JP2003129072A - 溶断又はロウ付けに適した燃焼ガス及びその製造方法 - Google Patents
溶断又はロウ付けに適した燃焼ガス及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 安全でかつ安価に、能率の高い溶断又はロウ
付けに適した燃焼ガスを製造する方法を提供する。 【解決手段】 本願発明に係る溶断又はロウ付けに適し
た燃焼ガスの製造方法は、水或いは水蒸気を電気分解す
ることにて生成中の、水素と酸素の混合ガスｋ１に対
し、鋼材の溶断に利用されているプロパンガス、エチレ
ンガス或いは天然ガスなどの液化石油ガスを加えること
により、水素、酸素及び液化石油ガスの成分比率につい
て、燃焼、爆発の上限界を超えるものとし、非燃焼、爆
発範囲外での取り扱いを可能とする。
付けに適した燃焼ガスを製造する方法を提供する。 【解決手段】 本願発明に係る溶断又はロウ付けに適し
た燃焼ガスの製造方法は、水或いは水蒸気を電気分解す
ることにて生成中の、水素と酸素の混合ガスｋ１に対
し、鋼材の溶断に利用されているプロパンガス、エチレ
ンガス或いは天然ガスなどの液化石油ガスを加えること
により、水素、酸素及び液化石油ガスの成分比率につい
て、燃焼、爆発の上限界を超えるものとし、非燃焼、爆
発範囲外での取り扱いを可能とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、溶断又はロウ付
けに適した燃焼ガスの製造方法に関する。
けに適した燃焼ガスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、溶断用燃焼ガスとして、ボンベに
充填された水素と、他の可燃性ガス、例えば天然ガス、
プロパンガス、エチレンガス、又はメタノール、イソプ
ロピルアルコール、アセトン、トルエン、ノルマルヘキ
サンなどの炭化水素溶剤の気化ガスを混合して使用する
場合があるが、コストが高くつき、一般的ではない。
充填された水素と、他の可燃性ガス、例えば天然ガス、
プロパンガス、エチレンガス、又はメタノール、イソプ
ロピルアルコール、アセトン、トルエン、ノルマルヘキ
サンなどの炭化水素溶剤の気化ガスを混合して使用する
場合があるが、コストが高くつき、一般的ではない。
【０００３】従来の技術では、ボンベに充填された可燃
性ガスを混合するか、製鉄所などで製鉄の際に発生する
高炉ガス（一般にＣガス）と呼ばれているガスを溶断用
途に用いるが、特にコスト面では、ボンベ等に充填され
る液化燃料ガスでは容器代、運搬費用等が当然コストと
して計上され、ユーザー側では燃料税も含めてのコスト
で購入しなければならない。また、溶断ガスとしての機
能性の面においても溶断面の面粗度、溶断速度、溶断ノ
ロの剥離性、被溶断材の熱影響によるヒズミ、溶断ヒュ
ーム等に関して考慮されておらないのが実情である。
性ガスを混合するか、製鉄所などで製鉄の際に発生する
高炉ガス（一般にＣガス）と呼ばれているガスを溶断用
途に用いるが、特にコスト面では、ボンベ等に充填され
る液化燃料ガスでは容器代、運搬費用等が当然コストと
して計上され、ユーザー側では燃料税も含めてのコスト
で購入しなければならない。また、溶断ガスとしての機
能性の面においても溶断面の面粗度、溶断速度、溶断ノ
ロの剥離性、被溶断材の熱影響によるヒズミ、溶断ヒュ
ーム等に関して考慮されておらないのが実情である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本願の発明者
は、コスト面で安価な、水の電気分解による、水素と酸
素との混合ガスを、溶断に利用することを考えた。特
に、水の電解による水素と酸素の製造は、必要に応じて
簡便に発生されることが可能であるため、貯蔵の必要が
なく、貯蔵によって生じる天災や火災によっての危険性
を回避することがになる。コスト面においては、ボンベ
で供給されている水素は、工業的には水電解によって製
造されるのが主流で、その理由として、最も低コストで
あるということであり、又、同時に生成する酸素も有効
に利用できる。この点においても最も利にかなっている
手段である。
は、コスト面で安価な、水の電気分解による、水素と酸
素との混合ガスを、溶断に利用することを考えた。特
に、水の電解による水素と酸素の製造は、必要に応じて
簡便に発生されることが可能であるため、貯蔵の必要が
なく、貯蔵によって生じる天災や火災によっての危険性
を回避することがになる。コスト面においては、ボンベ
で供給されている水素は、工業的には水電解によって製
造されるのが主流で、その理由として、最も低コストで
あるということであり、又、同時に生成する酸素も有効
に利用できる。この点においても最も利にかなっている
手段である。
【０００５】しかし、特に可燃性ガスである水素と支燃
性ガスである酸素とが、混合された状態で発生する水の
電解を利用したガス発生装置において、生成された混合
ガスは、爆発性（または燃焼性）をもっているので、そ
の混合ガスを非爆発性（または不燃性）にしなければな
らない。
性ガスである酸素とが、混合された状態で発生する水の
電解を利用したガス発生装置において、生成された混合
ガスは、爆発性（または燃焼性）をもっているので、そ
の混合ガスを非爆発性（または不燃性）にしなければな
らない。
【０００６】この点については、次の方法が考えられ
る。先ず第１の方法としては、混合ガス中の可燃性ガ
ス、又は、支燃性ガスのどちらかの成分比率（相対濃
度）を減少、又は、増加させ、ガス組成を２成分系の爆
発範囲外に保つことが考えられる。この場合、安全性は
向上しても、一方の成分について他の成分に対し相対的
に余剰となる、無駄な部分を含むこととなり、溶断の燃
焼ガスとして考えた場合、効率が悪い。次に第２の方法
として、混合ガスに不活性ガスを添加し、ガス組成をこ
の３成分系の爆発範囲外に保つことが考えられる。この
場合も、安全性は向上するが、溶断の燃焼ガスとして考
えた場合、燃焼に関与しない不活性ガスを含むものとな
り、効率面では望ましくはない。
る。先ず第１の方法としては、混合ガス中の可燃性ガ
ス、又は、支燃性ガスのどちらかの成分比率（相対濃
度）を減少、又は、増加させ、ガス組成を２成分系の爆
発範囲外に保つことが考えられる。この場合、安全性は
向上しても、一方の成分について他の成分に対し相対的
に余剰となる、無駄な部分を含むこととなり、溶断の燃
焼ガスとして考えた場合、効率が悪い。次に第２の方法
として、混合ガスに不活性ガスを添加し、ガス組成をこ
の３成分系の爆発範囲外に保つことが考えられる。この
場合も、安全性は向上するが、溶断の燃焼ガスとして考
えた場合、燃焼に関与しない不活性ガスを含むものとな
り、効率面では望ましくはない。
【０００７】また、溶断に用いる場合を考えると、酸素
と水素の混合ガスは、それ自身、高速切断が可能である
こと、ノロ剥離性の良好さという、長所はあるものの、
連続操業に不向きで、遅れ割れ対策が不十分であるとい
う短所を無視することはできない。
と水素の混合ガスは、それ自身、高速切断が可能である
こと、ノロ剥離性の良好さという、長所はあるものの、
連続操業に不向きで、遅れ割れ対策が不十分であるとい
う短所を無視することはできない。
【０００８】このような現状を打破して、コスト面で安
価な、水の電気分解による、水素と酸素との混合ガスを
有効に、溶断又はロウ付けに適した燃焼ガスとして利用
すべく、本願の発明者は、更に研究を重ねた末、電解に
よって得た混合ガスに他の可燃ガスを添加し、ガス組成
（成分の相対濃度即ち体積比率）を、この３成分系の爆
発範囲外に保つことにて、安全に問題がなく、尚且つ効
率が良く溶断機能の高い、燃焼ガスを製造方法の発明を
完成するに至り、上記の課題を解決した。
価な、水の電気分解による、水素と酸素との混合ガスを
有効に、溶断又はロウ付けに適した燃焼ガスとして利用
すべく、本願の発明者は、更に研究を重ねた末、電解に
よって得た混合ガスに他の可燃ガスを添加し、ガス組成
（成分の相対濃度即ち体積比率）を、この３成分系の爆
発範囲外に保つことにて、安全に問題がなく、尚且つ効
率が良く溶断機能の高い、燃焼ガスを製造方法の発明を
完成するに至り、上記の課題を解決した。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本願第１の発明に係る溶
断又はロウ付けに適した燃焼ガスの製造方法は、水或い
は水蒸気を電気分解することにて生成中の、水素と酸素
の混合ガスｋ１に対し、鋼材の溶断に利用されているプ
ロパンガス、エチレンガス或いは天然ガスなどの液化石
油ガスを加えることにより、水素、酸素及び液化石油ガ
スの成分比率について、燃焼、爆発の上限界を超えるも
のとし、非燃焼、爆発範囲外での取り扱いを可能とす
る。
断又はロウ付けに適した燃焼ガスの製造方法は、水或い
は水蒸気を電気分解することにて生成中の、水素と酸素
の混合ガスｋ１に対し、鋼材の溶断に利用されているプ
ロパンガス、エチレンガス或いは天然ガスなどの液化石
油ガスを加えることにより、水素、酸素及び液化石油ガ
スの成分比率について、燃焼、爆発の上限界を超えるも
のとし、非燃焼、爆発範囲外での取り扱いを可能とす
る。
【００１０】上記手段を採る本願第１の発明に係る溶断
又はロウ付けに適した燃焼ガスの製造方法は、水或いは
水蒸気を電気分解することにてオンデマンド即ち必要に
応じて逐次、安価な燃焼ガスを供給することが可能であ
ると共に、電気分解によって生成される酸素と水素との
混合ガスに、同じく燃焼ガスとして使用可能な液化石油
ガスを加えることによって、水の電解による酸素と水素
との生成比率を変更することなく、非燃焼、爆発範囲外
での、安定した取り扱いを可能とした。即ち、特に水の
電解生成ガスを、溶断ガスとして使用する手段として、
可燃性ガスを加えることにて、爆発範囲外に保ち、なお
且つ溶断機能の向上を実現した。このため、製造中にお
ける、安全性を著しく向上すると共に、安全性のため
に、溶断又はロウ付けに用いる燃焼ガスとしての使用効
率を犠牲にしない。また、従来の燃焼ガスに比して、高
速切断が可能であり、ノロ剥離性が良好であるという長
所を持ちつつ、液化石油ガスを加えることによって、連
続操業を可能とし、遅れ割れが生じにくいという機能上
の利点を獲得した。
又はロウ付けに適した燃焼ガスの製造方法は、水或いは
水蒸気を電気分解することにてオンデマンド即ち必要に
応じて逐次、安価な燃焼ガスを供給することが可能であ
ると共に、電気分解によって生成される酸素と水素との
混合ガスに、同じく燃焼ガスとして使用可能な液化石油
ガスを加えることによって、水の電解による酸素と水素
との生成比率を変更することなく、非燃焼、爆発範囲外
での、安定した取り扱いを可能とした。即ち、特に水の
電解生成ガスを、溶断ガスとして使用する手段として、
可燃性ガスを加えることにて、爆発範囲外に保ち、なお
且つ溶断機能の向上を実現した。このため、製造中にお
ける、安全性を著しく向上すると共に、安全性のため
に、溶断又はロウ付けに用いる燃焼ガスとしての使用効
率を犠牲にしない。また、従来の燃焼ガスに比して、高
速切断が可能であり、ノロ剥離性が良好であるという長
所を持ちつつ、液化石油ガスを加えることによって、連
続操業を可能とし、遅れ割れが生じにくいという機能上
の利点を獲得した。
【００１１】本願第２の発明に係る溶断又はロウ付けに
適した燃焼ガスは、水或いは水蒸気の電解により水素と
酸素とを生成し、これら天然ガスなどの液化石油ガスを
加え、水素、酸素及び液化石油ガスの成分比率につい
て、燃焼、爆発の上限界を超えるものとし、非燃焼、爆
発範囲外としたことを特徴とする。
適した燃焼ガスは、水或いは水蒸気の電解により水素と
酸素とを生成し、これら天然ガスなどの液化石油ガスを
加え、水素、酸素及び液化石油ガスの成分比率につい
て、燃焼、爆発の上限界を超えるものとし、非燃焼、爆
発範囲外としたことを特徴とする。
【００１２】上記手段を採る本願第２の発明に係る溶断
又はロウ付けに適した燃焼ガスは、水素と酸素とを分離
することなく、安全に取り扱えると共に、安全性のため
に、溶断又はロウ付けに用いる燃焼ガスとしての使用効
率を犠牲にしない。また、従来の燃焼ガスに比して、高
速切断が可能であり、ノロ剥離性が良好であるという長
所を持ちつつ、液化石油ガスを加えることによって、連
続操業を可能とし、遅れ割れが生じにくいという機能上
の利点を獲得した。
又はロウ付けに適した燃焼ガスは、水素と酸素とを分離
することなく、安全に取り扱えると共に、安全性のため
に、溶断又はロウ付けに用いる燃焼ガスとしての使用効
率を犠牲にしない。また、従来の燃焼ガスに比して、高
速切断が可能であり、ノロ剥離性が良好であるという長
所を持ちつつ、液化石油ガスを加えることによって、連
続操業を可能とし、遅れ割れが生じにくいという機能上
の利点を獲得した。
【００１３】本願第３の発明に係る溶断又はロウ付けに
適した燃焼ガスの製造方法は、第１の可燃性ガスと、当
該第１の可燃性ガスと反応して爆発することが可能な支
燃性ガスとを成分とする溶断又はロウ付けに適した混合
ガスに対して、上記支燃性ガスとの反応比率が第１の可
燃性ガスと異なる、第２の可燃性ガスを混合することに
て、第１の可燃性ガスと支燃性ガスと第２の可燃性ガス
との少なくとも３成分間の成分比率について、燃焼、爆
発の上限界を超えるものとし、第１の可燃性ガスと支燃
性ガスとの間の成分比率を上記の爆発可能な比率として
も、非燃焼、爆発範囲外での取り扱いが可能であること
を特徴とする。
適した燃焼ガスの製造方法は、第１の可燃性ガスと、当
該第１の可燃性ガスと反応して爆発することが可能な支
燃性ガスとを成分とする溶断又はロウ付けに適した混合
ガスに対して、上記支燃性ガスとの反応比率が第１の可
燃性ガスと異なる、第２の可燃性ガスを混合することに
て、第１の可燃性ガスと支燃性ガスと第２の可燃性ガス
との少なくとも３成分間の成分比率について、燃焼、爆
発の上限界を超えるものとし、第１の可燃性ガスと支燃
性ガスとの間の成分比率を上記の爆発可能な比率として
も、非燃焼、爆発範囲外での取り扱いが可能であること
を特徴とする。
【００１４】このような手段を採ることにより、本願第
３の発明に係る溶断又はロウ付けに適した燃焼ガスの製
造方法は、第１の可燃性ガスと支燃性ガスとの間の成分
比率を燃焼効率の良い上記の爆発可能な比率としても、
第２の可燃性ガスを混合することにて、非燃焼、爆発範
囲外での取り扱いを可能とした。このため、安全性を著
しく向上すると共に、安全性のために、燃焼ガスの溶断
又はロウ付けにおける使用の機能の低下を招かない。
３の発明に係る溶断又はロウ付けに適した燃焼ガスの製
造方法は、第１の可燃性ガスと支燃性ガスとの間の成分
比率を燃焼効率の良い上記の爆発可能な比率としても、
第２の可燃性ガスを混合することにて、非燃焼、爆発範
囲外での取り扱いを可能とした。このため、安全性を著
しく向上すると共に、安全性のために、燃焼ガスの溶断
又はロウ付けにおける使用の機能の低下を招かない。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本願発明の実
施の形態について説明する。図１に、本願発明の実施に
適したガス生成装置１００を示す。このガス生成装置１
００は、電源１０に接続されることにて水を電気分解す
ることが可能な電解セル１と、電解セル１に接続された
ガス生成室２と、生成室２内に、他から液化石油ガスを
導入することが可能な導入管３と、製造した燃焼ガスｋ
を生成室２から外部へ導出させる導出管４と、マスフロ
ーメーター（図示しない。）と、マスフローコントロー
ラ５とを備える。
施の形態について説明する。図１に、本願発明の実施に
適したガス生成装置１００を示す。このガス生成装置１
００は、電源１０に接続されることにて水を電気分解す
ることが可能な電解セル１と、電解セル１に接続された
ガス生成室２と、生成室２内に、他から液化石油ガスを
導入することが可能な導入管３と、製造した燃焼ガスｋ
を生成室２から外部へ導出させる導出管４と、マスフロ
ーメーター（図示しない。）と、マスフローコントロー
ラ５とを備える。
【００１６】電源１０にて、水が蓄えられ或いは他より
水が供給された上記の電解セル１へ、電解電圧を加える
ことにより、当該水を水素と酸素に分解し、ガス生成室
２に水素と酸素の混合ガスｋ１を生成する。即ち、上記
電解により、第１の可燃性ガスである水素ガスと、支燃
性ガスである酸素ガスとの、混合ガスｋ１を得る。尚、
図１のｄは、ガス生成室２内の電解液を示す。この混合
ガスｋ１は、水分子中の水素原子と酸素原子の個数に応
じて、水素ガス（単体）：酸素ガス（単体）の体積比率
が２：１の割合で発生する。即ち、混合ガスｋ１を１０
０％とすると、その中で、水素の単体ガスは約６６．７
％、酸素の単体ガスは約３３．３％の、体積比率を締め
る。
水が供給された上記の電解セル１へ、電解電圧を加える
ことにより、当該水を水素と酸素に分解し、ガス生成室
２に水素と酸素の混合ガスｋ１を生成する。即ち、上記
電解により、第１の可燃性ガスである水素ガスと、支燃
性ガスである酸素ガスとの、混合ガスｋ１を得る。尚、
図１のｄは、ガス生成室２内の電解液を示す。この混合
ガスｋ１は、水分子中の水素原子と酸素原子の個数に応
じて、水素ガス（単体）：酸素ガス（単体）の体積比率
が２：１の割合で発生する。即ち、混合ガスｋ１を１０
０％とすると、その中で、水素の単体ガスは約６６．７
％、酸素の単体ガスは約３３．３％の、体積比率を締め
る。
【００１７】上記混合ガスｋ１の生成中、生成室２内に
は、導出管４にて、液化石油ガスｋ２が第２の可燃性ガ
スとして導入される。液化石油ガスｋ２の導入量は、混
合ガスｋ１の生成量を上記のマスフローメータが読み取
り、当該読み取った混合ガスｋ１の生成量に従ってマス
フローコントローラ５がその流量調整弁（好ましくは比
例注入弁）の開閉を制御して、調整する。即ち、第２の
可燃性ガス即ち液化石油ガスｋ２の、混合ガスｋ１に対
する混合比率（体積比率）を、上記のマスフローコント
ローラ５による導入量の調整によって、燃焼ガスｋのガ
ス組成を、この３成分系の爆発範囲外に保つ。このよう
にして生成した、溶断又はロウ付けに適した燃焼ガスｋ
は、導出管４から取り出す、或いは直接溶断トーチ（図
示しない。）に供給することができる。
は、導出管４にて、液化石油ガスｋ２が第２の可燃性ガ
スとして導入される。液化石油ガスｋ２の導入量は、混
合ガスｋ１の生成量を上記のマスフローメータが読み取
り、当該読み取った混合ガスｋ１の生成量に従ってマス
フローコントローラ５がその流量調整弁（好ましくは比
例注入弁）の開閉を制御して、調整する。即ち、第２の
可燃性ガス即ち液化石油ガスｋ２の、混合ガスｋ１に対
する混合比率（体積比率）を、上記のマスフローコント
ローラ５による導入量の調整によって、燃焼ガスｋのガ
ス組成を、この３成分系の爆発範囲外に保つ。このよう
にして生成した、溶断又はロウ付けに適した燃焼ガスｋ
は、導出管４から取り出す、或いは直接溶断トーチ（図
示しない。）に供給することができる。
【００１８】上記の第２の可燃性ガスとしては、上述の
通り、プロパンガス、エチレンガス或いは天然ガスに代
表される液化石油ガスが適当である。但し、液化石油ガ
ス以外の炭化水素系の燃焼ガスを、第２の燃焼ガスとし
て使用することも可能であり、これを制限するものでは
ない。
通り、プロパンガス、エチレンガス或いは天然ガスに代
表される液化石油ガスが適当である。但し、液化石油ガ
ス以外の炭化水素系の燃焼ガスを、第２の燃焼ガスとし
て使用することも可能であり、これを制限するものでは
ない。
【００１９】次に、図２〜図４を用いて、混合ガス１ｋ
１と、第２の可燃性ガスとの混合比率の例について、本
願発明者が鋭意研究の末、見いだした好適な例を示す。
これらの各図に示すグラフ中、楕円で示す領域は、本願
発明に係る方法で製造した燃焼ガスｋにおいて溶断に適
した機能を有する実用範囲を示し、正円で示す位置は、
スパーク点火によっても、爆発燃焼しない成分比率を示
す。
１と、第２の可燃性ガスとの混合比率の例について、本
願発明者が鋭意研究の末、見いだした好適な例を示す。
これらの各図に示すグラフ中、楕円で示す領域は、本願
発明に係る方法で製造した燃焼ガスｋにおいて溶断に適
した機能を有する実用範囲を示し、正円で示す位置は、
スパーク点火によっても、爆発燃焼しない成分比率を示
す。
【００２０】図２(A) に、上記水素ガスと酸素ガスの混
合ガスｋ１に対して、第２の可燃性ガスとしてＬＰＧを
添加する例を示す。図２(A) に示すグラフは、縦軸に、
燃焼ガスｋ全体（１００％）中に占める水素ガスの体積
比率を示し、横軸に、燃焼ガスｋ全体（１００％）中に
占めるＬＰＧの体積比率を示す。このグラフにおいて、
縦軸、横軸、水素ガス−ＬＰＧ爆発上限界線ｎ１に囲ま
れ、且つ、縦軸、横軸及び水素ガス−ＬＰＧ下限界線
（左方上がりの斜めの線分になるが、縦軸・横軸何れの
比率も小さいものであるためこのグラフ上現れていな
い。）に囲まれた部分を除く領域ｈ１が、爆発範囲であ
る。従って、上限界線ｎ１よりも右上の領域にあれば爆
発の危険がないと考えられるが、一方、コストの面で
は、ＬＰＧの占める割合を極力小さくしたい。ここで、
水素・酸素混合ガス−ＬＰＧ組成線ｍ１と上限界線ｎ１
との交点（ＬＰＧ２５％）及びその付近が、コストと安
全性の面で最も適した組成である。従って、この場合、
組成線ｍ１上交点から下方に広がる楕円の領域も、交点
に次いで、上記のバランスのとれた組成範囲である。こ
の楕円の領域については、組成線ｍ１上交点からＬＰＧ
３５％を上限とする。一方、正円で示す位置、即ち、組
成線ｍ１上交点からＬＰＧ２０％を下限とする領域は、
本来爆発領域に属するのであるが、スパーク点火によっ
ても、爆発燃焼しなかった。従って、この領域は、最も
コストを低く抑えて、安全性を確保できる領域である。
合ガスｋ１に対して、第２の可燃性ガスとしてＬＰＧを
添加する例を示す。図２(A) に示すグラフは、縦軸に、
燃焼ガスｋ全体（１００％）中に占める水素ガスの体積
比率を示し、横軸に、燃焼ガスｋ全体（１００％）中に
占めるＬＰＧの体積比率を示す。このグラフにおいて、
縦軸、横軸、水素ガス−ＬＰＧ爆発上限界線ｎ１に囲ま
れ、且つ、縦軸、横軸及び水素ガス−ＬＰＧ下限界線
（左方上がりの斜めの線分になるが、縦軸・横軸何れの
比率も小さいものであるためこのグラフ上現れていな
い。）に囲まれた部分を除く領域ｈ１が、爆発範囲であ
る。従って、上限界線ｎ１よりも右上の領域にあれば爆
発の危険がないと考えられるが、一方、コストの面で
は、ＬＰＧの占める割合を極力小さくしたい。ここで、
水素・酸素混合ガス−ＬＰＧ組成線ｍ１と上限界線ｎ１
との交点（ＬＰＧ２５％）及びその付近が、コストと安
全性の面で最も適した組成である。従って、この場合、
組成線ｍ１上交点から下方に広がる楕円の領域も、交点
に次いで、上記のバランスのとれた組成範囲である。こ
の楕円の領域については、組成線ｍ１上交点からＬＰＧ
３５％を上限とする。一方、正円で示す位置、即ち、組
成線ｍ１上交点からＬＰＧ２０％を下限とする領域は、
本来爆発領域に属するのであるが、スパーク点火によっ
ても、爆発燃焼しなかった。従って、この領域は、最も
コストを低く抑えて、安全性を確保できる領域である。
【００２１】図２(B) に、上記水素ガスと酸素ガスの混
合ガスｋ１に対して、第２の可燃性ガスとしてエチレン
ガスを添加する例を示す。図２(B) に示すグラフは、縦
軸に、燃焼ガスｋ全体（１００％）中に占める水素ガス
の体積比率を示し、横軸に、燃焼ガスｋ全体（１００
％）中に占めるエチレンガスの体積比率を示す。このグ
ラフにおいて、縦軸、横軸、水素ガス−エチレンガス爆
発上限界線ｎ２に囲まれた領域ｈ２が、爆発範囲であ
る。従って、上限界線ｎ２よりも右上の領域にあれば爆
発の危険がないと考えられるが、一方、コストの面で
は、エチレンガスの占める割合を極力小さくしたい。こ
こで、水素・酸素混合ガス−エチレンガス組成線ｍ２と
上限界線ｎ２との交点（エチレンガス５４％）及びその
付近が、コストと安全性の面で最も適した組成である。
従って、この場合、組成線ｍ２上交点から下方に広がる
楕円の領域も、交点に次いで、上記のバランスのとれた
組成範囲である。この楕円の領域については、組成線ｍ
２上交点からエチレンガス６５％を上限とする。一方、
正円で示す位置、即ち、組成線ｍ２上交点からエチレン
ガス４９％を下限とする領域は、本来爆発領域に属する
のであるが、スパーク点火によっても、爆発燃焼しなか
った。従って、この領域は、最もコストを低く抑えて、
安全性を確保できる領域である。
合ガスｋ１に対して、第２の可燃性ガスとしてエチレン
ガスを添加する例を示す。図２(B) に示すグラフは、縦
軸に、燃焼ガスｋ全体（１００％）中に占める水素ガス
の体積比率を示し、横軸に、燃焼ガスｋ全体（１００
％）中に占めるエチレンガスの体積比率を示す。このグ
ラフにおいて、縦軸、横軸、水素ガス−エチレンガス爆
発上限界線ｎ２に囲まれた領域ｈ２が、爆発範囲であ
る。従って、上限界線ｎ２よりも右上の領域にあれば爆
発の危険がないと考えられるが、一方、コストの面で
は、エチレンガスの占める割合を極力小さくしたい。こ
こで、水素・酸素混合ガス−エチレンガス組成線ｍ２と
上限界線ｎ２との交点（エチレンガス５４％）及びその
付近が、コストと安全性の面で最も適した組成である。
従って、この場合、組成線ｍ２上交点から下方に広がる
楕円の領域も、交点に次いで、上記のバランスのとれた
組成範囲である。この楕円の領域については、組成線ｍ
２上交点からエチレンガス６５％を上限とする。一方、
正円で示す位置、即ち、組成線ｍ２上交点からエチレン
ガス４９％を下限とする領域は、本来爆発領域に属する
のであるが、スパーク点火によっても、爆発燃焼しなか
った。従って、この領域は、最もコストを低く抑えて、
安全性を確保できる領域である。
【００２２】図３に、上記水素ガスと酸素ガスの混合ガ
スｋ１に対して、第２の可燃性ガスとしてメタンガスを
添加する例を示す。図３に示すグラフは、縦軸に、燃焼
ガスｋ全体（１００％）中に占める水素ガスの体積比率
を示し、横軸に、燃焼ガスｋ全体（１００％）中に占め
るメタンガスの体積比率を示す。このグラフにおいて、
縦軸、横軸、水素ガス−メタンガス爆発上限界線ｎ３に
囲まれ、且つ、縦軸、横軸及び水素ガス−メタンガス下
限界線（左方上がりの斜めの線分になるが、縦軸・横軸
何れの比率も小さいものであるのでこのグラフ上現れて
いない。）に囲まれた部分を除く領域ｈ３が、爆発範囲
である。従って、上限界線ｎ２よりも右上の領域にあれ
ば爆発の危険がないと考えられるが、一方、コストの面
では、メタンガスの占める割合を極力小さくしたい。こ
こで、水素・酸素混合ガス−メタンガス組成線ｍ３と上
限界線ｎ３との交点（メタンガス２５％）及びその付近
が、コストと安全性の面で最も適した組成である。従っ
て、この場合、組成線ｍ３上交点から下方に広がる楕円
の領域も、交点に次いで、上記のバランスのとれた組成
範囲である。この楕円の領域については、組成線ｍ３上
交点からメタンガス３５％を上限とする。一方、正円で
示す位置、即ち、組成線ｍ３上交点からメタンガス２０
％を下限とする領域は、本来爆発領域に属するのである
が、スパーク点火によっても、爆発燃焼しなかった。従
って、この領域は、最もコストを低く抑えて、安全性を
確保できる領域である。
スｋ１に対して、第２の可燃性ガスとしてメタンガスを
添加する例を示す。図３に示すグラフは、縦軸に、燃焼
ガスｋ全体（１００％）中に占める水素ガスの体積比率
を示し、横軸に、燃焼ガスｋ全体（１００％）中に占め
るメタンガスの体積比率を示す。このグラフにおいて、
縦軸、横軸、水素ガス−メタンガス爆発上限界線ｎ３に
囲まれ、且つ、縦軸、横軸及び水素ガス−メタンガス下
限界線（左方上がりの斜めの線分になるが、縦軸・横軸
何れの比率も小さいものであるのでこのグラフ上現れて
いない。）に囲まれた部分を除く領域ｈ３が、爆発範囲
である。従って、上限界線ｎ２よりも右上の領域にあれ
ば爆発の危険がないと考えられるが、一方、コストの面
では、メタンガスの占める割合を極力小さくしたい。こ
こで、水素・酸素混合ガス−メタンガス組成線ｍ３と上
限界線ｎ３との交点（メタンガス２５％）及びその付近
が、コストと安全性の面で最も適した組成である。従っ
て、この場合、組成線ｍ３上交点から下方に広がる楕円
の領域も、交点に次いで、上記のバランスのとれた組成
範囲である。この楕円の領域については、組成線ｍ３上
交点からメタンガス３５％を上限とする。一方、正円で
示す位置、即ち、組成線ｍ３上交点からメタンガス２０
％を下限とする領域は、本来爆発領域に属するのである
が、スパーク点火によっても、爆発燃焼しなかった。従
って、この領域は、最もコストを低く抑えて、安全性を
確保できる領域である。
【００２３】図４(A) に、上記水素ガスと酸素ガスの混
合ガスｋ１に対して、第２の可燃性ガスとして高炉ガス
を添加する例を示す。図４(A) に示すグラフは、縦軸
に、燃焼ガスｋ全体（１００％）中に占める水素ガスの
体積比率を示し、横軸に、燃焼ガスｋ全体（１００％）
中に占める高炉ガスの体積比率を示す。このグラフにお
いて、縦軸、横軸、水素ガス−高炉ガス爆発上限界線ｎ
４に囲まれ、且つ、縦軸、横軸及び水素ガス−高炉ガス
下限界線（左方上がりの斜めの線分になるが、縦軸・横
軸何れの比率も小さいものであるのでこのグラフ上現れ
ていない。）に囲まれた部分を除く領域ｈ４が、爆発範
囲である。従って、上限界線ｎ４よりも右上の領域にあ
れば爆発の危険がないと考えられるが、一方、コストの
面では、高炉ガスの占める割合を極力小さくしたい。こ
こで、水素・酸素混合ガス−高炉ガス組成線ｍ４と上限
界線ｎ４との交点（高炉ガス２５％）及びその付近が、
コストと安全性の面で最も適した組成である。従って、
この場合、組成線ｍ４上交点から下方に広がる楕円の領
域も、交点に次いで、上記のバランスのとれた組成範囲
である。この楕円の領域については、組成線ｍ４上交点
から高炉ガス４０％を上限とする。一方、正円で示す位
置、即ち、組成線ｍ４上交点から高炉ガス２０％を下限
とする領域は、本来爆発領域に属するのであるが、スパ
ーク点火によっても、爆発燃焼しなかった。従って、こ
の領域は、最もコストを低く抑えて、安全性を確保でき
る領域である。
合ガスｋ１に対して、第２の可燃性ガスとして高炉ガス
を添加する例を示す。図４(A) に示すグラフは、縦軸
に、燃焼ガスｋ全体（１００％）中に占める水素ガスの
体積比率を示し、横軸に、燃焼ガスｋ全体（１００％）
中に占める高炉ガスの体積比率を示す。このグラフにお
いて、縦軸、横軸、水素ガス−高炉ガス爆発上限界線ｎ
４に囲まれ、且つ、縦軸、横軸及び水素ガス−高炉ガス
下限界線（左方上がりの斜めの線分になるが、縦軸・横
軸何れの比率も小さいものであるのでこのグラフ上現れ
ていない。）に囲まれた部分を除く領域ｈ４が、爆発範
囲である。従って、上限界線ｎ４よりも右上の領域にあ
れば爆発の危険がないと考えられるが、一方、コストの
面では、高炉ガスの占める割合を極力小さくしたい。こ
こで、水素・酸素混合ガス−高炉ガス組成線ｍ４と上限
界線ｎ４との交点（高炉ガス２５％）及びその付近が、
コストと安全性の面で最も適した組成である。従って、
この場合、組成線ｍ４上交点から下方に広がる楕円の領
域も、交点に次いで、上記のバランスのとれた組成範囲
である。この楕円の領域については、組成線ｍ４上交点
から高炉ガス４０％を上限とする。一方、正円で示す位
置、即ち、組成線ｍ４上交点から高炉ガス２０％を下限
とする領域は、本来爆発領域に属するのであるが、スパ
ーク点火によっても、爆発燃焼しなかった。従って、こ
の領域は、最もコストを低く抑えて、安全性を確保でき
る領域である。
【００２４】図４(B) に、上記水素ガスと酸素ガスの混
合ガスｋ１に対して、第２の可燃性ガスとしてノルマル
ヘキサンを添加する例を示す。図４(B) に示すグラフ
は、縦軸に、燃焼ガスｋ全体（１００％）中に占める水
素ガスの体積比率を示し、横軸に、燃焼ガスｋ全体（１
００％）中に占めるノルマルヘキサンの体積比率を示
す。このグラフにおいて、縦軸、横軸、水素ガス−ノル
マルヘキサン爆発上限界線ｎ５に囲まれ、且つ、縦軸、
横軸及び水素ガス−ノルマルヘキサン下限界線（左方上
がりの斜めの線分になるが、縦軸・横軸何れの比率も小
さいものであるのでこのグラフ上現れていない。）に囲
まれた部分を除く領域ｈ５が、爆発範囲である。従っ
て、上限界線ｎ５よりも右上の領域にあれば爆発の危険
がないと考えられるが、一方、コストの面では、ノルマ
ルヘキサンの占める割合を極力小さくしたい。ここで、
水素・酸素混合ガス−ノルマルヘキサン組成線ｍ５と上
限界線ｎ５との交点（ノルマルヘキサン２４％）及びそ
の付近が、コストと安全性の面で最も適した組成であ
る。従って、この場合、組成線ｍ５上交点から下方に広
がる楕円の領域も、交点に次いで、上記のバランスのと
れた組成範囲である。この楕円の領域については、組成
線ｍ５上交点からノルマルヘキサンガス３８％を上限と
する。一方、正円で示す位置、即ち、組成線ｍ５上交点
からノルマルヘキサン１９％を下限とする領域は、本来
爆発領域に属するのであるが、スパーク点火によって
も、爆発燃焼しなかった。従って、この領域は、最もコ
ストを低く抑えて、安全性を確保できる領域である。
合ガスｋ１に対して、第２の可燃性ガスとしてノルマル
ヘキサンを添加する例を示す。図４(B) に示すグラフ
は、縦軸に、燃焼ガスｋ全体（１００％）中に占める水
素ガスの体積比率を示し、横軸に、燃焼ガスｋ全体（１
００％）中に占めるノルマルヘキサンの体積比率を示
す。このグラフにおいて、縦軸、横軸、水素ガス−ノル
マルヘキサン爆発上限界線ｎ５に囲まれ、且つ、縦軸、
横軸及び水素ガス−ノルマルヘキサン下限界線（左方上
がりの斜めの線分になるが、縦軸・横軸何れの比率も小
さいものであるのでこのグラフ上現れていない。）に囲
まれた部分を除く領域ｈ５が、爆発範囲である。従っ
て、上限界線ｎ５よりも右上の領域にあれば爆発の危険
がないと考えられるが、一方、コストの面では、ノルマ
ルヘキサンの占める割合を極力小さくしたい。ここで、
水素・酸素混合ガス−ノルマルヘキサン組成線ｍ５と上
限界線ｎ５との交点（ノルマルヘキサン２４％）及びそ
の付近が、コストと安全性の面で最も適した組成であ
る。従って、この場合、組成線ｍ５上交点から下方に広
がる楕円の領域も、交点に次いで、上記のバランスのと
れた組成範囲である。この楕円の領域については、組成
線ｍ５上交点からノルマルヘキサンガス３８％を上限と
する。一方、正円で示す位置、即ち、組成線ｍ５上交点
からノルマルヘキサン１９％を下限とする領域は、本来
爆発領域に属するのであるが、スパーク点火によって
も、爆発燃焼しなかった。従って、この領域は、最もコ
ストを低く抑えて、安全性を確保できる領域である。
【００２５】従って、上記図２乃至図４に示す例におい
て、各交点と正円及び楕円で示す領域が、溶断用の燃焼
ガスとして利用に適したものである。特筆すべき点は、
何れも、組成線上において、爆発限界線との交点から爆
発領域に入り込む領域であっても（正円の領域）、第２
の燃焼ガスについて、交点での体積比率よりも５％低い
体積比率即ち５ポイント低い体積比率まで、利用するこ
とができることである。即ち、第２ガスについて、上記
交点の体積比率以下（又は未満）５ポイントまで利用す
ることができる。尚、上記各実施の形態においては、水
素−酸素−第２の可燃性ガス）の３成分系を前提した
（水素−酸素間の比率は一定なので、実質電解生成ガス
−第２の可燃性ガスの２成分系と考えることができ
る）。但し、３成分よりも多成分系の燃焼ガスとして実
施することも可能である。
て、各交点と正円及び楕円で示す領域が、溶断用の燃焼
ガスとして利用に適したものである。特筆すべき点は、
何れも、組成線上において、爆発限界線との交点から爆
発領域に入り込む領域であっても（正円の領域）、第２
の燃焼ガスについて、交点での体積比率よりも５％低い
体積比率即ち５ポイント低い体積比率まで、利用するこ
とができることである。即ち、第２ガスについて、上記
交点の体積比率以下（又は未満）５ポイントまで利用す
ることができる。尚、上記各実施の形態においては、水
素−酸素−第２の可燃性ガス）の３成分系を前提した
（水素−酸素間の比率は一定なので、実質電解生成ガス
−第２の可燃性ガスの２成分系と考えることができ
る）。但し、３成分よりも多成分系の燃焼ガスとして実
施することも可能である。
【００２６】次に従来燃焼ガスとして使用されたＬＰＧ
単独のガスと、本願発明に係る燃焼ガス（アクアガス）
の溶断能力について、両者の比較結果を表１〜６に示
す。尚、これら比較には、ポータブル溶断装置（小松製
作所）を用いた。
単独のガスと、本願発明に係る燃焼ガス（アクアガス）
の溶断能力について、両者の比較結果を表１〜６に示
す。尚、これら比較には、ポータブル溶断装置（小松製
作所）を用いた。
【００２７】
【表１】
データ１）面粗度重視／ＳＳ材
厚板 火口 切断酸素 ＬＰＧ アクアガス
(mm) （番） （圧力Ｋ） （速度mm/ 分） （速度mm/ 分）
９ １ ５ ４３０ ５２０
１８ １ ６ ３８０ ５００
２２ ２ ６ ３７０ ４５０
２８ ２ ６ ３３０ ４３０
４０ ３ ６ ３００ ３９０
【００２８】
【表２】
データ２）速度重視／ＳＳ材
厚板 火口 切断酸素 ＬＰＧ アクアガス
(mm) （番） （圧力Ｋ） （速度mm/ 分） （速度mm/ 分）
９ １ − − −
１９ １ − ３８０ ５３０
２５ ２ − ３６０ ４５０
３２ ２ − ３３０ ４００
５０ ３ − ２００ ３００
【００２９】
【表３】
データ３）面粗度重視／ＳＳ材
厚板 火口 切断酸素 ＬＰＧ アクアガス
(mm) （番） （圧力Ｋ） （速度mm/ 分） （速度mm/ 分）
６ ０ ４ ４５０ ６５０
１６ １ ４ ３００ ４５０
３２ ２ ４ ３００ ４００
７０ ３ ４ ２００ ２００
【００３０】
【表４】
データ４）面粗度重視／ＳＳ材
厚板 火口 切断酸素 火口の高さ アクアガス
(mm) （番） （圧力Ｋ） （mm） （速度mm/ 分）
８０ ３ ３．７ ５〜８ ２２０
１１０ ４ ４ ５〜８ ２００
１４０ ４ ４ ５〜８ １７５
１５０ ５ ４ ８〜１０ １６０
【００３１】
【表５】
データ５）ジンク材（Ｚｎ）
厚板 火口 切断酸素 ＬＰＧ アクアガス
(mm) （番） （圧力Ｋ） （速度mm/ 分） （速度mm/ 分）
６ ０ ５ ４００ ５００
９ ０ ５ ３００ ４００
１２ ０ ５ ２６０ ３５０
２５ ２ ５ ２００ ３５０
【００３２】
【表６】
データ６）ピアッシング（穴あけ）／ＳＳ材
厚板 火口 予熱酸素 ＬＰＧ アクアガス
(mm) （番） （圧力Ｋ） （時間 秒） （時間 秒）
９ １ １．８ ２１ １０
１８ １ １．８ ４１ １７
２２ ２ １．８ ４５ ２８
２８ ２ １．８ ６０ ４０
４０ ３ １．８ １０１ ６０
【００３３】上記のデータ１）及び３）は、面粗度重視
で、夫々異なるメーカーのＳＳ材を溶断した際のデータ
である。データ２）は、速度重視で、データ１）及び
３）と異なるメーカーのＳＳ材を溶断した際のデータで
ある。データ４）は、面粗度重視で、データ２）と同一
のメーカーのＳＳ材を溶断した際のデータである（但し
板厚が異なる）。データ５）は、データ１）と同一のメ
ーカーのジンク材を溶断した際のデータである。データ
６）は、データ１）と同一のメーカーのＳＳ材をピアッ
シング（穴開け）した際のデータである。これらのデー
タを見れば分かる通り、ＬＰＧに比して、本願発明に係
る燃焼ガス（アクアガス）では、ＳＳ材に対する溶断や
穴開けについての速度が著しく短縮されている（データ
１）〜３））。このような結果は、ジンク材を溶断する
場合についても同様である（データ５））。また、ＳＳ
材を穴あけする場合についても、同ＬＰＧに比して、本
願発明に係る燃焼ガス（アクアガス）では、時間の短縮
が確認できる（データ６））。
で、夫々異なるメーカーのＳＳ材を溶断した際のデータ
である。データ２）は、速度重視で、データ１）及び
３）と異なるメーカーのＳＳ材を溶断した際のデータで
ある。データ４）は、面粗度重視で、データ２）と同一
のメーカーのＳＳ材を溶断した際のデータである（但し
板厚が異なる）。データ５）は、データ１）と同一のメ
ーカーのジンク材を溶断した際のデータである。データ
６）は、データ１）と同一のメーカーのＳＳ材をピアッ
シング（穴開け）した際のデータである。これらのデー
タを見れば分かる通り、ＬＰＧに比して、本願発明に係
る燃焼ガス（アクアガス）では、ＳＳ材に対する溶断や
穴開けについての速度が著しく短縮されている（データ
１）〜３））。このような結果は、ジンク材を溶断する
場合についても同様である（データ５））。また、ＳＳ
材を穴あけする場合についても、同ＬＰＧに比して、本
願発明に係る燃焼ガス（アクアガス）では、時間の短縮
が確認できる（データ６））。
【００３４】次に、アクアガスジェネレーター（アイエ
スプラン株式会社製、水素・酸素発生機）とＡＧＭ（ア
イエスプラン株式会社製、比例混合器）による可燃ガス
混合非着火領域の確認実験の結果について説明する。こ
の実験は、図２〜図４において示した理論爆発限界の確
認のもと、アクアガスジェネレーター（水素・酸素発生
機）とＡＧＭ（比例混合器）とによる比例混合燃焼ガス
システムの装置内の安全性（非着火組成）を確認するこ
とを目的とする。この可燃ガス混合非着火領域の確認実
験に使用した装置・機器について説明すると、ガス発生
混合システム（本願発明に係る燃焼ガスの、製造装置）
としては、ＡＧＧ−６５００（アイエスプラン株式会社
製アクアガスジェネレーター）及びＡＧＭ−１３０Ｓ
（アイエスプラン株式会社製ガス混合器）を組み合わせ
て用いた。点火プラグ装置は、１５０００Ｖ、５０ｍＡ
のものを用いた。また、図示はしないが、導出管４に
は、逆流を防止して生成したガスを安定供給させるため
のバッファタンクを設けて実施するのが好ましく、この
実験においては、容積１６リットルのバッファタンクを
設けた。この実験に用いた計測器及び記録機器について
説明すると、圧力計測のために、ストレンジゲージ（Ｃ
ＫＹＯＷＡ製センサー）、オシロスコープ（CLeCroy930
4A20MHZesILLoscope）を用いた。撮影には、ソニー製ハ
ンディ型ビデオカメラ（ソニーハンディカム DCR ・VX
1000）を用いた。この可燃ガス混合非着火領域の確認実
験の結果は、次の通りである。
スプラン株式会社製、水素・酸素発生機）とＡＧＭ（ア
イエスプラン株式会社製、比例混合器）による可燃ガス
混合非着火領域の確認実験の結果について説明する。こ
の実験は、図２〜図４において示した理論爆発限界の確
認のもと、アクアガスジェネレーター（水素・酸素発生
機）とＡＧＭ（比例混合器）とによる比例混合燃焼ガス
システムの装置内の安全性（非着火組成）を確認するこ
とを目的とする。この可燃ガス混合非着火領域の確認実
験に使用した装置・機器について説明すると、ガス発生
混合システム（本願発明に係る燃焼ガスの、製造装置）
としては、ＡＧＧ−６５００（アイエスプラン株式会社
製アクアガスジェネレーター）及びＡＧＭ−１３０Ｓ
（アイエスプラン株式会社製ガス混合器）を組み合わせ
て用いた。点火プラグ装置は、１５０００Ｖ、５０ｍＡ
のものを用いた。また、図示はしないが、導出管４に
は、逆流を防止して生成したガスを安定供給させるため
のバッファタンクを設けて実施するのが好ましく、この
実験においては、容積１６リットルのバッファタンクを
設けた。この実験に用いた計測器及び記録機器について
説明すると、圧力計測のために、ストレンジゲージ（Ｃ
ＫＹＯＷＡ製センサー）、オシロスコープ（CLeCroy930
4A20MHZesILLoscope）を用いた。撮影には、ソニー製ハ
ンディ型ビデオカメラ（ソニーハンディカム DCR ・VX
1000）を用いた。この可燃ガス混合非着火領域の確認実
験の結果は、次の通りである。
【００３５】テイク１）
初圧：1.33kgf/平方cm、終圧：1.33kgf/平方cm、ＬＰＧ
濃度：21.9％において、3 回スパーク点火を行った。そ
の結果、着火せず。 テイク２） 初圧：1.34kgf/平方cm、終圧：2.41kgf/平方cm、ＬＰＧ
濃度：18.8％において、1 回スパーク点火を行った。そ
の結果、着火有り。 テイク３） 初圧：1.33kgf/平方cm、終圧：1.33kgf/平方cm、ＬＰＧ
濃度：20.9％において、3 回スパーク点火を行った。そ
の結果、着火せず。 テイク４） 初圧：1.33kgf/平方cm、終圧：2.43kgf/平方cm、ＬＰＧ
濃度：17.6％において、1 回スパーク点火を行った。そ
の結果、着火有り。
濃度：21.9％において、3 回スパーク点火を行った。そ
の結果、着火せず。 テイク２） 初圧：1.34kgf/平方cm、終圧：2.41kgf/平方cm、ＬＰＧ
濃度：18.8％において、1 回スパーク点火を行った。そ
の結果、着火有り。 テイク３） 初圧：1.33kgf/平方cm、終圧：1.33kgf/平方cm、ＬＰＧ
濃度：20.9％において、3 回スパーク点火を行った。そ
の結果、着火せず。 テイク４） 初圧：1.33kgf/平方cm、終圧：2.43kgf/平方cm、ＬＰＧ
濃度：17.6％において、1 回スパーク点火を行った。そ
の結果、着火有り。
【００３６】上記の通りテイク１）〜４）の４回の試験
結果から、ＬＰＧ濃度：20％前後まで、着火しないこと
が分かる。即ち、これは、図２(A) のグラフに示す実施
の形態の効果を裏付けている。
結果から、ＬＰＧ濃度：20％前後まで、着火しないこと
が分かる。即ち、これは、図２(A) のグラフに示す実施
の形態の効果を裏付けている。
【００３７】本願発明に係る燃焼ガス中のＣＯ2 （二酸
化炭素）の分析結果について、図５及び表７を用いて説
明する。図５は、分析に用いた装置を示す説明図であ
る。表７は、分析結果を示している。この分析の目的
は、３種類（アクアガス、アセチレン、ＬＰＧ）のガス
（供試料）による熔断時の燃焼ガス中の二酸化炭素を測
定し、比較することである。熔断材ｘ１には鋼板（熔断
巾420 mm×厚み30mm）を用いた。図５中、ｘ２はＣＯ2
メータを示し、ｘ３はレコーダーを示している。また、
ｘ４はＣＯ2 メータｘ２のガス採取口を示し、ｘ５はガ
ストーチを示している。測定は、屋内で行った。測定方
法については、赤外線非分散型とし、測定装置には、島
津製作所製ＣＧＴ−１０１Ａ型を用いた。燃焼ガスの採
取位置及び採取口を数回、測定検討して、最終的に図５
に示す位置にて、ガスを採取し測定した。ガスの熱対流
やエアーの吸込み具合等による測定値への影響が見られ
たので測定は一つのガス種について３回行なうこととし
た。詳しくは、熔断スピードを２５０mm／分とし、ガス
採取口径ｘ６を４７mmとし、鋼板（熔断材ｘ１）とガス
採取口ｘ４の距離ｘ７を１５mmとし、トーチｘ５とガス
採取口ｘ４（中心）の距離ｘ８を６０mmとし、測定ガス
流量を毎分１リットルとした。
化炭素）の分析結果について、図５及び表７を用いて説
明する。図５は、分析に用いた装置を示す説明図であ
る。表７は、分析結果を示している。この分析の目的
は、３種類（アクアガス、アセチレン、ＬＰＧ）のガス
（供試料）による熔断時の燃焼ガス中の二酸化炭素を測
定し、比較することである。熔断材ｘ１には鋼板（熔断
巾420 mm×厚み30mm）を用いた。図５中、ｘ２はＣＯ2
メータを示し、ｘ３はレコーダーを示している。また、
ｘ４はＣＯ2 メータｘ２のガス採取口を示し、ｘ５はガ
ストーチを示している。測定は、屋内で行った。測定方
法については、赤外線非分散型とし、測定装置には、島
津製作所製ＣＧＴ−１０１Ａ型を用いた。燃焼ガスの採
取位置及び採取口を数回、測定検討して、最終的に図５
に示す位置にて、ガスを採取し測定した。ガスの熱対流
やエアーの吸込み具合等による測定値への影響が見られ
たので測定は一つのガス種について３回行なうこととし
た。詳しくは、熔断スピードを２５０mm／分とし、ガス
採取口径ｘ６を４７mmとし、鋼板（熔断材ｘ１）とガス
採取口ｘ４の距離ｘ７を１５mmとし、トーチｘ５とガス
採取口ｘ４（中心）の距離ｘ８を６０mmとし、測定ガス
流量を毎分１リットルとした。
【００３８】
【表７】
ＣＯ2 （Ｖ／Ｖ、％）
ガス種 測定回数 最高値 最低値 平均値（３回の平均）
アクアガス 1 ２．５ １．７ １．９
2 ２．６ １．８ 同上
3 ３．５ ２．３ 同上
アセチレン 1 ４．３ ２．３ ２．５
2 ４．７ ２．５ 同上
3 ４．３ ２．６ 同上
ＬＰＧ 1 ７．７ ４．３ ３．５
2 ６．１ ３．５ 同上
3 ５．７ ３．１ 同上
【００３９】上記の通り、ＬＰＧが最も二酸化炭素の高
い発生を示し、次いでアセチレンとなり、本願発明に係
る燃焼ガス（アクアガス）では、最も二酸化炭素の発生
が低かった。
い発生を示し、次いでアセチレンとなり、本願発明に係
る燃焼ガス（アクアガス）では、最も二酸化炭素の発生
が低かった。
【００４０】既述の通り、酸素及び水素ガスの混合ガス
は、高速切断が可能であり、ノロ剥離性が良好という長
所がある反面、連続操業ができず、遅れ割れ対策として
は不適という短所があると言われてきたが、本願発明の
実施により、このような懸念を払拭して実機化の可能性
が見えてきた。今回、ＩＳＯ１４００への実機導入を目
的に、試験的に本願発明に係るガス製造方法を実施する
装置を導入し、約１月間の評価テストを実施した結果、
品質・生産性向上の両面から、実機化の目処を得た。こ
こで、図６を用いて、本願発明に係る燃焼ガスのノロ剥
離性の評価について、説明する。
は、高速切断が可能であり、ノロ剥離性が良好という長
所がある反面、連続操業ができず、遅れ割れ対策として
は不適という短所があると言われてきたが、本願発明の
実施により、このような懸念を払拭して実機化の可能性
が見えてきた。今回、ＩＳＯ１４００への実機導入を目
的に、試験的に本願発明に係るガス製造方法を実施する
装置を導入し、約１月間の評価テストを実施した結果、
品質・生産性向上の両面から、実機化の目処を得た。こ
こで、図６を用いて、本願発明に係る燃焼ガスのノロ剥
離性の評価について、説明する。
【００４１】先ず、図６は溶断した板厚別のノロ剥離性
評価を示す。図６(A) 〜(D) に示す各円グラフにおい
て、斑点で示す部分ｙ１は、ノロを除去するのに治具が
必要なものの割合を示し、無地の部分ｙ２は、点状のノ
ロで手で除去が可能なものの割合を示し、網かけの部分
ｙ３は、棒状のノロで手で除去が可能なものの割合を示
し、斜線の部分ｙ４は、ノロが全く付かなかったものの
割合を示す。図６(A) は、板厚が２０mm以下の場合を示
しており、ｙ１は１６％、ｙ２は５２％、ｙ３は０％、
ｙ４は３２％であった。図６(B) は、板厚が２０mmより
大きい場合を示しており、ｙ１は６％、ｙ２は４６％、
ｙ３は２％、ｙ４は４６％であった。図６(C) は、板厚
が２1 mmより大きく３０mmより小さい普通鋼の場合を示
しており、ｙ１は０％、ｙ２は４３％、ｙ３は０％、ｙ
４は５７％であった。図６(D) は、板厚が２1 mmより大
きく３０mmより小さい特殊鋼（ＳＳ＋Ｃｒハイテンショ
ン鋼）の場合を示しており、ｙ１は０％、ｙ２は５２
％、ｙ３は７％、ｙ４は４１％であった。尚、図６(A)
(B) の溶断材はＳＳ材（ＳＳ４００）である。
評価を示す。図６(A) 〜(D) に示す各円グラフにおい
て、斑点で示す部分ｙ１は、ノロを除去するのに治具が
必要なものの割合を示し、無地の部分ｙ２は、点状のノ
ロで手で除去が可能なものの割合を示し、網かけの部分
ｙ３は、棒状のノロで手で除去が可能なものの割合を示
し、斜線の部分ｙ４は、ノロが全く付かなかったものの
割合を示す。図６(A) は、板厚が２０mm以下の場合を示
しており、ｙ１は１６％、ｙ２は５２％、ｙ３は０％、
ｙ４は３２％であった。図６(B) は、板厚が２０mmより
大きい場合を示しており、ｙ１は６％、ｙ２は４６％、
ｙ３は２％、ｙ４は４６％であった。図６(C) は、板厚
が２1 mmより大きく３０mmより小さい普通鋼の場合を示
しており、ｙ１は０％、ｙ２は４３％、ｙ３は０％、ｙ
４は５７％であった。図６(D) は、板厚が２1 mmより大
きく３０mmより小さい特殊鋼（ＳＳ＋Ｃｒハイテンショ
ン鋼）の場合を示しており、ｙ１は０％、ｙ２は５２
％、ｙ３は７％、ｙ４は４１％であった。尚、図６(A)
(B) の溶断材はＳＳ材（ＳＳ４００）である。
【００４２】上記の評価について、ＣＯＧガス（高炉ガ
ス）を用いて切断を行った場合、約５０％強の割合で、
治具が必要となるが、本願発明に係る燃焼ガス（アクア
ガス）では、２０ｍｍ以下の場合が１６％であり、２０
ｍｍよりも大きい場合が６％であり、ノロレス比率も３
０％〜５０％とノロ剥離性は良好である。アクアガスで
は、ノロレス（ノロなし）である比率が、普通鋼の場合
５７％であり、特殊鋼の場合、４１％と、普通鋼のほう
が、やや優位である。
ス）を用いて切断を行った場合、約５０％強の割合で、
治具が必要となるが、本願発明に係る燃焼ガス（アクア
ガス）では、２０ｍｍ以下の場合が１６％であり、２０
ｍｍよりも大きい場合が６％であり、ノロレス比率も３
０％〜５０％とノロ剥離性は良好である。アクアガスで
は、ノロレス（ノロなし）である比率が、普通鋼の場合
５７％であり、特殊鋼の場合、４１％と、普通鋼のほう
が、やや優位である。
【００４３】総合評価については、次の通りである。
１）切断速度：極めて良好（厚手材中心に約１０〜２０
％の速度アップ可能） ２）ノロ発生：極めて良好（厚手材の約５０％がノロレ
ス化実現） ３）ノロ剥離性：極めて良好（冶具の必要な厚手材は１
０％以下） ４）浸入水素：良好（ＰＣＯＧと同等レベル） ５）逆火：良好（心配なし） ６）切断環境：極めて良好（発煙は少なく良好） ７）連続操業：良好（自動供給装置導入により問題無
し） ８）ランニングコスト：良好（ＬＰＧ：5.0 円／m 、Ａ
ＧＧ：3.1 円／m ）
％の速度アップ可能） ２）ノロ発生：極めて良好（厚手材の約５０％がノロレ
ス化実現） ３）ノロ剥離性：極めて良好（冶具の必要な厚手材は１
０％以下） ４）浸入水素：良好（ＰＣＯＧと同等レベル） ５）逆火：良好（心配なし） ６）切断環境：極めて良好（発煙は少なく良好） ７）連続操業：良好（自動供給装置導入により問題無
し） ８）ランニングコスト：良好（ＬＰＧ：5.0 円／m 、Ａ
ＧＧ：3.1 円／m ）
【００４４】本願発明に係る燃焼ガスとＬＰＧの切断温
度について調べた。次に、本願発明に係る燃焼ガス（ア
クアガス）について切断時の測定温度を示す。尚、何れ
も2.5 kg/ 平方cmの高圧酸素を用いた。 １）板厚６mmのＳＳ材に対して、送り速度550mm/分とし
た場合、１２９℃ ２）板厚12mmのＳＳ材に対して、送り速度400mm/分とし
た場合、１５８℃ ３）板厚９mmのＳＳ材に対して、送り速度450mm/分とし
た場合、１０８℃
度について調べた。次に、本願発明に係る燃焼ガス（ア
クアガス）について切断時の測定温度を示す。尚、何れ
も2.5 kg/ 平方cmの高圧酸素を用いた。 １）板厚６mmのＳＳ材に対して、送り速度550mm/分とし
た場合、１２９℃ ２）板厚12mmのＳＳ材に対して、送り速度400mm/分とし
た場合、１５８℃ ３）板厚９mmのＳＳ材に対して、送り速度450mm/分とし
た場合、１０８℃
【００４５】上記１）の条件で、アイトレーサー（田中
製作所製切断機）を用い散水冷却にてＬＰＧを使用した
場合、測定温度は１６８．２℃であった（水分蒸発後に
測定）。また同様に上記１）の条件で、アイトレーサー
を用い冷却なし（水を使わずに切断）でＬＰＧを使用し
た場合、測定温度は３６４．２℃であった。このよう
に、本願発明に係る燃焼ガスでは、測定温度が、ＬＰＧ
の場合に比して、極めて低い。特に、本願発明に係る燃
焼ガス（アクアガス）を使用した場合、ＬＰＧ＋酸素で
切断した場合に比べ切断温度が低いため、熱歪が少なく
冷却水が不要となる。
製作所製切断機）を用い散水冷却にてＬＰＧを使用した
場合、測定温度は１６８．２℃であった（水分蒸発後に
測定）。また同様に上記１）の条件で、アイトレーサー
を用い冷却なし（水を使わずに切断）でＬＰＧを使用し
た場合、測定温度は３６４．２℃であった。このよう
に、本願発明に係る燃焼ガスでは、測定温度が、ＬＰＧ
の場合に比して、極めて低い。特に、本願発明に係る燃
焼ガス（アクアガス）を使用した場合、ＬＰＧ＋酸素で
切断した場合に比べ切断温度が低いため、熱歪が少なく
冷却水が不要となる。
【００４６】本願発明に係るガスは、既述の通り優れた
性質、安全性及び経済性を持つものである。また、溶断
機能面についても、他の炭化水素系の燃焼ガスを、非燃
焼範囲にて混合して要求する機能性を持った溶断用ガス
として調合することも可能であり、その手段としては、
比例注入弁を利用した混合、マスフローメーターと、マ
スフローコントローラーを利用した混合などが考えられ
る。
性質、安全性及び経済性を持つものである。また、溶断
機能面についても、他の炭化水素系の燃焼ガスを、非燃
焼範囲にて混合して要求する機能性を持った溶断用ガス
として調合することも可能であり、その手段としては、
比例注入弁を利用した混合、マスフローメーターと、マ
スフローコントローラーを利用した混合などが考えられ
る。
【００４７】
【発明の効果】本願第１の発明の実施によって、溶断又
はロウ付けに適した燃焼ガスの製造方法は、水或いは水
蒸気を電気分解することにてオンデマンド即ち必要に応
じて逐次、安価な燃焼ガスを供給することを可能とし、
なお且つ、燃焼効率を低下させず、高い溶断機能を付与
し、安全に、安定した取り扱いが可能な溶断又はロウ付
けに適した燃焼ガスを製造することを可能とした。これ
によって、従来より発展性の見られなかった溶断用の燃
焼ガスについて、その機能の向上を実現し、併せて、製
造や取り扱いの、安全面、コスト面、環境面を改善し得
た。即ち、本願第１の発明は、水や水蒸気の電解装置で
発生させた水素・酸素の混合ガスを改善して、安定で且
つ鋼材の溶断用混合燃焼ガス又はロウ付け用の優れた機
能を合わせ持つ混合ガスの製造方法を提供し得た。特
に、この発明は、鋼材の溶断に使用する燃焼ガスを水を
電気分解して得られる水素、酸素と燃焼ガスを爆発限界
外になるように混合して、溶断機能と経済性に優れた特
性を持つ混合ガスにする製造方法を提供し得たものであ
る。
はロウ付けに適した燃焼ガスの製造方法は、水或いは水
蒸気を電気分解することにてオンデマンド即ち必要に応
じて逐次、安価な燃焼ガスを供給することを可能とし、
なお且つ、燃焼効率を低下させず、高い溶断機能を付与
し、安全に、安定した取り扱いが可能な溶断又はロウ付
けに適した燃焼ガスを製造することを可能とした。これ
によって、従来より発展性の見られなかった溶断用の燃
焼ガスについて、その機能の向上を実現し、併せて、製
造や取り扱いの、安全面、コスト面、環境面を改善し得
た。即ち、本願第１の発明は、水や水蒸気の電解装置で
発生させた水素・酸素の混合ガスを改善して、安定で且
つ鋼材の溶断用混合燃焼ガス又はロウ付け用の優れた機
能を合わせ持つ混合ガスの製造方法を提供し得た。特
に、この発明は、鋼材の溶断に使用する燃焼ガスを水を
電気分解して得られる水素、酸素と燃焼ガスを爆発限界
外になるように混合して、溶断機能と経済性に優れた特
性を持つ混合ガスにする製造方法を提供し得たものであ
る。
【００４８】また、本願第２の発明の実施によって、燃
焼効率が高く、溶断機能に優れ、たを付与し、安全に、
安定した取り扱いが可能な溶断又はロウ付けに適した燃
焼ガスを提供し得た。即ち、従来より発展性の見られな
かった溶断用の燃焼ガスについて、その機能の向上を実
現し、併せて、製造や取り扱いの、安全面、コスト面、
環境面に優れた燃焼ガスを提供し得た。
焼効率が高く、溶断機能に優れ、たを付与し、安全に、
安定した取り扱いが可能な溶断又はロウ付けに適した燃
焼ガスを提供し得た。即ち、従来より発展性の見られな
かった溶断用の燃焼ガスについて、その機能の向上を実
現し、併せて、製造や取り扱いの、安全面、コスト面、
環境面に優れた燃焼ガスを提供し得た。
【００４９】また、本願第３の発明の実施によって、第
１の可燃性ガスと支燃性ガスとの間の成分比率を燃焼効
率の良い上記の爆発可能な比率としても、第２の可燃性
ガスを混合することにて、非燃焼、爆発範囲外での取り
扱いを可能とした。このため、安全性を著しく向上する
と共に、安全性のために、燃焼ガスの溶断又はロウ付け
における使用の機能の低下を招かない。
１の可燃性ガスと支燃性ガスとの間の成分比率を燃焼効
率の良い上記の爆発可能な比率としても、第２の可燃性
ガスを混合することにて、非燃焼、爆発範囲外での取り
扱いを可能とした。このため、安全性を著しく向上する
と共に、安全性のために、燃焼ガスの溶断又はロウ付け
における使用の機能の低下を招かない。
【図１】本願発明の実施に好適なガス製造装置の一実施
の形態を示す説明図である。
の形態を示す説明図である。
【図２】(A) は本願発明に係るガスの一実施の形態を示
す説明図であり、(B) は他の実施の形態を示す説明図で
ある。
す説明図であり、(B) は他の実施の形態を示す説明図で
ある。
【図３】本願発明に係るガスの更に他の実施の形態を示
す説明図である。
す説明図である。
【図４】(A) は本願発明に係るガスの又の実施の形態を
示す説明図であり、(B) は更に又他の実施の形態を示す
説明図である。
示す説明図であり、(B) は更に又他の実施の形態を示す
説明図である。
【図５】本願発明に係るガス及び比較例のガスについ
て、二酸化炭素発生量の測定に用いた分析装置である。
て、二酸化炭素発生量の測定に用いた分析装置である。
【図６】本願発明に係るガスのノロ剥離性についての説
明図である。
明図である。
ｋ１ （酸素と水素の）混合ガス
Claims (3)
- 【請求項１】 水或いは水蒸気を電気分解することにて
生成中の、水素と酸素の混合ガスに対し、鋼材の溶断に
利用されているプロパンガス、エチレンガス或いは天然
ガスなどの液化石油ガスを加えることにより、水素、酸
素及び液化石油ガスの成分比率について、燃焼、爆発の
上限界を超えるものとし、非燃焼、爆発範囲外での取り
扱いを可能とする溶断又はロウ付けに適した燃焼ガスの
製造方法。 - 【請求項２】 水或いは水蒸気の電解により水素と酸素
とを生成し、これら天然ガスなどの液化石油ガスを加
え、水素、酸素及び液化石油ガスの成分比率について、
燃焼、爆発の上限界を超えるものとし、非燃焼、爆発範
囲外としたことを特徴とする溶断又はロウ付けに適した
燃焼ガス。 - 【請求項３】 第１の可燃性ガスと、当該第１の可燃性
ガスと反応して爆発することが可能な支燃性ガスとを成
分とする溶断又はロウ付けに適した混合ガスに対して、 上記支燃性ガスとの反応比率が第１の可燃性ガスと異な
る、第２の可燃性ガスを混合することにて、 第１の可燃性ガスと支燃性ガスと第２の可燃性ガスとの
少なくとも３成分間の成分比率について、燃焼、爆発の
上限界を超えるものとし、第１の可燃性ガスと支燃性ガ
スとの間の成分比率を、上記の爆発可能な比率として
も、非燃焼、爆発範囲外での取り扱いが可能であること
を特徴とする溶断又はロウ付けに適した燃焼ガスの製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001321238A JP3897559B2 (ja) | 2001-10-18 | 2001-10-18 | 燃焼ガスの製造方法及び製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001321238A JP3897559B2 (ja) | 2001-10-18 | 2001-10-18 | 燃焼ガスの製造方法及び製造装置 |
Related Child Applications (1)
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