(57)【要約】      （修正有）【課題】複合材料の修理は、ヒートブランケット（heat blankets）を用いて行われているが加熱が均一でない、加熱位置がずれる、加熱速度が遅い、硬化時間が長い、熱暴走が発生する、十分な温度制御ができないなどの問題を解決する装置の提供。【解決手段】対象物の表面部分を加熱する装置で，内面及び開口を有するハウジング（２０４）と，マイクロ波エミッター（２０８）とを含み，前記ハウジングは対象物表面に取付けるように構成され，前記開口は前記表面部分を囲み，ハウジングはハウジングを囲む空間から前記表面部分を隔離する装置。【選択図】図３Ｃ
2018187932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料（１００）同士を接合する方法であって、
対象物の表面における硬化領域内で２つの材料間に接合界面（１４０）を規定することと、
前記硬化領域の外側における前記表面を直接加熱することなく、前記接合界面を非伝熱的に加熱すること、とを含む方法。
【請求項２】
０前記接合界面にマイクロ波放射線（２１６）を印加することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記印加する工程は、ハウジング（２０４）に連結された複数のマイクロ波エミッター（２０８）からマイクロ波放射線（２１６）を出射することを含み、前記方法は、温度センサー（２４８）で前記接合界面の温度を測定することと、前記測定された温度に基づいて、前記マイクロ波エミッター（２０８）の少なくとも一部からの前記マイクロ波放射線（２１６）の出射を調節すること、とをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ハウジング（２０４）によって前記硬化領域を包囲することをさらに含み、前記ハウジングは、前記硬化領域の外側に位置する前記対象物の前記表面、及び、前記ハウジングを囲む空間から、前記硬化領域を隔離するよう構成されており、前記包囲する工程は、前記ハウジング（２０４）の形状を調整することと、前記ハウジングの可撓性部分（２２０ｂ／２２４ｂ）を、前記対象物の前記表面の湾曲部に対して封止すること、とを含む、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記規定する工程は、前記２つの材料の間に熱硬化性の接着剤（１２８）を配置することを含む、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
パッチ（１２０）を接合しようとする表面部分に準備処理を施すことをさらに含み、前記表面部分は前記表面に関連付けられており且つ前記２つの材料のうちの一方であり、前記パッチは、前記２つの材料のうちの他方である、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記表面部分は、前記表面の窪みを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記表面部分は、壁部を貫通する穴を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
複合材料の複数の層を互いに接合することによって前記パッチ（１２０）を形成することをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
材料（１００）同士を接合するための装置であって、
内面及び開口を有するハウジング（２０４）と、
前記ハウジングの前記内面に設けられた１つ又は複数のマイクロ波エミッター（２０８）とを含み、前記ハウジングは、修理を必要とする欠陥を有する表面に取り付けるように構成されており、前記ハウジングの前記開口は、前記表面に隣接し且つ前記欠陥を囲み、前記ハウジング及び前記表面は、実質的に閉鎖されたチャンバーを形成する、装置。
【請求項１１】
前記ハウジング（２０４）は、前記開口の大きさを選択的に調節できるように構成されている、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記ハウジング（２０４）は、１つ又は複数の可撓性のパネル部分（２２０ｂ／２２４
ｂ）を含み、前記パネル部分は、前記表面に可撓性をもって係合することによって、前記１つ又は複数のエミッター（２０８）から出射されたマイクロ波放射線（２１６）が前記実質的に閉鎖されたチャンバーから漏れることを防ぐように構成されている、請求項１０〜１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
前記ハウジング（２０４）は、少なくとも第１のパネル及び第２のパネルを含み、前記第１のパネルは、前記１つ又は複数のマイクロ波エミッターのうちの第１のマイクロ波エミッター（２０８）を含み、前記第２のパネルは、前記１つ又は複数のマイクロ波エミッターのうちの第２のマイクロ波エミッターを含み、前記装置は、前記第２のパネルに対する前記第１のパネルの配向を変更するための再構成装置、及び、前記１つ又は複数のマイクロ波エミッター（２０８）を選択的に作動させるための制御部（２５２）、をさらに含む、請求項１０〜１２のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
前記欠陥に隣接する第１の位置の第１温度、及び、前記欠陥に隣接する第２の位置の第２温度、を測定するよう構成された１つ又は複数の熱センサー（２４８）をさらに含み、前記第１の位置は前記第２の位置から離間している、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記第１のマイクロ波エミッター（２０８）は前記第１の位置に隣接しており、前記第２のマイクロ波エミッターは前記第２の位置に隣接しており、前記装置は、前記第１温度に基づいて前記第１のマイクロ波エミッターからのマイクロ波放射線（２１６）の出射を調節するため、及び、前記第２温度に基づいて前記第２のマイクロ波エミッターからの出射を調節するための、１つ又は複数のフィードバックループをさらに含む、請求項１４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、複合材料に関し、より具体的には、複合材料の接合部分を加熱するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複合材料は、通常、物理的または化学的特性が著しく異なる２つまたはそれ以上の構成材料によって形成されている。一般的には、構成材料は、樹脂（例えば、熱硬化性エポキシ樹脂）などの母材（すなわち結合材料）と、複数の繊維（例えば、炭素繊維の織物層）とを含んでいる。これらの構成材料が組み合わされると、一般的には、形成された複合材料の完成構造内において、その構成材料は個別の状態を維持するにも拘わらず、複合材料は、個々の構成材料とは異なる特性を有することになる。炭素繊維強化ポリマーは、このような複合材料の一例である。
【０００３】
複合材料は、多くの理由で好まれる。例えば、複合材料は、従来の材料よりも強度が高かったり、軽量であったりする。このため、複合材料は、乗り物（例えば、航空機、自動車、ボート、自転車、及び／又はそれらの部品）、及び、乗り物ではない構造物（例えば、建物、橋、スイミングプールパネル、シャワー室、浴槽、貯蔵タンク、及び／又はそれらの部品）など、様々な物の製造に、一般的に用いられている。
【０００４】
これらの複合材料は、時折損傷することがある。この場合、損傷した複合材料全体を交換するよりも、修理する方が好ましい場合がある。現在のところ、複合材料の修理は、ヒートブランケット（heat blankets）を用いて行われており、このようなヒートブランケ
ットは、既存の複合材料の損傷箇所に、局所的に（すなわち、その場で）母材を硬化させるものである。しかし、ヒートブランケットを使用することに関しては、例えば、加熱が均一でない、加熱位置がずれる、加熱速度が遅い、硬化時間が長い、熱暴走が発生する、十分な温度制御ができない、などの様々な問題がある。
【発明の概要】
【０００５】
材料同士を接合する方法は、対象物の表面における硬化領域内で２つの材料間に接合界面を規定することと、硬化領域の外側における表面を直接加熱することなく、接合界面を非伝熱的に加熱すること、とを含みうる。
【０００６】
材料同士を接合する別の方法は、対象物の表面に接合領域を規定することを含みうる。当該表面は、修理すべき変形部を含みうる。パッチ材料を、変形部に隣接させて設けてもよい。ハウジングを接合領域に配置してもよい。当該ハウジングは、内面に設けられた少なくとも１つのマイクロ波エミッターを有しうる。エミッターは、接合領域に向けることができる。ハウジングは、マイクロ波エミッターからの放射線が、接合領域の外側における表面に到達するのを防ぐように、構成することができる。パッチが対象物に適切に接合されるまで、接合領域にマイクロ波放射線を出射することができる。
【０００７】
材料を接合するための装置は、ハウジング及び１つ又は複数のマイクロ波エミッターを含みうる。ハウジングは、内面及び開口を有していてもよい。１つ又は複数のマイクロ波エミッターが、ハウジングの内面に設けられていてもよい。ハウジングは、修理を必要とする欠陥を有する表面に取り付けるように構成してもよい。ハウジングの開口は、上記表面に隣接し、且つ欠陥を囲むことができる。ハウジング及び上記表面は実質的に閉鎖されたチャンバーを形成してもよい。
【０００８】
本開示は、様々な装置、及びその使用方法を提供する。いくつかの実施形態において、装置は、加熱器具、スペーシング機構、及び遮蔽機構を含みうる。いくつかの実施形態において、加熱器具は、１つ又は複数のマイクロ波エミッターなどの、非伝熱性且つ非対流性の加熱器具である。いくつかの実施形態において、スペーシング機構及び遮蔽機構は、１つ又は複数のマイクロ波エミッターが連結されたハウジングである。特徴、機能、及び、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明らかになるものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】例示的な装置及び例示的な対象物のブロック図である。
【図２】損傷した外表面及び損層した内表面を有する航空機の図である。
【図３Ａ】図２の損傷外表面の断面図である。
【図３Ｂ】パッチで修理するための準備が施された損傷外表面の断面図である。
【図３Ｃ】パッチと損傷外表面との間の接合界面を加熱するめに損傷外表面に取り付けられたハウジングを含む装置の概略図である。
【図３Ｄ】図３Ｃに類似しているが、硬化された状態の接合界面を示す概略図である。
【図４Ａ】別の損傷表面の断面図である。
【図４Ｂ】一対の対向するパッチで修理するための準備が施された、図４Ａの損傷表面の断面図である。
【図４Ｃ】再構成された状態の図３Ｃの装置、及び、図３Ｃの装置に類似の第２の装置の概略図であり、これらの装置が、図４Ｂに示した、準備済み損傷表面に連結され、パッチと準備済み損傷表面との間のそれぞれの接合界面を加熱する状態を示している。
【図５】パッチと準備済み損傷表面との間のそれぞれの接合界面を加熱するための代替の装置を示す概略図である。
【図６】接合界面の形状（topography）を補完できるよう出射特性を最適化するために再構成された状態の、図３Ｃの２つの装置の概略図である。
【図７】別の再構成状態における図３Ｃの装置の半概略斜視図であり、温度センサー、及び、ハウジングに取り付けられた偏光機構を示している。
【図８】図７の装置の８−８線に沿う断面図である。
【図９】例示的な接合硬化サイクルのチャートである。
【図１０】非伝熱的加熱段階、保持段階、及び、冷却段階を含む、材料を接合する方法を示すフローチャートである。
【図１１】非伝熱的加熱段階のためのフィードバックループの一実施形態によって行われる操作を示す図である。
【図１２】保持段階のためのフィードバックループの一実施形態によって行われる操作を示す図である。
【図１３】冷却段階のためのフィードバックループの一実施形態によって行われる操作を示す図である。
【図１４】別の材料接合方法を示すフローチャートである。
【図１５】さらに別の材料接合方法を示すフローチャートである。
【図１６】例示的なデータ処理システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［概要］
材料を接合するための装置及び方法の様々な実施形態が、以下に説明されるととも関連する図に示されている。他に特に指定がない限り、装置又は方法、及び／又は、それらの様々な部品又は工程は、必須ではないが、本明細書に記載、図示、及び／又は組み込まれた構造、コンポーネント、機能、及び／又は変形例の少なくとも１つを含んでいればよい
。また、装置及び方法に関連させて本明細書に記載、図示、及び／又は組み込まれた構造、コンポーネント、機能、及び／又は変形例は、必須ではないが、他の同様の装置又は方法に含まれてもよい。様々な実施形態の以下の説明は、事実上、単に例示のためのものであり、決して本開示やその適用例又は用途を限定することを意図するものではない。また、実施形態によってもたらされる利点を以下に説明しているが、これらは、事実上例示的なものであり、すべての実施形態が同じ利点や同じ程度の利点をもたらすとは限らない。［具体的な実施例、主要要素、及び、代替例］
【実施例１】
【００１１】
この実施例は、対象物に材料を接合するための例示的な装置を説明する。図１を参照のこと。
【００１２】
図１は、包括的に符号２０で示す装置、及び、包括的に符号２２で示す対象物の模式図である。対象物２２は、複合材料２４によって形成された部品を含む。複合材料２４は、表面部分２６を含む。装置２０は、複合材料２４に連結されることによって、新設部分２８を表面部分２６に接合するものである。いくつかの実施形態において、表面部分２６は、複合材料２４における欠陥であり、この場合は、新設部分２８は修理パッチであり、新設部分２８を複合材料２４に接合する前に、表面部分２６に対して準備処理又は改変を行う。
【００１３】
装置２０は、非伝熱性且つ非対流性の加熱器具３０を含む。例えば、加熱器具３０は、１つ又は複数のマイクロ波エミッター（例えば、１つ又は複数の磁電管）を含む。当該１つ又は複数のマイクロ波エミッターは、マイクロ波放射線を出射することによって、新設部分２８と表面部分２６との接合界面３２を、非伝熱的且つ非対流的に加熱するよう動作可能である。接合界面３２は、複合材料の結合部、例えば、熱硬化性（thermo-setting）母材を含む。装置３０は、結合部を適切に加熱することによって当該結合部を硬化し、これによって、新設部分２８を既存の複合材料２４に接合することができる。
【００１４】
装置２０は、スペーシング機構（spacing mechanism）３４を有することによって、器
具３０と接合界面３２との間に適切な間隔を設けることができる。例えば、器具３０から出射されるマイクロ波放射線の波長がλである場合、機構３４によって設けられる適切な間隔は、例えば少なくともλ／４である。いくつかの実施形態において、機構３４によって設けられる間隔は、λ／４未満であってもよい。ただし、マイクロ波加熱は、通常、λ／４の奇数倍（例えば、λ／４、３λ／４、５λ／４、など）の距離において最大となる。従って、設けられた間隔が波長の四分の一より小さい（例えばλ／５）場合、接合界面３２を適切な程度まで加熱するには、器具３０をより長時間作動させたり、より大きな振幅の放射線を出射したりする必要が生じうる。
【００１５】
いくつかの実施形態において、機構３４は、器具３０と接合界面３２との間に配置される。例えば、機構３４は、実質的にマイクロ波放射線を透過する発泡体又はプラスチックの層であってもよい。他の実施形態において、機構３４は、設けられる間隔の外側に位置するものであってもよい。例えば、機構３４は、器具３０が連結または取り付けされたフレーム又はハウジングであってもよい。
【００１６】
装置２０は、遮蔽機構３６を含む。遮蔽機構３６は、出射された放射線のすべて（又は大部分）を遮蔽機構３６と複合材料２４との間に実質的に閉じ込めるように構成されている。例えば、遮蔽機構３６は、鋼やアルミニウムなどの損失率（loss factor）の高い材
料によって形成してもよい。いくつかの実施形態において、遮蔽機構３６は、器具３０と接合界面３２との間に間隔を設けるハウジングであってもよい。
【実施例２】
【００１７】
この実施例は、対象物に材料を接合するための、別の例示的な装置を説明する。図２〜図７を参照のこと。
【００１８】
図２は、例示的な対象物４０を示している。対象物４０は、１つ又は複数の部材を含み、これは例えば、胴体外板、翼外板、フレーム、複数の床梁、及び／又は、複数の水平安定板などである。当該１つまたは複数の部材は、１つまたは複数の複合材料によって形成されていてもよく、この複合材料は、例えば、積層材、ハニカム材料、及び／又は、米国特許第８４９０３４８号及び第８６４２１６８号に記載されている様々な例示的な複合材料の１つまたは複数であってもよい。図２には、対象物４０が飛行機である例を示しているが、対象物は、例えば自動車や建物などの、任意の適当な構造体であってよい。
【００１９】
場合によっては、接合（または硬化）領域を、対象物の一部上に規定することが望ましい。例えば、対象物４０の部材の１つの既存の表面部分に新設の表面部分を加えるために、接合領域を規定することが望ましいであろう。新設の表面部分の例としては、補強用の追加の層、及び／又は、別の部分をさらに取り付けるための新設のフランジがある。この実施例においては、例えば欠陥（すなわち変形又は損傷部）４６などの既存の表面部分を修理するため、対象物４０の外面４４に接合領域４２を規定することが望ましい。これに加えて、またはこれに代えて、欠陥５２を修理するために、対象物４０の内面５０に接合領域４８を規定することが望ましい場合がある。欠陥４６及び／又は欠陥５２は、例えば、衝撃（例えば、技術者が表面に工具を落としたことや、他の物体との衝突による）、減圧応力、又は火災による損傷によって、生じうる。対象物４０を安全に作動させるために、欠陥４６又は５２のいずれかの修理が必要な場合がある。また、これらの欠陥のいずれかが、修理を必ずしも必要としない外観上の欠陥であるが、やはり修理が望ましい場合もある。
【００２０】
図３Ａは、符号１００で示す複合材料の表面４４における欠陥４６の断面図である。材料１００は、例えば熱硬化性接着剤または既に硬化されたエポキシ樹脂などの既存の母材１０４と、複数の炭素繊維織物層などの既存の強化材１０８とを含む積層体であってもよい。図３Ａでは、欠陥４６は、表面４４に形成された、強化材１０８の複数の層を貫通する窪み（又は割れ目）として示されている。他の例において、欠陥は、複合材料１００の、より少ない部分またはより多くの部分を貫通するものであってもよい。例えば、欠陥は、表面４４にできた傷の場合もあり、複合材料の全体を貫通する穴（例えば図４Ａに示したようなもの）の場合もある。
【００２１】
修理のための欠陥４６の準備処理は、（例えば、欠陥４６に隣接する材料１００を研磨及び／又は研削することによって）複合材料１００の一部を除去することを伴ってもよい。例えば、欠陥４６の準備処理は、例えば図３Ｂに示すように、損傷部分をテーパー状にすることを含んでもよい。好ましくは、欠陥４６の縁部を約３０：１のテーパー比で（縁部の配向が表面４４の配向とは約１．５度だけ異なるように）テーパー状にしてもよい。欠陥４６を、次に、認可された溶剤で洗浄してもよい。
【００２２】
パッチ（またはパッチ材料）１２０は、複合材料の複数の修理層１２４を互いに接合することによって形成することができる。層１２４は、母材層と強化材層とを交互に含んでいてもよいし、任意の他の適当な材料の組み合わせであってもよい。
【００２３】
パッチ１２０は、欠陥４６に近接して配置される。例えば、接着フィルム１２８の層を、第１及び第２の配置用織物層１３２、１３６の間に配置する。フィルム１２８は、熱硬化性接着剤などの母材であってもよい。層１３２及び１３６は、強化材シートであってもよい。フィルム１２８及び層１３２、１３６を欠陥４６に配置し、これによって層１３６
が欠陥４６に接触するようにする。次に、パッチ１２０を、欠陥４６に配置する（例えば、これによってパッチ１２０が層１３２に接触するようにする）ことによって、図３Ｃに示すように、パッチ１２０と複合材料１００との間に接合界面１４０を規定する。フィルム１２８は、層１３２に浸透することによってパッチ１２０に接触してもよいし、層１３６に浸透することによって複合材料１００に接触してもよい。
【００２４】
図３Ｃにおいて包括的に符号２００で示した装置は、接合界面１４０を非伝熱的に加熱するために用いられる。装置２００は、接合領域４２の外側に位置する表面４４を直接加熱することなく、接合界面１４０を加熱することができる。接合領域４２は、表面４４上の一部を装置２００によって収容することによって規定することができる。
【００２５】
装置２００は、ハウジング２０４、１つ又は複数のマイクロ波エミッター２０８、及び、回路２１２を含む。エミッター２０８は、ハウジング２０４に連結されている。ハウジング２０４は、エミッター２０８を接合領域４２に向けるように構成されている。回路２１２を用いることによって、エミッター２０８を選択的に作動させることができる。エミッター２０８は、作動時には、接合領域４２に向けてマイクロ波放射線２１６を出射することによって接合界面１４０を加熱する。エミッター２０８は、図３Ｄに示すようにパッチ１２０が対象物の複合材料１００に適切に接合されるまで、接合領域４２（例えば、接合界面１４０）に対して放射線２１６を出射することができる。
【００２６】
図３Ｃに戻って説明すると、ハウジング２０４は、少なくとも部分的に接合領域（すなわち修理領域）４２を包囲することによって、放射線２１６（のすべて）をハウジング２０４内に実質的に閉じ込めるように構成することができる。例えば、ハウジング２０４は、接合領域４２を包囲することによって、接合領域４２の外側に位置する表面４４及び／又はハウジングを囲む空間から、接合領域４２を隔離するように構成することができる。このような隔離によって、接合領域４２の外側に位置する表面４４、及び／又は、技術者がいる場合もあるハウジングの周囲の空間に、放射線が到達するのを防止することができる。例えば、ハウジング２０４は、損失率の高い材料によって形成してもよい。ハウジング２０４は、内面、外面、及び開口を有する。エミッター２０８は、図３Ｃに示すように、ハウジング２０４の内面に設けられている（又は連結されている）。ハウジング２０４は、表面４４に取り付け（または連結）することができるように構成されており、図３に示すように、ハウジング２０４の開口が表面４４に近接して欠陥を取り囲む、及び／又は、ハウジング２０４と表面４４とによって実質的に閉鎖されたチャンバーが形成されるようになっている。
【００２７】
一例において、ハウジング２０４は、１つ又は複数のパネルを含んでいてもよく、これは例えば、サイドパネル２２０、２２４及び天井パネル２２８、２３２である。複数のエミッター２０８が天井パネル２２８、２３２に連結されている状態が図示されているが、これに代えて又はこれに加えて、１つ又は複数のエミッターがサイドパネル２２０、２２４に連結されていてもよい。１つ又は複数のパネルは、剛性部分及び／又は可撓性部分を含んでいてもよい。例えば、天井パネル２２８、２３２は、実質的に剛性であってもよい。サイドパネル２２０、２２４は、それぞれが、剛性部分２２０ａ、２２４ａ、及び／又は、可撓性部分２２０ｂ、２２４ｂを含む。剛性部分２２０ａ、２２４ａは天井パネル２２８、２３２に隣接している。可撓性部分２２０ｂ、２２４ｂは、ハウジング２０４の開口に隣接しており、装置２００と表面４４との間を十分に封止するように構成されている。この十分な封止とは、「気密」でなくてもよく、放射線２１６が閉鎖チャンバーから漏れるのを防ぐものである。例えば、この十分な封止は、間隙を含んでいてもよいが、これらの間隙の最小寸法は、放射線２１６の波長よりも小さいものである。可撓性部分２２０ｂ、２２４ｂは、ワイヤーメッシュであってもよいし、（例えば、十分な封止を実現するために）可撓性をもって複合材料１００と当接するように構成された他の可撓性材料であ
ってもよい。例えばワイヤーメッシュの目は、放射線２１６の波長よりも小さい。
【００２８】
装置２００は、複数の異なる容積及び／又は形状を形成するように構成されている。例えば、ハウジング２０４は、１つ又は複数のパネルに機能連結されたヒンジ２３６、２４０、２４４などの、再構成装置を含む。当該１つ又は複数の再構成装置は、ハウジング２０４のサイズ及び／又は形状の再構成（すなわち、カスタマイズ）を可能とすることによって、様々な表面、表面部分、接合領域、及び／又は接合界面の様々なサイズ、及び／又は、ジオメトリ（geometry）や形状に対応することができるようにするものである。例えば、ヒンジ２３６は、パネル２２０とパネル２２８とをヒンジ連結することによって、パネル２２０、２２８間の角度を調節可能としている。同様に、ヒンジ２４０は、パネル２２８とパネル２３２とをヒンジ連結し、ヒンジ２４４は、パネル２３２とパネル２２４とをヒンジ連結する。１つ又は複数のパネル間の角度（すなわち、相対配向）を調節することによって、ハウジング２０４の開口のサイズを調節することができ、これによって、表面４４における、放射線２１６に暴露される領域を、より大きく又はより小さくすることができる。これに加えて、又はこれに代えて、角度を調節することによって、エミッター２０８と接合界面１４０との間に設けられた間隔、及び／又は、１つ又は複数のパネルの、接合界面１４０及び／又は他のパネルの１つまたは複数に対する配向、を調節することができる。
【００２９】
いくつかの実施形態においては、ハウジング２０４は、追加的又は代替的に、連続する実質的に可撓性のシートを含んでいてもよい。当該シートは、損失率の高い材料による外層を含んでいてもよい。
【００３０】
エミッター２０８は、１つ又は複数のマグネトロンであってもよい（又は含んでいてもよい。エミッター２０８は、約２ＧＨｚ〜約１６ＧＨｚの範囲の周波数を有する放射線（すなわちマイクロ波）を出射するように構成されており、このような周波数は、複合材料の接合部（例えば、熱硬化性接着剤）を加熱するのに適している。この範囲外の周波数は、接合部の適切な加熱には適していないか、あるいは、あまり効果的でないであろう。例えば、１６ＧＨｚよりも著しく大きい周波数は、接合部を素早く加熱し過ぎ、２ＧＨｚよりも著しく小さい周波数は、望ましくない広範囲のコールドスポット（cold spots）を有する加熱特性をもたらすであろう。
【００３１】
一般的に、最大のマイクロ波加熱は、出射された放射線の波長の四分の一の奇数倍に相当する距離だけエミッター２０８から離間した位置で発生する。従って、装置２００は、好ましくは、エミッター２０８と接合界面１４０との間に、少なくとも波長の四分の一の間隔を設ける。２ＧＨｚの周波数の放射線は、約１４．９９ｃｍの波長を有しており、１６ＧＨｚの周波数の放射線は、約１．８７ｃｍの波長を有する。従って、設けられる最小の空間は、約０．４７ｃｍから約３．７５ｃｍの範囲である。いくつかの実施形態において、接合部の組成、接合界面の形状、及び／又は、装置がもたらす空間や封止によっては、２ＧＨｚより小さい周波数及び／又は１６ＧＨｚより大きい周波数も適する場合がありうる。
【００３２】
回路２１２は、少なくとも１つの温度センサー２４８、制御部（また電力制御部）２５２、及び、電源２５６を含む。センサー２４８は、接合領域４２内の１つ又は複数の位置の温度を測定するように構成されている。例えば、センサー２４８は、パッチ１２０の露出表面温度、接合界面１４０の露出表面温度、及び／又は、閉鎖されたチャンバー内の表面４４の露出表面温度を測定するように構成された熱電対または赤外線検出器を含んでいてもよい。センサー２４８からの測定値を利用することによって、接合界面１４０に印加される放射量を調節（及び／又はモニター）することができ、実施形態によっては、熱暴走（thermal runaways）を回避することができる。制御部２５２は、エミッター２０８を
選択的に作動させるように構成されている。例えば、制御部２５２は、センサー２４８からの温度測定値に基づいて、電源２５６からエミッター２０８に供給される電力を調節し、これによって、接合界面１４０の加熱速度を調節するように構成される。エミッターに供給される電力を調節することは、エミッターのうちの１つ又は複数のデューティサイクルを調節する（例えば、エミッター２０８の１つ又は複数をオンオフする周波数を調節することによって加熱速度を調節する）こと、放射線２１６の出射周波数を調節する（例えば、放射線２１６の周波数を調節することによって加熱速度を調節する）こと、及び／又は、放射線２１６の振幅を調節する（例えば、放射線２１６の振幅を調節することによって加熱速度を調節する）こと、を含んでいてもよい。
【００３３】
回路２１２は、データ処理システム（例えば、図１６に示したようなもの）を含み、当該システムは、１つ又は複数のフィードバックループ（例えば、図１１〜図１３に示したようなもの）を実行することによって、接合界面１４０を加熱する加熱速度を調節及び／又はモニターする。いくつかの実施形態においては、制御部２５２は、１つ又は複数のフィードバックループを実行するようにプログラムされる。
【００３４】
いくつかの実施形態において、装置２００は、コンピューター制御される。例えば、回路２１２のデータ処理システムは、ユーザーが加熱プログラムを規定することができるように構成してもよい。加熱プログラムは、接合界面１４０を正確に加熱することができるように、特定の時間及び／又は接合領域４２内の特定のサブ領域用の、特定の温度に対応するコンピューター可読命令を含んでいてもよい。加熱プログラムは、接合領域４２の近傍における、対象物の熱調査（thermal survey）に基づいて規定してもよい。いくつかの実施形態においては、ユーザーが加熱プログラムを手動で規定するのではなく、予め規定された（すなわち予め決められた、又は予めプログラムされた）複数の加熱プログラムの中からユーザーが加熱プログラムを選択することができるように、データ処理システムが構成される。いくつかの実施形態においては、デジタルコンピューター支援製図（ＣＡＤ）モデルなどの幾何学的データセットをユーザーが入力することができるように、データ処理システムが構成される。幾何学的データセットは、接合領域４２の近傍の対象物の一部に対応するものであってもよい。データ処理システムは、幾何学的データセットに基づいて、対応する又は最適な加熱プログラムを、決定、選択、及び／又は、推奨するものであってもよい。
【００３５】
図３Ｄは、パッチ１２０が複合材料１００に十分に接合されるよう、適切に加熱された後の接合界面１４０を示しており、これは接合界面１４０が硬化された状態に対応している。
【００３６】
回路２１２は、接合界面１４０が適切に加熱されたことを判定するように構成することができる。回路２１２は、適切に加熱されたという判定に応答して、エミッター２０８の作動を停止することができる。回路２１２は、適切に加熱されたという判定をユーザーに知らせるように構成してもよい。回路２１２は、エミッターの作動が停止し、マイクロ波放射線がもはや出射されていないことをユーザーに知らせるように構成してもよい。これらの通知のいずれか１つに応じて、ユーザーは、ハウジング２０４を、表面４４から除去（及び／又は連結解除）し、修理状態を点検してもよい。いくつかの実施形態においては、ユーザーは、研磨またはその他の方法で、不適切なアーチファクト（artifacts）（例
えば、パッチ１２０に近接する、表面４４と面一でない隆起部など）を除去してもよい。
【００３７】
表面４４から装置２００を取り除いた後は、装置２００を用いる（及び／又は再構成する）ことによって、接合領域４２から離間した位置の別の損傷部、例えば、対象物４０上または内部における任意の位置の任意の複合材料表面部分（又は複合材料で形成された表面部分）である表面部分８０（図４Ａ参照）を修理してもよいし、あるいは、自動車、ボ
ート、建物などの、別の対象物を修理してもよい。図４Ａには、部分８０は、欠陥として示している。しかし、他の例において、表面部分は欠陥でなくてもよく、新しい製造部品を加えるために複合材料接合界面を加熱（及び／又は硬化）することが望まれる、対象物上（又は内）の位置であってもよい。
【００３８】
図４Ａに示すように、部分８０は、表面３０２を有する複合材料３００によって形成された壁部を貫通する穴であってもよい。材料１００と同様に、材料３００は、母材内に積層された１つ又は複数の強化材層を含んでいてもよい。
【００３９】
図４Ｂに示すように、欠陥８０の縁部に対して、欠陥４６（図３Ｂ参照）と同様にして準備処理が施される。欠陥８０を修理するため、パッチ３０４、３０８が、パッチ１２０と同様にして作成（及び／又は準備）される。パッチ３０４を欠陥８０内に配置することによって、パッチ３０４と材料３００との間に接合界面３１２、３１６を規定する。例えば、接着フィルム３２０及び位置決め用織物層３２４、３２８が、パッチ３０４と材料３００との間にある状態で、パッチ３０４を欠陥８０内に配置する。同様に、パッチ３０８を欠陥８０内に配置することによって、パッチ３０８と材料３００との間に接合界面３３２、３３６を規定する。例えば、接着フィルム３４０及び位置決め用織物層３４２、３４６をパッチ３０８と材料３００との間に挟むことによって接合界面３３２を規定し、接着フィルム３５０及び位置決め用織物層３４２、３４６をパッチ３０８と材料３００との間に挟むことによって接合界面３３６を規定する。パッチ３０４、３０８間に挟まれた配置用織物層３２４、３２８、３４２、３４６及び接着フィルム３２０を位置合わせすることによって、接合界面３５４を規定することができる。接着フィルム３２０、３４０、３５０は、挟まれると、層３２４、３２８、３４２及び／又は３４６に浸透することによって、十分な接合界面を形成することができる。
【００４０】
図４Ｃにおいては、装置２００及び装置４００を材料３００の両側に連結することによって接合領域が形成されており、当該領域は、ここでは、サブ領域３８０ａ、３８０ｂを含むものとして示されている。装置２００及び装置４００は、任意の適当な構造体、機構または装置によって材料３００に連結することができる。例えば、１つ又は複数のストラップ（strap）、接着剤、磁石、クランプ、又は他の適当な構造体などの１つ又は複数の
留め具を用いることによって、装置のいずれか一方を材料３００に連結してもよい。
【００４１】
図４Ｃに示した装置２００は、図３Ｃの装置２００に対して再構成された状態となっている。図４Ｃにおいて、サイドパネル２２０、２２４は、（各ヒンジ２３６、２４４によって実現されたヒンジ連結を介して）外向きに枢動されており、これによってハウジング２０４の開口が広くなっている。このような選択的なサイズ調節（この例では、広げること）によって、装置２００を、幅の異なる様々な接合界面の加熱に用いることが可能となる。いくつかの実施形態において、ハウジング２０４の再構成及び調節は、図７に示したように、パネル２２８、２３２間の角度θ１を調節することを含む。
【００４２】
再び図４Ｃを参照して説明すると、装置４００は、構造及び機能において、装置２００に類似している。例えば、装置４００は、ハウジング４０４、１つ又は複数のマイクロ波エミッター４０８、及び回路４１２を含む。ハウジング４０４は、ハウジング２０４に類似のものであってよい。エミッター４０８は、エミッター２０８に類似のものであってよい。回路４１２は、回路２１２に類似のものであってよい。回路４１２は、少なくとも１つの温度センサー４４８（例えば、センサー２４８に類似のもの）、制御部４５２（例えば、制御部２５２に類似のもの）、及び、電源４５６（例えば、電源２５６に類似のもの）を含む。
【００４３】
装置２００、４００は、接合サブ領域３８０ａ、３８０ｂの外側に位置する表面３０２
（又は、材料３００における表面３０２の反対側の、装置４００が連結された表面）を直接加熱することなく、接合界面３１２、３１６、３３２、３３６、３５４を非伝熱的に加熱するよう作動する。例えば、エミッター２０８、４０８は、パッチ３０４、３０８が材料３００に適切に接合されるまで、接合領域３８０ａ、３８０ｂに対して、マイクロ波放射線を出射することができる。いくつかの実施形態において、回路４１２と回路２１２とは、互いに通信しており、これによって装置のフィードバック制御を改善することができる。
【００４４】
図４Ｃにおいて、ハウジング２０４、４０４は、接合界面の周りに六角形の形状を形成するように構成されている。このような形状は、出射された放射線についてハウジングの側面での反射を改善し、これによって、出射された放射線を接合界面にわたって均一に分散したり、接合界面に沿ってコールドスポットが発生するのを防いだりすることができる。いくつかの実施形態においては、ハウジング２０４、４０４のいずれかが、当該ハウジングが取り付けられた表面と共に六角形のチャンバーを形成するように構成されていてもよい。例えば、サイドパネル２２０、２２４のそれぞれが再構成装置を含み、当該装置によって、これらのパネルが、天井パネル２２８、２３２に近い方の位置で外向きに傾斜し、表面３０２に近い方の位置で内向きに傾斜できる構成であってもよい。
【００４５】
図５は、材料３００を修理するための代替の装置である。図５において、材料３００は、準備処理が施され、図４Ｂと同様にしてパッチが配置される。装置２００が材料３００の片側に連結され、ツール５００が材料３００の反対側（例えば、装置２００の向かい側）に連結されている。装置２００は、パッチの少なくとも１つと材料３００との間に形成された接合界面の少なくとも１つ（及び／又は、パッチ間に形成された接合界面）を加熱するように作動する。ツール５００は、装置２００から遠い側のパッチ（又はパッチ部）を支持する。ツール５００は、装置２００からのマイクロ波が、装置２００の反対側において接合領域から逃げないように構成することができる。いくつかの実施形態においては、ツール５００を用いることによって、マイクロ波放射線が装置２００の反対側で材料１００（図３Ｃ参照）を通過するのを防ぐこともできる。
【００４６】
図５に示すような、片側からの接合界面の加熱は、接合界面を硬化するのに十分であるかもしれない。しかし、いくつかの実施形態においては、後に装置２００を反対側に連結することによって、硬化プロセスを完了させてもよい。いくつかの実施形態においては、硬化プロセスを完了させるに際しては、材料３００における装置の反対側に再び工具５００を連結してもよい。
【００４７】
図６は、再構成することによって、接合界面３１２、３１６、３３２、３３６、３５４の形状を補完できるよう、出射特性を調節（又は最適化）した状態の装置２００、４００を示している。この例においては、再構成装置によって、追加のパネル（又はモジュール）を各ハウジング２０４、４０４に付け加えること、及び／又は、エミッターが接合界面から実質的に等距離となるようにパネルの配向を調節すること、が可能になっており、これによって、接合界面を表す予め規定された幾何学的データセットにわたって、出射された放射線をより均一に印加（または分散）することが可能になる。このように、実質的に均一に分散された出射特性によって、接合界面をより均一に加熱することができるため、放射線に関し回路によって行う調節が少なくて済む。
【００４８】
具体的には、ヒンジ２３６は、パネル２２０、２２８同士の連結を解除可能とする構成であってよい。１つ又は複数の追加のマイクロ波エミッターを含むパネル６０２を、パネル２２０と２２８との間に連結してもよい。ヒンジ２３６は、パネル６０２をパネル２２０にヒンジ連結する。ヒンジ６０４は、パネル６０２をパネル２２８にヒンジ連結する。
【００４９】
同様に、ヒンジ２４０は、パネル２２８、２３２同士の連結を解除可能とする構成であってよい。１つ又は複数の追加のマイクロ波エミッターを含むパネル６０６を、パネル２２８と２３２との間に連結してもよい。ヒンジ２４０は、パネル６０６をパネル２３２にヒンジ連結する。ヒンジ６０８は、パネル６０６をパネル２２８にヒンジ連結する。
【００５０】
同様に、ヒンジ２４４は、パネル２３２、２２４同士の連結を解除可能とする工程であってよい。１つ又は複数の追加のマイクロ波エミッターを含むパネル６１０を、パネル２３２と２２４との間に連結してもよい。ヒンジ２４４は、パネル６１０をパネル２２４にヒンジ連結する。ヒンジ６１２は、パネル６１０をパネル２３２にヒンジ連結する。
【００５１】
ヒンジは、各パネルのダブテイル部（dovetailed portions）によって形成してもよく
、その一例を図７に示している。ただし、装置２００は、ハウジング２０４の再構成及び／又はモジュール化を可能にする他の構造又は機構、例えば、パネルを互いに摺動可能とする機構、を含んでいてもよい。
【００５２】
図６に示すように、（図４Ｃに示した装置２００に対して）再構成された装置２００は、界面３１２の実質的に水平な部分に実質的に平行な配向とされたパネル６０２、界面３１２の傾斜部に実質的に平行な配向とされたパネル２２８、界面３５４に実質的に平行な配向とされたパネル６０６、界面３１６の傾斜部に実質的に平行な配向とされたパネル２３２、及び、界面３１６の実質的に水平な部分に実質的に平行な配向とされたパネル６１０を含む。
【００５３】
パネル上のエミッターの相対位置は、調節可能としてもよい。例えば、エミッターは、軌道システム（track system）、又は、１つまたは複数の磁石などの他の適当な機構を介して、パネルに対して摺動可能に係合していてもよい。いくつかの実施形態において、エミッターのうちの１つ又は複数は、パネルのうちの１つ又は複数に着脱可能に連結されており、これによって、各パネルにおけるエミッターの相対位置及び数を、特定の態様に適応させることができる。
【００５４】
図６に示すように、装置２００が接合界面３１２、３１６、３５４に対する出射特性を最適化するよう再構成されているのと同様に、装置４００は、接合界面３３２、３３６、３５４に対する出射特性を最適化するよう再構成される。
【００５５】
図７は、さらに別の状態に再構成された装置２００を示している。この再構成状態は、多くの用途の中でも、とりわけ湾曲表面７０４上のハットストリンガー７００の修理に適している。ストリンガー７００及び表面７０４は、対象物４０（図２参照）の複合材料表面である。
【００５６】
ストリンガー７００の欠陥７１２上（または近接位置）にパッチ７０８が配置される。パッチ７０８を配置する前に、欠陥７１２に修理用の準備処理が施される。ハウジング２０４の開口を、開口が欠陥７１２を囲む状態で表面７０４に隣接させて配置することによって、図示のように実質的に閉鎖されたチャンバーが形成される。
【００５７】
ハウジング２０４は、サイドパネル７１６、７１８を含む。パネル７１６、７１８は、可撓性の金属ワイヤーメッシュ、又は、実質的に可撓性で損失率の高い他の適当な材料によって形成することができる。パネル７１６、７１８は、可撓性をもって表面７０４（及びストリンガー７００の表面）に係合することによって、エミッター２０８から出射されたマイクロ波が実質的に閉鎖されたチャンバーから漏れるのを防ぐための十分な封止を実現するように構成することができる。
【００５８】
パネル７１６は、パネル２２０、２２４、２２８、及び／又は２３２に連結されている。パネル７１８は、パネル２２０、２２４、２２８、及び／又は２３２に連結されている。いくつかの実施形態においては、ハウジング２０４を表面７０４上に配置する前に、パネル７１６、７１８を１つ又は複数のパネルに連結（又は着脱可能に連結）してもよい。いくつかの実施形態においては、ハウジング２０４を表面７０４上に配置した後に、パネル７１６、７１８を１つ又は複数のパネルに連結（又は着脱可能に連結）してもよい。いくつかの実施形態においては、パネル７１６、７１８は伸縮自在の部分を含んでおり、これによって、パネル７１６、７１８を取り外すことなく、ハウジング２０４の形状を再構成することができる。
【００５９】
パネル２２０、２２４の下方部は、表面７０４とパネル２２０、２２４との間に十分な封止を実現するように構成された可撓性部分２２０ｂ、２２４ｂ（図３Ｃ参照）をそれぞれ含んでもよい。他の実施形態において、パネル２２０、２２４の下方部は、図７に示すように、剛性ではあるが十分な封止を実現することができる。
【００６０】
装置２００は、出射された放射線が閉鎖されたチャンバーから漏れるのを防止するための任意の適当な構造、機構又は装置を含みうる。例えば、パネル同士の間（例えば、ヒンジ２３６、２４０、２４４における各パネルのダブテイル状ヒンジ部同士の間）の間隙は、出射されたマイクロ波が閉鎖されたチャンバーからハウジング２０４の外部の空間に進むのを防止するように構成することができる。例えば、パネルのダブテイル部間の間隙が、出射される放射線の１つの波長よりも小さくなるように、ヒンジを構成してもよい。いくつかの実施形態においては、表面上に配置する前または後に、ハウジング２０４（例えば、ハウジング２０４の全体、又は、ヒンジなどの一部）を、ワイヤーメッシュ、又は他の適当な遮蔽機構で包囲してもよい。
【００６１】
図７に示した装置の再構成状態において、角度θ１は、図４Ｃに示したハウジング形状における角度θ１よりも小さくなるように調整されている。これによって、凸状の接合界面（例えば、パッチ７０８とストリンガー７００との間）に沿って、より均一に加熱を分散させることができる。例えば、角度θ１を１８０度より小さい適当な角度に減らすことによって、パネル２２８に連結されたアレイ状のエミッター２０８を、パッチ７０８の第１部分７０８ａから略等距離に配置することができ、パネル２３２に連結されたアレイ状のエミッター２０８を、パッチ７０８の第２部分７０８ｂから略等距離に配置することができる。角度θ１を（例えば、ヒンジ２４０の操作によって）調節することによって、パネル２３２に対するパネル２２８の配向を変更することができる。
【００６２】
センサー（または、センサーユニット）２４８は、１つ又は複数の温度（又は熱）センサーを含む。当該１つ又は複数の温度センサーは、欠陥７１２に隣接する第１の位置の第１温度を測定するように構成されていてもよい。例えば、センサー２４８は、第１赤外線検出器（又はカメラ）７２２を含み、当該検出器は、第１の位置の温度を測定するように構成されており、当該第１の位置は、例えばパッチ７０８の第１部分７０８ａに隣接している。
【００６３】
センサー２４８は、欠陥７１２に隣接する第２の位置の第２温度を測定するように構成されていてもよい。例えば、センサー２４８は、第２赤外線検出器（又はカメラ）７２６を含み、当該検出器は、第２の位置の温度を測定するように構成されており、当該第２の位置は、例えばパッチ７０８の第２部分７０８ｂに隣接している。第１の位置は、第２の位置から離間していてもよい。
【００６４】
回路２１２において実行することができる１つ又は複数のフィードバックループは、パネル２２８に連結されたアレイ状のエミッター２０８（例えば、これらのエミッターのす
べて、又は、エミッター２０８ａなどの一部）からのマイクロ波放射線の出射を、第１温度に基づいて調節し、且つ、パネル２３２に連結されたアレイ状のエミッター２０８（例えば、これらのエミッターのすべて、又は、エミッター２０８ｂなどの一部）からのマイクロ放射線の出射を、第２温度に基づいて調節するように構成されている。
【００６５】
いくつかの実施形態においては、１つの検出器が第１の位置及び第２の位置の両方の温度を測定するように構成される。例えば、当該１つの検出器は、ハウジング２０４によって表面上に規定された接合領域の熱画像を取得するように構成された１つの赤外線カメラであってもよい。回路２１２は、取得された熱画像を受信し、画像内における区別可能な第１部分及び第２部分を、それぞれ、第１の位置及び第２の位置に関連付ける。回路２１２は、画像の第１部分から決定された温度に基づく、パネル２２８に関連付けられたアレイ状のエミッターからの出射の調節、及び／又は、画像の第２部分から決定された温度に基づく、パネル２３２に関連付けられたアレイ状のエミッターからの出射の調節をすることができる。
【００６６】
いくつかの実施形態においては、回路２１２は、様々なエミッター２０８を順番に作動させるように構成されている。回路２１２は、出射の順序及び／又は強度を調節することによって、接合領域内の１つの部分（例えば、第１の位置に近い部分）において、接合領域内の別の部分（例えば、第２の位置に近い部分）よりも、強い放射線を出射することができるように構成してもよい。
【００６７】
装置２００は、エミッター２０８のうちの１つ又は複数からのマイクロ波出射を偏波するための任意の適当な機構、構造、又は装置を含んでいてもよい。例えば、装置２００は、１つまたは複数の偏波機構を含む。図７及び図８に示すように、各偏波機構はディスク７３０を含む。各ディスクは、当該ディスクが取り付けられたパネルに対して回転可能である。各ディスクは、長状のスロット７３４を含む。各ディスクは、エミッター２０８の１つに連結されており、これによって、各エミッターによって出射されるマイクロ波放射線が、各スロット７３４を通って出射されるようになっている。各スロット７３４は、出射された第１方向の放射線の通過を阻止するのに十分な狭い幅を有する一方、出射された第２方向の放射線を通過させるのに十分な長さを有する。
【００６８】
ディスク７３０（ひいてはスロット７３４）を回転させることによって、出射された放射線を特定の態様に対応させる（及び／又はカスタマイズする）ことができる。例えば、ある特定の接合界面、特定のハウジング形状、及び／又は特定の出射周波数の組み合わせが、出射された放射線の相加干渉（additive interference）によって、接合界面におけ
る１つ又は複数のホットスポット又はコールドスポットの発生をもたらす場合がある。このような干渉を低減するために、１つ又は複数のディスクを回転させることによって、出射された放射線の方向性を変更することができる。例えば、隣接するスロット７３４ａ、７３４ｂを、図示のように、それぞれの長手方向（すなわち長さ）が互いに実質的に垂直となるように互いに対して配向することによって、スロット７３４ａから出射された放射線が、スロット７３４ｂから出射された放射線の方向性に対して実質的に直交する方向性を有するようにする。これによって、エミッター２０８ｃ、２０８ｄから接合界面への位相ずれに起因する接合界面での干渉を低減することができる。
【実施例３】
【００６９】
この実施例は、材料を接合するための例示的な硬化サイクル（又はプロセス）を説明するものであり、当該サイクルは本明細書に記載された任意の装置に関連させて用いられるものである。図９を参照のこと。
【００７０】
図９は、例示的な硬化サイクルのチャートを、包括的に符号９００として示している。
サイクル９００は、加熱段階９０４、保持段階９０８、及び、冷却段階９１２を含む。
【００７１】
サイクル９００の前に、材料には、接合領域内の接合界面において互いに接合するための準備処理が施され、これは、損傷部分に準備処理を施すこと及び／又はパッチを配置することを含みうる。真空バッグ又は他の減圧器具を接合領域に対して用いることにより、材料を一体に保持する。材料を接合するための装置を用いて、接合領域を規定する。いくつかの実施形態においては、（例えば、装置によって接合領域を規定した後で）真空バッグを装置上に配置する。
【００７２】
段階９０４は、例えば摂氏５４度などの所定の第１温度（例えば、材料間の接合界面に対する所定温度）で開始する。いくつかの実施形態においては、上記の例のいずれかの装置から出射された放射線を用いて、接合界面を加熱する。いくつかの実施形態において、材料（及び／又は接合界面）は、まず、ヒートガンなどの他の熱源によって加熱され、このような熱源は、接着層及び／又は材料を適所に熱結合するために用いられるものであってもよい。段階９０４は、例えば１分あたり摂氏約０．５度から３度の範囲の上昇率などの、所定の第１上昇率で、接合界面の温度を上昇させることを含む。段階９０４は、接合界面が所定の第２温度に到達するまで継続し、当該第２温度は、例えば、摂氏１７７度±摂氏６度などの、接合界面の硬化（又は硬化された）温度である。
【００７３】
段階９０８は、接合界面が所定の第２温度に到達した時に開始する。段階９０８は、例えば１５０〜２１０分などの所定時間、当該所定の第２温度を維持することを含む。所定の第２温度を所定時間維持することによって、（例えば接合界面において）材料間に適切な接合を形成することができる。
【００７４】
段階９１２は、上記所定時間が経過した時に開始する。段階９１２は、例えば、１分あたり摂氏３度以下などの所定の第２の率で、接合界面の温度を低下させることを含む。当該所定の第２の率は、接合強度を低下させることなく接合界面の温度を低下させることができる最大の率であってもよい。段階９１２は、接合界面が、例えば摂氏６０度以下などの所定の第３温度に到達するまで継続される。接合界面が所定の第３温度に到達すると、真空バッグ内の圧力を解放し、真空バッグ及び装置を取り除き、材料間の接合を検査する。
【実施例４】
【００７５】
この実施例は、材料を接合する方法を説明するものである。図１０〜図１３を参照のこと。
【００７６】
図１０は、本開示の態様による材料を接合するための装置に関連させて行われる、包括的に符号１０００で示される方法の複数の工程を示している。方法１０００の様々な工程を以下に説明し且つ図１０に示しているが、これらの工程のすべてを必ずしも行う必要はなく、また、場合によっては、ここに示した順序とは異なる順序で行ってもよい。
【００７７】
方法１０００は、接合領域に準備を施す工程１００２を含む。工程１００２において、対象物の表面部分に、新設の表面部分と接合するための準備処理が施される。表面部分は、対象物の欠陥である場合もあれば、欠陥のない部分の場合もある。表面部分に準備処理を施すことは、対象物から材料の一部を取り除くこと、対象物の（既存の）表面部分に新設の表面部分を配置すること、及び／又は、真空バッグ収容及び新設の表面部分が配置された領域の減圧を行うことによって新設の表面部分と対象物の表面部分とを一体に保持すること、を含みうる。工程１００２において、対象物に装置を配置することによって、接合領域を規定する。装置は、１つ又は複数のマイクロ波エミッターなどの非伝熱性且つ非対流性の加熱器具、スペーシング機構、及び、加熱器具が連結された高損失材料製のハウ
ジングなどの遮蔽機構を含む。
【００７８】
方法１０００は、非伝熱性の加熱段階を行う工程１００４、保持段階を行う工程１００６、冷却段階を行う工程１００８（例えば、図９に示した段階９０４、９０８、９１２と同様のもの）を含む。工程１００４においては、対象物の表面部分と新設の表面部分との間の接合界面の温度を、接合界面の温度が所定の第１温度に到達するまで第１の率で上昇させるように、装置が構成及び／又は操作される（例えば、図９の段階９０４参照）。所定の第１温度は、例えば、接合界面の硬化温度である。工程１００６においては、接合界面の温度が、所定時間、所定の第１温度に（または、ほぼ第１温度に）維持されるように、装置が構成及び／又は操作される（例えば、図９の段階９０８参照）。工程１００８においては、接合界面が所定の第２温度に到達するまで、接合界面の温度が所定の第２の率で低下するように、装置が構成及び／又は操作される（例えば、図９の段階９１２参照）。
【００７９】
方法１０００は、材料（例えば、新設の表面部分と対象物の表面部分）間に形成された接合を検査する工程１０１０を含む。工程１０１０において、ユーザーは、対象物の表面から装置を取り除き、真空バッグを取り除き、接合を検査することによって、装置が接合界面を十分に加熱することによって所望の硬化が得られたかどうかを調べる。
【００８０】
図１１は、包括的に符号１１００で示される操作を示しており、これは、非伝熱性の加熱段階のためのフィードバックループの一実施形態によって行われうる操作である。このフィードバックループは、装置の回路で実行することができる。
【００８１】
操作１１００は、表面温度値を取得する工程１１０２を含む。表面温度値は、接合界面に隣接する対象物の表面部分及び／又は新設の表面部分の表面温度の測定値を含む。装置の１つ又は複数の温度センサーが、表面温度値を取得する。制御部、又は、装置の他の適当な回路が、１つ又は複数の温度センサーから、表面温度値を受信する。
【００８２】
操作１１００は、表面温度を内層温度に変換する工程１１０４を含む。１つ又は複数のマイクロ波エミッターは、指向性を与えられたマイクロ波によって、接合界面を非伝熱的且つ非対流的に加熱する。マイクロ波は、接合界面の非露出位置にある接合部（例えば接着剤）における分子構造を直接励起させる。例えば、図４Ｃにおける接合界面３５４は、露出されていない接合界面の内層の位置に対応している。この非露出位置の分子構造を励起することによって、熱が生成され、この熱は接合界面の他の部分に伝熱により伝達される。接合界面の露出部分（例えば、図４Ｃの接合界面３１２の水平部分）に伝熱的に伝達された熱は、対流により放散されうる。しかし、接合界面の他の非露出部分（例えば、図４Ｃの接合界面３１２における傾斜部の下方部）に伝熱により伝達された熱は、対流により放散されず、これによって、内層の温度が表面温度より高い状態になる。工程１１０４において、装置の回路（例えば、制御部及び／又はデータ処理システム）は、測定した表面温度に基づいて内層温度を決定する。決定された内層温度は、１つ又は２つの要素、例えば、接合界面の形状、接合界面の深さ、及び／又は、接合される材料の組成、に基づいた推定値である。回路は、変換テーブルにアクセスすることによって、内層温度を決定する。変換テーブルは、特定の表面温度を特定の内層温度に関連付けたものである。
【００８３】
操作１１００は、内層温度が硬化温度に等しい（又は到達した）かどうかを判断する工程１１０６を含む。いくつかの例において、硬化温度は、摂氏約１７７度である。他の例において、硬化温度は、摂氏約１２１度である。工程１１０６において、装置の回路が、内層温度が硬化温度に等しい（又は到達している）かどうかを判断する。内層温度が硬化温度に到達したと判断されると、操作１１００は、保持段階に進む工程１１０８に移行する（図９の段階９０８及び図１０の段階１００６参照）。
【００８４】
ただし、工程１１０６において、内層温度が硬化温度に等しくない（例えば、硬化温度より低い）と判断された場合、操作１１００は工程１１１０に進む。工程１１１０において、回路は、内層温度上昇率が、例えば１分あたり摂氏０．５度などの所定の第１閾値率より小さいかどうかを判断する。工程１１１０において、上昇率が所定の第１閾値率より小さいと判断されると、操作１１００は、１つ又は複数のマイクロエミッターに対する電力を上げる工程１１１２に進み、工程１１０２に戻る。工程１１１０において、上昇率が所定の第１閾値率以上であると判断されると、操作１１００は工程１１１４に進む。
【００８５】
工程１１１４において、回路は、内層温度上昇率が、例えば１分あたり摂氏３度などの所定の第２閾値率より大きいかどうかを判断する。工程１１１４において、内層温度上昇率が所定の第２閾値率より大きくないと判断されると、操作１１００は工程１１０２に戻る。ただし、工程１１１４において、内層温度上昇率が所定の第２閾値率より大きいと判断されると、操作１１００は、１つ又は複数のマイクロエミッターに対する電力を下げる工程１１１６に進み、工程１１０２に戻る。
【００８６】
図１２は、包括的に符号１２００で示される操作１２００を示しており、この操作は、保持段階のためのフィードバックループの一実施形態によって行われうるものである。このフィードバックループは、装置の回路で実行することができる。
【００８７】
操作１２００は、表面温度値を取得する工程１２０２、及び、取得した表面温度を内層温度に変換する工程１２０４を含む。工程１２０２は、操作１１００における工程１１０２と同様である。工程１２０４は、操作１１００における工程１１０４と同様である。
【００８８】
操作１２００は、内層温度が低閾値温度より低いかどうかを判断する工程１２０６を含む。低閾値温度は、例えば硬化温度（又は、接合界面が適切に硬化される温度範囲内の所定の低温）である。工程１２０６において、内層温度が低閾値温度より低いと判断されると、操作１２００は、１つ又は複数のマイクロエミッターに対する電力を上げる工程１２０８に進み、工程１２０２に戻る。
【００８９】
ただし、工程１２０６において、内層温度が低閾値温度より低くないと判断されると、操作１２００は、保持段階における経過時間が、所定の保持時間に到達している（又は、等しい）かどうかを判断する工程１２１０に進む。所定の保持時間は、接合界面が適切に硬化されるのに必要な保持時間である。
【００９０】
工程１２１０において、経過時間が所定時間に到達していないと判断されると、操作１２００は、内層温度が高閾値温度より高いかどうかを判断する工程１２１２に進む。高閾値温度は、接合界面が適切に硬化される温度範囲内の所定の高温である。工程１２１２において、内層温度が高閾値温度より高いと判断されると、操作１２００は、１つ又は複数のマイクロエミッターに対する電力を下げる工程１２１４に進み、工程１２０２に戻る。ただし、工程１２１２において、内層温度が高閾値温度より高くないと判断されると、操作は、（例えば、１つ又は複数のマイクロエミッターに対する電力を下げることなく）工程１２０２に戻る。
【００９１】
工程１２１０において、経過時間が所定時間に到達していたと判断されると、操作１２００は、冷却段階に進む工程１２１６に進む（例えば、図９の段階９１２及び図１０の工程１００８を参照）。
【００９２】
図１３は、包括的に符号１３００で示される操作１３００を示しており、この操作は、冷却段階のためのフィードバックループの一実施形態によって行われるものである。この
フィードバックループは、装置の回路で実行することができる。
【００９３】
操作１３００は、表面温度値を取得する工程１３０２、及び、取得した表面温度を内層温度に変換する工程１３０４を含む。工程１３０２は、操作１１００における工程１１０２と同様である。工程１３０４は、操作１１００における工程１１０４と同様である。
【００９４】
操作１３００は、内層温度低下率が所定の第３閾値率より小さいかどうかを判断する工程１３０６を含む。所定の第３閾値率は、例えば、硬化された接合を損傷することなく内層温度が低下する率である。例えば、所定の第３閾値率は、１分あたり摂氏３度である。工程１３０６において、内層温度低下率が所定の第３閾値率以上であると判断されると、操作１３００は、１つ又は複数のマイクロエミッターに対する電力を下げる工程１３０８に進み、工程１３０２に戻る。ただし、工程１３０６において、内層温度低下率が所定の第３閾値率未満であると判断されると、操作１３００は、内層温度が、例えば摂氏６０度などの適切な低温以下であるかどうかを判定する工程１３１０に進む。当該適切な低温は、その温度以下であれば、硬化された接合界面の温度が、硬化された接合を損傷することなく、所定の第３閾値率より大きい率で低下する温度である。
【００９５】
工程１３１０において、内層温度が適切な低温より高いと判断されると、操作１３００は工程１３０２に戻る。ただし、工程１３１０において、内層温度が適切な低温以下であると判断されると、操作１３００は、１つ又はそれ以上のマイクロ波エミッターに対する電力供給を切る工程１３１２に進む。
【実施例５】
【００９６】
この実施例は、材料を接合する別の方法を説明するものである。図１４を参照のこと。
【００９７】
図１４は、本開示の態様による材料を接合するための装置に関連させて行われる、包括的に符号１４００で示される方法の複数の工程を示している。方法１４００の様々な工程を以下に説明し且つ図１４に示しているが、これらの工程すべてを必ずしも行う必要はなく、また、場合によっては、ここに示した順序とは異なる順序で行ってもよい。
【００９８】
方法１４００は、対象物の表面における硬化領域内の２つの材料間に接合界面を規定する工程１４０２を含む。複数の複合材料の層を接合することによってパッチを形成する。工程１４０２において、対象物の表面部分には、パッチと接合するための準備処理が施される。表面部分の準備処理は、研磨、研削、または他の方法によって表面部分からいくらか材料を取り除くことを含みうる。表面部分は、表面に関連付けられており、２つの材料のうちの一方である。表面部分は、表面にある窪みを含みうる。表面部分は、壁部を貫通する穴を含みうる。パッチは、２つの材料のうちの他方である。接合界面を規定することは、パッチと、準備処理が施された表面部分との間に、熱硬化性接着剤を配置することを含みうる。
【００９９】
方法１４００は、硬化領域の外側に位置する表面を直接加熱することなく、接合界面を非伝熱的に加熱する工程１４０４を含む。例えば、硬化領域は、ハウジングによって包囲され、当該ハウジングは、硬化領域の外側における対象物の表面及びハウジングの周囲の空間から硬化領域を隔離するように構成されたものである。硬化領域を包囲することは、ハウジングの形状を調節すること、及び、ハウジングの可撓性の部分を対象物の表面の湾曲部に当接させて封止することを含む。接合界面を加熱することは、接合界面にマイクロ波放射線を印加することを含む。マイクロ波放射線を印加することは、ハウジングに連結された複数のマイクロ波エミッターからマイクロ波放射線を出射することを含む。
【０１００】
方法１４００は、接合領域内のある位置の温度を測定し、測定された温度に応じて当該
位置での加熱効果を調節する工程１４０６を含む。例えば、工程１４０６は、温度センサーによって接合界面の温度を測定し、当該測定温度に基づいてマイクロ波エミッターの少なくとも一部からのマイクロ波の出射を調節することを含む。
【実施例６】
【０１０１】
この実施例は、材料を接合する別の方法を説明するものである。図１５を参照のこと。
【０１０２】
図１５は、本開示の態様による材料を接合するための装置に関連させて行われる、包括的に符号１５００で示される方法の複数の工程を示している。方法１５００の様々な工程を以下に説明し且つ図１５に示しているが、これらの工程すべてを必ずしも行う必要はなく、また、場合によっては、ここに示した順序とは異なる順序で行ってもよい。
【０１０３】
方法１５００は、対象物の表面に接合領域を規定する工程１５０２を含む。当該表面は、修理が必要な変形部を含んでいる。当該表面は、既存の複合材料の表面である。当該複合材料は、予め硬化されている。
【０１０４】
方法１５００は、変形部に隣接させてパッチ材料を設ける工程１５０４を含む。パッチは、母材及び／又は強化材を含む。変形部に隣接して設けられるパッチ材料は、硬化された状態であっても、未硬化の状態であってもよい。
【０１０５】
方法１５００は、接合領域にハウジングを配置する工程１５０６を含む。ハウジングは、内部、及び、内部につながる開口を含む。ハウジングは、当該ハウジングの内部に設けられた少なくとも１つのマイクロ波エミッターを含む。ハウジングは、マイクロ波エミッターからの放射線が接合領域の外側に位置する表面に到達するのを防止するように構成されている。例えば、ハウジングは、損失率の高い材料によって形成されている。接合領域にハウジングを配置することは、開口を表面に隣接させてつなげる（例えば配置する）ことを含む。接合領域にハウジングを配置することは、上記少なくとも１つのマイクロ波エミッターを接合領域に向けることを含む。
【０１０６】
任意の構成として、方法１５００は、出射特性を最適化するためにハウジングの形状を修正する工程１５０８を含む。例えば、複数のマイクロ波エミッターがハウジングに連結されており、変形部とパッチ材料との間に接合界面が規定されている場合、ハウジングの形状を修正することは、接合界面の形状に実質的に合致するように、エミッターの配置及び／又は形状を調節することを含んでもよい。
【０１０７】
方法１５００は、パッチが対象物に適切に接合されるまで、接合領域にマイクロ波放射線を出射する工程１５１０を含む。対象物にパッチを適切に接合することは、少なくとも１つのマイクロ波エミッターから接合領域にマイクロ波放射線を出射することによって、接合界面上で加熱段階、保持段階、冷却段階を行うことを含む。いくつかの実施形態においては、接合領域にマイクロ波放射線を出射することは、第１方向性を有するマイクロ波放射線を接合領域の第１の位置に印加すること、及び、第２方向性を有するマイクロ波放射線を接合領域の第２の位置に印加することを含む。第１方向性は第２方向性とは異なる（例えば、実質的に直交する）。
【実施例７】
【０１０８】
この実施例は、本開示の態様によるデータ処理システム１６００を説明するものである。本実施例において、データ処理システム１６００は、図１〜図１５における操作及び／又は機能の１つ又は複数を実施するための、及び／又は、それらに関連して説明された例示的なデータ処理システムである。図１６を参照のこと。
【０１０９】
この例において、データ処理システム１６００は、通信フレームワーク１６０２を含む。通信フレームワーク１６０２は、プロセッサユニット１６０４、メモリ１６０６、永続記憶装置１６０８、通信ユニット１６１０、入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット６１２、及び、ディスプレイ１６１４間の通信を提供するものである。メモリ１６０６、永続記憶装置１６０８、通信ユニット１６１０、入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット１６１２、及び、ディスプレイ１６１４は、プロセッサユニット１６０４が通信フレームワーク１６０２を介してアクセス可能なリソースの例である。
【０１１０】
プロセッサユニット１６０４は、メモリ１６０６にロードされた、ソフトウェアに対する命令を実行する役割を行う。プロセッサユニット１６０４は、個々の実施形態によって、所定数のプロセッサであってもよいし、マルチプロセッサコアであってもよいし、他のタイプのプロセッサであってもよい。また、プロセッサユニット１６０４は、所定数の異種プロセッサシステムを用いて実現することができ、このような異種プロセッサシステムにおいては、主プロセッサが二次プロセッサとともに単一のチップ上に存在している。別の例として、プロセッサユニット１６０４は、同種のプロセッサを複数個含む対称型マルチプロセッサシステムであってもよい。
【０１１１】
メモリ１６０６及び永続記憶装置１６０８は、記憶装置１６１６の例である。記憶装置とは、情報を保存することができる任意のハードウェア部分であり、情報とは、例えば、限定するものではないが、データ、関数型のプログラムコード、及び、他の適当な一時的又は永続的情報である。
【０１１２】
記憶装置１６１６は、これらの例において、コンピューター可読記憶装置とも呼ばれる。メモリ１６０６は、これらの例において、例えば、ランダムアクセスメモリ、又は他の適当な揮発性もしくは不揮発性の記憶装置であってもよい。永続記憶装置１６０８は、個々の実施形態によって、様々な形態をとることができる。
【０１１３】
例えば、永続記憶装置１６０８は、１つまたは複数のコンポーネント又はデバイスを含んでいてもよい。例えば、永続記憶装置１６０８は、ハードドライブ、フラッシュメモリ、書換え可能な光ディスク、書換え可能な磁気テープ、又はこれらの適当な組み合わせであってもよい。永続記憶装置１６０８によって使用される媒体は、取り外し可能であってもよい。例えば、取り外し可能なハードドライブを、永続記憶装置１６０８に用いてもよい。
【０１１４】
これらの例において、通信ユニット１６１０は、他のデータ処理システム又は装置との通信を行う。これらの例において、通信ユニット１６１０は、ネットワークインターフェイスカードである。通信ユニット１６１０は、物理的な通信リンクおよび無線通信リンクのいずれか一方又は両方を用いて、通信を行うことができる。
【０１１５】
入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット１６１２は、データ処理システム１６００に接続された他の装置に対するデータの入出力を可能にする。例えば、入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット１６１２は、キーボード、マウス、及び／又は他の適当な入力装置を用いたユーザー入力に対する接続手段を提供する。また、例えば、入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット１６１２は、プリンタに出力を送信することができる。ディスプレイ１６１４は、ユーザーに対して情報を表示する機構を提供する。
【０１１６】
オペレーティングシステム、アプリケーション、及び／又はプログラムに対する命令は、記憶装置１６１６に配置されており、記憶装置は、通信フレームワーク１６０２を介して、プロセッサユニット１６０４と通信している。これらの例において、命令は、永続記憶装置１６０８に関数の形態で格納されている。これらの命令は、メモリ１６０６に配置
され、プロセッサユニット１６０４によって実行することができる。様々な実施形態のプロセスは、プロセッサユニット１６０４によって、コンピューター実行可能な命令を用いて実行することができ、これらの命令は例えばメモリ１６０６などのメモリに配置してもよい。
【０１１７】
これらの命令は、プログラム命令、プログラムコード、コンピューター使用可能プログラムコード、またはコンピューター可読プログラムコードと呼ばれ、プロセッサユニット１６０４内のプロセッサによって読み取り及び実行することができる。種々の実施形態におけるプログラムコードは、様々な物理的又はコンピューター可読媒体、例えばメモリ１６０６や永続記憶装置１６０８、で実現してもよい。
【０１１８】
プログラムコード１６１８は、例えば、関数型で記述されたものであり、選択的に取り外し可能なコンピューター可読媒体１６２０上に配置されたものであって、データ処理システム１６００にロード又は転送され、プロセッサユニット１６０４によって実行される構成であってもよい。これらの例において、プログラムコード１６１８及びコンピューター可読媒体１６２０は、コンピュータプログラム製品１６２２を構成している。一例において、コンピューター可読媒体１６２０は、コンピューター可読記憶媒体１６２４又はコンピューター可読信号媒体１６２６であってもよい。
【０１１９】
コンピューター可読記憶媒体１６２４は、例えば、光ディスク又は磁気ディスクを含み、このようなディスクは、永続記憶装置１６０８の一部であるドライブ又は他の装置に挿入又は配置されて、永続記憶装置の一部である、ハードドライブなどの記憶装置にデータ転送が行われる。コンピューター可読記憶媒体１６２４は、永続記憶装置として構成されてもよく、その例としては、データ処理システム１６００に接続されるハードドライブ、サムドライブ、又はフラッシュメモリなどが挙げられる。場合によっては、コンピューター可読記憶媒体１６２４は、データ処理システム１６００から取り外し可能でなくてもよい。
【０１２０】
これらの例において、コンピューター可読記憶媒体１６２４は、プログラムコード１６１８を伝える又は送信する媒体というよりはむしろ、プログラムコード１６１８を記憶するために用いられる物理的すなわち有形の記憶装置である。コンピューター可読記憶媒体１６２４を、コンピューター可読有形記憶装置又はコンピューター可読物理的記憶装置ともいう。換言すれば、コンピューター可読記憶媒体１６２４は、人が触れることができる媒体である。
【０１２１】
これに代えて、コンピューター可読信号媒体１６２６を用いて、プログラムコード１６１８を、データ処理システム１６００に伝送してもよい。コンピューター可読信号媒体１６２６は、例えば、プログラムコード１６１８を含む伝達データ信号であってもよい。例えば、コンピューター可読信号媒体１６２６は、電磁信号、光信号、及び／又は他の適当な種類の信号であってもよい。これらの信号は、無線通信リンク、光ファイバケーブル、同軸ケーブル、ワイヤー、及び／又は任意の他の適当な種類の通信リンクなどの通信リンクを介して伝送することができる。換言すれば、通信リンク及び／又は接続は、例示的な実施例において、有形であっても無線であってもよい。
【０１２２】
いくつかの例示的な実施形態において、プログラムコード１６１８をは、ネットワークを介して、別の装置又はデータ処理システムからコンピュータ可読信号媒体１６２６を介してダウンロードし、データ処理システム１６００内で使用してもよい。例えば、サーバーのデータ処理システム内のコンピューター可読記憶媒体に格納されているプログラムコードを、ネットワークを介して、サーバーからデータ処理システム１６００にダウンロードしてもよい。プログラムコード１６１８を提供するデータ処理システムは、サーバコン
ピュータ、クライアントコンピュータ、又は、プログラムコード１６１８を格納および送信することができる他のデバイスであってもよい。
【０１２３】
データ処理システム１６００用に例示した様々なコンポーネントは、様々な実施形態が実施される態様を構成的に限定するものではない。データ処理システム１６００用に例示したものに対する追加のコンポーネント及び／又はこれらに代わるコンポーネントを含むデータ処理システムにおいても、様々な例示の実施形態を実施することができる。図１６に示した他のコンポーネントは、図示の例示的な実施例から変更してもよい。プログラムコードを実行することができる任意のハードウェア装置又はシステムを用いて、様々な実施形態を実行することができる。一例として、データ処理システム１６００は、無機コンポーネントと組み合わさった有機コンポーネントを含んでいてもよいし、人間を除く有機コンポーネントによって全体が構成されていてもよい。例えば、記憶装置は、有機半導体を含んで構成されていてもよい。
【０１２４】
別の例示的な実施例において、プロセッサユニット１６０４は、特定の用途のために製造又は構成された回路を有するハードウェアユニットの形態であってもよい。このタイプのハードウェアは、操作を実行する構成とするために記憶装置からメモリにプログラムコードを読み込む必要なく、操作を実行することができる。
【０１２５】
例えば、プロセッサユニット１６０４がハードウェアユニットの形態をとる場合、プロセッサユニット１６０４は、回路システム、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルロジックデバイス、又は、いくつかの操作を行うように構成された他の適切なタイプのハードウェアであってもよい。プログラマブルロジックデバイスの場合、当該デバイスは、所定数の操作を行うように構成される。当該装置は、所定数の操作を行うように、後ほど再構成してもよいし、永久的に構成してもよい。プログラマブルロジックデバイスの例としては、例えば、プログラマブルロジックアレイ、プログラマブルアレイロジック、フィールドプログラマブルロジックアレイ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、及び、他の適切なハードウェア装置がある。このタイプの実施においては、様々な実施形態のためのプロセスをハードウェアユニットにおいて実施することができるので、プログラムコード１６１８を省いてもよい。
【０１２６】
さらに別の実施例において、プロセッサユニット１６０４は、コンピューター及びハードウェアユニット内のプロセッサの組み合わせを用いて実施してもよい。プロセッサユニット１６０４は、プログラムコード１６１８を実行するように構成された所定数のハードウェアユニット及び所定数のプロセッサを含む。この図示の例では、プロセスのいくつかは所定数のハードウェアユニットにおいて実行され、他のプロセスは所定数のプロセッサにおいて実行される。
【０１２７】
別の例において、通信フレームワーク１６０２を実施するためにバスシステムを用いてもよく、これは、システムバス又は入出力バスなどの１つ又は複数のバスを含んでいてもおよい。もちろん、バスシステムは、バスシステムに連結された様々なコンポーネント間のデータ転送を実現する任意の適当な種類のアーキテクチャーを用いて実施することができる。
【０１２８】
さらに、通信ユニット１６１０は、データの送信、データの受信、又はデータの送信と受信との両方を行う所定数のデバイスを含んでいてもよい。通信ユニット１６１０は、例えば、モデム又はネットワークアダプター、２つのネットワークアダプター、又はこれらの適当な組み合わせであってもよい。また、メモリは、例えば、メモリ１６０６、又は、通信フレームワーク１６０２に存在するインターフェース及びメモリコントローラハブにみられるようなキャッシュであってもよい。
【０１２９】
本明細書に記載したフローチャート及びブロック図は、様々な例示的な実施形態によるシステム、方法、及びコンピュータープログラム製品の可能な実施態様の構成、機能、及び動作を示すものである。この点において、フローチャート又はブロック図における各ブロックは、モジュール、セグメント、またはコードの一部を表すこともあり、これらは、特定の論理機能を実行するための１つ又は複数の実行可能な命令である。なお、いくつかの代替の実施態様において、ブロックに示した機能が、図に示した順序とは異なる順序で起こってもよい。例えば、含まれる機能によっては、連続するものとして示されている２つのブロックの機能が実質的に同時に実行されてもよいし、ブロックの機能が時には逆の順序で実行されてもよい。
【０１３０】
また、本開示は、以下の付記による実施形態を含む。
【０１３１】
１．  材料同士を接合する方法であって、
対象物の表面における硬化領域内で２つの材料間に接合界面を規定することと、
前記硬化領域の外側における前記表面を直接加熱することなく、前記接合界面を非伝熱的に加熱すること、とを含む方法。
【０１３２】
２．  前記加熱する工程は、前記接合界面にマイクロ波放射線を印加することを含む、付記１に記載の方法。
【０１３３】
３．  前記印加する工程は、ハウジングに連結された複数のマイクロ波エミッターからマイクロ波放射線を出射することを含む、付記２に記載の方法。
【０１３４】
４．  温度センサーで前記接合界面の温度を測定することと、前記測定された温度に基づいて、前記マイクロ波エミッターの少なくとも一部からの前記マイクロ波放射線の出射を調節すること、とをさらに含む、付記３に記載の方法。
【０１３５】
５．  前記ハウジングによって前記硬化領域を包囲することをさらに含み、前記ハウジングは、前記硬化領域の外側に位置する前記対象物の前記表面、及び、前記ハウジングを囲む空間から、前記硬化領域を隔離するよう構成されている、付記２に記載の方法。
【０１３６】
６．  前記包囲する工程は、前記ハウジングの形状を調整することと、前記ハウジングの可撓性部分を、前記対象物の前記表面の湾曲部に対して封止すること、とを含む、付記５に記載の方法。
【０１３７】
７．  前記規定する工程は、前記２つの材料の間に熱硬化性の接着剤を配置することを含む、付記１に記載の方法。
【０１３８】
８．  パッチを接合しようとする表面部分に準備処理を施すことをさらに含み、前記表面部分は前記表面に関連付けられており且つ前記２つの材料のうちの一方であり、前記パッチは、前記２つの材料のうちの他方である、付記１に記載の方法。
【０１３９】
９．  前記表面部分は、前記表面の窪みを含む、付記８に記載の方法。
【０１４０】
１０．  前記表面部分は、壁部を貫通する穴を含む、付記８に記載の方法。
【０１４１】
１１．  複合材料の複数の層を互いに接合することによって前記パッチを形成することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【０１４２】
１２．  材料同士を接合する方法であって、
対象物における、修理すべき変形部を含む表面に接合領域を規定することと、
前記変形部に隣接させてパッチ材料を設けることと、
前記接合領域にハウジングを配置することとを含み、当該ハウジングは、内面に設けられた少なくとも１つのマイクロ波エミッターを有し、前記エミッターは、前記接合領域に向けられており、前記ハウジングは、マイクロ波エミッターによる放射が、前記接合領域の外側における前記表面に到達するのを防ぐように構成されており、
前記パッチが前記対象物に適切に接合されるまで、前記接合領域にマイクロ波放射線を出射すること、をさらに含む、方法。
【０１４３】
１３．  前記出射する工程は、第１方向性を有するマイクロ波放射線を、前記接合領域の第１の位置に印加すること、及び、第２方向性を有するマイクロ波放射線を、前記接合領域の第２の位置に印加すること、を含み、前記第１方向性は前記第２方向性とは異なる、付記１２に記載の方法。
【０１４４】
１４．  材料同士を接合するための装置であって、
内面及び開口を有するハウジングと、
前記ハウジングの前記内面に設けられた１つ又は複数のマイクロ波エミッターとを含み、
前記ハウジングは、修理を必要とする欠陥を有する表面に取り付けるように構成されており、前記ハウジングの前記開口は、前記表面に隣接し且つ前記欠陥を囲み、前記ハウジング及び前記表面は、実質的に閉鎖されたチャンバーを形成する、装置。
【０１４５】
１５．  前記ハウジングは、前記開口の大きさを選択的に調節できるように構成されている、付記１４に記載の装置。
【０１４６】
１６．  前記ハウジングは、１つ又は複数の可撓性のパネル部分を含み、前記パネル部分は、前記表面に可撓性をもって係合することによって、前記１つ又は複数のエミッターから出射されたマイクロ波放射線が前記実質的に閉鎖されたチャンバーから漏れることを防ぐように構成されている、付記１４に記載の装置。
【０１４７】
１７．    前記ハウジングは、少なくとも第１のパネル及び第２のパネルを含み、前記第１のパネルは、前記１つ又は複数のマイクロ波エミッターのうちの第１のマイクロ波エミッターを含み、前記第２のパネルは、前記１つ又は複数のマイクロ波エミッターのうちの第２のマイクロ波エミッターを含み、前記装置は、前記第２のパネルに対する前記第１のパネルの配向を変更するための再構成装置をさらに含む、付記１４に記載の装置。
【０１４８】
１８．  前記１つ又は複数のマイクロ波エミッターを選択的に作動させるための制御部をさらに含む、付記１７に記載の装置。
【０１４９】
１９．    前記欠陥に隣接する第１の位置の第１温度、及び、前記欠陥に隣接する第２の位置の第２温度、を測定するよう構成された１つ又は複数の熱センサーをさらに含み、前記第１の位置は前記第２の位置から離間している、付記１８に記載の装置。
【０１５０】
２０．  前記第１のマイクロ波エミッターは前記第１の位置に隣接しており、前記第２のマイクロ波エミッターは前記第２の位置に隣接しており、前記装置は、前記第１温度に基づいて前記第１のマイクロ波エミッターからのマイクロ波放射線の出射を調節するため、及び、前記第２温度に基づいて前記第２のマイクロ波エミッターからの出射を調節するための、１つ又は複数のフィードバックループをさらに含む、付記１９に記載の装置。
【０１５１】
［動作方法／使用］
一実施例において、航空機、自転車などの対象物または他の対象物の複合材料の表面において、損傷した領域が特定される。この損傷領域を形成している複合材料の一部を除去することによって、損傷領域に対して修理のための準備を施す。準備が施された損傷領域にパッチを配置する。真空バッグを用いて、パッチ及び準備が施された損傷領域が置かれた空間を真空にする。ハウジングと、ハウジングの内面に設けられた１つ又は複数のマイクロ波エミッターとを含む装置を、対象物の表面に取り付け、ハウジングの内側に通じる開口が上記表面に隣接し欠陥を囲み、ハウジングと対象物の表面が実質的に閉鎖されたチャンバーを形成するようにする。装置を作動させることによって、マイクロ波エミッターの１つ又はそれ以上から、パッチと準備が施された損傷領域との間の接合界面に、マイクロ波放射線が出射される。ハウジングは、出射された放射線を閉鎖チャンバー内に実質的に閉じ込めるように構成されている。装置の回路は、出射された放射線を調節することによって、加熱段階、保持段階、及び冷却段階における接合界面の温度を制御し、これによって、準備が施された損傷表面にパッチを適切に接合する。回路は、冷却段階が完了すると技術者に知らせてもよい。技術者は、表面から装置を取り除き、真空バッグを取り除き、パッチと対象物との間の接合を検査する。
【０１５２】
あるいは、当該装置を用いて、例えば組み立てライン上などの、製造の新しい物品の作成など、どのような目的でどのような複合材を接合してもよい。
【０１５３】
［有益性、特徴、利点］
本明細書に記載した様々な実施形態は、材料を接合するための周知の方法に対して、いくつかの利点を有する。例えば、本明細書に記載した例示的な実施例は、対象物の既存の表面部分と、新設の表面部分との間の接合界面をマイクロ波放射線を当てるによって、伝熱的ではなく直接加熱することを可能にし、これによって、接合界面の温度制御を改善したり、接合界面に沿った熱分散を実現したり、誤った位置を加熱することを抑制したり、加熱速度を高めたり、硬化時間を短縮したり、熱暴走を防いだりすることができる。ただし、本明細書に記載したすべての実施形態が、同じ利点又は同じ程度の利点を有するとは限らない。
【０１５４】
［結論］
上述の開示は、独自の有用性を持つ複数の別個の開示を包含しうる。これらの開示のそれぞれを、その好ましい形態で開示しているが、本明細書に開示及び図示されたそれらの具体的な実施形態は、限定的な意味でとらえられるべきではなく、多くの変形例が存在しうる。本開示の要旨は、本明細書に開示された様々な要素、特徴、機能、及び／又は特性の、すべての新規且つ非自明の組み合わせ及びサブコンビネーションを含む。以下の特許請求の範囲は、新規且つ非自明とみなされる、いくつかの組み合わせ及びサブコンビネーションを特に示している。特徴、機能、要素、及び／又は特性の、その他の組み合わせ及びサブコンビネーションにおいて実施される開示は、本願又は関連出願による優先権を主張する出願において、特許請求の範囲に記載されうる。このような特許請求の範囲は、異なる開示を対象としたもの、同じ開示を対象としたもの、元の特許請求の範囲よりも広いもの、狭いもの、均等のもの、または異なるもの、のいずれであろうとも、本開示の要旨に含まれるものとみなされる。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年7月13日(2018.7.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物（２２）の表面部分（２６）を加熱するための装置であって、
内面及び開口を有するハウジング（２０４）と、
前記ハウジングの前記内面に設けられた１つ又は複数のマイクロ波エミッター（２０８）とを含み、
前記ハウジングは、前記対象物の表面に取り付けるように構成されており、前記ハウジングの前記開口は、前記対象物の表面に隣接し且つ前記表面部分（２６）を囲み、前記ハウジングは、当該ハウジングを囲む空間から前記表面部分を隔離する、装置。
【請求項２】
前記ハウジング（２０４）は、前記開口の大きさを選択的に調節できるように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ハウジング（２０４）は、１つ又は複数の可撓性のパネル部分（２２０ｂ／２２４ｂ）を含み、前記パネル部分は、前記対象物の表面に可撓性をもって係合することによって、前記１つ又は複数のエミッター（２０８）から出射されたマイクロ波放射線（２１６）が前記ハウジングから外部に漏れることを防ぐように構成されている、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記ハウジング（２０４）は、少なくとも第１のパネル及び第２のパネルを含み、前記第１のパネルは、前記１つ又は複数のマイクロ波エミッターのうちの第１のマイクロ波エミッター（２０８）を含み、前記第２のパネルは、前記１つ又は複数のマイクロ波エミッターのうちの第２のマイクロ波エミッターを含み、前記装置は、前記第２のパネルに対する前記第１のパネルの配向を変更するための再構成装置をさらに含む、請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記１つ又は複数のマイクロ波エミッターを選択的に作動させるための制御部（２５２）をさらに含む、請求項１〜４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
前記表面部分（２６）に隣接する第１の位置の第１温度、及び、前記表面部分に隣接する第２の位置の第２温度、を測定するよう構成された１つ又は複数の熱センサー（２４８）をさらに含み、前記第１の位置は前記第２の位置から離間している、請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記第１のマイクロ波エミッター（２０８）は前記第１の位置に隣接しており、前記第２のマイクロ波エミッターは前記第２の位置に隣接しており、前記装置は、前記第１温度に基づいて前記第１のマイクロ波エミッターからのマイクロ波放射線（２１６）の出射を調節するため、及び、前記第２温度に基づいて前記第２のマイクロ波エミッターからの出射を調節するための、１つ又は複数のフィードバックループをさらに含む、請求項６に記載の装置。
【外国語明細書】
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2018187932000002.pdf
2018187932000003.pdf
2018187932000004.pdf