(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面（１３）にパッチ（２４）を取り付けるように構成された設置ツール（１０）であって、
内部キャビティ（２０）を画定するフレーム（１２）と、
前記フレームに接続される可撓性膜（１８）と、を含み、前記可撓性膜は、前記内部キャビティを、前記表面に近接した第１チャンバ（２０ａ）と、前記第１チャンバ及び前記可撓性膜の存在により前記表面から分離された第２チャンバ（２０ｂ）とに分割するとともに、前記パッチが前記表面に対向するように、前記パッチに取り外し可能に取り付けられるように構成されており、
前記第１及び第２チャンバ内の圧力を別々に制御可能に前記第１及び第２チャンバとそれぞれ連通する第１及び第２真空ポートをさらに含む、設置ツール。
【請求項２】
前記可撓性膜（１８）に支持されるヒートブランケット（２８）を更に含み、前記可撓性膜は、前記第１及び第２チャンバ（２０ａ、２０ｂ）にそれぞれ対向する第１及び第２表面（１８ａ、１８ｂ）を含み、前記可撓性膜の前記第１表面は、前記パッチ（２４）に取り外し可能に取り付けられており、前記可撓性膜の前記第２表面は、前記ヒートブランケットを支持する、請求項１に記載の設置ツール（１０）。
【請求項３】
前記フレーム（１２）に接続されるとともに、前記表面（１３）の輪郭に一致するように構成された固定部（１６）を更に含む、請求項１又は２に記載の設置ツール（１０）。
【請求項４】
前記可撓性膜（１８）に対して前記表面（１３）の反対側で前記フレーム（１２）に接続されたカバー（１４）を更に含み、前記第２真空ポートは前記カバー（１４）に貫通形成されており、前記第１真空ポートは前記フレーム（１２）における前記可撓性膜（１８）よりも前記表面（１３）側の部分（１２ａ）に貫通形成されている、請求項１〜３の何れか１つに記載の設置ツール（１０）。
【請求項５】
表面（１３）にパッチ（２４）を取り付けるように構成されたシステムであって、
前記パッチが、前記表面に対向する接着剤（２６）でコーティングされている、請求項１〜４の何れか１つに記載の前記設置ツール（１０）と、
前記第１及び第２チャンバ（２０ａ、２０ｂ）と流体連通する真空源（４０）と、を含み、前記真空源は、前記パッチが前記表面から離間している状態で前記接着剤が脱気された後、前記可撓性膜（１８）が伸長して前記パッチを前記表面に向かって付勢するように、前記第１及び第２チャンバ内の圧力を別々に制御するように構成されている、システム。
【請求項６】
前記真空源（４０）は、前記第１及び第２チャンバ（２０ａ、２０ｂ）内の圧力を別々に制御して、前記第１及び第２チャンバの両方において真空引きすることにより前記接着剤（２６）を脱気するように構成されている、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記真空源（４０）は、前記第１及び第２チャンバ（２０ａ、２０ｂ）内の前記圧力を別々に制御して、前記第２チャンバ内の圧力を前記第１チャンバ内の圧力よりも高くする一方で、前記第１チャンバにおける真空引きを継続することにより、前記可撓性膜（１８）を伸長させて、前記パッチ（２４）を前記表面（１３）に向かって付勢するとともに、前記接着剤（２６）を、前記表面に接触させるように更に構成されている、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記真空源（４０）は、前記第２チャンバ（２０ｂ）を大気圧まで通気することにより、前記第２チャンバ内の圧力を前記第１チャンバ（２０ａ）内の圧力よりも高くするように構成されている、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
表面（１３）にパッチ（２４）を取り付ける方法であって、
フレーム（１２）内の内部キャビティ（２０）を、可撓性膜（１８）を用いて、前記表面に近接する第１チャンバ（２０ａ）と、前記第１チャンバ及び前記可撓性膜の存在により前記表面から離れている第２チャンバ（２０ｂ）とに分割すること（５０）と、
前記表面に対向する接着剤（２６）でコーティングされた前記パッチが、前記表面に対向するように、前記パッチを前記可撓性膜に取り外し可能に取り付けること（５４）と、
前記パッチが前記表面から離間している状態で前記接着剤が脱気された後、前記可撓性膜が伸長して前記パッチを前記表面に向かって付勢するように、前記第１及び第２チャンバ内の圧力を制御することと、を含む方法。
【請求項１０】
前記圧力を制御することは、前記接着剤（２６）を脱気するために、前記第１及び第２チャンバ（２０ａ、２０ｂ）において真空引きを行う（５６）ことを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１及び第２チャンバ（２０ａ、２０ｂ）において真空引き（５６）が行われており、且つ、前記接着剤を脱気するために前記パッチ（２４）が前記表面（１３）から離間した状態で、前記接着剤（２６）を加熱することを更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記圧力を制御することは、前記第２チャンバ（２０ｂ）内の圧力を前記第１チャンバ（２０ａ）内の圧力よりも高くする一方で、前記第１チャンバにおいて真空引きを継続すること（６０）により、前記可撓性膜（１８）を伸長させて、前記パッチ（２４）を前記表面（１３）に向かって付勢するとともに、前記接着剤（２６）を前記表面と接触させることを更に含み、前記第２チャンバ（２０ｂ）内の圧力を前記第１チャンバ（２０ａ）内の圧力よりも高くすること（６０）は、前記第２チャンバを大気圧まで通気することを含む、請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記パッチ（２４）が前記表面（１３）に向かって付勢されるとともに、前記接着剤（２６）が前記表面と接触した状態で、前記接着剤を加熱する（６２）ことを更に含み、前記接着剤が前記表面（１３）に接触した状態で、前記接着剤を加熱することにより、前記接着剤（２６）が硬化され、前記圧力を制御することは、前記接着剤が硬化した後、前記第１チャンバ（２０ａ）が大気圧まで通気されるように、前記第１チャンバ内の圧力を解放（６４）することを含む、請求項９〜１２の何れか１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の例示的な実施形態は、概して、表面にパッチを取り付けるための設置ツール、及びそれに関連する方法に関し、特に、パッチを表面に固定する接着剤内の多孔率を低減するようにパッチを取り付けるための設置ツール及びそれに関連する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダブラなどのパッチは、構造体の表面における欠陥、又はその他の不良を修理するために、構造体に取り付けられる。構造体が、遠隔地、又は修理場からある程度離れた場所にある場合には、パッチを現場で取り付けなければならないことが多い。修理中の構造体の表面にパッチを接着するために、パッチと構造体の表面との間に、ペースト状接着剤又はフィルム状接着剤が塗布される。
【０００３】
現場での修理中、構造体にパッチを接着する接着剤が気泡を含んでしまい、その多孔率が所望の程度よりも高くなる場合がある。接着剤の多孔率が高くなる原因としては、パッチと修理される表面との間に空気が閉じ込められること、及び／又は、接着剤からの気体遊離が挙げられる。更に、現場で構造体の表面に接着されるパッチは、その接着ライン（bond line）の厚みが不均一となり、そのばらつきが所望の程度を超えてしまう可能性がある。例えば、接着ライン厚（bond line thickness）のばらつきの原因として、下方の構造体にパッチを取り付ける際に、当該パッチに対して一定の圧力を維持することが困難なことが考えられる。
【０００４】
接着ラインが多孔質であると、最終的な接着強度が低減する。接着ラインの多孔率が所定の閾値を超える場合、構造体の表面を処理する前にパッチを一旦取り外し、その後、当該構造体にパッチを固定するための接着剤の多孔率を低減しつつ、構造体の表面にパッチを固定するためのプロセスを繰り返さなければならない。修理プロセスを繰り返す必要があるため、構造体が使用できない時間を含めて、修理に伴う時間と費用が増大する。
【０００５】
更に、接着ラインの多孔率が所定の閾値を満たす場合であっても、接着ラインの多孔率が、恒久的な修理に望ましい多孔率を依然として上回っていたり、接着ライン厚が過剰にばらついたりする可能性がある。従って、修理場に構造体が返ってくると、許容範囲の多孔率、及び、一定の厚みを有する接着ラインを実現するために、現場で取り付けられたパッチを除去して、構造体の表面を処理してから、オートクレーブを用いて新しいパッチを取り付けなければならない。修理場での修理の繰り返しにより、修理に伴う時間と費用、及び、構造体のダウンタイム(down time)が更にまた増大する。
【発明の概要】
【０００６】
例示的な実施形態において、表面にパッチを取り付けるように構成された設置ツールが提供される。設置ツールは、内部キャビティを画定するフレームを含む。設置ツールは、フレームに接続される可撓性膜を更に含み、当該可撓性膜は、内部キャビティを、表面に近接した第１チャンバと、当該第１チャンバ及び可撓性膜の存在により表面から分離された第２チャンバとに分割する。可撓性膜は、パッチが表面に対向するように、当該パッチに取り外し可能に取り付けられるように構成されている。この例示的な実施形態におけるフレームは、第１及び第２チャンバにそれぞれ連通する第１及び第２真空ポートを含む。従って、第１及び第２チャンバ内の圧力を別々に制御することができる。
【０００７】
例示的な実施形態における設置ツールは、可撓性膜に支持されるヒートブランケットを更に含む。この例における可撓性膜は、第１及び第２チャンバにそれぞれ対向する第１及び第２表面を含む。この例示的な実施形態における可撓性膜の第１表面は、パッチに取り外し可能に取り付けられており、可撓性膜の第２表面は、ヒートブランケットを支持する。例示的な実施形態の可撓性膜は、エラストマーシリコーン材料などで形成された真空バッグを構成している。例示的な実施形態における設置ツールは、フレームに接続されるとともに、表面の輪郭に一致するように構成された固定部を更に含みうる。例示的な実施形態における設置ツールは、可撓性膜に対して表面の反対側でフレームに接続されたカバーを更に含みうる。カバーは、少なくとも部分的に半透明であってもよい。
【０００８】
他の例示的な実施形態において、表面にパッチを取り付けるように構成されたシステムが提供される。上記システムは、内部キャビティを画定するフレームを含む。上記システムは、フレームに接続される、真空バッグなどの可撓性膜を更に含み、当該可撓性膜は、内部キャビティを、表面に近接した第１チャンバと、当該第１チャンバ及び可撓性膜の存在により表面から分離された第２チャンバとに分割する。可撓性膜は、前記表面に対向するとともに接着剤でコーティングされたパッチに対して、取り外し可能に取り付けられるように構成されている。この例示的な実施形態におけるシステムは、第１及び第２チャンバに流体連通する真空源を更に含む。真空源は、パッチが表面から離間している状態で接着剤が脱気された後、可撓性膜が伸長してパッチを表面に向かって付勢するように、第１及び第２チャンバ内の圧力を別々に制御するように構成されている。
【０００９】
例示的な実施形態における真空源は、第１及び第２チャンバ内の圧力を別々に制御して、第１及び第２チャンバの両方において真空引きすることにより接着剤を脱気するように更に構成されている。この例示的な実施形態における真空源は、第１及び第２チャンバ内の圧力を別々に制御して、第２チャンバ内の圧力を第１チャンバ内の圧力よりも高くする一方で、第１チャンバにおける真空引きを継続することにより、可撓性膜を伸長させて、パッチを表面に向かって付勢するとともに、接着剤を表面に接触させるように更に構成されている。例えば、真空源は、第２チャンバを大気圧まで通気することにより、当該第２チャンバにおける圧力を第１チャンバ内の圧力よりも高くするように構成されていてもよい。例示的な実施形態におけるシステムは、可撓性膜に支持されるヒートブランケットを更に含む。この例における可撓性膜は、第１及び第２チャンバにそれぞれ対向する第１及び第２表面を含む。可撓性膜の第１表面は、パッチに取り外し可能に取り付けられており、可撓性膜の第２表面は、ヒートブランケットを支持する。
【００１０】
更なる例示的な実施形態において、表面にパッチを取り付ける方法が提供される。上記方法は、フレーム内の内部キャビティを、可撓性膜を用いて、第１と第２チャンバとに分割することを含む。第１チャンバは、表面に近接しており、第２チャンバは、第１チャンバ及び可撓性膜の存在により表面から離れている。この例示的な実施形態における方法は、パッチが表面に対向するように、当該パッチを可撓性膜に取り外し可能に取り付けることを更に含む。また、パッチは、表面に対向する接着剤でコーティングされている。この例示的な実施形態における方法は、更に、パッチが表面から離間している状態で接着剤が脱気された後、可撓性膜が伸長してパッチを表面に向かって付勢するように、第１及び第２チャンバ内の圧力を制御する。
【００１１】
例示的な実施形態における方法は、接着剤を脱気するために、第１及び第２チャンバの両方において真空引きを行うことにより圧力を制御する。第１及び第２チャンバにおいて真空引きが行われており、且つ、パッチが表面から離間した状態で、接着剤を脱気するために接着剤を加熱してもよい。この例示的な実施形態における方法は、更に、第２チャンバ内の圧力を第１チャンバ内の圧力よりも高くする一方で、第１チャンバにおいて真空引きを継続することにより、可撓性膜を伸長させて、パッチを表面に向かって付勢するとともに、接着剤を表面と接触させることにより、圧力を制御する。この例示的な実施形態における方法は、第２チャンバを大気圧まで通気することにより、第２チャンバ内の圧力を第１チャンバ内の圧力よりも高くすることを更に含む。
【００１２】
例示的な実施形態における方法は、パッチが表面に向かって付勢されるとともに、接着剤が表面と接触した状態で、接着剤を加熱することを更に含む。接着剤が表面に接触した状態で接着剤を加熱することにより、接着剤は硬化される。この実施形態においては、上記方法は、接着剤が硬化された後、第１チャンバが大気圧まで通気されるように、第１チャンバ内の圧力を解放することによって圧力を制御することを更に含む。例示的な実施形態における方法は、圧力を制御する前に、パッチがパッチング対象の表面の一部の上方に重なるように、当該表面上にフレームを配置することを更に含む。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
一般的な文言を用いて本開示の様々な態様を説明してきたが、以下では添付の図面について記載する。これらの図面は、必ずしも縮尺にしたがっていない。
【００１４】
【図１】本開示の例示的な実施形態に係る設置ツールを示す斜視図である。
【図２】図１の設置ツールを示す分解斜視図である。
【図３】本開示の例示的な実施形態に係る設置ツールにおいて、可撓性膜が中間位置で維持された状態を示す側面図である。
【図４】本開示の例示的な実施形態に係る、パッチを表面に取り付けるように構成されたシステムを示すブロック図である。
【図５】本開示の例示的な実施形態に従って行われる工程を示すフローチャートである。
【図６】本開示の例示的な実施形態に係る設置ツールにおいて、可撓性膜が変形することにより、パッチをコーティングしている接着剤が付勢されて構造体の表面に接している様子を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下では、添付の図面を参照しながら、本開示の詳細な説明を行う。これらの図面には、全ての態様ではなく、そのうちの一部が示されている。実際には、本開示は、様々な形態で実施可能であり、本明細書に記載している態様のみに限定されるべきでない。むしろ、これらの態様は、本開示が、該当する法的要件を満たすように記載されているものである。本明細書全体に亘って、同様の参照番号は、同様の要素を示している。
【００１６】
例示的な実施形態によると、例えば、現場で構造体を修理するために、接着ラインの多孔率を低減するように構造体の表面にパッチを取り付けるための設置ツール及びそれに関連する方法が提供される。この設置ツール及びそれに関連する方法は、接着剤の脱気を促進することができ、その後、修理中の構造体の表面に対して接着剤を含むパッチが固定されている間、当該接着剤を制御された環境で維持することができる。更に、構造体の表面にパッチを取り付ける際、接着ラインの厚みが均一になるように、パッチの表面全体に亘って均一に圧力を加えることができる。この結果、本開示の例示的な実施形態に係る設置ツール及びそれに関連する方法を用いると、例えば、現場でオートクレーブを用いることなく、許容範囲内の接着強度を有する接着ラインを実現するように、パッチを取り付けることができる。
【００１７】
一例として、設置ツール及びそれに関連する方法は、航空機、陸上車、船舶、又はその他の海上輸送手段などの表面に、ダブラなどのパッチを取り付けるように構成することができる。しかしながら、設置ツール及びそれに関連する方法は、輸送手段に加えて、又は、これに代えて、他の種類の構造体にパッチを取り付けるように構成することもできる。
【００１８】
更に、設置ツール及びそれに関連する方法は、例えば、修理などでパッチングを行う構造体の表面に基づいて、様々な種類のパッチを取り付けるように構成されている。例えば、ダブラなどのパッチは、金属材料や複合材料などで形成される。パッチの種類や下部の構造体がどうであれ、設置ツール及びそれに関連する方法は、接着ラインが、許容範囲内の多孔率、例えば、所定の閾値未満の多孔率を有するとともに、接着ラインの厚みが、許容範囲内の均一性、例えば、厚みのばらつきが所定量以下になるように、修理を行うように構成されている。従って、例示的な実施形態における設置ツール及びそれに関連する方法によって取り付けられるパッチは、現場或いはオートクレーブを用いる修理場の何れの場合であっても取り外す必要がなく、修理プロセスを繰り返す必要もない。結果として、修理に伴う時間と費用、及び、構造体のダウンタイムを削減することができる。
【００１９】
図１及び２は、例示的な実施形態に係る設置ツール１０を示す。図示のように、この設置ツールは、内部キャビティ２０を画定するフレーム１２を含む。フレーム１２は、様々な材料で形成することができるが、例示的な実施形態においては、アルミニウムなどの金属で形成される。更に、フレーム１２は、様々な形状及び寸法にすることができ、図１に示すフレームは、説明のために四角形状をしているが、これに限定されない。
【００２０】
図１にも示すように、設置ツール１０は、内部キャビティ２０の一端を閉じるために、フレーム１２に接続されたカバー１４を含む。カバー１４は、パッチ２４が取り付けられる表面１３（図３に示す）の反対側でフレーム１２に接続される。例示的な実施形態のカバー１４は、真空シールによりフレーム１２に接続されている。このため、以下で説明する態様により、フレーム１２で画定された内部キャビティ２０を制御可能に真空にすることができる。これに代えて、カバー１４及びフレーム１２を相互に一体的に形成することもできる。例示的な実施形態のカバー１４は、少なくとも部分的に半透明であり、一実施形態においては、透明である。例えば、カバー１４は、クリアなポリカーボネート板で形成してもよい。これにより、技術者は、カバー１４を通して、フレーム１２で画定された内部キャビティ２０を見ることにより、修理プロセスを観察することができる。
【００２１】
図２は、例示的な実施形態における設置ツール１０を示す分解斜視図である。例示的な実施形態においては、設置ツール１０は、図３に示すように、パッチ２４が取り付けられる表面１３と対向するようにフレーム１２に接続された固定部（boot）１６を含む。固定部１６は、ネジなどの１つ又は複数の機械式留め具を用いて、フレーム１２における、カバー１４が接続される面とは反対側の面に接続することができる。固定部１６は、シリコーンゴムなどの可撓性材料で形成される。このようにして、固定部１６は、表面１３の輪郭に適合するように構成されている。従って、複雑な輪郭に適合するように構成された固定部１６を用いて、複雑な輪郭表面を有する構造体上に設置ツール１０を配置することにより、フレーム１２自体が硬質で当該表面の輪郭に適合しなくても、フレーム１２と構造体との間で真空シールを維持することができる。
【００２２】
図２に示すように、設置ツール１０は、フレーム１２に接続する可撓性膜１８を更に含む。図３の側面図に示すように、可撓性膜１８は、内部キャビティ２０を、第１チャンバ２０ａと第２チャンバ２０ｂとに分割する。第１チャンバ２０ａは、パッチ２４が取り付けられる表面１３に近接しており、第２チャンバ２０ｂは、第１チャンバ２０ａ及び可撓性膜１８の分だけ当該表面１３から離れている。可撓性膜１８は、様々な態様でフレームに接続することができる。例示的な実施形態では、フレーム１２は、第１部分１２ａと第２部分１２ｂとを含む。フレーム１２の第１及び第２部分１２ａ、１２ｂは、相互に分離することができるため、フレーム１２の第１及び第２部分１２ａ、１２ｂ間に、可撓性膜１８、例えば、可撓性膜１８の端部１９を配置することにより、フレーム１２の第１及び第２部分１２ａ、１２ｂを互いに引き寄せて固定する際に、当該可撓性膜を、これらの部分間で固定することができる。
【００２３】
例示的な実施形態においては、フレーム１２の第１及び第２部分１２ａ、１２ｂの各々は、フレーム１２の相互に対向する面において、機械加工された真空シール２２を含む。機械加工された真空シール２２は、フレーム１２の第１及び第２部分１２ａ、１２ｂの間に可撓性膜１８の端部１９が介在する状態で、これらの部分を互いに引き寄せたときに、互いに噛み合うように構成されている。フレーム１２の第１及び第２部分１２ａ、１２ｂは、１つ又は複数の機械式留め具などを用いて、互いに固定することができ、その際、可撓性膜１８は内部キャビティ２０を跨ぐように延びて、当該内部キャビティ２０を第１チャンバ２０ａと第２チャンバ２０ｂとに分割する。図３に示すように、第１又は第２チャンバ２０ａ、２０ｂの何れにおいても真空引きが行われていない中間位置では、可撓性膜１８は、パッチングされる表面１３から第１チャンバ２０ａの分だけ離れた状態で、フレーム１２に接続されている。
【００２４】
可撓性膜１８は、真空バッグとして機能する。例えば、可撓性膜１８は、エラストマーシリコーン材料で形成することができる。可撓性膜１８は、取り外し可能にパッチ２４に取り付けられている。これに関して、可撓性膜１８は、第１及び第２チャンバ２０ａ、２０ｂにそれぞれ対向する第１表面１８ａ及び第２表面１８ｂを含む。この例示的な実施形態においては、可撓性膜１８の第１表面１８ａが、パッチ２４に取り外し可能に取り付けられている。例示的な実施形態においては、パッチ２４は、パッチング対象の構造体の表面１３に対向する側の表面が、フィルムやペースト状接着剤などの接着剤２６でコーティングされている。この接着剤は、パッチ２４の表面の全体ではないとしても、その大部分に広がっている。これに代えて、或は、これに加えて、接着剤２６は、構造体の表面１３上に塗布することもできる。このとき、当該接着剤は、可撓性膜１８に取り外し可能に取り付けられたパッチの位置に合わせて、その下方に塗布するようにする。何れの実施形態においても、接着剤２６は、フレーム１２により画定された内部キャビティ２０内の第１チャンバ２０ａに曝されている。
【００２５】
例示的な実施形態においては、設置ツール１０は、任意で、ヒートブランケット２８を含む。ヒートブランケット２８もまた、可撓性膜１８に固定されるなどして、可撓性膜１８に支持されている。これに関して、ヒートブランケット２８は、可撓性膜１８の第２表面１８ｂ、すなわち、パッチ２４に取り外し可能に取り付けられた可撓性膜１８の表面１８ａの反対側である、可撓性膜１８の表面１８ｂに支持されている。
【００２６】
フレーム１２により画定された内部キャビティ２０における第１及び第２チャンバ２０ａ、２０ｂ内の圧力は、個々に独立して制御される。従って、第１チャンバ２０ａにおいて、接着剤２６を最初に脱気して、当該接着剤２６の多孔率を低減することができる。その後、パッチ２４と構造体の表面１３との間に接着剤２６が介在した状態で、当該接着剤２６の多孔率を比較的低く維持するとともに、接着ライン厚の均一性を維持しながら、当該パッチを当該構造体の表面に取り付けることができる。第１及び第２チャンバ２０ａ、２０ｂ内の圧力を別々に制御するために、例えば、当該第１及び第２チャンバ２０ａ、２０ｂの両方に通じる真空ポートが形成される。図１及び２に示す実施形態においては、第２チャンバ２０ｂに通じる真空ポート３０は、カバー１４に貫通形成されている。図示していないが、図１及び２に示す実施形態における設置ツール１０は、第１チャンバ２０ａに通じる真空ポートを更に含む。この真空ポートは、例えば、第１チャンバ２０ａ内に開口するためにフレーム１２の第１部分１２ａに貫通形成されている。これに関して、図２に示す実施形態における設置ツール１０は、外部真空バッグ３２を更に含み、当該真空バッグは、フレーム１２と、パッチ２４が取り付けられる構造体の表面１３との真空シールを維持する。ただし、以下に記載するように、外部真空バッグ３２で画定されたウィンドウ３２ａが存在するため、第２チャンバ２０ｂに通じる真空ポート３０は、外部真空バッグ３２の外側に位置しており、当該ウィンドウにより、外部真空バッグ３２は、フレーム１２の外縁部との真空シールを維持することができる一方で、真空ポート３０が貫通する開口を維持することができる。この実施形態において、第１チャンバ２０ａに通じる真空ポートは、外部真空バッグ３２内の空間と流体連通している。従って、例えば、外部真空バッグ３２に通じる真空ポート３４を介して外部真空バッグ３２内の圧力を制御することにより、第１チャンバ２０ａ内の圧力が制御される。
【００２７】
図４に示すように、真空ポート３０、３４は、真空源４０と流体連通しており、第１及び第２チャンバ２０ａ、２０ｂ内の圧力を個別に独立して制御するために用いられるが、他の例示的な実施形態においては、フレーム１２により、第１及び第２チャンバ２０ａ、２０ｂにそれぞれ通じる第１真空ポート及び第２真空ポートが画定されてもよい。例えば、フレーム１２の第２部分１２ｂにより画定される第２真空ポートは、第２チャンバ２０ｂ内に開口していてもよく、フレーム１２の第１部分１２ａにより画定される第１真空ポートは、第１チャンバ２０ａ内に開口していてもよい。この代替の実施形態において、第１及び第２チャンバ２０ａ、２０ｂにそれぞれ通じる第１及び第２真空ポートは、当該第１及び第２チャンバ２０ａ、２０ｂ内の圧力を別々に制御するように構成された真空源４０と流体連通している。
【００２８】
図５のフローチャートに示すように、最初に、可撓性膜１８を用いて、フレーム１２により画定された内部キャビティ２０を第１及び第２チャンバ２０ａ、２０ｂに分割することにより、設置ツール１０を構成する。ブロック５０を参照のこと。次に、設置ツールをパッチング対象である表面１３上に配置し、可撓性膜１８に取り外し可能に取り付けられたパッチ２４を、表面１３におけるパッチング対象領域に対向させるとともに当該領域に位置合わせする。ブロック５２及び５４を参照のこと。次に、第１及び第２チャンバ２０ａ、２０ｂ内の圧力を制御することにより、図３に示すように、例えば、パッチ２４が、中間位置に留まるなどして表面１３から離間している間は接着剤２６を脱気し、その後、図６に示すように、可撓性膜１８を伸長させてパッチ２４を表面１３に向かって付勢する。
【００２９】
これに関して、例示的な実施形態における真空源４０は、まず、第１及び第２チャンバ２０ａ、２０ｂの両方において、例えば、設置ツール１０を取り巻く大気の圧力よりも低い圧力になるように真空引きを行うように構成されており、第１チャンバ２０ａにおける真空は、空気及び揮発性物質を除去することにより接着剤２６を脱気する役目を果たす。図５のブロック５６を参照のこと。真空源４０は、第１及び第２チャンバ２０ａ、２０ｂにおいて異なる真空圧力を作り出すことができ、例えば、第２チャンバ２０ｂにおける真空レベルを第１チャンバ２０ａにおける真空レベルよりも高くすることにより、第２チャンバ２０ｂにおける圧力を第１チャンバ２０ａにおける圧力よりも低くすることができる。しかしながら、例示的な実施形態における真空源４０は、第１及び第２チャンバ２０ａ、２０ｂが、大気と比較して、同じ減圧状態になるように真空引きすることもできる。この結果、可撓性膜１８は、図３に示すような中間位置を維持する。中間位置において、パッチ２４は、パッチング対象の構造体の表面１３から離間しており、接着剤２６は、第１チャンバ２０ａ内の減圧に曝される。減圧により、接着剤２６が脱気される。真空源４０は、第１及び第２チャンバ２０ａ、２０ｂ内において、様々なレベルで真空引きを行うように構成することができるが、例示的な実施形態の真空源４０は、内部キャビティにおける第１及び第２チャンバ２０ａ、２０ｂの両方における圧力が、接着剤２６の脱気中、２８インチ水銀柱（inHg）（９４．８キロパスカル（kPa））になるように、真空引きを行う。
【００３０】
任意ではあるが、第１及び第２チャンバ２０ａ、２０ｂの両方における真空引きにより、パッチ２４が、構造体の表面１３から離間した状態を維持している間、接着剤２６を加熱することもできる。ブロック５８を参照のこと。例えば、大気温度よりも高く、且つ、接着剤２６の硬化温度よりも低い温度である第１温度になるまで当該接着剤２６を加熱するために、ヒートブランケット２８を作動させてもよい。接着剤２６を加熱することにより、余分な空気や揮発性の蒸気が接着剤２６から除去されるため、接着剤２６の脱気が促進される。この結果、より良い接着ラインを実現することができる。
【００３１】
接着剤２６を所定時間に亘って減圧に曝し、更に、いくつかの実施形態においては、所定時間に亘って接着剤２６を加熱することにより、接着剤２６が効果的に脱気された後、真空源４０は、第２チャンバ２０ｂ内の圧力を第１チャンバ２０ａ内の圧力よりも高くすることにより、第１及び第２チャンバ２０ａ、２０ｂ間で差圧を作り出すように構成されている。例えば、例示的な実施形態における真空源４０は、第２チャンバ２０ｂ内の圧力を第１チャンバ２０ａ内の圧力よりも高くする一方で、第１チャンバ２０ａ内における真空引きを継続するように構成されている。図５におけるブロック６０を参照のこと。これに関して、真空源４０は、第１チャンバ２０ａ内の圧力を、接着剤２６の脱気中と同じに維持すると同時に、例えば、第２チャンバ２０ｂを大気圧になるように通気することにより、当該第２チャンバ２０ｂ内の圧力を大気圧に戻してもよい。
【００３２】
上述した差圧は、第２チャンバ２０ｂの圧力を増大させることにより作り出しているが、これに代えて、第２チャンバ２０ｂの圧力を同じに保った状態で、第１チャンバ２０ａの圧力を更に低減することにより差圧を作り出すこともできる。これに代えて、第２チャンバ２０ｂ内の圧力を増大させるとともに、第１チャンバ２０ａ内の圧力を低減することにより差圧を作り出すこともできる。
【００３３】
差圧により、可撓性膜１８は、図６に示すように変形し、当該可撓性膜１８及びパッチ２４が、構造体の表面１３に向かって付勢される。これに関して、差圧により、可撓性膜１８がパッチ２４及び接着剤２６を付勢して、これらを下方の表面１３に機能接触させる。第１及び第２チャンバ２０ａ、２０ｂ間の差圧は、接着剤２６の硬化中、維持される。第１チャンバ２０ａ内の圧力を同じ程度又はそれ以上に低減して減圧状態を維持し続けることにより、接着剤２６が構造体の表面１３と接触している間、及び、当該接着剤２６の硬化中、接着剤２６の脱気により低減された当該接着剤２６の多孔率がそのまま維持される。更に、膜１８が可撓性を有するとともに差圧が維持されるため、比較的均等な力がパッチ２４に加わり、当該パッチ２４が下方の構造体の表面１３に向かって付勢される一方で、接着ライン厚が一定になるように、例えば、パッチ２４の全体に亘ってばらつきが所定量を超えないように、接着剤２６が硬化される。
【００３４】
接着剤２６の硬化を促進するために、可撓性膜１８が変形し、パッチ２４が下方の表面１３へ向かって付勢された時点で、可撓性膜１８により支持される任意のヒートブランケット２８を作動させることができる。これにより、ヒートブランケット１８は、接着剤２６を加熱し、当該接着剤２６をより均一且つ迅速に硬化させる。図５のブロック６２を参照のこと。ヒートブランケット２８は、様々な方法で作動させることができる。例えば、ヒートブランケット２８からの電気リードがフレーム１２を貫通してコントローラなどに延びることにより、技術者がヒートブランケットの動作を制御できるようにしてもよい。代替的には、ヒートブランケット２８は、無線のリモートコントローラーに応答してもよい。ヒートブランケット２８の作動態様がどうであれ、ヒートブランケット２８の作動は、接着剤２６を少なくとも所定時間に亘って硬化温度まで加熱して、接着剤２６を完全に硬化させるように行う。
【００３５】
ブロック５８に示すように、パッチ２４が表面１３から離間している状態で接着剤２６を加熱する実施形態においては、可撓性膜１８が変形してパッチ２４が表面１３と接触するまでの間、ヒートブランケット２８の動作を停止し、その後、ヒートブランケット２８の動作を再開してもよい。これに代えて、可撓性膜１８が変形してパッチ２４が表面１３と接触するまでの間、接着剤２６を加熱するために、ヒートブランケット２８を連続して作動させてもよい。何れの場合においても、パッチ２４が表面１３と接触した後、ヒートブランケット２８を作動して接着剤２６を加熱してもよい。この場合の加熱温度は、パッチ２４が表面１３から離間しており、接着剤２６を加熱するにしてもその硬化温度よりは低い温度で接着剤２６を加熱するときよりも高い温度、例えば、少なくとも接着剤２６の硬化温度である。
【００３６】
接着剤２６が硬化した後、ヒートブランケット２８は、動作を停止して接着剤２６の加熱を終了し、真空源４０は、第１及び第２チャンバ２０ａ、２０ｂの両方を大気圧になるように通気して、当該第１及び第２チャンバ２０ａ、２０ｂ間の差圧をなくす。図５のブロック６４を参照のこと。これにより、可撓性膜１８は、図３に示すような中間位置に戻る。しかしながら、接着剤２６が硬化しているため、パッチ２４は、構造体の表面１３に付着し、同時に、当該パッチ２４は、可撓性膜１８から分離する。これにより、パッチ２４を構造体に取り付けることができる。なお、パッチ２４は、接着剤２６の硬化時の接着強度よりもはるかに低い接着強度を有する接着剤などを用いて、可撓性膜１８に最初に一時的に固定されていてもよい。この結果、可撓性膜１８を中間位置に戻すことにより、パッチ２４が可撓性膜１８から分離する。
【００３７】
次に、設置ツール１０を表面１３から取り外して、場合によっては、当該設置ツールを再利用してもよく、例えば、比較的低い接着強度を有する接着剤などを用いて、別のパッチ２４を可撓性膜１８に一時的に付着させてもよい。設置ツール１０を取り外した後であっても、パッチ２４は、構造体の表面１３に固定されたままである。接着剤２６の多孔率が低減されたことにより、接着剤２６は、現場又はオートクレーブを用いる修理所の何れにおいても、修理を繰り返す必要のないよう十分な最終的な接着強度を有することができる。更に、接着ライン厚は、構造体のより恒久的な修理の要件を満たすように、より均一にすることができる。従って、構造体の修理に伴う時間と費用を、平均して削減することができ、これに対応して、構造体のダウンタイムを削減するとともに現場での修理を容易化することができる。
【００３８】
更に、本開示は、以下の付記に係る実施形態も含むものとする。
【００３９】
付記１．表面にパッチを取り付けるように構成された設置ツールであって、内部キャビティを画定するフレームと、前記フレームに接続される可撓性膜と、を含み、前記可撓性膜は、前記内部キャビティを、前記表面に近接した第１チャンバと、前記第１チャンバ及び前記可撓性膜の存在により前記表面から分離された第２チャンバとに分割するとともに、前記パッチが前記表面に対向するように、前記パッチに取り外し可能に取り付けられており、前記フレームは、前記第１及び第２チャンバ内の圧力を別々に制御可能に前記第１及び第２チャンバとそれぞれ連通する第１及び第２真空ポートを画定する、設置ツール。
【００４０】
付記２．前記可撓性膜に支持されるヒートブランケットを更に含み、前記可撓性膜は、前記第１及び第２チャンバにそれぞれ対向する第１及び第２表面を含み、前記可撓性膜の前記第１表面は、前記パッチに取り外し可能に取り付けられており、前記可撓性膜の前記第２表面は、前記ヒートブランケットを支持する、付記１に記載の設置ツール。
【００４１】
付記３．前記可撓性膜は、真空バッグを構成している、付記１に記載の設置ツール。
【００４２】
付記４．前記真空バッグは、エラストマーシリコーン材料で形成されている、付記３に記載の設置ツール。
【００４３】
付記５．前記フレームに接続されるとともに、前記表面の輪郭に一致するように構成された固定部を更に含む、付記１に記載の設置ツール。
【００４４】
付記６．前記可撓性膜に対して前記表面の反対側で前記フレームに接続されたカバーを更に含む、付記１に記載の設置ツール。
【００４５】
付記７．前記カバーは、少なくとも部分的に半透明である、付記６に記載の設置ツール。
【００４６】
付記８．表面にパッチを取り付けるように構成されたシステムであって、内部キャビティを画定するフレームと、前記フレームに接続された可撓性膜であって、前記内部キャビティを、前記表面に近接した第１チャンバと、前記第１チャンバ及び前記可撓性膜の存在により前記表面から分離された第２チャンバとに分割するとともに、前記表面に対向する接着剤でコーティングされた前記パッチに、取り外し可能に取り付けられるように構成された可撓性膜と、前記第１及び第２チャンバと流体連通する真空源と、を含み、前記真空源は、前記パッチが前記表面から離間している状態で前記接着剤が脱気された後、前記可撓性膜が伸長して前記パッチを前記表面に向かって付勢するように、前記第１及び第２チャンバ内の圧力を別々に制御するように構成されている、システム。
【００４７】
付記９．前記真空源は、前記第１及び第２チャンバ内の圧力を別々に制御して、前記第１及び第２チャンバの両方において真空引きすることにより前記接着剤を脱気するように構成されている、付記８に記載のシステム。
【００４８】
付記１０．前記真空源は、前記第１及び第２チャンバ内の前記圧力を別々に制御して、前記第２チャンバ内の圧力を前記第１チャンバ内の圧力よりも高くする一方で、前記第１チャンバにおける真空引きを継続することにより、前記可撓性膜を伸長させて、前記パッチを前記表面に向かって付勢するとともに、前記接着剤を、前記表面に接触させるように更に構成されている、付記９に記載のシステム。
【００４９】
付記１１．
前記真空源は、前記第２チャンバを大気圧まで通気することにより、前記第２チャンバ内の圧力を前記第１チャンバ内の圧力よりも高くするように構成されている、付記１０に記載のシステム。
【００５０】
付記１２．前記可撓性膜に支持されるヒートブランケットを更に含み、前記可撓性膜は、前記第１及び第２チャンバにそれぞれ対向する第１及び第２表面を含み、前記可撓性膜の前記第１表面は、前記パッチに取り外し可能に取り付けられており、前記可撓性膜の前記第２表面は、前記ヒートブランケットを支持する、付記８に記載のシステム。
【００５１】
付記１３．前記可撓性膜は真空バッグを構成している、付記８に記載の設置ツール。
【００５２】
付記１４．表面にパッチを取り付ける方法であって、フレーム内の内部キャビティを、可撓性膜を用いて、前記表面に近接する第１チャンバと、前記第１チャンバ及び前記可撓性膜の存在により前記表面から離れている第２チャンバとに分割することと、前記表面に対向する接着剤でコーティングされた前記パッチが、前記表面に対向するように、前記パッチを前記可撓性膜に取り外し可能に取り付けることと、前記パッチが前記表面から離間している状態で前記接着剤が脱気された後、前記可撓性膜が伸長して前記パッチを前記表面に向かって付勢するように、前記第１及び第２チャンバ内の圧力を制御することと、を含む方法。
【００５３】
付記１５．前記圧力を制御することは、前記接着剤を脱気するために、前記第１及び第２チャンバにおいて真空引きを行うことを含む、付記１４に記載の方法。
【００５４】
付記１６．前記第１及び第２チャンバにおいて真空引きが行われており、且つ、前記接着剤を脱気するために前記パッチが前記表面から離間した状態で、前記接着剤を加熱することを更に含む、付記１５に記載の方法。
【００５５】
付記１７．
前記圧力を制御することは、前記第２チャンバ内の圧力を前記第１チャンバ内の圧力よりも高くする一方で、前記第１チャンバにおいて真空引きを継続することにより、前記可撓性膜を伸長させて、前記パッチを前記表面に向かって付勢するとともに、前記接着剤を前記表面と接触させることを更に含む、付記１５に記載の方法。
【００５６】
付記１８．前記第２チャンバ内の圧力を前記第１チャンバ内の圧力よりも高くすることは、前記第２チャンバを大気圧まで通気することを含む、付記１７に記載の方法。
【００５７】
付記１９．前記パッチが前記表面に向かって付勢されるとともに、前記接着剤が前記表面と接触した状態で、前記接着剤を加熱することを更に含む、付記１４に記載の方法。
【００５８】
付記２０．前記接着剤が前記表面に接触した状態で、前記接着剤を加熱することにより、前記接着剤が硬化され、前記圧力を制御することは、前記接着剤が硬化した後、前記第１チャンバが大気圧まで通気されるように、前記第１チャンバ内の圧力を解放することを含む、付記１９に記載の方法。
【００５９】
当業者であれば、上記の説明及び関連図面に示された開示を受けて、本明細書の記載事項に対する様々な改変や他の実施形態を思いつくであろう。従って、本開示は、開示される特定の態様に限定されるものではなく、改変例及び他の態様も添付の請求の範囲に含まれるように意図されていることは言うまでもない。本明細書において特定の用語を用いているが、これらの用語は、包括的且つ説明的な意味でのみ用いており、本開示を限定するものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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