(57)【要約】【課題】  ガスタービンエンジン入口ケーシングのファン前方に入口ストラットをもつ軍用機などのエンジンは、雪や氷がこの入口ストラットに蓄積して運転が妨げられる可能性がある。【解決手段】  電気コネクタ３８が、非導電性ポリマもしくは複合材料により形成される本体５６を含み、本体５６は湾曲した傾斜した外側面６０をもつテーパ状前端部５８を含む。前方端子６２の各々が本体５６の後端部６６に形成される複数の後方端子６４のうちの一つと電気的に連通する。入口ストラットを加熱するヒータマットへの電力は、入口ストラットのソケットからコネクタ３８を通してヒータマットの発熱体へと供給される。発熱体を通る電流がマットに熱を発生させ、入口ストラットに蓄積した雪や氷を溶解する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
テーパ状前端部と後端部をもつとともに、前記テーパ状前端部が外側面を含んでなる本体と、
前記テーパ状前端部における複数の前方端子と、
前記本体の後端部に位置し、前記前方端子と電気的に連通した複数の後方端子と、
を備えてなるコネクタ。
【請求項２】
前記テーパ状前端部の外側面が、一対の傾斜した面を含むことを特徴とする請求項１に記載のコネクタ。
【請求項３】
前記複数の前方端子が、前記一対の傾斜した面の一つに形成されることを特徴とする請求項２に記載のコネクタ。
【請求項４】
前記一対の傾斜した面が、凸状であることを特徴とする請求項３に記載のコネクタ。
【請求項５】
前記テーパ状前端部が、前記前方端子上に脱着できるように固定された脱着可能部を含むことを特徴とする請求項１に記載のコネクタ。
【請求項６】
ヒータが、前記コネクタの前記複数の前方端子に電気的に接続されることを特徴とする請求項１に記載のコネクタおよびヒータ。
【請求項７】
前記ヒータが、前記コネクタを完全に覆うことを特徴とする請求項６に記載のコネクタおよびヒータ。
【請求項８】
前記ヒータが複数の電気的発熱体を含むとともに、各々が前記複数の前方端子のうち少なくとも一つと接続することを特徴とする請求項７に記載のコネクタおよびヒータ。
【請求項９】
前記複数の電気的発熱体が、前記コネクタの前記複数の前方端子と直接接続する複数の接触子を含んでなることを特徴とする請求項８に記載のコネクタおよびヒータ。
【請求項１０】
前記ヒータが、前記コネクタが取り付けられたシェルを含むことを特徴とする請求項６に記載のコネクタおよびヒータ。
【請求項１１】
前記シェルが前端で連結した一対の間隔を介した壁を含むとともに、前記コネクタが前記シェルの前端に取り付けられることを特徴とする請求項１０に記載のコネクタおよびヒータ。
【請求項１２】
前記シェルが複合シェルであるとともに、前記ヒータが前記シェルの一つの層であるヒータマットを含むことを特徴とする請求項１１に記載のコネクタおよびヒータ。
【請求項１３】
タービンエンジン構造体に取り付けられることを特徴とする請求項６に記載のコネクタおよびヒータ。
【請求項１４】
前記タービンエンジン構造体が、ストラットであることを特徴とする請求項１３に記載のコネクタ、ヒータおよびタービンエンジン構造体。
【請求項１５】
請求項１４に記載のコネクタと、ヒータと、ストラットと、を含むとともに、前記ストラットが入口ケーシングの入口ストラットであることを特徴とするタービンエンジン。
【請求項１６】
発熱体と、
前記発熱体と接続するとともに、タービンエンジンストラット側の対応するコネクタと連結する接続部を後端部にもつコネクタと、
を備えてなるタービンエンジンストラットのヒータ。
【請求項１７】
前記発熱体が、前端で連結した一対の間隔を介した壁に形成される複数の発熱体のうちの一つであることを特徴とする請求項１６に記載のヒータ。
【請求項１８】
前記コネクタが、前記一対の壁の前端に取り付けられることを特徴とする請求項１７に記載のヒータ。
【請求項１９】
前記発熱体が、電気的発熱体であることを特徴とする請求項１８に記載のヒータ。
【請求項２０】
タービンエンジンのストラット用の加熱装置を形成する方法であって、
（ａ）型工具に隣接するようにコネクタを配置するステップと、
（ｂ）型工具上に複数の発熱体を配置するステップと、
（ｃ）前記複数の発熱体を前記コネクタと連結するステップと、
（ｄ）前記コネクタと前記型工具上に外側シェルを形成するステップと、
（ｅ）前記外側シェルから前記型工具を取り外すステップと、
を備えてなる加熱装置の形成方法。
【請求項２１】
前記外側シェルの少なくとも一部が、前記ステップ（ｄ）で前記複数の発熱体上に形成されることを特徴とする請求項２０に記載の加熱装置の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概ねタービンエンジンに関し、特にタービンエンジンの入口ケーシングにおける入口ストラット用ヒータのコネクタに関する。
【０００２】
本発明は米国海軍に付与された契約番号Ｎ０００１９−０２−Ｃ−３００３として米国政府の支持により考案された。したがって米国政府は本発明の一定の権利を有する。
【背景技術】
【０００３】
ある種のガスタービンエンジン、特に軍用機のガスタービンエンジンは、ファン前方の入口ケーシングに入口ストラットを含む。雪や氷が入口ストラットに蓄積してガスタービンエンジンの運転を妨害する可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明の出願人は入口ストラットの加熱装置を開発した。加熱装置は可とう性ポリマのマットを含むとともに、この中に複数の金属による電気的パターンすなわち発熱体を形成する。マットは入口ストラットの周囲に取り付けられる。発熱体を通る電流がマットに熱を発生させて、入口ストラットに蓄積した雪や氷を溶解する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は入口ストラットの加熱装置の組み込み用コネクタを提供する。コネクタはテーパ状前端部と反対側の後端部をもつ本体を含む。複数の前方電気端子がテーパ状端部の外側面に形成される。複数の後方電気端子が本体の後端部に形成される。後方電気端子は前方電気端子と電気的に連通している。
【０００６】
テーパ状端部の前方電気端子は加熱マットに形成された発熱体と連結した複数の電気的接触子と電気的に接続している。加熱マットはコネクタを完全に覆っている。ヒータマットは実質的に硬質の外側シェル内部に形成される。シェルとヒータマットが入口ストラットに取り付けられると、コネクタの後方電気端子はこの入口ストラットに形成されたソケットと電気的に接続する。したがって、ヒータマットへの電力は入口ストラットのソケットからコネクタを通してヒータマットの発熱体へと供給される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は発電や推進力に使用されるガスタービンのような、ガスタービンエンジン１０を示し、エンジン中心線すなわち軸方向の中心軸１２のまわりに周方向に配置されている。エンジン１０はファン１４、コンプレッサ１６、燃焼セクション１８、およびタービン１１を含んでなる。周知のように、コンプレッサ１６で圧縮された空気は燃焼セクション１８で燃料と混合されて燃焼しタービン１１で膨張する。タービン１１は膨張に反応して回転するロータ１３，１５を含み、コンプレッサ１６およびファン１４を駆動する。タービン１１はタービンブレード２０とベーン１９との交互に並ぶ列を含む。ファン１４は入口ケーシング２４で囲まれ、これは複数の入口ストラット２６によって支持され、この入口ストラット２６は入口ケーシング２４内部のファン１４前方に配置されている。各々の入口ストラット２６は加熱装置２８で覆われている。図１は実施例の目的のみの幾分概略的な図で本発明を限定するものではなく、本発明は、発電、航空機などのガスタービンエンジンに使用されうる。さらに、様々な種類のガスタービンエンジンがあり、これらの多くが本発明から利益を得ることができ、ここに示す図に付記していない。
【０００８】
図２は一つの入口ストラット２６と加熱装置２８の分解斜視図である。加熱装置２８は概ねヒータマット３０を含むとともにこの中に形成される複数の電気的発熱体３２をもつ。一般的にヒータマット３０は、例えばＫａｐｔｏｎのような可とう性ポリマであり、一方、発熱体３２は接着剤によってヒータマット３０に取り付けられたもしくはＫａｐｔｏｎ上に挿入成形された薄い金属片である。別の方法として、発熱体３２はヒータマット３０上のスパッタ堆積物によっても形成されうる。発熱体３２はチタン、銅、もしくはその他の適切な材料でもよい。ヒータマット３０は折り曲げられて折り返し前端３４と開放後端３６を形成する。電気コネクタ３８が発熱体３２に電気的に接続されてヒータマット３０の前端３４に配置される。複合外側シェル４０が電気的発熱体３２内のヒータマット３０の上に形成される。外側シェル４０は複数の層（ｐｌｙ）により形成される複合構造であり、ヒータマット３０はこの層の一つである。
【０００９】
入口ストラットの前端に加熱装置２８の電気コネクタ３８に対応するソケット４６もしくはその他の電気的コネクタを含む。入口ケーシング２４を貫通して入口ストラット２６内へと通りソケット４６と連結する電力ケーブル４８によって電力がソケット４６および電気コネクタ３８に供給される。  
【００１０】
図２の分解図に示されるが、加熱装置２８はヒータマット３０に取り付けられた外側シェル４０に収められ組み込まれている。組立てにおいては、図３に示すように電気コネクタ３８が入口ストラット２６のソケット４６と電気的に接続するまで入口ストラット２６をヒータマット３０の開放後端３６に挿入することにより加熱装置２８が入口ストラット２６上に差し込まれる。外側シェル４０の前端の充填材５０が入口ストラット２６と接し、これにより加熱装置２８の安定性が向上する。さらに加熱装置２８が留め具もしくは接着剤により入口ストラット２６に固定される。加熱装置２８（すなわち、外側シェル４０、発熱体３２および電気コネクタ３８をもつヒータマット３０）は入口ストラット２６に取り付けられ、取り外され、交換することができる。
【００１１】
図４は図２〜図３のコネクタ３８の後方斜視図である。コネクタ３８が本体５６を含み、これは望ましくは非導電性ポリマ、もしくは複合材料により形成される。本体５６は湾曲した傾斜した外側面６０をもつテーパ状前端部５８を含む。複数の前方端子６２が外側面６０の一方に形成される。前方端子６２の各々が電気コネクタ３８の本体５６の後端６６に形成される複数の後方端子６４のうちの一つと電気的に連通する。図示の実施例では、前方端子６２と後方端子６４は電気コネクタ３８の本体５６に挿入成形された複数の導電性金属ソケット６８（一つ示す）の両側に形成される。
【００１２】
図５は部分的に折り曲げられていない状態のヒータマット３０を示す概略図である。図に示すように、ヒータマット３０は、このヒータマット３０の残部から上方向に延びた接続タブ７４を含む。簡略化のため発熱体３２は図５に示されていないが、図６は図５のヒータマット３０の接続タブ７４の拡大後方斜視図である。図に示すように、発熱体３２が接続タブ７４に案内されてこの接続タブ７４上の複数の導電性接触子７６と電気的に接続されている。電熱線３２と電気的接触子７６は一対一の関係である必要はない。
【００１３】
図６、図７および図８には、図２〜図３の加熱装置２８をつくるように図４のコネクタ３８や図５〜図６のヒータマット３０がどのように使われるかを示す。まず図６を参照すると、ヒータマット３０の接続タブ７４が図６の矢印により示すように始めにヒータマット３０の内側に折り込まれ、図７に示すように接触子７６がヒータマット３０の内側に露出される。
【００１４】
図７、図８を参照すると、コネクタ３８が所定形状の型工具４９の上部角のくぼみに配置されてヒータマット３０がコネクタ３８および型工具４９の周りで折り返されている。これによりコネクタ３８の前方端子６２が接触子７６と電気的に接触するまでコネクタ３８がヒータマット３０内部の前端３４に挿入される。湾曲した傾斜した外側面６０をもつコネクタ３８のテーパ状前端部５８が、ヒータマット３０の前端３４内部にぴったりと適合している。コネクタ３８は溶接、ろう付け、はんだ付け、機械的圧接／ステープル留めもしくは導電性接着剤によりヒータマット３０に接合されうる。その後外側シェル４０がヒータマット３０の上に一連の複数層として複合コンポーネントをつくる周知の方法により形成される。ヒータマット３０は外側シェル４０内の最も内側の層として示されるが、中間の層の一つでもよい。その後、型工具４９が外側シェル４０、ヒータマット３０およびコネクタ３８から取り外されて形成された加熱装置２８が残る。
【００１５】
型工具４９の取り外し後、電気コネクタ３８の下でかつ外側シェル４０と入口ストラット２６との間の容積部（先に型工具で占められていた）は充填材５０で詰められ、図３に示すようにこの充填材はポリマ、複合材、ポリマ性発泡樹脂もしくはその他の材料でもよい。充填材５０は加熱装置２８の強度や耐久性を増加させる。電気コネクタ３８やソケット４６は入口ストラット２６および加熱装置２８の上端に位置するように示されているが、これらは入口ストラット２６に沿ったあらゆる位置に配置されうる。
【００１６】
図４のコネクタ３８内部からソケット６８の一つが図９に示されている。ソケット６８は概ね金属の導電管で、一端が平らにされて前方端子６２を形成し、反対端は開放された状態の円筒形で後方端子６４を形成する。またソケット６８は前方端子６２および後方端子６４を適切に配置するように曲げられもしくは形成されうる。前方端子６２および後方端子６４は別の方法によっても提供されうる。
【００１７】
図１０〜図１２はヒータマット３０への電気的接続をつくる別の実施例の方法を示す。電気的発熱体は簡略化のために図示していない。
【００１８】
図１０を参照すると、他の実施例のヒータマット３０´がこのヒータマット３０´の残部から上方向に延びた別の接続タブ７４´を含んでなる。複数の電気的接触子７６´が接続タブ７４´の一端に形成されている。接続タブ７４´は可とう性をもつ。図１０にはコネクタ３８´が図示されていないが、図１１に示すように接続タブ７４´がコネクタ３８´の内側に適合するように二回折り曲げられて示されている。図１１を参照すると、代替例のコネクタ３８´が中間部６０´の向かい側かつ前部５９´の後方に脱着可能中間部６１´を含む。
【００１９】
電気コネクタ３８´を電気的接触子７６´に接続するには、まず脱着可能中間部６１´がコネクタ３８´から取り外される。その後接続タブ７４´がコネクタ３８´の中間部６０´上に折り返され、接続タブ７４´の電気的接触子７６´をもつ部分が折り返される。その後脱着可能中間部６１´がコネクタ３８´の接続タブ７４´上に戻され、これにより接続タブ７４´をコネクタ３８´内に留める。中間部６１´はスナップ嵌めもしくは摩擦嵌めでもよく、さらにコネクタ３８´に幾分ゆるく留められてもよい。
【００２０】
図１２は、図１１の中間部６１´が挿入された後、線１２−１２に沿って切断した断面図である。図１２に示すように、電気的接触子７６´がコネクタ３８´に挿入成形されたソケット６８´と電気的に接続している。さらに、コネクタ３８´は溶接、ろう付け、はんだ付け、機械的圧接／ステープル留めもしくは導電性接着剤によりヒータマット３０´に接合されうる。その後図１２に示すアセンブリが、図７、図８の第一の実施例について示したように型工具４９に配置されて外側シェル４０に囲み込まれる。図１０〜図１２のコネクタ３８´およびヒータマット３０´は、図１〜図９のコネクタ３８およびヒータマット３０の代わりに用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明が使用されるガスタービンエンジンの断面図。
【図２】入口ケーシングおよび入口ストラットの一部を加熱装置が分解された状態で示す斜視図。
【図３】図２のシェル、ヒータマット、コネクタおよび入口ストラットが組み立て位置にあるときの断面図。
【図４】コネクタの後方斜視図。
【図５】ヒータマットが部分的に折り曲げられていない状態の斜視図。
【図６】図５のヒータマットのタブおよび接触子の後方拡大斜視図。
【図７】ヒータマットおよびシェル内部のコネクタの拡大断面図。
【図８】型工具上で製造中の図２の加熱装置の断面図。
【図９】図７のソケットの斜視図。
【図１０】別の実施例のヒータマットの斜視図。
【図１１】別の実施例のコネクタに連結された図１０のヒータマットの斜視図。
【図１２】図１１のコネクタおよびヒータマットの断面図。
【符号の説明】
【００２２】
３８…電気コネクタ
５６…本体
５８…テーパ状前端部
６０…本体外側面
６２…前方端子
６４…後方端子
６６…後端部
６８…ソケット
【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】
2007071199.tif 000009
【図８】
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【図９】
2007071199.tif 000011
【図１０】
2007071199.tif 000012
【図１１】
2007071199.tif 000013
【図１２】
2007071199.tif 000014
【外国語明細書】
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