JP4829933B2 - 空気圧打撃機の防音装置 - Google Patents

Description

本発明は、破砕作業等に用いる空気圧打撃機の排気音を低減させるための防音装置に関する。

例えばコンクリート製の構造物を破砕するために、コンクリートブレーカと称される空気圧打撃機が使用されている。空気圧打撃機の一例は、空気圧によって往復運動する打撃ピストンが内蔵されたボディと、該ボディの上部に設けられた操作用ハンドルと、前記打撃ピストンによって駆動される破砕具（チゼル）などを備えている。

前記打撃ピストンが作動する際に、圧縮空気が排気孔から排出されるため、打撃ピストンの作動中に大きな排気音が生じる。このため作業環境によっては、排気騒音を低減させるための防音装置が使用されている。防音装置の一例が下記特許文献１や特許文献２に開示されている。

特許文献１に開示されている防音装置は、空気圧打撃機のボディ側面の排気孔が設けられている部位に円筒形の消音ジャケットを取付け、さらにこの消音ジャケットにホースを介して消音装置を接続している。一方、特許文献２に開示されている防音装置は、ボディ側面の排気孔が設けられている位置に円筒形のケーシングを取付け、該ケーシングの内部に吸音材を収容することにより、排気音を減少させている。
特許第３９２８１７５号明細書 特開２００５−２７９９０６号公報

前記特許文献１あるいは特許文献２に記載されている防音装置は、所望の防音効果を得るためには外径の大きなケーシングやジャケットが必要である。このため作業員がチゼルを目視する際に防音装置のケーシング等によって視界が妨げられるなど、作業の安全性の面で改善の余地がある。また従来の防音装置は排気抵抗が大きく排気効率が悪いため、圧縮空気のエネルギーを十分活用しきれず、作業能率が悪いという問題もあった。

しかも従来の防音装置は空気圧打撃機の外側にケーシング等が大きく突出するため、取扱いが容易でない。また空気圧打撃機を水平に構えて作業を行なうためにロープなどで空気圧打撃機を吊るす必要があるときに、防音装置のケーシング等が邪魔になり、水平に吊ることが難しいなどの問題もある。

従って本発明の目的は、防音効果が高く、排気効率に優れ、しかも外側に突出する部分が少ない空気圧打撃機の防音装置を提供することにある。

本発明は、ボディ側面に排気孔が開口しかつ前記ボディの上部に該ボディの径方向に延びる棒状のハンドルを有する空気圧打撃機に取付けられる防音装置であって、前記空気圧打撃機のボディの外周に該ボディと同心に配置されて該ボディを覆い、下端部が前記ボディに固定され、径方向の断面が円形のシェル部材と、前記シェル部材の上端に設けられ前記空気圧打撃機の頭部を覆うキャップ部材と、前記シェル部材の内面と前記空気圧打撃機のボディとの間に形成され前記排気孔と連通する排気導入室と、前記排気導入室から前記キャップ部材に向って前記シェル部材の軸線方向に延びる排気吹上げ流路と、前記キャップ部材の内側に形成された螺旋形の旋回流通部を有し該旋回流通部の一端側の入口部が前記排気吹上げ流路に連通し、該旋回流通部の他端側の出口部が前記キャップ部材の外面に開口する旋回室と、前記シェル部材の上端に形成され前記ハンドルの下面と嵌合する凹部と、前記キャップ部材の下端に形成され前記ハンドルの上面と嵌合する凹部と、前記ハンドルを前記シェル部材と前記キャップ部材との間に挟んだ状態において前記シェル部材と前記キャップ部材とを互いに固定する固定用部材とを具備している。

本発明の好ましい形態では、前記キャップ部材の内側に、前記排気吹上げ流路の上端に連通する排気絞り孔を有し、この排気絞り孔が前記キャップ部材の径方向の中心に位置している。また、前記排気導入室の前記径方向の断面積が前記排気吹上げ流路の前記径方向の断面積よりも大きい。前記シェル部材の下部に、前記空気圧打撃機の先端に向って径が減少するテーパ形状部が形成されているとよい。前記シェル部材と前記キャップ部材は、例えばナイロン等の合成樹脂製であるが、アルミニウム合金等の軽金属が使用されてもよい。

本発明の防音装置は、防音効果がきわめて高く、しかも排気効率に優れている。しかも空気圧打撃機のボディと同心にシェル部材が配置されるため、外側に突出する部分が少なく、コンパクトな防音装置を提供することができる。本発明の防音装置は、作業中にチゼルを確実に目視することができ、しかもシェル部材の外面にロープ等の索体を巻掛けることが容易であるため、防音装置を備えた空気圧打撃機を横向きに吊下げることができ、横向きで破砕作業を行なう際にもチゼルを十分目視することができ安全である。

以下に本発明の第１の実施形態に係る防音装置について、図１から図６を参照して説明する。図１は、例えばコンクリート等の破砕作業に使用される空気圧打撃機１０と、この空気圧打撃機１０に取付けられた防音装置２０を示している。図２と図３は、防音装置２０の軸線Ｘ方向に沿う断面を示している。

空気圧打撃機１０は、円柱形の胴部を構成するボディ１１と、ボディ１１の内部のシリンダ室１２（図１に一部を示す）に収容された打撃ピストン１３を備えている。ボディ１１の下端部に、被破砕物を砕くためのチゼル（chisel）１４が取付けられている。

打撃ピストン１３は、シリンダ室１２に供給された圧縮空気によって軸線Ｘ方向に往復運動する。この打撃ピストン１３が往復運動することにより、チゼル１４が軸線Ｘ方向に駆動される。ボディ１１の側面に排気孔１５が開口している。排気孔１５は、打撃ピストン１３を作動させた圧縮空気をボディ１１の外側に排出する機能を有している。

ボディ１１の上部に棒状のハンドル１６が設けられている。このハンドル１６は、ボディ１１の径方向に延びている。ハンドル１６の一方の部分１６ａにホース接続口１７が設けられている。ホース接続口１７には、圧縮空気を供給するためのホース１８（図１に一部のみ示す）が接続される。ハンドル１６の他方の部分１６ｂに、打撃ピストン１３を駆動する際に圧縮空気をシリンダ室１２に供給するために操作される操作部材１９が設けられている。

防音装置２０は、径方向の断面が円形のシェル部材２１と、シェル部材２１の上端に設けられたキャップ部材２２とを有している。シェル部材２１とキャップ部材２２の材料の一例は、ナイロン（ポリアミド）等のように金属と比較して振動減衰効果が高い合成樹脂が適しているが、アルミニウム合金などの軽金属でもよい。また、ガラス繊維等によって強化された繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）が使用されてもよい。シェル部材２１とキャップ部材２２は、それぞれ前記合成樹脂あるいは金属の一体成形品を機械加工によって、下記の形状に成形されている。

円筒形のシェル部材２１は、空気圧打撃機１０のボディ１１が挿入された状態において、ボディ１１と同心に配置されることにより、ボディ１１を覆うようになっている。すなわちシェル部材２１の内側にボディ１１が挿入された状態において、シェル部材２１とキャップ部材２２のそれぞれの軸線Ｘは、ボディ１１の軸線と実質的に一致する。

図２に示されるように、シェル部材２１の下半部の内面２１ａとボディ１１の外周面１１ｂとの間に、排気導入室３０が形成されている。図３と図４に示されるように、排気導入室３０は、シェル部材２１の周方向に連続する環状の空間である。排気導入室３０の上方に、シェル部材２１の内側に突出する凸部３１が形成されている。凸部３１の内周面３１ａは、ボディ１１の外周面１１ｂに接近した状態で、ボディ１１の外周面１１ｂと対向している。

シェル部材２１の下部に、シェル部材２１の下端に向って径が減少するテーパ形状部３２が形成されている。テーパ形状部３２の内側に、前記の排気導入室３０が形成されている。シェル部材２１の下端部の内面側にシール材３３（図２に示す）が設けられている。このシール材３３によって、シェル部材２１の下端部とボディ１１との間が気密にシールされる。

図５に示されるように、シェル部材２１の内面には、ボディ１１の外周面１１ｂとの間に一対の排気吹上げ流路３５が形成されている。これら排気吹上げ流路３５は、排気導入室３０からキャップ部材２２に向って、シェル部材２１の軸線Ｘ方向に延びている。シェル部材２１の内側の凸部３１の上方に位置する内面２１ｂは、ボディ１１の外周面１１ｂに対し、数ｍｍから数十ｍｍ程度の隙間を存した状態でボディ１１の外周面１１ｂに接近している。排気導入室３０の径方向の断面積（シェル部材２１の径方向に沿う断面積）は、排気吹上げ流路３５の径方向の断面積よりも大きい。

キャップ部材２２は、上壁４０と周壁４１とを有し、短円筒形に成形されている。このキャップ部材２２は、ボルト等の固定用部材２５（図６に示す）によって、シェル部材２１の上端に固定されている。このキャップ部材２２によって、空気圧打撃機１０のボディ１１の頭部１１ａが覆われている。

キャップ部材２２の内側に円板形の仕切り部材４５（図２と図３に示す）が収容されている。この仕切り部材４５の径方向の中央に、円形の排気絞り孔４６が形成されている。排気絞り孔４６は排気吹上げ流路３５の上端と連通している。

図６に示されるように、キャップ部材２２の内側に、旋回流通部５１を有する旋回室５０が形成されている。旋回流通部５１は、螺旋壁５２と、キャップ部材２２の上壁４０と、周壁４１と、仕切り部材４５とによって形成されている。螺旋壁５２は、前記軸線Ｘに対し垂直な面内で軸線Ｘからの距離が出口部５６に向って次第に大きくなるように螺旋形に形成されている。

旋回流通部５１の一端側に入口部５５が形成されている。この入口部５５は、仕切り部材４５の中心すなわちキャップ部材２２の径方向の中央部に形成され、排気絞り孔４６を介して排気吹上げ流路３５に連通している。旋回流通部５１の他端側に出口部５６が形成されている。この出口部５６は、キャップ部材２２の周壁４１の側面に開口し、大気に開放されている。

シェル部材２１の上端とキャップ部材２２の下端とが対向する部分に、それぞれ円弧状の凹部６０，６１が形成されている。これらの凹部６０，６１を互いに向い合わせてキャップ部材２２をシェル部材２１に固定することにより、ハンドル１６を通すための円形の貫通孔６２が形成されている。貫通孔６２の内面とハンドル１６との間には、シェル部材２１の内部から空気が洩れることを防ぐために、好ましくはシール材（図示せず）が設けられている。

次に、前記構成の防音装置２０の作用について説明する。
シェル部材２１の内側に空気圧打撃機１０のボディ１１を挿入する。そしてシェル部材２１の上端にキャップ部材２２を被せ、ボルト等の固定用部材２５（図６に示す）によってキャップ部材２２をシェル部材２１の上端に固定する。

作業員がハンドル１６を手で握り、空気圧打撃機１０を保持するとともに、チゼル１４を被破砕物に当てる。そして操作部材１９を操作することにより、ホース１８を介して圧縮空気供給源から送られる圧縮空気をボディ１１の内部のシリンダ室１２に供給する。これにより打撃ピストン１３が往復運動し、コンクリート等の被破砕物を破砕することができる。

シリンダ室１２に供給された圧縮空気は、打撃ピストン１３を作動させたのち、排気孔１５から排気導入室３０に流入し膨張する。排気導入室３０に入った圧縮空気（排気）は、一対の排気吹上げ流路３５に沿って軸線Ｘ方向に真っ直ぐ上昇する。

一対の排気吹上げ流路３５を上昇した排気は、仕切り部材４５の下面付近で衝突し合流することにより、エネルギーが減衰し、さらに排気絞り孔４６を通り、入口部５５から旋回室５０に流入する。そしてこの排気は螺旋壁５２に沿って旋回流を生じ、遠心力も作用して外側に導かれつつ、出口部５６から大気中に放出される。

このように本実施形態の防音装置２０によれば、排気孔１５から排気導入室３０内に噴出した排気が排気導入室３０において膨張し、さらに排気吹上げ流路３５に沿って上昇するため排気抵抗が小さく、従って排気効率が高い。このためシリンダ室１２に供給された圧縮空気のエネルギーを効率良く使用して打撃ピストン１３を作動させることができ、作業効率が良いものである。

そして本実施形態の防音装置２０によれば、排気導入室３０に導入された排気が排気吹上げ流路３５と排気絞り孔４６を経て旋回流通部５１に導入され、さらに旋回室５０内で螺旋流を生じながらエネルギーが減衰するため、排気音をさらに低減させることができる。また、合成樹脂製のシェル部材２１とキャップ部材２２を採用したことにより、排気孔１５からシェル部材２１の内側に噴出する排気のエネルギー減衰効果が大きい。このように、排気導入室３０と、排気吹上げ流路３５と、排気絞り孔４６と、旋回室５０等の相乗効果により、空気圧打撃機１０の作動音を十分下げることができた。

本実施形態の防音装置２０から発生する音を測定したところ、排気の出口部５６付近の騒音レベルが８５〜９０デシベル程度であり、１０メートルほど離れた地点では７０デシベル以下まで騒音が減衰し、生活環境に影響を与えるような騒音は検出されなかった。これに対し防音装置２０を設けない空気圧打撃機では、排気孔から出る騒音が例えば１０５デシベルもあり、空気圧打撃機から４０メートル以上離れないと、７０デシベル以下まで減衰させることができなかった。

本実施形態の防音装置２０のシェル部材２１は、軸線Ｘを中心とする回転体形状であり、シェル部材２１の外径が比較的小さくてすみ、しかも従来の防音装置のような突出物がシェル部材２１の外周側に存在しない。このため防音装置２０を備えた空気圧打撃機１０を取扱う際に安全に作業をすることができる。

しかも防音装置２０を備えた空気圧打撃機１０を横向きに構えて破砕作業をする際に、シェル部材２１にロープを掛けることができるため、空気圧打撃機１０を問題なく水平方向に吊ることができる。このシェル部材２１の外面には大きな突出物が存在せず、しかもシェル部材２１の下部にテーパ形状部３２が形成されているため、作業中にチゼル１４を容易に目視することができ、作業を安全に行なうことができる。

図７は、本発明の第２の実施形態に係る空気圧打撃機のシェル部材２１の径方向に沿う断面を示している。このシェル部材２１の壁部（周壁）２１ｃに、シェル部材２１の軸線方向に沿う孔からなる複数の排気吹上げ流路３５´が形成されている。排気吹上げ流路３５´の下端は、第１の実施形態で説明した排気導入室３０（図２に示す）に連通している。排気吹上げ流路３５´の上端は、第１の実施形態で説明した排気絞り孔４６を介して旋回流通部５１の入口部５５に連通している。排気吹上げ流路３５´は、図７に示すようにシェル部材２１の径方向の断面の左右対称位置に形成されていてもよいし、あるいはシェル部材２１の周方向に等間隔で形成されていてもよい。これら以外の構成と作用効果については第１の実施形態と共通であるため、第１の実施形態と共通の個所に同一の符号を付して説明を省略する。

なお本発明は、前記実施形態で説明したコンクリート破砕機以外に、例えば削岩機やチッパー、エアドリル、リベット打ち機などにも適用することができる。また本発明を実施するに当たって、例えばシェル部材やキャップ部材、排気導入室、排気吹上げ流路、螺旋室等の形状や配置等の態様を必要に応じて変形して実施できることは言うまでもない。

本発明の第１の実施形態に係る防音装置を備えた空気圧打撃機の正面図。 図１に示された防音装置の軸線方向に沿う断面図。 図２中のＦ３−Ｆ３線に沿う防音装置の断面図。 図３中のＦ４−Ｆ４線に沿うシェル部材の径方向の断面図。 図３中のＦ５−Ｆ５線に沿うシェル部材の径方向の断面図。 図３中のＦ６−Ｆ６線に沿うキャップ部材の径方向の断面図。 本発明の第２の実施形態に係るシェル部材の径方向の断面図。

符号の説明

１０…空気圧打撃機
１１…ボディ
１５，１５´…排気孔
２０…防音装置
２１…シェル部材
２２…キャップ部材
３０…排気導入室
３５…排気吹上げ流路
４６…排気絞り孔
５０…旋回室
５１…旋回流通部

Claims (5)

1. ボディ側面に排気孔が開口しかつ前記ボディの上部に該ボディの径方向に延びる棒状のハンドルを有する空気圧打撃機に取付けられる防音装置であって、
   前記空気圧打撃機のボディの外周に該ボディと同心に配置されて該ボディを覆い、下端部が前記ボディに固定され、径方向の断面が円形のシェル部材と、
   前記シェル部材の上端に設けられ前記空気圧打撃機の頭部を覆うキャップ部材と、
   前記シェル部材の内面と前記空気圧打撃機のボディとの間に形成され前記排気孔と連通する排気導入室と、
   前記排気導入室から前記キャップ部材に向って前記シェル部材の軸線方向に延びる排気吹上げ流路と、
   前記キャップ部材の内側に形成された螺旋形の旋回流通部を有し該旋回流通部の一端側の入口部が前記排気吹上げ流路に連通し、該旋回流通部の他端側の出口部が前記キャップ部材の外面に開口する旋回室と、
   前記シェル部材の上端に形成され前記ハンドルの下面と嵌合する凹部と、
   前記キャップ部材の下端に形成され前記ハンドルの上面と嵌合する凹部と、
   前記ハンドルを前記シェル部材と前記キャップ部材との間に挟んだ状態において前記シェル部材と前記キャップ部材とを互いに固定する固定用部材と、
   を具備したことを特徴とする空気圧打撃機の防音装置。
2. 前記キャップ部材の内側に、前記排気吹上げ流路の上端に連通する排気絞り孔を有し、この排気絞り孔が前記キャップ部材の径方向の中心に位置していることを特徴とする請求項１に記載の空気圧打撃機の防音装置。
3. 前記排気導入室の前記径方向の断面積が前記排気吹上げ流路の前記径方向の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の空気圧打撃機の防音装置。
4. 前記シェル部材の下部に、前記空気圧打撃機の下端に向って径が減少するテーパ形状部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の空気圧打撃機の防音装置。
5. 前記シェル部材と前記キャップ部材がそれぞれ合成樹脂製であることを特徴とする請求項１に記載の空気圧打撃機の防音装置。

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