(57)【要約】【課題】コーティング方法およびコーティングマイクロ構造を制御するための加圧マスキングシステムを提供する。１つまたは複数の通路を有する対象物のターゲット表面をコーティングする方法であって、この方法は、温度制御流体を少なくとも１つの通路に流体的に接続するステップと、温度制御流体を少なくとも１つの通路に通過させるステップとを含む。温度制御流体は、対象物の温度プロファイルを少なくとも部分的に制御し、ターゲット表面をコーティングする。対象物の温度プロファイルは、コーティングのマイクロ構造を少なくとも部分的に制御する。【選択図】図１
2014177700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つまたは複数の通路を含む対象物のターゲット表面をコーティングする方法であって、
温度制御流体を少なくとも１つの通路に流体的に接続するステップと、
前記対象物の温度プロファイルを少なくとも部分的に制御する前記温度制御流体に、前記少なくとも１つの通路を通過させるステップと、
前記ターゲット表面をコーティングするステップであって、前記対象物の前記温度プロファイルが、前記コーティングのマイクロ構造を少なくとも部分的に制御する、ステップと
を含む方法。
【請求項２】
少なくとも１つの温度制御流体を調節して前記コーティングの前記マイクロ構造を少なくとも部分的に制御するステップを更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
少なくとも１つの温度制御流体パラメータを調節するステップが、前記温度制御流体の温度を調節するステップを含む、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記温度制御流体の前記温度を調節するステップが、前記温度制御流体の前記温度を上昇させるステップを含む、請求項３記載の方法。
【請求項５】
少なくとも１つの温度制御流体パラメータを調節するステップが、前記温度制御流体の圧力を調節するステップを含む、請求項２記載の方法。
【請求項６】
前記対象物の前記温度プロファイルをモニタするステップを更に含み、前記少なくとも１つの温度制御流体パラメータが、前記対象物の前記温度プロファイルに少なくとも部分的に基づいて調節される、請求項２記載の方法。
【請求項７】
前記コーティングの第２の温度プロファイルをモニタするステップを更に含み、前記少なくとも１つの温度制御流体パラメータが、前記コーティングの前記第２の温度プロファイルに少なくとも部分的に基づいて調節される、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記温度制御流体が複数の流体を含んでおり、その内の少なくとも１つが温度制御される、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記対象物がタービンコンポーネントを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記１つまたは複数の通路の少なくとも１つが前記タービンコンポーネントのための冷却用開口を含む、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記コーティングがサーマルバリアコーティングを含む、請求項９記載の方法。
【請求項１２】
前記温度制御流体を前記少なくとも１つの通路に通過させるステップが、前記ターゲット表面をコーティングするステップの間に少なくとも部分的に生じる、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
前記温度制御流体が前記少なくとも１つの通路を通過することにより、前記コーティングが前記少なくとも１つの通路の断面積を永久的に変更することが回避される、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
１つまたは複数の通路を含む対象物のターゲット表面をコーティングする温度制御コーティングシステムであって、
前記対象物の少なくとも１つの通路に流体的に接続しており、温度制御流体を前記通路に通過させる温度制御流体源であって、前記温度制御流体は前記対象物の温度プロファイルを少なくとも部分的に制御する、温度制御流体源と、
前記ターゲット表面を、コーティングを用いてコーティングする部分コーティング装置であって、前記対象物の前記温度プロファイルは前記コーティングのマイクロ構造を少なくとも部分的に制御する、部分コーティング装置と
を含む、温度制御コーティングシステム。
【請求項１５】
少なくとも１つの温度制御流体を調節して前記コーティングの前記マイクロ構造を少なくとも部分的に制御するコントローラを更に含む、請求項１４記載の温度制御コーティングシステム。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの温度制御流体パラメータが前記温度制御流体の温度を含む、請求項１５記載の温度制御コーティングシステム。
【請求項１７】
前記対象物の前記温度プロファイルの少なくとも一部を測定する対象物温度センサを更に含み、前記コントローラが、前記対象物温度センサの１つまたは複数の測定値に少なくとも部分的に基づいて少なくとも１つの温度制御流体パラメータを調節する、請求項１５記載の温度制御コーティングシステム。
【請求項１８】
前記対象物がタービンコンポーネントを含み、前記１つまたは複数の通路の少なくとも１つが前記タービンコンポーネントのための冷却用開口を含む、請求項１４記載の温度制御コーティングシステム。
【請求項１９】
前記温度制御流体を前記少なくとも１つの通路に通過させることが、前記ターゲット表面をコーティングする間に少なくとも部分的に生じうる、請求項１４記載の温度制御コーティングシステム。
【請求項２０】
温度制御マスキングシステムを含んでおり、前記温度制御流体が前記少なくとも１つの通路を通過することにより、前記コーティングが前記少なくとも１つの通路の断面積を永久的に変更することが回避される、請求項１９記載の温度制御コーティングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示されている主題は、コーティング方法およびコーティングのための温度制御システムに関し、更に詳しくは、コーティング方法およびコーティングマイクロ構造を制御するための加圧マスキングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば航空機のエンジンなどのガスタービンエンジンでは、空気がエンジンの前方に引き寄せられ、シャフトに搭載されたロータリタイプのコンプレッサにより圧縮されて、燃料と混合される。この混合物が燃焼すると、高温の排気ガスが、シャフトに搭載されたタービンを通過して移動する。このガスの流れが、タービンを回転させ、それによりシャフトが回転して、コンプレッサとファンとが駆動される。高温の排気ガスが、エンジンの背面から流れ、エンジンを駆動し、航空機を前進させる。
【０００３】
ガスタービンエンジンの動作の間、燃焼ガスの温度は華氏３０００度（＝摂氏約１６４８．９度）を超えることがあるが、この温度は、燃焼ガスと接触するエンジンの金属部分の融解温度よりもかなり高い。金属部分の融解温度よりも高いガスの温度でこれらのエンジンを動作させることは、十分に確立された技術であり、様々な方法を通じて金属部分の外側表面に冷却用の空気を供給することに部分的に依存している。高温に特に接し、したがって冷却に関して特に注意を必要とするこれらのエンジンの金属部分は、燃焼器を形成する金属部分と燃焼器よりも後方に配置された部分とである。
【０００４】
金属の温度は、いくつかのエンジンコンポーネントに組み込まれている冷却用開口などの通路を用いることによって、融解レベルよりも低く維持することができる。ときには、サーマルバリアコーティング（ＴＢＣ）などの追加的なコーティングが、コンポーネントに適用されることもある。しかし、コーティングのマイクロ構造は、コンポーネントの温度および／または周囲の気圧に左右されうる。
【０００５】
結果的に、コーティングの性質は、コーティングを適用する間およびコーティングを適用した後の温度に依存しうる。温度に影響を及ぼす１つの可能な方法は、コーティングを適用する間にコンポーネントの温度を変更できるように、間隔を置いてコーティングすることである。しかし、そのような方法は、全体的なコーティングプロセスの速度を低下させることによって、循環時間を増加させる可能性がある。温度に影響を及ぼす別の可能な方法として、オーブン、トーチ、誘導、ファン、液体などによるコンポーネントの予備的な加熱または予備的な冷却がある。しかし、これらの方法では、コーティング適用の間の温度は制御されず、やはり全体的なコーティングプロセスの時間を遅らせてしまう。
【０００６】
したがって、当技術分野では、代替的なコーティング方法と温度制御コーティングシステムとが、歓迎されるであろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／００８７８０２号明細書
【発明の概要】
【０００８】
ある実施形態では、１つまたは複数の通路を有する対象物のターゲット表面をコーティングする方法が開示されている。この方法は、温度制御流体を少なくとも１つの通路に流体的に接続するステップと、温度制御流体を少なくとも１つの通路に通過させるステップとを含む。温度制御流体は、対象物の温度プロファイルを少なくとも部分的に制御し、ターゲット表面をコーティングする。対象物の温度プロファイルは、コーティングのマイクロ構造を少なくとも部分的に制御する。
【０００９】
別の実施形態では、１つまたは複数の通路を有する対象物のターゲット表面をコーティングする温度制御コーティングシステムが開示されている。この温度制御コーティングシステムは、対象物の少なくとも１つの通路に流体的に接続しており、対象物の温度プロファイルを少なくとも部分的に制御する温度制御流体に通路を通過させる温度制御流体源と、ターゲット表面を、コーティングを用いてコーティングする部分コーティング装置であって、対象物の温度プロファイルがコーティングのマイクロ構造を少なくとも部分的に制御する、部分コーティング装置とを含む。
【００１０】
本明細書で論じられる実施形態によって提供される上述のおよび追加的な特徴は、以下の詳細な説明を図面と共に検討することで、より完全に理解されるであろう。
【００１１】
図面に示されている実施形態は、その性質において説明目的かつ例示的なものであって、特許請求の範囲によって定義される本発明を限定することを意図していない。説明のための実施形態に関して以下で述べる詳細な説明は、次の図面と共に読むことによって理解が可能である。なお、図面においては、類似の構造は類似の参照番号を用いて指示されている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本明細書で示されまたは説明される１つまたは複数の実施形態による温度制御コーティングシステムの概略的な図解である。
【図２】本明細書で示されまたは説明される１つまたは複数の実施形態による温度制御コーティングシステムの透視図である。
【図３】本明細書で示されまたは説明される１つまたは複数の実施形態による別の温度制御コーティングシステムの透視図である。
【図４】本明細書で示されまたは説明される１つまたは複数の実施形態による温度制御コーティングシステムを用いて対象物をコーティングする方法である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下では、本発明の１つまたは複数の特定の実施形態について、説明する。これらの実施形態に関する簡潔な説明を提供するために、本明細書では、実際の実装例のすべての特徴を説明しない場合がありうる。どのようなものであってもそのような実際の実装例を開発する場合には、どのような技術的または設計上のプロジェクトでもそうであるように、実装例ごとに変動する可能性があるシステム上の制約や業務上の制約との整合性など、開発者の特定の目的を達成するために、実装例に固有の決定を数多く下さなさなければならないことを、理解すべきである。更に、そのような開発上の努力は複雑であり時間を要する場合があるものの、しかし、本開示の利益を有する当業者にとっては、設計上、製作上、製造上のルーティン的な作業であろうことを、理解すべきである。
【００１４】
本発明の様々な実施形態の構成要素を紹介する際に、「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」および「ｓａｉｄ」という冠詞は、その構成要素が１つまたは複数個存在することを意図している。「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（備える、含む）」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含む）」および「ｈａｖｉｎｇ（有する）」という用語は、非排他的なものであり、列挙されている構成要素以外の追加的な構成要素も存在しうることを意味している。
【００１５】
本明細書に開示されている温度制御コーティングシステムは、概略的には、温度制御流体源と、通路を含む対象物のターゲット表面をコーティングする部分コーティング装置とを含む。部分コーティング装置がコーティングを用いてターゲット表面をコーティングする間、温度制御流体は、通路に流体的に接続されて通路を通過し、対象物の温度プロファイルを少なくとも部分的に制御する。それにより、今度は、コーティングのマイクロ構造が少なくとも部分的に制御される。本明細書では、温度制御コーティングシステムと、対象物のターゲット表面をコーティングする方法とが、より詳細に論じられる。
【００１６】
ここで図１〜３を参照すると、対象物１０をコーティングするために部分コーティング装置２０と温度制御流体源３０とを含む温度制御コーティングシステム１００が、図解されている。既に論じたように、対象物１０は、タービンのためのコンポーネントなど、様々な異なったタイプの対象物を含みうる。例えば、いくつかの実施形態では、対象物１０は、トランジションピース、ライナ、バケット、ブレード、ベーン、ノズル、またはシュラウドを含みうる。いくつかの実施形態では、対象物１０は、高温ガス経路コンポーネントや燃焼コンポーネントなどのタービンコンポーネントを含みうる。他の実施形態では、対象物１０は、ガスタービン、産業用ガスタービン、蒸気タービンなどのためのコンポーネントなど、タービンの任意の他のコンポーネントを含みうる。
【００１７】
対象物１０は、その対象物１０の上および周囲のそれぞれの対応する位置における特定の温度を含む温度プロファイルを有しうる。本明細書において理解されるように、温度プロファイルは、位置との関係において変動する可能性があり、外部温度やコーティングの温度など様々なファクタに依存しうる。特に、温度プロファイルは、更に、通路１２を通過する温度制御流体の温度にも少なくとも部分的に依存しうる。
【００１８】
対象物１０は、この対象物１０を少なくとも部分的に通過する１つまたは複数の通路１２を含む。例えば、いくつかの実施形態では、この１つまたは複数の通路１２は、第１の端部１８から第２の端部１９へ通過している。しかし、他の実施形態（図示せず）では、この１つまたは複数の通路は、第１の端部１８から入るが、対象物１０の一部分を蛇行して通過し、第２の端部１９を突破することはなく、再び第１の端部１８から外へ出る場合もありうる。通路１２は、このように、対象物１０を少なくとも部分的に通過するようなどのような通路でも含みうるのであって、本明細書においてこれ以降で理解されるであろうように、通路を通過する温度制御流体３５が対象物１０の温度プロファイルを少なくとも部分的に制御することを可能にする。対象物１０がタービンのコンポーネントを含む場合のようないくつかの実施形態では、１つまたは複数の通路１２の内の少なくとも１つが、冷却用開口を含みうる。本明細書で用いる「冷却用開口」とは、対象物１０の第１の端部１８から第２の端部１９まで通過し、動作中に対象物１０の冷却を助けるのに用いられる通路１２を意味する。
【００１９】
図２〜３に最も適切に図解されているように、対象物１０の第２の端部１９は、コーティング２２を用いてコーティングされることになるターゲット表面１１を含む。ターゲット表面１１は、最初に使用される前に、定期的なまたは不定期の修理保全の間に、または対象物１０の寿命に応じそれ以外に必要な際に、コーティングされうる。本明細書で用いられている「コーティングされる」とは、本明細書において理解されることになるように、サーマルスプレ−ガンなどを使用することを通じ、表面に新たな材料を少なくとも部分的に適用することを意味する。
【００２０】
対象物１０が高温ガス経路コンポーネントを含む場合のようないくつかの実施形態では、対象物１０のターゲット表面１１上のコーティング２２は、サーマルバリアコーティング（「ＴＢＣ」）を含みうる。ＴＢＣは、高温燃焼ガスから対象物１０への熱移動を妨げ、それにより対象物１０を高温燃焼ガスから隔離するために、対象物１０のターゲット表面１１に適用された金属および／またはセラミックコーティング材料の１つまたは複数の層を含みうる。ターゲット表面１１上にＴＢＣが存在することによって、それとは異なりコーティングのなされていない対象物１０で可能であるよりも高温の燃焼温度が可能になる。任意の適切な組成のＴＢＣを適用することができる。例えば、いくつかの実施形態では、ＴＢＣは、ＭＣｒＡｌＹのボンド層を含みうる。ここで、Ｍは、好ましくは、Ｎｉ、Ｃｏ、またはそれらの組み合わせであり、その後に、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）の層が続くものである。
【００２１】
いくつかの実施形態では、対象物１０は、本明細書において理解されることになるように、コーティングの前に、または、コーティングの間に、サポートスタンド１５の上に配置することができる。サポートスタンド１５は、静止しているかまたは可動式（例えば、回転可能）であり、対象物１０のターゲット表面１１をコーティングするときには、部分コーティング装置２０と温度制御流体源３０とに対して、対象物１０を位置決めすることができる。
【００２２】
更に図１〜３を参照すると、温度制御コーティングシステム１００は、部分コーティング装置２０を更に含む。部分コーティング装置２０は、コーティング２２を用いて対象物１０のターゲット表面１１をコーティングする任意のデバイスを含む。例えば、いくつかの実施形態では、部分コーティング装置２０は、（図２および３に図解されているように）コーティング材料２５をターゲット表面１１に向かって投射するサーマルスプレーガンまたはそれ以外のデバイスを含みうる。それらの実施形態では、コーティング材料２５は、加圧されたガスまたは加圧された液体（例えば水など）を含みうる。他の実施形態では、部分コーティング装置２０は、コーティング２２を用いて対象物１０のターゲット表面１１をコーティングする任意の他のデバイスを含みうる。
【００２３】
部分コーティング装置２０は、対象物１０に対して、そのターゲット表面１１のコーティングを可能にする任意の位置に配置することができる。例えば、図１に図解されているように、いくつかの実施形態では、対象物１０を、部分コーティング装置２０に隣接するサポートスタンド１５の上に配置することができる。次に、サポートスタンド１５は、対象物１０を、回転させる、または、部分コーティング装置２０に対してそれとは別の態様で変位させることができ、および／あるいは、部分コーティング装置は、対象物１０との関係を決定することができる。部分コーティング装置２０は、次に、対象物１０のターゲット表面１１の上にコーティング材料２５を投射するまたはそれ以外の態様で適用するのに用いることができる。
【００２４】
部分コーティング装置２０は、対象物１０のターゲット表面１１をコーティングする様々な応用例に用いることができる。例えば、いくつかの実施形態では、部分コーティング装置２０は、既に論じたＴＢＣを用いてターゲット表面をコーティングするのに用いることができる。いくつかの実施形態では、部分コーティング装置２０は、ＴＢＣまたはそれ以外のコーティングを後で適用するために、ターゲット表面１１にボンドコーティングを適用するのに用いることができる。いくつかの実施形態では、部分コーティング装置２０は、ターゲット表面１１にペイントコーティングを適用するのに用いることができる。いくつかの実施形態では、部分コーティング装置２０は、金属コーティング、セラミックコーティング、拡散コーティング、稠密垂直方向クラック式（ｄｅｎｓｅ  ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ  ｃｒａｃｋｅｄ）（ＤＶＣ）のＴＢＣ、またはそれ以外の接着性ボンディングコーティングなど、他のコーティングを適用するのに用いられる場合もある。本明細書において特定の実施形態について述べてきたが、これらは単に例示に過ぎず、部分コーティング装置２０の任意の他の応用を、温度制御コーティングシステム１００の一部として実現することも可能であることを理解すべきである。
【００２５】
更に図１〜３を参照すると、温度制御コーティングシステム１００は、更に、温度制御流体源３０を含む。温度制御流体源３０は、温度制御流体３５のソースを対象物１０の少なくとも１つの通路１２に流体的に接続する流体接続部３１を含む。本明細書において用いられている「流体接続部」とは、温度制御流体３５が温度制御流体源３０から通路１２まで、外部環境への損失が無視できる態様で通過することを可能にする接続を意味する。流体接続部は、例えば、可撓性のある管、ホース、パイプ、または温度制御流体３５の１つまたは複数の通路１２への通過を導く任意の他のコンジットを含みうる。
【００２６】
図２に図解されているもののような、ある実施形態では、流体接続部３１が、温度制御流体源３０の出力を通路１２の第１の端部１８に直接接続する管を含みうる。いくつかの実施形態では、流体接続部３１は、温度制御流体源３０と（図２に図解されているもののような）単一の通路１２との間に単一の管を含みうる。他の実施形態では、流体接続部は、温度制御流体源３０から離れて（図１に図解されているもののような）複数の通路１２に接続する部分の中へ分岐する単一の管を含みうる。更にまた別の実施形態では、流体接続部３１は、単一のまたは複数の通路１２に接続する温度制御流体源３０から離れる複数の管を含みうる。例えば、流体接続部３１は、２つ以上の通路に接続する類似のまたは非類似の温度制御流体３５の複数のチャネルを含みうる。更に、これらの複数のチャネルは、温度制御流体３５に関して、異なる圧力、温度、方向、または混合を含みうる。温度制御流体源３０と１つまたは複数の通路１２との間に流体接続部３１を提供する任意の他の構成を、代わりに、または、追加的に、実現できることを理解すべきである。
【００２７】
例えば、次に図３を参照すると、いくつかの実施形態では、流体接続部３１が、温度制御流体源３０から温度制御流体３５を受け取ってそれを１つまたは複数の通路に流体的に配分することができる内部通路４１を含む複数出口を有するマニフォルド接続部４０を含みうる。複数出口のマニフォルド接続部４０は、したがって、対象物１０の第１の端部１８に直接に付属して、温度制御流体３５を対象物１０の周囲の広い領域に配分することができる。それによって、その領域の内部にあるどの通路１２も、温度制御流体３５を流体的に通過させることになる。
【００２８】
温度制御流体３５は、ある制御された温度および／またはある制御された圧力で通路１２を通過することができる任意の媒体を含みうる。温度制御流体３５は、少なくとも１つの通路１２を通過する前に、任意の適切な手段を通じて、加熱または冷却することができる。例えば、いくつかの実施形態では、温度制御流体３５は、誘導コイル、炎、またはそれ以外の熱源を通過するまたはその近くを通ることによって、加熱することが可能である。あるいは、温度制御流体３５は、冷却装置、液体窒素、またはそれ以外の適切な冷却源を通過するまたはその近くを通ることによって、冷却することが可能である。いくつかの実施形態では、温度制御流体は、その内の少なくとも１つが温度制御されている複数の流体を含むことができる。例えば、加熱された（または冷却された）流体は、最終的なターゲット温度を達成する割合で、室温の流体と混合させることが可能である。
【００２９】
いくつかの実施形態では、温度制御流体３５は、不活性ガスなどの１つまたは複数のガスを含みうる。いくつかの実施形態では、温度制御流体３５は、研磨剤が中に分散しているまたはそのような研磨剤を有していない水を含みうる。本明細書では温度制御流体３５の特定の実施形態について述べているが、追加的なおよび別の温度制御流体３５も実現可能であることを、理解すべきである。いくつかの実施形態では、温度制御流体３５のタイプは、部分的には、対象物１０に対する温度制御流体３５の熱移動特性に基づいて選択することができる。
【００３０】
図１〜３の参照を続けると、温度制御コーティングシステム１００は、更に、コントローラ５０を備えていることがある。コントローラ５０は、少なくとも１つの温度制御流体パラメータを制御することができる任意の電気的または機械的デバイスを含みうる。温度制御流体パラメータとは、対象物１０を通過する温度制御流体３５に基づいて、対象物１０の温度プロファイルの変化に影響を与える任意のパラメータを意味する。
【００３１】
例えば、温度制御流体パラメータの１つとして、温度制御流体３５の温度がある。温度制御流体３５の温度を上昇または下降させることにより、対象物１０の温度プロファイルの上昇または下降もそれぞれ可能になる。そのような実施形態では、コントローラ５０は、加熱および／もしくは冷却源と通信することにより、または、これらの加熱および／もしくは冷却源を通過する温度制御流体３５の滞在時間を調節することにより、温度を上昇または下降させることができる。別の温度制御流体パラメータとして、温度制御流体３５の圧力がある。例えば、圧力を上昇させることにより、温度制御流体３５は、通路１２をより高速で通過することができ、したがって、対象物１０の温度プロファイルへのその影響を変更することができる。そのような実施形態では、コントローラ５０は、コンプレッサ、流率バルブ、または温度制御流体３５のフローを制御する他のデバイスと通信することにより、圧力を上昇または下降させることができる。本明細書では特定の温度制御流体パラメータ（および、そのようなパラメータの変更方法）を論じているが、これらのパラメータは例示に過ぎないのであって、任意の他の適切なパラメータを追加的または代替的に組み入れることが可能であることを理解すべきである。
【００３２】
いくつかの実施形態では、温度制御コーティングシステム１００は、１つまたは複数の温度センサを含みうる。例えば、図１〜３に図解されているように、温度制御コーティングシステム１００は、対象物温度センサ５１および／またはコーティング温度センサ５２を含みうる。対象物温度センサ５１は、対象物１０の温度プロファイルの少なくとも一部を測定することができる。いくつかの実施形態では、コントローラ５０は、対象物温度センサ５１からの１つまたは複数の測定値に少なくとも部分的に基づいて、少なくとも１つの温度制御流体パラメータを、調節することができる。同様に、コーティング温度センサ５２は、コーティング２２の第２の温度プロファイルの少なくとも一部を、測定することができる。いくつかの実施形態では、コントローラ５０は、コーティング温度センサ５２からの１つまたは複数の測定値に少なくとも部分的に基づいて、少なくとも１つの温度制御流体パラメータを、調節することができる。
【００３３】
対象物温度センサ５１とコーティング温度センサ５２とは、対象物１０とコーティング２２との周囲の１つまたは複数の位置での温度をそれぞれ測定する任意の適切なデバイスを含みうる。例えば、対象物温度センサ５１およびコーティング温度センサ５２は、熱電対や赤外線温度計などを含みうる。
【００３４】
動作においては、温度制御流体源３０は、したがって、少なくとも１つの通路１２を通過して、温度制御流体３５を移動させる。こうして、温度制御流体３５は、１つまたは複数の位置を加熱または冷却することによって、対象物１０の温度プロファイルを少なくとも部分的に制御する。同様に、部分コーティング装置は、コーティング２２を用いて、ターゲット表面１１をコーティングする。部分コーティング装置は、温度制御流体３５が少なくとも１つの通路を通過する前、通過する間、および／または通過した後に（もしくは、それらの組み合わせにおいて）、表面をコーティングすることができる。コーティング２２は、その後温度が下がり、またはそれ以外の態様で安定化して、その最終的なマイクロ構造を形成する。しかし、この冷却またはそれ以外の安定化の間、コーティング２２および／または対象物１０のマイクロ構造は、対象物１０の温度プロファイルによって、少なくとも部分的に制御されることになる。コーティングのおよび／または対象物のマイクロ構造を制御することによって、その熱抵抗、延性、靭性などを制御し、それにより、結果的に得られる製品が、特定の材料および／または応用例に適合する特性を有するようにすることが可能である。したがって、温度制御流体３５は、コーティングプロセスの前、その間、および／またはその後に対象物１０の温度プロファイルを制御することによって、（潜在的には、コーティングの適用を循環させることを必要とすることさえなく）対象物１０の上に高品質のコーティング２２を生じさせることに役立つことができる。
【００３５】
例えば、コーティングプロセスによって（サーマルスプレーガンを用いるときに生じる可能性があるような）過度な量の熱がもたらされる場合には、温度制御流体３５を、それが１つまたは複数の通路１２を通過する間に冷却することができ、よって、コーティングの前、コーティングの間、および／またはコーティングの後に、物品１０が冷却される。これにより、過熱が回避され、コーティングの適用を循環させる必要性が減少するかまたは排除される。逆に、コーティングの適用によって、部分コーティング装置２０によって本来的には提供されない上昇した温度が要求される場合には、温度制御流体３５を、それが１つまたは複数の通路１２を通過する間に加熱することができ、よって、コーティングの前、コーティングの間および／またはコーティングの後に、物品１０が加熱される。
【００３６】
いくつかの実施形態においては、温度制御コーティングシステム１００は、温度制御マスキングシステムを含むことがあるが、その場合、温度制御流体３５は、少なくとも１つの通路１２をコーティング材料２５からマスクするのにも用いることができる。特に、温度制御流体３５は、正のエネルギを用いて、少なくとも１つの通路１２を通過させることが可能であり、コーティング材料２５（または、その微粒子）によって、少なくとも１つの通路１２の断面積が永久的に変更されることが回避される。本明細書で用いられている「断面積が永久的に変更されることが回避」（およびその変形表現）とは、通路１２に入る可能性があるコーティング材料２５の実質的にすべてを除去および／または排除することにより、通路の断面積が永久的な妨害によって実質的に縮小することがないかまたは腐食や変形などにより増加することがない、ということを意味する。通路１２の断面積を永久的に変更する可能性がある妨害の例には、例えば、壁部に接触して留まる大きな粒子や、コーティング材料２５の凝集などが含まれる。温度制御流体３５は、よって、１つまたは複数の通路１２を強制的に通過させることができて断面積を変更する可能性があるコーティング材料２５からの潜在的な妨害に対して衝撃を与えそのような妨害を除去する任意の材料を含みうる。
【００３７】
次に図１〜４を参照すると、１つまたは複数の通路１２を含む対象物１０のターゲット表面１１をコーティングする方法３００が、図解されている。方法３００は、最初に、ステップ３１０において、温度制御流体３５を含む温度制御流体源３０を、少なくとも１つの通路１２に流体的に接続することを含む。同時に、シーケンシャルに、またはその組み合わせで、方法３００は、更に、ステップ３１５において、（熱源、冷却源、圧力源などと通信するコントローラ５０を用いるなど、によって）温度制御流体３５の１つまたは複数のパラメータを制御することを含むことがありうる。
【００３８】
方法３００は、更に、ステップ３２０において、温度制御流体３５を、少なくとも１つの通路１２を通過して移動させることを含む。温度が相対的に上げられているまたは下げられていることの結果として、温度制御流体３５は、対象物１０の温度プロファイルを少なくとも部分的に制御することになる。ステップ３２０において温度制御流体３５が少なくとも１つの通路１２を通過する前、通過している間、および／または通過した後に、ステップ３３０において、対象物１０のターゲット表面１１が、コーティング２２を用いてコーティングされる。更に、（ステップ３２０において少なくとも１つの通路１２を通過する温度制御流体３５によって少なくとも部分的に制御される）対象物１０の温度プロファイルが、コーティング２２のマイクロ構造を少なくとも部分的に制御する。
【００３９】
いくつかの実施形態では、方法３００は、更に、ステップ３２５において対象物１０の温度プロファイルをモニタすること、および／または、ステップ３３５においてコーティングの温度プロファイルをモニタすることを含みうる。ステップ３２５および／または３３５におけるこの温度プロファイルのモニタリングは、次いでステップ３１５において少なくとも１つの温度制御流体のパラメータを制御するときに、用いることができる。方法３００は、コーティング２２が対象物１０に完全に適用され、少なくとも１つの通路１２を通過する温度制御流体３５によって対象物１０の温度プロファイルが少なくとも部分的に制御される必要がもはやなくなるまで、継続しうる。ステップ３２０において温度制御流体３５を通過させる前、通過している間、および／または通過した後に（あるいはそれらの組み合わせにおいて）、ステップ３３０において対象物１０をコーティングすることによって、温度制御流体３５を、ステップ３３０におけるコーティングの前に対象物１０を予備的に加熱するために、ステップ３３０におけるコーティングの（そして、場合によっては通路１２をマスクするために用いられる）間はある範囲で対象物１０の温度を維持するために、および／またはステップ３３０におけるコーティングの後で対象物１０を冷却するために、用いることができる。
【００４０】
温度制御コーティングシステムは、対象物がコーティングされている間にその温度プロファイルを少なくとも部分的に制御するために用いることができるということを、理解すべきである。これによって、コーティングプロセスの制御と、その後のコーティングの歩留まりとを向上させることができる。更に、温度制御流体を通じて対象物の温度プロファイルを動的に制御することによって、必要な冷却／停止期間を除去することによってプロセスを時間的に短縮することができ、コーティングされた対象物の全体的な品質を維持または向上させることができる。
【００４１】
以上では、限られた僅かな数の実施形態との関係で、本発明について詳細に説明したが、本発明がこれらの開示された実施形態に限定されないことは、容易に理解されるはずである。むしろ、本発明は、以上で説明されていなくとも本発明の精神および範囲に相応する変更、改変、置換、または均等な構成であるならば、任意の数だけ組み入れるような修正が可能である。更に、以上では本発明の様々な実施形態について説明してきたが、本発明のいくつかの形態が、説明された実施形態の一部だけを含む場合もありうることを理解すべきである。したがって、本発明は、以上の説明によって限定されると見なすべきではなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【符号の説明】
【００４２】
１０  対象物
１１  ターゲット表面
１２  通路
１５  サポートスタンド
１９  対象物の第２の端部
２０  部分コーティング装置
２２  コーティング
２５  コーティング材料
３０  温度制御流体源
１００  温度制御コーティングシステム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2014177700.tif 000006
【外国語明細書】
2014177700000001.pdf