JP4712693B2 - 温度の探触子および／または圧力の探触子のような固体部分をとりわけ熱するための抵抗発熱体 - Google Patents

Description

本発明は、とりわけ固体部分を加熱してその温度を維持するための抵抗発熱体に関する。本発明は、とりわけ気流のパラメータを測定するための、乗り物に搭載された探触子等の部材の温度の維持に関する。この部材は、例えば航空機に搭載された温度の探触子とされる。

このような部材は、例えば本出願人によるフランス特許第２２０８８７４号明細書に開示されている。この部材は、航空機のジェットエンジンに進入する気流の温度を測定するものである。気流の温度は非常に低いため、測定用探触子に氷が形成されることを抑止するために、探触子を適切な温度に維持するための抵抗発熱体が設けられている。

このような抵抗発熱体は、部材に結合させるために、すなわち部材に結合させる際に、様々な変形がしばしば行われる。さらに、このような抵抗発熱体には、電気的な絶縁のためのセラミック製の覆いが設けられている。しかしながら、上述のようにして形成される抵抗発熱体は、覆いが破壊されたり粉々に崩されたりすることのないようにするために、変形することができる度合いが小さくなってしまう。絶縁物の凝集性が失われることにより、絶縁性が失われ、抵抗発熱体の加熱性能が低下してしまう。結果として、温度の探触子が十分に機能することができなくなる。

本発明は、加熱性能を低下させることなく、加熱されるべき部材に結合させることができるようにするための大きな度合いの変形に耐えることができる抵抗発熱体を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明は、とりわけ固体部分を熱するための抵抗発熱体であって、電線と、この電線を取り囲むセラミック製の覆いとを備え、この覆いは織布層を有するような抵抗発熱体を提供する。

この場合、セラミック製の覆いの織布は、組合せ体を整形する様々な動作の間、凝集性を維持することができるようになる。このことにより、製造工程の間、抵抗発熱体が大きな度合いで変形され、整形が行われた場合であっても、絶縁物に凝集性が残ることとなる。本発明の抵抗発熱体は、絶縁性を継続して維持することができ、このことによりこの抵抗発熱体は良好な熱的性質を維持することができるようになる。

本発明による抵抗発熱体は、１または複数の以下の特徴を更に有している。

織布層は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）からなる糸を有する。

織布層は、シリカ（ＳｉＯ_２）からなる糸を有する。

織布層は、ホウ酸塩（Ｂ_２Ｏ_３）からなる糸を有する。

抵抗発熱体は、絶縁物からなる密集体であって、好ましくは電線と覆いとの間に配設された密集体を更に備えている。

絶縁性の密集体は、鉱物、例えば酸化マグネシウム（ＭｇＯ）から構成される。

一部分が、概して細長い形状となっている。

抵抗発熱体は、コネクタを更に備え、発熱部分および前述のコネクタと隣り合う接続部分が設けられており、電線の接続部分における断面の面積は、発熱部分における断面の面積よりも大きくなっている。

抵抗発熱体は、コネクタを更に備え、このコネクタと隣り合う部分はテーパ形状となっている。

また、本発明は、部材、とりわけ気流における温度等のパラメータを測定するための、乗り物に搭載される探触子であって、本体と、少なくとも一つの、本発明による抵抗発熱体と、を備え、この抵抗発熱体は、本体に取り付けられていることを特徴とする部材を提供する。

より有利には、抵抗発熱体は、平面形状ではないよう構成されている。

より有利には、抵抗発熱体は、本体の外側まで延びている。

また、本発明は、部材、とりわけ気流における温度等のパラメータを測定するための、乗り物に搭載される探触子を組み立てる方法であって、本発明の抵抗発熱体を準備する工程と、前述の部材の本体に取り付けることができるよう抵抗発熱体を変形させる工程と、を備えたことを特徴とする方法を提供する。

本発明の他の特徴および利点を、添付図面を参照しながら、好ましい実施の形態および非制限的な例による変形例に関する以下の記載により説明する。

図１および図２は、本発明の抵抗発熱体の好ましい実施の形態を示す。この抵抗発熱体は、組み立てられた後であって図３に示すような温度の探触子等の部材上に配置するために変形される前の形態として示されている。

抵抗発熱体２は、電気コネクタ４と、発熱部分６と、コネクタを発熱部分６に接続させるための接続部分８とを備えている。接続部分８は、コネクタ４と隣り合うようになるとともに発熱部分６とも隣り合うようになる。

発熱部分６および接続部分８の内部において、抵抗発熱体は導電性の電線（１０）を有している。この電線１０は、高純度のニッケルまたは合金Ｃｕ_５５Ｎｉ_４５から形成されている。この電線は、折り重ねられて複数の「より線（ｓｔｒａｎｄｓ）」を形成しており、各々は実質的に直線的な形状となっており、図１に示す抵抗発熱体の長手方向１２に沿って互いに平行となるよう延びている。抵抗発熱体は、この方向に沿って細長くなっている。

電線１０は、絶縁物１４に受けられるようになっている。特に、この電線は、十分な絶縁性能を有し、容易に機能を発揮することができる材料である酸化マグネシウム（ＭｇＯ）に受けられる。電線１０の複数のより線が、この絶縁物によって互いに分離される。酸化マグネシウムからなる絶縁物１４は、密集された粒子から形成されている。

部分６、８において、抵抗発熱体は、更にセラミック製の絶縁性の覆い１６を有している。特に、この覆いは、交互に配置された糸から形成された織布層から構成される。本実施例においては、これらの糸は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）からなる糸、シリカ（ＳｉＯ_２）からなる糸ならびにホウ酸塩（Ｂ_２Ｏ_３）からなる糸となっている。

この実施の形態において、覆い１６は、原則的に円筒形のスリーブから構成されている。このスリーブは、絶縁物１４および電線１０から形成される組合せ体を、絶縁物１４が覆われていないような発熱部材６の端部を除いて覆うようになっている。

最後に、部分６、８において、前述の組合せ体が、円筒形の外部チューブ１８により覆われている。この外部チューブ１８は例えばニッケルから構成されている。チューブは、電線１０、絶縁物１４および覆い１６からなる組合せ体を覆うようになっている。抵抗発熱体の長手軸２１を基準として、半径方向において覆い１６が絶縁物１４とチューブ１８との間に配設されている。軸２１は抵抗発熱体の中央にある織布に一致するようになっている。

本実施例において、電線１０の各より線は、接続部分８および発熱部分６の両方の内部で延伸している。

この電線は、接続部分８における各より線の断面の面積が発熱部分６における各より線の断面の面積よりも大きくなるよう構成されている。発熱部分６におけるこの断面の面積が比較的小さいことにより、特にジュール効果により電線が加熱を行うことができるようになる。これに対して、接続部分８におけるこの断面の面積が比較的大きいことにより、部分８にジュール効果が作用することを抑止することができ、いわゆる「冷えた」接続を形成することができるようになる。この面積の違いにより、接続部分８は軸２１に対してテーパ形状となっており、このテーパ形状におけるより小さな断面に係る部分は発熱部分６と隣り合い、より大きな断面に係る部分は接続部分４に連続している。さらに、接続部分８におけるより大きな面積の断面により、抵抗発熱体が以下のように変形される間および実際に用いられる間の両方において、この接続部分８を機械的ストレスおよび加工熱ストレスに対してより強固なものとすることができる。

抵抗発熱体２は、図３に示す探触子２０のような温度の探触子の一部として構成される。この探触子は、概してフランス特許第２８０８８７４号の明細書に記載されるような種類のものである。この文献により、更なる詳細を参照することができる。この探触子２０は、開口２３を有する本体２２を備えている。この開口２３内に、温度が測定されるべき気流が入るようになっている。探触子は、航空機のような乗り物に搭載されており、航空機のジェットエンジンに進入する空気の温度を測定するようになっている。

本体２２の外面２４には溝２６が設けられている。これらの溝２６のうちの一部は湾曲しており、他の部分は直線状となっており、本体２２の表面に細長いハウジングを形成している。抵抗発熱体２は、本体２２と接触するようこれらの溝に受け入れられるようになっており、所定の温度で維持することができるようになっている。抵抗発熱体２は変形され、溝２６に受けられ、ろう付けにより固定される。

抵抗発熱体２が十分な機械的強度を有することにより、大きな機械的変形を行うことができるようになり、このことにより折り重ねまたは引き伸ばしのような様々な整形技法を使用することができるようになる。同様に、溶接またはろう付けのような組み立て技法を想定することもできる。また、かしめのような整形技法を用いてもよい。他の技法を用いることもできる。

探触子を組み立てる間に、抵抗発熱体は、図１および図２に示すような冒頭の直線的な形態となっており、溝２２に受けられるように変形される。この変形の間、抵抗発熱体は平面形状ではなくなり、言い換えれば湾曲した形状となる。本発明の抵抗発熱体は、良好な性質（誘電性、電気出力）や特徴（密封状態でシールされる、組み立てが容易となる）が与えながら、ストレスの多い処理動作（引き伸ばし、折り重ね等）や、困難な組み立て技法（溶接、ろう付け、接着等）に用いることができる。このような抵抗発熱体は、とりわけ航空機や宇宙船に搭載して使用することができる。また、他の分野に適用することもできる。

コネクタ４により、一旦探触子２０に取り付けられた抵抗発熱体に電力を供給することができるようになる。抵抗発熱体を用いることにより、探触子２０は絶え間なく加熱され、空気の湿気や飛行中の氷点下の温度によって氷が形成されることを抑止することができるようになる。抵抗発熱体２は、探触子の駆動領域に沿って延びている。抵抗発熱体の内部に送られる高電力は熱に変換され、外部の温度が例えば−５０℃と非常に低い場合であっても、または探触子と進入した気流との間の熱交換による放熱が高いレベルで行われた場合であっても、氷が形成されないような温度に探触子は維持される。

上述の抵抗発熱体により、優れた電気的特徴、すなわち１ミリメートルあたり最大で１０キロボルト（ｋＶ／ｍｍ）の絶縁耐力および１メートルあたり最大で５００ワット（Ｗ／ｍ）の電気出力が得られる。抵抗発熱体の温度係数（ＴＣＲ）により、抵抗発熱体の抵抗率の変化を、０℃から１００℃までの範囲を超えて調節することができる。この温度係数は、以下の数式に基づいて実験により決定される。
ＴＣＲ＝（Ｒ_０℃−Ｒ_ｂｏｉｌ）÷（Ｔ_ｂｏｉｌ×Ｒ_０℃）

本発明においては、ＴＣＲは０〜０．００６８℃^−１の範囲内にある。

覆い１６が設けられていることにより、整形及び挿入を行うために抵抗発熱体が変形される間に、電線１０の各より線の間にある材料１４に絶縁破壊や他の問題が発生することを抑止することができる。

当然のことながら、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、多くの変更をこの発明に適用することができる。

織布層が用いられて構成される覆い１６とは関係なく、接続部分における電線１０の断面の面積が、発熱部分６における電線１０の断面の面積よりも大きくなるという特徴が設けられていてもよい。

さらに、織布層が用いられて構成される覆い１６とは関係なく、本体２２における少なくとも１つの外部の溝に抵抗発熱体が受け入れられるという特徴が設けられていてもよい。

他の実施の形態において、絶縁物１４が除外され、代わりに、電線１０の各より線をそれぞれ囲むようなセラミック製の織布の覆いに置き換えられていてもよい。この際に、組合せ体は上述のように織布セラミック製の覆い１６により覆われている。

セラミック製の覆い１６は、織布に加えて、１または複数の織布層または不織布層を更に有するよう形成されていてもよい。

抵抗発熱体は、探触子２０の本体２２の外部に位置するよう記載されているが、加熱されるべき部材の内部で抵抗発熱体を用いてもよい。

本発明の好ましい実施の形態による抵抗発熱体の、組み立てられた後であって変形される前の全体図である。 図１の抵抗発熱体の断面を大きく示すような部分図である。 図１および図２の抵抗発熱体を受けるような、温度の探触子の斜視図である。

Claims (16)

1. 固体部分（２０）を熱するための抵抗発熱体（２）であって、
   電線（１０）と、
   前記電線を取り囲むセラミック製の覆い（１６）と、
   を備え、
   当該覆いは織布層を有し、
   前記抵抗発熱体（２）は、電線（１０）と覆い（１６）との間に配設された絶縁物（１４）を更に備え、
   前記電線（１０）は、折り重ねられて複数のより線を形成しており、この電線（１０）は、当該電線（１０）の複数のより線が前記絶縁物（１４）によって互いに分離されるよう、前記絶縁物（１４）に受けられるようになっていることを特徴とする抵抗発熱体（２）。
2. 前記絶縁物（１４）は、鉱物から構成されることを特徴とする請求項１記載の抵抗発熱体。
3. 前記絶縁物（１４）は、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）から構成されることを特徴とする請求項２記載の抵抗発熱体。
4. 前記絶縁物（１４）は、密集された粒子から形成された酸化マグネシウム（ＭｇＯ）から構成されることを特徴とする請求項２記載の抵抗発熱体。
5. 前記抵抗発熱体（２）は、前記電線（１０）、前記絶縁物（１４）および前記覆い（１６）からなる組合せ体を覆う外部チューブ（１８）を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の抵抗発熱体。
6. 固体部分（２０）を熱するための抵抗発熱体（２）であって、
   電線（１０）と、
   前記電線を取り囲むセラミック製の覆い（１６）と、
   を備え、
   当該覆いは織布層を有し、
   前記抵抗発熱体（２）は、コネクタ（４）を更に備え、
   発熱部分（６）および前記コネクタと隣り合う接続部分（８）が設けられており、
   前記電線（１０）の前記接続部分における断面の面積は、前記発熱部分における断面の面積よりも大きくなっていることを特徴とする抵抗発熱体（２）。
7. 前記抵抗発熱体（２）は、前記発熱部分（６）および前記接続部分（８）を覆う外部チューブ（１８）を更に備えたことを特徴とする請求項６記載の抵抗発熱体。
8. 固体部分（２０）を熱するための抵抗発熱体（２）であって、
   電線（１０）と、
   前記電線を取り囲むセラミック製の覆い（１６）と、
   を備え、
   当該覆いは織布層を有し、
   前記抵抗発熱体（２）は、コネクタ（４）を更に備え、
   前記コネクタと隣り合う部分（８）はテーパ形状となっていることを特徴とする抵抗発熱体（２）。
9. 前記織布層（１６）は、アルミナ（Ａｌ _２ Ｏ _３ ）からなる糸を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の抵抗発熱体。
10. 前記織布層（１６）は、シリカ（ＳｉＯ _２ ）からなる糸を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の抵抗発熱体。
11. 前記織布層（１６）は、ホウ酸塩（Ｂ _２ Ｏ _３ ）からなる糸を有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の抵抗発熱体。
12. 一部分（６）が、概して細長い形状となっていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の抵抗発熱体。
13. 気流における温度のパラメータを測定するための、乗り物に搭載される探触子であって、
    本体（２２）と、
    少なくとも一つの、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の抵抗発熱体（２）と、
    を備え、
    前記抵抗発熱体は、前記本体に取り付けられていることを特徴とする探触子。
14. 前記抵抗発熱体（２）は、平面形状ではないことを特徴とする請求項１３記載の探触子。
15. 前記抵抗発熱体（２）は、前記本体（２２）の外側で延びることを特徴とする請求項１３または１４記載の探触子。
16. 気流における温度のパラメータを測定するための、乗り物に搭載される探触子を組み立てる方法であって、
    請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の抵抗発熱体（２）を準備する工程と、
    前記部材の本体（２２）に取り付けることができるよう前記抵抗発熱体（２）を変形させる工程と、
    を備えたことを特徴とする方法。

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