JP2003514683A - パワーツール用ドライバ - Google Patents

パワーツール用ドライバ

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JP2003514683A JP2001539639A JP2001539639A JP2003514683A JP 2003514683 A JP2003514683 A JP 2003514683A JP 2001539639 A JP2001539639 A JP 2001539639A JP 2001539639 A JP2001539639 A JP 2001539639A JP 2003514683 A JP2003514683 A JP 2003514683A
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    • B24B47/00Drives or gearings; Equipment therefor
    • B24B47/10Drives or gearings; Equipment therefor for rotating or reciprocating working-spindles carrying grinding wheels or workpieces
    • B24B47/14Drives or gearings; Equipment therefor for rotating or reciprocating working-spindles carrying grinding wheels or workpieces by liquid or gas pressure
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Abstract

(57)【要約】 機械的装置を作動させるエネルギーを提供するパワー源(10)は、受入チャンバ(11)と選択的爆発用の独立した発射装薬(23)とを含み、それによって、選択的爆発によって発生されたガスが受入チャンバ(11)内に拡がる、前記受入チャンバは、受入チャンバ内の圧力変化に動的に応答する反応開閉部(15)を含み、前記パワー源はさらに、反応開閉部の動的応答からのエネルギーを機械的装置へ伝達するための反応開閉部と関連付けられた連動装置(16)を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の分野】
本発明は、パワーツールのような様々な機械的装置を作動させるエネルギーを
提供するパワー源に関する。この発明はまた、パワーツールと、パワーツールを
駆動させるエネルギーを提供する方法とに関する。
【0002】
【発明の背景】
本発明は、少なくともパワー源に関する限り、パワーツールを駆動させるエネ
ルギーを提供する際のパワー源の使用について以下で説明するが、パワー源が他
の機械的装置へエネルギーを提供するために使用されてもよいことは理解されよ
う。
【0003】 パワーツールは、様々なパワー源によって駆動される。例えば、連続的なパワ
ーは、電気や空気で駆動されるモータによって提供される。電気および空気動力
モータは、電源または空気供給源にそれぞれ接続しなければならない。バッテリ
や圧縮空気パックが携帯用パワー源となるが、一般にこれらのような携帯用パワ
ー源は、短期間にわたって大量のエネルギーを供給しなければならないような用
途に必要なパワーを提供することができない。リニアアクチュエータだけでなく
、これらのモータは、ネイルガン、パワーチゼルなどの断続的パワーを必要とす
るパワーツールを作動させるために利用される。あるネイルガンは、爆発カート
リッジを動力にしているものもある。但し、爆発カートリッジの使用は、カート
リッジを頻繁に再装填しなければならないので、特に、長時間にわたって反復的
に使用しなければならない用途には適さない。
【0004】
【発明の要旨】
パワーツールのような様々な機械的装置を駆動させるために使用でき、容易に
持ち運び可能な、比較的高パワーを供給できるパワー源を見出した。本発明によ
れば、機械的装置を作動させるエネルギーを提供するパワー源が提供され、受入
チャンバと、選択的爆発用の独立した発射装薬とを含み、それによって選択的爆
発によって発生されたガスが受入チャンバ内に拡がり、前記受入チャンバは受入
チャンバ内の圧力変化に動的に応答する反応開閉部を含み、前記パワー源はさら
に、反応開閉部の動的応答からのエネルギーを機械的装置へ伝達するための反応
開閉部と関連付けられた連動装置を含む。
【0005】 パワー源は、発射装薬の爆発によって発生されたガスがその中に拡がる受入チ
ャンバを含む。受入チャンバは、膨張したガスを収容し、発生した圧力に耐える
。受入チャンバは、発射装薬の爆発によって解放されたエネルギーが反応開閉部
へ伝達されるように実質的に変形もしないで膨張したガスを保持できる任意の適
当な材料から構成される。受入チャンバは適当に、アルミニウムやスチールを含
む鋳造用金属から、あるいは強化プラスチック材料から構成されてもよい。
【0006】 独立した発射装薬は、国際特許出願PCT/AU94/00124、およびP
CT/AU96/00459で記述された種類の1個またはそれ以上のカートリ
ッジ内に収容されるのが好ましい。このようなカートリッジは、シェル、筒状シ
ェルのボアと効果的に密閉係合するようにシェル内に軸方向に配置された複数の
発射体セパレータを含む。
【0007】 発射体セパレータは、シェルのボアと密閉係合し、発射装薬の選択的爆発を可
能にする任意形状のものであってもよい。
【0008】 発射装薬は固体ブロックの形態であるか、または発射装薬は金属または他の固
いケース内に収納されても良く、そのケースは、そのケースと関わりをもたせて
事前位置決めされた電気的接触部と接触するように適合された外部接触手段を有
する埋め込み***を含む。例えば、その***は、シェル内に容器詰めした装薬を
挿入できるようにし、その合せシェル接触部と効果的に接触するように開口部と
一直線で整列したときに開口部内に飛び出すように引っ込められるバネ式接触部
を備えていることもある。必要なら、そのケースは使い捨て可能であるか、また
は装薬の燃焼を化学的に補助するものであってもよい。
【0009】 各発射体セパレータは、発射体頭部と、少なくとも部分的に発射空間を定める
拡張手段とを含めてもよい。拡張手段は、発射体頭部から後方に延在し、隣接発
射体部と接触するスペーサ部を含んでもよい。
【0010】 スペーサ部は、発射空間と発射体頭部とを経て延在し、それによって、圧縮荷
重を、接触している隣接スペーサ部を介して直に伝達する。このような構成で、
スペーサ部は、発射体頭部の薄い円筒状後方部分である拡張手段への支持を加え
るようにしてもよい。さらに、拡張手段は、シェルのボアとの効果的密閉接触を
形成して燃焼が発射体頭部を過ぎて漏れるのを防ぐようにしてもよい。
【0011】 スペーサ部は、軸方向圧縮荷重をスペーサ部間で直接的に伝達でき、それによ
って、発射体スペーサの変形を回避できるように、シェルのボアと無効密閉接触
している可鍛発射体頭部の薄い円筒状後方部分と係合するように外側に延びてい
る硬質カラー部を含んでもよい。
【0012】 相補的くさび状表面をスペーサ部および発射体スペーサ頭部にそれぞれ配置し
、それによって、発射体スペーサ頭部を、スペーサ手段と発射体スペーサ頭部と
の間の相対的軸方向圧縮に応じてシェルのボアと係合して付勢するようにしても
よい。このような構成で、発射体スペーサ頭部とスペーサ部とを銃身内に装填し
た後、軸方向変位を起こして発射体スペーサ頭部と銃身との間に十分な密閉を確
保するようにしてもよい。適当に、拡張手段は銃身のボアと係合するように付勢
される。
【0013】 発射体頭部は、スペーサ部の前方端に配置した相補的先細状差込部を内部に受
け入れる先細状開口部をその後方端に定め、発射体スペーサ頭部と相補的先細状
差込部との間の相対的軸方向運動が、発射体スペーサ頭部に加わる半径方向に拡
がる力を引き起こす。
【0014】 シェルは非金属であっても良く、シェルのボアは、発火手段を完全または部分
的に収容する凹所を含んでもよい。この構成で、シェルは、制御手段と発火手段
との間の電気的導通を容易にする導電体を収容する。この構成は、発射寿命限度
を有する使い捨て可能なシェル部に利用してもよい、ゆえに、発火手段や制御ワ
イヤまたは複数のワイヤをそのシェルと共に一体的に製造できる。
【0015】 カートリッジは、代わりに、シェル内に発火開口部を含み、発火手段をシェル
の外側および開口部に近接して配置してもよい。シェルは、発火手段を収容する
ように適合された凹所を含むスリーブを形成する非金属外部シェルで包囲するよ
うにしてもよい。外部シェルは、制御手段と発火手段との間の電気的導通を容易
にする導電体を収容するようにしてもよい。外部シェルは、発火手段のプリント
回路ラミネートを含む積層プラスチックシェルとして形成してもよい。
【0016】 カートリッジは、互いに分離され、発射体スペーサから離れた位置決め手段に
よって軸方向に間隔を空けて維持される隣接発射装薬を有しても良く、各発射体
スペーサは、シェルのボアとの効果的シールを形成するための拡張可能な密閉手
段を含んでもよい。位置決め手段は隣接発射体スペーサ間の発射装薬であっても
良く、密閉手段は適当に、シェル内荷重を受けたときに外側に拡がるスカート部
を各発射体スペーサに含む。シェル内荷重は、発射体スペーサの装填中、または
発射体スペーサおよび発射装薬の縦列を整えるために詰め込むことによるような
装填後に加わるか、または外部発射装薬、特に、隣接外部発射装薬の発射の場合
に生じる。
【0017】 発射体スペーサの後方端部は、発射装薬部分がその内部に延在し、発射体スペ
ーサが後方運動すると発射体スカート部のその周囲が半径方向に膨張することに
なる円錐状凹所、または部分球状凹所などの内側に減少する凹所まわりにスカー
ト部を含んでもよい。この後方運動は、発射体スペーサの比較的大きく重い前方
部分からその小さく軽いスカート部への金属流の結果として起こる発射装薬の前
方部分に沿った発射体スペーサの後方くさび運動から生じる圧縮によって起こる
【0018】 あるいは、発射体スペーサは、発射体スペーサの後方運動時にボアと密閉係合
するように外側に変形する後方発散性周囲密閉フランジまたはカラー部を備えて
いてもよい。さらに、その密閉は、発射体スペーサのそれぞれの密閉部分上で収
縮する加熱したシェルへ発射体スペーサを挿入することによって実行してもよい
。発射体スペーサは、発射装薬によって位置決めし、変形可能な筒状部分と協働
する比較的硬質のマンドレル部分を具備し、マンドレルのまわりに成形して、シ
ェルのボアとの密閉係合となるマンドレル部分まわりで外側に膨張させるための
発射体スペーサの先頭部とその後尾部との間の金属流に頼る一体式発射体スペー
サを形成するようにしてもよい。
【0019】 発射体スペーサは、密閉カラー部をそのまわりで支持し、シェルを通る発射体
スペーサの前方運動時にシェルのボアと密閉係合するように半径方向に膨張する
ように適合された後方に膨張するアンビル表面を含んでもよい。そのような構成
において、発射装薬は、発射体スペーサの平らな端面と接触する円筒状前方部分
を有することが好ましい。
【0020】 銃身部の発射装薬を順次発火する電気的発火装置は、積み重ねた発射体を介し
て発火信号を送ることによって前方発射装薬を発火し、前方発射装薬を発火させ
て、次発火信号により作動させるための次発射装薬を発火準備状態にするステッ
プを含むのが好ましい。適当に装填したシェルの端部から内側の全ての発射装薬
は、常時閉電気的接触部間に配置したそれぞれの絶縁信管の挿入によって無力化
される。
【0021】 発射火薬の発火を電気的に行ってもよい。他の形態において、発火は、特有の
発火信号で起爆させる***と関連をもたせたそれぞれの発射装薬で電子的に制御
される。例えば、積み重ねた発射装薬内の***をパルス幅発火条件を増すように
順番に並べても良く、それによって、電子制御部がパルス幅を増す発火パルスを
選択的に送って、選択した時間順序で順次発射装薬を発火させる。但し、好まし
くは、発射装薬は、設定パルス幅信号で発火し、前方発射装薬の燃焼が、次発信
パルスにより発射させるための次発射装薬を発火準備状態にする。
【0022】 このような実施形態において適当に、装填した銃身の端部から内側の全ての発
射装薬は、常時閉電気的接触部間に配置したそれぞれの絶縁信管の挿入によって
安全化しており、これらの信管は、適当な発射信号の伝達時に燃焼して接触部を
閉じることができるように設定してあり、各絶縁信管はそれによる発火のためそ
れぞれの前方発射装薬に対して開かれている。
【0023】 選択的に発射装薬を爆発させて受入チャンバを加圧する。ある用途において、
1回の爆発は、例えば、パワーチゼルなどのような、機械的装置またはパワーツ
ールの一回の作動に対応する。他の用途において、機械的装置またはパワーツー
ルの作動は、所定値を超える受入チャンバ内の圧力に頼り、一旦、圧力が所定値
より下に下降すると、さらに他の発射装薬を爆発させて圧力を所定値より上にな
るように維持する。そのような用途において、トリガ機構は機械的装置またはパ
ワーツールを制御し、発射装薬は自動的に爆発させられる。
【0024】 反応開閉部は、ダイアフラムであるか、またはそれは、受入チャンバ内または
その一部に摺動的且つ密閉的に嵌入されるピストンであってもよい。ダイアフラ
ムは、反応後に基準位置へダイアフラムを戻すことができるように弾性である平
らまたはベローズタイプのダイアフラムであってもよい。ダイアフラムは、バネ
またはガスチャンババイアスによるなど任意の適当な手段によって基準位置へ付
勢されるようにしてもよい。
【0025】 受入チャンバは、爆薬/発射装薬の爆発と関わりをもったセパレータ発射体ま
たは他のクズのような廃物を収集するようにしてもよい、または廃物は、反応開
閉部に対して膨張する爆薬/発射装薬が作用する間は閉じたままである弁構成を
介して適当に排出されてもよい。
【0026】 一形態において、受入チャンバは、銃身部のカートリッジに着脱自在に取り付
けられる。作動手段はそれぞれまたは選択された数の発射体を同時に、または連
続的に選択的に発射する、それによって動作部材の操作の操作力、またはその期
間も選択的に変更されてもよい。作動手段は、着脱可能なカートリッジまたは受
入チャンバと関わりをもたせてもよい。カートリッジは、再装填可能なカートリ
ッジであるか、または一回限りの使い捨て可能なカートリッジであってもよい。
【0027】 連動手段は、反応部材と共に移動するプランジャであってよい。あるいは、連
動手段は、ロッカーであるか、またはそれは流体ポンプまたは反応部材によって
作動される他のトランスデューサであってもよい。
【0028】 トランスデューサはまた、機械的装置、またはパワーツールへ連続トルク、ま
たは線形力およびハンマードリルなどで採用されるようなトルクの組合せを伝達
するように適合されていてもよい。
【0029】 本発明は、ハンマーチゼル、ドリル、ハンマードリル、ソー、えぐり機、アン
グルグラインダ、ベルトサンダや振動サンダを含むサンダ、ネイルガン、チェイ
ンソー、シュレッダ、ガーデン刈り込み機、ヘッジトリマ、および他の切断用具
などの園芸および農業用機具、混合装置、プレーナ、コンクリートハンマ、グラ
インダ、ポリッシャー、ナットランナ、ねじ立て機、ハンマ、ランマー等のよう
な様々なパワーツールで採用されるパワー源を有利に提供する。
【0030】 この発明をより容易に理解し、実施するために、本発明の典型的な実施形態を
例示する添付の図を参照する。
【0031】
【好適な実施例の記載】
図1で例示されたドライバ10は、一クラスタの銃身部14を収容するカート
リッジケース13へ後方端部で連結するための差込ピン式連結装置12で形成さ
れた受入拡張チャンバ11を有する。反応ピストン15は、受入拡張チャンバ1
1の前端部分で密閉且つ摺動的に支持される。ピストン15は、拡張ハウジング
17内で往復運動するように案内されるプランジャ16によって受入拡張チャン
バ11を通って移動するように案内される。
【0032】 バイアスバネ18は、図2で例示されるようにピストンを収縮位置へ付勢する
ために拡張ハウジング17内で支持される。この位置において、ピストンは、受
入拡張チャンバ11内に設けられた排気ポート20を閉じる。トリガ操作式作動
ハンドル21は、要求に対して所望の発射構成を達成するように手動で設定され
る、22で概略的に示された、調節可能な制御部と共にカートリッジケース13
へ連結された状態で示されている。
【0033】 例えば、制御部は、トリガの各操作で単一の爆薬/発射装薬23を発射させる
か、または複数の銃身14内の前方発射装薬23から選択された数の発射装薬2
3を同時に発射させるように設定されてもよい。あるいは、制御部は、1本また
は複数の銃身から、受入拡張チャンバ11の加圧を長く、または増加する速度で
一連の爆薬/発射装薬23を発射させるように設定されてもよい。受入拡張チャ
ンバ11の後部開口端部は、ピストン15に向かって受入チャンバ内に直に発射
する各銃身部14の開口前端部24と連通しているということが分かる。
【0034】 漏斗状出口25は、受入拡張チャンバ11の基部に設けられており、ゲート弁
27を介して収集容器26に連結している。使用済みセパレータ発射体、または
他のクズは、手動制御されるか、または図2で例示されるようにプランジャ16
の戻り行程におけるように自動的に開口させるためのプランジャ16と連動させ
たゲート弁27を通って収集容器26内に送るようにしてもよい。
【0035】 選択された発射装薬23の発射時に、爆薬/発射装薬23の膨張から生じる受
入チャンバ内の圧力は、使用済み発射ガスを逃がしてやることができるようにピ
ストン15が排気ポート20を越えて通過するまで、図1に点線で例示された位
置28から前方へピストン15を強制的に押しやる。
【0036】 図3を参照するに、各銃身部14は、各々が***32を収容する二分割セパレ
ータ発射体31によって分離された複数の間隔を空けた発射装薬23を有すると
いうことが分かる。各***32は、隣接銃身部14間の空間内の絶縁された構造
で支持されたそれぞれの制御導電体33と電気的に接触し、それによって、それ
らの発火を制御部22内の電子構成によって制御する。
【0037】 導電体33のすべてがそれぞれの接触部35から後方へ、および各銃身部の閉
端部36を越えて通じているので、それらは一束の絶縁された、または分離され
た導電体として制御機構22へ出て行くことが図3からも分かる。
【0038】 各セパレータ発射体31は、***32を支持する後方部分43の相補的先細状
前方部分42をそれを通して受けるように後方に発散する円錐状開口部41を有
する平らな先頭部分40を含む。発射体31は、適当なプラスチックまたはセラ
ミック材料を含むアルミニウムまたは他の軽量材料から形成されても良く、本出
願人の先に記載の国際出願におけるように、これらの発射体は、その銃身29と
の密閉係合を遂げるべく先頭部分40と相補的後方部分43との間の相対的軸方
向の係合を通じての先頭部分40の半径方向の膨張を頼りにしている。
【0039】 この目的を達成するために、各発射装薬23は、銃身14内で積み重ねられた
姿勢でしっかり後方部分43を支持できるように固体ブロックの形態である。
【0040】 使用時、発射装薬23が銃身部11から発射されると、銃身を出て、受入拡張
チャンバ11に入り、受入拡張チャンバ11内の圧力を突発的に増加させ、ピス
トン15を前方に移動させ、発射装薬を大気へ排出させる排出ポート20を越え
るまでプランジャ16を作動させ、戻りバネ16の影響下でピストン15をその
収縮位置まで戻す。
【0041】 プランジャ16の運動は、適宜、パワーツールまたは用具を作動させるために
使用される。この目的のために、ドライバ10の前端部には、ゆえに、必要なド
ライブを提供するべくそれをパワーツールへ連結するためのコネクタを備えてい
てもよい。支持ハンドル39が提供される。典型的にこれは、パワーツールをド
ライバと共に使用するのに適切な平衡点に位置決めされていた。
【0042】 発射装薬23は、実質的に発射装薬23間のシールとしてのみ作用する分離発
射体31と比べて比較的大きいということが分かる。発射時の各発射体31の運
動エネルギーは、プランジャ16を作動させるのに利用されない。発射装薬23
は、プランジャ16から要求されるパワー特性によりサイズまたは種類が異なっ
てもよい。
【0043】 分離発射体は、銃身内の内部位置決めリブまたは溝に対して配置されることに
よって、またはセパレータ発射体31間に延びるリテーナリングまたはスパイン
によってなど任意の適当な手段によって銃身内の所定位置に保持されてもよい。
さらに本出願人の早期の特許出願で開示したような逆くさび作用が使用されても
よい。
【0044】 図4で例示された銃身部40を参照するに、各発射装薬42は、発射装薬の爆
発からの膨張ガスを銃身45を通過させて前方に、および受入拡張チャンバ11
内に到達させるべく弱く加工された前部壁44を有するプラスチック筒状ケース
43内に入れられていることが分かる。同時に、プラスチック筒状ケース43の
筒状壁46の限定的弾性は、銃身45との密閉係合状態になるまでそれを膨張さ
せ、ケースに収容された後方発射装薬23を発火させるに足る量のガスが後方発
射装薬へ迂回するのを防ぐ。使用済みケース43は、拡張チャンバ11のピスト
ンまたは他の開閉部の背面に衝突し、押圧する。発射装薬42を爆発させる開始
手段は、銃身の外部に取り付けられた***を介するものであるか、またはケース
43の周りに延び、銃身45内のそれぞれの組の接触部と接触する間隔を空けて
配置された筒状接触部を介して電気的に達成されてもよい。例示されるように、
ケース43の前部壁44は、比較的薄いので、銃身から先の発射体21を発射す
るための発射装薬42の爆発によって容易に破壊される。
【0045】 上記説明は本発明の代表的な例を実例で説明したものであり、当業者には明白
であろうそれらに対する修正や変形の全ては、ここで詳述したような本発明の明
白な趣旨および範囲を逸脱するものではないことが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、パワーツール用のパワー源の断面概略図である。
【図2】 図2は、図1に対応するが、カートリッジ部分から分離されたヘッド部分を例
示するパワー源の断面概略図である。
【図3】 図3は、2本の銃身部から成る一クラスタの典型的断面図である。
【図4】 図4は、銃身部の概略図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE,TR),OA(BF ,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW, ML,MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,G M,KE,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ, MD,RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM, AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,B Z,CA,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK ,DM,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE, GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,J P,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR ,LS,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK, MN,MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,R O,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ, VN,YU,ZA,ZW

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 機械的装置を駆動させるエネルギーを提供するパワー源は、
    受入チャンバと選択的爆発用の独立した発射装薬とを含み、それによって選択的
    爆発によって発生されたガスが受入チャンバ内まで広がり、前記受入チャンバは
    、受入チャンバ内の圧力変化に動的に応答する反応開閉部を含み、前記パワー源
    はさらに、反応開閉部の動的応答からのエネルギーを機械的装置へ伝達するため
    の反応開閉部と関連付けられた連動装置を含むことを特徴とするパワー源。
  2. 【請求項2】 前記独立した発射装薬は、シェルと、筒状シェルのボアと効
    果的に密閉係合するようにシェル内に軸方向に配置された複数のセパレータ発射
    体とを含む1個またはそれ以上のカートリッジ内に収容されることを特徴とする
    請求項1に記載のパワー源。
  3. 【請求項3】 前記発射装薬は、固体ブロックの形態であるか、または硬質
    のケース内に収容されることを特徴とする請求項1または2に記載のパワー源。
  4. 【請求項4】 発火が、特有の発火信号によって起爆される***と関連付け
    られたそれぞれの発射装薬で電子的に制御されることを特徴とする請求項1〜3
    のいずれか一項に記載のパワー源。
  5. 【請求項5】 前記反応開閉部は、受入チャンバと密閉係合されたダイアフ
    ラムまたはピストンであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載
    のパワー源。
  6. 【請求項6】 前記ダイアフラムまたはピストンは、基準位置へ付勢される
    ことを特徴とする請求項5に記載のパワー源。
  7. 【請求項7】 前記受入チャンバは、発射装薬を収容する銃身部のカートリ
    ッジへ着脱自在に取り付けられていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか
    一項に記載のパワー源。
  8. 【請求項8】 前記連動手段は、プランジャ、ロッカー、流体ポンプまたは
    他のトランスデューサから成る群から選択されることを特徴とする請求項1〜7
    のいずれか一項に記載のパワー源。
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