(57)【要約】【課題】クロムとカルシウム等の化学反応が抑制され、かつコストに優れる接合体を提供する。【解決手段】接合体１０は、保温材１１の表面の少なくとも一面に、クロムを実質的に含まず、ニッケルを主成分とするシート１２が接合されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
保温材の表面の少なくとも一面に、クロムを実質的に含まず、ニッケルを主成分とするシートが接合されていることを特徴とする接合体。
【請求項２】
前記保温材が、カルシウム，カリウム，マグネシウム，ナトリウムの中から選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１記載の接合体。
【請求項３】
前記保温材が、酸化カルシウムと酸化シリコンの複合酸化物を主成分とすることを特徴とする請求項１または２記載の接合体。
【請求項４】
前記保温材の気孔率は、８０％以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の接合体。
【請求項５】
前記請求項１乃至４のいずれか１項に記載の接合体を前記シートを対向させて熱機器の表面に配置させたことを特徴とする熱機器構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオマス燃焼炉，廃棄物焼却炉，火力発電機器，化学プラント等の熱機器を構成する熱機器構造体に使用する接合体およびこの接合体を使用する熱機器構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、種々の熱を利用した熱機器（例えば，バイオマス燃焼炉，廃棄物焼却炉，火力発電機器，化学プラント）が様々な分野に用いられている。例えばバイオマス燃焼炉では、家畜排泄物や生ゴミ，木くずなどの動植物から生まれた再生可能な有機性資源（バイオマス）を利用して発電等を行う試みがなされている。
【０００３】
一般的に、これらの熱機器の燃焼室を構成する構造材料として、耐熱性，耐酸化性，耐食性，高温強度，コスト等の観点からステンレス鋼等のクロムを含有する金属が多く用いられる。また、燃焼室で発生した熱を外へ逃がさないためにステンレス鋼の外側に保温材が配置され、発生した熱の有効利用が図られている。
【０００４】
従来、燃焼室の保温材としては、アスベストが使用されてきた。アスベストは断熱性（保温特性），耐熱性，耐食性，電気絶縁性などに優れ、かつ安価であるため広く使用されてきた。しかし、現在では健康被害を引き起こす確率が高いとされ使われなくなっている。
【０００５】
現在では、燃焼室等の保温材として、主としてカルシウムシリケート（酸化カルシウムと酸化シリコンの複合酸化物）を主成分とする保温材が用いられている。これは、カルシウムシリケートが安全であるとともに断熱性（保温特性），耐熱性，耐食性に優れ、またコストにおいても安価であることによる。
【０００６】
しかしながら燃焼室等の熱機器において、ステンレス鋼等のクロムを含有する金属と保温材を接触させて長期間使用した場合、六価クロムが形成される可能性があることが指摘されている。即ち、ステンレス鋼等の表面Ｃｒ2Ｏ3皮膜と保温材のカルシウム成分が次のように反応し、六価クロムが形成される。
【０００７】
２Ｃｒ2Ｏ3＋４ＣａＯ＋３Ｏ2  →  ４ＣａＣｒＯ4
この六価クロムの形成はバイオマス燃焼炉に限らず、廃棄物焼却炉，火力発電機器や配管装置の高温部、化学プラント等多くの高温機器において発生する。即ち、クロムを含有する構造部材とそれに接触し、カルシウムを含む保温材とが存在すれば六価クロムが形成される可能性がある。この現象（六価クロムの形成）は、クロム含有量の多い金属部材においてより顕著となる。なお、この現象はカルシウムを含む保温材に限定されず、カリウム，マグネシウム，ナトリウムを含む保温材についても認められ、現在種々の検討がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−２３２０２１号公報
【特許文献２】特開２０１２−２２０１７４号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】「腐食センターニュース」，No.034，2005年６月1日，腐食防食協会発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記の対策はいずれも十分とは言えず、いずれも実用化に至っていないのが現状である。
【００１１】
本発明は、クロムとカルシウム等の化学反応が抑制され、かつコストに優れる接合体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様に係る接合体は、保温材の表面の少なくとも一面に、クロムを実質的に含まず、ニッケルを主成分とするシートが接合されていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の一態様に係る熱機器構造体は、上記接合体を、前記シートを対向させて熱機器の表面に配置させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、金属中のクロムと保温材中のカルシウム等の化学反応が抑制され、かつコストに優れる接合体および熱機器構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る接合体を熱機器に設置した状態を模式的に表す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明者らは、熱機器における金属部材と保温材との反応により生じる六価クロムの発生を抑えるための方法について鋭意研究を重ねた。その結果、保温材表面にクロムを実質的に含まず、ニッケルを主成分とするシート（特にニッケル金属シート、ニッケル合金シート：以下ニッケルシートと省略する。）が接合された接合体を用い、この接合体のニッケルシートが接合された面を熱機器における金属部材側に配置することにより、金属部材表面に存在するクロム成分と保温材中のカルシウム成分とを隔離し、六価クロムの発生を抑制できることを見出した。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係る接合体１０を熱機器１３に設置した状態を模式的に表す断面図である。接合体１０は、バイオマス燃焼炉，廃棄物焼却炉，火力発電機器や配管装置の高温部、化学プラント等の熱機器（特に，その燃焼室）等の熱機器１３の表面に設置して熱機器構造体を構成し、保温材１１，ニッケルを主成分とするシート１２を有している。
【００１８】
ニッケルを主成分とするニッケルシート１２はできるだけニッケルの成分の高いものが好ましくクロムを実質的に含まない材質で形成されている。また、緻密質でも良いが、多孔質（気孔を有する）でも良い。
【００１９】
ここで、ニッケルを主成分とするニッケルシート１２の厚さは１μｍ以上、１ｍｍ以下であることが好ましい。ニッケルシート１２の厚さが１μｍより小さいと次のような問題が発生する可能性がある。即ち、ニッケルシート１２の強度が弱く、ニッケルシート１２を熱機器１３の金属部材上に配置する際に破れ等が発生する可能性がある。また、クロムの拡散距離（ニッケルシート１２の厚み）が短く十分な反応抑制効果が得られ難くなる。一方、ニッケルシート１２の厚さが１ｍｍより厚いと曲面等の複雑形状に適用できず、実質的に反応抑制機能を果たし難くなる。
【００２０】
保温材１１は、熱機器１３内で発生する熱の外部への移動を制限するための部材（断熱部材）である。このため保温材１１は、その内部に多数の空孔を有する。保温材１１の空孔率（保温材１１の体積中に空孔が示す割合，気孔率とも言う）は、好ましくは８０％以上、より好ましくは９０％以上である。
【００２１】
保温材１１は、カルシウム，カリウム，マグネシウム，ナトリウムから選ばれる少なくとも１種を含む。ここで保温材１１は、酸化カルシウムと酸化シリコンの複合酸化物を主成分とするものが望ましい。これは、酸化カルシウムと酸化シリコンの複合酸化物を主成分する保温材は、保温効果に優れると同時に耐熱性，耐酸化性，高温強度等が優れており、さらにコストにおいても比較的安価であるためである。
【００２２】
次に接合体１０の形成方法について説明する。
【００２３】
保温材１１の少なくとも一面にニッケルを主成分とし、クロムを実質的に含まないニッケルシート１２を接合する。接合するための方法として接着剤による接合がある。接着剤としては、有機系、無機系いずれの接着剤でも適用できる。また、保温材１１が導電性の金属で構成されている場合は溶接によって接合することも可能である。
【００２４】
[実施例]
以下，本発明の実施例を説明する。
【００２５】
（実施例１）
寸法２００×２００×７０ｍｍの保温材（商品名：ロックウール）の片面に厚さ１ｍｍ純ニッケルシートがアルミナ系無機接着剤により接着された接合体を、ニッケルシート側が上になるように置き、その上に寸法２００×２００×３０ｍｍのステンレス鋼ＳＵＳ３０４を配置した。これを大気中にて熱処理した。熱処理条件は、６００℃，1０００時間とした。
【００２６】
熱処理を行った後、保温材からニッケルシートを取り除き、保温材のニッケルシートと接触する側について、表面をＸ線回折により分析した。その結果、六価クロムに関連する化合物は検出されなかった。
【００２７】
（実施例２）
保温材の材質を商品名撥水性パーライト（ＳｉＯ２を主成分とし，Ｎａ２Ｏを約７％含む）とした他は実施例１同様の方法で評価した。この結果、同様に六価クロムに関連する化合物は検出されなかった。
【００２８】
（実施例３）
保温材の材質を商品名ケイカルエース・スーパーシリカ（ケイ酸カルシウムを主成分とし、少量のカリウムを含む）とした他は実施例１と同様の方法で反応を評価した。この結果、同様に六価クロムに関連する化合物は検出されなかった。
【００２９】
（比較例１）
実施例１において、ニッケルシートの接合された保温材を用いず、直接、酸化カルシウムと酸化シリコンの複合酸化物を主成分とする保温材（商品名：ロックウール）とＳＵＳ３０４角板試験体とを接触させた以外はまったく同じ条件にて熱処理を行った。
【００３０】
熱処理を行った後、ステンレスＳＵＳ３０４鋼角板試験体及び酸化カルシウムと酸化シリコンの複合酸化物を主成分する保温材の両者の接触表面を目視により観察した。その結果、保温材側に黄色の物質が確認された。この表面をＸ線回折により分析したところ、六価クロム（クロムとカルシウムの複合酸化物）が検出された。
【００３１】
（比較例２）
保温材の材質を商品名撥水性パーライト（ＳｉＯ２を主成分とし、Ｎａ２Ｏを約７％含む）とした他は比較例１同様の方法で評価した。この結果、Ｘ線回折により六価クロム（クロムとナトリウムの複合酸化物）が認められた。
【００３２】
（比較例３）
保温材の材質を商品名ケイカルエース・スーパーシリカ（ケイ酸カルシウムを主成分とし、少量のカリウムを含む）とした他は比較例１同様の方法で評価した。この結果、Ｘ線回折によりクロムとカルシウムの複合酸化物が認められた。また、六価クロム（クロムとカリウムの複合酸化物）も微量検出された。
【符号の説明】
【００３３】
１０  接合体
１１  保温材
１２  ニッケルを主成分とするシート
１３  熱機器
【図１】
2014157002.tif 000003