JP4852620B2 - ヒートインシュレータ - Google Patents

Description

本発明は、車両搭載の内燃機関の一部又は全部を覆って遮熱と防音・防振を行う内燃機関用インシュレータ及びその製造方法に関する。

車両搭載の内燃機関においては、燃料がシリンダ内で燃焼することにより発生する熱や、燃料の燃焼際やピストンやクランクの運動によって生じる音や振動が、内燃機関の制御装置やエンジンルーム内の他の装置等に悪影響を及ぼさないように、遮熱と防音・防振のためのインシュレータが設けられている。この内燃機関用インシュレータは、耐熱性を考慮して金属製とされることが多い。

この内燃機関用インシュレータの一つとして、防音、遮熱、耐久性に優れた防音遮熱板のために、成形した金属基板と、この金属基板の表面に設けた、アルミナ、シリカ−アルミナ、ガラス、ロックウール等の無機質繊維で形成された無機吸音材と、この無機吸音材の表面に配置された金網と、この金網の上に部分的に配置された金属補強板とからなる立体形状の防音遮熱板が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、この金属製の内燃機関用インシュレータは、金属基板、金網、金属補強板を用いて製造されており、しかも、これらの金属表面が平滑面に形成されているために、内部で熱伝達が良い割に、外部への熱伝達が少ない。そのため、この金属製の内燃機関用インシュレータは、エンジンから熱を受けて、温度上昇し易く、エンジン周囲への熱の遮熱性に問題がある。

特開平０７−２７７８１１号公報

本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、エンジンからの受熱やエンジン格納部周辺への放熱を制御できて、温度上昇を抑制することができる金属製の内燃機関用インシュレータ及びその製造方法を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明に係る内燃機関用インシュレータは、内燃機関の一部又は全部を覆う内燃機関用インシュレータを、基板の両面又は片面に熱放射用部材を積層又は被覆した板状部材で構成し、前記板状部材の表面の一部又は全部を、ＪＩＳ規格Ｂ０６０１（２００１）の面粗度で、中心線平均粗さ（Ｒａ）が、３μｍ〜２５μｍの範囲にある粗い面に形成すると共に、前記粗い面の面粗度を前記板状部材の場所によって変化させて形成して構成する。

この中心線平均粗さ（Ｒａ）は、断面曲線を中心線から折り返し、折り返した図での中心線に対する山の部分（基の断面曲線の山の部分と、基の断面曲線の谷が折り返されてできた山の部分）の面積を長さで割った値で、一般的には中心線平均あらさ測定器で目盛りから直読される値である。なお、傷とみなされる並外れて高い山や谷は除外して求める。

この粗い面の凹凸により熱放射の面積が著しく増加するので、熱放射による熱伝熱が増加し、板状部材の温度上昇を抑制することができる。しかも、粗い面の凹凸により熱放射方向を分散できるので、この板状部材に対面する部分の温度上昇も抑制でき、遮熱効果も
促進できる。

放熱面積が著しく増加するので、熱放射による熱伝熱を増加することができるので、板状部材の温度上昇を抑制することができる。しかも、熱放射方向を分散できるので、この板状部材に対面する部分の温度上昇も抑制でき、遮熱効果も促進できる。

この粗い面は、粗い程度が中心線平均粗さ（Ｒａ）で、３μｍよりも小さい凹凸による放射面積が小さくなるため熱放射の効果が少なくなり、２５μｍよりも大きいと加工が難しく、また、熱放射の効果も少なくなる。

また、基板の両面又は片面に熱放射用部材を積層又は被覆して板状部材を形成したので、アルミニウム等の凹凸加工が比較的行い易い熱放射用部材のみで形成するよりも、ステンレス等の基板により強度を増すことができるので、全体として板厚を薄くでき、軽量化できる。

上記の内燃機関用インシュレータにおいて、前記板状部材を、異なる種類の金属材料からなる少なくとも前記熱放射用部材よりも強度の高い前記基板と、少なくとも前記基板よりも熱伝導率が高くて熱拡散し易い熱放射用部材により形成して構成した。この構成により、熱伝導率の高い金属部材で板状部材が構成されるため、板状部材内における熱伝達が迅速に行われ、粗い面による受熱と熱放射の効率が著しく良くなる。また、プレス加工などにより容易に内燃機関用インシュレータを製造できるようになる。

特に、基板を強度の高いステンレス等の金属材料とし、熱放射用部材をアルミニウム等の熱伝導率が高くて熱拡散し易く、また、凹凸加工が行い易く熱放射性を高くし易い金属材料とすることで、薄くて高強度かつ熱放射性に優れる内燃機関用インシュレータとすることが可能となり、さらに前記板状部材は異なる種類の金属材料で構成することで、エッチング処理により板状部材表面にのみ処理を施すことが可能となる。特に、板状部材の表面である熱放射用部材のみを腐食するエッチングを使用することで、基板が腐食され、インシュレータの強度を低下させることを防止している。

また、例えば物理的加工により粗い面を形成する際には、板状部材に物理的な力が作用し、変形等が発生する場合がある。これに対してエッチング処理による粗い面の形成は、物理的な力が一切作用せず、前記板状部材に残留応力が残ることもないため、加工精度が向上し、さらに薄い板状部材を使用することも可能となる。

さらに、エッチング処理を利用することで、粗い面を形成する部位の選択が容易となり、アルミニウム等の熱放射用部材の熱放射の効率をより向上させるためのパターン（模様）を形成することも可能になる。

上記内燃機関用インシュレータにおいて、前記粗い面を内燃機関と反対側の表面に形成して構成する。この構成により、温度が比較的高い内燃機関側から受けた熱を、周囲の温度が比較的低い反対側で熱放射により放出できるので、効率よく、金属板材の温度上昇を抑制することができる。

上記内燃機関用インシュレータにおいて、前記粗い面の面粗度を板状部材の場所によって変化させて形成したことを特徴とする。この構成により、粗い面を一部に設けたり、場所によって面粗度を変更することにより、粗い面を内燃機関と反対側に設けた場合には、熱放射の量の多い所と少ない所とを選択して設けることができ、エンジン格納部分の温度分布と、エンジンからの放射熱を避けたい機器の配置などを考慮した熱放射が可能となる。また、この粗い面を内燃機関側の表面に設けた場合には、放射伝熱で受熱する量の多い所と少ない所を選択して設けることができ、エンジンの温度分布と、エンジンからの放射熱を特に受けたい部分、言い換えれば、冷却を促進したいエンジンの部分などを考慮した受熱が可能となる。

上記の目的を達成するための内燃機関用インシュレータの製造方法において、上記に記載の内燃機関用インシュレータをエッチング処理により前記粗い面を形成して製造する。この方法によれば、前記インシュレータを変形させることなく、任意の場所に前記粗い面を容易に形成することが可能となる。

本発明の内燃機関用インシュレータによれば、内燃機関インシュレータを構成する金属板材等の板状部材の表面を粗い面で形成したので、その凹凸により熱放射の面積が著しく増加する。これにより、熱放射による熱伝熱が増加し、板状部材の温度上昇を抑制することができる。しかも、粗い面の凹凸により熱放射方向を分散できるので、この板状部材に対面する部分の温度上昇も抑制でき、遮熱効果も促進できる。

また、基板の両面又は片面に熱放射用部材を積層又は被覆して板状部材を形成したので、アルミニウム等の凹凸加工が比較的行い易い熱放射用部材のみで形成するよりも、ステンレス等の基板により強度を増すことができるので、全体として板厚を薄くでき、軽量化できる。

その結果、内燃機関用インシュレータを薄く形成できるようになり、内燃機関用インシュレータにおける断熱性の向上と軽量化とコストダウンと軽量化による振動の低減を図ることができる。

本発明の第１の実施の形態の内燃機関用インシュレータを示す部分断面図である。 本発明の第２の実施の形態の内燃機関用インシュレータを示す部分断面図である。 本発明の第３の実施の形態の内燃機関用インシュレータを示す部分断面図である。 粗い面を形成する前の板状部材を示す部分断面図である。

次に、図面を参照して本発明に係る内燃機関用インシュレータ及びその製造方法の実施の形態について説明する。なお、図１〜図４は、内燃機関用インシュレータ１の断面の一部を示す模式的な部分拡大図であり、説明のために、粗い面の凹凸の比率等は実際とは別に誇張して示してある。

本発明に係る第１〜第３の実施の形態の内燃機関用インシュレータ１、１Ａ、１Ｂは、エンジン（内燃機関）の排気マニホールドやＥＧＲ通路やターボチャージャーや排気管等のエンジン本体の一部又は全部を覆うインシュレータとして形成される。

この内燃機関用インシュレータ１、１Ａ、１Ｂは、図１〜図３に示すように、板状部材の表面２ａ、２ｂの一部又は全部を、ＪＩＳ規格Ｂ０６０１（２００１）の面粗度で、中心線平均粗さ（Ｒａ）が、３μｍ〜２５μｍの範囲にある粗い面に形成して構成する。

この板状部材はステンレス、鉄等の高い強度を持つ基板２１の両面を、アルミニウム等の熱放射性の高い熱放射用部材２２で覆うことで構成されている。例えば前記基板２１をステンレス、熱放射用部材２２をアルミニウムとしたステンレス−アルミニウムクラッド鋼を板状部材として使用することができる。

前述のような板状部材を使用することで、従来に比べ軽量で、剛性が高く、表面に凹凸加工を行いやすくなり、熱放射性に優れるインシュレータを構成することが可能となる。さらに、エッチング処理により板状部材表面に粗い面を設けることで熱放射性の向上を実現した。また、エッチング処理は化学的な処理のため、例えばインシュレータの形状が筒状や複雑な形状であっても、変形等の残留応力を板状部材に残すことなく、粗い面を形成することが可能となっている。

そのため、この内燃機関用インシュレータ１、１Ａ、１Ｂは、板状部材をプレス加工などにより成形し、この成形後の板状部材の表面をエッチング処理することで容易に製造することができる。あるいは、板状部材の表面にエッチング処理した後に、プレス加工などにより成形して内燃機関用インシュレータ１、１Ａ、１Ｂを製造することも可能となっている。

図４は粗い面を加工する前の板状部材を示しており、基板２１（ステンレス、鉄等）の片面又は両面に熱放射用部材２２（アルミニウム等）を積層又は被覆して形成している。前記板状部材にエッチング処理を施すことで図１に示すように粗い面を形成することが可能となっている。図１に示すように、第１の実施の形態の内燃機関用インシュレータ１では、板状部材のエンジンと反対側の表面２ａに、放射熱伝達に優れた効果を上げる粗い面を設けて構成する。この場合には、温度が比較的高いエンジン側から受けた熱を、周囲の温度が比較的低いエンジンと反対側に熱放射により放出できる。

従って、エンジンから受けた熱を放射伝熱の方向を分散して放熱することができるので、内燃機関用インシュレータ１による放熱効果を著しく向上することができる。その結果、板状部材の温度上昇を抑制でき、金属製の内燃機関用インシュレータ１をより高い温度まで使用できるようになる。

特に、粗い面を一部に設けたり、場所によって面粗度を変更したりすると、内燃機関用インシュレータ１の表面に熱放射の量の多いところと、熱放射の量の少ない所とを選択して設けることができる。従って、エンジン周囲の温度分布、即ち、エンジン格納部分の温度分布と、エンジンからの放射熱を避けたい機器の配置などを考慮した熱放射が可能となる。なお、熱は熱伝導率が高い板状部材内を熱伝導で迅速に伝達されるため、板状部材における温度差は少なくなる。

また、図２に示すような、第２の実施の形態の内燃機関用インシュレータ１Ａでは、粗い面をエンジン側の表面２ｂに形成する。この場合には、温度が比較的高いエンジン側から受ける熱を、粗い面で放射伝熱により効率よく吸収できるので、エンジン側の高温部分に対する冷却効果が高くなる。

この場合でも、粗い面を一部に設けたり、場所によって面粗度を変更したりすることにより、エンジンの温度分布と、エンジンからの放射熱を特に受けたい部分、言い換えれば、冷却を促進したいエンジンの部分などを考慮した受熱が可能となる。

また、図３に示すような、第３の実施の形態の内燃機関用インシュレータ１Ｂでは、粗い面を金属部材２の両側の表面２ａ、２ｂに形成する。この場合には、第１の実施の形態の内燃機関用インシュレータ１と第２の実施の形態の内燃機関用インシュレータ１Ａの両方の機能を兼ね備えた構成となり、エンジンからの放射伝熱による受熱と放射伝熱による熱放射の両方を促進できる。更に、粗い面を一部に設けたり、場所によって面粗度を変更したりすることにより、板状部材の場所による受熱量や放熱量を制御できる。

この第１〜第３の実施の形態の内燃機関用インシュレータ１、１Ａ、１Ｂの構成によれ
ば、耐熱性に優れた板状部材に、内燃機関から受けた熱を効率よく熱放射できる粗い面を設けたので、内燃機関用インシュレータ１、１Ａ、１Ｂの熱伝達の制御ができる。また、上記の製造方法によれば、上記の実施の形態の内燃機関用インシュレータ１、１Ａ、１Ｂを容易に製造できる。

１、１Ａ、１Ｂ 内燃機関用インシュレータ（板状部材）
２ａ エンジン（内燃機関）と反対側の表面
２ｂ エンジン（内燃機関）側の表面
２１ 基板
２２ 熱放射用部材

Claims (4)

1. 内燃機関の一部又は全部を覆う内燃機関用インシュレータを、基板の両面又は片面に熱放射用部材を積層又は被覆した板状部材で構成し、前記板状部材の表面の一部又は全部を、ＪＩＳ規格Ｂ０６０１（２００１）の面粗度で、中心線平均粗さ（Ｒａ）が、３μｍ〜２５μｍの範囲にある粗い面に形成すると共に、前記粗い面の面粗度を前記板状部材の場所によって変化させて形成したことを特徴とする内燃機関用インシュレータ。
2. 前記板状部材を、異なる種類の金属材料からなる少なくとも前記熱放射用部材よりも強度の高い前記基板と、少なくとも前記基板よりも熱伝導率が高くて熱拡散し易い熱放射用部材により形成したことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用インシュレータ。
3. 前記粗い面を内燃機関と反対側の表面に形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関用インシュレータ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関用インシュレータを、エッチング処理により前記粗い面を形成して製造することを特徴とする内燃機関用インシュレータの製造方法。

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