JP2572425B2 - 温度及び圧力測定プローブ - Google Patents
温度及び圧力測定プローブInfo
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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- G—PHYSICS
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- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
- G01F1/34—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure
- G01F1/36—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction
- G01F1/40—Details of construction of the flow constriction devices
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- G—PHYSICS
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- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
- G01F1/86—Indirect mass flowmeters, e.g. measuring volume flow and density, temperature or pressure
- G01F1/88—Indirect mass flowmeters, e.g. measuring volume flow and density, temperature or pressure with differential-pressure measurement to determine the volume flow
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- G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
- G01K13/02—Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving fluids or granular materials capable of flow
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
- G01L19/0007—Fluidic connecting means
- G01L19/0015—Fluidic connecting means using switching means
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- Measuring Fluid Pressure (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 （１） 産業上の利用分野 本発明は、一体で移動するガス流の温度及び圧力を同
時に測定可能な測定プローブに関する。
時に測定可能な測定プローブに関する。
（２） 従来技術及び従来技術の問題点 ガス流の温度及び圧力を同時に測定するプローブは、
よく知られている。特に、ガスタービンエンジンに有用
なものである。
よく知られている。特に、ガスタービンエンジンに有用
なものである。
上記プローブは、例えば、米国特許第3,343,417号に
開示されている。
開示されている。
以下、該米国特許の開示内容を詳細に説明する。該米
国特許に開示されているプローブは、大略葉状（teardr
op）の断面形状となつた長手方向に延びている帯状本体
を有している。該プローブ本体に於て、その前縁に在る
長手方向に離隔した圧力タツプ、又は、通路は長手方向
に延長している圧力測定用キヤビテイと交差している。
別の長手方向に延長している温度測定用キヤビテイは圧
力測定用キヤビテイの下流のプローブ本体に配設されて
いる。温度測定用キヤビテイへ通じる長手方向に離隔し
た入口がプローブ本体の後縁近傍にあり圧力測定用キヤ
ビテイの下流側に位置している。
国特許に開示されているプローブは、大略葉状（teardr
op）の断面形状となつた長手方向に延びている帯状本体
を有している。該プローブ本体に於て、その前縁に在る
長手方向に離隔した圧力タツプ、又は、通路は長手方向
に延長している圧力測定用キヤビテイと交差している。
別の長手方向に延長している温度測定用キヤビテイは圧
力測定用キヤビテイの下流のプローブ本体に配設されて
いる。温度測定用キヤビテイへ通じる長手方向に離隔し
た入口がプローブ本体の後縁近傍にあり圧力測定用キヤ
ビテイの下流側に位置している。
温度測定用キヤビテイの入口に隣接するすくい（scoo
ps）によりガス流が温度測定用キヤビテイに向かう。
又、温度測定用キヤビテイの一方の端に通じる単一の出
口には、その出口に配設され該キヤビテイの出口でのガ
ス温度を読み取る熱電対素子がある。ガス経路内の特定
の点に於るガスの温度を正確に且つ適当な時間で読み取
るためには、ガス経路内に流れる速度にほぼ等しいか又
はそれ以上に速い速度でそのガスを熱電対接合部上に流
させることが望ましい。そして、上記接合部は温度測定
すべきガス経路内の地点にできる限り近接する。
ps）によりガス流が温度測定用キヤビテイに向かう。
又、温度測定用キヤビテイの一方の端に通じる単一の出
口には、その出口に配設され該キヤビテイの出口でのガ
ス温度を読み取る熱電対素子がある。ガス経路内の特定
の点に於るガスの温度を正確に且つ適当な時間で読み取
るためには、ガス経路内に流れる速度にほぼ等しいか又
はそれ以上に速い速度でそのガスを熱電対接合部上に流
させることが望ましい。そして、上記接合部は温度測定
すべきガス経路内の地点にできる限り近接する。
それ以外の方法では、測定される温度は、問題となる
ガス経路の位置でのガスの温度を正確に反映しない。上
記米国特許では、ガスが単一の熱電対接合部に届く間の
時間遅れが必ず生じる。又、上記プローブ入口から熱電
対接合部までガスが移動するとそれに伴い温度が変化す
る。更に、温度測定用キヤビテイ入口の丁度上流のプロ
ーブ本体の外側表面での圧力の傾きは温度測定用キヤビ
テイに入る流量速度に影響を与える。温度測定用キヤビ
テイ内の淀んだ状態、又は、低速度の気体である瞬間に
入り込んだものは別の瞬間にプローブに入つたガスと混
合するようになり、そのため温度読取値は正確でなくな
り温度を読取る瞬間ではガスの自由流の温度を示さなく
なる。
ガス経路の位置でのガスの温度を正確に反映しない。上
記米国特許では、ガスが単一の熱電対接合部に届く間の
時間遅れが必ず生じる。又、上記プローブ入口から熱電
対接合部までガスが移動するとそれに伴い温度が変化す
る。更に、温度測定用キヤビテイ入口の丁度上流のプロ
ーブ本体の外側表面での圧力の傾きは温度測定用キヤビ
テイに入る流量速度に影響を与える。温度測定用キヤビ
テイ内の淀んだ状態、又は、低速度の気体である瞬間に
入り込んだものは別の瞬間にプローブに入つたガスと混
合するようになり、そのため温度読取値は正確でなくな
り温度を読取る瞬間ではガスの自由流の温度を示さなく
なる。
米国特許第4,605,315号（特開昭61-144540号に該当）
では、ガスタービンエンジンストラツトの一部を構成す
る温度プローブが開示されている。
では、ガスタービンエンジンストラツトの一部を構成す
る温度プローブが開示されている。
上記米国特許第4,605,315号に於ては、支柱の前縁に
あるスカーフ型管がプローブ入口ののど部にある固定の
淀み点となる。又、プローブの入口及び出口の寸法は、
温度測定用キヤビテイ内の熱電対接合部上のガスの流速
度が自由流速度と関係を有するように設定されている。
あるスカーフ型管がプローブ入口ののど部にある固定の
淀み点となる。又、プローブの入口及び出口の寸法は、
温度測定用キヤビテイ内の熱電対接合部上のガスの流速
度が自由流速度と関係を有するように設定されている。
次に、米国特許第4,605,315号（特開昭61-144540号に
該当）の第１図に示す従来技術に注目されたい。同図に
於ては、温度測定用プローブの前縁部12に在る入口を備
えた小型管が流体を熱電対14に向けさせている。
該当）の第１図に示す従来技術に注目されたい。同図に
於ては、温度測定用プローブの前縁部12に在る入口を備
えた小型管が流体を熱電対14に向けさせている。
第１図の断面でのみ示している番号の付いていないキ
ヤビテイをこの小型管が直接貫通している。この番号の
無いキヤビテイは、上記米国特許第3,343,417号の圧力
測定用キヤビテイ33に類似する長手状に延設する圧力測
定用キヤビテイである。温度の読取りをする場所と異な
る長手方向場所に図示しない圧力タツプが上記圧力測定
用キヤビテイと交差する。しかしながら、米国特許に示
す圧力測定用キヤビテイを貫通している小型管は、圧力
測定用キヤビテイ内での圧力の読取値に悪影響を及ぼす
ので望ましくない。
ヤビテイをこの小型管が直接貫通している。この番号の
無いキヤビテイは、上記米国特許第3,343,417号の圧力
測定用キヤビテイ33に類似する長手状に延設する圧力測
定用キヤビテイである。温度の読取りをする場所と異な
る長手方向場所に図示しない圧力タツプが上記圧力測定
用キヤビテイと交差する。しかしながら、米国特許に示
す圧力測定用キヤビテイを貫通している小型管は、圧力
測定用キヤビテイ内での圧力の読取値に悪影響を及ぼす
ので望ましくない。
ストラツトの前縁内にある圧力測定用プローブを示す
別の米国特許として米国特許第４、433,584号（特開昭5
8-102121号に該当）が挙げられる。圧力感応型又は温度
感応型のいずれかの測定プローブを記載している米国特
許としては、例えば、米国特許第2,414,370号、米国特
許第2,571,422号、米国特許第2,971,997号、米国特許第
3,000,213号、米国特許第3,075,387号、米国特許第3,34
8,414号、米国特許第3,451,862号、米国特許第3,497,39
8号、米国特許第3,605,495号（圧力及び温度プローブの
組合せ）及び米国特許第4,244,222号（特開昭55-113924
号に該当）が挙げられる。
別の米国特許として米国特許第４、433,584号（特開昭5
8-102121号に該当）が挙げられる。圧力感応型又は温度
感応型のいずれかの測定プローブを記載している米国特
許としては、例えば、米国特許第2,414,370号、米国特
許第2,571,422号、米国特許第2,971,997号、米国特許第
3,000,213号、米国特許第3,075,387号、米国特許第3,34
8,414号、米国特許第3,451,862号、米国特許第3,497,39
8号、米国特許第3,605,495号（圧力及び温度プローブの
組合せ）及び米国特許第4,244,222号（特開昭55-113924
号に該当）が挙げられる。
本発明の目的は、上記、米国特許等にみられる問題点
に鑑み応答時間の迅速化を実現し且つ高精度の温度及び
圧力測定プローブを提供することにある。
に鑑み応答時間の迅速化を実現し且つ高精度の温度及び
圧力測定プローブを提供することにある。
本発明の別の目的は、流線形の横方向横断を有する比
較的薄い長手方向に延設した本体内に配設可能な上記温
度及び圧力を測定するプローブを提供することにある。
較的薄い長手方向に延設した本体内に配設可能な上記温
度及び圧力を測定するプローブを提供することにある。
本発明の更に別の目的は、上記プローブの長手方向に
沿つてほぼ同一の位置で温度及び圧力の両方を測定する
ような構造の温度及び圧力測定プローブを提供すること
にある。
沿つてほぼ同一の位置で温度及び圧力の両方を測定する
ような構造の温度及び圧力測定プローブを提供すること
にある。
（３） 問題点を解決するための手段及び作用 上記目的を達成するために、本発明に係る温度及び圧
力測定プローブは、（ａ）ガス流に対し上流側に対向す
る前縁と、下流側に後縁とを有する横方向断面が流線形
でありガス流に対し略直交する縦方向に延設するプロー
ブ本体と、（ｂ）前記プローブ本体の前縁に隣接し、且
つ、前縁に沿って延設する第１のキヤビテイと、（ｃ）
前記第１のキヤビテイと間隔を持って第１のキヤビテイ
に対して下流側に配設された第２のキヤビテイと、
（ｄ）前記第２のキヤビテイからの出口を画定する手段
と、（ｅ）前記プローブ本体の前縁に入口を有し、且
つ、第１のキヤビテイに通じる出口を有する下流方向に
延設する第１の通路手段と、（ｆ）前記プローブ本体の
前縁に入口を有し、且つ、前記第１のキヤビテイに隣接
するが前記第１のキヤビテイと離隔し、且つ、前記第２
のキヤビテイに通じる出口を画定するよう下流方向に延
設した第２の通路手段と、（ｇ）前記第１及び第２の通
路手段の入口に於けるガス流の自由流速度をほぼ零にす
る手段と、（ｈ）前記第２のキヤビテイ内に配設され、
且つ、前記第２の通路手段と方向が一致するように下流
方向に延設され前記第２の通路手段を通るガス流を検知
し温度測定する熱電対接合部を有する温度測定手段と、
（ｉ）前記第１のキヤビテイの一端に配設され第１のキ
ヤビテイ内の圧力を検出する圧力測定手段とからなるこ
とを特徴とする。
力測定プローブは、（ａ）ガス流に対し上流側に対向す
る前縁と、下流側に後縁とを有する横方向断面が流線形
でありガス流に対し略直交する縦方向に延設するプロー
ブ本体と、（ｂ）前記プローブ本体の前縁に隣接し、且
つ、前縁に沿って延設する第１のキヤビテイと、（ｃ）
前記第１のキヤビテイと間隔を持って第１のキヤビテイ
に対して下流側に配設された第２のキヤビテイと、
（ｄ）前記第２のキヤビテイからの出口を画定する手段
と、（ｅ）前記プローブ本体の前縁に入口を有し、且
つ、第１のキヤビテイに通じる出口を有する下流方向に
延設する第１の通路手段と、（ｆ）前記プローブ本体の
前縁に入口を有し、且つ、前記第１のキヤビテイに隣接
するが前記第１のキヤビテイと離隔し、且つ、前記第２
のキヤビテイに通じる出口を画定するよう下流方向に延
設した第２の通路手段と、（ｇ）前記第１及び第２の通
路手段の入口に於けるガス流の自由流速度をほぼ零にす
る手段と、（ｈ）前記第２のキヤビテイ内に配設され、
且つ、前記第２の通路手段と方向が一致するように下流
方向に延設され前記第２の通路手段を通るガス流を検知
し温度測定する熱電対接合部を有する温度測定手段と、
（ｉ）前記第１のキヤビテイの一端に配設され第１のキ
ヤビテイ内の圧力を検出する圧力測定手段とからなるこ
とを特徴とする。
又、本発明に係る温度及び圧力測定プローブは、
（ａ）横方向断面が流線形となり、上流側に前縁と、下
流側に後縁とを有するガス流方向と略直交する長手方向
に延設するプローブ本体と、（ｂ）前記プローブ本体内
に配設され、流線形断面のプローブ本体の淀み点である
プローブ本体の前縁位置での圧力を測定する第１の手段
と、（ｃ）前記プローブ本体内に配設され、前記第１の
手段とは隣接し且つ間隔を有し、前記淀み点である前記
プローブ本体の前縁位置での温度を測定する第２の手段
とからなることを特徴とする。
（ａ）横方向断面が流線形となり、上流側に前縁と、下
流側に後縁とを有するガス流方向と略直交する長手方向
に延設するプローブ本体と、（ｂ）前記プローブ本体内
に配設され、流線形断面のプローブ本体の淀み点である
プローブ本体の前縁位置での圧力を測定する第１の手段
と、（ｃ）前記プローブ本体内に配設され、前記第１の
手段とは隣接し且つ間隔を有し、前記淀み点である前記
プローブ本体の前縁位置での温度を測定する第２の手段
とからなることを特徴とする。
以上のように、本発明に係る上記プローブは、流線形
横方向断面を有し、長手方向に延設し流線形断面の前方
縁に隣接し又前方縁側に入口を有する通路と交差する圧
力測定キヤビテイを有する。更に、圧力測定用キヤビテ
イと離隔した下流側に出口を有する温度測定用キヤビテ
イを設けている。又、上記前縁に入口を有し圧力測定用
キヤビテイの下流側にそれと隣接して延設され上記温度
測定用キヤビテイと交差してガス流をキヤビテイ内の熱
電対接合部に向ける通路出口に一致するように配設され
たガス通路と、ガスが通路内を流れ高速度で熱電対接合
部を通過するようになつているものである。
横方向断面を有し、長手方向に延設し流線形断面の前方
縁に隣接し又前方縁側に入口を有する通路と交差する圧
力測定キヤビテイを有する。更に、圧力測定用キヤビテ
イと離隔した下流側に出口を有する温度測定用キヤビテ
イを設けている。又、上記前縁に入口を有し圧力測定用
キヤビテイの下流側にそれと隣接して延設され上記温度
測定用キヤビテイと交差してガス流をキヤビテイ内の熱
電対接合部に向ける通路出口に一致するように配設され
たガス通路と、ガスが通路内を流れ高速度で熱電対接合
部を通過するようになつているものである。
本発明に係る上記測定プローブに於ては、プローブ本
体の前縁部の移動ガスの温度及び圧力の両方を互いに干
渉しないで且つ互いの精度の低下を招かないで測定する
ことができるものである。圧力測定用キヤビテイを介し
て通過する管がない。又、熱電対上に流れるガスの温度
は、温度を測定する時に上記プローブの上流でのガスの
実際の温度を示すもので信頼性がある。
体の前縁部の移動ガスの温度及び圧力の両方を互いに干
渉しないで且つ互いの精度の低下を招かないで測定する
ことができるものである。圧力測定用キヤビテイを介し
て通過する管がない。又、熱電対上に流れるガスの温度
は、温度を測定する時に上記プローブの上流でのガスの
実際の温度を示すもので信頼性がある。
本発明に係る測定プローブに於ては、低い抗力係数と
最小の前方面積を有する比較的薄い翼形ストラツトとし
てパツケージ可能である。この特徴により低い抗力とな
りガスタービンエンジンに適用した場合、性能損失は低
い。
最小の前方面積を有する比較的薄い翼形ストラツトとし
てパツケージ可能である。この特徴により低い抗力とな
りガスタービンエンジンに適用した場合、性能損失は低
い。
更に、本発明に係る測定プローブに於ては、所望なら
ば圧力及び温度の読取はプローブの前方縁部に沿つた同
一の長手方向位置で行なわれる。
ば圧力及び温度の読取はプローブの前方縁部に沿つた同
一の長手方向位置で行なわれる。
本発明に係る上記プローブの実施例では、圧力測定用
キヤビテイは翼形の断面の中央の翼弦線に中心が来る。
温度測定用キヤビテイに対する被測定ガスは、圧力測定
用キヤビテイの両側面に隣接して配設された一対の通路
内に運ばれる。
キヤビテイは翼形の断面の中央の翼弦線に中心が来る。
温度測定用キヤビテイに対する被測定ガスは、圧力測定
用キヤビテイの両側面に隣接して配設された一対の通路
内に運ばれる。
これら一対の通路は、各々前縁部で別々の入口を有
し、圧力測定用キヤビテイの下流で互いに混合する温度
測定用キヤビテイと連絡する単一の通路を形成する。温
度キヤビテイ内での熱電対接合部は通路出口と配列方向
が一致し、且つ、この出口に近接している。
し、圧力測定用キヤビテイの下流で互いに混合する温度
測定用キヤビテイと連絡する単一の通路を形成する。温
度キヤビテイ内での熱電対接合部は通路出口と配列方向
が一致し、且つ、この出口に近接している。
好ましくは、ガス流を入口で淀み状態にさせるため、
熱電対接合部に流体を送る通路に通じる入口を淀み管が
囲んでいる。温度測定用キヤビテイ出口に対するキヤビ
テイ内に通じる通路出口の寸法をキヤビテイ内の圧力が
自由ガス流の圧力とほぼ等しくなるように合わせてい
る。その結果、通路間の圧力降下が通路を通り熱電対接
合部上のガス流速度となり、又、このガス流速度が自由
流速を表わすこととなる。従つて、読取が行なわれる時
に熱電対からなるセンサにより温度を読取ればそれがプ
ローブ本体での前縁のガス流の実際の温度に略等しく、
且つ、読取値がキヤビテイ内で前回入ったガスの影響を
受けることは殆どない。
熱電対接合部に流体を送る通路に通じる入口を淀み管が
囲んでいる。温度測定用キヤビテイ出口に対するキヤビ
テイ内に通じる通路出口の寸法をキヤビテイ内の圧力が
自由ガス流の圧力とほぼ等しくなるように合わせてい
る。その結果、通路間の圧力降下が通路を通り熱電対接
合部上のガス流速度となり、又、このガス流速度が自由
流速を表わすこととなる。従つて、読取が行なわれる時
に熱電対からなるセンサにより温度を読取ればそれがプ
ローブ本体での前縁のガス流の実際の温度に略等しく、
且つ、読取値がキヤビテイ内で前回入ったガスの影響を
受けることは殆どない。
（４） 実施例 以下、本発明に係る測定プローブの実施例を地面を参
照しつつ説明する。
照しつつ説明する。
尚、本発明に係る測定プローブは、例えば、ユナイテ
ツド テクノロジーズ コーポレーシヨンのプラツト・
アンド・ホイトニイー デビジヨンにより製造されたPW
4000のエンジンに適用される。
ツド テクノロジーズ コーポレーシヨンのプラツト・
アンド・ホイトニイー デビジヨンにより製造されたPW
4000のエンジンに適用される。
第１図は、一対のエンジン排気ストラツト間に配設さ
れた本発明に係る測定プローブを示す一部被断図であ
る。
れた本発明に係る測定プローブを示す一部被断図であ
る。
第２図は、第１図の線２−２に沿つて切断した本発明
に係る測定プローブの断面図である。
に係る測定プローブの断面図である。
第１図に示す本発明に係る測定プローブの実施例に於
て、測定プローブ全体を符号10で示す。該プローブ10
は、３つのボルト14によりエンジンの外側排気ケース12
に固着されている。尚、そのボルト14のうちの２つのみ
図面に示してある。本プローブ10の半径方向最内側端が
エンジン内側排気ケース20に於る対応する円筒形穴18内
で嵌合する円筒形ピン16により位置決めされている。
て、測定プローブ全体を符号10で示す。該プローブ10
は、３つのボルト14によりエンジンの外側排気ケース12
に固着されている。尚、そのボルト14のうちの２つのみ
図面に示してある。本プローブ10の半径方向最内側端が
エンジン内側排気ケース20に於る対応する円筒形穴18内
で嵌合する円筒形ピン16により位置決めされている。
本実施例が適用されるエンジン15には、エンジン軸
（図示せず）に対しその周辺に配設され互いに離隔され
たタービン排気ストラツト22を有している。プローブ10
は、ストラツト22に対応して複数有り、各々第１図の左
側から右側である右側の下流に流れる空気の圧力と温度
を測定するために一対の隣接ストラツト22間に配設され
ている。PW4000型エンジンでは、ストラツト22の後縁の
近くの軸ステーシヨンに円筒状に離隔した４つのプロー
ブ10がある。プローブの数、軸位置、及び円周位置は本
発明の必須部分とは考えてなく任意である。
（図示せず）に対しその周辺に配設され互いに離隔され
たタービン排気ストラツト22を有している。プローブ10
は、ストラツト22に対応して複数有り、各々第１図の左
側から右側である右側の下流に流れる空気の圧力と温度
を測定するために一対の隣接ストラツト22間に配設され
ている。PW4000型エンジンでは、ストラツト22の後縁の
近くの軸ステーシヨンに円筒状に離隔した４つのプロー
ブ10がある。プローブの数、軸位置、及び円周位置は本
発明の必須部分とは考えてなく任意である。
第３図は、第１図の線３−３に沿つた本発明に係る温
度及び圧力測定プローブの断面図である。
度及び圧力測定プローブの断面図である。
第１図から第３図までに示す様に、本実施例に於るプ
ローブ10は、流れ方向に対して前縁26と後縁28とを有す
る流線形で翼形断面を有する本体24からなる。
ローブ10は、流れ方向に対して前縁26と後縁28とを有す
る流線形で翼形断面を有する本体24からなる。
本実施例に於るプローブ本体の断面形は、軸29に対し
対称である。上記前縁26に隣接しその下流側には、プロ
ーブ10の最外側端と最内側端までのガス経路の半径方向
に縦方向に交差して延設している円筒状キヤビテイ30が
ある。キヤビテイの半径方向（長手方向）外側端がプロ
ーブ本体24に固着された圧力センシング金具32と連絡し
ている。キヤビテイ30の半径方向内側端は終点となつて
いる。
対称である。上記前縁26に隣接しその下流側には、プロ
ーブ10の最外側端と最内側端までのガス経路の半径方向
に縦方向に交差して延設している円筒状キヤビテイ30が
ある。キヤビテイの半径方向（長手方向）外側端がプロ
ーブ本体24に固着された圧力センシング金具32と連絡し
ている。キヤビテイ30の半径方向内側端は終点となつて
いる。
本実施例では、上記圧力測定キヤビテイ30がガス流経
路の半径方向全体にわたる全圧力の平均を測定するため
に使用される。第１図及び第３図に示すように複数の長
手方向（即ち、半径方向）に離隔したノツチ33は、プロ
ーブ半径方向を横断して前縁26を切断して圧力をサンプ
ルする各場所に平坦で上流に面する淀み表面34を形成す
る。
路の半径方向全体にわたる全圧力の平均を測定するため
に使用される。第１図及び第３図に示すように複数の長
手方向（即ち、半径方向）に離隔したノツチ33は、プロ
ーブ半径方向を横断して前縁26を切断して圧力をサンプ
ルする各場所に平坦で上流に面する淀み表面34を形成す
る。
第３図に示すように、各淀み表面34がある場所にある
ドリルによる開口通路36には、ほぼプローブ本体の前縁
側にある該淀み表面34に入口38を有する。該通路36は、
圧力測定キヤビテイ30と交差するように下流に向かつて
延設している。この平坦な淀み表面34によりガス流経路
内のガス状流体は、各入口38でその速度がほぼ零になり
全圧力の読取値がプローブの外側壁の周囲の翼形断面に
よつて引き込される圧力変動による影響を殆んど受けな
いことが確実となる。
ドリルによる開口通路36には、ほぼプローブ本体の前縁
側にある該淀み表面34に入口38を有する。該通路36は、
圧力測定キヤビテイ30と交差するように下流に向かつて
延設している。この平坦な淀み表面34によりガス流経路
内のガス状流体は、各入口38でその速度がほぼ零になり
全圧力の読取値がプローブの外側壁の周囲の翼形断面に
よつて引き込される圧力変動による影響を殆んど受けな
いことが確実となる。
この平坦な淀み表面34によりプローブ本体の軸29から
±約５度（５°）のガス入射角に対し正確な読取が可能
となる。
±約５度（５°）のガス入射角に対し正確な読取が可能
となる。
次に、プローブ10の温度測定の場合、プローブ本体24
は、プローブ本体24のほぼ全長に渡り延設されプローブ
の半径方向内側端で閉塞されている温度キヤビテイ42を
有する。ガス流の温度を測定するのが望ましいプローブ
長に沿う各ステーシヨン（本実施例では３箇所）には、
一対の脚44を有する下流に延設する通路45が有る。第２
図に示すように各脚44は前縁26での入口46で見られるよ
うに断面が縦方向に長くなつている。脚44は、圧力キヤ
ビテイ30の各横方向側面に隣接して延設しておりその下
流側で合流し通路45のための出口48を画定するため温度
キヤビテイ45と交差する通路45共通部分を形成する。
は、プローブ本体24のほぼ全長に渡り延設されプローブ
の半径方向内側端で閉塞されている温度キヤビテイ42を
有する。ガス流の温度を測定するのが望ましいプローブ
長に沿う各ステーシヨン（本実施例では３箇所）には、
一対の脚44を有する下流に延設する通路45が有る。第２
図に示すように各脚44は前縁26での入口46で見られるよ
うに断面が縦方向に長くなつている。脚44は、圧力キヤ
ビテイ30の各横方向側面に隣接して延設しておりその下
流側で合流し通路45のための出口48を画定するため温度
キヤビテイ45と交差する通路45共通部分を形成する。
尚、温度キヤビテイ40内に配設されているのは、複数
の熱電対ワイヤ50である。
の熱電対ワイヤ50である。
熱電対ワイヤ50は、ボルト14によりプローブ本体24に
固定されている接合箱体57内にある端子（図示せず）と
接続している。尚、ワイヤ50は、各出口48（第２図参
照）の下流で近接するように位置決めされた一対の並列
熱電対接合部52を有する。
固定されている接合箱体57内にある端子（図示せず）と
接続している。尚、ワイヤ50は、各出口48（第２図参
照）の下流で近接するように位置決めされた一対の並列
熱電対接合部52を有する。
熱電対ワイヤ50は、隣接する温度測定ステーシヨン間
のキヤビテイ42内に配設されている隔壁板56を貫通して
いる。本実施例では、壁板56が熱電対ワイヤ50に固着さ
れキヤビテイ42の内側壁からそれら縁59の周囲に離隔さ
れている。本壁板56は、キヤビテイ42を各部分がそれ自
身の熱電対接合を含むように分割している。壁板56によ
り（完全に除去していないが）キヤビテイ部分間のガス
流を減らし、そのため各接合場所での読取値は一層精度
が上る。又、壁板56により熱電対ワイヤ50の束に対し横
方向収縮を与え振動を抑える。単一の支持棒61は板56を
介して縦方向に延設されワイヤに更なる構造強度を与え
る。
のキヤビテイ42内に配設されている隔壁板56を貫通して
いる。本実施例では、壁板56が熱電対ワイヤ50に固着さ
れキヤビテイ42の内側壁からそれら縁59の周囲に離隔さ
れている。本壁板56は、キヤビテイ42を各部分がそれ自
身の熱電対接合を含むように分割している。壁板56によ
り（完全に除去していないが）キヤビテイ部分間のガス
流を減らし、そのため各接合場所での読取値は一層精度
が上る。又、壁板56により熱電対ワイヤ50の束に対し横
方向収縮を与え振動を抑える。単一の支持棒61は板56を
介して縦方向に延設されワイヤに更なる構造強度を与え
る。
淀み管58は、例えば、溶接により温度を測定する各場
所のプローブ本体24の前縁側に固着される。淀み管58に
より、速度が翼形本体の表面の回りの流れにより影響を
受ける前に通路の脚44に通じる入口46でのガス流を捕捉
し、全圧力（即ち、速度はほぼゼロ（零）に落とす）を
生じさせる。ガスタービン動作時、各通路45を流れるガ
ス流の一部はそれと方向が揃つた熱電対接合部52上に向
う。
所のプローブ本体24の前縁側に固着される。淀み管58に
より、速度が翼形本体の表面の回りの流れにより影響を
受ける前に通路の脚44に通じる入口46でのガス流を捕捉
し、全圧力（即ち、速度はほぼゼロ（零）に落とす）を
生じさせる。ガスタービン動作時、各通路45を流れるガ
ス流の一部はそれと方向が揃つた熱電対接合部52上に向
う。
上記温度測定用キヤビテイ42に入るガス状の流体はプ
ローブ本体24の後縁28側に在る縦方向に長い出口スロツ
ト54を介して出る。各スロツト54は入口48との配置一致
状態が問題とはならないけれども、ほぼ入口48と軸方向
で一致する。各スロツト54の面積は対向する通路出口48
の面積よりも十分に大きくキヤビテイ42内の圧力がほぼ
流れがない静止的圧力（free-stream static pressur
e）であるように温度キヤビテイ内の圧力降下を回避し
ている。この目的は、入口46、出口48及び出口54の寸法
を脚44を通り各熱電対接合52上の流速度が入口46の近く
のガスの自由流速より僅かに遅くなることを確実にする
ように決めることである。
ローブ本体24の後縁28側に在る縦方向に長い出口スロツ
ト54を介して出る。各スロツト54は入口48との配置一致
状態が問題とはならないけれども、ほぼ入口48と軸方向
で一致する。各スロツト54の面積は対向する通路出口48
の面積よりも十分に大きくキヤビテイ42内の圧力がほぼ
流れがない静止的圧力（free-stream static pressur
e）であるように温度キヤビテイ内の圧力降下を回避し
ている。この目的は、入口46、出口48及び出口54の寸法
を脚44を通り各熱電対接合52上の流速度が入口46の近く
のガスの自由流速より僅かに遅くなることを確実にする
ように決めることである。
これにより各熱電対接合52で読み取られる温度は、読
取が行なわれる時のプローブの前縁でのガスの温度に出
来る限り近づくようになることとなる。又、上記キヤビ
テイ42に入るガスが高速度であること、上記熱電対接合
部52が出口48に近接していること、上記隔壁板56と同じ
くキヤビテイ42内の圧力降下が無いことにより熱電対接
合部52で読み取られる温度が通路45から接合部52に当た
るガスの温度であること及びそれが現測定時より以前又
はその他の場所から上記キヤビテイ42内に入ったキヤビ
テイ内42でのよどんだ又はゆっくりと移動するようなガ
スではないことが確実となる。
取が行なわれる時のプローブの前縁でのガスの温度に出
来る限り近づくようになることとなる。又、上記キヤビ
テイ42に入るガスが高速度であること、上記熱電対接合
部52が出口48に近接していること、上記隔壁板56と同じ
くキヤビテイ42内の圧力降下が無いことにより熱電対接
合部52で読み取られる温度が通路45から接合部52に当た
るガスの温度であること及びそれが現測定時より以前又
はその他の場所から上記キヤビテイ42内に入ったキヤビ
テイ内42でのよどんだ又はゆっくりと移動するようなガ
スではないことが確実となる。
上記本発明に係る測定プローブの簡便な設計により、
この低輪郭のプローブは、測定されるガス流内の損失を
最小限に抑えるのが望ましい場合に特に有用である。本
発明では、プローブの幅が約0.6インチを超えることが
なく幅面比（width aspect ratio）に対するプローブの
幅が長さが約4.0よりも大きい薄形の低抵抗プローブに
対し最も有益である。一方、圧力及び温度を測定する従
来のプローブではこれらの基準を満足することが出来な
い。上記実施例では、PW4000型のエンジンに使用され、
翼形断面の軸方向長と同じ長さである翼形の翼弦長は約
1.9インチであった。又その最大幅は約4.3の幅縦横比に
対する長さ（弦長）については約0.44インチであった。
この低輪郭のプローブは、測定されるガス流内の損失を
最小限に抑えるのが望ましい場合に特に有用である。本
発明では、プローブの幅が約0.6インチを超えることが
なく幅面比（width aspect ratio）に対するプローブの
幅が長さが約4.0よりも大きい薄形の低抵抗プローブに
対し最も有益である。一方、圧力及び温度を測定する従
来のプローブではこれらの基準を満足することが出来な
い。上記実施例では、PW4000型のエンジンに使用され、
翼形断面の軸方向長と同じ長さである翼形の翼弦長は約
1.9インチであった。又その最大幅は約4.3の幅縦横比に
対する長さ（弦長）については約0.44インチであった。
通路45の出口54の面積のキヤビテイ42の出口48の面積
に対する比率は、1.5:1である。熱電対接合部ワイヤの
直径“d"を測定単位として使用すれば各入口46の縦方向
長は6.0dであり横方向幅は1.3dであり各ステーシヨンで
の全入口断面積（１ステーシヨンにつき２つの入口）は
15.6d2となつた。
に対する比率は、1.5:1である。熱電対接合部ワイヤの
直径“d"を測定単位として使用すれば各入口46の縦方向
長は6.0dであり横方向幅は1.3dであり各ステーシヨンで
の全入口断面積（１ステーシヨンにつき２つの入口）は
15.6d2となつた。
各入口48の縦方向長は11.5dであり各出口48の横方向
幅は2.6dであり出口面積は29.9d2となつた。各熱電対接
合ワイヤの中央軸はそれと連絡する出口48の下流で距離
にして2.5dで配設された。本実施例ではｄは0.062イン
チであり、キヤビテイ30は直径0.108インチであり、通
路36は直径0.035インチであつた。
幅は2.6dであり出口面積は29.9d2となつた。各熱電対接
合ワイヤの中央軸はそれと連絡する出口48の下流で距離
にして2.5dで配設された。本実施例ではｄは0.062イン
チであり、キヤビテイ30は直径0.108インチであり、通
路36は直径0.035インチであつた。
第６図及び第７図は本発明に係る上記測定プローブの
別の実施例を示す。上記最初の実施例と同一の参照符号
は本実施例での同一の構成要素に使用される。但し、参
照符号に′記号が付いている。
別の実施例を示す。上記最初の実施例と同一の参照符号
は本実施例での同一の構成要素に使用される。但し、参
照符号に′記号が付いている。
第６図は、（上記最初の実施例についての第４図に示
す図と類似する図）であり、第７図は第６図の線７−７
に沿つて切断した断面図である。
す図と類似する図）であり、第７図は第６図の線７−７
に沿つて切断した断面図である。
本実施例と第１図から第５図までに示す実施例との相
異は圧力がただ１つの地点で測定され圧力キヤビテイ3
0′に通じる通路36′は通路の脚44′と同じ縦方向地点
と同じである。従つて、圧力と温度とは前縁26′で同じ
縦方向地点で測定される。本実施例では、入口38から各
通路36までに取り囲む第３図の平坦な淀み路面34′は管
58′が圧力及び温度測定のためにガス流を淀ませるため
不必要である（除去している）。
異は圧力がただ１つの地点で測定され圧力キヤビテイ3
0′に通じる通路36′は通路の脚44′と同じ縦方向地点
と同じである。従つて、圧力と温度とは前縁26′で同じ
縦方向地点で測定される。本実施例では、入口38から各
通路36までに取り囲む第３図の平坦な淀み路面34′は管
58′が圧力及び温度測定のためにガス流を淀ませるため
不必要である（除去している）。
（４） 発明の効果 以上説明した様に、本発明に係る上記測定プローブ
は、応答が速く高精度で温度及び圧力を測定できる。更
に、上記本発明に係る測定プローブは、流線形の断面形
状を有する比較的薄い縦方向に延設したプローブ本体内
に配設可能である。又、プローブの縦方向長さに沿つて
ほぼ同じ場所で温度と圧力との両方を互いに干渉せず正
確に測定できる構成となつている。
は、応答が速く高精度で温度及び圧力を測定できる。更
に、上記本発明に係る測定プローブは、流線形の断面形
状を有する比較的薄い縦方向に延設したプローブ本体内
に配設可能である。又、プローブの縦方向長さに沿つて
ほぼ同じ場所で温度と圧力との両方を互いに干渉せず正
確に測定できる構成となつている。
その他、上記本発明に係る測定プローブは幾多の優れ
た効果を有する。
た効果を有する。
第１図は、一対のエンジン排気ストラツト間に配設され
た本発明に係る測定プローブを示す一部断面及び一部破
断した部分図である。 第２図は、第１図の線２−２に沿つて切断した本発明に
係る上記測定プローブの断面図である。 第３図は、第１図の線３−３に沿つて切断した本発明に
係るプローブの切断図である。 第４図は、第１図の矢印Ａの方向から見た部分図であ
る。 第５図は、第１図の矢印Ｂの方向から見た部分図であ
る。 第６図は、本発明に係る温度及び圧力プローブを示す第
４図と同様の部分図である。 第７図は、第６図の線７−７に沿つて切断した断面図で
ある。 （符号の説明） プローブ……10、ボルト……14、円筒状ピン……16、エ
ンジン……15、ストラツト……22、流線形で翼形の断面
を有するプローブ本体……24、前縁……26、後縁……2
8、軸……29、キヤビテイ……30、ノツチ……33、平坦
面……34、穴通路……36、入口……38、脚……44、通路
……45、入口……46、出口……48、熱電対ワイヤ……5
0、熱電対接合部……52、出口……54、隔壁……56、接
合箱……57
た本発明に係る測定プローブを示す一部断面及び一部破
断した部分図である。 第２図は、第１図の線２−２に沿つて切断した本発明に
係る上記測定プローブの断面図である。 第３図は、第１図の線３−３に沿つて切断した本発明に
係るプローブの切断図である。 第４図は、第１図の矢印Ａの方向から見た部分図であ
る。 第５図は、第１図の矢印Ｂの方向から見た部分図であ
る。 第６図は、本発明に係る温度及び圧力プローブを示す第
４図と同様の部分図である。 第７図は、第６図の線７−７に沿つて切断した断面図で
ある。 （符号の説明） プローブ……10、ボルト……14、円筒状ピン……16、エ
ンジン……15、ストラツト……22、流線形で翼形の断面
を有するプローブ本体……24、前縁……26、後縁……2
8、軸……29、キヤビテイ……30、ノツチ……33、平坦
面……34、穴通路……36、入口……38、脚……44、通路
……45、入口……46、出口……48、熱電対ワイヤ……5
0、熱電対接合部……52、出口……54、隔壁……56、接
合箱……57
Claims (15)
- 【請求項１】（ａ）ガス流に対し上流側に対向する前縁
と、下流側に後縁とを有する横方向断面が流線形であり
ガス流に対し略直交する縦方向に延設するプローブ本体
と、（ｂ）前記プローブ本体の前縁に隣接し、且つ、前
縁に沿って延設する第１のキヤビテイと、（ｃ）前記第
１のキヤビテイと間隔を持って第１のキヤビテイに対し
下流側に配設された第２のキヤビテイと、（ｄ）前記第
２のキヤビテイからの出口を画定する手段と、（ｅ）前
記プローブ本体の前縁に入口を有し、且つ、第１のキヤ
ビテイに通じる出口を有する下流方向に延設する第１の
通路手段と、（ｆ）前記プローブ本体の前縁に入口を有
し、且つ、前記第１のキヤビテイに隣接するが前記第１
のキヤビテイと離隔し、且つ、前記第２のキヤビテイに
通じる出口を画定するよう下流方向に延設した第２の通
路手段と、（ｇ）前記第１及び第２の通路手段の入口に
於けるガス流の自由流速度をほぼ零にする手段と、
（ｈ）前記第２のキヤビテイ内に配設され、且つ、前記
第２の通路手段と方向が一致するように下流方向に延設
され前記第２の通路手段を通るガス流を検知し温度測定
する熱電対接合部を有する温度測定手段と、（ｉ）前記
第１のキヤビテイの一端に配設され第１のキヤビテイ内
の圧力を検出する圧力測定手段とからなることを特徴と
する温度及び圧力測定プローブ。 - 【請求項２】前記第２の通路手段の出口及び前記第２の
キヤビテイの出口は、相互に寸法調整されており、前記
熱電対接合部でのガス速度は、少なくとも大略ガスの自
由流速度となることを特徴とする請求項第１項記載の温
度及び圧力測定プローブ。 - 【請求項３】前記第２の通路手段は、前記第１のキヤビ
テイに隣接する対向横断方向側面に配設され前記第１の
キヤビテイの周辺のガス流を前記第２のキヤビテイに送
る第１の脚と第２の脚とからなることを特徴とする請求
項第１項記載の温度及び圧力測定プローブ。 - 【請求項４】前記自由ガス流速度をほぼ零にする手段
は、前記第２の通路手段入口を囲むよう前記前縁と一体
化した淀み管を含むことを特徴とする請求項第２項記載
の温度及び圧力測定プローブ。 - 【請求項５】前記第１の通路手段入口と前記第２の通路
手段入口とは、前記前縁に沿つたほぼ同一の長手方向の
ステーシヨンに位置していることを特徴とする請求項第
１項記載の温度及び圧力測定プローブ。 - 【請求項６】前記第１の通路手段は、前記前縁に沿つて
縦方向に離隔した状態で複数有し、且つ、前記第２の通
路手段も前記前縁に沿い縦方向に離隔した状態で複数有
することを特徴とする請求項第４項記載の温度及び圧力
測定プローブ。 - 【請求項７】前記自由ガス流速度をほぼ零にする手段
は、前記第２の通路手段入口を囲むよう前記前縁と一体
化した淀み管を含むことを特徴とする請求項第３項記載
の温度及び圧力測定プローブ。 - 【請求項８】前記第２のキヤビテイ内に配設され前記第
２のキヤビテイを複数部分に分割する隔壁手段を有し、
各部分には、前記熱電対接合部の一つを含み、前記隔壁
手段は、第２のキヤビテイ部分間のガス流を減少させる
ように構成されていることを特徴とする請求項第７項記
載の温度及び圧力測定プローブ。 - 【請求項９】前記自由ガス流速度をほぼ零にする手段
は、前記第１及び第２の通路手段入口を囲むよう前記前
縁と一体化した淀み管を含むことを特徴とする請求項第
５項記載の温度及び圧力測定プローブ。 - 【請求項１０】前記流線形断面は、最大幅が0.6インチ
であり幅面比（width aspect ratio）に対する長さが少
なくとも4.0であることを特徴とする請求項第３項記載
の温度及び圧力測定プローブ。 - 【請求項１１】前記第２の通路手段の第１の脚及び第２
の脚は、その断面が縦方向に延設していることを特徴と
する請求項第３項記載の温度及び圧力測定プローブ。 - 【請求項１２】（ａ）横方向断面が流線形となり、上流
側に前縁と、下流側に後縁とを有するガス流方向と略直
交する長手方向に延設するプローブ本体と、（ｂ）前記
プローブ本体内に配設され、流線形断面のプローブ本体
の淀み点であるプローブ本体の前縁位置での圧力を測定
する第１の手段と、（ｃ）前記プローブ本体内に配設さ
れ、前記第１の手段とは隣接し且つ間隔を有し、前記淀
み点である前記プローブ本体の前縁位置での温度を測定
する第２の手段とからなることを特徴とする温度及び圧
力測定プローブ。 - 【請求項１３】前記第１の手段は、（ａ）前記前縁の下
流側に位置し、且つ、前記前縁に隣接して長手方向に延
設する第１のキヤビテイと、（ｂ）前記前縁で入口を画
定し前記第１のキヤビテイと交差して第１の出口を画定
する第１の通路と、（ｃ）前記第１のキヤビテイ内の圧
力を検出する圧力センサとからなることを特徴とする請
求項第12項記載の温度及び圧力測定プローブ。 - 【請求項１４】前記第２の手段は、（ａ）前記第１のキ
ヤビテイの下流側に配設され前記第１のキヤビテイと並
列に長手方向に延設する第２のキヤビテイと、（ｂ）前
記第１のキヤビテイに間隔を有して隣接し前記前縁に入
口を有し、且つ、前記第２のキヤビテイと交差して第２
の出口を形成する第２の通路と、（ｃ）前記第２のキヤ
ビテイに出口を画定し、その出口の寸法が前記第２の通
路の入口と出口と所定の関係を有する第３の手段と、
（ｄ）前記第２の通路の出口及び前記第３の手段により
画定された出口間の前記第２のキヤビテイ内に配設さ
れ、前記第２のキヤビテイでのガス流の温度を検出する
温度センサとからなることを特徴とする請求項第13項記
載の温度及び圧力測定プローブ。 - 【請求項１５】前記淀み点である前記プローブ本体の前
縁付近に、前記第１の通路の入口及び第２の通路の入口
周囲を覆うように配設され確実に前記淀み点でのガス流
の自由流速度をほぼ零にする第４手段を備えたことを特
徴とする請求項第13項又は第14項記載の温度及び圧力測
定プローブ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/067,748 US4765751A (en) | 1987-06-29 | 1987-06-29 | Temperature and pressure probe |
| US67,748 | 1987-06-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6423131A JPS6423131A (en) | 1989-01-25 |
| JP2572425B2 true JP2572425B2 (ja) | 1997-01-16 |
Family
ID=22078138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63162386A Expired - Fee Related JP2572425B2 (ja) | 1987-06-29 | 1988-06-29 | 温度及び圧力測定プローブ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4765751A (ja) |
| EP (1) | EP0298012B1 (ja) |
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