JP2012125914A - 鋲打機 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料の気化および／または混合について改善を施した鋲打機を提供する。
【解決手段】液化ガスである場合を含む燃料を貯蔵するための燃料タンク５と、燃料タンク５と弁６を介して接続され、かつ鋲打ちプランジャを推進するピストンを具備する燃焼室３と、燃焼室３内において、燃料と空気の混合ガスに点火するための点火装置１１とを備える鋲打機において、燃焼室３内に気化用部材８を設け、この気化用部材８に向かって燃料が噴射されるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋲打機（ネイルガン）、特に請求項１の前提部に記載の手動式鋲打機に関する。

特許文献１は、液化ガスが、燃料タンクから弁を経由して第１の燃焼室に噴射されるようになっている、ガスによって鋲打される鋲打機を開示している。ここで、第１の燃焼室は、ガスの消費量を節減するため、開口を有する複数の隔壁によって、さらに複数のチャンバに仕切られている。

一般に、燃料、特に液化ガスによって鋲打ちされる鋲打機においては、燃焼室内に噴射される燃料が、迅速かつ完全に気化しなければならないという問題が存在する。

米国特許第４９１３３３１号明細書

本発明は、燃料の気化および／または混合について改善を施した鋲打機を提供することを目的する。

上記の課題は、冒頭に述べた鋲打機に対し、請求項１に記載の特徴を付加することによって解決される。本発明においては、受動型の気化用部材に燃料（好ましくはプロパンガス等の液化ガス）を噴射することにより、燃料の気化および／または分散を容易に実現することができる。気化用部材は、当初は冷却状態で使用され、燃料は、気化用部材への衝突時の衝撃によって効率的に霧状となるか、または気化用部材の広い表面積に基づいて分散される。その後、気化用部材は、最初の燃焼プロセスを１回または複数回繰り返す過程で熱せられるため、それ以降に噴射される燃料は、容易に気化する。

本発明の一態様によれば、気化用部材は、最初の燃焼プロセスを行う前に、外部のエネルギー源（電気的加熱素子）を介して加熱される。しかし、気化用部材は、構造の簡素化およびコスト削減の観点から、外部のエネルギー源と接続された素子とともに用いるよりも、完全に受動型であるのが好ましい。

一般に、気化用部材は、燃焼室の自由空間部分に突出して設けられているのが好ましい。この場合、燃焼は、気化用部材によって妨げられることはなく、燃焼の過程で発生する圧力波は、容易に気化用部材を通過する。なお、気化用部材は、燃焼室の自由空間の一部のみに進入しているのが特に好ましい。

本発明の他の態様によれば、気化用部材は、概ね平板状に拡がり、かつ気化用部材に向かう燃料の流れ、および／または燃焼室の中心軸に対して９０°よりも小さい角度で傾斜している。気化用部材の傾斜角度は、概ね２０°ないし概ね７０°であるのが好ましい。燃料は、燃焼室の側部から噴射されることと併せて、効率的に分散かつ気化され、点火されたガスの拡散または燃焼のプロセスが妨げられることはない。

ガスの拡散と燃焼の伝播ができるだけ妨げられないようにするため、気化用部材によってカバーされる領域の面積は、気化用部材に向かう燃料の流れの断面積の３分の２、特に２分の１よりも大きくないか、および／または燃焼室（３）の中心軸に直交する横断面の面積の２分の１よりも大きくないようにするのが好ましい。燃焼室の中心軸は、通常は、鋲打ちプランジャの移動方向を示す軸と考えてよい。

気化用部材に多数の穿孔を設け、気化用部材に向かう燃料の流れの一部は、これらの穿孔を通過するようになっているのが好ましい。ただし、必ず通過しなければならない訳ではない。燃料の流れは、気化用部材の穿孔を通過するならば、分散および霧状化が容易に実現する。さらに、穿孔を有することによって、気化用部材の表面積が大きくなるならば、粘性をもつ燃料の気化も良好に行われる。気化用部材の表面積の拡大に代えて、またはこれに加えて、気化用部材にリブ立てや毛羽立てのような処置を講ずることもできる。気化用部材の全表面積に占める穿孔の面積の割合は、概ね２０％ないし概ね７０％であるのが特に好ましい。

実用性とコスト的な観点から、気化用部材は、パンチングメタル、ワイヤメッシュもしくはグレーティングのいずれかで形成されているのが好ましい。種々の厚さと穿孔の口径をもつパンチングメタル、ワイヤメッシュおよびグレーティングは、種々の材料のものを安価に入手することができる。

気化用部材は、一般に、スチールや銅等の金属から形成するのが好ましい。金属製気化用部材の熱容量と熱伝導性は、表面積や、燃料の平均的な噴射量に合わせて、最適化することができる。その際、パラメータは、噴射された燃料が効率的に気化し、かつ気化する際に気化用部材の温度の大幅な低下を招かないよう、一方では、気化用部材ができるだけ速やかに加熱され（全体的な熱容量をできるだけ小さくする）、他方では、気化用部材の高温が持続するようなものを選択する。

本発明の好ましい態様においては、気化用部材の穿孔の少なくとも一部は、炎を通過させうる大きさを有する。穿孔の断面積は、４ｍｍ²、またはこれを超える大きさであるのが好ましい。こうすれば、点火の後、炎の先端部ができるだけ速やかに拡散する可能性が高まる。

本発明の好ましい態様によれば、燃焼室は、弁を介して前記燃料タンクと接続している噴射ノズルを備える。これは、燃焼室内で、円錐形の燃料の流れを生成するためである。

本発明の他の好ましい態様によれば、前記噴射ノズルは、気化用部材の方向を向いている。この場合、気化用部材は、燃料の流れを完全にカバーするように設置するのが好ましい。一方、気化用部材は、燃料の流れの一部だけをカバーするように設置することもできる。

本発明の他の好ましい態様によれば、気化用部材は、燃焼室に噴射される燃料の流れを２つまたはこれを超える数の分流にするためのビームスプリッタ部を有する。こうすれば、燃焼室内における燃料の気化および／または分散特性は、さらに改善される。

本発明の一実施形態に係る鋲打機の模式的な縦断面図である。 図１に示す鋲打機における燃焼室の一部を省略した斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る鋲打機の一部の模式的な縦断面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る鋲打機における燃焼室の一部の模式図である。

上記以外の本発明の特徴および効果は、以下の例示的な実施形態および引用形式請求項の記載から明らかになるであろう。

以下では、本発明の好ましい実施形態を、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１に示す、本発明の一実施形態に係る手動式鋲打機のハウジング１は、グリップ部１ａ、下方および前方に位置するハウジングフレーム１ｂ、ならびに前方のハウジングフレーム１ｂに接続された、鋲その他の打ち込み可能な締着手段を送り出すマガジン２を備えている。

ハウジング１内には、鋲打ちプランジャ３ｂに固定されたピストン３ａが接続した燃焼室３が設けられている。さらに、燃焼室３の中には、燃料と空気の混合、および排ガスと外気の入れ替えを円滑に行うため、電動式のファン４が設けられている。

燃料は、ハウジング１の下部に位置する燃料タンク５に貯蔵される。この燃料となるのは、液化ガス、例えばプロパンガスその他の好適なガスである。一方、燃料タンク５は、蓄圧式の燃料タンクである。燃料タンク５は、ハウジング１内に固定されており、長寿命で、かつ燃料を再充填することができる。また、燃料タンク５は、導管を介して、弁６と接続されている。液化ガスは、弁６を介して、所定量が燃焼室２へ送られる。

燃料としての液化ガスを貯蔵する燃料タンク５は、ハウジングフレーム１ｂ内に収容されている。ここで、燃料タンク５は、弁６に隣接しており、さらに、この弁６からは、燃料送給管７が燃焼室３へ向かっている。燃料送給管７は、燃焼室３内における受動的な気化用部材８の近傍まで延びている。

さらに、ハウジング内のエネルギー循環経路には、アキュムレータ式の電気的エネルギー貯蔵器９が設けられている。エネルギー貯蔵器９は、コントローラ１０に電力を供給する。一方、コントローラ１０は、弁を電気的に制御するとともに、燃焼室３内にあってスパークを発生させる点火プラグ１１に給電する。また、コントローラ１０は、グリップ部１ａに設けられた操作スイッチ１２とも接続されている。このため、作業員は、燃焼室３への燃料の送給と燃焼室３内での燃料の点火をコントロールしつつ、この鋲打機を扱うことができる。

気化用部材８は、パンチングメタルの表面を滑らかにしたものを裁断することにより得られる。この気化用部材８は、燃焼室の中心軸またはピストン３ａの行程の方向に対して約４５°の角度をなすように変形しており、かつその自由端は、燃焼室３内に延出している。図２は、燃焼室の切り欠いた図を実写的に表したものである。この図においては、燃焼室３内のファン４が設けられている後方の領域は除かれている。燃焼室３のシリンダ形壁体の開口からは、点火プラグ１１が突出している。点火プラグ１１には、旗状のパンチングメタル８が固定されている。パンチングメタル８のうち点火プラグ１１に隣接している部分は、概ね弧状をなしており、パンチングメタル８の下方にあって、図２からは捉えることができない燃料送給管の噴射口に重なっている。

図２から明らかなように、パンチングメタル８（すなわち気化用部材）は、燃焼室３のシリンダ状自由空間の一部だけを占有している。パンチングメタル８によってカバーされる領域の、シリンダ形燃焼室の中心軸に直交する横断面の全面積に占める割合は４分の１程度にすぎない。

本発明に係る鋲打機は、以下の手順に沿って稼働する。

操作スイッチ１２を動かすと、コントローラ１０が定める量の液化ガスが、燃料タンク５から燃料送給管７を経由して、燃焼室３へ送られる。液化ガスの流れは、図２の下方からパンチングメタル８に至り、パンチングメタル８を通過する際に細分された上で飛散する。この際、燃料の一部は、流れに偏向を生じたり霧状になったりして、パンチングメタル８の穿孔８ａを通過する。また、他の一部は、パンチングメタルの穿孔された表面に吸着するが、表面積が大きいため、迅速に気化する。

気化は、最初の燃焼プロセスを１回または複数回繰り返した後に促進される。なぜならば、気化用部材が熱せられるからである。

燃料の霧散および／または気化は、パンチングメタル８を通じて促進されるため、点火プラグ１１は、パンチングメタル８に隣接して設けるのが有利である。

パンチングメタル８において、穿孔８ａが占める割合は、全表面積の約３０〜５０％である。穿孔８ａの全表面積に占める割合は、炎が、穿孔８ａを通じて延びやすくなるよう、大きくするのが有利である。

図３（部分断面図）に示す、本発明の他の実施形態に係る手動式鋲打機は、鋲打ちプランジャ３ｂに固着されたピストン３ａが接続された燃焼室３を備えている。燃焼室３内には、図示されていないが、空気と燃料の混合、および排ガスと外気の入れ替えを円滑に行うために、ファンが設置されている。同様に図示されていないコントローラは、燃焼室３内にあって電気信号に応じてスパークを発生させる点火プラグ１１に給電する。

弁を介して燃料タンクに接続している燃料送給管７は、噴射ノズル１３を経て、燃焼室３内に通じている。図示していない弁を経由して、１回に使用される燃料が計量されると、この燃料は、燃料送給管７を経て噴射ノズル１３に到達し、好ましくは円錐形の流れ１４となるように、燃焼室３内に噴射される。噴射ノズル１３の向きは、気化用部材８が、円錐形の燃料の流れ１４に完全に曝されるよう、燃焼室３内に設けられた気化用部材８に対して調整される。この場合、燃料の流れ１４は、気化用部材８の一部だけに衝突する。

図３に示す気化用部材８は、穿孔８ａを有する平坦なパンチングメタルである。パンチングメタル８は、燃焼室３内において、燃焼室の中心軸、鋲打ちプランジャ３ｂの行程の方向、またはピストン３ａの移動方向に対して、約３０°の角度をなすように傾いている。穿孔８ａは、それぞれ、円形または方形をなしており、炎がパンチングメタル８を通過しうるよう、概ね４ｍｍ²の面積を有している。

図４は、本発明のさらに他の実施形態に係る鋲打機における燃焼室の一部の模式図である。燃料送給管１５は、燃焼室（図示せず）内で開放している燃料注入口１６を有している。燃焼室は、燃料送給管１５を経由して、燃料注入口１６から、図示のような形状の燃料の流れ１７となって、燃焼室内に注入される。燃料注入口１６は、噴射ノズルとして形成されており、燃料送給管１５を経由して、図示されていない弁、および、この弁を介して、同様に図示されていない燃料タンクと接続されている。

燃焼室内には、気化用部材１８が設けられている。燃料注入口１６は、図示のような形状の燃料の流れ１７を燃焼室内に注入するが、燃料の流れ１７が気化用部材１８に向かうように、気化用部材１８の方を向いている。気化用部材１８は、２つの互いに傾斜した部分をもつビームスプリッタ部を有する。これら２つの部分は、それぞれ、気化用部材１８に噴射される燃料の流れ１７に対して４０°の角度をなすように設定されており、この２つの部分は、燃料注入口１６から噴射される燃料の流れ１７を完全にカバーしている。これら２つの部分の少なくとも一方は、特に、パンチングメタル、ワイヤメッシュもしくはグレーティングで形成されているのがよい。

Claims (15)

1. 燃料が液化ガスである場合を含み、
   前記燃料を貯蔵するための燃料タンク（５）と、
   前記燃料タンク（５）に弁（６）を介して接続され、かつ鋲打ちプランジャを推進するピストン（３ａ）を具備する燃焼室（３）と、
   前記燃焼室（３）内において、燃料と空気の混合ガスに点火するための点火装置（１１）とを備える鋲打機において、
   前記燃焼室（３）内には気化用部材（８）が設けられており、この気化用部材（８）に向かって燃料が噴射されるようになっていることを特徴とする鋲打機。
2. 前記気化用部材（８）は、前記燃焼室（３）の自由空間に突出して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の鋲打機。
3. 前記気化用部材（８）は、前記燃焼室（３）の自由空間の一部のみを占有していることを特徴とする請求項２に記載の鋲打機。
4. 前記気化用部材（８）は、概ね平板状に拡がり、かつ気化用部材（８）に向かう燃料の流れ、および／または燃焼室（３）の中心軸に対して９０°よりも小さい角度で傾斜していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の鋲打機。
5. 前記気化用部材（８）の傾斜角度は、概ね２０°ないし概ね７０°であることを特徴とする請求項４に記載の鋲打機。
6. 前記気化用部材（８）によってカバーされる領域の面積は、気化用部材（８）に向かう燃料の流れの断面積の３分の２、特に２分の１よりも大きくないか、および／または燃焼室（３）の中心軸に直交する横断面の面積の２分の１よりも大きくないことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の鋲打機。
7. 前記気化用部材（８）は、多数の穿孔（８ａ）が設けられており、特に、気化用部材（８）に向かう燃料の流れの一部は、これらの穿孔（８ａ）を通過するようになっていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の鋲打機。
8. 気化用部材（８）の全表面積に対して穿孔（８ａ）が占める面積の割合は、概ね２０％ないし概ね７０％であることを特徴とする請求項７に記載の鋲打機。
9. 前記気化用部材（８）は、パンチングメタルまたはワイヤメッシュもしくはグレーティングとして構成されていることを特徴とする請求項７または８に記載の鋲打機。
10. 前記穿孔（８ａ）の少なくとも一部は、炎を通過させうる大きさを有することを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の鋲打機。
11. 前記燃焼室（３）は、特に前記燃焼室（３）内の燃料の流れが円錐形となるよう、弁を介して前記燃料タンク（５）と接続している噴射ノズルを備えていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の鋲打機。
12. 前記噴射ノズルは、気化用部材の方向を向いていることを特徴とする請求項１１に記載の鋲打機。
13. 前記気化用部材は、燃料の流れを完全にカバーするように設置されることを特徴とする請求項１１または１２に記載の鋲打機。
14. 前記気化用部材は、燃料の流れの一部だけをカバーするように設置されることを特徴とする請求項１１または１２に記載の鋲打機。
15. 前記気化用部材は、ビームスプリッタ部を有することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載の鋲打機。