(57)【要約】      （修正有）【課題】接合方法および接合のための温度制御流体処理システムを提供する。【解決手段】１つまたは複数の通路１２を含む対象物１０に材料を接合する方法が、温度制御流体を含む温度制御流体源３０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、を含んでおり、ここで、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する。更に、材料を対象物に接合するステップを含み、対象物の温度プロファイルが、結果的な接合材料特性を少なくとも部分的に制御する。【選択図】図１
2014205193.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に材料を接合する方法であって、
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を、前記少なくとも１つの通路に通過させるステップと、
材料を前記対象物に接合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結果的な接合材料特性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】
前記接合材料特性が前記対象物のマイクロ構造である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
材料を接合するステップが材料を溶接するステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項４】
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を更に含む請求項１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温度を調節するステップを含む、請求項４記載の方法。
【請求項６】
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４記載の方法。
【請求項７】
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４記載の方法。
【請求項８】
結果的な接合材料の第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、前記結果的な接合材料の前記第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７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】
前記タービンコンポーネントがＮｉベースの超合金を含む、請求項９記載の方法。
【請求項１２】
前記温度制御流体が前記通路の第１の端部に接続され、接合位置は前記通路の第２の端部上にあり、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、前記温度制御流体を前記第１の端部から前記第２の端部へ通過させるステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
１つまたは複数の通路を含む対象物に材料を接合する温度制御流体処理システムであって、
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、
材料を前記対象物に接合する材料接合装置であって、前記対象物の前記温度プロファイルは接合材料特性を少なくとも部分的に制御する、材料接合装置と
を含む、温度制御流体処理システム。
【請求項１４】
前記材料接合装置が溶接器である、請求項１３記載の温度制御流体処理システム。
【請求項１５】
前記材料接合装置が材料を前記対象物に接合する間に、少なくとも１つの温度制御流体パラメータを調節するコントローラを更に含む、請求項１３記載の温度制御流体処理システム。
【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記載の温度制御流体処理システム。
【請求項１７】
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圧力を含む、請求項１５記載の温度制御流体処理システム。
【請求項１８】
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、前記コントローラは、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記載の温度制御流体処理システム。
【請求項１９】
結果的な接合材料の第２の温度プロファイルの少なくとも一部を測定する接合材料温度センサを更に含み、前記コントローラは、前記接合材料温度センサの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記載の温度制御流体処理システム。
【請求項２０】
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１３記載の温度制御流体処理システム。
【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、接合方法と温度制御流体処理システムとに関し、更に詳しくは、接合方法と対象物の温度プロファイルを制御するための温度制御流体処理システムとに関する。
【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、いわゆる「高温ガス経路」における、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。例えば、動作温度は、エンジンコンポーネント内に組み込まれた冷却用開口のような通路を用いることによって、部分的に規制することが可能である。
【０００４】
析出硬化型Ｎｉベースの超合金やＣｏベースの超合金などの超合金を、より高い動作温度に耐えるのに役立てるために、タービンコンポーネントに用いることができる。しかし、このような材料およびコンポーネントを修理するのには、適切な予熱および／または冷却溶接修理サイトなど、かなりのリソースが必要となる。更に、これらのコンポーネントはサイズが大きいこともあって、いくつかの予熱装置（例えば、誘導加熱器）では、必要な領域を効果的に予熱することが妨げられる場合がありうる。結果的に、予熱、冷却、およびどのような他の温度循環も、修正または修理のために追加的な材料の十分な接合を可能にするためには、追加的なリソースと時間とがこのように必要となりうる。
【０００５】
したがって、この技術分野においては、代替的な接合方法と温度制御流体処理システムとが、歓迎されると思われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【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】
【０００７】
ある実施形態では、１つまたは複数の通路を含む対象物に材料を接合する方法が開示される。この方法は、温度制御流体を含む温度制御流体源を少なくとも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、を含んでおり、ここで、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する。この方法は、更に、材料を対象物に接合するステップを含み、対象物の温度プロファイルが、結果的な接合材料特性を少なくとも部分的に制御する。
【０００８】
別の実施形態では、１つまたは複数の通路を含む対象物に材料を接合する温度制御流体処理システムが開示される。この温度制御流体処理システムは、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温度制御流体を通路に通過させる温度制御流体源を含む。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する。この温度制御流体処理システムは、更に、材料を対象物に接合する材料接合装置を含み、対象物の温度プロファイルは、接合材料特性を少なくとも部分的に制御する。
【０００９】
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。
【００１０】
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】
【００１１】
【図１】本明細書において示されるかまたは説明されている１つまたは複数の実施形態による温度制御流体処理システムに関する概略的な図解である。
【図２】本明細書において示されるかまたは説明されている１つまたは複数の実施形態による温度制御流体処理システムの透視図である。
【図３】本明細書において示されるかまたは説明されている１つまたは複数の実施形態による別の温度制御流体処理システムの透視図である。
【図４】本明細書において示されるかまたは説明されている１つまたは複数の実施形態による温度制御流体処理システムを用いて対象物に材料を接合する方法である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
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。本明細書に開示されている温度制御流体処理システムは、通例、温度制御流体源と、通路を含む対象物のターゲット位置に材料を接合する材料接合装置と、を含む。材料をターゲット位置に接合する材料接合装置に加えて、温度制御流体は、通路と流体的に接続されており、通路を通過することによ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し、それによって、次には、接合材料の特性（例えば、マイクロ構造）を少なくとも部分的に制御する。本明細書で用いられる「接合材料」とは、対象物自体、または、例えば溶接材料などの対象物に追加される材料を意味しうる。温度制御流体処理システムと材料を対象物に接合する方法とが、本明細書ではより詳細に論じられる。
【００１４】
ここで図１〜３を参照すると、温度制御流体処理システム１００が、材料接合装置２０と、材料を対象物１０に接合するための温度制御流体源３０と、を含むように図解されている。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、様々な異なる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。
【００１５】
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、外部温度や接合材料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。
【００１６】
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。
【００１７】
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、そこに接合材料２２が接合されることになるターゲット位置１１を含む。ターゲット位置１１には、最初の使用よりも前、定期的なまたは不定期の修理保全の間、または対象物１０の寿命によりそれ以外の必要に応じて、接合材料２２が接合されうる。例えば、材料を接合することにより、損傷した箇所を修理する、複数の対象物を相互に接続する、または場合によってはまだ存在していない追加的な材料を構築することができる。いくつかの実施形態では、材料を接合すると、基板と同一のまたは類似の材料が追加され、接合材料２２と対象物１０との間で性質がより密接に整合することが可能となりうる。いくつかの実施形態では、材料が類似しない場合がありうる。類似しない材料は、例えば、対象物の特定の領域における欠陥モードと表面の必要要件とに対処する強化された特性を提供するのに用いることができる。例えば、類似しない材料は、よりよい酸化抵抗性、クリープ、低サイクル疲労、摩耗特性、またはこれらの組み合わせを提供する場合がある。
【００１８】
いくつかの実施形態では、対象物１０は、本明細書で理解されるであろうように、材料の接合の前に、またはその間に、サポートスタンド１５の上に配置されうる。サポートスタンド１５は、静止しているかまたは移動可能（例えば回転可能）であり、材料を対象物１０のターゲット位置１１に接合するときに、対象物１０を材料接合装置２０と温度制御流体源３０とに対して位置決めすることができる。
【００１９】
更に図１〜３を参照すると、温度制御流体処理システム１００は、更に、材料接合装置２０を含む。材料接合装置２０は、接合材料２２を用いて、対象物１０のターゲット位置１１に材料を接合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、材料接合装置２０は、誘導溶接器、アーク溶接器（例えば、ＴＩＧ溶接器）、ガス溶接器（例えば、酸素アセチレントーチ）、エネルギビーム溶接器（例えば、レーザビーム溶接器）、および／または対象物１０のターゲット位置１１の上に（図解されているように）溶接材料２５を融解させて配置することができる任意の他のタイプの溶接器などの溶接器を含みうる。他の実施形態では、材料接合装置は、ブレージングやソリッドステート接合方法（例えば、拡散接合、摩擦溶接、抵抗溶接）など、他の接合方法も可能にする。
【００２０】
材料接合装置２０は、対象物１０に対して、材料をターゲット位置１１に接合すること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は、材料接合装置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。次いでサポートスタンド１５は、材料接合装置２０に対して、対象物１０を回転させるまたはそれ以外の変位を生じさせることができ、かつ／または、材料接合装置２０は、対象物１０に対して、接合部を提供することができる。次に、材料接合装置２０は、接合材料（例えば、図解されているような溶接材料２５）を対象物１０のターゲット位置１１の上に適用するのに用いることができる。
【００２１】
更に図１〜３を参照すると、温度制御流体処理システム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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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３５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。
【００２５】
いくつかの実施形態では、温度制御流体３５は、例えばアルゴンである不活性ガスなど、１つまたは複数の気体を含みうる。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。
【００２６】
図１〜３の参照を続けると、温度制御流体処理システム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。
【００２７】
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、圧力および／または流率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。
【００２８】
いくつかの実施形態では、温度制御流体処理システム１００は、１つまたは複数の温度センサ５１を含みうる。例えば、図１〜３に図解されているように、温度制御流体処理システム１００は、対象物温度センサ５１および／または接合材料温度センサ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、接合材料温度センサ５２は、接合材料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、接合材料温度センサ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。
【００２９】
対象物温度センサ５１と接合材料温度センサ５２とは、対象物１０と接合材料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／または接合材料温度センサ５２は、熱電対や赤外線温度計などを含みうる。
【００３０】
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。同様にして、材料接合装置２０は、接合材料２２をターゲット位置１１に接合する。これらの事象は同時にまたは任意の順序で生じうることが、理解されるはずである。
【００３１】
接合材料２２は、その後温度が下がり、またはそれ以外の態様で安定して、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に、接合材料２２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。したがって、温度制御流体３５は、接合プロセスを通じて対象物１０の温度プロファイルを制御することで接合材料特性を制御することによって、高品質の接合材料２２の製造を助けることができる。本明細書で用いられている「接合材料特性」とは、マイクロ構造、仕上げ、品質など、結果的に得られる接合材料（例えば、対象物、溶接体、ブレーズなど）の任意の機械的および／または化学的特性を意味する。例えば、接合材料のマイクロ構造を制御することによって、接合材料の延性や靭性などを制御し、それにより、結果的に得られる接合材料が、特定の材料および／または応用例に適合する特性を有しているようにすることが可能である。
【００３２】
更に、対象物１０は、より大きな温度差が接合材料２２との間に生じることを回避するために上昇させた温度に維持すること、新たな接合材料２２のより迅速な冷却を促進するためにより低い温度に維持すること、または対象物のマイクロ構造を保存するために含まれる特定の接合応用例の要求に応じて異なる複数の温度の間を循環させること、が可能である。
【００３３】
例えば、接合プロセスによって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、１つまたは複数の通路１２を通過して移動される間に冷却することができ、結果的に対象物１０が冷却される。これにより、過渡な加熱が回避され、接合の適用を繰り返す必要性が減少するかまたは排除される。逆に、接合の適用によって、材料接合装置２０によって本来的に提供されるのでは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、１つまたは複数の通路１２を通過して移動される間に加熱することができて、結果として、接合の前におよび／または接合の間に、対象物１０を加熱することができる。材料接合装置２０が溶接装置を含むようないくつかの実施形態でも、温度制御流体３５は、溶接装置を利用する結果として対象物の特性が変化することを回避するかまたは制限するために、対象物１０の１つまたは複数の部分を溶接装置から追加的に遮蔽することができる。例えば、温度制御流体３５は、融解した表面が接合動作の間に酸化するのを回避するため、アルゴンなどの不活性ガスを含むことがありうる。
【００３４】
ここで図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のターゲット位置１１に材料を接合する方法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。
【００３５】
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を通過する間、通過する前、または通過した後に、ステップ３３０において、対象物１０のターゲット位置１１に材料が接合される。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は、接合材料２２のマイクロ構造（例えば、対象物１０や溶接材料２５などのマイクロ構造）を少なくとも部分的に制御する。
【００３６】
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において接合材料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、接合材料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が通過する前、通過する間、または通過した後に（または、これらを組み合わせて）、ステップ３３０において材料を接合することにより、温度制御流体３５は、ステップ３３０において材料を接合する前に対象物１０を予め加熱する、ステップ３３０において材料を接合する間に対象物１０の温度をある範囲に維持する、および／またはステップ３３０において材料を接合した後に対象物１０を冷却する、ために用いることができる。
【００３７】
ここで、温度制御流体処理システムは、材料が対象物に接合される間、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のに用いることができることを、理解すべきである。したがって、これにより、材料の接合のプロセス制御と、接合材料のその後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で、必要な冷却／停止期間を除去することにより処理時間を短縮することができ、最終的な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。
【００３８】
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】
【００３９】
１０  対象物
１１  ターゲット位置
１２  通路
１５  サポートスタンド
１８  通路の第１の端部
１９  通路の第２の端部
２０  材料接合装置
２２  接合材料
２５  溶接材料
３０  温度制御流体源
３１  流体接続部
３５  温度制御流体
４０  マニフォルド接続部
４１  内部通路
５０  コントローラ
５１  対象物温度センサ
５２  接合材料温度センサ
１００  温度制御流体処理システム
【図１】
2014205193.tif 000003
【図２】
2014205193.tif 000004
【図３】
2014205193.tif 000005
【図４】
2014205193.tif 000006
【外国語明細書】
2014205193000001.pdf