(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化ガスを燃料として、該燃料を貯蔵するためのタンク（５）と、
前記タンク（５）と接続され、かつ鋲打ちプランジャを推進するピストンを具備する燃焼室（２）と、
前記タンク（５）と燃焼室（２）との間に位置する計量装置（４）であって、この内部の計量チャンバ（１２）から燃焼室（２）へ所定量の液相の燃料が送り出されるようになっており、かつ計量チャンバ（１２）から燃料を送り出するための燃料押し出し部材（１６）を具備する計量装置（４）とを備える鋲打機において、
前記燃料押し出し部材（１６）は、燃料の圧力をエネルギー源として移動するようになっていることを特徴とする鋲打機。
【請求項２】
前記燃料押し出し部材（１６）は、直線的に往復運動をするピストンであり、少なくとも一部が計量チャンバ（１２）を構成するシリンダ状の空間（１７）内で案内されるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の鋲打機。
【請求項３】
前記燃料押し出し部材（１６）は、前記計量チャンバを変形させるピストンとして構成されていることを特徴とする請求項１に記載の鋲打機。
【請求項４】
前記燃料押し出し部材（１６）は、計量チャンバの弾性をもつ周壁として構成されていることを特徴とする請求項１に記載の鋲打機。
【請求項５】
前記燃料押し出し部材（１６）の移動は、燃料の圧力によって与えられる機械的エネルギーを蓄積する手段（２１）を介して行われるようになっていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の鋲打機。
【請求項６】
前記機械的エネルギーを蓄積しかつ放出しうる手段（２１）は、機械ばね、ガスばね、または磁気ばねのいずれかであることを特徴とする請求項５に記載の鋲打機。
【請求項７】
前記燃料押し出し部材（１６）は、燃料の圧力によって直接移動しうるようになっており、該圧力は、タンク（５）と連通する分岐管（２０）を介して加えられる場合を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の鋲打機。
【請求項８】
前記燃料押し出し部材（１６）は、停止位置に押し当てられ、かつこの停止位置に保持されるようになっており、前記停止位置に対する押し当ておよび保持はばねによってなされる場合を含むことを特徴とする請求項７に記載の鋲打機。
【請求項９】
前記計量装置（４）は、弁（１４，１８）を備え、前記計量チャンバ（１２）は、前記弁（１４，１８）によって、燃焼室（２）から隔離されるようになっており、前記弁（１４，１８）として電動弁を用いる場合を含むことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の鋲打機。
【請求項１０】
前記弁（１８）は、三方弁であり、この三方弁が２つの切替位置を有するものである場合を含むことを特徴とする請求項９に記載の鋲打機。
【請求項１１】
前記燃焼室（２）へ送り出される燃料の量は、前記燃料押し出し部材（１６）の位置を調整しうるストッパ（１５）を介して、調整されるようになっていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の鋲打機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋲打機（ネイルガン）、特に請求項１に記載の特徴を有する手持ち式の鋲打機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、容量を変化させうる計量チャンバを含む計量装置を備えた、液化ガスによって鋲打される鋲打機を開示している。この計量チャンバの容量は、モータを介して変化させることができ、他方、液化ガス（燃料）は、圧縮空気を用いる空気圧方式により、燃焼室へ向かって送られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ドイツ国特許出願公開第１０２６０７０３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、機構が簡単でかつ信頼性の高い鋲打機を提供することを目的する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題は、冒頭に述べた鋲打機に対し、請求項１に記載の特徴を付加することによって解決される。本発明によれば、燃料の圧力をエネルギー源として燃料押し出し部材を移動させることにより、容易に、燃料を迅速かつ効率的に燃焼室へ移送させることができる。
【０００６】
本発明によれば、燃料押し出し部材を、電気的にまたは空気圧方式で移動させる場合に比べて、経済的に有利に移動させることができる。すなわち、本発明においては、燃料タンク内に蓄積されている機械的エネルギーを利用するため、正確な量の燃料を、燃焼室へ迅速に送り出すことができる。
【０００７】
本発明によれば、燃料押し出し部材の下方領域は、移動可能な構成要素と捉えることができ、この領域を利用して、燃料を計量チャンバから送り出すことができる。本発明の好ましい態様によれば、燃料押し出し部材は、直線的な往復運動をするピストンである。このピストンは、計量チャンバの一部を構成するシリンダ状の空間内で案内される。こうすれば、燃料は、燃料押し出し部材を介して、計量チャンバから直ちに送り出される。この外、計量チャンバは、それ自身が伸縮して燃料を送り出すことができる構成（例えば、折りたたみ可能なベローズや弾性をもつ頂壁を有するチャンバ）とすることもできる。このような構成とする場合、燃料押し出し部材は、計量チャンバを変形させるピストンとして捉えることができる。さらに、弾性をもつ頂壁自身が、特に、計量チャンバの反対側からの圧力を受ける燃料押し出し部材を形成していると捉えることもできる。
【０００８】
本発明の好ましい態様によれば、燃料の計量は、燃焼室への供給量を正確に制御しうるよう、液相状態で行うのが好ましい。燃料が液化ガスである場合には、計量を液相状態で行うには、次のようにする。まず、燃料タンク内に膜を設け、膜の外には、例えば所定の超過圧力下にある不活性ガスを充填して、液化ガスを膜の中で液相状態に保つ。液化ガスを燃料タンクから計量装置へ送り込む際には、不活性ガスは膨張し、液化ガスは、自身の超過圧力に基づいて、常時液相状態を保つ。このような燃料タンクを用いるならば、燃料を計量装置に送り込む際には、燃料は、基本的には、燃料タンク内における圧力を利用する公知の態様に従って移動する。このような燃料タンクが、気相状態の液化ガスと液相状態の液化ガスが一定の容積の中で共存する通常の液化ガス用貯蔵装置と異なる点は、一定の圧力が保たれることにある。
【０００９】
本発明の一態様によれば、燃料押し出し部材を動かすことにより、機械的エネルギーを蓄積できるようになっており、このエネルギーの蓄積は、燃料の圧力によって行われる。具体的には、この機械的エネルギー蓄積手段は、機械的なばね、ガスばね、または磁気ばねである。燃料押し出し部材をこのように構成することにより、液状の燃料は、一定量が、燃焼室へ送られる。燃料を燃焼室へ供給する際には、弁が容易に開口するようになっているのが好ましい。上記の態様に代え、もしくは、追加して、前記機械的エネルギー蓄積手段に、エネルギーの放出を可能にさせる追加の手段を設けてもよい。
【００１０】
本発明の他の好ましい態様によれば、燃料押し出し部材は、燃料の圧力によって直接作動しうるよう、燃料タンクと接続される。この場合、燃料押し出し部材は、機械的に容易に作動させることができる。この場合にも、燃料押し出し部材を作動させるエネルギー源として、機械的エネルギーを蓄積する手段を併用すれば、燃料は、計量チャンバから弁の開口を介して容易に送り出すことができる。
【００１１】
本発明のさらに他の好ましい態様によれば、燃料押し出し部材は、好ましくはばねを介して、停止位置に押し当てられ、かつこの位置に保持される。この場合、燃料押し出し部材は、計量プロセスが開始する前に、所定の停止位置に容易に移動する。
【００１２】
本発明の好ましい態様によれば、計量装置は、好ましくは電動式の弁を備える。好ましくは、計量チャンバは、この弁を介して、燃焼室から隔離される。また、燃料を燃焼室へ送り出すプロセスは、この隔離を破ることによって開始する。
【００１３】
上記の弁は、容易かつ効率的に作動させるという観点からは、好ましくは２つの切替位置をもつ三方弁であるのが好ましい。こうすれば、計量装置の制御を、全体として容易かつ高い信頼性の下に行うことができる。さらに、三方弁の弁体は、２つの切替位置のいずれにおいても安定に止まるようになっているのが好ましい。弁体を動かすための電気エネルギーの消費を節減しうるからである。
【００１４】
本発明のさらに他の好ましい態様によれば、計量チャンバから燃焼室へ送り出す燃料の量は、例えば、燃料押し出し部材の停止位置を調節するストッパを介して調整される。この場合、停止位置は、外気温度に従って変更する。外気温度が低下した場合には、燃焼室における液化ガスの気化に遅れが生ずるため、混合ガスが十分迅速に点火されるよう、燃料の供給量を増加させる。ストッパによって定める燃料押し出し部材の停止位置は、所望により、熱機械的要素（バイメタルや熱膨張材料等）または電気的変位装置（好ましくはステッピングモータ）を用いて調節することができる。外気温度と燃料の供給量との関係を表す特性曲線は、バイリニア補間法を用いて求めるのが好ましい。
【００１５】
燃料の供給量を変更するのは、外気温度が比較的低い場合にのみ行うようにするのが好ましい。すなわち、外気温度が、所定の境界値（例えば２０℃）に達したら、元の供給量に戻すのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る鋲打機全体の模式的な側面図である。
【図２】図１に示す鋲打機に備え付けられた、機械的なエネルギー貯蔵機構を有する計量装置の模式的な断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る鋲打機に備え付けられた計量装置の燃料が流入している状態を示す模式的な断面図である。
【図４】同計量装置から所定量の燃料が送り出されている状態を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
上記以外の本発明の特徴および効果は、以下の実施形態および添付の図面から明らかになるであろう。
【００１８】
以下では、本発明の複数の好ましい実施形態を、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
図１に模式的に示す、本発明の第１の実施形態に係る鋲打機は、燃焼室２を収容するハウジング１を備えている。燃料としての液化ガスは、燃料タンク５に貯蔵され、導管３を通じて燃焼室２へ射出される。導管３は、計量装置４と燃料室２とを接続しており、他方、計量装置４は、ハウジング１上または内に設けられている燃料タンク５と接続されている。燃料タンク５は、交換可能なカートリッジ式とすることもできる。
【００２０】
この実施形態に係る鋲打機は、エネルギー貯蔵のための電気的アキュムレータを含むコントローラ６を備えている。燃焼室２内の点火プラグ７は、コントローラ６を介して点火される。また、計量装置４も、電動バルブその他電気的に操作される要素によって作動する場合には、コントローラ６を介して制御される。鋲打機の前部領域には、ファスナ（例えば、鋲）を貯蔵しておくためのマガジンケース８が設けられている。押圧ロッド９は、鋲打機を作動させてファスナを打ち込む際には、被鋲打ち材に対して押圧される。
【００２１】
燃焼室２内で、点火プラグ７によって液化ガスと空気の混合ガスに点火されると、マガジンケース８からファスナが押し出される。ついで、ピストン（図示せず）が前方へ推進され、鋲打ちプランジャ（図示せず）を介して、ファスナ（鋲）が被鋲打ち材に打ち込まれる。このような鋲の打ち込みプロセスは、作業員が、ハウジング１のグリップ部１１に設けられている作動スイッチ１０を操作すると開始する。
【００２２】
図２は、図１に示す第１の実施形態に係る鋲打機に備え付けられた計量装置４の模式的な断面図である。計量装置４内に設けられた計量チャンバ１２は、２つの切替位置をもつ三方弁１８を介して、一方では、燃料導入管１８ａ（第１の流路）を経由して燃料タンク５と連絡し、もう一方では、燃料送給管１８ｂ（第２の流路）を経由して燃焼室２と連絡している。三方弁の弁体１９は、計量チャンバ１２の一部をなす弁室内に設けられている。
【００２３】
三方弁１８の第３の流路１８ｃは、ピストン形状の燃料押し出し部材１６が案内されるシリンダ状の空間１７と弁室とを連通させている。第３の流路１８ｃの断面積は、弁室およびシリンダ状空間１７のいずれの断面積よりも小さい。図示していない変形例においては、第３の流路の断面積は、弁室および／または必要不可欠ではなくなるシリンダ状空間１７の断面積と同一であるかまたはこれよりも大きい。空間１７は、計量チャンバ１２のうち弁室を除く部分であり、空間１７内で燃料押し出し部材１６が移動すると、空間１７内に存在する燃料は、外部へ押し出されるようになっている。図２に示す燃料押し出し部材１６は、空間１７内において最も後退した位置にある。
【００２４】
弁体１９は、電動式で、２つの切替位置をとることができる。図２に示す第１の切替位置においては、燃料導入管１８ａは閉止され、燃料送給管１８ｂが開放されている。また、第２の切替位置においては、燃料導入管１８ａが開放され、燃料送給管１８ｂは閉止されている。いずれの位置でも、弁室と空間１７とを連絡させる第３の流路１８ｃは、常時開放されている。
【００２５】
必要に応じて、弁体１９の両方の位置を、それぞれ安定位置とすることができ（複動式）、この場合、電気パルスによる短時間のわずかなエネルギーだけで弁を切り替えることができる。また、他の態様においては、非通電時には、弁体１９が、燃焼室２と連なる燃料送給管１８ｂを常に閉止する静止位置にあるようにすることもでき（単動式）、この場合、通電状態にすることにより、弁体１９を、図２に示す、燃料タンク５と連なる燃料導入管１８ａを閉止する反対位置に切り替えることができる。
【００２６】
燃料押し出し部材１６は、ばね（コイルばね）２１により、燃料を押し出す方向へ付勢される。
【００２７】
ばね２１の付勢方向と反対方向に向かう燃料押し出し部材１６の行程は、位置を調整しうるストッパ１５によって制限される。スティック状のストッパ１５は、例えば、熱機械的な要素または電動式の変位装置を含む変位機構（図３および図４においては、ブロック１５ａで表している）に連結して上下に移動させることができる。ストッパ１５は、例えば、外気温度が比較的高いときには伸び出して、燃料押し出し部材１６の行程を縮小し、反対に比較的低いときには後退して、行程を拡大するように、位置を調整することができる。このため、空間１７内における燃料押し出し部材１６の行程によって決定される燃料の供給量は、適宜調整することができる。
【００２８】
燃料押し出し部材１６の、ばね２１の側の端は外気圧下にあり、液化ガスと外気とを遮断するためにガスケット１６ａが設けられ、燃料押し出し部材１６は、ガスケット１６ａ内をスライドする。なお、ガスケットに代わる他の気密手段（例えば、気密のベローズ）を用いることもできる。
【００２９】
図２に示す計量装置は、次のように作動する。
【００３０】
最初に、コントローラ６を介して、三方弁１８の弁体を、計量チャンバ１２を燃料タンク５と接続させる切替位置（図示していない：燃焼室２は計量チャンバ１２と隔離される）へ動かす。すると、液相の液化ガスは、変位機構１５ａを介して燃料押し出し部材１６の行程が調整されている計量チャンバ１２内に流入する。
【００３１】
液化ガスは、燃料タンク５内においては、液相だけの単相状態で存在している。液化ガスを液相に保つ方法は公知であり、液化ガスを燃料タンク内において膜で包み、膜の外側の空間には、液化ガスの蒸気圧よりも高い圧力の不活性ガスを充満させる。このような高圧の下では、液化ガスは、計量チャンバへの流入過程で気化することはない。したがって、この過程における液化ガスの温度は、概ね一定である。
【００３２】
計量チャンバに流入した液化ガスは、図２に示すように、ばね２１の付勢力に抗して、燃料押し出し部材１６を、ストッパ１５に至るまで上方へ押圧する（または空間１７から押し出す）。その結果、液化ガスは、空間１７の開放された部分（計量チャンバ１２となる）を充填する。燃料押し出し部材１６が上方の停止位置にあるときには、計量装置は、燃料を燃焼室へ送りうる状態になっている。この状態では、ばね２１は緊張状態にあり、燃料押し出し部材１６を移動させる過程において加圧状態の燃料タンクから与えられた機械的エネルギーを蓄えている。
【００３３】
本発明に係る鋲打機は、作動スイッチ１０を操作すると、作動を開始する。このとき、弁体１９は、コントローラ６を介して、図２に示す切替位置へ移動する。こうして、燃料導入管１８ａは閉鎖され、他方、燃料送給管１８ｂは開放される。この結果、液化ガスは燃焼室２へ流入し、その蒸気圧は、ばね２１の付勢力と均衡するものになる。この際、燃料押し出し部材１６は、液化ガスが充填されている空間１７へ向かって、迅速に押し下げられる。
【００３４】
液化ガスの気化が遅くなったときには、燃焼室２において混合ガスが最適な速さで点火されるよう、燃焼室２へ注入される液化ガスの量は、外気温度が低下すると増大するように、ストッパ１５によって調整される。
【００３５】
その後、液化ガスと空気の混合ガスは、燃焼室において、公知の方法により点火される。
【００３６】
図３および図４は、本発明の第２の実施形態に係る鋲打機の計量装置を示す。この計量装置は、計量チャンバ内に送り込まれた液化ガスが、これが流入する際に与えられるエネルギーを蓄積する手段（ばね２１）によって、計量チャンバから送り出されるのではなく、燃料の圧力を受けて直ちに送り出されるようになっている点において、第１の実施形態における計量装置と異なっている。
【００３７】
一方、前述の実施形態と同様に、燃料押し出し部材１６は、シリンダ状の空間１７（計量チャンバ１２の一部を構成する）内で直線運動をするピストンとして設けられている。空間１７は、固定容量チャンバ１２ａに接続され、固定容量チャンバ１２ａは、互いに離間した２つの弁１３，１４を介して、それぞれ、燃料タンク５および燃焼室２と遮断可能に連通している。図３に示す状態においては、弁１３は、燃料タンクと空間１７との間を開放しており、他方、弁１４は、燃焼室と空間１７の間を閉止している。
【００３８】
燃料タンク５が弁１３に連結する地点の手前から、空間１７の、弁１３，１４と接続している側と反対側の端部に至るまで、分岐管２０が延びている。したがって、分岐管２０は、ピストン形状の燃料押し出し部材１６の上方側を、燃料タンク５と接続している。
【００３９】
さらに、空間１７の上方領域には、燃料押し出し部材１６の行程を定めるストッパ１５の位置を、温度、空気圧、ガス圧および／またはガス充填の程度に応じて調整しうる変位機構１５ａが設けられている。
【００４０】
燃料押し出し部材１６は、ばね（図示せず）を介して、その付勢力ＦＶの方向（図３に矢印で示す）に沿って、上方の停止位置まで付勢される。燃料押し出し部材１６が図３に示す停止位置にあるときには、この上方においても下方においても、空間１７内には、燃料タンク５の圧力が及ぶ。また、ばねの力は、燃料押し出し部材１６が上方の停止位置へ戻るときにのみ働く。したがって、ばねの力は、比較的小さい値に設定することができる。
【００４１】
鋲打機を作動させる際には、弁１３，１４を、開放／閉止状態においてそれぞれ反対の状態に切り替える。すなわち、空間１７の下方領域と計量チャンバ１２の容量固定部分１２ａとを、内部の圧力がかなり低い（外気の圧力と同じ）燃焼室２と連通させる。空間１７の燃料押し出し部材１６よりも上方に位置する領域の圧力は、分岐管２０を介して、燃料タンク５内の圧力と同様に保たれる。この状態では、燃料押し出し部材１６は、下方、すなわち計量チャンバ１２の容量固定部分１２ａに向かって押し進められ、液化ガスを、すなわち空間１７の下方領域から燃焼室２へ押し出す。この過程が終了すると、燃料押し出し部材１６は、図４に示すような下方の停止位置に到達する。このように、燃料押し出し部材１６は、燃料タンク５内における燃料の圧力に応じて、直ちに作動を開始することができる。
【００４２】
発明の理解を容易にするため、図３および図４においては、液相または高圧状態の液化ガスが存在する領域には、ハッチングを付してある。
【００４３】
上記の各実施形態においては、２つの弁（図３に示す弁１３および１４）を離間して設けることも、２つの切替位置をもつ三方弁（図２に示す三方弁１８）を設けることも可能であることは、理解しうるであろう。
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図２】
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