JP7445347B1 - 火口、それを使用した加熱トーチ及びガス圧接工法 - Google Patents

Abstract

【課題】標準炎を使用した圧接材の圧接を行う場合に、初期加熱から標準炎を使用して、還元材を用いなくても圧接面における酸化抑止ができ、還元材と併用すると一層の酸化抑止が可能になる火口を提供する。【解決手段】火口Ａ１は、中空体でありその先端部に火孔２０が設けられた火口基体１と、火口基体１の火孔２０の近傍に、火孔２０を横切るように設けられ、かつ、火孔２０を通過するガス流を二方へ分けて非加熱領域を所定の幅で形成する分流部材３とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、火口、それを使用した加熱トーチ及びガス圧接工法に関するものである。詳しくは、地域によらず、安定的な入手が可能で環境負荷も小さいプロパンガス等を燃料ガスとする標準炎を使用した圧接材の圧接を行う場合に、初期加熱から標準炎を使用しても、酸化抑止が可能になるものに関する。

例えば、アセチレンガスを使用した鉄筋のガス圧接においては、鉄筋の圧接面を研磨し、初期加熱では先端面同士が密着するまでは還元炎で加熱することが必要である。仮に、初期加熱を標準炎（中性炎又は酸化炎）で行うと、圧接面に酸化被膜が形成されて接合不良となり、圧接面破断が起こる。

一方で、アセチレンガスと比較して火力は劣るが、取り扱いが容易であり環境負荷も小さい天然ガスやプロパンガスの使用は、従来からの懸案となっている。つまり、これらのガスを使用して圧接しようとすると、アセチレンガスと同等の火力を得るには、初期加熱から標準炎で加熱する必要があり、この場合、圧接面での酸化被膜の形成を抑止する対策が必要になる。

この対策の一つとして、鉄筋等を圧接する際に、ポリスチレンシートと鋼製リングが仕込まれているキャップ状のＰＳリングを還元材（又は酸化防止材）として使用するガス圧接工法が行われている。しかしながら、圧接工法における還元材の使用は、コスト高になる問題がある。また、還元材を鉄筋等の圧接面に挟むために、加熱効率が悪くなりやすく、これに起因して圧接面に酸化皮膜が生じやすくなる問題もある。

そこで、標準炎を使用した場合でも、炎を圧接面に直接当てないようにして、かつ圧接面近傍の加熱が十分にできれば、これらの問題は解消できると想定されるが、圧接工法に使用する火炎を火口で分ける技術は、従来、殆ど提案されていなかった。なお、例えば、バーナーにおいては、燃料ガスの直進性を緩和して火炎長さを調整し、最適な炉内温度分布を実現するとされる高速噴流型拡散燃焼式バーナー（特許文献１）が提案されている。

特開２００９-２９９９５５号公報

上記従来の高速噴流型拡散燃焼式バーナーでは、拡散チップによって、燃料ガスをその外側を流れる一次空気へ向けて拡散することができる。しかし、拡散チップは円錐形であるため、火炎は膨らんだとしても通常の形であり、火炎を、圧接面を挟む方向に分ける必要がある圧接工法に使用する火口の構造としては採用できなかった。

本発明は、以上の点を鑑みて創案されたものであり、例えば地域によらず、安定的な入手が可能で環境負荷も小さいプロパンガス等を燃料ガスとする標準炎を使用した圧接材の圧接を行う場合に、初期加熱から標準炎を使用しても、酸化抑止が可能になる火口、それを使用した加熱トーチ及びガス圧接工法を提供することを目的とするものである。

〔１〕上記の目的を達成するために本発明は、中空体であり、その先端部に火孔が設けられた火口基体と、該火口基体の前記火孔の近傍に、前記火孔を横切るように設けられ、かつ、前記火孔を通過するガス流を二方へ分けて非加熱領域を所定の幅で形成する分流部材と、を備える火口である。

本発明の火口は、中空体である火口基体に、先端部の火孔へ向けて可燃ガスを流すことができる。火口基体の火孔の近傍には、火孔を横切るように分流部材が設けられており、火孔を通過するガス流を二方へ分けることができる。

分流部材でガス流を二方へ分けることにより、圧接材を加熱する場合の火炎も二方へ分かれる。分かれた各火炎は、圧接材の所定箇所を加熱すると共に、分かれた火炎の間には、非加熱領域（圧接に必要な加熱には充分でない加熱領域の意味を含む）が所定の幅（又は大きさ）で形成される。

これにより、圧接材を圧接する際に、圧接材の圧接面に非加熱領域を合わせることによって、安定的な入手が可能で環境負荷も小さいプロパンガス等を燃料ガスとする標準炎を使用した圧接材の圧接を行う場合に、初期加熱から標準炎を使用して、還元材を用いなくても圧接面における酸化抑止ができ、また、還元材と併用すると一層の酸化抑止が可能になる。

〔２〕本発明の火口は、〔１〕において、前記分流部材が、前記火孔の先端から、前記火口基体の内部へ向け、所定の距離を以て離間して設けてある構成とすることもできる。

この火口は、火孔の前方が開放されて火炎で通常の加熱を行っている場合は、分流部材は、火炎とは離れており、略加熱されることがない。このため、分流部剤は、熱による劣化が抑えられ、所定の強度が保たれる。これにより、仮に火孔の前方が塞がれる等して逆火（バックファイア）が生じたとしても、その衝撃で分流部材が破損してしまうことを抑止できる。

〔３〕本発明の火口は、〔１〕、〔２〕において、前記火口基体が、基部材と、該基部材に取り付けられると共に、前記火孔が設けられた先部材とを有し、前記分流部材は、前記火孔を横切った状態を維持しつつ、その軸線方向と交わる方向へ回転可能に設けてある構成とすることもできる。

この場合は、分流部材を先部材に取り付ける際に、回転させることにより周方向の角度の調整が可能である。これにより、ガス流を二方へ分けて生じる非加熱領域を圧接材の圧接面に合わせる（又は重ねる）作業が可能になる。

〔４〕本発明の火口は、〔１〕、〔２〕において、前記火口基体が、基部材と、該基部材に回転可能に取り付けられると共に、前記火孔が設けられた先部材とを有する構成とすることもできる。

この場合は、火口基体を構成する、分流部材が火孔を横切るように設けてある先部材を基部材に対して回転させることにより、分流部材の周方向の角度の調整が可能である。これにより、ガス流を二方へ分けて生じる非加熱領域を圧接材の圧接面に合わせる作業が可能になる。

〔５〕本発明の火口は、〔１〕において、前記火口基体の内部にあり、前記火口基体に可燃ガスを導入すると共に前記火口基体と協働して可燃ガスを前記火孔へ誘導するガス誘導部を備え、前記分流部材は、前記ガス誘導部の先端部に、前記火孔に通じるガス噴出口を横切るように設けてある構成とすることもできる。

この場合は、火口基体の内部にあるガス誘導部によって、可燃ガスを導入して火孔へ誘導することができる。分流部材は、ガス誘導部の先端部に、火孔に通じるガス噴出口を横切るように設けてあるので、ガス噴出口を通るガスを分流部材により二方へ分けて火孔を通り噴出させることができる。

〔６〕本発明の火口は、〔５〕において、前記ガス誘導部は、前記火口基体とは別体に設けられ、前記火口基体に対し、その周方向に回転可能、かつ、所定の位置で固定可能である構成とすることもできる。

この場合は、ガス誘導部は、火口基体とは別体に設けられ、火口基体に対し、その周方向に回転可能であるので、分流部材の周方向の角度の調整が可能である。これにより、ガス流を二方へ分けて生じる非加熱領域を圧接材の圧接面に合わせる作業が可能になる。

〔７〕本発明の火口は、〔５〕、〔６〕において、前記ガス誘導部の先部が、前記火口基体との間でガス通孔を形成する歯車状に設けられ、該歯車の各歯が前記ガス誘導部の軸線方向に対して全長にわたり螺旋を描くように設けてある構成とすることもできる。

この場合は、ガス誘導部の先部が、火口基体との間でガス通孔を形成する歯車状に設けられ、歯車の各歯がガス誘導部の軸線方向に対して全長にわたり螺旋を描くように設けてあるので、火口基体の内面との間に、歯車の溝で通気路が形成され、その通気路は螺旋状となる。各通気路の排出口からは、ガス流がガス誘導部の長さ方向に対して所定の角度で噴出、かつ旋回するように排出される。

これにより、外炎の形成領域が拡張され、その外炎形成領域により、内炎に対し大気中の酸素が巻き込まれるのを抑える機能を果たすことができ、圧接材の圧接面に大気中の酸素が巻き込まれるのを抑止できる。これにより、圧接面での酸化被膜の形成が抑止され、圧接面の接合を良好に行うことができる。

〔８〕上記の目的を達成するために本発明は、相対向して設けてあるバーナー管と、該バーナー管の内側に設けられ、火孔を横切る分流部材を有し、前記各バーナー管の内方の中心へ前記火孔を向け、該火孔を通過するガス流を二方へ分けて非加熱領域を所定の幅で形成可能に取り付けてあり、前記分流部材は、長さ方向が前記バーナー管の長手方向に沿う中心線と略平行になるように設けてある複数の火口とを備える加熱トーチである。

本発明の加熱トーチは、相対向して設けてあるバーナー管を、圧接材をほぼ中心とする位置に配することができる。また、火孔を横切る分流部材を有する複数の火口が各バーナー管の内方へ火孔を向け、火孔を通過するガス流を二方へ分けて非加熱領域を所定の幅で形成可能に取り付けてあるので、各バーナー管の内方の中心に配した圧接材の加熱が可能である。

また、各火口の分流部材は、長さ方向がバーナー管の長手方向に沿う中心線と略平行になるように設けてあるので、圧接材の圧接面に、二方へ分かれた火炎の間の非加熱領域を合わせることが可能である。

このように、圧接材を圧接する際に、圧接材の圧接面に非加熱領域を合わせることによって、初期加熱からプロパンガス等を燃料ガスとする標準炎を使用して、還元材を用いなくても圧接面における酸化抑止ができる。また、還元材を併用することにより、一層の酸化抑止が可能になる。

〔９〕上記の目的を達成するために本発明は、火口の火孔を通過するガス流を二方へ分けて非加熱領域を所定の幅で形成し、該非加熱領域が圧接材の圧接面に重なるようにして加熱を行う工程を備えるガス圧接工法である。

本発明のガス圧接工法は、火口の火孔を通過するガス流を二方へ分けて形成される非加熱領域を所定の幅で形成し、非加熱領域が圧接材の圧接面に重なるようにして加熱を行うので、圧接面における酸化抑止ができる。

〔１０〕本発明のガス圧接工法は、〔９〕において、前記加熱を標準炎により行うようにすることもできる。

この場合は、標準炎による加熱を行うので、アセチレンガス以外のプロパンガス等を利用しても、圧接工法に充分な火力を得ることができる。これにより、初期加熱から標準炎を使用して、圧接面における酸化抑止ができる。また、還元材を併用することにより、一層の酸化抑止が可能になる。

本発明は、例えば地域によらず、安定的な入手が可能で環境負荷も小さいプロパンガス等を燃料ガスとする標準炎を使用した圧接材の圧接を行う場合に、初期加熱から標準炎を使用して、還元材を用いなくても圧接面における酸化抑止ができ、また、還元材と併用すると一層の酸化抑止が可能である火口、それを使用した加熱トーチ及びガス圧接工法を提供することができる。

本発明の第１の火口の構造を示す分解斜視図である。 図１に示す第１の火口の組み上げ状態の縦断面図である。 図１に示す第１の火口の先部材の構造を示す下方から見た斜視図である。 本発明の第２の火口の構造を示す分解斜視図である。 図４に示す第２の火口の組み上げ状態の縦断面図である。 第２の火口のガス誘導体の構造を示す説明図である。 第２の火口のガス誘導体の構造を示す断面図である。 本発明の第３の火口の縦断面図である。 第３の火口のガス誘導体の構造を示す斜視図である。 本発明の第４の火口を取り付けた加熱トーチの要部の斜視図である。 本発明の第５の火口を取り付けた加熱トーチの要部の斜視図である。 第５の火口の構造を示す一部断面説明図である。 本発明の加熱トーチの概略平面図である。 図１３の加熱トーチに設けてある各火口の配置を示す説明図である。 本発明の火口における火炎の分流方向を示す一部断面説明図である。

図１乃至図１５を参照して、本発明の実施の形態を更に詳細に説明する。
まず、図１乃至図３を参照して、本発明に係る第１の火口Ａ１の構造を説明する。
第１の火口Ａ１は、金属製（例えば真鍮製）であるが、これに限定されず、より耐火性に優れる金属材料を採用してもよい。これについては、後述する火口Ａ２乃至Ａ５も同様である。

第１の火口Ａ１は、火口基体１０を有している。火口基体１０は、中心部に長さ方向（図２で上下方向）に貫通する空間１００を有する中空体である。火口基体１０は、基部材１と先部材２から構成されている。

基部材１は、基端側（図２で下端側）から順に、下ネジ管部１１とフランジ部１２及び上ネジ管部１３を有する。なお、フランジ部１２と上ネジ管部１３の間は、本実施の形態では扁平な六角柱形状の先部材残部１６となっている。

下ネジ管部１１は、外周部に雄ネジ（符号省略）を有する。また、上記空間１００のうち、略下ネジ管部１１に対応する部分は、下側の内径が大きいテーパ孔１４となっている。テーパ孔１４の横断面形状は円形である。

空間１００のうち、テーパ孔１４の上に位置する空間は、テーパ孔１４の上端の内径より径大な圧入孔１５となっている。圧入孔１５は、横断面形状が円形であり、上記上ネジ管部１３とフランジ部１２に略対応する位置にある（図２参照）。

圧入孔１５には、ガス誘導体４が収容され固定してある。ガス誘導体４は、テーパ孔１４の上端の内径より径大で、テーパ孔１４と圧入孔１５の段差部に掛かる首部４０を有する。首部４０の上部には、平歯車状（参考：図４の誘導部４１ａ）の誘導部４１が設けてある。

誘導部４１の外径（最大径）は、圧入孔１５の内径より若干径大に形成されており、ガス誘導体４は圧入孔１５に圧入し、その上端が上ネジ管部１３の上端より下に位置するように固定してある（図２参照）。これにより、圧入孔１５の内周部と誘導部４１の間には、誘導部４１の周方向の８箇所に通気路４００（便宜上、図２に符号図示）が、誘導部４１の全長にわたり形成される。

また、ガス誘導体４の中心部には、全長にわたりガス送給孔４５が設けてある。更に、上記首部４０には、直径方向の二箇所に周壁部を貫通してガス送給孔４５に通じる連通孔４３が設けてある。

先部材２は、外形が略六角柱形状であり、その基部側はネジ管部２１となっている。先部材２の先端部には、所定の内径を有する円孔形状の火孔２０が形成されている。ネジ管部２１の内周部には雌ネジ（符号省略）を有する。

雌ネジのピッチ数は、上記上ネジ管部１３の雄ネジのピッチ数より多くなるようにしてあり、先部材２を締め込んだときも螺合の余り部分がある（図２参照）。なお、火孔２０と、ネジ管部２１の内周部は、上記空間１００を構成する。

また、先部材２のネジ管部２１の雌ネジには、分流部材３が取り付けてある。分流部材３は、横断面形状が円形で所定の長さのピン形状である。分流部材３は、雌ネジの溝部に両端を嵌め入れて掛けわたすことができる。

そして、分流部材３は、上記火孔２０を横切った状態を維持しつつ、溝部に沿って、分流部材３の軸線方向と交わる方向へ回転させて螺合してある。これにより、分流部材３は、雌ネジの任意の深さ位置（上記雄ネジと雌ネジの螺合の余り部分）に止めてある。また、これにより、分流部材３は、火孔２０に対して空間１００のやや内部側に所定の距離を以て離間して配置してある。

分流部材３の材質は、例えばステンレススチール等であるが、充分な耐火性（耐熱性）を有するものであれば、これに限定するものではなく、他の金属材料も採用可能である。また、本実施の形態では断面形状が円形であるが、これに限定するものではなく、火炎の方向を２つに分けるために、例えば楕円形、三角形、四角形、その他の多角形等に形成することもできる。これについては、後述する火口Ａ２乃至Ａ５も同様である。

そして、分流部材３が取り付けてある先部材２は、ガス誘導体４が固定されている基部材１に、ネジ管部２１の雌ネジを基部材１の上ネジ管部１３の雄ネジに螺合して締め込まれ、基部材１に固定され、一体化されて火口Ａ１となる。

なお、先部材２に止めてある分流部材３は、先部材２と基部材１を一体化したときに、上ネジ管部１３の上端で押さえられて、周方向において所定の角度となるように調整される。この角度は、後述するように加熱トーチ９に組み込んだときに、被圧接材５１、５２の圧接面５００と平行になる角度である。

ここで、図１３乃至図１５を参照して、本発明の加熱トーチ９について説明する。
上記火口Ａ１が組み込まれる加熱トーチ９は、ガス圧接用の加熱トーチである。加熱トーチ９は、可燃ガスを導入するガス導入管９０を有している。ガス導入管９０の基部には、バルブ（符号省略）を有する可燃ガス供給管と酸素供給管（何れも図示省略）とが合流可能に接続されている。

ガス導入管９０の先端には、Ｕ字形の分岐管９１が接続されており、分岐管９１の両先端には、相対向して分岐水平管であるバーナー管９２、９３が接続されている。ガス導入管９０と分岐管９１、バーナー管９２、９３は、中心線が同一平面上（設置時は通常は水平面上）にある。

バーナー管９２、９３には、それぞれその内側に４本の火口Ａ１が取り付けられている。なお、本実施の形態では、火口の数は４本ずつであるが、これに限定されるものではなく、圧接材の径が大きくなると、例えば５～１０本に設定される。

各火口Ａ１は、火孔２０が内方向（同一平面上の中心方向）へ向けてあり、各火孔２０近傍に位置している分流部材３は、バーナー管９２、９３の中心線と略同じ高さ、かつ略平行になるように設定してある（図１４参照）。

また、バーナー管９２、９３の前後端部の火口Ａ１の上下には、圧接材５１、５２の圧接面５００からやや上下方向に離れた部分を加熱する火口Ａ０が水平方向より上下にやや角度を付けて、火口Ａ１と同様に内方向へ向けて設けてある。

（火口Ａ１と加熱トーチ９の作用）
火口Ａ１は、加熱トーチ９のバーナー管９２、９３の所定の位置に取り付けられる。火口Ａ１は、火口基体１０の下ネジ管部１１をバーナー管９２、９３に備えているネジ管である取付管９４にネジ込んで固定される（図１３乃至図１５参照）。

取付管９４に固定された火口Ａ１には、可燃ガス（例えばプロパンガスと酸素の混合気）が供給可能となる。可燃ガスは、基部材１のテーパ孔１４から導入され、ガス誘導体４のガス供給孔４５に入る。ガス供給孔４５を通る可燃ガスの圧力は、略一定の高圧に維持され、可燃ガスの一部はガス供給孔４５の先端から火孔２０へ向け噴出する。

また、可燃ガスの他の一部はガス供給孔４５から連通孔４３を通って空間１００内に入り、各通気路４００を通って、ガス供給孔４５の先端から噴出する可燃ガスと合流する。合流した可燃ガスは、火孔２０を通り外部へ噴出するが、噴出する前に、火孔２０から離間して空間１００のやや内部側に位置している分流部材３によって二方へ分けられる。

これにより、着火後の火炎が火炎Ｆ１と火炎Ｆ２に分かれ、非加熱領域ａ１が形成される。なお、非加熱領域ａ１は、図１５においては、便宜上、圧接材５１、５２に表しており、圧接面５００と合わせてある。なお、非加熱領域の用語は、全く加熱されない領域という意味だけではなく、圧接に必要な加熱には充分でない加熱領域の意味を含むものである。

そして、火口Ａ１を組み込んだ加熱トーチ９によれば、圧接材５１、５２を圧接する際に、プロパンガス等を燃料ガスとする標準炎を初期加熱から使用しても、標準炎である火炎Ｆ１、Ｆ２は非加熱領域ａ１にある圧接面５００を直接には加熱しないので、還元材を使用しなくても、圧接面５００に酸化被膜が形成されることを抑止（酸化抑止）することができる。

なお、本実施の形態では、圧接材５１、５２を垂直方向に立てて支持してあり、加熱トーチ９のバーナー管９２、９３を水平にしてガス圧接を行っているが、これに限定するものではなく、圧接材５１、５２を水平に支持し、加熱トーチ９のバーナー管９２、９３を垂直にしてガス圧接を行うこともできる。

次に、図４乃至図７を参照して、本発明に係る第２の火口Ａ２の構造を説明する。
第２の火口Ａ２は、火口基体１０ａを有している。火口基体１０ａは、中心部に長さ方向（図５で上下方向）に貫通する空間１００ａを有する中空体である。火口基体１０ａは、基端側（図４で下端側）から順に、下ネジ管部１１ａとフランジ部１２ａ及び外形が略六角柱形状の上管部１８ａを有する。

下ネジ管部１１ａは、外周部に雄ネジ（符号省略）を有する。また、上記空間１００ａのうち、略下ネジ管部１１ａとフランジ部１２ａに対応する部分の内周部には、ネジ孔１７ａが設けてある（図５参照）。

空間１００ａのうち、ネジ孔１７ａの上に位置する空間は、上管部１８ａの上端面に貫通しており、その先端部が円形の火孔１８０となっている。また、上管部１８ａの周壁部の一箇所には、周壁部を貫通してネジ孔１９が設けてある。ネジ孔１９には、止めネジ１９０が螺着されている。

空間１００ａの内部には、ガス誘導体４ａが収容されており、所定の位置（高さ）に取り付けてある。ガス誘導体４ａは、基端側から順に、外周部に雄ネジ（符号省略）を有する下ネジ管部４２ａ、火孔１８０を形成する空間より径小な首部４０ａ、平歯車状の誘導部４１ａが設けてある。なお、下ネジ管部４２ａの直径線上の二箇所には、ドライバー等の回転操作具を係合させるための係合凹部４４ａが設けてある。

誘導部４１ａの外径は、空間１００ａにおいて、上記ネジ孔１７ａより上の部分の内径よりやや径小であり、ガス誘導体４ａの部分は空間１００ａの内周部に沿って、周方向へ回転可能、及び進退移動可能である。また、空間１００ａにおいてネジ孔１７ａより上の部分の内周部と誘導部４１ａの間には、誘導部４１ａの周方向に８箇所の通気路４００（便宜上、図４、図５に図示）が、誘導部４１ａの全長にわたり形成される。

ガス誘導体４ａの中心部には、全長にわたりガス送給孔４５ａが設けてある。ガス送給孔４５ａの上端部は、ガス噴出口４５０となっている。ガス送給孔４５ａは、先部側の誘導部４１ａと首部４０ａに対応する部分は同径の円孔であり、基部側の下ネジ管部４２ａに対応する部分が下方へ向け径大となったテーパ孔となっている（図５、図７参照）。また、首部４０ａには、直径方向の二箇所に周壁部を貫通してガス送給孔４５ａに通じる連通孔４３ａが設けてある。

ガス誘導体４ａの先端部には、ガス噴出口４５０の外側でガス噴出口４５０を直径方向に横切るように、ステンレススチール製の分流部材３ａが取り付けてある。分流部材３ａは、横断面形状が円形で所定の長さのピン形状である。分流部材３ａは、例えば誘導部４１ａに平歯車の溝部に対応して設けた貫通孔４７に一端部を差し込み、上方へ回してガス噴出口４５０を横切るようにして、他端部を折り曲げて溝部に収める等して固定してある（図６、図７参照）。

また、貫通孔４７をガス誘導体４ａの反対側にも設けて、分流部材を分流部材３ａのように端部を折り曲げないで直線状のピン形状として、両貫通孔４７に通してガス噴出口４５０を横着るように固定することで、ガス分流を行うこともできる。

そして、ガス誘導体４ａは、図４、図５に示すように、誘導部４１ａを火口基体１０ａのネジ孔１７ａに挿入し、下ネジ管部４２ａの雄ネジがネジ孔１７ａの雌ネジに噛んだところで回転させて螺合し、空間１００ａの奥方向にネジ込むことができる。更に、誘導部４１ａが空間１００ａにおいて火孔１８０のある部分に入っても、ガス誘導体４ａは、更に奥へネジ込んで移動させ、適当な位置で止めネジ１９０を締め込んで固定されて、一体化されて火口Ａ２となる。

なお、ガス誘導体４ａに設けてある分流部材３ａは、ガス誘導体４ａと火口基体１０ａを一体化したときに、ガス誘導体４ａが止めネジ１９０で止められて、火孔１８０からやや内部に入ったところに位置し、周方向において所定の角度となるように調整される。この角度は、加熱トーチ９に取り付けて組み込んだときに、被圧接材５１、５２の圧接面５００と平行になる角度である。

（火口Ａ２の作用）
火口Ａ２は、加熱トーチ９のバーナー管９２、９３に上記火口Ａ１と同様に取り付けられる。火口Ａ２は、火口基体１０ａの下ネジ管部１１ａをバーナー管９２、９３に備えているネジ管である取付管９４にネジ込んで固定される。このとき、分流部材３ａは、バーナー管９２、９３の中心線と略同じ高さ、かつ略平行になるように設定してある。

取付管９４に固定された火口Ａ２には、可燃ガスが供給可能となる。可燃ガスは、火口基体１０ａのネジ孔１７ａから導入され、ガス誘導体４ａのガス供給孔４５ａに入る。ガス供給孔４５ａを通る可燃ガスの圧力は、略一定の高圧に維持され、可燃ガスの一部はガス供給孔４５ａの先端部のガス噴出口４５０から火孔１８０へ向け噴出する。

また、可燃ガスの他の一部はガス供給孔４５ａから連通孔４３ａを通って空間１００ａ内に入り、各通気路４００を通って、ガス噴出口４５０から噴出する可燃ガスと合流する。合流した可燃ガスは、火孔１８０を通り外部へ噴出するが、噴出する前に、火孔１８０から離間して空間１００ａのやや内部側に位置している分流部材３ａによって二方へ分けられる。これにより、着火後の火炎が火炎Ｆ１と火炎Ｆ２（図１５参照）に分かれ、非加熱領域ａ１が形成される。

なお、火口Ａ２のガス誘導体４ａは、その周方向へ回転可能であり、分流部材３ａを回転させることにより周方向の角度の調整ができる。これにより、ガス流を二方へ分けて生じる非加熱領域ａ１を圧接材の圧接面に合わせる作業が可能になる。また、ガス誘導体４ａは、回転させて下ネジ管部４２ａの螺合位置を変えることにより、進退動が可能であるので、火孔１８０からの離間の距離を調整する必要が生じたときに、その調整が可能である。

次に、図８及び図９を参照して、本発明に係る第３の火口Ａ３の構造を説明する。
第３の火口Ａ３は、火口基体１０ａを有している。火口基体１０ａは、上記火口Ａ２の火口基体１０ａと同じ構造であるので、ここでの構造の説明は省略する。

火口基体１０ａの空間１００ａの内部には、ガス誘導体４ｂが収容されており、所定の位置（高さ）に取り付けてある。ガス誘導体４ｂは、基端側から順に、外周部に雄ネジ（符号省略）を有する下ネジ管部４２ｂ、後述する火孔１８０を形成する空間より径小な首部４０ｂ、誘導部４１ｂが設けてある。誘導部４１ｂは、歯車状の各歯がガス誘導部４１ｂの軸線方向に対して全長にわたり螺旋を描くように設けてある。なお、下ネジ管部４２ｂの直径線上の二箇所には、ドライバー等の回転操作具を係合させるための係合凹部４４ｂが設けてある。

誘導部４１ｂの外径は、空間１００ａにおいて、ネジ孔１７ａより上の部分の内径よりやや径小であり、ガス誘導体４ｂの部分は空間１００ａの内周部に沿って回転可能、かつ進退移動可能である。また、空間１００ａにおいてネジ孔１７ａより上の部分の内周部と誘導部４１ｂの間には、誘導部４１ｂの周方向に８箇所の通気路４００が、誘導部４１ｂの全長にわたり形成される。

ガス誘導体４ｂの中心部には、全長にわたりガス送給孔４５ｂが設けてある。ガス送給孔４５ｂの上端部は、ガス噴出口４５０となっている。ガス送給孔４５ｂは、先部側の誘導部４１ｂと首部４０ｂに対応する部分は同径の円孔であり、基部側の下ネジ管部４２ｂに対応する部分が下方へ向け径大となったテーパ孔となっている。また、首部４０ｂには、直径方向の二箇所に周壁部を貫通してガス送給孔４５ｂに通じる連通孔４３ｂが設けてある。

ガス誘導体４ｂの先端部には、ガス噴出口４５０の外側でガス噴出口４５０を直径方向に横切るように、ステンレススチール製で横断面形状が円形で所定の長さのピン形状の分流部材３ｂが、上記分流部材３ａと同様に取り付けてある。そして、ガス誘導体４ｂは、図８に示すように、上記誘導部４１ａと同様に、火口基体１０ａに螺合して取り付けてあり、一体化されて火口Ａ３となる。

なお、ガス誘導体４ｂに設けてある分流部材３ｂは、ガス誘導体４ｂと火口基体１０ａを一体化したときに、ガス誘導体４ｂが止めネジ１９０で止められて、火孔１８０からやや内部に入ったところに位置し、周方向において所定の角度となるように調整される。この角度は、上記火口Ａ１、Ａ２と同様に、加熱トーチ９に取り付けて組み込んだときに、被圧接材５１、５２の圧接面５００と平行になる角度である。

（火口Ａ３の作用）
火口Ａ３は、加熱トーチ９のバーナー管９２、９３に上記火口Ａ１と同様に取り付けられる。火口Ａ３は、火口基体１０ａの下ネジ管部１１ａをバーナー管９２、９３に備えているネジ管である取付管９４にネジ込んで固定される。このとき、分流部材３ｂは、バーナー管９２、９３の中心線と略同じ高さ、かつ略平行になるように設定してある。

取付管９４に固定された火口Ａ３には、可燃ガスが供給可能となる。可燃ガスは、火口基体１０ａのネジ孔１７ａから導入され、ガス誘導体４ｂのガス供給孔４５ｂに入る。ガス供給孔４５ｂを通る可燃ガスの圧力は、略一定の高圧に維持され、可燃ガスの一部はガス供給孔４５ｂの先端部のガス噴出口４５０から火孔１８０へ向け噴出する。

また、可燃ガスの他の一部はガス供給孔４５ｂから連通孔４３ｂを通って空間１００ａ内に入り、各通気路４００を通って、ガス噴出口４５０から噴出する可燃ガスと合流する。合流した可燃ガスは、火孔１８０を通り外部へ噴出する。

なお、噴出する前には、各通気路４００の排出口からは、ガス流がガス誘導体４ｂの長さ方向に対して所定の角度で噴出、かつ旋回するように排出され、更に、火孔１８０から離間して空間１００ａのやや内部側に位置している分流部材３ｂによって二方へ分けられる。これにより、着火後の火炎が火炎Ｆ１と火炎Ｆ２（図１５参照）に分かれ、非加熱領域ａ１が形成される。

ガス流が各通気路４００から旋回するように排出されることにより、外炎の形成領域が拡張され、その外炎形成領域により、内炎に対し大気中の酸素が巻き込まれるのを抑える機能を果たすことができる。そして、圧接材５１、５２の突き合わせ部である圧接面５００に大気中の酸素が巻き込まれるのを抑えることができることにより、圧接面５００での酸化被膜の形成が抑止され、接合を極めて良好に行うことができる。

なお、火口Ａ３のガス誘導体４ｂは、周方向へ回転可能であり、分流部材３ｂを回転させることにより周方向の角度の調整ができる。これにより、ガス流を二方へ分けて生じる非加熱領域ａ１を圧接材の圧接面に合わせる作業が可能になる。また、ガス誘導体４ｂは、回転させて下ネジ管部４２ｂの螺合位置を変えることにより、進退動が可能であるので、火孔１８０からの離間の距離を調整する必要が生じたときに、その調整が可能である。

次に、図１０を参照して、本発明に係る第４の火口Ａ４の構造を説明する。
第４の火口Ａ４は、例えば上記火口Ａ１で先部材２が一体型の火口において、火孔２０を直径線方向に横切るように、分流部材３ｃを一体成形により造り付けた構造であり、分流部材３ｃの断面形状は四角形である。

火口Ａ４によれば、火孔２０を通るガス流を上下の二方へ分けることにより、非加熱領域を所定の幅で形成することができる。また、本実施の形態では、分流部材３ｃが火孔（符号省略）に設けてあり、加熱の際には分流部材３ｃが火炎で加熱されるが、先部材（符号省略）が耐火性に優れるチタン製であるので、分流部材３ｃも同様に耐火性に優れ、仮に逆火が生じたとしても、分流部材３ｃの破損は抑止できる。

更に、図１１及び図１２を参照して、本発明に係る第５の火口Ａ５の構造を説明する。
第５の火口Ａ５は、例えば上記火口Ａ１で先部材２が一体型の火口において、火口基体１０ｄの先部材２ｄの先端部に、火孔１８１の直径線方向に溝１８２が形成してある。そして、この溝１８２にチタン製で横断面形状が円形で所定の長さのピン形状の分流部材３ｄを嵌め入れて、叩き込んで固定してある。

火口Ａ５によれば、火孔１８１を通るガス流を上下の二方へ分けて非加熱領域を所定の幅で形成することができる。また、本実施の形態では、分流部材３ｄが火孔１８１に設けてあり、加熱の際には分流部材３ｄが火炎で加熱されるが、分流部材３ｄが耐火性に優れるチタン製であるので、仮に逆火が生じたとしても、分流部材３ｄの破損は抑止できる。

なお、上記火口Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５は、上記火口１と同様に加熱トーチ９に組み込んで使用可能であり、圧接材５１、５２を圧接する際に、プロパンガス等を燃料ガスとする標準炎を初期加熱から使用しても、標準炎である火炎Ｆ１、Ｆ２は非加熱領域ａ１にある圧接面５００を直接には加熱しないので、還元材を使用しなくても、圧接面５００に酸化被膜が形成されることを抑止することができる。

本明細書及び特許請求の範囲で使用している用語と表現は、あくまでも説明上のものであって、なんら限定的なものではなく、本明細書及び特許請求の範囲に記述された特徴およびその一部と等価の用語や表現を除外する意図はない。また、本発明の技術思想の範囲内で、種々の変形態様が可能であるということは言うまでもない。

Ａ１ 第１の火口
１０ 火口基体
１００ 空間
１ 基部材
１１ 下ネジ管部
１２ フランジ部
１３ 上ネジ管部
１４ テーパ孔
１５ 圧入孔
２ 先部材
２０ 火孔
２１ ネジ管部
３ 分流部材
４ ガス誘導体
４０ 首部
４１ 誘導部
４３ 連通孔
４００通 気路
４５ ガス送給孔
Ａ２ 第２の火口
１０ａ 火口基体
１００ａ 空間
１１ａ 下ネジ管部
１２ａ フランジ部
１７ａ ネジ孔
１８ａ 上管部
１８０ 火孔
１９ ネジ孔
１９０ 止めネジ
４ａ ガス誘導体
４０ａ 首部
４１ａ 誘導部
４２ａ 下ネジ管部
４００ 通気路
４３ａ 連通孔
４４ａ 係合凹部
４５ａ ガス送給孔
４５０ ガス噴出口
４７ 貫通孔
３ａ 分流部材
Ａ３ 第３の火口
４ｂ ガス誘導体
４０ｂ 首部
４１ｂ 誘導部
４２ｂ 下ネジ管部
４００ 通気路
４３ｂ 連通孔
４４ｂ 係合凹部
４５ｂ ガス送給孔
４５０ ガス噴出口
３ｂ 分流部材
Ａ４ 第４の火口
３ｃ 分流部材
Ａ５ 第５の火口
１８２ 溝
３ｄ 分流部材
９ 加熱トーチ
９０ ガス導入管
９１ 分岐管
９２、９３ バーナー管
９４ 取付管
５１、５２ 圧接材
５００ 圧接面
Ａ０ 火口

Claims (10)

1. 中空体であり、その先端部に火孔が設けられた火口基体と、
   該火口基体の前記火孔の近傍に、前記火孔を横切るように設けられ、かつ前記火孔を通過するガス流を二方へ分けて、炎を圧接面に直接当てないようにして、かつ前記圧接面近傍の加熱が、圧接ができる程度に充分に成された領域を所定の幅で形成する分流部材とを備える
   火口。
2. 前記分流部材が、前記火孔の先端から、前記火口基体の内部へ向け、所定の距離を以て離間して設けてある
   請求項１記載の火口。
3. 前記火口基体が、基部材と、該基部材に取り付けられると共に、前記火孔が設けられた先部材とを有し、
   前記分流部材は、前記火孔を横切った状態を維持しつつ、その軸線方向と交わる方向へ回転可能に設けてある
   請求項１又は２記載の火口。
4. 前記火口基体が、基部材と、該基部材に回転可能に取り付けられると共に、前記火孔が設けられた先部材とを有する
   請求項１又は２記載の火口。
5. 前記火口基体の内部にあり、前記火口基体に可燃ガスを導入すると共に前記火口基体と協働して可燃ガスを前記火孔へ誘導するガス誘導部を備え、前記分流部材は、前記ガス誘導部の先端部に、前記火孔に通じるガス噴出口を横切るように設けてある
   請求項１記載の火口。
6. 前記ガス誘導部は、前記火口基体とは別体に設けられ、前記火口基体に対し、その周方向に回転可能、かつ、所定の位置で固定可能である
   請求項５記載の火口。
7. 前記ガス誘導部の先部が、前記火口基体との間でガス通孔を形成する歯車状に設けられ、該歯車の各歯が前記ガス誘導部の軸線方向に対して全長にわたり螺旋を描くように設けてある
   請求項５又は６記載の火口。
8. 相対向して設けてあるバーナー管と、
   該バーナー管の内側に設けられ、火孔を横切る分流部材を有し、前記各バーナー管の内方の中心へ前記火孔を向け、該火孔を通過するガス流を前記分流部材で二方へ分けて、炎を圧接面に直接当てないようにして、かつ前記圧接面近傍の加熱が、圧接ができる程度に充分に成された領域を所定の幅で形成可能に取り付けてあり、前記分流部材は、長さ方向が前記バーナー管の長手方向に沿う中心線と略平行になるように設けてある複数の火口とを備える
   加熱トーチ。
9. 火口がバーナー管の内側に設けられ、前記火口の火口基体は火孔を横切る分流部材を有し、前記各バーナー管の内方の中心へ前記火孔を向け、前記火口基体の前記火孔を通過するガス流を前記分流部材で二方へ分けて、炎を圧接面に直接当てないようにして、かつ前記圧接面近傍の加熱が、圧接ができる程度に充分に成された領域を所定の幅で形成し、該領域が圧接材の前記圧接面に重なるようにして加熱を行う工程を備える
   ガス圧接工法。
10. 前記加熱を標準炎により行う
    請求項９記載のガス圧接工法。

Images