TWI254768B - Fuel level indicator for combustion tools - Google Patents

Description

1254768 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於燃燒工具的改良’該燃燒工具諸如用於 驅動結合件進入工作物件此類型之工具。更具體地說，本 發明是關於使用可更換燃料盒(fuel cell)又稱爲燃料罐的 燃燒工具。 【先前技術】 如在王邛併入本案芩考之美國專利第 4,403,722, 4,483,474, 4,522，162 和 5,115,944 號中的範例， 已头係運用次性燃燒盒（disposable fuel ceu)以配送一壓 縮碳氫化合物燃料至—燃燒氣動卫具，該燃燒氣動工具諸 如是-種燃燒氣動結合件驅動工具。該結合件驅動工具和 燃料盒在美國可自Ver_咖，minc)is的丨牆（伊 利諾工具製造公司Illin()is T〇〇1 w〇rks，心的—個分部消 得，其商標爲IMPULSE ’而在歐洲則可在法國My 她⑽& ITW SPIT (伊利諾工具製造公司nnnols Tool Works InC.的另一個分部）購得。特別是描述於美 國專利第5，115,944號中的一合適燃料盒。' 使用卿燃料盒(燃料罐)之傳統燃燒工具的一個缺 點，是當工具運轉時，盒内的燃料會逐漸耗盡。當這種情 況發生時，内部燃料盒塵力會不斷下降直至燃料盒是空 的，或至少是足夠空到無足夠燃料以供另一次的結合件驅 動燃燒運轉。目前，當工且|、、1 + MX…θ. /、無去起動時，使用者通常將燃 /f益攸工/、取出’以判定是否是因爲空燃料盒所致。這 !254768 種作法的不經濟缺點是，麫a a 關，因而常常丟華了 、、二吊工具不能起動是與燃料盒無 八 Q ϋ以繼續使用的燃料盒。 在使用燃燒工具燃料各 會影響燃料盒之内㈣//一要素是環境溫度的變化 的燃料。反之，溫度升溫度降低時’燃燒需要更多 料盒的壽命。然而，傳：、戶斤需燃料減少’因此可延長燃 出燃料至卫具燃燒腔室，被成型以使燃料計量間噴 境狀態無關。 而與燃料盒中的燃料量和作業環 因此，需要一種改良 内之燃料量提供1亍九，丄工具，5亥工具可針對燃料盒 其中輸送至工呈心二此外，需要一種改良之燃燒工具， 餘燃料量和諸:、、r=夏閱的燃料量是隨著燃料盒中的剩 者如/皿度的環境條件而變化。 【發明内容】 用於燃燒工呈之太级 μ、+、 一之本發明燃料狀態監測系統可滿足或超 過上述之需求。兮&， ^ ^糸、、先猎由監測燃料盒和工具之間的燃料 =力1九、、料’爪里中的至少一項來測定燃料盒中的燃料含 里才欢測到的燃料狀態資料與預定值相比較，以測定燃料 盒中的剩餘燁料I。β 士 t _。/、、、抖 在侍到燃料含量的測定（determination) ' 了、“ &酉生使用者有關燃料盒中的剩餘燃料量。如 有而要用來作判斷之一控制單元亦可以根據燃料盒含量 的測疋’來控制燃料計量閥的操作。一 < 選擇溫度感測器 被配備以監測•嫉粗人— , 人、、、科孟溫度，且提供溫度資料至控制單元， 俾以根據温度資料調整計㈣之操作。 更具心s兒’採用可更換壓縮燃料盒之燃燒工具，係包含 1254768 :::態=統其用來監測燃料盒内之燃料狀態及對 料二:：。該燃料狀態監測系統包含-燃 料、'二 ，用於至少監測燃料盒塵力和從燃料盒之燃 厂、机里之一、一控制單元，該控制鱼防 · 收監測器檢測到的燃料狀態，比較監^== 目f以接 平乂：列到的貢料與預定 值，且根據測定以確定燃料盒内之燃料、、 控制單元相連之一指示器，提 i匕含與 旦 曰 捉U使用者燃料盒内燃料含 } j C ο 於另一具體實施例，監測並顯示燃燒工具中燃料能 1:1 重鳩包含提供一連串預定之燃料盒狀態值、監； 料各獲得當前之燃料盒狀態資料、將監測到的燃 i狀愁貢料與預定值做比較、從而確定燃料盒中的燃料 里亚且提供指示器一信號爲顯示燃料盒中之燃料量。 【實施方式】 現在參照第1圖’適合於與本發明一起使用類型之燃燒 一外：具係標號10。工具10包含封入-燃料計量閥12二 及可拆卸地文裝燃料盒14的一燃料盒腔室丨3。 如该技藝所孰知，夾白 燃燒腔、·、來自之燃料由閥12輸送至一 入 “(圖未不）。工具之結構及運作在上述併 裝修^考的諸專利中有詳細的說明。雖然所述的是—種 丫 nm_type)工具’但預期本發明可與運用諸如燃料各 姑、^的任何類型燃燒卫具—起使用，燃料盒較佳是 換和用後即可丟棄的。 工具1 0 —起使用的一燃料狀 現請參照第2圖，適合與 1254768 、】系、充係軚唬為3 〇，該系統被配置以監測燃料盒][4 的燃料狀恶，並且爲使用者顯示所監測到的狀態。在本 人:用中燃料的狀態一般與燃料盒1 4中的剩餘燃料量 二少然’料夏或含量it常是#由監測從盒中噴出之 ί從燃料盒14喷射至燃燒腔室16的燃料流量而 疋如刖述當燃料含量降低時，壓力和/或燃料流量也降 低。 千

At &月九、：料狀悲監測系統30的一主要特徵是一烬料狀 恶監測器3 2。如么、+、 “、、十狀 則述，燃料狀態監測器32可以被配置以 監測燃料壓力或极0 次t枓&夏。然而，可預期本發明系統3〇也 可監測燃料各1 4 ^ , 、^ 中之燃料的其他可監測參數。具體地說， 當燃料計量關！ 9 # & ， 、 貝出一燃料脈衝（pulse)於燃燒腔室16内 、、^過私所需時，就會測量到壓力脈衝或流量脈衝。 丄 技☆所热知，工具10每驅動一結合件都需要一次 這種過程。因此Γ 4 一 此如該技蟄所熟知，燃料狀態監測哭32 # 於燃料計量閥12夕π t 、，t Z位 下# ’亚與在閥12和燃燒腔室1 6之門 穿過的燃料管後34 i日+ 土 力 琛34相連或者說與燃料相通。在此較佳呈辦 實施例中，烬料妝能以、日丨抑Λ 丨/、篮 …、卄狀悲監測斋32是運用“τ”型配件 至燃料管線34,兮“τ,，加 要 μ i配件具有一短段管線3 8將丁 配件連接至監測哭，妒品& π 然而也可使用其他形式的連接件， 含直線和斜角配件。箱盤兮 仵預期该監測器32可以監測燃料壓力式 燃料流量。二種防測来g刑 〆 i、]颁i將在下面分別予以討論，並 討論壓力監測。各的：目彳沾θ 田孤/貝J的疋燃料壓力時，基本概 壓力是燃料盒14中之剩餘θ % 疋I枓 <刃馀燃枓$的一指示。隨著燃料含旦 在工具使用期間的逐步下降，塵力也將相應降低。里 1254768 在此較佳具體實施例中，作爲監測器32的壓力感測器 是市面上將類比信號傳送至控制單元的型號。有很多製造 廠生産這種感測器，其中一合適型號是由位在伊利諾州， 蕭姆伯格（Schaumburg) Motorola公司生産的MPX4250A集 成石夕壓力感測态（Integrated Silicon Pressure Sensor)。當檢 測壓力時，監測器3 2將發出一代表性的電壓信號。壓力越 南’電壓越大。 當閥12開啓時，燃料狀態監測器32檢測到一壓力脈 衝。此壓力脈衝與燃料計量閥丨2和燃燒腔室i 6間之通道 馨 的流動阻力有關，也與閥中的燃料壓力有關。閥12中的壓 力是由燃料盒14産生的，因此，它直接指示燃料盒14中 的燃料壓力。

燃料盒14壓力與燃料盒14的充滿度及盒溫度有關。 由設計’燃料盒14的製造廠商掌握了在燃料盒事實上空 並僅有燃料供剩餘燃燒過程之有限次數時的燃料盒壓力 在此情況下，工具可能只能再起動1〇_25次，次數係取 於工具消耗量和溫度。然而，根據燃料盒 容 結合的工具規格以及溫度，使這個值可能有變化= 2適合於與本發明系統3q_起使用之卫具Μ的設計 处人6V的電壓舁貝際上空之燃料盒的-閾值(threshold); 樣’為了指示使用者燃料盒Μ即將須更換，系: 到應：疋在〇·6伏特閾值處以提示使用者這個狀態。監; ;的壓力脈衝㈣這個預定值相比較，或者，在一些情； 的已疋：τ燃燒盒之各種含量或燃料罐充滿/ 的已知值茱編成一表格，LV、ai — 一 測疋燃料罐的實際充滿度。爲 10 I254768 、、’、上述範例，5伏特 - f 了表不孟或罐是滿的，2.5伏特表示半 “ ’ 1·〇伏特表示幾半处 人 工的益’0.6伏表示一實際上空的盒。 充滿度表也可以包含隨溫度的壓力變化。針對諸如，，滿 的’（full)， “部分奋、、龙，，γ !刀兄滿（Partly fun)或“空的，，（empty) ，基本讀數，由監測器32給的虔力讀數通常已經足夠，因 7溫度已經包含在壓力中。如果需要更精確的讀數，則可 太、’、料益14的操作附近配置一個用來測量燃料盒溫度的 可選擇溫度感測器4〇。 *如上述’假定燃料狀態監測器32是壓力感測器，則通 $該感測器被配置以輸出與被檢測壓力量成比例的電壓。 k個迅c和由/皿度感_ g 40輸送的任何信號被送至一控 制單元，該控制單元較佳是一微處理器/微控制器、42。較佳 是該微控制器42是已配置在工具10中以執行其他控制和/ 或排序任務，然而也可以預期本發明系統3〇係配置—指定 微控制器^微控制器的功能是否由原本存在的控制器還是 由一獨立單元併入，則取決於具體之應用。 微控制器42設置有若干預定電平（levels)(在上面的範 例中爲5.0伏特，2.5伏特，U伏特和〇·6伏特）並將類 比信號轉變爲數位值（應了解，這些電遷預定值僅爲範例 之用，並可變化以配合具體之應用）。這些值有指定的數字 標該（numerical designations)，例如 5 0 你壯—，广 % =255，2·5 伏 特=128」L0伏特=50和〇·6伏特=3〇。由於系統％的主要 目才示疋爲工具1 〇的使用者提供是否燃料盒1步 一 观· 雨要更換的 -和示’所以“實際空的”之基本間值可能是使用者全部 11 I2s4768 所需的資訊。可預期是通過對每一種類型工具ι〇 燃料盒14的試誤過程（ 值。 （tnal and error process)會導出一組閾 爲了範例目的，假定燃料盒14是，，實際空的”且於測 ，、·料的信镜。因爲它低於閾值，所以微控制 盗42將檢測到小於3 、， ？工市」 0的數字並發送信號至用來顯示殘留 孟：剩餘燃料量的指示器44。於此較佳具體實施例中， :44可頦不出對應於燃料盒14中燃料含量的一系列

Ϊ示伯㈣在較佳具體實施例中指示器44 —般是視覺顯 ^也預期該指示器係、成型以提供使用者燃料盒狀態的 :或奪響提示之中的至少—種，該指示器包含，但不限 W類工具之熟練設計者所熟知的發光二極體（LED，S)。 ^現凊芩照第3圖，指示器44被裝配例如藉由沿度盤48 ^ tc LED46的數目以指示燃料盒14中的剩餘燃料含量， ，在：0處以指示該盒是否需要更換。對於後者情況，可以

:用單個雙色（紅’綠）LED52，燃料充足時係呈現綠色。 。—到達貫際空的，，白勺閾值時，LED52將變成紅色。如 ®中所不’外殼11也可配置能辨別雙色led52的一構造 “。指示器44較佳是可通過工| 1〇之外殼u而觀看。當 =，也預期該指示器44可安置在外殼上對使用者方便和易 δ貝的任何地方。 如果燃料狀態監測器32是裝配以檢測燃料流量，如同 里測為32測1壓力一樣，通常將它安置在燃料計量閥丄2 和燃燒腔室16之間的燃料管線34中。但是，也可預期將 12 1254768 ::量燃料流量的監測器不用管線肖38而直接安置在管線 上。如該技藝所熟悉，此流量監測器包含，但不限於壓 』接通或斷開光學開關的機構桿、和諸如利用LED :源和光電晶體裝置(phototr— 的光電元件。 在本應用中，燃料潘旦B, _ … 里疋才日在燃料管線34中足以啟動監測 裔32之燃料流量。 pe “、、凰M和工具10之間，更具體說是在計量

係壯f九、、至16之間之燃料流量的燃料狀態監測器32 控m己以傳适―代表性電壓信號至微控制器42。隨後，微 X t42將檢測到的錢與預定電壓進行比較。對於壓力 1烤：：為32而言’與燃料流量相關的特定電壓值將爲適 :而"' 盒14的容量、工具1G的技術規格和外界S度的應 如上;!，此預定值的囊編稱為-表格。如果檢 44。於日氏於預疋值，微控制器42將發送信號至指示器 蜱二使用者會收到燃料盒14中燃料含量的-可視(閃 木或穩定）和/或可聽見提示。

現請參照第4圖，圖中示出本發明系統3G的邏輯圖。 燒制器42較佳是已使用在工具1〇中以協調燃 序時^專利是該技藝所熟知。當❹者開始該啓動次 閥12 : 件事情是微控制器42用信號通知燃料計量 將燃料脈衝注入燃料管線34， 時鐘，如^ — 王隹τ〜〇處起動内設 以射出J 在此步驟下，計量閥12之開啓時間足 对出所需的燃料量。 如在60處所示’微控制器42讀取並存儲該感測器值， 13 1254768 即壓力或燃料流量。在62處，檢測 相知劂到的值與預定值或表袼 父’並藉由分析檢測到的值是大、 斗^， 值疋大於還是小於預定值來 计^出燃料盒或燃料罐的充滿程度。 咸、、目丨丨吳m 社配置有廷擇的溫度 戍測。。40之應用中，在64處 送至微控制器42,俾以根據溫声度亚將該溫度發 程度。 根據·度對壓力的影響來計算充滿 68處在所同時’計量間12被加以電屢並保持開啓。如菱翻 戍：’只要T小於闕門開啓時間(V叫闕 啓。廷個V0T是從燃料盒14 腔室16所泰的+ T射出丰確數！燃料至燃燒 就_ 在方框70處，-旦τ=ν〇τ，閥12 就關閉了。當充滿度 示閜10成 在6處务迗到指示器44且閥鐘提 ' …關閉後，整個程式在72處結束。 如第2圖中虛線74所示， U開欣一 ^ P 、 仪*工制态42還可用來保持閥 ° 較長的或較短的時間，θ s ^ i 控制器42中的表決定。^4 %間的長短由設計在微 m 76 ^ #目中，閥定時之修改以虛線 的燃料盒狀態而改變。當㈣：肤]:卜感測器檢測到 而改變時，可以調整V0T以 臣七、、則哭U 如（、正確的燃料量。燃料狀態 皿，則為32和微控制哭42可Α 下摔作辦料了在不使用溫度感測器40的情況 二枓计夏閥12,因爲由堡力感測器或流量成測哭所 “i到的燃料盒狀態广。。所 因g 〇τ的调整和燃料盒之充滿程度會 舄/现度已知而更爲精確。 於是，可以看到本發明系統30爲使用者提供了一種很 14 I254768 容易監測燃料盒中燃料量含量狀態的方去 :易地診斷工具的故障’因爲在燃料盒的：：可以更 成故障的情況下，不再會在浪費時間檢杳广f不是造 量。此外—‘，，，、料盒的燃料含 1定用I也不再會因錯誤从 治 祜、ή王*抑 决地5忍馬燃料盒已耗盡而 破迫丢莱运可使用的燃料盒。此 ：而 、苦k A 1史用者可準確知 、何柃品要更換燃料盒，所以結合件 . σ 口仟驅動生産也更爲有效 半 〇 雖然本發明之燃料盒含量監測和指示系統之特定具體 貝她例已於本文圖示及描述，但熟悉該技藝者將可體會， 在不脫_本發明在更廣泛方面及在後附申請專利之範圍下 可做變更和修改。

15 1254768 【圖式簡早說明】 第1圖，是適合與本發明燃料盒狀態監測系統一起 使用的一燃燒工具的一立體透視圖； 第2圖，是本發明燃料盒狀態監測系統組成件之相 對配置和連接的一圖解； 第3圖，是本發明指示器的一簡略圖； 第4圖，是第2圖監測系統的一邏輯圖解。 【圖號說明】 10 燃燒動力工具 11 外殼 12 燃料計量閥 13 燃料盒腔室 14 燃料盒 16 燃燒腔室 30 燃料狀態監測系統 32 燃料狀態監測器 34 燃料管線 36 T型配件 38 管線 40 溫度感測器 42 微控制器 44 指示器 46 LED 48 度盤 52 LED 54 構造 16

Claims (1)

1254768 拾、申請專利範圍： 1、 一種運用一可更換壓縮燃料盒的燃燒工具，其包含： 一燃料狀態監測系統，用以監測該燃料盒中的燃料狀 態且顯示該監測狀態給一使用者。 2、 、蟲依申請專利範圍f i項之運用一可更換壓縮燃料盒的燃 燒工具，另包含一燃燒腔室，其中該燃料狀態監測系統 ^ 3燃料狀悲監測器，該燃料狀態監測器被構造和配 _ 置以監測該燃料盒和該燃燒腔室之間的該燃料盒狀態。 3、 在依申請專利範圍第}項之運用一可更換壓縮燃料盒的燃 燒工具，其中該燃料狀態監測系統包含一壓力監測器， 4壓力監測器被成形和配置以監測該燃料盒内的烬料壓 力0 :申-專利範圍第！項之運用一可更換壓縮燃料盒的燃 =工具，其中該燃料狀態監測系統包含一燃料流量監測 為’该燃料流量監測器被成形以監測該燃料盒和該工具 之間的燃料流量。 依申：專利範圍第4項之運用一可更換壓縮 由；中該燃料流量監測器取自於-集合― 、择力開關，機械致動的光學開關和諸如LED光 源和光笔晶體接收器的光電元件所組成。 17 1254768 6、依申请專利節 捧 圍弟3員之運用一可更換壓縮燃料盒的燃 兀、,、八a另包含一燃料盒計量閥和一燃燒腔室，其中誃 燃料狀態監測哭异姑播、生# 人 室之間的燃料;狀：置以監測該間和該燃燒腔 7 :申：專利範圍第4項之運用-可更換壓縮燃料盒的燃 、八另匕^ 一燃料盒计量閥和一燃燒腔室，並中兮 =態監測器是被構造和配置以監測該間和該燃燒： 至之間的燃料盒狀態。 8诸依申請專利範圍帛1項之運用—可更換I缩燃料盒的辦 ^工具，另包含—燃料狀態監測器，-控制單元其連接 該燃料狀態監測器，及一指示器其連接該控制單元用以 提供一使用者該燃料盒狀態之一指示。 9依申明專利範圍第8項之運用_可更換壓縮燃料盒的辦 燒工具’其中該指示器«配以指示還有㈣供有限次 燃燒過程所需的燃料。 10、 依申請專利範圍第i項之運用一可更換壓縮燃料盒的 燃燒工具，另包含一燃料狀態監測器和一控制單元，其 中2燃料狀態監測器和該控制單元連接該工具的一燃料 計量閥，並且該燃料狀態監測系統是裝配以按監測到之 燃料狀態以控制該閥的操作。 11、 依申請專利範圍第10項之運用一可更換壓縮燃料盒的 L: k工具，另包含一溫度感測器，該溫度感測器可操作 18 1254768 地連接違燃料盒以監測燃料盒溫度，該溫度感測器連接 该控制單元以提供信號至該控制單元，用以按該燃料盒 的燃料狀態來影響該閥的操作。 1 12、依巾請專利範圍第1G項之利—可更換壓縮燃料盒的 燃燒工具，另包含一指示器，該指示器連接該控制單元 以顯示該監測到之燃料盒狀態。 依申明專利範圍第1 〇項之運用一可更換壓縮燃料盒的 燃燒工具，其中該控制單元被裝配以比較檢測到的燃料 狀態資料和預定值，並且提供與預定值偏離程度的一視 覺指示。 、—種燃料狀恶監測系統，用以監測一燃燒工且的一辨 料盒中燃料狀態，並且顯示一使用者該監測到的狀態Γ 該糸統包含： 上一燃料狀態監測器，用來監測該燃料盒壓力和/或來 自该燃料盒之燃料流量； 人、、一控制單元，連接該監測器，用以接收由該監測器 私測到的燃料狀態資料、比較該檢測資料與預定值，並 且根據該測定（determinations)確定該燃料盒中的燃料含 量；及 ” 一指示器，連接該控制單元，用以提供一使用者該 燃料盒中該燃料含量的一指示。 15、依申請專利範圍第14項之燃料狀態監測系統，其中該 工具包含一燃料計量閥，且該控制單元連接該燃料計量 19 1254768 叫，该糸統另 以檢測該燃料盒的溫产並且揾，叇溫度感測器被裝配 控制單元供該閥相對^整。檢測到的溫度資料至該 1 6、一種方法，用於的、、I 一 燃料盒狀態，該方：包j頌不一燃燒工具中-燃料盒的 提供一連串燃料盒狀態預定值； 監測燃料盒狀態且隹雨&二 比較該檢測到的燃盒狀態資料； 測定該燃料盒中的二;=料與該預定值； 提供一信號至一指示哭 一 量。 、^，以頒不該燃料盒中的燃料 1依申請專利範圍第16項t t# _ 料I pg 方法，/、中该工具包含一燃 十冲里閥，且該方法另包含： 知该燃料盒中該嫁粗曰 制該計量間之操作。 的該測定（determinati〇n)以控 1 8、依申請專利範圍箆 乾闓弟16項之方法，另包含·· 徒供與該蜗'料各知M 、，、1十夏相關之一溫度感測器； ^測該燃料盒之溫度； 過二==的燃料盒狀態資料和該預定值的該比較 、往〒知供溫度資料； ^該燃料盒中的燃料量與溫度的關係；及 艮“亥測疋而調節該工具中的一燃料計量閥。 Μ、依申請專利範圍第16項之方法，其中該監測包含讀取 20 1254768 該燃料盒中液壓的壓力值。 20、依申請專利範圍第1 6項之方法，其中該監測包含讀取 與該燃料盒相連的一燃料計量閥和一燃燒腔室之間液流 的燃料流量值。 拾壹、圖式： 21