JP4446289B2

JP4446289B2 - 燃焼式釘打機

Info

Publication number: JP4446289B2
Application number: JP2005098959A
Authority: JP
Inventors: 智雅西河; 美隆秋葉; 治久藤澤
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2004-05-07
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2010-04-07
Anticipated expiration: 2025-03-30
Also published as: JP2005342883A; EP1593463A2; US7455036B2; US7063052B2; EP1593463B1; US20060225675A1; EP1593463A3; US20050247275A1

Description

本発明は、可燃性ガスと空気とを混合した混合気に着火することにより、ピストンを駆動する動力を発生させ、釘を打ち込む燃焼式釘打機に関するものである。

燃焼式釘打機(以下単に釘打機という)は、例えば米国特許第５１９７６４６号及び特公平３−２５３０７等に示されている。打ち込み前の静止状態において釘打機は図１０のようになっている。本体枠を形成するハウジング１４には、ハンドル１１、テールカバー１、プッシュレバー２１、マガジン１３、トリガー１２が付随しており、またハウジング１４内にはシリンダ４、バンパー２、ピストン１０、ファン６、モーター８、プラグ９、噴射口１９、ガスボンベ７、燃焼室枠１５、ヘッドカバー２０等が設置されている。

ハウジング１４内において、ハウジング１４に対し、シリンダ４とヘッドカバー２０は固定されているが、燃焼室枠１５はハウジング１４とシリンダ４に案内され、ばねにより釘打ち出し方向すなわち図中下方に付勢され、ハウジング１４の軸方向に移動可能となっている。燃焼室枠１５、ヘッドカバー２０及びピストン１０で閉鎖された空間により可燃性ガスと空気の混合気が燃焼する空間すなわち燃焼室が形成される。シリンダ４内には摺動シール部材を介してピストン１０が移動可能に設置されている。シリンダ４の下方に排気穴３と排気穴３上の逆止弁（図示せず）とピストン１０が突当たるバンパー２が設けられている。燃焼室内には、ヘッドカバー２０上方に設けられたモーター８によって回転可能なファン６、トリガー１２によって点火される点火プラグ９、可燃性ガスを内含するガスボンベ７から供給される可燃性ガスを噴射する噴射口１９、半径方向内側に突き出たリブすなわち燃焼室フィン１６等が設けられている。

ハウジング１４の下方に釘（図示せず）を充填したマガジン１３と、マガジン１３から給送される釘をピストン１０下方にセットするように案内するテールカバー１が取り付けられている。また、シリンダ４上端と前記ヘッドカバー２３下端には例えばＯリング等のシール部材が設けられている。

図１０に示す静止状態においては、ばね付勢により、プッシュレバー２１がテールカバー１下端より下方に突出している。このときプッシュレバー２１と連接している燃焼室枠１５下方とシリンダ４上端には隙間１７があり、また同時に燃焼室１５上端とヘッドカバー２０下方との間にも隙間１８がある。ピストン１０はシリンダ４内の上死点位置に停止している。

この状態でハンドル１１を把持し、プッシュレバー２１先端を木材２７に押し付けると、プッシュレバー２１がばねに抗して上昇し、プッシュレバー２１と連接した燃焼室枠１５も上昇し、図１１のようになる。すなわち燃焼室枠１５の上昇により、燃焼室枠１５下方と上方の隙間１７、１８が閉じられて、シール材により密封される。すなわち燃焼室が形成される。前記動作と連動し、その後ガスボンベ７が押圧されて、噴射口２２から可燃性ガスが噴射され、更に、モーター８がＯＮとなりファン６が回転する。ファン６が密封空間となった燃焼室内で回転することにより、燃焼室内に突出した燃焼室フィン１６とあいまって、噴射した可燃性ガスが燃焼室内の空気と攪拌混合される。

その後トリガー１２をＯＮすると、点火プラグ９がスパークし、前記混合気に着火する。燃焼・膨張した燃焼ガスはピストン１０を下方へ移動させ、テールカバー１内の釘を打ち込む。

打ち込み後、ピストン１０はバンパー２に当接し、燃焼ガスは排気穴３よりシリンダ４外へ放出される。排気穴３には上記した如く逆止弁が付随しており、燃焼ガスがシリンダ４外へ放出され、シリンダ４及び燃焼室内が大気圧になった時点で逆止弁は閉じられる。シリンダ４及び燃焼室内に残った燃焼ガスは燃焼後であるため高温であり、燃焼ガスの熱がシリンダ４の内壁、燃焼室枠１５の内壁、燃焼室フィン１６等に吸収されることで、燃焼ガスが急冷されて、燃焼室内の圧力が低下して大気圧以下になり（熱真空という）、ピストン１０は初期の上死点位置に引き戻される。

その後、トリガー１２をＯＦＦし、本体を持ち上げ、プッシュレバー２１を木材２７から離すと、プッシュレバー２１と燃焼室壁１５がばね付勢により下方へ戻り図１０のようになる。この時、ファン６はトリガー１２をＯＦＦしても、制御部（図示せず）により所定時間回転を継続している。図１０に示す状態では燃焼室枠１５の上下に隙間１７、１８を生じさせ、ファン６により流れを発生させることでハウジング１４上面の吸気口（図示せず）からきれいな空気を取り込み、ハウジング１４の排気口（図示せず）から燃焼ガスを吐き出すことで、燃焼室内の空気を掃気する。その後ファン６が停止し初期の静止状態となる。

また、燃焼室フィン１６の一部は本体を持ち上げた図１０の状態においては、フィンとしての効果のみならず、Oリング５の保持機構としての役割を果たしている。

米国特許第５１９７６４６号公報特公平３−２５３０７号公報

図１２は燃焼室部を示す部分断面図、図１３は図１２のＢＢ断面図である。燃焼室内にファン6を設ける釘打機では、点火プラグ9により点火された後ファン6により流速の早い流れ３０により生じる乱流の高い領域３１で急激な乱流燃焼（乱流状態での燃焼）が生じる。この乱流燃焼が主となりピストン１０を下方へ押し下げる。乱流域３１内に内側に大きく突出したすなわち高さが高い燃焼室フィン１６の面積が大きく設定されているために、急激な乱流燃焼が生じている際に燃焼ガスが燃焼室フィン１６により冷却され、ガス燃焼・膨張の妨げとなってしまい、打ち込みエネルギーを低下させてしまうといった問題が生じる。

燃焼室フィン１６を設けない、もしくは可能な限り燃焼室フィン１６の面積を減らす、または燃焼室フィン１６の枚数を減らすことで、打ち込みエネルギーの低下は抑えることは可能であるが、燃焼室フィン１６が不足もしくはない場合、燃焼後のガスが冷却されないため、熱真空が形成されないか熱真空の値が大きくならないので、ピストン１０を初期の上死点位置へ引き戻すことが困難になる。また燃焼室フィン１６の面積が小さいもしくは枚数が少ない場合、打ち込み動作を続ける中で釘打機本体の温度が上昇することによりピストン１０を上死点位置へ引き戻せなくなってしまう。このように燃焼室フィン１６の数が多いと打ち込みエネルギーの不足、燃焼室フィン１６の数が少ないとピストン１０の初期位置への戻りが不完全になる等の問題があった。

本発明の目的は、打ち込みエネルギーの低下を抑えると共にピストンを初期位置に確実に戻せるようにすることである。

上記目的は、ファンにより生じる流速が遅く乱流度の低い個所すなわち乱流燃焼が到達するのが遅い位置の燃焼室内壁にフィンを設けることにより達成される。これによりトリガーを引き、スパークプラグからの火花により点火され、乱流燃焼が発生し始めるファン近傍では混合気の発熱・膨張の妨げを抑えることができ、ファン近傍から始まった乱流燃焼が膨張した後、ピストンを押し下げ、燃焼室フィンが設けられた乱流度の低い個所に燃焼ガスが到達した際に燃焼室フィンにより冷却されるので、ピストンを確実に引き戻すことが可能となる。

本発明によれば、乱流燃焼が開始したすぐ後の高温の燃焼ガスが燃焼室フィンにより熱を奪われることがなくなり、燃焼時の混合気の発熱・膨張の妨げを低減させ、良好な釘の打ち込み力を得ることと、安定したピストンの引き戻しを両立することができる。

以下本発明を実施形態を示す図１〜図９を参照して説明する。図１は本発明釘打機の一実施形態を示す燃焼室部の部分断面図である。なお、図１において便宜上、図２の断面ＣＣ上の燃焼室フィン３６と、断面ＤＤ上の上部フィン３７および下部フィン３８を同一図上に示している。基本的構成は上記従来例と同じであり、燃焼、掃気の動作も上記従来例と同じである。本実施形態では、燃焼室フィン３６は従来と同様、Oリング５の保持機能を持たせるために配置するが高さ及び長さが共に従来例より小さく設定され、放熱フィンとしての冷却効果を抑え、更に燃焼室枠１５の外周内壁部１５ａが上壁部１５ｂと結合する位置に上部フィン３７を設け、下壁部１５ｃと結合する位置には下部フィン３８を設けている。これら上、下部フィン３７、３８が設けられる位置は、前記乱流燃焼の到達が遅い燃焼室枠１５の内壁であり、その高さ及び又は長さは更に小さい値に設定される。また、図２は図１におけるＡＡ断面図である。下部フィン３８は燃焼室フィン３６の間に設けられている。

これにより、乱流の高い領域３１で急激な乱流燃焼が生じる際に燃焼室フィン３６の面積を低減できるため、ガス燃焼・膨張時の妨げを無くし、打ち込みエネルギー低下を抑えることが可能になる。乱流の高い領域３１から始まった乱流燃焼が膨張した後、ピストン１０を押し下げ、上部フィン３７、下部フィン３８が配置された乱流度の低い個所に燃焼ガスが到達した際に、これら上部及び下部フィン３７、３８により燃焼ガスが冷却されるので熱真空が確実に形成され、ピストン１０を確実に引き戻すことが可能となる。

このように、乱流の高い領域３１以外で上部、下部フィン３７、３８を設けることで、高い打ち込み力とピストン１０の安定した引き戻しを可能とすることができる。

図３及び図４は本発明の他の実施形態を示し、夫々、上部フィン３７のみ、下部フィン３８のみを設けたことを特徴とする。なお、図３、図４において便宜上、図２の断面ＣＣ上の燃焼室フィン３６と、断面ＤＤ上の上部フィン３７または下部フィン３８を同一図上に示している。

このように乱流燃焼の到達が遅い位置に上部フィン３７又は下部フィン３８を設けることによりピストン１０が確実に引き戻されるようになる。これ以降乱流燃焼の到達が遅い位置に設けられたフィンをピストン戻しフィン３９という。

図５は本発明の他の実施形態を示し、ピストン戻しフィン３９を燃焼室フィン３６と同位置に配置し、高さ及び長さを小さく設定したものである。なお、図５において便宜上、図２の断面ＣＣ上の燃焼室フィン３６と、断面ＤＤ上のピストン戻しフィン３９を同一図上に示している。

図６は更に本発明の他の実施形態を示し、ピストン１０の上面にピストン戻しフィン３９をピストン１０と一体に設けたものである。

図７及び図８は更に本発明の他の実施形態を示し、図７はピストン戻しフィン３９をヘッドカバー２３のモーター8が設置される箇所の底に設け、図８はピストン戻しフィン３９をヘッドカバー２３の点火プラグ９が突き出す面、もしくは噴射口１９が設置される面に設けたものである。

図９は本発明の他の実施形態で図１におけるＡＡ断面図を示す。燃焼室フィン３６の枚数を従来より削減したものである。かかる構成とした結果、急激な乱流燃焼が生じている際に燃焼ガスが燃焼室フィン３６により冷却されてガス燃焼・膨張の妨げとなることがなく、打ち込みエネルギーが低下する恐れがなくなる。また燃焼室内壁に到達した燃焼ガスは下部フィン３８により冷却される、熱真空が有効かつ確実に形成されるので、ピストン１０は初期位置に確実に引き戻されるようになる。

次に図１４を参照し乱流燃焼の到達位置と、本発明第１フィンを構成する燃焼室フィン３６および本発明第２フィンを構成する上部フィン３７、下部フィン３８、ピストン戻しフィン３９の関係について説明する。

乱流燃焼の到達が早い位置は、実験により主として、燃焼室枠１５が上死点のとき、燃焼室枠１５内壁とファン６外周端部との間の距離を半径Ｒとし、ファン６の軸方向中心とファン外周端部の交点を中心とした直径２Ｒの円で形成される略円筒状の範囲と、ファン６直径とファン６の高さ方向の最大幅Ｔで囲まれた略円柱状の範囲が、乱流燃焼の到達が早くなる範囲であることが判った。

一方、燃焼室フィン３６は、前述のように、Ｏリング５をシリンダ４端部に保持する保持機構としての役割を有している。図１０に示すように、本体を持ち上げた状態のとき、燃焼室フィン１６がＯリング５を保持するためのフィン寸法とすると、図１１や図１４に示す燃焼室が上死点に位置したとき、前述の乱流燃焼の到達が早い位置に燃焼室フィン１６、３６が到達してしまう。このため、本発明第１のフィンを構成する燃焼室フィン３６は、Ｏリング５を保持するのに必要な形状としている。つまり、燃焼室フィン３６のシリンダ４径方向に突出する高さをシリンダ外径を越えない高さとし、シリンダ４軸方向の長さを燃焼室枠１５が上死点に位置したときに、Ｏリング５と接触できる長さとしている。また、燃焼室フィンの表面積の減少分を補うため、図３乃至図１０に示すような本発明第２のフィンを構成する上部フィン３７、下部フィン３８、ピストン戻しフィン３９等を、（上記乱流燃焼の到達の早い範囲に位置しない）乱流燃焼の到達の遅い位置に設けることにより、ピストンを確実に引き戻すためのシリンダの冷却が可能となる。

本発明釘打機の要部の一実施形態を示す部分断面図。図１のＡＡ断面図。本発明釘打機の要部の他の実施形態を示す部分断面図。本発明釘打機の要部の他の実施形態を示す部分断面図。本発明釘打機の要部の他の実施形態を示す部分断面図。本発明釘打機の要部の他の実施形態を示す部分断面図。本発明釘打機の要部の他の実施形態を示す部分断面図。本発明釘打機の要部の他の実施形態を示す部分断面図。本発明釘打機の要部の他の実施形態を示す図１のＡＡ断面図釘打機の動作説明用部分断面図。釘打機の動作説明用部分断面図。従来の釘打機の要部の一例を示す部分断面図。図１０のＢＢ断面図。乱流燃焼の早く到達する部分を示す図。

符号の説明

４はシリンダ、６はファン、７はガスボンベ、８はモーター、９は点火プラグ、１０はピストン、１５は燃焼室枠、１６、３６は燃焼室フィン、３７、３８は冷却フィン、３９はピストン戻しフィンである。

Claims

シリンダ上方に設けられた燃焼室内でファンにより攪拌された燃料と空気の混合気を燃焼させることにより、シリンダ内に移動可能に支持されたピストンを駆動し、ピストンと一体のドライバブレードにより釘を打出す燃焼式釘打機であって、
前記燃焼室を構成する燃焼室枠の内壁で乱流燃焼の到達が遅い位置にフィンを設け、前記フィンをピストン上面に設けたことを特徴とする燃焼式釘打機。
シリンダ上方に設けられた燃焼室内でファンにより攪拌された燃料と空気の混合気を燃焼させることにより、シリンダ内に移動可能に支持されたピストンを駆動し、ピストンと一体のドライバブレードにより釘を打出す燃焼式釘打機であって、
前記燃焼室を構成する燃焼室枠の内壁で乱流燃焼の到達が遅い位置にフィンを設け、前記フィンをファン駆動モーターが設置され、ファンの上方に位置するへッドカバー底面に設けたことを特徴とする燃焼式釘打機。
シリンダ上方に設けられた燃焼室内でファンにより攪拌された燃料と空気の混合気を燃焼させることにより、シリンダ内に移動可能に支持されたピストンを駆動し、ピストンと一体のドライバブレードにより釘を打出す燃焼式釘打機であって、
前記燃焼室を構成する燃焼室枠の内壁に周方向に沿って複数のフィンを形成すると共に複数のフィンのうち乱流燃焼の到達が遅い位置の燃焼室枠内壁に設けられたフィンの高さを乱流燃焼の到達が早い位置の燃焼室枠内壁に設けられたフィンの高さより低くし、前記乱流燃焼の到達が早い位置が、燃焼室枠が上死点のとき、燃焼室枠とファン端部の距離を半径とした円で囲まれた略円筒状の範囲と、ファン直径とファン高さで囲まれた略円柱状の範囲とからなることを特徴とする燃焼式釘打機。
前記乱流燃焼の到達が遅い位置の燃焼室枠内壁に設けられたフィンの長さを乱流燃焼の到達が早い位置の燃焼室枠内壁に設けられたフィンの長さより短くしたことを特徴とする請求項３記載の燃焼式釘打機。
シリンダ上方に設けられた燃焼室内でファンにより攪拌された燃料と空気の混合気を燃焼させることにより、シリンダ内に移動可能に支持されたピストンを駆動し、ピストンと一体のドライバブレードにより釘を打出す燃焼式釘打機であって、
前記燃焼室を構成する燃焼室枠の内壁に複数のフィンを形成し、該フィンは乱流燃焼の到達が早い位置に前記フィンの一部が配される第１フィンと、乱流燃焼の到達が遅い位置に配され前記第1フィンと形状が異なる第２フィンからなり、前記乱流燃焼の到達が早い位置が、燃焼室枠が上死点のとき、燃焼室枠とファン端部の距離を半径とした円で囲まれた略円筒状の範囲と、ファン直径とファン高さで囲まれた略円柱状の範囲とからなることを特徴とする燃焼式釘打機。