(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力ケーブル（３３５）により給電される点火器（１２）を含むガスタービンエンジン（３）によって動力が供給される航空機（３００）において、前記電力ケーブルがシステム接地に接続された導電性シールド（３４５）で囲まれており、
ａ）前記シールド（３４５）の電流パルスを検出する段階と、
ｂ）検出された電流パルスに応答して、前記点火器（１２）において火花（４０）が存在することを示す信号を前記航空機（３００）のパイロットステーションに対して出す段階と、
を含む方法。
【請求項２】
電力ケーブル（３３５）により給電される点火器（１２）を含むガスタービンエンジン（３）によって動力が供給される航空機（３００）において、前記点火器（１２）及び電力ケーブル（３３５）が導電性シールド（３４５）で囲まれており、
ａ）前記シールド（３４５）の外側にコイル（３１０）を保持する段階と、
ｂ）前記コイル（３１０）内の電流パルスを検出する段階と、
ｃ）検出された電流パルスに応答して、前記点火器（１２）において火花（４０）が存在することを示す信号を前記航空機（３００）のパイロットステーションに対して出す段階と、
を含む方法。
【請求項３】
前記電流パルスの検出に関与する成分は前記導電性シールド（３４５）を透過しないことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記電流パルスが持続時間Ｄと周波数Ｆとを有し、前記電流パルスを検出する段階が、
ｉ）インダクタＬ、抵抗Ｒ、及びコンデンサＣを有する直列ＲＬＣ回路（ＲＬＣ）を保持する段階を含み、
Ａ）前記インダクタＬがコイル（３１０）を有し、
Ｂ）前記ＲＬＣ回路（ＲＬＣ）が前記パルスによって誘起された信号を増幅する、
ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
（１）前記電流パルスが前記コイル（３１０）内で電圧パルス発生し、（２）前記コイル（３１０）がインダクタンスＬを有し、（３）前記電流パルスを検出する段階が、ｉ）抵抗Ｒ及びキャパシタンスＣを有する回路に前記コイル（３１０）を接続する段階を含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記電圧パルスの増幅が、前記回路のない状態で前記コイルの両端に発生する電圧よりも大きな電圧信号を前記キャパシタンスＣの両端に発生させることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
電力ケーブル（３３５）により給電される点火器（１２）を含むガスタービンエンジン（３）によって動力が供給される航空機（３００）において、前記電力ケーブルがシステム接地に接続された導電性シールド（３４５）で囲まれており、
ａ）前記シールド（３４５）内の電流パルスを検出する検出器（３１０）と、
ｂ）前記点火器（１２）において火花（４０）が存在することを示す信号を前記航空機（３００）のパイロットステーションに対して出すアナンシエータ（５００）と、
を含む装置。
【請求項８】
前記信号は前記電流パルスに基づいて出されることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
電力ケーブル（３３５）により給電される点火器（１２）を含むガスタービンエンジン（３）によって動力が供給される航空機（３００）において、前記点火器（１２）及び電力ケーブル（３３５）が導電性シールド（３４５）で囲まれており、
ａ）前記シールド（３４５）の外側にあるコイル（３１０）と、
ｂ）前記コイル（３１０）内の電流パルスを検出する検出器（ＲＬＣ）と、
ｃ）検出された電流パルスに応答して、前記点火器（１２）において火花（４０）が存在することを示す信号を前記航空機のパイロットステーションに対して出すアナンシエータ（５００）と、
を備える装置。
【請求項１０】
前記電流パルスの検出に関与する成分は前記導電性シールド（３４５）を透過しないことを特徴とする請求項９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンエンジン及びその点火器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ここでは、ガスタービン航空機エンジンで使用される点火器の寿命が絶対的な確実さに欠けることにより、これらのエンジンを使用する航空機の所有者に著しいコストが課せられる可能性がある理由を説明する。
【０００３】
図１は、燃焼器６を含むガスタービンエンジン３の概略図である。燃料９は、燃焼器内に噴射される。自動車内の点火プラグとほぼ同様に機能する点火器１２は、ジェット燃料が最初に点火される火花放電又はプラズマ放電（図示せず）を発生する。
【０００４】
初期点火の後、点火器１２は、主として安全対策としてこれ以後繰返し火花を発生することができる。すなわち、最新のエンジンにおいて正常な環境条件下では、燃焼器６内でフレームアウトが生じることは極めてまれである。しかしながら、突然の横風などの予期しない状況によって、燃焼器内部の環境に影響を及ぼし失火を招く可能性がある。
【０００５】
更に、特定の飛行条件により、この発生しそうもないフレームアウトの可能性が若干高くなる場合がある。従って、例えば航空機が、燃焼器６内の定常状態を乱す恐れのあるスコール又は他の状況に入るときには、点火器１２を始動させることができる。
【０００６】
全ての機械的構成要素と同様に、点火器１２は最終的には耐用年数が切れて、その時には交換しなくてはならない。しかしながら、この寿命切れとこれに伴う交換は、航空機にとってコストのかかる状況となる可能性がある。
【０００７】
主な理由は、点火器が耐用年限の終わりに近づいていることが、容易に検出可能な事象によって示されないためである。すなわち点火器は、ある時点でプラズマ又は火花の発生が完全に停止する。しかしながら、この時点の前に点火器は、散発的に火花を発生する場合がある。
【０００８】
上記に説明されたように、火花発生は、燃焼器内の火炎を維持するためには一般に必要とされない。その結果、散発的な火花発生は、実際にフレームアウトが生じた場合、及び再点火を誘起するのに散発的火花発生が有効ではない場合にのみ気付かれることになる。このような事象の組合せは起こりそうにないものとみなされるので、散発的火花発生は容易には気付かれない。点火器の耐用年数の差し迫った期限切れも同様に気付かれない。
【０００９】
別の理由は、全ての点火器は可能な限り同一に構成することができるが、全てが同一の寿命を有するわけではない。また、全ての点火器がその寿命中に同じ事象を経験するわけでもない。従って、所与の点火器が何時寿命切れになるかは正確には分からない。
【００１０】
従って、点火器を交換しなくてはならない時期は確実には分からない。この問題を解決する１つの方法は、点火器が未だ機能しているときにこれらを交換することにより、予防保全を行うことである。新しい点火器のコスト及びこれを取り付けるために要する労力は大きくはないが、早期の交換には別のコストがかかり、これはかなりのものとなる可能性がある。
【００１１】
点火器を交換する航空機は、１時間当たり数千ドル単位で評価される収益源である。その航空機が点火器交換の間、例えば２時間稼働しないとすると、この時間中の収益損は相当なものとなる。
【００１２】
従って、ガスタービン航空機エンジンの点火器の寿命が不確実であることは、有意な収益損を招く可能性がある。
【特許文献１】特開平０４−２３２３４０号公報
【非特許文献１】Ｗｉｌｌｉａｍ  Ｈａｙｔ  ａｎｄ  Ｊａｃｋ  Ｋｅｍｍｅｒｌｙによる「Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ａｎａｌｙｓｉｓ」（ＩＳＢＮ  ０−０７−０２７４１０−Ｘ，ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ，１９９３）と題された論文の第１３章「Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ガスタービンエンジンでの点火器の通常動作は、点火器内部の絶縁体の腐食を引き起こす。本発明の一形態においては、その絶縁体内に補助的な接地電極が埋め込まれ、腐食によってやがてこの補助電極が露出する。点火器は、これが交換されるべき時点で露出が生じるように設計される。
【００１４】
露出した補助接地電極は、火花が生じるときに、小電流が補助接地電極に流れることによって検出することができる。該電流が検出されると、この存在は露出が生じたことを示している。代替として、露出された補助接地電極は、恐らくはボアスコープを使用することにより、人が視覚的に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図２は、先行技術において使用されている点火器１２を示す。電気コネクタ（図示せず）は、ネジ２１上に螺合され、電極２７の端部２４と係合する電気接点（図示せず）を含む。絶縁体３０が、電極２７を点火器１２のシェル３３から絶縁する。
【００１６】
図３及び図４には、点火器１２の端部Ｅが示されている。プラズマ発生に伴う物理現象を極めて簡単に以下に説明する。
【００１７】
作動時に高電圧が電極２７に印加され、図３の点Ｐ１とＰ２との間に電圧差又は電位差Ｖを発生する。この領域における電界は、電位差Ｖを点Ｐ１とＰ２との間の距離Ｄで除算したものに等しい。例えば、電圧が２０，０００ボルト、距離Ｄが１０ミリメートル、すなわち０．０１メートルであれば、電界は２０，０００／０．０１、すなわち２００万ボルト／メートルである。
【００１８】
電界は、点Ｐ１とＰ２との間にある物質又は媒体の絶縁破壊強度を超えるように設計される。該物質は、空気と燃料の混合物である。しかしながら電界は、絶縁体３０の破壊強度は超えず、また絶縁体３０の破壊強度は、空気／燃料混合物の破壊強度を超える。
【００１９】
絶縁破壊が起こると、電界は、媒体中の原子から電子を奪い、正に帯電したイオン及び自由電子を生成する。電界は、自由電子を電界と平行な方向に押しやる。しかしながら、該移動中に、こうした一時的な自由電子は、他のイオンと衝突することになる。また、イオン及び電子の熱運動は、同様にこれらを互いに衝突させることになる。
【００２０】
電子は、衝突時にイオンによって捕捉され、より低いエネルギー状態まで低下して、図４に稲妻形で表されたプラズマ４０と呼ばれる電気アークの形態で熱と光を放出する。このプロセスは、電界が存在する限り持続する。
【００２１】
発明者らは、この上述の動作の１つの結果を観察した。図５に示すように、絶縁体３０は、腐食されて仮想線形状５０から曲線形状５３になる。更に、電極２７は、腐食されて仮想線形状５６から実線形状５９になる。コーナー３３Ａも同様に腐食される。
【００２２】
発明者らは、以下に示す作用の内の１つ又はそれ以上が腐食の原因であると考えている。１つの原因は、プラズマの腐食性であり、すなわち、自由電子は、非常に反応性が高く、近くに存在するどのような有効な原子又はイオンにも結合しようとする。また、空気中に存在する酸素からの自由電子の発生は、イオン化された酸素を生じさせ、これはまた非常に反応性が高い。
【００２３】
第３の原因は、プラズマが高温環境を作り出すことである。高い温度は、本質的に、高速度で動き回る原子及び分子を表している。高速の原子及び分子は、これらが静止物体と衝突すると、該物体とより容易に反応する。
【００２４】
可能性のある第４の原因は、プラズマがスペクトルの紫外（ＵＶ）領域、及び恐らくはＸ線領域内の高周波フォトンを発生することである。紫外線及びＸ線が多くの種類の物質に損傷を与えることは、よく知られている。
【００２５】
腐食の厳密な原因に関わりなく、図５に示す腐食は、最終的には点火器１２の機能を停止させることになる。図６にその主な原因を示す。腐食以前には、図６の点Ｐ１とＰ２との間に電圧が印加されていた。しかしながら腐食後は、点Ｐ２が事実上点Ｐ３に移っている。距離Ｄが、今はより長い距離Ｄ２となっている。イオン化、従ってプラズマを引き起こす電界が、現在はより弱くなっている。
【００２６】
引き続き上記に与えられた実施例で、距離Ｄ２が２０ｍｍである場合、電界は、２０，０００／０．０２０、すなわち１０，０００，０００ボルト／メートルとなり、これは元の値の半分である。最終的には、距離Ｄ２は、電界が空気／燃料混合物の絶縁破壊強度を十分には超えない程に大きくなり、イオン化停止が生じる。
【００２７】
図７は、本発明の一形態を示す。補助電極７２が、絶縁体７５内に埋め込まれている。先端部７８は、挿入部８４で示すように、領域８１において絶縁材料で覆われている。補助電極７２は、領域９０におけるようにシェル３３に接続することができる。
【００２８】
最初に、電流は、矢印８４で示されるように電極２７に入り、プラズマ８５を介してシェル３３に飛躍し、矢印８６で示すようにシェル３３から出て、取り付けネジ等の複数の経路を通ってエンジンへ流入する。
【００２９】
腐食が生じると、絶縁体７５は、図８の仮想線９２で示したその初期形状から変化する。次いで、補助電極７２の先端部７８が露出するようになる。点火器に高電圧が印加されたときには、プラズマの辿る経路が２つ存在する。１つは、図９の通常の経路Ｐ５である。別の経路は、図９にＰ６で示されたものであり、中央電極２７から現在露出された補助電極７２に達する。
【００３０】
言い換えると、中央電極２７は２つの電流戻り経路が利用可能である。経路Ｐ５は、通常の様態でシェル３３に達する。経路Ｐ６は、現在露出された補助電極７２に達する。最終的には、更に腐食して経路Ｐ５が延びて、該経路に沿ったプラズマ形成を終端させることになる。すなわち、図９の経路Ｐ５は、最初は図６の距離Ｄで表すことができる。十分に腐食した後では、図９の経路Ｐ５は、図６の距離Ｄ２で表すことができ、上記で説明したように、距離Ｄ２が十分に大きくなると、全てのプラズマは経路Ｐ５に沿って発生しなくなる。
【００３１】
しかしながら、この時に図９のプラズマ経路Ｐ６は未だ利用可能である。プラズマは依然として発生することができるので、点火器の寿命が延長されている。
【００３２】
前述の検討では、図７の補助電極７２はロッドの形態であった。図１０は、絶縁体７５で囲まれたこのようなロッドの斜視図である。
【００３３】
別の実施形態においては、円筒体が使用される。図１１は、１つの実施形態の切欠図である。中央電極２７は、絶縁体１００で囲まれ、この絶縁体１００自体は、導電性チューブ又は円筒体１０３で囲まれており、次いで、この円筒体１０３は、別の絶縁層１０５で囲まれている。図１２は、同様の参照符号を有する本システムの断面図を示す。
【００３４】
図１３は、製造後又は取り付け直後の初期構成における絶縁体１００を示す。中央電極２７の先端部１１０は、露出し、絶縁体１００の円錐面１１３で囲まれている。円筒状の補助電極１０３は、絶縁体１００内に埋め込まれ、図１２の距離Ｄ８で示すように、先端部又は縁部は何ら露出していない。
【００３５】
前述の検討では、補助電極７２は、図７の領域９０において接続できることを述べた。別の実施形態においては、図１４の補助電極７２はまた、検出器１５０を介して接地接続される。検出器１５０は、補助電極７２の電流を調べる。電流検出器は公知である。
【００３６】
電流が全く検出されない場合には、補助電極７２は、図７に示すように未だ絶縁体７５内に埋め込まれており、中央電極２７から電気的に絶縁されていると推測される。
【００３７】
これに反して、電流が検出された場合には、これは、補助電極が図９に示すように腐食により露出したと推測される。検出された電流は、経路Ｐ６を辿るプラズマによるものである。電流が検出されると、検出器１５０は、信号を発生するか、又はフラグをセットするか、あるいは別の方法で腐食が補助電極を露出させたという推測を表示する。技術者は、この時点又はその後の所定の時点で点火器を交換する。
【００３８】
別の検出モードは、点火器を取り外し、図２の端部Ｅに相当する端部を目視によって検査する方法である。図１３のように絶縁体１００の滑らかな表面が見られる場合には、点火器は未だ機能すると判断される。しかしながら、補助電極７２が図８のように見える場合には、交換が必要であると判断される。
【００３９】
別の実施形態においては、補助電極は、露出すると迅速に腐食されるように設計される。図１５は、左から右へ見ると、最初は新規に取り付けられた点火器１６０を示している。ある期間使用した後、点火器１６５は、その補助電極７２を露出させる。この時点では、プラズマＰ６が、補助電極７２まで延びる。
【００４０】
しかしながら、補助電極７２は、上述のように迅速に腐食されるように設計されている。例えば、挿入部１７０に示すように、補助電極７２は、鋭い端部を有するように作られている。プラズマＰ６は、フレーム１７０内に小粒子によって示されるように、鋭い端部を迅速に腐食させる。この作用は、特定の一連の２つの事象を引き起こす。
【００４１】
１つは、補助電極７２が最初に露出したときに、電流が補助電極を通って流れることである。図１４の検出器１５０によるように電流が検出される。次いで、補助電極が破断するか腐食された後には、電流は該補助電極を全く流れない。
【００４２】
この一連の結果の１つの理由が図１６に示される。最初に、電圧Ｖが距離Ｄ９にわたってかかり、Ｖ／Ｄ９に等しい電界を生成する。破断又は腐食後、同じ電圧Ｖが距離Ｄ１０にわたってかかる。電界は、Ｖ／Ｄ１０に等しく、より小さな値である。後者の電界は、前者の電界と同様に、プラズマを発生するのには不十分である。
【００４３】
１つの実施形態においては、前述の２つの事象は、点火器の寿命が終了する前に生じる。従って、該寿命の終了は、補助電極７２を通る電流が発生し、続いてこの電流が終了することによって示される。電流の発生は、寿命終了が近づいているが、エンジンを作動させる時間は残っていることを示す。これに続く電流の終了は、残りの時間が少なく、点火器の交換がより重要になっていることを示す。
【００４４】
図１７は、補助電極７２の１つの実施形態を示す。ネック又は溝１９０が設けられ、これは、図１５の挿入部１７０に概略的に示すような破断を促進させる。溝１９０は、補助電極７２内に意図的に形成された機械的な脆弱領域である。図８に示す腐食以前には、絶縁体７５によって補助電極に対する機械的支持が与えられるので、この脆弱性は重要ではない。
【００４５】
上記の検討では、電極２７に対して高電圧が印加されることを述べた。電極２７に低電圧を印加して、プラズマを発生させる同じ機能を達成することも可能である。
【００４６】
図１８は、別の実施形態を示す。航空機３００は、ナセル３０５内に配置されたガスタービンエンジン（図示せず）によって動力が供給される。各エンジンは、上述のような１つ又はそれ以上の点火器を含む。点火器は、上述のような補助電極を含むことができ、又は先行技術のタイプのものであってもよい。
【００４７】
図１９Ａは、点火器３０８を示す。本発明は、感知コイル３１０のようなセンサを追加する。このコイル３１０は、図示のように点火器と同軸である。この特定の同軸配置は、点火器３０８が火花を発生したときにコイルが信号を検出できるか否かを確かめる実験で使用された。
【００４８】
同軸配置は、必ずしも必要ではない。本発明の一形態においては、コイル３２０は、図２０の右側の２つの図に示すように配置することができる。電力ケーブル３１５内の電流Ｉによって生じる磁力線Ｂは、該磁力線Ｂを発生する電流と同軸である。該電流は、ケーブル３１５全体及び点火器３０８を通って流れるので、磁力線Ｂは、ケーブル３１５と点火器３０８の両方に沿って延びる。
【００４９】
ファラデーの法則によれば、コイル３２０が、中央の図に示すように磁力線Ｂに対して垂直であるときに最適な結合が達成される。
【００５０】
本発明の別の形態においては、場合によっては変圧器鉄から構成される高透磁率リング３２６が点火器又はケーブル３１５の周りに配置され、コイル３２０がリング３２６の周りに巻かれる。リング３２６は、いわば磁力線Ｂを捕捉し、これらをコイル３２０に渡す。この構成においては、リング３２６を通過する磁力線Ｂは、同様にコイル３２０を通過する。
【００５１】
用語「高透磁率」の１つの定義は、高透磁率材料の比透磁率が１，０００を超えることである。基準としては、多くの鋼の比透磁率は、４，０００の範囲内である。１，０００，０００に近い比透磁率を有する材料も存在する。
【００５２】
本発明の更に別の形態においては、先行技術によるクランプオン電流検出器（図示せず）が使用される。
【００５３】
発明者らは、図１９Ａのコイル３１０は、これが図２０に示す垂直特性を欠いている場合であっても、点火器３０８内の電流パルスに応答して検出可能な信号を発生することを見出した。発明者らは、この信号及びその検出に関して以下のような観察結果を提示している。
【００５４】
図２１は、点火器回路の電気的概略図である。ブロック３３０は、導電性ハウジング（図示せず）内に収容された励振器を表す。励振器３３０は、高電圧のパルス列を生成し、点火器３４０内で火花を発生させる。
【００５５】
電力ケーブル３３５が、高電圧の電流パルスを点火器３４０に供給する。高電圧パルスの１つのタイプは、２０，０００ボルトの範囲内である。パルスの１つのタイプの周波数は、１０Ｈｚ、すなわち毎秒１０パルスの範囲内にある。１つのタイプのパルスは、１０ミリ秒の持続時間を有する。従って、本実施例においては、デューティサイクルは、１０％（０．１０／０．１００）である。
【００５６】
グラフ３３１は、前述のパルスを示す。本実施例においては、持続時間Ｄは、１０ミリ秒であろう。本実施例においては、周期Ｔは１，０００，０００ミリ秒となり、これは１／Ｔ、すなわち毎秒１０パルスの周波数に相当する。
【００５７】
図２１においては、シールド３４５が電力ケーブル３３５を囲んでいる。シールド３４５は、固体導管、導電性織物スリーブ、この２つの組合せ、又は他のタイプのシールドの形態をとることができる。このシールド３４５は、点火器３４０のケーシング３５０に接続され、該ケーシング３５０は、ＤＣ接地とみなされるエンジンのフレーム又はハウジング３５２に接続される。
【００５８】
シールド３４５は、電磁干渉を抑制し、同様に作業員が高電圧ケーブル３３５に接触することを防止する。ケーブル３３５自体が、厚い絶縁カバーで囲まれているが、シールド３４５は二重の安全対策を提供する。
【００５９】
図示した構成においては、励振器３３０のハウジング（図示せず）、シールド３４５、及び点火器３４０のケーシング３５０は全て、エンジンのフレーム３５２に接続され、従ってＤＣ接地に保持されていると考えられる。
【００６０】
図２１に示す装置の典型的な分析の１つのタイプは、下記メカニズムが火花発生動作を説明できることを示している。グラフ３１１における持続時間Ｄの各高電圧パルス中に、高電圧ケーブル３３５によって供給される電流は、火花ギャップ３５５に達し、該ギャップ３５５を飛び超えて、エンジンフレームを介して経路６０に沿って励振器３３０へ戻る。このメカニズムでは、図１９Ａに示すタイプのコイル３１０は、電流パルスを検出するためには有効でないことを示す議論を喚起することができる。
【００６１】
理論的には磁力線Ｂがコイル３１０の断面積を透過しないので、コイル３１０は理論的にはどのような電流も検出するはずがないというのが基本的な論拠である。ファラデーの法則は、このような透過が必要であることを示している。
【００６２】
別の議論について考察すると、直流の場合と交流の場合という２つの場合を区別するべきである。直流の場合には、図２１の高電圧ケーブル３３５によりＤＣ電流が伝送される場合には、図２０に示すタイプの静電的な磁力線Ｂが現れることになる。コイルが図１９Ａに示すように点火器の周りに配置され、また、点火器のケーシング３５０があるタイプの鋼などの高透磁率材料から構成されている場合には、ケーシングは、磁力線Ｂの一部又は全てを捕捉するようになり、静的Ｂ磁界の検出を妨げる可能性がある。点火器のケーシング３５０及びシールド３４５を含むシールド作用は、静的なＤＣ磁界を含むファラデーケージとして働くといえる。従って、図１９Ａのコイル３１０は電流パルスを検出しないことを示す議論が存在し得る。
【００６３】
この検討はまた、緩慢に変化する電流に対しても当てはまる可能性がある。すなわち、ファラデーケージはまた、緩慢に変化する磁界を遮断することが可能である。
【００６４】
交流の場合には、特に電流パルスは高周波成分を含むので、図２１のケーブル３３５及び点火器３５０から電磁放射線を放射する可能性がある。一般に、高周波成分は、波長の何分の１かに等しい長さのショートアンテナから少なくともより容易に放射する。透磁率とは対照的に、シールド３４５及びケーシング３５０の導電性は、電流パルスによって生じる放射線を遮断することができる。１つのメカニズムにおいては、遮断は、反射によって起こり、すなわち放射された電磁界は、シールド３４５とケーシング３５０内に電流を誘起し、自己電磁界をケーブル３３５に向って内向きに放射する。放射された電磁界は、入来放射線を事実上ケーブル３３５に向けて反射して戻す。
【００６５】
また上述のように、シールド３４５と点火器ケーシング３５０とは、接地接続される。理論的には、これらの接地要素は、全てのＡＣ信号を接地に分流し、このようにして、これらが電磁エネルギーを放射することを防ぐ。
【００６６】
従って、図１９Ａのコイルは、図２１のケーブル３３５内の電流パルスを検出するには有効ではないことを示す、少なくとも上記の議論が存在する。
【００６７】
発明者らは、全ての戻り電流が図２１の経路３６０を辿るわけではないことを見出し、又はそのように判断した。戻り電流とは、火花ギャップ３５５を飛び超えた後に励振器３３０に戻る電流のことである。発明者らは、戻り電流の一部は、図２１のシールド３４５及びケーシング３５０を含むシールドシステムに沿って移動することができると推測した。図２２は、この推測の1つの説明図である。
【００６８】
抵抗器Ｒ１は、火花ギャップ３５５から励振器までのエンジンフレームを通り、図２１の経路３６０にほぼ対応する接地経路の小抵抗を示している。抵抗器Ｒ２は、火花ギャップ３５５から励振器までであるがシールドシステムを通る経路の小抵抗を示す。シールドシステムは、点火器のケーシング３５０とシールド３４５とを含む。Ｒ１及びＲ２の両方は、火花ギャップ３５５又はその近傍で始まるが、励振器３３０までの異なる経路を表している。
【００６９】
この推測では、上記に与えられた議論にもかかわらず。抵抗器Ｒ２を通る戻り電流を検出することが可能である。
【００７０】
本明細書において、発明者らは、一般に他方の抵抗器Ｒ１を通る戻り電流を検出することは実用的とは考えられない点を指摘しておく。とりわけ抵抗器Ｒ１は、エンジン自体を表している。エンジン内の戻り電流を検出する単純で正確且つ信頼性の高い方法は、少なくとも戻り電流が利用可能な経路の数が非常に多く、エンジン全体又はエンジンの大部分にわたるという理由において実用的とは考えられない。
【００７１】
しかしながら、抵抗器Ｒ２によって表される経路は、局所化された、電流検出の観点から離散的な要素であり、またシールド内には含まれていない。従って、戻り電流パルスがＲ２内を流れる場合には、パルスによって生成された磁界又は電磁放射線は、Ｒ２内の電流すなわちシールドシステム内の電流を検出することにより検出可能とすることができる。
【００７２】
図１９Ａのコイル３１０を使用して実験が行われ、励振器が火花パルスを発生すると、コイル３１０が検出可能な信号を発生したことが見出された。
【００７３】
コイル３１０は、１つ又はそれ以上の下記の電流を検出している可能性があることを理解されたい。コイル３１０は、上記に与えられた議論とは反対に、図２１のケーブル３３５内で電流パルスを検出することができ、すなわちシールドシステムは完全には有効ではない可能性がある。あるいは、図１９Ａのコイル３１０は、上記で仮定したように、点火器のケーシング３５０内で戻り電流を検出することができる。又は、コイル３１０は、上で識別された２つの電流の和又は差の何らかの形式を検出することができる。
【００７４】
コイル３１０内で検出される信号は小さかったので、増幅することが望ましい。しかしながら、コイル３１０の動作環境により、これは容易ではない。
【００７５】
図１８の航空機３００の運転中、図１９Ａのコイル３１０は、２０４°Ｃ（４００°Ｆ）を超える温度環境に置かれることになる。すなわち、コイル３１０が取り付けられるか又は隣接している図１９Ａの点火器３０８のケーシング３５０は、通常の作動中に少なくとも２０４°Ｃ（４００°Ｆ）の温度になる。
【００７６】
コイル３１０によって発生される信号を増幅するために固体増幅器が使用されることになる場合、このような高温は、幾つかの問題を引き起こすであろう。それにも拘らず、十分な予防措置を行うと、コイル３１０によって発生される信号を電子的なトランジスタ化された増幅器を使用して検出することができる。
【００７７】
本発明の一形態においては、少なくとも２０４°Ｃ（４００°Ｆ）環境の近傍においてはどのような固体増幅器も使用されない。その代わりに、トランジスタ又は真空管などの能動素子を使用せず、抵抗素子、容量素子、及び誘導素子だけを使用した受動増幅器が開発された。能動素子の１つの定義は、これが入力信号の電力を増幅できること、すなわち出力電力が入力電力を上回ることができることである。受動素子には、このような電力増幅特性はない。
【００７８】
図２３に示すような直列ＲＬＣ回路は、一定の条件下でコンデンサＣの両端に増幅電圧を発生するように設計できることが知られている。この増幅については、Ｗｉｌｌｉａｍ  Ｈａｙｔ  ａｎｄ  Ｊａｃｋ  Ｋｅｍｍｅｒｌｙによる「Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ａｎａｌｙｓｉｓ」（ＩＳＢＮ  ０−０７−０２７４１０−Ｘ，ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ，１９９３）と題された論文の第１３章「Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ」において検討されている。本論文は、引用により本明細書に組み込まれる。
【００７９】
増幅のための条件には、以下のものが含まれる。1つは、信号源Ｖｉｎが正弦波で、周波数が一定であること、これは、正弦波定常状態と呼ばれる場合が多い。２つ目は、点Ｐ１及びＰ２において見られる入力インピーダンスが、無効成分を全く含まない純粋な実数であるように、コンデンサＣ及びインダクタＬの値が選択されることである。この状態は共振と呼ばれ、共振周波数の値ω０が図２３に示されている。
【００８０】
これらの条件下では、コンデンサの両端電圧Ｖｃは、図２３に示すようにＡＢＳ（Ｑ）×Ｖｉｎに等しくなり、ここで、ＡＢＳは、回路の品質因子Ｑの絶対値（すなわち大きさ）を指す。Ｑは、図２３に示すように定義される。従って、例えばＱが１０である場合には、１０倍の増幅が達成される。
【００８１】
このように、先行技術は、直列ＲＬＣ回路が正弦波入力に対する電圧増幅をもたらすことができることを示している。上記論文は、二重の直列ＲＬＣ回路、すなわち並列ＲＬＣ回路が電圧増幅ではなく電流増幅が可能であることを述べている。
【００８２】
コンピュータシミュレーションは、電圧増幅を示すであろう。
【００８３】
図２４は、商業的に入手可能なＳＰＩＣＥプログラムの１つを使用してシミュレートされた回路を示す。この回路を後述の本発明の回路モデルと整合させるために変圧器３７２が設けられている。抵抗器Ｒ、コンデンサＣ、及びインダクタＬの値が示されている。これらの値は、全てのシミュレーションにおいて一定に維持される。
【００８４】
図２５から図２８は、図２４の回路に対して行われた４つのシミュレーションの結果を示している。図２４の入力信号Ｉｉｎが、図に示す２つの増幅器のピークツーピーク正弦波の形で印加された。入力信号の周波数は、各シミュレーションにおいて変更された。
【００８５】
図２５において、入力周波数は５０Ｈｚであった。左側の軸は、入力信号Ｉｉｎに適用される。右側の軸は、図２５に示すコンデンサの両端電圧Ｖｃに適用される。５０Ｈｚでは、出力Ｖｃは、約２００ｖピークツーピークの正弦波であることが明らかである。
【００８６】
図２６において、入力周波数は７５０Ｈｚであった。図２６の７５０Ｈｚにおいて、出力Ｖｃは、約３，２００ボルトピークツーピークの正弦波であることが明らかである。
【００８７】
図２４の共振周波数は、図２３で与えられるω０の式を用いて計算すると、約２，５１７Ｈｚである。図２７において、入力周波数は２，５１７Ｈｚであった。２，５１７Ｈｚでは、Ｖｃは約３２，０００ボルトピークツーピークの正弦波であることが明らかである。
【００８８】
図２８において、入力周波数は５０ｋＨｚ、すなわち５０，０００Ｈｚであった。５０ｋＨｚにおいて、出力Ｖｃは、約２００ボルトピークツーピークの正弦波であることが明らかである。
【００８９】
図２５から図２８は、直列ＲＬＣ回路が定常状態の正弦波を増幅できるという推測と整合している。共振周波数では、Ｖｃは共振時に３２，０００ボルトと高く、他の周波数においては、Ｖｃはこれより低い。図２５から図２８は、図１９Ａのコイル３１０によって発生される電圧を表すのではなく、仮定条件下における図２４のコンデンサＣによる電圧を表していることが強調される。
【００９０】
発明者らは、入力信号が定常状態の正弦波ではなく、本明細書で説明した点火器に電力供給するために使用されるタイプのパルス列であるときに、図２４に示すタイプのＲＬＣ回路が、同様の増幅を提供することができるかどうかを調べた。実験結果は、肯定的な結果を示し、検討対象のコンピュータシミュレーションは、信頼できる論拠を提示している。
【００９１】
図２９において、コイル３７０は電力ケーブル３１５を表している。電力ケーブルは、実際には単巻き機器であるが、図２４のコイル３７０は、変圧器３７３の一次コイルとしての電力ケーブルの使用を強調するために、多巻き機器として表している。
【００９２】
コイル３７５は、図１９Ａのピックアップコイル３１０を表しているが、図２０のコイル３２０に類似するコイルを使用してもよい。図２９において、コンデンサＣと抵抗器Ｒとは、増幅の目的で感知コイル３７５に付加された素子である。図２９の回路の各素子は、これらが使用されることになる環境、特に温度と整合する作動温度及び更に振動に耐えるように選択される。
【００９３】
発明者らは、所与のパルス列において、擬似共振周波数を最初に計算することができることを見出した。その結果、１つの方法においては、擬似共振周波数は、図２３のω０に対応する通常の正弦波定常状態共振周波数として取り扱われる。この擬似共振周波数を使用して、インダクタＬ及びコンデンサＣの値が、通常の方法で選択されるが、（１）擬似共振周波数が使用されており、（２）定常状態正弦波共振は適用されていないことが認識される。その代わりに、得られたＬ及びＣの値は、パルス入力に使用される。
【００９４】
実際には、インダクタＬの値は、図１９Ａのコイル３１０を構成するために使用される材料及び寸法形状によって確定することができるので、設計者の制御下にある唯一の値はコンデンサＣの値であろう。
【００９５】
擬似共振周波数に基づいてＬとＣの値が選択されると、図２９の変圧器３７３に供給されるパルス列の増幅を行い得ることが分かる。
【００９６】
代替的には、擬似共振周波数は、グラフによって決定することができ、このことは、一連の実施例によって説明されることになる。図３０は、図２９の回路のシミュレーション出力を示すが、これは図２４のコイル３７０に供給される三角形の電流パルスである図３０の入力信号３００によって励振された場合のものである。電流シミュレーションにおいて図２５で使用された素子の値は、図３０に示すように、Ｒは５００Ω、Ｌは１Ｈ（ヘンリ）、Ｃは０．４０μＦであった。
【００９７】
水平軸は、ミリ秒単位で表した時間を示す。前述のように、左側の軸は、入力信号に適用され、右側の軸は、図２４のコンデンサＣの両端電圧である出力信号に適用される。
【００９８】
図３０は、点４０５にて約＋２５０ボルトの第１のピークに達し、次に点４１０にて約−１７５ボルトのピークに達するなどのように、次第に減衰する正弦波の出力を示している。この出力応答は、一般にＲＬＣ回路におけるアンダーダンプ応答と呼ばれ、またリンギングとも呼ばれている。
【００９９】
図３１は、同じ三角波入力を使用して、コンデンサＣが以前の値の１／１０すなわち０．０４０μＦであることを除いて、図３０と同じ素子の値を使用したシミュレーションを示している。Ｃの値の減少に合わせて応答周波数が増大することが分かる。更に、Ｖｃの振幅が増大し、点４１５において約２．４キロボルトのピークに達する。
【０１００】
図３２は、同じ三角波入力を使用し、またインダクタＬが１／２すなわち０．５ヘンリに減少したことを除いて、図３１と同じ素子の値を使用したシミュレーションを示している。Ｌの値の減少に合わせて応答周波数が増大することが分かる。更に、Ｖｃの振幅が増大し、点４２０において約２．８キロボルトのピークに達する。
【０１０１】
図３３は、同じ三角波入力を使用し、またインダクタＬが以前の値の２０％すなわち０．１ヘンリに低減されたことを除いて、図３２と同じ素子の値を使用したシミュレーションを示している。Ｌの値の減少に合わせて応答周波数が増大することが分かる。更に、Ｖｃの振幅が増大し、点４２５において約３．３キロボルトのピークに達する。
【０１０２】
図３４は、０から２．０ミリ秒までにわたる図３３の拡大図であって、擬似共振周波数の１つの概念を示している。時間Ｔは、応答周期を示す。Ｈｚで表した応答周波数Ｆは、勿論１／Ｔである。Ｆは、回路の応答周波数であって、図２４に定義されている。
【０１０３】
図３０から図３４は、擬似共振周波数を選択するグラフによる方法を示している。ある点では、Ｌ及びＣの値は、第１の正弦波の上半分が入力波形に類似する図３４に示すような出力波形を取得するように選択される。例えば、上半分４２６は、入力波形と幾分類似している。あるいは、より数学的手法を用いてもよい。
【０１０４】
図３４において、値Ｔ／２は、回路の共振周波数の半周期と名付けることができる。Ｔ／２は、１つの正方向又は負方向へ向う、減衰する正弦波の１山の持続時間である。発明者らは、一連の図３０から図３４において、図３４のＴ／２が三角入力パルスの図３４における持続時間ＴＴに近づくにつれて、電圧増幅が増大することを指摘しておく。すなわち、図２４のＬとＣの値を変えることにより、Ｔ／２が持続時間ＴＴに近づくにつれて、コンデンサ電圧Ｖｃは増大する。
【０１０５】
このことは、擬似共振周波数を設定する１つの方法を示している。インダクタＬとコンデンサＣとは、これらが入力パルスの持続時間ＴＴに等しい半周期Ｔ／２を有する共振周波数を発生するように選択される。しかしながら、入力はパルス化され、あるいは図３０から図３４のシミュレーションの場合には三角波である。
【０１０６】
この計算法はまた、入力パルスが図示した三角パルスではなく、矩形パルスである場合にも用いることができる。図２１のグラフ３３１におけるＤのような入力パルスの持続時間は、図３４の持続時間ＴＴに相当するように設定される。従って幅Ｄは、Ｈｚで表した１／Ｄの周波数に対応する。この周波数は、擬似共振周波数であるとみなされ、必要なＬ及びＣは、図２３で与えられる等式を使用して、ラジアン尺度に適当に変換して計算される。
【０１０７】
別の方法においては、擬似共振周波数は、入力パルスの立上り時間又は立下り時間に基づいて選択される。図３４においては、立上り時間は、約１マイクロ秒であって、点４３０から点４３５まで立ち上がる時間である。擬似共振周波数は、Ｔ／４、すなわち周期Ｔの１／４が立上り時間と等しくなるように選択される。Ｌ及びＣの値は、これに応じて選択される。
【０１０８】
同様な原理が立下り時間に対しても当てはまる。
【０１０９】
入力パルスは、矩形パルスとすることができる。勿論、パルスは完全に矩形ではなく、すなわち、前縁と後縁は、必ず有限の立上り時間と立下り時間とを有することになる。擬似共振周波数は、Ｔ／４すなわち１／４周期が三角パルスの場合と同様に立上り時間に等しくなるように選択される。
【０１１０】
擬似共振周波数は、主として図１の周期Ｄによって決まることを指摘しておく。しかしながら、周期Ｄは、パルス列の周波数ではない。周波数は１／Ｔに等しい。従って、擬似共振周波数、すなわち該周波数から計算されるＬとＣの値は、完全に入力周波数に依存するわけではなく、パルス列のデューティサイクルにも依存している。
【０１１１】
前述の方法は、入力パルスのタイミングに基づいて擬似共振周波数を選択するよう検討された。本発明の更に別の形態においては、擬似共振周波数は、試行錯誤法によって決定される。図２４に示す実際の回路を用いて試みることにより、又はその回路をシミュレートするＳＰＩＣＥなどのコンピュータソフトウエアを使用することによりシミュレーションが行われる。Ｌ及びＣの様々な値が選択され、所望の増幅をもたらすＬ及びＣが使用される。
【０１１２】
しかしながら、Ｌ及びＣの大きさは、実用上の理由により限定することができる。例えば、所与の状況においては、共振を達成するためには物理的大きさの点で極めて大きいコンデンサが必要となる可能性がある。従って、ある状況においては、素子は、非共振状態で動作しながらも、十分な増幅をもたらすように選ぶことができる。
【０１１３】
コンピュータシミュレーション手法は、多くのＳＰＩＣＥプログラムがパラメータを掃引することが可能である場合には、極めて単純にできることを指摘しておく。すなわち、掃引に際して、Ｌなどのパラメータのある範囲の値が選択されて、その範囲内で使用されるべき値の数が特定される。掃引時には、文字通り数千又は数百万のＬ及びＣの異なる値を、ほとんど又は全く人手に頼ることなく全てコンピュータプログラムを使用して選択しテストすることができる。
【０１１４】
次いで、その結果を人が検査して、望ましい値を選択する。
【０１１５】
擬似周波数において、特定のインピーダンスが提供されるＬ及びＣの値が計算される。これらのインピーダンスは、あたかも励振が定常状態の正弦波であったかのように計算されるフェーザインピーダンスである。すなわち、擬似共振周波数において、Ｌ及びＣのインピーダンスの和は、ゼロに設定される。
【０１１６】
すなわち、
ｊｗＬ＋１／ｊｗＣ＝０
であり、上式で
Ｌは、インダクタンス、
Ｃは、キャパシタンス、
ｗは、擬似共振周波数、
ｊは、虚数演算子である。
【０１１７】
ｗが選ばれると、上記に与えられた方程式を満たすようにＬ及びＣが選択される。
【０１１８】
従って、システムは定常状態正弦波モードで作動しているが、あたかもＬ及びＣはパルス入力モードで使用されているかのようにＬ及びＣの所望の値が計算される。
【０１１９】
更に、Ｒの値も重要となる可能性がある。本発明の一形態においては、図２４のＲＬＣ回路は、工学的意味においてアンダーダンプ応答を示すように設計され、その結果、パルスによる励振がリンギングと呼ばれる正弦波応答を誘起するようになる。正弦波減衰の包絡線は指数関数である。Ｒの値は、減衰速度を決定する。本発明の一形態においては、Ｒは以下の事象が起こるように選択される。
【０１２０】
最初に、電流パルスが火花を発生する。該火花は、図２９に示すようなＲＬＣ回路を励振させる。ＲＬＣ回路は、図３１から図３４に示すように、リンギング状態になる。しかしながら、Ｒは、リンギング正弦波が次のパルスの前に十分減衰するように選択されるので、次のリンギング正弦波は、現在のリンギング正弦波と区別することができる。
【０１２１】
１つの実施形態においては、図３５のリンギング正弦波は、１／２Ｔ以内にその元の振幅Ａの５０％まで減少する。０．０５Ｔと０．９Ｔとの間の任意の選択された時間内に５０％まで減少することも企図される。
【０１２２】
Ｆｒｕｓに付与された米国特許第５，５２３，６９１号（１９９６年６月４日、特許出願番号第４５８，０９１号）は、航空機エンジン内の点火器における火花を検出する１つの方法を示している。Ｆｒｕｓは、該特許の図１ＡのインダクタＬ１が最初に電流により充電されると述べている。正常な火花が発生すると、インダクタＬ１は点火プラグを介して急速に放電する。
【０１２３】
しかしながら、点火プラグが火花を発生しない場合には、インダクタＬ１は、点火プラグを極めて高抵抗としてみなす。この場合には、インダクタＬ１は、分圧器２７内に含まれた抵抗器を介して放電する。この後者の放電には、かなり長い時間を要する。Ｆｒｕｓは、この放電の長さを検出し、より長い放電が検出されたときには、火花が存在しないと推測する。
【０１２４】
Ｆｒｕｓはまた、励振器１３によって発生される電圧が意図した値よりも低い場合に火花が発生できないと述べている。Ｆｒｕｓは、この火花の発生しないことを検出する方法について検討している。
【０１２５】
発明者らは、Ｆｒｕｓ特許のインダクタＬ１は本発明の図１９Ａのコイル３１０と同様の目的を果たさないことを指摘しておく。例えば、Ｆｒｕｓ特許のインダクタＬ１は、点火プラグへ送られる電流を伝送する。これに反して、コイル３１０はこのようなことはしない。
【０１２６】
別の相違点は、Ｆｒｕｓ特許のインダクタＬ１は、確実に１，０００ボルトを超え、可能性としては２０，０００ボルトを超える電圧に耐えるように設計されなくてはならない。従って、物理的なインダクタＬ１から延び、並びに装置内の巻線の周りに延びる入力リード線と出力リード線との間に有意な絶縁が必要とされる。これに反して、図１９Ａのコイル３１０は、数ボルトに耐えればよい。１つの実施形態では、コイル３１０は、２本のリード線に加わる作動電圧が異なる３つの実施形態の５、１０、又は１００ボルトを超えないインダクタとして設計される。
【０１２７】
更に、Ｆｒｕｓ特許のインダクタＬ１は、温度が４００°Ｆを超える環境内に存在するとは思われない。
【０１２８】
本発明の一形態においては、図１８に示す航空機内におけるようなガスタービンエンジンの始動時には特別な始動手順が用いられる。パイロットは、始動システムによりエンジンのロータ（図示せず）を回転させるか、又は始動ルーチンを開始するよう制御システム（図示せず）に命令する。燃料制御装置（図示せず）が、燃料を燃焼器へ供給する。燃焼器内の点火器が始動される。
【０１２９】
エンジンの点火が検出されない場合には、パイロットは、図１８の表示器５００を調べる。表示器５００は、コックピットと呼ばれる場合が多い航空機のパイロットステーションに配置される。表示器は、図１９ＡのコンデンサＣによって発生される電圧信号に応答した信号を検出器５０５から受け取り、これは、火花信号と呼ばれることになる。点火器が火花を発生していることを火花信号が示す場合には、表示器５００は、点灯により火花の存在を表示する。火花信号がない場合には、表示器５００は、消灯により火花が存在しないことを表示する。
【０１３０】
別の視点から見ると、表示器５００は、自動車のアナログ表示器とは反対に動作する。例えば自動車においては、油圧表示灯は、問題が発生したときに点灯する。これに反して、表示器５００は、問題がないとき、すなわち点火器が火花を発生しているときに点灯する。
【０１３１】
火花の情報を所望しないときにパイロットが表示器５００を消すことができるようにスイッチ５１０を設けることができる。あるいは、制御システム（図示せず）は、表示器５００がその情報を何時表示するかを制御することができる。
【０１３２】
図３６は、本発明の２つの形態を示す。点火器５５０は、近位端５５５と遠位端５６０とを有する。近位端は、本実施例においては、断面が円筒状又は円形状のハウジング５６５を有する。他の断面形状も可能である。
【０１３３】
着脱自在なハウジング５７０が示されており、このハウジングは、図２９の対応する素子と同様なブロックＲＬＣによって示されたコイルＬ、コンデンサＣ，及び抵抗器Ｒを含む。コネクタ、リード線、同軸ケーブル５７５、又はこれに類したものが、コンデンサＣ又は他の選選択された素子の両端電圧を外部から検出することを可能にする。
【０１３４】
ハウジング５７０は、ハウジング５６５の断面形状と一致した断面形状の開口５８０を含む。一致した形状とは、開口５８０がハウジング５６５の周りに密着嵌合するように、２つの形状が同一形状及び同一サイズであることを意味する。
【０１３５】
本発明の一形態においては、インダクタＬは、図１９Ａに示すように点火器の軸線の周りに巻かれる。本発明の別の形態においては、高透磁率リングが、点火器を囲み、点火器に入る電流によって発生される磁界Ｂを捕捉する。インダクタＬは、図２０に示すようにリングの周りに巻かれる。
【０１３６】
本発明の別の形態においては、火花検出器ＲＬＣは、図３６の点火器６００において示されるように点火器と一体的に作られる。
【０１３７】
本発明の幾つかの別の態様は、以下の通りである。本発明の一形態においては、エンジン又は燃焼器（共に図示せず）に取り付けられる図１９Ｂのアダプタ３１１が設けられる。点火器は、アダプタ内に螺入される。アダプタは、上述の検出機能を果たす一体的コイル３１０を含む。
【０１３８】
ＲＬＣ回路は共振状態で動作する必要はない。ＲＬＣ回路は、２つの機能を果たすとみなすことができる。１つは、ＲＬＣ回路がインダクタＬ内で発生したパルスを増幅する機能である。第２は、ＲＬＣ回路がリンギング又は減衰正弦波を発生する機能である。リンギングは、検出された信号をリンギングを誘導するパルスよりも長時間にわたって存続させ、これによってパルスをより容易に検出させる。
【０１３９】
例えば、図３４の実施形態に示す三角波は、概略図である。点火器において使用される実際の信号は、三角形である必要はなく、使用される特定の点火器の要件に応じたものとなる。また、点火器の物理特性は、その経年に応じて変化し、これらの特性は、点火器に供給されるパルスの形状に影響を及ぼす。コンデンサにおいては、電流は印加されたＡＣ電圧と同相ではないことが類推によってよく知られている。コンデンサの内部抵抗は、時間と共に変化する。この変化は、電流と電圧との間の位相角を変化させ、従って、電圧が印加される物理的対象物における変化が、その対象物内に結果として生じる電流を変化させる可能性があることを説明している。
【０１４０】
本明細書での検討は、図２４のＲ、Ｌ、及びＣのようなディスクリートの集中回路素子に関して構成されたものである。しかしながら、分散された素子によっても同様の結果が得られることは理解される。
【０１４１】
上述の航空機のガスタービンエンジンへの適用は、例示的なものである。一般に、本発明は、航空機、陸上の乗物、船舶、発電、及び他の用途において使用されるガスタービンエンジン全般に適用可能である。更に、本発明は、点火器全般における火花検出に適用可能である。
【０１４２】
図２４のコンデンサＣ及びＲＬＣ回路内の対応するコンデンサから電荷を逃がすために、ブリード抵抗器を付加することができる。このブリード抵抗器は、リンギングの減衰を急激にし、リンギングをより早く消滅させる。
【０１４３】
一般に、Ｒ、Ｌ，及びＣの値は、コンデンサＣ上などで検出可能な信号を供給するように選択される。検出可能な信号の１つの定義は、ガスタービンエンジンにおいて広く使用されるＫタイプの熱電対を基準に得ることができる。このような熱電対は、２５０ミリボルトの範囲内の信号を発生する。従って、検出可能な信号の１つの定義は、２５０ミリボルトを超える信号とすることができる。この定義と合致させて、発明者らは、１つの実験においてコンデンサＣの両端で４７０ミリボルトの信号を得た。
【０１４４】
本発明の１つの特徴は、ＲＬＣ回路内のコンデンサを他の素子から遠方に、従って図１９Ａのコイル３１０の位置よりも低温の場所に位置づけることが可能になることである。１つの実施形態においては、コンデンサＣは、室温環境内、又は室温を公称上７５°Ｆとした場合、これよりも低温の環境内に位置づけることができる。
【０１４５】
多くのコンデンサは、７９°Ｃ（１７５°Ｆ）の実用温度限界を有するので、このことは重要とすることができる。しかしながら、図１９Ａのコイル３１０の位置は、恐らくは２０４°Ｃ（４００°Ｆ）を超えることになろう。
【０１４６】
適正な火花を表示する信号を提供することに関する上述の検討は、パイロットステーションにおいて発生するものである。この信号は、ガスタービンエンジンを利用する装置内の保守要員、又は遠方の保守要員に送ることもできる。この信号は、１つより多いパイロットステーションへ送ることもできる。
【０１４７】
本発明の真の精神及び範囲から逸脱することなく、多くの置き換え及び変更を行うことができる。例えば、上記の検討は、航空機用のガスタービンエンジンに関して行われたものである。しかしながら、本発明は、発電及びポンプにおいて使用される地上設置型のガスタービンエンジン、又は船舶で使用されるガスタービンエンジンなどの他の形式のガスタービンにおいても使用することができる。更に、本発明は、ガスタービンエンジンに限らず、様々な燃焼用途において使用される点火器一般に用いることができる。
【０１４８】
また、本発明は、高温環境内で動作する必要はないが、上記で説明したように、高温に耐える能力を提供することができる。
【０１４９】
請求項において示された参照符号は、本発明の範囲を狭めるためではなく、本発明の理解を容易にすることを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】ガスタービンエンジンの簡略化された概略図。
【図２】図１に示された点火器１２の図。
【図３】図２の端部Ｅの拡大図。
【図４】図２の端部Ｅの拡大図。
【図５】発明者らが観察した端部Ｅの形状変化を示す図。
【図６】発明者らが観察した端部Ｅの形状変化を示す図。
【図７】本発明の一形態を示す図。
【図８】図７の挿入部８４に類似する図。
【図９】図７の挿入部８４に類似する図。
【図１０】図７の一部の斜視図。
【図１１】本発明の一形態の切欠斜視図。
【図１２】図１１の装置の断面図。
【図１３】図１１の装置の斜視図。
【図１４】本発明の一形態を示す図。
【図１５】本発明の一形態において発生する一連の事象を示す図。
【図１６】２つの電界が発生する２つの距離Ｄ９及びＤ１０を示す図。
【図１７】図１５の補助電極７２を構成する１つのモードを示す図。
【図１８】本発明の一形態を使用した航空機を示す図。
【図１９Ａ】環状コイル３１０を支持する点火器３０８を示す図。
【図１９Ｂ】ブラケット３１１が点火器を支持し、且つコイル３１０を含む本発明の一形態を示す図。
【図２０】周りに高透磁率リング３２６が配置され、このリングの周りにコイル３２０が巻かれた点火器／ケーブル組立体を示す図。
【図２１】点火器システムの一概略図。
【図２２】発明者らによって開発された、図２１の装置の動作の可能性のあるモードの概略図。
【図２３】先行技術によるＲＬＣ回路を示す図。
【図２４】正弦波形によって励振されるＲＬＣ回路を示す図。
【図２５】図２４の回路のシミュレートされた出力のグラフ図。
【図２６】図２４の回路のシミュレートされた出力のグラフ図。
【図２７】図２４の回路のシミュレートされた出力のグラフ図。
【図２８】図２４の回路のシミュレートされた出力のグラフ図。
【図２９】パルス列によってパルス化されるＲＬＣ回路を示す図。
【図３０】図２９の回路のシミュレートされた出力のグラフ図。
【図３１】図２９の回路のシミュレートされた出力のグラフ図。
【図３２】図２９の回路のシミュレートされた出力のグラフ図。
【図３３】図２９の回路のシミュレートされた出力のグラフ図。
【図３４】図２９の回路のシミュレートされた出力のグラフ図。
【図３５】タイミングパラメータを示す図。
【図３６】本発明の２つの形態を示す図。
【符号の説明】
【０１５１】
３３０  励振器
３３５  供給ケーブル
３４０  点火器
３４５  導電性シールド
３５０  ハウジング
３５２  エンジンフレーム
３６０  第２の経路
【図１】
0004681902.tif 000002
【図２】
0004681902.tif 000003
【図３】
0004681902.tif 000004
【図４】
0004681902.tif 000005
【図５】
0004681902.tif 000006
【図６】
0004681902.tif 000007
【図７】
0004681902.tif 000008
【図８】
0004681902.tif 000009
【図９】
0004681902.tif 000010
【図１０】
0004681902.tif 000011
【図１１】
0004681902.tif 000012
【図１２】
0004681902.tif 000013
【図１３】
0004681902.tif 000014
【図１４】
0004681902.tif 000015
【図１５】
0004681902.tif 000016
【図１６】
0004681902.tif 000017
【図１７】
0004681902.tif 000018
【図１８】
0004681902.tif 000019
【図１９Ａ】
0004681902.tif 000020
【図１９Ｂ】
0004681902.tif 000021
【図２０】
0004681902.tif 000022
【図２１】
0004681902.tif 000023
【図２２】
0004681902.tif 000024
【図２３】
0004681902.tif 000025
【図２４】
0004681902.tif 000026
【図２５】
0004681902.tif 000027
【図２６】
0004681902.tif 000028
【図２７】
0004681902.tif 000029
【図２８】
0004681902.tif 000030
【図２９】
0004681902.tif 000031
【図３０】
0004681902.tif 000032
【図３１】
0004681902.tif 000033
【図３２】
0004681902.tif 000034
【図３３】
0004681902.tif 000035
【図３４】
0004681902.tif 000036
【図３５】
0004681902.tif 000037
【図３６】
0004681902.tif 000038