(57)【要約】【課題】気温センサの製造方法が提供される。【解決手段】気温センサの製造方法であって、最初に気温センサ・ハウジング１０のデジタル・モデルを生成することを含む方法が開示されている。デジタル・モデルを、エネルギー源を含む付加製造装置内に入力する。付加製造装置は、エネルギー源からのエネルギーを、連続付与される可溶性材料の増分に付与する。エネルギー源は、連続付与される可溶性材料の増分を溶融して、気温センサ・ハウジング１０の増分部分を形成し、増分部分は共に一体となって気温センサ・ハウジング１０を形成する。【選択図】図１Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気温センサの製造方法であって、
気温センサ・ハウジングのデジタル・モデルを生成し、
デジタル・モデルを、エネルギー源を含む付加製造装置またはシステムに入力し、
エネルギー源からのエネルギーを、連続付与される可溶性材料の増分に繰り返し付与して、デジタル・モデルに対応する気温センサ・ハウジングを形成し、
温度検知素子を気温センサ・ハウジング内に配置する、
ことを含むことを特徴とする、気温センサの製造方法。
【請求項２】
気温センサ・ハウジングは、空気入口と、空気入口と流体連通する第１の導管と、経路と流体連通する空気出口と、経路内に取り付けられる温度検知素子を保持するように構成されたセンサ支持構造と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
気温センサ・ハウジングは、連続付与される可溶性材料の増分に対するエネルギーの繰り返し付与によって製造される少なくとも１つの特徴部であって、
ハウジングと一体のセンサ支持構造と、
第１の導管における出口としての非円形開口部と、
第１の導管と一体であり第１の導管から内部に延びる空気旋回翼と、
第１の導管と一体であり第１の導管から内部に延びる氷障壁と、
第１の導管の多様な半径方向断面と、
第１の導管の内面上に設けられる多様な表面テクスチャと、
から選択される特徴部を含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
気温センサ・ハウジングは、ハウジングと一体のセンサ支持構造の特徴部を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
気温センサ・ハウジングは、第１の導管における出口としての非円形開口部の特徴部を含むことを特徴とする請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
気温センサ・ハウジングは、第１の導管と一体であり第１の導管から内部に延びる空気旋回翼の特徴部を含むことを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
気温センサ・ハウジングは、第１の導管と一体であり第１の導管から内部に延びる氷障壁の特徴部を含むことを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
気温センサ・ハウジングは、第１の導管の内面上に設けられる多様な表面テクスチャの特徴部を含むことを特徴とする請求項３〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
さらに第１の導管の周りに同心円状に配置された第２の導管を含み、それによって、第１および第２の導管間の環状の空気空間であって入口と流体連通する環状の空気空間が設けられていることを特徴とする請求項２〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
気温センサ・ハウジングは、連続付与される可溶性材料の増分に対するエネルギーの繰り返し付与によって製造される少なくとも１つの特徴部であって、第１および第２の導管間の支持タブと、第２の導管における出口としての非円形開口部と、から選択される特徴部を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
第１の導管の半径方向断面が、第１の導管の長さに沿って変化することを特徴とする請求項２〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
気温センサ・ハウジングであって、空気入口と、空気入口と流体連通する第１の導管と、経路と流体連通する空気出口と、経路内に取り付けられる温度センサを保持するように構成されたセンサ支持構造と、を含み、
気温センサ・ハウジングは、連続付与される可溶性材料の増分に対するエネルギーの繰り返し付与によって製造される少なくとも１つの特徴部であって、
ハウジングと一体のセンサ支持構造と、
第１の導管における出口としての非円形開口部と、
第１の導管と一体であり第１の導管から内部に延びる空気旋回翼と、
第１の導管と一体であり第１の導管から内部に延びる氷障壁と、
第１の導管の多様な半径方向断面と、
第１の導管の内面上に設けられる多様な表面テクスチャと、
から選択される特徴部を含むことを特徴とする気温センサ・ハウジング。
【請求項１３】
さらに第１の導管の周りに同心円状に配置された第２の導管を含み、それによって、第１および第２の導管間の環状の空気流空間であって入口と流体連通する環状の空気流空間が設けられていることを特徴とする請求項１２に記載のハウジング。
【請求項１４】
気温センサ・ハウジングは、第１および第２の導管間の支持タブと、第２の導管における出口としての非円形開口部とを含むことを特徴とする請求項１３に記載のハウジング。
【請求項１５】
第１の導管の半径方向断面が、第１の導管の長さに沿って変化することを特徴とする請求項１２〜１４のいずれかに記載のハウジング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気温センサに関し、具体的にはこのようなセンサ用のハウジングの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
気温センサは、幅広い工業および車両用途で用いられている。全大気温度プローブが多くの場合に、航空機または他の車両上で、外気温度を測定するために用いられている。現代のジェット推進航空機は、外気温度（ｏｕｔｓｉｄｅ  ａｉｒ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）（ＯＡＴ）を非常に正確に測定して、空気データ・コンピュータ、エンジン推力管理コンピュータ、および他の航空機搭載システムに入力する必要がある。これらの航空機型式、その付随する飛行条件、および一般の全大気温度プローブの使用に対して、気温は次の４つの温度によってより良好に規定される。（１）静大気温度（ｓｔａｔｉｃ  ａｉｒ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）（ＳＡＴ）または（ＴＳ）、（２）全大気温度（ｔｏｔａｌ  ａｉｒ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）（ＴＡＴ）または（Ｔｔ）、（３）回復温度（ｒｅｃｏｖｅｒｙ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）（Ｔｒ）、および（４）測定温度（ｍｅａｓｕｒｅｄ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）（Ｔｍ）。静大気温度（ＳＡＴ）または（ＴＳ）は、航空機が飛ぼうとしている非攪乱空気の温度である。全大気温度（ＴＡＴ）または（Ｔｔ）は、飛行の運動エネルギーの１００％変換によって達成することができる最高気温である。ＴＡＴの測定値は回復温度（Ｔｒ）から導き出される。回復温度は、運動エネルギーの不完全な回復に起因する航空機表面の各部分での局所気温の断熱的な値である。温度（Ｔｒ）それ自体は測定温度（Ｔｍ）から得られる。測定温度は測定時の実際の温度であり、回復温度とは異なる。なぜならば、課された環境に起因する熱伝達効果があるからである。ＴＡＴの測定用に、ＴＡＴプローブが当該技術分野において良く知られている。このプローブは広範囲の異なるタイプおよびデザインとすることができ、種々の航空機表面上に取り付けて、ＴＡＴプローブを気流にさらすことができる。例えば、一般的なＴＡＴプローブの取付位置としては、航空機エンジンおよび航空機胴体が挙げられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
例えば全大気温度センサなどの温度センサに対する決定的な重要性は、温度検知素子を保護するハウジングを設ける一方で、連続的な調整された外気の流れを温度検知素子に送出して、温度検知素子が外気温度を正確に表わすようにすること（すなわち、温度測定の誤りを引き起こす可能性がある渦流の再循環を回避すること）である。正確な温度測定を妨害する可能性がある着氷を回避することも重要である。これは多くの場合に、熱源をセンサに隣接して設けることによって達成される。このような場合、検知素子を熱源からシールドして、熱源からの熱によって正確な温度測定が妨害されないようにすることが重要である。これらの目的を達成するために、気温センサ・ハウジングは多くの場合に、複数のチャンバーまたは通路を有し、気流を制御して、放射遮蔽をもたらし、併せて支持部材、ろう付け、溶接、または接着継手、および構造的完全性をもたらす他の特徴部を有する。結果として生じる構造は比較的複雑であり、多くの場合に、多数の部品からなり多数の溶接／ろう付け継ぎ手を伴う。このような複雑さが比較的小さい構造において生じていると、多くの場合に組み立てが変わることになり、その結果、品質および性能の変動、並びに製造コストの増加につながる可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一部の態様によれば、気温センサの製造方法は、最初に気温センサ・ハウジングのデジタル・モデルを生成することを含む。デジタル・モデルを、エネルギー源を含む付加製造装置内に入力する。付加製造装置は、エネルギー源からのエネルギーを、連続付与される可溶性材料の増分に付与する。エネルギー源は、連続付与される可溶性材料の増分を溶融して、気温センサ・ハウジングの増分部分を形成し、増分部分は共に一体となって気温センサ・ハウジングを形成する。
【０００５】
本発明の一部の態様では、気温センサ・ハウジングは、空気入口と、空気入口と流体連通する第１の導管と、経路と流体連通する空気出口と、経路内に取り付けられる温度センサ素子を保持するように構成されたセンサ支持構造と、を含む。
【０００６】
本発明の一部の態様では、気温センサ・ハウジングは、連続付与される可溶性材料の増分に対するエネルギーの繰り返し付与によって製造される少なくとも１つの特別な特徴部を含む。このような特別な特徴部の１つは、ハウジングと一体のセンサ支持構造である。別の特別な特徴部は、空気流導管の１つにおける出口としての非円形開口部である。別の特徴部は、導管と一体であり導管から内部に延びる空気旋回翼である。さらに別の特徴部は、導管と一体であり導管から内部に延びる氷障壁である。また、連続付与される可溶性材料の増分に対するエネルギーの繰り返し付与を用いて、気流に衝突する導管の内面上に設けられる多様な表面テクスチャを製造することができる。
【０００７】
本発明と考えられる主題は、特に本明細書の終わりの請求項において指摘され明瞭に請求される。本発明の前述および他の特徴および優位性は、以下の詳細な説明とともに添付図面から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】気温センサ・ハウジング断面の概略描写である。
【図１Ｂ】温度検知素子が内部に設けられた図１Ａの気温センサ・ハウジング断面の概略描写である。
【図２】図１Ａのハウジングの一部の拡大図である。
【図３】組込構造を伴うハウジングの図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に図を参照して、図１Ａ、図１Ｂに気温センサ１０を概略的に示す。図１Ａ、図１Ｂに示すように、気温センサは気温センサ・ハウジング１０を含み、気温センサ・ハウジング１０は、第１の導管または管１２（入口１４を有する）を伴っている。いくつかの実施例では、入口は取り入れ口（図示せず）を有することができる。取り入れ口は９０°以上の曲がりを含むことが、例えば、ハウジングに取り付けられた第１の管１２の長手軸が外気流の方向と交差する場合に可能である。当該技術分野で知られているように、１つまたは複数の翼（図示せず）を入口１４に付随させることもできる。第１の管１２は、第１の半径方向開断面を有する第１の部分１２’と、第１の半径方向開断面よりも小さい第２の半径方向開断面積を有する第２の部分１２”とを有する。また図示しているのは、部分１２’、１２”間の移行部であり、傾斜した壁が部分１２’、部分１２”の管壁を接続しており、その半径方向開断面は、部分１２’、１２”の断面積の間の中間の断面積である。第１の管１２は、取り付けソケット１６を含んでおり、また温度検知素子２２、２４を第１の管１２内で固定および支持するための支持部材１８、２０を含むことができる。図１Ａ、図１Ｂは、温度検知素子２２、２４の存在以外は同一であり、これらは説明を簡単にするために図１Ａから省いていることに、ここで留意すべきである。図２により詳細に示すように、いくつかの実施例では、支持部材１８のように構成された支持部材は、第１の管１２の壁から半径方向内側に突出している壁係合部分１８’と検知素子係合部分１８”とを有している。いくつかの実施例では、図１、図２に示すように、壁係合部分１８’は、管壁に対して角度が付いている軸方向に延びる表面部分１８”’を有する。角度が付いた構造（２０、１８、３４）は、３Ｄ構築支持構造物を用いることなく（用いたら後工程除去が必要であろう）、構築することができる。自立角度を取り入れれば、構築時間が速くなって、構築後処理時間が短くなる。管壁の長手方向に対する角度は、０°超で９０°未満とすることができ、より具体的には０°〜６０°の範囲とすることができる。第１の管１２は出口開口部２６も有する。動作時には、外気が第１の管１２に開口部１４を通って入り、そこで温度が測定される温度検知素子２２、２４を過ぎてその周りを流れ、出口開口部２６を通って出ていく。
【００１０】
いくつかの実施例では、第２の導管または管２８が、第１の管１２の周りに同心円状に配置されている。第２の管２８は、第１の管を損傷および放射（例えば、熱放射）から保護することができるとともに、気流の管理に寄与することができる。例えば、航空機上などの多くの応用例では、温度センサを胴体またはエンジン・ナセルの前向き部分に取り付けることができるが、そこでは氷生成を受ける可能性があり、温度測定値の精度に悪影響を与える可能性がある。したがって、補助熱源が多くの場合に、温度センサ・ハウジングの外側に近接して設けられる。第２の管２８は、放射（熱）遮蔽を第１の管の周りにもたらして、温度測定の精度に対する外部熱源の影響を抑制することができる。いくつかの実施例では、気流を管理する目的で、外気取り入れ口（図示せず）によって取り込まれた空気の一部を、第１の管１２の内部の空間の代わりに、第１の管１２と第２の管２８との間の環状空間３０内に送ることができる。いくつかの実施例では、支持タブ３４が第１の管１２と第２の管２８との間に配置されて、第１の管の第２の管内での半径方向位置を維持するとともに、構造的完全性をもたらしている。支持タブ３４は、管１２、２８の両方に機械的に取り付けることも可能であるし、または管１２もしくは２８の一方のみに取り付けることもそれ自体と他方の管との間に締まり嵌めを設けて可能である。第２の管２８はまた、センサ・ハウジング１０を出る空気に対する出口開口部３２を含む。開口部は任意の形状とすることができる。いくつかの実施例では、開口部２６、３２の一方または両方が台形状などの非円形である。非円形開口部２６、３２は、３Ｄ印刷された支持材料を用いることなく通路を構築することができる自立角度を取り入れており、その結果、構築速度を上げることができる一方で、構築後処理時間を短縮することができる。
【００１１】
付加製造技術を用いれば、内部導管壁に対して容易に実現可能ではない他の特徴部を提供することもできる。このような特徴部の実施例としては氷障壁を挙げることができる。氷障壁は、氷生成を防止するか、または形成される任意の氷も、問題とならない領域で形成させるものである。このような特徴部の他のものとしては、所望の気流パターンを形成するための空気旋回翼または偏向器を挙げることができる。図３に示すのは、図１からのセンサ・ハウジングであって、氷障壁または空気旋回翼３４を第１の管１２の内壁上に配置したものである。いくつかの実施例では、複数の旋回翼または氷ダムを管壁上に周方向または軸方向に離間して配置することができ、例えば複数の旋回翼を、管壁上に周方向に配置して、管軸上の位置の周りに均等に配置し、渦などの対称パターンの気流の変位を得ることができる。
【００１２】
本発明を実施する際に用いるデジタル・モデルは、当該技術分野において良く知られており、さらなる詳細な説明はここでは必要としない。デジタル・モデルは、種々のタイプのコンピュータ支援設計（ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ａｉｄｅｄ  ｄｅｓｉｇｎ）（ＣＡＤ）ソフトウェアから生成することができ、種々のフォーマットが知られている。例えば、これに限定されないが、ＳＬＴ（ｓｔａｎｄａｒｄ  ｔｅｓｓｅｌｌａｔｉｏｎ  ｌａｎｇｕａｇｅ）（標準テッセレーション言語）ファイル、ＡＭＦ（ａｄｄｉｔｉｖｅ  ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  ｆｏｒｍａｔ）（付加製造フォーマット）ファイル、ＰＬＹファイル、ウェイブ・フロント（．ｏｂｊ）ファイル、およびオープン・ソースまたは独自仕様のファイル・フォーマットとすることができる他のものである。
【００１３】
種々のタイプの付加製造材料、エネルギー源、およびプロセスを用いて、本明細書で説明した気温センサ・ハウジングおよびその個々の特徴部を製造することができる。使用する付加製造プロセスのタイプは、センサ・ハウジングの製造に望ましい材料のタイプに部分的に依存する。いくつかの実施例では、センサ・ハウジングは金属から形成され、金属形成付加製造プロセスを用いることができる。このようなプロセスには、選択的レーザ焼結（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｌａｓｅｒ  ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）（ＳＬＳ）または直接金属レーザ焼結（ｄｉｒｅｃｔ  ｍｅｔａｌ  ｌａｓｅｒ  ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）（ＤＭＬＳ）を含めることができる。ここでは、金属または金属合金粉末の層を、製造中のワークピースに付与して、デジタル・モデルに従って、指向性レーザ・ビームからの熱エネルギーを用いて選択的に焼結する。別のタイプの金属形成プロセスには、選択的レーザ溶融（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｌａｓｅｒ  ｍｅｌｔｉｎｇ）（ＳＬＭ）または電子ビーム溶解（ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｂｅａｍ  ｍｅｌｔｉｎｇ）（ＥＢＭ）が挙げられる。そこでは、指向性レーザまたは電子ビームから供給される熱エネルギーを用いて金属粉末を選択的に溶かして（焼結する代わりに）、それが溶融するようにする。そして冷えて固まる。種々の金属および金属合金を用いることができる。例えば、これに限定されないが、ＣｏＣｒ、ステンレス鋼、ニッケル基合金、アルミニウム、およびチタン合金である。いくつかの実施例では、センサ・ハウジングはポリマーから形成され、ポリマーまたはプラスチック形成付加製造プロセスを用いることができる。このようなプロセスとしてはステレオリソグラフィ（ｓｔｅｒｅｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）（ＳＬＡ）を挙げることができる。ここでは、作製を、ワークピースを液体光重合性組成物中にワークピースの表面がわずかに表面下となるように配置して行う。レーザからの光または他の光線を用いてワークピース上の層を選択的に光重合させた後、層厚さに対応する量だけさらに液体組成物中に下げて、次の層を形成する。またポリマー・ハウジングは選択的加熱焼結（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｈｅａｔ  ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）（ＳＨＳ）を用いて製造することができるが、これは金属粉末に対するＳＬＳに類似して熱可塑性粉末に対して動作する。ポリマーまたは金属に対して利用できる別の典型的な付加製造プロセスは、溶融堆積法（ｆｕｓｅｄ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｍｏｄｅｌｉｎｇ）（ＦＤＭ）である。ここでは、金属または熱可塑性供給材料（例えば、ワイヤまたはフィラメントの形態で）を加熱して、押出ノズルを通してワークピース上に選択的に分配する。
【００１４】
本発明を、限定された数の実施例のみに関連して詳細に説明してきたが、本発明はこのような開示された実施例には限定されないことが容易に理解されるはずである。むしろ、本発明を変更して、これまで説明していないが本発明の趣旨および範囲に対応する任意の数の変形、修正、置換、または等価な配置を取り入れることができる。さらに、本発明の種々の実施例について説明してきたが、本発明の態様には説明した実施例の一部のみが含まれていても良いことが理解されよう。したがって本発明は、前述の説明によって限定されると考えるべきではなく、添付の請求項の範囲のみによって限定される。
【符号の説明】
【００１５】
１０…気温センサ・ハウジング
１２…第１の導管または管
１２’…第１の部分
１２”…第２の部分
１４…入口
１６…取り付けソケット
１８…支持部材
１８’…壁係合部分
１８”…検知素子係合部分
１８”’…表面部分
２０…支持部材
２２、２４…温度検知素子
２６…出口開口部
２８…第２の導管または管
３０…環状空間
３２…出口開口部
３４…支持タブ
３５…空気旋回翼
【図１Ａ】
2016148664.tif 000003
【図１Ｂ】
2016148664.tif 000004
【図２】
2016148664.tif 000005
【図３】
2016148664.tif 000006