JPS59217671A - 部分安定化ジルコニア焼結体を用いた断熱構造 - Google Patents

部分安定化ジルコニア焼結体を用いた断熱構造

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JPS59217671A
JPS59217671A JP58093213A JP9321383A JPS59217671A JP S59217671 A JPS59217671 A JP S59217671A JP 58093213 A JP58093213 A JP 58093213A JP 9321383 A JP9321383 A JP 9321383A JP S59217671 A JPS59217671 A JP S59217671A
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heat insulating
container
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川村　光義
昇 石田
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NGK Spark Plug Co Ltd
Nippon Tokushu Togyo KK
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、部分安定化ジルコニア焼結体を断熱材として
長期間安定的に使用し得る断熱構造に関する。
部分安定化ジルコニア焼結体く以下ｒｐｓｚ焼結体」と
略称）は準安定相である正方晶ジルコニアを焼結体中に
残留させることによって高強度かつ高靭性を有する材料
となることが知られており、構造材料として注目されて
いる。加えてジルコニア焼結体は、これと同程度の強度
及び靭性を有する窒化珪素焼結体と比べて格段に優れた
断熱性を備えているため、これをディーゼルエンジンの
燃焼室に断熱材として用いることによってエンジンの燃
焼効率を高めようとする試みがなされている。
しかしながらＰＳＺ焼結体は２００℃及至３００°Ｃの
温度範囲で前記正方晶が単斜晶に転移する性質を有して
おり、この転移現象によって強度劣化を起こし、耐久性
を損なっていることが知られている。
一般に容器の内容を加熱又は保温することによって容器
の内外に温度差が生じると、内壁側に圧縮応力、外壁側
に引張り応力が働くことは周知であるが、発明者等は鋭
意検討の結果、焼結体中の温度分布の中で上記転移現象
が生じる危険温度領域を圧縮応力場の中に存在せしめる
ように断熱条件を設定することによって、外壁側に働く
引張り応力を弱め、ＰＳＺ焼結体の断熱材としての耐久
性が向上することを見出したのである。
本発明は上記の知見にもとづいて得られたもので、その
要旨とすることろは部分安定化ジルコニア焼結体からな
る略円筒又は球殻形状の中空容器の内容を加熱又は保温
する構造において、該中空容器の温度が２００℃以上で
ある部分に働く円周応力がｌ　ｋｇ　／　：以上４００
　ｋｇ／；以下の圧縮応力となっていることを特徴とす
る部分安定化ジルコニア焼結体を用いた断熱構造に存す
る。
本発明方法において、中空容器の温度が２００°Ｃ以上
である部分に働く円周応力を上記の様に限定した理由は
円周応力がｌ　ｋｇ　／　ｖａｔｓ未溝の圧縮応力であ
る場合は耐久性を向上させる効果（こ乏しく、４ＱＱ　
ｋｇ　／　ｔ；Ｆ以上の圧縮応力となると通常のＰＳＺ
焼結体の耐圧力を超えるからである。
円周応力が上記限定範囲に含まれる断熱構造を得るため
には、使用温度に応じた形状又は形状に応じた使用温度
を選定しなければならないが一般的には次の計算式によ
りそれらの条件を求めるこ容器の形状が円筒である場合
、温度が２００℃である部分に働く円周応力ζ。０は、 ただし ａｌ：円筒の横断面の内半径（ｔｍ） し１　：円筒の横断面の外半径（ｘ＊　）Ｔに円筒の内
壁温度（°Ｃ） Ｔ２：円筒の外壁温度（’Ｃ） Ｅ、：ＰＳＺ焼結体の弾性係数（ｋｇ　／　ｌ／）α　
：　ｐｓｚ焼結体の線熱膨張係数（１／　”Ｃ）１／ｒ
：ＰＳＺ焼結体のポアッソン比 Ｔ　：円筒の中心軸から温度が２００℃である部分に至
るまでの最短距離（鮪） となる。また、容器の形状が球殻である場合、円周応力
九は、 −（２ であるが −（３ −・（４ ただし ａ２：球殻の内半径（ｎ） 峠　：球殻の外半径（−ｍ　） Ｔ、：球殻の内壁温度（℃） Ｔ、二球殻の外壁温度（’ｃ　） γ２　：球殻の中心から温度が２００　’ｃである部分
に至るまでの最短距離（ｍ　） となるので温度が２００　”ｃである部分に働く円周応
力軸、。は、（３）式においてＴｍ２Ｏ３とした場合に
変きる。本発明断熱構造は容器の内容を加熱又は保温す
る構造を対象としているので、円周応力ＣλＤＱ ）　　が１　ｋｇ　／　ｍ２以上であれば、温度が２０
０　’ｃを超える部分の円周応力はその耐圧力を超えな
い限り当然前記限定範囲に含まれる。
）　　従って、本発明は温度が２ＱＱ℃以上の部分に働
く円周応力が前記範囲の圧縮応力となるように、）　計
算式（１）又は（４）ニ基づい７ａｌ　、ｂ、、ａ、。
ｂ２．　Ｔ、　、　Ｔ、　、　Ｔ３．　Ｔ＋、　　ＥＰ
、　　α及び咋を選定し得るあらゆる断熱構造に利用で
きる。
また、使用の態様によりどうしても円周応力が所望の範
囲にはいるように選定条件を設定できない場合であって
も、容器の形状が円筒又は略円筒であるならば、容器を
焼バメにより円筒形金属部品に嵌合し、容器と金属部品
との熱膨張差によって容器に加わる圧縮応力が上記選定
条件のみから得られる円周応力の不ｉ分を補うことがで
きる場合は、同様に本発明の効果を奏することができる
。
金属部品に嵌合する条件は、円周応力の不足分をΔＣと
し、焼バメにょる面圧をＰｍとするとただし Ｃ：金属部品の横断面の外半径（鶴） δ：焼バメ代 Ｅ、：金属部品の弾性係数（ｋｇ／：）シＭ：金属部品
のポアッソン比 で与えられる。
本発明断熱構造に用いるｐｓｚ焼結体の具体的組成につ
いては特に限定する必要はないが、安定化剤であるＹ２
Ｏ３の含有量が４モル％以上である場合には正方晶が安
定に存在するので、本発明は転移現象が強度劣化の最大
原因となっているＹ２Ｏ３含有量３．５モル％以下の主
として正方晶からなるｐｓｚ焼結体を用いた場合に最も
効果的である。
以下実施例を示す。
実施例１ 平均粒径０．１　μ”ｍのＺｒＯ２粉末９粉末９７冗ｏ
１Ｙ２Ｏ３粉末３　ｍｏ１％を秤量し、湿式混合し、乾
燥後、ラバープレス法により圧力１５００ｋｇ／ｃＪで
成形し、次いで大気中温度１６００℃、保持時間１時間
の条件で焼成することによって内半径１３０、外半径１
７ｍ、高さ１５ｍのｐｓｚ焼結体からなる円筒容器を製
作した、この容器の内壁温度及び外壁温度をそれぞれ２
８０℃及び１２０℃に保持し、５００時間経過後、浸漬
検査によって容器の外観検査を行ったところ、何等異状
無かった。式（１）にａ、　　＝１３、ｂｌ＝１７、Ｔ
＋　　−２８０、Ｔ２＝ｊ２０　、　ＥＰ　＝　２　Ｘ
１０″、α＝１１．４Ｘ１０’及びν＝０．２５を代入
して計算したところ、円周応力はＦ、、＝　１．４９　
（ｋｇ／　ｍ；）の圧縮応力であった。
実施例２ 実施例１と同一条件で製作した円筒容器を内径１７ｔａ
、外径１９ｍ、高さ１５ｍｍの３５０Ｇ鋼材からなる円
筒容器に焼きバメ代０．０６で嵌合し、ｐｓｚ焼結体か
らなる容器の内壁温度及び鋼材からなる容器の外壁温度
をそれぞれ３２０℃及び１２０℃に保持し、５００時間
経過後、何等異状は発見されなかった。
α−１１，４Ｘ　１０−：、／Ｉ、ｐν１つ＝０．２５
１．ｊ＝０．０６、Ｅイー２、Ｉ　ＸＩＯ″ｌ及び惰＝
０．３０を代入してＷ−＋７ＸＯ”を計算したところ、
その値は３．２０　（ｋｇ／　＃）の圧縮応力であった
。
比較例１ 内壁温度及び外壁温度がそれぞれ３６０°Ｃ及び２００
℃である以外は実施例１と同一条件で試験したところ、
１００時間経過後に容器の外壁にクラックが発生してい
家τ１７が浸漬検査によって認められた。式（１）にＴ
、　　＝３６０　、Ｔ２＝２００を代入して実施例１と
同様に計算したところ、円周応力は「ユ。ｏ＝　２２　
ｋｇ　／　ｔｘの引張り応力であった。
比較例２ 内壁温度及び外壁温度がそれぞれ３２０℃及び１６０°
Ｃである以外は実施例１と同一条件で試験したところ、
５００時間経過後に容器の外壁にクランクが発生してい
るところが浸漬検査によって認められた。式（１）にＴ
、　　＝３２０　ＸＴ２＝１６０を代入して実施例１と
同様に計算したところ、円周応力は６゜。−１１ｋｇ　
／　Ｗの引張り応力であった。
以上の様に、ｐｓｚ焼結体を用いた本発明断熱構造は従
来構造に比べて著しく耐久性に優れているので、ディー
ゼルエンジンの予燃焼室、シリンダーライナー等の如く
材料中に２００℃〜３００℃の危険温度領域を有する各
種断熱構造に有用である。
特許出願人　日本特殊陶業株式会社 代表者　小川修次 手　続　補　正　書（自発） 昭和５９年５り／ｇ日 り事件の表示 昭和５８年特許願　第９３２１３号 ２発明の名称 部分安定化ジルコニア焼結体を用いた断熱構造ａ補正を
する者 事件との関係　　特許出願人 郵便番号　４６７−９１ （凋ｌ緯訓４４０−６１１１） 屯補正の対象 明細書中、発明の詳細な説明の欄。
氏補正の内容 別紙の通シ １明細書第８頁第１５行目から同第１６行目までを下記
の通り訂正します。
「体からなる容器の内壁温度および外壁温度をそれぞれ
３２０℃および１２０℃に保持し、」以上

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）部分安定化ジルコニア焼結体からなる略円筒又は
    球殻形状の中空容器の内容を加熱又は保温する構造にお
    いて、該中空容器の温度が２００℃以上である部分に働
    く円周応力が１　ｋｇ　／　ｍ７以上４００ｋｇ　／　
    ａ以下の圧縮応力となっていることを特徴とする部分安
    定化ジルコニア焼結体を用いた断熱構造。
  2. （２）中空容器が金属部品に嵌合されている特許請求の
    範囲第１項記載の部分安定化ジルコニア焼結体を用いた
    耐熱構造。
JP58093213A 1983-05-26 1983-05-26 部分安定化ジルコニア焼結体を用いた断熱構造 Pending JPS59217671A (ja)

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