JP5048679B2 - 締結具駆動工具用燃料供給、燃焼室システム - Google Patents

Description

本発明は、一般に携帯動力工具に関し、特に、例えば締結具駆動工具のような携帯動力工具用の新規で改良された燃料供給、燃焼室システムに関する。

適当な燃焼室内に燃焼性燃料を導入したりチャージする様々の異なる手段を備えた携帯動力工具は、当然ながらよく知られている。そのような携帯動力工具は、例えば１９９０年３月６日にヴェルドマン(Veldman)に発行された米国特許第4,905,634号に開示されている。ヴェルドマンの携帯動力工具からなる特定構造によれば、ここに開示された携帯動力工具は、例えば圧縮した天然ガス、液体の石油ガス、ブタン等のような様々な気体燃料のいずれか１つを使用している。また、効果的に動力工具燃焼室に供給される気体燃料比を予め決定するためには、流入ガス量を微調整するため手動制御された調整ネジや計量弁が使用される。更に、このような手動制御調整ネジや計量弁によって決定された流入気体燃料の導入は、動力工具の燃焼室内への周辺空気の流れを誘起させるためにも用いられ、特定の動力工具発火サイクルの終了後、燃焼室内の残留ガスを掃気するため、或いは次の発火サイクルのための燃料チャージのために流入する気体燃料の導入が行われる。ヴェルドマン特許に開示された携帯動力工具に代表されるように、携帯動力工具は概して満足のいくレベルのものであるが、一方で幾つかの作動上の欠点や制限事項を有することは否めない。

例えば、前述したように、そのような携帯動力工具は液体燃料ではなく気体燃料を使用するようになっている。しかしながら、これら携帯動力工具またはそれに類似した携帯動力工具は、液体燃料で作動することが好ましい場合が往々にしてある。また、上述した手動制御の調整ネジや計量弁は工具燃焼室への燃料供給割合を決めることは可能であるが、一方で適切またはより正確な理論空燃比を達成するべく所定量の燃料を工具燃焼室に供給することが大事である。また更に、ヴェルドマンに開示されたような携帯動力工具は、所定の燃焼、出力特性を達成するのに好適または必要とされる複数の燃焼室を備えたものではない。

それ故、この技術分野においては、例えば締結具駆動工具のような携帯動力工具用としての燃料供給、燃焼室システムであって、液体燃料が使用でき、また所定の燃焼および出力特性やパラメータを達成するための複数の燃焼室システムを有し、更に携帯動力工具の燃焼室に所定量の気体燃料または液体燃料のいずれかを供給する計量弁構造を使用できるような、新規で改良された燃料供給、燃焼室システムが求められている。

米国特許第４９０５６３４号明細書

本発明の教示および原理によれば、前述した目的およびその他の目的は、携帯動力工具のための新規で改良された燃料供給、燃焼室システムであって、例えば、携帯動力工具燃料源としての液化石油ガス（ＬＰＧ）燃料供給部と、適当な熱源と効果的に熱的流通関係にあるように動力工具のハンドルまたはハウジング構造内に組み込まれ、以って前記熱源が液体ＬＰＧ燃料を気化して気体燃料に変える気化器とを有する、燃料供給、燃焼室システムの第１の実施形態を提供することにより達成される。前記適当な熱源としては、例えば周囲の環境温度、または、動力工具の燃焼室で生成され伝達された熱でもよい。好ましくは、計量弁は、前記液体ＬＰＧ燃料供給部から前記気化器へと所定量または所定部分の液体ＬＰＧを供給するように、液体ＬＰＧ燃料供給部と気化器の間に配置され、かつこれらの双方と連携する。

更なる本発明の教示および原理によれば、携帯動力工具のための新規で改良された燃料供給、燃焼室システムの第２の実施形態であって、所定の燃焼かつ出力特性やパラメータを達成する、例えば第１の予燃焼室と第２の本燃焼室とからなる複数の燃焼室と、前記第１の燃焼室と第２の燃焼室との間に配置され、排ガス掃気またはパージ条件下でこれら第１と、第２の燃焼室とを連通させるバイパス弁と、前記第１の予燃焼室の上流側に位置して所定量または所定部分の燃料を第１の予燃焼室に流入させると共に、所定チャージまたは所定量燃料内に空気を誘導または混入させ、所定理論比を有する空燃混合気を生成する噴射ポンプとを有する燃料供給、燃焼室システムが提供される。

最後に、更なる本発明の教示および原理によれば、携帯動力工具のための新規で改良された燃料供給、燃焼室システムの第３の実施形態であって、携帯動力工具燃料源としての気体ＬＰＧ燃料供給部と、該気体ＬＰＧ燃料供給部と携帯動力工具燃焼室の上流側に位置する噴射ポンプとの間に配置された計量弁と、を有する燃料供給、燃焼室システムが提供される。このようにして気体ＬＰＧ燃料の所定量または所定部分が、気体ＬＰＧ燃料供給部から噴射ポンプ、動力工具燃焼室内へと供給される。或いは、噴射ポンプと動力工具燃焼室に対し気体ＬＰＧ燃料を供給するために計量弁を使用してもよく、更に、電気的に時間制御されたパルス供給コントローラを計量弁に作動的に連携させて、そこを通過する燃料流量を効果的に決定するべく計量弁から、同燃料流量を決定する計量弁に効果的に変更してもよい。

添付図面を参照して説明する、以下の詳細な説明より本発明の様々な特徴や利点が一層十分に理解されよう。同様の構成要素には同様の参照番号が付されている。

本発明の原理および教示に従って構成された、携帯動力工具のための燃料供給、燃焼室システムの第１の実施形態を、図面、特に図１に開示し、参照番号１０で示す。さらに詳細に説明すると、第１の実施形態における携帯動力工具用の燃料供給、燃焼室システム１０は、携帯動力工具のための燃料源としてのＬＰＧ燃料供給部１２と、焼結ブロンズ部品１６を内蔵し前記ＬＰＧ燃料を効果的に気化して気体の石油ガス燃料に変え、これを携帯動力工具の燃焼室１８に供給する気化器１４とを有する。更に、ＬＰＧ燃料供給部１２と気化器１４との間には、これらに作用的かつ流体的に連携した計量弁２０が設けられる。このようにして、計量弁２０は、ＬＰＧ燃料供給部１２から液体のＬＰＧを受けるようになっており、計量弁２０のノズル部２２が気化器１４に対し移動することで所定量の液体ＬＰＧ燃料が気化器１４の焼結ブロンズ部品１６に対し、その中および部品上に放出されるようになっている。

気化器１４は、計量弁２０から供給された所定分量の液体ＬＰＧ燃料を効果的に気化するために、周囲の環境や携帯動力工具の燃焼室１８のどちらかに熱伝達するべく効果的に配置されるように、例えば携帯動力工具のハンドル部分や他の構造部品内に配置されるか、或いは、それらに一体化されるようになっている。こうして、気化器１４によって液体のＬＰＧ燃料が前述のように気化し効果的に気体ＬＰＧ燃料に変換されると、気体ＬＰＧ燃料は、次に携帯動力工具の気化器１４の噴口２４から気化器１４と燃焼室１８の間に配置される噴射ポンプ機構２６内に供給される。噴射ポンプ機構２６は、実質的にベンチュリ型装置から構成され、この装置は、気化器１４によって携帯動力工具の燃焼室１８に供給または放出された気体ＬＰＧ燃料に効果的に空気を誘導したり混入させ、前記空気が、携帯動力工具の燃焼室１８に誘導、輸送された上記気体ＬＰＧ燃料と混合できるようにしている。携帯動力工具用の第１の実施形態による新規で改良された燃料供給、燃焼室システム１０の上記特徴的構造によって、携帯動力工具を液体燃料で作動させたり、更に、システム１０内部に計量弁２０を設けることで、適切かつより正確な理論空燃混合比を達成するように、携帯動力工具の燃焼室１８に所定量の燃料を供給可能となる。

図２ａ、２ｂを参照すると、本発明の原理および教示に従って構成された、携帯動力工具のための燃料供給、燃焼室システムの第２の実施形態を開示し、参照番号１１０で示す。尚、第２の実施形態である携帯動力工具のための燃料供給、燃焼室システム１１０に関連して、その詳細な説明は同システム１１０の構造的特徴を中心とするものであるが、図１に開示した第１の実施形態の燃料供給、燃焼室システム１０の構成部品と同様の或いは対応する燃料供給、燃焼室システム１１０の構成部品については、１００番台の部品を除き、それらと同様の或いは対応した参照番号を付すこととする。更に詳細には、本発明の原理および教示に従い、第２の実施形態の燃料供給、燃焼室システム１１０は、所定の燃焼および出力特性またはパラメータを達成するべく複数の燃焼室を備える。即ち、第２の実施形態による燃料供給、燃焼室システム１１０は、第１の予燃焼室と第２の本燃焼室を有する。

噴口１２４から気体ＬＰＧ燃料を受けかつ空気を取り込んで気体ＬＰＧ燃料と混合し、以って所定の理論混合比を持つ空燃混合気を生成する噴射ポンプ１２６は、第１の２位置吸気弁機構１３２を介し、第１の予燃焼室１２８の上流側、端部分と連通する。例えば点火プラグ１３３のような点火装置は、空燃混合気に点火するべく第１の予燃焼室１２８内に配置され、図２ａに示すように逆止弁機構１３４が、第１の予燃焼室１２８と本燃焼室１３０の間に配置され、携帯動力工具の点火、発火、燃焼サイクルの間、これらの燃焼室と流体的に相互接続される。作動ピストン１３６は、側壁部分１４０によって第２の本燃焼室１３０に連通した作動シリンダ１３８内で移動可能に配置される。携帯動力工具が例えば締結具駆動工具からなる場合、ドライバブレード１４２或いはこれと同様の締結具駆動部材が作動ピストン１３６に固定接続される。更に、図からも明らかなように第２の本燃焼室１３０の下流側端部分には、第２の２位置排気弁１４４が設けられる。本発明の原理および教示によれば、第３の２位置バイパス弁１４６が、第１の予燃焼室１２８と本燃焼室１３０の間に位置するようにバイパス通路１４８内に配置され、図２ｂに示すように携帯動力工具の排ガス掃気またはパージングサイクルの間これらの燃焼室は流体的に相互接続されるようになっている。

更に、第２の実施形態における携帯動力工具用燃料供給、燃焼室システム１１０の作動に関連し、同動力工具の点火、発火および燃焼サイクルを開始する際には、図２ｂに示すように第１の吸気弁１３２、第２の排気弁１４４および第３のバイパス弁１４６は、当初、開弁位置を占めるように置かれ、所定の理論空燃混合気が噴射ポンプ１２６から第１の予燃焼室１２８と第２の本燃焼室１３０に流入するようになっている。その後、図２ａに示すように第１の吸気弁１３２、第２の排気弁１４４および第３のバイパス弁１４６は同時に夫々の閉弁位置に移動され、第１の予燃焼室１２８と本燃焼室１３０内に空燃混合気を効果的に閉じ込める。その後更に、第１の予燃焼室１２８内において空燃混合気への点火が点火プラグ１３３によって開始され、第１の予燃焼室１２８内の圧力が上昇した結果、逆止弁機構１３４がその開弁位置へと押しやられ、第２の本燃焼室１３０において空燃混合気の本燃焼または予備燃焼が行われ、効果的に作動ピストン１３６を作用的に駆動することとなる。なお、上述したこの動作は、本願に引用して援用する例えば２００５年７月５日アダムズに対し公布された米国特許第６、９１２、９８８号に詳しく述べられた既知原理に基づいている。動力工具発火サイクルが完了したならば、第１の予燃焼室１２８と第２の本燃焼室１３０内にある排ガスを掃気またはパージすることが好ましく、逆止弁機構１３４を作動または強制開弁させるべく比較的高い圧力条件下では通常に達成されることになる。しかしながら、噴射ポンプ１２６の使用に伴う比較的低い圧力条件下では、そのような動作行程は容易ではない。従って、ここでは第３のバイパス弁１４６を設けることでこの問題に対処する。即ち、排ガスの掃気動作またはパージ動作を実行する際には、図２ｂに示すように第１の吸気弁１３２、第２の排気弁１４４および第３のバイパス弁１４６を同時に開弁位置に戻す。これにより噴射ポンプ１２６から第１の予燃焼室１２８に再び空燃混合気がチャージされることとなり、結果として空燃混合気は第１の吸気弁１３２、バイパス通路１４６、第２の本燃焼室１３０を通って流れ、第２の排気弁１４４を介して外部へと流れ、これにより第１の予燃焼室１２８と第２の本燃焼室１３０内にある残留排ガスや生成物を共に排出させることになる。

図３ａ、３ｂを参照すると、本発明の原理および教示に従って構成された、携帯動力工具のための燃料供給、燃焼室システムの第３の実施形態を開示し、参照番号２１０で示す。尚、図２ａ、２ｂで開示した第２の実施形態である携帯動力工具のための燃料供給、燃焼室システム１１０の場合と同じように、第３の実施形態の燃料供給、燃焼室システム２１０の詳細な説明は同システムの構造的特徴を中心とするものであるが、図１、２ａ、２ｂに開示した第１と、第２の実施形態の燃料供給、燃焼室システム１０、１１０の構成部品と同様の或いは対応する燃料供給、燃焼室システム２１０の構成部品については、２００番台の部品を除き、それらと同様の或いは対応した参照番号を付すこととする。

更に詳細には、本発明の原理および教示に従い、第３の実施形態の燃料供給、燃焼室システム２１０は、気体ＬＰＧ燃料供給部２１２と、計量弁２２０とを有する。この計量弁２２０は、噴射ポンプ２２６に対し気体ＬＰＧ燃料の所定量または所定部分を供給するという点では、図１に示した第１の実施形態の燃料供給、燃焼室システム１０の計量弁２０に作動的に類似しているかもしれないが、図３ａに実線で示した第１の位置と、図３ｂに実線で示した第２の位置との間で回転可能に取り付けられていることが理解されよう。即ち、計量弁２２０が図３ａで示した第１の位置にある時には、この弁２２０は適当な圧力レギュレータ２５０と流体的に連通している状態に置かれる。この圧力レギュレータ２５０は、気体ＬＰＧ燃料供給部２１２とは作動的に連携しており、気体ＬＰＧ燃料供給部２１２から排出された気体ＬＰＧ燃料の圧力を調整し、予め定められた所望の圧力値をもって気体ＬＰＧ燃料供給部２１２からの燃料供給を受けるようになっている。また、計量弁２２０が図３ｂで示した第２の位置にある時には、弁２２０は分注または噴口構造体２２４と流体的に連通している状態に置かれ、分注または噴口２２４に対し気体ＬＰＧ 燃料の所定量または所定部分を供給して噴射ポンプ２２６に燃料導入することで、更には気体ＬＰＧ 燃料を動力工具の燃焼室内へと供給するようになっている。

最後に図４を参照すると、本発明の原理および教示に従って構成された、携帯動力工具のための燃料供給、燃焼室システムの第４の実施形態を開示し、参照番号３１０で示す。尚、図２ａ、２ｂおよび図３ａ、３ｂで開示した第２と第３の実施形態である携帯動力工具のための燃料供給、燃焼室システム１１０、２１０の場合と同じように、第４の実施形態の燃料供給、燃焼室システム３１０の詳細な説明は同システムの構造的特徴を中心とするものであるが、図１、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂに開示した第１と、第２および第３の実施形態の燃料供給、燃焼室システム１０、１１０、２１０の構成部品と同様の或いは対応する燃料供給、燃焼室システム３１０の構成部品については、３００番台の部品を除き、それらと同様の或いは対応した参照番号を付すこととする。

更に詳細には、第４の実施形態の燃料供給、燃焼室システム３１０は、実質的に、第２の実施形態の燃料供給、燃焼室システム２１０を以下の点で変更させた構造部を有する。即ち、気体ＬＰＧ燃料供給部２１２と圧力レギュレータ２５０に関係する計量弁２２０と使用することの代わりとして、ここでは気体ＬＰＧ燃料供給部３１２と圧力レギュレータ３５０に関係する形で計量弁３２０が使用されている。しかしながら、この計量弁に関しては、特定燃料の配合比率は制御できるが、所定量または所定容量の配合燃料は供給できないという理由で、計量弁と比べて、上記燃焼システムや動力工具と併せて使用するには好ましくないものとされている。従って、本発明の原理および教示では、電気的に時間制御されたパルスコントローラ３５２を計量弁３２０に作動的に接続し、気体ＬＰＧ燃料供給部３１２からの所定量または所定容量の気体ＬＰＧ燃料が、分注口または噴口３２４から噴射ポンプ３２６に向けて供給されるように所定回数、計量弁の開閉を制御することにより計量弁３２０を効果的に計量弁化する。

このように、本発明の原理および教示により、例えば締結具駆動工具のような携帯動力工具のための新規で改良された燃料供給、燃焼室システムであって、液体燃料とこれに関係する気化器を使用するシステムが提供されたことが理解されよう。更に、その燃料供給、燃焼室システムは、所定の燃焼、出力特性またはパラメータを達成するべく、複数の燃焼室システムを有することが可能であり、それらを第１の予燃焼室と第２の本燃焼室の間に配置された排ガス掃気またはパージバイパス機構と関係させることができる。更にまた、燃料供給、燃焼室システムは計量弁構造を備えることができ、これによって、携帯動力工具の燃焼室内に、所定容量または所定量の気体か液体の燃料を供給することができる。

当然ながら、上記教示の観点から様々な変形態様が可能である。従って、添付された請求の範囲内で、本発明はここで説明した実施形態以外の形で具現してもよい。

本発明の原理および教示に従って構成された、携帯動力工具のための、新規で改良された燃料供給、燃焼室システムの第１の実施形態を示す概略図であって、同システムは例えば、携帯動力工具燃料源としての液化石油ガス（ＬＰＧ）燃料供給部と、前記ＬＰＧ燃料を気化して工具燃焼室導入のための気体燃料に変える気化器と、液体ＬＰＧ燃料供給部と気化器の間に配置されかつこれらに作用的に連携し、以って液体ＬＰＧ燃料供給部から気化器に液体ＬＰＧ燃料の所定量または所定部分を供給する計量弁とを有することを示す図である。 本発明の原理および教示に従って構成された、携帯動力工具のための、新規で改良された燃料供給、燃焼室システムの第２の実施形態を示す概略図であって、同システムは例えば、第１の予燃焼室と第２の本燃焼室とからなる複数の燃焼室と、前記第１の燃焼室と前記第２の燃焼室の間に配置され、図２ｂに示すように排気掃気またはパージング条件下おいてこれら燃焼室を連通させるバイパス弁と、第１の予燃焼室の上流側に配置され、所定の理論空燃比を有する空燃混合気を生成するべく、この第１の予燃焼室に所定量の燃料供給して空気と混合させる噴射ポンプとを有することを示す図である。 本発明の原理および教示に従って構成された、携帯動力工具のための、新規で改良された燃料供給、燃焼室システムの第２の実施形態を示す概略図であって、同システムは例えば、第１の予燃焼室と第２の本燃焼室とからなる複数の燃焼室と、前記第１の燃焼室と前記第２の燃焼室の間に配置され、図２ｂに示すように排気掃気またはパージング条件下おいてこれら燃焼室を連通させるバイパス弁と、第１の予燃焼室の上流側に配置され、所定の理論空燃比を有する空燃混合気を生成するべく、この第１の予燃焼室に所定量の燃料供給して空気と混合させる噴射ポンプとを有することを示す図である。 本発明の原理および教示に従って構成された、携帯動力工具のための、新規で改良された燃料供給、燃焼室システムの第３の実施形態を示す概略図であって、同システムは、携帯動力工具の燃料源としての気体ＬＰＧ燃料供給部と、該気体ＬＰＧ燃料供給部と動力工具燃焼室の上流側に配置された噴射ポンプとの間に位置して図３ａ、３ｂに夫々示すように２位置間で移動可能な計量弁とを有し、以って気体ＬＰＧ燃料の所定部分または所定量が気体ＬＰＧ燃料供給部から噴射ポンプに供給され、動力工具の燃焼室に供給されることを示す図である。 本発明の原理および教示に従って構成された、携帯動力工具のための、新規で改良された燃料供給、燃焼室システムの第３の実施形態を示す概略図であって、同システムは、携帯動力工具の燃料源としての気体ＬＰＧ燃料供給部と、該気体ＬＰＧ燃料供給部と動力工具燃焼室の上流側に配置された噴射ポンプとの間に位置して図３ａ、３ｂに夫々示すように２位置間で移動可能な計量弁とを有し、以って気体ＬＰＧ燃料の所定部分または所定量が気体ＬＰＧ燃料供給部から噴射ポンプに供給され、動力工具の燃焼室に供給されることを示す図である。 実質的に、図３ａ、３ｂに示した携帯動力工具のための新規で改良された燃料供給、燃焼室システムの第３の実施形態の変形実施形態を示す概略図であって、噴射ポンプと動力工具燃焼室に対し気体ＬＰＧ燃料を供給するために計量弁が使用され、電気的に時間制御されたパルス供給コントローラが計量弁と連携することにより、そこを通過する燃料流量を効果的に決定する計量弁を、同燃料流量を効果的に決定する計量弁に変えたことを示す図である。

符号の説明

１０ 燃料供給、燃焼室システム
１２ 液化石油ガス（ＬＰＧ）燃料供給部
１４ 気化器
１６ 焼結ブロンズ部品
１８ 携帯動力工具の燃焼室
２０ 計量弁
２２ ノズル部
２４ 噴口
２６ 噴射ポンプ機構
１１０ 燃料供給、燃焼室システム
１２４ 噴口
１２６ 噴射ポンプ
１２８ 第１の予燃焼室
１３０ 第２の本燃焼室
１３２ 第１の２位置吸気弁機構
１３３ 点火プラグ
１３４ 逆止弁機構
１３６ 作動ピストン
１３８ 作動シリンダ
１４０ 側壁部分
１４２ ドライバブレード
１４４ 第２の２位置排気弁
１４６ 第３の２位置バイパス弁
１４８ バイパス通路
２１０ 燃料供給、燃焼室システム
２１２ 気体ＬＰＧ燃料供給部
２２０ 計量弁
２２４ 噴口
２２６ 噴射ポンプ
２５０ 圧力レギュレータ
３１０ 燃料供給、燃焼室システム
３１２ 気体ＬＰＧ燃料供給部
３２０ 計量弁
３２４ 噴口
３２６ 噴射ポンプ
３５０ 圧力レギュレータ
３５２ パルスコントローラ

Claims (4)

1. 動力工具内部で使用される燃料供給、燃焼室システムであって、
   予燃焼室と、
   前記予燃焼室の下流側の端部分に連通した主燃焼室と、
   前記予燃焼室の上流側の端部分に連通し、空燃混合気を前記予燃焼室に供給する噴射ポンプと、
   前記予燃焼室と前記主燃焼室の間に配置され、１燃焼サイクルの間、前記予燃焼室内で所定圧力レベルが達成された際に、前記予燃焼室を前記本燃焼室に連通させる逆止弁と、
   前記予燃焼室と前記主燃焼室の間に配置され、前記噴射ポンプから前記予燃焼室内に掃気空燃混合気が導入される際に前記所定圧力レベルよりも低い圧力の排気掃気条件下において前記予燃焼室を前記本燃焼室に連通させるバイパス弁とを具備する燃料供給、燃焼室システム。
2. 前記バイパス弁は、２位置弁を具備する請求項１に記載の燃料供給、燃焼室システム。
3. 更に、
   前記噴射ポンプと前記予燃焼室の間に位置するように前記予燃焼室の前記上流側の端部分内に配置される吸気弁と、
   前記本燃焼室の下流側の端部分内に配置される排気弁とを具備する請求項１に記載の燃料供給、燃焼室システム。
4. 前記吸気弁と前記排気弁は２位置弁を具備する請求項３に記載の燃料供給、燃焼室システム。

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