(57)【要約】  ガス燃焼式装置は、駆動可能なピストンを収納するピストン室、及びその間に少なくとも１つの燃焼容積を形成する略平坦な壁アセンブリ及びカップ型壁を有する燃焼室を含む。カップ型壁はピストン室に対して相対的に移動可能であり、略平坦な壁アセンブリに相対しかつ略これに平行の略平坦な部分を有する。点火源は燃焼容積に対して動作可能な関係にあり、燃焼容積内の可燃性ガスに点火することができる。ピストンはピストンが非駆動状態のとき略平坦な壁アセンブリの少なくとも一部を形成する。
2007510552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス燃焼式装置であって、
駆動可能なピストンを収納するピストン室と、
その間に少なくとも１つの燃焼容積を形成する略平坦な壁アセンブリとカップ型壁とを有する燃焼室であって、前記カップ型壁が前記ピストン室に対して相対的に移動可能でありかつ前記略平坦な壁アセンブリに対向しかつこれに対して略平行な略平坦な部分を有する、燃焼室と、
前記少なくとも１つの燃焼容積内の可燃性ガスに点火するための、前記少なくとも１つの燃焼容積と動作可能な関係を有する点火源と、
を含み、
前記駆動可能なピストンは、非駆動状態のとき前記略平坦な壁アセンブリの少なくとも一部を構成し、かつ
前記駆動可能なピストンが前記燃焼室内の負圧によって前記非駆動状態に復帰可能である、
ガス燃焼式装置。
【請求項２】
前記カップ型壁が完全閉鎖位置と完全開放位置とをとり、前記少なくとも１つの燃焼容積が前記完全閉鎖位置においてほぼゼロになる、請求項１に記載のガス燃焼式装置。
【請求項３】
前記完全閉鎖位置のとき前記カップ型壁の前記略平坦な部分の少なくとも第二の部分が前記略平坦な壁アセンブリの少なくとも一部に接触する、請求項２に記載のガス燃焼式装置。
【請求項４】
前記可動カップ型壁の前記完全閉鎖位置から前記完全開放位置への移動が前記少なくとも１つの燃焼容積内に空気の乱流を生じさせる、請求項２に記載のガス燃焼式装置。
【請求項５】
前記カップ型壁の前記略平坦な部分の面積が前記略平坦な壁アセンブリの面積にほぼ等しい、請求項２に記載のガス燃焼式装置。
【請求項６】
さらに、工作物と係合する可動工作物接触要素を含み、かつ
前記可動カップ型壁の前記移動が前記工作物接触要素の動作と作用上連動する、請求項２に記載のガス燃焼式装置。
【請求項７】
前記カップ型壁が前記工作物接触要素の前記動作と一緒に動くように固定される、請求項６に記載のガス燃焼式装置。
【請求項８】
噴射される高速燃料ジェットによって前記点火源の付近に乱流が生成される、請求項７に記載のガス燃焼式装置。
【請求項９】
前記燃料ジェットが前記燃焼室の壁に配置される燃料ポートを通じて噴射され、前記燃料ポート及び前記点火源が大体において前記略平坦な壁アセンブリと同一の平面上にに構成される、請求項８に記載のガス燃焼式装置。
【請求項１０】
前記燃料ポート及び前記点火源が前記平坦な壁アセンブリに沿って前記平坦な壁アセンブリの中心に関して互いに反対側の位置に配置される、請求項９に記載のガス燃焼式装置。
【請求項１１】
前記燃料ジェットが前記平坦な壁アセンブリの前記中心と対向する前記カップ型壁の前記略平坦な部分の中心を指向して前記燃焼室に噴射される、請求項１０に記載のガス燃焼式装置。
【請求項１２】
前記カップ型壁がばね張力によって前記工作物接触要素に作用上連結される、請求項６に記載のガス燃焼式装置。
【請求項１３】
さらに、前記完全閉鎖位置のとき前記カップ型壁をロックすることができる第一の可動ツメを含み、
前記工作物接触要素の前記動きが前記ばねに張力を生じさせ、かつ
トリガの起動によって前記第一のツメが前記カップ型壁のロックを解除し、それによって前記ばね張力が前記カップ型壁を前記完全開放位置に動かせるようにする、
請求項１２に記載のガス燃焼式装置。
【請求項１４】
さらに、前記完全開放位置のとき前記カップ型壁をロックすることができる第二のツメを含む、請求項１３に記載のガス燃焼式装置。
【請求項１５】
前記カップ型壁が前記燃焼室構造の一部を形成し、前記燃焼室は前記燃焼容積が前記完全開放位置のときに開放され、前記燃焼容積が前記完全閉鎖位置のときに閉鎖される、請求項２に記載のガス燃焼式装置。
【請求項１６】
前記カップ型壁が前記燃焼室の内部に配置される可動プラグである、請求項２に記載のガス燃焼式装置。
【請求項１７】
前記可動プラグの外周が前記燃焼室の内壁に略合致する、請求項１６に記載のガス燃焼式装置。
【請求項１８】
前記完全閉鎖位置のときに前記燃焼室内の前記可動プラグの位置が前記燃焼室内で単一混合容積を画定し、前記完全開放位置のときに前記燃焼室内の前記可動プラグの位置が前記燃焼室内で少なくとも第一の燃焼容積及び第二の燃焼容積を画定する、請求項１７に記載のガス燃焼式装置。
【請求項１９】
前記第一の燃焼容積がＶ１で表され、前記第二の燃焼容積がＶ２で表され、前記混合容積がＶｍで表され、概略的に
Ｖｍ（完全閉鎖位置）＝Ｖｍ（完全閉鎖位置以外の位置）＋Ｖ１＋Ｖ２
の式が満たされる、請求項１８に記載のガス燃焼式装置。
【請求項２０】
前記第二の燃焼容積が前記燃焼室内に前記ピストン室の少なくとも一部が配置されることによって置換される前記燃焼室内の容積に実質的に等しい、請求項１８に記載のガス燃焼式装置。
【請求項２１】
前記第一の燃焼容積が環状であり、かつ前記第二の燃焼容積が円筒形である、請求項２０に記載のガス燃焼式装置。
【請求項２２】
前記第一の環状燃焼容積の内径が前記第二の円筒形燃焼容積の外径に実質的に等しい、請求項２１に記載のガス燃焼式装置。
【請求項２３】
さらに、
前記可動プラグの前記略平坦な部分に配置され、前記完全閉鎖位置以外の位置のとき前記混合容積から前記第二の燃焼容積への流通を可能にする燃料ポートと、
前記可動プラグのリング型部に配置され、前記完全閉鎖位置以外の位置のとき前記混合容積と第二の燃焼容積との間の流通を可能にする燃焼ポートと、
を含む、請求項１８に記載のガス燃焼式装置。
【請求項２４】
前記完全開放位置以外の位置のとき前記燃焼ポートとは異なる前記第一の燃焼容積と第二の燃焼容積との間の開口を通じて前記第一の燃焼容積と第二の燃焼容積との間の空気の流れが許容され、かつ前記第一の燃焼容積と前記混合容積との間の空気の流れがブロックされる、請求項２３に記載のガス燃焼式装置。
【請求項２５】
前記完全開放位置以外の位置のとき前記燃焼ポートとは異なる前記第一の燃焼容積と第二の燃焼容積との間の開口を通じて前記第一の燃焼容積と第二の燃焼容積との間の空気の流れが許容され、かつ前記混合容積と前記第一の燃焼容積との間の開口を通じて前記第一の燃焼容積と前記混合容積との間の空気の流れが許容される、請求項２３に記載のガス燃焼式装置。
【請求項２６】
前記燃料ポート及び前記燃焼ポートのみが前記混合容積、第一の燃焼容積及び第二の燃焼容積の間の空気流通手段である、請求項２３に記載のガス燃焼式装置。
【請求項２７】
さらに、
工作物と係合する可動工作物接触要素と、
前記可動プラグに取り付けられ、前記燃焼室の開口を通じて伸び前記工作物接触要素と作用上連結するステム部と、
を含む、請求項１６に記載のガス燃焼式装置。
【請求項２８】
第一の壁と、第一の縮小位置と前記第一の壁と第二の壁との間に容積を形成する第二の膨張位置との間を前記第一の壁に対して相対的に移動可能である第二の壁と、を含む燃焼室と、
前記容積内の可燃性ガスを点火させるために前記燃焼室に対して動作可能な関係にある点火源と、
前記点火前に機械的援助なしに前記容積内に乱流を生じさせるのに充分な圧力で前記容積に加圧燃料を噴射するように構成され配置される燃料供給装置と、
を含む、ガス燃焼式装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガス燃焼式装置に関し、詳細には燃焼室内のガスを置換するために縮小可能な燃焼室容積を有するガス燃焼式ファスナ打込み装置に関するものである。
【０００２】
ガス燃焼装置は公知である。この技術の実用的用途は燃焼式ファスナ打込みツールに見られる。工作物にファスナを打ち込むために使用されるＩＭＰＵＬＳＥ（登録商標）ブランドのツールとして知られるこの種のツールの１つのタイプは、Ｎｉｋｏｌｉｃｈが共用する特許であるＵ．Ｓ．Ｐａｔ．Ｒｅ．Ｎｏ．３２，４５２及び米国特許第４，５２２，１６２号、４，４８３，４７３号、４，４８３，４７４号、４，４０３，７２２号、５，１９７，６４６号及び５，２６３，４３９号において説明されており、これらは全て参照することにより本明細書の記載に代える。同様の燃焼式ネイル−ステープル打込みツールは、ＩＭＰＵＬＳＥブランドの下でイリノイ州バーノンヒルズのＩＴＷ−Ｐａｓｌｏｄｅから市販されている。
【０００３】
この種のツールは、一般に小型の内燃機関を取り囲む概略ピストル型のツールハウジングを備える。内燃機関は、燃料セルとも呼ばれる加圧燃料ガスのキャニスタから動力を受ける。電池駆動の電子ディストリビュータユニットは点火用火花を生成し、内燃機関は単一のシリンダ本体内に配置される細長い剛体のドライバブレードを持つ往復ピストンを備えている。燃料調量弁は、工作物接触要素が工作物に押し付けられると、定められた体積の燃料を内燃機関の燃焼室の中へ導入する。
【０００４】
トリガスウィッチを引くと、火花が燃焼室の充填ガスに点火して、ピストン及びドライバブレードが下向きにはじかれて、位置決めされたファスナにぶつかってこれを工作物に打ち込む。次にピストンはシリンダ内のガス差圧によって元の位置すなわち「準備」位置に戻る。ファスナはマガジン式にノーズピースに送られて、ここでドライバブレードの衝撃を受けるために適切な向きに保持される。充填ガスは可燃性の燃料／空気の混合物であり、燃焼室の燃焼はピストン／ドライバブレード・アセンブリを加速させ、その結果ノーズピースにファスナがあればそのファスナを工作物の中に貫通させる。
【０００５】
燃焼室内の燃焼圧はピストンがファスナを打ち込む際の力の大きさに影響するので、考慮すべき重要な事項である。燃焼室内の燃料／空気混合物をより速やかに点火できればそれだけ燃焼圧は増す。燃焼室内の燃料／空気混合物は、混合物が乱流状態にあるときにはより速やかに点火される。ツールのこの燃焼動作に付属するプロセスを速やかに完了する能力は、もう１つの考慮すべき重要な事項である。この付属的プロセスには、次のものが含まれる：燃料を燃焼室に入れるプロセス；燃焼室内で燃料と空気を混合するプロセス；燃焼後に燃焼室に残る燃焼副産物を除去すなわち掃気するプロセス。
【０００６】
燃焼と燃焼の間に残留燃焼副産物を掃気するための公知の方法の１つは希釈によるものである。希釈掃気は、燃焼副産物を排出するために燃焼と燃焼の間に燃焼室を流れる新鮮な空気を送り込むことによって行われる。希釈掃気の一例は出願人に共有譲渡された同時係属出願（代理人整理番号第１３６９６号）（参照により本明細書の記載に代える）において説明されている。より高速で高エネルギーの燃焼のために乱流を生じさせるために、また燃焼と燃焼の間に燃焼室に新鮮な空気を送り込むために、燃焼室内にファンが配置される。このプロセスは高速で高エネルギーの燃焼及び掃気には効果的であるが、掃気は必ずしも効率よく行われるとは限らない。一般に、燃焼後燃焼副産物を掃気するために必要な空気の量は、燃焼室自体の容積のほぼ２倍半に等しい。
【０００７】
希釈法より効率のよいもう１つの公知の掃気方法は、置換法である。置換掃気は燃焼室内の容積をなくすかまたは他の方法で実質的にゼロにすることによって、含まれる燃焼副産物を含めて容積内の全ての空気を取り除くことで行われる。置換掃気の例は、Ｃｏｔｔａに対する米国特許第４，７２１，２４０号及びＧｓｃｈｗｅｎｄに対する米国特許第５，１８１，４９５号において説明されている。
【０００８】
Ｃｏｔｔａの方法では燃焼室の前の可動部品を燃焼室の後壁に向かって移動させることが必要とされる。すなわち、置換はピストン室のピストンと反対側の方向に燃焼室において第二のピストンアセンブリを動かすことによって行われる。第二のピストンは燃焼室のガス容積全体を置換するが、実際には容積をゼロまで減少しない。ある程度効率は良いのであるが、この形態は複雑なためツールのコストを大幅に上げる。コストと複雑さは、共に、第二のピストンアセンブリに必要な余分なコンポーネントの数並びに複雑な構造を作動させるための多数の付加的電気コンポーネント（例えば、モーター、バッテリー、制御回路など）によって大幅に増大する。
【０００９】
Ｇｓｈｗｅｎｄは、燃焼室後部の可動セクションを燃焼室前部に動かして背後から燃焼室のほとんどを縮小してその容積をほぼゼロにすることによって、燃焼室容積を置換する。ツールの背後の操作部からの力は、燃焼室前部に向かって可動セクションを動かすので、可動セクションをＣｏｔｔａのピストンと同様に、但し逆方向に動作させることになる。Ｇｓｃｈｗｅｎｄは、また燃焼エネルギーを増大するために公知の複数容積システムとして構成される仕切り板を用いて燃焼室を第一の容積と第二の燃焼容積に分離する。
【００１０】
しかし、複数容積システムとしてツールを作動させるために、Ｇｓｃｈｗｅｎｄは、可動セクション及び容積の仕切り板全体に縮小ガイドロッドを持つ複雑なシステムを要求している。ツールのトリガもツールの背後の扱い難い位置に配置しなければならない。このため、操作者はツール前部に向かって可動セクションを押すためにツール背後に位置しなければならず、ツール自体を操作し難いものにする。また、Ｃｏｔｔａのツールと同様、このツールも非常に複雑であり、燃焼室の相対する構造を適切なタイミングで合わせたり離したりするために多数の付加的電気及び機械コンポーネントを必要とする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って、高価な機械及び電気コンポーネントをその構造に含む必要の少ない単純化された構造の市販可能なガス燃焼式ファスナ打込みツールが必要とされる。このような高価なコンポーネントは、コードレス燃焼ガス技術の利用範囲を高コスト用途の範囲のみに制限する。高コストのツールとほぼ同じ性能を得ることができる単純化された単一または複数燃焼容積の構造は、もっと妥当な低いコストの用途にまで燃焼ガスの技術の利用範囲を大幅に広げるだろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
ピストンを駆動するために燃焼ガスに点火するための単純化されたソリッドチェンバ構造を特徴とする本発明のガス燃焼式装置は上記の懸念に対処する。燃焼容積は、ピストンと燃焼室の可動壁との間に形成され、点火装置は燃焼容積の中のまたはこれに入ってくる可燃性ガスに点火して、ピストンを駆動する。可動壁の移動によってあるいは点火直前に燃焼室に高速燃料を噴射することによって単一の容積内の燃焼の速度及びエネルギーを高めるためあるいは第一の容積を出る高速の炎によって第二の容積内の燃焼の速度及びエネルギーを高めるために燃焼容積内に乱流を生じさせる。
【００１３】
より詳細には、本発明は、ピストンを収納する駆動可能なピストン室、及びその間に少なくとも１つの燃焼容積を形成する略平坦な壁アセンブリとカップ型壁を有する燃焼室を含むガス燃焼式装置を提供する。カップ型壁はピストン室に対して相対的に移動可能であり、略平坦な壁アセンブリに相対しかつこれに対して略平行な略平坦な部分を有する。点火源は作用上燃焼容積に関係つけられ、燃焼容積内の可燃性ガスに点火することができる。駆動されていない状態のとき、ピストンは略平坦な壁アセンブリの少なくとも一部を形成する。
【００１４】
ガス燃焼式装置において、本発明の単純化された構造は、効果的に、ピストンを駆動するための高エネルギー燃焼を生じさせ、他のタイプの燃焼式装置より広い範囲の用途に利用可能である。本発明は、また単一あるいは複数容積の燃焼装置において効果的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１−４を参照すると、燃焼式装置は全体として１０で示され、ピストン室１４と連通する燃焼室１２を含む。この種の装置１０は、参照することにより本明細書の記載に代える前記各特許において開示され、前述のタイプの燃焼式ツールに使用するのに適している。燃焼室１２及びピストン室１４は両方とも剛性の金属ボディであることが望ましいが、他の丈夫な公知の耐燃性の固体材料から形成することもできる。ピストン室１４は本体２０内にピストン１６及びドライバブレード１８を収納する。本体はほぼ円筒形であることが望ましい。
【００１６】
ピストン１６が図１に示されるように着火前の「準備」位置であるとき、ピストンの略平坦な表面２２はピストン室１４のフランジ端２６の外面２４と実質的に整合して、実質的に連続的で略平坦な壁アセンブリ２８を形成する。ピストンストップ３０は、ピストン室１４の本体２０の内面３２の周りの１つまたはそれ以上の突起または連続リングとして構成されることが望ましく、好ましくはピストン１６と整合するフランジ外面２４付近に配置される。ピストンシール３４によって空気がピストン１６とピストン室内面３２との間を流れるのを防止することが望ましい。ピストンシールは、ピストン１６の外周３６の周りのＯリングであることが望ましいが、公知のどのようなタイプの耐燃シールでもよい。
【００１７】
平坦な壁アセンブリ２８は、カップ型壁３８と共に燃焼室１２を形成する。図１を参照すると、燃焼室１２は完全閉鎖位置すなわち「縮小」位置で示されている。カップ型壁３８は、平坦な壁アセンブリ２８に相対しこれと略平行の略平坦な後面４０、及び平坦後面の外周に接合する連続的スリーブボディ４２を含む。カップ型壁３８は単体として作られるかしっかりと接合されるいくつかのピースとして形成されることが望ましく、ピストン室のフランジ端２６に沿ってＡ方向にスライド可能である。チェンバシール４６は、カップ型壁３８が図３に示される通り完全開放位置のときフランジ端２６とスリーブボディ４２の内側延長部４８との間を空気が流れるのを防止する。スリーブボディ４２は、円筒形であることが望ましいが、フランジ端２６の形状及び平坦後面４０に適合するどのような形状でも良い。
【００１８】
カップ型壁３８は可動性であるが、第一のツメ５０によって完全閉鎖位置に保持されることが望ましい。第一のツメ５０は公知の構成とされ、直接または連結装置によって上述のツールのハウジング（図には示されていない）と連結されることが好ましい。第一のツメ５０はカップ型壁３８をしっかりと保持するために移動可能とされた傾斜面付きロッドまたは本技術分野で公知の中実形状であることが望ましい。完全閉鎖位置のとき、カップ型壁３８の平坦後面４０は、フランジ外面２４およびピストン平坦面２２を含む平坦な壁アセンブリ２８に接近または接触する。従って、カップ型壁３８が完全閉鎖位置にあるとき、平坦後面４０と平坦な壁アセンブリ２８との間に空気の有効容積がないことが望ましい。
【００１９】
次に図２を参照すると、工作物接触要素５２が工作物（図には示されていない）に押し付けられて、工作物が工作物接触要素をＡ方向に押す。工作物接触要素５２は直接カップ型壁３８に接続されるが、第一のばね５４によってカップ型壁に動作可能に連結されると一層好ましい。第一のばね５４の第一の端５６は工作物接触要素５２に配置される第一のストップ５８に接続され、第一のばねの第二の端６０はカップ型壁３８の延長部６２に接続される。工作物接触要素５２及び第一のストップ５８のＡ方向への動きは第一のばね５４を圧縮して、カップ型壁３８に対する圧力を生じるが、カップ型壁はまだ第一のツメ５０によって所定の位置に保持される。第二のばね６４が同様に第二のストップ６６とピストン室１４の延長部６８との間で圧縮される。第二のばね６４の圧縮は、工作物から解除されたとき工作物接触要素５２をその元の準備位置に戻す。延長部６８は、移動する工作物接触要素５２のためのガイドとしても作用することが望ましい。
【００２０】
次に図３を参照すると、トリガ（図には示されていない）が起動されると、ツメ５０がＢ方向に引っ込むので、圧縮された第一のばね５４からの圧力がカップ型壁３８をＡ方向に完全開放位置まで急速に動かせるようにし、それによって平坦な壁アセンブリ２８と開放されたカップ型壁との間に燃焼容積を生じる。本実施形態では、トリガが第一のツメ５０を解除するとき燃料が燃料ライン７０から燃料ポート７２を通じて燃焼容積に噴射される。しかし、燃料は平坦な壁アセンブリ２８とカップ型壁の後面４０が離れつつあるときにいつでも噴射することができる。適切な燃料は、燃焼式ファスナ打込みツールに使用されるタイプのＭＡＰＰガスであるが、本技術分野で公知の多数の燃料のうちどれでも使用することができる。カップ型壁３８がＡ方向に動くとき、開きつつある燃焼容積部の負圧はカップ型壁３８とピストン室１４との間の非密封周縁部７４に沿ってこれを通じて燃焼室１２に空気を引き込む。負圧は、また、ピストン１６をピストンストップ３０に押圧保持することを可能とする。
【００２１】
完全開放位置に向かうカップ型壁３８の急速な動きは燃焼室１２とその中の開きつつある燃焼容積内に乱流を生じさせる。一方、乱流は容積内の燃料と空気を混合する。理想を言えば、カップ型可動壁３８がその完全開放位置に達するとき、ただし乱流が静まる前に、点火源７６（スパークプラグであることが望ましい）は、燃焼室１２内の乱流空気／燃料混合物に着火する。燃焼室１２内の乱流は、空気／燃料混合物が燃焼する速度も増すので、燃焼圧力も増す。燃焼圧力の急速な増大は、ピストンをＣ方向に駆動し、それによって工作物にファスナを打込むようにドライバブレード１８を駆動する。
【００２２】
ピストン室１４における余分な燃焼圧は排気ポート７８を通じて押し出され、ピストン１６は、ピストンがＣ方向に排気ポートを通り過ぎた後弾性部材８０にぶつかって止まる。ピストン１６のブレーキとして作用するものとしては弾性部材８０が望ましいが、ピストンとピストン室１４の略閉鎖した端８２との間の空気圧もピストンに制動力を与えるために使用することができる。さらに、カップ型壁３８が完全開放位置に達すると、ツールハウジングとの連結及び第一のツメ５０のトリガと同様のトリガ（図には示されていない）によって、第二のツメ８４がＤ方向に動いて、カップ型壁と接触して、これを完全開放位置に固定し、これによりピストン室フランジ端２６と内側延長スリーブ部４８とをチェンバシール４６でシールする。
【００２３】
燃焼室１２及びピストン室１４内の残留ガスが冷えると、室内に真空が生じて、これが排気ポート７８の弁８６を閉じ、フランジ外面２４と整合する初期準備位置にピストン１６を引っ張り戻す（図１）。トリガが解除されると、第二のツメ８４はＢ方向に引っ込むので、真空はカップ型壁３８をその初期完全閉鎖位置に引っ張ることができる。カップ型壁３８が閉鎖すると、燃焼室１２内の容積は効果的にゼロになり、残留燃焼ガスは全て非密封周縁部７４を通じて容積から押し出される（図１）。さらに、第二のツメ８４が引っ込んで工作物接触要素が工作物から取り除かれた後、圧縮された第二のばね６４からの力によって、工作物接触要素５２の端９０の止め具８８はカップ型壁３８を初期完全閉鎖位置方向に引っ張る。
【００２４】
次に図４を参照すると、装置１０の代替形態は第一のツメ５０なしで構成される。この代替形態の構成は、図１に示される形態と同様であるが、燃料ライン７０及び燃料ポート７２のピストン室１４のフランジ端２６に沿った位置が異なっている。この形態に従えば、燃焼室１２内の乱流は高速燃料ジェットとして燃焼容積に燃料を噴射することによって作られる。本発明の発明者は、燃焼容積内が適切に構成されれば高速燃料ジェットが高速で高エネルギーの燃焼を生じるのに必要な乱流を生じさせるのに充分なエネルギーを持つことを発見した。このように燃料ジェット自体が燃料と空気の混合要素として作用する。空気は、カップ型壁３８が押し開かれるとき非密封周縁部７４を通じて燃焼室１２の中に引き込まれる。燃料ジェットが開放された燃焼室１２を通過するとき空気が燃料ジェットに混入して、混合が生じる。
【００２５】
混合効果を最大限に上げるために、燃料ライン７０及び燃料ポート７２は、開放されたカップ型壁３８の平坦後面４０に向かって、さらに望ましくは平坦後面の中心点９２に向かってＥ方向に燃料ジェットを噴射するように、ピストン室１４のフランジ端２６に配置されなければならない。点火源７６は、同じくフランジ端２６に配置され、一般的には燃料ポート７２及びピストン表面２２と同じ平面に位置するが、フランジ端に沿って燃料ポートから最大限の距離を置くことが理想である。この望ましい形態によって、燃料ジェットは点火前に燃料ポート７２から後面４０の中心９２に向かって、さらにその後点火源７６に向かって最大距離を移動する。この移動距離の延長によって燃焼容積内で燃料が空気とよりよく混合することができる。
【００２６】
また、本実施形態では、好ましくは第一のばね５４は省略されカップ型壁３８を工作物接触要素５２に直接固定される。これにより、カップ型壁は工作物接触要素が工作物に当てられるとき直接的に完全開放位置に動く。燃料は燃焼室１２が開くときに噴射する必要はなく、望むときにいつでも既に開放されている燃焼室に燃料が導入される。トリガが起動されると、上述の通り（図３）第二のツメ８４はＤ方向に動いてカップ型壁３８を完全開放位置にロックし、燃料ジェットが燃焼容積内に噴射され、その結果得られる燃料／空気混合物に点火源７６が点火する。点火源７６のタイミングは、点火が行われる前に燃料ジェットが燃焼容積内を横切るのに充分な時間が与えられるように定められることが望ましい。この代替形態のその他の動作手順は、図１−３について上に説明した通りである。
【００２７】
本発明のこれらの実施形態によれば、燃焼容積は燃焼室の一般的に言って相対する２つの壁を離すことによって縮小可能な燃焼室を拡張する単純な構造から作られる。高速燃焼のための乱流は、上記の２つの方法のうちの１つによって作られる。第一の方法に従えば、燃焼室のコンポーネントは燃料／空気混合物に点火する直前に燃焼容積を拡張するために離される。移動するコンポーネントによって作られる乱流は、点火が充分に早く行われる場合、実用的ツールに必要な高速の燃焼を生じるのに適している。しかし第二の方法に従えば、燃料ジェットは乱流を生じるだけでなく、空気と燃料の混合要素となる。どちらの乱流生成方法も、高速、高エネルギーの燃焼に適した燃料／空気混合物を生成する。
【００２８】
次に図５−８を参照すると、燃焼式装置は全体として１００で示されるが、図１−４を参照して上に説明されるものと同じ装置１００の機構は同じ参照記号で示されている。
【００２９】
装置１００は、ピストン室１０４と連通する燃焼室１０２を含み、装置１０に関して上に説明した材料で作られる。ピストン室１０４は円筒形であることが望ましく、部分的に燃焼室１０２内に配置される。燃焼室は同じく円筒形であることが望ましく、ピストン室より大きい外形を有するが、非円筒形としても良い。燃焼室１０２内に可動プラグ１０６が配置される。この実施形態においては、燃焼室１０２は剛性構造であることが望ましく、ピストン室１０４に対して相対的に動かない。
【００３０】
可動プラグ１０６は略平坦なベース部１０８を含み、ベース部は、外周縁１１０を有する丸いディスクの形状であることが望ましく、外周縁はほぼ燃焼室１０２の内壁１１２に合致する。ベース部１０８には略リング型の壁１１４が接続され、リング型壁は、好ましくはピストン室１０４の外壁１１８に合致するリング内壁１１６と、略燃焼室１０２の内壁１１２に合致するリング外壁１２０とを有する。図７から分かるとおり、リング型壁１１４は、燃焼室１０２内に配置されるピストン室１０４の部分１２２の長さＬに合致する高さＨを持つことが望ましい。この実施形態では、平坦なベース部１０８とリング型壁１１４は一緒に装置１０（図１−４）のカップ型壁３８と同様のカップ型を形成することが望ましい。従って、プラグ１０６のカップ型部分１０８、１１４は、ピストン室１０４の部分１２２に関して、装置１０（図１−４）のピストン室１４に関するカップ型壁３８の機能と同様の機能を果たす。
【００３１】
リング型壁１１４とは反対側のベース部１０８の面１２４においてベース部にステム部１２６が接続される。ステム部１２６は、ベース部１０８の中心に位置することが望ましく、ピストン１６のドライバブレード１８と略整合することが望ましい。ステム部は、燃焼室１０２の後壁１３０の開口１２８を通って伸びることが望ましく、取り付け部材１３２に固定的に取り付けられる。一方、取り付け部材は、直接、ばね張力によってまたは公知の他の連結方法によって工作物接触要素５２に動作可能に連結される。可動プラグ１０６は別個のかつ（または）中空のピースから構成されることが望ましいが、ベース部１０８、リング型壁１１４及びステム部１２６は、単一の中実ピースとして、本技術分野で公知の大体において剛性を有する耐燃性の材料で構成されることがさらに望ましい。
【００３２】
ベース部１０８及びリング型壁１１４はカップ状の形状を有し、カップ型壁３８が上述の装置１０のピストン室１４に対して移動しかつ機能するのと同様にピストン室１０４に対して移動しかつ機能する。図５から分かる通り、可動プラグ１０６は、ツメ１３４によって完全閉鎖位置すなわち準備位置に固定される。ツメ１３４は上述のツメ５０、８４と同様ツールハウジング（図には示されていない）と結合または連結される。この実施形態において、可動プラグ１０６が完全閉鎖されるとき、単一混合容積Ｖｍが、燃焼室内においてベース部１０８の面１２４と燃焼室の後壁１３０との間に形成される。燃焼室１０２内の混合容積Ｖｍ外の他の全ての空気の容積は効果的にゼロ近くに減少する。工作物接触要素５２が工作物に押し付けられると、取り付け部材１３２を第一のばねストップ１３８において工作物接触要素に接続する第一のばね１３６は伸びて、取り付け部材に対してＡ方向に張力を生じさせる。
【００３３】
次に図６を参照すると、トリガの起動はツメ１３４をＢ方向に解除して、第一のばね１３６からの張力がプラグ１０６を燃焼室１０２の後壁１３０に向かってＡ方向に急速に動かす。プラグ１０６のこの動きは、ベース部１０８の面１２４がプラグの完全開放位置にある弾性ストップ１４０に接触すると終了することが望ましい。プラグ１０６の動きのブレーキとして作用することに加えて、弾性ストップ１４０は中空シリンダであることが望ましく、中空シリンダの中をステム部１２６が移動するためのガイドとしてまた開口１２８を通じて混合容積Ｖｍへ入る可能性のある空気の流れに対するシールとしても作用することが望ましい。可動プラグ１０６が完全開放位置に達すると、混合容積Ｖｍは部分的に縮小されて、第一及び第二の燃焼容積Ｖ１及びＶ２がそれぞれ燃焼室１０２内に作られ、燃焼室１０２は、少なくとも３つの個別の容積を含むようになる。
【００３４】
プラグ１０６が完全に開放されると、第一及び第二の燃焼容積Ｖ１及びＶ２は、合わせてほぼ混合容積Ｖｍの減少分となる。言い換えると、燃焼室１０２内のそれぞれの容積は、方程式Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖｍopen＝Ｖｍclosedをほぼ満たすことが望ましい。混合容積Ｖｍは、この形態においては完全に押し潰されないが、本発明の発明者は、弾性ストップ１４０を取り除いてベース部１０８が燃焼室１０２の後壁１３０まで開放されるように可動プラグ１０６及び燃焼室及びピストン室１０２、１０４を構成できると考えている。Ｖｍopenがゼロに等しくなるので、この場合にも上記の式が満たされる。
【００３５】
第一の燃焼容積Ｖ１は環状であることが望ましく、第二の燃焼容積Ｖ２は円筒形である。円筒形容積Ｖ２の直径は環状容積Ｖ１の内径にほぼ等しいことが望ましい。円筒形容積Ｖ２は、また、燃焼室１０２内に配置されるピストン室１０４の円筒形部分１２２の形状と合致することが理想的である。混合容積Ｖｍは基本的に円筒形であるが、混合容積Ｖｍの中央にステム部１２６を含むことによってプラグ１０６が動かされるとき環状であると考えることもできる。ただし、当業者であれば、ステム部１２６を含まずに代わりに他の多くの本技術分野で公知の連結方法によって本発明から逸脱することなくプラグ１０６の動きを工作物接触要素５２の動きに連結できることが理解されよう。
【００３６】
図５から分かる通り、工作物接触要素５２が工作物に押し付けられると、燃料が第一の燃料ポート１４２を通じて燃焼室の混合容積Ｖｍに噴射され、混合容積において空気と混合する。燃料はこの時点で噴射されることが望ましいが、トリガの起動と協調させるなどにより可動プラグの移動前のいつでも噴射することができる。上述の通り、トリガの起動は、Ｂ方向にツメを動かして、取り付け部材１３２を解除して、Ａ方向への可動プラグの急速な動きを開始させる。
【００３７】
次に図６を参照すると、第一の燃焼容積Ｖ１及び第二の燃焼容積Ｖ２が開いて膨張し始めると、混合容積Ｖｍの中の燃料／空気混合物はベース部１０８に配置される燃料弁１４４を通じて燃焼容積Ｖ２へ、さらに燃焼容積Ｖ２からリング型壁１１４に配置される少なくとも１つの燃焼ポート１４６を通じて燃焼容積Ｖ１へ引き込まれる。燃料弁１４４は、リード弁であることが望ましいが、混合容積Ｖｍから燃焼容積Ｖ２への一方向流通を可能にする公知の他のタイプの弁でもよい。燃焼ポート１４６は点火源７６から最も遠いリング型壁１１４上の位置に配置されることが望ましい。燃焼容積Ｖ１及びＶ２の膨張によって生じる負圧によって、２つの燃焼容積に燃料／空気混合物が充填される。燃焼容積Ｖ１及びＶ２の真空及び急速な膨張は、また、燃料／空気混合物に点火されたとき高速で高エネルギーの燃焼をもたらすのに十分な乱流を燃焼容積Ｖ１及びＶ２内に生じさせる。
【００３８】
次に図７を参照すると、燃焼室及びピストン室１０２、１０４及びリング型壁１１４は、燃焼室内の複数の容積間でより大きな空気の流れを可能にするように構成することができ、これらの容積に付加的な充填、混合及び乱流特性を与える。リング型壁１１４は、リング内壁１１６に延長部１４８を含むように構成されることが望ましく、延長部は、燃焼室１０２内部のピストン室１０４の部分１２２に接近するが接触しない。この望ましい形態において、プラグ１０６が完全開放位置に達すると、延長部１４８は燃焼シール１５０に接触し、それによって燃焼ポート１４６を除いて２つの燃焼容積Ｖ１とＶ２との間の空気の流れを封鎖する。燃焼シール１５０はピストン室の部分１２２の最も外側の周縁の周りに配置されるＯリングであることが望ましいが、公知のどのようなタイプの耐燃性シールでもよい。第二の燃焼室Ｖ２内の空気／燃料混合物は、プラグが動いている間は燃焼シール１５０の周りを流れてリング内壁１１６を横切り第一の燃焼室Ｖ１に流れるが、プラグが完全開放位置に達するとブロックされる。このような増大する空気の流れは、点火直前の第一の燃焼容積Ｖ１の中の乱流を増大する。
【００３９】
可動プラグ１０６の構造によって生じるＶ１における乱流をさらに増大させるために、燃焼室１０２の内壁１１２の、プラグ１０６が完全閉鎖位置のときリング型壁１１４に近接する位置に窪み１５４が配備されることが望ましい。窪み１５４は、このように、燃焼室内壁１１２とリング型壁１１４との間のさらなる空気の流れを可能にする。第一のリングシール１５６がリング内壁１１６の延長部１４８と反対側のリング外壁１２０に配置されることが望ましい。こうして第一のリングシール１５６が窪み１５４を通り越してプラグ１０６が完全開放位置に達すると、リング外壁と燃焼室内壁１１２との間の空気の流れは封鎖される。
【００４０】
しかし、リング外壁１２０と燃焼室内壁１１２は、第一のリングシール１５６が窪み１５４の近くを通過する前に、プラグの移動中（ただし第一のリングシールが燃焼室内壁に接触する前に）混合容積Ｖｍと第一の燃焼容積との間で付加的な空気の流れを可能にするように構成することができる。第二のリングシールを常に窪み１５４から離れた燃焼室内壁１１２と接触させることによってプラグ１０６が完全開放位置にあるか完全閉鎖位置にあるかに関係なく混合容積Ｖｍと第一の燃焼容積Ｖ１との間の直接的な空気の流れを防止するために、リング外壁１２０のベース部１０８近くに任意に第二のリングシール１５８が配置される。本発明の発明者は、状況によっては、混合容積Ｖｍから第一の燃焼容積Ｖ１への直接的な空気の流れを防止することが望ましい場合があると考える。
【００４１】
次に図６を参照すると、トリガの起動によってツメ１３４はＢ方向に動き、それによってプラグ１０６がＡ方向に急速に動けるようにする。移動するプラグ１０６は混合容積Ｖｍを小さくして、第一及び第二の燃焼容積Ｖ１及びＶ２をそれぞれ開く。混合容積Ｖｍの中の燃料／空気混合物は燃焼容積Ｖ１及びＶ２に流れ込んで、プラグ１０６が完全開放位置に達しかつプラグの動きによって燃焼容積Ｖ１内の乱流がまだ存在するときに点火源７６からの火花が第一の燃焼容積Ｖ１の中の燃料／空気混合物に点火する。点火された燃料／空気混合物の炎の前線は環状の燃焼容積Ｖ１の二つの円弧内を、燃焼ポート１４６に達するまで進む。移動する炎の前線は燃焼ポート１４６を通り抜けて、点火ガスジェットとして第二の燃焼容積Ｖ２に入るので、燃焼容積Ｖ２内の燃料／空気混合物にも点火する。また、点火されたガスジェットは、プラグ１０６の動きによって生じる乱流に加えて容積Ｖ２内に乱流を生じさせる。
【００４２】
第二の燃焼容積Ｖ２の空気／燃料混合物が点火されると、容積Ｖ２内の増大した圧力が急速にピストン１６及びドライバブレード１８を押して、ファスナを工作物に打ち込む。上述の装置１０の動作と同様、ピストン１６が排気ポート７８を通過するとその後、ピストン室１０４の余分な空気は排気ポート７８から排気される。ピストン室１０４及び燃焼容積Ｖ１及びＶ２内に残るガスが冷却すると、真空が生じて、ピストン１６を初期準備位置に引き戻すよう作用する。ツール１００が工作物から取り除かれると、工作物接触要素５２は第二のばね１６０の圧縮力によって元の準備位置に戻る。第二のばねは工作物接触要素５２に配置される第二のばねストップ１６２と燃焼室１０２あるいはピストン室１０４のいずれかとの間で圧縮されることが理想的である。
【００４３】
工作物接触要素５２がその準備位置に戻る動きと燃焼容積Ｖ１及びＶ２においてガスの冷却によって生じる真空の組合せによって、プラグ１０６はその元の閉鎖位置に戻るので、両方の燃焼容積から残りの燃焼ガスが効果的に掃気されるのと同時に、両方の燃焼容積Ｖ１及びＶ２は縮小する。プラグ１０６が完全閉鎖位置に動くことによって、混合容積Ｖｍにおける圧力も下がるので、これによってエアチェック弁１６４を通じて容積Ｖｍに新鮮な空気が引きこまれる。エアチェック弁１６４はリード弁であるあることが望ましいが、公知の任意の耐燃性一方向弁を使用することができる。トリガが解除されると、ツメ１３４はＤ方向に動いて、燃焼室１０２（図５）付近で取り付け部材１３２をロックして、次の燃焼／発射サイクルに備える。
【００４４】
混合容積Ｖｍは実際の燃焼には使用されない（容積Ｖｍ内の空気／燃料混合物には点火されない）ので、容積Ｖｍ全体を置換することすなわち未点火の内容物を掃気することは燃焼にとって重要な事ではない。しかし、本発明の発明者は、他の事項を考慮した場合には混合容積Ｖｍを完全に置換すること（図９−１１）が好ましい場合があると考える。また、状況によっては、次のサイクルの準備中であるこの時点（トリガの解除）で混合室Ｖｍに燃料を噴射することが望ましい場合があると考える。
【００４５】
次に図８を参照すると、装置１００の別の実施形態では、点火直前に燃焼容積Ｖ１の中に乱流を生じさせるためにツール１０（図４）について上述したものと同様の燃料ジェットが使用される。本発明の発明者は、この形態の場合、第一の燃焼容積Ｖ１に引き込まれる空気／燃料混合物に急速かつ充分に点火するためにはあまり大きくない乱流しか必要とされないことを発見した。高速の燃料ジェットを直接第一の燃焼容積Ｖ１に噴射できるようにするために、燃焼室１０２に沿って第二の燃料ポート１６６が配置されることが望ましい。燃料／空気混合物が点火源に達する前に燃焼容積Ｖ１全体で最大限の量の空気とガスを混合できるようにするために、第二の燃料ポート１６６は、点火源７６と同じ平面であるが、これから最も遠い位置に配置されることが望ましい。第二の燃料ポート１６６が追加され、ツメ１３４およびばね１３６が取り除かれることを除いて、この代替形態は図５−７に示されるものと同じである。
【００４６】
この実施形態では、取り付け部材１３２は、工作物接触要素５２に直接接続されるので、工作物接触要素５２が工作物に押し付けられるとき取り付け部材は第一及び第二の燃焼容積を完全開放位置まで開く。この形態の場合、燃料ジェットはトリガの起動と同時に噴射されることが望ましく、点火源７６のタイミングは、空気と燃料が両方の燃焼容積を満たしてここで混合されるように多少の遅延後にスパークするように定められる。空気／燃料混合物は、第一の燃焼容積Ｖ１から燃焼ポート１４６を通ってまたは混合容積Ｖｍから燃料弁１４４を通ってまたはその両方から第二の燃焼容積Ｖ２に入る。
【００４７】
混合容積Ｖｍが第二の燃焼容積Ｖ２の空気／燃料混合気源として使用される場合、工作物接触要素５２がプラグ１０６を完全開放位置まで開放するとき燃料が第一の燃料ポート１４２を通じて混合容積Ｖｍへ噴射されることが望ましい。ただし、本発明の発明者は、燃焼のために混合室Ｖｍにおいて実際には燃料は必要ないので、第一の燃料ポート１４２を構造から完全に取り除いて、混合容積Ｖｍを燃焼容積Ｖ１、Ｖ２への新鮮な空気の供給源とし、第二の燃料ポート１６６を３つの容積のための唯一の燃料供給源とすることができると考える。この形態においては、燃焼容積Ｖ１が膨張するとき混合容積Ｖｍと第一の燃焼容積Ｖ１との間で直接空気が流れるようにするために構造から第二のリングシールを取り除くことが望ましい。
【００４８】
この形態の場合、燃料が噴射される第一の燃焼容積Ｖ１は、リング型壁１１４の望ましくは平坦部１６８と燃焼室１０２のこれに相対する領域１７０との間に形成されることが望ましい。平坦部１６８は一般的に言ってベース部１０８及び相対する領域１７０の両方に対して平行であり、かつリング型壁１１４のベース部１０８と反対側の端に配置されることが望ましい。相対する領域１７０は、また、点火源７６及び燃料ポート１６６が配置される平面を形成することが望ましい。可動平坦部１６８は、このように、装置１０の平坦な壁アセンブリ２８に対して平坦後面４０（図４）が機能するのと同様に相対する領域１７０に対して機能する。乱流は、図４に示される形態と同様に、未点火燃料ジェットによって燃料容積Ｖ１において引き起こされる。
【００４９】
第一の燃料容積Ｖ１の空気／燃料混合物が点火されたら、炎の前線は環状容積Ｖ１を高速で横切って、高エネルギーのフレームジェットとして燃焼ポート１４６を通じて第二の燃焼容積Ｖ２に入る。第一の燃焼容積Ｖ１からの高エネルギーのフレームジェットは容積Ｖ２において適切な高エネルギー燃焼を生じその結果ピストン１６を駆動するのに充分な乱流源であるので、第二の燃焼容積Ｖ２への別個の未点火燃料ジェットの送り込みは重要ではない。従って、第二の燃焼容積Ｖ２の場合、点火済みの高エネルギーのフレームジェットは第一の燃焼容積Ｖ１に入る未点火燃料ジェットの乱流機能を果たす。この実施形態の構成のその他の動作は、図５−７（燃料ジェットを乱流源として使用しない例）に関連して上に説明した通りである。
【００５０】
次に図９−１１を参照すると、燃焼式装置が全体として１７０で示されるが、装置１７０において、図１−８に関連して上で説明したものと同じ機構は同じ参照記号で示されている。
【００５１】
装置１７０は、ピストン室１０４と連通する燃焼室１７２を含む。この装置１７０のピストン室は上に説明した装置１００（図５−８）のピストン室と同様であることが望ましい。また、ピストン室１０４のどの部分も燃焼室１７２内に配置されず、ピストン１６の平坦面２２は準備位置のとき燃焼室の環状壁１７４と略同じ平面上にあることが望ましい。燃焼室１７２は円筒形であることが望ましく、ピストン室１０４に対して相対的に動かない。
【００５２】
可動カップ１７６は燃焼室１７２及びピストン室１０４の両方に対して相対的に動く。可動カップは、略平坦なプレート１７８及びリング壁の一端１８２全体に沿って平坦部に取り付けられたリング壁１８０を含む。リング壁１８０は管状であることが望ましく、ピストン室１０４の外壁１１８より多少大きい円筒直径を有する。平坦プレート１７８は環状壁１７４に対してほぼ平行であり、リング壁１８０から燃焼室１７２の内壁１８６に向かって伸びる環状部１８４を含む。内壁１８６も管であることが望ましく、環状部１８４は内壁の直径よりわずかに小さい外周１８８を持つように構成される。耐燃性のＯリングであることが望ましい混合シール１９０は、平坦プレート１７８の外周１８８と内壁１８６との間の空気の流れを防止する。
【００５３】
図９から分かる通り、準備位置のとき平坦プレート１７８と環状壁１７４及びピストン平坦面２２との間の空気の量は実質的にゼロである。従って混合容積Ｖｍは、燃焼室内において平坦プレート１７８と燃焼室の後壁１９２との間に形成される。後壁１９２は略平坦であることが望ましく、かつ環状壁１７４及びプレート１７８の両方に対して略平行である。可動カップ１７６は装置１７０の固定部１９６及びリング壁１８０の延長部１９８の両方に取り付けられるばね１９４によって準備位置に保持されることが望ましい。リング壁延長部１９８も、リング壁１８０と一緒に成形されるまたはこれに取り付けられる管であることが望ましいが、１本のロッドまたは複数本のロッドとして構成されていても良い。
【００５４】
準備位置のとき、燃料は燃焼室１７２の内壁１８６に配置される燃料弁２００を通じて混合容積Ｖｍに噴射され、第一の空気取入れポート２０２を通じて混合容積Ｖｍに入る空気と混合することが望ましい。第一のエアチェック弁２０４は空気取入れポート２０２からの逆流を防ぐ。
【００５５】
次に図１０を参照すると、工作物接触要素２０６が工作物に押し付けられると、工作物接触要素はリング壁延長部１９８をＡ方向に押し、それによって、可動カップ１７６を燃焼室１７２の後壁１９２に向かって動かして、完全開放位置のとき混合容積Ｖｍを効果的にゼロまで減らす。混合容積Ｖｍからの燃料／空気混合物は第二の空気取入れポート２０８及び第二の一方向エアチェック弁２１０を通じて第一の燃焼容積Ｖ１へ入り、第三の空気取入れポート２１２及び第三の一方向エアチェック弁２１４を通じて第二の燃焼容積Ｖ２へ入る。
【００５６】
リング壁１８０のリング壁とリング壁延長部との間にフランジ２１６が配置され、ほぼリング壁の形状に合致するが、リング壁の両側から外向きに伸びる。可動カップ１７６が完全開放位置のとき、フランジ２１６は第一のパージングシール２１８及び第二のパージングシール２２０と接触して、それぞれ燃焼室１７２の環状壁１７４とリング壁との間の第一のパージング口２２２及びリング壁とピストン室１０４の外壁１１８との間の第二のパージング口２２４を通る空気の流れを閉鎖する。第一及び第二のパージングシール２１８、２２０は、上述のシールと同様に構成されることが望ましい。
【００５７】
この実施形態において、可動カップが完全開放位置にあるとき、燃焼室は２つの効果的な燃焼容積Ｖ１及びＶ２に分割され、第三の混合容積Ｖｍが効果的に排除される。また、この実施形態においては、環状の第一の燃焼容積Ｖ１はピストン室１０４の代わりに円筒形の第二の燃焼容積Ｖ２を取り囲み、両方の燃焼容積は、燃焼室１７２の環状壁１７４及び後壁１９２に平行のそれぞれの平面境界に沿って整合する。このような構造的配置の相違を除いて、燃焼容積Ｖ１及びＶ２は装置１００に関連して上に説明したのと同じ機能を果たす。
【００５８】
完全開放位置のとき、トリガ（図には示されていない）が起動されると点火源７６からの火花が第一の燃焼容積Ｖ１の燃料／空気混合物に点火する。点火源は、燃焼室の環状壁１７４に配置されることが望ましい。点火された炎の前線は、燃焼ポート２２６に達してここを通って出ていくまで第一の燃焼容積Ｖ１を移動する。燃焼ポート２２６は第一と第二の燃焼容積Ｖ１、Ｖ２を直接接続するためにリング壁１８０に配置することができるが、燃焼ポートは燃焼室の後壁１９２に面する平坦プレート１７８の環状部１８４に配置されるほうが望ましい。本発明の発明者は、さらに、状況によっては、特に完全開放位置への可動カップの動きとトリガの起動との間に大きな遅延がある場合には、燃料弁２００から第一の燃焼容積Ｖ１へ直接燃料を噴射することも望ましい場合があると考える。
【００５９】
燃焼ポート２２６が環状部１８４に配置される場合、高エネルギーのフレームジェットが通る経路を作るために燃焼室１７２の後壁１９２に燃焼窪み２２８が形成されることが望ましい。従って、フレームジェットが第一の燃焼容積Ｖ１から燃焼ポート２２６を通って燃焼窪み２２８へまた燃焼窪み２２８から第三の空気取入れポート２１２を通って第二の燃焼容積Ｖ２へ移動してこの容積Ｖ２にも点火するための連続的経路を燃焼窪みが提供できるように、第三の空気取入れポート２１２は燃焼窪み２２８及び燃焼ポート２２６の近くに配置されることが望ましい。炎の前線が最大距離を通過できるようにするために、燃焼ポート２２６、燃焼窪み２２８および第三の空気取入れポート２１２は点火源７６から最大限の距離に配置されることが望ましい。本発明の発明者は、また、最も大きい乱流が作られる第二の空気取入れポート２０８を点火源７６付近の環状部１８４に配置し、かつ第一のエアチェック弁２０４を燃焼窪み２２８内部に配置して混合容積Ｖｍの最大の置換を可能にすると有利であると考える。
【００６０】
上述の装置１００の場合と同様、第二の燃焼容積Ｖ２に入るフレームジェットは望ましい乱流及び燃焼容積Ｖ２内における空気／燃料混合物の点火の両方をもたらして、高エネルギー燃焼を生じさせる。この第二の燃焼容積Ｖ２における燃焼は、図１１に示される通り、Ｃ方向にピストンを駆動する。
【００６１】
次に図１１を参照すると、余分な点火済みガスは排気ポート７８を通じてピストン室１０４から出て行き、ピストン室及び燃焼容積Ｖ１及びＶ２内の燃焼副産物は冷却する。装置１７０内で冷却するガスは、ピストン１６を燃焼室１７２に向かって引き戻す真空効果を生じる。ピストン室１０４と第二の燃焼容積Ｖ２との相対的容積は、ピストンに対する別個の機械的張力を必要とせずに真空効果がピストン１６を元の準備位置（図１０に示される通り）に充分に戻すことができるように構成されることが望ましい。工作物接触要素２０６が工作物から取り除かれると、ばね１９４からの張力が可動カップ１７６を次の燃焼のために元の準備位置（図９に示される通り）に動かす。２つの燃焼容積内の残留燃焼副産物は、フランジ２１６がＣ方向に動くと再び現れる第一及び第二のパージング口２２２及び２２４を通じて排出される。
【００６２】
本発明のこの実施形態によれば、つめの必要性を完全に排除することができ、ばねの必要性を最小限に小さくすることができる。この実施形態は「カップ内のカップ」（燃焼室内の可動カップ）形態を提供し、複数容積装置について上に説明した利点の全てを与えながら、同時に単一容積装置により近いずっとコンパクトな形状を可能にする。
【００６３】
従って、可動プラグ及び（または）カップ型壁の利用は、本発明に従った燃焼式ツールが単一容積燃焼室について上で説明した乱流発生方法を複数容積燃焼装置に適応させることを可能にする。本発明は、従って、低エネルギー並びに高エネルギーの燃焼式ファスナ打込み作業に適合させることができる。さらに、本発明は、単一、二重及び三重容積燃焼装置に関連して説明されているが、当業者は、本発明から逸脱することなくその構造に任意の数の容積を採用する燃焼装置に本発明の基本原理を利用できることが分かるだろう。
【００６４】
本技術分野に知識を有するものは、さらに、本発明の燃焼装置などの燃焼装置を、ピストンを駆動するその他の装置または燃焼一般を動力とする装置において効果的に採用できることを理解するであろう。本発明の燃焼式装置の特定の実施形態が図に示され、説明されているが、特許請求の範囲に示されるように本発明は、その広義の態様において本発明から逸脱することなく変更及び修正を加えることができることが、当業者には分かるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】図１は、本発明のガス燃焼式装置の１つの実施形態の垂直断面略図である。
【図２】図２は、図１に示される装置の動作を示す垂直断面略図である。
【図３】図３は、図１に示される装置の部分断面略図である。
【図４】図４は、図１に示される装置の代替形態を示している。
【図５】図５は、本発明のガス燃焼式装置の別の実施形態の垂直断面略図である。
【図６】図６は、図５に示される装置の動作を示す垂直断面略図である。
【図７】図７は、図５に示される実施形態の可動プラグ構造を示す拡大部分断面図である。
【図８】図８は、図５に示される装置の代替形態である。
【図９】図９は、本発明のガス燃焼式装置のさらに別の実施形態の垂直断面略図である。
【図１０】図１０は、図９に示される装置の動作を示している。
【図１１】図１１は、図９に示される装置のさらなる動作を示している。
【図１】
2007510552.tif 000003
【図２】
2007510552.tif 000004
【図３】
2007510552.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007510552.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007510552.tif 000009
【図８】
2007510552.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
2007510552.tif 000014