(57)【要約】【課題】励振器を点火器に結合するための点火リードを提供すること。【解決手段】大電流高電圧の点火パルスを励振器から点火器に伝導する点火リードであって、該点火器は、点火リードから受け取られたパルスを電気スパークに変換することができ、このスパークがエンジンの燃焼室内で燃料及び空気を点火させる。点火リードは、改善された電磁シールドのための構造を含むことができる。前記導管は、前記中心導体に対してエアギャップを形成することができる。【選択図】      図２Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励振器を点火器に結合するための点火リードであって、
前記励振器から前記点火器に高電圧を伝導する中心導体と、
前記中心導体を囲み且つ該中心導体を周囲環境から保護する導管と、
前記導管に取り付けられた導電性材料の連続層を含む電気的リターンパスと、
を備える、点火リード。
【請求項２】
前記導管が、前記中心導体に対してエアギャップを形成する、請求項１に記載の点火リード。
【請求項３】
前記連続層が、前記導管の内面及び外面の一方に取り付けられる、請求項１に記載の点火リード。
【請求項４】
前記導管が第１の連続金属層を含み、前記連続層が第２の連続金属層を含む、請求項１に記載の点火リード。
【請求項５】
前記第２の連続金属層が、前記第１の連続金属層よりも導電性が高い、請求項４に記載の点火リード。
【請求項６】
前記第１の連続金属層が、前記第２の連続金属層よりも酸化性が低い、請求項５に記載の点火リード。
【請求項７】
前記第１の連続金属層が、少なくともニッケル及び鉄の組成物を含み、前記第２の連続金属層が、少なくとも銅を有する組成物を含む、請求項６に記載の点火リード。
【請求項８】
前記第１及び第２の連続層が、バイメタルストリップから形成される、請求項４に記載の点火リード。
【請求項９】
前記バイメタルストリップが巻線形である、請求項８に記載の点火リード。
【請求項１０】
前記バイメタルストリップが、渦巻き状に形成される、請求項８に記載の点火リード。
【請求項１１】
前記バイメタルストリップが可撓性である、請求項８に記載の点火リード。
【請求項１２】
前記中心導体を囲み且つ該中心導体を前記導管及び前記電気的リターンパスから電気的に絶縁する電気絶縁ジャケットを更に備える、請求項１に記載の点火リード。
【請求項１３】
前記導管を囲む摩擦ガードを更に備える、請求項１２に記載の点火リード。
【請求項１４】
励振器を点火器に結合するための点火リードであって、
前記励振器から前記点火器に高電圧を伝導する中心導体と、
少なくとも第１の連続金属層及び第２の連続金属層を有する巻線形の多層ストリップから形成され、前記第１の連続金属層及び第２の連続金属層が異なる無線周波数シールド特性を有する導管と、
を備え、前記第１の連続金属層及び第２の連続金属層が、前記中心導体を囲み且つ該中心導体を周囲環境から保護し、前記第１の連続金属層及び第２の連続金属層のうちの一方が電気的リターンパスを提供する、点火リード。
【請求項１５】
前記導管が、前記中心導体に対するエアギャップを形成する、請求項１４に記載の点火リード。
【請求項１６】
前記電気的リターンパスを提供する前記第１の連続金属層及び第２の連続金属層のうちの一方が、前記第１の連続金属層及び第２の連続金属層のうちの他方と前記中心導体との間に位置付けられる、請求項１４に記載の点火リード。
【請求項１７】
前記中心導体を囲み且つ該中心導体を前記導管及び前記電気的リターンパスから電気的に絶縁する電気絶縁ジャケットを更に備える、請求項１６に記載の点火リード。
【請求項１８】
前記導管を囲む摩擦ガードを更に備える、請求項１７に記載の点火リード。
【請求項１９】
前記第１の連続金属層が、最大４０ＧＨｚまでの周波数をシールドし、前記第２の連続金属層が、１０ｋＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲の周波数をシールドする、請求項１４に記載の点火リード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、励振器を点火器に結合するための点火リードに関する。
【背景技術】
【０００２】
現代の往復動及びガスタービン航空機エンジンは、大電流高電圧の点火パルスを励振器から点火器に伝導する点火リードを有する点火システムを含み、該点火器が、点火リードから受け取ったパルスを電気スパークに変換し、このスパークがエンジンの燃焼室内で燃料及び空気を点火させる。点火リードの導体又は内側リードワイヤは、保護、接地帰路、及び電磁干渉の保護のため１つ又はそれ以上の金属編み組スリーブ及び／又は密閉導管によって囲まれることが多い。編み組スリーブの設置及び取り付けは、大きな労働力を要する。編み組スリーブは、導管を通って点火器端子に送給される冷却空気流の妨げの原因となり、過酷な振動環境において持続的な機械損傷を生じる傾向となる可能性がある。更に、一部の空気冷却応用において、編み組スリーブはまた、デブリを捕捉することが知られており、最終的には意図した冷却供給空気を遮る場合もあり、編み組を支持し、明確に定められた冷却流路を維持するための設計特徴要素を追加することが必要となる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７，６３７，０９４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
１つの実施形態において、励振器を点火器に結合するための点火リードは、励振器から点火器に高電圧を伝導する中心導体と、中心導体を囲み且つ該中心導体を周囲環境から保護する導管と、導管に取り付けられた導電性材料の連続層を含む電気的リターンパスと、を含む。
【０００５】
別の実施形態において、励振器を点火器に結合するための点火リードは、励振器から点火器に高電圧を伝導する中心導体と、少なくとも第１の連続金属層及び第２の連続金属層を有する巻線形の多層ストリップから形成され、第１の連続金属層及び第２の連続金属層が異なる無線周波数シールド特性を有する導管と、を含む。ここで第１の連続金属層及び第２の連続金属層は、中心導体を囲み且つ該中心導体を周囲環境から保護し、第１の連続金属層及び第２の連続金属層のうちの一方が電気的リターンパスを提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１Ａ】従来技術において公知の点火リードを有する点火システムの概略図。
【図１Ｂ】図１Ａの点火リードの断面図。
【図１Ｃ】例示の目的で部分的に切り欠き部が設けられた、図１Ａの点火リードの側面図。
【図１Ｄ】図１Ａの点火リードの一部の断面図。
【図２Ａ】本発明による点火リードの断面図。
【図２Ｂ】図２Ａに示した点火リードの一部の概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図１Ａは、ガスタービンエンジン３と共に用いることができる例示的な点火システム２の概略図であり、該点火システムは、励振器４と、少なくとも１つの点火器５と、励振器４と点火器５との間に結合された少なくとも１つの点火リード６とを含むことができる。図１Ｂに示すように、点火リード６は、一般に、電磁シールドの目的で同軸構造を含むことができる。内側部分は、点火パルスを提供するための中心導体７と、電気絶縁ジャケット８と、電流のリターンパスとして使用される低抵抗編組体９とを含むことができる。この電気絶縁ジャケット８は、エラストマー又はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＥＥ）ベースの材料を含む、あらゆる好適な材料から形成することができる。例えば、別の非限定的な例証として、電気絶縁ジャケット８を形成するためにシリコーンを用いてもよい。編組体９は、空気通路１０により絶縁ジャケット８から間隔を置いて配置することができる。この内側部分は、非圧壊可能な可撓性金属導管１２によって囲むことができ、該導管は、空気通路１０を維持するために好適な構造的一体性を点火リード６に提供することができる。編組体９は、点火リード６の各端部にて導管１２に編み組することができる。導管１２を覆うニッケルベースの被覆編組体１４を設けて、点火リード６の内部構成要素を摩耗及び他の損傷から保護すると共に、ＥＭＩ保護を付加することができる。
【０００８】
図１Ｃは、点火リード６の側面図を示し、点火リード６の内部を示すために部分的に切り欠いている。図１Ｄにおいてより明確に示すように、導管１２は、一連のストリップが巻かれてろう付けされた渦巻き部により形成することができる。代替として、場合によってはシーム溶接された又はシームレスの波状部を用いることもできる。導管１２は、中心導体７に対して機械的及び環境的保護を提供することができるので、一般的には、良好な強度を有するが比較的不良導体の鉄基合金を使用することが必要とされる。不良導体は、低抵抗の編組体９を含めることにより対処され、該編組体９は、多くの場合、導管１２を形成する渦巻き部に適用されて電流リターンパスとして機能する銅又は他の導電性金属から形成することができる。編組体９はまた、ＥＭＩ保護を付加することができる。
【０００９】
点火リード６の動作中、空気が空気通路１０を通って流れることができ、これにより絶縁ジャケット８並びに点火器５及び点火リード６内の他のあらゆるポリマー材料を冷却するようになる。導管１２は、編組体９を物理的損傷並びに電磁干渉から保護する助けとなることに起因して、編組体９を導管１２内に位置付けることは有利とすることができる。時間の経過に伴って、振動及び他の条件により、編組体９の一体性の低下、圧壊、及び／又は集積化を引き起こし、この場合には、空気通路１０が少なくとも部分的に閉鎖され、従って、空気流が空気通路１０を通過するのを抑制し、高温化、並びに絶縁ジャケット８の及び熱及び／又は絶縁破壊につながる可能性がある。
【００１０】
図２Ａは、本発明の１つの実施形態による点火リード２０を示している。点火リード２０には、中心導体２２、導管２４、及び電気的リターンパス２６を含めることができる。中心導体２２は、上述のように、高電流及び高電圧を励振器から点火器に伝導することができる。絶縁ジャケット２８は、中心導体２２を囲むことができ、中心導体２２を導管２４及び電気的リターンパス２６から電気的に絶縁することができる。
【００１１】
導管２４は、中心導体２２を囲むように図示され、高振動及び最高最低気温を有する過酷な動作環境を含む可能性がある、ジェットエンジンがもたらす周囲環境から中心導体２２を保護する。導管２４は、中心導体２２の周りに渦巻き状の金属管体を形成することができる。中心導体２２を空気冷却できるように、エアギャップ３０が中心導体２２に対して導管２４により形成される。電気的リターンパス２６は、導管２４に取り付けられた導電性材料の連続した層３２を含むことができる。電気的リターンパス２６を形成する連続層３２は、導管２４の内面３４に取り付けられるように図示されているが、電気的リターンパス２６を形成する連続層３２は、導管２４の外面３６か又は内面３４の何れか、或いは、内面３４及び外面３６の両方に同時に取り付けてもよい点は企図される。
【００１２】
導管２４が第１の連続金属層３８を含むことができ、及び電気的リターンパス２６を形成する連続層３２が、第２の連続金属層を含むことができる点は企図される。このような場合、電気的リターンパス２６を形成する第２の連続金属層は、導管２４を形成する第１の連続金属層３８よりも導電性を高くすることができ、第１の連続金属層３８は、電気的リターンパス２６を形成する第２の連続金属層よりも酸化性が低くすることができる。このようにして、導管は、周囲環境内で腐食及び錆を生じる可能性を低くすることができる。非限定的な例証として、導管２４は、少なくともニッケル及び鉄の合金を含む組成により形成することができる。電気的リターンパス２６を形成する第２の連続金属層は、非限定的な別の例証として、銅又は銅を有する組成物を含むことができる。
【００１３】
摩擦ガード４０を点火リード２０内に含めることができ、該摩擦ガード４０が導管２４を囲むことができる。摩擦ガード４０は、点火リード２０に対する追加の機械的保護を提供するために含めてもよい。非限定的な例証として、摩擦ガード４０は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）編組体の層、又はＰＴＦＥ螺旋ラップの層から形成することができる。導管２４を囲むニッケル編組体（図示せず）を含めることができ、また、摩擦ガード４０をニッケル編組体に追加することができることも企図される。
【００１４】
製造中、電気的リターンパス２６を形成する連続層３２は、あらゆる好適な方式で導管２４に取り付け、又は付着させることができる。非限定的な例証として、連続層３２は、銅又は銅を含む組成物のような連続金属層を第１の連続金属層３８上にめっきすることによって得ることができる。非限定的な例証として、連続層は、電気めっき、ハイドロフォーミング、二層圧延、物理蒸着、化学蒸着、刷毛塗り、及び吹きつけ塗装を通じて達成することができる。
【００１５】
非限定的な別の例証として、第１及び第２の連続層は、代替として、バイメタルストリップから形成してもよいことは企図される。このようなバイメタルストリップは、製造中に導管２４及び電気的リターンパス２６内に形成することができる。これは、非限定的な例証として、バイメタルストリップを螺旋状に巻いて導管２４及び電気的リターンパス２６を形成できること、及びバイメタルストリップを渦巻き状に形成できることを含む、あらゆる好適な方式で実施することができる。バイメタルストリップの一部は、ろう付けにより共に接合され、ろう付け継手４２を形成できるようにすることができる。このようにして、導管２４及び電気的リターンパス２６は、第１の連続金属層及び第２の連続金属層を有する巻線形の多層ストリップから形成することができる。また、トライメタルストリップを使用することができ、摩擦ガードもこのようにしてトライメタルストリップを用いて形成できることも企図される。
【００１６】
図２Ｂにおいてより明確に図示されるように、導管２４は、波形構成を有し、可撓性であるように形成できることは企図される。電気的リターンパス２６を形成する連続層３２は、可撓性があり且つ導管２４の屈曲を阻害しない程度に薄いことは企図される。これは、バイメタルストリップもまた可撓性とすることができることが企図されるので、導管２４及び電気的リターンパス２６を形成する方法に関係なく当てはまる。連続層３２は、この例図では破断して見えるが、電気的リターンパス２６を形成する連続した金属が螺旋状に巻かれて実際には連続したものであることは、理解されるであろう。
【００１７】
第１及び第２の連続金属層は、異なるシールド特性を有して、点火リード２０を保護するためのＥＭＩシールド及びＲＦＩシールドを強化することができる点は企図される。非限定的な例証として、第１及び第２の連続金属層は、異なる高周波シールド特性を有することができる。非限定的な例証として、当該連続層３２は、磁場反射が良好とすることができ、第１の連続金属層３８は、全周波数範囲にわたって吸収損失が良好とすることができる。追加の非限定的な例証として、第１の連続金属層は、最大４０ＧＨｚまでの周波数をシールドすることができ、第２の連続金属層は、１０ｋＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲の周波数をシールドすることができる。
【００１８】
上述の実施形態は、点火リードが可撓性であり、環境的にシールされ、あまり複雑でないシールド組立体とすることができることを含む、様々な追加の利点を提供する。上述の実施形態は、内側編組体が排除され、従来の絶縁チューブ、メッシュ、又は被覆編組体によって形成されるより線導体ではなく固体導体が使用されるので、様々な利点をもたらすことになる。例えば、編組体が比較的脆弱な設計要素であり、編組体内の何らかの開口又はシームなどが放射線放出のリークパスであるので、金属編組体に対して改善された機械的堅牢性及び優れたシールド性を実現することができる。編組体の排除及び薄い連続した導電層はまた、外被の低減及び重量軽減をもたらし、航空機の運転時に利点を提供することができる。
【００１９】
本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、更に、あらゆる当業者があらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる包含の方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００２０】
２  点火システム
３  ガスタービンエンジン
４  励振器
５  点火器
６  点火リード
７  中心導体
８  絶縁ジャケット
９  編組体
１０  空気通路
１２  導管
１４  被覆編組体
２０  点火リード
２２  中心導体
２４  導管
２６  電気的リターンパス
２８  絶縁ジャケット
３０  エアギャップ
３２  連続層
３４  内面
３６  外面
３８  第１の連続金属層
４０  摩擦ガード
４２  ろう付け継手
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2013122244.tif 000004
【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
2013122244.tif 000006
【図２Ａ】
2013122244.tif 000007
【図２Ｂ】
2013122244.tif 000008