JP2016151502A - 配管構造および航空機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】航空機が備える配管構造10は、周囲の雰囲気の温度よりも高い温度の抽気が流れる配管11と、配管11の外周部を覆い、配管11からリークした抽気を流出させる複数の通気孔14を規定するカバー13と、複数の通気孔14の各々に対応する位置を通り、カバー13の外側の気体の温度または濃度に感応する線状のセンサ31に向けて、通気孔14から流出した気体をガイドするガイド部材17とを備えている。
【選択図】図2
Description
航空機の軽量化のため、抽気配管は比較的薄肉に作られており、長期に亘る使用により亀裂や腐食が生じて抽気のリークが発生するおそれがある。
抽気配管からのリークを検知するために、抽気配管に結合する高周波放射を送信部から送って抽気配管沿いに伝搬させ、抽気配管の亀裂等から外部に伝搬した放射を受信し、評価することにより、リークを検知する装置が提案されている(特許文献1)。
リーク時には高温の抽気が流出する通気孔の位置は、熱の影響を受け易い部材に対向する位置を避けて定められている。しかしながら、亀裂や腐食の初期段階における小流量のリークが検知されずに、その後、亀裂や腐食の進展により、通気孔から流出する抽気の流量が増大してはじめてリークが検知されるとすれば、抽気のリークによる熱の影響がより広範囲に及ぶこととなる。
本発明の配管構造は、複数の通気口の各々に対応する位置を通り、カバーの外側の気体の温度または濃度に感応する線状のセンサを備えるように構成することができる。
本発明は、航空機の動力源であるエンジンまたは補助動力装置からの抽気が流れる配管構造に好適である。
〔第1実施形態〕
図1(a)に示す配管構造10は、航空機のエンジンからの抽気を空調装置や防氷装置等に供給する。
配管構造10は、航空機の主翼や胴体の内部に用意されたスペースに配置されており、主翼や胴体を構成する構造部材により支持されている。
本明細書において、「上」は鉛直方向の上方をいい、「下」は鉛直方向の下方をいうものとする。
また、本明細書において、「水平方向」は、地上に駐機された状態の航空機における水平方向をいうものとする。
リークセンサ30は、温度に感応する温度センサに相当する線状のセンサ31と、センサ31の電気抵抗に基づいてリークを検知するコントローラ32とを有している(図1(a))。
配管11の内部には、エンジンから取り出された高温の抽気が連続して流れる。その配管11を保温し、抽気の熱を配管11の内部に留めるため、配管11の外周部は、断熱材12(図1(b)および(c))により包囲されている。
断熱材12は通気性を有している。断熱材12としては、例えば、グラスウール、ウレタンフォーム等、種々のものを用いることができる。
カバー13としては、例えば、CFRP(carbon fiber reinforced plastic)等の複合材から形成されたものを用いることができる。カバー13が断面リング状に形成されていると、配管11に装着し易い。配管11およびカバー13は同心円状に配置される。
各通気孔14は、カバー13の円周上の1箇所に形成されている(図1(c))。
配管11の長さ方向の任意の箇所でかつ周方向の任意の箇所に生じた亀裂、腐食等の欠陥部からリークした抽気は、配管11の外周部とカバー13の内周部との間に位置する断熱材12を通り、欠陥部に近い通気孔14に到達し、その通気孔14を介して、カバー13の外側に配置された線状のセンサ31に向けて流出する。その抽気により、通気孔14に対向するセンサ31の部位31Aが昇温すると、センサ31の電気抵抗が変化するので、それに基づいてリークを検知することができる。
センサ31の幅(径)は、通気孔14の孔径よりも小さく、例えば数mmである。
センサ31としては、昇温されると電気的特性が変化して電気抵抗が変化するものを適宜に用いることができる。
熱の影響を受け易い部材としては、例えば、複合材(繊維強化樹脂)やアルミニウム合金から形成された部材が該当する。
また、浮力に加えて、センサ31の周囲の気体の流動や温度・圧力の変動等の外乱も、リーク流がセンサ31から逸れてしまいリークが検知されない要因である。
本実施形態において、センサ31は任意に配線することができるが、図8(a)および(b)に示す例では、センサ31が、カバー13の表面に対して所定の間隔をおいて、カバー13の長さ方向に沿って配線されている。
このガイド部材17は、主として、浮力の影響により浮上するリーク流に対応する。ガイド部材17は、リーク流が逸れずにセンサ31に確実に到達するように、カバー13の表面から、少なくともセンサ31の位置まで突出していることが好ましい。本実施形態のガイド部材17は、通気孔14を横切るセンサ31を超える位置まで突出している。
本実施形態によれば、流量が大きいリーク流F1(図1(c)の実線)のみならず、流量が小さいリーク流F2(図1(c)の破線)をもセンサ31に到達するので、浮力の影響を受け易い小流量のリーク流をも確実に検知することができる。
ガイド筒18は、通気孔14を包囲し、カバー13の表面から突出している。センサ31は、ガイド筒18の壁を厚み方向に貫通するように配線されている。
通気孔14から流出したリーク流は、ガイド筒18の壁により浮上が規制されつつ、ガイド筒18の軸線方向に沿ってセンサ31まで案内される。
ガイド筒18を用いると、浮力の影響による他、周囲の気体の流動等の外乱によりリーク流がセンサ31から逸れることも避けることができる。
ガイド部材17およびガイド筒18がカバー13の表面から突出する向きは、通気孔14の孔軸に沿った向きに限らない。ガイド部材17およびガイド筒18が、孔軸に対して傾斜する向きに突出していてもよい。
ガイド部材17やガイド筒18を配置するにあたり、配管11の姿勢と、その配管11のカバー13の周方向の所定の位置(ローテーション)にある通気孔14から流出したリーク流に対して浮力や外乱が与える影響とを考慮するとよい。そして、複数の通気孔14のうちの必要な通気孔14に対して、それよりも上方にガイド部材17を配置することが好ましい。水平方向D0に対して配管11が傾いている場合でも、ガイド部材17を水平に設置することができる。
センサ31の断線等に備えた冗長性を確保し、かつ、センサ31の検知感度をより向上させるために、2本のセンサ31を用いてセンサ31を二重化することが好ましい。このとき、2本のセンサ31が平行に配線されていてもよいし、それらが交差していてもよい。
次に、図3を参照し、本発明の第2実施形態について説明する。
以下の実施形態では、第1実施形態と相違する事項を中心に説明する。第1実施形態と同様の構成には同じ符号を付している。
配管構造の周囲の風は、例えば、配管設置スペースの換気や、当該スペース内の温度勾配や圧力勾配などによる気体の流動であり、リーク流の当初の向きを規定する通気孔14の孔軸方向に対して交差する向きに流れている。
その風の向きに従って、特に小流量のリーク流がセンサ31から逸れてしまうことを防ぐため、防風壁15は、通気孔14が形成されたカバー13の表面から突出している。
その他、図3(d)に示すように、防風壁15,15の間で、通気孔14に対応する位置から上方へと立ち上がるようにセンサ31が配線されていてもよい。
本実施形態によれば、配管構造の周囲の風F3,F4を防風壁15により遮蔽することにより、流量が小さいリーク流をもセンサ31に到達させることができるので、流量の如何によらず、配管11に発生したリークを確実に検知することができる。
また、防風壁15は、リーク流の流れに影響を及ぼすために遮蔽したい風の向きに応じて必要な位置に設ければよく、通気孔14の片側だけに設けることもできる。
カバー13の上下方向に沿って上向きあるいは下向きに風が流れる場合は、通気孔14の上方あるいは下方に位置する防風壁を設けることができる。例えば、図3(c)に示すように、側壁161および上壁162を備えるように、防風壁16を形成することができる。
防風壁16は、カバー13に設けることもできるし、センサ31に設けることもできる。
また、配管構造10が水平方向に対して傾けて設置されていたり、鉛直方向に沿って設置されている場合は、防風壁15が、通気孔14から流出したリーク流の浮上を規制し、浮力の影響下にある小流量のリーク流をセンサ31に到達させることにも寄与する。
次に、図4を参照し、本発明の第3実施形態について説明する。
第3実施形態では、図4(a)および(b)に示すように、通気孔14とセンサ31との間に、通気孔14から流出したリーク流の熱をセンサ31へと伝達する熱媒介部材19を配置している。
熱媒介部材19は、適宜な材料から形成された熱の良導体である。
熱媒介部材19は、通気孔14の直近に配置され、通気孔14と、カバー13の表面に対して所定の間隔をおいて配線されたセンサ31との間に介在するとともに、リーク流と十分に接触するように、通気孔14から小流量のリーク流が浮上するルートに沿って配置されている。
熱媒介部材19とセンサ31とは、通気孔14に対応する位置でセンサ31の外周部を覆うシース20を介して熱的に結合されている。シース20を介さずに熱媒介部材19とセンサ31とを直接熱的に結合させることもできる。
浮力の影響下を脱する程度にリーク流の流量が大きい場合は、通気孔14の孔軸に沿って噴出するリーク流がそのまま直接センサ31に到達するか、熱媒介部材19を介してリーク流の熱が伝達されるか、あるいはその両方により、センサ31が昇温する。
以上より、本実施形態によっても、上記の各実施形態と同様に、配管11の亀裂、腐食等の初期段階に対応する小流量のリークも含め、配管11に発生したリークを確実に検知することができる。
熱媒介部材19は、通気孔14から流出するリーク流の向き、およびリーク流に影響を及ぼす外乱要素を考慮して適宜な範囲に亘り配置することができる。
配管11とカバー13との間に断熱材12を介在させることは必須ではない。配管11の外周部がカバー13により直接覆われている場合でも、上記の第1〜第3実施形態で説明した、配管構造に用いるデバイス(防風壁、ガイド部材、および熱媒介部材)が適合する。
また、本発明は、航空機に限らず、各種の産業プラントに装備される配管構造に適用することもできる。
11 配管
12 断熱材
13 カバー
14 通気孔(通気口)
15 防風壁
16 防風壁
17 ガイド部材
17A 外周縁
18 ガイド筒
19 熱媒介部材
20 シース
30 リークセンサ
31 センサ
31A 部位
32 コントローラ(検知部)
161 側壁
162 上壁
A 軸線
D0 水平方向
F3,F4 風
Claims (7)
- 周囲の雰囲気の温度よりも高い温度の気体が流れる配管と、
前記配管の外周部を覆い、前記配管からリークした前記気体を流出させる複数の通気口を規定するカバーと、
複数の前記通気口の各々に対応する位置を通り、前記カバーの外側の気体の温度または濃度に感応する線状のセンサに向けて、前記通気口から流出した前記気体をガイドするガイド部材と、を備える、
ことを特徴とする配管構造。 - 周囲の雰囲気の温度よりも高い温度の気体が流れる配管と、
前記配管の外周部を覆い、前記配管からリークした前記気体を流出させる複数の通気口を規定するカバーと、
前記通気口から流出した前記気体の流れに影響する前記カバーの外側の気体の流れを遮蔽する防風壁と、を備える、
ことを特徴とする配管構造。 - 複数の前記通気口の各々に対応する位置を通り、前記カバーの外側の気体の温度または濃度に感応する線状のセンサを備える、
ことを特徴とする請求項2に記載の配管構造。 - 周囲の雰囲気の温度よりも高い温度の気体が流れる配管と、
前記配管の外周部を覆い、前記配管からリークした前記気体を流出させる複数の通気口を規定するカバーと、
複数の前記通気口の各々に対応する位置を通り、前記カバーの外側の気体の温度に感応する線状のセンサおよび前記通気口の間に介在し、前記通気口から流出した前記気体の熱を前記センサへと伝達する熱媒介部材と、を備える、
ことを特徴とする配管構造。 - 前記配管と前記カバーとの間に介在する断熱材を備える、
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の配管構造。 - 請求項1から5のいずれか一項に記載の配管構造を備える、
ことを特徴とする航空機。 - 前記配管を流れる前記気体は、
前記航空機の動力源であるエンジンまたは補助動力装置からの抽気である、
ことを特徴とする請求項6に記載された航空機。
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