JP4155908B2

JP4155908B2 - 燃焼式作業工具

Info

Publication number: JP4155908B2
Application number: JP2003377872A
Authority: JP
Inventors: 賢一宮田
Original assignee: Makita Corp
Current assignee: Makita Corp
Priority date: 2003-11-07
Filing date: 2003-11-07
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2023-11-07
Also published as: JP2005138231A

Description

本発明は、可燃性ガスを燃焼させた際の高圧力（衝撃力）を利用して所定の加工作業を遂行する作業工具、すなわち燃焼式作業工具における燃焼室の排気技術に関する。

いわゆる燃焼式作業工具に関し、釘打機やタッカ等の作業工具の駆動源としてピストン・シリンダ式の内燃機関を用いた具体例が、特公平１−３４７５３号公報（特許文献１）および特許第２９９７５８１号公報（特許文献２）に開示されている。特許文献１では、可燃性ガスを燃焼させるための燃焼室内にファンを配設し、当該ファンを回転させることによって燃焼室内に新鮮な空気を吸入する一方、燃焼室内に残留する燃焼後のガス（以下、本明細書においては、燃焼後のガスを燃焼ガスという）を大気に排出させる構成が開示されている。また特許文献２においては、燃焼室を複数の室に区画した内燃機関において、燃焼室内の可燃性ガスの燃焼行程（爆発行程）後に、燃焼室の容積をゼロに近い状態まで減少させ、これによって、燃焼室内の燃焼ガスを合理的に大気中へ排出できるようにした構成が開示されている。

上記の特許文献１に開示された技術では、燃焼室内にファンを配設するため、作業工具の構造が複雑で高価なものになってしまう。また特許文献２に開示された技術では、燃焼室ハウジングの内壁に沿って移動することが可能な２つの隔壁によって燃焼室を複数の室に区画し、ピストンの戻り動作に連動して２つの隔壁を移動させる構成とすることで、燃焼室内の完全な容積の減少化を実現している。しかしながら、上記のような複数の燃焼室の容積を全て零に近い状態まで減少させる構成によると、構造が複雑で高価なものとなるとともに、かつ重量が増大してしまう。
特公平１−３４７５３号公報特許第２９９７５８１号公報

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、燃焼式作業工具における燃焼室内の排気を合理的に遂行することが可能な技術を提供することを目的とする。

上記課題を達成するため、特許請求の範囲の各請求項に記載の発明が構成される。
請求項１に記載の発明によれば、可燃性ガスが燃焼される第１および第２の燃焼室を有する燃焼式作業工具が構成される。第１および第２の燃焼室には、可燃性ガスが充填される。可燃性ガスは、典型的には、燃料と空気とを適宜に噴霧状に混合させた混合気として供給される。点火装置は、第１の燃焼室に設けられる。点火装置は、典型的には、点火プラグによって構成される。隔壁部は、第１および第２の燃焼室を区画する。複数の燃焼室の利用形態としては、第１の燃焼室につき、混合気の点火領域として使用するとともに、第２の燃焼室につき、作業に必要な大きな燃焼エネルギを得るための領域として使用する形態が好適である。
本発明における隔壁部には、連通孔が配設されており、この連通孔を介して第１の燃焼室と第２の燃焼室とが連通される。なお「隔壁部による区画」としては、隔壁部が第１の燃焼室と第２の燃焼室との間を横断状に区画することで両者が共通の長軸状に延在状に連接されるよう形成する態様、あるいは隔壁部により第２の燃焼室内の一部を第１の燃焼室に供する態様等、種々の形態を採用することが可能である。

本発明では、第２の燃焼室に案内シリンダが連接される。案内シリンダはピストン部材を摺動可能に収容する。そして第１の燃焼室における可燃性ガスを点火装置によって燃焼させると、当該第１の燃焼室に生じた燃焼面が隔壁部の連通孔を通じて第２の燃焼室に伝播されて当該第２の燃焼室内の可燃性ガスが燃焼される。このときの燃焼作用によって生じた燃焼圧力によってピストン部材が案内シリンダ内を前進移動し、これによって所定の加工作業を遂行する。「所定の加工作業」としては、典型的には、釘やステープル等を被加工材に打込むための作業がこれに該当する。
可燃性ガスの燃焼後、燃焼室内の燃焼ガスは、例えばピストン部材が前進移動する途中で排気孔を経て外部（大気）へと排出される。この排出作用に伴い第１および第２の燃焼室内には燃焼後の冷却収縮による負圧が発生し、当該負圧によってピストン部材は後退移動され、前進動作を開始する前の初期位置へと戻る。

本発明における特徴的構成として、燃焼式作業工具は、第１および第２の燃焼室内に発生する負圧に基づいて第１の燃焼室に外部の空気を吸入するべく、案内シリンダに形成された空気取入口と、当該空気取入口と常時に連通するとともに、第１の燃焼室に開口された吸気口を有する構成とされる。本発明によれば、上記のように、燃焼ガスの外部への排出に伴い第１および第２の燃焼室内に負圧が発生したとき、当該負圧の発生に基づく吸引作用によって空気取入口および吸気口を介して外部（大気中）の新鮮な空気を第１の燃焼室に吸入することができる。そして当該第１の燃焼室に吸入された空気は、隔壁部の連通孔を通じて当該第１の燃焼室に残留する燃焼ガスと共に第２の燃焼室へと流入する。これにより第１の燃焼室内に残留する燃焼ガスを第２の燃焼室へ合理的に排出することができる。更に第２の燃焼室に流入した空気は、当該第２の燃焼室が外部に連通（開放）されるとき、当該第２の燃焼室に残留する燃焼後ガスの外部への排気を促進する。
特に、本発明によれば、空気取入口は、第１および第２の燃焼室内に発生する負圧によって後退移動されるピストン部材が前進端から所定位置に至る領域では当該ピストン部材の後方位置となることで外部と遮断され、ピストン部材が所定位置を通過して後退端に至る領域では当該ピストン部材の前方位置となることで外部と連通される構成としている。前進移動後のピストン部材は、第１および第２の燃焼室に発生する負圧によって後退端である初期位置に確実に戻す必要がある。本発明では、第１の燃焼室に空気取入口および吸気口を経て外部の空気が取り込まれることに伴い、当該第１および第２の燃焼室内の負圧が次第に小さくなることを考慮し、後退移動するピストン部材が「所定位置」を通過してから外気を取り込む構成としている。すなわち、空気の取り込みに伴うピストン部材の後退移動への影響を回避するように「所定位置」を設定することによってピストン部材の初期位置への戻りを確実なものとしている。かくして、本発明によれば、ピストン部材の負圧に基づく後退移動と、空気取入口および吸気口を介しての第１の燃焼室に対する空気の取り込み作用とを合理的に達成することができる。
ここで「所定位置」の具体的な態様としては、燃焼室内での、可燃性ガスの吸気、燃焼および爆発、排気を１サイクルとして作動する内燃機関の基本的動作に悪影響を及ぼさない位置として設定される。排気に伴う燃焼室内の冷却収縮を利用してピストン部材を前進端から初期位置としての後退端に戻す構成の燃焼式作業工具の場合、当該ピストン部材の戻り行程において遂行される燃焼室への空気取入口および吸気口を介しての空気の取り込みは、排気の促進に有効である反面、燃焼室を大気圧と等圧化しピストン部材の後退動作を阻害するといった悪影響を及ぼす可能性がある。このことから、「所定位置」の態様としては、より具体的には、ピストン部材の後退動作を阻害しない領域、すなわちピストン部材の後退端への復帰動作に対する悪影響を可及的に回避することが可能な領域であり、とりわけ、ピストン部材が後退端に達する直前の位置、すなわち、ピストン部材の後退端近傍位置（ピストン部材の後退側死点）が好適である。このようにすれば、大気が燃焼室に導かれて大気圧と等圧化することに基づくピストン部材の復帰動作を阻害するタイミングを極力遅くすることができる。

（請求項２に記載の発明）
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の燃焼式作業工具において、第１の燃焼室における隔壁部と対向する部位の中央部に、吸気口を有する吸気ノズルが配置されるとともに、当該吸気ノズルに形成された球面状部分に複数の吸気口が放射状に配置されている。このような構成を採用したことにより、第１の燃焼室の全体にわたって空気を概ね均等に吸入することが可能となる。

（請求項３に記載の発明）
請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様に、可燃性ガスが燃焼される第１および第２の燃焼室を有する燃焼式作業工具が構成される。第１および第２の燃焼室には、可燃性ガスが充填される。可燃性ガスは、典型的には、燃料と空気とを適宜に噴霧状に混合させた混合気として供給される。点火装置は、第１の燃焼室に設けられる。点火装置は、典型的には、点火プラグによって構成される。隔壁部は、第１および第２の燃焼室を区画する。複数の燃焼室の利用形態としては、第１の燃焼室につき、混合気の点火領域として使用するとともに、第２の燃焼室につき、作業に必要な大きな燃焼エネルギを得るための領域として使用する形態が好適である。

本発明における隔壁部には、連通孔が配設されており、この連通孔を介して第１の燃焼室と第２の燃焼室とが連通される。なお「隔壁部による区画」としては、隔壁部が第１の燃焼室と第２の燃焼室との間を横断状に区画することで両者が共通の長軸状に延在状に連接されるよう形成する態様、あるいは隔壁部により第２の燃焼室内の一部を第１の燃焼室に供する態様等、種々の形態を採用することが可能である。

本発明における特徴的構成として、第２の燃焼室は、当該第２の燃焼室の周壁を構成する可動筒体の移動によって外部と遮断あるいは連通される構成とされ、そして可動筒体には、当該可動筒体が第２の燃焼室を外部と連通する方向へ移動されるときに当該第２の燃焼室内の燃焼ガスの流れを促進する壁面が備えられた構成とされる。なお本発明における「第２の燃焼室内の燃焼ガスの流れを促進するための壁面」は、典型的には、可動筒体の移動方向に交差する方向に突出する態様とされる。この場合、可動筒体が第２の燃焼室を外部に連通すべく移動するときの、当該移動方向の後端部に設ける態様、あるいは当該移動方向の中間部に設ける態様のいずれも好適に包含する。また上記の壁面は、周方向に連続する態様、周方向に部分的に存在する態様のいずれであっても差し支えない。
上記のように構成された請求項３に記載の発明によれば、可動筒体が第２の燃焼室を外部に連通すべく移動されるとき、当該可動筒体に設けられた壁面が当該第２の燃焼室内に残留する燃焼ガスを外部へ押し出すように作用する。これにより、第２の燃焼室内に残留する燃焼ガスを合理的に外部へ排出することができる。また本発明では、可動筒体の移動を利用して燃焼ガスの流れを促進する構成のため、別動作系を構成する必要がなく、機構上の簡素化に有効となる。

（請求項４に記載の発明）
請求項４に記載の発明によれば、請求項１に記載の燃焼式作業工具と、請求項３に記載の燃焼式作業工具とを組み合わせた燃焼式作業工具が構成される。すなわち、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の燃焼式作業工具において、第１および第２の燃焼室内における燃焼ガスを外部に排気する際に、当該第１の燃焼室に空気を吸入する吸気口を設けた構成と、請求項３に記載の第２の燃焼室を外部に連通あるいは遮断する可動筒体に、当該可動筒体の移動動作を利用して第２の燃焼室内における燃焼ガスの排出流れを促進する壁面を設けた構成と、を併有する発明である。従って、第１および第２の燃焼室内における燃焼ガスを外部に排気する際に、吸気口を介しての第１の燃焼室への空気の吸入作用と、燃焼ガス押出用の壁面による第２の燃焼室内に残留する燃焼ガスの外部への排出作用とが相俟って、第１および第２の燃焼室に残留する燃焼ガスを外部に効率的に排出することができる。

（請求項５に記載の発明）
請求項５に記載の発明によれば、請求項１または２あるいは４に記載の燃焼式作業工具において、吸気口が形成された吸気装置には、点火装置の点火部が配設されている構成とされる。このような構成を採用することによって、吸気口と点火部とを一箇所に集中して配置することが可能となる。例えば、吸気口と点火部とをそれぞれ第１の燃焼室の概ね中央部に配置することにより、吸気時においては、第１の燃焼室内における吸気の均等化を図り、また点火時においては、第１の燃焼室内における燃焼面伝播の均等化を図ることが可能となる。

本発明によれば、燃焼式作業工具における燃焼室の排気を合理的に遂行することが可能な技術が提供されることとなった。

以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
本発明の実施の形態に係る釘打機１０１の全体構成が図１〜図４に示される。釘打機１０１は、本発明における「燃焼式作業工具」の一例であり、メインハウジング１０３、射出部１１０、ハンドグリップ１０５、マガジン１０９により、その外郭が形成されている。メインハウジング１０３内には、第１燃焼室１２１、第２燃焼室１２２、点火装置１３１、燃料噴射装置１４１、吸気装置１６１および駆動部１５１が収容される。またメインハウジング１０３のうち第２燃焼室１２２に近接する箇所には抽気孔１０４が形成されている。抽気孔１０４は第２燃焼室１２２と外部（大気）とを連通可能としている。

第１燃焼室１２１は、当該第１燃焼室１２１を第２燃焼室１２２と区画するための隔壁部１２３と、第２燃焼室１２２と反対側に位置する概ね平坦状の端部壁面を有するハウジングキャップ１２９とによって囲まれて形成されている。すなわち、隔壁部１２３は、外側には平坦面部１２３ａを備え、中央部側には第２燃焼室１２２側に膨出する球面状部分１２４を備えた構成とされており、平坦面部１２３ａがハウジングキャップ１２９の端部壁面に密着状に接触されて固定されている。隔壁部１２３の球面状部分１２４は、点火装置１３１の点火部１３３を中心として概ね等径かつ半球状に形成されている。隔壁部１２３の球面状部分１２４には多数の連通孔１２５が穿設状に形成されている。この連通孔１２５を介して第１燃焼室１２１と第２燃焼室１２２とが連通状態とされる。本実施の形態では、第１燃焼室１２１につき、後述する混合気の点火領域として使用するとともに、第２燃焼室１２２につき、釘打込み作業に必要な大きな燃焼エネルギを得るための領域として使用するよう構成されている。上記の第１燃焼室１２１が本発明における「第１の燃焼室」に対応し、第２燃焼室１２２が本発明における「第２の燃焼室」に対応する。

第２燃焼室１２２は、駆動部を構成するピストン１５５、スライドスリーブ１２７およびピストン１５５と対向状に配置される隔壁部１２３によって囲まれる空間として形成される。上記のピストン１５５が本発明における「ピストン部材」に対応し、スライドスリーブ１２７が本発明における「可動筒体」に対応する。スライドスリーブ１２７は、釘打機１０１の長軸方向への移動が可能とされ、図示省略のパンタグラフ式リンク機構を介してコンタクトアーム１１１と連結されている。そしてコンタクトアーム１１１は、特に図示しないものの、例えばスプリングのような付勢手段によって常時には先端側（図１〜図４において左側）へと付勢されている。このため、スライドスリーブ１２７は、先端側へと移動され、常時には第２燃焼室１２２を開放状態として、抽気孔１０４を通じて外部に連通している。この状態が図１に示す釘打機１０１の初期状態である。

一方、釘打機１０１を被加工材（図示省略）に向かって移動させるとともにコンタクトアーム１１１を被加工材に押し付けると、当該被加工材にて押されたコンタクトアーム１１１は、付勢手段の付勢力に抗して反対方向へと移動される。このコンタクトアーム１１１の後退動作は、パンタグラフ式リンク機構を介してスライドスリーブ１２７に伝達される。なおパンタグラフ式リンク機構は、コンタクトアーム１１１の移動量を数倍に増幅してスライドスリーブ１２７に伝達するようにリンク比が設定されている。このため、スライドスリーブ１２７がハウジングキャップ１２９側へと移動され、当該スライドスリーブ１２７の周縁端部が隔壁部１２３の平坦面部１２３ａに接触する。この状態が図２に示されている。このとき、第２燃焼室１２２を閉鎖状態とし、抽気孔１０４を通じての外部との連通が断たれる。すなわちスライドスリーブ１２７は、第２燃焼室１２２の側壁面（周壁面）を構成する部材要素であるとともに、釘打機１０１の長軸方向への摺動動作を介して第２燃焼室１２２と外部との連通を許容および規制する燃焼室開放・閉鎖調整手段としての機能を奏する。なお釘打ち作業の際のスライドスリーブ１２７の動作については後述する。

点火装置１３１は、点火用プラグによって構成されるとともに、第１燃焼室１２１の端部壁面を構成するハウジングキャップ１２９の中央部から外れた位置に配置されている。本実施の形態では、図５に示すように、点火用プラグの点火部１３３を構成する一方の電極１３３ａは、第１燃焼室１２１の中央部側へ延出されるとともに、当該第１燃焼室の概ね中央部に配置された他方の電極１３３ｂに対し所定の隙間を置いて対向されている。なお他方の電極１３３ｂは、後述する吸気装置１６１に設けられている。また点火装置１３１は、後述する燃料噴射装置１４１による燃料の噴射から概ね０．３秒以内に点火動作を行うように設定されている。また一回の点火動作に際して、複数回の放電が行われるように設定されている。

燃料噴射装置１４１は、「燃料供給手段」を構成するものであり、第１燃焼室１２１から隔壁部１２３を貫通して第２燃焼室１２２へと延在するパイプ状部材１４５を主体として構成され、当該パイプ状部材１４５には、各燃焼室１２１，１２２に臨む適所に燃料噴射孔１４３が穿設状に形成されている。なお燃料噴射装置１４１は燃料貯蔵部１４９に接続されて燃料の供給を受ける。燃料噴射装置１４１による燃料噴射量は、第１燃焼室１２１および第２燃焼室１２２の各実効容積に応じて個別に設定されている。

燃料噴射装置１４１を構成するパイプ状部材１４５は、ハウジングキャップ１２９に一端を固定されて第１および第２燃焼室１２１，１２２側に延在されている。隔壁部１２３における球面状部分１２４の一方の隅には、パイプ状部材１４５が第２燃焼室１２２内に延在することを許容するための貫通孔１４７が形成されている。

駆動部１５１は、メインハウジング１０３内に収容されたシリンダ１５３と、このシリンダ１５３内に摺動可能に配置されたピストン１５５と、このピストン１５５に一体状に連接されたピストンロッド１５７を主体として構成される。上記のシリンダ１５３が本発明における「案内シリンダ」に対応する。なお特に図示しないものの、ピストンロッド１５７の先端側は、射出部１１０内に配されて釘１０９ａを前方に打ち出すための射出装置に連接されている。またシリンダ１５３内部の先端側には、高速駆動されたピストン１５５の衝撃を吸収緩和してピストン１５５を受け止めるためのクッションラバー１５９が適宜配置されている。さらにシリンダ１５３には、当該シリンダ１５３のボア１５３ａ内を釘打機１０１外部に連通するための逆止弁１１３が設けられている。この逆止弁１１３は、シリンダ１５３のボア１５３ａ内の気体が外部に流出することを許容する一方、外部の気体がシリンダ１５３のボア１５３ａ内に流入することを規制する一方向弁として構成されている。

吸気装置１６１は、第１および第２燃焼室１２１，１２２内における可燃性ガスの燃焼後のガス、すなわち、燃焼ガスを外部に排出する際に、当該第１燃焼室１２１に新鮮な空気を取り込むために設けられており、図５に示すように、第１燃焼室１２１の端部壁面を構成するハウジングキャップ１２９の概ね中央部に固定状に取り付けられた吸気ノズル１６３を主体に構成されている。吸気ノズル１６３は、複数の吸気口１６５を有している。吸気ノズル１６３の先端部は、隔壁部１２３の球面状部分１２４と概ね相似形の半球面状に形成され、当該球面部分に複数の吸気口１６５が所定間隔を置いて形成されている。本実施の形態では、各吸気口１６５の開口面積は、直径１ｍｍの開口円に相当する面積以下になるように設定されている。なお吸気ノズル１６３の先端中央部に前述した点火部１３３の他方の電極１３３ｂが設定されている。

吸気ノズル１６３は、シリンダ１５３の壁面に貫通状に形成された空気取入口１６７とパイプやホース等からなる連絡通路としての管状部材１６９を介して常時に連通される。空気取入口１６７は、シリンダ１５３の内側（ボア１５３ａ）と常時に連通し、ピストン１５５が最も隔壁部１２３側へ後退移動された図１に示す上死点（いわゆる初期位置であって、本発明における「後退端」に対応する）にあるとき、当該ピストン１５５の前方（下方）となり、ピストン１５５が先端側へ前進移動された図３に示す下死点（いわゆる打撃完了位置であって、本発明における「前進端」に対応する）にあるとき、当該ピストン１５５の後方（上方）となる位置に設定されている。なおシリンダ１３５のボア１３５ａは、ピストンロッド１５７の外周面と当該ピストンロッド１５７が貫通するコンタクトアーム１１１の筒孔内周面との隙間Ｃを通して大気に連通している。従って、吸気ノズル１６３は、ピストン１５５が上死点にあるときには、シリンダ１３５のボア１５３ａ、空気取入口１６７、および管状部材１６９を経て外部（大気）に連通されるが、ピストン１５５が下死点にあるときは、シリンダ１５３のボア１５３ａを介して第２燃焼室１２２に連通され、外部に対しては連通が遮断される。

また第２燃焼室１２２の側壁面を構成するスライドスリーブ１２７には、図４に示すように、当該スライドスリーブ１２７が隔壁部１２３から引き離す方向へと移動されて当該第２燃焼室１２２を開放し燃焼ガスを外部へ排出する際に、当該燃焼ガスの排出作用を促進する燃焼ガス押出用の壁板１２８が形成されている。壁板１２８は、スライドスリーブ１２７の隔壁部１２３に対向する側の端部に設けられた円形フランジによって構成されている。当該円形フランジは、スライドスリーブ１２７の移動方向と交差する方向の内周側に所定長さで延出するとともに、周方向に連続する形状とされる。

マガジン１０９は、釘打機１０１のメインハウジング１０３先端側に形成された射出部１１０に取り付けられ、相互に連接された多数の釘１０９ａを収容するとともに、打込み対象となる釘１０９ａを射出部１１０に臨ませる。なおマガジン１０９自体の構成は周知ゆえ、その詳細な説明については、便宜上省略する。
そして射出部１１０の先端に前述したコンタクトアーム１１１が配される。コンタクトアーム１１１は、射出部１１０の長軸方向（すなわち釘打機１０１の長軸方向であって、図１では左右方向に相当する）につき、当該射出部１１０に対し相対的に摺動動作可能とされ、常時には付勢手段によって先端側（図１において左側）へと付勢されている。なお上記の付勢手段は、前述したスライドスリーブ１２７の付勢手段を兼用する。

本実施の形態に係る釘打機１０１は上記のように構成される。次に当該釘打機１０１の作用について説明する。釘打機１０１は常には図１図に示す状態を初期状態としている。この初期状態では、付勢手段の付勢力によってスライドスリーブ１２７が先端側に移動され、第２燃焼室１２２が抽気孔１０４を通じて外部と連通されている。またピストン１５５が上死点に位置しており、シリンダ１５３に形成された空気取入口１６７が当該ピストン１５５の前方に開口される。このため、吸気ノズル１６３は外部（大気）に連通されている。

かかる状態で、釘打機１０１を用いて釘１０９ａの打込み作業を遂行するには、まずコンタクトアーム１１１を被加工材に当接後、作業者が当該被加工材方向への押圧力を釘打機１０１に作用させる。するとコンタクトアーム１１１は付勢手段による付勢力に抗しつつ被加工材から離間する側へと後退動作する。コンタクトアーム１１１の後退動作により、当該コンタクトアーム１１１とパンタグラフ式リンク機構を介して連接されたスライドスリーブ１２７がコンタクトアーム１１１の数倍のストローク量で後退動作する。この後退動作により、当該スライドスリーブ１２７の隔壁部１２３側の端部が当該隔壁部１２３の平坦面部１２３ａに接触して第２燃焼室１２２の外部への連通を遮断する。この状態が図２に示されている。これにより、第１燃焼室１２１の容積と第２燃焼室１２２の容積が所定の容積比に設定されることになる。

この状態において、作業者がハンドグリップ１０５に設けられたトリガ１０７を引き絞り操作すると、燃料噴射装置１４１に設けられた燃料噴射孔１４３ａ，１４３ｂから各燃焼室１２１，１２２に燃料が噴射される。第１および第２燃焼室１２１，１２２への燃料供給量は、各燃焼室１２１，１２２の容積に応じてそれぞれ設定されている。噴射された燃料は各燃焼室１２１，１２２内の空気と混合され、これにより各燃焼室１２１，１２２内は混合気で満たされる。なお当該混合気は本発明における「可燃性ガス」に相当する。

本実施の形態では、第１および第２燃焼室１２１，１２２に燃料が噴射されてから所定時間経過後、例えば概ね０．３秒経過後に、第１燃焼室１２１に設けられた点火装置１３１による点火動作が遂行される。また点火装置１３１は、一回の点火動作において、点火部１３３から複数回の放電がなされることが好ましい。これらにより第１燃焼室１２１内における点火・燃焼動作が円滑かつ高効率で実現される。

点火装置１３１による点火動作がなされると、第１燃焼室１２１内に充填された混合気は点火部１３３近傍領域より着火され、第１燃焼室１２１内の混合気の燃焼が開始される。混合気の燃焼作用は爆発的であり、当該混合気の燃焼面（火焔面）が非常に短い時間で隔壁部１２３へ到達する。このとき、本実施の形態では、隔壁部１２３につき、点火部１３３を中心とする概ね等径の球面状部分１２４として構成しているため、点火部１３３から発した混合気の燃焼面は、当該点火部１３３に対して等半径とされた球面状部分１２４へと概ね同時に到達する。このため、隔壁部１２３の境界面全体に渡って、第２燃焼室１２２の着火タイミングを各連通孔１２５で統一化することが可能であり、第２燃焼室１２２での燃焼開始タイミングを効果的にコントロールすることが可能とされる。

第２燃焼室１２２内に充填された混合気は、隔壁部１２３の表面全体領域より同時的に着火され、第２燃焼室１２２内の混合気の燃焼が開始される。第２燃焼室１２２の容積は、第１燃焼室１２１の容積よりも大きく設定されており、第２燃焼室１２２内の混合気の燃焼により大きな燃焼圧力が発生する。これにより、ピストン１５５は、シリンダ１５３内を被加工材方向へと摺動状に移動動作（前進）されることとなる。

なおピストン１５５がシリンダ１５３内を摺動動作する際、当該摺動動作に伴ってピストンロッド１５７側のシリンダ１５３内部空間が縮小されていくが、かかる空間内の空気は、逆止弁１１３を通じて外部に放出されるため、ピストン１５５の摺動動作を阻害することはない。またピストン１５５がシリンダ１５３内を摺動動作する際、当該ピストン１５５がシリンダ１５３に形成された空気取入口１６７を通過すると、それまで外部側に連通されていた当該空気取入口１６７が第２燃焼室１２２に連通され、外部とは遮断される。空気取入口１６７は、図示のように、ピストン１５５の行程における中間位置よりも上死点側に設けてある。このため、第１燃焼室１２１での混合気の燃焼、そして第２燃焼室１２２内での混合気の燃焼によって、ピストン１５５が移動動作を開始してから空気取入口１６７を通過するまでは僅かな時間（距離）で済むことになり、第１燃焼室１２１内のガスが吸気ノズル１６３の吸気口１６５を経て外部へ漏出したとしても、その漏出量についてはこれを可及的に低減することができる。

ピストン１５５がシリンダ１５３内を摺動動作するのに連動してピストンロッド１５７が被加工材方向へと直線状に移動し、これによって射出部１１０にセットされた釘１０９ａが被加工材側へと高速で射出されて打込まれる。このときシリンダ１５３内を被加工材方向へ高速移動したピストン１５５は、クッションラバー１５９に当接し、その運動エネルギが吸収緩和されて停止する。すなわち、ピストン１５５は下死点に到達して停止する。この状態が図３に示されている。なおピストン１５５の下死点への移動時において、当該ピストン１５５が逆止弁１１３を通過すると、ピストン１５５の前進動作に用いられた第１および第２燃焼室１２１，１２２内の燃焼ガスは、当該逆止弁１１３を通じて外部へと排出される。

釘１０９ａの打込み作業が終了する段階では、燃焼ガスの逆止弁１１３からの排出に伴って第１および第２燃焼室１２１，１２２内に収縮冷却作用が生じる。これによって当該第１および第２燃焼室１２１，１２２内に負圧が発生し吸引作用が生じる。このため、ピストン１５５は被加工材から離間する側へと自動的に後退動作を開始する。また作業者が被加工材方向へと作用させていた釘打機１０１に対する押圧加重を解除することにより、メインハウジング１０３側へ相対的に後退していたコンタクトアーム１１１が、付勢手段の付勢力を介して先端方向（被加工材方向）に移動する。コンタクトアーム１１１の移動動作に伴って、スライドスリーブ１２７が先端方向（ピストン１５５側）に移動動作する。これにより、図４に示すように、スライドスリーブ１２７が隔壁部１２３から離れて第２燃焼室１２１が開放され、メインハウジング１０３に形成された抽気孔１０４を通じて、第２燃焼室１２１が釘打機１０１の外部と連通される。

ところで、スライドスリーブ１２７の先端方向への移動動作は、作業者の、釘打機１０１に対する被加工材方向への押圧加重の解除時期に支配されるものであるが、このスライドスリーブ１２７の移動動作は、ピストン１５５の後退動作が終了した後で遂行される。すなわち、ピストン１５５の後退動作は、第１および第２燃焼室１２１，１２２内に発生する冷却作用に伴う吸引力によって瞬時に遂行される。したがって、作業者が釘打機１０１の被加工材方向への押圧加重を普通に解除操作する限り、スライドスリーブ１２７の移動動作が開始される前の段階で、ピストン１５５が後退動作を終了して前進動作を開始する前の図１に示す初期位置に復帰されることになる。

さて、上記のような第１燃焼室１２１および第２燃焼室１２２内の負圧化に伴う吸引作用によるピストン１５５の後退動作時において、当該ピストン１５５が空気取入口１６７を通過すると、図４に示すように、当該空気取入口１６７が外部に連通される。これにより大気中の空気が管状部材１６９から吸気ノズル１６３の吸気口１６５を経て第１燃焼室１２１内へと吸入される。本実施の形態では、吸気口１６５は、隔壁部１２３の球面状部分１３４と相似形の球面部分に配置される構成のため、空気が第１燃焼室１２１内に放射状に吸入される。これにより第１燃焼室１２１内に新鮮な空気を均等に取り込むことができる。そして第１燃焼室１２１内に吸入された空気は、隔壁部１２３の連通孔１２５を通じて当該第１燃焼室１２１に残留する燃焼ガスと共に第２燃焼室１２２へと流れる。これにより、第１燃焼室１２１内に残留する燃焼ガスを第２燃焼室１２２へ積極的かつ合理的に排出することができる。

一方、スライドスリーブ１２７の先端方向への移動動作により、図４に示すように、第２燃焼室１２２が開放され、抽気孔１０４を介して外部に連通すると、第２燃焼室１２２内の燃焼ガスは、抽気孔１０４を通じて外部に排出される。このとき、スライドスリーブ１２７の隔壁部１２３との対向端部側（移動方向の後端部側）に、当該移動方向に交差する方向に延出する態様で形成された壁板１２８は、第２燃焼室１２２内の燃焼ガスを加圧して中央部側へ押し出すように作用し、この押し出しによって第２燃焼室１２２内における燃焼ガス流れが促進される。これにより第２燃焼室１２２内に残留する燃焼ガスを当該第２燃焼室１２２から外部へ積極的かつ合理的に排出することが可能となる。

またスライドスリーブ１２７の先端方向への移動時において、上述したように、第２燃焼室１２２内には、隔壁部１２３の連通孔１２５を通じて第１燃焼室１２１から空気が流れ込む。このとき、多数の連通孔１２５は、隔壁部１２３の球面状部分１２４に配置されているため、第２燃焼室１２２内の全体にわたって空気が概ね均等に流れ込む。かくして、第１および第２燃焼室１２１，１２２内において、燃焼ガスから空気への置換（換気）が円滑になされることになり、特に釘打ち込み作業を連続的に行うような場合においては、次回の第１および第２燃焼室１２１，１２２に噴射される燃料と空気との混合比の適正化を図る上で有効となる。

上記のように、本実施の形態では、ピストン１５５による釘１０９ａの打込み作業の終了後において、第１および第２燃焼室１２１，１２２内に新鮮な空気を取り込む構成としたことによって、当該第１および第２燃焼室１２１，１２２に残留する燃焼ガスの排出作用を促進することができる。とりわけ、第１および第２燃焼室１２１，１２２内の冷却収縮により発生する負圧を利用して空気を取り込む構成のため、簡易な構造でありながら燃焼ガスの排出作用を効率的に行うことができる。また本実施形態に係る釘打機１０１のように、第１燃焼室１２１がドーム状に形成される構成、すなわち、第２燃焼室１２２に対して連通孔１２５を介して連通し、外部に対しては遮蔽された構成の場合では、燃焼ガスが当該第１燃焼室１２１から排出されにくい傾向にあることから、このような形式の釘打機１０１に上述した吸気方式を採用することは、燃焼ガスの排出効果を高める上で極めて有効である。

また本実施の形態は、第２燃焼室１２２を開放するためのスライドスリーブ１２７の移動動作を利用し、当該スライドスリーブ１２７に設けた壁板１２８によって燃焼ガスの排出を促進する構成であって、別動作系を不要とするものであり、機構上の簡素化を図る上で好適である。
また本実施の形態においては、吸気ノズル１６３による第１燃焼室１２１への空気の取り込み動作とその中止、すなわち吸気ノズル１６３の外部との連通あるいは遮断をピストン１５５の位置によって行う構成である。換言すれば、既存部品であるピストン１５５が、吸気ノズル１６３の空気の取り込みを制御する開閉弁として機能する構成のため、当該開閉弁が不要となり、構造の簡素化、あるいはコストの低減を図る上で有効となる。またシリンダ１５３に形成される空気取入口１６７の位置につき、ピストン１５５の移動方向において適宜変えることで、当該ピストン１５５の初期位置への戻りのタイミングに対する、第１燃焼室１２１への空気の取り込みタイミングを任意に設定することができる。これにより、吸気口１６５を介して第１燃焼室１２１に空気を取り込んだときに起こり得る、ピストン１５５の後退動作への影響、すなわち第１および第２燃焼室１２１，１２２内の負圧が小さくなることに伴う影響を回避し、当該ピストン１５５を初期位置へ確実に復帰させることができる。

図６および図７には、第１燃焼室１２１内に新鮮な空気を取り込むための吸気装置１６１に係る他の実施形態が示されている。図６に示す他の実施形態、および図７に示す他の実施形態では、それぞれ点火装置１３１が、第１燃焼室１２１を構成する隔壁部１２３の球面状部分１２４の概ね中心部に位置するようにハウジングキャップ１２９の概ね中央部に配置されている。これに伴い吸気装置１６１は、球面状部分１２４の一端部側に位置するようにハウジングキャップ１２９の一端側（点火装置１３１を挟んで燃料噴射装置１４１と対向する側）に配置された構成としている。また図６に示す他の実施形態では、吸気ノズル１６３の端部が球面状とされ、その球面部分に複数の吸気口１６５が配置される構成としている。一方、図７に示す他の実施形態では、吸気ノズル１６３の端部が第１燃焼室１２１内に所定量で突入されるとともに、突入端部の周面部分に複数の吸気口１６５が配置される構成としている。なおその他については前述した実施の形態と同様に構成されるため、同一符号を付して説明を省略する。
上記のように構成される他の実施形態のいずれの場合であっても、上述した実施の形態の場合とほぼ同様の空気の取り込み作用を得ることが可能な吸気装置１６１を提供することができる。

なお上述した各実施の形態に係る釘打機１０１は、第１燃焼室１２１に新鮮な空気を取り込むとともに、当該空気の流れを利用して当該第１燃焼室１２１内に残留する燃焼ガスを第２燃焼室１２２側へ積極的に排出させる構成と、第２燃焼室１２２を開放あるいは遮断するスライドスリーブ１２７の移動動作を利用し、当該スライドスリーブ１２７に設けた壁板１２８によって第２燃焼室１２２内に残留する燃焼ガスを外部へ積極的に排出させる構成と、の両方を備えた場合で説明しているが、上記の両構成を個々に備える構成に変更してもよい。

また実施の形態では、スライドスリーブ１２７の隔壁部１２３側との対向端部、すなわち当該スライドスリーブ１２７が第２燃焼室１２２を開放すべく移動するときの後端部に壁板１２８を設定したが、当該壁板１２８の配置位置は、隔壁部１２３側との対向端部に限らず、移動方向の中間部に配置する構成であってもよい。また壁面１２８の形状についても、実施の形態で説明した周方向に連続する形状のほか、周方向に部分的に存在する形状であっても差し支えない。

上記発明の趣旨に鑑み、以下の各種態様を構成することが可能とされる。
（態様１）
「請求項１または２に記載の燃焼式作業工具であって、
前記第１の燃焼室における前記隔壁部と対向する部位の概ね中央部に、前記吸気口を有する吸気ノズルが配置されるとともに、当該吸気ノズル形成された概ね半球状の球面状部分に前記複数の吸気口が放射状に配置されていることを特徴とする燃焼式作業工具。」
かかる態様１によれば、第１の燃焼室の全体にわたって空気を概ね均等に吸入することが可能となる。

（態様２）
「請求項２に記載の燃焼式作業工具であって、
前記案内シリンダには、外部の空気を取り入れるための空気取入口が形成され、当該空気取入口は、連絡通路を介して前記吸気口に常時に連通されるとともに、前記ピストン部材が後退端にあるときに当該ピストン部材の前方となり、前進端にあるときに当該ピストン部材の後方となる、シリンダ内部空間に開口する構成とされることを特徴とする燃焼式作業工具。」
案内シリンダの内部空間（ボア）を移動するピストンは、第２の燃焼室と外部とを仕切る可動隔壁を構成する部材である。従って、態様２によれば、空気取入口は、可動隔壁を構成しているピストン部材が前進端にあるときは、第２の燃焼室に開口されて外部との連通が遮断され、ピストン部材が後退端にあるときは、外部側に開口されて空気の取入れが可能とされる。すなわち、態様２によれば、ピストン部材が外部に対する空気取入口の開閉機能を有することになり、その結果、別途に開閉弁を構成する必要がなくなり、機構上の簡素化を図ることができる。

本実施の形態に係る釘打機の全体構成を示す正面視一部断面図であり、ピストンが上死点に位置する初期状態を示している。同じく釘打機の全体構成を示す正面視一部断面図であり、スライドスリーブが隔壁部側へ移動されて第２燃焼室が閉鎖された状態を示している。ピストンが下死点に移動された釘打ち込み完了状態を示している。同じく釘打機の全体構成を示す正面視一部断面図であり、ピストンが下死点に移動された釘打ち込み完了状態を示している。同じく釘打機の全体構成を示す正面視一部断面図であり、残留燃焼ガスの排出状態を示している。第１燃焼室およびその周辺に配置される機器を示す拡大断面図である。吸気装置の吸気ノズルに関する他の実施形態を示す断面図である。吸気装置の吸気ノズルに関する他の実施形態を示す断面図である。

符号の説明

１０１釘打機（燃焼式作業工具）
１０３メインハウジング
１０４抽気孔
１０５ハンドグリップ
１０７トリガ
１０９マガジン
１１０射出部
１１１コンタクトアーム
１１３逆止弁
１２１第１燃焼室
１２２第２燃焼室
１２３隔壁部
１２３ａ平坦面部
１２４球面状部分
１２５連通孔
１２７スライドスリーブ
１２８燃焼ガス押出用の壁板
１２９ハウジングキャップ
１３１点火装置
１３３点火部
１３３ａ一方の電極
１３３ｂ他方の電極
１４１燃料噴射装置
１４３燃料噴射孔
１４５パイプ状部材
１４７貫通孔
１４９燃料貯蔵部
１５１駆動部
１５３シリンダ
１５５ピストン
１５７ピストンロッド
１５９クッションラバー
１６１吸気装置
１６３吸気ノズル
１６５吸気口
１６７空気取入口
１６９管状部材

Claims

可燃性ガスが充填される第１および第２の燃焼室と、
前記第１の燃焼室に設けられた点火装置と、
当該第１および第２の燃焼室を区画する隔壁部と、
前記隔壁部に配設されて前記第１の燃焼室と第２の燃焼室とを連通する連通孔と、
前記第２の燃焼室に連接された案内シリンダと、
前記案内シリンダ内に摺動可能に収容されたピストン部材と、を有し、
前記点火装置を介して前記第１の燃焼室における可燃性ガスを燃焼させるとともに、当該第１の燃焼室内の可燃性ガスの燃焼面が前記隔壁部の連通孔を通じて前記第２の燃焼室に伝播されて当該第２の燃焼室内の可燃性ガスを燃焼させ、これによって生じた燃焼圧力を利用することで前記ピストン部材を前進移動させて所定の加工作業を遂行し、前記第１および第２の燃焼室内の燃焼ガスの外部への排出に伴う冷却収縮により当該燃焼室内に発生する負圧によって前記ピストン部材を後退移動させるよう構成された燃焼式作業工具であって、
前記第１および第２の燃焼室内に発生する負圧に基づいて前記第１の燃焼室に外部の空気を吸入するべく、前記案内シリンダに形成された空気取入口と、当該空気取入口と常時に連通するとともに、前記第１の燃焼室に開口された吸気口を有し、
前記空気取入口は、後退移動される前記ピストン部材が前進端から所定位置に至る領域では当該ピストン部材の後方位置となることで外部と遮断され、前記ピストン部材が前記所定位置を通過して後退端に至る領域では当該ピストン部材の前方位置となることで外部と連通されることを特徴とする燃焼式作業工具。
請求項１に記載の燃焼式作業工具であって、
前記第１の燃焼室における前記隔壁部と対向する部位の中央部に、前記吸気口を有する吸気ノズルが配置されるとともに、当該吸気ノズルに形成された球面状部分に前記複数の吸気口が放射状に配置されていることを特徴とする燃焼式作業工具。」
可燃性ガスが充填される第１および第２の燃焼室と、
前記第１の燃焼室に設けられた点火装置と、
当該第１および第２の燃焼室を区画する隔壁部と、
前記隔壁部に配設されて前記第１の燃焼室と第２の燃焼室とを連通する連通孔と、
前記第２の燃焼室に連接された案内シリンダと、
前記案内シリンダ内に摺動自在に収容されたピストン部材と、を有し、
前記点火装置を介して前記第１の燃焼室における可燃性ガスを燃焼させるとともに、当該第１の燃焼室内の可燃性ガスの燃焼面が前記隔壁部の連通孔を通じて前記第２の燃焼室に伝播されて当該第２の燃焼室内の可燃性ガスを燃焼させ、これによって生じた燃焼圧力を利用することで前記ピストン部材を前進移動させて所定の加工作業を遂行し、前記第１および第２の燃焼室内の燃焼ガスの外部への排出に伴う冷却収縮により当該燃焼室内に発生する負圧によって前記ピストン部材を後退移動させるよう構成された燃焼式作業工具であって、
前記第２の燃焼室は、当該第２の燃焼室の周壁を構成する可動筒体の移動によって外部と遮断あるいは連通される構成とされ、前記可動筒体には、当該可動筒体が前記第２の燃焼室を外部と連通する方向へ移動するときに当該第２の燃焼室内の燃焼ガスの流れを促進する壁面が備えられていることを特徴とする燃焼式作業工具。
可燃性ガスが充填される第１および第２の燃焼室と、
前記第１の燃焼室に設けられた点火装置と、
当該第１および第２の燃焼室を区画する隔壁部と、
前記隔壁部に配設されて前記第１の燃焼室と第２の燃焼室とを連通する連通孔と、
前記第２の燃焼室に連接された案内シリンダと、
前記案内シリンダ内に摺動自在に収容されたピストン部材と、を有し、
前記点火装置を介して前記第１の燃焼室における可燃性ガスを燃焼させるとともに、当該第１の燃焼室内の可燃性ガスの燃焼面が前記隔壁部の連通孔を通じて前記第２の燃焼室に伝播されて当該第２の燃焼室内の可燃性ガスを燃焼させ、これによって生じた燃焼圧力を利用することで前記ピストン部材を前進移動させて所定の加工作業を遂行し、前記第１および第２の燃焼室内の燃焼ガスの外部への排出に伴う冷却収縮により当該燃焼室内に発生する負圧によって前記ピストン部材を後退移動させるよう構成された燃焼式作業工具であって、
前記第１および第２の燃焼室内に発生する負圧に基づいて前記第１の燃焼室に外部の空気を取り込む吸気口を有し、
前記第２の燃焼室は、当該第２の燃焼室の周壁を構成する可動筒体の移動によって外部と遮断あるいは連通される構成とされ、前記可動筒体には、当該可動筒体が前記第２の燃焼室を外部と連通する方向へ移動するときに当該第２の燃焼室内の燃焼ガスの流れを促進する壁面が備えられていることを特徴とする燃焼式作業工具。
請求項１または２あるいは４に記載の燃焼式作業工具であって、
前記吸気口が形成された吸気装置には、前記点火装置の点火部が配設されていることを特徴とする燃焼式作業工具。