(57)【要約】【課題】排気管等の熱源から発せられる熱エネルギーを放射伝熱によって受熱する能力の高い受熱部材を提供すること。【解決手段】熱源から発せられる熱エネルギーを受け取る受熱部材であって、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる基材と、基材表面がアルマイト処理された表面層からなることを特徴とする受熱部材。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源から発せられる熱エネルギーを受け取る受熱部材であって、
アルミニウム又はアルミニウム合金からなる基材と、基材表面がアルマイト処理された表面層からなることを特徴とする受熱部材。
【請求項２】
熱源の高温部分から離れた領域の放射率は、他の領域の放射率と比べて高い請求項１に記載の受熱部材。
【請求項３】
熱源の高温部分から離れた前記領域の前記表面層には、微細孔が形成されており、前記微細孔には金属が沈着されている請求項２に記載の受熱部材。
【請求項４】
熱源の高温部分に近接する領域には、基材表面がアルマイト処理されておらず基材表面が露出した領域が存在する請求項２に記載の受熱部材。
【請求項５】
前記表面層には複数の亀裂が形成されている請求項１〜４のいずれかに記載の受熱部材。
【請求項６】
前記亀裂は互いに独立している請求項５に記載の受熱部材。
【請求項７】
前記亀裂は屈曲している請求項５又は６に記載の受熱部材。
【請求項８】
前記基材の両面に前記表面層が形成されている請求項１〜７のいずれかに記載の受熱部材。
【請求項９】
金属からなる筒状の基材からなる排気管と、
前記排気管の外周面に対向する部分に配置された受熱部材とからなり、
前記受熱部材は、請求項１〜８のいずれかに記載の受熱部材であることを特徴とする排気管放熱システム。
【請求項１０】
前記排気管の前記基材の外周面上には、結晶性無機材と非晶質結合材とからなる表面被覆層が設けられている請求項９に記載の排気管放熱システム。
【請求項１１】
前記排気管の放射率が０．７８以上である請求項１０に記載の排気管放熱システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受熱部材、及び、排気管放熱システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車エンジンに接続される排気管は、燃焼ガス（排ガス）が流れることから運転時には著しく高温となる。エンジンの高負荷、高回転領域では、排気ガスの温度の上昇を抑えるために、燃料を増量することが行われているが、この場合は、燃費が悪化するとともに、排気ガスの濃度が高くなり有害物質の排出量が増加するという問題がある。
また、高温の排気ガスが流れることにより、排気管の温度が上昇すると、排気管の熱劣化を促す原因となる。
【０００３】
また、排気管内には、自動車エンジンから排出される排ガスを処理するために触媒が設けられている。例えば、三元触媒では、排ガス中に含まれる炭化窒素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）などの有害物質を浄化処理することができる。
これらの有害物質を三元触媒により効率的に処理するためには、三元触媒を所定の活性化温度に維持する必要がある。
【０００４】
しかしながら、自動車エンジンの高速運転時には、排ガスが高温となり、三元触媒の温度が排ガスの浄化処理領域を外れて有害物質を適正に浄化処理できなくなったり、三元触媒が高温の排ガスにより熱劣化してしまうことがある。
【０００５】
そのため、自動車エンジンの高速運転時において、自動車エンジンに接続される排気管の温度が上昇し過ぎないことが望まれており、排気管を適宜冷却することが望まれている。
特許文献１には、自動車エンジンに接続された排気管を適宜冷却することができるヒートインシュレータが開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−３３６９２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１は、自動車エンジンと、自動車エンジンに接続された排気管の近傍を模式的に示す分解斜視図である。
図１において、１１０はエンジンを示しており、自動車エンジン１１０のシリンダブロック１１６の頂部には、シリンダヘッド１１７が取り付けられている。そして、シリンダヘッド１１７の一方の側面には、耐熱性の高い鋳鉄からなる排気マニホールド１１１（以下、エキゾーストマニホールドともいう）が取り付けられている。
【０００８】
エキゾーストマニホールド１１１は、各気筒からの排ガスを集合させ、さらに、図示しない触媒コンバータ等に排ガスを送る機能を有する。すなわち、エンジンからの排ガスが流通する排気管として機能する。
そして、エキゾーストマニホールド１１１は、その外周面の一部がヒートインシュレータ１１８により覆われている。ヒートインシュレータ１１８は、エキゾーストマニホールド１１１の外周面と所定の間隔をもって配置されている。
【０００９】
特許文献１では、ヒートインシュレータの放射率（射出率）をエキゾーストマニホールドの放射率以上としており、放射率の関係をこのように定めることによってエキゾーストマニホールドとヒートインシュレータの間の放射伝熱量を増大させて、エキゾーストマニホールドの冷却性を向上させることができることが記載されている。
【００１０】
なお、特許文献１においては、鋳鉄からなるヒートインシュレータの放射率を向上させるために黒色の耐熱塗料を塗布することが記載されている。
【００１１】
近年、車体の軽量化等のために、ヒートインシュレータの材料としてアルミニウム又はアルミニウム合金（以下、単にアルミニウムともいう）が用いられることがある。
しかし、アルミニウムからなるヒートインシュレータがエギゾーストマニホールドの周囲を覆うように配置された場合、アルミニウムは放射率が低い材料であるため、排気管からの放射伝熱によってヒートインシュレータが受熱する受熱量はあまり多くならない。
そのため、ヒートインシュレータとしてアルミニウムを用いた場合には、放射伝熱によって排気管の温度を低下させることができず、排気管の温度が上昇し過ぎることがあるという問題があった。
【００１２】
本発明者らは、このような問題に対し、アルミニウムの放射率を高めるために、特許文献１と同様に黒色の耐熱塗料を塗布する方法を検討したが、アルミニウムと耐熱塗料の間に充分な密着力が得られず、耐熱塗料がアルミニウムから剥がれてしまったため、この方法によりアルミニウムの放射率を高めることはできなかった。
【００１３】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、排気管等の熱源から発せられる熱エネルギーを放射伝熱によって受熱する能力の高い受熱部材、及び、排気管の温度が上昇し過ぎることを防止することのできる排気管放熱システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
即ち、請求項１に記載の受熱部材は、熱源から発せられる熱エネルギーを受け取る受熱部材であって、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる基材と、基材表面がアルマイト処理された表面層からなることを特徴とする。
【００１５】
請求項１に記載の受熱部材では、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる基材表面に、アルマイト処理された表面層が形成されている。
アルミニウムの表面をアルマイト処理することによって形成された表面層の放射率は、アルミニウムの放射率と比べて高くなる。上記表面層の表面の放射率が高いと、上記表面層を排気管等の熱源の側に向けて本発明の受熱部材を配置することによって上記熱源から発せられる熱を放射伝熱によって大量に受熱することができる。すなわち、本発明の受熱部材は熱源からの熱を放射伝熱によって受熱する能力に優れる。そして、このような受熱部材を用いると熱源からの放熱を促進することができる。
また、アルマイト処理によって生成される表面層とアルミニウムの間の界面は化学的に安定であり、アルミニウムと表面層の密着力が高いため、表面層がアルミニウムから剥離することがない。
【００１６】
請求項２に記載の受熱部材では、熱源の高温部分から離れた領域の放射率は、他の領域の放射率と比べて高い。
ここで、受熱部材に隣接する熱源の内部での温度分布のばらつきについて考える。受熱部材の各領域の温度を考えると、熱源の高温部分に近接する領域には多くの熱が伝わるため、その領域の温度が上昇しやすい。一方、熱源の高温部分から離れた領域にはあまり熱が伝わらないため、その領域の温度は上昇しにくい。その結果、受熱部材内部での温度の高い領域と温度が低い領域が生じる。そして、受熱部材内部での温度差に起因して受熱部材に熱応力が加わり、受熱部材に歪みが発生することがある。
【００１７】
請求項２に記載の受熱部材において、他の領域よりも放射率が高い領域は放射伝熱による熱が受熱されやすい領域であるため、単位面積あたりの受熱量が大きくなる。そして、上記放射率が高い領域は、受熱による温度上昇が生じやすい領域となる。従って、上記他の領域よりも放射率が高い領域を隣接する熱源の高温部分から離れた位置に配置することによって、熱源の高温部分から離れた領域であっても受熱部材の温度が上昇しやすくなり、受熱部材内部に温度が低い領域が生じることを防止することができる。
すなわち、受熱部材内部での温度差の発生を防止することができる。そして、受熱部材に熱応力が加わること及び受熱部材に歪みが発生することを防止することができる。
【００１８】
請求項３に記載の受熱部材では、熱源の高温部分から離れた上記領域の上記表面層には、微細孔が形成されており、上記微細孔には金属が沈着されている。
上記表面層の微細孔に金属が沈着されていると、その領域の放射率をさらに高めることができる。すなわち、表面層に形成された微細孔に金属が沈着されている領域を熱源の高温部分から離れた位置に配置することによって、受熱部材内部に温度が低い領域が生じることをより効果的に防止することができる。
【００１９】
請求項４に記載の受熱部材では、熱源の高温部分に近接する領域には、基材表面がアルマイト処理されておらず基材表面が露出した領域が存在する。
この場合、基材表面が露出した領域の放射率は低くなる。そして、熱源の高温部分に近接する位置に受熱部材の基材表面が露出した領域を配置することによって、熱源の高温部分に近接する領域であっても受熱部材の温度が上昇し過ぎることが防止され、受熱部材内部に温度が高い領域が生じることを防止することができる。すなわち、受熱部材内部での温度差の発生を防止することができる。
【００２０】
請求項５に記載の受熱部材では、上記表面層には複数の亀裂が形成されている。
ここで、アルマイト処理された表面層の熱膨張係数と基材であるアルミニウム又はアルミニウム合金の熱膨張係数とは異なるため、受熱部材の温度が上昇した場合には、基材と表面層の間に熱応力が加わる。そして、基材と表面層の間に加わる熱応力が大きい場合や基材の厚さが薄い場合には基材に切れが発生する（基材が裂ける）ことがある。
【００２１】
請求項５に記載の受熱部材においては、表面層に複数の亀裂が形成されているため、基材と表面層の間に加わる熱応力の一部が亀裂部分で吸収され、基材と表面層の間に加わる熱応力が大きくなることが防止される。その結果、熱応力によって基材に切れが発生することを防止することができる。
【００２２】
請求項６に記載の受熱部材では、上記亀裂は互いに独立している。
亀裂が互いに独立していると、表面層に熱応力が加わった際にこの亀裂が進展することによって熱応力が吸収されるため、基材に切れが発生することをより効果的に防止することができる。また、表面層が連続しているため剛性が高まり、形状を維持させやすくなる。
【００２３】
請求項７に記載の受熱部材では、上記亀裂は屈曲している。
亀裂が屈曲していると、亀裂に平行な方向に加わる力に対して抵抗力が生じるため、基材に切れが発生することをより効果的に防止することができる。
【００２４】
請求項８に記載の受熱部材では、上記基材の両面に上記表面層が形成されている。
この場合、受熱部材の両面にアルマイト処理された表面層が形成されていることとなるため、受熱部材の両面の放射率が高くなる。すると、一方の面で多くの熱を受熱し、他方の面から多くの熱を放熱することができる。従って、受熱部材の温度が上昇しにくくなり、受熱部材に加わる熱応力を小さくすることができる。
また、受熱部材が受熱することができる熱量は受熱部材の温度が低いほど大きくなるため、熱を受熱した場合にも受熱部材の温度が上昇しにくくなることによって、本発明の受熱部材を放射伝熱による受熱能力がさらに高い受熱部材とすることができる。
【００２５】
請求項９に記載の排気管放熱システムは、金属からなる筒状の基材からなる排気管と、
上記排気管の外周面に対向する部分に配置された受熱部材とからなり、上記受熱部材は、請求項１〜８のいずれかに記載の受熱部材であることを特徴とする。
本発明の受熱部材は放射伝熱による受熱能力の高い部材であるため、このような受熱部材が排気管の外周面に対向する部分に配置されていると、排気管の温度が高温の排ガスの通過によって高くなった際に、排気管の外周面からの放射伝熱を受熱部材で多く受熱することができる。そのため、排気管の温度が上昇し過ぎることを防止することができる。
【００２６】
請求項１０に記載の排気管放熱システムでは、上記排気管の上記基材の外周面上には、結晶性無機材と非晶質結合材とからなる表面被覆層が設けられている。
結晶性無機材と非晶質結合材からなる表面被覆層が設けられていると、排気管の外周面の放射率が高くなるため、排気管の外周面からの放射伝熱量が大きくなる。そして、排気管の外周面からの放射伝熱は受熱能力の高い本発明の受熱部材によって受熱される。
すなわち、排気管の外周面からの放射伝熱量の向上と、受熱部材への受熱量の向上とが組み合わされることになるため、排気管の温度が上昇し過ぎることをより効果的に防止することができる。
【００２７】
請求項１１に記載の排気管放熱システムでは、上記排気管の放射率が０．７８以上である。排気管の放射率がこのような範囲であると排気管の外周面からの放射伝熱量が向上するため、排気管の温度が上昇し過ぎることをさらに効果的に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
（第一実施形態）
以下、本発明の受熱部材及び排気管放熱システムの一実施形態である第一実施形態について図面を参照しながら説明する。
まず、本発明の受熱部材について説明する。
図２は、本発明の受熱部材の一例を模式的に示す断面図である。
図２に示す受熱部材１は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる基材２０と、基材２０の表面がアルマイト処理された表面層３０とからなる。
【００２９】
基材がアルマイト処理されてなる表面層は、その放射率がアルミニウムに比べて高く、波長３〜３０μｍにおける放射率（赤外線の放射率）は例えば０．７以上である。上記赤外線の放射率は、放射率計（例えば、ＫＥＭ製、ＡＥＲＤ）を用いて測定することができる。
【００３０】
基材として用いられるアルミニウム又はアルミニウム合金としては、アルマイト処理が可能なものであればその種類は特に限定されるものではなく、例えば、純アルミ（１０００系）、Ａｌ−Ｃｕ―Ｍｇ系（２０００系）、Ａｌ−Ｍｎ系（３０００系）、Ａｌ−Ｓｉ系（４０００系）、Ａｌ−Ｍｇ系（５０００系）、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系（６０００系）、Ａｌ−Ｚｎ―Ｍｇ系（７０００系）等を用いることができる。
【００３１】
基材の形状は特に限定されるものではなく、例えば平板、湾曲板、屈曲板等の板状とすることができ、受熱部材を使用する場所の形状等に合わせて任意にその形状を設定することができる。基材は複数枚の基材が積層されているものであってもよい。
また、基材の厚さも特に限定されるものではなく、受熱部材が受熱すべき熱量や想定される受熱部材の使用温度によって任意に設定することができる。
本発明の排気管放熱システムに受熱部材が用いられる場合、受熱部材の作製に用いる基材の厚さは、０．１〜１．５ｍｍであることが望ましく、０．３〜１．０ｍｍであることがより望ましく、０．４〜０．８ｍｍであることがさらに望ましい。
基材の厚さが０．１ｍｍ未満であると強度が不足する。また、１．５ｍｍを超えると基材が変形した際に表面層に加わる圧縮歪み及び引っ張り歪みが大きくなる。
なお、基材が複数の基材が積層されてなる場合には、基材の厚さは積層された基材の厚さの合計とする。
【００３２】
基材の厚さは、アルマイト処理の前後において変動する。アルマイト処理を行うことによって基材の表面位置を基準として上方に厚さΔＺの酸化膜が形成された場合を仮定すると、同時に基材の表面位置を基準として下方に厚さΔＺの酸化膜が形成されて、基材の厚さがΔＺだけ減少する。
従って、アルマイト処理を行った後の受熱部材の表面層の厚さ（２×ΔＺ）と基材の厚さ（Ｔ）を計測して、表面層の厚さの半分（ΔＺ）と測定した基材の厚さ（Ｔ）を加えることによって得られた厚さ（ΔＺ＋Ｔ）が受熱部材の作製に用いられた基材の厚さであると推定することができる。
【００３３】
基材がアルマイト処理された表面層は、基材を陽極として電解浴中で通電すること（アルマイト処理、陽極酸化処理）によって形成される。
基材の片面にのみアルマイト処理を行う場合、アルマイト処理を行わない側の面にマスキングテープ等を貼り付けて保護することが望ましい。
表面層の厚さは５〜２５μｍであることが望ましい。
表面層の厚さが５μｍ未満であると、放射率が低くなってしまい、表面層の厚さが２５μｍを超えると、表面層の剛性が高くなるため隣接する基材へ加わる熱応力が増加し、基材に切れが発生しやすくなる。また、表面層の厚さを２５μｍを超えて厚くすると、電解着色処理が困難となる。また、表面層の厚さを２５μｍを超えて厚くしても、アルマイト処理に時間を要する割に放射率を向上させる効果があまり得られないため、非効率的である。
なお、基材の厚さ及び表面層の厚さは、受熱部材の断面をＳＥＭ等を用いて観察することによって測定することができる。
【００３４】
電解浴としては酸性浴のほかに、アルカリ浴、あるいはホルムアミド系とホウ酸系などの非水浴も用いることができる。酸性浴としては、硫酸、リン酸、クロム酸、しゅう酸、スルホサリチル酸、ピロリン酸、スルファミン酸、リンモリブデン酸、ホウ酸、マロン酸、コハク酸、マレイン酸、クエン酸、酒石酸、フタル酸、イタコン酸、リンゴ酸、グリコール酸などを１種または２種以上溶解した水溶液を用いることができる。
また、アルカリ浴としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、リン酸カリウム、アンモニア水などを１種または２種以上溶解した水溶液を用いることができる。
【００３５】
電解時の電流波形としては、直流、交流、交直重畳、交直併用、不完全整流波形、パルス波形、矩形波などを用いることができる。
また、電解方法としては、定電流、低電圧、定電力法及び連続、断続あるいは電流回復を応用した高速アルマイト法などを用いることができる。
【００３６】
本実施形態の受熱部材においては、表面層に微細孔が形成されていてもよい。
図３は、本発明の受熱部材の一例を模式的に示す断面図である。
図３に示す受熱部材２では、表面層３０に多数の微細孔４０が形成されている。
この微細孔４０は、アルマイト処理を行うことによって形成された表面層の厚さが１０〜２０ｎｍになった際に表面層に発生する孔である。そして、さらにアルマイト処理を続けると表面層の厚さがより厚くなると共に微細孔の深さがより深くなり、細長い多数の微細孔４０が表面層内に形成される。
【００３７】
また、本実施形態の受熱部材においては、上記微細孔に金属が沈着されていてもよい。
図４は、本発明の受熱部材の一例を模式的に示す断面図である。
図４に示す受熱部材３では、図３に示す微細孔４０に電解着色処理によって金属５０が析出、沈着している。
電解着色処理によって金属が微細孔に沈着していると、表面層の放射率がより高くなる。
微細孔に沈着させる金属としてはＮｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｃｄなどの金属元素が挙げられ、この中では特にＮｉまたはＣｏが望ましい。表面層の放射率をより高くすることができるためである。
また、Ｎｉを用いると微細孔を封孔しやすくなるためより望ましい。
【００３８】
微細孔に金属を沈着させる方法としては、例えば、金属を含む電解浴を用い、アルマイト処理がされた表面層を陰極として電解処理を行う方法等が挙げられる。
金属を沈着させるために用いる電解浴の種類は特に限定されるものではなく、例えばＮｉを沈着させる場合には硫酸ニッケルを含む電解浴を用いることができる。
【００３９】
また、ケイ酸塩水溶液やジルコニウム塩水浴などと酸やアルカリとを交互に浸漬して微細孔中にケイ酸塩やジルコニウムの水酸化物を沈積させてもよい。
【００４０】
なお、図３及び図４に示すような受熱部材において、表面層に形成された微細孔は、沸騰水浸漬法や、金属塩含有熱水浸漬法などの通常の方法により封孔されていてもよい。
【００４１】
次に、本発明の排気管放熱システムについて説明する。
図５は、本発明の排気管放熱システムの一例を模式的に示す断面図である。
図５に示す排気管放熱システム１００は、金属からなる筒状の基材１０２からなる排気管１０１と、排気管１０１の外周面に対向する部分に配置された本発明の受熱部材１からなる。
受熱部材１は、基材２０の表面がアルマイト処理された表面層３０を排気管１０１の外周面のほうに向けて配置されている。
図５では、排気管１０１の外周面から受熱部材１の表面層３０に向けて伝わる熱を模式的に矢印で示している。
【００４２】
排気管１０１は、エンジン等の内燃機関に接続され、高温の排ガスを流通させることができる部材である。
排気管１０１を構成する基材１０２の材質としては、ステンレス、鋼、鉄、銅等の金属、インコネル、ハステロイ、インバー等のニッケル基合金等が挙げられる。これらの金属材料は熱伝導率が高いため、排気管１０１の放熱性の向上に寄与することができる。
【００４３】
また、これらの金属材料は耐熱性が高いため、高温領域で好適に使用することができる。また、これらの金属材料を基材に使用することにより、上記排気管は、耐熱衝撃性、加工性、機械的特性等に優れる。
【００４４】
基材１０２の形状は、筒状であれば特に限定されず、その断面の外縁の形状は円形であってもよいし、その他、楕円形、多角形等任意の形状であればよい。
【００４５】
受熱部材１は、上述したようにその表面層３０の放射率が高い。そのため、排気管１０１の温度が高くなった際に、排気管１０１の外周面から放射される熱を受熱部材１の表面層３０の表面で多く受熱することができる。
【００４６】
受熱部材の形状は、排気管放熱システムに含まれる排気管の外周面に対向する部分に配置することができる形状であれば特に限定されるものではない。例えば本発明の受熱部材が図１に示したヒートインシュレータに相当しており、受熱部材の表面層の面が排気管の外周面に対向する面となっていればよい。
【００４７】
なお、本発明の排気管放熱システムにおいて用いる受熱部材は、図２に示した受熱部材１に限定されるものではなく、本明細書中に示した本発明の受熱部材を任意に用いることができる。
【００４８】
以下に、本実施形態の受熱部材及び排気管放熱システムの作用効果について列挙する。
（１）本実施形態の受熱部材では、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる基材表面に、アルマイト処理された表面層が形成されている。アルマイト処理された表面層は、その表面の放射率がアルミニウムの放射率と比べて高い。そして、上記表面層の表面の放射率が高いと、上記表面層を排気管等の熱源の側に向けて受熱部材を配置することによって上記熱源から発せられる熱を放射伝熱によって大量に受熱することができる。すなわち、本実施形態の受熱部材は熱源からの熱を放射伝熱によって受熱する能力に優れる。そして、このような受熱部材を用いると熱源からの放熱を促進することができる。
【００４９】
（２）本実施形態の受熱部材では、表面層に微細孔を有し、微細孔に金属が沈着されていてもよい。表面層の微細孔に金属が沈着されていると、その領域の放射率をさらに高めることができる。
【００５０】
（３）本実施形態の排気管放熱システムでは、金属からなる筒状の基材からなる排気管と、上記排気管の外周面に対向する部分に配置された本発明の受熱部材とを有する。
本発明の受熱部材は放射伝熱による受熱能力の高い部材であるため、このような受熱部材が排気管の外周面に対向する部分に配置されていると、排気管の温度が高温の排ガスの通過によって高くなった際に、排気管の外周面からの放射伝熱を受熱部材で多く受熱することができる。そのため、排気管の温度が上昇し過ぎることを防止することができる。
【００５１】
以下、本発明の第一実施形態をより具体的に開示した実施例を示すが、本実施形態はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００５２】
（実施例１）
基材として、アルミニウム（Ａ１０５０）からなる板（１５０ｍｍ×７０ｍｍ×０．５ｍｍｔ）を準備し、アルマイト処理を行わない側の面にマスキングテープを貼り付けて保護した。そして、この板にアルマイト処理を行った。
アルマイト処理の際には、電解浴を濃度２００ｇ／リットルの硫酸とし、電解温度を１５℃とした。電解方法としては、前半に低電圧（２０Ｖ）、後半に高電圧（４０Ｖ）とする多段電解法を用いた。次いで、電解液を除去するために洗浄した。
アルマイト処理後の受熱部材の一部を切断して、アルマイト処理により形成された表面層の厚さをＳＥＭを用いて５点測定したところ、１５〜２０μｍであった。
また、表面層には微細孔が形成されていた。
【００５３】
（実施例２）
実施例１で作製した受熱部材の表面層の微細孔にニッケルを沈着させる電解着色処理をさらに行った。
電解浴としては硫酸ニッケルを用い、電解浴のｐＨを４〜６、温度を５〜３０℃の範囲とし、受熱部材の表面層を陰極とし、陽極には炭素棒を用いて、５〜６０Ｖの交流を用いて電解処理を行った。
次いで脱イオン水中に受熱部材を浸し、１５分間煮沸することで封孔処理を施した。
【００５４】
（実施例３〜５）
基材の厚さをそれぞれ１．０、２．０又は５．０ｍｍとした他は実施例２と同様にして、アルマイト処理、電解着色処理及び封孔処理を行って受熱部材を作製した。
【００５５】
（比較例１）
実施例１と同じアルミニウムからなる基材について、アルマイト処理及び電解着色処理を行わずにそのまま受熱部材とした。
【００５６】
各実施例及び比較例において作製した受熱部材に対し、以下の項目について評価を行った。
（ｉ）放射率の測定
アルマイト処理を行う前の基材の放射率、アルマイト処理を行った後の受熱部材の表面層の放射率、電解着色処理を行った後の受熱部材の表面層の放射率を放射率計（ＫＥＭ製、ＡＥＲＤ  波長３〜３０μｍ）を用いてそれぞれ計測した。
【００５７】
（ｉｉ）受熱効果の測定
図６は、受熱部材の受熱効果を測定する方法を模式的に示す断面図である。
図６に示す受熱効果測定装置２００は、ヒーター２０１を備え、ヒーター２０１の周囲が断熱材２０２で囲まれている。ヒーター２０１は電源コード２０３を介して図示しない電源に接続されており、電力を投入することでヒーター２０１の温度を上昇させることができる。受熱効果測定装置２００の上面は開放されており、この開放面に測定対象の受熱部材を置くことによってヒーター２０１の周囲が密閉空間となるようになっている。
なお、図６において矢印Ａで示す長さが受熱部材の長辺（１５０ｍｍ）であり、矢印Ｂで示す長さは密閉空間の幅（１２０ｍｍ）である。
【００５８】
受熱効果の測定においては、受熱部材１の表面層３０をヒーター２０１の側に向けて受熱効果測定装置２００の上面に受熱部材１を載置し、ヒーター２０１に電力を投入した。
そして、ヒーターの温度を５００℃とした場合に放熱量と投入電力量が釣り合うように電力量を調整して、その電力量を記録した。
そして、このとき記録された電力量を受熱部材が受熱した熱量とした。
なお、比較例１の受熱部材には表面層が形成されていないため、基材の表面をヒーター側に向けて受熱部材を載置した。
【００５９】
また、ヒーターの温度を５００℃として放熱量と投入電力量が釣り合うようにした際の受熱部材上の５点の温度を測定した。
測定点は、図６中矢印Ｂで示す１２０ｍｍの幅を３０ｍｍ幅毎に区切った、矢印Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ及びＧで示す位置とした。
なお、これらの測定点は、受熱部材の短辺（７０ｍｍ）における中央（３５ｍｍ）の位置としており、図６中位置Ｅが受熱部材の中心に該当する。
そして、測定した５点の温度の最大値と最小値を求め、「最大値−最小値」の値を温度分布のばらつきを示す指標として用いた。
【００６０】
（ｉｉｉ）熱歪の測定
（ｉｉ）の受熱効果の測定試験における、図６中位置Ｅの変化を非接触式の変位計で測定した。
【００６１】
（ｉｖ）基材の切れの測定
各実施例及び比較例で作製した受熱部材に対して２５０℃への加熱と水浸漬による２５℃への冷却を繰り返す冷熱サイクル試験を５００サイクル行い、冷熱サイクル試験後の基材に切れが発生しているかを目視観察した。
【００６２】
各実施例及び比較例で作製した受熱部材について、上記（ｉ）〜（ｉｖ）の項目の評価結果を表１にまとめて示した。
表１には、図６中位置Ｅの温度を示した。実施例１〜５及び比較例１においては、位置Ｅ、すなわち受熱部材の中心の温度が最も高くなっていた。
なお、切れの発生については、わずかに切れが発生していたものを「○」で示し、大きな切れが発生していたものを「×」で示した。
【００６３】
【表１】
2010018831.tif 000003
【００６４】
実施例１と比較例１を対比すると、アルマイト処理を行った表面層の放射率は、アルマイト処理を行わない基材の放射率と比べて大幅に高くなっていた。そして、実施例１の受熱部材は比較例１の受熱部材と比べて受熱量が大きくなっていた。
受熱量として測定している電力量は、熱源であるヒーターからの放熱量に等しいので、実施例１のように放射率の高い受熱部材を用いることによって熱源からの放熱を促進できていることがわかった。
【００６５】
また、実施例２のように電解着色処理を行うと受熱部材の放射率をさらに高くすることができ、この場合には受熱量をさらに大きくすることができた。
【００６６】
実施例２と実施例３〜５を比較することによって、基材の厚さの影響について調べた。いずれの実施例においても、受熱部材の表面層が形成された表面の放射率は０．８１４であった。
最高温度はいずれの実施例においても位置Ｅで観測され、基材の厚さが２．０ｍｍ、５．０ｍｍと厚い場合には厚さの増加に伴って最高温度が低くなっていた。また、基材の厚さが２．０ｍｍ、５．０ｍｍと厚い場合には厚さの増加に伴って最高温度と最低温度の温度差も小さくなっていた。
基材の厚さの増加に伴い温度差が小さくなる理由は明らかではないが、基材の厚さが厚いと基材内部での熱伝導によって基材内を伝わる熱量が大きくなるために、受熱部材内部の温度が均一になりやすいためであると推測される。
【００６７】
また、受熱部材の歪み量は基材の厚さの増加に伴い減少した。これは基材の厚さが厚いと基材の強度が増すために熱応力による基材の変形が生じにくくなるためと推測される。
【００６８】
基材の切れに関しては、実施例１〜５では切れの発生がわずかに観測された。
また、比較例１では基材に大きな切れが発生していた。基材に大きな切れが発生した理由は、アルマイト処理がされていないアルミニウムからなる基材の耐熱性が、アルマイト処理されたアルミニウムからなる基材よりも低いためであると推測される。
【００６９】
（第二実施形態）
次に、本発明の受熱部材の一実施形態である第二実施形態について図面を参照しながら説明する。
第二実施形態の受熱部材では、熱源の高温部分から離れた領域の放射率は、他の領域の放射率と比べて高くなっている。
図７は、本発明の受熱部材の一例を模式的に示す断面図である。
図７に示す受熱部材４では、基材２０の表面にアルマイト処理がされて表面層３０が形成されており、表面層３０には多数の微細孔４０が存在している。
表面層３０の一部の領域には電解着色処理がされて微細孔４０に金属が沈着しており、表面層３０の他の領域には電解着色処理がされておらず微細孔４０に金属が沈着していない。
【００７０】
受熱部材４においては、電解着色処理がされている領域は他の領域よりも放射率が高い領域となり、電解着色処理がされていない領域は他の領域よりも放射率が低い領域となる。
【００７１】
受熱部材４を製造する方法としては、第一実施形態の受熱部材を作製する方法と同様にしてアルマイト処理を行って表面層を形成した後に、電解着色処理を行わない領域にマスキング処理を施して電解着色処理を行う方法が挙げられる。
マスキング処理はマスキングテープの貼り付け等の方法によって行うことができる。
このようにすることによって、マスキング処理を行わなかった領域を放射率が高い領域とし、マスキング処理を行った領域を放射率が低い領域とすることができる。
【００７２】
図８は、本発明の受熱部材の一例を模式的に示す断面図である。
図８に示す受熱部材５では、基材２０の一部にアルマイト処理がされて表面層３０が形成されている。一方、基材２０の一部にはアルマイト処理がされておらず基材２０の表面が露出している。
【００７３】
受熱部材５においては、アルマイト処理がされて表面層３０が形成されている領域は他の領域よりも放射率が高い領域となる。一方、基材２０の表面が露出している領域は他の領域よりも放射率が低い領域となる。基材表面が露出した領域は、熱源の高温部分に近接する位置に配置される。
【００７４】
受熱部材５を製造する方法としては、第一実施形態の受熱部材を製造する工程において、アルマイト処理を行わない領域にマスキング処理を施した後にアルマイト処理を行う方法が挙げられる。
マスキング処理はマスキングテープの貼り付け等の方法によって行うことができる。
このようにすることによって、マスキング処理を行わなかった領域を放射率が高い領域とし、マスキング処理を行った領域を放射率が低い領域とすることができる。
【００７５】
図９は、本発明の受熱部材の一例を模式的に示す断面図である。
図９に示す受熱部材６では、基材２０の一部にアルマイト処理がされて表面層３０が形成されている。さらに、表面層３０には電解着色処理がされて微細孔４０に金属が沈着している。一方、基材２０の一部にはアルマイト処理がされておらず基材２０の表面が露出している。
【００７６】
受熱部材６においては、アルマイト処理及び電解着色処理がされている領域は他の領域よりも放射率が高い領域となる。一方、基材２０の表面が露出している領域は他の領域よりも放射率が低い領域となる。
受熱部材６においては、放射率が高い領域と放射率が低い領域の放射率の差は受熱部材４や受熱部材５に比べてより大きくなる。
【００７７】
受熱部材６を製造する方法としては、アルマイト処理を行わない領域にマスキング処理を施してアルマイト処理を行い、上記領域へのマスキングを維持したままで微細孔の形成及び電解着色処理を行う方法が挙げられる。
具体的には、受熱部材５を製造した後にさらにアルマイト処理を続けて表面層に微細孔を形成させ、さらに電解着色処理を行うことによって受熱部材６を製造することができる。
【００７８】
第二実施形態の受熱部材において、他の領域よりも放射率が低い領域の大きさは、表面全体の面積の５〜９５％であることが望ましい。
また、他の領域よりも放射率が低い領域の大きさは、その形状が矩形形状である場合には、１０ｍｍ×１０ｍｍよりも大きいことが望ましい。
また、放射率が高い領域と放射率が低い領域の放射率の差が０．０１〜０．９０であることが望ましい。
また、基材の厚さ（Ｘ）に対する、他の領域よりも放射率が低い領域の短辺の長さ（Ｙ）の割合（Ｙ／Ｘ）は、２以上であることが望ましい。
【００７９】
以下に、本実施形態の受熱部材の作用効果について列挙する。
本実施形態では第一実施形態において説明した効果（１）及び（２）を発揮することができるとともに、以下の効果を発揮することができる。
（４）本実施形態の受熱部材では、他の領域よりも放射率が高い領域が存在する。他の領域よりも放射率が高い領域は放射伝熱による熱が受熱されやすい領域であるため、単位面積あたりの受熱量が大きくなる。そして、放射率が高い領域は、受熱による温度上昇が生じやすい領域となる。従って、他の領域よりも放射率が高い領域を隣接する熱源の高温部分から離れた位置に配置することによって、熱源の高温部分から離れた領域であっても受熱部材の温度が上昇しやすくなり、受熱部材内部に温度が低い領域が生じることを防止することができる。
すなわち、受熱部材内部での温度差の発生を防止することができる。そして、受熱部材に熱応力が加わること及び受熱部材に歪みが発生することを防止することができる。
【００８０】
（５）本実施形態の受熱部材では、熱源の高温部分から離れた上記領域の上記表面層には、微細孔が形成されており、上記微細孔に金属が沈着されていてもよい。
表面層の微細孔に金属が沈着されていると、その領域の放射率をさらに高めることができる。すなわち、表面層に形成された微細孔に金属が沈着されている領域を熱源の高温部分から離れた位置に配置することによって、受熱部材内部に温度が低い領域が生じることをより効果的に防止することができる。
【００８１】
（６）本実施形態の受熱部材では、熱源の高温部分に近接する領域には、基材表面がアルマイト処理されておらず基材表面が露出した領域が存在していてもよい。
基材はアルミニウム又はアルミニウム合金からなるため、基材の表面が露出した領域の放射率は低くなる。熱源の高温部分に近接する位置に受熱部材の基材表面が露出した領域を配置することによって、熱源の高温部分に近接する領域であっても受熱部材の温度が上昇し過ぎることが防止され、受熱部材内部に温度が高い領域が生じることを防止することができる。すなわち、受熱部材内部での温度差の発生を防止することができる。
【００８２】
以下、本発明の第二実施形態をより具体的に開示した実施例を示すが、本実施形態はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
（実施例６）
実施例１と同様にして、アルミニウムからなる基材にアルマイト処理を行い、基材に表面層を形成するとともに表面層に微細孔を形成させた。
次に、アルマイト処理を行った面の中心（図６における位置Ｅ）に２０ｍｍ×２０ｍｍの大きさのマスキングテープ（住友スリーエム製、８５１Ｔ）を貼付した。
続いて、実施例２と同様にして電解着色処理を行い、マスキングテープが貼られていない領域の微細孔にニッケルを沈着させた。
その後、マスキングテープを剥離し、実施例２と同様にして封孔処理を施した。
このようにして作製した受熱部材では、電解着色処理が行われていない領域が「他の領域よりも放射率が低い領域」となり、電解着色処理が行われた領域が「他の領域よりも放射率が高い領域」となる。
【００８３】
（実施例７）
実施例１で用いた基材のアルマイト処理を行う面の中心（図６における位置Ｅ）に実施例６で用いたものと同じ種類で、大きさが１０ｍｍ×１０ｍｍであるマスキングテープを貼付した。
次に、実施例１と同様にしてアルマイト処理を行い、マスキングテープが貼られていない領域にアルマイト処理された表面層を形成し、表面層にさらに微細孔を形成させた。
続いて、マスキングテープが貼られた状態で実施例２と同様にして電解着色処理を行い、マスキングテープが貼られていない領域の微細孔にニッケルを沈着させた。
その後、マスキングテープを剥離し、実施例２と同様にして封孔処理を施した。
このようにして作製した受熱部材では、アルマイト処理及び電解着色処理が行われていない領域が「他の領域よりも放射率が低い領域」となり、アルマイト処理及び電解着色処理が行われた領域が「他の領域よりも放射率が高い領域」となる。
【００８４】
（実施例８、９）
マスキングテープの大きさをそれぞれ２０ｍｍ×２０ｍｍ、５０ｍｍ×５０ｍｍとした他は実施例７と同様にして受熱部材を作製した。
【００８５】
（実施例１０〜１２）
基材の厚さを１．０ｍｍとし、マスキングテープの大きさをそれぞれ１０ｍｍ×１０ｍｍ、２０ｍｍ×２０ｍｍ又は５０ｍｍ×５０ｍｍとした他は実施例７と同様にして受熱部材を作製した。
【００８６】
（実施例１３〜１５）
基材の厚さを２．０ｍｍとし、マスキングテープの大きさをそれぞれ１０ｍｍ×１０ｍｍ、２０ｍｍ×２０ｍｍ又は５０ｍｍ×５０ｍｍとした他は実施例７と同様にして受熱部材を作製した。
【００８７】
（実施例１６〜１８）
基材の厚さを５．０ｍｍとし、マスキングテープの大きさをそれぞれ１０ｍｍ×１０ｍｍ、２０ｍｍ×２０ｍｍ又は５０ｍｍ×５０ｍｍとした他は実施例７と同様にして受熱部材を作製した。
【００８８】
各実施例で作製した受熱部材に対し、実施例１と同様の（ｉ）〜（ｉｖ）の項目について評価を行った。
【００８９】
まず、基材厚さが０．５ｍｍである実施例６〜９の評価結果について、表２にまとめて示した。なお、比較のため、受熱部材の表面の放射率が均一である実施例２の結果を合わせて示した。
【００９０】
【表２】
2010018831.tif 000004
【００９１】
表２においては、各実施例における放射率が低い領域の放射率を示している。アルマイト処理を行い電解着色処理を行っていない実施例６では放射率は０．７８０である。アルマイト処理及び電解着色処理を行っていない実施例７〜９では放射率は基材の放射率である０．０５０である。
なお、放射率が高い領域の放射率及び実施例２の放射率は表２には示していないが、アルマイト処理及び電解着色処理が行われている領域に相当するため、それらの領域の放射率はともに０．８１４である。
【００９２】
受熱部材の表面の放射率が均一である実施例２では受熱部材内において図６中の位置Ｅ、すなわち受熱部材の中央の温度が最も高く、４５２℃となっていた。
一方、実施例６〜９においては、位置Ｅに放射率が低い領域を設けているため、位置Ｅの温度が実施例２と比較して低下していた。実施例２と比較して低下した温度を表２に「位置Ｅの温度低下」として示した。
【００９３】
また、実施例２及び実施例６〜９について、図６中の位置Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇで測定した温度のデータを表３に示した。また、実施例２及び実施例６〜９で測定した受熱部材の温度と温度測定位置の関係を図１０に示した。
【００９４】
【表３】
2010018831.tif 000005
【００９５】
以下、表２、表３及び図１０を参照して評価結果について説明する。
実施例６では放射率が低い領域の放射率が０．７８０であって、放射率が高い領域の放射率０．８１４との放射率の差は０．０３４である。このように他の領域よりも放射率が高い領域及び放射率が低い領域を設けることで位置Ｅの温度は２８℃低下し、最高温度と最低温度の温度差が６℃となって受熱部材内の温度分布を均一に近づけることができた。
【００９６】
実施例８では放射率が低い領域の放射率が０．０５であり、位置Ｅの温度低下が７３℃と大きくなっている。放射率が低い領域の面積が２０ｍｍ×２０ｍｍで同じである実施例６と比較すると、放射率が低い領域の放射率が低いと温度低下の効果がより大きくなることがわかる。
【００９７】
放射率が低い領域の放射率が０．０５で同じであり、放射率が低い領域の面積が異なる実施例７、８及び９をそれぞれ比較すると、放射率が低い領域の面積が大きいほど位置Ｅの温度低下がより大きくなることがわかる。
また、温度低下が大きい実施例８、９では受熱部材内で位置Ｅの温度が最も低くなっており図１０における折れ線グラフの波形は実施例２とは逆になっていた。
【００９８】
これらの結果から、受熱部材に放射率の高い領域及び放射率の低い領域を設けることによって受熱部材内の特定の領域の温度が高くなり過ぎること、及び、特定の領域の温度が低くなり過ぎることを防止することができ、放射率の高い領域及び放射率の低い領域の放射率や大きさを適宜調整することによって、受熱部材内の温度分布を調整することができることがわかった。
【００９９】
次に、基材厚さが１．０ｍｍである実施例１０〜１２、基材厚さが２．０ｍｍである実施例１３〜１５、基材厚さが５．０ｍｍである実施例１６〜１８の評価結果について、表４、５又は６にそれぞれまとめて示した。
なお、比較のため受熱部材の表面の放射率が均一である実施例３、４又は５の結果を合わせて示しており、「位置Ｅの温度低下」はそれぞれ実施例３、４又は５における位置Ｅの温度を基準にして算出した。
【０１００】
【表４】
2010018831.tif 000006
【０１０１】
【表５】
2010018831.tif 000007
【０１０２】
【表６】
2010018831.tif 000008
【０１０３】
表３に示した結果と表４〜６に示した結果から、基材の厚さが受熱部材の特性に与える影響について考察した。
基材の厚さが同じ実施例間で比較すると、放射率が低い領域のサイズが大きいほど位置Ｅの温度低下が大きくなっていた。
【０１０４】
放射率が低い領域のサイズが同じ実施例について基材の厚さを変化させた実施例の結果を比較すると、基材の厚さが厚いほど温度低下が小さくなる傾向が見られた。
この理由は明らかではないが、基材の厚さが厚いと基材内部での熱伝導によって基材内を伝わる熱量が大きくなるために、放射率の高低の影響が少なくなるためであると推測される。
【０１０５】
また、基材の厚さが厚くなると歪み量が小さくなる傾向が見られた。この理由としては、基材の厚さが厚くなることに伴って基材の機械的強度が向上することが考えられる。
【０１０６】
これらの結果から、基材の厚さに応じて放射率の高い領域及び放射率の低い領域の放射率や大きさを適宜調整することによって、受熱部材内の温度分布を調整することができることがわかった。
【０１０７】
（第三実施形態）
次に、本発明の受熱部材の一実施形態である第三実施形態について図面を参照しながら説明する。
第三実施形態の受熱部材では、表面層には複数の亀裂が形成されている。
図１１は、本発明の受熱部材の一例を模式的に示す断面図である。
図１１に示す受熱部材７では、基材２０の表面にアルマイト処理がされて表面層３０が形成されており、表面層３０には複数の亀裂６０が形成されている。
この亀裂６０は、表面層３０に生じたクラックともいえる。
【０１０８】
図１２、図１３及び図１４は、表面層に亀裂を有する本発明の受熱部材の一例について、その表面層の表面を撮影した電子顕微鏡写真である。
図１２に示す表面層では、曲線で囲んだ領域に示すように、亀裂６１が屈曲している。
図１３に示す表面層では、曲線で囲んだ領域に示すように、亀裂６２の少なくとも一端が、他の亀裂に連結されないで途中で止まっており、亀裂は互いに独立している。
図１４に示す表面層では、矢印で示すように、亀裂６３が一方向に実質的に平行な直線群となっている。
【０１０９】
亀裂の幅は、０．０１〜１５μｍであることが望ましい。
間隔が１５μｍを超えて大きいと、基材に切れが発生することがある。
【０１１０】
表面層に亀裂を形成する方法としては、アルマイト処理後の受熱部材に曲げの歪みを加えて、元の形状に戻すように再度曲げ加工を行う方法が挙げられる。
【０１１１】
以下に、本実施形態の受熱部材の作用効果について列挙する。
本実施形態では第一実施形態において説明した効果（１）及び（２）を発揮することができるとともに、以下の効果を発揮することができる。
（７）本実施形態の受熱部材では、表面層に複数の亀裂が形成されているため、基材と表面層の間に加わる熱応力の一部が亀裂部分で吸収され、基材と表面層の間に加わる熱応力が大きくなることが防止される。その結果、熱応力によって基材に切れが発生することを防止することができる。
【０１１２】
（８）本実施形態の受熱部材においては、亀裂が互いに独立していてもよい。
亀裂が互いに独立していると、表面層に熱応力が加わった際にこの亀裂が進展することによって熱応力が吸収されるため、基材に切れが発生することをより効果的に防止することができる。また、表面層が連続しているため剛性が高まり、形状を維持させやすくなる。
【０１１３】
（９）本実施形態の受熱部材においては、亀裂が屈曲していてもよい。
亀裂が屈曲していると、亀裂に平行な方向に加わる力に対して抵抗力が生じるため、基材に切れが発生することをより効果的に防止することができる。
【０１１４】
以下、本発明の第三実施形態をより具体的に開示した実施例を示すが、本実施形態はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
（実施例１９）
実施例２と同様にして受熱部材を作製した。その後、作製した受熱部材を手で曲げて歪みを加えた。その歪みによって表面層にクラックが生じたこと、すなわち亀裂が生じたことを確認した。
亀裂は屈曲した形状であり、ＳＥＭを用いて５箇所で測定した亀裂の幅は０．０１〜１５μｍであった。
【０１１５】
実施例１９で作製した受熱部材に対し、実施例１と同様の（ｉ）〜（ｉｖ）の項目について評価を行った。その結果を表７にまとめて示した。なお、比較のため、受熱部材の表面層に亀裂が形成されていない実施例２の結果を合わせて示した。
【０１１６】
【表７】
2010018831.tif 000009
【０１１７】
実施例１９で作製した受熱部材の放射率は、実施例２と比較して少し低くなっていた。これは放射率の測定領域に亀裂部分の基材表面が含まれるためであると考えられる。
実施例１９で作製した受熱部材では、亀裂が存在するために基材の切れが全く観察されなかった。表７ではこの結果を「◎」として示した。
【０１１８】
（第四実施形態）
次に、本発明の受熱部材の一実施形態である第四実施形態について図面を参照しながら説明する。
第四実施形態の受熱部材では、基材の両面にアルマイト処理された表面層が形成されている。
図１５は、本発明の受熱部材の一例を模式的に示す断面図である。
図１５に示す受熱部材１１では、基材２０の両面にアルマイト処理がされており、上面には表面層３０ａ、下面には表面層３０ｂがそれぞれ形成されている。
表面層３０ａ、表面層３０ｂにはそれぞれ微細孔４０ａ、微細孔４０ｂが形成され、微細孔には金属５０ａ、金属５０ｂがそれぞれ沈着されている。
すなわち、受熱部材の片側だけの構成に関しては図４に示す受熱部材と同様の構成である。
【０１１９】
なお、図１５に示す受熱部材は本実施形態の受熱部材の一例であり、本実施形態の受熱部材の表面層としてはこれまで説明したどの受熱部材の表面層も採用することができる。
また、上面と下面で表面層の状態が異なっていても良い。例えば上面の表面層には金属着色処理がされており、下面の表面層には金属着色処理がされていない構成とする例等が挙げられる。
【０１２０】
アルマイト処理された表面層を基材の両面に形成する方法としては、基材にマスキングを行わずに、電解浴に基材を浸漬する際に基材の両面が電解浴に触れるようにする方法等が挙げられる。また、片面づつアルマイト処理を行ってもよい。
【０１２１】
以下に、本実施形態の受熱部材の作用効果について列挙する。
本実施形態では、表面層の構成を変更することによって各表面において第一〜第三実施形態において説明した効果（１）〜（９）をそれぞれ発揮することができるとともに、以下の効果を発揮することができる。
（１０）本実施形態の受熱部材では、受熱部材の両面にアルマイト処理された表面層が形成されており、受熱部材の両面の放射率が高くなる。すると、一方の面で多くの熱を受熱し、他方の面から多くの熱を放熱することができる。従って、受熱部材の温度が上昇しにくくなり、受熱部材に加わる熱応力を小さくすることができる。
また、受熱部材が受熱することができる熱量は受熱部材の温度が低いほど大きくなるため、熱を受熱した場合にも受熱部材の温度が上昇しにくくなることによって、放射伝熱による受熱能力がさらに高い受熱部材とすることができる。
【０１２２】
以下、本発明の第四実施形態をより具体的に開示した実施例を示すが、本実施形態はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
（実施例２０）
実施例１で用いたものと同じ基材をマスキングテープを貼っていない状態で電解浴に浸漬して、基材の両面にアルマイト処理を行って表面層を基材の両面に形成させた。そして、表面層にはさらに微細孔を形成させた。
アルマイト処理のその他の条件は実施例１と同様とした。
【０１２３】
次に、受熱部材とした際に放熱面とする側の面の表面層にマスキングテープを貼り付けて保護し、実施例２と同様にして電解着色処理を行って微細孔にニッケルを沈着させた。
その後、マスキングテープを剥離し、実施例２と同様にして封孔処理を施した。
このようにして作製した受熱部材では、一方の面はアルマイト処理及び電解着色処理が行われた面であり、反対の面はアルマイト処理のみが行われた面である。
【０１２４】
（実施例２１）
実施例２０において電解着色処理を行う前に表面層へのマスキングテープの貼り付けを行わなかった他は実施例２０と同様にして受熱部材を作製した。
このようにして作製した受熱部材では、両方の面がアルマイト処理及び電解着色処理が行われた面である。
【０１２５】
実施例２０及び２１で作製した受熱部材に対し、実施例１と同様の（ｉ）〜（ｉｖ）の項目について評価を行った。実施例２０ではアルマイト処理及び電解着色処理が行われた面をヒーター側に向けて受熱面とした。そして、アルマイト処理のみが行われた面を反対側の放熱面とした。実施例２１では受熱部材の表裏の向きは任意とした。
また、以下のような実施例２２及び実施例２３を行った。
【０１２６】
（実施例２２）
実施例２２では、受熱効果を測定する際に、実施例２０で作製したものと同じ受熱部材を用い、実施例２０とは受熱部材の表裏を反対にしてアルマイト処理のみが行われた面を受熱面とし、アルマイト処理及び電解着色処理が行われた面を放熱面とした。
【０１２７】
（実施例２３）
実施例２３では、受熱効果を測定する際に、実施例２で作製したものと同じ受熱部材を用い、実施例２とは受熱部材の表裏を反対にして受熱部材の表面層をヒーターと反対側に配置して放熱面とし、アルマイト処理がされていない面を受熱面とした。
実施例２０〜２３の評価結果について表８にまとめて示した。なお、比較のため、実施例２の結果を合わせて示した。
【０１２８】
【表８】
2010018831.tif 000010
【０１２９】
実施例２０〜２２では受熱部材の受熱面側、放熱面側の放射率がともに高いため、受熱量が８７００Ｗ／ｍ２を超えている。この受熱量は、受熱面側のみの放射率が高い実施例２の結果と比較すると非常に大きい。
すなわち、実施例２０〜２２では放熱面側からの放射伝熱による外部への放熱量が多いために受熱部材の受熱量がかなり向上することがわかる。
また、受熱量が多いにもかかわらず受熱部材の最高温度が低くなっており、受熱部材からの放熱が促進されていることがわかる。
なお、放熱面側のみの放射率が高く受熱面の放射率が低い実施例２３では受熱量が少なくなっていた。
以上の結果から、受熱部材の両面にアルマイト処理された表面層を設けて受熱面と放熱面の放射率をともに高くすることによって放射伝熱による受熱能力がきわめて高い受熱部材とすることができることがわかった。
【０１３０】
（第五実施形態）
次に、本発明の排気管放熱システムの一実施形態である第五実施形態について図面を参照しながら説明する。
本実施形態の排気管放熱システムでは、第一実施形態の排気管放熱システムにおいて説明した排気管の外周面上に結晶性無機材と非晶質結合材とからなる表面被覆層が形成されている。
【０１３１】
図１６は、本発明の排気管放熱システムの一例を模式的に示す断面図である。
図１６に示す排気管放熱システム１５０を構成する排気管１５１は、金属からなる筒状の基材１０２の外周面上に結晶性無機材と非晶質結合材とからなる表面被覆層１０３が形成されてなる。
そして、受熱部材１のアルマイト処理された表面層３０が排気管１５１の表面被覆層１０３と対向して配置されている。
図１６では、排気管１５１の外周面に形成された表面被覆層１０３から受熱部材１の表面層３０に向けて伝わる熱を模式的に矢印で示している。
【０１３２】
表面被覆層１０３はその波長３〜３０μｍにおける放射率が０．７８以上となっている。排気管１５１の外周面に放射率の高い表面被覆層１０３を設けることによって排気管１５１の内部の熱を放射伝熱によって効果的に排気管１５１の外部に放熱することができる。
【０１３３】
表面被覆層１０３を構成する結晶性無機材の材質としては、特に限定されるものでないが、遷移金属の酸化物を用いることが望ましく、具体例としては、例えば、二酸化マンガン、酸化マンガン、酸化鉄、酸化コバルト、酸化銅、酸化クロム、酸化ニッケル等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。
これらの遷移金属の酸化物は、高い放射率を有する結晶性無機材の作製に適している。
【０１３４】
非晶質結合材としては、例えば、バリウムガラス、ボロンガラス、ストロンチウムガラス、アルミナ珪酸ガラス、ソーダ亜鉛ガラス、ソーダバリウムガラス等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。
【０１３５】
このような非晶質結合材は低融点ガラスであり、軟化温度が４００〜１１００℃の範囲にあるため、融解させて排気管の基材の外周面にコートした後、加熱焼成処理を施すことにより、排気管の基材の外周面に表面被覆層を容易にしかも強固に形成することができる。
【０１３６】
上記非晶質結合材が低融点ガラスである場合、その融点は、４００〜１１００℃であることが望ましい。
上記低融点ガラスの融点が４００℃未満では、使用時に容易に軟化し、異物の付着や移行が発生する原因となることがあり、一方、上記融点が１１００℃を超えると、表面被覆層を形成する際の熱処理により、排気管の基材が劣化するおそれがあるからである。
【０１３７】
上記表面被覆層が上記結晶性無機材と上記非晶質結合材とからなる場合、上記結晶性無機材の配合量は、望ましい下限が１０重量％、望ましい上限が９０重量％である。
上記結晶性無機材の配合量が１０重量％未満では、上記赤外線の放射率が不十分となって放熱性が低下することがあり、一方、上記配合比率が９０重量％を超えると、排気管の基材との密着性が低下する場合があるからである。
上記結晶性無機材の配合量は、より望ましい下限が３０重量％であり、より望ましい上限が７０重量％である。
【０１３８】
上記表面被覆層の厚さは０．５〜１０μｍであることが望ましい。
上記表面被覆層の厚さが０．５μｍ未満では、充分な放熱性を確保することができない場合があり、一方、上記表面被覆層の厚さが５μｍを超えると、表面被覆層にクラックが発生したり、排気管が変形したりする場合がある。
【０１３９】
上記表面被覆層は、上記排気管の外周面上全体に形成されていることが望ましい。表面被覆層の面積が最大となり、放熱性に特に優れるからである。しかしながら、上記表面被覆層は、上記排気管の外周面上の一部にのみ形成されていてもよく、特に受熱部材と対向する面に形成されていれば他の部位に形成されていなくても良い。
【０１４０】
以下に、本実施形態の排気管放熱システムで用いる排気管を製造する方法について工程順に説明する。
【０１４１】
（Ｉ）所定の形状に加工された筒状の排気管を出発材料とし、まず、排気管の基材の表面の不純物を除去すべく洗浄処理を行う。
上記洗浄処理としては特に限定されず、従来公知の洗浄処理を用いることができ、具体的には、例えば、アルコール溶媒中で超音波洗浄を行う方法等を用いることができる。
【０１４２】
また、上記洗浄処理後には、必要に応じて、排気管の基材の外周面の比表面積を大きくしたり、排気管の基材の内周面の最大高さＲｚを調整したりすべく、排気管の基材の表面に粗化処理を施してもよい。具体的には、例えば、サンドブラスト処理、エッチング処理、高温酸化処理等の粗化処理を施してもよい。これらは単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。
【０１４３】
（ＩＩ）別途、結晶性無機材及び非晶質結合材を湿式混合し、表面被覆層用原料組成物を調製する。
具体的には、結晶性無機材の粉末と、非晶質結合材の粉末とをそれぞれ所定の粒度、形状等になるように調製し、各粉末を所定の配合比率で乾式混合して混合粉末を調製し、さらに水を加えて、ボールミルで湿式混合することにより表面被覆層用原料組成物を調製する。
ここで、混合粉末と水との配合比は、特に限定されるものでないが、混合粉末１００重量部に対して、水１００重量部程度が望ましい。排気管の基材に塗布するのに適した粘度となるからである。また、必要に応じて、上記表面被覆層用原料組成物には、無機繊維や有機溶剤を配合してもよい。
【０１４４】
（ＩＩＩ）排気管の基材の外周面に、上記表面被覆層用原料組成物をコートする。
上記表面被覆層用原料組成物をコートする方法としては、例えば、スプレーコート、静電塗装、インクジェット、スタンプやローラ等を用いた転写、ハケ塗り等の方法を用いることができる。
また、上記表面被覆層用原料組成物中に、上記排気管の基材を浸漬することにより、上記表面被覆層用原料組成物をコートしてもよい。
【０１４５】
また、表面被覆層用原料組成物を排気管の基材の外周面にコートする処理に先立ち、上記排気管の基材の外周面に、ニッケルメッキ、クロムメッキ等のメッキ処理、及び／又は、排気管の基材の外周面の酸化処理等を施してもよい。
排気管の基材と表面被覆層との密着性が向上することがあるからである。
【０１４６】
（ＩＶ）表面被覆層用原料組成物をコートした排気管に焼成処理を施す。
具体的には、表面被覆層用原料組成物をコートした排気管を乾燥後、加熱焼成することにより表面被覆層を形成する。
ここでは、上記焼成温度は、非晶質結合材の融点以上とすることが望ましく、配合した非晶質結合材の種類にもよるが７００℃〜１１００℃程度が望ましい。焼成温度を非晶質結合材の融点以上の温度とすることにより排気管の基材と非晶質結合材とを強固に密着させることができ、基材と強固に密着した表面被覆層を形成することができるからである。
このような工程を経ることにより本実施形態の排気管放熱システムで用いる排気管を製造することができる。
【０１４７】
以下に、本実施形態の排気管放熱システムの作用効果について列挙する。
本実施形態の排気管放熱システムでは、第一実施形態において説明した効果（３）を発揮することができるとともに、以下の効果を発揮することができる。
（１１）本実施形態の排気管放熱システムでは、排気管の基材の外周面上に結晶性無機材と非晶質結合材とからなる表面被覆層が設けられている。
結晶性無機材と非晶質結合材からなる表面被覆層が設けられていると、排気管の外周面の放射率が高くなるため、排気管の外周面からの放射伝熱量が大きくなる。そして、排気管の外周面からの放射伝熱は受熱能力の高い本発明の受熱部材によって受熱される。
すなわち、排気管の外周面からの放射伝熱量の向上と、受熱部材への受熱量の向上とが組み合わされることになるため、排気管の温度が上昇し過ぎることをより効果的に防止することができる。
【０１４８】
（１２）本実施形態の排気管放熱システムでは、排気管の放射率（表面被覆層の放射率）が０．７８以上である。排気管の放射率がこのような範囲であると排気管の外周面からの放射伝熱量が向上するため、排気管の温度が上昇し過ぎることをさらに効果的に防止することができる。
【０１４９】
（その他の実施形態）
本発明の受熱部材がエンジンのエキゾーストマニホールドからの熱を受熱するための受熱部材として使用される場合、受熱部材はヒートインシュレータとは別の部材として配置されていても良い。
図１７は、本発明の受熱部材がヒートインシュレータとは別の部材として配置されている場合の例を模式的に示す分解斜視図である。
図１７においては、エキゾーストマニホールド１１１とヒートインシュレータ１１８の間に本発明の受熱部材１が配置されており、受熱部材１の表面層３０がエキゾーストマニホールド１１１の側に配置されている。
このように受熱部材が配置されていてもエキゾーストマニホールドの冷却性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】図１は、自動車エンジンと、自動車エンジンに接続された排気管の近傍を模式的に示す分解斜視図である。
【図２】本発明の受熱部材の一例を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の受熱部材の一例を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の受熱部材の一例を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の排気管放熱システムの一例を模式的に示す断面図である。
【図６】受熱部材の受熱効果を測定する方法を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明の受熱部材の一例を模式的に示す断面図である。
【図８】本発明の受熱部材の一例を模式的に示す断面図である。
【図９】本発明の受熱部材の一例を模式的に示す断面図である。
【図１０】実施例２及び実施例６〜９で測定した受熱部材の温度と温度測定位置の関係を示す図である。
【図１１】本発明の受熱部材の一例を模式的に示す断面図である。
【図１２】表面層に亀裂を有する本発明の受熱部材の一例について、その表面層の表面を撮影した電子顕微鏡写真である。
【図１３】表面層に亀裂を有する本発明の受熱部材の一例について、その表面層の表面を撮影した電子顕微鏡写真である。
【図１４】表面層に亀裂を有する本発明の受熱部材の一例について、その表面層の表面を撮影した電子顕微鏡写真である。
【図１５】本発明の受熱部材の一例を模式的に示す断面図である。
【図１６】本発明の排気管放熱システムの一例を模式的に示す断面図である。
【図１７】本発明の受熱部材がヒートインシュレータとは別の部材として配置されている場合の例を模式的に示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【０１５１】
１〜１１  受熱部材
２０  基材（受熱部材の基材）
３０、３０ａ、３０ｂ  表面層
４０、４０ａ、４０ｂ  微細孔
５０、５０ａ、５０ｂ  金属
６０、６１、６２、６３  亀裂
１００、１５０  排気管放熱システム
１０１、１５１  排気管
１０２  基材（排気管の基材）
１０３  表面被覆層
１１０  エンジン
１１１  排気マニホールド（排気管）、エキゾーストマニホールド
１１８  ヒートインシュレータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2010018831.tif 000020
【図１１】
2010018831.tif 000021
【図１２】
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【図１３】
2010018831.tif 000023
【図１４】
2010018831.tif 000024
【図１５】
2010018831.tif 000025
【図１６】
2010018831.tif 000026
【図１７】
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