(57)【要約】  電源により電力が供給される携帯用電動モータ駆動式エアーガンである。モータはリードスクリューに連結されていて、このリードスクリューがピストンを駆動する。ピストンはチャンバー内の空気を圧縮して高圧空気を生成する。ピストンによって空気流に十分エネルギーが蓄積されると、バルブが開いて空気を放出し、弾丸に作用させる。圧縮空気は、ペイントボール、エアーソフト・ボール、「ｂｂ」、又はペレットのような弾丸を銃身の中で押し通すのに利用される。リードスクリューは次に逆転され、ピストンが次の発砲に備えてリセットされる。ピストンは、発砲に備えた弾丸の配置を容易にするために、フィード機構に連結されていることが好ましい。銃の目標速度及び動作モードは、好ましくは、電気回路で制御する。電源は、好ましくは再充電可能であり、エアーガンを、壁のコンセントや圧縮空気供給源から完全に独立して作動できるようにする。
2007505286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾丸を発射するための装置であって、
電源と、
前記電源に接続された制御回路と、
モータと、
電力を前記電源から前記モータに送る目的で前記制御回路を前記モータに接続する手段と、
リニアモーションコンバーターと、
前記モータを前記リニアモーションコンバーターに連結する手段と、
ピストンと、
前記ピストンを前記リニアモーションコンバーターに連結する手段と、
前端部及び後端部を有するシリンダーであって、シリンダー内で前記ピストンが、前記シリンダーの前記後端部から前記前端部へと前後移動するシリンダーと、
バルブと、
銃身と、
前記ピストンで圧縮された空気を前記シリンダーから前記銃身に送るために前記バルブを制御する手段と、
前記銃身の中に配置された弾丸であって、前記シリンダーから前記銃身へ前記バルブを通して送り込まれた圧縮空気によって前記銃身から放出される弾丸と、
を備える装置。
【請求項２】
弾丸を発射するための装置であって、
電源と、
前記電源に接続された制御回路と、
モータと、
電力を前記電源から前記モータに送る目的で前記制御回路を前記モータに接続する手段と、
リニアモーションコンバーターと、
前記モータを前記リニアモーションコンバーターに連結する手段と、
ピストンと、
前記ピストンを前記リニアモーションコンバーターに連結する手段と、
前端部及び後端部を有するシリンダーであって、シリンダー内で前記ピストンが、前記シリンダーの前記後端部から前記前端部へと前後移動するシリンダーと、
バルブと、
銃身と、
前記ピストンで圧縮された空気を前記シリンダーから前記銃身へ送るために前記バルブを制御する手段と、
前記銃身の中に配置された弾丸であって、前記シリンダーから前記銃身へ圧縮空気路を通って送り込まれた圧縮空気によって前記銃身から放出される弾丸と、
前記銃身の内部に配置されたボルトと、
前記ボルトを前記ピストンに連結して、前記ピストンが前記シリンダー内を移動するのと同時に前記ボルトが前記銃身内を移動できるようにする手段と、
を備える装置。
【請求項３】
前記ボルトを前記ピストンに連結するための手段が、少なくとも一つのリンクを備えている、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
弾丸を発射するための装置であって、
電源と、
前記電源に接続された制御回路と、
モータと、
電力を前記電源から前記モータに送る目的で前記制御回路を前記モータに接続する手段と、
直接機械式空気圧縮手段と、
前記モータを前記直接機械式空気圧縮手段に連結する手段と、
スタートスイッチと、
前記直接機械式空気圧縮手段を前記スタートスイッチに応じて制御する手段と、
バルブと、
銃身と、
圧縮空気を前記バルブを通して前記銃身に送る手段と、
前記銃身の中に配置された弾丸であって、前記バルブを通して送られた前記圧縮空気によって前記銃身から放出される弾丸と、
制御回路入力部と、
前記制御回路入力部に応答して前記電源を前記モータから切断する手段と、
を備える装置。
【請求項５】
前記直接機械式空気圧縮手段がリニアモーションコンバーターを含む、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記銃身の内部に配置されたボルトと、前記ボルトを前記直接機械式空気圧縮手段に連結して前記ボルトが前記銃身内で移動できるようにする手段と、をさらに備える、請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記直接機械式空気圧縮手段がロータリーコンプレッサーである、請求項４に記載の装置。
【請求項８】
前記制御回路入力部が圧力変換器を含む、請求項４に記載の装置。
【請求項９】
前記電源がバッテリーである、請求項１、２又は４に記載の装置。
【請求項１０】
前記リニアモーションコンバーターがリードスクリューである、請求項１、２又は５に記載の装置。
【請求項１１】
前記リニアモーションコンバーターがスライダークランク機構である、請求項１、２又は５に記載の装置。
【請求項１２】
前記バルブが電気的に制御されている、請求項１、２又は４に記載の装置。
【請求項１３】
前記モータを前記リニアモーションコンバーターに連結する手段が少なくとも一つの歯車を有する、請求項１、２又は５に記載の装置。
【請求項１４】
前記リニアモーションコンバーターを前記ピストンに連結する手段がリードナットである、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項１５】
前記バルブを制御する手段が空気圧又はピストン変位に応答する、請求項１、２又は４に記載の装置。
【請求項１６】
前記弾丸が、ペイントボール、エアーソフト・ボール、「ｂｂ」、及びペレットからなる一群から選択される、請求項１、２又は４に記載の装置。
【請求項１７】
前記モータを前記リニアモーションコンバーターに連結する手段が、前記ピストンの前進ストロークに対して、前記ピストンの後退ストロークに対するのと異なる連結比を使用する、請求項１、２又は５に記載の装置。
【請求項１８】
前記ピストンが、前記シリンダー内で空気の予備圧縮を行うために、前記シリンダー内で部分的に前進させられる、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項１９】
一つ以上のセンサーをさらに備える、請求項１、２又は４に記載の装置。
【請求項２０】
圧縮空気の放出点をユーザの調整に応じて変える手段をさらに備える、請求項１、２又は４に記載の装置。
【請求項２１】
ストロークの終点で用いられるエネルギー吸収バンパーをさらに備える、請求項１、２又は４に記載の装置。
【請求項２２】
サイクルの最初から最後までの時間が１秒未満である、請求項１、２又は４に記載の装置。
【請求項２３】
前記制御回路が少なくとも一つの非接触式検出手段を含む、請求項１、２又は４に記載の装置。
【請求項２４】
前記制御回路が、半自動式発射、バーストモード発射又は自動式発射のいずれかを可能にするスイッチを含む、請求項１、２又は４に記載の装置。
【請求項２５】
前記制御回路がマイクロプロセッサをさらに備えている、請求項１、２又は４に記載の装置。
【請求項２６】
前記スタートスイッチの作動と前記弾丸が前記銃身から出るのとの間の時間が１０００ミリ秒未満である、請求項１、２又は４に記載の装置。
【請求項２７】
前記制御回路が、前記スタートスイッチの１回以上の動作を記憶する能力を有する、請求項１、２又は４に記載の装置。
【請求項２８】
前記制御回路がバッテリー低下警告部を有する、請求項１、２又は４に記載の装置。
【請求項２９】
前記制御回路が、前記装置のハンドグリップ内に収容されている、請求項１、２又は４に記載の装置。
【請求項３０】
前記制御回路がショットカウンターを含む、請求項１、２又は４に記載の装置。
【請求項３１】
電力の少なくとも一部が、前記スタートスイッチを通して送られる、請求項１、２又は４に記載の装置。
【請求項３２】
前記バルブが、閉位置から開位置へ１００ミリ秒未満で移動する、請求項１、２又は４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気銃、エアーライフル、ペレットライフル、ペイントボールガン等に関するものである。このような空気銃は、通常、手で引くばね、圧縮空気、及び手で操作するポンプで駆動される。これらの銃の欠点は、以下により詳細に述べる。
【０００２】
エアーライフルは何年もの間出回っており、長年の間に多くの発展的変化を遂げてきた。弾丸を推進するための最も一般的な方法は、圧縮ガス又はばねのエネルギーを使用する。弾丸を発射する従来技術には４つの主だった方式と、これらの方式を基礎とする数多くの変形例がある。これらの方式は、（ｉ）炭酸ガスシリンダー又は他の高圧貯蔵タンクという形態で蓄えられている圧縮ガスの使用、（ｉｉ）強力なばねを、ピストンを押すのに使用し、このピストンが空気を圧縮し、圧縮された空気が弾丸を押すこと、（ｉｉｉ）ハンドポンプを使用してその後の放出に備えて空気を加圧すること、及び（ｉｖ）弾丸を銃身から押し出すのにソレノイドプランジャー又は遠心力のような直接作用手段を使用すること、を含む。これらの全ての方法は、本発明と比較した場合に、異なる欠点を有する。
【０００３】
第一の方式は、タンクやキャニスターなどの圧縮空気の供給源を必要とする。このようなキャニスターを充填し、運び、そして使用することは、ユーザにとって非常に不便であり、負担になる。多くの場合、シリンダー内の非常に高い圧力を、弾丸を発射するのに適するレベルまで下げ、制御するのに、レギュレータ、気化チャンバ、多段レギュレータ及び複雑なタイミング回路のような補助装置が必要となる。これにより、このようなエアーガンの費用及び複雑さがさらに増大する。さらに、炭酸ガス駆動式エアーガン又はペイントボールガンの場合、周囲温度の変動に伴って弾丸の速度が大きく変化する。さらに、これらのタンクにはとてつもない量のエネルギーが蓄えられており、このエネルギーが誤ってタンクから突然放出されると、非常に大きな安全の要因となり得る。安価なエアーガンに使用できる使い捨てカートリッジは、ゴミの問題をかなり大きくする。さらに別の教示、例えば米国特許第６，５１６，７９１号、６，４７４，３２６号、５，７２７，５３８号及び６，５３２，９４９号に載っている教示などは、弾丸の装填を容易にするボルトに送る空気流と、弾丸を銃身から押し出す空気流との間に差異を設けることにより、エアーガン（特にペイントボールガンなど）の信頼性を改善するために高圧空気供給源を接続（ｐｏｒｔｉｎｇ）及び制御するいろいろな方法を教えている。これらの特許の全てには、未だ、大量の高圧ガスをエアーガン内に格納することが非常に不便であり、かつ、潜在的に安全面で危険であるという難点がある。さらに、これらの特許は、電子回路を、蓄えられた圧縮ガスの推進方法と組み合わせるので、機構に固有の複雑さが増大し、このために、コスト及び信頼性の問題を大きくしている。さらに、米国特許第６，１４２，１３７号は、ペイントボールガンのような圧縮空気銃のトリガーコントロールを補助するのに電気的手段を使用することを教示している。この特許では、電動の装置を電子回路と組み合わせて使って、単発、バースト及びオートマチックモードのようないろいろな発砲制御のモードを規定している。この特許は、発砲のマルチモード機能に対処しているが、ガスシリンダーに関連する基本的な推進の問題を解決するものではなく、さらに、高価で複雑でもある。
【０００４】
第２の方式は、本当に極めて簡単であり、長年にわたって多くの異なる種類のペレット、「ｂｂ（小型の金属製弾丸）」又はエアーライフルに使用されてきた。基本原理は、ばねにエネルギーを蓄え、このエネルギーを後で開放して空気を急速に圧縮するというものである。この空気は、次に、弾丸を銃身から高速で押し出す。この方法での問題には、発砲の間にばねを「引く」必要があるというのがある。したがって、この方法は、単発の装置にのみ適しており、極めて遅い射撃速度に限定される。さらに、ばねは、放たれたときに二重反動作用（ｄｏｕｂｌｅ  ｒｅｃｏｉｌ  ｅｆｆｅｃｔ）を起こす。最初の反動はばねが解けることに起因しており、第２の反動は、ばねがピストンをシリンダーの端部に打ち付けることに起因する（つまり、前方反動（ｆｏｒｗａｒｄ  ｒｅｃｏｉｌ）である）。さらに、このばね式エアーライフルは非常に多くのメンテナンスを必要とし、空撃ちをすれば、機構が損傷を受けうる。最後に、このように「打ち金を引く（ｃｈｏｃｋｉｎｇ）」には相当な努力が必要であり、多くの人にとって困難であり得る。このような形式のエアーガンに対する参考事項は、米国特許第３，１２８，７５３号、３，２１２，４９０号、３，５２３，５３８号、及び１，８３０，７６３号にある。上記方式のさらに別の変形は何年にもわたって試みられており、ピストンを駆動するばねを引くのに電動モータを使用することが含まれる。このような変形は、米国特許第４，８９９，７１７号及び５，１２９，３８３号に詳述されている。この工夫は、打ち金を引く努力という問題は解決するが、その結果得られるエアーライフルには、未だ、ばねピストンシステムに関連した複雑な機構、二重の反動、及びメンテナンスの問題という難点がある。ばねを巻くのにモータを使用するという別の機構が米国特許第５，２６１，３８４号に開示されている。ここでも、電気エネルギーを、弾丸を押すためにピストンに対して放出する前に、ばねに蓄えるための間接的な手段が、非効率的で複雑なアセンブリーになっている。さらに、このようなシステムにおけるばねは、非常に大きな圧力がかかる機械的な部材であって破損しやすいものであり、かつ、エアーガンの重量を増大させるものである。似た参考事項が米国特許第１，４４７，４５８号に見られる。この米国特許１，４４７，４５８号は、ばねを巻くこと、そして次にピストンに送って空気を圧縮し、弾丸を推進することを開示している。このケースにおいて、装置は、非携帯使用のためのものである。
【０００５】
空気を加圧するのにハンドポンプを使用する第３の方式は、しばしば低価格の装置に使用されており、十分な弾丸速度にするための十分な空気供給を蓄積するために２回から１０回エアーガンに空気を入れなければならないという難がある。このこともまた、エアーライフル又はペイントボールガンの射撃速度を遅いものに制限する。さらに、空気を圧縮したときと、圧縮空気を弾丸に対して放出するときとの間に遅れがあることから、エネルギーが変動することがスタンダードナンバーのポンプで極めて一般的である。米国特許第２，５６８，４３２号及び第２，８３４，３３２号でさらに教示されているのは、ソレノイドを使って、空気を圧縮して弾丸をエアーライフルから押し出すピストンを直接動かすという方法である。この方法は、銃を撃つためにチャンバーに手動で空気を充填するという明白な問題を解決するが、これらの装置には、空気流に十分なエネルギーを蓄積できないと言う難点がある。ソレノイドは、効率の悪い装置であり、その動作から、限られた量のエネルギーしか変換することができない。さらに、この方式では、空気流を直接弾丸に接続するので、空気を圧縮したとたんに弾丸が動き始める。これにより、ソレノイドがエネルギーを空気流に蓄積できる時間が非常に短く制限され、ソレノイドの使用をエネルギーの低いエアーライフルにさらに格下げしてしまう。仕組みを改善するためには、ピストンを非常に早い時間で動作させて、圧縮ストローク中に弾丸が大きく動くことを防止するようにしなければならない。この結果、ばねピストン構造で示したのと同様に、ピストンマスが非常にエネルギーのあるものになり、さらに、ピストンマスが止まらなければならないときに、好ましくない二重反動作用が起こる。さらに、この方式は、空気がピストンと弾丸の間で圧縮されるという点から空撃ちに難がある。弾丸がないと、空気が銃身を介して大気に通じ、空撃ちの場合に機構に損傷を与える可能性がある。このアプローチの他の変形例は、米国特許第１，３７５，６５３号に開示されており、この変形例は、ソレノイドの代わりに内燃機関を使用してピストンに作用している。これは、十分なパワーという問題を解決するものではあるが、燃焼駆動式銃になるので、もはやエアーライフルとみなされない。さらに、この変形例には、連続射撃が複雑で制御が難しいことを含む前述した欠点という難がある。さらに、米国特許第４，１３７，８９３号には、エアーコンプレッサーの利用が教示されている。このエアーコンプレッサーは、貯蔵タンクに接続されており、貯蔵タンクはさらにエアーガンに接続されている。これは、二重反動の問題を解決するが、空気圧縮の効率の悪さと、大きなタンク容積が必要であることから、携帯型の装置には適さない。この方式で空気を使用した場合、断熱的な方法で圧縮が行われるが、圧縮による熱は、空気の容積が大きいこと、及び引き続きタンクに貯蔵することから、散逸する。空気の圧力のバラツキを解決するためには、弁やレギュレータに関して、さらに高価かつ複雑にしなければならない。上記のものの変形例は、米国特許第１，７４３，５７６号に示されているように、ダイレクトエアーコンプレッサーを使用するというものである。ここでも、圧縮手段と弾丸との間の空気の容積が大きいことから、圧縮による熱のほとんどが失われ、動作の効率が非常に悪くなる。さらに、この特許は、連続作動する装置を教示しているが、この装置には、ロックタイム（引き金を引いてから弾丸が銃身を出るまでの時間）が大きいということに加え、セミオートマッチク又はシングルショットモードで作動させることができないという難がある。この装置の他の欠点には、空気流が脈打つという特性がある。この特性は、通常動作中における逆止弁の開放及び復位により起こるものである。
【０００６】
第４の方式は、弾丸自体への直接的、機械的作用を利用するというものである。米国特許第１，３４３，１２７号及び２，５５０，８８７号の教示がこのような機構を代表している。このようなアプローチの限界には、高い弾丸速度を達成するのが困難というものがあり、これは、エネルギーの伝達を衝撃を与えるハンマーと弾丸の間で極めて迅速に行わなければならないからである。さらに、この方法には、ソレノイドプランジャーが停止して次の弾丸に備えて戻らなければならないので、大きな衝撃を吸収する必要があるという難がある。このことは、二重反動発砲特性を引き起こす可能性がある。ソレノイドプランジャーは、動いている質量の大きな部分に相当する（すなわち、ソレノイドプランジャーは、しばしば弾丸の重量を超える）ので、この種の装置は、非常に効率が悪く、おもちゃなどに見られることのある低速、低エネルギーのエアーガンに限定される。この方法の変形例には、米国特許第４，６９４，８１５号に開示されたものがあり、この米国特許第４，６９４，８１５号では、ばねによって駆動されるハンマーが弾丸と接触する。ばねは、電動モータで「引かれる」が、またしても、このことが先に述べた限界を克服しない。
【０００７】
現在入手できる全ての装置は、多くの欠点を有し、その一部に以下のものがある。
【０００８】
１．操作が困難。エアーライフルの打ち金を引くこと又は空気を入れることは時間がかかり、かつ、肉体的に辛い仕事である。
【０００９】
２．単発発砲、セミオートマチック（半自動）、バースト、又はオートマチック（自動）の間での迅速な切り換えが不可能。上記で求められた速射操作をサポートすることができない。
【００１０】
３．補給品の輸送及び高圧ガスシリンダーの使用が非常に不便。
【００１１】
４．携帯が不可能。カーニバルでの伝統的なエアーライフル等は、圧縮空気供給源につながれている、又は、圧縮動作の効率が悪いことから、壁コンセントのような大きな電源を必要とする。
【００１２】
５．二重反動作用。
【００１３】
６．潜在的な製品の高価格と安全性の問題につながりうる複雑な機構及びエアーポートスキーム（ａｉｒ  ｐｏｒｔｉｎｇ  ｓｃｈｅｍｅ）。
【００１４】
７．弾丸のエネルギーが小さくなり、かつ、大きなエネルギー入力が必要となる、弾丸に対する圧縮空気の非効率的な使用及び／又は接続。
【００１５】
（発明の開示）
本発明によれば、ピストンをリードスクリュー又は他のリニアモーションコンバーターで動かし、シリンダー内で空気を圧縮する。希望圧力に達したら、バルブを開き、又はバルブが開くことを許容して、高圧空気を弾丸に向けて放出し、弾丸を発射する。好ましくは充電式バッテリーである低インピーダンス電源から電力を得る電動モータを直接又は減速手段を介してリードスクリューに接続し、非常に簡単で堅固な構造を作り出している。さらにピストンを機械的にボルトに連結し、その結果、ピストンの動きに伴ってボルトが強制的に動くようにしてもよい。
【００１６】
したがって、記載した携帯用電気式エアーガンの目的及び利点に加えて、本発明のいくつかの目的及び利点は、以下の通りである。
【００１７】
１．エネルギーが要求に応じて供給され、高圧シリンダーに蓄積されない点で作動部品の安全性が上がっている電動モータ駆動式の銃を提供すること。
【００１８】
２．操作が携帯に便利であり、ホースやコードによるどのような束縛もない手段を提供すること。
【００１９】
３．比較的低圧の空気を使用して動作し、これにより、サウンドプロフィール（ｓｏｕｎｄ  ｐｒｏｆｉｌｅ）が減り、気づかれずに動作可能な手段を提供すること。
【００２０】
４．弾丸の制御が電気的手段で行えるようになっており、これにより、セーフティプロフィール（ｓａｆｅｔｙ  ｐｒｏｆｉｌｅ）及び速度制御を向上させる手段を提供すること。
【００２１】
５．エネルギー源が充電式の電力供給源であり、これにより、使い捨て又は最充填可能なガス圧シリンダーの使用を不要にし、かつ、総運用費用を減らす、電動モータ駆動式の銃を提供すること。
【００２２】
６．機械的に組み立てがより簡単であり、操作がより簡単である電動モータ駆動式の銃を提供すること。
【００２３】
７．オンデマンドで発砲する電動モータ駆動式エアーガンにおけるロックタイム（ｌｏｃｋ  ｔｉｍｅ）を短縮する手段を提供すること。
【００２４】
８．弾丸の供給機構が電動モータにより制御されていて、これにより、空気流からエネルギーを奪わない簡単な構造を可能にする手段を提供すること。
【００２５】
９．圧縮と発砲の間の遅れを短くすることにより、圧縮をより効率的に利用し、これにより、圧縮の熱エネルギーの大部分を利用する手段を提供すること。
【００２６】
１０．ダイレクト圧縮を使用し、ばねピストンのような中間部品及びそれに関連する二重反動、重量、及び機構の複雑さをなくす構造を提供すること。
【００２７】
他の目的及び利点は、以下の詳細な説明及び図面を考慮することにより明らかになる。
【００２８】
図面の符号は、後に示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
下記は、構造の好ましい実施形態を述べているが、当業者には、材料、部品の詳細、及び作動方法を、本発明の趣旨から逸脱することなく変更できることが分かるであろう。
【００３０】
図１を参照すると、好ましい実施形態では、ユーザは、スタートスイッチ（１０）、すなわちトリガーを押す。これにより、動力が、バッテリーのような電源（２）からモータ（１）へ制御回路（３）により送られる。好ましい制御回路は、より詳しく後述するが、動力をモータに接続及び切断して空気圧縮及び弾丸発射サイクルを行えるようにするあらゆる手段と同じぐらい簡単なものであってもよい。モータ（１）は回転を開始し、これによりエネルギーがシステムの回転部品に蓄積する。システムは、モータロータ（回転子）及びリードスクリュー（４）を有する。リードスクリュー（４）はモータ（１）に連結されており、図３にさらに示すように、遊星歯車列を介して優先的に連結されている。さらに、歯車装置は、正転伝動と逆転伝動とが必ずしも同じ比で行われないようになっている。この構造の目的から、歯車装置は、順方向では６：１の減速に、逆方向では１：１のダイレクトになっている。リードスクリュー（４）が回転すると、リードスクリューが、このリードスクリュー（４）に連結されているピストンをシリンダー（１４）に押し込み、シリンダー（１４）内の空気を圧縮する。リードスクリューをピストンに連結する一つの方法は、リードナットの使用によるものである。ピストン（５）のストロークの終点又はその近くでは、図２に示すように、スプール（７）が動いて開くことができる。これにより、圧縮空気が圧縮空気路（１３）に、そして次に銃の銃身（８）に急速に放出される。銃身（８）の中に配置されている弾丸（９）は、圧縮空気の力によって加速され始め、銃身（８）から高速で打ち出される。好ましい実施形態は、センサースイッチ（１２）を使って、ピストン（５）がセンサースイッチ近くのスタートポジションにあって、サイクル開始の用意ができたときを認知する。好ましいスイッチは、マグネット（１１）と組み合わせて使うホールスイッチ（ｈａｌｌ  ｓｗｉｔｃｈ）である。このマグネット（１１）は、ピストン（５）に取り付けられている。当然ながら、ピストンの位置情報を与える全ての検出手段をセンサスイッチとして使用でき、この検出手段には、限定はされないが、リードスイッチ、光学的センサー及び機械的なリミットスイッチが含まれる。さらに、別のセンサーをピニオン（３６）に取り付け、このセンサーにより、制御回路（３）が回転数を数え、この情報がリードスクリュー（４）の一回転当たりのリード又は長さのインチに関係があることから、その情報を処理することによりピストン（５）の位置を特定できるようにしてもよい。このような情報は、ピストン（５）の速度及び／又はスプール（７）の開放を、モータ（１）及びソレノイド（１８）への電力を制御することで変えるのに役立ち得る。スプール（７）が動いて開く時点で、又はその近くで、モータを逆転させてピストンをスタートポジションに戻すことができる。好ましい実施形態におけるスプールの動作は、ソレノイド（１８）及び／又はボール式戻り止め（１９）で制御される。スプール（７）は、ばね及びボール式戻り止めのような機械的保持手段、又は、ソレノイド（１８）のような電動式保持手段の一方又は両方で閉位置に維持される。スプール（７）開放圧は、スプ���ルを所定位置に保持する保持力を増減することにより簡単に調整することができる。これは、スプール（７）が動いて開くときの圧力を増減することにより弾丸に送るエネルギーを変える簡単で有効な方法を提供する。好ましい実施形態では、シリンダー（１４）内の圧力が設定圧力に達すると、ボール式戻り止め（１９）が外され及び／又はソレノイドの作動が停止され、これにより、スプール（７）が迅速に動いて開き、圧縮空気のエネルギーを弾丸（９）に送ることができるようにする。この瞬間又はほぼこの瞬間に、モータ（１）を逆転させてピストン（５）を最初の位置に戻す。
【００３１】
いったんピストン（５）がそのスタートポジションに戻れば、スプールバルブ（７）を、ソレノイド（１８）を用いて、閉位置に移動させることができる。スプール（７）の移動をピストン（５）が戻る後まで待つことにより、後退させることで減圧が生じることはなく、非常に高速で後退させることができる。さらに、これにより、図３に示すように、ピストン（５）の前進及び後退に差動装置を使用することが可能になる。なお、本実施形態ではリードスクリュー（４）を記載したが、実質的に同様な部品であって回転運動を直線運動に変換する部品（つまり、リニアーモーションコンバーター）は同じように良好に機能し得る。このような部品には、これに限定はされないが、シリンダー・クランク型機構又はラックアンドピニオン・システムが含まれ得る。いったんピストン（５）がそのスタートポジションに戻ったら、サイクルは完了し、電動式エアーガンは、繰り返しサイクルを開始する準備ができている。
【００３２】
多くのエアーガン構造では、ボルトを使用して弾丸を装填する。装填は、手動で行うことも自動で行うこともできる。自動作動の場合、本発明は、好ましくは、機械式ボルトリンク（１５）を使用してボルト（６）をピストン（５）に連結する。したがって、モータ（１）をボルト（６）の動きを制御するのに使用でき、この結果、動作がより効率的になる。ピストン（５）がそのストロークの終点（末端）にある場合、ボルト（６）は完全に前方にあり、弾丸（９）は装填され、いつでも発砲できる。ピストン（５）とボルト（６）が後退すると、ボルト（６）が、図５に示すように、弾丸挿入口（１６）を開き、これにより、次の弾丸を弾丸供給部（２２）から銃身（８）に移すことができる。この弾丸（９）は、次の発砲サイクルが始まるまで待ってからボルト（６）によって装填される。
【００３３】
圧縮前進（圧縮サイクル）か、後退サイクルかでモータ（１）に加わる負荷条件が異なるために、モータ（１）をリードスクリュー（４）に連結するのに連結比が交互に変わると有益である。好ましい実施形態は、図３に示すように、遊星歯車装置、ダイレクトドライブ機構、及びクラッチセットを利用することを含む。この結果、好ましい実施形態では、前進ドライブ、すなわち圧縮ドライブが６：１の減速比になり、後退比が１：１になる。このことは、図３に最もよく示されている。モータ（１）に電源（２）から動力を供給すると、モータ（１）に直接取り付けられているモータシャフトアダプター（３７）が回転し始める。これで、遊星歯車（３４）を駆動するピニオン（３６）が回り始める。遊星歯車（３４）は、遊星歯車キャリア（３２）によって連結されており、リングギア（３３）の内側で回転する。遊星歯車装置を使用することで、非常に堅固な駆動機構を狭い空間内に非常に経済的なコストで得られる。遊星歯車キャリア（３２）は遊星クラッチ（３１）を回し、この遊星クラッチはリードスクリューシャフトアダプター（３０）にロックしかつリードスクリューシャフトアダプター（３０）を回す。リードスクリューシャフトアダプター（３０）は、図３に不図示のリードスクリュー（４）に直接連結されている。リバースクラッチ（３５）は、この場合に自由に動き、出力動作に寄与しない。リターンサイクルの場合、モータ（１）は向きを反転させ、これにより遊星歯車キャリア（３２）がリードスクリューシャフトアダプター（３０）を解放する。モータの出力は、リードスクリューシャフトアダプター（３０）にリバースクラッチ（３５）を介して直接連結される。これはダイレクトドライブ連結であり、これにより戻りがずっと早くなり、このため、電動エアーライフルの発射速度能力が向上する。当然、他の連結手段に本発明の趣旨から逸脱することなく置き換えることもできる。他の連結手段とは、例えばプーリー、ベルト、及び他のクラッチ部品などであり、クラッチ部品とは、例えば機械的に動かすラップスプリング（ｗｒａｐ  ｓｐｒｉｎｇ）、又は電磁式クラッチなどである。さらに、当然のことながら、希望する性能特性に従っていろいろな駆動連結比を選択することができる。前進、後退比が異なることの他の利点には、蓄積される運動エネルギーを最小にし、これによりストロークの最後のバンパーへの打撃が軟らかくなるということがある。
【００３４】
本実施形態のソレノイド（１８）は電気的な素子であるが、本発明の趣旨を逸脱せずに、代わりの手段を用いてスプール（７）をリセットすることが可能である。このような代替手段の一つが図４に示されている。図４において、シリンダー（１４）内の圧力が、ボール式戻り止め（１９）をスプール（７）内に保持するのに必要な圧力を越えると、スプール（７）が押し開かれる。これが起こると、スプール（７）がスライドして開き、高圧空気が、銃身（８）にある弾丸（９）へと圧縮空気路（１３）を通って流出できるようになる。スプール（７）のリセットは、シリンダー（１４）に送り込んだ加圧された空気によって達成される。このような空気は、図５に示すように、ピストン（５）のＯ−リング及びシリンダー（１４）の後方端部によって作られたリターンエアーショック（ｒｅｔｕｒｎ  ａｉｒ  ｓｈｏｃｋ）を用いて得ることができる。スプール（７）を閉じる別の方法は、ピストン（５）又はボルト（６）に接続された空動き装置（ｌｏｓｔ  ｍｏｔｉｏｎ  ｄｅｖｉｃｅ）を使用することである。空動き装置は、ピストン又はボルトの運動の最後の１０％程度だけでスプール（７）をリセットすることに使用できる。
【００３５】
スプール（７）を制御する又は保持する他の方法は、当業者にとって自明であろうし、これには、スナップ作動素子が含まれる。スナップ作動素子では、弾丸エネルギーを調整できるように保持力が調整可能になっている。スプールは、ある予め定められた力のときにスナップ動作によって完全に開く。これら全ての構造における重要な原則には、スプールを完全に閉じた位置から完全に開いた位置まで１００ミリ秒未満で動かすということがある。さらに、好ましい実施形態では移動可能なスプールを利用しているが、このような動作条件に合う他のバルブを、本発明の趣旨から逸脱することなく使用することができ、この他のバルブには、限定はされないが、ボール、ポペット、ゲート及びソレノイドが含まれる。バルブを迅速に開けることにより、エネルギーが弾丸（９）に効率的に伝達され、この結果、よりエネルギーのある弾丸となる。
【００３６】
好ましい発明品は、図５に示したストローク終点バンパー（１７）又はリターンエアーショック（２３）のような機能向上部をさらに有する。これらの部品は、ピストン（５）のストロークの終点で得られうる余分な運動エネルギーを吸収する。好ましくは、部品が、余分なエネルギーを反動で回収できるように、弾性部材を保持し、これにより、高速サイクルに備えて発砲速度を上げる。
【００３７】
圧縮空気銃の発砲時間を最適化するために、ピストン（５）に予め空気をシリンダー（１４）に充填させておくことが有益であろう。これは、ピストン（５）をそのスタート位置から前進させて、空気をシリンダー（１４）内で予め圧縮することで達成できる。これにより、射撃できる前にピストン（５）が動かなければならない距離が減り、より短いロックタイムになる。サイクルは、スタートスイッチ（１０）を入れることで始まる。ピストン（５）は、シリンダー（１４）の端部まで進み、空気を圧縮し、弾丸（９）を発射する。ピストン（５）のストロークの終点では、モータ（１）が方向を逆転させ、ピストン（５）を完全に後退させて、空気をシリンダー（１４）に補充できるようにする。この時点で、モータ（１）は再度反転して、ピストン（５）を前進させ、空気をシリンダー（１４）内に予め圧縮する。次に、ピストン（５）は、止まって、次にスタートスイッチ（１０）が引かれるのを待つ。以上が全サイクルを構成する。
【００３８】
好ましい実施形態は、リードスクリューで駆動されるピストン式コンプレッサーとして説明したリニアコンプレッサーを利用しているが、当然、直接機械式に空気を圧縮するいろいろな他の手段、例えば、蛇腹を使用するリニアコンプレッサー、又は歯車式若しくはねじ式コンプレッサーにおけるもののようなロータリーコンプレッサーを、本発明の趣旨から逸脱することなく、前述した周期的な方法で作動するようにすることができる。これらの方法は、電気的に巻かれるばねピストン方式のような非効率的で複雑な、間接的な方法とは対照的に、空気を直接圧縮する。
【００３９】
さらに、当業者はさらに別の変更をすることができ、これには、完全自動発砲、バーストモード発砲、又は二段トリガーが含まれる。二段トリガーでは、次の射撃に備えて準備するようピストンを予備的に前進させることができる。
【００４０】
回路動作：
好ましい実施形態において制御回路は、マイクロプロセッサ、電源からモータに電力を送るための高電力用スイッチング素子、内部タイマー若しくは外部タイマーからのものであってもよく、又は位置フィードバック素子からのものであってもよい少なくとも一つの制御回路入力、及び電子式トリガースイッチを有する。これらの素子は好ましい構造において使用されているが、当業者にとって、本発明の趣旨から逸脱することなく相当な簡素化が可能であることは当然である。サイクルは、スタートスイッチ（１０）を押すことで始まる。電力は、モータ（１）にスタートスイッチ（１０）を介して送ることができるが、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（モス電界効果トランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ）又はリレーのような高電力スイッチング素子が使用されるのであれば、それが好ましい。モータ（１）の速度を制御する能力のあるスイッチング素子を使えばさらに別の利点を得ることができる。いったん電力をモータ（１）に供給したら、ピストン（５）が、リードスクリュー（４）の回転によって前進し始める。フィードバック素子は、好ましくは、ピストン（５）の位置を特定するのに使用される。制御回路（３）は、ソレノイドで、又は他の電動式の方法でスプールを保持している場合に、高圧空気の放出について決定をすることができる。さらに、この情報は、モータ（１）の反転又はモータ（１）への電力制御を、使用しているコンプレッサーの種類に応じて行うことに用いることができる。サイクルの終わりには、他のセンサー、圧力変換器又はタイマーのような他の制御回路入力を使用して、モータからの動力を遮断し、これにより電気式エアーガンを次のサイクルに対して用意ができた状態のままにしてもよい。
【００４１】
さらに別の実施形態では、スタートスイッチ（１０）を引いた回数を記憶することの利用が含まれる。これにより、スタートスイッチを、電気的に弾丸（９）を発射できるよりも早く作動させた場合に、銃が、切れ目なくサイクルを続けることができる。例えば、２回以上スタートスイッチを引いたことを記憶することができ、これにより、ユーザは、セミオートマチック式に連続射撃を撃つことを、この電気式エアーガンにおけるサイクルの終わりに射撃を合わせる必要なく、行うことができる。別の実施形態には、ショットカウンターに、残りが所定の射撃回数未満である場合に、ユーザに警告する機能が含まれる。例えば、３００発の使用に耐えられる電源（２）では、残りが２５発未満になったら警告灯を点灯させてもよい。他の実施形態には、電源（２）が少なくなった場合にユーザが確実に警告されるように、バッテリー監視回路を使用することが含まれる。
【００４２】
位置指示器の好ましいセンサー位置には、リードスクリューカウンターの回転部材上と、ピストン（５）上がある。本発明の趣旨を逸脱することなく、いろいろな場所に配置できるようにセンサーを回路素子と組み合わせて使用できること、及びセンサーは、限定はされないが、リミットスイッチ、ホール効果センサー、フォトセンサー、およびリードスイッチを含む多くの形態であり得ることは、当業者には当然である。
【００４３】
電気式エアーガンの他の改良には、電力の少なくとも一部をスタートスイッチ（１０）を介して送って、スタートスイッチが押し下げられたときにのみサイクルを行うことができるようにすることが含まれる。接触部の摩耗を軽減するために、制御回路（３）は、好ましくは、高電圧がスタートスイッチ（１０）を完全に閉じた後に入力され、アーク放電をなくすように、遅延時間を取り入れている。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
携帯用電気駆動式圧縮空気銃が最も応用できるのは、レクリエーション用のペイントボール（塗料入り弾丸）の産業である。携帯用電気駆動式圧縮空気銃は、軍事及びセキュリティー訓練産業でも同様に利用又は発展させることができる。携帯用電気駆動式圧縮空気銃は、現在のエアーライフル、ペレットガン、及び今日市場にある他の空気銃と完全に置き換えられ、取って変わることを目的としている。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、スタート位置にある電動式エアーガンの組み立て側面図である。
【図２】図２は、発砲位置にある電動式エアーガンの組み立て側面図である。
【図３】図３は、エアーガンにとって好ましい歯車装置の破断図である。
【図４】図４は、代替バルブ方式の組み立て側面図である。
【図５】図５は、シリンダーの組み立て拡大側面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  モータ
２  電源
３  制御回路
４  リードスクリュー
５  ピストン
６  ボルト
７  スプール
８  銃身
９  弾丸
１０  スタートスイッチ
１１  磁石
１２  センサースイッチ
１３  圧縮空気路
１４  シリンダー
１５  ボルトリンク
１６  弾丸挿入口
１７  ストローク終点バンパー
１８  ソレノイド
１９  ボール式戻り止め
２０  歯車減速装置
２１  空気圧式空気供給部
２２  弾丸供給部
２３  リターンエアーショック
３０  リードスクリュー・シャフトアダプター
３１  遊星クラッチ
３２  遊星歯車キャリアー
３３  リングギア
３４  遊星歯車
３５  リバースクラッチ
３６  ピニオン
３７  モータシャフトアダプター
３８  スラストスペーサー
３９  スラストスペーサー
４０  出力ボールベアリング
【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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【国際調査報告】
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