JP7502006B2 - 航空機用の凍結検出システム及び関連方法 - Google Patents

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Description

本開示は、広くは、航空機に関し、特に、航空機用の凍結検出システム及び関連方法に関する。
航空機の重要な表面上の氷の蓄積は、航空機の飛行性能に影響を与え得る。例えば、航空機の主翼の前縁上の氷の蓄積は、揚力及び／又は抗力の（１以上の）性能特性に重大な影響を与え得る。氷の蓄積を検出するために、一部の既知の航空機は、センサプローブの表面上の過冷却水滴を収集するように構成されたセンサプローブを含む、着氷センサを採用する。しかし、そのようなセンサプローブは、通常、航空機の前方胴体セクションに設置されている。つまり、そのようなセンサプローブは、通常、凍結の影響を受け易い重要な翼型表面から距離を置いて位置決めされている。動作中に、氷は、センサプローブ上に蓄積する前に、重要な翼型表面上に蓄積し得る。結果として、航空機の防氷システムは、時機を得たやり方で起動することができない。
米国特許第６５９２２５５号明細書 米国特許出願公開第２０１６／００２３４５５号明細書
例示的な凍結検出システムは、温度閾値に対して自由流れの空気の温度を検知するための熱変色性デバイス、及び湿度閾値に対して自由流れの空気内の湿気の量を検知するための水変色性デバイスを含む。熱変色性デバイスが温度が温度閾値以下であると検知し、且つ、水変色性デバイスが湿気の量が湿度閾値を超えていると検知したことに応答して、コントローラが凍結状態を検出するようになっている。
凍結状態を検出するための例示的な方法は、熱変色性デバイスの第１の色又は第２の色を特定することであって、第１の色が空気の温度が温度閾値より高いことに対応し、第２の色が空気の温度が温度閾値以下であることに対応する、第１の色又は第２の色を特定すること、水変色性デバイスの第３の色又は第４の色を特定することであって、第３の色が湿気の量が湿度閾値を超えていないことに対応し、第４の色が湿気の量が湿度閾値を超えていることに対応する、第３の色又は第４の色を特定すること、並びに第２の色及び第４の色を特定したことに応答して凍結状態を判定することを含む。
例示的な有形のコンピュータ可読媒体が指示命令を含み、指示命令は、実行されたときに、機械に、熱変色性デバイスの第１の色又は第２の色を特定することであって、第１の色が空気の温度が温度閾値より高いことに対応し、第２の色が空気の温度が温度閾値以下であることに対応する、第１の色又は第２の色を特定すること、水変色性デバイスの第３の色又は第４の色を特定することであって、第３の色が湿気の量が湿度閾値を超えていないことに対応し、第４の色が湿気の量が湿度閾値を超えていることに対応する、第３の色又は第４の色を特定すること、並びに第２の色及び第４の色を特定したことに応答して凍結状態を判定することを行わせる。
本開示の教示による、例示的な凍結検出システムを有する例示的な航空機を示す。 図１の例示的な凍結検出システムを実施することができる第１の例示的な凍結検出器の概略図である。 図１の凍結検出システムを実施することができる第２の例示的な凍結検出器の概略図である。 本明細書で開示される、別の例示的な凍結検出システムである。 本明細書で開示される、別の例示的な凍結検出システムである。 図５の例示的な凍結検出システムの概略図である。 本明細書で開示される、更に別の例示的な凍結検出システムである。 図７の例示的な凍結検出システムの概略図である。 本明細書で開示される、更に別の例示的な凍結検出システムである。 図９の例示的な凍結検出システムの概略図である。 本開示の例示的な凍結検出システムを実施するために使用され得る、例示的な電子コントローラの概略図である。 図１１の例示的な電子コントローラによって実行され得る、例示的な方法を表すフローチャートである。 図１１の例示的な電子コントローラを実施するために、図１２の指示命令を実行するように構築された、例示的なプロセッサプラットフォームを示す。 図１１の例示的な電子コントローラを実施することができる例示的な制御回路の概略図である。 例示的な凍結検出エンベロープを示す例示的なグラフである。 様々な光の波長を示すグラフである。
ある種の例が上述の図に示されており、これらについて以下で説明する。これらの例についての説明では、同じ又は類似した要素を特定するために、類似した又は同一の参照番号が使用される。図は必ずしも縮尺通りではなく、ある種の特徴及び図の表現は、分かりやすくするため及び／又は簡潔にするために、縮尺が強調されて又は概略的に示されていることがある。更に、この明細書全体を通して幾つかの実施例が説明される。任意の実施例からの任意の特徴が、他の実施例からの他の特徴と共に含まれてよく、それらを代替してよく、又はさもなければそれらと組み合わされてよい。言い換えると、本明細書で開示される実施例は、互いに相互に排他的ではない。本特許出願文書において使用される、任意の部分が、任意の方式で、別の部分の（例えば、上に形成される、上に位置する、上に設置される、に連結される、など）の表現は、言及される部分がもう一方の部分と接触している、又は、言及される部分が、もう一方との間に１以上の中間部分を伴ってもう一方の部分から離間している、の何れをも意味する。任意の部分が別の部分と接触しているという記述は、当該２つの部分の間に中間部分が存在しないことを意味する。
凍結検出システムは、異なる航空機間で変動する。ある航空機（例えば、民間輸送カテゴリー航空機）は、航空機の凍結状態を検出し、飛行乗務員にそのような状態を警告することができる、凍結検出センサを利用する。多くの既知の航空機は、プローブの表面上の過冷却水滴を収集するように設計されたセンサプローブを含む、着氷センサを採用する。しかし、そのような着氷センサプローブは、通常、凍結の影響を受け易い重要な表面（例えば、翼型表面）から離れて（例えば、その直近には設置されずに）位置付けられている。例えば、そのような着氷センサは、通常、航空機の前方胴体セクションに設置されている。
着氷センサは、氷が、主翼、エンジンインレット、前縁表面、及び／又は航空機の他の重要な表面上に氷が蓄積すると本質的に同時に、氷を蓄積し着氷を検出するように設計されている。しかし、氷点に近い周囲温度（例えば、近似的に華氏２７度と華氏３５度の間）で飛行しているときに、氷は、着氷センサのプローブ上に形成する前に主翼の前縁上に形成し得る。したがって、一部の凍結検出システムは、氷の蓄積又は凍結状態を即座に特定することができず、防氷システムの起動の遅れをもたらす。そのような遅れた起動をもたらす温度領域は、通常、非検出の区域（本明細書で以下、「ZND」）と呼ばれる。図１５で示されているグラフ１は、米国連邦航空局（FAA）によって公表された連邦規制パート２５の規則のセクション１４（１４CFRパート２５）の付録Ｃにおける、連続最大凍結エンベロープ１５００である。グラフ１は、例示的なZND（例えば、氷が着氷センサのプローブ上に形成する前に、氷が主翼の前縁上に形成し得るところ）に関連付けられた例示的な凍結状態を示している。以下で説明される凍結エンベロープ１５００は、垂直軸（例えば、ｙ軸）上の周囲静温度範囲１５０２（華氏で）と、水平軸（ｘ軸）上の圧力高度１５０４（フィートで）とを含む。例示的なZNDは、グラフ上の第１の領域１５０６によって示されている。例示的なグラフでは、ZNDに対応する第１の領域１５０６が、近似的に華氏２７度と華氏３５度の温度範囲の間、且つ、近似的に０（ゼロ）フィートと14,000フィートの圧力高度範囲の間で延在する。
航空機の主翼の上側（例えば、上端）表面にわたる温度低下のために、既知の着氷センサは、しばしば、ZND現象を検出することができない。具体的には、主翼の前縁における流体流れ特性が、着氷センサのプローブがしばしば位置付けられている前方胴体における流体特性とは異なり得るので、ZND現象が、着氷センサのプローブ上の氷形成より前に、主翼又は他の類似した表面上の氷形成をもたらす。特に、航空機の主翼の翼型形状（例えば、上反り形状）は、自由流れの空気が、上側表面の反対側の主翼の下側表面（例えば、底面）にわたる自由空気の流れの速度より、主翼の上側表面にわたりより速い速度で流れることをもたらす。そのような流体流れの速度の差異は、圧力が流体流れ速度に反比例するので、主翼の上側表面と下側表面との間の圧力差をもたらす。したがって、流体流れ圧力は、主翼の上側表面にわたる流体流れの速度が増加するに従って、主翼の上側表面にわたり減少する。同様に、流体流れ圧力は、主翼の下側表面にわたる流体流れの速度が減少するに従って、主翼の下側表面にわたり増加する。そのような圧力差は、温度が圧力に直接的に比例するので、主翼の上側と下側表面の間の温度差ももたらす。したがって、主翼の上側表面にわたり流体の圧力が減少するに従って、流体の温度も、主翼の上側表面にわたり減少し、したがって、自由流れの空気の温度より低くなり得る。自由流れの空気は、氷点より高いかもしれないが、上側表面の局所的な温度は氷点未満になり得る。したがって、主翼から離れて位置付けられた温度センサは、氷点より高い自由流れの空気の温度を検知するが、主翼にわたる空気の温度は氷点以下である。したがって、そのようなセンサは、主翼の表面の温度を正確に測定することができない。
一部の既知の航空機は、検出器のプローブを取り囲む空気内の湿気の存在を示す凍結検出システムを採用する。しかし、そのような検出システムは、潜在的な凍結状態を判定する前に周囲温度の測定を提供するために、共に動作している航空機の他のセンサ又はシステムに依存する。そのような検出システムは、ZND現象を考慮するが、そのような凍結検出システムは、複雑であり、したがって、製造費用、保守などを増加させる。
本明細書で開示される例示的な凍結検出システムは、上述されたZND現象の懸念を取り除く。更に、本明細書で開示される例示的な凍結検出システムは、航空機上の凍結状態を検出する手段としての他のより複雑な空気データ源に対する依存を取り除く。更に、本明細書で開示される例示的な凍結検出システムは、リアルタイムで（例えば、連邦航空局凍結規制（すなわち、１４CFRパート２５の付録Ｃ及び付録Ｏの凍結エンベロープ）の範囲内の全ての温度及び状態において）航空機上の凍結状態を検出する。
本明細書で開示される例示的な凍結検出システムは、遷移物質（transitional substance）を有するセンサを採用する。本明細書で使用される際に、遷移物質は、所定の状態の変化の存在において又はその変化に応答して（例えば、色が）変化するように構成された材料である。具体的には、本明細書で開示される例示的な凍結検出システムは、例えば、主翼、エンジンインレット、尾部などの、航空機の表面上の凍結状態を検出するために、熱変色性及び水変色性物質を有するセンサを採用する。具体的には、熱変色性物質の温度が所定の又は較正された温度閾値から逸脱したときに、熱変色性物質が色を変化させ、且つ、水変色性表面上の水又は湿気の蓄積が所定の又は較正された閾値を超えたときに、水変色性デバイスが色を変化させる。したがって、本明細書で開示される凍結検出システムは、温度及び水／湿気のレベルに基づいて、それぞれの熱変色性及び水変色性検出器における色の変化を検知することによって、凍結状態を検出する。ある実施例において、本明細書で開示される凍結検出システムは、１４CFRパート２５の付録Ｃ及び付録Ｏの凍結エンベロープの範囲内の任意の温度で凍結状態を検出し、それによって、航空機の主翼上の温度低下効果によってもたらされ得る非検出の区域を避けることができる。
本明細書で開示される凍結検出システムは、温度閾値に対して自由流れ空気の流れの温度を検知するために熱変色性検出器（例えば、第１のセンサ）を含み、且つ、湿度閾値に対して自由流れの空気内の流れ内の湿気の量を検知するために水変色性検出器（例えば、第２のセンサ）を含む、一対の検出器を含む。具体的には、自由流れ空気の流れの温度が温度閾値以下であるときに、熱変色性検出器が色を変化させ、自由流れ空気の流れ内の湿気の量が湿度閾値より大きいときに、水変色性検出器が色を変化させる。したがって、本明細書で開示される例示的な凍結検出システムは、凍結状態を検出するために、熱変色性検出器及び水変色性検出器の色の変化を検知する。気流の温度が温度閾値以下であると熱変色性検出器が検知し、且つ、気流内の湿気の量が湿度閾値より大きいと水変色性検出器が検知した場合、本明細書で開示される例示的な凍結検出システムは、潜在的な凍結状態を検出する。ある実施例では、本明細書で開示される例示的な凍結検出システムが、凍結状態を判定したことに応答して、航空機の防氷システムの起動をもたらす。
具体的には、既知の凍結検出器のプローブが、時々、上述の理由（例えば、ZND現象）により翼型表面と同じ温度で着氷することができない。しかし、本明細書で開示される熱変色性デバイスは、（１以上の）特定の翼型表面が凍結温度（例えば、華氏３２度未満の温度）に遭遇したという表示又は信号を提供し、一方で、本明細書で開示される水変色性デバイスは、（例えば、重要な表面上及び／又は自由流れの空気内に存在する）水又は湿気の存在又は蓄積の表示又は信号を提供する。熱変色性及び水変色性デバイスからの信号は、凍結状態を検出するために共に評価される。ある実施例では、熱変色性及び水変色性デバイスが、潜在的な凍結状態を視覚的に表示する視覚的インジケータである。更に、本明細書で開示される熱変色性及び水変色性デバイスは、飛行乗務員に潜在的な凍結状態の存在を警告することによって、ZNDの効果を軽減し又は取り除く。ある実施例では、熱変色性及び水変色性デバイスからの信号を検出するために、光センサが採用されてよい。光センサは、熱変色性及び水変色性デバイスが凍結状態を検出したことに応答して、自動的に凍結防止システム（例えば、防氷システム）を起動するために、コントローラに凍結信号を送信するように構成（例えば、通信可能に接続）されてよい。
図１は、本開示の教示による、例示的な凍結検出システム１０２が実装された例示的な航空機１００を示す。本明細書で開示される例示的な凍結検出システム１０２は、図１の航空機１００に限定されない。例えば、凍結検出システム１０２は、他の種類の航空機に実装されてよい。例えば、凍結検出システム１０２は、垂直離着陸航空機、軍事航空機、ヘリコプター、及び／又は他の種類の航空機に実装されてよい。更に、凍結検出システム１０２は、船舶、潜水艦、輸送体（例えば、レースカー、列車、自動車、バスなど）、及び／又は任意の他の輸送体若しくは（１以上の）空力表面に実装されてよいが、それらに限定されるものではない。
図示されている実施例の航空機１００は、胴体１０４、主翼１０６、１０８、それぞれの主翼１０６、１０８によって支持されたエンジン１１０、１１２、及び尾部１１４を含む。主翼１０６、１０８のそれぞれは、スラット１１８を含む前縁１１６並びにフラップ１２２及び／又はエルロン１２４を含む後縁１２０を含む。図示されている実施例の尾部１１４は、垂直安定板１２６、ラダー１２８、水平安定板１３０、及びエレベータ１３２を含む。
凍結状態を検出するために、図示されている実施例の航空機１００は、凍結検出システム１０２を含む。図示されている実施例の凍結検出システム１０２は、航空機１００（例えば、胴体１０４、主翼１０６、１０８、前縁１１６、後縁１２０、スラット１１８、フラップ１２２及び／若しくはエルロン１２４、尾部１１４、垂直安定板１２６、ラダー１２８、水平安定板１３０、及び／若しくはエレベータ１３２など）並びに／又は航空機１００のノーズ１３８の１以上の表面（例えば、重要な翼型表面）上の氷の蓄積又は形成を検出する。
更に、凍結検出システム１０２は、非検出の区域の現象にかかわらず凍結状態を検出することができる。例えば、凍結検出システム１０２は、FAA凍結規制の範囲内（例えば、１４CFRパート２５の付録Ｃ及び付録Ｏにおいて公表された凍結エンベロープの範囲内）での、全ての温度及び圧力高度において、航空機１００上の凍結状態を（例えば、リアルタイムで）検出する。したがって、凍結検出システム１０２は、航空機１００の重要な翼型表面上のリアルタイムの凍結状態を検出する。本明細書で使用される際に、航空機の「重要な翼型表面」は、例えば、主翼、主翼の前縁、エンジンインレットの表面、尾部の表面、胴体表面、翼型、及び／又は航空機の（１以上の）空力諸特性に影響を与える航空機の任意の他の表面などの、ZND現象の影響を受け易い任意の表面を含む。
図示されている実施例の凍結検出システム１０２は、凍結検出器１４０を含む。具体的には、図示されている実施例の凍結検出器１４０が、第１の即ち熱変色性デバイス１４２（例えば、第１のセンサ）及び第２の即ち水変色性デバイス１４４（例えば、第２のセンサ）を含む。言い換えると、本明細書で開示される凍結検出器１４０は、熱変色性デバイス１４２と水変色性デバイス１４４のうちの少なくとも一方を含む、一対の検出器を有する。図示されている実施例の熱変色性デバイス１４２は、温度閾値に対して、熱変色性デバイス１４２の表面の温度及び／又は自由流れの空気の温度を検知するように構成されている。図示されている実施例の水変色性デバイス１４４は、（例えば、自由流れの空気内の湿気の量を表す）湿度閾値に対して、（例えば、水変色性デバイス１４４の水変色性材料（例えば、表面）上に蓄積した）湿気又は水蒸気の量を検知するように構成されている。
凍結検出システム１０２は、航空機の構造体（例えば、主翼１０８若しくは他の重要な表面）のうちの１つに設置された単一の凍結検出器１４０を含むように構成されてよく、又は航空機の構造体及び／若しくは重要な表面（例えば、主翼１０６、１０８、胴体１０４、尾部１１４など）のうちの種々のものに位置付けられた複数の凍結検出器１４０を含むように構成されてよい。ある実施例では、冗長で且つよりロバスト又はフェイルセーフなシステムアーキテクチャを提供するために、複数の凍結検出器１４０が、（例えば、航空機１００の両側に対称に設置された）複数の航空機の表面上に位置決めされてよい。ある実施例では、図示されている実施例の熱変色性デバイス１４２が、水変色性デバイス１４４に隣接して（例えば、すぐ隣に）位置付けられている。例えば、ある実施例では、熱変色性デバイス１４２と水変色性デバイス１４４が、航空機１００の翼１０８上に設けられてよい。ある実施例では、熱変色性デバイス１４２が、水変色性デバイス１４４から距離を空けられている。例えば、幾つかのそのような実施例では、熱変色性デバイス１４２が、主翼１０８上に設けられ、水変色性デバイス１４４が、航空機１００のノーズ１３８上に設けられ、又は他の配置も可能である。
示されている実施例の熱変色性デバイス１４２は、熱変色性材料を含む。本明細書で使用される際に、熱変色性材料は、材料の温度に基づいて色を変化させる材料、物質、又は層である。例えば、図示されている実施例の熱変色性デバイス１４２は、第１の温度又は温度範囲に暴露されたときに第１の色を有し、第２の温度又は温度範囲に暴露されたときに第２の色を有する、較正された熱変色性材料を含む。特に、図示されている実施例の熱変色性材料は、熱変色性材料の温度が温度閾値（例えば、氷点、華氏３２度）を超えた（例えば、より高い）ときの第１の色（例えば、青色）と、熱変色性材料の温度が温度閾値を超えない（例えば、以下である）ときの第１の色とは異なる又は区別可能な第２の色（例えば、白色）との間で、変化するように較正されてよい。例えば、温度閾値は、氷が航空機１００の重要な表面上で形成し得る特定の温度、航空機１００の翼型表面上での着氷をもたらし得る図１５で示されているグラフ１で示されているZND閾値の範囲内の特定の温度、及び／又は任意の他の所望の温度閾値若しくは範囲であってよい。
したがって、熱変色性デバイス１４２は、所定の温度（例えば、着氷をもたらす温度、具体的には、着氷が懸念される特定の飛行機の表面に関連するZNDの温度範囲）に基づいて、熱変色性デバイス１４２が、第１の即ち基色と第２の即ち基色でない色との間で遷移することができるような特性又は特質を含む、（１以上の）熱変色性材料を有する。図１５のグラフ１で示されているように、温度範囲又は温度閾値は、通常、氷点の２、３度下（例えば、華氏２７度～華氏３５度）の範囲内にあるが、関心の対象である翼型表面の空力特性に対して特に調整し又は較正することができる。例えば、熱変色性デバイス１４２は、例えば、熱変色性材料によって検知された温度が温度閾値より高い（例えば、氷点より高い）ときに、青色などの基色又は一次色を有する熱変色性材料で被覆されてよく、例えば、熱変色性材料によって検知された温度が温度閾値以下であるときに、白色などの基色でない色又は二次色に変わることができる。白色を二次色として使用することによって、凍結検出システム１０２は、熱変色性デバイス１４２の検知表面（例えば、熱変色性材料）にわたる着氷（例えば、氷の薄い層）に関係がない第１の色から第２の色を区別することができる。幾つかのそのような実施例では、熱変色性デバイス１４２が、熱変色性材料の温度が閾値温度（例えば、氷点）より高いときに青い基色を有し、熱変色性材料の温度が閾値温度以下（例えば、氷点未満）であるときに白い二次色を有してよい。
幾つかのそのような実施例では、付着した氷が白色又は透明色を有し、白色の基色を変えないので、熱変色性デバイス１４２に着氷したときであっても、熱変色性デバイス１４２が凍結状態を検出できる。
本明細書で開示される例示的な熱変色性材料は、（１以上の）熱変色性物質、（１以上の）熱変色性層、（１以上の）熱変色性塗料、（１以上の）熱変色性インク、（１以上の）熱変色性膜、及び／又は任意の他の適切な（１以上の）熱変色性材料を含む。ある実施例では、本明細書で開示される（１以上の）熱変色性材料が、液晶を含む。ある実施例では、液晶が、所望の温度閾値に基づいて色の変化をもたらすように構成されてよい。例示的な熱変色性材料は、層（例えば、膜、塗料、インクなど）内に埋め込まれた結晶構造（例えば、液晶）を採用する。ある実施例では、本明細書で開示される熱変色性センサが、航空機の表面に熱変色性材料を付けることによって設けられる。例えば、ある実施例では、熱変色性センサを設けるために、熱変色性材料又は層が、重要な翼型表面上に塗布されてよい。例えば、翼１０６、１０８の前縁１１６、エンジン１１０、１１２のエンジンインレット、及び／又は航空機の任意の他の表面が、熱変色性材料（例えば、塗料など）を含んでよい。ある実施例では、航空機１００の１以上の表面（例えば、主翼１０６、１０８の前縁１１６）が、（１以上の）熱変色性特性を有する塗料を塗布され、それによって、熱変色性デバイス１４２を形成してよい。ある実施例では、熱変色性デバイス１４２が、熱変色性材料が被覆された本体（例えば、ロッド、翼型など）を有するプローブを含む。
光の波が、（１以上の）熱変色性材料の範囲内の液晶から反射し、干渉と呼ばれるプロセスによって合算され、反射を生成する。反射した光の色は、結晶構造の液晶の間隔に依存する。温度の変化は、結晶の間隔も変化させ、それによって、干渉の量を変化させ、反射した光の量を変化させ、今度は、反射した光の色に影響を与える。したがって、例えば、熱変色性液晶は、結晶を含む基本構造（例えば、材料、塗料、構造など）の色に応じて、反射した光の特定の色帯域に対応する温度の正確な測定を提供するように構成され又は較正されてよい。したがって、熱変色性デバイス１４２は、熱変色性デバイス１４２の温度が温度閾値より高いことに応答して、第１の波長（例えば、青色を表す波長）を有する可視光を反射し、熱変色性デバイス１４２の温度が温度閾値以下であることに応答して、第２の波長（例えば、白色を表す波長）を有する可視光を反射する。したがって、熱変色性デバイス１４２の熱変色性材料（例えば、結晶）は、所定の温度（例えば、温度閾値）で熱変色性デバイス１４２の色を変化させる光を反射するように較正されてよい。
図示されている水変色性デバイス１４４は、水変色性物質又は材料を含む。例えば、図示されている実施例の水変色性デバイス１４４は、水変色性材料上の水又は湿気の特定の量の蓄積（例えば、湿度閾値）に応答して、色を変化させる較正された水変色性材料を含む。例えば、図示されている実施例の水変色性デバイス１４４は、水変色性材料上に蓄積した水又は湿気の蓄積の量が湿度閾値（例えば、０．０１インチ／時間（in／hr））を超えた（例えば、より大きい）ときに、第１の色（例えば、第３の色）と、第１の色とは異なる又は区別可能な第２の色（例えば、第４の色）との間で、変化するように較正されてよいある実施例では、水変色性デバイス１４４が、例えば、湿気又は水が、水変色性デバイス１４４（例えば、水変色性材料）上に衝突し、水変色性デバイス１４４の表面（例えば、水変色性材料）を濡らしたときに、一次色又は基色（例えば、白色）から二次色又は基色でない色（例えば、灰色）に、色を変化させる。ある実施例では、湿気又は水が水変色性デバイス１４４（例えば、水変色性材料）上に衝突したときに、水変色性材料が、水変色性デバイス１４４の下層の（例えば、等和）色を明らかにするように透明になる。
例示的な水変色性材料は、（１以上の）水変色性物質、（１以上の）水変色性層、（１以上の）水変色性塗料、（１以上の）水変色性インク、（１以上の）水変色性膜、及び／又は任意の他の適切な（１以上の）水変色性材料を含む。ある実施例では、本明細書で開示される水変色性デバイス１４４は、航空機の表面に水変色性材料を付けることによって設けられる。例えば、水変色性デバイス１４４を設けるために、重要な翼型表面に水変色性材料又は層を付け（例えば、塗布し）てよい。ある実施例では、本明細書で開示される水変色性デバイス１４４が、水変色性材料で被覆された本体（例えば、ロッド、翼型など）を有するプローブを含む。その場合、プローブは、航空機１００の１以上の構造体又は表面（例えば、主翼１０８の前縁１１６、エンジンインレットなど）に取り付けられる。
水変色性デバイス１４４の水変色性材料は、第１の波長の光を吸収し、第１の波長とは異なる第２の波長の光を吸収するように構成されている。したがって、水変色性デバイス１４４は、水変色性材料が乾燥している（例えば、水変色性材料上に無視できる量の湿気又は水の蓄積がある）ときに、第１の波長の光を吸収し第１の色を有するようにさせ、水又は湿気が存在するときに、第２の波長の光を吸収し透明にさせるか且つ／又は第２の色を有するようにさせる。したがって、水変色性デバイス１４４は、水変色性デバイス１４４上の湿気の第１の量が湿度閾値を超えていないことに応答して、第３の波長を有する可視光を反射し、水変色性デバイス１４４上の湿気の第２の量が湿度閾値を超えていることに応答して、第４の波長を有する可視光を反射する。したがって、水変色性材料（例えば、結晶）は、特定の量の湿気又は水蒸気（例えば、湿度閾値）に応答して、水変色性デバイス１４４の色を変化させるようなやり方で、光を反射するように較正されてよい。
凍結検出器１４０（例えば、熱変色性デバイス１４２と水変色性デバイス１４４）は、自由流れの空気内にある。図示されている実施例の凍結検出システム１０２は、（例えば、氷点を検出するために）熱変色性デバイス１４２の色の変化の表示に対して（例えば、リアルタイムで）凍結検出器１４０を継続的にモニタし、同様に、（例えば、氷形成をもたらし得る水／湿気を検出するために）水変色性デバイス１４４の色の変化を継続的にモニタする。
熱変色性デバイス１４２と水変色性デバイス１４４の色の変化を検出するために、図示されている凍結検出システム１０２は、制御システム１４６を含む。図示されている実施例の制御システム１４６は、電子コントローラ１５２に通信可能に接続された、第１の光センサ１４８と第２の光センサ１５０を含む。図示されている実施例の第１の光センサ１４８は、熱変色性デバイス１４２に関連付けられ、図示されている実施例の第２の光センサ１５０は、水変色性デバイス１４４に関連付けられる。特に、第１の光センサ１４８は、第１の光ダイオードであり、第２の光センサ１５０は、第２の光ダイオードである。本明細書で使用される際に、「光センサ」又は「光ダイオード」は、光を電流に変換し、且つ／又は、使用される材料に基づいて、例えば、熱変色性デバイス１４２及び水変色性デバイス１４４から吸収された光の波長に反応する、半導体デバイスである。図１６は、知覚できる波長を有する可視光スペクトルの範囲内の様々な色を示すグラフ１６００（例えば、グラフ２）である。第１の光センサ１４８は、特定の分光応答度を有する光ダイオードを使用することによって、光の波長を検出してよく、又は特定の波長の光だけが通過することを可能にするように較正されたレンズ若しくはフィルタを含んでよい。
第１の光センサ１４８は、熱変色性デバイス１４２の色の変化を検知又はモニタするように構成され、第２の光センサ１５０は、水変色性デバイス１４４の色の変化を検知するように構成されている。例えば、第１の光センサ１４８と第２の光センサ１５０は、例えば、視認可能な全ての波長で等しい光透過率を有する白色と、（例えば、図１６の例示的なグラフ１６００で示されているように）近似的に４５０～５００ナノメートルの知覚できる波長を有する青色との差異を、区別し又は認識することができる。したがって、第１の光センサ１４８は、温度閾値を超えた（例えば、より高い）（例えば、熱変色性デバイス１４２の表面又は自由流れの空気の）温度を示す、熱変色性デバイス１４２の基準（例えば、第１の又は青い）色特性と、温度閾値以下である（例えば、熱変色性デバイス１４２の表面又は自由流れの空気の）温度を示す、熱変色性デバイス１４２の非基準（例えば、第２の又は白い）色特性との差異を検知する。同様に、第２の光センサ１５０は、湿度閾値未満である（例えば、乾燥した空気、乾燥した表面など）（水変色性デバイス１４４の表面又は自由流れの空気の）湿気又は水蒸気のレベルを示す、水変色性デバイス１４４の基準（例えば、第３の又は灰）色特性と、湿度閾値（例えば、氷形成をもたらし得る湿気のレベル）以上である（水変色性デバイス１４４の表面又は自由流れの空気の）湿気又は水蒸気のレベルを示す、水変色性デバイス１４４の非基準（例えば、第４の又は白い）色特性との差異を検知する。
第１の光センサ１４８と第２の光センサ１５０からの出力信号をモニタするために、図示されている実施例の凍結検出システム１０２は、電子コントローラ１５２を含む。図示されている実施例の電子コントローラ１５２は、凍結検出システム１０２の不可欠な部分である。ある実施例では、電子コントローラ１５２が、例えば、航空機１００の電子機器ベイ内などの、航空機１００内の何れかの場所に位置付けられたコントローラ（例えば、統合されたコントローラ）の範囲内に収容されてよい。
凍結状態を検出するために、電子コントローラ１５２は、第１の光センサ１４８と第２の光センサ１５０からの出力信号に基づいて、潜在的な凍結状態を検出する。具体的には、図示されている実施例の電子コントローラ１５２が、氷点と水又は湿気の蓄積の閾値量との組み合わせが、それぞれ、第１の光センサ１４８と第２の光センサ１５０によって検出されたときに、潜在的な凍結状態を判定する。例えば、図示されている実施例の電子コントローラ１５２は、熱変色性デバイス１４２及び水変色性デバイス１４４の色の変化に対して、第１の光センサ１４８と第２の光センサ１５０をモニタする。それらは、温度閾値未満（例えば、氷点以下）の温度を示し、湿度閾値より大きい湿気／水の存在を示し得る。したがって、図示されている実施例の電子コントローラ１５２は、第１の光センサ１４８が、温度が温度閾値以下であることに応答して、（例えば、青色から白色に）熱変色性デバイス１４２の色が変化したことを検出したかどうかを判定し、第２の光センサ１５０が、湿気又は水蒸気のレベルが湿度閾値を超えている（例えば、それ以上である）ことに応答して、（例えば、灰色から白色に）水変色性デバイス１４４の色が変化したことを検出したかどうかを判定する。したがって、図示されている実施例の電子コントローラ１５２が、第１の光センサ１４８と第２の光センサ１５０の両方が、それぞれ、熱変色性デバイス１４２と水変色性デバイス１４４の色の変化を検出したことに応答して、凍結状態を検出する。
しかし、第１の光センサ１４８が、熱変色性デバイス１４２が第１の色から温度が温度閾値以下であることを示す第２の色に変化したことを検知したが、第２の光センサ１５０が、湿気又は水蒸気のレベルが湿度閾値未満であることを示す水変色性デバイス１４４の色が変化したことを検知しない（例えば、水変色性デバイス１４４が、第１の、灰色の、又は基準色にあることを検出した）場合、電子コントローラ１５２は凍結状態が存在しないと判定する。言い換えると、電子コントローラ１５２は、温度が氷点未満であるが、検出された湿気のレベルが（例えば、主翼１０６、１０８又は関心の対象にある他の表面上に）氷の形成をもたらすのに不十分である湿度閾値未満であるので、凍結状態が検出されないと判定する。代替的に、第２の光センサ１５０が、（例えば、湿度閾値を超えた湿気又は水蒸気のレベルを示す）水変色性デバイス１４４の色の（例えば、灰色から白色への）変化を検知したが、第１の光センサ１４８が、（例えば、温度が温度閾値を超えていることを示す）熱変色性デバイス１４２の色の変化を検知しない場合、電子コントローラ１５２は、（例えば、主翼１０６、１０８又は他の関心の対象にある他の表面上の）湿気又は水蒸気の着氷をもたらすには温度が高過ぎるので、凍結状態が存在しないと判定する。
ある実施例では、凍結状態を検出したことに応答して、電子コントローラ１５２が、航空機１００の防氷システム１５４及び／又は任意の他の（１以上の）凍結防止システムを起動する。ある実施例では、凍結状態を検出したことに応答して、電子コントローラ１５２が、警告デバイス１５６を起動する警告デバイス１５６は、航空機１００の操縦室内に位置付けられてよい。例えば、警告デバイス１５６は、視覚的インジケータ（例えば、光）、聴覚的インジケータ（例えば、警報）、視覚的インジケータと聴覚的インジケータの組み合わせ、及び／又は飛行乗務員に通知を提供する任意の他の警報デバイスを含んでよい。例えば、電子コントローラ１５２は、凍結状態信号を同時に、例えば、操縦室内の警告デバイス１５６と、例えば、（１以上の）適切な凍結防止システムの自動的な起動を開始するために電子機器ベイ内に位置付けられた統合された凍結防止システムコントローラとに送信してよい。これらの凍結状態信号は、直接的に配線で接続された信号、無線信号、及び／又はデジタルデータバスを介して送信されてよい。熱変色性デバイス１４２と水変色性デバイス１４４の両方が、それらのそれぞれの一次色からそれらの二次色に変化したときにのみ、凍結表示信号が電子コントローラ１５２によって送信される。熱変色性デバイス１４２と水変色性デバイス１４４のうちの一方又は両方が、それらのそれぞれの一次色（例えば、最初の又は元々の状態）に戻るように色を変化させたときに、電子コントローラ１５２は、凍結状態が終了したか又は凍結状態がもはや存在しないと判定し、電子コントローラ１５２は、（１以上の）凍結防止システム及び／又は警告デバイス１５６への凍結出力信号をキャンセルする。
熱変色性デバイス１４２及び／又は水変色性デバイス１４４を除氷する（例えば、それらのデバイス上の氷の蓄積を防止する）ために、図示されている実施例の凍結検出システム１０２は、第１のヒータ１５８と第２のヒータ１６０を含む。第１のヒータ１５８は、熱変色性デバイス１４２に関連付けられ、第２のヒータ１６０は、水変色性デバイス１４４に関連付けられている。例えば、図示されている実施例の第１のヒータ１５８と第２のヒータ１６０は、それぞれの熱変色性デバイス１４２と水変色性デバイス１４４と共に形成された１以上の内部電気加熱コイル又は回路を含む。ある実施例では、凍結検出システム１０２が、複数の熱変色性デバイス１４２及び／又は複数の水変色性デバイス１４４を含む。幾つかのそのような実施例では、凍結検出システム１０２が、複数の第１のヒータ１５８及び／又は複数の第２のヒータ１６０を含む。言い換えると、熱変色性デバイス１４２のうちのそれぞれのものは、対応する第１のヒータ１５８のうちのそれぞれのものを含み、水変色性デバイス１４４のうちのそれぞれのものは、対応する第２のヒータ１６０のうちのそれぞれのものを含む。
凍結検出システム１０２（例えば、コントローラ）は、水変色性デバイス１４４の表面が凍結し又は氷を蓄積し、凍結検出システム１０２の動作中に湿気成分を不正確に検知することを防止するために、第２のヒータ１６０を起動する。例えば、第２のヒータ１６０は、水変色性デバイス１４４の表面温度を氷点の上に維持して、水変色性デバイス１４４上の氷の形成又は蓄積を防止するために、凍結検出システム１０２の動作中に水変色性デバイス１４４に継続的に熱を印加する。そのような氷の形成又は蓄積は、水変色性デバイス１４４が、湿気及び／又は水蒸気を検知することを妨げ得る。
更に、凍結状態の検出後に、熱変色性デバイス１４２の除氷又は熱変色性デバイス１４２の熱変色特性を回復する（例えば、熱変色性デバイス１４２の色を基色にリセットする）ために、図示されている実施例の凍結検出システム１０２は、第１のヒータ１５８を起動する。例えば、電子コントローラ１５２は、熱変色特性を回復するために、熱を印加して熱変色性デバイス１４２の温度を温度閾値より高い温度に上昇させるように、熱変色性デバイス１４２に関連付けられた第１のヒータ１５８に命令し又は第１のヒータ１５８を起動する。しかし、図示されている実施例の電子コントローラ１５２は、凍結状態が検出された後で（例えば、熱変色性デバイス１４２が凍結状態に関連付けられた温度を検知すると共に、水変色性デバイス１４４が凍結状態に関連付けられた湿気のレベルを検知した後で）、第１のヒータ１５８を起動させるように構成されている。言い換えると、例えば、熱変色性デバイス１４２が温度閾値以下の温度を検出し、且つ、水変色性デバイス１４４が湿度閾値以上の湿気のレベルを検出したことに応答して、熱変色性デバイス１４２を、第２の色（例えば、基色でない色）から第１の色（例えば、基色）に変化又は回復させるように加熱する。熱変色性デバイス１４２が、熱変色性デバイスをその基色に戻すことを可能にする温度（例えば、温度閾値より高い温度）まで加熱された後で、電子コントローラ１５２は、第１のヒータ１５８を起動解除して、熱変色性デバイス１４２が潜在的な凍結状態のモニタリングを継続することを可能にする。
幾つかの実施例では、凍結検出システム１０２が、制御システム１４６を含まない。幾つかのそのような実施例では、凍結検出システム１０２が、凍結検出器１４０を含む。具体的には、凍結検出器１４０が、（例えば、操縦室から外側を見るパイロットの見通し線内に位置決めされた）飛行乗務員にとって視認可能である。例えば、凍結検出器１４０は、ノーズ１３８上又はノーズ１３８に隣接して位置付けられ又は設置されてよい。幾つかのそのような実施例では、飛行乗務員（例えば、パイロット）が、凍結状態に関連付けられた温度を示す熱変色性デバイス１４２の色の変化を視覚的に検出し、且つ、凍結状態に関連付けられた湿気のレベル（例えば、湿度レベル）を示す水変色性デバイス１４４の色の変化を視覚的に検出したことに応答して、手動で防氷システム１５４を起動する。
航空機の電源１６２は、凍結検出システム１０２に電力を供給する。例えば、電源１６２は、第１の光センサ１４８、第２の光センサ１５０、電子コントローラ１５２、第１のヒータ１５８、及び第２のヒータ１６０に電力を供給する。
図２は、図１の例示的な凍結検出器１４０を実施することができる、本明細書で開示される例示的な凍結検出器２００である。具体的には、図示されている実施例の凍結検出器２００が、第１のセンサ即ち熱変色性デバイス２０２と第２のセンサ即ち水変色性デバイス２０４を含む。具体的には、図示されている実施例の熱変色性デバイス２０２は、第１のプローブ２０６と熱変色性層２０８を含む。例えば、図示されている実施例の第１のプローブ２０６は、例えば、液晶技術を使用して熱変色性物質を被覆させた円筒形状本体（例えば、ロッド）である。図示されている実施例の水変色性デバイス２０４は、第２のプローブ２１０と水変色性層２１２を含む。例えば、図示されている実施例の第２のプローブ２１０は、水変色性物質を被覆させた円筒形状本体（例えば、ロッド）である。図示されている実施例の第１のプローブ２０６と第２のプローブ２１０は、金属材料（例えば、アルミニウム、スチールなど）、プラスチック材料、合金、複合材料、及び／又は任意の他の適切な（１以上の）材料から構成されてよい。熱変色性デバイス２０２及び／又は第１のプローブ２０６と水変色性デバイス２０４及び／又は第２のプローブ２１０は、例えば、近似的に１／４インチと１インチの間の直径（例えば、１／２インチの直径）を有してよく、近似的に２インチと６インチの間の長さ（例えば、４インチの長さ）を有してよい。更に、航空機（例えば、航空機１００）に連結されたときに、熱変色性デバイス２０２と水変色性デバイス２０４は、近似的に２インチと６インチの間（例えば、４インチ）だけ（例えば、垂直に）間隔を空けられてよい。
図３は、図１の例示的な凍結検出器１４０を実施することができる、本明細書で開示される例示的な凍結検出器３００である。具体的には、図示されている実施例の凍結検出器３００は、熱変色性デバイス１４２を実施することができる第１のセンサ即ち熱変色性デバイス３０２、及び、水変色性デバイス１４４を実施することができる第２のセンサ即ち水変色性デバイス３０４を含む。具体的には、図示されている実施例の熱変色性デバイス３０２が、例えば、液晶技術を使用して熱変色性物質を被覆させた翼型形状を有する第１のプローブである。図示されている実施例の水変色性デバイス３０４は、水変色性物質を被覆させた翼型形状を有する第２のプローブである。例えば、図示されている実施例の熱変色性デバイス３０２及び／又は水変色性デバイス３０４は、それぞれ熱変色性材料と水変色性材料を被覆させた、金属材料（例えば、アルミニウム、スチールなど）、プラスチック材料、合金、複合材料、及び／又は任意の他の適切な（１以上の）材料から構成された基本構造を有してよい。ある実施例では、基本構造が、それぞれ、（１以上の）熱変色性材料と水変色性材料（例えば、塗料内に埋め込まれた）で塗布されている。熱変色性デバイス３０２と水変色性デバイス３０４の翼型形状は、（１以上の）空力特性を増加させる（例えば、動作中の余計な抗力を低減させる）。
図４～図１０は、図１の例示的な凍結検出システム１０２を実施することができる、様々な例示的な凍結検出システム４００、５００、７００、及び９００を示している。上述された図１の例示的な凍結検出システム１０２の構成要素と実質的に類似し又は同一な、且つ、その構成要素の機能と実質的に類似し又は同一な機能を有する、図４～図１０の凍結検出システム４００、５００、７００、及び９００のそれらの構成要素は、以下で再び詳細に説明されることはない。その代わり、関心がある読者は先の対応する記載を参照されたい。この措置を円滑にするために、同じ参照番号が同様な構造に対して使用されることになる。
図４は、本明細書で開示される、別の例示的な凍結検出システム４００を示している。図示されている実施例の凍結検出システム４００は、凍結検出器４０２を含む。図示されている実施例の凍結検出器４０２は、図１の熱変色性デバイス１４２と水変色性デバイス１４４、図２の熱変色性デバイス２０２と水変色性デバイス２０４、又は図３の熱変色性デバイス３０２と水変色性デバイス３０４によって実施することができる。図示されている実施例の凍結検出器４０２は、潜在的な凍結状態の存在を検出することができる視覚的インジケータである。図示されている実施例の凍結検出器４０２は、操縦室及び／又は飛行乗務員から見える範囲内で、航空機１００の前方胴体エリア（例えば、ノーズ１３８）上に位置付けられ（例えば、設置され）ている。そのような実施例では、凍結検出器４０２の熱変色性および水変色性反応が、パイロットから視認可能であり、潜在的な凍結状態の表示を提供し得る。幾つかのそのような実施例では、航空機の乗務員（例えば、パイロット）が、凍結検出器４０２の熱変色性デバイスと水変色性デバイスの両方の色の変化に気付いたときに、航空機の乗務員が、航空機１００の防氷システム１５４を手動で起動することができる。例えば、防氷システム１５４は、主翼１０６、１０８を防／除氷するための主翼の防氷システム４０６、及びエンジン１１０、１１２のエンジンインレットを防／除氷するためのエンジンの防氷システム４０８を含む。したがって、図示されている実施例の例示的な凍結検出器４０２は、航空機１００の既存の凍結検出システムに典型的なエリア内に設置されてよい。したがって、ある実施例では、航空機１００が、凍結検出システム４００を後付けすることができる。
図５は、図１の例示的な凍結検出システム１０２を実施することができる、本明細書で開示される例示的な凍結検出システム５００である。例えば、図示されている実施例の凍結検出システム５００は、図１の凍結検出器１４０を実施するための凍結検出器５０２、及び図１の制御システム１４６を実施するための制御システム５０４を含む。図示されている実施例の凍結検出システム５００は、例えば、航空機１００の電子機器ベイ内に位置付けられた統合されたコントローラ５０６と、通信可能に且つ／又は動作可能に接続されている。凍結状態を検出したことに応答して、図示されている実施例の凍結検出システム５００は、統合されたコントローラ５０６を介して、防氷システム１５４（例えば、主翼の防氷システム４０６、エンジンの防氷システム４０８、及び／又は航空機１００の任意の他の（１以上の）防氷又は凍結防止システム）を起動する。
図６は、図５の凍結検出器５０２の平面概略図である。図６を参照すると、図示されている実施例の凍結検出器５０２は、熱変色性デバイス６０２及び水変色性デバイス６０４を含む。図示されている実施例の凍結検出器５０２は、図１の熱変色性デバイス１４２と水変色性デバイス１４４、図２の熱変色性デバイス２０２と水変色性デバイス２０４、又は図３の熱変色性デバイス３０２と水変色性デバイス３０４によって実施することができる。図示されている実施例の熱変色性デバイス６０２と水変色性デバイス６０４は、航空機１００の胴体表面６０６（例えば、胴体１０４の外側表面）から延在する。例えば、熱変色性デバイス６０２と水変色性デバイス６０４は、胴体１０４から近似的に３インチと６インチの間（例えば、４インチ）の距離又は長さだけ延在し、互いから側方に（例えば、垂直に）近似的に３インチと６インチの間（例えば、４インチ）だけ間隔を空けられてよい。ある実施例では、熱変色性デバイス６０２と水変色性デバイス６０４上の局所的な流れ場の空力的解析が実行されて、熱変色性デバイス６０２と水変色性デバイス６０４の最適な位置及び／又は長さを決定することができる。それによって、熱変色性デバイス６０２と水変色性デバイス６０４は、胴体１０４の境界層を越えて延在して、それぞれ、自由流れの空気の温度及び湿度（例えば、水滴）状態を検知する。
凍結状態を検出するために且つ／又は防氷システム１５４を起動するために、図示されている実施例の凍結検出システム５００は、制御システム５０４を含む。熱変色性デバイス６０２の（１以上の）熱変色特性を検出し又は特定するために、図示されている実施例の凍結検出システム５００は、第１の光センサ６０８（例えば、色センサ、電気光学センサ、第１の光センサ１４８）を含む。水変色性デバイス６０４の（１以上の）水変色特性を検出し又は特定するために、図示されている実施例の凍結検出システム５００は、第２の光センサ６１０（例えば、色センサ、電気光学センサ、第２の光センサ１５０）を含む。第１及び第２の光センサ６０８及び６１０は、熱変色性デバイス６０２と水変色性デバイス６０４の色を検出又は検知することができる光ダイオード及び／又は任意の他のセンサである。例えば、図示されている実施例の第１の光センサ６０８は、第１のトランシーバ６１２を含み、第２の光センサは、第２のトランシーバ６１６を含む。
第１の光センサ６０８は、熱変色性デバイス６０２に向けて方向付けられている。熱変色性デバイス６０２の色を検知するために、図示されている実施例の第１の光センサ６０８は、熱変色性デバイス６０２に向けて光線６２０を放出し、熱変色性デバイス６０２から反射し又は跳ね返り且つ第１の光センサ６０８に戻る光６２２を受け取る。熱変色性デバイス６０２の色に基づいて、反射した光は、変動する波長を有することになる。例えば、熱変色性デバイス６０２が、自由流れの空気の温度が温度閾値（例えば、氷点）を超えている（例えば、より高い）ことを検知した場合、熱変色性デバイス６０２は、第１の色（例えば、青色）を有する。第１の光センサ６０８によって受け取られた反射光６２２は、例えば、熱変色性デバイス６０２の第１の色（例えば、青色）に関連付けられた波長を有する。熱変色性デバイス６０２が、自由流れの空気の温度が温度閾値（例えば、氷点）以下であることを検知した場合、熱変色性デバイス６０２は、第１の色とは異なる第２の色（例えば、白色）を有する。第１の光センサ６０８によって受け取られた反射光６２２は、熱変色性デバイス６０２の第２の色に関連付けられた波長を有する。
第２の光センサ６１０は、水変色性デバイス６０４に向けて方向付けられている。水変色性デバイス６０４の色を検知するために、図示されている実施例の第２の光センサ６１０は、水変色性デバイス６０４に向けて光線６２４を放出し、水変色性デバイス６０４から反射し又は跳ね返り且つ第２の光センサ６１０に戻る光６２６を受け取る。水変色性デバイス６０４の色に基づいて、反射した光は、変動する波長を有することになる。例えば、水変色性デバイス６０４が、自由流れの空気の湿気成分が湿度閾値（例えば、凍結状態を示す湿気成分）を超えていない（例えば、未満である）ことを検知した場合、水変色性デバイス６０４は、第３の色（例えば、灰色など）を有する。第２の光センサ６１０によって受け取られた反射光６２６は、水変色性デバイス６０４の第３の色に関連付けられた波長を有する。水変色性デバイス６０４が、自由流れの空気の湿気成分が湿度閾値を超えている（例えば、以上である）ことを検知した場合、水変色性デバイス６０４は、第３の色とは異なる第４の色（例えば、白色）を有する。第２の光センサ６１０によって受け取られた反射光６２６は、水変色性デバイス６０４の第４の色に関連付けられた波長を有する。図示されている実施例では、第１の色が第２の色とは異なり、第３の色が第４の色とは異なり、第２の色が第３の色及び第４の色とは異なり、且つ第３の色が第４の色とは異なる。ある実施例では、第１の色が、第３の色と同じであり、且つ／又は、第２の色が、第４の色と同じである。
第１の光センサ６０８と第２の光センサ６１０を保護するために、第１と第２の光センサ６０８と６１０のそれぞれが、カバー６２８を含む。図示されている実施例のカバー６２８は、ガラスから構成されている。しかし、他の実施例では、カバー６２８が、第１の光センサ６０８と第２の光センサ６１０が、それぞれ、熱変色性デバイス６０２と水変色性デバイス６０４をモニタすることを可能にするために、透明な材料（例えば、プラスチック、繊維ガラスなど）及び／又は任意の他の適切な材料から構成されてよい。設置されたカバー６２８は、熱変色性デバイス６０２と水変色性デバイス６０４（例えば、それらの前方又は後方）に隣接した胴体の表面６０６と同一平面にある。カバー６２８が胴体の表面６０６に対して同一平面に取り付けられた状態で、第１の光センサ６０８と第２の光センサ６１０は、（例えば、平行と垂直の間の）角度で設置される。それによって、それらのセンサは、第１及び第２の光センサ６０８及び６１０が、それぞれ、熱変色性デバイス６０２と水変色性デバイス６０４を狙うように、カバー６２８に向けられ得る。更に、第１の光センサ６０８と第２の光センサ６１０に干渉し得る又は邪魔し得るカバー６２８上の氷又は霧形成を防止するために、カバー６２８は、（例えば、電源１６２によって供給される電力を介して）電気的に加熱されてよい。ある実施例では、第１及び第２の光センサ６０８、６１０の感度を調整（例えば、向上又は微調整）するために、レンズ（例えば、フィルタ又はフィルタリングレンズ）が、それぞれ、第１及び第２の光センサ６０８、６１０の前に置かれてよい。それによって、関係するスペクトルの外側の光を更に減衰させることができる。フィルタリングレンズは、光センサ６０８（又は第２の光センサ６１０）の中へ直接的に組み込まれてもよく、又は反射光の経路内に個別に取り付けられてよい。第１及び第２の光センサ６０８、６１０に加えて、発光ダイオード（LED）若しくは他の類似の発光デバイス又は電球が、第１及び第２の光センサ６０８、６１０に隣接して設置されてよい。それによって、それらが、夜間又は照明が低減された他の条件の間に、視覚補助として、カバー６２８を通って、それぞれの熱変色性デバイス６０２と水変色性デバイス６０４に向けて集束する光を放出する。
第１の光センサ６０８と第２の光センサ６１０からの出力信号を検出するために、図示されている実施例の凍結検出システム５００は、電子コントローラ１５２を含む。図示されている実施例の電子コントローラ１５２は、熱変色性デバイス６０２が第１の色を有することを表す第１の信号（例えば、第１の信号出力レベル）を第１の光センサ６０８から、又は熱変色性デバイス６０２が第２の色を有することを表す第２の信号（例えば、第２の信号出力レベル）を第１の光センサ６０８から受信する。同様に、図示されている実施例の電子コントローラ１５２は、水変色性デバイス６０４が第３の色を有することを表す第３の信号（例えば、第３の信号出力レベル）を第２の光センサ６１０から、又は水変色性デバイス６０４が第４の色を有することを表す第４の信号（例えば、第４の信号出力レベル）を第２の光センサ６１０から受信する。ある実施例では、第１の光センサ６０８と第２の光センサ６１０のそれぞれが、それぞれの第１及び第２の光センサ６０８、６１０の検出又は測定された電圧又は電流レベルに基づいて、「論理低」又は「論理高」信号出力レベルとして検出され得る１つの出力を有してよい。今度は、電子コントローラ１５２が、凍結状態が存在することを判定し、凍結状態を検出したことに応答して防氷システム１５４を起動する。
図７は、図１の例示的な凍結検出システム１０２を実施することができる、本明細書で開示される例示的な凍結検出システム７００である。図示されている実施例の凍結検出システム７００は、図１の凍結検出器１４０を実施する凍結検出器７０２、及び図１の制御システム１４６を実施するための制御システム７０４を含む。図示されている実施例の凍結検出システム７００は、統合されたコントローラ５０６と通信可能に且つ／又は動作可能に接続されている。凍結状態を検出したことに応答して、図示されている実施例の凍結検出システム７００は、防氷システム１５４（例えば、主翼の防氷システム４０６、エンジンの防氷システム４０８、及び／又は航空機１００の任意の他の（１以上の）防氷又は凍結防止システム）を起動する。
図８は、図７の凍結検出器７０２の概略図である。図８を参照すると、図示されている実施例の凍結検出器７０２は、航空機１００の主翼１０８に位置決めされ又は取り付けられている。具体的には、図示されている実施例の凍結検出器７０２が、熱変色性デバイス８０２と水変色性デバイス８０４を含む。図示されている実施例の熱変色性デバイス８０２と水変色性デバイス８０４は、主翼１０８の内側に設置され又は位置決めされたモジュールである。例えば、熱変色性デバイス８０２と水変色性デバイス８０４は、主翼１０８内に形成されたカットアウト又は開口部の中にドロップされたモジュールであってよい。更に、図示されている実施例の熱変色性デバイス８０２と水変色性デバイス８０４は、主翼１０８の上側表面８０６に対して同一平面に取り付けられている。言い換えると、図示されている実施例の熱変色性デバイス８０２と水変色性デバイス８０４は、主翼１０８の翼型表面及び／又は空力表面の一部分を形成する。
熱変色性デバイス８０２は、第１の光センサ８１０を収容するためのハウジング８０８を含む。図示されている実施例の第１の光センサ８１０は、光ダイオード８１２と第１の発光ダイオード（LED）８１４を含む。第１のカバー８１６が、第１の光センサ８１０をハウジング８０８内に封入する。図示されている実施例の第１のカバー８１６は、ガラス（及び／又は任意の他の（例えば、耐熱性の）透明な又は透き通った（１以上の）材料）から構成され、第１のカバー８１６の外側表面８１８上に熱変色性材料（例えば、物質又は層）を含む。第１のカバー８１６の外側表面８１８は、主翼１０８の上側表面８０６と同一平面にある。第１のカバー８１６（例えば、熱変色性材料）の色を検出するために、図示されている実施例の第１のLED８１４は、第１のカバー８１６に光を向け、光ダイオード８１２は、第１のカバー８１６から反射した光を受け取る。光ダイオード８１２は、第１のカバー８１６が第１の色を有することを表す第１の出力信号レベル（例えば、電圧又は電流）、又は、第１のカバー８１６が第２の色を有することを表す第２の出力信号レベル（例えば、電圧又は電流）を、電子コントローラ１５２に通信する。第１の光センサ８１０は、有線８３２を介して、電子コントローラ１５２と通信可能に接続されている。
水変色性デバイス８０４は、第２の光センサ８２２を収容するためのハウジング８２０を含む。図示されている実施例の第２の光センサ８２２は、光ダイオード８２４と第２の発光ダイオード（LED）８２６を含む。第２のカバー８２８が、第２の光センサ８２２をハウジング８２０内に封入する。図示されている実施例の第２のカバー８２８は、ガラス（及び／又は任意の他の（例えば、耐熱性の）透明な又は透き通った（１以上の）材料）から構成され、第２のカバー８２８の外側表面８３０上に水変色性材料（例えば、物質又は層）を含む。第２のカバー８２８の外側表面８３０は、主翼１０８の上側表面８０６と同一平面にある。第２のカバー８２８（例えば、水変色性材料）の色を検出するために、図示されている実施例の第２のLED８２６は、第２のカバー８２８に光を向け、光ダイオード８２４は、第２のカバー８２８から反射した光を受け取る。光ダイオード８２４は、第２のカバー８２８が第３の色を有することを表す第１の出力信号レベル（例えば、電圧又は電流）、又は、第２のカバー８２８が第４の色を有することを表す第２の出力信号レベル（例えば、電圧又は電流）を、電子コントローラ１５２に通信する。第２の光センサ８２２は、有線８３２を介して、電子コントローラ１５２と通信可能に接続されている。
図示されている実施例では、光ダイオード８１２及び８２４が、それぞれ、第１のカバー８１６と第２のカバー８２８に直接的に隣接して（例えば、下に）位置決めされている。したがって、更なるハードウェア又はプローブ（例えば、図２のロッド又は図３の翼型）は使用されない。そのような構成により、熱変色性デバイス８０２と水変色性デバイス８０４を、航空機１００の重要な表面（例えば、主翼１０８の前縁１１６）上に直接的に位置決め又は設置することが可能になる。その場合、着氷は、重要な表面の空力特性又は性能に影響を与えること（例えば、変化させること）なしに生じる可能性が高い。更に、図示されている実施例の凍結検出システム７００は、胴体１０４から（４インチを超えた距離だけ）離れて位置付けられた、航空機１００の表面に接続されてよい。更に、電子コントローラ１５２が凍結状態を検出した後で、図示されている実施例の第１のカバー８１６が、第１のヒータ１５８を介して加熱されて、第１のカバー８１６の熱変色性材料を、スタンバイモードに（例えば、温度閾値より高い温度に）リセットし又は戻す。図示されている実施例の第２のカバー８２８は、動作中に第２のカバー８２８上の氷形成を防止するために、第２のヒータ１６０を介して加熱される。
図９は、図１の例示的な凍結検出システム１０２を実施することができる、本明細書で開示される例示的な凍結検出システム９００である。図示されている実施例の凍結検出システム９００は、図１の凍結検出器１４０を実施することができる凍結検出器９０２、及び図１の制御システム１４６を実施することができる制御システム９０４を含む。凍結検出器９０２は、航空機１００の主翼１０８上に位置付けられ、制御システム９０４は、胴体１０４上に位置付けられる。図示されている実施例の凍結検出システム９００は、統合されたコントローラ５０６と通信可能に且つ／又は動作可能に接続されている。凍結状態を検出したことに応答して、図示されている実施例の凍結検出システム９００は、防氷システム１５４（例えば、主翼の防氷システム４０６、エンジンの防氷システム４０８、及び／又は航空機１００の任意の他の（１以上の）防氷若しくは凍結防止システム）を起動する。
図１０は、図９の航空機器１００の平面概略図である。図１０を参照すると、図示されている実施例の凍結検出器９０２は、航空機１００の主翼１０８の上側表面８０６（例えば、最上面）に位置決めされ又は取り付けられている。具体的には、図示されている実施例の凍結検出器９０２が、熱変色性デバイス１００２と水変色性デバイス１００４を含む。図示されている実施例の熱変色性デバイス１００２と水変色性デバイス１００４は、主翼１０８上に設置され又は位置決めされたディスク形状である。具体的には、熱変色性デバイス１００２と水変色性デバイス１００４が、主翼１０８の上側表面８０６内に形成されたカットアウト又は開口部の中に設置されたディスク形状のセンサであってよい。例えば、熱変色性デバイス１００２と水変色性デバイス１００４のそれぞれは、近似的に１インチと５インチの間（例えば、２インチ）の直径を有してよく、例えば、近似的に３インチと６インチの間（例えば、４インチ）の距離だけ側方（例えば、水平に）分離されてよい。ある実施例では、熱変色性デバイス１００２と水変色性デバイス１００４が、主翼１０８の上側表面８０６上にディスク形状のセンサを塗布することによって形成される。更に、図示されている実施例の熱変色性デバイス１００２と水変色性デバイス１００４は、主翼１０８の上側表面８０６に対して同一平面に取り付けられている。言い換えると、図示されている実施例の熱変色性デバイス１００２と水変色性デバイス１００４は、主翼１０８の翼型表面及び／又は空力表面（例えば、上側表面８０６）の一部分を形成する。
図示されている実施例の制御システム９０４は、図５及び図６の制御システム５０４と実質的に類似する。図示されている実施例の制御システム９０４は、熱変色性デバイス１００２の色特性を検出するために、熱変色性デバイス１００２に方向付けられた（例えば、それに向けて突出した）第１の光センサ６０８、及び、水変色性デバイス１００４の色特性を検出するために、水変色性デバイス１００４に方向付けられた（例えば、それに向けて突出した）第２の光センサ６１０を含む。図示されている実施例では、第１及び第２の光センサ６０８及び６１０が、胴体１０４と同一平面に取り付けられ、電子コントローラ１５２と通信可能に接続されている。したがって、図９及び図１０の実施例では、凍結検出器９０２と制御システム９０４の両方が、航空機１００の外側表面（例えば、胴体の表面６０６と上側表面８０６）に対して同一平面に取り付けられている。
凍結検出システム１０２、４００、５００、７００、及び９００の前述の実施例は、航空機で採用されてよい。上述された例示的な凍結検出システムのそれぞれは、特定の特徴を有するが、一実施例の特定の特徴が排他的にその実施例で使用される必要はないことが理解されるべきである。代わりに、上述の且つ／又は図面で描かれた特徴の何れも、何れかの実施例の他の特徴のうちの何れかに加えて又は代替的に、それらの実施例のうちの何れとも組み合わせることができる。一実施例の特徴は、別の一実施例の特徴に対して相互に排他的ではない。その代わりに、本開示の範囲は、特徴のうちの何れかの任意の組み合わせを包含する。ある実施例では、本開示の教示に従って開示された凍結検出システムが、本明細書で開示された凍結検出システム１０２、４００、５００、７００、及び９００の組み合わせを有してよい。更に、航空機は、本明細書で開示された凍結検出システム１０２、４００、５００、７００、及び９００のうちの１以上を有してよい。
図１１は、図１、図６、図８、及び図１０の電子コントローラ１５２の概略図である。図示されている実施例の電子コントローラ１５２は、例示的な熱変色性デバイスモニタ１１０２、例示的な水変色性デバイスモニタ１１０４、例示的な凍結状態検出器１１０６、例示的な警告出力決定器１１０８、例示的な防氷システム起動器１１１０、及び例示的なヒータコントローラ１１１２を含む。ある実施例では、例示的な熱変色性デバイスモニタ１１０２、例示的な水変色性デバイスモニタ１１０４、例示的な凍結状態検出器１１０６、例示的な警告出力決定器１１０８、例示的な防氷システム起動器１１１０、及び例示的なヒータコントローラ１１１２が、通信バス１１１４を介して通信可能である。
図示されている実施例の例示的な熱変色性デバイスモニタ１１０２は、熱変色性デバイス１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２の色（例えば、色の変化）をモニタ又は検出する。熱変色性デバイス１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２の色（例えば、色の変化）をモニタ又は検出するために、図示されている実施例の熱変色性デバイスモニタ１１０２は、第１の光センサ１４８、６０８と通信可能に接続されている。例えば、図示されている実施例の熱変色性デバイスモニタ１１０２は、熱変色性デバイス１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２が第１の色（例えば、青色）を有することを表す第１の出力信号を第１の光センサ１４８、６０８から受信し、又は熱変色性デバイス１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２が第１の色とは異なる第２の色（例えば、白色）を有することを表す第２の出力信号を第１の光センサ１４８、６０８から受信する。例えば、第１の出力信号及び／又は第１の色は、（例えば、自由流れの空気の）温度が温度閾値を超えている（例えば、より高い）ことを示してよく、第２の出力信号及び／又は第２の色は、温度が温度閾値を超えていない（例えば、以下である）ことを示してよい。ある実施例では、第１の出力信号が、論理「１」の信号（例えば、温度が温度閾値を超えている）であり、第２の出力信号が、論理「０」の信号（例えば、温度が温度閾値を超えていない）である。ある実施例では、第１の光センサ１４８、６０８が、熱変色性デバイス１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２が第１の色を有することを表す第１のアナログ出力信号（例えば、０ボルトと１ボルトの間の電圧など）、及び、熱変色性デバイス１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２が第２の色を有することを表す第２のアナログ信号（例えば、２ボルトと５ボルトの間の電圧など）を提供してよい。ある実施例では、電子コントローラ１５２が、凍結状態検出器１１０６、警告出力決定器１１０８、及び／又はより一般的に電子コントローラ１５２によって処理されるために、アナログ信号をデジタル信号に変換するためのアナログ・デジタル（A／D）変換器を含んでよい。
図示されている実施例の例示的な水変色性デバイスモニタ１１０４は、水変色性デバイス１４４、２０４、３０４、６０４、８０４、１００４の色（例えば、色の変化）をモニタ又は検出する。水変色性デバイス１４４、２０４、３０４、６０４、８０４、１００４の色（例えば、色の変化）をモニタ又は検出するために、図示されている実施例の水変色性デバイスモニタ１１０４は、第２の光センサ１５０、６１０と通信可能に接続されている。例えば、図示されている実施例の水変色性デバイスモニタ１１０４は、水変色性デバイス１４４、２０４、３０４、６０４、８０４、１００４が第１の色（例えば、第３の色、灰色など）を有することを表す第１の出力信号（例えば、第３の信号）を第２の光センサ１５０、６１０から受信し、又は水変色性デバイス１４４、２０４、３０４、６０４、８０４、１００４が第１の色とは異なる第２の色（例えば、第４の色、白色など）を有することを表す第２の出力信号（例えば、第４の信号）を第２の光センサ１５０、６１０から受信する。例えば、第１の出力信号及び／又は第１の色は、水又は湿気の蓄積が湿度閾値を超えていない（例えば、未満である）ことを示してよく、第２の出力信号及び／又は第２の色は、水又は湿気の蓄積が湿度閾値を超えている（例えば、以上である）ことを示してよい。ある実施例では、第１の出力信号が、論理「０」の信号（例えば、湿気のレベルが湿度閾値を超えていない）であり、第２の出力信号が、論理「１」の信号（例えば、湿気のレベルが湿度閾値を超えている）である。ある実施例では、第２の光センサ１５０、６１０からの第１及び第２の出力信号が、アナログ信号であってよい。ある実施例では、第２の光センサ１５０、６１０が、水変色性デバイス１４４、２０４、３０４、６０４、８０４、１００４が第１の色を有することを表す第１のアナログ出力信号（例えば、０ボルトと１ボルトの間の電圧など）、及び、水変色性デバイス１４４、２０４、３０４、６０４、８０４、１００４が第２の色を有することを表す第２のアナログ信号（例えば、２ボルトと５ボルトの間の電圧など）を提供してよい。ある実施例では、電子コントローラ１５２が、凍結状態検出器１１０６、警告出力決定器１１０８、及び／又はより一般的に電子コントローラ１５２によって処理されるために、アナログ信号をデジタル信号に変換するためのアナログ・デジタル（A／D）変換器を含んでよい。
凍結状態検出器１１０６は、熱変色性デバイスモニタ１１０２及び水変色性デバイスモニタ１１０４と通信可能に接続されている。図示されている実施例の凍結状態検出器１１０６は、それぞれ、第１の光センサ１４８、６０８と第２の光センサ１５０、６１０から熱変色性デバイスモニタ１１０２と水変色性デバイスモニタ１１０４によって受信された出力信号に基づいて、凍結状態が存在するかどうかを判定する。例えば、凍結状態検出器１１０６は、（例えば、ANDゲートを介して）熱変色性デバイスモニタ１１０２と水変色性デバイスモニタ１１０４によって受信された出力信号を比較して、凍結状態が存在するかどうかを判定する。ある実施例では、凍結状態検出器１１０６が、AND論理ゲートである。
図示されている実施例の凍結状態検出器１１０６は、熱変色性デバイスモニタ１１０２が、（例えば、温度が温度閾値（例えば、華氏３２度）以下であることを表す）第２の出力信号を第１のセンサ１４８、６０８から検出したこと、及び、水変色性デバイスモニタ１１０４が、（例えば、湿気が湿度閾値以上であることを表す）第２の信号を第２の光センサ１５０、６１０から検出したことに応答して、凍結状態を検出する。したがって、図示されている実施例の凍結状態検出器１１０６は、熱変色性デバイスモニタ１１０２が温度が温度閾値以下であることを検出したと共に、湿気のレベルが湿度閾値以上であることに応答して、凍結状態を検出する。
図示されている実施例の凍結状態検出器１１０６は、熱変色性デバイスモニタ１１０２が、温度が温度閾値より高いことを示す第１の出力信号を第１の光センサ１４８、６０８から受信したか、又は、水変色性デバイスモニタ１１０４が、湿気のレベルが湿度閾値以下であることを示す第１の出力信号を第２の光センサ１５０、６１０から受信した、うちの少なくとも一方であることに応答して、凍結状態が存在しないことを検出する。更に、図示されている実施例の凍結状態検出器１１０６は、熱変色性デバイスモニタ１１０２が、温度が温度閾値以下であることを示す第２の出力信号を第１の光センサ１４８、６０８から受信したこと、及び、水変色性デバイスモニタ１１０４が湿気のレベルが湿度閾値以下であることを示す第１の信号を第２の光センサ１５０、６１０から受信したことに応答して、凍結状態が存在しないことを検出する。
図示されている実施例の凍結状態検出器１１０６は、凍結状態を検出したことに応答して、第１の信号（例えば、論理信号「１」、２と５ボルトの間の電圧など）を出力し、非凍結状態を検出したことに応答して、第１の信号とは異なる第２の信号（例えば、論理信号「０」、０と１ボルトの間の電圧など）を出力する。凍結状態検出器１１０６は、第１の信号又は第２の信号を、防氷システム起動器１１１０、警告出力決定器１１０８、及び／又はヒータコントローラ１１１２のうちの少なくとも１つに通信する。
図示されている実施例の防氷システム起動器１１１０は、凍結状態検出器１１０６から第１の信号（例えば、第１の信号出力レベル）又は第２の信号（例えば、第２の信号出力レベル）の何れかを受信する。凍結状態検出器１１０６から（例えば、凍結状態を表す）第１の信号を受信したことに応答して、防氷システム起動器１１１０は、凍結防止システム（例えば、防氷システム１５４）を起動させ又は起動させるように命令する。凍結状態検出器１１０６から（例えば、非凍結状態を表す）第２の信号を受信したことに応答して、防氷システム起動器１１１０は、凍結防止システムを起動解除させ又は起動解除させるように命令する。例えば、防氷システム起動器１１１０は、航空機１００の防氷システム１５４と通信可能に接続されてよい。ある実施例では、防氷システム起動器１１１０が、凍結状態検出器１１０６を介して実施される。
図示されている例示的な警告出力決定器１１０８は、凍結状態検出器１１０６から第１の信号（例えば、第１の信号出力レベル）又は第２の信号（例えば、第２の信号出力レベル）の何れかを受信する。凍結状態検出器１１０６から（例えば、凍結状態を表す）第１の信号を受信したことに応答して、警告出力決定器１１０８は、警告デバイス１５６を（警報をオンにするように）起動させ又は起動させるように命令する。凍結状態検出器１１０６から（例えば、非凍結状態を表す）第２の信号を受信したことに応答して、警告出力決定器１１０８は、警告デバイス１５６を（警告を放出することをオフにする又は停止するように）起動解除させ又は起動解除させるように命令する。例えば、警告出力決定器１１０８は、警告デバイス１５６と通信可能に接続されてよい。ある実施例では、警告出力決定器１１０８が、凍結状態検出器１１０６を介して実施される。
図示されている実施例のヒータコントローラ１１１２は、凍結状態検出器１１０６から第１の信号（例えば、第１の信号出力レベル）又は第２の信号（例えば、第２の信号出力レベル）の何れかを受信する。（例えば、凍結状態を表す）第１の信号を凍結状態検出器１１０６から受信したことに応答して、ヒータコントローラは、熱変色性デバイス１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２に関連付けられた第１のヒータ１５８を起動させ又は起動させるように命令する。（例えば、非凍結状態を表す）第２の信号を凍結状態検出器１１０６から受信したことに応答して、ヒータコントローラ１１１２は、熱変色性デバイス１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２に関連付けられた第１のヒータ１５８を起動解除させ（例えば、オフにする）又は起動解除させるように命令する。ある実施例では、ヒータコントローラ１１１２が、凍結検出システム１０２、５００、７００、９００が起動されたときに、水変色性デバイス１４４、２０４、３０４、６０４、８０４、１００４に関連付けられた第２のヒータ１６０を起動させるように命令する。ある実施例では、ヒータコントローラ１１１２決定器が、凍結状態検出器１１０６を介して実施される。
ある実施例では、電子コントローラ１５２が、凍結検出システム１０２、５００、７００、９００を介して凍結状態のモニタリングを持続及び／又はさもなければ継続するかどうかを判定する。例えば、電子コントローラ１５２は、ユーザ入力に基づいて凍結検出システム１０２、５００、７００、９００のモニタリングを中止することを決定してよく、凍結検出システム１０２、５００、７００、９００などに通信可能に接続されたセンサから（例えば、通信ハートビート、センサ情報などの）通信を継続して受信することができる。
図１、図６、図８、及び図１０の電子コントローラ１５２を実施する例示的なやり方が、図１１で示されているが、図１１で示されている要素、プロセス、及び／又はデバイスのうちの１以上は、組み合わされ、分割され、再配置され、省略され、取り除かれ、且つ／又は任意の他のやり方で実施されてよい。更に、例示的な熱変色性デバイスモニタ１１０２、例示的な水変色性デバイスモニタ１１０４、例示的な凍結状態検出器１１０６、例示的な警告出力決定器１１０８、例示的な防氷システム起動器１１１０、例示的なヒータコントローラ１１１２、及び／又はより一般的に図１の例示的な電子コントローラ１５２は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、並びに／又はハードウェア、ソフトウェア、及び／若しくはファームウェアの任意の組み合わせによって実施されてよい。したがって、例えば、例示的な熱変色性デバイスモニタ１１０２、例示的な水変色性デバイスモニタ１１０４、例示的な凍結状態検出器１１０６、例示的な警告出力決定器１１０８、例示的な防氷システム起動器１１１０、例示的なヒータコントローラ１１１２、及び／又はより一般的に例示的な電子コントローラ１５２のうちの何れかは、１以上のアナログ若しくはデジタル回路、論理回路、（１以上の）プログラマブルプロセッサ、（１以上の）プログラマブルコントローラ、（１以上の）グラフィック処理ユニット（（１以上の）GPU）、（１以上の）デジタル信号プロセッサ（（１以上の）DSP）、（１以上の）特定用途向け集積回路（（１以上の）ASIC）、（１以上の）プログラマブル論理デバイス（PLD）、及び／又は（１以上の）フィールドプロブラマブル論理デバイス（（１以上の）FPLD）によって実施されてよい。本特許出願文献の装置若しくはシステムの請求項を、純粋にソフトウェア及び／又はファームウェアの実施態様をカバーするものとして読むときに、例示的な熱変色性デバイスモニタ１１０２、例示的な水変色性デバイスモニタ１１０４、例示的な凍結状態検出器１１０６、例示的な警告出力決定器１１０８、例示的な防氷システム起動器１１１０、例示的なヒータコントローラ１１１２のうちの少なくとも１つは、本明細書において、メモリ、デジタル多用途ディスク（DVD）、コンパクトディスク（CD）、ブルーレイディスクなどの、非一過性のコンピュータ可読記憶デバイス若しくは記憶ディスクを含むように明確に規定される。また更に、図１、図６、図８、及び図１０の例示的な電子コントローラ１５２は、図１１で示されたものに加えて又はそれらの代わりに、図示される要素、プロセス、及びデバイスのうちの何れか若しくは全てのうちの１つより多くを含んでよい。本明細書では、「通信している（in communication）」という句は、そのバリエーションも含めて、１つ以上の中間の構成要素を通じた直接的な通信及び／又は間接的な通信を包含しており、直接的な物理的（例えば有線による）通信及び／又は一定の通信を要しないが、むしろ追加的に、周期的な間隔での、予定された間隔での、非周期的な間隔での、及び／又は一度限りのイベントでの選択的な通信を含む。
電子コントローラ１５２は、処理プラットフォーム（例えば、図１３の処理プラットフォーム１３００）のうちの１以上、論理回路（例えば、図１４の制御回路１４００）のうちの１以上、及び／又はそれらの組み合わせを使用して、実施されてよい。
図１１の電子コントローラ１５２を実施するための、例示的なハードウェア論理、機械可読指示命令、ハードウェアで実施される状態機械、及び／又はこれらの任意の組み合わせを表す、フローチャートが、図１２で示されている。機械可読指示命令は、以下で図１３との関連で検討する例示的なプロセッサプラットフォーム１３００に示すプロセッサ１３１２といった、コンピュータプロセッサによる実行のための実行可能なプログラム又は当該プログラムの一部であってよい。プログラムは、CD-ROM、フロッピーディスク、ハードドライブ、DVD、ブルーレイディスク、又は、プロセッサ１３１２と関連付けられたメモリといった、非一過性のコンピュータ読取可能な記憶媒体に格納されたソフトウェアに具現化されてよいが、代替的に、全プログラム及び／又はその一部がプロセッサ１３１２以外の装置によって実行され及び／又はファームウェア又は専用のハードウェアに具現化され得るであろう。更に、例示的なプログラムは、図１２に示すフローチャートに関連して記載されているが、電子コントローラ１５２を実施する他の多くの方法が代替として使用され得る。例えば、ブロックの実行順序は変更されてよく、且つ／又は、記載されているブロックの一部は変更され得るか、消去され得るか、又は組み合わされ得る。代替的又は追加的に、上記ブロックの何れか又は全てを、ソフトウェア又はファームウェアを実行することなく対応する動作を実施するよう構造化された１つ以上のハードウェア回路（例えば、ディスクリート及び／又は集積アナログ及び／又はデジタル回路、FPGA、ASIC、比較器、演算増幅器(op-amp:operational-amplifier）、論理回路等）により実現してもよい。
上述したように、図１２の例示的なプロセスは、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリ、読取専用メモリ、コンパクトディスク、デジタル多用途ディスク、キャッシュ、ランダムアクセスメモリ及び／又は、任意の期間にわたって（例えば、長期的に、永続的に、短期的に、一時バッファ用として、及び／又は情報のキャッシング用として）情報が格納される任意の他の記憶装置又は記憶ディスクといった、非一過性のコンピュータ読取可能な媒体及び／又は機械読取可能な媒体に格納された実行可能な命令（例えば、コンピュータ読取可能な及び／又は機械読取可能な命令）を用いて実現することが可能である。本明細書で使用される際に、非一過性のコンピュータ可読媒体という語は、任意のタイプのコンピュータ可読記憶デバイス及び／又は記憶ディスクを含み、伝播信号を除外し、伝送媒体を除外するように明確に規定されている。
「含む（Including）」及び「備える（comprising）」（並びに、これらの全ての活用形及び時制）は、本明細書では、オープンエンドの語として使用される。したがって、請求項で、「含む（include）」又は「含む（comprise）」（例えば、comprises, includes, comprising, including, havingなど）の如何なる形態が、プリアンブルとして利用されても、又は、如何なる請求項の記載の範囲で使用されていても、対応する請求項又記載の範囲から外れることなく、追加的な構成要素、用語等が存在し得ると解されたい。本明細書では、「少なくとも（at least）」という語句は、例えば、請求項のプリアンブルで移行部の用語として使用されるが、「含む」（「including」及び「comprising」）という用語がオープンエンド形式であるのと同様に、オープンエンド形式である。「及び／又は」（「and/or」）という用語は、例えば、A、B、及び／又はCといった形で使用される場合には、（１）Aのみ、（２）Bのみ、（３）Cのみ、（４）A及びB、（５）A及びC、（６）B及びC、並びに、（７）A及びB及びCといった、A、B、Cの部分集合のいずれの組み合わせも指している。
図１２の方法は、電子コントローラ１５２が、熱変色性デバイスヒータを起動したときに開始する（ブロック１２０２）。例えば、電子コントローラ１５２のヒータコントローラ１１１２は、第２のヒータ１６０に信号を提供して、第２のヒータ１６０を起動させ、熱変色性デバイス１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２に熱を供給する。
電子コントローラ１５２は、熱変色性デバイス１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２の色の変化を検出するために、熱変色性デバイス１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２をモニタする（ブロック１２０４）。例えば、熱変色性デバイス１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２をモニタするために、熱変色性デバイスモニタ１１０２は、熱変色性デバイス１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２が第１の色を有することを示す第１の信号（例えば、第１の信号出力レベル）を第１の光センサ１４８、６０８から受信し、又は熱変色性デバイス１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２が第２の色を有することを示す第２の信号（例えば、第２の信号出力レベル）を第１の光センサ１４８、６０８から受信する。
電子コントローラ１５２は、熱変色性デバイス１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２の色の変化を検出する（ブロック１２０６）。例えば、電子コントローラ１５２は、熱変色性デバイスモニタ１１０２が第１の出力信号（例えば、第１の信号出力レベル）を第１の光センサ１４８、６０８から受信したときに、色の変化が生じなかった（熱変色性デバイス１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２が第１の色を有する）と判定する。対照的に、電子コントローラ１５２は、熱変色性デバイスモニタ１１０２が第２の出力信号（例えば、第２の信号出力レベル）を第１の光センサ１４８、６０８から受信したときに、熱変色性デバイス１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２の色の変化が生じた（熱変色性デバイス１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２が第２の色を有する）と判定する。ブロック１２０６で、電子コントローラ１５２が、熱変色性デバイス１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２の色の変化を検出しない（例えば、熱変色性デバイス１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２が第１の色を有する）場合、プロセス１２００はブロック１２０４に戻る。
電子コントローラ１５２は、水変色性デバイス１４４、２０４、３０４、６０４、８０４、１００４の色の変化を検出するために、水変色性デバイス１４４、２０４、３０４、６０４、８０４、１００４もモニタする（ブロック１２０８）。例えば、水変色性デバイス１４４、２０４、３０４、６０４、８０４、１００４をモニタするために、水変色性デバイスモニタ１１０４は、水変色性デバイス１４４、２０４、３０４、６０４、８０４、１００４が第１の色を有することを示す第１の信号（例えば、第１の信号出力レベル）を第２の光センサ１５０、６１０から受信し、又は、水変色性デバイス１４４、２０４、３０４、６０４、８０４、１００４が第２の色を有することを示す第２の信号（例えば、第２の信号出力レベル）を第２の光センサ１５０、６１０から受信する。
電子コントローラ１５２は、水変色性デバイス１４４、２０４、３０４、６０４、８０４、１００４の色の変化を検出する（ブロック１２１０）。例えば、電子コントローラ１５２は、水変色性デバイスモニタ１１０４が第１の出力信号（例えば、第１の信号出力レベル）を第２の光センサ１５０、６１０から受信したときに（例えば、水変色性デバイス１４４、２０４、３０４、６０４、８０４、１００４が、第１の色を有するときに）、色の変化を検出しない。対照的に、電子コントローラ１５２は、水変色性デバイスモニタ１１０４が第２の出力信号（例えば、第２の信号出力レベル）を第２の光センサ１５０、６１０から受信したときに、水変色性デバイス１４４、２０４、３０４、６０４、８０４、１００４の色の変化があった（水変色性デバイス１４４、２０４、３０４、６０４、８０４、１００４が、第２の色を有する）と判定する。
ブロック１２０６で、電子コントローラ１５２が、熱変色性デバイス１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２の色の変化を検出しない（例えば、熱変色性デバイス１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２が、第１の色を有する）場合、及び／又は、ブロック１２１０で、電子コントローラ１５２が、水変色性デバイス１４４、２０４、３０４、６０４、８０４、１００４の色の変化を検出しない（例えば、水変色性デバイス１４４、２０４、３０４、６０４、８０４、１００４が、第１の色を有する）場合、電子コントローラ１５２は、凍結状態が検出されなかったと判定する（ブロック１２１２）。電子コントローラ１５２は、警告デバイス１５６を起動解除し（ブロック１２１４）、且つ／又は、防氷システム１５４を起動解除する（ブロック１２１６）。
ブロック１２０６で、電子コントローラ１５２が、熱変色性デバイス１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２の色の変化を検出した場合、且つ、ブロック１２１０で、電子コントローラ１５２が、水変色性デバイス１４４、２０４、３０４、６０４、８０４、１００４の色の変化を検出した場合、電子コントローラ１５２は、凍結状態を検出する（ブロック１２１８）。それに応じて、電子コントローラ１５２は、警告デバイス１５６を起動し（ブロック１２２０）、且つ防氷システム１５４を起動する（ブロック１２２２）。
更に、凍結状態が検出されたときに、電子コントローラ１５２は、熱変色性デバイスヒータを起動して、熱変色性デバイス１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２を、一次色又は初期の色に回復させる（ブロック１２２４）。例えば、ヒータコントローラ１１１２は、熱変色性デバイス１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２に関連付けられた第１のヒータ１５８を起動する（例えば、オンにする）ための信号を提供する。熱変色性デバイスヒータが起動された後で、電子コントローラ１５２は、熱変色性デバイス１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２の色の変化（例えば、熱変色性デバイス１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２の第１の色）を検出するために、熱変色性デバイス１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２をモニタする（ブロック１２２６）。電子コントローラ１５２が、熱変色性デバイス１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２の色の変化を検出しない（例えば、熱変色性デバイス１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２が、第２の色を有する）場合（ブロック１２２８）、プロセスはブロック１２２６に戻る。ブロック１２２６で、電子コントローラ１５２が、熱変色性デバイス１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２の色の変化を検出した（例えば、熱変色性デバイス１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２が、第１の色を有する）場合、電子コントローラ１５２は、熱変色性デバイスヒータを起動解除する（ブロック１２３０）。例えば、ヒータコントローラ１１１２は、第１のヒータ１５８を起動解除する（例えば、オフにする）ための信号を送信する。
図１３は、図１１の電子コントローラ１５２を実施するために図１２の指示命令を実行するように構築された、例示的なプロセッサプラットフォーム１３００のブロック図である。プロセッサプラットフォーム１３００は、例えば、サーバ、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、自己学習機械（例えば、ニューラルネットワーク）、モバイルデバイス（例えば、携帯電話、スマートフォン、iPad（登録商標）などのタブレット）、パーソナルデジタルアシスタント（PDA）、インターネット家電、又は任意の他の種類の計算デバイスであってよい。
図示されている実施例のプロセッサプラットフォーム１３００は、プロセッサ１３１２を含む。図示されている実施例のプロセッサ１３１２は、ハードウェアである。例えば、プロセッサ１３１２は、任意の望ましい系列会社若しくは製造者からの１つ以上の集積回路、論理回路、マイクロプロセッサ、GPU、DSP、又はコントローラによって実装され得る。ハードウェアプロセッサは、半導体ベース（例えば、シリコンベース）のデバイスであってよい。この実施例では、プロセッサが、例示的な熱変色性デバイスモニタ１１０２、例示的な水変色性デバイスモニタ１１０４、例示的な凍結検出器１１０６、例示的な警告出力決定器１１０８、例示的な防氷システム起動器１１１０、及び例示的なヒータコントローラ１１１２を実施する。
示されている実施例のプロセッサ１３１２は、ローカルメモリ１３１３（例えば、キャッシュ）を含む。示されている実施例のプロセッサ１３１２は、揮発性メモリ１３１４及び不揮発性メモリ１３１６を含むメインメモリと、バス１３１８を介して通信可能である。揮発性メモリ１３１４は、同期型ダイナミックランダムアクセスメモリ（SDRAM：Synchronous Dynamic Random Access Memory)、ダイナミックランダムアクセスメモリ（DRAM：Dynamic Random Access Memory）、RAMBUS（登録商標）ダイナミックランダムアクセスメモリ（RDRAM（登録商標））、及び／又は任意の他の種類のランダムアクセスメモリデバイスによって実装され得る。不揮発性メモリ１３１６は、フラッシュメモリ及び／又は任意の望ましい種類のメモリデバイスによって実装され得る。メインメモリ１３１４、１３１６へのアクセスは、メモリコントローラによって制御される。
示されている実施例のプロセッサプラットフォーム１３００は、インターフェース回路１３２０も含む。インターフェース回路１３２０は、イーサネットインタフェース、ユニバーサルシリアルバス（USB：universal serial bus)、Bluetooth（登録商標）インターフェース、近距離無線通信（NFC：near field communication）インターフェース、ARINC429バス若しくは他のARINCバス、及び／又はPCIエクスプレスインターフェースといった任意の種類のインターフェース規格により実装され得る。
示されている実施例では、１以上の入力デバイス１３２２が、インターフェース回路１３２０に接続されている。（１以上の）入力デバイス１３２２は、ユーザが、データ及び/又は命令をプロセッサ１３１２に入力することを可能にする。（１以上の）入力デバイスは、例えば、音声センサ、マイクロフォン、カメラ（静止画又は映像）、キーボード、ボタン、マウス、タッチスクリーン、トラックパッド、トラックボール、アイソポイント（isopoint）、及び／又は音声認識システムによって実装され得る。ある実施例では、入力デバイス１３２２が、第１の光センサ１４８、６０８と、第２の光センサ１５０、６１０とを含む。
１以上の出力デバイス１３２４も、図示されている実施例のインターフェース回路１３２０に接続される。出力デバイス１３２４は、例えば、ディスプレイデバイス（例えば、発光ダイオード（LED）、有機発光ダイオード（OLED）、液晶ディスプレイ（LCD)、カソードレイチューブディスプレイ（CRT）、インプレイススイッチング（IPS）ディスプレイ、タッチスクリーンなど）、触覚出力デバイス、プリンタ、及び／又はスピーカーによって実装され得る。ゆえに、図示している実施例のインターフェース回路１３２０は、典型的には、グラフィックドライバカード、グラフィックドライバチップ、及び/又はグラフィックドライバプロセッサを含む。ある実施例では、出力デバイス１３２４が、警告デバイス１５６、第１のヒータ１５８、第２のヒータ１６０、及び防氷システム１５４を含む。
図示している実施例のインターフェース回路１３２０は、ネットワーク１３２６を介する、外部の機械（例えば、任意の種類のコンピューティングデバイス）とのデータ交換を容易にするための、送信器、受信器、トランシーバ、モデム、常駐ゲートウェイ、無線アクセスポイント、及び／又はネットワークインターフェースといった通信デバイスも含む。通信は、例えば、イーサネット接続、デジタル加入者線（DSL）接続、電話線接続、同軸ケーブルシステム、衛星システム、視線（line-of-site）無線システム、携帯電話システムなどを介するものであり得る。
示されている実施例のプロセッサプラットフォーム１３００は、ソフトウェア及び／又はデータを記憶するための１以上の大容量記憶デバイス１３２８も含む。そのような大容量記憶装置１３２８の例には、フロッピーディスクドライブ、ハードドライブディスク、コンパクトディスクドライブ、ブルーレイディスクドライブ、RAID（redundant array of independent disk）システム、及び、デジタル多用途ディスク（DVD: digital versatile disk）ドライブを含む。
図１２の機械実行可能な指示命令１３３２は、大容量記憶装置１３２８、揮発性メモリ１３１４、不揮発性メモリ１３１６、及び／又は、CD若しくはDVDといった取り外し可能な非一過性のコンピュータ読取可能な記憶媒体内に記憶され得る。
図１４は、図１１の電子コントローラ１５２を実施することができる、例示的な制御回路１４００の概略図である。例示的な実施例の制御回路１４００は、それぞれの第１の光センサ１４０８と第２の光センサ１４１０から入力信号１４０４、１４０６を受信する、ANDゲート１４０２（例えば、AND演算子）を含む。具体的には、（例えば、航空機１００からの）電源１６２が、第１の光センサ１４０８と第２の光センサ１４１０に電圧１４１２（例えば、５ボルト）を供給する。第１のレジスタ１４１４（例えば、プルダウンレジスタ）は、第１の光センサ１４０８を接地１４１６に接続し、第２のレジスタ１４１８（例えば、プルダウンレジスタ）は、第２の光センサ１４１０を接地１４１６に接続する。
動作の際に、第１の光センサ１４０８（例えば、第１のスイッチ、第１の光センサ１４８、６０８など）が、熱変色性デバイス（例えば、熱変色性デバイス１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２）の第１の波長（例えば、第１の色）を検知したときに、第１の光センサ１４０８は、電流の流れを妨げ又は第１のノード１４２２に制限する。今度は、ANDゲート１４０２の第１のゲート１４２４が、電圧１４１２を検知しない。幾つかのそのような実施例では、第１のゲート１４２４によって検知された電圧が、無視できるもの（例えば、０ボルトと１ボルトの間）である。第１の光センサ１４０８が、熱変色性デバイス１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２の第２の波長（例えば、第２の色）を検知したときに、第１の光センサ１４０８は、電流が、第１の光センサ１４０８を通過して第１のノード１４２２まで流れることを可能にする。その電流は、ANDゲート１４０２の第１のゲート１４２４によって受け取られ又は検知される。幾つかのそのような実施例では、ANDゲート１４０２の第１のゲート１４２４が、論理レベルの高い電圧１４１２（例えば、５ボルト）を受け取り又は検知する。
同様に、第２の光センサ１４１０（例えば、第２のスイッチ、第２の光センサ１５０、６１０など）が、水変色性デバイス（例えば、水変色性デバイス１４４、２０４、３０４、６０４、８０４、１００４）の第１の波長（例えば、第１の色）を検知したときに、第２の光センサ１４１０は、電流の流れを妨げ又は第２のノード１４２６に制限する。今度は、ANDゲート１４０２の第２のゲート１４２８が、電圧１４１２を受け取らず又は検知しない。幾つかのそのような実施例では、第２のゲート１４２８によって検知された電圧が、無視できるもの（例えば、０ボルトと１ボルトの間）である。第２の光センサ１４１０が、水変色性デバイス１４４、２０４、３０４、６０４、８０４、１００４の第２の波長（例えば、第２の色）を検知したときに、第２の光センサ１４１０は、電流が、第２の光センサ１４１０を通過して第２のノード１４２６まで流れることを可能にする。その電流は、ANDゲート１４０２の第２のゲート１４２８によって受け取られ又は検知される。幾つかのそのような実施例では、ANDゲート１４０２の第２のゲート１４２８が、電圧１４１２（例えば、５ボルト）を受け取り又は検知する。第１のゲート１４２４と第２のゲート１４２８の両方が、論理レベルの高い電圧１４１２（例えば、５ボルト）を検知したときに、ANDゲート１４０２は、凍結状態を検出し、凍結状態信号１４３０（例えば、電圧１４１２）を生成する。
図示されている実施例の制御回路１４００は、凍結状態を検出するために、例えば、第１及び第２の光センサ１４０８及び１４１０からの入力と出力（例えば、凍結状態信号１４３０）とに基づいて、真理値表に対応する任意の論理ゲートを使用して実施され得る。例えば、カルノーマップを生成し分析すること、ブール代数を実行することなどの、真理値表の変換方法を使用して、例示的なブール式が生成されて、第１の光センサ１４０８と第２の光センサ１４１０からの入力と、検出された凍結状態又は非凍結状態に対応する出力とを表す、真理値表内の関係を表すことができる。図１４の例示的な実施例では、制御回路１４００が、ANDゲート１４０２によって実装される。例示的な実施例のANDゲート１４０２は、第１の光センサ１４０８と第２の光センサ１４１０からの入力に基づいて、出力（例えば、検出された凍結状態）を生成する、ブール演算子を表す。しかし、他の実施例では、制御回路が、他のブール演算子（例えば、NOT ANDゲートなど）によって表され得る。
実施例１は、凍結検出システムであって、温度閾値に対する自由流れの空気の温度を検知するための熱変色性デバイス、及び湿度閾値に対する自由流れの空気内の湿気の量を検知するための水変色性デバイスを含む、凍結検出システムを含む。熱変色性デバイスが温度閾値以下の温度を検知し、且つ、水変色性デバイスが湿度閾値を超える湿気の量を検知したことに応答して、コントローラが凍結状態を検出する。
実施例２は、実施例１のシステムであって、コントローラが、熱変色性デバイスからの第１の出力信号又は第２の出力信号のうちの少なくとも一方、及び水変色性デバイスからの第３の出力信号又は第４の出力信号のうちの少なくとも一方を受信する、システムを含む。
実施例３は、実施例１又は２に記載のシステムであって、熱変色性デバイスが、温度閾値を超える温度を検知したことに応答して第１の色を有し、温度閾値を超えない温度を検知したことに応答して第１の色とは区別可能な第２の色を有するように構成されている、システムを含む。
実施例４は、実施例１から３のいずれか一例に記載のシステムであって、水変色性デバイスが、湿度閾値を超えない湿気の量を検知したことに応答して第３の色を有し、湿度閾値を超える湿気の量を検知したことに応答して第３の色とは区別可能な第４の色を有するように構成されている、システムを含む。
実施例５は、実施例１から４のいずれか一例に記載のシステムであって、熱変色性デバイスが、第１の色と第２の色との差異を区別できるように構成された第１の光センサを含み、水変色性デバイスが、第３の色と第４の色との差異を区別できるように構成された第２の光センサを含む、システムを含む。
実施例６は、実施例１から５のいずれか一例に記載のシステムであって、第１の光センサが、第１の色を検出したことに応答して第１の出力信号を提供し、第２の色を検出したことに応答して第２の出力信号を提供し、第２の光センサが、第３の色を検出したことに応答して第３の出力信号を提供し、第４の色を検出したことに応答して第４の出力信号を提供するようになっている、システムを含む。
実施例７は、実施例１から６のいずれか一例に記載のシステムであって、熱変色性デバイスが、熱変色性材料で被覆された航空機の重要な表面の第１の部分を含み、水変色性材料で被覆された重要な表面の第２の部分を含む、システムを含む。
実施例８は、実施例１から７のいずれか一例に記載のシステムであって、水変色性デバイス又は熱変色性デバイスのうちの少なくとも一方が、翼型形状を有する、システムを含む。
実施例９は、実施例１から８のいずれか一例に記載のシステムであって、熱変色性デバイスが、熱変色性材料で被覆された第１のプローブであり、水変色性デバイスが、水変色性材料で被覆された第２のプローブである、システムを含む。
実施例１０は、実施例１から９のいずれか一例に記載のシステムであって、コントローラが、凍結状態を検出したことに応答して、航空機の防氷システムを起動させるようになっている、システムを含む。
実施例１１は、凍結状態を検出するための方法であって、熱変色性デバイスの第１の色又は第２の色を特定することであって、第１の色が空気の温度が温度閾値より高いことに対応し、第２の色が前記空気の温度が温度閾値以下であることに対応する、第１の色又は第２の色を特定すること、水変色性デバイスの第３の色又は第４の色を特定することであって、第３の色が湿気の量が湿度閾値を超えていないことに対応し、第４の色が湿気の量が湿度閾値を超えていることに対応する、第３の色又は第４の色を特定すること、並びに第２の色及び第４の色を特定したことに応答して凍結状態を判定することを含む、方法を含む。
実施例１２は、実施例１１に記載の方法であって、凍結状態を検出したことに応答して防氷システムを起動することを更に含む、方法を含む。
実施例１３は、実施例１１又は１２に記載の方法であって、熱変色性デバイスに関連付けられた第１の光ダイオードから第１の信号出力又は第２の信号出力のうちの少なくとも一方を受信することを更に含み、第１の信号出力が熱変色性デバイスが第１の色を有することを表し、第２の信号出力が熱変色性デバイスが第２の色を有することを表す、方法を含む。
実施例１４は、実施例１１から１３のいずれか一例に記載の方法であって、水変色性デバイスに関連付けられた第２の光ダイオードから第３の信号出力又は第４の信号出力のうちの少なくとも一方を受信することを更に含み、第３の信号出力が水変色性デバイスが第３の色を有することを表し、第４の信号出力が水変色性デバイスが第４の色を有することを表す、方法を含む。
実施例１５は、実施例１１から１４のいずれか一例に記載の方法であって、熱変色性デバイスが第１の色を有するか又は水変色性デバイスが第３の色を有することを特定したことに応答して、非凍結状態が存在すると判定することを更に含む、方法を含む。
実施例１６は、指示命令を含む無形のコンピュータ可読媒体であって、指示命令が、実行されたときに、機械に、熱変色性デバイスの第１の色又は第２の色を特定することであって、第１の色が空気の温度が温度閾値より高いことに対応し、第２の色が空気の温度が温度閾値以下であることに対応する、第１の色又は第２の色を特定すること、水変色性デバイスの第３の色又は第４の色を特定することであって、第３の色が湿気の量が湿度閾値を超えていないことに対応し、第４の色が湿気の量が湿度閾値を超えていることに対応する、第３の色又は第４の色を特定すること、並びに第２の色及び第４の色を特定したことに応答して凍結状態を判定することを行わせる、コンピュータ可読媒体を含む。
実施例１７は、実施例１６に記載のコンピュータ可読媒体であって、指示命令であって、実行されたときに、機械に、熱変色性デバイスが第１の色を有することを表す第１の信号出力を、熱変色性デバイスに関連付けられた第１の光ダイオードから受信させ、又は、熱変色性デバイスが第２の色を有することを表す第２の信号出力を、第１の光ダイオードから受信させる、指示命令を更に含む、コンピュータ可読媒体を含む。
実施例１８は、実施例１６又は１７に記載のコンピュータ可読媒体であって、指示命令であって、実行されたときに、機械に、水変色性デバイスが第３の色を有することを表す第３の信号出力を、水変色性デバイスに関連付けられた第２の光ダイオードから受信させ、又は、水変色性デバイスが第４の色を有することを表す第４の信号出力を、第２の光ダイオードから受信させる、指示命令を更に含む、コンピュータ可読媒体を含む。
実施例１９は、実施例１６から１８のいずれか一例に記載のコンピュータ可読媒体であって、指示命令であって、実行されたときに、機械に、凍結状態を検出したことに応答して防氷システムを起動させる、指示命令を更に含む、コンピュータ可読媒体を含む。
実施例２０は、実施例１６から１８のいずれか一例に記載のコンピュータ可読媒体であって、指示命令であって、機械に、凍結状態を検出したことに応答して熱変色性デバイスに関連付けられたヒータを起動させる、指示命令を更に含む、コンピュータ可読媒体を含む。
本明細書では特定の例示的な方法、装置、及び製品が開示されるが、本特許出願の範囲はこれらに限定されるものではない。反対に、本特許出願は、本特許出願の特許請求の範囲内に公正に当てはまるすべての方法、装置、及び製品を包含する。

Claims (10)

  1. 航空機（１００）で使用される凍結検出システム（１０２）であって、
    温度閾値に対して自由流れの空気の温度を検知するための熱変色性デバイス（１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２、１１０２）であって、前記温度閾値を超える温度を検知したことに応答して第１の色を有し、前記温度閾値以下の温度を検知したことに応答して前記第１の色とは区別可能な第２の色を有するように構成されている熱変色性デバイス（１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２、１１０２）、及び
    湿度閾値に対して前記自由流れの空気内の湿気の量を検知するための水変色性デバイス（１４４、１１０４）であって、前記湿度閾値を超えない湿気の量を検知したことに応答して第３の色を有し、前記湿度閾値を超える湿気の量を検知したことに応答して前記第３の色とは区別可能な第４の色を有するように構成されている水変色性デバイス（１４４、１１０４）を備えるシステムであって、
    前記熱変色性デバイス（１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２、１１０２）が、前記第１の色を検出したことに応答して第１の出力信号を提供し、前記第２の色を検出したことに応答して第２の出力信号を提供する第１の光センサであって、前記第１の色と前記第２の色との差異を区別できるように構成された第１の光センサ（６０８）を含み、前記水変色性デバイス（１４４、１１０４）が、前記第３の色を検出したことに応答して第３の出力信号を提供し、前記第４の色を検出したことに応答して第４の出力信号を提供する第２の光センサであって、前記第３の色と前記第４の色との差異を区別できるように構成された第２の光センサ（６１０）を含み、前記システム（１０２）は、
    前記熱変色性デバイス（１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２、１１０２）からの前記第１の出力信号又は前記第２の出力信号のうちの少なくとも一方、及び前記水変色性デバイス（１４４、１１０４）からの前記第３の出力信号又は前記第４の出力信号のうちの少なくとも一方を受信するコントローラ（１５２、５０６）をさらに備え、
    前記コントローラ（１５２、５０６）は、前記熱変色性デバイス（１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２、１１０２）が前記温度閾値以下の温度を検知し、且つ、前記水変色性デバイス（１４４、１１０４）が前記湿度閾値を超える湿気の量を検知したことに応答して、凍結状態を検出する、システム。
  2. 前記熱変色性デバイス（１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２、１１０２）が、熱変色性材料で被覆された航空機（１００）の重要な表面の第１の部分、及び水変色性材料で被覆された前記重要な表面の第２の部分を含む、請求項１に記載のシステム。
  3. 前記水変色性デバイス（１４４、１１０４）及び前記熱変色性デバイス（１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２、１１０２）が、翼型形状を有する、請求項１に記載のシステム。
  4. 前記熱変色性デバイス（１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２、１１０２）が、熱変色性材料で被覆された第１のプローブであり、前記水変色性デバイス（１４４、１１０４）が、水変色性材料で被覆された第２のプローブである、請求項１に記載のシステム。
  5. 前記コントローラ（１５２、５０６）が、前記凍結状態を検出したことに応答して、前記航空機の防氷システム（１５４）を起動させる、請求項４に記載のシステム。
  6. 前記凍結検出システム（１０２）の動作中に、前記水変色性デバイス（１４４、１１０４）に対して継続的に熱を印加するように構成されるヒータをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
  7. 前記凍結状態の検出後に、前記熱変色性デバイス（１４２、２０２、３０２、６０２、８０２、１００２、１１０２）に対して熱を印加するように構成されるヒータをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
  8. 航空機（１００）で使用される凍結状態を検出するための方法であって、
    熱変色性デバイスの第１の色又は第２の色を特定することであって、前記第１の色が空気の温度が温度閾値より高いことに対応し、前記第２の色が前記空気の温度が前記温度閾値以下であることに対応する、第１の色又は第２の色を特定すること、
    水変色性デバイスの第３の色又は第４の色を特定することであって、前記第３の色が湿気の量が湿度閾値を超えていないことに対応し、前記第４の色が湿気の量が前記湿度閾値を超えていることに対応する、第３の色又は第４の色を特定すること、
    前記第２の色及び前記第４の色を特定したことに応答して凍結状態を判定すること、並びに
    前記凍結状態を検出したことに応答して防氷システム（１５４）を起動することを含む、方法。
  9. 前記熱変色性デバイスに関連付けられた第１の光ダイオードから第１の信号出力又は第２の信号出力のうちの少なくとも一方を受信することを更に含み、前記第１の信号出力が前記熱変色性デバイス（１４２）が前記第１の色を有することを表し、前記第２の信号出力が前記熱変色性デバイスが前記第２の色を有することを表す、請求項８に記載の方法。
  10. 前記凍結状態の検出後に、前記熱変色性デバイス（１４２）に対して熱を印加するためのヒータを起動させることを更に含む、請求項８に記載の方法。
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