JP2020079074A - 知的窓熱制御システム - Google Patents
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Abstract
【課題】知的窓熱制御システムの提供。【解決手段】航空機フロントガラスの性能を監視するためのシステムが、感知接点と、評価ユニットとを備える、センサを含む。感知接点は、フロントガラスの1つまたはそれを上回る構成要素と物理的に接触し、フロントガラスの構成要素の性能を表す信号を生成する。電気コネクタが、航空機の内部に面するフロントガラスの表面に固着される。感知接点からの信号は、コネクタを通して評価ユニットに通過する。評価ユニットは、フロントガラスの構成要素の性能を判定するために、信号に作用し、評価ユニットは、フロントガラスおよび電気コネクタとの物理的接点から離間され、かつその外側にあって、電気コネクタと電気接触する。【選択図】図2
Description
(関連出願の相互参照)
本願は、米国特許出願第14/622,981号、出願日2015年2月16日、発明者Yu Jiao, Hars Gyorgy,Ali RashidおよびJoseph Medzius,発明の名称AN ELECTRIC CIRCUIT AND SENSOR FOR DETECTING ARCING AND A TRANSPARENCY HAVING THE CIRCUIT AND SENSOR,(以後、”USPAP’981”とも呼ぶ)の一部継続出願であり、これは、米国特許出願第13/247,131号、出願日2011年9月28日、発明者Yu Jiao,Hars Gyorgy,Ali RashidおよびJoseph Medzius,発明の名称
ELECTRIC CIRCUIT AND SENSOR FOR DETECTING ARCING AND A TRANSPARENCY HAVING THE CIRCUIT AND SENSOR(米国特許出願公開U.S.2013/0075531A1号として2013年3月28日に公開)(以後、”USPAP’531”とも呼ぶ)の分割出願である。USPAP’531および’981は、それらの全体が参照により本明細書中に援用される。
本願は、米国特許出願第14/622,981号、出願日2015年2月16日、発明者Yu Jiao, Hars Gyorgy,Ali RashidおよびJoseph Medzius,発明の名称AN ELECTRIC CIRCUIT AND SENSOR FOR DETECTING ARCING AND A TRANSPARENCY HAVING THE CIRCUIT AND SENSOR,(以後、”USPAP’981”とも呼ぶ)の一部継続出願であり、これは、米国特許出願第13/247,131号、出願日2011年9月28日、発明者Yu Jiao,Hars Gyorgy,Ali RashidおよびJoseph Medzius,発明の名称
ELECTRIC CIRCUIT AND SENSOR FOR DETECTING ARCING AND A TRANSPARENCY HAVING THE CIRCUIT AND SENSOR(米国特許出願公開U.S.2013/0075531A1号として2013年3月28日に公開)(以後、”USPAP’531”とも呼ぶ)の分割出願である。USPAP’531および’981は、それらの全体が参照により本明細書中に援用される。
(1.発明の分野)
本発明は、車両、例えば、限定ではないが、航空機のための知的窓熱制御システムに関し、より具体的には、航空機の物品、例えば、限定ではないが、航空機フロントガラスの加熱可能部材の性能の結論または測定結果を導出し、随意に、測定結果に基づいて加熱可能部材への電流を改変するための措置を講じるために、とりわけ、測定構成要素または標的に物理的に取り付けられるセンサと、知的データ処理を提供するセンサ評価ユニットとを含む、航空機のための制御センサまたはセンサシステムに関する。
本発明は、車両、例えば、限定ではないが、航空機のための知的窓熱制御システムに関し、より具体的には、航空機の物品、例えば、限定ではないが、航空機フロントガラスの加熱可能部材の性能の結論または測定結果を導出し、随意に、測定結果に基づいて加熱可能部材への電流を改変するための措置を講じるために、とりわけ、測定構成要素または標的に物理的に取り付けられるセンサと、知的データ処理を提供するセンサ評価ユニットとを含む、航空機のための制御センサまたはセンサシステムに関する。
現在のところ、車両のための窓または透明材、例えば、限定ではないが、航空機のためのフロントガラスは、フロントガラスの性能を判定するためのセンサと、フロントガラスの性能が許容可能動作限度外で動作しているとき、フロントガラスへの損傷を防止するための措置を講じるための制御システムとを有する。透明材、例えば、限定ではないが、センサと、制御システムとを有する航空機フロントガラスの詳細な議論が、米国特許第8,155,816号および第8,383,994号ならびにUSPPA第’531号に開示されている。米国特許第8,155,816号および第8,383,994号は、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる。
本発明の目的として、物品、例えば、限定ではないが、フロントガラス上で動作するセンサは、2つの構成要素または副動作システムを含むと見なされる。明確化を目的として、センサの一方の構成要素または副動作システムは、センサの「感知部分」と称され、第2の構成要素または第2の副動作システムは、センサの「評価ユニット」と称される。感知部分は、観察下の物品または構成要素の変化、例えば、限定ではないが、フロントガラスの外面から雪、氷、および曇りを除去するためのフロントガラスの加熱可能部材の加熱によって有効化され、感知部分は、信号、通常、限定ではないが、電気信号を評価ユニットに転送する。評価ユニットは、物品または構成要素の動作条件を監視するために、感知部分からの信号に作用し、物品の動作条件を表す信号、通常、電気信号を制御システムに転送する。
物品が許容可能限度内で動作しているとき、感知部分および/または評価ユニットは、いかなる措置も講じられるべきではないことを示すことが予期されるが、しかしながら、物品が許容可能限度外で動作しているとき、フロントガラスおよび/または航空機への損傷を防止するために、例えば、限定ではないが、加熱可能部材およびその電源を相互に切断する措置が、ヒータコントローラによって講じられる。
現在利用可能なシステムの制限のうちの1つは、感知部分および評価ユニットが、監視されている物品、例えば、限定ではないが、フロントガラス上に搭載されることである。本実践は、許容可能であるが、制限が存在する。より具体的には、各フロントガラスは、物品上に搭載される感知部分を有し、評価ユニットもまた、物品上に搭載されなければならない。ここで理解され得るように、センサの性能測定部分が、フロントガラスの代わりに航空機上に搭載される場合、フロントガラスのコストを削減するであろう。加えて、いくつかの場合では、遠隔測定方法を使用して、物品に接続される感知部分を伴わずに物品のステータスを監視することが可能であり得る。このように、航空機上に搭載される評価ユニットは、特定のフロントガラス位置を点検するように割り当てられることができ、特定のフロントガラス位置に搭載されるフロントガラスの感知部分は、特定のフロントガラス位置を点検するように割り当てられる性能測定部分に接続される。上記の配列では、各フロントガラスに評価ユニットを提供する必要性は、排除される。
本発明は、車両の物品または物品の構成要素の性能を監視するためのシステムに関し、本システムは、感知接点と、感知性能評価ユニットとを含む、センサを含む。感知接点は、物品または物品の構成要素と物理的に接触し、物品または物品の構成要素の性能を表す信号を生成し、評価ユニットは、物品または物品の構成要素の性能を判定するために、信号に作用する。感知性能評価ユニットは、物品および電気コネクタとの物理的接点から離間され、かつその外側にある。
本発明はさらに、センサを有するタイプの改良された航空機フロントガラスに関する。センサは、フロントガラスの構成要素に作用する感知接点と、評価ユニットとを含み、感知接点は、フロントガラスの構成要素と物理的に接触し、フロントガラスの構成要素の性能を表す信号を生成する。信号は、フロントガラスの構成要素の性能を評価するために、スペーサの評価ユニットによって作用され、感知性能評価ユニットは、フロントガラスと物理的に接触し、感知接点と電気接触する。改良物は、限定ではないが、フロントガラスとの物理的接点から離間され、かつその外側にあって、電気コネクタと電気接触する、評価ユニットと、センサの感知接点とを含む。
本発明はまたさらに、とりわけ、電気加熱可能フィルムと、加熱可能フィルム上の離間されたバスバーの対と、バスバーをスイッチおよび電力に接続するワイヤとを含み、選択されたスイッチが閉位置にあるとき、電流が、フィルムを加熱するためにバスバーを通して移動し、スイッチの選択されたものが開位置にあるとき、いかなる電流もバスバーを通して移動しない、とりわけ、加熱可能部材を含む、車両のための透明材に関する。電気ワイヤが、外部電気アクセスを回路に提供するために、回路に接続され、透明材の外側に延在し、センサが、ワイヤの端部に電気的に接続され、センサは、ある電気レベルを上回るアーク放電が検出されると、スイッチの選択されたものを開位置に移動し、いかなるアーク放電も検出されないと、選択されたスイッチを閉位置に設定する。
例えば、本願は以下の項目を提供する。
(項目1)
車両の物品または物品の構成要素の性能を監視するためのシステムであって、
感知部分と、評価ユニットとを備えるセンサであって、前記感知部分は、前記物品または前記物品の構成要素と物理的に接触し、それから1つまたはそれを上回る着目パラメータを測定することが可能であり、前記物品または前記物品の構成要素の性能を表す信号を生成し、前記評価ユニットは、前記物品または前記物品の構成要素の性能を判定するために、前記感知部分からの信号に作用する、センサ
を備え、
前記評価ユニットは、前記物品との物理的接点から離間され、かつその外側にある、システム。
(項目2)
前記評価ユニットは、前記車両の動作および/または保管からもたらされる前記物品または前記物品の構成要素の性能を判定するために、前記センサの感知部分からの信号に作用するための電気回路を備え、前記評価ユニットは、前記物品または前記物品の構成要素の性能を表す第2の信号を提供し、前記センサの評価ユニットの電気回路は、前記信号を受信し、それに作用し、前記物品または前記物品の構成要素の動作性能を判定するために、前記物品との接点から離間され、かつその外側にあるように位置付けられる、項目1に記載のシステム。
(項目3)
前記センサは、衝撃センサ、破断センサ、湿度センサ、導電性コーティング温度センサ、アークセンサ、応力センサ、およびプリシピテーションスタティックセンサの群から選択される、項目2に記載のシステム。
(項目4)
前記車両の物品は、フロントガラスであり、前記車両の内部に面するように指定された前記フロントガラスの表面は、前記感知接点から前記センサの評価ユニットに信号を通過させるために、前記フロントガラスの一体部品である感知部分および前記センサの評価ユニットを相互接続する電気コネクタを有する、項目2に記載のシステム。
(項目5)
前記車両は、航空機であり、前記物品は、前記航空機のフロントガラスであり、監視される前記フロントガラスの構成要素は、ガラスシート、プラスチックシート、防湿層、構造部材、電気配線、加熱可能部材、およびそれらの組み合わせの群から選択され、信号が、電子記憶装置およびアラームシステムに転送され、前記アラームシステムは、前記信号が、前記物品または前記物品の構成要素が許容可能限度外で動作していることを示すとアクティブ化される、項目4に記載のシステム。
(項目6)
前記車両の物品は、航空機のフロントガラスであり、前記フロントガラスは、
前記航空機の本体内に搭載されるような前記フロントガラスの外面から曇り、氷、および/または雪を除去するための、加熱可能部材と、
前記フロントガラスの外面に対向する前記フロントガラスの表面上に搭載される、電気コネクタと、
信号を生成し、前記信号を前記電気コネクタに転送するために、前記加熱可能部材に動作可能に接続される、センサの感知部分と、
前記フロントガラスから離間される別個の電子デバイス内に位置付けられ、前記信号を受信し、前記加熱可能部材の動作性能を判定するために、前記電気コネクタに電気的に接続される、評価ユニットと、
を備える、項目2に記載のシステム。
(項目7)
前記センサは、衝撃センサ、破断センサ、湿度センサ、温度センサ、アークセンサ、およびそれらの組み合わせを含むセンサの群から選択され、前記衝撃センサの評価ユニット、前記破断センサの評価ユニット、前記湿度センサの評価ユニット、前記導電性コーティング温度センサの評価ユニット、および前記アークセンサの評価ユニットは、前記航空機内のフロントガラスとは別個に搭載される電子デバイスの部品である、項目6に記載のシステム。
(項目8)
前記センサは、アークセンサであり、前記感知部分は、相互に離間されるバスバーの対に電気的に接続され、導電性コーティングが、前記バスバー間でそれに接続され、前記アークセンサの評価ユニットは、電力供給源と前記バスバーのうちの1つとの間のスイッチを備え、前記評価ユニットの信号は、前記アークセンサの評価ユニットが、加熱可能部材が許容可能範囲外で動作していることを示すと、前記導電性コーティングを電力から切断するように前記スイッチを動作させる、項目7に記載のシステム。
(項目9)
前記車両は、航空機であり、フロントガラスを含む前記物品は、前記フロントガラスの外面から雪、曇り、および/または氷を除去するための加熱可能部材を有し、前記加熱可能部材は、離間されるバスバーの対と、前記離間されるバスバー間でそれと電気接触する導電性部材とを備え、前記バスバーは、前記バスバーを通して、かつ前記導電性部材を通して電流を流動し、前記導電性部材を加熱し、前記フロントガラスの外面を加熱するための電源と、前記加熱可能部材の性能を監視および/または制御するための電気システムとに接続され、前記電気システムは、
前記加熱可能部材の温度を感知するための、温度センサと、
前記加熱可能部材のバスバーのうちの1つに前記電源を電気的に接続する、第1のスイッチであって、閉位置における前記第1のスイッチは、前記電源から、前記第1のスイッチを通して、前記加熱可能部材に連続電気路を提供し、開位置における前記第1のスイッチは、前記加熱可能部材を非アクティブ化するために、前記加熱可能部材から前記電源を電気的に分離する、第1のスイッチと、
前記電源と前記加熱可能部材との間の位置において前記電気システムの電圧を監視するための、アーク監視および検出システムと、
前記温度センサに電気的に接続され、前記温度センサの温度が事前判定された温度を超えると、前記第1のスイッチを開にするように前記第1のスイッチに作用する、熱コントローラと、
前記温度センサを前記熱コントローラに電気的に接続する、第2のスイッチであって、閉位置における前記第2のスイッチは、前記温度センサおよび前記熱コントローラを電気的に相互接続し、開位置において、前記熱コントローラおよび前記温度センサを切断し、前記第2のスイッチは、前記アーク監視および検出システムによって測定される電圧および/または電流が事前判定されたレベルを超えることを示す、前記アーク監視および検出システムからの第2の信号によって、前記閉位置から前記開位置に移動される、第2のスイッチと、
を備え、前記閉位置における第1のスイッチおよび第2のスイッチを用いて、第1の電気路が、前記電力供給源から、前記第1のスイッチを通して、前記加熱可能部材を通して、前記電源に提供され、第2の導電性経路が、前記温度センサから、前記第2のスイッチを通して、前記熱コントローラに提供され、
前記熱コントローラは、前記温度センサによって測定される加熱可能部材の温度が、事前判定された温度に等しい、および/またはそれを超えると、前記第1のスイッチを開にし、
前記アークセンサは、前記アークセンサによって測定される電圧および/または電流が事前判定されたレベルを超えると、前記第2のスイッチを開にするための信号を送信し、前記第2のスイッチの開路に応答する前記熱コントローラは、前記第1のスイッチを開にし、
前記センサは、導電性コーティング温度センサおよびアークセンサであり、前記アークセンサの感知接点は、前記フロントガラスの外面から雪、曇り、および/または氷を除去するための加熱可能部材を備え、前記加熱可能部材は、前記離間されるバスバーの対と、前記離間されるバスバー間でそれと電気接触する、導電性部材とを備え、前記バスバーは、前記バスバーの一方を通して、前記導電性部材を通して、かつ前記他方のバスバーを通して電流を流動し、前記導電性部材を加熱し、前記フロントガラスの外面を加熱するために、電源に接続され、前記アークセンサの感知性能評価ユニットは、前記加熱可能部材の性能を監視および/または制御するための電気システムを備え、前記電気システムは、前記第1のスイッチと、前記熱コントローラと、前記第2のスイッチと、前記アーク監視および検出システムとを備え、
前記導電性温度コーティングの感知接点は、前記加熱可能部材の温度を感知するための温度センサを備え、前記導電性コーティングユニットの感知性能評価ユニットは、前記第1のスイッチと、前記第2のスイッチと、前記熱コントローラとを備える、
項目1に記載のシステム。
(項目10)
前記センサは、アークセンサであり、温度センサをさらに備え、前記アークセンサの評価ユニットは、加熱可能部材のバスバーに電気的に接続され、前記温度センサの評価ユニットは、前記加熱可能部材のコーティングに接続されるサーミスタに電気的に接続され、前記アークセンサの評価ユニットおよび導電性温度コーティングセンサの評価ユニットは、電力供給源とスイッチとの間に位置するスイッチに接続され、前記スイッチは、前記加熱可能部材が前記コーティングセンサおよび前記アークセンサによって設定される許容可能限度外で機能していると開にされる、項目1に記載のシステム。
(項目11)
前記アークセンサの評価ユニットおよび前記導電性温度コーティングセンサの評価ユニットは、前記加熱可能部材が前記コーティングセンサおよび前記アークセンサによって設定される許容限度外で機能していると、アラームシステムをアクティブ化させる、項目10に記載のシステム。
(項目12)
前記アークセンサの評価ユニット、前記導電性温度コーティングセンサの評価ユニットは、前記加熱可能部材が許容可能限度外で機能していると、電気エネルギーが前記加熱可能部材を通して移動することを停止させるために、窓熱コントローラに接続され、前記導電性温度コーティングセンサおよび前記アークセンサの評価ユニットは、前記加熱可能部材の性能履歴を提供するために、電子記憶装置に接続される、項目11に記載のシステム。
(項目13)
前記センサは、衝撃センサ、破断センサ、湿度センサ、温度センサ、アークセンサ、およびそれらの組み合わせを含むセンサの群から選択される、項目12に記載のシステム。
(項目14)
前記車両の物品は、航空機内に搭載されるフロントガラスであり、前記フロントガラスは、前記センサの感知部分を有し、前記センサの感知部分および前記センサの評価ユニットはそれぞれ、信号送信機と、信号受信機とを備え、前記センサの評価ユニットは、選択された地理的エリア内の航空機の外側に位置付けられ、前記センサの感知部分と前記評価ユニットとの間の通信は、相互に信号を伝送することによって成される、項目1に記載のシステム。
(項目15)
センサを有するタイプの航空機フロントガラスにおいて、前記センサは、前記フロントガラスの構成要素を監視する感知部分と、評価ユニットとを備え、前記感知部分は、前記フロントガラスの構成要素と物理的に接触し、前記フロントガラスの構成要素の性能を表す信号を生成し、前記信号は、前記フロントガラスの構成要素の性能を判定するために、前記センサの評価ユニットによって作用され、前記評価ユニットは、前記フロントガラスと物理的に接触し、前記感知接点と電気接触し、改良物は、
前記フロントガラスとの物理的接点から離間され、かつその外側にあって、前記センサの感知部分と電気接触する、評価ユニットを備える、航空機フロントガラス。
(項目16)
車両のための透明材であって、電気加熱可能フィルムと、前記加熱可能フィルム上の離間されたバスバーの対と、前記バスバーをスイッチおよび電力に接続するワイヤとを備え、選択されたスイッチが前記閉位置にあるとき、電流が、前記フィルムを加熱するために前記バスバーを通して移動し、前記スイッチの選択されたものが前記開位置にあるとき、いかなる電流も前記バスバーを通して移動しない、加熱可能部材と、
前記回路に接続され、前記透明材の外側に延在し、外部電気アクセスを前記回路に提供する、電気ワイヤと、
前記ワイヤの端部に電気的に接続される、センサであって、前記センサは、ある電気レベルを上回るアーク放電が検出されると、前記スイッチの選択されたものを前記開位置に移動させ、いかなるアーク放電も検出されないと、前記選択されたスイッチを前記閉位置に設定する、センサと、
を備える、透明材。
(項目17)
前記センサは、感知部分と、評価ユニットとを備え、前記ワイヤは、前記センサの評価ユニットに接続される、項目16に記載の透明材。
(項目18)
前記選択されたスイッチのうちの1つは、ヒータコントローラであり、前記ワイヤは、前記センサおよびヒータコントローラをともに接続する、項目16に記載の透明材。
(項目19)
前記透明材は、航空機フロントガラスである、項目18に記載の透明材。
例えば、本願は以下の項目を提供する。
(項目1)
車両の物品または物品の構成要素の性能を監視するためのシステムであって、
感知部分と、評価ユニットとを備えるセンサであって、前記感知部分は、前記物品または前記物品の構成要素と物理的に接触し、それから1つまたはそれを上回る着目パラメータを測定することが可能であり、前記物品または前記物品の構成要素の性能を表す信号を生成し、前記評価ユニットは、前記物品または前記物品の構成要素の性能を判定するために、前記感知部分からの信号に作用する、センサ
を備え、
前記評価ユニットは、前記物品との物理的接点から離間され、かつその外側にある、システム。
(項目2)
前記評価ユニットは、前記車両の動作および/または保管からもたらされる前記物品または前記物品の構成要素の性能を判定するために、前記センサの感知部分からの信号に作用するための電気回路を備え、前記評価ユニットは、前記物品または前記物品の構成要素の性能を表す第2の信号を提供し、前記センサの評価ユニットの電気回路は、前記信号を受信し、それに作用し、前記物品または前記物品の構成要素の動作性能を判定するために、前記物品との接点から離間され、かつその外側にあるように位置付けられる、項目1に記載のシステム。
(項目3)
前記センサは、衝撃センサ、破断センサ、湿度センサ、導電性コーティング温度センサ、アークセンサ、応力センサ、およびプリシピテーションスタティックセンサの群から選択される、項目2に記載のシステム。
(項目4)
前記車両の物品は、フロントガラスであり、前記車両の内部に面するように指定された前記フロントガラスの表面は、前記感知接点から前記センサの評価ユニットに信号を通過させるために、前記フロントガラスの一体部品である感知部分および前記センサの評価ユニットを相互接続する電気コネクタを有する、項目2に記載のシステム。
(項目5)
前記車両は、航空機であり、前記物品は、前記航空機のフロントガラスであり、監視される前記フロントガラスの構成要素は、ガラスシート、プラスチックシート、防湿層、構造部材、電気配線、加熱可能部材、およびそれらの組み合わせの群から選択され、信号が、電子記憶装置およびアラームシステムに転送され、前記アラームシステムは、前記信号が、前記物品または前記物品の構成要素が許容可能限度外で動作していることを示すとアクティブ化される、項目4に記載のシステム。
(項目6)
前記車両の物品は、航空機のフロントガラスであり、前記フロントガラスは、
前記航空機の本体内に搭載されるような前記フロントガラスの外面から曇り、氷、および/または雪を除去するための、加熱可能部材と、
前記フロントガラスの外面に対向する前記フロントガラスの表面上に搭載される、電気コネクタと、
信号を生成し、前記信号を前記電気コネクタに転送するために、前記加熱可能部材に動作可能に接続される、センサの感知部分と、
前記フロントガラスから離間される別個の電子デバイス内に位置付けられ、前記信号を受信し、前記加熱可能部材の動作性能を判定するために、前記電気コネクタに電気的に接続される、評価ユニットと、
を備える、項目2に記載のシステム。
(項目7)
前記センサは、衝撃センサ、破断センサ、湿度センサ、温度センサ、アークセンサ、およびそれらの組み合わせを含むセンサの群から選択され、前記衝撃センサの評価ユニット、前記破断センサの評価ユニット、前記湿度センサの評価ユニット、前記導電性コーティング温度センサの評価ユニット、および前記アークセンサの評価ユニットは、前記航空機内のフロントガラスとは別個に搭載される電子デバイスの部品である、項目6に記載のシステム。
(項目8)
前記センサは、アークセンサであり、前記感知部分は、相互に離間されるバスバーの対に電気的に接続され、導電性コーティングが、前記バスバー間でそれに接続され、前記アークセンサの評価ユニットは、電力供給源と前記バスバーのうちの1つとの間のスイッチを備え、前記評価ユニットの信号は、前記アークセンサの評価ユニットが、加熱可能部材が許容可能範囲外で動作していることを示すと、前記導電性コーティングを電力から切断するように前記スイッチを動作させる、項目7に記載のシステム。
(項目9)
前記車両は、航空機であり、フロントガラスを含む前記物品は、前記フロントガラスの外面から雪、曇り、および/または氷を除去するための加熱可能部材を有し、前記加熱可能部材は、離間されるバスバーの対と、前記離間されるバスバー間でそれと電気接触する導電性部材とを備え、前記バスバーは、前記バスバーを通して、かつ前記導電性部材を通して電流を流動し、前記導電性部材を加熱し、前記フロントガラスの外面を加熱するための電源と、前記加熱可能部材の性能を監視および/または制御するための電気システムとに接続され、前記電気システムは、
前記加熱可能部材の温度を感知するための、温度センサと、
前記加熱可能部材のバスバーのうちの1つに前記電源を電気的に接続する、第1のスイッチであって、閉位置における前記第1のスイッチは、前記電源から、前記第1のスイッチを通して、前記加熱可能部材に連続電気路を提供し、開位置における前記第1のスイッチは、前記加熱可能部材を非アクティブ化するために、前記加熱可能部材から前記電源を電気的に分離する、第1のスイッチと、
前記電源と前記加熱可能部材との間の位置において前記電気システムの電圧を監視するための、アーク監視および検出システムと、
前記温度センサに電気的に接続され、前記温度センサの温度が事前判定された温度を超えると、前記第1のスイッチを開にするように前記第1のスイッチに作用する、熱コントローラと、
前記温度センサを前記熱コントローラに電気的に接続する、第2のスイッチであって、閉位置における前記第2のスイッチは、前記温度センサおよび前記熱コントローラを電気的に相互接続し、開位置において、前記熱コントローラおよび前記温度センサを切断し、前記第2のスイッチは、前記アーク監視および検出システムによって測定される電圧および/または電流が事前判定されたレベルを超えることを示す、前記アーク監視および検出システムからの第2の信号によって、前記閉位置から前記開位置に移動される、第2のスイッチと、
を備え、前記閉位置における第1のスイッチおよび第2のスイッチを用いて、第1の電気路が、前記電力供給源から、前記第1のスイッチを通して、前記加熱可能部材を通して、前記電源に提供され、第2の導電性経路が、前記温度センサから、前記第2のスイッチを通して、前記熱コントローラに提供され、
前記熱コントローラは、前記温度センサによって測定される加熱可能部材の温度が、事前判定された温度に等しい、および/またはそれを超えると、前記第1のスイッチを開にし、
前記アークセンサは、前記アークセンサによって測定される電圧および/または電流が事前判定されたレベルを超えると、前記第2のスイッチを開にするための信号を送信し、前記第2のスイッチの開路に応答する前記熱コントローラは、前記第1のスイッチを開にし、
前記センサは、導電性コーティング温度センサおよびアークセンサであり、前記アークセンサの感知接点は、前記フロントガラスの外面から雪、曇り、および/または氷を除去するための加熱可能部材を備え、前記加熱可能部材は、前記離間されるバスバーの対と、前記離間されるバスバー間でそれと電気接触する、導電性部材とを備え、前記バスバーは、前記バスバーの一方を通して、前記導電性部材を通して、かつ前記他方のバスバーを通して電流を流動し、前記導電性部材を加熱し、前記フロントガラスの外面を加熱するために、電源に接続され、前記アークセンサの感知性能評価ユニットは、前記加熱可能部材の性能を監視および/または制御するための電気システムを備え、前記電気システムは、前記第1のスイッチと、前記熱コントローラと、前記第2のスイッチと、前記アーク監視および検出システムとを備え、
前記導電性温度コーティングの感知接点は、前記加熱可能部材の温度を感知するための温度センサを備え、前記導電性コーティングユニットの感知性能評価ユニットは、前記第1のスイッチと、前記第2のスイッチと、前記熱コントローラとを備える、
項目1に記載のシステム。
(項目10)
前記センサは、アークセンサであり、温度センサをさらに備え、前記アークセンサの評価ユニットは、加熱可能部材のバスバーに電気的に接続され、前記温度センサの評価ユニットは、前記加熱可能部材のコーティングに接続されるサーミスタに電気的に接続され、前記アークセンサの評価ユニットおよび導電性温度コーティングセンサの評価ユニットは、電力供給源とスイッチとの間に位置するスイッチに接続され、前記スイッチは、前記加熱可能部材が前記コーティングセンサおよび前記アークセンサによって設定される許容可能限度外で機能していると開にされる、項目1に記載のシステム。
(項目11)
前記アークセンサの評価ユニットおよび前記導電性温度コーティングセンサの評価ユニットは、前記加熱可能部材が前記コーティングセンサおよび前記アークセンサによって設定される許容限度外で機能していると、アラームシステムをアクティブ化させる、項目10に記載のシステム。
(項目12)
前記アークセンサの評価ユニット、前記導電性温度コーティングセンサの評価ユニットは、前記加熱可能部材が許容可能限度外で機能していると、電気エネルギーが前記加熱可能部材を通して移動することを停止させるために、窓熱コントローラに接続され、前記導電性温度コーティングセンサおよび前記アークセンサの評価ユニットは、前記加熱可能部材の性能履歴を提供するために、電子記憶装置に接続される、項目11に記載のシステム。
(項目13)
前記センサは、衝撃センサ、破断センサ、湿度センサ、温度センサ、アークセンサ、およびそれらの組み合わせを含むセンサの群から選択される、項目12に記載のシステム。
(項目14)
前記車両の物品は、航空機内に搭載されるフロントガラスであり、前記フロントガラスは、前記センサの感知部分を有し、前記センサの感知部分および前記センサの評価ユニットはそれぞれ、信号送信機と、信号受信機とを備え、前記センサの評価ユニットは、選択された地理的エリア内の航空機の外側に位置付けられ、前記センサの感知部分と前記評価ユニットとの間の通信は、相互に信号を伝送することによって成される、項目1に記載のシステム。
(項目15)
センサを有するタイプの航空機フロントガラスにおいて、前記センサは、前記フロントガラスの構成要素を監視する感知部分と、評価ユニットとを備え、前記感知部分は、前記フロントガラスの構成要素と物理的に接触し、前記フロントガラスの構成要素の性能を表す信号を生成し、前記信号は、前記フロントガラスの構成要素の性能を判定するために、前記センサの評価ユニットによって作用され、前記評価ユニットは、前記フロントガラスと物理的に接触し、前記感知接点と電気接触し、改良物は、
前記フロントガラスとの物理的接点から離間され、かつその外側にあって、前記センサの感知部分と電気接触する、評価ユニットを備える、航空機フロントガラス。
(項目16)
車両のための透明材であって、電気加熱可能フィルムと、前記加熱可能フィルム上の離間されたバスバーの対と、前記バスバーをスイッチおよび電力に接続するワイヤとを備え、選択されたスイッチが前記閉位置にあるとき、電流が、前記フィルムを加熱するために前記バスバーを通して移動し、前記スイッチの選択されたものが前記開位置にあるとき、いかなる電流も前記バスバーを通して移動しない、加熱可能部材と、
前記回路に接続され、前記透明材の外側に延在し、外部電気アクセスを前記回路に提供する、電気ワイヤと、
前記ワイヤの端部に電気的に接続される、センサであって、前記センサは、ある電気レベルを上回るアーク放電が検出されると、前記スイッチの選択されたものを前記開位置に移動させ、いかなるアーク放電も検出されないと、前記選択されたスイッチを前記閉位置に設定する、センサと、
を備える、透明材。
(項目17)
前記センサは、感知部分と、評価ユニットとを備え、前記ワイヤは、前記センサの評価ユニットに接続される、項目16に記載の透明材。
(項目18)
前記選択されたスイッチのうちの1つは、ヒータコントローラであり、前記ワイヤは、前記センサおよびヒータコントローラをともに接続する、項目16に記載の透明材。
(項目19)
前記透明材は、航空機フロントガラスである、項目18に記載の透明材。
本明細書で使用されるように、「内側」、「外側」、「左」、「右」、「上」、「下」、「水平」、「垂直」、および同等物等の空間または方向用語は、図上の図面に示されるように本明細書に関連する。しかしながら、本発明は、種々の代替配向をとり得、故に、そのような用語は、限定として見なされるべきではないことを理解されたい。さらに、本明細書および請求項において使用される寸法、物理的特性等を表す全ての数字は、全ての事例において、用語「約」によって修飾されるものとして理解されたい。故に、そうでないことが示されない限り、以下の明細書および請求項に記載される数値は、本発明によって取得されることが所望されるおよび/または追求される特性に応じて、変動し得る。少なくとも、請求項の範囲に対する均等物の適用を限定する試みとしてではなく、各数値パラメータは、少なくとも、報告される有効数字に照らして、かつ通常の端数処理技法を適用することによって、解釈されるべきである。さらに、本明細書に開示される全範囲は、その中に網羅される任意および全ての下位範囲を包含するものと理解されたい。例えば、「1〜10」と記載される範囲は、最小値1と最大値10(これらの値を含む)との間の任意および全ての下位範囲、つまり、最小値1またはそれを上回る値から開始し、最大値10またはそれを下回る値で終了する全下位範囲、例えば、1〜6.7、または3.2〜8.1、または5.5〜10を含むものと見なされるべきである。また、本明細書で使用されるように、用語「〜にわたって位置付けられる」または「〜にわたって搭載される」は、〜の上に位置付けられる、または〜にわたって搭載されることを意味するが、必ずしも、表面接触しない。例えば、別の物品または物品の構成要素「にわたって搭載される」または「にわたって位置付けられる」、ある物品または物品の構成要素は、それぞれ、物品間の材料または物品の構成要素間の材料の存在を除外しない。
本発明の非限定的実施形態を議論する前に、本発明は、本発明が他の実施形態も可能であるため、その用途において、本明細書に示され議論される特定の非限定的実施形態の詳細に限定されないことを理解されたい。さらに、本発明を議論するために本明細書で使用される専門用語は、説明を目的としており、限定を目的としていない。またさらに、別様に示されない限り、以下の議論では、同様の番号は、同様の要素を指す。
本発明の非限定的実施形態は、航空機、例えば、限定ではないが、図1に示される航空機10と、航空機の透明材、例えば、限定ではないが、透明材の性能に関する情報を提供し、航空機および航空機構成要素への損傷を回避するための適切な措置を講じるために、以下に詳細に議論されるセンサを有する、航空機フロントガラス14とを対象とするであろう。しかしながら、本発明は、任意の特定のタイプのセンサ、航空機、および/または航空機透明材に限定されず、本発明は、透明材の性能を測定するための任意の設計のセンサを使用して、任意のタイプの航空機および/または航空機透明材上で実践されることができる。さらに、本発明は、商業用および住居用窓、例えば、限定ではないが、米国特許第5,675,944号に開示されるタイプ、任意のタイプの陸上車両のための窓、任意のタイプの航空機および宇宙車両のための天蓋、機室の窓、およびフロントガラス、任意の水上または水中の船のための窓、ならびに任意のタイプのコンテナ、例えば、限定ではないが、冷蔵庫、戸棚、および/またはオーブンのドアの視認側もしくはドアのための窓上で実践されることができる。
フロントガラス14は、好ましくは、以下に詳細に議論され、米国特許第8,383,994号に議論されるセンサを有する、合わせフロントガラスである。図2に示されるものは、本発明の実践において使用され得る、航空機フロントガラス14の断面の非限定的実施形態である。フロントガラス14は、第1のビニル中間層26によって第2のガラスシート24に固着される第1のガラスシート22と、第1のウレタン中間層30によって第2のビニル中間層28に固着される第2のシート24と、第2のウレタン中間層34によって加熱可能部材または加熱配列32に固着される第2のビニル中間層28とを含む。
当分野において使用されるタイプの縁部材または防湿層36、例えば、限定ではないが、シリコーンゴムまたは他の可撓性耐久性耐湿性材料が、(1)フロントガラス14の周辺縁38、すなわち、第1および第2のガラスシート22、24、第1および第2のビニル中間層26、28、第1および第2のウレタン中間層30、34、ならびに加熱可能部材32の周辺縁38と、(2)フロントガラス14の内面42の断端または断端縁40、すなわち、フロントガラス14の第1のガラスシート22の外面42の断端40と、(3)フロントガラス14の外面46の断端または断端縁44、すなわち、加熱可能部材32の外面46の断端とに固着される。
当業者によって理解されるように、本発明を限定するものではないが、第1および第2のガラスシート22、24、第1および第2のビニル中間層26、28、ならびに第1のウレタン中間層30は、構造部分を形成し、またはフロントガラス14の内側区画およびフロントガラス14の外面42は、航空機10の内部に面する(図1参照)。第2のウレタン層34および加熱可能部材32は、非構造部分を形成する、またはフロントガラス14の外側区画およびフロントガラス14の外面46は、航空機10の外部に面する。加熱可能部材32は、以下に議論される様式で熱を提供し、フロントガラス14の外面46上から曇りを除去する、および/またはその上の氷を融解する。
理解され得るように、本発明は、フロントガラス14の構造に限定されず、当分野において使用される航空機透明材の構造のいずれかが、本発明の実践において使用されることができる。例えば、本発明を限定するものではないが、フロントガラス14は、第2のビニル中間層28および第1のウレタン中間層30が省略され、および/またはガラスシート22および24がプラスチックシートである、構造を含むことができる。
概して、フロントガラス14のガラスシート22および24は、クリアな化学的に補強されたガラスシートであるが、しかしながら、本発明は、それに限定されず、ガラスシート22および24は、熱補強または熱強化ガラスシートであり得る。さらに、当業者によって理解されるように、本発明は、フロントガラス14を構成する、ガラスシート22および24、ビニル中間層26および28、またはウレタン中間層30および34の数に限定されず、フロントガラス14は、任意の数のシートおよび/または中間層を有することができる。
本発明は、加熱可能部材32の設計および/または構造に限定されず、シートの表面を加熱し、フロントガラスの外面、例えば、限定ではないが、フロントガラス14の外面46上の曇り、雪、および/もしくは氷の形成を防止し、その上の雪および氷を融解し、ならびに/またはそこから曇り、雪および氷を除去するために当分野において使用される任意の導電性加熱可能部材が、本発明の実践において使用されることができる。図3を参照すると、本発明の一非限定的実施形態では、加熱可能部材32は、第3のガラスシート60の表面64に適用される導電性コーティング62を有する、ガラスシート60(第3のガラスシート60とも称される)と、導電性コーティング62と電気接触する、離間されたバスバーの対66、68とを含む。より具体的には、導電性コーティング62は、バスバー66、68の間でそれと電気接触する。本発明は、導電性コーティング62の組成物に限定されず、当分野において公知の導電性コーティングのいずれかが、本発明の実践において使用されることができる。例えば、本発明を限定するものではないが、導電性コーティング62は、任意の好適な透明導電性材料から作製されることができる。本発明の実践において使用され得る、透明導電性コーティング62の非限定的実施形態は、限定ではないが、登録商標名NESAの下でPPG Industries, Inc.によって販売されるタイプの熱分解堆積フッ素ドープスズ酸化物フィルム、登録商標名NESATRON下でPPG Industries, Inc.によって販売されるタイプのマグネトロンスパッタリング堆積スズドープ酸化インジウムフィルム、1つまたはそれを上回るマグネトロンスパッタリング堆積フィルムから構成されるコーティングを含み、フィルムは、限定ではないが、金属フィルム、例えば、金属酸化物間銀フィルム、例えば、酸化亜鉛および/またはスズ酸亜鉛を含み、そのそれぞれは、例えば、限定ではないが、米国特許第4,610,771号、第4,806,220号、および第5,821,001号に開示されるように、マグネトロンスパッタリングによって、連続的に適用されることができる。米国特許第4,610,771号、第4,806,220号、および第5,821,001号の開示は、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる。
本発明は、第3のガラスシート60を加熱するために、導電性コーティング62の使用に限定されず、本発明は、電気的に加熱され得る任意のタイプの部材、例えば、限定ではないが、導電性ワイヤの使用を想定する。ワイヤ、例えば、図2および3に想像線で示されるワイヤ69は、バスバー66と68との間のプラスチック中間層、例えば、限定ではないが、第2のウレタン中間層34のシート内に埋設され、バスバー66および68に電気的に接続されることができる。そのような加熱配列は、PPG Industries
Ohio, Inc.の登録商標名AIRCONの下で当分野において公知であり、米国特許第4,078,107号(その特許は、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる)に開示されている。
Ohio, Inc.の登録商標名AIRCONの下で当分野において公知であり、米国特許第4,078,107号(その特許は、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる)に開示されている。
本発明は、バスバー66および68の設計ならびに/または構造に限定されず、当分野において使用されるバスバーのタイプのいずれかが、本発明の実践において使用されることができる。本発明の実践において使用され得るバスバーの実施例は、限定ではないが、米国特許第3,762,902号、第4,623,389号、および第4,902,875号(それらの特許は、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる)に開示されるタイプを含む。
継続して図3を参照すると、本発明の一非限定的実施形態では、バスバー66および68の各々は、それぞれ、ワイヤ70および71によって、知的電力コントローラおよび監視システム72(以下により詳細に議論される)に接続され、コントローラおよび監視システム72は、ワイヤまたは電気ケーブル76および77によって、航空機電力供給源74に接続される。本発明を限定するものではないが、バスバー66の端部79およびバスバー68の端部80は、ガラスシート60の隣接する側82−85から離間され、コーティング62の側86は、ガラスシート60の側82−85から離間され、バスバー66および68ならびにコーティング62と航空機10の金属本体カバー87(図1参照)とのアーク放電を防止する。
本発明の非限定的実施形態では、フロントガラス14は、フロントガラス14の選択された構成要素および/または特性の性能を監視するために、1つまたはそれを上回るセンサを提供される。本発明の本側面では、センサは、限定ではないが、衝撃センサ、破断センサ、湿度センサ、導電性コーティング温度センサ、およびアークセンサを含む。
上記に議論され、本発明を理解することを目的としてここで繰り返されるように、物品または構成要素、例えば、限定ではないが、フロントガラス14の加熱可能部材32上で動作するセンサは、2つの副動作システムを含むと見なされる。明確化を目的として、センサの一方の構成要素または副動作システムは、センサの「感知部分」と称され、第2の構成要素または第2の副動作システムは、センサの「評価ユニット」と称される。感知部分は、評価ユニットへのフィードバックとして使用され、航空機の構成要素または物品、例えば、限定ではないが、フロントガラス14の加熱可能部材32に対する制御措置をトリガし、とりわけ、加熱可能部材32に供給される電流を通して、加熱可能部材32の熱を増加または減少させる。例えば、フロントガラス温度センサ(以下に詳細に議論される)は、観察下の物品または構成要素の変化、例えば、限定ではないが、フロントガラス14の外面36から雪、氷、および/または曇りを除去するためのフロントガラス14の加熱可能部材32の加熱によって有効化される加熱可能部材32を監視するために使用され、感知部分は、信号、通常、限定ではないが、電気信号を評価ユニットに転送し、フロントガラスの加熱可能部材に適用される熱(電流)の量に対する制御措置をトリガする。
評価ユニットは、フロントガラス物品または構成要素、例えば、限定ではないが、フロントガラスの加熱可能部材に関する実際の性能および/もしくは潜在的フロントガラス故障のインジケーションとして、ならびに/またはそれに関する予防保守のためのインジケーションとして、物品の性能、例えば、限定ではないが、加熱可能部材の温度を測定するために、感知部分からの信号に作用する。本発明の一側面では、評価ユニットからの信号は、電子記憶装置(以下により詳細に議論される図14の電子記憶装置266)に転送され、監視されている物品、例えば、限定ではないが、航空機のフロントガラスの性能の履歴をコンパイルする。
本発明の別の非限定的側面では、センサは、「アクティブ化センサ」または「非アクティブ化センサ」であると見なされる。「アクティブ化センサ」は、物品または構成要素、例えば、限定ではないが、フロントガラスの加熱可能部材が、加熱可能部材が許容可能限度外で動作していることを示す信号を転送すると、評価ユニットが措置を講じるようにトリガされるセンサである。措置は、限定ではないが、評価ユニットが、電力供給源から物品または構成要素を分離するように物品もしくは構成要素に作用すること、および/または監視されている物品もしくは構成要素の動作性能を変更するように物品もしくは構成要素への電力入力を修正することを含むことができる。例証として、本発明を限定するものではないが、アークセンサが、加熱可能部材32の性能を監視する。評価ユニットが、アーク放電が起きていると判定すると、信号が、電子記憶装置(以下により詳細に議論される図14の電子記憶装置266)および電力供給源スイッチ(図13の198)に転送され、加熱可能部材および電流供給源を電気的に分離し、フロントガラスの外面の加熱を停止する。「非アクティブ化センサは」、感知部分が、信号、例えば、限定ではないが、電気信号を電子記憶装置およびディスプレイ(以下により詳細に議論される図18の筐体400)に転送し、関与する人員に、監視されている構成要素が許容可能限度内または限度外で動作していることを助言するセンサである。例証として、本発明を限定するものではないが、湿度センサが、合わせフロントガラスの中間層間を移動する湿度を監視する。湿度センサの評価ユニットからの信号が、望ましくないレベルの湿度を示すとき、いかなる措置も、講じられない。代わりに、関与する人員が、措置を講じるように助言され、講じられる措置は、限定ではないが、フロントガラスの交換および/または修復をスケジューリングすることを含むことができる。本発明の別の非限定的実施例では、衝撃センサが、フロントガラスへの衝撃を監視する。衝撃センサの評価ユニットからの信号が、望ましくないレベルまたは数の衝撃を示すと、フロントガラスは、航空機が着陸した後、フロントガラスが構造的に使用可能であるかどうかを判定するために検証される。
より具体的には、評価ユニットからの信号が、知る必要のある人、例えば、限定ではないが、航空機のオペレータに、構成要素が許容可能限度外で動作していることを通知するように作用するが、構成要素の動作をシャットダウンまたは制限するように作用しないとき、センサは、非アクティブ化センサとして作用している。評価ユニットからの信号が、構成要素の動作をシャットダウンまたは制限し、随意に、知る必要のある人、例えば、限定ではないが、航空機のオペレータに、構成要素が許容可能限度外で動作していることを通知するように作用するとき、センサは、アクティブ化センサとして作用している。
本議論は、ここで、(1)感知部分および評価ユニット、(2)「非アクティブ化センサ」および/または「アクティブ化センサ」としてのセンサの使用、ならびに(3)感知部分を有する構成要素以外の場所における評価ユニットの位置付けのより深い認識および理解のために、通常、航空機のフロントガラス上に見出される選択されたセンサの動作を対象とする。以下に議論されるセンサは、限定ではないが、衝撃センサ、破断センサ、湿度センサ、アークセンサ、および導電性コーティング温度センサを含む。センサの議論が、以下に議論される本発明の非限定的側面において提示され、詳細な議論が、米国特許第8,155,816号および第8,383,994号ならびにUSPAP第’531号および第’981号に見出されている。理解され得るように、本発明は、以下に議論されるセンサに限定されず、本発明は、任意のタイプのセンサ、例えば、限定ではないが、応力センサ、プリシピテーションスタティックセンサ(p−static sensor)を用いて実践されることができる。
衝撃センサ
衝撃センサ
理解され得るように、本発明は、衝撃センサの設計または構造に限定されず、当分野において使用される任意の衝撃センサが、本発明の実践において使用されることができる。本発明の一非限定的側面では、図4に示されるようなフロントガラス14の加熱可能部材32は、4つの衝撃センサまたは検出器89a−89dを提供される。4つの衝撃センサ89a−89dの各々は、それぞれ、感知部分91a−91d(図4参照)と、評価ユニット93a−93d(図5参照)とを含む。それぞれ、衝撃センサ89a−89dの感知部分91a−91dは、フロントガラス14のシート上に搭載される。図4では、センサ89a−89dの感知部分91a−91dは、加熱可能部材32のシート60の表面64上またはそれにわたって、より具体的には、本発明を限定するものではないが、加熱可能部材32の導電性コーティング62上に搭載される。センサ89a−89dは、1つまたはそれを上回る異物がフロントガラス14および加熱可能部材32(図3参照)の外面に衝突したことを示し、随意に、センサ89a−89dは、衝突または衝撃が起きた外面46上の場所およびフロントガラス20の外面46に対する衝撃の相対的エネルギーを報告する。
衝撃センサ89a−89dのそれぞれの感知部分91a−91dは、圧電結晶を含む。圧電結晶が振動、例えば、ガラスシート60の外面46に衝突する石によって引き起こされるガラスシート60(図1および2参照)の振動に暴露されると、圧電結晶は、圧縮または歪みを受け、その結果、電場を生産し、これは、アクティブ化されるべきアラームおよび/またはレコーダをアクティブ化または起動し、衝突または衝撃を告知および/または記録するために使用されることができる。
継続して図4および5を参照すると、衝撃センサ89a−89dの感知部分91a−91dは、接続95a−95dによって、圧電結晶のうちの1つと電気接触する。衝撃センサ89a−89dの各々は、それぞれ、ワイヤ102a−102dを用いて、データ処理機器99および電力供給源74に電気的に接続される(図5参照)。このように、衝撃センサ89a−89dへの電力は、電力供給源74によって提供され、データ処理機器99によって測定または監視される衝撃センサ89a−89dのそれぞれの電場において変化する。理解され得るように、本発明は、電力が衝撃センサ89a−89dに提供される様式に限定されず、任意の回路配列が、本発明の実践において使用されることができる。理解され得るように、衝撃センサへの電力入力は、センサの評価ユニットへの電力入力であり得、電力供給源は、交流または直流であり得る。
本発明の一非限定的側面では、データ処理機器99は、センサ89a−89dの選択されたものまたは全てからの信号の三角測量によって衝撃の場所を判定し、例えば、電場の大きさによって衝撃の大きさを判定するために、ワイヤ97a−97dおよび102a−102dに沿って転送される信号を分析し、その情報を記憶するソフトウェアである。衝撃検出器の使用のための電子回路、例えば、圧電結晶は、当分野において周知であり、例えば、米国特許第6,535,126号(その特許は、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれ、いかなるさらなる議論も必要であると見なされない)を参照されたい。
理解され得るように、本発明は、4つを上回るまたは下回る衝撃センサ89a−89dを用いて実践されることができる。より具体的には、衝撃センサの数を増加させること、例えば、5、6、7、10、または20個の衝撃センサを使用することは、衝撃面積の位置特定およびフロントガラスに衝撃を与えた力の正確度を増加させ、4つを下回る、例えば、1、2、3つのセンサを使用することは、衝撃面積の位置特定およびフロントガラスに衝撃を与えた力の正確度を減少させる。
上記に議論される、衝撃センサ89a−89dの感知部分91a−91dは、それぞれ、圧電結晶(図4の番号91a−91dによって識別される)を含み、衝撃センサ89a−89dの評価ユニット93a−93dは、データ処理機器99と、電気コネクタ、例えば、限定ではないが、衝撃センサ89a−89dの感知部分93a−93dの電気構成要素を接続するワイヤとを含む。
理解され得るように、圧電結晶は、電流によって給電されないが、しかしながら、電力は、評価ユニットを動作させるために要求されることに留意されたい。図5に示される衝撃センサ89a−89dの評価ユニットのための電力供給源は、航空機10に給電するための電力供給源74であるが、しかしながら、理解され得るように、衝撃センサの評価ユニットまたは性能測定部分はそれぞれ、専用電源によって給電されることができる。
破断センサ
破断センサ
以下の議論では、米国特許第8,383,994号に開示される破断または亀裂検出器もしくはセンサの側面が、本発明の実践において使用されるが、しかしながら、理解されるように、本発明は、それに限定されず、当分野において公知の亀裂センサまたは検出器のいずれかが、本発明の実践において使用されることができる。米国特許第8,383,994号に開示されるタイプの破断センサの非限定的側面が、図6−8に示され、番号110(図6)および111(図8)によって指定される。破断センサ110(図6)は、フロントガラス14の加熱可能部材62のシート60の主面64(図6参照)および/またはシート22、24のうちの1つ(図8参照)の略全外側周辺38(図2、6、および8参照)に沿って、またはその周囲に延在する、導電性ストリップ112を含む。図6および7では、導電性ストリップ112は、導電性コーティング62にわたって、またはそれと表面接触し、そしてガラスシート60の表面64にわたって、またはそれと表面接触して搭載されるように示され、バスバー66および68を囲繞し、電気絶縁層114、例えば、ウレタン層または非導電性コーティング層によって、導電性コーティング62ならびにバスバー66および68から電気的に隔離される(図7参照)。
導電性ストリップ112は、図6に示されるように、シート60の側82−85から離間される導電性コーティング62にわたって搭載される。導電性ストリップ112は、第1の終端面116と、第2の終端面118とを有する。第1の終端面116と第2の終端面118との間の距離または間隙は、終端面116と118との間の任意の記述的な電場連通を防止するために十分である。理解され得るように、導電性ストリップ112は、これが堆積されるガラスシートのその部分を通して可視性を減少させ得、したがって、導電性ストリップ112の最大幅は、フロントガラス14を通した要求または規定されるオペレータ視認面積に依存する。
理解され得るように、導電性ストリップ112は、合わせフロントガラス14のシートの任意の1つまたは全ての任意の表面に適用されることができる。より具体的には、図8に示されるように、導電性ストリップ112は、図8に示されるようなシート22および/または24の外側周辺38から離間されるシート22および/または24の表面119ならびに相互に離間される終端面116および118上に固着される。
破断センサ110はさらに、電源を含む。電源は、航空機10の関連付けられる機器および電子デバイスに電力を提供することの専用である主要電源74であり得るか、または、電気構成要素、例えば、限定ではないが、導電性ストリップ112に給電するための専用の、番号120(図6参照)によって識別される専用電源であり得る。専用電源120は、限定ではないが、バッテリ、発電機、および同等物等の任意の従来の電源であり得る。さらに、破断センサ110は、導電性ストリップ112の電気条件を測定するために導電性ストリップ112と通信する、オーム計等の電気測定機構122を含む。ソフトウェアおよびコンピュータ等の制御機構124が、電源74および/または120ならびに電気測定機構122の両方を制御し、それらと通信するために使用される。この制御機構124は、事前判定された、または具体的に設定された電流を導電性ストリップ112に提供するように電源74および/または120に命令するために使用されることができ、印加後、制御機構124は、電気測定機構124を介して、導電性ストリップ112の電気ポテンシャルを収集および/または計算することができる。
代替実装では、電源74および/または120は、制御機構124によって設定または規定されるような、設定された電圧を導電性ストリップ112に印加する。この設定された電圧は、電流が導電性ストリップ112を通して流動することを可能にする。電気測定機構122は、第1の導線126および第2の導線128を通して導電性ストリップ112に接続される。第1の導線126は、第1の終端面116に接続され、第2の導線128は、第2の終端面118に接続される。この接続は、電源74および/または120が電気ポテンシャルを印加すると、導電性ストリップ112が電気回路として作用することを可能にする。
電気測定機構122は、導電性ストリップを通して流動する電流を読み取る、または測定する。電源74または120は、設定された電圧を導線130に沿って導電性ストリップ112に印加し、電気測定機構122は、導電性ストリップ112を通して流動する電流を読み取る、または測定しているため、電気測定機構122(または制御機構124)は、導電性ストリップ112の抵抗値を計算することが可能である。
破断または亀裂が、ガラスシート22、24、および/または60において起こり、伝搬すると、これは、最終的に、導電性ストリップ112に到達するであろう。亀裂が、導電性ストリップ112のある区分を通して移動し、これを破壊し始めるにつれて、電気測定機構122または制御機構124のいずれかによって計算される抵抗値は、増加し始める。この抵抗値増加は、ガラスシートおよび導電性ストリップ112、例えば、限定ではないが、ガラスシート22、24、および/または60における破断もしくは亀裂を示す。亀裂が導電性ストリップ112を完全に横断し、これを破壊すると、抵抗値は、無限大に到達し、深刻な破断条件を示す。
導電性ストリップ112は、金属、金属酸化物、半金属、合金、または他の複合材料等の任意の好適な導電性材料から形成される導電性コーディング材料であり得る。導電性ストリップ112はまた、不透明または透明であり得る。さらに、導電性ストリップ112は、セラミック塗料または導電性インクから形成される導電性コーディング材料であり得る。導電性材料は、好ましくは、ガラスシートに亀裂が入ると、亀裂が入る、もしくは分離する、または別様に電気的変化の検出を可能にする様式でその電気特性を変化させるであろう材料である。導電性ストリップ112は、従来の薄フィルム堆積方法もしくは従来の厚フィルム堆積方法、従来の接着製造方法、スクリーニング、または他の類似するプロセスを通して、ガラスシート22、24、および60のうちの1つまたはそれを上回るものの表面上に堆積されることができる。一実施形態では、導電性ストリップ112は、導電性インジウムスズ酸化物コーティングである。
本発明は、評価ユニット134が監視されている物品とは別個に位置するシステムを想定する。破断センサ110および111の感知部分132は、導電性ストリップ112を含み、破断センサ110および111の評価ユニット134は、電気測定機構122と、制御機構124とを含む。感知部分は、導電性ストリップ112を1つを上回るシート上に適用すること、例えば、本発明を限定するものではないが、導電性ストリップ112をガラスシート22、24、および60の表面上に適用することによって実装され得る。理解されるように、導電性ストリップ112が1つを上回るシート上に配置されると、上記に議論される様式で導電性ストリップ112のそれぞれへの電圧を制御するために、導電性ストリップ112のうちの各1つは、その独自の電源120を有するか、または1つの電源74が、提供され、導電性ストリップ112のうちの2つまたはそれを上回るものに電気的に接続され、可変抵抗器が、導電性ストリップ112毎に提供される。本発明の代替実施形態では、破断センサの感知部分は、監視されているフロントガラスとは別個に搭載される光学測定システムであり得、評価ユニットは、フロントガラスとは別個に搭載されるが、感知部分に電気的に接続される。
湿度センサ
湿度センサ
上記に議論され、図2に示されるように、フロントガラスまたは透明材14は、機外防湿シールまたは防湿層36を有し、水分がフロントガラス14のガラスシート22、24、および60ならびにプラスチック中間層またはシート26、28、30、および34の間に進入することを防止する。より具体的には、防湿シールまたは防湿層36が故障する、例えば、風雨によって引き起こされる浸食に起因して亀裂が入る、または剥離すると、水分が、フロントガラス14のシートおよび/または中間層間に進入する。水分がシートおよび/または中間層間を移動すると、フロントガラス14は、層剥離し得る、および/または加熱可能部材32は、損傷および故障し得、フロントガラスの運用寿命を終了させる。フロントガラス14の層剥離が起こると、シートおよび/または中間層間に進入する水分の割合および量は、増加し、フロントガラス14の劣化を加速させる。
必要に応じて図9を参照すると、加熱可能部材32は、それぞれ、シート60の導電性コーティング62の隣接する側82−85上に位置付けられる、湿度センサ150−153を有する。図10に明確に示されるように、本発明の一非限定的実施形態では、センサ150−153はそれぞれ、導電性コーティング62上に堆積される湿度感受性材料の層155(以降では「湿度感受性層」とも称される)と、湿度感受性層155上に、またはそれにわたって堆積される導電性層156とを含む。図11に示されるようなセンサ150−153のそれぞれの導電性層156の各々は、それぞれ、ワイヤ160a−160dを用いて、電源158の陽極157に個別に接続される。随意に、ワイヤ160a−160dは、可変抵抗器または可変変圧器161を通して電源158の陽極157に個別に接続され、センサ150−153の導電性層156のそれぞれへの電力入力を調整する。
本発明は、湿度感受性層155の材料に限定されず、任意の湿度感受性材料、例えば、限定ではないが、二酸化チタンならびに/または米国特許第4,621,249号および第4,793,175号(その開示は、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる)に開示される材料が、本発明の実践において使用されることができる。さらに、本発明は、湿度感受性層155上、またはそれにわたる導電性層156の材料に限定されず、任意の導電性材料、例えば、限定ではないが、アルミニウム、銅、金、および銀が、使用されることができる。本発明の一非限定的側面では、湿度感受性層155は、スパッタリング二酸化チタンフィルムを含み、導電性層156は、スパッタリング金を含む。
湿度感受性層155が水分を吸収するにつれて、湿度感受性層155のインピーダンスは、変化する。理解され得るように、湿度感受性層155のインピーダンスは、任意の通常の様式で測定および/または監視されることができる。本発明の一非限定的側面では、ワイヤ162a−162dは、それぞれ、電源158の陰極(−)159およびセンサ150−153の導電性層156の端部を相互接続する。ワイヤ160aおよび162a、160bおよび162b、160cおよび162c、ならびに160dおよび162dの各対間の電圧差は、コンパレータ170(図12参照)によって測定および/または監視される。図11および12を参照すると、センサ150−153のそれぞれのワイヤ160a−160dは、コンパレータ170に接続される。コンパレータ170は、湿度センサ150−153のうちの各1つの湿度感受性層155のインピーダンスを監視する。インピーダンス変化が事前判定された量を超えると、信号が、ワイヤ172に沿って、以下に議論されるアラームおよび/または監視装置に転送される。
図9−12に示される本発明の非限定的側面では、電源158の陽極(+)157(図11参照)は、それぞれ、ワイヤ160a−160dによって湿度センサ150−153のそれぞれの導電性層156に接続され、電源158の陰極(−)159は、それぞれ、ワイヤ162a−162dによってセンサ150−153のそれぞれの導電性層156に接続される(図9参照)。
上記に議論される配列では、湿度センサ150−153の感知部分は、湿度感受性層155と、導電性層156とを含み、湿度センサ150−153の評価ユニットは、変圧器161(図11参照)と、コンパレータ170(図12)とを含む。ワイヤ172に沿ったコンパレータ170の出力は、フロントガラス14の防湿層36の性能に関する情報を提供する。本発明の別の非限定的実施形態では、評価ユニットは、周波数ベースのインピーダンスセンサと、センサのインピーダンスを監視するソフトウェアとから成ることができる。再び、本発明は、湿度センサの感知部分がフロントガラス内に含まれるとき、評価ユニットがフロントガラスとは別個に配置され、湿度センサのステータスを電気的に監視し得るシステムである。本発明の別の非限定的実施形態では、湿度センサの感知部分は、遠隔非接触デバイス(赤外線伝送を使用するもの等)であり得、これはまた、フロントガラスとは別個に物理的に搭載されながら、依然として、フロントガラスとは別個の評価ユニットに電気的に接続され得る。
ここで理解され得るように、上記に議論される衝撃センサ、破断センサ、および湿度センサは、それらが、物品が許容可能限度内であるかどうかを判定するために物品の性能を測定し、物品が許容可能限度外で動作しているとき、物品の性能を改変するための措置を自動的に講じないため、非アクティブ化センサ(上記に議論される)として動作するように設計される。
アークセンサおよび導電性コーティング温度センサ
アークセンサおよび導電性コーティング温度センサ
本議論は、ここで、加熱可能部材32の性能を監視し、加熱可能部材が許容可能限度外で動作すると、是正措置を講じるためのアークセンサおよび導電性コーティング温度センサを対象とする。より具体的には、アークセンサ72は、加熱可能部材32の動作と関連付けられる主要アーク放電および微量アーク放電が存在するかどうかを判定するために、加熱可能部材32の性能を監視する。導電性コーティング温度センサ190は、加熱可能部材の温度を監視し、加熱可能部材32の温度が所与の温度を超えると、スイッチが、加熱可能部材をその電源から切断するようにアクティブ化される。アークセンサのための電気回路およびコーティング温度センサのための電気回路は、通常、以下に説明されるように、相互に併せて動作するため、アークセンサ72および温度センサ190は、ともに検討されるが、しかしながら、理解され得るように、本発明は、相互に独立した電気回路を有するアークセンサおよび導電性コーティング温度センサを想定する。
本発明の好ましい実施形態では、アーク検出システムは、フロントガラスとは別個であり、別のアビオニクスユニット(ヒータコントローラ等)内に含まれる。この場合では、感知部分および評価ユニットの両方が、ヒータコントローラ内に含まれる。本発明の別の非限定的実施形態では、評価ユニットは、ヒータコントローラ内に含まれるが、感知部分は、フロントガラス自体の中に、またはフロントガラスとヒータコントローラとの間の電気接続に沿った任意の場所に別個に含まれ、依然として、評価ユニットに電気的に接続される。
必要に応じて図3および13を参照すると、温度センサ190は、加熱可能部材32の導電性コーティング62の温度を感知するために、導電性コーティング62上に搭載されるサーミスタ188を含み、これらは、下記に議論される様式でワイヤまたは電気ケーブル192によって知的電力コントローラおよび監視システムまたはアークセンサ72に接続される。本発明は、温度センサ188に限定されず、当分野において使用されるタイプのいずれかが、本発明の実践において使用されることができる。さらに、本発明は、コーティング62上に搭載される温度センサ188の数に限定されず、任意の数のセンサ、例えば、1、2、または3つのセンサが、コーティング62上に搭載され、コーティング62の異なる面積の温度を感知することができる。
図3は、3つの温度センサ188のためのワイヤ192を示す一方、図13では、ワイヤ192の経路を辿ることを明確および容易にすることを目的として、3つの温度センサおよび3つのワイヤ192がまとめられ、1つのセンサ188および1つのワイヤ192として示されることに留意されたい。
図13を参照すると、本発明の一非限定的側面では、航空機電力供給源74は、ワイヤ76および77に沿って、知的電力コントローラおよび監視システムまたはアークセンサ72の窓熱コントローラ197に交流を供給する。当業者によって理解されるように、本発明は、電力供給源74に限定されず、電力供給源74は、図13に示されるような交流供給源または当分野において公知であり、図5に示されるような直流供給源であり得る。電力供給源74のワイヤ76は、窓熱コントローラ197のスイッチ198の一方の極に接続され、スイッチ198の他方の極は、ワイヤまたは電気ケーブル202によって、本発明のアーク監視および検出システム200の変流器199に接続される。スイッチ198は、通常、閉位置にあり、窓熱制御装置197の熱コントローラ206のための制御論理からワイヤまたは電気ケーブル204に沿って転送される信号によって、閉位置から開位置に移動され、逆もまた同様である。変流器199は、ワイヤ70によって、加熱可能部材32のバスバー66に接続される。加熱可能部材32のバスバー68は、ワイヤ71および77によって、電力供給源74に接続される。
本発明の一非限定的側面では、知的電力コントローラおよび監視システムまたはアークセンサ72の構成要素は、ファラデー箱209内に搭載され、ファラデー箱209は、ワイヤまたはケーブル211(図13参照)によって、接地、例えば、航空機10の本体87(図1参照)に接続され、外部静電場を遮断する。
継続して図13を参照すると、温度センサ188は、ワイヤ192によって、電子スイッチ210の一方のコネクタに接続され、スイッチ210の第2のコネクタは、ワイヤ212によって、窓熱コントローラ197の制御論理206に接続される。スイッチ210は、通常、閉位置にあり、アーク監視および検出システム200の信号フィルタ処理および修正システム216からワイヤまたは電気ケーブル214に沿ってスイッチ210に転送される信号によって、閉位置から開位置および開位置から閉位置に移動される。
アークセンサ72の評価ユニット216は、以下の条件のいずれか、すなわち、(a)加熱可能部材32の温度が事前判定された温度を上回ること、または(b)主要アーク放電が検出されると、加熱配列32および電力供給源74を相互に電気的に切断するために、スイッチ210に信号を提供する。
ここで、条件(a)加熱可能部材32の温度が事前判定された温度を上回ることを検討する。図13を参照すると、熱コントローラ197のスイッチ198およびスイッチ210はそれぞれ、加熱可能部材32を加熱し、フロントガラス14の外面46(図2参照)から曇り、雪、および/または氷雪を除去するために、閉位置にある。加熱可能部材32の温度は、温度センサ188によって感知され、温度センサ188の信号は、窓熱コントローラ197の評価ユニット206によって監視される。例えば、本議論を限定するものではないが、アーク放電またはコーティング62の抵抗の増加のために、加熱可能部材32の温度が所与の温度を超えると、熱コントローラ206は、スイッチ198を開にし、電力供給源および加熱可能部材32を相互に電気的に切断するために、ケーブル204に沿ってスイッチ198に信号を転送する。本発明は、事前判定された温度を超える加熱可能部材32の原因に限定されず、事前判定された温度を超えるようにする加熱可能部材32の任意のタイプの欠陥が、本発明の実践において含まれる。
本議論は、ここで、アークセンサ72の信号監視および検出システム200の非限定的側面を対象とする。アーク監視および検出システム200は、アーク放電、すなわち、条件(b)を検出し、それに作用するように設計される。条件(b)は、「主要アーク放電」と称され、第1の事前判定されたレベルの電圧/電流を超える測定された電圧/電流として定義される。第1の事前判定されたレベルの値は、本発明を限定するものではなく、値は、アーク放電が肉眼で可視であるように選択される、および/または窓14を損傷させ得る以前の経験に基づく。本発明の一非限定的実施形態では、第1の事前判定されたレベルの電圧/電流は、窓のモデルと、窓を加熱し、窓14の外面43上の曇り、雪、および氷を除去し、その上の曇り、雪、および氷の形成を防止するために必要とされる電流とに基づく。
ここで、事前判定された温度を超える温度を伴わずに主要アーク放電が存在する場合を検討する。アーク監視および検出システム200は、主要アーク放電を検出し、信号を信号修正システム216に転送する。信号修正システム216は、スイッチ210を開にするために、ワイヤ214に沿って信号を転送する。熱コントローラ206のための制御論理は、スイッチ210が開位置にあることを判定し、信号をケーブル204に沿って送信し、スイッチ198を開にし、電力供給源74および加熱可能部材32を相互に電気的に切断する。当業者によって理解され得るように、主要アーク放電が存在し、加熱可能部材32の温度が事前判定された温度を超えると、スイッチ210および/またはスイッチ198は、開にされる。
別のタイプのアーク放電が、「マイクロアーク放電」として当分野において公知であり、USPAP第’531号および第981号に議論されている。
本議論は、ここで、アーク監視および検出システム200の非限定的側面を対象とする。アーク監視および検出システム200は、とりわけ、主要アーク放電を検出し、加熱可能部材32および/または窓14への損傷を防止または制限するための措置を講じるように設計される。スイッチ198およびスイッチ210(図13参照)は、スイッチに転送される信号に応答して開閉するタイプである。本発明の実践では、スイッチ198は、電子ソリッドステートスイッチである。窓熱コントローラ197の熱コントローラ206のための制御論理は、例えば、温度センサ188からのmVにおける電気信号を設定された電圧範囲と比較するタイプのコンパレータであり、信号が範囲外にあるとき、熱コントローラ206の制御論理は、信号を転送し、スイッチ198を開にし、信号が範囲内にあるとき、熱コントローラ206のための制御論理は、信号をワイヤ204に沿って送信し、スイッチ198を閉にする。
図14を参照すると、本議論は、ここで、主要アーク放電、および随意に、マイクロアーク放電を検出し、加熱可能部材32および/または窓14(図2および3参照)への損傷を防止または最小限にするための措置を講じるための、アーク検出および監視システムまたはアークセンサ200を対象とする。必要に応じて図13および14に示されるように、変流器199は、ワイヤ202および70に接続され、変流器199の出力は、ワイヤ250によってフィルタ248上に通過される。本発明は、本発明の実践において使用される変流器199のタイプに限定されない。本発明の好ましい実践では、変流器199は、ワイヤ202および70に沿って移動する電流のフィルタ処理を容易にするために、電流をより低いレベルに低減させるタイプであった。より具体的には、変流器199は、ワイヤ202/70を通して加熱可能部材32に通過する電流に正確に比例して低減された電流を生産する。例えば、本発明の一非限定的実施形態では、加熱可能部材32を通過する電流は、18.5アンペアであり、変流器199の出力は、1.85アンペアであった。
継続して図14を参照すると、信号フィルタ処理および修正システム216の信号フィルタ248は、ワイヤ250に沿って通過する信号から電気および磁気雑音を効果的に排除するためのハイパスフィルタである。信号フィルタ248のフィルタレベルは、電気システム、すなわち、電力供給源74から加熱可能部材32に通過する電流の雑音スペクトル分析に基づく。フィルタ248はまた、高周波数成分の排除に起因して、ライン信号の大きさを、例えば、本発明を限定するものではないが、2レベルだけ低減させる。
信号フィルタ248からの信号は、2段階フィルタ254上に通過される。第1段階フィルタ254Aは、第1の事前判定されたレベル、例えば、主要アーク放電を示す150mVを上回る電圧/電流レベルを有する信号をフィルタ処理するためのコンパレータを含む。第1段階フィルタ254Aの信号が、第1の事前判定されたレベルを超えると、信号がその第1の事前判定されたレベルを超える時間が、254Bによってカウントされる。いったん254Bにおいてカウントされた時間がある事前判定された量を超えると、主要アーク放電が検出されたという信号が、ワイヤ256に沿って信号スイッチ257に送信され、信号スイッチ257は、信号をワイヤ214に沿って送信し、スイッチ210を開にし、これは、上記に議論されるように、熱コントローラ206のための制御論理にスイッチ198(図13参照)を開にさせ、電流が電力供給源74から加熱可能部材32に移動することを防止する。
継続して図14を参照すると、信号フィルタ248および二重フィルタ254の各々は、それぞれ、ワイヤ258および260によって、マイクロコンピュータ264に接続される。随意に、マイクロコンピュータ264は、ワイヤまたはケーブル268によって、航空機の電子記憶装置266に接続される。マイクロコンピュータ264は、レベル、例えば、フィルタ248が変流器199からの信号から雑音をフィルタ処理するための第2の事前判定されたレベルを設定し、レベル、例えば、フィルタ254Aが主要アーク放電を識別するための第1の事前判定されたレベルを設定する。電子記憶装置266は、フィルタ248および2段階フィルタ254の活動の履歴を維持し、マイクロアーク放電を示す事前判定された第1のレベル、変流器199からの信号における雑音レベルを示す第2の事前判定されたレベル、ならびにマイクロアーク放電に起因して示される潜在的問題までのマイクロアークカウントおよび時間周期を設定するためのデータを提供する。
上記に議論される配列では、コーティング温度センサ190の感知部分は、サーミスタ270であるが、しかしながら、本発明は、温度感知技術のタイプに限定されず、赤外線監視、サーモカップル等であり得る。理解され得るように、本発明は、4つを上回るまたは下回る温度センサ感知部分190を用いて実践されることができる。より具体的には、温度センサ感知部分の数を増加させること、例えば、5、6、7、10、または20個の温度センサ感知部分を使用することは、分布温度を監視することの正確度を増加させ、4つを下回る、例えば、1、2、3つのセンサを使用することは、分布温度を監視することの正確度を減少させる。簡潔化を目的として、コーティング温度センサ190の感知部分は、番号267によって識別される。コーティング温度センサ190の評価ユニットは、熱コントローラ197およびスイッチ210である。簡潔化を目的として、コーティング温度センサ190の評価ユニットは、番号270によって識別される。
アークセンサ72の感知部分は、電流トランスデューサ199である。アークセンサ72の評価ユニットは、図14の番号200によって指定される回路である。
コーティング温度センサおよびアークセンサの上記の議論および配列から、コーティング温度センサ190およびアークセンサは、概して、それらが性能を監視し、措置を講じるセンサであるため、アクティブ化センサ(上記に議論される)と見なされることを理解されたい。より具体的には、加熱可能部材32の導電性コーティング62が、所望の温度を超えると、スイッチ210は、電力、例えば、電源74と加熱可能部材32との間の切断を配列するように自動的に作用し、アーク監視および検出システム200が、過剰なアーク放電が存在することを判定すると、アーク監視および検出システムは、電力、例えば、電源74と加熱可能部材32との間の切断を配列するように窓熱コントローラ197に作用する。
ここで理解され得るように、本発明は、上記に議論される衝撃センサ、破断センサ、湿度センサ、アークセンサ、および導電性コーティング温度センサに限定されず、任意のタイプのセンサを対象とし、例えば、また、限定ではないが、スタティックセンサ、振動センサ、および伝送センサを含む。さらに、本発明を限定するものではないが、センサの評価ユニットは、電子機器であり、センサの感知部分からの信号に作用するセンサの部分として分類され、監視されている構成要素、例えば、限定ではないが、フロントガラス14の動作性能を判定することができる。感知部分は、構成要素、例えば、限定ではないが、フロントガラス14の特性を測定するセンサの部分であり、感知部分に変更を行うために、センサの評価ユニットによって監視される。またさらに、本発明は、リアルタイムおよび履歴の両方における窓センサシステムからの情報を記憶するための能動的コンピュータメモリ、例えば、限定ではないが、図14に示される電子記憶装置266を想定する。電子記憶装置分野における当業者によって理解され得るように、電子記憶装置266は、限定ではないが、多入力および多出力センサシステムをサポートし得る電子機器回路構造、数学的モデルフレームワークに基づいて知的ソリューションを実施するようにプログラムされ得る埋設式マイクロコンピュータ、および/または窓ステータス/条件を航空機中央診断コンピュータシステムに電子的に伝送するための通信能力を含むことができる。
センサをフロントガラスに搭載するための本実践
センサをフロントガラスに搭載するための本実践
本議論の着目主題は、センサの感知部分および評価ユニットを航空機窓上に位置付けるための本実践である。以下の議論では、センサは、航空機フロントガラスを監視している。しかしながら、本発明は、それに限定されず、本発明は、任意のタイプの車両窓上で実践されることができる。
センサを動作させるための電力供給源は、概して、フロントガラス上に搭載されず、航空機上に搭載され、任意の便宜的様式でフロントガラス上に搭載されるセンサに接続される。理解され得るように、小サイズバッテリ、例えば、Dタイプ、Cタイプ、ダブルAタイプ、トリプルAタイプ、および/またはディスクタイプのバッテリの形態の電力が、フロントガラス上に搭載されることができる。本発明の非限定的側面の以下の議論では、電力供給源は、電源、例えば、航空機上に搭載され、任意の便宜的様式でフロントガラスに接続される電源74によって提供される。
図15に示されるものは、ガラスシート60、導電性コーティング62、バスバー66および68(図2参照)、ならびに衝撃センサ、破断センサ、湿度センサ、アークセンサ、および導電性コーティング温度センサの感知接点のみを示す、現在利用可能なフロントガラスの一部の平面図である。図16は、航空機10(図1参照)の内部に面するフロントガラス14のガラスシート22(図2参照)の表面42上に搭載される、衝撃センサ、破断センサ、湿度センサ、アークセンサ、および導電性コーティング温度センサの評価ユニットを示す、図15のフロントガラスの図である。継続して図15を参照すると、ワイヤまたは電気導体95a−95dに接続される衝撃センサ89a−89d(図4および5参照)の圧電結晶91a−91dが、示される。上記に議論されるように、破断センサ110の電気導体ストリップ112(図6および8参照)は、それぞれ、第1および第2の終端面116および118に接続される導線または電気導体126および128を有し、導線130は、電力システム74または120(図6参照)への接触を提供する。上記に議論されるように、湿度センサ150−153の導電性層156は、4つの導電性層156のそれぞれの一方の端部へのワイヤまたは電気導体160a−160dを有し、ワイヤまたは電気導体162a−162dは、4つの導電性層156(図9−11参照)の対向する端部に接続される。図15および16に示されるように、3つの導電性コーティング温度センサ188が、導電性コーティング62(図13および14もまた参照)上に搭載され、導電性コーティング62の温度を測定する。
図16を参照すると、搭載される、好ましくは、航空機本体87(図1参照)上に搭載されるようなフロントガラス14の内面42上に確実に搭載されるものは、電気コネクタ280および282であり、選択されたセンサに外部電気アクセスを提供する、ならびに/または評価ユニットおよび/もしくは感知部分を動作させるための電力入力を提供する。コネクタ280は、番号284によって指定される、衝撃センサ89a−89dの評価ユニット、番号286によって指定される、破断センサ110および/または111の評価ユニット、ならびに番号288によって指定される、湿度センサ150−153の評価ユニットの集積回路または電子チップを有する。理解され得るように、本発明は、上記に説明されるセンサの数またはタイプに限定されない。
電子チップ284、286、および288は、コネクタ280の接続面積290に接続される。コネクタ280の接続面積290は、電力供給源、例えば、限定ではないが、電流供給源74ならびに衝撃、破断、および湿度センサを相互接続するワイヤ203への接続として機能し、衝撃、破断、および湿度センサの評価ユニットに給電する。ワイヤ304は、議論中の衝撃、破断、および湿度センサの感知部分および/または評価ユニットの設定を改変するための電気信号を通過させるための接続であり、経路、例えば、限定ではないが、ワイヤ304に沿った電子記憶ユニット266(図14および16参照)への経路として、衝撃、破断、および湿度センサによって提供されるデータを電子記憶ユニット266内に収集および記憶するための接続である。
継続して図16を参照すると、フロントガラス14の内面42上に確実に搭載されるコネクタ282は、コーティング温度センサ190の評価ユニット270のチップ292と、アークセンサ72の評価ユニットのチップ294と、接続面積296とを有する。本発明の別の非限定的実施形態では、全ての感知部分は、単一評価ユニットによって監視および評価される。ワイヤ312は、コネクタ282を電力供給源、例えば、電流供給源74に接続し、アークセンサ72およびコーティング温度センサ190を電流供給源に接続し、アークセンサ72の評価ユニット274およびコーティング温度センサ190に給電する。コネクタ282のワイヤ304は、アークセンサおよびコーティング温度センサの感知部分272および/または評価ユニットの設定を改変するための電気信号を通過させるための接続であり、経路、例えば、限定ではないが、ワイヤ304に沿った電子記憶ユニット266(図14および16参照)への経路として、アークセンサおよびコーティング温度センサによって生成されるデータを収集および記憶するための接続である。
本発明は、チップまたは集積回路に限定されず、当分野において公知のチップおよび集積回路技術のいずれかが、衝撃センサ、破断センサ、湿度センサ、アークセンサ、およびコーティング温度センサの評価ユニットを電子チップまたは集積回路に提供するために使用されることができる。さらに、衝撃センサ、破断センサ、湿度センサ、アークセンサ、および温度センサの評価ユニットを電子チップに変換することが、当分野において周知であり、いかなるさらなる議論も、必要であると見なされない。
温度センサ188のケーブル192(図13にまとめて示される)は、電子チップ292に接続される。電子チップ292は、スイッチ210(図13参照)と、電子回路とを含み、上記に議論されるように、コーティング62の温度を測定し、スイッチ210に作用する。チップ294は、アークセンサの評価ユニットを含み、スイッチ210に接続され、上記に議論されるように、スイッチ210を開閉する。
電子チップ292および294は、コネクタ282の接続面積296に接続される。接続面積296は、電力供給源に接続を提供し、例えば、本発明を限定するものではないが、ワイヤ312が、電流供給源74ならびに温度センサおよびアークセンサを相互接続し、温度センサならびにアークセンサの評価ユニットおよび感知部分に給電する。
ここで理解され得るように、センサの感知部分および評価ユニットを同一の窓、例えば、同一のフロントガラス上に搭載することが、本実践である。
本発明の非限定的側面
本発明の非限定的側面
本発明の非限定的側面では、それぞれ、感知部分および評価ユニットを有するセンサが、提供される(上記の議論参照)。センサの感知部分は、車両窓、例えば、上記に議論されるような航空機フロントガラスの構築中に搭載され、センサの評価ユニットは、センサの感知部分とともに航空機フロントガラス上に搭載されず、別の場所、例えば、本発明を限定するものではないが、電気回路基板の保管のために航空機内に搭載されるキャビネット内、および/または航空機の本体上、および/または航空機の外側の地理的エリア内に搭載される。本発明はさらに、航空機の外側にアークセンサの評価ユニットを搭載し、センサの感知部分と評価ユニットとの間に無線通信を有することを想定する。例証として、本発明を限定するものではないが、例えば、米国特許第8,383,994号(その特許は、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる)に開示されるように、アークセンサの評価ユニットは、規定された地理的エリア内の中央制御エリア内に維持されることができ、アークセンサの感知部分との通信は、無線通信によるものであり得る。無線通信は、当分野において周知であり、いかなるさらなる議論も、必要であると見なされない。
図17に示されるものは、番号320によって識別される、本発明のフロントガラスの非限定的側面である。フロントガラス320は、それぞれ、衝撃センサ89a−89dの評価ユニット93a−93d、破断センサ110(図6)および/または111(図8)の評価ユニット122、湿度センサ150−153の評価ユニット170、コーティング温度センサ190の評価ユニット270、ならびにアークセンサ72の評価ユニット274がフロントガラス上に搭載されず、それらは図17に示され、航空機10上に位置するキャビネット330内に搭載されることを除いて、図16に示されるフロントガラス14と類似する。本発明を限定するものではないが、本発明の一非限定的側面では、評価ユニットは、窓熱コントローラ197および電子記憶装置266とともにキャビネット330内に搭載される。電力供給源74は、ワイヤ76および77によって、上記に議論される様式で、キャビネット330内の評価ユニット93a−93d、122、170、270、および2274、熱コントローラ197、ならびに電子記憶装置266に接続される。本発明の別の非限定的側面では、評価ユニットおよび電子記憶装置は、窓ヒータコントローラ自体の中に搭載される。
本発明の別の非限定的側面では、アークセンサの評価ユニットおよびコーティングセンサの評価ユニットのための電気回路は、図13および14に示されるように、電気構成要素を共有することができる。さらに、アークセンサの評価ユニット、コーティングセンサの評価ユニット、および熱コントローラ197のための電気回路は、図13および14に示されるように、電気構成要素を共有することができる。
図16を参照すると、図16において評価ユニットを有するように示されるコネクタ280および282は、図17において、センサの評価ユニットを有していない1つまたはそれを上回る接続面積によって置換される。より具体的には、本発明の一非限定的側面では、衝撃センサ89a−89dの評価ユニット93a−93dは、ワイヤ350に接続され、破断センサ122の評価ユニット170は、ワイヤ352に接続され、湿度センサ150−153の評価ユニット170は、ワイヤ354に接続され、ワイヤ350、352、および354は、まとめられ(番号356によって識別される)、まとめられたワイヤ356は、コネクタ362の接続面積360に電気的に接続される。コーティング温度センサ190の評価ユニット270は、ワイヤ362に接続され、アークセンサ72の評価ユニット274は、ワイヤ364に接続され、ワイヤ362および364は、まとめられ(番号366によって識別される)、まとめられたワイヤ366は、コネクタ372の接続面積370に電気的に接続される。
電子記憶装置266は、キャビネット330内の評価ユニットに電気的に接続される。ワイヤ376および378が、キャビネット330内で、ワイヤ76および77を用いて電力供給源74に接続され、対向する端部において、コネクタ372の接続面積370に接続される。フロントガラス320の内部ワイヤ(図示せず)が、接続面積370内のワイヤ376および378をバスバー66および68に接続されるワイヤ79および80に接続する。理解され得るように、本発明は、ワイヤが、それぞれ、コネクタ362および372の接続面積360および370に接続される様式に限定されず、任意のタイプの接続が、接続を確実にするために使用されることができ、例えば、本発明を限定するものではないが、接続は、孔およびバヨネット挿入部を有する接続であり得る。
ここで理解され得るように、評価ユニットは、フロントガラス14から、本発明の一側面では、窓熱コントローラ197と、電子記憶装置266とを有するキャビネット330に移動させられる。本発明はまた、1つまたはそれを上回るセンサの評価ユニット、例えば、図16に示されるようなフロントガラスの内面上に搭載されるコネクタ内の評価ユニット93a−93d、122、および170の位置付け、ならびにキャビネット330内の評価ユニット270および274の位置付けを想定する。
図18を参照すると、本発明の別の非限定的側面では、評価ユニットは、航空機の内部に搭載される筐体400内に搭載される。また、筐体400内に搭載されるものは、航空機10の健全性監視システムを有するコンピュータ402である。筐体400はさらに、スピーカおよび/またはアラーム408を含み、監視されている航空機構成要素の性能に関する可聴情報を提供することができる。
本発明の別の非限定的側面では、センサの感知部分および評価ユニットの両方は、感知部分が測定要素を要求しないとき、筐体400内に搭載されることができる。非限定的実施例として、電流トランスデューサ199(図14)は、フロントガラスヒータコントローラ197内の場所において、フロントガラス電力線、例えば、限定ではないが、それぞれ、バスバー66またはバスバー68に接続される電力線70、76または71、77上の任意の場所に搭載されることができる。この場合では、フロントガラスは、いかなる測定要素またはいかなるセンサの埋設された感知部分も有していないが、依然として、ヒータコントローラ内のアークセンサ感知部分および評価ユニットの使用を通して、能動センサ応答を取得することができる。
より具体的には、アークセンサの感知部分は、電力線70、76または71、77ならびにバスバー66および68を通して移動する電流を監視し、アークセンサの評価ユニットに信号を転送し、アーク放電が存在するかどうかを判定する。他のセンサ、例えば、破断センサ、衝撃センサ、湿度センサ、および温度センサの感知部分は、1つまたはそれを上回る測定要素の使用を含む。例えば、本議論を限定するものではないが、破断センサの感知部分は、加熱可能部材32上に導電性ストリップ112(図6参照)を有する。導電性ストリップ112は、信号を破断センサの評価ユニットに転送し、フロントガラスの性能を監視する。上記の配列では、アークセンサの感知部分は、加熱可能部材32の性能を監視するために、電力線またはバスバーへの電気接続のみを要求し、したがって、電気接続は、加熱可能部の電気回路に成され得、これは、限定ではないが、ヒータコントローラ197への電気接続を含むことを理解されたい。
ここで理解され得るように、センサの評価ユニットは、1つの回路、例えば、本発明を限定するものではないが、1つの回路基板内に含有されることができる、または2つもしくはそれを上回る回路基板上にあり得る。例証として、本発明を限定するものではないが、図17に示されるように、熱コントローラ197(図13)およびアークセンサ72の評価ユニット274は、1つの回路基板(図17参照)上にあり得、アークセンサの評価ユニットの残りの構成要素は、別の回路基板上にあり得る。
さらに、本発明は、例証のみを目的として提示される、上記に提示および議論される本発明の側面に限定されず、本発明の範囲は、以下の請求項および本願との直接または間接的関連性を有する用途に追加される任意の付加的請求項の範囲によってのみ限定される。
Claims (17)
- フロントガラス監視システムであって、
フロントガラスであって、前記フロントガラスは、前記フロントガラスから曇り、氷、および/または、雪を除去するための加熱配列を備え、前記加熱配列は、一対の離間されたバスバーと、前記離間されたバスバーの間に延在し、かつ、前記離間されたバスバーに電気的に接触している前記フロントガラスの少なくとも一部を覆う導電性コーティングとを備える、フロントガラスと、
1つ以上の電子デバイスを格納するように構成されたキャビネットであって、前記1つ以上の電子デバイスは、前記フロントガラスから離間され、かつ、少なくとも1つの電力線を介して前記フロントガラスに電気的に接触している、キャビネットと、
前記少なくとも1つの電力線を通して前記フロントガラスに電気的に接続された電源であって、前記電源は、前記バスバーを通して、かつ、前記導電性コーティングを通して、電流を提供することにより、前記導電性コーティングを加熱し、これにより、前記フロントガラスの少なくとも外面を加熱するように構成されている、電源と、
感知部分と前記キャビネット内の評価ユニットとを備えるアークセンサであって、前記感知部分は、前記少なくとも1つの電力線に電気的に接続されており、かつ、前記バスバーのうちの1つから前記少なくとも1つの電力線を通過する信号の電圧または電流を検出するように構成されており、前記評価ユニットは、前記アークセンサの前記感知部分によって検出された電圧または電流に基づいて、前記加熱配列から前記電源を切断するように構成されている、アークセンサと
を備える、フロントガラス監視システム。 - 前記フロントガラスは、車両のフロントガラスであり、前記キャビネットは、前記車両内に位置する、請求項1に記載のフロントガラス監視システム。
- 前記フロントガラスのパラメータを測定するための少なくとも1つのセンサをさらに備え、前記少なくとも1つの追加のセンサは、前記フロントガラスに物理的に接触している感知部分と、前記キャビネット内の評価ユニットとを備え、前記少なくとも1つのセンサは、衝撃センサ、破断センサ、湿度センサ、応力センサ、温度センサ、p−スタティックセンサの群から選択される、請求項1に記載のフロントガラス監視システム。
- 前記アークセンサの前記評価ユニットは、前記検出された電圧または電流が前記加熱配列の前記導電性コーティングの抵抗値の増加を示すとき、前記電源を前記バスバーから切断するように構成されている、請求項1に記載のフロントガラス監視システム。
- 少なくとも1つの温度センサをさらに備え、前記少なくとも1つの温度センサは、前記フロントガラスに接続された感知部分と前記キャビネット内の評価ユニットとを備え、前記感知部分は、前記フロントガラスの少なくとも一部分の温度を表す信号を生成するように構成されており、前記評価ユニットは、前記温度センサの前記感知部分によって生成された信号に作用するように構成されている、請求項1に記載のフロントガラス監視システム。
- 前記電源を前記加熱配列の前記バスバーのうちの1つに電気的に接続する第1のスイッチをさらに備え、
閉位置における前記第1のスイッチは、前記電源から前記第1のスイッチを通して前記導電性コーティングまでの連続的な電気経路を提供し、開位置における前記第1のスイッチは、前記電源を前記導電性コーティングから電気的に分離し、
前記少なくとも1つの温度センサの前記評価ユニットは、前記温度センサの前記感知部分によって生成された信号が前記フロントガラスの温度が所定の温度を超えることを示すとき、前記第1のスイッチを開にするように構成されている、請求項5に記載のフロントガラス監視システム。 - 前記少なくとも1つの温度センサの前記感知部分を前記キャビネットに電気的に接続する第2のスイッチをさらに備え、
閉位置における前記第2のスイッチは、前記少なくとも1つの温度センサと前記キャビネットとを電気的に相互接続し、開位置における前記第2のスイッチは、前記キャビネットと前記少なくとも1つの温度センサとを切断し、
前記アークセンサの前記評価ユニットは、前記少なくとも1つの電力線を通過する電気信号の検出された電圧または電流が所定の値を超えるとき、前記第2のスイッチが前記閉位置から前記開位置に遷移するように前記第2のスイッチを動作させるように構成されている、請求項6に記載のフロントガラス監視システム。 - 前記閉位置における前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチを用いて、第1の電気経路が、前記電源から前記第1のスイッチを通して前記フロントガラスの前記加熱配列まで提供され、第2の導電性経路が、前記少なくとも1つの温度センサの前記感知部分から前記第2のスイッチを通して前記キャビネットまで提供される、請求項7に記載のフロントガラス監視システム。
- 前記少なくとも1つの温度センサの前記感知部分は、前記導電性コーティングに搭載されたサーミスタを備える、請求項5に記載のフロントガラス監視システム。
- 前記アークセンサの前記感知部分は、前記少なくとも1つの電力線に電気的に接続された変流器を備え、前記変流器は、前記バスバーから前記電源まで通る電気信号のフィルタ処理を改善するために、前記電力線を通過する前記電気信号を低減された大きさの信号まで低減するように構成されている、請求項1に記載のフロントガラス監視システム。
- 前記変流器によって出力される前記低減された大きさの信号の大きさは、前記電源から前記導電性コーティングまで通る電流の大きさに比例する、請求項10に記載のフロントガラス監視システム。
- 前記変流器によって出力される前記低減された大きさの信号は、前記信号から電気雑音または磁気雑音を低減するまたは排除するように前記信号をフィルタ処理するハイパスフィルタを通される、請求項10に記載のフロントガラス監視システム。
- 前記アークセンサの前記評価ユニットは、前記アークセンサの前記感知部分によって検出された電圧または電流と所定の値とを比較し、前記検出された電圧または電流が前記所定の値を超える時間の量を決定し、前記決定された時間の量が所定の時間値を超えるとき、主要アーク放電が起こっていると決定するように構成されている、請求項1に記載のフロントガラス監視システム。
- 前記キャビネット内に搭載された電子記憶装置をさらに備え、前記電子記憶装置は、前記アークセンサの前記評価ユニットから受信されたデータを収集し記憶するように構成されている、請求項1に記載のフロントガラス監視システム。
- 前記アークセンサの前記評価ユニットは、前記電子記憶装置から前記導電性コーティングのための性能履歴情報を受信するように構成されている、請求項14に記載のフロントガラス監視システム。
- 前記フロントガラスは、少なくとも1つの第1のシートと、少なくとも1つの第2のシートと、前記少なくとも1つの第1のシートと前記少なくとも1つの第2のシートとの間に配置された少なくとも1つの中間層とを備える、請求項1に記載のフロントガラス監視システム。
- 請求項1に記載のフロントガラス監視システムと、内部を備える航空機本体とを備える航空機であって、前記フロントガラスは、前記本体に搭載されており、前記キャビネットは、前記航空機本体の前記内部に位置付けられている、航空機。
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