(57)【要約】【課題】調整可能プラズマスプレーガン装置（１０）を提供すること。【解決手段】  一実施形態では、調整可能プラズマスプレーガン装置（１０）は、前方部分及び後方部分を有するプラズマスプレーガン本体（２０）と、後方部分においてプラズマスプレーガン本体（２０）に取り外し可能に取り付けるように構成された第１のカプラ（３０）とを含み、第１のカプラ（３０）が、後方部分においてプラズマスプレーガン本体（２０）に取り外し可能に取り付けるように構成された第１の軸方向開口（３３）を有する第１の部分（３２）と、電極本体（４０）又は第２のカプラ（５０）の一方に取り外し可能に取り付けるように構成された第２の軸方向開口（３５）を有する第２の部分（３４）とを含む。【選択図】      図６
2011054568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前方部分及び後方部分を有するプラズマスプレーガン本体（２０）と、
前記後方部分において前記プラズマスプレーガン本体（２０）に取り外し可能に取り付けるように構成された第１のカプラ（３０）と、
を備えた調整可能プラズマスプレーガン装置（１０）であって、
前記第１のカプラ（３０）が、
前記後方部分において前記プラズマスプレーガン本体（２０）に取り外し可能に取り付けるように構成された第１の軸方向開口（３３）を有する第１の部分（３２）と、
電極本体（４０）又は第２のカプラ（５０）の一方に取り外し可能に取り付けるように構成された第２の軸方向開口（３５）を有する第２の部分（３４）と
を備える調整可能プラズマスプレーガン装置（１０）。
【請求項２】
前記電極本体（４０）が、前記第１のカプラ（３０）の第２の部分（３４）に取り外し可能に取り付けるように構成された第１の軸方向開口を含む、請求項１記載の調整可能プラズマスプレーガン装置（１０）。
【請求項３】
前記プラズマスプレーガン本体（２０）が、前記後方部分において、前記第１のカプラ（３０）の複数のネジ（３６）に相補的な複数のネジ（２６）を含む軸方向開口（２３）を有し、前記プラズマスプレーガン本体（２０）が、該プラズマスプレーガン本体（２０）のネジ（２６）及び前記第１のカプラ（３０）の第１の部分（３２）のネジ（３６）を介して前記第１のカプラ（３０）に取り外し可能に取り付けるように構成されている、請求項１記載の調整可能プラズマスプレーガン装置（１０）。
【請求項４】
前記プラズマスプレーガン本体（２０）及び前記第１のカプラ（３０）が、約５０ｋＷから約２００ｋＷの出力範囲で動作する間にプラズマスプレーを生成し、約５０ｋＷから約２００ｋＷの前記出力範囲で動作する間に試料（１１０）から一定のスタンドオフ距離（ＳＤ）を維持するように構成されている、請求項１記載の調整可能プラズマスプレーガン装置（１０）。
【請求項５】
前記第２の部分（３４）が前記第２のカプラ（５０）に取り外し可能に取り付けられ、該第２のカプラ（５０）が、前記第１のカプラ（３０）に取り外し可能に取り付けるように構成された第１の軸方向開口を有する第１の部分と、前記電極本体（４０）又は第３のカプラの一方に取り外し可能に取り付けるように構成された第２の軸方向開口を有する第２の部分とを有する、請求項１記載の調整可能プラズマスプレーガン装置（１０）。
【請求項６】
前記第２のカプラ（５０）が、前記第１のカプラ（３０）の全長とは実質的に異なる全長を有する、請求項５記載の調整可能プラズマスプレーガン装置（１０）。
【請求項７】
調整可能プラズマスプレーガン（１０）であって、
電極を収容する電極本体（４０）と、
前方部分及び後方部分を有し、前記後方部分が、前記電極及び第１のカプラ（３０）の一方に取り外し可能に取り付けるように構成された軸方向開口（２３）を有するプラズマスプレーガン本体（２０）と
を備え、
前記第１のカプラ（３０）が、前記プラズマスプレーガン本体（２０）の軸方向開口（２３）にて該プラズマスプレーガン本体（２０）に取り外し可能に取り付けられ、
前記第１のカプラ（３０）が、
前記プラズマスプレーガン本体（２０）に取り外し可能に取り付けるように構成された第１の軸方向開口（３３）を有する第１の部分（３２）と、
前記電極本体（４０）又は第２のカプラ（５０）の一方に取り外し可能に取り付けるように構成された第２の軸方向開口（３５）を有する第２の部分（３４）と
を備える、調整可能プラズマスプレーガン（１０）。
【請求項８】
前記プラズマスプレーガン本体（２０）内に少なくとも部分的に収容されるプラズマスプレーガンノズル（１２）を更に含む、請求項７記載の調整可能プラズマスプレーガン（１０）。
【請求項９】
前記第２の部分（３４）が前記第２のカプラ（５０）に取り外し可能に取り付けられ、該第２のカプラ（５０）が、前記第１のカプラ（３０）に取り外し可能に取り付けるように構成された第１の軸方向開口を含む第１の部分と、前記電極本体（４０）又は第３のカプラの一方に取り外し可能に取り付けるように構成された第２の軸方向開口を有する第２の部分とを有する、請求項７記載の調整可能プラズマスプレーガン（１０）。
【請求項１０】
調整可能プラズマスプレーガンシステム（５）であって、
電極を収容する電極本体（４０）と、
前方部分及び後方部分を有するプラズマスプレーガン本体（２０）と
を備え、
前記プラズマスプレーガン本体（２０）が、ノズル（１２）を収容し、前記電極又はカプラ（３０）の一方に取り外し可能に取り付けるように構成された軸方向開口（２３）を前記後方部分に有し、
前記カプラ（３０）が、前記プラズマスプレーガン本体（２０）の軸方向開口（２３）において前記プラズマスプレーガン本体（２０）に取り外し可能に取り付けられ、前記カプラ（３０）が、
前記後方部分にて前記プラズマスプレーガン本体（２０）に取り外し可能に取り付けるように構成された第１の軸方向開口（３３）を有する第１の部分（３２）と、
前記電極本体（４０）又は第２のカプラ（５０）の一方に取り外し可能に取り付けるように構成された第２の軸方向開口（３５）を有する第２の部分（３４）と
を備える、調整可能プラズマスプレーガンシステム（５）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、調整可能プラズマスプレーガンに関する。具体的には、本発明は、少なくとも１つのカプラを含む調整可能プラズマスプレーガンに関する。
【背景技術】
【０００２】
溶射は、プラズマトロン又は燃料ガスの燃焼によって生成される加熱ガスのストリームに粉体又は他の原材料が送給されるコーティング方法である。高温ガスストリームは、原材料を同伴し、これに該ストリームが熱及び運動量を伝達する。加熱された原材料は更に、接着及び凝固が行われる表面上で影響を受け、薄膜又は薄層からなる溶射コーティングを形成する。
【０００３】
溶射の１つの一般的な方法はプラズマスプレーである。プラズマスプレーは通常、プラズマトーチ又はガンにより実施され、これらは、プラズマジェットを用いて原材料を溶融した後、これを所望の表面に向けて押し出す。最新のプラズマガンは、１つの出力モード（例えば、７５ｋＷ）で、試料に対し１つの位置で効率的（例えば、効率６０％を上回る）に作動する。従って、異なる表面及び／又は異なる試料をスプレーする（例えば、異なる出力要件で）ときには、異なる位置に配置された異なるプラズマスプレーガンが必要となる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６３９２１８９号明細書
【発明の概要】
【０００５】
プラズマスプレーガンを調整する解決策が開示される。一実施形態では、調整可能プラズマスプレーガン装置は、前方部分及び後方部分を有するプラズマスプレーガン本体と、後方部分においてプラズマスプレーガン本体に取り外し可能に取り付けるように構成された第１のカプラとを備え、該第１のカプラが、後方部分においてプラズマスプレーガン本体に取り外し可能に取り付けるように構成された第１の軸方向開口を有する第１の部分と、電極本体又は第２のカプラの一方に取り外し可能に取り付けるように構成された第２の軸方向開口を有する第２の部分と、を含む。
【０００６】
本発明の第１の態様は、前方部分及び後方部分を有するプラズマスプレーガン本体と、後方部分においてプラズマスプレーガン本体に取り外し可能に取り付けるように構成された第１のカプラとを備え、該第１のカプラが、後方部分においてプラズマスプレーガン本体に取り外し可能に取り付けるように構成された第１の軸方向開口を有する第１の部分と、電極本体又は第２のカプラの一方に取り外し可能に取り付けるように構成された第２の軸方向開口を有する第２の部分と、を含む、調整可能プラズマスプレーガン装置を提供する。
【０００７】
本発明の第２の態様は、電極を収容する電極本体と、前方部分及び後方部分を有し、該後方部分が、電極及び第１のカプラの一方に取り外し可能に取り付けるように構成された軸方向開口を有するプラズマスプレーガン本体と、を備え、第１のカプラが、プラズマスプレーガン本体の軸方向開口にて該プラズマスプレーガン本体に取り外し可能に取り付けられ、第１のカプラが、プラズマスプレーガン本体に取り外し可能に取り付けるように構成された第１の軸方向開口を有する第１の部分と、電極本体又は第２のカプラの一方に取り外し可能に取り付けるように構成された第２の軸方向開口を有する第２の部分と、を含む、調整可能プラズマスプレーガン（１０）を提供する。
【０００８】
本発明の第３の態様は、電極を収容する電極本体と、前方部分及び後方部分を有するプラズマスプレーガン本体と、を備え、プラズマスプレーガン本体が、ノズルを収容し、電極又はカプラの一方に取り外し可能に取り付けるように構成された軸方向開口を後方部分に有し、該カプラが、プラズマスプレーガン本体の軸方向開口においてプラズマスプレーガン本体に取り外し可能に取り付けられ、該カプラが、後方部分にてプラズマスプレーガン本体に取り外し可能に取り付けるように構成された第１の軸方向開口を有する第１の部分と、電極本体又は第２のカプラの一方に取り外し可能に取り付けるように構成された第２の軸方向開口を有する第２の部分と、を含む、調整可能プラズマスプレーガンシステムを提供する。
【０００９】
本発明のこれら及び他の特徴は、本発明の種々の実施形態を示した添付図面を参照しながら、本発明の種々の態様に関する以下の詳細な説明から容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係るプラズマスプレーガンシステムの側面図。
【図２】本発明の一実施形態に係るプラズマスプレーガンノズルの側面図。
【図３】本発明の一実施形態に係る調整可能プラズマスプレーガン装置の側面図。
【図４】本発明の一実施形態に係る調整可能プラズマスプレーガン装置の構成部品の側面図。
【図５Ａ】本発明の一実施形態に係るカプラの側面図。
【図５Ｂ】図４Ｂのカプラの正面断面図。
【図６】本発明の一実施形態に係る調整可能プラズマスプレーガン装置の側面図。
【図７】本発明の実施形態による、例示的なノズルに関するデータを含む表。
【図８】本発明の実施形態による、例示的なノズルに関するデータを含むグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の図面は縮尺通りではない点に留意されたい。当該図面は、本発明の典型的な態様のみを描くことを意図しており、従って、本発明の範囲を限定するものとみなすべきではない。図面では、同じ参照符号は、複数の図面にわたり同じ要素を示している。
【００１２】
上記で示すように、本発明の態様は、調整可能プラズマスプレーガン装置を提供する。作動中、プラズマスプレーガンは通常、ロボットアーム又はロボット装置上に装着される。試料（例えば、タービンブレード）は通常、プラズマスプレーガンの先端部（出口アニュラス）からある距離を置いたホルダ上に装着される。この距離は、「スタンドオフ距離」として知られている。スタンドオフ距離は、１つには、スプレーされる試料の種類及び適用される材料の種類によって決定付けることができる。作動中、プラズマスプレーがガンの出口アニュラスから出て、試料に向かって押し出される。異なる試料、或いは同じ試料のうちの異なる部分をスプレーするには、異なる出力レベルを備えた異なるプラズマスプレーガンを用いる必要がある。例えば、より高い出力レベルでスプレーするために、第１のプラズマスプレーガンをロボットアームから取り外し、より大型の（例えば、より長い）プラズマスプレーガンと置き換えることができる。大型のプラズマスプレーガンは、より高い出力レベルでのプラズマスプレーを可能にするが、試料へのスプレーを開始できるまでに作動上の高価な修正も必要な場合がある。例えば、予め小型ガン用に構成されたロボットアームに大型のガンを装着する場合、大型ガンの長さが増大することは、スタンドオフ距離が短くなることを意味する。この場合、適正なスタンドオフ距離を維持するために、ロボットアームは調整（例えば、再プログラミングによる）を必要とする場合がある。再プログラミングステップは、オペレータにとって不都合であり、スプレープロセスの遅延を生じる可能性がある。従って、本発明の態様は、ロボットアーム又は装置の移動（例えば、再プログラム）の必要なく、様々なプラズマスプレー出力要求に効率的に適応できる調整可能プラズマスプレーガンを提供する。具体的には、本発明の態様は、後方端にて延伸及び／又は後退できる調整可能プラズマスプレーガンを提供する。
【００１３】
図１を参照すると、調整可能プラズマスプレーガン装置１０、試料１１０、試料ホルダ１１２（仮想線で示す）、ロボットアーム１１４（仮想線で示す）、及び１つ又はそれ以上の噴射ポート１１６（仮想線で示す）を含む、プラズマスプレーガンシステム５が示されている。調整可能プラズマスプレーガン装置１０は、プラズマスプレーガンノズル１２（仮想線で示す）を保持できるプラズマスプレーガン本体２０を含むことができる。プラズマスプレーガン本体２０及びプラズマスプレーガンノズル１２は、出口アニュラス１４を共用することができ、電気的に接続することができる。プラズマスプレーガン本体２０は更に、ロボットアーム１１４に取り付けるための１つ又はそれ以上の取付具２２と、外部源（図示せず）から水を受け取り及び／又は排出するポート２４とを含むことができる。ポート２４はまた、外部電源（図示せず）に接続することができる。プラズマスプレーガン本体２０は、一部分で電極本体４０に取り外し可能に取り付けることができるが、電極本体内に収容される電極からは電気的に絶縁される。電極本体４０は、外部供給源（図示せず）からプラズマガスを受け取るプラズマガスポート４２と、外部供給源（図示せず）からの水を受け取り及び／又は排出するポート４４とを含むことができる。ポート４４はまた、外部電源（図示せず）に接続することができる。外部水、電力、及び供給ガス、並びに冷却システムの説明は本明細書では省略するが、当業者に対して実質的に同様に機能を果たす。プラズマスプレーガン装置１０は、電極のほぼ後端（試料１１０から最も離れた端部）から出口アニュラス１４までの距離を含むことができる長さＬ１を有することができる。出口アニュラス１４と試料１１０との間の距離は、スタンドオフ距離ＳＤとして図示される。本明細書で更に詳細に説明され且つ各図で例示されるように、プラズマスプレーガンシステム５は、一定のスタンドオフ距離ＳＤを維持しながら、異なる出力レベルでの１つ又はそれ以上の試料１１０のスプレーを可能にすることができる。
【００１４】
プラズマスプレーガンシステム５の作動中、電極本体４０及びプラズマスプレーガン本体２０内部にアークが形成され、ここで電極本体４０はカソード電極として働き、プラズマスプレーガン本体２０はアノードとして働く。プラズマガスは、プラズマガスポート４２を通して供給され、アークを出口アニュラス１４まで延長し、ここで、噴射ポート１１６は、プラズマジェットストリーム４５が出口アニュラス１４を介してプラズマスプレーガン本体２０及びプラズマスプレーノズル１２から出るときに、原材料をプラズマジェットストリームに供給することができる。噴射ポート１１６は、プラズマジェットストリーム４５への原材料の半径方向供給を可能にすることができる。原材料は、例えば、キャリアガス及び／又は懸濁液内に同伴される粉体とすることができる。しかしながら、本明細書に記載する実施形態で使用される原材料は、プラズマスプレーで使用されるあらゆる原材料とすることができる。次いで、原材料を含むプラズマジェットストリーム４５は、試料１１０に押し出され、これにより試料をコーティングする。スタンドオフ距離ＳＤは、特定の試料１１０のスプレー条件を最適化するように設計される。
【００１５】
プラズマスプレーガンの出力は、部分的には、そのプラズマ「アーク」の長さ（アーク長）によって駆動される。アーク長は、プラズマスプレーガンノズル１２の全長の１つの成分である。図２を参照すると、プラズマスプレーガンノズル１２（ノズル）の一実施形態の側面図が示される。また、図２には、電極本体４０（仮想線で示す）の一部が含まれる。ノズル１２は、アーク部分の内径（ＩＤａ）と、その拡大部分の内径（ＩＤｄ）とを有することができる。一実施形態では、ノズル１２は、約０．３４８インチのＩＤａと、約０．６０２インチのＩＤｄとを有することができる。アーク部分の内径（ＩＤａ）は、出口アニュラス１４から出るプラズマガスの出口速度に影響し、また、試料１１０に衝突したときのスプレー材料の速度に影響することになる。一実施形態では、高速作動では、ＩＤａはおよそ０．２７５インチとすることができる。
【００１６】
図２に示すように、プラズマスプレーガンノズル１２は、アーク長（Ｌａ）及び拡大長（Ｌｄ）を含む、全長（Ｌｎ）を有する。アーク長（Ｌａ）は、プラズマアークが形成される全長（Ｌｎ）の一部であり、電極（電極本体４０内）とアークルート取付部１１３との間を延びる。図１を参照して説明されたように、プラズマガスは、電極（電極本体４０内）とアーク根元取付部１１３との間の電位差（すなわち、アーク電圧）により加熱される。次いで、プラズマガスは、拡大長（Ｌｄ）全体に延びて／冷却した後、プラズマスプレーガン装置１０（図２）から放出されて試料１１０（図１）に衝突する。拡大長（Ｌｄ）は、アークルートが出口アニュラス１４を超えて延びるのを阻止するように選定される。プラズマガン装置１０の出力は、アーク電圧に部分的に依存し、該アーク電圧は、アーク長（Ｌａ）に部分的に依存する。従って、プラズマスプレーガン装置１０の出力を低減するためには、より小さなアーク長（Ｌａ）を必要とすることができる。逆に、プラズマスプレーガンの出力を増大させるためには、より長いアーク長（Ｌａ）を必要とすることができる。しかしながら、プラズマスプレーガンノズル１２の全長（Ｌｎ）を修正するには、プラズマスプレーガン装置５（図１）の全長（Ｌ１）を修正する必要がある。プラズマスプレーガンノズル１２のアーク長（Ｌａ）を修正しながらプラズマスプレーガン本体２０の長さを維持するためには、１つ又はそれ以上のカプラ３０、５０（図３〜５）を用いることができる。プラズマスプレーガン本体２０は、ノズル１２を少なくとも部分的に囲み、ノズル１２の外部の周りにクーラントを流すことを可能にする水スリーブ（図示せず）を含むことができる。しかしながら、水スリーブの図及び説明は、明確にするために本明細書では省略している。
【００１７】
図３を参照すると、調整可能プラズマスプレーガン装置１０の一実施形態の側面図が示される。調整可能プラズマスプレーガン装置１０は、ノズル１２を収容するプラズマスプレーガン本体２０と、カプラ３０と、電極を収容する電極本体４０とを含むことができる。この実施形態では、調整可能プラズマスプレーガン装置１０は、図１を参照して図示及び説明された全長Ｌ１よりも大きい全長Ｌ２を有することができる。調整可能プラズマスプレーガン装置１０が長さＬ１（図１）を有する一実施形態では、該装置は、最小出力レベル（例えば、５０ｋＷ）を生成することができる。これとは対照的に、調整可能プラズマスプレーガン装置１０が長さＬ２を有する別の実施形態では、該装置は、より大きな出力レベル（例えば、１００ｋＷ、１５０ｋＷ）を生成することができる。本発明の異なる実施形態では、調整可能プラズマスプレーガン装置１０は、更に大きな出力レベル（例えば、２００ｋＷ）を生成し、異なる長さ（Ｌ３）（図６）を有することができる点は理解される。調整可能プラズマスプレーガン装置１０の出力レベルは、１つ又はそれ以上のカプラ３０、５０（図６）、及び複数のプラズマスプレーガンノズル１２（図１２）の１つを用いて操作することができる。
【００１８】
図４を参照すると、調整可能プラズマスプレーガン装置１０の分離された構成部品の側面図が示される。図４に示すように、調整可能プラズマスプレーガン装置１０は、ノズ１２を収容するプラズマスプレーガン本体２０、カプラ３０、及び電極を収容する電極本体４０を含むことができる。調整可能プラズマスプレーガン装置１０の構成部品は、説明の目的で、分離され且つ非機能状態で図示されている。しかしながら、破線矢印で示すように、カプラ３０は、プラズマスプレーガン本体２０に取り外し可能に取り付けられるように構成される。更に、電極本体４０は、カプラ３０（図示にように）に、或いはプラズマスプレーガン本体２０に直接的に（図示せず）取り外し可能に取り付けるように構成される。一実施形態では、プラズマスプレーガン本体２０は、軸方向開口２３を有することができ、カプラ３０又は電極本体４０に取り外し可能に取り付けるために複数の雄ネジ２６を含むことができる。雄ネジ２６は、カプラ３０（図５Ａ）及び電極本体４０の雌ネジに相補的にすることができる。一実施形態では、プラズマスプレーガン装置１０は、約５０ｋＷから約２００ｋＷのプラズマスプレーガン装置出力範囲全体を通じて、約７０％の熱効率、並びに約７０％を超える堆積効率で動作するように構成される。すなわち、この実施形態では、プラズマスプレーガン本体２０は、ロボットアーム又は同様のものに取り付けられたまま、広範囲の出力モードで効率的なプラズマスプレーを実施することができる。
【００１９】
図５Ａ及び５Ｂを参照すると、カプラ３０の側面図及び正面断面図が示される。図５Ａから５Ｂは、複数の雌ネジ３６を含む第１の軸方向開口３３を有する第１の部分３２を備えた、カプラ３０の第１の実施形態を示している。この実施形態では、第１の部分３２は、（カプラ３０の）複数の雌ネジ３６及びプラズマスプレーガン２０（図４）の雄ネジ２６によってプラズマスプレーガン本体２０に取り外し可能に取り付けるように構成することができる。この実施形態では、プラズマスプレーガン本体２０は、例えばロボットアームに取り付けられたままとすることができ、カプラ３０は、ガン本体２０に回転可能に取り付けられる。これは、例えば、人間のオペレータがプラズマスプレーガン本体２０の雄ネジ２６の周りで第１の部分３２を物理的に回転させることを含む。調整可能プラズマスプレーガン装置１０の構成部品（図４）は、相補的ネジによって互いに取り外し可能に取り付けられるよう図示され且つ本明細書で記載されているが、他の形態の取り外し可能な取付具も実施可能である。例えば、調整可能プラズマスプレーガン装置１０の構成部品は、バイオネットタイプのコネクタ又は他の好適なコネクタにより互いに取り外し可能に取り付けることができる。一実施形態では、カプラ３０は、約２．７４５インチ（ｉｎ）の外径Ｄ１（第１の部分３２）と、約２．３７５ｉｎの内径Ｄ２（第２の部分３４）とを有することができる。この実施形態では、カプラ３０は更に、約１．３７３インチの長さ（Ｌｃ）を有することができる。複数のカプラ３０を用いて、調整可能プラズマスプレーガン装置１０の長さ（Ｌ）に延びることができ、更に異なる長さ（Ｌｃ）を有するカプラは、単独で用いることができ、或いは、追加のカプラ５０（図５）と共に用いることもできる。
【００２０】
図５Ａから５Ｂ、及び図４を引き続き参照し、カプラ３０は更に、第２の開口３５を有する第２の部分３４を含めて図示されている。一実施形態では、カプラ３０は、複数の雄ネジ３８を含むことができる。この事例では、第２の部分３４は、電極本体４０の雄ネジ３８及び雌ネジ４６を介して電極本体４０又は第２のカプラ（図示せず）の１つに取り外し可能に取り付けるように構成することができる。しかしながら、第２の部分３４は、第１の部分３２及びプラズマスプレーガン本体２０に関して説明された何れかの手段を介して電極本体４０又は第２のカプラに取り外し可能に取り付けるように構成することができる点は理解されたい。更に、第２の部分３４及び第１の部分３２は、互いに異なる方法で調整可能プラズマスプレーガン装置１０の他の構成部品に取り外し可能に取り付けることができる。例えば、第１の部分３２は、複数の雄ネジを含むことができるが、第２の部分３４は、別の取付機構（例えば、留め機構、ネジ又はボルトを受けるアパーチャ、バイオネットタイプの接続、その他）を含むことができる。第２の部分３４が雄ネジ３８を含む場合、電極本体４０の雌ネジ４６は、カプラ３０の雄ネジ３８並びにプラズマスプレーガン本体２０の雄ネジと相補的にすることができる。更に、複数のカプラ３０は、例えば、互いに相補的な雌ネジ３６及び雄ネジ３８それぞれを介して互いに取り外し可能に取り付けることができる。すなわち、調整可能プラズマスプレーガン装置１０の長さ（Ｌ１）は、プラズマスプレーガン本体２０に１つ又はそれ以上のカプラ３０を加減することによって操作することができる。
【００２１】
例えば、図６に示すように、一実施形態では、調整可能プラズマスプレーガン装置１０は、ノズル１２を収容するプラズマスプレーガン本体２０と、第１のカプラ３０と、第２のカプラ５０と、電極本体４０とを含むことができる。この実施形態では、第２のカプラ５０は、第１のカプラ３０及び電極本体４０に取り外し可能に取り付けることができる。一実施形態では、第２のカプラ５０は、雌ネジ及び雄ネジ（図示せず）それぞれを介して第１のカプラ３０及び電極４０に取り外し可能に取り付けることができる。第２のカプラ５０は、第１のカプラ３０と実質的に同じ取付機構（例えば、ネジ、留め具、バイオネットタイプ接続部、その他）を有することができ、第１のカプラ３０及び第２のカプラ５０の取り付けを可能にすることができる。第２のカプラ５０は、第１のカプラ３０と実質的に同じ長さとすることができ、或いは、第１のカプラ３０とは実質的に異なる長さ（Ｌｃ）を有することができる。一実施形態では、第２のカプラ５０は、第１のカプラ３０の約２倍の長さ（Ｌｃ）を有することができる。別の実施形態では、第２のカプラ５０は、約２．１８３インチの長さ（Ｌｃ）を有することができ、この長さは、第１のカプラ３０の２倍の長さよりも小さい。何れの場合でも、第２のカプラ５０は、調整可能プラズマスプレーガン装置１０の長さＬ３の延長を可能にすることができる。本明細書で説明するように、プラズマスプレーガン装置１０の長さ（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）調節により出力を増減可能にすることができ、これにより、プラズマスプレーガン本体２０をロボットアーム１１４（又は同様のもの）から取り外す必要もなく、ある範囲の部品及び材料のプラズマスプレーに対応することができるようになる。これはまた、設計スタンドオフ距離ＳＤを変更することなく、後方部分（出口アニュラス１４とは反対側）からの調整可能プラズマスプレーガン装置１０の長さ（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）の調節を可能にすることができる。
【００２２】
図７を参照すると、本発明の実施形態の性能関連の状態を例示する表１００が示されている。詳細には、図７は、本発明のプラズマスプレーガン装置１０を用いて実施可能な種々のアーク長を備えた複数の例示的なプラズマスプレーノズルを示している。図示のように、複数のプラズマスプレーガンノズル１２（例えば、ノズル５０、１００、その他）は、プラズマスプレーガン装置１０と適合する。１つ又はそれ以上のカプラ３０、５０と共に使用される複数のプラズマスプレーガンノズル１２は、オペレータ（図示せず）が、設計スタンドオフ距離ＳＤを修正せず、プラズマスプレーガン装置１０の出力を修正することを可能にすることができる。例えば、ノズル１５０を用いて、約１５０ｋＷの出力を生成することができるが、ノズル５０は、ノズル１５０で使用される量の１／３である、約５０ｋＷの出力を生成するのに用いてもよい。プラズマスプレーガンノズル１２は、異なるプラズマスプレー出力レベルの範囲（例えば、１００ｋＷから２００ｋＷ）で、約７０％以上の堆積効率を維持しながら約７０％の熱効率を達成するよう組み替えることができる点は理解される。プラズマスプレーガン装置１０の異なる実施形態は、ロボットアーム１１４又は同様のもの（ＳＤを維持しながら）からプラズマスプレーガン本体２０を取り外すことなく組み付けることができ、組み付けは、オペレータが約３〜５分で行うことができる。これらの構成は、様々な表面の効率的で迅速なスプレーを可能にすることができる。
【００２３】
図８は、表１００（図７）に挙げられた本発明の実施形態に従って測定されたアーク長に対する出力のデータを例示したグラフ２００を示している。グラフ２００には、４つのデータ点が示されており、それぞれ、５０ｋＷ、０．７９ｉｎ；１００ｋＷ、１．５０ｉｎ；１５０ｋＷ、２．０６ｉｎ；及び２００ｋＷ、３．００ｉｎの出力レベル及びアーク長に対応する。
【００２４】
前出の図及び明細書は調整可能プラズマスプレーガン装置の実施形態の実施例を含む点は強調すべきである。特定の数値（例えば、物理的次元、出力レベル、その他）は単に例証の目的で含められ、限定ではない点は理解される。本明細書の教示は、例えば、本明細書で記載され及び／又は図で例示したもの以外の別の出力レベルで機能する様々な大きさの構成要素を有するプラズマスプレーガンシステムに適用することができる。
【００２５】
本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を説明するためのものに過ぎず、本発明を限定するものではない。本明細書で使用される単数形態は、前後関係から明らかに別の意味を示さない限り、複数形態も含むものとする。更に、本明細書内で使用する場合に、「含む」及び／又は「備える」という用語は、そこに述べた特徴部、完全体、ステップ、動作、要素及び／又は構成部品の存在を明示しているが、１つ又はそれ以上の特徴部、完全体、ステップ、動作、要素、構成部品及び／又はそれらの群の存在又は付加を排除するものではないことは理解されるであろう。
【００２６】
本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、更に、あらゆる当業者があらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる包含の方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００２７】
５  プラズマスプレーガンシステム
１０  プラズマスプレーガン装置
１２  プラズマスプレーガンノズル
１３  アークルート取付部
１４  出口アニュラス
２０  プラズマスプレーガン本体
２２  取付具
２３  プラズマスプレーガンの本体の軸方向開口
２４  ポート
２６  プラズマスプレーガン本体の雄ネジ
３０  カプラ
３２  カプラの第１の部分
３３  第１の軸方向開口
３４  カプラの第２の部分
３５  第２の軸方向開口
３６  カプラの雌ネジ
３８  カプラの雄ネジ
４０  電極本体
４２  プラズマガスポート
４４  ポート
４５  プラズマジェットストリーム
４６  電極本体の雌ネジ
５０  カプラ
１１０  試料
１１２  試料ホルダ
１１４  ロボットアーム
１１６  噴射ポート
Ｄ１  外径
Ｄ２  内径
ＩＤａ  アーク部分の内径
ＩＤｄ  拡大部分の内径
Ｌ１  調整可能プラズマスプレーガン装置の第１の長さ
Ｌ２  調整可能プラズマスプレーガン装置の第２の長さ
Ｌ３  調整可能プラズマスプレーガン装置の第３の長さ
Ｌｃ  カプラの長さ
Ｌｄ  拡大長
Ｌｎ  プラズマスプレーガンノズルの全長
ＳＤ  スタンドオフ距離
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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