特開 2024-85619 ガス切断装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024085619

(43)【公開日】2024-06-27

(54)【発明の名称】ガス切断装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 7/00 20060101AFI20240620BHJP

   F23D 14/38 20060101ALI20240620BHJP

   G01M 3/28 20060101ALI20240620BHJP

   B23K 7/10 20060101ALI20240620BHJP

【ＦＩ】

B23K7/00 501A

F23D14/38 C

G01M3/28 Z

B23K7/10 U

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022200225

(22)【出願日】2022-12-15

(71)【出願人】

【識別番号】000158312

【氏名又は名称】岩谷産業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000105394

【氏名又は名称】コータキ精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100136098

【弁理士】

【氏名又は名称】北野 修平

(74)【代理人】

【識別番号】100137246

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 勝也

(72)【発明者】

【氏名】菅野 勝広

(72)【発明者】

【氏名】吉田 佳史

(72)【発明者】

【氏名】山手 浩司

(72)【発明者】

【氏名】本山 知義

(72)【発明者】

【氏名】田村 彰浩

【テーマコード（参考）】

2G067

【Ｆターム（参考）】

2G067AA11

2G067CC04

2G067DD17

2G067EE15

(57)【要約】

【課題】水素を含むガスを燃料ガスとして用いるガス切断装置において、水素ガスの漏洩を検知可能で、安全性の高いガス切断装置を提供すること。
【解決手段】
ガス切断装置において、本体部は、支持台と、前記支持台に沿って前記支持台上を移動可能であるトーチと、前記トーチに接続された燃料ガス配管と、前記支持台に固定され、前記支持台の上方を覆うフードと、を含む。前記燃料ガス配管は、前記トーチに燃料ガスを供給する状態と、前記トーチに燃料ガスを供給しない状態とを切り替える第１開閉部を備える。前記フードは、前記フードの屋根面よりも高い位置に設けられた第２開閉部と、前記第２開閉部の下方に配置され、水素ガスを検知するセンサと、を備える。前記センサが水素ガスを検知すると、前記第１開閉部が閉止され、前記トーチに燃料ガスが供給されない状態になる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の方向に延びる第１レールと、
前記第１レール上を走行可能である本体部と、を備え、
前記本体部は、
前記第１の方向と交差する方向に延びる支持台と、
前記支持台に支持され、前記支持台に沿って前記支持台上を移動可能であるトーチと、
前記トーチに接続された燃料ガス配管と、
前記支持台に固定され、前記支持台の上方を覆うフードと、
を含み、
前記燃料ガス配管は、
前記トーチに燃料ガスを供給する状態と、前記トーチに燃料ガスを供給しない状態とを切り替える第１開閉部を備え、
前記フードは、
前記フードの屋根面よりも高い位置に設けられた第２開閉部と、
前記第２開閉部の下方に配置され、水素ガスを検知するセンサと、を備え、
前記センサが水素ガスを検知すると、前記第１開閉部が閉止され、前記トーチに燃料ガスが供給されない状態になる
ガス切断装置。

【請求項2】

前記センサが水素ガスを検知すると、前記第２開閉部が開放される、
請求項１に記載のガス切断装置。

【請求項3】

前記第１レールは互いに平行である１対のレールを含み、
前記支持台の両端部のそれぞれは前記１対のレールのそれぞれによって支持されている、
請求項１または請求項２に記載のガス切断装置。

【請求項4】

前記フードは、
中央部に向かって高くなるよう傾斜した傾斜部を含む前記屋根面と、
前記屋根面の最上部から上に突出する筒部と、を含み、
前記筒部の内部に、前記第２開閉部と前記センサとが配置されている、
請求項１または請求項２に記載のガス切断装置。

【請求項5】

前記支持台と前記フードとの間に前記支持台から上方に延びる複数の支柱を備え、
前記フードは複数の前記支柱によって支持されている、
請求項１または請求項２に記載のガス切断装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ガス切断装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ガス漏洩を検知する機構を備えたガス切断装置が知られている。この種の技術が、例えば特許文献１に記載されている。特許文献１には、ガス切断装置において、ガス供給配管に複数の開閉弁とセンサとが備えられることが記載されている。特許文献１のガス切断装置は、ガス供給配管における開閉弁で区画された区間に、ガスの流れを検知するセンサが配置される。開閉弁の開閉条件と、センサから出力される信号とを比較することによって、ガス漏洩の有無が判定される。すなわち、ガスが流れるべき状態でないときにガスが流れていることが検出された場合、配管からガスが漏洩していると判定される。

【0003】

特許文献２は、液化天然ガス（ＬＮＧ）用のバルブスタンドの設置機器からのガス漏洩を検知するガス検知装置を開示している。特許文献２のガス検知装置は、バルブスタンドの上部に設置される。特許文献２のガス検知装置は、案内板を備えたフードと、フードで捕集した被検知ガスを吸引する吸引ファンと、センサとを備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平７－１００６４２号公報

【特許文献2】特開２００６－９０８９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１はガス供給配管中の特定の区間にセンサを配置するものであるが、特定の区間に限らず、より広い範囲のガス漏洩を検知できることが好ましい。また、特許文献２のガス検知装置は、特定方向の気流を作り出すものである。このようなガス検知装置は、下部に設置される装置がバルブスタンド等の固定装置である場合には有用である一方、ガス切断装置のように配管や火口が移動しながら動作する装置には適用し難い場合がある。

【0006】

本開示の目的の１つは、水素を含むガスを燃料ガスとして用いるガス切断装置において、水素ガスの漏洩を検知可能で、安全性の高いガス切断装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示に従ったガス切断装置は、第１の方向に延びる第１レールと、前記第１レール上を走行可能である本体部と、を備える。前記本体部は、前記第１の方向と交差する方向に延びる支持台と、前記支持台に支持され、前記支持台に沿って前記支持台上を移動可能であるトーチと、前記トーチに接続された燃料ガス配管と、前記支持台に固定され、前記支持台の上方を覆うフードと、を含む。前記燃料ガス配管は、前記トーチに燃料ガスを供給する状態と、前記トーチに燃料ガスを供給しない状態とを切り替える第１開閉部を備える。前記フードは、前記フードの屋根面よりも高い位置に設けられた第２開閉部と、前記第２開閉部の下方に配置され、水素ガスを検知するセンサと、を備える。前記センサが水素ガスを検知すると、前記第１開閉部が閉止され、前記トーチに燃料ガスが供給されない状態になる。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、水素を含むガスを用いるガス切断装置において、水素ガスの漏洩を検知可能で、安全性の高いガス切断装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施の形態にかかるガス切断装置の斜視図である。

【図2】図２は、実施の形態にかかるガス切断装置の本体部を示す平面図である。

【図3】図３は、実施の形態にかかるガス切断装置のフードの断面斜視図である。

【図4】図４は、実施の形態にかかるガス切断装置の配管系統を示す模式図である。

【図5】図５は、実施の形態にかかるガス切断装置の動作を示すフローチャートである。

【図6】図６は、実施の形態にかかるガス切断装置の動作を示すフローチャートである。

【図7】図７は、実施の形態にかかるガス切断装置の動作を示すフローチャートである。

【図8】図８は、実施の形態にかかるガス切断装置の配管系統を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［実施の形態の概要］
初めに、本開示にかかる切断装置の実施の形態を列挙して説明する。
本開示に従ったガス切断装置は、第１の方向に延びる第１レールと、前記第１レール上を走行可能である本体部と、を備える。前記本体部は、前記第１の方向と交差する方向に延びる支持台と、前記支持台に支持され、前記支持台に沿って前記支持台上を移動可能であるトーチと、前記トーチに接続された燃料ガス配管と、前記支持台に固定され、前記支持台の上方を覆うフードと、を含む。前記燃料ガス配管は、前記トーチに燃料ガスを供給する状態と、前記トーチに燃料ガスを供給しない状態とを切り替える第１開閉部を備える。前記フードは、前記フードの屋根面よりも高い位置に設けられた第２開閉部と、前記第２開閉部の下方に配置され、水素ガスを検知するセンサと、を備える。前記センサが水素ガスを検知すると、前記第１開閉部が閉止され、前記トーチに燃料ガスが供給されない状態になる。

【0011】

ＣＯ_２排出量低減のニーズに対応するため、鋼材のガス切断における燃料ガスとして、水素ガスを用いる検討が行われている。水素は、他の燃料ガスと比べてガス密度が小さく、空気中における爆発範囲が広いという特性を有する。このため、水素ガスを利用するガス切断装置には、万一水素ガスの漏洩が生じた場合であっても安全が維持されることが望まれる。そこで、水素ガスの漏洩を検知する機構を備えるガス切断装置が検討された。そして、ガス切断装置において、往復移動するトーチを支持する支持台の上方にフードが備えられ、フードの上部に水素ガスを検知するセンサが備えられる構成が見出された。さらに、センサが水素ガスを検知すると、水素ガスの供給がストップされる構成が見出された。

【0012】

本開示にかかるガス切断装置は、第１軸（Ｘ軸）方向に延びるレールと、レールに支持された支持台に支持され、第１軸と交差する第２軸（Ｙ軸）方向に沿って往復移動するトーチと、を備える。本開示にかかるガス切断装置は、支持台の上方を覆うフードを設けることによって、Ｘ－Ｙ軸方向に移動するガス切断装置においても、移動範囲の全体を覆う大規模な機構を設けることなく、トーチ付近やトーチに接続される配管から漏洩した水素ガスを検知できる。水素ガスは、その密度の低さゆえに空気中での上昇速度が速い。このため、漏洩した水素ガスは短時間でフードに至り、センサに検知されうる。また、水素ガスを検知すると、水素ガスの供給がストップされる。これらの構成によって、万一漏洩が生じた場合であっても漏洩を迅速に検知し、漏洩を止めることができる。このように、本開示にかかるガス切断装置によれば、水素ガスの漏洩を検知可能で、安全性の高いガス切断装置を提供できる。

【0013】

前記ガス切断装置において、前記センサが水素ガスを検知すると、前記第２開閉部が開放されるものとできる。第２開閉部は、フードに備えられ、フードの屋根面よりも高い位置に設けられる開閉部である。この位置にある第２開閉部が開放されることで、フードに捕集された水素ガスをフード内から外部に放出できる。この構成によれば、漏洩し、捕集された水素がフードに滞留して高濃度になることを防止でき、安全性が一層確保される。

【0014】

前記ガス切断装置において、前記第１レールは互いに平行である１対のレールを含み、前記支持台の両端部のそれぞれは前記１対のレールのそれぞれによって支持されているものとできる。このような構成によれば、支持台が１対のレールに支持される、いわゆる門型の大型ガス切断装置においても、水素ガスを含有する燃料ガスを用いて安全に鋼材の切断を実施できる。

【0015】

前記ガス切断装置において、前記フードは、中央部に向かって高くなるよう傾斜した傾斜部を含む前記屋根面と、前記屋根面の最上部から上に突出する筒部と、を含み、前記筒部の内部に、前記第２開閉部と前記センサとが配置されているものとできる。この構成によれば、水素ガスを効率よくフードに捕集することができ、万一漏洩が生じた際には迅速に水素ガスを検知し、かつ、捕集した水素ガスをフード上部から排出できる。

【0016】

前記ガス切断装置は、前記支持台と前記フードとの間に、前記支持台から上方に延びる複数の支柱を備え、前記フードは複数の前記支柱によって支持されていてもよい。この構成によれば、従来のガス切断装置における作業効率を損なうことなく、水素ガスを用いる場合も安全性の高いガス切断装置が提供される。また、ガス切断装置の使用態様や必要に応じてフードを着脱することが容易にできる。

【0017】

［実施の形態の具体例］
次に、本開示にかかるガス切断装置の具体的な実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。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符号を付し、その説明は繰り返さない。なお、本明細書において「水素ガス」とは、水素および不可避不純物からなるガスを意味する。本明細書では、混合ガスと区別するために、混合ガスではない水素ガスを水素１００％ガスと称することがある。ただし、水素１００％ガスとは数学的に厳密に１００％水素からなるガスを意味するものではなく、一般に水素ガスとして市販されるガスを包含する。

【0018】

（ガス切断装置の構成）
図１は、本開示にかかるガス切断装置１の全体を示す斜視図である。図１を参照して、ガス切断装置１は、走行部１０と、本体部２０と、載置部６０と、を備える。図１において、走行部１０が延びる方向をＸ軸方向、本体部２０の幅方向をＹ軸方向、ガス切断装置１の高さ方向をＺ軸として示している。以下の説明ではこれらの軸方向を基準として説明する。また、以下の説明では、「上方」とはＺ軸の＋方向、「下方」とはＺ軸の－方向を示す。

【0019】

図１を参照して、走行部１０は、基台１１と、基台１１の上面に固定された第１レールとしてのレール１２と、を含む。レール１２の上に、本体部２０が備えられている。本体部２０は、レール１２上をＸ軸方向に沿って往復走行可能である。本体部２０は、支持台２１と、支持台２１上を本体部２０の幅方向（Ｙ軸方向）に沿って往復移動可能である複数のトーチ３０と、支持台２１の上方を覆うフード５０と、を含む。ガス切断装置１は、Ｘ－Ｙ方向にトーチ３０を移動させて、載置部６０に載置した鋼材Ｓの切断を行うことができる。

【0020】

走行部１０は、互いに平行に設置された１対の基台１１および１対のレール１２を含む。本体部２０は、支持台２１と、支持台２１の両端の下方に備えられた１対の脚部２２と、を含む。すなわち、支持台２１は、脚部２２を介してレール１２上に支持されている。本体部２０は、支持台２１と脚部２２とによって門型に構成されている。支持台２１はＹ軸方向に、すなわちレール１２と交差する方向に延びる。支持台２１は、レール１２と直交する方向に延びる。

【0021】

図２は、ガス切断装置１の本体部２０を示す平面図である。図２を参照して、支持台２１は、横行レール２３を備える。横行レール２３に、複数のキャリッジ２４が配置されている。駆動装置７５によって、キャリッジ２４は横行レール２３に沿って往復移動する。図２では、駆動装置７５の一部のみが現われている。キャリッジ２４のそれぞれに、トーチ３０が搭載されている。トーチ３０は、吹管３１と、吹管３１の先端に取り付けられる火口３２とを備える。吹管３１はホルダー３３に保持される。ホルダー３３は上下装置３４に連結されている。吹管３１には、継手を介して、燃料ガス配管および酸素ガス配管としての複数のホース（図示省略）が接続される。トーチ３０のそれぞれに接続するホースは、ホースカバー４０内に収容される。ホースは、配管カバー４１（図１）の内部に収容される燃料ガス配管および酸素ガス配管に接続する。配管カバー４１内の燃料ガス配管および酸素ガス配管のそれぞれには、電磁弁が設けられている。燃料ガス配管および酸素ガス配管はそれぞれ、ガス制御ボックス４２内に設けられる継手配管に接続する。ガス制御ボックス４２内の燃料ガス配管には、第１開閉部としての電磁弁が設けられている。ガス制御ボックス４２内の酸素ガス配管にも、電磁弁が設けられている。燃料ガス配管に設けられた電磁弁を開閉することによって、トーチ３０に燃料ガスを供給する状態と、トーチ３０に燃料ガスを供給しない状態とが切り替えられる。ガス溶断装置１では、フード５０に設けられるセンサ８１（図３）が水素を検知すると、制御ボックス４２内に設けられた電磁弁が閉とされる。

【0022】

図１、図２を参照して、支持台２１に、支持台２１から上方に離隔し、支持台２１の上方を覆うフード５０が固定されている。フード５０は、屋根部５１と、筒部としての円筒部５２と、支柱５３と、を含む。屋根部５１は、高さ方向（Ｚ軸方向）に平面的に屋根部５１を見るとき、長方形の形状を有する。屋根部５１の幅方向（Ｙ軸方向）に沿う寸法は、支持台２１の幅方向寸法とほぼ同じである。屋根部５１の奥行方向（Ｘ軸方向）に沿う寸法は、トーチ３０から配管カバー４１までを覆う範囲、すなわち、トーチおよび配管が位置する範囲の上方を覆う寸法とされる。すなわち、屋根部５１は、トーチ３０、トーチ３０に接続するホース、ホースに接続する配管を覆うように位置する。なお、図２に示すように、トーチ３０が横行レール２３の末端近傍に位置する場合には、ホースカバー４０の一部が、屋根部５１によって覆われる範囲の外に位置することもある。

【0023】

支柱５３は、支持台２１に固定されている。具体的には、屋根部５１の両端側の支柱５３は、支持台２１の端面カバー２８に固定されている。屋根部５１の背面側の支柱５３は、支持台２１の背面に固定されている。なお、支柱５３は支持台２１に直接取り付けられるものに限定されず、ブラケットや延長部材等を介して支持台２１に固定されていてもよい。また、支柱５３は高さ調節機構を含んでもよい。フード５０の高さは装置全体のサイズやその他の構成に応じて設定可能であり、水素検知の効果が得られる限り特に限定されない。例えば、屋根部５１の下端が、横行レール２３の位置から１０００～１５００ｍｍ上方の高さとなるようにしてもよい。

【0024】

図３は、フード５０の上部の断面斜視図である。図２、図３を参照して、フード５０の屋根部５１は、中央部に向かって高くなるように全体に傾斜した屋根面５５と、屋根面５５の外縁から下方に垂下するスカート部５６とを含む。屋根面５５の中央部に、屋根面５５から上方に突出する円筒部５２が備えられる。円筒部５２の内部に、第２開閉部としての電磁弁７２と、水素ガスを検知するセンサであるセンサ８１とが備えられる。センサ８１は、電磁弁７２の下方に設置される。電磁弁７２の開閉によって、円筒部５２の開放／閉止が切り替えられる。円筒部５２の先端は、大気に開放されていてもよいし、排気用の配管が接続されてもよい。円筒部５２はフード５０の排気口である。フード５０において、電磁弁７２は、屋根面５５よりも高い位置に設けられる。電磁弁７２は、円筒部５２の先端部に設けられうる。また、電磁弁７２よりもさらに上部に、排気管を接続するための筒部が設けられていてもよい。電磁弁７２は、異状なくガス切断を実施している間は閉止され、センサ８１が水素ガスを検知した際に開放される。電磁弁７２が開放されると、屋根部５１に滞留した水素ガスがフード５０から排出される。当然、水素ガスのみでなく空気よりも軽い各種ガスも同様に排出される。また、排気装置やファンを用いて強制排気を行うこともできる。

【0025】

なお、屋根面５５の形状は図１～３に示す形態に限定されない。例えば、屋根面の一部のみが傾斜部とされていてもよく、屋根面の全体が傾斜を有さない面で構成されてもよく、曲面を含む屋根面であってもよい。また、屋根面の一部にガスを誘導する溝部が形成されてもよい。また、円筒部５２は屋根部の中央部に備えられるものに限定されない。ガスの流れや配線を考慮して、中央部以外の位置に設けられてもよい。円筒部５２は、断面が矩形である筒型であってもよく、ガス滞留部となる太径部分が設けられていてもよい。

【0026】

なお、ガス切断装置１は、フード５０に設けられるセンサ８１以外にも、水素ガスを検知するセンサを備えてもよい。例えば、ガス切断装置１に接続されるガス供給元ボンベの近傍や、ボンベから本体部２０に接続する接続箇所の近傍（例えば、ガス制御ボックス４２の内部）に、水素ガス検知センサを設けることができる。

【0027】

図１～３では、ガス切断装置１として門型ＣＮＣ切断装置を示したが、本開示にかかるガス切断装置はこれに限られない。例えば、フレームプレーナー、型紙倣い切断機等であってもよい。

【0028】

（ガス切断装置に用いる燃料ガス）
ガス切断装置１において、燃料ガスとして水素を含むガスを用いる。水素を含むガスは、水素１００％ガスであってもよく、水素を含む混合ガスであってもよい。水素と混合されるガスは、必要な燃焼性能を得られる限り特に制限されないが、典型的には空気よりも軽い可燃性ガスである、アセチレンガス、プロパンガス、プロピレンガス、エチレンガス、メタンガス、ブタンガス、これらの混合ガス等が挙げられる。具体的には例えば、本開示にかかるガス切断装置に用いる燃料ガスとして、水素１００％ガスのほか、水素ガスに対して２～１２体積％のエチレンを含有する混合ガス（例えば、岩谷瓦斯株式会社製「ハイドロカット（登録商標）」等）を用いることができる。

【0029】

（ガス切断装置の配管）
図４は、本開示にかかるガス切断装置における配管１０１を示す模式的な系統図である。本開示にかかるガス切断装置は、図１～３に示したガス切断装置１のように、複数のトーチが備えられ、トーチのそれぞれに燃料ガスと酸素ガスとを供給する複数の配管が接続される。図４では、理解容易のために１つの火口３３２に接続する配管１０１のみを模式的に示している。また、図４では、本開示にかかる特徴的な構成以外の構成（例えば安全装置等）は一部図示を省略している。

【0030】

図４に示す例は、水素１００％ガスを用いて切断を実施する場合の配管系統である。水素１００％ガスが燃焼することによって形成される火炎には、視認可能な白心が形成されない。このため、切断実施前に火炎を調整する段階では、水素１００％ガスに代えて可燃性混合ガスを用いることができる。図４を参照して、ガス切断装置に、可燃性混合ガス供給源としての可燃性混合ガス（具体的には例えば岩谷瓦斯株式会社製「ハイドロカット（登録商標）」）ボンベ１１１、水素ガス供給源としての水素ガスボンベ１１２、酸素ガス供給源としての酸素ガスボンベ１１３を接続する。可燃性混合ガス、水素ガスおよび酸素ガスの３種類のガスが必要に応じて切り換えられ、火口３３２に供給される。特に、可燃性混合ガスと水素ガスは択一的に切り換えられ、火口３３２に供給される。可燃性混合ガスボンベ１１１は、第１の管としての配管１３１に接続されている。水素ガスボンベ１１２は、第２の管としての配管１３２に接続されている。配管１３１および配管１３２は、三方弁１２１を介して、燃料ガス供給管としての配管１５２に接続されている。

【0031】

図４を参照して、配管１３１の途中に、電磁弁１６１、１７１、マスフローコントローラ１４１、圧力計が備えられている。マスフローコントローラ１４１は、備えられない場合もある。配管１３２の途中に、電磁弁１６２、１７２、マスフローコントローラ１４２、圧力計が備えられている。配管１３３は、燃焼用酸素配管１５３と切断用酸素配管１５４とに分岐する。配管１３３の途中に、電磁弁１７３が備えられている。燃焼用酸素配管１５３の途中に、電磁弁１６３、マスフローコントローラ１４３、圧力計が備えられている。切断用酸素配管１５４の途中に、電磁弁１６４、圧力計が備えられている。

【0032】

三方弁１２１は、配管１３１と配管１５２とが連通する状態と、配管１３２と配管１５２とが連通する状態とを、択一的に切り換える。すなわち、三方弁１２１を切り換えることによって、可燃性混合ガスが火口３３２に供給される状態と、水素ガスが火口３３２に供給される状態とを択一的に切り換えできる。

【0033】

酸素ガスボンベ１１３は、酸素ガス供給配管としての配管１３３に接続されている。配管１３３は、予熱用酸素ガスを供給する配管である配管１５３と、切断用酸素ガスを供給する配管である配管１５４とに分岐する。配管１５３、１５４はいずれも、火口３３２に接続されている。

【0034】

可燃性混合ガスボンベ１１１には、可燃性混合ガスが収容される。可燃性混合ガスとして、視認可能な白心を形成しうるガスを用いる。可燃性混合ガスは、典型的にはエチレンガス、プロピレンガス等の炭化水素ガスを含む水素ガスである。具体的には例えば、可燃性混合ガスは、４．５体積％以上１２体積％以下のエチレンを含有し、残部が水素ガスおよび不可避的不純物からなることが好ましい。可燃性混合ガスにおけるエチレンの含有割合は４．５体積％以上１０体積％以下であることがより好ましく、４．５体積％以上５．５体積％以下であることがさらに好ましい。具体的には例えば、可燃性混合ガスとして、岩谷瓦斯株式会社製「ハイドロカット（登録商標）」等を用いることができる。可燃性混合ガスとしてこの構成の可燃性混合ガスを用いる場合、可燃性混合ガスと酸素ガスとを混合して燃焼させることによって、視認容易な白心を形成できる。また、水素１００％ガスの予熱炎を形成する場合と同等の酸素流量で、適切な大きさの白心を形成することができる。このため、白心を形成して火口の高さを調整し、次いで、三方弁を切り換えて水素１００％ガスにより予熱炎を形成し、切断を行う一連の工程を容易にできる。

【0035】

水素ガスボンベ１１２には、水素ガスが収容される。水素ガスボンベとしては、汎用される水素ガスが充填されたボンベを用いてもよく、その他の水素ガス収容容器であってもよい。酸素ガスボンベ１１３には、酸素ガスが収容される。酸素ガスボンベとしては、汎用される酸素ガスが充填されたボンベを用いてもよく、その他の酸素ガス収容容器であってもよい。ガスボンベ以外のガス収容容器としては、例えばＬＧＣ（Liquid Gas Container）、ＣＥ（Cold Evaporator）等の液化ガス容器であってもよく、設備の規模やガス使用量に応じて選択されうる。

【0036】

本開示にかかるガス切断装置の機能を、図１～３に示したガス切断装置１が図４に示す配管１０１を備えるものとして説明する。切断を実施する際、フード５０に備えられるセンサ８１によって、水素ガスをモニターする。万一、配管１０１のいずれかの場所から水素ガスが漏洩した場合、漏洩した水素ガスは上昇してフード５０の円筒部５２に到達する。水素ガスが所定の濃度以上になると、センサ８１によって検知される。センサ８１が水素ガスを検知すると、配管１０１に備えられる電磁弁のうち、その時点で開である電磁弁が閉止され、可燃性混合ガス、水素ガス、酸素ガスの供給が停止する。すなわち、配管１３１、１３２、１３３に流通するガスがストップし、さらなるガス漏洩が生じることを防止できる。特に、センサ８１が水素ガスを検知した時、水素ガス供給配管である配管１３２上にある第１の開閉部としての電磁弁１６２が閉止され、トーチ３０に水素ガスが供給されない状態となる。センサ８１が水素ガスを検知した時には、電磁弁１６２だけでなく、電磁弁１６３、１６４も閉止し、酸素ガスの供給も停止できる。

【0037】

本開示にかかるガス切断装置は、図４の例のように水素１００％ガスを用いるものに限定されない。燃料ガスとして水素を含む可燃性混合ガスを用いることもできる。燃料ガスとして水素を含む可燃性混合ガスを用いる場合、ガス切断装置に接続するガスは、水素を含む可燃性混合ガスと酸素ガスの２種類となり、図４に示す三方弁１２１、配管１３２を備えなくてもよい。すなわち、水素を含む可燃性混合ガスおよび酸素ガスである２種類のガスを用いるガス切断装置も、本開示にかかるガス切断装置に含む。

【0038】

（ガス切断装置の動作フロー）
図５～７は、本開示にかかるガス切断装置において、水素を含む可燃性混合ガスと酸素ガスとを用いて鋼材の切断を行う際のステップを示すフローチャートである。図５は切断開始までの動作、図６は水素センサが水素を検知した場合の動作、図７は切断終了時の動作を示す。図８は、図５～７に示すガス切断手順が行われるガス切断装置の配管系統を示す模式図である。

【0039】

図８を参照して、ガス切断装置の配管２０１は、燃料ガスである可燃性混合ガス（具体的には例えば岩谷瓦斯株式会社製「ハイドロカット（登録商標）」）ボンベ２１１、酸素ガス供給源としての酸素ガスボンベ２１３を備える。可燃性混合ガスおよび酸素ガスが、火口２３２に供給される。可燃性混合ガスボンベ２１１は、第１の管としての配管２３１に接続されている。酸素ガスボンベ２１３は、酸素ガス供給配管としての配管２３３に接続されている。配管２３３は、予熱用酸素ガスを供給する配管である配管２５３と、切断用酸素ガスを供給する配管である配管２５４とに分岐する。配管２５３、２５４はいずれも、火口２３２に接続されている。

【0040】

可燃性混合ガスボンベ２１１の配管２３１の途中に、元バルブ２７１、電磁弁２６１、マスフローコントローラ２４１が備えられる。酸素ガスボンベ２１３の配管２３３は、元バルブ２７３を備える。予熱用酸素ガスを供給する配管である配管２５３の途中に、電磁弁２６３、マスフローコントローラ２４３が備えられる。切断用酸素ガスを供給する配管である配管２５４の途中に、電磁弁２６４が備えられる。以下では、図１～３に示したガス切断装置１に配管２０１が備えられる場合に対応して説明する。

【0041】

図５を参照して、切断開始までの動作を説明する。まず、装置が準備される（Ｓ１０）。具体的には、燃料ガスである可燃性混合ガスボンベ２１１と、酸素ガスボンベ２１３とをガス切断装置１に接続する。正しく接続されたことを確認後、可燃性混合ガスボンベ２１１に接続する元バルブ２７１、酸素ガスボンベ２１３に接続する元バルブ２７３を開とする。このとき、トーチ燃料バルブ（電磁弁２６１）は閉、フード５０に備えられる電磁弁７２は開である。フード５０に備えられる水素センサ（センサ８１）はＯＦＦである。また、着火装置を準備する。定盤６１上に切断対象である鋼材Ｓをセットする。

【0042】

続いて、トーチ燃料バルブを開とし（Ｓ１１）、着火装置を用いて燃料ガスに着火する（Ｓ１２）。着火が確認された後、酸素バルブ（電磁弁２６３）を開とし、火炎を調整する。具体的には、火炎に形成される白心の長さを調整する。白心の長さは特に制限されないが、例えば２０ｍｍ～２００ｍｍ程度の板厚の鋼板を切断しようとする場合、白心の長さが２ｍｍ～６ｍｍ程度の火炎が形成されることが好ましい。白心を基準として、火口２３２の高さを調整する。

【0043】

適切な火炎が形成された後、水素センサをＯＮとする（Ｓ１４）。また、フードに備えられる電磁弁を閉とする（Ｓ１５）。これらの手順は実質的に同時に行われてもよく、順序が逆であってもよい。

【0044】

水素センサがＯＮ、フード電磁弁が閉であることが確認された後、ステップＳ１３において形成された火炎によって、鋼材の切断されるべき部分を加熱（予熱）する（Ｓ１６）。予熱炎によって、鋼材が加熱される。ステップＳ１６は予熱工程である。予熱を実施し、鋼材の燃焼温度に達したら、切断酸素バルブ（切断用酸素供給配管２５４上の電磁弁２６４）を開とする（Ｓ１７）。火口から切断酸素ガスが噴射され、当該酸素ガスが、加熱された鋼材の切断されるべき部分に吹き付けられる。これにより、当該部分の鋼材が燃焼し、溶融する。さらに、溶融した鋼材は、火口から噴射される酸素ガスの吹き付けによって除去される。所定の切断形状に沿い、所定の切断速度で火口を移動させて鋼材の切断を行う（Ｓ１８）。ステップＳ１５～Ｓ１８の間、水素センサはＯＮであり、フードに捕集される水素をモニターしている。水素センサの検知濃度は、使用状況等に応じて設定される。水素センサの検知濃度は、空気中での水素の爆発濃度範囲の下限（４．０％）に充分な安全係数を掛けた値に設定される。

【0045】

図６は水素センサが水素を検知した場合における、ガス切断装置の動作を示すフローチャートである。水素センサが水素を検知する（Ｓ２１）。水素センサは、燃料ガスである可燃性混合ガスの供給配管上の電磁弁（電磁弁２６１）、および、酸素供給配管上の電磁弁（電磁弁２６３、２６４）に閉信号を送る（Ｓ２２）。この信号を受けて、可燃性混合ガスの供給配管上の電磁弁および酸素供給配管上の電磁弁が閉じられる（Ｓ２３）。また、ガス切断装置の走行動作が緊急停止される（Ｓ２４）。これらのステップによって、水素の漏洩を検知した場合には速やかにガス供給を停止し、さらなる漏洩を防止するとともに安全を確保できる。また、ガス切断装置の走行を停止できる。

【0046】

ガス切断装置の動作が停止された後、水素が検知された原因を確認する（Ｓ２５）。具体的には例えば、石鹸水等を用いて漏れ箇所を確認することができる。確認は人間が行ってもよいし、センサ等を用いて機械的、自動的に行ってもよい。原因が確認されない場合は、原因の確認を繰り返す（Ｓ２５でＮＯ）。原因が取り除かれるまでこの操作を繰り返す。原因が確認されれば（Ｓ２５でＹＥＳ）、ガス切断装置の緊急停止を解除する（Ｓ２６）。また、フード排気口の電磁弁を開とする（Ｓ２７）。この操作により、フードに溜まった水素を放出する（Ｓ２８）。フードに溜まった水素は、排気ラインを通じて放出されてもよい。また、水素センサをＯＦＦとする（Ｓ２９）。これらの操作の後、Ｓ１１（図５）に戻る。

【0047】

図７は切断終了時におけるガス切断装置の動作を示すフローチャートである。所定の切断動作が終了すると、切断用酸素供給配管上の電磁弁（電磁弁２６４）を閉とする（Ｓ３１）。続いて、酸素供給配管上の電磁弁（電磁弁２６３）を閉とする（Ｓ３２）。続いて、燃料ガス電磁弁（電磁弁２６１）を閉とする（Ｓ３３）。燃料ガスの供給が停止したことにより、消火する。続いて、ガス切断装置の動作を停止する（Ｓ３４）。続いて、フード排気口の電磁弁（電磁弁７２）を開とする（Ｓ３５）。フードに滞留した気体が放出される。また、水素センサをＯＦＦとする（Ｓ３６）。消火およびガス切断装置の動作の停止が確認された後、定盤上に載置された切断後の鋼材を整理する（Ｓ３７）。この操作は人間が行う。切断を続けて行う場合には、定盤上に新たな切断対象鋼材を設置する（Ｓ３９）。切断を終了する場合には、燃料ガスおよび酸素の元バルブ（バルブ２７１、２７３）を閉とする（Ｓ３８）。

【0048】

なお、上記のステップは機械的、自動的に行うものに限られず、人間が一部を行うものとしてもよい。また、一部のステップは順番を入れ替えること、同時に行うこともできる。図４の例のように燃料ガスとして水素１００％ガスを用いる場合、装置の準備ステップ（Ｓ１０）において、可燃性混合ガスボンベ（１１１）から供給される可燃性混合ガスの火炎を形成し、白心を視認できる火炎を利用して火口の高さを調整する。火口の高さを調整した後、三方弁（１２１）を切り換えて、燃料ガスとして水素１００％ガス（図４，１１２）が火口に供給されるようにする。

【0049】

今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと解されるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0050】

１ ガス切断装置、１０ 走行部、１１ 基台、１２ レール、２０ 本体部、２１ 支持台、２２ 脚部、２３ 横行レール、２４ キャリッジ、２８ 端面カバー、３０ トーチ、３１ 吹管、３２、２３２、３３２ 火口、３３ ホルダー、３４ 上下装置、４０ ホースカバー、４１ 配管カバー、４２ ガス制御ボックス、５０ フード、５１ 屋根部、５２ 円筒部、５３ 支柱、５５ 屋根面、５６ スカート部、６０ 載置部、６１ 定盤、７２、１６１、１６２、１６３、１６４、１７１、１７２、１７３、２６１、２６２、２６３ 電磁弁、７５ 駆動装置、８１ センサ、１０１、１３１、１３２、１３３、１５２、１５３、１５４、２０１、２３１、２３３、２５４ 配管、１１１、２１１ 可燃性混合ガスボンベ、１１２ 水素ガスボンベ、１１３、３１３ 酸素ガスボンベ、１２１ 三方弁、１４１、１４２、１４３、２４１、２４２、２４３ マスフローコントローラ、２７１、２７３ 元バルブ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】