JP6501552B2 - 配管構造、航空機、およびリーク検知にロバスト性を与える方法 - Google Patents

Description

本発明は、ダクトからのある程度のリーク（漏れ）が許容される場合に、許容される量を逸脱したリークを検知することにロバスト性を与える方法、および当該方法を実現可能な配管構造、およびその配管構造を備えた航空機に関する。

航空機の機体には、エンジンからの高温の抽気が流れる配管が設けられている（例えば、特許文献１）。
図１２（ａ）に示すように、抽気配管８０は、複数のダクト８１と、ダクト８１同士を接続するカップリング８２とを備えている。カップリング８２は、互いに突き当てられたダクト８１のフランジ（図示省略）を挟み込んでいる。
航空機の典型的な抽気配管８０では、重量低減および整備性などの観点から、フランジ間やカップリング８２とフランジとの間にパッキン等の封止材を設けておらず、フランジ間から外部へと少量の抽気がリークするのを許容している。

少量のリークは許容されるものの、カップリング８２が緩んだり破損したりしてダクト８１の接続部からのリーク量が増大した場合には、そのことを検知する必要がある。また、ダクト８１に亀裂や腐食等が生じてダクト８１の本体部からのリークが発生した場合にも、勿論、リークを検知する必要がある。

特開２０１４−０９４６６３号公報

配管の部位によってはある程度のリークが許容される場合、許容される量のリークを検知することなく、カップリングやダクトの破損等により許容量を逸脱したリークだけを検知したい。
配管から高温の抽気がリークしたことを検知するために、図１２（ａ）に示すように、ダクト８１およびカップリング８２を覆うカバー８３に複数の通気孔８４を形成する。そして、通気孔８４から流出した抽気により昇温される線状のセンサ８５を設ける。昇温すると変化するセンサ８５の電気抵抗に基づいて、リークを検知することができる。

ここで、通気孔８４から流出した抽気により昇温されるセンサ８５の各部位８５Ａの温度は、通気孔８４から部位８５Ａまでの距離や、周囲の気体の流動や気体の温度・圧力の変動などの種々の要因により大きくバラつく。
通気孔８４から流出した抽気の流量（以下、リーク流量）に対して、センサ８５の部位８５Ａ毎の温度のバラツキが大きいと、相応のリーク流量に対応する温度をリークセンサに設定し、その設定温度以上の温度がセンサ８５により感応されたならばリークしたことを検知するにあたり、適切な設定温度を定めることが非常に難しい。設定温度によっては、許容される少量のリークを頻繁に検知したり、許容量を逸脱したリークが検知されずに配管の周囲環境が高温になるといったことが起こりうる。
それを避けるために、リーク検知のロバスト性を具備することが重要である。

以上より、本発明は、リーク検知にロバスト性を与える方法、当該方法を実現可能な配管構造、およびその配管構造を備えた航空機を提供することを目的とする。

配管のカバーに形成されたリーク検知用の複数の通気孔の位置は、カバーの周方向においてバラバラで統一されていない。
本発明の発明者は、通気孔の周方向の位置によっては、小流量のリークが検知されたり検知されなかったりすることに着目した。
例えば、図１２（ｂ）に示すように、通気孔８４が上方に位置していると、通気孔８４から孔軸方向に沿って上方へと流出するリーク流は、流量が小さい場合でも実線矢印で示すようにそのままセンサ８５へと到達する。到達した高温のリーク流によりセンサ８５が昇温することで、リークが検知される。
一方、図１２（ｃ）に示すように、通気孔８４が下方に位置していると、リーク流の流量が小さい場合は、浮力の影響により、破線矢印で示すようにリーク流が周囲の気体に対して浮上する。そのため、センサ８５には高温の気体が到達しないので、リークが検知されない。

上記の知見に基づいてなされた本発明の配管構造は、略水平方向に沿って配置され、周囲の雰囲気の温度よりも高い温度の気体が連続して流れる複数のダクトおよびダクト同士を接続する複数のカップリングを有する配管と、配管の外周を覆うカバーと、を備えている。
カバーは、配管からリークした気体を当該カバーの外側へと流出させる複数の通気口を配管の長さ方向に間隔をおいて規定している。複数の通気口として、カバーは、複数のカップリング（「接続部」）に対応して配置される複数の第１通気口と、複数のダクトに対応して配置される複数の第２通気口と、を少なくとも有する。すなわち、本発明の配管構造において、接続部には第１通気口、複数のダクトに対応する一般部には第２通気口が存在する。
そして、本発明は、（ｉ）複数の第１通気口の各々の位置は、カバーの横断面において２時位置から６時位置を経て１０時位置までの範囲に、実質的に定められていること、および、（ｉｉ）複数の第２通気口の各々の位置は、カバーの横断面において１２時位置またはその近傍に、実質的に定められていることを特徴とする。

本発明の配管構造は、気体のリークを検知するリークセンサを具備することができる。リークセンサは、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感応部と、感応部の状態を用いて、リークを検知する検知部と、を有するように構成することができる。

本発明の配管構造において、リークセンサは、第１通気口以外の通気口である複数の第２通気口に対応する位置で、カバーの周方向に沿って上方へと立ち上がるように配置されていることが好ましい。

本発明の配管構造は、第１通気口の近傍に、気体の上昇を規制する屋根を備え、屋根は、第１通気口を規定するカバーに対して間隔をおいて、第１通気口の上方に配置され、感応部は、屋根の下方に配置されていることが好ましい。なお、屋根を備える場合には、第１通気口は、６時位置およびその付近を除いた残りの範囲内に設けられていることが前提となる。

屋根は、当該屋根とカバーとを繋ぐ支持部によりカバーに支持させることも、感応部を挟持するクリップにより感応部に支持させることもできる。

本発明の配管構造は、第１通気口または第２通気口の近傍に、当該通気口から流出した気体の流れに影響するカバーの外側の気体の流れを遮蔽する防風壁を備えることが好ましい。

本発明の航空機は、上述の配管構造を備えることを特徴とする。
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本発明を適用可能である。

本発明のリーク検知にロバスト性を与える方法は、略水平方向に沿って配置される配管の外周を覆うカバーに、配管の長さ方向に間隔をおいて複数の通気口を規定し、配管からリークした配管の周囲の雰囲気の温度よりも高い温度である気体を通気口からカバーの外側へと流出させ、通気口に対応する位置での気体の温度または濃度を用いて、気体のリークを検知するにあたり、（ｉ）複数の通気口のうち、配管を構成する複数のカップリングに対応する複数の第１通気口の各々の位置を、カバーの横断面において２時位置から６時位置を経て１０時位置までの範囲に、実質的に定めておくこと、および、（ｉｉ）複数の通気口のうち、配管を構成する複数のダクトに対応して配置される複数の第２通気口の各々の位置を、カバーの横断面において１２時位置またはその近傍に、実質的に定めておくことを特徴とする。

本発明によれば、略水平に配置される配管を覆うカバーに形成されたリーク検知用の第１通気口の位置がカバーの横断面における下部および下部に近い上記範囲内に位置しているので、配管内からリークし、第１通気口から流出した気体の流量が小さい場合に、気体の流れが浮力によりリークセンサの感応部から逸れて上昇する。第１通気口の位置が上記の範囲内に実質的に統一されていると、浮力による流れの操作によりリーク検知にロバスト性が与えられるので、リークの誤検知を避けながら配管構造の信頼性を確保することができる。
また、第１通気口の近傍に屋根を備えていると、第１通気口から流出した流れが許容されるリーク量よりも増加した際に、屋根の下でリークセンサの感応部に集中することで感応部が急激に反応する。それによってロバスト性を向上させることができる。

第１実施形態に係る配管構造を示す図である。 （ａ）は、図１の部分を示す図である。（ｂ）は、（ａ）のＩＩｂ−ＩＩｂ線矢視図（縦断面）である。 （ａ）および（ｂ）は、図２（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視図（横断面図）である。 （ａ）は、リーク流量とセンサ部温度との関係を示すグラフである。（ｂ）は、第１実施形態の通気孔に許容される位置（角度、ローテーション）の範囲を示す図である。 図２（ａ）のＶ−Ｖ線矢視図（横断面図）である。 （ａ）および（ｂ）は、第１実施形態の変形例に係る配管構造を示す図である。 第２実施形態に係る配管構造を示す図である。 （ａ）は、第３実施形態に係るダクト接続部の横断面図である。（ｂ）は、ダクト接続部の上面図である。（ｃ）は、ダクト接続部の側面図である。 （ａ）は、許容される小流量のリークを示す図である。（ｂ）は、許容量を逸脱した大流量のリークを示す図である。（ｃ）は、リーク流量とセンサ部温度との関係を示すグラフである。（ｄ）は、第３実施形態の屋根の変形例を示す図である。 （ａ）は、第４実施形態の変形例に係るダクト接続部の側面図である。（ｂ）は、ダクト接続部の上面図である。（ｃ）は、（ａ）のｃ方向からリーク流案内部材を示す図である。 （ａ）は、第５実施形態に係るダクト接続部の側面図である。（ｂ）は、（ａ）のｂ方向から防風壁を示す図である。 （ａ）は、背景技術および本発明の課題を説明するための図である。（ｂ）および（ｃ）は、本発明の前提として得られた知見を説明するための図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
図１および図２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、航空機の主翼の長さ方向にほぼ沿って延びており、主翼の内部に用意されたスペースに、略水平方向に沿って配置されている。「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に該当する。
配管構造１０は、主翼を構成するリブやスパー、ストリンガ等の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。

本実施形態の配管構造１０は、胴体の後端に設けられた補助動力装置からの抽気を空調装置や防氷装置等に供給するものにも適合する。その場合も、配管構造１０は、機体に用意されたスペースに略水平方向に沿って配置され、機体の構造部材により支持されている。

配管構造１０は、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、複数のダクト２１および複数のカップリング２２を有する配管２０と、配管２０の外周を覆うカバー２３および断熱材２４と、配管２０内からの抽気のリークを検知するリークセンサ３０（図１）とを備えている。
配管２０は、ステンレス鋼等の金属材料から形成されている。配管２０は、カップリング２２およびダクト２１の端部である接続部２０１と、ダクト２１の一般部２０２とに区分されている。一般部２０２は、ダクト２１の端部を除いたダクト２１の本体部をいう。

複数のダクト２１は、内部が互いに連通しており、これらのダクト２１の内部を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。ダクト２１の各々の外周は、断熱材２４（図２（ｂ））により包囲されている。
断熱材２４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。
ダクト２１の両端には、フランジ２１Ａ（図２（ｂ））が形成されている。隣り合うダクト２１同士のフランジ２１Ａ，２１Ａは互いに突き当てられる。
カップリング２２は、フランジ２１Ａ，２１Ａを挟み込むことでダクト２１同士を接続する。

カバー２３は、接続部２０１の外周を覆う複数の接続部カバー１１と、一般部２０２および断熱材２４の外周を覆う複数の一般部カバー１２とを備えている。
接続部カバー１１は、突き当てられたフランジ２１Ａ，２１Ａに沿って接続部２０１に装着される。接続部カバー１１の内側に断熱材２４を配置することもできる。
一般部カバー１２および接続部カバー１１は、配管２０内をある程度は保温し、外力から配管２０を保護する。接続部カバー１１および一般部カバー１２としては、例えば、樹脂の繊維織物から形成されたものを用いることができる。これらのカバー１１，１２が断面リング状に形成されていると、配管２０に装着し易い。

典型的な配管構造であれば、突き当てられたフランジ間や、フランジおよびカップリングの間にシールゴムを介装したり、フランジ同士をボルトで締め付けることなどにより、ダクトの気密が確保されている。
しかし、本実施形態の配管構造１０では、航空機の重量低減、整備性などの理由から、接続部２０１の気密を確保する措置がとられていない。配管構造１０では、フランジ２１Ａ，２１Ａの間から配管構造１０の外部へと少量の抽気がリークすることが許容されている。

接続部２０１に小流量のリークは許容されるものの、カップリング２２が緩んだりフランジ２１Ａやカップリング２２が破損したことで許容量を逸脱したリークについては検知する必要がある。
また、一般部２０２においては、リーク量にかかわらず、発生したリークを確実に検知する必要がある。

配管２０から高温の抽気がリークしたことを検知するために、図２（ａ）に示すように、一般部カバー１２および接続部カバー１１に、リーク検知用の通気孔３１，３２を形成するとともに、通気孔３１，３２の近傍にリークセンサ３０のセンサ部３３を配置し、通気孔３１，３２に対向する部位３３Ａが昇温すると変化するセンサ部３３の電気抵抗に基づいてリークを検知している。

リークセンサ３０（図１）は、接続部２０１については、許容される量を逸脱したリークだけを検知するとともに、一般部２０２については、小流量のリークも含めてリーク全般を検知する。リークセンサ３０は、各通気孔３１，３２を経由する線状のセンサ部３３の電気抵抗に基づいて、接続部２０１および一般部２０２のリークを一括して検知する。リークセンサ３０には、リーク検知の閾値としての設定温度が与えられる。

リークセンサ３０（図１）は、温度に感応する温度センサに相当するセンサ部３３と、センサ部３３の電気抵抗を用いて、検知すべきリークを検知するコントローラ３４とを有している。
センサ部３３は、冗長性を確保するために２重化されている。
センサ部３３の幅（径）は、通気孔３１，３２の孔径よりも小さく、例えば数ｍｍである。
センサ部３３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。
センサ部３３は、長さ方向に適宜な間隔をおいて配置される図示しないブラケットにより、カバー２３の外周部との間に少し間隔をあけて支持される。ブラケットは、機体構造や機体に設置された装備品に固定されている。

接続部カバー１１（図２）には、当該カバー１１を厚み方向に貫通する円形の第１通気孔３１が形成されている。
第１通気孔３１は、接続部カバー１１の周上の１箇所に形成されている（図３）。
接続部２０１の周方向の任意の箇所からリークした抽気は、第１通気孔３１から接続部カバー１１の外側へと流出する。

一般部カバー１２（図２）には、当該カバー１２を厚み方向に貫通する円形の第２通気孔３２が形成されている。第１通気孔３１および第２通気孔３２の各々の径は、同じであってもよいし、相違していてもよい。また、第１通気孔３１および第２通気孔３２の各々の形状は円形に限らず、他の形状であってもよい。
第２通気孔３２は、長さ方向に所定の間隔をおいて複数形成されている。第２通気孔３２は、第１通気孔３１と同様に、一般部カバー１２の与えられた位置における周上の１箇所に形成されている。
一般部２０２の長さ方向の任意の部位でかつ周方向の任意の箇所に生じた亀裂等からリークした抽気は、断熱材２４を通過し、亀裂等に近い第２通気孔３２から一般部カバー１２の外側へと流出する。

リークセンサ３０のセンサ部３３は、第１通気孔３１の各々の近傍と、第２通気孔３２の各々の近傍とを通るように、カバー２３に沿って取り回される。

配管構造１０は、接続部２０１に関し、外乱に際しても、許容される量のリークを検知せずに、許容量を逸脱したリークだけを検知する第１のロバスト性を具備している。第１のロバスト性は、接続部２０１にそれぞれ対応する第１通気孔３１の位置を、接続部カバー１１を上部１１Ｕと下部１１Ｌとに区分したときの下部１１Ｌに一律的に定めることにより与えられている。下部１１Ｌは、接続部カバー１１の横断面において、３時位置から６時位置を経て９時位置までの領域に該当し、上部１１Ｕは下部１１Ｌの残りの領域に該当する。第１通気孔３１の位置は、第１通気孔３１の向き、すなわち、第１通気孔３１の孔軸がカバー２３の基準位置（例えば図４（ｂ）のＡ）に対してなす角度（ローテーション）のことを意味しており、本明細書においては、カバー２３の横断面を時計の文字盤と見立てたときの時刻に対応している。第２通気孔３２の位置についても同様である。 図１〜図３には、下部１１Ｌに位置する第１通気孔３１の一例として、接続部カバー１１の横断面において３時の位置に規定された第１通気孔３１を示している。

さらに、配管構造１０には、一般部２０２に関し、外乱に際しても、発生したリークを確実に検知する第２のロバスト性をも具備している。第２のロバスト性は、一般部２０２に対応するの第２通気孔３２の位置を、一般部カバー１２の横断面において１２時位置またはその近傍に一律的に定めることにより与えられている。

外乱因子としては、センサ部３３の周囲の雰囲気（以下、気体）の流動やその気体の温度・圧力の変動、振動や航空機の姿勢によるセンサ部３３と通気孔３１，３２との距離のバラツキ等がある。そういった外乱に対するロバスト性が与えられている配管構造１０においては、接続部２０１および一般部２０２のそれぞれにおいて狙いとするリークが正しく検知される。

次に、本実施形態の配管構造１０による作用について説明する。
以下では、第１通気孔３１あるいは第２通気孔３２から流出した抽気の流れのことをリーク流といい、リーク流の流量のことをリーク流量というものとする。
リーク流の温度は、配管構造１０の周囲の気体の温度よりも高いので、リーク流と周囲の気体との密度差に基づく浮力がリーク流に働く。リーク流の流量が小さいほど、浮力がリーク流に及ぼす影響が大きい。このことを利用して、第１のロバスト性および第２のロバスト性を実現している。

まず、接続部２０１に関する第１のロバスト性について説明する。
図３（ａ）は、第１通気孔３１からのリーク流の流量が小さい場合に対応し、図３（ｂ）は、第１通気孔３１からのリーク流の流量が大きい場合に対応する。
上述したように、接続部２０１に対応する第１通気孔３１は、接続部カバー１１の下部１１Ｌに位置している。そして、センサ部３３は、第１通気孔３１の近傍で、かつ、接続部カバー１１の外周部から少し離れた位置に配置されている。
リーク流の流量が小さい場合は、図３（ａ）に破線の矢印Ｆ１で示すように、第１通気孔３１から孔軸方向に流出したリーク流が、浮力の影響を受けて、周囲の気体に対して接続部カバー１１の外周部に沿って上昇する。このリーク流により、破線の矢印Ｆ２で示すように周囲の気体がリーク流に向けて連行される。
上記のように、リーク流がセンサ部３３から逸れて上昇し、リーク流に伴って周囲の気体がセンサ部３３の付近を流動することから、温度Ｔｈで高温のリーク流が流出していてもセンサ部３３の付近の気体温度Ｔｃの昇温が抑制されている。温度Ｔｈは、第１通気孔３１から流出する時点のリーク流の温度に相当する。

一方、リーク流の流量が大きい場合は、図３（ｂ）に実線の矢印Ｆ３で示すように、第１通気孔３１から流出したリーク流が浮力に打ち勝ち、センサ部３３へと到達する。すると、高温のリーク流によりセンサ部３３が昇温する。

昇温することでセンサ部３３の電気抵抗が変化する。リークセンサ３０のコントローラ３４（図１）は、センサ部３３の電気抵抗に基づいて、センサ部３３の温度が設定温度に到達しているか否かを判定し、設定温度に到達していると判定したならばリークを検知する。

ここで、接続部２０１の各々を覆う接続部カバー１１における第１通気孔３１の位置（角度、ローテーション）が下部１１Ｌに統一されていると、いずれの第１通気孔３１から流出したリーク流についても、流量が同等であれば浮力による影響が同等となり、センサ部３３の各部位３３Ａの温度も同等となる。第１通気孔３１の各々におけるリーク流量とセンサ部温度との関係は、例えば、図４（ａ）のグラフ中の太い実線１０１により表される。
太い実線１０１上においてセンサ部温度が周囲の気体温度Ｔｃと同等に低い領域Ａは、浮力が支配的な影響を及ぼすリーク流量の範囲を示している。
一方、太い実線１０１上においてセンサ部温度がリーク流の温度Ｔｈと同様に高い領域Ｂは、浮力による影響を脱したリーク流量の範囲を示している。
接続部２０１に関しては、上述したリーク流の向きの相違（Ｆ１，Ｆ３）の如く、センサ部温度が、リーク流量に応じてリーク流の温度Ｔｈ側の領域Ｂと、それよりも温度が低い、接続部カバー１１の外側の気体温度Ｔｃ側の領域Ａとに峻別されている。

仮に、第１通気孔３１の各々の位置（角度、ローテーション）が統一されていないとすると、例えば、図４（ａ）に斜線を付した領域１０２で示すように、リーク流量とセンサ部温度との関係が角度によってバラつく。

リーク流量とセンサ部温度との関係のバラつきが大きいと、すなわち、あるセンサ部温度に対してリーク流量の幅Ｗが大きいと、許容リーク流量に対応してリークセンサ３０に適切な設定温度を与えることが難しいが、本実施形態では、幅Ｗが小さくなるため、領域Ａに対応する接続部カバー１１外側の気体温度Ｔｃと、領域Ｂに対応するリーク流温度Ｔｈとの間の温度をリークセンサ３０の設定温度Ｔｓとして容易に定めることができる。
この設定温度Ｔｓを基準として、許容流量のリークを誤検知することなく、許容流量を逸脱したリークだけを検知することができる。
本実施形態によれば、接続部２０１に関して、許容流量のリークの誤検知を防いで航空機のスムーズな運用に寄与するとともに、許容流量を逸脱したリークを確実に検知して航空機の安全にも寄与することができる。

第１通気孔３１が位置する下部１１Ｌの範囲は、拡張することができる。
図４（ｂ）に示すように、２時位置から６時位置を経由して１０時位置までの孔位置範囲２１０に第１通気孔３１が位置していれば、流量が小さい場合はリーク流の少なくとも一部がセンサ部３３から逸れて上昇し、リーク流に伴って、接続部カバー１１外側におけるセンサ部３３の周囲の気体の流動も生じる。それによってセンサ部３３の周囲の気体温度Ｔｃの昇温が抑制されるので、第１通気孔３１の位置として孔位置範囲２１０が許容される。
なお、３時位置や９時位置に第１通気孔３１が位置していると、配管設置スペースの側方に存在するスパーやストリンガ等にセンサ部３３を取り付け易い。センサ部３３は、図示しないブラケットを用いて、配線方向に沿ったスパーやストリンガ等に取り付けることができる。

次に、一般部２０２に関する第２のロバスト性について説明する。
上述のように、一般部２０２を覆う一般部カバー１２に形成された第２通気孔３２（図２（ａ））の各々は、一般部カバー１２の１２時位置またはその近傍（一般部カバー１２の上部）に位置している。
そうすると、図５に矢印で示すリーク流の流量が大きい場合は勿論のこと、流量が小さい場合であっても、リーク流が上昇してセンサ部３３へと到達する。小さい流量のリーク流は、浮力により上方へと誘導されるため、第２通気孔３２とセンサ部３３とが多少離れていてもセンサ部３３に到達する。それによってセンサ部３３が昇温すると、リークセンサ３０のコントローラ３４（図１）は、センサ部３３の電気抵抗に基づいて、センサ部３３の温度が設定温度に到達しているか否かを判定し、設定温度に到達していると判定したならばリークを検知する。

一般部２０２に対応する第２通気孔３２の各々の位置が一般部カバー１２の上部に統一されていると、いずれの第２通気孔３２から流出したリーク流でも、流量の如何によらず、対向するセンサ部３３の部位３３Ａに到達する。
そうすると、第２通気孔３２の各々において、設定温度Ｔｓを基準として、リーク流量の如何を問わず、発生したリークを確実に検知するとともに、接続部２０１に関しては、前述の通り、許容流量を逸脱したリークだけを検知することができる。

本実施形態において、検知対象とするリークの流量とセンサ部温度との関係が若干バラついていたとしても、そのバラツキの度合いは、第１通気孔３１の各々の位置および第２通気孔３２の各々の位置が統一されていない場合に比べて小さいので、センサ部３３の検出感度を通気孔に対応する各位置で揃える調整作業により対処できる。例えば、第１通気孔３１および第２通気孔３２からの噴流が妥当な位置にまで到達するように各通気孔の孔径を数段階から選定する調整作業が可能である。その他にも、許容される範囲内でカバー２３の周方向における第１通気孔３１および第２通気孔３２の位置を変更したり、センサ部３３を取り付けるブラケットの交換によりセンサ部３３と通気孔３１，３２との距離を変えるなどの調整作業が可能である。

いずれの第１通気孔３１の位置も、極力、所定の孔位置範囲２１０（図４（ｂ））内に一律的に定められることが好ましいが、センサ部３３を取り付けるブラケットと配管２０の周囲の部材や機器との干渉や、第１通気孔３１から流出する高温のリーク流との接触を避けるべき機器との位置関係、といった事情により、一部の第１通気孔３１を孔位置範囲２１０から外れた位置に形成せざるを得ない場合もある。その場合でも、他の大部分の第１通気孔３１の位置が孔位置範囲２１０内に統一されていれば、第１通気孔３１の各々の位置が孔位置範囲２１０内に実質的に定められているので、本発明に含める。
上記は、第２通気孔３２に関しても同様であり、すべての第２通気孔３２でなくても、大部分の第２通気孔３２の位置が一般部カバー１２の１２時位置またはその近傍に統一されていれば、第２通気孔３２の各々の位置が１２時位置またはその近傍に実質的に定められているものとして本発明に含める。

〔第１実施形態の変形例〕
図６（ａ）および（ｂ）に示す第２通気孔３５は、第１実施形態の第２通気孔３２とは異なり、位置が一般部カバー１２の上部には統一されていない。これらの第２通気孔３５の各々の位置で、センサ部３３が一般部カバー１２の周方向に沿って上方へと立ち上がっている。センサ部３３は、第２通気孔３５の各々の位置でダクト２１の軸線に対してほぼ直交している。第２通気孔３５は、孔位置範囲２１０から６時位置およびその近傍を除いた残りの範囲内の適宜な位置に設けることができる。図６（ａ）および（ｂ）には、第２通気孔３５の一例として、３時位置に規定された第２通気孔３５を示している。
一般部カバー１２の長手方向に第２通気孔３５が並んでいる箇所では、センサ部３３を一般部カバー１２の周りに螺旋状に配置することができる。

センサ部３３が第２通気孔３５の位置で上方に立ち上がっていると、図６（ｂ）に破線の矢印で示す流量が小さいリーク流が浮力により上昇し、センサ部３３を昇温させる。
図６（ｂ）に実線の矢印で示す流量が大きいリーク流は、浮力に打ち勝ち、第２通気孔３５の孔軸方向にそのまま進んでセンサ部３３を昇温させる。
つまり、第２通気孔３２の位置を上部に統一した第１実施形態と同様に、流量が小さいリーク流をも逃さずにセンサ部３３により捕捉することができるので、流量の如何によらず、発生したリークを確実に検知することができる。

〔第２実施形態〕
次に、図７を参照し、本発明の第２実施形態について説明する。
以下では、第１実施形態と相違する点を中心に説明する。第１実施形態と同様の構成には同じ符号を付している。
第２実施形態の配管構造４０では、配管２０の接続部２０１および一般部２０２の双方において少量のリークが許容される。

接続部カバー１１および一般部カバー１２のいずれにも、厚み方向に貫通する第１通気孔３１が形成されている。
接続部カバー１１には、第１通気孔３１が１つずつ形成されている。
一般部カバー１２には、所定の間隔をおいて複数の第１通気孔３１が形成されている。
一般部カバー１２および接続部カバー１１に形成された複数の第１通気孔３１は、いずれも２時から６時を経由して１０時までの孔位置範囲２１０内（図４（ｂ））に位置している。
図７には、孔位置範囲２１０内に位置する第１通気孔３１の一例として、カバー２３の横断面において３時の位置に規定された第１通気孔３１を示している。
センサ部３３は、それらの第１通気孔３１を順次経由するようにカバー２３の長手方向に沿って延びている。

第１通気孔３１の位置が下方に統一されていることによる作用は、第１実施形態と同様である。簡単に説明する。
一般部２０２あるいは接続部２０１において抽気のリークが発生すると、第１通気孔３１から孔軸方向に沿って流出したリーク流が、浮力に対して流量が小さい場合に、図３（ａ）に示すように、センサ部３３から逸れて上昇し、それに伴ってセンサ部３３の周囲の気体が流動する。そのため、センサ部３３の温度が周囲の気体温度Ｔｃと同等に維持される。
一方、あるリーク量を超えて浮力による影響を脱した場合は、図３（ｂ）に示すように、第１通気孔３１に対向するセンサ部３３にリーク流が到達するので、センサ部３３の温度がリーク流の温度Ｔｈと同等の温度にまで昇温される。
図３（ａ）と図３（ｂ）に示すリーク流の向きが相違するように（Ｆ１，Ｆ３）、リーク流量に応じてセンサ部温度が気体温度Ｔｃ側とリーク流の温度Ｔｈ側とに律せられる（図４（ａ）参照）。
したがって、気体温度Ｔｃとリーク流温度Ｔｈとの間に設定する設定温度Ｔｓを基準として、小流量のリークは許容するが流量が増えるとリークを確実に検知するロバスト性を備えることができる。

一般部２０２において許容されるリーク流量と、接続部２０１において許容されるリーク流量とが相違する場合は、第１通気孔３１の孔径について一般部カバー１２と接続部カバー１１とで異ならせることにより、一般部２０２および接続部２０１のそれぞれにおいて所望流量のリークを検知することができる。

〔第３実施形態〕
次に、図８および図９を参照し、本発明の第３実施形態について説明する。
第３実施形態と、続く第４実施形態で示す配管構造は、許容される量を逸脱したリークだけを検知することに関する第１のロバスト性をより高めるための構成を備えている。

第３実施形態の配管構造は、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１通気孔３１の近傍に、屋根１３を備えている。屋根１３は、孔位置範囲２１０（図４（ｂ））から６時位置およびその付近を除いた残りの範囲内に位置する第１通気孔３１の近傍に配置することができる。屋根１３は、第１実施形態で示した第１通気孔３１、および第２実施形態で示した第１通気孔３１のいずれにも適用することができる。

板状に形成された屋根１３は、第１通気孔３１を規定するカバー２３に対して間隔をおき、第１通気孔３１よりも上方で水平に配置されている。屋根１３は、気体の上昇を規制し、屋根１３の下方に気体を留める。この屋根１３の下方に、センサ部３３が配置されている。

屋根１３は、カバー２３側に位置する屋根１３の端縁部からカバー２３の外周部に向けて延びる一対の支持部１４（図８（ｂ））を有しており、それらの支持部１４によりカバー２３に支持されている。支持部１４はカバー２３の外周部に取り付けられている。
屋根１３とカバー２３との間が支持部１４により区画されることで、矩形状の開口１５（図８（ｂ））が形成されている。
支持部１４は屋根１３と一体でも別体でもよい。本実施形態では、切欠（開口１５）を板に形成することで屋根１３と支持部１４とを一体に形成している。

屋根１３があることによる作用を説明する。
図９（ａ）は、第１通気孔３１からのリーク流の流量が小さい場合に対応し、図９（ｂ）は、第１通気孔３１からのリーク流の流量が大きい場合に対応する。
リーク流の流量が小さい場合は、図９（ａ）に破線の矢印Ｆ１で示すように、第１通気孔３１から孔軸方向に流出したリーク流が浮力の影響を受ける。リーク流は、屋根１３とカバー２３との間の開口１５（図８（ｂ））を通り上昇するためセンサ部３３には到達せず、さらに、リーク流に伴い、破線の矢印Ｆ２で示すように屋根１３の下方の気体が開口１５からリーク流に向けて吸い出される。 上記のように、リーク流がセンサ部３３には到達せず、センサ部３３の周囲の気体が流動することにより、センサ部３３の周りの温度が維持される。

一方、あるリーク流量を超えると、図９（ｂ）に実線の矢印Ｆ３で示すように、第１通気孔３１から流出したリーク流が浮力に打ち勝ち、開口１５を通り抜けずに屋根１３の下方へと吹き込む。吹き込んだリーク流の上昇が屋根１３により規制されるため、センサ部３３が高温の空気に包まれる。これによってセンサ部３３は急激に昇温する。センサ部３３の周囲に高温の空気を十分に留めるために、屋根１３の寸法Ｌ（図８（ｃ））を第１通気孔３１の孔径よりも大きく設定するとよい。

上述のように、リーク流の流量が小さいときにはセンサ部３３の周囲を低温の気体が流れ、リーク流の流量が大きいときにはセンサ部３３の周囲に高温のリーク流が集まる。このように流れの状態が急に切り替わることで、図９（ｃ）に実線で示すように、ある流量を境にセンサ部温度が立ち上がる急峻な流量−温度特性を得ることができる。二点鎖線は、第１実施形態における流量−温度特性の例を示している。
急峻な流量−温度特性によりセンサ部温度がほぼ二値化されていると、大きな外乱時にも、設定温度Ｔｓを基準として、逸脱した流量のリークだけを間違いなく検知することができる。

支持部１４の形態は特に限定されず、浮力によりリーク流が通り抜ける屋根１３とカバー２３との間を塞がずに屋根１３とカバー２３とを繋ぐものであれば任意の形態を採用することができる。

屋根１３に代えて、図９（ｄ）に示す屋根１３´を好ましく採用することができる。
屋根１３´は、上述の屋根１３に相当する水平部１３Ａと、水平部１３Ａの先端から下方へと延びた垂下部１３Ｂとを有している。水平部１３Ａの下方へと吹き込んだリーク流が垂下部１３Ｂによりその場に留まり、センサ部３３の昇温が促進されるため、より急峻な流量−温度特性を得ることができる。したがって、ロバスト性をより向上させることができる。

〔第４実施形態〕
次に、図１０を参照し、本発明の第４実施形態について説明する。
第４実施形態では、屋根１３がセンサ部３３により支持されている。この点を除いて、第４実施形態は、基本的な構成や作用が第３実施形態と同様である。

図１０（ａ）に示すように、屋根１３は、センサ部３３を挟持するクリップ１６に一体化されている。
クリップ１６は、カバー２３との間に間隔をおいて配置される矩形状の屋根１３（図１０（ｂ））と、屋根１３を下側から支持する挟持部１７とを有している。挟持部１７は、配管２０の長さ方向における屋根１３の両端にそれぞれ設けられている。
挟持部１７は、図１０（ｃ）に示すように、二重化されているセンサ部３３，３３の両方を挟み込んで保持する。挟持部１７はセンサ部３３に対して着脱可能である。
このクリップ１６を介して屋根１３はセンサ部３３に支持されている。屋根１３とセンサ部３３とは一体に形成することもできる。

本実施形態によれば、クリップ１６をセンサ部３３に装着するだけで、屋根１３を容易にセンサ部３３に支持させることができる。センサ部３３の感度を調整するために屋根１３のサイズが異なるクリップ１６への付け替えも容易である。
センサ部３３がカバー２３よりも剛性が高い場合には、屋根１３を安定して支持するためにも、本実施形態のようにセンサ部３３に屋根１３を取り付けることが好ましい。

〔第５実施形態〕
次に、図１１を参照し、本発明の第５実施形態について説明する。
第５実施形態に係る配管構造は、周囲の風Ｆ４によるロバスト性の低下を避けるため、防風壁１８を備えている。
風Ｆ４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第１通気孔３１の孔軸方向に対して交差する向きに流れている。

防風壁１８は、少なくとも、第１通気孔３１が位置するカバー２３の表面からセンサ部３３まで延在し、風Ｆ４を遮蔽することで、リーク流が風Ｆ４の向きに従って流されてしまうことを抑制する。
防風壁１８は、カバー２３の表面に接触するか近づけて配置されており、防風壁１８にはセンサ部３３が通される切欠１８０が形成されている（図１１（ｂ））。防風壁１８は第１通気孔３１よりも下方の位置にまで延在している。

本実施形態の防風壁１８は、第４実施形態のクリップ１６（図１０）および屋根１３と一体化されている。センサ部３３にクリップ１６を装着すると、挟持部１７と向きが一致する切欠１８０の内側にセンサ部３３が配置される。
なお、防風壁１８は、クリップ１６および屋根１３と一体化されていなくてもよい。防風壁１８を単独でカバー２３やセンサ部３３に設けることができる。

防風壁１８により風Ｆ４が遮られると、第１通気孔３１から流出したリーク流が小流量であっても安定して上昇する。そうしてこそ、ある流量でリーク流の向きが切り替わり、その前後でセンサ部３３の温度も切り替わるので、ロバスト性を担保することができる。

防風壁１８は、少量のリークをも許容しない一般部２０２に対応する第２通気孔３２に関しても適用することができる。その場合も、風Ｆ４を遮蔽することにより、小流量のリーク流がセンサ部３３へと安定して上昇するので、発生したリークを確実に検知することができる。

防風壁１８は、２以上の壁面を備えるものであってもよい。
例えば、図１１（ｃ）に示すように、防風壁１８が上面１８Ａと２つの側面１８Ｂ，１８Ｃとを備えていれば、これらの壁面により三方から流れる風を遮蔽することができる。防風壁１８の上面１８Ａは屋根１３としても機能する。第１通気孔３１から上面１８Ａの下方へと吹き込んだリーク流が側面１８Ｂ，１８Ｃにより防風壁１８の内側に留まることでセンサ部３３がより十分に高温空気に包まれるので、リークの検知感度が向上する。

上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
本発明の配管構造は、エンジンや補助動力装置からの抽気が流れるものに限定されない。他の高温ガスが流れる配管構造にも本発明を適用することができる。
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。

さらに、リーク検知のために用いる感応部は、リーク先の空間の気体の温度に感応する温度センサには限らず、気体の濃度に感応する濃度センサであってもよい。

１０ 配管構造
１１ 接続部カバー
１１Ｌ 下部
１１Ｕ 上部
１２ 一般部カバー
１３ 屋根
１４ 支持部
１５ 開口
１６ クリップ
１７ 挟持部
１８ 防風壁
１８Ａ 上面
１８Ｂ，１８Ｃ 側面
２０ 配管
２１ ダクト
２１Ａ フランジ
２２ カップリング
２３ カバー
２４ 断熱材
３０ リークセンサ
３１ 第１通気孔（第１通気口）
３２ 第２通気孔（第２通気口）
３３ センサ部
３３Ａ 部位
３４ コントローラ（検知部）
３５ 第２通気孔（第２通気口）
４０ 配管構造
８０ 抽気配管
８１ ダクト
８２ カップリング
８３ カバー
８４ 通気孔
８５ センサ
８５Ａ 部位
１０１ 実線
１０２ 領域
１８０ 切欠
２０１ 接続部
２０２ 一般部
２１０ 孔位置範囲
Ａ 領域
Ｂ 領域
Ｆ 風
Ｆ１ 矢印
Ｆ２ 矢印
Ｆ３ 矢印
Ｆ４ 風
Ｌ 寸法
Ｔｃ 気体温度
Ｔｈ リーク流温度
Ｔｓ 設定温度

Claims (12)

1. 略水平方向に沿って配置され、周囲の雰囲気の温度よりも高い温度の気体が連続して流れる複数のダクトおよび前記ダクト同士を接続する複数のカップリングを有する配管と、
   前記配管の外周を覆うカバーと、を備え、
   前記カバーは、
   前記配管からリークした前記気体を当該カバーの外側へと流出させる複数の通気口を前記配管の長さ方向に間隔をおいて規定し、
   前記複数の通気口として、前記カバーは、前記複数のカップリングに対応して配置される複数の第１通気口と、前記複数のダクトに対応して配置される複数の第２通気口と、を少なくとも有し、
   前記複数の第１通気口の各々の位置は、
   前記カバーの横断面において２時位置から６時位置を経て１０時位置までの範囲に、実質的に定められているとともに、
   前記複数の第２通気口の各々の位置は、前記カバーの横断面において１２時位置またはその近傍に、実質的に定められている、
   ことを特徴とする配管構造。
2. 前記気体のリークを検知するリークセンサを備え、
   前記リークセンサは、
   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感応部と、
   前記感応部の状態を用いて、前記リークを検知する検知部と、を有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の配管構造。
3. 前記第１通気口は、前記６時位置およびその付近を除いた残りの範囲内に設けられている、
   請求項１または２に記載の配管構造。
4. 前記リークセンサは、
   前記複数の第２通気口に対応する位置で、
   前記カバーの周方向に沿って上方へと立ち上がるように配置されている、
   ことを特徴とする請求項２に記載の配管構造。
5. 前記第１通気口の近傍に、気体の上昇を規制する屋根を備え、
   前記屋根は、
   前記第１通気口を規定する前記カバーに対して間隔をおいて、前記第１通気口の上方に配置され、
   前記感応部は、
   前記屋根の下方に配置されている、
   ことを特徴とする請求項３に記載の配管構造。
6. 前記屋根は、
   当該屋根と前記カバーとを繋ぐ支持部により前記カバーに支持されている、
   ことを特徴とする請求項５に記載の配管構造。
7. 前記屋根は、
   前記感応部を挟持するクリップにより前記感応部に支持されている、
   ことを特徴とする請求項５に記載の配管構造。
8. 前記第１通気口または前記第２通気口の近傍に、当該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を備える、
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の配管構造。
9. 請求項１から８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。
10. 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９に記載された航空機。
11. 略水平方向に沿って配置される配管の外周を覆うカバーに、前記配管の長さ方向に間隔をおいて複数の通気口を規定し、前記配管からリークした前記配管の周囲の雰囲気の温度よりも高い温度である気体を前記通気口から前記カバーの外側へと流出させ、前記通気口に対応する位置での前記気体の温度または濃度を用いて、前記気体のリークを検知するにあたり、
    前記複数の通気口のうち、前記配管を構成する複数のカップリングに対応する複数の第１通気口の各々の位置を、
    前記カバーの横断面において２時位置から６時位置を経て１０時位置までの範囲に、実質的に定めておくとともに、
    前記複数の通気口のうち、前記配管を構成する複数のダクトに対応して配置される複数の第２通気口の各々の位置を、前記カバーの横断面において１２時位置またはその近傍に、実質的に定めておく、
    ことを特徴とするリーク検知にロバスト性を与える方法。
12. 前記配管は、航空機に搭載され、
    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１１に記載のリーク検知にロバスト性を与える方法。

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