JP5384756B2 - 空気の全温度測定用氷砕プローブ - Google Patents

Description

本発明は、流体の流れについての少なくとも１つの物理パラメータを測定する装置に関し、より正確には、空気の全温度を測定する防氷プローブに関する。

それは、エンジンへの吸入部及び／またはクルージング用航空機等の航空機外側における空気の全温度を測定するための航空学の分野において、非常に有利な適を見出す。

従来、エンジンが搭載された航空機上において、空気流の温度を測定するための温度測定装置が、空気流入部に、またはエンジン吸入部の近くに、または航空機の外面上に、設けられている。

航空機の外面上の空気は、高速の空気流を形成し、当該空気流の全温度を測定することが必要である。空気の全温度の測定が可能ないくつかのタイプのプローブが存在する。特に、センサ要素を一体化した流路を通って流れる空気の流量を低減させることにより、全温度が測定される構造体を有する温度測定装置を使用することが可能である。当該測定装置は、例えば本件出願人により１９９１年９月２日に出願され、参照番号ＦＲ ２ ６８０ ８７２の下で公開された仏国特許出願ＦＲ ９１−１０８４５に記載されている。

しかしながら、航空機が霜ないし雪の状況下で飛行している時、当該霜及び／または雪がプローブの壁上に積って当該壁に付着する氷の形成につながる。これによって、もし非常にたくさんの氷が堆積すれば、プローブの作動を乱してしまう。加えて、もし霜及び／または雪が空気流を測定することを意図されたセンサを一体化した窓の内側に入れば、氷はこの領域内にも形成される可能性があり、このことは測定誤差を生じさせる可能性があり、またはセンサの作動を妨害すらする可能性がある。

様々な解決策が、プローブ上における氷の形成によるこれらの機能不良問題を克服するために提案されてきた。

第１の解決策は、当該プローブの本体を加熱するために設けられた加熱機構を一体化し、これにより氷が前記プローブの壁上に形成することを防止する測定プローブを使用することから成る。そのような方式は、霜及び／または雪がプローブの本体に付着することを防止することに対して極めて効果的であるが、プローブのセンサ要素によって計測される量は、使用される加熱機構によって、通常、信頼性の低いものにされる。このことは、パラメータ値の不正確な測定につながり、プローブの標準的な機能を乱す。なぜなら、（動力がプローブに与えられたかどうかに関連して）異なるアルゴリズムを用いた補正の必要性のために、データ利用可能性がより複雑にされるからである。

したがって、他の解決策が、前述の付加的な加熱機構に頼ることを避けるために提案されてきた。例えば、１９９８年５月１９日に公開された米国特許ＵＳ５，７５２，６７４では、流体の流れの方向におけるプローブの上流に配置されることを意図された氷シールドを使用して、プローブ上よりも当該シールド上における氷の成長を促進することが提案された。当該公報で提案された氷シールドは、複数の氷形成領域を形成するよう複雑な形状を成し、各々互いに異なる複数のブレード形状部を含んでいる。氷はシールド上において複数の箇所に形成されるため、形成された氷の１つ１つは、単一のブレード形状部上において作られる単一の氷の形状と比較して、小さいサイズである。その結果、これらの小さい氷の結氷状態が壊れ、シールドから解放された時、それらの小さいサイズは、プローブの下流に配置された部品に対する損傷のリスクを低減させることが可能になるという結果をもたらす。しかしながら、当該氷シールドの製造は、その高度に特異的な形状のため、非常に複雑である。加えて、多重のブレード形状部はシールドの全体の構造を脆弱にするが、それ以上に、当該シールドはプローブ本体上に加えられ、これによってアセンブリも脆弱にするので、そのことによってシールド全体の構造を脆弱にする。

参照番号ＦＲ２ ８２２ ２３０の下で２００２年９月２０日に公開された仏国特許出願ＦＲ０２−０２９６７では、プローブの本体がプローブ本体の壁に付着するあらゆる氷の早期引離しを促進するよう成形され、その結果、氷片（氷のかけら）は、それらがプローブの下流に配置された部品を損傷させないよう、自らを成長の段階でプローブ本体から引き離す、というプローブが提案された。この目的のため、提案されたプローブは、プローブ上への氷の付着する表面を減らすため、及び、プローブ本体の付着特性も低減されるよう、非常に独特の寸法のブレードの形状をしている。したがって、提案されたプローブは大変薄く、プローブが固定された平面に対して大きく角度をつけられている。このことは、プローブそれ自体を脆弱にし、極限状態下におけるプローブの長い活用の場合には問題を生じさせ得る。

したがって、本発明の１つの目的は、流体の物理パラメータを測定するための、航空機上に配置されることが意図された装置であって、プローブがいかなる天候条件下、特に霜及び／または雪の存在下、においても、計測される量を信頼性の低いものとすることなく機能することを可能にし、前述された欠陥の少なくとも１つを解決することを可能にするような装置を提供することである。

本発明の１つの特別の目的は、極限の天候条件下で高い耐性を有するシンプルな製造物である防氷プローブを提案することである。

提案されたプローブは、さらに、プローブ本体から自らを引き離す氷片（氷のかけら）のサイズを制限することにより、流体の流れの方向に対してプローブの下流に配置された部品のあらゆる劣化の回避を可能にする。

この目的のため、流体の少なくとも１つの物理パラメータ、特には空気の全温度、を測定する装置であって、
−長手方向軸（Ｌ）に沿って伸長した形状を有しており、互いに隣接して鋭角に配設されて楔形部分を形成する少なくとも２つの壁を有している構体であって、前記楔形部分が当該構体の前記長手方向軸（Ｌ）に平行な方向に延びているという構体と、
−前記流体の物理パラメータを測定するための少なくとも１つのセンサ要素であって、前記構体を貫通して形成された窓の中に配設されているセンサ要素と、
を備え、
前記楔形部分を形成する各々の壁は、前記楔形部分上における氷の形成を弱めるよう前記壁に対して方向転換角度を形成する少なくとも１つのノッチを含んでいる
ことを特徴とする装置が提案される。

前記楔形部分上に設けられたノッチは、内側にセンサ要素が配設されている前記貫通窓から区別される。

単独で、またはあらゆる可能な技術的組合せで採用される、前記測定装置の好ましいが限定されない特徴は、以下の通りである。

−前記構体は、前記長手方向軸（Ｌ）を通る正中面に対して対称性を有しており、
前記楔形部分を形成する前記壁は、前記面に対して対称な同数のノッチを含んでいる。

−各ノッチは、前記構体の前記長手方向軸（Ｌ）に垂直な方向に沿った伸長した形状である。

−各ノッチは、前記楔形部分を形成する前記２つの壁に共通の縁部までは延びていない。

−前記楔形部分を形成する前記壁の各々は、３つのノッチを含んでおり、当該ノッチの１つは、前記構体を貫通して形成され前記センサ要素を含んでいる前記窓に対向して形成されている。

−前記楔形部分を形成する前記２つの壁は、少なくとも３０°、好ましくは３５°と４０°の間、の角度に配設されている。

−前記楔形部分の前記壁の各々の上に形成された前記ノッチの表面は、共同して少なくとも２５°、好ましくは２５°と３０°の間、の角度を形成しており、当該角度は、さらに、前記楔形部分の前記壁の間に形成された角度より小さい。

−前記構体は、締結フランジから延びており、当該締結フランジは、当該測定装置のための固定平面を規定する軸受を有しており、前記センサ要素を含む前記窓は、前記構体内の前記締結フランジに接続された端部に対して対向する端部に配設されている。

−前記構体は、前記楔形部分を形成している前記２つの壁から各々延びている２つの補完壁を含んでおり、当該２つの補完壁は、実質的に互いに平行であり、前記構体の主要部分を規定している。

−前記センサ要素を含む前記窓は、前記２つの補完壁の一方から当該２つの補完壁の他方に向けて、前記構体の前記主要部分を貫通して形成されている。

−前記補完壁の各々は、凹部を形成するよう前記楔形部分の対応する前記壁に関連して配設されている。

−各ノッチは、前記楔形部分の前記壁と前記主要部分の前記補完壁との間に形成された前記凹部まで延びている。

−前記構体は、互いに平行な前記２つの補完壁から各々延び前記主要部分を形成する２つの他の補完壁を含んでおり、当該２つの他の補完壁は、互いに隣接して鋭角に配設されて第２の楔形部分を形成しており、当該第２の楔形部分は、前記構体の長手方向軸（Ｌ）に平行な方向に延びている。

−前記構体は、以下の原理に従って長さの単位Ｕ_Ｌに基づいてサイズが決められており、前記原理は：
・前記第１の楔形部分を形成する前記壁は、同一であって、前記第１の楔形部分の横断面は、２Ｕ_Ｌと４Ｕ_Ｌとの間、好ましくは３Ｕ_Ｌ、のサイズの高さと、１Ｕ_Ｌと３Ｕ_Ｌとの間、好ましくは１．５Ｕ_Ｌ、のサイズの底辺と、を有する二等辺三角形であり、
・前記主要部分を形成する前記補完壁は、同一であって、前記主要部分の横断面は、１Ｕ_Ｌと３Ｕ_Ｌとの間、好ましくは２Ｕ_Ｌ、のサイズの長さと、１Ｕ_Ｌと１．５Ｕ_Ｌとの間、好ましくは１．２Ｕ_Ｌ、のサイズの幅と、を有する矩形であり、
・前記第２の楔形部分を形成する前記他の補完壁は、同一であって、前記第２の楔形部分の横断面は、１Ｕ_Ｌと２Ｕ_Ｌとの間、好ましくは１．５Ｕ_Ｌ、のサイズの高さと、１Ｕ_Ｌと１．５Ｕ_Ｌとの間、好ましくは１．２Ｕ_Ｌ、のサイズの底辺と、を有する二等辺三角形である。

−２つのセンサ要素が、前記構体を貫通して形成された前記窓内に配設されており、前記センサ要素は、直径Φの円筒形状を有しており、前記構体の前記長手方向軸（Ｌ）に平行な軸に沿って配設されており、前記センサ要素は、
・前記２つのセンサ要素の長手方向軸の間の距離は、１Φと３Φとの間であり、好ましくは２Φであり、
・各センサ要素の前記長手方向軸（Ｌ）と、前記第１の楔形部分の特徴的な前記三角形の横断面の前記底辺と、の間の距離は、３Φと５Φとの間であり、好ましくは４．５Φであり、
・各センサ要素の前記長手方向軸（Ｌ）と、前記第２の楔形部分の特徴的な前記三角形の横断面の前記底辺と、の間の距離は、２Φと３Φとの間であり、好ましくは２．５Φである、
ように位置決めされている。

−前記構体の各壁は、実質的に平坦である。

本発明の他の特徴及び利点は、単なる例示であって限定されず、また添付の図面に関連して理解されるべき以下の詳細な説明からさらに明らかになる。
図１は、本発明の第１の実施の形態による防氷プローブの三次元図である。 図２は、図１における防氷プローブの側面図である。 図３ａは、図１における防氷プローブの線Ａ−Ａに沿った断面図である。 図３ｂは、図１における防氷プローブの線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。 図３ｃは、図１における防氷プローブの線Ｃ−Ｃに沿った断面図である。 図４ａは、図１における防氷プローブのブレード部上における氷の形成を概略的に描いた断面図である。 図４ｂは、図１における防氷プローブのブレード部上における氷の形成を概略的に示す断面図である。 図５は、本発明の第２の実施の形態による防氷プローブの三次元図である。 図６は、図５における防氷プローブの正面図である。 図７は、本発明の第３の実施の形態による防氷プローブの三次元図である。 図８ａは、図７における防氷プローブの線Ａ−Ａに沿った断面図である。 図８ｂは、図７における防氷プローブの線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。 図９は、本発明の第４の実施の形態による防氷プローブの三次元図である。 図１０は、本発明による防氷プローブのサイズの概略図である。

図１及び図２は、それぞれ、矢印Ｆによって示された流体の物理パラメータを測定する防氷プローブの斜視図及び側面図である。

防氷プローブ１は、実質的に長手方向軸Ｌに沿って伸長した形状の構体２を含んでいる。

図１及び図２を見て分かるように、貫通窓３が、流体の流れが測定されることを可能にするために、構体２を貫通して形成されており、この流体は、前記窓３の流入口と流出口との間の流体Ｆ上でサンプリングされ、各口は、構体２の対向する面上に位置している。したがって、窓３は、プローブの構体２の２つの壁の間に貫通管を形成している。構体２を貫通して形成された当該窓３は、例えば温度の測定値などの流体の物理パラメータを測定するための１つ又はそれ以上のセンサ４を配置することを許容する。したがって、例えば円筒状伸長形状のセンサ要素であって、センサ要素４の軸をして構体２の伸長形状を特徴付ける長手方向軸Ｌに実質的に平行に位置付けるように窓３内に配設された、当業者に知られたいかなるセンサ要素も設けられ得る。

好ましくは、防氷プローブ１は、さらに締結フランジ５を含んでおり、締結フランジ５からプローブ１の構体２は延びている。当該締結フランジ５は、プローブ本体２を流体Ｆの方向に実質的に垂直な長手方向に設定するよう、防氷プローブ１が例えば航空機の壁上に固定されることを可能にする軸受６を含んでいる。

流体を特徴づける物理パラメータを測定するセンサ要素４の設置を許容する貫通窓３の存在に加えて、構体２は特別な形状をしており、氷の形成がセンサ要素によって計測される量を信頼性の低いものにすることを防止し、またプローブ１上に形成される氷が構体２から剥がれる時に流体Ｆの方向に対してプローブ１の下流に位置する航空機の部品を損傷させることを防止する。

したがって、構体２は、プローブの前方に楔形部分７を含んでおり、すなわち、それは流体の流れＦの方向において上流に置かれることを意図されている。したがって、この楔形部分７は、正面側楔形部分と称され得る。

より詳細には、構体２は、１つの隣接する縁部を有し１つの鋭角を形成するよう互いに対して配置された２つの壁７１及び７２を含んでおり、これによって、当該壁の特別な配置は、構体２の楔形部分７を形成している。当該２つの壁７１及び７２に隣接する縁部は、好ましくは、構体２の長手方向軸Ｌに平行な方向に配設され、楔形部分７は、プローブ１の構体２がそこから伸びる締結フランジ５の軸受６に実質的に垂直である。

２つの壁７１及び７２の間の鋭角（構体の長手方向軸に垂直なプローブの横断平面に沿った２つの壁によって形成された角度に対応）は、流体Ｆによって運ばれたいかなる霜及び／または雪も、楔形部分７を形成する前記壁７１及び７２に、より具体的には当該楔形部分７の先端に、付着することとなるように選択されている。したがって、３０°より大きい角度が選択され、好ましくは３５°と４０°の間の角度が選択される。

本発明によれば、プローブ１の構体２の楔形部分７は、また、壁７１及び７２の各々上に切られた複数のノッチを含んでいる。各ノッチ７３は、壁７１及び７２の各々の表面上に形成された切欠きを形成している。したがって、ノッチ７３は、プローブ本体を貫通する貫通ノッチではなく、壁７１及び７２上に形成された表面切欠きである。後述の記載から分かるように、これらのノッチの目的は、楔形部分７の壁７１及び７２上における氷の形成を弱め、氷の塊を脆くし、プローブ１の下流に位置する部品に損傷を起こさないよう、その十分に小さなサイズの複数の小さなかけらへの早期の破壊を促進することである。

楔形部分７の壁７１及び７２内に形成されたノッチ７３は、それらが各楔形部分７の先端上で、すなわち壁７１及び７２に共通な縁部で、初めは均一な氷の形成を許容し、続いて、当該氷が楔形部分７のノッチが切られた部分上に形成されるか楔形部分７のノッチが切られていない部分上に形成されるかによって、当該氷の形成の異なる成長を許容するならば、様々な形状と位置を有し得る。

好ましくは、ノッチは、壁７１及び７２の各々上に対称に形成されており、流体Ｆが一定の態様で、すなわちプローブ１の長手方向軸Ｌを通るプローブ１の正面に垂直な方向に、プローブ１の正面側部分にぶつかった時、氷の塊の形成と脆弱化も対称に起こる。

好ましくは、ノッチ７３は、プローブ１の構体２の長手方向軸Ｌに垂直な方向に延びる溝の形状である。さらに好ましくは、これらの溝は平坦である。

壁７１及び７２の各々上に形成された溝７３は、好ましくは、それらの間に、楔形部分の壁７１及び７２の間に形成された鋭角（構体の長手方向軸に垂直なプローブの横断面に沿った角度）より小さい角度を形成している。例えば、壁７１及び７２の各々の溝７３の間に３０°より大きな角度を選択することが可能である。

構体２の壁７１及び７２内に形成されたノッチ７３は、当該壁７１及び７２に共通な隣接する縁部までは延びていない。したがって、楔形部分７は、楔形部分７の全背丈に渡って同一の正面側部分（流体Ｆの方向に対して）を含んでいる。

流体Ｆの方向に対してプローブ本体２の前方に位置する楔形部分７に加えて、構体２は、主要部分８を含み、当該主要部分を貫通して窓３は形成されて、流体の物理パラメータを測定するセンサ要素の配置を許容する。ノッチ７３が構体２を貫通する窓３から区別されることは、この構成から明らかに分かる。

この主要部分８の形状は、どのような形状でもあり得るが、好ましくは、図１及び図２に示され、且つ、図１の構体２の断面図を異なる切断平面に沿って与える図３ａ乃至図３ｃに示されているように、互いに平行で構体２の長手方向軸に平行な２つの壁８１及び８２により形成されている。

好ましくは、構体２の主要部分８を形成する壁８１及び８２は、楔形部分７の壁７１及び７２に対して凹部を形成するよう、当該壁７１及び７２から延びている。

したがって、プローブの正面側楔形部分７上におけるノッチ７３の利用は、前記壁上における氷の形成の弱まりを可能にし、前記プローブからの氷の離脱を促進する。このような理由により、当該プローブが堆積された氷の融解のためにプローブ本体を加熱する加熱機構を含む必要はない。したがって、好ましくは、提案された防氷プローブは、氷を溶かすためのいかなる特別な加熱機構も含んでいない。

プローブ１の構体２は、また、後側楔形部分９、すなわち流体Ｆの方向に楔形部分７に対してプローブ１の対向する端部に配置された後側楔形部分、を含み得る。

当該第２の楔形部分９も、共同して鋭角を形成する２つの壁９１及び９２により形成され、当該壁は、主要部分８を形成する壁８１及び８２から延びている。第２の楔形部分９を形成する壁９１及び９２は、好ましくは、主要部分８の壁８１及び８２の隣接部に位置しており、これにより、凹部は、プローブ１の構体２の主要部分８と第２の楔形部分９との間に形成されていない。

プローブ１の構体２は、締結フランジ５の軸受６から直接延び得る。それは、また、センサ要素４をプローブ１の固定平面からオフセットするよう、プローブの構体２を延長する中間部１０上に設けられ得る。当該中間部１０は、また、特には固定フランジ５上への構体２の固定の為に、プローブ１の全体的な構造を強化することを可能にする。

図４ａ及び図４ｂは、流体Ｆがプローブ１の構体２に正面向きにぶつかった時、すなわちプローブ１の長手方向軸を通るプローブ１の正面に垂直な方向にぶつかった時の、楔形部分７上における氷の形成を概略的に示す。より具体的には、図４ａは、壁７１及び７２のいかなるノッチも含まない部分での楔形部分７上における氷の形成を示しており、一方、図４ｂにおける概略図は、壁７１及び７２のノッチ７３を含む部分での楔形部分７上における氷の形成を示している。

防氷プローブ１が霜及び／または雪を含む流体Ｆの中に置かれることとなる時、これらの要素は、楔形状要素の先端において楔形状要素７の壁７１及び７２上に付着することとなる。楔形状要素７は、その前の部分、すなわちプローブ１の構体２に対して正面側先端部、がその全背丈に渡って同一の形状であるように形成されており、壁７１及び７２上に効果的に設けられたノッチ７３は、楔形部分７の先端までは延びていない。このように、先端がノッチ７３に対向して位置していようといなかろうと、楔形部分７上における氷の初期形成は、その全背丈に渡って均一に起こる。楔形部分７上に初期に形成された氷の層は、図４ａ及び図４ｂに示されており、Ｃ１で参照されている。

ひとたび楔形部分７の正面側先端部上に氷Ｃ１の初期層が形成されると、氷は、この基層から楔形部分７の先端を覆いながら成長し続ける。しかしながら、楔形部分７上における氷の第１初期層Ｃ１の堆積に反して、当該初期層Ｃ１上における氷の後続する成長は、それが楔形部分７のノッチを含まない部分で起こるか、楔形部分７のノッチ７３を含む部分で起こるかによって、異なって起こる。

図４ａに示されているように、氷が楔形部分７のいかなるノッチも含まない部分上で成長する時、氷の成長は、氷の初期層Ｃ１の全表面に渡って、実質的に一様な態様で生じる。したがって、氷の層Ｃ２は、プローブ１の構体２の楔形部分７の先端に付着している初期の氷の層Ｃ１上において比較的一様な態様で形成される。図４ｂに示されているように、楔形部分７のノッチ７３を含んでいる部分での氷の成長は、異なっており、当該部分での氷の成長は、壁７１及び７２に関して当該ノッチ７３によって形成された方向転換角度によって乱される。したがって、ノッチ７３を有する部分で形成された氷の層Ｃ３は、楔形部分７のノッチを有していない部分で形成された氷の層Ｃ２とは異なる輪郭を有している。

したがって、初期層Ｃ１上における氷の成長は、それが楔形部分７のノッチ７３を含む部分において起こるか、楔形部分７のいかなるノッチも含まない部分において起こるかによって、異なって起こる。その結果、楔形部分７に沿って形成されている氷は、それが楔形部分７内のノッチ７３の存在を介して成長する時、脆弱にされる。加えて、図４ａ及び図４ｂに示されているような氷の成長で述べられた違いは、楔形部分７上において氷が成長する時、徐々により際立ったものとなり、楔形部分７上における氷の形成が徐々に弱まることが、楔形部分７上における氷の結氷状態の早期の破壊に繋がり、その後、氷片（氷のかけら）の離脱に繋がり、この離脱は、氷上に激突し不安定さを生じさせる流体によって助長される。

したがって、ノッチ７３が設けられた壁７１及び７２を伴う正面側楔形部分７を含む構体２のために示された特別なデザインは、前記楔形部分７上における氷の不均一な成長を促進し、これにより、楔形部分７に沿って形成された氷を脆弱にし、このことは早期の結氷状態の氷の小さなサイズの氷片（氷のかけら）への破壊を促進し、小さなサイズの氷片（氷のかけら）は、防氷プローブ１の下流に位置する部品を損傷させないという利点を有している。

霜の状態によって、特には温度が低すぎない時（わずかに負の温度、一般的に−５℃より高い温度の時）、上部の氷の層が楔形部分７から離脱し、防氷プローブ１の下流に放出された時を含み、楔形部分７の先端上に初期に形成された氷の層Ｃ１は、楔形部分７の壁に固定された状態を保つ傾向を有し得る。プローブの特別なデザインは、前記氷の層Ｃ１が常に大変薄いままであることを可能にし、したがって、プローブの寸法均衡を修正せず、空気流温度の信頼性の低い測定値を避けることが可能になる。特には、前記氷の層Ｃ１の寸法は、回復エラーについてプローブ形状のごくわずかな修正につながる（回復エラーは、プローブの幾何学的形状、及び、その力学的エネルギーを分子並進エネルギーに転換する能力に関する）。

加えて、前記氷の層Ｃ１は、それが氷が完全に剥がれた後に再形成されたものであろうと、それが楔形部分にくっついたままのものであろうと、前述の成長のメカニズムと同じメカニズムに従って、楔形部分７上における新しい氷の後続する成長、すなわちそれが楔形部分のノッチ７３を含む部分で起こるか楔形部分のそのようなノッチを何ら含まない部分で起こるかによる不均衡な成長、のための土台として利用される。

プローブ１の前方に位置する楔形部分７の壁７１及び７２によって形成された角度が比較的大きい（好ましくは３０°より大きく、さらに好ましくは３５°と４０°との間である）ということは、流体の物理パラメータを測定するセンサ４を保護することができるということを意味する。なぜなら、これらの壁によって形成された大きな角度は、楔形部分７から外側に剥がれてきてプローブ１の構体２から離れてきたばかりの氷片（氷のかけら）を方向転換させるからである。楔形部分７の特別な形状を用いて、測定センサ４の機能を乱しそこに損傷すら起こすことのある、楔形部分７から剥がれた氷片（氷のかけら）が測定センサ４の位置する窓３内へ集合することを妨げることが実質的に可能である。

図１及び図２に示された実施の形態において、ノッチ７３は内側にセンサが配置された貫通窓３に対向して設けられている。このことは、貫通窓３の高さにある楔形部分７上における氷の形成を弱めることを促進し、その結果、貫通窓３の高さにある楔形部分７から剥がれた氷片（氷のかけら）は、特に小さなサイズになるという利点を有している。したがって、万が一、剥がれた氷片（氷のかけら）を当該楔形部分７から離れるように方向転換されることを意図された楔形部分７の特別な形状に関わらず、いくつかの氷片（氷のかけら）がそれでも貫通窓３の内側に入ったとしても、当該氷片（氷のかけら）が小さなサイズであるということは、測定センサ４を損傷させるというリスクを低減させる。

楔形部分７上に形成されたノッチ７３の数及び楔形部分７の壁に沿ったそれらの相対的な配置は、変更し得る。図１及び図２に示された実施の形態は、防氷プローブの最適な実施の形態を構成し、この構成においては、各壁７１及び７２は溝の形状の三つのノッチ７３を含んでおり、当該ノッチは一定の間隔で楔形部分７に沿って分布されており、これにより、当該楔形部分７上に形成されている氷の脆弱化領域を拡大させ、したがって小さなサイズの沢山の氷片（氷のかけら）としての形成を促進する。加えて、たった今示されたように、これらのノッチ７３の１つは、測定センサ４を一体化するためにプローブ１の構体２内に形成された貫通窓３に対向して配置され、このことは、楔形部分７の張り出した外形にも関わらず窓３を通り抜けるかもしれない氷片（氷のかけら）によるこれらのセンサ要素４への損傷のリスクを低減させることを可能にする。

しかしながら、防氷プローブ１の前方に位置する楔形部分７の他のデザインを考えることは可能である。特に、図５及び図６は２つのノッチ７３が各壁（７１；７２）上に設けられている実施の形態を示しており、これらのノッチは楔形部分７に沿った異なる位置に配置された溝の形態である。好ましくは、図６に示されているように、第１の壁７１上に設けられたノッチ７３は、第２の壁７２上に設けられたノッチからオフセットされており、このことは氷の不均一な成長、したがってその早期の破壊を促進する。

図７、図８ａ及び図８ｂに示された実施の形態は、また、楔形部分７に沿った特別な態様で分布された２つのノッチ７４を含んでいる。しかしながら、当該実施の形態で示されたノッチ７４は、溝ではなく、実質的に構体２の長手方向軸Ｌに沿って伸長した形状のもっと複雑な切欠きである。

図９に示されたような、プローブのさらに他の異なる実施の形態によれば、ノッチ７５は、また、構体の長手方向軸Ｌに沿って伸長した切欠きの形態であり、これらの切欠きは、図７の実施の形態のノッチより特に長手方向軸Ｌに沿った寸法に関して小さなサイズである、という違いを有している。この場合において、図９に示されたように、より多くの数のノッチ、例えば３つのノッチ、を構体に沿って設けることが好ましく、１つのノッチ７５をセンサ要素４を受容することを意図された窓３に対向して配設する。

防氷プローブ１のサイズ決めは、いかなる作動状況の下でも動作可能であるように最適化され得る。この目的のために、プローブの形状は、測定されるべき流体Ｆ以外のいかなる要素も、流体の物理パラメータを測定するセンサ要素を含む貫通窓３の内側に進入することを妨げるべきではない。特には、このことは、防氷プローブが、霜、雪ないし雨の状況下で、これらの粒状物が貫通窓３に進入することなく、動作することを可能にする。好ましくは、プローブ本体２を形成する各壁は、実質的に平坦である。

したがって、プローブ１は、以下のサイズ決めルールを用いてサイズ決めされ、これについて図１０は最適なサイズを示している。

構体２は、以下の原理に従って長さの単位Ｕ_Ｌに基づいて（<<長さＵ_Ｌのｘ倍を意味する式<<ｘＵ_Ｌ>>によって）サイズが決められている：
−第１の楔形部分７を形成する壁は、同一であって、第１の楔形部分７の横断面（構体２の長手方向軸Ｌに垂直な横断面に沿った断面）は、２Ｕ_Ｌと４Ｕ_Ｌとの間、好ましくは３Ｕ_Ｌ、のサイズの高さと、１Ｕ_Ｌと３Ｕ_Ｌとの間、好ましくは１．５Ｕ_Ｌ、のサイズの底辺と、を有する二等辺三角形であり、
−主要部分８を形成する補完壁は、同一であって、主要部分８の横断面（構体２の長手方向軸Ｌに垂直な横断面に沿った断面）は、１Ｕ_Ｌと３Ｕ_Ｌとの間、好ましくは２Ｕ_Ｌ、のサイズの長さと、１Ｕ_Ｌと１．５Ｕ_Ｌとの間、好ましくは１．２Ｕ_Ｌ、のサイズの幅と、を有する矩形であり、
−第２の楔形状部９を形成する他の補完壁は、同一であって、第２の楔形状部９の横断面（構体２の長手方向軸Ｌに垂直な横断面に沿った断面）は、１Ｕ_Ｌと２Ｕ_Ｌとの間、好ましくは１．５Ｕ_Ｌ、のサイズの高さと、１Ｕ_Ｌと１．５Ｕ_Ｌとの間、好ましくは１．２Ｕ_Ｌ、のサイズの底辺と、を有する二等辺三角形である。

また、もしプローブが、構体２を貫通して形成された窓３に配設された２つのセンサ要素４を含んでおり、当該センサ要素４が、直径Φの円筒形状を有しており、構体２の長手方向軸Ｌに平行な軸に沿って配設されていれば、これらのセンサ要素４は、（<<直径Φのｘ倍を意味>>する式<<ｘΦ>>によって）
−２つのセンサ要素４の長手方向軸の間の距離は、１Φと３Φとの間であり、好ましくは２Φであり、
−各センサ要素４の長手方向軸と、第１の楔形状部７の特徴的な三角形の横断面の底辺と、の間の距離は、３Φと５Φとの間であり、好ましくは４．５Φであり、
−各センサ要素４の長手方向軸と、第２の楔形状部９に特徴的な三角形の横断面の底辺と、の間の距離は、２Φと３Φとの間であり、好ましくは２．５Φである、
ように位置決めされていることが好ましい。

この場合において、センサ要素４の直径Φと構体２のサイズ決めに用いられる長さの単位Ｕ_Ｌとの間の比は、長さの単位Ｕ_Ｌと直径Φとの間の比が、３と４の間となることが望ましく、好ましくはＵ_Ｌ≒３．５Φであることが望ましい。

Claims (21)

1. 流体の少なくとも１つの物理パラメータを測定する装置であって、
   −長手方向軸（Ｌ）に沿って伸長した形状を有しており、互いに隣接して鋭角に配設されて楔形状部（７）を形成する少なくとも２つの壁を有している構体（２）であって、前記楔形状部（７）が当該構体（２）の前記長手方向軸（Ｌ）に平行な方向に延びているという構体（２）と、
   −前記流体の物理パラメータを測定するための少なくとも１つのセンサ要素（４）であって、前記構体（２）を貫通して形成された窓（３）の中に配設されているセンサ要素（４）と、
   を備え、
   前記楔形状部（７）を形成する各々の壁（７１；７２）は、前記窓（３）から区別される少なくとも１つのノッチを含んでおり、
   当該ノッチは、前記楔形状部（７）上における氷の形成を弱めるために、前記壁（７１；７２）に対して転向角度を形成している
   ことを特徴とする装置。
2. 前記構体（２）は、前記長手方向軸（Ｌ）を通る正中面に対して対称性を有しており、
   前記楔形状部（７）を形成する前記壁（７１；７２）は、前記面に対して対称な同数のノッチを含んでいる
   ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 各ノッチは、前記構体（２）の前記長手方向軸（Ｌ）に垂直な方向に伸長した形状を有している
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. 各ノッチは、前記楔形状部（７）を形成する前記２つの壁（７１；７２）に共通の縁部までは延びていない
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記楔形状部（７）を形成する前記壁（７１；７２）の各々は、３つのノッチを含んでおり、
   当該ノッチの１つは、前記構体（２）を貫通して形成され前記センサ要素（４）を含んでいる前記窓（３）に対向して形成されている、
   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装置。
6. 前記楔形状部（７）を形成する前記２つの壁（７１；７２）は、少なくとも３０°の角度に配設されている
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記楔形状部（７）を形成する前記２つの壁（７１；７２）は、３５°と４０°の間の角度に配設されている
   ことを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 前記楔形状部（７）の前記壁（７１；７２）の各々の上に形成された前記ノッチの表面は、共同して少なくとも２５°の角度を形成しており、
   当該角度は、前記楔形状部（７）の前記壁（７１；７２）の間に形成された角度より小さい
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記楔形状部（７）の前記壁（７１；７２）の各々の上に形成された前記ノッチの表面は、共同して２５°と３０°の間の角度を形成している
   ことを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 前記構体（２）は、締結フランジ（５）から延びており、
    当該締結フランジ（５）は、当該測定装置を固定するための平面を規定する軸受（６）を有しており、
    前記センサ要素（４）を含む前記窓（３）は、前記構体（２）内の前記締結フランジ（５）に接続された端部に対して対向する端部に形成されている
    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装置。
11. 前記構体（２）は、前記楔形状部（７）を形成している前記２つの壁（７１；７２）から各々延びている２つの補完壁（８１；８２）を含んでおり、
    当該補完壁（８１；８２）は、実質的に互いに平行であり、前記構体（２）の主要部分（８）を規定している
    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装置。
12. 前記センサ要素（４）を含む前記窓（３）は、前記２つの補完壁（８１；８２）の一方から当該２つの補完壁（８１；８２）の他方に向けて、前記構体（２）の前記主要部分（８）を貫通して形成されている
    ことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
13. 前記補完壁（８１；８２）の各々は、凹部を形成するよう前記楔形部分（７）の対応する前記壁に関連して配設されている
    ことを特徴とする請求項１１または１２に記載の装置。
14. 各ノッチは、前記楔形部分（７）の前記壁（７１；７２）と前記主要部分（８）の前記補完壁（８１；８２）との間に形成された前記凹部まで延びている
    ことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
15. 前記構体（２）は、互いに平行な前記２つの補完壁（８１；８２）から各々延び前記主要部分（８）を形成する２つの他の補完壁（９１；９２）を含んでおり、
    当該２つの他の補完壁（９１；９２）は、互いに隣接して鋭角に配設されて第２の楔形部分（９）を形成しており、
    当該第２の楔形部分（９）は、前記構体（２）の長手方向軸（Ｌ）に平行な方向に延びている
    ことを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか一項に記載の装置。
16. 前記構体（２）は、以下の原理に従って長さの単位Ｕ_Ｌに基づいてサイズが決められており、前記原理は：
    −前記第１の楔形部分（７）を形成する前記壁（７１；７２）は、同一であって、前記第１の楔形部分（７）の横断面は、２Ｕ_Ｌと４Ｕ_Ｌとの間のサイズの高さと、１Ｕ_Ｌと３Ｕ_Ｌとの間のサイズの底辺と、を有する二等辺三角形であり、
    −前記主要部分（８）を形成する前記補完壁（８１；８２）は、同一であって、前記主要部分（８）の横断面は、１Ｕ_Ｌと３Ｕ_Ｌとの間のサイズの長さと、１Ｕ_Ｌと１．５Ｕ_Ｌとの間のサイズの幅と、を有する矩形であり、
    −前記第２の楔形部分（９）を形成する前記他の補完壁（９１；９２）は、同一であって、前記第２の楔形部分（９）の横断面は、１Ｕ_Ｌと２Ｕ_Ｌとの間のサイズの高さと、１Ｕ_Ｌと１．５Ｕ_Ｌとの間のサイズの底辺と、を有する二等辺三角形である
    ことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
17. 前記構体（２）は、以下の原理に従って長さの単位Ｕ _Ｌ に基づいてサイズが決められており、前記原理は：
    −前記第１の楔形部分（７）を形成する前記壁（７１；７２）は、同一であって、前記第１の楔形部分（７）の横断面は、３Ｕ _Ｌ のサイズの高さと、１．５Ｕ _Ｌ のサイズの底辺と、を有する二等辺三角形であり、
    −前記主要部分（８）を形成する前記補完壁（８１；８２）は、同一であって、前記主要部分（８）の横断面は、２Ｕ _Ｌ のサイズの長さと、１．２Ｕ _Ｌ のサイズの幅と、を有する矩形であり、
    −前記第２の楔形部分（９）を形成する前記他の補完壁（９１；９２）は、同一であって、前記第２の楔形部分（９）の横断面は、１．５Ｕ _Ｌ のサイズの高さと、１．２Ｕ _Ｌ のサイズの底辺と、を有する二等辺三角形である
    ことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
18. ２つのセンサ要素（４）が、前記構体（２）を貫通して形成された前記窓（３）内に配設されており、
    前記センサ要素（４）は、直径Φの円筒形状を有しており、前記構体（２）の前記長手方向軸（Ｌ）に平行な軸に沿って配設されており、前記センサ要素（４）は、
    −前記２つのセンサ要素（４）の長手方向軸の間の距離は、１Φと３Φとの間であり、
    −各センサ要素（４）の前記長手方向軸（Ｌ）と、前記第１の楔形部分（７）の特徴的な前記三角形の横断面の前記底辺と、の間の距離は、３Φと５Φとの間であり、
    −各センサ要素（４）の前記長手方向軸（Ｌ）と、前記第２の楔形部分（９）の特徴的な前記三角形の横断面の前記底辺と、の間の距離は、２Φと３Φとの間であり、
    ように位置決めされている
    ことを特徴とする請求項１５乃至１７のいずれか一項に記載の装置。
19. ２つのセンサ要素（４）が、前記構体（２）を貫通して形成された前記窓（３）内に配設されており、
    前記センサ要素（４）は、直径Φの円筒形状を有しており、前記構体（２）の前記長手方向軸（Ｌ）に平行な軸に沿って配設されており、前記センサ要素（４）は、
    −前記２つのセンサ要素（４）の長手方向軸の間の距離は、２Φであり、
    −各センサ要素（４）の前記長手方向軸（Ｌ）と、前記第１の楔形部分（７）の特徴的な前記三角形の横断面の前記底辺と、の間の距離は、４．５Φであり、
    −各センサ要素（４）の前記長手方向軸（Ｌ）と、前記第２の楔形部分（９）の特徴的な前記三角形の横断面の前記底辺と、の間の距離は、２．５Φである、
    ように位置決めされている
    ことを特徴とする請求項１５乃至１７のいずれか一項に記載の装置。
20. 前記構体（２）の各壁は、実質的に平坦である
    ことを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか一項に記載の装置。
21. 当該装置は、空気の全温度を測定するために適合されている
    ことを特徴とする請求項１乃至２０のいずれか一項に記載の装置。

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