JP3872148B2 - 燃焼圧作動式工具 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は携帯用の燃焼圧作動式工具の改良に関する。特に、本発明はこのような燃焼圧作動式工具のための燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯用の燃焼圧作動式工具、またはインパルス（ＩＭＰＵＬＳＥ）の名（米国登録商標名）で知られる、工作物に固定具を打ち込むために使う工具は、米国再発行特許第３２，４５２号公報、米国特許第４，５２２，１６２号公報、第４，４８３，４７３号公報、第４，４８３，４７４号公報、第４，４０３，７２２号公報、第５，２６３，４３９号公報に記載され、これらはすべて参照によりここに内包される。同様の燃焼圧作動式のクギ・ステープル打ち込み工具は市販化されている。
【０００３】
この種の工具は小型の内部燃焼エンジンを収容する概してピストル形状の工具ハウジング部分を有する。エンジンは加圧燃料ガスの入ったキャニスター、別称燃料容器から動力を供給される。強力で電池作動式の電力分配装置は点火用のスパークを生成し、燃焼室内に設けられたファンは燃焼室内の燃焼効率をよくするとともに燃焼副生成物の排気を含めた掃気を促進する。エンジンはシリンダー本体内に配置された細長形状で剛性の打ち込み刃を備えた往復動ピストンを具備する。
【０００４】
弁スリーブはシリンダー周りを軸線方向に往復動可能で、リンク仕掛けの端部にある工作物接触要素が工作物に対して押しつけられるとリンク仕掛けを介して燃焼室を閉じるべく移動する。この押しつけ作用によってまた、或る特定量の燃料が燃料計量弁により、閉ざされた燃焼室内に導入される。
引き金スイッチを引くと、エンジンの燃焼室内のチャージ量のガスが点火され、ピストンと打ち込み刃が下方に発射されて位置決めされている固定具に衝突し、この固定具を工作物内へ打ち込む。そのあとピストンはシリンダー内部のガスの差圧により本来の、つまり「準備状態」の位置に戻る。固定具は弾倉様式でノーズピース内に供給され、ノーズピースにおいてこれら固定具は打ち込み刃の衝撃を受容するのに適当な配置方向で位置決めされて保持される。
【０００５】
燃焼圧作動式工具の中には、米国特許第５，２６３，４３９号公報で開示されているもののように、燃料計量弁がシリンダーヘッド内にまたはその付近に配置されているために、燃料計量弁がガスの燃焼による放射熱に影響されるものがある。燃焼室とシリンダー本体はこの放射熱のために比較的高温となる。これらが比較的高温となるために、燃焼室への燃料を計量する位置で加圧ＭＡＰＰ(Methyl Acetylen Propadiene Stabilized、安定化されたメチルアセチレンプロパジエン）燃料の早期気化が引き起こされることもある。従って、液体燃料ではなくて気化燃料が計量されるため燃焼室内の燃料量が減少しそれに応じて燃焼効率が悪化され、工具が発射不能になる。約２００回の連続的速射の後でしばしばベーパロックが起きた。
【０００６】
更に、このタイプの燃焼圧作動式工具は応力が作用することの多い建築工事環境で使用されるよう設計されており、頻繁に地面に落とされたりまた他の物体が上に落ちてきたりする。加えて、建築現場は典型的にほこりっぽく、インパルス（米国登録商標名）工具は火薬作動式工具（ＰＡＴ）程頻繁には掃除を必要としないものの、それでも一回ごとの掃除にコストを要し、また、工具の掃除中は操作者がそれを使用することができない。従って、この種の工具における今一つの設計要素は影響を受けやすい燃料計量弁等の内部構成要素を衝撃から保護することである。
【０００７】
従来の燃焼圧作動式工具の今一つの欠点は、工具のシリンダーヘッド内に燃料計量弁が位置付けられていることにより燃料計量弁制御用リード線の配線が困難となっている点である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の第一の目的は、燃料計量弁が燃焼室によって発生する熱から隔離されている改良型燃焼圧作動式工具を提供することである。
本発明の今一つの目的は、燃料計量弁が、工具により生じるシリンダー衝撃力及び偶発的な取り扱い上の破損による衝撃性破損から保護されている改良型燃焼圧作動式工具を提供することである。
【０００９】
本発明の更なる目的は、入ってくる燃料が燃料計量弁を通過した後であって燃焼室内に流入する前に加熱される改良型燃焼圧作動式工具を提供することである。
本発明の更なる目的は、燃料が均一に分散されて点火プラグに効率よく衝突できる位置から燃料が燃焼室内に導入される改良型燃焼圧作動式工具を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明においては燃焼圧作動式工具のための燃料噴射装置であって、従来の構成と比較して燃料コンテナの位置が反対であることを特徴とし、従って燃料計量弁を燃焼室の熱から離れかつ引き金付近のより保護された位置に配置することが可能となるようにした燃料噴射装置が提供される。更に、燃料計量弁をこのように配置することにより、計量された燃料がシリンダー本体または燃焼室の熱によって加熱され、より効率よく気化されて最適な燃焼が可能になる。
【００１１】
このような配置の今一つの特徴によれば、燃料が、燃焼室のファンにより生じた気流の少なくとも一部と逆方向に燃焼室内へ導入されることが可能であり、燃料がファンと点火プラグに向けて指向されている。これは燃焼室内での燃料の旋回と、燃料の分散および移行とを増進させると信じられている。本発明の更なる利点は引き金近くの燃料計量弁の位置が集中電力分配制御装置にも隣接し、このため必要なリード線の長さをかなり短くできる点である。
【００１２】
より具体的に述べれば本発明は、燃焼室を備えた自蔵内部燃焼動力源を具備した燃焼圧作動式工具であって、固定具に衝突してこの固定具を工作物内に打ち込むための打ち込み刃を打ち込むように構成されたものを提供する。本工具はハウジングを含み、このハウジングは、動力源を収容する主室を有する。主室は、打ち込みに先立って固定具が内部に位置決めされるノーズピースに隣接する第１の端と、第１の端に対向して燃焼室に隣接する第２の端とを有する。
【００１３】
燃料容器室は主室と連通し、主室の第１の端に対応する第１の室端と主室の第２の端に対応する第２の室端とを備える。燃料計量弁は燃料容器室内の第１の端に配置されて燃料容器室内に挿入されかつ燃料出口端を備えた燃料容器が燃料計量弁に係合し、それによって第２の室端よりも第１の室端により接近した位置で燃料が燃料計量弁内に分与されるようにしている。
【００１４】
本発明は、別の態様において、一端に点火プラグを備えた燃焼室を具備する自蔵内部燃焼動力源を有する燃焼圧作動式工具であって、動力源が固定具に衝突してこの固定具を工作物内に打ち込むための打ち込み刃を打ち込むように構成されているものを提供する。本工具は動力源を収容する主室を備えたハウジングと、主室内に配置されかつ燃料通路を備えたシリンダー本体とを有する。燃料通路は燃焼室と連通する一端を有し、燃料がこの燃料通路から燃焼室内へ、燃焼室の点火プラグと対向する端で放出されるようにしている。
【００１５】
更に別の態様において、第１の端において点火プラグを有する燃焼室を具備する自蔵内部用燃焼動力源を有する燃焼圧作動式工具が提供される。動力源は固定具に衝突してこの固定具を工作物内に打ち込むための打ち込み刃を打ち込むように構成されている。本工具は、動力源を収容する主室と、主室に取り外し可能に連結された別個の握り部分とを備えたハウジングを有し、この握り部分は少なくとも部分的に燃料容器室を画定する。燃料計量弁は、燃料計量弁が衝撃による破損と極度の熱とのうち少なくとも一方から握り部分によって保護されるように、燃料容器室の第１の端に設置される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１と図２を参照すると、本発明を適用するのに適したタイプの燃焼圧作動式工具は全体として１０で示されている。工具１０は、自蔵内部燃焼動力源１６を収容する寸法の主動力源室１４と、主室１４とほぼ平行に隣接する燃料容器室１８と、主室と対向する燃料容器室１８の一側から延びる握り部分２０とを含むハウジング１２を具備する。実際は握り部分２０はハウジング１２とは別個の構成部分であり、燃料容器室１８を部分的に画定する握り側壁２１（図２で最も良く示されている）を有する。握り部分が分離できることで、工具内部の構成部分の手入れが容易になるなどの利点がある。
【００１７】
さらに、固定具弾倉２２は握り部分２０の床尾２４とノーズピース２６との間に位置決めされており、このノーズピース２６は主室１４の第１端すなわち底端２８から延びている。端子末端３２を有する電池３０は、固定具弾倉２２と対向するハウジング１２の一側に配置された管状分室３３（図２で断片的に示されている）内に取り外し可能な態様で収容される。
【００１８】
ここで使う「底」、「頂」という用語は、図１および図２に図示されている工具１０の使用上の配置方向を参照して使われる。しかし、本発明を使用方法によって様々な配置方向で利用可能であることが理解できるであろう。主室の底端２８に対向して第２端すなわち頂端３４が設けられ、この頂端３４には複数の吸気口３６が備えられている。
【００１９】
燃料容器室１８は第１端すなわち底端３８と第２端すなわち頂端４０を有し、各端は主室１４の各端２８，３４にそれぞれ対応する。更に、好ましくは、燃料容器室１８は主室１４にほぼ平行に位置し、これらの室は少なくとも一枚の室側壁４２で互いに隔てられる。望ましい実施例において、電磁ソレノイドタイプの燃料計量弁４４が底端３８に設置されているが、しかし、米国特許第５，２６３，４３９号公報に開示されているタイプの噴射弁も適当であると意図される。燃料容器室１８の頂端４０は栓４８が係合されるネジ山付穴またはねじりロック式アクセス用開口４６を備えている。望ましい実施例において、栓４８は使用者の把持を容易にするためにローレット加工されている。
【００２０】
栓４８と燃料計量弁４４との間に、外殻５１とノズル５２を具備した加圧燃料キャニスターまたは燃料容器５０が配置される。加圧液体炭化水素燃料は当該技術分野において公知であるように内部室内に収容されて推進薬で加圧される。燃料容器５０はノズル５２が対応する燃料計量弁４４の入口ポート５４に係合するように燃料容器室１８内部に配置される。燃料計量弁４４の出口乳首部５６は、以下に説明されるよう動力源１６と連通する。
【００２１】
本工具１０の特徴の一つは従来の燃焼圧作動式工具と比較して燃料容器５０と燃料計量弁４４の位置が逆になっている点である。このように燃料容器５０と燃料計量弁４４が逆配置方向になっていることと、これらの構成部分が握り壁面２１に包囲されていることにより、燃料計量弁４４が燃焼室６２内で生成する熱、特にシリンダヘッド６０に対して放射される熱から隔離される。工具をシリンダヘッド６０から落としたり、無造作に取り扱ったり剛性の物体に打ちつけることにより生じる、燃料計量弁４４への局部的衝撃による破損も、燃料計量弁が保護された位置にあることで防止できる。更に、燃料計量弁４４は、前述のとおり主室１４と別個の構成部分である握り部分２０によって包囲された位置にあるため、繰り返し行われる燃焼の衝撃からも保護される。従来の燃焼圧作動式工具は燃料計量弁をシリンダヘッド６０に隣接する位置でまたはシリンダヘッドに装備する形で設置していた。本発明の今一つの特徴は、主室１４へのほこりの侵入を栓４８が防止することであり、これによって工具１０の掃除の時間隔離が延長される。
【００２２】
ここで図２を参照すると、再び主室１４に関して、シリンダヘッド６０は主室１４の頂端３４に配置されて燃料容器室１８内を横断方向に延び、燃料容器用開口４６を画定する。シリンダヘッド６０は燃焼室６２の頂端を画定し、ヘッドスイッチ６４と点火プラグ６６と電動式ファンモーター６８と密閉用Ｏリング７０との装備位置を提供する。ファン７２はモーター６８の電機子に取り付けられ、燃焼室内に設置されて燃焼プロセスを強化し且つ冷却と掃気を促進するようにする。ファンモーター６８は、ここに参照により包含されている従来の特許公報においてより詳細に開示されているように、ヘッドスイッチ６４によって制御される。
【００２３】
シリンダー状の往復弁部材７４は主室１４内部をノーズピース２６上の工作物接触要素７６（図１で最も良く示されている）により、公知の方法でリンク仕掛け７８を用いて移動させられる。燃焼室６２の側壁は弁部材７４により画定され、側壁の頂端はＯリング７０に密閉するように係合して燃焼室の頂端を密閉するようにする。弁部材７４の底部８０は筒状のシリンダー本体８２の周囲を定める。シリンダー本体８２の頂端は外部Ｏリング８４を備え、この外部Ｏリング８４はそれに対応する弁部材７４の部分８５に係合して燃焼室６２の底端を密閉する。
【００２４】
シリンダー本体８２の内部にはピストン８６が往復動可能に配置されこのピストン８６には、ノーズピース２６内部に適当に位置決めされた固定具Ｎ（図１で最も良く示されている）を工作物内部へ打ち込むために使われる剛性で細長形状の打ち込み刃８８が取り付けられる。シリンダー本体の底端は、ピストン８６の移動の底部側規制点を規定する緩衝装置９２の座部９０を画定する。スプリング９４は点火作用が行われて固定具を打ち込むべく打ち込み部材が移動した後に弁部材を下方に移動させて燃焼室を開けるための付勢力を、公知の方法で提供する。シリンダー本体８２の他端にピストン止め用保持リング９６が取り付けられてピストン８６の頂部側への移動を規制するようにする。
【００２５】
シリンダー本体８２内にはまた、シリンダー本体８２の長手方向の軸にほぼ平行に延びる燃料噴射通路または主通路９８が備えられ、この燃料噴射通路９８は燃焼室６２の底端において開口する出口ポート１００と、或る角度を成す入口ポート１０２とを備える。入口ポート１０２は主通路９８にほぼ垂直に配置され、それによって燃料計量弁４４の出口乳首部５６と適切に係合するようするのが望ましい。
【００２６】
望ましい実施例において、弾性がありゴム状のスリーブ連結部１０４は出口乳首部５６と摺動しつつ係合し、また入口ポース１０２にも係合する。室側壁４２および握り側壁２１内の開口１０６は連結部１０４のためのアクセスを提供する。連結部１０４の弾性は工具により生じる衝撃による（すなわち燃焼による）不整列及び振動を吸収し、また連結部１０４の断熱性は燃料計量弁から熱を遠ざけておくようにする。同時に連結部１０４は燃料噴射通路９８と燃料計量弁４４との間の気密性を維持するように構成される。このような方法で、燃料計量弁４４は燃料容器５０を通路９８と連通させる。
【００２７】
通路９８の位置の利点は、加圧燃料が入口ポート１０２内に噴射され、その後動力源１６の作用中に生じる高温によって次第に加熱されることである。実際、シリンダー本体８２の金属により典型的に到達される温度は、燃料が燃焼室６２内に導入されるのに先立って燃料の少なくとも一部を沸騰させ気化させるのに充分である。
【００２８】
また、通路９８の直径が比較的小さいことによって、先述の高温と組合わさって、燃料の速度が増大され、燃焼室６２への燃料の移動が加速される。このような方法で燃料は燃焼室内に少なくとも部分的に気化された状態で噴射され、それによって燃焼が促進される。
加えて、燃料出口ポート１００は燃焼室６２の底端にピストン８６の移動の頂部側規制点に隣接して設置され、矢印１０８に示された方向を指向して燃焼室に到るが、この指向方向は従来の燃焼圧作動式工具における指向方向と逆になっている。また、ある態様において、出口ポート１００は燃焼室の点火プラグ６６と対向する端に設置されている。
【００２９】
燃焼室６２に噴射されると、またファンの作用の結果として、気化された燃料は更に気化され、あるいは微粒化されるようになる。燃料は燃焼室の全体を循環して点火プラグ６６に到達する。使用者が引き金１１４を介して引き金スイッチ１１２を作動させ、それによって集中電力分配制御装置１１６から信号が発信されると点火プラグ６６のスパーク間隙の放電が開始される。また留意すべきは、燃料計量弁４４が引き金１１４にほぼ隣接して設置され、かつ握り部分２０の基部１１５においてまたはその下方に配置される。この基部１１５において握り部分２０は燃料容器室１８に接続されている。
【００３０】
ここで図２を参照すると、本発明による工具１０の別の特徴は燃料計量弁４４が燃料容器室１８の底端３８に設置され、この位置がちょうど、集中電力分配制御装置１１６に対してと同様に、電池３０の端子３２にも比較的すぐに近接することである。従って、電池３０を集中電力分配制御装置１１６に接続し、集中電力分配制御装置１１６を燃料計量弁４４に接続するリード線１１８を短くして製造及び作用効率を増進させるようにすることもできる。
【００３１】
本発明による燃焼圧作動式工具のための燃料噴射装置のある特定の実施例を図示説明したが、当業者であれば特許請求の範囲に記載されたまたはより広範囲の特徴を有する、本発明から逸脱することなき変更や改良が可能であることが認識できよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による燃焼圧作動式工具の頂面からの斜視立面図であって、その一部が理解を容易にするために断片化され分解されている図である。
【図２】図１の２−２線に沿ってみた断片的鉛直方向断面図である。
【符号の説明】
１０…燃焼圧作動式工具
１２…ハウジング
１４…主動力源室（主室）
１６…自蔵内部燃焼動力源
１８…燃料容器室
２０…握り部分
２６…ノーズピース
２８…主室の底端
３４…主室の頂端
３８…燃料容器室の底端
４０…燃料容器室の頂端
４４…燃料計量弁
４８…栓
５０…燃料容器
６２…燃焼室
７２…ファン
８２…シリンダー本体
８８…打ち込み刃
９８…燃料噴射通路
１００…燃料噴射通路の出口ポート
１０２…燃料噴射通路の入口ポート
１１４…引き金
１１６…集中電力分配制御装置

Claims (9)

1. 燃焼室を備えた自蔵内部燃焼動力源を具備した燃焼圧作動式工具であって、固定具に衝突して該固定具を工作物内に打ち込むための打ち込み刃を打ち込むように構成された燃焼圧作動式工具において、前記動力源を収容する主室を有するハウジングを具備し、前記主室はノーズピースに隣接する第１の端と、該第１の端に対向して前記燃焼室に隣接する第２の端とを有し、ハウジングは前記主室と連通する燃料容器室を含み、該燃料容器室は前記主室の第１の端に対応する第１の室端と前記主室の第２の端に対応する第２の室端とを備え、燃焼圧作動式工具は、前記燃料容器室内の第１の端に配置された燃料計量弁を具備し、前記燃料容器室内に挿入されかつ燃料出口端を備えた燃料容器が前記燃料計量弁に係合し、それによって前記第２の室端よりも前記第１の室端により接近した位置で燃料が前記燃料計量弁内に分与されるようにした燃焼圧作動式工具。
2. 前記ハウジングが前記燃料容器室の前記第２の室端に、前記燃料容器を前記燃料容器室内に保持するための取り外し可能な栓を有している請求項１に記載の燃焼圧作動式工具。
3. 前記動力源が前記主室内に配置されたシリンダー本体を備え、該シリンダー本体は、該シリンダー本体にほぼ平行な燃料通路を有し、該燃料通路は、前記燃料容器室と連通する第１の端と前記燃焼室と連通する第２の端とを有する請求項１に記載の燃焼圧作動式工具。
4. 前記燃料通路が、前記燃料容器室から前記燃焼室へ流入する燃料が前記燃料通路を介して移動し、且つ前記シリンダー本体により加熱されるように構成され配置されて成る請求項３に記載の燃焼圧作動式工具。
5. 前記燃料容器が前記燃料計量弁を介して前記燃料通路と連通するように配置されている請求項３に記載の燃焼圧作動式工具。
6. 前記燃料計量弁が前記燃料通路と連結するための弾性連結要素を備えている請求項５に記載の燃焼圧作動式工具。
7. 前記燃焼室が該燃焼室内に、第１の方向に空気を押すファンを備え、前記燃料通路は出口ポートを有し該出口ポートを介し前記燃焼室と連通して燃料を前記燃焼室内に前記第１の方向と反対の方向で導入するようにした請求項３に記載の燃焼圧作動工具。
8. さらに、前記燃料容器室に隣接する前記ハウジングの握り部分と、該握り部分内の引き金とを含み、前記燃料計量弁が前記引き金にほぼ隣接する前記燃料容器室内に配置された請求項１に記載の燃焼圧作動式工具。
9. さらに、前記動力源へ供給される電力量と前記燃料計量弁へ供給される作動力とを抑制するために前記ハウジングの対応する部分に配置された電力分配制御装置を備え、前記燃料計量弁は該電力分配制御装置にほぼ隣接して設置されている請求項１に記載の燃焼圧作動式工具。

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