2016-006335

特願２０１１－１１０８９２「タービンエンジン表面を腐食から保護するシステム」拒絶査定不服審判事件〔平成２３年１２月　８日出願公開、特開２０１１－２４７２５５、請求項の数（９）〕について、次のとおり審決する。

【結　論】 原査定を取り消す。 本願の発明は、特許すべきものとする。

【理　由】 第１　手続の経緯 本願は、平成２３年５月１８日（パリ条約による優先権主張　２０１０年５月２１日　アメリカ合衆国）の出願であって、平成２７年３月２０日付けで拒絶理由が通知され、同年６月３０日に意見書及び手続補正書が提出され、同年１２月２８日付け（発送日：平成２８年１月５日）で拒絶査定（以下、「原審拒絶査定」という。）がなされ、これに対し、平成２８年４月２８日に拒絶査定不服審判の請求がなされ、その審判請求と同時に手続補正書が提出され、その後、当審において平成２９年２月２０日付けで拒絶理由（以下、「当審拒絶理由」という。）が通知され、同年８月２１日に意見書及び手続補正書が提出されたものである。 第２　原審拒絶査定の概要 原審拒絶査定の概要は、次のとおりである。 本願の請求項１ないし１０に係る発明は、その出願前に日本国内又は外国において、頒布された下記の刊行物Ａに記載された発明又は電気通信回線を通じて公衆に利用可能となった発明に基いて、その出願前にその発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者が容易に発明をすることができたものであるから、特許法第２９条第２項の規定により特許を受けることができない。 引用文献等一覧 Ａ　特表２００８－５３７５８１号公報（以下、「引用文献Ａ」という。） 第３　当審拒絶理由の概要 当審拒絶査定の概要は、次のとおりである。 本願の請求項１ないし９に係る発明は、その出願前日本国内または外国において頒布された下記の刊行物に記載された発明又は電気通信回線を通じて公衆に利用可能となった発明に基づいて、その出願前にその発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者が容易に発明をすることができたものであるから、特許法第２９条第２項の規定により特許を受けることができない。 引用文献等一覧 １　特開２０００－２０４９０２号公報（当審において新たに引用した文献。以下、「引用文献１」という。） ２　特開昭５９－６３３０１号公報（当審において新たに引用した文献。以下、「引用文献２」という。） 第４　本願発明 本願の請求項１ないし９に係る発明（以下、それぞれ「本願発明１」ないし「本願発明９」という。）は、平成２９年８月２１日に提出された手続補正書によって補正された特許請求の範囲の請求項１ないし９に記載された事項によって特定されるとおりのものと認めるところ、本願発明１は次のとおりの発明である。 「【請求項１】 タービンエンジン内に配置された流体流経路に曝される表面（２１５）を有する第１の材料を含むタービンエンジン部品（２１２）と、 前記表面（２１５）上に配置された犠牲アノード層（２１４）と、 前記犠牲アノード層（２１４）に結合した変圧整流器（４０４）と、該変圧整流器（４０４）に電流を供給する電源（４０２）と を備えるシステムであって、前記犠牲アノード層（２１４）が、第１の材料よりも電気化学的活性の高い第２の材料からなり、第２の材料が、優先的に腐食して第１の材料を腐食から保護するよう構成されており、前記犠牲アノード層（２１４）が、第２の材料のパターン形成された層であって互いに接続された複数の犠牲アノード部分を含む層を含んでおり、前記変圧整流器（４０４）が、前記犠牲アノード層（２１４）に電流を印加して、第１の材料を腐食から能動的に保護するように構成されている、システム。」 本願の請求項２ないし９は、請求項１を直接又は間接的に引用することにより、請求項１の発明特定事項のすべてを発明特定事項とするものであるから、本願発明２ないし９は、本願発明１を減縮した発明である。 第５　引用文献、引用発明等 １　引用文献１ （１）　引用文献１の記載事項 本願の優先日前に頒布され、当審拒絶理由で引用された特開２０００－２０４９０２号公報（引用文献１）には、「タ―ビン、タ―ビンロ―タ、及びタ―ビン動翼」に関し、図面とともに次の記載がある。 （ア）「【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明はタービン、タービンロータ、及びタービン動翼に係り、特に、タービンを構成する金属の腐食防止を図ったタービン、タービンロータ、及びタービン動翼に関する。」（段落【０００１】） （イ）「【００３５】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の態様を図面に従って説明する。 （実施の形態１）図１はディスク２と動翼３との接合部を拡大して示した斜視図、図２はその断面図である。図に示すように、ディスク２の周縁部には嵌合凸部２Ａが、動翼３には翼溝３Ａがそれぞれ形成され、嵌合凸部２Ａを翼溝３Ａに嵌合させることにより、各動翼３がディスク２に接合されている。そして、高速流体流である蒸気が動翼３に衝突することにより、ディスク２を介して低圧蒸気タービンのロータ１（図５参照）を回転させることができる。 【００３６】低圧蒸気タービンで最も腐食が懸念される場所は異材が接触している最終段動翼３とディスク２の接合部である。材料組成が異なれば、腐食電位にも差違が生じ、腐食電位の低い材料側の腐食がより促進される。 【００３７】本実施の形態では、動翼３の翼溝３Ａ内面に犠牲陽極としての亜鉛４（図では太線で示してある）がロータ１の軸に対し同心円状に設けられている。なお、亜鉛４はディスク２の嵌合凸部２Ａの表面に設けてもよい。亜鉛はタービン材を構成するいずれの材料より電位が低い。例えば、３０℃、ｐＨ８.５、溶存酸素濃度１５０ｐｐｂのいわゆるＣＷＴ（複合水処理）環境下における亜鉛の電位は、－１.０Ｖｖｓ.ＳＳＳＣ（飽和ＫＣｌ 銀／塩化銀参照電極）である。通常、動翼材として使用されている１２クロム鋼の腐食電位は同環境中で－０.２Ｖｖｓ.ＳＳＳＣ程度であり、また、ロータ材（ディスク部分を含めて）の３.５ＮｉＣｒＭｏＶ鋼では動翼材と同じで－０.２Ｖｖｓ.ＳＳＳＣ程度か、あるいはそれより若干低い。 【００３８】本実施の形態によれば、薄板の挿入、溶融めっき、電気めっき、Ｚｎ粉末を接着剤のペーストに混入して塗布等によって、亜鉛４を動翼３またはディスク２に設けることにより、動翼３やディスク２の腐食電位は－０.２Ｖｖｓ.ＳＳＳＣより低くなる。腐食電位が低くなればなるほどタービン材の応力腐食割れや腐食疲労、孔食といった腐食損傷の発生が抑制されるので、タービンの腐食損傷を予防することができる。 【００３９】（実施の形態２）本実施の形態では、図３～図５に示すように、ディスク２と最終段動翼３との接合部近傍のディスク２側の外表面に、実施の形態１と同様に、犠牲陽極としての亜鉛５が設けられている。この亜鉛５はディスク２のうちロータ１の軸方向に対して垂直な部位（ディスク２の端面）に設けられている。亜鉛５はディスク２の端面に円形状に設けられている。なお、亜鉛５は上記接合面近傍の動翼３側の外表面に設けても良く、また、接合面近傍のディスク２側と動翼３側の双方の外表面に設けても良い。 【００４０】上記のように亜鉛５を設けた場合、その亜鉛５の犠牲陽極としての防食効果は無限の距離まで及ぼすことはないので、防食したい場所になるべく近づける必要がある。 【００４１】ＣＷＴ環境下における犠牲陽極の効果はおおよそ３０ｍｍ先までであるので、亜鉛５を設ける場所は接合部からの距離ａが３０ｍｍ以内としてある。ただ、最も効果的な場所は、上記実施の形態１で示したようにディスク２と動翼３との接合部内面であるが、この部位に犠牲陽極を設けると、犠牲陽極に隣接する場所で原子状水素が発生し、この水素が材料の脆化を引き起こす可能性がある。脆化が進んだ材料は靭性を失い、強度を落とすため、応力が加わるような場合は脆性破壊を引き起こす。このようなときは、本実施の形態が有効となる。 【００４２】本実施の形態によれば、蒸気が直接接触する部分、すなわちディスク２や動翼３の外表面に犠牲陽極として亜鉛５を設けたので、ディスク２と動翼３との接合部内面における材料の水素脆化を防ぎながら、タービン材の腐食を防ぐことができる。 【００４３】図６は、３０℃における亜鉛（犠牲陽極）からの距離と動翼材（１２クロム鋼）の腐食電位との関係を表した図である。環境はそれぞれＡＶＴ（Ａｌｌ Ｖｏｌｌａｔｉｌｅ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ：全揮発性処理、ｐＨ８.５、溶存酸素濃度＜７ｐｐｂ、電気伝導度８.０μＳ／ｃｍ）およびＣＷＴ（ＣｏｍｂｉｎｅｄＷａｔｅｒ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ：複合水処理、ｐＨ９.５、溶存酸素濃度１５０ｐｐｂ、電気伝導度１.０μＳ／ｃｍ）である。図７は、図６と同じように３０℃における犠牲陽極からの距離とロータ材（３.５ＮｉＣｒＭｏＶ鋼）の腐食電位との関係を表した図である。」（段落【００３５】ないし【００４３】） （ウ）「【００５５】なお、上述した実施の形態１～４では犠牲陽極として亜鉛を用いたが、アルミニウムでも良い。また、亜鉛やアルミニウム以外で、タービンを構成する金属の腐食電位より低い金属であれば、単体の金属、合金など、形状、組成はいずれであっても良いし、複数の種類を選んでも良い。犠牲陽極を設ける方法も、金属板であっても良いし、溶着、めっきでも良い。 【００５６】また、実施の形態１～３では犠牲陽極がディスク２の全周にわたって設けられていたが、犠牲陽極を円周上に部分的に設けた構成でも良く、さらに犠牲陽極の形状、大きさ、厚さは問わない。 【００５７】また、タービンのホイールバランスの調整が困難である、あるいは使用中に、犠牲陽極が剥離・消耗し、ホイールバランスが崩れるおそれがあるときは、その他の薄膜形成手段を用いて犠牲陽極を形成しても良い。また、金属粉末を有機接着剤もしくは無機接着剤で担持し、塗料と同じようにタービンに塗布する手段を用いても良い。この他に、タービン材の不動態化を助ける働きを有する薬品を混在してあっても良い。この場合、粉末の周囲が絶縁層で覆われないよう、粉末間の電子伝導が維持できるような粉末の大きさ及び濃度とする必要がある。 【００５８】さらに、上述した各実施の形態では本発明では、ディスク２と動翼３との接合部の構造として、Ｉｎｖｅｒｔｅｄ Ｆｉｒ－Ｔｒｅｅ型を例にしたが、この他にもＡｘｉａｌ Ｆｉｒ－Ｔｒｅｅ型、Ｍｕｌｔｉｐｌｅ ＦｏｒＫ型などいずれの構造であっても応用可能である。 【００５９】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、タービン本体を構成する金属の中で最も卑な電位を有する金属より低い電位を有する犠牲陽極用の金属を設けたことにより、犠牲陽極用の金属が優先的に腐食して、ディスクと動翼との接合部等の腐食が生じやすい部位の防食を図ることができる。その結果、ＳＣＣや腐食疲労等によるタービン材の腐食損傷を確実に防止するが可能となる。 【００６０】また、ディスクと動翼との接合面やディスク及び動翼の外表面に、犠牲陽極を固定するだけでよいから、タービン製造時に腐食防止の策を施すことが可能である。」（段落【００５５】ないし【００６０】） （２）引用発明１ 上記（１）の記載並びに図１ないし４及び６の記載からみて、引用文献１には、次の発明（以下、「引用発明１」という。）が記載されていると認める。 「蒸気タービン内に配置され、蒸気が衝突する外表面を有する１２クロム鋼を含む動翼３と、 前記外表面上に配置された犠牲陽極と を備えるシステムであって、前記犠牲陽極が、１２クロム鋼よりも腐食電位が低い亜鉛からなり、亜鉛が、優先的に腐食して１２クロム鋼の防食を図るよう構成されており、前記犠牲陽極が、亜鉛により形成された層であるシステム。」 ２　引用文献２ （１）　引用文献２の記載事項 本願の優先日前に頒布され、当審拒絶理由で引用された特開昭５９－６３３０１号公報（引用文献２）には、「地熱用タ－ビンロ－タ」に関し、図面とともに次の記載がある。 （ア）「本発明は地熱タービンに使用されるタービンロータの改良に関する。」（第１ページ左下欄第１４及び１５行） （イ）「本発明の目的は、容易にかつ均一に溶射皮膜を形成することができ、耐硫化腐食性に優れたタービンロータを提供するにある。 本発明は低合金鋼のタービンロータの母材料に、その母材料に比較して電気的に卑なる材料の溶射皮膜を形成したことをタービンロータに関するものである。 本発明において、溶射皮膜の材料としてアルミニウム（Ａｌ）を選らび、このＡｌを低合金鋼に火炎溶射あるいはプラズマ溶射することにより達成される。Ａｌは種々の溶射材料の中から、熱蒸気中での暴露試験結果によつて選定されたものである。Ａｌ溶射皮膜は優れた耐硫化腐食抵抗に加え、地熱蒸気中でも低合金鋼に比較し、電気的に卑であるという知見が実験によつて得られた。Ａｌ溶射層が犠牲陽極の働きをし、母料の腐食減肉を防止するという相乗効果を有することがわかつた。 本発明の実施態様は、まず防食処理を行なう部分をトリクレンなどによつて脱脂したのち、シヨツトブラストまたはサンドブラストを行ない、表面酸化スケールを除去するとともに、溶射層の機械的接着性も良くする前処理を行なう。この後に溶射装置によつてＡｌを溶射するもので、溶射法としてＡｌ線を用いたメタライジング、Ａｌ粉末を用いたサーモスプレイあるいはプラズマ溶射が可能であり、いずれの方法でも同等の効果が期待できる。 実施例１ 第１表に示す組成のタービンロータ材の試験片１を、第１図に示すように一部を露出させてプラズマによってＡｌ溶射を行なつてＡｌ溶射被膜２で被覆した。 …（中略）… 上記の第３表の結果から明らかなようにＡｌを溶射したタービンロータ材は、耐硫化腐食性が著しく向上しており、また他の溶射材を被覆したものと比較し、Ａｌが犠牲陽極として働き、試験片１の露出部における減肉現象も見られなかつた。 したがつて、本発明においては、タービンロータ材にＡｌ粉末を被覆することにより、地熱環境中という腐食環境状態においても優れた耐食性を有し、また運転中に一部の溶射層が剥離してもＡｌ溶射被膜層２１が犠牲陽極として働き、母材２０を保護することから、従来に比較して一段と寿命が長くなり、優れた効果が発揮された。 実施例２ 第３図に示す実施例においては、タービンケーシング２２内を回転するタービンロータ２３のホイール部２４にＡｌ溶射被膜層２１を施こしたものである。このＡｌ溶射被膜層２１を施こしたホイール部２４は、ノズルラビリンス２５を通過したドレンによつてエロージヨンコロージヨンが発生し易い個所であるが、これを被膜層２１によつて有効に防止するとともに、腐食に起因する割れも防止できる。この外にタービンにおける地熱環境位所にも同様に適用することにより耐食性を持たせることができる。 以上のように本発明によれば、タービンの特に地熱環境部所にＡｌ溶射被覆を施こしたことにより、この部所の耐硫化腐食性が著しく向上し、タービン自体の安全性と耐久性を維持することができる。」（第２ページ左下欄第１０行ないし第３ページ右下欄第７行） （２）引用発明２ 上記（１）の記載及び第１図ないし第３図の記載からみて、引用文献２には、次の発明（以下、「引用発明２」という。）が記載されていると認める。 「地熱用タービン内に配置されたタービンロータ２３の母材料を含むタービンロータ２３と、 前記タービンロータ２３のホイール部２４上に配置されたＡｌ溶射被膜層２１からなる犠牲陽極と、 を備えるシステムであって、前記犠牲陽極が、タービンロータ２３の母材料よりも電気的に卑なるＡｌ溶射被膜層２１からなり、前記Ａｌ溶射被膜層２１が、犠牲陽極の働きをしてタービンロータ２３の母材料の腐食減肉を防止するよう構成されており、前記犠牲陽極が、Ａｌ溶射被膜層２１であるシステム。」 第６　対比・判断 １　本願発明１について （１）引用発明１に対する検討 ア　対比 本願発明１と引用発明１とを対比すれば、引用発明１における「蒸気タービン」は、その構造、機能又は技術的意義からみて、本願発明１における「タービンエンジン」に相当し、以下同様に、「蒸気が衝突する外表面」は「流体流経路に曝される表面」に、「１２クロム鋼」は「第１の材料」に、「動翼３」は「タービンエンジン部品」に、「外表面」は「表面」に、「犠牲陽極」は「犠牲アノード層」に、「システム」は「システム」に、「腐食電位が低い」ことは「電気化学的活性の高い」ことに、「亜鉛」は「第２の材料」に、「優先的に腐食して１２クロム鋼の防食を図る」ことは「第１の材料を腐食から保護する」ことに、それぞれ相当する。 よって、本願発明１と引用発明１とは、 「タービンエンジン内に配置された流体流経路に曝される表面を有する第１の材料を含むタービンエンジン部品と、 前記表面上に配置された犠牲アノード層と を備えるシステムであって、前記犠牲アノード層が、第１の材料よりも電気化学的活性の高い第２の材料からなり、第２の材料が、優先的に腐食して第１の材料を腐食から保護するよう構成されている、システム。」 である点で一致し、次の点で相違する。 ＜相違点＞ （ａ）本願発明１においては「犠牲アノード層に結合した変圧整流器と、該変圧整流器に電流を供給する電源」を備え、「前記変圧整流器が、前記犠牲アノード層に電流を印加して、第１の材料を腐食から能動的に保護するように構成されている」のに対し、引用発明１においては、そのような構成を備えない点（以下、「相違点１」という。）。 （ｂ）本願発明１においては、「犠牲アノード層が、第２の材料のパターン形成された層であって互いに接続された複数の犠牲アノード部分を含む層を含んで」いるのに対し、引用発明１においては、「犠牲陽極が亜鉛により形成された層である」ものの、該亜鉛の層がパターン形成されたものであるか否かが不明である点（以下、「相違点２」という。）。 イ　相違点に対する判断 まず、相違点１について検討すると、タービンエンジンの技術分野において、タービンエンジン部品の表面上に配置された犠牲アノード層に変圧整流器で電流を印加して、タービンエンジン部品を構成する材料を腐食から能動的に保護するという構成は、上記引用文献１及び２には記載されておらず、本願の優先日前において周知技術であるともいえない。 したがって、相違点２について判断するまでもなく、本願発明１は、当業者であっても、引用発明１に基いて容易に発明することができたものであるとはいえない。 （２）引用発明２に対する検討 ア　対比 本願発明１と引用発明２とを対比すれば、引用発明２における「地熱用タービン」は、その構造、機能又は技術的意義からみて、本願発明１における「タービンエンジン」に相当する。 また、引用発明２におけるタービンロータ２３は、その構成からみて、地熱蒸気にさらされるものであるから、引用発明２における「タービンロータ２３の母材料」は、本願発明１における「流体流経路に曝される表面を有する第１の材料」に相当する。 そして、引用発明２における「タービンロータ２３」は、その構造、機能又は技術的意義からみて、本願発明１における「タービンエンジン部品」に、以下同様に、「タービンロータ２３のホイール部２４」は流体流経路に曝される表面を有するといえるから「表面」に、「犠牲陽極」は「犠牲アノード層」に、「システム」は「システム」に、「電気的に卑なる」ことは「電気化学的活性の高い」ことに、「Ａｌ溶射被膜層２１」は「第２の材料」に、「犠牲陽極の働きをしタービンロータ２３の母材料の腐食減肉を防止する」ことは「優先的に腐食して第１の材料を腐食から保護する」ことに、それぞれ相当する。 よって、本願発明１と引用発明２とは、 「タービンエンジン内に配置された流体流経路に曝される表面を有する第１の材料を含むタービンエンジン部品と、 前記表面上に配置された犠牲アノード層と を備えるシステムであって、前記犠牲アノード層が、第１の材料よりも電気化学的活性の高い第２の材料からなり、第２の材料が、優先的に腐食して第１の材料を腐食から保護するよう構成されている、システム。」 である点で一致し、次の点で相違する。 ＜相違点＞ （ａ）本願発明１においては「犠牲アノード層に結合した変圧整流器と、該変圧整流器に電流を供給する電源」を備え、「前記変圧整流器が、前記犠牲アノード層に電流を印加して、第１の材料を腐食から能動的に保護するように構成されている」のに対し、引用発明２においては、そのような構成を備えない点（以下、「相違点３」という。）。 （ｂ）本願発明１においては、「犠牲アノード層が、第２の材料のパターン形成された層であって互いに接続された複数の犠牲アノード部分を含む層を含んで」いるのに対し、引用発明２においては、「犠牲陽極がタービンロータ２３の母材料よりも電気的に卑なるＡｌ溶射被膜層２１である」ものの、該Ａｌ溶射被膜層２１がパターン形成されたものであるか否かが不明である点（以下、「相違点４」という。）。 イ　相違点に対する判断 まず、相違点３について検討すると、タービンエンジンの技術分野において、タービンエンジン部品の表面上に配置された犠牲アノード層に変圧整流器で電流を印加して、タービンエンジン部品を構成する材料を腐食から能動的に保護するという構成は、上記引用文献２及び１には記載されておらず、本願の優先日前において周知技術であるともいえない。 したがって、相違点４について判断するまでもなく、本願発明１は、当業者であっても、引用発明２に基いて容易に発明することができたものであるとはいえない。 ２　本願発明２ないし９について 上記第４に記載したように、本願発明２ないし９は本願発明１を減縮した発明であるから、本願発明２ないし９は、本願発明１と同じ理由により、当業者であっても、引用発明１又は２に基いて容易に発明することができたものであるとはいえない。 第７　原査定についての判断 平成２９年８月２１日付けの補正により、補正後の請求項１は、「犠牲アノード層に結合した変圧整流器と、該変圧整流器に電流を供給する電源」を備え、「前記変圧整流器が、前記犠牲アノード層に電流を印加して、第１の材料を腐食から能動的に保護するように構成されている」ものとなった。当該「犠牲アノード層に結合した変圧整流器と、該変圧整流器に電流を供給する電源」を備え、「前記変圧整流器が、前記犠牲アノード層に電流を印加して、第１の材料を腐食から能動的に保護するように構成されている」との技術的事項は、原査定における引用文献Ａには記載されていないので、本願発明１及びこれを減縮した発明である本願発明２ないし９は、当業者であっても、原査定における引用文献Ａに基いて容易に発明することができたものではない。したがって、原査定を維持することはできない。 第８　むすび 以上のとおり、原査定の理由によって、本願を拒絶することはできない。 また、他に本願を拒絶すべき理由を発見しない。 よって、結論のとおり審決する。