特許 7227644 ランスホルダ及び逆流防止弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-14

(45)【発行日】2023-02-22

(54)【発明の名称】ランスホルダ及び逆流防止弁

(51)【国際特許分類】

   B23K 7/10 20060101AFI20230215BHJP

   B23K 7/00 20060101ALI20230215BHJP

   F16K 15/02 20060101ALI20230215BHJP

【ＦＩ】

B23K7/10 Z

B23K7/00 W

F16K15/02

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2021113055

(22)【出願日】2021-07-07

(65)【公開番号】P2023009621

(43)【公開日】2023-01-20

【審査請求日】2022-11-29

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000180254

【氏名又は名称】酸素アーク工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001601

【氏名又は名称】弁理士法人英和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】原 健一

(72)【発明者】

【氏名】坂井 明彦

【審査官】後藤 泰輔

(56)【参考文献】

【文献】実開昭５６－１７４０００（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００５－１６５９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２２７６６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ７／００－ ７／１０

Ｆ１６Ｋ １５／００－１５／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

先端に、酸素溶断用ランスパイプの基端部を保持するためのヘッドを有し、基端に、酸素ガス用の開閉弁を有する筒形のホルダ本体と、
前記ホルダ本体内に挿入される逆流防止弁とを備えるランスホルダであって、
前記逆流防止弁は、弁本体と、この弁本体を酸素ガスの流れ方向に沿って前後に移動可能に収納すると共に、基端に酸素ガス流入孔を有し、先端に酸素ガス流出孔を有する弁収納室とを備え、
前記弁収納室は、前記酸素ガス流出孔の孔縁部分から前記酸素ガス流入孔側に向けて伸びる筒状部を含み、
前記筒状部の内周面には、当該内周面から前記酸素ガス流出孔側に向けて伸びる受板が複数設けられ、前記複数の受板は、前記逆流防止弁を前記酸素ガス流出孔が上になる鉛直状態として前記酸素ガス流出孔の上方から前記筒状部を鉛直下向きに見たときに前記筒状部の内部に隙間は見られないが、酸素ガスの流路は確保されるように配置され、
前記筒状部の外周面と前記弁収納室の内周面との間の隙間部分にはバネ部材が装着され、
前記弁本体は、前記バネ部材により前記酸素ガス流入孔側に向けて付勢され、前記酸素ガス流入孔から酸素ガスが流入しないときは当該酸素ガス流入孔を閉止し、
前記酸素ガス流入孔から酸素ガスが流入すると、前記弁本体は酸素ガスの圧力によって前進して前記筒状部の基端部に突き当たり、酸素ガスは前記弁本体に設けられた酸素ガス流通部及び前記筒状部の内部を通過して前記酸素ガス流出孔から流出する、ランスホルダ。

【請求項2】

先端に、酸素溶断用ランスパイプの基端部を保持するためのヘッドを有し、基端に、酸素ガス用の開閉弁を有する筒形のホルダ本体を備えるランスホルダの前記ホルダ本体に挿入される逆流防止弁であって、
弁本体と、この弁本体を酸素ガスの流れ方向に沿って前後に移動可能に収納すると共に、基端に酸素ガス流入孔を有し、先端に酸素ガス流出孔を有する弁収納室とを備え、
前記弁収納室は、前記酸素ガス流出孔の孔縁部分から前記酸素ガス流入孔側に向けて伸びる筒状部を含み、
前記筒状部の内周面には、当該内周面から前記酸素ガス流出孔側に向けて伸びる受板が複数設けられ、前記複数の受板は、前記逆流防止弁を前記酸素ガス流出孔が上になる鉛直状態として前記酸素ガス流出孔の上方から前記筒状部を鉛直下向きに見たときに前記筒状部の内部に隙間は見られないが、酸素ガスの流路は確保されるように配置され、
前記筒状部の外周面と前記弁収納室の内周面との間の隙間部分にはバネ部材が装着され、
前記弁本体は、前記バネ部材により前記酸素ガス流入孔側に向けて付勢され、前記酸素ガス流入孔から酸素ガスが流入しないときは当該酸素ガス流入孔を閉止し、
前記酸素ガス流入孔から酸素ガスが流入すると、前記弁本体は酸素ガスの圧力によって前進して前記筒状部の基端部に突き当たり、酸素ガスは前記弁本体に設けられた酸素ガス流通部及び前記筒状部の内部を通過して前記酸素ガス流出孔から流出する、逆流防止弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、酸化反応熱を利用して対象材を切断あるいは穿孔する際に用いられる酸素溶断用ランスパイプを保持するためのランスホルダ、及びこのランスホルダに使用される逆流防止弁に関する。なお、以下本明細書では、「酸素溶断用ランスパイプ」を単に「ランスパイプ」という。

【背景技術】

【0002】

従前より、ガス切断や機械的切断では困難を伴う対象材（板厚の厚い鋼材など）を切断あるいは穿孔する際には、酸素溶断装置を用いた溶断を行っている。

【0003】

酸素溶断装置は、内孔に酸素が送り込まれた金属製のランスパイプに対して、外部より一定以上の熱源を先端部に与えて、ランスパイプを溶融させ、内孔に送り込まれている酸素とランスパイプとで、連続的に酸化反応を起こさせて自己燃焼させ、その先端部の酸化反応熱によって対象材（被溶断物）を切断あるいは穿孔する溶断装置であり、対象材を溶断するランスパイプと、ランスパイプの基端部を保持するランスホルダと、酸素供給源である酸素ボンベと、ランスパイプが保持されたランスホルダと酸素ボンベとを連結し、ランスパイプに酸素を案内する酸素ホースとを備えている。

【0004】

このように酸素溶断装置においては、ランスパイプの先端から酸素ガスを流出させながら対象材（被溶断物）を切断あるいは穿孔するが、その切断あるいは穿孔する部分の圧力がランスパイプの先端からの酸素ガス流出圧力より高くなると、溶融した被溶断物がランスパイプ内及びランスホルダ内を逆流し、その逆流溶融物が酸素ホースにまで至ると爆発を生じるおそれがある。そこで従前より、逆流防止弁を備えるランスホルダが知られている（例えば特許文献１）。

【0005】

図７に、特許文献１に開示されている逆流防止弁を模式的に示している。なお、図７（ａ）には酸素ガスがランスパイプの先端から流出する正常流時の状態を示し、図７（ｂ）は逆流溶融物が逆流する逆流時の状態を示している。

【0006】

図７に示す逆流防止弁１００は、平板状の弁本体１１０と、この弁本体１１０を酸素ガスの流れ方向に沿って前後に移動可能に収納する弁収納室１２０とを備える。弁本体１１０は、図８に示すようにその周縁部１１１の四隅に切欠き１１１ａを有する。一方、弁収納室１２０は、基端に酸素ガス流入孔１２１を有し、先端に酸素ガス流出孔１２２を有する。また弁収納室１２０は、図７（ａ）に示す正常流時において弁本体１１０の周縁部１１１と当接する突起部１２３を有する。すなわち、図７（ａ）に示す正常流時においては、酸素ガス流入孔１２１から流入する酸素ガスは、弁本体１１０の周縁部１１１の切欠き１１１ａを通過し、酸素ガス流出孔１２２から流出し、ランスパイプ６０へ供給される。他方、図７（ｂ）に示す逆流時においては、弁本体１１０は逆流溶融物の流れによって後方に移動し、この弁本体１１０の中央部１１２が酸素ガス流入孔１２１を閉止する。これにより、逆流溶融物が酸素ガス流入孔１２１を通過して更に逆流することを阻止できる。

【0007】

このように逆流防止弁１００は、正常流時には酸素ガスを流通させ、逆流時には逆流溶融物の更なる逆流を阻止できる。しかし、ランスパイプは通常下向きの状態（ランスパイプ先端がランスホルダより下方に位置する状態）で使用されるところ、この下向きの状態で酸素ガスの供給を止めた場合において、溶融物側（ランスパイプ先端側）からわずかな風圧程度の圧力が発生した場合、その圧力は弁本体１１０を移動（上昇）させるに足りる圧力とならず、火粉等の軽量の溶融物が風圧（溶融物側からの上昇気流）に乗って逆流を起こし、弁本体１１０の隙間（切欠き１１１ａ）を通過してランスホルダ側に進入するおそれがある。酸素ガスの供給を止めていてもランスホルダ内には酸素ガスが残留しているから、そこに火粉等が進入すると爆発を生じるおそれがある。

【0008】

一方、ランスパイプは上向きの状態で使用される場合もあるが、この場合、酸素ガスを供給していても、所定以上の重量を有する溶融物（クリンカ等）がランスパイプ先端から落下（逆流）してきて、弁本体１１０の隙間（切欠き１１１ａ）を通過してランスホルダ側に進入するおそれがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】実公昭５８－５６５５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明が解決しようとする課題は、ランスパイプの使用状態にかかわらず逆流防止効果を確実に発揮できる逆流防止弁、及びその逆流防止弁を備えるランスホルダを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の一観点によれば、次のランスホルダが提供される。
先端に、酸素溶断用ランスパイプの基端部を保持するためのヘッドを有し、基端に、酸素ガス用の開閉弁を有する筒形のホルダ本体と、
前記ホルダ本体内に挿入される逆流防止弁とを備えるランスホルダであって、
前記逆流防止弁は、弁本体と、この弁本体を酸素ガスの流れ方向に沿って前後に移動可能に収納すると共に、基端に酸素ガス流入孔を有し、先端に酸素ガス流出孔を有する弁収納室とを備え、
前記弁収納室は、前記酸素ガス流出孔の孔縁部分から前記酸素ガス流入孔側に向けて伸びる筒状部を含み、
前記筒状部の内周面には、当該内周面から前記酸素ガス流出孔側に向けて伸びる受板が複数設けられ、前記複数の受板は、前記逆流防止弁を前記酸素ガス流出孔が上になる鉛直状態として前記酸素ガス流出孔の上方から前記筒状部を鉛直下向きに見たときに前記筒状部の内部に隙間は見られないが、酸素ガスの流路は確保されるように配置され、
前記筒状部の外周面と前記弁収納室の内周面との間の隙間部分にはバネ部材が装着され、
前記弁本体は、前記バネ部材により前記酸素ガス流入孔側に向けて付勢され、前記酸素ガス流入孔から酸素ガスが流入しないときは当該酸素ガス流入孔を閉止し、
前記酸素ガス流入孔から酸素ガスが流入すると、前記弁本体は酸素ガスの圧力によって前進して前記筒状部の基端部に突き当たり、酸素ガスは前記弁本体に設けられた酸素ガス流通部及び前記筒状部の内部を通過して前記酸素ガス流出孔から流出する、ランスホルダ。

【0012】

本発明の一観点によれば、次の逆流防止弁が提供される。
先端に、酸素溶断用ランスパイプの基端部を保持するためのヘッドを有し、基端に、酸素ガス用の開閉弁を有する筒形のホルダ本体を備えるランスホルダの前記ホルダ本体に挿入される逆流防止弁であって、
弁本体と、この弁本体を酸素ガスの流れ方向に沿って前後に移動可能に収納すると共に、基端に酸素ガス流入孔を有し、先端に酸素ガス流出孔を有する弁収納室とを備え、
前記弁収納室は、前記酸素ガス流出孔の孔縁部分から前記酸素ガス流入孔側に向けて伸びる筒状部を含み、
前記筒状部の内周面には、当該内周面から前記酸素ガス流出孔側に向けて伸びる受板が複数設けられ、前記複数の受板は、前記逆流防止弁を前記酸素ガス流出孔が上になる鉛直状態として前記酸素ガス流出孔の上方から前記筒状部を鉛直下向きに見たときに前記筒状部の内部に隙間は見られないが、酸素ガスの流路は確保されるように配置され、
前記筒状部の外周面と前記弁収納室の内周面との間の隙間部分にはバネ部材が装着され、
前記弁本体は、前記バネ部材により前記酸素ガス流入孔側に向けて付勢され、前記酸素ガス流入孔から酸素ガスが流入しないときは当該酸素ガス流入孔を閉止し、
前記酸素ガス流入孔から酸素ガスが流入すると、前記弁本体は酸素ガスの圧力によって前進して前記筒状部の基端部に突き当たり、酸素ガスは前記弁本体に設けられた酸素ガス流通部及び前記筒状部の内部を通過して前記酸素ガス流出孔から流出する、逆流防止弁。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、ランスパイプの使用状態にかかわらず逆流防止効果を確実に発揮できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態であるランスホルダを示す図で、（ａ）は組立図、（ｂ）分解図。

【図2】本発明の一実施形態である逆流防止弁を模式的に示す図で、（ａ）は酸素ガス流入孔から酸素ガスが流入している状態の断面図、（ｂ）は酸素ガス流入孔から酸素ガスが流入していない状態の断面図。

【図3】図２に示す逆流防止弁を酸素ガス流出孔が上になる鉛直状態として、酸素ガス流出孔の上方から筒状部を鉛直下向きに見た模式図。

【図4】図２の逆流防止弁に使用されている弁本体の平面図。

【図5】受板の配置形態の他の形態を示す断面図（酸素ガス流入孔から酸素ガスが流入している状態）。

【図6】受板の配置形態の更に他の形態を示す断面図（酸素ガス流入孔から酸素ガスが流入している状態）。

【図7】特許文献１に開示されている逆流防止弁を模式的に示す図で、（ａ）は正常流時の断面図、（ｂ）は逆流時の断面図。

【図8】図７の逆流防止弁に使用されている弁本体の平面図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

図１に、本発明の一実施形態であるランスホルダを示している。
このランスホルダは筒形のホルダ本体１０を備え、このホルダ本体１０は、その先端に図示しないランスパイプの基端部を保持するためのヘッド１１を有し、その基端に酸素ガス用の開閉弁１２を有する。また、ホルダ本体１０内には、先端側から順に、円筒状の金属カラー２０、円筒状のゴムパッキン３０、及び逆流防止弁４０が挿入されている。
このランスホルダでは、ヘッド１１をホルダ本体１０の先端にねじ込むことにより、金属カラー２０を介してゴムパッキン３０を圧縮して、このゴムパッキン３０に挿入されているランスパイプを保持し、かつ酸素ガスの漏れを防止する。なお、このときランスパイプは、その基端が逆流防止弁４０の先端側端面に突き当たる状態で保持される（図２参照）。また、酸素ガスは、酸素ホース５０より開閉弁１２及び逆流防止弁４０を介してランスパイプに供給される。

【0016】

図２に、本発明の一実施形態である逆流防止弁４０を模式的に示している。
この逆流防止弁４０は、弁本体４１と、弁本体４１を酸素ガスの流れ方向に沿って前後に移動可能に収納する弁収納室４２とを備える。また、弁収納室４２は、基端に酸素ガス流入孔４２ａを有し、先端に酸素ガス流出孔４２ｂを有する。更に、弁収納室４２は、酸素ガス流出孔４２ｂの孔縁部分から酸素ガス流入孔側に向けて伸びる筒状部４２ｃを含む。そして筒状部４２ｃの内周面には、当該内周面から酸素ガス流出孔４２ｂ側に向けて伸びる受板４３が複数（本実施形態では２枚）設けられている。２枚の受板４３は、図３に模式的に示すように、逆流防止弁４０を酸素ガス流出孔４２ｂが上になる鉛直状態として酸素ガス流出孔４２ｂの上方から筒状部４２ｃを鉛直下向きに見たとき（以下「鉛直視」という。）には筒状部４２ｃの内部に隙間は見られないが、図２に示すように酸素ガスの流路は確保されるように配置されている。

【0017】

筒状部４２ｃの外周面と弁収納室４２の内周面との間の隙間部分Ｓにはバネ部材としてコイルバネ４４が装着されている。そして弁本体４１は、コイルバネ４４により酸素ガス流入孔４２ａ側に向けて付勢されている。本実施形態において弁本体４１は、図４に示すように十字形の平板からなり、その十字形の４つの周縁部４１ａの間が酸素ガス流通部４１ｂとなっている。そして、コイルバネ４４が弁本体４１の４つの周縁部４１ａに突き当たることで、弁本体４１は酸素ガス流入孔４４ａ側に向けて付勢されている。なお、弁本体４１とコイルバネ４４とは連結されていてもよいし、連結されていなくてもよい。

【0018】

このように弁本体４１は、コイルバネ４４により酸素ガス流入孔４２ａ側に向けて付勢されていることから、開閉弁１２（図１参照）が閉じられて酸素ガス流入孔４２ａから酸素ガスが流入しないときは、図２（ｂ）に示すように弁本体４１は酸素ガス流入孔４２ａを閉止する。具体的には、弁本体４１の中央部４１ｃ（図４参照）が酸素ガス流入孔４２ａを閉止する。一方、開閉弁１２（図１参照）が開けられて酸素ガス流入孔４２ａから酸素ガスが流入すると、図２（ａ）に示すように弁本体４１は酸素ガスの圧力によって前進して筒状部４２ｃの基端部に突き当たり停止する。この状態において酸素ガスは、弁本体４１の酸素ガス流通部４１ｂ（図４参照）及び筒状部４２ｃの内部を通過して、酸素ガス流出孔４２ｂから流出する。なお、図２では酸素ガスが流通する酸素ガス流通部４１ｂに相当する部分を模式的に破線で囲んでいる。後述する図５及び図６においても同様である。因みに、弁本体４１の前進は筒状部４２ｃの基端部に突き当たることで規制されるから、弁本体４１が過度に前進してコイルバネ４４が過度に縮むことを防止でき、これによりコイルバネ４４の耐久性を向上させることができる。

【0019】

ここで、上述の通りランスパイプは通常下向きの状態で使用されるところ、この下向きの状態で酸素ガスの供給を止めたとしても、弁本体４１はコイルバネ４４により酸素ガス流入孔４２ａ側に向けて付勢されているから、弁本体４１は酸素ガス流入孔４２ａを閉止したままとなる。したがって、この下向きの状態で酸素ガスの供給を止めた場合において、溶融物側（ランスパイプ先端側）からわずかな風圧程度の圧力が発生したとしても、酸素ガス流入孔４２ａが弁本体４１によって閉止されているから、火粉等の軽量の溶融物が風圧（溶融物側からの上昇気流）に乗って逆流防止弁４０内へ逆流することを抑制できる。また、火粉等の軽量の溶融物が逆流防止弁４０内へ逆流してきたとしても、酸素ガス流入孔４２ａが弁本体４１によって閉止されているから、それ以上の逆流を阻止することができる。

【0020】

また、上述の通りランスパイプは上向きの状態で使用される場合もあり、この場合、酸素ガスを供給していても所定以上の重量を有する溶融物（クリンカ等）がランスパイプ先端から落下（逆流）して来ることがあるが、本実施形態では、筒状部４２ｃの内周面から酸素ガス流出孔４２ｂ側に向けて伸びる受板４３が２枚設けられているから、各受板４３と筒状部４２ｃの内周面との間に形成されているポケット部４２ｄにより溶融物（クリンカ等）を捕集することができる。更に２枚の受板４３は鉛直視において筒状部４２ｃの内部に隙間が見られないように配置されているから、溶融物（クリンカ等）が筒状部４２ｃを通過して逆流することを抑制できる。

【0021】

なお、図２（ａ）に示す使用状態（酸素ガス供給状態）において、図７（ｂ）に示したような通常の逆流が生じた場合、その逆流溶融物の流れによる圧力が酸素ガスの流れによる圧力を上回り、しかも弁本体４１にはコイルバネ４４による付勢力も作用しているから、弁本体４１は直ちに後方に移動して酸素ガス流入孔４２ａを閉止する。このように逆流防止弁４０は、通常の逆流に対しても逆流防止効果を確実に発揮できる。

【0022】

以上の通り、逆流防止弁４０はランスパイプの使用状態にかかわらず逆流防止効果を確実に発揮できる。

【0023】

図５及び図６に、受板４３の配置形態の他の形態を示している。図２に示した受板４３の配置形態と共に説明すると、図２の形態では２枚の受板４３をそれぞれ傾斜角度θ≒４０°で互い違いに配置している。受板４３が酸素ガスの流れを阻害しないようにするためには傾斜角度θは４５°以下であることが好ましい。
図５の形態では酸素ガスの流れをよりよくするために、一方の受板４３の傾斜角度θをより鋭角（３０°以下）にしている。また、他方の受板４３の傾斜角度θも鉛直視において筒状部４２ｃの内部に隙間ができない範囲でできるだけ鋭角にしている。
図６の形態では３枚の受板４３を配置しており、そのうち２枚は筒状部４２ｃの先端部分において対称に配置している。これにより酸素ガスの流れが中心に集まり、安定かつ集中した酸素ガスの流れを作ることができる
なお、受板４３の配置形態は、図２、図５及び図６の形態には限定されない。要するに、複数の受板４３を、筒状部４２ｃの内周面から酸素ガス流出孔４２ｂ側に向けて伸び、かつ鉛直視において筒状部４２ｃの内部に隙間が見られないように配置すればよい。

【符号の説明】

【0024】

１０ ホルダ本体
１１ ヘッド
１２ 開閉弁
２０ 金属カラー
３０ ゴムパッキン
４０ 逆流防止弁
４１ 弁本体
４１ａ 周縁部
４１ｂ 酸素ガス流通部
４１ｃ 中央部
４２ 弁収納室
４２ａ 酸素ガス流入孔
４２ｂ 酸素ガス流出孔
４２ｃ 筒状部
４２ｄ ポケット部
４３ 受板
４４ コイルバネ（バネ部材）
５０ 酸素ホース
６０ ランスパイプ
Ｓ 隙間部分

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】