(57)【要約】  市販のカセットボンベ（ＬＰガスボンベ）に充填されているＬＰガスの燃焼エネルギーを利用して切断対象物を容易に切断できるようにする。燃料ガスを爆発的に燃焼させる燃焼室２、燃焼ガスの膨張力を直線方向の運動エネルギーに変換するアクチュエータ３、該アクチュエータ３の出力ロッド１９に装着した切断工具４ａ、前記燃焼室２に燃料ガスと空気を一定の割合で供給する燃料ガス供給ポンプ５、および前記切断工具４ａの反力を相殺する反力相殺手段６を具備する。
2014024273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスを爆発的に燃焼させる燃焼室、燃焼ガスの膨張力を直線方向の運動エネルギーに変換するアクチュエータ、該アクチュエータの出力ロッドに装着した切断工具、前記燃焼室に燃料ガスと空気を一定の割合で供給する燃料ガス供給ポンプ、および前記切断工具の反力を相殺する反力相殺手段を具備することを特徴とする動力駆動式カッター。
【請求項２】
前記反力相殺手段を、アクチュエータの胴部に取り付けた支持棒と、該支持棒の前端部にＬ形状に設けた反力受け部より構成したことを特徴とする請求項１記載の動力駆動式カッター。
【請求項３】
前記反力受け部にカッタ刃を設けたことを特徴とする請求項２記載の動力駆動式カッター。
【請求項４】
前記燃料ガス供給ポンプは、掃気ポンプとガスポンプの２つのポンプから成り、
前記掃気ポンプは、大径シリンダ、該大径シリンダに内接する大径ピストン、該大径ピストンを前端部に装着した中空状の中径ロッド、前記大径シリンダの前後両端を密閉する端板、前記中径ロッドの後端部に装着した密閉部材、及び前記密閉部材に装着したハンドルより成り、
前記ガスポンプは、前記中径ロッド、該中径ロッドに内接すると共に前記中径ロッドの後端部に位置する小径ピストン、及び前端部が前記掃気ポンプの前部端板の背面に装着され、後端部が前記小径ピストンを貫通する中空状の小径ロッドから成り、
前記掃気ポンプの前部端板は、空気出入口及び前記小径ロッドに連通するガス出入口を備え、前記後部端板は、前記中径ロッドを挿入するための貫通孔を有することを特徴とする請求項１記載の動力駆動式カッター。
【請求項５】
燃料ガスを爆発的に燃焼させる燃焼室、燃焼ガスの膨張力を直線方向の運動エネルギーに変換するアクチュエータ、及び前記アクチュエータの出力ロッドに装着した切断工具を有する動力駆動式カッターにおいて、前記燃焼室の後端部にアクチュエータを設けると共に、該アクチュエータの後端部にリリーフ弁を設け、該リリーフ弁がアクチュエータに接続しているシリンダー、該シリンダー内に設けたピストン、前記アクチュエータの側面に設けた排気口、前記ピストンにスプリングを介して取り付けられ、かつ、前記排気口を開閉する背圧リリーフ弁、前記アクチュエータ及び前記シリンダーを連通するバイパス管より構成構成されていることを特徴とする動力駆動式カッター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹木の枝を切り落とす枝落とし作業、或いは、油椰子（ｏｉｌ  ｐａｌｍ）の収穫作業など、切断対象物の切断を容易に行なうための動力駆動式カッターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
樹木の高所にある枝を切り落とす手動式の高枝切りバサミは、倍力機構などによって人力の負担軽減を図っているが、マンパワーでは限界があり、使用範囲が限定される。【０００３】
他方、油椰子を収穫する装置として、ロッド状の細長い連結部材の先端部に切断作業用工具を取り付けるとともに、前記連結部材の基端部にエンジンを取り付け、このエンジンによって発生させた動力を利用して前記切断作業用工具を前後に振動させるようにした高所用作業機が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。【０００４】
上記高所用作業機は、切断作業用工具を前後に振動させることにより、切断作業用工具の切断抵抗を軽減しているが、油椰子の軸や葉の切断は、作業員のマンパワーで行っており、労力が要り、高度な切断スキルが必要となる。【０００５】
また、上記高所用作業機は、エンジン（往復動内燃機関）を使用しているため、高所用作業機の重量が嵩み、作業員の負担が大きい。更に、切断作業用工具を前後に振動させる手段として、クランクやエンジンを使用しているため振動や騒音が大きい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】日本特開平１１−１５１６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような事情によって考え出されたものであって、課題としては、市販のカセットボンベ（ＬＰガスボンベ）に充填されているＬＰガスの燃焼エネルギーを利用して切断対象物を容易に切断できるようにすること、切断対象物を切断する切断時間の短縮を図ること、エンジンの燃料費の削減を図ること、構造をシンプルにし、信頼性の向上を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の動力駆動式カッターは、燃料ガスを爆発的に燃焼させる燃焼室、燃焼ガスの膨張力を直線方向の運動エネルギーに変換するアクチュエータ、該アクチュエータの出力ロッドに装着した切断工具、前記燃焼室に燃料ガスと空気を一定の割合で供給する燃料ガス供給ポンプ、および前記切断工具の反力を相殺する反力相殺手段を具備することを特徴としている。【０００９】
前記反力相殺手段は、アクチュエータの胴部に取り付けた支持棒と、該支持棒の前端部にＬ形状に設けた反力受け部より構成されていることを特徴としている。【００１０】
前記反力受け部にカッタ刃を設けたことを特徴としている。【００１１】
また、前記燃料ガス供給ポンプは、掃気ポンプとガスポンプの２つのポンプから成り、前記掃気ポンプは、大径シリンダ、該大径シリンダに内接する大径ピストン、該大径ピストンを前端部に装着した中空状の中径ロッド、前記大径シリンダの前後両端を密閉する端板、前記中径ロッドの後端部に装着した密閉部材、及び前記密閉部材に装着したハンドルより成り、前記ガスポンプは、前記中径ロッド、該中径ロッドに内接すると共に前記中径ロッドの後端部に位置する小径ピストン、及び前端部が前記掃気ポンプの前部端板の背面に装着され、後端部が前記小径ピストンを貫通する中空状の小径ロッドから成り、前記掃気ポンプの前部端板は、空気出入口及び前記小径ロッドに連通するガス出入口を備え、前記後部端板は、前記中径ロッドを摺動するための貫通孔を有している。【００１２】
本発明の動力駆動式カッターは、燃料ガスを爆発的に燃焼させる燃焼室、燃焼ガスの膨張力を直線方向の運動エネルギーに変換するアクチュエータ、及び前記アクチュエータの出力ロッドに装着した切断工具を有する動力駆動式カッターにおいて、前記燃焼室の後端部にアクチュエータを設けると共に、該アクチュエータの後端部にリリーフ弁を設け、該リリーフ弁がアクチュエータに接続しているシリンダー、該シリンダー内に設けたピストン、前記アクチュエータの側面に設けた排気口、前記ピストンにスプリングを介して取り付けられ、かつ、前記排気口を開閉する背圧リリーフ弁、前記アクチュエータ及び前記シリンダーを連通するバイパス管より構成構成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、次のような効果が得られる。すなわち、
（１）切断対象物を一撃で切断できるため、切断時間の短縮が図れる。
（２）切断対象物の切断に人力を使用しないため、省力化が図れる。
（３）切断対象物の切断に人力を使用しないため、収穫に高度なスキルが不要。
（４）動力駆動式カッターの構造がシンプルになり、耐久性が増す。
（５）動力駆動式カッターの構造がシンプルになり、メンテナンスが容易。
（６）動力駆動式カッターの構造がシンプルになり、信頼性が増す。
（７）燃料として、市販の２５０ｇのカセットボンベ（ＬＰガスボンベ）に充填されているＬＰガスを使用するため、有害な排ガスが少なく、環境負荷が小さい。
（８）燃料費が安価で、維持費が少ない。
（９）従来の往復動内燃機関よりも騒音が低い。
（１０）従来の往復動内燃機関よりも軽量。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は本発明に係る動力駆動式カッターの一例を示す平面図である。
【図２】図２は動力取り出し手段の一部断面を含む平面図である。
【図３】図３は切断反力の相殺手段を示す一部断面を含む平面図である。
【図４】図４は燃料ガスと空気を一定の割合で供給する燃料ガス−空気供給ポンプの断面図である。
【図５】図５は本発明に係る動力駆動式カッターの配管系統図である。
【図６】図６は切断対象物の切断作業説明図である。
【図７】図７は本発明に係る動力駆動式カッターの他の一例を示す平面図である。
【図８】図８は本発明に係る動力駆動式カッターの他の一例を示す平面図である。
【図９】図９のＡは爆発燃焼工程を示す図、Ｂはストローク工程を示す図、Ｃは戻り及び排ガス置換工程を示す図、Ｄはスタンバイの状態を示す図である。
【図１０】図１０は本発明に係る動力駆動式カッターの他の一例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００１５】
２  燃焼室
３  アクチュエータ
４ａ  切断工具
５  燃料ガス供給ポンプ
６  反力相殺手段
１９  出力ロッド
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係る動力駆動式カッター１ａは、図１に示すように、燃焼室（ガス爆発室）２、アクチュエータ３、切断工具４ａ、燃料ガス−空気供給ポンプ５、及び切断反力相殺手段６より構成されている。
【００１７】
上記燃焼室２及びアクチュエータ３は、押切用の動力取り出し手段９ａを構成している。また、燃焼室２は、その胴部にカセットボンベ（ＬＰガスボンベ）７及び着火用イグナイター８を備えている。
【００１８】
上記燃焼室２は、燃焼ガス（ＬＰガス）と空気が一定の割合で混合している混合ガスを瞬時に爆発的に燃焼させる機器であり、図２に示すように、シリンダー状の胴部１１と、その前後両端を密閉している２つの端板１２，１３より構成されている。
【００１９】
前部端板１２は、その中心部に設けた貫通孔にアクチュエータ３の作動ピストン１４を挿入し、前記中心部から外れた箇所に燃焼ガス排出口１５を備えている。他方、後部端板１３は、混合ガス供給口１６及び着火プラグ１７を備えている。
【００２０】
上記アクチュエータ３は、燃焼ガスの膨張力を直線方向の運動エネルギーに変換する機器であり、図２に示すように、前記作動ピストン１４、燃焼室２の前部端板１２に装着したシリンダ状の胴部１８、及び前記作動ピストン１４の前端部に設けた出力ロッド１９より構成されている。胴部１８の前端部は、端板２０によって塞がれているが、端板２０に設けた貫通孔から出力ロッド１９の前端部が突出している。符号Ｓ１は、作動ピストン１４のストロークを示している。
【００２１】
上記出力ロッド１９は、図３に示すように、その前端部に所定長の切断力伝達ロッド２１を接続すると共に、当該切断力伝達ロッド２１の前端部に切断工具（切断刃物）４ａを装着している。切断工具４ａは、根元部よりも前端部の方が横幅が広くなっているへら形の刃体２４ａを有し、当該前端部は、切断対象物Ｘの切断に適した鋭利な刃先２５となっている。また、出力ロッド１９の前端部分及び切断力伝達ロッド２１は、外筒２２内に収容されている。
【００２２】
上記燃料ガス−空気供給ポンプ５は、燃焼室２に燃料ガスと空気を計量供給する機器であり、図４に示すように、掃気ポンプ３１及びガスポンプ３２から構成されている。
【００２３】
掃気ポンプ３１は、大径シリンダ３３、大径シリンダ３３に内接する大径ピストン３４、大径ピストン３４を前端部に装着した中空状の中径ロッド３５、および大径シリンダ３３の前後両端を密閉する端板３６，３７より構成され、中径ロッド３５の後端部に装着した密閉部材３８にハンドル３９を取り付けている。
【００２４】
ガスポンプ３２は、前記中径ロッド３５をシリンダとするポンプであり、前記中径ロッド３５内に、当該中径ロッド３５に内接すると共に、前記密閉部材３８に近接する位置に小径ピストン４０を配している。前記前部端板３６の背面中央に装着させた中空状の小径ロッド４１は、前記小径ピストン４０を貫通すると共に、当該小径ピストン４０に固定されている。
【００２５】
前記前部端板３６は、空気出入口４２及び小径ロッド４１に連通するガス出入口４３を備えている。また、後部端板３７は、中径ロッド３５を摺動するための貫通孔を有している。符号Ｓ２は、ハンドル３９、或いは大径ピストン３４のストロークを示している。
【００２６】
切断反力相殺手段６は、切断工具４ａの切断反力を相殺する機器であり、図３に示すように、前記切断力伝達ロッド２１を覆っている外筒２２の側面に取り付けた棒状の支持部材２６と、この支持部材２６の前端部にＬ字状に取り付けた反力受け部２７より構成されている。
【００２７】
図５は、本発明に係る動力駆動式カッターの配管系統図であり、動力駆動式カッター１ａは、ガス切替弁５１及び排ガス切替弁５２を備えている。これらの切替弁５１，５２は、共通の手動ハンドル５３によって同時に操作される。
【００２８】
上記ガス切替弁５１は、２ポート２位置切替弁であり、Ａポートは、ガス管５４を介して２５０ｇのカセットボンベ７の開閉弁５５に接続している。このガス管５４は、その中間部に減圧弁５６を備えている。他方、ガス切替弁５１のＢポートは、ガス管５７を介してガスポンプ３２のガス導入口の逆止弁４３ａに連通している。
【００２９】
上記排ガス切替弁５２は、２ポート２位置切替弁であり、Ｃポートは、燃焼ガス排出管５８を介して燃焼室２の燃焼ガス排出口１５に接続している。他方、排ガス切替弁５２のＤポートは、排ガス放出管５９に接続している。
【００３０】
排ガス切替弁５２の近傍に設けられた着火スイッチ６０は、配線６１を介して着火用イグナイター８と電気的に接続している。また、この着火用イグナイター８は、一方の配線６２を介して着火プラグ１７に接続し、他方の配線６３を介して燃焼室２に接続している。
【００３１】
掃気ポンプ３１の空気送出口の逆止弁４２ａは、ガス管６４を介して燃焼室２の混合ガス供給口の逆止弁１６ａに連通している。このガス管６４は、その中間部にガスミキサ６５を備えている。
【００３２】
また、上記ガスポンプ３２のガス送出口の逆止弁４３ｂは、ガス管６６を介してガスミキサ６５の上流側において前記ガス管６４に接続している。図中、符号４２ｂは、空気導入口の逆止弁である。
【００３３】
油椰子を収穫する場合は、図５に示す切替弁のハンドル５３を押してガス切替弁５１のＡポートとＢポートを連通させるとともに、排ガス切替弁５２のＣポートとＤポートを連通させる。この操作によって燃焼室２内の残存ガスが大気中に排出され、自重によってアクチュエーター３の作動ピストン１４が実線で示すように燃焼室２内に後退する。
【００３４】
次に、図６に示すように、動力駆動式カッター１ａを両手で持ちながらＬ字状の反力受け部２７を切断対象物である油椰子ｘの軸の背後に差し込む（ｎ１）。
【００３５】
次に、前記ポンプ５のハンドル３９を引いてガスポンプ３２内に燃料のＬＰガスを導入すると同時に、掃気ポンプ３１内に空気を導入し、両者の容量を計量する（ｎ２）。
【００３６】
次に、前記ポンプ５のハンドル３９を押してガスポンプ３２内のＬＰガス及び掃気ポンプ３１内の空気をガス供給パイプ６４を通って燃焼室２に供給する（ｎ３）。ＬＰガス及び空気は、ガス供給パイプ６４を通過する間に混合するが、ガスミキサ６５の存在により、更に、均一に混合される。
【００３７】
次に、着火スイッチ６０を操作して着火プラグ１７を点火すると、ＬＰガスと空気が混合した混合ガスが瞬時に爆発的に燃焼してアクチュエーター３の作動ピストン１４が前方に押し出される。そして、図３に示すように、切断力伝達ロッド２１の前端に取り付けた切断工具４ａが前方に押し出され、切断対象物である油椰子ｘの軸が瞬時に切断される（ｎ４）。
【００３８】
上記混合ガスの爆発的な燃焼に起因する反力は、反力受け部２７によって相殺される。
【００３９】
以下、（ｎ１）乃至（ｎ４）の工程を繰り返して油椰子を収穫する。
【００４０】
その際、椰子の葉も適宜切断して除去する。収穫作業終了後、切替弁のハンドル５３を引いて初期位置に戻す。
【００４１】
なお、上記反力受部２７にカッタ刃を取り付け、反動力を切断エネルギーとして利用する。これにより、動力を削減し、シリンダーサイズを小さくし、軽量化が図れる。
【００４２】
以下、その他の実施形態について説明する。なお、第１実施形態の部材と同じ部材には、同じ符号を付けて詳しい説明を省略している。
【００４３】
先ず、本発明の第２実施形態について説明する。動力駆動式カッター１ｂは、図７のように、切断力伝達用ロッド２１の前端部に押し棒２８をＴ字状に装着し、支持部材２６の前端部に鎌型の切断工具４ｂをＬ字状に装着している。
【００４４】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。動力駆動式カッター１ｃは、図８のように、燃焼室２の後端部にアクチュエータ３を設けることにより、引き切り用の動力取り出し手段９ｃを構成している。
【００４５】
アクチュエータ３の構成部品の一つである出力ロッド１９は、燃焼室２を貫通し、その前端部にフック状の切断工具４ｃを設けている。このフック状の切断工具４ｃの刃体２４ｃは、出力ロッド１９側が鋭利な刃先２５になっている。
【００４６】
上記燃焼室２は、胴部中央にガス供給口１６及び着火プラグ１７を備えている。ガス供給口１６は、ガス供給管７１を介してカセットボンベ７の開閉弁５５に接続し、着火プラグ１７は、配線６７を介して着火装置６８に接続している。カセットボンベ７の開閉弁５５及び着火装置６８は、トリガー７２によって操作するようになっている。
【００４７】
上記燃焼室２は、その内部に排気逆止弁を具備する排気ピストン７３を設けている。この排気ピストン７３は、アクチュエータの作動ピストン１４がアクチュエータのシリンダー状の胴部１８の前端部に位置するとき、燃焼室２の前端部に位置するように配置されている。
【００４８】
上記アクチュエータ３は、その後端部にリリーフ弁７４を設けている。このリリーフ弁７４は、アクチュエータ３のシリンダー状の胴部１８に接続しているシリンダー７５、シリンダー７５内に設けたピストン７６、アクチュエータ３の側面に設けた排気口７７、前記ピストン７６にスプリングを介して取り付けられ、かつ、前記排気口７７を開閉する排圧リリーフ弁７８、前記アクチュエータ３とシリンダー７５とを連通するバイパス管７９、及びリリーフ弁７４を操作するトリガー８０より構成されている。
【００４９】
また、燃焼室２は、その前端部に排気弁６９及び当該排気弁６９を操作するトリガー８１を設け、その後端部に外気吸気弁８２を設けている。
【００５０】
上記カセットボンベ７の開閉弁５５や着火装置６８を操作するトリガー７２、リリーフ弁７４を操作するトリガー８０、及び排気弁６９を操作するトリガー８１は、操作索７０によって連動するようになっている。
【００５１】
ここで、図８は、ガス充填及び着火工程を示す図も兼ねており、燃焼室２内に供給された燃焼ガスが着火によって瞬時に爆発的に燃焼すると、図９Ａの爆発工程に示すように、作動ピストン１４がアクチュエータ３の後端部の方向に後退し、切断工具４ｃの引き動作によって切断対象物（図示せず）が瞬時に切断される。この時、アクチュエータ３内のガスがアクチュエータ３に設けた排気口７７から大気中に放出される。
【００５２】
図９Ｂに示すように、作動ピストン１４がアクチュエータ３の後端部（ストローク端）に到達すると、アクチュエータ３内の高圧燃焼ガスがバイパス管７９を通ってリリーフ弁７４のシリンダー７５内に導入され、アクチュエータ３の側面に設けた排気口７７が排圧リリーフ弁７８によって密閉される。
【００５３】
次に、図９Ｃの戻り及び排ガス置換工程に示すように、リリーフ弁７４のトリガー８０を燃焼室２側に倒すと、燃焼室２の前端部に設けたトリガー８１によって燃焼室２の前端部に設けられている排気弁６９が開放され、燃焼室２内の燃焼ガスが大気中に排出される。これと同時に、アクチュエータ３の後端部に設けられているリリーフ弁７４内の燃焼ガスがバイパス管７９を経てアクチュエーター３に逆流する。そして、図９Ｄに示すように、アクチュエータ３の作動ピストン１４が初期位置に復帰する（スタンバイ工程）。
【００５４】
次に、本発明の第４実施形態について説明する。動力駆動式カッター１ｄは、図１０に示すように、切断工具４ｄが固定刃９１及び可動刃９２から構成されている。
【００５５】
固定刃９１は、支持棒９３の上端部に装着した支持部材９４に斜め上方に突出するように固定され、可動刃９２は、長短２つのリング９５，６によって前記支持部材９４に回動自在に取り付けられている。
【００５６】
短尺リング９６は、一端が前記支持部材９４に軸着され、他端が可動刃９２の中央部に軸着されている。他方、長尺リング９５は、その中央部が前記支持部材９４に軸着されている。更に、その一端が可動刃９２の後端部に軸着され、他端に連結棒９７の上端が軸着されている。ここで、符号αは短尺リング９６の回動角度、βは長尺リング９５の回動角度を示している。
【００５７】
前記支持棒９３は、その中間部にレバー９８を設けている。このレバー９８は、前記連結棒９７の下端を軸着している。
【００５８】
また、前記レバー９８は、その端部に切断力伝達用ロッド２１を軸着している。符号１４は、動力伝達用ロッド２１に設けた作動ピストンであり、この作動ピストン１４は、第３実施形態の作動ピストン１４と同様に、燃焼室（図示せず）の後端部に設けたアクチュエータ（図示せず）内に位置している。
【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】
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【図７】
2014024273.tif 000009
【図８】
2014024273.tif 000010
【図９】
2014024273.tif 000011
【図１０】
2014024273.tif 000012
【国際調査報告】
2014024273.tif 000013
2014024273.tif 000014
2014024273.tif 000015
2014024273.tif 000016