JPH0132189B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関用排気ガス系機器の製造法に
関するものである。

内燃機関の排気マニホルド或いはこれに続くエ
キゾーストパイプ、マフラなどの排気系機器は鋳
鉄製或いは軟鋼製とするのを普通とするが、特に
その内面は高温の排気ガスに接するために長期の
使用に耐えることができないという難点があり、
また、断熱性に乏しいことも難点であつた。そこ
で、その耐食性、耐酸化性を向上させて長期耐用
できるように金属製機器本体の内面に琺瑯層を形
成することも試みられているが、琺瑯層は長期耐
用できるに十分な厚さとすることが困難であるほ
か高温にさらされることによつて部分的に剥離す
る難点があり、他方、機器本体をセラミツク材よ
りなるものとしてその外側を金属で鋳包んだもの
も提案されているが、鋳包んだ金属とセラミツク
材との熱膨張、熱収縮の差によつてセラミツク材
に亀裂を生じやすいという難点があり、何れも長
期の使用に耐えず、もちろん断熱性の向上は期待
できないところである。

本発明は前記のような従来のものにみられるよ
うな難点がないうえ断熱性においても向上した内
燃機関用排気ガス系機器を容易に提供することを
目的としたものであつて、第１の発明は高熱の排
気ガスに接する金属製機器本体の内面に耐火物原
料粒子と無機質結合材とフリツトの混和物よりな
る泥漿を付着させて耐熱被覆層を形成し、続い
て、該耐熱被覆層が湿潤状態にある間にその表面
に耐火断熱材粒子を付着させて耐火断熱層を形成
し、次いで、前記耐熱被覆層を固化させたうえ該
耐火断熱層の表面に耐火物原料粒子と無機質結合
材とフリツトの混和物よりなる泥漿を付着させて
耐熱被覆層を形成させることを特徴とするもので
あり、第２の発明は高熱の排気ガスに接する金属
製機器本体の内面に耐火物原料粒子と無機質結合
材とフリツトの混和物に耐熱性フアイバー片を加
配した泥漿を付着させて耐熱被覆層を形成し、続
いて、該耐熱被覆層が湿潤状態にある間にその表
面に耐熱性フアイバー片を加配した耐火断熱材粒
子を付着させて耐火断熱層を形成し、次いで、前
記耐熱被覆層を固化させたうえ該耐火断熱層の表
面に耐火物原料粒子と無機質結合材とフリツトの
混和物に耐熱性フアイバー片を加配した泥漿を付
着させて耐熱被覆層を形成させることを特徴とす
るものである。

本発明の第１の発明は鋳鉄或いは鉄合金などの
金属で製造した通常の内燃機関用排気ガス系機器
の高熱の排気ガスに接する金属製機器本体の内面
に先ず耐火物原料粒子と無機質結合材とフリツト
の混和物よりなる泥漿を付着させて耐熱被覆層を
形成するものであるが、該泥漿の組成分である耐
火物原料粒子としては、珪砂或いはアルミナ、シ
ヤモツト、シリカフラワー、ジルコン、ジルコン
フラワーなどの従来耐火物の製造原料として知ら
れたものの粒子が適当に使用でき、また、無機質
結合材としては、リン酸アルミニウム、リン酸マ
グネシウム、エチルシリケート、コロイダルシリ
カ、水ガラスなどが適当に使用できるが、このよ
うな耐火物原料粒子と無機質結合材にさらにフリ
ツトを加えた混和物を泥漿としたものは無機質結
合材の発揮する接着力によつて金属製機器本体の
内面に対して容易に付着させることができ、ここ
に均一な耐熱被覆層が形成されるものである。そ
こで、続いて該耐熱被覆層が湿潤状態にある間に
その表面に耐火断熱材粒子を付着させるものであ
るが、該耐火断熱材粒子としては発泡シリカ、パ
ーライトその他の適当な無機質断熱材の粒子が使
用でき、このような耐火断熱材粒子は湿潤状態に
あつて未だ接着力を発揮する前記泥漿の無機質結
合材によつて耐熱被覆層の全面に接触させるだけ
で容易に付着し、耐火断熱層が形成されるもので
ある。次いで、前記耐熱被覆層が固化した後はそ
の表面に固着一体化された状態となつている耐火
断熱層の表面に前記泥漿と同様耐火物原料粒子と
無機質結合材とフリツトの混和物よりなる泥漿を
付着させて最初の耐熱被覆層と同様の耐熱被覆層
を形成させれば、ここに高熱の排気ガスに接する
金属製機器本体の内面に前記のような耐熱被覆層
と耐火断熱層と耐熱被覆層との三層が一体化して
積層された内燃機関用排気ガス系機器が得られる
ものである。そして、このようにして得られた内
燃機関用排気ガス系機器はその高温の排気ガスに
接する金属製機器本体の内面に一体化して積層さ
れた前記のような中間を耐火断熱層とする内層の
耐熱被覆層と外層の耐熱被覆層によつて使用時に
おいて接する内燃機関の高温の排気ガスによる直
接の熱影響を阻止され、該各層もその優れた耐食
性、耐酸化性によつて排気ガスによる影響がない
ために常に適正にその機能を発揮できるものであ
つて、しかも、前記内層と外層の耐熱被覆層は使
用間における高温の排気ガスによる熱影響によつ
ても固着力を失うことがないものであつて、これ
は混在するフリツトが高温において逐次溶融して
耐火物原料粒子間および耐火断熱材粒子間に浸透
することにより固着状態を強化する結果と考えら
れ、また、前記耐熱被覆層はその組成から鋳鉄或
いは鉄合金などよりなる金属製機器本体との熱膨
張、熱収縮の差が比較的小さいために亀裂の発生
や剥離現象がなく、長期に亘つて損傷なく使用で
きるものである。さらに、前記内層と外層の耐熱
被覆層の中間にある耐火断熱層は外層の耐熱被覆
層に接して通過する高温の排気ガスの熱が内層の
耐熱被覆層に伝導することを防止するために排気
ガスの温度低下が避けられ、その結果、附設され
る排気ガス浄化用の触媒の機能を低下させること
もないものである。しかも、耐熱被覆層および耐
火断熱層の構成材料は何れも安価なものであり、
また、このような耐熱被覆層と耐火断熱層を形成
するには、これらを金属製機器本体の中空部に順
次流し込むような簡単な手段によつて容易に均一
な薄層として付着させて形成できるために安直に
量産できるものである。

しかして、内燃機関用排気ガス系機器の種類に
よつて前記のような耐熱被覆層および耐火断熱層
の効果をより高く向上させる必要がある場合に
は、前記外層の耐熱被覆層の表面に前記耐火断熱
層と同材の耐火断熱層および前記耐熱被覆層と同
材の耐熱被覆層を順次反復して所要層形成させれ
ばよいものである。

次に、本発明の第２の発明は前記第１の発明に
おいて耐熱被覆層を形成させるために使用する耐
火物原料粒子と無機質結合材とフリツトの混和物
よりなる泥漿にさらに適量の耐熱性フアイバー片
を加配した泥漿を使用するとともに耐火断熱層を
形成させるために使用する耐火断熱材粒子にさら
に適量の耐熱性フアイバー片を加配したものを使
用するものであつて、該耐熱性フアイバー片とし
てはセラミツクフアイバー或いはステンレス鋼フ
アイバー、カーボンフアイバーなどの長さ0.5〜
５mm程度のものが好適であるが、このような耐熱
性フアイバー片は形成される耐熱被覆層において
はその耐衝撃性を増大させ、耐火断熱層において
はその断熱性を増大させるものである。

このような耐熱性フアイバー片を加配した耐火
物原料粒子と無機質結合材とフリツトの混和物よ
りなる泥漿を前記第１の発明におけると同様に金
属製機器本体の内面に付着させて耐熱被覆層を形
成し、続いて、該耐熱被覆層が湿潤状態にある間
にその表面に耐熱性フアイバー片を加配した耐火
断熱材粒子を付着させて耐火断熱層を形成し、次
いで、前記耐熱被覆層を乾燥固化させたうえ該耐
火断熱層の表面に耐火物原料粒子と無機質結合材
とフリツトの混和物に耐熱性フアイバー片を加配
した泥漿を付着させて耐熱被覆層を形成させるこ
とを前記第１の発明と同様に行えば、ここに高熱
の排気ガスに接する金属製機器本体の内面に耐熱
被覆層と耐火断熱層と耐熱被覆層との三層が一体
化して積層された内燃機関用排気ガス系機器が得
られるものであり、そして、得られたものは前記
第１の発明によつて得られるものよりも耐熱被覆
層の耐衝撃性が優れ、耐火断熱層の断熱性が優れ
たものとなるものである。そして、内燃機関用排
気ガス系機器の種類によつて前記のような耐熱被
覆層および耐火断熱層の効果をさらに高度のもの
とする必要がある場合には、前記外層の耐熱被覆
層の表面に前記耐火断熱層と同材の耐火断熱層お
よび前記耐熱被覆層と同材の耐熱被覆層を順次反
復して所要層形成させればよいものである。

本発明は以上の説明によつて明らかなように、
従来の鋳鉄製の内燃機関の排気マニホルド或いは
これに続く軟鋼製のエキゾーストパイプ、マフラ
などの排気系機器の欠点としたところを解消して
長期の使用に耐えるものとしたうえ安直に提供で
きるものであつて、工業的価値きわめて大なもの
である。

実施例の１ 内燃機関用排気ガス系機器としての鋳鉄製の曲
りパイプ（内径40mm）の内面をサンドブラスト法
により研掃したうえ耐火物原料粒子としてのジル
コンフラワー（325メツシユ）60重量部と無機質
結合材としてのコロイダルシリカ（10％水分散
液）30重量部とフリツト10重量部の混和物よりな
る泥漿を流し込んで充満させ、後該泥漿をパイプ
内から排出することにより均一な厚さの耐熱被覆
層を付着形成させる。続いて、該耐熱被覆層が湿
潤状態にある間に発泡シリカ（50メツシユ）50重
量部とパーライト10重量部とシヤモツト（50メツ
シユ）40重量部の混和物よりなる耐火断熱材粒子
をパイプ内に充満したうえ排出させ、該耐火断熱
材粒子が湿潤状態の前記耐熱被覆層に均斉に付着
した耐火断熱層を形成させる。そこで、約250℃
で乾燥して前記耐熱被覆層を固化させれば、ここ
に最初の泥漿によつて形成された内層の耐熱被覆
層の表面に前記耐火断熱層が固着一体化された状
態となるから、次いで、前記最初の泥漿と同じ泥
漿を流し込んで充満させた後該泥漿をパイプ内か
ら排出することにより均一な厚さの耐熱被覆層を
外層として付着形成させ、ここに中間を耐火断熱
層として内層および外層の耐火物原料粒子と無機
質結合材とフリツトの混和物よりなる耐熱被覆層
の三層が積層一体化したものとして曲りパイプの
内面に剥離のおそれなく固着した製品となる。

なお、必要に応じて前記外層の耐熱被覆層の表
面に前記耐火断熱層と同材の耐火断熱層および前
記耐熱被覆層と同材の耐熱被覆層を順次反復して
所要層形成させる場合には、前記と同じ泥漿およ
び耐火断熱材粒子を使用して同様の操作を反復す
る。

しかして、前記曲りパイプの内面の層を約３mm
厚さに均一に形成したものは形成しないものと同
一条件下に内燃機関の排気ガスに対する比較試験
を行つた結果、層を形成しないものがその内面に
腐食の現象を検知できる時点において本発明の場
合には腐食の現象は全くみられなかつた。

実施例の２ 通常の排気マニホルドの内面をサンドブラスト
法により研掃したうえジルコンフラワー（325メ
ツシユ）55重量部とコロイダルシリカ（10％水分
散液）30重量部とフリツト10重量部の混和物に耐
熱性フアイバー片としての長さ0.5mm〜５mmのセ
ラミツクフアイバー片を加配した泥漿を流し込ん
で充満させ、後該泥漿を排気マニホルド内から排
出することにより均一な厚さの耐熱被覆層を付着
形成させる。続いて、該耐熱被覆層が湿潤状態に
ある間に発泡シリカ（50メツシユ）40重量部とパ
ーライト10重量部とシヤモツト（40メツシユ）40
重量部に長さ0.5〜５mmのセラミツクフアイバー
片10重量部を加配した混合物よりなる耐火断熱材
粒子を充填したうえ排出させて該耐火断熱材粒子
が前記湿潤状態の耐熱被覆層に均斉に付着した耐
火断熱層を形成させる。次いで、前記耐熱被覆層
を乾燥固化させた後前記最初の泥漿と同じ泥漿を
流し込んで充満させたうえ該泥漿を排出すること
により均一な厚さの耐熱被覆層を外層として付着
形成させて製品とする。

しかして、前記排気マニホルドの内面の層を約
５mm厚さに均一に形成したものは通常の排気マニ
ホルドと同一条件下に内燃機関の排気ガスに対す
る比較試験を行つた結果、通常の排気マニホルド
がその内面に腐食の現象を検知できた時点におい
て全く異状が認められず、高熱の排気ガスに対す
る断熱性にも優れた結果を示した。

実施例の３ 実施例の２における泥漿の組成に代えてジルコ
ンフラワー（325メツシユ）60重量部と無機質結
合材としての第１リン酸アルミニウム（50％水溶
液）20重量部とフリツト10重量部と長さ0.5mm〜
５mmのセラミツクフアイバー片10重量部よりなる
泥漿をもつて実施例の２と同様に耐熱被覆層を形
成し、他方、耐火断熱材粒子としてのパーライト
30重量部のほか前記第１リン酸アルミニウムと反
応して硬化させる硬化剤としてのマグネシア
（200メツシユ）15重量部、耐火材としてのシヤモ
ツト（400メツシユ）45重量部と長さ0.5mm〜５mm
のセラミツクフアイバー片10重量部を加配したも
のをもつて耐火断熱層を実施例の２と同様に形成
して製品とする。この製品は実施例の２の製品と
同様の優れた試験結果を示した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高熱の排気ガスに接する金属製機器本体の内
   面に耐火物原料粒子と無機質結合材とフリツトの
   混和物よりなる泥漿を付着させて耐熱被覆層を形
   成し、続いて、該耐熱被覆層が湿潤状態にある間
   にその表面に耐火断熱材粒子を付着させて耐火断
   熱層を形成し、次いで、前記耐熱被覆層を固化さ
   せたうえ該耐火断熱層の表面に耐火物原料粒子と
   無機質結合材とフリツトの混和物よりなる泥漿を
   付着させて耐熱被覆層を形成させることを特徴と
   する内燃機関用排気ガス系機器の製造法。 ２ 高熱の排気ガスに接する金属製機器本体の内
   面に耐火物原料粒子と無機質結合材とフリツトの
   混和物に耐熱性フアイバー片を加配した泥漿を付
   着させて耐熱被覆層を形成し、続いて、該耐熱被
   覆層が湿潤状態にある間にその表面に耐熱性フア
   イバー片を加配した耐火断熱材粒子を付着させて
   耐火断熱層を形成し、次いで、前記耐熱被覆層を
   固化させたうえ該耐火断熱層の表面に耐火物原料
   粒子と無機質結合材とフリツトの混和物に耐熱性
   フアイバー片を加配した泥漿を付着させて耐熱被
   覆層を形成させることを特徴とする内燃機関用排
   気ガス系機器の製造法。