特許 6644867 湿気センサを有する宇宙航空機用透明材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6644867

(24)【登録日】2020年1月10日

(45)【発行日】2020年2月12日

(54)【発明の名称】湿気センサを有する宇宙航空機用透明材

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/04 20060101AFI20200130BHJP

   B64C 1/14 20060101ALI20200130BHJP

   B64D 45/00 20060101ALI20200130BHJP

   G01N 27/22 20060101ALI20200130BHJP

【ＦＩ】

   G01N27/04 B

   B64C1/14

   B64D45/00 A

   G01N27/22 Z

【請求項の数】18

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2018-503780(P2018-503780)

(86)(22)【出願日】2016年5月26日

(65)【公表番号】特表2018-523819(P2018-523819A)

(43)【公表日】2018年8月23日

(86)【国際出願番号】US2016034307

(87)【国際公開番号】WO2017019165

(87)【国際公開日】20170202

【審査請求日】2018年2月22日

(31)【優先権主張番号】14/810,517

(32)【優先日】2015年7月28日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】399074983

【氏名又は名称】ピーピージー・インダストリーズ・オハイオ・インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｏｈｉｏ，Ｉｎｃ．

(74)【代理人】

【識別番号】100078282

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 秀策

(74)【代理人】

【識別番号】100113413

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 夏樹

(72)【発明者】

【氏名】ジアオ， ユー

(72)【発明者】

【氏名】アコード， ジェレミー ディー．

(72)【発明者】

【氏名】ドゥアルテ， ニコラス ビー．

【審査官】 小澤 瞬

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１２−５１３９３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１６４３８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−０９１３５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１６８５７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０１３７８３７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平０２−２６２０４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２３２２１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０５７６１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０４−１０６３３５（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｊ １／００ − Ｂ６０Ｊ １／２０

Ｂ６４Ｂ １／００ − Ｂ６４Ｂ １／７０

Ｂ６４Ｃ １／００ − Ｂ６４Ｃ ９９／００

Ｂ６４Ｄ １／００ − Ｂ６４Ｄ ４７／０８

Ｂ６４Ｆ １／００ − Ｂ６４Ｆ ５／６０

Ｂ６４Ｇ １／００ − Ｂ６４Ｇ ９９／００

Ｇ０１Ｎ ２７／００ − Ｇ０１Ｎ ２７／１０

Ｇ０１Ｎ ２７／１４ − Ｇ０１Ｎ ２７／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

透明材であって、
前記透明材を提供するためにともに継合される複数のシートであって、前記透明材は、前記複数のシートの周辺および辺縁部分上に湿気シールを有する、複数のシートと、
前記複数のシート間および／または前記複数のシートと前記湿気シールとの間に位置付けられる湿気センサであって、前記湿気センサは、第１の電極と第２の電極との間に誘電材料を備え、前記誘電材料は、吸収性の押出成形されたポリマー材料から形成された押出成形された層および押出成形されたスリーブのうちの少なくとも１つを含み、前記誘電材料は、前記第１および第２の電極と電気接触し、前記第１および第２の電極を相互から離間して、かつ相互に表面接触しないように維持する、湿気センサと、
前記湿気センサの前記第１および第２の電極に動作可能に接続され、前記湿気センサの電気特性を測定し、前記誘電材料によって吸収される湿気の量を判定するセンサ電子機器であって、交流電流を前記第１および第２の電極に印加し、前記誘電材料の複素インピーダンス（オーム）を測定することは、前記湿気センサの面積内の前記透明材内の湿気の量を測定する、センサ電子機器と
を備える、透明材。

【請求項2】

前記センサ電子機器は、前記誘電材料によって吸収される湿気に起因する、前記誘電材料の静電容量、抵抗、および／または複素インピーダンス変化を測定する、請求項１に記載の透明材。

【請求項3】

前記吸収性の押出成形されたポリマー材料は、ナイロン４−６、ナイロン６、ナイロン６−６、ナイロン６−１２、ナイロン１１、ポリアミド−イミド、ポリベンゾイミダゾール、ポリエーテルスルホンまたはポリスルホン、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項１に記載の透明材。

【請求項4】

前記湿気センサは、同軸形状を有し、前記誘電材料は、中心孔を伴う伸長形状を有し、前記第１の電極は、前記第１の電極の壁を通して複数の離間された孔を有する外側スリーブを備え、前記第１の電極は、前記誘電材料の外側表面と表面接触し、前記第２の電極は、前記誘電材料の内側表面と表面接触する前記誘電材料の中心孔内にある、請求項１に記載の透明材。

【請求項5】

前記第１および第２の電極は、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、オスミウム、イリジウム、白金、金、スズめっき銅、ニッケル−クロム、アルミニウム、合金、およびそれらの組み合わせから成る群から選択された材料から作製される、請求項１に記載の透明材。

【請求項6】

前記誘電材料は、第１の表面および第２の表面を有する伸長形状を有し、前記第１の電極は、前記誘電材料の第１の表面と電気接触し、前記第２の電極は、前記誘電材料の第２の表面と電気接触し、前記第１および第２の電極は、前記誘電材料を経由してのみ相互に電気的に接続され、前記第１および第２の電極の各々は、自身の個別の壁を通して延在する複数の離間された孔を有する、請求項１に記載の透明材。

【請求項7】

前記第１および第２の電極は、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、オスミウム、イリジウム、白金、金、スズめっき銅、ニッケル−クロム、アルミニウム、合金、およびそれらの組み合わせから成る群から選択された材料から作製される、請求項６に記載の透明材。

【請求項8】

前記第１の電極は、前記誘電材料の第１の側として指定される前記誘電材料の側上に搭載され、前記第２の電極は、前記第１の側と反対の前記誘電材料の側上に搭載される、請求項１に記載の透明材。

【請求項9】

前記湿気シールが、前記透明材の外側対向表面の辺縁および周辺縁を覆う、請求項１に記載の透明材。

【請求項10】

前記複数のシートは、接着剤によってともに継合される２つまたはそれを上回る透明シートを備え、
前記湿気センサは、前記複数のシートのうちの少なくとも１つのシートの表面部分に位置付けられる、請求項１に記載の透明材。

【請求項11】

前記複数のシートの各々は、第２の主要表面と反対の第１の主要表面と、前記第１の主要表面および前記第２の主要表面を継合する周辺表面とを備え、前記複数のシートのうちの前記少なくとも１つのシートの前記表面部分は、前記第１の主要表面、前記第２の主要表面、前記周辺表面、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項１０に記載の透明材。

【請求項12】

前記透明材は、航空機用透明材であり、前記複数のシートの各々は、第２の主要表面と反対の第１の主要表面と、前記第１の主要表面を継合する周辺表面とを備え、前記複数のシートのうちの第１のシートの第２の主要表面は、前記複数のシートのうちの第２のシートの第２の主要表面と対面関係にあり、前記第２のシートの第２の主要表面から離間され、前記湿気センサは、前記第１のシートと前記第２のシートとの間にあり、前記第１のシートおよび前記第２のシートの周辺縁から離間される、請求項１に記載の透明材。

【請求項13】

前記湿気センサは、複数の湿気センサのうちの１つであり、前記複数の湿気センサのうちの第１の湿気センサは、前記湿気シールと前記複数のシートとの間にあり、前記複数の湿気センサのうちの第２の湿気センサは、前記複数のシート間にあり、前記複数の湿気センサのうちの第３の湿気センサは、前記湿気シールと前記透明材の外側表面部分との間にある、請求項１に記載の透明材。

【請求項14】

前記湿気センサは、第１の端部および反対の第２の端部を有する第１の伸長湿気センサであり、前記透明材は、第２の伸長湿気センサ、第３の伸長湿気センサ、および第４の伸長湿気センサをさらに備え、
前記第２の伸長湿気センサ、前記第３の伸長湿気センサ、および前記第４の伸長湿気センサの各々は、第１の端部および反対の第２の端部を備え、
前記第１の伸長湿気センサ、前記第２の伸長湿気センサ、前記第３の伸長湿気センサ、および前記第４の伸長湿気センサは、前記複数のシートの周辺縁に隣接する前記複数のシートのうちの１つの主要表面上に搭載され、
前記第１の伸長湿気センサの第２の端部は、前記第２の伸長湿気センサの第１の端部に隣接し、前記第２の伸長湿気センサの第１の端部から離間され、前記第２の伸長湿気センサの第２の端部は、前記第３の伸長湿気センサの第１の端部に隣接し、前記第３の伸長湿気センサの第１の端部から離間され、前記第３の伸長湿気センサの第２の端部は、前記第４の伸長湿気センサの第１の端部に隣接し、前記第４の伸長湿気センサの第１の端部から離間され、前記第４の伸長湿気センサの第２の端部は、前記第１の伸長湿気センサの第１の端部に隣接し、前記第１の伸長湿気センサの第１の端部から離間される、請求項１に記載の透明材。

【請求項15】

前記第１の伸長湿気センサ、前記第２の伸長湿気センサ、前記第３の伸長湿気センサ、および前記第４の伸長湿気センサは、第１の境界を形成し、前記第１の境界内にありかつ前記第１の境界から離間される第２の境界と、前記第２の境界内にありかつ前記第２の境界から離間される第３の境界とを備え、前記第２および第３の境界の各々は、前記第２の境界のための第５の伸長湿気センサおよび前記第３の境界のための第６の伸長湿気センサとして画定される少なくとも１つの伸長湿気センサを備える、請求項１４に記載の透明材。

【請求項16】

前記透明材は、積層された航空機用透明材、商業用および住居用窓、任意のタイプの地上用車両のための窓、任意のタイプの航空および宇宙飛行体のための天蓋、機室窓、およびフロントガラス、任意の水上または水中乗物のための窓、および任意のタイプのコンテナ用の視認側またはドアのための窓から成る群から選択される、請求項１に記載の透明材。

【請求項17】

前記透明材の複数のシートは、非硬化プラスチックシート、焼鈍ガラスシート、および熱および化学的に補強された、クリア、着色された、コーティングされた、およびコーティングされていないガラスシートから成る群から選択される、請求項１に記載の透明材。

【請求項18】

湿気センサを有する航空機用透明材を作製する方法であって、
積層された航空機用透明材を前記積層された航空機用透明材の辺縁の外側表面および周縁にわたって湿気シールを有するように加工することと、
前記積層された航空機用透明材の加工の間、湿気に応答する湿気センサを前記航空機用透明材の複数のシート間および／または前記複数のシートと前記湿気シールとの間に設置することであって、前記湿気センサは、第１の電極と第２の電極との間に誘電材料を備え、前記誘電材料は、吸収性の押出成形されたポリマー材料から形成された押出成形された層および押出成形されたスリーブのうちの少なくとも１つを含み、前記誘電材料は、前記第１および第２の電極と電気接触し、前記第１および第２の電極を相互から離間し、相互に接触しないように維持する、ことと、
交流電流を前記第１および第２の電極に印加し、前記誘電材料の複素インピーダンス（オーム）を測定し、前記湿気センサの面積内の前記積層された航空機用透明材内の湿気の量を判定することと
を含む、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、１つまたはそれを上回る湿気センサを有し、湿気の侵入を測定する、透明材、例えば、窓に関し、より具体的には、湿気センサを有し、フロントガラスの湿気シールのリアルタイム性能および経時的に蓄積された湿気の量を監視する、航空機用および宇宙航空機用積層窓、例えば、積層フロントガラスに関する。

【背景技術】

【0002】

航空機用および宇宙航空機用窓、例えば、フロントガラスは、プラスチック層またはシート、ガラス層またはシート、およびそれらの組み合わせの積層を含む。フロントガラスの内側区画の層は、航空機の内部に面し、構造安定性をフロントガラスに提供するように設計される。フロントガラスの外側区画の層は、航空機の外部に面し、構造安定性および視界のための付属品を提供するように設計される。例えば、議論を限定するわけではないが、視界を向上させるための１つの付属品は、導電性コーティングまたは複数の導電性ワイヤを一対の離間されたバスバー間に含み、そこに接続され、フロントガラスの外側表面を加熱し、それぞれ、霧および氷のフロントガラスの外側表面上における形成を防止し、および／または、霧および氷を該フロントガラスの該外側表面から除去する、加熱可能部材である。

【0003】

当業者によって理解されるように、航空機用フロントガラスの使用時間が増加するにつれて、フロントガラスの動作効率は、フロントガラスが非機能的になり、フロントガラスが交換または修理される必要があるようになるまで低下する。より具体的には、フロントガラスの周辺縁は、湿気がプラスチックとフロントガラスのガラス層またはシートとの間に進入することを防止するための障壁である、機外湿気シールを有する。湿気シールが破損する、例えば、亀裂が入る、および／またはフロントガラス積層の層が剥離すると、湿気が、フロントガラスの層間に進入する。シールの亀裂または剥離は、構造問題ではないが、湿気がフロントガラスの層間に移動すると、フロントガラスは、積層剥離し得、伝導性コーティングまたはワイヤは、いずれかでも存在する場合、損傷および破損し、それによって、フロントガラスの耐用年数を短縮または終了させ得る。より具体的には、フロントガラスの積層剥離が生じると、増加された湿気の量が、フロントガラスの層間に移動し、フロントガラスの劣化、例えば、バスバーおよび導電性コーティングまたはワイヤの損傷および／または破損を加速させ、これは、フロントガラスの除霜の能力を低減または排除させる。

【0004】

透明材の付属品内の欠陥の修理に対して、それが始まったときにタイムリーに応答しない場合、透明材の動作効率を低下させ、緊急保守、例えば、透明材の修理または交換の必要性をもたらし得る。したがって、透明材の修理または交換が、スケジュールされた保守であって、緊急保守ではないように、透明材に湿気センサを提供し、透明材の性能を監視することが有利となるであろう。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、航空機用フロントガラスに関し、該航空機用フロントガラスは、とりわけ、ともに継合され、視覚面積を有する積層された窓を提供し、窓がシートの周辺および辺縁部分上に湿気シールを有する、複数のシートを有する。湿気は、シート間および／またはシートと湿気シールとの間に位置付けられる。湿気センサは、とりわけ、第１の電極と第２の電極との間に誘電部材を含み、誘電材料は、第１および第２の電極と電気接触し、第１および第２の電極を相互から離間し、相互に表面接触しないように維持する。センサ電子機器は、湿気センサの電極に動作可能に接続され、センサの電気特性を測定し、誘電部材によって吸収される湿気の量を判定し、交流電流を第１および第２の電極に印加し、誘電材料の複素インピーダンス（オーム）を測定することによって、湿気センサの面積内の積層フロントガラス内の湿気の量を測定する。

【0006】

本発明はさらに、湿気センサを有する航空機用透明材を作製する方法に関する。本方法は、とりわけ、積層された航空機用透明材を積層された航空機用透明材の辺縁の外側表面および周縁にわたって防湿層を有するように加工するステップと、積層された航空機用透明材の加工の間、湿気に応答するセンサ要素を航空機用透明材のシート間および／またはシートと湿気シールとの間に設置するステップとを含む。本発明のある非限定的実施形態では、センサ要素は、とりわけ、第１の電極と第２の電極との間に誘電部材を含み、誘電材料は、第１および第２の電極と電気接触し、第１および第２の電極を相互から離間し、相互に接触しないように維持し、交流電流を電極に印加し、誘電体の複素インピーダンス（オーム）を測定し、湿気センサの面積内の積層フロントガラス内の湿気の量を判定する。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
航空機用フロントガラスであって、
視覚面積を有する積層された窓を提供するためにともに継合される複数のシートであって、前記窓は、前記シートの周辺および辺縁部分上に湿気シールを有する、複数のシートと、
前記シート間および／または前記シートと前記湿気シールとの間に位置付けられる湿気センサであって、前記湿気センサは、第１の電極と第２の電極との間に誘電部材を備え、誘電材料は、前記第１および第２の電極と電気接触し、前記第１および第２の電極を相互から離間して、かつ相互に表面接触しないように維持する、湿気センサと、
前記センサの電極に動作可能に接続され、前記センサの電気特性を測定し、前記誘電部材によって吸収される湿気の量を判定する、センサ電子機器であって、交流電流を前記第１および第２の電極に印加し、前記誘電材料の複素インピーダンス（オーム）を測定することは、前記湿気センサの面積内の積層フロントガラス内の湿気の量を測定する、センサ電子機器と
を備える、航空機用フロントガラス。
（項目２）
前記センサ電子機器は、前記誘電材料によって吸収される湿気に起因する、前記誘電材料の静電容量、抵抗、および／または複素インピーダンス変化を測定する、項目１に記載の透明材。
（項目３）
前記誘電材料は、ナイロン４−６、ナイロン６、ナイロン６−６、ナイロン６−１２、ナイロン１１、ポリアミド−イミド、ポリベンゾイミダゾール、ポリエーテルスルホンまたはポリスルホン、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、項目２に記載の透明材。
（項目４）
前記センサは、二軸形状を有し、前記誘電材料は、中心孔を伴う伸長形状を有し、前記第１の電極は、前記第１の電極の壁を通して複数の離間された孔を有する、外側スリーブを備え、前記第１の電極は、前記誘電材料の外側表面と表面接触し、前記第２の電極は、前記誘電材料の内側表面と表面接触する前記誘電材料の中心孔内にある、項目３に記載の透明材。
（項目５）
前記第１および第２の電極は、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、オスミウム、イリジウム、白金、金、スズめっき銅、ニッケル−クロム、アルミニウム、合金、およびそれらの組み合わせから成る群から選択された材料から作製される、項目４に記載の透明材。
（項目６）
前記誘電材料は、第１の表面および第２の表面を有する伸長形状を有し、前記第１の電極は、前記誘電材料の第１の表面と電気接触し、前記第２の電極は、前記誘電材料の第２の表面と電気接触し、前記第１および第２の電極は、前記誘電材料を経由してのみ相互に電気的に接続され、前記第１および第２の電極の各々は、その個別の壁を通して延在する複数の離間された孔を有する、項目３に記載の透明材。
（項目７）
前記第１および第２の電極は、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、オスミウム、イリジウム、白金、金、スズめっき銅、ニッケル−クロム、アルミニウム、合金、およびそれらの組み合わせから成る群から選択された材料から作製される、項目６に記載の透明材。
（項目８）
前記誘電材料は、４面断面を有し、前記第１の電極は、前記誘電材料の第１の側として指定される前記誘電材料の側上に搭載され、前記第２の電極は、前記第１の側と反対の前記誘電材料の側上に搭載される、項目６に記載の透明材。
（項目９）
湿気シールが、前記積層された窓の外側対向表面の辺縁および周辺縁を覆い、前記センサ要素は、前記積層された窓の前記シート間および／または前記シートと前記湿気シールとの間にある、項目１に記載の透明材。
（項目１０）
接着剤によってともに継合される２つまたはそれを上回る透明シートを備える前記複数のシートと、
前記シートのうちの少なくとも１つの表面部分にある前記センサ要素と
を備える、項目９に記載の透明材。
（項目１１）
前記シートの各々は、第２の主要表面と反対の第１の主要表面と、前記第１の主要表面および前記第２の主要表面を継合する周辺表面とを備え、前記シートのうちの少なくとも１つの表面部分は、前記第１の主要表面、前記第２の主要表面、前記周辺表面、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、項目１０に記載の透明材。
（項目１２）
前記透明材は、航空機用透明材であり、前記シートはそれぞれ、第２の主要表面と反対の第１の主要表面と、前記第１の主要表面を継合する周辺表面とを備え、前記第１のシートの第２の表面は、前記第２のシートの第２の表面と対面関係にあり、そこから離間され、前記センサ要素は、前記第１のシートと前記第２のシートとの間にあり、前記第１のシートおよび前記第２のシートの周辺縁から離間される、項目１に記載の透明材。
（項目１３）
前記センサ要素は、複数のセンサ要素のうちの１つであり、前記複数のセンサ要素のうちの第１のものは、前記湿気シールと前記シートとの間にあり、前記複数のセンサ要素のうちの第３のものは、前記湿気シールと前記航空機用透明材の外側表面部分との間にある、項目９に記載の透明材。
（項目１４）
前記センサ要素は、第１の端部および第２の反対端部を有し、第２、第３、および第４の伸長湿気センサを備える、第１の伸長湿気センサであり、前記湿気センサはそれぞれ、第１の端部および反対の第２の端部を備え、前記第１、第２、第３、および第４の湿気センサは、前記シートの周辺縁に隣接する対のシートのうちの１つの主要表面上に搭載され、前記第１のセンサの第２の端部は、前記第２のセンサの第１の端部に隣接し、そこから離間され、前記第２のセンサの第２の端部は、前記第３のセンサの第１の端部に隣接し、そこから離間され、前記第３のセンサの第２の端部は、前記第４のセンサの第１の端部に隣接し、そこから離間され、前記第４のセンサの第２の端部は、前記第１のセンサの第１の端部に隣接し、そこから離間される、項目９に記載の透明材。
（項目１５）
前記第１、第２、第３、および第４の伸長センサは、第１の境界を形成し、前記第１の境界内にあり、そこから離間される、第２の境界と、前記第２の境界内にあり、そこから離間される、第３の境界とを備え、前記第２および第３の境界はそれぞれ、前記第２の境界のための第５の伸長湿気センサおよび前記第３の境界のための第６の伸長湿気センサとして画定される少なくとも１つの伸長湿気センサを備える、項目１４に記載の透明材。
（項目１６）
前記透明材は、積層された航空機用透明材、商業用および住居用窓、任意のタイプの地上用車両のための窓、任意のタイプの航空および宇宙飛行体のための天蓋、機室窓、およびフロントガラス、任意の水上または水中乗物のための窓、および任意のタイプのコンテナ用の視認側またはドアのための窓から成る群から選択される、項目１に記載の透明材。
（項目１７）
前記透明材のシートは、非硬化プラスチックシート、焼鈍ガラスシート、および熱および化学的に補強された、クリア、着色された、コーティングされた、およびコーティングされていないガラスシートから成る群から選択される、項目１６に記載の透明材。
（項目１８）
湿気センサを有する航空機用透明材を作製する方法であって、
積層された航空機用透明材を前記積層された航空機用透明材の辺縁の外側表面および周縁にわたって防湿層を有するように加工するステップと、
前記積層された航空機用透明材の加工の間、湿気に応答するセンサ要素を前記航空機用透明材の前記シート間および／または前記シートと湿気シールとの間に設置するステップであって、前記センサ要素は、第１の電極と第２の電極との間に誘電部材を備え、前記誘電材料は、前記第１および第２の電極と電気接触し、前記第１および第２の電極を相互から離間し、相互に接触しないように維持する、ステップと、
交流電流を前記電極に印加し、前記誘電体の複素インピーダンス（オーム）を測定し、前記湿気センサの面積内の積層フロントガラス内の湿気の量を判定するステップと
を含む、方法。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、本発明の特徴を組み込む、航空機用フロントガラスの非限定的実施形態の横断面図である。

【0008】

【図2】図２は、フロントガラスの外側表面上の霧を除去し、氷および雪を溶融させるための先行技術の加熱可能部材の等角図である。

【0009】

【図3】図３は、本発明の湿気センサまたは検出器の非限定的側面の等角分断図である。

【0010】

【図4】図４は、本発明の湿気センサまたは検出器の別の非限定的側面の等角図である。

【0011】

【図5】図５は、本発明の教示による、湿気センサの出力信号を監視し、それに作用するための電気システムの非限定的実施形態である。

【0012】

【図6】図６は、湿気浸透度の近似位置および湿気浸透度の深度を推定するための湿気センサまたは検出器の配列の非限定的実施形態の平面図である。

【0013】

【図7】図７は、図２に示される加熱可能部材を囲繞する本発明の湿気センサを示す、平面図である。

【0014】

【図8】図８は、加熱可能部材のバスバーにわたってセンサを搭載するための本発明の非限定的実施形態を示す、立面断面側面図である。

【0015】

【図9】図９は、誘電材料の重量％における湿気含有量の関数としての複素インピーダンス（オーム）の変化を示す、グラフである。

【0016】

【図10】図１０は、本発明の教示による、図１に示されるフロントガラスの区画の横断面図であって、航空機用フロントガラスの辺縁および周辺縁部分における湿気センサまたは検出器の位置を示す。

【発明を実施するための形態】

【0017】

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通り、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ることができ、故に、そのような用語は、限定として見なされないことを理解されたい。さらに、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、全事例において、用語「約」によって修飾されるものと理解されたい。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、本発明によって得られるべきことが所望および／または模索される特性に応じて変動し得る。最低でも、請求項の範囲の均等物の教義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、かつ通常の丸め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、その中に包含されるあらゆる下位範囲を網羅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（それらの値を含む）との間のあらゆる下位範囲、すなわち、最小値１またはそれを上回る値から開始し、最大値１０またはそれ未満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「〜の上に適用される」、「〜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」とは、〜の上に適用される、〜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「〜の上に適用される」、「〜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。

【0018】

本発明のいくつかの非限定的実施形態について論じる前に、本発明は、その用途を本明細書で図示および議論される特定の非限定的実施形態の詳細に限定されず、本発明は、他の実施形態も可能であることを理解されたい。さらに、本発明について論じるために本明細書で使用される専門用語は、説明の目的のためのものであって、限定のためのものではない。なおもさらに、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。

【0019】

本発明の非限定的実施形態は、航空機用積層透明材を対象とし、特に、航空機用積層フロントガラスを対象とする。しかしながら、本発明は、任意の特定のタイプの航空機用透明材に限定されず、本発明は、任意のタイプのフロントガラス、例えば、限定ではないが、（１）米国特許第８，１５５，８１６号に開示される積層フロントガラス、（２）電気刺激に応答して可視透過性を増減させる媒体を有する航空機用窓、例えば、限定ではないが、米国公開特許出願第２００７／０００２４２２Ａ号に開示される航空機用窓のタイプ、および（３）一対の積層されたシート間に絶縁空気空間を有するタイプの航空機用窓における本発明の実践を検討する。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、（１）米国特許第５，６７５，９４４号に開示されるタイプ、（２）任意のタイプの地上用車両のための窓、（３）任意のタイプの航空および宇宙飛行体のための天蓋、機室窓、およびフロントガラス、（４）任意の水上または水中乗物のための窓、および（５）任意のタイプのコンテナ、例えば、限定ではないが、冷蔵庫、キャビネット、および／またはオーブンドアのための視認側またはドアのための窓においても実践されることができる。本明細書で識別された文書は、参照することによって本明細書に組み込まれる。なおもさらに、本発明は、透明材の層またはシートの材料に限定されず、層またはシートは、限定ではないが、硬化および非硬化プラスチックシート、焼鈍ガラスシート、および熱および化学的に補強された、クリア、着色された、コーティングされた、およびコーティングされていないガラスシートから作製されることができる。

【0020】

積層フロントガラスは、通常、除氷および／または除曇特徴を伴う航空機用の受動構成要素であるように設計される。本発明の非限定的側面の実践では、センサが、使用され、透明材の性能に関するフィードバックを提供する。より具体的には、本発明の湿気センサは、電気および機械的完全性のための窓システムの健全性ステータスに関するフィードバックを提供することを目標とする、知的窓を提供する。具体的には、湿気侵入は、特に、窓シールが適切に維持されないときの宇宙航空機用透明材劣化の公知の問題である。継続されたまま残される場合、湿気侵入は、内部積層を恒久的に悪化させ、可視性の低減を生じさせ、窓を役に立たなくさせ得る。最悪の場合、湿気侵入は、導電性ヒータ層（以下に詳細に議論される）に影響を及ぼし、潜在的に、積層フロントガラスの１つまたはそれを上回る層、シート、または合層のアーク放電現象および構造破損を生じさせ得る。

【0021】

図１に示されるのは、本発明の実践において使用され得る、航空機用フロントガラス２０の非限定的実施形態である。フロントガラス２０は、第１のウレタン中間層２８によってビニル中間層またはシート２６の表面２４に固着される第１のガラスシート２２を有し、第２のウレタン中間層３４によってビニル中間層２６の表面３２に固着される第２のガラスシート３０を有する。当技術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かつ耐久性の耐湿材料は、（１）フロントガラス２０の周辺縁３８、すなわち、第１および第２のシート２２および３０のそれぞれの周縁縁３８、ビニル中間層２６の周縁縁３８、第１および第２のウレタン中間層２８および３４のそれぞれの周辺縁３８、（２）フロントガラス２０の外側表面４２の縁部または辺縁４０、すなわち、フロントガラス２０の第１のガラスシート２２の外側表面４２の縁部４０、および（３）フロントガラス２０の外側表面４６の縁部または辺縁４４、すなわち、第２のガラスシート３０の外側表面４６の縁部、に固着される。

【0022】

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のガラスシート２２、ビニル中間層２６、および第１のウレタン中間層２８は、フロントガラス２０の構造部分または内側区画を形成する。ガラスシート２２の外側表面４２である、フロントガラス２０の外側表面４２は、車両、例えば、限定ではないが、航空機（本発明の実践において使用され得る航空機は、本発明を限定するわけではないが、米国特許第８，１５５，８１６Ｂ２号に示されている）の内部に面する。第２のウレタン層３４および第２のガラスシート３０は、フロントガラス２０の非構造部分または外側区画を形成する。第２のガラスシート３０の表面４６である、フロントガラス２０の外側表面４６は、航空機の外部に面する。第２のガラスシート３０は、以下に議論される様式で熱を提供し、霧をフロントガラス２０の外側表面４６から除去し、および／またはその上の氷を溶解する、加熱可能部材５０の一部である。

【0023】

理解され得るように、本発明は、フロントガラス２０の構造に限定されず、当技術分野において開示される航空機用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、本発明を限定するわけではないが、フロントガラス２０は、ビニル中間層２６および第１のウレタン中間層２８が省略され、ガラスシート２２および／または３０がプラスチックシートである、構造を含むことができる。

【0024】

概して、フロントガラス２０のガラスシート２２および３０は、クリアな化学的に補強されたガラスシートである。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／または３０は、熱補強または熱強化ガラスシートであることができる。さらに理解されるように、本発明は、フロントガラス２０を構成する、ガラスシート、ビニル中間層、またはウレタン中間層の数に限定されず、フロントガラス２０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。

【0025】

本発明は、加熱可能部材５０の設計および／または構造に限定されず、ガラスまたはプラスチックシートの表面を加熱し、シートの表面上の氷を融解し、および／またはそこから霧を除去するための当技術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２を参照すると、本発明のある非限定的実施形態では、加熱可能部材５０は、第２のガラスシート３０の表面６４に適用される伝導性コーティング６２と、伝導性コーティング６２と電気接触する一対の離間されたバスバー６６および６８とを含む。本発明は、伝導性コーティング６２の組成物に限定されず、例えば、本発明を限定するわけではないが、伝導性コーティング６２は、任意の好適な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、伝導性コーティングの非限定的側面として、限定ではないが、ＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ， Ｉｎｃ．から登録商標ＮＥＳＡ（Ｒ）の下で販売されているタイプの熱分解析出フッ素をドープした酸化スズ膜、ＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ， Ｉｎｃ．から登録商標ＮＥＳＡＴＲＯＮ（Ｒ）の下で販売されているタイプのマグネトロンスパッタリング堆積スズをドープした酸化インジウム膜、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膜から作られたコーティングであって、その膜は、限定ではないが、金属膜、例えば、酸化金属膜、例えば、酸化亜鉛および／またはスズ酸亜鉛間に銀を含む、コーティングが挙げられ、それぞれ、例えば、米国特許第４，６１０，７７１号、第４，８０６，２２０号、および第５，８２１，００１号（本開示はその全体として参照することによって本明細書に組み込まれる）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して適用されてもよい。

【0026】

理解され得るように、本発明は、ガラスシート６０を加熱するための導電性コーティングの使用に限定されず、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検討する。ワイヤ、例えば、図１において想像線で示されるワイヤ６９は、第２のウレタン中間層３４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．から登録商標ＡＩＲＣＯＮの下で当技術分野において公知であって、米国特許第４，０７８，１０７号（本特許は全体として参照することによって本明細書に組み込まれる）に開示されている。

【0027】

本発明は、バスバーの設計および／または構造に限定されず、当技術分野において公知のタイプのバスバーのいずれかが、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、バスバーの実施例として、限定ではないが、米国特許第４，６２３，３８９号、第４，８２０，９０２号、第４，８９４，５１３号、第４，９９４，６５０号、および第４，９０２８７５号（本特許はその全体として参照することによって本明細書に組み込まれる）に開示されるタイプが挙げられる。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、電源７２、例えば、バッテリに接続され、電流をバスバー６６および６８および伝導性コーティング６２を通して流動させ、伝導性コーティング６２および第２のガラスシート３０を加熱し、氷および／または霧をフロントガラス２０の外側表面４６から除去する。電流を提供し、コーティング６２を加熱し、電流をコーティング６２から切断するための窓熱コントローラ７３は、ワイヤ７１のワイヤ区分７１Ａが窓熱コントローラ７３の一方の極をバスバー６８に接続し、ワイヤ７１のワイヤ区分７１Ｂが窓熱コントローラ７３の別の極をバッテリ７２に接続するように、ワイヤのうちの１つ、例えば、ワイヤ７１に接続される。本配列を用いることで、窓熱コントローラ７３は、バスバー６６および６８および伝導性コーティング６２への電気電力を制御し、バスバー６８および６６および伝導性コーティング６２を通る電流の流動を変動および／または調整し、伝導性コーティング６２の温度を制御することができる。本発明を限定するわけではないが、バスバー６６の端部７５およびバスバー６８の端部７６は、ガラスシート３０の隣接する側７８−８１から離間され、バスバー６６および６８と航空機の金属体カバーのアーク放電現象を防止する（米国特許第８，１５５，８１６Ｂ２号に示される）。

【0028】

図３に示されるのは、湿気センサ８５であって、図４に示されるのは、湿気センサ８７であって、湿気センサ８５および８７は、本発明の特徴を有する。より具体的には、湿気センサ８５は、同軸配列を有し、限定ではないが、中心電気導体または電極８９と、中心電気電極８９にわたる誘電スリーブ９１と、外側湿気透過性電気伝導性スリーブまたは外側電極９３とを含む。図４に示される湿気センサ８７は、第２の外側湿気浸透性電気伝導性電極９７から離間された第１の外側湿気浸透性電気伝導性電極９５と、第１および第２の電極９５および９７のそれぞれの間にあり、それと物理的接触または近接近する、誘電層９９とを含む。誘電体は、ワイヤ製造と互換性がある任意の絶縁材料から成ることができ、好ましくは、大飽和湿気容量を伴い、かつ積層処理温度を上回る溶融温度を伴う。誘電体９１または９９のために使用され得る、材料は、限定ではないが、任意の鎖長のナイロン、例えば、ナイロン４−６、ナイロン６、ナイロン６−６、ナイロン６−１２、ナイロン１１、ポリアミド−イミド、ポリベンゾイミダゾール、ポリエーテルスルホン、またはポリスルホンを含む。それぞれ図３または図４に示される湿気センサ８５または８７はまた、当業者によって理解されるように、湿気センサの電気応答を実質的に変化させないが、センサの加工または据付のために望ましくあり得る、任意の数の付加的湿気浸透性伝導性または絶縁層を含むことができる。湿気浸透性伝導性または絶縁層８６の区画は、図４に想像線で示される。湿気センサ８５および８７は、フロントガラス、例えば、限定ではないが、ガラスシート２２および３０、伝導性コーティング６２、ビニル中間層２６、およびウレタン中間層２８および３４の材料と非反応性の材料から作製される。湿気センサ８５の電極８９および９３および湿気センサ８７の電極９５および９７は、固定温度において経時的に一定の電気伝導性を有する、導電性材料から作製される。湿気センサ８５の電極８９および９３および湿気センサ８７の電極９５および９７のために使用され得る、材料は、限定ではないが、最も一般には、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、オスミウム、イリジウム、白金、および金であることが考えられる、貴金属、および限定ではないが、銅、スズめっき銅、ニッケルめっき銅、ニッケル−クロム、アルミニウム、およびそれらの組み合わせ等の非貴金属および合金を含む。

【0029】

湿気センサ８５の中心電極８９および外側電極９１は、好ましくは、同一材料から作製され、湿気センサ８７の外側電極９５および９７もまた、好ましくは、同一材料から作製され、２つの異なる金属間の化学反応を回避する。本発明の一側面では、図３に示される湿気センサ８５の中心電極８９は、中実または撚捻スズめっき銅ワイヤから作製され、湿気センサ８５の外側電極９３（図３参照）および湿気センサ８７の外側電極９５および９７（図４参照）は、スズめっき銅メッシュから作製され、湿気が外側電極９３、９５、および９７を通して移動し、センサ８５の電極８９と９３との間の誘電材料９１に接触し、センサ８７の外側電極９５および９７を通して移動し、湿気センサ８７の電極９５と９７との間の誘電層１０５に接触するための通路１０３を提供する。本発明は、外側電極９３、９５、および９７の編組内の通路の厚さ、サイズ、および数に限定されない。本発明の実践では、外側メッシュ電極は、７５％編組被覆率を伴う４４ＡＷＧスズめっき銅ワイヤから作製された。

【0030】

本発明の実践において使用される、センサ８５の誘電材料９１およびセンサ８７の誘電材料９９は、誘電材料によって吸収される湿気が増加するにつれて電気インピーダンスを増加させるタイプである。明確化目的のために、インピーダンスは、回路内の電流の流動に対抗する測定値である。直流電流（ＤＣ）に関して、唯一の対抗物は、回路の抵抗である。交流電流（ＡＣ）に関して、電流は、インダクタンスおよび静電容量および抵抗によって対抗を受ける。インダクタンスおよび静電容量の組み合わせは、リアクタンスと称され、インピーダンスの複素成分を構成する一方、抵抗は、実成分を形成する。定量的に、インピーダンスは、所与の周波数における電圧と電流の複素数比として定義される。正弦波入力に関して、複素インピーダンスの極形式は、電圧および電流の振幅および位相に関連する。極性インピーダンスの大きさは、電圧と電流の振幅比である。極性インピーダンスの位相は、電流と電圧との間の位相シフトである。

【0031】

センサ８５または８７のインピーダンスは、１つまたはそれを上回る周波数において電気測定機構１１５（図５参照）によって測定される。当業者によって理解されるように、一般に、インピーダンス、特に、センサ８５または８７の反応性インピーダンスは、図９によって非限定的実施形態に図示される好適なモデルおよび／または較正曲線の使用を通して、センサ８５または８７の湿気含有量に関連し得る。図３における誘電体９１または図４における９９の中への湿気浸透度は、主に、センサの反応性インピーダンスの容量成分における増加を生じさせる。同様に、較正ルーチンの使用を通して、センサ８５または８７の湿気含有量は、ビニル中間層２６またはウレタン中間層２８および／または３４等のセンサとの直に接触する材料の湿気含有量に関連し得る。

【0032】

湿気センサ８５および８７の厚さは、本発明を限定するわけではないが、しかしながら、本発明の実践では、湿気センサ８５または８７がシート間に位置付けられるとき、湿気センサ８５または８７の厚さは、好ましくは、湿気センサが湿気センサの各側上の層から離間された層内に位置付けられ得るような厚さに限定される。より具体的には、図１を参照すると、図１に示される湿気センサ８５または８７は、プラスチック積層層２６、２８、および／または３４内に位置付けられ、第１のウレタン層２８は、第１のガラスシート２２の表面２３とビニル中間層２６の表面２４との間で測定される、０．０６０インチの厚さを有する。湿気センサ８５は、好ましくは、０．０６０インチ未満の直径を有する、または湿気センサ８７は、湿気センサ８７の電極９５および９７の外側表面１０１間で測定される厚さを有し、湿気センサ８５または８７を第１のウレタン層２８内に固着させる。理解され得るように、湿気センサ８５および８７が湿気シール３６（図１参照）内のフロントガラス２０の周縁３８上に設置されるとき、湿気センサ８５および８７の厚さは、フロントガラス２０（図１参照）の内側表面４２と外側表面４６との間で測定される、フロントガラスの厚さ未満である。

【0033】

湿気センサ８５が、作製された。中心電極８９は、２８ＡＷＧ７／３６スズめっき撚捻銅ワイヤから作製された。誘電スリーブ９１は、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌから市販され、登録商標Ａｅｇｉｓ Ｈ５５ＷＣ Ｎｙｌｏｎ Ｊａｃｋｅｔ Ｃｏｍｐｏｕｎｄの下で販売されている、ナイロン６から作製された。ナイロンは、中心電極８９にわたって０．００５インチの公称壁厚まで押出成形された。外側電極９３は、４４ＡＷＧスズめっき銅編組から作製され、公称７５％被覆率を伴って誘電スリーブ９１にわたって編組された。Ａｅｇｉｓ Ｈ５５ＷＣ Ｎｙｌｏｎ Ｊａｃｋｅｔ Ｃｏｍｐｏｕｎｄから成る外側絶縁層（８６と番号が付与され、図４においてのみ、想像線でのみ示される）は、編組にわたって０．０４５インチの公称外径まで押出成形された。湿気センサ８７もまた、作製された。湿気センサ８７の誘電材料９９は、０．００１インチ〜０．０３２インチの厚さの範囲を有し、０．５インチの非限定的幅を伴っていた。長さは、フロントガラスのサイズおよび湿気センサによって監視されるべき面積に応じて変動した。センサ８７の誘電層９９は、湿気センサ８５（図３参照）の誘電スリーブ９１のために使用される同一誘電材料から成った。湿気センサ８７の電極９５および９７は、ニッケルめっき銅金属化ポリエステル布テープから作製され、公称上、０．２５インチ幅の伝導性感圧式アクリル接着剤を伴った。湿気センサ８７の電極９５および９７は、伝導性感圧式アクリル接着剤によって、誘電材料９９の１つの対の対向表面に継合された。

【0034】

当業者によって理解されるように、誘電材料、または略して、誘電体は、印加される電場によって極性化され得る、電気絶縁体である。誘電体が電場内に設置されると、電気電荷は、導体内におけるように材料を通して流動しないが、その平均平衡位置から若干のみシフトし、誘電体極性化を生じさせる。誘電体極性化のため、正の電荷は、電場に向かって変位され、負の電荷は、反対方向にシフトする。これは、誘電体自体内の全体的電場を低減させる、内部電場を生成する。誘電体が弱結合分子から成る場合、それらの分子は、極性化されるだけではなく、また、その対称軸が電場に整合するように再配向する。同軸構造を有する湿気センサは、インピーダンス湿気センサまたは反応性湿気センサとして機能することができる。電気インピーダンス、すなわち、湿気センサの静電容量、抵抗、および複素インピーダンスは、変化する。いったん湿気がコックピット層システムの中に侵入し始めると、電気電力供給源と、静電容量、抵抗、および／または複素インピーダンスのためのセンサとから成るセンサは、これらの変化を検出するであろう。

【0035】

同軸構造（図３）またはストリップライン構造（図４）では、「外側絶縁」は、センサが埋設される、材料マトリクスを表す。例えば、外側絶縁は、積層を囲繞する、中間層樹脂または材料から成ることができる。同軸対の外側電極を備える、ワイヤメッシュが、湿気浸透性、電気伝導性、および化学適合性のために選択された。本発明の好ましい実践における中心導体は、主に、電気伝導性および化学適合性のために選択される。応答性誘電体は、湿気の吸収に応じて、抵抗率および／または誘電定数を変化させ得る。感知されることになる湿気は、外側絶縁から外側導体を通して応答性誘電体の中に移動する。湿気センサ８５（図３参照）の同軸幾何学形状は、ワイヤメッシュが、航空機用接地または浮動接地電位に保持され、湿気センサ８５の内側導体８９の電気遮蔽を提供し得るため、湿気センサ８７（図４参照）のストリップライン幾何学形状と比較して電気干渉に対する優れた耐性の付加的利点を有する。

【0036】

湿気測定の目的は、単に、航空機用積層フロントガラスのシート間の瞬時水分侵入率を測定するだけではなく、また、経時的に蓄積された湿気の量を測定することである。湿気侵入の履歴は、窓システム内の水分の絶対濃度と同程度に重要である。窓湿気測定の概念は、フロントガラスのシート間の湿気侵入に続くセンサ要素の電気特性変化に基づく。センサシステムは、限定ではないが、電気電力供給源とともに、例えば、米国特許第８，１５５，８１６Ｂ２号（本特許は参照することによって本明細書に組み込まれる）に開示されるように、変化を検出し、その変化を航空機を安全動作状態に維持することに責任がある人物に通信する、回路およびソフトウェアを伴う、湿気センサを含む。

【0037】

本発明のある非限定的実施形態では、湿気センサ８５および／または８７は、センサ８５の誘電スリーブ９１または湿気を吸収するセンサ８７の誘電体９９から生じる複素インピーダンス（オーム）の予測可能増加に基づく。より具体的には、中心電極８９は、図３に示されるように、ＡＣ電力供給源１０６の一方の極１０５に接続され、外側電極９３は、ＡＣ電力供給源１０６の第２の極１０８に接続される（図５参照）。湿気センサ８７に関して、第１の外側電極９５は、ＡＣ電力供給源１０６の極１０５に接続され、第２の外側電極９７は、電力供給源１０６の極１０８に接続される。電圧が、電極に印加され、回路のインピーダンスが、測定される。誘電体が湿気を吸収するにつれて、インピーダンスは、増加する。

【0038】

本発明は、湿気が誘電体によって吸収されるときに電気変化を測定するために採用される回路に限定されない。図５に示されるのは、センサ８５および８７と併用され、フロントガラス２０内の湿気浸透度を判定し得る、電気システム１１０の非限定的実施形態である。以下の議論では、本発明は、図３に示される湿気センサ８５を使用して議論されるであろう。別様に示されない限り、センサ８５を使用する本発明の議論は、センサ８７を使用して本発明の実践に適用可能である。図５に示される本発明の非限定的側面では、湿気センサ８５は、ガラスシート２２の表面２３に適用され、任意の通常の様式で、例えば、本発明を限定するわけではないが、第１のウレタン中間層２８（図１参照）によって、第１のガラスシート２２の表面２３に対して固着される。理解され得るように、同軸湿気センサ８５は、任意のプラスチック積層部材（２８、２６、および３４）内に統合されることができる。図５に示される本発明の非限定的実施形態では、同軸湿気センサ８６は、フロントガラス２０の第１のガラスシート２２の表面２３にわたって搭載され、第１のガラスシート２２の辺縁の実質的に全体の周囲に延在する。同軸湿気センサ８５は、番号８９（センサ８５の中心電極）によって指定される第１の終端表面と、中心電極８９をＡＣ電力供給源１０６の極１０５に接続するワイヤ１１１と、（センサ８５の外側電極９３）によって指定される第２の終端表面９３と、外側電極９３をＡＣ電力供給源１０６の極１０８に接続し、電圧を湿気センサ８５に印加する、ワイヤ１１２とを有する。図５では、センサ８５の端部１１３と１１４との間の分離が示される。端部１１３と１１４との間の分離は、本発明を限定するわけではなく、センサ８５の端部１１３および１１４は、図５における想像線に示されるように、相互に重複することもできる。

【0039】

電気システム１１０の電源１０６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気源であって、電圧を湿気センサ８５に印加することができる。電気システム１１０はさらに、電気測定機構１１５を含み、湿気センサ８５の複素インピーダンス（オーム）を測定する。埋設される電子機器またはコンピュータ上のソフトウェア等の制御機構１１６が、電源１０６および電気測定機構１１５の両方を制御し、それらと通信するために使用される。制御機構１１６は、電源１０６にコマンドし、具体的に設定された電位を湿気センサ８５に提供するために使用されることができ、印加後、制御機構１１６は、電気測定機構１１５を介して、湿気センサ８５の電位を収集および／または計算することができる。電源１０６、電気測定機構１１５、および制御機構１１６は全て、単一ユニットまたは器具、例えば、図１８に示され、米国特許第８，１５５，８１６Ｂ２号に開示されるタイプのコンソール内に組み合わせられることができる、または図５に示されるように、個々のユニットであることができる。電気測定システムは、インピーダンスまたは静電容量を測定するために使用される、任意の一般に使用されるシステムであることができ、２つのそのような実施例が、完全性のために以下に説明される。

【0040】

本発明のある非限定的実施形態では、インピーダンス測定は、感知要素８５に印加される既知の周波数の位相シフトを分析することによって行われる。前述のように、電源１０６は、ワイヤ１１１を通してセンサ８５の一方の電極８９に接続され、電源１０６は、ワイヤ１１２を通して該センサの他方の電極９３に接続される。本接続は、電源１０６が電位を印加すると、湿気センサ８５が電気回路として作用することを可能にする。電源１０６は、制御機構１１６によって設定または規定されるように、ＡＣ電圧を湿気センサ８５に印加する。本印加される電圧は、印加される電圧と位相および大きさが異なる、センサ８５上の測定された電位（電気測定機構１１５によって測定される）をもたらす。電源１０６は、設定電圧を印加しており、電気測定機構１１５は、湿気センサ８５上の電圧差を読み取っている、または測定しているため、電気測定機構１１５（または制御機構１１６または任意の接続されるシステム）は、湿気センサ８５の中心電極８９と外側電極９３との間の電圧の大きさおよび位相の差異から複素インピーダンス（オーム）を計算可能である。複素インピーダンスは、次いで、湿気センサ８５の誘電材料９１または湿気センサ８７の誘電材料９９によって吸収される湿気の量を示すために使用される。本測定のために使用される電気信号周波数は、典型的には、湿気変化に対する感知要素の応答を最大限にするように選定されるが、しかしながら、複数の周波数が、正確度を改良し、雑音の影響を低減させるために使用されることもできる。

【0041】

本発明の別の非限定的実施形態では、インピーダンス測定は、ＤＣ電圧が電極を横断して印加され、充電時間（感知要素が印加されるＤＣ電圧に到達するためにかかる時間）が測定されることによって行われる。電源１０６は、再び、制御機構１１６によって設定または規定されるように、ＤＣ電圧を湿気センサ８５に印加する。本印加される電圧は、印加される電圧に接近するであろう、測定された電位差（電気測定機構１１５から）をセンサ８５上にもたらす。電気測定機構１１５（または制御機構１１６）は、印加される電圧に到達する時間に基づいて、湿気センサ８５の静電容量（ファラッド）を計算可能である。感知要素の静電容量は、次いで、湿気センサ８５の誘電材料９１または湿気センサ８７の誘電材料９９によって吸収される湿気の量を示すために使用される。連続測定を得るために、可変ＤＣ電圧が、充電および／または放電時間の両方の測定とともに使用されることができる。

【0042】

説明される本発明は、前述の説明される方法または電流および電圧関係を使用した直列および／または平行抵抗測定を含む任意の他のインピーダンス測定システムを使用することができる。加えて、本発明は、同時に、連続して、または測定条件に基づいて選択的に、インピーダンス測定システムの組み合わせを使用することができる。

【0043】

より具体的には、湿気がフロントガラス２０に浸透すると、湿気は、最終的に、湿気センサ８５の誘電材料９１および／または湿気センサ８７の誘電材料９９に到達するであろう。湿気が、それぞれ、湿気センサ８５および／または８７の誘電材料９１および／または９９に到達するにつれて、湿気は、誘電材料によって吸収され始める。誘電材料が湿気を吸収し続けるにつれて、誘電材料は、湿気で飽和された状態になり、湿気をもはや有意に吸収しなくなる。誘電材料の絶対湿気含有量は、誘電材料の厚さおよび吸収係数に依存する。本発明の非限定的側面の実践では、湿気センサ８５および／または８７の測定された複素インピーダンスが、誘電材料９１および／または９５による湿気吸収が所定の値にあることを示す、事前に判定された値にあるとき、制御機構１１６は、信号をアラーム１１８に送信し、航空機の乗務員および／または他の人員に、米国特許第８，１５５，８１６Ｂ２号に開示されるように、湿気浸透度問題を助言する。本発明の別の非限定的実施形態では、湿気センサ８５および／または８７の湿気含有量は、監視され（持続的または断続的のいずれかにおいて）、経時的湿気含有量の傾向が、分析され、航空機の乗務員および／または他の人員に、フロントガラスに関する問題を助言する。

【0044】

図５に示される湿気センサ８５の配列は、湿気が、シーラント３６を通して、またはその周囲に浸透し、ガラスシート２２と３０（図１参照）との間の体積に進入したことを示すために使用されることができる。しかしながら、湿気センサ８５および８７の単一ストリップ１０４の使用は、湿気浸透が生じた場所、湿気が浸透した深度、または湿気が浸透したフロントガラスの側を示さない。ガラスシート２２とビニル中間層２６との間の湿気浸透面積の識別を向上させるために、複数のストリップ１０４が、シート２２の内側表面２３にわたってグリッドまたはアレイパターンで設置されることができる。

【0045】

図６に示される本発明の非限定的実施形態では、ガラスシート１２５の側１２０−１２３のそれぞれ１つが、ガラスシート１２５の縁部１３５においてまたはそれに隣接して２列１３２および１３４の湿気センサを有し、湿気センサのアレイを提供し、フロントガラス内の湿気面積が存在する場所をより決定的に識別する。議論中の本発明の非限定的実施形態は、シート１２５（図６）を参照するが、議論は、別様に示されない限り、ガラスシート２２および３０、ビニル中間層２６、およびウレタン中間層２８および３４にも適用可能である。さらに、以下の議論では、異なる番号指定を有する湿気センサを参照するが、別様に示されない限り、後述の湿気センサは、図３の湿気センサ８５および図４の湿気センサ８７を含む。

【0046】

図６を参照すると、湿気センサ１３６−１３９の第１の列１３２は、それぞれ、シート１２５の角１４１−１４４にあり、湿気センサ１４６および１４７は、それぞれ、シート１２５の側１２１および１２３にある。湿気センサ１３６の端部１３６Ａは、シート１２５の側１２０における、湿気センサ１３９の端部１３９Ｂに隣接し、そこから離間され、湿気センサ１３６の端部１３６Ｂは、湿気センサ１４６の端部１４６Ａから離間され、そこに隣接し、湿気センサ１４６の端部１４６Ｂは、シート１２５の側１２１における、湿気センサ１３７の端部１３７Ａに隣接し、そこから離間され、湿気センサ１３７の端部１３７Ｂは、側１２２では、湿気センサ１３８の端部１３８Ａに隣接し、そこから離間され、湿気センサ１３８の端部１３８Ｂは、湿気センサ１４７の端部１４７Ａに隣接し、そこから離間され、湿気センサ１４７の端部１４７Ｂは、シート１２５の側１２３では、湿気１３９の端部１３９Ａに隣接し、そこから離間される。

【0047】

湿気センサの第２の列１３４は、湿気センサ１５０−１５３を含む。湿気センサ１５０は、ガラスシート１２５の側１２１と１２３との間に延在し、湿気センサ１５１の端部１５１Ｂに隣接し、そこから離間されたその端部１５０Ａと、湿気センサ１５３の端部１５３Ａに隣接し、そこから離間されたその端部１５０Ｂとを有する。湿気センサ１５１は、ガラスシート１２５の側１２２と１２０との間に延在し、湿気センサ１５２の端部１５２Ｂに隣接し、そこから離間されたその端部１５１Ａを有する。湿気センサ１５２は、ガラスシート１２５の側１２１と１２３との間に延在し、湿気センサ１５３の端部１５３Ｂに隣接し、そこから離間されたその端部１５２Ａを有する。湿気センサ１５３は、ガラスシート１２５の側１２０と１２２との間に延在し、湿気センサ１５２の端部１５２Ａに隣接し、そこから離間されたその端部１５３Ｂを有する。

【0048】

湿気センサ１３６−１３９、１４６、１４７、および１５０−１５３のそれぞれの端部ＡおよびＢは、個々に、電位を湿気センサ１３６−１３９、１４６、１４７、および１５０−１５３に印加するための図４に示されるような電源１０６と、湿気センサ１３６−１３９、１４６、１４７、および１５０−１５３の電位を測定するための電気測定機構１１５とに電気的に接続される。本発明の別の側面では、湿気センサ１３６−１３９、１４６、１４７、および１５０−１５３のそれぞれの端部ＡまたはＢは、個々に、電位を湿気センサ１３６−１３９、１４６、１４７、および１５０−１５３に印加するための図３に示されるような電源１０６と、湿気センサ１３６−１３９、１４６、１４７、および１５０−１５３の複素インピーダンスを測定するための電気測定機構１１５とに電気的に接続される。制御機構１１６は、前述のように、電源１０６および電気測定機構１１５の両方を制御し、それらと通信し、電源１０６にコマンドし、所定のまたは具体的に設定された電位を湿気センサ８５の電極８９および９３および／または湿気センサ８７の電極９５および９７および湿気センサ１３６−１３９、１４８、１４７、および１５０−１５３の電極に提供し、印加後、制御機構１１６は、電気測定機構１１５を介して、湿気センサ８５、８７、および１３６−１３９、１４６、１４７、および１５０−１５３の電位を収集および／または計算することができる。湿気センサ８５、８７、および１３６−１３９、１４６、１４７、および１５０−１５３のための電源１０６、電気測定機構１１５、および制御機構１１６は全て、単一ユニットまたは器具、例えば、米国特許第８，１５５，８１６Ｂ２号に開示されるタイプのコンソール内で組み合わせられることができる、または個々のユニットであることができる。

【0049】

図６を継続して参照すると、それぞれが離間された湿気センサ、例えば、列１３２内の湿気センサ１３６−１３９、１４６、および１４７、および列１３４内の湿気センサ１５０−１５３を有する、２つの列１３２および１３４の配列は、湿気浸透の面積のより近似値を提供する。より具体的には、本発明を限定するわけではないが、湿気は、湿気浸透１５６がシート１２５の側１２１の中心面積内に位置すると、誘電材料９１および／または９９によって吸収され、湿気は、湿気浸透１５８がシート１２５の側１３８に隣接する側１２３に位置すると、湿気センサ１３９および１５３によって吸収される。

【0050】

湿気センサ８５および／または８７は、ガラスシート２２および３０のうちの１つまたはそれを上回るものの表面に適用されることができる。理解されるように、本発明の湿気センサが、１つを上回るシート上に設置されるとき、湿気センサのそれぞれ１つは、好ましくは、その独自の電源１０６を有する、または１つの電源が、提供され、湿気センサの２つまたはそれを上回るものに電気的に接続される。同様に、１つまたは複数の電気測定機構１１５が、フロントガラス２０のガラスシート２２および３０およびビニル中間層２８上の湿気センサのそれぞれを通して流動する電位または電流を読み取り、測定するために使用されることができる。このように、シート２２、２８、および３０上の湿気センサのそれぞれ１つの出力が、監視されることができる。

【0051】

図７を参照すると、第２のガラスシート３０の内側表面６４に適用される伝導性コーティング６２を有する、加熱可能部材５０が示される。当業者によって理解され得るように、湿気センサ１３６−１３９、１４６、および１４７は、バスバー６６および６８および伝導性コーティング６２から離間され、湿気センサを加熱可能部材５０のバスバー６６および６８および伝導性コーティング６２から電気的に絶縁する。本発明のある非限定的側面では、例えば、図７に示されるように、バスバーは、コーティング６２の周界内にあり、伝導性コーティング６２の周界は、ガラスシート３０の側３８から離間される。湿気センサ１３６−１３９、１４６、および１４７は、シート３０の側３８と伝導性コーティング６２との間のガラスシート３０の表面６４のコーティングされていない部分１５４上に適用される。ガラス表面６２のコーティングされていない部分１５４は、任意の便宜的様式で、例えば、コーティングプロセスの間、ガラス表面をマスクすることによって提供される、またはコーティングをガラス表面から研磨して、または化学的に除去することができる。ガラスが化学的に補強されるため、コーティングプロセスの間、面積をマスクし、強化ガラスが破砕させ得る表面損傷を回避することが好ましい。

【0052】

理解され得るように、本発明は、伝導性コーティング６２および／またはバスバー６６および６８にわたる本発明の湿気センサの位置付けを検討する。より具体的には、図８に示されるように、湿気センサ１３６、１３９、１４５、および１４７は、導電性コーティング６２にわたって適用される。図３に示される湿気センサ８５の外側電極９３および／または図８に示される湿気センサ８７の電極９５および９７の一方または両方を電気的に絶縁するために、湿気浸透性の電気的に非伝導性の外側絶縁体１５９が、湿気センサ１３６−１３９、１４６、および１４７下に延在し、コーティング６２および湿気センサ１３６−１３９、１４６、および１４７を電気的に絶縁する。本発明の実践において使用され得る、材料は、限定ではないが、ナイロン（前述の任意の鎖長）、ウレタン、ポリビニルブチラルまたはポリイミドを含む。層１５９は、シートの積層に先立って、シートの取扱の際に、各表面上に接着剤層を有し、湿気センサのうちの１つまたはそれを上回るものを定位置に固着することができる、または積層フロントガラス製造の実践と一貫した任意の実践的手段を使用して定位置に保持されることができる。理解され得るように、湿気センサは、それが堆積されるガラスシートの部分を通して可視性を低下させ得、したがって、フロントガラスの視覚面積の中に延在する湿気センサに関して、湿気センサの最大幅は、フロントガラス２０を通して要求または規定されたオペレータ視認面積に依存する。航空機用透明材、例えば、フロントガラスは、とりわけ、フロントガラスの視認面積のサイズを規定する、具体的安全性要件を有する。

【0053】

本発明の湿気センサの複素インピーダンス（オーム）出力は、例えば、米国公開特許出願第２０１５／０１３７８３７Ａ１号に開示されるタイプおよび図５に示されるタイプの種々の標準的読取センサ回路を使用して測定されることができる。図９に示されるのは、図３に示される湿気センサの性能を示す、グラフである。図９を参照すると、「ｙ」または垂直軸は、複素インピーダンス（オーム）の虚数成分であって、「ｘ」または水平軸は、パーセントにおけるウレタン層２８または３４の湿気含有量である。図９に示されるグラフは、図３に示されるセンサ８５の複素インピーダンス（オーム）に関する１セットの記録されたデータを伴うモデル（実線曲線）である。その関連付けられた接続ワイヤを伴う全センサの重量が、積層に先立って記録された。積層または切取試片が、ＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ， Ｉｎｃ．から登録商標ＰＰＧ１１２の下で販売されているタイプのウレタンで加工され、図３に示されるタイプ８５の湿気センサを組み込み、ガラス合層は、積層後、除去された。ＰＰＧ１１２中間層の組成物は、米国特許第４，７０４，１７４号（本特許は、全体として参照することによって本明細書に組み込まれる）に開示されている。ガラス合層の除去後、切取試片が、最初に、２４時間離れた測定間の重量変化が５ミリグラム未満になるまで、公称上５０℃に設定された真空炉内で乾燥され、「乾燥」開始重量が、記録された。切取試片は、次いで、真空グリースシールを全噛合部分間に伴って、個々のガラス製の乾燥用の瓶内に封入され、所定の量の水を含有して、１ヶ月にわたって平衡のままにされた。切取試片は、除去され、直ちに計量され、複素インピーダンス（オーム）が測定された。インピーダンスから湿気への変換は、内側誘電体の誘電定数と湿気依存方程式を置換することによって、標準的送電線またはコンデンサ方程式の使用を通して可能である。インピーダンスから湿気への変換のための方程式は、当技術分野において公知であって、さらなる議論は、必要ないと見なされる。

【0054】

議論は、ここで、本発明の教示による、本発明の湿気センサまたは検出器の非限定的実施形態をフロントガラス２０の選択された構成要素上に設置し、湿気の存在を検出し、および／またはシート間、例えば、限定ではないが、ガラスシート２２と３０との間に存在する湿気の量を測定することに関する本発明の非限定的実施形態に向けられる。

【0055】

測定原理およびタイプと同程度に重要なこととして、湿気センサが位置すべき場所は、新しいセンサが、湿気侵入を効果的に検出し、「知的窓」センサシステムが操縦士にアラームするために十分に早期の警告を提供し得るかどうかを判定するであろう。必要に応じて、図１を参照すると、湿気センサ８５（図３）または８７（図４）または複数のストリップ（図６および７）の設置は、図１および１０に示されるように、ガラスシート２２および３０上またはそれらの間の任意の位置に適用されることができる。さらに、本発明は、フロントガラス上の湿気センサの数および／または湿気センサの場所に限定されない。より具体的には、本発明を限定するわけではないが、湿気センサは、ガラスシート２２とビニル中間層２６との間の第１のウレタン層２８内に埋設される、ビニル中間層２６内に埋設される、ガラスシート３０とビニル中間層２６との間の第２のウレタン層２８内に埋設されることができる。

【0056】

前述の本発明の非限定的実施形態では、湿気センサ８５および８７は、一般に、湿気の存在および本発明の湿気センサと接触している時間期間を測定する機能を有する。しかしながら、本発明は、それに限定されず、本発明の湿気センサは、湿気の存在および本発明の湿気センサと接触している時間期間を測定し、例えば、以下および米国特許第８，１５５，８１６Ｂ２号に議論されるように、電気機器をアクティブ化および非アクティブ化するために使用されることができる。
制御システム

【0057】

米国特許第８，１５５，８１６Ｂ２号（本特許は参照することによって本明細書に組み込まれる）に開示されるのは、透明材、例えば、限定ではないが、本発明のフロントガラス２０の性能を監視し、許容限度外で機能している透明材、例えば、航空機用フロントガラスの保守、例えば、修理または交換をタイムリーにスケジュールするための方法および装置である。本特定の事例では、湿気浸透の結果、許容限度外で機能している。

【0058】

一般に、フロントガラスの防湿層の性能に関するデータを搬送するセンサの出力は、信号を湿気センサまたは検出器から読み取り、分析し、フロントガラスの性能を監視および／または判定するためのソフトウェアを有する、コンピュータを含む、コンソールに接続される。本発明の実践では、フロントガラスの性能に関して、視覚的表示を提供するためのモニタと、オーディオを提供するためのスピーカとが使用されることができる。コンソールは、注意をモニタに引きつけるためのアラームを含むことができる。コンソールを航空機内に設置することは、航空機内の人員にフロントガラスのリアルタイム性能を提供する。

【0059】

米国特許第８，１５５，８１６号に開示される別の実施形態では、コンソールは、無線送信機および受信機を有し、送信機は、信号を送電塔に伝送する。フロントガラス２０の性能に関する信号搬送データは、制御センタ（図示せず）に伝送される。受信されたデータは、調査され、講じられるべき適切な措置が、スケジュールされ、例えば、受信された情報に基づいて、制御センタにおける人員は、該当する場合、必要とされる措置を判定する。フロントガラスの修理またはフロントガラスの交換等の措置が、必要とされる場合、修理スケジュールを提供する信号が、衛星から指定される修理場所に地理的に近い保守センタに伝送され（通常、航空機のための次のスケジュールされた着地点）、指定される修理場所において必要とされる全ての部品、機器、および人員を派遣するように手配する。

【0060】

本発明は、例証目的のためだけに提示される、上記に提示および説明される本発明の実施形態に限定されず、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のため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。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】