(57)【要約】      （修正有）【課題】氷検出及び除氷システムを動作させるためのシステム及び方法が提供される。【解決手段】氷検出及び除氷システム１００は、温度変化に起因する種々のコンポーネント１０６の磁気特性の変化を利用することによって、着氷が起こりやすい条件または着氷を示す条件を検出する。氷検出及び除氷システム１００は、さらに、当該システムの１つ又は複数の層１０４に誘起される渦電流を用いて、当該１つ又は複数の層１０４の温度を上昇させることによって、着氷量または着氷の可能性を低減する。【選択図】図１
2015166239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
渦電流に応答して温度を上昇させるように動作する加熱サセプタと、
自身の磁気特性が変化するキュリー温度が、所望の温度となるように構成された検出サセプタと、
前記検出サセプタの温度が前記キュリー温度より高い温度から前記キュリー温度より低い温度に変化する際の、前記検出サセプタの磁気特性の変化に応答して、前記加熱サセプタに渦電流を誘起するように動作するコイル、
とを備える氷検出及び除氷（「ＩＤＤ」）システム。
【請求項２】
前記検出サセプタと複合材構造との間に設けられた絶縁層をさらに備える、請求項１に記載のＩＤＤシステム。
【請求項３】
前記ＩＤＤシステムの種々のコンポーネントの腐食を抑制するように動作するエロージョンシールドをさらに備える、請求項１〜２のいずれかに記載のＩＤＤシステム。
【請求項４】
前記エロージョンシールドは、アルミニウム、鋼、チタン、またはその他の耐食フェライト金属または金属合金を含む、請求項３に記載のＩＤＤシステム。
【請求項５】
前記コイルに通電することにより、前記加熱サセプタに渦電流を誘起するための磁束を形成するように動作する交流電源、をさらに備える、請求項１〜３のいずれかに記載のＩＤＤシステム。
【請求項６】
前記キュリー温度は、着氷が起きやすい条件に基づいて選択される、請求項１〜３または５のいずれかに記載のＩＤＤシステム。
【請求項７】
航空機外部飛行面に１つ又は複数のサセプタを有する航空機を操作することと、
前記１つ又は複数のサセプタの温度が、前記１つ又は複数のサセプタのキュリー温度未満に低下したことに起因する、前記１つ又は複数のサセプタの磁気特性の変化を検知することと、
前記磁気特性の変化に基づいて温度変化を計算することと、
前記航空機外部飛行面における着氷の可能性を判定することと、
前記１つ又は複数のサセプタに渦電流を誘起することによって、前記１つ又は複数のサセプタ内に熱を生成することと、
所定点に到達するまで、渦電流の誘起を維持することと、
前記所定点に到達すると、誘起されていた前記渦電流を取り除くこと、とを含む、氷検出及び除氷システムの動作方法。
【請求項８】
電源に接続されたコイルを組み込むこと、をさらに含み、前記コイル及び電源は、磁束を形成することによって、前記１つ又は複数のサセプタの磁気特性の変化を検出するように、且つ、前記１つ又は複数のサセプタに渦電流を誘起することによって、前記１つ又は複数のサセプタの温度を上昇させるように動作する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
航空機の複合材構造の外側に前記サセプタを連結することと、
前記複合材構造の反対側にコイルを配置することと、
前記コイルの近傍に集磁機を配置すること、とをさらに含む、請求項７〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
腐食を抑制するように動作するエロージョンシールドと、
渦電流の形成に応答して温度が上昇するように動作する加熱サセプタと、
温度変化を示すために用いられるキュリー温度を有する検出サセプタと、
氷検出及び除氷システムの１つまたは複数のコンポーネントを支持するよう動作する複合材構造と、
前記検出サセプタと前記複合材構造との間に設けられた絶縁層と、
前記加熱サセプタに渦電流を誘起するように動作するコイルと、
前記コイルに通電することにより、前記加熱サセプタに渦電流を誘起するための磁束を形成することによって、前記加熱サセプタの温度を上昇させるように動作する交流電源と、
前記コイルによって形成された磁束に対して相互作用及び修正を行うことによって、前記磁束を前記加熱サセプタに集束させるように動作する集磁機、とを備える、航空機翼前縁部。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、着氷を予測及び制御するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機の表面に氷が蓄積することは、安全上、重大な問題となる可能性がある。翼、エンジン入口、及びエアデータプローブ、ならびに他の表面に氷が蓄積することによって、航空機の動作特性が変化し、航空機が安全な離陸や飛行中の動作継続を行えなくなる状態にまでなる可能性がある。また、氷が翼の前縁に形成されると、失速状態となる可能性が増し、抗力が増大する。従って、ある種の条件下では、航空機の特定の表面における着氷、または、着氷する可能性があることは、安全上、深刻な問題である。
【０００３】
従来の氷の検出、除去、及び防止技術は、水で希釈した加熱グリコールを用いて氷を除去し、非加熱且つ非希釈のグリコールを用いて除去後の氷の蓄積を抑制するなど、化学物質の使用を伴うことがある。また、従来の技術は、翼またはその他の前縁面の内部に内蔵された加熱エレメントを用いる場合もある。例えば、この加熱エレメントは、翼構造内に分散配置されたダクトを通る熱風である。この熱風が表面を温めることによって、蓄積された氷を溶かしたり、事前に着氷を防止したりする。
【０００４】
他の加熱エレメント技術として、翼構造内に内蔵されたワイヤ又はワイヤメッシュ構造を用いるものがある。ワイヤ又はワイヤメッシュに通電することによって、熱を蓄積させる。この熱が十分であれば、蓄積された氷を溶かしたり、氷の蓄積を防いだりすることができる。他の技術として、物理的な衝撃を利用して氷を除去するものがある。例えば、翼の表面で防氷ブーツを膨張させる。この膨張によって、氷に亀裂を生じさせ、これによって翼から氷を除去することができる。他の例として、電気変換器を作動させることによって瞬間的な物理的衝撃を生じさせ、防氷ブーツの場合と同様に氷に亀裂を生じさせることもできる。
【０００５】
従来の氷検出及び除氷技術には、限界がある。例えば、熱風を用いる方法では、航空機構造に対する改造や部品の追加がしばしば必要となる。また、これらの方法は、効率が低いという問題もある。他の例として、ワイヤやワイヤメッシュを用いた加熱方式は、航空機の通常動作中の振動及び動きの影響を受けやすいため、信頼性が低い場合がある。ワイヤやメッシュを航空機構造に組み込むには、しばしば追加の製造工程が必要となるため、これらのタイプの加熱方式は、製造コストを大幅に増加させる。また、化学物質を使用する方法にも、限界がある。航空機の除氷に用いられる化学物質は、多くの場合、環境に優しいものではないため、これらを使用する際には、環境汚染の可能性をなくす又は低減するための化学物質封じ込めシステムの使用が必要となる。
【０００６】
本開示は、これら及びその他の問題点を考慮して、提示されるものである。
【発明の概要】
【０００７】
なお、この概要は、いくつかの概念を簡単に紹介するために記載したものであり、これら概念については、以下の詳細な説明において、より詳しく述べる。この概要は、特許請求の範囲に記載した請求対象の範囲を限定するために用いられることを、意図していない。
【０００８】
本開示の一実施形態によれば、氷検出及び除氷システムが提供される。当該氷検出及び除氷システムは、渦電流に応答して温度を上昇させるように動作する加熱サセプタと、磁気特性が変化するキュリー温度が、所望の温度となるように構成された検出サセプタと、検出サセプタの温度がキュリー温度より高い温度からキュリー温度より低い温度に変化する際の、検出サセプタの磁気特性の変化に応答して、加熱サセプタに渦電流を誘起するように動作するコイル、とを含む。
【０００９】
本開示の別の実施形態によれば、氷検出及び除氷システムの動作方法が提供される。当該方法は、航空機外部飛行面に１つ又は複数のサセプタを有する航空機を操作することと、１つ又は複数のサセプタの温度が、１つ又は複数のサセプタのキュリー温度未満に低下したことに起因する、１つ又は複数のサセプタの磁気特性の変化を検知することと、磁気特性の変化に基づいて温度変化を計算することと、航空機外部飛行面における着氷の可能性を判定することと、１つ又は複数のサセプタに渦電流を誘起することによって、１つ又は複数のサセプタ内に熱を生成することと、所定点に到達するまで、渦電流の誘起を維持することと、所定点に到達すると、誘起されていた渦電流を取り除くこと、とを含む。
【００１０】
本開示の別の実施形態によれば、航空機翼前縁部が提供される。当該航空機翼前縁部は、腐食を抑制するように動作するエロージョンシールドと、渦電流の形成に応答して温度が上昇するように動作する加熱サセプタと、自身の温度変化を示すために用いられるキュリー温度を有する検出サセプタと、氷検出及び除氷システムの１つまたは複数のコンポーネントを支持するよう動作する複合材構造と、検出サセプタと複合材構造との間に設けられた絶縁層と、加熱サセプタに渦電流を誘起するように動作するコイルと、コイルに通電することにより、加熱サセプタに渦電流を誘起するための磁束を形成することによって、加熱サセプタの温度を上昇させるように動作する交流電源と、コイルによって形成された磁束に対して相互作用及び修正を行うことによって、磁束を加熱サセプタに集束させるように動作する集磁機、とを含む。
【００１１】
上述した特徴、機能、利点は、本願の開示の様々な実施形態によって個別に達成することができ、あるいは、さらに他の実施形態と組み合わせてもよく、そのさらなる詳細は、以下の記載及び図面を参照することによってより明らかになるものである。
【００１２】
本明細書に示す実施形態は、詳細な説明及び以下の添付図面からより理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本明細書に開示の少なくとも１つの実施形態による氷検出及び除氷（「ＩＤＤ」）システムの断面図である。
【図２】本明細書に開示の少なくとも１つの実施形態によるＩＤＤシステムの温度プロファイルの一例を示す。
【図３】本明細書に開示の少なくとも１つの実施形態による、代替のＩＤＤシステムの側面図である。
【図４】本明細書に開示の少なくとも１つの実施形態による、ＩＤＤシステムの分解斜視図である。
【図５】本明細書に開示の少なくとも１つの実施形態による、航空機の翼に設置されたＩＤＤシステムの部分断面図である。
【図６】本明細書に開示の少なくとも１つの実施形態による、ＩＤＤシステムを操作する手順の１つの構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本願において提示した複数の図面は、本開示の実施形態の様々な変形例及び態様を示す。従って、各図示についての詳細の説明は、対応する図示との違いについて言及するものとする。
【００１５】
以下の詳細な説明は、航空機の表面における着氷を予測及び制御するためのシステム及び方法に関する。いくつかの構成において、本開示は、磁気特性の変化を利用することによって、航空機の表面における、着氷が起こりやすい温度条件または着氷が起こった結果の温度条件を検知する。他の構成において、本開示は、誘導加熱を利用することによって、着氷条件の検知に応じて航空機表面の温度を上昇させる。いくつかの実施態様においては、誘導加熱による温度上昇によって、航空機表面に形成された氷の量を減らし、他の実施態様においては、航空機表面の温度を上昇させることによって、着氷を防止又は着氷の可能性を低減する。以下、図面を参照しつつ、本開示の態様を説明する。
【００１６】
図１は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、氷検出及び除氷（「ＩＤＤ」）システム１００の断面図である。なお、本開示は、氷の検出と除氷との両方を行うシステムに限定されず、本明細書に開示する要旨の様々な構成を、個別に、本明細書に具体的に開示していない他のシステムに対して用いることもできる。例えば、本開示の様々な態様は、防氷機能システムも含めた、他の除氷システムと組み合わせて用いることが可能な氷検出システムを提供しうる。
【００１７】
同様に、本開示の様々な態様は、本明細書に開示されていない着氷条件検出システムと組み合わせて用いることが可能な除氷システムを提供しうる。なお、「氷検出」というとき、本開示は、航空機の表面に氷が形成された際の動作に限定されない。氷検出の態様は、航空機の表面における着氷しやすい条件を検出するための動作にも、用いることができる。
【００１８】
図１を参照すると、いくつかの構成において、ＩＤＤシステム１００は、航空機の外面における着氷しやすい条件を検出するため、または、当該外面に氷が形成されたことを検出するために設計された多層システムである。また、いくつかの構成において、ＩＤＤシステム１００は、１つ又は複数の層の温度を上昇させることによって、航空機の表面における着氷の可能性を低減させる、または、形成された氷の少なくとも一部を溶かすための機能を有する。
【００１９】
図１に示した構成では、ＩＤＤシステム１００は、エロージョンシールド(erosion shield)１０２を含む。エロージョンシールド１０２は、周囲環境（すなわち、周囲の空気）に曝される耐食保護層として作用する。例えば、エロージョンシールド１０２は、物理的損傷に耐えるだけでなく、化学的に不活性となるように設計された、比較的硬質のポリマーまたはプラスチックであってもよい。いくつかの構成において、エロージョンシールド１０２は、アルミニウム、鋼、チタン、またはその他の耐食フェライト金属または金属合金から形成される。本明細書に開示の要旨は、エロージョンシールド１０２の特定の構成材料に限定されない。
【００２０】
エロージョンシールド１０２に隣接して、加熱サセプタ(heating susceptor)１０４が設けられている。以下により詳しく述べるように、加熱サセプタ１０４は、その磁気特性が温度変化によって変化するように構成されている。磁気特性の変化は、測定可能なものであり、これを利用することによって、着氷が起こったことを表す条件、または着氷しやすい条件を検出することができる。さらに、いくつかの構成において、加熱サセプタ１０４の磁気特性は、当該加熱サセプタ１０４が適切な磁場内に配置された際に、加熱サセプタの温度を上昇させるように構成されている。
【００２１】
加熱サセプタ１０４に隣接して、検出サセプタ１０６が設けられている。以下により詳しく述べるように、検出サセプタ１０６も、温度変化によって、検出サセプタ１０６の磁気特性が変化するように構成されている。いくつかの構成において、検出サセプタ１０６の磁気特性も、適切な磁場内に配置された際に、加熱サセプタ１０４の温度を上昇させるように構成されている。
【００２２】
検出サセプタ１０６に隣接して、検出サセプタ１０６と複合材構造１１０との間の絶縁体として用いられる絶縁層１０８が設けられている。いくつかの例において、絶縁体１０８は、エアロゲル(aerogel)、ウレタンフォーム、または他の断熱材料などの適当な絶縁材料である。他の例において、絶縁層１０８は、グラフェン(graphene)、又はグラフェンによって形成された複合材料であってもよい。複合材構造１１０は、ＩＤＤシステム１００の種々のコンポーネントを支持するための支持構造体である。いくつかの例において、複合材構造１１０は、航空機の他の部分を製造するために用いられる複合材構造と同様のものである。いくつかの構成において、絶縁体１０８及び複合材構造１１０は、ＩＤＤ構造に含まれていなくてもよい。
【００２３】
複合材構造１１０に隣接して、コイル１１２が設けられている。以下により詳しく述べるように、コイル１１２は、１つ又は複数のコイルであり、種々の層の磁気特性の変化を検出するために用いたり、ＩＤＤシステム１００の１つ又は複数の層に渦電流を誘起することによって１つまたは複数のコンポーネントの温度を上昇させるために用いたりすることができる。
【００２４】
なお、本開示に含まれる層の数は、図１に示したものより多くても少なくてもよい。また、図１に示した各層は、図示のためだけに他の層と別体として示しているものもあり、本開示の要旨の範囲は、そのような図示の構成に限定されない。例えば、加熱サセプタ１０４と検出サセプタ１０６とを一体にして単一層とし、同一の構成部材によって実現してもよい。
【００２５】
上述したように、図１のＩＤＤシステム１００は、加熱サセプタ１０４又は検出サセプタ１０６のいずれか一方または両方の磁気特性の変化を利用することによって、温度の影響を測定し、これによって、航空機の外部の条件が、着氷が起きやすい条件であるかどうか、又は、既に着氷が起こった条件であるかどうかを判定するように構成されている。一構成において、加熱サセプタ１０４もしくは検出サセプタ１０６、またはその両方は、所望の温度レベルに設定したキュリー温度を有する金属又は金属合金である。本明細書において、「キュリー温度」とは、その温度を超えると強磁性磁区が消失する温度として定義することができる。「強磁性磁区」とは、その内部において分子の磁気モーメントがすべて同じ方向になっている微視的領域である。また、「キュリー温度」は、材料本来の磁気モーメントが向きを変える温度として定義することもできる。ただし、本明細書に開示した要旨は、キュリー温度の特定の定義に依存しない。キュリー温度の定義は、様々な因子、例えば、限定するものではないが、特定の科学分野又は当該用語が用いられる分野など、によって変わる場合があるからである。
【００２６】
ある材料がキュリー温度を通過して遷移すると、当該材料が一部を構成している電気回路の共振周波数に影響を与える。従って、いくつかの構成においては、回路内の１つ又は複数の金属がそれぞれのキュリー温度になると、当該回路の出力に変化が起こる。例えば、９５％のニッケルと５％のクロムとの合金のキュリー温度は、１６０Ｆ未満である。この合金が１６０Ｆから３２Ｆに冷却されると、その透磁率が数桁増加し、その回路の等価インピーダンスに影響を与える。
【００２７】
合金のこのような磁気特性の変化は、検出することができる。適切に構成すれば、キュリー温度は、エロージョンシールドにおける着氷しやすい温度条件または着氷を示す温度条件を表すインジケーターとすることができる。例えば、上述したニッケル／クロム合金に対して、パーセンテージで調整したり、他の金属を加えたりすることによって、キュリー温度を所望に応じて上下させることができる。従って、金属または金属合金のキュリー温度を、着氷しやすい温度に一致させることができる。
【００２８】
いくつかの構成において、ＩＤＤシステム１００の１つ又は複数の層が、氷検出機能を行う。図１において、一例では、検出サセプタ１０６は、その温度が検出されることがすなわち着氷が起きやすい条件となっていることを示すキュリー温度、を有するように構成された金属または金属合金からなる。エロージョンシールド１０２の外側の冷たい空気が、ＩＤＤシステム１００の温度を低下させることによって、熱交換によって、検出サセプタ１０６の温度が低下し、検出サセプタ１０６は、当該検出サセプタ１０６のキュリー温度を通過する。いくつかの構成において、加熱サセプタ１０４のキュリー温度は、検出サセプタ１０６のキュリー温度より高い。ただし、種々の層のキュリー温度は所望の結果が得られるように調整すればよい。
【００２９】
いくつかの構成において、加熱サセプタ１０４は、検出サセプタ１０６と組み合わせて、あるいは、検出サセプタに代えて、検出器として用いることができる。加熱サセプタ１０４又は検出サセプタ１０６は、様々な強磁性金属または金属合金によって形成することができる。他の構成において、エロージョンシールド１０２が、強磁性材料、例えば磁場に応答する強磁性材料、から形成されている場合、検出サセプタ１０６又は加熱サセプタ１０４を省くことができる。これらサセプタの機能を、検出サセプタ１０６について上述したのと同様の方法によって、エロージョンシールド１０２によって行うことができるからである。さらに他の構成において、適当な金属又は金属合金で構成すれば、上述の検出機能及び以下に述べる加熱機能を、単一層によって行うこともできるであろう。
【００３０】
着氷しやすい条件が検出された場合、ＩＤＤシステム１００が設置されている航空機の特定の表面を加熱することが望ましい。ＩＤＤシステム１００では、熱を生成するために、誘導加熱を利用する。交流電流が、コイル内に導入される。エロージョンシールド１０２、加熱サセプタ１０４、及び／又は検出サセプタ１０６が適切な金属で形成されている場合、十分なレベルの電流が導入されると、コイル１１２の磁場が、これらのコンポーネント内に循環渦電流を生成する。
【００３１】
循環渦電流は、エロージョンシールド１０２、加熱サセプタ１０４、及び／又は検出サセプタ１０６の電気抵抗に抗して流れる。渦電流及びヒステリシス効果によって、特定の層に発熱が起こり、特定の層の温度が上昇する。いくつかの構成において、集磁機(concentrator)１１４を設置することによって、コイル１１２によって形成された磁場を、加熱サセプタ１０４及び／又は検出サセプタ１０６に反射または集束させる。集磁機１１４は、さらに、コイル１１２によって形成される磁場から他のコンポーネント（図示せず）を絶縁するのにも役立つ。
【００３２】
いくつかの構成において、キュリー温度及び／又は誘導加熱の利用によって、従来の防氷システムに勝る利点が得られる。一例として、構成要素のキュリー温度を利用することによって、コンポーネントの一体性を低下させ且つ重量を増加させる要因となり得る温度検出装置を設置する必要性が減る、又は、排除される。同様に、誘導加熱を利用することによって、加熱エレメントを設置する必要性が減る、又は、排除される。
【００３３】
図２は、本明細書に開示の少なくとも１つの実施形態によるＩＤＤシステム１００の温度プロファイルの一例２００を示している。温度プロファイル２００は、温度に対応する軸Ｔ、及び、距離に対応する軸Ｄを有する。温度プロファイル２００は、薄板近似法（thin shell approximation）を用いた温度プロファイルを示しているため、様々な層にわたる温度データが直線として表されている。ただし、温度プロファイル２００は、普遍性を失うことなく、構造の寸法に対する温度の二次依存を含むように拡張することができる。なお、温度プロファイル２００は単に例示的なものであり、本開示の範囲を、温度プロファイル２００に示したデータの傾斜に適合するシステムに限定することを意図したものではない。距離Ｄｅは、周囲環境に曝されたエロージョンシールド１０２の外面に対応している。図示した温度プロファイル２００は、外部の空気が複合層の温度より低い環境におけるものである。
【００３４】
プロファイル１は、ＩＤＤシステムの各層のいずれのキュリー温度よりも高い温度における、ＩＤＤシステム１００の初期温度プロファイルである。Ｔｅ１は、エロージョンシールド１０２の外面の温度である。ＴＳＨ１は、エロージョンシールド１０２と加熱サセプタ１０４との界面における加熱サセプタ１０４の温度である。ＴＳＤ１は、加熱サセプタ１０４と検出サセプタ１０６との界面における検出サセプタ１０６の温度である。Ｔｃｏｍ１は、検出サセプタ１０６と複合材構造１１０との界面における複合材構造１１０の温度である。
【００３５】
図２に示すように、プロファイル１における、加熱サセプタ１０４及び検出サセプタ１０６の表面温度は、いずれも、それぞれのキュリー温度Ｔｃ（ＳＨ）及びＴｃ（ＳＤ）より高い。このような温度では、加熱サセプタ１０４及び検出サセプタ１０６の磁場特性は、比較的高い温度、すなわち、それぞれのキュリー温度よりも高い温度を示す。
【００３６】
プロファイル２は、外部温度が下がった時の温度プロファイルである。外部温度の低下によって、Ｔｅ１がＴｅ２まで低下する。熱伝達の物理的なプロセスによって、Ｔｅ１からＴｅ２への温度低下が、ＩＤＤシステム１００にわたる他の温度の低下を引き起こす。例えば、ＴＳＨ１は、ＴＳＨ１からＴＳＨ２まで低下し、ＴＳＤ１はＴＳＤ２まで低下し、Ｔｃｏｍ１はＴｃｏｍ２まで低下する。なお、プロファイル１及びプロファイル２は単に例示的なものであり、種々の層にわたる正確な又は具体的な熱伝達率又は熱伝達勾配を示すことを意図したものではない。
【００３７】
温度ＴＳＤ１からＴＳＤ２への低下によって、検出サセプタ１０６の一部が、当該検出サセプタ１０６のキュリー温度Ｔｃ（ＳＤ）より低い温度となる。キュリー温度Ｔｃ（ＳＤ）より低い温度を有することによって、検出サセプタ１０６の磁気特性に変化が生じる。この変化を種々の方法で検知し、これを用いて、Ｔｅ２の温度が、着氷しやすい温度または着氷を示す温度以下であるかどうかを判定することができる。この判定は、ＩＤＤシステム１００にわたる熱伝達係数、ならびに熱収支式を用いて行うことができる。
【００３８】
図２に、例として、薄板近似法よる仮定に基づいて示したように、エロージョンシールドにわたる温度は、式１．１を用いて表すことができ、これは、航空機が高度を上げている時に低下しつつある外部温度を示すものである。
【数１】
2015166239.tif 000003
【００３９】
式１．１において、ｈEは、エロージョンシールドの厚みであり、αEは、シールドを構成している材料固有の熱力学定数である。αEは、熱伝導率および比熱容量の関数である。一般的に、αEはＴEとＴS1との間の傾きを規定するが、これは、薄板近似法により、直線状になるものと仮定される。
【００４０】
これと同様のことが、他のサセプタ層についても成り立つ。すなわち、
【数２】
2015166239.tif 000004
【００４１】
式１．２及び１．３における係数αE、S1、S2は、数値シミュレーションから、または実験から規定することができる。いくつかの例において、薄板近似法よりも正確なモデルが必要な場合、熱の流れは、下記の式２によって表すことができる。
【数３】
2015166239.tif 000005
同式において、q*（x，y，z）は、熱容量ｃS1、S2と、材料の密度ρS1、S2との積に対する内層熱生成の比を規定する項である。従って、式（１）は、誘導加熱による発熱に関連付けられた項を有することになるであろう。すなわち、
【数４】
2015166239.tif 000006
【００４２】
式３（熱源qjの熱密度を指定しない）によって規定されるシステムは、ＩＤＤシステム１００の各層内の温度分布を説明するものとなるであろう。発熱源の強度が無視できる場合、式１を用いてもよい。ただし、いくつかの構成において、複合材構造１１０と検出サセプタ１０６との間に絶縁層１０８などの良好な断熱材が設けられている限り（もしくは、検出サセプタ１０６が比較的良好な断熱材である限り）、または、複合材構造１１０が−∂Ｔ／∂ｎ＝０（ｎは外向き法線ベクトル）となるように熱の流れを遮る限り、式１は有効である。この場合、式３が必要となるであろう。
【００４３】
航空機の何らかの操作中に複合材構造１１０が曝される温度は、実際には複合材構造１１０の使用温度、または必要や所望に応じて他の温度に限定される。これは、検出サセプタ１０６の温度、ならびに、その寸法及び材料特性に関連しており、ＴＳＤがこの限界に近付くと、すべてのｑi（加熱サセプタ１０４、検出サセプタ１０６、及び、エロージョンシールド１０２の内部の熱源）が停止されるようになっている。従って、この構成において、式１は、以下の式４のように変更することができる。
【数５】
2015166239.tif 000007
【００４４】
係数αは、定常状態では、厚みｈ及び比熱容量Ｃpのみに依存している。ただし、厚みｈが変数でない場合、αは熱容量測定実験から求めることができる。
【００４５】
従って、式（４）を用いて、ＴCOM、ＴS1、ＴS2、ＴE間の比を規定することができる。類推によれば、式（３）のシステムを解くことによって、エロージョンシールド１０２、加熱サセプタ１０４、検出サセプタ１０６、複合材構造１１０間の境界における所望の位置の温度を、これらの層のうちの１つの温度、ならびに、加熱サセプタ１０４及び検出サセプタ１０６の内部での発熱量がわかれば、求めることができる。
【００４６】
発熱の役割は、いくつかの自動制御の用途において有用であろう。上述したように、界面の１つにおける物理的パラメータ及び温度を知ることは、熱伝達係数（q’s）がゼロである場合、他の層の温度を特定するのに役立つ。（式におけるq’sをゼロにすれば、ＴCOM又はＴEが算出できる。）
【００４７】
渦電流によって加熱サセプタ１０４に生成された熱も、分析することができる。渦電流の周回性質によって、アクティブロス（active loss）及びリアクティブロス（reactive loss）の両方が生成される。磁性材料では、アクティブロスに加えて、ヒステリシス損も温度上昇に寄与する。リアクティブロスは、等価インダクタンスＬeq、及び、等価電流Ｉeqの何らかの平均に、ＬeqＩeq2／２として比例する。誘導損失(inductive losses)は、アクティブロスとは異なり、加熱サセプタ１０４内で生成される熱に寄与しない。
【００４８】
アクティブロスは、同じ電流Ｉeq及び等価抵抗Ｒeqに、ＲeqＩeq2として比例する。いずれの損失源も特定することができる。それらは、回路（図１のとおり）、ひいてはコイルに接続された電源、が経験する等価インピーダンスＺeqに寄与するものであるからである。磁性材料においては、発熱量ｑも、ヒステリシス損の関数であり、すなわち、式５に示すように、周波数ｆ及び磁場Ｂmに比例する。
【数６】
2015166239.tif 000008
【００４９】
式５において、Ｋhは、各材料固有のヒステリシス定数であり、Ｂmは、コイルの任意の固有形状、材料、及び位置に特有の特定の境界及び初期条件を有する、マクスウェル方程式の組の解である。式５を用いて、等価インピーダンスを求めることができ、従って、式６を用いて、ＩＤＤシステム１００の熱容量を求めることができる。
【数７】
2015166239.tif 000009
【００５０】
ＩＤＤシステム１００は、様々な方法で動作させることができる。例えば、着氷条件を検出及び低減するための一般的な手法は、次のとおりである。この例においては、加熱サセプタ１０４、検出サセプタ１０６、コイル１１２、電源（図示せず）が、共振回路を形成する。共振周波数は、特定のサセプタ層の透磁率の平方根として略増加する。
【００５１】
誘導電源装置は、共振周波数を求め且つ当該共振周波数で動作するための内部回路及び制御アルゴリズムで設計することができる。ある特定のサセプタの温度が低い温度範囲からキュリー温度に到達すると、材料の透磁率が桁違いに低下し、従って、共振周波数が変化する。また、高い温度範囲から温度が低下してキュリー温度に到達すると、材料の透磁率が桁違いに増加し、この場合も、電源出力の共振周波数が変化する。
【００５２】
監視の対象となりうる別の影響としては、温度が変化する際の、弱い磁場内における強磁性体の透磁率の感度がある。温度が上昇又は低下すると、透磁率が変化する。この時、周波数の測定に加え、電源によって感知されるトータルインピーダンスの変化を測定する。いくつかの構成における、ＩＤＤシステム１００の加熱態様を制御する方法は、共振周波数又はインピーダンスの変化を検知し、以下の例が示すように、２つのサセプタ層に特有の対応するプロセスを異ならせること、に基づいてもよい。
【００５３】
エロージョンシールド１０２の表面が、着氷条件に対応する温度になると、加熱サセプタ１０４、検出サセプタ１０６、または複合材構造１１０の界面における温度が変化する。この温度変化は、電源出力周波数（またはインピーダンス）と、所定の周波数（インピーダンス）‐これは、サセプタ合金及びコイル１１２の設計の関数である‐とを比較することによって、検出することができる。検出サセプタ１０６を形成している金属または金属合金は、エロージョンシールドの表面温度ＴEが着氷条件、すなわち、精度を問わず３２Ｆ程度に到達する時、検出サセプタ１０６のキュリー温度が図２に示した温度プロファイルに一致するように、構成することができる。
【００５４】
検出サセプタ１０６を利用して誘導加熱システムを自動的にオンにする場合は、いくつかの構成において、検出サセプタ１０６の透磁率の変化による、電源の共振周波数（及び／又はインピーダンス）の変化を監視することが有用であろう。（幾つかのの除氷又は防氷機能を実行した後の離陸または着陸の際に）温度が低下し、検出サセプタ１０６のキュリー温度に到達した場合は、いくつかの構成において、検出サセプタ１０６の透磁率の大幅な上昇による周波数（インピーダンス）の変化を監視することが有益であろう。
【００５５】
共振周波数及びインピーダンスの変化の監視は、電源の連続運転によって、あるいは、着氷しやすい条件が存在していると判定するのに十分な持続時間及びパルス間隔をパルスが有する場合にはパルス方式によって、実施することができる。例えば、回路の過渡プロセスよりも長い持続時間のパルスを、５〜１０秒ごとに印加すれば、着氷条件の示唆に十分であろう。
【００５６】
電源によって検知された共振周波数（インピーダンス）が検出サセプタ１０６の透磁率の変化に起因するものである場合、電源（または別の電源）が、加熱サセプタ１０４用にあらかじめ設定した共振周波数を有する出力を供給する。システムをＯＦＦに切り替えるための加熱サセプタ１０４のキュリー温度は、複合材構造１１０を含め、ＩＤＤシステム１００の種々の層が耐え得る使用温度の上限を考慮して選択することができる。
【００５７】
例えば、加熱サセプタ１０４のキュリー温度は、１５０Ｆ〜１８０Ｆとなるように選択される。これらの温度では、複合材料の構造的強度を維持することができる。加熱サセプタ１０４の正確なキュリー温度は、図１及び上述の式を分析することによって規定することができる。これに代えて、加熱サセプタ１０４のキュリー温度を、層内に熱容量エネルギー蓄積を保持できるほど高く設定することによって、冷却時間を増し、これによって効率を上げつつデューティーサイクルを減らしてもよい。加熱サセプタ１０４がキュリー温度まで加熱された後は、制御アルゴリズムによって、電源をオフにしてもよいし、オンのまま維持してもよい。
【００５８】
図１のＩＤＤシステム１００の別の例の動作方法は、電源を手動で制御し、共振周波数を用いた動作または較正プロセス中の動作を行う場合に採用することができる。当該方法は、加熱サセプタ１０４及び／又は検出サセプタ１０６の温度がそれぞれのキュリー温度に到達する際の、電源によるインピーダンスＺeqの変化を監視することに基づいている。加熱サセプタ１０４及び検出サセプタ１０６のキュリー温度の選択は、上述したプロセスと同様とすることができる。材料の透磁率が変化すると、インピーダンスＺeq及びそのコンポーネントも式６のように変化する。インピーダンスＺeqが変化すると、電流と電圧との位相ずれ、及び、それらの大きさが変化する。検出サセプタ１０６を用いてシステムをオンにする際は、電流及び電圧の位相及びそれらの大きさにおける変化が、透磁率の増加によって起こる。加熱サセプタ１０４を用いてシステムをオフにする際は、電流及び電圧の位相及びそれらの大きさにおける変化が、透磁率の減少によって起こる。従って、当該方法は、電圧、電流、及び、電圧と電流との位相ずれを監視することに基づいている。
【００５９】
上述のように、２サセプタ設計のいくつかの構成においては、一方のサセプタ層を用いて温度を測定し、他方のサセプタ層を用いて熱を発生させる。これによれば、これらのサセプタの機能を入れ替えない限り、検出サセプタ１０６のキュリー温度が概して加熱サセプタのキュリー温度より低いということが普遍的な要件として求められ、機能を入れ替えれば、システム全体の効率が低下するであろう。温度に対する十分な反応性を実現するためには、複合層の温度依存性実効透磁率は、好ましくは、３２Ｆ〜４２Ｆの範囲の温度に対して反応性を有する必要がある。加熱層は、この範囲の温度には比較的反応しにくい、大きな透磁率を有しうる。加熱層は検知層よりも比較的厚みが大きく、このため、検知層の温度依存性に対する検知コイルの応答性が低い。
【００６０】
このような影響を補償するための方法の一例として、「磁気的に柔らかい」、すなわち弱い磁場内において高い透磁率を有する検知層用合金を選択するという方法がある。例えば、約３９％のニッケルと約６１％の鉄の検知層用合金は、（製造詳細によるが）、（比較的弱い）１Ｏｅ（エルステッド）の磁場において、４２Ｆにおける比透磁率が４００、３２Ｆにおける比透磁率が２００である。また、約３０％のニッケルと７０％の鉄との合金である加熱層用合金は、（やはり製造詳細によるが）、４２〜３２Ｆの範囲において、温度依存性は低いが、磁場強度に強く依存する透磁率、例えば、４０Ｏｅでは４００であるが１Ｏｅでは５０という透磁率を有する。従って、弱い磁場（検知用）では、温度依存性の高い合金（２００対５０（加熱層）の比透磁率）が支配し、２つの層の複合効果が、温度に反応しやすい実効透磁率である。
【００６１】
別の方法の一例として、検知サセプタ層と加熱サセプタ層について、異なる磁気異方性（透磁率は、層に対する磁場の向きに依存する）を選択するという方法がある。例えば、加熱層の異方性が前縁に平行である一方、検知層が前縁に垂直である場合、当該縁部に垂直に配置された検知コイルは、検知層の特性に対してのみ反応する。この場合、加熱層は、縁部に平行なコイルによって誘起することができる。
【００６２】
異方性は、圧延及び磁場アニーリング（magnetic field annealing）のようないくつかの一般的な製造プロセスによって形成することができる。異方性を形成するための別のアプローチとして、形状によるものがある。例えばワイヤなどの、縦横比が高い（１つの寸法が他の寸法よりも大幅に大きい）磁性材料は、非常に高い異方性を有する。例えば、検知層が、縁部に平行に配置されたワイヤの形態である場合、縁部に平行に配置されたコイルは、この合金の温度依存性に対して反応することになる。
【００６３】
図３は、本明細書に開示の少なくとも１つの実施形態による、代替のＩＤＤシステム３００の側面図である。この例では、加熱サセプタ３０４がエロージョンシールドとしての役割も行う。図３のＩＤＤシステムは、加熱サセプタ３０４及び検出サセプタ３０６を含む多層システムである。図３のＩＤＤシステムは、複合材構造１１０、コイル３１２、集磁機３１４をさらに含む。
【００６４】
いくつかの構成において、加熱サセプタ３０４は、航空機のＩＤＤシステム３００が設置された箇所の気温を検出するための検出器としても構成されてもよい。加熱サセプタ３０４は、電源３１８によって電力供給された時に、コイル３１２によって形成される磁束３１６の影響を受け且つこれに反応するように構成される。上述したように、磁束３１６は、加熱サセプタ３０４内に渦電流を誘起し、熱を生成する。検出サセプタ３０６の一部が検出サセプタ３０６のキュリー温度に到達すると、電源３１８を駆動する。使用の一例として、コイル３１２から、種々の時間間隔で低電力の「ピング(ping)」すなわち信号を送信することによって、温度を測定することができる。所定の温度に到達すると、キュリー温度より低い温度へのコンポーネントの温度の推移を検出することによって、コイル３１２が所定のレベルまで電力供給され、キュリー温度より高い温度までコンポーネントの温度を上昇させる。
【００６５】
電源３１８によって電力供給された際にコイル３１２によって形成される磁束３１６は、集磁機３１４を用いて、修正、集束、または集中させることができる。集磁機３１４は、磁場と相互作用しこれを修正するように設計された種々の材料によって構成することができる。これによれば、いくつかの構成において、様々な利点がもたらされる。例えば、磁束３１６を加熱サセプタ３０４に集束させることによって、集磁機３１４のないシステムよりも少ない電力を用いて、同等量の熱を加熱サセプタ３０４内に生成することができ、したがって、システム全体の効率を上げることができる。別の利点として、ＩＤＤシステムの周囲領域への磁束３１６を低減することができる。これによれば、ＩＤＤシステム３００に関連付けられていないシステム又は物に対して、磁束３１６が意図しない又は望ましくない影響を与えることを、抑制することができる。
【００６６】
図４は、本明細書に開示の少なくとも１つの実施形態による、代替のＩＤＤシステム４００の分解斜視図である。図４のＩＤＤシステム４００は、加熱及び検出サセプタ４０４、複合材構造４１０、コイル４１２、集磁機４１４、交流電源４１８を含む多層システムである。上述したように、ＩＤＤシステムの種々の構成において、１つまたは複数のサセプタの検出／加熱機能を組み合わせて、単一のサセプタにしてもよい。
【００６７】
２つ又はそれ以上の層を組み合わせた一例を、加熱及び検出サセプタ４０４として図４に示しており、当該サセプタは、加熱サセプタと検出サセプタとを組み合わせたものである。加熱及び検出サセプタ４０４を構成する金属又は金属合金は、その組み合わせた機能に基づいて選択される。なお、加熱及び検出サセプタ４０４の構造は、加熱及び検出サセプタ４０４の全体にわたって均一であってもよいし、変化するものであってもよい。例えば、加熱及び検出サセプタ４０４の一部が、検出機能を行うように設計された１つの合金または金属であり、加熱及び検出サセプタ４０４の別の部分は、加熱機能を行うように設計されていてもよい。
【００６８】
図５は、本明細書に開示の少なくとも１つの実施形態による、航空機の翼５０１に設置されたＩＤＤシステム５００の部分断面図である。１つ又は複数のＩＤＤシステム５００を、航空機の様々な位置、例えば、図５に差し込み図５０３として示した航空機の位置５０５、に設置することができる。位置５０５は、例えば、着氷しやすい翼５０１の前縁である。他の位置の例として、限定するものではないが、種々の制御面、検出および測定機器（例えば対気速度プローブなど）、エンジン吸気口に隣接する面、などがある。
【００６９】
図５のＩＤＤシステム５００は、エロージョンシールド５０２、加熱サセプタ５０４、検出サセプタ５０６、複合材構造５１０、コイル５１２、集磁機５１４を含む多層システムである。エロージョンシールド５０２は、ＩＤＤシステム５００の１つ又は複数のコンポーネントを、環境による劣化作用から保護するように構成される。加熱サセプタ５０４は、磁束に対して反応し、加熱サセプタ５０４の温度を上昇させるように構成される。
【００７０】
検出サセプタ５０６は、その温度に到達したことがすなわち着氷または着氷しやすい条件を示すことになるキュリー温度、を有するように構成されている。複合材構造５１０は、ＩＤＤシステム５００の種々のコンポーネントを支持する働きを行う。コイル５１２は、通電されると磁束を形成するように構成されている。コイル５１２の位置は変更可能であり、複合材構造５１０の内部が取り除かれている場合は検出サセプタ５０６のより近くに配置したり、あるいは、複合材構造内に埋設したりすることができる。集磁機５１４は、磁束を修正することによって、ＩＤＤシステム５００の効率を高めるように構成することができる。
【００７１】
図６は、本明細書に開示の少なくとも１つの実施形態による、ＩＤＤシステムの動作手順６００の１つの構成を示している。別段の断りのない限り、図に示した工程やここに説明する工程よりも多くの工程または少ない工程を行ってもよい。また、別段の断りのない限り、これらの工程は、ここに説明した順序とは異なる順序で行ってもよい。
【００７２】
手順６００は、工程６０２から開始し、当該工程では、加熱サセプタ１０４及び／又は検出サセプタ１０６が、航空機外部飛行面に連結される。いくつかの例において、エロージョンシールド１０２を、バリアとして加熱サセプタ１０４及び／又は検出サセプタ１０６の間に設置してもよい。上述したように、航空機外部飛行面は、航空機翼、制御面、エンジン、検出機器における位置とは異なりうる。また、同じく上述したように、加熱サセプタ１０４及び／又は検出サセプタ１０６は、１つ又は複数の層から形成されており、各層が上述した検出及び／又は加熱機能を行う。例えば、一構成において、１つのサセプタ層、例えば、加熱サセプタ１０４を、検出機能と加熱機能との両方に用いてもよい。別の例において、１つのサセプタ、例えば、検出サセプタ１０６を用いて検出機能を行い、別のサセプタ、例えば加熱サセプタ１０４を用いて加熱機能を行ってもよい。なお、これらの組み合わせ及び他の組み合わせは、本開示の範囲に含まれるものと考える。
【００７３】
手順６００は、工程６０４へと続き、当該工程では、コイル１１２がＩＤＤシステム１００に組み込まれ、電源に接続される。いくつかの構成において、コイル１１２は、加熱サセプタ１０４及び／又は検出サセプタ１０６内に渦電流を生成し、影響を受けるサセプタ層の温度を上昇させるために用いられる。別の構成において、コイル１１２は、加熱サセプタ１０４及び／又は検出サセプタ１０６の磁気特性の変化を検出するための検出器として作用するように構成することができる。例えば、温度低下によってサセプタ層がキュリー温度に到達し、その磁気特性が変化する場合がある。この磁気特性の変化を、コイル１１２によって形成された磁束を用いて検出することができる。
【００７４】
手順６００は、工程６０６へと続き、当該工程では、加熱サセプタ１０４及び／又は検出サセプタ１０６の磁気特性の変化が検出される。上述したように、この変化は、ＩＤＤシステム１００近傍の気温が低下したことにより、特定のサセプタの温度がキュリー温度より低い温度まで低下したことに起因する。磁気特性の変化は、様々な技術によって検出することができる。例えば、磁気特性の変化は、ＩＤＤシステム１００に給電している回路によって検出される共振周波数またはインピーダンスの変化によって検出することができる。
【００７５】
手順６００は、工程６０８へと続き、当該工程では、検出された磁気特性の変化に基づいて温度変化が算出される。金属または金属合金は、特定の温度または温度範囲で、磁気特性に特定の変化が起こるように、選択することができる。
【００７６】
手順６００は、工程６１０へと続き、当該工程では、着氷の可能性についての判定が行われる。上述したように、本開示の種々の構成を用いることによって、ＩＤＤシステム１００の外面に着氷が起こったかどうか、または、算出された温度が、着氷が起こりやすい温度であるかどうか、またはこれらの両方、についての判定が行われる。
【００７７】
手順６００は、工程６１２へと続き、当該工程では、着氷の可能性が所定の基準を満たしている場合、加熱サセプタ１０４に渦電流が誘起される。渦電流は、ＩＤＤシステム１００のコイル１１２を用いて誘起することができる。手順６００は、工程６１４へと続き、当該工程では、加熱サセプタ１０４への渦電流の誘起によって、熱が生成される。
【００７８】
手順６００は、工程６１６へと続き、当該工程では、所定点に達するまで、誘導加熱が維持される。所定点とは、例えば、１つ又は複数のサセプタの温度が当該サセプタのキュリー温度より高い温度まで上昇したことを示す状態まで、加熱サセプタ１０４の磁気特性が戻ったことが検出された時点である。
【００７９】
手順６００は、工程６１８へと続き、当該工程では、渦電流が取り除かれる。手順６００は、ここで終了してもよいし、上述したように、工程６０６に戻って、加熱サセプタ１０４及び／又は検出サセプタ１０６の磁気特性の変化を検出することにより、継続してもよい。手順６００のいくつかの構成において、追加の工程として、加熱サセプタ１０４及び／又は検出サセプタ１０６の外部にエロージョンシールド１０２を連結すること、加熱サセプタ１０４及び／又は検出サセプタ１０６の外部にエロージョンシールド１０２を重ねること、加熱サセプタ１０４及び／又は検出サセプタ１０６を航空機の複合材構造の外部に連結すること、コイル１１２を複合材構造１１０の反対側に配置すること、集磁機１１４をコイル１１２の近傍に配置すること、を含んでもよい。いくつかの構成において、集磁機１１４は、例えば、限定するものではないが、非導電性強磁性体などの、種々の適当な材料によって構成することができる。いくつかの例において、強磁性体は、ＭｎＺｎまたはＮｉＺｎなどのフェライト材を含んでいてもよい。他の構成において、手順６００は、加熱サセプタ１０４及び／又は検出サセプタ１０６と複合材構造１１０との間に絶縁体を連結するための操作をさらに含んでもよい。
【００８０】
また、本開示は、以下の付記による実施形態を含む。
【００８１】
付記１  渦電流に応答して温度を上昇させるように動作する加熱サセプタと、磁気特性が変化するキュリー温度が、所望の温度となるように構成された検出サセプタと、前記検出サセプタの温度が前記キュリー温度より高い温度から前記キュリー温度より低い温度に変化する際の、前記検出サセプタの磁気特性の変化に応答して、前記加熱サセプタに渦電流を誘起するように動作するコイル、とを備える氷検出及び除氷（「ＩＤＤ」）システム。
【００８２】
付記２  前記検出サセプタと複合材構造との間に設けられた絶縁層をさらに備える、付記１に記載のＩＤＤシステム。
【００８３】
付記３  前記絶縁層は、断熱材を含む、付記２に記載のＩＤＤシステム。
【００８４】
付記４  前記ＩＤＤシステムの種々のコンポーネントの腐食を抑制するように動作するエロージョンシールドをさらに備える、付記１に記載のＩＤＤシステム。
【００８５】
付記５  前記エロージョンシールドは、アルミニウム、鋼、チタン、またはその他の耐食フェライト金属または金属合金を含む、付記４に記載のＩＤＤシステム。
【００８６】
付記６  前記コイルに通電することにより、前記加熱サセプタに渦電流を誘起するための磁束を形成するように動作する交流電源、をさらに備える、付記１に記載のＩＤＤシステム。
【００８７】
付記７  前記加熱サセプタ及び前記検出サセプタは、単一の層によって構成されている、付記１に記載のＩＤＤシステム。
【００８８】
付記８  前記キュリー温度は、着氷が起きやすい条件に基づいて選択される、付記１に記載のＩＤＤシステム。
【００８９】
付記９  前記コイルによって形成された磁束に対して相互作用及び修正を行うことによって、前記磁束を前記加熱サセプタに集束させるように動作する集磁機をさらに備える、付記１に記載のＩＤＤシステム。
【００９０】
付記１０  前記集磁機は、さらに、ＩＤＤシステムに近接する１つまたは複数の箇所を磁束から部分的に絶縁するように動作する、付記１に記載のＩＤＤシステム。
【００９１】
付記１１  航空機外部飛行面に１つ又は複数のサセプタを有する航空機を操作することと、前記１つ又は複数のサセプタの温度が、前記１つ又は複数のサセプタのキュリー温度未満に低下したことに起因する、前記１つ又は複数のサセプタの磁気特性の変化を検知することと、前記磁気特性の変化に基づいて温度変化を計算することと、前記航空機外部飛行面における着氷の可能性を判定することと、前記１つ又は複数のサセプタに渦電流を誘起することによって、前記１つ又は複数のサセプタ内に熱を生成することと、所定点に到達するまで、渦電流の誘起を維持することと、前記所定点に到達すると、誘起されていた前記渦電流を取り除くこと、とを含む、氷検出及び除氷システムの動作方法。
【００９２】
付記１２  電源に接続されたコイルを組み込むこと、をさらに含み、前記コイル及び電源は、磁束を形成することによって、前記１つ又は複数のサセプタの磁気特性の変化を検出するように、且つ、前記１つ又は複数のサセプタに渦電流を誘起することによって、前記１つ又は複数のサセプタの温度を上昇させるように動作する、付記１１に記載の方法。
【００９３】
付記１３  前記１つ又は複数のサセプタの外部にエロージョンシールドを連結すること、をさらに含む、付記１２に記載の方法。
【００９４】
付記１４  航空機の複合材構造の外側に前記サセプタを連結することと、前記複合材構造の反対側にコイルを配置することと、前記コイルの近傍に集磁機を配置すること、とをさらに含む、付記１１に記載の方法。
【００９５】
付記１５  前記集磁機は、フェライト材を含む、付記１４に記載の方法。
【００９６】
付記１６  前記１つ又は複数のサセプタと複合材構造との間に断熱層を連結することをさらに含む、付記１４に記載の方法。
【００９７】
付記１７  腐食を抑制するように動作するエロージョンシールドと、渦電流の形成に応答して温度が上昇するように動作する加熱サセプタと、温度変化を示すために用いられるキュリー温度を有する検出サセプタと、氷検出及び除氷システムの１つまたは複数のコンポーネントを支持するよう動作する複合材構造と、前記検出サセプタと前記複合材構造との間に設けられた絶縁層と、前記加熱サセプタに渦電流を誘起するように動作するコイルと、前記コイルに通電することにより、前記加熱サセプタに渦電流を誘起するための磁束を形成することによって、前記加熱サセプタの温度を上昇させるように動作する交流電源と、前記コイルによって形成された磁束に対して相互作用及び修正を行うことによって、前記磁束を前記加熱サセプタに集束させるように動作する集磁機、とを備える、航空機翼前縁部。
【００９８】
付記１８  前記エロージョンシールドは、アルミニウム、鋼、チタン、またはその他の耐食フェライト金属または金属合金を含む、付記１７に記載の航空機翼前縁部。
【００９９】
付記１９  前記加熱サセプタ及び前記検出サセプタは、単一の層によって構成されている、付記１７に記載の航空機翼前縁部。
【０１００】
付記２０  前記集磁機は、さらに、前記コイルに近接する１つまたは複数の箇所を磁束から部分的に絶縁するように動作する、付記１７に記載の航空機翼前縁部。
【０１０１】
上述した要旨は、単に例示的なものであり、開示を限定するものと解釈されるべきではない。本明細書で説明した要旨に対し、例示した実施形態ならびに図示及び説明した実用例に従うことなく、且つ、以下の特許請求の範囲に記載される本開示の真の精神及び範囲から逸脱することなく、種々の修正及び変更を行ってもよい。
【図１】
2015166239.tif 000010
【図２】
2015166239.tif 000011
【図３】
2015166239.tif 000012
【図４】
2015166239.tif 000013
【図５】
2015166239.tif 000014
【図６】
2015166239.tif 000015
【外国語明細書】
2015166239000001.pdf
2015166239000002.pdf
2015166239000003.pdf
2015166239000004.pdf