(57)【要約】  遮熱部品（１００）は、基材（５）と、基材（５）の上に配置される遮熱膜（７）と、を備え、遮熱膜（７）は、基材（５）の上に配置され、気孔を有し、熱伝導率は０．３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であり、容積比熱は１２００ｋＪ／（ｍ３・Ｋ）以下である第一層（１０）と、第一層（１０）の上に配置され、第一層（１０）との間に閉気孔を形成する第二層（２０）と、を備え、遮熱膜（７）の上面（７ａ）の表面粗さは１．５μｍＲａ以下である。そのため、遮熱部品（１００）によれば、例えば内燃機関などにおいて、断熱性及び炭化水素排出量の低減効果を高くすることができる。
2019035163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、
前記基材の上に配置される遮熱膜と、
を備え、
前記遮熱膜は、
前記基材の上に配置され、気孔を有し、熱伝導率は０．３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であり、容積比熱は１２００ｋＪ／（ｍ３・Ｋ）以下である第一層と、
前記第一層の上に配置され、第一層との間に閉気孔を形成する第二層と、
を備え、
前記遮熱膜の上面の表面粗さは１．５μｍＲａ以下である遮熱部品。
【請求項２】
前記遮熱膜の上面の単位投影面積当たりのガス吸着面積は２０ｍ２／ｍ２以下である請求項１に記載の遮熱部品。
【請求項３】
前記熱伝導率は０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であり、前記容積比熱は１０００ｋＪ／（ｍ３・Ｋ）以下である請求項１又は２に記載の遮熱部品。
【請求項４】
前記熱伝導率は０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であり、前記容積比熱は１０００ｋＪ／（ｍ３・Ｋ）以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載の遮熱部品。
【請求項５】
前記第一層の膜厚は６．７１１９ｅ（０．００６３×前記熱伝導率×前記容積比熱）μｍ〜６７．１１９ｅ（０．００６３×前記熱伝導率×前記容積比熱）である請求項１〜４のいずれか１項に記載の遮熱部品。
【請求項６】
前記表面粗さは０．５μｍＲａ以下である請求項１〜５のいずれか１項に記載の遮熱部品。
【請求項７】
前記表面粗さは０．１μｍＲａ以下である請求項１〜６のいずれか１項に記載の遮熱部品。
【請求項８】
前記第二層の膜厚は１μｍ以上１０μｍ以下である請求項１〜７のいずれか１項に記載の遮熱部品。
【請求項９】
前記遮熱膜は、前記第二層の上に配置され、５００℃以上の熱分解温度を有する第三層をさらに備える請求項１〜８のいずれか１項に記載の遮熱部品。
【請求項１０】
前記第一層及び前記第二層の熱分解温度はそれぞれ３５０℃以上である請求項１〜９のいずれか１項に記載の遮熱部品。
【請求項１１】
前記第一層及び前記第二層はそれぞれポリイミドを含む材料で形成されている請求項１〜１０のいずれか１項に記載の遮熱部品。
【請求項１２】
前記第三層はシリカを主成分とする無機膜により形成されている請求項９に記載の遮熱部品。
【請求項１３】
前記第三層は非晶質炭素系薄膜である請求項９に記載の遮熱部品。
【請求項１４】
前記第一層の気孔率は３０％以上である請求項１〜１３のいずれか１項に記載の遮熱部品。
【請求項１５】
前記第一層の気孔率は５０％以上である請求項１〜１４のいずれか１項に記載の遮熱部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遮熱部品に関する。詳細には、本発明は、断熱性及び炭化水素排出量の低減効果が高く、内燃機関などに用いることができる遮熱部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば内燃機関などでは、燃焼室内の熱を逃がさないように、燃焼室の内壁面に断熱性を有する薄膜を形成し、熱効率を向上させることが検討されている。【０００３】
特許文献１には、燃焼室に臨む壁面の一部もしくは全部に遮熱膜が形成されてなる内燃機関の製造方法が記載されている。特許文献１には、遮熱膜の材料となる金属材料を壁面に溶射して遮熱膜を形成するに当たり、溶射の際の不活性ガス濃度を段階的に変化させることにより、金属と金属酸化物から形成された層を複数積層することが記載されている。そして、特許文献１には、各層における金属酸化物の含有割合が壁面に接する層が最も少なく、該壁面から離れるにつれて層中の金属酸化物の含有割合が多くなっている遮熱膜を形成することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５６５５８１３号公報
【発明の概要】
【０００５】
ところで、内燃機関では、ガソリンなどの燃料の不完全燃焼などにより、炭化水素（ＨＣ）が排出されることがある。炭化水素は、太陽光の紫外線成分により、光化学スモッグの原因になることから、排出量の低減が求められている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１のように、金属材料を壁面に溶射して遮熱膜が形成されている場合には、排気ガス中の炭化水素の低減効果が十分でなかった。
【０００７】
また、例えば内燃機関などでは、熱効率の改善のため、燃焼室内壁の断熱性の更なる向上が求められている。
【０００８】
本発明は、このような従来技術が有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、断熱性及び炭化水素排出量の低減効果が高い遮熱部品を提供することにある。
【０００９】
本発明の態様に係る遮熱部品は、基材と遮熱膜とを備える。遮熱膜は、熱伝導率及び容積比熱が所定の値以下である第一層と、第一層との間に閉気孔を形成する第二層と、を備える。そして、遮熱膜の上面の表面粗さが所定の値以下である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本実施形態に係る遮熱部品の一例を示す断面図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る遮熱部品の他の例を示す断面図である。
【図３】図３は、各種材料における好ましい最小膜厚を近似により求めたグラフである。
【図４】図４は、各種材料における好ましい最大膜厚を近似により求めたグラフである。
【図５】図５は、冷却応答性試験の測定方法を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を用いて本実施形態に係る遮熱部品について詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
【００１２】
［遮熱部品］
図１に示すように、本実施形態の遮熱部品１００は、基材５と、基材５の上に配置される遮熱膜７と、を備える。そして、遮熱膜７は、第一層１０と、第二層２０と、を備える。本実施形態では、遮熱部品１００が遮熱膜７を備えることで、外部から基材５へ伝わる熱を遮ることができる。以下、各構成を詳細に説明する。
【００１３】
（基材５）
基材５を形成する材料としては特に限定されないが、例えばアルミニウム、マグネシウム、鉄などの金属が挙げられる。また、基材５の形状や厚みなどは特に限定されず、用途に応じて適宜変更することができる。
【００１４】
（第一層１０）
第一層１０は基材５の上に配置される。第一層１０は、基材５と直接接していてもよく、接着層などの他の層を介して配置されていてもよい。図１の実施形態では、第一層１０は基材５の表面上に直接接するように配置されている。
【００１５】
第一層１０の熱分解温度は３５０℃以上であることが好ましい。第一層１０の熱分解温度を３５０℃以上とすることにより、遮熱部品１００の耐熱性を向上させることができる。なお、熱分解温度は、熱重量測定（ＴＧ）により、質量減少率が５％になる温度とすることができる。熱重量測定は、例えば、１００ｍＬ／分で空気を試料室に流入させた状態で、１０℃／分で加熱して測定することができる。
【００１６】
第一層１０を形成する材料は特に限定されないが、例えばポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミドなどの樹脂を用いることが好ましい。これらのような樹脂は、金属や金属酸化物などと比較し、熱伝導率及び容積比熱が小さく、耐熱性が高いためである。なお、これらの樹脂の中でも、第一層１０を形成する材料は、ポリイミド及びポリアミドイミドの少なくともいずれか一方であることがより好ましく、ポリイミドであることがさらに好ましい。特に、ポリイミドは強度及び耐熱性が高いため、断熱性が求められている箇所に用いるのに適しているためである。
【００１７】
基材５の上に第一層１０を形成する方法は特に限定されない。例えば、基材５の上に第一層１０をラミネートしたり、第一層１０を形成する材料に溶媒を加えた溶液を基材５の上に塗布、乾燥及び加熱などしたりすることにより第一層１０を形成することができる。
【００１８】
基材５に第一層１０をラミネートする方法は特に限定されず、例えば押出機などを用い、公知の方法によりラミネートすることができる。また、基材５に第一層１０を塗布する方法は特に限定されず、例えば、スプレーコート法、ロールコート法、ドクターブレード法、フローコート法、ディップコート法、スピンコート法、スクリーン印刷法、インクジェット法などの公知の方法を使用することができる。
【００１９】
第一層１０を形成する材料に加える溶媒としては特に限定されないが、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）などのアミド系溶媒、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールなどのエーテル系溶媒などを用いることができる。これらの溶媒は１種又は２種以上を混合して用いることができる。溶媒の含有量は、第一層１０を形成する材料に溶媒を加えた溶液全体に対して４０質量％〜９０質量％であることが好ましく、６０質量％〜８５質量％であることがより好ましい。
【００２０】
例えば、第一層を１０ポリイミドで形成する場合、ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸溶液を、基材５の表面に塗布、乾燥及び加熱することで第一層１０を形成することができる。また、例えば、第一層１０をポリアミドイミドで形成する場合、ポリアミドイミドの前駆体であるポリアミドイミド溶液を、基材５の表面に塗布、乾燥及び加熱することで第一層１０を形成することができる。乾燥温度は例えば１００℃〜１５０℃、加熱温度は例えば１５０℃〜３５０℃とすることができる。
【００２１】
第一層１０は気孔１５を有する。気孔１５の平均粒子径は特に限定されないが、１μｍ〜２００μｍであることが好ましく、３μｍ〜１００μｍであることがより好ましく、５μｍ〜５０μｍであることがさらに好ましい。気孔１５の大きさをこのような範囲とすることにより、第一層１０の強度と断熱性を両立させることができる。なお、平均粒子径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）などにより観察された第一層１０の断面写真において、数十個の気孔１５における直径の平均値とすることができる。
【００２２】
第一層１０の気孔１５を形成する方法は特に限定されない。例えば、セラミックなどにより形成された外殻の内部に気孔１５を有する中空ビーズを第一層１０に添加して気孔１５を形成することができる。また、第一層１０を形成する材料に溶媒を加えた溶液を、基材５の上に塗布し、気孔１５が形成される条件で加熱して溶媒を揮発させることにより、気孔１５を形成することができる。
【００２３】
第一層１０の気孔率は特に限定されないが、３０％以上であることが好ましく、５０％以上であることがより好ましい。第一層１０の気孔率を３０％以上とすることにより、十分な気孔の数を有することから、十分な断熱性を有する第一層１０を形成することができる。なお、第一層１０の気孔率は特に限定されないが、９０％以下とすることが好ましく、７０％以下とすることがより好ましい。第一層１０の気孔率を９０％以下とすることにより、第一層１０の物理的強度を維持することができる。なお、第一層１０の気孔率は、断面を電子顕微鏡などで観察し、第一層１０における気孔１５の合計面積の割合を算出することにより測定することができる。
【００２４】
第一層１０の気孔１５の大きさや気孔率を制御する方法は特に限定されない。例えば、上述のように中空ビーズを用いて気孔１５を形成する場合、中空ビーズの大きさや含有量を適宜変更して気孔１５の大きさや気孔率を制御することができる。また、上述のように溶媒を含む材料を塗布、乾燥及び加熱して気孔１５を形成する場合、溶媒の種類及び含有量、並びに、溶媒の乾燥温度及び乾燥時間などを適宜変更して気孔１５の大きさや気孔率を制御することができる。例えば、溶媒の種類及び含有量によりイミド系高分子の気孔率を制御する場合、上述したアミド系溶媒とエーテル系溶媒との混合比率を制御することで気孔率を制御することができる。すなわち、アミド系溶媒はイミド系高分子に対する溶解度が高く、エーテル系溶媒はイミド系高分子に対する溶解度が低い傾向にあるため、これらの溶解度の違いにより相分離が生じやすい。したがって、例えばエーテル系溶媒の混合比率を多くすることで、第一層１０の気孔率を高くすることができる。なお、エーテル系溶媒の含有量は、アミド系溶媒とエーテル系溶媒の合計に対し、３０質量％以上９０質量％以下であることが好ましい。
【００２５】
第一層１０の熱伝導率は０．３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である。第一層１０の熱伝導率を０．３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下とすることにより、遮熱部品１００の断熱性を向上させることができ、例えば内燃機関に用いた場合に燃費を向上させることができる。なお、第一層１０の熱伝導率は０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることがより好ましく、０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることがさらに好ましい。第一層１０の下限は特に限定されないが、例えば０．０１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。また、第一層１０の熱伝導率は、例えば、密度、比熱容量及び熱拡散時間を乗ずることにより算出することができる。
【００２６】
第一層１０の容積比熱は１２００ｋＪ／（ｍ３・Ｋ）以下である。遮熱部品１００の断熱性を向上させることができ、例えば内燃機関に用いた場合に燃費を向上させることができる。なお、第一層１０の容積比熱が１０００ｋＪ／（ｍ３・Ｋ）以下であることがより好ましく、７００ｋＪ／（ｍ３・Ｋ）以下であることがさらに好ましい。第一層１０の容積比熱の下限は特に限定されないが、例えば１００ｋＪ／（ｍ３・Ｋ）以上である。また、第一層１０の容積比熱は、密度及び比熱容量を乗ずることにより算出することができる。
【００２７】
第一層１０の密度は特に限定されないが、５００ｋｇ・ｍ３以上１３００ｋｇ・ｍ３以下であることが好ましい。第一層１０の密度を５００ｋｇ・ｍ３以上とすることにより、第一層１０の強度が向上する傾向にある。また、第一層１０の密度を１３００ｋｇ・ｍ３以下とすることにより、第一層１０の断熱性が向上する傾向にある。なお、第一層の密度は、６００ｋｇ・ｍ３以上９９０ｋｇ・ｍ３以下であることがより好ましい。また、第一層の密度は、かさ密度とすることができる。
【００２８】
また、第一層１０の熱伝導率は０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であり、容積比熱は１０００ｋＪ／（ｍ３・Ｋ）以下であることがさらに好ましい。また、第一層１０の熱伝導率は０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であり、第一層１０の容積比熱は１０００ｋＪ／（ｍ３・Ｋ）以下であることが特に好ましい。第一層１０の熱伝導率及び容積比熱をこのような範囲とすることにより、遮熱部品１００の断熱性をより向上させることができ、例えば内燃機関に用いた場合に燃費を向上させることができる。
【００２９】
第一層１０の比熱容量は特に限定されないが、例えば０．１ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）以上３ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）以下とすることができる。第一層１０の比熱容量は、０．９５ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）以上２ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）以下としてもよい。なお、第一層１０の比熱容量は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）法により測定することができる。
【００３０】
第一層１０の膜厚は１０μｍ以上２５０μｍ以下であることが好ましい。第一層１０の膜厚を１０μｍ以上とすることにより、第一層１０の断熱性を向上させることができ、例えば内燃機関に用いた場合に燃費を向上させることができる。また、第一層１０の膜厚を２５０μｍ以下とすることにより、例えば内燃機関に遮熱部品１００を用いた場合に、シリンダ内で燃料ガスが過度に加熱されるのを抑制し、ノッキングが発生するのを抑制することができる。
【００３１】
（第二層２０）
第二層２０は、第一層１０の上に配置され、第一層１０との間に閉気孔２５を形成する。第二層２０は、第一層１０と直接接していてもよく、接着層などの他の層を介して配置されていてもよい。図１の実施形態では、第二層２０は第一層１０の表面上に直接接するように配置されている。第二層２０は、このような配置とすることにより、第一層１０の気孔によって形成された表面の凹凸を第二層２０で覆うことができるため、遮熱膜７の上面７ａの表面積を低減させ、表面粗さを所定の値以下とすることができる。また、このような第一層１０と第二層２０との間に形成された閉気孔２５により、基材５へ向かう熱を遮ることができる。そのため、遮熱部品１００の断熱性及び炭化水素排出量の低減効果を向上させることができる。
【００３２】
第二層２０の気孔率は特に限定されないが、遮熱膜７の上面７ａの表面積を低減させるという観点から、２０％以下であることが好ましい。第二層２０の気孔率を２０％以下とすることにより、遮熱部品１００の表面粗さを低減することができ、遮熱部品１００の断熱性及び炭化水素排出量の低減効果を向上させることができる。なお、第二層２０の気孔率は１０％以下であることがより好ましく、５％以下であることがさらに好ましい。また、第二層２０の気孔率は、断面を電子顕微鏡などで観察し、第二層２０における気孔の合計面積の割合を算出することにより測定することができる。
【００３３】
第二層２０の熱分解温度は３５０℃以上であることが好ましい。第二層２０の熱分解温度を３５０℃以上とすることにより、遮熱部品１００の耐熱性を向上させることができる。熱分解温度は、熱重量測定（ＴＧ）により、質量減少率が５％になる温度とすることができる。熱重量測定は、例えば、１００ｍＬ／分で空気を試料室に流入させた状態で、１０℃／分で加熱して測定することができる。なお、第一層１０及び第二層２０の熱分解温度はそれぞれ３５０℃以上であることがより好ましい。
【００３４】
第二層２０を形成する材料は特に限定されないが、例えばポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミドなどの樹脂を用いることが好ましい。これらのような樹脂は、金属や金属酸化物などと比較し、熱伝導率及び容積比熱が小さく、耐熱性が高いためである。なお、これらの樹脂の中でも、第二層２０を形成する材料は、ポリイミド及びポリアミドイミドの少なくともいずれか一方であることがより好ましく、ポリイミドであることがさらに好ましい。特に、ポリイミドは強度及び耐熱性が高いため、断熱性が求められている箇所に用いるのに適しているためである。なお、第一層１０及び第二層２０はそれぞれポリイミドを含む材料で形成されていることがより好ましい。
【００３５】
第一層１０の上に第二層２０を形成する方法は特に限定されない。例えば、第一層１０の上に第二層２０をラミネートしたり、第二層２０を形成する材料に溶媒を加えた溶液を第一層１０の上に塗布、乾燥及び加熱などしたりすることにより第二層２０を形成することができる。
【００３６】
第一層１０に第二層２０をラミネートする方法は特に限定されず、例えば押出機などを用い、公知の方法によりラミネートすることができる。また、第一層１０に第二層２０を塗布する方法は特に限定されず、例えば、スプレーコート法、ロールコート法、ドクターブレード法、フローコート法、ディップコート法、スピンコート法、スクリーン印刷法、インクジェット法などの公知の方法を使用することができる。
【００３７】
第二層２０を形成する材料に加える溶媒としては特に限定されないが、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）などのアミド系溶媒などを用いることができる。これらの溶媒は１種又は複数種を併せて用いてもよい。溶媒の含有量は、第二層２０を形成する材料に溶媒を加えた溶液全体に対して４０質量％〜９０質量％であることが好ましく、６０質量％〜８５質量％であることがより好ましい。
【００３８】
例えば、第二層２０をポリイミドで形成する場合、ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸溶液を、第一層１０の表面に塗布、乾燥及び加熱することで第二層２０を形成することができる。また、例えば、第二層２０をポリアミドイミドで形成する場合、ポリアミドイミドの前駆体であるポリアミドイミド溶液を、第一層１０の表面に塗布、乾燥及び加熱することで第二層２０を形成することができる。乾燥温度は例えば１００℃〜１５０℃、加熱温度は例えば１５０℃〜３５０℃とすることができる。
【００３９】
第二層の膜厚は１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。第二層２０の膜厚を１μｍ以上とすることにより、閉気孔２５を効果的に形成することができ、断熱性を向上させることができる。また、第二層２０の膜厚を１０μｍ以下とすることにより、第二層２０の膜厚を均一に形成することができる。
【００４０】
（第三層）
遮熱膜７は、第二層２０の上に配置され、５００℃以上の熱分解温度を有する第三層３０をさらに備えることが好ましい。第三層３０は、第二層２０と直接接していてもよく、接着層などの他の層を介して配置されていてもよい。図２の実施形態では、第三層３０は第二層２０の表面上に直接接するように配置されている。
【００４１】
また、第三層３０の熱分解温度を５００℃以上とすることにより、遮熱部品１００の耐熱性を向上させることができる。熱分解温度は、熱重量測定（ＴＧ）により、質量減少率が５％になる温度とすることができる。熱重量測定は、例えば、１００ｍＬ／分で空気を試料室に流入させた状態で、１０℃／分で加熱して測定することができる。
【００４２】
第三層３０はシリカを主成分とする無機膜により形成されていることが好ましい。シリカを主成分とする無機膜は、耐熱性が高く、表面を平滑にしやすい。そのため、シリカを主成分とする無機膜を第三層３０として用いた場合、遮熱部品１００の断熱性及び炭化水素排出量の低減効果をさらに高くすることができる。なお、シリカを主成分とする無機膜は、例えばポリシラザンを含む溶液を塗布して硬化させることにより形成することができる。なお、本実施形態において、シリカを主成分とする無機膜とは、シリカを５０質量％以上含む無機膜あることを示す。なお、第三層３０は、シリカを９０質量％以上含む無機膜により形成されていることが好ましい。
【００４３】
また、第三層３０は非晶質炭素系薄膜であることも好ましい。非晶質炭素系薄膜とは、薄膜が非晶質炭素を５０質量％以上含むことを意味する。なお、第三層３０は、非晶質炭素を９０質量％以上含むことが好ましい。非晶質炭素系薄膜は、黒色であり、断熱性が高い。そのため、非晶質炭素系薄膜を第三層３０として用いた場合、遮熱部品１００の断熱性をさらに向上させることができる。非晶質炭素系薄膜は、例えばダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）とすることができる。
【００４４】
非晶質炭素系薄膜を形成する方法は特に限定されないが、化学気相成長（ＣＶＤ）法や物理気相成長（ＰＶＤ）法などにより形成することができる。化学気相成長（ＣＶＤ）法としては、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法などが挙げられる。物理気相成長（ＰＶＤ）法としては、真空蒸着やスパッタリングなどが挙げられる。
【００４５】
第三層３０の膜厚は特に限定されないが、０．０１μｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。第三層３０の膜厚を０．０１μｍ以上とすることにより、遮熱部品の断熱性などを向上させることができる。また、第三層３０の膜厚を５μｍ以下とすることにより、第三層３０のクラックの発生を抑制することができる。なお、第三層３０の膜厚は０．０５μｍ以上１μｍ以下であることがより好ましい。
【００４６】
遮熱膜７の上面７ａの表面粗さは１．５μｍＲａ以下である。遮熱膜７の上面７ａの表面粗さを１．５μｍ以下とすることにより、遮熱部品１００の断熱性を向上させると共に、炭化水素排出量を低減することができる。
【００４７】
特に、多孔質の金属酸化物層などを溶射により形成した場合には、遮熱膜の上面の表面積が大きくなってしまう傾向にあり、遮熱膜の表面と空気層との熱交換も多くなることから、十分な断熱性を有する遮熱部品が得られにくい。また、遮熱膜の上面の表面積が大きい場合、ガソリンなどの燃料ガスが壁面に付着しやすいことから、炭化水素排出量を増大させる原因にもなりやすい。しかしながら、本実施形態では、遮熱膜７の上面７ａの表面粗さを所定の値以下とすることにより、遮熱部品１００の最表面と空気層との熱交換を抑制し、遮熱部品１００の壁面に燃料ガスなどが付着しにくくしている。そのため、遮熱部品１００の断熱性を向上させると共に、炭化水素排出量を低減させることができる。
【００４８】
なお、遮熱膜７の上面７ａの表面粗さは０．５μｍＲａ以下であることが好ましく、０．１μｍＲａ以下であることがより好ましい。遮熱膜７の上面７ａの表面粗さの上限は特に限定されないが、例えば０．０１μｍＲａ以上である。また、表面粗さは、算術平均粗さであり、ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２０１３（製品の幾何特性仕様（ＧＰＳ）−表面性状：輪郭曲線方式−用語，定義及び表面性状パラメータ）に従って触針式表面粗さ測定機を用いて測定することができる。
【００４９】
なお、遮熱膜７の上面７ａとは、第一層１０に対し、基材５側ではなく、第二層２０側の表面を意味する。すなわち、表面粗さの測定箇所は、例えば遮熱部品１００が基材５と第一層１０と第二層２０とを備える場合、第二層２０における第一層１０の反対側の面である。また、表面粗さの測定箇所は、例えば遮熱部品１００が基材５と第一層１０と第二層２０と第三層３０とを備える場合、第三層３０における第二層２０の反対側の面である。
【００５０】
また、本実施形態においては、遮熱膜７の上面７ａの単位投影面積当たりのガス吸着面積は２０ｍ２／ｍ２以下であることが好ましい。単位投影面積当たりのガス吸着面積を２０ｍ２／ｍ２以下とすることにより、表面粗さを小さくした場合と同様に遮熱部品１００の断熱性を向上させると共に、炭化水素排出量を低減することができる。なお、遮熱膜７の上面７ａの単位投影面積当たりのガス吸着面積は、３ｍ２／ｍ２以下であることが好ましく、１．５ｍ２／ｍ２以下であることがより好ましく、１．１ｍ２／ｍ２以下であることが特に好ましい。なお、遮熱膜７の上面７ａの単位投影面積当たりのガス吸着面積（ｍ２／ｍ２）は、ＢＥＴ法に基づき測定された遮熱膜７の上面７ａのガス吸着面積を、最表層の投影面積で除することにより算出することができる。
【００５１】
第一層１０の膜厚は６．７１１９ｅ（０．００６３×熱伝導率×容積比熱）μｍ〜６７．１１９ｅ（０．００６３×熱伝導率×容積比熱）であることが好ましい。第一層１０の膜厚を６．７１１９ｅ（０．００６３×熱伝導率×容積比熱）μｍ以上とすることにより、遮熱部品１００の断熱性を向上させることができる。また、第一層１０の膜厚を６７．１１９ｅ（０．００６３×熱伝導率×容積比熱）以下とすることにより、例えば内燃機関に遮熱部品を用いた場合に、シリンダ内で燃料ガスが過度に加熱されるのを抑制し、ノッキングが発生するのを抑制することができる。
【００５２】
なお、６．７１１９ｅ（０．００６３×熱伝導率×容積比熱）μｍについては、基材にそれぞれ異なる材料を被覆した内燃機関を評価し、アルマイト層で被覆した場合と比較して所定以上の燃費となる第一層１０の最小膜厚を調査した。そして、その調査結果を、図３に示すように、Ｘ軸がλ×ρ×Ｃｐ、Ｙ軸が第一層１０の膜厚である座標にそれぞれプロットし、指数近似により最適な最小膜厚の関係を求めた。なお、図３のグラフ中、λは第一層１０の熱伝導率（Ｗ／（ｍ・Ｋ））、ρは第一層１０の密度（ｋｇ／ｍ３）、Ｃｐは第一層１０の比熱容量（ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ)）を示す。
【００５３】
同様に、６７．１１９ｅ（０．００６３×熱伝導率×容積比熱）μｍについては、基材にそれぞれ異なる材料を被覆した内燃機関について評価をし、ノッキングが発生しにくい最大膜厚を調査した。そして、その調査結果を、図４に示すように、Ｘ軸がλ×ρ×Ｃｐ、Ｙ軸が第一層１０の膜厚の座標にそれぞれプロットし、指数近似により最適な最小膜厚の関係を求めた。なお、図４のグラフ中、λは第一層１０の熱伝導率（Ｗ／（ｍ・Ｋ））、ρは第一層１０の密度（ｋｇ／ｍ３）、Ｃｐは第一層１０の比熱容量（ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ)）を示す。
【００５４】
以上の通り、本実施形態の遮熱部品は、基材と、基材の上に配置される遮熱膜と、を備える。遮熱膜は、基材の上に配置され、気孔を有し、熱伝導率は０．３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であり、容積比熱は１２００ｋＪ／（ｍ３・Ｋ）以下である第一層と、第一層の上に配置され、第一層との間に閉気孔を形成する第二層と、を備える。そして、遮熱膜の上面の表面粗さは１．５μｍＲａ以下である。
【００５５】
本実施形態では、第一層の熱伝導率及び容積比熱を所定の値以下としている。そのため、基材の表面上にアルマイト層を形成した場合と比較して断熱性を向上させることができる。したがって、本実施形態の遮熱部品を例えば内燃機関に用いた場合に、アルマイト層を形成した場合と比較して内燃機関の燃費を向上させることができる。なお、従来のように、基材の表面上に金属酸化物を形成した場合は、熱伝導率及び容積比熱を所定の値以下とすることはできず、アルマイト層以上に燃費を向上させることは困難であると推定される。
【００５６】
また、本実施形態では、気孔を有する第一層の上に、第二層を設けている。そのため、第一層と第二層との間に閉気孔が形成されることから、この閉気孔が断熱材の役割を果たし、遮熱部品の断熱性を向上させることができる。
【００５７】
さらに、第二層によって、第一層の気孔を覆うと共に、遮熱膜の上面の表面粗さを所定の値以下としているため、遮熱膜の上面の表面積が小さくなることから、遮熱部品の表面と空気層との熱交換を抑制することができる。また、遮熱膜の上面の表面積を小さくすることにより、遮熱部品の壁面に燃料ガスなどを付着しにくくさせることができる。
【００５８】
したがって、本実施形態の遮熱部品によれば、断熱性及び炭化水素排出量の低減効果を高くすることができる。
【００５９】
［内燃機関］
次に、本実施形態の内燃機関について説明する。本実施形態の内燃機関は、上記遮熱部品を備える。上述の通り、上記遮熱部品は、断熱性及び炭化水素排出量の低減効果を高くすることから、内燃機関に用いることで、燃費の向上や、炭化水素排出量の低減が期待できる。上記遮熱部品は、内燃機関において、燃焼ガスに曝されて高温になる部材の表面に配置されることが好ましい。燃焼ガスに曝されて高温になる部材としては、例えば、燃焼室を構成するピストン、シリンダヘッド、バルブ、シリンダの他、シリンダヘッド排気ポート、エキゾーストマニホールド、排気管、過給機等の排気系部材が挙げられる。上記遮熱部品は、必ずしもこれらの部材の全表面に配置する必要はなく、燃焼ガスに曝されて高温になる面に配置されていればよい。
【実施例】
【００６０】
以下、本実施形態を実施例及び比較例によりさらに詳細に説明するが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。【００６１】
［実施例１］
まず、密着性を向上させるため、厚みが９．５ｍｍのアルミニウム製の基材を１００℃のお湯に１０分浸漬させて基材を洗浄した。なお、基材の密度ρ１は２７００ｋｇ／ｍ３、基材の熱伝導率λ１は２３６Ｗ／（ｍ・Ｋ）、比熱容量Ｃ１Ｐは９１０Ｊ／（ｋｇ・Ｋ）、容積比熱は２４５７ｋＪ／（ｍ３・Ｋ）であった。【００６２】
次に、固形分濃度が２６質量％となるように、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）及びテトラエチレングリコールジメチルエーテル（ＴＥＧＭ）で希釈したポリアミック酸溶液（ポリイミド前駆体）を準備した。ＴＥＧＭの含有量は、ＤＭＡｃとＴＥＧＭの合計に対し、５０質量％とした。そして、上述のようにして洗浄した基材の表面上に、溶媒揮発後の膜厚が９０μｍとなるように、スピンコーターで上記ポリアミック酸溶液を塗布した。【００６３】
そして、ポリアミック酸溶液を塗布した基材を、１３０℃で３０分間乾燥させた後、２００℃で６０分間加熱し、アルミニウム基材上にポリイミドからなる第一層を形成した。【００６４】
次に、固形分濃度が２６質量％となるように、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）で希釈したポリアミック酸溶液（ポリイミド前駆体）を準備した。そして、第一層の表面上に、溶媒揮発後の膜厚が１０μｍとなるように、スピンコーターでポリアミック酸溶液（ポリイミド前駆体）を塗布した。【００６５】
塗布したポリアミック酸溶液を、１３０℃で３０分間乾燥させた後、２００℃で６０分間加熱し、第一層上にポリイミドからなる第二層を形成し、遮熱部品とした。【００６６】
［実施例２］
第二層の表面上に、ポリシラザン溶液を塗布して硬化させ、０．３８μｍ厚のシリカからなる第三層を形成し、遮熱部品を作製した。それ以外は、実施例１と同様にして遮熱部品を作製した。【００６７】
［実施例３］
第二層の表面上に、スパッタリングにより、０．１μｍ厚の非晶質炭素皮膜（ダイヤモンドライクカーボン）からなる第三層を形成し、遮熱部品を作製した。それ以外は、実施例１と同様にして遮熱部品を作製した。【００６８】
［実施例４］
第二層の膜厚を９０μｍから１９０μｍに変更した。また、第二層の表面上に、ポリシラザン溶液を塗布して硬化させ、０．３８μｍ厚のシリカからなる第三層を形成し、遮熱部品を作製した。それ以外は、実施例１と同様にして遮熱部品を作製した。【００６９】
［実施例５］
第一層に用いたポリアミック酸溶液において、ＴＥＧＭの含有量は、ＤＭＡｃとＴＥＧＭの合計に対し、３０質量％とした。それ以外は、実施例１と同様にして遮熱部品を作製した。【００７０】
［実施例６］
固形分濃度が３０質量％となるように、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）及びテトラエチレングリコールジメチルエーテル（ＴＥＧＭ）で希釈したポリアミドイミド溶液（ポリアミドイミド前駆体）を準備した。ＴＥＧＭの含有量は、ＮＭＰとＴＥＧＭの合計に対し、４０質量％とした。そして、上述のようにして洗浄した基材の表面上に、溶媒揮発後の膜厚が１９０μｍとなるように、スピンコーターでポリアミドイミド溶液を塗布した。【００７１】
そして、ポリアミドイミド溶液を塗布した基材を、１３０℃で３０分間乾燥させた後、２００℃で６０分間加熱し、アルミニウム基材上にポリアミドイミドからなる第一層を形成した。【００７２】
次に、固形分濃度が３０質量％となるように、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）で希釈したポリアミドイミド溶液（ポリアミドイミド前駆体）を準備した。そして、第一層の表面上に、溶媒揮発後の膜厚が１０μｍとなるように、スピンコーターでポリアミドイミド溶液を塗布した。【００７３】
そして、塗布したポリアミドイミド溶液を、１３０℃で３０分間乾燥させた後、２００℃で６０分間加熱し、第一層上にポリアミドイミドからなる第二層を形成し、遮熱部品とした。【００７４】
上記以外は、実施例１と同様にして遮熱部品を作製した。【００７５】
［比較例１］
アルミニウム基材に第一層を形成せず、鋳肌の基材をそのまま用いた。なお、アルミニウム基材の密度ρ１は２７４０ｋｇ／ｍ３、基材の熱伝導率λ１は１２６Ｗ／（ｍ・Ｋ）、比熱容量Ｃ１Ｐは８６９Ｊ／（ｋｇ・Ｋ）、容積比熱は２３８１ｋＪ／（ｍ３・Ｋ）であった。【００７６】
［比較例２］
比較例１のアルミニウム基材に代え、異なるアルミニウム基材を用いた。それ以外は、比較例１と同様に、アルミニウム基材に第一層を形成せず、基材をそのまま用いた。なお、基材の密度ρ１は２７００ｋｇ／ｍ３、基材の熱伝導率λ１は２３６Ｗ／（ｍ・Ｋ）、比熱容量Ｃ１Ｐは９１０Ｊ／（ｋｇ・Ｋ）、容積比熱は２４５７ｋＪ／（ｍ３・Ｋ）であった。すなわち、比較例２で用いたアルミニウム基材は、実施例１で用いたアルミニウム基材と同様である。【００７７】
［比較例３］
第一層に代え、アルミニウム基材の表面を陽極酸化処理し、膜厚が７０．０μｍのアルマイト層を形成した。それ以外は、実施例１と同様にして基材とアルマイト層とからなる積層体を作製した。【００７８】
次に、この積層体のアルマイト層の表面に、ポリシラザン溶液を塗布して硬化させ、０．５４μｍ厚のシリカからなる第三層を形成し、遮熱部品を作製した。【００７９】
［比較例４］
第一層に代え、部分安定化ジルコニア粒子（ＺｒＯ２−８Ｙ２Ｏ３、体積平均粒子径：５０μｍ〜６０μｍ）を基材の表面に膜厚が５００．０μｍとなるように溶射してジルコニア溶射層を形成した。それ以外は、実施例１と同様にして遮熱部品を作製した。【００８０】
［比較例５］
固形分濃度が２６質量％となるように、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）で希釈したポリアミック酸溶液（ポリイミド前駆体）を準備した。そして、基材の表面上に、溶媒揮発後の膜厚が５０μｍとなるように、スピンコーターでポリアミック酸溶液（ポリイミド前駆体）を塗布した。次に、塗布したポリアミック酸溶液を、１３０℃で３０分間乾燥させた後、２００℃で６０分間加熱し、基材上にポリイミドからなる第一層を形成し、遮熱部品とした。また、第一層の表面に第二層を形成しなかった。それ以外は、実施例１と同様にして遮熱部品を作製した。【００８１】
［比較例６］
第一層の膜厚を９０μｍから１００μｍに変更した。また、第一層の表面に第二層を形成しなかった。それ以外は、実施例１と同様にして遮熱部品を作製した。【００８２】
［評価］
実施例及び比較例の遮熱部品について、以下の評価を実施した。結果を表１及び表２に示す。【００８３】
（気孔率ｐ）
第一層の気孔率ｐ（％）は、遮熱部品断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真を画像解析することにより算出した。具体的には、まず、切断した第一層の断面を走査型電子顕微鏡で撮影した。次に、小型汎用画像解析装置（株式会社ニレコ製  ＬＵＺＥＸ（登録商標）ＡＰ）で上記電子顕微鏡写真をグレースケール化した。そして、気孔と気孔以外の部分との間に閾値を設定した二値化処理画像より、第一層全体の面積に対する気孔の面積の百分率を算出して気孔率とした。【００８４】
（基材の熱伝導率λ１）
基材の熱伝導率λ１（Ｗ／（ｍ・Ｋ））は、λ１＝ρ１Ｃ１ｐα１の式に従い算出した。なお、ρ１は基材の密度（ｋｇ／ｍ３）、Ｃ１ｐは基材の比熱容量（Ｊ／（ｋｇ・Ｋ））、α１は基材の熱拡散率（ｍ２／ｓ）を表す。基材の密度ρ１、基材の比熱容量Ｃ１ｐ、基材の熱拡散率α１の測定方法は以下の通りである。【００８５】
（基材の密度ρ１）
基材の密度ρ１（ｋｇ／ｍ３）は、直径１０ｍｍ及び厚さ１ｍｍの円板を基材から切り出し、大気中、室温（２０℃）において、当該円板の重量を測定することにより算出した。【００８６】
（基材の比熱容量Ｃ１Ｐ）
基材の比熱容量Ｃ１Ｐ（Ｊ／（ｋｇ・Ｋ））は、直径１０ｍｍ及び厚さ１ｍｍの円板を基材から切り出し、大気中、室温（２０℃）において、レーザーフラッシュ法により測定した。なお、基材の比熱容量は、熱定数測定装置（アルバック理工株式会社製  ＴＣ−７０００）を用いて測定した。【００８７】
（基材の熱拡散率α１）
基材の熱拡散率α１（ｍ２／ｓ）は、直径１０ｍｍ及び厚さ１ｍｍの円板を基材から切り出し、大気中、室温（２０℃）において、レーザーフラッシュ法により測定した。なお、基材の熱拡散率α１は、熱定数測定装置（アルバック理工株式会社製  ＴＣ−７０００）を用いて測定した。【００８８】
（第一層の熱拡散率α２）
第一層の熱拡散率α２は以下のようにして算出した。まず、上述のようにして得られた各実施例及び比較例の遮熱部品における基材側の面を１ｍｍまで研磨し、２層の積層板を準備した。次に、この積層板から直径１０ｍｍの円板を切り出して試験片とし、大気中、室温（２０℃）において、レーザーフラッシュ法により、規格化された温度−時間曲線から、上記積層板の面積熱拡散時間Ａを算出した。レーザーフラッシュ法は、熱定数測定装置（アルバック理工株式会社製  ＴＣ−７０００）を用いて測定した。ここで、面積熱拡散時間Ａは下記の数式（１）で表すことができる。【００８９】
【数１】
2019035163.tif 000003
【００９０】
ここで、Ｘ１＝ｄ１ρ１Ｃ１Ｐ、Ｘ２＝ｄ２ρ２Ｃ２Ｐとすると、上記数式（１）より、以下の数式（２）が導かれる。なお、ｄ１は基材の厚さ（ｍ）、ρ１は基材の密度（ｋｇ／ｍ３）、Ｃ１Ｐは基材の比熱容量（Ｊ／（ｋｇ・Ｋ））、ｄ２は第一層の厚さ（ｍ）、ρ２は第一層の密度（ｋｇ／ｍ３）、Ｃ２Ｐは第一層の比熱容量（Ｊ／（ｋｇ・Ｋ））を表す。基材の密度ρ１、基材の比熱容量Ｃ１Ｐの測定方法は上述した通りである。また、第一層の密度ρ２、第一層の比熱容量Ｃ２Ｐの測定方法は後述する。【００９１】
【数２】
2019035163.tif 000004
【００９２】
さらに、上記数式（２）より、以下の数式（３）を導くことができ、第一層の熱拡散時間τ２を算出することができる。【００９３】
【数３】
2019035163.tif 000005
【００９４】
そして、以下の数式（４）に上記数式（３）を算出することにより得られた第一層の熱拡散時間τ２を代入し、第一層の熱拡散率α２を算出した。【００９５】
【数４】
2019035163.tif 000006
【００９６】
（第一層の密度ρ２）
第一層の密度ρ２（ｋｇ／ｍ３）は、以下のようにして測定した。まず、基材の上に厚さ約１ｍｍの第一層を形成し、積層体を得た。次に、上記積層体から１３ｍｍ×５ｍｍの試験片を切り出してその重量を測定し、積層体の密度を算出した。そして、積層体の密度から上述のようにして得られた基材の密度を差し引くことにより、第一層の密度を算出した。なお、第一層の厚さは、積層体の厚さから基材の厚さを差し引くことにより算出した。また、積層体及び基材の厚さは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により測定した。なお、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）では、高倍率で５点、低倍率で３点の厚さを測定した平均値としている。【００９７】
（第一層の比熱容量Ｃ２ｐ）
第一層の比熱容量Ｃ２ｐ（Ｊ／（ｋｇ・Ｋ））は、以下のようにして測定した。まず、各例で得られた遮熱部品の第一層側にテフロン（登録商標）テープを貼り、塩酸に浸漬させ、基材を完全に溶解させた。次に、残った第一層をアセトンに浸漬させ、テフロン（登録商標）テープを第一層から剥離させ、粉末状の第一層の試料を得た。この試料１２ｍｇを示差走査熱量測定（ＤＳＣ）によって測定し、第一層の比熱容量を得た。示差走査熱量測定（ＤＳＣ）では、アルゴンガス雰囲気下、測定温度を２０℃で測定した。なお、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）は、ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ製のＤＳＣ−７型を用いて測定した。【００９８】
（第一層の熱伝導率λ２）
第一層の熱伝導率λ２（Ｗ／（ｍ・Ｋ））は、λ２＝ρ２Ｃ２ｐα２の式に従い算出した。なお、ρ２は第一層の密度、Ｃ２ｐは第一層の比熱容量、α２は第一層の熱拡散率を表す。第一層の密度ρ２、第一層の比熱容量Ｃ２ｐ、第一層の熱拡散率α２の測定方法は、それぞれ上述の通りである。【００９９】
（第一層の容積比熱Ｃ２Ｖ）
第一層の容積比熱Ｃ２Ｖ（Ｊ／（ｍ３・Ｋ））は、Ｃ２Ｖ＝Ｃ２ｐρ２の数式に従い算出した。なお、上記数式中、Ｃ２ｐは第一層の比熱容量（Ｊ／（ｋｇ・Ｋ））、ρ２は第一層の密度（ｋｇ／ｍ３）を表す。第一層の比熱容量Ｃ２ｐ及び第一層の密度ρ２の測定方法は上述の通りである。【０１００】
（第三層の熱伝導率λ２）
第三層の熱伝導率λ３（Ｗ／（ｍ・Ｋ））は、λ３＝ρ３Ｃ３ｐα３の式に従い算出した。なお、ρ３は第三層の密度、Ｃ３ｐは第三層の比熱容量、α３は第三層の熱拡散率を表す。第三層の密度ρ３、第三層の比熱容量Ｃ３ｐ、第三層の熱拡散率α３の測定方法は、それぞれ第一層と同様の方法により測定した。【０１０１】
（表面粗さ）
表面粗さは、接触式表面粗さ測定器を用い、ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２０１３に従って、得られた試験サンプル表面の算術平均粗さを測定した。【０１０２】
（単位投影面積当たりのガス吸着面積）
単位投影面積当たりのガス吸着面積（ｍ２／ｍ２）は、ＢＥＴ法に基づき測定された各例の遮熱膜の上面におけるガス吸着面積を、最表層の投影面積で除することにより算出した。【０１０３】
各例の遮熱膜の上面におけるガス吸着面積は、ＢＥＴ法に基づき測定された各例の遮熱部品の全ガス吸着面積から、遮熱膜の上面より下の層のガス吸着面積を減ずることにより算出した。なお、遮熱膜の上面より下の層のガス吸着面積については、例えば基材単独のガス吸着面積や露出している表面積（表層の投影面積）を考慮して算出している。【０１０４】
ガス吸着面積は、ＪＩＳ  Ｚ８８３０：２０１３（ＩＳＯ  ９２７７：２０１０）に準じて測定した。具体的には、以下の条件にて測定した。
測定装置 ：全自動ガス吸着量測定装置  Ａｕｔｏｓｏｒｂ（登録商標）−ｉＱ（Ｑｕａｎｔａｃｈｒｏｍｅ製）
試料：各例の遮熱部品を幅５ｍｍ、長さ２５ｍｍの短冊状に切り抜いたもの
試料セル： ステム外径が直径９ｍｍの薄膜セル
脱ガス処理（試料前処理）：真空状態（１Ｐａ以下）、１００℃で１時間以上加熱
吸着質ガス ： クリプトン（Ｋｒ）ガス
測定温度 ： ７７．３５Ｋ（液体窒素下）
測定方法 ： 静的容量法
解析項目 ：ＢＥＴ多点法による比表面積
測定した吸着質ガスの相対圧：０．０７５〜０．３の内の１３点
測定回数：同一試料にて２回【０１０５】
（熱分解温度）
熱分解温度は、熱重量測定（ＴＧ）により、１００ｍＬ／分で空気を試料室に流入させた状態で、２０℃から９５０℃まで１０℃／分で加熱したときに、質量減少率が５％になったときの温度として評価した。なお、試料量は５ｍｇ、容器は白金パンとした。【０１０６】
（冷却応答性試験）
図５に示すように、各例の遮熱部品を縦５０ｍｍ、横５０ｍｍ、厚さ９．５ｍｍの大きさに切り出して試験片とし、試験片の基材５側をヒータ５１の上に乗せた。そして、基材５側からヒータ５１で加熱して遮熱部品の最表面の温度を２５０℃にした後、２０℃の空気５２を０．００２ｍ３／秒の流量で遮熱部品の最表面に吹き付け、遮熱部品の最表面の温度を測定した。なお、遮熱部品の最表面の温度は赤外線カメラ５３により得られた温度分布の映像により測定した。空気５２を吹き付けてから１０秒後における遮熱部品の最表面の低下温度差を表２に示す。なお、図５では、第二層２０が最表層である実施例１の場合について説明しているが、第三層３０が最表層である場合には、第二層２０を第三層３０と読み替えて冷却応答性試験を実施すればよい。【０１０７】
（炭化水素濃度）
炭化水素（ＨＣ）濃度は、上述のように作製した遮熱部品をシリンダヘッドの頂面に施して内燃機関を作製し、排出ガス内の濃度を測定することにより評価した。なお、評価結果は比較例１に対する濃度の低下量を示しており、比較例１に対して炭化水素濃度が低下した場合、評価結果は正の値となり、値が大きい程炭化水素排出量の低減効果が優れていることを示している。【０１０８】
【表１】
2019035163.tif 000007
【０１０９】
【表２】
2019035163.tif 000008
【０１１０】
表１及び表２の結果より、実施例１〜実施例６では、冷却応答性試験の評価結果が２２．９℃以上、炭化水素濃度の低減量が３１７ｐｐｍ以上であり、断熱性及び炭化水素排出量の低減効果に優れていた。【０１１１】
一方、比較例１〜比較例６では、冷却応答性試験の評価結果、又は、炭化水素濃度の低減量が実施例１〜実施例６ほど良好ではなかった。これらの結果より、実施例の遮熱部品では、断熱性及び炭化水素排出量の低減効果が高いことが分かる。【０１１２】
以上、実施例に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明の遮熱部品は、基材と遮熱膜とを備える。遮熱膜は、熱伝導率及び容積比熱が所定の値以下である第一層と、第一層との間に閉気孔を形成する第二層と、を備える。そして、遮熱膜の上面の表面粗さが所定の値以下である。そのため、本発明の遮熱部品によれば、例えば内燃機関などにおいて、断熱性及び炭化水素排出量の低減効果を高くすることができる。
【符号の説明】
【０１１４】
５    基材
７    遮熱膜
７ａ  上面
１０    第一層
１５    気孔
２０    第二層
２５    閉気孔
３０    第三層
１００    遮熱部品
【図１】
2019035163.tif 000009
【図２】
2019035163.tif 000010
【図３】
2019035163.tif 000011
【図４】
2019035163.tif 000012
【図５】
2019035163.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月25日(2020.3.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
例えば、第一層１０をポリイミドで形成する場合、ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸溶液を、基材５の表面に塗布、乾燥及び加熱することで第一層１０を形成することができる。また、例えば、第一層１０をポリアミドイミドで形成する場合、ポリアミドイミドの前駆体であるポリアミドイミド溶液を、基材５の表面に塗布、乾燥及び加熱することで第一層１０を形成することができる。乾燥温度は例えば１００℃〜１５０℃、加熱温度は例えば１５０℃〜３５０℃とすることができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
なお、遮熱膜７の上面７ａの表面粗さは０．５μｍＲａ以下であることが好ましく、０．１μｍＲａ以下であることがより好ましい。遮熱膜７の上面７ａの表面粗さの下限は特に限定されないが、例えば０．０１μｍＲａ以上である。また、表面粗さは、算術平均粗さであり、ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２０１３（製品の幾何特性仕様（ＧＰＳ）−表面性状：輪郭曲線方式−用語，定義及び表面性状パラメータ）に従って触針式表面粗さ測定機を用いて測定することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
同様に、６７．１１９ｅ（０．００６３×熱伝導率×容積比熱）μｍについては、基材にそれぞれ異なる材料を被覆した内燃機関について評価をし、ノッキングが発生しにくい最大膜厚を調査した。そして、その調査結果を、図４に示すように、Ｘ軸がλ×ρ×Ｃｐ、Ｙ軸が第一層１０の膜厚の座標にそれぞれプロットし、指数近似により最適な最大膜厚の関係を求めた。なお、図４のグラフ中、λは第一層１０の熱伝導率（Ｗ／（ｍ・Ｋ））、ρは第一層１０の密度（ｋｇ／ｍ３）、Ｃｐは第一層１０の比熱容量（ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ)）を示す。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
［実施例４］
第一層の膜厚を９０μｍから１９０μｍに変更した。また、第二層の表面上に、ポリシラザン溶液を塗布して硬化させ、０．３８μｍ厚のシリカからなる第三層を形成し、遮熱部品を作製した。それ以外は、実施例１と同様にして遮熱部品を作製した。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１００
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１００】
（第三層の熱伝導率λ３）
第三層の熱伝導率λ３（Ｗ／（ｍ・Ｋ））は、λ３＝ρ３Ｃ３ｐα３の式に従い算出した。なお、ρ３は第三層の密度、Ｃ３ｐは第三層の比熱容量、α３は第三層の熱拡散率を表す。第三層の密度ρ３、第三層の比熱容量Ｃ３ｐ、第三層の熱拡散率α３の測定方法は、それぞれ第一層と同様の方法により測定した。
【国際調査報告】
2019035163.tif 000014
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