(57)【要約】      （修正有）【課題】複合材料の補修中に複合材料が加熱される間に、複合材料に隣接する材料の温度をその場で維持し、制御するための方法のシステム及び装置の提供。【解決手段】第１の面と第２の面を有する構造体３０が複合材料１６の第２の面の近傍に配置され、構造体の第１の面が複合材料の第２の面の近傍に配置された状態で、熱源３１を、第１の面と第２の面を有する複合材料の第１の面の近傍に位置付けることと、コントローラ２８と通信している熱電装置２０を、構造体の第２の面の近傍に位置付けることと、構造体の第２の面を、コントローラと通信している温度センシング装置３８に接触させることと、熱源を起動することと、熱源からの熱を複合材料の第１の面に加えることと、複合材料を第１の温度まで加熱することと、熱電装置に電流を供給することと、構造体の温度を、複合材料の温度とは異なる第２の温度に実質的に維持する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源(31)を、第1の面と第2の面を有する複合材料(16)の第1の面の近傍に位置付け(41)、第1の面と第2の面を有する構造体(30)を前記複合材料の第2の面の近傍に配置し、前記構造体の第1の面を前記複合材料の第2の面に配置すること(42)と、
コントローラ(28)と通信している熱電装置(20)を、前記構造体の前記第2の面の近傍に位置付けること(42a)と、
前記構造体の前記第2の面を、前記コントローラ(28)と通信している温度センシング装置(20)に接触させること(43)と、
前記熱源を起動すること(44)と、
前記熱源からの熱を前記複合材料の前記第1の面に加えること(45)と、
前記複合材料を第1の温度まで加熱すること(46)と、
前記熱電装置に電流を供給すること(47)と、
前記構造体の温度を、前記複合材料の第1の温度とは異なる第2の温度に実質的に維持すること(48)と
を含む方法。
【請求項２】
熱源を複合材料の第１の面の近傍に位置付けるステップで、前記熱源は熱ブランケットを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
熱源を複合材料の第１の面の近傍に位置付けるステップで、前記構造体は前記複合材料とは異なる材料を含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
熱源を複合材料の第１の面の近傍に位置付けるステップで、前記構造体は金属材料を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
熱電装置を前記構造体の前記第２の面の近傍に位置付けるステップで、前記熱電装置はペルチェ素子である、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記構造体の温度を、前記複合材料の第１の温度とは異なる第２の温度に実質的に維持するステップで、前記第２の温度は前記複合材料の前記第１の温度未満の温度に維持される、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
更に、前記複合材料を補修すること（４９）を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の方法に従って補修された複合材料を含む構成要素。
【請求項９】
複合材料の第１の材料の補修中に、第２の材料（３０）の近傍に配置された複合材料の第１の材料（１４）と前記第２の材料（３０）の間の温度差を維持するための装置であって、
前記第２の材料の近傍に位置付けられた熱電装置（２０）を含む装置。
【請求項１０】
前記熱電装置は前記第２の材料と接触するように構成されている、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記第２の材料は金属材料を含む、請求項９又は１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記第２の材料は非金属材料を含む、請求項９から１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
前記熱電装置はペルチェ素子である、請求項９から１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
前記複合材料の第１の材料と第２の材料との間の温度差は、約２０°Ｆから約１５０°Ｆまで変動する、請求項９から１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
前記熱電装置は熱電対と通信している、請求項９から１４のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は概して、高温接合された複合材料の再加工及び補修に関する。より具体的には、本開示は高温接合された複合材料のその場での再加工及び補修、並びに加熱された再加工複合材料に隣接する、或いは近傍にある材料の温度制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
複合材料の補修又は再加工の分野では、補修又は再加工を必要とする複合材料の領域にはしばしば熱が加えられる。限定するものではないが、静止構造体及び静止物体を含む構造体、更には、限定するものではないが、航空機を含むビークルは、複合材料から作られる部品によって設計及び製造されており、その割合は増大しつつある。複合材料は、例えば、金属含有部品と比較してより軽量で、所望の強度を提供する。航空機及び他のビークルの場合には、複合材料の使用によってもたらされる重量の減少は、例えば、積載容量及び燃料効率を含む性能特性を改善する。加えて、複合材料は一般的に、例えば、航空機．を含むビークルの様々な構成要素により長い耐用年数をもたらす。
【０００３】
複合材料は、２つ以上の組成物を組み合わせることにより作成される、頑丈かつ軽量な材料であると理解されている。例えば、複合材料は、ポリマー樹脂マトリクスに結合された強化繊維をしばしば含みうる。複合材料で使用される樹脂は、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を含みうる。熱可塑性樹脂からなる複合材料は、加熱すると柔らかくなり、冷却すると再硬化し、繰り返し加熱及び冷却が可能になりうる。
【０００４】
複合材料の製造中、このような材料は一又は複数の不整合や異常を含む局所領域を有しうる。このような不整合や異常は、複合材料から作られる構成要素や部品の特性に望ましくない影響を及ぼしうる。その結果、このような不整合や異常のある領域を有する複合材料から作られた部品の領域は、その部品並びにその部品を含む構造体全体の特性及び性能を改善するため、補修又は「再加工」を行わなければならない。
【０００５】
機械的なファスナを使用して固定された機械システムにより、不整合の上で機械的なシステムを使用して、補修は複合材料上で実行されうる。しかしながら、複合材料補修への機械システムの使用は、ある種の複合材料部品では不可能になることがある。加えて、機械的な補修ソリューションの使用は、複合材料の異常部分への応力集中を高めることがある。
【０００６】
例えば、複合材料異常のある局所部位又は領域で、複合材料の高温接合補修の形態での局所加熱は、一部の複合材料の再加工の方法として利用されている。しかしながら、局所加熱は、再加工される複合材料に隣接する、或いは近傍にある複合材料及び非複合材料に、損傷ないしは悪影響を及ぼしうる。
【０００７】
再加工され加熱に曝される複合材料部品に隣接する構造体の温度を維持、調整、或いは制御するための取り組みが行われてきた。このような取り組みの中には、構造体に温度調整された空気を与えること、例えば、冷却した金属ペレットを含むショットバッグなどの冷却した装置を適用すること、再加工される複合材料から構造体を分離及び絶縁することなどが含まれる。場合によっては、加熱によって複合材料部品を再加工する際には、熱に敏感な隣接する構造体、部品及び構成要素を据え付けられた場所から取り除くことが必要であった。このような部品の除去及び再据え付けは、除去及再据え付けの間に部品損傷のリスクを高めるだけでなく、時間を要する労働集約的でコスト高な作業になっている。
【発明の概要】
【０００８】
本開示の態様は、第１の面と第２の面を有する構造体が複合材料の第２の面の近傍に配置され、構造体の第１の面が複合材料の第２の面の近傍に配置された状態で、熱源を、第１の面と第２の面を有する複合材料の第１の面の近傍に位置付けることと、コントローラと通信している熱電装置を、構造体の第２の面の近傍に位置付けることと、構造体の第２の面を、コントローラと通信している温度センシング装置に接触させることと、熱源を起動することと、熱源からの熱を複合材料の第１の面に加えることと、複合材料を第１の温度まで加熱することと、熱電装置に電流を供給することと、構造体の温度を、複合材料の温度とは異なる第２の温度に実質的に維持することとを含む方法を対象とする。
【０００９】
更なる態様で、熱源を複合材料の第１の面の近傍に位置付けるステップでは、熱源は熱ブランケットを備える。
【００１０】
別の態様で、熱源を複合材料の第１の面の近傍に位置付けるステップでは、構造体は複合材料とは異なる材料を含む。
【００１１】
更なる態様で、熱源を複合材料の第１の面の近傍に位置付けるステップでは、構造体は金属材料を含む。
【００１２】
また別の態様で、熱電装置を構造体の第２の面の近傍に位置付けるステップでは、熱電装置はペルチェ素子である。
【００１３】
更に別の態様で、構造体の温度を複合材料の温度とは異なる第２の温度に実質的に維持するステップでは、第２の温度は複合材料の第１の温度未満である。
【００１４】
更なる態様では、構造体の温度を複合材料の温度とは異なる第２の温度に実質的に維持するステップの前に、構造体の温度を監視することを更に含む。
【００１５】
また別の態様で、構造体の温度を複合材料の温度とは異なる第２の温度に実質的に維持するステップでは、構造体の温度は複合材料の第１の温度未満の第２の温度に維持される。
【００１６】
更なる態様で、構造体の温度を複合材料の温度とは異なる第２の温度に実質的に維持するステップでは、構造体の第２の温度と複合材料の第１の温度との間の差分は約２０°Ｆから約１５０°Ｆまで変動する。
【００１７】
更なる態様によれば、上記に開示した方法は更に、複合材料の補修のステップを含む。
【００１８】
本開示によれば、更なる態様は、第２の材料の近傍に位置付けられた熱電装置を含む複合材料の第１の材料の補修中に、第２の材料の近傍に配置された複合材料の第１の材料と第２の材料の間の温度差を維持するための装置を対象とする。
【００１９】
別の態様では、熱電装置は第２の材料に接触するように構成されている。
【００２０】
更なる態様では、第２の材料は金属材料を含む。
【００２１】
また別の態様では、熱電装置はペルチェ素子を備える。
【００２２】
更なる態様では、第１の材料と第２の材料との間の温度差は、約２０°Ｆから約１５０°Ｆまで変動する。
【００２３】
更に別の態様では、熱電装置は熱電対を備える。
【００２４】
別の態様では、熱電装置は熱電対と通信している。
【００２５】
また別の態様は、第１の面と第２の面を有する構造体が複合材料の第２の面の近傍に配置され、構造体の第１の面が複合材料の第２の面の近傍に配置された状態で、熱源を、第１の面と第２の面を有する複合材料の第１の面の近傍に位置付けることと、コントローラと通信している熱電装置を、前記構造体の前記第２の面の近傍に位置付けることと、構造体の第２の面を、コントローラと通信している温度センシング装置に接触させることと、熱源を起動することと、熱源からの熱を複合材料の第１の面に加えることと、複合材料を第１の温度まで加熱することと、熱電装置に電流を供給することと、構造体の温度を、複合材料の温度とは異なる第２の温度に実質的に維持することとを含む方法に従って補修された複合材料の第１の材料を含む構成要素を対象とする。
【００２６】
また別の態様では、熱電装置は熱電対を備える。
【００２７】
更に別の態様では、熱電装置は熱電対と通信している。
【００２８】
更なる態様では、熱電対及び熱電装置は共にコントローラと通信しており、前記コントローラは電源から熱電装置に向けられた電流を制御するように構成されている。
【００２９】
また別の態様では、制御システムはコントローラを備え、前記制御システムは熱電装置及び熱電対と通信している。
【００３０】
更なる態様は、第１の面と第２の面を有する構造体が複合材料の第２の面の近傍に配置され、構造体の第１の面が複合材料の第２の面の近傍に配置された状態で、熱源を、第１の面と第２の面を有する複合材料の第１の面の近傍に位置付けることと、コントローラと通信している熱電装置を、前記構造体の前記第２の面の近傍に位置付けることと、構造体の第２の面を、コントローラと通信している温度センシング装置に接触させることと、熱源を起動することと、熱源からの熱を複合材料の第１の面に加えることと、複合材料を第１の温度まで加熱することと、熱電装置に電流を供給することと、構造体の温度を、複合材料の温度とは異なる第２の温度に実質的に維持することとを含む方法に従って補修された複合材料の第１の材料を含む構成要素を含む物体を対象とする。
【００３１】
更なる態様によれば、静止物体は、第１の面と第２の面を有する構造体が複合材料の第２の面の近傍に配置され、構造体の第１の面が複合材料の第２の面の近傍に配置された状態で、熱源を、第１の面と第２の面を有する複合材料の第１の面の近傍に位置付けることと、コントローラと通信している熱電装置を、前記構造体の前記第２の面の近傍に位置付けることと、構造体の第２の面を、コントローラと通信している温度センシング装置に接触させることと、熱源を起動することと、熱源からの熱を複合材料の第１の面に加えることと、複合材料を第１の温度まで加熱することと、熱電装置に電流を供給することと、構造体の温度を、複合材料の温度とは異なる第２の温度に実質的に維持することとを含む方法に従って補修された複合材料の第１の材料を含む構成要素を含む。
【００３２】
なお更なる態様は、第１の面と第２の面を有する構造体が複合材料の第２の面の近傍に配置され、構造体の第１の面が複合材料の第２の面の近傍に配置された状態で、熱源を、第１の面と第２の面を有する複合材料の第１の面の近傍に位置付けることと、コントローラと通信している熱電装置を、前記構造体の前記第２の面の近傍に位置付けることと、構造体の第２の面を、コントローラと通信している温度センシング装置に接触させることと、熱源を起動することと、熱源からの熱を複合材料の第１の面に加えることと、複合材料を第１の温度まで加熱することと、熱電装置に電流を供給することと、構造体の温度を、複合材料の温度とは異なる第２の温度に実質的に維持することとを含む方法に従って補修された複合材料の第１の材料を含む構成要素を含むビークルを対象とする。
【００３３】
更なる態様によれば、ビークルは、有人航空機、無人航空機、有人宇宙船、無人宇宙船、衛星、ロケット、ミサイル、有人地上ビークル、無人地上ビークル、有人水上輸送ビークル、無人水上輸送ビークル、有人水面下輸送ビークル、無人水面下輸送ビークルを含む。
【００３４】
本開示の変形例については、ここまで一般論として説明されており、添付の図面をこれから参照するが、それらは必ずしも正寸で描かれている訳ではない。  
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】航空機の斜視図である。
【図２】本開示の一態様を示す航空機の内装部分の斜視図を示す。
【図３】本開示の一態様の拡大断面斜視図である。
【図４】本開示の一態様による方法の概略を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本開示の主題はすべてとは限らないが幾つかの態様が示される添付の図面を参照して、本開示は以下でより詳しく説明されることになる。類似の番号は、全体を通じて類似の構成要素を指す。本開示の主題は、多くの異なる形態を含み、本書に記載の態様に限定されると解釈されるべきではなく、むしろ、本開示が適用可能な法的要件を満たすように、多くの態様が提供される。実際に、上述の説明及び添付図面において提示されている教示の恩恵を受ける、本開示の主題に関連する当業者には、本書に明記された本開示の主題の多数の修正例及びその他の代替が想起されよう。したがって、本開示の主題は開示した特定の態様に限定されるものでなく、変形及び他の態様は添付の特許請求の範囲に含まれることを意図しているものと理解されたい。
【００３７】
本開示の態様は、複合材料から作られる又は作られないことがある隣接の、隣り合った、或いは近傍に配置された構成要素に悪影響を及ぼすことなく、複合材料の不整合及び／又は異常を取り除くため、複合材料の処理、再加工及び補修のための方法、システム及び装置を対象としている。本開示の目的に関しては、「不整合（ｉｎｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｉｅｓ）」及び「異常（ｉｒｒｅｇｕｌａｒｉｔｉｅｓ）」という用語は同義的に使用される等価な用語である。
【００３８】
より具体的には、本開示の態様は、限定するものではないが、補修又は再加工される複合材料を含む別の構造体に隣接する１つの構造体の温度を実質的に制御及び維持することによって、隣接する材料の温度をその場で制御するための方法、システム及び装置を対象としている。本書に開示のように、第１の構造体の温度は、隣接する再加工される複合材料の温度とは異なり下回る温度に維持され、構造体の温度と複合材料の温度との差分は約２０°Ｆから約１５０°Ｆまで変動する。本開示の目的に関しては、「隣接する（ａｄｊａｃｅｎｔ）」「隣り合った（ａｄｊｏｉｎｉｎｇ）」及び「近傍の（ｐｒｏｘｉｍａｔｅ）」という用語は同義的に使用される等価な用語である。
【００３９】
本開示の態様によれば、補修又は再加工が必要な複合材料で行われる処理は、複合材料に隣接する、或いは近傍に配置された構成要素及び部品の温度に悪影響を及ぼすことなく、その場で実行され、補修又は再加工される複合材料は、限定するものではないが、ビルなどの静止物体、並びに、有人及び無人の航空機、宇宙船、陸上ビークル、水上及び水面下ビークルなどを含むビークルなどの移動物体を含む、より大きな構造体、装置、物体などの一部として、据え付け位置に留まる。
【００４０】
本開示の態様は、固体の電動局所冷却装置を作成するため、半導体のペルチェ効果を利用する熱電装置を使用するのではなく、冷却液、温度調整された空気、又は温度に影響を及ぼす他の任意の電熱媒体に依存しない熱に敏感な材料を直接的に且つ制御可能に局所冷却するための方法、システム及び装置を考慮している。必要であれば、吸熱の軽減が必要な領域に追加の熱注入を提供するため、ペルチェ効果を利用する熱電装置が（例えば、熱電装置に供給される電流を逆転することによって）使用されうることが判断される。
【００４１】
図１は、複合材料から作られる少なくとも１つの内部部品を含む航空機の一部１２を含む航空機１０を示している。図２は、航空機の一部１２の内部斜視図を示している。図２に示すように、インスパーリブ１４は、ファスナ１８を介して翼外板下方パネル１６に取り付けられた状態で示されている。翼外板下方パネル１６は複合材料を含む。熱電装置２０は、シアタイ３０の近傍の所定の位置に示されている。シアタイ３０は、例えば、アルミニウム合金などの金属を含む。熱電装置２０は、電源ライン２４を介して熱電装置電源２２に接続された状態で示されている。熱電装置２０はまた、第１の熱電対（図示せず）に接触した状態で示されており、第１の熱電対は熱電対ワイヤ２６に取り付けられており、熱電対ワイヤ２６は第１のコントローラ２８に接続されている。
【００４２】
図３は、図２に示した航空機の一部１２の内装の断面斜視図を拡大したもので、シアタイ３０の近傍の所定の位置にある熱電装置２０を示している。図３に示すように、インスパーリブ１４は、ファスナ１８を介して翼外板下方パネル１６に取り付けられた状態で示されており、シアタイ３０の近傍の所定の位置にある熱電装置２０を示している。翼外板下方パネル１６は複合材料を含む。熱電装置２０は、電源ライン２４を介して熱電装置電源２２に接続され、また、第１の熱電対３８に接触した状態で示されており、第１の熱電対は熱電対ワイヤ２６に取り付けられ、熱電対ワイヤ２６は第１のコントローラ２８に接続されている。また、図３に示すように、熱源３１は熱源ワイヤ３３を介して熱源電源３２に接触するように示されている。第２の熱電対３４は、熱源３１に接触するように示されている。熱電対ワイヤ３７は、熱電対３４及び第２のコントローラ３６に接触するように示されている。翼外板下方パネル１６は、補修及び再加工を必要とする材料の異常３９を有するように示されている。
【００４３】
図４は、本開示の態様に従って方法４０を概説するフロー図で、複合材料の第１の面の近傍に熱源を位置付けること（４１）、複合材料の第２の面の近傍に構造体の第１の面を位置付けること（４２）、構造体の第２の面の近傍に熱電装置を位置付けること（４２ａ）、構造体の第２の面を温度センシング装置に接触させること（４３）、熱源を起動すること（４４）、熱源からの熱を複合材料の第１の面に加えること（４５）、複合材料を第１の温度まで加熱すること（４６）、熱電装置に電流を供給すること、構造体の温度を、第１の温度とは異なる第２の温度に実質的に維持すること（４８）、並びに、複合材料を再加工することを含む。図４に示した方法は、更なる態様に従って、熱電装置に電流を供給する前に複合材料を加熱するステップを含むが、熱源からの熱を複合材料に加えるステップと同時に、電流は熱電装置に供給されることがあり、或いは、熱源からの熱を複合材料に加えるステップの前に、電流は熱電装置に供給されることがある。
【００４４】
本開示の態様により、熱電装置は、第２の構造体に隣接する又は近傍にある第１の構造体に影響を及ぼすために使用される。別の態様では、熱電装置は、第２の構造体に隣接する又は近傍にある第１の構造体を所定の温度まで、加熱又は冷却するために使用される。また更に、熱電装置は、装置内の２つの異なるタイプの材料の接合部間にフラックスを作り出すペルチェ効果を利用するペルチェ素子である。ペルチェ冷却器又はペルチェ加熱器は、電流の方向に応じて電気エネルギーを消費することによって、素子の一端から素子の他端まで熱を移動させるよう有効に動作する固体のヒートポンプである。ペルチェ素子はまた一般的に、ペルチェヒートポンプ、ソリッドステート冷蔵庫、熱電冷却器（ＴＥＣ）などとも称される。上述のように、ペルチェ素子は想定通りに加熱又は冷却するように使用可能で、また、加熱又は冷却を行う温度コントローラと連結して使用可能である。冷却器として動作させるときには、素子に電圧が印加され、両端の間に温度差が生じる。発電器として動作させるときには、素子の一端は他端よりも高い温度まで加熱され、いわゆるゼーベック効果を作り出す両端の間に電圧差が生じる。
【００４５】
ペルチェ素子は、ミリワットから数千ワットまで変動する熱除去に必要なアプリケーションに対して有用であると理解されている。シングルステージペルチェ素子は、高温側と低温側との間に約７０oＣの最大温度差を作り出すことができる。本開示によれば、所定の構造体温度を維持するために必要な温度差を与えるため、複数のペルチェ素子が配置され結合されてもよい。すなわち、複数のペルチェ素子を基板表面上に配置して、必要に応じて横方向に直列に動作させることができる。代替的に、又は追加的に、複数のペルチェ素子を基板表面上に配置して、必要に応じて積み上げられた方向に直列に動作させることができる。
【００４６】
ペルチェ素子に関しては、素子内の材料が異なる電子密度を必要とするため、２つの固有の半導体、すなわち１つのｎ型と１つのｐ型が使用される。半導体は一般的に、熱的には互いに平行に、電気的には直列に配置され、各面の熱伝導性プレートに結合される。２つの半導体の自由端に電圧が印加されると、半導体の接合部を越えてＤＣ電流が流れ、温度差を引き起こす。冷却プレートを有する面は熱を吸収し、その熱はヒートシンクが配置されている素子の他端まで移動する。本開示の態様によれば、ペルチェ素子は並んで接続され、加熱によって再加工が必要な複合材料に隣接する材料の近傍に位置付けられてもよい。このように、温度感受性の高い構造体は、例えば、高温接合補修中など、構造体が加熱によって再加工される複合材料に隣接している、或いは近傍に配置されているときであっても、調整され制御された構造体の温度を有することができる。
【００４７】
本開示の態様によれば、ペルチェ素子は柔軟であるか成形可能であるため、構造体が複雑な形状を含むか非平面的である場合でも、構造体表面に密着することができる。更なる態様によれば、複数のペルチェ素子は、複合材料を加熱することによって、再加工及び補修が必要な複合材料に隣接する、又は近傍にある構造体の表面に接触するように配置される。
【００４８】
本開示の態様によれば、複合材料に不整合が見つかったときには、このような材料は一般的に、当該分野では既知の高温接合手順に従って熱を加えることによって、再加工が必要となる。熱は、限定するものではないが、熱ブランケット、加熱ランプ、温風送風機、誘導加熱素子．などの熱源によって供給される。異常を取り除く目的で複合材料を再加工するため、複合材料には最大約３５０°Ｆまでの温度で、所定の時間だけ熱が加えられる。隣接する又は隣り合った部品は、３５０°Ｆの持続的な加熱に充分に反応しないことがありうる。例えば、加熱された複合材料部品に取り付けられる、或いは隣接するアルミニウム合金などの金属部品は、約２００°Ｆを超えない温度に曝露されるようにのみ定格されうる。結果として、このような場合には、金属部品を約２００°Ｆを超えない温度で維持することが望ましい。本発明の方法、システム及び装置は、部品の温度を約２００°Ｆ、或いは所望の又は必要な温度未満に実質的に維持する目的で、ペルチェ素子などの熱電装置を金属部品の近傍に位置付けることを考慮している。本書で使用されているように、「実質的に維持された」又は「実質的に制御された」という表現は同等の表現であり、温度が制御可能であること、或いは温度が約±１°Ｆから約５°Ｆの範囲に維持されていることを意味し、定義された所望の及び／又は所定の値で温度調節するために、熱電装置により多くの或いはより少ない電力を供給することによって、一時的な変動に対処することが可能である。
【００４９】
加えて、本願の態様は表面温度を検知し、監視する熱電対の使用を開示しているが、温度に関する情報を測定及び中継し、及び／又は温度を制御又は調整するための任意の手段、例えば、限定するものではないが、非接触赤外線放射温度計、非可逆性温度ラベル、無線温度監視装置など、及びこれらの組み合わせが使用可能である。有用なコントローラには、例えば、限定するものではないが、ＡＴＡＣＳ（ワシントン州シアトル）、Ｗｉｃｈｉｔｅｃｈ（メリーランド州ボルチモア）、ＢｒｉｓｋＨｅａｔ（オハイオ州コロンバス）、Ｈｅａｔｃｏｎ（ワシントン州タックウィラ）などによって製造されている複合材料固有の補修接合コンソール（ｒｅｐａｉｒ  ｂｏｎｄ  ｃｏｎｓｏｌｅ）に組み込まれているコントローラが含まれる。
【００５０】
更に、本書に開示の熱電対及び熱源は、必要なコントローラ及びソフトウェア、ハードウェア、コンピュータ及びコンピュータプログラムなどに適切に連結可能、或いは通信可能で、このようなソフトウェア、ハードウェア及びコントローラなどを実行することができる。加えて、再加工及び補修中に加熱された複合材料に隣接する、又は近傍に配置される材料の温度を制御及び維持するための方法、システム及び装置は、所望どおりに、遠隔操作によって、及び／又は自動的に実行するため、或いは手動で操作されうるように、更に制御されうる。
【００５１】
更なる態様により、本開示は更に、隣接する複合材料とは異なる温度で構造体を維持する目的で使用される熱電装置が、例えば、限定するものではないが、高温接合補修を含む再加工のため、複合材料に提供される熱入力の制御に使用される結合コンソールの制御システムに組み込まれている、或いは通信していることを考慮している。このように、本開示の態様によれば、所望の加熱及び冷却機能は、単一のコントローラから自動的に又は手動により制御可能で、必要であれば、複数のコントローラも使用可能で、一又は複数のコントローラは温度を検知するように位置付けられたセンサと通信しており、検知した温度に関する情報を一又は複数のコントローラに中継又は信号伝達する。
【００５２】
実施例
本開示の一態様によれば、以下のプロトコールが考慮される。複合材料翼外板のスカーフ継ぎ（ｓｃａｒｆｉｎｇ）及び復元を含む衝撃損傷の補修が実行される。翼外板下方パネルの内装部分は、アルミニウムシアタイに隣接して配向されている。シアタイはアルミニウム合金２０２４から作られるが、疲労特性に悪影響を及ぼすことなく、例えば、２００°Ｆを超える温度に安全に曝露することができない金属材料又は非金属材料には、限定するものではないが、アルミニウム合金２０２４、７０５０、７０７５などが含まれることが考慮されている。熱電装置（ペルチェ素子）は、図２に（２０）で示したようにシアタイ「足部」に配置される。熱電対はシアタイ「足部」に沿った複数の場所に配置され、熱電対ワイヤを介して熱電装置コントローラに取り付けられている。コントローラは、翼外板の全体硬化サイクル中に、２００°Ｆを超えない温度でシアタイ「足部」の温度を維持するように設定されている。次にペルチェ素子が起動される。熱源は、複合材料から作られる翼外板の近傍に配置される。熱電装置がシアタイ「足部」の温度を２００°Ｆを超えない温度に維持している間に、熱源は起動され、外板は３５０°Ｆで硬化される。
【００５３】
本開示の変形例及び代替例は、例えば、より大きな部品及び構造体の製作における構成要素及び部品の製造並びに使用を含む、任意の寸法の複合材料構成要素など、構成要素及び部品の製造並びに使用に関する。このような装置は、限定するものではないが、一般的な建築物、ビルなどを含む静止物体の外側又は内側に配置されるように設計された構成要素及び部品を含むがこれらに限定されない。更に対象物には、限定するものではないが、大気圏ビークル及び航空宇宙ビークル及びその他の物体、並びに、有人又は無人のビークル及び物体などの、宇宙又は他の上層大気環境で使用するために設計された構造体が含まれる。想定される物体には、限定するものではないが、例えば、有人及び無人の航空機、宇宙船、回転翼航空機、衛星、ロケット、ミサイル、地上ビークル、非地上ビークル、水上及び水面下輸送ビークル及び物体が含まれる。
【００５４】
更に、本開示は下記の条項による実施例を含む。
【００５５】
条項１．  熱源(31)を、第1の面と第2の面を有する複合材料(16)の第1の面の近傍に位置付け(41)、第1の面と第2の面を有する構造体(30)を前記複合材料の第2の面の近傍に配置し、前記構造体の第1の面を前記複合材料の第2の面に配置すること(42)と、
コントローラ(28)と通信している熱電装置(20)を、前記構造体の前記第2の面の近傍に位置付けること(42a)と、
前記構造体の前記第2の面を、前記コントローラ(28)と通信している温度センシング装置(20)に接触させること(43)と、
前記熱源を起動すること(44)と、
前記熱源からの熱を前記複合材料の前記第1の面に加えること(45)と、
前記複合材料を第1の温度まで加熱すること(46)と、
前記熱電装置に電流を供給すること(47)と、
前記構造体の温度を、前記複合材料の第1の温度とは異なる第2の温度に実質的に維持すること(48)と
を含む方法。
【００５６】
条項２．  熱源を複合材料の第１の面の近傍に位置付けるステップで、前記熱源は熱ブランケットを備える、条項１に記載の方法。
【００５７】
条項３．  熱源を複合材料の第１の面の近傍に位置付けるステップで、前記構造体は前記複合材料とは異なる材料を含む、条項１に記載の方法。
【００５８】
条項４．  熱源を複合材料の第１の面の近傍に位置付けるステップで、前記構造体は金属材料を含む、条項１に記載の方法。
【００５９】
条項５．  熱電装置を前記構造体の前記第２の面の近傍に位置決めするステップで、前記熱電装置はペルチェ素子である、条項１に記載の方法。
【００６０】
条項６．  前記構造体の温度を、前記複合材料の第１の温度とは異なる第２の温度に実質的に維持するステップで、前記第２の温度は前記複合材料の前記第１の温度未満の温度に維持される、条項１に記載の方法。
【００６１】
条項７．  前記構造体の温度を、前記複合材料の温度とは異なる第２の温度に実質的に維持するステップの前に、前記構造体の前記温度を監視することを更に含む、条項１に記載の方法。
【００６２】
条項８．  前記構造体の温度を、複合材料の温度とは異なる第２の温度に実質的に維持するステップで、前記構造体の第２の温度と前記複合材料の第１の温度との間の温度差は約２０°Ｆから約１５０°Ｆまで変動する、条項１に記載の方法。
【００６３】
条項９．  前記複合材料を補修すること（４９）を更に含む、条項１に記載の方法。
【００６４】
条項１０．  条項１の方法に従って補修された複合材料を含む構成要素。
【００６５】
条項１１．  前記複合材料の第１の材料の補修中に、第２の材料（３０）の近傍に配置された複合材料の第１の材料（１４）と第２の材料（３０）の間の温度差を維持するための装置であって、
前記第２の材料の近傍に位置付けられた熱電装置（２０）を含む装置。
【００６６】
条項１２．  前記熱電装置は前記第２の材料と接触するように構成されている、条項１１に記載の装置。
【００６７】
条項１３．  前記第２の材料は金属材料を含む、条項１１に記載の装置。
【００６８】
条項１４．  前記第２の材料は非金属材料を含む、条項１１に記載の装置。
【００６９】
条項１５．  前記熱電装置はペルチェ素子である、条項１１に記載の装置。
【００７０】
条項１６．  前記複合材料の第１の材料と第２の材料との間の温度差は、約２０°Ｆから約１５０°Ｆまで変動する、条項１１に記載の装置。
【００７１】
条項１７．  前記熱電装置は熱電対を備える、条項１１に記載の装置。
【００７２】
条項１８．  前記熱電装置は熱電対と通信している、条項１１に記載の装置。
【００７３】
条項１９．  前記熱電対及び前記熱電装置は共にコントローラと通信しており、前記コントローラは電源から熱電装置に向けられた電流を制御するように構成されている、条項１７に記載の装置。
【００７４】
条項２０．  制御システムは前記コントローラを備え、前記制御システムは熱電装置及び熱電対と通信している、条項１９に記載の装置。
【００７５】
本開示の要素又はその例示的態様を提示する際に、冠詞「１つの（「ａ」「ａｎ」）」「その（「ｔｈｅ」）」及び「前記（「ｓａｉｄ」）」は、要素の一又は複数が存在することを意味すると意図される。用語「備える（「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」）」「含む（「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」）」及び「有する（「ｈａｖｉｎｇ」）」は、包括的であり、列挙された要素以外に追加的要素が存在しうることを意味すると意図される。本開示は特定の態様について記載されてきたが、これらの態様の詳細は、限定と解釈されるべきではない。本開示の好ましい変形例及び代替例が例示及び記載されたが、開示の主旨及び範囲から逸脱しなければ、その中で様々な変更及び代用を行うことができると理解される。
【００７６】
部品リスト
１０  -  航空機
１２  -  航空機の一部
１４  -  インスパーリブ
１６  -  翼外板下方パネル
１８  -  ファスナ
２０  -  熱電装置
２２  -  熱電装置電源
２４  -  電源ライン
２６  -  第１の熱電対ワイヤ
２８  -  第１のコントローラ
３０  -  シアタイ
３１  -  熱源
３２  -  熱源電源
３３  -  熱源ワイヤ
３４  -  第２の熱電対
３６  -  第２のコントローラ
３７  -  第２の熱電対ワイヤ
３８  -  第１の熱電対
３９  -  複合材料部品の異常
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2018069726.tif 000006
【外国語明細書】
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2018069726000002.pdf
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