JP2009509803A - Method and apparatus for freestanding support of an object in the air - Google Patents
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Abstract
オブジェは、地上に連結された錨泊点を必要とすること無く、空気より低い比重のもつガスを、異なる重量のオブジェのための充分な浮揚力を提供する制御圧力で充填するときに、オブジェを、空中に浮遊させるために適している支持構造物に取付けることによって、空中に自由に支持されている。支持構造物は、取付られたオブジェとともに、支持構造物の浮揚力がエンクロージャおよび取付られたオブジェの混合重量と釣り合う平衡位置に到達するように解放される。オブジェは、支持構造物と一体化されかつバッテリまたは太陽エネルギーによって作動させられる自己動力電気装置である。エンクロージャは、浮遊プラットフォームまたはオブジェの一部である。 When an object is filled with a gas with a specific gravity lower than air at a controlled pressure that provides sufficient buoyancy for different weight objects without the need for anchoring points connected to the ground. It is supported freely in the air by attaching it to a support structure that is suitable for floating in the air. The support structure, along with the attached object, is released so that the levitation force of the support structure reaches an equilibrium position that balances the mixed weight of the enclosure and the attached object. An object is a self-powered electrical device that is integrated with a support structure and operated by a battery or solar energy. The enclosure is part of a floating platform or object.
Description
この発明は、空中にオブジェを錨泊させるための方法およびアタッチメントに関する。 The present invention relates to a method and an attachment for anchoring an object in the air.
関連性にもかかわらず、我々は、ニュートンの学説の信奉者界に住み続けており、そこでは、ニュートンの運動の第三法則は、我々の考え方および解釈を口述している。このように、作用を受けるボディのバランスが等しくて逆の反作用を示すという実感は、丁度、ニュートンの学説の信奉者界の説明では無く、それは安全で役立つ環境を作成するための青写真である。具体的には、本発明に関する限り、空中に支持されるべきことを要求される如何なるオブジェも、通常、それが静止する支持面を必要とすると見なされる。それで、例えば、ランプは、テーブルまたは床に載せてあるか、または壁にまたは天井に係着され、絵画は、フックを経て展示され、通知は、壁にピンで留められるかまたは天井その他のフックから懸下される。確かに、主電源上で作動する電気機器は、電源への電気接続を必要とする。そして、概して、電気接続は、また、壁または天井により構成される支持面に機械的結合を遂行するのに役立つ。しかしながら、事実、電気接続は、機械的支持も、電気的ポイントに接続することに役立つ機械化支持も必要としない。このように、電気接続を必要としない時計のような携帯用バッテリ式電気機器は、例えば、適切な壁のような支持面で支えられなければならない。 Despite the relevance, we continue to live in the followers of Newton's doctrine, where the third law of Newton's movement dictates our way of thinking and interpretation. In this way, the actual feeling that the affected body balance is equal and shows the opposite reaction is not exactly an explanation of Newton's doctrine, but a blueprint for creating a safe and helpful environment. . Specifically, as far as the present invention is concerned, any object that is required to be supported in the air is usually considered to require a support surface on which it rests. So, for example, the lamp is on the table or floor, or is attached to the wall or ceiling, the painting is displayed via hooks, and the notification is pinned to the wall or ceiling or other hook Is suspended from. Indeed, electrical equipment that operates on the main power source requires an electrical connection to the power source. And in general, the electrical connection also serves to perform a mechanical connection to a support surface constituted by a wall or ceiling. In fact, however, the electrical connection does not require mechanical support or mechanized support that serves to connect to the electrical point. Thus, portable battery-powered electrical devices such as watches that do not require electrical connections must be supported by a support surface such as a suitable wall, for example.
機械的支持面が、必ずしも望ましくない摩擦を条件とする限り、支持面上のオブジェを上昇させる試みが従来技術においてあった。これは、ホバークラフトおよび磁気浮上の原理であり、Prof. Eric Laithwaite of Imperial College,London UKによって擁護され、結局、磁気浮上列車において実現された。 There have been attempts in the prior art to raise the objects on the support surface as long as the mechanical support surface is necessarily subject to undesirable friction. This is a hovercraft and magnetic levitation principle, defended by Prof. Eric Laithwaite of Imperial College, London UK, and eventually realized in a magnetic levitation train.
これらの原理は、以下の特許文献において、常に同一または類似した結果として、開示されている。 These principles are always disclosed as the same or similar results in the following patent documents.
特許文献1は、上昇および下降する風船アクション玩具を開示し、これは、空気より軽いガスを充填したエンベロープを含んでおり、エンベロープは、上昇および下降を交互に限界まで繰り返す。 U.S. Pat. No. 6,057,089 discloses a balloon action toy that rises and falls, which includes an envelope filled with a gas lighter than air, and the envelope alternately repeats rising and lowering to the limit.
特許文献2は、脚の長い宇宙船を下方に有する照らされた頭上の月をシミュレーションする玩具を開示している。玩具は、緊張下のストリングによって風船に固着された照明装置を備えている。照明装置は、風船の外側に完全に位置させられ、風船が輝くように見えるように、風船の内部を照らす。 U.S. Patent No. 6,057,051 discloses a toy that simulates an illuminated overhead moon with a long legged spacecraft below. The toy includes a lighting device secured to the balloon by a string under tension. The illuminator is positioned completely outside the balloon and illuminates the interior of the balloon so that the balloon appears to shine.
照明装置は、ロッキングファスナを有するボディから伸びている少なくとも3本のアームを備えている。ロッキングファスナは、緊張下のストリングによって、風船の首に取付けられている。各腕は、風船の皮に接触しかつ皮を通して光を風船の内部に伝達するためのウインドウで終わっている。実施例において、照明装置は、玩具が空中を浮揚するのに十分低い重量である。 The lighting device includes at least three arms extending from a body having a locking fastener. The locking fastener is attached to the neck of the balloon by a string under tension. Each arm ends with a window for contacting the balloon skin and transmitting light through the skin to the interior of the balloon. In an embodiment, the lighting device has a weight that is low enough for the toy to float in the air.
特許文献3および特許文献4は、空気より軽いガスにより膨張させれられた予め定められた正味持上力を有している膨張可能な半透明の風船本体を開示している。光源は、光伝送限界によって膨張させられて風船に取付けられている。光伝送限界に取付られるとともに、浮揚性風船を浮いたままで保つために、光伝送限界は、空気より軽いガスで膨張させられた状態の風船の正味持上力より少ない正味重量を有している。 U.S. Pat. Nos. 6,099,056 and 4,089,086 disclose an inflatable translucent balloon body having a predetermined net lifting force that is inflated with a gas lighter than air. The light source is inflated to the light transmission limit and attached to the balloon. In order to be attached to the light transmission limit and keep the buoyant balloon floating, the light transmission limit has a net weight less than the net lifting force of the balloon inflated with a gas lighter than air. .
特許文献5には、管の一端に取付られかつ電球の他端に接続された外部のエネルギー源によって照らされる電球を有する風船膨張装置が記載されている。管は最初にライトを風船の首にはめ込み、メカニカルシールはガスを風船フランジおよびステムの間で通過させることを防止する。電球のエネルギー源は管から取り除かれることができ、そして、ガス流れは風船に投入されてそれを膨らませるが、風船のガスが管を通じて風船から流れることができないように、管は配置構成されている。 Patent Document 5 describes a balloon inflating device having a light bulb attached to one end of a tube and illuminated by an external energy source connected to the other end of the light bulb. The tube initially snaps the light into the balloon neck and the mechanical seal prevents gas from passing between the balloon flange and stem. The energy source of the bulb can be removed from the tube and the tube is arranged so that the gas flow is injected into the balloon to inflate it, but the balloon gas cannot flow from the balloon through the tube. Yes.
上述の参照文献は、とくに、地上に連結した錨泊点として役立つ支持面に取付けること無く、空中にオブジェを錨泊する必要性に言及するものは無い。しかし、例えば、支持柱に向かうこと無くオブジェクトを外側を支持することが必要であるとき、または利用できる支持面が満杯であるか到達できないときは、支持面は必ずしも利用できるとは限らない。 None of the above-mentioned references mentions the need to anchor objects in the air, particularly without attaching to a support surface that serves as a anchoring point connected to the ground. However, the support surface is not always available, for example, when it is necessary to support the object outside without going to the support column, or when the available support surface is full or unreachable.
幾つかの上述の参照文献が、ランプのようなオブジェを空中に支持する程度まで、それは、照らされた玩具の風船の単なる副産物であり、ランプは風船内に適合することを強いられる。風船がランプを空中に支持する特別のケースでさえ、これは、ランプの大きさおよび強度に幾つかの制限を課す。ランプは、風船内に適合しかつ風船を裂く危険が無く、その首を通して差し込まれるためには、物理的に十分に小さくなければならない。さらに、結果として、生じる熱が風船を爆発させないように、それはあまり明るくてはならない。 To the extent that some of the above-mentioned references support objects like lamps in the air, it is just a by-product of illuminated toy balloons, and the lamps are forced to fit inside the balloons. Even in the special case where the balloon supports the lamp in the air, this imposes some restrictions on the size and intensity of the lamp. The lamp fits inside the balloon and there is no danger of tearing the balloon and must be physically small enough to be inserted through its neck. Furthermore, as a result, it should not be so bright that the resulting heat does not explode the balloon.
これらの欠点は、上述した特許文献2において、回避されるようであり、そこにおいて、ランプは、風船の半透明の表面を通じて照らすために風船に外部的に添付される。風船は浮遊するためにヘリウムで満たされるが、しかし、それは、その流動を予防するためにストリングでつながれなければならない。実際、風船がヘリウムで満たされる実施例を使用するときに、玩具の流動を妨げるためにストリングの自由端は重いオブジェにまたはユーザ手首または腕に結ばれることが特に推薦される。 These drawbacks appear to be avoided in US Pat. No. 6,057,028, where the lamp is externally attached to the balloon to illuminate through the translucent surface of the balloon. The balloon is filled with helium to float, but it must be stringed to prevent its flow. In fact, when using an embodiment in which the balloon is filled with helium, it is particularly recommended that the free end of the string be tied to a heavy object or to the user's wrist or arm to prevent toy flow.
上述した特許文献3および特許文献4は、自由浮遊であるが、非常に限られた持上げ能力強度の風船について言及している。このように、高さが約12インチ(30cm)、直径が10インチ(25cm)を計測する、伝統的な、肉感的に膨張したヘリウム充填風船がほぼ1/2オンス(14グラム)の正味持上力を有していることに、注目される。これらの2つの特許は、光ファイバを使用しており、これは、その長さが、重量14グラム未満で、膨張したヘリウム充填風船によって支持されうるものであり、その一方で、ライトが光ファイバ限界を経て風船内部に導入することができるものである。このように、これらの参照文献は、オブジェを空中に支持することを示唆するものではないことは、明らかである。さらに、この種の風船は、一回の使用だけを考慮するものであり、異なるオブジェを支持するのに適していなくて、風船の浮力を制御するための如何なる方法も欠いている。通常、この種の風船が一回だけの使用を考慮するので、それは、Mylar(商標)のような材料で形成され、最小限の体積によって充分な浮力を得ることを可能としている。しかしながら、この種の材料は、非使い捨ての用途のために必要とする、厳しい取り扱いまたはぶつかりに耐えるためには不適である。 Patent Documents 3 and 4 mentioned above refer to balloons that are free floating but have very limited lifting capacity. Thus, a traditional, sensuously inflated helium-filled balloon measuring approximately 12 inches (30 cm) in height and 10 inches (25 cm) in diameter has a net value of almost 1/2 ounce (14 grams). It is noteworthy that it has superior power. These two patents use optical fiber, which is less than 14 grams in length and can be supported by an inflated helium-filled balloon, while the light is optical fiber It can be introduced inside the balloon through a limit. Thus, it is clear that these references do not suggest supporting the object in the air. In addition, this type of balloon is intended for single use only, is not suitable for supporting different objects, and lacks any method for controlling the buoyancy of the balloon. Since this type of balloon is usually considered for a single use, it is made of a material like Mylar (TM), making it possible to obtain sufficient buoyancy with a minimum volume. However, this type of material is unsuitable for withstanding the rigorous handling or bumps required for non-disposable applications.
特許文献6は、風船装置を開示しており、これは、互いに関して移動可能である内側容器および外側容器を備えている。装置は、内側容器内に搭載された加圧容器と、装置を卓上等の固い面に叩きつけることにより作動される発射機構とを含んでいる。発射機構によって、高圧容器を穿刺して、ガスが装置に漏れることを許容し、そして、このガスは、Oリング・タイプ要素によって、装置に密封して保たれる風船にオリフィスを経て導かれる。 U.S. Patent No. 6,043,077 discloses a balloon device that includes an inner container and an outer container that are movable with respect to each other. The apparatus includes a pressurized container mounted in the inner container and a firing mechanism that is activated by striking the apparatus against a hard surface such as a tabletop. The firing mechanism punctures the high pressure vessel to allow gas to leak into the device, and this gas is directed by an O-ring type element through an orifice into a balloon that is kept sealed to the device.
特許文献7は、無重量玩具オブジェを開示しており、玩具オブジェクトボディ内の空気より軽いガスの上向き浮揚力は、玩具オブジェクトを配置された空間における一定の高さおよび方位に滞在させうる釣合重量および方位重量のシステムを使用して、玩具オブジェクトの自重を慎重に釣り合わされている。 Patent Document 7 discloses a weightless toy object, and the upward levitation force of gas that is lighter than the air in the toy object body is balanced so that the toy object can stay at a certain height and orientation in the space in which it is placed. Using the weight and bearing weight system, the weight of the toy object is carefully balanced.
特許文献8は、長期間の地理静的位置に高々度プラットフォームを維持するために日中加熱および夜間冷却サイクルに対応するための周期的熱管理システムを開示している。 U.S. Pat. No. 6,057,051 discloses a periodic thermal management system to accommodate daytime heating and nighttime cooling cycles to maintain the platform at high altitude in long-term geostatic locations.
特許文献9は、玩具飛行船を開示しており、これは、部材のような膨張可能なヘリウム風船飛行船の頂部側に搭載された少なくとも1つのエンジンを有しており、そして、その底部側には、赤外線制御回路および電源が搭載されている。飛行船は、自己充足的電源から作動させられ、送信機から制御信号を受け取る自己充足的な制御系により制御される。 結論として、上述の参照文献のいずれも、ストリングでつないでいるか他の地上に置かれた支持体を必要とすること無く、空中に支持する方法で、電灯および他の家庭またはオフィス・アクセサリのようなオブジェの浮遊支持に関するものはない。 U.S. Pat. No. 6,089,077 discloses a toy airship that has at least one engine mounted on the top side of an inflatable helium balloon airship, such as a member, and on the bottom side thereof. Infrared control circuit and power supply are installed. The airship is operated from a self-contained power source and is controlled by a self-contained control system that receives control signals from a transmitter. In conclusion, none of the above references are like lights and other home or office accessories in a manner that supports them in the air without the need for stringed or other grounded supports. There is nothing about the floating support of the object.
さらにまた、従来技術は、異なるオブジェが同じプラットフォームで支えられることを可能とするモジュラ浮遊支持に関するように見えない。このように、従来技術装置は、装置の固定された浮揚力に対応する重量のオブジェを持ち上げるように設計されている。より重いオブジェを支持する試みは、装置を下降させる。
したがって、本発明の目的は、支持面または柱のような錨泊を必要とすることなく、オブジェを空中に自由に支持するための方法および装置を提供することにある。 Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for freely supporting an object in the air without the need for anchoring such as support surfaces or columns.
本発明のさらなる目的は、多用途に使用できるこの種の装置を提供することにある。 A further object of the present invention is to provide a device of this kind that can be used in many applications.
それでも、本発明の更なる目的は、モジュール式で、異なるオブジェを同一の前記浮揚性プラットフォームで支持することを可能とするこの種の装置を提供することにある。必要なときに、装置が浮遊することができることを完全に含むこの種の装置を提供することは、なお更なる本発明の目的である。 Nevertheless, it is a further object of the present invention to provide a device of this kind that is modular and allows different objects to be supported on the same buoyant platform. It is a still further object of the present invention to provide such a device that completely includes that the device can float when needed.
これらの目的は、本発明による第1の態様にしたがって、地上に連結された錨泊点を必要とすること無く、オブジェを空間に自由に支持するための方法によって実現され、その方法は、
前記オブジェを、空気より低い比重を有するガスを充填したときに、空中に浮遊するのに適している中空支持構造物に取付ること、
前記支持構造物および取付られたオブジェの混合重量に釣り合う、前記支持構造物の浮揚力を達成するために適応した制御圧力にセットされる圧力ゲージを経てガス供給を支持構造物に連結すること、
前記支持構造物の前記中空部を、前記制御圧力で前記ガスを充填すること、
前記支持構造物の浮揚力が前記支持構造物および取付られた前記オブジェの混合重量に釣り合う平衡位置に到達するように、取付られたオブジェとともに前記ガス充填支持構造物を開放すること、
を備えているものである。
These objects are achieved according to a first aspect according to the invention by a method for freely supporting an object in space without the need for anchoring points connected to the ground, the method comprising:
Attaching the object to a hollow support structure suitable for floating in the air when filled with a gas having a specific gravity lower than air;
Coupling a gas supply to the support structure via a pressure gauge set to a control pressure adapted to achieve a buoyancy of the support structure that is commensurate with the combined weight of the support structure and the attached object;
Filling the hollow portion of the support structure with the gas at the control pressure;
Opening the gas-filled support structure with the attached object so that the buoyancy of the support structure reaches an equilibrium position that balances the mixed weight of the support structure and the attached object;
It is equipped with.
本発明の別の態様では、オブジェを空中に自由に支持するための支持構造物があり、
前記支持構造物は、エンクロージャの浮揚力が支持構造物および取付られたオブジェの混合重量に釣り合うことを確実とするように、空気より低い比重をもつガスを充填したときに、空中に浮遊するのに適しかつ使用の前にガス充填機構を経由してガスを制御圧力で充填されるのに適している。
In another aspect of the present invention, there is a support structure for freely supporting an object in the air,
The support structure floats in the air when filled with a gas having a specific gravity lower than air to ensure that the levitation force of the enclosure is commensurate with the combined weight of the support structure and the attached object. And suitable for filling the gas at a controlled pressure via a gas filling mechanism before use.
前記ガス充填機構は、前記支持構造物と一体化されかつガス供給およびガス圧を調節するための調節可能な圧力弁に連結されるための入口を含んでいる。 The gas filling mechanism includes an inlet integrated with the support structure and connected to an adjustable pressure valve for adjusting gas supply and gas pressure.
本発明の一実施例において、前記支持構造物は、オブジェを浮揚性プラットフォームに取付るための錨泊点を有する浮揚性プラットフォームであり、使用中に、取付られたオブジェともに浮揚性プラットフォームは、プラットフォームの浮揚力がプラットフォームおよび取付られたオブジェの混合重量に釣り合う平衡位置に到達する。 In one embodiment of the present invention, the support structure is a buoyant platform having anchor points for attaching the object to the buoyant platform, and in use, the buoyant platform together with the attached object is The levitation force reaches an equilibrium position that balances the mixed weight of the platform and the attached object.
このような実施例では、オブジェは、浮揚性プラットフォームと一体化されていもよくて、バッテリまたは太陽エネルギーで作動させられる自己動力型電気装置であってもよい。さらに一般的にいえば、オブジェは、支持構造物と分離されていても、一体化されていてもよい。それはまた、オブジェのハウジング内の必要な大きさの中空壁のようなオブジェの一部であってもよく、そこに、予め定められた量のガスを充填するときに、オブジェは空中に浮遊する。 In such embodiments, the object may be integrated with a buoyant platform or may be a battery or a self-powered electrical device that is powered by solar energy. More generally speaking, the object may be separated from or integrated with the support structure. It can also be part of an object such as a hollow wall of the required size in the object housing, when the object is filled with a predetermined amount of gas, the object floats in the air .
本発明を理解しかつそれが実際にはどのように実行されるかを見るために、添付の図面に関して、非限定的実施例として、若干の例示的実施形態が、以下に記載されている。 In order to understand the present invention and see how it is actually performed, some exemplary embodiments are described below as non-limiting examples with reference to the accompanying drawings.
以下の説明では、複数の図面において現れる特徴は、同じ参照番号により識別される。 In the following description, features appearing in more than one drawing are identified by the same reference number.
図1aおよび図1bは、携帯型自己動力電気ランプ11または他のオブジェを空中に支持するための、本発明による浮揚性プラットフォーム10の絵画的ワイヤフレームおよび立体的表現を示している。浮揚性プラットフォーム10は、中空支持構造物を構成し、これは、破裂することなく、ぶつかりやそのようなものに耐えるほど十分に強く、一方では、ヘリウムガスが充填されると、ランプ11を支持する間に、空間に浮遊しうる、半硬性、ガス不浸透性のプラスチック材料によって形成されている。バルブシート12は、アダプタ14を介して、ランプ11に形成された対応するバルブシート13に適応するために浮揚性プラットフォーム10の下面に形成され、異なるオブジェを浮揚性プラットフォーム10に密封状に連結されるべき異なる着座を許す。
FIGS. 1a and 1b show a pictorial wireframe and three-dimensional representation of a
図2aおよび図2bは、ランプ11の絵画的ワイヤフレーム表現を示しており、これは、図1bおよびより詳細には図5aおよび5bに示されるように、浮揚性プラットフォームに連結されたガスコネクタ16によって連結されたガス充填機構に適応する外側エンベロープ15で囲まれている。エンベロープ15は、また、ランプを作動させるための電気回路(図示せず)を、勿論、ランプ自体(また図示せず)をも囲んでいる。1つ以上の電池に対応するためのバッテリハウジング17は、外側エンベロープ15のハウジング内において、下端を下部封止キャップ19によって封止した軸孔18に差し込まれていてもよい。説明および添付の請求の範囲のために、エンベロープ15およびその付随部品は、浮揚性プラットフォーム10で支えられるべきオブジェを構成する。他の機器がエンベロープ15内に収められることが可能であると明らかに認められ、そして、上記の如く、異なる付属品を有する異なるエンベロープは、適当なアダプタを経て浮揚性プラットフォーム10に結合されるために提供される。この構成では、ランプは、浮揚性プラットフォーム10の内部を照らすために、軸孔18の上端部に載置され、それは、図に示すように風船形である。そして、表層は、光伝送材料で形成される。しかしながら、別の実施例によれば、浮揚性プラットフォーム10が浮かんでいるように設定されるときは、ランプは、下向きに照射するために、軸孔18の下端部に載置される。この種の実施形態は、図3を参照しながら、以下に更に詳細に記載されている。さらに別の実施形態では、電気的接続部は、いずれの端部でもランプの接続を許すために、軸孔18の両端部に形成することができる。
2a and 2b show a pictorial wireframe representation of the
図3は、バッテリハウジング17の構成要素を詳述しており、これは、バッテリハウジング17の下端に適合する下部封止キャップ19と、バッテリハウジング17の上端に適合する上部封止キャップ20とを示している。下部および上部封止キャップ19、20は、両方とも、それぞれの内部表層上に電気的バッテリコンタクト(図示せず)を含んでいる。バッテリハウジング17は、ランプハウジングおよびランプ自体と同様に、ランプと関連する何らかの電子機器も更に含むことができる。上部封止キャップ20は、光で浮揚性プラットフォーム10の内部を照らせるように、光透過材料で形成されている。
FIG. 3 details the components of the
図4は、浮揚性プラットフォーム10および図5aおよび5bの拡大詳細図に示されるガス充填機構の拡大画像的表現を示している。特に、ガスコネクタ16が調節可能な圧力弁21を経て連結される点に留意する必要があり、それによってガスは、浮揚性プラットフォーム10に制御圧力で供給されうる。この種の手段によって、プラットフォームの浮揚力は、浮揚性プラットフォーム10および取付けられたオブジェの混合重量を正確に釣合わるために調整することができ、それによって、異なるオブジェが取り付けられるときに、プラットフォームの浮揚力が調整されうる。望ましくは、圧力弁21は、取付けられたオブジェの重量の関数として較正されたスケールをもつダイヤルを有し、その結果、ダイヤルは、所望の浮揚力を発生するために正確に正しい圧力で浮揚性プラットフォーム10にガスを供給するために取付けられたオブジェの重量にしたがってセットされうる。ガスコネクタ16は、車両のタイヤを充填するために使用されるのに類似した一方向バルブシートを備えており、それは、ガス供給ノズルによって押下げられたときに、ガスの流入を許すために開かれ、ガス供給ノズルが引っ込められたときに、自動的に閉じられ、それによって、ガスの漏出を予防する。
FIG. 4 shows an enlarged image representation of the gas filling mechanism shown in the
ダイヤルは、物理的原理に基づいて較正されており、空気よりも濃くないヘリウムのようなガスを充填した中空支持体を含むオブジェは、オブジェの配置された空気よりも小さいヘリウムガスの重量によって浮揚することができる。この必要条件は、中空支持体内ガス圧力が適切に調整されかつガスの揮発性が無視しうることをによって現実のものとなる。また、他の要因、空気の周囲温度および周囲温度および水分含有量(湿度)の条件を考慮に入れることを必要とし、これらは、ガス密度、従って、浮揚力を達成することに必要とするガスの質量に影響を及ぼす。支持および/または浮揚される異なるオブジェが変化する周囲条件下で達成されるならば、調節可能な圧力弁21を経由するガス圧力の動的調節が必須であることは、支持体の浮揚の不確定性のためによることそのものである。
The dial is calibrated based on physical principles, and an object that includes a hollow support filled with a gas such as helium that is less dense than air will float by the weight of helium gas that is smaller than the air in which the object is placed. can do. This requirement is made real by the fact that the gas pressure in the hollow support is properly adjusted and the volatility of the gas is negligible. It is also necessary to take into account other factors, the ambient temperature of the air and the conditions of ambient temperature and moisture content (humidity), which are the gases required to achieve the gas density and thus the buoyancy Affects the mass. The dynamic adjustment of the gas pressure via the
7
調節可能な圧力弁21の較正は、以下の原理に基づく。空気密度は、支持体およびオブジェ一緒の有効的または平均的密度に等しくなければならない。
Calibration of the
支持構造物およびオブジェ一緒の有効的または平均的密度は、以下の数式によって与えられる。
ここに、
MHE = ヘリウムの質量
MObject = オブジェの質量
VTotal = 支持体およびオブジェの全容積
である。
here,
M HE = helium mass
M Object = mass of the object
V Total = total volume of support and object.
中空支持構造物内のヘリウム(または他の軽いガス)の質量MHEは、以下によって、与えられる。
空気密度ρair は、絶対温度、即ち、Kに反比例する。
中空支持構造物内のヘリウムの周囲圧力が以下によって与えられることが分かる。
ここに、
a = 3.46 * 10-3
b = 23.71 * 10-6
R = ガス定数= 8.314472
n = 250*MKg
Mkg = ヘリウムの質量Kg
上記の説明は、調節可能な圧力弁を調整するために用いてもよく、圧力はオブジェの所望の質量のために自動的に設定される。必要に応じて、温度センサは周囲温度を測定するために用いてもよく、そして、中空支持構造物内部のガスの質量が確実に正しくなるように、補償ユニットがヘリウム(または他の)ガスの圧力を調整するために用いられてもよい。このような方法で、予め定められた質量のオブジェは、支持構造物に固定され(またはその構成要素となる)、そして、調節可能な圧力弁21はガス圧が正確に浮揚力を達成するために正しいことを確実にするためにオブジェの質量に対応する予め調整された設定にセットされる。
here,
a = 3.46 * 10 -3
b = 23.71 * 10 -6
R = gas constant = 8.314472
n = 250 * MKg
Mkg = helium mass Kg
The above description may be used to adjust an adjustable pressure valve, where the pressure is automatically set for the desired mass of the object. If necessary, a temperature sensor may be used to measure the ambient temperature, and the compensation unit is filled with helium (or other) gas to ensure that the mass of gas inside the hollow support structure is correct. It may be used to adjust the pressure. In this way, a predetermined mass of object is fixed to (or becomes a component of) the support structure, and the
より簡単には、オブジェを支持構造物に固定するかその構成要素とするために正しいガス圧力となるように、調節可能な圧力弁21は試行錯誤でセットするように使用してもよい。別法として、ランプおよびその他のようなオブジェは、特に本発明による浮揚性支持構造物に取付るために特に供給されると、ユーザは、使用されている浮揚性ガス、予想される周囲条件および支持されるべきオブジェの質量に基づいて、浮揚支持構造への供給に適切なガス圧を知ることができる。同様に、支持構造物がオブジェに固定的に取付けられ、そして、周囲条件、例えば温度、圧力および湿度が実質的に一定の条件下、しばしば、ショッピングセンターおよびその他のケースのような領域を囲まれているような所では、ガス圧の調整は必要ではない。
More simply, the
調節可能な圧力弁を使用している中空支持構造物のガス圧の調整は1つの方法であることは理解し得よう。他の方法は、中空支持構造物内に可撓性ダイアフラムを提供し、可撓性ダイアフラムを変位させることによって、中空支持構造物内の有効ガス容積を調整することである。いうまでもなく、添付の請求の範囲の前後関係の範囲内で、この種のダイヤフラムは、中空支持構造物内の有効容積を調整することによって圧力ゲージを構成し、ガス圧力は、支持構造の浮揚力を達成するのに適している制御圧力にセットされる。 It will be appreciated that adjusting the gas pressure of a hollow support structure using an adjustable pressure valve is one way. Another method is to provide a flexible diaphragm in the hollow support structure and adjust the effective gas volume in the hollow support structure by displacing the flexible diaphragm. Needless to say, within the context of the appended claims, this type of diaphragm constitutes a pressure gauge by adjusting the effective volume in the hollow support structure, and the gas pressure is Set to a control pressure suitable to achieve buoyancy.
ガスコネクタ16は、ガス充填機構を浮揚性プラットフォーム10に流動的に連結するために浮揚性プラットフォーム10内で上下端部を開口したチューブ22に流動的に連結されている。取外し可能な封止キャップ23は、チューブ22の下端に固定されかつガス充填機構からのガス洩れを防いでいる。図面は、外側エンベロープ15の下部から突出しているチューブ22を分解した形態のガス充填機構を示していることに注意すべきである。しかしながら、実際には、チューブ22は外側エンベロープ15内に完全に含まれ、そして、浮揚性プラットフォーム10からパージガスが要求されるときに、封止キャップ23だけが取り除かれることができるようにエンベロープ15の下面から近づける。このために、放出弁24は、封止キャップ23の除去の後、チューブ22の開放端を経て、浮揚性プラットフォーム10からガスを発散させる。ガスコネクタ16はエンベロープ15を貫通してのびており、それで、オブジェ11を浮揚性プラットフォーム10に連結するときに、後者には、取付られたオブジェを浮かせて空中をつるすために制御圧力で、ヘリウムのようなガスで満たされる。上部封止キャップ20もまた、ガス充填機構をバッテリハウジング17およびランプハウジング17およびランプ自体と同様に、ランプと関連する電子機器から封止するために役立ち、このようにして、ガスと接触することによるスパークの危険を回避する。
The
図6aおよび図6bは、浮揚性プラットフォーム10にヘリウムガスを充填するために適応される専用のガス容器25の異なる透視図を示す。ガス容器25は、実質的に平面平行上下の面27および28を有する中空ハウジング26を備えている。円弧状スロット29は、ハウジングの、上下の面27および28間に形成されかつ使用の間、ガス容器25を握持するためのハンドルとして役立つ。実質的に半円形の開口部30は、ハウジングの内側壁31に形成され、その中間点に、図4および5aを参照しながら上記したガス充填機構のガスコネクタ16に結合するための密封ガス出口32が形成されている。同様に、密封ガス入口33は、使用の前にガス容器25を充満状態にするようにガス供給を接続するために、ハウジングの外側壁34の中間点に形成されている。
FIGS. 6a and 6b show different perspective views of a
図7aおよび7bは、使用の間、ガスコネクタ16に接続するときの、ガス容器25の異なる透視図を示す。ガス出口32は、突出しているピンを有しており、それは、ガス出口32に挿入されるときに、一方向弁を開き、このことにより、ガスがガスコネクタ16および圧力弁21を経てガス機構に高圧で容器に流入する。圧力弁21は、ガス圧を予め設定された較正圧力に下げ、それは、前述したように、所望の圧力で浮揚性プラットフォーム10をガスで満たすために調節可能である。一旦充分なガスが注入されると、ガス容器25は取り除かれ、一方向弁は自動的に閉じられる。ガス容器25は、ガスの携帯用供給物として役立って、重い高圧ガス容器を輸送する必要性を不要にする。
Figures 7a and 7b show different perspective views of the
図8aおよび図8bは、浮揚性プラットフォームおよび元の位置のオブジェの異なる透視図を示す。特に、外側エンベロープ15の反対側に示されているガス入口および放出弁が2つの図面において見られる。
Figures 8a and 8b show different perspective views of the buoyant platform and the original object in position. In particular, the gas inlet and discharge valve shown on the opposite side of the
図9は、空中にオブジェ11a、11b、11cおよび11dを支持する浮揚性プラットフォーム10の使用を示している絵画的表現である。オブジェ11a、11b、11cおよび11dは、それぞれの重量およびそれぞれのプラットフォームのガス圧にしたがって異なる高さに浮く点に注目されうるであろう。
FIG. 9 is a pictorial representation showing the use of a
図6および7を参照しながら記載されたガス容器25は、当該技術分野における通常の知識内において変化させうることは、明らかである。上記の如く、支持構造物が他の如何なる適切な供給源によってガスで満たされうるのであるから、ガスの携帯用供給物は必須の本質的構成要素でない。
Obviously, the
図10a、10bおよび10cは、本発明の第2の例示的実施形態によるガス容器40を示している絵画的表現である。ガス容器40は、取り替え可能なガスカートリッジ41を備えており、それは、トリガー43を有するガス充填機構を含んでいるボディ42に結合されており、トリガーは、ヘリウムのような空気よりも低い比重を有するガスを放出するため押下げられる。使いきったカートリッジ41は、ボディ42から取外され、充填カートリッジと交換される。ヘッド44は、図4および5を参照しながら上記したオブジェ11のガスコネクタ16に係合するためのガス出口45を備えている。ガス圧は圧力弁46により調整され、その結果、ガス出口45がオブジェ11のガスコネクタ16に挿入されるときに、それは自動封止バルブを開いて、浮揚性プラットフォーム10に予め設定された圧力でガスを注入する。ガス容器40は、特にガス出口44を係合するための適切なガスコネクタ16が提供される限り、浮遊性オブジェの如何なる構成にも用いられうる独立型ユニットとして有用である。
FIGS. 10a, 10b and 10c are pictorial representations showing a
図11aは、図11bに破砕断面として示す中空壁52を有する支持構造物51を一体的に形成した時計50の典型的な形をした装置の絵画的表現を示している。ガスは、例えば、図10に示されるガス容器40を使用して、中空壁52に、ガス容器の圧力弁46により制御される圧力で、ガスコネクタ53を経て注入され、放出弁54によって、中空壁52から放出される。あるいは、ガスは、中空壁52内の、シール(図示しない)を有するシールユニットに予め格納され、シールを壊すことによって中空壁52からガスを放出するようにシールに外部からアクセス可能である。この種の装置は、中空支持構造物を構成し、オブジェと一体化されかつシールされた他のユニットのガスの量に係わらずに、予め設定された圧力でガスを放出するのに適している内部ガス供給物を有している。
FIG. 11a shows a pictorial representation of a typical shaped device of a
図12aは、絵画的表現であり、図12bは、シールされたガスユニットが壊されたときに浮揚する別の実施形態による使い捨ての装置60を示している絵画的分解半断面図である。多くの点で、装置60は、図1、4および8を参照しながら上記した装置10と構造上良く似ており、オブジェ62が取付られる浮揚性風船形プラットフォーム61を備えている。しかしながら、第1実施形態とは異なり、オブジェ62は、シールユニット(図示せず)を含んでおり、シールユニットには、オブジェ62の外面からアクセス可能であるガスシール63を壊すことによって放出されるガスが入れられている。図12bに、明らかに示されるように、オブジェ62は、その下端でシールされかつオブジェ62の外側エンベロープ64内の軸孔18に対し空的間関係に示されているバッテリハウジング17に入れられている。また、ガス充填機構のガスコネクタ16および浮揚性プラットフォーム10の開口35に係合するチューブ22がより明確に示されている。
FIG. 12a is a pictorial representation, and FIG. 12b is a pictorial exploded half-sectional view showing a
若干の特定実施形態が記載される一方で、添付の請求の範囲に記載の本発明の範囲から逸脱することなく、例証として、唯一および多数の変形例がなされうる。例えば、上記実施形態では、ガス充填機構はランプハウジングと一体のものとして示されている。この程度まで、浮揚性プラットフォーム10のバルブシート12は、オブジェのバルブシート13およびアダプタ14を経由して、オブジェを浮揚性プラットフォームに取付るための錨泊点として役立っている。しかし、オブジェは、また、浮揚性プラットフォーム10に、または他の適切なガス充填またはガス充填可能な支持構造物に、一体型ユニットとして、また適切なガスシール継手を経て直接的に連結することが可能である。この場合、フックまたは他の等価なアタッチメントは、オブジェを支持するための錨泊点として役立つものとして、浮揚性プラットフォーム10に、または、ランプ、結果として直接的にランプまたはその付随物のより単純な構造のような、他の適切な支持構造物に提供される。さらに、支持構造物が異なるオブジェを支持するように構成される場合には、本発明による構造は、異なる構成要素を別々に、またはキットとして販売されるモジュール方法を考慮に入れる。例えば、浮揚性プラットフォーム10のような支持構造物は、また、別に利用できる種々のオブジェを支持するために構成された別々の部材として販売されうる。同様に、本発明は、浮揚性プラットフォーム10または他の浮揚性支持構造物に取付けられることを可能とするように既存のオブジェに適切な変更態様を遂行することを考慮する。
While certain specific embodiments have been described, by way of example, only one and many variations may be made without departing from the scope of the present invention as set forth in the appended claims. For example, in the above embodiment, the gas filling mechanism is shown as being integral with the lamp housing. To this extent, the
図11a、11bおよび11cに示されるガス容器40は、ガス容器40のガス出口44と相補的である支持構造物においてガスコネクタが提供されることだけが必要である点をすでに注意した。この必要条件から離れて、支持構造物の特殊構造は、必要でない。このように、この種のガス容器の使用は、支持構造物またはオブジェのどちらにおいても、とくに、モジュール構造を必要とするところで、ガス充填機構の必要性を不要にする。
It has already been noted that the
好ましくは、ヘリウムガスは、空気より軽いうえに不活発で安全であるから、支持構造物に浮揚力を提供するために使用される。しかしながら、本発明の原則は、空気より軽い他の適切なガスを適用しうる。 Preferably, helium gas is used to provide buoyancy to the support structure because it is lighter than air and inert and safe. However, the principles of the present invention may apply other suitable gases that are lighter than air.
記述した特定実施形態は、携帯用バッテリ式ランプまたは時計の使用に関する。しかしながら、そのことに限定されるものではなく、本発明は、電気的、非電気式の双方によって、他の多くのオブジェの空中自由支持の使用を見いだすことを理解し得よう。また、多くの携帯用電気装置が太陽エネルギーのような適切な放射エネルギーによってエネルギーが与えられ、この点に関し、1つ以上の太陽セルが、バッテリに付加または代わって提供される。 The particular embodiment described relates to the use of portable battery-powered lamps or watches. However, it is not limited thereto, and it will be understood that the present invention finds the use of many other objects in the air, both electrically and non-electrically. Also, many portable electrical devices are energized by appropriate radiant energy, such as solar energy, and in this regard, one or more solar cells are provided in addition to or instead of the battery.
この種のオブジェは、児童用3次元玩具および付属物、インテリア・デザイン製品、貴重品用ケースまたはディスプレイ、または収集品または芸術品を空中に舞わせることを含みうる。ビルボード、フラグ、スクリーンのような広告産業用製品は、救出のための非常信号製品と同様に、本発明の原則を使用して支持されうる。本発明は、また、特に非常に大きいスペースにおいて、または、アクセスが制限され、基盤がない領域において、監視およびセキュリティ用カメラのような製品を支持するために応用される。本発明のさらにもう1つの使用は、キャンピングおよび非常時用照明、または、例えば、建築または保守作業(例えば、非照領域におけ故障自動車の修理)のためのオブジェの外部支持である。 また、本発明は、完全自立構造に特定して考慮にするとともに、浮揚性エンクロージャが必要な領域においてつながれる場合があってもよいと認められる。 This type of object may include flying children's 3D toys and accessories, interior design products, valuables cases or displays, or collections or artwork. Advertising industry products such as billboards, flags, and screens can be supported using the principles of the present invention, as well as emergency signal products for rescue. The invention is also applied to support products such as surveillance and security cameras, especially in very large spaces or in areas where access is restricted and there is no infrastructure. Yet another use of the present invention is the external support of objects for camping and emergency lighting, or for example for construction or maintenance work (eg repairing a faulty car in a non-lighted area). It will also be appreciated that the present invention may be specifically considered for a fully self-supporting structure and that buoyant enclosures may be connected in the required areas.
記載した実施形態は、例えば、つながれない限り、気流のためにさまよい易い。多くの場合、それがオブジェが支持されるところに関しては不確定性の程度を提供するので、このことが要求され、そして、それは美感を増すことができる。必要に応じて、遠隔制御プロペラは、支持されたオブジェの空中移動を制御するように支持されたオブジェまたは支持構造物に加えられることが可能である。 The described embodiments are easy to wander due to airflow, for example, unless connected. In many cases, this is required because it provides a degree of uncertainty as to where the object is supported, and it can increase aesthetics. If desired, a remote control propeller can be added to the supported object or support structure to control the air movement of the supported object.
10 プラットフォーム
11 ランプ
15 エンベロープ
16 ガスコネクタ
17 バッテリハウジング
21 圧力弁
25 ガス容器
32 ガス出口
33 ガス入口
40 ガス容器
50 時計
60 使い捨て装置
61 プラットフォーム
62 オブジェ
10 platforms
11 Lamp
15 Envelope
16 Gas connector
17 Battery housing
21 Pressure valve
25 Gas container
32 Gas outlet
33 Gas inlet
40 Gas container
50 watches
60 Disposable devices
61 Platform
62 objects
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