JPS63207569A - 内燃式ピストン駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は打込機のように燃焼エネルギーを利用しピスト
ンを駆動する内燃式ピストン駆動装置の燃料加熱装置に
関するものである。

〔発明の背景〕

ガスの燃焼を利用した打込機などの内燃式ピストン駆動
装置の従来技術として米国特許４４０３７２２号を挙げ
ることができる。この実施例によれば、打込機を携帯式
とするために、ブタンなどの液化燃料を加圧されたタン
ク内部に有する。液化燃料を燃焼室の内部に充填する時
、環境温度が低く燃焼室の内部の温度が燃料の沸点より
低いときには燃料が気化しないので、確実な着火を行え
る燃料の混合気を安定的に供給することが困難となり、
打込機は作動しない。

この種の打込機が、室内だけではなく野外でも多く使わ
れることを考えれば、環境温度が低い時にも、常温の場
合と同じように簡単に操作できる打込機に改良されるべ
きである。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、こ
の種のピストン駆動装置の環境温度が低い場合の操作性
を良くすることである。

〔発明の概要〕

本発明は、液体燃料の蒸気圧が温度の上昇ｊご従い増加
する点に着目し、環境温度が低い時にも、燃焼室内部に
着火可能な燃料混合気が供給できるように、燃料または
燃料混合気の加熱装置と温度の検出装置の関係を工夫し
たものである。

〔発明の実施例〕

本発明に係るガス燃焼式ピストン駆動装置の一実施例を
例えば打込機の構造について、第１図、第２図、第３図
、第４図、第５図、第６図、第７図を用いて説明する。

第１図において、１は内部に開口部を有するハウジング
、４６は前記ハウジング１の開口部側に固定されたシリ
ンダカバー、２はシリンダカバー４６とハウジング１で
囲まれる空間を摺動可能なシリンダ、３は前記シリンダ
２内部を摺動可能なピストン、４は前記シリンダカバー
４６のハウジング１の反対側に固定したガイドである。

前記ガイド４の内部は前記ピストン３に固着したロッド
５が図中には示していない釘を打つように摺動し、かっ
ガイド４の側部には前記針をガイド４内部に挿入する釘
送り部６を装着する。

前記ピストン３の前記シリンダ２と摺動する部分にはＯ
リングｋを装着し気密を保ち、ハウジング１とシリンダ
２とピストン３で閉じられた空間が燃焼室７を形成し、
燃焼室７の内部に装着された格子１５８〜１５Ｃにより
燃焼室は７ａ〜７ｄに区切られる。４４ａ〜４４ｄは格
子１５ａ〜１５Ｃの全面に存在する間隙である。

拓は燃焼室７内部に位置する点火プラグ摺に、圧電素子
等を利用して高電圧を発生させ、燃料に着火するための
点火制御装置である。３４はハウジング１の内部に含ま
れる燃料シリンダで、３５は燃料シｒ）ンダ弦の内部を
摺動する燃料ピストンである。９は燃料シリンダ弦と燃
料ピストン部で制限される燃料室で、内部にブタン等の
液化燃料ガスが充填され、燃料ピストン部の反対側に装
着された加圧バネ３０により圧縮され、液化燃料ガスは
液相状態に保たれる。３６は内部を計量バルブ３７が摺
動可能な計量シリンダである。３８は第６図のごとく、
計量シリンダ３６と計量バルブ尊により囲まれる計量室
である。１７は計量室あを加熱するための温度制御装置
である。温度制御装置１７の構成を第６図に示す。電源
４１により計量室おの周辺に装着された抵抗４２が発熱
し、計量室３８の内部の液化燃料が加熱される。液化燃
料の温度が上昇する宅と、計量室部の周辺に装着された
感熱素子４０の抵抗が増加し、抵抗４２からの発熱量が
減少し、液化燃料への加熱を抑制するように制御される
。］はハウジング１と燃焼室７隣接するノズル器により
制限される気化室である。

３１は燃料室９と計量シ１７ンダ蕊を結ぶ第１通路であ
る。３２は計量シリンダ３６と気化室■を結ぶ第２通路
である。第１通路３１とｔＩ２通路３２の位置は次のよ
うな条件が付けられる。計量バルブ３７が第６図のとと
くＦ死点にあるとき、第１通路Ｊが計量室部に通じ、第
２通孔計量室３８に対し閉じられる。第７図のように、
計量バルブ３７が下死点にある時、計量室３８は第２通
路３２を介し気化室ｌＯに通じる。

２０は燃焼室７の壁面上に位置し、外部に通じる排気口
２４と掃気口２５を開閉するように、燃焼室７の外側の
ハウジング】の周囲を摺動する換気スリーブである。お
は換気スクープ２０に設はられ、換気スクープ２０が摺
動したときに、第５図のように掃気口２５が外気に通じ
るための連絡路である。

２６はシリンダ２の格子１５側の端部にあり、他のピス
トン摺動部より径が大きいピストン停止部で、ピストン
３が格子１５側に移動すると前記ＯＩＩングｋが前記ピ
ストン停止部属に移動し、ＯＱフグ１４の弾性力により
ピストン３を格子す側に停止させる。

前記燃焼室７のピストン３側の開口部には、シリンダダ
ンパトを装着し、ピストン３とシリンダ２が格子す側に
移動するのを阻止している。シリンダカバー４６のガイ
ド４側にはピストンダンパｎを装着し、ピストン３の駆
動行程を制限する。

８はハウジング１とシリンダ２とシリンダカバー４６と
換気スリーブ２０で閉じられる蓄圧室である。■はシリ
ンダ２の打ち込み側の下死点の延長上の壁面上において
、蓄圧室８とシリンダ２を導通ずる蓄圧口である。２１
は蓄圧室８側からシリンダ２への流れを阻止する蓄圧弁
である。νはピストン３の下死点延長において、シリン
ダ２と外気を結ぶ吸気口である。２２は吸気口ｐにおい
て、シリンダ２側より外気側への流れを阻止する吸気弁
である。脂はシリンダ２の外壁の制御スリーブ４５とハ
ウジング１で囲まれる感圧室である。Ｂは感圧室２８に
通じるシリンダ２の壁面上の制御口である詔はシリンダ
２の格子す側の周辺部より外気に導通する減圧路である
。器は減圧珀招において、外気側よりシリンダ２側への
流れを阻止する減圧弁である。シリンダ２の外側には、
シリンダばね四が装着され、シｒ１ンダ２を格子す方向
へ加勢し、減圧路招のシリンダ２側はシリンダ２とシリ
ンダダンパＢで開閉される。

次に本打込機の作動前の状態を第１図に示す。

ピストン１はピストン停止部属に停止している。

燃焼室７の壁面の排気口２４と掃気口５は、換気スリー
ブ邪により第１図のようにそれぞれ閉じられている。減
圧路４３のシリンダ２側は閉じらねている。計量パルプ
３７は第７１図に示すように上死点側に位置し、計量室
あの内部には第１通路３１を介し液化燃料ガスが充填さ
れる。計量室あの液化燃料ガスは、温度制御装置ηによ
り加熱されている。

次にこの打込機の操作について説明する。換気スリーブ
２０を第４図の位置まで摺動させ、燃料室７の排気口２
４と掃気口２５をそれぞれ閉じた後、計量バルブｍを第
７図の位置まで摺動させ、計量室器の液化燃料ガスを気
化室１０に送る。気化した燃料はノズル３９を介し噴出
し、燃焼室７に空気と燃料ガスの可燃混合気が充填され
る。

次に、点火制御装置拓により点火プラグ脂を放電させ燃
料混合気に着火する。燃焼室に内部での燃焼により燃焼
ガスは膨張し、まだ燃焼していない未燃焼ガスが押され
て各格子１５３〜１５ｃの間隙網を通って、燃焼室にの
未燃焼ガスは燃焼室力に流入し、燃焼室力の未燃焼カス
は燃焼室ｐに流入し、未燃焼ガスは次々にピストン３の
方向に流れる。この間、間隙４４を通過した未燃焼ガス
は格子巧が流れに対し障害物となり、格子Ｌ５の下流に
渦を発生し乱流となる。燃焼室λにおＨる火炎は層流予
混合火炎で燃焼速度が遅いが、火炎が伝幡し格子１５ａ
の間隙４４ａを通過すると、乱流により燃焼室７ｂにお
ける火炎は乱流予混合火炎となり、燃焼速度が上昇する
。燃焼速度の増加で燃焼室すから燃焼室λに流入する未
燃焼ガスの流速が上昇し、格子１５ｂの下流に発生する
渦が更に強くなり、強い乱流となる。この強い乱流によ
り火炎が燃焼室ｋに伝幡すると、燃焼速度が更に速くな
る。このように、火炎が格子１５を通過する度に燃焼速
度が上昇し、ハウジング１内部が瞬時にして高圧になる
。この圧力で、ピストン３は第２図のように、０リング
ｙの弾性力に抗してピストン停止部５からガイド４の方
向に押し出され駆動行程に入り、打チ込みを行いつつ、
かつピストン３のガイド４側の下室の空気を圧縮し、蓄
圧弁２１を介し蓄圧室８に押しだし蓄圧する。この時、
吸気口νは吸気弁２２で閉じている。

ピストン３はピストンダンパｎと衝突し、圧縮駆動行程
を終了し、ピストンダンパｎはピストン３との衝突の衝
撃を減衰させる。燃−一室７に充填された燃料の燃焼反
応が終了した後、燃焼室７内部の温度と圧力の増加は終
わる。シリンダ２の内部の圧力が上昇し、感圧室２８の
制御スリーブ６にガイド４方向への力が作用しシ１１ン
ダばね四の圧縮力に抗してシリンダ２がガイド４方向に
摺動した時、減圧路４３が開き、燃焼室７の内部の燃焼
後の高温高圧のガスは、減圧弁２３を介し大気に放１出
され、シリンダ２内部の圧力と温度が減少する。

感圧室２８の圧力が減少すると、シリンダ２はピストン
ばね四の復元力により作動前の位置へ復帰し、シリンダ
ダンパ拍に接し減圧路４３を再び閉じ燃焼室７を閉じる
。

ピストン３はピストンダンパｎに衝突後、格子】５方向
へ戻り行程に入る。ピストン３の上室側は、燃焼ガスの
放出により圧力が低下し真空になる。ピストン３の王室
側は吸気弁２２を介し大気が吸いこまれ、その圧力差に
より、ピストン３は格子すの方向に摺動し、シリンダダ
ンバトにより格子１５側への摺動が制限され、ＯＩＩソ
ングの弾性力によりピストン停止部属に復帰する。この
間、蓄圧室８は蓄圧弁２１により閉じられる。

次に、換気スリーブ加を第５図の位置まで摺動させ、排
気口２４を閉じたままで連絡０羽と掃気口２５を導通し
、燃焼室７の内部の真空により、外気を燃焼室７に吸い
こむ。次に換気スリーブ２０を第３図の位置まで摺動さ
せ、排気口２４を開くとともに掃気口２５を介して蓄圧
室８の蓄圧気体を燃焼室７に送り、掃気を終了する。

実施例において、温度の検出には感熱素子を使用してい
るが、感熱素子の代わりに２種類の金属の線膨張率の差
で接点を開閉するバイメタルを使用し、温度の検出と加
熱を制御を行うことができる。また、抵抗発熱の回路の
開閉を手動のスイッチにより制御することもできる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、燃料または燃料混合気を加熱し、燃料
ガスの蒸気圧を上げ、環境温度が低い条件下でも燃料ガ
スが確実に着火するようにできるので、環境温度が低い
時でも内燃式ピストン駆動装置を運転することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による内燃式ピストン駆動装置の実施例
である打込機の打込動作前の状態を示す縦断面側面図で
ある。第２図は打込機の打込時の状態を示す縦断面側面
図である。 第３図と第４図と第５図は本打込機の換気スリーブと燃
焼室のハウジングの排気口と掃気口と連絡路の相対関係
を示す断面の拡大図で、第３図は打込動作前の状態を示
し、第４図は燃焼室でガスが燃焼しているときの状態を
示し、第５図はピストンの戻り行程を完了後、燃焼室の
排気口と掃気口を閉じたままで吸気口が連絡口と導通し
ている状態を示している。 第６図は燃料を加熱するための温度制御装置の構成と、
計量室が燃焼室と導通している状態を示す断面の部分拡
大図である。第７図は計量室が気化室と導通している状
態を示す断面の部分拡大図である。 図において、１はハウジング、２はシリンダ、３はピス
トン、７は燃焼室、９は燃料室、】６は点火制御装置、
ｒは温度制御装置、弦は燃料シリンダ、胎は燃料ピスト
ン、部は計量シリンダ、ごは計量バルブ、あけ計量室、
４０は感熱素子、４１は電源、４２は抵抗□である。 特許出願人の名称　　日立工磯株式会社才ｔ１５２ ｔｔ 、６／Ｄ　　　　　ヱ　　　　タσ ”　Ｆｉｔ　！ｆ π　　　η ＃″′光　　ｔ−か　　゛ １５σ ｔｉｔ立　　　　　ｔｉｔ 戸　　　　　　　　　？ ６ｚ３ ？ 彼２図 ゴロｆ７ ３２　　　　　ヱ ／／ｌ”　　　　　７目　　　ｊ′ ？１ ２グ　　　　　　　　　　　　　　　　　　１７２０　
　　　　凪　　　　　　　　　　３２勿　　　　　ｔり
か 一＃ｐ ２５　　　　で　　ｔｆｔ− 五　　　　　　　３ ′デ　　　　２６ ３　　　　　　　　　　　　　　　　　２グ２ｇ　　　
　　　　　３７４ （ｆ ／／　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
Ｆす３図　　　　）ｒ４副　　　葎タ邑 オｌ邑　　　　　乎７図 ？７ １門

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、開口部を持つハウジングと、該ハウジングの開口部
   に隣接するシリンダ内部を摺動するピストンにより制限
   される燃焼室を有し、該燃焼室へ空気と燃料を充填する
   装置と、前記燃焼室内部に充填された燃料と空気の混合
   気に着火する装置を有し、膨張した燃焼ガスによりピス
   トンを駆動する内燃式ピストン駆動装置において、燃料
   または燃料混合気を加熱する装置を備えていることを特
   徴とする内燃式ピストン駆動装置。 ２、温度を検出する装置と、温度の検出結果に基づき、
   燃料または燃料混合気の加熱を制御することを特徴とし
   た特許請求の範囲第１項記載の内燃式ピストン駆動装置
   。