JP2011179327A - 金属ナトリウム封入エンジンバルブの製造方法 - Google Patents

金属ナトリウム封入エンジンバルブの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】エンジンバルブの内部に金属ナトリウムを入れることを容易に行うことができる金属ナトリウム封入エンジンバルブの製造方法を提供する。
【解決手段】加熱溶融して液化させた金属ナトリウムＮａを炭化水素系液１２０中に線状に吐出して冷却することにより棒状に固化させた後に、これをステム部Ｓの開口Ｍから中空部Ｈ内に挿入し、開口Ｍを封止することにより、内部に金属ナトリウムＮａを封入したエンジンバルブＶを製造する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内部に金属ナトリウムを封入したエンジンバルブの製造方法に関する。
自動車等のエンジンバルブにおいては、エンジンの高性能化や低燃費化等に対応するため、エンジンバルブの内部に金属ナトリウムを封入することにより、軽量化及び高熱伝達化を図ることが行われている。
このようなエンジンバルブは、内側に中空部を形成すると共に上端に開口を形成したステム部に対して、例えば、（１）固体の金属ナトリウムを棒状に押出成形し、所定の長さに切断して、上記開口から上記中空部内に挿入する、又は、（２）固体の金属ナトリウムを加熱溶融（約１２０〜３００℃）して液体にし、上記開口から上記中空部に所定量注入することにより、金属ナトリウムを上記中空部に入れた後、上記開口を封止することにより、製造している（例えば、下記特許文献１〜３等参照）。
特開平３−０１８６０５号公報 特開平４−２３２３１８号公報 特開平４−２７２４１３号公報
しかしながら、前述したような従来の金属ナトリウム封入エンジンバルブの製造方法においては、以下のような問題があった。
（１）固体の金属ナトリウムは、押出成形しにくいため、成形加工にかかる作業性が悪かった。
（２）液体の金属ナトリウムを前記中空部に注入するとき、当該金属ナトリウムが細長い中空部（直径約２〜４ｍｍぐらい）の内壁に付着すると、すぐに冷却固化して当該中空部を閉塞させてしまうため、ステム部を加熱（９８℃以上）しながら液体の金属ナトリウムを注入しなければならず、注入にかかる作業性が悪かった。
本発明は、上記問題を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジンバルブの内部に金属ナトリウムを入れることを容易に行うことができる金属ナトリウム封入エンジンバルブの製造方法を提供することにある。
前述した課題を解決するための、第一番目の発明に係る金属ナトリウム封入エンジンバルブの製造方法は、内側に中空部を有すると共に上端に開口を有するステム部の当該開口から当該中空部内に金属ナトリウムを入れた後に当該開口を封止することにより、内部に金属ナトリウムを封入したエンジンバルブを製造する方法において、加熱溶融して液化させた金属ナトリウムを棒状に冷却して固化させた後に、これを前記ステム部の前記開口から前記中空部内に挿入することを特徴とする。
第二番目の発明に係る金属ナトリウム封入エンジンバルブの製造方法は、第一番目の発明において、加熱溶融して液化させた前記金属ナトリウムを炭化水素系液中に線状に吐出して冷却することにより棒状に固化させることを特徴とする。
第三番目の発明に係る金属ナトリウム封入エンジンバルブの製造方法は、第一番目の発明において、内部に棒状の空間を有する金型の当該内部の当該空間に、加熱溶融して液化させた前記金属ナトリウムを注入して冷却することにより棒状に固化させることを特徴とする。
第四番目の発明に係る金属ナトリウム封入エンジンバルブの製造方法は、第三番目の発明において、少なくとも一方の端部側がテーパ状又は長楕円形状となるように前記金型の棒状の前記空間が形成されていることを特徴とする。
本発明に係る金属ナトリウム封入エンジンバルブの製造方法によれば、加熱溶融して液化させた金属ナトリウムを棒状に冷却して固化させた後に、これをステム部の開口から中空部内に挿入することから、棒状の金属ナトリウムを押出成形することなく容易に成形することができ、エンジンバルブのステム部を加熱することなく中空部内に金属ナトリウムを所定量で入れることが容易にできる。
本発明に係る金属ナトリウム封入エンジンバルブの製造方法の第一番目の実施形態の説明図である。 図１に続く説明図である。 本発明に係る金属ナトリウム封入エンジンバルブの製造方法の第二番目の実施形態の説明図である。 図３に続く説明図である。
本発明に係る金属ナトリウム封入エンジンバルブの製造方法の実施形態を図面に基づいて以下に説明するが、本発明は図面に基づいて説明する以下の実施形態のみに限定されるものではない。
［第一番目の実施形態］
本発明に係る金属ナトリウム封入エンジンバルブの製造方法の第一番目の実施形態を図１，２に基づいて説明する。
図１において、１１１はシリンダであり、先端側にノズル１１２が設けられている。１１３はピストンであり、上記シリンダ１１１の内部に摺動移動可能に配設されている。１１４はピストンロッドであり、上記ピストン１１３に連結されて当該ピストン１１３を移動させるものである。１１５はヒータであり、上記シリンダ１１１の外周を覆うように配設されて当該シリンダ１１１の内部を加熱保温（例えば、約１２０〜３００℃ぐらい）することができるようになっている。１２１は容器であり、内部に油等の炭化水素系液１２０が入れられている。
そして、乾燥窒素ガス等の乾燥不活性ガス雰囲気中において、前記ノズル１１２を下方へ向けるように前記シリンダ１１１を前記容器１２１の上方に配置して、所定の大きさに切り出した固体の金属ナトリウムＮａを当該シリンダ１１１の内部に入れると共に、前記ピストン１１３を当該シリンダ１１１の内部に差し込み、前記ヒータ１１５を作動して上記金属ナトリウムＮａを加熱して溶融液化した後、前記ピストンロッド１１４を介して上記ピストン１１３を押し出すと、溶融液化した上記金属ナトリウムＮａが前記ノズル１１２から線状（棒状）に吐出され、上記容器１２１内の前記炭化水素系液１２０中に落とし込まれ、線状（棒状）のまま常温に冷却されて固化する。
次に、図２に示すように、所定量の棒状の前記金属ナトリウムＮａをステム部Ｓの内部の中空部Ｈに入れるようにステム部Ｓの上端の開口Ｍから挿入した後、当該開口Ｍを閉塞することにより、内部に所定量の金属ナトリウムＮａを封入したエンジンバルブＶを得ることができる。
つまり、本実施形態においては、加熱溶融して液化させた金属ナトリウムＮａを炭化水素系液１２０中に線状（棒状）に吐出して常温に冷却固化させてから、ステム部Ｓの開口Ｍから中空部Ｈ内に挿入するようにしたのである。
このため、本実施形態においては、棒状の金属ナトリウムＮａを押出成形することなく容易に成形することができ、エンジンバルブＶのステム部Ｓを加熱（９８℃以上）することなく中空部Ｈ内に金属ナトリウムＮａを所定量で入れることが容易にできる。
したがって、本実施形態によれば、エンジンバルブＶの内部に金属ナトリウムＮａを所定量で入れることを容易に行うことができる。
また、前記特許文献２等においては、加熱溶融した金属ナトリウムＮａをノズルから送出する際に当該ノズルから液体窒素等の冷却用媒体を流出させて当該金属ナトリウムＮａを冷却固化させるようにしていることから、空気中の水分までが冷却されて、冷却した金属ナトリウムＮａの表面に霜が降ってしまい、その水分と金属ナトリウムＮａが反応してしまう問題があるものの、本実施形態においては、加熱溶融した金属ナトリウムＮａを炭化水素系液１２０中に落とし込んで冷却固化させているので、冷却した金属ナトリウムＮａの表面に霜が降ってしまうことを確実に防止することができる。
［第二番目の実施形態］
本発明に係る金属ナトリウム封入エンジンバルブの製造方法の第二番目の実施形態を図３，４に基づいて説明する。ただし、前述した第一番目の実施形態と同様な部分については、前述した第一番目の実施形態の説明で用いた符号と同様な符号を用いることにより、前述した第一番目の実施形態での説明と重複する説明を省略する。
図３において、２２０は金型であり、下型２２１の上面及び上型２２２の下面を重ね合わせると、両方の端部側をテーパ状にした棒状の空間２２０ａが形成されるようになっている。前記上型２２２の上面には、上記空間２２０ａと上方とを連通する連通口２２２ａが形成されている。
そして、乾燥窒素ガス等の乾燥不活性ガス雰囲気中において、前記金型２２０の前記上型２２１の前記連通口２２２ａに前記ノズル１１２を差し込み、所定の大きさに切り出した固体の金属ナトリウムＮａを当該シリンダ１１１の内部に入れると共に、前記ピストン１１３を当該シリンダ１１１の内部に差し込み、前記ヒータ１１５を作動して上記金属ナトリウムＮａを加熱して溶融液化した後、前記ピストンロッド１１４を介して上記ピストン１１３を押し出すと、溶融液化した上記金属ナトリウムＮａが前記ノズル１１２を介して前記金型２２０の前記連通口２２２ａから前記空間２２０ａ内に注入される。
前記金属ナトリウムＮａを前記金型２２０の前記空間２２０ａ内に所定量注入したら、当該金型２２０の前記連通口２２２ａから前記ノズル１１２を抜き取った後、当該金型２２０を常温まで放冷すると、当該金型２２０の上記空間２２０ａ内の金属ナトリウムＮａが当該空間２２０ａの形状、すなわち、両方の端部側をテーパ状にした棒状に固化する。
次に、前記金型２２０の前記下型２２１と前記上型２２２とを分離し、テーパ状の端部を有する棒状に固化した前記金属ナトリウムＮａを取り出して、図４に示すように、当該金属ナトリウムＮａをステム部Ｓの内部の中空部Ｈに入れるようにステム部Ｓの上端の開口Ｍから挿入した後、当該開口Ｍを閉塞することにより、内部に所定量の金属ナトリウムＮａを封入したエンジンバルブＶを得ることができる。
つまり、前述した実施形態では、加熱溶融して液化させた金属ナトリウムＮａを炭化水素系液１２０中に線状（棒状）に吐出して常温に冷却固化させることにより、棒状の金属ナトリウムＮａを成形したが、本実施形態では、加熱溶融して液化させた金属ナトリウムＮａを金型２２０の連通口２２２ａから内部の空間２２０ａ内に注入して常温に冷却固化させることにより、テーパ状の端部を有する棒状の金属ナトリウムＮａを成形するようにしたのである。
このため、本実施形態においては、前述した実施形態の場合と同様に、棒状の金属ナトリウムＮａを押出成形することなく容易に成形することができ、エンジンバルブＶのステム部Ｓを加熱（９８℃以上）することなく中空部Ｈ内に金属ナトリウムＮａを入れることができる。
したがって、本実施形態によれば、前述した実施形態の場合と同様に、エンジンバルブＶの内部に金属ナトリウムＮａを所定量で入れることを容易に行うことができるのはもちろんのこと、両端部側をテーパ状に成形した棒状の金属ナトリウムＮａ、すなわち、細長い中空部Ｈ（直径約２〜４ｍｍぐらい）内への挿入を容易にできる棒状の金属ナトリウムＮａを容易に得ることができると共に、エンジンバルブＶの内部への金属ナトリウムＮａの挿入をさらに容易に行うことができる。
［他の実施形態］
なお、前述した第一番目の実施形態において、線状（棒状）に吐出する上記金属ナトリウムＮａは、長尺の棒材となるように前記炭化水素系液１２０中へ連続的に落とし込んで冷却固化した後、必要な長さに切断して前記エンジンバルブＶの前記中空部Ｈに挿入することや、必要な長さの棒材となるように前記炭化水素系液１２０中へ断続的に落とし込んで冷却固化して、そのまま切断することなく前記エンジンバルブＶの前記中空部Ｈに挿入することが可能である。
なお、前述した第二番目の実施形態においては、両端部側をテーパ状とした棒状の金属ナトリウムＮａを金型２２０で成形する場合について説明したが、他の実施形態として、例えば、一方の端部側のみをテーパ状としたり、長楕円形状としたりした棒状の金属ナトリウムＮａを金型で成形するような場合であっても、前述した第二番目の実施形態の場合と同様な作用効果を得ることができる。
また、前述した第二番目の実施形態においては、単一の空間２２０ａを有する金型２２０を用いて棒状の金属ナトリウムＮａを一つずつ得るようにした場合について説明したが、他の実施形態として、例えば、複数の空間を有する金型を用いて棒状の金属ナトリウムＮａを複数同時に得られるようにすることも可能である。
本発明に係る金属ナトリウム封入エンジンバルブの製造方法は、棒状の金属ナトリウムを押出成形することなく容易に成形することができ、エンジンバルブのステム部を加熱することなく中空部内に金属ナトリウムを所定量で入れることが容易にできるので、産業上、極めて有益に利用することができる。
１１１ シリンダ
１１１ａ 吐出口
１１２ ピストン
１１３ ピストンロッド
１１４ ヒータ
１２０ 炭化水素系液
１２１ 容器
２２０ 金型
２２０ａ 空間
２２１ 下型
２２２ 上型
２２２ａ 連通口
Ｎａ 金属ナトリウム
Ｖ エンジンバルブ
Ａ 傘部
Ｓ ステム部
Ｈ 中空部
Ｍ 開口

Claims (4)

  1. 内側に中空部を有すると共に上端に開口を有するステム部の当該開口から当該中空部内に金属ナトリウムを入れた後に当該開口を封止することにより、内部に金属ナトリウムを封入したエンジンバルブを製造する方法において、
    加熱溶融して液化させた金属ナトリウムを棒状に冷却して固化させた後に、これを前記ステム部の前記開口から前記中空部内に挿入する
    ことを特徴とする金属ナトリウム封入エンジンバルブの製造方法。
  2. 請求項１に記載の金属ナトリウム封入エンジンバルブの製造方法において、
    加熱溶融して液化させた前記金属ナトリウムを炭化水素系液中に線状に吐出して冷却することにより棒状に固化させる
    ことを特徴とする金属ナトリウム封入エンジンバルブの製造方法。
  3. 請求項１に記載の金属ナトリウム封入エンジンバルブの製造方法において、
    内部に棒状の空間を有する金型の当該内部の当該空間に、加熱溶融して液化させた前記金属ナトリウムを注入して冷却することにより棒状に固化させる
    ことを特徴とする金属ナトリウム封入エンジンバルブの製造方法。
  4. 請求項３に記載の金属ナトリウム封入エンジンバルブの製造方法において、
    少なくとも一方の端部側がテーパ状又は長楕円形状となるように前記金型の棒状の前記空間が形成されている
    ことを特徴とする金属ナトリウム封入エンジンバルブの製造方法。
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