JP4907830B2 - 流体の流れの少なくとも１つのパラメータを測定するためのセンサ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体の流れの物理的パラメータを測定するセンサに関し、より詳しく言うと、あらゆる温度（全温度）における除氷センサに関する。
【０００２】
本発明は、航空機の分野において、航空エンジンの流入部や、航空機の外部における全温度を測定するのに、好適に適用しうるものである。
【０００３】
【従来の技術】
全温度に対する各種の除氷センサが公知である。
【０００４】
図１及び図２に示す従来の全温度除氷センサは、流線形ボディ（２）（航空機の翼形状）に吸気口（１）を設けて形成されている。流線形ボディ（２）には、流体を測定することができ、かつ、慣性分離領域（４）を介して吸気口（１）と連通するダクト（３）が設けられている。
【０００５】
慣性分離領域（４）は、空気と、それよりも重い質量の物質（水、霜、砂等）とを遠心分離する。これらの物質は、吸気口（１）と対向する排出領域（５）を通って、センサから除去される。
【０００６】
慣性分離領域（４）における流体の分離現象を防止するために、排出領域（５）と対向する壁には、吸入孔（６）が設けられている。吸入孔（６）は、流線形ボディ（２）の厚さ方向に延びる境界層分離チャンバ（７）を介して、外部と連通している。センサの内部と外部との圧力差により、吸入孔（６）より、境界層が吸い込まれるようになっている。
【０００７】
吸気口（１）、流線形ボディ（２）、ダクト（３）、慣性分離領域（４）及び排出領域（５）を備えるセンサは、壁に形成された溝（８）の仲に設けた熱抵抗体により、電気的に除氷される。
【０００８】
測定プローブ（９）は、前記ダクト（３）の内側に長手方向に設けられている。測定プローブ（９）を、例えば、流線形ボディ（２）から断熱された熱抵抗をなす白金線とすることができる。
【０００９】
除氷された流線形ボディに保護された温度抵抗の測定誤差には、熱的誤差（除氷装置による誤差）、復元誤差（加熱装置が作動していない時の理論値と実測値との差異）、自己加熱誤差（温度抵抗への伝熱により発生する）、導通誤差、輻射誤差及び応答時間誤差がある。特に、加熱誤差は、センサの形状や除氷装置の電力に基づくものである。
【００１０】
温度抵抗体または熱抵抗体をなす種々のワイヤが、プラグコネクタ（１０）に接続される。
【００１１】
従来、図２に示すように、吸気口（１）の断面は長方形であり、吸気口（１）に連結されたダクト（３）の断面の少なくとも一部も、長方形である。
【００１２】
また、境界層分離チャンバ（７）を支持し、流線形ボディ（２）を吸気口（１）に連結している平面部（１１）は、吸気口（１）を支持する面と直交する空気流方向と平行をなしている。
【００１３】
図１及び図２に示すセンサは、全温度を測定するために、航空機に用いられる場合には、厳しい着氷状態でも作動しなければならない。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、除氷電力を増加することなく、測定プローブの測定誤差を除去するとともに、従来のセンサよりも厳しい着氷状態に耐えうる新規なセンサを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、請求項１に記載されているような、流体の物理的パラメータを測定するセンサが提供される。
【００１６】
特に、本発明のセンサは、流線形ボディ、前記流線形ボディに設けられ、流体を流すことのできるダクト、慣性分離領域、粒子排出領域、チャンバで形成され、境界層を吸い込む装置、センサの内部及び外部を連通する孔、及び一端が流線形ボディと連通し、他端がダクトに開口している吸気口とを備え、吸気口の内部断面の少なくとも一部が、丸くなっていることを特徴としている。
【００１７】
流線形ボディ内のダクトの断面も、円形であるのが好ましい。
【００１８】
境界層分離チャンバを支持し、流線形ボディを吸気口に連結する平面部は、流体の流れ方向に対して傾斜している。
【００１９】
本発明の他の特徴及び利点は、図面を用いて説明する例示的、かつ非限定的な以下の説明から、明らかになると思う。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図３及び図４に示す本発明によるセンサは、流線形ボディ（２）内に長手方向に設けたダクト（３）内に開口する吸気口（１）を備えている。ダクト（３）には、プローブ状部材（図示しない）が挿入されている。
【００２１】
本発明によれば、吸気口（１）の内部断面は、長方形ではなく、少なくとも部分的に丸くなっており、特徴的には、半円形や半楕円形となっている。
【００２２】
特に、図示の実施例では、吸気口（１）は、吸気口（１）の縁と慣性分離領域（４）との間に延びる平底部（１ｂ）により切断された円筒部（１ａ）により形成されている。
【００２３】
境界層分離チャンバ（７）は、平底部（１ｂ）をなす面、及び前記境界層分離チャンバ（７）の一部を形成する面を有する壁と、前記境界層分離チャンバ（７）から慣性分離領域（４）を分離する壁へ延びる平面部（１１）との間に形成されている。
【００２４】
平面部（１１）は、流体の流れ方向に対して、０°以外のある角度（１１ａ）傾斜している。
【００２５】
上記傾斜角度は、空気流の方向に対して、５°〜４５°の範囲であるのが好ましい。
【００２６】
吸気口（１）の高さは、前記円筒部（１ａ）の少なくとも半径以上であり、円筒部（１ａ）は、おおむね半円形である。
【００２７】
これにより、部分的に円筒状となっている円筒部（１ａ）は、接線方向に９０°以上の角度をもって、平底部（１ｂ）と交差している（図５ａ及び図５ｂ）。
【００２８】
特に、円筒部（１ａ）の高さは、その半径の１．５倍であるのが好ましい。
【００２９】
吸気口（１）の入口において、円筒部（１ａ）の内部の半径は、例えば１ｃｍである。
【００３０】
流線形ボディ（２）内で延びるダクト（３）と排出領域（５）の断面は、丸くなっており、特徴的には、円形または楕円形となっている（図５ｃ及び図５ｄ）。
【００３１】
流線形ボディ（２）と吸気口（１）との間の角度（１１ａ）は、例えば１５°である（図５ｅ）。
【００３２】
吸気口（１）と、流線形ボディ（２）内のダクト（３）とを上述した形状とすることにより、氷が堆積するセンサ内の表面を小さくでき、空気が測定される領域の変動が小さくなり、かつ、コーナー部の不利用領域が減少する。
【００３３】
・所定の除氷電力により、従来のセンサよりも厳しい着氷状態に耐えうるとともに、航空機基準の最新の要求に準拠することができる。
・同様の着氷状態において、必要な除氷電力が、従来のセンサに比べて１０％〜２０％減少する。
・同様の着氷状態において、加熱装置による測定誤差が低下する。
・従来のセンサの吸気口が発生する乱流よりも少ない乱流を発生するので、乱流を受ける面の測定安定性が改善される。
・測定される空気流の流入角の変動に対する感度が低下する。
【００３４】
平面部（１１）と空気流方向との角度（１１ａ）を０°以外とすることにより、境界層分離チャンバ（７）とセンサ内部との間の圧力差を最適化できる。
・吸入孔（６）の吸い込み能力、特に、平底部（１ｂ）を除氷することにより発生する水に対する吸い込み能力が増加する。
・空気流の速度を測定する機能としてのセンサの動作が改善される（吸い込み装置の効率が、全飛行状態に亘って保たれる）。
【００３５】
特に、本発明の上述したセンサにより、軍用飛行機及び商用飛行機の全飛行状態に亘って、湿気または氷が５ｇ／ｍ³まで堆積した場合でも、温度を測定することができ、かつ従来のセンサと同じかまたはそれよりも少ない電力（適用例の寸法により、約２５０Ｗ〜５００Ｗ）で作動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 全温度を測定するための従来の除氷センサの断面図である。
【図２】 図１の除氷センサの斜視図である。
【図３】 本発明による除氷センサの斜視図である。
【図４】 本発明による除氷センサの斜視図である。
【図５】 図５ａは、図４のａ−ａ線断面図、
図５ｂは、図４のｂ−ｂ線断面図、
図５ｃは、図４のｃ−ｃ線断面図、
図５ｄは、図４のｄ−ｄ線断面図、
図５ｅは、図４のｅ−ｅ線断面図である。
【符号の説明】
１ 吸気口
１ａ 円筒部
１ｂ 平底部
２ 流線形ボディ
３ ダクト
４ 慣性分離領域
５ 排出領域
６ 吸入孔
７ 境界層分離チャンバ
８ 溝
９ 測定プローブ
１０ プラグコネクタ
１１ 平面部
１１ａ 角度

Claims (8)

1. 流体の物理パラメータを測定するセンサであって、吸気口と、ダクトを備え、前記吸気口は、流線形ボディに取り付けられ、前記ダクトは、流体が流れるように前記流線形ボディに形成され、前記吸気口と連通している、センサにおいて、
   前記吸気口は、少なくとも一部が丸い断面を有し、その平面部で流線形ボディに取り付けられ、前記吸気口の先端部は、断面が半円形または半楕円形であることを特徴とする、センサ。
2. 吸気口は、平底部と、平底部により切断された部分的な円筒部とにより定められる形状を有する、請求項１に記載のセンサ。
3. 吸気口は、部分的な円筒部と、平底部とにより定められる形状であり、吸気口の高さは、前記円筒部の半径以上であることを特徴とする、請求項１に記載のセンサ。
4. 流線形ボディに位置するダクトは、断面が丸いことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のセンサ。
5. 流線形ボディのダクトは、断面が円形または楕円形であることを特徴とする、請求項４に記載のセンサ。
6. 境界層分離チャンバを有し、前記境界層分離チャンバは、吸気口を定める第１の平面部を有する第１の壁と、慣性分離領域を定める第２の壁に延びる第２の平面部との間に形成され、前記第２の平面部は、吸気口を通過する流体の流れ方向に対して非ゼロの角度で傾いていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のセンサ。
7. 空気流方向に対する前記角度は、５°〜４５°であることを特徴とする、請求項６に記載のセンサ。
8. ダクトに設置される少なくとも１つの温度プローブ形成要素を含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載のセンサ。

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