており、これは調整装置Ａ内の流量計
１４、開閉弁１５、遠隔操作の圧力調整器１６を経て逆
止弁１７、絞り弁１８を通り、前記酸水素ガスと合流点
１９の地点で合流するようにしている。

【００１１】更にまた、図示の切断装置では酸水素ガス
経路の整備点検又は故障の際のために、ＬＰガスのみを
加熱源として、吹管へＬＰガスを供給することができる
ようになっており、分岐点２３をＬＰガス通路の途中
（例えば、流量計１４と開閉弁１５の間）に設け、この
分岐通路には、ＬＰガス開閉弁２０、絞り弁２１、圧力
計２２を設置して、整備点検又は故障の際には前記ＬＰ
ガス開閉弁１５を閉止するとともに、開閉弁２０を開に
して絞り弁２１にて適正な流量に調整して通路Ｂの合流
点２４を通過して吹管３０へＬＰガスを必要量送給する
ことができる。この場合には、この分岐通路側のＬＰガ
スと通路Ｅ、Ｄからの酸素ガスにより鋼材の加熱と切断
を行う。

【００１２】ガス切断用の酸素は、酸素供給源の酸素ボ
ンベ２５から、圧力調整器２６、圧力計２７、開閉弁２
８、圧力計２９を経由して通路Ｄから吹管３０へ直接送
給される。また、この酸素供給路には、開閉弁２８の前
位置の分岐点３３で分岐した別の供給路が設けられてお
り、この分岐した酸素の一部は、酸水素ガスの不足を補
う加熱用酸素として絞り弁３４を経て通路Ｅから吹管へ
送られ、これら３つのルートの燃料ガス、加熱用酸素及
び切断用酸素により、火炎３２が形成される。なお、３
２′はこの火炎の切断酸素気流である。なおまた、被切
断材の材質や板厚減少等の切断条件に応じては、加熱用
酸素からの絞り弁３４を閉じ、酸水素ガス中の酸素のみ
を加熱源の酸素として作業を行なうこともできる。

【００１３】さて、本発明のガス切断方法についてその
作動を図１に基づいて説明する。圧力調整器３にて所定
の圧力に調整されて調整装置Ａ内に送り込まれた酸水素
ガスを、開閉弁６の開放により通過する流量を、流量計
５により監視しながら絞り弁７により所定の流量に設定
する。また、ボンベ１１からのＬＰガスは、圧力調整器
１２により所定の圧力で調整装置Ａ内へ導入され、開閉
弁１５を開放して遠隔操作の圧力調整器１６、逆止弁１
７、絞り弁１８の方向へ送給するが、遠隔操作の圧力調
整器１６は、前記絞り弁７の流量設定による圧力計８の
指示圧力に対応しており、その圧力は酸水素ガス側の圧
力に応じて変動し、流出量も変化する。

【００１４】この圧力調整の原理は、一般に用いられて
いる圧力調整器の圧力調整に用いる圧力調整用の押しね
じに代え、外部よりガス圧力を送って、その強弱により
流量を調整するものであり、遠隔操作を目的とした外部
パイロット方式の圧力調整器として公知のものである。
したがって、圧力計８に示された作動圧力で、該圧力調
整器１６はＬＰガスを放出するが、その流量を流量計１
４で監視し、絞り弁１８で調整しながら作業当初にその
開度を決めておく。本発明者らの実験結果により、酸水
素ガス対ＬＰガスの流量比は、２５対１から３５対１程
度が相反する特性、即ち安全性と切断効率とを考慮した
上での最適割合である。

【００１５】また、特別な切断条件の変化、例えば被切
断材料の極端な板厚の変化などによる著しい設定圧力の
変化を与えない限り、一度絞り弁１８で調整したＬＰガ
スの流量値は、酸水素ガスの絞り弁７の調整による流量
値との混合割合の変動があっても、十分、適合した割合
の範囲内で維持されている。一例として、良好な切断状
況において切断する鋼材の板厚４０mmの切断に対し、酸
水素ガスを２０８０Nl/Hr に設定し、圧力計８の値が約
０．０４９MPa （０．５kgf/cm² ）を示したときに、Ｌ
Ｐガス流量は６５Nl/Hr で混合比３２：１、また酸水素
ガス３１８０Nl/Hr に調整したときの圧力計の指示値が
約０．０７８MPa （０．８kgf/cm² ）で、ＬＰガス流量
は１００Nl/Hr となり、混合比３１．８対１であった。
このように、ガス切断に必要な流量範囲内では、両者の
比は、安全性と切断効率の上で一定の比率を備えている
ことが確認できた。なお、逆止弁９、１７は、逆流、逆
火防止のために設ける。

【００１６】切断作業に際しては、鋼材に対向して吹管
３０の先端に付した切断火口３１を向け、通路Ｂを通過
する酸水素ガスとＬＰガスの混合ガスを、圧力計１０で
その圧力を確認しながら火口より放出し、同時に通路Ｅ
から放出された加熱用酸素を、火口で混合・点火して加
熱炎を発生させ、更に切断用酸素を通路Ｄより火口へ送
って切断酸素気流３２′を発生させガス切断を開始す
る。２９は、このときの切断酸素圧力を監視するための
圧力計である。

【００１７】なお、以上の本発明の方法及び装置は、調
整装置Ａ内を総て自動制御して遠隔操作することができ
るようにしたが、必要に応じては手作業で行ってもよい
ことは勿論である。このような本発明に係る方法及び装
置は、ガス切断にのみ利用するばかりでなく、ガスによ
る鋼材の加熱、更に必要に応じて溶接にも活用すること
ができる。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、従来のＬＰガス、アセ
チレンガスを用いた切断方法に比し、切断速度において
約２０％の上昇があり、切断面下端に付着するノロの発
生が少なく、またそのノロの剥離性がよく、切断作業に
好結果をもたらしている。また、酸素の消費量も少なく
て済み、鋼材の厚み４０mm程度の切断で、酸素消費量が
一般のガス切断にくらべ、７０％以下でもよいという結
果が得られた。しかも本発明のガス切断では、酸水素ガ
ス側の整備点検や故障が生じた場合でも、容易に作業が
続行できるように、ＬＰガス流路を分岐することによ
り、酸水素ガス通路に合流するようにしてあるので、こ
の流路を通して、ＬＰガスのみを送給し、酸素、ＬＰガ
スによるガス切断を続行することができる。さらに、本
発明は従来のアセチレンガス（Ｃ₂ Ｈ₂ ）及び一般に言
うプロパンガス（Ｃ₃ Ｈ₈ が主成分）を始めとした炭化
水素系のＬＰガス加熱源が、ガス切断時に発生する汚染
物質の一酸化炭素（ＣＯ）等の放出を少なくして作業を
実施することができるので、近年叫ばれている地球温暖
化を防ぐ一助となるので、この面から見た効果も大き
い。以上のように本発明は、ガス切断の品質向上、利用
ガスの節約及び環境面での向上を図ったものであり、ガ
ス切断作業に及ぼす効果は、極めて大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態例を示す全体配置図であ
る。

【符号の説明】

１ 酸水素ガス発生機 ２ 水分分離用
タンク ３、１２、２６ 圧力調整器 ４、８、１０、１３、２２、２７、２９ 圧力計 ５、１４ 流量計 ６、１５、２０、２８ 開閉弁 ７、１８、２１、３４ 絞り弁 ９、１７ 逆止弁 １１ ＬＰガスボ
ンベ １６ 遠隔操作の圧力調整器 １９、２４ 合流点 ２３、３３ 分岐
点 ２５ 酸素ガスボンベ ３０ 吹管 ３１ 切断火口 ３２ 切断火炎 ３２′ 切断酸素気流 Ａ 調整装置 Ｂ、Ｄ、Ｅ 通路（ガス流路）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼材等を加熱炎にて加熱しこれに切断用
   酸素を噴出させて切断するガス切断方法において、加熱
   炎として酸素・水素の混合ガス（酸水素ガスとする）に
   ＬＰガスを加えた熱源を用い、切断効率が良く、かつ安
   全性の高いガス切断を行なうことを特徴とするガス切断
   方法。
2. 【請求項２】 切断用吹管に、酸水素ガス流路とＬＰガ
   ス流路を合流させて接続し、酸水素ガスの流れる流路に
   は、流量計、絞り弁、圧力計、逆止弁を設けるととも
   に、ＬＰガス通路には、流量計、遠隔操作による圧力調
   整器、逆止弁及び絞り弁を設け、流量計により監視しな
   がら酸水素ガス用の絞り弁にて酸水素ガスの流量を設定
   し、該設定時の圧力により、遠隔操作による圧力調整器
   を流れるＬＰガス流量を絞り弁にて調整、設定し、作業
   当初に設定した酸水素ガス対ＬＰガスの流量比を、常に
   ほぼ一定の割合で流出するようにしたことを特徴とする
   ガス切断装置。
3. 【請求項３】 酸水素ガス発生機側の整備・点検又は故
   障等に対応するため、酸水素ガスと合流するＬＰガス流
   路より分岐し、ＬＰガスのみを流出する流路を、前記流
   路と並行して設けることにより、非常時においてもガス
   切断を可能としたことを特徴とする請求項２記載のガス
   切断装置。