JPH0339236Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は耐火断熱構造に係り、特に複数枚の薄
板状の断熱材を母材表面に重ね合わせて設けるよ
うにした耐火断熱構造に関するものである。

［従来の技術］ 断熱性或いは耐食性等の低い部材の表面を、そ
れらの特性に優れた材質のもので被覆することは
古くから行われている。しかして、近年、各種の
セラミツクス材料の改良が行われており、このセ
ラミツクスを用いて金属部材等の各種の部材表面
を被覆することもしばしば行われるようになつて
きた。セラミツクスを用いて部材表面を被覆する
方法としては、溶射の他CVDやPVD等の気相蒸
着法が広く用いられている。

また、セラミツクスの板状部材を接着剤やろう
材を用いて接合する方法も行われている。

［考案が解決しようとする問題点］ 上記従来の方法のうち、CVDやPVD等の気相
蒸着法では、膜厚の大きな断熱層を作成すること
は困難であり、仮に作成し得たとしても極めて長
時間を要し、コスト高のものとなる。

溶射法では厚くコーテイングした場合、熱応力
によりひび割れなどが生じ易くなり、信頼性に欠
ける。また溶射法では、加熱したときに溶融状態
となる粉粒物を含む物質でなければコーテイング
し得ないので、材料選択の余地が狭い。

さらに、セラミツクスの板状部材を接着剤やろ
う材を用いて接合する方法においては、被覆層が
母材に剛に接合されるため熱膨張係数の異なる母
材を用いることが難しい。また、母材と被覆材と
の接合性をも考慮しなければならないので、材料
の組合せが限定される。

［問題点を解決するための手段］ 本考案の耐火断熱構造は、上記従来の問題点を
解決するものであつて、複数枚のセラミツクス薄
板を積層し、セラミツク繊維、高融点金属繊維及
びセラミツクコーテイングを施した高融点金属繊
維よりなる群から選ばれる１種又は２種以上の縫
合繊維で縫い合わせてなる断熱積層体を、母材の
表面に付着させてなり、かつ、該断熱積層体の表
面が気相蒸着セラミツク層で被覆されていること
を特徴とする。

［作用］ 本考案においては、断熱積層体はセラミツクス
薄板を複数枚重ね合せ、かつ耐熱性の高い縫合繊
維で縫い合せたものであるので、各層の厚さが薄
くなり、熱応力、熱衝撃応力が小さくなる。ま
た、各層の材質を、それらの接着剤やろう材との
なじみを考慮することなく自由に選定することが
できる、母材と接合される最下層の薄板において
は、母材との温度差が小さいので、母材との熱膨
張係数の差により生ずる界面の応力が小さくなる
等の作用が奏される。

また、このような断熱積層体の表面が気相蒸着
による緻密で高純度のセラミツクス層で被覆され
ているため、著しく優れた耐火性、耐食性、機械
的特性を確保することができる。

［実施例］ 以下図面を参照して実施例について説明する。

第１図は本考案の実施例に係る耐火断熱構造を
示す模式的な断面図であり、母材１の上に断熱積
層体２が接着等の手段により接合されている。こ
の断熱積層体２はセラミツクス薄板３を複数枚
（実施例においては７枚）重ね合せ、かつセラミ
ツクフアイバー等の縫合繊維４で縫い合せたもの
である。図中、５は断熱積層体２を母材１に接着
している接着剤の層を示している。

また、断熱積層体２の表面には、CVDやPVD
等の気相蒸着プロセスにより薄いセラミツクスコ
ーテイング層６が設けられており、断熱積層体２
の表面の保護を図つている。

本考案において、母材１の材質としては、特に
限定されるものではないが、各種の金属材料やセ
ラミツクス材料のうち熱伝導率の高いものなどが
好適である。

また、セラミツクス薄板３のセラミツクスとし
ては、従来から用いられてきた各種の酸化物系の
ものの他、窒化物、炭化物或いはサイアロンの如
き酸化物との組合せたものでもよい。これらのセ
ラミツクスは、緻密質のものであつても、多孔質
のものであつても、繊維あるいは粒子で強化した
ものであつてもよい。

なお、本考案においては、母材１に近いところ
に配設される薄板３ａとして、母材１と熱膨張係
数が近く、かつ母材１と接着馴染みのよい材料を
用い、中層の３ｂの部分として、断熱性のよい材
料（例えば断熱性の高い材質としたり、多孔性の
ものを用いる）とし、表面側の部分3cとして、耐
食性や耐熱衝撃性のよい材料のものを用いれば、
一層好適である。

これらのセラミツクス薄板３を縫い合せる縫合
繊維４としては、各種のセラミツクスフアイバー
や、高融点金属の繊維或いは高融点金属繊維の表
面にセラミツクスをコーテイングしたものが用い
られる。なお、高融点金属としてはタングステン
が挙げられ、この表面をコーテイングするセラミ
ツクスとしては炭化珪素などが挙げられる。

接着層５を構成するものとしては、各種の無機
接着剤の他、ろう材等をも用いることができる。
また、本考案のおいては、母材１と接する側に配
設されたセラミツクス薄板３の母材接触面側に凹
凸を設け、一方母材１の表面にこの凹凸と嵌まり
合う凹凸を設け、断熱積層体２と母材１との結合
力を高めるようにしてもよい。なお、このような
凹凸の嵌合による結合力が十分に高い場合には、
接着剤等を用いなくともよい。また、複数の断熱
積層体２を貼着する場合は、第２図に示すよう
に、各断熱積層体２の間にシリカ、アルミナなど
の繊維成形体７を配材し、母材１と接着等により
接合すれば良い。この繊維成形体７の表面にも、
コーテイング層６を設けるのが好ましい。

本考案において、CVDやPVD等の気相蒸着プ
ロセスによつて形成されたセラミツクスコーテイ
ング層６としては、耐食性や耐熱衝撃性の優れた
セラミツクスよりなるものであることが好まし
い。

本考案において、セラミツクス薄板３同士を縫
い合せるピツチは、耐火断熱構造の用途により異
なる。例えば、主として断熱積層体２の厚さ方向
に圧縮力が作用する場合には、縫い合せのピツチ
を大きくとつてもよい。また、主として断熱積層
体２の層の面方向に外力が作用する、或いは断熱
積層体２を母材１から引き剥がす方向に力が作用
する場合には、縫い合せのピツチを小さくする。
なお、縫い合せに用いる縫合繊維の縫い始めの部
分及び縫い終りの部分は、セラミツクス薄板３に
接着したり、或いは結び目を作るなどして止めて
おけばよい。

このように構成された耐火断熱構造は、内燃機
関のピストンクラウンの断熱やシリンダヘツドの
断熱に用いるに極めて好適である。勿論、従来か
ら断熱構造が採用されている燃焼炉等の内壁面に
用いることも可能であることは明らかである。

［発明の効果］ 以上詳述した通り、本考案の耐火断熱構造は、
複数枚のセラミツクス薄板の耐熱性の縫合繊維で
縫い合せ、これを母材の表面に付着させ、更に表
面に気相蒸着セラミツクコーテイング層を形成し
たものであるので、次のような優れた効果を有す
る。

各層の材質を任意に選定し組合せることがで
きる。

各層の厚さを薄くし、熱応力や熱衝撃応力を
小さくすることができる。

母材と接合される層と母材との温度差が小さ
くなるので、母材との熱膨張差により生ずる界
面の応力が小さくなる。

セラミツクス薄板が相互に耐熱性の縫合繊維
で縫い合わされているので、断熱積層体が脱落
したり剥離したりすることが防止される。

表面に気相蒸着セラミツクスコーテイング層
が形成されているため、耐火性、耐食性、機械
的特性等に著しく優れる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本考案の実施例に係る耐火
断熱構造を示す模式的な断面図である。 １……母材、２……断熱積層体、３……セラミ
ツクス薄板、４……縫合繊維、５……接着層。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 複数枚のセラミツクス薄板を積層し、セラミツ
   ク繊維、高融点金属繊維及びセラミツクコーテイ
   ングを施した高融点金属繊維よりなる群から選ば
   れる１種又は２種以上の縫合繊維で縫い合わせて
   なる断熱積層体を、母材の表面に付着させてな
   り、かつ、該断熱積層体の表面が気相蒸着セラミ
   ツク層で被覆されていることを特徴とする耐火断
   熱構造。