JP2015206276A - 遮熱板 - Google Patents

Abstract

【課題】遮熱性の向上を図れると共に、遮熱性にばらつきが生じる事の防止を図れる構造を実現する。【解決手段】１対の平坦な外側金属板５ｃ、５ｄと、これら両外側金属板５ｃ、５ｄ同士の間に設けられており、凹凸部７が形成された反射金属板６ａとを重ね合わせた状態で、前記両外側金属板５ｃ、５ｄと前記反射金属板６ａとの、互いに対向する面同士の一部を直接当接させると共に、これら対向する面同士の間に、前記反射金属板６の凹凸部７の存在に基づく空隙部１０、１０を設ける。【選択図】図２

Description

本発明は、エキゾーストマニホールド、ターボチャージャー等、運転時に高温となる部分を覆う状態で設置する遮熱板の改良に関する。

自動車用エンジンの排気を導く為、このエンジンのシリンダヘッドの側面にその上流端部を接続したエキゾーストマニホールドの温度は、内部を流れる排気の熱により、相当に上昇する。この様に温度上昇したエキゾーストマニホールドから放射される輻射熱から、エンジンルーム内に設けた他の機器等を保護する為に、前記エキゾーストマニホールドをヒートインシュレータと呼ばれる遮熱板により覆い、このエキゾーストマニホールドからの輻射熱が前記他の機器等に伝わるのを防止している。エンジンに過給する為のターボチャージャーに関しても同様である。

図５は、特許文献１に記載された遮熱板１の従来構造の１例を示している。この遮熱板１は、鋼板やアルミニウム板の単板、或いは積層板をプレス加工する事により、前記エキゾーストマニホールドを若干の隙間を介在させた状態で覆える様な形状及び大きさに形成している。この様な遮熱板１は、複数個所に設けた円形の取付孔２、２に挿通したボルト、スタッド等の結合部材（図示省略）により、前記エキゾーストマニホールドに設けた取付座等の取付部（図示省略）に支持固定している。

又、上述の様に使用される遮熱板の遮熱性の向上を図る為の構造として、図６に示す様な遮熱板１ａが従来から知られている。
この遮熱板１ａは、１対の平坦な外側金属板５ａ、５ｂと、平坦な（凹凸部のない）反射金属板６とを積層した状態で、使用時に高温となる部材の少なくとも一部を覆える形状にプレス加工されて成る。
このうちの両外側金属板５ａ、５ｂは、ステンレス板等の鋼板やアルミニウム板等の金属製の平板により構成されるもので、互いにほぼ平行な状態で配置されている。
又、前記反射金属板６は前記両外側金属板５ａ、５ｂよりも薄く、例えば、アルミニウム板等の様に、反射率が高い金属製薄板により構成されている。そして、この様な反射金属板６は、前記両外側金属板５ａ、５ｂ同士の間に配置されている。

この様な遮熱板１ａの場合、前記両外側金属板５ａ、５ｂ同士の間に、前記反射金属板６を設けている為、遮熱性の向上を図れる。即ち、使用時に高温となる部材（熱源）から、前記両外側金属板５ａ、５ｂのうちの、この熱源に近い方の外側金属板（例えば、図６の下方に配置された外側金属板５ｂ）に伝わった熱を、前記反射金属板６の前記熱源側の面により反射させる事により、この熱源から遠い方の外側金属板（図６の上方に配置された外側金属板５ａ）に伝わり難くする事ができる。

但し、上述の様な構成を有する遮熱板１ａの場合、前記反射金属板６に対する前記両外側金属板５ａ、５ｂの挟持状態の違いにより、これら両外側金属板５ａ、５ｂと反射金属板６との間に、当接（張り付き）状態の違いが生じる。そして、この様な当接状態の違いは、遮熱板毎の遮熱性がばらつく原因となる事が本発明者が行った実験により分かった。特に、前記両外側金属板５ａ、５ｂと反射金属板６とが全面に亙り当接している（張り付いている）と、前記両外側金属板５ａ、５ｂと反射金属板６との間で、熱伝導が生じ易くなり、前記遮熱板１ａの遮熱性が低下してしまう可能性がある。

特開２００１−１１５８５３号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、遮熱性の向上を図れると共に、遮熱性にばらつきが生じる事の防止を図れる構造を実現すべく発明したものである。

本発明の遮熱板は、１対の外側金属板と、これら両外側金属板同士の間に設けられており、板厚方向に関する凹凸部を有する少なくとも１枚の反射金属板とを、重ね合わせて（積層して）プレス加工を施して造られるものであり、使用時に高温となる部材の少なくとも一部を覆える形状を有する。
又、前記両外側金属板と前記反射金属板との、互いに対向する面同士の一部を直接当接させた状態で、これら対向する面同士の間に、前記反射金属板の凹凸部の存在に基づく空隙部が形成されている。

上述の様な本発明の遮熱板を実施する場合には例えば、請求項２に記載した発明の様に、前記反射金属板を、例えば、アルミニウム箔やステンレススチール箔等の金属箔（例えば、厚さは１０〜５０μｍ）により構成する。
又、上述の様な本発明の遮熱板を実施する場合には例えば、請求項３に記載した発明の様に、前記反射金属板の凹凸部を、エンボス加工により形成する。

本発明の遮熱板によれば、遮熱性の向上を図れると共に、遮熱性にばらつきが生じる事の防止を図れる。即ち、本発明の場合、両外側金属板と反射金属板との、互いに対向する面同士の一部を直接当接させた状態で、これら対向する面同士の間に、熱伝導率が低い空隙部を形成している。この為、使用時に高温となる部材（熱源）から、この熱源に近い方の外側金属板に伝わった熱を、前記反射金属板により反射すると共に、前記空隙部により、前記熱源から遠い方の外側金属板に伝わり難くする事ができる。この為、遮熱板の遮熱性が向上し、エンジンルーム内に設けた他の機器等の保護強化を図れると共に、前記熱源の温度を高い状態に保持する事ができる。又、前記空隙部を設ける事により、前記両外側金属板と反射金属板との、互いに対向する面のうち、前記空隙部を設けた部分同士を確実に当接させない（張り付かない）様にできる。この結果、遮熱性にばらつきが生じる事を防止できる。

本発明の実施の形態の第１例を示す、遮熱板を構成する反射金属板の平面模式図。 同じく、最終的なプレス加工を施す前の遮熱板の一部断面模式図。 本発明の効果を確認する為に行った実験結果を示す図であって、比較例の実験結果を示す図（ａ）と、実施例の実験結果を示す図（ｂ）。 本発明の実施の形態の第２例を示す、図１と同様の図。 従来から知られている遮熱板の第１例を示す斜視図。 同じく遮熱板の第２例を示す部分断面図。

［実施の形態の第１例］
図１〜２は、総ての請求項に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例を含め、本発明の遮熱板１ｂは、前述した従来構造の遮熱板１、１ａと同様に、エキゾーストマニホールド、ターボチャージャー、排気部材等、運転時に高温となる部分を覆う状態で設置されるものである。尚、本例の遮熱板１ｂの具体的な形状は、図５等に示した遮熱板１等の形状を含め、覆われる部材の形状に応じて、適宜設計的に変更できる。又、本例の特徴は、遮熱板１ｂを構成する反射金属板６ａの構造を工夫した点にある。以下、本例の特徴部分を中心に説明する。

本例の遮熱板１ｂは、前述した従来構造の遮熱板１ａ（図６参照）と同様に１対の外側金属板５ｃ、５ｄ同士の間に、１枚の反射金属板６ａを配置した（重ね合わせた）状態で、前記高温となる部材の少なくとも一部を覆える形状にプレス加工されて成る。

このうちの両外側金属板５ｃ、５ｄは、ステンレス板等の鋼板やアルミニウム板等の金属板により構成されており、プレス加工（最終的な遮熱板の形状に成形する加工）を施される以前の状態では、全面が平坦な（凹凸部が形成されていない）平板状である。
又、前記反射金属板６ａは、前記両外側金属板５ｃ、５ｄよりも薄い、例えば、厚さが１０〜５０μｍ程度のアルミニウム箔やステンレススチール箔等の様に、安価で且つ反射率が高い金属製薄板により構成されている。この様な反射金属板６ａは、前記プレス加工を施される以前の状態では、板厚方向に関する凹凸部７が全面（実質的に高温部材を覆う面の全体）に亙り形成された平板状である。この様な凹凸部７は、金属製の平板素材にエンボス加工を施す事により形成されたものであり、図１に示す様に、平面視で円形状の複数個の凸部８、８と、凹部９とから成る。尚、この凹部９は、エンボス加工を施す前の平板素材のうち、前記各凸部８、８が形成された部分以外の部分により構成されている。

本例の場合、前記各凸部８、８同士を、図１の上下方向及び左右方向に一定の間隔を設けた状態で、規則性を持たせて配置している。尚、前記各凸部８、８は、この様に規則性を持たせて形成するだけでなく、不規則的に形成する事もできる。又、前記各凸部８、８と凹部９とは、前記反射金属板６ａを一方側（図１の表側）から見た場合と、他方側（図１の裏側）から見た場合とで、その凹凸関係が逆になる。以下の説明では、前記反射金属板６ａを一方側から見た状態で、図１の表側に突出した部分（図１にハッチングを付して示す部分）を、前記各凸部８、８とし、ハッチングを付していない部分を前記凹部９として説明する。

又、図１では、説明の便宜の為に、前記各凸部８、８（凹部９）同士を、同一平面上に存在する平坦面状とし、これら各凸部８、８と凹部９との境界を一本の実線で示している。但し、これら各凸部８、８と凹部９との連続部は、図２に示す様に、傾斜面により連続させる事もある。又、前記各凸部８、８（凹部９）は、例えば、断面形状が円弧状の様に、その高さが変化する形状にして、前記各凸部８、８と凹部９とを滑らかに連続させる事もできる。

そして、上述の様な両外側金属板５ｃ、５ｄと反射金属板６ａとを、図２に示す状態に重ねて、これら両外側金属板５ｃ、５ｄのうちの一方（図２の上方）の外側金属板５ｃの他方の面（図２の下面）と、前記反射金属板６ａの一方の面（図２の上面）のうちの、前記各凸部８、８が形成された部分とを当接させると共に、他方の（図２の下方）の外側金属板５ｄの一方の面（図２の上面）と、前記反射金属板６ａの他方の面（図２の下面）のうちの、前記凹部９が形成された部分とを当接させる。この様な状態で、前記一方の外側金属板５ｃの他方の面と、前記反射金属板６ａの一方の面のうち前記凹部９が形成された部分との間、及び、前記他方の外側金属板５ｄの一方の面と、前記反射金属板６ａの他方の面のうち前記各凸部８、８が形成された部分との間には、空隙部（空気層）１０、１０が形成されている。

そして、前記両外側金属板５ｃ、５ｄと前記反射金属板６ａとを、上述の様に重ね合わせた状態で、プレス加工を施す事により、所定の形状を有する前記遮熱板１ｂを造る。尚、プレス加工を施す事により、前記反射金属板６ａが前記両挟持板部５ｃ、５ｄに挟持されて、前記各凸部８、８の高さ寸法（空隙部１０、１０の高さ寸法）が小さくなったり、一部のこれら各空隙部１０、１０の高さ寸法がゼロになる事もあるが、この様な場合でも前記両外側金属板５ｃ、５ｄと前記反射金属板６ａとが、全面に亙り当接しない様にする。又、遮熱性を向上する観点から、プレス加工を施して所定の形状に加工した状態で、前記各空隙部１０、１０を、これら各空隙部１０、１０内に存在する空気が対流しない様に閉鎖空間とするのが好ましい。

以上の様な構成を有する本例の遮熱板１ｂによれば、遮熱性の向上を図れると共に、遮熱性にばらつきが生じる事の防止を図れる。
即ち、本例の場合、前記両外側金属板５ｃ、５ｄと前記反射金属板６ａとの、互いに対向する面同士の一部を直接当接させた状態で、これら対向する面同士の間に、熱伝導率が低い前記各空隙部１０、１０を形成している。この為、使用時に高温となる部材（熱源）から、前記両外側金属板５ｃ、５ｄのうちこの熱源に近い方の外側金属板（例えば、図２の下側の外側金属板５ｄ）に伝わった熱を、前記各空隙部１０、１０により、この熱源から遠い方の外側金属板（図２の上側の外側金属板５ｃ）に伝わり難くする事ができる。この為、前記遮熱板１ｂの遮熱性が向上し、エンジンルーム内に設けた他の機器等の保護強化を図れると共に、前記熱源の温度を高い状態に保持する事ができる。
又、本例の場合、前記各空隙部１０、１０を設ける事により、前記両外側金属板５ｃ、５ｄと前記反射金属板６ａとの、互いに対向する面のうち、前記各空隙部１０、１０を設けた部分同士を、確実に当接させない（密着させない）様にしている。この結果、遮熱性にばらつきが生じる事を防止できる。

又、図３は、上述の様な本例の遮熱板により得られる効果を確認する為に行った実験の結果を示している。比較対象として、図６に示した様に、反射金属板に凹凸部（空隙部）が形成されていない遮熱板１ａを、同様の方法により造り、全部で４個（比較例１〜４）用意した。一方、本例の遮熱板も全部で４個（実施例１〜４）用意した。尚、本例の遮熱板（実施例１〜４）と比較対象の遮熱板（比較例１〜４）とは、構成する金属板の材質、厚み等の条件は同じとした。又、熱源として加熱ヒータを使用し、この熱源を熱源板に挿入した。そして、この熱源板を、遮熱板により覆うと共に、この熱源を加熱した。

先ず、比較対象の遮熱板に対して行った実験では、前記熱源板の温度が６００℃になるまで、前記熱源を加熱し、この熱源から遠い側に配置された外側金属板の温度を測定した。すると、比較対象の遮熱板の場合、４個の遮熱板のうちの、２個の遮熱板（比較例１、２）の熱源から遠い方の外側金属板の温度が約３５０℃まで上がったのに対し、残りの２個の遮熱板（比較例３、４）の熱源から遠い方の外側金属板の温度は約２２５℃までしか上がらなかった。この様に、熱源板の温度が６００℃でほぼ一定となった状態で、熱源から遠い方の外側金属板の温度が、比較例１、２と比較例３、４との間で１００℃以上異なっており、遮熱性にばらつき（個体差）が生じている事が確認できた。尚、この様な遮熱性のばらつきは、両外側金属板に対する反射金属板の張り付きの有無が原因と考えられる。

一方、本例の遮熱板に対して行った実験では、前記熱源板の温度を７００℃になるまで、前記熱源を加熱し、熱源から遠い方の外側金属板の温度を測定した。すると、本例の遮熱板の場合、総ての遮熱板の外側金属板の温度が約３００℃となった。この様に、本例の遮熱板の場合、実施例毎の熱源から遠い方の外側金属板の温度にばらつき（個体差）がない。この様に、本例の遮熱板の場合、遮熱板毎の遮熱性に、ばらつきが生じていない事が確認できた。
又、本例の遮熱板の場合、熱源板の温度が７００℃であるのに対して、熱源から遠い方の外側金属板の温度を全体的に低く抑えられている。この様に、本例の遮熱板の場合、遮熱性が向上し、熱源に近い方の外側金属板の熱が、この熱源から遠い方の外側金属板に伝わり難く（放熱され難く）なっている事が確認できた。

［実施の形態の第２例］
図４も、総ての請求項に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の
場合、遮熱板を構成する反射金属板６ｂの凹凸部７ａの形状を、前述した実施の形態の第１例の場合と異ならせている。尚、１対の外側金属板５ｃ、５ｄ｛図２参照｝は、前記第１例の構造と同様である。

具体的には、前記反射金属板６ｂの凹凸部７ａを構成する各凸部８ａ、８ａを、正弦波の如き波形形状に形成している。具体的には、これら各凸部８ａ、８ａは、これら各凸部８ａ、８ａの中心線α_１の振幅がＡ_１で、周期がＢ_１である。そして、これら各凸部８ａ、８ａ同士を、振幅方向（図４の上下方向）に関して一定量Ｘだけオフセットさせた状態で配置している。この様に、本例の場合、前記各凸部８ａ、８ａを、前記反射金属板６ｂの全面（実質的に高温部材を覆う面の全体）に亙り、上述の様な一定の規則性を有した状態で形成している。尚、本例の場合も、前記凹凸部７ａを構成する凹部９ａ、９ａは、エンボス加工を施す前の平板素材のうち、前記各凸部８ａ、８ａが形成された部分以外の部分により構成されている。

又、図４では、説明の便宜の為に、前記各凸部８ａ、８ａ（凹部９ａ、９ａ）同士を、同一平面上に存在する平坦面状とし、これら各凸部８ａ、８ａと凹部９ａ、９ａとの境界を一本の実線で示している。但し、例えば、これら各凸部８ａ、８ａは、前記仮想線α_１に直交する仮想平面に関する断面形状が、円弧状の様に、その高さが変化する形状にする事もできる。又、前記各凸部８ａ、８ａと凹部９ａ、９ａとを滑らかに連続させたり、図２に示す様な傾斜面により連続させる事もできる。

本例の場合も、前記両外側金属板５ｃ、５ｄと反射金属板６ｂとを、図２に示す様に重ね合わせた状態で、一方の外側金属板５ｃの他方の面（図２の下面）と、前記反射金属板６ｂの一方の面（図４の表面）のうち前記各凸部８ａ、８ａが形成された部分との間、及び、他方の外側金属板５ｄの一方の面と、前記反射金属板６ｂの他方の面（図４の裏面）のうち前記凹部９ａ、９ａが形成された部分との間に、空隙部１０、１０（空気層）が形成されている。その他の構造、及び作用・効果は前述した実施の形態の第１例と同様である。

本発明の遮熱板を構成する反射金属板に形成する凹凸部の形状は前述した実施の形態の各例に限定されるものではない。又、この凹凸部は、エンボス加工により形成するだけでなく、例えば、金属箔を折り曲げたり、手もみする事により形成する事もできる。
又、本発明を実施する場合には、遮熱板を構成する反射金属板の枚数を、２枚以上にする事もできる。この場合に、各反射金属板に形成する、凹凸部の形状及び配置は、互いに同じでも良いし、異ならせる事もできる。
又、使用する金属板は総て同じ材料製としても良いし、互いに異ならせても良い。
又、本発明を実施する場合に、前記両外側金属板の前記反射金属板と反対側の面に、例えば、意匠層等を設ける事もできる。

１、１ａ、１ｂ 遮熱板
２ 取付孔
３ 結合部材
４ 取付部
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ 外側金属板
６、６ａ、６ｂ 反射金属板
７、７ａ 凹凸部
８、８ａ 凸部
９、９ａ 凹部
１０ 空隙部

Claims (3)

1. １対の外側金属板と、これら両外側金属板同士の間に設けられており、板厚方向に関する凹凸部を有する少なくとも１枚の反射金属板とを、重ね合わせてプレス加工を施して造られるものであり、使用時に高温となる部材の少なくとも一部を覆える形状を有する遮熱板であって、
   前記両外側金属板と前記反射金属板との、互いに対向する面同士の一部を直接当接させた状態で、これら対向する面同士の間に、前記凹凸部の存在に基づく空隙部が形成されている事を特徴とする遮熱板。
2. 前記反射金属板が、金属箔から成る、請求項１に記載した遮熱板。
3. 前記反射金属板の凹凸部が、エンボス加工により形成されたものである、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載した遮熱板。

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