特許 6227643 大きな装填容量を有する化学気相浸透装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6227643

(24)【登録日】2017年10月20日

(45)【発行日】2017年11月8日

(54)【発明の名称】大きな装填容量を有する化学気相浸透装置

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/458 20060101AFI20171030BHJP

【ＦＩ】

   C23C16/458

【請求項の数】9

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-522145(P2015-522145)

(86)(22)【出願日】2013年7月12日

(65)【公表番号】特表2015-524514(P2015-524514A)

(43)【公表日】2015年8月24日

(86)【国際出願番号】FR2013051674

(87)【国際公開番号】WO2014013168

(87)【国際公開日】20140123

【審査請求日】2016年4月19日

(31)【優先権主張番号】1257012

(32)【優先日】2012年7月19日

(33)【優先権主張国】FR

(73)【特許権者】

【識別番号】512162432

【氏名又は名称】サフラン セラミクス

(74)【代理人】

【識別番号】100107641

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 耕一

(74)【代理人】

【識別番号】100143236

【弁理士】

【氏名又は名称】間中 恵子

(74)【代理人】

【識別番号】100168273

【弁理士】

【氏名又は名称】古田 昌稔

(72)【発明者】

【氏名】ベルトラン，セバスチャン

(72)【発明者】

【氏名】ラムルー，フランク

(72)【発明者】

【氏名】グジャール，ステファン

(72)【発明者】

【氏名】デカン，セドリック

【審査官】 岡田 隆介

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００８−５３０３７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０２５３３７７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １６／００−１６／５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

主として長手方向に延びる三次元形状の多孔質プリフォーム（２０）の化学気相浸透処理のための設備（６００）であって、前記設備は、
平行六面体形状の反応チャンバであって、該反応チャンバの側壁（６１１〜６１４）が加熱手段（６１５）を備えている反応チャンバ（６１０）と、
前記反応チャンバ（６１０）に配置された、それぞれが複数の装填装置（１０）から成る複数の積層体（５０）とを備え、前記装填装置（１０）はそれぞれ、浸透処理の対象である多孔質プリフォーム（２０）を受けるための支持要素（１１００、１１１０）が設けられた平行六面体形状の筐体（１１）形状である、
設備。

【請求項2】

前記反応チャンバ（６１０）は直方体形状であり、前記反応チャンバ（６１０）は前記装填装置（１０）の前記複数の積層体（５０）から成る列を少なくとも１列収容し、前記列は前記反応チャンバの長手方向に延びる、
請求項１に記載の設備。

【請求項3】

前記装填装置（１０）はそれぞれ直方体形状の筐体（１１）によって構成され、前記積層体（５０）は、前記装填装置（１０）のそれぞれの長辺が前記反応チャンバ内において前記チャンバの前記長手方向に垂直な方向に延びるように、前記チャンバ（６１０）に配置される、
請求項２に記載の設備。

【請求項4】

前記反応チャンバ（１０）は、前記反応チャンバの前記長手方向に延びる前記装填装置（１０）の前記積層体（５０）の列を複数列（５１０、５２０、５３０）収容し、加熱手段（７１７）が前記装填装置の前記積層体の２つの列の間に配置される、
請求項２に記載の設備。

【請求項5】

前記積層体（５０）はそれぞれ、その両端部に、前記多孔質プリフォーム（２０）が装填されない緩衝部（５４０；５５０）を備える、
請求項１に記載の設備。

【請求項6】

前記反応チャンバの水平壁（６２０、６３０）は、加熱手段を備えている、
請求項５に記載の設備。

【請求項7】

前記多孔質プリフォーム（２０）が、航空機エンジンブレード用繊維プリフォーム（２０）であって、
前記積層体のそれぞれの前記装填装置（１０）は、前記航空機エンジンブレード用繊維プリフォーム（２０）を収容する、
請求項６に記載の設備。

【請求項8】

前記装填装置（１０）のそれぞれにおいて、前記ブレード用繊維プリフォーム（２０）は、それらの加圧側の面（１２３）または吸気側の面（１２２）が同じ方向を向くようにして互いに隣り合って配列される、
請求項７に記載の設備。

【請求項9】

前記装填装置（１０）の前記積層体（５０）のそれぞれにおいて、第１装填装置の前記繊維プリフォーム（２０）は、それらの加圧側の面（１２３）または吸気側の面（１２２）が第１方向を向くようにして互いに隣り合って配列され、前記第１装置に隣接する第２装填装置（１０）の前記繊維プリフォーム（２０）は、それらの加圧側の面（１２３）または吸気側の面（１２２）が前記第１方向とは反対の第２方向を向くようにして互いに隣り合って配列される、
請求項８に記載の設備。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、特に熱構造複合材料から部品を作る際に用いられる化学気相浸透技術に関する。本発明は、より詳細には、航空機エンジンブレードの製造に用いられる繊維プリフォームなどの複雑な三次元形状をした多孔質基体の化学気相浸透処理に関する。

【背景技術】

【0002】

複合材料製の部品、特に、耐火性マトリクス（例えば、炭素および／またはセラミック）によって高密度化された耐火性繊維（例えば炭素繊維またはセラミック繊維）でできたプリフォームによって構成された熱構造複合材料製の部品を製造するために、浸透法を利用するのが一般的である。このような部品の例としては、炭素‐炭素（Ｃ‐Ｃ）複合材料製の推進ノズル、特に航空機ブレーキ用であるＣ‐Ｃ複合材料製のブレーキディスク、セラミックマトリクス複合材料（ＣＭＣ）製のブレードなどが挙げられる。また、プリフォームの高密度化前、高密度化中、または高密度化後に、１つまたは複数の層、例えば界面材料の層を、同じく化学気相浸透技術を用いてプリフォームに堆積させてもよい。

【0003】

化学気相浸透処理は、浸透設備の反応チャンバに支持具を用いて基体を配置することと、反応ガスをチャンバ内に導入することとからなる。ここで、反応ガスの１つまたは複数の成分は、基体を高密度化するためおよび／または例えば界面材料の層を堆積させるために基体の内部に堆積させる材料の前駆体である。ガスの成分の分解またはガスの複数の成分同士の反応によって所望の材料を基体の内部に堆積させるために、基体の内部の到達可能な空孔内にガスが分散できるように、浸透条件、特に、反応ガスの組成および流量、ならびに、チャンバ内の温度および圧力が選択される。反応ガスは、従来、反応チャンバに配置されかつ反応ガス入口が開口している予熱領域に通すことによって予熱される。その方法は、自由流れでの化学気相浸透法に相当する。

【0004】

工業用の化学気相浸透設備では、高密度化法の処理量を向上させるため、ひいては反応チャンバの装填率を向上させるために、高密度化の対象である複数の基体またはプリフォームを反応チャンバに同時に装填するのが一般的である。

【0005】

環状の多孔質基体の化学気相浸透処理のための方法および設備が、特に、米国特許出願公開第２００４／２３７８９８号および米国特許第５９０４９５７号に記載されている。しかし、それらの方法は実質的に、積層された環状の基体の浸透処理に適用されており、軸対称ではない形状を有する基体の浸透処理には適していない。

【0006】

米国特許出願公開第２００８／０１５２８０３号には、第１および第２プレート間に配置され、かつその周囲に高密度化の対象であるプレート状の薄い基体が放射状に配置される筒状のダクトを備える装填器具を用いることが記載されている。そのように装填された器具が、反応ガスを上記筒状のダクト内に導入できるように該ダクトに接続される反応ガス導入口を有する浸透炉の反応チャンバ内に設置され、このダクトがガスを基体の主面に沿って実質的に放射状の流れ方向に分配する。

【0007】

しかし、その装填器具は、薄い矩形のプレートなどの形状が単純な薄い基体の定方向流れでの高密度化に限られており、ブレード用繊維プリフォームなどの複雑な三次元形状を有する多孔質基体の均一な高密度化には使用できない。具体的には、複雑な三次元形状の基体に対するガス流の流れを制御するのはより困難である。また、そのようなタイプの器具では、熱分散が生じ、この熱分散のため、１つのプリフォームの全ての箇所および複数のプリフォーム間で温度を制御するのが困難になる。浸透処理の対象である全てのプリフォームに対する反応ガスの流れを制御できないと、基体の高密度化または基体内部の堆積にムラが生じる。基体の高密度化または基体内部の堆積を均一に行うことは、最終的に得られる部品の機械的性能にとって不可欠である。

【0008】

また、浸透処理の対象であるプリフォームが放射状に配置される器具を用いた浸透設備の装填率は比較的低い。その場合、複雑な三次元形状の部品の工業的規模での生産には多数の浸透設備を製造して使用することが必要であり、このことは経済的観点から非常に不利である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明の目的は、多孔質プリフォーム、特に、主として長手方向に延びる複雑な三次元形状のプリフォームを浸透処理でき、このことを大きな装填容量で、かつプリフォーム内部の堆積の均一性を確保しながら行える解決手段を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

この目的は、主として長手方向に延びる三次元形状の繊維プリフォームの化学気相浸透処理のための設備であって、
平行六面体形状の反応チャンバであって、該反応チャンバの側壁が加熱手段を備えている反応チャンバと、
前記反応チャンバに配置された、それぞれが複数の装填装置から成る複数の積層体とを備え、該装填装置はそれぞれ、浸透処理の対象である繊維プリフォームを受けるための支持要素が設けられた平行六面体形状の筐体形状である、
設備によって達成される。

【0011】

このように、平行六面体形状である反応チャンバおよび平行六面体形状である装填装置の積層体をともに用いることで、環状の装填装置を用いる浸透設備と比べて、設備のプリフォーム装填率を非常に大幅に増加させることができる。具体的には、装填装置が平行六面体形状の装填スペースを有するため、プリフォームをそれらの長手方向に関して互いに平行に隣り合わせて配置でき、これにより、各装填装置の装填空間に対して最適な占有率を達成できる。先行技術のように環状の装填装置を用いる場合、プリフォームは放射状に配置されるが、これでは装填空間の最適な占有率を達成できない。

【0012】

また、装填装置は平行六面体形状であるため、装填装置を互いに積層した場合、同じく平行六面体形状である反応チャンバを最適な仕方で充填できる積層体が形成される。積層体を構成する装填装置について適切な寸法を選択することで、浸透設備の有効装填空間全体を占めるのに適したプリフォーム装填体を形成できる。

【0013】

また、チャンバ内の各装填装置は、ヒートシンクを構成し、従って、個別にサセプタとして機能する。

【0014】

さらに、各積層体において、装填装置が互いに協働して反応チャンバ内を鉛直方向に延びる装填空間を形成し、これにより、各積層体内で実質的に直線状の流れが起こり、その結果として、ガスの流れおよび消費を良好に制御できる。本発明の単一の装填体には多数のプリフォームがあるにも関わらず、各積層体においてはガスは限られた数のプリフォームのみを通過するため、ガスがプリフォームを通過する際に過剰に消費されることを回避できる。

【0015】

最後に、反応チャンバは、少なくとも該チャンバの側壁を介して加熱されるので、チャンバ内において温度をより均一に制御できる。

【0016】

本発明の第１の側面において、反応チャンバは直方体形状であり、装填装置の複数の積層体から成る列を少なくとも１列収容し、この列は反応チャンバの長手方向に延びる。反応チャンバの加熱が特に反応チャンバの側壁によって行われるため、チャンバの長さは制限されず、それゆえ装填体の長さが制限されない。このため、非常に大きな装填率が得られる。

【0017】

本発明の第２の側面において、装填装置はそれぞれ直方体形状の筐体によって構成され、積層体は、装填装置のそれぞれの長辺が反応チャンバ内をチャンバの長手方向に垂直な方向に延びるように、チャンバに配置される。

【0018】

本発明の第３の側面において、反応チャンバは、反応チャンバの長手方向に延びる装填装置の積層体の列を複数列収容し、加熱手段が装填装置の積層体の２つの列の間に配置される。このような場合、反応チャンバの幅を、この幅の方向における温度制御を確保しながら大きくし得る。

【0019】

本発明の第４の側面において、積層体はそれぞれ、その両端部に、高密度化の対象である多孔質基体が装填されない緩衝部を備える。積層体の頂部、すなわちガスが導入される箇所では、緩衝領域が、特に、ガスが予熱領域から出てから直接プリフォームに当たることを回避する機能を果たす。それぞれの積層体の底部では、緩衝領域が、反応チャンバから排出される前にガス流の方向を変える機能を果たす。

【0020】

本発明の第５の側面において、反応チャンバの水平壁は、加熱手段を備えている。

【0021】

本発明の第６の側面において、それぞれの積層体の装填装置は、航空機エンジンブレード用繊維プリフォームを収容する。

【0022】

本発明の第７の側面において、ブレード用繊維プリフォームは、それらの加圧側の面または吸気側の面が同一の方向を向くようにして互いに隣り合って配列される。このような場合、装填装置の積層体のそれぞれにおいて、第１装填装置の繊維プリフォームは、それらの加圧側の面または吸気側の面が第１方向を向くようにして互いに隣り合って配列され、一方、第１装置に隣接する第２装填装置の繊維プリフォームは、それらの加圧側の面または吸気側の面が第１方向とは反対の第２方向を向くようにして互いに隣り合って配列されることが好ましい。これにより、プリフォームの近傍にガス流の良好な流れを形成できる。

【0023】

本発明のその他の特徴および利点が、非限定的な例として、添付の図面を参照して提示される本発明の具体的な実施形態に関する以下の説明から明らかになる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】図１は、ブレードプリフォームを装填した本発明の一実施形態に係る装填装置の斜視図である。

【図2】図２は、図１の装填装置の分解図である。

【図3】図３は、ブレードプリフォームを装填した本発明の別の実施形態に係る装填装置の斜視図である。

【図4】図４は、互いに積層された複数の図１の装填装置により構成された、本発明の一実施形態に係る積層体の斜視図である。

【図5A】図５Ａは、図４の積層体の複数の列により構成された装填体の斜視図である。

【図5B】図５Ｂは、図５Ａの装填体の頂部と底部の緩衝領域の組み立てを示す斜視図である。

【図6】図６は、本発明の一実施形態に係る化学気相浸透設備の分解斜視図である。

【図7】図７は、図６の化学気相浸透設備に図５Ｂの装填体が配置される様子を示す断面図である。

【図8】図８は、図６の設備の動作中に多孔質プリフォームを高密度化している間、反応ガス流がたどる経路を示す断面図である。

【図9】図９は、装填装置の積層体の２つの列の間に配置された加熱壁を備える、本発明の一実施形態に係る化学気相浸透設備の分解斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

本発明は、多孔質プリフォームの化学気相浸透処理に適用される。この浸透処理は、特に、プリフォームを高密度化するためおよび／またはプリフォーム内部に界面層などの層を堆積させるために実施され得る。

【0026】

図１および図２は、浸透処理の対象である基体を装填した後の、工業用の化学気相浸透設備の平行六面体形状の反応チャンバに配置される装填装置または装填器具１０を示している。ここで説明する例では、器具１０は、航空機エンジンブレード用繊維プリフォーム２０を収容するためのものである。

【0027】

各プリフォーム２０は、両端部２１、２２間を長手方向に延び、翼形部１２０と、例えば球状部を有する厚さの大きい部分により形成された根元部１３０とを備え、根元部１３０にはタング１３２が連なっている（図１）。翼形部１２０は、根元部１３０と先端部１２１との間を長手方向に延び、その断面が、翼形部１２０の吸気側の面および加圧側の面にそれぞれ対応する２つの面１２２、１２３を画定する厚さの変動する湾曲した形状を有する。ここで説明する例では、翼形部１２０はまた、内側ブレードプラットフォーム１４０と外側ブレードプラットフォーム１６０とを備える。

【0028】

ここで説明する装填装置１０は、２つの縦壁１１０、１１１と２つの横壁１１２、１１３とを有する直方体形状の支持フレームまたは筐体１１によって構成され、縦壁１１０、１１１間にプリフォーム２０のための装填スペース１６が画定されている。各縦壁には、各ブレードプリフォーム２０の端部２１、２２の一方を受けるための支持要素が設けられている。より正確には、長さ方向に均等に分布した切り欠き１１０１を有する第１支持プレート１１００が、壁１１０の内側部分１１０ａにナット‐ボルト式の締結部材１１０２を用いて固定されている。切り欠き１１０１は、プリフォーム２０の端部２１を受けるためのものである。同様に、長さ方向に均等に分布した切り欠き１１１１を有する第２支持プレート１１１０が、壁１１１の内側部分１１１ａにナット‐ボルト式の締結部材１１１２を用いて固定されている。切り欠き１１１１は、プリフォーム２０の端部２２を受けるためのものである。ある変形形態では、切り欠きは、装填装置の縦壁に直接加工される。

【0029】

プリフォーム２０は、装填装置１０に配置されたとき、その長辺が壁１１０、１１１間に延びる。このため、大きな装填容量を有する装置を得ることが可能になる。さらに、壁に支持手段を設けることで、高密度化の対象である基体と装填装置の接触面積を最小化でき、その結果として反応ガスの浸透のための到達可能な面積が大きくなる。

【0030】

ここで説明する例では、装填装置はまた、縦壁１１１および横壁１１２の外側部分に配置された中心合わせ用ペグ１２を有し、加えて、フレーム１１の頂部１１ａに配置された２つの係止用ペグ１３と、フレーム１１の底部１１ｂに配置された２つの係止用開口部１４とを有する。係止用開口部１４は、他の同様の装填装置と積層する場合に、他の装置の係止用ペグと協働するためのものである。係止用開口部１４は、より詳細に後述するように、このような装置を複数積層する場合に、プリフォーム２０の向きを１つの装填装置と隣接する他の装置との間で１８０度反対にできるように、係止用ペグ１３に対してオフセットして配置されている。装填装置はまた、フレーム１１の頂部１１ａに配置された黒鉛ガスケット１５を有し、該ガスケットは、積層された他の装填装置への接着を回避することと、プリフォームを高密度化した後の他の装填装置との分離を容易にすることとを目的としている。

【0031】

図３は、正方形の形を有している点で上記装填装置１０と異なる本発明の別の装填装置３０を示している。装填装置３０は、４つの壁３１０〜３１３を有する正方形状の支持フレームまたは筐体３１を備え、縦壁３１０、３１１間に上記ブレードプリフォーム２０と同様のブレードプリフォーム３２０のための装填スペース３６が画定されている。長さ方向に均等に分布した切り欠き３１０１を有する第１支持プレート３１００が、壁３１０の内側部分にナット‐ボルト式の締結部材（図３には示さず）を用いて固定されている。切り欠き３１０１は、プリフォーム３２０の端部３２１を受けるためのものである。同様に、長さ方向に均等に分布した切り欠き３１１１を有する第２支持プレート３１１０が、壁３１１の内側部分にナット‐ボルト式の締結部材（図３には示さず）を用いて固定されている。切り欠き３１１１は、プリフォーム３２０の端部３２２を受けるためのものである。ある変形形態では、切り欠きは、装填装置３０の縦壁３１０、３１１に直接加工される。

【0032】

プリフォーム３２０は、装填装置３０に配置されたとき、その長辺が壁３１０、３１１間に延びる。このため、大きな装填容量を有する装置を得ることが可能になる。さらに、壁に支持手段を設けることで、高密度化の対象である基体と装填装置の接触面積を最小化でき、その結果として反応ガスの浸透のための到達可能な面積が大きくなる。

【0033】

ここで説明する例では、装填装置はまた、縦壁３１１および横壁３１２の外側部分に配置された中心合わせ用ペグ３２を有し、加えて、フレーム３１の頂部に配置された２つの係止用ペグ３３と、フレーム３１の底部に配置された２つの係止用開口部（図３には示さず）とを有し、この係止用開口部は、他の同様の装填装置と積層する場合に、他の装置の係止用ペグと協働するためのものである。装填装置はまた、フレーム３１の頂部３１ａに配置された黒鉛ガスケット３５を有し、該ガスケットは、積層された他の装填装置への接着を回避することと、プリフォームを高密度化した後の他の装填装置との分離を容易にすることとを目的としている。

【0034】

上記黒鉛ガスケットは、好ましくは、Ｓｉｇｒａｆｌｅｘ（登録商標）またはＰａｐｙｅｘ（登録商標）という商標で販売されている材料などの膨張黒鉛でできている。

【0035】

図４は、図１Ａおよび１Ｂを参照して上述したような複数の装填装置１０から構成された積層体５０を示している。図４に示すように、複数の装填装置１０が互いに積層されるが、それらは全て同一であって、それぞれに高密度化の対象であるブレードプリフォーム２０が予め装填されており、これらプリフォームは全て同じ方向に並んでいる。装填装置１０を積層体５０にすでに存在している他の装填装置の上に積層する場合、この追加で積層される装填装置の向きがその下の装填装置の向きと１８０度異なるように、積層対象の装填装置の開口部１４が積層体にすでに存在している装填装置の係止用ペグ１３と協働する。装填装置のそれぞれにおいて、全てのブレードプリフォームがはじめ同じ向きに装填されるため、積層体内の１つの装填装置と隣接する装填装置とでブレードプリフォームの向きが１８０度異なる。積層体内の２つの隣接する装填装置間でブレードプリフォームの向きがこのような角度で異なっていることで、積層体全体を通じて反応ガス流の流れが良好になる。具体的には、ブレードプリフォームの加圧側の面（または吸気側の面）の向きを積層体内の１つの装填装置と隣接する装填装置とである１つの方向とその反対方向とに交互にすることによって、積層体の高さ全体にわたってガスがプリフォーム間で良好に配分され、それにより、プリフォームのより均一な高密度化を達成できる。

【0036】

図５Ａは、図１および図２を参照して上述したような積層体５０をそれぞれ複数体含み、かつ長手方向Ｄ_Lに延びる３つの列５１０、５２０、５３０から構成された装填体５００を示している。図５Ｂでは、第１緩衝領域５４０が装填体５００の頂部の上に配置され、第２緩衝領域５５０が装填体５００の底部の下に配置されている。緩衝領域５４０、５５０はそれぞれ、装填体５００に存在している積層体５０の数と同じ数の平行六面体形状のフレームまたは筐体５４０１、５５０１によって形成されており、フレーム５４０１、５５０１は、装填装置１０のフレーム１３の寸法と同じ寸法を有している。

【0037】

図６は、高密度化の対象である多孔質プリフォームを収容している装填体５００を設置するための化学気相浸透設備または浸透炉６００の概略図である。化学気相浸透設備６００は、４つの側壁６１１〜６１４によって画定される直方体形状の反応チャンバ６１０を備え、壁６１１、６１２はチャンバの長手方向に延び、一方壁６１３、６１４はチャンバの短手方向に延びている。壁６１１〜６１４のそれぞれに加熱手段が設けられ、この例では加熱手段は、壁６１１〜６１４のそれぞれに埋め込まれた電気抵抗６１５である。反応チャンバの頂部は、高密度化の対象であるプリフォームを収容している反応チャンバ６１０内にガスを分散させる前にガスを加熱するための予熱領域６２２に開口しているガス導入管６２１が設けられた取り外し可能なカバー６２０によって閉じられる。残留ガスは、吸引手段（図示せず）に接続された排出管６３１を介して設備の底部６３０から抜き出される。反応チャンバの底面を閉じる底部６３０は、複数のガス排出開口部６３２０を有するプレート６３２を備え、使用時には、装填体５００がこのプレート６３２に載置される。ガス導入管６２１および排出管６３１の数は、ガスを供給する対象である反応チャンバの寸法に応じて定められる。

【0038】

反応チャンバ６１０内の予熱領域６２２とプレート６３２との間に存在するスペースは、浸透設備６００の有効装填空間、すなわち、浸透処理の対象である繊維プリフォームを装填するために利用可能な空間に相当する。

【0039】

以下、多孔質プリフォーム２０を装填した複数の積層体５０を備える装填体５００の化学気相浸透設備６００への設置について説明する。図７に示すように、装填体５００を第１および第２緩衝領域５４０、５５０とともに反応チャンバ６１０に導入できるようにするために、カバー６２０を設備６００から取り外す。プレート６３２ひいては装填体５００がスペーサー６３０１を介して底部６３０上の支持部に載置されるまで、装填体５００をプレート６３２およびハンガーロッド６４０を用いてチャンバ６１０内を下降させる。

【0040】

装填体５００が反応チャンバ６１０に配置された後、図８に示すように、カバー６２０が反応チャンバの頂部に取り付けられる。こうして、化学気相浸透設備の運転の準備が整う。

【0041】

ここで説明する例では、設備は多孔質プリフォームを高密度化するために用いられる。プリフォームを高密度化するために、堆積させるべきマトリクス材料の１つまたは複数の前駆体を含有する反応ガスが反応チャンバ６１０に導入される。例えば、炭素の場合には、典型的にはプロパン、メタン、または両者の混合物であるガス状の炭化水素化合物が用いられる。例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）などのセラミック材料の場合には、周知のように、メチルトリクロロシラン（ＭＴＳ）をＳｉＣの前駆体として使用できる。

【0042】

多孔質プリフォームは、周知の方法で、基体の内部の到達可能な空孔内に拡散した反応ガスに含有される（１つまたは複数の）前駆体の分解によって生成されるマトリクス材料を多孔質プリフォームの内部に堆積させることによって、高密度化される。化学気相浸透によって種々のマトリクス堆積物を得るために必要な圧力条件および温度条件はそれ自体周知である。

【0043】

チャンバ内にある各装填装置は、ヒートシンクを構成する。このため、反応チャンバの壁の加熱手段が作動されると、各装填装置が、該装置内にあるプリフォームの温度を上げる役割を果たすサセプタとして個別に機能する。

【0044】

図８は、導入管６２１を介して反応チャンバ６１０に導入された反応ガス流Ｆｇがたどる経路を示している。各積層体５０の装填装置１０内の反応ガス流の通過を促進するために、供給管６２１と排出管６３１との間に圧力勾配を生じさせる。流れＦｇは、まず予熱領域６２２を通過し、次いで、予熱領域から出てくるガスがプリフォームに直接当たることを防止する役割を果たす第１緩衝領域５４０に入る。次いで、反応ガス流Ｆｇは、最上部の積層体５０ａから最下部の積層体５０ｂに向かって各積層体５０の装填装置１０内を流れ、そして、プリフォームと反応しなかったガス流の残部が、ガス流を排出する前に方向を変える役割を果たす第２緩衝領域５５０を通過し、次いで、ガス流はプレート６３２の排出開口部６３２０を通過して反応チャンバ６１０から排出管６３１を介して抜き出される。

【0045】

本発明の装填体は、上述したように、平行六面体形状、例えば、直方体または立方体形状の装填装置の１つまたは複数の積層体によって構成される。装置の積層体は、１列または複数の列に配列される。

【0046】

一般的に、装填装置の形状および寸法、ならびに、装填装置の積層の仕方および装填体を構成する積層体の配列の仕方は、浸透設備におけるプリフォームの装填率ができる限り最適化されるように選択される。

【0047】

平行六面体形状であって少なくともその側壁を通じて加熱される反応チャンバを有する浸透設備を、同じく平行六面体形状である装填体と組み合わせて用いることで、装填体全体にわたって温度を制御できる。チャンバの幅、ひいては有効装填空間の幅は、壁６１１、６１２などの反応チャンバの長手方向に延びるチャンバの側壁間に生じうる温度勾配を最小限に抑えるように制限される。また、流れを制御するためおよびガスが積層体内部で消費される度合いを抑えるために、装填体の高さが制限される。一方、チャンバの長さ、ひいては装填体の長さは何ら制限されず、このため、非常に大きな装填率が得られる。

【0048】

有効装填空間が所定の平行六面体形状である場合の装填容量の例を以下に示す。
・高さ０．５２メートル（ｍ）、幅０．２６ｍ、長さ１４．６ｍの有効装填空間の場合、本発明を用いれば、長さ約１０センチメートル（ｃｍ）のブレードプリフォームをそれぞれ７個収容している直方体形状の装填装置をそれぞれ７体備える積層体を６５体１列に配列することによって、３１８５個のブレードプリフォームを装填できる。
・高さ０．７４ｍ、幅０．３４ｍ、長さ７．２ｍの有効装填空間の場合、本発明を用いれば、ブレードプリフォームをそれぞれ１０個収容している直方体形状の装填装置をそれぞれ１０体備える積層体を３２体１列に配列することによって、３２００個のブレードプリフォームを装填できる。
・高さ０．７４ｍ、幅１ｍ、長さ２．５ｍの有効装填空間の場合、本発明を用いれば、ブレードプリフォームをそれぞれ１０個収容している直方体形状の装填装置をそれぞれ１０体備える積層体を各列に１１体で３列に配列することによって、３３００個のブレードプリフォームを装填できる。

【0049】

有効装填空間の幅方向において温度の均一性を保つために課される反応チャンバの幅に対する制限は、図９に示す化学気相浸透設備７００の場合のように、上記装填装置１０と同様の平行六面体形状の装填装置９０の積層体９００によってそれぞれ構成される２つの列８１０、８２０間に加熱壁７１６を介在させることによって解消され得る。壁７１６は、加熱手段、具体的には壁７１６に埋め込まれた電気抵抗７１７によって加熱される。反応チャンバ７１０の有効装填空間もまた、電気抵抗７１５が埋め込まれた側壁７１１〜７１４によって加熱される。

【0050】

ある変形形態では、電気抵抗などの加熱手段が、反応チャンバの頂壁および／または底壁にもある。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】