JPH01267312A - 発熱型渦流室の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野］ 末完１月は、例えばディーゼルエンジン等内燃機関に於
て、圧縮工程時に圧縮空気を流入させて渦流を発生させ
、この中に噴射した燃料を渦流により混合させて燃焼さ
せる渦流室をセラミンクにより製造する方法に関し、特
にセラミック壁面内にヒータを埋設して渦流室側面を加
熱することにより始動時の石火性を向トさせる発熱型渦
流室の製造方法に関する。

［従来技術とその３′Ｍ］ 従来より、ディーゼルエンジン等に於て、着火性及び燃
焼性を高める為に渦流室（副室）を設けたものがある。

この渦流室には、通常、冷寒始動時に於る燃料の気化を
促進ごせて着火性を高める為にグロープラグが設けられ
ている。

このような渦流室を設けたものの短所として、低速時（
始動時及び低回転詩）には渦流が弱（着火遅れが大きい
ということが上げられるが、グロープラグはその機能を
有効に発揮する為に渦流室内に突出して設けなければな
らず、これが渦流室内での渦流の生成の妨げになって低
速時の着火性を一層悪化させる要因となっていた。

この九、特開昭５４−８９１．３６号公報開示の如く、
渦流室を絶縁性及び耐熱性の高いセラミックにより形成
すると共に、その内部にタングステン又はモリブデン等
により形成された発、＠線材（ヒータ）を埋設し、渦流
室壁面を加熱するよう構成したものがある。

このようなセラミックによる渦流室の形成は、まず、圧
粉成形型に窒化ケイ素等のセラミック材料をヒータを所
定位置にｊ！設して充填し、所定の圧力で加圧して圧粉
成形体を形成する０次に、この成形体をプレス型に挿置
し、所定の圧力で加圧すると共に所定の温度で加熱焼結
して形成される。そして、成形後の成形体の外壁を切削
加工してヒータの両端部を露出させ、該露出されたヒー
タ端部の夫々に銅やニッケル等により形成された電極板
を、高融点（略１０００℃位）のろう材（金ろう又はパ
ラジウムろう等）によって導通可ｆＥに接合して作られ
る。

しか１〜乍ら、上記の如きプレスによる成形では、複雑
な形状の成形には不向さであって単純な形状のものしか
成形できず、内部の形状寸法が微妙に燃焼に影響する渦
流室に於ては加工代が増加することとなって製造コスト
がかかるという問題ある。又、ディーゼルエンシンポ転
中高温（５００〜７００℃）にさらされる為、電極板及
びろう材が酸化して導通不良を生じたり電極板が剥がれ
るといった問題があるものである。従って、耐久性及び
信頼性に欠けるものであった。

［発明の１的］ 本発すｊはＬ記の如き事情に鑑み、渦流室構成部材を射
ｕ１成形により成形ｎ（能とすると共に、′電極板の酸
化による不具合の発生することのない、耐久性及び信頼
性の高いセラミックによる発８型渦流室の製造方法の提
供、を目的とする。

［発明の構成］ 上記目的達成の為、本発明に係る発熱型渦流室の製造方
法は１通電発熱部材を埋設した渦流室構成部材を、有機
バインダを含むセラミック材料により通電発熱部材を埋
設して成形し、該渦流室構成部材成形体を通電発熱部材
両端が露出するよう切削した後、該切削部分に導電性セ
ラミック層を杉成し、渦流室構成部材成形体中に含まれ
る有機バインダを脱脂した後、焼結するものである。

このように、電極板を導電性セラミックにより形成する
ことにより、電極板の耐酸化性及び耐熱性が向上するも
のである。

［発明の実施例］ 次に、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

まず、発熱型渦流室の縦断面図である第１図、及びその
Ｌｌ−ＩＩ断面図である第２図により、本発明に係る発
熱型渦流室の製造方法により成形される発熱型渦流室を
説明する。

渦流室２０は、セラミックにより上部ブロック２１及び
下部ブロック２２の上下二分割として形成されている９
両ブロック２１−２２は金属製のリング２４内に焼嵌め
により嵌合して一体化され、このリング２４の外周がシ
リンダヘッド２５の所定位置に嵌合設置される。

下部ブロック２２内には、周方向にタングステン発熱線
により形成されたヒータ２３が埋設されており、該下部
ブロック２２が即ち通電発熱部材を埋設した渦流室４Ｊ
ｉ成部材である。

下部ブロック２２は、成形後の加工により露出された埋
設ヒータ２３の両端部に、Ａ”　／／電極２３Ａ争２３
Ｂが固着され、該電極２３Ａ・２３Ｂからヒータ２３に
通電されて渦流室壁面２２Ａが加熱されるようになって
いるものである。又、下部ブロック２２の底部（形成す
る渦流室の底）には、噴口２２Ｂが形成されており、該
噴ｔ１２２　Ｂから燃焼ガスがシリンダ２６内に噴出す
るものである。

この′ｉＪ１電発熱電材熱部材した渦流室構成部材であ
る下部ブロック２２を、本発明に係る発熱型渦流室の製
造方法により成形する。

その製造工程を第３図に示す。

まず、射出成形装置に装着した射出成形用の金型内にヒ
ータを配置し、原料粉末に助剤を加えて混合粉砕して所
定の粒度としたものにバインダを加えて混練した射出材
料を射出成形して成形品をず！ｌる。（成形工程１） 次に、ヒータの両端部を露出させるべく、ヒータの両端
部に該当する成形品の外面を所定量切削加工しく加工工
程２〕、この加工面に導電性セラミ−７りを溶射して（
溶射工程３）溶射被膜により電極板を形成する。

そして、所定の圧力及び温度でパインタを熱分解させて
除去（脱脂［程４）した後、焼結（焼結工程５）し、仕
上加工（仕上加工工程６）して所定の形状として組付け
られる（Ｍ１付は工程７）ものである。

次に、上記各１：程を順を追って本実施例を詳説する。

第４図及び第５図により成形工程ｌを説明する。

本射出成形に用いる金型は、図示の如く、固定金型１１
と可動金型１２、及び該可動金型１２にスライド可能に
嵌合したスライドビンである噴口ピン１３とにより構成
されている。固定金型１１とｎ１動金型１２との間には
、成形品である下部ブロー、り２２と同形状の空間（成
形室１４）が形成され、この成形室１４内に射出材料が
ゲート１５を介して圧入充填されて成形されるものであ
成形は、−吹成形と二次成形の二度に亙って行なわれる
。

一次成形は、第４図（Ａ）、（Ｂ）に示す如く、可動金
型１２の成形室１４内に円筒状の外周スリーブ１２Ａを
嵌合し、該外周スリーブ１２Ａの内周に沿って円周方商
略２７０°にヒータを配置して行なう。

外周スリーブ１２Ａは、所定位置に於て軸方向を分割面
として周方向に２分割されており、その分割面にヒータ
２３の両端部を挟持させることにより、成形室１４内の
所定位置にヒータ２３が保持されるようになっている。

このようにして成形を行ない、所定位置にヒータ２３が
埋設された一次成形品２２１を形成する。この時点では
、ヒータ２３は該−次成形品２２１の外壁に面して埋設
されている。

この−次成形次の射出材料の配合比は、下記の通りであ
る。

セラミック粉末Ｈ５ｉ３Ｎ４　８３ｗｔ％バインダ：ア
クリル樹＃；３　ｗ　ｔ％ＥＶＡ　　　　　　　　２ｗ
ｔ％ （エチレン−酢酸ビニル　共重合体） ワックス　　　　１２ｗｔ％ 次に、第５図ｆ、’Ａ＞　、ＣＢ）に示す如く、外周ス
リーブ１２Ａを外して該スリーブ１２Ａ相当部分に射出
材料を射出して二次成形を行ない、二次成形品２２２と
する。この二次成形品２２２を第５図（Ａ）に示す。こ
れによりヒータ２３は成形品の所定位置に埋設されるこ
ととなる。

二次成形は、−次成形品２２１を一旦港型し、可動金型
１２の成形室１４内から外周スリーブ１２Ａを外した後
再度可動金型１２内にセットして行なうが、この時、−
次成形品２２１を可動金）！！１２内に位置決めすると
共に二次成形の成形圧に：耐えるよう、噴ロビュ／１３
を利用する。即ち、−次成形品２２１をｔ５度可動金型
１２内にセットする際に、−次成形品２２１を数十度に
加熱して（冷却状態では収縮している為嵌合不俺）その
噴＋１２２　Ｂを噴口ピン１３に嵌合させてセットす尚
、射出材料は上記−吹成形の際と同様である。

この二次成形品２２２を、加工工程２に於て第６図（Ｂ
）に示す如くヒータ２３の両端部と対応する部分の外周
を所定量平ら切削加工（図中Ｘ部）してヒータ端部２３
Ｃを露出させ、溶射工程３に於てこの加工部分に導電性
のセラミック材料により電極２３Ａ・２３Ｂとなるべき
溶射被膜をプラズマ溶射により形成する。

この溶射に供するセラミック材料の条件としては、 （１）溶射回部な（分解しない）粉末であること。

（２）エンジン運転中の使用温度域（５００〜７００℃
）で耐酸化性及び耐熱性を有すること。

（３）比電気抵抗がｌＸｌ０−２Ω以下であること。

（４）成形体の焼結時に分解しないこと。

（Ｓｉ：＋Ｎａの場合で、 １６５０〜１８００℃、Ｎ２雰囲気） このような条件を満たすものとして、 ＳｉＣ（９０〜１０　ｖｏＨ）　−ＺｒＢｚ（９０〜１
０　ｔｏ！％）ＳｉＣ（９０〜１０　ｖａｌＸ　）　−
Ｔｉｌｌｂ　（９０〜１０　ｖａｌＸ）ＳｉＧ　　（９
０〜１０　ｖｏｌＸ　）　−ＭＯＢ２　（９０〜１０　
ｖａｌＸ）ＳｉＧ　　（９０〜１０　ｖｏｌＸ　）　−
ＴｉＮ　　（９０〜１０　ｖａｌＸ）等のＳｉＣとホウ
化物・窒化物・炭化物の混合粉末が使用できる。ここで
は、５ｉＣ（６０マ０１％）に上記種々の添加粉末を混
合したものを使用した。第７ＵＡにこれら溶射粉末によ
る溶射被膜の、９００℃に於る酸化時間と酸化Ｐａ量の
関係を示す。溶射粉末は、ボールミルにより溶媒中で２
０時間混合し、その後スプレードライヤーで粒経１０〜
５０ｐｍに造粒したものを用いた。

プラズマ溶射の条件は、Ａｒ＋８２ガスを用い。

Ａｒ　　−次圧：　ｌ　００　ｐｓｉ　（＝　７ｋｇｆ
／ｃｍ２　）Ｆｆｉｒｊｃ：　８０　５ｃｆｈ Ｈ２−次圧：　５０　ｐｓｉ（＝　３　、５ｋＨｆ／ｃ
ｍ２　）流星　：　Ｉ　５　５ｃｆｈ 出力　３４ＫＷ ノズル−成形体距離　７５ｍｍ である。

尚、この溶射は、脱脂工程４より前に行なわなければな
らない、即ち、溶射される成形体（１に、形品２２２）
は７ヘインダを含イ１して強度を有している必要があり
、脱脂後に溶射を行なっても、成形体に強度がない為に
溶射不衡である。

溶射被膜により電極を形成した成形体に含有するバイン
ダを１次の脱脂工程４で熱分解して除去する。

脱脂条件は。

雰囲気　　＋Ｎ２　５ａｔ哀 最高温度　：６００℃×５時間 昇温　　　：１０℃／ｈｒ その後、焼結工程５により、常圧又は熱間静水圧焼結炉
により焼結する０本実施例では、下記条件の常圧焼結を
行なった。

雰囲気　　ＨＮ２７ａＬ層 最高温度　：１７００’ＣＸ２時間 昇温　　　：ｌＯ℃／ｌｌ１ｎ 前工程である脱脂工程４でバインダが分解除去されるこ
とによりポーラスとなった成形体は、この焼結工程５に
より収縮して高密度化するが、同時に溶射被膜による電
極も高密度化される。即ち、脱脂された成形体とプラズ
マ溶射による溶射木様の密度は略等しく、従って、両者
共同様な収縮率で収縮することとなり、に力の発生もな
く良好な状態で高密度化されるものである。

焼結終了後の成形体は、第６図（Ｃ）の如き所定の形状
に仕」二加工ぎれ、所定の部材（リング２４）に組付け
られるものである。

上記の如く形成された導電性セラミック電極２３Ａ・２
３Ｂの耐酸化試験を、９００℃で２４時間行なった結果
、耐酸化性及び耐熱性に何ら問題は黒いものであった。

同時に試験した、Ｚ「８２　、　ＳｉＣ、ＴｉＢ２　、
　ＭｏＢ２　、　ＴｉＮ等を単体で用いたものでは、耐
酸化性が悪く、適用不可能であった。

尚、導電性セラミ・、りの溶射による電極の形成は、射
出成形体に限定されるものではなく、セラミック粉末に
樹脂ワックス等の有機物をバインダーとして添加したも
のであれば、金型成形体及び鋳込み成形体等でも可能な
ものである。又、上記実施例ではセラミック原料がＳｉ
３Ｎ＊のものに適用したが、アルミナ、ムライト等の電
気絶縁性を有するセラミックにも適用可能なものである
。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係る発熱型渦流室の製造
方法によれば、渦流室構成部材が射出成形により成形可
ス尉となる。

又、脱脂工程前に導電性セラミックにより電極を形成し
、その後脱脂及び焼結を行なうようにした為、良好に成
形できると共に電極板の酸化による不具合が発生するこ
ともなく、耐久性及び信頼性の高いセラミックによる発
熱型渦流室を低コストで製造できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は未発明に係る発熱型渦流室の製造方法により製
造される発熱型渦流室の縦断面図であり、第２図はその
■−■断面図、第３図は製造］［程のブロック図、第４
図（Ａ）ば−次成形時の金型の縦断面図、第４図（Ｂ）
はそのＩＶ−ＩＶ断面図、第５（Ａ）は二次成形時の金
型の縦断面図。 第５ｒ＆　（Ｂ）　はそのＶ−Ｖ断面図、第６図（Ａ）
〜（Ｃ）は各工程に於る成形体の斜視図、第７図は溶射
粉末による溶射被膜の酸化時間と酸化増量の関係を示す
グラフである。 ２０・・・渦流室 ２２・・・下部ブロック（渦流室構成部材）２３・・・
ヒータ２３（通電発熱部材）２３Ｃ・・・ヒータ端部 （通電光８部材の両端） Ｘ・・・切削部分 第１図 第２図 ３Ｂ　２４ 第３図 第　４　図（Ａ） 第　４　図（Ｂ） 第　５　図（Ａ） 第　５　図（８） 第　６　図（Ａ） 第　６　図（Ｂ） 第　６　図（Ｃ） 第７図 時間（ｈｒ） 手続補正書（方式） １．＠件の表示 昭和６３年特許願第９６６１３号 ２、発明の名称 発熱型渦流室の製造方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ株式会社 ４、代理人 〒２０６　　東京都多摩市鶴牧１−２４−１昭和６３年
７月２６日（発進口） 「３、発明の詳細な説明」を挿入する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 通電発熱部材を埋設したセラミック製の発熱型渦流室の
   製造方法であって、前記通電発熱部材を埋設した渦流室
   構成部材を、有機バインダを含むセラミック材料により
   前記通電発熱部材を埋設して成形し、該渦流室構成部材
   成形体を前記通電発熱部材の両端が露出するよう切削し
   た後、該切削部分に導電性セラミック層を形成し、前記
   渦流室構成部材成形体中に含まれる前記有機バインダを
   脱脂した後、焼結すること、を特徴とする発熱型渦流室
   の製造方法。