ガス内燃式釘打機
【課題】過給圧力が設定圧力値を超えたときは過大なエネルギの発生を防止し又は抑制して安全を確保する。
【解決手段】打撃ピストンを収容する打撃シリンダと、打撃シリンダの上方に筒状の可動ハウジングの上下動により開閉可能に設けられた燃焼室と、燃料供給管２７を通して燃焼室内に燃料ガスを供給する燃料供給装置１９と、上記燃料供給管２７の中途部に設けられた制御弁４１と、を備え、燃料ガスと空気とを混合して点火燃焼させるガス内燃式釘打機において、上記燃焼室内の圧力が設定圧力値以下のときには、上記制御弁４１の弁体４３は付勢部材４５により付勢されて上記燃料供給管２７を開通状態とし、上記燃焼室内の圧力が上昇して設定圧力値を超えたときには、上記付勢部材４５の付勢力に抗して上記制御弁４１の弁体４３が空気圧によって移動することにより上記燃料供給管２７を遮断し、上記燃料供給装置１９による燃料の供給を遮断する。
【解決手段】打撃ピストンを収容する打撃シリンダと、打撃シリンダの上方に筒状の可動ハウジングの上下動により開閉可能に設けられた燃焼室と、燃料供給管２７を通して燃焼室内に燃料ガスを供給する燃料供給装置１９と、上記燃料供給管２７の中途部に設けられた制御弁４１と、を備え、燃料ガスと空気とを混合して点火燃焼させるガス内燃式釘打機において、上記燃焼室内の圧力が設定圧力値以下のときには、上記制御弁４１の弁体４３は付勢部材４５により付勢されて上記燃料供給管２７を開通状態とし、上記燃焼室内の圧力が上昇して設定圧力値を超えたときには、上記付勢部材４５の付勢力に抗して上記制御弁４１の弁体４３が空気圧によって移動することにより上記燃料供給管２７を遮断し、上記燃料供給装置１９による燃料の供給を遮断する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス内燃式釘打機に関し、特に予期せぬ圧力の上昇に対する安全対策が講じられたガス内燃式釘打機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス内燃式の釘打機は従来から知られており（例えば、特許文献１参照）、また、このような釘打機において燃焼室内に圧縮空気を過給することにより出力エネルギの増大を図ったものも知られている。
【０００３】
これら公知のガス内燃式釘打機においては良好な燃焼状態の確保のための適正な空燃比の維持が図れるようになされており、このために燃焼室に供給された空気量に応じて燃料の噴射量を調整する手段が装備されている。
【０００４】
そして、例えば、ある公知の過給式のガス内燃式釘打機によれば、圧縮空気と燃料がそれぞれ個別の供給管を通して燃焼室内に供給される構造を備えていて、燃焼室内に供給する所定量の燃料の供給は、燃料供給管に配置した機械式あるいは電子式制御手段で制御する定量弁を用いて行うようにしている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特許公報平４−４８５８９号
【特許文献２】ＵＳ Ｐｕｂ．２００４/０１３４９６１ Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のガス内燃式釘打機においては、適正な空燃比を維持するために供給する空気量に応じた燃料の供給量の調整が行われており、この燃料供給量の調整は供給する空気量と燃料供給量が互いに連動性を持つ関係とされることで行われており、上述の特許文献２のガス内燃式釘打機の機械式あるいは電子式制御手段で制御する定量弁を用いる燃料供給においてもその例外ではない。
【０００６】
ところで、上述の空気と燃料の供給における両者の供給量の連動性を持つ関係によれば、例えば、過給式のガス内燃式釘打機において何らかの理由で過剰な圧縮空気が供給されて過給圧力が所定の圧力値を超えるような事態が発生した場合においても、引き続き圧縮空気が供給される限り供給した空気量に応じた燃料の供給が行われることになる。
【０００７】
しかしながら、所定の圧力値を超えた高い過給圧力における燃焼は、燃焼による爆発エネルギが設定した出力エネルギを超えることになる。そして、このような過大な出力エネルギの発生は釘打機に物理的な過大負荷をかけることになり、釘打機の耐久性や安全性に悪影響を及ぼすことになる。したがって、釘打機における耐久性と安全性の確保の視点からこのような悪影響を排除するための有効な対策が求められる。
【０００８】
本発明は上述した課題を解決すべく、圧力が設定圧力値を超えたときは燃料供給の遮断や、点火スイッチの作動の不能化、燃焼室内容積の拡大による過給圧の減圧等の格別の対策を施して、設定した出力エネルギを超える燃焼による過大な燃焼エネルギの発生を防止し又は抑制することで釘打機の耐久性と安全性を確保することができるガス内燃式釘打機を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、本発明の請求項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、打撃シリンダの上方に開閉可能に設けられた燃焼室と、燃料供給管を通して燃料ガスを供給する燃料供給装置と、上記燃料供給管の中途部に設けられた制御弁と、を備え、燃料ガスと空気とを混合して点火燃焼させるガス内燃式釘打機において、上記燃焼室内の圧力が設定圧力値以下のときには、上記制御弁の弁体は付勢部材により付勢されて上記燃料供給管を開通状態とし、上記燃焼室内の圧力が上昇して設定圧力値を超えたときには、上記付勢部材の付勢力に抗して上記制御弁の弁体が上記燃焼室内の空気圧によって移動することにより上記燃料供給管を遮断し、上記燃料供給装置による燃料の供給を遮断することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の請求項１に係る発明は、燃焼室内の圧力が設定圧力値を超えたときには上記燃料供給装置による燃料の供給を遮断する制御弁を設けたので、設定圧力値を超える圧力状態においても制御弁により燃料の供給は完全に遮断されるので、結果的に燃焼室内における混合燃料が希釈されて適正な空燃比が得られず燃焼しない状態となり、もしくは不完全燃焼を起す状態となり、たとえ予期しない圧力の上昇という事態が発生しても釘打機の耐久性や安全性に悪影響を与えるような高圧下での燃焼による過大な爆発エネルギが発生することはない。
【００１１】
又は、燃焼室内に供給される過給のための圧縮空気による該燃焼室内の過給圧力が設定圧力値を超えたときには、上記燃焼室内から打撃シリンダ内に過給圧力を開放するようにすれば、打撃シリンダ内に高い過給圧の混合ガスが流入する。そして、打撃ピストンは上記過給圧に押し下げられるので実質的に燃焼室の容積が拡大する。このため、燃焼室内の過給圧力が減圧し、燃焼による爆発エネルギが抑制される。したがって、釘打機の耐久性や安全性に悪影響を与えるような高圧下での燃焼による過大な爆発エネルギの発生は確実に防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に本発明の実施形態について説明するが、まず、その前提となるガス内燃式釘打機Ａを図８及び図９によって説明し、燃焼室内に供給される過給のための圧縮空気による過給圧力が設定圧力値を超えたときの形態を個別に説明する。
【００１３】
図８及び図９はガス内燃式釘打機を示すもので、この釘打機は駆動機構部やガス燃料カートリッジ等を収納する釘打機本体１と、釘打機本体１と一体形成のグリップ２と、釘打機本体１の図示下部から突出するノーズ部３等を備えている。なお、４はノーズ部３の射出口に釘を供給するマガジンを示す。
【００１４】
駆動機構部は、円筒状の打撃シリンダ５と、打撃シリンダ５内で図示上下方向で往復摺動する打撃ピストン６と、打撃ピストン６に固定されたドライバ７と、打撃シリンダ５の上部に位置する筒状の可動ハウジング８と上部のシリンダヘッド部１０に囲まれ、前記打撃ピストン６の上面により仕切られる空間である燃焼室１１と、燃焼室１１の上部のシリンダヘッド部１０に装着された点火プラグ１２、ガス燃料カートリッジ１３から供給された可燃性燃料ガスと空気とを混合するモータ１４駆動による撹拌用のファン１５等からなる。
【００１５】
なお、燃焼室１１と打撃シリンダ５とは仕切り部材１６によって仕切られ、板バネからなる逆止弁１７を備えた開口部１８を介して連通するようになっている。
【００１６】
次に、打撃シリンダ５の上端側壁には供給口２０が形成され、打撃シリンダ５と燃焼室１１との間には環状のヘッドバルブ２１が供給口２０と燃焼室１１とを開通又は遮断するように設けられている。ヘッドバルブ２１は打撃シリンダ５の上方外側面とに沿って上下動可能に配置され、その下部に設けられた押し上げバネ２２によって常時供給口２０を閉じるように上方に付勢されている。押し上げバネ２２のバネ力は燃焼室１１内の内圧が燃焼により高くなったときにはヘッドバルブ２１を閉じ状態に保持できない程度に設定されている。
【００１７】
また、駆動機構部の実質的な始動のための初動を行うコンタクト部材２３が設けられている。コンタクト部材２３は、釘打ちに供されない状態においてその下端がノーズ部３の最下部から突出するようにバネ付勢され、コンタクト部材２３の上部に設けられたロッド部材２４上端が燃焼室１１の可動ハウジング８の下端部に連結され、これにより燃焼室１１の可動ハウジング８は下動して大気に開放されている。
【００１８】
さらに、ガス内燃式釘打機は、釘打機本体１の後部空間に過給用の圧縮機２５を備えている。圧縮機２５は往復動型であり、空気の吸入口２６と圧縮空気供給管２７とに開口するシリンダ２８内でピストン３０を往復動させることにより、吸入口２６から取り入れた大気をピストン３０で圧縮して圧縮空気供給管２７に送るように構成され、吸入口２６と圧縮空気供給管２７の管口にはそれぞれ吸入弁３１と吐出弁（図示せず）が設けられている、吸入弁３１と吐出弁は互いに逆方向に作用する板状の逆止弁である。過給用の圧縮空気は圧縮空気供給管２７から燃焼室１１に供給される。
【００１９】
ピストン３０の往復動はモータ３２により行われ、モータ３２のモータ軸の歯車３３から２つの傘歯車３４の噛み合いを経てクランク歯車３６に駆動力が伝達され、クランク歯車３６の回転をコンロッド３７に伝達することで該コンロッド上端にピストンピンを介して揺動可能に保持されたピストン３０を上述の吸気と吐出のためにシリンダ２８内で往復動させるようになっている。
【００２０】
また、グリップ２の下部にはガス燃料カートリッジ１３を含む燃料供給装置１９が取付けられている。燃料供給装置１９から供給されるガス燃料は燃料供給管３８を通して燃焼室１１内に供給される。燃料供給管３８は圧縮空気供給管２７の管路途中に接続しており、ガス燃料は圧縮空気とともに圧縮燃料供給管３９から燃焼室１１内に供給される。
【００２１】
なお、良好な燃焼状態の確保のための適正な空燃比の維持が図れるように、燃料供給装置１９には、燃焼室１１に供給された空気量に応じて燃料の噴射量を調整する手段が装備されているものとする。
【００２２】
次に、コンタクト部材２３は上方へ押し込まれることで可動ハウジング８を上動させて密閉された燃焼室１１を形成し、トリガの操作に関連して過給用の圧縮機２５がモータ３２の駆動で作動を開始し、ガス燃料の供給や点火プラグ１２による点火等が行われるようになされている。
【００２３】
つまり、図示されない被釘打ち材に押し当てられたコンタクト部材２３が図示上方に押し込められることで、燃焼室１１の可動ハウジング８が図９のように上動して開放状態である燃焼室１１を密封閉鎖状態にするとともに、圧縮機２５がモータ３２の駆動で作動を開始して圧縮空気供給管２７を経て圧縮空気を送り込むとともに、時を同じくしてガス燃料カートリッジ１３からガス燃料が燃料供給管３８を経て噴射供給され、圧縮空気と燃料が圧縮燃料供給管３９に合流して燃焼室１１内に供給される。これを撹拌ファン１５により均一になるように攪拌混合して、トリガ４０の操作でマイクロスイッチＳをオン作動させて点火プラグ１２を点火作動させることにより燃焼室１１内の混合燃料を燃焼させる。
【００２４】
燃焼室１１内における混合燃料の燃焼による高圧のガスは、ヘッドバルブ２１をバネ２２に抗して押し下げてその開口を供給口２０に開くので、燃焼ガス圧が打撃シリンダ５内に供給され打撃ピストン６が駆動され、ドライバ７が釘を打撃して被釘打ち材の所定位置に打ち込むようになされている。
【００２５】
また、打撃ピストン６が下死点まで下動すると、打撃シリンダ５内のガスが急激に冷却して容積が減少するので打撃シリンダ５内が負圧となり、打撃ピストン６が上方に移動する。打撃ピストン６の上動に伴うシリンダ内空間の圧力上昇は仕切り部材１６の逆止弁１７の開口を開き、打撃ピストン６は上死点へと移動する。
【００２６】
そして、釘打ちの終了に伴ってトリガ４０の操作が解放され、コンタクト部材２３の被釘打ち材に対する押圧が開放されると、コンタクト部材２３がバネの戻し力で押し下げられて下動し、これと連動して燃焼室１１の可動スリーブ部が下動し、燃焼室１１が開放されてシール部から燃焼室１１内へ新鮮な空気が流入して次の釘打ちが準備される。
【００２７】
［実施形態１］
この実施形態は、上記ガス内燃式釘打機において、上記燃焼室１１内に供給される過給のための圧縮空気による過給圧力が設定圧力値を超えたときに、上記燃料供給装置による燃料の供給を遮断する手段に関するものである。
【００２８】
すなわち、図１に示されるように、燃料供給装置１９から燃料ガスを供給する燃料供給管３８の中途部に制御弁４１が設けられている。制御弁４１のバルブシリンダ４２の内部には弁体４３が摺動可能に配置され、バルブシリンダ４２の上端は圧縮空気供給管２７から分岐した圧力取出管４４に連結されている。また、バルブシリンダ４２の下方には弁体４３を上方に付勢する押し上げバネ４５が配置されている。さらに、バルブシリンダ４２の側壁には、燃料供給管３８が開口している。
【００２９】
燃焼室１１内の過給圧力が所定の設定圧力値以下であれば、制御弁４１の弁体４３は図に示されるように押し上げバネ４５により上方に押し上げられて燃料供給管３８は開通状態となり、ガス燃料は圧縮空気供給管２７に連続して供給される。
【００３０】
ところが、燃焼室１１内の過給圧力が上昇して設定圧力値を超えると、図２に示されるように、圧縮空気供給管２７から圧力取出管４４を経て高圧の圧縮空気がバルブシリンダ４２の上端から内部に供給されるので、押し上げバネ４５のバネ力に抗して弁体４３が下方に作動する。これにより、弁体４３のＯリング４６が移動して燃料供給管３８を遮断する。このため、ガス燃料は圧縮空気供給管２７に供給されない。
【００３１】
上述のように、燃焼室１１内の過給圧力が所定の設定圧力値を超えると過給のための圧縮空気の供給と燃料供給の連動関係が断たれるので、つまり、燃焼室１１内の過給圧力が所定の設定圧力値を超えると過給のための圧縮空気の供給が続行されていても燃料供給制御弁４１が作動して燃料供給を遮断するようになっているので、圧縮空気の供給が続行して燃焼室１１内の過給圧力が設定圧力値を超えて上昇したときは、その分燃料が希薄な状態となるので適正な空燃比が得られず、点火によっても燃焼せず、あるいは不完全燃焼を起すことになり、釘打機の耐久性や安全性に悪影響を与えるような高い過給圧での燃焼による過大な爆発エネルギの発生は起らない。
【００３２】
［実施形態２］
次に、本発明の別の実施形態２を図３に基づいて説明する。この実施形態は上記燃焼室１１内に供給される過給のための圧縮空気による該燃焼室１１内の過給圧力が設定圧力値を超えたときには、上記燃焼室１１内から打撃シリンダ５内に過給圧力を開放する手段に関するものである。
【００３３】
上述のように、圧縮機２５から供給される圧縮空気の供給量に応じて燃料供給装置１９（図１参照）からガス燃料が供給され、これにより適正な空燃比が確保されるようになされている。そして、圧縮空気供給管２７と燃料供給管３８とは直接に接続され、噴射された燃料は圧縮空気と合流して圧縮燃料供給管３９から燃焼室１１内に供給されるように構成されている。
【００３４】
ところで、燃焼室１１の下部を仕切りかつ上死点にある打撃ピストン６の上部との間に打撃シリンダ５内空間を形成する既述の仕切り部材１６には、打撃シリンダ５内空間と燃焼室１１との連通を可能とし、また連通を遮断することができるヘッドバルブ２１が設けられているが、本実施形態においては、このヘッドバルブ２１が、燃焼室１１内の過給圧力が所定の設定圧力値以下の状態では該ヘッドバルブ２１が図３に示されるように常時押し上げバネ２２の押上げ力で上動して打撃シリンダ５の供給口２０を閉じているが、これに対し、燃焼室１１内の過給圧力が設定圧力値を超えるとヘッドバルブ２１が図４に示されるように押し上げバネ２２に抗して下動して燃焼室１１を供給口２０に開くようになされている。
【００３５】
したがって、過給による燃焼室１１内の過給圧力が設定圧力値を超えると上述のヘッドバルブ２１が下動して燃焼室１１を供給口２０に開き（図参照）、打撃シリンダ５内に高い過給圧の混合ガスが上記ヘッドバルブ２１の開口を通って流入する。このため、打撃ピストン６は上記過給圧に押し下げられるので実質的に燃焼室１１の容積が拡大する。このように、燃焼室１１内の余分な過給圧力は打撃シリンダ５内空間に開放されるから、燃焼室１１内の過給圧力が減圧し、燃焼による爆発エネルギが抑制される。
【００３６】
このように、ヘッドバルブ２１により供給口２０が開くことで打撃シリンダ５内空間に混合燃料である高い過給圧の混合燃料が流入し、この燃料の流入により該シリンダ５内空間の圧力が上昇してピストンが作動するが、この圧力は燃焼による圧力に比べて低いので釘打機の耐久性や安全性に何ら悪影響を与えるものではない。
【００３７】
［実施形態３］
次に、本発明の別の実施形態を図５に基づいて説明する。
【００３８】
この実施形態は、上記燃焼室１１内の上記設定圧力値を超える圧力を検知する圧力センサ４７の検知信号による点火制御装置のコントロール基板３５の電気回路制御により、上記点火のためのスイッチＳがＯＮ作動しないようにする手段に関するものである。
【００３９】
同図に示されるように、燃焼室１１の側壁に圧力センサ４７が取り付けられており、燃焼室１１内の過給圧力が設定圧力値を超えると圧力センサ４７によりこの圧力状態が検知されて検知信号が発信される。そして、発信された検知信号の受信がなされると該信号が点火制御装置のコントロール基板３５の電気回路の点火プラグ１２の着火用スイッチＳがオン作動しないようにプログラムされている。
【００４０】
したがって、たとえトリガ４０が押し込み操作されてスイッチＳがＯＮ作動されても該作動は無効とされて点火プラグ１２が点火することはなく、燃焼室１１内における混合ガスの燃焼は行われない。
【００４１】
［実施形態４］
この実施形態は、燃焼室内の上記設定圧力値を超える圧力に応じて作動するシリンダ機構により、点火プラグ１２を点火作動させることにより燃焼室１１内の混合燃料を燃焼させるマイクロスイッチＳの接点部材を、上記トリガに係合しない位置に移動させる手段に関するものである。
【００４２】
すなわち、図６に示されるように、前述の圧縮機２５から燃焼室１１内へ圧縮空気を供給する圧縮空気供給管２７の管路途中から分岐させた圧力取出管４４がシリンダ機構４７のシリンダ４８に接続され、燃焼室１１内の過給圧力が直接該圧力取出管４４を通してシリンダ４８内に作用するようになされている。シリンダ４８内にはピストン５０とピストンロッド５１が設けられ、ピストンロッド５１の先端はシリンダ４８から突出してマイクロスイッチＳの前側面に当接している。マイクロスイッチＳは前後にスライド可能に配置され、その後側面に配置されたバネ５２によって常時前方に移動するように付勢されている。マイクロスイッチＳの接点部材５３は下向きに突出形成されている。
【００４３】
これに対し、トリガ４０の上端にはスイッチ押圧部５４が、通常状態のマイクロスイッチＳの接点部材５３に上下に対応するように配置されている。
【００４４】
上記構成により、燃焼室１１内の過給圧力が設定圧力値以下であれば、マイクロスイッチＳはバネ５２により常時は前方に付勢されているが、図７に示されるように、燃焼室１１内の過給圧力が設定圧力値を超えると該過給圧力によりシリンダ４８内のピストン５０とともにピストンロッド５１がバネ５２に抗してマイクロスイッチＳを後方にスライドさせると、接点部材５３はトリガ４０に係合できない位置に移動する。このため、トリガ４０を引き上げ操作しても、接点部材５３を押し込むことはできないので、釘打機を起動させることはできない。
【００４５】
なお、ここでは、マイクロスイッチを利用した機械的スイッチについて説明したが、これに限定されず、ホール素子等を利用した電気的スイッチでもよい。
【００４６】
なお、図示しないが、上記マイクロスイッチの接点部材を、上記トリガに係合しない位置に移動させることに代え、上記燃焼室内の上記設定圧力値を超える圧力に応じて作動するシリンダ機構のピストンロッドを上記トリガの移動軌跡の途中に突出して干渉するように構成してもよい。
【００４７】
［実施形態５］
上記圧縮機２５による過給圧力と上記燃料供給装置による燃料噴射量とは過給圧力が設定圧になるまでは連動するように構成されているが、設定圧力値を超えるときは、上記圧縮機２５による過給圧力と上記燃料供給装置による燃料噴射量とを連動させず、互いに個別に設定したもので、図８及び図９に示されるガス燃料カートリッジ１３を含む燃料供給装置からは一定量のガス燃料を噴射させる。
【００４８】
上記構成によれば、過給圧力が設定圧力値よりも高くなっても燃料噴射量は一定であるから、それ以上は増えない。このため、過給圧力だけが上がったときは、要するに燃料ガスに比べて空気量だけが多くなり、混合ガスは希薄になるから、点火しても燃焼できないか、燃焼してもパワーが出ない。したがって、設定したエネルギよりも低くなってしまうので、釘打機の耐久性と安全性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の１つの実施形態のガス内燃式釘打機の要部の縦断面図
【図２】図１のガス内燃式釘打機の作動状態を示す縦断面図
【図３】本発明の他の実施形態のガス内燃式釘打機の要部の縦断面図
【図４】図３のガス内燃式釘打機の作動状態を示す縦断面図
【図５】本発明のさらに他の実施形態のガス内燃式釘打機の要部の縦断面図
【図６】本発明の別の実施形態のガス内燃式釘打機の要部の縦断面図
【図７】図６のガス内燃式釘打機の作動状態を示す縦断面
【図８】本発明に係るガス内燃式釘打機の基本構成を示す縦断面図
【図９】図８のガス内燃式釘打機の作動状態を示す要部の縦断面図
【符号の説明】
【００５０】
５ 打撃シリンダ
６ 打撃ピストン
８ 可動ハウジング
１１ 燃焼室
１９ 燃料供給装置
２５ 圧縮機
４１ 燃料供給制御弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス内燃式釘打機に関し、特に予期せぬ圧力の上昇に対する安全対策が講じられたガス内燃式釘打機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス内燃式の釘打機は従来から知られており（例えば、特許文献１参照）、また、このような釘打機において燃焼室内に圧縮空気を過給することにより出力エネルギの増大を図ったものも知られている。
【０００３】
これら公知のガス内燃式釘打機においては良好な燃焼状態の確保のための適正な空燃比の維持が図れるようになされており、このために燃焼室に供給された空気量に応じて燃料の噴射量を調整する手段が装備されている。
【０００４】
そして、例えば、ある公知の過給式のガス内燃式釘打機によれば、圧縮空気と燃料がそれぞれ個別の供給管を通して燃焼室内に供給される構造を備えていて、燃焼室内に供給する所定量の燃料の供給は、燃料供給管に配置した機械式あるいは電子式制御手段で制御する定量弁を用いて行うようにしている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特許公報平４−４８５８９号
【特許文献２】ＵＳ Ｐｕｂ．２００４/０１３４９６１ Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のガス内燃式釘打機においては、適正な空燃比を維持するために供給する空気量に応じた燃料の供給量の調整が行われており、この燃料供給量の調整は供給する空気量と燃料供給量が互いに連動性を持つ関係とされることで行われており、上述の特許文献２のガス内燃式釘打機の機械式あるいは電子式制御手段で制御する定量弁を用いる燃料供給においてもその例外ではない。
【０００６】
ところで、上述の空気と燃料の供給における両者の供給量の連動性を持つ関係によれば、例えば、過給式のガス内燃式釘打機において何らかの理由で過剰な圧縮空気が供給されて過給圧力が所定の圧力値を超えるような事態が発生した場合においても、引き続き圧縮空気が供給される限り供給した空気量に応じた燃料の供給が行われることになる。
【０００７】
しかしながら、所定の圧力値を超えた高い過給圧力における燃焼は、燃焼による爆発エネルギが設定した出力エネルギを超えることになる。そして、このような過大な出力エネルギの発生は釘打機に物理的な過大負荷をかけることになり、釘打機の耐久性や安全性に悪影響を及ぼすことになる。したがって、釘打機における耐久性と安全性の確保の視点からこのような悪影響を排除するための有効な対策が求められる。
【０００８】
本発明は上述した課題を解決すべく、圧力が設定圧力値を超えたときは燃料供給の遮断や、点火スイッチの作動の不能化、燃焼室内容積の拡大による過給圧の減圧等の格別の対策を施して、設定した出力エネルギを超える燃焼による過大な燃焼エネルギの発生を防止し又は抑制することで釘打機の耐久性と安全性を確保することができるガス内燃式釘打機を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、本発明の請求項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、打撃シリンダの上方に開閉可能に設けられた燃焼室と、燃料供給管を通して燃料ガスを供給する燃料供給装置と、上記燃料供給管の中途部に設けられた制御弁と、を備え、燃料ガスと空気とを混合して点火燃焼させるガス内燃式釘打機において、上記燃焼室内の圧力が設定圧力値以下のときには、上記制御弁の弁体は付勢部材により付勢されて上記燃料供給管を開通状態とし、上記燃焼室内の圧力が上昇して設定圧力値を超えたときには、上記付勢部材の付勢力に抗して上記制御弁の弁体が上記燃焼室内の空気圧によって移動することにより上記燃料供給管を遮断し、上記燃料供給装置による燃料の供給を遮断することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の請求項１に係る発明は、燃焼室内の圧力が設定圧力値を超えたときには上記燃料供給装置による燃料の供給を遮断する制御弁を設けたので、設定圧力値を超える圧力状態においても制御弁により燃料の供給は完全に遮断されるので、結果的に燃焼室内における混合燃料が希釈されて適正な空燃比が得られず燃焼しない状態となり、もしくは不完全燃焼を起す状態となり、たとえ予期しない圧力の上昇という事態が発生しても釘打機の耐久性や安全性に悪影響を与えるような高圧下での燃焼による過大な爆発エネルギが発生することはない。
【００１１】
又は、燃焼室内に供給される過給のための圧縮空気による該燃焼室内の過給圧力が設定圧力値を超えたときには、上記燃焼室内から打撃シリンダ内に過給圧力を開放するようにすれば、打撃シリンダ内に高い過給圧の混合ガスが流入する。そして、打撃ピストンは上記過給圧に押し下げられるので実質的に燃焼室の容積が拡大する。このため、燃焼室内の過給圧力が減圧し、燃焼による爆発エネルギが抑制される。したがって、釘打機の耐久性や安全性に悪影響を与えるような高圧下での燃焼による過大な爆発エネルギの発生は確実に防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に本発明の実施形態について説明するが、まず、その前提となるガス内燃式釘打機Ａを図８及び図９によって説明し、燃焼室内に供給される過給のための圧縮空気による過給圧力が設定圧力値を超えたときの形態を個別に説明する。
【００１３】
図８及び図９はガス内燃式釘打機を示すもので、この釘打機は駆動機構部やガス燃料カートリッジ等を収納する釘打機本体１と、釘打機本体１と一体形成のグリップ２と、釘打機本体１の図示下部から突出するノーズ部３等を備えている。なお、４はノーズ部３の射出口に釘を供給するマガジンを示す。
【００１４】
駆動機構部は、円筒状の打撃シリンダ５と、打撃シリンダ５内で図示上下方向で往復摺動する打撃ピストン６と、打撃ピストン６に固定されたドライバ７と、打撃シリンダ５の上部に位置する筒状の可動ハウジング８と上部のシリンダヘッド部１０に囲まれ、前記打撃ピストン６の上面により仕切られる空間である燃焼室１１と、燃焼室１１の上部のシリンダヘッド部１０に装着された点火プラグ１２、ガス燃料カートリッジ１３から供給された可燃性燃料ガスと空気とを混合するモータ１４駆動による撹拌用のファン１５等からなる。
【００１５】
なお、燃焼室１１と打撃シリンダ５とは仕切り部材１６によって仕切られ、板バネからなる逆止弁１７を備えた開口部１８を介して連通するようになっている。
【００１６】
次に、打撃シリンダ５の上端側壁には供給口２０が形成され、打撃シリンダ５と燃焼室１１との間には環状のヘッドバルブ２１が供給口２０と燃焼室１１とを開通又は遮断するように設けられている。ヘッドバルブ２１は打撃シリンダ５の上方外側面とに沿って上下動可能に配置され、その下部に設けられた押し上げバネ２２によって常時供給口２０を閉じるように上方に付勢されている。押し上げバネ２２のバネ力は燃焼室１１内の内圧が燃焼により高くなったときにはヘッドバルブ２１を閉じ状態に保持できない程度に設定されている。
【００１７】
また、駆動機構部の実質的な始動のための初動を行うコンタクト部材２３が設けられている。コンタクト部材２３は、釘打ちに供されない状態においてその下端がノーズ部３の最下部から突出するようにバネ付勢され、コンタクト部材２３の上部に設けられたロッド部材２４上端が燃焼室１１の可動ハウジング８の下端部に連結され、これにより燃焼室１１の可動ハウジング８は下動して大気に開放されている。
【００１８】
さらに、ガス内燃式釘打機は、釘打機本体１の後部空間に過給用の圧縮機２５を備えている。圧縮機２５は往復動型であり、空気の吸入口２６と圧縮空気供給管２７とに開口するシリンダ２８内でピストン３０を往復動させることにより、吸入口２６から取り入れた大気をピストン３０で圧縮して圧縮空気供給管２７に送るように構成され、吸入口２６と圧縮空気供給管２７の管口にはそれぞれ吸入弁３１と吐出弁（図示せず）が設けられている、吸入弁３１と吐出弁は互いに逆方向に作用する板状の逆止弁である。過給用の圧縮空気は圧縮空気供給管２７から燃焼室１１に供給される。
【００１９】
ピストン３０の往復動はモータ３２により行われ、モータ３２のモータ軸の歯車３３から２つの傘歯車３４の噛み合いを経てクランク歯車３６に駆動力が伝達され、クランク歯車３６の回転をコンロッド３７に伝達することで該コンロッド上端にピストンピンを介して揺動可能に保持されたピストン３０を上述の吸気と吐出のためにシリンダ２８内で往復動させるようになっている。
【００２０】
また、グリップ２の下部にはガス燃料カートリッジ１３を含む燃料供給装置１９が取付けられている。燃料供給装置１９から供給されるガス燃料は燃料供給管３８を通して燃焼室１１内に供給される。燃料供給管３８は圧縮空気供給管２７の管路途中に接続しており、ガス燃料は圧縮空気とともに圧縮燃料供給管３９から燃焼室１１内に供給される。
【００２１】
なお、良好な燃焼状態の確保のための適正な空燃比の維持が図れるように、燃料供給装置１９には、燃焼室１１に供給された空気量に応じて燃料の噴射量を調整する手段が装備されているものとする。
【００２２】
次に、コンタクト部材２３は上方へ押し込まれることで可動ハウジング８を上動させて密閉された燃焼室１１を形成し、トリガの操作に関連して過給用の圧縮機２５がモータ３２の駆動で作動を開始し、ガス燃料の供給や点火プラグ１２による点火等が行われるようになされている。
【００２３】
つまり、図示されない被釘打ち材に押し当てられたコンタクト部材２３が図示上方に押し込められることで、燃焼室１１の可動ハウジング８が図９のように上動して開放状態である燃焼室１１を密封閉鎖状態にするとともに、圧縮機２５がモータ３２の駆動で作動を開始して圧縮空気供給管２７を経て圧縮空気を送り込むとともに、時を同じくしてガス燃料カートリッジ１３からガス燃料が燃料供給管３８を経て噴射供給され、圧縮空気と燃料が圧縮燃料供給管３９に合流して燃焼室１１内に供給される。これを撹拌ファン１５により均一になるように攪拌混合して、トリガ４０の操作でマイクロスイッチＳをオン作動させて点火プラグ１２を点火作動させることにより燃焼室１１内の混合燃料を燃焼させる。
【００２４】
燃焼室１１内における混合燃料の燃焼による高圧のガスは、ヘッドバルブ２１をバネ２２に抗して押し下げてその開口を供給口２０に開くので、燃焼ガス圧が打撃シリンダ５内に供給され打撃ピストン６が駆動され、ドライバ７が釘を打撃して被釘打ち材の所定位置に打ち込むようになされている。
【００２５】
また、打撃ピストン６が下死点まで下動すると、打撃シリンダ５内のガスが急激に冷却して容積が減少するので打撃シリンダ５内が負圧となり、打撃ピストン６が上方に移動する。打撃ピストン６の上動に伴うシリンダ内空間の圧力上昇は仕切り部材１６の逆止弁１７の開口を開き、打撃ピストン６は上死点へと移動する。
【００２６】
そして、釘打ちの終了に伴ってトリガ４０の操作が解放され、コンタクト部材２３の被釘打ち材に対する押圧が開放されると、コンタクト部材２３がバネの戻し力で押し下げられて下動し、これと連動して燃焼室１１の可動スリーブ部が下動し、燃焼室１１が開放されてシール部から燃焼室１１内へ新鮮な空気が流入して次の釘打ちが準備される。
【００２７】
［実施形態１］
この実施形態は、上記ガス内燃式釘打機において、上記燃焼室１１内に供給される過給のための圧縮空気による過給圧力が設定圧力値を超えたときに、上記燃料供給装置による燃料の供給を遮断する手段に関するものである。
【００２８】
すなわち、図１に示されるように、燃料供給装置１９から燃料ガスを供給する燃料供給管３８の中途部に制御弁４１が設けられている。制御弁４１のバルブシリンダ４２の内部には弁体４３が摺動可能に配置され、バルブシリンダ４２の上端は圧縮空気供給管２７から分岐した圧力取出管４４に連結されている。また、バルブシリンダ４２の下方には弁体４３を上方に付勢する押し上げバネ４５が配置されている。さらに、バルブシリンダ４２の側壁には、燃料供給管３８が開口している。
【００２９】
燃焼室１１内の過給圧力が所定の設定圧力値以下であれば、制御弁４１の弁体４３は図に示されるように押し上げバネ４５により上方に押し上げられて燃料供給管３８は開通状態となり、ガス燃料は圧縮空気供給管２７に連続して供給される。
【００３０】
ところが、燃焼室１１内の過給圧力が上昇して設定圧力値を超えると、図２に示されるように、圧縮空気供給管２７から圧力取出管４４を経て高圧の圧縮空気がバルブシリンダ４２の上端から内部に供給されるので、押し上げバネ４５のバネ力に抗して弁体４３が下方に作動する。これにより、弁体４３のＯリング４６が移動して燃料供給管３８を遮断する。このため、ガス燃料は圧縮空気供給管２７に供給されない。
【００３１】
上述のように、燃焼室１１内の過給圧力が所定の設定圧力値を超えると過給のための圧縮空気の供給と燃料供給の連動関係が断たれるので、つまり、燃焼室１１内の過給圧力が所定の設定圧力値を超えると過給のための圧縮空気の供給が続行されていても燃料供給制御弁４１が作動して燃料供給を遮断するようになっているので、圧縮空気の供給が続行して燃焼室１１内の過給圧力が設定圧力値を超えて上昇したときは、その分燃料が希薄な状態となるので適正な空燃比が得られず、点火によっても燃焼せず、あるいは不完全燃焼を起すことになり、釘打機の耐久性や安全性に悪影響を与えるような高い過給圧での燃焼による過大な爆発エネルギの発生は起らない。
【００３２】
［実施形態２］
次に、本発明の別の実施形態２を図３に基づいて説明する。この実施形態は上記燃焼室１１内に供給される過給のための圧縮空気による該燃焼室１１内の過給圧力が設定圧力値を超えたときには、上記燃焼室１１内から打撃シリンダ５内に過給圧力を開放する手段に関するものである。
【００３３】
上述のように、圧縮機２５から供給される圧縮空気の供給量に応じて燃料供給装置１９（図１参照）からガス燃料が供給され、これにより適正な空燃比が確保されるようになされている。そして、圧縮空気供給管２７と燃料供給管３８とは直接に接続され、噴射された燃料は圧縮空気と合流して圧縮燃料供給管３９から燃焼室１１内に供給されるように構成されている。
【００３４】
ところで、燃焼室１１の下部を仕切りかつ上死点にある打撃ピストン６の上部との間に打撃シリンダ５内空間を形成する既述の仕切り部材１６には、打撃シリンダ５内空間と燃焼室１１との連通を可能とし、また連通を遮断することができるヘッドバルブ２１が設けられているが、本実施形態においては、このヘッドバルブ２１が、燃焼室１１内の過給圧力が所定の設定圧力値以下の状態では該ヘッドバルブ２１が図３に示されるように常時押し上げバネ２２の押上げ力で上動して打撃シリンダ５の供給口２０を閉じているが、これに対し、燃焼室１１内の過給圧力が設定圧力値を超えるとヘッドバルブ２１が図４に示されるように押し上げバネ２２に抗して下動して燃焼室１１を供給口２０に開くようになされている。
【００３５】
したがって、過給による燃焼室１１内の過給圧力が設定圧力値を超えると上述のヘッドバルブ２１が下動して燃焼室１１を供給口２０に開き（図参照）、打撃シリンダ５内に高い過給圧の混合ガスが上記ヘッドバルブ２１の開口を通って流入する。このため、打撃ピストン６は上記過給圧に押し下げられるので実質的に燃焼室１１の容積が拡大する。このように、燃焼室１１内の余分な過給圧力は打撃シリンダ５内空間に開放されるから、燃焼室１１内の過給圧力が減圧し、燃焼による爆発エネルギが抑制される。
【００３６】
このように、ヘッドバルブ２１により供給口２０が開くことで打撃シリンダ５内空間に混合燃料である高い過給圧の混合燃料が流入し、この燃料の流入により該シリンダ５内空間の圧力が上昇してピストンが作動するが、この圧力は燃焼による圧力に比べて低いので釘打機の耐久性や安全性に何ら悪影響を与えるものではない。
【００３７】
［実施形態３］
次に、本発明の別の実施形態を図５に基づいて説明する。
【００３８】
この実施形態は、上記燃焼室１１内の上記設定圧力値を超える圧力を検知する圧力センサ４７の検知信号による点火制御装置のコントロール基板３５の電気回路制御により、上記点火のためのスイッチＳがＯＮ作動しないようにする手段に関するものである。
【００３９】
同図に示されるように、燃焼室１１の側壁に圧力センサ４７が取り付けられており、燃焼室１１内の過給圧力が設定圧力値を超えると圧力センサ４７によりこの圧力状態が検知されて検知信号が発信される。そして、発信された検知信号の受信がなされると該信号が点火制御装置のコントロール基板３５の電気回路の点火プラグ１２の着火用スイッチＳがオン作動しないようにプログラムされている。
【００４０】
したがって、たとえトリガ４０が押し込み操作されてスイッチＳがＯＮ作動されても該作動は無効とされて点火プラグ１２が点火することはなく、燃焼室１１内における混合ガスの燃焼は行われない。
【００４１】
［実施形態４］
この実施形態は、燃焼室内の上記設定圧力値を超える圧力に応じて作動するシリンダ機構により、点火プラグ１２を点火作動させることにより燃焼室１１内の混合燃料を燃焼させるマイクロスイッチＳの接点部材を、上記トリガに係合しない位置に移動させる手段に関するものである。
【００４２】
すなわち、図６に示されるように、前述の圧縮機２５から燃焼室１１内へ圧縮空気を供給する圧縮空気供給管２７の管路途中から分岐させた圧力取出管４４がシリンダ機構４７のシリンダ４８に接続され、燃焼室１１内の過給圧力が直接該圧力取出管４４を通してシリンダ４８内に作用するようになされている。シリンダ４８内にはピストン５０とピストンロッド５１が設けられ、ピストンロッド５１の先端はシリンダ４８から突出してマイクロスイッチＳの前側面に当接している。マイクロスイッチＳは前後にスライド可能に配置され、その後側面に配置されたバネ５２によって常時前方に移動するように付勢されている。マイクロスイッチＳの接点部材５３は下向きに突出形成されている。
【００４３】
これに対し、トリガ４０の上端にはスイッチ押圧部５４が、通常状態のマイクロスイッチＳの接点部材５３に上下に対応するように配置されている。
【００４４】
上記構成により、燃焼室１１内の過給圧力が設定圧力値以下であれば、マイクロスイッチＳはバネ５２により常時は前方に付勢されているが、図７に示されるように、燃焼室１１内の過給圧力が設定圧力値を超えると該過給圧力によりシリンダ４８内のピストン５０とともにピストンロッド５１がバネ５２に抗してマイクロスイッチＳを後方にスライドさせると、接点部材５３はトリガ４０に係合できない位置に移動する。このため、トリガ４０を引き上げ操作しても、接点部材５３を押し込むことはできないので、釘打機を起動させることはできない。
【００４５】
なお、ここでは、マイクロスイッチを利用した機械的スイッチについて説明したが、これに限定されず、ホール素子等を利用した電気的スイッチでもよい。
【００４６】
なお、図示しないが、上記マイクロスイッチの接点部材を、上記トリガに係合しない位置に移動させることに代え、上記燃焼室内の上記設定圧力値を超える圧力に応じて作動するシリンダ機構のピストンロッドを上記トリガの移動軌跡の途中に突出して干渉するように構成してもよい。
【００４７】
［実施形態５］
上記圧縮機２５による過給圧力と上記燃料供給装置による燃料噴射量とは過給圧力が設定圧になるまでは連動するように構成されているが、設定圧力値を超えるときは、上記圧縮機２５による過給圧力と上記燃料供給装置による燃料噴射量とを連動させず、互いに個別に設定したもので、図８及び図９に示されるガス燃料カートリッジ１３を含む燃料供給装置からは一定量のガス燃料を噴射させる。
【００４８】
上記構成によれば、過給圧力が設定圧力値よりも高くなっても燃料噴射量は一定であるから、それ以上は増えない。このため、過給圧力だけが上がったときは、要するに燃料ガスに比べて空気量だけが多くなり、混合ガスは希薄になるから、点火しても燃焼できないか、燃焼してもパワーが出ない。したがって、設定したエネルギよりも低くなってしまうので、釘打機の耐久性と安全性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の１つの実施形態のガス内燃式釘打機の要部の縦断面図
【図２】図１のガス内燃式釘打機の作動状態を示す縦断面図
【図３】本発明の他の実施形態のガス内燃式釘打機の要部の縦断面図
【図４】図３のガス内燃式釘打機の作動状態を示す縦断面図
【図５】本発明のさらに他の実施形態のガス内燃式釘打機の要部の縦断面図
【図６】本発明の別の実施形態のガス内燃式釘打機の要部の縦断面図
【図７】図６のガス内燃式釘打機の作動状態を示す縦断面
【図８】本発明に係るガス内燃式釘打機の基本構成を示す縦断面図
【図９】図８のガス内燃式釘打機の作動状態を示す要部の縦断面図
【符号の説明】
【００５０】
５ 打撃シリンダ
６ 打撃ピストン
８ 可動ハウジング
１１ 燃焼室
１９ 燃料供給装置
２５ 圧縮機
４１ 燃料供給制御弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
打撃ピストンを摺動可能に収容する打撃シリンダと、打撃シリンダの上方に開閉可能に設けられた燃焼室と、燃料供給管を通して燃料ガスを供給する燃料供給装置と、上記燃料供給管の中途部に設けられた制御弁と、を備え、燃料ガスと空気とを混合して点火燃焼させるガス内燃式釘打機において、
上記燃焼室内の圧力が設定圧力値以下のときには、上記制御弁の弁体は付勢部材により付勢されて上記燃料供給管を開通状態とし、
上記燃焼室内の圧力が上昇して設定圧力値を超えたときには、上記付勢部材の付勢力に抗して上記制御弁の弁体が上記燃焼室内の空気圧によって移動することにより上記燃料供給管を遮断し、上記燃料供給装置による燃料の供給を遮断することを特徴とするガス内燃式釘打機。
【請求項１】
打撃ピストンを摺動可能に収容する打撃シリンダと、打撃シリンダの上方に開閉可能に設けられた燃焼室と、燃料供給管を通して燃料ガスを供給する燃料供給装置と、上記燃料供給管の中途部に設けられた制御弁と、を備え、燃料ガスと空気とを混合して点火燃焼させるガス内燃式釘打機において、
上記燃焼室内の圧力が設定圧力値以下のときには、上記制御弁の弁体は付勢部材により付勢されて上記燃料供給管を開通状態とし、
上記燃焼室内の圧力が上昇して設定圧力値を超えたときには、上記付勢部材の付勢力に抗して上記制御弁の弁体が上記燃焼室内の空気圧によって移動することにより上記燃料供給管を遮断し、上記燃料供給装置による燃料の供給を遮断することを特徴とするガス内燃式釘打機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２１０７０４（Ｐ２０１２−２１０７０４Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１１５２５６（Ｐ２０１２−１１５２５６）
【出願日】平成２４年５月２１日（２０１２．５．２１）
【分割の表示】特願２００７−９６１６６（Ｐ２００７−９６１６６）の分割
【原出願日】平成１９年４月２日（２００７．４．２）
【出願人】（０００００６３０１）マックス株式会社 (1,275)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年５月２１日（２０１２．５．２１）
【分割の表示】特願２００７−９６１６６（Ｐ２００７−９６１６６）の分割
【原出願日】平成１９年４月２日（２００７．４．２）
【出願人】（０００００６３０１）マックス株式会社 (1,275)
【Ｆターム（参考）】
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