(57)【要約】【課題】  乾燥状態において測定性能を低下させることなく、着氷状態においてより良好な動作を行うことができるセンサを提供すること。【解決手段】  流体の物理的パラメータ、とりわけ大気全温度を測定するセンサにおいて、このセンサは、流線形本体（２）に取り付けられた流体吸込口（１）と、流体が流れるよう前記流線形本体（２）内に設けられ、前記流体吸込口に連通するダクトと、前記ダクトの内部に配置された検出部と、を備えている。センサは、良好な測定性能を得ることができる要素を含むことを特徴とする。とりわけ、空気吸引口は、除氷に適したすべり面を区画するよう延びる入口部分を有している。本発明は、スロットを用いることにより境界層の吸引を行う改善されたシステムを提供し、また、除氷装置本体に対するより良い断熱性能を与えるセラミック製の検出部を提供する。
2005530149.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の物理的パラメータ、とりわけ大気全温度を測定するセンサにおいて、
流線形本体（２）に取り付けられた流体吸込口（１）と、
流体が流れるよう前記流線形本体（２）内に設けられ、前記流体吸込口に連通するダクトと、
前記ダクトの内部に配置された検出部と、を備え、
前記流体吸込口は、当該吸込口における流体の主流方向に対する垂直面に対して傾斜した表面を画定するよう延びる入口部分を有し、
前記表面は、氷塊が反対方向に流れるためのすべり面を形成することを特徴とするセンサ。
【請求項２】
入口部分は、流体の主流方向に対して直交する部分に対して傾斜していることを特徴とする請求項１記載のセンサ。
【請求項３】
入口部分は、凹面または凸面のすべり面を画定することを特徴とする請求項１記載のセンサ。
【請求項４】
流体の物理的パラメータ、とりわけ大気全温度を測定するセンサにおいて、
流線形本体（２）に取り付けられた流体吸込口（１）と、
流体が流れるよう前記流線形本体（２）内に設けられ、前記流体吸込口に連通するダクトと、
前記ダクトの内部に配置された検出部と、を備え、
流体吸込口（１）は入口部分を有し、この入口部分は少なくとも１つの平面部（１ｂ）により画定されるとともに、外部に開口して境界層の吸込チャンバーを構成するチャンバー（７）に連通し、
前記平面部（１ｂ）はこのために、流体吸込口における流体の一般的な流れ方向に対して横方向に延びる複数の吸込スロット（１２）を有することを特徴とするセンサ。
【請求項５】
前記スロットは、流体の一般的な流れ方向に対して垂直に前記平面部内で延びることを特徴とする請求項４記載のセンサ。
【請求項６】
前記スロットは前記平面部においてＶ字形状に延びることを特徴とする請求項４記載のセンサ。
【請求項７】
前記スロットは、下流側に向かって傾斜するよう前記平面部の層を貫通することを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載のセンサ。
【請求項８】
流体の物理的パラメータ、とりわけ大気全温度を測定するセンサにおいて、
流線形本体（２）に取り付けられた流体吸込口（１）と、
流体が流れるよう前記流線形本体（２）に設けられ、前記流体吸込口に連通するダクトと、
前記ダクトの内部に配置された検出部と、を備え、
検出部は、外周に巻かれた測定抵抗ワイヤを含むセラミック製のチューブを有することを特徴とするセンサ。
【請求項９】
検出部を保持し断熱セラミックから形成された支持軸を更に備えたことを特徴とする請求項８記載のセンサ。
【請求項１０】
センサの据付面を画定するベアリング面を有する据付フランジ（１１）を更に備え、流線形本体（２）は据付面に対して傾いており、この本体は前記据付面に対して垂直方向以外の方向に長手軸が延びることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のセンサ。
【請求項１１】
流線形本体（２）の長手軸（Ａ）と、流体の流れに対しておよび／または据付面に対して垂直な方向との間の角度は、５〜１５°の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のセンサ。
【請求項１２】
流体吸込口（１）は２つの平面（１ｂ，１ｃ）により画定された入口部分を有し、これらの平面は互いに対向するよう延びるとともに、曲線面により相互に連結されることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載のセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも流体の流れの物理的パラメータを測定するセンサに関し、とりわけ防氷型の大気全温度（ＴＡＴ）センサに関する。
【０００２】
本発明は特に航空分野において、航空機のエンジン内の大気全温度（ＴＡＴ）および／または航空機の外部の大気全温度の測定のためにとりわけ有利に適用される。
【背景技術】
【０００３】
従来より、多数の防氷型の大気全温度センサが知られている。
【０００４】
一般的には、図１および図２に示すように、これらの温度センサは、流線形本体２に取り付けられた空気吸込口１を備えている。この流線形本体２は航空機の翼の表面に取り付けられるタイプのものである。
【０００５】
ダクト３は流線形本体２内に設けられ、測定されるべき物理的パラメータを有する流体の流れが送られるよう、慣性分離ゾーン４を介して空気吸込口１に連通している。
【０００６】
このゾーン４は、遠心力により残留気体から大きな塊（液体、霜、砂等）の要素を分離する機能を果たし、空気吸込口１と反対側に設けられた排出ゾーン５を介してこれらの塊の要素はセンサから排出される。
【０００７】
慣性分離ゾーンにおいて流体が分離してしまうことを防止するために、この慣性分離ゾーンにおける排出ゾーン５と反対側の表面壁部に貫通孔６が形成されており、この孔６は、流線形本体２に対して垂直方向に延びるチャンバー７を介して外部に連通している。
【０００８】
センサの内部と外部との間の圧力の大きさが異なることにより、孔６を通って境界層の吸込が行われる。
【０００９】
空気吸込口１と、流線形本体２と、ダクト３と、慣性分離ゾーン４と、排出ゾーン５との組合体は、センサの壁部に形成された溝８内に配置される加熱抵抗器により電気的に防氷されている。
【００１０】
検出部を構成する要素９はダクト３の内部で延びている。
【００１１】
一例としては、要素９は流線形本体２から断熱された抵抗温度計である。
【００１２】
流線形本体２は、据付フランジ１１により固定される「支柱」としての役割も果たす。この据付フランジは、一般的に航空機の形状に沿った（例えば円盤状の）ものであり、本体２およびダクト３の軸に対する垂直面上にある。
【００１３】
据付フランジ１１の流線形本体２とは反対側の側面には接続ソケット１０が固定されている。
【００１４】
また、流線形本体には、空気の流れの軸上において、流れを制御するための移動垂れ蓋が取り付けられていてもよい。
【００１５】
この種の構成は、とりわけ国際公開番号ＷＯ０１／４４８２１の特許出願書類に記載されており、具体的には、大気全温度を測定する手段を有し、移動垂れ蓋に取り付けられ、流体の流れに含まれる長手軸に沿って延びる多機能のセンサが記載されている。
【００１６】
一般的には、図２に示すように、空気吸込口１は長方形の入口部分を有し、空気吸込口１に連通するダクト３も少なくとも一部分が同様の構成となっている。
【００１７】
最近では、とりわけ国際公開番号ＷＯ０１／４４８２１の特許出願書類により、空気吸込口の少なくとも一部分が円形または楕円形となっているセンサ構造が提案されている。
【００１８】
このような形状により、長方形の空気吸込口部分を有するセンサに比べて着氷状態に対してより大きな耐性を持たせることができることが示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は、乾燥状態において測定性能を低下させることなく、着氷状態においてより良好な動作を行うことができるセンサを提供することを一般的な目的とする。
【００２０】
とりわけ、本発明は、流線形本体に取り付けられた流体吸込口と、流体が流れるよう前記流線形本体内に設けられ、前記流体吸込口に連通するダクトと、前記ダクトの内部に配置された検出部とを備えたセンサに関する。
【００２１】
本発明は、特に除氷速度をより向上させ、このタイプのセンサの従来より知られた問題点を抑制することができる空気吸込口の構造を提案している。
【００２２】
公知のセンサにおいて、空気吸込口の入口部分を塞ぐような氷塊を除去するのは困難であるという問題がある。あるときには、空気吸込口の表面にある加熱システムがこの空気吸込口から氷を早急に除去するのに十分ではない場合がある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明は、流体の物理的パラメータ、とりわけ全体の空気の温度を測定するセンサにおいて、流線形本体に取り付けられた流体吸込口と、流体が流れるよう前記流線形本体内に設けられ、前記流体吸込口に連通するダクトと、前記ダクトの内部に配置された検出部とを備え、前記流体吸込口は、当該吸込口における流体の主流方向に対する垂直面に対して傾斜した表面を画定するよう延びる入口部分を有し、前記表面は、氷塊が反対方向に流れるためのすべり面を形成することを特徴とするセンサを提供している。
【００２４】
また、本発明は、図１および２に示すタイプの構造における孔６により構成された境界層吸込手段に生じる問題点を抑制するための解決法を提供している。
【００２５】
従来の吸込手段は効率が悪く、非常に多数の孔を設けることが必要である。このことは、動作を繰り返すことができるようにするためには製造公差が厳しくなることを示している。また、このような手段は、角度に対して過敏なセンサの始点にあるので、センサが入射角を向いているときには、測定性能を低下させてしまう。
【００２６】
本発明は、吸込手段がこのような問題点を有さないようなセンサを提供している。
【００２７】
特に、本発明は、流体の物理的パラメータ、とりわけ全体の空気の温度を測定するセンサにおいて、流線形本体に取り付けられた流体吸込口と、流体が流れるよう前記流線形本体に設けられ、前記流体吸込口に連通するダクトと、前記ダクトの内部に配置された検出部とを備え、流体吸込口は入口部分を有し、この入口部分は少なくとも１つの平面部により画定されるとともに、外部に開口して境界層の吸込チャンバーを構成するチャンバーに連通し、前記平面部はこのために、流体吸込口における流体の一般的な流れ方向に対して横方向に延びる複数の吸込スロットを有することを特徴とするセンサを提供している。
【００２８】
また、本発明は、検出部に対する改善を行っている。従来では、検出部は、中空の金属支持体によりセンサの内部に配置され、電気的絶縁部分から離間して２つの金属チューブ間に巻かれた抵抗ワイヤから構成されている。金属支持体はセンサの金属製本体にはんだ付けにより取り付けられている。このため、センサ本体内で発散された熱が熱伝導により検出部に伝達されてしまう。
【００２９】
このような影響を制限するために、一般的には金属支持体と検出部との間に支持スタッドが用いられている。
【００３０】
それでもなお、支持スタッド構造は多くの問題点を有している。すなわち、組立品が複雑となり、また、支持スタッドは疲労耐性が弱く、検出部を破裂させてしまう。また、金属材料が使用されるので電気的な絶縁が制限される。
【００３１】
本発明は、機械的強度や耐熱性を向上させるために支持軸として断熱セラミックを使用することにより、このような問題点を抑制することができる構造を提供している。
【００３２】
また、本発明は、流体の物理的パラメータ、とりわけ大気全温度を測定するセンサにおいて、流線形本体に取り付けられた流体吸込口と、流体が流れるよう前記流線形本体に設けられ、前記流体吸込口に連通するダクトと、前記ダクトの内部に配置された検出部とを備え、検出部は、外周に巻かれた測定抵抗ワイヤを含むセラミック製のチューブを有することを特徴とするセンサを提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明の更なる特徴および効果を下記の実施例の記載により添付図面を参照して説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【００３４】
一般的な構造
図３に示すように、センサは、流線形本体または「柱体」２により支持された空気吸込口１と、前述の柱体２の内部で延びるダクト３に連通する開口とを備えており、このダクト３は検出部９を収容している
【００３５】
流線形本体または「柱体」２は据付フランジ１１から延伸している。
【００３６】
据付フランジは、とりわけセンサが取り付けられる部分（例えば航空機の機体の部分）に対して据付を行うためのベアリング面１１ａを有し、このベアリング面はセンサの据付面を画定している。
【００３７】
入口部分の傾きおよび形状
一般的には、センサの空気吸込口を支持する部分は流れ方向に対して垂直となっている。
【００３８】
図１３ａに示すように、空気吸込口の入口部分は、流れ方向に直交する部分に対して角度θだけ傾斜している。
【００３９】
この傾斜は、吸込口の底端から下流側に向かって（後方に向かって）形成されており、このことにより空気吸込口の入口部分は、この空気吸込口を塞ぐような氷塊のすべり面を形成している。
【００４０】
このような氷塊は、前述のすべり面に沿ってすべり、除氷システムによってこの表面が加熱されることにより当該表面から除去されるようになる。
【００４１】
傾斜した入口部分を有するこのような構成により、（角度θが５〜４５°の範囲にあるときに）除氷速度が最大５０％向上する。とりわけ角度θは１０°であることが好ましい。
【００４２】
他の変形例としては、図１３ｂに示すように、氷のすべり面を形成する入口部分が（凹面または凸面に）湾曲していてもよい。
【００４３】
除氷速度および吸込スロットの効率の両方を最善のものとするために、空気吸込口の形状は好ましくは図６または図１４に示すタイプのものとなっている。
【００４４】
図示のように、このような形状は、互いに平行であり、空気吸込口の横断面図において異なる長さとなっている２つの側平面を有している。
【００４５】
底面１ｂを画定し吸込スロット１２が形成された側面は例えば１５ｍｍ乃至２５ｍｍの範囲の長さとなっており（図１４の双頭の矢印Ｌ参照）、第２の側面は５ｍｍ乃至１５ｍｍの範囲の長さとなっている（図１４の双頭の矢印ｌ参照）。
【００４６】
湾曲した他の２つの側面が、着氷が行われる内面領域を減少させるようになっている。これらの側面の曲率半径（Ｒ）は５ｍｍ乃至１５ｍｍの範囲となっている。
【００４７】
また、空気吸込口の横断面において様々な側面間の全ての角度が９０°よりも大きくなっていることに留意されたい。このことにより、デッドゾーンを制限し、流体を均等に流通させることができる。
【００４８】
図５および図６により詳しく示すように、空気吸込口１は少なくとも一部分が湾曲している。
【００４９】
例えば図５に示すように、空気吸込口１は内側面が実質的に円筒形である上側部分１ａおよび空気吸込口１の開口縁と慣性ゾーン４との間を延びる平面形状の底側部分１ｂにより画定される。ここで、「上側」および「底側」という用語は、底側端部に据付フランジ１１を有し上側端部に空気吸込口を有する本体２の主軸に対するものであることが理解されよう。ダクト３は同様に少なくとも一部分において湾曲形状を有している。
【００５０】
空気吸込口１および／またはダクト３が湾曲形状となっていることにより、センサの内面領域において付着されるべき氷を減少させることができ、空気または流体の流れ部分における流量変化ゾーンを減少させることができるので、隅部に形成されるデッドゾーンを制限することができるという利点がある。
【００５１】
除氷の作用が与えられることにより、これらの形状によって、長方形の空気吸込口部分を有する従来のセンサに比べて着氷に対してより大きな耐性を持たせることができ、また、航空機の最近の標準的な発展に対応することができるようになる。とりわけ、同じ状態の着氷に対して、除氷に必要な作用力が従来のセンサと比較して１０％乃至２０％減少するようになる。
【００５２】
それでもなお、図６に示すタイプの空気吸込口が特に好まれることに留意されたい。とりわけ、上側平面１ｃにより、外部の流量にかかわらず吸込システムが十分に効率的となるような内部の圧縮率を確実に得ることができる。
【００５３】
境界層の吸込
例えば図５、６および７に示すように、空気吸込口１の平らな底面１ｂは、境界層における吸込システムとして通常設けられる吸込孔を有しておらず、代わりに空気吸込口を通る流体の流れ方向に対して垂直に延びるスロット１２を有している。
【００５４】
これらのスロット１２は、センサの内部および検出部を含むダクト３の内部における熱の境界層の発達を制限するようになっている。なぜならば、効果がより大きな部分領域により吸込効果を向上させるようになっているからである。また偏向した流れラインが存在せず、前述のスロットにより、孔が設けられている吸込システム（図８ａ）とは異なり、一定幅（図８ｂにおける流れ）の流れを形成しているからである。
【００５５】
このような改善をとりわけ有利に適用したときには、センサにおいて流体の流れ方向に対する入射角度が大きくなっている（入射角度が５°より大きくなっている）。加熱システムが作動しているときに、角度感度は２０％乃至５０％の範囲内で減少している。
【００５６】
図９ａは、センサにおける流れ方向に対する入射角度（双頭矢印はセンサの軸に対する旋回運動を示す）を規定しており、図９ｂは、流れ方向とセンサの軸との間の入射角度の関数として、大気全温度の測定誤差を表すプロット曲線のグラフを示す。第１に、従来の吸込孔を有するセンサによる測定（実線の曲線）を示し、第２に、本発明の吸込スロットを有するセンサによる測定（破線の曲線）を示す。
【００５７】
吸込スロットを設けることにより、角度反応が非常に改善され、センサは特に角度の影響に反応することがなくなり、いかなる場合でもセンサの分離角度が大きく戻されることが示されている。
【００５８】
スロットを使用することにより、従来の吸込孔間で発生する、着氷を促進する冷却部分を除去することができることに留意されたい。
【００５９】
さらに、センサの内部に侵入する異物（砂、火山塵）により塞がれる可能性が低くなる。
【００６０】
より有利には、スロットは底面１ｂの層を傾斜して貫通していることに留意されたい。このことは図１０ａおよび１０ｂに示されており、各々、傾斜していないスロットにおける流体の流れ（図１０ａ）および傾斜したスロットにおける流体の流れ（図１０ｂ）を示している。
【００６１】
これらの図より、壁１ｂの垂線に対して入射角度φがあることにより、特にスロット内部で逆流するゾーンを減少させ、供給圧力を増加させることによって、最適の流れ効率が得られることが理解されよう。
【００６２】
一例として、角度φは１０乃至６０°の範囲となっており、例えば約４５°となっている。
【００６３】
さらに、図１１ａ，１１ｂおよび１１ｃに示すように、これらのスロットとして様々な異なる形状のものを想定することができる。特に、スロットとして長方形部分からなるもの（図１１ａ）、端部が湾曲しているもの（図１１ｂ）、Ｖ字形状となっているもの（図１１ｃ）等が用いられよう。
【００６４】
図１２は、３つのＶ字形状のスロット１２を有する壁部を示す。スロット１２の頂点はセンサの排出ゾーン５を向いている。
【００６５】
さらに、これらの吸込スロット１２は、壁部１ｂと、壁部１３とにより画定されたチャンバー７に開口している。傾斜した壁部１３により、センサの内部と、チャンバー７の形状により画定された開口との間の圧力差を最適化することによってスロット１２の吸込能力を向上させることができる。壁部１３の端部に周縁渦巻を発生させることによりこのことが達成される。このため、加熱システムにおける低流量時の誤差が減少する。
【００６６】
さらに、排出部分のゾーン５（図１５参照）が画定されており、センサ内部に侵入した粒子を慣性分離させ、氷晶および霜を取り込んだとしてもセンサを良好な性能のものとしている。
【００６７】
検出部
図１５に示すように、検出部９は円筒形の２つの主要な部分（セラミック製のチューブ２１および支持軸２２）から構成されている。このような形状により、測定の際に流体のエネルギーを最善の方法で転換することができ、その結果、センサと検出部との間の熱の伝達により引き起こされる誤差を減少させることができる。この効果は、支持軸として断熱セラミックを用いることにより増加する。
【００６８】
具体的には、測定部の支持体を形成するためにセラミックを用いることにより、機械的強度および断熱性を増加させることができる。
【００６９】
このような構成により、疲労に対する抵抗を増加させることができる。
【００７０】
さらに、このような構成により、金属支持体を用いる技術によりも、より電気的絶縁を確実に行うことができる。特に、セラミックにより、金属支持体では達成することができないような電光（ライトニング）に対する保護を与えることができる。
【００７１】
さらに、セラミック支持体により、流速が小さい場合であっても効果的な熱の遮断を達成することができる。
【００７２】
より有利には、検出部２１は外周に巻かれた抵抗ワイヤを含むセラミック製のチューブから構成されている。
【００７３】
上述の改善は、より有利には、センサの据付面を画定するベアリング面を有する据付フランジを含むセンサに適用され、流線形本体が据付面に対して傾いており、この本体は前述の据付面に対して垂直方向以外の方向に長手軸が延びている。
【００７４】
より正確には、柱体が流体に浸されながら吸込口１の開口に流体が流れるようにセンサは延びており、このセンサの主な中央平面が流れ方向と平行になっており、柱体の軸（例えば図３のＡに参照されるようなダクト３や検出部９の軸）が流体の流れに対して傾斜しており、この軸は、流体の流れおよびベアリング面１１ａにより画定された据付面に対して垂直方向に前述の中央平面内で延びる方向に対して一定の角度を有するよう配置されている。
【００７５】
傾斜はセンサの頭部、例えば空気吸込口１から「後方へ」形成されており、柱体２の流体の流れ方向から最も離れた部分に対してさらに後方に設けられている。
【００７６】
柱体２の軸Ａと上述の鉛直方向との間の角度（図３の角度α）は約５°乃至１５°となっている。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】従来の防氷型の全体の空気の測定センサの線断面図である。
【図２】従来の防氷型の全体の空気の測定センサの斜視図である。
【図３】本発明の一の実施の形態を示す断面図である。
【図４】図３に示す実施の形態の側面図である。
【図５】空気吸込口の形状の例を示す斜視図である。
【図６】空気吸込口の形状の例を示す斜視図である。
【図７】境界層の吸込手段が内部に設けられている空気吸込口の底面の線平面図である。
【図８】（ａ）は、従来より公知のタイプの吸込手段による流体の流れを示す図であり、（ｂ）は、図７に示すタイプの吸込手段による流体の流れを示す図である。
【図９】（ａ）は、センサにおける流れ方向に対する入射角度を示す斜視図であり、（ｂ）は、入射角度の関数として、従来のセンサおよび図５乃至図７に示すタイプのセンサの測定誤差がそれぞれどのように変化するかを示す図である。
【図１０】底面の層における流体の流れを示す断面図であり、（ａ）は、孔を有する吸込手段を用いる場合を示し、（ｂ）は、本発明の実施の形態の有利な例を示す。
【図１１】本発明のセンサのスロットの様々な形状を示す。
【図１２】図７の線平面図に類似した他の実施の形態を示す線平面図である。
【図１３】空気吸込口の入口部分により画定される傾斜表面の２つの実施の形態を示す図である。
【図１４】空気吸込口の横断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態を構成するセンサの斜視図であり、この斜視図はセンサの排出部分の一の形状を示している。
【図１６】検出部の線側面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１２】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2005530149.tif 000018
【国際調査報告】
2005530149.tif 000019
2005530149.tif 000020
2005530149.tif 000021
2005530149.tif 000022