JP4094714B2 - 燃焼動力工具 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可搬型の燃焼動力工具の改良に関し、特に、燃焼動力工具のある点火から次の点火へのサイクルをより迅速に行うための燃焼室への空気の導入の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワークへ締結具を打ち込むために可搬式燃焼動力工具、例えば、インパルス(IMPULSE 商標名) が用いられる。こうした燃焼動力工具が米国特許第３２４５２号、同４５２２１６２号、同４４８３４７３号、同４４８３４７４号、同４４０３７２２号および同５２６３４３９号に開示されている。同様の燃焼動力式のクギ打ち工具やステープル打ち工具がイリノイ州所在のアイティーダブリュ−パソロド社（ＩＴＷ-Paslode）からインパルスの商標名で市販されている。
【０００３】
こうした工具は、一般的にピストル状の工具ハウジングと、該工具ハウジング内に設けられた内燃動力源とを備えている。内燃動力源は加圧された燃料ガスのキャニスタ、所謂燃料セルから動力を得るようになっている。また、長尺の剛性部材である打込ブレードがシリンダ内に配設されている。バッテリ電源による電子式電力分配器により火花点火される。燃焼室に配設されたファンにより、燃焼生成ガスを掃気して燃焼室内での効果的な燃焼と、工具の冷却が促進される。
【０００４】
弁スリーブが、リンク装置を介してシリンダの周囲で軸方向に往復動作可能に設けられている。この弁スリーブは、前記リンク装置の先端に設けられたワーク接触部材がワークに対して押圧されたときに、燃焼室を閉じるように移動する。このとき工具は閉鎖位置にある。この押圧動作により、燃料計量弁が作動して、所定量の燃料が閉じられた燃焼室内に導入される。
【０００５】
トリガースイッチを引き込むと、燃焼室内の燃料ガスに点火され、ピストンおよび打込ブレードが下方に打ち出され、位置決め、保持された締結具に衝接して、この締結具がワーク内に打ち込まれる。次いで、ピストンは、閉じられた燃焼室内において前記ピストンの上方のガスが冷却し収縮したことにより少なくとも生じるシリンダ内の圧力差により初期位置または準備位置に復帰する。使用者が工具をワークまたは基体から持ち上げたとき、或いは、ある工具ではトリガーを放したときに、弁スリーブが開放位置に下方へ移動し、燃焼ガスを掃気するために燃焼室が開放され、そして更に冷却される。工具は、再びワークまたは基体に対して押圧され、次の点火のために燃焼室が閉じられるまで開放位置に保持される。締結具がマガジンからノーズ部に供給され、そこで打込ブレードによる衝接を受けるために適切な位置、方向で保持される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の燃焼動力工具には、ある点火から次の点火までの間の時間であるサイクル時間を更に短縮する必要性がある。サイクル時間を短縮することにより、その工具を用いている使用者は所定時間内でより多くの仕事ができる。然しながら、従来の燃焼動力工具ではサイクル時間は、ピストンおよび打込ブレードの点火位置への戻り速度により支配される。既述したように、こうした戻り時間はガスの圧力差に支配されており、その圧力差は、少なくとも部分的には、燃焼ガスの冷却速度の影響を受ける。現在のところまで、この戻り速度は全く一定であると考えられてきたが、冷却を促進することにより高くすることが可能となる。
【０００７】
従って、本発明の目的は従来の燃焼動力工具よりも点火サイクル時間を短くした燃焼動力工具を提供することである。
本発明の他の目的は、燃焼室の冷却を促進した燃焼動力工具を提供することである。
【０００８】
更に本発明の他の目的は、燃焼室の掃気を改善した燃焼動力工具を手供することである。
更に本発明の他の目的は燃焼室内にファンを設けると共に、燃焼室外に補助ファンを配設した燃焼動力工具を提供することである。
【０００９】
本発明の更なる目的は、燃焼室内のファンを外部ファンと燃焼噴射装置にて置換した燃焼動力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】
本発明の燃焼動力工具は、燃焼性ガスを混合し、かつ、燃焼後の燃焼ガスの掃気を容易にするために燃焼室内にファンを配設し、燃焼室の外面を冷却するために補助ファンを燃焼室の外部に配設した。これにより、燃焼室の反対側の端部からのピストンの復帰が容易となる。補助ファンは、また、燃焼室内の燃焼ガスの掃気を補助する。代替実施形態では、燃焼室内の主ファンは燃料噴射装置にて置換され、ファンは補助ファンのみとなる。
【００１１】
より詳細には、本発明の燃焼動力工具は、内燃動力源を備え燃焼により打込ブレードを押し出して締結具に衝接させ、ワーク内に締結具を打ち込む。燃焼動力工具は、前記動力源を包囲する主室を有するハウジングと、前記主室内に形成された燃焼室と、前記燃焼室内部の空気の流れを促進するために前記燃焼室内で回転自在に配設されたファンと、前記燃焼室外部で、かつ、前記ハウジング内に配設され、前記燃焼室へ空気流通させる冷却機構としての補助空気流促進手段とを具備する。
【００１２】
本発明の他の特徴によれば、燃焼動力型締結具打込工具は、内燃動力源を備え燃焼により打込ブレードを押し出して締結具に衝接させ、ワーク内に締結具を打ち込む。燃焼動力型締結具打込工具は、前記動力源を包囲する主室を有するハウジングと、前記主室内に形成された燃焼室と、ピストンを包囲するシリンダであって、前記ピストンが前記シリンダの先端へ押し出されるとき、前記前記打込ブレードが前記締結具に向けて押し出されるように前記主室内に配設されたシリンダと、前記燃焼室内に設けられたファンと、前記燃焼室外部で、かつ、前記ハウジング内に配設され、前記ハウジング内に空気を取り込み前記燃焼室および前記シリンダへ空気流通させる補助空気流促進手段とを具備する。
更に、本発明によれば、内燃動力源を備え燃焼により打込ブレードを押し出して締結具に衝接させ、ワーク内に締結具を打ち込む燃焼動力工具において、前記動力源を包囲する主室を有するハウジングと、前記主室内に形成された燃焼室と、ピストンを包囲するシリンダであって、前記ピストンが前記シリンダの先端へ押し出されるとき、前記前記打込ブレードが前記締結具に向けて押し出されるように前記主室内に配設されたシリンダと、前記燃焼室外部で、かつ、前記ハウジング内に配設され、前記ハウジング内に空気を取り込み前記燃焼室および前記シリンダへ空気流通させる空気流促進手段と、燃焼用に燃料と空気とを前記燃焼室内で混合する混合手段とを具備し、前記空流促進手段がモータにより駆動される第１のファンを具備し、前記混合手段が第２のファンを具備して成る燃焼動力工具が提供される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１、２を参照すると、本発明を適用するに適切な燃焼動力工具１０（以下、単に工具１０と記載する）が図示されている。工具１０は、ハウジング１２を具備している。ハウジング１２は、主室１４と、主室１４に平行に隣接させて設けられた燃焼セル室１８（図３参照）と、燃料セル室１８において主室１４の反対側から延設されたハンドル部２０とを含む。主室１４は、内燃動力源１６を包囲している。
【００１４】
更に、締結具マガジン２２が前記ハンドル部の下側に配設されており、かつ、主室１４の第１の端部または下端部２８から延びるノーズ部２６へ延設されている。工具１０へ電力を供給するためのバッテリ（図示せず）が、ハンドル部２０内に設けられた管状の区画内に着脱自在に配設されている。
【００１５】
本明細書において、「下」および「上」は図１、２に示す工具１０の動作方向に関して用いることとする。然しながら、本発明は、その適用例に応じて種々の方向にて用いることができることは言うまでもない。主室の下端部２８の反対側には第２の端部または上端部３０が設けられている。上端部上端部３０には複数の空気取り入れ口３２が配設されている。
【００１６】
好ましい実施形態では、後述するように燃焼室内に燃料を導入するために、電磁ソレノイド型の燃料計量弁３３（図３参照）または米国特許第５２６３４３９号に開示されている形式の噴射弁が設けられている。ＭＡＰＰなどの加圧された炭化水素液体燃料Ｆが、燃料セル３５（図３参照）内に貯留されており、これが、周知の推進手段により加圧される。燃料セル３５と弁３３は連通している。機械的に作動する弁を用いてもよい。
【００１７】
シリンダヘッド３４が主室１４の上端部３０に配設されている。シリンダヘッド３４は燃焼室３６の上端に配設されて燃焼室の上端部を形成すると共に、ヘッドスイッチ３８、点火プラグ４０、電動ファンモータ４２、シール用Ｏリング４４の取付部を形成している。
【００１８】
主ファンまたは燃焼室ファン４６がモータ４２の出力軸４８の第１の端部５０に取り付けられている。ファン４６は、燃焼室３６内で回転自在に配設されており、これにより燃料と空気の混合を促進すると共に、冷却と掃気を促進し以て燃焼を促進する。モータ４２は、上記米国特許に記載されているようにヘッドスイッチ３８により制御される。ファン４６は、燃焼室３６内の空気の流れを促進するための主空気流促進装置として作用する。
【００１９】
概ね筒状の往復動作する弁部材または弁スリーブ５２が主室１４内に設けられており、この弁部材は、リンク装置５６を介してノーズ部２６に設けられたワーク当接部材５４により移動可能となっている。燃焼室３６の側壁は弁部材５２により形成され、弁部材５２の上端がＯリング４４と係合して燃焼室の上端がシールされる。弁部材５２の下方部５８はシリンダ６０の周囲に位置している。シリンダ６０の上単位はＯリング６２が配設されており、このＯリングが弁部材５２の対応箇所６４と係合して燃焼室３６の下端がシールされる。
【００２０】
シリンダ６０の内部に、ピストン６６が往復自在に配設されている。ピストン６６に、長尺の剛性部材から成る打込ブレード６８が取り付けられている。打込ブレード６８は、ノーズ部２６に適切に配置された締結具（図示せず）をワーク内に打ち込む。締結具がノーズ部に適切に配置されると、ピストン６６がシリンダ６０の下端に接近する。打込ブレード６８が衝接することにより、締結具がワークまたは基体に打ち込まれる。
【００２１】
安全のための構成として、燃料の使用を調整するために、工具はノーズ部２６がワークに対して押接されない限り点火しない。このように配置することにより、リンク装置５６が上方に押し上げられ、これにより弁部材５２が移動して燃焼室３６がシールされる。燃焼室３６の詳細および関連機構は上述した米国特許中に記載されている。
【００２２】
シリンダ６０の下端には、ピストン６６の移動行程の下限を規定する緩衝器７２のための座７０が形成されている。シリンダ６０の反対側の端部には、ピストンの移動行程の上限を規定するピストン停止リング７４が取着されている。
【００２３】
弁部材５２の上端における他の構成は、過熱を防止し冷却を促進するために、工具１０の所定部位に空気の流れを導くことに関連している。従来の燃焼動力工具でも空気取り入れ口３２から燃焼室やシリンダ等の内部構成要素へ空気を吸入可能となっているが、しかし、この空気の流れは動力源を冷却するためには不十分である。従って、従来の燃焼動力工具では、長い時間使用すると燃焼室３６およびシリンダ６０が高温となって、シリンダに沿ってピストン６６を押し下げた燃焼ガスが迅速に収縮、散逸できずに、ピストンが上方に戻ることを妨げることとなる。この残留する高温ガスにより、図１、２に示すようにピストン６６をシリンダ６６の上端への引き戻しを補助する真空の形成が阻害される。
【００２４】
本発明実施形態による工具１０では、弁部材５２から半径方向に膨出する環状のエアダム７６を設けてある。エアダム７６は、工具１０を使用する間ハウジング１２の内面７８に繰り返し係合する（図２参照）。内面７８には凹所８０が設けてあり、この凹所により拡張された環状の空間８２が形成される。空気取り入れ口３２から吸引された空気が環状空間８２を通過して下方へ流れる。更に、工具１０内への空気の導入を補助するファンネル８３がハウジング１２に取り付けられている。
【００２５】
工具１０の閉鎖位置（図１）では、弁部材５２は、エアダム７６が、弁部材および燃焼室３６を通過する空気流８４を阻害しないように、環状空間８２に対して配置されている。シリンダ６０の下端において、空気は出口８８から外部に流出する。
【００２６】
然しながら、使用者が該工具をワークまたは基体から持ち上げた状態である工具１０の開放位置（図２）では、弁部材５２は工具１０の下端部２８へ向かって移動し、エアダム７６がハウジング１２の内面７８に係合している。図２では、エアダム７６は内面７８に接触していないが、エアダム７６と内面７８の間の正確な寸法許容度は適用例によって変えることができる。要は、開放位置において、エアダムにより弁部材５２の周囲を流通して下端部２８へ向かう空気の流れを防止できればよい。そうした位置関係を特に本明細書では「係合」と記載する。その代わり、空気は、掃気を促進しながら燃焼室３６を通過してシリンダの外部へ矢印９０で示すように流通する。図１に示す閉鎖位置の場合と同様に、空気は最終的に出口８８から外部へ流出する。
【００２７】
従来のインパルス燃焼動力工具では、主ファン４６が燃焼後所定の時間作動して燃焼ガスの掃気を促進すると共に、燃焼室３６およびシリンダ６０内での空気の循環を増大させていたが、この工具では、エアダム７６を設けていても比較的長い時間使用すると構成要素が過熱することがある。
【００２８】
本発明実施形態による工具１０の重要な特徴は、シリンダ６０および燃焼室３６を冷却するための補助空気循環を形成して、燃焼ガスが、より迅速に収縮、散逸できるようにしてある点である。構成要素を冷却することにより、シリンダ６０おおび燃焼室３６内に真空が発生して、より迅速にピストン６６が初期位置に復帰し、従来の工具よりも高いサイクルで工具１０を点火させることができるとの非常に大きな利点が得られる。
【００２９】
そのために、工具１０には第２のファンまたは補助ファン９２がシリンダヘッド３４と空気取り入れ口３２の間に配設されており、より多くの空気を取り込み、シリンダ６０の外側はもちろん燃焼室３６を通して、該空気を流通させるようになっている。好ましい実施形態では、第２のファン９２は、工具１０内で主ファン４６と同軸にて回転するようになっている。補助ファン９２は、好ましくは、出力軸４８において第１の端部５０の反対側の第２の端部９４に取り付けられている。然しながら、補助ファン９２をハウジング１２の他の部位、例えば、空気取り入れ口３２に独立のモータ９６（図２において破線で示す）を配設し、このモータ９６に取り付けても良い。
【００３０】
どこに取り付けても或いは配設しても、補助ファン９２の目的は、工具１０が閉鎖位置にあるとき、図１において矢印８４で示すように、ハウジング１２内において燃焼室３６およびシリンダ６０の外側に空気を流通させることである。従来の工具では、冷却空気源として主ファン４２が用いられているが、工具が閉鎖位置にあるときに（図１）冷却することができない。
【００３１】
更に、工具１０が図２に示す開放位置にあるとき、補助ファン９２回転させることにより、矢印９０で示すように、冷却空気が燃焼室３６内を流通し、かつ、シリンダ６０の外側を流通する。このようにして、補助ファン９２は燃焼室３６からの燃焼ガスの掃気を促進する。
【００３２】
補助ファン９２により工具１０内を流通する空気により、燃焼室は、閉鎖位置にあるとき外側から冷却され、かつ、開放位置にあるとき内側から冷却される。矢印８４、９０で示す空気の流れは、その大部分が補助ファン９２により形成され、そして、シリンダ６０の下方部位の外側も冷却する。
【００３３】
図１、２における流れのパターンの主な相違は、図２に示すように、エアダム７６がハウジング１２の内面７８に対して非常に接近した位置に配置されていることによる。このエアダムの配置により、往復動作する弁部材５２の外輪に沿って空気が流れることが防止されると共に、空気が燃焼室内に導かれる。燃焼室３６から、冷却空気は弁部材５２の内面に沿って流通し、次いで、シリンダ６０の外側に沿って流通する。
【００３４】
補助ファン９２を設けることにより、燃焼室３６、弁部材５２、シリンダ６０は充分に冷却され、排気ガスがより迅速に収縮する。そのために、シリンダ内に真空がより迅速に形成されて、ピストン６６が容易にシリンダ６０の上端へ復帰可能となる。補助ファン９２は、燃焼室３６およびシリンダ６０が過熱することが防止されるので、工具の寿命が長くなるとの利点を有している。
【００３５】
図３を参照すると、代替実施形態による工具１００が開放位置にて図示されている。第２の実施形態による工具１００において、上述した第１の実施形態による工具１０と同様の構成要素には同じ参照番号が付されている。工具１０と工具１００の主要な相違点は、主ファン４６が除去され、これに代えて、燃料噴射装置１０２が配設されている点である。
【００３６】
燃料噴射装置１０２はシリンダ１０４を修正することにより形成される。シリンダ１０４には、シリンダ１０４の長手の軸線に実質的に平行に延設された燃料通路１０６が形成されている。燃料通路１０６は、燃焼室３６の下端面に開口する出口ポート１０８と、入口ポート１１０を有している。入口ポート１１０は、好ましくは、弁出口ニップル１１２に適切に係合するように、燃料通路１０６に対して約９０°の角度にて形成されている。
【００３７】
好ましくは、弾性のゴム状のスリーブ結合具１１４が出口ニップル１１２に対して摺動可能に係合すると共に、入口ポート１１０に係合している。ハウジング１２に形成さた開口部１１６により結合具１１４が取り付けられる。結合具１１４が弾性を有しているので、工具が発生する衝撃（例えば燃焼による衝撃）に基づく位置ズレや振動が吸収され、かつ、その断熱性により弁３３への伝熱が防止される。同時に、結合具１１４は燃料通路１０６と弁３３との間の気密を維持する。こうして、弁３３を介して燃料セル３５が燃料通路１０６に連通する。
【００３８】
燃料通路１０６は、比較的細く形成されていることに加え、燃料がシリンダの壁内を流通する際に燃料が加熱されるために、燃料の流速および燃焼室３６へのその移動速度は高くなる。従って、燃料は燃焼室内に噴射されて少なくともその一部が蒸発する。それにより燃焼室内の空気の流れが促進され、燃料と空気が混合されて燃焼が促進される。工具１００は、また、補助ファン９２を備えているので、工具１００もまた先の実施形態での冷却および掃気に関する利点を有している。
【００３９】
燃料は燃焼室内で流動して点火プラグ４０に到達する。トリガー１２２を介してトリガースイッチ１２０を作動させることにより、電力分配、制御装置１２４が信号を発生して点火プラグ４０のスパークギャップに放電が生じる。制御装置１２４は、また、工具１０にも設けられており、ファン４６、９２を制御して、工具が点火している間および燃焼室３６が開いている間（図２）の一定時間を含む点火後の所定時間ファンを作動させる。
【００４０】
【発明の効果】
既述したように、本発明によれば、点火後より迅速に燃焼室が冷却され、より迅速にピストンが燃焼室へ復帰する。これにより、ある点火と次の点火の間のサイクル時間が短縮されると共に、工具の寿命が長くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１の実施形態による燃焼動力工具の部分断面図であり、燃焼動力工具の閉鎖位置を示す。
【図２】図１の燃焼動力工具の部分断面図であり、燃焼動力工具の開放位置を示す。
【図３】本発明第２の実施形態による燃焼動力工具の部分断面図である。
【符号の説明】
１０…燃焼動力工具
１２…ハウジング
１４…主室
１６…動力源
３２…空気取り入れ口
３６…燃焼室
４２…電動モータ
４６…主ファン
６０…シリンダ
６８…打込ブレード
９２…補助ファン

Claims (15)

1. 内燃動力源を備え燃焼により打込ブレードを押し出して締結具に衝接させ、ワーク内に締結具を打ち込む燃焼動力工具において、
   前記動力源を包囲する主室を有するハウジングと、
   前記主室内に形成された燃焼室と、
   前記燃焼室内部の空気の流れを促進するために前記燃焼室内で回転自在に配設されたファンと、
   前記燃焼室外部で、かつ、前記ハウジング内に配設され、前記燃焼室へ空気を流通させる冷却機構としての補助空気流促進手段とを具備する燃焼動力工具。
2. 前記空気流促進手段が前記燃焼室内に配設された燃料噴射装置である請求項１に記載の工具。
3. 前記補助空流促進手段がファンを具備する請求項１に記載の工具。
4. 前記空気流促進手段が出力軸を有する電動モータにより駆動され、前記空気流促進手段が前記出力軸の第１の端部に取り付けられ、前記補助空気流促進手段が前記出力軸の反対側の端部に取り付けられている請求項３に記載の工具。
5. 前記工具は、作動している間、閉鎖位置と開放位置との間で繰り返し動作し、前記補助空気流促進手段は、前記燃焼室が閉鎖位置にあるとき空気の流れを発生するようになっている請求項１に記載の工具。
6. 前記補助空気流促進手段が、前記空気流促進手段とは独立に作動するようになっている請求項１に記載の工具。
7. 前記補助空気流促進手段が、前記工具が点火している間および点火後において燃焼室が開いている間を含む所定時間作動するようになっている請求項６に記載の工具。
8. 内燃動力源を備え燃焼により打込ブレードを押し出して締結具に衝接させ、ワーク内に締結具を打ち込む燃焼動力工具において、
   前記動力源を包囲する主室を有するハウジングと、
   前記主室内に形成された燃焼室と、
   ピストンを包囲するシリンダであって、前記ピストンが前記シリンダの先端へ押し出されるとき、前記前記打込ブレードが前記締結具に向けて押し出されるように前記主室内に配設されたシリンダと、
   前記燃焼室内に設けられたファンと、
   前記燃焼室外部で、かつ、前記ハウジング内に配設され、前記ハウジング内に空気を取り込み前記燃焼室および前記シリンダへ空気流通させる補助空気流促進手段とを具備する燃焼動力工具。
9. 前記補助空気流促進手段が、出力軸を有する電動モータにより駆動され、前記モータの出力が前記主室と同心に配置されている請求項８に記載の工具。
10. 前記燃焼室内のファンおよび前記補助空流促進ファンが、前記モータの出力軸の反対側の端部に取り付けられている請求項９に記載の工具。
11. 更に、燃焼用に燃料と空気とを混合する手段を具備し、前記混合手段が前記燃焼室と、前記燃焼室の外部と、前記ハウジングの内部の何れかに配設されている請求項８に記載の工具。
12. 前記燃焼室内に配設された前記混合手段がファンを具備する請求項１１に記載の工具。
13. 前記燃焼室の外部に設けられた混合手段が燃料噴射装置である請求項１１に記載の工具。
14. 内燃動力源を備え燃焼により打込ブレードを押し出して締結具に衝接させ、ワーク内に締結具を打ち込む燃焼動力工具において、
    前記動力源を包囲する主室を有するハウジングと、
    前記主室内に形成された燃焼室と、
    ピストンを包囲するシリンダであって、前記ピストンが前記シリンダの先端へ押し出さ れるとき、前記前記打込ブレードが前記締結具に向けて押し出されるように前記主室内に配設されたシリンダと、
    前記燃焼室外部で、かつ、前記ハウジング内に配設され、前記ハウジング内に空気を取り込み前記燃焼室および前記シリンダへ空気流通させる空気流促進手段と、
    燃焼用に燃料と空気とを前記燃焼室内で混合する混合手段とを具備し、
    前記空流促進手段がモータにより駆動される第１のファンを具備し、
    前記混合手段が第２のファンを具備して成る燃焼動力工具。
15. 前記第１と第２のファンが前記モータの出力軸の両側の端部に配設されている請求項１４に記載の工具。

Images