KR101779352B1

KR101779352B1 - 협대역 방빙 및 얼음 제거 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR101779352B1
Application number: KR1020127009681A
Authority: KR
Inventors: 돈 더블류. 코크런; 조나단 엠. 카츠; 벤자민 디. 존슨; 3세 로스 덴우드 에프.
Original assignee: 프레스코 테크놀로지 인크.
Priority date: 2009-09-18
Filing date: 2010-09-20
Publication date: 2017-09-18
Also published as: CN102574584B; CA2774523A1; BR112012006118A2; KR20120080201A; US11052435B2; US20110067726A1; CN102574584A; JP2013505426A; WO2011035259A1; EP2477892A1; JP5898621B2

Abstract

표면으로부터 방빙 또는 얼음을 제거하도록 협대역 조사를 사용하는 방법이 제공된다. 방법론은 제빙기의 얼음 트레이로부터 얼음을 제거하도록 방풍창 방빙으로부터 비행기 날개 방빙까지 일정 범위의 상이한 형태의 방빙에 적용될 수 있다. 많은 다른 특정의 적용예들이 있지만, 개념 및 방법론은 이것들 모두에 걸쳐서 유사하게 남아 있는 것을 교시했다.

Description

협대역 방빙 및 얼음 제거 시스템 및 방법{A NARROWBAND DE-ICING AND ICE RELEASE SYSTEM AND METHOD}

관련 출원의 상호 참조

본 출원은 그 전체에 있어서 참조에 의해 본원에 통합되는 2009년 9월 18일자 출원된 미국 특허 가출원 제61/243,669호에 대해 우선권을 주장한다.

본 발명은 표면으로부터 방빙하거나 또는 얼음을 제거하도록 협대역 조사(narrowband irradiation)를 사용하는 특별한 방식에 관한 것이다. 방법론은 방풍창 방빙(windshield de-icing)으로부터 비행기 날개 방빙(aircraft wing de-icing) 및 제빙기의 얼음 트레이로부터 얼음 제거까지 일정 범위의 다른 형태의 방빙에 적용될 수 있다. 많은 다른 특정의 적용예들이 있지만, 교시된 개념 및 방법론은 이것들 모두에 걸쳐서 유사하다.

역사적으로, 얼음의 문제 또는 얼음의 제어를 다루기 위하여 많은 다른 방법론이 이용되었다. 얼음의 형성은 상황에 따라서 의도적이거나 또는 문제가 있을 수 있지만, 제어된 방식으로 얼음을 다루는 욕구는 일상 생활에서 뿐만 아니라 특허 데이터베이스에서 충분히 문서화된다. 얼음을 취급하는 다양한 기술의 모든 역사적 방법론들을 자세히 열거하는 이러한 교시의 범위를 넘지만, 기술 중 일부의 설명은 본 발명의 이점들에 대한 평가에 기여할 것이다.

가장 전통적인 얼음 취급 방법은, 전통적 방법으로부터 생기며 최적화된 효율이 아닌 통상의 기본 기능성들을 가진다.

예를 들어, 자동차의 방풍창 방빙은 비교적 느리고 비효율적이다. 이는 고온 공기로부터의 대류에 의지하며, 이것은 엔진 크랭크 케이스 열에 의해 시작하는 다수의 비효율적인 개조들의 결과이다. 이 열은 유용한 온도로 가열하는 것이 느린 재순환 냉각제로부터 전도성으로 픽업된다. 따뜻하거나 또는 뜨거운 냉각제는 그런 다음 방열핀(fin)들을 가진 히터 코어를 통해 순환되고, 공기는 방열핀들을 통해 방풍창 표면 내측으로 강제 송풍된다. 주위 실외 온도에 의존하여, 이러한 방법을 사용하는 방빙이 3 내지 10분을 취하는 것은 일반적이다. 얼음을 녹이기 위하여, 방풍창은 빙점 온도 위로 가열되어야 한다. 방풍창의 내측 표면상으로 송풍된 대류성 공기는 방풍창 또는 다른 물질로 공기의 열을 비효율적으로 전달한다. 방풍창이 내측 표면으로부터 데워지기 시작하면, 방풍창은 방풍창 물질의 두께를 통해 외측 표면으로 열에너지를 전도하여야만 한다. 이러한 공정 자체는 전형적으로 현대적인 방풍창들을 형성하는 많은 층들을 통한 전이(transition)를 요구한다. 방풍창이 가열됨으로써, 차량의 내부 및 외부 모두에서 방풍창 주위의 대기로 많은 양의 자동차의 열 에너지를 또한 내준다. 결국, 방풍창의 외측 표면의 온도는 물의 빙점인 32℉(0℃) 위로 상승하고, 방풍창의 외측 상에 형성된 얼음을 녹이기 시작한다. 비록 얼음의 두께가 절연체로서 다소 작용할지라도, 주위 실외 온도는 방풍창의 데워짐에 의해 녹은 얼음을 계속 재동결하도록 시도한다. 요약하여, 안전한 시야를 위해 방풍창을 깨끗하게 하기 위해 얼음을 녹이는 공정은 매우 느리고 간접적이며 비효율적인 공정이다. 또한 방풍창의 특정 영역이 다른 것보다 빠르게 데워지기 때문에 불균질 공정이기 쉽다. 방빙 장치 송풍기(defroster blower)로부터 대류성 가열 공정의 고유의 불균질은 특히 온도가 빙점 아래로 떨어지는 엄동의 조건들에서 다양한 영역들을 재동결시키는 경향을 가진다.

또한, 자동차에 있는 전통적인 공기 송풍 대류성 방빙 장치는 성가시고 요란할 수 있다. 워밍업 기간 동안, 탑승자를 불편하게 하는 체감온도(wind chill effect)를 또한 유발할 수 있다.

차량의 후방 윈도우는 방풍창 내로 매립된 저항성 전기 와이어들에 의해 때때로 서리가 제거되거나 또는 방빙된다. 이러한 가열 방법론은, 와이어에서의 전기 저항이 와이어들이 매립된 방풍창으로 열을 전도성으로 전달하는 것으로 다소 직접적이다. 이러한 것은 궁극적으로 얼음의 녹는 온도를 초과하도록 외측 유리 표면에 충분한 열을 생성한다. 데워진 방풍창은 윈도우의 외측에 형성된 얼음을 전도성으로 가열한다. 그 전이 온도에 도달하도록 충분한 주울(joules)의 에너지가 얼음에 의해 흡수되었을 때, 얼음은 액상의 물로 변하기 시작할 것이다. 이러한 것은 얼음을 녹여 제거하도록 유리를 따뜻하게 하는 직접적인 방식이지만, 결국 얼음을 녹이는 온도로 유리를 가열할 것을 여전히 요구한다.

일부 자동차 제조자들은 매립된 저항성 와이어를 전면 방풍창에 통합하는 것을 시도하였다. 이러한 것은 와이어들이 운전자의 시야를 성가시게 하고 산만하게 하기 때문에 널리 수용되지 못하였다.

사용된 다른 방빙 방법론은 얼음의 기계적인 분쇄, 균열(cracking) 또는 제거의 일부 형태를 포함한다. 비행기 날개 방빙 공정에서 한 예가 이용된다. Norbert Weisend, Jr. 등은, 공기 블래더 시스템이 항공기 날개의 선단 가장자리(leading edge)로서 통합되는 미국 특허 제5,112,011호에 항공기 날개를 위한 이러한 형태의 방빙 기술을 기술한다. 유체는, 블래더의 외형이 변화되도록 블래더를 구성하는 튜브들 내로 압력에 의해 강제된다. 형상 변화는 그런 다음 많은 위치들에서 얇은 시트의 얼음을 균열시켜서, 얼음은 빠르게 움직이는 공기에 의해 날개 표면으로부터 일소될 수 있다. 다른 유사한 시스템들이 존재한다. 그러나, 이러한 기술은, 지속 및 잠재적인 실패 모드에 영향을 주는 많은 가동 부분들을 가진다. 시스템은 항공기가 높은 곳으로 운반하여야만 하는 상당한 추가 중량을 또한 상징한다. 아마 보다 중요하게, 엄격한 착빙(icing) 조건에서 이러한 방빙 시스템의 실행가능성은 최근에 문제가 되었다.

얼음을 제어하는 또 다른 통상의 방식은 이를 화학적으로 처리하는 것이다. 이러한 시스템들은 얼음을 직접 녹이거나 또는 얼음의 형성을 방지하도록 그 빙결 온도를 낮추도록 추구한다. 화학 기반 시스템들은 많은 적용예들에서 잘 작용하지 못한다. 예를 들어, 비행기 날개 방빙은 실제로 이러한 시스템으로 달성되지 않는다. 또한, 일부의 경우에, 화학적 용해 시스템들은 지하수 오염 문제를 유발할 수 있으며 및/또는 오일 의존성을 증가시킬 수 있다.

레이저를 이용하는 비행기 날개 방빙 시스템이 미국 특허 제5,823,474호에서 William Nunnally에 의해 기술된다. 이 시스템은 거울의 방식에 의해 비행기의 외부면을 스캔하도록 구성될 수 있는 매우 강력한 레이저 시스템을 기술하며, 거울은 잠재적 착빙 표면들로 레이저 에너지를 보낸다. 시스템은, 비행기가 비행할 채비가 되기 전에 100%의 얼음을 완전히 녹여야만 하는 비행기의 날개와 다른 표면들로 장파장 에너지의 외부 투사를 사용하기 때문에 극히 비효율적이다. 또한, 항공기의 표면으로 충분한 열을 부과하여야만 하여서, 얼음은 즉시 개질을 개시하지 못한다.

Nunnally는 또한 미국 특허 제6,206,325호에서 유사한 시스템의 탑재된 형태를 기술한다. 이러한 시스템이 비행기에 장착 탑재되었을지라도, 여전히 방빙되는 모든 표면에 걸쳐서 스캔하여야만 하고, 만족스러운 결과를 가지기 위하여 100%의 얼음을 녹여야만 한다. 이는 매우 강력하고 대량의 레이저와 빔 안내 장비가 비행기에 탑재되어야만 하며, 그러므로, 유효 탑재량 문제 및 안전 문제를 만드는 것으로 큰 결점을 가진다. 또한, 보다 중요하게, 폭우 또는 눈보라는 레이저 빔이 그 목표물에 도달하기 전에 레이저 빔을 방해 또는 산란시키는 것에 의해 레이저가 중요한 표면을 스캔하는 것을 방해한다. 이러한 것은 가장 필요한 시간에 방빙 시스템을 쓸모없게 한다.

상기된 모든 시스템들의 공통적인 것은 얼음을 지지하는 표면과의 계면에서 얼음 내로 열 에너지를 직접 주입하는 것이 없다는 것이다. 이러한 것은 비효율성의 주요 원인이며, 방빙 또는 얼음 제거 시스템들의 기능성을 전적으로 둔화시킨다.

특허 문헌 1 : 미국 특허 제5,112,011호 특허 문헌 2 : 미국 특허 제5,823,474호 특허 문헌 3 : 미국 특허 제6,206,325호

본 발명의 중요한 목적은 기판 표면으로부터 방빙 또는 얼음을 제거하는 직접적이고 효율적인 방식을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 얼음을 형성할 수 있는 원소 또는 화합물 또는 얼음 그 자체의 흡수 피크의 이점을 취하는 것에 의해 얼음을 녹일 수 있는 협대역 조사 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 기판 표면상의 계면 얼음(interfacial ice)에 직접 조사하여, 얼음의 두께의 밸런스를 위하여 용이한 제거를 제공하도록 얼음을 물로 전환하는(turning) 효율적인 방빙 또는 얼음 제거 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.

지금 기술된 실시예들의 하나의 양태에 있어서, 시스템은 (a) 이용될 조사 파장(irradiation wavelength)에서 거의 전도성(transmissive)이고 얼음이 형성되는 기판재, 및 (b) 조사에 의해 영향받는 얼음의 제 1 부분이 상기 기판의 표면의 가장 가까이 있는 계면 부분이 되도록, 상기 기판의 적어도 일부분을 통과하는 조사를 발산하도록 동작하는 조사 생성 디바이스를 포함하며, 상기 디바이스는 상기 기판재에 가까이 있으며, 조사를 실행하도록 선택적으로 활성화되며, 상기 기판의 표면에 가장 가까이 있는 얼음의 적어도 일부를 녹인다.

지금 기술된 실시예들의 또 다른 양태에 있어서, 상기 협대역 조사 생성 디바이스들은 반도체 디바이스들이다.

지금 기술된 실시예들의 또 다른 양태에 있어서, 상기 협대역 조사 디바이스들은 LED, LET, 및 레이저 다이오드들 중 적어도 하나이다.

지금 기술된 실시예들의 또 다른 양태에 있어서, 협대역 반도체 조사 디바이스들은 평면 장착판(planar mounting board)에서 일정 어레이로 장착된다.

지금 기술된 실시예들의 또 다른 양태에 있어서, 협대역 조사는 바람직하게 얼음의 흡수 스펙트럼에서 파장 흡수 피크 주위에 거의 집중된다.

지금 기술된 실시예들의 또 다른 양태에 있어서, 대부분의 협대역 조사 에너지는 400㎚ 범위 내에 수용된다.

지금 기술된 실시예들의 또 다른 양태에 있어서, 대부분의 협대역 조사 에너지는 50㎚ 범위 내에 수용된다.

지금 기술된 실시예들의 또 다른 양태에 있어서, 협대역 조사 디바이스들은 레이저 다이오드들이며, 반치폭 조사 선폭(full width half maximum irradiation bandwidth)은 20㎚ 미만이다.

지금 기술된 실시예들의 또 다른 양태에 있어서, 협대역 조사 디바이스들은 레이저 다이오드들이며, 반치폭 조사 선폭은 8㎚ 미만이다.

지금 기술된 실시예들의 또 다른 양태에 있어서, 협대역 조사 디바이스는 SE-DFB 레이저 다이오드로 구성되며, 반치폭 조사 선폭은 2㎚ 미만이다.

지금 기술된 실시예들의 또 다른 양태에 있어서, 평면 장착판은 그 위에 장착된 조사 디바이스들로부터 열을 강하시키도록 디자인된다.

지금 기술된 실시예들의 또 다른 양태에 있어서, 평면 장착판은 열을 전도하는데 도움이 되는 유체를 사용하는 냉각 장치의 부품이다.

지금 기술된 실시예들의 또 다른 양태에 있어서, 유체는 조사 디바이스들을 위한 냉각 기능을 제공하는 액체 냉각제, 압축 가스 냉각제, 증기 변화 냉각제, 및 가스 또는 공기 냉각제 중 적어도 하나이다.

지금 기술된 실시예들의 또 다른 양태에 있어서, 냉각 장치는 조사 디바이스들에 냉각 기능을 제공하기 위해 높은 고도(high altitude) 환경으로부터 냉각 공기를 이용하도록 디자인된다.

지금 기술된 실시예들의 또 다른 양태에 있어서, 협대역 조사 생성 디바이스들은 디지털 반도체 디바이스들이다.

지금 기술된 실시예들의 또 다른 양태에 있어서, 기판재는 광 파이프로서 작용한다.

지금 기술된 실시예들의 또 다른 양태에 있어서, 방법은 (a) 방빙될 얼음이 형성되는 기판을 제공하는 단계, (b) 조사가 얼음을 타격하기 전에 얼음이 형성되는 상기 기판을 조사가 통과하도록 협대역 조사 생성 디바이스를 위치시키는 단계, 및 (c) 협대역 복사 에너지(narrowband radiant energy)로 상기 기판의 적어도 일부분을 통하여 얼음의 계면층에 조사하는 단계를 포함한다.

지금 기술된 실시예들의 또 다른 양태에 있어서, 협대역 복사 에너지는 적외선 파장선폭에 있다.

지금 기술된 실시예들의 또 다른 양태에 있어서, 협대역 복사 에너지는 얼음 물질의 흡수 스펙트럼에 따라서 국지적 흡수 피크 파장에서 적용된다.

지금 기술된 실시예들의 또 다른 양태에 있어서, 이용된 협대역 복사 에너지는 대체로 400㎚ 선폭 내에 수용된다.

지금 기술된 실시예들의 또 다른 양태에 있어서, 협대역 복사 에너지는 대체로 20㎚의 전체적인 선폭 내에서 만들어진다.

지금 기술된 실시예들의 또 다른 양태에 있어서, 협대역 복사 에너지는 반도체 디바이스들의 일정 어레이에 의해 만들어진다.

지금 기술된 실시예들의 또 다른 양태에 있어서, 반도체 디바이스들은 적어도 발광 다이오드, 발광 트랜지스터들, 또는 레이저 다이오드들을 포함한다.

지금 기술된 실시예들의 또 다른 양태에 있어서, 협대역 복사 에너지는 표면 발산 레이저 다이오드 디바이스들에 의해 만들어진다.

지금 기술된 실시예들의 또 다른 양태에 있어서, 이용된 협대역 복사 에너지는 대략 1,456㎚, 1,950㎚ 또는 2,400㎚ 중 하나이다.

지금 기술된 실시예들의 또 다른 양태에 있어서, 조사는 펄싱(pulsing)을 포함한다.

지금 기술된 실시예들의 또 다른 양태에 있어서, 조사는 액체를 생성하고, 얼음의 열충격 또는 균열을 유발한다.

지금 기술된 실시예들의 또 다른 양태에 있어서, 방법은 (a) 적어도 부분적으로 방빙될 얼음이 형성되는 외부면을 가지며 이용되고 조사 파장에서 고전도성이고 내부 전반사(total internal reflection)할 수 있는 물질로 구성되는 기판 품목을 제공하는 단계, (b) 상기 기판 품목 내로 조사 파장에서 협대역 조사를 효율적으로 주입하는 방식을 제공하도록 상기 기판재의 적어도 하나의 가장자리에 협대역 조사 소스(narrowband irradiation source)를 밀착-결합(close-coupling)하는 단계, 및 (c) 얼음이 기판의 굴절률과 보다 밀접하게 매칭하는 것에 의해 탈출용 경로를 제공하는 경우에 광자들만이 상기 기판을 벗어나도록 조사의 내부 반사를 생성하기 위하여 상기 협대역 조사 소스를 활성화하고, 그러므로 얼음의 계면 표면에 조사하는 단계를 포함한다.

지금 기술된 실시예들의 또 다른 양태에 있어서, 협대역 조사는 적외선 파장선폭에 있다.

지금 기술된 실시예들의 또 다른 양태에 있어서, 협대역 조사는 얼음 물질의 흡수 스펙트럼에 따라서 국지적 흡수 피크 파장에서 적용된다.

지금 기술된 실시예들의 또 다른 양태에 있어서, 이용된 협대역 조사는 대체로 400㎚ 선폭 내에 수용된다.

지금 기술된 실시예들의 또 다른 양태에 있어서, 협대역 조사는 대체로 20㎚의 전체적인 선폭 내에서 만들어진다.

지금 기술된 실시예들의 또 다른 양태에 있어서, 협대역 조사는 반도체 디바이스들의 일정 어레이에 의해 만들어진다.

지금 기술된 실시예들의 또 다른 양태에 있어서, 협대역 조사는 표면 발산 레이저 다이오드 디바이스들에 의해 만들어진다.

지금 기술된 실시예들의 또 다른 양태에 있어서, 이용된 조사는 대략 1,456㎚, 1,950㎚ 또는 2,400㎚ 중 하나이다.

지금 기술된 실시예들의 또 다른 양태에 있어서, 활성화는 펄싱을 포함한다.

지금 기술된 실시예들의 또 다른 양태에 있어서, 활성화는 액체를 생성하고, 얼음의 열충격 또는 균열을 유발한다.

도 1은 물과 얼음에 대한 흡수 곡선들을 도시한 그래프.
도 2는 지금 기술된 실시예들의 다양한 형태들에서 실시되는 협대역 조사 디바이스들의 예를 도시한 도면.
도 3은 지금 기술된 실시예들을 실시하는 제빙 시스템의 단면도.
도 4는 지금 기술된 실시예들을 실시하는 비행기 날개의 단면도.
도 5는 지금 기술된 실시예들을 실시하는 대표적 표면(예를 들어 자동차 방풍창)의 사시도.

본 발명은 디지털 열 주입 기술(Digital Heat Injection technology, DHI)을 통합하는 방빙 및 얼음 제거 시스템 및 방법을 제공하며, 디지털 열 주입 기술의 기본 원칙(fundamentals)은 미국 특허 제7,425,296호; 미국 특허 출원 제11/351,030호(미국 특허 제7,425,796의 연속출원으로서 2006년 2월 9일 출원); 미국 특허 출원 제11/448,630호(2006년 6월 7일 출원); 미국 특허 출원 제12/135,739호(2008년 6월 9일 출원); 미국 특허 가출원 제61/224,822호(2009년 7월 10일 출원, 2010년 7월 12일 출원된 U.S. Serial No. 12/834,742에 대응); 미국 특허 가출원 제61/224,765호(2009년 7월 10일 출원, 2010년 3월 5일 출원된 U.S. Serial No. 12/718,919에 대응); 미국 특허 가출원 제61/231,944호(2009년 8월 6일 출원, 2010년 8월 6일 출원된 U.S. Serial No. 12/852,311에 대응), 및 미국 특허 가출원 제61/157,799호(2009년 3월 5일 출원, 2010년 3월 5일 출원된 U.S. Serial No.12/718,899에 대응)를 포함하는 일련의 특허 및/또는 특허 출원에 상세히 기술되어 있으며, 그 전부는 그 전체에 있어서 참조에 의해 본원에 통합된다. 적어도 하나의 형태에 있어서, 고려된 시스템 및 방법은 그 지지 구조와 직접 접촉하는 얼음 부분 내로 복사 에너지를 직접 주입하는 것에 의해 얼음을 취급하기 위한 디지털, 협대역, 반도체 기반 기술이다.

지금 기술된 실시예들에 따라서, 시스템은, 하나의 형태에 있어서, 신중하게 선택된 출력 파장을 구비한 하나 이상의 반도체, 협대역 조사 디바이스들을 포함하는 조사 소스(irradiation source)를 포함한다. 출력 파장은 얼음의 흡수 피크 및/또는 물(또는 다른 결빙 물질)과 얼음이 형성되는 기판의 고전도성 파장 모두에 일치하거나 대응하도록 선택된다. 어레이는 근본적으로, 전도성 지지 기판을 통하여 조사하기 위해 선택적으로 활성화될 수 있도록 위치되어서(예를 들어, 디바이스들이 적절한 위치 및 구성으로 기판에 인접하여서), 협대역 출력 조사는 얼음의 표면에서 용이하게 흡수된다. 그러므로, 계면 얼음(예를 들어, 얼음이 있는 기판 표면 가장 가까이에 있는 얼음 부분)은 하나의 형태에 있어서, 조사에 의해 영향을 받는 얼음의 제 1 부분이며 윤활 액상수(slippery liquid water)로 녹는다. 주 기판(host substrate)과 얼음 사이의 녹은 물의 얇은 층에 의해 얼음은 주 기판재로부터 용이하게 분리될 수 있다. 액상수 계면은 윤활제로서 작용하여서, 많이 기술된 세부원칙들 중 하나, 및 다른 것들은 표면으로부터 얼음을 용이하게 제거할 수 있다. 중력, 바람, 와이퍼, 원심력 및 많은 다른 수단들은 그런 다음 이전에 주 기판 표면에 대해 결빙될 수 있었던 얼음에 작용할 수 있다. 또한, 물질 또는 코팅은 기판 표면에 추가 또는 적용될 수 있으며, 이는 예를 들어 계면에서 얼음이 물로 녹을 때 윤활 기능을 향상시킬 것이다. 비행기 날개의 경우에, 이러한 코팅은 예를 들어 지면에서의 정상적인 방빙 동안 추가될 수 있다.

지금 도 1을 참조하여, 물(102)과 얼음(104)의 분광측량 흡수 특징을 도시하는 그래프(100)가 도시된다. 물(102)에 대한 흡수 피크는 예를 들어 대략 1450㎚(예를 들어, 1456㎚), 대략 1950㎚, 및 대략 2400㎚에 있다는 것을 유념하여야 한다. 얼음(104)에 대한 적어도 일부 흡수 피크들은 예를 들어 대략 1506㎚, 대략 2095㎚ 및 대략 2663㎚이다. 이러한 정보로, 얼음 및/또는 물에 대한 이러한 피크들 및 다른 것에서 고전도성인 많은 다른 기판들을 선택하는 것이 가능하다. 예를 들어, 선택될 수 있는 유리, 대부분의 플라스틱, 및 많은 물질들은 얼음 및/또는 물 흡수 피크들의 일부에서 고전도성이다. 때때로, 단지 가시파장 범위에서 반투명하거나 또는 가능하게 전체적으로 불투명한 물질들은 상기된 얼음 및/또는 물 흡수 피크들 중 하나 또는 모두에서 고전도성일 것이다. 그러므로, 통상의 지식을 가진 자는 협대역 조사 디바이스들과 얼음 제어가 필요한 위치 사이에 하나 또는 다중의 전도성 물질들을 위치시키는 제품 디자인에서 사용되는 물질들에 대하여 많은 융통성을 가진다.

적어도 하나의 형태에서, 얼음 및/또는 물의 필요한 흡수 특징 및 얼음 또는 물이 지지되는 물질의 전도성 특징에 일치하는 필요한 파장의 조사를 달성하도록 많은 형태의 협대역 조사 디바이스들이 본 발명을 실시하기 위해 이용될 수 있다. 적어도 일부 형태들에 있어서, 필요한 파장 폭은 적외선 파장 폭이다. 예를 들어, 협대역 조사 디바이스들은 상기된 바와 같이 대략 1456㎚, 1950㎚, 또는 2400㎚(예를 들어, ± 40 ㎚)의 파장을 이용할 수 있다. 지금 기술된 실시예들에 따른 방식으로 사용될 수 있는 이러한 디바이스들의 적어도 일부는 상기된 DHI 기술에 관계하는 이전에 출원된 특허(들) 및 특허 출원에 기술된다.

도 2를 참조하여, 이러한 디바이스들은 지지 기판 또는 평면 장착판 상에서 어레이(20)로 제공되고 다양한 방식으로 배열될 수 있다. 도시된 바와 같은 협대역 조사 디바이스(21)들은 편심 어레이 패턴으로 배열된다. 물론, 다른 적절한 어레이들이 이용될 수도 있다. 이에 관하여, 반도체 조사 디바이스들(예를 들어, 디지털 반도체 디바이스들과 같은)은 파장, 어레이 형상, 디바이스 형상 및 조사 패턴 중 적어도 하나에서 적용예에 정확하게 부합하도록 구성될 수 있다. 부가하여, 디바이스들은, 협대역 조사 디바이스들의 다양한 파장들이 흡수/전도 밸런스의 방식에 의해 특정 결과를 달성하는 한편 여전히 만족스러운 얼음 용해 결과를 달성하도록 선택되고 배열될 수 있다. 적어도 일부 실시예들에서, 컨트롤러는 지금 기술된 실시예들에 따른 조사 디바이스들을 제어하도록 실행될 수 있다. 일부 형태들에서, 컨트롤러는 상기 어레이들을 간단하게 활성화하거나 또는 비활성화시킬 수 있는 한편, 다른 형태들에서, 보다 정교한 제어(예를 들어, 펄싱, 오버펄싱, 피드백, 디바이스들 또는 어레이들의 선택적 활성화, 파장 출력을 포함하는 디바이스들 또는 어레이들의 출력 변화 등)가 요구될 수 있다. 컨트롤러는 다양한 형태를 취할 수 있으며, 지금 기술된 실시예들에 따른 시스템들에서 적절한 다양한 위치에 또는 이와 조합하여 있을 수 있는 다양한 소프트웨어 루틴 및/또는 하드웨어 구성들을 사용하여 실행될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러는 본원에 기술된 시스템들의 전용이거나, 또는 보다 큰 시스템 제어방식(control scheme, 예를 들어 자동차에서, 지적 기구에서 또는 비행기에서) 중 단지 일부분일 수 있다. 아울러, 얼음이 녹음으로써 얼음의 온도를 측정하는 폐쇄 루프 시스템이 제공될 수 있다. 온도는 얼음이 녹음으로써 상승하고, 발산된 파장은 폐쇄 루프 제어 시스템에 의해 일치하여 변경될 수 있다. 평면 장착판은 열을 그 위에 장착된 조사 디바이스로부터 멀리 강하시키는 시스템을 구비할 수 있다. 하나의 예는 열을 멀리 운반하도록 유체를 사용하는 냉각 장치이다. 도시된 바와 같이, 냉각 유체 입력(61)과 냉각 유체 출력(62, 동작 동안 기판과 조사 디바이스들의 적절한 냉각을 허용하는)이 제공된다. 냉각제는, 액체 냉각제, 압축 가스 냉각제, 증기 변화 냉각제, 가스 또는 공기 냉각제 중 적어도 하나라는 것을 이해하여야 한다. 높은 고도 환경으로부터의 찬 공기는 또한 냉각제와 함께 또는 냉각제 없이 냉각 기능을 제공할 수 있다. 그러나, 찬 공기는 증기 변화 냉각제의 영향을 향상시킬 수 있다.

조사 디바이스들의 출력이 그 선폭에 있어서 충분히 좁고, 이는 선택된 전도성 물질들의 흡수 피크들 사이에 맞춰지거나 또는 흡수 피크를 방지한다는 것을 예측하여야 한다. 선폭은 적용예, 물질, 장비 및 디자인 목적을 포함하는 많은 인자들에 기초하여 변할 것이다. 적어도 하나의 형태에서, 협대역 조사는 예를 들어 얼음의 흡수 스펙트럼에서의 파장 흡수 피크(예를 들어 국지적 흡수 피크) 주위에 대략 집중된다. 필요한 선폭 예는 일부 적용예에 대해 대략 5㎚일 수 있다. 또 다른 형태에서, 대부분의 협대역 조사 에너지(narrowband irradiation energy)는 400㎚ 범위 내에 수용된다. 또 다른 형태에서, 대부분의 협대역 조사 에너지는 50㎚ 범위 내에 수용된다. 또 다른 형태에서, 협대역 디바이스들은 예를 들어 레이저 다이오드를 포함하며, 반폭치 조사 선폭은 예를 들어 20㎚ 미만이다. 또 다른 형태에서, 협대역 조사 디바이스는 예를 들어 레이저 다이오드들을 포함하고, 반폭치 조사 선폭은 예를 들어 8㎚ 미만이다. 여전히 또 다른 형태에서, 협대역 조사 디바이스들은 예를 들어 SE-DFB 레이저 다이오드를 포함하며, 반폭치 조사 선폭은 예를 들어 2㎚ 미만이다.

특정하게 LED들, 레이저 다이오드들, 고체-상태 레이저(solid-state laser), 발광 트랜지스터(LET), 가스 레이저, SE-DFB (Surface Emitting Distributive Feedback) 디바이스들을 포함하는 표면 발산 레이저 및 다른 협대역 조사 소스(그 일부가 본원에서 참조됨)들이 본 발명과 함께 사용하는데 가능한 조사 디바이스들일 수 있다. 상기된 반도체 및 고체-상태 기반 제품들은 전형적으로 실행하는데 용이하며, 더욱 콤팩트하지만, 이러한 것이 적용예에 잘 맞춰지면 임의의 형태의 협대역 디바이스가 이용될 수 있다. 동일한 개념이 많은 다른 화합물들 또는 원소들의 얼음을 녹이기 위해 적용한다.

조사 에너지가 전도성 물질을 통과하고 얼음 및/또는 물의 표면 상에서 직접 흡수된다는 사실이 본 발명의 효율성에 대한 핵심이다. 그러므로, 잉여 에너지는 얼음이 형성되는 기판을 가열하는 것에 의해 낭비되지 않는다. 오히려, 열 또는 복사는 그 후 액상수로 전환하는 계면 얼음의 용해로 직행한다.

대체로, 그리고 하나의 형태에서, 지금 기술된 실시예들에 따른 방법은 방빙될 얼음이 형성되는 기판을 제공하는(또는 선택 또는 결정하는) 단계, 조사가 얼음을 타격하기 전에 얼음이 형성되는 상기 기판을 조사가 통과하도록 협대역 조사 생성 디바이스를 위치시키는 단계, 및 협대역 복사 에너지로 상기 기판의 적어도 일부분을 통하여 얼음의 계면층에 조사하는 단계를 포함한다.

지금 도 3을 참조하여, 제빙 시스템(110)은 전도성 물질로 형성된 얼음 트레이(16)의 형태를 취하는 기판재와 협대역 발상 어레이(20)들을 포함한다. 지금 기술된 실시예들에 따라서 어레이(20)를 제어하도록 동작하는 컨트롤러(도시되지 않음)가 또한 실행될 수 있다. 얼음 트레이(16)가 물 충전 레벨(17)로 트레이를 충전하는 결빙수(50)를 포함한다는 것을 예측할 것이다. 얼음(50)과 트레이(16) 사이에 계면(51)이 또한 도시되어 있다. 발생된 조사 패턴(30)의 결과로서 계면(51)에서 얼음이 물로 녹는다는 것이 예측될 것이다. 조사 패턴(30)은 어레이(20)들에 의해 발생된다. 하나의 형태에서, 상기된 바와 같이, 어레이(20)들은 도시된 바와 같이 협대역 조사 디바이스(21)들과 냉각 유체 입력(61)들을 포함한다.

동작 시에, 지금 기술된 실시예들에 따른 방법 예에서, 어레이(20)들은 조사 패턴(30)으로 얼음 트레이(16)를 향해 선택적 협대역 파장 조사를 발산한다. 조사는 트레이(16)의 전도성 물질을 통해 자유롭게 전송되고, 계면(51)에서 얼음이 녹도록 얼음(50)에 의해 흡수된다. 그러므로, 얼음(50)은 다수의 널리 공지된 방식들 중 임의의 것으로 비교적 용이하게 트레이(16)로부터 제거될 수 있다.

지금 도 4를 참조하여, 비행기 날개(10)의 형태를 하는 기판재의 단면도가 도시되어 있다. 날개(10)는 리프트 표면(14), 선단 가장자리 소재(11)로 구성되는 선단 가장자리(12), 및 대류성 냉각 표면(41)을 포함한다. 지금 기술된 실시예들상에서 지지되지 않는 표준 또는 종래의 비행기 날개의 다른 부분들은 참조의 용이성을 위해 기술되지 않았다.

지금 기술된 실시예들은 날개(10)의 선단 가장자리(12) 상에서 형성되는 얼음(50)을 다루도록 실행될 수 있다는 것을 예측하여야 한다. 지금 기술된 실시예들에 따라서, 어레이(20)들은 조사 패턴(30)으로 조사를 발생시키도록 활성화된다(예를 들어, 컨트롤러(도시되지 않음)에 의해). 조사(31)는 어레이(20)들로부터 기본 방향(32, general direction)으로 외향하여 진행하지만, 또한 발산각(33, divergence angle)을 가진다. 그래서, 조사(31)는 대체로 선단 가장자리 소재(11)로 형성된 선단 가장자리(12)를 향하여 진행한다. 적어도 하나의 형태에 있어서, 선단 가장자리 소재(11)는 조사(31)를 위해 선택된 파장에 대해 고전도성이다. 도시된 바와 같이, 조사(31)는 얼음(50)을 향해 전도성 선단 가장자리(12)를 통해 진행하고, 물(52)이 계면(51)에 형성되도록 계면(51)에서 얼음을 녹인다. 이러한 방식에서, 얼음(50)은 간단하게 날개(10)의 선단 가장자리(12)로부터 미끄러진다. 또한, 어레이(20)들에 적절한 냉각을 제공하도록 동작하는 냉각 블록(40)이 도시된다.

일부 적용예들에 대하여, 상기 기술의 다소 복잡하고 정교한 실행이 구상된다. 적용예에 의존하는 다양한 이유 때문에, 광 파이프로서 주 기판을 처리하는 것이 필요할 수 있다. 이러한 것은 기판의 적어도 하나의 치수가 다른 치수들 중 하나 또는 양자에서 훨씬 큰 크기에 비교하여 무시할 수 있는 경우에 특히 필요하게 된다. 길이 및 폭 치수들에 비교하여 비교적 작은 두께를 가지는 자동차의 방풍창이 예일 수 있다. 이러한 경우에, 도 3 및 도 4와 관련하여 사용되는 접근이 실행될 수 있으며, 이에 의해, 큰 어레이들은 지금까지 기술된 바와 같이 방풍창의 표면 상의 얼음을 녹이도록 전체 방풍창에 걸쳐서 위치될 수 있다. 그러나, 기판이 광 파이프인것 처럼 기술을 실행하는 것에 의해, 기판의 작은 치수측들 중 하나 내로 협대역 조사 디바이스들을 직접 결합하는 것이 가능하다.

다시, 방풍창의 형태를 하는 기판재의 예를 사용하고 도 5를 참조하여, 협대역 조사 디바이스 어레이(20)들은 작은 치수, 예를 들어 방풍창(80)의 치수(81, 예를 들어 두께)에 결합될 수 있다. 전원은 어레이(20)를 위한 출력(70)을 발생시키도록 접속부(91, 92 및 93)들을 통해 연결될 수 있다. 상기된 바와 같이, 컨트롤러(도시되지 않음)는 어레이들을 제어하도록 또한 제공될 수 있다. 굴절률 차이가 방풍창을 구성하는 유리(80)와, 양측에서 방풍창에 접하는 공기 사이에서 크기 때문에, 방풍창 내측에서 발생하는 반사는 선(71)들에 의해 도시된 바와 같이 방풍창 내에 수용된 에너지를 유지한다. 얼음 또는 물과 같은 또 다른 물질(50)이 방풍창(80)의 표면 상에 있을 때, 유리와 물 또는 얼음 사이의 굴절률 차이는 서로 훨씬 근접하게 되고, 에너지는 선(72)들에 의해 도시된 바와 같이 얼음 내로 빠져 나갈 수 있다. 이러한 기술은 선택적 필터로서 작용하여서, 에너지는 방풍창와 접촉하는 얼음을 통해 오직 방풍창(80)을 빠져 나간다. 얼음 내로 빠져 나가는 것으로, 복사는 그 파장에서 고 흡수성인 얼음에 의해 즉시 흡수된다. 얼음은 그런 다음 얼음과 표면 사이의 계면에서 물로 녹는다.

이러한 것은 예를 들어 방풍창의 전체 표면에 걸쳐서 분산된 큰 어레이들을 통하는 것보다 오히려 소수의 보다 작은 지점 소스로부터 기판 내로 에너지를 도입하는 매우 효율적인 방식인 것으로 생각된다. 그러므로, 얼음 가열 메커니즘이 유사할지라도, 조작된 광 파이프 내로 기판을 전환하는 추가의 정교한 단계를 추가한다.

이러한 내부 반사 기술이 또한 비행기의 날개 선단 가장자리 상에서 본 발명을 전개하기 위한 효율적인 기술일 수 있다는 것이 예측된다. 이러한 기술이 또한 각빙(ice cube) 제조 시스템에서 얼음을 제거하기 위하여 사용될 수 있다는 것이 계획된다. 내부 전반사를 위한 각빙 트레이 장치를 디자인하는 것에 의해, 각빙을 완전히 둘러싸는 계면 얼음의 신속한 용해가 동시에 발생할 수 있다. 이는 신속하게 켜지고 신속하게 꺼질 수 있어서, 잉여 열에너지는 얼음 결빙 구획을 데우지 않는다.

조사는 협대역 디바이스 또는 광섬유로부터 기판재 내로 직접 결합될 수 있거나, 또는 다른 형태의 에너지 조향 또는 에너지 안내 기술들은 기판 내로 에너지를 결합하도록 사용될 수 있다. 물론, 이러한 것은 처음에 기술된 기술을 통해 덜 정교한 것으로 가능할 수 있다.

대체로, 그리고 하나의 형태에 있어서, 지금 기술된 실시예들에 따른 광 파이프 접근을 실행하는 방법은, 적어도 부분적으로 방빙될 얼음이 형성되는 외부 표면을 가지며 이용될 조사 파장에서 고전도성이고 내부 전반사할 수 있는 물질로 구성되는 기판 품목을 제공하는(또는 선택 또는 결정하는) 단계, 상기 기판 품목 내로 조사 파장에서 협대역 조사를 효율적으로 주입하는 방식을 제공하도록 상기 기판재의 적어도 하나의 가장자리에 협대역 조사 소스를 (예를 들어, 소스들 또는 디바이스들의 구성 또는 위치 또는 배열을 통해서) 밀착-결합하는 단계, 및 얼음이 기판의 굴절률과 보다 밀접하게 매칭하는 것에 의해 탈출용 경로를 제공하는 경우에 광자들만이 상기 기판을 벗어나도록 조사의 내부 반사를 생성하기 위하여 상기 협대역 조사 소스를 활성화하고, 그러므로 얼음의 계면 표면에 조사하는 단계를 포함한다.

본원에 기술된 협대역 조사는 연속 조사 또는 펄스 조사일 수 있다. 연속 조사가 단위 시간당 보다 많은 주울의 에너지의 입력을 허용하는 한편, 펄스 조사 또한 필요하다. 펄싱은 전형적으로 전기 에너지가 캐패시터에 저장되고 주기적으로 급격한 파열(sudden burst)로 방출되기 때문에 보다 작은 전원 공급을 요구한다. 짧은 파열에 대해 보다 강렬한 펄스가 동일한 디바이스로 만들어질 수 있도록 LED 및 레이저 다이오드와 같은 많은 협대역 디바이스들을 오버펄스하는 것이 또한 가능하다. 짧은 듀티 사이클을 위해 허용될 수 있는 동일한 펄스 에너지 레벨은 전형적으로 오버 드라이브이며 연속으로 사용되면 디바이스를 태운다. 그러므로, 보다 큰 침투 깊이와 같은 특정 이점들을 제공할 수 있는 짧은 파열을 위하여 보다 높은 진폭 펄스의 에너지를 취하는 것이 가능하다.

상당한 오버펄싱을 사용하는 것에 의하여, 표면을 녹임으로써 얼음을 균열시키는데 보다 효과적인 고 열충격을 생성하는 것이 가능하다. 이러한 것은 본 발명의 임의의 주어진 적용예에서의 경험으로부터 학습되어야만 한다.

본 발명의 또 다른 변형은 주어진 적용예에 대해 최적의 결과를 제공하도록 전도 및 흡수 사이의 선택된 밸런스를 가지는 기판층들을 선택하는 것에 의해 발생한다.

본 발명의 또 다른 변형은 에너지가 얼음에 도달하기 전에 각 층에서 발생하는 선택된 흡수/전도를 가진 다중 전도층들로 제작된 시스템이다.

본 발명의 여전히 또 다른 변형은, 전송 영역에서 층이 질 수 있고 특정한 자극 파장(stimulation wavelength)에서 활성화되는 제작된 물질들로부터 특별한 기능성을 활성화하는 것에 의해 발생한다.

본 발명의 또 다른 변형은, 전도층 복합재에서 사용될 수 있고 특정 파장에서 활성화될 수 있는 나노 물질에서의 특별한 기능성을 활성화하는 것에 의해 발생한다.

다른 변형에서, 얼음이 형성되는 다수 층의 기판들 중 적어도 하나는 제거를 위해 얼음을 균열시키도록 에너지의 주입 또는 선택된 파장에서 확장 또는 굽어지도록 자극된다.

또한, 일부 변형에서, 시스템은 용해 공정을 돕도록 얼음이 형성되는 기판 내로 일부 열을 흡수하는 것을 가능하게 하도록 조정될 수 있다. 즉, 기판은 일부 적용예에서의 조사 파장에서 100% 전도성일 필요는 없다.

본 발명의 여전히 또 다른 변형은 사람과 동물의 안전성을 위하여 눈 보호 파장(eye-safe wavelengths)에서 조사하는 협대역 반도체 디바이스들을 통합하는 것에 의해 발생한다.

본 발명의 이점은 특정 적용예를 위하여 요구되는 특정 얼음을 목표로 함으로써 극히 선택적이고 목표로 할 수 있는 기술의 준비이다. 본 발명의 또 다른 이점은 광 파이프 기술의 내부 전반사를 이용하는 것에 의해 더욱 최적화된 방식으로 시스템을 전개하는 능력이며, 이에 의해, 조사 에너지는 굴절률이 더욱 밀접하게 매칭됨으로써 주로 얼음 내로 전도성 물질 기판을 빠져나갈 수 있다.

본 발명의 또 다른 이점은 고려된 얼음 용해 및 얼음 제거 시스템 및 방법의 신속한 기능성이다.

본 발명의 또 다른 이점은 그 파장 출력이 특정 형태의 얼음을 녹이는데 최적화된 협대역 반도체 발산 디바이스들을 이용하는 능력이다.

본 발명의 또 다른 이점은 상당한 두께의 전도성 기판을 사용하는 능력이고, 기판의 두께를 가열할 것을 요구하지 않고 오히려 기판을 통해 얼음에 직접 조사한다.

본 발명의 여전히 또 다른 이점은 얼음에 전도되지 않거나 또는 얼음에 전도성으로 결합되지 않는 얼음 제어 복사 에너지를 직접 주입하는 능력이다.

본 발명이 교시되고 위에서 기술됨으로써, 이러한 얼음 용해 기술은, 기판 주 표면으로부터 얼음이 용이하게 제거될 수 있도록 주로 계면 얼음을 녹이는 것으로 전통적인 기술과 다른 방식으로 작용한다는 것이 명백하다. 이러한 것은 실질적으로 보다 효율적이고 신속한 얼음 제거 또는 얼음 제거 시스템을 위해 만들어야 한다. 본 발명은 얼음 내로 직접적인 에너지 주입을 교시하며, 전도 또는 전도성으로 결합된 시스템이 아니다.

Claims

기판의 재료 상에 형성되는 얼음에 방빙 작용을 개시하기 위한 시스템으로서,
(a) 이용될 협대역 조사 파장에서 전도성이고 얼음이 형성되는, 상기 기판의 재료; 및
(b) 조사에 의해 영향받는 얼음의 제 1 부분이 상기 기판의 표면의 가장 가까이 있는 계면 부분이도록 상기 기판의 적어도 일부분을 통과하는 협대역 조사를 발산하도록 동작하는 조사 생성 디바이스들을 포함하며, 상기 디바이스들은 상기 기판의 재료에 가까이 있으며, 조사를 실행하도록 선택적으로 활성화되며, 상기 기판의 표면에 가장 가까이 있는 얼음의 적어도 일부를 녹이며, 상기 조사 생성 디바이스들은 장착판에 어레이로서 장착되는 협대역 반도체 조사 디바이스들인, 방빙 작용 개시 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 협대역 반도체 조사 디바이스들은 LED, LET, 및 레이저 다이오드들 중 적어도 하나인, 방빙 작용 개시 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 협대역 조사는 얼음의 흡수 스펙트럼에서 파장 흡수 피크 주위에 집중되는, 방빙 작용 개시 시스템.
제 3 항에 있어서, 모든 협대역 조사 에너지는 400㎚ 범위 내에 포함되는, 방빙 작용 개시 시스템.
제 4 항에 있어서, 모든 협대역 조사 에너지는 50㎚ 범위 내에 포함되는, 방빙 작용 개시 시스템.
제 2 항에 있어서, 상기 협대역 반도체 조사 디바이스들은 레이저 다이오드들이며, 반치폭 조사 선폭은 20㎚ 미만인, 방빙 작용 개시 시스템.
제 2 항에 있어서, 상기 협대역 반도체 조사 디바이스들은 레이저 다이오드들이며, 반치폭 조사 선폭은 8㎚ 미만인, 방빙 작용 개시 시스템.
제 2 항에 있어서, 상기 협대역 반도체 조사 디바이스들은 SE-DFB 레이저 다이오드로 구성되며, 반치폭 조사 선폭은 2㎚ 미만인, 방빙 작용 개시 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 장착판은 평면이고, 상기 장착판 위에 장착된 상기 협대역 반도체 조사 디바이스들로부터 열을 제거하도록 디자인되는, 방빙 작용 개시 시스템.
제 9 항에 있어서, 상기 장착판은 열을 제거하는데 도움이 되는 유체를 사용하는 냉각 장치의 부분인, 방빙 작용 개시 시스템.
제 10 항에 있어서, 상기 유체는 상기 협대역 반도체 조사 디바이스들을 위한 냉각 기능을 제공하기 위해 액체 냉각제, 압축 가스 냉각제, 증기 변화 냉각제, 및 가스 또는 공기 냉각제 중 적어도 하나인, 방빙 작용 개시 시스템.
제 10 항에 있어서, 상기 냉각 장치는 상기 협대역 반도체 조사 디바이스들에 냉각 기능을 제공하기 위해 높은 고도 환경으로부터 냉각 공기를 이용하도록 디자인되는, 방빙 작용 개시 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 협대역 반도체 조사 디바이스들은 디지털 반도체 디바이스들인, 방빙 작용 개시 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 기판의 재료는 광 파이프로서 작용하는, 방빙 작용 개시 시스템.
방빙 작용을 개시하는 방법으로서,
(a) 방빙될 얼음이 형성되는 기판을 제공하는 단계;
(b) 조사가 얼음을 타격하기 전에 얼음이 형성되는 상기 기판을 조사가 통과하도록 협대역 조사 생성 디바이스들을 위치시키는 단계로서, 상기 조사 생성 디바이스들은 장착판에 어레이로서 장착되는 협대역 반도체 조사 디바이스들인, 상기 협대역 조사 생성 디바이스들을 위치시키는 단계; 및
(c) 협대역 복사 에너지로 상기 기판의 적어도 일부분을 통하여 얼음의 계면층에 조사하는 단계를 포함하는, 방빙 작용 개시 방법.
제 15 항에 있어서, 상기 협대역 복사 에너지는 적외선 파장선폭에 있는, 방빙 작용 개시 방법.
제 16 항에 있어서, 상기 협대역 복사 에너지는 얼음 물질의 흡수 스펙트럼에 따라서 국지적 흡수 피크 파장에서 적용되는, 방빙 작용 개시 방법.
제 16 항에 있어서, 이용되는 상기 협대역 복사 에너지는 400㎚ 대역폭 내에 포함되는, 방빙 작용 개시 방법.
제 16 항에 있어서, 상기 협대역 복사 에너지는 20㎚의 전체 대역폭 내에서 만들어지는, 방빙 작용 개시 방법.
제 19 항에 있어서, 상기 협대역 복사 에너지는 협대역 반도체 조사 디바이스들의 어레이에 의해 만들어지는, 방빙 작용 개시 방법.
제 20 항에 있어서, 상기 협대역 반도체 조사 디바이스들은 발광 다이오드들, 발광 트랜지스터들, 또는 레이저 다이오드들로 구성되는, 방빙 작용 개시 방법.
제 18 항에 있어서, 상기 협대역 복사 에너지는 표면 발산 레이저 다이오드 디바이스들에 의해 만들어지는, 방빙 작용 개시 방법.
제 15 항에 있어서, 이용되는 상기 협대역 복사 에너지는 1,456㎚, 1,950㎚ 또는 2,400㎚ 중 하나인, 방빙 작용 개시 방법.
제 15 항에 있어서, 상기 조사는 펄싱을 포함하는, 방빙 작용 개시 방법.
제 15 항에 있어서, 상기 조사는 물, 얼음의 열충격, 또는 균열을 생성하는, 방빙 작용 개시 방법.
기판의 표면을 방빙하는 방법으로서,
(a) 적어도 부분적으로 방빙될 얼음이 형성되는 외부면을 가지는 기판을 제공하는 단계로서, 상기 기판은 이용될 협대역 조사 파장에서 전도성이고 내부 전반사할 수 있는 물질로 구성되는, 상기 기판을 제공하는 단계;
(b) 상기 협대역 조사 파장에서 상기 기판 내로 협대역 조사를 주입하는 방식을 제공하도록 상기 기판의 적어도 하나의 가장자리에 협대역 조사 소스들을 밀착-결합하는 단계로서, 상기 협대역 조사는 장착판에 어레이로서 장착되는 협대역 반도체 조사 디바이스들인 조사 생성 디바이스들에 의해 발산되는, 상기 협대역 조사 소스들을 밀착-결합하는 단계; 및
(c) 상기 기판의 굴절률과 매칭하는 것에 의해 얼음이 탈출용 경로를 제공하는 상기 기판을 광자들만이 벗어나도록, 조사의 내부 반사를 생성하기 위하여 상기 협대역 조사 소스들을 활성화하고, 따라서 얼음의 계면 표면에 조사하는 단계를 포함하는, 기판 표면 방빙 방법.
제 26 항에 있어서, 상기 협대역 조사는 적외선 파장선폭에 있는, 기판 표면 방빙 방법.
제 26 항에 있어서, 상기 협대역 조사는 얼음 물질의 흡수 스펙트럼에 따라서 국지적 흡수 피크 파장에서 적용되는, 기판 표면 방빙 방법.
제 26 항에 있어서, 상기 협대역 조사는 400㎚ 대역폭 내에 포함되는, 기판 표면 방빙 방법.
제 26 항에 있어서, 상기 협대역 조사는 20㎚의 전체 대역폭 내에서 만들어지는, 기판 표면 방빙 방법.
제 26 항에 있어서, 상기 협대역 조사는 협대역 반도체 조사 디바이스들의 어레이에 의해 만들어지는, 기판 표면 방빙 방법.
제 31 항에 있어서, 상기 협대역 반도체 조사 디바이스들은 발광 다이오드들, 발광 트랜지스터들, 또는 레이저 다이오드들로 구성되는, 기판 표면 방빙 방법.
제 26 항에 있어서, 상기 협대역 조사는 표면 발산 레이저 다이오드 디바이스들에 의해 만들어지는, 기판 표면 방빙 방법.
제 26 항에 있어서, 이용되는 상기 조사는 1,456㎚, 1,950㎚ 또는 2,400㎚ 중 하나인, 기판 표면 방빙 방법.
제 26 항에 있어서, 상기 활성화는 펄싱을 포함하는, 기판 표면 방빙 방법.
제 26 항에 있어서, 상기 활성화는 물, 얼음의 열충격, 또는 균열을 생성하는, 기판 표면 방빙 방법.
제 1 항에 있어서, 발산되는 상기 협대역 조사는 1,456㎚, 1,950㎚ 또는 2,400㎚의 파장을 갖는, 방빙 작용 개시 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 어레이는 상기 기판의 재료의 가장자리에 밀착하여 결합되는, 방빙 작용 개시 시스템.
기판의 재료 상에 형성되는 얼음에 방빙 작용을 개시하기 위한 시스템으로서,
(a) 이용될 협대역 조사 파장에서 전도성이고 얼음이 형성되는, 상기 기판의 재료; 및
(b) 조사에 의해 영향받는 얼음의 제 1 부분이 상기 기판의 표면의 가장 가까이 있는 계면 부분이도록 상기 기판의 적어도 일부분을 통과하는 협대역 조사를 발산하도록 동작하는 조사 생성 디바이스들을 포함하며, 상기 디바이스들은 조사를 실행하도록 선택적으로 활성화되며, 상기 기판의 표면에 가장 가까이 있는 얼음의 적어도 일부를 녹이며, 상기 조사 생성 디바이스들은 장착판에 어레이로서 장착되는 협대역 반도체 조사 디바이스들이며, 상기 어레이는 상기 기판의 재료로 상기 협대역 조사를 직접적으로 주입하기 위하여 상기 기판의 재료의 적어도 하나의 가장자리에 직접적으로 결합되는, 방빙 작용 개시 시스템.
제 39 항에 있어서, 상기 협대역 조사는 얼음의 흡수 스펙트럼에서 파장 흡수 피크 주위에 집중되는, 방빙 작용 개시 시스템.
제 39 항에 있어서, 발산되는 상기 협대역 조사는 1,456㎚, 1,950㎚ 또는 2,400㎚의 파장을 갖는, 방빙 작용 개시 시스템.