JP2004243111A - 剛性バルーン - Google Patents

Abstract

【課題】簡単で安価な剛性バルーンを提供すること。
【解決手段】剛性バルーンは１つまたは複数の構造部材を保持するために空気より軽いガス部分を保持するためのチャンバを有し、別個の軽いガスがバルーンのバルブからチャンバ中に充填される。バルーンの所望の形状を保持するのを助けるために構造部材が部分中に挿入される。構造部材はまたバルーンが上方へ浮揚するのを防ぐ相殺重量を与える。したがってバルーンは、ひとたび空気中で離されると、その形状を保持し、再配置されない限り離された高さに浮揚したままである。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気より軽いバルーンに関し、より詳細には、剛性スケルトンを有する空気より軽いバルーンに関する。

一般に、連続的に湾曲した形状および明確に見えるコーナまたはエッジをもつバルーンを作製することは困難であった。たいていのバルーンは最小表面積に対して最大容積を与えるために球形状に形成される。また、バルーンの薄い材料は、圧力が高くなると当然球形になる。したがって、所望の非球形状を達成するためには、バルーンの薄い材料を維持するための支持フレームを設ける必要がある。しかしながら、過去において、そのようなフレームの重量は、そのような目的に最も効率的な材料を選択した場合でも、一般に、家庭で使用するためなどの作製が実行不可能であるようなサイズの容積を必要とした。したがって、ヘリウム・バルーンは一般に、バルーンの高さの制御を維持するために取り付けられる何らかのタイプのつなぎ止め器具とともに球形状に形成される。

１９７７年６月２８日にＷ．Ｃｏｏｋｅに発行された（特許文献１）には、可とう性材料のシールエンベロープが可とう性フレーム上に取り付けられ、内部ガスを排出した後でエンベロープを膨張させ、それによりエンベロープ中に真空または部分真空状態を起こすことができるアエロスタット（aerostat）またはアクアスタッド（aquastat）が開示されている。エンベロープの容積を調整するためにフレームを制御することによって、装置の揚力または浮力を飛行中に制御するか、または上昇前に正確に決定することができる。

１９７７年８月２日にＳ．Ｓｃｈｗａｒｔｚに発行された（特許文献２）には、非球形状とすることができるガス充填バルーン状物体が開示されている。高弾性グラファイト含浸エポキシ材料を使用して膨張した物体が歪むのを防いでいる。バルーンが上方へ上昇するのを防ぐためにストリングまたはウェイトが必要である。

１９７８年９月１２日にＤ．Ｗｈｅｅｌｅｒに発行された（特許文献３）には、球状形状の軽量粗開口内側フレーム上に重なる関係で配設された薄い柔軟な気密外側エンベロープを含む空気より軽い装置が開示されている。

バルーンおよび空気より軽い装置に関する他の手段としては、ぴんと張ったストリングによってバルーンに固定された軽量化装置が開示されている２００１年６月１４日にＴ．Ｂｅｒｔｒａｎｄに発行された（特許文献４）、プラスチック、ワイヤなどの細いストランドで製造され、バルーンが膨張したときに、バルーンのラテックス側壁材料がフォーマの開口から外側に突出して球根状の突出部を生じるように、従来の形状およびサイズの膨張していないバルーンをその内部に挿入できるようにする剛性ロッド状フォーマのオープン・スケルトン・フレームが開示されている１９９０年５月１５日にＣ．Ｌｏｖｉｋに発行された（特許文献５）、比較的小さい揚力対重量比を有するつなぎ詰められた監視バルーンが開示されている１９９２年５月２６日にＪ．Ｐｅｔｅｒｓｏｎに発行された（特許文献６）、その容積が示すよりも膨張するためのガスが少なくて済む二重壁環状バルーンが開示されている１９９２年５月２６日にＬ．Ｏｌｉｖｅに発行された（特許文献７）、バルーンなどの膨張可能本体およびそのためのホルダ・アセンブリが開示されている１９９４年８月２日にＭ．Ｅｐｓｔｅｉｎに発行された（特許文献８）、玩具小型飛行船が開示されている１９９０年３月１６日にＢ．Ｌａｒｓｅｎに発行された（特許文献９）、その表面上に接着部材が配設されているバルーンが開示されている２００１年８月２１日にＫ．Ｋｏｍａｂａに発行された（特許文献１０）、動物および他の複雑な形状のプラスチック・フィルム・バルーンが開示されている１９８９年９月２５日に公開された（特許文献１１）などがある。

添付の図面の図に限定ではなく例として本発明が示されており、同じ参照符号は同様の要素を示す。本明細書では、「一」または「１つの」実施形態の参照は必ずしも同じ実施形態の参照ではなく、そのような参照は少なくとも１つを意味することに留意されたい。

同様の参照符号は添付の図面を通して一貫して対応する特徴を示す。
米国特許第４０３２０８６号 米国特許第４０３８７７７号 米国特許第４１１３２０６号 米国特許第２００１／０００３５０５Ａ１号 米国特許第４９２５４２６号 米国特許第５１１５９９７号 米国特許第５１１５９９８号 米国特許第５３３４０７２号 米国特許第５８８２２４０号 米国特許第６２７６９８４号 日本国特許第１２３８８９０号

図１は本発明による剛性ヘリウム・バルーンの環境透視図である。図１に示すように、全体的に１０で示されるバルーンの一実施形態は比較的小さく、屋内使用向けの玩具として容易に利用することができる。図２に示すように、バルーン１０は表皮部分１２、１４、例えばバルーン１０の上半分および下半分から製造される。表皮部分１２、１４はバルーン１０にとって望ましい任意の形状に形成することができる。図１および図２に示す実施形態では、表皮部分１２、１４は、上半分１２と下半分１４を接合したときに、得られるバルーン１０が空飛ぶ円盤に似たレンズ形バルーンになるように成形される。表皮部分１２、１４は、低いガス透過性を有する任意の適切なヒート・シール可能材料から製造することができる。一実施形態では、表皮部分１２、１４は（デラウェア、ウィルミントンのＥ．Ｉ．ｄｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ＆Ｃｏ．の商標である商標Ｍｙｌａｒとして販売されている）ポリエチレンテレフタレートから製造される。

図２は図１の線２−２に沿った断面図である。図２により明瞭に見られるように、この実施形態では、表皮部分１２、１４は、それらの周囲に、第１の周囲シーム１６とそれに平行または同心の第２のシーム１８を含む二重シームで一緒にシールされる。第１のシーム部分１６と第２のシーム部分１８は第１および第２の表皮１２、１４の周囲エッジの近くに配設され、互いに離れている。第１のシーム部分１６と第２のシーム部分１８はヒート・シールまたは任意の他の適切な手段によって形成される。チャネル部分２０がシーム１６とシーム１８の間に形成され、バルーン１０の周囲を取り巻いている。表皮部分１２、１４は接合されて、それらの間に、ヘリウムなどの空気より軽いガスを充填することができる収容部２２を形成する。収容部２２は、バルーン１０に空気より軽いガスを充填することができるバルブ２４を含む。バルブ２４はＭｙｌａｒバルーンで通常使用されているものを使用することができるが、任意の適切なバルブを使用することもできる。

図３は本発明による剛性ヘリウム・バルーンの透視図である。図３に見られるように、少なくとも１つの構造部材２６がアパーチャ２８からチャネル部分２０中に挿入される。構造部材２６は、任意の容認できる材料から形成することができるが、一実施形態では繊維ガラスから製造される。別の実施形態では、構造部材２６は熱可塑性物質または他のポリマーから成型または押出し成形される。構造部材２６をチャネル部分２０中に挿入すると、構造部材２６の双方の端部３０をコネクタ３２によって一緒に接合して構造部材２６を所定の位置に固定することができる。構造部材２６の端部３０を接合するために任意の適切なコネクタ３２を使用することができる。一実施形態では、構造部材２６の直径よりもわずかに大きい直径を有する真鍮フィッティングが使用される。あるいは、構造部材２６はリングなどの所望の形状に製造することができる。リングは、第２のシーム１８が形成される前に収容部の周りに第１のシーム１６に隣接して配置することができる。次いで構造部材２６を保持するために第２のシーム１８が形成される。そのような実施形態ではコネクタは不要である。

ひとたび構造部材２６がチャネル部分２０中に固定されると、構造部材２６はバルーン１０の実質的に剛性なスケルトンとなり、バルーン１０がガスで膨張した後で所望の形状を維持することができる。ロッド部材２６は、バルーン１０が充填された時に上方へ浮揚せず、バルーン１０が単に離された高さに浮揚しているように、ガスの浮揚効果を相殺するように計算された重量を有する。別に言い方をすると、一実施形態では、ロッド（および任意のコネクタ）の重量は、収容部が空気より軽いガスで既知の圧力まで膨張したときにバルーンが周囲条件下でニュートラル浮揚になるように選択される。

図面にはただ１つの構造部材２６が示されているが、いくつかの形状の場合、異なるサイズの複数の構造部材２６（図示せず）を使用することが必要なことがある。そのような形状、例えば複数の湾曲部または角部をもつ形状の場合、構造部材２６をチャネル部分２０中に容易に挿入することができるように、バルーン１０上の様々な点に複数のアパーチャを設けることができる。その場合、前述のようにコネクタ３２を使用して構造部材２６を互いに接続する。

図４は剛性バルーンの代替実施形態の図である。図４に示すように、２つの表皮間の接合部に構造部材用のチャネルを作る代わりに（またはそれに加えて）、収容部を覆う可とう性材料の外表面に複数のストリップ１３０を取り付けることができ、構造部材の周りにストリップ１３０を取り付けることによって形成されるループ中に構造部材１２６を通すことによって、構造部材１２６は保持され、バルーン１０用のスケルトンを与える。

図５は剛性バルーンの代替実施形態の図である。この実施形態では、収容部は、この場合も可とう性低透過性材料の１つまたは複数の部片から構成される。可とう性材料は、熱溶接、接着剤、または低ガス透過性最終収容部を生じる任意の他の様式によって収容部を形成するようにアセンブルすることができる。一実施形態では、収容部を形成する材料の外表面に１つまたは複数のスリーブを結合させて、１つまたは複数の構造部材２２６用のリセプタクルを与えることができる。この場合も、この結合は、接着剤、熱溶接、または収容部の構造的完全性を実質的に劣化させない様式で行う。あるいは、上述のものと同様の様式でポケットを形成することができる。

図６は剛性バルーンの一実施形態の構造部材を保持するためのスリーブの図である。スリーブ２３２は一端を熱溶接などによってシールすることができる。シールされた端部３３８の遠位に、ただし対向する端部３４０の手前にアパーチャ３３６が形成されている。次いで、ある程度の弾性を有する構造部材２２６をシールされた端部３３８に対してスリーブ２３２中に挿入することができる。次いで、構造部材の他端をアパーチャの先に挿入することができるように構造部材を曲げる。構造部材の固有弾性は、それをスリーブ２３２の対向する端部に対して所定の位置に保持する。

一実施形態では、スリーブ内に追加の熱溶接部を使用して、構造部材２２６の端部に対して良く区画されたシート３３４を設けて、スリーブ２３２中の構造部材２２６の動きを少なくする。一実施形態では、スリーブは両端が開いており、構造部材用のチャネルを形成する。構造部材２２６を一緒に保持するためにスルーウェイ・コネクタを使用することができる。例えば、スリーブは、図１〜図４を参照しながら説明したレンズ形バルーンの周りを円周方向に走ることができる。一実施形態では、スリーブは、製造時に構造部材を中に封入して完全にシールすることができる。

一実施形態では、構造部材は実質的に任意の形状の断面を有するロッドとすることができる。円形断面をもつロッドは本発明の実施形態で使用するのに適しているが、正方形、三角形、犬の骨形、および実質的に任意の他の断面が企図される。その長さまたは幅よりもはるかに小さい厚さを有する構造部材も企図される。

以上の明細書で、本発明についてその特定の実施形態に関して説明した。ただし、首記の特許請求の範囲の記載された本発明のより広い趣旨および範囲から逸脱することなく本発明に様々な修正および変更を加えることができることは明らかであろう。したがって、明細書および図面は限定的な意味ではなく例示的な意味で考えるべきである。

本発明による剛性ヘリウム・バルーンの環境透視図である。 図１の線２−２に沿った断面図である。 本発明による剛性ヘリウム・バルーンの透視図である。 剛性バルーンの代替実施形態の図である。 剛性バルーンの代替実施形態の図である。 剛性バルーンの一実施形態の構造部材を保持するスリーブの図である。

符号の説明

１０：バルーン、１２：表皮部分、１４：表皮部分、１６：第１のシーム、１８：第２のシーム、２０：チャネル部分、２２：収容部、２４：バルブ、２６：構造部材、２８：アパーチャ、１３０：ストリップ

Claims (12)

1. 空気より軽いガスに対する低い透過性を有し、チャンバを形成する可とう性材料と、
   前記チャンバにガスを既知のレベルまで充填したときに装置が周囲条件下で実質的にニュートラル浮揚になるように、前記可とう性材料に結合された少なくとも１つの構造部材と
   を備える装置。
2. 前記少なくとも１つの構造部材を保持するために前記可とう性材料に結合されたスリーブをさらに備える請求項１に記載の装置。
3. 前記構造部材が前記チャンバの形状の少なくとも一部分を構成する請求項２に記載の装置。
4. 前記スリーブが前記可とう性材料に熱溶接される請求項２に記載の装置。
5. 前記スリーブと前記可とう性材料が同じ材料である請求項２に記載の装置。
6. 前記可とう性材料に隣接して少なくとも１つの構造部材を保持するために前記可とう性材料に結合された複数の可とう性ストリップをさらに備える請求項１に記載の装置。
7. 第１の表皮部分と、
   前記第１の表皮部分および第２の表皮部分の周囲に延びるチャネルを形成する二重シームで前記周囲に前記第１の表皮部分に接合された第２の表皮部分と、
   前記第１の部分と前記第２の部分との間に配設されたヘリウム収容部と、
   前記チャネル部分内に配設され、双方の端部を有する少なくとも１つのロッド部材と、
   前記ロッド部材を前記チャネル部分中に保持するために前記ロッドの端部の少なくとも１つに固定された少なくとも１つのコネクタとを備える剛性ヘリウム・バルーン。
8. ヘリウム・ガスを挿入することができる、前記ヘリウム収容部中に延びるバルブをさらに備える請求項７に記載のバルーン。
9. 前記第１および第２の表皮部材がポリエチレンテレフタレートから製造される請求項７に記載のバルーン。
10. 前記少なくとも１つのロッド部材が繊維ガラスから製造される請求項７に記載のバルーン。
11. 前記コネクタが真鍮フィッティングである請求項７に記載のバルーン。
12. 第１の表皮部分と、
    第１の周囲シームとその第１の周囲シームから離間した第２の周囲シームで前記第１の表皮部分に接合された第２の表皮部分と、
    前記第１の表皮部材と前記第２の表皮部材との間に形成されたヘリウム収容部と、
    前記第１の周囲シームと前記第２の周囲シームとの間に形成され、少なくとも２つのロッド・アパーチャを有するチャネル部分と、
    前記チャネル部分内に配設され、向き合っている端部を有する少なくとも１つの繊維ガラス・ロッド部材と、
    前記ロッドの端部の少なくとも１つに固定されたコネクタと
    を備え、前記第１および前記第２の表皮部材がポリエチレンテレフタレートから製造される剛性ヘリウム・バルーン。

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