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JP7792863B2 - Heat shielding structure - Google Patents
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JP7792863B2 - Heat shielding structure - Google Patents

Heat shielding structure

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JP7792863B2 JP2022089520A JP2022089520A JP7792863B2 JP 7792863 B2 JP7792863 B2 JP 7792863B2 JP 2022089520 A JP2022089520 A JP 2022089520A JP 2022089520 A JP2022089520 A JP 2022089520A JP 7792863 B2 JP7792863 B2 JP 7792863B2
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Description

本発明は、遮熱構造体、特にセラミックスで構成され、高い温度領域で優れた遮熱効果を具備する遮熱構造体に関する。 The present invention relates to a heat shielding structure, particularly a heat shielding structure made of ceramics that provides excellent heat shielding effects in high temperature ranges.

熱を遮る構造体、すなわち遮熱構造体には、単一の材料からなるものと、一の材料からなる部材の表面に他の材料を形成したものがある。 Heat-blocking structures, or heat-shielding structures, can be made of a single material or made of a component made of one material with another material formed on its surface.

しかしながら、単一の材料で構成した場合は、その一つの材料で、耐熱性、遮熱性、耐衝撃性などその他構造材として必要な特性を全て満たすことは困難なため、通常は、一の材料からなる部材の表面に他の材料と組み合わせた形態で使用されることが多い。 However, when constructed from a single material, it is difficult for that single material to satisfy all of the properties required for a structural material, such as heat resistance, heat insulation, and impact resistance, so it is usually used in a form where other materials are combined with the surface of a component made of one material.

一の材料からなる部材の表面に他の断熱性材料を形成したものとしては、表面(高温側)にSiCやCなどの高吸収率材料を用いて輻射光を熱に変換する吸収層とし、背面(低温側)を熱伝導率の低い材料からなる断熱層とする形態、または単一の材料からなるものとして、高融点かつ低放射率である金属を用いて輻射光の直線偏光を反射させる層とする形態が知られている。 Known examples of components made of one material with another heat-insulating material formed on the surface include a structure in which the surface (high-temperature side) is made of a highly absorptive layer such as SiC or C, which converts radiant light into heat, and the back (low-temperature side) is made of a heat-insulating layer made of a material with low thermal conductivity, or a structure in which a single material is made of a metal with a high melting point and low emissivity, which forms a layer that reflects linearly polarized radiant light.

特に耐熱性の高い遮熱構造体の一態様としては、各種の耐熱性繊維の集合体からなる部材の表面に、耐熱性のある材料からなる被膜を形成する技術がある。 One form of heat-shielding structure with particularly high heat resistance is a technology that forms a coating made of a heat-resistant material on the surface of a component made of an aggregate of various heat-resistant fibers.

一方で、建材の遮熱構造体は、表面に輻射光の吸収率が低い低放射率材料を用い、背面に断熱層を用いた構造が主流である。このように、用途によって、特性の異なる材料が組み合わされて用いられている。 On the other hand, the mainstream heat-shielding structure for building materials uses a low-emissivity material with low radiation absorption rate on the surface and an insulating layer on the back. In this way, materials with different properties are combined depending on the application.

ところで、特に1000℃以上の温度域で、優れた耐熱性、遮熱性を有する材料として、マグネシアスピネル質の多孔体からなり、特徴的な気孔径分布を有する材料が公知である。 A material made of porous magnesia spinel with a characteristic pore size distribution is known to have excellent heat resistance and heat insulation properties, particularly in temperatures above 1000°C.

例えば、特許文献1には、多孔質セラミックスからなる断熱材と、前記多孔質セラミックスよりも圧縮強度が大きい耐火材とからなり、前記多孔質セラミックスは、気孔率が65vol%以上90vol%以下であり、化学式MgAl24で表されるスピネル質で、孔径が1000μmより大きい粗大気孔が全気孔容積の25vol%以下であり、孔径0.45μm以下の微小気孔が孔径1000μm以下の気孔の容積のうちの5vol%以上40vol%以下を占め、孔径0.14μm以上10μm以下の範囲内に気孔径分布ピークを少なくとも1つ有し、算述平均粒径が0.04μm以上1μm以下であるセラミックス粒子からなる複合耐火断熱材が記載されている。 For example, Patent Document 1 describes a composite refractory insulating material comprising a heat insulating material made of porous ceramics and a refractory material having a compressive strength greater than that of the porous ceramics, the porous ceramics having a porosity of 65 vol% to 90 vol% and being a spinel material expressed by the chemical formula MgAl2O4 , in which coarse pores having a pore size greater than 1000 μm account for 25 vol% or less of the total pore volume, and micropores having a pore size of 0.45 μm or less account for 5 vol% to 40 vol% of the volume of pores having a pore size of 1000 μm or less, and having at least one pore size distribution peak within the pore size range of 0.14 μm to 10 μm, and comprising ceramic particles having an arithmetic mean particle size of 0.04 μm to 1 μm.

特許第5877821号公報Patent No. 5877821

近年、高温下、特に1000℃以上の環境下で優れた遮熱効果が得られ、かつ、軽量、低容積でありながら、耐久性にも優れた遮熱構造体へのニーズが発生した。 In recent years, there has been a need for heat-shielding structures that provide excellent heat-shielding effects at high temperatures, particularly in environments above 1000°C, and that are lightweight, small in volume, and highly durable.

このようなニーズに応える遮熱構造体を得ようとすると、例えば従来技術の態様である耐熱性を有する遮熱構造では、輻射光を熱に変換するために表面温度が高くなり、背面の断熱層は十分な厚みと断熱性が必要であった。これは、軽量かつ低容積な構造体を必要とする用途には不利になる。 When attempting to create a heat-shielding structure that meets these needs, for example, conventional heat-resistant heat-shielding structures convert radiant light into heat, resulting in high surface temperatures, and the insulating layer on the backside must be sufficiently thick and insulating. This is disadvantageous for applications requiring a lightweight, low-volume structure.

また、遮熱構造体において遮熱層に高融点金属を用いる一態様では、酸素含有雰囲気中では金属の表面に酸化膜が形成され、この酸化膜の形成により放射率が増加することから、高真空中でのみ使用できるものであり、使用用途が限定される。特に、大気中または燃焼ガスに晒されるような環境下では適用が困難である。 In addition, in one embodiment of a thermal barrier structure in which a high-melting-point metal is used for the thermal barrier layer, an oxide film forms on the metal surface in an oxygen-containing atmosphere, and the formation of this oxide film increases emissivity. Therefore, the structure can only be used in a high vacuum, limiting its applications. In particular, it is difficult to apply the structure to environments exposed to the atmosphere or combustion gases.

あるいは、建材での遮熱構造に使用されている低放射率材料には、遮熱層と断熱層を組み合わせたものがあるが、遮熱層に用いられる低放射率材料は耐熱性が低く、特に1000℃以上の高温で使用できるものがなかった。 Alternatively, some low-emissivity materials used in heat-shielding structures in building materials combine a heat-shielding layer with a heat-insulating layer, but the low-emissivity materials used in heat-shielding layers have low heat resistance, and none can be used at high temperatures, particularly above 1000°C.

ここで、特許文献1に記載されているような、マグネシアスピネル質の多孔質セラミックスは、1000℃を超える温度域で優れた断熱特性を有することから、これを遮熱構造体に適用することは容易に想定される。 Here, magnesia-spinel porous ceramics, such as those described in Patent Document 1, have excellent heat insulating properties in the temperature range above 1000°C, so it is easy to imagine their application to heat shield structures.

しかしながら、特許文献1に記載の多孔質セラミックスは、1000℃を超える温度域熱伝導率の上昇を抑制したものであるが、遮熱性については未知なところが多く、かつ、軽量、低容積で耐久性に優れた遮熱構造体を得ようとして単にこれを適用するだけでは、期待した特性を得ることが容易ではない。 However, while the porous ceramics described in Patent Document 1 suppress the increase in thermal conductivity in the temperature range above 1000°C, there are many unknowns about their heat-shielding properties, and simply applying them to obtain a heat-shielding structure that is lightweight, low-volume, and highly durable will not easily achieve the expected properties.

本発明は、上記を鑑みてなされたものであり、従来技術と比較して、特に1000℃を超えるような環境下で優れた輻射断熱性能が得られ、かつ、軽量、低容積でありながら耐久性にも優れた遮熱構造体の提供を目的とする。 The present invention was made in light of the above, and aims to provide a heat shielding structure that, compared to conventional technology, provides superior radiant insulation performance, particularly in environments exceeding 1000°C, and is lightweight, small in volume, yet highly durable.

本発明の一態様に係る遮熱構造体は、基材と前記基材の一主面上に形成された遮熱層とからなり、前記基材は多孔質セラミックスからなり、前記遮熱層はMgAlO 4 を含み、嵩密度が1g/cm 3 以上1.7g/cm 3 以下であり、前記遮熱層の全気孔容積中において気孔径0.5μm以上10μm未満の気孔が占める割合が50vol%以上77vol%以下、気孔径0.5μm以上10μm未満の気孔容積中における気孔径1μm以上5μm未満の気孔が占める割合が61vol%以上84vol%以下、前記遮熱層の全気孔容積中において気孔径5.5μmより大きい気孔が占める割合が3vol%以上21vol%以下、である。 A thermal barrier structure according to one aspect of the present invention includes a substrate and a thermal barrier layer formed on one main surface of the substrate, wherein the substrate is made of porous ceramics, the thermal barrier layer contains MgAlO4 and has a bulk density of 1 g/cm3 or greater and 1.7 g/cm3 or less , the proportion of pores having a pore diameter of 0.5 μm or greater and less than 10 μm in the total pore volume of the thermal barrier layer is 50 vol% or greater and 77 vol% or less , the proportion of pores having a pore diameter of 1 μm or greater and less than 5 μm in the pore volume of pores having a pore diameter of 0.5 μm or greater and less than 10 μm is 61 vol% or greater and 84 vol% or less, and the proportion of pores having a pore diameter of more than 5.5 μm in the total pore volume of the thermal barrier layer is 3 vol% or greater and 21 vol% or less .

かかる構成を有することで、従来技術と比較して、特に1000℃を超えるような環境下で優れた遮熱性能が得られる遮熱構造体とすることができる。 This configuration allows for a heat-shielding structure that provides superior heat-shielding performance, particularly in environments exceeding 1000°C, compared to conventional technology.

本発明の他の一態様に係る遮熱構造体は、基材と前記基材の一主面上に形成された遮熱層とからなり、前記基材は放射率が0.75以上のセラミックス材からなり、前記遮熱層はMgAlO 4 を含み、嵩密度が1g/cm 3 以上1.7g/cm 3 以下であり、前記遮熱層の全気孔容積中において気孔径0.5μm以上10μm未満の気孔が占める割合が50vol%以上77vol%以下、気孔径0.5μm以上10μm未満の気孔容積中における気孔径1μm以上5μm未満の気孔が占める割合が61vol%以上84vol%以下、前記遮熱層の全気孔容積中において気孔径5.5μmより大きい気孔が占める割合が3vol%以上21vol%以下、である。具体的な態様としては、前記基材がセラミックス繊維布からなるものが挙げられる。 A thermal barrier structure according to another aspect of the present invention comprises a substrate and a thermal barrier layer formed on one main surface of the substrate, wherein the substrate is made of a ceramic material having an emissivity of 0.75 or more, the thermal barrier layer contains MgAlO4 and has a bulk density of 1 g/cm3 or more and 1.7 g/cm3 or less , the proportion of pores having a pore diameter of 0.5 μm or more and less than 10 μm in the total pore volume of the thermal barrier layer is 50 vol% or more and 77 vol% or less , the proportion of pores having a pore diameter of 1 μm or more and less than 5 μm in the pore volume of pores having a diameter of 0.5 μm or more and less than 10 μm is 61 vol% or more and 84 vol% or less, and the proportion of pores having a pore diameter larger than 5.5 μm in the total pore volume of the thermal barrier layer is 3 vol% or more and 21 vol% or less . A specific aspect is one in which the substrate is made of ceramic fiber cloth.

この場合、前記基材と前記遮熱層の厚さの合計を2mm以下とすることができ、軽量かつ低容積な遮熱構造体として利用できる。 In this case, the total thickness of the substrate and the heat shield layer can be 2 mm or less, making it possible to use it as a lightweight, low-volume heat shield structure.

本発明によれば、従来の高温で使用できる材料に対して、遮熱効果が適切に得られるよう最適化された高反射遮熱層をコーティングすることで、高温下で使用でき、かつ優れた遮熱効果を有する遮熱構造体を得ることができる。さらには、輻射光の透過を抑制するため、高吸収率材料からなる遮熱層にこのような高反射遮熱層をコーティングすると、従来の約三分の一程度の厚さで従来品と同等以上の遮熱効果を得ることができ、軽量で低容積な遮熱構造体を得ることも可能となる。 According to the present invention, by coating conventional materials that can be used at high temperatures with a highly reflective heat-shielding layer optimized to provide an appropriate heat-shielding effect, it is possible to obtain a heat-shielding structure that can be used at high temperatures and has excellent heat-shielding effects. Furthermore, by coating such a highly reflective heat-shielding layer on a heat-shielding layer made of a highly absorptive material in order to suppress the transmission of radiant light, it is possible to obtain a heat-shielding effect equal to or better than that of conventional products with a thickness that is about one-third of the conventional thickness, and it is also possible to obtain a heat-shielding structure that is lightweight and has a low volume.

本発明の検証で用いた、熱流束比と温度比の評価方法を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a method for evaluating a heat flux ratio and a temperature ratio used in verifying the present invention.

以下、本発明を詳細に説明する。本発明の一態様は、基材と前記基材の一主面上に形成された遮熱層からなる遮熱構造体であって、前記基材は多孔質セラミックスからなり、前記遮熱層は、嵩密度が2g/cm3以下であり、前記遮熱層の全気孔容積中において気孔径0.5μm以上10μm未満の気孔が占める割合が40vol%以上、気孔径0.5μm以上10μm未満の気孔容積中における気孔径1μm以上5μm未満の気孔が占める割合が50vol%以上、前記遮熱層の全気孔容積中において気孔径5.5μmより大きい気孔が占める割合が55vol%以下、である。 The present invention will be described in detail below. One aspect of the present invention is a thermal barrier structure comprising a substrate and a thermal barrier layer formed on one main surface of the substrate, wherein the substrate is made of porous ceramics, the thermal barrier layer has a bulk density of 2 g/ cm3 or less, and the proportion of pores having a pore diameter of 0.5 μm or more and less than 10 μm in the total pore volume of the thermal barrier layer is 40 vol% or more, the proportion of pores having a pore diameter of 1 μm or more and less than 5 μm in the pore volume of pores having a diameter of 0.5 μm or more and less than 10 μm is 50 vol% or more, and the proportion of pores having a pore diameter of more than 5.5 μm in the total pore volume of the thermal barrier layer is 55 vol% or less.

本発明の一態様では、基材が多孔質材料である。このような多孔質材料は断熱層としての機能を有するものであれば、遮熱構造体の用途に応じて公知の材料を広く適用することができる。例えば、耐熱性のある、アルミナや炭化ケイ素等のセラミックス材や発泡セラミックスが挙げられる。また、セラミックス中に繊維等を添加したものでもよい。 In one aspect of the present invention, the substrate is a porous material. A wide range of known porous materials can be used depending on the intended use of the heat shield structure, as long as they function as a thermal insulating layer. Examples include heat-resistant ceramic materials such as alumina and silicon carbide, and foam ceramics. Ceramics with added fibers or the like may also be used.

本発明の一態様に係る遮熱層は、広義には1~5μm径の粒子および1~5μm径の気孔を散乱体とする拡散反射成分からなるものである。遮熱層では、Mie理論に基づく拡散反射、すなわち、Mie散乱により遮熱効果を得ているといえる。ここで、Mie散乱とは、輻射光の波長と散乱体の大きさが同程度のときに起こる散乱である。 The heat-shielding layer according to one aspect of the present invention is, in a broad sense, composed of diffuse reflection components with particles of 1 to 5 μm diameter and pores of 1 to 5 μm diameter as scatterers. It can be said that the heat-shielding layer achieves its heat-shielding effect through diffuse reflection based on the Mie theory, i.e., Mie scattering. Here, Mie scattering is scattering that occurs when the wavelength of radiated light and the size of the scatterers are similar.

なお、1000℃未満の温度域においては、従来技術の範疇である他の材料でも十分に遮熱効果が得られることから、従来技術との差別化を目的として、本発明は、1000℃以上の温度域で使用されることを前提とする。 However, since other materials within the scope of conventional technology can provide sufficient heat-shielding effects in the temperature range below 1000°C, in order to differentiate this invention from conventional technology, it is assumed that it will be used in temperatures above 1000°C.

すなわち、本発明では、1000℃~2000℃における輻射光の主波長は1~5μmであることから、気孔および粒子をこの大きさと同程度とすることでMie散乱を起こしている。なお、Mie散乱は、波長の大きさと全く同じ大きさでなく、近い大きさ(約10分の1~10倍程度)で起こる。 In other words, in this invention, since the dominant wavelength of radiant light at temperatures between 1000°C and 2000°C is 1 to 5 μm, Mie scattering is caused by making the pores and particles approximately this size. Note that Mie scattering does not occur at exactly the same size as the wavelength, but at a size close to it (approximately 1/10 to 10 times larger).

しかしながら、粒子を散乱体とするためには、ある程度の屈折率差を有することが重要であるため、粒子だけでなく気孔も多く含む必要がある。そこで、本発明では、さらに
この条件を検討した結果、遮熱層の嵩密度が2g/cm3以下、遮熱層の全気孔容積に対して気孔径0.5μm以上10μm未満の気孔が占める割合が40vol%以上、気孔径0.5μm以上10μm未満の気孔容積中における気孔径1μm以上5μm未満の気孔が占める割合が50vol%以上、前記遮熱層の全気孔容積に対して気孔径5.5μmより大きい気孔が占める割合が55vol%以下であることが最適であることを見出した。
However, in order for particles to act as scatterers, it is important that the layer has a certain degree of refractive index difference, and therefore the layer needs to contain not only particles but also many pores. Thus, in the present invention, the present inventors further investigated these conditions and found that the optimal conditions are that the bulk density of the thermal barrier layer is 2 g/ cm3 or less, the proportion of pores having a pore diameter of 0.5 μm or more and less than 10 μm to the total pore volume of the thermal barrier layer is 40 vol% or more, the proportion of pores having a pore diameter of 1 μm or more and less than 5 μm to the pore volume of pores having a pore diameter of 0.5 μm or more and less than 10 μm is 50 vol% or more, and the proportion of pores having a pore diameter of more than 5.5 μm to the total pore volume of the thermal barrier layer is 55 vol% or less.

まず、本発明に係る遮熱層は、遮熱層の嵩密度を2g/cm3以下とすることで、気孔率を大きくし、固体伝熱も抑制することができる。ここで、固体伝熱の抑制は、遮熱層中の伝熱のみでなく、遮熱層と断熱層である基材との界面における接触抵抗を増加させる効果を含む。ただし、嵩密度が低すぎると、強度が低下して脆くなること、以下に示す本発明の気孔分布を得ることが困難になり、十分な拡散反射が起こらないこと、製造上のコスト高が懸念されることから、本発明では、嵩密度が0.3g/cm3を下限とすることが好ましい。 First, by setting the bulk density of the thermal barrier layer according to the present invention to 2 g/ cm3 or less, the porosity can be increased and solid-state heat transfer can also be suppressed. Here, suppression of solid-state heat transfer includes not only the heat transfer within the thermal barrier layer but also the effect of increasing the contact resistance at the interface between the thermal barrier layer and the substrate, which is the heat insulating layer. However, if the bulk density is too low, the strength decreases and the layer becomes brittle, it becomes difficult to obtain the pore distribution of the present invention described below, sufficient diffuse reflection does not occur, and there is a concern that the production costs will increase. Therefore, in the present invention, it is preferable that the lower limit of the bulk density be 0.3 g/ cm3 .

次に、本発明に係る遮熱層では、遮熱層の全気孔容積に対して気孔径0.5μm以上10μm未満の気孔が占める割合が40vol%以上である。この割合が40vol%未満であると、本発明で想定している輻射光の波長域から外れてしまうため、Mie散乱の効果が低下するので好ましくない。なお、この割合は100vol%に近いほど散乱体が増えるので、理論的に効果があるといえる。 Next, in the heat shield layer according to the present invention, the proportion of pores with a pore diameter of 0.5 μm or more but less than 10 μm relative to the total pore volume of the heat shield layer is 40 vol% or more. If this proportion is less than 40 vol%, it falls outside the wavelength range of radiant light assumed in the present invention, which is undesirable as it reduces the Mie scattering effect. Furthermore, the closer this proportion is to 100 vol%, the more scatterers there are, so it can be said that it is theoretically more effective.

本発明に係る遮熱層は、気孔径0.5μm以上10μm未満の気孔容積中における気孔径1μm以上5μm未満の気孔が占める割合が50vol%以上である。この割合が50vol%以上であれば、効率よくMie散乱を起こすことができる。 The thermal barrier layer according to the present invention has a pore volume with a pore diameter of 0.5 μm or more but less than 10 μm, in which the proportion of pores with a pore diameter of 1 μm or more but less than 5 μm is 50 vol % or more. If this proportion is 50 vol % or more, Mie scattering can occur efficiently.

本発明に係る遮熱層は、遮熱層の全気孔容積に対して気孔径が5.5μmより大きい気孔が占める割合が55vol%以下である。この割合を55vol%以下とすることで、輻射光の透過を抑制することができる。 In the heat shield layer of the present invention, the proportion of pores with a pore diameter greater than 5.5 μm relative to the total pore volume of the heat shield layer is 55 vol% or less. By keeping this proportion at 55 vol% or less, it is possible to suppress the transmission of radiant light.

以上の構成を具備した本発明の遮熱構造体は、基材の断熱層のみからなる構造と比較して、基材の表層にコーティングするだけで、簡便に輻射断熱性能を大きく向上させることができる。コーティングには、従来公知の方法、例えば、スプレー塗装、スクリーン印刷、ハケ塗り、電着塗装、バーコータによる塗布、ドクターブレードによる塗布、スピンコート等を用いることができる。 Compared to structures consisting only of a thermal insulation layer on a substrate, the thermal barrier structure of the present invention, equipped with the above-described configuration, can easily and significantly improve radiant thermal insulation performance simply by coating the surface layer of the substrate. Coating can be performed using conventional methods, such as spray coating, screen printing, brush coating, electrodeposition coating, application with a bar coater, application with a doctor blade, and spin coating.

前記遮熱構造体は、例えば、基材上に、スピネル質多孔粉、セラミックス接着剤および水を混合したコーティング材を前記方法により塗布し、約1000℃で焼成することにより、製造することができる。 The heat shield structure can be manufactured, for example, by applying a coating material made from a mixture of spinel porous powder, ceramic adhesive, and water to a substrate using the method described above, and then firing the coating at approximately 1,000°C.

ここで、遮熱層の材質は、1000℃以上で使用されること、上記した気孔径分布を比較的簡易に得られること等を考慮すると、高融点組成からなる多孔体、すなわちセラミックスが好ましい。また、酸化物セラミックスは耐酸化性を有する。高融点のセラミックスとすることで耐熱性を得ることができ、また、粒界を含むことができるため固体伝熱を抑制する効果も得られる。高融点のセラミックスの具体例は、MgAl24もしくはLaAl1118などである。 Here, considering that the material for the thermal barrier layer is used at 1000°C or higher and that the above-mentioned pore size distribution can be obtained relatively easily, a porous body made of a high-melting-point composition, i.e., ceramics, is preferred. Furthermore, oxide ceramics have oxidation resistance. Using high-melting-point ceramics can provide heat resistance and, since they can contain grain boundaries, can also provide the effect of suppressing solid-state heat transfer. Specific examples of high-melting-point ceramics include MgAl2O4 and LaAl11O18 .

なお、本発明の遮熱層は、高融点のセラミックス単体でなく、添加材として、本発明の気孔径分布を担保できる範囲のSiやCaなどの反応成分を含むと好ましい。反応成分を含むことで粒子間の焼結を促し、遮熱層が基材である断熱層もしくは高吸収遮熱層から脱離するのを防ぐことができるためである。具体的には、添加材の含有量は0.05~20wt%が好ましい。 In addition, the heat shield layer of the present invention is preferably not made of a high-melting-point ceramic alone, but rather contains reactive components such as Si and Ca as additives in a range that ensures the pore size distribution of the present invention. This is because the inclusion of reactive components promotes sintering between particles, preventing the heat shield layer from detaching from the base material, the thermal insulation layer or high-absorption heat shield layer. Specifically, the content of the additive is preferably 0.05 to 20 wt%.

また、本発明の遮熱層は、上記した気孔径分布を担保できる範囲で、セラミックス材料(アルミナ、炭化ケイ素等)からなる粒子や中空粒子などの骨材成分、繊維を含んでも良い。なお、繊維を含むものは、遮熱層を製造する際の収縮量抑制効果があり、より好ましいものといえる。 The heat shield layer of the present invention may also contain aggregate components such as particles or hollow particles made of ceramic materials (alumina, silicon carbide, etc.), or fibers, to the extent that the above-mentioned pore size distribution can be maintained. Note that the inclusion of fibers is more preferable, as it has the effect of suppressing the amount of shrinkage during the production of the heat shield layer.

ここまでをまとめると、遮熱層は遮熱構造体の表面への輻射光を効果的に反射する作用を有し、基材は固体伝熱や気体伝熱の抑制効果を有し、遮熱層と基材の界面では界面熱抵抗が生じている。界面熱抵抗は遮熱層が多孔体であるために固体伝熱を抑制するものであり、基材を繊維で構成した場合、繊維と遮熱層との接触面積が小さくなるので、界面熱抵抗は向上する。なお、遮熱層が低放射率であるため、表面だけでなく遮熱層から断熱層へ熱放射される輻射光も抑制される。 To summarize what we have discussed so far, the heat shield layer effectively reflects radiant light onto the surface of the heat shield structure, the base material has the effect of suppressing solid and gas heat transfer, and interfacial thermal resistance occurs at the interface between the heat shield layer and the base material. Interfacial thermal resistance suppresses solid heat transfer because the heat shield layer is porous, and if the base material is made of fiber, the contact area between the fiber and the heat shield layer is reduced, improving interfacial thermal resistance. Furthermore, because the heat shield layer has low emissivity, radiant light is suppressed not only from the surface but also from the heat shield layer to the insulation layer.

以上の通り、本発明の一態様に係る遮熱構造体は、その表面に耐酸化性と耐熱性を有する遮熱層を設けることで、従来の断熱材に対して、良好な遮熱特性を簡易に付与することが可能となる。従来の断熱材はその気孔率の高さから輻射光の透過が課題であるが、本遮熱材と組み合わせることで課題を解決できる。 As described above, the heat shielding structure according to one aspect of the present invention can easily impart excellent heat shielding properties to conventional heat insulating materials by providing a heat shielding layer with oxidation resistance and heat resistance on its surface. Conventional heat insulating materials have an issue with radiant light transmission due to their high porosity, but this issue can be resolved by combining them with this heat shielding material.

次に、本発明の他の一態様について説明する。本発明の他の一態様は、基材と前記基材の一主面上に形成された遮熱層からなる遮熱構造体であって、前記基材は放射率が0.75以上のセラミックス材からなり、前記遮熱層は、嵩密度が2g/cm3以下であり、前記遮熱層の全気孔容積中において気孔径0.5μm以上10μm未満の気孔が占める割合が40vol%以上、気孔径0.5μm以上10μm未満の気孔容積中における気孔径1μm以上5μm未満の気孔が占める割合が50vol%以上、前記遮熱層の全気孔容積中において気孔径5.5μmより大きい気孔が占める割合が55vol%以下である。 Next, another aspect of the present invention will be described. Another aspect of the present invention is a thermal barrier structure comprising a substrate and a thermal barrier layer formed on one main surface of the substrate, wherein the substrate is made of a ceramic material having an emissivity of 0.75 or more, the thermal barrier layer has a bulk density of 2 g/ cm3 or less, and the proportion of pores having a pore diameter of 0.5 μm or more and less than 10 μm in the total pore volume of the thermal barrier layer is 40 vol% or more, the proportion of pores having a pore diameter of 1 μm or more and less than 5 μm in the pore volume of pores having a diameter of 0.5 μm or more and less than 10 μm is 50 vol% or more, and the proportion of pores having a pore diameter of more than 5.5 μm in the total pore volume of the thermal barrier layer is 55 vol% or less.

すなわち、本発明の一態様の基材は多孔質セラミックスであるのに対して、他の一態様は、基材が放射率0.75以上のセラミックス材からなるものである。一方、両者の遮熱層の構成は共通する。 In other words, the substrate in one embodiment of the present invention is porous ceramic, while in another embodiment the substrate is made of a ceramic material with an emissivity of 0.75 or higher. However, the structure of the heat shield layer in both embodiments is the same.

本発明の他の一態様では、基材に放射率が0.75以上のセラミックス材を適用することで、同等の遮熱特性を得る場合、遮熱構造体全体の厚みをさらに薄くすることができる。 In another aspect of the present invention, by using a ceramic material with an emissivity of 0.75 or more for the base material, the thickness of the entire heat shielding structure can be made even thinner while still achieving equivalent heat shielding properties.

基材の具体例には、SiCやC、Siなどの耐熱性を持つ高吸収率材料が挙げられる。さらに、基材の構造を繊維布とすることで、遮熱層と基材との熱的な界面抵抗を大きくすることができるので輻射断熱性能が向上し、かつ、形状自由度が高くなるというメリットも生まれることから、現場施工や特殊形状の遮熱にも優位である。 Specific examples of the substrate include heat-resistant , highly absorptive materials such as SiC, C, and Si3N4 . Furthermore, by using a fiber cloth structure for the substrate, the thermal interface resistance between the heat shield layer and the substrate can be increased, improving the radiation insulation performance and providing the advantage of greater freedom in shape, making it advantageous for on-site construction and heat shielding of special shapes.

そして、基材にSiC繊維布、遮熱層にMgAl24を用いた組み合わせでは、1000℃以上の酸化雰囲気で使用する場合においても、遮熱構造体の厚さの合計を2mm以下とすることが可能である。従来の構造では、同等の遮熱性を得ようとすると、どうしても基材および遮熱層の厚さを厚くしなければならなかった。これに対して、本発明のより好ましい態様では、厚さ1mmでも十分な遮熱効果が得られる。 Furthermore, when a combination of SiC fiber cloth for the substrate and MgAl2O4 for the heat shield layer is used, the total thickness of the heat shield structure can be kept to 2 mm or less, even when used in an oxidizing atmosphere at 1000°C or higher. In conventional structures, to achieve the same level of heat shielding performance, the substrate and heat shield layer had to be made thick. In contrast, in a more preferred embodiment of the present invention, a sufficient heat shielding effect can be obtained even with a thickness of 1 mm.

本発明の他の一態様でも、前記した遮熱構造体と同様に、基材上に、スピネル質多孔粉、セラミックス接着剤および水を混合したコーティング材を塗布し、焼成することにより、遮熱構造体を製造することができる。 In another aspect of the present invention, a heat shield structure can be manufactured by applying a coating material made by mixing spinel porous powder, ceramic adhesive, and water onto a substrate, and then firing the coating material, similar to the heat shield structure described above.

特に上記の態様では、遮熱層は遮熱構造体の表面への輻射光を効果的に反射する作用を有し、遮熱層と基材の界面では繊維間に空隙が存在するため、遮熱層との接触面積が小さくなるので固体間の伝熱が抑制され、界面での遮熱性は向上している。かつ、基材はSiC繊維布からなるので、基材内での温度分布が小さいことにより熱の再放出が小さくなっている。これらの要因が全て合わさった本発明の遮熱構造体は、従来の断熱材料単体、あるいは断熱材料に遮熱層を形成したものと比較しても、ほぼ同等の遮熱効果をより軽量な態様で得ることができる。なお、上記SiC繊維布の形態(繊維束の径、緻密度、折り込み形状、または、短繊維と長繊維との含有比等)については、本発明では特に制限はなく、広く適用が可能である。 In particular, in the above-mentioned embodiment, the heat-shielding layer effectively reflects radiant light toward the surface of the heat-shielding structure, and because gaps exist between the fibers at the interface between the heat-shielding layer and the substrate, the contact area with the heat-shielding layer is small, suppressing heat transfer between solids and improving heat-shielding properties at the interface. Furthermore, because the substrate is made of SiC fiber cloth, the temperature distribution within the substrate is small, thereby reducing heat re-distribution. The heat-shielding structure of the present invention, which combines all of these factors, can achieve approximately the same heat-shielding effect in a lighter form compared to conventional thermal insulation material alone or thermal insulation material with a heat-shielding layer formed on it. The present invention does not place any particular restrictions on the form of the SiC fiber cloth (fiber bundle diameter, density, folded shape, short fiber to long fiber content, etc.), and it can be widely applied.

なお、本発明の他の一態様では、基材に、輻射光の透過が少ない導電性材料も使用することができる。ここで、輻射光の透過が少ない導電性材料とは、金属材料(例:白金やステンレス鋼などの合金)である。 In another aspect of the present invention, a conductive material with low radiant light transmission can also be used for the substrate. Here, a conductive material with low radiant light transmission is a metal material (e.g., an alloy such as platinum or stainless steel).

輻射光の透過が少ない導電性材料は、SiCやSi、Cなどの耐熱性を持つ高吸収率材料と同様の不透過体であり、耐熱性が確保されていれば本発明の基材として用いることが可能であるので、SiCやCの場合に近い遮熱効果が得られる。ただし、軽量化や耐食性という点で、セラミックス材料と比較してやや不利ではある。 Conductive materials that transmit little radiant light are opaque bodies similar to heat-resistant, highly absorptive materials such as SiC, Si 3 N 4 , and C, and can be used as the substrate of the present invention as long as heat resistance is ensured, thereby achieving a heat-shielding effect similar to that of SiC or C. However, they are somewhat disadvantageous compared to ceramic materials in terms of weight reduction and corrosion resistance.

また、Mie散乱は指向性が少ない拡散反射によるものである。このことから、本コーティングを熱処理炉の最内層に施すことで、遮熱効果だけでなく、炉内の温度分布を少なくする効果も見込まれる。 In addition, Mie scattering is caused by diffuse reflection with little directionality. For this reason, applying this coating to the innermost layer of a heat treatment furnace is expected to not only provide a heat-shielding effect, but also reduce temperature distribution within the furnace.

以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明するが、本発明は下記に示す実施例により制限されるものではない。 The present invention will be described in detail below based on examples, but the present invention is not limited to the examples shown below.

[実施例1~8]
水硬性アルミナ粉末(BK-112:住友化学株式会社製)11molと酸化マグネシウム粉末(MGO11PB:株式会社高純度化学研究所製)9molとを混合し、純水を加えてスラリを調製して混合し、水硬にて成形を行い、60mm×70mm×20mmの成形体を得た。この成形体を、酸素雰囲気中で、1500℃で3時間焼成し、スピネル質多孔体とした。このスピネル質多孔体をアルミナ製の乳鉢と乳棒を用いて粉砕し、目開き径1mmで篩別し、スピネル質多孔粉を得た。得られたスピネル質多孔粉と市販のセラミックス接着剤(FF接着剤:ニチアス株式会社製)を重量比3:2または4:1で混合し、アルミナ(Al23)繊維(デンカアルセン B100:デンカ株式会社製)を外掛けで0wt%または10wt%添加し、流動性が得られる量の純水を添加してコーティング材を調製した。
得られたコーティング材を円盤状に加工した基材(直径50mm、厚さ0.3~4mm)の表面に厚さ1~2mm塗布し、さらに1000℃×3hrで焼成することで、実施例1~7の遮熱構造体、1500℃×3hrで焼成することで、実施例8の遮熱構造体を作製した。
前記基材として、実施例1~6および実施例8では、多孔質セラミックスである繊維系断熱材(ファイバーマックス 1600Pボード:イソライト工業株式会社製)を使用し、実施例7では、放射率0.86の炭化珪素セラミックス材からなる炭化珪素連続繊維クロス(ハイニカロンタイプS:日本カーボン株式会社製)を使用した。
表1にスピネル質多孔粉とセラミックス接着剤との混合比、得られた遮熱構造体を形成する遮熱層、基材層および全体厚さを示す。なお、表1中、実施例1~6と実施例8の基材は断熱層、実施例7の基材は高吸収率材料と記載した。
[Examples 1 to 8]
11 mol of hydraulic alumina powder (BK-112: manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) and 9 mol of magnesium oxide powder (MGO11PB: manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd.) were mixed, and pure water was added to prepare a slurry. The mixture was then hydraulically molded to obtain a molded body measuring 60 mm x 70 mm x 20 mm. This molded body was fired in an oxygen atmosphere at 1500°C for 3 hours to obtain a spinel porous body. This spinel porous body was pulverized using an alumina mortar and pestle and sieved with 1 mm mesh to obtain a spinel porous powder. The obtained spinel porous powder was mixed with a commercially available ceramic adhesive (FF adhesive: manufactured by Nichias Corporation) in a weight ratio of 3:2 or 4: 1 , and alumina ( Al2O3 ) fiber (Denka Arsen B100: manufactured by Denka Co., Ltd.) was added at an outer percentage of 0 wt% or 10 wt%, and pure water was added in an amount to obtain fluidity to prepare a coating material.
The obtained coating material was applied to a thickness of 1 to 2 mm on the surface of a substrate (diameter 50 mm, thickness 0.3 to 4 mm) that had been processed into a disk shape, and the coating material was then fired at 1000°C for 3 hours to produce the heat shield structures of Examples 1 to 7, and fired at 1500°C for 3 hours to produce the heat shield structure of Example 8.
In Examples 1 to 6 and 8, a porous ceramic fiber-based heat insulating material (Fibermax 1600P board, manufactured by Isolite Kogyo Co., Ltd.) was used as the substrate, and in Example 7, a silicon carbide continuous fiber cloth (Hi-Nicalon Type S, manufactured by Nippon Carbon Co., Ltd.) made of a silicon carbide ceramic material with an emissivity of 0.86 was used.
The mixing ratio of the spinel porous powder to the ceramic adhesive, the heat shield layer and substrate layer that form the resulting heat shield structure, and the overall thickness are shown in Table 1. In Table 1, the substrates of Examples 1 to 6 and Example 8 are described as heat insulating layers, and the substrate of Example 7 is described as a high absorptivity material.

[実施例9]
水硬性アルミナ11molと酸化ランタン11molとを混合し、純水を加えてスラリとした。このスラリを鋳込み成形し、60mm×70mm×20mmの成形体を得た。この成形体を1700℃×3hrで焼成し、ランタンヘキサアルミネートセラミックスを得た。このランタンヘキサアルミネートをアルミナ製の乳鉢と乳棒を用いて粉砕し、目開き径1mmで篩別し、ランタンヘキサアルミネート粉を得た。得られたランタンヘキサアルミネート粉と市販のセラミックス接着剤(FF接着剤:ニチアス株式会社製)を重量比4:1で混合し、流動性が得られる量の純水を添加してコーティング材を調製した。
得られたコーティング材を繊維系断熱材上に1mmの厚さで塗布し、酸素100%雰囲気下で1500℃×3hr焼成することで、LaAl1118からなるランタンヘキサアルミネートからなるコーティング層を有する遮熱構造体を得た。
[Example 9]
11 mol of hydraulic alumina and 11 mol of lanthanum oxide were mixed and added with pure water to form a slurry. This slurry was cast to obtain a molded body measuring 60 mm x 70 mm x 20 mm. This molded body was fired at 1700 °C for 3 hours to obtain lanthanum hexaaluminate ceramics. This lanthanum hexaaluminate was crushed using an alumina mortar and pestle and sieved with a 1 mm mesh size to obtain lanthanum hexaaluminate powder. The resulting lanthanum hexaaluminate powder was mixed with a commercially available ceramic adhesive (FF adhesive: manufactured by Nichias Corporation) in a weight ratio of 4:1, and a sufficient amount of pure water was added to obtain a coating material.
The obtained coating material was applied to a fiber-based thermal insulation material in a thickness of 1 mm, and then fired at 1500°C for 3 hours in a 100 % oxygen atmosphere to obtain a heat shield structure having a coating layer made of lanthanum hexaaluminate consisting of LaAl11O18 .

[比較例1~4]
比較例1は、遮熱層を用いないで基材のみ(断熱層)としたものである。また、比較例2~4は本発明の範囲外の構造となるように、各実施例の製造条件に対して、セラミックス接着剤の種類や量を適時変更したものである。
[Comparative Examples 1 to 4]
Comparative Example 1 uses only the substrate (heat insulating layer) without using a thermal barrier layer. In Comparative Examples 2 to 4, the type and amount of ceramic adhesive were appropriately changed relative to the manufacturing conditions of each example so as to produce structures outside the scope of the present invention.

表1に、実施例1~9の作製条件を、表2に実施例1~9および比較例1~4の構造と遮熱効果(温度比および熱流束比)を示す。ここで、表2に示す条件1~4は次の通りである。すなわち、条件1は全気孔容積中における気孔径0.5μm以上10μm未満の気孔容積の割合である。条件2は0.5μm以上10μm未満の気孔容積中の1μm以上5μm未満の気孔容積を占める割合である。条件3は全気孔容積中における5.5μmより大きい気孔の占める割合である。条件4は嵩密度である。 Table 1 shows the production conditions for Examples 1 to 9, and Table 2 shows the structures and heat-shielding effects (temperature ratio and heat flux ratio) for Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 4. Conditions 1 to 4 shown in Table 2 are as follows: Condition 1 is the proportion of pore volume with a pore diameter of 0.5 μm or greater but less than 10 μm to the total pore volume. Condition 2 is the proportion of pore volume with a pore diameter of 1 μm or greater but less than 5 μm to the total pore volume of pores with a diameter of 0.5 μm or greater but less than 10 μm. Condition 3 is the proportion of pores larger than 5.5 μm to the total pore volume. Condition 4 is bulk density.

[評価]
表2中の遮熱層の構造は、水銀圧入法による気孔径分布測定方法である、JIS R1655:2003「ファインセラミックスの水銀圧入法による成形体気孔径分布試験方法」により、遮熱層中の気孔径分布を測定した。
遮熱効果は、タングステンランプによる面照射式赤外線真空炉(株式会社サーモ理工製IVF29VS)を用いて、輻射熱の遮熱効果を測定した。具体的にいうと、直径50mm、厚さ1.6~5mmの円盤状のサンプルを作製した。次に、前記サンプルを直径50mm、厚さ1mmのSiC円板上に置き、サンプル表面からタングステンランプを照射し、SiC板の裏面から2mm位置の熱流束を、サンプルの間にK熱電対を挟むことで温度を測定した。前記サンプルの有無での熱流束比と温度比を求めた。熱流束比および温度比が小さいときに遮熱効果が高いといえる。このとき、タングステンランプは出力の調整により50%(波長温度1965K相当)と80%(波長温度2318K相当)の二水準の測定を行った。図1は、熱流束比と温度比の評価方法を示す模式図である。
[evaluation]
For the structure of the thermal barrier layer in Table 2, the pore size distribution in the thermal barrier layer was measured according to JIS R1655:2003 "Test method for pore size distribution of molded fine ceramics by mercury intrusion porosimetry," which is a method for measuring pore size distribution by mercury intrusion porosimetry.
The heat-shielding effect was measured using a tungsten lamp surface-irradiation type infrared vacuum furnace (IVF29VS manufactured by Thermo Riko Co., Ltd.). Specifically, a disk-shaped sample with a diameter of 50 mm and a thickness of 1.6 to 5 mm was prepared. Next, the sample was placed on a 50 mm diameter, 1 mm thick SiC disk. The sample surface was irradiated with a tungsten lamp. The heat flux at a position 2 mm from the rear surface of the SiC disk was measured, and the temperature was measured using a K-type thermocouple sandwiched between the sample and the sample. The heat flux ratio and temperature ratio were determined with and without the sample. A small heat flux ratio and temperature ratio indicate a high heat-shielding effect. The tungsten lamp output was adjusted to perform measurements at two levels: 50% (equivalent to a wavelength temperature of 1965 K) and 80% (equivalent to a wavelength temperature of 2318 K). Figure 1 is a schematic diagram illustrating the evaluation method for the heat flux ratio and temperature ratio.

表1および表2より、実施例1~9は、遮熱層と基材(断熱層)を組み合わせることにより比較例1の遮熱層を持たない断熱材と比較して、温度および熱流束はともに小さく、遮熱効果が得られるといえる。 From Tables 1 and 2, it can be seen that by combining a heat shield layer with a substrate (thermal insulation layer), Examples 1 to 9 have lower temperatures and heat fluxes than Comparative Example 1, an insulation material without a heat shield layer, and therefore achieve a heat shielding effect.

ここで、実施例1と実施例2の組み合わせ、実施例3と実施例4の組み合わせは、ともに、Al23繊維を10wt%含むものと含まないものの組み合わせであるが、表2より、気孔径の構造が範囲内であれば遮熱効果に有意な差は生じていないことがわかる。 Here, the combination of Example 1 and Example 2, and the combination of Example 3 and Example 4 are both combinations of materials containing 10 wt% Al2O3 fiber and not containing it, but Table 2 shows that there is no significant difference in the heat-shielding effect as long as the pore diameter structure is within the range.

また、実施例7は、本発明の他の一態様に係る構造である遮熱層と基材(高吸収率材料)からなるもので、実施例1~6の全体厚さに対して三分の一程度の厚さでも、実施例1~6との比較でそれほど見劣りしない遮熱効果が得られている。 Furthermore, Example 7 is composed of a heat-shielding layer and a substrate (high-absorption material), which is a structure according to another aspect of the present invention, and even though its thickness is about one-third of the overall thickness of Examples 1 to 6, it still achieves a heat-shielding effect that is not significantly inferior to Examples 1 to 6.

ランプ出力の50%と80%では輻射光の波形が異なる。高出力ほど短波長側の光が多く、エネルギーが高くなる。よって、ランプ出力80%のほうが、50%よりも熱流束や温度が高くなる。実施例8および実施例9で温度比が50%と80%とで大きく変わらないのは、気孔径が0.5μm以上10μm未満の気孔容積の割合が77%以上と実施例の中でも多くなっているためと考えられる。 The waveform of the radiated light differs between lamp outputs of 50% and 80%. The higher the output, the more light there is on the short wavelength side, and the higher the energy. Therefore, the heat flux and temperature are higher at 80% lamp output than at 50%. The reason why the temperature ratio does not change significantly between 50% and 80% in Examples 8 and 9 is thought to be because the proportion of pore volume with pore diameters of 0.5 μm or more and less than 10 μm was 77% or more, which is the highest among the examples.

なお、比較例2~4は、気孔径の構造および嵩密度が範囲外となるものを含むように調整して遮熱層を作製したものである。そして、いずれも、温度比は0.50あるいは熱流束比は0.16を超える例を含むものであり、実施例1~9と比較して温度比と熱流束比が大きくなっていること、すなわち、遮熱特性が劣るということが認識できる。 In Comparative Examples 2 to 4, the heat shield layers were prepared by adjusting the pore size structure and bulk density to include those outside the range. Furthermore, all of these examples include those with a temperature ratio exceeding 0.50 or a heat flux ratio exceeding 0.16. Compared to Examples 1 to 9, the temperature ratio and heat flux ratio are larger, indicating inferior heat shielding properties.

Claims (5)

基材と前記基材の一主面上に形成された遮熱層からなる遮熱構造体であって、
前記基材は多孔質セラミックスからなり、
前記遮熱層はMgAlO 4 を含み、嵩密度が1g/cm 3 以上1.7g/cm 3 以下であり、
前記遮熱層の全気孔容積中において気孔径0.5μm以上10μm未満の気孔が占める割合が50vol%以上77vol%以下、気孔径0.5μm以上10μm未満の気孔容積中における気孔径1μm以上5μm未満の気孔が占める割合が61vol%以上84vol%以下、前記遮熱層の全気孔容積中において気孔径5.5μmより大きい気孔が占める割合が3vol%以上21vol%以下、であることを特徴とする遮熱構造体。
A thermal barrier structure comprising a substrate and a thermal barrier layer formed on one main surface of the substrate,
the substrate is made of porous ceramics,
the thermal barrier layer contains MgAlO4 and has a bulk density of 1 g/cm3 or more and 1.7 g /cm3 or less ,
a ratio of pores having a pore diameter of 0.5 μm or more and less than 10 μm to a total pore volume of the thermal barrier layer of 50 vol % to 77 vol % ; a ratio of pores having a pore diameter of 1 μm or more and less than 5 μm to a total pore volume of pores having a diameter of 0.5 μm or more and less than 10 μm of 61 vol % to 84 vol % ; and a ratio of pores having a pore diameter of more than 5.5 μm to a total pore volume of the thermal barrier layer of 3 vol % to 21 vol % .
基材と前記基材の一主面上に形成された遮熱層からなる遮熱構造体であって、
前記基材は放射率が0.75以上のセラミックス材からなり、
前記遮熱層はMgAlO 4 を含み、嵩密度が1g/cm 3 以上1.7g/cm 3 以下であり、
前記遮熱層の全気孔容積中において気孔径0.5μm以上10μm未満の気孔が占める割合が50vol%以上77vol%以下、気孔径0.5μm以上10μm未満の気孔容積中における気孔径1μm以上5μm未満の気孔が占める割合が61vol%以上84vol%以下、前記遮熱層の全気孔容積中において気孔径5.5μmより大きい気孔が占める割合が3vol%以上21vol%以下、であることを特徴とする遮熱構造体。
A thermal barrier structure comprising a substrate and a thermal barrier layer formed on one main surface of the substrate,
the substrate is made of a ceramic material having an emissivity of 0.75 or more,
the thermal barrier layer contains MgAlO4 and has a bulk density of 1 g/cm3 or more and 1.7 g /cm3 or less ,
a ratio of pores having a pore diameter of 0.5 μm or more and less than 10 μm to a total pore volume of the thermal barrier layer of 50 vol % to 77 vol % ; a ratio of pores having a pore diameter of 1 μm or more and less than 5 μm to a total pore volume of pores having a diameter of 0.5 μm or more and less than 10 μm of 61 vol % to 84 vol % ; and a ratio of pores having a pore diameter of more than 5.5 μm to a total pore volume of the thermal barrier layer of 3 vol % to 21 vol % .
前記基材がセラミックス繊維布からなることを特徴とする請求項2に記載の遮熱構造体。 The heat shield structure according to claim 2, characterized in that the substrate is made of ceramic fiber cloth. 前記基材と前記遮熱層の厚さの合計が2mm以下であることを特徴とする請求項2に記載の遮熱構造体。 The thermal barrier structure described in claim 2, characterized in that the total thickness of the substrate and the thermal barrier layer is 2 mm or less. 前記基材と前記遮熱層の厚さの合計が2mm以下であることを特徴とする請求項3に記載の遮熱構造体。 The thermal barrier structure described in claim 3, characterized in that the total thickness of the substrate and the thermal barrier layer is 2 mm or less.
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