(57)【要約】【課題】第１室内でのキャビテーションの発生を抑制することのできる流体圧式打撃装置を提供する。【解決手段】流体圧式打撃装置１であって、筒状のシリンダ２と、シリンダ２の内部に嵌装されて当該シリンダ２の軸方向に摺動可能なピストン３と、シリンダ２の軸方向の一端から一部が突出するように挿嵌され、ピストン３がシリンダ２内の軸方向の一端側に摺動して打撃されることにより、シリンダ２の一端からより突出する、棒状のチゼル４とを有し、シリンダ２の軸方向の一端側から軸方向の他端側に向けてシリンダ２の内周面２ａとピストン３の外周面３ｓによって区画された第１室５、第２室６及び第３室７を有し、ピストン３がチゼル４を打撃する際の第１室５よりも高い流体圧である流体供給部から流体を第１室５に供給可能な流路が形成されたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体圧式打撃装置であって、
筒状のシリンダと、
前記シリンダの内部に嵌装されて該シリンダの軸方向に摺動可能なピストンと、
前記シリンダの軸方向の一端から一部が突出するように挿嵌され、前記ピストンが前記シリンダ内の軸方向の一端側に摺動して打撃されることにより、前記シリンダの一端からより突出する、棒状のチゼルとを有し、
前記シリンダの軸方向の一端側から軸方向の他端側に向けて前記シリンダの内周面と前記ピストンの外周面によって区画された第１室、第２室及び第３室を有し、
前記第１室の流体圧が高流体圧または低流体圧のいずれかに切り替わることで、前記ピストンが前記シリンダの内部の軸方向の他端側または一端側のいずれかの方向に摺動し、
前記ピストンが前記チゼルを打撃する際の前記第１室よりも高い流体圧である流体供給部から流体を前記第１室に供給可能な流路が形成された、流体圧式打撃装置。
【請求項２】
請求項１に記載の流体圧式打撃装置であって、
前記流体供給部には前記第２室が含まれる、流体圧式打撃装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の流体圧式打撃装置であって、
前記流体供給部には前記第３室が含まれる、流体圧式打撃装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の流体圧式打撃装置であって、
前記流路には、前記流体供給部から前記第１室に流体が流入することは許容するが、前記第１室から前記流体供給部に流体が流入することを防止する逆止弁が設けられている、流体圧式打撃装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の流体圧式打撃装置であって、
前記流路の少なくとも一部に流体の通り道が狭くなる絞り部が設けられる、流体圧式打撃装置。
【請求項６】
請求項１に記載の流体圧式打撃装置であって、
前記流体供給部には前記第２室および前記第３室が含まれ、
前記第１室と前記第２室との流路には、前記第２室から前記第１室に流体が流入することは許容するが、前記第１室から前記第２室に流体が流入することを防止する逆止弁が設けられ、
前記第１室と前記第３室との流路の少なくとも一部に流体の通り道が狭くなる絞り部が設けられる、流体圧式打撃装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の流体圧式打撃装置であって、
前記第２室と前記第３室との間に前記シリンダの内周面と前記ピストンの外周面によって区画された第４室を有し、
前記流体供給部には前記第４室が含まれ、
前記ピストンが前記チゼルを打撃する際に前記第４室から前記第１室へ流体を供給可能である、流体圧式打撃装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つに記載の流体圧式打撃装置であって、
前記第３室が常時高流体圧状態にある、流体圧式打撃装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体圧式打撃装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートや岩盤等の破砕作業において用いられる流体圧式打撃装置は、筒状のシリンダと、シリンダ内に嵌装されてシリンダ内を軸方向に摺動可能なピストンと、シリンダの軸方向の一端に一部が突出するように挿嵌される棒状のチゼルを備える。シリンダ内をピストンが軸方向の一端側に向けて摺動することにより、ピストンはチゼルを打撃し、チゼルはシリンダの一端からさらに突出する。これによりチゼルの先端はコンクリートや岩盤の破砕箇所に押し当てられ、破砕箇所を破砕する。ピストンは流体圧を用いてシリンダ内を軸方向の一端側あるいは他端側に摺動するように設計されており、ピストンの摺動方法には種々の手段がある。
【０００３】
例えば特許文献１においては、シリンダの内周面とピストンの外周面とによって区画され、軸方向の一端側（チゼル側）よりに位置するピストン前室（以下、第１室と称する）が形成されている。第１室が高液体圧または低液体圧に切り替えられることで、ピストンはシリンダの軸方向に往復運動する。例えば第１室が高液体圧となる場合には、ピストンは第１室から押し出され、シリンダにおける軸方向の他端側に向けて摺動する。第１室が低液体圧となる場合には、ピストンは軸方向における一端側に向けて摺動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１６３４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、特許文献１の機構において、ピストンがチゼルを打撃すると、打撃の反発力によりピストンはシリンダの軸方向の他端側に向けて急激に移動する。したがってピストンが第１室からも急激に遠ざかり、第１室内の体積が急激に拡大する。このため第１室の内部は急激に低圧化する。また、ピストンがチゼルを打撃する際、第１室内から液体が急激に外部に押し出される。その後、第１室内には再度押し出された液体が外部から流入する。しかし、一度急激に第１室内から外部に押し出された液体は、流出した勢い（慣性力）により、僅かな間第１室から流出し続ける。すなわち第１室はより低圧化することがある。
【０００６】
かかる第１室内の急激な低圧化に伴い、第１室内の液体が急激に沸騰、気化したり、液体内に溶解していた気体が液体から放出されて液体内部に気泡が生じる。その後気泡が消滅する際、気泡の収縮力により第１室内壁やその周辺及びピストン表面が削り取られる壊食（エロージョン）が生じることがある。これらの気泡の発生と消滅に伴ういわゆるキャビテーションという現象およびこのキャビテーションに伴うエロージョンは、第１室またはピストンの耐久性を低下させ、第１室からの液体の漏洩など、液体圧式の打撃装置の故障の原因となる懸念がある。
【０００７】
そこで、本発明は上記課題を解決するものであって、第１室内でのキャビテーションの発生を抑制することのできる流体圧式打撃装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そのための手段となる、本発明の１つの特徴は、流体圧式打撃装置であって、筒状のシリンダと、シリンダの内部に嵌装されて該シリンダの軸方向に摺動可能なピストンと、シリンダの軸方向の一端から一部が突出するように挿嵌され、ピストンがシリンダ内の軸方向の一端側に摺動して打撃されることにより、シリンダの一端からより突出する、棒状のチゼルとを有し、シリンダの軸方向の一端側から軸方向の他端側に向けてシリンダの内周面とピストンの外周面によって区画された第１室、第２室及び第３室を有し、第１室の流体圧が高流体圧または低流体圧のいずれかに切り替わることで、ピストンがシリンダの内部の軸方向の他端側または一端側のいずれかの方向に摺動し、ピストンがチゼルを打撃する際の第１室よりも高い流体圧である流体供給部から流体を前記第１室に供給可能な流路が形成されたものである。
【０００９】
これによれば、ピストンによってチゼルが打撃された際の第１室よりも高い流体圧である流体供給部から流体を第１室に供給可能な流路が形成されている。したがって、ピストンによってチゼルが打撃された際でも第１室には流体が供給され、第１室内の低圧状態が緩和される。よって第１室内でのキャビテーションの発生を抑制することができる。なおこの「低圧状態」とは、直前の状態と比較して相対的に流体圧が低くなった状態を示すものとする。
【００１０】
上記一つの特徴の流体圧式打撃装置における好ましい形態の１つにおいては、流体供給部には第２室が含まれるものとすることもできる。これによれば、第２室は第１室の近隣にあるため、より素早く流体を第１室に供給することができる。したがって、ピストンによってチゼルが打撃された際の第１室内の低圧状態を緩和しやすくなり、キャビテーションの発生をより抑制することができる。
【００１１】
上記好ましい形態における、さらに好ましい形態の１つにおいては、流体供給部には第３室が含まれるものとすることもできる。これによれば、第３室はピストンがチゼルを打撃する際には高流体圧となっているため、多量の流体を第１室に供給することができる。このため第１室内の低圧状態がより緩和されやすくなり、キャビテーションの発生をより抑制することができる。
【００１２】
上記好ましい形態における、さらに好ましい形態の１つにおいては、流路には、流体供給部から第１室に流体が流入することは許容するが、第１室から流体供給部に流体が流入することを防止する逆止弁が設けられている。これによれば、第１室が低流体圧から高流体圧に切り替わった際にも、第１室から流体供給部に流体が逆流してしまうことはない。すなわち第１室の高流体圧状態は保たれるため、流体圧式打撃装置を効率的に稼働させながら、第１室の低圧状態を緩和することができる。
【００１３】
上記好ましい形態における、さらに好ましい形態の１つにおいては、流路の少なくとも一部に流体の通り道が狭くなる絞り部が設けられるものとすることもできる。これによれば、絞り部を設けられた流路を介し、適量の流体が流体供給部から第１室に流入する。したがって、第１室の低圧状態の緩和を適正な範囲で行うことができる。
【００１４】
上記一つの特徴の流体圧式打撃装置における好ましい形態の１つにおいては、流体供給部には第２室および第３室が含まれ、第１室と第２室との流路には、第２室から第１室に流体が流入することは許容するが、第１室から第２室に流体が流入することを防止する逆止弁が設けられ、第１室と第３室との流路の少なくとも一部に流体の通り道が狭くなる絞り部が設けられるものとすることもできる。
【００１５】
これによれば、第１室が低流体圧から高流体圧に切り替わった際、第３室と比較して低流体圧になりやすい第２室に対しても、第１室から流体が逆流してしまうことはない。すなわち第１室の高流体圧状態は保たれるため、流体圧式打撃装置を効率的に稼働させながら、第１室の低圧状態を緩和することができる。一方、第２室と比較して高流体圧になりやすい第３室からは、第３室から第１室へ多量の流体が流れ込みすぎないようにすることができる。したがって、第３室の機能への影響を小さくしつつ、第１室の低圧状態の緩和を行うことができる。
【００１６】
上記好ましい形態における、さらに好ましい形態の１つにおいては、第２室と第３室との間にシリンダの内周面とピストンの外周面によって区画された第４室を有し、流体供給部には前記第４室が含まれ、ピストンがチゼルを打撃する際に第４室から第１室へ流体を供給可能であるものとすることもできる。
【００１７】
これによれば、ピストンがチゼルを打撃する際に第４室から第１室へ流体を供給可能であるため、適正なタイミングで第１室に流体を供給することができる。したがって、第１室の低圧状態の緩和をより正確に行うことができ、キャビテーションの発生をより正確に抑制することができる。
【００１８】
上記好ましい形態における、さらに好ましい形態の１つにおいては、第３室が常時高流体圧状態にあるものとすることもできる。これによれば、第３室が常時高流体圧状態にあることで、ピストンがチゼルに打撃される打撃力は大きくなる。したがってピストンがチゼルからより強い反発力を受けてシリンダの軸方向の他端側に摺動してしまうため、第１室はより低圧状態になりやすい。よって第３室が常時高流体圧状態にある場合、本来キャビテーションが起こる頻度が高くなる。ここで上記構成によれば、流体供給部から第１室へ流体を供給する流路を形成したことで、ピストンがチゼルを打撃した際の第１室の低圧状態の緩和を行えるようになり、第３室が常時高流体圧状態にある場合に特有のキャビテーションの高い発生頻度を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、第１室内でのキャビテーションの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】流体圧式打撃装置の概略図である。
【図２】ピストン上昇時の流体圧式打撃装置の概略図である。
【図３】バルブ上昇時の流体圧式打撃装置の概略図である。
【図４】ピストン下降時の流体圧式打撃装置の概略図である。
【図５】バルブ下降時の流体圧式打撃装置の概略図である。
【図６】上部常時高圧型油圧式打撃装置に第１流路のみを設けた場合の第１室における油圧の波形を示すグラフである。
【図７】上部常時高圧型油圧式打撃装置に第２流路のみを設けた場合の第１室における油圧の波形を示すグラフである。
【図８】上部常時高圧型油圧式打撃装置に第１流路および第２流路の両方を設けた場合の第１室における油圧の波形を示すグラフである。
【図９】従来の上部常時高圧型油圧式打撃装置の第１室における油圧の波形を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［実施形態］
以下に、図１〜５を用いて実施形態にかかる流体圧式打撃装置とその動作について説明する。なお、以下においては、実際にコンクリートや岩盤等を破砕する作業において使用している状態（図１〜５）における上方向を「上方」、下方向を「下方」とする。
【００２２】
図１に示すように実施形態にかかる流体圧式打撃装置１は、流体として例えば油を用いる油圧式のものである。流体圧式打撃装置１は、シリンダ２と、ピストン３と、チゼル４を有する。シリンダ２は内周面２ａを有する筒状の部材である。シリンダ２の内周面２ａの内部にはピストン３が嵌装される。ピストン３の後端側（図示上方側）には打撃時にピストン３を加勢する、例えば、窒素などのガスが封入されたガス室２ｂが形成されている。
【００２３】
図１に示すようにピストン３は、上方側から下方側にかけて順にそれぞれ円柱状の第１小径部３ａ、第１大径部３ｂ、中間部３ｃ、第２大径部３ｄ、及び第２小径部３ｅを有する。第１大径部３ｂの上方側のリング状の面はピストン上部受圧面３ｕとして設定されている。第２大径部の下方側のリング状の面はピストン下部受圧面３ｖとして設定されている。ピストン上部受圧面３ｕの面積はピストン下部受圧面３ｖの面積よりも小さく設定されている。
【００２４】
図１に示すようにシリンダ２の内周面２ａには、シリンダ２の軸方向の一端側（図示下方側）から軸方向の他端側（図示上方側）に向けて、第１室５、第２室６、パイロット室８、及び第３室７がそれぞれリング状の溝として形成されている。すなわち第１室５、第２室６、パイロット室８、及び第３室７は、シリンダ２の内周面２ａと、ピストン３の外周面３ｓとによって区画されて形成されている。また、第１室５、第２室６、パイロット室８、及び第３室７の各室の配置は、後述するピストン３の軸方向（図示上下方向）への往復運動時の位置に応じて、第３室７とパイロット室８が連通または不通となるように、そして第２室６とパイロット室８が連通または不通となるようになっている。
【００２５】
図１に示すようにチゼル４は、杭状の部材であり、下方側から上方側に向かって、刺突可能な形状をした先端部４ａと、扁平な後端面（図示上端の面）４ｃを有する後端部４ｂを有する。チゼル４は、シリンダ２の軸方向の一端（図示下端）の開口から挿嵌され、チゼル４の一部である先端部４ａがシリンダ２の軸方向の一端から突出するように設置される。チゼル４はその後端面４ｃがピストン３によって打撃されることにより、シリンダ２の一端からより突出する。
【００２６】
図１に示すように第１室５と第２室６は第１流路（流路）１１によって連通されている。第１流路の途中には逆止弁１３が設けられている。逆止弁１３は、第２室６から第１室５に油が流入することは許容するが、第１室５から第２室６に油が流入することは防止する。
【００２７】
図１に示すように第１室５と第３室７は第２流路（流路）１２によって連通されている。第２流路１２の一部、あるいは第２流路１２全体は絞り部１４を有する。絞り部１４は油の通り道が狭くなるように設定された部位であり、必要以上の油の流通を許容しない。
【００２８】
図１に示すように流体圧式打撃装置１は、さらに油圧ポンプ１０と、切替弁３０と、油タンク５０と、アキュムレータ６０を有する。油圧ポンプ１０は通路２１から分岐する通路２４を介してシリンダ２内の第３室７と常時連通している。流体圧式打撃装置１の作動時油圧ポンプ１０は通路２４を介して第３室７に流体を供給し続ける。このため第３室７は、常時高流体圧状態にあることとなる。
【００２９】
図１に示すように切替弁３０は、ピストン３のストロークの方向を切り替える役割を有する。切替弁３０は、切替弁用シリンダ３１と、バルブ３２を有する。切替弁用シリンダ３１は筒状であって、上端の開口および下端の開口が連通路３７によって連通されている。
【００３０】
図１に示すようにバルブ３２は、切替弁用シリンダ３１内に軸方向（図示上下方向）に摺動可能なように嵌装されている。バルブ３２は、下方から上方にかけて順に、それぞれ円柱状のバルブ第１小径部３２ａ、バルブ第１大径部３２ｂ、接続部３２ｃ、バルブ第２大径部３２ｄ、及びバルブ第２小径部３２ｅを有する。バルブ第１大径部３２ｂの下方側のリング状の面はバルブ下部受圧面３２ｖとして設定されている。バルブ第２大径部３２ｄの上方側のリング状の面はバルブ上部受圧面３２ｕとして設定されている。バルブ下部受圧面３２ｖの面積は、バルブ上部受圧面３２ｕの面積よりも小さく設定されている。
【００３１】
図１に示すように切替弁用シリンダ３１の内壁には、下方から上方に向けてバルブ高圧室３３、バルブ反転室３４、バルブ低圧室３５、及びバルブパイロット室３６がそれぞれリング状の溝として形成されている。バルブ高圧室３３、バルブ反転室３４、バルブ低圧室３５、及びバルブパイロット室３６の各室の配置は、後述するバルブ３２の上下方向への往復運動時の位置に応じて、バルブ高圧室３３とバルブ反転室３４が連通または不通となるように、そしてバルブ低圧室３５とバルブ反転室３４が連通または不通となるようになっている。
【００３２】
図１に示すようにバルブ高圧室３３は通路２１を介して常時油圧ポンプ１０と常時連通している。流体圧式打撃装置１の作動時、油圧ポンプ１０は通路２１を介してバルブ高圧室３３に油を供給し続ける。このためバルブ高圧室３３は、常時高流体圧状態にあることとなる。バルブ反転室３４は通路２２を介して第１室５と連通している。バルブ低圧室３５は通路２５を介して第２室６と連通している。バルブパイロット室３６は通路２６を介してパイロット室８と連通している。
【００３３】
図１に示すように油タンク５０は、吐出された油の受け場所である、油タンク５０に連通する通路２７を介し第２室６と連通している。
【００３４】
図１に示すようにアキュムレータ６０は、内部に収縮力を有する一室６０ａが設けられており、連通する通路２１，２３，２４と当該通路２１，２３，２４に連通する第３室７及びバルブ高圧室３３における流体圧力が低下しないように保つ役割を果たす。例えば流体圧力が低下した場合に、アキュムレータ６０はその一室６０ａ内に予め取り入れていた油を一室６０ａがその収縮力によって吐出する。かかる機能により、アキュムレータ６０は連通する通路２１，２３，２４と当該通路２１，２３，２４に連通する第３室７及びバルブ高圧室３３の流体圧力が低下するのを抑制することができる。
【００３５】
続いて図２〜５を用いて、流体圧式打撃装置１の動作について説明する。図２はピストン３がチゼル４の後端面４ｃを打撃した直後の様子を示す。すなわちチゼル４は先端部４ａがコンクリートや岩盤等の破砕箇所に押し当てられた状態にある。かかる状態でまず図２に示すように、油圧ポンプ１０は通路２１及び通路２１から分岐する通路２４を介して第３室７に油を供給し続ける。さらに油圧ポンプ１０は通路２１を介してバルブ高圧室３３に油を供給し続ける。したがって第３室７及びバルブ高圧室３３は、高流体圧状態となっている。
【００３６】
図２に示すようにピストン３の位置により、パイロット室８は第３室７と連通している。バルブ３２の位置により、バルブ反転室３４とバルブ高圧室３３は連通している。したがって、パイロット室８とバルブ反転室３４は高流体圧状態となっている。さらにパイロット室８は通路２６を介してバルブパイロット室３６と連通している。バルブ反転室３４は通路２２を介して第１室５と連通している。したがって、バルブパイロット室３６及び第１室５もまた高流体圧状態となっている。
【００３７】
以上のように、図２に示す第１室５と第３室７は、共に高流体圧状態となり、ピストン上部受圧面３ｕ及びピストン下部受圧面３ｖには単位面積当たり同じ流体圧がかかっている。ここで、ピストン上部受圧面３ｕよりもピストン下部受圧面３ｖは広くなるように設定されている。このため、単位面積当たりにかかる流体圧が同じである状態では、ピストン３は図２の矢印Ａが示すようにシリンダ２の軸方向の他端側（図示上方側）に向けて移動する。
【００３８】
図３はピストン３がシリンダ２の軸方向の他端側に向けて移動し、上死点まで到達した状態を示す。図３に示すように第１大径部３ｂが、第３室７とパイロット室８との間を塞ぐことによって、第３室７とパイロット室８とは不通になる。また第１大径部３ｂが第２室６とパイロット室との間に存在しなくなることによって、第２室６とパイロット室８は連通する。これにより、パイロット室８には油が流入しないこととなる。また第２室６は通路２７を介して油タンク５０と連通している。したがって第２室６に連通するパイロット室８は低流体圧状態となる。パイロット室８は通路２６を介してバルブパイロット室３６と連通している。このため、バルブパイロット室３６もまた低流体圧状態となる。
【００３９】
以上のように、図３に示すバルブパイロット室３６は低流体圧状態となる。ここで図３に示すようにバルブ高圧室３３は通路２１を介して油圧ポンプ１０と連通している。このためバルブ高圧室３３は高流体圧状態に保たれている。したがって、バルブ高圧室３３は高流体圧状態にあり、高流体圧がバルブ下部受圧面３２ｖを押圧するため、バルブ３２は矢印Ｂの方向、すなわち図示上方側に向けて移動する。
【００４０】
図４はバルブ３２が上方側に向けて移動し、上死点まで到達した状態を示す。図４に示すようにバルブ第１大径部３２ｂが、バルブ高圧室３３とバルブ反転室３４との間を塞ぐ。これにより、バルブ高圧室３３とバルブ反転室３４は不通となる。またバルブ第２大径部３２ｄがバルブ反転室３４とバルブ低圧室３５との間に存在しなくなる。これにより、バルブ反転室３４はバルブ低圧室３５と連通する。バルブ低圧室３５は通路２５を介して第２室６と連通しており、第２室６は通路２７を介して油タンク５０と連通している。したがってバルブ低圧室３５と連通するバルブ反転室３４は低流体圧状態となる。第１室５は通路２２を介してバルブ反転室３４と連通している。したがって第１室５もまた低流体圧状態となる。ここで、第３室７は通路２１及び通路２４を介して油圧ポンプ１０と連通している。このため第３室７は高流体圧状態に保たれている。したがって第３室７内は高流体圧状態にあり、高流体圧が上部受圧面３ｕを押圧するため、ピストン３は高流体圧が矢印Ｃの方向、すなわち軸方向の一端側（図示下方側）に向けて移動する。
【００４１】
図５はピストン３が軸方向の一端側に向けて移動し、ピストン３がチゼル４の後端面４ｃを打撃した瞬間の状態を示している。図５に示すように第２室６とパイロット室８との間を第１大径部３ｂが塞ぐことで、第２室６とパイロット室８とは不通となる。ピストン３の移動に伴い、ピストン３の第１大径部３ｂが第３室７とパイロット室８との間から存在しなくなることで、第３室７とパイロット室８が連通する。第３室７は通路２１，２４を介して油圧ポンプ１０と連通している。このため、第３室７及びパイロット室８は共に高流体圧状態となっている。また、パイロット室８は通路２６を介してバルブパイロット室３６と連通している。このため、バルブパイロット室３６もまた高流体圧状態となっている。また、バルブ高圧室３３は通路２１を介して油圧ポンプ１０と連通している。このためバルブ高圧室３３もまた高流体圧状態となっている。
【００４２】
なお、ピストン３の移動により、第３室７の領域が広がり、その広がった領域に油が流入することにより、一時的に通路２１，２３，２４及び第３室の流体圧は低下する。ここで図３の段階でアキュムレータ６０の一室６０ａに予め蓄えられていた油は、一室６０ａの収縮力によって吐出される。これにより、通路２１，２３，２４及び第３室の流体圧が低下するのを抑制することができる。
【００４３】
以上から図５に示すバルブ高圧室３３及びバルブパイロット室３６は共に高流体圧状態にある。ここでバルブ下部受圧面３２ｖの面積はバルブ上部受圧面３２ｕの面積よりも小さく設定されている。このため、単位面積当たりにかかる流体圧が同じである状態では、バルブ３２は矢印Ｄの方向、すなわち図示下方側に向けて移動する。矢印Ｄの方向に向けてバルブ３２が移動すると、図２に示すようにバルブ第２大径部３２ｄがバルブ低圧室３５とバルブ反転室３４との間を塞ぐ。これによりバルブ低圧室３５とバルブ反転室３４は不通となる。またバルブ大径部３２ｂがバルブ高圧室３３とバルブ反転室３４と間に存在しなくなる。これにより、バルブ高圧室３３とバルブ反転室３４は連通する。バルブ高圧室３３は油圧ポンプ１０と通路２１を介して連通している。このためバルブ高圧室３３と連通するバルブ反転室３４も高流体圧状態となる。これにより通路２２を介してバルブ反転室３４と連通する第１室５も高流体圧状態となる。
【００４４】
以上から、流体圧式打撃装置１は油圧ポンプ１０から油が供給され続けている間、図２〜５の動作を繰り返す。結果、ピストン３はシリンダ２の軸方向で往復運動して繰り返しチゼル４を打撃する。これによりチゼル４の先端部４ａは破砕箇所に繰り返し押し当てられ、破砕箇所を破砕する。
【００４５】
ここで図５に示すようにピストン３がチゼル４の後端面４ｃを打撃すると、打撃の反発力によりピストン３はシリンダ２の軸方向の他端側（図示上方側）に向けて急激に移動する。したがってピストン３（主として第２大径部３ｄ）が第１室５からも急激に遠ざかる。すると第１室５内の体積は急激に拡大する。このため第１室５の内部は急激に低圧化する。また、ピストン３がチゼルを打撃する際、第１室５内から油が急激に外部（例えば通路２２等）に押し出される。その後、第１室５内には再度押し出された油が外部から流入する。しかし、一度急激に第１室５内から外部に押し出された油は、流出した勢い（慣性力）により、僅かな間第１室５からは油が流出し続ける。すなわち通常第１室５はより低圧化する。かかる第１室５内の急激な低圧化に伴い、第１室５内の油は急激に沸騰、気化したり、液体内に溶解していた気体が液体から放出されて油内部に気泡が生じ、キャビテーション及びエロージョン発生の懸念がある。
【００４６】
図１に示すように流体圧式打撃装置１は、第１室５と第２室６とを連通する第１流路１１を有する。ピストン３がチゼル４を打撃した際に第１室５が第２室６よりも低圧となると、第１流路１１を介して第２室６から第１室５に油が流れ込む。これにより、第１室５内の低圧状態を緩和することができる。また第２室６は第１室５の近隣にあるため、より素早く油を第１室５に供給することができる。したがって、ピストン３によってチゼル４が打撃された際の第１室５内の低圧状態を緩和しやすくなり、キャビテーションの発生をより抑制することができる。
【００４７】
また図１に示すように第１流路１１の途中には逆止弁１３が設けられている。逆止弁１３は、第２室６から第１室５に油が流入することは許容するが、第１室５から第２室６に油が流入することを防止する。これにより、第１室５が低流体圧から高流体圧に切り替わった際にも、第１室５から第２室６に流体が逆流してしまうことはない。すなわち第１室５の高流体圧状態は保たれるため、流体圧式打撃装置１を効率的に稼働させながら、第１室５の低圧状態を緩和することができる。
【００４８】
また図１に示すように流体圧式打撃装置１は、第１室５と第３室７とを連通する第２流路１２を有する。ピストン３がチゼルを打撃した際に第１室５が第３室７よりも低圧であるため、第２流路１２を介して第３室７から第１室５に油が流れ込む。第３室７はピストン３がチゼル４を打撃する際には高流体圧となっているため、多量の油を第１室５に供給することができる。このため第１室５内の低圧状態がより緩和されやすくなり、キャビテーションの発生をより抑制することができる。
【００４９】
また図１に示すように第２流路１２の一部、あるいは第２流路１２全体は絞り部１４を有する。絞り部１４は油の通り道が狭くなるように設定された部位であり、必要以上の油の流通を許容しない。これにより、絞り部１４を設けられた流路を介し、適量の油が第３室７から第１室５に流入する。したがって、第３室７が極端に低流体圧化することなく第１室５の低圧状態の緩和を適正な範囲で行うことができる。
【００５０】
また、流体圧式打撃装置１は、第３室７が常時油圧ポンプ１０と連通している。このため第３室７は常時高流体圧状態にある。第３室７が常時高流体圧状態にあることで、ピストン３がチゼル４に打撃される打撃力は大きくなる。したがってピストン３がチゼル４からより強い反発力を受けてシリンダ２の軸方向の他端側に摺動してしまうため、第１室５はより低圧状態になりやすい。よって第３室７が常時高流体圧状態にある場合、本来キャビテーションが起こる頻度が高くなる。流体圧式打撃装置１においては、第２室６及び第３室７から第１室５へ油を供給する第１流路１１及び第２流路１２を形成したことで、第１室５の低圧状態の緩和を行えるようになり、第３室７が常時高流体圧状態にある場合に特有のキャビテーションの高い発生頻度を抑制することができる。
【００５１】
（他の実施形態）
本発明は、図１〜５を用いて上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。例えば、図１に示すように第２室６と第３室７との間に第４室９を設けることができる。第４室９は、シリンダ２の内周面２ａに設けられたリング状の溝によって形成される。すなわち第４室９は、シリンダ２の内周面２ａとピストン３の外周面３ｓによって区画されて形成される。図１において破線で示すように第３室７から第１室５に連通する第２流路１２と同時に、または第２流路１２に代えて、第４室９から第１室５に連通する第３流路（流路）１５を設けることができる。すなわち流体供給部に、第３室７に加えて第４室９を含める、あるいは第３室７に代えて第４室９を含めることもできる。
【００５２】
図４の段階、すなわちピストン３が上死点にある段階において、ピストン３の第１大径部３ｂは第３室７と第４室９の間を遮っている。このため第３室７と第４室９は不通となっている。ここで、図４から図５に至る過程において、ピストン３がシリンダ２の軸方向の一端側（図示下方側）に移動するとピストン３の第１大径部３ｂもシリンダ２の軸方向の一端側に移動する。これによりピストン３の第１大径部３ｂは第３室７と第４室９との間を遮らなくなり、第３室７と第４室９は連通する。第３室７は通路２１及び通路２４を介し油圧ポンプ１０と連通している。このため第３室７は高流体圧状態にある。したがって、第３室７と連通した第４室９も高流体圧状態となる。
【００５３】
このため、ピストン３がチゼル４を打撃する際、第１室５には、第３流路１５を介して第４室９から油が供給される。したがって、適正なタイミングで第１室５に油を供給することができる。すなわち、第１室５の低圧状態の緩和をより正確に行うことができ、キャビテーションの発生をより正確に抑制することができる。なお、「ピストン３がチゼル４を打撃する際」とは「ピストン３がチゼル４を打撃する直前、打撃すると同時、打撃した直後」意味するものとし、適正なタイミングでの第１室５の低圧状態を緩和するという観点から、ピストン３がチゼル４を打撃する直前または打撃すると同時であることが望ましい。
【００５４】
流体供給部を第３室７とし、第２流路１２を設けた場合、ピストン３が下降している間は継続的に第３室７から第１室５に油が供給されている。ここで第２流路１２に代えて第３流路１５のみを設け、流体供給部に第３室７に代えて第４室９を含めた場合、図４，５に示すように第４室９から第３流路１５を介して第１室５に油が流入するのは、ピストン３がチゼル４を打撃する際のみに限定される。したがって第３室７から無駄に油が流出することを避けることができる。すなわち流体圧式打撃装置を効率よく可動させながら、より確実に第１室５内でキャビテーションが発生するのを抑制することができる。
【００５５】
その他、流体圧式打撃装置１は、例えば流体として油を採用した油圧式としたが、流体はキャビテーションの発生しうる液体状の流体であれば特に問わず、例えば水等でも構わない。
【００５６】
また流体圧式打撃装置１において第３室７は常時高流体圧状態にあるが、第１室５が高流体圧状態となっている場合には第３室７が低流体圧状態となり、逆に第１室５が低流体圧状態となっている場合に第３室７が高流体圧状態となることで、シリンダ２の軸方向にピストン３が往復移動するような構成としてもよい。
【００５７】
さらに、流体圧式打撃装置１においてはシリンダ２の内周面２ａに溝を設けることにより、シリンダ２の内周面２ａとピストン３の外周面３ｓとの間に第１室５，第２室６，第３室７、パイロット室８、あるいは第４室９を形成している。これに対し、シリンダ２の内周面の形状とピストン３の外周面の形状を組み合わせることによって、第１室５，第２室６，第３室７、パイロット室８、あるいは第４室９を形成してもよい。
【００５８】
また流体圧式打撃装置１は第１流路１１及び第２流路１２の双方を有しているが、第１流路１１のみ、第２流路１２、あるいは第３流路１５のみを有するものとしてもよい。逆止弁１３は第１流路１１が有しているが、第２流路１２または第３流路１５に設けられてもよい。また絞り部１４は第２流路１２が有しているが、第１流路１１または第３流路１５に設けてもよい。
【００５９】
さらに第１室に流体を供給可能な流体供給部は、上記実施形態においては第２室、第３室、または第４室となっているが、流体供給部はピストンがチゼルを打撃した際の第１室の低圧状態を緩和できる程度に流体を供給可能なものであれば良い。例えば別途油圧タンクを設けて必要に応じて第１室に流体を供給するものとしてもよい。
【実施例】
【００６０】
以下、図６〜９に表される実施例１〜３及び比較例を挙げてさらに実施形態について説明する。実施例１においては、上述の図１に示す流体圧式打撃装置１における第１流路１１（及び逆止弁１３）のみが設けられ、第２流路１２（及び絞り部１４）が設けられていない場合における、第１室５の流体圧力及びガス室２ｂ内の気体圧力を測定した。実施例１の結果は図６に示されている。図６のグラフにおいてＸは、ガス室２ｂ内の気体圧力を示す。Ｙは第１室５の流体圧力を示す。Ｈはピストン３がチゼル４を打撃した時点を示す。Ｖは図５から図２に移行する際、バルブ高圧室３３とバルブ反転室３４が連通してバルブ反転室３４が高流体圧状態となり、バルブ反転室３４と通路２２を介して連通する第１室５も高流体圧状態になる時点を示す。
【００６１】
実施例２は、上述の図１に示す流体圧式打撃装置１における第２流路１２（及び絞り部１４）のみが設けられ、第１流路１１（及び逆止弁１３）が設けられなかった場合における、第１室５の流体圧及びガス室２ｂ内の気体圧力を測定した。実施例３は、上述の流体圧式打撃装置１と同様に第１流路１１及び第２流路１２の双方を設けた場合における、第１室５の流体圧及びガス室２ｂ内の気体圧力を測定した。実施例２の結果は図７に、実施例３の結果は図８に表されている。図７，８は図６と同様の手法で表されている。
【００６２】
比較例は、上述の図１に示す流体圧式打撃装置１における第１流路１１（及び逆止弁１３）及び第２流路１２（及び絞り部１４）の両方を全く設けなかった場合における、第１室５の流体圧及びガス室２ｂ内の気体圧力を測定した。比較例の結果は図９に表されている。図９は図６と同様の手法で表されている。
【００６３】
比較例（図９参照）において、図５に示すようにピストン３がチゼル４を打撃した際（図９のＨの時点）において、第１室５の流体圧は低下し、その後第１室５が高流体圧状態に至った時（図９のＶの時点）において、大きく上昇してしまっている。すなわち、ピストン３がチゼル４を打撃した瞬間から直後にかけて、第１室５内では低圧状態が一気に高圧状態になってしまっている。ここでこの高圧状態の程度が大きければ大きいほど、第１室内の油内で発生した気泡の圧壊の程度が大きいと考察される。すなわち本比較例においてはこの高圧状態の程度が大きく、これにより第１室５内で気泡が急激に圧壊していると考察できる。したがって本比較例において第１室５内ではキャビテーションとそれに伴うエロージョンが起こりやすくなっていると考察される。
【００６４】
実施例１（図６参照）において、図５に示すようにピストン３がチゼル４を打撃した際（図６のＨの時点）において、第１室５の流体圧は低下しているものの、その後第１室５が高圧状態に至った時（図６のＶの時点）において、第１室５の流体圧は比較例（図９参照）と比較して高圧状態の程度は小さいものとなっている。これは気泡が発生したとしても気泡の急激な圧壊が抑制されていることにより、高圧状態となることも抑制されているからであると考察される。すなわち実施例１は比較例と比較して、気泡の急激な圧壊を抑制できており、キャビテーション及びこれに伴うエロージョンの発生が抑制されていると考察される。これは第１流路１１（及び逆止弁１３）が設けられ、ピストンがチゼル４を打撃する際の第１室５の低圧状態を緩和したためであると考察される。
【００６５】
実施例２（図７参照）において、図５に示すようにピストン３がチゼル４を打撃した際（図７のＨの時点）において、第１室５の流体圧は低下しているものの、その後第１室５が高圧状態に至った時（図７のＶの時点）において、第１室５の流体圧は比較例（図９参照）と比較して高圧状態の程度は小さいものとなっている。これは気泡が発生したとしても気泡の急激な圧壊が抑制されていることにより、高圧状態となることも抑制されているからであると考察される。すなわち実施例２は比較例と比較して、気泡の急激な圧壊を抑制できており、キャビテーション及びこれに伴うエロージョンの発生が抑制されていると考察される。これは第２流路１２（及び絞り部１４）が設けられ、ピストン３がチゼル４を打撃する際の第１室５の低圧状態を緩和したためである。また、実施例２は実施例１と比較しても高圧状態の程度が小さいものなっている。これは第３室７内の流体圧が第２室６内の流体圧よりも高く、第１室５に十分な油が供給されたためであると考察される。
【００６６】
実施例３（図８参照）において、図５に示すようにピストン３がチゼル４を打撃した際（図８のＨの時点）において、第１室５の流体圧は低下しているものの、その後第１室５が高圧状態に至った時（図８のＶの時点）において、第１室５の流体圧は比較例（図９参照）と比較して高圧状態の程度は小さいものとなっている。これは気泡が発生したとしても気泡の急激な圧壊が抑制されていることにより、高圧状態となることも抑制されているからであると考察される。すなわち実施例３は比較例と比較して、気泡の急激な圧壊を抑制できており、キャビテーション及びこれに伴うエロージョンの発生が抑制されていると考察される。これは第１流路１１（及び逆止弁１３）並びに第２流路１２（及び絞り部１４）が設けられ、ピストン３がチゼル４を打撃する際の第１室５の低圧状態を緩和したためである。また、実施例３は実施例１，２と比較しても高圧状態の程度が小さいものなっている。これは第２室６及び第３室７の両方からの油の供給が適正に行われたためであると考察される。
【符号の説明】
【００６７】
１    流体圧式打撃装置
２    シリンダ
２ａ  内周面
３    ピストン
３ｓ  外周面
４    チゼル
５    第１室
６    第２室
７    第３室
９    第４室
１１  第１流路（流路）
１２  第２流路（流路）
１３  逆止弁
１４  絞り部
１５  第３流路（流路）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2020082256.tif 000008
【図７】
2020082256.tif 000009
【図８】
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【図９】
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