JP5223186B2 - ガスカートリッジ - Google Patents

Description

本発明はガスの燃焼圧力によって釘、ネジ等のファスナを打ち込むガスネイラなどの打ち込み工具に使用される燃料ガス供給用のガスカートリッジの改良技術に関する。

この種の打ち込み工具にはガスカートリッジが装填され、ガスカートリッジからガスが供給されるように構成されている。通常の場合、ガスカートリッジは、外部容器（外缶）と、ガス充填容器（インナーバッグ）と、両容器間に形成された内部空間とからなる多重構造を備え、ガス充填容器を上記内部空間内に充填された高圧の圧縮ガスの圧力を利用して圧縮変形させることにより、ガス充填容器内の液化燃料ガスを噴出させるようにしている。

さらに、上述の二室構造加圧充填装置を有するガスカートリッジの外部容器とガス充填容器はアルミニウム製とされ、特にガス充填容器は、圧縮ガスの押圧力を受けて変形しやすく、また内部のガスが外部に透過しないことから容易に変形可能な比較的薄いアルミニウム製の容器が好まれている（特許文献１参照）。
特許第２８７３６９１号公報

ところで、上述のガスカートリッジの多重構造の容器において、ガス充填容器内の燃料ガスの放出は、両容器の内部空間に充填された圧縮ガスの圧力によりガス充填容器を押し潰して凹み変形させることでなされるが、ガスの圧力を利用したガス充填容器の変形は自由変形であって、均等には変形せず、内部容器の変形初期において剛性の弱い部分が凹み変形し、この部分の変形がさらに助長されるので、多くの場合１個所のみが大きく凹み変形することになる。

そして、外部容器とガス充填容器の開口部と底部は剛性が高く変形しにくいので、これらの部分を除く一部に応力が集中し、また、初めに変形した初期変形部分から連続的に変形が進んでいくため、一部分のみが大きく変形する。このため、この部分に皺や折れ目が生じ、亀裂やピンホールが発生する。例えば、図１５に示されるように、インナーバッグ２の底部１２は開口側に引っ張られ、底部１２と側面部１０との境界部分１３に応力が集中しやすいので、底部１２が開口側に倒れこむように大きく変形してしまうという現象が発生していた。それに伴って、ガス充填容器に亀裂やピンホールが発生すると、ガスを充填したインナーバッグの中に圧縮ガスが入るので、相対的に圧縮ガスの圧力が低下してガス充填容器が十分に圧縮されない。このため、燃料ガスの放出が不十分となり、燃料ガスが残留したままガス缶としての機能を失うことになる。燃料ガスが十分に利用される前に廃棄されることは、ガスを駆動源とする打ち込み工具の作業効率の低下を招くだけでなく、経済的損失でもある。

このように、ガスカートリッジには、外缶、インナーバッグがともに金属製であり、特にインナーバッグが薄肉であるために、亀裂やピンホールが発生しやすいという特有の問題がある。

本発明はガスカートリッジにおける上述の問題点を解消するため、特にインナーバッグの改良に視点をおいたガスカートリッジの改良技術であり、圧縮ガスによりインナーバッグの一部にのみ応力が集中するのを防ぐことにより、インナーバッグの凹み変形が偏らないようにし、これによってインナーバッグにおける亀裂やピンホールの発生を効果的に防止することができるガスカートリッジを提供することをその課題とする。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、金属製外缶の内部に燃料ガスを充填した金属製インナーバッグを配置するとともに、外缶とインナーバッグとの間の空間に、上記ガスの消費に伴って上記インナーバッグを押し潰すための圧縮ガスを充填したガスカートリッジにおいて、上記インナーバッグには、上記燃料ガスの消費に伴い上記圧縮ガスの押圧力を受けたときに上記インナーバッグに生じる変形を誘導する変形誘導部を一体に形成し、上記変形誘導部は、上記インナーバッグの長手方向に沿ってリブ状に形成された突条部であって、圧縮ガスによって押し潰されたときにこの突条部によって形成された変形凹部から先に変形が誘導されるものであり、上記変形凹部は、ガス充填時の圧力によって上記インナーバッグが膨らむように変形したときに上記突条部が上記外缶の内面に当たって上記突条部を設けた部分が膨らむことができないために形成されるものであることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、インナーバッグには、初期変形を生じさせる変形誘導部が一体に形成されているので、インナーバッグ内のガスが消費されるにつれてインナーバッグは上記圧縮ガスの押圧力により押し潰されて変形するが、初めに変形した初期変形が次の変形を促すため、初期変形部分から順に変形が進んでいく。このように、意図的に変形を誘導することができ、圧縮ガスによる変形を、応力の集中した個所に偏在しないように、複数個所に分散させることが可能である。しかも、初期変形は変形誘導部によって決まるので、物理的に最も剛性に劣る部分が初期変形する可能性は低い。したがって、皴や折れ目による亀裂やピンホールが発生するのを有効に防止することができる。

本発明は、金属製外缶の内部に燃料ガスを充填した金属製インナーバッグを配置するとともに、上記外缶とインナーバッグとの間の空間に、上記燃料ガスの消費に伴って上記インナーバッグを押し潰すための圧縮ガスを充填したガスカートリッジにおいて、上記インナーバッグには、上記燃料ガスの消費に伴い上記圧縮ガスの押圧力を受けたときに上記インナーバッグに生じる変形を誘導する変形誘導部を一体に形成したことを特徴とするもので、以下いくつかの形態について説明する。なお、いずれの形態においても、ガスカートリッジの基本的構成は共通である。

また、インナーバッグに充填されるガスは通常は液化ガスであるが、必ずしも液化されたものに限定されない。

すなわち、図１〜図３において、符号Ａはガスカートリッジを示す。このガスカートリッジＡは、外缶１と、外缶１の内部に配置されたインナーバッグ２と、インナーバッグ２内に充填されたガスを噴射するためのキャップバルブ部材３等から構成されている。

図３に示されるように、外缶１は、所定の径と長さで所定肉厚のアルミニウム製の円筒部材からなり、一端が開口されて他端が閉鎖されている。これに対し、インナーバッグ２は外缶１の内部に配置されることから、その内部に充填されるガスの未充填状態において、外缶１に類似する外形を有するとともに、外缶１よりも小さく、変形し易い薄手のアルミニウム製の有底円筒部材からなる。

インナーバッグ２は外缶１に挿入される。そして、外缶１とインナーバッグ２の開口縁はキャップバルブ部材３の周縁部３ａに巻き締め加工を施することにより、互いに一体に接合される。そして、ガスの未充填状態において、図４（ａ）（ｂ）に示すようにインナーバッグ２の外周面と外缶１の内周面との間には側部空間Ｓ２が形成されている。同時に、外缶１の底部とインナーバッグ２の底部との間には底部空間Ｓ１が連続形成される。

インナーバッグ２の内部には、キャップバルブ部材３の噴射パイプ４から液化燃料ガスＧ１が充填される。このときインナーバッグ２は図２のように膨らむ。また上記容器の外缶１の内側空間Ｓ１、Ｓ２には、ガス噴射のためにインナーバッグ２を押し潰すための圧縮ガスＧ２が充填されている。圧縮ガスＧ２は液化燃料ガスＧ１の圧力よりも高圧で、インナーバッグ２の表面を押圧し、インナーバッグ２を押し潰して液化燃料ガスＧ１をキャップバルブ部材３の噴射パイプ４から外部に噴射させるためのもので、通常はプロパン、プロピレン、ブタン等のガスが用いられる。外缶１の底部には圧縮ガス充填用の口金８が形成され、ここから圧縮ガスＧ２が充填され、上記口金８は栓９で封じられる。

これにより、図１、図２に示すように、外缶１とインナーバッグ２から主に構成され、キャップバルブ部材３を備えた同心配置の二重構造のガスカートリッジＡが形成される。

上記構成において、上記ガスカートリッジを打ち込み工具等に使用すると、噴射パイプ４をバルブ体５を付勢するバネ６の力に抗して押し込むことでバルブ体５が開放され、これによりインナーバッグ２内部のガスが外部に噴射される。そして、インナーバッグ２内のガスが放出されるに伴い、外缶１内の圧縮ガスＧ２によりインナーバッグ２が押し潰されていき、インナーバッグ２内の圧力は減らないから、液化燃料ガスＧ１は連続して噴射される。

次に、インナーバッグ２には、変形誘導部として３個（３個に限定されない）の凹条部Ｐ１が直接に均等に形成されている。凹条部Ｐ１は、インナーバッグ２を製造する段階で予め形成しておけばよい。なお、凹条部Ｐ１は、長手方向に長い形状以外に、断続的な形状でもよい。

上記構成によれば、圧縮ガスＧ２によって押し潰されたとき、インナーバッグ２に均等に形成された３個の凹条部Ｐ１から先に変形が誘導され、進行していくため、押圧による変形が３個所に均等に分散され。このように、意図的に変形を誘導することができるから、亀裂やピンホールが発生するのを有効に防止することができる。

次に、図５（ａ）には、変形誘導部として、インナーバッグ２の外周面の長手方向に沿って帯状の厚肉部Ｐ２が形成されている。この厚肉部Ｐ２はインナーバッグ２の外側面に突出するように形成するほか、同図（ｂ）のようにインナーバッグ２の内側面に突出してもよく、同図（ｃ）のようにインナーバッグ２の内外両側面に突出する構成であってもよい。

上記構成によれば、インナーバッグ２の厚肉部Ｐ２は肉厚なので、インナーバッグ２が圧縮ガスＧ２によって押し潰されたとき、インナーバッグ２は厚肉部Ｐ２は変形しにくいから、それ以外の部分が先に凹み変形する。このように、変形誘導部のないいくつかの部分に意図的に変形を誘導することができるため、局部的な応力集中が回避され、圧縮ガスＧ２による変形が１個所に偏在することがない。したがって、皴や折れ目による亀裂やピンホールが発生するのを有効に防止することができる。

ところで、図６および図７には、変形誘導部が、上記インナーバッグ２の外周面に突出形成された複数のリブ状の突条部Ｐ３である場合の実施形態を示す。

この場合、図８（ａ）（ｂ）（ｃ）によってガス充填によってインナーバッグが変形していく様子を説明すると、まず同図（ａ）のようにガスが未充填の状態から、同図（ｂ）に示すようにインナーバッグ２内に液化した液化燃料ガスＧ１が充填されると、充填時の圧力によってインナーバッグ２は膨らむように変形するが、インナーバッグ２の突条部Ｐ３が外缶１の内面に当たり、突条部Ｐ３が邪魔をして膨らむことができないため、インナーバッグ２に凹部１０が形成される。さらに、外缶１とインナーバッグ２間の空間Ｓ１、Ｓ２には、高圧の圧縮ガスＧ２が充填されていく。

上記構成において、上記ガスカートリッジを打ち込み工具等に使用すると、インナーバッグ２内の液化燃料ガスＧ１が消費されるにつれてインナーバッグ２は圧縮ガスＧ２によって押し潰されて変形するが、図８（ｂ）（ｃ）に示されるように、上記突条部Ｐ３によって形成された変形凹部１０から先に自然に変形が促され、進行していく。また、変形誘導部のない部分に意図的に変形を誘導することができる。このため、押圧による変形が１個所に偏在することがなく、３個所に均等に分散されるから、局部的な応力集中が回避され、皴や折れ目による亀裂やピンホールが発生するのを有効に防止することができる。

なお、インナーバッグ２に形成される凹部１０は予め形成されているものではなく、液化燃料ガスＧ１が充填されるときに突条部Ｐ３によって初めて形成される初期変形であり、ガス充填時の変形のときは皺が発生しにくい。したがって、ピンホールもできにくい。

しかも、均等変形させるために別体のフレーム状部材や特別の加工工程を必要としないので、コストも低く抑えることができる。

なお、突条部Ｐ３はインナーバッグの外周面に限定されない。内周面に形成してもよい。この場合、インナーバッグ内のガスが放出されるに伴い、外缶内の圧縮ガスＧ２によりインナーバッグが押し潰されるときに、突条部Ｐ３が設けられた部分は変形しにくいので、リブとリブの間の部分から先に変形していくことになり、押圧による変形が１個所に偏在することがなく、３個所に均等に分散されるからである。

突条部Ｐ３は図９に示されるように、各個所にダブルに形成してもよい。

また、変形誘導部をインナーバッグ２に直接に形成する場合の形態としては、図１０に示されるダイヤカット状の凹凸を有する立体模様Ｐ４をインナーバッグ２の外周部に直接形成してもよい。上記立体模様Ｐ４はインナーバッグ２の外周部の開口部近傍を除く略全面に一様に均等に形成する構成であってもよい。

上記構成によれば、インナーバッグの押圧ガスによる変形は上記立体模様Ｐ４の凹凸に沿って促される規則的なものとなり、１箇所に集中せず、いろいろな方向に進んでいく。このため、亀裂やピンホールが発生するのを有効に防止することができる。

さらに、図１１に示されるように、蛇腹状の凹凸を有する立体模様Ｐ５をインナーバッグ２の外周部に直接形成するようにしてもよい。この立体模様Ｐ５はインナーバッグ２の外周部の開口部近傍と底部近傍の一部を除く略全面に均等に形成するようにしてもよい。

このように、ダイヤカット状の凹凸、もしくは蛇腹状の凹凸による立体模様Ｐ４、Ｐ５が形成されたインナーバッグ２は、その内部の液化燃料ガスＧ１が消費されるにつれて圧縮ガスＧ２により押し潰されて変形するが、その変形は、上記立体模様Ｐ５の凹凸にしたがい、長手方向に押し潰されて規則的に縮み変形する。したがって、全体として長手方向に縮むように均等な変形が進行する。したがって、亀裂やピンホールの発生が有効に防止される。

そして、これらの実施形態によれば、外缶とインナーバッグとの間に特別の変形誘導部を設ける必要がないので、外径が大きくなったり、外観が損なわれたりするおそれがない。

さらに、インナーバッグ２自体に形成される変形誘導部として、図１２に示されるように、インナーバッグ２の底部に厚肉部Ｐ６を形成した構成であってもよい。この場合も、厚肉部Ｐ６が変形しにくく、変形誘導部のないいくつかの部分に意図的に変形を誘導することができるため、インナーバッグ２が圧縮ガスＧ２によって押し潰されたとき、局部的に応力が集中しにくくなるから、インナーバッグ２の一部が大きく変形することを有効に防止することができる。

インナーバッグ２の底部の厚肉部Ｐ６の厚さは、側面部１１の厚さの少なくとも２倍以上にするのが好ましい。

また、インナーバッグ２自体に形成される変形誘導部として、図１３に示すように、インナーバッグ２の横断面形状を円形ではなく、楕円形にする構成としてもよい。

この場合、インナーバッグ２が圧縮ガスＧ２による押圧力が加えられると、インナーバッグ２は矢印に示すように押し潰され、一部に応力が集中しないので、インナーバッグ２の１個所のみが大きく変形することを有効に防止することができる。

さらに、インナーバッグ２自体に形成される変形誘導部として、図１４（ａ）に示すように、インナーバッグ２の底部Ｐ７の形状を円板でなく、半球形状に形成してもよい。

この場合、圧縮ガスＧ２による押圧力が加えられたときに、従来のように底部と側面部がほぼ直角に曲がっているものに比べ、応力が集中する部分ができにくいため、全体が潰れる。したがって、インナーバッグ２の一部のみが大きく変形することを有効に防止することができる。

なお、底部の形状は半球形状に限定されない。同図（ｂ）に示されるように、底部Ｐ７の先端は多少尖り気味になっていてもよい。

本発明の実施形態に係るガスカートリッジの斜視図である。 （ａ）は上記ガスカートリッジの縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）のａ−ａ線上の断面図である。 上記ガスカートリッジの分解斜視図である。 （ａ）はガス充填前の上記ガスカートリッジの縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線上の断面図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれインナーバッグに厚肉のリブを施して変形誘導部とした状態の斜視図 （ａ）は上記ガスカートリッジの他の形態の縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）のｃ−ｃ線上の断面図である。 上記ガスカートリッジの分解斜視図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれリブ状の変形誘導部によるインナーバッグの変形状態を示す横断面図 リブ状変形誘導部の他の例の横断面図 インナーバッグの変形誘導部の他の形態の斜視図 変形誘導部のさらに他の形態の縦断面図 インナーバッグの底部に厚肉のリブを施して変形誘導部とした状態の縦断面図 インナーバッグの断面形状を楕円形として変形誘導部とした横断面図 （ａ）（ｂ）はインナーバッグの底部形状を球形形として変形誘導部とした横断面図 従来のインナーバッグの変形の一例を示す縦断面図

Ｇ１ 液化燃料ガス
Ｇ２ 圧縮ガス
１ 外缶
２ インナーバッグ
３ キャップバルブ部材
Ｐ１〜Ｐ７変形誘導部

Claims (1)

1. 金属製外缶の内部に燃料ガスを充填した金属製インナーバッグを配置するとともに、外缶とインナーバッグとの間の空間に、上記ガスの消費に伴って上記インナーバッグを押し潰すための圧縮ガスを充填したガスカートリッジにおいて、
   上記インナーバッグには、上記燃料ガスの消費に伴い上記圧縮ガスの押圧力を受けたときに上記インナーバッグに生じる変形を誘導する変形誘導部を一体に形成し、
   上記変形誘導部は、上記インナーバッグの長手方向に沿ってリブ状に形成された突条部であって、圧縮ガスによって押し潰されたときにこの突条部によって形成された変形凹部から先に変形が誘導されるものであり、上記変形凹部は、ガス充填時の圧力によって上記インナーバッグが膨らむように変形したときに上記突条部が上記外缶の内面に当たって上記突条部を設けた部分が膨らむことができないために形成されるものであることを特徴とするガスカートリッジ。

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