JP6688527B2 - 流体浸漬自転式ディスプレイのための均圧構造及びモータの改良 - Google Patents

Description

先の出願
本発明は、2014年12月26日出願の米国仮特許出願第62096983号及び2015年4月24日出願の米国仮特許出願第62152714号の優先権を主張するものであり、これらの出願を参照により本明細書に援用する。

技術分野
本発明は、電源内蔵型ディスプレイ装置に関し、より詳細には、封入され、流体に浸漬され、光を動力源とし、電気モータで駆動される自転式装置に関する。

自転式ディスプレイは、玩具、話の種となる装飾品、宣伝媒体としてよく用いられる。このような装置は、本願発明者の米国特許第6,275,127号、同第6,853,283号、同第6,937,125号、米国特許出願公開第2005/0102869号に開示されている（これらの文献を参照により本明細書に援用する）。

このような装置は、光透過性の壁を有し、内部本体を浮力によって支承する光透過性の流体を収容した、密封された外側容器を備えている場合があり、この内部本体は、外側容器に対して、若しくは透明なガラスかプラスチックの固形ブロックのように見えるものの中で、魔法のようにひとりでに回転しているように見えるものである。この回転は、本体内に隠された電気モータによって駆動することができる。モータは、バッテリーから、或いはより長期に亘っては、本体内に隠された光電池に当たる光放射によって、動力を得ることができる。

世界中の様々な地域や時間によって当然に生じる大気圧及び大気湿度の変化によって、問題が生じる場合がある。例えば、コロラド州デンバーで大雪の時の気圧と湿度は、リオデジャネイロの夏よりもはるかに低くなる。主に製造時及び安全上の懸念から、装置の外側容器は、透明なアクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）等の比較的非密封性の材料で作製される場合が多い。よって大気圧や大気湿度の変化は外側容器の壁を浸透して、内部の光透過性液体の含水量や蒸気圧を変化させる場合がある。このような変化は、温度変化と相まって、容器内の液体の総体積を、その流体が利用可能な容積よりも大きくしたり小さくしたりしてしまう。液体体積が大きすぎると、ディスプレイを破損しかねない過度の圧力が生じて、装置の不思議な外観を損なう恐れがある。また内部本体が気体を含んでいる場合、このような変化によって、浮沈子効果により内部本体の浮力が変化する場合がある。

またこのような装置は、地球の磁場等の周囲磁場に一致する内蔵方位磁石を、内蔵モータの逆トルク源としているという問題もある。このような装置では、搭載されている電気モータの電流が流れるワイヤコイルと相互作用して相対トルクを生じさせるために使用される方位磁石と界磁石との磁気相互作用が生じる可能性がある。図１は、この磁気相互作用がモータの速度変化の原因となり得ることをグラフで示している。この相互作用によって低光条件での操作が悪影響を受けていない場合と比較すると、モータへの駆動電流が低下するにつれ、はるかに低い駆動電流でモータが停止することは明らかである。

この問題は、磁気相互作用が最小限となるように界磁石構造を設計すること、及び方位磁石を界磁石から遠く離して載置することによって、軽減することができる。しかしながら、実際にはこのような軽減を行うには費用がかかり、スペースが限られている装置において、動力供給機構のサイズが不利に大きくなってしまう。

従って、上述した不充分な点の一部若しくは全部に対処した自転式装置が求められている。

米国特許第６２７５１２７号 米国特許第６８５３２８３号 米国特許第６９３７１２５号 米国特許出願公開第２００５／０１０２８６９号

本発明の主要及び二次的な目的は、改良された流体浮遊自転式装置を提供することにある。

これらの及び他の目的は、流体浮遊自転式本体の壁を通る均圧流体通路によって達成される。

ある実施態様では、所定量の流体と、該流体中に浸漬された電源内蔵型中空回転本体とを収容するような形状及び寸法とした内部空洞を有する光透過性の外側容器を備える自転式装置であって、前記外側容器は封止されており、前記本体は、前記流体に対して実質的に不浸透性であり、継ぎ目に沿って接着剤で接合されている上部シェルと下部シェルとを備える外壁と、内部チャンバと、前記外壁を貫通し、前記空洞と前記内部チャンバとを流体連通する流体通路を規定する少なくとも一つの導管と、前記内部チャンバ内に配置される前記流体の部分、及び前記内部チャンバ内にある所定量の気体とを備え、前記少なくとも一つの導管が、前記上部シェルと前記下部シェルとの間の前記継ぎ目に沿った間隙からなり、該間隙が、前記接着剤を存在させないことによって形成される、自転式装置が提供される。

ある実施態様では、前記所定量の流体が、密度の低い方の成分の流体と密度の高い方の成分の流体とを含み、前記密度が低い方の成分の流体は、前記密度の高い方の成分の流体と実質的に不混和性である。

ある実施態様では、前記各成分の流体は、空気よりも密度が高い。

ある実施態様では、前記所定量の流体が、密度が低い方の第一の液体と密度が高い方の第二の液体とを含み、該第一の液体は該第二の液体と実質的に不混和性である。

ある実施態様では、前記導管の一端が、前記装置が重力場において平衡である場合に前記第一の液体と前記第二の液体との界面よりも上方に位置する外側孔である。

ある実施態様では、前記本体が実質的に球体であり、前記継ぎ目が赤道部分にくる。

ある実施態様では、前記導管が永久に液体中に浸漬されている・

ある実施態様では、前記内部チャンバが、上方チャンバと、下方チャンバと、該上方チャンバと該下方チャンバとを仕切る流体不浸透性且つ光透過性の隔壁とを備え、前記流体通路が前記空洞と前記上方チャンバとを流体連通している。

ある実施態様では、前記流体が密度の異なる二つの液体を含み、該液体は、前記外側容器内で前記本体を浮力によって支承するように選択される。

ある実施態様では、前記流体が単一の均質な液体からなる。

ある実施態様では、電気モータをさらに備え、前記電気モータは、周囲磁場に合わせるための方位磁石と、該方位磁石とは別の、少なくとも一つの界磁石と、前記界磁石の向きを前記方位磁石の向きに固定する機械的連携部と、前記本体に機械的に固定された少なくとも一つのコイルとを備え、前記少なくとも一つのコイルは、前記少なくとも一つの界磁石によって生成される磁場と相互作用するように配置され、前記回転本体はさらに、前記少なくとも一つのコイルに整流した電流を供給するための電流源を備える。

原請求項の原記載を、いくつかの実施態様の特徴を記載するものとしてここに参照によって援用する。

図１は、従来技術の装置における、回転角度による回転速度の変化を示すグラフである。 図２は、光透過性外側容器に入った光透過性流体中に浸漬された光駆動式のモータ内蔵回転本体の概略断面側面図である。 図３は、モータ内蔵本体の概略断面側面図であって、本発明の例示的実施態様による駆動構造及び圧力除去上方チャンバを示す。 図４は、図３の本体の概略頂面部分透視図である。 図５は、図２の本体の電気部品の電気回路図である。 図６は、モータ内蔵本体の概略断面側面図であって、本発明の別の例示的実施態様による駆動構造及び圧力除去上方チャンバを示す。 図７は、図６の本体の概略断面上面図であって、本体壁を貫く圧力除去導管を示す。 図８は、本体壁を貫く複数の圧力除去導管を有する本体の概略断面上面図である。 図９は、流体収容本体の製造の主な工程を示すフローチャートである。 図１０は、図９の製造工程における、逆さにした接合前のシェルの概略断面側面図である。 図１１は、図９の製造工程における、逆さにした接合後のシェルの概略断面側面図である。 図１２は、図９の製造工程における、容器内の流体中に浸漬させた、元の向きに戻した接合後のシェルの概略断面側面図である。 図１３は、光透過性外側容器に入った単一の均質な光透過性流体中に浸漬された光駆動式のモータ内蔵回転本体の概略断面側面図である。

図面を参照して、図２には、所定量の光透過性流体６を収容する内部空洞５を取り囲む光透過性壁３を有する、実質的に静止している封止された外側容器２を備える自転式装置１を示し、球やボールのように軸対称に成形された本体４が流体中に浸漬され、軸７を中心として外側容器に対して回転可能となっている。この本体は光透過性壁９を有し、周囲光線Ｌが外側容器壁３、流体６、本体壁９を通過できるようにして、太陽電池１５にパワーを供給し、本体内部の電気モータ１４に電流を供給する。本体は軸対称形状であるため、周囲の液体と接触することによって生じる抗力が最小限で回転することができる。地球の磁場１０は、本体内の方位磁石１８にアンカーを提供し、モータに対する逆トルク源を提供する。本願発明者Frenchの米国特許出願公開第２００５／０１０２８６９（この文献を参照により本願に援用する）に開示されるように、流体は、界面８で分かれている密度の低い方の液体６ａと密度の高い方の液体６ｂの二つの不混和液体を含む。

図３に示すように、この実施態様における本体４は、実質的に半球状の上部シェル１１と実質的に半球状の下部シェル１２とを含み、これらは赤道継ぎ目１３で接合されて、実質的に球状の自転式ボールを形成している。

本体４には、本体内外の圧力を均等にする役割を果たす圧力除去構造を設けることができる。本体４は、内部に設けたディスク型の光透過性隔壁２５によって分割される、内部上方チャンバ２７と内部下方チャンバ２６とを含む。下方チャンバは、空であっても、空気、不活性液体、又はその両方等の一つ以上の流体で満たされていてもよい。外側容器の空洞１６に曝される外側孔３２から、本体の上方チャンバ２７に曝される内側孔３３まで、本体壁を貫通する導管３１を形成することができる。よってこの導管は、空洞１６と上方チャンバ２７との間に延在する流体通路３４を規定する。この流体通路は、容器空洞１６内の液体６ａと、本体上方チャンバ内に収容された液体部分３０との間を、流体連通している。

内側孔３３を取り囲む導管３１の内側端３５は、隔壁２５の上方で距離つまり間隙３６を以って終止している。内部チャンバ２７内にある液体部分３０の体積は、内側孔の高さの上方で深さ３７となって、重力場において装置が平衡状態にある場合に、内部チャンバの上方領域にある空気３８等のより密度の低い流体のための容積を残すように選択されている。さらにこの容積は、輸送時の揺れや傾き等の偶発的な動きがあっても、内側孔３３が浸漬されたままとするのに有意な深さ３７となるのに充分でなければならない。この配置により、内部空洞１６及び内部チャンバ２７内の液体６ａ、６ｂそれぞれの圧力によって、導管３１内の液体が、導管に対して流入・流出することができる。所定体積の空気３８は、気体であるので、圧縮可能であり、よって差圧の力を緩和する役割を果たす。

当業者であれば、本体内の液体部分３０の高さを引き下げかねない温度や圧力等のパラメータの極大化を容易に理解できるであろう。よって、公称条件下で、内側孔が露出するまで高さが低下するのを防ぐような深さを選択するよう注意を払う必要がある。

導管３１は、断面積約１．０〜３．０ｍｍ²と好ましくは比較的細くされ、搬送中若しくは他の動きによって本体４が一時的に逆さになったり傾いたりしても、気泡が導管を通らないようになっている。本体４は、本体下部付近にあるリング状バラスト重り２２のために、本来は図３に示す方向を向いている。通常、上方チャンバ２７と外側容器空洞１６との間の圧力差は非常にゆっくりと生じる。従って、断面積がより小さい導管の方が適切である場合が多い。実際、圧力を平衡にするために、漏れ口（leak）と呼ばれるものからなる導管が、適当である場合が多い。さらに、より細い導管を選択することにより、内側孔３３が一時的に空気に露出した場合に、表面張力によって、導管内に残っている液体が導管から出ていくのを一次的に防ぐことができる。これにより、装置が一時的に傾いて、本体の向きが偶発的且つ一時的に変化しても、導管内を空気が通過するのを防ぐことができる。導管内を空気が通過すると、本体４の外側の容器空洞１６内の液体中に目障りな気泡が生じてしまう。

二つの不混和液体６ａ、６ｂを用いて所定量の流体６とする場合、密度の高い方の液体６ｂは保湿剤とすることができ、密度の低い方の液体６ａは、上述のFrench特許に記載されるように、この保湿剤と同じ屈折率を持つものを選択することができる。プロピレングリコール等の多くの保湿剤は、モータ式装置の内部駆動部品に悪影響を及ぼす可能性がある。よって、モータと太陽電池等の内部駆動機構が流体に曝されているような場合には、密度の低い方の液体６ａのみを、内部チャンバ２７に出入りする液体とすることが好ましい。よって、導管３１の外側孔３２は、装置が平衡状態にある場合の二つの液体間の界面８よりも上方に配置することが好ましい。

図３及び図４を参照して、装置はさらに、方位磁石４１に接続された鉛直シャフト２０と、スペーサ４９によって一定距離だけ離間していてシャフトに対して垂直な上方鉄製ディスク４５及び下方鉄製ディスク４７とを含む。シャフト２０は、カップ状宝石軸受２４内に載置された硬い円形端部２３によって、底部上に回転可能に支承されている。カップ状の軸受ホルダ２１はカップ状宝石軸受を保持すると共に、バラストリング２２をも配置・保持する。太陽電池４２ａは、プリント基板４３上に載置した状態で示す。ブラケット１７は、プリント基板を半球状下部シェル１２に載置する。

図４は、図３の構造体の頂面図を、明瞭にするためにその大半を透明なものとして示す。図３と図４では、モータの回転部品の角度方向が異なることに気付くであろう。角度方向に均等に離間する三つの太陽電池４２ａ、４２ｂ、４２ｃを、プリント基板４３の上面に載置した状態で示し、角度方向に均等に離間する、ワイヤを巻回した三つのボビン４８ａ、４８ｂ、４８ｃを、プリント基板４３の下面に載置した状態で示す。角度方向に均等に離間する四つのディスク状磁石５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄも、下方鉄製ディスク４７上に載置した状態で示し、そのうちの二つ５０ａ、２０ｂが図３に示されている。スペーサ４９はプリント基板の穴２８を通り、シャフト２０はスペーサ４９の中央にある。

プリント基板４３が鉄製ディスク４５、４７に対して回転すると、各光トランジスタ４４ａ、４４ｂ、４４ｃは、孔４６ａ、４６ｂの一方の下を通過するまで、上方鉄製ディスク４５の影に入っている。図４には、光トランジスタ４４ａが孔４６ａの下を通過している状態を示し、光トランジスタ４４ｂ、４４ｃは上方鉄製ディスク４５の影に入っている。孔の下にある間、光トランジスタ４４ａは光に曝され、対応するボビン４８ａに電流を供給する。

図５は、プリント基板４３の電気回路を示す。光トランジスタ４４ａ、４４ｂ、４４ｃのいずれかに当たる光は電流を生み出し、この電流は対応するトランジスタ５１ａ、５１ｂ、５１ｃによって増幅されて、それぞれ対応するコイル４８ａ、４８ｂ、４８ｃを通る駆動電流となる。ダイオード５４ａ、５４ｂ、５４ｃは、コイル４８ａ、４８ｂ、４８ｃと磁石５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄとの相対的回転が何等かの理由で逆向きとなって逆電圧が発生した場合に、トランジスタを保護する。太陽電池４２ａ、４２ｂ、４２ｃは電圧を提供して回路を駆動する。

図３に示す鉄製ディスク４５、４７に対するプリント基板４３の相対的方向付けにおいて、光トランジスタ４４ａが照らされているため、コイル４８ａが電流を受け、この電流がコイル４８ａと磁石５０ａ、５０ｂとの間の相対トルクを生む。シャフト２０は、方位磁石４１と地球磁場等の周囲水平磁場１０との相互作用によって、回転しないように抑えられている。最終結果として、本体が上述したような低摩擦環境にあれば、コイル４８ａ、プリント基板４３、及び本体４はトルクを感じて回転し始める。回転が続くことにより、最終的には光トランジスタ４４ａが影に入り、別の光トランジスタ４４ｂ、４４ｃが孔４６ｂから露出し、それによって回転が続いていく。

磁石５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄと方位磁石４１とは相対的に回転しないので、磁気抵抗が存在しないことに留意することが重要である。つまり、方位磁石と界磁石との間の距離Ｄをこのタイプの従来のモータよりもはるかに短くすることができ、それにより上述の均圧構造等の他の構造体のための余地を生むことができる。これは、過剰圧力によって液体６ａが上方チャンバ２７内に流れ込み、チャンバ内の液体部分３０の上方の空気３８を多少圧縮するため、外側容器２の相対的内部容積、並びに本体４及び液体６ａ、６ｂを含む内部空洞１６の総体積の変化によって過剰な圧力が生じて外側容器２が破裂したりすることがなくなるので有利である。

上記の全ての部品のこのような寸法付けは、膨張係数、寸法、および予想される環境的極限を知れば容易に決定することができる。外側容器及びその内容物の正味膨張は、温度変化によって、或いは非常に湿度の高い環境において生じるように、外側容器２のプラスチック等の材料を通過する水蒸気によって、生じ得る。

ここで図６及び図７を参照すると、流体浸漬自転式ディスプレイに施した圧力除去構造の別の実施態様を示している。この実施態様において均圧導管１３１は、連結した二つのシェル１１１、１１２の間に間隙を設けることによって効率的に形成することができる。

装置１０１は、封止された透光性外側容器（図示しないが、図２の容器２と同様）の内部空洞１１６内に収容された流体１０６中に浮力によって支承される内部本体１０４を含む。この流体は、空洞の上方部分内に配置されたパラフィン系液体等の第一の量の密度の低い方の液体１０６ａと、空洞の下方部分内に配置された保湿剤等の密度の高い方の第二の液体１０６ｂとを含んでいても良い。液体１０６ａ、１０６ｂは、不混和性で、界面１０８で接触し、好ましくは屈折率を同じくし、外側容器の垂直方向中心付近で本体１０４が浮力で浮くように密度及び体積を調整してもよい。

本体１０４は、継ぎ目１１３に沿って接着されて球体若しくはボールを形成する、実質的に半球状の上部シェル１１１と、実質的に半球状の下部シェル１１２とを含む。本体のこの形状は、角度方向に対称なので、周囲を取り囲む液体１０６ａ、１０６ｂとの接触による抗力を最小限として回転することができる。本体は内部チャンバ１２７を有する。導管１３１が、浮遊させている流体１０６に曝されている外側孔１３２から、内部チャンバ１２７に曝されている内側孔１３３まで、本体壁１０９を貫通している。この導管はこのように、浮遊させている流体と内部チャンバとの間に延在する流体通路を規定する。よって、この通路は浮遊させている流体１０６ａ、１０６と内部チャンバ内に収容されている液体部分１３０との間を、流体連通している。

内部チャンバ１２７内の液体１３０の量は、内側孔１３３の高さの上方で深さ１３７となって、内部チャンバの上方領域にある空気１３８等のより密度の低い流体のための容積を残すように選択される。この配置により浮遊させている液体１０６ａ、１０６ｂ及び内部チャンバ１２７内の液体量１３０それぞれの圧力によって、導管内の液体が、導管に対して流入・流出することができる。

導管１３１は、揺れによって本体１０４が一時的に逆さになっても気泡が導管を通らないように、比較的細い寸法となっている。導管は、二つのシェル間を継ぎ目１１３に沿って接合するのに使用する接着剤を存在させないことによって形成することができる。継ぎ目に沿った約５〜２０度の角度方向区間Ｚを、接着剤を付けない区間として選択する。外径約１００ｍｍの本体の場合、約１０度の角度方向区域によって、両シェル間に幅約２５ｍｍ、太さ約０．００１インチ（０．０２５４ｍｍ）の導管が形成される。

本体１０４は、リング状バラスト重り１２２が下部付近にあるため、通常は図示する方向を向いている。内部チャンバ１２７内の液体量１３０も、内部チャンバ内に収容され液体中に浸漬している他の部品に対するバラスト及びダンピングとなり得る。

図６は、光を動力源とする電気モータで駆動される装置のための別の駆動部品の形態を示す。これら部品は、先の実施態様で説明したものと同様に作動する。鉛直シャフト１２０は、方位磁石１４１、上方鉄製ディスク１４５、スペーサ１４９、及び下方鉄製ディスク１４７に接続され、下方鉄製ディスクの上には、角度方向に等間隔に離隔して四つのディスク型磁石が載置され、そのうちの二つ１５０ａ、１５０ｂが図６に示されている。シャフト１２０は、カップ状宝石軸受１２４内に載置された硬い円形端部１２３によって、底部上に支承されている。カップ状の軸受ホルダ１２１はカップ状宝石軸受を保持すると共に、バラストリング１２２をも配置・保持する。上部軸受１２６は、シャフト上部に回転可能に係合する。保護カップ構造１２９は、本体が搬送中にひっくり返った場合に、液体の跳ねから方位磁石を保護する。先の実施態様と同様に、影に入っていない光トランジスタ１４４に当たる光Ｌによって、太陽電池１４２から適切なコイル１４８を通って電流が流れて、コイルをディスク状磁石１５０ｂから離すように働く磁場を形成する。

ここで図８を参照すると、本体壁２０９を貫通して、内部チャンバ２２７と本体外側の流体２０６とを流体連通させる複数の導管２３１を有する中空回転本体２０４の別の実施態様を示している。よって、導管のうちの一本が詰まったり、製造中に適切に形成されなかった場合であっても、他の導管が余剰となる。

図９〜図１２を参照すると、自転式流体浸漬ディスプレイ装置を組み立てるための製造方法３０１を示している。この方法は概して、接合していない状態の回転体の上部シェルと下部シェルを選択する工程３０２（下部シェルの満たされていない容積が上部シェルよりも小さくなるように下部シェルが主なモータ部品を収容している）と、上部シェル３０３を逆さにする工程３０３と、上部シェルに所定量の密度の低い方の液体３０４を充填する工程３０４と、接合体を形成するように、逆さにした上部シェルに下部シェルを接着する工程３０５と、接合体を真直ぐな向きに戻す工程３０６と、密度が低い方の液体３０７を入れた容器内に接合体を配置する工程３０７とを含む。

図１０は、実質球状体４０４の上部シェル４１１と下部シェル４１２とを非接合状態で示している。上部シェル４１１は逆さにして、所定量の密度の低い方の液体４３０ａを注ぎ入れてある。液体の水位４３７は、上部シェルの露出したリング状表面である縁よりも上に上昇する必要はない。シェル４１１、４１２を互いに接触させるために、その一方若しくは両方の露出したリング状表面に沿って接着剤層４１４を施す。両シェルの対応する角度区域４１５、４１６は接着剤を付けずに残す。

次いで、接着剤４１４が硬化しないうちに、図１１に示すように、内部にモータ部品４２１を取付けた逆向きの下部シェル４１２を、液体を入れた逆向きの上部シェル４１１に合わせる。接着剤を付けていない二つの角度方向区域を適切に整列させるように注意する。接着剤を硬化させる。二つのシェル間の、合わせた角度方向区域に沿って接着剤が付いていないところに、間隙４３１が形成され、これが上述の流体導管として作用する。

図１２に示すように、半球体を接合した状態の球状体４０４は、上部シェル４１１が下部シェル４１２の上に載っている真直ぐな向きへ戻すことができる。逆向きにした上部シェル４１１内に注ぎ入れる液体４３０ａの量は、接合体を逆向きではない状態に戻した場合に、導管３４１の高さよりも距離４３２だけ上方の所定高さまで液体水位４３７が上昇するように選択する。この水位の上昇は、下部シェルに取付けた液体中に浸漬されるモータ部品４２１の体積に対応する。次いで本体は、先の実施態様と同様に、密度の高い方の液体４０６ｂ及び密度の低い方の液体４０６ａを含む所定量の流体４０６によって、浮力によって支承され、鉛直軸９９を中心として回転する。

この方法によれば、上部シェルへの液体の注入は、同体積の液体を、接合したシェルに孔から注入するよりも、遥かに迅速に行うことができる。さらに、目障りな注入孔を設ける必要がなくなる。

この実施態様の利点は、このような薄型のモータを使用することによって、ボール内のスペースに圧力除去構造体を格納することができるので、ボール・イン・キューブ（立方体内に入れたボール）型の構造体の設計に有利となることにある。

図１３に示すように、自転式ディスプレイ装置５０１は、光透過性壁５０３を有する密封容器５０２内に収容された単一の均質な液体５０６からなる流体中に浸漬された、先の実施態様に示した圧力除去構造体の一つである、光で駆動する内部モータ５１４を有する回転体５０４を備えていても良い。回転体は、容器空洞５０５の底面５５５上に置かれていてもよく、容器内のより魅力的な中央位置に回転体を配置するために、容器の底部壁５５６は鉛直方向に厚くしてもよい。

透明なアクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）製で、壁厚約５ｍｍ、側面寸法約１５ｃｍ²の実質的に立方体の外側中空容器に、壁厚約３ｍｍ、直径約１０ｃｍの透明ＡＢＳ製の中空球状本体がゆったりと入っている。この本体は、密度の異なる二種類の不混和性液体によって、容器内部に浮力によって支承されている。密度が高い方の第一の液体は、約８１体積％のプロピレングリコールと１９体積％の水との混合物である。密度が低い方の第二の液体はドデカンである。本体は、赤道線に沿って所定量の接着剤によって接着されている二つの半球状シェルによって形成されている。接着剤中に設けた約１０度の角度方向間隙が、本体内外に液体を流すための導管を形成している。

試験により、この装置は５０℃までの温度への暴露に耐えられるが、間隙の無い装置は約４０℃で破裂することがわかった。

本発明の例示的実施態様について説明してきたが、本発明の精神及び特許請求の範囲から逸脱することなく、改変することは可能であり、他の実施態様も考えられる。

Claims (11)

1. 所定量の流体と、該流体中に浸漬された電源内蔵型中空回転本体とを収容するような形状及び寸法とした内部空洞を有する光透過性の外側容器を備える自転式装置であって、
   前記外側容器は封止されており、
   前記本体は、
   前記流体に対して実質的に不浸透性であり、継ぎ目に沿って接着剤で接合されている上部シェルと下部シェルとを備える外壁と、
   内部チャンバと、
   前記外壁を貫通し、前記空洞と前記内部チャンバとを流体連通する流体通路を規定する少なくとも一つの導管と、
   前記内部チャンバ内に配置される前記流体の部分、及び前記内部チャンバ内にある所定量の気体と
   を備え、
   前記少なくとも一つの導管が、前記上部シェルと前記下部シェルとの間の前記継ぎ目に沿った間隙からなり、該間隙が、前記接着剤を存在させないことによって形成される、自転式装置。
2. 前記所定量の流体が、
   密度の低い方の成分の流体と密度の高い方の成分の流体とを含み、前記密度が低い方の成分の流体は、前記密度の高い方の成分の流体と実質的に不混和性である、請求項１に記載の装置。
3. 前記各成分の流体は、空気よりも密度が高い、請求項２に記載の装置。
4. 前記所定量の流体が、密度が低い方の第一の液体と密度が高い方の第二の液体とを含み、該第一の液体は該第二の液体と実質的に不混和性である、請求項１に記載の装置。
5. 前記導管の一端が、前記装置が重力場において平衡である場合に前記第一の液体と前記第二の液体との界面よりも上方に位置する外側孔である、請求項４に記載の装置。
6. 前記本体が実質的に球体であり、前記継ぎ目が赤道部分にくる、請求項１に記載の装置。
7. 前記導管が永久に液体中に浸漬されている、請求項１に記載の装置。
8. 前記内部チャンバが、
   上方チャンバと、
   下方チャンバと、
   該上方チャンバと該下方チャンバとを仕切る流体不浸透性且つ光透過性の隔壁とを備え、
   前記流体通路が前記空洞と前記上方チャンバとを流体連通している、請求項１に記載の装置。
9. 前記流体が密度の異なる二つの液体を含み、該液体は、前記外側容器内で前記本体を浮力によって支承するように選択される、請求項８に記載の装置。
10. 前記流体が単一の均質な液体からなる、請求項８に記載の装置。
11. 電気モータをさらに備え、
    前記電気モータは、
    周囲磁場に合わせるための方位磁石と、
    該方位磁石とは別の、少なくとも一つの界磁石と、
    前記界磁石の向きを前記方位磁石の向きに固定する機械的連携部と、
    前記本体に機械的に固定された少なくとも一つのコイルと、
    を備え、
    前記少なくとも一つのコイルは、前記少なくとも一つの界磁石によって生成される磁場と相互作用するように配置され、
    前記回転本体はさらに、
    前記少なくとも一つのコイルに整流した電流を供給するための電流源を備える、請求項１に記載の装置。

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