JP5045297B2 - ガス内燃式打込み工具 - Google Patents

Description

本発明は、一般釘や打込みネジなどの釘を打ち込むガス内燃式打込み工具に関し、特にその燃焼室の改良構造に関する。

従来から、燃焼室が可動のハウジング部を備えており、可動のハウジング部がコンタクト部材の作動に連動して燃焼室を開閉し、燃焼室の閉鎖状態において該燃焼室内に可燃性ガスを供給して、可燃性ガスと空気が回転ファンの回転により混合され混合ガスに点火して爆発的に燃焼させ、高圧のガス圧を打撃ピストンに作用させて釘打ちを行い、燃焼室の開放状態において空気の吸入を行い、打撃シリンダ下部から排気を行うようにしたガス内燃式の釘打機は既に良く知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、上述の燃焼室を備えるガス内燃式の釘打機の改良型としてヘッドバルブ式のガス内燃式釘打機が提案されており、すなわち、釘の打ち込み終了後の打撃ピストンの戻りが何らかの理由で十分でなく打撃ピストンが途中までしか戻らず、これによる燃焼室容積の実質的な拡大で燃料が希薄となり着火できないという事態が発生することがあるが、このような事態に対処できるように工夫された打撃シリンダと燃焼室を仕切る仕切り部と該仕切り部を開閉するバルブ機構を備えて、前記事態の発生においても燃焼室の容積を常に一定に保持して燃料の希薄化を防ぎ適正な着火状態を確保して打撃ピストンの駆動が行えるようにしたヘッドバルブ式のガス内燃式釘打機も提案されている（特願２００６−２１６８３１号）。

ところが、燃焼室内における回転ファンの撹拌駆動において回転ファン下部の中央部近傍には気流の弱い淀み部分ができ、この部分の燃焼速度は遅くなり、これにより混合ガスの撹拌が不完全燃焼を起こして燃焼効率が低下する恐れがある。また、燃焼室の可動ハウジングの作動におけるガイドとシールが該ハウジング部の上下で別部品に形成されているので、軸心のズレが発生し易く、これにより燃焼室の可動ハウジングの作動荷重の増大やシール不良が発生する恐れがある。

そこで、可動ハウジングと回転ファンとの間に筒状のスリーブを形成し、可動ハウジングとスリーブとの間に環状空間部を形成するとともに、上記スリーブの上部と下部にそれぞれ上部開口部と下部開口部とを貫通形成したガス内燃式打込み工具が提案されている（特願２００７−９６１６５号）。これによれば、密閉した燃焼室内の空気と燃料ガスとの混合ガスは燃焼室に設けられた回転ファンにより下部開口部から環状空間部に送られ、さらに上部開口部から燃焼室内に戻されるので、この循環流により混合ガスは良好に撹拌混合される。そして、混合ガスは点火されて爆発的に燃焼し、この燃焼圧によりファスナーが打ち出される。その後、上記可動ハウジングが上動して燃焼室が開放されたときは、燃焼室の下部からは燃焼ガスが下方に排出されると同時に、燃焼室の上部からは新鮮な空気が導入されるのである。
特公平４−４８５８９号公報

しかしながら、燃焼室内で燃焼した混合ガスの一部は燃焼室が開放されたときも開放前と同じように循環する。したがって、燃焼ガスの一部はスリーブの下部開口部から環状空間部、さらに上部開口部から燃焼室の上部に移動するので、ここで外部から導入された新鮮な空気と混じり合うという現象が生じる。このように、掃気性が低下するので、次段の燃焼に悪影響を及ぼすという問題があった。

本発明は上記問題点を解消し、密閉した燃焼室内で混合ガスをよく循環させて撹拌混合を良好にするとともに、燃焼室が開放したときは、燃焼ガスが循環しないようにすることができるガス燃焼式打込み工具を提供することをその課題とする。

前記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、打撃ピストンを摺動可能に収容する打撃シリンダとその上方に設けられたシリンダヘッドとの間に筒状の可動ハウジングを可動可能に設けることによって可動ハウジングの内側に燃焼室を開閉可能に備えるとともに、上記可動ハウジングの内側に筒状のスリーブを設けて可動ハウジングとスリーブとの間に環状空間部を形成し、上記スリーブの上部と下部にそれぞれ上部開口部と下部開口部とを貫通形成し、上記燃焼室内の空気と燃料ガスとの混合ガスを下部開口部から環状空間部に送り、さらに上部開口部から燃焼室内に循環させることにより撹拌混合するガス内燃式打込み工具において、上記可動ハウジングと上記スリーブとの間には、上記環状空間部から上部開口部への燃焼ガスの流れを阻害する邪魔壁を設け、上記邪魔壁は、上記スリーブの上部外側に突出形成され、上記可動ハウジングは大径部と小径部とを備えて形成され、上記邪魔壁は、上記燃焼室が密閉された状態のときは上記可動ハウジングの大径部に向き合うように形成され、上記燃焼室が開放されたときは上記可動ハウジングの小径部に向き合うように形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、空気と燃料ガスをスリーブの下部開口部を通って環状空間部から上部開口部を経て燃焼室に戻るようにしたので、この循環気流により空気と燃料ガスとは良好に撹拌混合される。また、可動ハウジングとスリーブとの間には、上記可動ハウジングが可動時に上記環状空間部から上部開口部への燃焼ガスの流れを阻害する邪魔壁を設けたから、可動ハウジングが可動して燃焼室が開放されたとき、環状空間部内の燃焼ガスは邪魔壁によってから上部開口部に流れるのを阻害される。したがって、燃焼ガスが新鮮な空気と混合することはなく、燃焼を常に良好に確保することができる。

以下に本発明の実施形態をガス燃焼式釘打機に基づいて説明する。

図１及び図２において符号１はガス燃焼式釘打機のボディを示す。このボディ１には、グリップ２とマガジン（図示せず）とが連設されているとともに、打撃ピストン・シリンダ機構４と釘を打ち出すノーズ部６とが設けられている。ノーズ部６はマガジンの先端に開口している。

打撃ピストン・シリンダ機構４は、打撃シリンダ７内に打撃ピストン８を摺動自在に収容するとともに、打撃ピストン８の下方にドライバ９を一体的に結合させたものである。

打撃ピストン・シリンダ機構の上部には燃焼室５が形成されるように構成されている。燃焼室５は、上記打撃ピストン８の上端面と打撃シリンダ７とその上部のシリンダヘッド１０と両者間に配置されている可動ハウジング１１とによって形成されており、可動ハウジング１１を図１のように下方に移動させることにより燃焼室５の上部が大気に連通し、図２のように上方に移動させることにより可動ハウジング１１の上下端がそれぞれシリンダヘッド１０と打撃シリンダ７とにシールされて密閉された燃焼室５が形成されるように構成されている。

可動ハウジング１１は中央部と下部１１ａは大径に、上部１１ｂは小径に形成された筒状の部材で、リンク部材（図示せず）を介してコンタクト部材１２と連結しており、バネによって開放側に付勢されている。

コンタクト部材１２はノーズ部６に沿って上下に摺動自在に設けられ、その下端１２ａはノーズ部６から突出している。そして、ノーズ部６とともに上記下端を被打込み材に押し付けることにより、これと連動してコンタクト部材１２が相対的に上方に移動し、リンク部材を介して可動ハウジング１１を上方に移動させる。これにより図２のように密閉された燃焼室５が形成される。その反対に、ノーズ部６を被打込み材から離反させることにより、コンタクト部材１２は相対的に下方に移動し、リンク部材と可動ハウジング１１はバネにより下方に移動し、下動ハウジング１１の上下端のシールが外れて燃焼室５は大気に開放される。

次に、上記可動ハウジング１１の内側には筒状のスリーブ１４が設けられている。これにより可動ハウジング１１とスリーブ１４との間には環状空間部１５が形成されている。スリーブ１４の上部と下部にそれぞれ上部開口部１６と下部開口部１７とが貫通形成されている。

上記シリンダヘッド１０には、後述のガス缶１３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（図示せず）が配置されている。また、シリンダヘッド１０にはモータ２０が設けられ、その出力軸には、燃焼室５内に噴射された燃料ガスを燃焼室５内の空気と撹拌させて燃焼室５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。

次に、上記構成のガス燃焼式釘打機の作動について説明する。まず、釘の打ち出しに当たり、コンタクト部材１２の先端を被打ち込み材に押し付けることに連動させて可動ハウジング１１を上方に移動させる。これにより図２のように密閉された燃焼室５が形成され、噴射ノズル１８から燃焼室５内に可燃性燃料ガスが供給され、回転ファン２１が回転して燃焼室５内に噴射された燃料ガスは空気とともに下方に吹き出され、スリーブ１４の下部開口部１７から環状空間部１５に送り、さらに上部開口部１６から燃焼室５内に循環させることにより撹拌混合し、所定の空燃比の混合ガスにする。そして、トリガレバー２４（図１参照）を引き操作すると、点火プラグ（図示せず）によって混合ガスに点火され、爆発的に燃焼する。このとき発生する燃焼圧は打撃シリンダ７内の打撃ピストン８に作用し、打撃ピストン８を衝撃的に駆動させ、この打撃ピストン８の下面側に結合されているドライバ９によってノーズ部６内に供給されている釘を打ち出し、被打ち込み材内に打ち込む。

打ち込みが完了すると、燃焼室５内の温度が急激に下がるので、打撃シリンダ７まで拡大した打撃ピストン８の上方空間は負圧となり、下からの大気圧との差圧によって元の容積に戻ろうとするので、打撃ピストン８は図１に示すように上死点にリターン移動する。そして、釘打機を被打込み材から離すと、コンタクト部材１２が相対的に下方に移動するので、可動ハウジング１１も下方に移動し、燃焼室５は大気に開放され、新鮮な空気が導入されるとともに、燃焼室５内の燃焼ガスはボディ１の下方の排気孔２２から外部に排出されて次の作動が準備される。

ところで、可動ハウジング１１とスリーブ１４との間には、上記可動ハウジング１１が下動時に上記環状空間部１５から上部開口部１６への燃焼ガスの流れを阻害する邪魔壁が設けられている。そして、図１及び図２に示されるように、この邪魔壁２３ａは、上記スリーブ１４の上部外周面から水平なフランジ状に連続的な円筒形状で突出形成されている。邪魔壁２３ａは上部開口部１６の直下部に配置され、密閉時の可動ハウジング１１の大径部１１ａに向き合うように形成されている。したがって、燃焼室５が密閉された状態のときは、図２に矢印で示されるように、邪魔壁２３ａと可動ハウジング１１の大径部との間には、空気と燃料ガスとの混合ガスが流れるのに十分な間隙が形成されているから、混合ガスは円滑に循環し、その流れは阻害されない。これに対し、可動ハウジング１１が下動して燃焼室が開放されたときは、図１に矢印で示すように、邪魔壁２３ａは可動ハウジング１１の小径部１１ｂと向き合うので、邪魔壁２３ａと小径部１１ｂとの間の間隙は非常に小さくなる。したがって、上記環状空間部１５から上部開口部１６への混合ガスの流れは阻害されるから、燃焼ガスの循環流は発生しない。したがって、燃焼ガスが新鮮な空気と混合することはなく、燃焼を常に良好に確保することができる。

なお、スリーブ１４の邪魔壁は、図３（ａ）（ｂ）に符号２３ｂで示されるように、スリーブ１４自体の外周面上に上記邪魔壁２３ａと同じ部位をすり鉢状に膨出させる構成であってもよい。この場合は、混合ガスの燃焼室５内の下方向の流れと環状空間部１５内の上方向の流れが邪魔壁２３ｂの傾斜部２５に沿って案内されるから、混合ガスの循環は上記図１、図２の場合よりも円滑になる。

次に、上記邪魔壁は、スリーブ１４ではなく、図４（ａ）（ｂ）に符号２３ｃで示されるように、上記可動ハウジング１１の上部内周面内側に突出形成されるようにしてもよい。この邪魔壁２３ｃは燃焼室５が密閉された状態でスリーブ１４の上部開口部１６の上部に対応する位置で、燃焼室５が下動して開放された状態でスリーブ１４の上部開口部１６の下部に対応する位置に設けられている。

上記構成によれば、燃焼室５が密閉された状態のときは、邪魔壁２３ｃとスリーブ１４との間には、空気と燃料ガスとの混合ガスが流れるのに十分な間隙が形成されるから、混合ガスは円滑に循環し、その流れは阻害されない。これに対し、可動ハウジング１１が下動して燃焼室５が開放されたときは邪魔壁２３ｃはスリーブ１４の上部開口部１６の下部に対応する位置に移動するので、邪魔壁２３ｃとスリーブ１４との間の間隙は非常に小さくなる。したがって、上記環状空間部１５から上部開口部１６への混合ガスの流れは阻害されるから、燃焼ガスの循環流は発生しない。したがって、燃焼ガスが新鮮な空気と混合することはなく、燃焼を常に良好に確保することができる。

さらに、上記邪魔壁は、図５（ａ）（ｂ）に示されるように、符号２３ｄで示されるように、上記可動ハウジング１１の上部内周面を絞った絞り部により形成するようにしてもよい。すなわち、可動ハウジング１１は中央部と下部１１ａは大径に、上部は小径に絞った形状とし、邪魔壁２３ｄとしての小径部１１ｂは燃焼室５が密閉された状態でスリーブ１４の上部開口部１６の上部に対応する位置にあり、燃焼室５が開放された状態でスリーブ１４の上部開口部１６の下部に対応する位置にあるように設けられている。

上記構成によれば、燃焼室５が密閉された状態のときは、同図（ａ）に示されるように、小径部１１ｂとスリーブ１４との間には、空気と燃料ガスとの混合ガスが流れるのに十分な間隙が形成されるから、混合ガスは円滑に循環し、その流れは阻害されない。これに対し、可動ハウジング１１が下動して燃焼室５が開放されたときは、同図（ｂ）に示されるように、小径部１１ｂはスリーブ１４の上部開口部１６の下部に対応する位置に移動するので、小径部１１ｂとスリーブ１４との間の間隙は非常に小さくなる。したがって、上記環状空間部１５から上部開口部１６への混合ガスの流れは阻害されるから、燃焼ガスの循環流は発生せず、燃焼ガスが新鮮な空気と混合することがない。

なお、本発明の邪魔壁の形態は上述のものに限定されない。可動ハウジングの上下動に伴って、可動ハウジングとスリーブとの間がスリーブの上部開口部に対して広くなったり狭くなったりするものであればよい。

また、邪魔壁をスリーブ外周面又は可動ハウジング内周面に連続的な円筒形状としたが、断続的な円筒形状でもよい。また、上記実施形態では上下動する可動スリーブで説明したが、回転することで可動スリーブが開閉する方式でもよい。また、上記実施形態では回転ファンによって燃焼室内に循環させているが、過給機等を利用してもよい。さらに、上記実施形態では燃焼室開放時に邪魔壁と可動ハウジング又はスリーブとの隙間を非常に小さくなるようにしているが、ほとんど隙間なくなるように設定してもよい。

本発明の実施形態のガス内燃式釘打機の要部の縦断面図 燃焼室が密閉された状態を示す上記釘打機の要部の縦断面図 （ａ）（ｂ）は邪魔壁の別の形態を示す上記釘打機の燃焼室の閉じ時と開放時の要部の拡大断面図 （ａ）（ｂ）は邪魔壁のさらに別の形態を示す上記釘打機の燃焼室の閉じ時と開放時の要部の拡大断面図 （ａ）（ｂ）は邪魔壁の他の形態を示す上記釘打機の燃焼室の閉じ時と開放時の要部の拡大断面図

５ 燃焼室
７ 打撃シリンダ
１０ シリンダヘッド部
１１ 可動ハウジング
１４ スリーブ
１６ 上部開口部
１７ 下部開口部
２１ 回転ファン
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ 邪魔壁

Claims (1)

1. 打撃ピストンを摺動可能に収容する打撃シリンダとその上方に設けられたシリンダヘッドとの間に筒状の可動ハウジングを可動可能に設けることによって可動ハウジングの内側に燃焼室を開閉可能に備えるとともに、上記可動ハウジングの内側に筒状のスリーブを設けて可動ハウジングとスリーブとの間に環状空間部を形成し、上記スリーブの上部と下部にそれぞれ上部開口部と下部開口部とを貫通形成し、上記燃焼室内の空気と燃料ガスとの混合ガスを下部開口部から環状空間部に送り、さらに上部開口部から燃焼室内に循環させることにより撹拌混合するガス内燃式打込み工具において、
   上記可動ハウジングと上記スリーブとの間には、上記環状空間部から上部開口部への燃焼ガスの流れを阻害する邪魔壁を設け、上記邪魔壁は、上記スリーブの上部外側に突出形成され、
   上記可動ハウジングは大径部と小径部とを備えて形成され、上記邪魔壁は、上記燃焼室が密閉された状態のときは上記可動ハウジングの大径部に向き合うように形成され、上記燃焼室が開放されたときは上記可動ハウジングの小径部に向き合うように形成されていることを特徴とするガス内燃式打込み工具。

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