(57)【要約】      （修正有）【課題】内燃機関の構造部材に取り付けられる断熱構造体において、薄膜の断熱材が必要な箇所にも適用することができる技術を提供をする。【解決手段】複数の多孔質材が連結された断熱材３と、加熱消失性を有し断熱材３に含浸される有機材４０と、を含み、前記した有機材４０を介して内燃機関の構造部材２０に接合されるようにした。この断熱構造体１０によれば、断熱構造体１０の表面に位置する有機材４０を焼失させることができるとともに、構造部材２０との接合面近傍に位置する有機材４０を焼失させずに残留させることができる。その結果、断熱構造体１０と構造部材２０の接合状態を悪化させることなく、断熱構造体１０の厚さを薄くすることができる。【選択図】図３
2012031752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の多孔質材が連結された断熱材と、
加熱消失性を有し、前記断熱材に含浸される有機材と、
を含み、
前記有機材を介して内燃機関の構造部材に接合される内燃機関の断熱構造体。
【請求項２】
請求項１において、前記有機材の熱伝導率は、前記断熱材の熱伝導率より高い内燃機関の断熱構造体。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記構造部材は、樹脂成形材である内燃機関の断熱構造体。
【請求項４】
請求項１又は２において、前記構造部材は、金属成形材であり、
前記有機材は、有機系接着剤である内燃機関の断熱構造体。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項において、前記構造部材は、内燃機関の冷却水により冷却される部材である内燃機関の断熱構造体。
【請求項６】
請求項４において、有機材が含浸された断熱材の厚さは、前記断熱材と前記金属との熱膨張差を吸収可能な範囲の最小値以上に設定される内燃機関の断熱構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の構造部材に接合される断熱構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などに搭載される内燃機関において、構造部材の耐熱性の向上や、冷却損失の低減などを目的として、断熱材が設けられる場合がある。ところで、断熱材と構造部材とが直接接合されると、それらの接合界面において剥離などが発生する可能性がある。このような問題に対し、接着剤が含浸された多孔質材を介して断熱材と構造部材とを接合する方法が提案されている（たとえば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２５７１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記した方法によると、断熱材と構造部材との間に介在する部材により厚さが増すため、薄膜の断熱材が必要な箇所に適用することができない可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記したような種々の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の断熱構造体において、薄膜の断熱材が必要な箇所にも適用し得る技術の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記した課題を解決するために、多孔質の断熱材に有機材を含浸させるとともに、断熱材が有機材を介して内燃機関の構造部材に接合されるようにした。
【０００７】
詳細には、本発明に係わる内燃機関の断熱構造体は、
複数の多孔質材が連結された断熱材と、
加熱消失性を有し、前記断熱材に含浸される有機材と、
を含み、
前記有機材を介して内燃機関の構造部材に接合されるようにした。
【０００８】
このように構成された内燃機関の断熱構造体によれば、断熱構造体の表面に位置する有機材は、内燃機関が発生する熱を受けて消失する。その結果、断熱構造体の表面近傍に位置する断熱材が露出し、断熱機能が働くようになる。
【０００９】
また、断熱構造体において該断熱構造体の表面から離間した部位、特に構造部材との接合面近傍に位置する有機材は、露出した断熱材の断熱作用により加熱を免れるため、消失することなく残留する。その結果、断熱構造体と構造部材との接合状態が維持される。さらに、断熱材と構造部材との熱膨張差は有機材によって減衰されるため、接合界面の剥離も抑制される。
【００１０】
したがって、本発明に係わる内燃機関の断熱構造体によれば、断熱構造体と構造部材との接合状態の悪化を抑制しつつ、断熱構造体の厚みを抑えることができる。その結果、本発明の断熱構造体は、薄膜の断熱材が必要な箇所にも適用することができる。
【００１１】
本発明の有機材としては、断熱材より高い熱伝導率を有する有機材を用いることができる。その場合、断熱構造体の表面において、有機材が均一に消失する。その結果、断熱構造体の表面において、断熱材の露出度合を均一にすることができる。
【００１２】
本発明において、断熱構造体が接合される構造部材は、樹脂成形材であってもよく、あるいは金属であってもよい。なお、構造部材が金属である場合は、本発明に係わる有機材として、有機系接着剤を用いることもできる。その場合、断熱構造体と金属製の構造部材との接合状態の悪化を抑制しつつ、断熱構造体の厚みを抑えることができる。
【００１３】
また、本発明の断熱構造体が接合される構造部材としては、内燃機関の冷却水により冷却される構造部材が望ましい。これは、内燃機関が発生する熱、特に燃料が燃焼した際に発生する熱が冷却水へ放熱されると、冷却損失が大きくなり易いからである。
【００１４】
本発明において、有機材が含浸された断熱材の厚さ（加熱消失した部位を除く部分の厚さ）は、断熱材と金属製の構造部材との熱膨張差を吸収可能な範囲の最小値以上に設定されるようにしてもよい。その場合、断熱構造体の厚さは、断熱構造体と金属製の構造部材との接合状態が悪化しない範囲において可及的に薄くすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の内燃機関の断熱構造体によれば、断熱構造体と構造部材との接合状態の悪化を抑制しつつ、断熱構造体の厚みを抑えることができる。その結果、本発明の内燃機関の断熱構造体は、薄膜の断熱材が必要な箇所にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施例において未使用時の断熱構造体の構成を示す図である。
【図２】第１の実施例において使用時の断熱構造体の構成を示す図である。
【図３】第２の実施例において未使用時の断熱構造体の構成を示す図である。
【図４】第２の実施例において使用時の断熱構造体の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１８】
＜実施例１＞
先ず、本発明の第１の実施例について図１，２に基づいて説明する。図１は未使用時（新品状態）における断熱構造体の構成を示し、図２は使用時における断熱構造体の構成を示す。なお、本実施例では、樹脂製の構造部材（樹脂成形体）に断熱構造体を適用する場合について述べる。
【００１９】
図１，２において、断熱構造体１は、樹脂製の構造部材２と一体成形されている。断熱構造体１は、複数の多孔質材を耐熱性の高い接合媒体によって連結させた断熱材３と、断熱材３に含浸されるとともに断熱材３を被覆する有機系樹脂４と、から形成されている。なお、断熱材３を形成する多孔質材としてはセラミックなどを用いることができる。有機系樹脂４としては、ＨやＣを主成分とする合成樹脂などを用いることができる。また、構造部材２は、断熱構造体１の有機系樹脂４と同性状の樹脂で形成されてもよく、あるいは有機系樹脂４とは異なる性状の樹脂で形成されてもよい。
【００２０】
上記した断熱構造体１は、有機系樹脂４の中に断熱材３を浸した状態で成形される。なお、構造部材２が有機系樹脂４と同性状の樹脂で成形される場合は、樹脂の中に断熱材３
を浸した状態で断熱構造体１および構造部材２を一体成形してもよい。
【００２１】
このように構成された断熱構造体１が内燃機関に取り付けられると、内燃機関が発生する熱により断熱構造体１の表面が加熱される。その場合、断熱構造体１の表面に位置する有機系樹脂４が焼失することになる。その結果、図２に示すように、断熱構造体１の表面付近に位置する断熱材３が露出する。
【００２２】
図２に示すように、断熱構造体１の表面付近の断熱材３が露出すると、当該断熱構造体１の断熱機能が働くようになる。その結果、構造部材２へ伝わる熱量を減少させることができる。さらに、露出した断熱材３は、断熱構造体１における構造部材２との接合部分（図１，２中の破線を参照）近傍に位置する有機系樹脂４へ伝わる熱量をも減少させる。そのため、前記した接合部分近傍に位置する有機系樹脂４は、消失せずに残留する。その結果、断熱構造体１と構造部材２との接合状態が適切に保たれる。
【００２３】
したがって、本実施例によれば、断熱構造体１と構造部材２との接合状態の悪化を抑制しつつ、断熱構造体１の厚みを抑えることができる。そのため、本実施例の断熱構造体１は、薄膜の断熱材が必要な箇所に適用することが可能となる。
【００２４】
＜実施例２＞
次に、本発明の第２の実施例について図３，４に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【００２５】
前述した第１の実施例と本実施例との相違点は、断熱構造体が金属製の構造部材に接合される点にある。図３は未使用時における断熱構造体の構成を示し、図４は使用時における断熱構造体の構成を示す。
【００２６】
図３，４において、断熱構造体１０は、金属製の構造部材２０に接合されている。断熱構造体１０は、複数の多孔質材を耐熱性の高い接合媒体によって連結させた断熱材３と、断熱材３に含浸された有機系接着剤４０と、から形成されている。なお、有機系接着剤４０としては、ＨやＣを主成分とする接着剤を用いることができる。その際、有機系接着剤４０の成分は、該有機系接着剤４０のヤング率が断熱材３のヤング率の１００分の１から２０分の１の範囲に収まるように定められると好適である。また、断熱構造体１０と構造部材２０とは、前記した有機系接着剤４０により接合されている。
【００２７】
上記した断熱構造体１０は、断熱材３に有機系接着剤４０を含浸させることにより成形される。また、断熱構造体１０と構造部材２０との接合は、有機系接着剤４０が含浸された断熱材３を構造部材２０へ固定した状態で前記有機系接着剤４０を固化させることにより成される。
【００２８】
このように構成された断熱構造体１０が内燃機関に取り付けられると、内燃機関が発生する熱により断熱構造体１０の表面が加熱される。その場合、断熱構造体１０の表面に位置する有機系接着剤４０が焼失することになる。その結果、図４に示すように、断熱構造体１０の表面付近に位置する断熱材３が露出する。
【００２９】
図４に示すように、断熱構造体１０の表面付近の断熱材３が露出すると、当該断熱構造体１０の断熱機能が働くようになる。その結果、構造部材２０へ伝わる熱量を減少させることができる。さらに、露出した断熱材３は、断熱構造体１０における構造部材２０との接合部分近傍に位置する有機系接着剤４０へ伝わる熱量をも減少させる。そのため、前記した接合部分近傍に位置する有機系接着剤４０は、消失せずに残留する。その結果、断熱構造体１０と構造部材２０との接合状態が適切に保たれる。
【００３０】
ところで、断熱構造体１０（断熱材３）と構造部材２０は、熱膨張率が相異する。よって、断熱構造体１０の表面に位置する有機系接着剤４０が消失した後において、有機系接着剤４０が含浸された部分の厚さ（図４中のｔ）は、断熱構造体１０と構造部材２０との熱膨張差を吸収可能な最小の厚さｔｍｉｎに所定のマージンを加算した厚さになることが好ましい。なお、前記した最小の厚さｔｍｉｎは、以下に式によって演算することができる。
【００３１】
ｔｍｉｎ＝Ｄ＊（Ｅ２／Ｅ１）＊（α０−α１）＊ΔＴ
上記の式において、Ｄは、断熱構造体１０と構造部材２０との接合面の長さ（図４中のＤ）である。Ｅ１，Ｅ２は、断熱材３、有機系接着剤４０のそれぞれのヤング率である。α０，α１は、構造部材２０、断熱材３のそれぞれの熱膨張率である。ΔＴは、接合界面の温度変化量である。
【００３２】
前記した最小の厚さｔｍｉｎが求められると、それに消失部分の厚さｔｂとマージンｔｍとを加算することにより、新品時における断熱構造体１０の適切な厚さを求めることができる。また、断熱材３の材質や有機系接着剤４０の性状は、接合面の長さＤに対する前記した厚さｔの比率が１００分の１から１０分の１の範囲に収まるように定められてもよい。
【００３３】
このようにして断熱構造体１０の厚さが定められると、断熱構造体１０と構造部材２０との接合状態が悪化しない範囲において、断熱構造体１０の厚さを可及的に薄くすることができる。その結果、本実施例における断熱構造体１０は、内燃機関の燃焼室を形成するピストン頂面、シリンダヘッドの内壁面、あるいはバルブの弁体などに取り付けることが可能となる。そのような場合は、燃焼室内で燃料が燃焼した際に発生する熱が冷却水へ放熱され難くなるため、内燃機関の冷却損失を少なく抑えることも可能になる。
【符号の説明】
【００３４】
１     断熱構造体
２     構造部材
３     断熱材
４     有機系樹脂
１０   断熱構造体
２０   構造部材
４０   有機系接着剤
【図１】
2012031752.tif 000003
【図２】
2012031752.tif 000004
【図３】
2012031752.tif 000005
【図４】
2012031752.tif 000006