炭素系封じ込めシステム
例えば、熱及び/又は化学ガスを封じ込めるための封じ込めシステム、例えば、遮断セグメント、遮蔽セグメント及び/又は分割セグメントを含むことができる炭素系封じ込めシステムが記載されており、各セグメントは壁を形成する壁パネル等の複数のパネルとすることができる。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【0001】
本出願は、2010年2月26日に出願された先の米国仮特許出願第61/308,451及び2011年1月26日に出願された先の米国仮特許出願第61/436,268の第35米国法典第119条(e)の優先権の利益を主張するものであり、両出願をここに参照することによってそれらの全体の内容を取り込む。
【0002】
本発明は、例えば、熱及び/又は化学ガス等を封じ込めるための収納容器システムに関する。より具体的には、本発明は、例えば反応器や加熱炉で用いることができ、かつ熱、化学品等に対して遮断及び/又は遮蔽を行うことができる炭素系収納容器システムに関する。格納容器システムは、反応器あるいは加熱炉の周りにパネルや壁部を形成することによって完全なあるいは部分的な囲いを提供できる。
【0003】
さらに、本発明は炭素系遮断及び/又は遮蔽材料の分野に関する。より具体的に述べると、半導体材料を製造する際に使用する装置においてそれら炭素系遮断及び/又は遮蔽材料を用いるもので、特に化学蒸着による多結晶シリコンの製造及び再結晶プロセスによるシリコンインゴットの製造に適用することができるが、それのみに限定されるものではない。
【0004】
炭素繊維系遮断製品は、炭素繊維前駆体から形成することができる。炭素繊維前駆体には、レーヨン、アクリル系(ポリアクリロニトリル(PAN))、石油系ピッチ、コールタール系ピッチ及び他の炭素前駆体材料が含まれるが、これらのものに限定されるものではない。 伝統的には、フェルト遮断材は炭素前駆体繊維の縫製した不織ブランケットを炭化/黒鉛化することによって製造するので、樹脂バインダーを加える必要はない。得られたフェルト遮断材は、良好な遮断性を有する。フェルト遮断材のみを用いることの欠点は、フェルト遮断材が柔軟で曲がり易く、構造形成的形状をほとんど取らないことである。
【0005】
通常、剛性のある板状の遮断材は短く切った炭化繊維を使って製造される。そして、細片化した繊維はフェノール系あるいは類似の樹脂によってスラリー化する。このスラリーからブロックを成形し、熱処理して、さらに板状あるいは他の形状に成形する。得られた硬い板状遮断材は、良好な構造強度及び剛性を有する。
【0006】
硬化フェルトボード遮断材は、一般的に炭化あるいは黒鉛化したフェルトを層状にしてフェノール系あるいは類似の樹脂で含浸することによって製造する。このような層状体を熱処理し、さらに板状あるいは他の形状に成形する。
【0007】
炭素及び黒鉛材料は、一般的にフィラー及びバインダーの混合物から製造される。フィラー材料には、石油コークス、ピッチコークス、冶金コークス、カーボンブラック及び天然グラファイト粒子が含まれるが、これらのものに限定されるものではない。バインダー材料には、コールタール・ピッチ、石油ピッチ、フェノール樹脂及び他の樹脂、コールタール及びオイル、並びに石油タール及びオイルが含まれるが、これらのものに限定されるものではない。これらのものを良く混合し、押出し成形、一軸加圧成形あるいは静水圧加圧成形によって成形する。次に、これらの成形体を熱処理して、炭素あるいはグラファイト材料を得る。
【0008】
高純度半導体材料を製造する等の用途には、高純度原料を用いる。例えば、半導体産業で単結晶シリコンを製造する際には、原料として高純度多結晶シリコンが用いられている。単結晶シリコンを製造する技術で一般的に知られている方法としては、CZ(チョクラルスキー:Czochraslski)法、DSS(方向性固化システム:Directional Solidification Systems)法及びFZ(フロートゾーン:Float Zone)法がある。上記方法に用いる原料あるいは原材料は、伝統的に半導体材料の前駆体化合物から化学蒸着法によって製造されている。シリコンを製造する場合、前駆体ガスとして、典型的にはトリクロロシランあるいはシラン等のシラン化合物が用いられる。
【0009】
高純度多結晶シリコンを製造するためには、2つの基本的な装置がある。これらの装置は、化学蒸着(CVD)反応装置および熱変換装置である。
【0010】
CVD反応装置は、前駆体ガスからシリコンを生成する。熱変換装置は、CVD反応プロセスの副生成物を有益な前駆体ガスとしてリサイクルして、CVD反応装置にフィードバックすることによって廃棄物を減少させる。
【0011】
最も一般的なCVD方法としては、トリハロシラン、特にトリクロロシランHSiCl3を簡易可逆反応:
HSiCl3+H2 ⇔ Si(s)+副生成物
によりシリコンに水素還元する。反応は、ガスを混合しそれらを加熱したフィラメントの析出面に接触させることによって高温で行う。他の前駆体ガスには、種々のシラン化合物、特に約800℃の温度でシリコンに分解するSiH4が含まれる。
【0012】
一般に知られているCVD反応装置は、EP1257684(GT Solar Inc.)に記載されているジーメンス法で用いられているものである。この反応装置は、基部プレート、反応チャンバを形成する容器及びヒーターを含む。基部プレートは、「細棒」と呼ばれる高純度シリコンロッドあるいはフィラメントに電気的に接続するための複数の供給貫通孔を有する。これらのロッドは電気抵抗により加熱される。但し、シリコンは高い電気抵抗を有するので、ロッドの電気抵抗を減少させるために外部ヒーターを用いて、これらの高純度ロッドの温度を約400℃に上げるようにしている。加熱工程を早めるために、数千ボルトのオーダーの非常に高い電圧をロッドに印加する。ロッドに流れる初期の電流によりロッド中に熱を発生させ、それらの電気抵抗を減少させて更に大きな電流の流れを可能とし、より強い加熱を行うことが可能となる。CVDプロセスの間に、細いロッドに多結晶シリコンが均一に堆積する。本発明はこのような方法に限定されるものではなく、反応装置内で前駆体ガスを熱分解して固体を形成するためのいずれの方法にも適用可能である。
【0013】
CVDプロセスの間に、トリクロロシラン等の前駆体ガスのかなりの部分はシリコンに還元されずに、例えば、SiCl4、SiH2Cl2、SiHCl、SiCl2及びシランポリマー等の「副生成物」、あるいは排気ガスに変換される。CVD反応からの排気ガス、あるいは「副生成物」は処理されて、有用なガスに再生され、反応装置にリサイクルして戻される。
【0014】
化学蒸着生成物の純度は、その生成物の品質を左右する。シリコンの化学蒸着システムでは、多結晶シリコン生成物の純度に影響を与える汚染物質として注意すべきものは、炭素、酸素、第III族(ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム)、特にホウ素、第V族元素(窒素、リン、砒素、アンチモン、ビスマス)、特にリン、及び限定されるものではないが鉄、クロム、ニッケル、銅及び亜鉛を含む遷移金属である。これらの不純物は、システム内の反応ガスや副生成物ガスの存在により、あるいは反応装置及び熱変換装置の構築に用いられた炭素や黒鉛材料が徐々に放出されることよって、多結晶シリコン生成物中に入り込む可能性がある。
【0015】
ジーメンス法では、シリコンテトラクロライド、SiCl4を、高温(通常1400℃)で過剰の水素と反応させて、CVD法に有益なシリコン、トリクロロシラン、HSiCl3を回収する。他の回収方法には、テキサス・インストルメント及びモトローラの2段階法がある。
【0016】
テキサス・インストルメント法(米国特許第4,117,094号(Blocher, J);米国特許第4,213,937号(Fowler, J. H);米国特許第4,092,446号(Padovani, F. A);及び米国特許第3,020,128号(Adcock, W. A)は、トリクロロシランを生成するためにシリコンテトラクロライド、冶金グレードシリコン、水素及び塩化水素の2段階反応を含んでいる。水素を第1段階において1,327℃の温度で添加し、塩化水素を第2段階において800℃の温度で添加する。
【0017】
モトローラ法(米国特許第4,491,604号(Lesk, I. A)及び米国特許第4,321,246号(Sarma, K. R)はテキサス・インストルメント法に類似しているが、温度はより低く、銅触媒を使用して多量のジクロロシランを発生する。ジクロロシランをシリコンテトラクロライドと不均衡として、トリクロロシランを形成することができる。あるいは、ジクロロシランを冶金グレードのシリコン及び塩化水素と反応させてトリクロロシランを形成することもできる。
【0018】
その他にも、シリコンテトラクロロライドを塩化水素処理してシリコントリクロロシランとすることを含む方法もある。この方法では、反応:
Si(冶金グレード)+2H2+2SiCl4 ⇔ 4HSiCl3
に従って、約500℃、500psiで四塩化珪素、冶金グレードシリコン及び水素を反応させることによって、トリクロロシランを製造する。冶金グレードシリコンの小粒子は、流動床において水素で流動化され、反応率を最大にしている。
【0019】
熱変換装置は、排気ガスを効率的に混合するためのガス分配システム、内部ヒーター棒、ガス抜きシステム及びヒーターロッドを収容するための複数の孔を有する基部プレートを有し、これらすべてのものは外部のスチール容器に収納されている。熱変換装置は、化学反応によって、例えばSiCl4、SiH2Cl2、SiHCl、SiCl2等のクロロシラン、及びシランポリマー等の「副生成物」あるいは排気ガスを有益なトリクロロシランに変える。化学反応の工程は、稼動温度に影響される。
【0020】
熱変換工程の間に形成あるいは導入されるクロロシラン及び塩化水素ガス等の排気ガス及びそれらの副生成物が有する腐食性は、例えば、炭素、グラファイト、炭素繊維複合体等を含む炭素系材料のような不活性材料が、基部プレート用断熱材料として、熱エレメントとして、及び、排ガスを変換チャンバ内に封じ込めるために、変換装置内に使用されることを意味する。炭素材料はクロロシラン及び塩化水素反応に対して比較的不活性である一方、水素、酸化ケイ素及び酸素によって化学反応や劣化を受けやすい。炭素材料と水素との化学反応によってメタンガスが発生する。炭素材料と酸化ケイ素との化学反応によって炭素の表面は炭化ケイ素に変化し、一酸化炭素及び二酸化炭素ガスを発生する。炭素材料と酸素とが化学反応することによって、一酸化炭素と二酸化炭素ガスが発生する。これらの反応からの炭素系ガス副生成物は製造される多結晶シリコン材料を汚染し、それらの価値を実質的に低減する可能性がある。
【0021】
熱変換プロセスの間に熱が発生し、発生した熱は反応チャンバの外側容器によって吸収される。遮断を行わずに熱変換工程を行うことも可能である。この場合には、発生した熱すべてを外部シェルの処理冷却水に移行させる。このタイプの稼働の欠点は、副生成物ガスをトリクロロシランへとする化学変換効率が減少すること、及び反応容器の温度を維持するためのエネルギー使用量が増加することである。遮断材を容器の反応領域にも用いることができ、該遮断材により熱損失を制限してエネルギー使用量を低減し、かつ熱変換装置をより高温で稼働させて、より高い変換効率を得ることができる。遮断材は基部プレートと協働して変換チャンバを形成する。
【0022】
熱変換工程での熱損失を克服するために、従来の遮断システムでは、典型的には基部プレートと協働して変換チャンバを形成する円筒形状の炭素系本体を有する。CVD反応装置の場合には、反応チャンバを収容する外側スチール容器は、水で冷却することが容易で、過度の熱によるスチール容器の損傷を防止することができる。
【0023】
炭素遮断体は、断熱性を発揮することに加えて十分な構造的一体性及び強度を有し、高い反応温度においてその形状を維持するべきである。基部プレートの場合には、基部プレートを形成する材料は過度の熱損失を阻止するための遮断性を有するのみならず、熱変換装置の場合にはガス分配システムを支持するのに十分な構造的強度を備えるべきである。構造的一体性を与える為に、炭素遮断材及び基部プレートは各々単一体として形成される。このような単一体を形成するためには、過度の成形及び機械的作業が必要となり、それに伴う費用がかかる。形成作業には、静水圧加圧加工、一軸加圧成形加工、モールディング、一体成形等が含まれるが、これらのものに限定されるものではない。さらに、遮断ライナーがかなりの重量及びサイズを有するため、遮断ライナーの取り扱い上の問題があり、基部プレート上まで遮断体を下ろすのに機械的吊り上げ具が必要となる。さらに、炭素遮断体は組み立て及び分解作業中に機械的損傷を受けやすい。もし遮断体の一部分でも劣化すると、全体の遮断体を交換する必要がある。
【0024】
さらに、炭素遮断体は水素、二酸化ケイ素及び低レベルの酸素を含む環境で持続するために十分に化学的不活性であるべきである。比較的不活性であっても、炭素系材料は、例えば、水素と反応してメタンを形成することにより、あるいは酸素と反応して二酸化炭素を形成することにより、あるいは酸化ケイ素と反応して炭化ケイ素及び二酸化炭素を形成することにより、長い間には劣化する。
【0025】
従って、例えば半導体材料を製造する等の用途のためには、断熱(thermal insulation)性に優れているばかりでなく、十分な剛性を有する遮断/遮蔽体が必要とされる。封じ込めシステムには以下の要請がある。
* 半導体材料(例えば、多結晶シリコン)の製造における上記化学蒸着反応法や変換法等の熱制御ガス相化学プロセスに対して、あるいは結晶成長法等(例えば、チョクラルスキー法(Czochraslski method)又は方向性固体固化法(directional solid solidification method))等の熱制御液−固相物理的プロセス対して、十分な熱的遮断性(断熱性)を付与することができること。
* 高温において形状を維持するのに十分な構造的一体性を有すること。
* 従来の遮断体に比較して、取り扱い及び組み立てが容易であること。
* 遮断材の一部の領域が劣化あるいは損傷した場合、遮断システム全体を交換する必要性がないこと。及び
* 激しい化学的環境に対しても保護を与えること。
【0026】
従って、本発明は上記問題及び/又は欠陥の一つ又は複数を課題とするものである。
【発明の概要】
【0027】
本発明の一つの特徴は、高温の稼働、例えば、1300℃で少なくとも1週間の稼働に持続可能な、例えば反応装置(上述のもの等)のための、封じ込めシステムを提供することである。
【0028】
本発明の別の特徴は、従来の封じ込めシステムあるいは遮断システムに比較して取り扱い及び組み立てが容易である封じ込めシステムあるいはその部分を提供することである。
【0029】
本発明の更なる特徴は、一部分が損傷あるいは劣化しても封じ込め容器全体を取替える必要のない封じ込めシステムあるいはその部分を提供することである。
【0030】
本発明の更なる特徴は、従来の遮断構造に比較して、遮断性を改良し、及び/又は遮蔽性を改良した、例えば反応装置用の封じ込めシステムを提供することである。
【0031】
本発明の更なる特徴は、クレーンを使わずに組み立てることができ、更にクレーンあるいは他の吊り上げ装置を用いずに分解あるいは修理をすることができる封じ込めシステムを提供することである。
【0032】
本発明の更なる特徴及び利点については、一部は以下の記載で説明され、一部は同記載から明らかになり、あるいは本発明を実施することによって知ることができるであろう。本発明の目的及び他の利点は、本明細書の記載及び添付の請求の範囲で特に指摘した要素及び組み合わせによって、実現及び達成されるであろう。
【0033】
これら及び他の利点を達成するために、及び本発明の目的に従って、本明細書で具象化し、かつ広く記載されているように、本発明は、例えば反応装置あるいは炉用の炭素系封じ込めシステムに関する。該炭素系封じ込めシステムは、
(a) 少なくとも1つの遮断層を含む遮断セグメント、及び/又は
(b) 少なくとも1つの遮蔽層を含む遮蔽セグメントを有し、
前記少なくとも1つの遮断層は炭素質材料あるいは炭素系材料(例えば、優位の)を含み、また、前記少なくとも1つの遮蔽層は炭素質材料あるいは炭素系材料(例えば、優位の)を含む。更に詳細な事柄は以下の記載及び図面により提供される。本封じ込めシステムは、反応装置あるいは炉を取り囲む1つの壁あるいは一連の壁を形成することができ、かつ本封じ込めシステムは、例えば、オプションで蓋及び基部とともに壁を形成する複数のパネル(例えば、壁パネルあるいはその一部)とすることができる。本発明の目的とするセグメントは、封じ込めシステムの一部、封じ込めシステムの構成部品あるいは封じ込めシステムの分割部分とすることができる。収納システムの各々のセグメントは、一つあるいは2つ以上のピースあるいはパネルから形成することもできる。
【0034】
本発明はさらに、任意で遮断セグメント及び/又は遮蔽セグメントと一緒に使用することができる分割セグメントに関する、あるいは該分割セグメントを含むことができ、該分割セグメントは、例えば炭素質材料あるいは炭素系材料(例えば、優位(主要な量))とすることができる少なくとも1つの分割層を有する。分割セグメントは、該遮断セグメント及び/又は遮蔽セグメント内に1つの壁あるいは一連の連結壁を形成する複数のパネル(例えば、壁パネルあるいはその一部)とすることができる。
【0035】
本発明は、さらに任意に取り外し可能に一緒に連結される複数の遮断パネルを含む遮断セグメント、及び/又は複数の遮蔽パネルからなる遮蔽セグメント、及び/又は複数の分割パネルからなる分割セグメントを含むことが可能な封じ込めシステムであって、該遮断セグメント、遮蔽セグメント及び/又は分割セグメントのいずれか一つあるいはすべてを取り外し可能に一緒に連結することが可能であり、さらに、遮断セグメント及び遮蔽セグメントは任意に取り外し可能に一緒に連結可能となっている、封じ込めシステムに関する。遮断パネル、及び/又は遮蔽パネル、及び/又は分割パネルの連結は、パネル上の連結機構(例えば、舌部と溝部、唇部、突き出た肩部等)を使用することにより、及び/又は、例えば以下に述べる種々の設計及び図面に例示した設計のコネクタを使用することにより達成をすることができる。
【0036】
さらに、本発明は炭素系封じ込めシステムに対して非常に有益で、かつ本明細書に記載するような適切あるいは改良された遮断及び/又は遮蔽性を付与する物理的特性及び/又は構造的特性等の種々の特性を備える、あるいは有する種々の遮断セグメント、遮蔽セグメント及び/又は分割セグメントに関する。
【0037】
上記一般的な記載及び以下の詳細な記載はともに例示的かつ説明的なものに過ぎず、請求項に述べる本発明を更に説明することを意図すると理解すべきである。
【0038】
添付する図面は、本願に組み込まれ、かつ本願の一部を構成するもので、本発明の特徴のいくつかを説明し、かつ本発明の記載と一緒になって本発明の原理を説明するためのものである。
【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】壁パネルからなる外側の遮断セグメントの例示図である。
【0040】
【図2】内側の遮蔽セグメントの例示図である。
【0041】
【図3】外側の遮断セグメントと内側の遮蔽セグメントを示すシステムの一部を破断除去した例示図である。
【0042】
【図4】外側の遮断材、内側の遮蔽材及びコネクタを示す単一リング状のシステムの例示図である。
【0043】
【図5】外側の遮断材、内側の遮蔽材、コネクタ及び基部プレートからなる最下位位置のリングの例示図である。
【0044】
【図6】外側の遮断材、内側の遮断材及びコネクタの例示図である。
【0045】
【図7】コネクタを取り除いてセグメント間の連結を示す、外側の遮断材と内側の遮蔽材の例示図である。
【0046】
【図8】外側遮断ライナーと内側遮蔽材からなる単一パネルの例示図であり、四隅のコネクタで組み立て方を示す。
【0047】
【図9】中央コネクタの例示図である。
【0048】
【図10】内側の遮蔽材の単一パネルの例示図である。
【0049】
【図11】連結手段を示す外側の遮断パネルの平面図の例示図である。
【0050】
【図12】外側遮断材の2つのパネルの例示図である。
【0051】
【図13】外側の遮断材と内側の遮蔽材を示す基部プレートの例示図である。
【0052】
【図14】頂部あるいは底部コネクタの例示図である。
【0053】
【図15】底部遮蔽部材へのコネクタ取付具の例示図である。
【0054】
【図16】分割プレートによって熱変換装置に形成されたチャンネルの例示図である。
【0055】
【図17】分割プレートによって熱変換装置に形成されたチャンネルを正面から見た例示図である。
【0056】
【図18】チャンネル分割プレート及びコネクタの例示図である。
【0057】
【図19】分割プレート用中央コネクタの例示図である。
【0058】
【図20】基部プレートに対する相互連結を示すチャンネル分割プレートの例示図である。
【0059】
【図21】頂部及び底部コネクタ110°〜140°(18ea)の例示図である。
【0060】
【図22】底部コネクタ105°〜135°(3ea)の例示図である。
【0061】
【図23】底部コネクタ110°〜130°(3ea)の例示図である。
【0062】
【図24】中央コネクタ110°〜140°(27ea)の例示図である。
【0063】
【図25】中央コネクタ110°〜130°(9ea)の例示図である。
【0064】
【図26】中央コネクタ105°〜135°(9ea)の例示図である。
【0065】
【図27】頂部コネクタ110°〜130°(3ea)の例示図である。
【0066】
【図28】頂部コネクタ105°〜135°(3ea)の例示図である。
【0067】
【図29】3つのパネル型コネクタ等のコネクタを用いて基部プレート上で一緒に連結された複数の分割パネルからなる分割セグメントの切除図の例示図である。
【0068】
【図30】図29に示すように、3つのパネルを一緒に連結するのに用いることができるコネクタの例示図である。
【0069】
【図31】図30のコネクタの平面図である。
【0070】
【図32】本発明の一実施態様に係る、剛性層と可撓層の複数の層から形成された層状遮断材料の斜視図である。
【0071】
【図33】本発明の別の実施態様に係る、剛性層と可撓層とグラファイト箔層から形成された層状遮断材料の別の斜視図である。
【0072】
【図34】本発明のさらに別の実施態様に係る、剛性層と可撓層とグラファイト塗料層から形成された層状遮断材料の斜視図である。
【0073】
【図35】本発明のさらに別の実施態様に係る、複数の剛性層と可撓層とグラファイト箔層から形成された層状遮断材料の斜視図である。
【0074】
【図36】本発明のさらに別の実施態様に係る、複数の剛性層と可撓層とグラファイト塗料層から形成された層状遮断材料の別の斜視図である。
【0075】
【図37】図35あるいは図36の層状遮断材料の複数の剛性層と可撓層とグラファイト塗装層を模式的に示す。
【0076】
【図38】本発明の実施例に係る遮断ライナーを示す斜視図である。
【0077】
【図39】図38に示す円筒形状の遮断ライナー体の線図である。
【0078】
【図40】図39に示す円筒形状の遮断ライナー体の側面斜視図である。
【0079】
【図41】図40に示すリング形状の遮断ライナーの平面図を示す。
【0080】
【図42】図41に示す連結配列の展開図である。
【0081】
【図43】本発明の実施態様に係る1つの遮断サブユニットの斜視図である。
【0082】
【図44】隣接するサブユニットを一緒に連結するために用いるキーの斜視図である。
【0083】
【図45】図43に示すユニットを複数連結した組立体から形成された遮断ライナーの斜視図である。
【0084】
【図46】図45の遮断ライナーの上蓋の斜視図である。
【0085】
【図47】図45の遮断ライナーを取り巻く外側のベル型のスチールチャンバの斜視図である。
【0086】
【図48】本発明の実施態様に係る剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料の熱伝導率と剛性ボードと可撓材料の熱伝導率との比較を示すプロットである。
【発明の詳細な説明】
【0087】
本発明は、熱及び/又は化学薬品を封じ込めることを必要とする反応装置、炉あるいは他の装置、あるいはシステムあるいはプロセスのための封じ込めシステムに関する。特に、本発明は、遮断セグメントのみ、遮蔽セグメントのみあるいはそれら両方の組み合わせを有することが可能な炭素系封じ込めシステムに関する。任意の分割セグメントを用いることについては、更に後述する。各セグメントは、各セグメント用の複数の壁パネルによって形成することが可能な1つの壁あるいは一連の壁とすることができる。
【0088】
一例として、本発明は、
(a) 遮断セグメント、及び/又は
(b) 遮蔽セグメントを含む炭素系封じ込めシステムに関する。
【0089】
遮断セグメントは壁形状であるか壁形状を含むことができ、少なくとも1つの遮断層を有していてもよい。一つあるいは複数の遮断層は、炭素繊維剛性ボード、炭素繊維硬化フェルトボード、炭素繊維可撓性フェルト、グラファイト繊維可撓性フェルト、炭素発泡ボード、炭素エアロゲルボード、あるいはそれらのいずれかの組み合わせで構成することができる。例えば、遮断セグメントは、材料、厚さ、構造的及び/又は物理的特性等に関して互いに同じあるいは異なる複数の遮断層で構成することもできる。例えば、遮断セグメントは2つあるいはそれ以上の遮断層で構成してもよく、また複数の遮断層の1つは炭素繊維剛性ボードであってもよく、同じ遮断セグメントを形成する別の遮断層は可撓性のグラファイトフェルトであってもよい。遮断セグメント(例えば、壁パネル)を形成するのに異なった複数の遮断層の任意の組み合わせを使用することができる。2層以上の遮断層を用いて遮断セグメントを形成する場合には、2層以上の遮断層を接着するか、あるいは恒久的に又は取り外し可能に固定して、複合体を形成することもできる。バインダーシステムを用い、例えば、100℃〜1,000℃の温度で遮断層に熱と圧力を加える等の種々の技法によって2層あるいはそれ以上の遮断層を一緒に積層することができる。封じ込めシステムの一部として本明細書に記載した可撓性遮断材あるいは他の可撓性材料は、直径約10インチ(25.4cm)の形状に湾曲可能で、かつ、遮断セグメントの場合には遮断材料として、遮蔽セグメントの場合は遮蔽材料として、それぞれ使用可能な任意の材料あるいは層として定義する。可撓性遮断材料は、これを使用する場合は、レーヨン、PAN、ピッチあるいは他の適当な炭素前駆体も含め、任意の適当な炭素繊維前駆体から形成することができるが、これらのものに限定されるものではない。
【0090】
少なくとも1つの遮断層を有する遮断セグメントは、複数の壁パネルやその部分等の複数の遮断パネルの形状を取ったり、複数の遮断パネルを有していてもよい。これらの遮断パネルは、互いに同一の寸法を有することもできるし、同一の封じ込めシステムの一部とすることもできるし、あるいは選択肢として、遮断パネルは異なった寸法を持つこともできる。選択肢として、遮断パネルは各遮断パネルを構成する材料が同一とすることもでき、あるいは選択肢として、一つあるいは二つ以上の遮断パネルが他の一つあるいは二つ以上の遮断パネルとは異なった1つの層あるいは複数の層を含むようにすることもできる。
【0091】
遮断セグメントは複数の遮断パネル(例えば、壁パネル)からなる場合には、本願の図面のいくつかの図に示すように、複数の遮断パネルを一緒に連結することによって、反応装置あるいは炉を取り囲む壁を形成することを可能とするパネル設計あるいは構造を有することが可能である。図示するように、2つのパネルを一緒に機械的に固定することを可能とする舌部及び/又は溝部、あるいは他の連結機構を有することもできる。
【0092】
本明細書において例示的態様で更に記載している一つあるいは二つ以上のコネクタを用いて、複数の遮断パネルの連結を行うことができる。例えば、1つのコネクタは4つの遮断パネルの各々のパネルのコーナを連結するように設計されており、他のコネクタは2つの遮断パネルを一緒に連結するように設計されている。このことは、例えば図2、図3及び図5に図示されている。
【0093】
少なくとも1つの遮断層が少なくとも1つの炭素繊維の剛性ボードあるいは炭素繊維の硬化フェルトボードからなる場合には、炭素繊維の剛性ボード及び/又は炭素繊維の硬化フェルトボードは、炭素繊維対樹脂重量比率として、例えば、1部の炭素繊維:0.02部の炭化樹脂から1部の炭素繊維:3部の炭化樹脂まで、あるいはこの範囲内外の他の炭素繊維:樹脂の重量比率を有することができる。
【0094】
遮断セグメント、例えば遮断パネルは、その厚さを約10mm〜約250mm、約15mm〜約200mm、約20mm〜約150mm、約50mm〜約100mmあるいは約70mm〜約100mm等とすることができる。パネルは、平坦な前面、平坦な後面及び、例えば、厚さを規定する4つの縁部を有することができる。
【0095】
少なくとも1つの遮断層を含む遮断セグメントは、1つの遮断層から25あるいはそれ以上の遮断層を有し、これらの遮断層の各々の層は材質、物性、厚さ及び/又は寸法等に関して同一であっても異なっていてもよい。2以上の遮断層が遮断セグメントを構成する場合に、遮断セグメントの全厚さは、上記した通りであり、即ち約10mm〜約250mmである。1つの遮断層は、約10mm〜約250mmの個々の厚さとすることができる。一般的には、2つ以上の遮断層が存在する場合には、各個々の遮断層の厚さは、約1mm〜約100mm、例えば約10mm〜約70mmの範囲より厚くすることもできる。
【0096】
少なくとも1つの遮断層を形成することができる種々の材料に関しては、炭素繊維の剛性ボードは、炭素繊維と、例えばフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ノボラック樹脂あるいは他の合成樹脂とすることができる樹脂あるいはバインダーシステムとを前述の炭素繊維と樹脂の比率で混合することによって製造することができる。次に、この混合物をボード、パネル形状あるいは他の形状に成形し、加圧し加熱して、炭素繊維の剛性ボードを形成する。炭素繊維の剛性ボードは、Morgan AM&Tから市販されており、また具体的市販例としてはMorgan AM&T Rigid Board及びMorgan AM&T ソーラグレード剛性遮断材がある。炭素繊維の剛性ボードは、Mersen、GrafTech Inteenational等からCalcarb CBCF、GRIインシュレーションシステム等の商品名で市場で入手できる。
【0097】
炭素繊維硬化フェルトに関しては、この材料は、複数の炭素フェルト層を、例えばフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ノボラック樹脂あるいは他の合成樹脂により前述の炭素繊維対樹脂の比率で含浸することによって形成する。含浸した複数のフェルト層を加熱することによって、炭素繊維硬化フェルト材料を形成する。炭素繊維硬化フェルトはCarbon Composite, Inc. 、株式会社クレハ、SGLグループ等からCRB−220、KRECA FR、SIGRATHERM(登録商標)、RFA他の商品名で市場で入手できる。
【0098】
少なくとも1つの遮断層は、例えば、2010年2月26日に出願された米国仮特許出願第61/308,451号に記載したような剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料とすることができる。同特許出願全体を、本明細書の一部として援用する。
【0099】
遮断層は、例えば、レーヨン樹脂等の炭素繊維前駆体をバットに形成することによって得られる製品である炭素繊維可撓性フェルトを有していてもよい。尚、バットは繊維を固定するために針で縫い、さらにその繊維体を加熱処理して炭素繊維可撓性フェルトを得る。熱処理温度は、典型的には700℃〜2000℃とすることができる。炭素繊維可撓性フェルト用の市販のソースとしては、モーガンAM&T、株式会社クレハ、日本カーボン株式会社、SGLグループ他があり、VDG、クレカ フェルト、カーボロン(登録商標)及びSIGRATHERM(登録商標)等の商品名で入手可能である。
【0100】
遮断層は可撓性グラファイトフェルトで構成してもよく、これをその一部として含むこともできる。この可撓性グラファイトフェルトは、炭素繊維可撓性フェルトと類似の方法で得られるが、可撓性グラファイトフェルトを得るためには加熱処理温度を2000℃〜3000℃とする。市販ソースには、モーガンAM&T、株式会社クレハ、日本カーボン株式会社、SGLグループ他があり、WDF、クレカ フェルト、カーボロン(登録商標)及びSIGRATHERM(登録商標)等の商品名で入手可能である。
【0101】
遮断層は、例えば剛体形状の炭素発泡体とすることができる。炭素発泡体は、GrafTech International, Koppers Inc.、Touchstone Research Laboratory Ltd.、Poco Graphite, Inc.等のソースからGRAFOAM(登録商標)、KFOAM(登録商標)、CFOAM(登録商標)、POCOfoam(登録商標)等の商品名で入手できる。
【0102】
遮断層は、炭素エアロゲル粒子をシート形状に焼結することによって得られる炭素エアロゲルシートで構成するか、あるいはこれをその一部として含むことができる。市販形状の炭素エアロゲルシートには、American Aerogel Corporation等のエアロコア(登録商標)等の商品名のものがある。
【0103】
少なくとも1つの遮断層からなる遮断セグメントに関して、遮断セグメントは下記の少なくとも1つの特性を有する。
(a) 熱伝導率が、レーザーフラッシュ法(ASTM E1461)によって1つの大気中で測定した場合に、1,600℃で2.5W/m/K未満、(例えば、2W/m/K未満、1.5W/m/K未満、1W/m/K未満、0.75W/m/K未満、0.1〜2W/m/K、0.3〜2W/m/K);
(b) 曲げ強度が、4点負荷法(ASTM C651)を用いて測定した場合に、少なくとも10psi(10psi〜100psi、15psi〜100psi、20psi〜100psi、25psi〜100psi);
(c) 熱膨張係数が、デュアルプッシュロッド膨張計(ASTM E228)を用いて測定した場合に、10x10−6mm(mm℃)未満(1x10−10mm(mm℃)〜0.9x10−6mm(mm℃));及び/又は
(d) 酸素が500ppm未満(例えば、5ppm〜499ppm、10ppm〜400ppm、15ppm〜300ppm、20ppm〜200ppm)、及び/又はナトリウムが20ppm未満(例えば、1ppm〜19ppm、5ppm〜15ppm)、及び/又はカルシウムが20ppm未満(例えば、1ppm〜19ppm、5ppm〜15ppm)、及び/又は鉄が20ppm未満(例えば、1ppm〜19ppm、5ppm〜15ppm)、及び/又はバナジウムが20ppm未満(例えば、1ppm〜19ppm、5ppm〜15ppm)、及び/又はチタンが20ppm未満(例えば、1ppm〜19ppm、5ppm〜15ppm)、及び/又はジルコニウムが20ppm未満(例えば、1ppm〜19ppm、5ppm〜15ppm)、及び/又はタングステンが20ppm未満(例えば、1ppm〜19ppm、5ppm〜15ppm)、及び/又はホウ素が5ppm未満(例えば、0.1ppm〜4ppm、1ppm〜3ppm)、及び/又はリンが5ppm未満(例えば、1ppm〜19ppm、5ppm〜15ppm)、及び/又はイオウが50ppm未満(例えば、1ppm〜49ppm、1ppm〜30ppm、1ppm〜20ppm、0.1ppm〜10ppm)、あるいはそれらの任意の組み合わせ。
【0104】
遮断セグメントは、特性(a)のみ、特性(b)のみ、特性(c)のみ、あるいは特性(d)のみを持つことができる。遮断セグメントは特性(a)と(b);(a)、(b)及び(c);(a)、(b)、(c)及び(d);(b)及び(c);(b)及び(d);(b)、(c)及び(d);(c)及び(d)あるいは他の任意の組み合わせ特性を有することもできる。しかし、遮断セグメントは(a)〜(d)のすべての特性を有することが好ましい。特性(d)に関しては、すべての純度レベル(purity level)が存在し得る、即ち該純度レベルの1個以上、2個以上、3個以上、4個以上、5個以上、6個以上、7個以上、8個以上、9個以上、10個以上、11個以上が存在し得る。
【0105】
遮断セグメントが少なくとも1つの遮断パネルである場合、該パネルは多角形、例えば長方形等の任意の幾何学形状をもち得る。例えば長方形の場合には、寸法(長さと幅)は、約3インチ(76.2mm)〜約60インチ(1524mm)、例えば約10インチ(254mm)〜約40インチ(1016mm)とすることができ、前述の厚さを有する。
【0106】
さらに、遮断セグメントは、一つあるいは二つ以上の二次的材料を含むことができる。二次的材料は、蒸気バリア塗料、グラファイト箔、炭素繊維複合体、塗料以外の蒸気バリア被膜あるいはそれらの任意の組み合わせで構成することも、これらをその一部として含むこともできる。1つの層を形成する多重層として、あるいは第二の材料の混合物として、二つ以上の異なったタイプの二次的材料が遮断セグメントに存在し得る。更に、少なくとも1つの二次的材料が遮断セグメントの1つの表面に存在することができ、そして異なったタイプの二次的材料が同じ遮断セグメントの異なった表面に存在し得る。
【0107】
例として、二次的材料が、少なくとも1つの遮断層の少なくとも1つの面に存在し得る。例えば、遮断セグメントが1つの長方形のパネル(例えば、壁パネルあるいはその部分)あるいは複数のパネルを含む場合、二次的材料が長方形パネルの前面及び/又は後(あるいは裏)面にあり、またオプションとして、同一の二次的材料あるいは異なった二次的材料が長方形パネルの一つあるいはそれ以上の縁部に存在することもできる。さらに具体的な例としては、二次的材料をパネル等の遮断層の前面及び後面に存在することが可能な、例えばグラファイト箔とすることができ、蒸気バリア塗料あるいは蒸気バリア被膜を同じ遮断層あるいはパネルの一つ以上の縁部に存在させることもできる。別の例としては、遮断層は遮断層の一つあるいはそれ以上の表面にグラファイト箔を有することもでき、さらに先に適用した二次的材料の上でそれに接触して蒸気バリア被膜を適用することもできる。
【0108】
二次的材料は、少なくとも部分的に遮断セグメントあるいはその一部を被覆することもできる。二次的材料は、遮断セグメントあるいはその一部あるいはその1つの層を完全に包み込むこともできる。
【0109】
二次的材料からなる蒸気バリア被膜は、ガラス質カーボン、熱分解カーボン、熱分解グラファイト、カーボン、グラファイト、ダイアモンド、炭化ケイ素、炭化タングステン、炭化タンタル、あるいはそれらの任意の組み合わせあるいは混合物で構成することも、これらを一部に含むこともできる。蒸気バリア被膜は、当該材料の表面に被膜を化学蒸着することによって形成することができる。また、蒸気バリア被膜は、ガラス質カーボン、熱分解カーボン、熱分解グラファイト、カーボン、グラファイト、ダイアモンド、炭化ケイ素、炭化タングステン及び/又は炭化タンタル、あるいはそれらの任意の組み合わせたものを少なくとも1つの樹脂等のキャリアに混合して形成することができ、被膜はスプレー、ローラ塗り、ブラシ塗り等の任意の被覆法を用いて遮断セグメントあるいはその一部にウエット被膜として適用することもできる。これらの蒸気バリア被膜の市販例としては、商品名パイロカーボン(Tomier)、UNCD(Advanced Diamond Technologies, Inc.)等のCVD熱分解カーボン、CVDダイアモンド被膜等がある。蒸気バリア被膜は、遮断セグメントあるいはその層に乾燥厚さが0.005mm〜約5mmあるいは他の厚さを有し得、一層以上の被膜層として塗膜することができる。2以上の被膜層が使用される場合には、互いに同一でも異なってもよい。
【0110】
例えば、蒸気バリア塗料はグラファイト塗料及び/又はカーボン塗料とすることができ、蒸気バリア被膜と同じ方法で塗布することができる。蒸気バリア塗料は、遮断セグメントあるいはその層の上に厚さ0.05mm〜5mmの厚さ、あるいは他の厚さをもち得る。蒸気バリア塗料は、一層あるいは二層以上の層が存在するように適用することができ、各層は互いに同一あるいは異なるものとすることができる。蒸気バリア塗料の市販の例としては、商品名BC−501(Bay Composites, Inc.)、Acheson DAG137(Henkel Corporation)等の下のグラファイト塗料被膜がある。
【0111】
グラファイト箔に関しては、例えば、グラファイト箔の厚さは、約0.15mm〜約15mm、約0.5mm〜約1mm、約0.5mm〜約5mm、あるいは約0.75mm〜約1mmとすることができる。グラファイト箔としては天然のグラファイトを用いることができ、これを膨張させ、加熱処理し、シートに圧延し、その後再度熱処理して可撓性材料にすることができる。グラファイト箔の市販ソースは、商品名GRAFOIL(登録商標)、SIGRAFLEX(登録商標)等の下にGraftech International、SGLグループ等のものがある。
【0112】
炭素繊維複合体に関しては、炭素繊維複合体の厚さは、例えば約0.1mm〜約50mm、約1mm〜約25mm、約5mm〜約20mm等とすることができる。炭素繊維複合体はCFCとしても知られており、布状に形成し、次に上記樹脂等の樹脂で含浸した後熱処理した炭素繊維の複数の織層から作ることができる。CFCについての市販ソースには、Carbon Composites, Inc.、Bay Composites, Inc.等のものがあり、CCP、BC−1000等の商品名で市販されている。
【0113】
遮断セグメントは、熱及び/又は化学薬品(化学ガス等)のいずれからも反応装置あるいは炉あるいはそれらの一部を遮蔽、遮断又は保護することができる。例えば、遮断セグメントは、反応装置あるいは炉の外側の金属ケーシング等の遮断セグメントの反対側にある任意の材料を遮蔽、遮断及び/又は保護することができる。
【0114】
遮蔽セグメントに関して、遮蔽セグメントは少なくとも1つの遮蔽層からなる。1つの遮蔽層あるいは複数の遮蔽層は、グラファイトプレート、炭素繊維複合体、炭素繊維剛性ボード、炭素繊維硬化フェルト、剛性−可撓性ハイブリッドボード、あるいはそれらの任意の組み合わせで構成することができる。例えば、遮蔽セグメントは、材料、厚さ、構造的特性及び/又は物性等に関して互いに同一または異なったものとすることができる複数の遮蔽層からなることもできる。例えば、遮蔽セグメントは、二つ以上の遮蔽層で構成することができ、遮蔽層の一層をグラファイトプレートとし、同じ遮蔽セグメントを構成する他の遮蔽層を炭素繊維複合体とすることができる。異なった複数の遮蔽層の任意の組み合わせを使用して遮蔽セグメントを構成することもできる。2以上の遮蔽層を用いて遮蔽セグメントを形成する場合は、2以上の遮蔽層を接着することにより、あるいは他の方法で恒久的あるいは取り外し可能に固定することにより、複合体を形成することもできる。例えば、100℃〜1,000℃の温度等で複数の遮蔽層に対して熱及び圧力を付加する等の種々の技法を用いて2以上の遮蔽層を積層することができる。少なくとも1つの遮蔽層を有する遮蔽セグメント(例えば、壁)は、壁パネル等の複数の遮蔽パネルの形状に形成してもよく、そのような複数の遮蔽パネルを一部に含むようにしてもよい。これらの遮蔽パネルは互いに同一寸法を有していてもよく、また、同じ封じ込めシステムの一部とすることもできる。あるいはオプションとして、該複数の遮蔽パネルを異なった寸法にすることができる。さらに、遮蔽パネルは、本明細書で記載した遮断パネルと同一あるいは異なった寸法とすることができる。オプションとして、複数の遮蔽パネルはその構成する材料を共通にすることができ、あるいは、1又は2以上の遮蔽パネルは他の1又は2以上の遮蔽パネルと異なった1又は2以上の遮蔽層を含むことができる。
【0115】
遮蔽セグメントは、複数の遮蔽パネルからなる場合、例えば本願に添付の図面のいくつかに示す連結機構(機械的ロックを行う舌部と溝部、突き出し口部等)のように、複数の遮蔽パネル同士の連結及び/又はコネクタの使用を可能とするパネル設計又は構造を備えることができる。遮蔽セグメントは壁形状を含むかあるいは壁形状とすることができ、複数の遮蔽パネルは壁を形成する複数の壁パネル(あるいはその部分)で構成することができる。壁は、反応装置や炉、あるいはその一部を取り囲むことができる。遮蔽セグメントは、何らかの化学薬品(例えば化学ガス)から反応装置や炉あるいはその一部を遮蔽することができる。例えば、遮蔽セグメントは、その反対側に例えば遮断セグメントのような何らかの材料が存在している場合はその材料、及び/又は反応装置や炉の外側金属ケーシングを遮蔽又は保護することができる。
【0116】
複数の遮蔽パネルは、パネル上の連結機構(例えば、舌部及び溝部)及び/又はここにさらに例示的に記載される1又は2以上のコネクタを用いて連結される。例えば、或るコネクタは四つの遮蔽パネルのそれぞれのパネルのコーナと連結するように設計されており、別のコネクタは2つの遮蔽パネルを共に連結するように設計されている。これについては、例えば図2、図3及び図5に図示されている。さらに、オプションとして、図面に示すように、複数の遮断パネル同士、遮蔽パネル同士を夫々連結するために同一のコネクタを使用することができる。このオプションでは基本的に、遮断パネルと遮蔽パネルとが互いに隣接し、かつ両者はコネクタの同じ溝あるいはスロット内に嵌合するようになっている。
【0117】
遮蔽セグメント、例えば遮蔽パネルは、厚さを約3mm〜約70mm、約5mm〜約60mm、約10mm〜約50mmとすることができる。
【0118】
少なくとも1つの遮蔽層を含む遮蔽セグメントは1つ乃至25あるいはそれ以上の遮蔽層で構成することができ、これらの遮蔽層は各々材質、特性、厚さ及び/又は寸法等に関して同一でも異っていてもよい。2以上の遮蔽層が遮蔽セグメントを構成する場合には、遮蔽セグメント全体の総厚みは、上述の通りであり、即ち、約3mm〜約70mmである。1つの遮蔽層の総厚さは、約3mm〜約70mmとすることができる。一般に、2つ以上の遮蔽層が存在する場合には、個々の遮蔽層の厚さは約1mm〜約20mm、例えば約3mm〜約10mmの範囲とすることができる。
【0119】
炭素繊維剛性ボード、炭素繊維硬化フェルトボード及び炭素繊維を含む類似の材料からなることが可能な少なくとも1つの遮蔽層に関しては、炭素繊維対樹脂の重量比率として、例えば、約1部の炭素繊維:約0.02部の炭化樹脂乃至1部の炭素繊維:3部の炭化樹脂、あるいはこの範囲内外の他の炭素繊維:樹脂の比率とすることができる。
【0120】
少なくとも1つの遮蔽層を形成する種々の材料に関して、グラファイトプレートはEY308の商品名でモーガンAM&Tから市場で入手することが可能である。このグラファイトは、切削/機械加工して適当な形状の遮蔽パネルとすることができる。
【0121】
遮蔽セグメントにおけるグラファイトプレートは、押し出しグラファイト、一軸加圧加工グラファイト、静水圧加圧加工グラファイト等とすることができる。
【0122】
グラファイトプレートは、以下の特性の少なくとも一つ以上の特性を有することができる。
(a) 見かけの密度が少なくとも1.7g/cm3(例えば、1.7g/cm3〜2.5g/cm3、1.8g/cm3〜2.5g/cm3、2.0g/cm3〜2.5g/cm3);
(b) 四点負荷法(ASTM C651)を用いて測定した場合に、曲げ強度が少なくとも8,500psi(例えば、8,500psi〜15,000psi、10,000psi〜15,000psi、12,000psi〜20,000psi);
(c) 圧縮強度が少なくとも13,500psi(例えば、13,500psi〜20,000psi、15,000psi〜20,000psi、17,500psi〜25,000psi)(ASTM C695);
(d) 二軸プッシュロッド膨張計を用いて測定した場合に(ASTM E228)、熱膨張係数が5x10−6mm/(mm℃)(例えば、0.1x10−6〜4.9x10−6mm/(mm℃)、1x10−6mm/(mm℃)〜1x10−7mm/(mm℃));
(e) ショアー硬度が少なくとも50(例えば、50〜100、60〜100,70〜100);
(f) 気孔率が15%未満(例えば、1%〜15%、5%〜15%、2%〜10%);及び/又は
(g) ナトリウムが20ppm未満(例えば、1ppm〜19ppm、5ppm〜15ppm)、カルシウムが20ppm未満(例えば、1ppm〜19ppm、5ppm〜15ppm)、鉄が20ppm未満(例えば、1ppm〜19ppm、5ppm〜15ppm)、バナジウムが20ppm未満(例えば、1ppm〜19ppm、5ppm〜15ppm)、チタンが20ppm未満(例えば、1ppm〜19ppm、5ppm〜15ppm)、ジルコニウムが20ppm未満(例えば、1ppm〜19ppm、5ppm〜15ppm)、タングステンが20ppm未満(例えば、1ppm〜19ppm、5ppm〜15ppm)、ホウ素が5ppm未満(例えば、0.1ppm〜4ppm、1ppm〜3ppm)、リンが5ppm未満(例えば、0.1ppm〜4ppm、1ppm〜3ppm)、あるいはイオウが50ppm未満(例えば、1ppm〜49ppm、1ppm〜30ppm、1ppm〜20ppm、0.1ppm〜10ppm)あるいはそれらの任意の組み合わせの純度。すべての純度レベルはここにおいて及び本願を通して重量に基づく。
【0123】
グラファイトプレートは特性(a)のみ、特性(b)のみ、特性(c)のみ、特性(d)のみ、特性(e)のみ、特性(f)のみ、あるいは特性(g)のみを有し得る。遮蔽セグメントは、例えば特性(a)と(b);(a)、(b)と(c);(a)、(b)、(c)と(d);(a)、(b)、(c)、(d)と(e);(a)〜(f);(a)〜(g)、あるいはこれらの種々の特性の任意の組み合わせをもち得る。好ましくは、遮蔽セグメントは(a)〜(g)の全ての特性を有する。特性(g)に関しては、リストした元素について全ての純度レベルが備わっていることも可能であり、あるいは1つ以上、2つ以上、3つ以上、4つ以上、5つ以上、6つ以上、7つ以上、8つ以上あるいは9つ以上の純度レベルを任意の組み合わせで備わっていることもできる。
【0124】
遮蔽セグメント、例えば遮蔽パネルは、厚さが約3mm〜約70mm、約5mm〜約50mm、約10mm〜約40mm、約15mm〜約40mm等とすることができる。パネルとして遮蔽セグメントは平坦な前面と平坦な後面、及び例えば、厚さを規定する四つの縁部とを有することができる。遮蔽セグメントが少なくとも1つの遮蔽パネルの場合には、パネルは例えば長方形を含む多角形等の任意の幾何学形、即ち形状を有することができる。例えば、長方形の場合に寸法(長さと幅)は、約3インチ(76.2mm)〜約60インチ(1524mm)、例えば約10インチ(254mm)〜約40インチ(1016mm)とすることができ、また、前述の厚さとすることができる。
【0125】
遮蔽層は、前述の通り、CFCとしても知られている炭素繊維複合体からなることもできる。遮断層に関して前述したように、少なくとも1つの遮蔽層が炭素繊維剛性ボードであってもよい。少なくとも1つの遮蔽層が前述のように炭素繊維硬化フェルトからなることができる。少なくとも1つの遮蔽層は、遮断材料について上述した剛性−可撓性ハイブリッドからなることができる。
【0126】
分割セグメントに関しては、図面に示すように、分割セグメントは、反応装置あるいは炉の種々の部分を同一の反応装置あるいは炉の他の部分から分離することができる。分割セグメントは、一つあるいは2つ以上のパネルあるいはそれらの部分からなり、反応装置あるいは炉内部に1つの壁あるいは一連の連結壁を形成することができる。分割セグメントは、遮断セグメント及び/又は遮蔽セグメントによって取り巻くこともでき、あるいは取り囲むこともできる。例えば、分割セグメントは、種々の内部ヒーターロッドあるいはフィラメントあるいはそれらの部分を分離あるいは隔離することができる。例えば、図13に示すように、反応装置の基部プレートは、ヒーターロッドあるいはフィラメントを受ける円筒形の孔等の一連の開口部を有し、部分壁を形成する分割プレートを用いて、フィラメントを受けるこれらの種々の孔を互いに区切ることができる。例えば、加熱ロッドを受ける種々の孔を区切ることあるいは孔をグループ分けすることが、図20と図16に図示してある。分割セグメントは、少なくとも1つの分割層からなることもできる。分割層は、少なくとも1つの遮蔽層と同じ材料、例えばグラファイトプレート、及び/又は炭素繊維複合体、及び/又は炭素繊維剛性ボード、及び/又は炭素繊維硬化フェルト、及び/又は剛性−可撓性ハイブリッドボード、あるいはそれらの組み合わせからなることができる。分割プレートは上述の少なくとも1つの遮蔽層と同一の寸法、パラメータ、及び/又は特性を備えることができ、それらのものを参照して本明細書に取り込む。分割セグメントを形成するために、異なった遮蔽層の任意の組み合わせを使用できる。二層以上の分割層を用いて分割セグメントを形成する場合には、二層あるいはそれ以上の分割層を接着するか、あるいは接着でない場合には恒久的にあるいは取り外し可能に一緒に固定して複合体を形成することができる。例えば、二層あるいはそれ以上の分割層を、例えば100℃〜1,000℃の温度で、例えば熱と圧力を遮断層に付加する等の種々の方法を用いて積層することができる。
【0127】
少なくとも一層の分割層を有する分割セグメントは、複数の分割パネルの形状を取り、また複数の分割パネルからなることもできる。分割パネルは、例えば互いに交差可能な一連の連結壁のような、壁あるいはその部分を形成することができる。これらの分割パネルは互いに同一の寸法を有することもでき、同一の封じ込めシステムの一部とすることもでき、あるいはオプションとして、複数の分割パネルが異なる寸法を持つこともできる。さらに、分割パネルは、遮断パネル及び/又は遮蔽パネルと同一あるいは異なった寸法を有することもできる。分割パネルは、オプションとして各分割パネルを構成する材料と同じ材料を有することができ、あるいはオプションとして一層あるいはそれ以上の分割パネルは他の一層以上の分割パネルとは異なる分割パネルを含むことができる。分割セグメントは、反応装置あるいは炉の種々の部分を同一の反応装置あるいは炉の他の部分から分離する。分割セグメントは、さらに遮蔽セグメントと同様の態様で遮蔽体として機能をすることができる。
【0128】
分割セグメントが複数の分割セグメントからなる場合には、例えば本願に添付の図面に示すように分割パネルを一緒に連結するのを可能とするパネル設計あるいは構造を有することができる。このことは、連結機構(例えば、舌部と溝部)を有する分割パネルによって、及び/又はコネクタの使用によって達成できる。複数のパネルを縦及び/又は横に連結することによって、1つの壁あるいは一連の壁を形成することができる。
【0129】
分割セグメント、例えば分割パネルは、厚さを約3mm〜約70mm、約5mm〜約50mm、約10mm〜約40mm、約15mm〜約40mm等とすることができる。パネルとしての分割セグメントは、平坦な前面及び平坦な後面、及び、例えば厚さを規定する四つの縁部を持ち得る。分割セグメントが少なくとも1つの分割パネルの場合には、パネルは例えば長方形を含む多角形等の任意の幾何学形あるいは形状を取ることができる。例えば、長方形の場合には、寸法(長さと幅)は約3インチ(76.2mm)〜約60インチ(1524mm)、例えば約10インチ(25.4mm)〜約40インチ(1016mm)とすることができ、前述の厚さを有する。
【0130】
さらに典型態様で記載する一つあるいは2つ以上のコネクタを用いて複数の分割パネルを連結することができる。分割セグメント、例えば分割パネルは個々の分割層に対し遮蔽セグメントと同じ全厚さ及び/又は厚さを有することができる。
【0131】
遮断セグメント及び/又は遮蔽セグメント及び/又は分割セグメントに存在するいずれの層においても、カーボンブラック粒子、コークス粒子及び/又はセラミックファイバー等のフィラーが存在していても良い。遮断セグメント及び/又は遮蔽セグメント及び/又は分割セグメントのいずれも、例えば、デニールあるいは線状質量密度が約1.0〜50デニールである炭素繊維を含むことができる。遮断セグメント及び/又は遮蔽セグメント及び/又は分割セグメントあるいはそれらの任意の層は約0.05〜0.15g/ccの範囲の密度を有することができる。
【0132】
遮断セグメント及び/又は遮蔽セグメントは、各それぞれのセグメントと同じ材料でできた上蓋及び/又は基部を有することができ、上蓋及び/又は底基部は1つのピースあるいは一緒に結合して、所望であればオプションとして連結することも可能な複数のピースとすることもできる。基部は、例えば図13に示すようなヒーターロッドを受ける複数の孔等を有する反応装置あるいは炉の基部プレートと同じ設計テンプレートを有することもできる。複数のピースを用いて基部プレートを形成する場合には、個々のピースは、例えば図9に示すような連結構造を有することもでき、この場合には基部を形成する各パネルには棚部が存在し、複数のピースが一緒に連結されるようになっている。
【0133】
コネクタは、例えば図面(例えば、図19あるいは図21〜図28)に示すような種々の形状をとることができる。これらの種々のコネクタは、遮断セグメントを形成する複数の遮断パネルを連結するために使用することができ、及び/又は遮蔽セグメントを形成する複数の遮蔽パネルを連結するために使用することができ、及び/又は分割セグメントを形成する種々の分割パネルを連結するために用いることができる。これらのコネクタはグラファイトから形成することもでき、あるいはグラファイトからなることもでき、さらに、コネクタは例えば図面に示す種々の形状に機械加工することができる。複数のコネクタのグラファイトは、遮蔽パネルに対して上述したグラファイトと同一の物性を有し、コネクタが反応装置あるいは炉の状況に確実に耐えるようにすることができる。
【0134】
本発明の目的は、オプションとして、遮断セグメントに対して前述した二次的材料が、遮蔽セグメント及び/又は分割セグメント及び/又は1つ又は2以上のコネクタについても存在することもできる。二次的材料に関する詳細及びオプションはここでも等しく適用され、繰り返しを避けるため、ここで参照することによって組み込む。二次的材料は、遮断セグメントに関して前述した態様で封じ込めシステムの任意の構成部品を部分的にあるいは完全に取り囲むことができる。
【0135】
上述したように、遮断セグメントは、例えば図3に示すように遮蔽セグメントを取り囲むことができる。遮断セグメントは、遮蔽セグメントと物理的に接触させることができる。遮断セグメントは、円筒状あるいは多角形状とすることができる。遮蔽セグメントは、例えば図3に示すように円筒状あるいは多角形状とすることができる。
【0136】
遮断セグメント及び遮蔽セグメントは、反応装置のヒーターあるいは反応装置等のヒーターロッドを取り囲む壁あるいは複数の壁とすることができる。遮断セグメント及び遮蔽セグメントは、大きさが15cm以下の空隙が遮断セグメントと遮蔽セグメントとの間に存在するように、互いに隣接(及び/又は互いに平行に)させることができる。遮断セグメント及び遮蔽セグメントは互いに接触するか、10cm以下、5cm以下、1cm以下、あるいは0.5cm以下の空隙を形成するようにもできる。空隙が極端に小さいか、あるいは存在しない場合には、もし反応装置内で蓄積が多くなると危険となり得るメタン等のガスが溜まるようなスペースを回避することができる。
【0137】
遮断セグメントは、上述したように、一緒に連結されて円筒形状あるいは多角形状を形成する複数の遮断パネルからなることが可能であり、かつ遮蔽セグメントは一緒に連結されて円筒形状あるいは多角形状を形成する複数の遮蔽パネルからなることが可能である。複数の遮断パネルは複数のコネクタによって互いに連結させることができ、かつこれらの同一のコネクタ(あるいは異なるコネクタ)は、例えば図5、図6、図7に示すような複数の遮蔽パネルを一緒に連結することもできる。
【0138】
非限定的な説明として、図1〜図31を参照すると、本発明の封じ込めシステムの外側遮断セグメント1、遮蔽セグメント4及び分割セグメントを図示する。特に他の指摘がなければ、これらの図において同様に使用される参照番号は同一の特徴を示す。
【0139】
図1を参照すると、外側遮断セグメント1は、適当な連結メカニズムによって一緒に連結された複数の遮断パネル2からなる組立体により形成されており、これについては本願の他の図でより詳細に説明する。外側遮断セグメント1は、連結する個々の遮断パネル2から組み立てられたリング形状のサブアッセンブリ3から組み立てることができる。縦に積み重ねたリング形状のサブアッセンブリ3の寸法及び数によって、外側の遮断セグメント1の高さが決まる。リング形状のサブアッセンブリ3は図1に示すように例えば高さ方向に3個積み重ねることができ、他の個数積み重ねることができる(図2、図4、図5、図6等)。
【0140】
図2及び図3を参照すると、内側の遮蔽セグメント4は、外側遮断セグメント1の内部にフィットする大きさとされている。内側の遮蔽セグメント4は、複数の遮蔽パネル5の組立体によって形成されている。内側の遮蔽セグメント4は、コネクタ7と協働して個別の連結遮蔽パネル5から組み立てたリング形状のサブアッセンブリ6によって組み立てることができる。リング形状のサブアッセンブリ6の寸法と個数とによって、内側遮蔽セグメント4の高さが決まる。リング形状のサブアッセンブリ6は、図1に示すように例えば高さ方向に3つ積み重ねることができ、又は、他の数を積み重ねることができる(例えば、図2、図4、図5、図6等)。さらに、図3を参照すると、外側遮断セグメント1の蓋(頂部)8及び基部プレート(底部)9と内側遮蔽セグメント4の蓋(頂部)10及び基部プレート(底部)11も一部を取り除いて図示してある。
【0141】
外側遮断セグメントあるいは内側遮蔽セグメントのいずれかがどの程度個別のパネルに分解されるかには制限はない。本発明で使用される最も簡易ではあるが非常に効果的なパネルは、長方形あるいは正方形あるいは他の多角形を有する。本願の種々の図に示すように、外側遮断セグメント及び内側遮蔽セグメントの個々のパネルは、長方形状となっている。遮断セグメントは、例えば3個のリングで組み立てることができ、各々のリングは20個あるいはそれ以外の数で連結されたパネルによって形成する。したがって、例えば合計で60個のパネルによって、外側遮断セグメントの円筒形本体を形成することができる。内側遮蔽セグメントも、例えば3個のリングで組み立てることができ、各々のリングは20個あるいはそれ以外の数で連結されたパネルによって形成することができる。図示するように、相互連結された遮蔽パネルは、各パネルの頂部及び底部において、そのリング状のサブアッセンブリ間を橋渡し可能なコネクタによって連結されている。熱変換装置において保護を付与する為には、内側遮蔽セグメント4における各パネル5の高さと幅は、例えばそれぞれ27.2インチ(69.0cm)及び9.6インチ(24.2cm)あるいは他の寸法とすることができる。熱変換装置において遮断性を付与するためには、外側遮断セグメント1における各パネル2の高さと幅は、例えばそれぞれ27.9インチ(70.8cm)及び9.99インチ(25.4cm)あるいは他の寸法とすることができる。遮断セグメント及び遮蔽セグメントは、例えば図3においては円筒体として組み立てた状態で図示しているが、本発明は円筒体に限定されるものではなく、変換チャンバ周囲に効果的な遮断性を付与する任意の他の形状体、例えば、楕円形、角形あるいは任意の必要な横断面を有する管状体を用いることができる。
【0142】
図4を参照すると、外側遮断セグメント1と内側遮蔽セグメント4の組立体が横断面で示されており、内側遮蔽セグメント4のリング形状のサブアッセンブリ6が外側遮断セグメント1のリング形状のサブアッセンブリ3の内側に同心円状にかつ近接して配置されている。図4に示す部分101は、図6と図7でより詳細に説明する。
【0143】
図5を参照すると、基部プレート9上の外側遮断セグメント1の最下方のリング状サブアッセンブリ301と基部プレート11上の内側遮蔽セグメント4の最下方のリング状サブアッセンブリ601の組立体が、一部を取り除いた図で示されている。例えば、他の図(例えば、図2、図3)に示すように、中央コネクタ7を用いて内側遮蔽パネル5の頂部の角部をその上に積み重ねた他の内側遮蔽パネルに連結している。
【0144】
図6と図7を参照すると、図4に示す組立体の部分101を拡大図で示す。内側遮蔽パネル501、502は、コネクターピン23を含む中央コネクターユニット7によって連結されている。他の遮蔽パネル5も、同様に類似のコネクターユニットによって連結されている。遮蔽パネル502に関して示すように、また他の遮蔽パネルにも該当するが、パネルは内側壁12と外側壁13とを有する。外側遮断パネル201と202は、側面壁20で互いに当接している。遮断パネル202に関して示すように、また他の遮断パネルにも該当するが、パネルは内側壁18と外側壁19とを有す。遮断パネル2(例えば、201、202)は、例えばここに示すように、図示した側面縁部を有する単一の単体部品とすることができる。壁18と19の間に示すセグメント181、182及び183は、遮断パネル2のこれらの縁部で高さに相違があることを示す。例えば、上昇させた尾根状セグメント182は、その各隣接側に高さの低い棚セグメント181と183とを有する。図7では、コネクタ7を除去して遮断パネル2と遮蔽パネル5との間の転結部のいくつかの特徴を示す。内側遮蔽パネル5上のスロット24は、それに合わせてコネクタ7のピン23を挿着した場合にピンを受けることができるようになっている。
【0145】
外側遮断セグメントにおいては、連続するユニット間の連結部での連結機構が遮断ライナーセグメントの内側面及び外側面との間の側壁20に沿って蛇行する行路を形成して、熱損失及び排ガスの封じ込めを阻止することが好ましい。複数の遮断パネル2は、スナップ式に一緒に嵌合して、強固な連結をし、それらが外れるのを防止することもできる。内側遮蔽パネル5に対しては、遮断ライナーの内側面と外側面との間に蛇行行路を形成する必要はない。緊密に挿着させた当接ジョイント17をコネクタ7と組み合わせれば、反応ガスをチャンバ内部に封じ込めるには十分とすることができる。隣接するパネルを互いに当接させた場合に、パネルがリング状になるように組み立てることが可能な態様となるようにパネル5の各側壁に角度をつけることもできる。
【0146】
好ましくは、内側遮蔽セグメントの各遮蔽パネル5の前面(内面)12と後面(外面)13及び外側遮断セグメントの各遮断パネルの前面(内面)18と後面(外面)19は平坦でかつ平行とすることができる。湾曲面あるいは弓状のタイプの面に比較して、平坦な面の方が形成し易く、限られた機械加工操作のみ必要とされる。形成技術の例としては、加圧成形、例えば静水圧加圧加工及び均圧加圧加工(iso-pressing)あるいは一体成形が挙げられるが、これらのものに限られるものではない。連結機構を形成する凹部と凸部はユニットに機械加工したり、あるいは形成操作の間に形成することができる。前面及び後面を平坦にする場合には、リングは多角形状を有することができる。より良く円筒形に近接させるためには、リングを10個以上、あるいは好ましくは20個以上のパネルから形成することが好ましいということができる。図1乃至図3は、これらを説明する図であるが、複数の連結パネル2と5の組立体から形成した外側遮断セグメント1と内側遮蔽セグメント4の斜視図を示し、各パネル2と5の前面(内面)壁12と18及び後面(外面)壁13と19は平坦でかつ平行となっており、その断面は多角形状となっている。
【0147】
図8を参照すると、頂部21と底部22とを有する遮断パネル202を、頂部15と底部16を有する内部遮蔽パネル502と組み立てた状態で示し、コネクタ7を組立体のコーナの配置位置に示す。
【0148】
図9を参照して、図示の中央コネクタ7は、一対の離間し且つ平行に延びる垂直の壁部材71と72を有し、壁部材71、72は、上方に向いた底面731と下方に向いた底面732とを有する横方向に延びる架橋部材73によって連結されている。架橋部材73は、部材71と72の間の横方向の間隔を規定する。上方及び下方のスロット25と251は、それぞれ架橋部材73の壁部材71と72及び上方と下方に向いた底壁731と732によって規定されている。架橋部材73は、壁部材71と72のほぼ高さ中央部に位置している。一般的には、コネクタ7の横断面は、H形状とすることができる。中央コネクタ7は、一対の垂直壁部材71と72の各々の部材と架橋部材73の中央領域に角部あるいは曲げ部701を有する。この曲げ部701は、離間させて平行に延びかつ架橋部材の上方及び下方に延びる壁部材部710、720及び711、712を連結する。各スロット25、251は、2つの連結溝部252、253によって形成することができる。溝部252、253は、角型U字状あるいはU字状を形成することができる。曲げ部701によって、2つの交差溝部252、253の間の角度α(アルファ)を規定することができる。2つの溝部252、253の間に規定される角度は、例えば約160°〜約164°(例えば約162°)とすることができる。通常、コネクタ7は内側遮蔽セグメント5に配置され、コネクタの角度α(及び曲げ部701)は図6、図7等に示すように内側遮蔽セグメントパネル5の内壁12と同じ方向に向いている。ピン23は、架橋部材73の上方及び下方のスロット25、251の溝部252、253内部に突出する。それぞれの溝部への突出距離は、例えば各ピン23と同一とすることができる。コネクタ7のピン23は、全体のコネクタ7の同一本体の一部とすることもできる。ピン23は、例えばコネクタ本体の残部を形成するために用いる同一で単一のピースから機械加工された構成として形成され、例えばグラファイトから作成することができる。
【0149】
図10を参照すると、1つの内側遮蔽パネル5が示されており、パネルの4つの角部のスロット24はコネクタ、例えば中央コネクタ7あるいは本願の他の図に示す上部あるいは底部のコネクタのピン23を受けるようにされている。
【0150】
図11を参照すると、パネル2の一方の側面に舌部42と他方の側面に溝部43とを有する遮断パネル2の上面21が示されている。外側遮断セグメントの各側壁20はスロット26を有し、スロットはパネルに沿って延び、隣接するパネル上の相補的なスロットと協働し中央コネクタ7等のコネクタを用いて隣接するユニットを一緒に連結するための溝部を形成する。図示するように、図6と図7は、図11にも示されている舌部42と溝部43とを有する2つの当接する連続パネル2の間に形成された結合部の例である。隣接するパネルのスロット26を合わせて、舌部と溝部を連結し、パネル2を一緒に固定することができる(図6、図7参照)。このタイプの相互連結機構は隣接するパネルをリング状に固定するだけではなく、熱損失を阻止するために遮断ライナーの内側面と外側面との間に蛇行した行路を付与する。舌部と溝部配列に加えて、互いにスナップ式に一緒に嵌合する溝部とキー又は蟻継機構を用いることによって、上記連結を行うための代替機構となる。コネクタ7は内側遮蔽パネルを連結するだけではなく、内側遮蔽パネルを外側遮断セグメントに連結することもできる。本実施例では、コネクタ7の設計により、パネル2をスロット26内に捕獲することによって内側遮蔽パネル5と隣接外側遮断パネル2にスロット25(あるいは251)が集まるようにすることもできる。例えば、図6、図7等に示すようにコネクタを内側遮蔽パネル5と一緒に連結する場合に、図11に示すパネル2の反対側面のスロット26を、例えば、図9に示す中央コネクタ7の壁部712、720を収容するように形成することもできる。
【0151】
図12を参照すると、パネル203と204として符番した2つの遮断パネル2は側壁20を有し、スロット26は組み立てる前には上下に離間した位置にあることを示す。例えば、図6、図7及び図11に関して示す外側遮断パネルの側壁に形成した連結機構に加えて、各遮断パネル203と204の頂部21と底部22にも連結機構を設けることができる。図12等に示す特定の実施態様では、各パネルの頂部21と底部22は舌部21と溝部22の配列を有し、それぞれ該パネルの上方及び下方の隣接パネルの溝部と突出部と協働するようになっている。図12に示すように各パネル2の4つの全ての側面に連結機構を有することにより、各ユニットのそれぞれの側面がパネルのそれぞれの側面に横方向に配置された隣接パネルと協働することが可能となるばかりではなく、パネルの頂部及び底部もパネルの上方及び下方に配置した隣接パネルと協働することも可能となる。使用時には、各パネルはリング状遮断セグメントの内部で連結され、連続してリングの数を増やすことによって遮断セグメントの高さを高くし、図1〜図3等に示すような円筒体を形成することもできる。
【0152】
図13を参照すると、外側リング形状の溝31及び下の外側遮断セグメントの基部プレート9とを含む内側遮蔽セグメントの基部プレート11が部分断面図で示されている。溝部31は、本願に示す内側遮蔽部材の終端コネクタ及びパネルを受けることができる。リング形状にパターン化した内部スロット38と37と、溝部31とリング形状にパターン化したスロット38とを、あるいはスロット38と37とをそれぞれ連結し半径方向に伸びるスロット381と371とで基部プレート11の表面を複数の領域111、112、113、114等に細分割することができる。これらの分割プレートを受ける溝部及び/又はスロットは一つあるいはそれ以上の孔52を完全に取り囲むことができる。孔52は、基部プレート9と11とを完全に貫通して延びる。孔52は、例えば変換装置のヒーターロッドを収容するのに使用することができる。細分化された領域111、112、113及び114を、本図で示すような分割プレートによって取り囲み、チャンネルを形成することができる。図示するように、細分化した領域は類似あるいは異なった幾何学形状を有する。
【0153】
上述した分離した個々の連結パネルの組立体で形成した遮断ライナーに加えて、外側遮断セグメント9(図3、図13)と内側遮蔽セグメント11とを有する装置の基部プレートと、外側遮断セグメント8(図3、図13)と内側遮蔽セグメント10とを有する装置の蓋も連結パネルの組立体から形成することができる。遮断セグメントに対して上述した類似の連結機構を用いて基部プレート中のパネルを一緒に連結することができ、それにより熱損失と排気ガスの封じ込めを阻止するために基部プレートの上面と底面との間に蛇行行路を付与することができる。 頂部カバーに遮断性を付与するために、遮断外蓋によって頂部カバーの一部を形成することができる。図13に示す基部プレートは、2つのプレート:内側遮蔽セグメントと協働して変換プロセスの間に反応ガスを収容するグラファイトプレート11と変換プロセスの間に遮断性を付与する外側遮断セグメント9で形成することができる。基部プレート9と11については、蓋8と10を複数の連結ユニットの組立体から形成することができる。
【0154】
図14を参照すると、一側面に隆起させたリブ30を有する終端(頂部あるいは底部)コネクタ27が図示されており、リブは基部プレート11(図13、図15等に示す)の溝部31に挿着することができるようになっている。コネクタ27の反対の側面上のスロット28は、内側遮蔽パネル5と外側遮断パネル2とを受け入れるように構成されている。図14に示す終端コネクタ27の溝部間に中央コネクタ7の角度αと同一の角度(例えば、約162°)をつけることもできる。ピン29は溝部28内部に突出して内側遮蔽パネル5のスロット24に挿着することができるようになっており、コネクタ7におけるピン23によって行ったようにコネクタ27の本体と一体に形成することもできる。
【0155】
図15を参照すると、終端コネクタ27をどのようにして底部リング状サブアッセンブリ遮蔽パネル5と基部プレート11に装着するかの例が示されている。終端コネクタ27は、図14に示すように、リブ30を図15に図示の基部プレート11の溝部31に挿着するために反転させることができる。
【0156】
図16に分割プレート32によって熱変換装置内に形成したチャンネル115の例を示す。溝部31(例えば、図15)に関して、分割セグメント(例えば、複数のパネル)を半径方向内側に配置することができる。中央コネクタ33を少なくとも部分的に用いて、分割パネル32を連結する。箇所321で図示するように、分割パネル32を交差させて当接停止部を形成することができ、分割パネルは該交差部においてコネクタを用いることなく互いに出会い、また他の交差部ではコネクタ33によって連結することもでき、少なくとも1つのチャンネル領域115を完全に取り囲み規定する分割パネル32の配列を形成する。
【0157】
図17を参照すると、分割パネル32により熱変換装置内部に形成されたチャンネル115の正面透視図が示され、分割パネルは分割パネル用中央コネクタ33を用いて分割パネルサブアッセンブリ34に組み立てられている。
【0158】
図18を参照すると、分割パネル用中央コネクタ33を用いて連結されたチャンネル分割パネル32が示されている。分割パネル32はスロット241を有し、該スロットは遮蔽パネル5におけるスロット24と同様に機能してピンあるいはコネクタ(例えば、33)を受ける。
【0159】
図19を参照すると、分割パネル32を受けるスロット35を有し分割パネル32を連結するための中央コネクタ33が示されており、ピン36がY字形状の架橋部材331の上下の面から上下に延びている。ピン36は、コネクタ33の上方あるいは下方から挿着された分割パネル32を適所に固定するのに使用することができる。ピン36は、例えばコネクタ7におけるピン23と終端コネクタ27におけるピン29と同様に、コネクタ33の本体と一体的に形成することができる。
【0160】
図20を参照すると、基部プレート11に連結した内部分割パネル組立体34の一部の数個のチャンネル分割パネル32が示されている。リング形状にパターン化されたスロット38及び交差する半径方向に延びるスロット381が、基部プレート11の外側溝部31の内部に位置している。スロット38と381は、分割パネル32を設置するために終端コネクタ44を受けるように形成されている。分割パネル中央コネクタ47は分割パネル32の反対側の頂部縁部上で用いられ、上下方向に分割パネル組立体を連続させる。リング形状にパターン化した少なくとも1つの追加スロット37をリング形状にパターン化したスロット38の内部に位置させることができ、前者スロットも本願の他の図に示すような分割パネルを取付けるのに使用することができる。このようにして、例えばヒーターロッドを収容するための1つあるいはそれ以上の孔52を例えば図20で示すように分割パネル32によって部分的にあるいは完全に取り囲むことができる。
【0161】
図21を参照すると、終端(頂部及び底部)コネクタ44が示されており、該コネクタは交差する溝部39と391とによって形成された約138°〜約142°(例えば140°)の角度及び交差する溝部39と392及び交差する溝部391と392とによって形成される約108°〜約112°(例えば110°)の角度を有する。他の実施例では、これらの角度は他の値、例えば2つの角については例えば約120°、あるいはその他の値とすることができる。ピン41は、Y字状架橋部材332の上面から溝部39、391及び392内部に延びている。架橋部材332は、架橋部材の底壁と一緒に溝部39、391及び392を規定する内側に向く垂直壁を有するコネクタ44の部分441、442及び443を連結する。ピン41は、コネクタ44の上方から挿着した場合に、分割パネル32を適所に固定するために用いることができる。例えばコネクタ7におけるピン23、中央コネクタ33におけるピン36及び終端コネクタ27におけるピン29によって行われているように、ピン41をコネクタ44の本体と一体として形成することができる。コネクタ44は、その下面から突出し溝部39、391と392を有する面の反対側にリブ40を有する。リブ40は、基部プレート11上のスロット38と381とに一致するように形成することができる。コネクタ44の下面から突出するリブ40は、基部プレート11のスロット38と381に挿着されてコネクタ44を基部プレート11に取付けることができるようになっている。リブ40は、コネクタ40の溝部39、391と392と反対方向に位置しかつコネクタの溝部によって形成された指示角度に対応した角度を形成する複数の部分を有することができる。従って、リブ40はY字形状とすることができる。図29はスロット38と381の交差部を示し、コネクタ44が例えば分割パネル32を基部プレート11に連結するために使用することができるようになっている。コネクタ44は使用時に方向付けが可能とされて、コネクタ44の溝部39及び391の下のY字形状のリブ40の部分をリング形状にパターン化されたスロット38に装着可能とされ、かつ溝部392の下のリブ40の部分は半径方向に延びるスロット381に装着可能とされる。分割パネル32はコネクタ44の溝部39、391と392に上方から装着可能となっている。図30は、部分441、442及び443の間に形成され、矢印で示す溝部39、391及び392の位置と方向を有するコネクタ44を示す。図31は、溝部39と391との間に形成される角度α1(140°)と溝部391と392との間(同様に溝部39と392との間)に形成された角度β(110°)とを示すコネクタ44の平面図である。
【0162】
図22を参照すると、底部コネクタが示されており、該底部コネクタは交差する溝部451と452とによって形成される約133°〜約137°(例えば135°)の角度と交差する溝部451と453及び交差する溝部452と453とによって形成される約103°〜約107°(例えば105°)の角度とを有する。ピン454が、Y字形状の架橋部材455の上面から溝部451、452及び453内に突出している。架橋部材455は、架橋部材の底面とともに溝部451、452と453とを形成する内向垂直壁を有するコネクタ45の部分456、457と458とを交差させる。ピン454は、コネクタ45の上方から挿着させた分割パネル32を固定するために用いることができる。コネクタ44におけるピン41及び本願で示す他の類似のピンで行っているように、ピン454をコネクタ45の本体と一体に形成することもできる。コネクタ45は、その下面から突出し溝部451、452と453とを有する側と逆側にリブ401を有する。リブ401は、基部プレート11上のスロットに合うように形成することができる。コネクタ45の下面から突出するリブ401は、基部プレート11上のスロット37と371に挿着され、コネクタ45を基部プレート11に取付けることができる。リブ401は、コネクタ45の溝部451、452と453の反対側に位置しかつ同溝部によって形成される表示角度に対応した角度をなす部分を有する。従って、リブ401はY字形状とすることができる。図29は、スロット37と371との交差部を示し、該交差部ではコネクタ45を用いて、例えば分割パネル32を基部プレート11に連結する。コネクタ45は使用時に配向可能とされ、コネクタ45の溝部451及び452の下のY字形状のリブ401の部分はリング形状にパターン化されたスロット37に装着可能とされ、また溝部453の下のリブ401の部分は半径方向に延びるスロット371に装着可能とされるようになっている。分割パネル32は、コネクタ45の溝部451、452、453に上方から装着可能となっている。
【0163】
図23を参照すると、底部コネクタ46が示されており、底部コネクタは交差する溝部461と462とによって約128°〜約132°(例えば130°)の角度及び交差溝部461と463及び交差する溝部462と463とによって形成される約108°〜約112°(例えば110°)の角度を有する。ピン464はY字形状に形成した架橋部材465の上面から溝部461、462及び463内に突出している。架橋部材465はコネクタ46の溝部466、467及び468を連結しており、コネクタは架橋部材の底壁と共に溝部461、462、463を形成する内向垂直壁を有する。ピン464はコネクタ46の上方から挿着したときに分割パネル32を適所に固定するために使用することができる。コネクタ44におけるピン41及び本願で表示する他の類似のピンで行われているように、ピン464をコネクタ46の本体と一体に形成することができる。コネクタ46は、その下面から延びて溝部461、462及び463を有する側と逆側にリブ402を有する。リブ402は、基部プレート11上のスロットと一致するように形成することができる。コネクタ46の下面から突出するリブ402は、基部プレート11上のスロット37と371に挿着され、コネクタ46を基部プレート11に取付けることが可能となっている。リブ402は、コネクタ46の溝部461、462及び463の反対側に位置しかつ該溝部によって形成される表示角に対応する角度をなす部分を有することができる。従って、リブ402はY字状に形成できる。図29はスロット37と371の交点を示し、該交点では、例えばコネクタ46を用いて分割パネル32を基部プレート11に連結するのに使用することができる。コネクタ47は使用時に配向可能となっており、コネクタ47の溝部461と462の下のY字形状のリブ402の部分がリング形状にパターン化されたスロット37に装着可能とされ、溝部463の下方のリブ402の部分が半径方向に延びるスロット371に装着可能とされるように、分割パネル32は、コネクタ46の溝部461、462と463に上方から装着可能となっている。基部プレート11上の異なった半径方向に延びるスロット371はスロット37に対して同一または異なった角度を形成することができ、コネクタ45と46はもし相違があればそれに対応して異なったリブ角度を有することもできる。
【0164】
図24を参照すると、中央コネクタ47が示されており、中央コネクタは交差溝部471と472によって形成される約138°〜約142°(例えば140°)の角度及び交差溝部471と473及び交差溝部472と473とによって形成される約108°〜約112°(例えば110°)の角度を有する。ピン474は、Y字形状の中央架橋部材475の上面及び下面から突出している。架橋部材475はコネクタ47の部分476、477及び478を連結し、コネクタの該部分は架橋部材の底壁と共に溝部471、472及び473を形成する内向垂直壁を有する。溝部の角度は、架橋部材475の両面の角度と同一とすることができる。コネクタ47の上方あるいは下方から溝部に挿着したときに、ピン474を用いて分割パネル32を適所に固定することができる。例えば、コネクタ7におけるピン23及びコネクタ33におけるピン36及び表示されている他の類似のピン等で行っているように、ピン474をコネクタ47の本体と一体に形成することができる。図29はリング形状にパターン化されたスロット38と半径方向に延びるスロット381の交差部を示し、交差部ではコネクタ47が例えばパネル11に積重される中央分割パネル32を連結するために使用することができる。使用時にコネクタ47を配向することができるようになっており、パネル11のリング形状にパターン化されたスロット38の上方で合わせて積み重ねた場合に分割パネル32がコネクタ47の溝部471と472に嵌合可能とされ、パネル11の半径方向に延びるスロット381の上方で合わせて積み重ねた場合に分割パネル32が溝部473に嵌合可能とされる。
【0165】
図25を参照すると、中央コネクタ48が示されており、中央コネクタは交差溝部481と482によって形成される約128°〜約132°(例えば130°)の角度及び交差溝部481と483及び交差溝部482と483とによって形成される約108°〜約112°(例えば110°)の角度を有する。ピン484が、Y字形状の中央架橋部材485の上面及び下面から突出している。架橋部材485は、コネクタ48の部分486、487、488を連結し、コネクタの該部分は架橋部材の底壁とで溝部481、482と483を形成する内向垂直壁を有する。溝部の角度は、架橋部材485の両面の角度と同一とすることができる。分割パネルをコネクタ48の上方あるいは下方から挿着した場合に、ピン484を用いて分割パネル32を適所に固定することができる。例えば、コネクタ7におけるピン23及びコネクタ33におけるピン36及び本願で表示されている他の類似のピン等で行っているように、ピン484をコネクタ48の本体と一体に形成することができる。図29は、リング形状にパターン化されたスロット37と半径方向に延びるスロット371の交差点を示し、この交差点においてコネクタ48を用いて、例えば基部パネル11の上方に積み重ねた分割パネル32を連結することができる。使用時にコネクタ48が配向可能となっており、パネル11のリング形状にパターン化されたスロット37の上方で分割パネルを合わせて積み重ねた場合に分割パネル32がコネクタ48の溝部481と482に嵌合可能とされ、かつパネル11の半径方向に延びるスロット371の上方で合わせて分割パネルを積み重ねた場合に分割パネル32が溝部483に嵌合可能とされるようになっている。
【0166】
図26を参照すると、中央コネクタ49が示されており、交差溝部491と492によって形成される約133°〜約137°(例えば135°)の角度及び交差溝部491と493及び交差溝部492と493とによって形成される約103°〜約107°(例えば105°)の角度を有する。ピン494が、Y字状の中央架橋部材495の上面及び下面から突出している。架橋部材495はコネクタ49の部分496、497と498を連結しており、コネクタの該部分は架橋部材の底壁とで溝部491、492と493を形成する内向垂直壁を有する。溝部の角度は、架橋部材495の両面の角度と同一とすることができる。ピン494を用いて、分割パネル32をコネクタ49の上方あるいは下方から挿着した場合にそれらを適所に固定することができるようになっている。例えば、コネクタ7におけるピン23及びコネクタ33におけるピン36及び本願で表示されている他の類似のピン等で行っているように、ピン494をコネクタ49の本体と一体に形成することができる。図29はリング形状にパターン化したスロット37と半径方向に延びるスロット371との交点を示し、該交点において、例えばコネクタ49を用いて基部プレート11に分割パネル32を連結できるようになっている。使用時にコネクタ49を配向させることが可能となっており、プレート11のリング形状にパターン化されたスロット37の上に合わせて分割パネルを積み重ねた場合に分割パネル32がコネクタ49の溝部491と492に嵌合可能とされ、プレート11の半径方向に延びるスロット371の上方に合わせて分割パネルを積み重ねた場合に分割パネル32が溝部493に嵌合可能とされるようになっている。図示されているように、基部プレート11上の異なった半径方向に延びるスロット371はスロット37に対して同一あるいは異なった角度をなすことも可能であり、それに対応して中央コネクタ48と49も角度が異なっている場合にはそれに応じる異なったスロット角を有することができる。
【0167】
図27を参照すると、頂部コネクタ50が示されており、頂部コネクタは交差溝部501と502によって形成される約128°〜約132°(例えば130°)の角度及び交差溝部501と503及び交差溝部502と503とによって形成される約108°〜約112°(例えば110°)の角度を有する。ピン504が、Y字状架橋部材505の上面から突出している。架橋部材505はコネクタ50の溝部566、567及び568を連結しており、コネクタの該溝部は架橋部材の底壁とで溝部501、502及び503を形成する内向垂直壁を有する。分割パネル32をコネクタ50の下方から挿着した場合に、ピン504によって分割パネルを適所に固定するのに用いることができる。例えば、コネクタ44におけるピン41及び本願で表示されている他の類似のピン等で行っているように、ピン504をコネクタ50の本体と一体に形成することができる。コネクタ50の上面から突出しているリブ506は頂部プレート10上のスロットに挿着可能となっており(図3に示す)、これは基部プレート11のスロット37と同様とすることができるが、挿着によってコネクタ50を頂部ベースプレートに取り付けるようになっている。リブ506は、頂部ベースプレート10のスロットに合致する形状とされている。リブ506は、コネクタ50の溝部501、502及び503と反対側に位置する部分を有し、該部分はコネクタの該溝部によって作られる表示角度に対応する角度をなす。従って、リブ506をY字形状に形成することができる。図29はスロット501、502と503及びその底面のピン504を用いて分割パネル32を連結するのに使用するコネクタ50を図示するが、頂部プレートに取り付けるために、リブを設けた面506がコネクタ50の上面で利用可能とされている。基部プレート11上の底部コネクタ46のリブ面402を図示するように配置し、それに符合するように頂部プレート10のスロットに対してコネクタ50のリブ面506を同様の配置で配向させることができる。
【0168】
図28を参照すると、頂部コネクタ51が示されており、該頂部コネクタは交差溝部511と512によって形成される約133°〜約137°(例えば135°)の角度及び交差溝部511と513及び交差溝部512と513とによって形成される約103°〜約107°(例えば105°)の角度を有する。ピン514が、Y字状に形成した架橋部材515の上面から突出している。架橋部材515はコネクタ51の部分581、582及び583を連結しており、該部分は架橋部材の底壁とで溝部511、512及び513を形成する内向垂直壁を有する。ピン514は、分割パネル32をコネクタ51の下方から挿着した場合に分割パネルを適所に固定するために用いることができる。例えば、コネクタ44におけるピン41及び本願で示されている他の類似のピン等で行っているように、ピン514をコネクタ51の本体と一体に形成することができる。コネクタ51の上面から突出するリブ516は頂部プレート10(図3参照)のスロットに挿着可能となっており、該スロットは基部プレート11のスロット37と同様のものとすることができるが、この挿着によってコネクタ51を頂部プレートに取り付けることができる。リブ516は、頂部プレート10のスロットに対応するように形作られるのがよい。リブ516は、コネクタ51の溝部511、512と513とは反対側に位置する部分を有するのがよく、該部分は該溝部によって作られる図示の角度に対応する角度をなす。したがって、リブ516はY字状であるのがよい。図29はスロット511、512と513及びその底面のピン514を用いて分割パネル32を連結するのに使用するコネクタ51を図示するが、頂部プレートに取り付けるために、リブ面516がコネクタ51の上面で利用可能とされている。基部プレート11上の底部コネクタ46のリブ面402を図示するように配置し、それに符合するように頂部プレート10のスロットに対してコネクタ51のリブ面516を同様の配置で配向させることができる。頂部プレート10は基部プレート11上のスロット371と同様に半径方向に延びる相異なるスロットを有し基部プレート11のスロット37と同様にスロットに対して同一あるいは異なる角度を形成することができ、異なる角度の場合にはそれに対応させて、コネクタ50と51は異なったリブ角度及びスロット角度を有していてもよい。
【0169】
図29を参照すると、例えば上記図のいくつかにおいて説明したような特徴を有する内側分割セグメント組立体34が図示されている。溝部501が、リング形状にした4つのサブアッセンブリ状に並べた内側遮蔽セグメント32によって形成され、該遮蔽セグメントはコネクタ44、45、46を含む底部コネクタと、コネクタ47、48と49を含む中央コネクタとコネクタ44、50と51を含む頂部コネクタによって連結されている。
【0170】
本発明の封じ込めシステムの別の特徴は、パネル、分割パネル等を連結するのに使用することができるパネルコネクタに関する。パネルコネクタは、例えば図9、図14、図19、図21〜図28、図30及び図31等に示すコネクタの構成を有するものとすることができるが、それらに限定されるものではない。例えば、図2〜図9及び図14〜図31の説明で指摘したように、コネクタは少なくとも終端(頂部及び/又は底部)コネクタと中央コネクタのカテゴリーに入るタイプを含むことができる。終端コネクタは、例えば1つあるいはそれ以上のパネルを基部プレートに連結するのに使用することができる。中央コネクタは、例えば1つのパネルを1つのパネルに、1つのパネルを複数のパネルに、あるいは複数のパネルを複数のパネルに連結するのに使用することができる。簡単にするために、複数のパネルあるいは複数の分割パネルを連結するために用いるものも含めて、両方のカテゴリーを一般的にパネルコネクタと参照することができ、いくつかの特徴を共有することができる。コネクタにおけるいくつかの相違点はパネル組立体の意図するユースポイントに関連するが、指摘した図のいくつかでのこれらの相違点も本明細書で説明する。
【0171】
例えば、2つ以上のパネルを一緒に連結するパネルコネクタは、交差する溝部を形成する少なくとも第1及び第2の一対の対向壁を有する。第1の対の対向壁はそれぞれ平坦な内面を有し、第1の対の対向壁の内面は互いに平行に配向することができる。底壁は第1の平坦面を有し、該第1の平坦面は第1の対の対向壁の各々の平坦な内面と交差し、第1の対の対向壁と底壁とが一緒になって平坦な底面に垂直とされた平面状内面壁を有する第1の溝部を形成するようになっている。第2の対の対向壁はそれぞれ平坦な内面を有し、第2の対の対向壁の内面を互いに平行に配向することができ、かつ第2の対の対向壁の内面を底壁の第1の平坦面と交差させ、第2の対の対向壁と底壁とが一緒になって平坦な底面に垂直とされた平坦な内面壁を有する第2の溝部を形成するようにできる。第1の溝部は溝部交差部において第2の溝部と交差できるようになっており、交差部では第1の溝部の底面は第2の溝部の底面とは同一平面となっている。第1対の対向壁のいずれの対向壁も第2対の対向壁の対向壁のいずれとも同一平面とはなっていない。第1対の対向壁、第2対の対向壁及び底壁はすべて炭素系材料、例えばグラファイト等から形成することができる。パネルコネクタはさらに互いに対して角度をつけた第1の溝部と第2の溝部を有することができ、溝部の交差部はコーナを有する。溝部の交差部は、例えば湾曲面を有することもできる。さらに、パネルコネクタは、第1の溝部に対して垂直に見て一緒になって角カップ形の横断面をなす第1対の対向壁と底壁とを有することができ、第2の対向壁と底壁とが一緒になって第2の溝部に対して垂直に見て角張ったカップ形の横断面を有することができる。これらの特徴のいくつかあるいは全てを有するパネルコネクタには、例えば図9、図14、図19、図21〜図28、図30及び図31等のコネクタあるいは他の設計のものが含まれる。
【0172】
他の実施例では、パネルコネクタは第1の平坦面に対向する第2の平坦面を持つ底壁を有することもでき、さらにパネルコネクタは第3対及び第4対の対向壁を有することもできる。第3対の各々の対向壁は平坦な内面を有しかつ互いに平行に指向させることができ、その場合に第3対の対向壁の平坦な内面は底壁の第2の平坦面と交差して第1の溝部から離反した方向に向いた第3の溝部を形成する。第4の対の各々の対向壁は平坦な内面を有しかつ互いに平行に指向させることができ、その場合に第4対の対向壁の平坦な内面は底壁の第2の平坦面と交差して第2の溝部から離反した方向に向いた第4の溝部を形成する。さらに、第3の溝部は溝部の第2の交差部において第4の溝部と交差することができ、第3の溝部の底面は第4の溝部の底面と同一平面とすることができる。第3対の対向壁のいずれの対向壁も第4対の対向壁のいずれの対向壁とも同一平面とはなっていない。第3対の対向壁と第4対の対向壁は、炭素系材料、例えばグラファイトから形成することができる。第1対の対向壁、底壁及び第3対の対向壁は一緒になって、第1及び第3の溝部に垂直に見た場合に例えばH形状の横断面を有することができ、第2対の対向壁、底壁及び第4対の対向壁も一緒になって第2と第4の溝部と垂直方向に見た場合にH形状の横断面を有することができる。これらのコネクタは、一般的には例えば、図9に示すような中央コネクタとして使用することができる。図示するように、これらのタイプの中央コネクタは、例えば図2と図3に示すような内部遮蔽パネルを連結するために用いることができる。
【0173】
別の実施例では、パネルコネクタは、さらに第1の平坦面に対向してリブを有する底壁を有することもできる。リブは、例えば基部プレート上の溝部に挿着させることができる。このコネクタは、一般的には、図14に示すような終端コネクタとして、図15に示すようにパネルを基部プレートに連結するために用いることができる。
【0174】
他の実施例では、さらに本パネルコネクタは例えば図19、図21〜図28、図30及び図31に示すようにコネクタの少なくとも1つの側面上の3対の内向垂直壁によって形成されるY字形状に交差する溝部あるいはチャンネルを有することもできる。これらのコネクタは、さらに第1対及び第2対の対向壁と同じコネクタの側に第3対の対向壁を有し、これら3対の対向壁は底壁と一緒になって、交差する3つの溝部あるいは溝部を形成し、Y字形状の溝部あるいは溝部パターンを規定する。例えば、図17、図20及び図29に示すように複数のパネルを複数のパネル(分割プレートを複数のプレート)に接続するための中央コネクタに関するこれらの構成のいくつかのものでは、図19と図24〜図28に示すように、Y字形状の溝部がコネクタ本体の両面に設けられている。図17、図20及び図29に示すように、パネル(分割パネル)を基部プレートに連結する終端コネクタに関するいくつかの他の設計では、Y字形状の溝がコネクタ本体の1つの側に設けられ、図21〜図23及び図30〜図31に示すように、対応するY字形状のリブがコネクタ本体の反対面に設けられている。
【0175】
例えば、図9、図19及び図21〜図28に示すように、上述のパネルコネクタの任意のものは、さらに少なくとも1つの底壁から溝部に突出する少なくとも1つの一体型コネクターピンを有することが可能となっているか、あるいは少なくとも1つの一体型のコネクターピンがコネクタの各溝部の底壁から突出することが可能となっているか、あるいは複数(例えば、2個、3個、4個あるいはそれより多い個数)の一体型連結ピンがコネクタの底壁から突出することもできる。ピンを部分的あるいは完全にコネクタの内壁及び底壁によって形成される溝部あるいはチャンネル内部に、例えば、溝部あるいはチャンネルの全深さに対して少なくとも3%、あるいは約3%から約100%まで、あるいは約5%から約30%まで、あるいは約7%から約25%まで、あるいは約10%から少なくとも約20%まで、あるいは他の数値で、突出させることができる。図示するように、ピンを含める場合には、ピンはパネル上の揃えたスロットに挿着可能に形成しかつ寸法を合わせることができる(例えば図10参照)。
【0176】
本発明は、さらにガスを利用あるいはガスを生成する熱制御ガス相化学反応プロセスを行う装置に関し、該装置は、チャンバと、チャンバ内に収納し炭素系材料からなる本発明の遮断セグメント及び/又は遮蔽セグメント及び/又は分割セグメントとを有し、オプションとして遮断セグメント及び/又は遮蔽セグメント及び/又は分割セグメントが複数の連結されたユニット(例えばパネル)の組立体からなる。「連結された」は、少なくとも1つの軸(あるいは少なくとも2つの軸)に相対運動することを防止あるいは制限する態様で隣接するユニットを結合することを意味する。遮断セグメント及び/又は遮蔽セグメント及び/又は分割セグメントのパネルを連結することによって、十分な構造上の強度及び剛性によって十分なガス及び/又は熱保持性を組み立てた遮断セグメント及び/又は遮蔽セグメント及び/又は分割セグメントに付与し、高い反応温度(例えば1000℃以上)でのその形状を保持することができる。
【0177】
複数のパネルを連結態様で一緒に結合すると、連結する連続ユニット(例えばパネル)によって形成される結合部により、遮断セグメント及び/又は遮蔽セグメント及び/又は分割セグメントの内表面及び外表面の間に蛇行行路が形成され、それによってセグメント内部からの熱損失及びガス漏れを阻止することができる。遮断材を用いる従来のシステムと異なり、本発明においては、遮断セグメント及び/又は遮蔽セグメント及び/又は分割セグメントの任意の1つの領域が損傷あるいは劣化した場合でも、全体の本体を交換する必要がなく、摩耗あるいは損傷した領域のみを交換することができ、本発明の封じ込めシステムでは非損傷あるいは非摩耗パネルのいずれも交換する必要がない。
【0178】
オプションとして、遮断セグメント及び/又は遮蔽セグメント及び/又は分割セグメントが複数のパネルからなる場合には、各々のパネルの少なくとも一方の側面に連結機構を設けて隣接するパネルの相補的連結機構と協働するようにすることもできる。オプションとして、パネルの全ての面に連結機構を形成することもできる。
【0179】
オプションとして、本発明の任意のセグメントの連結機構が隣接パネルの相補的な溝部あるいは凹部に収容可能な舌状突出物を含むこともできる。連結部で舌部と溝部を組み付けることによって、組み立てた遮断セグメント及び/又は遮蔽セグメント及び/又は分割セグメントの間に反応ガスのための蛇行行路が形成される。連結部の蛇行行路によって、ガスや熱が容易に漏れ出し所望されない損失を起こす可能性のある直線的貫通スロットが隣接・当接するパネル間に形成されるのを回避する。
【0180】
あるいは、パネルは相補的な溝部や凹部を有することができ、該溝部や凹部は隣接パネルと協働して、隣接パネルを一緒に連結するキーを収容するチャンネルを形成することができる。複数パネルを一緒にスナップ式に嵌合してパネルが外れるのを防止することができる。
【0181】
遮断性を付与することに加えて、パネルは半導体材料を製造する際にガスの腐食性に耐えなければならない。本発明の封じ込めシステムは、CVD反応装置及び/又は熱変換装置において順調に作動可能となっている。
【0182】
本発明の装置は、半導体材料のガス状前駆体化合物を熱分解することによって半導体材料を加熱ソース状に化学蒸着するための反応装置とすることができる。半導体材料がシリコンの場合には、ガス状前駆体化合物をシランガス、例えばモノシラン、ジシランあるいはそれらの混合物とすることができる。あるいは、ガス状前駆体をハロシランガス、例えばトリクロロシランとすることができる。装置を、反応装置で用いる半導体材料のガス状前駆体化合物を製造するための変換装置とすることもできる。
【0183】
オプションとして、本発明は封じ込めシステムの部品(例えば、遮断セグメント、遮蔽セグメント及び/又は分割セグメント)のための剛性−可撓性ハイブリッド材料を含むことができる。剛性−可撓性ハイブリッド材料は、例えば剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料とすることができ、該ハイブリッド遮断材料は、例えば少なくとも一層の可撓性遮断層に接着させた少なくとも一層の剛性遮断層を含むことが可能であり、その場合に剛性遮断層と可撓性遮断層は炭素系材料から形成する。可撓性遮断材は、直径10インチ(25.4cm)の形状に湾曲することができ、かつ依然遮断材として使用可能である任意の遮断材として定義する。剛性遮断材は、少なくとも約10psiの曲げ強度を有する任意の遮断材と定義する。
【0184】
剛性−可撓性ハイブリッド材料は、剛性遮断材あるいは可撓性遮断材のいずれかのみを用いる場合に比較して、著しい利点を付与する。可撓性遮断材料は良好な遮断特性を有するが、中実形状を必要とする用途で使用するためにはその構造上の強度に欠ける。剛性遮断材は優れた構造上の特性があるが、可撓性遮断材に比較して遮断材料として有効性が低い。
【0185】
剛性材及び可撓性材料は、両方ともレーヨン、PAN、ピッチあるいは他の適当な炭素前駆体材料も含め、任意の適当な炭素繊維前駆体から形成することができるが、これらのものに限定されるものではない。
【0186】
可撓性遮断材料の合計が、少なくとも約0.25インチ(0.6cm)の厚さを有することができる。2つの遮断材を互いに任意の適当な方法で接着することもできる。
【0187】
剛性層及び可撓層は任意の種々の交互配列した関係で組むことが可能であり、液状あるいは乾燥形状のいずれかの状態でも組むことが可能である。個々の剛性層及び可撓層は、種々の厚さを有することができる。全体の可撓層の厚さの合計は、少なくとも約0.25インチ(0.6cm)とすることができる。組み合わせた層の全体の厚さは、約0.25(0.6cm)〜9.0インチ(22.9cm)の範囲とすることができる。
【0188】
層状にした遮断材料は、また少なくとも一層の可撓性グラファイト(グラファイト箔としても知られる)を含むこともできる。剛性層と可撓層と該少なくとも1つのグラファイト箔層は、任意の種々の交互配列関係に組み合わせることができる。
【0189】
また、層状の遮断材料は少なくとも一層のカーボンファイバーコンポジット(CFC)材を含むことができる。剛性層と可撓層と少なくとも一層のCFC層は、任意の種々の交互配列する関係で組み合わせることができる。
【0190】
層状にした遮断材料は、少なくとも一層のグラファイト箔層と一層のCFC層とを含むことができる。剛性層と可撓層及び少なくとも一層のグラファイト箔層と少なくとも一層のCFC層を任意の交互配列する関係で組み合わせることができる。
【0191】
層状にした遮断材料も、少なくとも一層のグラファイト塗料層を含むことができる。剛性層及び可撓層及び少なくとも一層のグラファイト塗料層は、少なくとも一層のグラファイト箔層と組み合わせて、あるいは少なくとも一層のグラファイト箔層の代替として、任意の交互に配列する関係で組み合わせることができる。
【0192】
層状にした材料は、温度、温度と真空、あるいは温度とハロゲンガスを用いて浄化することができる。複数の層を組み合わせた後、層状遮断材料を機械加工して種々の形状とすることができる。
【0193】
さらに詳しく述べると、例として剛性−可撓性遮断ハイブリッド材料1が少なくとも一層の可撓性遮断層2に接着した少なくとも一層の剛性遮断層3を有し、剛性遮断層3と可撓性遮断層2が炭素系材料を含む。可撓性遮断材料の合計が少なくとも約0.25インチ(0.6cm)の厚さを有することができる。剛性遮断材料は、少なくとも約10psiの曲げ強度を有する任意の遮断材料として定義される。剛性遮断材料3は、レーヨン、PAN、ピッチあるいは他の適当な炭素前駆体材料も含め、任意の適当な炭素繊維前駆体から形成することができるが、これらのものに限定されるものではない。さらに、カーボンブラック粒子、コークス粒子及び/又はセラミックファイバー等のフィラーを可撓性遮断材料中に含めてもよい。さらに、剛性遮断材料3は約0.1〜0.25g/ccの密度を有することもできる。
【0194】
可撓性遮断材料2は、直径が10インチ(25.4cm)の形状体の周りに曲げることが可能でかつ依然遮断材料として使用可能である任意の遮断材料として定義される。可撓性遮断材料2は、レーヨン、PAN、ピッチあるいは他の適当な炭素前駆体材料も含む任意の適当な炭素繊維前駆体から形成することができるが、これらのものに限定されるものではない。可撓性遮断材料は0.1インチ(0.3cm)〜2.0インチ(5.1cm)の範囲の種々の厚さを有する炭素繊維前駆体から形成することができる。さらに、フィラーを可撓性遮断材料中に含めることもできる。可撓性遮断材料は、約1.0〜50デニールのデニールあるいはリニアー重量密度を有する炭素繊維から形成することもできる。同様に、可撓性遮断材料は、約0.05〜0.15g/ccの範囲の密度を有することもできる。
【0195】
剛性遮断層3の材料と可撓性遮断層2の材料を互いに接着させて、任意の適当な態様の積層体構造を形成することもできる。積層構造を形成する例としては、特に適合させた高温のり/接着剤あるいは樹脂またはセメントを用いて可撓性遮断材を剛性ボードに接着する方法が含まれるが、このものに限定されるものではない。他の接着方法には、真空圧を用いて可撓性遮断材料の繊維を剛性ボードの方向に引く方法がある。米国特許第6,248,677(Dowding, L. D)の一つの例示的方法では、カーボンファイバーを含むスラリーを適当な型に入れた剛性ボード材料上に注ぎ、真空圧を加えてスラリー中のファイバーを剛性ボードの方向に引く。ファイバーは剛性ボードの方向に引かれるので、ファイバーが十分に絡み合って可撓性遮断層を形成する。その後、複合材料を型から取り外し、放置して乾燥し積層構造体を形成する。接着剤、例えばフェノール樹脂とコーンシロップとの混合物によって剛性遮断層材料と可撓性遮断層材料とを一緒に接着することもできる。この接着混合物は、それを適用するのを助けるために水で希釈することもできる。その後、本技術で一般に知られているように100℃〜250℃の範囲の温度で接着剤を硬化して樹脂を固めて(接着剤中の重合性鎖を架橋)、素地体を形成することができる。そして、素地状態の接着層を1000℃より高い温度にアルゴンや窒素等の不活性雰囲気で熱処理して遮断材料の特性を改良するとともに、硬化した樹脂を炭化させて複数の遮断層を一緒に保持する炭素結合を形成することができる。素地状態で複数の遮断層を一緒に結合するのに十分な接着性を有し、かつ当該技術で一般に知られている高温で熱処理するときに炭化して炭素結合を形成することができる他の接着剤あるいは炭素前駆体を使用することができる。他の接着剤には、ピッチあるいはタールが含まれるが、これらに限定されない。剛性材料及び可撓性材料は、レーヨン由来の炭素繊維、ピッチ由来の炭素繊維及びPAN由来の炭素繊維等の異なる炭素前駆体から形成することができる。
【0196】
剛性層および可撓層は種々の交互配列させた関係に組み合わすこともできるし、また液状あるいは乾燥形態のいずれかの状態で組み合わすこともできる。図32は、剛性層3と可撓層2から形成した層状の遮断材料の一実施例を図示する。別の実施例では、複数層を剛性層−可撓層−可撓層−可撓層−剛性層の構成で配置している。さらに別の実施例では、複数層を可撓層−剛性層−可撓層−剛性層−可撓層の構成で配置している。個々の剛性層及び可撓層は種々の厚さを持つことができる。全ての可撓層の厚さの総計としては、少なくとも約0.25インチ(0.6cm)の厚さとすることができる。結合層の全体の厚さは、例えば0.25(0.6cm)〜9.0インチ(22.9cm)の範囲とすることができる。
【0197】
層状遮断材料4は、グラファイト箔材料としても知られている少なくとも一層の可撓性グラファイト層5を含むこともできる(図33参照)。グラファイト箔は、通常鉱物グラファイト(膨張性のフレイク状グラファイト)から製造される。グラファイト箔は優れたシ−リング材料であり、化学品、耐高温ガスケット、シーリング部品、圧縮パッキング等を製造するのに使用することができる。その方向性のある熱伝導性特性を用いて、グラファイト箔は産業炉や熱フローを制御し拡散させる電子装置におけるライナーとしてしばしば使用されている。グラファイト箔は、見かけ密度が少なくとも1.00〜1.25g/ccである。グラファイト箔層は、0.010(0.0254cm)〜0.25インチ(0.6cm)の範囲の厚さを有する。剛性層3と可撓層2と少なくとも一層のグラファイト箔層は、種々のいずれかの交互配列した関係で組み合わせることができる。図33は、剛性層3、可撓層2及びグラファイト箔層5から形成した層状の遮断材料4の一実施例を示す。別の実施例では、これらの層をグラファイト箔層−剛性層−可撓層−グラファイト箔層−可撓層−可撓層−剛性層の構成で配置している。さらに別の実施例では、複数層をグラファイト箔層−可撓層−剛性層−可撓層−剛性層−可撓層−グラファイト箔層の構成で配置している。
【0198】
層状遮断材料は、少なくとも一層の炭素繊維複合体(CFC)材料も含むことができる。CFC材料は、厳格な構造用途及び高温用途で役に立つ強度の高い二方向性ファイバー補強複合体材料である。CFC材料の織構造体(weave construction)は、厚さ方向に渡り優れた熱特性及び優れた遮断特性を付与する。CFCの見かけ密度は、少なくとも1.0g/cc〜1.6g/ccである。CFC層は、0.0625インチ(0.16cm)〜0.5インチ(1.3cm)の範囲の厚さを有することができる。剛性層と可撓層と少なくとも一層のCFC層を種々のいずれかの交互配列した関係で組み合わせることができる。これらの層を剛性層−可撓層−可撓層−可撓層−剛性層−CFC層の構成で配置することができる。別の実施例としては、複数層を可撓層−剛性層−可撓層−剛性層−可撓層−CFC層の構成で配置することができる。
【0199】
層状の遮断材料は、少なくとも一層のグラファイト箔と一層のCFC層を含むことができる。剛性層と可撓層と少なくとも一層のグラファイト箔と少なくとも一層のCFC層を種々のいずれかの交互配列した関係で組み合わせることができる。1つの実施例では、これらの層をグラファイト箔層−剛性層−可撓層−グラファイト箔層−可撓層−可撓層−剛性層−CFC層の構成で配置することができる。他の実施例では、複数層をグラファイト箔層−可撓層−剛性層−グラファイト箔層−可撓層−剛性層−可撓層−CFC層の構成で配置することができる。
【0200】
層状遮断材料6は、少なくとも一層のグラファイト塗料層7を含むこともできる(図34参照)。グラファイト塗料層7は、ダストやガスの放出をさらに低減し、あるいは熱反射面として機能するために適用することができる。剛性層3と可撓層2と少なくとも一層のグラファイト塗料層7を少なくとも一層のグラファイト箔層と組み合わせてあるいは少なくとも一層のグラファイト箔層の代替として、種々のいずれかの交互配列した関係で組み合わせることができる。図34は、剛性層2、可撓層3及びグラファイト塗料層7から形成した層状遮断材料の一実施例である。別の実施例では、複数層をグラファイト塗料層−剛性層−可撓層−グラファイト箔層−可撓層−可撓層−剛性層の構成で配置することができる。さらに別の実施例では、複数層をグラファイト塗料層−可撓層−剛性層−可撓層−剛性層−可撓層の構成で配置することができる。
【0201】
CFC層は、少なくとも一層のグラファイト箔層と組み合わせてあるいはその代替として、剛性層と可撓層と少なくとも一層のグラファイト塗料層と一緒に含めることができる。一実施例では、複数層をグラファイト塗料層−剛性層−可撓層−グラファイト箔層−可撓層−可撓層−剛性層−CFC層の構成で配置することができる。他の実施例では、複数層をグラファイト塗料層−可撓層−剛性層−可撓層−剛性層−可撓層−CFC層の構成で配置することができる。
【0202】
層状の遮断材料8は、図35、図36及び図37に示すように形成することができる。複数層をグラファイト箔層5−剛性層2−可撓層3−可撓層3−可撓層3−剛性層2−グラファイト箔層5の構成で配置することができる。各グラファイト箔層5は約0.5mmの厚さであり、各剛性層2は約10mmの厚さであり、各可撓層3は約25mmの厚さである。
【0203】
層状材料は、温度、温度と真空、及び/又は温度とハロゲンガスを用いて浄化することができる。複数層を組み合わせたのち、層状遮断材料を機械加工して、長方形、正方形、六角形、円筒形、円錐形等を含む種々の形状にすることができるが、これらのものに限定されるものではない。遮断材料は、炉あるいは他の装置の形状に実質的に一致した複雑な形状に機械加工することもできる。
【0204】
可撓性材料の遮断特性と剛性ボードのより高い構造強度と剛性を組み合わせることによって、本発明は半導体材料を生産する場合等の領域において遮断性を付与することができる。
【0205】
図38〜図40に示すように、本発明では、遮断ライナー27は適当な連結機構によって一緒に連結した複数のユニット28の組立体から形成することができる。図39、図40に示すように、遮断ライナー27は個々の連結ユニット28から組み立てられたリング形状のサブアッセンブリ29から構成することができる。リング形状のサブアッセンブリ29の個数によって、遮断性ライナー27の高さが決定される。
【0206】
遮断性ライナーがどの程度の個々のユニットに分解されるかについての制限はないが、遮断性ライナーを作るのに用いるユニットの数は、実用上遮断性ライナーの構造強度及び統合性を危うくするほど多くすべきではない。本発明で使用するための効果的なユニットは、長方形あるいは正方形である。
【0207】
また、本発明はガスを用いたあるいはガスを生産する熱制御ガス相化学プロセスを実施するための装置に関する。該装置は、チャンバと、チャンバ内に収容され且つ炭素系材料で構成された遮断性ライナーとを有し、遮断性ライナーは複数の連結されたユニットの組立体からなる。
【0208】
遮断性ライナー及び/又は基部プレートを形成するためには一体化した本体が必要とされるということが従来信じられてきたことに反し、かつ反応性ガスは連結ユニットを連結する結合部で弱まるという予想に反して、本発明では、連結したユニットによって組立遮断性ライナーに対して十分な構造強度と剛性を付与するとともに、十分なガス及び熱保持性を付与することができ、高い反応温度でもその形状を保持することが可能となる。
【0209】
連続ユニットを連結することによって形成した連結部により遮断性ライナーの内面と外面との間に蛇行行路が形成され、それによってライナーからの熱損失及びガス漏れを阻止する。当該技術では現在、遮断性ライナーのいずれか一領域が劣化しても、全体のライナー本体を取り換える必要があり、コストアップとなっていた。このことは、ガスやクロロシランや塩化水素等の副生成物の腐食性によって特に広く見られる。一方、本発明では、遮断性ライナーのいずれの一領域であっても、1個あるいは2個以上の個々の遮断性ユニットを交換することによって修理することが可能となっている。
【0210】
遮断性ライナーを個々のユニットあるいはさらにサブユニットに分けることによって、ライナーの取り扱い、移送あるいは補完に関連する問題が低減される。サブユニットはほぼ平坦にすることができるので、湾曲あるいは弓状タイプのものに比較して、各ユニットは例えば静水加圧成形や等圧成形技術等の簡単な成形技術によって容易に成形することができるとともに、ほとんど機械的な作業を必要としない。さらに、優れた構造特性あるいは遮断特性を有する一層あるいは2層以上の他の材料を追加することによってユニット及び/又はサブユニットの特性を容易に向上させることができる。
【0211】
オプションとして、各々のユニットあるいはサブユニットの少なくとも一側面に連結機構を形成することによって、隣接ユニットあるいはサブユニットの相補的な連結機構と協働することを可能とすることができる。任意であるがサブユニットの全ての面に連結機構を形成することもできる。
【0212】
オプションとして、連結機構が隣接ユニットの相補的な溝部あるいは凹部で受けることができる舌状突起からなる。連結部の舌部と溝部の組立体によって組み立てたライナーの内面と外面との間に反応ガスに対する蛇行行路が形成される。連結部のこのような蛇行行路によって、隣接・当接するユニットあるいはサブユニット間の連結部に直線的な狭い貫通隙間が形成されるのを回避している。直線的な狭い貫通隙間では、ガスや熱が容易に漏れ出し、好ましくない損失を生ずることになる。
【0213】
あるいは、ユニットが隣接ユニットと協働する相補的な溝部あるいは凹部を備え、該相補的な溝部あるいは凹部は隣接ユニットを一緒に連結するキーを収容する為のチャンネルを形成するようにすることもできる。これらのユニットをスナップ式に一緒に嵌合してユニットがばらけるのを防止することもできる。
【0214】
遮断特性を付与することに加えて、ユニットは半導体材料を製造する際にガスの腐食性に耐える必要がある。従って、少なくとも1つのユニットは炭素繊維等のカーボンからなっている。フェルト遮断材の遮断特性と剛性ボードのより高めた構造強度と剛性を組み合わせることによって、ユニットは上述の通り剛性ボード遮断材料の特性を備えることができる。
【0215】
遮断性ライナーは、CVD反応装置及び熱変換装置の両方に遮断性を付与することができる。
【0216】
当該装置は、半導体材料のガス状前駆体化合物を熱分解することによって半導体材料を加熱源に化学蒸着するための反応装置とすることができる。
【0217】
半導体材料がシリコンの場合には、ガス状前駆体化合物は、例えばモノシラン、ジシラン及び/又はそれらの混合物のシラン化合物ガスとすることができる。ガス状前駆体は、例えばトリクロロシラン等のハロシランガスとすることもできる。
【0218】
当該装置は、反応装置で用いる半導体材料のガス状前駆体化合物を製造するための変換装置であってもよい。
【0219】
遮断性ライナーの内面と外面との間の連結部に変換チャンバからの熱損失と排ガスの漏出を阻止するための蛇行行路を形成する、当該技術で一般的に知られているいずれの連結機構でも許容される。これによって各ユニットを図39に示すようなリング内に確実に連結するばかりではなく、複数の個々のリングを一緒に連結して図40に示すような円筒体を形成することもできる。例えば、典型的な熱変換炉においては、遮断ライナーを4つのリングから組み立て、各リングを20個の連結ユニットから形成することができる。このようにして、合計で80個のユニットで遮断ライナーの円筒体を形成する。あるいは、各ユニットを複数のリングに形成することも可能であり、リング形状の複数のユニットを一緒に組み合わせて遮断体を形成することもできる。遮断体を円筒体として図示したが、本発明は円筒形状のものに限定されず、変換チャンバの周囲に効果的な遮断性を付与する他のいずれの形状体、例えば楕円、角形あるいはいずれかの必要とされる横断面の筒体であってもよい。
【0220】
上述した通り、連続するユニット間の連結部の連結機構によって、遮断性ライナーの内面と外面との間に蛇行行路を形成し、熱損失と排ガスの封じ込めを阻止する。連結機構の例としては、舌部と溝部の機構あるいは蟻継機構があるが、これらのものに限定されるものではない。ユニットを一緒にスナップ式嵌合をして、確実な結合を行なうとともに、それらが分離するのを阻止することができる。図39、図41に示すように、本発明では、各ユニットは長方形状とされ、反応チャンバに露出される内壁30と、変換チャンバから離反した方向に向いている外壁31と、リング内の隣接ユニットに当接している側壁32と、頂部33と底壁34とを有する。各ユニットの高さと幅は、遮断性ライナーを形成するユニットのサイズと個数により変わることができる。図40に示す遮断性ライナーは4つのリングの組立体から形成することができ、各リングは20の連結ユニットから形成されている。熱変換炉に遮断性を付与する目的の場合には、各ユニットの高さと幅をそれぞれ20.9インチ(53.1cm)と9.85インチ(25cm)とすることができる。隣接するユニットが一緒に当接したときに、これらのユニットは組み合わさって図10、図11に示すようなリングとなるように、ユニットの各側壁32に角度をつけることができる。各側壁はユニット28に沿って延びる凹部あるいは溝部35を有し、凹部あるいは溝部は隣接ユニット上の相補的な溝部あるいは凹部と協働して隣接するユニット同士を一緒に連結するキーを収容するチャンネルを形成する。図41、図42は、2個の当接する連続ユニット28間の連結例を示す。隣接するユニットの溝部あるいは凹部35の位置合わせをしてユニット同士を一緒に固定するためのキーあるいはピン36(図44参照)を収容するチャンネルあるいはキー路を形成する。このタイプの連結機構はリング状に隣接ユニット同士を連結するのみならず、遮断性ライナーの内面と外面との間に熱損失を阻止するための蛇行行路を提供する。あるいは、舌部と溝部の機構あるいは一緒にスナップ式に嵌合を行う蟻溝機構を使用することによってキーを使用するのを不要とする。
【0221】
側壁に形成した連結機構に加えて、各ユニットの頂壁33と底壁34にも連結機構を形成することができる。図43に示すように、各ユニットの頂壁33と底壁34はそれぞれ突部37と相補的な溝部38とを有し、該突部と相補的な溝部は該ユニットの上方及び下方の隣接ユニットの凹部や凸部とそれぞれ協働するようになっている。図43に示すように各ユニットの4つの全ての側面に連結機構を設けることによって、各ユニットの両側面が該ユニット両側の側方に配置された隣接ユニットと協働できるのみでなく、該ユニットの頂壁及び底壁も該ユニットの上方及び下方に配置された隣接ユニットと協働することができる。使用の際には、各ユニットを遮断性ライナーのリング内部で連結するが、図40に示すような円筒体を形成するリングの数を逐次増やすことによって遮断性ライナーの高さを高くすることができる。
【0222】
各ユニットの前壁(内壁)30と後壁(外壁)31は平坦にすることができる。湾曲あるいは弓状タイプの面(図41)に比較して、平坦な面は形成しやすく、少ない機械加工作業のみ必要とされる。形成技術の例としては、静水圧加圧成形法及び等圧加圧成形法等の加圧成形法あるいは一体成形法があるが、これらのものに限定されない。連結機構を形成する凹部及び突起部は、機械加工によりユニットにするか、あるいは成形作業中に成形することができる。前向壁及び後向壁が平らな場合には、リングは多角形構造となる。さらにより緊密に円筒形状に近づけるためには、リングを10個以上、好ましくは20個以上のユニットで形成することが好ましい。図45は複数の連結ユニット28の組立体から形成した遮断性ライナー27の斜視図を示し、各ユニットの前壁(内壁)30と後壁(外壁)は平坦とされ、その横断面は多角形状となっている。
【0223】
遮断性ライナーが上記分離した個々の連結ユニットの組立体によって形成されていることに加えて、基部プレート22(図38)と蓋40(図46)も連結ユニットの組立体によって形成することができる。遮断ライナーについて説明したのと類似の連結機構を基部プレートのユニットを一緒に連結するために用いて、基部プレートの上面及び底面の間に熱損失及び排ガスの封じ込めを防止するための蛇行行路を付与することもできる。頂部カバーに遮断性を付与するために、遮断外蓋によって頂部カバーの一部を形成することができる。図46に示す頂部カバーは、2枚のプレート:遮断性ライナーと協働して変換プロセス中反応ガスを収容するグラファイトプレート41と変換プロセス中遮断性を付与するための外蓋40によって形成されている。基部プレート22については、蓋40は複数の連結ユニットの組立体によって形成することができる。
【0224】
十分な剛性、スティフネス及び構造強度を組み立てた遮断性ライナーに付与するため、各ユニットは上述の層状にした剛性−可撓性遮断ハイブリッド材料から形成することもできる。複数層の形、タイプ及び配列は遮断性ライナーに限定されるものではなく、基部プレートを構成するユニットの製造や構成に対しても適用することができる。さらに、積層体の複数層の配列は上述したものに限定されるものではなく、ユニットに十分な構造強度と遮断性を付与するために複数層の他の配列も許容される。同様に、ユニットを形成する積層体中の層のタイプの配列や層の数にも制限はない。例えば、各ユニットを剛性層及び/又は可撓層及び/又はCFC層からなる積層体によって形成することもできる。そのシーリング特性を改良するために、グラファイト箔も追加することができる。複数層を組み合わせることによって各材料タイプの特性を利用し、それによって半導体材料、特にシリコンを生産する際に遮断材として用いるユニットの特性を向上させることになる。
【0225】
遮断性ライナー27は一旦組み立てられると、遮断性ライナーは外側スチール製チャンバ43内に収容されて(図47参照)、機密シールを形成し、次いでCVD反応プロセスのための前駆体ガスでパージされる。
【0226】
CVD反応プロセスからの排ガスを半導体材料のガス状前駆体化合物に変換するための熱変換装置に関連して本発明を具体的に説明したが、本発明はCVD反応装置において遮断性と基部プレートを提供するために同様に適用可能である。CVD反応装置の場合に、遮断性ライナーは基部プレートと協働して、CVD反応装置において析出する半導体用半導体材料のガス状前駆体化合物を反応させる反応チャンバを形成する。
【0227】
本発明は、任意の順番及び/又は任意の組み合わせで下記の視点/実施例/機構を含む。
1.本発明は、反応装置に関する炭素系封じ込めシステムに関するものであり、該炭素系封じ込めシステムは、
(a) 少なくとも1つの遮断層を含む遮断セグメントと、
(b) 少なくとも1つの遮蔽層を含む遮蔽セグメントとを有し、
前記少なくとも1つの遮断層は、炭素繊維剛性ボード、炭素繊維硬化フェルト、炭素繊維可撓性フェルト、可撓性グラファイトフェルト、剛性−可撓性ハイブリッドボード、カーボンフォームシート、カーボンエアロゲルシートあるいはそれらを任意に組み合わせたものを含み、
前記少なくとも1つの遮蔽層は、グラファイトプレート、炭素繊維複合体、炭素繊維剛性ボード、炭素繊維硬化フェルト、剛性−可撓性ハイブリッドボードあるいはそれらを組み合わせたものを含む。
2.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、該遮断セグメントは、蒸気バリア塗料、グラファイト箔、炭素繊維複合体、塗料以外の蒸気バリア被膜あるいはそれらの任意の組み合わせを含む二次的材料を更に有する。
3.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記二次的材料は、前記少なくとも1つの遮断層の少なくとも1つの面に存在する。
4.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記二次的材料は、前記遮断セグメントを少なくとも部分的に包んでいる。
5.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記二次的材料は、前記遮断セグメントを完全に包んでいる。
6.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記蒸気バリア被膜は、ガラス質カーボン、熱分解カーボン、熱分解グラファイト、カーボン、グラファイト、ダイアモンド、炭化シリコン、炭化タングステン、炭化タンタル、あるいはそれらの任意に組み合わせたものあるいは混合物を含む。
7.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記遮断セグメントは、複数の遮断パネルを含む。
8.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記遮断セグメントは、一緒に連結して壁あるいはその一部を形成する複数の遮断パネルを含む。
9.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記複数の遮断パネルを一緒に連結するコネクタを更に有する。
10.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記コネクタの各コネクタは、2乃至4の前記遮断パネルの各々のパネルのコーナと連結している。
11.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記少なくとも1つの遮断層は、炭素繊維対樹脂の重量比が1部炭素繊維:0.02部炭化樹脂〜1部炭素繊維:3部炭化樹脂の少なくとも1つの炭素繊維剛性ボードあるいは少なくとも1つの炭素硬化フェルトを含む。
12.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記遮蔽セグメントは、約3mm〜約70mmの厚さを有する。
13.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記遮蔽セグメントは、1乃至25の遮蔽層を有し、これらの遮蔽層は同一あるいは互いに異なる。
14.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記少なくとも1つの遮蔽層は、約3mm〜約70mmの厚さを有する。
15.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記遮断セグメントは、約10mm〜約250mmの厚さを有する。
16.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記遮断セグメントは、1乃至同一あるいは互いに異なる25の遮断層を有する。
17.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記少なくとも1つの遮断層は、10mm〜250mmの厚さを有する。
18.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記グラファイト箔が存在し、該グラファイト箔が約0.15mm〜約15mmの厚さを有する。
19.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記炭素繊維複合体が存在し、該炭素繊維複合体が約0.1mm〜約50mmの厚さを有する。
20.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記蒸気バリア塗料が存在し、該蒸気バリア塗料が約0.05mm〜約5mmの厚さを有する。
21.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記蒸気バリア被膜が存在し、該蒸気バリア被膜が約0.005mm〜約5mmの厚さを有する。
22.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記遮断セグメントは以下の少なくとも一つの特性を有する:
(a) レーザーフラッシュ法(ASTM E1461)によってアルゴンの一つの雰囲気において測定した熱伝導性が1,600℃で2.5W/m/K未満;
(b) 四点負荷法(ASTM C651)を用いて測定した曲げ強度が少なくとも10psi;
(c) デュアルプッシュロッド膨張計(ASTM E228)を用いて測定した熱膨張係数が10x10−6mm/(mm℃)未満;及び/又は
(d) 酸素が500ppm未満、ナトリウムが20ppm未満、カルシウムが20ppm未満、鉄が20ppm未満、バナジウムが20ppm未満、チタンが20ppm未満、ジルコニウムが20ppm未満、タングステンが20ppm未満、ホウ素が5ppm未満、リンが5ppm未満、イオウが50ppm未満、あるいはそれらの任意の組み合わせ。
23.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記特性の各々が存在する。
24.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記特性の少なくとも二つが存在する。
25.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記少なくとも1つの遮蔽層が前記グラファイトプレートを有する。
26.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記グラファイトプレートが以下の特性の少なくとも一つを有する。
(a) 見かけ密度が少なくとも1.7g/cm3;
(b) 四点負荷法(ASTM C651)を用いて測定した曲げ強度が少なくとも8,500psi;
(c) 圧縮強度が少なくとも13,500psi(ASTM C695);
(d) デュアルプッシュロッド膨張計(ASTM E228)を用いて測定した熱膨張係数が5x10−6mm/(mm℃);
(e) ショアー硬度が少なくとも50;
(f) 気孔率が15%以下;及び/又は
(g) ナトリウムが20ppm未満、カルシウムが20ppm未満、鉄が20ppm未満、バナジウムが20ppm未満、チタンが20ppm未満、ジルコニウムが20ppm未満、タングステンが20ppm未満、ホウ素が5ppm未満、リンが5ppm未満、イオウが50ppm未満、あるいはそれらの任意の組み合わせの純度。
27.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記特性の全てが存在する。
28.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記特性の少なくとも2つが存在する。
29.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記遮断セグメントは壁を有し、該壁は、壁を有する遮蔽セグメントを取り囲んでいる。
30.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記遮断セグメントは前記遮蔽セグメントと接触している。
31.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記遮断セグメントは円筒形あるいは多角形の壁であり、前記遮蔽セグメントは円筒形あるいは多角形の壁である。
32.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、遮断セグメントは壁であり、前記遮蔽セグメントは壁であり、両方のセグメントは前記反応装置のヒーターあるいはヒーターシステムを取り囲んでいる。
33.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記遮断セグメント及び前記遮蔽セグメントが互いに隣接している壁であり、前記遮断セグメントと前記遮蔽セグメントとの間に15cm以下の間隙が存在するようになっている。
34.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記遮断セグメントは、一緒に連結されて円筒形状あるいは多角形状の壁を形成する複数の遮断パネルを含み、また、前記遮蔽セグメントは、一緒に連結されて円筒形状あるいは多角形状の壁を形成する複数の遮蔽パネルを含む。
35.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記遮断パネルは複数のコネクタによって一緒に連結され、また、前記複数のコネクタは更に前記複数の遮蔽パネルを一緒に連結する。
36.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、少なくとも1つの分割層を含む分割セグメントを更に有する。
37.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記少なくとも一つの分割層は、グラファイトプレート、炭素繊維複合体、炭素繊維剛性ボード、炭素繊維硬化フェルト、剛性−可撓性ハイブリッドボードあるいはそれらを組み合わせたものを有する。
38.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記少なくとも一つの分割層は、グラファイトプレートを有する。
39.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記分割セグメントは、少なくとも一つの壁あるいは連結壁を形成する複数の分割パネルを有する。
40.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記分割セグメントは、互いに連結して一つの壁あるいは一連の壁を形成する複数の分割パネルを有する。
41.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記複数の分割セグメントを一緒に連結するコネクタを更に有する。
42.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、各コネクタは3つの前記分割パネルの各分割パネルの1つのコーナと連結する。
43.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、グラファイトプレートからなる前記分割パネルは以下の特性の少なくとも一つを有する。
(a) 見かけ密度が少なくとも1.7g/cm3;
(b) 四点負荷法(ASTM C651)を用いて測定した曲げ強度が少なくとも8,500psi;
(c) 圧縮強度が少なくとも13,500psi(ASTM C695);
(d) デュアルプッシュロッド膨張計(ASTM E228)を用いて測定した熱膨張係数が5x10−6mm/(mm℃);
(e) ショアー硬度が少なくとも50;
(f) 気孔率が15%以下;及び/又は
(g) ナトリウムが20ppm未満、カルシウムが20ppm未満、鉄が20ppm未満、バナジウムが20ppm未満、チタンが20ppm未満、ジルコニウムが20ppm未満、タングステンが20ppm未満、ホウ素が5ppm未満、リンが5ppm未満、イオウが50ppm未満、あるいはそれらの任意の組み合わせの純度。
44.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記分割パネルは反応装置の種々の部分を区切る壁あるいは一連の相互連結する壁用であり、前記壁あるいは前記一連の相互連結した壁が、多角形状の壁を形成する前記遮断セグメント及び/又は多角形状の壁を形成する前記遮蔽セグメント内部に収容されている。
45.反応装置のための炭素系封じ込めシステムであって、該炭素系封じ込めシステムは、
(a) 少なくとも1つの遮断層を有する遮断セグメント、及び/又は
(b) 少なくとも1つの遮蔽層を有する遮蔽セグメントを有し、
該少なくとも1つの遮断層は、炭素繊維剛性ボード、炭素繊維硬化フェルト、炭素繊維可撓性フェルト、可撓性グラファイトフェルト、剛性−可撓性ハイブリッドボード、カーボンフォームシート、カーボンエアロゲルシートあるいはそれらを任意に組み合わせたもの等の炭素質材料あるいは炭素系材料を有し、
該少なくとも1つの遮蔽層は、グラファイトプレート、炭素繊維複合体、炭素繊維剛性ボード、炭素繊維硬化フェルト、剛性−可撓性ハイブリッドボードあるいはそれらを組み合わせたもの等の炭素質材料あるいは炭素系材料を有する。
46.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記遮断セグメントは存在するが、前記遮断層は剛性−可撓性ハイブリッドボードを含まない。
47.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記遮断セグメントは存在し、少なくとも1つの前記遮断層が、
(a) 少なくとも一つの遮断層を有する遮断セグメントと、
(b) 少なくとも1つの遮蔽層を有する遮蔽セグメントとを有し、
前記少なくとも1つの遮断層が、炭素繊維剛性ボード、炭素繊維硬化フェルト、炭素繊維可撓性フェルト、可撓性グラファイトフェルト、カーボンフォームシート、カーボンエアロゲルシートあるいはそれらを任意に組み合わせたものからなり、
前記少なくとも1つの遮蔽層はグラファイトプレート、炭素繊維複合体、炭素繊維剛性ボード、炭素繊維硬化フェルト、剛性−可撓性ハイブリッドボードあるいはそれらを組み合わせたものからなる。
48.2つ以上のパネルを一緒に連結するパネルコネクタであって、該パネルコネクタは、
各々平坦な内面を有する第1の対向壁であって、該第1の対の対向壁の内面は互いに平行配置されている第1の対の対向壁と;
第1の平坦面を有する底壁であって、該第1の平坦面は前記第1の対の対向壁の平坦な内面の各々と交差し、前記第1の対の対向壁と前記底壁が一緒になって、平坦な底面に対して垂直な平坦な内側壁を有する第1の溝部を形成するようになっている底壁と;
各々平坦な内面を有する第2の対の対向壁であって、該第2の対の対向壁の内面は互いに平行に配置されて、前記底壁の前記第1の平坦面と交差し、前記第2の対の対向壁及び前記底面が一緒になって、平坦な底面に対して垂直な平坦な内側面壁を有する第2の溝部を形成する第2の対の対向壁とを有し、
前記第1の溝部は前記第2の溝部とこれら溝部の交点で交差し、前記第1の溝部の底面は前記第2の溝部の底面と同一平面となっており、前記第1の対の対向壁の対向壁のいずれも前記第2の対の対向壁のいずれかと同一平面とはなっておらず、前記第1の対の対向壁、前記第2の対の対向壁及び前記底面は全て炭素系材料を含む。
49.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点のパネルコネクタにおいて、前記第1の溝部と前記第2の溝部が互いに対して角度を有し、且つ、これらの溝部の交差部がコーナを有する。
50.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点のパネルコネクタにおいて、前記溝部の交差部は湾曲した面を有する。
51.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点のパネルコネクタにおいて、前記第1の溝部に対して垂直にしたときに前記第1の対の対向壁と前記底壁とは一緒になって断面角型U字形状の横断面を有し、また、前記第2の溝部に対して垂直にしたときに前記第2の対の対向壁と前記底壁とは一緒になって断面角型U字形状の横断面を有する。
52.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点のパネルコネクタにおいて、前記底壁が前記第1の平坦面と対向する第2の平坦面を有し、また、前記パネルコネクタは、更に、
各々平坦な内面を有しかつ互いに平行に配置されている第3の対の対向壁であって、該第3の対の対向壁の平坦な内面は前記底壁の前記第2の平坦面と交差して、前記第1の溝部から離反した方向に向いた第3の溝部を形成する第3の対の対向壁と;
各々平坦な内面を有しかつ互いに平行に配置されている第4の対の対向壁であって、該第4の対の対向壁の平坦な内面は前記底壁の前記第2の平坦面と交差して前記第2の溝部から離反した方向に向いた第4の溝部を形成する第4の対の対向壁とを有し;
前記第3の溝部は前記第4の溝部にこれら溝部の第2の交差部で交差し、前記第3の溝部の前記底面は前記第4の溝部の前記底面と同一平面となっており、前記第3の対の対向壁の対向壁のいずれも前記第4の対の対向壁の対向壁のいずれとも同一平面となっておらず、かつ前記第3の対の対向壁と前記第4の対の対向壁は炭素系材料を含む。
53.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点のパネルコネクタにおいて、前記第1及び前記第3の溝部に垂直とした場合に前記第1の対の対向壁、前記底壁及び前記第3の対の対向壁が一緒になってH形状の横断面を有し、また、前記第2及び前記第4の溝部に垂直とした場合に前記第2の対の対向壁、前記底壁及び前記第4の対の対向壁が一緒になってH形状の横断面を有する。
54.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、遮断セグメント及び/又は遮蔽セグメント及び/又は分割セグメント及び/又はコネクタが存在し、遮断セグメント及び/又は遮蔽セグメント及び/又は分割セグメント及び/又はコネクタは、少なくとも1つの第二の材料を更に含む。
55.(a) 剛性遮断材料を含む第1の層と、
(b) 可撓性遮断材料を含む第2の層とを有し、
該第1の層及び該第2の層が炭素系材料を有する剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料。
56.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料において、前記第2の層が少なくとも0.25インチ(0.6cm)の厚さを有する。
57.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料において、前記剛性遮断材料の少なくとも1つの追加層を更に有する。
58.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料において、前記可撓性遮断材料の少なくとも1つの追加層を更に有し、前記可撓性遮断材料と前記第2の層の合計が少なくとも0.25インチ(0.6cm)の厚さを有する。
59.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料において、少なくとも一層のグラファイト箔を更に有する。
60.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料において、少なくとも一つのCFC層を更に有する。
61.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料において、少なくとも一つのグラファイト塗料層を更に有する。
62.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料において、剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料は少なくとも0.25インチ(0.6cm)の厚さを有する。
63.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料において、前記第1、第2の層が炭素繊維を含む。
64.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料において、前記第1、第2の層が異なる炭素繊維前駆体から形成されている。
65.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点で規定されている剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料を形成する方法であって、該方法は、
(a) 接着剤を使用して第1の層を第2の層に接着をして積層材料を形成する工程と、
(b) 前記積層材料を不活性雰囲気中で熱処理する工程とを有する。
66.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の方法において、前記積層材料を加熱して前記接着剤を硬化させる工程を有する。
67.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点における方法であって、前記接着剤を硬化させる熱処理プロセスの間に第1及び第2の層を一緒に少なくとも0.03バール(bar)の圧力下に保持する工程を更に有する。
68.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の方法において、前記接着剤が炭素前駆体を含む。
69.前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの方法であって、前記接着剤がフェノール樹脂とコーンシロップの混合物からなる。
70.前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの方法において、前記積層材料を不活性雰囲気中で熱処理して前記接着剤を炭化させる。
71. ガスを使用してあるいはガスを作る熱制御ガス相化学プロセスを行うための装置であって、該装置は、チャンバと、該チャンバ内に収容され且つ炭素系材料を含む遮断ライナーとを有し、該遮断ライナーが、複数の相互連結されたユニットの組立体を有する装置。
72.前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの装置において、前記チャンバの内部に収容した遮断ライナーと協働するための基部及び/又は蓋を更に有し、前記基部及び/又は前記蓋は炭素系材料を含み、また、前記基部及び/又は前記蓋は、連結された複数のユニットの組立体を含む。
73.前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの装置において、前記遮断ライナーは、相互連結された関係で積み重ねられた連結ユニットの2個以上のリング状の組立体からなる。
74.前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの装置において、前記連結ユニットが実質的に平らである。
75.前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの装置において、少なくとも1つのユニットの少なくとも2つの側面に、隣接するユニットの相補的連結機構と協働するための連結機構が形成されている。
76.前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの装置において、少なくとも一つのユニットの全ての側面に連結機構が形成されている。
77.前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの装置において、少なくとも一つの側面の連結機構が、隣接ユニットの相補的な溝部あるいは凹部に受け入れ可能な舌状突起を含む。
78.前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの装置において、ユニットの少なくとも1つの側面の前記連結機構が溝部あるいは凹部を有し、該溝部あるいは凹部は、隣接するユニットの相補的な溝部あるいは凹部と協働して隣接するユニット同士を一緒に連結するキーを受け入れるためのチャンネルを形成する。
79.前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの装置において、少なくとも1つのユニットが炭素繊維を含む。
80.前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの装置において、前記少なくとも1つのユニットは前述あるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかで規定した剛性−可撓性ボード遮断材料を含む。
81.前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの装置において、前記装置が、半導体材料のガス状前駆体化合物を熱分解することによって半導体材料を加熱源に化学蒸着するための反応装置である。
82.前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの装置において、該装置は、前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかに規定した反応装置で半導体材料のガス状前駆体化合物を製造するための変換炉である。
83.前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの装置において、該装置は、腐食性ガスを使用あるいは生産する熱的制御ガス相化学プロセスを行うためのものである。
84.炭素系材料を含み、且つ、連結機構が設けられたユニットであって、前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの装置において、連結されたユニットとして使用されるようになったユニットである。
85.前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれか規定されている剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料を含むユニットであって、該ユニットは連結機構が設けられかつ前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの装置において連結されたユニットとして使用するのに適合させてあるユニット。
86.前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの装置における連結ユニットで用いられるように適合させたキー。
87.前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの装置における連結ユニットで用いるための遮断ライナーの製造キットであって、該キットが、前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかにおける複数のユニットを含む。
88.前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかにおける装置において使用されための、かつ複数の連結されたユニットを含む遮断ライナー、あるいは基部あるいは頂部プレート。
89.前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの遮断ライナーであって、該遮断ライナーの横断面は略多角形状である。
90.前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの遮断ライナーを設ける方法であって、該方法は前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの複数のユニットを連結する工程を有する。
91.前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの装置に基部及び/又は蓋を設ける方法であって、該方法は前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれか規定した複数のユニットを連結する工程を有する。
【0228】
本発明は、文及び/又は段落で上記及び/又は下記に記載した上述の種々の特徴あるいは実施例の任意の組み合わせを含むことができる。本明細書に開示した特徴の任意の組み合わせは本発明の一部と考えられ、組み合わせ可能な特徴については限定をする意図はない。
【0229】
本発明は以下の実施例によってさらに明確になるが、実施例は本発明を例示することを意図したものである。
【実施例】
【0230】
実施例1
遮断セグメント、遮蔽セグメント及び分割セグメントを有する炭素系封じ込めシステムを作製し、該システムは図1〜図28に示す構成を有していた。
<遮蔽セグメント(内側遮蔽体)の製造>
【0231】
バンドソーでモーガンAM&T(Morgan AM&T) EY308のグラファイトの300mm(11.81インチ)x600mm(23.62インチ)x1000mm(39.37インチ)のブロックを10個の25mm(0.98インチ)x600mm(23.62インチ)x1000mm(39.37インチ)のプレートに切断した。これらのプレートから、表面グラインダーと3軸フライス盤の組み合わせを用いて5つの環状頂部内側遮蔽部品及び5つの環状底部内側遮蔽部品を機械加工した。同様に、EY308グラファイトの直径810mm(31.89インチ)x長さ150mm(5.91インチ)の円筒体を切断して2つの直径810mm(31.89インチ)x長さ25mm(0.98インチ)のディスクを得た。これらのプレートから、表面グラインダーと3軸フライス盤の組み合わせを用いて2つのディスク状の頂部遮蔽部品と底部遮蔽部品を機械加工した。
【0232】
Morgan AM&T EY308のグラファイトの300mm(11.81インチ)x500mm(19.69インチ)x1000mm(39.37インチ)のブロックをバンドソーで各々15mm(0.59インチ)x247mm(9.72インチ)x691mm(27.20インチ)の40個のプレートに切断した。これらのプレートから、表面グラインダーと3軸フライス盤の組み合わせを用いて内側遮蔽材の頂部及び底部リングを構成する40個の部品を機械加工した。同様に、EY308グラファイトの300mm(11.81インチ)x600mm(23.62インチ)x1220mm(48.03インチ)のブロックを切断して15mm(0.59インチ)x247mm(9.72インチ)x695mm(27.36インチ)の20個のプレートを得た。これらを表面グラインダーと3軸フライス盤を用いて機械加工して内側遮蔽材の中央リングを構成する20個の部品を得た。
【0233】
Morgan AM&T EY308グラファイトの300mm(11.81インチ)x500mm(19.69インチ)x1000mm(39.37インチ)のブロックをバンドソーで各々39mm(1.54インチ)x58mm(2.28インチ)x68mm(2.68インチ)の80個のブロックに切断した。これらのプレートから、3軸フライス盤を用いて40個の内側遮蔽材中央コネクタと40個の内側遮蔽材頂部/底部コネクタを機械加工した。
【0234】
内側遮蔽材を形成する部品を、ハロゲンガス能真空炉において浄化する。
<遮断セグメントの製造(外側ライナー)>
【0235】
外側ライナーの側壁を、2面をグラファイト箔で被覆したMorgan AM&T Solar Gradeリジッドボードの25mm(0.984インチ)x267mm(10.522インチ)x721mm(28.39インチ)の60枚のボードから製造した。これらのボードを5軸ロータを用いて機械加工し40個の頂部/底部遮断レンガ及び20個の中央遮断レンガを得た。
【0236】
頂部及び底部外側遮断ライナー部品をMorgan AM&T Solar Gradeリジッドボードから作製した。頂部の4個の環状部品と底部ライナーの4個の環状部品を5軸ロータを用いて68mm(2.691インチ)x745mm(29.33インチ)x1172mm(46.142インチ)のボードから機械加工した。頂部及び底部ライナーのディスク部品をそれぞれ5軸ロータを用いて68mm(2.691インチ)x285mm(11.25インチ)x285mm(11.25インチ)のボードから機械加工した。
<分割セグメントの製造(内側分割体)>
【0237】
Morgan AM&T EY308のグラファイトの300mm(11.81インチ)x600mm(23.62インチ)x1220mm(48.03インチ)のブロックをバンドソーで15mm(0.59インチ)x402mm(16.02インチ)x521mm(20.51インチ)の36個のプレート及び15mm(0.59インチ)x389mm(15.31インチ)x521mm(20.51インチ)の24個のプレートに切断した。Morgan AM&T EY308の300mm(11.81インチ)x600mm(23.62インチ)x1220mm(48.03インチ)の第2のブロックをバンドソーによって、15mm(0.59インチ)x170mm(6.69インチ)x521mm(20.51インチ)の100個のプレートに切断した。これらのプレートを表面グラインダーと3軸フライス盤を用いて機械加工して160個の内側分割プレートを得た。
【0238】
Morgan AM&T EY308グラファイトの300mm(11.81インチ)x500mm(19.69インチ)x1000mm(39.37インチ)のブロックをバンドソーで各々68mm(2.68インチ)x68mm(2.68インチ)x68mm(2.68インチ)の75個のブロックに切断した。これらのプレートから、3軸フライス盤を用いて30個の頂部/底部コネクタと45個の中央コネクタとを機械加工して得た。
【0239】
内側遮蔽材を形成する部品を真空炉(ハロゲンガスを受け入れ可能)において浄化した。
【0240】
そして、反応装置を取り囲むことが可能なEY308グラファイトから作製したコネクタを用いて、遮蔽セグメントに沿って遮断セグメントを連結多角形状の壁として形成した。コネクタは、図示する形状を有していた。遮断パネルと遮蔽パネルを互いに当接させ、同一のコネクタを用いて連結した遮断壁と遮蔽壁を形成した。また、EY308グラファイトから作製した図16〜図31のコネクタを用いて、分割セグメントを一連の連結壁に形成した。分割壁は、多角形状の遮断/遮蔽壁の内部になるように設計した。
【0241】
実施例2:
モーガン(Morgan)リジッドボードから得られた剛性遮断層を切断して25インチ(63.5cm)x25インチ(63.5cm)x0.5インチ(1.3cm)の寸法に切断する。モーガンリジッドボードは剛性炭素繊維遮断材であり、フェノール樹脂により緊密に混合されたレーヨン由来の長さが0.3〜4mmの炭素繊維を含む。0.5インチ(1.3cm)の厚さを有する可撓性遮断材料(モーガンAM&T VDG)からなる2層を切断して25インチ(63.5cm)x25インチ(63.5cm)としたものを準備した。カロライト(Karo Lite)コーンシロップ及びGeorgia−Pacific5520として知られるフェノール樹脂を10:1の質量比で混合して可撓層と剛性層を一緒に接着する接着剤を準備する。次に、剛性層及び可撓層の接着面に接着剤をほぼ約0.0625インチ(0.16cm)の厚さに被覆し、複数の遮断層を1つの剛性遮断層、2つの可撓遮断層及び1つの剛性遮断層の配列で一緒にする。接着剤を125℃の温度、24時間で硬化し、樹脂を固化し、それによりこれらの層を一緒に接着する。接着剤が硬化する間に、材料を継続して少なくとも0.44psi(0.03バール(bar))の圧力で保持することによって複数の遮断層を一緒に確実に十分に接着する。そして、樹脂を炭化し遮断層間に炭素結合を形成するために、硬化した可撓性−剛性ハイブリッド材料を不活性ガス雰囲気(窒素)中で1900℃の温度で熱処理する。最後に、この熱処理工程後に、積層した構造体は遮断用途で使用するためにいくつかの寸法に切断してもよい。
【0242】
図48は、剛性ボード(Morganリジッドボード)及び可撓性遮断材料(Morgan AM&T VDG)の熱伝導率の結果に比較して剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料の熱伝導率の結果を表示するプロットを示す。図48に示すプロットから、剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料の熱伝導性は剛性材料と可撓性材料の熱伝導率特性の間にあり、可撓性遮断材料は最小の熱伝導性を有し、剛性材料は最大の熱伝導性を有することは極めて明白である。可撓性材料と剛性材料とを組み合わせることによって、本発明の剛性−可撓性材料は可撓性材料の優れた遮断特性と剛性材料の構造特性とから恩恵を受けているのである。プロットから、可撓性材料の層の数あるいはその厚さが大きくなる程、剛性−可撓性ハイブリッド材料の遮断効果がより大きくなるということを予想されるであろう。同様に、剛性材料の層の数が大きくなる程、剛性−可撓性ハイブリッド材料の構造強度がより大きくなる。従って、剛性−可撓性ハイブリッド材料の遮断性特性及び構造特性は、可撓性層及び剛性層の枚数及び/又は順序を変更することによって用途に対して意図される要件に合うように調整することができる。
【0243】
出願人は、全ての引用文献の内容全体を明示的に本明細書に取り込む。さらに、量、濃度あるいは他の数値あるいはパラメータを範囲、好適な範囲あるいは好ましい上方数値及び好ましい下方数値のリストのいずれかで与えられていた場合に、複数の範囲が別々に開示されていたかどうかには関わらず、上記のように与えられているということは、任意の上方範囲の限界あるいは好ましい数値及び任意の下方範囲の限界あるいはその好ましい数値の任意の対から形成される全ての範囲を明確に開示しているものと理解すべきである。数値の範囲が明細書中に挙げられている場合には、特に記載しなければ、当該範囲はその末端点及びその範囲内の全ての整数及び整数以外の数を含むことを意図する。範囲を定義する場合に、本発明の範囲を特定の数値に制限することを意図するものではない。
【0244】
本願明細書を考慮しかつ本願明細書に開示された本発明を実施すれば、本発明の他の実施例も当業者には明らかであろう。本発明の真正な範囲及び精神は以下の特許請求の範囲及びその均等範囲によって表示されるのであって、本明細書及び実施例は例示にすぎないことを意図している。
【発明の背景】
【0001】
本出願は、2010年2月26日に出願された先の米国仮特許出願第61/308,451及び2011年1月26日に出願された先の米国仮特許出願第61/436,268の第35米国法典第119条(e)の優先権の利益を主張するものであり、両出願をここに参照することによってそれらの全体の内容を取り込む。
【0002】
本発明は、例えば、熱及び/又は化学ガス等を封じ込めるための収納容器システムに関する。より具体的には、本発明は、例えば反応器や加熱炉で用いることができ、かつ熱、化学品等に対して遮断及び/又は遮蔽を行うことができる炭素系収納容器システムに関する。格納容器システムは、反応器あるいは加熱炉の周りにパネルや壁部を形成することによって完全なあるいは部分的な囲いを提供できる。
【0003】
さらに、本発明は炭素系遮断及び/又は遮蔽材料の分野に関する。より具体的に述べると、半導体材料を製造する際に使用する装置においてそれら炭素系遮断及び/又は遮蔽材料を用いるもので、特に化学蒸着による多結晶シリコンの製造及び再結晶プロセスによるシリコンインゴットの製造に適用することができるが、それのみに限定されるものではない。
【0004】
炭素繊維系遮断製品は、炭素繊維前駆体から形成することができる。炭素繊維前駆体には、レーヨン、アクリル系(ポリアクリロニトリル(PAN))、石油系ピッチ、コールタール系ピッチ及び他の炭素前駆体材料が含まれるが、これらのものに限定されるものではない。 伝統的には、フェルト遮断材は炭素前駆体繊維の縫製した不織ブランケットを炭化/黒鉛化することによって製造するので、樹脂バインダーを加える必要はない。得られたフェルト遮断材は、良好な遮断性を有する。フェルト遮断材のみを用いることの欠点は、フェルト遮断材が柔軟で曲がり易く、構造形成的形状をほとんど取らないことである。
【0005】
通常、剛性のある板状の遮断材は短く切った炭化繊維を使って製造される。そして、細片化した繊維はフェノール系あるいは類似の樹脂によってスラリー化する。このスラリーからブロックを成形し、熱処理して、さらに板状あるいは他の形状に成形する。得られた硬い板状遮断材は、良好な構造強度及び剛性を有する。
【0006】
硬化フェルトボード遮断材は、一般的に炭化あるいは黒鉛化したフェルトを層状にしてフェノール系あるいは類似の樹脂で含浸することによって製造する。このような層状体を熱処理し、さらに板状あるいは他の形状に成形する。
【0007】
炭素及び黒鉛材料は、一般的にフィラー及びバインダーの混合物から製造される。フィラー材料には、石油コークス、ピッチコークス、冶金コークス、カーボンブラック及び天然グラファイト粒子が含まれるが、これらのものに限定されるものではない。バインダー材料には、コールタール・ピッチ、石油ピッチ、フェノール樹脂及び他の樹脂、コールタール及びオイル、並びに石油タール及びオイルが含まれるが、これらのものに限定されるものではない。これらのものを良く混合し、押出し成形、一軸加圧成形あるいは静水圧加圧成形によって成形する。次に、これらの成形体を熱処理して、炭素あるいはグラファイト材料を得る。
【0008】
高純度半導体材料を製造する等の用途には、高純度原料を用いる。例えば、半導体産業で単結晶シリコンを製造する際には、原料として高純度多結晶シリコンが用いられている。単結晶シリコンを製造する技術で一般的に知られている方法としては、CZ(チョクラルスキー:Czochraslski)法、DSS(方向性固化システム:Directional Solidification Systems)法及びFZ(フロートゾーン:Float Zone)法がある。上記方法に用いる原料あるいは原材料は、伝統的に半導体材料の前駆体化合物から化学蒸着法によって製造されている。シリコンを製造する場合、前駆体ガスとして、典型的にはトリクロロシランあるいはシラン等のシラン化合物が用いられる。
【0009】
高純度多結晶シリコンを製造するためには、2つの基本的な装置がある。これらの装置は、化学蒸着(CVD)反応装置および熱変換装置である。
【0010】
CVD反応装置は、前駆体ガスからシリコンを生成する。熱変換装置は、CVD反応プロセスの副生成物を有益な前駆体ガスとしてリサイクルして、CVD反応装置にフィードバックすることによって廃棄物を減少させる。
【0011】
最も一般的なCVD方法としては、トリハロシラン、特にトリクロロシランHSiCl3を簡易可逆反応:
HSiCl3+H2 ⇔ Si(s)+副生成物
によりシリコンに水素還元する。反応は、ガスを混合しそれらを加熱したフィラメントの析出面に接触させることによって高温で行う。他の前駆体ガスには、種々のシラン化合物、特に約800℃の温度でシリコンに分解するSiH4が含まれる。
【0012】
一般に知られているCVD反応装置は、EP1257684(GT Solar Inc.)に記載されているジーメンス法で用いられているものである。この反応装置は、基部プレート、反応チャンバを形成する容器及びヒーターを含む。基部プレートは、「細棒」と呼ばれる高純度シリコンロッドあるいはフィラメントに電気的に接続するための複数の供給貫通孔を有する。これらのロッドは電気抵抗により加熱される。但し、シリコンは高い電気抵抗を有するので、ロッドの電気抵抗を減少させるために外部ヒーターを用いて、これらの高純度ロッドの温度を約400℃に上げるようにしている。加熱工程を早めるために、数千ボルトのオーダーの非常に高い電圧をロッドに印加する。ロッドに流れる初期の電流によりロッド中に熱を発生させ、それらの電気抵抗を減少させて更に大きな電流の流れを可能とし、より強い加熱を行うことが可能となる。CVDプロセスの間に、細いロッドに多結晶シリコンが均一に堆積する。本発明はこのような方法に限定されるものではなく、反応装置内で前駆体ガスを熱分解して固体を形成するためのいずれの方法にも適用可能である。
【0013】
CVDプロセスの間に、トリクロロシラン等の前駆体ガスのかなりの部分はシリコンに還元されずに、例えば、SiCl4、SiH2Cl2、SiHCl、SiCl2及びシランポリマー等の「副生成物」、あるいは排気ガスに変換される。CVD反応からの排気ガス、あるいは「副生成物」は処理されて、有用なガスに再生され、反応装置にリサイクルして戻される。
【0014】
化学蒸着生成物の純度は、その生成物の品質を左右する。シリコンの化学蒸着システムでは、多結晶シリコン生成物の純度に影響を与える汚染物質として注意すべきものは、炭素、酸素、第III族(ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム)、特にホウ素、第V族元素(窒素、リン、砒素、アンチモン、ビスマス)、特にリン、及び限定されるものではないが鉄、クロム、ニッケル、銅及び亜鉛を含む遷移金属である。これらの不純物は、システム内の反応ガスや副生成物ガスの存在により、あるいは反応装置及び熱変換装置の構築に用いられた炭素や黒鉛材料が徐々に放出されることよって、多結晶シリコン生成物中に入り込む可能性がある。
【0015】
ジーメンス法では、シリコンテトラクロライド、SiCl4を、高温(通常1400℃)で過剰の水素と反応させて、CVD法に有益なシリコン、トリクロロシラン、HSiCl3を回収する。他の回収方法には、テキサス・インストルメント及びモトローラの2段階法がある。
【0016】
テキサス・インストルメント法(米国特許第4,117,094号(Blocher, J);米国特許第4,213,937号(Fowler, J. H);米国特許第4,092,446号(Padovani, F. A);及び米国特許第3,020,128号(Adcock, W. A)は、トリクロロシランを生成するためにシリコンテトラクロライド、冶金グレードシリコン、水素及び塩化水素の2段階反応を含んでいる。水素を第1段階において1,327℃の温度で添加し、塩化水素を第2段階において800℃の温度で添加する。
【0017】
モトローラ法(米国特許第4,491,604号(Lesk, I. A)及び米国特許第4,321,246号(Sarma, K. R)はテキサス・インストルメント法に類似しているが、温度はより低く、銅触媒を使用して多量のジクロロシランを発生する。ジクロロシランをシリコンテトラクロライドと不均衡として、トリクロロシランを形成することができる。あるいは、ジクロロシランを冶金グレードのシリコン及び塩化水素と反応させてトリクロロシランを形成することもできる。
【0018】
その他にも、シリコンテトラクロロライドを塩化水素処理してシリコントリクロロシランとすることを含む方法もある。この方法では、反応:
Si(冶金グレード)+2H2+2SiCl4 ⇔ 4HSiCl3
に従って、約500℃、500psiで四塩化珪素、冶金グレードシリコン及び水素を反応させることによって、トリクロロシランを製造する。冶金グレードシリコンの小粒子は、流動床において水素で流動化され、反応率を最大にしている。
【0019】
熱変換装置は、排気ガスを効率的に混合するためのガス分配システム、内部ヒーター棒、ガス抜きシステム及びヒーターロッドを収容するための複数の孔を有する基部プレートを有し、これらすべてのものは外部のスチール容器に収納されている。熱変換装置は、化学反応によって、例えばSiCl4、SiH2Cl2、SiHCl、SiCl2等のクロロシラン、及びシランポリマー等の「副生成物」あるいは排気ガスを有益なトリクロロシランに変える。化学反応の工程は、稼動温度に影響される。
【0020】
熱変換工程の間に形成あるいは導入されるクロロシラン及び塩化水素ガス等の排気ガス及びそれらの副生成物が有する腐食性は、例えば、炭素、グラファイト、炭素繊維複合体等を含む炭素系材料のような不活性材料が、基部プレート用断熱材料として、熱エレメントとして、及び、排ガスを変換チャンバ内に封じ込めるために、変換装置内に使用されることを意味する。炭素材料はクロロシラン及び塩化水素反応に対して比較的不活性である一方、水素、酸化ケイ素及び酸素によって化学反応や劣化を受けやすい。炭素材料と水素との化学反応によってメタンガスが発生する。炭素材料と酸化ケイ素との化学反応によって炭素の表面は炭化ケイ素に変化し、一酸化炭素及び二酸化炭素ガスを発生する。炭素材料と酸素とが化学反応することによって、一酸化炭素と二酸化炭素ガスが発生する。これらの反応からの炭素系ガス副生成物は製造される多結晶シリコン材料を汚染し、それらの価値を実質的に低減する可能性がある。
【0021】
熱変換プロセスの間に熱が発生し、発生した熱は反応チャンバの外側容器によって吸収される。遮断を行わずに熱変換工程を行うことも可能である。この場合には、発生した熱すべてを外部シェルの処理冷却水に移行させる。このタイプの稼働の欠点は、副生成物ガスをトリクロロシランへとする化学変換効率が減少すること、及び反応容器の温度を維持するためのエネルギー使用量が増加することである。遮断材を容器の反応領域にも用いることができ、該遮断材により熱損失を制限してエネルギー使用量を低減し、かつ熱変換装置をより高温で稼働させて、より高い変換効率を得ることができる。遮断材は基部プレートと協働して変換チャンバを形成する。
【0022】
熱変換工程での熱損失を克服するために、従来の遮断システムでは、典型的には基部プレートと協働して変換チャンバを形成する円筒形状の炭素系本体を有する。CVD反応装置の場合には、反応チャンバを収容する外側スチール容器は、水で冷却することが容易で、過度の熱によるスチール容器の損傷を防止することができる。
【0023】
炭素遮断体は、断熱性を発揮することに加えて十分な構造的一体性及び強度を有し、高い反応温度においてその形状を維持するべきである。基部プレートの場合には、基部プレートを形成する材料は過度の熱損失を阻止するための遮断性を有するのみならず、熱変換装置の場合にはガス分配システムを支持するのに十分な構造的強度を備えるべきである。構造的一体性を与える為に、炭素遮断材及び基部プレートは各々単一体として形成される。このような単一体を形成するためには、過度の成形及び機械的作業が必要となり、それに伴う費用がかかる。形成作業には、静水圧加圧加工、一軸加圧成形加工、モールディング、一体成形等が含まれるが、これらのものに限定されるものではない。さらに、遮断ライナーがかなりの重量及びサイズを有するため、遮断ライナーの取り扱い上の問題があり、基部プレート上まで遮断体を下ろすのに機械的吊り上げ具が必要となる。さらに、炭素遮断体は組み立て及び分解作業中に機械的損傷を受けやすい。もし遮断体の一部分でも劣化すると、全体の遮断体を交換する必要がある。
【0024】
さらに、炭素遮断体は水素、二酸化ケイ素及び低レベルの酸素を含む環境で持続するために十分に化学的不活性であるべきである。比較的不活性であっても、炭素系材料は、例えば、水素と反応してメタンを形成することにより、あるいは酸素と反応して二酸化炭素を形成することにより、あるいは酸化ケイ素と反応して炭化ケイ素及び二酸化炭素を形成することにより、長い間には劣化する。
【0025】
従って、例えば半導体材料を製造する等の用途のためには、断熱(thermal insulation)性に優れているばかりでなく、十分な剛性を有する遮断/遮蔽体が必要とされる。封じ込めシステムには以下の要請がある。
* 半導体材料(例えば、多結晶シリコン)の製造における上記化学蒸着反応法や変換法等の熱制御ガス相化学プロセスに対して、あるいは結晶成長法等(例えば、チョクラルスキー法(Czochraslski method)又は方向性固体固化法(directional solid solidification method))等の熱制御液−固相物理的プロセス対して、十分な熱的遮断性(断熱性)を付与することができること。
* 高温において形状を維持するのに十分な構造的一体性を有すること。
* 従来の遮断体に比較して、取り扱い及び組み立てが容易であること。
* 遮断材の一部の領域が劣化あるいは損傷した場合、遮断システム全体を交換する必要性がないこと。及び
* 激しい化学的環境に対しても保護を与えること。
【0026】
従って、本発明は上記問題及び/又は欠陥の一つ又は複数を課題とするものである。
【発明の概要】
【0027】
本発明の一つの特徴は、高温の稼働、例えば、1300℃で少なくとも1週間の稼働に持続可能な、例えば反応装置(上述のもの等)のための、封じ込めシステムを提供することである。
【0028】
本発明の別の特徴は、従来の封じ込めシステムあるいは遮断システムに比較して取り扱い及び組み立てが容易である封じ込めシステムあるいはその部分を提供することである。
【0029】
本発明の更なる特徴は、一部分が損傷あるいは劣化しても封じ込め容器全体を取替える必要のない封じ込めシステムあるいはその部分を提供することである。
【0030】
本発明の更なる特徴は、従来の遮断構造に比較して、遮断性を改良し、及び/又は遮蔽性を改良した、例えば反応装置用の封じ込めシステムを提供することである。
【0031】
本発明の更なる特徴は、クレーンを使わずに組み立てることができ、更にクレーンあるいは他の吊り上げ装置を用いずに分解あるいは修理をすることができる封じ込めシステムを提供することである。
【0032】
本発明の更なる特徴及び利点については、一部は以下の記載で説明され、一部は同記載から明らかになり、あるいは本発明を実施することによって知ることができるであろう。本発明の目的及び他の利点は、本明細書の記載及び添付の請求の範囲で特に指摘した要素及び組み合わせによって、実現及び達成されるであろう。
【0033】
これら及び他の利点を達成するために、及び本発明の目的に従って、本明細書で具象化し、かつ広く記載されているように、本発明は、例えば反応装置あるいは炉用の炭素系封じ込めシステムに関する。該炭素系封じ込めシステムは、
(a) 少なくとも1つの遮断層を含む遮断セグメント、及び/又は
(b) 少なくとも1つの遮蔽層を含む遮蔽セグメントを有し、
前記少なくとも1つの遮断層は炭素質材料あるいは炭素系材料(例えば、優位の)を含み、また、前記少なくとも1つの遮蔽層は炭素質材料あるいは炭素系材料(例えば、優位の)を含む。更に詳細な事柄は以下の記載及び図面により提供される。本封じ込めシステムは、反応装置あるいは炉を取り囲む1つの壁あるいは一連の壁を形成することができ、かつ本封じ込めシステムは、例えば、オプションで蓋及び基部とともに壁を形成する複数のパネル(例えば、壁パネルあるいはその一部)とすることができる。本発明の目的とするセグメントは、封じ込めシステムの一部、封じ込めシステムの構成部品あるいは封じ込めシステムの分割部分とすることができる。収納システムの各々のセグメントは、一つあるいは2つ以上のピースあるいはパネルから形成することもできる。
【0034】
本発明はさらに、任意で遮断セグメント及び/又は遮蔽セグメントと一緒に使用することができる分割セグメントに関する、あるいは該分割セグメントを含むことができ、該分割セグメントは、例えば炭素質材料あるいは炭素系材料(例えば、優位(主要な量))とすることができる少なくとも1つの分割層を有する。分割セグメントは、該遮断セグメント及び/又は遮蔽セグメント内に1つの壁あるいは一連の連結壁を形成する複数のパネル(例えば、壁パネルあるいはその一部)とすることができる。
【0035】
本発明は、さらに任意に取り外し可能に一緒に連結される複数の遮断パネルを含む遮断セグメント、及び/又は複数の遮蔽パネルからなる遮蔽セグメント、及び/又は複数の分割パネルからなる分割セグメントを含むことが可能な封じ込めシステムであって、該遮断セグメント、遮蔽セグメント及び/又は分割セグメントのいずれか一つあるいはすべてを取り外し可能に一緒に連結することが可能であり、さらに、遮断セグメント及び遮蔽セグメントは任意に取り外し可能に一緒に連結可能となっている、封じ込めシステムに関する。遮断パネル、及び/又は遮蔽パネル、及び/又は分割パネルの連結は、パネル上の連結機構(例えば、舌部と溝部、唇部、突き出た肩部等)を使用することにより、及び/又は、例えば以下に述べる種々の設計及び図面に例示した設計のコネクタを使用することにより達成をすることができる。
【0036】
さらに、本発明は炭素系封じ込めシステムに対して非常に有益で、かつ本明細書に記載するような適切あるいは改良された遮断及び/又は遮蔽性を付与する物理的特性及び/又は構造的特性等の種々の特性を備える、あるいは有する種々の遮断セグメント、遮蔽セグメント及び/又は分割セグメントに関する。
【0037】
上記一般的な記載及び以下の詳細な記載はともに例示的かつ説明的なものに過ぎず、請求項に述べる本発明を更に説明することを意図すると理解すべきである。
【0038】
添付する図面は、本願に組み込まれ、かつ本願の一部を構成するもので、本発明の特徴のいくつかを説明し、かつ本発明の記載と一緒になって本発明の原理を説明するためのものである。
【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】壁パネルからなる外側の遮断セグメントの例示図である。
【0040】
【図2】内側の遮蔽セグメントの例示図である。
【0041】
【図3】外側の遮断セグメントと内側の遮蔽セグメントを示すシステムの一部を破断除去した例示図である。
【0042】
【図4】外側の遮断材、内側の遮蔽材及びコネクタを示す単一リング状のシステムの例示図である。
【0043】
【図5】外側の遮断材、内側の遮蔽材、コネクタ及び基部プレートからなる最下位位置のリングの例示図である。
【0044】
【図6】外側の遮断材、内側の遮断材及びコネクタの例示図である。
【0045】
【図7】コネクタを取り除いてセグメント間の連結を示す、外側の遮断材と内側の遮蔽材の例示図である。
【0046】
【図8】外側遮断ライナーと内側遮蔽材からなる単一パネルの例示図であり、四隅のコネクタで組み立て方を示す。
【0047】
【図9】中央コネクタの例示図である。
【0048】
【図10】内側の遮蔽材の単一パネルの例示図である。
【0049】
【図11】連結手段を示す外側の遮断パネルの平面図の例示図である。
【0050】
【図12】外側遮断材の2つのパネルの例示図である。
【0051】
【図13】外側の遮断材と内側の遮蔽材を示す基部プレートの例示図である。
【0052】
【図14】頂部あるいは底部コネクタの例示図である。
【0053】
【図15】底部遮蔽部材へのコネクタ取付具の例示図である。
【0054】
【図16】分割プレートによって熱変換装置に形成されたチャンネルの例示図である。
【0055】
【図17】分割プレートによって熱変換装置に形成されたチャンネルを正面から見た例示図である。
【0056】
【図18】チャンネル分割プレート及びコネクタの例示図である。
【0057】
【図19】分割プレート用中央コネクタの例示図である。
【0058】
【図20】基部プレートに対する相互連結を示すチャンネル分割プレートの例示図である。
【0059】
【図21】頂部及び底部コネクタ110°〜140°(18ea)の例示図である。
【0060】
【図22】底部コネクタ105°〜135°(3ea)の例示図である。
【0061】
【図23】底部コネクタ110°〜130°(3ea)の例示図である。
【0062】
【図24】中央コネクタ110°〜140°(27ea)の例示図である。
【0063】
【図25】中央コネクタ110°〜130°(9ea)の例示図である。
【0064】
【図26】中央コネクタ105°〜135°(9ea)の例示図である。
【0065】
【図27】頂部コネクタ110°〜130°(3ea)の例示図である。
【0066】
【図28】頂部コネクタ105°〜135°(3ea)の例示図である。
【0067】
【図29】3つのパネル型コネクタ等のコネクタを用いて基部プレート上で一緒に連結された複数の分割パネルからなる分割セグメントの切除図の例示図である。
【0068】
【図30】図29に示すように、3つのパネルを一緒に連結するのに用いることができるコネクタの例示図である。
【0069】
【図31】図30のコネクタの平面図である。
【0070】
【図32】本発明の一実施態様に係る、剛性層と可撓層の複数の層から形成された層状遮断材料の斜視図である。
【0071】
【図33】本発明の別の実施態様に係る、剛性層と可撓層とグラファイト箔層から形成された層状遮断材料の別の斜視図である。
【0072】
【図34】本発明のさらに別の実施態様に係る、剛性層と可撓層とグラファイト塗料層から形成された層状遮断材料の斜視図である。
【0073】
【図35】本発明のさらに別の実施態様に係る、複数の剛性層と可撓層とグラファイト箔層から形成された層状遮断材料の斜視図である。
【0074】
【図36】本発明のさらに別の実施態様に係る、複数の剛性層と可撓層とグラファイト塗料層から形成された層状遮断材料の別の斜視図である。
【0075】
【図37】図35あるいは図36の層状遮断材料の複数の剛性層と可撓層とグラファイト塗装層を模式的に示す。
【0076】
【図38】本発明の実施例に係る遮断ライナーを示す斜視図である。
【0077】
【図39】図38に示す円筒形状の遮断ライナー体の線図である。
【0078】
【図40】図39に示す円筒形状の遮断ライナー体の側面斜視図である。
【0079】
【図41】図40に示すリング形状の遮断ライナーの平面図を示す。
【0080】
【図42】図41に示す連結配列の展開図である。
【0081】
【図43】本発明の実施態様に係る1つの遮断サブユニットの斜視図である。
【0082】
【図44】隣接するサブユニットを一緒に連結するために用いるキーの斜視図である。
【0083】
【図45】図43に示すユニットを複数連結した組立体から形成された遮断ライナーの斜視図である。
【0084】
【図46】図45の遮断ライナーの上蓋の斜視図である。
【0085】
【図47】図45の遮断ライナーを取り巻く外側のベル型のスチールチャンバの斜視図である。
【0086】
【図48】本発明の実施態様に係る剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料の熱伝導率と剛性ボードと可撓材料の熱伝導率との比較を示すプロットである。
【発明の詳細な説明】
【0087】
本発明は、熱及び/又は化学薬品を封じ込めることを必要とする反応装置、炉あるいは他の装置、あるいはシステムあるいはプロセスのための封じ込めシステムに関する。特に、本発明は、遮断セグメントのみ、遮蔽セグメントのみあるいはそれら両方の組み合わせを有することが可能な炭素系封じ込めシステムに関する。任意の分割セグメントを用いることについては、更に後述する。各セグメントは、各セグメント用の複数の壁パネルによって形成することが可能な1つの壁あるいは一連の壁とすることができる。
【0088】
一例として、本発明は、
(a) 遮断セグメント、及び/又は
(b) 遮蔽セグメントを含む炭素系封じ込めシステムに関する。
【0089】
遮断セグメントは壁形状であるか壁形状を含むことができ、少なくとも1つの遮断層を有していてもよい。一つあるいは複数の遮断層は、炭素繊維剛性ボード、炭素繊維硬化フェルトボード、炭素繊維可撓性フェルト、グラファイト繊維可撓性フェルト、炭素発泡ボード、炭素エアロゲルボード、あるいはそれらのいずれかの組み合わせで構成することができる。例えば、遮断セグメントは、材料、厚さ、構造的及び/又は物理的特性等に関して互いに同じあるいは異なる複数の遮断層で構成することもできる。例えば、遮断セグメントは2つあるいはそれ以上の遮断層で構成してもよく、また複数の遮断層の1つは炭素繊維剛性ボードであってもよく、同じ遮断セグメントを形成する別の遮断層は可撓性のグラファイトフェルトであってもよい。遮断セグメント(例えば、壁パネル)を形成するのに異なった複数の遮断層の任意の組み合わせを使用することができる。2層以上の遮断層を用いて遮断セグメントを形成する場合には、2層以上の遮断層を接着するか、あるいは恒久的に又は取り外し可能に固定して、複合体を形成することもできる。バインダーシステムを用い、例えば、100℃〜1,000℃の温度で遮断層に熱と圧力を加える等の種々の技法によって2層あるいはそれ以上の遮断層を一緒に積層することができる。封じ込めシステムの一部として本明細書に記載した可撓性遮断材あるいは他の可撓性材料は、直径約10インチ(25.4cm)の形状に湾曲可能で、かつ、遮断セグメントの場合には遮断材料として、遮蔽セグメントの場合は遮蔽材料として、それぞれ使用可能な任意の材料あるいは層として定義する。可撓性遮断材料は、これを使用する場合は、レーヨン、PAN、ピッチあるいは他の適当な炭素前駆体も含め、任意の適当な炭素繊維前駆体から形成することができるが、これらのものに限定されるものではない。
【0090】
少なくとも1つの遮断層を有する遮断セグメントは、複数の壁パネルやその部分等の複数の遮断パネルの形状を取ったり、複数の遮断パネルを有していてもよい。これらの遮断パネルは、互いに同一の寸法を有することもできるし、同一の封じ込めシステムの一部とすることもできるし、あるいは選択肢として、遮断パネルは異なった寸法を持つこともできる。選択肢として、遮断パネルは各遮断パネルを構成する材料が同一とすることもでき、あるいは選択肢として、一つあるいは二つ以上の遮断パネルが他の一つあるいは二つ以上の遮断パネルとは異なった1つの層あるいは複数の層を含むようにすることもできる。
【0091】
遮断セグメントは複数の遮断パネル(例えば、壁パネル)からなる場合には、本願の図面のいくつかの図に示すように、複数の遮断パネルを一緒に連結することによって、反応装置あるいは炉を取り囲む壁を形成することを可能とするパネル設計あるいは構造を有することが可能である。図示するように、2つのパネルを一緒に機械的に固定することを可能とする舌部及び/又は溝部、あるいは他の連結機構を有することもできる。
【0092】
本明細書において例示的態様で更に記載している一つあるいは二つ以上のコネクタを用いて、複数の遮断パネルの連結を行うことができる。例えば、1つのコネクタは4つの遮断パネルの各々のパネルのコーナを連結するように設計されており、他のコネクタは2つの遮断パネルを一緒に連結するように設計されている。このことは、例えば図2、図3及び図5に図示されている。
【0093】
少なくとも1つの遮断層が少なくとも1つの炭素繊維の剛性ボードあるいは炭素繊維の硬化フェルトボードからなる場合には、炭素繊維の剛性ボード及び/又は炭素繊維の硬化フェルトボードは、炭素繊維対樹脂重量比率として、例えば、1部の炭素繊維:0.02部の炭化樹脂から1部の炭素繊維:3部の炭化樹脂まで、あるいはこの範囲内外の他の炭素繊維:樹脂の重量比率を有することができる。
【0094】
遮断セグメント、例えば遮断パネルは、その厚さを約10mm〜約250mm、約15mm〜約200mm、約20mm〜約150mm、約50mm〜約100mmあるいは約70mm〜約100mm等とすることができる。パネルは、平坦な前面、平坦な後面及び、例えば、厚さを規定する4つの縁部を有することができる。
【0095】
少なくとも1つの遮断層を含む遮断セグメントは、1つの遮断層から25あるいはそれ以上の遮断層を有し、これらの遮断層の各々の層は材質、物性、厚さ及び/又は寸法等に関して同一であっても異なっていてもよい。2以上の遮断層が遮断セグメントを構成する場合に、遮断セグメントの全厚さは、上記した通りであり、即ち約10mm〜約250mmである。1つの遮断層は、約10mm〜約250mmの個々の厚さとすることができる。一般的には、2つ以上の遮断層が存在する場合には、各個々の遮断層の厚さは、約1mm〜約100mm、例えば約10mm〜約70mmの範囲より厚くすることもできる。
【0096】
少なくとも1つの遮断層を形成することができる種々の材料に関しては、炭素繊維の剛性ボードは、炭素繊維と、例えばフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ノボラック樹脂あるいは他の合成樹脂とすることができる樹脂あるいはバインダーシステムとを前述の炭素繊維と樹脂の比率で混合することによって製造することができる。次に、この混合物をボード、パネル形状あるいは他の形状に成形し、加圧し加熱して、炭素繊維の剛性ボードを形成する。炭素繊維の剛性ボードは、Morgan AM&Tから市販されており、また具体的市販例としてはMorgan AM&T Rigid Board及びMorgan AM&T ソーラグレード剛性遮断材がある。炭素繊維の剛性ボードは、Mersen、GrafTech Inteenational等からCalcarb CBCF、GRIインシュレーションシステム等の商品名で市場で入手できる。
【0097】
炭素繊維硬化フェルトに関しては、この材料は、複数の炭素フェルト層を、例えばフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ノボラック樹脂あるいは他の合成樹脂により前述の炭素繊維対樹脂の比率で含浸することによって形成する。含浸した複数のフェルト層を加熱することによって、炭素繊維硬化フェルト材料を形成する。炭素繊維硬化フェルトはCarbon Composite, Inc. 、株式会社クレハ、SGLグループ等からCRB−220、KRECA FR、SIGRATHERM(登録商標)、RFA他の商品名で市場で入手できる。
【0098】
少なくとも1つの遮断層は、例えば、2010年2月26日に出願された米国仮特許出願第61/308,451号に記載したような剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料とすることができる。同特許出願全体を、本明細書の一部として援用する。
【0099】
遮断層は、例えば、レーヨン樹脂等の炭素繊維前駆体をバットに形成することによって得られる製品である炭素繊維可撓性フェルトを有していてもよい。尚、バットは繊維を固定するために針で縫い、さらにその繊維体を加熱処理して炭素繊維可撓性フェルトを得る。熱処理温度は、典型的には700℃〜2000℃とすることができる。炭素繊維可撓性フェルト用の市販のソースとしては、モーガンAM&T、株式会社クレハ、日本カーボン株式会社、SGLグループ他があり、VDG、クレカ フェルト、カーボロン(登録商標)及びSIGRATHERM(登録商標)等の商品名で入手可能である。
【0100】
遮断層は可撓性グラファイトフェルトで構成してもよく、これをその一部として含むこともできる。この可撓性グラファイトフェルトは、炭素繊維可撓性フェルトと類似の方法で得られるが、可撓性グラファイトフェルトを得るためには加熱処理温度を2000℃〜3000℃とする。市販ソースには、モーガンAM&T、株式会社クレハ、日本カーボン株式会社、SGLグループ他があり、WDF、クレカ フェルト、カーボロン(登録商標)及びSIGRATHERM(登録商標)等の商品名で入手可能である。
【0101】
遮断層は、例えば剛体形状の炭素発泡体とすることができる。炭素発泡体は、GrafTech International, Koppers Inc.、Touchstone Research Laboratory Ltd.、Poco Graphite, Inc.等のソースからGRAFOAM(登録商標)、KFOAM(登録商標)、CFOAM(登録商標)、POCOfoam(登録商標)等の商品名で入手できる。
【0102】
遮断層は、炭素エアロゲル粒子をシート形状に焼結することによって得られる炭素エアロゲルシートで構成するか、あるいはこれをその一部として含むことができる。市販形状の炭素エアロゲルシートには、American Aerogel Corporation等のエアロコア(登録商標)等の商品名のものがある。
【0103】
少なくとも1つの遮断層からなる遮断セグメントに関して、遮断セグメントは下記の少なくとも1つの特性を有する。
(a) 熱伝導率が、レーザーフラッシュ法(ASTM E1461)によって1つの大気中で測定した場合に、1,600℃で2.5W/m/K未満、(例えば、2W/m/K未満、1.5W/m/K未満、1W/m/K未満、0.75W/m/K未満、0.1〜2W/m/K、0.3〜2W/m/K);
(b) 曲げ強度が、4点負荷法(ASTM C651)を用いて測定した場合に、少なくとも10psi(10psi〜100psi、15psi〜100psi、20psi〜100psi、25psi〜100psi);
(c) 熱膨張係数が、デュアルプッシュロッド膨張計(ASTM E228)を用いて測定した場合に、10x10−6mm(mm℃)未満(1x10−10mm(mm℃)〜0.9x10−6mm(mm℃));及び/又は
(d) 酸素が500ppm未満(例えば、5ppm〜499ppm、10ppm〜400ppm、15ppm〜300ppm、20ppm〜200ppm)、及び/又はナトリウムが20ppm未満(例えば、1ppm〜19ppm、5ppm〜15ppm)、及び/又はカルシウムが20ppm未満(例えば、1ppm〜19ppm、5ppm〜15ppm)、及び/又は鉄が20ppm未満(例えば、1ppm〜19ppm、5ppm〜15ppm)、及び/又はバナジウムが20ppm未満(例えば、1ppm〜19ppm、5ppm〜15ppm)、及び/又はチタンが20ppm未満(例えば、1ppm〜19ppm、5ppm〜15ppm)、及び/又はジルコニウムが20ppm未満(例えば、1ppm〜19ppm、5ppm〜15ppm)、及び/又はタングステンが20ppm未満(例えば、1ppm〜19ppm、5ppm〜15ppm)、及び/又はホウ素が5ppm未満(例えば、0.1ppm〜4ppm、1ppm〜3ppm)、及び/又はリンが5ppm未満(例えば、1ppm〜19ppm、5ppm〜15ppm)、及び/又はイオウが50ppm未満(例えば、1ppm〜49ppm、1ppm〜30ppm、1ppm〜20ppm、0.1ppm〜10ppm)、あるいはそれらの任意の組み合わせ。
【0104】
遮断セグメントは、特性(a)のみ、特性(b)のみ、特性(c)のみ、あるいは特性(d)のみを持つことができる。遮断セグメントは特性(a)と(b);(a)、(b)及び(c);(a)、(b)、(c)及び(d);(b)及び(c);(b)及び(d);(b)、(c)及び(d);(c)及び(d)あるいは他の任意の組み合わせ特性を有することもできる。しかし、遮断セグメントは(a)〜(d)のすべての特性を有することが好ましい。特性(d)に関しては、すべての純度レベル(purity level)が存在し得る、即ち該純度レベルの1個以上、2個以上、3個以上、4個以上、5個以上、6個以上、7個以上、8個以上、9個以上、10個以上、11個以上が存在し得る。
【0105】
遮断セグメントが少なくとも1つの遮断パネルである場合、該パネルは多角形、例えば長方形等の任意の幾何学形状をもち得る。例えば長方形の場合には、寸法(長さと幅)は、約3インチ(76.2mm)〜約60インチ(1524mm)、例えば約10インチ(254mm)〜約40インチ(1016mm)とすることができ、前述の厚さを有する。
【0106】
さらに、遮断セグメントは、一つあるいは二つ以上の二次的材料を含むことができる。二次的材料は、蒸気バリア塗料、グラファイト箔、炭素繊維複合体、塗料以外の蒸気バリア被膜あるいはそれらの任意の組み合わせで構成することも、これらをその一部として含むこともできる。1つの層を形成する多重層として、あるいは第二の材料の混合物として、二つ以上の異なったタイプの二次的材料が遮断セグメントに存在し得る。更に、少なくとも1つの二次的材料が遮断セグメントの1つの表面に存在することができ、そして異なったタイプの二次的材料が同じ遮断セグメントの異なった表面に存在し得る。
【0107】
例として、二次的材料が、少なくとも1つの遮断層の少なくとも1つの面に存在し得る。例えば、遮断セグメントが1つの長方形のパネル(例えば、壁パネルあるいはその部分)あるいは複数のパネルを含む場合、二次的材料が長方形パネルの前面及び/又は後(あるいは裏)面にあり、またオプションとして、同一の二次的材料あるいは異なった二次的材料が長方形パネルの一つあるいはそれ以上の縁部に存在することもできる。さらに具体的な例としては、二次的材料をパネル等の遮断層の前面及び後面に存在することが可能な、例えばグラファイト箔とすることができ、蒸気バリア塗料あるいは蒸気バリア被膜を同じ遮断層あるいはパネルの一つ以上の縁部に存在させることもできる。別の例としては、遮断層は遮断層の一つあるいはそれ以上の表面にグラファイト箔を有することもでき、さらに先に適用した二次的材料の上でそれに接触して蒸気バリア被膜を適用することもできる。
【0108】
二次的材料は、少なくとも部分的に遮断セグメントあるいはその一部を被覆することもできる。二次的材料は、遮断セグメントあるいはその一部あるいはその1つの層を完全に包み込むこともできる。
【0109】
二次的材料からなる蒸気バリア被膜は、ガラス質カーボン、熱分解カーボン、熱分解グラファイト、カーボン、グラファイト、ダイアモンド、炭化ケイ素、炭化タングステン、炭化タンタル、あるいはそれらの任意の組み合わせあるいは混合物で構成することも、これらを一部に含むこともできる。蒸気バリア被膜は、当該材料の表面に被膜を化学蒸着することによって形成することができる。また、蒸気バリア被膜は、ガラス質カーボン、熱分解カーボン、熱分解グラファイト、カーボン、グラファイト、ダイアモンド、炭化ケイ素、炭化タングステン及び/又は炭化タンタル、あるいはそれらの任意の組み合わせたものを少なくとも1つの樹脂等のキャリアに混合して形成することができ、被膜はスプレー、ローラ塗り、ブラシ塗り等の任意の被覆法を用いて遮断セグメントあるいはその一部にウエット被膜として適用することもできる。これらの蒸気バリア被膜の市販例としては、商品名パイロカーボン(Tomier)、UNCD(Advanced Diamond Technologies, Inc.)等のCVD熱分解カーボン、CVDダイアモンド被膜等がある。蒸気バリア被膜は、遮断セグメントあるいはその層に乾燥厚さが0.005mm〜約5mmあるいは他の厚さを有し得、一層以上の被膜層として塗膜することができる。2以上の被膜層が使用される場合には、互いに同一でも異なってもよい。
【0110】
例えば、蒸気バリア塗料はグラファイト塗料及び/又はカーボン塗料とすることができ、蒸気バリア被膜と同じ方法で塗布することができる。蒸気バリア塗料は、遮断セグメントあるいはその層の上に厚さ0.05mm〜5mmの厚さ、あるいは他の厚さをもち得る。蒸気バリア塗料は、一層あるいは二層以上の層が存在するように適用することができ、各層は互いに同一あるいは異なるものとすることができる。蒸気バリア塗料の市販の例としては、商品名BC−501(Bay Composites, Inc.)、Acheson DAG137(Henkel Corporation)等の下のグラファイト塗料被膜がある。
【0111】
グラファイト箔に関しては、例えば、グラファイト箔の厚さは、約0.15mm〜約15mm、約0.5mm〜約1mm、約0.5mm〜約5mm、あるいは約0.75mm〜約1mmとすることができる。グラファイト箔としては天然のグラファイトを用いることができ、これを膨張させ、加熱処理し、シートに圧延し、その後再度熱処理して可撓性材料にすることができる。グラファイト箔の市販ソースは、商品名GRAFOIL(登録商標)、SIGRAFLEX(登録商標)等の下にGraftech International、SGLグループ等のものがある。
【0112】
炭素繊維複合体に関しては、炭素繊維複合体の厚さは、例えば約0.1mm〜約50mm、約1mm〜約25mm、約5mm〜約20mm等とすることができる。炭素繊維複合体はCFCとしても知られており、布状に形成し、次に上記樹脂等の樹脂で含浸した後熱処理した炭素繊維の複数の織層から作ることができる。CFCについての市販ソースには、Carbon Composites, Inc.、Bay Composites, Inc.等のものがあり、CCP、BC−1000等の商品名で市販されている。
【0113】
遮断セグメントは、熱及び/又は化学薬品(化学ガス等)のいずれからも反応装置あるいは炉あるいはそれらの一部を遮蔽、遮断又は保護することができる。例えば、遮断セグメントは、反応装置あるいは炉の外側の金属ケーシング等の遮断セグメントの反対側にある任意の材料を遮蔽、遮断及び/又は保護することができる。
【0114】
遮蔽セグメントに関して、遮蔽セグメントは少なくとも1つの遮蔽層からなる。1つの遮蔽層あるいは複数の遮蔽層は、グラファイトプレート、炭素繊維複合体、炭素繊維剛性ボード、炭素繊維硬化フェルト、剛性−可撓性ハイブリッドボード、あるいはそれらの任意の組み合わせで構成することができる。例えば、遮蔽セグメントは、材料、厚さ、構造的特性及び/又は物性等に関して互いに同一または異なったものとすることができる複数の遮蔽層からなることもできる。例えば、遮蔽セグメントは、二つ以上の遮蔽層で構成することができ、遮蔽層の一層をグラファイトプレートとし、同じ遮蔽セグメントを構成する他の遮蔽層を炭素繊維複合体とすることができる。異なった複数の遮蔽層の任意の組み合わせを使用して遮蔽セグメントを構成することもできる。2以上の遮蔽層を用いて遮蔽セグメントを形成する場合は、2以上の遮蔽層を接着することにより、あるいは他の方法で恒久的あるいは取り外し可能に固定することにより、複合体を形成することもできる。例えば、100℃〜1,000℃の温度等で複数の遮蔽層に対して熱及び圧力を付加する等の種々の技法を用いて2以上の遮蔽層を積層することができる。少なくとも1つの遮蔽層を有する遮蔽セグメント(例えば、壁)は、壁パネル等の複数の遮蔽パネルの形状に形成してもよく、そのような複数の遮蔽パネルを一部に含むようにしてもよい。これらの遮蔽パネルは互いに同一寸法を有していてもよく、また、同じ封じ込めシステムの一部とすることもできる。あるいはオプションとして、該複数の遮蔽パネルを異なった寸法にすることができる。さらに、遮蔽パネルは、本明細書で記載した遮断パネルと同一あるいは異なった寸法とすることができる。オプションとして、複数の遮蔽パネルはその構成する材料を共通にすることができ、あるいは、1又は2以上の遮蔽パネルは他の1又は2以上の遮蔽パネルと異なった1又は2以上の遮蔽層を含むことができる。
【0115】
遮蔽セグメントは、複数の遮蔽パネルからなる場合、例えば本願に添付の図面のいくつかに示す連結機構(機械的ロックを行う舌部と溝部、突き出し口部等)のように、複数の遮蔽パネル同士の連結及び/又はコネクタの使用を可能とするパネル設計又は構造を備えることができる。遮蔽セグメントは壁形状を含むかあるいは壁形状とすることができ、複数の遮蔽パネルは壁を形成する複数の壁パネル(あるいはその部分)で構成することができる。壁は、反応装置や炉、あるいはその一部を取り囲むことができる。遮蔽セグメントは、何らかの化学薬品(例えば化学ガス)から反応装置や炉あるいはその一部を遮蔽することができる。例えば、遮蔽セグメントは、その反対側に例えば遮断セグメントのような何らかの材料が存在している場合はその材料、及び/又は反応装置や炉の外側金属ケーシングを遮蔽又は保護することができる。
【0116】
複数の遮蔽パネルは、パネル上の連結機構(例えば、舌部及び溝部)及び/又はここにさらに例示的に記載される1又は2以上のコネクタを用いて連結される。例えば、或るコネクタは四つの遮蔽パネルのそれぞれのパネルのコーナと連結するように設計されており、別のコネクタは2つの遮蔽パネルを共に連結するように設計されている。これについては、例えば図2、図3及び図5に図示されている。さらに、オプションとして、図面に示すように、複数の遮断パネル同士、遮蔽パネル同士を夫々連結するために同一のコネクタを使用することができる。このオプションでは基本的に、遮断パネルと遮蔽パネルとが互いに隣接し、かつ両者はコネクタの同じ溝あるいはスロット内に嵌合するようになっている。
【0117】
遮蔽セグメント、例えば遮蔽パネルは、厚さを約3mm〜約70mm、約5mm〜約60mm、約10mm〜約50mmとすることができる。
【0118】
少なくとも1つの遮蔽層を含む遮蔽セグメントは1つ乃至25あるいはそれ以上の遮蔽層で構成することができ、これらの遮蔽層は各々材質、特性、厚さ及び/又は寸法等に関して同一でも異っていてもよい。2以上の遮蔽層が遮蔽セグメントを構成する場合には、遮蔽セグメント全体の総厚みは、上述の通りであり、即ち、約3mm〜約70mmである。1つの遮蔽層の総厚さは、約3mm〜約70mmとすることができる。一般に、2つ以上の遮蔽層が存在する場合には、個々の遮蔽層の厚さは約1mm〜約20mm、例えば約3mm〜約10mmの範囲とすることができる。
【0119】
炭素繊維剛性ボード、炭素繊維硬化フェルトボード及び炭素繊維を含む類似の材料からなることが可能な少なくとも1つの遮蔽層に関しては、炭素繊維対樹脂の重量比率として、例えば、約1部の炭素繊維:約0.02部の炭化樹脂乃至1部の炭素繊維:3部の炭化樹脂、あるいはこの範囲内外の他の炭素繊維:樹脂の比率とすることができる。
【0120】
少なくとも1つの遮蔽層を形成する種々の材料に関して、グラファイトプレートはEY308の商品名でモーガンAM&Tから市場で入手することが可能である。このグラファイトは、切削/機械加工して適当な形状の遮蔽パネルとすることができる。
【0121】
遮蔽セグメントにおけるグラファイトプレートは、押し出しグラファイト、一軸加圧加工グラファイト、静水圧加圧加工グラファイト等とすることができる。
【0122】
グラファイトプレートは、以下の特性の少なくとも一つ以上の特性を有することができる。
(a) 見かけの密度が少なくとも1.7g/cm3(例えば、1.7g/cm3〜2.5g/cm3、1.8g/cm3〜2.5g/cm3、2.0g/cm3〜2.5g/cm3);
(b) 四点負荷法(ASTM C651)を用いて測定した場合に、曲げ強度が少なくとも8,500psi(例えば、8,500psi〜15,000psi、10,000psi〜15,000psi、12,000psi〜20,000psi);
(c) 圧縮強度が少なくとも13,500psi(例えば、13,500psi〜20,000psi、15,000psi〜20,000psi、17,500psi〜25,000psi)(ASTM C695);
(d) 二軸プッシュロッド膨張計を用いて測定した場合に(ASTM E228)、熱膨張係数が5x10−6mm/(mm℃)(例えば、0.1x10−6〜4.9x10−6mm/(mm℃)、1x10−6mm/(mm℃)〜1x10−7mm/(mm℃));
(e) ショアー硬度が少なくとも50(例えば、50〜100、60〜100,70〜100);
(f) 気孔率が15%未満(例えば、1%〜15%、5%〜15%、2%〜10%);及び/又は
(g) ナトリウムが20ppm未満(例えば、1ppm〜19ppm、5ppm〜15ppm)、カルシウムが20ppm未満(例えば、1ppm〜19ppm、5ppm〜15ppm)、鉄が20ppm未満(例えば、1ppm〜19ppm、5ppm〜15ppm)、バナジウムが20ppm未満(例えば、1ppm〜19ppm、5ppm〜15ppm)、チタンが20ppm未満(例えば、1ppm〜19ppm、5ppm〜15ppm)、ジルコニウムが20ppm未満(例えば、1ppm〜19ppm、5ppm〜15ppm)、タングステンが20ppm未満(例えば、1ppm〜19ppm、5ppm〜15ppm)、ホウ素が5ppm未満(例えば、0.1ppm〜4ppm、1ppm〜3ppm)、リンが5ppm未満(例えば、0.1ppm〜4ppm、1ppm〜3ppm)、あるいはイオウが50ppm未満(例えば、1ppm〜49ppm、1ppm〜30ppm、1ppm〜20ppm、0.1ppm〜10ppm)あるいはそれらの任意の組み合わせの純度。すべての純度レベルはここにおいて及び本願を通して重量に基づく。
【0123】
グラファイトプレートは特性(a)のみ、特性(b)のみ、特性(c)のみ、特性(d)のみ、特性(e)のみ、特性(f)のみ、あるいは特性(g)のみを有し得る。遮蔽セグメントは、例えば特性(a)と(b);(a)、(b)と(c);(a)、(b)、(c)と(d);(a)、(b)、(c)、(d)と(e);(a)〜(f);(a)〜(g)、あるいはこれらの種々の特性の任意の組み合わせをもち得る。好ましくは、遮蔽セグメントは(a)〜(g)の全ての特性を有する。特性(g)に関しては、リストした元素について全ての純度レベルが備わっていることも可能であり、あるいは1つ以上、2つ以上、3つ以上、4つ以上、5つ以上、6つ以上、7つ以上、8つ以上あるいは9つ以上の純度レベルを任意の組み合わせで備わっていることもできる。
【0124】
遮蔽セグメント、例えば遮蔽パネルは、厚さが約3mm〜約70mm、約5mm〜約50mm、約10mm〜約40mm、約15mm〜約40mm等とすることができる。パネルとして遮蔽セグメントは平坦な前面と平坦な後面、及び例えば、厚さを規定する四つの縁部とを有することができる。遮蔽セグメントが少なくとも1つの遮蔽パネルの場合には、パネルは例えば長方形を含む多角形等の任意の幾何学形、即ち形状を有することができる。例えば、長方形の場合に寸法(長さと幅)は、約3インチ(76.2mm)〜約60インチ(1524mm)、例えば約10インチ(254mm)〜約40インチ(1016mm)とすることができ、また、前述の厚さとすることができる。
【0125】
遮蔽層は、前述の通り、CFCとしても知られている炭素繊維複合体からなることもできる。遮断層に関して前述したように、少なくとも1つの遮蔽層が炭素繊維剛性ボードであってもよい。少なくとも1つの遮蔽層が前述のように炭素繊維硬化フェルトからなることができる。少なくとも1つの遮蔽層は、遮断材料について上述した剛性−可撓性ハイブリッドからなることができる。
【0126】
分割セグメントに関しては、図面に示すように、分割セグメントは、反応装置あるいは炉の種々の部分を同一の反応装置あるいは炉の他の部分から分離することができる。分割セグメントは、一つあるいは2つ以上のパネルあるいはそれらの部分からなり、反応装置あるいは炉内部に1つの壁あるいは一連の連結壁を形成することができる。分割セグメントは、遮断セグメント及び/又は遮蔽セグメントによって取り巻くこともでき、あるいは取り囲むこともできる。例えば、分割セグメントは、種々の内部ヒーターロッドあるいはフィラメントあるいはそれらの部分を分離あるいは隔離することができる。例えば、図13に示すように、反応装置の基部プレートは、ヒーターロッドあるいはフィラメントを受ける円筒形の孔等の一連の開口部を有し、部分壁を形成する分割プレートを用いて、フィラメントを受けるこれらの種々の孔を互いに区切ることができる。例えば、加熱ロッドを受ける種々の孔を区切ることあるいは孔をグループ分けすることが、図20と図16に図示してある。分割セグメントは、少なくとも1つの分割層からなることもできる。分割層は、少なくとも1つの遮蔽層と同じ材料、例えばグラファイトプレート、及び/又は炭素繊維複合体、及び/又は炭素繊維剛性ボード、及び/又は炭素繊維硬化フェルト、及び/又は剛性−可撓性ハイブリッドボード、あるいはそれらの組み合わせからなることができる。分割プレートは上述の少なくとも1つの遮蔽層と同一の寸法、パラメータ、及び/又は特性を備えることができ、それらのものを参照して本明細書に取り込む。分割セグメントを形成するために、異なった遮蔽層の任意の組み合わせを使用できる。二層以上の分割層を用いて分割セグメントを形成する場合には、二層あるいはそれ以上の分割層を接着するか、あるいは接着でない場合には恒久的にあるいは取り外し可能に一緒に固定して複合体を形成することができる。例えば、二層あるいはそれ以上の分割層を、例えば100℃〜1,000℃の温度で、例えば熱と圧力を遮断層に付加する等の種々の方法を用いて積層することができる。
【0127】
少なくとも一層の分割層を有する分割セグメントは、複数の分割パネルの形状を取り、また複数の分割パネルからなることもできる。分割パネルは、例えば互いに交差可能な一連の連結壁のような、壁あるいはその部分を形成することができる。これらの分割パネルは互いに同一の寸法を有することもでき、同一の封じ込めシステムの一部とすることもでき、あるいはオプションとして、複数の分割パネルが異なる寸法を持つこともできる。さらに、分割パネルは、遮断パネル及び/又は遮蔽パネルと同一あるいは異なった寸法を有することもできる。分割パネルは、オプションとして各分割パネルを構成する材料と同じ材料を有することができ、あるいはオプションとして一層あるいはそれ以上の分割パネルは他の一層以上の分割パネルとは異なる分割パネルを含むことができる。分割セグメントは、反応装置あるいは炉の種々の部分を同一の反応装置あるいは炉の他の部分から分離する。分割セグメントは、さらに遮蔽セグメントと同様の態様で遮蔽体として機能をすることができる。
【0128】
分割セグメントが複数の分割セグメントからなる場合には、例えば本願に添付の図面に示すように分割パネルを一緒に連結するのを可能とするパネル設計あるいは構造を有することができる。このことは、連結機構(例えば、舌部と溝部)を有する分割パネルによって、及び/又はコネクタの使用によって達成できる。複数のパネルを縦及び/又は横に連結することによって、1つの壁あるいは一連の壁を形成することができる。
【0129】
分割セグメント、例えば分割パネルは、厚さを約3mm〜約70mm、約5mm〜約50mm、約10mm〜約40mm、約15mm〜約40mm等とすることができる。パネルとしての分割セグメントは、平坦な前面及び平坦な後面、及び、例えば厚さを規定する四つの縁部を持ち得る。分割セグメントが少なくとも1つの分割パネルの場合には、パネルは例えば長方形を含む多角形等の任意の幾何学形あるいは形状を取ることができる。例えば、長方形の場合には、寸法(長さと幅)は約3インチ(76.2mm)〜約60インチ(1524mm)、例えば約10インチ(25.4mm)〜約40インチ(1016mm)とすることができ、前述の厚さを有する。
【0130】
さらに典型態様で記載する一つあるいは2つ以上のコネクタを用いて複数の分割パネルを連結することができる。分割セグメント、例えば分割パネルは個々の分割層に対し遮蔽セグメントと同じ全厚さ及び/又は厚さを有することができる。
【0131】
遮断セグメント及び/又は遮蔽セグメント及び/又は分割セグメントに存在するいずれの層においても、カーボンブラック粒子、コークス粒子及び/又はセラミックファイバー等のフィラーが存在していても良い。遮断セグメント及び/又は遮蔽セグメント及び/又は分割セグメントのいずれも、例えば、デニールあるいは線状質量密度が約1.0〜50デニールである炭素繊維を含むことができる。遮断セグメント及び/又は遮蔽セグメント及び/又は分割セグメントあるいはそれらの任意の層は約0.05〜0.15g/ccの範囲の密度を有することができる。
【0132】
遮断セグメント及び/又は遮蔽セグメントは、各それぞれのセグメントと同じ材料でできた上蓋及び/又は基部を有することができ、上蓋及び/又は底基部は1つのピースあるいは一緒に結合して、所望であればオプションとして連結することも可能な複数のピースとすることもできる。基部は、例えば図13に示すようなヒーターロッドを受ける複数の孔等を有する反応装置あるいは炉の基部プレートと同じ設計テンプレートを有することもできる。複数のピースを用いて基部プレートを形成する場合には、個々のピースは、例えば図9に示すような連結構造を有することもでき、この場合には基部を形成する各パネルには棚部が存在し、複数のピースが一緒に連結されるようになっている。
【0133】
コネクタは、例えば図面(例えば、図19あるいは図21〜図28)に示すような種々の形状をとることができる。これらの種々のコネクタは、遮断セグメントを形成する複数の遮断パネルを連結するために使用することができ、及び/又は遮蔽セグメントを形成する複数の遮蔽パネルを連結するために使用することができ、及び/又は分割セグメントを形成する種々の分割パネルを連結するために用いることができる。これらのコネクタはグラファイトから形成することもでき、あるいはグラファイトからなることもでき、さらに、コネクタは例えば図面に示す種々の形状に機械加工することができる。複数のコネクタのグラファイトは、遮蔽パネルに対して上述したグラファイトと同一の物性を有し、コネクタが反応装置あるいは炉の状況に確実に耐えるようにすることができる。
【0134】
本発明の目的は、オプションとして、遮断セグメントに対して前述した二次的材料が、遮蔽セグメント及び/又は分割セグメント及び/又は1つ又は2以上のコネクタについても存在することもできる。二次的材料に関する詳細及びオプションはここでも等しく適用され、繰り返しを避けるため、ここで参照することによって組み込む。二次的材料は、遮断セグメントに関して前述した態様で封じ込めシステムの任意の構成部品を部分的にあるいは完全に取り囲むことができる。
【0135】
上述したように、遮断セグメントは、例えば図3に示すように遮蔽セグメントを取り囲むことができる。遮断セグメントは、遮蔽セグメントと物理的に接触させることができる。遮断セグメントは、円筒状あるいは多角形状とすることができる。遮蔽セグメントは、例えば図3に示すように円筒状あるいは多角形状とすることができる。
【0136】
遮断セグメント及び遮蔽セグメントは、反応装置のヒーターあるいは反応装置等のヒーターロッドを取り囲む壁あるいは複数の壁とすることができる。遮断セグメント及び遮蔽セグメントは、大きさが15cm以下の空隙が遮断セグメントと遮蔽セグメントとの間に存在するように、互いに隣接(及び/又は互いに平行に)させることができる。遮断セグメント及び遮蔽セグメントは互いに接触するか、10cm以下、5cm以下、1cm以下、あるいは0.5cm以下の空隙を形成するようにもできる。空隙が極端に小さいか、あるいは存在しない場合には、もし反応装置内で蓄積が多くなると危険となり得るメタン等のガスが溜まるようなスペースを回避することができる。
【0137】
遮断セグメントは、上述したように、一緒に連結されて円筒形状あるいは多角形状を形成する複数の遮断パネルからなることが可能であり、かつ遮蔽セグメントは一緒に連結されて円筒形状あるいは多角形状を形成する複数の遮蔽パネルからなることが可能である。複数の遮断パネルは複数のコネクタによって互いに連結させることができ、かつこれらの同一のコネクタ(あるいは異なるコネクタ)は、例えば図5、図6、図7に示すような複数の遮蔽パネルを一緒に連結することもできる。
【0138】
非限定的な説明として、図1〜図31を参照すると、本発明の封じ込めシステムの外側遮断セグメント1、遮蔽セグメント4及び分割セグメントを図示する。特に他の指摘がなければ、これらの図において同様に使用される参照番号は同一の特徴を示す。
【0139】
図1を参照すると、外側遮断セグメント1は、適当な連結メカニズムによって一緒に連結された複数の遮断パネル2からなる組立体により形成されており、これについては本願の他の図でより詳細に説明する。外側遮断セグメント1は、連結する個々の遮断パネル2から組み立てられたリング形状のサブアッセンブリ3から組み立てることができる。縦に積み重ねたリング形状のサブアッセンブリ3の寸法及び数によって、外側の遮断セグメント1の高さが決まる。リング形状のサブアッセンブリ3は図1に示すように例えば高さ方向に3個積み重ねることができ、他の個数積み重ねることができる(図2、図4、図5、図6等)。
【0140】
図2及び図3を参照すると、内側の遮蔽セグメント4は、外側遮断セグメント1の内部にフィットする大きさとされている。内側の遮蔽セグメント4は、複数の遮蔽パネル5の組立体によって形成されている。内側の遮蔽セグメント4は、コネクタ7と協働して個別の連結遮蔽パネル5から組み立てたリング形状のサブアッセンブリ6によって組み立てることができる。リング形状のサブアッセンブリ6の寸法と個数とによって、内側遮蔽セグメント4の高さが決まる。リング形状のサブアッセンブリ6は、図1に示すように例えば高さ方向に3つ積み重ねることができ、又は、他の数を積み重ねることができる(例えば、図2、図4、図5、図6等)。さらに、図3を参照すると、外側遮断セグメント1の蓋(頂部)8及び基部プレート(底部)9と内側遮蔽セグメント4の蓋(頂部)10及び基部プレート(底部)11も一部を取り除いて図示してある。
【0141】
外側遮断セグメントあるいは内側遮蔽セグメントのいずれかがどの程度個別のパネルに分解されるかには制限はない。本発明で使用される最も簡易ではあるが非常に効果的なパネルは、長方形あるいは正方形あるいは他の多角形を有する。本願の種々の図に示すように、外側遮断セグメント及び内側遮蔽セグメントの個々のパネルは、長方形状となっている。遮断セグメントは、例えば3個のリングで組み立てることができ、各々のリングは20個あるいはそれ以外の数で連結されたパネルによって形成する。したがって、例えば合計で60個のパネルによって、外側遮断セグメントの円筒形本体を形成することができる。内側遮蔽セグメントも、例えば3個のリングで組み立てることができ、各々のリングは20個あるいはそれ以外の数で連結されたパネルによって形成することができる。図示するように、相互連結された遮蔽パネルは、各パネルの頂部及び底部において、そのリング状のサブアッセンブリ間を橋渡し可能なコネクタによって連結されている。熱変換装置において保護を付与する為には、内側遮蔽セグメント4における各パネル5の高さと幅は、例えばそれぞれ27.2インチ(69.0cm)及び9.6インチ(24.2cm)あるいは他の寸法とすることができる。熱変換装置において遮断性を付与するためには、外側遮断セグメント1における各パネル2の高さと幅は、例えばそれぞれ27.9インチ(70.8cm)及び9.99インチ(25.4cm)あるいは他の寸法とすることができる。遮断セグメント及び遮蔽セグメントは、例えば図3においては円筒体として組み立てた状態で図示しているが、本発明は円筒体に限定されるものではなく、変換チャンバ周囲に効果的な遮断性を付与する任意の他の形状体、例えば、楕円形、角形あるいは任意の必要な横断面を有する管状体を用いることができる。
【0142】
図4を参照すると、外側遮断セグメント1と内側遮蔽セグメント4の組立体が横断面で示されており、内側遮蔽セグメント4のリング形状のサブアッセンブリ6が外側遮断セグメント1のリング形状のサブアッセンブリ3の内側に同心円状にかつ近接して配置されている。図4に示す部分101は、図6と図7でより詳細に説明する。
【0143】
図5を参照すると、基部プレート9上の外側遮断セグメント1の最下方のリング状サブアッセンブリ301と基部プレート11上の内側遮蔽セグメント4の最下方のリング状サブアッセンブリ601の組立体が、一部を取り除いた図で示されている。例えば、他の図(例えば、図2、図3)に示すように、中央コネクタ7を用いて内側遮蔽パネル5の頂部の角部をその上に積み重ねた他の内側遮蔽パネルに連結している。
【0144】
図6と図7を参照すると、図4に示す組立体の部分101を拡大図で示す。内側遮蔽パネル501、502は、コネクターピン23を含む中央コネクターユニット7によって連結されている。他の遮蔽パネル5も、同様に類似のコネクターユニットによって連結されている。遮蔽パネル502に関して示すように、また他の遮蔽パネルにも該当するが、パネルは内側壁12と外側壁13とを有する。外側遮断パネル201と202は、側面壁20で互いに当接している。遮断パネル202に関して示すように、また他の遮断パネルにも該当するが、パネルは内側壁18と外側壁19とを有す。遮断パネル2(例えば、201、202)は、例えばここに示すように、図示した側面縁部を有する単一の単体部品とすることができる。壁18と19の間に示すセグメント181、182及び183は、遮断パネル2のこれらの縁部で高さに相違があることを示す。例えば、上昇させた尾根状セグメント182は、その各隣接側に高さの低い棚セグメント181と183とを有する。図7では、コネクタ7を除去して遮断パネル2と遮蔽パネル5との間の転結部のいくつかの特徴を示す。内側遮蔽パネル5上のスロット24は、それに合わせてコネクタ7のピン23を挿着した場合にピンを受けることができるようになっている。
【0145】
外側遮断セグメントにおいては、連続するユニット間の連結部での連結機構が遮断ライナーセグメントの内側面及び外側面との間の側壁20に沿って蛇行する行路を形成して、熱損失及び排ガスの封じ込めを阻止することが好ましい。複数の遮断パネル2は、スナップ式に一緒に嵌合して、強固な連結をし、それらが外れるのを防止することもできる。内側遮蔽パネル5に対しては、遮断ライナーの内側面と外側面との間に蛇行行路を形成する必要はない。緊密に挿着させた当接ジョイント17をコネクタ7と組み合わせれば、反応ガスをチャンバ内部に封じ込めるには十分とすることができる。隣接するパネルを互いに当接させた場合に、パネルがリング状になるように組み立てることが可能な態様となるようにパネル5の各側壁に角度をつけることもできる。
【0146】
好ましくは、内側遮蔽セグメントの各遮蔽パネル5の前面(内面)12と後面(外面)13及び外側遮断セグメントの各遮断パネルの前面(内面)18と後面(外面)19は平坦でかつ平行とすることができる。湾曲面あるいは弓状のタイプの面に比較して、平坦な面の方が形成し易く、限られた機械加工操作のみ必要とされる。形成技術の例としては、加圧成形、例えば静水圧加圧加工及び均圧加圧加工(iso-pressing)あるいは一体成形が挙げられるが、これらのものに限られるものではない。連結機構を形成する凹部と凸部はユニットに機械加工したり、あるいは形成操作の間に形成することができる。前面及び後面を平坦にする場合には、リングは多角形状を有することができる。より良く円筒形に近接させるためには、リングを10個以上、あるいは好ましくは20個以上のパネルから形成することが好ましいということができる。図1乃至図3は、これらを説明する図であるが、複数の連結パネル2と5の組立体から形成した外側遮断セグメント1と内側遮蔽セグメント4の斜視図を示し、各パネル2と5の前面(内面)壁12と18及び後面(外面)壁13と19は平坦でかつ平行となっており、その断面は多角形状となっている。
【0147】
図8を参照すると、頂部21と底部22とを有する遮断パネル202を、頂部15と底部16を有する内部遮蔽パネル502と組み立てた状態で示し、コネクタ7を組立体のコーナの配置位置に示す。
【0148】
図9を参照して、図示の中央コネクタ7は、一対の離間し且つ平行に延びる垂直の壁部材71と72を有し、壁部材71、72は、上方に向いた底面731と下方に向いた底面732とを有する横方向に延びる架橋部材73によって連結されている。架橋部材73は、部材71と72の間の横方向の間隔を規定する。上方及び下方のスロット25と251は、それぞれ架橋部材73の壁部材71と72及び上方と下方に向いた底壁731と732によって規定されている。架橋部材73は、壁部材71と72のほぼ高さ中央部に位置している。一般的には、コネクタ7の横断面は、H形状とすることができる。中央コネクタ7は、一対の垂直壁部材71と72の各々の部材と架橋部材73の中央領域に角部あるいは曲げ部701を有する。この曲げ部701は、離間させて平行に延びかつ架橋部材の上方及び下方に延びる壁部材部710、720及び711、712を連結する。各スロット25、251は、2つの連結溝部252、253によって形成することができる。溝部252、253は、角型U字状あるいはU字状を形成することができる。曲げ部701によって、2つの交差溝部252、253の間の角度α(アルファ)を規定することができる。2つの溝部252、253の間に規定される角度は、例えば約160°〜約164°(例えば約162°)とすることができる。通常、コネクタ7は内側遮蔽セグメント5に配置され、コネクタの角度α(及び曲げ部701)は図6、図7等に示すように内側遮蔽セグメントパネル5の内壁12と同じ方向に向いている。ピン23は、架橋部材73の上方及び下方のスロット25、251の溝部252、253内部に突出する。それぞれの溝部への突出距離は、例えば各ピン23と同一とすることができる。コネクタ7のピン23は、全体のコネクタ7の同一本体の一部とすることもできる。ピン23は、例えばコネクタ本体の残部を形成するために用いる同一で単一のピースから機械加工された構成として形成され、例えばグラファイトから作成することができる。
【0149】
図10を参照すると、1つの内側遮蔽パネル5が示されており、パネルの4つの角部のスロット24はコネクタ、例えば中央コネクタ7あるいは本願の他の図に示す上部あるいは底部のコネクタのピン23を受けるようにされている。
【0150】
図11を参照すると、パネル2の一方の側面に舌部42と他方の側面に溝部43とを有する遮断パネル2の上面21が示されている。外側遮断セグメントの各側壁20はスロット26を有し、スロットはパネルに沿って延び、隣接するパネル上の相補的なスロットと協働し中央コネクタ7等のコネクタを用いて隣接するユニットを一緒に連結するための溝部を形成する。図示するように、図6と図7は、図11にも示されている舌部42と溝部43とを有する2つの当接する連続パネル2の間に形成された結合部の例である。隣接するパネルのスロット26を合わせて、舌部と溝部を連結し、パネル2を一緒に固定することができる(図6、図7参照)。このタイプの相互連結機構は隣接するパネルをリング状に固定するだけではなく、熱損失を阻止するために遮断ライナーの内側面と外側面との間に蛇行した行路を付与する。舌部と溝部配列に加えて、互いにスナップ式に一緒に嵌合する溝部とキー又は蟻継機構を用いることによって、上記連結を行うための代替機構となる。コネクタ7は内側遮蔽パネルを連結するだけではなく、内側遮蔽パネルを外側遮断セグメントに連結することもできる。本実施例では、コネクタ7の設計により、パネル2をスロット26内に捕獲することによって内側遮蔽パネル5と隣接外側遮断パネル2にスロット25(あるいは251)が集まるようにすることもできる。例えば、図6、図7等に示すようにコネクタを内側遮蔽パネル5と一緒に連結する場合に、図11に示すパネル2の反対側面のスロット26を、例えば、図9に示す中央コネクタ7の壁部712、720を収容するように形成することもできる。
【0151】
図12を参照すると、パネル203と204として符番した2つの遮断パネル2は側壁20を有し、スロット26は組み立てる前には上下に離間した位置にあることを示す。例えば、図6、図7及び図11に関して示す外側遮断パネルの側壁に形成した連結機構に加えて、各遮断パネル203と204の頂部21と底部22にも連結機構を設けることができる。図12等に示す特定の実施態様では、各パネルの頂部21と底部22は舌部21と溝部22の配列を有し、それぞれ該パネルの上方及び下方の隣接パネルの溝部と突出部と協働するようになっている。図12に示すように各パネル2の4つの全ての側面に連結機構を有することにより、各ユニットのそれぞれの側面がパネルのそれぞれの側面に横方向に配置された隣接パネルと協働することが可能となるばかりではなく、パネルの頂部及び底部もパネルの上方及び下方に配置した隣接パネルと協働することも可能となる。使用時には、各パネルはリング状遮断セグメントの内部で連結され、連続してリングの数を増やすことによって遮断セグメントの高さを高くし、図1〜図3等に示すような円筒体を形成することもできる。
【0152】
図13を参照すると、外側リング形状の溝31及び下の外側遮断セグメントの基部プレート9とを含む内側遮蔽セグメントの基部プレート11が部分断面図で示されている。溝部31は、本願に示す内側遮蔽部材の終端コネクタ及びパネルを受けることができる。リング形状にパターン化した内部スロット38と37と、溝部31とリング形状にパターン化したスロット38とを、あるいはスロット38と37とをそれぞれ連結し半径方向に伸びるスロット381と371とで基部プレート11の表面を複数の領域111、112、113、114等に細分割することができる。これらの分割プレートを受ける溝部及び/又はスロットは一つあるいはそれ以上の孔52を完全に取り囲むことができる。孔52は、基部プレート9と11とを完全に貫通して延びる。孔52は、例えば変換装置のヒーターロッドを収容するのに使用することができる。細分化された領域111、112、113及び114を、本図で示すような分割プレートによって取り囲み、チャンネルを形成することができる。図示するように、細分化した領域は類似あるいは異なった幾何学形状を有する。
【0153】
上述した分離した個々の連結パネルの組立体で形成した遮断ライナーに加えて、外側遮断セグメント9(図3、図13)と内側遮蔽セグメント11とを有する装置の基部プレートと、外側遮断セグメント8(図3、図13)と内側遮蔽セグメント10とを有する装置の蓋も連結パネルの組立体から形成することができる。遮断セグメントに対して上述した類似の連結機構を用いて基部プレート中のパネルを一緒に連結することができ、それにより熱損失と排気ガスの封じ込めを阻止するために基部プレートの上面と底面との間に蛇行行路を付与することができる。 頂部カバーに遮断性を付与するために、遮断外蓋によって頂部カバーの一部を形成することができる。図13に示す基部プレートは、2つのプレート:内側遮蔽セグメントと協働して変換プロセスの間に反応ガスを収容するグラファイトプレート11と変換プロセスの間に遮断性を付与する外側遮断セグメント9で形成することができる。基部プレート9と11については、蓋8と10を複数の連結ユニットの組立体から形成することができる。
【0154】
図14を参照すると、一側面に隆起させたリブ30を有する終端(頂部あるいは底部)コネクタ27が図示されており、リブは基部プレート11(図13、図15等に示す)の溝部31に挿着することができるようになっている。コネクタ27の反対の側面上のスロット28は、内側遮蔽パネル5と外側遮断パネル2とを受け入れるように構成されている。図14に示す終端コネクタ27の溝部間に中央コネクタ7の角度αと同一の角度(例えば、約162°)をつけることもできる。ピン29は溝部28内部に突出して内側遮蔽パネル5のスロット24に挿着することができるようになっており、コネクタ7におけるピン23によって行ったようにコネクタ27の本体と一体に形成することもできる。
【0155】
図15を参照すると、終端コネクタ27をどのようにして底部リング状サブアッセンブリ遮蔽パネル5と基部プレート11に装着するかの例が示されている。終端コネクタ27は、図14に示すように、リブ30を図15に図示の基部プレート11の溝部31に挿着するために反転させることができる。
【0156】
図16に分割プレート32によって熱変換装置内に形成したチャンネル115の例を示す。溝部31(例えば、図15)に関して、分割セグメント(例えば、複数のパネル)を半径方向内側に配置することができる。中央コネクタ33を少なくとも部分的に用いて、分割パネル32を連結する。箇所321で図示するように、分割パネル32を交差させて当接停止部を形成することができ、分割パネルは該交差部においてコネクタを用いることなく互いに出会い、また他の交差部ではコネクタ33によって連結することもでき、少なくとも1つのチャンネル領域115を完全に取り囲み規定する分割パネル32の配列を形成する。
【0157】
図17を参照すると、分割パネル32により熱変換装置内部に形成されたチャンネル115の正面透視図が示され、分割パネルは分割パネル用中央コネクタ33を用いて分割パネルサブアッセンブリ34に組み立てられている。
【0158】
図18を参照すると、分割パネル用中央コネクタ33を用いて連結されたチャンネル分割パネル32が示されている。分割パネル32はスロット241を有し、該スロットは遮蔽パネル5におけるスロット24と同様に機能してピンあるいはコネクタ(例えば、33)を受ける。
【0159】
図19を参照すると、分割パネル32を受けるスロット35を有し分割パネル32を連結するための中央コネクタ33が示されており、ピン36がY字形状の架橋部材331の上下の面から上下に延びている。ピン36は、コネクタ33の上方あるいは下方から挿着された分割パネル32を適所に固定するのに使用することができる。ピン36は、例えばコネクタ7におけるピン23と終端コネクタ27におけるピン29と同様に、コネクタ33の本体と一体的に形成することができる。
【0160】
図20を参照すると、基部プレート11に連結した内部分割パネル組立体34の一部の数個のチャンネル分割パネル32が示されている。リング形状にパターン化されたスロット38及び交差する半径方向に延びるスロット381が、基部プレート11の外側溝部31の内部に位置している。スロット38と381は、分割パネル32を設置するために終端コネクタ44を受けるように形成されている。分割パネル中央コネクタ47は分割パネル32の反対側の頂部縁部上で用いられ、上下方向に分割パネル組立体を連続させる。リング形状にパターン化した少なくとも1つの追加スロット37をリング形状にパターン化したスロット38の内部に位置させることができ、前者スロットも本願の他の図に示すような分割パネルを取付けるのに使用することができる。このようにして、例えばヒーターロッドを収容するための1つあるいはそれ以上の孔52を例えば図20で示すように分割パネル32によって部分的にあるいは完全に取り囲むことができる。
【0161】
図21を参照すると、終端(頂部及び底部)コネクタ44が示されており、該コネクタは交差する溝部39と391とによって形成された約138°〜約142°(例えば140°)の角度及び交差する溝部39と392及び交差する溝部391と392とによって形成される約108°〜約112°(例えば110°)の角度を有する。他の実施例では、これらの角度は他の値、例えば2つの角については例えば約120°、あるいはその他の値とすることができる。ピン41は、Y字状架橋部材332の上面から溝部39、391及び392内部に延びている。架橋部材332は、架橋部材の底壁と一緒に溝部39、391及び392を規定する内側に向く垂直壁を有するコネクタ44の部分441、442及び443を連結する。ピン41は、コネクタ44の上方から挿着した場合に、分割パネル32を適所に固定するために用いることができる。例えばコネクタ7におけるピン23、中央コネクタ33におけるピン36及び終端コネクタ27におけるピン29によって行われているように、ピン41をコネクタ44の本体と一体として形成することができる。コネクタ44は、その下面から突出し溝部39、391と392を有する面の反対側にリブ40を有する。リブ40は、基部プレート11上のスロット38と381とに一致するように形成することができる。コネクタ44の下面から突出するリブ40は、基部プレート11のスロット38と381に挿着されてコネクタ44を基部プレート11に取付けることができるようになっている。リブ40は、コネクタ40の溝部39、391と392と反対方向に位置しかつコネクタの溝部によって形成された指示角度に対応した角度を形成する複数の部分を有することができる。従って、リブ40はY字形状とすることができる。図29はスロット38と381の交差部を示し、コネクタ44が例えば分割パネル32を基部プレート11に連結するために使用することができるようになっている。コネクタ44は使用時に方向付けが可能とされて、コネクタ44の溝部39及び391の下のY字形状のリブ40の部分をリング形状にパターン化されたスロット38に装着可能とされ、かつ溝部392の下のリブ40の部分は半径方向に延びるスロット381に装着可能とされる。分割パネル32はコネクタ44の溝部39、391と392に上方から装着可能となっている。図30は、部分441、442及び443の間に形成され、矢印で示す溝部39、391及び392の位置と方向を有するコネクタ44を示す。図31は、溝部39と391との間に形成される角度α1(140°)と溝部391と392との間(同様に溝部39と392との間)に形成された角度β(110°)とを示すコネクタ44の平面図である。
【0162】
図22を参照すると、底部コネクタが示されており、該底部コネクタは交差する溝部451と452とによって形成される約133°〜約137°(例えば135°)の角度と交差する溝部451と453及び交差する溝部452と453とによって形成される約103°〜約107°(例えば105°)の角度とを有する。ピン454が、Y字形状の架橋部材455の上面から溝部451、452及び453内に突出している。架橋部材455は、架橋部材の底面とともに溝部451、452と453とを形成する内向垂直壁を有するコネクタ45の部分456、457と458とを交差させる。ピン454は、コネクタ45の上方から挿着させた分割パネル32を固定するために用いることができる。コネクタ44におけるピン41及び本願で示す他の類似のピンで行っているように、ピン454をコネクタ45の本体と一体に形成することもできる。コネクタ45は、その下面から突出し溝部451、452と453とを有する側と逆側にリブ401を有する。リブ401は、基部プレート11上のスロットに合うように形成することができる。コネクタ45の下面から突出するリブ401は、基部プレート11上のスロット37と371に挿着され、コネクタ45を基部プレート11に取付けることができる。リブ401は、コネクタ45の溝部451、452と453の反対側に位置しかつ同溝部によって形成される表示角度に対応した角度をなす部分を有する。従って、リブ401はY字形状とすることができる。図29は、スロット37と371との交差部を示し、該交差部ではコネクタ45を用いて、例えば分割パネル32を基部プレート11に連結する。コネクタ45は使用時に配向可能とされ、コネクタ45の溝部451及び452の下のY字形状のリブ401の部分はリング形状にパターン化されたスロット37に装着可能とされ、また溝部453の下のリブ401の部分は半径方向に延びるスロット371に装着可能とされるようになっている。分割パネル32は、コネクタ45の溝部451、452、453に上方から装着可能となっている。
【0163】
図23を参照すると、底部コネクタ46が示されており、底部コネクタは交差する溝部461と462とによって約128°〜約132°(例えば130°)の角度及び交差溝部461と463及び交差する溝部462と463とによって形成される約108°〜約112°(例えば110°)の角度を有する。ピン464はY字形状に形成した架橋部材465の上面から溝部461、462及び463内に突出している。架橋部材465はコネクタ46の溝部466、467及び468を連結しており、コネクタは架橋部材の底壁と共に溝部461、462、463を形成する内向垂直壁を有する。ピン464はコネクタ46の上方から挿着したときに分割パネル32を適所に固定するために使用することができる。コネクタ44におけるピン41及び本願で表示する他の類似のピンで行われているように、ピン464をコネクタ46の本体と一体に形成することができる。コネクタ46は、その下面から延びて溝部461、462及び463を有する側と逆側にリブ402を有する。リブ402は、基部プレート11上のスロットと一致するように形成することができる。コネクタ46の下面から突出するリブ402は、基部プレート11上のスロット37と371に挿着され、コネクタ46を基部プレート11に取付けることが可能となっている。リブ402は、コネクタ46の溝部461、462及び463の反対側に位置しかつ該溝部によって形成される表示角に対応する角度をなす部分を有することができる。従って、リブ402はY字状に形成できる。図29はスロット37と371の交点を示し、該交点では、例えばコネクタ46を用いて分割パネル32を基部プレート11に連結するのに使用することができる。コネクタ47は使用時に配向可能となっており、コネクタ47の溝部461と462の下のY字形状のリブ402の部分がリング形状にパターン化されたスロット37に装着可能とされ、溝部463の下方のリブ402の部分が半径方向に延びるスロット371に装着可能とされるように、分割パネル32は、コネクタ46の溝部461、462と463に上方から装着可能となっている。基部プレート11上の異なった半径方向に延びるスロット371はスロット37に対して同一または異なった角度を形成することができ、コネクタ45と46はもし相違があればそれに対応して異なったリブ角度を有することもできる。
【0164】
図24を参照すると、中央コネクタ47が示されており、中央コネクタは交差溝部471と472によって形成される約138°〜約142°(例えば140°)の角度及び交差溝部471と473及び交差溝部472と473とによって形成される約108°〜約112°(例えば110°)の角度を有する。ピン474は、Y字形状の中央架橋部材475の上面及び下面から突出している。架橋部材475はコネクタ47の部分476、477及び478を連結し、コネクタの該部分は架橋部材の底壁と共に溝部471、472及び473を形成する内向垂直壁を有する。溝部の角度は、架橋部材475の両面の角度と同一とすることができる。コネクタ47の上方あるいは下方から溝部に挿着したときに、ピン474を用いて分割パネル32を適所に固定することができる。例えば、コネクタ7におけるピン23及びコネクタ33におけるピン36及び表示されている他の類似のピン等で行っているように、ピン474をコネクタ47の本体と一体に形成することができる。図29はリング形状にパターン化されたスロット38と半径方向に延びるスロット381の交差部を示し、交差部ではコネクタ47が例えばパネル11に積重される中央分割パネル32を連結するために使用することができる。使用時にコネクタ47を配向することができるようになっており、パネル11のリング形状にパターン化されたスロット38の上方で合わせて積み重ねた場合に分割パネル32がコネクタ47の溝部471と472に嵌合可能とされ、パネル11の半径方向に延びるスロット381の上方で合わせて積み重ねた場合に分割パネル32が溝部473に嵌合可能とされる。
【0165】
図25を参照すると、中央コネクタ48が示されており、中央コネクタは交差溝部481と482によって形成される約128°〜約132°(例えば130°)の角度及び交差溝部481と483及び交差溝部482と483とによって形成される約108°〜約112°(例えば110°)の角度を有する。ピン484が、Y字形状の中央架橋部材485の上面及び下面から突出している。架橋部材485は、コネクタ48の部分486、487、488を連結し、コネクタの該部分は架橋部材の底壁とで溝部481、482と483を形成する内向垂直壁を有する。溝部の角度は、架橋部材485の両面の角度と同一とすることができる。分割パネルをコネクタ48の上方あるいは下方から挿着した場合に、ピン484を用いて分割パネル32を適所に固定することができる。例えば、コネクタ7におけるピン23及びコネクタ33におけるピン36及び本願で表示されている他の類似のピン等で行っているように、ピン484をコネクタ48の本体と一体に形成することができる。図29は、リング形状にパターン化されたスロット37と半径方向に延びるスロット371の交差点を示し、この交差点においてコネクタ48を用いて、例えば基部パネル11の上方に積み重ねた分割パネル32を連結することができる。使用時にコネクタ48が配向可能となっており、パネル11のリング形状にパターン化されたスロット37の上方で分割パネルを合わせて積み重ねた場合に分割パネル32がコネクタ48の溝部481と482に嵌合可能とされ、かつパネル11の半径方向に延びるスロット371の上方で合わせて分割パネルを積み重ねた場合に分割パネル32が溝部483に嵌合可能とされるようになっている。
【0166】
図26を参照すると、中央コネクタ49が示されており、交差溝部491と492によって形成される約133°〜約137°(例えば135°)の角度及び交差溝部491と493及び交差溝部492と493とによって形成される約103°〜約107°(例えば105°)の角度を有する。ピン494が、Y字状の中央架橋部材495の上面及び下面から突出している。架橋部材495はコネクタ49の部分496、497と498を連結しており、コネクタの該部分は架橋部材の底壁とで溝部491、492と493を形成する内向垂直壁を有する。溝部の角度は、架橋部材495の両面の角度と同一とすることができる。ピン494を用いて、分割パネル32をコネクタ49の上方あるいは下方から挿着した場合にそれらを適所に固定することができるようになっている。例えば、コネクタ7におけるピン23及びコネクタ33におけるピン36及び本願で表示されている他の類似のピン等で行っているように、ピン494をコネクタ49の本体と一体に形成することができる。図29はリング形状にパターン化したスロット37と半径方向に延びるスロット371との交点を示し、該交点において、例えばコネクタ49を用いて基部プレート11に分割パネル32を連結できるようになっている。使用時にコネクタ49を配向させることが可能となっており、プレート11のリング形状にパターン化されたスロット37の上に合わせて分割パネルを積み重ねた場合に分割パネル32がコネクタ49の溝部491と492に嵌合可能とされ、プレート11の半径方向に延びるスロット371の上方に合わせて分割パネルを積み重ねた場合に分割パネル32が溝部493に嵌合可能とされるようになっている。図示されているように、基部プレート11上の異なった半径方向に延びるスロット371はスロット37に対して同一あるいは異なった角度をなすことも可能であり、それに対応して中央コネクタ48と49も角度が異なっている場合にはそれに応じる異なったスロット角を有することができる。
【0167】
図27を参照すると、頂部コネクタ50が示されており、頂部コネクタは交差溝部501と502によって形成される約128°〜約132°(例えば130°)の角度及び交差溝部501と503及び交差溝部502と503とによって形成される約108°〜約112°(例えば110°)の角度を有する。ピン504が、Y字状架橋部材505の上面から突出している。架橋部材505はコネクタ50の溝部566、567及び568を連結しており、コネクタの該溝部は架橋部材の底壁とで溝部501、502及び503を形成する内向垂直壁を有する。分割パネル32をコネクタ50の下方から挿着した場合に、ピン504によって分割パネルを適所に固定するのに用いることができる。例えば、コネクタ44におけるピン41及び本願で表示されている他の類似のピン等で行っているように、ピン504をコネクタ50の本体と一体に形成することができる。コネクタ50の上面から突出しているリブ506は頂部プレート10上のスロットに挿着可能となっており(図3に示す)、これは基部プレート11のスロット37と同様とすることができるが、挿着によってコネクタ50を頂部ベースプレートに取り付けるようになっている。リブ506は、頂部ベースプレート10のスロットに合致する形状とされている。リブ506は、コネクタ50の溝部501、502及び503と反対側に位置する部分を有し、該部分はコネクタの該溝部によって作られる表示角度に対応する角度をなす。従って、リブ506をY字形状に形成することができる。図29はスロット501、502と503及びその底面のピン504を用いて分割パネル32を連結するのに使用するコネクタ50を図示するが、頂部プレートに取り付けるために、リブを設けた面506がコネクタ50の上面で利用可能とされている。基部プレート11上の底部コネクタ46のリブ面402を図示するように配置し、それに符合するように頂部プレート10のスロットに対してコネクタ50のリブ面506を同様の配置で配向させることができる。
【0168】
図28を参照すると、頂部コネクタ51が示されており、該頂部コネクタは交差溝部511と512によって形成される約133°〜約137°(例えば135°)の角度及び交差溝部511と513及び交差溝部512と513とによって形成される約103°〜約107°(例えば105°)の角度を有する。ピン514が、Y字状に形成した架橋部材515の上面から突出している。架橋部材515はコネクタ51の部分581、582及び583を連結しており、該部分は架橋部材の底壁とで溝部511、512及び513を形成する内向垂直壁を有する。ピン514は、分割パネル32をコネクタ51の下方から挿着した場合に分割パネルを適所に固定するために用いることができる。例えば、コネクタ44におけるピン41及び本願で示されている他の類似のピン等で行っているように、ピン514をコネクタ51の本体と一体に形成することができる。コネクタ51の上面から突出するリブ516は頂部プレート10(図3参照)のスロットに挿着可能となっており、該スロットは基部プレート11のスロット37と同様のものとすることができるが、この挿着によってコネクタ51を頂部プレートに取り付けることができる。リブ516は、頂部プレート10のスロットに対応するように形作られるのがよい。リブ516は、コネクタ51の溝部511、512と513とは反対側に位置する部分を有するのがよく、該部分は該溝部によって作られる図示の角度に対応する角度をなす。したがって、リブ516はY字状であるのがよい。図29はスロット511、512と513及びその底面のピン514を用いて分割パネル32を連結するのに使用するコネクタ51を図示するが、頂部プレートに取り付けるために、リブ面516がコネクタ51の上面で利用可能とされている。基部プレート11上の底部コネクタ46のリブ面402を図示するように配置し、それに符合するように頂部プレート10のスロットに対してコネクタ51のリブ面516を同様の配置で配向させることができる。頂部プレート10は基部プレート11上のスロット371と同様に半径方向に延びる相異なるスロットを有し基部プレート11のスロット37と同様にスロットに対して同一あるいは異なる角度を形成することができ、異なる角度の場合にはそれに対応させて、コネクタ50と51は異なったリブ角度及びスロット角度を有していてもよい。
【0169】
図29を参照すると、例えば上記図のいくつかにおいて説明したような特徴を有する内側分割セグメント組立体34が図示されている。溝部501が、リング形状にした4つのサブアッセンブリ状に並べた内側遮蔽セグメント32によって形成され、該遮蔽セグメントはコネクタ44、45、46を含む底部コネクタと、コネクタ47、48と49を含む中央コネクタとコネクタ44、50と51を含む頂部コネクタによって連結されている。
【0170】
本発明の封じ込めシステムの別の特徴は、パネル、分割パネル等を連結するのに使用することができるパネルコネクタに関する。パネルコネクタは、例えば図9、図14、図19、図21〜図28、図30及び図31等に示すコネクタの構成を有するものとすることができるが、それらに限定されるものではない。例えば、図2〜図9及び図14〜図31の説明で指摘したように、コネクタは少なくとも終端(頂部及び/又は底部)コネクタと中央コネクタのカテゴリーに入るタイプを含むことができる。終端コネクタは、例えば1つあるいはそれ以上のパネルを基部プレートに連結するのに使用することができる。中央コネクタは、例えば1つのパネルを1つのパネルに、1つのパネルを複数のパネルに、あるいは複数のパネルを複数のパネルに連結するのに使用することができる。簡単にするために、複数のパネルあるいは複数の分割パネルを連結するために用いるものも含めて、両方のカテゴリーを一般的にパネルコネクタと参照することができ、いくつかの特徴を共有することができる。コネクタにおけるいくつかの相違点はパネル組立体の意図するユースポイントに関連するが、指摘した図のいくつかでのこれらの相違点も本明細書で説明する。
【0171】
例えば、2つ以上のパネルを一緒に連結するパネルコネクタは、交差する溝部を形成する少なくとも第1及び第2の一対の対向壁を有する。第1の対の対向壁はそれぞれ平坦な内面を有し、第1の対の対向壁の内面は互いに平行に配向することができる。底壁は第1の平坦面を有し、該第1の平坦面は第1の対の対向壁の各々の平坦な内面と交差し、第1の対の対向壁と底壁とが一緒になって平坦な底面に垂直とされた平面状内面壁を有する第1の溝部を形成するようになっている。第2の対の対向壁はそれぞれ平坦な内面を有し、第2の対の対向壁の内面を互いに平行に配向することができ、かつ第2の対の対向壁の内面を底壁の第1の平坦面と交差させ、第2の対の対向壁と底壁とが一緒になって平坦な底面に垂直とされた平坦な内面壁を有する第2の溝部を形成するようにできる。第1の溝部は溝部交差部において第2の溝部と交差できるようになっており、交差部では第1の溝部の底面は第2の溝部の底面とは同一平面となっている。第1対の対向壁のいずれの対向壁も第2対の対向壁の対向壁のいずれとも同一平面とはなっていない。第1対の対向壁、第2対の対向壁及び底壁はすべて炭素系材料、例えばグラファイト等から形成することができる。パネルコネクタはさらに互いに対して角度をつけた第1の溝部と第2の溝部を有することができ、溝部の交差部はコーナを有する。溝部の交差部は、例えば湾曲面を有することもできる。さらに、パネルコネクタは、第1の溝部に対して垂直に見て一緒になって角カップ形の横断面をなす第1対の対向壁と底壁とを有することができ、第2の対向壁と底壁とが一緒になって第2の溝部に対して垂直に見て角張ったカップ形の横断面を有することができる。これらの特徴のいくつかあるいは全てを有するパネルコネクタには、例えば図9、図14、図19、図21〜図28、図30及び図31等のコネクタあるいは他の設計のものが含まれる。
【0172】
他の実施例では、パネルコネクタは第1の平坦面に対向する第2の平坦面を持つ底壁を有することもでき、さらにパネルコネクタは第3対及び第4対の対向壁を有することもできる。第3対の各々の対向壁は平坦な内面を有しかつ互いに平行に指向させることができ、その場合に第3対の対向壁の平坦な内面は底壁の第2の平坦面と交差して第1の溝部から離反した方向に向いた第3の溝部を形成する。第4の対の各々の対向壁は平坦な内面を有しかつ互いに平行に指向させることができ、その場合に第4対の対向壁の平坦な内面は底壁の第2の平坦面と交差して第2の溝部から離反した方向に向いた第4の溝部を形成する。さらに、第3の溝部は溝部の第2の交差部において第4の溝部と交差することができ、第3の溝部の底面は第4の溝部の底面と同一平面とすることができる。第3対の対向壁のいずれの対向壁も第4対の対向壁のいずれの対向壁とも同一平面とはなっていない。第3対の対向壁と第4対の対向壁は、炭素系材料、例えばグラファイトから形成することができる。第1対の対向壁、底壁及び第3対の対向壁は一緒になって、第1及び第3の溝部に垂直に見た場合に例えばH形状の横断面を有することができ、第2対の対向壁、底壁及び第4対の対向壁も一緒になって第2と第4の溝部と垂直方向に見た場合にH形状の横断面を有することができる。これらのコネクタは、一般的には例えば、図9に示すような中央コネクタとして使用することができる。図示するように、これらのタイプの中央コネクタは、例えば図2と図3に示すような内部遮蔽パネルを連結するために用いることができる。
【0173】
別の実施例では、パネルコネクタは、さらに第1の平坦面に対向してリブを有する底壁を有することもできる。リブは、例えば基部プレート上の溝部に挿着させることができる。このコネクタは、一般的には、図14に示すような終端コネクタとして、図15に示すようにパネルを基部プレートに連結するために用いることができる。
【0174】
他の実施例では、さらに本パネルコネクタは例えば図19、図21〜図28、図30及び図31に示すようにコネクタの少なくとも1つの側面上の3対の内向垂直壁によって形成されるY字形状に交差する溝部あるいはチャンネルを有することもできる。これらのコネクタは、さらに第1対及び第2対の対向壁と同じコネクタの側に第3対の対向壁を有し、これら3対の対向壁は底壁と一緒になって、交差する3つの溝部あるいは溝部を形成し、Y字形状の溝部あるいは溝部パターンを規定する。例えば、図17、図20及び図29に示すように複数のパネルを複数のパネル(分割プレートを複数のプレート)に接続するための中央コネクタに関するこれらの構成のいくつかのものでは、図19と図24〜図28に示すように、Y字形状の溝部がコネクタ本体の両面に設けられている。図17、図20及び図29に示すように、パネル(分割パネル)を基部プレートに連結する終端コネクタに関するいくつかの他の設計では、Y字形状の溝がコネクタ本体の1つの側に設けられ、図21〜図23及び図30〜図31に示すように、対応するY字形状のリブがコネクタ本体の反対面に設けられている。
【0175】
例えば、図9、図19及び図21〜図28に示すように、上述のパネルコネクタの任意のものは、さらに少なくとも1つの底壁から溝部に突出する少なくとも1つの一体型コネクターピンを有することが可能となっているか、あるいは少なくとも1つの一体型のコネクターピンがコネクタの各溝部の底壁から突出することが可能となっているか、あるいは複数(例えば、2個、3個、4個あるいはそれより多い個数)の一体型連結ピンがコネクタの底壁から突出することもできる。ピンを部分的あるいは完全にコネクタの内壁及び底壁によって形成される溝部あるいはチャンネル内部に、例えば、溝部あるいはチャンネルの全深さに対して少なくとも3%、あるいは約3%から約100%まで、あるいは約5%から約30%まで、あるいは約7%から約25%まで、あるいは約10%から少なくとも約20%まで、あるいは他の数値で、突出させることができる。図示するように、ピンを含める場合には、ピンはパネル上の揃えたスロットに挿着可能に形成しかつ寸法を合わせることができる(例えば図10参照)。
【0176】
本発明は、さらにガスを利用あるいはガスを生成する熱制御ガス相化学反応プロセスを行う装置に関し、該装置は、チャンバと、チャンバ内に収納し炭素系材料からなる本発明の遮断セグメント及び/又は遮蔽セグメント及び/又は分割セグメントとを有し、オプションとして遮断セグメント及び/又は遮蔽セグメント及び/又は分割セグメントが複数の連結されたユニット(例えばパネル)の組立体からなる。「連結された」は、少なくとも1つの軸(あるいは少なくとも2つの軸)に相対運動することを防止あるいは制限する態様で隣接するユニットを結合することを意味する。遮断セグメント及び/又は遮蔽セグメント及び/又は分割セグメントのパネルを連結することによって、十分な構造上の強度及び剛性によって十分なガス及び/又は熱保持性を組み立てた遮断セグメント及び/又は遮蔽セグメント及び/又は分割セグメントに付与し、高い反応温度(例えば1000℃以上)でのその形状を保持することができる。
【0177】
複数のパネルを連結態様で一緒に結合すると、連結する連続ユニット(例えばパネル)によって形成される結合部により、遮断セグメント及び/又は遮蔽セグメント及び/又は分割セグメントの内表面及び外表面の間に蛇行行路が形成され、それによってセグメント内部からの熱損失及びガス漏れを阻止することができる。遮断材を用いる従来のシステムと異なり、本発明においては、遮断セグメント及び/又は遮蔽セグメント及び/又は分割セグメントの任意の1つの領域が損傷あるいは劣化した場合でも、全体の本体を交換する必要がなく、摩耗あるいは損傷した領域のみを交換することができ、本発明の封じ込めシステムでは非損傷あるいは非摩耗パネルのいずれも交換する必要がない。
【0178】
オプションとして、遮断セグメント及び/又は遮蔽セグメント及び/又は分割セグメントが複数のパネルからなる場合には、各々のパネルの少なくとも一方の側面に連結機構を設けて隣接するパネルの相補的連結機構と協働するようにすることもできる。オプションとして、パネルの全ての面に連結機構を形成することもできる。
【0179】
オプションとして、本発明の任意のセグメントの連結機構が隣接パネルの相補的な溝部あるいは凹部に収容可能な舌状突出物を含むこともできる。連結部で舌部と溝部を組み付けることによって、組み立てた遮断セグメント及び/又は遮蔽セグメント及び/又は分割セグメントの間に反応ガスのための蛇行行路が形成される。連結部の蛇行行路によって、ガスや熱が容易に漏れ出し所望されない損失を起こす可能性のある直線的貫通スロットが隣接・当接するパネル間に形成されるのを回避する。
【0180】
あるいは、パネルは相補的な溝部や凹部を有することができ、該溝部や凹部は隣接パネルと協働して、隣接パネルを一緒に連結するキーを収容するチャンネルを形成することができる。複数パネルを一緒にスナップ式に嵌合してパネルが外れるのを防止することができる。
【0181】
遮断性を付与することに加えて、パネルは半導体材料を製造する際にガスの腐食性に耐えなければならない。本発明の封じ込めシステムは、CVD反応装置及び/又は熱変換装置において順調に作動可能となっている。
【0182】
本発明の装置は、半導体材料のガス状前駆体化合物を熱分解することによって半導体材料を加熱ソース状に化学蒸着するための反応装置とすることができる。半導体材料がシリコンの場合には、ガス状前駆体化合物をシランガス、例えばモノシラン、ジシランあるいはそれらの混合物とすることができる。あるいは、ガス状前駆体をハロシランガス、例えばトリクロロシランとすることができる。装置を、反応装置で用いる半導体材料のガス状前駆体化合物を製造するための変換装置とすることもできる。
【0183】
オプションとして、本発明は封じ込めシステムの部品(例えば、遮断セグメント、遮蔽セグメント及び/又は分割セグメント)のための剛性−可撓性ハイブリッド材料を含むことができる。剛性−可撓性ハイブリッド材料は、例えば剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料とすることができ、該ハイブリッド遮断材料は、例えば少なくとも一層の可撓性遮断層に接着させた少なくとも一層の剛性遮断層を含むことが可能であり、その場合に剛性遮断層と可撓性遮断層は炭素系材料から形成する。可撓性遮断材は、直径10インチ(25.4cm)の形状に湾曲することができ、かつ依然遮断材として使用可能である任意の遮断材として定義する。剛性遮断材は、少なくとも約10psiの曲げ強度を有する任意の遮断材と定義する。
【0184】
剛性−可撓性ハイブリッド材料は、剛性遮断材あるいは可撓性遮断材のいずれかのみを用いる場合に比較して、著しい利点を付与する。可撓性遮断材料は良好な遮断特性を有するが、中実形状を必要とする用途で使用するためにはその構造上の強度に欠ける。剛性遮断材は優れた構造上の特性があるが、可撓性遮断材に比較して遮断材料として有効性が低い。
【0185】
剛性材及び可撓性材料は、両方ともレーヨン、PAN、ピッチあるいは他の適当な炭素前駆体材料も含め、任意の適当な炭素繊維前駆体から形成することができるが、これらのものに限定されるものではない。
【0186】
可撓性遮断材料の合計が、少なくとも約0.25インチ(0.6cm)の厚さを有することができる。2つの遮断材を互いに任意の適当な方法で接着することもできる。
【0187】
剛性層及び可撓層は任意の種々の交互配列した関係で組むことが可能であり、液状あるいは乾燥形状のいずれかの状態でも組むことが可能である。個々の剛性層及び可撓層は、種々の厚さを有することができる。全体の可撓層の厚さの合計は、少なくとも約0.25インチ(0.6cm)とすることができる。組み合わせた層の全体の厚さは、約0.25(0.6cm)〜9.0インチ(22.9cm)の範囲とすることができる。
【0188】
層状にした遮断材料は、また少なくとも一層の可撓性グラファイト(グラファイト箔としても知られる)を含むこともできる。剛性層と可撓層と該少なくとも1つのグラファイト箔層は、任意の種々の交互配列関係に組み合わせることができる。
【0189】
また、層状の遮断材料は少なくとも一層のカーボンファイバーコンポジット(CFC)材を含むことができる。剛性層と可撓層と少なくとも一層のCFC層は、任意の種々の交互配列する関係で組み合わせることができる。
【0190】
層状にした遮断材料は、少なくとも一層のグラファイト箔層と一層のCFC層とを含むことができる。剛性層と可撓層及び少なくとも一層のグラファイト箔層と少なくとも一層のCFC層を任意の交互配列する関係で組み合わせることができる。
【0191】
層状にした遮断材料も、少なくとも一層のグラファイト塗料層を含むことができる。剛性層及び可撓層及び少なくとも一層のグラファイト塗料層は、少なくとも一層のグラファイト箔層と組み合わせて、あるいは少なくとも一層のグラファイト箔層の代替として、任意の交互に配列する関係で組み合わせることができる。
【0192】
層状にした材料は、温度、温度と真空、あるいは温度とハロゲンガスを用いて浄化することができる。複数の層を組み合わせた後、層状遮断材料を機械加工して種々の形状とすることができる。
【0193】
さらに詳しく述べると、例として剛性−可撓性遮断ハイブリッド材料1が少なくとも一層の可撓性遮断層2に接着した少なくとも一層の剛性遮断層3を有し、剛性遮断層3と可撓性遮断層2が炭素系材料を含む。可撓性遮断材料の合計が少なくとも約0.25インチ(0.6cm)の厚さを有することができる。剛性遮断材料は、少なくとも約10psiの曲げ強度を有する任意の遮断材料として定義される。剛性遮断材料3は、レーヨン、PAN、ピッチあるいは他の適当な炭素前駆体材料も含め、任意の適当な炭素繊維前駆体から形成することができるが、これらのものに限定されるものではない。さらに、カーボンブラック粒子、コークス粒子及び/又はセラミックファイバー等のフィラーを可撓性遮断材料中に含めてもよい。さらに、剛性遮断材料3は約0.1〜0.25g/ccの密度を有することもできる。
【0194】
可撓性遮断材料2は、直径が10インチ(25.4cm)の形状体の周りに曲げることが可能でかつ依然遮断材料として使用可能である任意の遮断材料として定義される。可撓性遮断材料2は、レーヨン、PAN、ピッチあるいは他の適当な炭素前駆体材料も含む任意の適当な炭素繊維前駆体から形成することができるが、これらのものに限定されるものではない。可撓性遮断材料は0.1インチ(0.3cm)〜2.0インチ(5.1cm)の範囲の種々の厚さを有する炭素繊維前駆体から形成することができる。さらに、フィラーを可撓性遮断材料中に含めることもできる。可撓性遮断材料は、約1.0〜50デニールのデニールあるいはリニアー重量密度を有する炭素繊維から形成することもできる。同様に、可撓性遮断材料は、約0.05〜0.15g/ccの範囲の密度を有することもできる。
【0195】
剛性遮断層3の材料と可撓性遮断層2の材料を互いに接着させて、任意の適当な態様の積層体構造を形成することもできる。積層構造を形成する例としては、特に適合させた高温のり/接着剤あるいは樹脂またはセメントを用いて可撓性遮断材を剛性ボードに接着する方法が含まれるが、このものに限定されるものではない。他の接着方法には、真空圧を用いて可撓性遮断材料の繊維を剛性ボードの方向に引く方法がある。米国特許第6,248,677(Dowding, L. D)の一つの例示的方法では、カーボンファイバーを含むスラリーを適当な型に入れた剛性ボード材料上に注ぎ、真空圧を加えてスラリー中のファイバーを剛性ボードの方向に引く。ファイバーは剛性ボードの方向に引かれるので、ファイバーが十分に絡み合って可撓性遮断層を形成する。その後、複合材料を型から取り外し、放置して乾燥し積層構造体を形成する。接着剤、例えばフェノール樹脂とコーンシロップとの混合物によって剛性遮断層材料と可撓性遮断層材料とを一緒に接着することもできる。この接着混合物は、それを適用するのを助けるために水で希釈することもできる。その後、本技術で一般に知られているように100℃〜250℃の範囲の温度で接着剤を硬化して樹脂を固めて(接着剤中の重合性鎖を架橋)、素地体を形成することができる。そして、素地状態の接着層を1000℃より高い温度にアルゴンや窒素等の不活性雰囲気で熱処理して遮断材料の特性を改良するとともに、硬化した樹脂を炭化させて複数の遮断層を一緒に保持する炭素結合を形成することができる。素地状態で複数の遮断層を一緒に結合するのに十分な接着性を有し、かつ当該技術で一般に知られている高温で熱処理するときに炭化して炭素結合を形成することができる他の接着剤あるいは炭素前駆体を使用することができる。他の接着剤には、ピッチあるいはタールが含まれるが、これらに限定されない。剛性材料及び可撓性材料は、レーヨン由来の炭素繊維、ピッチ由来の炭素繊維及びPAN由来の炭素繊維等の異なる炭素前駆体から形成することができる。
【0196】
剛性層および可撓層は種々の交互配列させた関係に組み合わすこともできるし、また液状あるいは乾燥形態のいずれかの状態で組み合わすこともできる。図32は、剛性層3と可撓層2から形成した層状の遮断材料の一実施例を図示する。別の実施例では、複数層を剛性層−可撓層−可撓層−可撓層−剛性層の構成で配置している。さらに別の実施例では、複数層を可撓層−剛性層−可撓層−剛性層−可撓層の構成で配置している。個々の剛性層及び可撓層は種々の厚さを持つことができる。全ての可撓層の厚さの総計としては、少なくとも約0.25インチ(0.6cm)の厚さとすることができる。結合層の全体の厚さは、例えば0.25(0.6cm)〜9.0インチ(22.9cm)の範囲とすることができる。
【0197】
層状遮断材料4は、グラファイト箔材料としても知られている少なくとも一層の可撓性グラファイト層5を含むこともできる(図33参照)。グラファイト箔は、通常鉱物グラファイト(膨張性のフレイク状グラファイト)から製造される。グラファイト箔は優れたシ−リング材料であり、化学品、耐高温ガスケット、シーリング部品、圧縮パッキング等を製造するのに使用することができる。その方向性のある熱伝導性特性を用いて、グラファイト箔は産業炉や熱フローを制御し拡散させる電子装置におけるライナーとしてしばしば使用されている。グラファイト箔は、見かけ密度が少なくとも1.00〜1.25g/ccである。グラファイト箔層は、0.010(0.0254cm)〜0.25インチ(0.6cm)の範囲の厚さを有する。剛性層3と可撓層2と少なくとも一層のグラファイト箔層は、種々のいずれかの交互配列した関係で組み合わせることができる。図33は、剛性層3、可撓層2及びグラファイト箔層5から形成した層状の遮断材料4の一実施例を示す。別の実施例では、これらの層をグラファイト箔層−剛性層−可撓層−グラファイト箔層−可撓層−可撓層−剛性層の構成で配置している。さらに別の実施例では、複数層をグラファイト箔層−可撓層−剛性層−可撓層−剛性層−可撓層−グラファイト箔層の構成で配置している。
【0198】
層状遮断材料は、少なくとも一層の炭素繊維複合体(CFC)材料も含むことができる。CFC材料は、厳格な構造用途及び高温用途で役に立つ強度の高い二方向性ファイバー補強複合体材料である。CFC材料の織構造体(weave construction)は、厚さ方向に渡り優れた熱特性及び優れた遮断特性を付与する。CFCの見かけ密度は、少なくとも1.0g/cc〜1.6g/ccである。CFC層は、0.0625インチ(0.16cm)〜0.5インチ(1.3cm)の範囲の厚さを有することができる。剛性層と可撓層と少なくとも一層のCFC層を種々のいずれかの交互配列した関係で組み合わせることができる。これらの層を剛性層−可撓層−可撓層−可撓層−剛性層−CFC層の構成で配置することができる。別の実施例としては、複数層を可撓層−剛性層−可撓層−剛性層−可撓層−CFC層の構成で配置することができる。
【0199】
層状の遮断材料は、少なくとも一層のグラファイト箔と一層のCFC層を含むことができる。剛性層と可撓層と少なくとも一層のグラファイト箔と少なくとも一層のCFC層を種々のいずれかの交互配列した関係で組み合わせることができる。1つの実施例では、これらの層をグラファイト箔層−剛性層−可撓層−グラファイト箔層−可撓層−可撓層−剛性層−CFC層の構成で配置することができる。他の実施例では、複数層をグラファイト箔層−可撓層−剛性層−グラファイト箔層−可撓層−剛性層−可撓層−CFC層の構成で配置することができる。
【0200】
層状遮断材料6は、少なくとも一層のグラファイト塗料層7を含むこともできる(図34参照)。グラファイト塗料層7は、ダストやガスの放出をさらに低減し、あるいは熱反射面として機能するために適用することができる。剛性層3と可撓層2と少なくとも一層のグラファイト塗料層7を少なくとも一層のグラファイト箔層と組み合わせてあるいは少なくとも一層のグラファイト箔層の代替として、種々のいずれかの交互配列した関係で組み合わせることができる。図34は、剛性層2、可撓層3及びグラファイト塗料層7から形成した層状遮断材料の一実施例である。別の実施例では、複数層をグラファイト塗料層−剛性層−可撓層−グラファイト箔層−可撓層−可撓層−剛性層の構成で配置することができる。さらに別の実施例では、複数層をグラファイト塗料層−可撓層−剛性層−可撓層−剛性層−可撓層の構成で配置することができる。
【0201】
CFC層は、少なくとも一層のグラファイト箔層と組み合わせてあるいはその代替として、剛性層と可撓層と少なくとも一層のグラファイト塗料層と一緒に含めることができる。一実施例では、複数層をグラファイト塗料層−剛性層−可撓層−グラファイト箔層−可撓層−可撓層−剛性層−CFC層の構成で配置することができる。他の実施例では、複数層をグラファイト塗料層−可撓層−剛性層−可撓層−剛性層−可撓層−CFC層の構成で配置することができる。
【0202】
層状の遮断材料8は、図35、図36及び図37に示すように形成することができる。複数層をグラファイト箔層5−剛性層2−可撓層3−可撓層3−可撓層3−剛性層2−グラファイト箔層5の構成で配置することができる。各グラファイト箔層5は約0.5mmの厚さであり、各剛性層2は約10mmの厚さであり、各可撓層3は約25mmの厚さである。
【0203】
層状材料は、温度、温度と真空、及び/又は温度とハロゲンガスを用いて浄化することができる。複数層を組み合わせたのち、層状遮断材料を機械加工して、長方形、正方形、六角形、円筒形、円錐形等を含む種々の形状にすることができるが、これらのものに限定されるものではない。遮断材料は、炉あるいは他の装置の形状に実質的に一致した複雑な形状に機械加工することもできる。
【0204】
可撓性材料の遮断特性と剛性ボードのより高い構造強度と剛性を組み合わせることによって、本発明は半導体材料を生産する場合等の領域において遮断性を付与することができる。
【0205】
図38〜図40に示すように、本発明では、遮断ライナー27は適当な連結機構によって一緒に連結した複数のユニット28の組立体から形成することができる。図39、図40に示すように、遮断ライナー27は個々の連結ユニット28から組み立てられたリング形状のサブアッセンブリ29から構成することができる。リング形状のサブアッセンブリ29の個数によって、遮断性ライナー27の高さが決定される。
【0206】
遮断性ライナーがどの程度の個々のユニットに分解されるかについての制限はないが、遮断性ライナーを作るのに用いるユニットの数は、実用上遮断性ライナーの構造強度及び統合性を危うくするほど多くすべきではない。本発明で使用するための効果的なユニットは、長方形あるいは正方形である。
【0207】
また、本発明はガスを用いたあるいはガスを生産する熱制御ガス相化学プロセスを実施するための装置に関する。該装置は、チャンバと、チャンバ内に収容され且つ炭素系材料で構成された遮断性ライナーとを有し、遮断性ライナーは複数の連結されたユニットの組立体からなる。
【0208】
遮断性ライナー及び/又は基部プレートを形成するためには一体化した本体が必要とされるということが従来信じられてきたことに反し、かつ反応性ガスは連結ユニットを連結する結合部で弱まるという予想に反して、本発明では、連結したユニットによって組立遮断性ライナーに対して十分な構造強度と剛性を付与するとともに、十分なガス及び熱保持性を付与することができ、高い反応温度でもその形状を保持することが可能となる。
【0209】
連続ユニットを連結することによって形成した連結部により遮断性ライナーの内面と外面との間に蛇行行路が形成され、それによってライナーからの熱損失及びガス漏れを阻止する。当該技術では現在、遮断性ライナーのいずれか一領域が劣化しても、全体のライナー本体を取り換える必要があり、コストアップとなっていた。このことは、ガスやクロロシランや塩化水素等の副生成物の腐食性によって特に広く見られる。一方、本発明では、遮断性ライナーのいずれの一領域であっても、1個あるいは2個以上の個々の遮断性ユニットを交換することによって修理することが可能となっている。
【0210】
遮断性ライナーを個々のユニットあるいはさらにサブユニットに分けることによって、ライナーの取り扱い、移送あるいは補完に関連する問題が低減される。サブユニットはほぼ平坦にすることができるので、湾曲あるいは弓状タイプのものに比較して、各ユニットは例えば静水加圧成形や等圧成形技術等の簡単な成形技術によって容易に成形することができるとともに、ほとんど機械的な作業を必要としない。さらに、優れた構造特性あるいは遮断特性を有する一層あるいは2層以上の他の材料を追加することによってユニット及び/又はサブユニットの特性を容易に向上させることができる。
【0211】
オプションとして、各々のユニットあるいはサブユニットの少なくとも一側面に連結機構を形成することによって、隣接ユニットあるいはサブユニットの相補的な連結機構と協働することを可能とすることができる。任意であるがサブユニットの全ての面に連結機構を形成することもできる。
【0212】
オプションとして、連結機構が隣接ユニットの相補的な溝部あるいは凹部で受けることができる舌状突起からなる。連結部の舌部と溝部の組立体によって組み立てたライナーの内面と外面との間に反応ガスに対する蛇行行路が形成される。連結部のこのような蛇行行路によって、隣接・当接するユニットあるいはサブユニット間の連結部に直線的な狭い貫通隙間が形成されるのを回避している。直線的な狭い貫通隙間では、ガスや熱が容易に漏れ出し、好ましくない損失を生ずることになる。
【0213】
あるいは、ユニットが隣接ユニットと協働する相補的な溝部あるいは凹部を備え、該相補的な溝部あるいは凹部は隣接ユニットを一緒に連結するキーを収容する為のチャンネルを形成するようにすることもできる。これらのユニットをスナップ式に一緒に嵌合してユニットがばらけるのを防止することもできる。
【0214】
遮断特性を付与することに加えて、ユニットは半導体材料を製造する際にガスの腐食性に耐える必要がある。従って、少なくとも1つのユニットは炭素繊維等のカーボンからなっている。フェルト遮断材の遮断特性と剛性ボードのより高めた構造強度と剛性を組み合わせることによって、ユニットは上述の通り剛性ボード遮断材料の特性を備えることができる。
【0215】
遮断性ライナーは、CVD反応装置及び熱変換装置の両方に遮断性を付与することができる。
【0216】
当該装置は、半導体材料のガス状前駆体化合物を熱分解することによって半導体材料を加熱源に化学蒸着するための反応装置とすることができる。
【0217】
半導体材料がシリコンの場合には、ガス状前駆体化合物は、例えばモノシラン、ジシラン及び/又はそれらの混合物のシラン化合物ガスとすることができる。ガス状前駆体は、例えばトリクロロシラン等のハロシランガスとすることもできる。
【0218】
当該装置は、反応装置で用いる半導体材料のガス状前駆体化合物を製造するための変換装置であってもよい。
【0219】
遮断性ライナーの内面と外面との間の連結部に変換チャンバからの熱損失と排ガスの漏出を阻止するための蛇行行路を形成する、当該技術で一般的に知られているいずれの連結機構でも許容される。これによって各ユニットを図39に示すようなリング内に確実に連結するばかりではなく、複数の個々のリングを一緒に連結して図40に示すような円筒体を形成することもできる。例えば、典型的な熱変換炉においては、遮断ライナーを4つのリングから組み立て、各リングを20個の連結ユニットから形成することができる。このようにして、合計で80個のユニットで遮断ライナーの円筒体を形成する。あるいは、各ユニットを複数のリングに形成することも可能であり、リング形状の複数のユニットを一緒に組み合わせて遮断体を形成することもできる。遮断体を円筒体として図示したが、本発明は円筒形状のものに限定されず、変換チャンバの周囲に効果的な遮断性を付与する他のいずれの形状体、例えば楕円、角形あるいはいずれかの必要とされる横断面の筒体であってもよい。
【0220】
上述した通り、連続するユニット間の連結部の連結機構によって、遮断性ライナーの内面と外面との間に蛇行行路を形成し、熱損失と排ガスの封じ込めを阻止する。連結機構の例としては、舌部と溝部の機構あるいは蟻継機構があるが、これらのものに限定されるものではない。ユニットを一緒にスナップ式嵌合をして、確実な結合を行なうとともに、それらが分離するのを阻止することができる。図39、図41に示すように、本発明では、各ユニットは長方形状とされ、反応チャンバに露出される内壁30と、変換チャンバから離反した方向に向いている外壁31と、リング内の隣接ユニットに当接している側壁32と、頂部33と底壁34とを有する。各ユニットの高さと幅は、遮断性ライナーを形成するユニットのサイズと個数により変わることができる。図40に示す遮断性ライナーは4つのリングの組立体から形成することができ、各リングは20の連結ユニットから形成されている。熱変換炉に遮断性を付与する目的の場合には、各ユニットの高さと幅をそれぞれ20.9インチ(53.1cm)と9.85インチ(25cm)とすることができる。隣接するユニットが一緒に当接したときに、これらのユニットは組み合わさって図10、図11に示すようなリングとなるように、ユニットの各側壁32に角度をつけることができる。各側壁はユニット28に沿って延びる凹部あるいは溝部35を有し、凹部あるいは溝部は隣接ユニット上の相補的な溝部あるいは凹部と協働して隣接するユニット同士を一緒に連結するキーを収容するチャンネルを形成する。図41、図42は、2個の当接する連続ユニット28間の連結例を示す。隣接するユニットの溝部あるいは凹部35の位置合わせをしてユニット同士を一緒に固定するためのキーあるいはピン36(図44参照)を収容するチャンネルあるいはキー路を形成する。このタイプの連結機構はリング状に隣接ユニット同士を連結するのみならず、遮断性ライナーの内面と外面との間に熱損失を阻止するための蛇行行路を提供する。あるいは、舌部と溝部の機構あるいは一緒にスナップ式に嵌合を行う蟻溝機構を使用することによってキーを使用するのを不要とする。
【0221】
側壁に形成した連結機構に加えて、各ユニットの頂壁33と底壁34にも連結機構を形成することができる。図43に示すように、各ユニットの頂壁33と底壁34はそれぞれ突部37と相補的な溝部38とを有し、該突部と相補的な溝部は該ユニットの上方及び下方の隣接ユニットの凹部や凸部とそれぞれ協働するようになっている。図43に示すように各ユニットの4つの全ての側面に連結機構を設けることによって、各ユニットの両側面が該ユニット両側の側方に配置された隣接ユニットと協働できるのみでなく、該ユニットの頂壁及び底壁も該ユニットの上方及び下方に配置された隣接ユニットと協働することができる。使用の際には、各ユニットを遮断性ライナーのリング内部で連結するが、図40に示すような円筒体を形成するリングの数を逐次増やすことによって遮断性ライナーの高さを高くすることができる。
【0222】
各ユニットの前壁(内壁)30と後壁(外壁)31は平坦にすることができる。湾曲あるいは弓状タイプの面(図41)に比較して、平坦な面は形成しやすく、少ない機械加工作業のみ必要とされる。形成技術の例としては、静水圧加圧成形法及び等圧加圧成形法等の加圧成形法あるいは一体成形法があるが、これらのものに限定されない。連結機構を形成する凹部及び突起部は、機械加工によりユニットにするか、あるいは成形作業中に成形することができる。前向壁及び後向壁が平らな場合には、リングは多角形構造となる。さらにより緊密に円筒形状に近づけるためには、リングを10個以上、好ましくは20個以上のユニットで形成することが好ましい。図45は複数の連結ユニット28の組立体から形成した遮断性ライナー27の斜視図を示し、各ユニットの前壁(内壁)30と後壁(外壁)は平坦とされ、その横断面は多角形状となっている。
【0223】
遮断性ライナーが上記分離した個々の連結ユニットの組立体によって形成されていることに加えて、基部プレート22(図38)と蓋40(図46)も連結ユニットの組立体によって形成することができる。遮断ライナーについて説明したのと類似の連結機構を基部プレートのユニットを一緒に連結するために用いて、基部プレートの上面及び底面の間に熱損失及び排ガスの封じ込めを防止するための蛇行行路を付与することもできる。頂部カバーに遮断性を付与するために、遮断外蓋によって頂部カバーの一部を形成することができる。図46に示す頂部カバーは、2枚のプレート:遮断性ライナーと協働して変換プロセス中反応ガスを収容するグラファイトプレート41と変換プロセス中遮断性を付与するための外蓋40によって形成されている。基部プレート22については、蓋40は複数の連結ユニットの組立体によって形成することができる。
【0224】
十分な剛性、スティフネス及び構造強度を組み立てた遮断性ライナーに付与するため、各ユニットは上述の層状にした剛性−可撓性遮断ハイブリッド材料から形成することもできる。複数層の形、タイプ及び配列は遮断性ライナーに限定されるものではなく、基部プレートを構成するユニットの製造や構成に対しても適用することができる。さらに、積層体の複数層の配列は上述したものに限定されるものではなく、ユニットに十分な構造強度と遮断性を付与するために複数層の他の配列も許容される。同様に、ユニットを形成する積層体中の層のタイプの配列や層の数にも制限はない。例えば、各ユニットを剛性層及び/又は可撓層及び/又はCFC層からなる積層体によって形成することもできる。そのシーリング特性を改良するために、グラファイト箔も追加することができる。複数層を組み合わせることによって各材料タイプの特性を利用し、それによって半導体材料、特にシリコンを生産する際に遮断材として用いるユニットの特性を向上させることになる。
【0225】
遮断性ライナー27は一旦組み立てられると、遮断性ライナーは外側スチール製チャンバ43内に収容されて(図47参照)、機密シールを形成し、次いでCVD反応プロセスのための前駆体ガスでパージされる。
【0226】
CVD反応プロセスからの排ガスを半導体材料のガス状前駆体化合物に変換するための熱変換装置に関連して本発明を具体的に説明したが、本発明はCVD反応装置において遮断性と基部プレートを提供するために同様に適用可能である。CVD反応装置の場合に、遮断性ライナーは基部プレートと協働して、CVD反応装置において析出する半導体用半導体材料のガス状前駆体化合物を反応させる反応チャンバを形成する。
【0227】
本発明は、任意の順番及び/又は任意の組み合わせで下記の視点/実施例/機構を含む。
1.本発明は、反応装置に関する炭素系封じ込めシステムに関するものであり、該炭素系封じ込めシステムは、
(a) 少なくとも1つの遮断層を含む遮断セグメントと、
(b) 少なくとも1つの遮蔽層を含む遮蔽セグメントとを有し、
前記少なくとも1つの遮断層は、炭素繊維剛性ボード、炭素繊維硬化フェルト、炭素繊維可撓性フェルト、可撓性グラファイトフェルト、剛性−可撓性ハイブリッドボード、カーボンフォームシート、カーボンエアロゲルシートあるいはそれらを任意に組み合わせたものを含み、
前記少なくとも1つの遮蔽層は、グラファイトプレート、炭素繊維複合体、炭素繊維剛性ボード、炭素繊維硬化フェルト、剛性−可撓性ハイブリッドボードあるいはそれらを組み合わせたものを含む。
2.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、該遮断セグメントは、蒸気バリア塗料、グラファイト箔、炭素繊維複合体、塗料以外の蒸気バリア被膜あるいはそれらの任意の組み合わせを含む二次的材料を更に有する。
3.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記二次的材料は、前記少なくとも1つの遮断層の少なくとも1つの面に存在する。
4.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記二次的材料は、前記遮断セグメントを少なくとも部分的に包んでいる。
5.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記二次的材料は、前記遮断セグメントを完全に包んでいる。
6.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記蒸気バリア被膜は、ガラス質カーボン、熱分解カーボン、熱分解グラファイト、カーボン、グラファイト、ダイアモンド、炭化シリコン、炭化タングステン、炭化タンタル、あるいはそれらの任意に組み合わせたものあるいは混合物を含む。
7.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記遮断セグメントは、複数の遮断パネルを含む。
8.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記遮断セグメントは、一緒に連結して壁あるいはその一部を形成する複数の遮断パネルを含む。
9.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記複数の遮断パネルを一緒に連結するコネクタを更に有する。
10.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記コネクタの各コネクタは、2乃至4の前記遮断パネルの各々のパネルのコーナと連結している。
11.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記少なくとも1つの遮断層は、炭素繊維対樹脂の重量比が1部炭素繊維:0.02部炭化樹脂〜1部炭素繊維:3部炭化樹脂の少なくとも1つの炭素繊維剛性ボードあるいは少なくとも1つの炭素硬化フェルトを含む。
12.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記遮蔽セグメントは、約3mm〜約70mmの厚さを有する。
13.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記遮蔽セグメントは、1乃至25の遮蔽層を有し、これらの遮蔽層は同一あるいは互いに異なる。
14.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記少なくとも1つの遮蔽層は、約3mm〜約70mmの厚さを有する。
15.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記遮断セグメントは、約10mm〜約250mmの厚さを有する。
16.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記遮断セグメントは、1乃至同一あるいは互いに異なる25の遮断層を有する。
17.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記少なくとも1つの遮断層は、10mm〜250mmの厚さを有する。
18.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記グラファイト箔が存在し、該グラファイト箔が約0.15mm〜約15mmの厚さを有する。
19.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記炭素繊維複合体が存在し、該炭素繊維複合体が約0.1mm〜約50mmの厚さを有する。
20.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記蒸気バリア塗料が存在し、該蒸気バリア塗料が約0.05mm〜約5mmの厚さを有する。
21.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記蒸気バリア被膜が存在し、該蒸気バリア被膜が約0.005mm〜約5mmの厚さを有する。
22.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記遮断セグメントは以下の少なくとも一つの特性を有する:
(a) レーザーフラッシュ法(ASTM E1461)によってアルゴンの一つの雰囲気において測定した熱伝導性が1,600℃で2.5W/m/K未満;
(b) 四点負荷法(ASTM C651)を用いて測定した曲げ強度が少なくとも10psi;
(c) デュアルプッシュロッド膨張計(ASTM E228)を用いて測定した熱膨張係数が10x10−6mm/(mm℃)未満;及び/又は
(d) 酸素が500ppm未満、ナトリウムが20ppm未満、カルシウムが20ppm未満、鉄が20ppm未満、バナジウムが20ppm未満、チタンが20ppm未満、ジルコニウムが20ppm未満、タングステンが20ppm未満、ホウ素が5ppm未満、リンが5ppm未満、イオウが50ppm未満、あるいはそれらの任意の組み合わせ。
23.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記特性の各々が存在する。
24.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記特性の少なくとも二つが存在する。
25.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記少なくとも1つの遮蔽層が前記グラファイトプレートを有する。
26.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記グラファイトプレートが以下の特性の少なくとも一つを有する。
(a) 見かけ密度が少なくとも1.7g/cm3;
(b) 四点負荷法(ASTM C651)を用いて測定した曲げ強度が少なくとも8,500psi;
(c) 圧縮強度が少なくとも13,500psi(ASTM C695);
(d) デュアルプッシュロッド膨張計(ASTM E228)を用いて測定した熱膨張係数が5x10−6mm/(mm℃);
(e) ショアー硬度が少なくとも50;
(f) 気孔率が15%以下;及び/又は
(g) ナトリウムが20ppm未満、カルシウムが20ppm未満、鉄が20ppm未満、バナジウムが20ppm未満、チタンが20ppm未満、ジルコニウムが20ppm未満、タングステンが20ppm未満、ホウ素が5ppm未満、リンが5ppm未満、イオウが50ppm未満、あるいはそれらの任意の組み合わせの純度。
27.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記特性の全てが存在する。
28.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記特性の少なくとも2つが存在する。
29.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記遮断セグメントは壁を有し、該壁は、壁を有する遮蔽セグメントを取り囲んでいる。
30.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記遮断セグメントは前記遮蔽セグメントと接触している。
31.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記遮断セグメントは円筒形あるいは多角形の壁であり、前記遮蔽セグメントは円筒形あるいは多角形の壁である。
32.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、遮断セグメントは壁であり、前記遮蔽セグメントは壁であり、両方のセグメントは前記反応装置のヒーターあるいはヒーターシステムを取り囲んでいる。
33.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記遮断セグメント及び前記遮蔽セグメントが互いに隣接している壁であり、前記遮断セグメントと前記遮蔽セグメントとの間に15cm以下の間隙が存在するようになっている。
34.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記遮断セグメントは、一緒に連結されて円筒形状あるいは多角形状の壁を形成する複数の遮断パネルを含み、また、前記遮蔽セグメントは、一緒に連結されて円筒形状あるいは多角形状の壁を形成する複数の遮蔽パネルを含む。
35.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記遮断パネルは複数のコネクタによって一緒に連結され、また、前記複数のコネクタは更に前記複数の遮蔽パネルを一緒に連結する。
36.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、少なくとも1つの分割層を含む分割セグメントを更に有する。
37.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記少なくとも一つの分割層は、グラファイトプレート、炭素繊維複合体、炭素繊維剛性ボード、炭素繊維硬化フェルト、剛性−可撓性ハイブリッドボードあるいはそれらを組み合わせたものを有する。
38.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記少なくとも一つの分割層は、グラファイトプレートを有する。
39.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記分割セグメントは、少なくとも一つの壁あるいは連結壁を形成する複数の分割パネルを有する。
40.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記分割セグメントは、互いに連結して一つの壁あるいは一連の壁を形成する複数の分割パネルを有する。
41.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記複数の分割セグメントを一緒に連結するコネクタを更に有する。
42.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、各コネクタは3つの前記分割パネルの各分割パネルの1つのコーナと連結する。
43.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、グラファイトプレートからなる前記分割パネルは以下の特性の少なくとも一つを有する。
(a) 見かけ密度が少なくとも1.7g/cm3;
(b) 四点負荷法(ASTM C651)を用いて測定した曲げ強度が少なくとも8,500psi;
(c) 圧縮強度が少なくとも13,500psi(ASTM C695);
(d) デュアルプッシュロッド膨張計(ASTM E228)を用いて測定した熱膨張係数が5x10−6mm/(mm℃);
(e) ショアー硬度が少なくとも50;
(f) 気孔率が15%以下;及び/又は
(g) ナトリウムが20ppm未満、カルシウムが20ppm未満、鉄が20ppm未満、バナジウムが20ppm未満、チタンが20ppm未満、ジルコニウムが20ppm未満、タングステンが20ppm未満、ホウ素が5ppm未満、リンが5ppm未満、イオウが50ppm未満、あるいはそれらの任意の組み合わせの純度。
44.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記分割パネルは反応装置の種々の部分を区切る壁あるいは一連の相互連結する壁用であり、前記壁あるいは前記一連の相互連結した壁が、多角形状の壁を形成する前記遮断セグメント及び/又は多角形状の壁を形成する前記遮蔽セグメント内部に収容されている。
45.反応装置のための炭素系封じ込めシステムであって、該炭素系封じ込めシステムは、
(a) 少なくとも1つの遮断層を有する遮断セグメント、及び/又は
(b) 少なくとも1つの遮蔽層を有する遮蔽セグメントを有し、
該少なくとも1つの遮断層は、炭素繊維剛性ボード、炭素繊維硬化フェルト、炭素繊維可撓性フェルト、可撓性グラファイトフェルト、剛性−可撓性ハイブリッドボード、カーボンフォームシート、カーボンエアロゲルシートあるいはそれらを任意に組み合わせたもの等の炭素質材料あるいは炭素系材料を有し、
該少なくとも1つの遮蔽層は、グラファイトプレート、炭素繊維複合体、炭素繊維剛性ボード、炭素繊維硬化フェルト、剛性−可撓性ハイブリッドボードあるいはそれらを組み合わせたもの等の炭素質材料あるいは炭素系材料を有する。
46.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記遮断セグメントは存在するが、前記遮断層は剛性−可撓性ハイブリッドボードを含まない。
47.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、前記遮断セグメントは存在し、少なくとも1つの前記遮断層が、
(a) 少なくとも一つの遮断層を有する遮断セグメントと、
(b) 少なくとも1つの遮蔽層を有する遮蔽セグメントとを有し、
前記少なくとも1つの遮断層が、炭素繊維剛性ボード、炭素繊維硬化フェルト、炭素繊維可撓性フェルト、可撓性グラファイトフェルト、カーボンフォームシート、カーボンエアロゲルシートあるいはそれらを任意に組み合わせたものからなり、
前記少なくとも1つの遮蔽層はグラファイトプレート、炭素繊維複合体、炭素繊維剛性ボード、炭素繊維硬化フェルト、剛性−可撓性ハイブリッドボードあるいはそれらを組み合わせたものからなる。
48.2つ以上のパネルを一緒に連結するパネルコネクタであって、該パネルコネクタは、
各々平坦な内面を有する第1の対向壁であって、該第1の対の対向壁の内面は互いに平行配置されている第1の対の対向壁と;
第1の平坦面を有する底壁であって、該第1の平坦面は前記第1の対の対向壁の平坦な内面の各々と交差し、前記第1の対の対向壁と前記底壁が一緒になって、平坦な底面に対して垂直な平坦な内側壁を有する第1の溝部を形成するようになっている底壁と;
各々平坦な内面を有する第2の対の対向壁であって、該第2の対の対向壁の内面は互いに平行に配置されて、前記底壁の前記第1の平坦面と交差し、前記第2の対の対向壁及び前記底面が一緒になって、平坦な底面に対して垂直な平坦な内側面壁を有する第2の溝部を形成する第2の対の対向壁とを有し、
前記第1の溝部は前記第2の溝部とこれら溝部の交点で交差し、前記第1の溝部の底面は前記第2の溝部の底面と同一平面となっており、前記第1の対の対向壁の対向壁のいずれも前記第2の対の対向壁のいずれかと同一平面とはなっておらず、前記第1の対の対向壁、前記第2の対の対向壁及び前記底面は全て炭素系材料を含む。
49.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点のパネルコネクタにおいて、前記第1の溝部と前記第2の溝部が互いに対して角度を有し、且つ、これらの溝部の交差部がコーナを有する。
50.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点のパネルコネクタにおいて、前記溝部の交差部は湾曲した面を有する。
51.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点のパネルコネクタにおいて、前記第1の溝部に対して垂直にしたときに前記第1の対の対向壁と前記底壁とは一緒になって断面角型U字形状の横断面を有し、また、前記第2の溝部に対して垂直にしたときに前記第2の対の対向壁と前記底壁とは一緒になって断面角型U字形状の横断面を有する。
52.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点のパネルコネクタにおいて、前記底壁が前記第1の平坦面と対向する第2の平坦面を有し、また、前記パネルコネクタは、更に、
各々平坦な内面を有しかつ互いに平行に配置されている第3の対の対向壁であって、該第3の対の対向壁の平坦な内面は前記底壁の前記第2の平坦面と交差して、前記第1の溝部から離反した方向に向いた第3の溝部を形成する第3の対の対向壁と;
各々平坦な内面を有しかつ互いに平行に配置されている第4の対の対向壁であって、該第4の対の対向壁の平坦な内面は前記底壁の前記第2の平坦面と交差して前記第2の溝部から離反した方向に向いた第4の溝部を形成する第4の対の対向壁とを有し;
前記第3の溝部は前記第4の溝部にこれら溝部の第2の交差部で交差し、前記第3の溝部の前記底面は前記第4の溝部の前記底面と同一平面となっており、前記第3の対の対向壁の対向壁のいずれも前記第4の対の対向壁の対向壁のいずれとも同一平面となっておらず、かつ前記第3の対の対向壁と前記第4の対の対向壁は炭素系材料を含む。
53.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点のパネルコネクタにおいて、前記第1及び前記第3の溝部に垂直とした場合に前記第1の対の対向壁、前記底壁及び前記第3の対の対向壁が一緒になってH形状の横断面を有し、また、前記第2及び前記第4の溝部に垂直とした場合に前記第2の対の対向壁、前記底壁及び前記第4の対の対向壁が一緒になってH形状の横断面を有する。
54.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の炭素系封じ込めシステムにおいて、遮断セグメント及び/又は遮蔽セグメント及び/又は分割セグメント及び/又はコネクタが存在し、遮断セグメント及び/又は遮蔽セグメント及び/又は分割セグメント及び/又はコネクタは、少なくとも1つの第二の材料を更に含む。
55.(a) 剛性遮断材料を含む第1の層と、
(b) 可撓性遮断材料を含む第2の層とを有し、
該第1の層及び該第2の層が炭素系材料を有する剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料。
56.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料において、前記第2の層が少なくとも0.25インチ(0.6cm)の厚さを有する。
57.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料において、前記剛性遮断材料の少なくとも1つの追加層を更に有する。
58.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料において、前記可撓性遮断材料の少なくとも1つの追加層を更に有し、前記可撓性遮断材料と前記第2の層の合計が少なくとも0.25インチ(0.6cm)の厚さを有する。
59.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料において、少なくとも一層のグラファイト箔を更に有する。
60.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料において、少なくとも一つのCFC層を更に有する。
61.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料において、少なくとも一つのグラファイト塗料層を更に有する。
62.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料において、剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料は少なくとも0.25インチ(0.6cm)の厚さを有する。
63.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料において、前記第1、第2の層が炭素繊維を含む。
64.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料において、前記第1、第2の層が異なる炭素繊維前駆体から形成されている。
65.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点で規定されている剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料を形成する方法であって、該方法は、
(a) 接着剤を使用して第1の層を第2の層に接着をして積層材料を形成する工程と、
(b) 前記積層材料を不活性雰囲気中で熱処理する工程とを有する。
66.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の方法において、前記積層材料を加熱して前記接着剤を硬化させる工程を有する。
67.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点における方法であって、前記接着剤を硬化させる熱処理プロセスの間に第1及び第2の層を一緒に少なくとも0.03バール(bar)の圧力下に保持する工程を更に有する。
68.前述のあるいは以下のいずれかの実施例/機構/視点の方法において、前記接着剤が炭素前駆体を含む。
69.前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの方法であって、前記接着剤がフェノール樹脂とコーンシロップの混合物からなる。
70.前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの方法において、前記積層材料を不活性雰囲気中で熱処理して前記接着剤を炭化させる。
71. ガスを使用してあるいはガスを作る熱制御ガス相化学プロセスを行うための装置であって、該装置は、チャンバと、該チャンバ内に収容され且つ炭素系材料を含む遮断ライナーとを有し、該遮断ライナーが、複数の相互連結されたユニットの組立体を有する装置。
72.前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの装置において、前記チャンバの内部に収容した遮断ライナーと協働するための基部及び/又は蓋を更に有し、前記基部及び/又は前記蓋は炭素系材料を含み、また、前記基部及び/又は前記蓋は、連結された複数のユニットの組立体を含む。
73.前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの装置において、前記遮断ライナーは、相互連結された関係で積み重ねられた連結ユニットの2個以上のリング状の組立体からなる。
74.前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの装置において、前記連結ユニットが実質的に平らである。
75.前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの装置において、少なくとも1つのユニットの少なくとも2つの側面に、隣接するユニットの相補的連結機構と協働するための連結機構が形成されている。
76.前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの装置において、少なくとも一つのユニットの全ての側面に連結機構が形成されている。
77.前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの装置において、少なくとも一つの側面の連結機構が、隣接ユニットの相補的な溝部あるいは凹部に受け入れ可能な舌状突起を含む。
78.前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの装置において、ユニットの少なくとも1つの側面の前記連結機構が溝部あるいは凹部を有し、該溝部あるいは凹部は、隣接するユニットの相補的な溝部あるいは凹部と協働して隣接するユニット同士を一緒に連結するキーを受け入れるためのチャンネルを形成する。
79.前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの装置において、少なくとも1つのユニットが炭素繊維を含む。
80.前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの装置において、前記少なくとも1つのユニットは前述あるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかで規定した剛性−可撓性ボード遮断材料を含む。
81.前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの装置において、前記装置が、半導体材料のガス状前駆体化合物を熱分解することによって半導体材料を加熱源に化学蒸着するための反応装置である。
82.前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの装置において、該装置は、前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかに規定した反応装置で半導体材料のガス状前駆体化合物を製造するための変換炉である。
83.前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの装置において、該装置は、腐食性ガスを使用あるいは生産する熱的制御ガス相化学プロセスを行うためのものである。
84.炭素系材料を含み、且つ、連結機構が設けられたユニットであって、前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの装置において、連結されたユニットとして使用されるようになったユニットである。
85.前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれか規定されている剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料を含むユニットであって、該ユニットは連結機構が設けられかつ前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの装置において連結されたユニットとして使用するのに適合させてあるユニット。
86.前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの装置における連結ユニットで用いられるように適合させたキー。
87.前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの装置における連結ユニットで用いるための遮断ライナーの製造キットであって、該キットが、前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかにおける複数のユニットを含む。
88.前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかにおける装置において使用されための、かつ複数の連結されたユニットを含む遮断ライナー、あるいは基部あるいは頂部プレート。
89.前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの遮断ライナーであって、該遮断ライナーの横断面は略多角形状である。
90.前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの遮断ライナーを設ける方法であって、該方法は前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの複数のユニットを連結する工程を有する。
91.前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれかの装置に基部及び/又は蓋を設ける方法であって、該方法は前述のあるいは以下の実施例/機構/視点のいずれか規定した複数のユニットを連結する工程を有する。
【0228】
本発明は、文及び/又は段落で上記及び/又は下記に記載した上述の種々の特徴あるいは実施例の任意の組み合わせを含むことができる。本明細書に開示した特徴の任意の組み合わせは本発明の一部と考えられ、組み合わせ可能な特徴については限定をする意図はない。
【0229】
本発明は以下の実施例によってさらに明確になるが、実施例は本発明を例示することを意図したものである。
【実施例】
【0230】
実施例1
遮断セグメント、遮蔽セグメント及び分割セグメントを有する炭素系封じ込めシステムを作製し、該システムは図1〜図28に示す構成を有していた。
<遮蔽セグメント(内側遮蔽体)の製造>
【0231】
バンドソーでモーガンAM&T(Morgan AM&T) EY308のグラファイトの300mm(11.81インチ)x600mm(23.62インチ)x1000mm(39.37インチ)のブロックを10個の25mm(0.98インチ)x600mm(23.62インチ)x1000mm(39.37インチ)のプレートに切断した。これらのプレートから、表面グラインダーと3軸フライス盤の組み合わせを用いて5つの環状頂部内側遮蔽部品及び5つの環状底部内側遮蔽部品を機械加工した。同様に、EY308グラファイトの直径810mm(31.89インチ)x長さ150mm(5.91インチ)の円筒体を切断して2つの直径810mm(31.89インチ)x長さ25mm(0.98インチ)のディスクを得た。これらのプレートから、表面グラインダーと3軸フライス盤の組み合わせを用いて2つのディスク状の頂部遮蔽部品と底部遮蔽部品を機械加工した。
【0232】
Morgan AM&T EY308のグラファイトの300mm(11.81インチ)x500mm(19.69インチ)x1000mm(39.37インチ)のブロックをバンドソーで各々15mm(0.59インチ)x247mm(9.72インチ)x691mm(27.20インチ)の40個のプレートに切断した。これらのプレートから、表面グラインダーと3軸フライス盤の組み合わせを用いて内側遮蔽材の頂部及び底部リングを構成する40個の部品を機械加工した。同様に、EY308グラファイトの300mm(11.81インチ)x600mm(23.62インチ)x1220mm(48.03インチ)のブロックを切断して15mm(0.59インチ)x247mm(9.72インチ)x695mm(27.36インチ)の20個のプレートを得た。これらを表面グラインダーと3軸フライス盤を用いて機械加工して内側遮蔽材の中央リングを構成する20個の部品を得た。
【0233】
Morgan AM&T EY308グラファイトの300mm(11.81インチ)x500mm(19.69インチ)x1000mm(39.37インチ)のブロックをバンドソーで各々39mm(1.54インチ)x58mm(2.28インチ)x68mm(2.68インチ)の80個のブロックに切断した。これらのプレートから、3軸フライス盤を用いて40個の内側遮蔽材中央コネクタと40個の内側遮蔽材頂部/底部コネクタを機械加工した。
【0234】
内側遮蔽材を形成する部品を、ハロゲンガス能真空炉において浄化する。
<遮断セグメントの製造(外側ライナー)>
【0235】
外側ライナーの側壁を、2面をグラファイト箔で被覆したMorgan AM&T Solar Gradeリジッドボードの25mm(0.984インチ)x267mm(10.522インチ)x721mm(28.39インチ)の60枚のボードから製造した。これらのボードを5軸ロータを用いて機械加工し40個の頂部/底部遮断レンガ及び20個の中央遮断レンガを得た。
【0236】
頂部及び底部外側遮断ライナー部品をMorgan AM&T Solar Gradeリジッドボードから作製した。頂部の4個の環状部品と底部ライナーの4個の環状部品を5軸ロータを用いて68mm(2.691インチ)x745mm(29.33インチ)x1172mm(46.142インチ)のボードから機械加工した。頂部及び底部ライナーのディスク部品をそれぞれ5軸ロータを用いて68mm(2.691インチ)x285mm(11.25インチ)x285mm(11.25インチ)のボードから機械加工した。
<分割セグメントの製造(内側分割体)>
【0237】
Morgan AM&T EY308のグラファイトの300mm(11.81インチ)x600mm(23.62インチ)x1220mm(48.03インチ)のブロックをバンドソーで15mm(0.59インチ)x402mm(16.02インチ)x521mm(20.51インチ)の36個のプレート及び15mm(0.59インチ)x389mm(15.31インチ)x521mm(20.51インチ)の24個のプレートに切断した。Morgan AM&T EY308の300mm(11.81インチ)x600mm(23.62インチ)x1220mm(48.03インチ)の第2のブロックをバンドソーによって、15mm(0.59インチ)x170mm(6.69インチ)x521mm(20.51インチ)の100個のプレートに切断した。これらのプレートを表面グラインダーと3軸フライス盤を用いて機械加工して160個の内側分割プレートを得た。
【0238】
Morgan AM&T EY308グラファイトの300mm(11.81インチ)x500mm(19.69インチ)x1000mm(39.37インチ)のブロックをバンドソーで各々68mm(2.68インチ)x68mm(2.68インチ)x68mm(2.68インチ)の75個のブロックに切断した。これらのプレートから、3軸フライス盤を用いて30個の頂部/底部コネクタと45個の中央コネクタとを機械加工して得た。
【0239】
内側遮蔽材を形成する部品を真空炉(ハロゲンガスを受け入れ可能)において浄化した。
【0240】
そして、反応装置を取り囲むことが可能なEY308グラファイトから作製したコネクタを用いて、遮蔽セグメントに沿って遮断セグメントを連結多角形状の壁として形成した。コネクタは、図示する形状を有していた。遮断パネルと遮蔽パネルを互いに当接させ、同一のコネクタを用いて連結した遮断壁と遮蔽壁を形成した。また、EY308グラファイトから作製した図16〜図31のコネクタを用いて、分割セグメントを一連の連結壁に形成した。分割壁は、多角形状の遮断/遮蔽壁の内部になるように設計した。
【0241】
実施例2:
モーガン(Morgan)リジッドボードから得られた剛性遮断層を切断して25インチ(63.5cm)x25インチ(63.5cm)x0.5インチ(1.3cm)の寸法に切断する。モーガンリジッドボードは剛性炭素繊維遮断材であり、フェノール樹脂により緊密に混合されたレーヨン由来の長さが0.3〜4mmの炭素繊維を含む。0.5インチ(1.3cm)の厚さを有する可撓性遮断材料(モーガンAM&T VDG)からなる2層を切断して25インチ(63.5cm)x25インチ(63.5cm)としたものを準備した。カロライト(Karo Lite)コーンシロップ及びGeorgia−Pacific5520として知られるフェノール樹脂を10:1の質量比で混合して可撓層と剛性層を一緒に接着する接着剤を準備する。次に、剛性層及び可撓層の接着面に接着剤をほぼ約0.0625インチ(0.16cm)の厚さに被覆し、複数の遮断層を1つの剛性遮断層、2つの可撓遮断層及び1つの剛性遮断層の配列で一緒にする。接着剤を125℃の温度、24時間で硬化し、樹脂を固化し、それによりこれらの層を一緒に接着する。接着剤が硬化する間に、材料を継続して少なくとも0.44psi(0.03バール(bar))の圧力で保持することによって複数の遮断層を一緒に確実に十分に接着する。そして、樹脂を炭化し遮断層間に炭素結合を形成するために、硬化した可撓性−剛性ハイブリッド材料を不活性ガス雰囲気(窒素)中で1900℃の温度で熱処理する。最後に、この熱処理工程後に、積層した構造体は遮断用途で使用するためにいくつかの寸法に切断してもよい。
【0242】
図48は、剛性ボード(Morganリジッドボード)及び可撓性遮断材料(Morgan AM&T VDG)の熱伝導率の結果に比較して剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料の熱伝導率の結果を表示するプロットを示す。図48に示すプロットから、剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料の熱伝導性は剛性材料と可撓性材料の熱伝導率特性の間にあり、可撓性遮断材料は最小の熱伝導性を有し、剛性材料は最大の熱伝導性を有することは極めて明白である。可撓性材料と剛性材料とを組み合わせることによって、本発明の剛性−可撓性材料は可撓性材料の優れた遮断特性と剛性材料の構造特性とから恩恵を受けているのである。プロットから、可撓性材料の層の数あるいはその厚さが大きくなる程、剛性−可撓性ハイブリッド材料の遮断効果がより大きくなるということを予想されるであろう。同様に、剛性材料の層の数が大きくなる程、剛性−可撓性ハイブリッド材料の構造強度がより大きくなる。従って、剛性−可撓性ハイブリッド材料の遮断性特性及び構造特性は、可撓性層及び剛性層の枚数及び/又は順序を変更することによって用途に対して意図される要件に合うように調整することができる。
【0243】
出願人は、全ての引用文献の内容全体を明示的に本明細書に取り込む。さらに、量、濃度あるいは他の数値あるいはパラメータを範囲、好適な範囲あるいは好ましい上方数値及び好ましい下方数値のリストのいずれかで与えられていた場合に、複数の範囲が別々に開示されていたかどうかには関わらず、上記のように与えられているということは、任意の上方範囲の限界あるいは好ましい数値及び任意の下方範囲の限界あるいはその好ましい数値の任意の対から形成される全ての範囲を明確に開示しているものと理解すべきである。数値の範囲が明細書中に挙げられている場合には、特に記載しなければ、当該範囲はその末端点及びその範囲内の全ての整数及び整数以外の数を含むことを意図する。範囲を定義する場合に、本発明の範囲を特定の数値に制限することを意図するものではない。
【0244】
本願明細書を考慮しかつ本願明細書に開示された本発明を実施すれば、本発明の他の実施例も当業者には明らかであろう。本発明の真正な範囲及び精神は以下の特許請求の範囲及びその均等範囲によって表示されるのであって、本明細書及び実施例は例示にすぎないことを意図している。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
(a) 少なくとも1つの遮断層を含む遮断セグメントと、
(b) 少なくとも1つの遮蔽層を含む遮蔽セグメントとを有し、
前記少なくとも1つの遮断層は、炭素繊維剛性ボード、炭素繊維硬化フェルト、炭素繊維可撓性フェルト、可撓性グラファイトフェルト、剛性−可撓性ハイブリッドボード、カーボンフォームシート、カーボンエアロゲルシートあるいはそれらを任意に組み合わせたものを含み、
前記少なくとも1つの遮蔽層は、グラファイトプレート、炭素繊維複合体、炭素繊維剛性ボード、炭素繊維硬化フェルト、剛性−可撓性ハイブリッドボードあるいはそれらを組み合わせたものを含む、反応装置に関する炭素系封じ込めシステム。
【請求項2】
前記遮断セグメントが、蒸気バリア塗料、グラファイト箔、炭素繊維複合体、塗料以外の蒸気バリア被膜あるいはそれらの任意の組み合わせを含む二次的材料を更に有する、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項3】
前記二次的材料が、前記少なくとも1つの遮断層の少なくとも1つの面に存在する、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項4】
前記二次的材料が、前記遮断セグメントを少なくとも部分的に包んでいる、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項5】
前記二次的材料が、前記遮断セグメントを完全に包んでいる、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項6】
前記蒸気バリア被膜が、ガラス質カーボン、熱分解カーボン、熱分解グラファイト、カーボン、グラファイト、ダイアモンド、炭化シリコン、炭化タングステン、炭化タンタル、あるいはそれらの任意に組み合わせたものあるいは混合物である、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項7】
前記遮断セグメントが複数の遮断パネルを含む、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項8】
前記遮断セグメントが、一緒に連結して壁あるいはその一部を形成する複数の遮断パネルを含む、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項9】
前記複数の遮断パネルを一緒に連結するコネクタを更に有する、請求項7に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項10】
前記コネクタの各コネクタが、2乃至4の前記遮断パネルの各々のパネルのコーナと連結している、請求項9に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項11】
前記少なくとも1つの遮断層は、炭素繊維対樹脂の重量比が1部炭素繊維:0.02部炭化樹脂〜1部炭素繊維:3部炭化樹脂の少なくとも1つの炭素繊維剛性ボードあるいは少なくとも1つの炭素硬化フェルトを含む、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項12】
前記遮蔽セグメントが約3mm〜約70mmの厚さを有する、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項13】
前記遮蔽セグメントが1乃至25の遮蔽層を有し、これらの遮蔽層は同一あるいは互いに異なる、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項14】
前記少なくとも1つの遮蔽層が約3mm〜約70mmの厚さを有する、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項15】
前記遮断セグメントが約10mm〜約250mmの厚さを有する、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項16】
前記遮断セグメントは、1つの遮断層乃至同一あるいは互いに異なる25の遮断層を有する、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項17】
前記少なくとも1つの遮断層が10mm〜250mmの厚さを有する、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項18】
前記グラファイト箔が存在し、該グラファイト箔が約0.15mm〜約15mmの厚さを有する、請求項2に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項19】
前記炭素繊維複合体が存在し、該炭素繊維複合体が約0.1mm〜約50mmの厚さを有する、請求項2に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項20】
前記蒸気バリア塗料が存在し、該蒸気バリア塗料が約0.05mm〜約5mmの厚さを有する、請求項2に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項21】
前記蒸気バリア被膜が存在し、該蒸気バリア被膜が約0.005mm〜約5mmの厚さを有する、請求項2に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項22】
前記遮断セグメントが以下の少なくとも一つの特性を有する請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
(a) レーザーフラッシュ法(ASTM E1461)によってアルゴンの一つの雰囲気において測定した熱伝導性が1,600℃で2.5W/m/K未満;
(b) 四点負荷法(ASTM C651)を用いて測定した曲げ強度が少なくとも10psi;
(c) デュアルプッシュロッド膨張計(ASTM E228)を用いて測定した熱膨張係数が10x10−6mm/(mm℃)未満;及び/又は
(d) 酸素が500ppm未満、ナトリウムが20ppm未満、カルシウムが20ppm未満、鉄が20ppm未満、バナジウムが20ppm未満、チタンが20ppm未満、ジルコニウムが20ppm未満、タングステンが20ppm未満、ホウ素が5ppm未満、リンが5ppm未満、イオウが50ppm未満、あるいはそれらの任意の組み合わせ。
【請求項23】
前記特性の各々が存在する、請求項22に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項24】
前記特性の少なくとも二つが存在する、請求項22に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項25】
前記少なくとも1つの遮蔽層が前記グラファイトプレートを有する、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項26】
前記グラファイトプレートが以下の特性の少なくとも一つを有する請求項25に記載の炭素系封じ込めシステム。
(a) 見かけ密度が少なくとも1.7g/cm3;
(b) 四点負荷法(ASTM C651)を用いて測定した曲げ強度が少なくとも8,500psi;
(c) 圧縮強度が少なくとも13,500psi(ASTM C695);
(d) デュアルプッシュロッド膨張計(ASTM E228)を用いて測定した熱膨張係数が5x10−6mm/(mm℃);
(e) ショアー硬度が少なくとも50;
(f) 気孔率が15%以下;及び/又は
(g) ナトリウムが20ppm未満、カルシウムが20ppm未満、鉄が20ppm未満、バナジウムが20ppm未満、チタンが20ppm未満、ジルコニウムが20ppm未満、タングステンが20ppm未満、ホウ素が5ppm未満、リンが5ppm未満、イオウが50ppm未満、あるいはそれらの任意の組み合わせの純度。
【請求項27】
前記特性の全てが存在する、請求項26に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項28】
前記特性の少なくとも2つが存在する、請求項26に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項29】
前記遮断セグメントが壁を有し、該壁は、壁を有する遮蔽セグメントを取り囲んでいる、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項30】
前記遮断セグメントが前記遮蔽セグメントと接触している、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項31】
前記遮断セグメントが円筒形あるいは多角形の壁であり、前記遮蔽セグメントが円筒形あるいは多角形の壁である、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項32】
前記遮断セグメントが壁であり、また、前記遮蔽セグメントが壁であり、両方のセグメントが前記反応装置のヒーターあるいはヒーターシステムを取り囲んでいる、請求項31に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項33】
前記遮断セグメント及び前記遮蔽セグメントが互いに隣接している壁であり、前記遮断セグメントと前記遮蔽セグメントとの間に15cm以下の間隙が存在する、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項34】
前記遮断セグメントが、一緒に連結されて円筒形状あるいは多角形状の壁を形成する複数の遮断パネルを含み、また、前記遮蔽セグメントが、一緒に連結されて円筒形状あるいは多角形状の壁を形成する複数の遮蔽パネルを含む、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項35】
前記遮断パネルが複数のコネクタによって一緒に連結され、該複数のコネクタが前記複数の遮蔽パネルを一緒に連結する、請求項34に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項36】
少なくとも1つの分割層を含む分割セグメントを更に有する、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項37】
前記少なくとも一つの分割層が、グラファイトプレート、炭素繊維複合体、炭素繊維剛性ボード、炭素繊維硬化フェルト、剛性−可撓性ハイブリッドボードあるいはそれらを組み合わせたものを有する、請求項36に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項38】
前記少なくとも一つの分割層がグラファイトプレートを有する、請求項36に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項39】
前記分割セグメントが、少なくとも一つの壁あるいは連結壁を形成する複数の分割パネルを有する、請求項36に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項40】
前記分割セグメントが、互いに連結して一つの壁あるいは一連の壁を形成する複数の分割パネルを有する、請求項36に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項41】
前記複数の分割セグメントを一緒に連結するコネクタを更に有する、請求項40に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項42】
各コネクタが3つの前記分割パネルの各分割パネルの1つのコーナと連結する、請求項41に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項43】
請求項36に記載の炭素系封じ込めシステムにおいて、グラファイトプレートを有する前記分割パネルが以下の特性の少なくとも一つを有する。
(a) 見かけ密度が少なくとも1.7g/cm3;
(b) 四点負荷法(ASTM C651)を用いて測定した曲げ強度が少なくとも8,500psi;
(c) 圧縮強度が少なくとも13,500psi(ASTM C695);
(d) デュアルプッシュロッド膨張計(ASTM E228)を用いて測定した熱膨張係数が5x10−6mm/(mm℃);
(e) ショアー硬度が少なくとも50;
(f) 気孔率が15%以下;及び/又は
(g) ナトリウムが20ppm未満、カルシウムが20ppm未満、鉄が20ppm未満、バナジウムが20ppm未満、チタンが20ppm未満、ジルコニウムが20ppm未満、タングステンが20ppm未満、ホウ素が5ppm未満、リンが5ppm未満、イオウが50ppm未満、あるいはそれらの任意の組み合わせの純度。
【請求項44】
前記分割パネルが、反応装置の種々の部分を区切る壁あるいは一連の相互連結する壁用であり、前記壁あるいは前記一連の相互連結した壁が、多角形状の壁を形成する前記遮断セグメント及び/又は多角形状の壁を形成する前記遮蔽セグメント内部に収容されている、請求項36に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項45】
反応装置のための炭素系封じ込めシステムであって、
(a) 少なくとも1つの遮断層を有する遮断セグメント、又は
(b) 少なくとも1つの遮蔽層を有する遮蔽セグメントを有し、
前記少なくとも1つの遮断層は、炭素繊維剛性ボード、炭素繊維硬化フェルト、炭素繊維可撓性フェルト、可撓性グラファイトフェルト、剛性−可撓性ハイブリッドボード、カーボンフォームシート、カーボンエアロゲルシートあるいはそれらを任意に組み合わせたもの等の炭素質材料あるいは炭素系材料を有し、
該少なくとも1つの遮蔽層は、グラファイトプレート、炭素繊維複合体、炭素繊維剛性ボード、炭素繊維硬化フェルト、剛性−可撓性ハイブリッドボードあるいはそれらを組み合わせたもの等の炭素質材料あるいは炭素系材料を有する炭素系封じ込めシステム。
【請求項46】
前記遮断セグメントは存在するが、前記遮断層は剛性−可撓性ハイブリッドボードを含まない、請求項45に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項47】
前記遮断セグメントが存在し、少なくとも1つの前記遮断層が、
(a) 少なくとも一つの遮断層を有する遮断セグメント、又は
(b) 少なくとも1つの遮蔽層を有する遮蔽セグメントを有し、
前記少なくとも1つの遮断層が、炭素繊維剛性ボード、炭素繊維硬化フェルト、炭素繊維可撓性フェルト、可撓性グラファイトフェルト、カーボンフォームシート、カーボンエアロゲルシートあるいはそれらを任意に組み合わせたものからなり、
前記少なくとも1つの遮蔽層はグラファイトプレート、炭素繊維複合体、炭素繊維剛性ボード、炭素繊維硬化フェルト、剛性−可撓性ハイブリッドボードあるいはそれらを組み合わせたものからなる、請求項45に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項48】
2つ以上のパネルを一緒に連結するパネルコネクタであって、該パネルコネクタは、
各々平坦な内面を有する第1の対向壁であって、該第1の対の対向壁の内面は互いに平行配置されている第1の対の対向壁と;
第1の平坦面を有する底壁であって、該第1の平坦面は前記第1の対の対向壁の平坦な内面の各々と交差し、前記第1の対の対向壁と前記底壁が一緒になって、平坦な底面に対して垂直な平坦な内側壁を有する第1の溝部を形成するようになっている底壁と;
各々平坦な内面を有する第2の対の対向壁であって、該第2の対の対向壁の内面は互いに平行に配置されて、前記底壁の前記第1の平坦面と交差し、前記第2の対の対向壁及び前記底面が一緒になって、平坦な底面に対して垂直な平坦な内側面壁を有する第2の溝部を形成する第2の対の対向壁とを有し、
前記第1の溝部は前記第2の溝部とこれら溝部の交点で交差し、前記第1の溝部の底面は前記第2の溝部の底面と同一平面となっており、前記第1の対の対向壁の対向壁のいずれも前記第2の対の対向壁のいずれかと同一平面とはなっておらず、前記第1の対の対向壁、前記第2の対の対向壁及び前記底面は全て炭素系材料を含むパネルコネクタ。
【請求項49】
前記第1の溝部と前記第2の溝部が互いに対して角度を有し、且つ、これらの溝部の交差部がコーナを有する、請求項48に記載のパネルコネクタ。
【請求項50】
前記溝部の交差部が湾曲した面を有する、請求項48に記載のパネルコネクタ。
【請求項51】
前記第1の溝部に対して垂直にしたときに前記第1の対の対向壁と前記底壁とは一緒になって断面角型U字形状の横断面を有し、また、前記第2の溝部に対して垂直にしたときに前記第2の対の対向壁と前記底壁とは一緒になって断面角型U字形状の横断面を有する、請求項48に記載のパネルコネクタ。
【請求項52】
前記底壁が前記第1の平坦面と対向する第2の平坦面を有し、また、前記パネルコネクタは、更に、
各々平坦な内面を有しかつ互いに平行に配置されている第3の対の対向壁であって、該第3の対の対向壁の平坦な内面は前記底壁の前記第2の平坦面と交差して、前記第1の溝部から離反した方向に向いた第3の溝部を形成する第3の対の対向壁と;
各々平坦な内面を有しかつ互いに平行に配置されている第4の対の対向壁であって、該第4の対の対向壁の平坦な内面は前記底壁の前記第2の平坦面と交差して前記第2の溝部から離反した方向に向いた第4の溝部を形成する第4の対の対向壁とを有し;
前記第3の溝部は前記第4の溝部にこれら溝部の第2の交差部で交差し、前記第3の溝部の前記底面は前記第4の溝部の前記底面と同一平面となっており、前記第3の対の対向壁の対向壁のいずれも前記第4の対の対向壁の対向壁のいずれとも同一平面となっておらず、かつ前記第3の対の対向壁と前記第4の対の対向壁は炭素系材料を含む、請求項48に記載のパネルコネクタ
【請求項53】
前記第1及び前記第3の溝部に垂直とした場合に前記第1の対の対向壁、前記底壁及び前記第3の対の対向壁が一緒になってH形状の横断面を有し、また、前記第2及び前記第4の溝部に垂直とした場合に前記第2の対の対向壁、前記底壁及び前記第4の対の対向壁が一緒になってH形状の横断面を有する、請求項52に記載のパネルコネクタ。
【請求項54】
遮断セグメント及び/又は遮蔽セグメント及び/又は分割セグメント及び/又はコネクタが存在し、前記遮断セグメント及び/又は遮蔽セグメント及び/又は分割セグメント及び/又はコネクタが少なくとも1つの第二の材料を更に含む、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項55】
(a) 剛性遮断材料を含む第1の層と、
(b) 可撓性遮断材料を含む第2の層とを有し、
前記第1の層及び前記第2の層が炭素系材料を有する剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料。
【請求項56】
前記第2の層が少なくとも0.25インチ(0.6cm)の厚さを有する、請求項55に記載の剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料。
【請求項57】
前記剛性遮断材料の少なくとも1つの追加層を更に有する、請求項55に記載の剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料。
【請求項58】
前記可撓性遮断材料の少なくとも1つの追加層を更に有し、前記可撓性遮断材料と前記第2の層の合計が少なくとも0.25インチ(0.6cm)の厚さを有する、請求項55に記載の剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料。
【請求項59】
少なくとも一層のグラファイト箔を更に有する、請求項55に記載の剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料。
【請求項60】
少なくとも一つのCFC層を更に有する、請求項55に記載の剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料。
【請求項61】
少なくとも一つのグラファイト塗料層を更に有する、請求項55に記載の剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料。
【請求項62】
剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料が少なくとも0.25インチ(0.6cm)の厚さを有する、請求項55に記載の剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料。
【請求項63】
前記第1、第2の層が炭素繊維を含む、請求項55に記載の剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料。
【請求項64】
前記第1、第2の層が異なる炭素繊維前駆体から形成されている、請求項55に記載の剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料。
【請求項65】
請求項55に記載の剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料を形成する方法であって、
(a) 接着剤を使用して第1の層を第2の層に接着をして積層材料を形成する工程と、
(b) 前記積層材料を不活性雰囲気中で熱処理する工程とを有する方法。
【請求項66】
前記積層材料を加熱して前記接着剤を硬化させる工程を有する、請求項65に記載の方法。
【請求項67】
前記接着剤を硬化させる熱処理プロセスの間に第1及び第2の層を一緒に少なくとも0.03バール(bar)の圧力下に保持する工程を更に有する、請求項65に記載の方法。
【請求項68】
前記接着剤が炭素前駆体を含む、請求項65に記載の方法。
【請求項69】
前記接着剤がフェノール樹脂とコーンシロップの混合物を含む、請求項68に記載の方法。
【請求項70】
前記積層材料を不活性雰囲気中で熱処理して前記接着剤を炭化させる、請求項68に記載の方法。
【請求項71】
ガスを使用してあるいはガスを作る熱制御ガス相化学プロセスを行うための装置であって、
該装置は、チャンバと、該チャンバ内に収容され且つ炭素系材料を含む遮断ライナーとを有し、
該遮断ライナーが、複数の相互連結されたユニットの組立体を有する装置。
【請求項72】
前記チャンバの内部に収容した遮断ライナーと協働するための基部及び/又は蓋を更に有し、前記基部及び/又は前記蓋は炭素系材料を含み、また、前記基部及び/又は前記蓋は、連結された複数のユニットの組立体を含む、請求項71に記載の装置。
【請求項73】
前記遮断ライナーが、相互連結された関係で積み重ねられた連結ユニットの2個以上のリング状の組立体から作られている、請求項71に記載の装置。
【請求項74】
前記連結ユニットが実質的に平らである、請求項71に記載の装置。
【請求項75】
少なくとも1つのユニットの少なくとも2つの側面に、隣接するユニットの相補的連結機構と協働するための連結機構が形成されている、請求項71に記載の装置。
【請求項76】
少なくとも一つのユニットの全ての側面に連結機構が形成されている、請求項75に記載の装置。
【請求項77】
少なくとも一つの側面の連結機構が、隣接ユニットの相補的な溝部あるいは凹部に受け入れ可能な舌状突起を含む、請求項75に記載の装置。
【請求項78】
ユニットの少なくとも1つの側面の前記連結機構が溝部あるいは凹部を有し、該溝部あるいは凹部は、隣接するユニットの相補的な溝部あるいは凹部と協働して隣接するユニット同士を一緒に連結するキーを受け入れるためのチャンネルを形成する、請求項75に記載の装置。
【請求項79】
少なくとも1つのユニットが炭素繊維を含む、請求項71に記載の装置。
【請求項80】
前記少なくとも1つのユニットが、請求項1の剛性−可撓性ボード遮断材料を含む、請求項79に記載の装置。
【請求項81】
前記装置が、半導体材料のガス状前駆体化合物を熱分解することによって半導体材料を加熱源に化学蒸着するための反応装置である、請求項71に記載の装置。
【請求項82】
前記装置が、反応装置で半導体材料のガス状前駆体化合物を製造するための変換炉である、請求項71に記載の装置。
【請求項83】
前記装置が、腐食性ガスを使用あるいは生産する熱的制御ガス相化学プロセスを行うためのものである、請求項71に記載の装置。
【請求項84】
炭素系材料を含み、且つ、連結機構が設けられたユニットであって、請求項71に記載の装置において、連結されたユニットとして使用されるユニット。
【請求項85】
請求項55に記載の剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料を含み、且つ、連結機構が設けられたユニットであって、請求項71に記載の装置において、連結されたユニットとして使用されるユニット。
【請求項86】
請求項78に記載の装置における連結ユニットで用いられるキー。
【請求項87】
請求項71の装置における連結ユニットで用いるための遮断ライナーの製造キットであって、請求項84の複数のユニットを有するキット。
【請求項88】
請求項71の装置において使用されるための、かつ複数の連結されたユニットを含む遮断ライナー、あるいは基部あるいは頂部プレート。
【請求項89】
前記遮断ライナーの横断面が略多角形状である、請求項88に記載の遮断ライナー。
【請求項90】
請求項71に記載の装置に遮断ライナーを設ける方法であって、請求項88の複数のユニットを連結する工程を有する方法。
【請求項91】
請求項72に記載の装置に基部及び/又は蓋を設ける方法であって、請求項88の複数のユニットを連結する工程を有する方法。
【請求項92】
(a) 少なくとも1つの遮断層を含む遮断セグメント、及び/又は、
(b) 少なくとも1つの遮蔽層を含む遮蔽セグメントを有し、
前記少なくとも1つの遮断層が例えば主要な量の炭素質材料又は炭素系材料を含み、
前記少なくとも1つの遮蔽層が例えば主要な量の炭素質材料又は炭素系材料を含む、反応装置に関する炭素系封じ込めシステム。
【請求項1】
(a) 少なくとも1つの遮断層を含む遮断セグメントと、
(b) 少なくとも1つの遮蔽層を含む遮蔽セグメントとを有し、
前記少なくとも1つの遮断層は、炭素繊維剛性ボード、炭素繊維硬化フェルト、炭素繊維可撓性フェルト、可撓性グラファイトフェルト、剛性−可撓性ハイブリッドボード、カーボンフォームシート、カーボンエアロゲルシートあるいはそれらを任意に組み合わせたものを含み、
前記少なくとも1つの遮蔽層は、グラファイトプレート、炭素繊維複合体、炭素繊維剛性ボード、炭素繊維硬化フェルト、剛性−可撓性ハイブリッドボードあるいはそれらを組み合わせたものを含む、反応装置に関する炭素系封じ込めシステム。
【請求項2】
前記遮断セグメントが、蒸気バリア塗料、グラファイト箔、炭素繊維複合体、塗料以外の蒸気バリア被膜あるいはそれらの任意の組み合わせを含む二次的材料を更に有する、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項3】
前記二次的材料が、前記少なくとも1つの遮断層の少なくとも1つの面に存在する、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項4】
前記二次的材料が、前記遮断セグメントを少なくとも部分的に包んでいる、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項5】
前記二次的材料が、前記遮断セグメントを完全に包んでいる、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項6】
前記蒸気バリア被膜が、ガラス質カーボン、熱分解カーボン、熱分解グラファイト、カーボン、グラファイト、ダイアモンド、炭化シリコン、炭化タングステン、炭化タンタル、あるいはそれらの任意に組み合わせたものあるいは混合物である、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項7】
前記遮断セグメントが複数の遮断パネルを含む、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項8】
前記遮断セグメントが、一緒に連結して壁あるいはその一部を形成する複数の遮断パネルを含む、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項9】
前記複数の遮断パネルを一緒に連結するコネクタを更に有する、請求項7に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項10】
前記コネクタの各コネクタが、2乃至4の前記遮断パネルの各々のパネルのコーナと連結している、請求項9に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項11】
前記少なくとも1つの遮断層は、炭素繊維対樹脂の重量比が1部炭素繊維:0.02部炭化樹脂〜1部炭素繊維:3部炭化樹脂の少なくとも1つの炭素繊維剛性ボードあるいは少なくとも1つの炭素硬化フェルトを含む、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項12】
前記遮蔽セグメントが約3mm〜約70mmの厚さを有する、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項13】
前記遮蔽セグメントが1乃至25の遮蔽層を有し、これらの遮蔽層は同一あるいは互いに異なる、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項14】
前記少なくとも1つの遮蔽層が約3mm〜約70mmの厚さを有する、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項15】
前記遮断セグメントが約10mm〜約250mmの厚さを有する、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項16】
前記遮断セグメントは、1つの遮断層乃至同一あるいは互いに異なる25の遮断層を有する、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項17】
前記少なくとも1つの遮断層が10mm〜250mmの厚さを有する、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項18】
前記グラファイト箔が存在し、該グラファイト箔が約0.15mm〜約15mmの厚さを有する、請求項2に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項19】
前記炭素繊維複合体が存在し、該炭素繊維複合体が約0.1mm〜約50mmの厚さを有する、請求項2に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項20】
前記蒸気バリア塗料が存在し、該蒸気バリア塗料が約0.05mm〜約5mmの厚さを有する、請求項2に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項21】
前記蒸気バリア被膜が存在し、該蒸気バリア被膜が約0.005mm〜約5mmの厚さを有する、請求項2に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項22】
前記遮断セグメントが以下の少なくとも一つの特性を有する請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
(a) レーザーフラッシュ法(ASTM E1461)によってアルゴンの一つの雰囲気において測定した熱伝導性が1,600℃で2.5W/m/K未満;
(b) 四点負荷法(ASTM C651)を用いて測定した曲げ強度が少なくとも10psi;
(c) デュアルプッシュロッド膨張計(ASTM E228)を用いて測定した熱膨張係数が10x10−6mm/(mm℃)未満;及び/又は
(d) 酸素が500ppm未満、ナトリウムが20ppm未満、カルシウムが20ppm未満、鉄が20ppm未満、バナジウムが20ppm未満、チタンが20ppm未満、ジルコニウムが20ppm未満、タングステンが20ppm未満、ホウ素が5ppm未満、リンが5ppm未満、イオウが50ppm未満、あるいはそれらの任意の組み合わせ。
【請求項23】
前記特性の各々が存在する、請求項22に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項24】
前記特性の少なくとも二つが存在する、請求項22に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項25】
前記少なくとも1つの遮蔽層が前記グラファイトプレートを有する、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項26】
前記グラファイトプレートが以下の特性の少なくとも一つを有する請求項25に記載の炭素系封じ込めシステム。
(a) 見かけ密度が少なくとも1.7g/cm3;
(b) 四点負荷法(ASTM C651)を用いて測定した曲げ強度が少なくとも8,500psi;
(c) 圧縮強度が少なくとも13,500psi(ASTM C695);
(d) デュアルプッシュロッド膨張計(ASTM E228)を用いて測定した熱膨張係数が5x10−6mm/(mm℃);
(e) ショアー硬度が少なくとも50;
(f) 気孔率が15%以下;及び/又は
(g) ナトリウムが20ppm未満、カルシウムが20ppm未満、鉄が20ppm未満、バナジウムが20ppm未満、チタンが20ppm未満、ジルコニウムが20ppm未満、タングステンが20ppm未満、ホウ素が5ppm未満、リンが5ppm未満、イオウが50ppm未満、あるいはそれらの任意の組み合わせの純度。
【請求項27】
前記特性の全てが存在する、請求項26に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項28】
前記特性の少なくとも2つが存在する、請求項26に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項29】
前記遮断セグメントが壁を有し、該壁は、壁を有する遮蔽セグメントを取り囲んでいる、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項30】
前記遮断セグメントが前記遮蔽セグメントと接触している、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項31】
前記遮断セグメントが円筒形あるいは多角形の壁であり、前記遮蔽セグメントが円筒形あるいは多角形の壁である、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項32】
前記遮断セグメントが壁であり、また、前記遮蔽セグメントが壁であり、両方のセグメントが前記反応装置のヒーターあるいはヒーターシステムを取り囲んでいる、請求項31に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項33】
前記遮断セグメント及び前記遮蔽セグメントが互いに隣接している壁であり、前記遮断セグメントと前記遮蔽セグメントとの間に15cm以下の間隙が存在する、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項34】
前記遮断セグメントが、一緒に連結されて円筒形状あるいは多角形状の壁を形成する複数の遮断パネルを含み、また、前記遮蔽セグメントが、一緒に連結されて円筒形状あるいは多角形状の壁を形成する複数の遮蔽パネルを含む、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項35】
前記遮断パネルが複数のコネクタによって一緒に連結され、該複数のコネクタが前記複数の遮蔽パネルを一緒に連結する、請求項34に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項36】
少なくとも1つの分割層を含む分割セグメントを更に有する、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項37】
前記少なくとも一つの分割層が、グラファイトプレート、炭素繊維複合体、炭素繊維剛性ボード、炭素繊維硬化フェルト、剛性−可撓性ハイブリッドボードあるいはそれらを組み合わせたものを有する、請求項36に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項38】
前記少なくとも一つの分割層がグラファイトプレートを有する、請求項36に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項39】
前記分割セグメントが、少なくとも一つの壁あるいは連結壁を形成する複数の分割パネルを有する、請求項36に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項40】
前記分割セグメントが、互いに連結して一つの壁あるいは一連の壁を形成する複数の分割パネルを有する、請求項36に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項41】
前記複数の分割セグメントを一緒に連結するコネクタを更に有する、請求項40に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項42】
各コネクタが3つの前記分割パネルの各分割パネルの1つのコーナと連結する、請求項41に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項43】
請求項36に記載の炭素系封じ込めシステムにおいて、グラファイトプレートを有する前記分割パネルが以下の特性の少なくとも一つを有する。
(a) 見かけ密度が少なくとも1.7g/cm3;
(b) 四点負荷法(ASTM C651)を用いて測定した曲げ強度が少なくとも8,500psi;
(c) 圧縮強度が少なくとも13,500psi(ASTM C695);
(d) デュアルプッシュロッド膨張計(ASTM E228)を用いて測定した熱膨張係数が5x10−6mm/(mm℃);
(e) ショアー硬度が少なくとも50;
(f) 気孔率が15%以下;及び/又は
(g) ナトリウムが20ppm未満、カルシウムが20ppm未満、鉄が20ppm未満、バナジウムが20ppm未満、チタンが20ppm未満、ジルコニウムが20ppm未満、タングステンが20ppm未満、ホウ素が5ppm未満、リンが5ppm未満、イオウが50ppm未満、あるいはそれらの任意の組み合わせの純度。
【請求項44】
前記分割パネルが、反応装置の種々の部分を区切る壁あるいは一連の相互連結する壁用であり、前記壁あるいは前記一連の相互連結した壁が、多角形状の壁を形成する前記遮断セグメント及び/又は多角形状の壁を形成する前記遮蔽セグメント内部に収容されている、請求項36に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項45】
反応装置のための炭素系封じ込めシステムであって、
(a) 少なくとも1つの遮断層を有する遮断セグメント、又は
(b) 少なくとも1つの遮蔽層を有する遮蔽セグメントを有し、
前記少なくとも1つの遮断層は、炭素繊維剛性ボード、炭素繊維硬化フェルト、炭素繊維可撓性フェルト、可撓性グラファイトフェルト、剛性−可撓性ハイブリッドボード、カーボンフォームシート、カーボンエアロゲルシートあるいはそれらを任意に組み合わせたもの等の炭素質材料あるいは炭素系材料を有し、
該少なくとも1つの遮蔽層は、グラファイトプレート、炭素繊維複合体、炭素繊維剛性ボード、炭素繊維硬化フェルト、剛性−可撓性ハイブリッドボードあるいはそれらを組み合わせたもの等の炭素質材料あるいは炭素系材料を有する炭素系封じ込めシステム。
【請求項46】
前記遮断セグメントは存在するが、前記遮断層は剛性−可撓性ハイブリッドボードを含まない、請求項45に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項47】
前記遮断セグメントが存在し、少なくとも1つの前記遮断層が、
(a) 少なくとも一つの遮断層を有する遮断セグメント、又は
(b) 少なくとも1つの遮蔽層を有する遮蔽セグメントを有し、
前記少なくとも1つの遮断層が、炭素繊維剛性ボード、炭素繊維硬化フェルト、炭素繊維可撓性フェルト、可撓性グラファイトフェルト、カーボンフォームシート、カーボンエアロゲルシートあるいはそれらを任意に組み合わせたものからなり、
前記少なくとも1つの遮蔽層はグラファイトプレート、炭素繊維複合体、炭素繊維剛性ボード、炭素繊維硬化フェルト、剛性−可撓性ハイブリッドボードあるいはそれらを組み合わせたものからなる、請求項45に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項48】
2つ以上のパネルを一緒に連結するパネルコネクタであって、該パネルコネクタは、
各々平坦な内面を有する第1の対向壁であって、該第1の対の対向壁の内面は互いに平行配置されている第1の対の対向壁と;
第1の平坦面を有する底壁であって、該第1の平坦面は前記第1の対の対向壁の平坦な内面の各々と交差し、前記第1の対の対向壁と前記底壁が一緒になって、平坦な底面に対して垂直な平坦な内側壁を有する第1の溝部を形成するようになっている底壁と;
各々平坦な内面を有する第2の対の対向壁であって、該第2の対の対向壁の内面は互いに平行に配置されて、前記底壁の前記第1の平坦面と交差し、前記第2の対の対向壁及び前記底面が一緒になって、平坦な底面に対して垂直な平坦な内側面壁を有する第2の溝部を形成する第2の対の対向壁とを有し、
前記第1の溝部は前記第2の溝部とこれら溝部の交点で交差し、前記第1の溝部の底面は前記第2の溝部の底面と同一平面となっており、前記第1の対の対向壁の対向壁のいずれも前記第2の対の対向壁のいずれかと同一平面とはなっておらず、前記第1の対の対向壁、前記第2の対の対向壁及び前記底面は全て炭素系材料を含むパネルコネクタ。
【請求項49】
前記第1の溝部と前記第2の溝部が互いに対して角度を有し、且つ、これらの溝部の交差部がコーナを有する、請求項48に記載のパネルコネクタ。
【請求項50】
前記溝部の交差部が湾曲した面を有する、請求項48に記載のパネルコネクタ。
【請求項51】
前記第1の溝部に対して垂直にしたときに前記第1の対の対向壁と前記底壁とは一緒になって断面角型U字形状の横断面を有し、また、前記第2の溝部に対して垂直にしたときに前記第2の対の対向壁と前記底壁とは一緒になって断面角型U字形状の横断面を有する、請求項48に記載のパネルコネクタ。
【請求項52】
前記底壁が前記第1の平坦面と対向する第2の平坦面を有し、また、前記パネルコネクタは、更に、
各々平坦な内面を有しかつ互いに平行に配置されている第3の対の対向壁であって、該第3の対の対向壁の平坦な内面は前記底壁の前記第2の平坦面と交差して、前記第1の溝部から離反した方向に向いた第3の溝部を形成する第3の対の対向壁と;
各々平坦な内面を有しかつ互いに平行に配置されている第4の対の対向壁であって、該第4の対の対向壁の平坦な内面は前記底壁の前記第2の平坦面と交差して前記第2の溝部から離反した方向に向いた第4の溝部を形成する第4の対の対向壁とを有し;
前記第3の溝部は前記第4の溝部にこれら溝部の第2の交差部で交差し、前記第3の溝部の前記底面は前記第4の溝部の前記底面と同一平面となっており、前記第3の対の対向壁の対向壁のいずれも前記第4の対の対向壁の対向壁のいずれとも同一平面となっておらず、かつ前記第3の対の対向壁と前記第4の対の対向壁は炭素系材料を含む、請求項48に記載のパネルコネクタ
【請求項53】
前記第1及び前記第3の溝部に垂直とした場合に前記第1の対の対向壁、前記底壁及び前記第3の対の対向壁が一緒になってH形状の横断面を有し、また、前記第2及び前記第4の溝部に垂直とした場合に前記第2の対の対向壁、前記底壁及び前記第4の対の対向壁が一緒になってH形状の横断面を有する、請求項52に記載のパネルコネクタ。
【請求項54】
遮断セグメント及び/又は遮蔽セグメント及び/又は分割セグメント及び/又はコネクタが存在し、前記遮断セグメント及び/又は遮蔽セグメント及び/又は分割セグメント及び/又はコネクタが少なくとも1つの第二の材料を更に含む、請求項1に記載の炭素系封じ込めシステム。
【請求項55】
(a) 剛性遮断材料を含む第1の層と、
(b) 可撓性遮断材料を含む第2の層とを有し、
前記第1の層及び前記第2の層が炭素系材料を有する剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料。
【請求項56】
前記第2の層が少なくとも0.25インチ(0.6cm)の厚さを有する、請求項55に記載の剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料。
【請求項57】
前記剛性遮断材料の少なくとも1つの追加層を更に有する、請求項55に記載の剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料。
【請求項58】
前記可撓性遮断材料の少なくとも1つの追加層を更に有し、前記可撓性遮断材料と前記第2の層の合計が少なくとも0.25インチ(0.6cm)の厚さを有する、請求項55に記載の剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料。
【請求項59】
少なくとも一層のグラファイト箔を更に有する、請求項55に記載の剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料。
【請求項60】
少なくとも一つのCFC層を更に有する、請求項55に記載の剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料。
【請求項61】
少なくとも一つのグラファイト塗料層を更に有する、請求項55に記載の剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料。
【請求項62】
剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料が少なくとも0.25インチ(0.6cm)の厚さを有する、請求項55に記載の剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料。
【請求項63】
前記第1、第2の層が炭素繊維を含む、請求項55に記載の剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料。
【請求項64】
前記第1、第2の層が異なる炭素繊維前駆体から形成されている、請求項55に記載の剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料。
【請求項65】
請求項55に記載の剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料を形成する方法であって、
(a) 接着剤を使用して第1の層を第2の層に接着をして積層材料を形成する工程と、
(b) 前記積層材料を不活性雰囲気中で熱処理する工程とを有する方法。
【請求項66】
前記積層材料を加熱して前記接着剤を硬化させる工程を有する、請求項65に記載の方法。
【請求項67】
前記接着剤を硬化させる熱処理プロセスの間に第1及び第2の層を一緒に少なくとも0.03バール(bar)の圧力下に保持する工程を更に有する、請求項65に記載の方法。
【請求項68】
前記接着剤が炭素前駆体を含む、請求項65に記載の方法。
【請求項69】
前記接着剤がフェノール樹脂とコーンシロップの混合物を含む、請求項68に記載の方法。
【請求項70】
前記積層材料を不活性雰囲気中で熱処理して前記接着剤を炭化させる、請求項68に記載の方法。
【請求項71】
ガスを使用してあるいはガスを作る熱制御ガス相化学プロセスを行うための装置であって、
該装置は、チャンバと、該チャンバ内に収容され且つ炭素系材料を含む遮断ライナーとを有し、
該遮断ライナーが、複数の相互連結されたユニットの組立体を有する装置。
【請求項72】
前記チャンバの内部に収容した遮断ライナーと協働するための基部及び/又は蓋を更に有し、前記基部及び/又は前記蓋は炭素系材料を含み、また、前記基部及び/又は前記蓋は、連結された複数のユニットの組立体を含む、請求項71に記載の装置。
【請求項73】
前記遮断ライナーが、相互連結された関係で積み重ねられた連結ユニットの2個以上のリング状の組立体から作られている、請求項71に記載の装置。
【請求項74】
前記連結ユニットが実質的に平らである、請求項71に記載の装置。
【請求項75】
少なくとも1つのユニットの少なくとも2つの側面に、隣接するユニットの相補的連結機構と協働するための連結機構が形成されている、請求項71に記載の装置。
【請求項76】
少なくとも一つのユニットの全ての側面に連結機構が形成されている、請求項75に記載の装置。
【請求項77】
少なくとも一つの側面の連結機構が、隣接ユニットの相補的な溝部あるいは凹部に受け入れ可能な舌状突起を含む、請求項75に記載の装置。
【請求項78】
ユニットの少なくとも1つの側面の前記連結機構が溝部あるいは凹部を有し、該溝部あるいは凹部は、隣接するユニットの相補的な溝部あるいは凹部と協働して隣接するユニット同士を一緒に連結するキーを受け入れるためのチャンネルを形成する、請求項75に記載の装置。
【請求項79】
少なくとも1つのユニットが炭素繊維を含む、請求項71に記載の装置。
【請求項80】
前記少なくとも1つのユニットが、請求項1の剛性−可撓性ボード遮断材料を含む、請求項79に記載の装置。
【請求項81】
前記装置が、半導体材料のガス状前駆体化合物を熱分解することによって半導体材料を加熱源に化学蒸着するための反応装置である、請求項71に記載の装置。
【請求項82】
前記装置が、反応装置で半導体材料のガス状前駆体化合物を製造するための変換炉である、請求項71に記載の装置。
【請求項83】
前記装置が、腐食性ガスを使用あるいは生産する熱的制御ガス相化学プロセスを行うためのものである、請求項71に記載の装置。
【請求項84】
炭素系材料を含み、且つ、連結機構が設けられたユニットであって、請求項71に記載の装置において、連結されたユニットとして使用されるユニット。
【請求項85】
請求項55に記載の剛性−可撓性ハイブリッド遮断材料を含み、且つ、連結機構が設けられたユニットであって、請求項71に記載の装置において、連結されたユニットとして使用されるユニット。
【請求項86】
請求項78に記載の装置における連結ユニットで用いられるキー。
【請求項87】
請求項71の装置における連結ユニットで用いるための遮断ライナーの製造キットであって、請求項84の複数のユニットを有するキット。
【請求項88】
請求項71の装置において使用されるための、かつ複数の連結されたユニットを含む遮断ライナー、あるいは基部あるいは頂部プレート。
【請求項89】
前記遮断ライナーの横断面が略多角形状である、請求項88に記載の遮断ライナー。
【請求項90】
請求項71に記載の装置に遮断ライナーを設ける方法であって、請求項88の複数のユニットを連結する工程を有する方法。
【請求項91】
請求項72に記載の装置に基部及び/又は蓋を設ける方法であって、請求項88の複数のユニットを連結する工程を有する方法。
【請求項92】
(a) 少なくとも1つの遮断層を含む遮断セグメント、及び/又は、
(b) 少なくとも1つの遮蔽層を含む遮蔽セグメントを有し、
前記少なくとも1つの遮断層が例えば主要な量の炭素質材料又は炭素系材料を含み、
前記少なくとも1つの遮蔽層が例えば主要な量の炭素質材料又は炭素系材料を含む、反応装置に関する炭素系封じ込めシステム。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【図40】
【図41】
【図42】
【図43】
【図44】
【図45】
【図46】
【図47】
【図48】
【図2】
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【図41】
【図42】
【図43】
【図44】
【図45】
【図46】
【図47】
【図48】
【公表番号】特表2013−521108(P2013−521108A)
【公表日】平成25年6月10日(2013.6.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−555164(P2012−555164)
【出願日】平成23年2月25日(2011.2.25)
【国際出願番号】PCT/US2011/026147
【国際公開番号】WO2011/106580
【国際公開日】平成23年9月1日(2011.9.1)
【出願人】(512007317)モーガン・アドヴァンスト・マテリアルズ・アンド・テクノロジー・インコーポレイテッド (2)
【氏名又は名称原語表記】MORGAN ADVANCED MATERIALS AND TECHNOLOGY INC.
【住所又は居所原語表記】441 Hall Avenue, St. Marys, PA 15857, United States of America
【Fターム(参考)】
【公表日】平成25年6月10日(2013.6.10)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年2月25日(2011.2.25)
【国際出願番号】PCT/US2011/026147
【国際公開番号】WO2011/106580
【国際公開日】平成23年9月1日(2011.9.1)
【出願人】(512007317)モーガン・アドヴァンスト・マテリアルズ・アンド・テクノロジー・インコーポレイテッド (2)
【氏名又は名称原語表記】MORGAN ADVANCED MATERIALS AND TECHNOLOGY INC.
【住所又は居所原語表記】441 Hall Avenue, St. Marys, PA 15857, United States of America
【Fターム(参考)】
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