JP5365971B2 - 燃焼式打込工具 - Google Patents

Description

本発明は、可燃性ガスと空気とを混合した混合気に点火することにより、ピストンを駆動する動力を発生させ、釘、鋲等の止具を被打込材に打込む燃焼式打込工具に関し、特に、周囲の温度に関わらず、可燃性ガスと空気とを最適な割合で混合し、安定した着火性能を実現できる燃焼式打込工具に関する。

燃焼式打込工具として、燃焼室内に可燃性ガスと空気を導入して燃焼させ、その混合気の体積膨張をピストンに接続されたドライバブレードの動力に転換するものが、例えば特許文献１などで知られている。

従来の燃焼式打込工具の概要を、図７を用いて説明する。燃焼式打込工具１は、ハウジング２、ハンドル１１、シリンダヘッド４、燃焼室枠１５、プッシュレバー２１、シリンダ５、ピストン１０、ドライバブレード１６、モータ８、ファン６、ボンベ室１９，ガスボンベ７、マガジン１３を主に備えている。シリンダヘッド４は空気が通過可能な複数の穴を有してハウジング２の上方に設けられており、ハンドル１１はハウジング２から延在し、その付け根付近にトリガレバー１２が付設される。燃焼室枠１５は、ハウジング２内においてハウジング２の長手方向（上下方向）に移動可能に設けられ、下方（シリンダヘッドと反対方向）にバネ付勢されるが、バネの付勢力に抗して一端がシリンダヘッド４に当接可能に設けられる。ハンドル１１の後端付近には充電式の電池１４が着脱可能に装着され、電池４はモータ８、図示しない点火プラグ等の駆動用電源となる。

プッシュレバー２１は、ハウジング２の他端において移動可能に設けられ、燃焼室枠１５と連接されている。シリンダ５は燃焼室枠１５に連通可能に位置してハウジング２に固定され、燃焼室枠１５の移動を案内する。また、シリンダ５の中央よりやや下方に排気穴３が形成されている。ピストン１０はシリンダ５に対して往復移動可能に設けられ、燃焼室枠１５の一端がシリンダヘッド４に当接した時、シリンダヘッド４、燃焼室枠１５、ピストン１０と共に閉じた空間である燃焼室９を画定する。ドライバブレード１６は、ピストン１０の下方からハウジング２の下端部方向に延設される。モータ８はシリンダヘッド４に支持され、その回転軸先端にファン６が燃焼室９内に位置するように固定される。ファン６は、燃焼室９内で可燃性ガスと空気を混合させて燃焼を促進すると共に、燃焼後に燃焼室枠１５がシリンダヘッド４から離間した時に、排気ガスをシリンダ内から本体外へ排出するために回転する。ファン６の回転によって、本体上方から新たな空気が導入され、排気ガスを本体下方に設けた排気口から排出させて燃焼室枠１５内を掃気する。このファン６による空気の流れによって、シリンダ５の外周側を冷却する役割を果たす。

ガスボンベ７は可燃性ガスを内含するもので、ハウジング２のボンベ室１９内に着脱可能に収容される。着脱のために、ボンベ室カバー２３は開閉可能である。可燃性ガスは、シリンダヘッド４に形成されたガス通路２２を通じて燃焼室９内に噴射される。燃焼室９に導入された可燃性ガスは、ファン６によって空気通路１７を経由して導入された空気と混合・攪拌され、図示しない点火プラグによって点火される。マガジン１３は、ハウジング２の下端付近に設けられて釘等の止具を収容する。

燃焼式打込工具を動作させる初期状態においては、シリンダヘッド４下方及び燃焼室枠１５の上方には空気通路１７が開放され、ハウジング２の上面を覆うヘッドカバー１８から空気通路１７を経由して取り入れた空気をシリンダ５内外を通過させて燃焼室９、シリンダ５内の掃気及びこれらを冷却する。作業者が、プッシュレバー２１を図示しない被打込材に押し付け、燃焼室９が形成された状態でハウジング２に収納されたガスボンベ７内の可燃性ガスが燃焼室９内に噴射され、ファン６により空気と可燃性ガスが攪拌混合される。

作業者が、トリガレバー１２をオンに操作すると、点火プラグによる点火によって混合気が爆発燃焼され、ピストン１０が下方向に急激に駆動され、ピストン１０の下部に取り付けられたドライバブレード１６を介して被打込材に止具が打込まれる。混合気の燃焼後、所定時間が経過するまでは、燃焼室枠１５はシリンダヘッド４に当接した状態が維持され、その後燃焼ガスが排気される。排気後には排気逆止弁（図示せず）の閉鎖によって燃焼室９内が密閉されると共に温度低下による燃焼室９内の圧力低下により、燃焼室９側で熱真空が得られ、ピストン上下間の圧力差によりピストン１０が上昇する。かかる燃焼式打込工具の特徴は、圧縮空気式の釘打機のようなコンプレッサとホースを必要とせず操作性が良いことである。

特開２００６−２２４２７１号公報

燃焼式打込工具においては、燃焼室内における混合気の濃度（燃焼室全容積に対する可燃性ガスの量）が所定の範囲内にあるとき混合気が着火する。一般に使用される可燃性ガスは、プロパン、ブタン、ブテン、プロピレン、メチルアセチレン等であり、空気に対する可燃性ガスの濃度は３％から６％の範囲で燃焼する。可燃性ガスの噴射量が増加すると、即ち、ガスの濃度が濃くなると、混合気が着火しなかったり、着火しても釘を打ち付けるのに十分な燃焼や膨張が得られないことがある。

一方、製品として市販される燃焼式打込工具のスペック上は、例えば、外気条件が−１０℃から４０℃の範囲で使用可能とされており、そのため、ある製品では外気温度が−１０℃で着火するガス噴射量に設定している。燃焼室９に送られる空気量は、外気温度に大いに依存する。２０℃の時の空気濃度を１とすると、−１０℃では空気が収縮するため１．２となり、結果として１．２倍の量の空気が燃焼室に入ることになる。逆に、４０℃では空気が膨張するため０．８となり、燃焼室に入る空気量は２０℃の時に比べ０．８倍となってしまう。よって、−１０℃でガス濃度が５％となるようにガス噴射量を設定した場合、４０℃では燃焼室内の可燃焼ガスの濃度が略７％となり燃焼可能範囲を外れてしまい、可燃焼ガスの濃度が濃すぎて着火しないおそれがある。

そこで本発明は、外気温の変化にもかかわらずに、規定範囲内の濃度となるように可燃性ガスを供給し、安定した着火性能を実現可能とした燃焼式打込工具を提供することを目的とする。

本発明の別の目的は、ガスボンベを取り付けるためのアダプタを外気温に応じて交換することにより、簡単な構成で外気温の変化に対応できる燃焼式打込工具を提供することを目的とする。

本発明のさらに別の目的は、燃焼室に至るガス通路の形状を工夫することにより安定した着火性能を実現可能とした燃焼式打込工具を提供することを目的とする。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの特徴を説明すれば、次の通りである。

本発明の一つの特徴によれば、ハウジング内に設けられたシリンダと、シリンダ内において往復動可能に配置されたピストンと、ハウジング内でシリンダの上側に設けられ、ガスボンベから供給される可燃性ガスを通過させるためのガス通路が形成されたシリンダヘッドと、シリンダに対して移動可能に案内され、シリンダヘッドに当接又は離間し、前シリンダヘッド、ピストンと共に燃焼室を画定する燃焼室枠を有し、ガスボンベからガス通路を経由して燃焼室に可燃性ガスを供給し、該可燃性ガスを燃焼させることによってピストンを移動させ、ピストンに取り付けられるドライバブレードによって止具を打ち込む燃焼式打込工具において、ガスボンベから燃焼室に至るガスの経路中に、外気と連通し、前記可燃性ガスの流れによって空気が流れ込む分岐通路を設けた。

ガス通路のガスボンベ側の入口には、ガスボンベの噴射ノズルをセットするためのアダプタが設けられ、該アダプタには可燃性ガスを通過させるガス通路が形成される。このアダプタは、シリンダヘッドに形成されたガス通路に着脱可能とするのが好ましく、分岐通路は、アダプタのガス通路から外気に連通する孔を形成することで実現できる。

本発明の他の特徴によれば、分岐通路は、アダプタのガスボンベの噴射ノズルをセットする箇所に設けられた切り欠きとして実現できる。

本発明のさらに他の特徴によれば、分岐通路としてシリンダヘッドに形成されるガス通路から分岐し、他方が外気に連通する新たな通路を設けた。この分岐通路は、気温が高い時に開放させて、常温又は低温時には栓あるいはキャップを分岐通路の大気への出口側につけて塞ぐようにすると良い。また、出口側に開閉可能な弁を設けるようにしても良い。

本発明の請求項１の特徴によれば、ガスボンベから燃焼室に至るガスの経路中に、外気と連通する分岐通路を設けたので、ガス噴射時に分岐通路から大気が吸い寄せられるため、高温時において燃焼室に形成される混合気のガス濃度が高くなり過ぎることを防止でき、外気温度が高温の時でも確実かつ良好な燃焼を実現できる。また、ガス通路のガスボンベ側の入口に、ガスボンベの噴射ノズルをセットするためのアダプタを設けたので、ガスボンベの取り付けを容易に行うことができる。また、アダプタをシリンダヘッドに形成されたガス通路に着脱可能としたので、アダプタの破損時、劣化時にも容易に交換することができる。さらに、分岐通路を、アダプタに形成された孔で実現したため、アダプタを加工するだけで請求項１の構成を実現でき、コスト的に大幅に安くできる。また、外気温度に応じて任意にアダプタを孔あきタイプと孔なしタイプに交換することで、温度変化に容易に対応できる。さらに、従来から使用されている燃焼式打込工具のアダプタだけを孔のあるタイプに変更するだけで本願発明の構成を実現できる。

本発明の請求項２の特徴によれば、分岐通路をガスボンベの噴射ノズルをセットする箇所に設けられた切り欠きとして実現したので、ガスボンベを交換する作業者がアダプタを見るだけで、分岐通路が有るタイプのアダプタか、無いタイプのアダプタかを容易に識別できる。

本発明の請求項３の特徴によれば、分岐通路はシリンダヘッドに形成されるため、アダプタ側を変えることなく請求項１の構成を実現できる。

本発明の請求項４の特徴によれば、分岐通路に開閉可能な弁を設けたので、外気温度に応じて任意に開閉でき、外気温度に関わらず確実かつ良好な燃焼を実現できる。

本発明の前記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の図において、同一の機能を有する部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。また、釘の打込み方向（図７の下向き）を下方、その反対方向を上方と定義して説明する。

図１は、本発明の一実施形態を示す燃焼式打込工具の部分断面図であり、図２は、アダプタ２０の詳細を示す外観図で、（１）は上面図、（２）は側面図、（３）は底面図、（４）は正面図であり、図３は図２（１）のアダプタ２０のＡ−Ａ部の断面図である。図１において、図示していない部分の構成は図７で示した従来の燃焼式打込工具１の構成と同じである。

シリンダヘッド４に形成されたガス通路２２のボンベ側先端には、ガスボンベ７の噴射ノズル２８を接続する部材であるアダプタ２０が着脱可能に取り付けられる。そのため、ガス通路２２のボンベ側先端の内径が大きくなっており、その内径とほぼ同じ外径を有するアダプタ２０の通路部３４が挿入可能である。作業者がプッシュレバー２１を押し上げるとそれとつながっている燃焼室枠１５が上方に移動し、シリンダヘッド４、前記ピストン１０と共に、図１に示すように外気と遮断した燃焼室９が画定される。このとき、図示しない押圧手段によってガスボンベの背部が押されて、ガスボンベ７の上部が矢印２９の方向に傾斜し、その結果、噴射ノズル２８がアダプタ２０によってプッシュされる形となり、ガスボンベ７のガスが矢印２５の方向に勢いよく噴射される。噴射されたガスはガス通路２２を通って燃焼室９内に矢印２６の方向に噴射される。

アダプタ２０の詳細を図２、３を用いて説明する。アダプタ２０は、例えばプラスチック又は軽金属製により成型された部材であり、前方（ガスボンベ側）にガスボンベ７の取り付け時に筒状の噴射ノズル２８を案内するためのＶ字状のガイド部３１を有し、後方（シリンダヘッド４側）に略円筒径の通路部３４が形成される。ガイド部３１の底部付近には、円筒窪み３０が形成され、この円筒窪み３０にガスボンベ７の筒状の噴射ノズル２８が嵌まることによりガス漏れをなくすと共に、噴射ノズル２８がプッシュされることを可能にする。アダプタ２０の下部には本発明からなる孔２４が底面を貫通するように設けられる。孔２４の設けられる位置は、アダプタ２０の円筒窪み３０からアダプタ通路３２の出口に至る間であって、アダプタ２０をシリンダヘッド４のガス通路２２の入口に挿入した際に、その孔２４の位置がガス通路２２の外部に露出し、分岐通路として作用する位置であれば、任意の箇所に設けることが可能である。また、孔を開ける方向はガスの流入方向に対して直角方向としているが、必ずしもこれに限定されるわけはない。

この孔２４の存在によって、ガスボンベ７の噴射ノズル２８から噴射されたガスの高速の流れによって、大気が吸い寄せられて図１の矢印２７の方向に空気が流れるため、結果として、燃焼室９に形成される混合気のガス濃度が低下する。特に、高温条件下（外気温４０℃）では、孔２４が無い場合に比べて、燃焼可能範囲内のガス濃度が良好に実現できる。

孔２４を有するアダプタ２０は、高温条件で安定した燃焼を得るためであり、低温または常温においてガスの燃焼を安定させるためには、従来使用されてきた孔２４のないアダプタに取り替えて使用するのが好ましい。

以上のように、本発明の孔２４付きアダプタ２０と従来のアダプタを使用条件（外気温度）で使い分けることにより、どの温度条件下でも安定したガス燃焼とすることができる。また、従来の燃焼式打込工具においても、アダプタだけを孔２４付きアダプタ２０に変更するだけで高温時にも安定した燃焼を得ることができる燃焼式打込工具を実現できる。

次に、図４を用いて、本発明の第２の実施形態を説明する。図４においては、アダプタ２０ａとして孔のあいていない従来と同じタイプのものを使うが、ガス通路２２の途中に、外部とつながり、大気中に連通する分岐通路２４ａを設けた。通常、シリンダヘッド４は、燃焼室における爆発燃焼に曝されるため、強度や熱伝導性の関係からアルミなどの軽合金や、鉄系の金属が用いられる。本実施形態では、そのシリンダヘッドにガス通路２２から分岐する追加の通路である分岐通路２４ａを形成したものである。図４では、ガスの流入方向に対してガス通路２２の直線部分から直角方向に分岐するように分岐通路２４ａを形成している。しかし、分岐通路２４ａを取り付ける場所は、アダプタ２０ａから燃焼室９への出口に至るガス通路２２の任意の場所でよく、空気を流入させる目的に応じて、ガスの流速や圧力分布などを考慮して決定すればよい。また、分岐通路２４ａの長さや通路の径についても、同様に、ガスの流速や圧力分布などを考慮して任意に決定すればよい。このように、分岐通路２４ａを設けることにより、ガスボンベ７の噴射ノズル２８からガスが噴射される際に外部から空気２７ａが導入されるため、燃焼室９に形成される混合気のガス濃度が適切な範囲に収まる。

尚、この実施形態の場合、分岐通路２４ａを開放したままだと、外気温が低温の時にはガス濃度が薄くなるおそれがあるので、図示していない栓あるいはキャップを分岐通路２４ａの大気への出口側につけて塞ぐようにすると好ましい。

次に、図５を用いて、本発明の第３の実施形態を説明する。図５においては、アダプタ２０ａとして孔のあいていない従来と同じタイプのものを使うが、ガス通路２２の途中に、外部とつながる分岐通路２４ｂと、その分岐通路２４ｂの先端又は途中に遮断弁３５を設けた。遮断弁３５は、手動にて開閉できるようなプッシュ式又は開閉式の弁にすれば良いが、電動式の弁として、マイクロコンピュータによる制御で温度に依存させて開閉するようにしても良い。

次に、図６を用いて、本発明の第４の実施形態を説明する。図６（１）は、アダプタ２０ｂの断面図で、（２）は正面図である。このアダプタ２０ｂは、図２、３で示したアダプタ２０に比べ、孔２４がない代わりに、円筒窪み３０の上側に切り欠き３３が設けられている。ガスボンベ７の噴射ノズル２８が、円筒窪み３０の接合面にセットされると、接合面の一部（本例では上側）において、アダプタ２０ｂとの間に空隙が生ずる。このように構成することにより、噴射するガスによって、大気中の空気が吸引される。また、常温で使用する際にはアダプタ２０ｂと噴射ノズル２８との嵌合量を増やすことにより噴射ノズル２８の先端がアダプタ２０ｂの切り欠き３３にかからない（図６の切り欠き３３より左側）ように位置させることにより、大気中の空気が吸引されることを防ぐことができる。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、燃焼式打込工具において外気温の変化にもかかわらずに、規定範囲内の濃度となるように可燃性ガスを供給し、安定した着火性能を実現できる。

さらに、上述した本発明に従えば、燃焼式打込工具において、ガスボンベを取り付けるためのアダプタを外気温に応じて交換することにより、簡単な構成で外気温の変化に対応できる。

以上、本発明を示す実施形態に基づき説明したが、本発明は上述の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。

例えば、上述した実施形態では、孔２４、分岐通路２４ａ、２４ｂを用いて外部から空気を導入するようにしたが、これだけに限定されずに、これらの孔や通路を、必要以上に高くなったガスを排出するための排出口として利用しても良い。これらの場合にも、目的に応じて孔や分岐通路を設ける位置、形状、長さ、直径などを設定すればよい。

また、アダプタに形成される孔２４の位置は、図２（３）で示すように下側に限られず、使用されるガスの比重などを考慮して決定すれば良い。

本発明の一実施形態を示す燃焼式打込工具の部分断面図である。 図１のアダプタ２０の詳細を示す外観図で、（１）は上面図、（２）は側面図、（３）は底面図、（４）は正面図である。 図２（１）のアダプタ２０のＡ−Ａ部の断面図である。 本発明の第２の実施形態を示す燃焼式打込工具の部分断面図である。 本発明の第３の実施形態を示す燃焼式打込工具の部分断面図である。 本発明の第４の実施形態によるアダプタを示す図で、（１）は断面図、（２）は正面図である。 従来の燃焼式打込工具を示す全体断面図である。

符号の説明

１ 燃焼式打込工具 ２ ハウジング ３ 排気穴 ４ シリンダヘッド
５ 燃焼室 ６ ファン ７ ガスボンベ ８ モータ ９ 燃焼室
１０ ピストン １１ ハンドル １２ トリガレバー １３ マガジン
１４ 電池 １５ 燃焼室枠 １６ ドライバブレード
１７ 空気通路 １８ ヘッドカバー １９ ボンベ室
２０、２０ａ、２０ｂ アダプタ ２１ プッシュレバー ２２ ガス通路
２３ ボンベ室カバー ２４ 孔 ２８ 噴射ノズル
３０ 円筒窪み ３１ ガイド部 ３２ アダプタ通路
３３ 切り欠き ３４ 通路部 ３５ 遮断弁

Claims (4)

1. ハウジング内に設けられたシリンダと、
   前記シリンダ内において往復動可能に配置されたピストンと、
   前記ハウジング内でシリンダの上側に設けられ、ガスボンベから供給される可燃性ガスを通過させるためのガス通路が形成されたシリンダヘッドと、
   前記シリンダに対して移動可能に案内され、前記シリンダヘッドに当接又は離間し、前シリンダヘッドと前記ピストンと共に燃焼室を画定する燃焼室枠を有し、
   前記ガスボンベから前記ガス通路を経由して前記燃焼室に可燃性ガスを供給し、該可燃性ガスを燃焼させることによって前記ピストンを移動させ、前記ピストンに取り付けられるドライバブレードによって止具を打ち込む燃焼式打込工具において、
   前記ガス通路の前記ガスボンベ側の入口に、可燃性ガスを通過させる通路を有し、前記ガスボンベの噴射ノズルをセットするためであって前記シリンダヘッドに形成された前記ガス通路に着脱可能なアダプタを設け、
   前記アダプタに前記可燃性ガスの流れによって空気を流れ込ませるための孔を形成し、前記孔は前記通路から外気に連通するように形成されることを特徴とする燃焼式打込工具。
2. ハウジング内に設けられたシリンダと、
   前記シリンダ内において往復動可能に配置されたピストンと、
   前記ハウジング内でシリンダの上側に設けられ、ガスボンベから供給される可燃性ガスを通過させるためのガス通路が形成されたシリンダヘッドと、
   前記シリンダに対して移動可能に案内され、前記シリンダヘッドに当接又は離間し、前シリンダヘッドと前記ピストンと共に燃焼室を画定する燃焼室枠を有し、
   前記ガスボンベから前記ガス通路を経由して前記燃焼室に可燃性ガスを供給し、該可燃性ガスを燃焼させることによって前記ピストンを移動させ、前記ピストンに取り付けられるドライバブレードによって止具を打ち込む燃焼式打込工具において、
   前記ガス通路の前記ガスボンベ側の入口に、可燃性ガスを通過させる通路を有し、前記ガスボンベの噴射ノズルをセットするためであっての前記シリンダヘッドに形成された前記ガス通路に着脱可能なアダプタを設け、
   前記アダプタの前記ガスボンベの噴射ノズルをセットする箇所に、前記ガス通路から外気に連通する切り欠きを設けたことを特徴とする燃焼式打込工具。
3. ハウジング内に設けられたシリンダと、
   前記シリンダ内において往復動可能に配置されたピストンと、
   前記ハウジング内でシリンダの上側に設けられ、ガスボンベから供給される可燃性ガスを通過させるためのガス通路が形成されたシリンダヘッドと、
   前記シリンダに対して移動可能に案内され、前記シリンダヘッドに当接又は離間し、前シリンダヘッドと前記ピストンと共に燃焼室を画定する燃焼室枠を有し、
   前記ガスボンベから前記ガス通路を経由して前記燃焼室に可燃性ガスを供給し、該可燃性ガスを燃焼させることによって前記ピストンを移動させ、前記ピストンに取り付けられるドライバブレードによって止具を打ち込む燃焼式打込工具において、
   前記シリンダヘッドに、外気と連通し、前記可燃性ガスの流れによって空気が流れ込む分岐通路を形成し、
   前記ガス通路の前記ガスボンベ側の入口に、可燃性ガスを通過させる通路を有し、前記ガスボンベの噴射ノズルをセットするためであっての前記シリンダヘッドに形成された前記ガス通路に着脱可能なアダプタを設けたことを特徴とする燃焼式打込工具。
4. 前記分岐通路に、開閉可能な弁を設けたことを特徴とする請求項３記載の燃焼式打込工具。

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