JP2010534144A

JP2010534144A - 締結具駆動工具用の二階式回転弁装置を組込んだ二階式燃焼室装置

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Publication number: JP2010534144A
Application number: JP2010518260A
Authority: JP
Inventors: エス．アダムス，ジョセフ
Original assignee: イリノイトゥールワークスインコーポレイティド
Priority date: 2007-07-25
Filing date: 2008-06-30
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2028-06-30
Also published as: EP2179152A1; CN101755111B; JP5475659B2; WO2009014862A1; EP2179152B1; AU2008279484A1; CN101755111A; NZ582841A; US20090025673A1; US8087394B2

Abstract

内燃動力式締結具駆動工具で用いる燃焼室装置が、第１の予燃焼室と第２の主燃焼室とを具備する二階式燃焼室と、該二階式燃焼室に連結され空気と燃料の混合気の流入と、排ガスまたは燃焼生成物の掃気またはパージを制御する二階式回転弁装置とを具備する。第１の予燃焼室と第２の主燃焼室は、複数の小孔が形成された平板部材によって分離され、これによって、燃焼室装置の全体に亘って多数のジェットまたは火炎前面が形成される。

Description

本発明は、概括的に燃焼室への空気と燃料の混合気の流入と、燃焼室からの排ガスまたは燃焼生成物の排気、掃気またはパージを制御する弁装置を組込んだ燃焼室装置に関し、特に、互いに連通する第１と第２の燃焼室を具備した二階式燃焼室に組込んだ二階式回転弁装置であって、前記二階式回転弁装置が、駆動工具の２つの燃焼室の双方への空気と燃料の混合気の流入、および、駆動工具の２つの燃焼室の双方からの排ガスまたは燃焼生成物の排気、掃気またはパージを制御するのみならず、更に、前記二階式燃焼室装置の構成は、内部構造に関連して、駆動工具の二階式燃焼室を具備しており、駆動工具の二階式燃焼室内部に細長い湾曲した或いは円弧状の流れ経路が画成され、空気と燃料の混合気の成分の混合、駆動工具の燃焼室装置全体を通しての空気と燃料の混合気の分配、駆動工具の燃焼室装置全体を通しての空気と燃料の混合気の燃焼、および、駆動工具の燃焼室装置の掃気またはパージ特性が促進または改善される。

本願は、２００７年７月２５日出願の米国特許出願第60/935066号の出願日の優先権を主張する。

燃料を燃焼室内に導入または充填し、燃焼室から燃焼生成物を排気するための種々の異なる手段を有した内燃動力式手持ち工具は産業分野で周知となっている。こうした内燃動力式手持ち工具の例は、２００５年７月５日にAdamsに発行された米国特許第6912988号、２００５年１月１１日にAdamsに発行された米国特許第6840033号、１９９８年５月１９日にMacVicar等に発行された米国特許第5752643号、１９９０年３月６日にVeldmanに発行された米国特許第4905634号、１９８８年７月２６日にAdamsに発行された米国特許第4759318号、１９８７年５月１９日にAdamsに発行された米国特許第4665868号、１９８５年４月１６日にAdamsに発行された米国特許第4510748号および１９８２年１２月２８日にAdamsに発行された米国特許第4365471号に開示されている。上記米国特許に開示されている内燃動力式手持ち工具は安定して作用するが、こうした内燃動力式手持ち工具が、例えば、該内燃動力式手持ち工具の燃焼室に導入された空気と燃料の混合気の成分の混合を促進し、内燃動力式工具の燃焼室内を通じて空気と燃料の混合気の分配を促進し、内燃動力式工具の燃焼室内を通じて空気と燃料の混合気の燃焼を促進し、そして、内燃動力式工具の燃焼室内からの燃焼生成物の排気、掃気またはパージを促進する内部構造を備えることは望ましい。

既述の２００５年７月５日にAdams発行された上記米国特許第6912988号では、燃焼サイクルを完了する時間が短縮される。燃焼サイクルは、点火と点火の間の時間で定義され、この間に、駆動ピストンが駆動され、駆動工具を通じて締結具が駆動され、締結具が駆動工具から発射され、駆動工具が基体内に打込まれ、そして、駆動工具の燃焼室からの燃焼生成物が排気、掃気またはパージが完了する。より詳細には、駆動工具の燃焼室内での空気と燃料の混合気の急速な燃焼を達成し、操作者がトリガーを引いたときから、駆動工具を通じて締結具が基体へ向けて駆動、打出されるまでの間の時間である、駆動工具の締結操作を促進することが望ましい。燃焼プロセスが完了する時間を短縮することによって、燃焼室内のピーク燃焼圧力が高まり、該ピーク圧力が駆動ピストンに作用し、駆動ピストンが高速で移動し、締結具が相次いで駆動工具を通じて駆動、打出され、基体内に打込まれる。

内燃動力式駆動工具の燃焼室内での空気と燃料の混合気の一層高速の燃焼または急速な燃焼を達成する１つの方法は、燃焼室内を通じて空気と燃料の混合気に乱流を誘発することである。こうした乱流によって、点火の後ピーク圧力を達成するまでの時間が短縮されるのみならず、空気と燃料の混合気の燃焼ピーク圧力が高まることが知られている。更に、燃焼室を予燃焼室と主燃焼室とに分割して燃焼室を長くし、予燃焼室および主燃焼室内の空気と燃料の混合気に次々に点火することによって、当量比において空気と混合した所定量の燃料の所定の圧縮比での燃焼から一層高いピーク燃焼圧力を得ることが可能となる。例えば、従来、火花点火装置は、主燃焼室から離れた予燃焼室の一端に配置されており、該火花点火装置によって予燃焼室内の空気と燃料の混合気が点火されるようになっている。予燃焼室の主燃焼室から離れた前記一端に形成される火炎前面が、主燃焼室へ向けて伝播し、予燃焼室内の空気と燃料の混合気は、火炎前面が予燃焼室から主燃焼室内に到達する前に、主燃焼室内に付勢される。主燃焼室内の空気と燃料の混合気に乱流が生成されると共に圧力が増加し、そして、主燃焼室に火炎前面が到達したときに、主燃焼室内の空気と燃料の混合気が点火する。

既述の２００５年１月１１日にAdams発行された上記米国特許第6840033号では、同じ或いは同様の断面寸法を有した直線状の予燃焼室を用いた場合と比較して、湾曲した予燃焼室を用いることによって、火炎前面の伝播速度が高まり、点火の後に達成されるピーク燃焼圧力に必要な時間が短縮されると考えられている。然しながら、ピーク燃焼圧力は燃焼室内の空気と燃料の混合気の体積の関数であって、従って、燃焼室の全容積を高める長さ寸法によって特徴付けられる燃焼室は、所定のピーク燃焼圧力を得るために火炎前面が一層長い燃焼室を移動しなければならず、ピーク燃焼圧力の生成に悪影響を及ぼしかねない。更に、燃焼効率は、燃焼室内の空気と燃料の混合気の品質の関数または品質に依存している。各点火サイクルの間に、排ガスまたは燃焼生成物は燃焼室から排除され、新たな空気と燃料の混合気が燃焼室に充填されなければならない。従って、流入する空気と燃料の混合気の品質低下を可及的に抑制し、新たな或いは次順の工具点火サイクルの準備として流入する空気と燃料の混合気の品質を可及的に高くするために、従前の工具点火サイクルで生成された排ガスまたは燃焼生成物を可及的にたくさん排除する必要がある。

米国特許第6912988号明細書米国特許第6840033号明細書米国特許第5752643号明細書米国特許第4905634号明細書米国特許第4759318号明細書米国特許第4665868号明細書米国特許第4510748号明細書米国特許第4365471号明細書

従って、従来技術には、内燃動力式締結具駆動工具で用いる新規で改良された燃焼室装置であって、燃焼室装置内を通じて空気と燃料の混合気の良好な混合または乱流特性を有し、燃焼室が比較的大きくても、空気と燃料の混合気の分散が促進され、空気と燃料の混合気から多数の火炎前面を形成することによって高い点火効率を実現し、また、火炎前面は、燃焼が完了する前に比較的短い距離だけしか移動する必要がなく、ピーク燃焼圧力が高くなり、駆動ピストンが高速で移動し、締結具に衝当して該締結具が駆動工具から駆動、打出され、更に、排ガスまたは燃焼生成物の掃気またはパージを高めた技術によって、燃焼室に充填される新たな空気と燃料の混合気の品質を高めたことを特徴とした燃焼室装置が必要である。

既述の目的および他の目的は、内燃動力式締結具駆動工具で用いる新規で改良された燃焼室装置を備えた本発明の技術と原理とによって達成される。該燃焼室装置は、互いに連通する第１の予燃焼室と第２の主燃焼室とを備えた二階式燃焼室と、前記二階式燃焼室に連結された二階式回転弁装置であって、前記予燃焼室と主燃焼室の一方または双方への空気と燃料の混合気の流入、および、前記第１の予燃焼室と第２の主燃焼室の一方または双方からの排ガスまたは燃焼生成物の掃気またはパージを制御する二階式回転弁装置とを具備している。二階式回転弁装置の構造によって、駆動工具の二階式燃焼室の内部構造と関連して、駆動工具の二階式燃焼室内に細長く湾曲した或いは円弧状の流れ経路が画成され、前記燃焼室装置の第１の予燃焼室および第２の主燃焼室が、複数の小孔が形成された平板部材によって分割される。こうして、本発明の燃焼室装置内に周方向に多数のジェットまたは火炎前面が効果的に配列、形成される。

本発明の原理と技術とによって構成され、第１の予燃焼室と第２の主燃焼室とを具備し、また、新規で改良された二階式回転弁装置を組込んだ、例えば内燃動力式締結具駆動工具で用いる新規で改良された二階式燃焼室の第１の実施形態の略示正面図であり、前記二階式燃焼室装置の第１の予燃焼室と第２の主燃焼室の一方への空気と燃料の混合気の流入、および、前記二階式燃焼室装置の第１の予燃焼室と第２の主燃焼室の他方からの排ガスまたは燃焼生成物の排気を制御する解放位置にある前記二階式回転弁装置を示す図である。新規で改良された二階式回転弁装置を組込んだ新規で改良された二階式燃焼室の図１の正面図に対応した略示背面図である。新規で改良された二階式回転弁装置を組込んだ新規で改良された二階式燃焼室の図１、２の正面図および背面図に対応した略示上面図であり、上側の第１の予燃焼室に関して開放位置にある新規で改良された二階式回転弁装置を示す図である。新規で改良された二階式回転弁装置を組込んだ新規で改良された二階式燃焼室の図１、２の正面図および背面図に対応した略示底面図であり、下側の第２の主燃焼室に関して位置にある新規で改良された二階式回転弁装置を示す図である。新規で改良された前記二階式回転弁装置を組込んだ、新規で改良された二階式燃焼室を示す、図１の正面図に対応した略示正面図であり、閉鎖位置にある前記二階式回転弁装置を示す図である。新規で改良された前記二階式回転弁装置を組込んだ、新規で改良された二階式燃焼室を示す、図５の正面図に対応した略示上面図であり、閉鎖位置にある前記二階式回転弁装置を示す図である。新規で改良された前記二階式回転弁装置を組込んだ、新規で改良された二階式燃焼室を示す、図５の正面図に対応した略示底面図であり、閉鎖位置にある前記二階式回転弁装置を示す図である。本発明の原理と技術とによって構成され、第１の予燃焼室と第２の主燃焼室とを具備し、また、第２の実施形態による新規で改良された二階式回転弁装置を組込んだ、第２の実施形態による新規で改良された二階式燃焼室装置の図３と同様の略示上面図であり、該第２の実施形態による二階式回転弁装置が、前記二階式燃焼室装置の第１の予燃焼室と第２の主燃焼室の双方へ同時に空気と燃料の混合気の流入させ、そして、前記二階式燃焼室装置の第１の予燃焼室と第２の主燃焼室の双方から排ガスまたは燃焼生成物を同時に排気させる解放位置にある前記二階式回転弁装置を示す図である。図８に示した第２の実施形態による新規で改良された二階式燃焼室装置の図４と同様の略示底面図であり、開放位置にある第２の実施形態による新規で改良された二階式回転弁装置を示す図である。図１と同様の略示正面図であり、開放位置にある第２の実施形態による新規で改良された二階式回転弁装置を示す図である。図５と同様の略示正面図であり、閉鎖位置にある第２の実施形態による新規で改良された二階式回転弁装置を示す図である。本発明の原理と技術とによって構成された、第１の予燃焼室と第２の主燃焼室とを具備し、また、第１の実施形態による二階式回転弁装置と同様の新規で改良された二階式回転弁装置を組込んだ、第３の実施形態による新規で改良された二階式燃焼室装置の図４の略示底面図と同様の略示底面図であり、開放位置にある二階式回転弁装置が示されており、該第３の実施形態による新規で改良された二階式燃焼室装置は、流入する空気と燃料の混合気を主燃焼室へ導く、正弦曲線状の流れ経路を予燃焼室内に画成する内部構造を具備している。

本発明の種々の特徴および利点は、以下、添付図面を参照して説明する本発明の詳細な説明から明らかとなろう。

添付図面、特に図１〜図４を参照すると、本発明の原理およお技術によって構成され新規で改良された二階式燃焼室装置の第１の実施形態の全体が参照番号１００にて支持されている。より詳細には、新規で改良された二階式燃焼室１００の第１の実施形態は、予燃焼室としての上側に配置された第１の室１０２と、主燃焼室としての下側に配置された第２の室１０４とを具備し、該第１と第２の室は、概ね円筒形状のハウジング１０７の概ね円筒形状の上側部分１０６内に画成されている。円筒ハウジング１０７の概ね円筒形状の下側部分１０９には、駆動ピストン１０８が往復動可能に配設されている。燃焼室装置１００内で燃焼点火サイクルが開始したときに、燃焼室装置１００を組込んだ例えば締結具駆動工具（図示せず）から締結具（図示せず）を打出すために、駆動ピストン１０８の下面部分には駆動ブレードまたは同様の構造体１０７が取付けられている。更に、概ね円筒形状の中実のポストまたはコラム１１２が、鉛直に配向された円筒ハウジング１０７の上側部分１０６の略中心に或いは略中心軸に沿わせて、例えば、ハウジングの上側部分１０６の上壁部材１１４に結合することによって固定されている。鉛直に配向されたポストまたはコラム１１２を中心として実質的に環状の平板部材１１６が配設されている。

実質的に環状の平板部材１１６は、その内周縁部において、ポストまたはコラム１１２の外周面に一体的に連結され、外周縁部において、ハウジングの上側部分１０６の内周面に一体的に連結されている。環状の平板部材１１６は、ハウジングの上側部分１０６および実質的に中心に或いは中心軸に沿わせて配置されたポストまたはコラム１１２と共に、ハウジングの上側部分１０６を、予燃焼室１０２と主燃焼室１０４に分割することは理解されよう。点火プラグまたは他の同様の燃焼点火素子または装置１１８が、予燃焼室１０２内に配置されるように、ハウジングの上側部分１０６の上壁部材１１４に取付けられている。また、環状の平板部材１１６外周部には複数の穴または小孔１２０が貫通、形成されており、予燃焼室１０２が主燃焼室１０４に連通するようになっている。複数の穴または小孔１２０は、詳細に後述する目的のために、環状の平板部材１１６の周方向に、予燃焼室１０２および主燃焼室１０４の全周にわたって配列されている。

図１〜図４および図５〜図７を参照すると、円筒ハウジング１０７の上側部分１０６内に配置されている点火プラグまたは他の燃焼点火素子１１８に対して直径を挟んで略反対側に、二階式回転弁装置１２２が円筒ハウジング１０７の上側部分１０６の側壁に回転自在に取付けられている。より詳細には、二階式回転弁装置１２２は、上側に配置された略円形ディスク形の第１のプレート部材１２４と、下側に配置された略円形ディスク形の第２のプレート部材１２６と、半円形の第３のプレート部材１２８とを具備している。第３のプレート部材は、環状の平板部材１１６と実質的に同じ厚さを有している。第３のプレート部材１２８は、第１と第２のプレート部材１２４、１２６から実質的に等距離の中間位置に配置されるように、第１と第２のプレート部材１２４、１２６の間に配置されている。環状の平板部材１１６は、第３のプレート部材１２８を受容する切欠部分１２９を有している。鉛直に配向された仕切壁１３０が第１と第２のプレート部材１２４、１２６の間に配置されている。該仕切壁は、回転弁装置１２２の直径の概ね全長にわたって延在している。更に、第３のプレート部材１２８は、鉛直に配向された仕切壁１３０の一方の側面にのみ一体的に連結されている。こうして、回転弁装置１２２において、略鉛直に配向された仕切壁１３０に第３のプレート部材１２８が一体的に連結されている側が上室１３２と下室１３４とに分割され、第３のプレート部材が取付けられていない反対側が、第１と第２のプレート部材１２４、１２６の間の回転弁装置１２２の全長に亘って延設された単一の室または通路１３６を画成する。

更に、円筒ハウジング１０７の上側部分１０６の第１の側壁部分１４０に半円筒ハウジング部１３８の一方の側縁部が連結されている。半円筒ハウジング部１３８の反対側の側縁部１４２は、円筒ハウジング１０７の上側部分１０６の第２の側壁部分１４４から離間している。更に、半円筒ハウジング部１３８によって受容凹部が形成され、該受容凹部内に回転弁装置１２２が回転自在に収容される。回転弁装置１２２は、円筒ハウジング１０７の上側部分１０６内へ半分よりも僅かに少なく突出しており、これによって、回転弁装置１２２の半径方向外側の表面は、半円筒ハウジング部１３８の内面に対して気密に配置され、回転弁装置１２２の半径方向内側の表面は、中心に配置されたポストまたはコラム１１２の外表面に対して気密に配置される。

こうして、回転弁装置１２２が図３、４に示すように、開放位置にあるとき、流体入口ポート１４６が形成されて、該流体入口ポートによって空気と燃料の混合気が回転弁装置１２２の下室１３４および主燃焼室１０４内に導入されると共に、排気ポート１４８が同様に形成され、該排気ポートによって、回転弁装置１２２の上室１３２を通じて排ガスまたは燃焼生成物が予燃焼室１０２から排気される。こうした作用は更に詳細に後述する。

新規で改良された二階式回転弁装置１２２を組込んだ新規で改良された二階式燃焼室装置１００を構成する概ね全ての構成要素を説明したが、以下、燃焼動力式締結具駆動作用について簡単に説明する。詳細には、燃焼動力式締結具駆動サイクルが完了すると、該完了した燃焼動力式締結具駆動サイクルの排ガスまたは燃焼生成物は、まず、予燃焼室１０２および主燃焼室１０４から掃気またはパージされなければならない。従って、回転弁装置１２２を図５〜図７に示す閉鎖位置から図１〜図４に示す開放位置へ回転させる。円筒ハウジング１０７の上側部分１０６の側壁部分１４４および半円筒ハウジング部１３８の側縁部１４２に流体管路１５０が接続されており、新たな空気と燃料の混合気が流体入口ポート１４６から主燃焼室１０４内に導入できるようになっている。より詳細には、回転弁装置１２２が、図示する開放位置へ移動することによって、仕切壁１３０は円筒ハウジング１０７の上側部分１０６を画成する円筒壁に対して横断方向または垂直方向に配置され、新たな空気と燃料の混合気が、回転弁装置１２２に形成された下室１３４内に供給され、仕切壁１３０の弧状に形成された表面１５２に接触して、該流入する空気と燃料の混合気は、主燃焼室１０４内に効果的に方向転換される。

空気と燃料の混合気は、次いで、環状の主燃焼室１０４内で中心ポストまたはコラム１１２の周囲を図４において反時計回りの方向に流通し、流体室１３６の下端部分へ流入し、仕切壁１３０の反対側の弧状に形成された表面１５４に接触する。空気と燃料の混合気は、次いで、二階式流体室１３６によって鉛直上方へ流動する。そして、流体室１３６の外側は半円筒ハウジング部１３８によって鉛直方向に遮断またはシールされているので、空気と燃料の混合気は、予燃焼室１０２内に強制的に流入する。空気と燃料の混合気は、次いで、予燃焼室１０２内で中心ポストまたはコラム１１２の周囲を図３において反時計回りの方向に流れ、回転弁装置１２２の上室１３２に流入し、仕切壁１３０の弧状の表面部分１５２によって、排気ポート１４８から外部へ方向転換する。新たな空気と燃料の混合気が上述した流体の流れ経路に沿って流動するとき、空気と燃料の混合気の空気成分と燃料成分とが互いに混合するのみならず、更に、従前の燃焼動力式締結具駆動作用の間に生成された排ガスまたは燃焼生成物が、上記流れに取り込まれ、予燃焼室１０２および主燃焼室１０４から掃気またはパージされることは理解されよう。

更に、上述した排ガスまたは燃焼生成物の掃気またはパージ工程を行う所定時間の後、回転弁装置１２２は、図１〜図４に示す開放位置から図５〜図７に示す閉鎖位置へ回転動作し、新たな燃焼動力式締結具駆動サイクルの開始に向けて、新たな空気と燃料の混合気が予燃焼室１０２および主燃焼室１０４の双方に供給される。回転弁装置１２２が閉鎖位置に配置されているときの、幾つかかの構造的特徴に注意が必要である。例えば、図６、７から理解されるように、回転弁装置１２２が閉鎖位置にあるとき、弧形状を呈し或いは固形状の輪郭を有している仕切壁１３０の表面部分１５２は、円筒ハウジング１０７の上側部分１０６の内表面に合致または該内表面に続く一部を形成している。更に、略半円形の第３のプレート部材１２８には、一対の小孔または貫通穴１５６が形成されており、回転弁装置１２２が閉鎖位置にあるとき、前記第３のプレート部材１２８の小孔または貫通穴１５６が、環状の平板部材１１６に形成され円周上に配列された小孔または貫通穴１２０と効果的に協働するようになっている。

こうして、新たな燃焼動力式締結具駆動サイクルが開始するとき、点火プラグ１１８が付勢または点火し、これによって、予燃焼室１０２内の空気と燃料の混合気が点火する。予燃焼室１０２内の空気と燃料の混合気の点火は、点火プラグ１１８から反対方向に外側に効果的に広がり、予燃焼室１０２と主燃焼室１０４とを分離する環状の平板部材１１６、および、回転弁装置１２２の第３のプレート部材１２８に形成された所定サイズの複数の小孔または貫通穴１２０、１５６の配置によって、多数のジェットまたは火炎前面が、小孔または貫通穴１２０、１５６の各々に効果的に形成され、これによって、火炎前面の各々によって、主燃焼室１０４内の空気と燃料の混合気の異なる複数の部分で点火される。従って、火炎前面は、点火プラグその他の点火素子が予燃焼室の上流端部分に配置され、予燃焼室と主燃焼室とが、予燃焼室内の反対の下流側の単一の経路で連通するように構成された従来技術のように、予燃焼室１０２内を通じて流れ経路の全長に亘って移動する必要はない。

従って、予燃焼室１０２と主燃焼室１０４の環状空間を通じて概ね一定または均等に配置された多数の位置で、予燃焼室１０２と主燃焼室１０４との間に多数のジェットまたは火炎前面を提供または形成することによって、迅速な燃焼が達成され、そして更に、例えば、主燃焼室１０４内での燃焼圧のピークを高めることが可能となる。環状の予燃焼室１０２内を通じて効果的に均一または一様な空気と燃料の混合気の流れを促進または達成し、空気と燃料の混合気が多数の小孔または貫通穴１２０、１５６に到達させ、該小孔または貫通穴１２０、１５６において空気と燃料の混合気を実質的に同時に燃焼させるために、点火プラグ１１８から最も遠位にある小孔または貫通穴１２０、１５６の直径が最大となるように、小孔または貫通穴１２０、１５６の直径を次第に変化させることができる。

主燃焼室１０４内の空気と燃料の混合気が点火または燃焼を開始した後、駆動ピストン１０８に作用する生成圧力および力によって、該ピストンは、円筒ハウジング１０７の概ね円筒状の下方部分１０９内で下動し、これによって、駆動ブレード１１０が、締結具駆動工具のマガジン（図示せず）内で先頭に配置されている締結具（図示せず）に作用する。駆動ピストン１０８によってなされる駆動行程が完了すると、駆動ピストン１０８は、例えば図５に示す当初のスタート位置に帰還する。駆動ブレード１１０は、駆動ピストン１０８の下面部分に固着されているが、駆動ピストン１０８の上面部分１５９には、適当な強磁性体材料から形成され直立したボス１５８が固着されており、駆動ピストン１０８をスタート位置に保持するために、凹部１６４が形成された中心ポストまたはコラム１１２の下面部分１６２に磁石１６０が固着されている。コラム１１２の凹部１６４は、直立したボス１５８を収容するのみならず、更に、燃焼動力式締結具駆動工具の外へ締結具を駆動、発射する駆動行程において駆動ピストン１０８を鉛直下方へ駆動させるために、例えば、主燃焼室１０４内で発生した燃焼ガスを、駆動ピストン１０８の上面部分の略全面に亘って作用させことが可能となる。工具点火サイクルの燃焼段階が完了し、かつ、駆動ピストン１０８の駆動行程が完了して、駆動ピストンがスタート位置へ帰還した後、回転弁装置１２２は、図１〜図４に示す閉鎖位置へ再び回転し、該燃焼動力式締結具駆動工具は、再び、新たな締結具駆動サイクルを再開する。

次に、図８〜図１１を参照して、本発明の原理と技術によって構成された新規で改良された二階式燃焼室装置の第２の実施形態が、全体的に参照番号２００にて指示されている。先ず、第１と第２の実施形態による二階式燃焼室装置１００、２００の基本的類似性の観点から、第２の実施形態による二階式燃焼室装置２００を構成する構成要素と、第１の実施形態による二階式燃焼室装置１００を構成する構成要素との差異について詳細に説明する。更に、第１の実施形態による二階式燃焼室１００の構成要素に対応する第２の実施形態による二階式燃焼室装置２００の構成要素は、２００番台の同じ参照番号にて指示されている。

第２の実施形態による二階式燃焼室装置２００を示した図８〜図１１から理解されるように、第１の実施形態による二階式燃焼室装置１００を示した例えば図３〜図５と比較して、第１と第２の実施形態による二階式燃焼室装置１００、２００の主要な相違点は、新たな空気と燃料の混合気が予燃焼室としての第１の室１０２、２０２および主燃焼室としての第２の室１０４、２０４内に流入し、そして、予燃焼室１０２、２０２および主燃焼室１０４、２０４からの燃焼生成物の掃気またはパージの間、予燃焼室１０２、２０２および主燃焼室１０４、２０４から新たな空気と燃料の混合気が流出する点である。第１の実施形態による二階式燃焼室装置１００では、回転弁装置１２２が開放位置にあるとき、新たな空気と燃料の混合気が主燃焼室１０４に供給され、次いで、予燃焼室１０２から排気される。これとは異なり、第２の実施形態による二階式燃焼室装置２００の原理と技術によれば、二階式回転弁装置２２２が開放位置にあるとき、新たな空気と燃料の混合気は、予燃焼室２０２および主燃焼室２０４に供給され、そして同時に、予燃焼室２０２および主燃焼室２０４の双方から排気される。

より詳細には、第１の実施形態の二階式燃焼室装置１００の特徴である、回転弁装置１２２に形成された下室１３４を介して予燃焼室１０４に連通する単一の流体入口ポート１４６に新たな空気と燃料の混合気を導入するために用いられる単一の流体管路１５０に代えて、第２の実施形態の二階式燃焼室装置２００の原理と技術によれば、二階式流体管路２５０が一対の流体通路２５０−１、２５０−２を備えており、該流体通路２５０−１、２５０−２の下流端部分が、鉛直に離間、配置された一対の流体入口ポート２４６−１、２４６−２に連通している。該一対の流体入口ポートは、回転弁装置２２２の一方の側部に形成された上下室２３４−１、２３４−２に連通している。更に、第１の実施形態の二階式燃焼室装置１００の特徴である、回転弁装置１２２に形成された上室１３２を介して第１の予燃焼室１０２に連通する単一の流体排気ポート１４８に代えて、第２の実施形態の二階式燃焼室装置２００の原理と技術によれば、鉛直に離間、配置された一対の排気ポート２４８−１、２４８−２が、回転弁装置２２２の反対側の側部に形成された上下室２３２−１、２３２−２に連通している。このようにして、予燃焼室２０２および主燃焼室２０４には、個別、独立に新たな空気と燃料の混合気が供給され、そして、こうした空気と燃料の混合気は予燃焼室２０２または主燃焼室２０４から個別、独立に排気される。更に、前記一対の鉛直方向に離間、配置された排気ポート２４８−１、２４８−２は、鉛直方向に配向された共通の排気管路２６６に連通しており、上下の予燃焼室２０２および主燃焼室２０４に同時に空気と燃料の混合気を入出力することによって、排ガスまたは燃焼生成物の掃気またはパージの効率を更に高めることが可能となる。最後に、独立した入口ポート２４６−１、２４６−２および独立の排気ポート２４８−１、２４８−２を設けたことによって、回転弁装置２２２の第３のプレート部材２２８は、仕切壁２３０の両側に配設され、従って、第１の実施形態による燃焼室装置１００の第３のプレート部材１２８が略半円形であったのに対して、略円形の形状を有することとなる。

最後に、図１２を参照すると、本発明の原理と技術により構成された新規で改良された二階式燃焼室装置の第３の実施形態の全体が参照番号３００にて指示されている。第２の実施形態による二階式燃焼室装置２００の場合と同様に、第１と第３の実施形態による二階式燃焼室装置１００、３００の基本的類似性の観点から、第３の実施形態による二階式燃焼室装置３００を構成する構成要素と、第１の実施形態による二階式燃焼室装置１００を構成する構成要素との差異について詳細に説明する。更に、第１の実施形態による二階式燃焼室１００の構成要素に対応する第３の実施形態による二階式燃焼室装置３００の構成要素は、３００番台の同じ参照番号にて指示されている。

第３の実施形態による二階式燃焼室装置３００の主燃焼室としての第２の室３０４を示した図１２から理解されるように、第１の実施形態による二階式燃焼室装置１００の主燃焼室としての第２の室１０４を示した例えば図４と比較して、第１と第３の実施形態による二階式燃焼室装置１００、３００の主要な相違点は、中実の中心ポストまたはコラム１１２が除かれ、代わりに、逆向きC字形の中空の中空体３１２が用いられている点である。鉛直方向に配向され半径方向内側に延びる壁部材３６８が主燃焼室３０４内に配置されている。壁部材３６８の半径方向内側の縁部３７０は、略Ｃ字形の中空体３１２によって規定される円周を超えて延び、従って、Ｃ字形中空体３１２の中空領域３７２内に突出している。このようにして、新たな空気と燃料の混合気が入口ポート３４６および弁室３３４から主燃焼室３０４に流入可能となるように、回転弁装置３２２の二階式回転弁装置３２２が開放位置にあるとき、新たな空気と燃料の混合気が中心に配置された中空体３１２の周囲を流動して回転弁装置３２２の室３３６から単純に流出するのではなく、流入する空気と燃料の混合気は、半径方向内側に突出する壁部材３６８に接触し、従って、該空気と燃料の混合気の流れの方向は、当初の環状の流れ経路から、空気と燃料の混合気が中空体３１２の第１の縁部３７４の周囲を流れるように変化する。空気と燃料の混合気は、次いで、中空体３１２の中空領域３７２内に流入し、該空気と燃料の混合気は、次いで、半径方向内側に突出する壁部材３６８の縁部３７０の周囲を流れ、そして、最終的に、該空気と燃料の混合気は、中空体３１２の反対側の縁部３７６の周囲を流れ、回転弁装置３２２に画成された室３３６へ向けて環状の流れを再開する。

従って、第３の実施形態による二階式燃焼室装置３００の主燃焼室３０４内に配設された中空体３１２および半径方向内側に突出した壁部材３６８によって画成される空気と燃料の混合気の経路内に３つの曲り部または方向転換部を備えた上述の空気と燃料の混合気の正弦曲線状の流れ経路によって、第１の実施形態による二階式燃焼室装置１００の特徴的構成による単純な環状流れ経路を流通する空気と燃料の混合気と比較して、空気と燃料の混合気を組成する空気と燃料の成分の混合が促進される。上述の構成は、主燃焼室３０４との関連において説明されているが、予燃焼室３０２との関連でも同様の構成を組込むことは可能である。

こうして、本発明の原理と技術とによれば、燃焼動力式締結具駆動工具で用いられる新規で改良された燃焼室装置が提供される。該燃焼室装置は、鉛直方向に配列された互いに連通する予燃焼室としての第１の室と、主燃焼室としての第２の室とを具備する二階式燃焼室を具備している。二階式回転弁装置が、前記二階式燃焼室に結合され、予燃焼室および主燃焼室の双方への空気と燃料の混合気の吸引または流入を制御すると共に、予燃焼室と主燃焼室の一方または双方からの排ガスの流出、掃気またはパージを制御する。前記二階式燃焼室装置の構成は、内部構造に関連して、駆動工具の二階式燃焼室を具備しており、駆動工具の二階式燃焼室内部に細長い湾曲した或いは円弧状の流れ経路が画成され、そして燃焼室装置の予燃焼室としての第１の室と、主燃焼室としての第２の室とが、複数の小孔が形成された平板部材によって分離される。こうして、本発明の燃焼室装置全体に亘って周方向に多数のジェットまたは火炎前面が形成され、これによって、燃焼の分散とピーク圧力が高くなる。

本発明は、既述の技術を斟酌することによって多くの変形および修正が可能である。従って、本発明は、特許請求の範囲内で既述の実施形態以外の形態で実施可能であることは理解されよう。

１００二階式燃焼室装置
１０２予燃焼室としての第１の室
１０４主燃焼室としての第２の室
１０６上側部分
１０７円筒ハウジング
１０８駆動ピストン
１０９下側部分
１１０駆動ブレード
１１２ポストまたはコラム
１１４上壁部材
１１６平板部材
１１８点火プラグ
１２０小孔
１２２二階式回転弁装置
１２４第１のプレート部材
１２６第２のプレート部材
１２８第３のプレート部材
１３０仕切壁
１３２上室
１３４下室
１３６通路

Claims

二階式燃焼室装置において、
第１と第２の室を備えた二階式燃焼室と、
前記二階式燃焼室と協働し、前記第１と第２の燃焼室内への空気と燃料の混合気の流入、および、前記第１と第２の燃焼室からの燃焼生成物の流出を制御する二階式弁手段とを具備する二階式燃焼室装置。
前記第１と第２の燃焼室の一方が、前記第１と第２の燃焼室の他方の上側に配置されている請求項１に記載の二階式燃焼室装置。
前記第１と第２の燃焼室が、予燃焼室と主燃焼室とから成る請求項１に記載の二階式燃焼室装置。
前記予燃焼室内に配設され該予燃焼室内に点火するための点火手段を更に具備する請求項３に記載の二階式燃焼室装置。
前記予燃焼室と主燃焼室との間に配設され前記予燃焼室と主燃焼室とを分離する平板手段と、
前記平板手段に形成された複数の小孔であって、前記予燃焼室内の空気と燃料の混合気の燃焼が開始した後に、前記主燃焼室内の複数の部位で空気と燃焼室の混合気を点火するするための複数の火炎前面を形成するための小孔を具備する請求項４に記載の二階式燃焼室装置。
前記二階式弁手段が、開放位置と閉鎖位置との間で回転自在に前記二階式燃焼室に取付けられた二階式回転弁手段を具備する請求項１に記載の二階式燃焼室装置。
前記二階式回転弁手段が、前記第１と第２の燃焼室の一方への空気と燃料の混合気の流入を許容する少なくとも1つの入口ポートと、前記第１と第２の燃焼室の他方からの燃焼生成物の流出を許容する少なくとも1つの出口ポートとを具備する請求項６に記載の二階式燃焼室装置。
前記第１と第２の燃焼室内に流れ経路が画成され、該流れ経路に沿って空気と燃料の混合気が前記第１と第２の燃焼室内を略環状に流通するようにした請求項７に記載の二階式燃焼室装置。
前記二階式回転弁手段が、前記第１と第２の燃焼室の間に設けられた接続通路を具備し、前記第１と第２の燃焼室が、前記二階式回転弁手段を通じて互いに直列に接続され、空気と燃料の混合気が前記回転弁手段に形成された入口ポートから、前記第１と第２の燃焼室の一方ならびに前記接続通路を介して、前記第１と第２の燃焼室の他方へ流通し、前記出口ポートから外部へ排出される請求項７に記載の二階式燃焼室装置。
前記二階式回転弁手段に形成された少なくとも１つの前記入口ポート、および、前記二階式回転弁手段に形成された少なくとも１つの前記出口ポートは、前記二階式回転弁手段に形成された一対の入口ポートと、一対の出口ポートとを具備し、前記第１と第２の燃焼室の双方への空気と燃料の混合気の流入と、前記第１と第２の燃焼室の双方からの燃焼生成物の流出を同時に行うことができるようにした請求項７に記載の二階式燃焼室装置。
前記二階式回転弁手段に形成された少なくとも１つの前記入口ポート、および、前記二階式回転弁手段に形成された少なくとも１つの前記出口ポートは、前記二階式回転弁手段に形成された一対の入口ポートと、一対の出口ポートとを具備し、前記第１と第２の燃焼室の双方への空気と燃料の混合気の流入と、前記第１と第２の燃焼室の双方からの燃焼生成物の流出を個別に行うことができるようにした請求項７に記載の二階式燃焼室装置。
前記二階式回転弁手段に形成された少なくとも１つの前記入口ポート、および、前記二階式回転弁手段に形成された少なくとも１つの前記出口ポートは、前記二階式回転弁手段に形成された一対の入口ポートと、一対の出口ポートとを具備し、前記第１と第２の燃焼室の双方への空気と燃料の混合気の流入と、前記第１と第２の燃焼室の双方からの燃焼生成物の流出を独立に行うことができるようにした請求項７に記載の二階式燃焼室装置。
前記第１と第２の燃焼室内に流れ経路が画成され、該流れ経路に沿って空気と燃料の混合気が前記第１と第２の燃焼室内を略正弦曲線状に流通するようにした請求項７に記載の二階式燃焼室装置。