(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス加工トーチの予熱炎を形成するために供給する酸素ガス又は燃料ガスの流量を制御するための流量制御装置であって、ガス加工トーチに供給する予熱用酸素ガスの圧力を調整する酸素用定圧調整器と、ガス加工トーチに供給する燃料ガスの圧力を調整する燃料ガス用定圧調整器と、前記酸素用定圧調整器に接続されガス加工トーチに供給する使用火口に対応した予熱用酸素ガスを流通させる複数のオリフィスを形成した酸素用オリフィス板と、前記燃料ガス用定圧調整器と接続され燃料ガスを流通させる複数のオリフィスを形成した燃料ガス用オリフィス板とを有し、前記酸素用オリフィス板と燃料ガス用オリフィス板とを一体化させて切換器を形成し、予熱炎の選択に際し、切換器を操作することによって前記酸素用オリフィス板のオリフィスと燃料ガス用オリフィス板のオリフィスを同時に切り換えてガス加工トーチに供給する予熱酸素ガス流量及び燃料ガス流量を制御し得るように構成したことを特徴とする流量制御装置。
【請求項２】
予め設定された圧力以上の圧力を持ったガスが供給されたとき作動するリリーフ弁を設けると共に、該リリーフ弁を前記定圧調整器に対し並列に接続したことを特徴とする請求項１に記載した流量制御装置。
【請求項３】
ガス流量を微調整する調整弁を設けると共に該調整弁を前記各オリフィス板に対し並列に接続したことを特徴とする請求項１又は２に記載した流量調整装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、予熱炎を形成する際にガス加工トーチに供給する酸素ガス及び燃料ガスの流量を制御するための流量制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
被加工材に向けてアセチレンガスやＬＰＧ（液化石油ガス）等の燃料ガスと酸素ガスとの混合ガスを燃焼させた火炎を噴射して加熱することで目的の加工を行う所謂ガス加工として、溶接や溶射，表面の酸化スケールを除去する清掃，熱処理，ガス切断等がある。これらのガス加工は、一般に先端に目的のガス加工を行なうのに最適な火炎を形成し得る火口を取り付けたガス加工トーチを用いて実施される。
【０００３】
ガス加工トーチは、燃料ガスの流量を調整するニードル弁と、酸素ガスの流量を調整するニードル弁とを個別に有しており、夫々のニードル弁に燃料ガスの供給ホース，酸素ガスの供給ホースが接続されると共に予め設定された圧力を持った酸素ガス，燃料ガスが供給されている。そして燃料ガス用のニードル弁を開放してガス加工トーチに取り付けた火口に供給して点火し、酸素ガス用のニードル弁の開度を調整することで、目的の加工に最適な火炎を形成している。
【０００４】
また例えば多数本のガス加工トーチを設けると共に同時に複数本のガス加工トーチを使用するような加工装置では、各加工トーチに設けた各ガスのニードル弁毎に電磁弁を接続すると共に火口側に点火装置を取り付け、予め各ガスのニードル弁を目的の加工に最適な火炎を形成し得る開度に調整しておき、加工の開始に先立って火炎を形成する場合には、電磁弁を開放すると同時に点火装置を作動させて複数本のガス加工トーチに火炎を形成し得るように構成されてる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ガス加工トーチでは、火炎形成時に燃料ガス用のニードル弁を開放するため、燃料ガスの流量は該燃料ガスの供給圧と装着した火口に於ける火炎を形成する孔の断面積とに対応して設定され、酸素ガスの流量は前記燃料ガスを完全燃焼させるために調整された酸素ガス用のニードル弁の開度と酸素ガスの供給圧に対応して設定される。このため、各ガスの供給圧が互いに独立して変動すると、この変動に伴って流量が変化して火炎の性状が例えば中性炎から炭化炎或いは酸化炎に変化してしまい、安定したガス加工を実施することが困難になるという問題がある。
【０００６】
また多数本のガス加工トーチの中から選択された複数本のガス加工トーチを使用するような場合、使用するガス加工トーチの本数の変化に伴って個々のガス加工トーチに対する各ガスの供給圧が変化することがある。この場合、その都度、燃料ガスの供給圧を変化させると共に酸素ガス用のニードル弁を調整する必要が生じ、ガス加工の段取りが煩雑になって、作業性を阻害するという問題を派生する。
【０００７】
特に、目的の加工がガス切断である場合、切断の実施に先立って被加工材を加熱する予熱工程と実際に切断する切断工程があり、夫々の工程を実施するのに適した火炎とすることが好ましい。即ち、予熱工程では、被加工材を短時間で酸化反応を発生させ得るように、燃料ガス，酸素ガスの量を多くして火炎の熱量を増大させるか、或いは酸素ガスの比率を僅かに高くして酸化炎を形成して火炎温度を高くすることが好ましく、切断工程では、切断酸素気流の純度を保持し得るような流量に設定することが好ましい。
【０００８】
しかし、従来のガス切断トーチに設けたニードル弁の構造では、上記の如きガス流量を変化させることは出来ない。このため、ガス切断トーチに対し酸素ガス，燃料ガスの圧力を高圧，低圧として選択的に供給することが必要であるが、このように異なる圧力のもとで各ガスを供給して正常な火炎を形成することは困難な技術に属する。
【０００９】
本発明の目的は、ガス加工トーチに取り付けた火口に供給する各ガスの流量を容易に変化させることが出来、加工条件に応じた火炎を容易に形成することが出来る流量制御装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係る流量調整装置は、ガス加工トーチの予熱炎を形成するために供給する酸素ガス又は燃料ガスの流量を制御するための流量制御装置であって、ガス加工トーチに供給する予熱用酸素ガスの圧力を調整する酸素用定圧調整器と、ガス加工トーチに供給する燃料ガスの圧力を調整する燃料ガス用定圧調整器と、前記酸素用定圧調整器に接続されガス加工トーチに供給する使用火口に対応した予熱用酸素ガスを流通させる複数のオリフィスを形成した酸素用オリフィス板と、前記燃料ガス用定圧調整器と接続され燃料ガスを流通させる複数のオリフィスを形成した燃料ガス用オリフィス板とを有し、前記酸素用オリフィス板と燃料ガス用オリフィス板とを一体化させて切換器を形成し、予熱炎の選択に際し、切換器を操作することによって前記酸素用オリフィス板のオリフィスと燃料ガス用オリフィス板のオリフィスを同時に切り換えてガス加工トーチに供給する予熱酸素ガス流量及び燃料ガス流量を制御し得るように構成したものである。
【００１１】
上記流量制御装置では、酸素ガス又は燃料ガスの供給源から供給された夫々のガスは、定圧調整器とオリフィス板に形成された何れかのオリフィスを通ってガス加工トーチに供給される。この過程で、各ガスの供給源から定圧調整器に供給された一次圧力を持ったガスは予め各定圧調整器毎に設定された二次圧力に調整されて各ガス毎のオリフィス板に供給され、更に、オリフィス板に供給されたガスは予め選択されたオリフィスの径と二次圧力の値とに応じて流量が設定されてガス加工トーチに供給される。従って、ガス加工トーチに取り付けた火口には、選択されたオリフィスの径と二次圧力に応じて設定された流量を持った燃料ガス及び酸素ガスが供給される。
【００１２】
そして、複数のオリフィスを形成した燃料ガス用オリフィス板と、前記オリフィスを通過する燃料ガスを燃焼させるに必要な量の酸素ガスを流通させるための複数のオリフィスを形成した酸素ガス用オリフィス板とを一体化させて切換器を構成したので、この切換器を操作することによってガス加工トーチに供給する燃料ガス及び酸素ガスの流量を互いに一定の比率を持った状態に保持して同時に切り換えて制御することが出来る。
【００１３】
例えば、各オリフィス板に形成したオリフィスを火口の番手に応じた流量のガスを流通させることが可能なように構成することによって、ガス加工トーチに取り付けた火口を交換する毎に切換器を操作してオリフィスを選択することで、該火口に対し最適な流量のガスを供給することが出来る
【００１４】
上記流量調整装置に於いて、予め設定された圧力以上の圧力を持ったガスが供給されたとき作動するリリーフ弁を設けると共に、該リリーフ弁を前記定圧調整器に対し並列に接続することが好ましい。流量制御装置をこのように構成することによって、ガスの供給源からの圧力（一次圧力）をリリーフ弁の設定圧以上の圧力にしたとき、リリーフ弁からオリフィス板に対してリリーフ弁の設定圧以上の圧力を持ったガスを供給することが可能であり、この高い圧力を持ったガスの供給に対応してオリフィス板からガス加工トーチに対し、流量が増加したガスを供給することが出来る。このため、リリーフ弁を酸素ガスの供給系に設けた場合には、リリーフ弁の設定圧以上の一次圧を供給することで酸素過剰の火炎を形成することが出来、リリーフ弁を各ガスの供給系に設けた場合には流量が過剰な火炎を形成することが出来る。
【００１５】
また上記流量調整装置に於いて、ガス流量を微調整する調整弁を設けると共に該調整弁を前記各オリフィス板に対し並列に接続することが好ましい。このように構成された流量調整装置では、各調整弁を同時に或いは選択的に操作することによって対応するガスの流量を増加させることが可能であり、この増加に伴ってガス加工トーチに取り付けた火口に形成する火炎の性状を変化させることが出来る。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、上記流量制御装置の好ましい実施形態について図を用いて説明する。図１は本発明に係る流量制御装置を利用したガス加工トーチに対するガス供給系を説明する図である。図２は定圧調整器の構成を説明する模式図である。図３は切換器の構成を説明する図である。
【００１７】
本発明に係る流量制御装置Ａ（図１の一点鎖線で囲んだ部分）は、ガス加工トーチ１に対して供給される燃料ガスと酸素ガスの系に用いられて各ガスの流量を制御するものであり、各ガスの供給源から供給されたガスを定圧調整器によって減圧することで、供給圧力（一次圧力）が変動した場合であっても、この変動に関わらず二次側への流量を一定にして供給することを実現し、且つ切換器を介して各ガスをガス加工トーチ１に供給することで、該ガス加工トーチ１に取り付けた火口２の番手が変化した場合であっても特別な調整を施すことなく、火口２の番手に応じた流量のガスを供給して最適な火炎を形成し得るように構成したものである。
【００１８】
図に於いて、ガス加工トーチ１は燃料ガス配管系Ｂ及び酸素ガス配管系Ｃから夫々ガスを供給され、該ガス加工トーチ１に着脱可能に取り付けた火口２に火炎を形成して図示しない被加工材を加熱し得るように構成されている。このガス加工トーチ１としては、被加工材に対する加熱のみに限定するものではなく、被加工材を切断する作業を実施するガス切断トーチであっても良い。本実施例では、ガス加工トーチ１は、ガス切断火口２を取り付けると共に図示しない切断酸素配管系から切断酸素を供給して被加工材を切断するガス切断トーチとして構成されている。
【００１９】
燃料ガス配管系Ｂはアセチレンガスやプロパンガス等の燃料ガスを供給する系であり、例えばボンベや予め設定された圧力を持ったガスが供給されている工場配管等の燃料ガス供給源３を有している。この燃料ガス供給源３に対し調整器４が接続されており、該調整器４によって燃料ガスを予め設定された圧力に一次減圧して流量制御装置Ａに供給し得るように構成されている。
【００２０】
酸素ガス配管系Ｃは酸素ガスを供給する系であり、例えば酸素ガスボンベ或いは工場配管等の酸素ガス供給源５を有しており、この酸素ガス供給源５から二系列の配管によって高圧側の調整器６と低圧側の調整器７に導かれている。夫々の調整器６，７では、酸素ガスを予め設定された高圧，低圧に一次減圧して流量制御装置Ａに供給し得るように構成されている。
【００２１】
本実施例では、定圧側の調整器７では酸素ガス供給源５から供給された酸素ガスを約３０Ｐａ〜４０Ｐａの範囲内に減圧し、高圧側の調整器６では供給された酸素ガスを約４０Ｐａ〜６０Ｐａの範囲内に減圧している。
【００２２】
酸素ガス供給源５と高圧側の調整器６との間或いは酸素ガス供給源５と低圧側の調整器７との間に図示しない電磁弁を配置して調整器６，７に選択的に酸素ガスを供給し得るように構成され、或いは酸素ガス供給源５自体が調整器６，７に選択的に酸素ガスを供給し得るように構成されている。従って、流量制御装置Ａに高圧，低圧に調整された一次圧力を供給することが可能である。
【００２３】
流量制御装置Ａは、燃料ガスの調整器４に接続され、一次圧力を持って供給された燃料ガスを予め設定された二次圧力に調整する燃料ガス定圧調整器11と、一次圧力を持って供給された酸素ガスを予め設定された二次圧力に調整する酸素ガス定圧調整器12と、酸素ガス定圧調整器12に対し並列に接続され高圧の酸素ガスが供給されたときに作用するリリーフ弁13と、燃料ガス用オリフィス板14及び酸素ガス用オリフィス板15を一体化させたオリフィス部材16を有する切換器17と、各オリフィス14，15の経路に対し並列に配置された流量調整弁18，19とを有して構成されている。
【００２４】
ここで、図２により燃料ガス定圧調整器11，酸素ガス定圧調整器12の構成について説明する。尚、両定圧調整器は夫々同一の構造を有するため、代表して燃料ガス定圧調整器11の構成について説明する。
【００２５】
図に於いて、定圧調整器11は、一次室11ａと二次室11ｂを有しており、これらの室11ａ，11ｂを接続してノズル11ｃが形成され、更に、該ノズル11ｃを貫通してピン11ｄが配置されている。ピン11ｄの二次室側にはピストン11ｅが取り付けられ、他方側にはバランサー11ｆが取り付けられている。二次室11ｂに配置されたピストン11ｅにはキャップ部材11ｇが対向して配置され、両者の間に圧力作用部11ｈが構成されている。またピストン11ｅはバネ11ｉによってキャップ部材11ｇ側に付勢されている。
【００２６】
上記構成に於いて、二次室11ｂに作用する二次圧（調整圧力）は、バネ11ｉの付勢力と、一次室11ａ，二次室11ｂ，圧力作用部11ｈの面積に依存することになる。従って、二次圧の値は一次圧の値に依存することなく、前記各数値を設定することによって設定される。このため、一次圧が変動した場合であってもこの変動が二次圧に影響を与えることがなく、定圧調整を実現することが可能である。
【００２７】
リリーフ弁13は、酸素ガスの供給側に予め設定された圧力よりも高い圧力が作用したとき、酸素ガス用定圧調整器12をバイパスさせて供給された酸素ガスを切換器17に供給するものであり、空気圧回路を構成する際に一般的に利用されているリリーフ弁を用いている。
【００２８】
次に、図３により切換器17の構成について説明する。この切換器17は、燃料ガス用オリフィス板14と酸素ガス用オリフィス板15を一体化させて構成したオリフィス部材16を回動させて夫々のオリフィス板14，15に形成したオリフィスを選択し、選択されたオリフィスを通過することで設定された流量を持った燃料ガス，酸素ガスをガス加工トーチ１に供給するものである。従って、オリフィス部材16の回動に伴って選択されるオリフィスの径をガス加工トーチ１に取り付けた火口２に供給すべき流量に対応させておくことで、火口２を交換して番手を変更する毎にオリフィス部材16を回動させて変更した番手に応じた流量に切り換えることが可能である。
【００２９】
図に於いて、ケーシング17ａには、燃料ガス用オリフィス板14と酸素ガス用オリフィス板15を継手部16ａによって一体化させたオリフィス部材16が回動可能に配置されている。各オリフィス板14，15は夫々ケーシング17ａに形成した燃料ガス室17ｂ，酸素ガス室17ｃに配置されており、各ガス室17ｂ，17ｃは配置されたオリフィス板14，15によって互いに気密的に分離された２つの室を形成している。そして一方の室には各ガスの供給孔17ｄ，17ｅが接続され、他方の室には各ガスの排出孔17ｆ，17ｇが接続されている。
【００３０】
尚、各供給孔17ｄ，17ｅ及び各排出孔17ｆ，17ｇは、ケーシング17の周囲に形成されており、夫々ニップル等の継手20ａ，20ｂが取り付けられている。特に、図には酸素ガス用の継手20ａと、この継手20ａに接続された供給孔17ｅ、及び酸素ガス用の継手20ｂと、この継手20ｂに接続された排出孔17ｇが記載されている。
【００３１】
各オリフィス板14，15には複数の異なる径を持ったオリフィスが互いに等しいピッチを持って形成されている。例えば、酸素ガス用オリフィス板15は、同図（ｂ）に示すように、６０度の角度間隔を持って３個のオリフィス15ａ〜15ｃが形成されており、燃料ガス用オリフィス板14にも同一の角度間隔を持って３個のオリフィスが形成されている。
【００３２】
本実施例に於いて、燃料ガス用オリフィス板14に形成された３個のオリフィスは、最小の径を持つオリフィスが火口２の番手が０番及び１番である場合に必要な燃料ガスの量を供給し得るように形成され、次の径を持つオリフィスが火口２の番手が２番及び３番である場合に必要な燃料ガスの量を供給し得るように形成され、更に、最大の径を持つオリフィスが火口２の番手が４番及び５番である場合に必要な燃料ガスの量を供給し得るように形成されている。また酸素ガス用オリフィス15に形成されたオリフィス15ａ〜15ｃも同様に、最小の径を持つオリフィス15ａは０番及び１番の番手を持つ火口２に供給される燃料ガスを燃焼させて中性炎を形成し得る量の酸素ガスを供給し得るように形成されており、以下同様にオリフィス15ｂは2番及び３番の番手を持つ火口２に供給される燃料ガスを燃焼させて中性炎を形成し得る量の酸素ガスを供給し得るように形成され、オリフィス15ｃは2番及び３番の番手を持つ火口２に供給される燃料ガスを燃焼させて中性炎を形成し得る量の酸素ガスを供給し得るように形成されている。
【００３３】
オリフィス部材16は、各オリフィス板14，15に形成した継手部16ａを介して一体化され、ハンドル16ｂを操作することで回動し得るように構成されている。そして、オリフィス部材16の回動によって、各オリフィス板14，15に形成したオリフィスがケーシング17ａに形成した各供給孔17ｄ，17ｅに対向し、これにより、ガス加工トーチ１に供給する燃料ガス及び酸素ガスの流量を制御することが可能である。
【００３４】
流量調整弁18，19は、各ガスを切換器17をバイパスさせてガス加工トーチ１に供給する機能を有するものであり、通常用いるニードル弁によって構成されている。従って、流量調整弁18，19を閉鎖している状態では、ガス加工トーチ１に供給される燃料ガスと酸素ガスは切換器17を構成する各オリフィス板14，15に形成された何れかのオリフィスによって制御されるが、各調整弁18，19を開いて調整することで、切換器17から供給される流量を増加させることが可能である。
【００３５】
このため、ガス加工トーチ１に取り付けた火口２に対し各ガスを中性炎を形成し得る量で供給し、酸素ガスのみを増加させた場合には中性炎から酸化炎に変更することが可能であり、燃料ガスのみを増加させた場合には中性炎から炭化炎に変更することが可能であり、更に、燃料ガス及び酸素ガスを増加させた場合には、火炎を中性炎の状態で火力を増大させることが可能である。
【００３６】
上記の如く構成された流量制御装置では、ガス加工トーチ１に目的の加工に最適な火口２を取り付けると共に切換器17を操作して各オリフィス板14，15に形成したオリフィスを選択し、この状態で各ガスの供給源３，５から各ガスを供給すると、供給されたガスは各調整器４，７によって一次減圧されて各定圧調整器11，12に供給され、予め設定された二次圧に調整されて切換器17に供給される。このため、ガス加工トーチ１には、火口２に中性炎を形成するのに必要な量の燃料ガスと酸素ガスが供給され、安定した火炎を形成することが可能である。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明に係る流量制御装置は、定圧調整器とオリフィスを並列に接合することによって、一次圧力が変動した場合であっても、二次圧力を安定した状態で一定の設定圧に維持することが出来る。特に、燃料ガス用のオリフィス板と酸素ガス用のオリフィス板を一体化させた切換器を操作して各オリフィス板に形成した複数のオリフィスを選択して流量を制御することによって、ガス加工トーチに取り付けた火口に必要な量のガスを容易に供給することが出来る。
【００３８】
従って、ガス加工トーチに取り付けた火口を交換した場合であっても、該ガス加工トーチのニードル弁を操作することなく、短時間で且つ容易にガスの流量を制御することが出来る。
【００３９】
また定圧調整器とリリーフ弁を並列に接続した場合には、一次圧力を高圧にすることによって、リリーフ弁を作動させて定圧調整器の作動に関わらずリリーフ弁に設定された流量のガスを供給することが出来る。このため、定圧調整器の有無に関わらず、流量を制御することが出来る。
【００４０】
また切換弁と並列して流量調整弁を設けることによって、燃料ガスと酸素ガスの流量を選択的に或いは同時に増加させることが出来る。このため、火口に形成する中性炎を目的の作業に応じて酸化炎，炭化炎或いは火力を増加させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る流量制御装置を利用したガス加工トーチに対するガス供給系を説明する図である。
【図２】定圧調整器の構成を説明する模式図である。
【図３】切換器の構成を説明する図である。
【符号の説明】
Ａ                      流量制御装置
Ｂ                      燃料ガス配管系
Ｃ                      酸素ガス配管系
１                      ガス加工トーチ
２                      火口
３                      燃料ガス供給源
４，６，７              調整器
５                      酸素ガス供給源
11                      燃料ガス定圧調整器
11ａ                    一次室
11ｂ                    二次室
11ｃ                    ノズル
11ｄ                    ピン
11ｅ                    ピストン
11ｆ                    バランサー
11ｇ                    キャップ部材
11ｈ                    圧力作用部
11ｉ                    バネ
12                      酸素ガス定圧調整器
13                      リリーフ弁
14                      燃料ガス用オリフィス板
15                      酸素ガス用オリフィス板
15ａ〜15ｃ              オリフィス
16                      オリフィス部材
17                      切換器
17ａ                    ケーシング
17ｂ                    燃料ガス室
17ｃ                    酸素ガス室
17ｄ，17ｅ              供給孔
17ｆ，17ｇ              排出孔
18，19                  流量調整弁
20ａ，20ｂ              継手
【図１】
0004191341.tif 000002
【図２】
0004191341.tif 000003
【図３】
0004191341.tif 000004