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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-04-26
(45)【発行日】2022-05-10
(54)【発明の名称】内燃機関用バルブ
(51)【国際特許分類】
F01L 3/02 20060101AFI20220427BHJP
F01L 3/20 20060101ALI20220427BHJP
F01L 3/04 20060101ALI20220427BHJP
【ＦＩ】
F01L3/02 J
F01L3/20 B
F01L3/04
【請求項の数】
17
(21)【出願番号】P 2020503234
(86)(22)【出願日】2018-03-02
(86)【国際出願番号】 JP2018008049
(87)【国際公開番号】W WO2019167260
(87)【国際公開日】2019-09-06
【審査請求日】2021-02-05
(73)【特許権者】
【識別番号】000227157
【氏名又は名称】株式会社ＮＩＴＴＡＮ
(74)【代理人】
【識別番号】100087826
【弁理士】
【氏名又は名称】八木 秀人
(74)【代理人】
【識別番号】100139745
【弁理士】
【氏名又は名称】丹波 真也
(74)【代理人】
【識別番号】100168088
【弁理士】
【氏名又は名称】太田 悠
(74)【代理人】
【識別番号】100187182
【弁理士】
【氏名又は名称】川野 由希
(74)【代理人】
【識別番号】100207642
【弁理士】
【氏名又は名称】簾内 里子
(72)【発明者】
【氏名】吉野 良一
(72)【発明者】
【氏名】国武 浩史
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 大樹
【審査官】菅野 京一
(56)【参考文献】
【文献】実開昭５５－０２５６７９（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２０１２－０７２７４８（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭５９－００９１０９（ＪＰ，Ｕ）
【文献】実開昭５２－１１１８１３（ＪＰ，Ｕ）
【文献】国際公開第２０１５／１１１２７２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１４／００１４０５７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１３／０８１１５０（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０１Ｌ ３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
燃焼室に向けられるバルブ底面に断熱層が固着されている内燃機関用バルブにおいて、バルブ本体に対して別部材である周壁が、前記断熱層の周囲を囲むようにした状態で前記バルブ底面に一体的に設けられ、
前記周壁の内周面が、前記断熱層の全周面を前記バルブ底面から前記断熱層の表面に至るまでの全厚み範囲に亘って当接されている、
ことを特徴とする内燃機関用バルブ。
【請求項2】
請求項１において、前記断熱層が、前記バルブ底面上に該バルブ底面の外周縁よりも径方向内方に引っ込んだ縮径状態をもって配置されている、
ことを特徴とする内燃機関用バルブ。
【請求項3】
請求項２において、前記断熱層の熱膨張率が、前記バルブ底面の熱膨張率よりも小さくされ、
前記周壁の内周面が前記断熱層の全周面に結合されていると共に、該周壁の一方の端面が前記バルブ底面に前記断熱層の外周側において結合されている、
ことを特徴とする内燃機関用バルブ。
【請求項4】
請求項３において、前記断熱層の外縁が、前記バルブ底面の径方向中央部よりも該バルブ底面の外縁に近くなるように設定されている、
ことを特徴とする内燃機関用バルブ。
【請求項5】
請求項３において、前記周壁が、前記断熱層の全周面だけでなく該断熱層の表面をも含む該断熱層全体を覆う被覆材により形成されている、
ことを特徴とする内燃機関用バルブ。
【請求項6】
請求項５において、前記被覆材が、前記バルブ底面のうち、前記断熱層の外周側全てを覆うように設定され、
前記被覆材には、断熱成分が含有されている、
ことを特徴とする内燃機関用バルブ。
【請求項7】
請求項３において、前記周壁の熱膨張率が、前記断熱層の熱膨張率よりも大きくなるように設定されている、
ことを特徴とする内燃機関用バルブ。
【請求項8】
請求項５において、前記被覆材に、前記バルブ底面からバルブフェース面に至るマージン部にまで延長される延長部が設けられ、
前記マージン部に係合部が設けられ、
前記被覆材の延長部が、前記係合部に対して機械的に係合されている、
ことを特徴とする内燃機関用バルブ。
【請求項9】
燃焼室に向けられるバルブ底面に断熱層が固着されている内燃機関用バルブにおいて、前記バルブ底面に対して周壁が、中実形状の前記断熱層の周囲を囲むようにした状態で一体的に設けられ、
前記バルブ底面に、該バルブ底面の径方向中央部を中心として径方向外方に広がる凹所が形成され、
前記断熱層が前記凹所の底壁に固着されていると共に、該断熱層の全周面が前記周壁としての該凹所の内周壁により覆われており、
前記周壁の内周面が、前記断熱層の全周面を前記凹所の底壁から前記断熱層の表面に至るまでの全厚み範囲に亘って当接され、
前記凹所内の前記断熱層の表面及び前記バルブ底面に対し、セラミックスを主成分とする被覆材が、中実形状の前記断熱層の表面及び該バルブ底面のうち、該凹所を除く部分を被覆するようにして結合されている、
ことを特徴とする内燃機関用バルブ。
【請求項10】
請求項９において、前記断熱層の全周面も前記凹所の内周壁に固着されている、
ことを特徴とする内燃機関用バルブ。
【請求項11】
請求項１において、
前記断熱層が、複数の各構成層を積層状態をもって一体化することにより形成されている、
ことを特徴とする内燃機関用バルブ。
【請求項12】
請求項９において、前記断熱層の熱膨張率が、前記バルブ底面の熱膨張率とは異なるものとされ、
前記断熱層における外周部の厚みが、該断熱層の外周部よりも径方向内方側部分の厚みに比して薄くされている、
ことを特徴とする内燃機関用バルブ。
【請求項13】
請求項１２において、前記断熱層における外周部の厚みが、該断熱層の径方向外方に向かうに従って薄くなるように設定されている、
ことを特徴とする内燃機関用バルブ。
【請求項14】
請求項１３において、前記凹所の内周壁が、該凹所の開口側に向かうに従って該凹所の径方向外方に向かうように傾斜され、
前記断熱層が前記凹所の底壁に固着され、
前記断熱層の全周面が、該断熱層の厚み方向表面側に向かうに従って該断熱層の径方向外方に拡径されるように傾斜された状態で前記凹所の内周壁に当接されていると共に、該断熱層の表面が、前記バルブ底面のうち、該凹所を除く部分に対して面一になるように設定されている、
ことを特徴とする内燃機関用バルブ。
【請求項15】
請求項１３において、前記凹所の内周壁が、該凹所の開口側に向かうに従って該凹所の径方向外方に向かうように傾斜され、
前記断熱層が前記凹所の底壁に固着され、
前記断熱層の全周面が、該断熱層の厚み方向表面側に向かうに従って該断熱層の径方向外方に拡径されるように傾斜された状態で前記凹所の内周壁に当接され、
前記断熱層の表面は、前記凹所開口よりも外方側において盛り上がった状態として形成されている、
ことを特徴とする内燃機関用バルブ。
【請求項16】
請求項１５において、前記周壁が、前記断熱層の全周面だけでなく該断熱層の表面をも含む該断熱層全体を覆う被覆材により形成されている、
ことを特徴とする内燃機関用バルブ。
【請求項17】
請求項１２において、前記断熱層の熱膨張率が、前記バルブ底面の熱膨張率よりも小さくされている、
ことを特徴とする内燃機関用バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、自動車等の内燃機関（エンジン）において吸気弁や排気弁として用いられる内燃機関用バルブに関する。
【背景技術】
【0002】
自動車等の内燃機関（エンジン）においては、燃焼室に開口する吸気ポート、排気ポートには、吸気弁、排気弁として、内燃機関用バルブがそれぞれ設けられている。この内燃機関用バルブは、軸部と、その軸部の一端に拡径された状態で一体化されるヘッド部（Head）とを備えており、ヘッド部は、そのヘッド部の先端面が広がりをもったバルブ底面(Face)とされる一方、そのバルブ底面から軸部に向けて近づくに従って縮径されるものとなっており、そのヘッド部には、その外周部のうち、バルブ底面の背面側において、フェース面(Seat)が設けられている。この内燃機関用バルブは、燃焼室において、ヘッド部背面が吸、排気ポートの開口に臨むようにしてそれぞれ配置されており、この内燃機関用バルブが動弁機構により作動されて、その内燃機関用バルブにおけるヘッド部のフェース面(Seat)が、吸、排気ポートの開口周縁部に設けられるシートインサートに対してそれぞれ離着座することにより、その吸、排気ポートがそれぞれ開閉される。
【0003】
ところで、上記内燃機関においては、特許文献１に示すように、熱効率を向上させることを目的として、燃焼室を区画する壁面に断熱層を設けたものが提案されている。この場合、内燃機関用バルブ（吸気弁、排気弁）のバルブ底面も、燃焼室を区画することから、そのバルブ底面も燃焼室を区画する壁面となり、そのバルブ底面に断熱層を設ければ、熱効率を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特許５６２９４６３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、本発明者は、上記内燃機関用バルブ（ヘッド部）の燃焼室での使用に当たり、バルブ底面の外周部から断熱層が剥離し、その剥離点を起点として、その外周部から径方向内方部（径方向中央部）へ剥離が進行していく傾向にあることを見出している。仮に、このような内燃機関用バルブが用いられた場合には、内燃機関の熱効率を十分に高めることができない。
【0006】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、その目的は、バルブ底面に断熱層が固着されている内燃機関用バルブにおいて、そのバルブ底面から断熱層の外周部が剥がれる可能性を極力抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前記目的を達成するために、次の（１）～（１９）の構成が採用されている。
（１）燃焼室に向けられるバルブ底面に断熱層が固着されている内燃機関用バルブにおいて、
前記バルブ底面に対して周壁が、前記断熱層の周囲を囲むようにした状態で一体的に設けられ、
前記周壁の内周面が、前記断熱層の全周面を前記バルブ底面から前記断熱層の表面に至るまでの全厚み範囲に亘って当接されている構成とされている。
（１）燃焼室に向けられるバルブ底面に断熱層が固着されている内燃機関用バルブにおいて、
前記バルブ底面に対して周壁が、前記断熱層の周囲を囲むようにした状態で一体的に設けられ、
前記周壁の内周面が、前記断熱層の全周面を前記バルブ底面から前記断熱層の表面に至るまでの全厚み範囲に亘って当接されている構成とされている。
【0008】
この構成によれば、周壁が、前記断熱層の全周面をバルブ底面から断熱層の表面に至るまでの全厚み範囲に亘って覆っていることから、バルブ底面（合せ面）と断熱層（合せ面）とによって形成される境界（線）が周壁により外部にさらされることがなくなり、燃焼ガス（圧力、温度等）がバルブ底面と断熱層との境界に作用して断熱層の外周部がバルブ底面に対して剥がれる（めくれる）ことを抑制することができる。仮に、断熱層の外周部にバルブ底面から剥がそうとする力が作用して、断熱層外周部の剥がれ、反り等の動きが生じようとしても、それに対して、断熱層の外周部と周壁内周面との間に摩擦力が発生することになり、その摩擦力によっても、断熱層の外周部が剥がれようとする動きを抑制することができる。このため、バルブ底面から断熱層の外周部が剥離する可能性を極力抑制することができる。
【0009】
（２）前記（１）の構成の下で、
前記断熱層が、前記バルブ底面上に該バルブ底面の外周縁よりも径方向内方に引っ込んだ縮径状態をもって配置されている構成とされている。
この構成によれば、前述の（１）と同様の作用効果（周壁をもってバルブ底面と断熱層との境界（線）に対して燃焼ガスが外部から作用することを抑制すること、その周壁内周面と断熱層の全周面との当接関係に基づき、その断熱層の外周部がバルブ底面から剥がれようとする動きを摩擦力によって抑制すること）を奏することは勿論、断熱層の熱膨張率とバルブ底面の熱膨張率とが異なっていても、断熱層の直径をバルブ底面の径よりも短くすることに基づき、熱収縮時における断熱層の径方向内方の収縮量とバルブ底面の径方向内方の収縮量との差分、又は熱膨張時における断熱層の径方向外方の膨張量とバルブ底面の径方向外方の膨張量との差分を、バルブ底面全面に断熱層を固着する場合に比して抑えることができ、断熱層の外周部に対して、バルブ底面から剥がれる方向の力が作用することを抑制することができる。
前記断熱層が、前記バルブ底面上に該バルブ底面の外周縁よりも径方向内方に引っ込んだ縮径状態をもって配置されている構成とされている。
この構成によれば、前述の（１）と同様の作用効果（周壁をもってバルブ底面と断熱層との境界（線）に対して燃焼ガスが外部から作用することを抑制すること、その周壁内周面と断熱層の全周面との当接関係に基づき、その断熱層の外周部がバルブ底面から剥がれようとする動きを摩擦力によって抑制すること）を奏することは勿論、断熱層の熱膨張率とバルブ底面の熱膨張率とが異なっていても、断熱層の直径をバルブ底面の径よりも短くすることに基づき、熱収縮時における断熱層の径方向内方の収縮量とバルブ底面の径方向内方の収縮量との差分、又は熱膨張時における断熱層の径方向外方の膨張量とバルブ底面の径方向外方の膨張量との差分を、バルブ底面全面に断熱層を固着する場合に比して抑えることができ、断熱層の外周部に対して、バルブ底面から剥がれる方向の力が作用することを抑制することができる。
【0010】
（３）前記（２）の構成の下で、
前記断熱層の熱膨張率が、前記バルブ底面の熱膨張率よりも小さくされ、
前記周壁の内周面が前記断熱層の全周面に結合されていると共に、該周壁の一方の端面が前記バルブ底面に前記断熱層の外周側において結合されている構成とされている。
この構成によれば、周壁がバルブ底面及び断熱層の全周面に結合されていることに基づき、バルブ底面の熱膨張に伴い、周壁が断熱層の全周面をその径方向外方に引っ張ることになり、また、バルブ底面の熱収縮に伴い、周壁が断熱層の全周面をその径方向内方に押圧する（締付ける）ことになる。このため、熱膨張及び熱収縮時には、周壁は、断熱層に対して、断熱層とバルブ底面との膨張量差及び収縮量差を小さくする方向の力を作用させることになり、バルブ底面から断熱層が剥離する可能性を一層、抑制することができる。
前記断熱層の熱膨張率が、前記バルブ底面の熱膨張率よりも小さくされ、
前記周壁の内周面が前記断熱層の全周面に結合されていると共に、該周壁の一方の端面が前記バルブ底面に前記断熱層の外周側において結合されている構成とされている。
この構成によれば、周壁がバルブ底面及び断熱層の全周面に結合されていることに基づき、バルブ底面の熱膨張に伴い、周壁が断熱層の全周面をその径方向外方に引っ張ることになり、また、バルブ底面の熱収縮に伴い、周壁が断熱層の全周面をその径方向内方に押圧する（締付ける）ことになる。このため、熱膨張及び熱収縮時には、周壁は、断熱層に対して、断熱層とバルブ底面との膨張量差及び収縮量差を小さくする方向の力を作用させることになり、バルブ底面から断熱層が剥離する可能性を一層、抑制することができる。
【0011】
（４）前記（３）の構成の下で、
前記断熱層の外縁が、前記バルブ底面の径方向中央よりも該バルブ底面の外縁に近くなるように設定されている構成とされている。
この構成によれば、断熱層の外周部に作用する熱膨張、熱収縮に基づく剥がれを抑制する構成をとるとしても、基本的に断熱層をもって断熱機能を確保することができる。
前記断熱層の外縁が、前記バルブ底面の径方向中央よりも該バルブ底面の外縁に近くなるように設定されている構成とされている。
この構成によれば、断熱層の外周部に作用する熱膨張、熱収縮に基づく剥がれを抑制する構成をとるとしても、基本的に断熱層をもって断熱機能を確保することができる。
【0012】
（５）前記（３）の構成の下で、
前記周壁が、前記断熱層の全周面だけでなく該断熱層の表面をも含む該断熱層全体を覆う被覆材により形成されている構成とされている。
この構成によれば、被覆材が、バルブ底面に結合されている状態の下で断熱層の表面をも覆いつつその断熱層の表面側をバルブ底面に向けて押え込むことから、断熱層の全周面を被覆材が覆うだけの場合よりも、バルブ底面から断熱層の外周部が剥がれようとする動きを効果的に抑制できる。
前記周壁が、前記断熱層の全周面だけでなく該断熱層の表面をも含む該断熱層全体を覆う被覆材により形成されている構成とされている。
この構成によれば、被覆材が、バルブ底面に結合されている状態の下で断熱層の表面をも覆いつつその断熱層の表面側をバルブ底面に向けて押え込むことから、断熱層の全周面を被覆材が覆うだけの場合よりも、バルブ底面から断熱層の外周部が剥がれようとする動きを効果的に抑制できる。
【0013】
（６）前記（５）の構成の下で、
前記被覆材が、前記バルブ底面のうち、前記断熱層の外周側全てを覆うように設定され、
前記被覆材には、断熱成分が含有されている構成とされている。
この構成によれば、熱膨張、熱収縮に基づく断熱層の剥がれを抑制するために断熱層の直径をバルブ底面の径よりも短くする場合であっても、被覆材がバルブ底面のうち断熱層の外周側全てを覆わない場合に比して、バルブ底面における断熱性を高めることができる。
前記被覆材が、前記バルブ底面のうち、前記断熱層の外周側全てを覆うように設定され、
前記被覆材には、断熱成分が含有されている構成とされている。
この構成によれば、熱膨張、熱収縮に基づく断熱層の剥がれを抑制するために断熱層の直径をバルブ底面の径よりも短くする場合であっても、被覆材がバルブ底面のうち断熱層の外周側全てを覆わない場合に比して、バルブ底面における断熱性を高めることができる。
【0014】
（７）前記（３）の構成の下で、
前記周壁の熱膨張率が、前記断熱層の熱膨張率よりも大きくなるように設定されている構成とされている。
この構成によれば、熱膨張、熱収縮において、バルブ底面に対する周壁の追従性を断熱層よりも高めることができ、バルブ底面の熱膨張、熱収縮に伴い、周壁（の内周面）を介して断熱層の全周面に径方向の力を作用させることができるばかりか、周壁自体の熱膨張、熱収縮によっても、断熱層に径方向の力を作用させ、断熱層とバルブ底面との膨張量差又は収縮量差を、より小さくすることができる。このため、バルブ底面から断熱層が剥離する可能性を、一層抑制することができる。
前記周壁の熱膨張率が、前記断熱層の熱膨張率よりも大きくなるように設定されている構成とされている。
この構成によれば、熱膨張、熱収縮において、バルブ底面に対する周壁の追従性を断熱層よりも高めることができ、バルブ底面の熱膨張、熱収縮に伴い、周壁（の内周面）を介して断熱層の全周面に径方向の力を作用させることができるばかりか、周壁自体の熱膨張、熱収縮によっても、断熱層に径方向の力を作用させ、断熱層とバルブ底面との膨張量差又は収縮量差を、より小さくすることができる。このため、バルブ底面から断熱層が剥離する可能性を、一層抑制することができる。
【0015】
（８）前記（５）の構成の下で、
前記被覆材に、前記バルブ底面からバルブフェース面に至るマージン部にまで延長される延長部が設けられ、
前記マージン部に係合部が設けられ、
前記被覆材の延長部が、前記係合部に対して機械的に係合されている構成とされている。
この構成によれば、被覆材の延長部とマージン部との機械的係合により、被覆材とバルブ底面との結合強度を高めることができ、断熱層外周部の剥がれ、反り等の動きに対して、被覆材が抗する能力を高めることができる。
前記被覆材に、前記バルブ底面からバルブフェース面に至るマージン部にまで延長される延長部が設けられ、
前記マージン部に係合部が設けられ、
前記被覆材の延長部が、前記係合部に対して機械的に係合されている構成とされている。
この構成によれば、被覆材の延長部とマージン部との機械的係合により、被覆材とバルブ底面との結合強度を高めることができ、断熱層外周部の剥がれ、反り等の動きに対して、被覆材が抗する能力を高めることができる。
【0016】
（９）前記（１）の構成の下で、
前記バルブ底面に、該バルブ底面の径方向中央部を中心として径方向外方に広がる凹所が形成され、
前記断熱層が前記凹所の底壁に固着されていると共に、該断熱層の全周面が前記周壁としての該凹所の内周壁により覆われている構成とされている。
この構成によれば、バルブ底面の凹所内周壁を利用して、その凹所内周壁により断熱層の全周面を覆うことになり、前記（１）と同様の作用効果を奏することができる。
前記バルブ底面に、該バルブ底面の径方向中央部を中心として径方向外方に広がる凹所が形成され、
前記断熱層が前記凹所の底壁に固着されていると共に、該断熱層の全周面が前記周壁としての該凹所の内周壁により覆われている構成とされている。
この構成によれば、バルブ底面の凹所内周壁を利用して、その凹所内周壁により断熱層の全周面を覆うことになり、前記（１）と同様の作用効果を奏することができる。
【0017】
（１０）前記（９）の構成の下で、
前記断熱層の全周面も前記凹所の内周壁に固着されている構成とされている。
この構成によれば、バルブ底面の膨張、収縮に伴い、凹所の内周壁も、バルブ底面の熱膨張率と同じ熱膨張率で膨張、収縮することになり、凹所内周壁の熱膨張、熱収縮（径方向への変位動）によっても、断熱層の全周面に径方向の力を作用させ、断熱層とバルブ底面との膨張量差又は収縮量差を、著しく小さくすることができる。このため、バルブ底面から断熱層が剥離する可能性を、極めて効果的に抑制することができる。
前記断熱層の全周面も前記凹所の内周壁に固着されている構成とされている。
この構成によれば、バルブ底面の膨張、収縮に伴い、凹所の内周壁も、バルブ底面の熱膨張率と同じ熱膨張率で膨張、収縮することになり、凹所内周壁の熱膨張、熱収縮（径方向への変位動）によっても、断熱層の全周面に径方向の力を作用させ、断熱層とバルブ底面との膨張量差又は収縮量差を、著しく小さくすることができる。このため、バルブ底面から断熱層が剥離する可能性を、極めて効果的に抑制することができる。
【0018】
（１１）前記（９）の構成の下で、
前記凹所内の前記断熱層の表面及び前記バルブ底面に対して被覆材が、該断熱層の表面及び該バルブ底面の全体を被覆するようにして結合されている構成とされている。
この構成によれば、断熱層は、凹所内周壁との関係だけでなく、断熱層の表面及びバルブ底面に対して結合される被覆材が、断熱層外周部の剥がれ、反り等の動きに対して抗することになり、バルブ底面から断熱層の外周部が剥がれる可能性を一層、抑制することができる。勿論この場合、バルブ底面の径方向において、バルブ底面と被覆材とが接触する実際の長さが、凹所の存在により限られたものとなることから、熱膨張、熱収縮の影響を少なくして、バルブ底面に対する被覆材の結合強度を十分に確保することができる。
前記凹所内の前記断熱層の表面及び前記バルブ底面に対して被覆材が、該断熱層の表面及び該バルブ底面の全体を被覆するようにして結合されている構成とされている。
この構成によれば、断熱層は、凹所内周壁との関係だけでなく、断熱層の表面及びバルブ底面に対して結合される被覆材が、断熱層外周部の剥がれ、反り等の動きに対して抗することになり、バルブ底面から断熱層の外周部が剥がれる可能性を一層、抑制することができる。勿論この場合、バルブ底面の径方向において、バルブ底面と被覆材とが接触する実際の長さが、凹所の存在により限られたものとなることから、熱膨張、熱収縮の影響を少なくして、バルブ底面に対する被覆材の結合強度を十分に確保することができる。
【0019】
（１２）前記（１）の構成の下で、
前記断熱層が、複数の各構成層を積層状態をもって一体化することにより形成されている構成とされている。
この構成によれば、断熱層が複数の構成層からなる積層構造のものとされ、隣合う構成層間に境界が存在するものであっても、前記（１）と同様の作用効果を得ることができる。
前記断熱層が、複数の各構成層を積層状態をもって一体化することにより形成されている構成とされている。
この構成によれば、断熱層が複数の構成層からなる積層構造のものとされ、隣合う構成層間に境界が存在するものであっても、前記（１）と同様の作用効果を得ることができる。
【0020】
（１３）前記（１）の構成の下で、
前記断熱層の熱膨張率が、前記バルブ底面の熱膨張率とは異なるものとされ、
前記断熱層における外周部の厚みが、該断熱層の外周部よりも径方向内方側部分の厚みに比して薄くされている構成とされている。
この構成によれば、熱膨張時又は熱収縮時に、断熱層における外周部に曲げ応力が作用しその曲げ応力に基づいてクラックが発生することを抑制できる。
すなわち、断熱層とバルブ底面との熱膨張率差に基づき、熱膨張時及び熱収縮時に断熱層及びバルブ底面（バルブ底面部分）が一体的に撓み、それらに対して曲げ応力が作用することになる。そのうち、断熱層に対する最大曲げ応力は、断熱層における肉厚方向の外面に縁応力として生じ、その最大曲げ応力の値は、中立面から肉厚方向外面までの距離が長いほど大きくなる。このため、中立面から肉厚方向外面までの距離が長いほど、断熱層の外周部にクラックが発生する可能性が高まり、クラックが発生した場合には、そのクラックの深さは、断熱層の厚みが厚いほど深くなる。また、断熱層及びバルブ底面（バルブ底面部分）が一体的に撓む際、断熱層の曲率半径に関し、断熱層の外周部の方がその外周部よりも径方向内方側部分に比して小さくなる傾向（曲率大となる傾向）にあり、その場合には、その曲率半径が小さいことが上記曲げ応力を一層大きくすることになり、クラックの発生可能性をより高める。このため、この請求項１３においては、断熱層における外周部の厚みを、その外周部よりも径方向内方側部分の厚みに比して薄くすることにより、断熱層における中立面から肉厚方向外面までの距離を小さくして、熱膨張時及び熱収縮時の最大曲げ応力が低下されている。この結果、上述の如く、断熱層における外周部に対して作用する曲げ応力に基づいてクラックが発生することを抑制でき、クラックに基づき断熱層の外周部がバルブ底面から剥がれることを抑制することができる。
前記断熱層の熱膨張率が、前記バルブ底面の熱膨張率とは異なるものとされ、
前記断熱層における外周部の厚みが、該断熱層の外周部よりも径方向内方側部分の厚みに比して薄くされている構成とされている。
この構成によれば、熱膨張時又は熱収縮時に、断熱層における外周部に曲げ応力が作用しその曲げ応力に基づいてクラックが発生することを抑制できる。
すなわち、断熱層とバルブ底面との熱膨張率差に基づき、熱膨張時及び熱収縮時に断熱層及びバルブ底面（バルブ底面部分）が一体的に撓み、それらに対して曲げ応力が作用することになる。そのうち、断熱層に対する最大曲げ応力は、断熱層における肉厚方向の外面に縁応力として生じ、その最大曲げ応力の値は、中立面から肉厚方向外面までの距離が長いほど大きくなる。このため、中立面から肉厚方向外面までの距離が長いほど、断熱層の外周部にクラックが発生する可能性が高まり、クラックが発生した場合には、そのクラックの深さは、断熱層の厚みが厚いほど深くなる。また、断熱層及びバルブ底面（バルブ底面部分）が一体的に撓む際、断熱層の曲率半径に関し、断熱層の外周部の方がその外周部よりも径方向内方側部分に比して小さくなる傾向（曲率大となる傾向）にあり、その場合には、その曲率半径が小さいことが上記曲げ応力を一層大きくすることになり、クラックの発生可能性をより高める。このため、この請求項１３においては、断熱層における外周部の厚みを、その外周部よりも径方向内方側部分の厚みに比して薄くすることにより、断熱層における中立面から肉厚方向外面までの距離を小さくして、熱膨張時及び熱収縮時の最大曲げ応力が低下されている。この結果、上述の如く、断熱層における外周部に対して作用する曲げ応力に基づいてクラックが発生することを抑制でき、クラックに基づき断熱層の外周部がバルブ底面から剥がれることを抑制することができる。
【0021】
（１４）前記（１３）の構成の下で、
前記断熱層における外周部の厚みが、該断熱層の径方向外方に向かうに従って薄くなるように設定されている構成とされている。
この構成によれば、断熱層における外周部の肉厚のうち、クラックの発生可能性が高まる径方向外方側部分の肉厚ほど薄くして、クラックの発生を的確に抑制することができ、これに伴い、クラックに基づき断熱層の外周部がバルブ底面から剥がれることを的確に抑えることができる。その一方で、この場合、断熱層の外周部の厚みのみが断熱層の径方向内方側部分の厚みよりも薄くされ、しかも、その厚みが径方向外方に向かうに従って薄くなることから、断熱層における外周部の厚みができるだけ薄くされないことになり、バルブ底面における断熱層の断熱性低下を極力、抑えることができる。このため、バルブ底面における断熱層の断熱性低下を極力抑えつつ、クラックに基づく断熱層外周部の剥がれを的確に抑制できる。
前記断熱層における外周部の厚みが、該断熱層の径方向外方に向かうに従って薄くなるように設定されている構成とされている。
この構成によれば、断熱層における外周部の肉厚のうち、クラックの発生可能性が高まる径方向外方側部分の肉厚ほど薄くして、クラックの発生を的確に抑制することができ、これに伴い、クラックに基づき断熱層の外周部がバルブ底面から剥がれることを的確に抑えることができる。その一方で、この場合、断熱層の外周部の厚みのみが断熱層の径方向内方側部分の厚みよりも薄くされ、しかも、その厚みが径方向外方に向かうに従って薄くなることから、断熱層における外周部の厚みができるだけ薄くされないことになり、バルブ底面における断熱層の断熱性低下を極力、抑えることができる。このため、バルブ底面における断熱層の断熱性低下を極力抑えつつ、クラックに基づく断熱層外周部の剥がれを的確に抑制できる。
【0022】
（１５）前記（１４）の構成の下で、
前記バルブ底面に、該バルブ底面の径方向中央部を中心として径方向外方に広がる凹所が形成され、
前記凹所の内周壁が、該凹所の開口側に向かうに従って該凹所の径方向外方に向かうように傾斜され、
前記断熱層が前記凹所の底壁に固着され、
前記断熱層の全周面が、該断熱層の厚み方向表面側に向かうに従って該断熱層の径方向外方に拡径されるように傾斜された状態で前記凹所の内周壁に当接されていると共に、該断熱層の表面が、前記バルブ底面のうち、該凹所を除く部分に対して面一になるように設定されている構成とされている。
この構成によれば、断熱層の全周面を凹所の内周壁に当接させつつ、その断熱層の外周部がその径方向外方側ほど薄くすることができる。このため、断熱層による断熱機能の低下を極力抑制しつつ、燃焼ガスの作用及びクラックの発生に基づくバルブ底面に対する断熱層の剥がれを抑制できる。
しかもこの場合、断熱層の表面が、バルブ底面のうち、該凹所を除く部分に対して面一になるように設定されていることから、バルブ底面全体を平坦化することができ、バルブ底面が平坦化された一般的なバルブが有する基本構造、基本性能を確保できる。
前記バルブ底面に、該バルブ底面の径方向中央部を中心として径方向外方に広がる凹所が形成され、
前記凹所の内周壁が、該凹所の開口側に向かうに従って該凹所の径方向外方に向かうように傾斜され、
前記断熱層が前記凹所の底壁に固着され、
前記断熱層の全周面が、該断熱層の厚み方向表面側に向かうに従って該断熱層の径方向外方に拡径されるように傾斜された状態で前記凹所の内周壁に当接されていると共に、該断熱層の表面が、前記バルブ底面のうち、該凹所を除く部分に対して面一になるように設定されている構成とされている。
この構成によれば、断熱層の全周面を凹所の内周壁に当接させつつ、その断熱層の外周部がその径方向外方側ほど薄くすることができる。このため、断熱層による断熱機能の低下を極力抑制しつつ、燃焼ガスの作用及びクラックの発生に基づくバルブ底面に対する断熱層の剥がれを抑制できる。
しかもこの場合、断熱層の表面が、バルブ底面のうち、該凹所を除く部分に対して面一になるように設定されていることから、バルブ底面全体を平坦化することができ、バルブ底面が平坦化された一般的なバルブが有する基本構造、基本性能を確保できる。
【0023】
（１６）前記（１５）の構成の下で、
前記凹所内の前記断熱層の表面及び前記バルブ底面に対して被覆材が、該断熱層の表面及び該バルブ底面の全体を被覆するようにして結合されている構成とされている。
この構成によれば、凹所内周壁と断熱層の全周面との当接に基づく効果を得るだけでなく、断熱層の表面及びバルブ底面に対して結合される被覆材が、断熱層外周部の剥がれ、反り等の動きに対して抗することになり、バルブ底面から断熱層の外周部が剥がれる可能性を一層、抑制することができる。勿論この場合、バルブ底面の径方向において、バルブ底面と被覆材とが接触する実際の長さが、凹所の存在により限られたものとなることから、熱膨張、熱収縮の影響を少なくして、バルブ底面に対する被覆材の結合強度を十分に確保することができる。
前記凹所内の前記断熱層の表面及び前記バルブ底面に対して被覆材が、該断熱層の表面及び該バルブ底面の全体を被覆するようにして結合されている構成とされている。
この構成によれば、凹所内周壁と断熱層の全周面との当接に基づく効果を得るだけでなく、断熱層の表面及びバルブ底面に対して結合される被覆材が、断熱層外周部の剥がれ、反り等の動きに対して抗することになり、バルブ底面から断熱層の外周部が剥がれる可能性を一層、抑制することができる。勿論この場合、バルブ底面の径方向において、バルブ底面と被覆材とが接触する実際の長さが、凹所の存在により限られたものとなることから、熱膨張、熱収縮の影響を少なくして、バルブ底面に対する被覆材の結合強度を十分に確保することができる。
【0024】
（１７）前記（１４）の構成の下で、
前記バルブ底面に、該バルブ底面の径方向中央部を中心として径方向外方に広がる凹所が形成され、
前記凹所の内周壁が、該凹所の開口側に向かうに従って該凹所の径方向外方に向かうように傾斜され、
前記断熱層が前記凹所の底壁に固着され、
前記断熱層の全周面が、該断熱層の厚み方向表面側に向かうに従って該断熱層の径方向外方に拡径されるように傾斜された状態で前記凹所の内周壁に当接され、
前記断熱層の表面は、前記凹所開口よりも外方側において盛り上がった状態として形成されている構成とされている。
この構成によれば、断熱層の全周面を凹所の内周壁に当接させつつ、その断熱層の外周部がその径方向外方側ほど薄くすることができ、しかも、バルブ底面からの断熱層の盛り上がり量を抑えつつ、断熱層における外周部よりも径方向内方側部分の肉厚を厚くすることができる。このため、断熱層の剥がれ抑制効果の向上と、バルブ底面全体の平坦化とを極力図りつつ、バルブ底面における断熱性を向上させることができる。
前記バルブ底面に、該バルブ底面の径方向中央部を中心として径方向外方に広がる凹所が形成され、
前記凹所の内周壁が、該凹所の開口側に向かうに従って該凹所の径方向外方に向かうように傾斜され、
前記断熱層が前記凹所の底壁に固着され、
前記断熱層の全周面が、該断熱層の厚み方向表面側に向かうに従って該断熱層の径方向外方に拡径されるように傾斜された状態で前記凹所の内周壁に当接され、
前記断熱層の表面は、前記凹所開口よりも外方側において盛り上がった状態として形成されている構成とされている。
この構成によれば、断熱層の全周面を凹所の内周壁に当接させつつ、その断熱層の外周部がその径方向外方側ほど薄くすることができ、しかも、バルブ底面からの断熱層の盛り上がり量を抑えつつ、断熱層における外周部よりも径方向内方側部分の肉厚を厚くすることができる。このため、断熱層の剥がれ抑制効果の向上と、バルブ底面全体の平坦化とを極力図りつつ、バルブ底面における断熱性を向上させることができる。
【0025】
（１８）前記（１３）の構成の下で、
前記周壁が、前記断熱層の全周面だけでなく該断熱層の表面をも含む該断熱層全体を覆う被覆材により形成されている構成とされている。
この構成によれば、被覆材が、バルブ底面に結合されている状態の下で断熱層の表面をも覆いつつその断熱層の表面側をバルブ底面に向けて押え込むことから、断熱層の全周面を被覆材が覆うだけの場合よりも、バルブ底面から断熱層の外周部が剥がれようとする動き（断熱層外周部におけるクラック発生の場合を含む）を効果的に抑制できる。
前記周壁が、前記断熱層の全周面だけでなく該断熱層の表面をも含む該断熱層全体を覆う被覆材により形成されている構成とされている。
この構成によれば、被覆材が、バルブ底面に結合されている状態の下で断熱層の表面をも覆いつつその断熱層の表面側をバルブ底面に向けて押え込むことから、断熱層の全周面を被覆材が覆うだけの場合よりも、バルブ底面から断熱層の外周部が剥がれようとする動き（断熱層外周部におけるクラック発生の場合を含む）を効果的に抑制できる。
【0026】
（１９）前記（１３）の構成の下で、
前記断熱層の熱膨張率が、前記バルブ底面の熱膨張率よりも小さくされている構成とされている。
この構成によれば、熱膨張率差が、断熱層の熱膨張率がバルブ底面の熱膨張率よりも小さくされていることに基づいている場合であっても、前記請求項１３と同様の作用効果を得ることができる。
前記断熱層の熱膨張率が、前記バルブ底面の熱膨張率よりも小さくされている構成とされている。
この構成によれば、熱膨張率差が、断熱層の熱膨張率がバルブ底面の熱膨張率よりも小さくされていることに基づいている場合であっても、前記請求項１３と同様の作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
【0027】
以上の説明から明らかなように本発明によれば、バルブ底面に断熱層が固着されている内燃機関用バルブにおいて、そのバルブ底面から断熱層の外周部が剥離する可能性を極力抑制できる。この結果、バルブ底面に対する断熱層外周部の剥離点を起点として、バルブ底面全体に断熱層の剥離が広がることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】内燃機関に用いられる第１実施形態に係る内燃機関用バルブとしての吸気弁又は排気弁を示す説明図。
【図2】第１実施形態に係るバルブのヘッド部を説明する説明図。
【図5】バルブ底面（ヘッド部）と断熱層との間で起こる熱膨張を説明する説明図。
【図6】バルブ底面（ヘッド部）と断熱層との間で起こる熱収縮を説明する説明図。
【図7】第１実施形態に係るバルブに対する燃焼ガスの作用を簡易的に示す説明図。
【図8】一般的な断熱層を備えたバルブに対する燃焼ガスの作用を簡易的に示す説明図。
【図9】実験例１～３の積層体の構造と、その各実験結果としての積層体外周部の剥離率とを示す図。
【図10】耐久性試験機を用いて実験例の実験を行う状態を説明する説明図。
【図11】実験例１における実験前後の積層体外周部の剥がれ状態を示す写真図（倍率:全姿５倍、各部拡大５０倍）。
【図12】実験例２における実験前後の積層体外周部の剥がれ状態を示す写真図（倍率:全姿５倍、各部拡大５０倍）。
【図13】実験例３における実験前後の積層体外周部の剥がれ状態を示す写真図（倍率:全姿５倍、各部拡大５０倍）。
【図14】第１実施形態に係るバルブの周壁部の作用として、熱膨張に際して、周壁部が断熱層全周面を径方向外方に引っ張る状態を概念的に説明する説明図。
【図15】第１実施形態に係るバルブの周壁部の作用として、熱収縮に際して、周壁部が断熱層全周面を径方向内方に締め付けている状態を概念的に説明する説明図。
【図16】実験例４の構造と、その実験結果としての断熱層の剥離率とを示す図。
【図17】実験例４における実験前後の積層体外周部の剥がれ状態を示す写真図（倍率:全姿５倍、各部拡大５０倍）。
【図18】第２実施形態に係るバルブのヘッド部を説明する説明図。
【図19】第３実施形態に係るバルブのヘッド部を示す縦断面図。
【図22】第４実施形態に係るバルブのヘッド部を示す縦断面図。
【図23】熱収縮によりバルブのヘッド部が撓んだ状態に変化することを説明する説明図。
【図25】第５実施形態に係るバルブのヘッド部を示す縦断面図。
【図26】第６実施形態に係るバルブのヘッド部を示す縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【0029】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
図１において、符号１は、シリンダヘッド２に組み付けられる内燃機関用バルブとしての吸気弁又は排気弁（以下、バルブという）を示す。
シリンダヘッド２は、その一部壁面が燃焼室Ｓを区画している。そのシリンダヘッド２には、燃焼室Ｓに開口するようにして吸、排気ポート（以下、ポートという）Ｐが形成され、そのポートＰの開口周縁部にはシートインサート９が設けられている。
バルブ１は、バルブ本体１Ａとして、軸部(Stem)３と、その軸部３の一端に拡径された状態で一体化されるヘッド部（Head）４とを備えている。ヘッド部４は、そのヘッド部４の先端面が広がりをもった正面視円形のバルブ底面(Face)５とされている一方、そのバルブ底面５から軸部３に向けて近づくに従って縮径され、そのヘッド部４には、その外周部のうち、バルブ底面５の背面側において、マージン部(Margin)６を経てフェース面(Seat)７が形成されている。このバルブ１は、燃焼室Ｓにおいて、ヘッド部４の背面がポートＰの開口に臨むように配置され、このバルブ１を動弁機構１０をもって作動させることにより、そのバルブ１におけるヘッド部４のフェース面(Seat)７が、ポートＰ開口周縁部のシートインサート９に対して離着座されることになる。これより、バルブ１（ヘッド部４）は、バルブ本体１Ａのバルブ底面５を燃焼室Ｓ側に向けつつ、ポートＰを開閉することになる。
図１において、符号１は、シリンダヘッド２に組み付けられる内燃機関用バルブとしての吸気弁又は排気弁（以下、バルブという）を示す。
シリンダヘッド２は、その一部壁面が燃焼室Ｓを区画している。そのシリンダヘッド２には、燃焼室Ｓに開口するようにして吸、排気ポート（以下、ポートという）Ｐが形成され、そのポートＰの開口周縁部にはシートインサート９が設けられている。
バルブ１は、バルブ本体１Ａとして、軸部(Stem)３と、その軸部３の一端に拡径された状態で一体化されるヘッド部（Head）４とを備えている。ヘッド部４は、そのヘッド部４の先端面が広がりをもった正面視円形のバルブ底面(Face)５とされている一方、そのバルブ底面５から軸部３に向けて近づくに従って縮径され、そのヘッド部４には、その外周部のうち、バルブ底面５の背面側において、マージン部(Margin)６を経てフェース面(Seat)７が形成されている。このバルブ１は、燃焼室Ｓにおいて、ヘッド部４の背面がポートＰの開口に臨むように配置され、このバルブ１を動弁機構１０をもって作動させることにより、そのバルブ１におけるヘッド部４のフェース面(Seat)７が、ポートＰ開口周縁部のシートインサート９に対して離着座されることになる。これより、バルブ１（ヘッド部４）は、バルブ本体１Ａのバルブ底面５を燃焼室Ｓ側に向けつつ、ポートＰを開閉することになる。
【0030】
本実施形態においては、バルブ本体１Ａの材質として、ＳＵＨ１１が用いられている。このため、バルブ本体（ＳＵＨ１１）は、その熱伝導率が、約２０．５Ｗ／ｍ・Ｋ（室温下）程度、熱膨張率が、約１１．０×１０－６／℃（室温下）程度となっている。
【0031】
前記バルブ１には、そのバルブ本体１Ａにおけるバルブ底面５において、図２、図３に示すように、断熱層１１が固着（結合）されている。断熱層１１は、本実施形態においては、バルブ底面５から離間する方向（図３中、上方向）に向けて順に、第１断熱層１２と、該第１断熱層１２と同一径とされた第２断熱層１３とが積層されており、バルブ底面５と第１断熱層１２、第１断熱層１２と第２断熱層１３とは、それぞれ焼成をもって結合（焼結）されている。このため、断熱層１１は、バルブ底面５と第１断熱層１２との間において境界Ｂ１が形成され、第１断熱層１２と第２断熱層１３との間には境界Ｂ２が形成されている。尚、図２、図３においては、断熱層１１（第１、第２断熱層１２，１３）の厚みに関し、実際の図示が容易でないため誇張表示されている（図４以下の図においても同じ）。
【0032】
前記第１断熱層１２及び第２断熱層１３は、微細多孔構造を形成することにより断熱機能を発揮する。このため、本実施形態においては、第１断熱層１２及び第２断熱層１３には、成分として、無機顔料たる中空のセラミックビーズ若しくは中空のガラスビーズと、耐熱性に優れたバインダとが含有されている。より具体的には、第１断熱層１２においては、全体に対して、中空のセラミックビーズ若しくは中空のガラスビーズ：４０～８０wt%程度、バインダ（例えば、シリコン系バインダ又はジルコニア系バインダ）：２０～６０wt%程度が含有され、第２断熱層１３においては、全体に対して、中空のセラミックビーズ若しくは中空のガラスビーズ：５０～９０wt%程度、バインダ（例えば、シリコン系バインダ又はジルコニア系バインダ）：１０～５０wt%程度が含有されている。
【0033】
この場合、中空のセラミックビーズ若しくは中空のガラスビーズの含有量に関しては、上記の如く、第２断熱層１３の方が第１断熱層１２よりも多くなっている。微細中空（セラミックビーズ若しくはガラスビーズの中空）の存在量調整に基づき、第１断熱層１２の熱伝導率よりも第２断熱層１３の熱伝導率を低めて、断熱性を効果的に高めると共に、中空のセラミックビーズ若しくは中空のガラスビーズの存在量調整に基づき、第１断熱層１２の熱膨張率を、第２断熱層１３の熱膨張率とバルブ底面５の熱膨張率との間の中間値として、第１、第２断熱層１２，１３に対する熱膨張差及び熱収縮差に基づく影響（剥離等）を低下させるためである。勿論この場合、第１、第２断熱層１２，１３の熱膨張率は、いずれも、バルブ底面５の熱膨張率よりも小さい。
【0034】
より具体的には、第１断熱層１２は、バルブ底面５上において２０～１００μｍ程度の層厚の下で、その熱伝導率が、０．４～１．２Ｗ／ｍ・Ｋ（室温下）とされており、第２断熱層１３は、第１断熱層１２の上において、２０～２５０μｍ程度の層厚の下で、その熱伝導率が、０．２～１．０Ｗ／ｍ・Ｋ（室温下）とされている。
また、断熱層１１（第１、第２断熱層１２，１３）の熱膨張率に関しては、その断熱層１１の熱膨張率がバルブ底面５の熱膨張率よりも小さくされ、しかも、第２断熱層１３の熱膨張率が第１断熱層１２の熱膨張率よりも小さくされている基本構造の下で、第１断熱層１２と第２断熱層１３との熱膨張率差が、バルブ本体１Ａと第１断熱層１２との熱膨張率差よりも小さくされている。第１断熱層１２と第２断熱層１３との間の熱的影響（剥離等）を、バルブ底面５と第１断熱層１２との間の熱的影響よりも低めるためである。
また、断熱層１１（第１、第２断熱層１２，１３）の熱膨張率に関しては、その断熱層１１の熱膨張率がバルブ底面５の熱膨張率よりも小さくされ、しかも、第２断熱層１３の熱膨張率が第１断熱層１２の熱膨張率よりも小さくされている基本構造の下で、第１断熱層１２と第２断熱層１３との熱膨張率差が、バルブ本体１Ａと第１断熱層１２との熱膨張率差よりも小さくされている。第１断熱層１２と第２断熱層１３との間の熱的影響（剥離等）を、バルブ底面５と第１断熱層１２との間の熱的影響よりも低めるためである。
【0035】
前記断熱層１１（第１、第２断熱層１２，１３）は、図３、図４に示すように、バルブ底面５の外縁よりも縮径されている。具体的には、断熱層１１の外縁が、バルブ底面５の径方向中央部Ｏよりもバルブ底面５の外縁に近くなるように設定されている。基本的に断熱層１１をもってバルブ底面５に対する断熱機能を確保しつつ、バルブ本体１Ａ（バルブ底面５）と断熱層１１との熱膨張率差に基づく熱膨張差及び熱収縮差を、熱膨張及び熱収縮の対象となる長さを短縮することにより小さくし、これにより、バルブ底面５からの断熱層１１の剥がれを抑制するためである。
【0036】
バルブ底面５からの断熱層１１の剥がれ、及びその剥がれの抑制策としての断熱層１１の縮径について、バルブ底面５全面に対して断熱層１１が焼結（結合）されたものを例にとって、図５、図６に基づき具体的に説明する。
バルブ１は、バルブ底面５（バルブ本体１Ａ）と断熱層１１とが、実際には焼結されて一体化されているが、バルブ底面５と断熱層１１とが、単独で熱膨張、熱収縮したと仮定した場合には、バルブ底面５の熱膨張率が断熱層１１の熱膨張率よりも大きいことから、熱膨張時においては、図５（ａ）に示す基準状態は、図５（ｂ）に示すように、バルブ底面５の径が断熱層１１の径よりも拡径された状態となり、熱膨張率差に基づく膨張量差ΔＬｅが発生する。この膨張量差ΔＬｅは、下記式をもって求められる。
ΔＬｅ＝ΔＬｅ１－ΔＬｅ２＝（α１－α２）×Ｄ×ΔＴｅ
この場合、ΔＬｅ１：バルブ底面５の膨張量、ΔＬｅ２：断熱層の膨張量、α１：バルブ底面５の熱膨張率、α２：断熱層の熱膨張率、Ｄ：熱膨張前の断熱層１１及びバルブ底面５の直径（対象長さ）、ΔＴｅ：熱膨張に際しての温度変化である。
他方、熱収縮時においては、図６（ａ）に示す基準状態は、図６（ｂ）に示すように、バルブ底面５の径が断熱層１１の径よりも縮径された状態となり、熱膨張率差に基づく収縮量差ΔＬｃが発生する。この収縮量差ΔＬｃは、下記式をもって求められる。
ΔＬｃ＝ΔＬｃ１－ΔＬｃ２＝（α１－α２）×Ｄ×ΔＴｃ
この場合、ΔＬｃ１：バルブ底面５の収縮量、ΔＬｃ２：断熱層の収縮量、α１：バルブ底面５の熱膨張率、α２：断熱層の熱膨張率、Ｄ：熱収縮前の断熱層１１及びバルブ底面５の直径（対象長さ）、ΔＴｃ：熱収縮に際しての温度変化である。
バルブ１は、バルブ底面５（バルブ本体１Ａ）と断熱層１１とが、実際には焼結されて一体化されているが、バルブ底面５と断熱層１１とが、単独で熱膨張、熱収縮したと仮定した場合には、バルブ底面５の熱膨張率が断熱層１１の熱膨張率よりも大きいことから、熱膨張時においては、図５（ａ）に示す基準状態は、図５（ｂ）に示すように、バルブ底面５の径が断熱層１１の径よりも拡径された状態となり、熱膨張率差に基づく膨張量差ΔＬｅが発生する。この膨張量差ΔＬｅは、下記式をもって求められる。
ΔＬｅ＝ΔＬｅ１－ΔＬｅ２＝（α１－α２）×Ｄ×ΔＴｅ
この場合、ΔＬｅ１：バルブ底面５の膨張量、ΔＬｅ２：断熱層の膨張量、α１：バルブ底面５の熱膨張率、α２：断熱層の熱膨張率、Ｄ：熱膨張前の断熱層１１及びバルブ底面５の直径（対象長さ）、ΔＴｅ：熱膨張に際しての温度変化である。
他方、熱収縮時においては、図６（ａ）に示す基準状態は、図６（ｂ）に示すように、バルブ底面５の径が断熱層１１の径よりも縮径された状態となり、熱膨張率差に基づく収縮量差ΔＬｃが発生する。この収縮量差ΔＬｃは、下記式をもって求められる。
ΔＬｃ＝ΔＬｃ１－ΔＬｃ２＝（α１－α２）×Ｄ×ΔＴｃ
この場合、ΔＬｃ１：バルブ底面５の収縮量、ΔＬｃ２：断熱層の収縮量、α１：バルブ底面５の熱膨張率、α２：断熱層の熱膨張率、Ｄ：熱収縮前の断熱層１１及びバルブ底面５の直径（対象長さ）、ΔＴｃ：熱収縮に際しての温度変化である。
【0037】
実際には、上記の通り、上記バルブ１においては、バルブ底面５と断熱層１１とが焼結されて一体化された状態の下で、上記熱膨張率差に基づく膨張量差ΔＬｅ、収縮量差ΔＬｃが発生しようとする。このため、その際の現象は、熱膨張時には、図５（ａ）に示す基準状態から図５（ｃ）に変化し、バルブ底面５が拡径される一方で、断熱層１１の外周縁部のうち、そのときのバルブ底面５との合せ面に近い部分ほど径方向外方に引っ張られると推測される。このことから、そのときにおける上記膨張量差ΔＬｅが大きいほど、バルブ底面５に対して断熱層１１が剥がれ易くなると考えられる。
他方、熱収縮時における現象は、図６（ａ）に示す基準状態（図５（ａ）に示す基準状態と同じ状態）から図６（ｃ）に変化し、バルブ底面５が縮径される一方で、断熱層１１の外周縁部のうち、そのときのバルブ底面５との合せ面に近い部分ほど径方向内方に引っ張られると推測される。このことから、そのときにおける上記収縮量差ΔＬｅが大きいほど、バルブ底面５に対して断熱層１１が剥がれ易くなると考えられる。
他方、熱収縮時における現象は、図６（ａ）に示す基準状態（図５（ａ）に示す基準状態と同じ状態）から図６（ｃ）に変化し、バルブ底面５が縮径される一方で、断熱層１１の外周縁部のうち、そのときのバルブ底面５との合せ面に近い部分ほど径方向内方に引っ張られると推測される。このことから、そのときにおける上記収縮量差ΔＬｅが大きいほど、バルブ底面５に対して断熱層１１が剥がれ易くなると考えられる。
【0038】
このため、本発明者は、前述の膨張量差ΔＬｅ、収縮量差ΔＬｃを求める式において、熱膨張及び熱収縮の影響を与える対象長さＤを短縮すれば、膨張量差ΔＬｅ及び収縮量差ΔＬｃが小さくなること、その熱膨張及び熱収縮の影響を与える対象長さＤが、断熱層１１がバルブ底面５に焼結（結合）されている部分の長さとして決まることに着目し、断熱層１１を、その径がバルブ底面５の径よりも縮径された状態でバルブ底面５に結合することとしている。
【0039】
前記バルブ底面５及び該バルブ底面５上の前記断熱層１１は、図２～図４に示すように、被覆材１５により覆われている。被覆材１５は、底部側をバルブ底面５から離れるように配置した状態で有底略円筒形状に形成されており、その被覆材１５には、周壁としての周壁部１６と、その周壁部１６に一体的に設けられて底部を形成する底壁部１７とが備えられている。この被覆材１５（周壁部１６及び底壁部１７）には、主成分として、ジルコニア、アルミナ、シリカ、シリケート等のセラミックスが含有され、前述の断熱層１１の成分である中空のセラミックビーズ及び中空のガラスビーズは、被覆材１５には含有されていない。これにより、被覆材１５においては、断熱層１１ほどでないにしても、主成分により断熱層１１の熱伝導率にできるだけ近づけた熱伝導率が確保され（バルブ底面５(バルブ本体１Ａ)の熱伝導率＞被覆材１５の熱伝導率＞断熱層１１の熱伝導率）、その一方で、その被覆材１５の熱膨張率は、バルブ底面５の熱膨張率にできるだけ近づけたものとなっている（バルブ底面５の熱膨張率＞被覆材１５の熱膨張率＞断熱層１１の熱膨張率）。本実施形態においては、被覆材１５として、熱伝導率が０．２～４Ｗ／ｍ・Ｋ（室温下）とされ、熱膨張率がバルブ本体１Ａの熱膨張率と同等若しくはそれ以下とされたものが用いられている。尚、図２～図４においては、被覆材１５（周壁部１６及び底壁部１７）の厚みに関し、実際の図示が容易でないため誇張表示されている（図５以下の図においても同じ）。
【0040】
前記周壁部１６は、図３に示すように、その一端面（図３中、下端面）がバルブ底面５に断熱層１１の外周側において結合（焼結）されている。この周壁部１６の内周面１６iは、バルブ底面５から第２断熱層１３の表面１３ｓまでの全厚み範囲に亘って、断熱層１１の全周面１１ｐに当接した状態でその断熱層１１の全周面１１ｐを覆っており（囲んでおり）、バルブ底面５と第１断熱層１２との間の境界Ｂ１、及び第１断熱層１２と第２断熱層１３との間の境界Ｂ２は、外部に露出しないことになっている。本実施形態においては、周壁部１６の内周面１６iは断熱層１１の全周面に結合（焼結）されている。
また、本実施形態においては、周壁部１６の外周面がバルブ底面５の径方向においてそのバルブ底面５の外周縁にまで拡張されている。これにより、バルブ底面５のうち、断熱層１１の外周側におけるもの全体が周壁部１６の一端面（肉厚面）により覆われることになり、周壁部１６は、その材質（成分）により、断熱層１１ほどではないものの、バルブ底面５のうち、断熱層１１が存在しない部分での断熱性を確保する。この場合、断熱層１１の径をどの程度のものにするかにより周壁部１６の肉厚が決まるが、バルブ底面５に対する断熱性を重視しつつ断熱層１１の外周部の剥がれを抑制する場合には、断熱層１１の径を増大傾向にする一方で、周壁部１６の肉厚を減少させることになり、断熱層１１外周部の剥がれ抑制を重視しつつバルブ底面５の断熱性を確保する場合には、断熱層１１の径を減少傾向とする一方で、周壁部１６の肉厚を増大させることになる。本実施形態においては、周壁部１６の肉厚は、１μｍ～３０μｍとされ、その周壁部１６の内周面１６iの径方向内方側には断熱層１１が存在されている。
また、本実施形態においては、周壁部１６の外周面がバルブ底面５の径方向においてそのバルブ底面５の外周縁にまで拡張されている。これにより、バルブ底面５のうち、断熱層１１の外周側におけるもの全体が周壁部１６の一端面（肉厚面）により覆われることになり、周壁部１６は、その材質（成分）により、断熱層１１ほどではないものの、バルブ底面５のうち、断熱層１１が存在しない部分での断熱性を確保する。この場合、断熱層１１の径をどの程度のものにするかにより周壁部１６の肉厚が決まるが、バルブ底面５に対する断熱性を重視しつつ断熱層１１の外周部の剥がれを抑制する場合には、断熱層１１の径を増大傾向にする一方で、周壁部１６の肉厚を減少させることになり、断熱層１１外周部の剥がれ抑制を重視しつつバルブ底面５の断熱性を確保する場合には、断熱層１１の径を減少傾向とする一方で、周壁部１６の肉厚を増大させることになる。本実施形態においては、周壁部１６の肉厚は、１μｍ～３０μｍとされ、その周壁部１６の内周面１６iの径方向内方側には断熱層１１が存在されている。
【0041】
前記底壁部１７は、図３、図４に示すように、断熱層１１（第２断熱層１３）の表面１１ｓ（１３ｓ）に当接しつつその表面１１ｓ（１３ｓ）を覆っている。この底壁部１７は、前記周壁部１６の他端面にその他端開口を閉塞するように一体的に設けられており、その底壁部１７は、周壁部１６がバルブ底面５に結合されていることに基づき、第２断熱層１３の外周部により底壁部１７に周壁部１６の他端から離間する方向（図３中、上方向）の力が作用したときには、その力に対して抗することになっている。本実施形態においては、底壁部１７も、第２断熱層１３の表面１３ｓに結合（焼結）され、その底壁部１７の厚みは、１μｍ～３０μｍとされている。
【0042】
したがって、このようなバルブ１は、次のような作用を生じる。
（１）バルブ１においては、バルブ底面５における断熱性を極力確保しつつ、燃焼ガスの作用に基づいて断熱層１１の外周部が剥がれることが抑制される。
バルブ１のヘッド部４が燃焼室Ｓに配置された状態で使用されるとしても、被覆材１５における周壁部１６の一端面がバルブ底面５に結合されていると共に、その被覆材１５における周壁部１６の内周面１６iが断熱層１１（第１、第２断熱層１２，１３）の全周面１１ｐにその全厚み範囲に亘って結合されていることから、燃焼ガスは、図７に示すように、バルブ底面５と第１断熱層１２との間の境界Ｂ１、第１断熱層１２と第２断熱層１３との間の境界Ｂ２に作用しないことになる。このため、バルブ底面５に対して第１断熱層１２の外周部が剥がれたり、第１断熱層１２に対して第２断熱層１３が剥がれたりすることが抑制される。
しかも本実施形態においては、被覆材１５には、周壁部１６の他端に底壁部１７が設けられ、その底壁部１７が、第２断熱層１３の表面１３ｓに結合された状態でその第２断熱層１３の表面１３ｓを覆っていることから、周壁部１６と底壁部１７とは断熱層１１全体を包み込むことになり、断熱層１１の周面１１ｐと被覆材１５の周壁部１６の内周面１６iとの間の境界についても燃焼ガスが作用する（入り込む）ことがなくなり（図７参照）、燃焼ガスの作用に基づいて断熱層１１の外周部が剥がれることが、高い確実性をもって抑制される。
その一方で、バルブ底面５に対する基本的な断熱性を断熱層１１により確保するばかりか、バルブ底面５のうち、断熱層１１が配置されない部分については、断熱層１１に極力近づけられた熱伝導率を有する被覆材１５の周壁部１６が覆うことから、その部分に対する断熱性をも確保できることになる。
したがって、バルブ底面５に対する断熱性を断熱層１１及び被覆材１５の周壁部１６により極力確保しつつ、燃焼ガスの作用に基づいて第１、第２断熱層１２，１３の外周部が剥がれることを高い確実性をもって抑制できる。
この場合、熱膨張及び熱収縮に関しては、被覆材１５における周壁部１６の肉厚がバルブ底面５の半径に比べて格段に小さく（熱膨張及び熱収縮に影響を及ぼす対象長さが小）、しかも、その周壁部１６（被覆材１５）の熱膨張率がバルブ底面５（バルブ本体１Ａ）の熱膨張率に近づけられて追従性が高められていることから、熱膨張又は熱収縮に伴い、周壁部１６がバルブ底面５に対して剥がれることが抑制される。
（１）バルブ１においては、バルブ底面５における断熱性を極力確保しつつ、燃焼ガスの作用に基づいて断熱層１１の外周部が剥がれることが抑制される。
バルブ１のヘッド部４が燃焼室Ｓに配置された状態で使用されるとしても、被覆材１５における周壁部１６の一端面がバルブ底面５に結合されていると共に、その被覆材１５における周壁部１６の内周面１６iが断熱層１１（第１、第２断熱層１２，１３）の全周面１１ｐにその全厚み範囲に亘って結合されていることから、燃焼ガスは、図７に示すように、バルブ底面５と第１断熱層１２との間の境界Ｂ１、第１断熱層１２と第２断熱層１３との間の境界Ｂ２に作用しないことになる。このため、バルブ底面５に対して第１断熱層１２の外周部が剥がれたり、第１断熱層１２に対して第２断熱層１３が剥がれたりすることが抑制される。
しかも本実施形態においては、被覆材１５には、周壁部１６の他端に底壁部１７が設けられ、その底壁部１７が、第２断熱層１３の表面１３ｓに結合された状態でその第２断熱層１３の表面１３ｓを覆っていることから、周壁部１６と底壁部１７とは断熱層１１全体を包み込むことになり、断熱層１１の周面１１ｐと被覆材１５の周壁部１６の内周面１６iとの間の境界についても燃焼ガスが作用する（入り込む）ことがなくなり（図７参照）、燃焼ガスの作用に基づいて断熱層１１の外周部が剥がれることが、高い確実性をもって抑制される。
その一方で、バルブ底面５に対する基本的な断熱性を断熱層１１により確保するばかりか、バルブ底面５のうち、断熱層１１が配置されない部分については、断熱層１１に極力近づけられた熱伝導率を有する被覆材１５の周壁部１６が覆うことから、その部分に対する断熱性をも確保できることになる。
したがって、バルブ底面５に対する断熱性を断熱層１１及び被覆材１５の周壁部１６により極力確保しつつ、燃焼ガスの作用に基づいて第１、第２断熱層１２，１３の外周部が剥がれることを高い確実性をもって抑制できる。
この場合、熱膨張及び熱収縮に関しては、被覆材１５における周壁部１６の肉厚がバルブ底面５の半径に比べて格段に小さく（熱膨張及び熱収縮に影響を及ぼす対象長さが小）、しかも、その周壁部１６（被覆材１５）の熱膨張率がバルブ底面５（バルブ本体１Ａ）の熱膨張率に近づけられて追従性が高められていることから、熱膨張又は熱収縮に伴い、周壁部１６がバルブ底面５に対して剥がれることが抑制される。
【0043】
これに対して、図８に示すように、被覆材１５の周壁部１６が断熱層１１（第断熱層１２及び第２断熱層１３）の全周面１１ｐを覆っていない場合には、燃焼ガスが境界Ｂ１，境界Ｂ２に直接作用することになり、断熱層１１の外周部１１ａは、バルブ底面５に対して剥がれ易い傾向となる。
【0044】
（２）バルブ１においては、熱膨張差又は熱収縮差に基づいて断熱層１１の外周部１１ａが剥がれることが抑制される。
本発明者は、断熱層外周部１１ａがバルブ底面５から剥がれ易い傾向にある知見を得ているが、熱膨張差又は熱収縮差に基づく断熱層外周部１１ａの剥がれは、本実施形態においては、異なる２つの観点から抑制される。
本発明者は、断熱層外周部１１ａがバルブ底面５から剥がれ易い傾向にある知見を得ているが、熱膨張差又は熱収縮差に基づく断熱層外周部１１ａの剥がれは、本実施形態においては、異なる２つの観点から抑制される。
【0045】
（２－１）第１は、前述した如く、断熱層１１がバルブ底面５に該バルブ底面５の径よりも縮径された状態で結合されていることにある。これは、前述の熱膨張率差に基づく膨張量差ΔＬｅ及び収縮量差ΔＬｃを求める式において、熱膨張及び熱収縮の影響を与える対象長さＤを短縮すれば、膨張量差ΔＬｅ及び収縮量差ΔＬｃが小さくなること、膨張量差ΔＬｅ及び収縮量差ΔＬｃに影響を与える対象長さＤが、断熱層１１とバルブ底面５との結合部分の長さとして決まることを具体的に具現化したものである。
これにより、既に説明したように、バルブ底面５の径に対して断熱層１１の径が縮径されればされるほど、バルブ底面５に対する断熱層外周部１１ａの剥がれが抑制される。
これにより、既に説明したように、バルブ底面５の径に対して断熱層１１の径が縮径されればされるほど、バルブ底面５に対する断熱層外周部１１ａの剥がれが抑制される。
【0046】
図９は、上記内容を裏付ける実験例１～３の実験態様及びその各実験結果の評価を示す。実験例１～３は、共通実験条件の下で、実験態様としての各実験例特有の構造のバルブに対して耐久試験を行うものであり、その各実験結果については、共通の評価方法により評価を行った。
【0047】
(a)共通実験条件
実験対象
バルブ底面５に断熱層１１（第１断熱層１２、第２断熱層１３）及び被覆層１７（被覆材１５の底壁部１７に相当するため、以下、底壁部１７と同一符号１７を用いる）が積層されたポペットバルブ
断熱層１１：第１実施形態に示された第１、第２断熱層１２，１３が積層されたもの
被覆層１７：第１実施形態に示された被覆材１５のうち、底壁部１７だけからなるもの
断熱層及び被覆層（以下、積層体２６という）の全体層厚：１２０μｍ
バルブ底面５と第１断熱層１２との結合、第１断熱層１２と第２断熱層１３との結合、第２断熱層１３と被覆層１７との結合：焼結
バルブ：バルブ底面５の径：３２ｍｍ 材質：ＳＵＨ１１
実験内容
耐久試験機２０（弁－弁座摩耗試験機）を用いて各実験例１～３に係るバルブ１Ｅに対して耐久性試験を行う。耐久性試験は、図１０に示すように、耐久試験機２０に各実験例のバルブ１Ｅをセットした上で、そのバルブ１Ｅを、その軸線を中心としてロータ２５により自転させつつ、ロッカーアーム２２により上下動させる状態にし、その状態の下で、ガスバーナ２１からの火炎をバルブ底面５に当てるものである。実験内容を示す図１０において、２３はバルブ底面５の温度を測定する温度計、２４は耐久試験機を冷却するウォータジャケットである。
耐久試験条件
バルブ１Ｅの上下速度：３０００rpm（エンジン回転数において６０００rpmに相当）
バルブ１Ｅの回転数（自転回転数）：２０rpm
バルブ１Ｅの温度（バルブ底面温度）：４００℃
ガスバーナの使用ガス：ＬＰＧ
耐久試験時間：５０ｈｒ
実験結果の中間チェック時間：１０，２０，３０，４０，５０ｈｒ
実験対象
バルブ底面５に断熱層１１（第１断熱層１２、第２断熱層１３）及び被覆層１７（被覆材１５の底壁部１７に相当するため、以下、底壁部１７と同一符号１７を用いる）が積層されたポペットバルブ
断熱層１１：第１実施形態に示された第１、第２断熱層１２，１３が積層されたもの
被覆層１７：第１実施形態に示された被覆材１５のうち、底壁部１７だけからなるもの
断熱層及び被覆層（以下、積層体２６という）の全体層厚：１２０μｍ
バルブ底面５と第１断熱層１２との結合、第１断熱層１２と第２断熱層１３との結合、第２断熱層１３と被覆層１７との結合：焼結
バルブ：バルブ底面５の径：３２ｍｍ 材質：ＳＵＨ１１
実験内容
耐久試験機２０（弁－弁座摩耗試験機）を用いて各実験例１～３に係るバルブ１Ｅに対して耐久性試験を行う。耐久性試験は、図１０に示すように、耐久試験機２０に各実験例のバルブ１Ｅをセットした上で、そのバルブ１Ｅを、その軸線を中心としてロータ２５により自転させつつ、ロッカーアーム２２により上下動させる状態にし、その状態の下で、ガスバーナ２１からの火炎をバルブ底面５に当てるものである。実験内容を示す図１０において、２３はバルブ底面５の温度を測定する温度計、２４は耐久試験機を冷却するウォータジャケットである。
耐久試験条件
バルブ１Ｅの上下速度：３０００rpm（エンジン回転数において６０００rpmに相当）
バルブ１Ｅの回転数（自転回転数）：２０rpm
バルブ１Ｅの温度（バルブ底面温度）：４００℃
ガスバーナの使用ガス：ＬＰＧ
耐久試験時間：５０ｈｒ
実験結果の中間チェック時間：１０，２０，３０，４０，５０ｈｒ
【0048】
(b)各実験例特有の実験態様（特有の積層体２６（断熱層１１及び被覆層１７）の構造）
実験例１：バルブ底面５（直径３２ｍｍ）の全てを積層体２６（直径３２ｍｍ）によって覆う態様（図９における実験例１の構造図参照）
実験例２：バルブ底面５（直径３２ｍｍ）を、該バルブ底面５よりも縮径され積層体２６（直径２９ｍｍ）によって覆う態様（図９における実験例２の構造図参照）
実験例３：積層体２６の径を実験例２の場合よりも一層縮径（直径２６ｍｍ）した態様（図９における実験例３の構造図参照）
実験例１：バルブ底面５（直径３２ｍｍ）の全てを積層体２６（直径３２ｍｍ）によって覆う態様（図９における実験例１の構造図参照）
実験例２：バルブ底面５（直径３２ｍｍ）を、該バルブ底面５よりも縮径され積層体２６（直径２９ｍｍ）によって覆う態様（図９における実験例２の構造図参照）
実験例３：積層体２６の径を実験例２の場合よりも一層縮径（直径２６ｍｍ）した態様（図９における実験例３の構造図参照）
【0049】
(c)共通の評価方法
各実験例の実験後に、バルブ底面５上の積層体２６の状態（バルブ１Ｅにおける軸部３の軸線方向から見た状態）の画像情報を得、その画像情報から積層体２６の剥離面積を導き出し、その剥離面積を、バルブ底面５を覆っている積層体２６の面積（以下、全面積という）で除算することにより、剥離率を求めることとした。そして、その剥離率が大きい値のものほど、バルブ底面５に対する積層体（断熱層１１及び被覆層１７）２６の剥がれの程度が大きいと評価することとした。
各実験例の実験後に、バルブ底面５上の積層体２６の状態（バルブ１Ｅにおける軸部３の軸線方向から見た状態）の画像情報を得、その画像情報から積層体２６の剥離面積を導き出し、その剥離面積を、バルブ底面５を覆っている積層体２６の面積（以下、全面積という）で除算することにより、剥離率を求めることとした。そして、その剥離率が大きい値のものほど、バルブ底面５に対する積層体（断熱層１１及び被覆層１７）２６の剥がれの程度が大きいと評価することとした。
【0050】
(d)各実験結果及び評価
実験例１については、実験開始から１０時間後に、バルブ底面５の外周部において積層体２６の剥離が発生し始め、実験開始から２０時間後には図１１に示す状態となり、実験開始から５０時間時点における剥離率が１１．８％となった。
実験例２については、実験開始から５０時間後に図１２に示す状態となり、その時点における剥離率が４．５％となった。
実験例３については、実験開始から５０時間後に図１３に示す状態となり、その時点における剥離率が２．８％となった。
以上の内容から、積層体２６の径を縮径すればするほど、バルブ底面５における積層体２６の剥がれを抑制できることが理解できる。
実験例１については、実験開始から１０時間後に、バルブ底面５の外周部において積層体２６の剥離が発生し始め、実験開始から２０時間後には図１１に示す状態となり、実験開始から５０時間時点における剥離率が１１．８％となった。
実験例２については、実験開始から５０時間後に図１２に示す状態となり、その時点における剥離率が４．５％となった。
実験例３については、実験開始から５０時間後に図１３に示す状態となり、その時点における剥離率が２．８％となった。
以上の内容から、積層体２６の径を縮径すればするほど、バルブ底面５における積層体２６の剥がれを抑制できることが理解できる。
【0051】
（２－２）第２は、被覆材１５における周壁部１６の内周面１６iが、縮径された状態の断熱層１１の全周面に対してバルブ底面５から断熱層１１の表面１１ｓに至る全厚み範囲に亘って結合されていると共に、その周壁部１６の一端面が、バルブ底面５のうち、断熱層１１が存在しない部分において結合され、しかも、被覆材１５の熱膨張率が、バルブ底面５（ヘッド部４）の熱膨張率に極力近づけられて、断熱材１１の熱膨張率よりも大きくされていることにある。
これにより、熱膨張の際には、図１４に示すように、周壁部１６自体の熱膨張（拡径）、さらには、周壁部１６とバルブ底面５の熱膨張（拡径）とが協働して、断熱層１１の全周面１１ｐをその径方向外方に引っ張ることになり（図１４中の矢印参照）、断熱層１１のうち、バルブ底面５から離れている部分ほど大きな引張力を受けることになる。このため、バルブ底面５と断熱層１１との熱膨張率差に基づく前述の熱膨張量差ΔＬｅが低減されることになり、熱膨張に伴う断熱層１１の剥がれが抑制されることになる。
しかもこの場合、本実施形態においては、被覆材１５の底壁部１７も径方向外方に熱膨張（拡径）しようとすることから、その熱膨張力は、バルブ底面５の場合同様、周壁部１６を拡径させようとする力として働き、それが断熱層１１の全周面１１ｐを径方向外方に引っ張る引張力を高める。また、周壁部１６の肉厚が比較的大きくされてその強度が高められていることも、上記引張力を断熱層１１の全周面１１ｐに的確に付与することに貢献する。さらには、このとき、断熱層１１の外周部が反ろうとしても、そのときには、断熱層１１の外周部と周壁部１６の内周面１６iとの間で摩擦力が発生するばかりか、その断熱層１１の外周部の反り等に基づき力（底壁部１７に向かう力）が発生するとしても、その力に対して底壁部１７が抗することになる。このため、本実施形態においては、これらのことからも、断熱層１１の剥がれ抑制効果が高められる。
これにより、熱膨張の際には、図１４に示すように、周壁部１６自体の熱膨張（拡径）、さらには、周壁部１６とバルブ底面５の熱膨張（拡径）とが協働して、断熱層１１の全周面１１ｐをその径方向外方に引っ張ることになり（図１４中の矢印参照）、断熱層１１のうち、バルブ底面５から離れている部分ほど大きな引張力を受けることになる。このため、バルブ底面５と断熱層１１との熱膨張率差に基づく前述の熱膨張量差ΔＬｅが低減されることになり、熱膨張に伴う断熱層１１の剥がれが抑制されることになる。
しかもこの場合、本実施形態においては、被覆材１５の底壁部１７も径方向外方に熱膨張（拡径）しようとすることから、その熱膨張力は、バルブ底面５の場合同様、周壁部１６を拡径させようとする力として働き、それが断熱層１１の全周面１１ｐを径方向外方に引っ張る引張力を高める。また、周壁部１６の肉厚が比較的大きくされてその強度が高められていることも、上記引張力を断熱層１１の全周面１１ｐに的確に付与することに貢献する。さらには、このとき、断熱層１１の外周部が反ろうとしても、そのときには、断熱層１１の外周部と周壁部１６の内周面１６iとの間で摩擦力が発生するばかりか、その断熱層１１の外周部の反り等に基づき力（底壁部１７に向かう力）が発生するとしても、その力に対して底壁部１７が抗することになる。このため、本実施形態においては、これらのことからも、断熱層１１の剥がれ抑制効果が高められる。
【0052】
他方、熱収縮の際には、図１５に示すように、周壁部１６自体の熱収縮（縮径）、さらには、それとバルブ底面５の熱収縮（縮径）とが協働して、断熱層１１の全周面をその径方向内方に押圧する（締付ける）ことになり（図１５中の矢印参照）、断熱層１１のうち、バルブ底面５から離れている部分ほど大きな押圧力を受けることになる。このため、バルブ底面５と断熱層１１との熱膨張率差に基づく前述の収縮量差ΔＬｃが低減されることになり、熱収縮に伴う断熱層１１の剥がれが抑制されることになる。
このとき、被覆材１５の底壁部１７も径方向外方に熱収縮（縮径）しようとすることから、その熱収縮力は、バルブ底面５の場合同様、周壁部１６を縮径させようとする力として働き、それが断熱層１１の全周面を径方向内方へ押圧する押圧力を高める。このため、熱収縮においても、熱膨張の場合同様、断熱層１１の剥がれ抑制効果が高められる。
このとき、被覆材１５の底壁部１７も径方向外方に熱収縮（縮径）しようとすることから、その熱収縮力は、バルブ底面５の場合同様、周壁部１６を縮径させようとする力として働き、それが断熱層１１の全周面を径方向内方へ押圧する押圧力を高める。このため、熱収縮においても、熱膨張の場合同様、断熱層１１の剥がれ抑制効果が高められる。
【0053】
図１６は、上記内容を裏付ける実験例４の特有の実験態様及びその各実験結果の評価を示す。実験例４は、前述の共通実験条件の下で、その特有構造のバルブ１Ｅに対して耐久試験を行うものであり、その実験結果については、前記と同様の共通の評価方法により評価を行った。
【0054】
実験例４の特有の実験態様
実験例４においては、バルブ底面５（直径３２ｍｍ）を、該バルブ底面よりも縮径された断熱層１１（直径２９ｍｍ）をもって覆うと共に、その断熱層１１と、バルブ底面５のうち、断熱層１１が存在しない部分とを被覆材１５により覆う態様（図１６における実験例４の構造図参照）
実験例４においては、バルブ底面５（直径３２ｍｍ）を、該バルブ底面よりも縮径された断熱層１１（直径２９ｍｍ）をもって覆うと共に、その断熱層１１と、バルブ底面５のうち、断熱層１１が存在しない部分とを被覆材１５により覆う態様（図１６における実験例４の構造図参照）
【0055】
実験例４の実験結果
実験例４については、実験開始から５０時間後に図１７に示す状態となり、その時点における剥離率が０％となった。このことと、前述の実験例２の実験結果とから、被覆材１５、特に周壁部１６が断熱層１１の熱膨張率差に基づく剥がれの抑制に貢献していることが理解できる。
実験例４については、実験開始から５０時間後に図１７に示す状態となり、その時点における剥離率が０％となった。このことと、前述の実験例２の実験結果とから、被覆材１５、特に周壁部１６が断熱層１１の熱膨張率差に基づく剥がれの抑制に貢献していることが理解できる。
【0056】
図１８は第２実施形態、図１９～図２１は第３実施形態、図２２～図２４は第４実施形態、図２５は第５実施形態、図２６は第６実施形態を示す。この各実施形態において、前記第１実施形態と同一構成要素については、同一符号を付してその説明を省略する。
【0057】
図１８に示す第２実施形態は、第１実施形態の変形例を示す。
この第２実施形態においては、ヘッド部４外周部のマージン部６に、ヘッド部４の全周に亘って係合部として突部２８が形成されている。
他方、被覆材１５における周壁部１６には、延長部２９が一体的に設けられ、その延長部２９はマージン部６にまで延長され、その延長部２９は、マージン部６に結合（焼結）されることにより突部２８に機械的に係合することになっている。
これにより、被覆材１５とバルブ底面５との結合強度を高めることができ、断熱層外周部１１ａの剥がれ、反り等の動きに対して、被覆材１５の底壁部１７が抗する能力を高めることができる。
この第２実施形態においては、ヘッド部４外周部のマージン部６に、ヘッド部４の全周に亘って係合部として突部２８が形成されている。
他方、被覆材１５における周壁部１６には、延長部２９が一体的に設けられ、その延長部２９はマージン部６にまで延長され、その延長部２９は、マージン部６に結合（焼結）されることにより突部２８に機械的に係合することになっている。
これにより、被覆材１５とバルブ底面５との結合強度を高めることができ、断熱層外周部１１ａの剥がれ、反り等の動きに対して、被覆材１５の底壁部１７が抗する能力を高めることができる。
【0058】
図１９～図２１に示す第３実施形態は、第１実施形態の変形例を示す。
第３実施形態においては、バルブ底面５に、そのバルブ底面５の径方向中央を中心として径方向外方に広がる凹所３１が形成されている。この凹所３１内に断熱層１１（第１断熱層１２及び第１断熱層１２に積層一体化された第２断熱層１３）が収納されており、その凹所３１の底壁３１ｂに断熱層１１（第１断熱層１２の底面）が結合（例えば焼結）され、その断熱層１１の全周面１１ｐが周壁としての凹所３１の内周壁３１wiに当接状態をもって結合（例えば焼結）されている。
また、凹所３１内の断熱層１１（第２断熱層１３）の表面１１ｓ（１３ｓ）及びバルブ底面５（凹所３１部分を除く）は、それら全体が被覆材１５によりに被覆され、その被覆材１５は、それら凹所３１内の断熱層１１の表面１１ｓ及びバルブ底面５に結合（例えば焼結）されている。
第３実施形態においては、バルブ底面５に、そのバルブ底面５の径方向中央を中心として径方向外方に広がる凹所３１が形成されている。この凹所３１内に断熱層１１（第１断熱層１２及び第１断熱層１２に積層一体化された第２断熱層１３）が収納されており、その凹所３１の底壁３１ｂに断熱層１１（第１断熱層１２の底面）が結合（例えば焼結）され、その断熱層１１の全周面１１ｐが周壁としての凹所３１の内周壁３１wiに当接状態をもって結合（例えば焼結）されている。
また、凹所３１内の断熱層１１（第２断熱層１３）の表面１１ｓ（１３ｓ）及びバルブ底面５（凹所３１部分を除く）は、それら全体が被覆材１５によりに被覆され、その被覆材１５は、それら凹所３１内の断熱層１１の表面１１ｓ及びバルブ底面５に結合（例えば焼結）されている。
【0059】
これにより、バルブ底面５の凹所内周壁３１wiを利用して、その凹所内周壁３１wiにより断熱層１１の全周面１１ｐを覆うことになり、燃焼ガスは、バルブ底面５と第１断熱層１２との間の境界Ｂ１、第１断熱層１２と第２断熱層１３との間の境界Ｂ２に直接作用しないことになる。その一方で、この第３実施形態においても、バルブ底面５に対する基本的な断熱性を断熱層１１により確保できるばかりか、バルブ底面５のうち、断熱層１１が配置されない部分については、断熱層１１に極力近づけられた熱伝導率を有する被覆材１５が覆うことから、その部分に対する断熱性についても確保できることになる。
【0060】
また、熱膨張の際には、凹所内周壁３１wiが拡径されて断熱層１１の全周面１１ｐをその径方向外方に引っ張ることになり、断熱層１１のうち、凹所３１の底壁３１ｂから離れている部分ほど大きな引張力を受けることになる。他方、熱収縮の際には、凹所内周壁３１wiが縮径されて断熱層１１の全周面１１ｐをその径方向内方に押圧する（締付ける）ことになり、断熱層１１のうち、凹所３１の底壁３１ｂから離れている部分ほど大きな押圧力を受けることになる。このため、熱膨張の際には、凹所底壁３１ｂと第１断熱層１２との熱膨張率差、第１断熱層１２と第２断熱層１３との熱膨張率差に基づく各熱膨張量差が低減され、熱収縮の際には、凹所底壁３１ｂと第１断熱層１２との熱膨張率差、第１断熱層１２と第２断熱層１３との熱膨張率差に基づく各収縮量差が低減されることになり、熱膨張又は熱収縮に伴う熱膨張率差に基づく断熱層１１外周部の剥がれが抑制される。
【0061】
この場合、周壁として、凹所内周壁３１wiが利用され、強度的に十分なものが用いられることから、熱膨張の際の引張力又は熱収縮の際の押圧力を的確に断熱層１１の周面に作用させることができ、熱膨張又は熱収縮に伴う熱膨張率差に基づく断熱層１１の剥がれ抑制を信頼性の高いものにできる。
しかも、断熱層１１の外周部が反ろうとしても、そのときには、断熱層１１の外周部と凹所内周壁３１wiとの間で摩擦力が発生するばかりか、その断熱層１１の外周部１１ａの反り等に基づき力（被覆材１５に向かう力）が発生するとしても、その力に対して被覆材１５が抗することになる。勿論このとき、バルブ底面５の径方向において、バルブ底面５と被覆材１５とが接触する実際の長さが、凹所３１の存在により限られたものとなることから、熱膨張及び熱収縮の影響を少なくして、バルブ底面５に対する被覆材１５の結合強度は十分に確保されている。
しかも、断熱層１１の外周部が反ろうとしても、そのときには、断熱層１１の外周部と凹所内周壁３１wiとの間で摩擦力が発生するばかりか、その断熱層１１の外周部１１ａの反り等に基づき力（被覆材１５に向かう力）が発生するとしても、その力に対して被覆材１５が抗することになる。勿論このとき、バルブ底面５の径方向において、バルブ底面５と被覆材１５とが接触する実際の長さが、凹所３１の存在により限られたものとなることから、熱膨張及び熱収縮の影響を少なくして、バルブ底面５に対する被覆材１５の結合強度は十分に確保されている。
【0062】
図２２～図２４に示す第４実施形態は、第１実施形態の変形例を示す。
この第４実施形態は、熱膨張又は熱収縮に伴う熱膨張率差に基づく曲げ応力によって断熱層１１にクラックが発生することを抑制し、これにより、そのクラックに基づくバルブ底面５からの断熱層１１の剥がれを抑制しようとするものを示している。このため、この第４実施形態においては、全体が平坦面とされたバルブ底面５上に固着された断熱層１１における外周部１１ａの厚み(図２２中、上下方向長さ)が、その断熱層１１の外周部１１ａよりも径方向内方側部分１１ｂの厚みに比して薄くされている。
この第４実施形態は、熱膨張又は熱収縮に伴う熱膨張率差に基づく曲げ応力によって断熱層１１にクラックが発生することを抑制し、これにより、そのクラックに基づくバルブ底面５からの断熱層１１の剥がれを抑制しようとするものを示している。このため、この第４実施形態においては、全体が平坦面とされたバルブ底面５上に固着された断熱層１１における外周部１１ａの厚み(図２２中、上下方向長さ)が、その断熱層１１の外周部１１ａよりも径方向内方側部分１１ｂの厚みに比して薄くされている。
【0063】
具体的にバルブ１の熱収縮の場合を例にとって説明する。断熱層１１の熱膨張率が、バルブ底面５の熱膨張率よりも小さくされている状況の下で、図２３に示すように、バルブ１が基準状態（図２３の上段の図）から熱収縮すると（図２３の下段の図）、断熱層１１及びバルブ底面５（バルブ底面部分）が一体的に撓み、それらに対して曲げ応力が作用することになる。その図２３に示すＷ部分（外周部分）を拡大して示したものが図２４である。この図２４から明らかなように、熱収縮によりバルブ底面５上の断熱層１１が湾曲された場合には、曲げ応力σは、
σ＝（ｙ／ρ）Ｅ
で示される。ここで、ρ：外周部１１ａにおける中立面Ｎの曲率半径、ｙ：中立面Ｎからの距離、ｙ／ρ：ひずみ、Ｅ：縦弾性係数を示す。
このため、断熱層１１に対する曲げ応力σは、中立面Ｎからの距離ｙが最も大きな値になるとき、すなわち、中立面Ｎから断熱層１１における肉厚方向外面に至るまでの距離ｙmaxのとき（縁応力のとき）に最大値となり、その最大値（最大曲げ応力）σmaxは、中立面Ｎから肉厚方向外面までの距離ｙmaxが長くなるほど大きくなる。この結果、断熱層１１の厚みが厚いほど最大曲げ応力σmaxが大きくなり、そのような場合には、断熱層１１にクラックが発生する可能性が高まり、クラックが発生した場合には、そのクラックの深さは、断熱層１１の厚みが厚いほど深くなる。特に、断熱層１１の外周部１１ａは、前述の燃焼ガスによる作用、断熱層１１とバルブ底面５との熱膨張率差の基づく作用に加えて、熱膨張又は熱収縮に伴う断熱層外周部１１ａの曲率半径ρは、その外周部１１ａよりも径方向内方側部分１１ｂの曲率半径ρ’よりも小さくなる傾向（曲率が大となる傾向）にあり、外周部１１ａにおいてクラックが発生する可能性は、上記曲げ応力を求める式からも明らかなように、その外周部１１ａよりも径方向内方側部分１１ｂに比して大きくなる。
σ＝（ｙ／ρ）Ｅ
で示される。ここで、ρ：外周部１１ａにおける中立面Ｎの曲率半径、ｙ：中立面Ｎからの距離、ｙ／ρ：ひずみ、Ｅ：縦弾性係数を示す。
このため、断熱層１１に対する曲げ応力σは、中立面Ｎからの距離ｙが最も大きな値になるとき、すなわち、中立面Ｎから断熱層１１における肉厚方向外面に至るまでの距離ｙmaxのとき（縁応力のとき）に最大値となり、その最大値（最大曲げ応力）σmaxは、中立面Ｎから肉厚方向外面までの距離ｙmaxが長くなるほど大きくなる。この結果、断熱層１１の厚みが厚いほど最大曲げ応力σmaxが大きくなり、そのような場合には、断熱層１１にクラックが発生する可能性が高まり、クラックが発生した場合には、そのクラックの深さは、断熱層１１の厚みが厚いほど深くなる。特に、断熱層１１の外周部１１ａは、前述の燃焼ガスによる作用、断熱層１１とバルブ底面５との熱膨張率差の基づく作用に加えて、熱膨張又は熱収縮に伴う断熱層外周部１１ａの曲率半径ρは、その外周部１１ａよりも径方向内方側部分１１ｂの曲率半径ρ’よりも小さくなる傾向（曲率が大となる傾向）にあり、外周部１１ａにおいてクラックが発生する可能性は、上記曲げ応力を求める式からも明らかなように、その外周部１１ａよりも径方向内方側部分１１ｂに比して大きくなる。
【0064】
このことから、図２２に示す如く、断熱層１１における外周部１１ａの厚みを、その外周部１１ａよりも径方向内方側部分１１ｂの厚みに比して薄くすることにより、断熱層１１における中立面Ｎから肉厚方向外面までの距離ｙが小さくされて、熱膨張時及び熱収縮時の最大曲げ応力σmaxが低下されている。
具体的には、断熱層１１の外周部１１ａよりも径方向内方側部分１１ｂの厚みが一定厚みに維持されている一方、その外周部１１ａの厚みが、断熱層１１の径方向外方に向かうに従って薄くなるように設定され、その断熱層１１の外周縁１１ａａは、その外周縁１１ａａにおいてわずかな厚みの断熱層１１の周面を形成した状態でバルブ底面５の外周縁近傍に至っている。
これにより、断熱層外周部１１ａにおいて、クラックの発生を的確に抑制することができ、これに伴い、クラックに基づき断熱層外周部１１ａがバルブ底面５から剥がれることを抑えることができる。その一方で、この場合、断熱層１１の外周部１１ａの厚みのみが断熱層１１の径方向内方側部分１１ｂの厚みよりも薄くされ、しかも、その厚みが径方向外方に向かうに従って薄くなることから、断熱層１１における外周部１１ａの厚みができるだけ薄くされないことになり、バルブ底面５における断熱層１１の断熱性低下を極力、抑えることができる。
具体的には、断熱層１１の外周部１１ａよりも径方向内方側部分１１ｂの厚みが一定厚みに維持されている一方、その外周部１１ａの厚みが、断熱層１１の径方向外方に向かうに従って薄くなるように設定され、その断熱層１１の外周縁１１ａａは、その外周縁１１ａａにおいてわずかな厚みの断熱層１１の周面を形成した状態でバルブ底面５の外周縁近傍に至っている。
これにより、断熱層外周部１１ａにおいて、クラックの発生を的確に抑制することができ、これに伴い、クラックに基づき断熱層外周部１１ａがバルブ底面５から剥がれることを抑えることができる。その一方で、この場合、断熱層１１の外周部１１ａの厚みのみが断熱層１１の径方向内方側部分１１ｂの厚みよりも薄くされ、しかも、その厚みが径方向外方に向かうに従って薄くなることから、断熱層１１における外周部１１ａの厚みができるだけ薄くされないことになり、バルブ底面５における断熱層１１の断熱性低下を極力、抑えることができる。
【0065】
また、本実施形態においては、被覆材１５が、断熱層外周縁１１ａａにおけるわずかな厚みの周面だけでなく、断熱層１１の表面１１ｓをも覆うようにしつつ、その断熱層１１及びバルブ底面５に結合されている。このため、被覆材１５に関し、前記第１実施形態等と同様の作用が確保されている。
尚、本実施形態においては、断熱層１１の周面１１ｐを、断熱層１１における外周縁１１ａａのわずかな厚み部分として捉え、その他の露出部分を表面１１ｓとして捉えたが、断熱層１１の外周部１１ａを含むものを断熱層１１の周面１１ｐとして捉えてもよい。
尚、本実施形態においては、断熱層１１の周面１１ｐを、断熱層１１における外周縁１１ａａのわずかな厚み部分として捉え、その他の露出部分を表面１１ｓとして捉えたが、断熱層１１の外周部１１ａを含むものを断熱層１１の周面１１ｐとして捉えてもよい。
【0066】
図２５に示す第５実施形態は、前記第３、第４実施形態の変形例を示す。この第５実施形態においては、第１実施形態の他に、第３、第４実施形態と同一構成要素についても、同一符号を付してその説明を省略する。
この第５実施形態は、凹所３１の内周壁３１wiを周壁として利用した状況の下で、断熱層１１の外周部１１ａの厚みを薄くした内容を示している。
この第５実施形態は、凹所３１の内周壁３１wiを周壁として利用した状況の下で、断熱層１１の外周部１１ａの厚みを薄くした内容を示している。
【0067】
この第５実施形態においては、第４実施形態同様、バルブ底面５に、バルブ底面５の径方向中央部を中心として径方向外方に広がる凹所３１が形成され、その凹所内周壁３１wiが、凹所３１の開口３１ｏ側に向かうに従ってその凹所３１の径方向外方に向かうように傾斜されている。その凹所３１の底壁３１ｂには断熱層１１が固着（焼結）されており、その断熱層１１は、その表面１１ｓが平坦面として形成され、その周面１１ｐは断熱層１１の厚み方向表面側に向かうに従ってその径方向外方に拡径されている。この断熱層１１の全周面１１ｐが、凹所内周壁３１wiに当接された状態で結合（焼結）され、その断熱層１１の表面が、バルブ底面５のうち、凹所３１を除く部分に対して面一になるように設定されている。
しかも、上記凹所３１内の断熱層１１の表面１１ｓ及びバルブ底面５に対して被覆材１５が、その断熱層１１の表面１１ｓ及びバルブ底面５の全体を被覆するようにして結合され、被覆材１５がバルブ底面５上において形成する面は平坦面として形成されている。
しかも、上記凹所３１内の断熱層１１の表面１１ｓ及びバルブ底面５に対して被覆材１５が、その断熱層１１の表面１１ｓ及びバルブ底面５の全体を被覆するようにして結合され、被覆材１５がバルブ底面５上において形成する面は平坦面として形成されている。
【0068】
このため、この第５実施形態においては、断熱層１１の全周面１１ｐを凹所内周壁３１wiに当接させつつ、その断熱層１１の外周部１１ａがその径方向外方側ほど薄くすることができ、断熱層１１による断熱機能の低下を極力抑制しつつ、燃焼ガスの作用及びクラックの発生に基づくバルブ底面５からの断熱層１１の剥がれを抑制できる。勿論、本実施形態においては、断熱層１１がバルブ底面５よりも縮径された状態でそのバルブ底面５に結合されていることから、その断熱層１１の縮径に基づく剥がれ抑制効果についても得ることができる。
また、断熱層１１の表面１１ｓが、バルブ底面５のうち、凹所３１を除く部分に対して面一になるように設定され、しかも、それに伴い、被覆材１５がバルブ底面５上において形成する面が平坦面となることから、バルブ底面５に断熱層１１を設ける場合においても、バルブ底面側全体を平坦化（フラット化）することができ、バルブ底面が平坦化された一般的なバルブが有する基本構造、基本性能を確保できる。
しかも、断熱層１１の表面及びバルブ底面５に対して結合される被覆材１５が、断熱層１１外周部の剥がれ、反り等の動きに対して抗することになり、バルブ底面５から断熱層外周部１１ａが剥がれる可能性を一層、抑制することができる。勿論この場合、バルブ底面５の径方向において、バルブ底面５と被覆材１５とが接触する実際の長さが、凹所３１の存在により限られたものとなることから、熱膨張、熱収縮の影響を少なくして、バルブ底面５に対する被覆材１５の結合強度を十分に確保することができる。
また、断熱層１１の表面１１ｓが、バルブ底面５のうち、凹所３１を除く部分に対して面一になるように設定され、しかも、それに伴い、被覆材１５がバルブ底面５上において形成する面が平坦面となることから、バルブ底面５に断熱層１１を設ける場合においても、バルブ底面側全体を平坦化（フラット化）することができ、バルブ底面が平坦化された一般的なバルブが有する基本構造、基本性能を確保できる。
しかも、断熱層１１の表面及びバルブ底面５に対して結合される被覆材１５が、断熱層１１外周部の剥がれ、反り等の動きに対して抗することになり、バルブ底面５から断熱層外周部１１ａが剥がれる可能性を一層、抑制することができる。勿論この場合、バルブ底面５の径方向において、バルブ底面５と被覆材１５とが接触する実際の長さが、凹所３１の存在により限られたものとなることから、熱膨張、熱収縮の影響を少なくして、バルブ底面５に対する被覆材１５の結合強度を十分に確保することができる。
【0069】
図２６に示す第６実施形態は、前記第４、第５実施形態の変形例を示す。この第６実施形態においては、第１実施形態の他に、第４、第５実施形態と同一構成要素についても、同一符号を付してその説明を省略する。
【0070】
この第６実施形態は、断熱層外周部１１ａの剥がれ抑制と、バルブ底面５側全体の平坦化とを極力図りつつ、断熱層１１の断熱性を、第５実施形態に比して高めたものを示している。
この第６実施形態においては、断熱層１１が凹所３１内に充填された状態でその凹所３１の内周壁３１wi及び底壁３１ｂに結合される構成（第５実施形態における構成）にされているにとどまらず、断熱層１１の表面１１ｓが、凹所３１開口３１ｏよりも外方側において若干、盛り上がった状態として形成されている。具体的には、断熱層１１における径方向内方側部分１１ｂの表面１１ｓが、凹所３１開口３１ｏよりも多少、外方側においてバルブ底面５（凹所底壁３１ｂ）に平行とされる一方、断熱層１１における外周部１１ａの表面１１ｓは、その断熱層１１の厚み方向内方(図２６中、下方)に向かうに従って径方向外方に広がるように形成され、その表面１１ｓの外縁は、凹所開口縁３１ｏｏ位置において断熱層１１の周面１１ｐに結びつくことになっている。このため、この断熱層１１の全体の厚みは、断熱層表面１１ｓをできるだけ平坦にしつつ、第５実施形態の場合よりも厚くなっている。
しかも、本実施形態においては、この断熱層１１の表面１１ｓ及びバルブ底面５に対して被覆材１５が、その断熱層１１の表面１１ｓ及びバルブ底面５の全体を被覆するようにして結合されている。
この第６実施形態においては、断熱層１１が凹所３１内に充填された状態でその凹所３１の内周壁３１wi及び底壁３１ｂに結合される構成（第５実施形態における構成）にされているにとどまらず、断熱層１１の表面１１ｓが、凹所３１開口３１ｏよりも外方側において若干、盛り上がった状態として形成されている。具体的には、断熱層１１における径方向内方側部分１１ｂの表面１１ｓが、凹所３１開口３１ｏよりも多少、外方側においてバルブ底面５（凹所底壁３１ｂ）に平行とされる一方、断熱層１１における外周部１１ａの表面１１ｓは、その断熱層１１の厚み方向内方(図２６中、下方)に向かうに従って径方向外方に広がるように形成され、その表面１１ｓの外縁は、凹所開口縁３１ｏｏ位置において断熱層１１の周面１１ｐに結びつくことになっている。このため、この断熱層１１の全体の厚みは、断熱層表面１１ｓをできるだけ平坦にしつつ、第５実施形態の場合よりも厚くなっている。
しかも、本実施形態においては、この断熱層１１の表面１１ｓ及びバルブ底面５に対して被覆材１５が、その断熱層１１の表面１１ｓ及びバルブ底面５の全体を被覆するようにして結合されている。
【0071】
したがって、第６実施形態においては、断熱層外周部１１ａの剥がれ抑制効果とバルブ底面５側全体の平坦化とを極力図りつつ、断熱層１１の断熱性を、第５実施形態に比して高めることができる。
尚、本実施形態においては、凹所内周壁３１wiを周壁とし、断熱層１１のうち、凹所内周壁３１wiに当接する面を周面１１ｐとして捉えたが、断熱層１１のうち、凹所内周壁３１wiに当接する面だけでなく、被覆材１５の外周部に当接する面を含めて周面１１ｐとして捉えてもよく、その場合には、凹所内周壁３１wiと被覆材１５の外周部とが周壁を構成することになる。
尚、本実施形態においては、凹所内周壁３１wiを周壁とし、断熱層１１のうち、凹所内周壁３１wiに当接する面を周面１１ｐとして捉えたが、断熱層１１のうち、凹所内周壁３１wiに当接する面だけでなく、被覆材１５の外周部に当接する面を含めて周面１１ｐとして捉えてもよく、その場合には、凹所内周壁３１wiと被覆材１５の外周部とが周壁を構成することになる。
【0072】
以上実施形態について説明したが本発明にあっては、次の態様を包含する。
（１）各実施形態において、周壁として、底壁部１７を省き、周壁部１６だけからなるものを用いること。
（２）周壁部１６の肉厚を、バルブ底面５のうち、断熱層１１が存在しない部分全体を覆わないものとすること。
（３）マージン部６の係合部として、凹部等、種々のものを用いること。
（４）バルブ本体１Ａの材質として、ＳＵＨ３５（熱伝導率：約１２．６Ｗ／ｍ・Ｋ（室温下）程度、熱膨張率：約１．５×１０－６／℃（室温下）程度）等を用いること。
（５）断熱層１１として、単層からなるもの、３層以上からなるものを用いること。
（６）第３実施形態(図２１参照)において、凹所内周壁３１wiを、凹所３１の開口に向かうに従ってその凹所３１の径方向内方又は径方向外方に傾斜させること。
（１）各実施形態において、周壁として、底壁部１７を省き、周壁部１６だけからなるものを用いること。
（２）周壁部１６の肉厚を、バルブ底面５のうち、断熱層１１が存在しない部分全体を覆わないものとすること。
（３）マージン部６の係合部として、凹部等、種々のものを用いること。
（４）バルブ本体１Ａの材質として、ＳＵＨ３５（熱伝導率：約１２．６Ｗ／ｍ・Ｋ（室温下）程度、熱膨張率：約１．５×１０－６／℃（室温下）程度）等を用いること。
（５）断熱層１１として、単層からなるもの、３層以上からなるものを用いること。
（６）第３実施形態(図２１参照)において、凹所内周壁３１wiを、凹所３１の開口に向かうに従ってその凹所３１の径方向内方又は径方向外方に傾斜させること。
【符号の説明】
【0073】
１ バルブ
５ バルブ底面
６ マージン部
１１ 断熱層
１１ａ 断熱層の外周部
１１ｂ 断熱層の径方向内方側部分
１１ｐ 断熱層の周面
１１ｓ 断熱層の表面
１２ 第１断熱層
１３ 第２断熱層
１３ｓ 第２断熱層１３の表面
１５ 被覆材
１６ 周壁部（周壁）
１６i 周壁部１６の内周面（周壁の内周面）
１７ 底壁部
２９ 延長部
３１ 凹所
３１ｂ 凹所底壁
３１ｗｉ 凹所内周壁（周壁、周壁の内周面）
３１ｏ 凹所開口
Ｏ バルブ底面５の径方向中央部
Ｓ 燃焼室
５ バルブ底面
６ マージン部
１１ 断熱層
１１ａ 断熱層の外周部
１１ｂ 断熱層の径方向内方側部分
１１ｐ 断熱層の周面
１１ｓ 断熱層の表面
１２ 第１断熱層
１３ 第２断熱層
１３ｓ 第２断熱層１３の表面
１５ 被覆材
１６ 周壁部（周壁）
１６i 周壁部１６の内周面（周壁の内周面）
１７ 底壁部
２９ 延長部
３１ 凹所
３１ｂ 凹所底壁
３１ｗｉ 凹所内周壁（周壁、周壁の内周面）
３１ｏ 凹所開口
Ｏ バルブ底面５の径方向中央部
Ｓ 燃焼室
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
