(57)【要約】【課題】１８体積％以上４５体積％以下のエチレンを含有し、残部が水素および不可避的不純物からなる可燃性ガスを燃焼ガスとして用いる場合に適した加熱用火口を提供する。【解決手段】１８体積％以上４５体積％以下のエチレンを含有し、残部が水素および不可避的不純物からなる可燃性ガスを燃焼させて形成した火炎によって対象物を加熱する加熱用火口である火口１は、上記可燃性ガスと酸素ガスとの混合ガスを吐出する中央吐出口１４Ａと、中央吐出口１４Ａを取り囲むように配置され、上記混合ガスを吐出する複数の周縁吐出口１３Ａとを備えている。そして、中央吐出口１４Ａと複数の周縁吐出口１３Ａとは、同一平面上Ａに位置する。【選択図】図３
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
１８体積％以上４５体積％以下のエチレンを含有し、残部が水素および不可避的不純物からなる可燃性ガスを燃焼させて形成した火炎によって対象物を加熱する加熱用火口であって、前記可燃性ガスと酸素ガスとの混合ガスを吐出する中央吐出口と、前記中央吐出口を取り囲むように配置され、前記混合ガスを吐出する複数の周縁吐出口とを備え、前記中央吐出口と複数の前記周縁吐出口とは、同一平面上に位置する、加熱用火口。
【請求項２】
内筒部材と、前記内筒部材を取り囲むように配置された外筒部材とを含み、前記内筒部材の径方向中央部には、長手方向に延在し、前記混合ガスが通るための中央流路が形成されており、前記外筒部材の内周面と前記内筒部材の外周面との間の領域は、長手方向に延在し、前記混合ガスが通るための周縁流路となっており、前記中央流路の先端が前記中央吐出口であり、前記周縁流路の先端が、前記周縁吐出口である、請求項１に記載の加熱用火口。
【請求項３】
前記中央流路を取り囲む壁面を構成する前記内筒部材の内周面の先端、前記周縁流路を取り囲む壁面を構成する前記内筒部材の外周面の先端、および前記周縁流路を取り囲む壁面を構成する前記外筒部材の内周面の先端が同一平面上に位置する、請求項２に記載の加熱用火口。
【請求項４】
前記内筒部材には、長手方向に延在し、前記混合ガスが通るための根元側流路がさらに形成されており、前記根元側流路は、先端側端部において前記中央流路および前記周縁流路に接続されることにより、前記根元側流路が前記中央流路と前記周縁流路とに分岐している、請求項２または３に記載の加熱用火口。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は加熱用火口に関し、より特定的には、１８体積％以上４５体積％以下のエチレンを含有し、残部が水素および不可避的不純物からなる可燃性ガスを燃焼させて形成した火炎によって対象物を加熱する加熱用火口に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アセチレン（Ｃ２Ｈ２）は、ガス溶断、ガス溶接、ろう付けなどにおいて燃焼ガスとして広く用いられている。アセチレンは、燃焼速度や燃焼強度において優れており、燃焼ガスとして好適である。
【０００３】
しかし、アセチレンは圧縮ガスの状態で貯蔵、運搬等を行なうと分解爆発のおそれがある。そのため、アセチレンはアセトン、ジメチルホルムアミドなどの溶媒に溶解された溶解ガスの状態で貯蔵、運搬される。その結果、アセチレンは集合容器や大型容器による大量輸送に不向きであるなどの問題点を有している。
【０００４】
これに対し、アセチレンに代えて、３８体積％以上４５体積％以下のエチレンを含有し、残部が水素および不可避的不純物からなる可燃性ガスを燃焼ガスとして用いてガス溶断を行うことが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４８４８０６０号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
水素ガスとエチレンガスとの混合ガス（以下、「水素−エチレンガス」という）の燃焼特性は、従来から用いられているアセチレンとは異なっている。そのため、「水素−エチレンガス」の燃焼にアセチレン用の火口を用いた場合、「水素−エチレンガス」の性能が十分に発揮できない可能性がある。また、上記特許文献１では、溶断用の火口、すなわち中央部に酸素ガス吐出口を有する構造の火口が用いられ、「水素−エチレンガス」による良好な溶断が実施可能であることが検証されている。しかし、ろう付けなどの加熱用の火口、すなわち酸素ガス吐出口を有さない火口については、「水素−エチレンガス」への適用は検討されていない。
【０００７】
本考案はこのような課題に対応するためになされたものであって、その目的は、「水素−エチレンガス」を燃焼ガスとして用いる場合に適した加熱用火口を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本考案に従った加熱用火口は、１８体積％以上４５体積％以下のエチレンを含有し、残部が水素および不可避的不純物からなる可燃性ガスを燃焼させて形成した火炎によって対象物を加熱する加熱用火口である。この加熱用火口は、上記可燃性ガスと酸素ガスとの混合ガスを吐出する中央吐出口と、中央吐出口を取り囲むように配置され、上記混合ガスを吐出する複数の周縁吐出口とを備えている。そして、中央吐出口と複数の周縁吐出口とは、同一平面上に位置する。
【０００９】
可燃性ガスの燃焼による対象物の加熱においては、対象物の迅速な加熱が作業の効率化に寄与する。たとえば、ろう付け作業におけるろう付け部の加熱においては、ろう付け部を短時間で必要な温度に加熱することにより、ろう付け作業を効率よく実施することができる。本考案者らは、１８体積％以上４５体積％以下のエチレンを含有し、残部が水素および不可避的不純物からなる可燃性ガスの燃焼による加熱を迅速に行うための火口の構造について検討を行った。その結果、複数の周縁吐出口を、中央吐出口を取り囲むように配置するとともに、中央吐出口と複数の周縁吐出口とを同一平面上に位置するように配置することにより、迅速な加熱が可能となることを見出した。本考案の加熱用火口は、このような構造を採用することにより、対象物の加熱を迅速に行うことができる。以上のように、本考案の加熱用火口によれば、１８体積％以上４５体積％以下のエチレンを含有し、残部が水素および不可避的不純物からなる可燃性ガスを燃焼ガスとして用いる場合に適した加熱用火口を提供することができる。
【００１０】
なお、上記特許文献１においては、「水素−エチレンガス」においてエチレンの含有量を３８体積％未満とすると、溶断の際に切断面に肩ダレが発生するため好ましくない、とされている。しかし、本考案者らの検討によれば、鋼材の切断を目的とするのではなく、対象物の加熱のみを目的とする加熱作業に対しては、１８体積％以上４５体積％以下のエチレンを含有する「水素−エチレンガス」は、集中加熱が可能となるため好適であることが分かった。鋼材の切断においては、火口の吐出口から可燃性ガスと酸素ガスとの混合ガスを吐出して形成した火炎によって鋼材を加熱しつつ、当該火口の他の吐出口から酸素ガスを吐出して鋼材を燃焼させることにより、鋼材が切断される。つまり、鋼材の切断用火口は、混合ガスの吐出口と酸素ガスの吐出口との両方を備えている。これに対し、本考案の火口は、対象物を燃焼させることを目的とした酸素ガスの吐出口を有さず、１８体積％以上４５体積％以下のエチレンを含有する「水素−エチレンガス」と酸素ガスとの混合ガスを吐出する吐出口のみを有する火口である。
【００１１】
上記加熱用火口は、内筒部材と、内筒部材を取り囲むように配置された外筒部材とを含んでいてもよい。内筒部材の径方向中央部には、長手方向に延在し、上記混合ガスが通るための中央流路が形成されており、外筒部材の内周面と内筒部材の外周面との間の領域は、長手方向に延在し、上記混合ガスが通るための周縁流路となっていてもよい。そして、中央流路の先端が中央吐出口であり、周縁流路の先端が、周縁吐出口であってもよい。
【００１２】
また、上記加熱用火口においては、中央流路を取り囲む壁面を構成する内筒部材の内周面の先端、周縁流路を取り囲む壁面を構成する内筒部材の外周面の先端、および周縁流路を取り囲む壁面を構成する外筒部材の内周面の先端が同一平面上に位置してもよい。
【００１３】
上記加熱用火口においては、内筒部材には、長手方向に延在し、上記混合ガスが通るための根元側流路がさらに形成されており、根元側流路は、先端側端部において中央流路および周縁流路に接続されることにより、根元側流路が中央流路と周縁流路とに分岐していてもよい。
【００１４】
このような構造を採用することにより、上記本考案の加熱用火口を容易に作製することができる。また、中央吐出口の内部壁面の表面粗さはＲａで１．４μｍ以下となっていてもよい。これにより、対象物の加熱を一層迅速に行うことができる。
【考案の効果】
【００１５】
以上の説明から明らかなように、本考案の加熱用火口によれば、１８体積％以上４５体積％以下のエチレンを含有し、残部が水素および不可避的不純物からなる可燃性ガスを燃焼ガスとして用いる場合に適した加熱用火口を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】火口の構造を示す概略側面図である。
【図２】火口の構造を示す概略正面図である。
【図３】図２の線分ＩＩＩ−ＩＩＩに沿う火口の概略断面図である。
【図４】ろう付けの手順の概略を示すフローチャートである。
【考案を実施するための形態】
【００１７】
以下、本考案の一実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。
【００１８】
図１を参照して、本実施の形態における加熱用火口である火口１は、後端２０側から供給された１８体積％以上４５体積％以下のエチレンを含有し、残部が水素および不可避的不純物からなる可燃性ガスと酸素ガスとの混合ガスを先端１０側から吐出し、吐出される混合ガスに点火することにより火炎を形成することができる。図２および図３を参照して、火口１は、内筒部材１２と、内筒部材１２を取り囲む外筒部材１１とを備えている。図３に示すように、内筒部材１２の中央部には、長手方向（先端１０−後端２０方向）に延在し、上記混合ガスが通るための中央流路１４が形成されている。そして、中央流路１４の先端が、上記混合ガスを吐出する中央吐出口１４Ａとなっている。
【００１９】
一方、外筒部材１１と内筒部材１２との間には、長手方向（先端１０−後端２０方向）に延在し、１８体積％以上４５体積％以下のエチレンを含有し、残部が水素および不可避的不純物からなる可燃性ガスと酸素ガスとの混合ガスが通るための周縁流路１３が形成されている。そして、周縁流路１３の先端が、混合ガスを吐出する周縁吐出口１３Ａとなっている。この周縁流路１３は、長手方向に垂直な面において中央流路１４を取り囲むように複数（本実施の形態では８個）形成されている。その結果、図２に示すように、端面側（先端側）から見て、複数の周縁吐出口１３Ａが、中央吐出口１４Ａを取り囲むように配置されている。そして、図３に示すように、中央吐出口１４Ａと複数の周縁吐出口１３Ａとは、同一平面Ａ上に位置している。
【００２０】
別の観点から説明すると、内筒部材１２には、中央吐出口１４Ａが形成され、内筒部材１２と外筒部材１１との間には、複数の周縁吐出口１３Ａが形成されている。そして、外筒部材１１の先端と内筒部材１２の先端とが、同一平面Ａ上に位置している。より具体的には、中央流路１４を取り囲む壁面を構成する内筒部材１２の内周面（中央吐出口１４Ａの内部壁面）１２Ｆの先端１２Ｄ、周縁流路１３を取り囲む壁面を構成する内筒部材１２の外周面１２Ａの先端１２Ｅ、および周縁流路１３を取り囲む壁面を構成する外筒部材１１の内周面１１Ａの先端１１Ｄが同一平面Ａ上に位置する。また、内筒部材１２の内周面１２Ｆの表面粗さはＲａで１．４μｍ以下である。さらに、図３を参照して、内筒部材１２には、長手方向に延在し、混合ガスが通るための根元側流路１５が形成されている。根元側流路１５は、先端側端部１５Ａにおいて中央流路１４および周縁流路１３に接続されている。その結果、根元側流路１５は、先端側端部１５Ａにおいて中央流路１４と周縁流路１３とに分岐している。
【００２１】
また、外筒部材１１の後端側内周面には、らせん状の溝が形成された領域である外筒部材ねじ部１１Ｂが形成されている。一方、内筒部材１２の外周面の一部には、らせん状の溝が形成された領域である内筒部材第１ねじ部１２Ｂが形成されている。そして、外筒部材ねじ部１１Ｂと内筒部材第１ねじ部１２Ｂとが螺合することにより、内筒部材１２と外筒部材１１とが結合している。さらに、内筒部材１２の後端側内周面（根元側流路１５を取り囲む壁面を構成する内筒部材１２の部分）には、らせん状の溝が形成された領域である内筒部材第２ねじ部１２Ｃが形成されている。この内筒部材第２ねじ部１２Ｃと、トーチ本体（図示しない）の先端部に形成されたねじ部とが螺合することにより、火口１がトーチ本体に取り付けられる。
【００２２】
次に、上記火口１を用いた加熱の一例として、火口１を用いたろう付け作業の手順について説明する。図４を参照して、まず、ベース部材として、たとえば鋼材（鋼製の部材）が準備され（Ｓ１１）、当該鋼材のろう付けされるべき部分が洗浄される（Ｓ１２）。洗浄は、たとえばアセトンなどの溶剤を洗浄液として用いて実施することができる。
【００２３】
次に、洗浄されたろう付けされるべき部分にフラックスが塗布される（Ｓ１３）。さらに、フラックスが塗布されたろう付けされるべき部分に、上記鋼材にろう付けによって接合されるべき部材が接触するように（隣接するように）配置される（Ｓ１４）。
【００２４】
次に、ろう付けされるべき部分が加熱されつつ、当該部分に銀ろうが供給される（Ｓ１５）。これにより、鋼材と当該鋼材に接合されるべき部材との隙間に溶融した銀ろうが侵入する。このとき、ろう付けされるべき部分の加熱は、上記火口１を用いて実施される。
【００２５】
より具体的には、たとえばろう付け用のガストーチが準備され、当該ガストーチを用いて、１８体積％以上４５体積％未満のエチレンを含有し、残部が水素および不可避的不純物からなる可燃性ガスを酸素ガスと混合して燃焼させることにより、火炎が形成される。より詳細に説明すると、図１〜図３を参照して、ガストーチ先端に取り付けられた火口１の根元側流路１５に、上記可燃性ガスと酸素ガスとの混合ガスが後端２０側から供給される。この可燃性ガスおよび酸素ガスは、ボンベなどのガス供給源から供給される。根元側流路１５に供給された混合ガスは、根元側流路１５の先端側端部１５Ａにおいて分流し、中央流路１４および複数の周縁流路１３へと流れ込む。流れ込んだ混合ガスは、同一平面Ａ上に位置する中央吐出口１４Ａと複数の周縁吐出口１３Ａとから吐出される。この吐出される混合ガスに点火することにより、火炎が形成される。そして、この火炎によって上記ろう付けされるべき部分が加熱される。
【００２６】
次に、互いの隙間に溶融した銀ろうが供給された鋼材と当該鋼材に接合されるべき部材とが、冷却される（Ｓ１６）。これにより、銀ろうが凝固し、鋼材と当該鋼材に接合されるべき部材とが強固に接合される。以上の手順により、ろう付けが完了する。このとき、ガストーチ先端に取り付けられる火口として上記火口１が採用されることにより、加熱を迅速に行うことができる。その結果、ろう付け処理を効率よく実施することができる。
【００２７】
なお、上記実施の形態においては、ろう材の一例として銀ろうを用いたろう付けについて説明したが、ろう材は銀ろうに限定されるものではなく、たとえば銅ろう、真鍮ろうなどであってもよい。また、上記実施の形態においては、ろう付けのベース部材として鋼材が用いられる場合について説明したが、ベース部材はたとえば銅合金など、他の金属からなる部材であってもよい。さらに、上記実施の形態では、本考案の火口を用いた加熱の一例として、ろう付けにおける加熱について説明したが、本考案の火口の用途はこれに限られず、１８体積％以上４５体積％以下のエチレンを含有し、残部が水素および不可避的不純物からなる可燃性ガスを燃焼させて形成した火炎によって対象物を加熱する種々の加熱作業に本考案の火口を適用することができる。
【００２８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本考案の範囲は上記した説明ではなく、実用新案登録請求の範囲によって規定され、実用新案登録請求の範囲と均等の範囲、および意味内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本考案の加熱用火口は、１８体積％以上４５体積％以下のエチレンを含有し、残部が水素および不可避的不純物からなる可燃性ガスを燃焼ガスとして用いた加熱に、特に有利に適用され得る。
【符号の説明】
【００３０】
１  火口、１０  先端、１１  外筒部材、１１Ａ  内周面、１１Ｂ  外筒部材ねじ部、１１Ｄ  先端、１２内筒部材、１２Ａ  外周面、１２Ｂ  内筒部材第１ねじ部、１２Ｃ  内筒部材第２ねじ部、１２Ｄ  先端、１２Ｅ  先端、１２Ｆ  内周面、１３  周縁流路、１３Ａ  周縁吐出口、１４  中央流路、１４Ａ  中央吐出口、１５  根元側流路、１５Ａ先端側端部、２０  後端。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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