JP2013541677A - パイプ及び他の導管の電気的連続性を確立するシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

パイプ及び他の導管の電気的連続性を確立するシステム及び方法が詳述されている。該システムは、例えば高分子材料及び導電性材料で形成された導電性シール（１０Ａ、１０Ｂ）を含み得る。高分子材料は、ゴム、シリコン、及びフルオロシリコンを含んでもよく、導電性材料は、金属充填材、炭素、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー、及び真性導電性ポリマーを含んでもよいが、両材料はいずれもこれらに限定されない。

Description

関連出願の参照情報：本願は、２０１０年９月３日に出願された、「導電性燃料配管要素間の接続における電流の連続性及び静電気拡散を確保する方法」と題する米国仮特許出願第６１／３７９，９５１号の優先権を主張し、上記米国仮出願の開示全てをここに援用して本文の記載の一部とする。

本発明は、静電気を拡散可能な電気経路を確立することに関し、より具体的には、特に気圏環境において引火性流体を運ぶことが意図されているパイプ用の導電性シール（封止部材）に関するが、必ずしもそれのみに限定されるものではない。

パイプ及び導管など（以下「パイプ」又は「配管」と称する）は、ある位置から別の位置に流体を輸送するために使用し得る。パイプ内の流体の流れは、摩擦機構（及び流動流体の誘電率）に因って、特にパイプ壁近傍において静電気の蓄積を引き起こすことがある。電荷のアーク放電は、流体そのものを介して、又は人間の配管への接触を通して起こり得ると考えられる。例えば、もしも流体が引火性である場合、このようなアーク放電は流体に着火する可能性があるため危険となり得る。電流の流れに敏感な物体を通したアーク放電が問題があるのと同様に、人間を通してアーク放電する高電位帯電も問題となり得る。

それゆえに、パイプから電気的アースへ電荷を伝達するための様々な手段が考案されてきた。しかしながら、これらの手段の多くは、配管の接合部や同様の領域で使用するのには適さない。特に、従来のシールは多くの場合において電気的に絶縁体（又は良くても誘電体）であり、そしてそれゆえに電荷を良好に伝達するための十分な導電性が不足しているため、外部環境から封止される必要があるいかなる（上述の配管の接合部などの）領域は、電荷の伝達について困難を呈する。

この問題の部分的な解決方法として、外部の金属導体又は外周の金属ばねを使用し得る。しかしながら、（例えば）パイプの接続部が偏倚し、ある部位が他の部位よりも押圧されると、これらのシステムにおける接触効率が変動することがある。金属材料の腐食もまた問題であり、金属材料と配管の間が、配管の外周全てにわたっては接触していないかもしれない。さらに、これらのシステムの修理には、全ての部品ではないにしろ、多くの部品の交換が必要となり得る。

他の状況では、「静電荷を均等化する」ために十分な電気伝導性をもたらすべく、Ｂａｎｎｉｃｋ. Ｊｒ．の米国特許番号第４，５５６，５９１号のようなシールを使用し得る。これらの平面状シールは、樹脂及び炭素球の両方を含み得、航空機の燃料タンク内で炭素強化エポキシ板を接着するために用いられ得る。しかしながら、航空規則、指針、仕様、要件に従いつつも流体輸送に付随する電荷を拡散するための、流体輸送配管用の導電性シールを開発する必要性が依然として存在する。

本発明では、導電性シールを用いて燃料ラインの間の接合部において電荷を拡散するための手段が提供される。本発明のシールは、特に航空技術における使用に好適であり、標準的な航空技術のシールと同様に、高分子材料で形成されてもよい。好適な高分子材料は、ゴム、シリコン、フルオロシリコン、及び熱可塑性樹脂を含むがこれらに限定されない。金属充填材（例えば、銀又は他の材料由来の金属充填材）、炭素、カーボンファイバーもしくはカーボンナノチューブ、又は真性導電性ポリマーのような導電性材料が、さらなる追加材料としてシールを形成してもよい。導電性材料は、シールを調合するときに高分子材料に添加されることが好ましいが、後から添加することも可能であることが想定される。

本発明は、航空技術への応用に好適であるが、静電気拡散が必要な任意の状況又は電圧５００Ｖのもとでの燃料ラインの抵抗率が１０^９Ω／ｍ未満の任意の状況で利用し得る。燃料ラインそのものは、本質的に任意の材料で形成されてよく、そのような材料としてはゴム、熱可塑性プラスチック材料、熱硬化性プラスチックもしくは熱硬化性複合物、又は金属を含むが、これらには限定されない。しかしながら、本発明の導電性シールの抵抗率は一般的に金属燃料配管の抵抗率より高いため、抵抗率の補正が必要となることがある。

本願の好ましい一対の導電性配管用の継手は、２個の本発明のシールを含み、シールは各々が、それぞれ対応するパイプの連結端部に隣接して位置する。円筒形のパイプに対しては、環状のシールの各々が、パイプの外面に接して（又はパイプに結合されたフェルールに接して）パイプの周りを囲む。導電性材料で形成された耐性リングが、（導電性）継手リングに包まれて、両方のシールを囲んで接していてもよい。耐性リングは、一対のパイプの接合部において、一対のパイプの外面の電気的連続性をもたらす。

従って、随意であり限定的ではない本発明の目的は、パイプなどの物体について電気的連続性を確立する方法を提供することである。

随意であり限定的ではない本発明の目的はまた、パイプなどの物体について電気的連続性を確立するためのシステムの一部として有用な導電性シールを提供することである。

随意であり限定的ではない本発明の他の目的は、燃料流体又は他の流体を輸送するパイプ、特に航空技術分野において使用されるパイプなどのための導電性シールを提供することである。

随意であり限定的ではない本発明の更なる目的は、導電性シールを含む導電性の継手を提供することである。

本発明の他の目的、特徴及び利点は、この出願の残りの本文及び図面を参照すすることにより、関連する技術分野の当業者にとって明らかになるであろう。

図は、本発明の導電性シールを含む継手を部分的に模式化した断面図である。

図には、本発明の例示的なシール１０Ａ及び１０Ｂが示されている。図にはまたパイプ１４Ａ、１４Ｂも示されており、パイプ１４Ａと１４Ｂは、流体が流れ得る各流路１８Ａと１８Ｂとをそれぞれ規定する、分かれた別個の要素として図示されている。流体がパイプ１４Ａ及びパイプ１４Ｂを通って連続して流れることを確実にするために、パイプ１４Ａ及びパイプ１４Ｂは連結部又は接合部において接続され得ることが有益である。要素２２はパイプ１４Ａ及びパイプ１４Ｂを接続するために有益なアセンブリの一例を示している。

要素２２は、シール１０Ａ及び１０Ｂを含み得、さらに耐性リング２６及び継手リング３０の一方又は両方を含み得る。耐性リング２６及び継手リング３０が存在する場合は、それぞれが電気伝導性材料で形成されていることが好ましいが、特に継手リング３０は必ずしも電気を伝導する必要は無い。このような材料は、任意の好適な材料が用いられるが、１以上の金属、複合物又は熱可塑性プラスチックを含み得る。したがって、パイプ１４Ａ及び１４Ｂ、耐性リング２６、並びに継手リング３０は全て、電気を伝導するように構成されるのが有益である。

同様に、この特徴はシール１０Ａ及び１０Ｂにも当てはまる。電気伝導性のシール１０Ａ及び１０Ｂは、所望に応じて、金属、炭素、カーボンファイバー、カーボンナノチューブ、又は真性導電性ポリマーを含む（がこれらには限定されない）導電性充填材と共に、ゴム、シリコン、又はフルオロシリコンなど（しかしながらこれらには限定されない）の高分子材料で形成し得る。導電性充填材は、シール１０Ａ及び１０Ｂの形成中に高分子材料と混合され、且つ航空規格に適合することが好ましいが、いくつかの場合においては、このような混合や適合性は必要で無いかも知れない。図示されたように、シール１０Ａ及び１０Ｂの形状は環状であり、各パイプ１４Ａ及び１４Ｂの環状断面形状に適合している。しかしながら、シール１０Ａ及び１０Ｂについて適切又は必要な場合には、シール１０Ａ及び１０Ｂは他の形状を有し得る。

シール１０Ａ、シール１０Ｂ、耐性リング２６、及び継手リング３０は、要素２２がパイプ１４Ａ及び１４Ｂを機械的連続性及び電気的連続性の両方をもって接続させるように協働する。図に示されたように、シール１０Ａは、パイプ１４Ａの接続端部３４Ａに、又はその近傍に位置付けられてよい。もしもフェルール３８Ａが端部３４Ａに存在する場合、シール１０Ａはフェルール３８Ａの空洞に配置され得る。そうでない場合には、シール１０Ａはパイプ１４Ａの外面４２Ａに直接接触して取り囲んでもよい。同様にシール１０Ｂは、フェルール３８Ｂの内部に配置されるか又はパイプ１４Ｂの外面４２Ｂに直接接触して、パイプ１４Ｂの接続端部３４Ｂ又はその近傍に位置付けられてよい。

図面に示されているように、耐性リング２６が次いでフェルール３８Ａ及び３８Ｂの外側に配置されてもよいが、シール１０Ａ及び１０Ｂに直接接していることが好ましい。図示されているように、耐性リング２６は円筒状であり、接続されたときに両フェルール３８Ａ及び３８Ｂの幅並びに端部３４Ａ及び３４Ｂの間に所望される任意の間隙Ｇと適合可能に十分な長さを有する。要素２２を完成させるために、フェルール３８Ａ、フェルール３８Ｂ、シール１０Ａ、シール１０Ｂ、及び耐性リング２６が継手リング３０に包まれてもよい。図示されているように、継手リング３０は、円筒状（又は他の形状）の壁４６、第１端部板５４及び第２端部板５８を含み得る。壁４６は耐性リング２６の外面５０を囲む。対照的に、環状の板５４はパイプ１４Ａの外面４２Ａを囲む一方で、板５８はパイプ１４Ｂの外面４２Ｂを囲む。少なくとも電気的連続性の目的のためには、壁４６は耐性リング２６の外面５０と接触することが好ましく、板５４及び板５８は面４２Ａ及び４２Ｂにそれぞれ接触することが好ましい。

図と一致する例示的なアセンブリについて、試験が行われた。試験用に、パイプ１４Ａ及び１４Ｂは、導電性ガラス繊維強化エポキシ樹脂で形成された長さ５００ｍｍの管を二つ備えて構成された。フェルール３８Ａ及び３８Ｂの各々は導電性ガラス繊維強化ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）で製造され、耐性リング２６及び継手リング３０はアルミニウムで製造された。シール１０Ａ及び１０Ｂの各々は、カーボンを充填したフルオロシリコンで製造され、体積抵抗率は６Ωｃｍ未満であった。このアセンブリについて行った試験では、抵抗がわずか３×１０^６Ωであった。

以上の記載は、本発明の実施形態を例示し、説明し及び記述する目的のために与えられている。これらの実施形態に対する改変及び改造は、当業者にとっては明白となるであろうし、そのような改変及び改造は、本発明の範囲又は精神から逸脱することなしに行い得る。このような改造の限定的でない例として、パイプ１４Ａ及び１４Ｂの一方又は両方は、例示された実施形態に代えて、設備（例えば、ポンプ、バルブ等）又は金物（Ｔ型コネクタ、Ｙ型コネクタ、マニホールド等）にし得る。さらに、Ｂａｎｎｉｃｋ，Ｊｒ．の特許の開示全てをここに援用して本文の記載の一部とする。

Claims (11)

1. パイプ接続アセンブリであって、
   第１シールと、
   前記第１シールと接触するように構成された耐性リングと、
   少なくとも前記耐性リングを包むように構成された継手リングと、を備え、
   前記第１シールと前記耐性リングが電気を伝導する、パイプ接続アセンブリ。
2. さらに、電気を伝導する第２シールを備える請求項１に記載のアセンブリ。
3. 前記第１シールは、導電性材料が添加された高分子材料を備える請求項２に記載のアセンブリ。
4. 前記第２シールは、導電性材料が添加された高分子材料を備える請求項３に記載のアセンブリ。
5. 流体を運ぶための、電気的連続性及び機械的連続性を有するアセンブリであって、
   第１流体収容部材と、
   第２流体収容部材と、
   前記第１流体収容部材に関連付けられ、空洞を有する第１フェルールと、
   前記第２流体収容部材に関連付けられ、空洞を有する第２フェルールと、
   前記第１フェルールの前記空洞内に位置付けられた第１シールと
   前記第２フェルールの前記空洞内に位置付けられた第２シールと
   前記第１シール及び前記第２シールと接触する耐性リングと、
   前記耐性リングに接触する継手リングと、を有し、
   前記第１流体収容部材、前記第２流体収容部材、前記第１シール、前記第２シール、及び耐性リングはそれぞれ電気を伝導する、アセンブリ。
6. 前記第１流体収容部材及び前記第２流体収容部材の少なくとも一方が、パイプ、設備、ハードウェアからなるグループから選択される請求項５に記載のアセンブリ。
7. 前記継手リングは少なくとも前記耐性リングを包む請求項５に記載のアセンブリ。
8. 前記第１シール及び前記第２シールは環状であり、高分子材料及び導電性材料を調合して形成される請求項７に記載のアセンブリ。
9. 前記第１流体収容部材及び前記第２流体収容部材は、引火性液体の運搬に適合した流路を規定するパイプである請求項８に記載のアセンブリ。
10. 航空機内で使用するための請求項９に記載のアセンブリ。
11. 流体を輸送し且つ電気伝導性である第１パイプ及び第２パイプを、接続を介して電気的連続性及び機械的連続性をもたらすように接続する方法であって、
    少なくとも一つの電気伝導性シールと、前記少なくとも一つのシールと接触する電気伝導性耐性リングと、前記耐性リングを包む継手リングとを備える接続アセンブリに、前記第１パイプを接触させることと、
    前記接続アセンブリに、前記第２パイプを接触させることと、を備える、第１パイプ及び第２パイプを接続する方法。

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