JPH02503954A - 氷検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 氷検出回路 発明の背景 １、発明の分野 本発明は、氷検出プローブに対して相対運動している空気質量（ｍａ、ｓｓ）か らプローブの検出面上への着氷を検出するための氷検出回路に関する。

発明の要約 本発明は、氷検出プローブに対して相対運動している空気質量からプローブの検 出面上への着氷を検出するだめの氷検出回路から成る。プローブは、検出面を加 熱して着氷を溶かすための加熱手段と、検出面の温度の関数として変化するレベ ルを有するセンサ出力を発生するための検出手段を備えている。

また、回路は、加熱手段に結合されて加熱手段を選択的に付勢するための制御手 段と、センサ出力に結合されて、選択されたセンサ出力レベル間で経過した少な くとも１つの時間間隔を表わすタイミング出力を発生するだめのタイミング手段 と、着氷とタイミング出力との間の予定の関係を表わす変換値を有するタイミン グ出力に結合されて、着氷を表わす出力を計算するための計算手段とから成る。

好ましい一実施例では、タイミング出力が着氷量の関数として変化するように、 加熱手段が選択的に付勢され、制御された割合で検出面に熱を供給して着氷を溶 解させる。

もう１つの好ましい実施例では、制御手段による加熱手段の選択的付勢が検出面 温度の関数になるように、センサ出力は制御手段にフィードバックを供給するよ う結合される。

さらにもう１つの実施例では、タイミング手段は、氷が検出面に付着することが できる第１の時間間隔を表わす第１のタイミング出力と、加熱手段が着氷を溶か す第２の時間間隔を表わす第２のタイミング出力とから成る。計算手段は、第１ および第２の時間間隔の関数として、着氷の速度（割合）を表わす出力を計算す る。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明による、氷検出プローブに結合された氷検出回路の好ましい実 施例のブロック図である。

第２図は、３種の異なる条件下での、第１図の回路についての時間の関数として の氷検出温度信号のグラフである。

第３図は氷検出回路のもう１つの好ましい実施例の概略ブロック図である。

好ましい実施例の詳細な説明 第１図では、本発明による氷検出回路の好ましい実施例を１０で概略的に示す。

氷検出回路１０は、１２で概略的に示す氷検出プローブに結合されている。プロ ーブ１２は、矢印Ａによって示されるように、プローブに対して相対運動する空 気質量にさらされる検出面１４を備える。空気質量は、検出面１４に着氷させる 恐れのある気体、液体または固体状態の大気水分を含む可能性がある。プローブ １２はまた、氷の形成を検出したい任意の可動または静止装置上にプローブを取 り付けるための手段を備える。

プローブ１２内の加熱手段１６は検出面１４に熱Ｑを供給して着氷を溶かす。熱 Ｑは、検出面上への大気水分付着の関数として、時間と共に検出面の温度を上昇 させる。プローブ１２内の検出手段１８は加熱中の検出面１４の温度を代表する 温度Ｔを検出し、センサ出力を回路１０に供給する。センサ出力のレベルは検出 温度Ｔの関数として変化する。回路１０は、検出面温度の変化の時間割合の関数 として、着氷を表わす信号を計算し、その出力を、線２０を介して読出装置２２ に供給する。

加熱手段１６は検出手段１８から物理的に分離することができる。一方、プロー ブ１２は、自己加熱型温度センサ、すなわち、検出面を有する基板上に設けられ た薄膜抵抗体のように、加熱および温度検出の２つの機能を併有するセンサから 成り、したがって、検出面１４と、加熱および検出のための手段との間の熱結合 を向上させておくのが望ましい。

本発明に使用できるプローブ１２の一例およびその動作は、本発明と同日に出願 された「氷検出プローブ」という名称の本発明者の関連米国特許出願の明細書に 十分記載されている。

そして、この関連米国特許出願は本発明と同じ譲受人に譲渡され、引用により本 明細書に完全に組み込まれている。

回路１０はまた、例えば、米国特許第４，３３３．００４号明細書に記載された プローブのような、複数のワイヤ抵抗素子を有するプローブと共に使用されるよ うにすることができる。

その場合は、プローブのセンサ・ワイヤか本回路１０に結合され、プローブの基 準ワイヤの使用を必要とすることなしに、ワイヤを加熱してその上に形成された 着氷を溶かすこと、およびワイヤ温度を表わすセンサ出力を発生することの２つ の機能を実現することができる。

回路１０は制御手段２４、タイミング手段２６および計算手段２８から成る。制 御手段２４は、加熱手段１６に選択的に通電するため、制御信号を線３０に沿っ て供給する。制御信号は、例えば、必要ならば、一定のサイクル時間でオンにす ることができる。加熱手段１６は検出面１４に熱的に結合され、付勢されたとき 検出面に熱Ｑを供給し、熱Ｑは、加熱された検出面から検出面１４上の着氷への 熱伝達の関数として、時間と共に検出面温度を上昇させる。

検出手段１８は、検出面１４の温度を表わす温度Ｔを検出するように、検出面１ ４に熱的に結合されている。検出手段１８は、検出温度Ｔの関数として変化する レベルを有するセンサ出力を、線３２に沿ってタイミング手段２６に供給する。

タイミング手段２６は、選択されたセンサ出力レベル間で経過した少なくとも１ つの時間間隔を表わすタイミング出力を、線３４に沿って計算手段２８に供給す る。計算手段２８は、着氷とタイミング出力の間の予め定められた関係を表わす 変換値２９を含む。計算手段２８は、タイミング出力および変換値の関数として 着氷を代表する出力を計算し、線２０を介して続出装置２２に供給する。

例えば、選択された検出面温度の範囲の間で検出面１４を加熱するために必要と される測定時間は、記憶された変換値と単純に比較することが可能である。前記 変換値は、検出面上への着氷の存在下で選択された温度範囲の間で検出表面を加 熱するために必要とされる、予定の時間間隔を表わす。この着氷検出サイクルは 周期的に繰り返されて、プローブ１２がさらされる着氷状態の変化を監視するこ とが可能であり、回路１０からの出力は、必要ならば、除氷装置等の制御装置２ ３に供給することもできる。

各着氷検出サイクルは、検出面１４が加熱されず、大気水分が検出面１４に付着 することが可能な付着期間と、それに続いて、検出面上への大気水分の付着を検 出し、除去するために、検出面１４が加熱される加熱期間とを含む。大気水分の 付着が検出面１４上に存在するときは、加熱されている検出面からの熱エネルギ が、検出面からその上の付着物に伝達される。熱伝達の結果、加熱期間中の検出 面温度の変化速度は、検出面１４上に付着物がないときに得られた変化速度より も低減される。

例えば、加熱期間中に、検出面１４上に着氷が存在するときは、主として、着氷 が溶かされるとき氷の融解の潜熱がもたらす効果により、検出面の温度上昇の遅 延が生じる。氷の溶解の熱と関連した検出面温度の上昇速度の前記変化は、回路 １０により、検出面１４上の着氷を検出するのに利用゛される。

回路１０の好ましい実施例では、加熱期間が、前の付着期間中に検出面に付着し た大気水分の量の関数として変化するように、加熱手段１６は回路１０によって 選択的に付勢され、制御された割合で検出面に熱を供給する。

第２図は、加熱期間中における検出面温度の上昇速度に関して、検出面１４上へ の大気水分の付着が引き起こす効果を示す。水平軸は、検出面１４が加熱される 時間、例えば、１０からｔ３を表わす。上側の垂直軸は、加熱手段１６の通電に よって得られる検出表面１４の検出温度Ｔ１例えば、ＴｏからＴ３を表わし、下 側の垂直軸は加熱手段１６の選択的付勢（通電）を表わす。Ｔｏは検出された平 衡温度を示し、付着期間の終期で、かつ加熱手段１６の付勢の直前に、検出面１ ４はこの温度まで冷却される。

Ｔ３は、加熱期間中に検出面１４が加熱される、予め選択された検出温度を示し 、この温度で、加熱手段１６は通電を止められる。Ｔ３は、後続サイクルの付着 期間に先立って、検出面１４上に付着したほぼ全ての大気水分を検出面１４から 除去するのに十分な高さく温度）であることが好ましい。

上方の加熱しきい値温度Ｔ３は、苛酷な着氷条件下でも着氷の融解が保証される 一方、プローブの過熱を回避して、エネルギの節約およびプローブの温度検出・ 加熱手段のより一層の長寿命化を有利に助長するような、十分に低い温度に止ま るように設定できることが好ましい。加熱期間中の加熱手段１６の選択的付勢は 、第２図の下側の水平軸に沿ったカーブ４５で示されている。

好ましい実施例では、制御手段２４による加熱手段１６の選択的付勢停止のため のフィードバックを実現するために、検出手段工８がセンサ出力を線３６に沿っ て制御手段２４に供給し、その結果、加熱期間はセンサ出力の関数として制御さ れる。したがって、加熱手段１６および制御手段２４は閉ループ関係で動作する ことになり、プローブの検出面１４が所望の高温側加熱しきい値温度Ｔ３に対応 する温度を超えて加熱されることはなくなる。

必要ならば、検出手段１８のセンサ出力を線３８に沿って計算手段２８に結合す ることができる。障害検出しきい値温度、すなわちＴ　を、所望の上方加熱しき い値温度Ｔ３の温度よりも高い温度に予め設定しておくことができるので、プロ ーブのセンサの望ましくない過熱または損傷が計算手段２８によって検出可能と なり、そのような障害または損傷を示す適当な出力を続出装置２２に供給するこ とが可能である。

３つの互いに異なる検出面の状態、すなわち「乾燥」、「湿潤」および「氷結」 状態に対する相対的な温度変化速度を、第２図に概略的に示しである。「乾燥」 状態は、加熱期間の一部においても検出面１４と接触する大気水分が実質的にな いことを意味し、４０の１点破線曲線によって示される。

加熱期間の一部において、大気水分が、実質的に液体状の水の形で検出面１４に 付着していることを意味する「湿潤」状態は、４２の破線曲線によって示される 。また、加熱期間の一部において、大気水分が、実質的に氷の形で検出面１４に 付着していることを意味する「氷結」状態は、４４の実線曲線によって示される 。

３本の曲線４０．４２および４４の比較から分るように、「氷結ｊ状態で、検出 温度Ｔ。から検出温度Ｔ３まで検出面１４を加熱するためには、「湿潤」または 「乾燥」状態の場合に必要とされるよりもかなり長い時間間隔、例えば（ｔ３− ｔｏ）の加熱時間を必要とする。これは主として、着水が溶かされるときの、氷 の融解の潜熱がもたらす効果による。

「氷結Ｊ状態で、加熱期間中に加熱手段１６によって供給された熱は、検出面１ ４から伝達され、曲線の部分４４Ａ−４４Ｄによって示されるように、着氷を加 熱、融解して除去する。曲線部分４４Ａ−４４Ｂは、検出面１４およびそれに隣 接する着氷の一部が、検出された平衡温度Ｔ。がら、１気圧でほぼ０℃である氷 の融解温度を表わす被検出融点温度ＴＩ、ｌまで加熱される第１の加熱期間部分 における、検出面１４の検出温度Ｔを表わす。

この第１の加熱期間部分の間に観測される比較的大きい加熱速度は、氷の温度を 上げるために必要とされる比較的小量の熱エネルギの関数である。すなわち、氷 の比熱容量は約０．５力ロリー／グラム／℃であり、着氷°が検出面１４に与え る熱絶縁効果が空気流に対する対流熱伝達を低減する。

しかし、一旦着氷の融解温度に到達すると、着氷を溶がすためには、かなり多量 の熱エネルギが検出面１４からそこへ伝達されることが必要となる。氷の融解の 潜熱は０℃、１気圧で、はぼ８０カロリー／グラムである。したがって、曲線の 部分４４Ｂ−４４Ｃは、着氷が溶がされる加熱期間の第２部分における検出面１ ４の検出温度Ｔを表わし、この融解熱遷移の間中検出面１４および着氷が留まる 比較的安定した融解温度は、はぼ平坦な加熱速度をもたらす。この遷移は概略的 に高原領域ＨＦとして示されている。

曲線部分４４Ｃ−４４Ｄは、融解された着氷から生じた水の残留分が加熱される 第３の加熱期間部分における、検出面１４の検出温度Ｔを表わし、「湿潤」状態 での検出面１４の温度変化の速度にほぼ対応する。この加熱期間の終りには、検 出面１４からは、この着氷検出サイクル中に付着された大気水分がほぼ取り除か れており、加熱手段１６は消勢され、これにより、検出面は冷却し、つぎのサイ クルの付着期間、例えば、曲線部分４４Ｄ−４４Ｅが続く。

回路１０は、検出され、予め選択された下側タイミングミングしきい値温度Ｔ２ まで、検出面１４を加熱しながら、その間に経過した時間間隔（例えば、測定さ れた時間間隔（１２−１，）を測定することにより、加熱期間中における検出面 温度の変化速度を測定する。融解熱遷移ＨＦの少なくとも一部分が、温度Ｔ１と Ｔ２によって画定される温度範囲内に含まれるように、Ｔ１は検出された融解点 温度Ｔｌ１ｌにほぼ対応するか、またはそのわずか下になるように選択されるこ とが好ましく、Ｔ２は、検出された融解点温度Ｔｆｆｌよりもわずかに高い温度 にほぼ対応するように選択されることが好ましい。

しかし、着氷の融解温度は、例えば、プローブの着氷が形成される大気水分の純 度の変化の関数として変化する可能性があることが知られている。例えば、塩分 または他の汚染物質等の不純物が溶は込んでいる大気水分から形成された着氷は 、氷の通常の融解温度よりも２℃ないし３°Ｃだけ低い融解温度を有する。した がって、しきい値温度Ｔ１およびＴ２は、それらの間で定義される温度範囲が、 プローブ１２および回路１０が機能することが期待され得る可変大気状態の範囲 に対応する融解温度の範囲を包含するほど十分に広いことも望ましい。

検出面１４と検出手段１８との間の熱伝達特性に応じて、検出面温度と検出手段 １８によって検出された温度Ｔとの間には、温度勾配があり得ることに注意すべ きである。例えば、一実施例では、「氷検出プローブ」と題された関連米国特許 出願明細書に記載されるように、検出面１４と、これに結合された加熱手段１８ および検出手段１６との間に改善された熱結合が達成され、加熱および検出面の 温度検出という２重の機能は薄膜白金抵抗体温度計によって実行される。

例えば、その−面に白金薄膜が付着され、それと反対の面が空気流にさらされて プローブの検出面を形成している、約Ｏ１３ミリメートルの厚さを有するサファ イヤ製基板の使用は、基板の両面間に約３℃の温度勾配を生じる。したがって、 温度しきい値ＴＴＴ　　およびＴ４は、検出１′　　２°　　３ 面１４と検出手段１８の間の、そのような温度勾配が包含（ａｃｅｏｍｍｏｄａ ｔｅ）されるように選択される必要がある。

着氷の融解中に、検出面１４と、これに隣接する着氷の一部分との間に形成され た水の層にも昇温度勾配がもたらされ、このことも亦、温度しきい値の選定に影 響を及ぼす。

好ましい実施例では、比較的一定の割合いで、熱Ｑが加熱手段１６によってプロ ーブの検出面に供給される。検出面１４から検出面上の着氷への熱Ｑの伝達は、 着氷の温度を上昇させる。

しかし、検出面１４に隣接する着氷の部分が一旦融解温度に達すると、着氷が溶 は始め、検出面１４とこれに隣接した氷の部分との間に水の層が形成される。着 氷の融解の間に、水の層を除去するための手段をプローブが備えていない場合は 、水の層の厚みが増大し、その結果、水の層と氷との間は融解界面が検出面１４ から遠去かるように移動する。融解界面における温度は氷の融解温度であり、熱 入力Ｑは比較的一定であるので、水の層の厚みが増大すると、検出面１４の温度 がそれに対応して上昇する。

したがって、着氷の融解中に水の層の厚みが増大すると、検出面１４の検出温度 Ｔは融解熱遷移中に上昇し、このことはそれに対応した一層高い温度の選択を必 要とし、エネルギ効率およびプローブの寿命を減少させるので望ましくない。

したがって、検出面温度が着氷の融解の間中はぼ安定しているように、プローブ は、水の層を除去するための手段を備えるか、または、少なくとも水の層を比較 的一定の厚みに維持するための手段を備えることが望ましい。

したがって、融解熱遷移ＨＦの間中比較的平坦な温度変化割合を維持することは 、凍った状態と凍っていない状態とでの温度変化割合の差が一層大きくなるとい う理由で、着氷に対する氷検出プローブの感度を高める。水の層の除去のための 手段を備えたようなプローブの一例は、「氷検出プローブ」と題された関連米国 特許出願の明細書に十分説明されている。

本発明の回路１０でテストされた、「水検出プローブ」と題された関連米国特許 出願明細書に記載された形式で構成されたプローブ１２は、例えば、選択可能な しきい値温度の範囲を示すのにを用である。

あるテスト条件では、約３５０ノツトの速度を有する空気流にプローブがさらさ れ、氷の融解温度は約Ｏ℃になった。

プローブの加熱手段１６および検出手段１８に、約０．３＋ｏｍの厚みを有する サファイヤ基板の一方の面に薄膜白金抵抗体が付着され、基板の反対面が空気流 にさらされてプローブの検出面１４を形成しているセンサを構成した。プローブ は、約０．２５ワット／ｍｒａ２という、検出面１４の加熱用電力強度をもたら した。

プローブ１２は、着氷の融解中に形成される水の層を除去するための空気力学的 手段を備えたので、水の層の厚さは０．０２關を実質的に超えず、プローブが検 出した約１０℃の融点温度Ｔ　は融解熱遷移ＨＦの間中はぼ一定に留まった。

温度検出抵抗体と、水の層および着氷の隣接面間に形成された融解界面との間に 発生された１０℃の温度勾配の中の約３℃は基板の熱抵抗に由来するものであり 、残りの７℃は水の層の熱抵抗のためである。

したがって、下側のタイミングしきい値温度Ｔ１の選択は、１０℃の検出融点温 度Ｔ　より下へ０℃から２０℃にわたる… 温度範囲、すなわち、−１０℃と１０℃の間の温度領域を含むことかできる。上 側のタイミングしきい値温度Ｔ２の選択は、例えば、１０℃の検出融点温度Ｔ　 の上側へ０．　５℃から２０．５℃にわたる温度範囲、すなわち、１０，５℃と ３０．５℃の間の温度領域を含むことができる。しかし、プローブは融解熱遷移 ＨＦの間中比較的一定の融点温度をもたらすので、■　およびＴ２として選択さ れた範囲は、Ｔ０より下側へ０℃と５℃の間にあるＴ１、およびＴ。の上側へ０ ．５℃と５．５℃の間にあるＴ２のように、一層狭いことが好ましい。

しかし、温度しきい値として選択された温度は、センサと融解着氷との間にもた らされる温度勾配、ならびにプローブが空気力学的に空気流を受ける態様、着氷 の融解中における水の層の除去等のような、回路１０と共に使用されるプローブ １２の熱力学的特性によって異なるであろう。

第３図は、氷検出プローブ１２に結合された氷検出回路１１０の好ましい実施例 を示す概略ブロック図である。

プローブ１２は、空気質量の流れ（矢印Ａ）を受けるように配置された検出面１ ４を備えた自己加熱型抵抗温度センサ書を有する。

氷検出回路１１０は論理回路１１０Ａ、比較回路１１０Ｂおよび温度検出回路１ １０Ｃから成る。論理回路１１０Ａは制御手段１２４、タイミング手段１２６お よび計算手段１２８を含む。温度検出回路１１０Ｃは、検出面１４の検出温度Ｔ の関数として変化するレベルを有する出力を出力端子Ｏに発生する。温度検出回 路１１０Ｃは、抵抗体Ｒ１゜■ ＲＲＲＲおよびＲを含み、温度センサＲｖ２’　　　３’　　　４″　　５６ がその中に接続された抵抗ブリッジ回路から成ることか好ましい。

温度センサＲｖは自己加熱型の薄膜白金抵抗温度計から構成することができる。

抵抗体Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５およびＲは低い抵抗温度係数を有し、温度 センサＲｖによって発生される熱により、またはプローブ１２に衝突する空気流 （矢印Ａ）により、実質的に影響されないことが好ましい。比較回路１１０Ｂは 、各々が温度検出回路１１０Ｃの出力端子Ｑｖおよび、他の出力端子Ｑ１．Ｑ２ ．Ｑ３およびＱ４にそれぞれ結合された複数の比較器Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３およびＣ ４から成る。

温度検出回路１１０Ｃおよび比較回路１１０Ｂはこのように選択、配置されて、 プローブの検出面１４に対する予め選択された温度しきい値、例えば、Ｔ、、Ｔ ２．Ｔ３およびＴ４を表わす所望の検出しきい値を設定する。比較回路１１０Ｂ は論理回路１１０Ａに結合され、加熱期間中に予め選択された温度しきい値に達 した検出面１４の検出温度Ｔを表わす出力を発生する。比較器Ｃ，，Ｃ２，，Ｃ ３およびＣ４は、加熱中における所望の温度しきい値の発生を表わすディジタル 出力が発生されるように、温度検出回路１１０Ｃの選択された抵抗体および所望 の温度しきい値に関して、適当なバイアスおよびスイッチング・ヒステリシスを 有するシュミット・トリガー型比較器から成ることが好ましい。

動作中に、制御手段１２４は、制御信号を線１３０を介して供給し、電源スィッ チ１４６を投入することにより加熱期間を開始させる。電源スィッチ１４６は温 度検出回路１１０Ｃを選択的に付勢して、温度センサＲｖに検出表面１４の加熱 を開始させる。例えば、出力端子Ｏｖにおける電圧が、そのような加熱による検 出温度Ｔの増加の関数として、出力端子Ｏに設定された電圧を超えたときは、比 較器Ｃ１がトリガーされ、下側のタイミングしきい値温度Ｔ１到達している検出 温度Ｔを表わす出力を線１３２Ａに沿ってタイミング手段１２６に供給する。

上側のタイミングしきい値温度Ｔ２に到達した検出面１４の検出温度Ｔを表わす 比較器Ｃ２からの出力は、線１３２Ｂに沿ってタイミング手段１２６に結合され る。タイミング手段１２６は、選択された検出温度しきい値、例えば、Ｔ１およ びＴ２の間で経過された少なくとも１つの時間間隔、例えば、ａｌｌ定された時 間間隔（ｔ２　　ｔｘ　）を表わすタイミング出力を、線１３４に沿って計算手 段１２８に供給する。

計算手段１２８は、検出面１４への大気水分の付着とタイミング出力との間の予 定の関係を表わす変換値１２９を含む。

そのような変換値１２９は、例えば、記録されたテスト結果に基いた変換データ 、理論的に決定されたデータ、および選択されたタイミング間隔、例えば（ｔ２ −ｔｌ）の可変長を、大気水分の予定の付着、例えば、検出面の着氷と相関させ るような、その他の情報を有する、プログラム可能な読取専用記憶装置等の適当 なルックアップ・テーブルから構成することができる。

変換値はまた、タイミング出力とプローブの検出面１４上への大気水分の付着と の間で決定される関係を表わすアルゴリズム（ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）から構成す ることもできる。計算手段１２８は次に、変換値およびタイミング出力の関数と して出力を計算し、線１２０に沿って直接的読出しまたは制御のために供給する 。

第３図の好ましい実施例では、温度検出回路１】ＯＣおよび比較回路１１０Ｂは 協働して、温度しきい値Ｔ３およびＴ４の出現を表わす出力を、線１３６および １３８に沿って論理回路１１０Ａに供給する。これらの出力は、検出面１４を加 熱するための選択的付勢が検出面温度の関数になるようにフィードバックを構成 する。上側加熱しきい値温度Ｔ３に到達した検出面１４の検出温度Ｔを表わす出 力を、比較器Ｃ３が線１３６に沿って制御手段１２４に結合し、制御手段１２４ から電源スィッチ１４６への制御信号は、ブリッジ比較器Ｃ４は、検出面１４の 望ましくない過熱または損傷を受けた温度センサＲｖを示す障害検出しきい値温 度Ｔ４に到達した検出面１４の検出温度Ｔを表わす出力を、線１３８に沿って計 算手段１２８に結合する。そのような場合は、そのような検出された障害を表わ す適当な出力が、計算手段１２８により、線１２０に沿って読出装置２２に供給 されることが可能である。

動作中は、温度センサＲｖが、制御された割合で熱をプローブの検出面１４に供 給するように、温度検出回路１１０Ｃが論理回路１１０Ａによって選択的に付勢 されることが好ましく、それにより、タイミング出力は着氷の量の関数として変 化する。もう１つの好ましい実施例では、検出面１４上の着氷の速度がさらに計 算される。

そのような場合は、氷が検出面１４に付着することが可能な第１の時間間隔を表 わす第１のタイミング出力と、着氷が溶かされる第２の時間間隔を表わす第２の タイミング出力とを、タイミング手段１２６が供給するので、計算手段１２８は 、第１および第２の時間間隔の関数として着氷速度を表わす出力をさらに計算し 、出力する。

第１の時間間隔は、例えば、直前の着氷検出サイクルの加熱期間の終りから、速 度が決定されている現在のサイクルに含まれる加熱期間の始めにほぼ及び時間期 間から成ることができる。例えば、第２図に示す曲線部分４４Ｄ−４４Ｅは付着 期間を表わし、これは、点４４Ｅで始まり、上方に傾斜している曲線部分として 、その一部分が示されている直後の加熱期間を含む、着氷検出サイクルのための 第１の時間間隔から成ることができる。

第２の時間間隔は、例えば、割合が計算されている現在のサイクルに含まれる加 熱期間中に遭遇される融熱遷移、例えば、第２図の高原部ＨＦを含む時間間隔か ら成ることができる。例えば、第２の時間間隔は、検出温度ＴをＴ１からＴ２に 上昇させるのに要する測定時間、例えば（１２−１１）から成ることができる。

論理回路１１０Ａは、必要に応じて、一定または可変の時間間隔で着氷検出サイ クルを繰り返すことができる。制御手段１２４は、例えば、サイクルの相互作用 的制御のため、線１３５に沿って計算手段１２８に結合されることが可能である 。論理回路１１０Ａは、タイミング、制御、計算および記憶機能等の所望の論理 機能を実行するようにプログラムされた通常のマイクロコンピュータ・システム から構成することができる。あるいはその代りに、タイミング出力は、必要なら ば、計算および記憶機能を実行する航空機搭載の空気データ・コンピュータに供 給することができる。

本発明の着氷検出回路は大きな利益をもたらす。この回路は、予め選択された検 出面温度間で経過した時間間隔の単純な測定により、検出面温度変化の割合を計 算するので、通常の設計の、比較的簡単で低価格のタイミング回路を使用するこ とができ、１個の温度センサが必要とされるだけである。

回路は基本的にはディジタル形であるので、航空宇宙用途での使用のため、所望 の寸法および重量の低減を好適にもたらし、また、半導体産業にとって周知の工 程を使用したカスタム集積回路として容易に製造できる。回路は、変化する熱伝 達特性を有するプローブと共に使用するように自動的に適応することができ、し たがって、広範な用途を有する。

好ましい実施例に関連して本発明を説明したが、本発明の精神および範囲から逸 脱することなく、形式および細部において変更をなすことができることを当業者 は認議するであろう。

温　度　（Ｔ） く

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．その検出面を加熱して着氷を溶かすための加熱手段と、検出面の温度の関数 として変化するレベルを有するセンサ出力を供給するための検出手段とを備えた 氷検出プローブに対して相対運動する空気質量から、氷検出プローブの検出面へ の着氷を検出するための氷検出回路であって、加熱手段に結合されて、加熱手段 を選択的に付勢するための制御手段と、 センサ出力に結合されて、選択されたセンサ出力レベル間で経過した少なくとも １つの時間間隔を表わすタイミング出力を供給するためのタイミング手段と、着 氷とタイミング出力の間の予定の関係を表わす変換値を有し、タイミング出力に 結合されて、着氷を表わす出力を供給する計算手段とから成ることを特徴とする 氷検出回路。
2. ２．タイミング出力が看氷量の関数として変化するように、加熱手段の選択的付 勢が、制御された割合で熱を発生して着氷を溶かす請求の範囲第１項記載の回路 。
3. ３．タイミング出力が、少なくとも、氷が検出面に付着することが可能な第１の 時間間隔を表わす第１のタイミング出力と、加熱手段が着氷を溶かす第２の時間 間隔を表わす第２のタイミング出力とから成る請求の範囲第２項記載の回路。
4. ４．計算手段が、第１および第２の時間間隔の関数として、着氷速度を表わす出 力をさらに計算する請求の範囲第３項記載の回路。
5. ５．センサ出力レベルが、下側のタイミングしきい値温度を表わす第１のセンサ 出力レベルと、上側のタイミングしきい値温度を表わす第２のセンサ出力レベル とから成る請求の範囲第１項記載の回路。
6. ６．タイミング出力が検出面上の着氷の融解の関数として変化するように、下側 のタイミングしきい値温度が氷の融解温度よりも高くなく、上側のタイミングし きい値温度が氷の融解温度よりも高くなっている請求の範囲第５項記載の回路。
7. ７．加熱手段の選択的消勢が検出面の温度の関数になるように、制御手段がさら にセンサ出力に結合されてフィードバックを供給する請求の範囲第１項記載の回 路。
8. ８．氷検出器に対して相対運動している空気質量からの着氷を表わす出力を供給 するための氷検出器であって、着氷を受けるための検出面、前記検出面を加熱し て着氷を溶かすための加熱手段、および前記検出面の温度の関数として変化する レベルを有するセンサ出力を供給するための検出手段を有する氷検出プローブと 、 加熱手段に結合されて、加熱手段を選択的に付勢するための制御手段と、 センサ出力に結合されて、選択されたセンサ出力レベル間で経過した少なくとも １つの時間間隔を表わすタイミング出力を供給するためのタイミング手段とから 成り、前記タイミング出力はさらに着氷を表わすことを特徴とする氷検出器。