JP2005144608A - 燃焼式作業工具 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃焼式作業工具における操作性の向上を図りつつ、燃料供給に対する点火タイミングの安定化を図る上で有効な技術を提供する。
【解決手段】 可燃性ガスが燃焼される燃焼室１２１，１２２と、燃焼室に燃料を供給する燃料供給手段１４１と、燃焼室に設けられた点火装置１３１と、燃料供給手段を介して供給される燃料と空気との混合気である可燃性ガスに点火装置を介して点火することで当該燃料の燃焼を引き起こし、これによって生じる燃焼圧力によって駆動されて所定の加工作業を遂行する駆動部１５１と、一つの操作で燃料供給手段および点火装置を作動する操作手段１０７と、を有し、当該操作手段の操作に基づき、燃料供給手段を介して燃焼室に燃料を供給する一方、当該燃焼室に供給される燃料の圧力変化に連動して点火装置による点火が遂行される構成とした燃焼式作業工具。
【選択図】 図１

Description

本発明は、可燃性ガスを燃焼させた際の高圧力（衝撃力）を利用して所定の加工作業を遂行する作業工具、すなわち燃焼式作業工具の点火技術に関する。

いわゆる燃焼式作業工具に関し、釘打機やタッカ等の作業工具の駆動源としてピストン・シリンダ式の内燃機関を用いた具体例が、特公平１−３４７５３号公報（特許文献１）に開示されている。特許文献１には、燃焼室内に燃料噴射装置を介して燃料を供給（噴射）し、当該燃焼室に配置された点火装置を介して点火することによって燃料の燃焼を引き起こし、これによって生じた燃焼圧力によってピストンを駆動し、所定の加工作業（釘打ち作業）を行う構成が開示されている。

上記特許文献１に開示された技術では、作業者によってトリガが引き絞り操作されると、燃料噴射装置を介して燃焼室内に燃料が噴射され、トリガが更に深く引き絞り操作されることによって点火装置による点火が遂行される構成としている。かかる技術によれば、トリガを操作することで燃料供給と点火とを遂行できるため、操作性を向上することが可能となる。ところが、特許文献１には、燃料噴射装置による燃料噴射と点火装置による点火とをトリガの引き絞り操作に連動して遂行する技術が開示されているものの、燃料供給に対する点火のタイミングに関する技術についての考慮がなされていない。燃焼室内での燃料供給と点火のタイミングは、燃焼効率を左右する極めて重要な要因である。特許文献１に開示された燃焼式作業工具の場合、作業者がトリガを引き絞り操作するときの操作速度の遅速に対応して燃料供給に対する点火のタイミングが変動する可能性があり、またトリガの引き絞り操作を途中で中断したような場合、燃料の供給動作のみが行われ、燃料が無駄に消費されてしまう可能性があり、かかる点において改良の余地がある。
特公平１−３４７５３号公報

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、燃焼式作業工具における操作性の向上を図りつつ、燃料供給に対する点火タイミングの安定化を図る上で有効な技術を提供することを目的とする。

上記課題を達成するため、特許請求の範囲の各請求項記載の発明が構成される。
請求項１に記載の発明によれば、可燃性ガスが燃焼される燃焼室と、燃料供給手段と、点火装置と、駆動部とを有する燃焼式作業工具が構成される。可燃性ガスは、燃料と空気とを適宜に噴霧状に混合させた混合気である。燃料供給手段を介して燃焼室内に供給された燃料は、当該燃焼室内で空気と混合することによって可燃性ガスを構成（生成）する。本発明では、燃焼室における可燃性ガスを点火装置によって点火し、燃焼させる。そして駆動部は、かかる燃焼作用によって生じた燃焼圧力を利用することで所定の加工作業を遂行する。「所定の加工作業」としては、典型的には、釘やステープル等を被加工材に打込むための作業がこれに該当する。

本発明は、特徴的構成として、一つの操作で燃料供給手段および点火装置を作動する操作手段を有し、当該操作手段の操作に基づき、燃料供給手段を介して燃焼室に燃料を供給する一方、当該燃焼室内に供給される燃料の圧力変化に連動して点火装置による点火を遂行する構成とされる。本発明における「一つの操作」の態様としては、典型的には、操作手段が、例えばトリガの場合であれば、トリガの一回の引き絞り操作によって燃料供給手段および点火装置を作動する態様がこれに該当する。また操作手段が、押しボタンの場合であれば、当該押しボタンの一回の押し操作によって燃料供給手段および点火装置を作動する態様がこれに該当する。換言すれば、例えばトリガの引き絞り操作によって燃料供給手段が作動し、トリガの更なる引き絞り操作によって点火装置が作動するといった態様での操作が不要となる。また「一つの操作」で作動する対象は、燃料供給手段および点火装置に限るものではなく、更なる別の機構を作動する構成とすることを妨げない。また本発明における「燃焼室に供給される燃料」の意義としては、燃料貯蔵部から流出して燃焼室に至る流動経路中の燃料に限らず、燃焼室内に供給された燃料をも包含する概念である。また「燃料の圧力変化」の態様としては、典型的には、燃料の供給開始から供給終了までの圧力変化がこれに該当するが、供給開始時の圧力よりも供給終了時の圧力が低下する態様、あるいは上昇する態様のいずれをも好適に包含する。本発明によれば、作業者によって操作手段が操作されたとき、当該操作速度の遅速の如何に拘わらず、燃料供給手段を介して燃料が供給された後、一定のタイミングで点火が遂行されることになる。これにより、操作性の向上を図りつつ、常に安定した燃焼を実現することが可能となった。

（請求項２に記載の発明）
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の燃焼式作業工具において、燃焼室に供給するために所定量の燃料を加圧した状態で蓄える予備室を有し、燃焼室への燃料供給に伴う予備室の圧力変化に連動して点火装置による点火が遂行される構成としている。ここで「所定量の燃料」とは、燃焼室内で燃焼される空気との混合気である可燃性ガスを生成する上で好適な量の燃料をいう。予備室に加圧状態で蓄えられた燃料は、操作手段が操作されたとき、当該予備室の圧力よりも低い圧力状態の燃料供給室へと供給される。このため、予備室内の圧力は、低下する側に変化する。従って、「予備室の圧力変化に連動して点火装置による点火が遂行される」態様としては、予備室内の圧力低下に伴って変位する可動体の変位に連動して点火装置を作動させる態様、あるいは予備室内の圧力低下を検知するとともに当該検知に連動して点火装置を作動させる態様等を好適に包含する。

（請求項３に記載の発明）
請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の燃焼式作業工具における点火装置は、予備室の燃料圧力が大気圧と概ね同一圧力に達したときに点火を遂行する構成とされる。燃焼式作業工具における燃焼室内への燃料供給は、当該燃焼室内の圧力が大気圧の状態で遂行される構成が一般的である。従って、加圧状態で蓄えられている予備室内の燃料が燃焼室に供給されるとき、当該予備室内の圧力は、漸次低下して燃料の供給が終了した時点では燃焼室の圧力と均衡する概ね大気圧まで低下する。よって、予備室の燃料圧力が概ね大気圧に達するタイミングで点火を遂行するよう設定することによって、燃料が燃焼室内に供給された時点で点火、燃焼されることになる。すなわち、本発明によれば、燃料供給に対する点火のタイミングが一定化されることになり、これにより、燃焼の安定化が確立される。

（請求項４に記載の発明）
請求項４に記載の発明によれば、請求項２に記載の燃焼式作業工具において、予備室内の燃料圧力が設定値よりも低くなったときの信号を検知し、その後一定時間を経過したときに点火装置による点火が遂行される構成とされる。予備室内に加圧した状態で蓄えられた燃料が燃焼室内に供給されるとき、当該予備室内の燃料圧力は、漸次低下することになる。従って、予備室内の燃料圧力につき、「設定値」を任意に定めておき、予備室内の燃料圧力が当該設定値よりも低くなったとき、このことを、例えば圧力計にて検知する。その一方、当該検知と同時に、例えばタイマーを作動させ、当該タイマーのタイム・アップを以って、点火装置を起動させるといった態様で、点火を遂行することができる。このように、本発明によれば、燃焼室に対する燃料の供給開始から点火装置による点火までの時間が一定化されることになり、これにより燃焼の安定化が確立される。

（請求項５に記載の発明）
請求項５に記載の発明によれば、請求項１に記載の燃焼式作業工具において、燃焼室への燃料供給に伴う当該燃焼室内の圧力変化に連動して点火装置による点火が遂行される構成とされる。なお本発明における「燃焼室内の圧力変化に連動する点火装置による点火が遂行される」態様としては、典型的には、燃焼室内に設置した圧力計によって燃焼室内の圧力を検知し、当該検知圧力に基づいて点火装置を作動させる態様がこれに該当する。燃焼室に対する燃料の供給は、燃焼室内の空気との混合を促進するために、噴霧状に噴射する態様で行なわれる。この燃料の供給に伴って燃焼室内の圧力は、高くなる側に変化する。すなわち、燃焼室内の圧力は、燃料の供給に伴い変化するため、当該圧力変化に連動して点火装置を作動させ、燃料の供給を開始してから一定のタイミングで点火を遂行することができる。

（請求項６に記載の発明）
請求項６に記載の発明によれば、請求項５に記載の燃焼式作業工具において、燃焼室内の燃料圧力が設定値よりも高くなったときの信号を検知し、その後一定時間を経過したときに点火装置による点火が遂行される構成とされる。請求項５に記載の発明で説明したように、燃焼室内の圧力は、燃料の供給に伴って漸次上昇する。従って、燃焼室内の圧力につき、「設定値」を任意に定めておき、燃焼室内圧力、すなわち燃焼室内の燃料圧力が当該設定値よりも高くなったとき、このことを、例えば圧力計にて検知する一方、当該検知と同時に、例えばタイマーを作動させ、当該タイマーのタイム・アップを以って、点火装置を作動させるといった態様で、点火を遂行することができる。このように、本発明によれば、燃焼室に対する燃料の供給開始から点火装置による点火までの時間が一定化されることになり、これにより燃焼の安定化が確立される。

本発明によれば、燃焼式作業工具における操作性の向上を図りつつ、燃料供給に対する点火タイミングの安定化を図る上で有効な技術が提供されることとなった。

以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
本発明の実施の形態に係る釘打機１０１の全体構成が図１〜図３に示される。釘打機１０１は、本発明における「燃焼式作業工具」の一例であり、メインハウジング１０３、射出部１１０、ハンドグリップ１０５、マガジン１０９により、その外郭が形成されている。メインハウジング１０３内には、第１燃焼室１２１、第２燃焼室１２２、点火装置１３１、燃料噴射装置１４１および駆動部１５１が収容される。またメインハウジング１０３のうち第１燃焼室１２１に近接する箇所には抽気孔１０４が形成されている。抽気孔１０４は第１燃焼室１２１と外部（大気）とを連通可能としている。上記の第１および第２燃焼室１２１，１２２が本発明における「燃焼室」に対応し、燃料噴射装置１４１が本発明における「燃料供給手段」に対応する。ハンドグリップ１０５には、引き絞り操作可能なトリガ１０７が備えられ、作業者によって当該トリガ１０７が引き絞り操作されることで、第１および第２燃焼室１２１，１２２に燃料が供給され、かつ点火される構成とされている。このことについては後述する。上記のトリガ１０７が本発明における「操作手段」に対応する。

第１燃焼室１２１は、図２に示すように、当該第１燃焼室１２１を第２燃焼室１２２と区画するための隔壁部１２３と、第２燃焼室１２２と反対側に位置する概ね平坦状の端部壁面を有するハウジングキャップ１２９とによって囲まれて形成されている。すなわち、隔壁部１２３は、外側には平坦面部１２３ａを備え、中央部側には第２燃焼室１２２側に膨出する球面状部分１２４を備えた構成とされており、平坦面部１２３ａがハウジングキャップ１２９の端部壁面に接触された状態では、球面状部分１２４と当該端部壁面とにより囲まれる空間を第１燃焼室１２１としている。球面状部分１２４は点火装置１３１の点火部１３３を中心として概ね等径かつ半球状に形成されている。本実施の形態では、第１燃焼室１２１につき、後述する混合気の点火領域として使用するとともに、第２燃焼室１２２につき、釘打込み作業に必要な大きな燃焼エネルギを得るための領域として使用するよう構成されている。

隔壁部１２３の球面状部分１２４には多数の連通孔１２５が穿設状に形成されている。この連通孔１２５を介して第１燃焼室１２１と第２燃焼室１２２とが連通状態とされる。また隔壁部１２３は、スライドスリーブ１２７の第１燃焼室１２１側の端部にビス１２８を介して固定され、スライドスリーブ１２７と一体的に釘打機１０１の長軸方向への移動が可能とされている。

第２燃焼室１２２は、駆動部を構成するピストン１５５、スライドスリーブ１２７およびピストン１５５と対向状に配置される隔壁部１２３によって囲まれる空間として形成される。なおピストン１５５の頂面（隔壁部１２３との対向面）は、隔壁部１２３の球面状部分１２４に対応する相似形状に形成された球面状凹部１５５ａとされている。スライドスリーブ１２７は、図中に破線にて示すパンタグラフ式リンク機構１１３を介してコンタクトアーム１１１と連結されている。そしてコンタクトアーム１１１は、特に図示しないものの、例えばスプリングのような付勢手段によって常時には先端側（図１〜図３において左側）へと付勢されている。このため、スライドスリーブ１２７は、隔壁部１２３とともに先端側へと移動され、常時には第１燃焼室１２１を開放状態として、抽気孔１０４を通じて外部に連通している。このとき、隔壁部１２３は、シリンダ１５３の端面およびピストン１５５の頂面に対して、概ね全体にわたって面接触状態で接触され、これにより第２燃焼室１２２の容積が零ないし零に近い状態まで減少される。この状態が図１に示す釘打機１０１の初期状態である。

一方、釘打機１０１を被加工材（図示省略）に向かって移動させるとともにコンタクトアーム１１１を被加工材に押し付けると、当該被加工材にて押されたコンタクトアーム１１１は、付勢手段の付勢力に抗して反対方向へと移動される。このコンタクトアーム１１１の後退動作は、パンタグラフ式リンク機構１１３を介してスライドスリーブ１２７に伝達される。なおパンタグラフ式リンク機構１１３は、コンタクトアーム１１１の移動量を数倍に増幅してスライドスリーブ１２７に伝達するようにリンク比が設定されている。このため、スライドスリーブ１２７および隔壁部１２３がハウジングキャップ１２９側へと移動され、当該隔壁部１２３の周縁部である平坦面部１２３ａがハウジングキャップ１２９の端部壁面に接触する。この状態が図２に示されている。このとき、第１燃焼室１２１を閉鎖状態とし、抽気孔１０４を通じての外部との連通が断たれる。すなわちスライドスリーブ１２７は、第２燃焼室１２２の側壁面を構成する部材要素であるとともに、釘打機１０１の長軸方向への摺動動作を介して第１燃焼室１２１と外部との連通を許容および規制する燃焼室開放・閉鎖調整手段としての機能を奏する。なお釘打ち作業の際のスライドスリーブ１２７の動作については後述する。

点火装置１３１は点火用プラグ１３３および高圧電流を発生させる圧電素子１３４（図４〜図６参照）によって構成されるとともに、点火用プラグ１３３の点火部１３３ａが、第１燃焼室１２１の端部壁面を構成するハウジングキャップ１２９の概ね中央部に、当該端部壁面と概ね面一となるように配置される。

燃料噴射装置１４１は、第１燃焼室１２１から隔壁部１２３を貫通して第２燃焼室１２２へと延在するパイプ状部材１４５を主体として構成され、当該パイプ状部材１４５には、各燃焼室１２１，１２２に臨む適所に燃料噴射孔１４３が穿設状に形成されている。燃料噴射装置１４１を構成するパイプ状部材１４５は、ハウジングキャップ１２９に一端を固定されて第１および第２燃焼室１２１，１２２側に延在されている。隔壁部１２３における球面状部分１２４の一方の隅には、パイプ状部材１４５が第２燃焼室１２２内に延在することを許容するための貫通孔１４７が形成されている。本実施の形態においては、パイプ状部材１４５は、基部側（固定端側）が大径部分１４５ａとされ、先端側が小径部分１４５ｂとされた段付パイプである。そして隔壁部１２３の平坦面部１２３ａがハウジングキャップ１２９の端部壁面に接触（当接）されたときに、貫通孔１４７内に大径部分１４５ａが位置して（嵌まり込んで）当該貫通孔１４７を塞ぎ、隔壁部１２３のピストン１５５側への移動に伴い小径部分１４５ｂが貫通孔１４７内に位置したとき、あるいは抜け出たときに貫通孔１４７を開放する。この貫通孔１４７によって第２燃焼室１２２内の燃焼後のガス（以下、燃焼後のガスを燃焼ガスという）を第１燃焼室１２１に導くための排気口を構成している。

図４〜図６および図７には、燃焼室に燃料を供給するための燃料供給回路１６１が断面図および回路図として示されている。図４は燃料供給回路の初期状態を示し、図５はトリガ１０７の引き絞り操作時を示し、図６はトリガ１０７の戻し時を示している。図示のように、燃料供給回路１６１は、燃料を貯蔵する燃料貯蔵部としてハンドグリップ１０５内に交換可能に収容されるガスボンベ１６３（図１〜図３に二点鎖線で示す）、トリガ１０７の引き絞り操作によって作動される切替弁１６７、第１および第２燃焼室１２１，１２２に供給するための燃料を予め計量して蓄える燃料計量器１６９、当該燃料計量器１６９に蓄えられる燃料の圧力を一定圧力に調整する調圧弁１６５を備えた構成とされる。なお切替弁１６７、燃料計量器１６９、調圧弁１６５については、ハンドグリップ１０５内あるいはメインハウジング１０３内に適宜広さの収容空間を設定し、当該収容空間に配置される構成とされる。
燃料は、液化状態でガスボンベ１６３に貯蔵されており、当該ガスボンベ１６３から流出する際に気化し、その後、調圧弁１６５を経て切替弁１６７に送られ、更に当該切替弁１６７を介して燃料計量器１６９に送られる。燃料計量器１６９に送られた燃料は、一回の燃焼に見合う量だけ、当該燃料計量器１６９の計量室１６９ｃ内に大気圧よりも高い圧力で蓄えられ、そしてトリガ１０７の引き絞り操作によって切替弁１６７が作動されたときに、当該切替弁１６７を介して前述した燃料噴射装置１４１へ供給される構成とされる。上記の計量室１６９ｃが本発明における「予備室」に対応する。

次に燃料供給回路１６１を構成する各機能部について説明する。調圧弁１６５は、バルブボディ１６５ａ内に摺動自在に取り付けられたスプール１６５ｂを主体に構成されている。スプール１６５ｂは、当該スプール１６５ｂの長軸方向に移動することによって、ガスボンベ１６３とホース等の配管１７１を介して接続されたバルブポート１６５ｅを開放あるいは閉鎖する構成とされる。スプール１６５ｂは、軸方向の一端に作用するスプリング１６５ｃのバネ力によってバルブポート１６５ｅを開く方向（図４において左側）に付勢されており、燃料計量器１６９の計量室１６９ｃ内に燃料が貯留されている状態では、軸方向の他端に作用する調圧室１６５ｄ内の圧力によってバルブポート１６５ｅを閉じる位置に保持される。この状態が図４に示されている。なお調圧室１６５ｄは、切替弁１６７を介して燃料計量器１６９の計量室１６９ｂに対し連通あるいは遮断される。またスプリング１６５ｃのバネ力は、調整ボルト１６５ｆを回転することで適宜調整可能とされている。

燃料計量器１６９は、シリンダ状の計量器本体１６９ａと、当該計量器本体１６９ａ内に摺動自在に収容されたピストン状部材１６９ｂとを主体に構成されている。計量器本体１６９ａ内空間は、ピストン状部材１６９ｂによって計量室１６９ｃと大気圧室１６９ｄとに仕切られ、計量室１６９ｃのポート１６９ｈがホース等の配管１７３を介して切替弁１６７の第１バルブポート１６７ｃに接続されている。大気圧室１６９ｄ内には、計量室１６９ｃ内の燃料を加圧する蓄圧用のスプリング１６９ｅが配置されている。計量室１６９ｃが切替弁１６７を介して調圧弁１６５の調圧室１６５ｄと連通されるとき、ピストン状部材１６９ｂは、ガスボンベ１６３から計量室１６９ｂに供給される燃料によって加圧され、スプリング１６９ｅを圧縮しつつ大気圧室１６９ｄ側へと移動される。そしてピストン状部材１６９ｂが当該大気圧室１６９ｄ内に配置されたストッパ１６９ｇに当接して移動を規制されたとき、計量室１６９ｂ内に所定量、すなわち一回の燃焼に見合う量の燃料が計量されて蓄えられる。この状態が図４に示されている。

また燃料計量器１６９のピストン状部材１６９ｂは、点火装置１３１の圧電素子１３４を作動する作動体としてのロッド状部材１６９ｆを備えている。ロッド状部材１６９ｆは、計量器本体１６９ａを貫通して外部に突出する態様で設けられ、計量室１６９ｃ内の燃料が切替弁１６７を介して燃料噴射装置１４１へと供給されるとき、その供給終了時に突出端部が圧電素子１３４に衝撃的に当接し、これにより圧電素子１３４に高圧電流を発生させる構成とされる。この状態が図５に示されている。なお圧電素子１３４は、燃料計量器１６９に接近した位置に配置されており、前記点火用プラグ１３３の点火部１３３ａと電気配線１３４ａを介して接続されている。

切替弁１６７は、バルブボディ１６７ａ内にスプール１６７ｂが当該スプール１６７ｂの長軸方向に摺動自在に取り付けられたスプール弁であり、バルブボディ１６７ａには、計量室１６９ｃのポート１６９ｈに接続される第１バルブポート１６７ｃのほか、ホース等の配管１７５を介して燃料噴射装置１４１に接続される第２バルブポート１６７ｄを有している。スプール１６７ｂは、トリガ１０７が引き絞り操作されていない初期状態では、軸方向の一端（図４〜図６において右端）に作用する調圧室１６５ｄ内の燃料の圧力によって、燃料供給停止位置（図４に示す位置）へ移動されており、この位置では、当該調圧室１６５ｄを第１バルブポート１６７ｃに連通（従って、計量室１６９ｃに連通）させる一方、第１バルブポート１６７ｃと第２バルブポート１６７ｄとの連通を遮断している。スプール１６７ｂが燃料供給停止位置へ移動された状態が切替弁１６７の初期状態であり、この状態が図４に示されている。なおスプール１６７ｂの燃料供給停止位置への移動は、例えば初期位置（戻し位置）に位置するトリガ１０７に対し、当該スプール１６７ｂの軸方向の他端部が当接することよって規制される構成とされる。

スプール１６７ｂは、トリガ１０７が引き絞り操作されるとき、当該トリガ１０７によって軸方向の他端部（図４〜図６において左端）を加圧されることで燃料供給位置（図５に示す位置）へと移動される。この状態が図５に示されている。スプール１６７ｂの燃料供給位置への移動により、第１バルブポート１６７ｃは、調圧室１６５ｄに対する連通（従って、計量室１６９ｃとの連通）が遮断される一方、第２バルブポート１６７ｄに連通される。すなわち、トリガ１０７が引き絞り操作されることで、計量室１６９ｃが燃料噴射装置１４１に連通される構成とされる。なおスプール１６７ｂが燃料供給位置へ移動されたとき、調圧室１６５ｄ内には燃料が加圧された状態で封入され、この封入されたガス状の燃料は、いわゆるガスバネを構成する。図７の回路図においては、符号１６７ｅによってガスバネを表示している。

なお図４〜図６の各断面図において、それぞれ符号Ｓで示された部材は、調圧弁１６５のスプール１６５ｂの外周面、および切替弁１６７のスプール１６７ｂの外周面に設けられたシール部材（Ｏリング）を示している。スプール１６５ｂ，１６７ｂがバルブボディ１６５ａ，１６７ａに対して摺動されるときの摺動面につき、当該シール部材Ｓが接触する部位ではシールされ、接触していない部位ではガスの流通を許容する隙間が存在する構成とされる。かかる構成が図８〜図１１に示されている。
図８は初期状態における調圧弁１６５の一部を示しており、このときは２個のシール部材Ｓがバルブポート１６５ｅの両側においてバルブボディ１６５ａの内周面に接触し、当該バルブポート１６５ｅを閉じている。図９はトリガ戻し時における調圧弁１６５の一部を示しており、このときはスプール１６５５ｂの移動により調圧室１６５ｄ側のシール部材Ｓがバルブボディ１６５ａの内周面から離れ、バルブポート１６５ｅと調圧室１６５ｄを連通している。また図１０は初期状態における切替弁１６７の一部を示しており、このときは１つのシール部材Ｓがバルブボディ１６７ａの内周面から離れ、調圧弁１６５の調圧室１６５ｄと第１バルブポート１６７ｃを連通している。図１１はトリガ引き絞り操作時における切替弁１６７の一部を示しており、このときは他の１つのシール部材Ｓがバルブボディ１６７ａの内周面から離れ、第１バルブポート１６７ｃが第２バルブポート１６７ｄに連通される。

図１〜図３に示すように、駆動部１５１は、メインハウジング１０３内に収容されたシリンダ１５３と、このシリンダ１５３内に摺動可能に配置されたピストン１５５と、このピストン１５５に一体状に連接されたピストンロッド１５７を主体として構成される。なお特に図示しないものの、ピストンロッド１５７の先端側は、射出部１１０内に配されて釘（図示省略）を前方に打ち出すための射出装置に連接されている。またシリンダ１５３内部の先端側には、高速駆動されたピストン１５５の衝撃を吸収緩和してピストン１５５を受け止めるためのクッションラバー１５９が適宜配置されている。さらにシリンダ１５３には、当該シリンダ１５３のボア内を釘打機１０１外部に連通するための逆止弁１１５が設けられている。この逆止弁１１５は、シリンダ１５３のボア内の流体が外部に流出することを許容する一方、外部の流体がシリンダ１５３のボア内に流入することを規制する一方向弁として構成されている。

マガジン１０９は、釘打機１０１のメインハウジング１０３先端側に形成された射出部１１０に取り付けられ、相互に連接された多数の釘を収容するとともに、打込み対象となる釘を射出部１１０に臨ませる。なおマガジン１０９自体の構成は周知ゆえ、その詳細な説明については、便宜上省略する。
そして射出部１１０の先端に前述したコンタクトアーム１１１が配される。コンタクトアーム１１１は、射出部１１０の長軸方向（すなわち釘打機１０１の長軸方向であって、図１では左右方向に相当する）につき、当該射出部１１０に対し相対的に摺動動作可能とされ、常時には付勢手段によって先端側（図１において左側）へと付勢されている。なお上記の付勢手段は、前述したスライドスリーブ１２７の付勢手段を兼用する。

本実施の形態に係る釘打機１０１は上記のように構成される。次に当該釘打機１０１の作用について説明する。釘打機１０１は常には図１図に示す状態を初期状態としている。この初期状態では、付勢手段の付勢力によってスライドスリーブ１２７が先端側に移動され、第１燃焼室１２１が外部と連通されており、また隔壁部１２３がシリンダ１５３およびピストン１５５に接触されており、第２燃焼室１２２の容積が零ないし零に近い状態まで減少されている。このとき、隔壁部１２３の貫通孔１４７からパイプ状部材１４５が抜け出しており、当該貫通孔１４７が開放されている。また燃料供給回路１６１は、図４に示す初期状態にある。この状態では、切替弁１６７の第１バルブポート１６７ｃが調圧弁１６５の調圧室１６５ｄに連通され（図１０参照）、計量室１６９ｃに第１および第２燃焼室１２１，１２２に供給すべき燃料が予め計量された状態で貯留されている。

かかる状態で、釘打機１０１を用いて釘打込み作業を遂行するには、まずコンタクトアーム１１１を被加工材に当接後、作業者が当該被加工材方向への押圧力を釘打機１０１に作用させる。するとコンタクトアーム１１１は付勢手段による付勢力に抗しつつ被加工材から離間する側へと後退動作する。コンタクトアーム１１１の後退動作により、当該コンタクトアーム１１１とパンタグラフ式リンク機構１１３を介して連接されたスライドスリーブ１２７がコンタクトアーム１１１の数倍のストローク量で後退動作する。この後退動作により、隔壁部１２３はハウジングキャップ１２９側へ移動するとともに、平坦面部１２３ａが当該ハウジングキャップ１２９の端部壁面に接触して第１燃焼室１２１の外部への連通を遮断する。これにより、図２に示すように、第１燃焼室１２１の容積と第２燃焼室１２２の容積が所定の容積比に設定されることになる。このとき、隔壁部１２３の貫通孔１４７にパイプ状部材１４５の大径部分１４５ａが嵌まり込み当該貫通孔１４７が閉鎖される。

この状態において、作業者がハンドグリップ１０５に設けられたトリガ１０７を引き絞り操作すると、図５に示すように、切替弁１６７のスプール１６７ｂが当該トリガ１０７によって押圧されて燃料供給位置へ移動される。このスプール１６７ｂの移動により、燃料計量器１６９の計量室１６９ｂに接続された第１バルブポート１６７ｃは、調圧弁１６５の調圧室１６５ｄに対し連通が遮断される一方、燃料噴射装置１４１に接続された第２バルブポート１６７ｄに連通される（図１１参照）。このため、計量室１６９ｂ内の燃料が燃料噴射装置１４１へと供給され、当該燃料噴射装置１４１の燃料噴射孔１４３ａ，１４３ｂ（図２参照）から各燃焼室１２１，１２２に燃料が供給（噴射）される。第１および第２燃焼室１２１，１２２への燃料供給量は、各燃焼室１２１，１２２の容積に応じてそれぞれ設定されている。噴射された燃料は各燃焼室１２１，１２２内の空気と混合され、これにより各燃焼室１２１，１２２内は混合気で満たされる。なお当該混合気は本発明における「可燃性ガス」に相当する。

第１および第２燃焼室１２１，１２２への燃料供給に伴い、計量室１６９ｃ内の圧力が漸次低下する側に変動する。これに伴いスプリング１６９ｅによって加圧されているピストン状部材１６９ｂが当該計量室１６９ｂの容積を縮小する方向へ移動する。そして計量室１６９ｂ内の燃料が燃料噴射装置１４１へ供給され終わったとき、すなわち燃料噴射装置１４１を介して第１および第２燃焼室１２１，１２２への燃料供給が終了したとき、図５に示すように、ロッド状部材１６９ｆが点火装置１３１の圧電素子１３４に衝撃的に衝突し、これにより発生した高圧電流によって点火用プラグ１３３の点火部１３３ａを構成する電極間に放電が生じ、混合気に対する点火が遂行される。

すなわち、本実施の形態に係る釘打機１０１においては、トリガ１０７が引き絞り操作されたときに、予め計量されて蓄えられた計量室１６９ｃ内の一定量の燃料が燃料噴射装置１４１を介して第１および第２燃焼室１２１，１２２に供給され、そして当該燃料の供給に伴う計量室１６９ｃ内の圧力変動に連動して点火装置１３１による点火が遂行される。このため、作業者によるトリガ１０７の引き絞り操作速度の遅速の如何に拘わらず、第１および第２燃焼室１２１，１２２に対する燃料供給タイミングと、点火のタイミングとを一定の関係に保持することが可能とされる。なお、計量室１６９ｃ内の燃料が第１および第２燃焼室１２１，１２２に供給されるとき、当該計量室１６９ｃ内の圧力は、第１および第２燃焼室１２１，１２２内の圧力まで低下する。燃料の供給を受け入れるべく、外部と遮断されたときの第１および第２燃焼室１２１，１２２内の圧力は、概ね大気圧である。従って、計量室１６９ｃ内の圧力は、燃料供給を完了した時点では、概ね大気圧まで低下することになり、このため、計量室１６９ｃ内の燃料圧力が概ね大気圧と同じになったときに、点火装置１３１による点火が行われることとなる。

点火装置１３１による点火動作がなされると、第１燃焼室１２１内に充填された混合気は、点火部１３３近傍領域より着火され、第１燃焼室１２１内の混合気の燃焼が開始される。混合気の燃焼作用は爆発的であり、当該混合気の燃焼面（火焔面）が非常に短い時間で隔壁部１２３へ到達する。このとき、本実施の形態では、隔壁部１２３につき、点火部１３３を中心とする概ね等径の球面状部分１２４として構成しているため、点火部１３３から発した混合気の燃焼面は、当該点火部１３３に対して等半径とされた球面状部分１２４へと概ね同時に到達する。このため、隔壁部１２３の境界面全体に渡って、第２燃焼室１２２の着火タイミングを各連通孔１２５で統一化することが可能であり、第２燃焼室１２２での燃焼開始タイミングを効果的にコントロールすることが可能とされる。

第２燃焼室１２２内に充填された混合気は、隔壁部１２３の表面全体領域より同時的に着火され、第２燃焼室１２２内の混合気の燃焼が開始される。第２燃焼室１２２の容積は、第１燃焼室１２１の容積よりも大きく設定されており、第２燃焼室１２２内の混合気の燃焼により大きな燃焼圧力が発生する。これにより、図３に示すようにピストン１５５は、シリンダ１５３内を被加工材方向へと摺動状に移動動作（前進）されることとなる。
なおピストン１５５がシリンダ１５３内を摺動動作する際、当該摺動動作に伴ってピストンロッド１５７側のシリンダ１５３内部空間が縮小されていくが、かかる空間内の空気は図３に示すように、逆止弁１１５を通じて外部に放出されるため、ピストン１５５の摺動動作を阻害することはない。

ピストン１５５がシリンダ１５３内を摺動動作するのに連動してピストンロッド１５７が被加工材方向へと直線状に移動し、これによって射出部１１０にセットされた釘が被加工材側へと高速で射出されて打込まれる。このときシリンダ１５３内を被加工材方向へ高速移動したピストン１５５は、クッションラバー１５９に当接し、その運動エネルギが吸収緩和されて停止する。

釘の打込み作業が終了する段階では、ピストン１５５が摺動動作することに起因して膨張した第１および第２燃焼室１２１，１２２内に冷却作用が生じ、これによってピストン１５５は被加工材から離間する側へと自動的に後退動作を開始する。また作業者が被加工材方向へと作用させていた釘打機に対する押圧加重を解除することにより、メインハウジング１０３側へ相対的に後退していたコンタクトアーム１１１が、付勢手段の付勢力を介して先端方向（被加工材方向）に移動する。コンタクトアーム１１１の移動動作に伴って、スライドスリーブ１２７および隔壁部１２３が先端方向（ピストン１５５側）に移動動作する。これにより、第１燃焼室１２１が開放され、メインハウジング１０３に形成された抽気孔１０４を通じて、第１燃焼室１２１が釘打機１０１の外部と連通される。

なお、隔壁部１２３の先端方向への移動動作は、作業者の、釘打機に対する被加工材方向への押圧加重の解除時期に支配されるものであるが、この隔壁部１２３の移動動作は、ピストン１５５の後退動作が終了した後で遂行される。すなわち、ピストン１５５の後退動作は、第１および第２燃焼室１２１，１２２内に発生する冷却作用に伴う吸引力によって瞬時に遂行される。したがって、作業者が釘打機の被加工材方向への押圧加重を普通に解除操作する限り、隔壁部１２３の移動動作が開始される前の段階で、ピストン１５５が後退動作を終了して前進動作を開始する前の初期位置に復帰されることになる。

上記のようなピストン１５５の後退動作と、隔壁部１２３の先端方向（ピストン１５５に向かう側）への移動動作とにより、第２燃焼室１２２の容積減少動作が開始される。そして隔壁部１２３の先端方向への移動により、抽気孔１０４が開いて第１燃焼室１２１が外部と連通される。一方、貫通孔１４７がパイプ状部材１４５の大径部分１４５ａから離れて小径部分１４５ｂと対応し、これにより貫通孔１４７が開放する。このため、第１燃焼室１２１内には貫通孔１４７から抽気孔１０４へと向かうガス流れが生じる。したがって、第２燃焼室１２２内に残留する燃焼ガスは、貫通孔１４７を通じて第１燃焼室１２１側へ導かれるとともに、第１燃焼室１２１内の燃焼ガスとともに抽気孔１０４を経て外部へと排気される。隔壁部１２３は、ピストン１５５に接触する位置まで移動し、これにより第２燃焼室１２２は、その容積が零の状態ないし零に近い状態まで減少される。この時点でパイプ状部材１４５の小径部分１４５ｂが貫通孔１４７から完全に抜け出し、貫通孔１４７は全開となる。かくして、釘打機１０１は図１に示す初期状態へと復帰することとなる。

一方、作業者によるトリガ１０７の引き絞り操作が解除される（一般には釘打機の被加工材に対する押圧加重の解除に先行して遂行される）と、図６に示すように、当該トリガ１０７による加圧を解除された切替弁１６７のスプール１６７ｂは、調圧室１６５ｄ内に封入された燃料の圧力による、いわゆるガスバネ１６７ｅ（図７参照）によって燃料供給停止位置へと戻される。これにより、切替弁１６７の第１バルブポート１６７ｃは、第２バルブポート１６７ｄに対する連通が遮断される一方、調圧室１６５ｄに連通する（図１０参照）。調圧室１６５ｄ内の圧力は、第１バルブポート１６７ｃを介して燃料計量器１６９の計量室１６９ｃに連通されることで低下する。このため、調圧弁１６５のスプール１６５ｂがスプリング１６５ｃによって押圧移動され、バルブポート１６５ｅを開放する。すなわち、バルブポート１６５ｅを調圧室１６５ｄに連通する（図９参照）。かくして、ガスボンベ１６３と計量室１６９ｃとが連通され、当該ガスボンベ１６３内の燃料が計量室１６９ｃへと供給される。計量室１６９ｃ内の圧力は、燃料の供給に伴い漸次上昇し、それによりピストン状部材１６９ｂが蓄圧用のスプリング１６９ｅを圧縮しつつ大気室１６９ｄ側へと移動する。そしてピストン状部材１６９ｂがストッパ部材１６９ｇに当接して移動を規制された時点、あるいはその後、調圧室１６５ｄ内の圧力が所定圧力まで上昇した時点で、当該圧力によって調圧弁１６５のスプール１６５ｂがスプリング１６５ｃに抗して図示右方へ移動され、バルブポート１６５ｅを閉じる（図８参照）。かくして、燃料供給回路１６１は、図４に示す初期状態に復帰する。

上記のように、本実施の形態に係る釘打機１０１によれば、作業者によってトリガ１０７が引き絞り操作されるとき、当該操作速度の遅速の如何に拘わらず、燃料供給と点火とが一定のタイミングで遂行される。このため、トリガ操作の操作性の向上を図りつつ、安定した燃焼を実現することができる。またトリガ１０７の引き絞り操作を途中で中断した場合、燃料が無駄に供給されるといったことも無い。また、例えばコンタクトアーム１１１の被加工材に対する押し付けによる当該コンタクトアーム１１１の後退動作に連動して燃料供給を行い、トリガ１０７の引き絞り操作に連動して点火を行う構成のものに比べて、操作が簡便化される。またコンタクトアーム１１１を被加工材に押し付けただけでは、燃料が供給されない構成のため、例えばコンタクトアーム１１１を被加工材に押圧後、その押圧を解除するといった使い方をしても燃料が無駄にならない。

特に本実施の形態では、燃料計量器１６９の計量室１６９ｃ内に予め計量されて貯留された一定量の燃料を、トリガ１０７の引き絞り操作に連動して作動される切替弁１６７を介して燃料噴射装置１４１へ供給するとともに、当該燃料噴射装置１４１を介して第１および第２燃料室１２１，１２２に噴射する構成とし、そして燃料が第１および第２燃料室１２１，１２２に供給された時点で、計量室１６９ｃ内の圧力変動に連動してロッド状部材１６９ｆを介して点火装置１３１を作動させ、点火を遂行する構成としている。このため、第１および第２燃焼室１２１，１２２内での燃料噴射に対する点火のタイミングが常に一定に保持される。その結果、当該第１および第２燃焼室１２１，１２２内での燃料と空気とが適正な混合状態とされた時点で点火することが可能となり、安定した燃焼状態を得ることができる。

なお上述した実施形態では、計量室１６９ｃ内の燃料圧力が概ね大気圧まで低下したときに、ロッド状部材６９ｆを介して点火装置１３１の圧電素子１３４を作動させる構成としたが、この構成に変えて、特に図示については省略するが、計量室１６９ｃ内の燃料圧力が、ある値（設定圧力）よりも低くなったときの信号を、例えば電気信号として検知し、当該信号検知から一定時間の経過後、例えばタイマーを起動し、そして当該タイマーのタイム・アップに基づき点火装置１３１を作動させて点火を遂行する構成としてもよい。この場合、計量室１６９ｃの圧力変化を検知する代わりに、計量室１６９ｃと第１および第２燃料室１２１，１２２との間の中間領域、換言すれば計量室１６９ｃと第１および第２燃料室１２１，１２２とをつなぐ燃料供給通路において、燃料圧力をパイロット圧にて検知する構成に変更しても成立する。

また上述した実施形態では、計量室１６９ｃの圧力変化に連動して点火を行わせる構成としたが、計量室１６９ｃに変えて、第１燃焼室１２１あるいは第２燃焼室１２２内の圧力変化に連動して点火を遂行する構成に変更してもよい。第１および第２燃焼室１２１，１２２に対する燃料の供給は、当然のことながら外部に対して閉鎖された密閉状態で遂行される。従って、当該密閉状態の第１および第２燃焼室１２１，１２２に燃料が供給されることで、当該第１および第２燃焼室１２１，１２２内の圧力は、高くなる側に変化することになる。因みに、燃料が供給される前の第１および第２燃焼室１２１，１２２内の圧力は、概ね大気圧である。このことから、燃焼室内の圧力が、ある値（設定圧力）よりも高くなったときの信号を、例えば電気信号として検知し、当該信号検知から一定時間の経過後、例えばタイマーを起動し、そして当該タイマーのタイム・アップに基づき点火装置１３１を作動させて点火を遂行する構成としてもよい。

また上述した実施形態では、燃焼室が、隔壁部１２３によって仕切られた第１燃焼室１２１と第２燃焼室１２２とから構成される釘打機１０１の場合を例にして説明したが、燃焼室が１つの釘打機に適用できることは当然である。

本実施の形態に係る釘打機の全体構成を示す正面視一部断面図であり、初期状態を示す。 同じく釘打機の全体構成を示す正面視一部断面図であり、点火時を示す。 同じく釘打機の全体構成を示す正面視一部断面図であり、爆発時を示す。 燃料供給回路を示す断面図であり、初期状態を示す。 燃料供給回路を示す断面図であり、トリガの引き絞り操作時を示す。 燃料供給回路を示す断面図であり、トリガの戻り時を示す。 燃料供給回路を示す回路図である。 調圧弁の一部を示す拡大図であり、初期状態を示す。 調圧弁の一部を示す拡大図であり、トリガ戻し時を示す。 切替弁の一部を示す拡大図であり、初期状態を示す。 切替弁の一部を示す拡大図であり、トリガ引き絞り操作時を示す。

符号の説明

１０１ 釘打機（燃焼式作業工具）
１０３ メインハウジング
１０４ 抽気孔
１０５ ハンドグリップ
１０７ トリガ（操作手段）
１０９ マガジン
１１０ 射出部
１１１ コンタクトアーム
１１３ パンタグラフ式リンク機構
１１５ 逆止弁
１２１ 第１燃焼室
１２２ 第２燃焼室
１２３ 隔壁部
１２３ａ 平坦面部
１２４ 球面状部分
１２５ 連通孔
１２７ スライドスリーブ
１２８ ビス
１２９ ハウジングキャップ
１３１ 点火装置
１３３ 点火用プラグ
１３３ａ 点火部
１３４ 圧電素子
１３４ａ 電気配線
１４１ 燃料噴射装置（燃料供給手段）
１４３ 燃料噴射孔
１４５ パイプ状部材
１４５ａ 大径部分
１４５ｂ 小径部分
１４７ 貫通孔
１５１ 駆動部
１５３ シリンダ
１５５ ピストン
１５５ａ 球面状凹部
１５７ ピストンロッド
１５９ クッションラバー
１６１ 燃料供給回路
１６３ ガスボベ（燃料貯蔵部）
１６５ 調圧弁
１６５ａ バルブボディ
１６５ｂ スプール
１６５ｃ スプリング
１６５ｄ 調圧室
１６５ｅ バルブポート
１６５ｆ 調整ボルト
１６７ 切替弁
１６７ａ バルブボディ
１６７ｂ スプール
１６７ｃ 第１バルブポート
１６７ｄ 第２バルブポート
１６７ｅ ガスバネ
１６９ 燃料計量器
１６９ａ 計量機本体
１６９ｂ ピストン状部材
１６９ｃ 計量室
１６９ｄ 大気圧室
１６９ｅ スプリング
１６９ｆ ロッド状部材
１６９ｇ ストッパ
１６９ｈ ポート
１７１ 配管
１７３ 配管
１７５ 配管
Ｓ シール部材

Claims (6)

1. 可燃性ガスが燃焼される燃焼室と、
   前記燃焼室に燃料を供給する燃料供給手段と、
   前記燃焼室に設けられた点火装置と、
   前記燃料供給手段を介して供給される燃料と空気との混合気である可燃性ガスに前記点火装置を介して点火することで当該燃料の燃焼を引き起こし、これによって生じる燃焼圧力によって駆動されて所定の加工作業を遂行する駆動部と、
   一つの操作で前記燃料供給手段および前記点火装置を作動する操作手段と、
   を有し、
   前記操作手段の操作に基づき、前記燃料供給手段を介して前記燃焼室に燃料を供給する一方、当該燃焼室に供給される燃料の圧力変化に連動して前記点火装置による点火が遂行される構成とした燃焼式作業工具。
2. 請求項１に記載の燃焼式作業工具であって、
   前記燃焼室に供給するために燃料を加圧した状態で蓄える予備室を有し、前記燃焼室への燃料供給に伴う前記予備室内の圧力変化に連動して前記点火装置による点火が遂行される構成としたことを特徴とする燃焼式作業工具。
3. 請求項２に記載の燃焼式作業工具であって、
   前記予備室の燃料圧力が大気圧と概ね同一圧力に達したときに前記点火装置による点火が遂行される構成としたことを特徴とする燃焼式作業工具。
4. 請求項２に記載の燃焼式作業工具であって、
   前記予備室内の燃料圧力が設定値よりも低くなったときの信号を検知し、その後一定時間を経過したときに前記点火装置による点火が遂行される構成としたことを特徴とする燃焼式作業工具。
5. 請求項１に記載の燃焼式作業工具であって、
   前記燃焼室への燃料供給に伴う当該燃焼室内の圧力変化に連動して前記点火装置による点火が遂行される構成としたことを特徴とする燃焼式作業工具。
6. 請求項５に記載の燃焼式作業工具であって、
   前記燃焼室内の燃料圧力が設定値よりも高くなったときの信号を検知し、その後一定時間を経過したときに前記点火装置による点火が遂行される構成としたことを特徴とする燃焼式作業工具。

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