JP5055793B2 - ガス燃焼式打込み工具 - Google Patents

Description

本発明は、燃焼によって動力が供給され釘等の留め具を打ち込むガス燃焼式打込み工具に関し、特にガス燃焼式打込み工具の燃焼室を改善したガス燃焼式打込み工具に関する。

ガス燃焼式打込み工具は、燃焼室で可燃性ガスと空気とをファンで撹拌混合して得た混合ガスに点火して爆発的に燃焼させ、この燃焼ガスのガス圧によって打撃ピストンを駆動するものである（特許文献１参照）。

ところで、可燃性ガスと空気は燃焼室の上部から供給され、燃焼室の中央に設けられたファンで攪拌混合されるが、その際、まずファンによって下方に吹き付けられるので、燃焼室の底部に下降し、さらに外方に広がった後、燃焼室の内側壁に沿って上昇し、さらに燃焼室の上壁に沿って中央に集まり、ファンにより下方に吹き付けられるという循環を繰り返しながら攪拌混合されるのである。点火プラグは燃焼室の上部に配置されているため、上記混合ガスのガス流は、燃焼室の上壁に沿って移動しながら点火プラグの前を横切っていく。

混合ガスへの点火は上記シリンダヘッドに配設された点火プラグにより行なわれるが、円滑かつ確実に点火することが必要である。また、燃焼室の容積はなるべく大きい方が好ましい。

そこで、燃焼室の構造において、図４（ａ）に示されるように、燃焼室６の側部の上壁３０に沿う混合ガスａが点火プラグ２０の直前を横切って流れるようにしたものと、同図（ｂ）のように、点火プラグ２０から遠い位置を横切って流れるようにしたものが考えられ、また知られている。
特開２００１−１６２５６０公報

しかしながら、上記図４（ａ）のものは、燃焼室６の上壁３０が高く形成されているので燃焼室全体の容積は大きくなり、燃焼エネルギーを高めるが、その反面、混合ガスの流れａは点火プラグ２０に近すぎて点火プラグ２０の前を通るときの速度が速いので点火しにくいという問題がある。

また、同図（ｂ）のものは、混合ガスの流れａが点火プラグ２０の前を通るときに渦ができて流速が弱まるため、点火はより確実に行なわれるが、燃焼室６の上壁３０が低くなるので、燃焼室全体の容積は小さくなり、燃焼エネルギーが低くなるという欠点がある。

本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、点火プラグまわりの流速が遅くて点火しやすく、しかも燃焼室の容積を大きくとることができ、さらには軽量化とコストダウンも実現できるガス燃焼式打込み工具を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、工具本体内に配置された打撃シリンダに打撃ピストンを上下方向に摺動可能に設けるとともに、上記打撃シリンダの上部に設けられた可動スリーブを上下動させて上記打撃シリンダとその上方のシリンダヘッドとに当接、離間させることにより燃焼室を開閉可能とし、上記燃焼室で可燃性ガスと空気とをファンにより撹拌混合して得た混合ガスに、上記シリンダヘッドに配設された点火プラグにより点火して爆発的に燃焼させ、この高圧の燃焼ガスを上記打撃ピストンに作用させて衝撃的に駆動させ、打撃ピストンの下面側に結合されているドライバにより釘を打ち出すガス燃焼式打込み工具において、上記燃焼室の外周側に形成された上壁面を、この上壁面を通る上記混合ガスの流速を上記点火プラグに達するときに点火の障害にならない程度に弱める点火プラグよりも低い位置に配置するとともに、上記上壁面には周方向に沿って燃焼室に開口する環状の開口溝を形成し、上記上壁面の内側には、上記混合ガスが点火プラグを通過する手前位置に、上記混合ガスの流速を弱める保護壁を形成したことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、上記請求項１において、上記開口溝は上記可動スリーブに形成されたことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、上記請求項１又は２において、上記開口溝の開口面は、上記シリンダヘッドの中央部の下面とほぼ同一水平面内に配設されることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、燃焼室の外周側に形成された上壁面を、混合ガスの流速を弱める程度に点火プラグよりも低い位置に配置し、かつ上記上壁面には周方向に沿って燃焼室に開口する環状の開口溝を形成するとともに、上壁面の内側には、混合ガスが点火プラグを通過する手前位置に、混合ガスの流速を弱めるための保護壁を形成したので、上記上壁面を通る混合ガスの流速が点火プラグの周囲では弱まって衰えるので、確実に点火を行うことができる。また、回転ファンで攪拌された混合ガスの流速は点火プラグの手前に設けられた保護壁によってを弱められ、直接に点火プラグを横切らないので、着火性がより向上する。

また、開口溝の内側の容積分だけ燃焼室の容積を増やすことができ、燃焼効率を高めることができるため、より打撃力を大きくすることができる。

さらに、上壁面には周方向に沿って燃焼室に開口する環状の開口溝を形成するので、この開口溝に混合ガスが入り込むのでその流速が弱められて点火性能がよくなるとともに、軽量化と材料を節約とを実現することができる。

また、請求項２に係る発明によれば、燃焼後の段階において、可動スリーブが下方に移動したときに開口溝の内側の壁とファンとの間の隙間が小さくなるので、ファンが回転したとき、ファンの上方から供給される新鮮な空気を効率的に燃焼室内に取り込むことができるとともに、ファンの下方から燃焼室内のガスを効率的に排気することができる。

また、請求項３に係る発明では、燃焼時の急激な膨張による混合ガスの流れを乱すことが少ないため、開口溝の部分の容積を燃焼室の容積として効率よく用いることができる。

図１及び図２において符号１はガス燃焼式打ち込み工具（釘打機）の工具本体を示す。この工具本体１にはグリップ２とマガジン（図示せず）とが連接されているとともに、内部には打撃ピストン・シリンダ機構が設けられている。工具本体１の下方には釘を打ち出すノーズ部（図示せず）が設けられている。

打撃ピストン・シリンダ機構は、打撃シリンダ３内に打撃ピストン４を摺動自在に収容するとともに、打撃ピストン４の下方にドライバ５を一体的に結合させたものである。

次に、打撃シリンダ３の上部には燃焼室６が開閉可能に構成されている。燃焼室６は、上記打撃ピストン４の上端面と、打撃シリンダ３と上部ハウジング７の内部に形成されたシリンダヘッド８との間に上下動可能に配置されている可動スリーブ１０によって形成されている。

すなわち、シリンダヘッド８の底面には可動スリーブ１０の上端を受ける受け溝１１が形成され、この受け溝１１の内側の内面にはシール部１２が設けられている。同様に、打撃シリンダ３の上端の外側面にもシール部１３が設けられている。なお、可動スリーブ１０の内側壁１５には、中間から下端にかけて上下方向に案内リブ１４が突出形成されている。

可動スリーブ１０は円筒状に形成され、その上端の内側壁は内方に突出して突壁９を構成している。この突壁９の内面は上記シリンダヘッド８の上部シール部１２と当接可能に形成されている。また、可動スリーブ１０の内側壁１５の下端の内面は、打撃シリンダ３の上端の下部シール部１３に当接可能に配置されている。

ところで、シリンダヘッド８には、ガス容器１７に連通する噴射ノズル１８と、混合ガスに点火して燃焼させるための点火プラグ２０が配置されている。また、上部ハウジング７には、燃焼室６内に噴射された可燃性ガスを燃焼室６内の空気と撹拌させて燃焼室６内で所定の空燃比の混合ガスを生成するための回転ファン２１が設けられている。１９はファン用モータである。

上記燃焼室構造においては、まず、釘の打ち込みに当たり、図示しないコンタクトアームを被打ち込み材に強く押しつけることに伴って可動スリーブ１０をシリンダヘッド８に当たるまで上方に移動させ、可動スリーブ１０をシリンダヘッド８に設けられた上部シール部１２と打撃シリンダ３に設けられた下部シール部１３に当接させることにより密閉した燃焼室６が形成される。この燃焼室６内に噴射ノズル１８から可燃性ガスを噴射し、回転ファン２１を回転させて可燃ガスと空気とを撹拌混合した後、トリガ２６を引いて点火プラグ２０で点火して爆発的に燃焼させる。これにより、打撃ピストン４が駆動される。

これに対し、打ち込み終了後に、打撃ピストン４が復帰し、さらに図２に示されるように可動スリーブ１０を下方に移動させ、可動スリーブ１０を上記上部シール部１２と下部シール部１３から離すことにより、燃焼室６が開放され、上部からは新鮮な空気が入り込み、下部からは燃焼ガスが排気され、次の打ち込みが準備される。

ところで、図３（ａ）（ｂ）に詳しく示されるように、上記燃焼室の外側の上壁面を構成する突壁９は上記点火プラグ２０から遠い位置に配置されている。すなわち、突壁９は、上記混合ガスが突壁９の下面に沿って通り上記点火プラグに達したときに点火の障害にならない程度の流速に弱まるような高さに形成されている。また、上記突壁９の下面には燃焼室６に開口する開口部として開口溝２２が形成されている。したがって、開口溝２２は上記突壁９の下面の周方向に沿って環状に形成されている。なお、１６は保護壁で、回転ファン２１で攪拌された混合ガスの流速を弱め、直接に点火プラグ２０を横切らないようにするための手段である。

また、上記開口溝２２の外側の溝壁は、上記可動スリーブ１０の内側壁１５と連続している。

さらに、上記燃焼室６の上壁面は、上記シリンダヘッド８の中央部の下面とほぼ同一水平面内に配設されている。

上記構成によれば、燃焼室６内に混合ガスが供給されて回転ファン２１が回転すると、空気と攪拌混合される。その際、混合ガスはまず回転ファン２１によって下方に吹き付けられるので、燃焼室６の底部に下降し、さらに外方に広がった後、燃焼室６の内側壁１５に沿って上昇し、さらに燃焼室６の上壁（シリンダヘッド８の下面）に沿って中央に集まり、中央に配置された回転ファン２１により再び下方に吹き付けられるという循環を繰り返しながら攪拌混合される。点火プラグ２０は燃焼室６の上部に配置されているため、上記混合ガスは、図１および図３（ａ）の矢印ａに示すように燃焼室６の上壁に沿って移動しながら点火プラグ２０の前を横切っていく。なお、混合ガスの一部は矢印ｃで示すように回転ファン２１の回転方向にも移動するが、その流速は保護壁１６によって弱められる。

上述のように、混合ガスが燃焼室６の内側壁１５に沿って上昇し、さらに上壁の開口溝２２に入り込み、上壁の中央に向かって移動するときに、混合ガスのガス流は点火プラグ２０の前を横切ることになるが、点火プラグ２０の直前で溝壁２３に当る。つまり、燃焼室６の内側壁１５に沿って上昇した混合ガスは、矢印ｂのように開口溝２２内に入り込み、内側の溝壁２３に沿って下降するようにＵターンしてから点火プラグ２０の前を横切ることになるので、混合ガスの流速は上記溝壁２３によって低下する。このように、点火プラグ２０まわりの混合ガスの流速を点火に問題のない程度に十分に落とすことができるから、確実に点火を行うことができる。なお、回転ファン２１で攪拌された混合ガスの流速は点火プラグ２０手前に設けられた保護壁１６によってを弱められ、直接に点火プラグ２０を横切らないので、着火性が向上する。

また、開口溝２２の内側の容積分だけ燃焼室６の容積が増えるので、燃焼エネルギーを高めることができ、より打撃力を大きくすることができる。

さらに、燃焼室６の上壁に沿う混合ガスが点火プラグ２０から遠い位置を横切って流れるようにすると、可動スリーブ１０の上部の壁が厚くなるが、そこに肉抜き部となる開口溝２２を形成するので、軽量化と材料の節約とを実現することができる。

なお、実施例では開口部を開口溝として説明したが、環状に位置した複数の開口穴でもよい。

混合ガスが点火されると、爆発的に燃焼し、そのガス圧により打撃ピストン４が駆動されて下動して釘を打撃して被打込み材内に打込む。打ち込み後、燃焼室６内のガスが冷却され、燃焼室６が負圧になるので、打撃ピストン４は上動して、初期位置に復帰する。トリガ２６を離すと、可動スリーブ１０が下方に移動するので、図２に示されるように、可動スリーブ１０の上下端は、それぞれシリンダヘッド８のシール部１２と打撃シリンダ３の上端のシール部１３から離れるので、燃焼室６の上方には吸気口２４が、下方には排気口２５が開口形成される。回転ファン２１は回転しているので、上部の吸気口２４からは新鮮な空気が吸い込まれ、下部の排気口２５からは燃焼したガスが排気される。

ところで、可動スリーブ１０が下降すると、上記開口溝２２も下がり、開口溝２２の内側の溝壁２３は回転ファン２１の側方に位置する。このため、溝壁２３と回転ファン２１との間の隙間Ｐは小さい。したがって、回転ファン２１が回転したとき、回転ファン２１の上方から吸気口２４を通って供給される新鮮な空気は下方に送られるが、送られた空気は上記隙間Ｐが小さいため、この隙間Ｐを通って上方に戻りにくいから、新鮮な空気のみを効率的に燃焼室６内に取り込むことができる。同様に、回転ファン２１の下方に吹き出した燃焼ガスも上記隙間Ｐを通って上方に戻りにくいので、排気口２５から効率的に排出させることができる。

また、開口溝２２の内側の容積分だけ燃焼室６の容積を増やすことができ、燃焼効率を高めることができるため、より打撃力を大きくすることができる。

さらに、燃焼室６の上壁面は、上記シリンダヘッド８の中央部の下面とほぼ同一水平面内に配設されているから、燃焼時の急激な膨張による混合ガスの流れを乱すことが少ないため、開口溝２２の部分の容積を燃焼室６の容積として効率よく用いることができる。

なお、ガス燃焼式打込み工具は釘打機に限定されない。ネジ打ち機などにも適用することができる。

ガス燃焼式釘打機の作動時の要部を示す縦断面図 上記ガス燃焼式釘打機の燃焼室開放時の要部を示す縦断面図 （ａ）（ｂ）はそれぞれ燃焼室における混合ガスの流れを示す要部の縦断面 図および底面図 （ａ）（ｂ）はそれぞれ従来の燃焼室における混合ガスの流れを示す要部の 縦断面図

３ 打撃シリンダ
４ 打撃ピストン
６ 燃焼室
８ シリンダヘッド
１０ 可動スリーブ
２０ 点火プラグ
２１ 回転ファン
２２ 開口溝

Claims (3)

1. 工具本体内に配置された打撃シリンダに打撃ピストンを上下方向に摺動可能に設けるとともに、上記打撃シリンダの上部に設けられた可動スリーブを上下動させて上記打撃シリンダとその上方のシリンダヘッドとに当接、離間させることにより燃焼室を開閉可能とし、上記燃焼室で可燃性ガスと空気とをファンにより撹拌混合して得た混合ガスに、上記シリンダヘッドに配設された点火プラグにより点火して爆発的に燃焼させ、この高圧の燃焼ガスを上記打撃ピストンに作用させて衝撃的に駆動させ、打撃ピストンの下面側に結合されているドライバにより釘を打ち出すガス燃焼式打込み工具において、
   上記燃焼室の外周側に形成された上壁面を、上記混合ガスの流速を弱める程度に点火プラグよりも低い位置に配置し、かつ上記上壁面には周方向に沿って燃焼室に開口する環状の開口溝を形成するとともに、
   上記上壁面の内側には、上記混合ガスが点火プラグを通過する手前位置に、上記混合ガスの流速を弱めるための保護壁を形成した
   ことを特徴とするガス燃焼式打込み工具。
2. 上記開口溝は上記可動スリーブに形成されたことを特徴とする、請求項１に記載のガス燃焼式打込み工具。
3. 上記開口溝の開口面は、上記シリンダヘッドの中央部の下面とほぼ同一水平面内に配設されることを特徴とする、請求項１又は２に記載のガス燃焼式打込み工具。

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