JP4665432B2

JP4665432B2 - 燃焼式動力工具

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Publication number: JP4665432B2
Application number: JP2004139263A
Authority: JP
Inventors: 治久藤澤; 康希大森; 智雅西河
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2003-06-20
Filing date: 2004-05-07
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2024-05-07
Also published as: AU2004202711A1; DE602004006466D1; EP1810792A1; US6886730B2; DE602004006466T2; US20050001004A1; JP2005028568A; EP1488891A2; EP1488891A3; CA2471618C; CA2471618A1; EP1488891B1; AU2004202711B2

Description

本発明は燃焼式動力工具に関し、特に、ガスボンベに封入された液化ガスを燃焼室内に噴射させ、空気と混合し着火することにより、ピストンを駆動する動力を発生させ、釘等の止具を打込む燃焼式打込み工具に関する。

従来の燃焼式動力工具は、ハウジングと、ハンドルと、トリガスイッチと、ヘッドキャップと、燃焼室枠と、プッシュレバーと、シリンダと、ピストンと、ドライバブレードと、モータと、ファンと、ガスボンベと、点火プラグと、排気逆止弁と、マガジンと、テールカバーとを主に備えている。ヘッドキャップはハウジングの一端を塞いており、ハンドルはハウジングに固定されトリガスイッチが付設されると共に電池が着脱可能に内蔵される。燃焼室枠は、ハウジング内においてハウジングの長手方向に移動可能に設けられ、反ヘッドキャップ方向にバネ付勢されるが、バネの付勢力に抗して一端がヘッドキャップに当接可能に設けられる。

プッシュレバーは、ハウジングの他端において移動可能に設けられ、燃焼室枠と連接されている。シリンダは燃焼室枠に連通可能に位置してハウジングに固定され、燃焼室枠の移動を案内すると共に排気穴が形成されている。ピストンはシリンダに対して往復摺動可能に設けられ、燃焼室枠の一端がヘッドキャップに当接した時、ヘッドキャップ、燃焼室枠、シリンダのヘッドキャップ側端部と共に燃焼室を画成する。ドライバブレードは、ピストンの反燃焼室側からハウジングの他端部方向に延設されている。モータはヘッドキャップに支持され、ファンはモータに固定されて燃焼室内に位置する。４枚の羽根を有するファンは、モータにより駆動されて燃焼室内で燃焼ガスと空気を混合して燃焼を促進させると共に、燃焼室枠がヘッドキャップから離間した時に、外気をハウジング内に導入して燃焼室枠内を掃気し、またシリンダの外周側を冷却する役割を果たす。ガスボンベはハウジング内に収容され、ヘッドキャップのガス通路を通じて燃焼室内に可燃性ガスとして噴射される液化ガスを内含する。点火プラグは燃焼室に臨み可燃性ガスと空気との混合気を着火する。排気逆止弁は排気穴を選択的に遮蔽する。

マガジンは、ハウジングの他端部側に設けられて釘等の止具を収容する。テールカバーは、マガジンの止具をドライバブレードに対向する位置に給送するためにマガジンとプッシュレバーとの間に設けられている。

燃焼室枠がヘッドキャップに当接した時に燃焼室を密閉するために、燃焼室枠の上部と密着するヘッドキャップの所定面と、燃焼室枠の下部と密着するシリンダのヘッドキャップ側端部とには、シール材（シールリング）がそれぞれ設けられている。

プッシュレバーを工作物に押し付けると、燃焼室が画成された状態でハウジングに装着されたガスボンベから燃焼室内に液化ガスが噴射され、ファンにより空気と可燃性ガスが攪拌混合され、この状態でトリガスイッチをオン操作すると、点火プラグによる点火によって混合気が爆発燃焼され、ピストンを駆動してドライバブレードを介して木材等の工作物に釘が打込まれる。爆発燃焼後、所定時間が経過するまでは、燃焼室枠はヘッドキャップに当接した状態が維持され、燃焼ガスの排気後の排気逆止弁の閉鎖によって燃焼室内が密閉されると共に、温度低下による燃焼室内の圧力低下により、燃焼室側で熱真空が得られ、ピストン上下間の圧力差によりピストンを上昇させることができる（例えば特許文献１〜６参照）。

特公昭６４−９１４９号公報

特公平１−３４７５３号公報特公平３−２５３０７号公報特公平４−４８５８９号公報特開平８−２１６０５２号公報米国特許第５１３３３２９号明細書

前記した従来の燃焼式動力工具には次のような不具合があった。
（１）プッシュレバーを工作物に押し付けヘッドスイッチやプッシュスイッチがオンになるとモータすなわちファンが回転を開始する。その後、トリガスイッチをオンすると点火プラグが火花放電し可燃性ガスと空気との混合気に点火する。しかし、ヘッドスイッチやプッシュスイッチがオンしてモータとファンが回転を開始後、比較的短い時間でトリガスイッチをオンすると、モータとファンが十分な打込み力が得られる回転数に到達しておらず、打込み力が低下するという問題があった。
またこの問題を解決するため、高価な低慣性モータすなわちコアレスモータの使用やヘッドスイッチ１６やプッシュスイッチのオンから点火までに一定の時間制限を設ける等の方法が提案されている。しかし、これらの方法は高コストであると共に、作業能率・操作性を著しく低下させる等の問題があった。

（２）工具の点火やモータの駆動のための電源を、着脱可能な２次電池で行っているため、連続作業や長時間の作業では予備電池などの準備をしなければならず不便であった。

（３）周囲温度が低い時に工具を使用した場合、燃焼室内に噴射された液化ガスが十分に気化・撹拌ができないことがあり、トリガスイッチを引いても燃焼しない場合があった。従来の工具では再度トリガスイッチを引いても点火・燃焼はせず、工具１を一度工作物から離し、再度工具を工作物に押付けて液化ガスを燃焼室に噴射させ、トリガスイッチを引かなければならなかった。この際可燃性ガスが再度燃焼室に充填されてしまうため、ガスボンベで供給される液化ガスを無駄に消費し、工具の使用可能時間が短くなる不具合があった。

（４）工具が動作する際に大電圧・大電流が流れることにより、工具内の配線へノイズによる電圧が誘起され、工具１が正常に動作しない場合があった。

本発明の目的は、上記した欠点をなくし、従来の燃焼式動力工具に比べ安価で作業能率・操作性の向上を図ると共に長時間の使用が可能になる燃焼式動力工具を提供することである。

かかる目的を達成するため本発明は、請求項１において、ハウジングと、ハウジングの一端を塞ぐヘッド部と、ヘッド部に設けられたモータと、ハウジング内に固定して設けられたシリンダと、シリンダの軸方向にシリンダに対して往復摺動可能なピストンと、ハウジング内において移動可能に案内され燃焼室を画成する燃焼室枠と、燃焼室内に回転可能に設けられモータにより回転駆動されるファンと、燃焼室に臨み、燃焼室内の可燃性ガスと空気との混合気を着火する点火プラグと、を備え、可燃性ガスが可燃性ガス通路を介して燃焼室に供給され、点火プラグの点火動作により爆発燃焼してピストンを移動させる燃焼式動力工具であって、前記モータの起動時の運転電圧を定常時運転電圧より大きくし、モータ起動後ファンの回転数が速やかに定常回転数に到達するようにした燃焼式動力工具を提供する。

また、モータ運転電圧を電池により供給し、電池の公称電圧を定常時運転電圧程度とし、起動時に電池電圧を昇圧して供給するようにしてもよい。

また、モータ運転電圧を電池により供給し、電池の公称電圧を起動時運転電圧程度とし、定常運転時に電池電圧を降圧して供給するにしてもよい。

また、モータを、起動から１３０ｍｓ以下で定常回転数に到達する起動特性を有するようにしてもよい。

また、モータの定常時運転電圧を掃気時運転電圧より大きくなるようにしてもよい。

また、工具が工作物に押付けられていることを検出するプッシュスイッチと、止具の駆動を指示するトリガスイッチと、前記プッシュスイッチとトリガスイッチの信号を受け工具の動作を制御する制御回路とを有する燃焼式動力工具であって、工具の不使用または異常状態を検出し、低電力消費モードに移行させることを特徴とした燃焼式動力工具を提供する。

また、工具が工作物に押付けられていることを検出するプッシュスイッチと、止具の駆動を指示するトリガスイッチと、前記プッシュスイッチとトリガスイッチの信号を受け工具の動作を制御する制御回路とを有する燃焼式動力工具であって、前記制御回路はトリガスイッチの信号を受けた際、プッシュスイッチの動作に拘わらず、点火させることを特徴とした燃焼式動力工具を提供する。

また、工具の電源を工具が工作物に押付けられていることを検出するプッシュスイッチと、止具の駆動を指示するトリガスイッチと、前記プッシュスイッチとトリガスイッチの信号を受け工具の動作を制御する制御回路とを有する燃焼式動力工具であって、前記トリガスイッチとプッシュスイッチの両方がＯＦＦとなっていなければ、主スイッチをＯＮしても前記制御回路が動作しないようにしたことを特徴とする燃焼式動力工具を提供する。

また、工具が工作物に押付けられていることを検出するプッシュスイッチと、止具の打込みを指示するトリガスイッチと、制御素子を有し前記プッシュスイッチとトリガスイッチの信号を受け工具の動作を制御する制御回路とを備えた燃焼式動力工具であって、前記トリガスイッチと制御素子の両方が止具駆動開始の信号を発したならば駆動することを特徴とする燃焼式動力工具を提供する。

請求項１及び請求項２記載の燃焼式動力工具によれば、ファンを駆動するモータの立ち上がりが早くなりファンが定常運転時の回転数に早く到達するので、可燃性ガスと空気の攪拌混合が確実に行われ、動作が確実に行われるようになると共にその操作が簡単になり操作性・作業能率が向上する。また高価で低慣性のモータを使用する必要性がなくなるので、工具を安価に提供できるという作用効果を奏し得る。

請求項３、請求項５記載の燃焼式動力工具によれば、省エネルギー化が図れ電池の寿命が長くなるという効果を奏し得る。

請求項４記載の燃焼式動力工具によれば、速打ちが可能となり結果として作業性を向上できるという作用効果を奏し得る。

本発明燃焼式動力工具を燃焼式打込み工具に適用した実施の形態について図１〜図３を参照して説明する。以下釘を打ち出す方向を下方、その反対を上方として説明する。燃焼式打込み工具１は、外枠体を構成するハウジング２を有し、ハウジング２は主ハウジング部２Ａと、主ハウジング部２Ａの長手方向に沿って主ハウジング部２Ａに並設されたボンベ室部２Ｂとを有する。主ハウジング部２Ａの上部には図示せぬ吸気口が形成されると共に、下部には図示しない排気口が形成されている。

主ハウジング２Ａの上部には、ヘッドカバー４が取付けられており、ボンベ室部２Ｂ内には可燃焼ガスを内含するガスボンベ５が着脱自在に収容される。ボンベ室部２Ｂからはハンドル７が延設される。ハンドル７は、トリガスイッチ６を備えると共に、図示しない電池３０（図２）例えば公称電圧が７．２Ｖの電池３０を内蔵する。また主ハウジング２Ａとボンベ室部２Ｂの下方には、図示しない釘を装填したマガジン８と、マガジン８内の釘を給送案内し所定位置にセットするためのテールカバー９が設けられている。

主ハウジング２Ａの下端には、テールカバー９の釘セット位置に対応してプッシュレバー１０が移動可能に支持され後述する燃焼室枠１１に固定された連結部材１２と連接されている。プッシュレバー１０の先端が工作物Ｗに当接しハウジング２全体を工作物方向に押圧した時、プッシュレバー１０の上部が主ハウジング２Ａ内に後退可能である。

主ハウジング２Ａの上端にはその上端開口を塞ぐためのヘッド部たるヘッドキャップ１３が固定され、ヘッドキャップ１３にはファン１４を回転軸で固定したモータ３がバネ３Ａを介して支持されると共に、トリガスイッチ６により点火される点火プラグ１５が収納把持される。また主ハウジング部２Ａ内には工具本体が工作物である木材Ｗに押付けられて燃焼室枠１１がストローク上端にあることを検出するための図示しないヘッドスイッチ１６（図２）が設けられている。プッシュレバー１０が所定位置まで上昇した時に、ヘッドスイッチ１６がオン動作して、モータ３の回転が開始されファン１４の回転を開始するように構成される。なおファン１４は、毎分約１２，０００回転するファンで６枚の羽根を有している。

ヘッドキャップ１３のボンベ室部２Ｂ側内には燃料通路たる噴射通路１７が形成され、噴射通路１７の一端はヘッドキャップ１３の下端面に開口する噴射口１８をなし、他端側はガスボンベ５と接続されるガスボンベ接続部をなす。またヘッドキャップ１３には、後述する燃焼室枠１１の上部がヘッドキャップ１３に当接した時に、ヘッドキャップ１３と燃焼室枠１１間をシールするためのＯリングで構成された第１シール材１９が装着されている。

主ハウジング２Ａ内には、主ハウジング２Ａの長手方向に移動可能で、上端がヘッドキャップ１３の下端面に当接可能な燃焼室枠１１が設けられる。上述したように、燃焼室枠１１の下端部には連結部材１２が固定されてプッシュレバー１０に連接されているので、プッシュレバー１０の移動に伴って燃焼室枠１１も移動する。そして燃焼室枠１１の内周面に当接して燃焼室枠１１の移動を案内するシリンダ２０が、主ハウジング部２Ａに固定され、シリンダ２０の下端面と連結部材１２との間には圧縮コイルスプリング２２が介装されて燃焼室枠１１を反ヘッドキャップ１３方向に付勢している。シリンダ２０の下部付近には上述した主ハウジング部２Ａの排気口と連通可能な排気穴２１が形成されている。排気穴２１の外側には図示しない逆止弁が排気穴２１を選択的に塞ぐように設けられる。更に、シリンダ２０の底部にはバンパ２３が設けられている。シリンダ２０の上部には、燃焼室枠１１がヘッドキャップ１３に当接した時に、燃焼室枠１１の下部側内周面とシリンダ２０上部外周面との間をシールするＯリングよりなる第２シール材２４が装着されている。

シリンダ２０内には、シリンダ２０に対して往復摺動可能なピストン２５が設けられ、燃焼室枠１１の上端がヘッドキャップ１３に当接した時、ヘッドキャップ１３、燃焼室枠１１、シリンダ２０のヘッドキャップ部側端部、ピストン２５、第１、第２シール材１９，２４とにより燃焼室２６が画成される。そして燃焼室枠１１がヘッドキャップ１３から離間した時は、ヘッドキャップ１３と燃焼室枠１１の上端との間に外気と通じる第１流路Ｓ１が生じ、また燃焼室枠１１の下端部とシリンダ２０の上端部との間に第１流路Ｓ１に続く第２流路Ｓ２が生じる。この第２流路Ｓ２は、シリンダ２０の外周面側に燃焼ガスや新たな空気を通過させ、主ハウジング部２Ａの図示しない排出口から排出される。

燃焼室枠１１の燃焼室２６を画成する部分には、複数のリブ２７が燃焼室枠１１の軸方向に延び、半径方向内方に突出して設けられている。このリブ２７はファン１４の回転と相まって、燃焼室２６内での空気と可燃性ガスとの攪拌混合を促進させるためのものである。上述した図示しない吸気口は燃焼室２６内に空気を供給するために形成され、排気穴２１や排気口からは、燃焼室２６の燃焼ガスを排出する。

ドライバブレード２８がピストン２５の反燃焼室２６側から主ハウジング部２Ａの下端部方向に延びて設けられる。ドライバブレード２８はテールカバー９内の釘に衝接可能な同軸位置にあり、ピストン２５が下降した時、ピストン２５は上述したバンパ２３に突き当たって停止する。

ファン１４、点火プラグ１５、噴射口１８は全て燃焼室２６内に配置または開口している。ファン１４はその回転により、燃焼室枠１１がヘッドキャップ１３と当接位置にある時に空気と可燃性ガスとを攪拌混合させ、点火後に乱流燃焼を生じせしめて燃焼を促進させ、燃焼室枠１１がヘッドキャップ１３から離間して、第１、第２流路Ｓ１、Ｓ２が生じた時、燃焼室２６内の燃焼ガスを掃気すると共にシリンダ２０を冷却するという３つの機能を果たす。

図２は、本実施の形態におけるファン１４を駆動するモータ３の運転電圧を制御する制御回路の一例を示す。ヘッドスイッチ１６が閉じると第１タイマ３１、第２タイマ３２が所定時間動作してそれぞれリレースイッチ３３、３４の励磁コイル３３ａ、３４ａを付勢する。リレースイッチ３３、３４はコイル３３ａ、３４ａが付勢されている間その接点３３ｂ、３４ｂを閉じる。リレー接点３３ｂが閉じると、昇圧トランス３５、所定周期でオン、オフを繰り返すスイッチングトランジスタ３６、ダイオード３７及びコンデンサ３８から構成される電圧変換手段３９は電池３０の電圧（７．２Ｖ）を１２Ｖに昇圧し、この昇圧した電圧１２をリレー接点３４ｂ、ダイオード４０を介してモータ３に印加する。第２タイマ３２が規定する時間が経過してリレー接点３４ｂを開くと、電池３０の電圧７．２Ｖがリレー接点３３ｂ、ダイオード４１を介してモータ３に印加される。

図３はモータ３に印加される電圧及び回転数を示すグラフで、実線は本発明による印加電圧及び回転数を示し、破線はモータ３に印加される電圧を制御することなく電池３０の７．２の公称電圧を印加した例及びこの場合の回転数を示す。

図３から明らかな如く、モータ３は、起動時に電池３０の公称電圧７．２Ｖを１２Ｖに昇圧した電圧が印加されるので、モータ３の回転数は実線に示すように早く立ち上がり、所定回転数（本実施形態の場合毎分約１２０００回転）に１３０ｍｓ以下で到達していることが分かる。なお破線の場合には３００ｍｓ経過しても所定回転数に到達しないことが分かる。

従って、第２タイマ３２が規定する時間が１３０ｍｓ以下であり、第１タイマ３１が規定する時間は、かかる燃焼式打込み工具では周知の如く、打込み前にヘッドスイッチ１６が閉じてから、打込み後に燃焼室２６が開放されヘッドスイッチ１６が開き燃焼室２６内が新鮮な空気と入れ替えられるまでの時間すなわちヘッドスイッチ１６が開いてから所定時間経過するまでの時間とされる。

図２の回路によると、昇圧トランス３５の部分での電力消費が大きく省エネの観点からは問題あることが分かった。このためモータ３の起動時に電池３０の公称電圧７．２Ｖを印加し、定常運転時に電池電圧を例えば６Ｖに降圧して印加するようにしてもモータ３の回転数の立ち上がりを早くできることが分かった。なおこの場合には、６Ｖの印加電圧で定常運転時の回転数が毎分１２０００回転となるようにモータ３のコイルの巻数等が決定される。ちなみに上記した実施形態でのモータ３は、７．２Ｖの印加電圧で毎分１２０００回転となるようにコイルの巻数等が決定されている。

上述の燃焼式打込み工具において、従来の工具１ではファン１４の羽根枚数を４枚としていたが、本実施形態の工具では６枚としている。これは、羽根枚数を増やすことによって風量を増加させることができるためで、これにより従来の工具１と比べ、掃気時間の短縮や、掃気時間は同一で掃気時のモータ３の印加電圧を下げることが可能となり省電力化が図れる。

本発明燃焼式動力工具を燃焼式打込み工具に適用した第２の実施の形態について図４〜図１０を参照して説明する。なお、図１と同じ部品には同じ番号を付し説明を一部省略する。また、図４のトリガスイッチ２５１、プッシュスイッチ２０１はそれぞれ図１、図２に示したトリガスイッチ６、ヘッドスイッチ１６と同様の機能を有する。

工具１のトリガスイッチ２５１近傍でマガジン８の上方には主スイッチ１０１があり、主スイッチ１０１を閉じてＯＮ状態にすると、制御回路５１に電池３０からの電力が供給され、工具１が使用可能な状態となり、主スイッチ１０１を開くと、制御回路５１への電力供給が断たれ、工具１の不使用時に電池３０の消耗を防ぐことが可能となる。

工具１本体が木材Ｗに押付けられて燃焼室枠１１がストローク上端にあることを検出するためのプッシュスイッチ２０１がハウジング２の下方に取付けられている。

図６は、第２の形態に係る制御回路５１の回路図を示す。図６に示す制御回路５１は、電源部１００、電池電圧検出部１５０、プッシュスイッチ部２００、トリガスイッチ部２５０、マイコン３００、発振器３１０、充電回路部４００、点火回路部４５０、モータ駆動制御部５００、表示部６００等から構成される。

電源部１００は主スイッチ１０１、マイコン３００の駆動電圧や基準電圧を発生するレギュレータ１１５、電界効果トランジスタ（以下ＦＥＴと記す）１０９、トランジスタ１０２、１０８、１１４、ダイオード１１２、コンデンサ１０５、１１３、１１６、１１８、抵抗１０３、１０４、１０６、１０７、１１０、１１１等からなる。電池３０から供給される電圧（本実施形態では７．２Ｖ）は、ダイオード１１２を介してレギュレータ１１５に入力され、制御回路５１の動作に必要な電圧（本実施形態では３．３Ｖ）を発生する。レギュレータ１１５には電圧を出力または停止する制御を行う端子Ｒ１があり、電源部１００には、マイコン３００のＰ１４端子から出力された出力停止信号がマイコン３００停止後でも保持される自己保持回路１３０を設けている。レギュレータ１１５の出力を停止する時は、マイコン３００のＰ１４端子からＨＩＧＨ信号が出力されＦＥＴ１０９をＯＮすることにより、トランジスタ１１４がＯＮからＯＦＦ、トランジスタ１０２がＯＦＦからＯＮ、トランジスタ１０８がＯＦＦからＯＮとなり、レギュレータ１１５に出力停止の信号が伝達される。その後、レギュレータ１１５の出力が停止するとマイコン３００からの出力停止信号も停止してしまうが、電池３０が取り外されるか、または、主スイッチ１０１がＯＦＦとならない限り、トランジスタ１０８はＯＮ状態が維持され、レギュレータ１１５の出力停止を維持する低電力消費モードとなり、以後工具１は動作しなくなる。低電力消費モードを解除するには、主スイッチ１０１をＯＦＦし再度ＯＮすればよい。これにより、主スイッチ１０１をＯＮにしたまま工具１を長時間放置された場合や、工具を置いた際にプッシュレバー１０が意図せず押された状態となってプッシュスイッチ２０１がＯＮしたままになっている場合や、プッシュスイッチ２０１の接点が溶着してＯＮのままになっている場合といった異常状態を検出し、マイコン３００からレギュレータ１１５の出力停止の信号を送ることにより、電池の無駄な消費を防止することができる。リセットＩＣ１１７は、電池３０を挿入し主スイッチ１０１がＯＮされた時や、レギュレータからの出力電圧が設定範囲を外れた時に、マイコンのＰ６端子にリセット信号を送る。

電池電圧検出部１５０は、ＦＥＴ１５５、１５７、抵抗１５３、１５４、１５６、１５８、１５９、コンデンサ１６０などからなる。電池３０の電圧は、抵抗１５８、１５９で分圧され、マイコン３００に入力される。電池電圧検出部１５０には、電圧検出停止回路１５１が設けられており、電源部１００で低電力消費モードとなりレギュレータからの電圧出力が停止した時、ＦＥＴ１５５がＯＦＦ、１５７がＯＦＦとなって、電池電圧を検出する回路が遮断され、分圧抵抗１５８、１５９での無駄な電力消費を防ぐことができる。

プッシュスイッチ部２００は、プッシュスイッチ２０１、抵抗２０２、２０３、ダイオード２０４、２０５、コンデンサ２０６などからなる。工具１が木材Ｗに押付けられ、プッシュスイッチ２０１がＯＮすると、マイコンのＰ２０端子にＬＯＷ信号が伝達される。プッシュスイッチ２０１やトリガスイッチ２５１は、その性格上、制御回路５１の基板から離れた位置に設けられており、基板から各スイッチまでの間は図示しないケーブルによって接続されている。しかし、このケーブルが点火時等に発生するノイズを拾ってしまい、時としてグランド側が正となるような電圧が誘起される場合がある。そこで、ダイオード２０４、２０５を設け、誘起電圧をダイオード２０４、２０５を経由させることで、マイコン３００に過大な電圧が印加されることを防止している。

トリガスイッチ部２５０は、抵抗２５２、２５３、ダイオード２５４、２５５、コンデンサ２５６などからなり、プッシュスイッチ部２００と同様の動作をする。

マイコン３００はリセット入力ポート３０１、出力ポート３０２、演算手段（ＣＰＵ）３０３、ＲＡＭ３０４、ＲＯＭ３０５、Ａ／Ｄコンバータ３０６、出力ポート３０７、タイマ３０８、入力ポート３０９等からなり、モータ３の駆動や点火回路４５０などの動作を制御し、タイマ３０８にはマイコン３００の外部に発振器３１０が接続されている。本実施形態ではマイコン３００を使用しているが、マイコン３００に限定されるものではなくディジタル回路などでも実現可能である。

充電回路４００は点火用コンデンサ４０１の充電をする回路で、コンデンサ４０１、トランス４０３、ダイオード４０２、４０４、４０６、トランジスタ４０８、４１１、ＦＥＴ４０５、抵抗４０３、４０７、４０８、４０９、４１０、４１２、４１３等からなる。
充電の開始は、トリガスイッチ２５１を引くことにより開始されるが、トリガスイッチ２５１のＯＮ信号は２つの経路で充電回路４００に伝達される。第１の経路は図６の符号Ａを経由し、トランジスタ４１１のベースに入力され、トランジスタ４１１がＯＮし、トランジスタ４０８のコレクタに信号が伝達される。一方、第２の経路は本発明制御素子を構成するマイコン３００のＰ１９端子に入力され、さらにＰ１１端子からＬＯＷ信号が間欠的に出力されて充電回路４００のトランジスタ４０８のベースに入力され、トランジスタ４０８をＯＮ／ＯＦＦする。２つの経路の信号により、ＦＥＴ４０５がＯＮ／ＯＦＦを繰り返し、トランス４０３の２次側に高電圧が発生し、点火用のコンデンサ４０１を充電する。

上述のように充電回路４００は、マイコン３００のＰ１９端子にノイズ等により発生した異常電圧が入力されコンデンサ４０１の充電信号をマイコン３００から出力するようなことがあっても、トリガスイッチ２５０がＯＦＦの時はトランジスタ４１１がＯＮせず、コンデンサ４０１の充電は開始されない。

点火回路４５０は点火プラグ１５、サイリスタ４５７、トランジスタ４５３、ダイオード４５８、抵抗４５１、４５２、４５４、４５６等からなる。点火の信号はマイコン３００のＰ９端子からＬＯＷ信号が発せられ、トランジスタ４５３がＯＮし、サイリスタ４５７のゲートに信号が伝達され、サイリスタ４５７がＯＮする。サイリスタ４５７がＯＮすると、コンデンサ４０１に充電されていたエネルギーが放電され、変圧器４５９により約１５０００Ｖまで昇圧され点火プラグ１５で点火する。マイコン３００は点火回路起動後１０ｍｓｅｃ間、サイリスタ４５７のゲートにＯＮ信号を入力するように動作する。

モータ駆動回路５００は工具１を木材Ｗに押付けプッシュスイッチ２０１がＯＮ状態になると動作し、起動時駆動回路５１０、定常時駆動回路５４０、掃気時駆動回路５７０等から構成される。

起動時回路５１０はトランジスタ５１４、５１５、５１６、抵抗５１１、５１２、５１３等から構成され、プッシュスイッチ２０１がＯＮするとマイコン３００のＰ１０端子からＬＯＷ信号が出力され、トランジスタ５１４がＯＦＦ、５１５、５１６がＯＮとなり、モータ３に電池電圧（７．２Ｖ）が印加される。

定常時回路５４０、掃気時回路５７０も同様の動作をするが、それぞれの回路はトランジスタ５５０、５８０のベース電圧に応じた電圧（定常時回路は６Ｖ、掃気時回路は５Ｖ）が出力されモータ３に印加される。

図７に本実施形態のモータ印加電圧およびモータ回転数の経過を示す。工具１が木材Ｗに押付けられるとガスボンベ５から可燃性ガスが噴射すると共に、プッシュスイッチ２０１がＯＮし、可燃性ガスと空気の撹拌混合が始まる。この際早期に撹拌することにより確実にガスの爆発的燃焼が起こり、釘打ち動作が確実に行われる。釘を木材Ｗに打込み、工具１を木材Ｗから離した後もモータ３はファン１４による掃気と冷却の為回転を続ける。モータ３の印加電圧は、図７に示すように、起動時電圧≧定常時電圧≧掃気時電圧の関係となっていれば良く、本実施形態の電圧値に限定されるものではない。このような関係にすることにより、起動時には早期に可燃性ガスと空気を撹拌・混合し、撹拌後はモータ３を定常回転とし、掃気時には掃気・冷却が行える必要最低限の回転数で運転することにより十分な爆発力を得られ且つ電池３０の消費を抑えることができる。

なお、プッシュスイッチ２０１とトリガスイッチ２５０によるファン１４や充電・点火の動作は、それぞれ他のスイッチのＯＮ／ＯＦＦに関係なく動作が進行する。このようにすることにより工具１が木材Ｗに押付けられて可燃性ガスが燃焼室に噴射され、周囲温度やガスボンベ圧力の影響により可燃性ガスが十分に気化・撹拌されていない時にでも、工具１を木材Ｗに押付けたまま、トリガスイッチ２５１を数回引くことにより、可燃性ガスに着火させることができる。

表示部はＬＥＤ６０１、抵抗６０２、６０３からなる。電池３を工具１に装着し、主スイッチ１０１をＯＮするとマイコン３００のＰ１６端子が間欠的なＬＯＷ信号を発しＬＥＤ６０１が緑色の点滅を始め工具１が使用可能であることを示す。工具１を木材Ｗに押付け、モータ３が駆動すると、Ｐ１５端子からＬＯＷ信号を発し、ＬＥＤ６０１が緑色に点灯することにより、釘が発射可能であることを示す。また、制御回路５１が低電力消費モードになっていない状態で、電池電圧が基準電圧に達していない時はマイコン３００のＰ１５端子からＬＯＷ信号を発し、ＬＥＤ６０１が赤色に点灯することにより、使用者に電池３０の充電を促す。

次に、図６の制御回路５１の動作を図８、図９のフローチャートを参照して説明する。図８はプッシュスイッチ２０１に関するフローチャートで、図９はトリガスイッチ２５１に関するフローチャートである。

図８について説明すると、Ｓ００１で工具１に電池３０を挿入し、Ｓ００２で工具の主スイッチ１０１をＯＮする。Ｓ００３はプッシュスイッチ２０１およびトリガスイッチ２５１がＯＦＦか否かをチェックする。この確認を行う目的は、操作最初の段階でプッシュスイッチ２０１またはトリガスイッチ２５１がＯＮになっている場合、スイッチの接点溶着などの不具合があるか否かを確認するためで、両方のスイッチがＯＦＦとなっていなければ工具１は動作しない。

初期状態Ｓ１００は工具１に電池３０を挿入し、主スイッチ１０１をＯＮし、マイコン３００がリセットされた状態である。次にＳ１０２は工具１が長時間放置され電池３０が消耗することを防ぐため、工具１が使用状態にあるか否かを、プッシュスイッチ２０１の連続ＯＦＦ時間で検出する。本実施形態ではプッシュスイッチ２０１が６０分以上ＯＦＦ状態にあるときに電源回路を低電力消費モードとする（Ｓ１３４）。低電力消費モードを解除するには主スイッチ１０１を１度ＯＦＦにし自己保持回路１３０をリセットした上、再度主スイッチをＯＮすれば工具１が使用出来る。Ｓ１０４は工具１が使用状態になったことを検出するもので、プッシュスイッチ２０１がＯＮとなると直ちにモータ駆動回路５００を起動させ、ファン１４を回転し、燃焼室２６内に噴射された液化ガスと空気を撹拌させる。本実施形態では、プッシュスイッチがＯＮすると、モータ駆動回路５１０、５４０、５７０を全て動作させる。この時モータ３に印加される電圧は、電池電圧が印加される。

Ｓ１１２はモータが定常回転数に達する時間を予め確認し、その時間を超えたかを検出する。

Ｓ１１４は定常回転数に達した後、モータ３の印加電圧を下げ定常回転数となるようにするため、起動時回路５１０をＯＦＦする。

Ｓ１１６は工具１が木材Ｗから離れたか否かを検出し、Ｓ１２０でプッシュレバー１０が木材Ｗから離れて２秒後に定常時回路５４０をＯＦＦしてモータ３印加電圧を５Ｖに下げる。ここで２秒後としたのは、工具１の反動などによってプッシュスイッチ２０１が一瞬ＯＦＦして印加電圧が低下し、モータ３の回転数変化によるうなり音を防止することにより、使用者に不快感を与えないようにするためで、２秒後と限定されるものではない。工具１が木材Ｗから離れると燃焼室２６は外気と連通し、掃気・冷却のためモータはＳ１２６で定義した時間の間回転を続ける。

Ｓ１２６で定義した時間内にプッシュスイッチ２０１がＯＮすると、再度止具を打ち込む動作を開始したと判断し、モータ３を定常時駆動回路５４０で駆動する。

Ｓ１３４は低電力消費モードであり、マイコン３００は動作を停止する。

Ｓ１３８は主スイッチ１０１がＯＦＦされたか否かを確認する。

なお、図８、図９のフローチャートにあるプッシュスイッチ２０１の連続ＯＮ時間を検出する目的は、プッシュレバー１０が何らかの原因で押付けられた異常な状態になり、モータ３の無駄な回転を防止し電池３０の消耗を防ぐ、プッシュスイッチ２０１の接点溶着や、配線・回路上でのショートを検出する、等の為に行うもので、連続ＯＮ時間の検出は６０ｓｅｃに限定されるものではない。

図９について説明すると、Ｓ００１で工具１に電池３０を挿入し、Ｓ００２で工具の主スイッチ１０１をＯＮする。Ｓ００３はプッシュスイッチ２０１およびトリガスイッチ２５１がＯＦＦか否かをチェックする。

初期状態Ｓ２００は工具１に電池３０を挿入し、主スイッチ１０１をＯＮし、マイコン３００がリセットされた状態である。次にＳ２０２は工具が使用状態にあるか否かを、トリガスイッチ２５１の操作の有無により判別し、トリガスイッチ２５１が６０分以上ＯＦＦ状態にあるときにＳ２０２で電源回路１００を低電力消費モードにする。低電力消費モードは、レギュレータ１１５の動作を止める信号をマイコン３００のＰ１４端子から発し、レギュレータ１１５の動作を停止させると共に、自己保持回路１３０が動作することにより以後レギュレータ１１５の動作を停止させる。低電力消費モードの解除は、主スイッチ１０１をＯＦＦにすることにより自己保持回路１３０がリセットされ、解除できる。

Ｓ２０４は使用者がトリガスイッチ２５１を引いたか否かを検出するもので、工具１使用中の振動によるチャタリング等によるトリガスイッチ２５１のＯＮの検出をしないようにしている。

Ｓ２０６、Ｓ２０８は点火用コンデンサ４０１への充電時間を電池電圧に応じて変化させるために行うもので、電池電圧が下がってきた場合は充電時間Ｔを長く設定する。

Ｓ２１０でコンデンサ４０１に充電を開始し、所定の時間Ｔが経過したらＳ２１２で充電回路４００をＯＦＦする。

充電完了後、Ｓ２１６で点火回路４５０を所定時間ＯＮし、点火プラグ１５をスパークさせ可燃性ガスを燃焼させる。本実施形態では点火回路４５０のＯＮ時間を１０ｍｓｅｃとしたが、これに限定されるものではない。所定時間経過後、Ｓ２２０で点火回路４５０をＯＦＦする。

Ｓ２２２はチャタリングの影響を防ぐためトリガスイッチ２５１の連続ＯＦＦ時間を検出し、Ｓ２０２に戻る。なお、Ｓ２２４ではトリガスイッチ２５１に不具合が生じ、連続してＯＮ状態にあるとき、制御回路５１を低電力消費モードにするため連続ＯＮ時間を検出している。

Ｓ２２６は低電力消費モードであり、マイコン３００は動作を停止する。

Ｓ２８８は主スイッチ１０１がＯＦＦされたか否かを確認する。

本発明を燃焼式打込み工具に適用した一実施形態を示す模式的断面図。モータの印加電圧を制御する本発明の一実施形態を示すブロック回路図。図２の回路によるモータ印加電圧及び回転数の変化を示すグラフ。本発明燃焼式打込み工具の第２の実施形態を示す図１相当図。図４の側面図。第２の実施形態における制御回路の回路図。図６の回路によるモータ印加電圧及び回転数の変化を示すグラフ。図６の回路によるヘッドスイッチフロー図。図６の回路によるトリガスイッチフロー図。

符号の説明

１は燃焼式打込み工具、２はハウジング、２Ａは主ハウジング部、２Ｂはボンベ室部、３はモータ、６はトリガスイッチ、１０：プッシュレバー、１１：燃焼室枠、１２は連結部材、１３はヘッドキャップ、１４はファン、１５は点火プラグ、１６はヘッドスイッチ、１９は第１シール材、２０はシリンダ、２４は第２シール材、２５はピストン、２６は燃焼室、２８はドライバブレード、３０は電池、３１、３２はタイマ、３３、３４はリレースイッチ、３９は電圧変換手段。

Claims

ハウジングと、該ハウジングの一端を塞ぐヘッド部と、該ヘッド部に設けられたモータと、該モータに電力を供給する電池と、前記ハウジング内に固定して設けらたシリンダと、該シリンダの軸方向にシリンダに対して往復摺動可能なピストンと、前記ハウジング内において移動可能に案内され燃焼室を画成する燃焼室枠と、燃焼室内に回転可能に設けられ前記モータにより回転駆動されるファンと、前記燃焼室に臨み、燃焼室内の可燃性ガスと空気との混合気を着火する点火プラグと、を備え、可燃性ガスが可燃性ガス通路を介して前記燃焼室に供給され、前記点火プラグの点火動作により爆発燃焼して前記ピストンを移動させる燃焼式動力工具であって、
前記電池の公称電圧を定常時運転電圧程度とし、起動時に電池電圧を昇圧して供給するようにし、前記モータの起動時の運転電圧を定常時運転電圧より大きくし、かつ、前記モータの定常時運転電圧を掃気時運転電圧より大きくしたことを特徴とする燃焼式動力工具。
ハウジングと、該ハウジングの一端を塞ぐヘッド部と、該ヘッド部に設けられたモータと、該モータに電力を供給する電池と、前記ハウジング内に固定して設けらたシリンダと、該シリンダの軸方向にシリンダに対して往復摺動可能なピストンと、前記ハウジング内において移動可能に案内され燃焼室を画成する燃焼室枠と、燃焼室内に回転可能に設けられ前記モータにより回転駆動されるファンと、前記燃焼室に臨み、燃焼室内の可燃性ガスと空気との混合気を着火する点火プラグと、を備え、可燃性ガスが可燃性ガス通路を介して前記燃焼室に供給され、前記点火プラグの点火動作により爆発燃焼して前記ピストンを移動させる燃焼式動力工具であって、
電池の公称電圧を起動時運転電圧程度とし、定常運転時に電池電圧を降圧して供給するようにし、前記モータの起動時の運転電圧を定常時運転電圧より大きくし、かつ、前記モータの定常時運転電圧を掃気時運転電圧より大きくしたことを特徴とする燃焼式動力工具。
前記モータを、起動から１３０ｍｓ以下で定常回転数に到達する起動特性を有することを特徴とした請求項１または請求項２記載の燃焼式動力工具。