KR101422192B1 - 공간 상에서 물체의 자유 지지를 위한 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

물체가, 지면에 연결되는 고정점(anchoring point)을 필요로 하지 않으면서, 다른 중량체에 대하여 충분한 부력을 제공하는 제어압력에서의 공기보다 낮은 비중(specific gravity)을 가지는 가스로 충전될 때 공기 중에 부유(float)하도록 적용된 지지 구조물에 물체를 장착함으로써, 공간 상에서 자유롭게 지지된다. 지지 구조물에 대한 부력이 덮개(enclosure)와 장착 물체가 합해진 중량과 상쇄되는 평형위치에 도달하도록, 지지 구조물이 장착 물체와 함께 해제된다. 물체는 지지 구조물에 합체될 수 있고, 배터리(battery) 또는 태양 에너지로 작동하는 자가 발전(self-powered) 전기장치일 수 있다. 덮개는 부유 플랫폼(floating platform)일 수 있고, 또는 물체의 일부일 수도 있다.

자유지지, 부력, 부유, 공간지지

Description

공간 상에서 물체의 자유 지지를 위한 장치 및 방법{Method and Device for Free-standing Support of Objects in Space}

본 발명은 공간 상에서 물체를 고정하기 위한 방법 및 장착물에 대한 것이다.

상대성 이론에도 불구하고, 우리는 계속해서 뉴튼의 제3 운동법칙이 우리의 사고방식과 해석방식을 지배하는 뉴튼 역학의 세계에 살고 있다. 따라서 어떤 작용을 받는 평형상태에 있는 물체가 동일한 반작용을 가진다는 것을 깨닫는 것이 단지 뉴튼 역학의 세계에서의 설명만은 아니고, 그것은 안전하고 유용한 환경을 창조하기 위한 청사진이다. 특히 본 발명이 관계되는 한, 공간 상에서 지지될 필요가 있는 어떤 물체도 대개는 그것이 안착되는 지지면(support surface)이 필요하다는 것을 상정할 수 있다. 그러므로, 예를 들어, 램프(lamp)가 탁자나 마루 위에 안착하거나 또는 벽이나 천정에 끼워지고, 그림이 고리에 걸리며, 메모(notice)가 벽에 핀으로 고정되거나 천정의 고리에 매달려 있는 것이다. 주 전원으로 작동하는 전기제품들은 전기 공급원에 전기적으로 연결될 필요가 있는데, 대개 전기적 연결은 벽 또는 천정으로 구성되는 지지면에 기계적으로 연결되는 것에 도움을 주기도 한다. 그러나, 사실은, 전기적 연결이 기계적 지지구조일 필요도 없고, 기계적 지지물이 전기적 지점에 연결되는 데에 도움을 줄 필요도 없다. 따라서, 어떠한 전기적 연결도 필요로 하지 않는, 예를 들어 시계와 같이, 포터블(portable)하면서도 배터리로 작동하는 전기제품들은 그럼에도 불구하고 벽과 같은 적당한 지지면 상에 지지되어야 한다.

항상 바람직한 것은 아니지만, 기계적 지지면들이 마찰을 받는 범위에서는, 당업계에서 지지대 위로 물체를 올리려는 시도들이 있어왔다. 이것이 호버크래프트(hovercraft), 나중에는 영국 런던왕립대학의 에릭 레이스웨이트(Eric Laithwaite) 교수가 주장한 자기부상(magnetic levitation)의 원리이고, 결국은 자기부상열차를 실현하도록 하였다.

이 원리들의 몇몇은 특허 문헌에 개시되어 있고, 모두 동일하거나 유사한 목적을 가지고 있다.

1987년 9월 15일에 공개된 미국특허 제4,693,695호는 공기보다 가벼운 가스로 충전(充塡)된 외피(envelope)를 포함하는 승강 벌룬(balloon) 작용 완구를 개시하고 있는데, 이 때 외피는 교대해서 반복적으로 밧줄(tether)을 승강한다.

2002년 5월 21일에 공개된 미국특허 제6,390,651호는 긴 다리의 우주선을 아래에 구비하는 조명 천정 달(moon)을 나타내는 완구를 개시하고 있다. 이것은 장력을 받는 끈(string)에 의해 벌룬에 고정된 조명장치를 포함한다. 완전히 벌룬의 바깥쪽에 위치한 조명장치는 벌룬 안쪽을 조명하여서 벌룬이 빛나게 보이도록 한다.

조명장치는 잠금 페이스너(locking fastener)를 가지는 몸체로부터 뻗는 적어도 세 개의 암(arm)을 구비한다. 잠금 페이스너는 장력을 받는 끈에 의해 벌룬의 목(neck)에 장착된다. 각각의 암은 벌룬의 표면을 접촉하고 표면을 통해 빛을 벌룬 내부로 전달하기 위하여 윈도우(window)에서 끝난다. 일 실시예에서, 조명장치는 완구가 공기 중에서 부유하기에 충분할 정도로 저중량이다.

미국특허 제6,106,135호와 제6,371,638호는 공기보다 더 가벼운 가스로 팽창될 때 미리 결정된 총 양력(lifting force)을 가지는 팽창가능하고 투명한 벌룬체를 개시하고 있다. 조명 공급원(light source)이 조명 전달 밧줄(light transmitting tether)에 의해 팽창시의 벌룬에 장착된다. 조명 전달 밧줄에 장착되는 동안 부력 벌룬을 부유 상태로 유지하기 위하여, 조명 전달 밧줄은 그 안의 공기보다 더 가벼운 가스로 팽창 상태에 있는 벌룬의 총 양력보다 적은 총 중량을 가진다.

1996년 3월 19일에 공개된 미국특허 제5,499,941호는 튜브의 일단에 장착되는 전구를 가지며, 상기 전구의 타단에 연결된 외부 전원 공급원에 의해 조명받는 벌룬 팽창 장치를 제공한다. 튜브는, 우선 벌룬의 목 안으로 빛을 넣는데, 가스가 플랜지와 벌룬 대(balloon stem) 사이를 통과하지 못하도록 하는 기계적 실(seal)이 형성된다. 전구의 전기 공급원은 튜브로부터 제거될 수 있고, 가스 흐름은 벌룬 안으로 뿜어져서 벌룬을 팽창시킬 수 있다. 그러나, 벌룬 내 가스가 튜브를 관통하여 벌룬 밖으로 흐를 수 없도록, 튜브가 배치되고 구성된다.

상기 언급한 참조문헌 중 어느 것도, 지면에 연결되는 고정점으로서 기능하는 지지면에 물체를 장착하지 않고서 공간 상에 물체를 고정할 필요성에 특정되는 것이 아니다. 그러나, 예를 들어, 지지기둥에 의지하지 않고 바깥쪽에 물체를 지지 할 필요가 있을 때 또는 이용 가능한 지지면이 전부 사용 중이거나 접근 가능하지 않을 때와 같이, 지지면이 항상 이용 가능한 것은 아니다.

상기 언급한 참조문헌들 중 몇몇이, 전기 램프와 같이, 물체가 공간 상에 지지되도록 하는 경우에, 그것은 단순히 조명 완구 벌룬의 부산물일 뿐이고, 램프는 벌룬 안쪽에 끼워지도록 제한된다. 그러므로 벌룬이 공간 상의 전기 램프를 지지하는 특정한 경우조차, 램프의 광도 및 강도(intensity)에 심한 제한을 받게 된다. 램프는, 벌룬 내부에 끼워질 수 있도록 그리고 벌룬이 찢어질 위험 없이 벌룬 목을 통해 삽입될 수 있도록, 물리적으로 충분히 작아야 한다. 또한 램프는, 열이 벌룬을 폭발시킬 수도 있기 때문에 너무 밝아서는 안된다.

벌룬의 투명한 면을 통해 조명하기 위하여 램프가 벌룬 외부에 부착된, 상기 언급한 미국특허 제6,390,651호에서는, 이러한 단점들을 극복하는 듯이 보인다. 벌룬은 부유(float)할 수 있도록 헬륨으로 충전될 수 있다. 그러나 그리고 나서는 벌룬이 떠 날아가 버리는 것을 방지하기 위하여 끈(string)으로 매어져야 한다. 구체적으로는, 벌룬이 헬륨으로 충전되는 일 실시예를 이용할 때, 완구가 떠 날아가 버리는 것을 방지하기 위하여 끈의 자유단(free end)이 무거운 물체 또는 사용자의 손목이나 팔에 묶여지도록 하는 것이 바람직하다.

상기 언급한 미국특허 제6,106,135호와 제6,371,638호는, 자유 부유 벌룬(그러나 매우 제한된 상승능력을 가진)에 대한 것이다. 따라서 높이 약 12인치(30cm) 그리고 직경 약 10인치(25cm)를 가지는 새롭게 팽창 헬륨으로 충전된 통상의 파티 벌룬은 총 대략 1/2온스(14g)의 양력을 가진다는 것이 나타나 있다. 상기 두 개의 특허는, 중량이 14g 보다 적어서 팽창된 헬륨 파티 벌룬에 의해 지지될 수 있도록 길이가 된 광섬유(optical fiber)를 이용하고 있는데, 광섬유 밧줄에 의해 빛이 벌룬 내부에서 전도되도록 한다. 그러므로 이 참조문헌들은 공간 상에 물체를 지지하고 있다는 어떠한 암시도 하고 있지 않음이 명백하다. 또한 상기 벌룬들은 일회용으로 고안되었을 뿐이고, 서로 다른 물체들을 지지하도록 적용된 것이 아니며, 벌룬의 부력을 제어하는 방법이 나타나 있지 않다. 대개, 그러한 벌룬들은 일회용으로만 고안되었기 때문에, 최소 용적으로 충분한 부력이 성취될 수 있도록 매우 가벼운 마일라(Mylar®)와 같은 소재로 형성된다. 그러나 그러한 소재들은 일회용이 아닌 용도에 대해 필요한 거친 취급이나 충격을 견딜 수 있게끔 적용된 것이 아니다.

1991년 5월 14일에 공개된 미국특허 제5,014,757호는 서로에 대하여 이동가능한 내부 컨테이너와 외부 컨테이너를 포함하는 벌룬 장치를 개시하고 있다. 이 장치는 내부 컨테이너와, 테이블 상부 등과 같은 강성의 표면에 대하여 장치를 때림으로써 작동되는 발화 메커니즘(firing mechanism)에 마운팅되는 압력가스 컨테이너를 포함한다. 발화 메커니즘은 압력 컨테이너에 구멍을 내서 가스가 장치 안으로 빠져나갈 수 있도록 하는데, 이 가스는 오리피스(orifice)를 거쳐서, 오링(O-Ring) 형태의 요소에 의해 본 장치에 밀봉되어 고정되는 벌룬으로 안내된다.

2000년 8월 8일에 공개된 미국특허 제6,099,376호는 중량이 없는 완구 물체를 개시하고 있는데, 중량이 없는 완구 물체에서는, 완구 물체로 하여금 그것이 놓이는 공간의 어느 높이와 방향에 머무를 수 있게 하는 균형추(balance weight)와 방향추(orientation weight) 시스템을 사용하여, 완구 물체의 몸체 내부의 공기보다 더 가벼운 상방 부력이 완구물체의 중량에 대하여 균형을 맞추어지게 된다.

미국특허 제6,425,552호는, 장주기(long periods of time)로 지압에 견디는 위치로 고도가 높은 플랫폼을 유지하기 위하여, 주간 난방과 야간 냉방 주기에 응답하기 위한 주기적 열관리 시스템을 개시하고 있다.

1990년 6월 5일에 공개된 미국특허 제4,931,028호는, 팽창가능한 헬륨 벌룬 비행선의 상부면에 마운팅되는 적어도 하나의 엔진 및 바닥면에 마운팅되는 적외선 제어회로와 전원 공급원을 가진 완구 비행선을 개시하고 있다. 비행선은 자체 보유의 전원 공급원으로부터 작동하고, 송신기로부터 제어신호를 받는 자체 보유의 제어시스템에 의해 제어된다.

결론적으로, 상기 언급한 참조문헌 중 어느 것도, 심지어 육중한 물체들이 밧줄이나 다른 지면에 근거한 지지대를 필요로 하지 않으면서 공간 상에서 지지되는 방식으로 된 전기 조명 및 다른 가정용품 또는 사무 보조품과 같은 물체의 부유 지지대에 대한 것이 아니다.

더우기, 종래기술은 서로 다른 물체들이 동일한 플랫폼에 의해 지지될 수 있는 모듈 부유 지지대(modular floating support)에 대한 것으로 볼 수 없다. 따라서, 종래기술의 장치들은 장치의 고정된 부력에 상당하는 중량의 물체를 들어올리도록 고안된 것이다. 더 무거운 물체들을 지지하려는 시도는 장치를 가라앉게 만들곤 하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 지지면 또는 지지기둥과 같은 고정요소를 필요로 하지 않으면서 공간 상에 물체를 자유롭게 지지하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 목적은 다용도에 쓰일 수 있는 장치를 제공하는 것이다.

또 하나의 본 발명의 목적은, 모듈로 되어 있으며 서로 다른 물체들이 동일한 부력 플랫폼에 의해 지지될 수 있게 하는 장치를 제공하는 것이다. 또 하나의 본 발명의 목적은 본 장치가 필요할 때 부유할 수 있도록 완전히 갖춘 장치를 제공하는 것이다.

이 물체들은 본 발명의 제1태양과 함께, 지면에 연결된 고정점을 필요로 하지 않고서 공간 상에서 자유롭게 물체를 지지하기 위한 방법에 의해 실현되는데, 상기 방법은:

공기보다 낮은 비중을 가지는 가스로 충전되었을 때 공기 중에서 부유하도록 적용된 중공의 지지 구조물에 물체를 장착하는 단계;

지지 구조물과 장착 물체의 복합중량에 상쇄되는 지지 구조물의 부력을 성취하기 위하여 적용된 제어압력으로 설정된 압력 게이지를 거쳐 지지 구조물에 가스 공급원을 연결하는 단계;

상기 제어압력으로써 다량의 상기 가스로 상기 지지 구조물 내의 중공부를 충전하는 단계;

지지 구조물의 부력이 지지 구조물과 장착 물체의 복합 중량에 상쇄되는 평형 위치에 도달하도록 가스 충전 지지 구조물을 장착된 물체와 함께 해제하는 단계;를 포함하여 이루어진다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 공간 상에서 물체를 자유롭게 지지하기 위하여 중공의 지지 구조물이 제공되는데, 상기 지지 구조물은 공기보다 낮은 비중을 가지는 가스로 충전되었을 때 공기 속에서 부유하도록 적용되고, 또한 덮개의 부력이 지지 구조물과 장착 물체의 복합중량에 상쇄되도록 하기 위하여 가스 충전 메커니즘을 경유하여 사용하기에 앞서 제어압력으로써 다량의 상기 가스로 충전되도록 적용된다.

상기 가스 충전 메커니즘(gas fill mechanism)은 지지 구조물과 합체되어 있고, 가스 공급원에 연결되기 위한 유입구 및 가스압을 조절하기 위한 조절가능한 압력밸브를 포함하고 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 지지 구조물은 물체를 부력 플랫폼에 장착하기 위한 고정점을 가지는 부력 플랫폼(buoyant platform)이다. 그럼으로써 사용 중에, 장착 물체와 함께 부력 플랫폼은, 플랫폼의 부력이 플랫폼과 장착물체의 복합중량에 상쇄(counteract)되게 되는 평형 위치에 도달하게 된다.

상기 실시예에서, 물체는 부력 플랫폼에 합체될 수 있고, 배터리 또는 태양 에너지로 작동하는 자가 발전(self-powered) 전기장치일 수 있다. 더 일반적으로는, 물체는 지지 구조물로부터 분리되어 있을 수도 있고 또는 지지 구조물과 합체되어 있을 수도 있다. 또한, 미리 정해진 가스량으로 충전되었을 때 물체가 공기 중에서 부유할 수 있도록, 물체의 하우징 내의 중공의 벽 라이닝(lining)과 같은, 물체의 일부분일 수도 있다.

본 발명을 이해하고 실제로 어떻게 실시되는지 알 수 있도록 하기 위하여, 첨부된 도면을 참조하여 단지 예에만 한정되지 않는 방식으로 몇 가지 대표적 실시예가 설명될 것이다. 여기에서 도면의 내용은 다음과 같다.

도 1a와 도 1b는, 본 발명의 제1실시예에 따른, 공간 상에서 물체를 자유롭게 지지하기 위한 부력 플랫폼의 그림 와이어프레임(pictorial wire-frame) 및 입체대표도를 각각 나타내고 있다.

도 2a와 도 2b는 부력 플랫폼에 체결되어 있는 가스 커넥터(gas connector)를 수용하는 외부 덮개 내에 들어 있는 자가 발전(self-powered) 전기램프의 그림 와이어프레임 대표도를 나타내고 있다.

도 3은 도 2a와 도 2b에 나타나 있는 램프와 가스 커넥터의 구성요소들의 와이어프레임 대표도를 도시하고 있다.

도 4는 부력 플랫폼과 사용 중인 가스 커넥터 관련 구성요소들의 와이어프레임 전개대표도이다.

도 5a와 도 5b는 가스 커넥터의 구성요소들을 다른 각도에서 바라본 도면이다.

도 6a와 도 6b는 부력 시스템을 헬륨 가스로 충전하기 위하여 적용되는 제1실시예에 따른 가스 캐니스터(gas canister)를 다른 각도에서 바라본 도면이다.

도 7a와 도 7b는 사용 중에, 가스 커넥터에 체결될 때, 도 6a와 도 6b에 나타난 가스 캐니스터를 다른 각도에서 바라본 도면이다.

도 8a와 도 8b는 제자리에 있는 부력 플랫폼과 장착물체를 다른 각도에서 바라본 도면이다.

도 9는 공간 상에서 물체를 지지하기 위하여 부력 플랫폼의 사용을 도시하는그림 대표도이다.

도 10a, 도 10b, 도 10c는 제2실시예에 따른, 가스 캐니스터를 도시하는 그림 대표도이다.

도 11a는 중공의 벽부(wall section)을 가지는 부력 케이싱(buoyant casing)과 합체된 장치를 도시하는 그림 대표도이다.

도 11b는 중공의 벽부의 절개면을 도시하는 도 11a에서의 장치의 그림 대표도이다.

도 12a는 밀봉된 가스 유닛이 파열되었을 때 부유하는 일회용 장치를 도시하는 그림 대표도이다.

도 12b는 도 12a에서 도시된 장치의 세부를 나타내는 그림 전개단면도이다.

다음의 설명에서, 하나 이상의 도면에 나타나는 특징들은 동일한 도면부호로서 나타낼 것이다.

도 1a와 도 1b는 포터블한 자가 발전 전기램프(11) 또는 다른 물체들을 공간 상에서 자유롭게 지지하기 위한 본 발명에 따른 부력 플랫폼(10)의 그림 와이어프레임과 입체대표도를 나타내고 있다. 부력 플랫폼(10)은 반-강성의(semi-rigid), 가스-불침투적인(gas-impermeable), 충격 등을 파열 없이 견디기에 충분히 강한 플라스틱 소재로 만들어진 중공의(hollow) 지지 구조물을 구성하며, 또한 램프(11)를 지지하는 동안 헬륨 가스로 충전될 때 공기 중에 부유할 수 있을 정도로 충분히 가볍다. 밸브 안착면(valve seating,12)은, 다른 밸브 안착면들을 가지는 다른 물체들이 부력 플랫폼(10)에 밀봉되어 연결될 수 있도록 하는 어댑터(adapter,14)를 경유하여 램프(11)에 형성된 상응하는 밸브 안착면(13)을 수용하기 위하여, 부력 플랫폼(10)의 하부면에 형성된다.

도 2a와 도 2b는, 부력 플랫폼에 체결되고 도 1b에 도시되어 있으며 더 상세히는 도 5a 및 도 5b에 도시된 가스 커넥터(16)를 경유하여 연결되는 가스 충전 메커니즘을 수용하는 외부 덮개(outer envelope)(15) 내에 들어 있는 램프(11)의 그림 와이어프레임 대표도를 나타낸다. 외부 덮개(15)는 또한 램프 자체를 작동시킴은 물론 잘 작동시키기 위하여, 전기회로를 둘러싼다.(미도시) 하나 또는 그 이상의 배터리를 수용하기 위한 배터리 하우징(17)은 외부 덮개(15)의 하우징 내 축방향 보어(axial bore,18) 안으로 삽입될 수 있는데, 그리고 나서 하부밀봉캡(lower sealing cap,19)에 의해 그 하단에서 밀봉된다. 발명의 상세한 설명과 첨부된 특허청구범위를 위하여, 외부 덮개(15)와 그 관련 구성요소들은 부력 플랫폼(10)에 의해 지지될 물체를 구성한다. 덮개(15) 내에 다른 제품들이 수용될 수 있다는 것은 명백할 것이고, 위에서 설명한 것과 같이, 적당한 어댑터를 경유하여 부력 플랫폼(10)에 체결하기 위하여 다른 장착물들을 가지는 다른 덮개들이 구비될 것이다. 그러한 배치에서, 부력 플랫폼(10)의 안쪽을 조명할 수 있도록 하기 위하여 램프는 축방향 보어(18)의 상단에 마운팅되는데, 이는 도면들에 나타난 대로 벌룬 형태일 수 있고 그 표면이 광-전달 소재로 형성될 수 있다. 그러나, 다른 실시예와 마찬가지로, 부력 플랫폼(10)이 부유하도록 되었을 때 하방으로 빛이 비치도록 하기 위하여 램프는 축방향 보어(18)의 하단에 마운팅된다. 상기 실시예는 이하 도 13과 관련하여 더 상세히 설명할 것이다. 또 하나의 실시예에서, 램프의 연결을 어느 일단에 만들기 위하여, 전기 연결들이 축방향 보어(18)의 반대편에 형성될 수도 있다.

도 3a와 도 3b는 배터리 하우징(17)과, 배터리 하우징(17)의 상단에 끼워지는 상부 밀봉 캡(upper sealing cap,20)의 하단에 끼워지는 하부 밀봉 캡(19)을 나타내는 배터리 하우징(17)의 구성요소를 상세히 도시하고 있다. 하부 및 상부 밀봉 캡(20)은 모두 그 내부 표면 상에 각각의 전기 배터리 접촉점(미도시)들을 포함한다. 배터리 하우징(17)은 램프 하우징 및 램프 자체뿐 아니라 램프와 관계 있는 어떠한 전자요소도 더 포함할 수 있다. 빛이 부력 플랫폼(10)의 안쪽을 조명할 수 있도록 하기 위하여, 상부 밀봉 캡(20)은 광 투과 소재로 형성된다.

도 4는, 부력 플랫폼(10)과, 도 5a와 도 5b에서 확대상세도로 도시된 가스 충전 메커니즘의 관련 구성요소들의, 그림 와이어프레임 대표전개도이다. 특히 가스 커넥터(16)가 조절가능한 압력밸브(21)를 거쳐 체결되어 있으며, 그럼으로써 가스가 부력 플랫폼(10)으로 제어압으로 공급된다는 것에 주목해야 한다. 상기 수단에 의해, 부력 플랫폼(10)과 장착물체의 복합중량에 정확히 상쇄되도록, 플랫폼의 부력은 조절될 수 있는데, 그럼으로써 다른 물체들이 장착될 때 플랫폼의 부력이 조절될 수 있게 된다. 바람직하게는, 압력밸브(21)은 장착물체의 중량의 함수로서 보정(calibration)되는 눈금이 있는 다이얼을 구비한다. 그리하여 가스를 정확히 바른 압력(right pressure)으로 부력 플랫폼(10)에 공급하여 원하는 부력을 얻기 위하여, 다이얼은 장착물체의 중량에 따라 설정되게 된다. 가스 커넥터(16)는 차량 타이어에 바람을 채우는 데에 이용되는 것과 비슷한 일방향(one-way) 밸브 안착면을 포함하는데, 그것은 가스 공급노즐에 의해 내리눌려질 때는 가스의 유입을 허용하도록 개방되고, 가스 공급노즐이 들어올려질 때는 자동적으로 폐쇄되어서 가스의 유출을 방지하도록 한다.

다이얼은, 헬륨과 같이, 물체에 의해 자리를 빼앗기는 공기보다 밀도가 작은 가스로 충전된 중공의 지지부(support)를 포함하는 물체가 공기보다 작은 헬륨가스의 중량으로 인하여 공기 중에서 부유할 수 있다는, 알려진 물리적 원리에 따라 보정된다. 중공의 지지부의 가스압력이 적절히 조절되고 가스의 휘발성이 무시할만하다면, 상기의 요구조건은 실제로 실현될 수 있다. 또한, 외기 온도 및 공기의 습기 항목(습도)와 같이, 고려될 필요가 있는 다른 요인들이 있다. 이것은, 상기 요인들이 가스 밀도와 이에 따라 부력을 얻기 위하여 필요한 가스의 질량에 영향을 주기 때문이다. 다른 물체들이 지지되어야 하고 및/또는 부력이 변하는 외기 조건 하에서 성취되어야 한다면 조절가능한 압력밸브(21)에 의한 가스압력의 동적 조절이 필수적이라는 것은, 정확히 지지부의 부력의 불확정성 때문이다.

조절가능한 압력밸브(21)의 보정은 다음의 원리들에 근거하고 있다. 공기 밀도는 지지부(support) 및 물체(object)의 합의 유효밀도 또는 평균밀도와 같아야만 한다.

지지 구조물(support structure) 및 물체의 합의 유효밀도 또는 평균밀도는 다음과 같이 구해진다.

여기에서, M_HE = 헬륨의 질량, M_Object = 물체의 질량, V_Total = 지지부와 물체의 용적 합이다.

중공의 지지 구조물 내의 헬륨(또는 다른 가벼운 가스)의 질량 M_HE 은 다음과 같이 구해진다.

공기의 질량 ρ_air 은 절대 온도 K에 반비례한다.

중공의 지지 구조물 내의 헬륨의 기압은 다음과 같이 구해진다.

여기에서, a = 3.46 * 10^-3, b = 23.71 * 10^-6, R = 기체상수 = 8.314472, n = 250 * MKg, MKg = Kg 단위의 헬륨 질량이다.

상기의 설명들은, 물체의 원하는 질량에 대하여 압력이 자동적으로 설정될 수 있도록 조절가능한 압력밸브(21)를 보정하는 데에 사용된다. 원한다면, 외기 온도를 측정하기 위하여 온도센서가 사용될 수 있고, 헬륨(또는 다른) 가스의 압력을 조절하기 위하여 보상유닛(compensation unit)가 사용됨으로써, 중공의 지지 구조물 안쪽의 가스 질량이 정확히 맞도록 할 수 있다. 이런 방식으로 미리 결정된 질량의 물체가 지지 구조물에 고정(또는 합체)될 수 있고, 조절 가능한 압력밸브(21)가 물체의 질량에 상응하여 미리 보정된 설정으로 세팅될 수 있는데, 그럼으로써 부력을 얻기 위한 가스 압력이 정확해지도록 할 수 있다.

더 단순하게는, 지지구조물에 고정되거나 합체되어 있는 물체에 대하여 부력을 얻기 위한 가스압력이 정확해지도록 조절가능한 압력밸브(21)는 시행착오를 거쳐 설정될 수 있다. 또한, 특히 본 발명에 따라 부력 지지 구조물에 장착하기 위하여 램프 등과 같은 물체들이 공급되는 곳에서, 사용되는 부력 있는 가스와 예상되는 외기조건 그리고 지지되어야 할 물체의 질량에 근거하여, 사용자는 부력 지지 구조물에 공급되는 적당한 가스압력을 알 수 있다. 마찬가지로, 지지 구조물이 물체에 고정되어 장착되고, 쇼핑센터 그리고 다른 밀폐된 지역에서는 흔히 그렇듯이, 온도, 압력 및 습도와 같은 외기 조건들이 실질적으로 일정한 상태에서는, 가스 압력의 조절이 필요하지 않게 된다.

조절가능한 압력밸브를 사용하여 중공의 지지 구조물의 가스압력을 조절하는 것은 단지 하나의 접근법일 뿐이라는 것을 알아야 할 것이다. 다른 접근법은 중공의 지지 구조물 내에 유동성 있는 막(diaphragm)을 제공하고 유동성 있는 막의 위치변동에 의해 중공의 지지 구조물 내의 가스의 유효 용적을 조절하는 것이다. 중공의 지지 구조물의 유효 용적을 조절함으로써 가스 압력이 지지 구조물의 부력을 얻기 위하여 적용되는 제어압력으로 설정될 수 있는 것이기 때문에, 첨부된 특허청구범위에서, 상기의 막이 압력 게이지를 구성하고 있는 것임을 알아야 할 것이다.

가스 충전 메커니즘을 부력 플랫폼(10)에 유동적으로 연결하기 위하여, 가스 커넥터(16)가 상단이 부력 플랫폼(10)에 있는 구멍(aperture) 속으로 들어가는 튜브(22)에 유동적으로 체결되어 있다. 제거 가능한 밀봉 캡(23)이 튜브(22)의 하단에 고정되어 있어서 가스 충전 메커니즘으로부터 가스가 누출되는 것을 방지한다. 특성들이 가스 충전 메커니즘을, 외부 덮개(15)의 하부를 통해 돌출한 튜브(22)와 함께 전개된 형태(exploded form)로 나타내고 있다는 것을 알아야 할 것이다. 그러나, 실제로 튜브(22)는 외부 덮개(15) 내에 완전히 묻혀 있고, 부력 플랫폼(10)으로부터 가스를 정화하기를 원한다면 가스가 제거되는 것을 가능하게 하기 위하여 단지 밀봉 캡(23)만이 외부 덮개(15)의 하부면으로부터 접근 가능하게 되어 있다. 결국, 해제 밸브(release valve,24)가, 밀봉 캡(23)의 제거 후 튜브(22)의 개방된 단부를 거쳐 가스가 부력 플랫폼(10)으로부터 빠져 나오는 것을 가능하게 한다. 가스 커넥터(16)는 외부 덮개(15)를 관통해 뻗어 있다. 그리하여 물체(11)를 부력 플랫폼(10)에 연결할 때, 부유하고 그럼으로써 공기 중간의 장착물체를 매달 수 있도록, 부력 플랫폼이 헬륨과 같은 가스로 제어압력으로써 충전될 수 있게 된다. 또한 상부 밀봉 캡(20)은 가스 충전 메커니즘을 배터리 하우징(17)과 램프 하우징 그리고 램프 자체 뿐 아니라 램프와 관계된 전자제품으로부터 밀봉하는 역할을 함으로써, 가스와 접촉하는 착화(spark)의 위험을 피할 수 있다.

도 6a와 도 6b는 부력 플랫폼(10)을 헬륨 가스로 충전하도록 적용된 가스 캐 니스터(25)의 다른 각도에서 바라본 사시도를 보여주고 있다. 가스 캐니스터(25)는 실질적으로 평면적이며 서로 평행한 각각의 상부 및 하부면(27,28)을 가지는 중공의 하우징(26)을 포함하여 이루어진다. 아치형(arcuate) 슬롯(29)은 하우징에서 상부면(27)과 하부면(28) 사이에 형성되는데, 사용 중 가스 캐니스터(25)를 파지하기 위한 핸들로서 기능한다. 실질적으로 반원 형상인 개구(opening,30)가 하우징의 내부 측벽(31)에 형성되고, 도 4와 도 5a를 참조하여 위에서 설명한 가스 충전 메커니즘의 가스 커넥터(16)에 체결시키기 위하여, 밀봉된 가스 유출구(32)는 그 중앙점에서 형성된다. 마찬가지로, 사용 전 가스 캐니스터(25)를 채울 수 있게끔 가스 공급원을 연결하기 위하여, 밀봉 가스 유입구(33)가 하우징의 외부 측벽(34)의 중앙점에서 형성된다.

도 7a와 도 7b는 사용 중 가스 커넥터(16)에 체결될 때 가스 캐니스터(25)의 다른 각도에서 본 사시도를 보여주고 있다. 가스 유출구(32)는 돌출핀(protruding pin)을 가지고 있는데, 그것은 가스 유출구(32) 안으로 삽입될 때, 원-웨이 밸브를 개방함으로써, 캐니스터의 가스가 가스 커넥터(16)와 압력밸브(21)를 거쳐 고압으로 가스 메커니즘 안으로 흐를 수 있게 한다. 압력밸브(21)는 가스압력을 미리 설정된 보정압으로 감소시키는데, 이는 위에서 설명한 것과 같이 부력 플랫폼(buoyant platform,10)을 원하는 압력의 가스로 충전하도록 조절 가능한 것이다. 충분한 가스가 주입되면, 원-웨이 밸브가 자동적으로 폐쇄됨으로써 가스 캐니스터(25)가 제거된다. 가스 캐니스터(25)는 포터블한 가스 공급원으로써 기능하여서, 무거운 가스 실린더들을 수송할 필요를 없게 한다.

도 8a와 도 8b는 제 위치에 있는 부력 플랫폼과 물체를 다른 각도에서 본 사시도를 보여주고 있다. 가스 유입구와 해제 밸브들을 보여주는 두 개의 도면에서는, 특히 외부 덮개(15)의 반대면들이 보여진다.

도 9는 공간 상에서 물체들(11a,11b,11c,11d)을 지지하기 위한 부력 플랫폼(10)의 용도를 보여주는 그림 대표도이다. 물체들(11a,11b,11c,11d)이, 그들 각각의 중량과 그들 각각의 부유 플랫폼(floating platform)에서의 가스압력에 따라 정해지는 다른 높이들에서, 부유하고 있다는 것을 알아야 할 것이다.

도 6과 도 7을 참조하여 설명된 가스 캐니스터(25)는 종래기술의 평균적 수준의 범위에 있는 설계변경을 받을 수 있음이 명백하다. 위에서 설명한 것과 같이, 그것은 포터블한 가스 공급원으로서 기능하나, 지지 구조물이 다른 적당한 가스원을 거쳐 가스가 충전될 수도 있기 때문에 필수 구성요소는 아니다.

도 10a, 도 10b, 도 10c는 본 발명의 제2실시예에 따른 가스 캐니스터(40)를 나타내는 그림 대표도들이다. 가스 캐니스터(40)는, 헬륨과 같이 공기보다 비중이 낮은 가스를 방출하기 위하여 내리눌러지는 트리거(trigger,43)를 구비하는 가스 충전 메커니즘을 포함하는 몸체부(body portion,42)에 연결되는, 대체가능한 가스 카트리지(gas catridge,41)을 구비한다. 소비된 카트리지(41)는 몸체부(42)로부터 제거되어 새 카트리지로 교환될 수 있다. 헤드부(head portion,44)는, 도 4와 도 5를 참조하여 위에서 설명한 물체(11)의 가스 커넥터(16)를 연결하기 위하여, 가스 유출구(45)를 구비한다. 가스 유출구(45)가 물체(11)의 가스 커넥터(16) 안으로 삽입될 때, 자기 밀봉(self-sealing) 밸브를 개방하고 가스를 미리 설정된 압력으로 부유 플랫폼(10) 안으로 주입할 수 있도록, 가스 압력은 압력 밸브(46)에 의해 조정될 수 있다. 가스 캐니스터(40)는, 가스 유출구(44)를 결합하기 위하여 적당한 가스 커넥터(16)가 구비되는 한 부유 물체의 구성과 함께 사용되는 독립 유닛(standalone unit)로서, 특히 유용하다. 도 11a는 도 11b에서 절개단면으로 도시된 중공의 벽부(52)를 구비하는 지지 구조물(51)에 합체된 시계(50)의 예시형태를 가지는 장치를 보여주는 그림 대표도이다. 예를 들어, 도 10에 도시된 가스 캐니스터(40)를 사용하여, 가스 커넥터(53)를 거쳐서 가스 캐니스터의 압력밸브(46)에 의해 제어되는 압력으로 중공의 벽부(52) 안으로 가스가 주입될 수 있고, 해제 밸브(54)에 의해 중공의 벽부(52)로부터 가스가 방출될 수 있다. 또는 실(seal,미도시)을 파열함으로써 중공의 벽부(52) 안으로 가스를 방출할 수 있도록, 가스가 외부로부터 접근 가능한 실을 가지는 중공의 벽부(52) 안쪽의 밀봉 유닛(sealed unit) 내에 미리 저장될 수도 있다. 따라서 상기의 장치는, 밀봉 유닛의 가스량에 의존하여, 물체와 합체되어 있으며 미리 설정된 압력으로 가스를 방출하도록 적용된 일체형 가스 공급원을 가지는 중공의 지지 구조물을, 구성한다.

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밀봉 가스 유닛이 파열되었을 때 부유하는 또 다른 실시예에 따른 일회용 장치(60)를 보여주는, 도 12a는 그림 대표도이고, 도 12b는 그림 전개단면도이다. 많은 점에서 장치(60)는 도 1, 도 4 및 도 8을 참조하여 위에서 설명한 장치(10)와 구조 면에서 유사하고, 물체(62)가 장착되는 부력 벌룬 형태의 플랫폼(61)을 구비한다. 그러나, 제1실시예와는 다르게, 물체(62)는 물체(62)의 외부면으로부터 접근가능한 가스 실(gas seal,63)을 파열함으로써 방출되는 다량의 가스를 함유하는 밀봉 유닛(미도시)을 포함한다. 도 12b에서 명확히 도시된 것과 같이, 물체(62)는 그 하단에서 밀봉되고, 물체(62)의 외부 덮개(64) 내에 축방향 보어(18)에 대한 공간적 관계에서 나타나는 배터리 하우징(17)을 포함한다. 또한 부력 플랫폼(10)에 구멍(35)을 형성하는, 가스 충전 메커니즘과 튜브(22)의 가스 커넥터(16)가 더 명확히 나타나 있다.

몇몇 특정한 실시예들을 설명함에 있어, 이들은 단지 예시에 불과하며 첨부된 특허청구범위에 정의된 발명의 범위로부터 벗어남이 없이도 많은 변경들이 이루어질 수 있다는 것을 알아야 할 것이다. 예를 들어, 위에서 설명한 실시예에서, 가스 충전 메커니즘이 램프 하우징에 합체되어 도시되어 있다. 이 범위에서, 부력 플랫폼(10)의 밸브 안착면(valve seating,12)이, 밸브 안착면(13)과 물체 내 어댑터(14)를 거쳐 부력 플랫폼에 물체를 장착하기 위한 고정점으로서 기능한다. 그러나, 물체는 통합 유닛(integral unit)으로서 또는 적당한 가스 밀봉 체결에 의하여, 즉 부력 플랫폼(10)에 직접 체결될 수도 있고, 또는 다른 적당한 가스가 충전되어 있거나 가스가 충전될 수 있는 지지 구조물에 체결될 수도 있다. 이 경우에, 고리(hook) 또는 다른 등가의 장착물이 부력 플랫폼(10), 또는 램프와 같은 물체를 지지하기 위한 고정점으로서 기능하는 다른 적당한 지지 구조물에 장착됨으로써, 램프 및 관련 고정물이 더 단순한 구성으로 얻어질 수 있도록 한다. 더우기, 지지 구조물이 서로 다른 물체들을 지지하도록 구성되는 경우에, 본 발명에 따른 구성은 다른 구성요소들이 분리되어 또는 키트(kit)로서 판매되는 모듈적 접근을 가능하게 한다. 예를 들어, 부력 플랫폼(10)과 같은 지지 구조물은, 또한 분리되어 이용가능한 다양한 물체들을 지지하기 위해 구성되는 분리된 항목으로서 판매될 수 있다. 마찬가지로 본 발명은, 물체들이 부력 플랫폼(10) 또는 다른 부유 지지 구조물에 장착되도록 하기 위하여, 현존하는 물체들에 적당한 수정을 가하는 것을 상정하고 있다.

도 11a, 도 11b 그리고 도 11c에 나타난 가스 캐니스터(40)는 단지 가스 커넥터가 가스 캐니스터(40)의 가스 유출구(44)에 보완적인 지지 구조물에 구비되는 것을 필요로 할 뿐이라는 것은 이미 설명하였다. 이러한 요구조건과는 별도로, 지지 구조물의 어떠한 특별한 구성도 필요하지 않다. 따라서, 그러한 가스 캐니스터의 사용은 지지 구조물 또는 물체 중 어느 하나에서의 가스 충전 메커니즘의 필요성을 없애며, 모듈 구성이 필요한 경우에 특히 유용하다.

바람직하게는, 부력을 지지 구조물에 제공하기 위하여, 공기보다 가볍고 또한 비활성이며 안전하기 때문에 헬륨 가스가 사용된다. 그러나, 본 발명의 원리들은 공기보다 가벼운 다른 적당한 가스들에도 적용할 수 있다.

위에서 설명한 특정의 실시예들은 포터블한 배터리-작동 램프 또는 시계용에 대한 것이다. 하지만, 상술한 실시예들은 어떠한 제한도 암시하고 있지 아니하며, 본 발명이 전기적이든 비-전기적이든 많은 다른 물체들의 공기 중 자유 지지를 위한 용도를 가질 것이라는 것이 이해되어야 할 것이다. 또한 많은 포터블한 전기장치들이 태양 에너지와 같은 적당한 복사(radiation) 에너지에 의해 에너지를 얻을 수 있다는 것과 이 때문에 배터리에 덧붙여서 또는 배터리 대신에 하나 또는 그 이 상의 태양 전지들이 구비될 수 있다는 것을 알아야 할 것이다.

상기 물체들은 아이들을 위한 삼차원 완구와 가제트(gadget), 인테리어 디자인 제품들, 고가 소비자의 상품들 또는 수집가의 아이템들 또는 미술작품들을 위한 케이싱(casing) 또는 디스플레이(display)를 호버링(hovering)하는 것을 포함할 수 있다. 구조를 위한 긴급 신호 제품 뿐 아니라, 빌보드(billboard), 플래그(flag), 스크린(screen) 등과 같이 광고업을 위한 제품들이, 마찬가지로 본 발명의 원리들을 이용하여 지지될 수 있다. 본 발명은 또한, 특히 매우 광활한 공간 또는 접근이 제한되고 기반시설(infrastructure)이 없는 지역에서, 감독 및 보안 카메라와 같은 제품들을 지지하기 위한 응용예들을 얻게 할 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 응용예는 캠핑조명 또는 긴급사태시 또는 예를 들어, 건설이나 보수 공사(조명이 없는 지역에서의 자동차 분해 수리 등)와 같은, 다른 일시적 야외 활동에서와 같은 물체의 실외 지지대에 대한 것이다.

또한 완전한 자유 지지 구조물의 특정한 경우에 대하여 본 발명이 설명되었지만, 필요한 지역에서 지지된 물체를 유지하기 위하여 부력 덮개가 밧줄로 묶여져 있는 경우도 있을 수 있다는 것을 알아야 할 것이다.

설명한 실시예들은 밧줄로 묶여져 있지 아니하면, 예를 들어 공기 흐름 때문에 떠돌아 다니기 쉽다. 많은 경우에 있어서, 이것은 물체가 어디에 지지되느냐에 대하여 불확정성의 수단을 제공하기 때문에 바람직할 수 있고, 미적 호소력을 증가시킬 수 있다. 원한다면, 지지되는 물체의 공간에서 제어된 운동을 가능하게 하기 위하여, 원격제어되는 프로펠러가 물체 또는 지지 구조물에 부가될 수도 있다.

본 명세서의 내용에 포함되어 있음.

Claims (53)

1. 고정 지지대에 연결된 고정점의 필요 없이 물체의 공간상 자유 지지를 위해 중공의 지지 구조물에 장착된 물체로서,

   상기 중공의 지지 구조물은 공기보다 작은 비중을 가지는 가스로 충전될 때 공기 중에 부유하도록 형성되고, 중공의 지지 구조물의 부력으로 중공의 지지 구조물 및 장착된 물체의 복합중량이 상쇄되도록 하기 위해 사용 전에 제어압력으로 가스 충전 메커니즘을 통해 다량의 상기 가스를 채우도록 형성되며,

   상기 중공의 지지 구조물은 공기 중에 부유하도록 형성되는 부력 플랫폼이고, 물체를 부력 플랫폼에 장착하기 위한 장착점을 가짐으로써, 사용 중에 부력 플랫폼이 장착된 물체와 함께 플랫폼의 제어된 부력이 플랫폼과 장착물체의 복합중량과 상쇄되는 평형위치에 도달하게 되며,

   상기 가스 충전 메커니즘은 물체의 일부이며, 가스 공급원으로 연결하는 유입구 및 물체의 기결정된 질량의 함수로서 가스 압력을 조정하는 압력 밸브를 포함하고, 물체의 부유 전에 가스 공급원으로부터 분리되는, 공간상 자유 지지를 위해 중공의 지지 구조물에 장착된 물체.
2. 제1항에 있어서,

   상기 압력 밸브는 조정가능한, 공간상 자유 지지를 위해 중공의 지지 구조물에 장착된 물체.
3. 제2항에 있어서,

   상기 압력 밸브는 상기 중공의 지지 구조물로 주입되는 가스 압력을 조절하기 위한 가스 유입구로 연결되는, 공간상 자유 지지를 위해 중공의 지지 구조물에 장착된 물체.
4. 제1항에 있어서,

   상기 가스 충전 메커니즘은 물체의 외부면으로부터 접근가능한 가스 실(gas seal)에 의해 방출되는 다량의 가스를 함유하는 밀봉 유니트를 포함하는, 공간상 자유 지지를 위해 중공의 지지 구조물에 장착된 물체.
5. 제1항에 있어서,

   상기 물체는 전기장치인, 공간상 자유 지지를 위해 중공의 지지 구조물에 장착된 물체.
6. 제5항에 있어서,

   상기 전기장치는 내장된 배터리에 의해 스스로 전력을 공급받는, 공간상 자유 지지를 위해 중공의 지지 구조물에 장착된 물체.
7. 제5항에 있어서,

   상기 전기장치는 전기장치로 운반되는 복사에너지에 의해 전력을 공급받는, 공간상 자유 지지를 위해 중공의 지지 구조물에 장착된 물체.
8. 제7항에 있어서,

   상기 전기장치는 태양에너지에 의해 전력을 공급받는, 공간상 자유 지지를 위해 중공의 지지 구조물에 장착된 물체.
9. 제1항에 있어서,

   물체의 공간에서 제어된 운동을 가능하게 하기 위한 원격제어 프로펠러를 더 포함하는, 공간상 자유 지지를 위해 중공의 지지 구조물에 장착된 물체.
10. 제1항에 있어서,

    상기 물체와 가스 충전 메커니즘이 공통의 외피(envelope) 내에 둘러싸여 있는, 공간상 자유 지지를 위해 중공의 지지 구조물에 장착된 물체.
11. 제1항에 있어서,

    상기 압력 밸브는 물체의 질량 및 공기 온도와 공기 압력과 같은 대기 조건의 변화에 따라 미리-보정되는, 공간상 자유 지지를 위해 중공의 지지 구조물에 장착된 물체.
12. 제1항에 있어서,

    상기 압력 밸브는 물체 중량의 함수로서 보정되는 눈금이 있는 다이얼을 구비하며, 물체의 중량에 따라 부력을 생성하는데 적합한 압력으로 가스를 공급하도록 다이얼에 의해 설정되는, 공간상 자유 지지를 위해 중공의 지지 구조물에 장착된 물체.
13. 제1항에 있어서,

    외기 온도를 측정하는 온도 센서; 및

    중공의 지지 구조물 내부의 가스 질량이 보정되도록 가스의 압력을 조절하는 보상 유닛을 더 포함하는, 공간상 자유 지지를 위해 중공의 지지 구조물에 장착된 물체.
14. 제1항에 있어서,

    상기 물체는 내부에 배터리를 수용하도록 물체의 축방향 보어 내에 착탈식으로 고정되는 배터리 하우징을 포함하는, 공간상 자유 지지를 위해 중공의 지지 구조물에 장착된 물체.
15. 제14항에 있어서,

    상기 배터리 하우징은 배터리 하우징으로부터 가스 충전 메커니즘을 밀봉하기 위한 적어도 하나의 밀봉 캡에 의해 밀봉되도록 형성되는, 공간상 자유 지지를 위해 중공의 지지 구조물에 장착된 물체.
16. 제1항에 있어서,

    상기 물체는 물체가 커넥터에 의해 중공의 지지 구조물에 장착되도록 가스 충전 메커니즘의 유출구를 포함하는 커넥터에 의해 중공의 지지 구조물과 착탈식으로 연결되며,

    가스 충전 메커니즘은 가스가 상기 유출구를 통해 중공의 지지 구조물로 진입할 수 있도록 하는, 공간상 자유 지지를 위해 중공의 지지 구조물에 장착된 물체.
17. 제16항에 있어서,

    상기 압력 밸브는 물체 중량의 함수로서 보정되는 눈금이 있는 다이얼을 구비하며, 물체의 중량에 따라 부력을 생성하는데 적합한 압력으로 가스를 공급하도록 다이얼에 의해 설정되는, 공간상 자유 지지를 위해 중공의 지지 구조물에 장착된 물체.
18. 제17항에 있어서,

    외기 온도를 측정하는 온도 센서; 및

    중공의 지지 구조물 내부의 가스 질량이 보정되도록 가스의 압력을 조절하는 보상 유닛을 더 포함하는, 공간상 자유 지지를 위해 중공의 지지 구조물에 장착된 물체.
19. 제16항에 있어서,

    상기 커넥터는 중공의 지지 구조물의 상보적인 밸브 안착면과 밀봉되어 연결되도록 형성되는 밸브 안착면을 포함하는, 공간상 자유 지지를 위해 중공의 지지 구조물에 장착된 물체.
20. 제16항에 있어서,

    상기 물체는 내부에 배터리를 수용하도록 물체의 축방향 보어 내에 착탈식으로 고정되는 배터리 하우징을 포함하는, 공간상 자유 지지를 위해 중공의 지지 구조물에 장착된 물체.
21. 제20항에 있어서,

    상기 배터리 하우징은 배터리 하우징으로부터 가스 충전 메커니즘을 밀봉하기 위한 적어도 하나의 밀봉 캡에 의해 밀봉되도록 형성되는, 공간상 자유 지지를 위해 중공의 지지 구조물에 장착된 물체.
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