JPS61136593A - 三成分混合ガスの供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、熔接や熔断等に用いるアセチレン−水素−Ｌ
Ｐガス成分に属するか天然ガス系の炭化水素を混合して
得られる三成分混合ガスの製造・供給装置に係る。更に
詳しくは、多数の末端軟管を擁する分岐配管に上記混合
ガスを供給する際の操業度の変動による供給量負荷の大
巾な変化に対応し、爆発等の危険の大きいガスの取扱い
を安全になし得て、熔接熔断等の用途に適する三成分混
合ガスの供給装置に関する。

〔従来の技術〕

本発明者等は、先に熔接・熔断等の用途に適する混合ガ
スとして、囚アセチレンガス２０〜８５モル％、ＬＰガ
ス成分に属する炭化水素１０〜５０モル％、水素ガス５
〜７０モル％の範囲内で各ガスの合計が１００％となる
ように混合したことを特徴とする混合ガスを開発し特許
出願した。（昭和５９年特許願第２０３９７６号、Ａ）
また、同じく熔接・熔断等の用途に適する燃料ガスとし
て、（Ｂｌ天然ガス系の炭化水８２０〜７０モル％、水
素ガス１０〜６０モル％、アセチレンガス２０〜７０モ
ル％の範囲内で各ガスの合計が１００％となるように混
合したことを特徴とする三種混合ガスも開発し同様に特
許出願した。

（昭和５９年特許願第１６１５８４号、Ｂ）これ等の混
合ガスを、多数の末端軟管を擁する造船所等の大口需要
家で使用する場合には、一度に多数の末端軟管を使用し
て熔接・溶断作業に大量のガスをγｉｔする時も、比較
的少数の末端軟管を使用してガスの消費が少い時もあっ
て、一つのガス源から分岐管を用いて作業をするに当っ
ては、ガスの供給量負荷の大巾な変動を想定する必要が
あるが、この様な負荷の変動に対応し得る装置として適
当なものが見当らなかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この種の混合燃料では、組成が異ると種々の物性も変化
し、作業中の組成の変動は熔接・溶断の仕上りに影響し
て好ましくないばかりでなく、経時的に組成変化を生ず
ると保安上不測の事態を招く惧れも強くなってくる。あ
ちこちに比較的小型の混合供給装置を分散して管理・操
業するやり方もあるが、個々の装置の条件・取扱いを均
一にして、品質面でも安全面でも問題がない様に管理す
ることは、合理化・競争の浸透した今日、要員配置の面
からも中々困鑓な実態にある。そこで、混合ガス燃料の
供給装置を成る程度の大きさを持つ規模に集約して、均
一で使い易い品質、防災面でも安全確保に危惧のない組
成のガスとして、万全の管理体制下に操業したいとの希
望が需要家の業界には強かった。本発明者等は、上述の
特許出願人及びＢの組成の発明に加え、これ等のガスの
混合供給装置についても検討、研究を行い、種々実験を
重ねて改良を施し、本発明を完成するに至った。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、［■アセチレン、（２）水素及び（３）ＬＰ
ＬＰガス成分する炭化水素または天然ガス系の炭化水素
（これ等を総称して炭化水素と謂う）を混合して得られ
る三成分混合ガスを熔接・熔断等の用途に使用するため
の分岐配管に供給する装置であって、水素源及び炭化水
素源の夫々に連結した配管を、これ等の各ガス源からの
ガスの供給量を制御する原料ガス開閉弁及び流量調節弁
を介して第１ガス混合器に連結し、この混合器で調製し
た水素と炭化水素との二成分混合ガスを、緩衝用調整槽
（サージタンク）及び混合ガス流量調節弁を経由して第
２ガス混合器に供給する配管を設け、一方アセチレン源
と第２ガス混合器とをアセチレン原料ガス流量調節弁及
びアセチレン流量計を介して連結する配管を設け、すべ
てのガスを第２ガス混合器中で混合し、かくして調製さ
れた■、（２）、■の三成分混合ガスを分岐配管に供給
する配管を設け、上記の原料ガス開閉弁は、上記の緩衝
用調整槽内で計測したガス圧力に対応して作動し、アセ
チレン源からのアセチレンの第２ガス混合器への供給量
を制御する様に設置し、上記の度合ガス流量制御弁は上
記のアセチレン流量計で計測したアセチレン流量に対応
して作動する流量比率制御装置を介して緩衝用調整槽を
出る混合ガスの第２混合器への供給量を制御する様に設
置し、上記各配管中アセチレン若くはアセチレンを含む
ガスを通す配管内には、直径１１．５−以上の空隙を生
じさせない様１こ適宜、直径１２．５ｍ以下の細管、直
径・長さ共２５ｍ以下の鉄又は陶磁器部のラッシヒ環或
は之等に類した充填物を充填して成ることを特徴とする
三成分混合ガス供給装置。」に係る。

この装置の構成を第１図に模式的に示した。図に於て、
原料ガスの中■水素及び■炭化水素は、水素源２及び炭
化水素源３から夫々原料ガス開閉弁６．７及び流量調節
弁８．９を通って第１ガス混合器ｌＯ中で二成分を均一
に混合した混合ガスになり、緩衝用調整槽（サージタン
ク）１１の中に貯えられ、混合ガス流量調節弁１５の開
閉に応じて、第２ガス混合器１６を経由して、末端軟管
２４を接続口２３に接続した分岐配管２２の方へ流れる
。

一方、原料ガス中の■アセチレンは、アセチレン源１か
ら流量調節弁４及び配管１７を通り、第２ガス混合器１
６で、（２）水素ガスー■炭化水素混合ガスと合流・混
合し、■■■三成分の均一な混合ガスとなって、配管２
１、分、枝配管２２を経て、接続口２３に接続した末端
軟管２４の方に流れる。

接続口２３に接続され、熔接・熔断等に使用される末端
軟管２４の数は、昼・夜、就業・休憩時間の別や、天候
、季節、景気動向などの各種の要因による操業度の変動
によって大幅に増減する。末端軟管２４に於ける三成分
混合ガスの組成や圧力、が時間的に変動しては、熔接・
溶断の仕上げに悪影響を及ぼすので、本発明の装置では
、緩衝用調整槽１１に■水素−■炭化水素混合物を貯え
、末端軟管２４に於ける混合ガスの消費に応じて変動す
る配管１７中の■アセチレンガスの流量の変化を流量計
１３で計測し、この流量データに対応して作動する混合
ガス流量調節弁１５によって■−■混合ガスを、第２ガ
ス混合器中に送り込む。■アセチレンガスは、配管１７
中の圧力を圧力調整器５で計測し、この計測値を一定値
に保つ様に作動する流量調節弁４によって、アセチレン
源１から系内に送入される。

また一方、緩衝用調整槽１１にも圧力調整器１２を設置
し、緩衝用調整槽１１内の混合ガス圧力を一定の設定圧
力範囲内に維持する様に、原料ガス開閉弁６．７を作動
させる。

混合ガスの組成を設定した一定の比率にするためには、
水素源２及び炭化水素源３から原料ガス開閉弁を経て流
れる各原料ガス配管に流量調節弁８及び９を設けると共
に、アセチレンの流量を流量計１３で計測して得られる
数値に対して水素・炭化水素混合物の流量を対応させる
ため、指示流量計１３と混合ガス流ｆｌ調節弁１５との
間に流量比率制御装置１４を設けてこれを作動させる。

なお、混合ガスの組成を分析し、その分析結果に基いて
、各流量調節弁の微調節を行う様な制御装置を設けてお
くこともできる。

アセチレン及びアセチレンを含むガスを通す配管内には
、直径１１．５　ｍ以上の空隙を生じない様に、直径１
２．５ｗ以下の細管、直径・長さ共２５ｗｍ以下の鉄又
は陶磁器部のラッシヒ環或は之等に類した充填物を充填
する。これはアセチレンの分解による爆発の危険性を避
ける為に空隙を残さない意味である。

第１図に示した装置に於て、分岐配管２２に設けた接続
口２３に多数の末端軟管２４を取付けて熔接・熔断等の
作業に盛んに混合ガスを使用すると、配管２１内を流れ
る混合ガスの圧力が低下し、配管１７中を流れるアセチ
レンガスの圧力も低下する。これを検知した圧力調整器
５は直ちに流量調節弁４を開放する方向に作動し、アセ
チレン源１からのアセチレンを供給する。配管１７内を
流れるアセチレンガスの流速を検知した流量計１３の計
測値は、流量比率制御装置１４中に投入され、アセチレ
ンガス流量に対する水素−炭化水素混合ガスの流量の比
率を所望の値に制御する様に混合ガス流量調節弁１５を
作動させる。混合ガスの使用量が減り、配管２１従って
配管１７内のガス圧力が回復し一定値に達したら、これ
を検知する圧力調整器５が働いて、アセチレンガスの流
量調節弁４を閉の方向に作働させる。同時に配管１７中
のアセチレンガスの流量の低下を検出した流蓋計１３の
計測値が、流量比率制御装置１４に投入され、混合ガス
流量調節弁１５を作動させるので、緩衝用調整槽ｌｌ中
のガス圧力が上昇し、これを圧力調整器１２が検出して
水素原料ガス開閉弁６及び炭化水素原料ガス開閉弁７を
閉の方向に作動させ、緩衝用調整槽１１内の混合ガスの
圧力を、アセチレンガスと水素−炭化水素混合ガスの流
量比率を一定の範囲に保って供給し得る様に保つことが
できる。この様にして、設定した一定組成の混合ガスが
、設定した一定の範囲内の圧力下に供給され、使用ガス
の負荷量に変動を生じても、熔接・溶断用混合ガスの火
焔には変動を与えない様に対応させるのである。

第１ガス混合器１０及び第２ガス混合器１６は、各成分
を均一に能率よく混合し得るものであれば、如何なる方
式のものであってもよく、市販の各方式のものを応用し
て差支えない。ただし、ｖＳ２ガス混合器は、アセチレ
ンを取扱うので、アセチレンと接触して金属アセチライ
ドを生成する如き材質を使用することは避ける必要があ
る。第１ガス混合器は直接アセチレンを扱うものではな
いが、直ぐ近（でアセチレンを扱うので、万一の危険を
考慮すれば、同様にアセチライドを形成する可能性のあ
る金属材質の使用は避けることが好ましい。

配管や、緩衝用調整槽、ガスボンベ、減圧弁、減圧軟管
等の材質も、アセチレン或はアセチレン含有ガスと接触
する部分に金属アセチライドを生成する可能性を有する
材質の使用を避けるべきであルコトは勿讃、直接アセチ
レンに触れない部分も、漏洩等不測の事態も考えて、ア
セチライド生成の惧れのない材質を選んで使用すること
が望ましい。

〔作用〕

本発明の三成分混合ガスの供給装置を、■アセチレン、
（２）水素及び炭化水素を混合して得られる三成分混合
ガスを熔接・熔断等の用途に使用するための分岐配管に
設置するときは、多数の末端軟管を擁する分岐配管に於
て、時間の経過につれて操業度の変動による供給量の大
幅な変動を生じても、末端軟管に於ける混合ガスの組成
や圧力に変化を生ずることなく、従って軟管で生ずる火
焔に実質的に変動を生じないので、熔接・溶断の仕上り
に対して、供給量の変動の影響を及ぼすことを免れる作
用を奏し得る。また危険なガスの爆発等を防止し得て、
安全な取扱いが可能で、熔接・溶断の大規模操業を非常
に容易にする発明である。

〔実施例〕

実施例１ アセチレン源としては、７に４結ボンベ２０本集合装置
に収容した溶解アセチレン（販売元　大陽酸素株式会社
）を、水素源としては、Ｔｗｌ入りポンベ２０本集合装
置に収容した水素ガス（販売元　大陽酸素株式会社）を
、また炭化水素源としてはプロパンガスを充填した５０
ｋｆ結ボンベ１０本の集合装置に収容されたプロパンガ
ス（販売元　大陽酸素株式会社）を用い、第１図に示し
た構成の三成分混合ガス供給装置を設置した。

第１ガス混合器及び第２ガス混合器としては、ステンレ
ス’１１４　（ＪＩＳ、ＳＵＳ　３０４　）製の所謂「
スタティック・ミキサーＪＮ−６０（ノリタケ　カンパ
ニー製、外径２７．２ｃｍ、長さ２０５　ｏｎ　）を使
用した。

水素−炭化水素混合ガスを収容する緩衝用調整槽として
は、全内容積１５０Ｌのステンレス鋼（ＳＵＳ　３０４
　）　！ｌタンクを使用した。

熔接φ熔所用の末端軟管は、最大５０本までの間で増減
できる様に、圧力配管用炭素鋼材（ＪＩＳＧ　３４５４
　）　１にの分岐配管及び−殻構造用圧延鋼材（ＪＩＳ
　Ｇ　３１０１、記号８８４１　）製の接続口を設けた
。

三成分混合ガスの供給装置内の空気を、窒素で置換した
後、アセチレン６０容量％、水素２０容量％、プロパン
２０容量％の混合比のガスが得られる様に、流量調節弁
４．８．９及び流量比率制御装置１４を夫々調整し、緩
衝用調整槽内圧力を上限２．０１１、下限１．５￥１の
範囲に入る様に、圧力調整器１２を調整した。

先づ分岐配管に設けられた接続口全部番こ５０本の末端
軟管を連結した。系内の窒素をアセチレン−水素−プロ
パン三成分混合カスで置換できる様に、原料ガス開閉弁
４．６．７を作動状態に置く。分枝配管の末端の軟管か
ら窒素ガスをパージして点火し、５０本の木端穴管全部
に逐次点火し、最大の負荷をかけた状態にして、混合ガ
スの流量を測り、また混合ガスの組成即ちアセチレン、
水素及びプロパンの各成分の濃度を測定した。

次に点火中の末端軟管の数を、２５本、１０．５本と逐
次減らした場合についても、同様にしてガス流量及びガ
ス製置を測定した。次に、再び点火中の末端軟管の数を
１０本、２５本、５０本と増やして行き、！定且つ安全
に装置が作動することを確めた。

これ等の測定値、分析値を第１表に示した。

第１表 各混合ガス流量及び成分ガス濃度は、末端軟管点火本数
の切換終了後５分経過してから測定した値である。

成分ガス濃度は、ガスクロマトグラフ（株式会社　島津
製作所製、ＧＯ−７ＡＰＴＦ、熱伝導度型）によりて分
析した。アセチレン及びＬＰガス系或（よ天然ガス系の
炭化水素については、キャリアガスとしてヘリウムを用
い、水素についてはキャリアガスとしてアルゴンを使用
して測定を行った。

実施例２ 実施例１で用いたＬＰガス成分に属する炭化水素である
プロパンの代りに、天然ガス系の炭化水素であるメタン
を用いた。

天然ガス系炭化水素源として、メタンガスを充填した７
ＦＦ／入りボンベ３本の集合装置収容のメタンガス（販
売元　大陽酸素株式会社、メタン含量９９％以上）を用
い、三成分混合ガスの組成を、アセチレン４０容量％、
水素３０容量％、メタン３０容量％に設定し、実施例１
で使用したのと同様の装置で、実施例１１ζ於けると同
様の手順で、ガス置換、点火の操作を行い、末端軟管で
混合ガスに点火した場合の混合ガス流量及びガス濃度を
測定した結果を第２表に示した。

混合ガス流量及び成分ガス濃度の測定を、末端軟管点火
本数の切換終了後５分経過してから実施した点や、分析
方法等は、実施例１に記載したのと同様である。

第２表 実施例１に於ても実施例２に於ても、実験中安全上懸念
される様な点は全く認められなかった。

負荷の変動を５：５０の範囲で太き（変動せしめたにも
拘らず、ガスの組成、火焔の外見等に大きな変化はなく
、熔接・溶断何れに用いる場合にも不都合な点は全く見
出せなかった。

〔発明の効果〕

以上述べた如く、本発明によって、■アセチレン、（２
）水素、■炭化水素を混合して得られる三成分混合ガス
を熔接・熔断等の用途に使用するための分岐配管に供給
し、多数の末端軟管を擁する分岐配管に於て、操業度の
時間的な変動によるガス供給量の大幅な変動を生じても
、末端軟管に於ては、混合ガスの組成や圧力には、実質
的に同等変動がなく、吹口に生成するガス烟を均一な品
質ｉこなし得ることとなったので、熔接・溶断作業が極
めて容易であり、仕上りの一定を期し易くなった。

混合ガスを安全に取扱い得る点もすぐれた特長である。

熔接・溶断ガス供給を集約して行い得るので、作業面に
於ても安全面に於ても均一な品質を保持し易くなり、工
業的に実際面で寄与するところ頗る大である。

【図面の簡単な説明】

第１因は、本発明の装置の実例の概略フローシートであ
る。 １・・・アセチレン源、　２・・・水素源、３・・・炭
化水素源、　４・・・流量調節弁、５・・・圧力調節器
、　６．７・・・原料ガス開閉弁、８．９・・・流量調
節弁、　１０・・・第１ガス混合器、１１・・・緩衝用
調整槽、　１２・・・圧力調整器、１３・・・流量計、
　１４・・・流量比率制御装置、１５・・・混合ガス流
量調節弁、 １６・・・第２ガス混合器、 １７・・・アセチレンガス用配管、 １８・・・水素ガス用配管、　１９・・・炭化水素用配
管、２０・・・二成分混合ガス用配管、 ２１・・・三成分混合ガス用配管、　２２・・・分岐配
管、２３・・・接続口、　２４・・・末端吹口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）アセチレン、（２）水素及び（３）ＬＰガス成分
   に属する炭化水素または天然ガス系の炭化水素（これ等
   を総称して炭化水素と謂う）を混合して得られる三成分
   混合ガスを熔接・熔断等の用途に使用するための分岐配
   管に供給する装置であって、水素源及び炭化水素源の夫
   々に連結した配管を、これ等の各ガス源からのガスの供
   給量を制御する原料ガス開閉弁及び流量調節弁を介して
   第１ガス混合器に連結し、この混合器で調製した水素と
   炭化水素との二成分混合ガスを、緩衝用調整槽（サージ
   タンク）及び混合ガス流量調節弁を経由して第２ガス混
   合器に供給する配管を設け、一方アセチレン源と第２ガ
   ス混合器とをアセチレン原料ガス流量調節弁及びアセチ
   レン流量計を介して連結する配管を設け、すべてのガス
   を第２ガス混合器中で混合し、かくして調製された（１
   ）、（２）、（３）の三成分混合ガスを分岐配管に供給
   する配管を設け、上記の原料ガス開閉弁は、上記の緩衝
   用調整槽内のガス圧を計測し、このガス圧に対応して作
   働し、（２）水素及び（３）炭化水素の混合比率に応じ
   て調節する流量調節弁と共に水素源及び炭化水素源から
   の各原料ガスの上記第１混合器への供給量を制御する様
   に設置し、また上記のアセチレン原料ガス流量調節弁は
   アセチレン源から第２混合器に至る間の配管内のガス圧
   を計測しこのガス圧に対応して作働し、アセチレン源か
   らのアセチレンの第２ガス混合器への供給量を制御する
   様に設置し、上記の混合ガス流量制御弁は上記のアセチ
   レン流量計で計測したアセチレン流量に対応して作働す
   る流量比率制御装置を介して緩衝用調整槽を出る混合ガ
   スの第２混合器への供給量を制御する様に設置し、上記
   各配管中アセチレン若くはアセチレンを含むガスを通す
   配管内には、直径１１．５ｍｍ以上の空隙を生じさせな
   い様に適宜直径１２．５ｍｍ以下の細管、直径・長さ共
   ２５ｍｍ以下の鉄又は陶磁器製のラッシヒ環或は之等に
   類した充填物を充填して成ることを特徴とする三成分混
   合ガス供給装置。