JP2023048515A - ピストンの遮熱材塗布方法 - Google Patents

ピストンの遮熱材塗布方法 Download PDF

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Abstract

【課題】エンジンのピストン１の冠面９に対する遮熱材の塗布において、塗着効率の向上及び生産性の向上を図る。【解決手段】遮熱材を線状に吐出するディスペンサ２１を冠面９に向けて配置し、ピストン１をその軸心回りに回転させながら、ディスペンサ２１から遮熱材を冠面９に向けて吐出し、ピストンが一回りするたびに遮熱材の塗着位置をピストン１の半径方向の内方へ移動させていくことにより、冠面９に遮熱層を形成する。【選択図】図８

Description

本発明はエンジンのピストンに対する遮熱材の塗布方法に関する。
エンジンの燃焼室を形成する壁面（ピストンの冠面、シリンダヘッドの下面等）に遮熱層を設けることにより、エンジンの冷却損失を低減して燃費の向上を図ることは一般に知られている。例えば、特許文献１には、中空粒子とバインダとを混合した液状の遮熱材をスプレー塗装ガンによってピストンの冠面に塗布して遮熱層を形成し、この遮熱層を焼成することが記載されている。
特開２０１３－１７７６９３号公報
しかし、スプレー塗装の場合、遮熱材がピストンの冠面のまわりに飛散するオーバースプレー量が多くなる。すなわち、遮熱材の塗着効率が悪い。また、オーバースプレーによるスプレーダストがピストンの側面に付着し、ピストンが往復動するときにシリンダボア面を傷付ける。その防止のためには、ピストン側面をマスキングする必要があり、生産性（量産性）が低くなってしまう。
本発明は、ピストンの冠面に対する遮熱材の塗布において、塗着効率の向上及び生産性の向上を図る。
本発明は、上記課題を解決するために、ピストンの冠面への遮熱材の塗布にディスペンサを利用する。
ここに開示する遮熱材塗布方法は、エンジンのピストンの冠面に遮熱層を形成するための遮熱材の塗布方法であって、
上記遮熱材を線状に吐出するディスペンサを上記冠面に向けて配置し、
上記ディスペンサから上記遮熱材を上記冠面に向けて吐出させながら、上記冠面に対する上記遮熱材の塗着位置を上記冠面の周方向に移動させることを特徴とする。
これによれば、スプレー塗装とは違って、遮熱材がディスペンサから拡散することなくピストンの冠面に向かって線状（連続ライン状またはドットライン状）吐出するから、冠面の周囲への遮熱材の飛散が避けられる。従って、遮熱材の塗着効率が高くなるとともに、ピストンの側面のマスキングも簡易にすることができ、或いはそのマスキングが不要になり、生産性の向上に有利になる。また、遮熱材の塗着位置を冠面の周方向に移動させるから、遮熱材を冠面の外側にはみ出させることなく，冠面の周縁の際（きわ）まで広がった遮熱層を形成することが容易になる。
一実施形態では、上記ディスペンサが上記遮熱材を所定間隔でドット状に吐出するドット塗装ガンであり、
上記ドット状の遮熱材を濡れ広がらせて上記冠面の周方向に連続させる。すなわち、ピストンの冠面に対する遮熱材の塗着位置が冠面の周方向に移動することにより、冠面に順次塗着したドット状の遮熱材同士が濡れ広がって繋がり、冠面の周方向に連続した遮熱層が形成される。
遮熱材の塗着位置を冠面の周方向に移動させるにあたっては、ディスペンサの位置を固定してピストンをその軸心回りに回転させる方法、並びにピストンを固定してディスペンサをピストンの軸心回りに回転移動させる方法のいずれをも採用することができる。好ましいのは、ピストンの方を回転させる前者の方法である。これによれば、ディスペンサが動かないから、ディスペンサから吐出する遮熱材の直進性が乱れることがなく、従って、ピストンの冠面の所期の位置に所期の厚さの遮熱層を形成することが容易になる。
一実施形態では、上記遮熱材の塗着位置が上記冠面上を周方向に移動して一周するたびに又は数周するたびに、上記冠面に対する上記遮熱材の塗着位置を上記ピストンの半径方向に移動させていくことにより、上記冠面に上記半径方向に連続した遮熱層を形成する。
これにより、ピストンの冠面にピストンの半径方向に連続した遮熱層を簡単に形成することができる。
一実施形態では、上記冠面に対する上記遮熱材の塗着位置が上記冠面の周縁部となるように上記ディスペンサを位置決めし、その状態で上記ピストンをその軸心回りに回転させて上記遮熱材の吐出を開始して、上記遮熱材の塗着位置を上記半径方向の内方に向かって移動させる。
このように遮熱材のピストンの冠面への塗着の起点を冠面の周縁部にすることにより、ピストンの側面への遮熱材の付着を防止することが容易になる。
一実施形態では、上記ディスペンサは上記ドット塗装ガンであり、
上記ドット塗装ガンの１ショット当たりの吐出量及び吐出周波数を一定とし、上記遮熱材の塗着位置が上記半径方向の内方へ移動するに従って上記ピストンの回転速度を低下させていく。
これにより、ピストンの冠面における上記半径方向での遮熱層の厚さの均等化が容易になる。
一実施形態では、上記ディスペンサは上記ドット塗装ガンであり、
上記ドット塗装ガンの１ショット当たりの吐出量及び上記ピストンの回転速度を一定とし、上記遮熱材の塗着位置が上記半径方向の内方へ移動するに従って上記ドット塗装ガンの吐出周波数を低下させていく。
これにより、ピストンの冠面における上記半径方向での遮熱層の厚さの均等化が容易になる。
一実施形態では、上記冠面は、中央部にキャビティを備え、このキャビティまわりが環状平坦部になっており、
上記環状平坦部については上記ディスペンサによって上記遮熱材の吐出方向をピストンの軸方向にして上記遮熱層を形成し、しかる後に、
上記キャビティの内面に上記遮熱材をスプレー塗装ガンによって吹き付けて上記環状平坦部の遮熱層に続く遮熱層を形成する。
これによれば、キャビティまわりの環状平坦部についてはディスペンサにより遮熱材の吐出方向をピストンの軸方向にして塗装するから、遮熱材を効率良く塗布することができる。そして、環状平坦部をディスペンサ塗装とし、スプレー塗装の適用をキャビティの内面とするから、スプレー塗装による遮熱材の冠面周囲への飛散を避けることが容易なる。また、環状平坦部の内周縁からピストンの軸方向に下ってキャビティの最深部に至るキャビティの内周面は曲面になるところ、そこにはディスペンサ塗装ではなく塗布（噴霧）パターンの選択幅が大きいスプレー塗装を適用するから、遮熱材を効率良く均等に塗布することが容易になる。さらに、ディスペンサ塗装後にスプレー塗装するから、ディスペンサ塗装による遮熱層にスプレー塗装による遮熱層を連続させやすい。
一実施形態では、上記冠面は、中央部にキャビティを備え、このキャビティまわりが環状平坦部になっており、上記キャビティの中央部に隆起部を備え、
上記環状平坦部及び上記隆起部については上記ディスペンサによって上記遮熱材の吐出方向をピストンの軸方向にして上記遮熱層を形成し、しかる後に、
上記環状平坦部と上記隆起部の間に上記遮熱材をスプレー塗装ガンによって吹き付けることにより、上記環状平坦部の遮熱層と上記隆起部の遮熱層に跨がる遮熱層を形成する。
これによれば、キャビティまわりの環状平坦部及びキャビティの中央隆起部にについては遮熱材の吐出方向をピストンの軸方向にしてディスペンサ塗装するから、遮熱材を効率良く塗布することができる。そして、環状平坦部とキャビティの中央隆起部をディスペンサ塗装とし、スプレー塗装の適用を環状平坦部と隆起部の間のキャビティの内面とするから、スプレー塗装による遮熱材の冠面周囲への飛散を避けることが容易なる。また、環状平坦部の内周縁からピストンの軸方向に下ってキャビティの最深部に至るキャビティの内周面は曲面になるところ、そこにはディスペンサ塗装ではなく塗布（噴霧）パターンの選択幅が大きいスプレー塗装を適用するから、遮熱材を効率良く均等に塗布することが容易になる。さらに、ディスペンサ塗装後にスプレー塗装するから、ディスペンサ塗装による遮熱層にスプレー塗装による遮熱層を連続させやすい。
一実施形態では、上記スプレー塗装ガンから吐出させる遮熱材の粘度を上記ディスペンサから吐出させる遮熱材の粘度よりも低くする。
スプレー塗装による遮熱材は粘度が低いことによって広がりやすくなるため、ディスペンサ塗装部とスプレー塗装部の境界の塗布漏れを防ぐことが容易になる。
本発明によれば、ディスペンサから遮熱材をピストンの冠面に向けて線状に吐出させながら、当該冠面に対する遮熱材の塗着位置を冠面の周方向に移動させるから、遮熱材の塗着効率が高くなるとともに、マスキングも簡易に又は不要にすることができ、生産性の向上に有利になる。
本発明を適用するエンジンの断面図。 同エンジンのピストンの冠面の遮熱層を示す断面図。 ピストン冠面に遮熱材を塗布するためのロボットを示す斜視図。 ロボットに取り付けたディスペンサ（ドット塗装ガン）を示す斜視図。 ロボットに取り付けたスプレー塗装ガンを示す正面図。 ディスペンサの吐出ヘッドの構成を示す図。 ピストン冠面のドット塗装する部分とスプレー塗装する部分の区分けを示す平面図。 ドット塗装ガンによるピストン冠面の塗装の様子を示す斜視図。 スプレー塗装ガンによるピストン冠面の塗装の様子を示す斜視図。 ピストン冠面のドット塗装する部分とスプレー塗装する部分の区分けの他の例を示す平面図。
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
図１に示すディーゼルエンジンにおいて、１はアルミニウム合金製ピストン、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はシリンダヘッド３の吸気ポート５を開閉する吸気バルブ、６は排気ポート７を開閉する排気バルブ、８は燃料噴射弁である。エンジンの燃焼室は、ピストン１の冠面９、シリンダブロック２、シリンダヘッド３、吸排気バルブ４，６の傘部前面（燃焼室に臨む面）で形成される。
図２に示すように、ピストン１の冠面９は、その中央部にピストン軸方向に凹んだキャビティ１１を備え、キャビティ１１のまわりが環状平坦部１２となっている。キャビティ１１の中央には隆起部１３が形成されている。このピストン１の隆起部１３を含むキャビティ１１の内面及び環状平坦部１２よりなる冠面９に遮熱層１４が形成されている。
遮熱層１４は、無機酸化物又はセラミックスよりなる多数の中空粒子１５と、この中空粒子１５をピストン１に固定すると共に中空粒子１５間を埋めて当該遮熱層１４の母材（マトリックス）を形成するシリコーン系樹脂バインダ１６とを備えている。樹脂バインダ１６にはナノ粒子１７が分散している。図２では、ナノ粒子１７を点々で表している。
遮熱層１４の厚さは、例えば、２０μｍ以上１５０μｍ以下となるように、好ましくは３０μｍ以上１００μｍ以下、さらには５０μｍ以上７０μｍ以下となるようにする。中空粒子１５としては、遮熱層１４の厚さよりも小さいμｍオーダの粒径のものを用いる。その平均粒径は、例えば３０μｍ以下であることが好ましい。例えば平均粒径１０μｍ以下、さらには３μｍ以上５μｍ以下の中空粒子を好ましく採用することができる。ナノ粒子１４の平均粒径は、５００ｎｍ以下であることが好ましく、１ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることがさらに好ましく、さらには、１ｎｍ以上１２０ｎｍ以下であることが好ましい。
但し、上記数値範囲は好ましい範囲であって、限定的なものではない。
中空粒子１５としては、無機中空粒子を採用すること、例えば、ガラスバルーン、ガラスバブル、フライアッシュバルーン、シラスバルーン、シリカバルーン、アルミノシリケートバルーン等のＳｉ系酸化物成分（例えば、シリカ）又はＡｌ系酸化物成分（例えば、アルミナ）を含有するセラミック系中空粒子を採用することが好ましい。中空粒子の中空率は６０体積％以上であること、さらには７０体積％以上であることが好ましい。
樹脂バインダ１６としては、例えば、メチルシリコーン系樹脂、メチルフェニルシリコーン系樹脂に代表される、分岐度の高い３次元ポリマーからなるシリコーン系樹脂を好ましく用いることができる。シリコーン系樹脂の具体例としては、例えばポリアルキルフェニルシロキサンを挙げることができる。
ナノ粒子１７としては、ジルコニア、アルミナ、シリカ、チタニア等の無機化合物よりなる無機ナノ粒子、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ等の金属ナノ粒子等を採用することができ、特に、表面がフェニル基で修飾されたシリカナノ粒子を好ましく採用することができる。ナノ粒子は中空であっても中実であってもよい。
ナノ粒子１７の配合量（遮熱層焼成後の樹脂バインダ１６とナノ粒子１７の総量に占めるナノ粒子１７の割合である。以下、同じ。）は１０体積％以上５５体積％以下であることが好ましい。中空粒子１２の配合量（焼成後の遮熱層１１に占める中空粒子１５の割合である。以下、同じ。）は、遮熱層１４に要求される遮熱性能等に応じて調節することができる。中空粒子１５の配合量は、例えば、３０体積％以上６０体積％以下とすることができる。その配合量は、４０体積％以上５５体積％以下であることがさらに好ましい。
＜遮熱層の形成＞
中空粒子１５、樹脂バインダ１６、ナノ粒子１７及び溶剤を含有する遮熱材を調製し、これをピストン１の冠面９に塗布し、乾燥及び焼成することによって遮熱層１４を形成する。遮熱材の調製にあたっては、まず、原料樹脂溶液にトルエン等の溶媒を添加することによってバインダ用の反応性シリコーン系樹脂溶液を得る。この反応性シリコーン系樹脂溶液にナノ粒子を添加して攪拌し、さらに、中空粒子を添加して攪拌することにより、ピストン１の冠面９に塗布するための液状遮熱材を得る。遮熱材塗布後の焼成は、遮熱材を塗布したピストン１を１００～２００℃程度の温度で数分ないし数時間の加熱することによって行なうことができる。
＜遮熱材塗布装置＞
ピストン１の冠面９への遮熱材の塗布には、図３に示すロボット２０を用いる。すなわち、このロボット２０に図４に示すドット塗装ガン（ディスペンサ）２１又は図５に示すスプレー塗装ガン２２を取り付けて遮熱材の塗布を行なう。
図３に示すように、ロボット２０は、ドット塗装ガン２１又はスプレー塗装ガン２２を支持するロボットヘッド２４と、ロボットヘッド２４を水平に移動させる水平移動装置２５と、水平移動装置２５を支柱で支える架台２６、図示省略したロボットコントローラとを備えてなる。ロボットヘッド２４には、ガン取付治具２３を垂直に昇降させる垂直移動装置２７が設けられている。従って、ガン取付治具２３は水平移動装置２５による水平移動と垂直移動装置３５による垂直移動が可能である。ガン取付治具２３は上記水平移動の方向と直交する水平軸回りに回転できるように垂直移動装置２７に設けられている。
架台２６には支持台３０が上記水平移動の方向と直交する水平方向に移動可能に設けられ、この支持台３０に旋回装置２８が支持されている。旋回装置２８は、ピストン１をその軸心が垂直になるように支持するピストン取付台２９が取り付けられている。旋回装置２８はピストン取付台２９に取り付けられたピストン１をその軸心回りに回転させる。
図４に示すように、ドット塗装ガン２１は、遮熱材を吐出するノズル３１を有する吐出ヘッド３２と遮熱材を貯留するシリンジ３３とサイレンサ３４とを備える。シリンジ３３及びサイレンサ３４は吐出ヘッド３１に接続されている。シリンジ３３の上端には、シリンジ３３内の遮熱材を加圧するための加圧エア源がホース３５を介して接続されている。吐出ヘッド３２の先端部には吐出する遮熱材を加熱するヒータ３６が設けられている。
図６に示すように、ドット塗装ガン２１の吐出ヘッド３２には、プランジャ室４１と遮熱材室４２が上下に区画して設けられている。プランジャ室４１のプランジャ４３に設けられたプランジャロッド４４が遮熱材室４２に挿入されている。プランジャ室４１におけるプランジャ４３の最前進位置よりも前方室には給気ポート４５と排気ポート４６が設けられている。給気ポート４５には加圧エア源が図４に示す給気ホース４８を介して接続されている。バルブ４７にて給気ポート４５と排気ポート４６の前方室に対する接続が切り替えられる。遮熱材室４２にはシリンジ３３から遮熱材が加圧供給される。
ドット塗装ガン２１においては、プランジャ室４１の前方室の給気ポート４５と排気ポート４６に対する接続が切り換えられることにより、プランジャ４３が進退し、遮熱材がノズル３１の吐出孔からドット（液滴）状態で吐出する。本実施形態のドット塗装ガン２１は、プランジャロッド４４がノズル３１の吐出孔を閉じるように遮熱材室４２側の弁座に接触してドット（液滴）を形成する着座方式である。なお、非着座方式であってもよい。
図５に示すように、スプレー塗装ガン２２は、遮熱材を吐出する吐出ヘッド５１と、この吐出ヘッド５１に送る遮熱材を貯留するシリンジ５２とを備える。シリンジ５２の上端には、シリンジ５２内の遮熱材を加圧するための加圧エア源がホース５３を介して接続されている。吐出ヘッド５２は、内部に遮熱材ノズル及びこのノズルを開閉するニードル弁を備え、先端にエアキャップ５４が設けられ、エアキャップ５４に遮熱材吐出部５５が設けられている。吐出ヘッド５１には、ニードル弁を作動させる作動エア供給ホース５６、霧化エア供給ホース５７及びパターンエア供給ホース５８が接続されている。
スプレー塗装ガン２２においては、ニードル弁の後退によってシリンジ５２から供給される遮熱材がノズルから噴出し、その遮熱材が霧化エアによって霧化されるとともに、パターンエアによって適宜のパターンに形成されてエアキャップ５４の吐出部５５から吐出する。
＜ピストン冠面への遮熱材の塗布＞
一つの塗布態様は、図７に示す冠面９の環状平坦部１２（図７のハッチングを付した部分）にディスペンサ塗装によって、すなわち、本実施形態ではドット塗装ガン２１によるドット塗装によって遮熱材を塗布し、しかる後に、冠面９のキャビティ内面（図７の白抜き部分）にスプレー塗装ガン２２によるスプレー塗装によって遮熱材を塗布する。
ドット塗装ガン２１を図３に示すロボット２０のガン取付治具２３に取り付け、水平移動装置２５及び垂直移動装置２７を作動させ、支持台３０を水平移動させることにより、図８に示すように、ドット塗装ガン２１のノズル３１を冠面９の環状平坦部１２の外周縁部に向けて垂直に配置する。すなわち、遮熱材の塗着位置が環状平坦部１２の外周縁部となるようにドット塗装ガン２１を位置決めする。ピストン１は支持リング６０を介してピストン取付台２９に支持されている。
そうして、旋回装置２８によってピストン１をその軸心回りに回転させながら、ドット塗装ガン２１を作動させてノズル３１から遮熱材を線状（ドットライン状）に吐出させて環状平坦部１２の上に塗布していく。ピストン１の回転により、環状平坦部１２に対する遮熱材の塗着位置が環状平坦部１２の周方向に移動していくことになる。環状平坦部１２に順次塗着したドット状の遮熱材６１同士が濡れ広がって繋がり、環状平坦部１２の周方向に連続した遮熱層が形成される。
ピストン１が一回りするたびにドット塗装ガン２１をピストン１の半径方向の内方に所定量（遮熱材の塗着位置が環状平坦部１２の周方向に移動していくことによって形成される遮熱層の幅に対応する距離）移動させる。このように遮熱材の環状平坦部１２に対する塗着位置がピストン１の半径方向の内方に順次移動していくことにより、該半径方向に広がった遮熱層が形成されていく。遮熱材を環状平坦部１２の内周縁部まで塗布したら、ドット塗装ガン２１による塗装を止める。
上記ドット塗装では、スプレー塗装とは違って、遮熱材が塗装ガンから拡散することなくピストンの冠面に向かって液滴になって直進するから、冠面の周囲への遮熱材の飛散が避けられる。従って、遮熱材の塗着効率が高くなるとともに、ピストンの側面のマスキングも簡易にすることができ、或いはそのマスキングが不要になり、生産性の向上に有利になる。また、遮熱材の塗着位置を環状平坦部１２の周方向に移動させるにあたり、ピストン１を回転させ、ドット塗装ガン２１の位置は固定するから、ノズル３１から吐出する遮熱材の直進性が乱れることがない。従って、環状平坦部１２の周方向の全長にわたって均等な厚さの遮熱層を形成することが容易になる。
以下、発明を限定する意味ではないが、ドット塗装の要件について説明する。ドット塗装ガン２１より吐出させる遮熱材の粘度は、ノズル３１から液だれを避ける観点から０．２０ｄＰａ・ｓ以上、さらには０．３０ｄＰａ・ｓ以上であることが好ましく、また、ドット状の遮熱材６１同士が冠面９上で濡れ広がって繋がるように０．８０ｄＰａ・ｓ以下であることが好ましい。遮熱材の温度は、成膜性を良好にする観点から１０℃以上とすることが好ましく、溶剤の揮発や触媒反応に事前硬化を避ける観点から５０℃以下とすることが好ましい。ノズル３１の先端と環状平坦部１２のクリアランスは１ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすれば、遮熱材を所期の塗着位置に塗着させやすい。
遮熱材の１ショット当たりの吐出量（１つのドット状遮熱材の量）は例えば０．４ｍｇ以上１．５ｍｇ以下程度とすることが好ましい。ピストン１の回転速度は例えば、回転角度で４０゜／ｓ以上５５０゜／ｓ以下とし、吐出周波数は例えば１０Ｈｚ以上４００Ｈｚ以下とすることが好ましい。
ここに、環状平坦部１２の周方向におけるドット状遮熱材６１の塗着ピッチはピストン１の回転速度と吐出周波数に依存する。塗着ピッチが短いときは相隣るドット状遮熱材６１同士が重なり多くなって塗着状態が乱れやすく、遮熱層も厚くなっていく。塗着ピッチが長いときは相隣るドット状遮熱材６１同士の間隔が広くなって濡れ広がりによる繋がりが悪くなる。また、吐出量が多くなるほど相隣るドット状遮熱材６１同士が重なりやすくなる。
従って、遮熱材の塗着位置の周方向への移動によって周方向に連続した且つ乱れが少ない線状の遮熱層が形成されるように、上記吐出量を一定として、回転速度及び吐出周波数によって最適な塗着ピッチを設定することが好ましい。
遮熱材の塗着位置が環状平坦部１２の外周縁から内周縁に向かうに従って、環状平坦部１２は遮熱材が塗着する部位の周長が短くなっていく。そこで、環状平坦部１２の半径方向における各部での遮熱材の塗着ピッチを一定にするべく、上記吐出量及び吐出周波数を一定として、遮熱材の塗着位置が上記半径方向の内方へ移動するに従ってピストン１の回転速度を低下させていく。又は、上記吐出量及びピストン１の回転速度を一定として、遮熱材の塗着位置が上記半径方向の内方へ移動するに従って吐出周波数を低下させていくことによって塗着ピッチを一定にする。上記吐出量及び塗着ピッチが一定になることにより、環状平坦部１２の全体にわたって均等な厚さの遮熱層を形成することができる。
上記環状平坦部１２のドット塗装後に、冠面９のキャビティ１１の内面をスプレー塗装する。すなわち、スプレー塗装ガン２２を図３に示すロボット２０のガン取付治具２３に取り付け、水平移動装置２５及び垂直移動装置２７を作動させ、支持台３０を水平移動させることにより、図９に示すように、スプレー塗装ガン２２の吐出部５５を冠面９のキャビテイ１１の内周面に向ける。
そうして、ピストン取付台２９に支持したピストン１を旋回装置２８によって軸心回りに回転させながら、スプレー塗装ガン２２を作動させて吐出部５５から遮熱材を噴霧する。ピストン１が回転しているから、キャビティ１１の内周面全体にわたって遮熱材が塗布される。続いて、ロボット２０の作動により、遮熱材の噴霧位置をキャビテイ１１の内周面から隆起部１３の方へ移動させていくことにより、キャビティ１１の内面全体にわたって遮熱材を塗布する。これにより、環状平坦部１２の遮熱層に連続する遮熱層をキャビティ１１の内面に形成することができる。
スプレー塗装の適用をキャビティ１１の内面に限定するから、スプレー塗装による遮熱材の冠面周囲への飛散を避けることが容易になる。また、環状平坦部１２の内周縁からピストン１の軸方向に下ってキャビティ１１の最深部に至るキャビティ内周面は曲面になるところ、そこにはディスペンサ塗装ではなく塗布（噴霧）パターンの選択幅が大きいスプレー塗装を適用するから、遮熱材を効率良く均等に塗布することが容易になる。さらに、ドット塗装後にスプレー塗装するから、ドット塗装による遮熱層にスプレー塗装による遮熱層を連続させやすい。
以下、発明を限定する意味ではないが、スプレー塗装の要件について説明する。遮熱材の粘度は、遮熱材の微粒化ひいては成膜性の観点から０．２０ｄＰａ・ｓ以上０．４０ｄＰａ・ｓ以下とすることが好ましい。ドット塗装における遮熱材の粘度は先に述べたように液だれ防止の観点から高めに設定することが好ましいが、スプレー塗装における遮熱材の粘度は、ドット塗装における遮熱材の粘度よりも低くする方が好ましい。これにより、遮熱材を広がりやすくなるため、ドット塗装部とスプレー塗装部の境界の塗布漏れを防ぐことが容易になる。
スプレー塗装における遮熱材の吐出量は例えば３０ｍｇ／ｓ以上３００ｍｇ／ｓ以下とすることが好ましく、遮熱材の温度は１０℃以上４０℃以下とすることが好ましい。ピストン１の回転速度は２００゜／ｓ以上５５０゜／ｓ以下とすることが好ましく、ガン移動速度は５０ｍｍ／ｓ以上２００ｍｍ／ｓ以下とすることが好ましい。また、スプレー塗装ガン２２の吐出部から塗布面までのガン距離は１０ｍｍ以上２００ｍｍ以下とすることが好ましい。
上記実施形態の塗布方法では、キャビティ１１の内面全体をスプレー塗装するようにしたが、キャビティ１１内の隆起部１３についてはディスペンサ塗装を適用するようにしてもよい。すなわち、図１０に示すように、環状平坦部１２及び隆起部１３（図１０のハッチングを付した部分）についてはディスペンサ（上記実施形態ではドット塗装ガン２１）によって上記遮熱材の吐出方向をピストンの軸方向にして上記遮熱層を形成し、しかる後に、環状平坦部１２と隆起部１３の間のキャビティ内周面から隆起部１３のすそに至る間（図１０の白抜き部分）に遮熱材をスプレー塗装ガン２２によって吹き付けることにより、環状平坦部１２の遮熱層と隆起部１３の遮熱層に跨がる遮熱層を形成するようにしてもよい。
上記実施形態はドット塗装ガン２１のノズル３１が１本であるが、複数本のノズルを有するドット塗装ガンであってもよい。その複数本のノズルは環状平坦部１２の周方向に並設されていても、ピストン１の半径方向に並設されていてもよい。複数本のノズルを半径方向に並設する場合、遮熱層の厚さの均等化のために、それらノズルの吐出量を同じにするときは半径方向の内方側のノズルの吐出周波数を低くし、それらノズルの吐出周波数を同じにするときは半径方向の内方側のノズルの吐出量を少なくする。
また、上記実施形態では、ディスペンサとしてドット塗装ガンを採用したが、ディスペンサは、ノズルから遮熱材を連続的に吐出（連続ライン状に吐出）するスクリュー方式等の連続吐出型であってもよい。
１ ピストン
９ 冠面
１１ キャビティ
１２ 環状平坦部
１３ 隆起部
１４ 遮熱層
２０ ロボット
２１ ドット塗装ガン（ディスペンサ）
２２ スプレー塗装ガン
２８ 旋回装置
６１ ドット状遮熱材

Claims (10)

  1. エンジンのピストンの冠面に遮熱層を形成するための遮熱材の塗布方法であって、
    上記遮熱材を線状に吐出するディスペンサを上記冠面に向けて配置し、
    上記ディスペンサから上記遮熱材を上記冠面に向けて吐出させながら、上記冠面に対する上記遮熱材の塗着位置を上記冠面の周方向に移動させることを特徴とするピストンの遮熱材塗布方法。
  2. 請求項１において、
    上記ディスペンサが上記遮熱材を所定間隔でドット状に吐出するドット塗装ガンであり、
    上記ドット状の遮熱材を濡れ広がらせて上記冠面の周方向に連続させることを特徴とするピストンの遮熱材塗布方法。
  3. 請求項１又は請求項２において、
    上記ディスペンサの位置を固定して上記ピストンをその軸心回りに回転させることにより、上記冠面に対する上記遮熱材の塗着位置を上記冠面の周方向に移動させることを特徴とするピストンの遮熱材塗布方法。
  4. 請求項３において、
    上記遮熱材の塗着位置が上記冠面上を周方向に移動して一周するたびに又は数周するたびに、上記冠面に対する上記遮熱材の塗着位置を上記ピストンの半径方向に移動させていくことにより、上記冠面に上記半径方向に連続した遮熱層を形成することを特徴とするピストンの遮熱材塗布方法。
  5. 請求項４において、
    上記冠面に対する上記遮熱材の塗着位置が上記冠面の周縁部となるように上記ディスペンサを位置決めし、その状態で上記ピストンをその軸心回りに回転させて上記遮熱材の吐出を開始し、上記ピストンが一回りするたびに上記遮熱材の塗着位置を上記半径方向の内方に向かって所定量移動させることを特徴とするピストンの遮熱材塗布方法。
  6. 請求項５において、
    上記ディスペンサは上記ドット塗装ガンであり、
    上記ドット塗装ガンの１ショット当たりの吐出量及び吐出周波数を一定とし、上記遮熱材の塗着位置が上記半径方向の内方へ移動するに従って上記ピストンの回転速度を低下させていくことを特徴とするピストンの遮熱材塗布方法。
  7. 請求項５において、
    上記ディスペンサは上記ドット塗装ガンであり、
    上記ドット塗装ガンの１ショット当たりの吐出量及び上記ピストンの回転速度を一定とし、上記遮熱材の塗着位置が上記半径方向の内方へ移動するに従って上記ドット塗装ガンの吐出周波数を低下させていくことを特徴とするピストンの遮熱材塗布方法。
  8. 請求項１乃至請求項７のいずれか一において、
    上記冠面は、中央部にキャビティを備え、このキャビティまわりが環状平坦部になっており、
    上記環状平坦部については上記ディスペンサによって上記遮熱材の吐出方向をピストンの軸方向にして上記遮熱層を形成し、しかる後に、
    上記キャビティの内面に上記遮熱材をスプレー塗装ガンによって吹き付けて上記環状平坦部の遮熱層に続く遮熱層を形成することを特徴とするピストンの遮熱材塗布方法。
  9. 請求項１乃至請求項７のいずれか一において、
    上記冠面は、中央部にキャビティを備え、このキャビティまわりが環状平坦部になっており、上記キャビティの中央部に隆起部を備え、
    上記環状平坦部及び上記隆起部については上記ディスペンサによって上記遮熱材の吐出方向をピストンの軸方向にして上記遮熱層を形成し、しかる後に、
    上記環状平坦部と上記隆起部の間に上記遮熱材をスプレー塗装ガンによって吹き付けることにより、上記環状平坦部の遮熱層と上記隆起部の遮熱層に跨がる遮熱層を形成することを特徴とするピストンの遮熱材塗布方法。
  10. 請求項８又は請求項９において、
    上記スプレー塗装ガンから吐出させる遮熱材の粘度を上記ディスペンサから吐出させる遮熱材の粘度よりも低くすることを特徴とするピストンの遮熱材塗布方法。
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