JP2001220228A

JP2001220228A - 耐熱耐食性保護管

Info

Publication number: JP2001220228A
Application number: JP2000027298A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Yamaguchi; 新一山口
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-01-31
Filing date: 2000-01-31
Publication date: 2001-08-14

Abstract

(57)【要約】【課題】優れた耐熱衝撃性を有し、ゴミ焼却炉等の熱的
に過酷な環境下で５００〜１０００℃の温度差が生じる
場合でも破損することなく使用できる保護管を得る。【解決手段】ＺｒＯ₂を主成分とし、安定化剤として
３．０〜３．８重量％のＭｇＯを含み、かつ単斜晶系の
ジルコニア結晶を１０〜６０モル％含む部分安定化ジル
コニアセラミックスで耐熱耐食性保護管を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ゴミ焼却炉やゴミ
焼却灰溶融炉等の溶融炉、またその他の各種炉等におい
て、ヒーターやセンサー等を保護するための保護管に関
する。

【０００２】

【従来の技術】家庭、会社から捨てられたゴミは地方自
治体の焼却炉で燃やされ、その未燃分の焼却灰及び排煙
に含まれる飛灰（含有元素；Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃａ、
Ｍｇ、Ｋ、Ｍｎ、Ｃｌ、Ｎａ、Ｓ）には、重金属成分や
ダイオキシン、フラン等の有毒汚染物質が含まれてい
る。

【０００３】これまでは、地方自治体の焼却炉で燃やさ
れた後の未燃分の焼却灰は、最終処分場にそのまま埋め
られていたが、立地条件も厳しくなり、場所の確保が難
しくなっており、加えて、ダイオキシンやフラン等の有
害汚染物質の無害化は法律や条例でかなり厳しく規制さ
れつつあるため、焼却灰、飛灰を回収しこれを再溶融す
ることにより有害汚染物質を無害化する溶融炉の必要性
は年々高まっている。

【０００４】焼却炉で燃やされた後の未燃分の焼却灰
は、高温加熱処理でスラグ化すれば、焼却灰の１／２
〜１／１０程度にその体積を小さくすることができる。
ダイオキシン等の有害汚染物質を高熱により分解し無
害化できる。等の理由により、この溶融炉での高温加熱
処理法が有望視されているのである。高温加熱処理法と
しては重油等を燃焼させる加熱法から電気を使った発熱
法である抵抗加熱方式やプラズマ・アーク方式が主流と
なりつつある。

【０００５】溶融炉での加熱処理の代表例を図２に示
す。まず、溶融炉１２内に焼却灰１１を入れ、電熱源で
ある加熱用ヒーター２で１３００〜１５００℃に加熱す
ると、焼却灰１１が溶融して含有している金属元素１３
は蒸発する。この金属元素１３を取り出して冷却装置
（不図示）で急冷し凝縮させて微粒子とし、これをフィ
ルタ１４で回収して金属濃縮物１５を回収する。一方ダ
イオキシンやフランなどの有毒汚染物質は熱破壊され、
無害化されたガス１６はガス処理装置を経て大気中に放
出される。また、溶融炉１２内の残存物はスラグ（ガラ
ス）状顆粒１７として取り出され、有効利用または最終
処分されるようになっている。

【０００６】この溶融炉１２には、加熱用ヒーター２と
温度管理のための熱電対３が必要であるが、溶融した焼
却灰１１は溶融炉１２内で溶融スラグ、溶融塩、あるい
はその蒸気成分として存在するため、これらの物質から
加熱用ヒーター２及び熱電対３を保護する必要がある。

【０００７】一方加熱用ヒーターは、大電圧・大電流を
印加するためヒーター保護管としては、短絡や漏電の観
点より高い絶縁性が必要である。また、熱電対保護管と
しては電気的ノイズを極力遮断しなければならないため
同様に絶縁性が必要である。

【０００８】そこで、耐熱性、耐食性、絶縁性及び耐熱
衝撃性に優れたセラミックス製の保護管１で、加熱用ヒ
ーター２や熱電対３を覆うことが行われている。上記保
護管１の材質としては、例えば、ＭｇＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｍ
ｇＡｌ₂Ｏ₄などのセラミックスが使用されている。ま
た、形状としては、保護管先端を片側封止した形状が一
般的に広く用いられている。

【０００９】ＭｇＯ安定化ジルコニアとしては、例えば
特公平３−５３２７１号公報や特公平３−６４４６８号
公報に示されるように、７〜１１モル％のＭｇＯを含
み、単斜晶系のジルコニア結晶を５５〜８５モル％含ま
せ耐熱衝撃性を向上したものが主流であった。

【００１０】単斜晶系ジルコニア結晶の総量を増やす
と、焼結体中のマイクロクラックが増加し、また応力誘
起による正方晶から単斜晶への相変態機構が小さくなる
ことから、焼結体の機械的強度や破壊靱性が低下し、高
い強度を必要とされる用途には不適であるという問題点
があった。焼結体中のマイクロクラックが増加すると、
保護管として使用した際、腐食成分がマイクロクラック
より磁器中に侵入し、著しく耐食性を悪化させるという
問題点もあった。さらにジルコニアは約３００℃〜５０
０℃以上の高温では材料の体積固有抵抗が小さくなり絶
縁性が低下する為、電気による発熱法を使った炉では使
用できない問題もあった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ゴミ焼却に
より発生する灰を加熱処理する際、灰に含まれるＣｄ、
Ｐｄ、Ｚｎ等の金属元素類やダイオキシン、フラン等の
有害汚染物質を分解するため、電熱により１３００〜１
５００℃で加熱溶融処理を行い無害化するが、溶融炉１
２で使用する保護管１は、焼却灰１１が溶けてできる溶
融塩、溶融スラグ、あるいは蒸気等にさらされることに
なる。そのためこれら成分中のＳｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃ
ａ、Ｎａは保護管１を成すセラミックス及び炉材中に徐
々に侵入・浸食し、次第にセラミックス及び炉材が変質
し、強度劣化を起こすことからクラックを生じたり、破
損が生じやすくなったり、部分的に溶融するなどして、
長期にわたり使用できるものではなかった。

【００１２】さらに原料としては、前述のように単斜晶
系ジルコニア結晶の総量を増やすと、焼結体中のマイク
ロクラックが増加し、また応力誘起による正方晶から単
斜晶への相変態機構が小さくなることから、焼結体の機
械的強度や破壊靱性が低下し、高い強度を必要とされる
用途には不適であるという問題点があった。焼結体中の
マイクロクラックが増加すると、保護管として使用した
際、腐食成分がマイクロクラックより磁器中に侵入し、
著しく耐食性を悪化させるという問題点もあった。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明はＺｒＯ₂を主成
分とし、安定化剤として３．０〜３．８重量％のＭｇＯ
を含み、かつ単斜晶系のジルコニア結晶を１０〜６０モ
ル％含む部分安定化ジルコニアセラミックスを管状体に
形成して耐熱耐食性保護管としたことを特徴とする。

【００１４】また、上記部分安定化ジルコニアセラミッ
クスがボイド面積率０．８〜２．５％であることを特徴
とする。

【００１５】更に、上記部分安定化ジルコニアセラミッ
クスからなる管状体の外周面に温度５００℃の時の体積
固有抵抗値が１０⁹Ω・ｃｍ以上のセラミックスで形成
した絶縁リングを備えたことを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態を説明す
る。

【００１７】図１に示すように、本発明の保護管１は、
先端の閉じた管状体で、ＺｒＯ₂を主成分とし安定化剤
としてＭｇＯを含む部分安定化ジルコニアセラミックス
からなり、上記ＭｇＯの含有量が３．０〜３．８重量％
であり、且つ単斜晶系のジルコニア結晶を１０〜６０モ
ル％含み、ボイド面積率０．８〜２．５％である。

【００１８】この保護管１は図２に示すように、ゴミ焼
却灰溶融炉の溶融炉用１２中に加熱用ヒーター２や熱電
対などのセンサー３を覆うように設置し、腐食成分を多
く含んだ炉内ガスからヒーターや熱電対を保護すること
ができる。保護管１は、セラミックスの一体物構造であ
るが、例えばステンレス鋼などの耐熱性材料と組み合わ
せた構造でも良い。また、本発明の保護管１は、上述し
たゴミ焼却灰の溶融炉１２に限らず、金属溶融炉、高炉
等のさまざまな溶融炉や焼却炉において、ヒーターや各
種センサーを保護するための保護管として用いることが
できる。

【００１９】本発明の保護管の形状としては図１に示す
ような先端を閉じた管状体に限らず、封止なしの円筒体
でも構わない。

【００２０】また、本発明の部分安定化ジルコニアセラ
ミックスにより形成した保護管は、ＭｇＯを３．０〜
３．８重量％含有するセラミックス原料を所定形状に成
形した後、最高焼成温度１６６０〜１７００℃で、冷却
速度を８０〜１５０℃／時として焼成することによって
得ることができる。

【００２１】本発明において、ＭｇＯの含有量を３．０
〜３．８重量％含有としたのは、３．０重量％未満であ
ると単斜晶系ジルコニア結晶の総量が多くなって曲げ強
度、破壊靱性、耐食性の低下が生じ、逆にＭｇＯの含有
量が３．８重量％より多いと単斜晶系ジルコニア結晶の
総量が極端に少なくなって破壊靱性及び耐熱衝撃性が低
下するためである。ＭｇＯの含有量を３．６から３．８
重量％とすると高い強度を維持できるのでＭｇＯの含有
量の特に望ましい範囲は３．６から３．８重量％であ
る。

【００２２】また、本発明の部分安定化ジルコニア焼結
体製保護管は、ＭｇＯ以外にＡｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂などの
成分を、原料中の不純物または添加物として含むことが
できる。特にＳｉＯ₂はＺｒＯ₂と反応して珪酸ジルコニ
ウムを形成し、主に結晶粒界に存在してジルコニア結晶
の粒成長を抑制するため０．１〜０．５重量％の範囲で
含有することが好ましい。

【００２３】さらに、本発明の部分安定化ジルコニア焼
結体において、単斜晶系ジルコニア結晶の総量を１０〜
６０モル％としたのは、焼結体中のマイクロクラックの
発生を抑制し、かつ適度な相変態機構を発現させるため
に、上記範囲内とすることが好ましいためである。そし
て、単斜晶系ジルコニア結晶の析出量を上記範囲内に制
御するためには、ＭｇＯの含有量を上記範囲内とし、か
つ焼成時の最高温度を１６６０〜１７００℃の範囲に設
定するとともに、冷却速度を８０〜１５０℃／時とすれ
ば良い。

【００２４】さらに耐熱衝撃性を向上させるためには、
温度１１５０℃で８時間以下の時効処理を行えば良い。
８時間を超える時効処理は耐熱衝撃性向上に寄与しない
ことが確認されている。一方、時効処理温度は共晶温度
域以下の１１５０℃で行うのが効果的である。

【００２５】なお、本発明の部分安定化ジルコニア焼結
体において、単斜晶系ジルコニア結晶以外は、正方晶お
よび／または立方晶のジルコニア結晶からなる。

【００２６】また、ジルコニア焼結体の結晶粒径も強
度、靱性に大きく影響を及ぼすものである。そして、最
高焼成温度が１７００℃より高い場合、平均結晶粒径が
３０μm以上と粗大になりすぎて、強度、靱性の低下を
招き、逆に１６４０℃より低い場合は、結晶が成長せず
５μm程度で緻密化が不十分となり、強度、靱性が低下
する。そのため、本発明の部分安定化ジルコニア焼結体
の平均結晶粒径は、５〜３０μmの範囲にあるのが好ま
しい。

【００２７】更に、本発明のジルコニア焼結体におい
て、ボイド面積率は、耐熱衝撃性、耐摩耗性に大きく影
響するものであり、本発明においては部分安定化ジルコ
ニア焼結体のボイド面積率を０．８〜２．５％とするこ
とで耐熱衝撃性を向上したものである。即ち、強度、破
壊靱性、耐熱衝撃性の何れも満足させるためには、ボイ
ド面積率は上記範囲内に有らねばならず、適切な量のボ
イドを焼結体中に均一分散させることで、熱衝撃が加わ
った時の熱衝撃緩和に大きく寄与し、耐熱衝撃性を向上
させるとともに、強度、破壊靱性の向上をもたらすこと
ができる。

【００２８】なおボイド面積率の制御は、原料粉末の粉
砕粒度を調整する方法、焼成条件を調整する方法、ある
いは所定の粒径の有機物を原料粉末に添加して焼成時に
消失させる方法などで行うことができる。例えば、粉砕
粒度を調整する場合、微粉砕するほど焼結体のボイドを
少なくすることができるが、過剰に微粉砕を行うとジル
コニア粒子の安定化機構が弱まり、焼結後単斜晶系ジル
コニア結晶が過剰に増え、曲げ強度や破壊靱性が低下し
てしまう。また、この場合焼結体中のボイドが著しく低
減するため、熱変化を伴う応力が焼結体に加わった時に
熱衝撃を緩和することができず破壊の原因となる。逆に
粉砕量が少なく粗大粒を含む場合は、焼成不良を生じ、
これもまた曲げ強度、破壊靱性の低下を引き起こす。そ
のため、好ましくは粉砕粒度の目安として中心粒径で
０．６〜１．２μmの範囲とすれば良い。

【００２９】そして、上記条件を満たす部分安定化ジル
コニアセラミックスは、曲げ強度６８０ＭＰａ以上、破
壊靱性１１ＭＮ／ｍ^3/2以上と共に高い数値を示すこと
が判る。また耐熱衝撃性△Ｔを４５０℃以上とすること
もできる。

【００３０】原料としては、ＺｒＯ₂を主成分とする原
料粉末にＭｇＯ粉末を添加し、ボールミル等で粉砕・混
合して中心粒径で０．６〜１．２μmの範囲に調整した
後、成形助剤としてポリビニールアルコール、ポリエチ
レングリコール、アクリル酸エステル等の有機バインダ
ーを添加し、スプレードライヤーにて乾燥造粒すること
により所望の特性を具備した顆粒を得ることができる。

【００３１】以上の様に本発明の部分安定化ジルコニア
セラミックスは優れた材料であるが、３００℃〜５００
℃の温度域より体積固有抵抗が常温時に比べ低下する性
質がある。重油等を燃やして熱源とする炉では問題ない
が、ヒータなど電気を加熱源とする炉では、短絡や漏電
等の問題を起こす場合がある。

【００３２】このような場合は、温度５００℃時の体積
固有抵抗値が１０⁹Ω・ｃｍ以上のセラミックス、例え
ば純度９９％以上のＡｌ₂Ｏ₃またはＭｇＡｌ₂Ｏ₄を主成
分とするセラミックスからなる絶縁リングを介して接続
すれば良い。

【００３３】図３に一例を示すように、部分安定化ジル
コニアセラミックスからなる保護管１の外周面と、金属
管２２内周面との間に、上記Ａｌ₂Ｏ₃またはＭｇＡｌ₂
Ｏ₄からなる絶縁リング２４を介在させ無機接着剤で接
着させれば充分な絶縁性が確保できる。

【００３４】絶縁リング２４の厚さは１ｍｍ以上１０ｍ
ｍ以下とし、耐熱衝撃性を確保するためには３ｍｍ以下
とすることが好ましい。長さは保護管１と金属筒２２と
の接触部全面積を覆うように介在させれば良い。また、
保護管１の落下防止のために絶縁リング２４と同材質で
ピン２３を製作し保護管１に形成した溝１ａに差し込む
構造としても良い。

【００３５】

【実施例】実施例１ゴミ焼却灰溶融炉内環境を想定し、様々なセラミックス
材料を製作し、ゴミ焼却灰との反応試験を行った。Ｚｒ
Ｏ₂については５重量％Ｙ₂Ｏ₃と３重量％ＭｇＯを添加
した材料２種を製作し反応試験を実施した。

【００３６】まずゴミ焼却灰として、成分がＡｌ、Ｃ
ａ、Ｍｇ、Ｎａ、Ｋ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｌ等
からなる灰を焼却炉より回収し、乾式加圧成形機により
直径１２ｍｍ、厚さ１ｍｍで重さ０．３ｇのタブレット
を作製した。

【００３７】次に、表１に示す各種セラミックスで直径
３０ｍｍ×１０ｍｍのタブレット試験片を乾式加圧成形
の後、１５００℃以上の温度で適正雰囲気中にて焼成し
作製した。各試験片には焼却灰タブレットを入れるため
の座繰り穴（直径１３ｍｍ×深さ１ｍｍ）を予め形成し
ておいた。各種セラミックスの特性値は以下の方法によ
り測定した。・結晶粒径；破断面のＳＥＭ写真を５００倍〜１０００
倍程度で撮影し、この写真からコード法を用いて測定し
た。・嵩比重、曲げ強度、体積固有抵抗はＪＩＳ法に基づい
て試験・測定した。・絶縁性；ＪＩＳ試験法に準じて測定した。温度は室温
２５℃と最高試験温度の５００℃として、体積固有抵抗
値が１０⁹Ω・ｃｍ以上であれば○、そうでなければ×
とした。

【００３８】反応試験は、それぞれのセラミックス試験
片の座繰り穴に灰タブレットを置き、大気中１５５０℃
で５０時間の熱処理を加えた。

【００３９】その後、各試験片について外観を目視で観
察し、溶融あるいはクラックの有無を調べた。また、各
試験片を切断し研磨した断面について、ＳＥＭ（５０倍
〜２００倍程度）でクラックの有無を調べ、波長分散型
ＥＰＭＡ分析装置で、加速電圧１５ｋＶ、プローブ電流
２．０×１０^-7Ａで、Ｓｉ、Ｃａ、Ｎａ、の各元素の検
出を行いマッピング形式で出力した後、これら元素の拡
散深さ（反応層）を調べた。

【００４０】これらの結果は、表１に示す通りである。
なお表中において、クラック、溶融、反応層があるもの
は×、無いものは○で示した。

【００４１】これらの結果から、Ｓｉ₃Ｎ₄、Ａｌ₂Ｏ₃で
は溶融またはクラックが発生するか、或いは反応層に問
題があり不適当であることが確認された。ＳｉＣはクラ
ック、溶融、反応層に問題ないが、絶縁性に問題があり
不適当である。

【００４２】一方、Ｙ₂Ｏ₃を添加したＺｒＯ₂では、ク
ラックが発生し、灰成分との反応層が認められた。本発
明のＭｇＯを添加したＺｒＯ₂（部分安定化）では、溶
融・クラックの発生は無く、灰成分との反応層も認めら
れないため、耐熱耐食性保護管用材料として問題なく使
用できることがわかる。

【００４３】なお、ＭｇＯ安定化ＺｒＯ₂では５００℃
以上の高温では絶縁性に問題を生じるが、絶縁性良好な
Ａｌ₂Ｏ₃等を絶縁材として介在させれば問題なく使用で
きる。

【００４４】

【表１】

【００４５】実施例２表２に示すように、ＺｒＯ₂粉末に２．０〜４．５重量
％のＭｇＯを添加し、ボールミル等で粉砕を行って平均
粒径１μｍの粒度に調整した後、成形助剤としてポリビ
ニールアルコール等の有機バインダーを４〜８％程度添
加し、スプレードライヤーにて乾燥造粒した。次に、得
られた造粒粉末を成形圧力１ｔ／ｃｍ²以上の圧力でプ
レス成形し、幅６ｍｍ、厚み５ｍｍ、長さ６０ｍｍの角
棒を得、これを大気炉中１６６０℃〜１７００℃程度で
焼成した。

【００４６】得られた焼成体を幅４ｍｍ、厚み３ｍｍに
研磨加工し、曲げ強度、破壊靱性、見掛け比重、単斜晶
率を測定した。なお曲げ強度はＪＩＳＲ１６０１に基づ
き常温三点曲げ法にて、破壊靱性Ｋ_1Cは圧痕法（Ｉ．
Ｆ．法）にて、単斜晶量はＸ線回折装置にて２θ＝２０
°〜４０°の範囲を測定し、単斜晶ジルコニア、立方晶
ジルコニアのピーク強度から計算した。

【００４７】ボイド面積率の測定は、鏡面加工を施した
試料表面のボイドを画像解析装置を用い、顕微鏡にて拡
大した３００μm×３００μｍの面積を１０ヶ所測定
し、それを平均演算して求めた。

【００４８】耐食性は、ゴミ焼却灰との反応試験を行っ
た。まずゴミ焼却灰として、成分がＡｌ、Ｃａ、Ｍｇ、
Ｎａ、Ｋ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｌ等からなる灰
を焼却炉より回収し、乾式加圧成形機により直径１２ｍ
ｍ、厚さ１ｍｍで重さ０．３ｇのタブレットを作製し
た。次に、表２に示す各種セラミックスで直径３０ｍｍ
×１０ｍｍのタブレット試験片を乾式加圧成形の後、１
６６０℃〜１７００℃程度の温度で適正雰囲気中にて焼
成し作製した。各試験片には焼却灰タブレットを入れる
ための座繰り穴（直径１３ｍｍ×深さ１ｍｍ）を予め形
成しておいた。反応試験は、それぞれのセラミックス試
験片の座繰り穴に灰タブレットを置き、大気中１５５０
℃で５０時間の熱処理を加えた。

【００４９】その後、各試験片について外観を目視で観
察し、溶融あるいはクラックの有無を調べた。また、各
試験片を切断し研磨した断面について、ＳＥＭ（５０倍
〜２００倍程度）でクラックの有無を調べ、波長分散型
ＥＰＭＡ分析装置で、加速電圧１５ｋＶ、プローブ電流
２．０×１０^-7Ａで、Ｓｉ、Ｃａ、Ｎａ、の各元素の検
出を行いマッピング形式で出力した後、これら元素の拡
散深さ（反応層）を調べた。

【００５０】これらの結果は、表２に示す通りである。

【００５１】耐食性については、クラック、溶融、反応
層があるものは×、無いものは○で示した。

【００５２】耐熱衝撃性は、焼成体を所定の温度で１５
分保持した後に２０℃の水中に投下し、強度劣化の見ら
れた温度差を△Ｔとし、△Ｔ４５０℃以上が得られたも
のを○、得られなかったものを×として表示した。

【００５３】

【表２】

【００５４】表２よりＮｏ．１、２はＭｇＯ含有量が
３．０重量％よりも少ないために安定化されにくく、単
斜晶ジルコニア総量が多くなり、変態に伴う体積膨張が
大きくなりクラックが発生し、強度、靱性ともに低い値
となっている。逆にＮｏ．６、７はＭｇＯ含有量が３．
８重量％よりも多いために安定化されすぎて単斜晶ジル
コニア量が減少し、相変態による強度強化機構が発現せ
ず、強度、靱性、耐熱衝撃性ともに低くなっている。

【００５５】これらに対し、本発明実施例であるＮｏ．
３〜５はＭｇＯ含有量が３．０〜３．８重量％で且つ単
斜晶ジルコニア総量が１０〜６０モル％の範囲内であ
り、曲げ強度６８０ＭＰａ以上、破壊靱性１１ＭＮ／ｍ
^3/2以上と共に高い数値を示すことが判る。

【００５６】耐食性としてはＭｇＯ含有量が３．０〜
３．８重量％で、単斜晶量が６０モル％より少ない場合
良好で、これより多くなると反応層がみられ保護管用材
料としては不適当である。

【００５７】従って強度、破壊靱性、耐食性を満足させ
るにはＭｇＯの含有量は３．０〜３．８重量％の範囲に
あることが必要である。またボイド面積率は、０．８〜
２．５％が適正値である。実施例３本発明実施例として、表２中Ｎｏ．１と４の材料で製作
した保護管を実炉に組み込み、実機で比較試験を実施し
た。保護管形状は、外径３０ｍｍ、内径２０ｍｍ、肉厚
ｔが５ｍｍ、長さ５００ｍｍの図１に示す保護管１を製
作した。実機試験は、流動床ガス化溶融炉で行い、運転
温度１３００℃とし、雰囲気組成はＯ₂５％、ＣＯ₂９５
％でＨＣｌ濃度は１０００ｐｐｍ程度である。

【００５８】実機試験の結果、Ｎｏ．１の保護管は約６
００時間で保護管にスルーホールが発生し寿命となった
のに対し、本発明のＮｏ．４の保護管は約１２００時間
の寿命を有していることが確認され、長期間使用できる
ことが実証できた。

【００５９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ＺｒＯ₂
を主成分とし、安定化剤として３．０〜３．８重量％の
ＭｇＯを含み、かつ単斜晶系のジルコニア結晶を１０〜
６０モル％含む部分安定化ジルコニアセラミックスで耐
熱耐食性保護管を形成したことによって、優れた耐熱衝
撃性得ることができ、ゴミ焼却炉等の熱的に過酷な環境
下で５００〜１０００℃の温度差が生じる場合でも破損
することなく使用することができる。

【００６０】またこれを温度５００℃の時の体積固有抵
抗値が１０⁹Ω・ｃｍ以上のセラミックスからなる絶縁
リングを介して接続したことにより、耐熱性、耐食性、
絶縁性及び耐熱衝撃性に優れ、長期間良好に使用するこ
とができる。

【００６１】そして、本発明の耐熱耐食性保護管は耐熱
性、耐食性、絶縁性及び耐熱衝撃性に優れ、長期間良好
に使用することができるため、廃棄物焼却炉、溶融炉や
廃棄物ガス化溶融炉及びその他焼却炉の１０００℃を超
える温度領域で、雰囲気温度やスラグ温度を計測する熱
電対の保護管、あるいはその他センサーやヒータ類を保
護するための保護管として好適に使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態であるゴミ焼却灰溶融炉用
保護管を示す断面図である。

【図２】ゴミ焼却灰溶融炉を示す概略図である。

【図３】本発明の他の実施形態を示す断面図である。

【符号の説明】

１；保護管２；加熱用ヒーター３；熱電対１１；焼却灰１２；溶融炉１３；金属元素１４；フィルタ１５；金属濃縮物１６；ガラス１７；スラグ(ガラス)状顆粒２２；金属筒２３；固定ピン２４；絶縁リング

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＺｒＯ₂を主成分とし、安定化剤として
３．０〜３．８重量％のＭｇＯを含み、かつ単斜晶系の
ジルコニア結晶を１０〜６０モル％含む部分安定化ジル
コニアセラミックスを管状体に形成したことを特徴とす
る耐熱耐食性保護管。
【請求項２】上記部分安定化ジルコニアセラミックスが
ボイド面積率０．８〜２．５％であることを特徴とする
請求項１記載の耐熱耐食性保護管。
【請求項３】請求項１又は２記載の部分安定化ジルコニ
アセラミックスからなる管状体の外周面に、温度５００
℃の時の体積固有抵抗値が１０⁹Ω・ｃｍ以上のセラミ
ックスで形成した絶縁リングを備えたことを特徴とする
耐熱耐食性保護管。