JP2006021233A - ガスバーナー装置とそれを用いたガス圧接方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 単に機械的なバルブ手段を用いるのみで、圧接しようとする鉄筋径毎に、それに応じた最適熱量の火炎を酸素比を変えることなく容易に形成できるようにした、ガス圧接装置で用いるガスバーナー装置を提供する
【解決手段】 燃料ガス源１と酸素源２とに接続する吹管１０と、吹管１０に流入する燃料ガスおよび酸素の流量を制御する流量制御手段３０と、吹管先端に配置されるリングバーナー２０とを備えた、ガス圧接装置で用いるガスバーナー装置であって、流量制御手段３０は、燃料ガスと酸素との流量比を変えることなく燃料ガスの流量と酸素の流量とを同時に多段に切り換えることのできる第１バルブ手段４０と、該第１バルブ手段４０より下流の酸素流路に位置して酸素流量を切り換えることのできる第２バルブ手段１００とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明はガスバーナー装置とそれを用いたガス圧接方法に関し、限定されるものではないが、特に、例えば天然ガスのように、メタン、エタン、プロパン、ブタンなどの飽和炭化水素系の燃料ガスを加熱源として用いて鉄筋等のガス圧接を行うのに適したガスバーナー装置とそれを用いたガス圧接方法に関する。

建築用鉄筋、肉厚パイプ、鉄道レールなどを接合するのに、ガス圧接方法が広く用いられている。ガス圧接方法では、互いに接合すべき双方の端面（例えば鉄筋端面）を必要な場合には研削して平滑化した後に、それら両端面を突き合わせて専用の加圧治具に固定し、接合部方向に加圧しながら突き合わせ部を火炎で加熱し、接合端面を溶かすことなく赤熱状態として、接合部に膨らみ部ができるように圧縮して接合する。

従来、ガス圧接の加熱源には酸素−アセチレン炎が用いられている。圧接に当たっては、接合面（密着面）に酸化膜の残留のない良好な接合面が得られるように、低酸素比条件で還元炎を形成して前期加熱を行う。還元炎で突き合わせ部を加熱して赤熱状態として密着面を形成した後、作業者は後期加熱として、酸素比を増加させて還元炎を中性炎に切り換え、加熱用バーナーを左右に振って巾焼きを行いながらさらに圧縮する。それにより、なだらかな丸みをおびた膨らみ部が接合部に形成され、良好な接合が得られる。

圧接しようとする鉄筋径ごとに、必要とされる熱量は異なってくる。従来のガス圧接では、アセチレンガス流路と酸素流路に取り付けた流量制御弁の開度を、作業者の経験により適宜調整して、最適な熱量の火炎（還元炎、中性炎）が得られるようにしていた。経験による弁の開度操作は作業者の負担を大きくするばかりでなく、個人差が生じるのを避けられない。それを回避するため、鉄筋径等に応じたガス圧接を自動化できるようにしたガス圧接装置も多く提案されている。

例えば、特許文献１（特開平１０−１６６１６３号公報）には、鉄筋径別ガス流量数値プログラムを用意し、それに基づき最適なアセチレンガス流量制御と酸素流量制御とを鉄筋径毎に自動的に行うようにした自動ガス圧接装置が記載されている。具体的には、流量センサーからの実流量とプログラムの設定流量とを比較して、バルブ駆動回路によって差分だけバルブ開度を調整するようにしている。
特開平１０−１６６１６３号公報

特許文献１に記載されるようなコンピュータプログラムを利用して構築される自動ガス圧接装置は、アセチレンガスと酸素の流量制御を複雑な制御プログラムと高度な制御装置を用いて行うものであり、装置が高コスト化するのを避けられない。また、アセチレンガスの流量制御と酸素の流量制御は、それぞれのために設計された比例回路とバルブ駆動駆動回路とで行うようにしており、鉄筋径別ガス流量数値プログラムを持っているとはいえ、圧接鉄筋径毎に、それに最適な酸素比での火炎を迅速にかつ安定して形成することは、実際の作業現場では必ずしも容易とはいえない。初期加熱での還元炎とその後の中性炎の切り換えについても同様であり、施工現場での実用性に富んだ装置とはいいがたい。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、複雑な制御装置や制御プログラムを用いることなく、単に機械的なバルブ手段を用いるのみで、圧接しようとする鉄筋径毎に、それに応じた最適熱量の火炎を酸素比を変えることなく容易に形成できるようにした、ガス圧接装置で用いるガスバーナー装置を提供することを目的とする。また、そのガスバーナー装置を用いたガス圧接方法を提供することを目的とする。本発明によるガスバーナー装置を用いることにより、作業者は施工現場で機械的なバルブ手段を単に操作するのみで、径の異なる鉄筋に対して常に最適のガス圧接を行うことが可能となり、経験に伴う個人差も解消できる。

本発明は、燃料ガス源と酸素源とに接続する吹管と、吹管に流入する燃料ガスおよび酸素の流量を制御する流量制御手段と、吹管先端に配置されるリングバーナーとを備えた、ガス圧接装置で用いるガスバーナー装置であって、流量制御手段は、燃料ガスと酸素との流量比を変えることなく燃料ガスの流量と酸素の流量とを同時に多段に切り換えることのできる第１バルブ手段と、該第１バルブ手段より下流の酸素流路に位置して酸素流量を切り換えることのできる第２バルブ手段とを備えていることを特徴とする。

好ましくは、第１バルブ手段は、開度の異なる複数個のオリフィスを備えた燃料ガス流路用ロータリーバルブと酸素流路用ロータリーバルブとを備えており、２つのロータリーバルブは同期して回動するようにされており、かつ、対となる燃料ガス流路用ロータリーバルブのオリフィスと酸素流路用ロータリーバルブのオリフィスとを通過する燃料ガスと酸素との流量比は、すべてのオリフィス対で同じとされている。

本発明によるガスバーナー装置では、第１バルブ手段において、これまでの経験から得られている鉄筋径毎の最適な燃料ガス流量と酸素流量およびその流量比が得られるように、それぞれの鉄筋径に対応して、燃料ガス流路の開度および酸素流路の開度があらかじめ設定されており、それらは対をなして同時に切り換え得るようになっている。そのために、作業者は、施工現場において、これからガス圧接しようとする鉄筋の径に対応して、第１バルブ手段中の対応した流路を単に選択するのみで、最適の加熱条件を得ることができる。

作業の途中で、異なった径の鉄筋をガス圧接する場合には、リングバーナーを当該径の鉄筋に対応するものに交換すると共に、第１バルブ手段を操作して、その径に対応した第１バルブ手段中の他の流路をダイヤルを操作する等により選択する。それにより、その鉄筋に対応した最適の燃料ガス流量と酸素流量とを、同じ流量比で得ることができる。この操作は単に機械的にバルブ操作であり、きわめて容易である。

初期加熱段階では、作業者は第２バルブ手段を選択的に操作して酸素流量を少なくし、還元炎が形成されるようにする。初期加熱段階の終了時点で再び第２バルブ手段を選択的に操作して酸素流量を元に戻して中性炎とし、加熱を続行する。この操作も単に機械的にバルブを操作するだけであり、きわめて容易である。第２バルブ手段も各鉄筋径にあわせた多数の開口を持つ形式のものとしておくことにより、制御性は一層向上する。

本発明によるガス圧接装置で用いるガスバーナー装置は、燃料ガスがアセチレンガスの場合にも、好適に用いることができる。しかし、アセチレンガスは高価であること、危険度が高く取り扱いに慎重さが要求されること、アセチレン炎は逆火が起こりやすく、特に後期加熱で使用する中性炎では逆火が起き易い問題があること、などから、ガス圧接において、アセチレンガスに変えて、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）のような飽和炭化水素系の燃料ガスを用いることが検討されており、本発明者らは、それについて既に多くの知見を得ている。

すなわち、本発明者らは、飽和炭化水素系の燃料ガスとして特にＣＮＧを用いて鉄筋の端面同士をガス圧接する実験を、予混合ガスの酸素比、火炎の形状、火口の炎孔負荷などをいろいろと変えて行うことにより、飽和炭化水素系ガス−酸素火炎を用いてガス圧接を行うに際して、バーナー火炎の酸素比を０．４３〜０．５８の範囲内に設定し、また、バーナー火炎の先端と接合部とに隔離距離を保持した状態で接合部密着までの前期加熱を行うことにより、圧接に十分な燃焼安定性および還元性が得られ、アセチレン火炎による圧接と同等の曲げ強さを備えた接合部が得られることを知見し、既に特許出願をしている（特願２００４−０１６０２６号）。加熱用バーナー火炎の酸素比が０．４３〜０．５８の範囲を外れると、接合面の酸化膜面積が大きくなる、あるいは、過度に接合部温度が上昇てし焼き割れが発生するなどして、良好な圧接ができない。

そのために、飽和炭化水素系ガス−酸素火炎を用いてガス圧接を行うに際して、アセチレン火炎でのガス圧接以上に、バーナー火炎での酸素比を厳格に保守することが求められる。本発明によるガスバーナー装置は、上記のように、第１と第２のバルブ手段を単に機械的に操作することにより、複数種の異なった鉄筋径に対して、設定どおりの酸素比の還元炎を形成することができるので、飽和炭化水素系ガスを燃料ガスとして用いるガス圧接装置において、特に有効となる。

本発明によれば、作業者は施工現場で機械的バルブ手段を操作して、その流路を単に切り換えるのみで、径の異なる鉄筋に対しても、ガス圧接に必要な最適な火炎状態を得ることが可能となり、経験に伴う個人差を容易に解消することができる。また、ガスバーナー装置は複雑な制御プログラムや制御装置を必要としないので、安価でありかつ現場での作業適正に富んでいる。

特に、本発明によるガス圧接装置で用いるガスバーナー装置は、燃料ガスと酸素との流量比を容易にかつ正確に調整することができるので、燃料ガスとして飽和炭化水素系ガスを用いるガス圧接装置において、有効に用いられる。

以下、図面を参照しながら本発明を実施の形態に基づき説明する。図１は本発明によるガス圧接方法を実施するための装置の模式図である。図２はそこで用いる第１バルブ手段の一例を示す断面図であり、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線による断面図である。図４は第２バルブ手段の一例を示す断面図であり、図５は図４のＶ−Ｖ線による断面図である。

図１において、１０は吹管であり、その先端にリングバーナー２０が交換自在に取り付けられている。吹管１０は燃料ガス流入口１１と酸素流入口１２を有し、それぞれに流量のＯＮ／ＯＦＦを切り換えるバルブ１１ａ，１２ａが備えられる。２つのバルブ１１ａ，１２ａは起伏自在なハンドル１３により同時作動するようにされており、全閉状態からハンドル１３をわずかに動かすと、最初に燃料ガス流路側のバルブ１１ａがわずかに開き、リングバーナー２０での着火が可能となる。着火後、さらにハンドル１３を操作することにより、２つのバルブ１１ａ，１２ａは全開状態となる。

吹管１０には、吹管１０を挟んで対称の位置に、２つの固定ジグ２１ａ，２１ｂ（図１には一方の固定ジグ２１ａのみが示される）が取り付けてあり、Ｖ型に開いた押さえ桿２２がリングバーナー２０の中央に位置するように、軸方向の位置決めがなされている。ガス圧接作業時、特に所期加熱時に、押さえ桿２２を鉄筋を押し付けるようにして吹管１０を姿勢保持することにより、安定してガス圧接作業を遂行することができる。

吹管１０の燃料ガス流入口１１は燃料ガス源（図示の例ではＣＮＧボンベ１）に接続しており、酸素流入口１２は酸素源（酸素ボンベ２）に接続している。以下に、その接続態様について説明する。なお、ＣＮＧは使用する燃料ガスの一つの例であり、アセチレンガスや他の炭化水素系燃料も燃料ガスとして同様に用いることができる。

吹管１０と各ボンベ１、２との間には流量制御ボックス３０が位置しており、該制御ボックス３０には、ＣＮＧ一次減圧弁３で例えば０．３ＭＰａに調整されたＣＮＧが第１ガスホース５を通過して流入し、また、酸素一次減圧弁４で例えば０．８ＭＰａに調整された酸素が第１酸素ホース６を通過して流入する。なお、５ａは逆火防止具である。

流量制御ボックス３０は、ＣＮＧと酸素の一次圧力表示具３１、３２、それぞれの二次圧力調整弁（不図示）とその二次圧力表示具３３、３４を備えると共に、圧力が調整されたＣＮＧと酸素の双方の流量を酸素比を変えることなく多段階に変えることのできる第１バルブ手段４０（図２、図３参照）が納められている。この例で、ＣＮＧ二次調整圧力は０．１５ＭＰａとされ、酸素二次調整圧力は０．６ＭＰａとされる。

第１バルブ手段４０を説明する。第１バルブ手段４０は回転軸４２を備えたケーシング４１を有する。ケーシング４１はネジ４３により流量制御ボックス３０に固定されており、回転軸４２の外側に延出する部分にはダイヤル３５が固定されている。ケーシング４１は軸方向に三分割（４１ａ，４１ｂ，４１ｃ）されており、図で左側である第１部材４１ａの内面側には第１凹陥部４４ａが形成されている。そして、第１凹陥部４４ａには回転軸４２と一体に回転するようにしてロータリーバルブとして機能する第１円盤５０が嵌め込まれている。

第１円盤５０には、円周方向に等間隔で放射方向に広がる６つの穴５１・・が形成されており、各穴５１の下端よりもやや上方部は、第１円盤５０の図で左側面である外面側に開放する第１通路５２に連通している。また、各穴５１の下端近傍は第１円盤５０の内面側（図で右側）に開放する第２通路５３に連通している。なお、図３では、図解のわかりやすさから、６つの穴５１のうち４つは全体で示し、２つはその下端近傍のみを示している。

ケーシン４１の第１部材４１ａには、第１酸素ホース６にカップラーを介して接続する１つの酸素流入路６１が形成されており、酸素流入路６１の下端は、前記第１円盤５０に形成した第１通路５２の回転軌跡上に対向するようにして、第１凹陥部４４ａの底面に開放した開放端６２となっている。

第１円盤５０に形成した各穴５１にはスピンドル５４が回転自在にネジ込まれており、スピンドル５４の先端は先細となっている。スピンドル５４は回転することにより穴５１内に進退し、その先端の位置により、第１通路５２の開放度合い（オリフィス開度）が変化する。

第１円盤５０の外側面（図で左側面）には、円周方向に等しい間隔で６個の窪み５５が設けてあり、ケーシング４１の第１部材４１ａに設けた適宜の押圧部材６３が該窪み５５内に図示しないバネにより圧入されている。

ケーシング４１の第２部材４１ｂは、第１部材４１ａに形成した酸素流入路６１に対向する位置に酸素流出路６５を有している。酸素流出路６５の流入側開放端６６は、酸素流入路６１の開放端６２と対向する位置に設けてあり、かつ該流入側開放端６６の一部は、穴５１の第２通路５３の回転軌跡上に位置するようにされている。酸素流出路６５の流出側開放端は第２部材４１ｂの外周部に開放しており、出力カップラー７を介して、第２酸素ホース８に接続している（図１参照）。ケーシング４１の第２部材４１ｂは、さらに、ＣＮＧ流出路７５を有しており、その流出側開放端は第２部材６１ｂの外周部に開放していて、出力カップラー７を介して、第２ガスホース９に接続している。

ケーシング４１の第３部材４１ｃは、前記した第１部材４１ａとほぼ同じ構造であり、内面側に第２凹陥部４４ｃを有する。そして、その中には、やはりロータリーバルブとして機能する第１円盤５０と同じ構造の第２円盤５０ｃが、裏表を反転させた姿勢で、かつ回転軸４２と一体に回転するようにして嵌め込まれている。第２円盤５０ｃは第１円盤５０と同じ構造のものであり、同じ機能を奏する部材には第１円盤５０と同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

第３部材４１ｃには、酸素流入路６１と同じようにしてＣＮＧ流入路７１が形成されており、その流出側開放端７６は、酸素流入路６１の場合と同じようにして、第２凹陥部４４ｃの底面に開放している。また、前記したＣＮＧ流出路７５の流入端開放７６は、前記した酸素流出路６５の流入側開放端６６と同様に、ＣＮＧ流入路７１の開放端７６と対向する位置に設けてあり、かつ該流入側開放端７６の一部は、穴５１の第２通路５３の回転軌跡上に位置するようにされている。

第１円盤５０に形成した６つの穴５１・・のいずれか１つが酸素流入路６１と酸素流出路６５に挟持された位置にあるときには、同時に、第２円盤５０ｃに形成した６つの穴５１・・のいずれか１つがＣＮＧ流入路７１とＣＮＧ流出路７５に挟持された位置となるように、各流路の位置が設定されている。また、第１円盤５０と第２円盤５０ｃは、ダイヤル３５をもって回転軸４２を回転したときに、同時に回転するようにされており、回転軸４２が３６０度回転する間に、第１円盤５０に形成した６つの穴５１・・と第２円盤５０ｃに形成した６つの穴５１・・は、同期した状態で、一方は酸素流入路６１と酸素流出路６５に挟持された位置に、他方は、ＣＮＧ流入路７１とＣＮＧ流出路７５に挟持された位置に、それぞれ移動するようになる。

対となる各穴５１、５１のスピンドル５４、５４の位置を、ネジ回転することにより調整して、所望の流量比のＣＮＧと酸素が得られるように、それぞれの開度（オリフィス開度）を設定する。また、６つのオリフィス対となる穴５１、５１において、同じ流量比を維持した状態で、総流量が異なるように、各スピンドル５４、５４の位置を調整する。このように設定することにより、作業者は、ダイヤル３５を所定位置に回転させるだけで、酸素比は同じでありながら、６段階に流量が異なるＣＮＧと酸素の流量切り換えを行うことができる。

実際のガス圧接においては、６種類の鉄筋径に応じた流量が得られるように、対となる６つの穴５１のスピンドル位置（オリフィス開度）をあらかじめ設定しておき、図１に示すように、それに応じた鉄筋径の表示（例えば、Ｐ８，Ｐ１２，Ｐ１４・・）をダイヤル３５に付しておくことにより、作業者の操作は一層簡便となる。

上記のようにして流量制御ボックス３０で適切の酸素比および流量に選択された酸素とＣＮＧは、第２酸素ホース８および第２ＣＮＧホース９を通って、吹管１０に流れ込む。本発明のバーナー装置においては、バーナー火炎を還元炎と中性炎とに切り換えるための手段として、第２酸素ホース８に第２バルブ手段１００が配置される。

図４、図５に示すように、第２バルブ手段１００は基材１０１に支軸１０２を固定的に立設しており、該支軸１０２に、円周方向に等間隔に配置された６つのネジ穴１０３を備えたダイヤル部材１０４がスプリング１０５で外側（図で右側）に付勢された状態で挿入されている。ダイヤル部材１０４には対向するようにして２つの貫通孔１０６が形成されており、該貫通孔１０６にはボール１０７がバネにより付勢された状態で入り込んでいる。支軸１０２には軸方向に延びる６つの凹溝１０８が設けてあり、前記バネで付勢されたボール１０７が該凹溝１０８内に入り込むようにされている。

支軸１０２の先端側には所定長さの斜め溝１０９が切られており、該斜め溝１０９に先端を嵌入した棒先ネジ１１０を備えたハンドル１１１が支軸１０２の先端に挿入されている。そして、ハンドル１１１の裏面とダイヤル部材１０４の表面との間にはスラストベアリング１１２が介装されている。また、ダイヤル部材１０４に形成した６つのネジ穴１０３には、それぞれ棒先ネジ１１３がネジ込まれており、そのネジ込み量に応じて、各棒先ネジ１１３の先端位置が調整される。

基材１０１にはバルブ本体１２０が固定されており、その一方端１２１には第２酸素ホース８が接続し、他方端１２２には第３酸素ホース８ａが接続する。第３酸素ホース８ａは、吹管１０は酸素流入口１２に接続する。バルブ本体１２０の酸素流入部１２３と酸素流出部１２４との間は弁座１２５とされ、そこに、先端が先細となったスピンドル１３０が挿入されている。

スピンドル１３０はフランジ１３１を有し、弁座１２５とフランジ１３１の間にスプリング１３２を介装することにより、スピンドル１３０を常時外側、すなわち弁が開放する方向に付勢している。フランジ１３１がバルブ本体１２０の基体１０１に当接することにより、弁開放方向での位置決めがされ、最も外側に位置するときにスピンドル１３０の他方端は、バルブ本体１２０の基体１０１から飛びでないように、長さが設定されている。また、前記スピンドル１３０の軸心線と、ダイヤル部材１０４に形成した６つのネジ穴１０３にネジ込んだ棒先ネジ１１３の各軸心線とは、同一位置となり得るように、双方の位置が設定されている。

上記の構成であり、作業者が、前記ダイヤル部材１０４を回転させると、支軸１０２に形成した軸方向に延びる６つの凹溝１０８のいずれかにボール１０７が入り込み、その位置でダイヤル部材１０４は一時的に位置決めされる。その位置が、前記したスピンドル１３０の軸心線と、ダイヤル部材１０４に形成した６つのネジ穴１０３にネジ込んだいずれかの棒先ネジ１１３の軸心線とが一致した位置となる。そして、作業者が付勢力に抗してさらにダイヤル部材１０４を回転させることにより、６つの棒先ネジ１１３のすべてがピンドル１３０の軸心線と一致した位置を取ることが可能となる。

いずれかの位置決め位置においてハンドル１１１を回転させると、斜め溝１０９の軌跡に沿って、ハンドル１１１は内側（図で左側）に移動し、その移動はスラストベアリング１１２を介してダイヤル部材１０４に伝えられる。それにより、ダイヤル部材１０４も内側（図で左側）に移動し、その移動により、棒先ネジ１１３の先端がスピンドル１３０の他端に衝接して、スピンドル１３０を弁が閉じる方向（図で左方向）に移動させる。

ダイヤル部材１０４の軸方向の移動距離は、斜め溝１０９の軸方向の有効長さに規制されると共に、斜め溝１０９は終端部が水平方向の溝（不図示）となっていて、棒先ネジ１１０の先端が該水平方向の溝に入り込んだときに、ダイヤル部材１０４（およびハンドル１１１）の軸方向への移動は停止する。また、６つの棒先ネジ１１３の先端を当初どの程度までスピンドル１３０側に前進させておくかにより、同じ距離だけダイヤル部材１０４が前進したときでのスピンドル１３０の開度を、各棒先ネジ１１３ごとに変えることができる。

前記したように、第１バルブ手段４０は、ダイヤル３５を回転することにより、同じ酸素比（流量比）を維持した状態で、６つの異なった流量の酸素とＣＮＧとを、第２酸素ホース８と第２ＣＮＧホース９に流し込む。第２バルブ手段１００の６つの棒先ネジ１１３は、第１バルブ手段４０の６段階の酸素流量にそれぞれ対応しており、スピンドル１３０が最も閉じた位置にあるときに、酸素流量を０．８程度に絞り込むように、各棒先ネジ１１３の先端の送り出し量が設定されている。そして、図１に示すように、各棒先ネジ１１３に対応するようにして、ダイヤル部材１０４には、第１バルブ手段４０と同様に、それに応じた鉄筋径の表示（例えば、Ｐ８，Ｐ１２，Ｐ１４・・）がなされている。

ガス圧接に際しては、圧接しようとする鉄筋径に合わせたリングバーナー２０を選択して吹管１０に装着する。それに合わせて、第１バルブ手段４０のダイヤル３５を回転し、例えば、Ｐ１２の位置にセットする。同時に第２バルブ手段１００のダイヤル部材１０４も回転して、対応したＰ１２の位置にセットすると共に、ハンドル１１１を操作して、スピンドル１３０を流路を絞った位置（前進した位置）としておく。

固定ジグ２１ａ，２１ｂを適切な位置にセットした後、減圧弁３、４等を調整して、所定圧に減圧した酸素とＣＮＧを制御ボックス３０内に送り込む。ハンドル１３をわずかに開き、わずかの流量のＣＮＧをリングバーナー２０に送り出し、着火する。火炎が安定した後、ハンドル１３を全開状態とする。それにより、例えばＰ１２の鉄筋径に対応した流量の酸素とＣＮＧが、第１バルブ手段４０であらかじめ設定した酸素比でリングバーナー２０に送られる。

その途中で、酸素は第２バルブ手段１００を通過する。そこで酸素流量は絞り込まれるので、リングバーナー２０での火炎は還元炎となる。従来知られた圧接装置により先端同士を衝接させた姿勢で保持されている鉄筋の接合面は、前記した還元炎で加熱さながら、いわゆる初期加熱が進行する。初期加熱が終了した時点で、作業者は、第２バルブ手段１００のハンドル１１１を操作（回動）して、スピンドル１３０を最も開放した位置とする。それにより、酸素流量は第１バルブ手段４０であらかじめ設定しておいた流量に戻り、火炎は中性炎となる。以下、圧接が得られるまで中性炎での加熱を継続する。必要な場合には、前記した２つの固定ジグ２１ａ，２１ｂを後退させて鉄筋との接触を開放した後、巾焼きを行う。

作業の過程で、径の異なる鉄筋（例えば、Ｐ１４鉄筋）の圧接を行うことが必要となったときには、作業者は、リングバーナー２０をＰ１４に適合したものに交換すると共に、第１バルブ手段４０のダイヤル３５と第２バルブ手段１００のダイヤル部材１０４を、ともにＰ１４の位置となるように回転操作する。それにより、Ｐ１４の鉄筋径に最適なＣＮＧと酸素の流量を酸素比を変えることなく得ることができる。その状態で、前記と同じように、第２バルブ手段１００ハンドル１１１を操作することにより、Ｐ１４の鉄筋に対しても、還元炎での初期加熱とその後の中性炎での加熱とを行うことができる。

これらの操作は、機械的なバルブ手段を単に作業者が手作業で切り換える操作のみであり、操作自体がきわめて簡単であると共に、ガスバーナー装置自体も低コストで製造することが可能となる。また、燃料ガス（上記の例ではＣＮＧとしたが、前記したように、アセチレンガスでも同様である）と酸素の流量設定は、あらかじめ設定したスピンドルの開度によるので、総流量および流量比の設定は、容易にかつ精緻に行うことができる。

また、上記の装置では、第１バルブ手段４０は６種の鉄筋径に迅速に対応できるように、６つの穴５１を有する第１円盤５０および第２円盤５０ｃを使用したが、これは例示であって、穴５１の数をいくつに設定するかは、ガス圧接を必要とする鉄筋径の種類に応じて適宜設定される設計事項である。当然に、それに応じて、第２バルブ部材１００の棒先ネジ１１３の数も変化する。

また、ケーシング４１を３つの部材４１ａ，４１ｂ，４１ｃで構成し、第２部材４１ｂに酸素とＣＮＧの双方の流出路６５、７５を形成するようにしたが、これは全体の大きさを小さくするためであり、ケーシング４１を４つの部材で構成し、酸素流出路６５とＣＮＧ流出路７５をそれぞれのケーシング部材に形成してもよい。さらに、前記したように、燃料ガスとしてアセチレンガスを用いる場合にも、同じバーナー装置をそのまま用い得ることもいうまでもない。

本発明によるガスバーナー装置では、燃料ガス（ＣＮＧ）と酸素の流量設定は、あらかじめ設定したスピンドルの開度によるので、総流量および流量比の設定は、容易にかつ精緻に行うことができることから、本発明によるガスバーナー装置を、本発明者らが既に特許出願している特願２００４−０１６０２６号に記載するような燃料ガスに飽和炭化水素系ガスを用いるガス圧接方法に用いることは特に有効となる。

本発明によるガス圧接方法を実施するための装置の模式図。 図１の装置で用いる第１バルブ手段の一例を示す断面図。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線による断面図。 図１の装置で用いる第２バルブ手段の一例を示す断面図。 図４のＶ−Ｖ線による断面図。

符号の説明

１０…吹管、２０…リングバーナー、２１…固定ジグ、２２…押さえ桿、３０…制御ボックス、３１〜３４…圧力表示具、３５…ダイヤル、４０…第１バルブ手段、４２…回転軸、４１…ケーシング、５０…第１円盤、５０ｃ…第２円盤、５１…穴、５４…スピンドル、６１…酸素流入路、６５…酸素流出路、７１…ＣＮＧ流入路、７５…ＣＮＧ流出路、１００…第２バルブ手段、１０２…支軸、１０３…ネジ穴、１０４…ダイヤル部材、１０８…支軸の軸方向に延びる凹溝、１０９…斜め溝、１１０…棒先ネジ、１１１…ハンドル、１１２…スラストベアリング、１１３…棒先ネジ、１２０…バルブ本体、１２５…弁座、１３０…スピンドル、１３２…スプリング

Claims (4)

1. 燃料ガス源と酸素源とに接続する吹管と、吹管に流入する燃料ガスおよび酸素の流量を制御する流量制御手段と、吹管先端に配置されるリングバーナーとを備えた、ガス圧接装置で用いるガスバーナー装置であって、
   流量制御手段は、燃料ガスと酸素との流量比を変えることなく燃料ガスの流量と酸素の流量とを同時に多段に切り換えることのできる第１バルブ手段と、該第１バルブ手段より下流の酸素流路に位置して酸素流量を切り換えることのできる第２バルブ手段とを備えていることを特徴とするガスバーナー装置。
2. 第１バルブ手段は、開度の異なる複数個のオリフィスを備えた燃料ガス流路用ロータリーバルブと酸素流路用ロータリーバルブとを備えており、２つのロータリーバルブは同期して回動するようにされており、かつ、対となる燃料ガス流路用ロータリーバルブのオリフィスと酸素流路用ロータリーバルブのオリフィスとを通過する燃料ガスと酸素との流量比は、すべてのオリフィス対で同じとされていることを特徴とする請求項１に記載のガスバーナー装置。
3. 請求項１または２記載のガスバーナー装置を用いる鉄筋等のガス圧接方法であって、圧接しようとする鉄筋等の寸法に適合した流量の燃料ガスと酸素が得られるように第１バルブ手段の切り換え段をあわせておき、接合部密着までの前期加熱段階ではリングバーナーから還元炎が得られるように第２バルブ手段の酸素流量比を切り換え操作して前期加熱を行い、前期加熱段階を終えた時点で第２バルブ手段の酸素流量比を切り換え操作して中性炎が得られるようにして、以降の加熱を行うことを特徴とするガス圧接方法。
4. 燃料ガスがアセチレンガスまたは飽和炭化水素系ガスであることを特徴とする請求項３に記載のガス圧接方法。

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