JP4957897B2 - ガス内燃式釘打機 - Google Patents

Description

本発明は、一般釘や打込みネジなどの釘を打ち込むガス内燃式の釘打機に関し、特にその燃焼室の改良構造に関する。

従来から、燃焼室が可動のハウジング部を備えており、可動のハウジング部がコンタクト部材の作動に連動して燃焼室を開閉し、燃焼室の閉鎖状態において該燃焼室内に可燃性ガスを供給して、可燃性ガスと空気がファンの回転により混合され混合ガスに点火して爆発的に燃焼させ、高圧のガス圧を打撃ピストンに作用させて釘打ちを行い、燃焼室の開放状態において空気の吸入を行い、打撃シリンダ下部から排気を行うようにしたガス内燃式の釘打機は既に良く知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、上述の燃焼室を備えるガス内燃式の釘打機の改良型としてヘッドバルブ式のガス内燃式釘打機が提案されており、すなわち、釘の打ち込み終了後の打撃ピストンの戻りが何らかの理由で十分でなく打撃ピストンが途中までしか戻らず、これによる燃焼室容積の実質的な拡大で燃料が希薄となり着火できないという事態が発生することがあるが、このような事態に対処できるように工夫された打撃シリンダと燃焼室を仕切る仕切り部と該仕切り部を開閉するバルブ機構を備えて、前記事態の発生においても燃焼室の容積を常に一定に保持して燃料の希薄化を防ぎ適正な着火状態を確保して打撃ピストンの駆動が行えるようにしたヘッドバルブ式のガス内燃式釘打機も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特公平４−４８５８９号公報 特願２００６−２１６８３１号

ところで、上述の公知のガス内燃式釘打機においては、燃焼室内におけるファンの撹拌駆動においてファン下部の中央部近傍には気流の弱い淀み部分ができ、この部分の燃焼速度は遅くなり、これにより混合ガスの撹拌が不完全燃焼を起こして燃焼効率が低下する恐れがある。また、燃焼室の可動ハウジングの作動におけるガイドとシールが該ハウジング部の上下で別部品に形成されているので、軸心のズレが発生し易く、これにより燃焼室の可動ハウジングの作動荷重の増大やシール不良が発生する恐れがある。
また、燃焼室の可動ハウジングの上下のシール径に差があるので、燃焼圧力や過給圧力による燃焼室内の圧力により燃焼室に偏荷重による作動荷重が発生し、燃焼圧力による荷重の影響は機械強度に影響し、過給圧力による荷重の影響は過給後に燃焼室が上方に移動したままの状態となり燃焼室が開放されない事態を起こす恐れがある。
さらに、上述のヘッドバルブ式のガス内燃式釘打機においては、この方式における特別な事情として、燃焼室の可動ハウジングとバルブ機構のヘッドバルブが直接摺動接触しているので、一方の動きは互いに他方の動きに影響を及ぼし合い、独立に作動しにくいという問題があった。

そこで、本発明は上述した課題を解決すべく、特に、燃焼室の可動ハウジングの内側に打撃シリンダ上端と燃焼室上部間で延びる略ストレートな筒状のスリーブを設け、このスリーブによりファンによる混合ガスの気流を強制的に拡散するようにして上述の問題点を解消することができるガス内燃式釘打機を提供することを第１の課題とする。

また、本発明は上記スリーブを設けることにより、可動ハウジングとヘッドバルブとが互いに干渉しないように独立に作動することができるガス内燃式釘打機を提供することを第２の課題とする。

すなわち、請求項１に係る発明は、打撃ピストンを摺動可能に収容する打撃シリンダの上方で筒状の可動ハウジングと上端のシリンダヘッド部とに囲まれて可動ハウジングにより開閉可能に設けられた燃焼室を備え、ガス燃料と空気が閉鎖された燃焼室の中央に配置されたファンにより撹拌混合されて点火燃焼されて作動するガス内燃式釘打機において、上記可動ハウジングと上記ファンとの間に筒状のスリーブを固定して可動ハウジングとスリーブとの間に環状空間部を形成するとともに、上記スリーブの上記ファンよりも上部と下部にそれぞれ環状空間部に通じる連通孔を形成し、上記ファンによって吹きだされた混合ガスを、上記下部連通孔を通って環状空間部から上部連通孔を経て燃焼室に戻るようにしたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、打撃ピストンを摺動可能に収容する打撃シリンダの上方で筒状の可動ハウジングと上端のシリンダヘッド部とに囲まれて可動ハウジングにより開閉可能に設けられた燃焼室を備え、ガス燃料と空気が閉鎖された燃焼室の中央に配置されたファンにより撹拌混合されて点火燃焼されて作動するガス内燃式釘打機において、上記燃焼室と上記打撃シリンダとの間に、燃焼室側の圧力が高いときに閉じ、打撃シリンダ側の圧力が高いときには開くバルブを備えた仕切り部を設け、上記可動ハウジングと上記ファンとの間に筒状のスリーブを固定して可動ハウジングとスリーブとの間に環状空間部を形成するとともに、上記スリーブの上部には、上記ファンよりも上部と下部にそれぞれ環状空間部に通じる連通孔を形成し、上記スリーブの下方に上記仕切り部よりも下方に下方延長部を形成し、この下方延長部には、上記打撃シリンダの上端側壁に形成された供給口に対応する位置に開口部を形成し、上記打撃シリンダとスリーブの下方延長部との間には、上記供給口と開口部とを開閉する環状のヘッドバルブを上下動可能に設け、該ヘッドバルブを常時は閉じ方向に付勢し、上記燃焼室内の混合ガスの燃焼圧によって開き作動させる
ことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２において、上記燃焼室の筒状のスリーブは、前記ファンの回転翼に近接して設けられたことを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３において、上記スリーブは上記可動ハウジングの作動を案内することを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれかにおいて、上記可動ハウジングの上下のシール径を略同径としたことを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、可動ハウジングとファンとの間に筒状のスリーブを固定して可動ハウジングとスリーブとの間に環状空間部を形成するとともに、上記スリーブの上記ファンよりも上部と下部にそれぞれ環状空間部に通じる開口部を形成し、上記ファンによって吹き出された混合ガスを、上記下部連通孔を通って環状空間部から上部連通孔を経て燃焼室に戻るようにしたので、連通孔のあるスリーブでファンによる気流を強制的に変えることができるので、ファン中央下部に発生しがちな気流の弱い淀み部を強制的に拡散混合させることができ、不完全燃焼による燃焼効率の低下を防ぐことできる。

請求項２に係る発明によれば、請求項１に係る発明による効果とともに、上記スリーブの下方に上記仕切り部よりも下方に下方延長部を形成し、この下方延長部には、上記打撃シリンダの上端側壁に形成された供給口に対応する位置に開口部を形成し、上記打撃シリンダとスリーブの下方延長部との間には、上記供給口と開口部とを開閉する環状のヘッドバルブを上下動可能に設け、該ヘッドバルブを常時は閉じ方向に付勢し、上記燃焼室内の混合ガスの燃焼圧によって開き作動させるようにしたから、可動ハウジングとヘッドバルブとの間にはスリーブが配置されているから、可動ハウジングとヘッドバルブとは互いに干渉されず、独立に作動することができるので、釘打機の作動が安定する。

請求項３に係る発明によれば、燃焼室の筒状のスリーブは、前記ファンの回転翼に近接して設けられているので、ファンの回転翼の回転による翼外周の径方向へ向けて放出される気流が軸方向へ向かう強制的な流れの速い気流を形成し、ファン中央下部に発生しがちな気流の弱い淀み部を強制的に拡散混合させることができ、これにより混合ガスの均一な撹拌が促進され、不完全燃焼の発生が防止され燃焼効率を向上させることができる。

請求項４に係る発明によれば、釘打機本体に固定されたスリーブは可動ハウジングの作動を案内するので、可動ハウジングは軸ずれなく安定的に支持されて円滑確実に上下動し、作動荷重が軽減されるとともに、シール不良が防止される。

請求項５に係る発明によれば、可動ハウジングの上下のシール径を略同径としたので、可動ハウジングに対して燃焼室内の混合ガスが燃焼したときの燃焼圧によってシールの径差に基づく荷重が発生しない。したがって、燃焼室内の過給圧力等の影響による可動ハウジングへの偏荷重の発生により可動ハウジングが上がったままの状態となったり、該ハウジング部が開放されなくなったりするという事態の発生が防止される。

［実施形態１］
以下に本発明の実施形態を図１ないし図３を参照して説明する。

図１及び図２はガス内燃式釘打機Ａを示すもので、この釘打機Ａは駆動機構部やガス燃料カートリッジ等を収納する釘打機本体Ａ１と、釘打機本体Ａ１と一体形成のグリップＡ２と、釘打機本体Ａ１の図示下部から突出するマガジンＡ４の装着部を備えるノーズ部Ａ３等を備えている。

釘打機本体Ａ１内に収納される駆動機構部は、円筒状の打撃シリンダ１と、打撃シリンダ１内で図示上下方向で往復摺動する打撃ピストン２と、打撃シリンダ１の上部に位置する筒状の可動ハウジング３１と上部のシリンダヘッド部３２に囲まれ、前記打撃ピストン２の上面により仕切られる空間である燃焼室３と、打撃ピストン２に固定されたドライバ４と、燃焼室３の上部のシリンダヘッド部３２に装着された点火プラグ５、ガス燃料カートリッジ６から供給された可燃性ガス燃料と空気を混合するモータＭ駆動による撹拌用のファン７等からなる。

また、駆動機構部の実質的な始動のための初動を行うコンタクト部材８が設けられている。コンタクト部材８は、釘打ちに供されない状態においてその下端８ａがノーズ部Ａ３の最下部から突出するようにバネ付勢され、コンタクト部材８に結合しているロッド部材上端８ｂが燃焼室３の可動ハウジング３１の下端部に連結され、これにより燃焼室３の可動ハウジング３１は下動しており、後述の上部シール用Ｏリング３１ａを開放している。

図３に示されるように、コンタクト部材８は上方へ押し込まれることで燃焼室３の可動ハウジング３１を上動させ、上部Ｏリング３１ａを閉鎖するとともに、トリガレバー９の操作に関連してガス燃料の供給や点火プラグ５による点火等が行われるようになされている。

したがって、図示されない被釘打ち材に押し付けられたコンタクト部材８が相対的に上方に押し込められることで、燃焼室３の筒状の可動ハウジング３１が上動して開放状態である燃焼室３を密封閉鎖状態にするとともにガス燃料カートリッジ６からガス燃料を燃焼室３の上部のシリンダヘッド部３２の燃料供給路を経て燃焼室３内に噴射供給し、撹拌ファン７の駆動で空気とガス燃料を均一になるように撹拌混合して、トリガレバー９の押し込み操作によりトリガスイッチをオンして点火プラグ５を点火し、燃焼室３内の混合ガスを爆発燃焼させる。

燃焼室３内における混合ガスの燃焼による高圧の燃焼圧は、打撃ピストン２の上部に作用して打撃ピストン２を下動させ、打撃ピストン２に固定のドライバ４の下動でマガジンＡ４からノーズ部Ａ３内に送り込まれた釘の頭部を撃打して、該釘を被釘打ち材の所定位置に打ち込むようになされている。

また、打撃ピストン２が下死点まで下動すると、打撃シリンダ１内で急激に膨張した燃焼ガスの温度が急激に下がって負圧となるので、打撃ピストン２を上死点に戻り移動させる。

そして、上述の作動と相前後したトリガレバー９の操作の解放による釘打ちの終了に伴い被釘打ち材から押圧開放されたコンタクト部材８はバネの戻し力で押し下げられ下動し、コンタクト部材８の下動は、燃焼室３の可動ハウジング３１を下動し、該ハウジング部３１と燃焼室３の上部シリンダヘッド部３２の上部Ｏリング３１ａを開放して、開放された該Ｏリング３１ａからは燃焼室３内へ新鮮な空気が流入するようになされている。

上記ガス内燃式釘打機Ａは概ね上述の構造を備えるものであり、これらの構造は既に知られるところである。

ここで、上記燃焼室３の構造について、以下に図１及び図２を参照して詳述する。筒状の可動ハウジング３１とシリンダヘッド部３２に囲まれた燃焼室３の前記可動ハウジング３１の内側に燃焼室３を仕切る筒状のスリーブ３３が設けられ、スリーブと可動ハウジングとの間には環状空間部Ｓが形成されている。

スリーブ３３は打撃シリンダ１上端から延長形成され、その内径が打撃シリンダ１の内径よりやや大き目に形成された略ストレートな筒状体からなり、上端がシリンダヘッド部３２の上部Ｏリング３１ａ直下の環状段部３２ａに嵌合固定されている。また、スリーブ３３の周壁の上部と下部にはそれぞれ気流を流通させる連通孔３３ａ、３３ｂが設けられている。そして、連通孔３３ａ、３３ｂの間の比較的幅の広い周壁の周面は撹拌用のファン７の回転翼の外周に近接して対向形成されている。

スリーブ３３はその外側に位置する筒状の可動ハウジング３１に対して同心的に所定の間隔をおいて配置されており、その上下の外周壁３４、３５が可動ハウジング３１の上下の内周壁に摺動接触するように構成されている。これにより、可動ハウジング３１はスリーブ３３によって案内されて上下方向に安定的に作動することができる。

また、筒状体からなるスリーブ３３上の上下のＯリング３１ａ、３１ｂは互いに同径として形成され、これにより、可動ハウジング３１の上下のシール径は同じになっている。

上記構成の燃焼室構造によれば、打撃シリンダ１の実質延長部とされたスリーブ３３はその周壁の上下の外周壁３４、３５で燃焼室３の可動ハウジング３１の摺動を案内するので、上下Ｏリング３１ａ、３１ｂの軸心のズレがなく、可動ハウジング３１の上下動が円滑確実に行われ、可動ハウジング３１の作動荷重が軽減され、Ｏリング３１ａ、３１ｂによるシール不良は効果的に防止される。

また、スリーブ３３はストレートの筒状体からなるので燃焼室３の可動ハウジング３１の上下Ｏリング３１ａ、３１ｂの径が同径であるから、可動ハウジング３１に対して燃焼室内の混合ガスが燃焼したときの燃焼圧によってシールの径差に基づく荷重が発生しない。したがって、燃焼室内に過給圧を付与する機構を設けた場合など、過給圧力等の影響で可動ハウジング３１に偏荷重が発生し、可動ハウジング３１が上がったままの状態となったり、該可動ハウジング３１が開放されなくなったりするという事態の発生が防止される。

そして、スリーブ３３の周壁が撹拌用のファン７の回転翼に近接して設けられているので、上記ファン７によって径方向の外方に向う気流がスリーブ３３の周壁で遮ぎられて、燃焼室３の下方軸方向への強制的な流れ（図１における矢印参照）を形成するので、この気流は回転翼の下部回転中心近傍で淀む気流を積極的に巻き込むようにしながらスリーブ３３の下部の連通孔３３ｂから流出して、該スリーブ３３と可動ハウジング３１間の空間に流入し、スリーブ３３と可動ハウジング３１間の空間に流入した気流は、該空間内を上昇し撹拌ファン７の回転翼の背後に流れ込む流れを形成する。この気流の流れにより空気とガス燃料のいっそうの拡散混合が促され、その均一化を効果的に促進することができる。これにより不完全燃焼の発生が防止され燃焼効率を向上させることができる。

［実施形態２］
次に、図４はヘッドバルブ式のガス内燃式釘打機を前提とした燃焼室の改良構造を示すもので、このガス内燃式釘打機Ａは、既述の実施形態１のガス内燃式釘打機と基本的には同様の構造を備えており、そのため共通する構造部について重複する説明は原則として省略する。

この燃焼室３には、打撃シリンダ１の上端に打撃シリンダ１内と燃焼室３内とを仕切る仕切り部１１と該仕切り部１１に形成された貫通孔１１ａを開閉する逆止弁９０が設けられている。

逆止弁９０は板バネからなり、常時燃焼室３内と打撃シリンダ１内との間を閉じるようにバネ付勢され、打撃シリンダ１内の内圧が燃焼室３内の内圧よりも高いときにのみ開くようになっている。

スリーブ３３はその下方の内側固定部３３ｃが打撃シリンダ１上端に固定された仕切り部１１の外周に嵌合固定され、その上端がシリンダヘッド部３２の環状段部３２ａに嵌合固定され、これにより燃焼室３の筒状の可動ハウジング３１の内側の環状空間部Ｓは図１のものよりも下方に延長形成されている。

次に、打撃シリンダ１の上端側壁には供給口１ａが形成され、これに対応してスリーブ３３の下方延長部３３ｄには開口部３３ｅが開口している。そして、打撃シリンダ１とスリーブ３３との間には環状のヘッドバルブ９１が供給口１ａと開口部３３ｅとを開通又は遮断するように上下動可能に設けられている。

ヘッドバルブ９１は打撃シリンダ１の上方外側面と、スリーブ３３の下方の内側固定部３３ｃからさらに下方に延びた延長部３３ｄの内周面に沿って上下動可能に配置されている。また、ヘッドバルブ９１は、その下部に設けられたバネ９２によって常時供給口１ａを閉じるように上方に付勢されている。バネ９２のバネ力は燃焼室３内の内圧が燃焼により高くなったときにはヘッドバルブ９１を閉じ状態に保持できない程度に設定されている。

なお、可動ハウジング３１の上下部をシールするＯリング３１ａ、３１ｂの径はほぼ同じである。

また、上記スリーブ３３は上記可動ハウジング３１の上下作動を案内するものであるが、前記ファン７の回転翼に近接して設けられた構成であることは、図１の実施形態と同様である。

次に、上記釘打機の作動態様について説明すると、釘の打ち込み時にはコンタクト部材８の押し込みにより可動ハウジング３１が上動して図４のように燃焼室３を閉鎖し、燃焼室３内にガス燃料が噴射されて空気と撹拌混合されて点火され、燃焼室３における燃焼爆発により燃焼室３内の内圧が急激に高くなり、この圧力は空間部Ｓから開口部３３ｅを経てヘッドバルブ９１の上端に作用するので、ヘッドバルブ９１はバネ９２のバネ力に抗して下降して開口部３３ｅを供給口１ａに開くので、燃焼ガス圧が打撃シリンダ１内に供給され打撃ピストン２が駆動される。

釘の打ち込み終了後は、打撃シリンダ１内の燃焼ガスが急冷して打撃ピストン２の上部が減圧するのでヘッドバルブ９１はバネ９２により上動し、供給口１ａが遮断され、同時に、仕切り部１１の上下の差圧により逆止弁９０が開き、打撃ピストン２が上動復帰する。打撃シリンダ１内の圧力は貫通孔１１ａから燃焼室３内に開放されるので打撃ピストン２は確実に上死点に復帰移動する。その後、コンタクト部材８が下動して、可動ハウジング３１が下動して燃焼室３が開放され、開放された上部Ｏリング３１ａから新鮮な空気が入り込み、上部の排気口１ｂからは燃焼ガスが排気される。

そして、例えば打ち込み終了後の打撃ピストン２の戻りが何らかの理由で十分でなく打撃ピストン２が途中までしか戻らない事態が発生しても、打撃シリンダ１内と燃焼室３内を仕切る仕切り部１１の逆止弁９０により燃焼室３の容積が拡大することなく一定に保たれ、これにより燃料の希薄化が防止され適正な燃料濃度による燃焼が確保されるようになされている。

つまり、打撃ピストン２の位置に関係なく燃焼室３の容積は常に一定となり、燃焼室３内の混合ガスを一定の適正濃度に保持することができ、たとえ打撃ピストン２が戻りきれなかった時でも、この打撃ピストン２に対して一定の圧力を加えて下死点まで移動させ、冷却時には再び打撃ピストン２を上死点に復帰移動させることができるようになされている。

また、過給機（図示せず）を用いて燃焼室３に空気を過給した場合は、燃焼室３内の圧力は高まるが、その程度では、ヘッドバルブ９１は開かないので、過給圧によって打撃ピストン２が下降することはない。

上記釘打機においても、図１の釘打機で述べた作用効果と同様の作用効果を奏し得るものである。

そして、スリーブ３３が燃焼室３の可動ハウジング３１とヘッドバルブ９１間に存在し、固定部材であるスリーブ３３により可動ハウジング３１とヘッドバルブ９１が直接接触することなく仕切られるので、可動ハウジング３１とヘッドバルブ９１はその移動において互いに影響を及ぼし合うことがなく、連れ動きが解消される、という特有の作用効果も奏し得るものである。

なお、実施例では上下動する可動ハウジングとして説明したが、回転によって燃焼室を開閉させる構成にしてもよい。

本発明の実施形態のガス内燃式釘打機の要部の縦断面図 燃焼室部分の横断面図 燃焼室が閉鎖された状態の拡大断面図 別の実施形態のガス内燃式釘打機の要部の縦断面図

符号の説明

Ａ ガス内燃式釘打機
１ 打撃シリンダ
２ 打撃ピストン
３ 燃焼室
３１ 可動ハウジング
３２ シリンダヘッド部
３３ スリーブ
３３ａ、３３ｂ 連通孔
７ ファン

Claims (5)

1. 打撃ピストンを摺動可能に収容する打撃シリンダの上方で筒状の可動ハウジングと上端のシリンダヘッド部とに囲まれて可動ハウジングにより開閉可能に設けられた燃焼室を備え、ガス燃料と空気が閉鎖された燃焼室の中央に配置されたファンにより撹拌混合されて点火燃焼されて作動するガス内燃式釘打機において、
   上記可動ハウジングと上記ファンとの間に筒状のスリーブを固定して可動ハウジングとスリーブとの間に環状空間部を形成するとともに、上記スリーブの上記ファンよりも上部と下部にそれぞれ環状空間部に通じる連通孔を形成した
   ことを特徴とするガス内燃式釘打機。
2. 打撃ピストンを摺動可能に収容する打撃シリンダの上方で筒状の可動ハウジングと上端のシリンダヘッド部とに囲まれて可動ハウジングにより開閉可能に設けられた燃焼室を備え、ガス燃料と空気が閉鎖された燃焼室の中央に配置されたファンにより撹拌混合されて点火燃焼されて作動するガス内燃式釘打機において、
   上記燃焼室と上記打撃シリンダとの間に、燃焼室側の圧力が高いときに閉じ、打撃シリンダ側の圧力が高いときには開くバルブを備えた仕切り部を設け、
   上記可動ハウジングと上記ファンとの間に筒状のスリーブを固定して可動ハウジングとスリーブとの間に環状空間部を形成するとともに、上記スリーブの上部には、上記ファンよりも上部と下部にそれぞれ環状空間部に通じる連通孔を形成し、上記スリーブの下方に上記仕切り部よりも下方に下方延長部を形成し、この下方延長部には、上記打撃シリンダの上端側壁に形成された供給口に対応する位置に開口部を形成し、
   上記打撃シリンダとスリーブの下方延長部との間には、上記供給口と開口部とを開閉する環状のヘッドバルブを上下動可能に設け、該ヘッドバルブを常時は閉じ方向に付勢し、上記燃焼室内の混合ガスの燃焼圧によって開き作動させる
   ことを特徴とするガス内燃式釘打機。
3. 上記燃焼室の筒状のスリーブは、前記ファンの回転翼に近接して設けられたことを特徴とする、請求項１又は２に記載のガス内燃式釘打機。
4. 上記スリーブは上記可動ハウジングの作動を案内することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のガス内燃式釘打機。
5. 上記可動ハウジングの上下のシール径を略同径としたことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のガス内燃式釘打機。

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