JPS63306259A - セラミックスを用いた断熱構造 - 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 本発明はたとえばエンジンのピストンクラウン等の燃焼
室部材を断熱化するセラミックスを用いた断熱４１１造
に関する。

従来の技術 たとえば、船舶用大型ディーゼル機関の燃焼室部材を断
熱化ダる場合、セラミックスを使用づることが考えられ
る。現在開発されているセラミックスのうち、断熱性に
優れたジルコニア等は高温での衝撃性や強度が低く、一
方耐熱竹が高く、ｉ傷強度の窒化ケイ素等は断熱性が悪
い。また、耐熱合金も断熱性が悪い。

したがって、触火側の耐熱性を要求８′れる側には高温
強度に優れたセラミックスあるいは耐熱合金からなる耐
熱用材料を使用し、この耐熱用材料と金属母材の間に断
熱用セラミックスを介在させたものが提案されている。

これはたとえば第６図に示すピストンクラウンの例では
、金属母材であるピストンクラウン本体４１の上面に円
形の四部を形成し、この凹部内に扇形に分割された断熱
用セラミックス片４２が隙間なく敷き詰められて接合さ
れ、それら上面に耐熱材４３が固定金具４４により固定
されている。断熱用セラミックスが分割されているのは
、均質で広い面積の断熱用ヒラミックスがＭｎしにくい
ためである。

発明が解決しようとする問題点 しかし、上記従来の構造では、断熱用セラミックス片４
２の周縁の角部分に剥離やクラックが生じやすく、また
このセラミックス片３２の厚さ方向の温度勾配により熱
応力が生じるため、セラミックス片４２の厚さはあまり
厚くできない。したがって、断熱度を人さくできず、そ
の結￥！！レラミックス片４２とピストンクラウン本体
４１との接合部のＧＵが高くなり、接合部の強度が低下
づるものであった。

本発明はＦ記問題魚を解決して、断熱性が高くかつ強度
し充分にｊＩＩられ、苛酷＜Ｋ条ｆ［に充分耐えること
ができるビラミックスを用いた断熱４１１ｉＩ造を提供
することを１的とする。

問題点を解決σるための手段 上記問題点を解決づるために本発明は、金属母材の表面
に複数の円筒状の断熱用セラミックス体を、その軸心が
上記表面と垂直となるように接合し、これら断熱用セラ
ミックス体の上面に！！＃材を介して耐熱材を固定した
構造としたものである。

作用 上記構成において、断熱用セラミックス体が円筒状であ
るため、その中空部Ｊ３よびその周囲に空気層が形成さ
れるので、断熱性をより向上させることができるととも
に、断熱用セラミックス体の寸法や配列を変えることに
より空気層の容積を変化させて断熱度を容易に変化させ
ることができる。

また、断熱用セラミックス体を小形化することにより、
より均ａなセラミックス体を得ることができるとともに
、中空円筒形状のため、平板形状と同一温度勾配であっ
ても熱応力を減少させることができ、また断熱性の向上
になり、断熱用セラミックス体と金属母材との接合部の
４温を抑制でき、接合部の強度低下を防止できる。さら
に、金属母材との接合部の断熱セラミックス体の周縁部
は円形で角部がなく、熱応力が集中ヅる箇所がないので
接合部の断熱用セラミックス体に剥離やクラックが発生
するのを防止できる。

実施例 以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明づ。

る。

第１図〜第３図において、金属母材であるピストンクラ
ウン１の上面には環状凸部２に囲まれた断熱空間３が形
成され、この断熱空間３には所定間隔ごとに円筒状の断
熱用セラミックス体４が、その軸心がピストンクラウン
１の表面と垂直になるように立設される。

第３図に示すように、ピストンクラウン１の断熱空間３
の底面の所定位置に形成された位置決め用坪ぐり穴５の
底面に、たとえばＡｇ−Ｃｕ系のろう材６により軟金属
体７が接合♂れ、この軟金属体７の１而にたとえばＡ　
（＋−Ｃｕ−ｒ’　ｉ系のろう４４８にＪ、す、たとえ
ばジルコニアからなる断熱用セラミックス体４が接合さ
れる。上記軟金属体７はたとえば銅からなり、セラミッ
クス体４とピストンクラウン１との接合部に生じる熱応
力を緩和するもので、セラミックス体４と同径の円筒状
に形成８れる。なおこの軟金属体７は座ぐり穴５に挿入
可能な他の形状であってもよい。

」ニ記断熱用ヒラミックス体４の上面には緩衝材９を介
して耐熱材１０および環状耐熱材１１が固定金員１２に
より固定される。上記緩衝材９は、断熱用セラミックス
体４と耐熱材１０との局部的接触応力を緩和゛するため
に介在させるもので、耐熱合金の、Ｗ板または！さ混用
ガスケツｉ・もしくはｌ新ＰＡ緩罰材が使用される。ま
た、上記耐熱＋４１０には窒化ケイ素セラミックスや耐
熱合金等の高温で高強度なものが使用される。

次に作用について説明する。

ピストンクラウン１と耐熱材１０との間で、耐熱用セラ
ミックス体４の内部の空気層ａと断熱用セラミックス４
間の空気層すとが形成０れて断熱性が向上され、また筒
状の断熱セラミックス体４は下部の軟金属体７を介して
ピストンクラウン１の座ぐり穴５底而に接合されて熱応
力が緩和される。

そして、断熱用セラミックス体４と耐熱材１０の間には
緩衝材９が介装されて局部的接触応力が緩和される。さ
らに、断熱用セラミックス体４と軟金属体７の接合部に
おいて、セラミックス体４の周縁部分は円形で熱応力の
集中する角部がなく、剥離やクラックの発生が防止され
る。

第１１図（ａＨｂ）は他の実施例を示し、シリンダカバ
ー２１の内面にこの断熱４ｉｌ造を設けたもので、この
シリンダカバー２１の内周面には所定間隔ごとに座ぐり
穴２２が形成され、この外ぐり穴２２の底面に軟金属体
２３を介して円筒状の所熱川セラミックス体２４が接合
され、断熱用セラミックス体２４の上面には緩＠月２５
を介して耐熱ｖ１２Ｂが固定される。

第５図はさらに他の実施例を示し、排気弁３１の触火側
に断熱構造を設けたもので、円筒状の断熱用しラミック
ス体３２は軟金属体を介して金属母材である弁本体３１
ａに接合され、断熱用セラミックス体３２１面には緩Ｗ
Ｊ材３３を介して耐熱材３４が固定金具３５により固定
される。

発明の効果 以上に述べたごとく本発明によれば、金ａ母材の表面に
、立設された複数のＪ’ｌｖＪ状の断熱用セラミックス
体を介在させて耐熱材を固定したので、断熱用セラミッ
クス体を小形にでき、セラミックス体をより均質化でき
る。さらに、従来の５）　ｖＪされた板体状のセラミッ
クス体と同一温度勾配であっても、中空円筒状であるた
め熱応力を減少させることができるとともに、周囲の空
気層により断熱性を向上させることができ、かつ金属母
材と断熱用セラミックス体との接合部のシ？温を抑制し
て接合強度が低下するのを防止できる。また、この断熱
用セラミックス体の寸法や配列を変えることにより、セ
ラミックス体内部や周囲の空気層の容積を任意に変化さ
せて断熱部を制御ｌｖることができる。さらにまた、断
熱用セラミックス体の金属母材との接合部の周縁は、円
形で角部がなく、剥離やクラックの発生を防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の一実施例を示し、第１図はピ
ストンクラウンを示す一部切欠き斜視図、第２図は断熱
部を示す平面図、第３図（ａ）（ｂ）は断熱構造を示す
拡大分解断面図および拡大組立断面図、第４図（ａ、Ｈ
ｂ）は他の実施例のシリンダカバーを示す一部切欠き斜
視図およびイ部拡大図、第５図はさらに他の実施例の排
気弁を示す一部切欠き斜視図、第６図は従来例のピスト
ンクラウンを示す一部切欠き斜視図である。 １・・・ピストンクラウン（金Ｊｉｌ母材）、４・・・
断熱用セラミックス体、５・・・座ぐり穴、７・・・軟
金属体、９・・・！ｌｌ封材１０・・・耐熱材。゛代即
人　　　森　　本　　義　　弘 第１図 ？ 第４図 イ （ｂ） つ１ 鳴 第６図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、金属母材の表面に複数の円筒状の断熱用セラミック
   ス体を、その軸心が上記表面と垂直となるように接合し
   、これら断熱用セラミックス体の上面に緩衝材を介して
   耐熱材を固定したことを特徴とするセラミックスを用い
   た断熱構造。