JP2012136979A - 金属ナトリウム含有エンジンバルブの製造方法、金属ナトリウム供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンバルブ内に金属Ｎａを効率良く充填可能な金属ナトリウム含有エンジンバルブの製造方法、金属ナトリウム供給装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る金属Ｎａ含有エンジンバルブの製造方法は、バルブかさ部１３とバルブ軸部１４とバルブ軸先端部１５とを有し、少なくともバルブかさ部１３とバルブ軸部１４とを中空とするエンジンバルブ１１の内部に金属Ｎａを有する金属Ｎａ含有エンジンバルブの製造方法であって、エンジンバルブ１１内に粒子状の金属Ｎａ１２ａをバルブかさ部１３の内部に充填する第１の金属Ｎａ充填工程Ｓ１１と、棒状の金属Ｎａをバルブ軸部１４の内部に供給する第２の金属Ｎａ充填工程Ｓ１２と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用などのエンジンに適用される金属ナトリウム（金属Ｎａ）含有エンジンバルブの製造方法、金属ナトリウム供給装置に関する。

自動車用エンジンの高出力化と高性能化を図るためには、エンジンを高圧過給し多くの燃料を燃焼させる必要がある。エンジンの高出力化を図った場合、エンジンバルブのうち吸気弁は吸入行程時にバルブ周りを流れる吸入ガスで冷却されるので問題はないが、排気弁は排ガスによって連続的に加熱されるため、エンジンバルブの焼付が問題となる。

従来では、内部を中空とし、その内部に金属Ｎａを封入したエンジンバルブが用いられている。従来より一般に用いられている金属Ｎａを封入したエンジンバルブの一例を図１２に示す。図１２に示すように、従来の金属Ｎａ含有エンジンバルブ１００では、エンジンバルブ１０１はバルブかさ部１０２とバルブ軸部１０３とバルブ軸先端部１０４とを有し、そのエンジンバルブ１０１の内部に金属Ｎａ１０４を封入している。

エンジンバルブ１０１は、中空化することで、軽量化を図り、運動エネルギーロス低減による低燃費化及び着座音低減による低騒音化を図ることができる。また、封入される金属Ｎａ１０４は、比重および融点は低く、熱伝導率は大きいため、熱輸送量を大きくし、バルブ温度を低くすることで、熱伝達率の向上を図り、燃焼ガスの高温化に対応できる。よって、金属Ｎａを封入したエンジンバルブでは、金属Ｎａが高温で液化し、それがエンジンバルブ内で対流を起こし、エンジンバルブ内の熱流を促進するため、エンジンバルブの各部温度を平均化する。これにより、エンジンバルブの焼付などエンジンバルブを使用することで生じる問題を解決し、エンジンバルブの冷却の効率化、高性能化を図り、エンジン性能を向上させる（例えば、特許文献１、２参照）。

金属Ｎａを含有するエンジンバルブは、大気中で棒状の金属Ｎａをエンジンバルブの中空内に挿入した後、熱溶融し、充填して製造されている。こうした金属Ｎａを含有するエンジンバルブは、高級車をはじめ中級車や航空機用などに普及しつつある。特に、近年、自動車用エンジンは、法的規制（例えばＣＡＦＥ規制など）を受けて、更に高効率化、低燃費化、軽量化、低騒音化が加速されており、エンジンバルブに対しても高温化、軽量化の要求が高まり、金属Ｎａを含有するエンジンバルブの使用が増加している傾向にある。

今後、金属Ｎａを含有するエンジンバルブの更なる要求に対して、更に安定してエンジンバルブの冷却の効率化、高性能化を図るため、エンジンバルブのかさ部の中空体積を広げたエンジンバルブが提案されている。

特開平０５−１４１２１４号公報 特開平０６−４９５４９号公報

しかしながら、エンジンバルブのかさ部の中空体積を広げた場合、従来の金属Ｎａを含有するエンジンバルブの製造方法では、エンジンバルブのかさ部の中空部に金属Ｎａを十分充填することができない、という問題がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、エンジンバルブ内に金属Ｎａを効率良く充填可能な金属ナトリウム含有エンジンバルブの製造方法、金属ナトリウム供給装置を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、バルブかさ部とバルブ軸部とバルブ軸先端部とを有し、少なくとも前記バルブかさ部と前記バルブ軸部とを中空とするエンジンバルブの内部に金属ナトリウムを有する金属ナトリウム含有エンジンバルブの製造方法であって、前記エンジンバルブ内に粒子状の金属ナトリウム、棒状の金属ナトリウムのいずれか一方または両方を少なくとも前記バルブかさ部の内部に充填する第１の金属ナトリウム充填工程と、前記棒状の金属ナトリウムを前記バルブ軸部の内部に供給する第２の金属ナトリウム充填工程と、を有することを特徴とする金属ナトリウム含有エンジンバルブの製造方法である。

第２の発明は、第１の発明において、前記第１の金属ナトリウム充填工程と前記第２の金属ナトリウム充填工程との間に、前記エンジンバルブを加熱融解手段により加熱し、前記バルブかさ部の内部に供給した金属ナトリウムを溶解する加熱溶解工程を有することを特徴とする金属ナトリウム含有エンジンバルブの製造方法である。

第３の発明は、第１または２の発明において、前記第１の金属ナトリウム充填工程の前に、前記金属ナトリウムの表面に予めチタンを付着させておくか、前記金属ナトリウムを灯油の中に予め浸漬させておくことを特徴とする金属ナトリウム含有エンジンバルブの製造方法である。

第４の発明は、バルブかさ部とバルブ軸部とバルブ軸先端部とを有し、少なくとも前記バルブかさ部と前記バルブ軸部とを中空とするエンジンバルブの内部に金属ナトリウムを有する金属ナトリウム含有エンジンバルブを製造する金属ナトリウム供給装置であり、前記エンジンバルブ内に粒子状の金属ナトリウム、棒状の金属ナトリウムのいずれか一方または両方を供給する第１の金属ナトリウム供給部と、前記棒状の金属ナトリウムを前記バルブ軸部の内部に供給する第２の金属ナトリウム供給部とを有し、前記第１の金属ナトリウム供給部は、前記エンジンバルブ内に粒子状の金属ナトリウムを貯蔵する第１の金属ナトリウム貯留部と、前記エンジンバルブの一部を収容する第１のエンジンバルブ収容部とを有し、前記第２の金属ナトリウム供給部は、前記棒状の金属ナトリウムを前記バルブ軸部の内部に貯蔵する第２の金属ナトリウム貯留部と、前記エンジンバルブの一部を収容する第２のエンジンバルブ収容部と、を有することを特徴とする金属ナトリウム供給装置である。

第５の発明は、第４の発明において、前記エンジンバルブ収容部に設けられ、前記エンジンバルブ収容部内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段を有することを特徴とする金属ナトリウム供給装置である。

第６の発明は、第４または５の発明において、前記不活性ガス供給手段は、更に前記エンジンバルブ内に不活性ガスを供給することを特徴とする金属ナトリウム供給装置である。

第７の発明は、第４から６のいずれか１つの発明において、第１の金属ナトリウム貯留部と第２の金属ナトリウム貯留部との何れか一方または両方に設けられ、第１の金属ナトリウム貯留部と第２の金属ナトリウム貯留部との何れか一方または両方から排出される金属ナトリウムの長さを検知するための検知手段と、第１の金属ナトリウム貯留部と第２の金属ナトリウム貯留部との何れか一方または両方から排出される金属ナトリウムを切断する切断手段と、を有することを特徴とする金属ナトリウム供給装置である。

第８の発明は、第４から７のいずれか１つの発明において、前記金属ナトリウムの表面に予めチタンを付着させるか、前記金属ナトリウムを灯油の中に予め浸漬させておくことを特徴とする金属ナトリウム供給装置である。

本発明によれば、エンジンバルブ内に金属Ｎａを効率良く充填することができる、という効果を奏する。

図１は、本発明の実施例１に係る金属ナトリウム含有エンジンバルブの製造方法を示す図である。 図２は、エンジンバルブの構成を示す図である。 図３は、本発明の実施例２に係る金属ナトリウム含有エンジンバルブの製造方法を示す図である。 図４は、本発明の実施例３に係る金属Ｎａ含有エンジンバルブの製造方法を示す図である。 図５は、金属Ｎａ供給装置の構成を示す図である。 図６は、本発明の実施例４に係る金属Ｎａ含有エンジンバルブの製造方法を示す図である。 図７は、金属Ｎａ供給装置の構成を示す図である。 図８は、本発明の実施例５に係る金属Ｎａ含有エンジンバルブの製造方法を示す図である。 図９は、金属Ｎａ供給装置の構成を示す図である。 図１０は、本発明の実施例６に係る金属Ｎａ含有エンジンバルブの製造方法を示す図である。 図１１は、金属Ｎａ供給装置の構成を示す図である。 図１２は、従来より一般に用いられている金属Ｎａを封入したエンジンバルブの一例を示す図である。

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施例により本発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施例で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

本発明の実施例１に係る金属ナトリウム含有エンジンバルブの製造方法について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る金属ナトリウム含有エンジンバルブの製造方法を示す図であり、図２は、エンジンバルブの構成を示す図である。図１に示すように、本実施例に係る金属ナトリウム含有エンジンバルブの製造方法は、エンジンバルブ１１内に粒子状の金属ナトリウム（金属Ｎａ）１２ａをエンジンバルブ１１の内部に充填する第１の金属ナトリウム（金属Ｎａ）充填工程（ステップＳ１１）と、棒状の金属Ｎａ１２ｂをエンジンバルブ１１の内部を充填する第２の金属Ｎａ充填工程（ステップＳ１２）と、を有する。

エンジンバルブ１１は、図２に示すように、バルブかさ部１３とバルブ軸部１４とバルブ軸先端部１５とを有しバルブかさ部１３とバルブ軸部１４とを中空とするものである。本実施例では、エンジンバルブ１１はバルブかさ部１３とバルブ軸部１４とを中空としているが、本発明はこれに限定されるものではなく、バルブ軸先端部１５も中空としてもよい。

金属Ｎａ１２ａおよび金属Ｎａ１２ｂは固体の金属Ｎａであり、金属Ｎａ１２ａはエンジンバルブ１１のバルブかさ部１３の内部に充填される。金属Ｎａ１２ｂはバルブ軸部１４の内部に充填される。

エンジンバルブ１１内に粒子状の金属Ｎａ１２ａを供給し、粒子状の金属Ｎａ１２ａをバルブかさ部１３内に充填する（ステップＳ１１）。金属Ｎａ１２ａは、固体の粒子状の金属Ｎａであるためバルブかさ部１３の内部空間に金属Ｎａ１２ａ同士の隙間が形成されるのを抑制しつつ充填することができる。このため、エンジンバルブ１１のバルブかさ部１３の内部を金属Ｎａ１２ａで満たすことができる。

エンジンバルブ１１のバルブかさ部１３の内部を金属Ｎａ１２ａで満たした後、エンジンバルブ１１内に金属Ｎａ１２ｂを供給しバルブかさ部１３およびバルブ軸部１４内に金属Ｎａ１２ｂを充填する（ステップＳ１２）。これによりバルブかさ部１３およびバルブ軸部１４の内部を金属Ｎａ１２ｂで満たすことができる。

よって、本実施例に係る金属Ｎａ含有エンジンバルブの製造方法によれば、最初に金属Ｎａ１２ａをエンジンバルブ１１のバルブかさ部１３に供給し、その後、金属Ｎａ１２ｂをエンジンバルブ１１のバルブかさ部１３およびバルブ軸部１４に供給することで、エンジンバルブ１１のバルブかさ部１３およびバルブ軸部１４の内部に金属Ｎａ１２ａ、１２ｂを効率良く充填することができる。

本実施例においては、金属Ｎａ１２ａ、１２ｂを、直接、エンジンバルブ１１のバルブかさ部１３およびバルブ軸部１４に供給するようにしているが、本実施例は、これに限定されるものではなく、第１の金属Ｎａ充填工程および第２の金属Ｎａ充填工程において、金属Ｎａ１２ａ、１２ｂをエンジンバルブ１１のバルブかさ部１３およびバルブ軸部１４に供給する前に、金属Ｎａ１２ａ、１２ｂの表面に予めチタン（Ｔｉ）を付着させておくか、灯油の中に金属Ｎａ１２ａ、１２ｂを予め浸漬させておくようにしてもよい。金属Ｎａ１２ａ、１２ｂの表面に予めＴｉを付着させ、金属Ｎａ１２ａ、１２ｂの表面をＴｉで被覆することで、金属Ｎａ１２ａ、１２ｂの表面が大気中の空気と反応して酸化されるのを抑制することができる。また、灯油には、ケロシンが主成分として含まれており、金属Ｎａ１２ａ、１２ｂの表面をケロシンが被覆するため、Ｔｉが金属Ｎａ１２ａ、１２ｂの表面を被覆した場合と同様に、金属Ｎａ１２ａ、１２ｂの表面が酸化されるのを抑制することができる。

本実施例においてはエンジンバルブ１１内に金属Ｎａを２回供給するようにしているが、本実施例はこれに限定されるものではなく、エンジンバルブ１１の大きさ、バルブかさ部１３の形状、バルブ軸部１４の内径の大きさ等を考慮してエンジンバルブ１１内に金属Ｎａを３回以上に分けて供給するようにしてもよい。

本発明の実施例２に係る金属ナトリウム含有エンジンバルブの製造方法について、図面を参照して説明する。図３は、本発明の実施例２に係る金属ナトリウム含有エンジンバルブの製造方法を示す図である。なお、本実施例で用いられるエンジンバルブは、図１に示す本発明の実施例１に係るエンジンバルブの構成と同様であるため、実施例１と同様の部材については、同一の符号を付して重複した説明は省略する。図３に示すように、本実施例に係る金属ナトリウム含有エンジンバルブの製造方法は、棒状の金属Ｎａ１２ｃを供給する第１の金属Ｎａ充填工程Ｓ２１と、エンジンバルブ１１を加熱しバルブかさ部１３の内部に充填した金属Ｎａを溶解する加熱溶解工程Ｓ２２と、棒状の金属Ｎａ１２ｂを供給する第２の金属Ｎａ充填工程Ｓ２３とを有するものである。

エンジンバルブ１１内に棒状の金属Ｎａ１２ｃを供給し、棒状の金属Ｎａ１２ｃをバルブかさ部１３及びバルブ軸部１４の内部に充填する（ステップＳ２１）。その後、エンジンバルブ１１の外部にエンジンバルブ１１を加熱するための加熱手段２２を設け、エンジンバルブ１１を加熱する。これによりバルブかさ部１３の内部に供給した金属Ｎａ１２ｃは溶解されバルブかさ部１３の内部を金属Ｎａ１２ｃで満たすことができる（ステップＳ２２）。

加熱手段２２としては、特に限定されるものではなく、例えば、ヒータ、電気炉などエンジンバルブ１１を加熱することができるものであれば用いることができる。

エンジンバルブ１１を加熱しバルブかさ部１３の内部を金属Ｎａ１２ｃで満たした後、エンジンバルブ１１内に棒状の金属Ｎａ１２ｂを供給しバルブかさ部１３内に棒状の金属Ｎａ１２ｂを充填する（ステップＳ２３）。これにより、バルブ軸部１４の内部を金属Ｎａ１２ｂで満たすことができる（ステップＳ２３）。

よって、本実施例に係る金属Ｎａ含有エンジンバルブの製造方法によれば、最初にエンジンバルブ１１のバルブかさ部１３に供給した金属Ｎａ１２ｃを加熱溶解しバルブかさ部１３の内部を金属Ｎａで満たした後、金属Ｎａ１２ｂをエンジンバルブ１１のバルブ軸部１４に供給することで、エンジンバルブ１１のバルブかさ部１３およびバルブ軸部１４の内部に固体の金属Ｎａ１２ｂ、１２ｃを効率良く充填することができる。

本発明の実施例３に係る金属Ｎａ含有エンジンバルブの製造方法について、図面を参照して説明する。本実施例に係る金属Ｎａ含有エンジンバルブの製造方法は、金属Ｎａ供給装置を用いてエンジンバルブに金属Ｎａを充填するものである。図４は、本発明の実施例３に係る金属Ｎａ含有エンジンバルブの製造方法を示す図であり、図５は、金属Ｎａ供給装置の構成を示す図である。なお、本実施例で用いられるエンジンバルブは、本発明の実施例１に係るエンジンバルブの構成と同様であるため、実施例１と同様の部材については、同一の符号を付して重複した説明は省略する。

図４に示すように、本実施例に係る金属Ｎａ含有エンジンバルブの製造方法は、図１に示す本発明の実施例１に係る金属Ｎａ含有エンジンバルブの製造方法と同様のものである。すなわち、本実施例に係る金属Ｎａ含有エンジンバルブの製造方法は、エンジンバルブ１１内に粒子状の金属Ｎａ１２ａをエンジンバルブ１１のバルブかさ部１３の内部に充填する第１の金属Ｎａ充填工程（ステップＳ１１）と、棒状の金属Ｎａ１２ｂを用いてバルブ軸部１４の内部を充填する第２の金属Ｎａ充填工程（ステップＳ１２）と、を有するものである。

（金属Ｎａ供給装置）
金属Ｎａ１２ａ、１２ｂは、金属Ｎａ供給装置３１Ａを用いてエンジンバルブ１１に金属Ｎａ１２ａ、１２ｂを供給する。図５に示すように、金属Ｎａ供給装置３１Ａは、第１の金属Ｎａ供給部３２−１Ａと、第２の金属Ｎａ供給部３２−２Ａとを有するものである。第１の金属Ｎａ供給部３２−１Ａは、第１の金属Ｎａ貯留部３３−１と、第１のエンジンバルブ収容部３４−１とを有するものである。第２の金属Ｎａ供給部３２−２Ａは、第２金属Ｎａ貯留部３３−２と、第２のエンジンバルブ収容部３４−２とを有するものである。

第１の金属Ｎａ供給部３２−１Ａは、エンジンバルブ１１内に粒子状の金属Ｎａ１２ａを供給するものである。第２の金属Ｎａ供給部３２−２Ａは、エンジンバルブ１１内に棒状の金属Ｎａ１２ｂを供給するものである。第１のエンジンバルブ収容部３４−１及び第２のエンジンバルブ収容部３４−２は、エンジンバルブ１１の少なくとも一部を収容するものである。

第１の金属Ｎａ貯留部３３−１及び第２の金属Ｎａ貯留部３３−２の端面には供給孔３３ａが設けられている。供給孔３３ａは、金属Ｎａ１２ａ、１２ｂが通貨可能な大きさに形成されている。供給孔３３ａの形状は、特に限定されるものではなく、円形状、楕円形状、四角形状などが挙げられる。

第１の金属Ｎａ貯留部３３−１及び第２の金属Ｎａ貯留部３３−２から金属Ｎａ１２ａ、１２ｂを第１のエンジンバルブ収容部３４−１及び第２のエンジンバルブ収容部３４−２に供給する方法は特に限定されるものではなく、例えば、第１の金属Ｎａ貯留部３３−１及び第２の金属Ｎａ貯留部３３−２超音波などを与えて第１の金属Ｎａ貯留部３３−１及び第２の金属Ｎａ貯留部３３−２内の金属Ｎａ１２ａ、１２ｂを落下させたり、供給孔３３ａに開閉可能な制御板を設け、制御手段により前記制御板の開閉具合を制御して供給孔３３ａから第１の金属Ｎａ貯留部３３−１及び第２の金属Ｎａ貯留部３３−２内の金属Ｎａ１２ａ、１２ｂを落下させるようにしてもよい。

金属Ｎａ供給装置３１Ａは、第１のエンジンバルブ収容部３４−１内に不活性ガス３５を供給する不活性ガス供給手段３６を有する。不活性ガス供給手段３６は、不活性ガス供給ラインＬ１１、Ｌ１２を有する。不活性ガス供給ラインＬ１１は、不活性ガス貯蔵タンク３７から第１のエンジンバルブ収容部３４−１内に不活性ガス３５を供給するラインである。不活性ガス供給ラインＬ１２は、不活性ガス貯蔵タンク３７から第２のエンジンバルブ収容部３４−２内に不活性ガス３５を供給するラインである。不活性ガス供給手段３６は、不活性ガス貯蔵タンク３７から不活性ガス供給ラインＬ１１を介して第１のエンジンバルブ収容部３４−１内に不活性ガス３５を供給し、不活性ガス供給ラインＬ１２を介して第２のエンジンバルブ収容部３４−２内に不活性ガス３５を供給する。不活性ガス供給ラインＬ１１、Ｌ１２を介して不活性ガス３５を第１のエンジンバルブ収容部３４−１、第２のエンジンバルブ収容部３４−２内に供給することで、第１のエンジンバルブ収容部３４−１、第２のエンジンバルブ収容部３４−２内の空気を追い出し、不活性ガス雰囲気を形成することができる。これにより、金属Ｎａ１２ａ、１２ｂが空気と接触することを抑制することができるため、金属Ｎａ１２ａ、１２ｂの表面が酸化されるのを抑制することができる。なお、不活性ガス供給ラインＬ１１、Ｌ１２における不活性ガス３５の供給量は、調節弁Ｖ１１、Ｖ１２により調整される。

不活性ガス供給手段３６は、不活性ガス供給ラインＬ１１から分岐して第１のエンジンバルブ収容部３４−１内に不活性ガス３５を供給する不活性ガス供給ラインＬ１３と、不活性ガス供給ラインＬ１２から分岐して第２のエンジンバルブ収容部３４−２内に不活性ガス３５を供給する不活性ガス供給ラインＬ１４とを有する。これにより、後述するように、第１のエンジンバルブ収容部３４−１及び第２のエンジンバルブ収容部３４−２内にエンジンバルブ１１が収容された際、エンジンバルブ１１内に不活性ガス３５を供給することができるため、エンジンバルブ１１内の金属Ｎａ１２ａ、１２ｂの表面が酸化されるのを抑制することができる。なお、不活性ガス供給ラインＬ１１〜Ｌ１４におけるエンジンバルブ１１内への不活性ガス３５の供給量は、調節弁Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ３１、Ｖ３２により調整される。

（第１の金属Ｎａ充填工程：ステップＳ１１）
エンジンバルブ１１は、第１のエンジンバルブ収容部３４−１に挿入される。その後、第１の金属Ｎａ貯留部３３−１の供給孔３３ａからエンジンバルブ１１内に金属Ｎａ１２ａが供給され、エンジンバルブ１１のバルブかさ部１３の内部に充填される。この間、不活性ガス供給ラインＬ１１を介して不活性ガス３５を第１のエンジンバルブ収容部３４−１内に供給する。また、不活性ガス供給ラインＬ１３を介して不活性ガス３５をエンジンバルブ１１内に供給する。これにより、エンジンバルブ１１内に供給された金属Ｎａ１２ａが酸化されるのを抑制することができる。エンジンバルブ１１内に金属Ｎａ１２ａが充填された後、エンジンバルブ１１を第１のエンジンバルブ収容部３４−１から抜き出す。

（第２の金属ナトリウム充填工程：Ｓ１２）
抜き出したエンジンバルブ１１は、第２のエンジンバルブ収容部３４−２に挿入される。その後、第２の金属Ｎａ貯留部３３−２からエンジンバルブ１１内に金属Ｎａ１２ｂが供給され、エンジンバルブ１１のバルブかさ部１３内に金属Ｎａ１２ｂが充填される。この間、不活性ガス供給ラインＬ１１を介して不活性ガス３５を第１のエンジンバルブ収容部３４−１内に供給する場合と同様に、不活性ガス供給ラインＬ１２を介して不活性ガス３５を第２のエンジンバルブ収容部３４−２内に供給する。また、不活性ガス供給ラインＬ１４を介して不活性ガス３５をエンジンバルブ１１内に供給する。これにより、エンジンバルブ１１内に供給された金属Ｎａ１２ｂが酸化されるのを抑制することができる。エンジンバルブ１１内に金属Ｎａ１２ｂが充填された後、エンジンバルブ１１を第２のエンジンバルブ収容部３４−２から抜き出す。

よって、本実施例に係る金属Ｎａ含有エンジンバルブの製造方法によれば、金属Ｎａ供給装置３１Ａを用いてエンジンバルブ１１に金属Ｎａ１２ａ、１２ｂを供給するようにしているため、多数のエンジンバルブ１１に対して同時に短時間でエンジンバルブ１１の内部に金属Ｎａ１２ａ、１２ｂを効率良く充填することができる。

本発明の実施例４に係る金属Ｎａ含有エンジンバルブの製造方法について、図面を参照して説明する。本実施例に係る金属Ｎａ含有エンジンバルブの製造方法は、金属Ｎａ供給装置を用いてエンジンバルブに金属Ｎａを充填するものである。図６は、本発明の実施例４に係る金属Ｎａ含有エンジンバルブの製造方法を示す図であり、図７は、金属Ｎａ供給装置の構成を示す図である。なお、本実施例で用いられる金属ナトリウム供給装置は、図５に示す本発明の実施例３に係る金属ナトリウム含有エンジンバルブの製造方法に用いられる金属ナトリウム供給装置の構成と同様であるため、実施例３と同様の部材については、同一の符号を付して重複した説明は省略する。

図６に示すように、本実施例に係る金属Ｎａ含有エンジンバルブの製造方法は、図３に示す本発明の実施例２に係る金属Ｎａ含有エンジンバルブの製造方法と同様のものである。すなわち、本実施例に係る金属Ｎａ含有エンジンバルブの製造方法は、棒状の金属Ｎａ１２ｃを供給する第１の金属Ｎａ充填工程Ｓ２１と、エンジンバルブ１１を加熱しバルブかさ部１３の内部に充填した金属Ｎａ１２ｃを溶解する加熱溶解工程Ｓ２２と、棒状の金属Ｎａ１２ｂを供給する第２の金属Ｎａ充填工程Ｓ２３とを有するものである。

金属Ｎａ１２ｂ、１２ｃは、金属Ｎａ供給装置３１Ｂを用いてエンジンバルブ１１に金属Ｎａ１２ｂ、１２ｃを供給する。図７に示すように、金属Ｎａ供給装置３１Ｂは、第１の金属Ｎａ供給部３２−１Ｂと、第２の金属Ｎａ供給部３２−２Ａとを有するものである。第１の金属Ｎａ供給部３２−１Ｂの第１の金属Ｎａ貯留部３３−１は、エンジンバルブ１１内に棒状の金属Ｎａ１２ｃを供給するものである。

（第１の金属Ｎａ充填工程：ステップＳ２１）
エンジンバルブ１１は、第１のエンジンバルブ収容部３４−１に挿入される。その後、第１の金属Ｎａ貯留部３３−１の供給孔３３ａからエンジンバルブ１１内に金属Ｎａ１２ｃを供給する。これにより、金属Ｎａ１２ｃをエンジンバルブ１１のバルブかさ部１３の内部に充填する。この間、不活性ガス供給ラインＬ１１を介して不活性ガス３５を第１のエンジンバルブ収容部３４−１内に供給する。また、不活性ガス供給ラインＬ１３を介して不活性ガス３５をエンジンバルブ１１内に供給する。これにより、エンジンバルブ１１内に供給された金属Ｎａ１２ｃが酸化されるのを抑制することができる。エンジンバルブ１１内に金属Ｎａ１２ｃが充填された後、エンジンバルブ１１を第１のエンジンバルブ収容部３４−１から抜き出す。

（加熱溶解工程：Ｓ２２）
抜き出したエンジンバルブ１１は、エンジンバルブ１１の外部にエンジンバルブ１１を加熱するための加熱手段２２を設け、エンジンバルブ１１を加熱する。これによりバルブかさ部１３の内部に供給した金属Ｎａ１２ｃは溶解されバルブかさ部１３の内部を金属Ｎａ１２ｃで満たすことができる。

加熱手段２２については、上述の通り、エンジンバルブ１１を加熱することができるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ヒータ、電気炉などが挙げられる。

（第２の金属Ｎａ充填工程：Ｓ２３）
バルブかさ部１３の内部を金属Ｎａ１２ｃで満たした後、エンジンバルブ１１は、第２のエンジンバルブ収容部３４−２に挿入される。その後、上述と同様に、第２の金属Ｎａ貯留部３３−２からエンジンバルブ１１内に金属Ｎａ１２ｂが供給され、エンジンバルブ１１のバルブかさ部１３内に金属Ｎａ１２ｂが充填される。この間、不活性ガス供給ラインＬ１１を介して不活性ガス３５を第１のエンジンバルブ収容部３４−１内に供給する場合と同様に、不活性ガス供給ラインＬ１２を介して不活性ガス３５を第２のエンジンバルブ収容部３４−２内に供給する。また、不活性ガス供給ラインＬ１４を介して不活性ガス３５をエンジンバルブ１１内に供給する。これにより、エンジンバルブ１１内に供給された金属Ｎａ１２ｂが酸化されるのを抑制することができる。エンジンバルブ１１内に金属Ｎａ１２ｂが充填された後、エンジンバルブ１１を第２のエンジンバルブ収容部３４−２から抜き出す。

よって、本実施例に係る金属Ｎａ含有エンジンバルブの製造方法によれば、金属Ｎａ供給装置３１Ｂを用いてエンジンバルブ１１に金属Ｎａ１２ｂ、１２ｃを供給するようにしているため、多数のエンジンバルブ１１に対して同時に短時間でエンジンバルブ１１の内部に金属Ｎａ１２ｂ、１２ｃを効率良く充填することができる。

本発明の実施例５に係る金属Ｎａ含有エンジンバルブの製造方法について、図面を参照して説明する。本実施例に係る金属Ｎａ含有エンジンバルブの製造方法は、金属Ｎａ供給装置を用いてエンジンバルブに金属Ｎａを充填するものである。図８は、本発明の実施例５に係る金属Ｎａ含有エンジンバルブの製造方法を示す図であり、図９は、金属Ｎａ供給装置の構成を示す図である。なお、本実施例で用いられる金属ナトリウム供給装置は、図５に示す本発明の実施例３に係る金属ナトリウム含有エンジンバルブの製造方法に用いられる金属ナトリウム供給装置の構成と同様であるため、実施例３と同様の部材については、同一の符号を付して重複した説明は省略する。

図８に示すように、本実施例に係る金属Ｎａ含有エンジンバルブの製造方法は、図１に示す本発明の実施例１に係る金属Ｎａ含有エンジンバルブの製造方法と同様のものである。すなわち、本実施例に係る金属Ｎａ含有エンジンバルブの製造方法は、エンジンバルブ１１内に粒子状の金属Ｎａ１２ａをエンジンバルブ１１のバルブかさ部１３の内部に充填する第１の金属Ｎａ充填工程（ステップＳ１１）と、棒状の金属Ｎａ１２ｂを用いてバルブ軸部１４の内部を充填する第２の金属Ｎａ充填工程（ステップＳ１２）と、を有する。

金属Ｎａ１２ａ、１２ｂは、金属Ｎａ供給装置３１Ｃを用いてエンジンバルブ１１に金属Ｎａ１２ａ、１２ｂを供給する。図９に示すように、金属Ｎａ供給装置３１Ｃは、第１の金属Ｎａ供給部３２−１Ａと、第２の金属Ｎａ供給部３２−２Ｃとを有するものである。

第２の金属Ｎａ供給部３２−２Ｃの第２の金属Ｎａ貯留部３３−２は、第２の金属Ｎａ貯留部３３−２に第２の金属Ｎａ貯留部３３−２内の金属Ｎａ１２を押出す押出し部材４１と、供給孔３３ａから金属Ｎａ１２を所定長さ伸ばす金属Ｎａ押出し管４２とを有する。第２のエンジンバルブ収容部３４−２の壁面には、金属Ｎａ押出し管４２から伸びた金属Ｎａ１２を検知する検知装置（検知手段）４３と、金属Ｎａ押出し管４２から延びた金属Ｎａ１２を切断するための切断手段４４とが設けられている。切断手段４４としては、例えば、カッターなどが挙げられる。

第２の金属Ｎａ供給部３２−２Ｃは、押出し部材４１により第２の金属Ｎａ貯留部３３−２内の金属Ｎａ１２を加圧して金属Ｎａ押出し管４２内を通して金属Ｎａ１２を所定長さ伸ばす。更に、金属Ｎａ押出し管４２から伸びた金属Ｎａ１２は検知装置４３により金属Ｎａ１２が所定の長さ伸びていることが検知される。金属Ｎａ押出し管４２から延びた分の金属Ｎａ１２は切断手段４４により切断される。切断手段４４により切断された金属Ｎａ１２は、金属Ｎａ１２ｂとしてエンジンバルブ収１１に供給される。

（第１の金属Ｎａ充填工程：ステップＳ１１）
第１の金属Ｎａ充填工程Ｓ１１は、本発明の実施例３に係る金属ナトリウム含有エンジンバルブの製造方法と同様に行う。

（第２の金属ナトリウム充填工程：Ｓ１２）
第１の金属Ｎａ充填工程Ｓ１１により、エンジンバルブ１１内に金属Ｎａ１２ａが充填した後、第１のエンジンバルブ収容部３４−１から抜き出したエンジンバルブ１１は、第２のエンジンバルブ収容部３４−２に挿入される。その後、押出し部材４１により第２の金属Ｎａ貯留部３３−２内の金属Ｎａ１２を加圧して金属Ｎａ押出し管４２内を通して金属Ｎａ１２を所定長さ押出す。更に、金属Ｎａ押出し管４２から金属Ｎａ１２を所定長さ押出した時点で検知装置４３により金属Ｎａ１２が所定長さ押出されていることを検知する。その後、金属Ｎａ押出し管４２から延びている金属Ｎａ１２を切断手段４４により切断する。

切断手段４４により切断された金属Ｎａ１ｂは、金属Ｎａ１２ｂとしてエンジンバルブ１１内に供給され、エンジンバルブ１１のバルブかさ部１３内に金属Ｎａ１２ｂが充填される。この間、不活性ガス供給ラインＬ１１を介して不活性ガス３５を第１のエンジンバルブ収容部３４−１内に供給する場合と同様に、不活性ガス供給ラインＬ１２を介して不活性ガス３５を第２のエンジンバルブ収容部３４−２内に供給する。また、不活性ガス供給ラインＬ１４を介して不活性ガス３５をエンジンバルブ１１内に供給する。これにより、エンジンバルブ１１内に供給された金属Ｎａ１２ｂが酸化されるのを抑制することができる。エンジンバルブ１１内に金属Ｎａ１２ｂが充填された後、エンジンバルブ１１を第２のエンジンバルブ収容部３４−２から抜き出す。

よって、本実施例に係る金属Ｎａ含有エンジンバルブの製造方法によれば、金属Ｎａ供給装置３１Ｃを用いて第２の金属Ｎａ貯留部３３−２内の金属Ｎａ１２を所定の長さで的確にエンジンバルブ１１内に供給することができるため、多数のエンジンバルブ１１に対して同時に短時間でエンジンバルブ１１の内部に金属Ｎａ１２ａ、１２ｂを効率良く充填することができる。

本発明の実施例６に係る金属Ｎａ含有エンジンバルブの製造方法について、図面を参照して説明する。本実施例に係る金属Ｎａ含有エンジンバルブの製造方法は、金属Ｎａ供給装置を用いてエンジンバルブに金属Ｎａを充填するものである。図１０は、本発明の実施例６に係る金属Ｎａ含有エンジンバルブの製造方法を示す図であり、図１１は、金属Ｎａ供給装置の構成を示す図である。なお、本実施例で用いられる金属ナトリウム供給装置は、図７に示す本発明の実施例４に係る金属ナトリウム含有エンジンバルブの製造方法に用いられる金属ナトリウム供給装置の構成と同様であるため、実施例４と同様の部材については、同一の符号を付して重複した説明は省略する。

図１０に示すように、本実施例に係る金属Ｎａ含有エンジンバルブの製造方法は、図３に示す本発明の実施例２に係る金属Ｎａ含有エンジンバルブの製造方法と同様のものである。すなわち、本実施例に係る金属Ｎａ含有エンジンバルブの製造方法は、棒状の金属Ｎａ１２ｃを供給する第１の金属Ｎａ充填工程Ｓ２１と、エンジンバルブ１１を加熱しバルブかさ部１３の内部に充填した金属Ｎａを溶解する加熱溶解工程Ｓ２２と、棒状の金属Ｎａ１２ｂを供給する第２の金属Ｎａ充填工程Ｓ２３とを有するものである。

金属Ｎａ１２ｂ、１２ｃは、金属Ｎａ供給装置３１Ｄを用いてエンジンバルブ１１に金属Ｎａ１２ｂ、１２ｃを供給する。図１１に示すように、金属Ｎａ供給装置３１Ｄは、第１の金属Ｎａ供給部３２−１Ｃと、第２の金属Ｎａ供給部３２−２Ｃとを有するものである。

第１の金属Ｎａ供給部３２−１Ｃの第１の金属Ｎａ貯留部３３−１は、第２の金属Ｎａ貯留部３３−２に第２の金属Ｎａ貯留部３３−１内の金属Ｎａ１２を押出す押出し部材４１−１と、供給孔３３ａから金属Ｎａ１２を所定長さ伸ばす金属Ｎａ押出し管４２−１とを有する。第１のエンジンバルブ収容部３４−１の壁面には、金属Ｎａ押出し管４２から金属Ｎａ１２を所定長さで検知する第１の検知装置（検知手段）４３−１と、金属Ｎａ押出し管４２から押出された金属Ｎａ１２を切断するための第１の切断手段４４−１とが設けられている。

第１の金属Ｎａ供給部３２−１Ｃは、押出し部材４１−１により第１の金属Ｎａ貯留部３３−１内の金属Ｎａ１２を加圧して供給孔３３ａから金属Ｎａ押出し管４２−１内を通して金属Ｎａ１２を所定長さ押出す。更に、金属Ｎａ押出し管４２−１から金属Ｎａ１２が所定長さ押出された時点で第１の検知装置４３−１により金属Ｎａ１２が所定長さ押出されていることが検知される。金属Ｎａ押出し管４２−１から押出された金属Ｎａ１２は第１の切断手段４４−１により切断される。これにより、金属Ｎａ１２ｃが得られる。

（第１の金属Ｎａ充填工程：ステップＳ２１）
エンジンバルブ１１を第１のエンジンバルブ収容部３４−１に挿入した後、押出し部材４１−１により第１の金属Ｎａ貯留部３３−１内の金属Ｎａ１２を加圧して供給孔３３ａから金属Ｎａ押出し管４２−１内を通して金属Ｎａ１２を所定長さ押出す。更に、金属Ｎａ押出し管４２−１から金属Ｎａ１２を所定長さ押出した時点で第１の検知装置４３−１により金属Ｎａ１２が所定長さ押出されていることを検知する。その後、金属Ｎａ押出し管４２−１から押出された金属Ｎａ１２は第１の切断手段４４−１により切断される。第１の切断手段４４−１により切断された金属Ｎａ１２は、金属Ｎａ１２ｃとしてエンジンバルブ１１内に供給され、エンジンバルブ１１のバルブかさ部１３内に金属Ｎａ１２ｃが充填される。この間、上述と同様に、不活性ガス供給ラインＬ１１を介して不活性ガス３５を第１のエンジンバルブ収容部３４−１内に供給し、エンジンバルブ収容部３４−１内を不活性ガス雰囲気とする。また、不活性ガス供給ラインＬ１３を介して不活性ガス３５をエンジンバルブ１１内に供給する。これにより、エンジンバルブ１１内に供給された金属Ｎａ１２ｃが酸化されるのを抑制することができる。エンジンバルブ１１内に金属Ｎａ１２ｃが充填された後、エンジンバルブ１１を第１のエンジンバルブ収容部３４−１から抜き出す。

（加熱溶解工程：Ｓ２２）
加熱溶解工程Ｓ２２は、本発明の実施例４に係る金属ナトリウム含有エンジンバルブの製造方法と同様に行う。

（第２の金属Ｎａ充填工程：Ｓ２３）
第２の金属Ｎａ充填工程Ｓ２３は、本発明の実施例４に係る金属ナトリウム含有エンジンバルブの製造方法と同様に行う。すなわち、エンジンバルブ１１を第２のエンジンバルブ収容部３４−２に挿入した後、押出し部材４１−２により第２の金属Ｎａ貯留部３３−２内の金属Ｎａ１２を加圧して金属Ｎａ押出し管４２−２内を通して金属Ｎａ１２を所定長さ押出す。更に、金属Ｎａ押出し管４２−２から金属Ｎａ１２を所定長さ押出した時点で第２の検知装置４３−２により金属Ｎａ１２が所定長さ押出されていることを検知する。その後、金属Ｎａ押出し管４２−２から押出された金属Ｎａ１２は第２の切断手段４４−２により切断される。第２の切断手段４４−２により切断された金属Ｎａ１２は、金属Ｎａ１２ｂとしてエンジンバルブ１１内に供給され、エンジンバルブ１１のバルブ軸部１４内に金属Ｎａ１２ｂが充填される。この間、上述と同様に、不活性ガス供給ラインＬ１２を介して不活性ガス３５を第２のエンジンバルブ収容部３４−２内に供給し、第２のエンジンバルブ収容部３４−２内を不活性ガス雰囲気とする。また、不活性ガス供給ラインＬ１４を介して不活性ガス３５をエンジンバルブ１１内に供給する。これにより、エンジンバルブ１１内に供給された金属Ｎａ１２ｂが酸化されるのを抑制することができる。エンジンバルブ１１内に金属Ｎａ１２ｂが充填された後、エンジンバルブ１１を第２のエンジンバルブ収容部３４−２から抜き出す。

よって、本実施例に係る金属Ｎａ含有エンジンバルブの製造方法によれば、金属Ｎａ供給装置３１Ｄを用いて第１の金属Ｎａ貯留部３３−１及び第２の金属Ｎａ貯留部３３−２内の金属Ｎａ１２を所定の長さで的確にエンジンバルブ１１内に供給することができるため、多数のエンジンバルブ１１に対して同時に短時間でエンジンバルブ１１の内部に金属Ｎａ１２ｂ、１２ｃを効率良く充填することができる。

以上のように、上記各実施例においては、車両用のエンジンに用いられるエンジンバルブに金属Ｎａを充填する場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、航空機用など他の郵送機器用のエンジンに用いられるエンジンバルブについても同様に適用することができる。

１１ エンジンバルブ
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ 金属ナトリウム（金属Ｎａ）
１３ バルブかさ部
１４ バルブ軸部
１５ バルブ軸先端部
２２ 加熱手段
３１Ａ〜３１Ｄ 金属Ｎａ供給装置
３２−１Ａ〜３２−１Ｃ 第１の金属Ｎａ供給部
３２−２Ａ〜３２−２Ｃ 第２の金属Ｎａ供給部
３３−１ 第１の金属Ｎａ貯留部
３３−２ 第２の金属Ｎａ貯留部
３３ａ 供給孔
３４−１ 第１のエンジンバルブ収容部
３４−２ 第２のエンジンバルブ収容部
３５ 不活性ガス
３６ 不活性ガス供給手段
３７ 不活性ガス貯蔵タンク
４１ 押出し部材
４２ 金属Ｎａ押出し管
４３ 検知装置（検知手段）
４３−１ 第１の検知装置（検知手段）
４３−２ 第２の検知装置（検知手段）
４４ 切断手段
４４−１ 第１の切断手段
４４−２ 第２の切断手段
Ｌ１１〜Ｌ１４ 不活性ガス供給ライン

Claims (8)

1. バルブかさ部とバルブ軸部とバルブ軸先端部とを有し、少なくとも前記バルブかさ部と前記バルブ軸部とを中空とするエンジンバルブの内部に金属ナトリウムを有する金属ナトリウム含有エンジンバルブの製造方法であって、
   前記エンジンバルブ内に粒子状の金属ナトリウム、棒状の金属ナトリウムのいずれか一方または両方を少なくとも前記バルブかさ部の内部に充填する第１の金属ナトリウム充填工程と、
   前記棒状の金属ナトリウムを前記バルブ軸部の内部に供給する第２の金属ナトリウム充填工程と、
   を有することを特徴とする金属ナトリウム含有エンジンバルブの製造方法。
2. 請求項１において、
   前記第１の金属ナトリウム充填工程と前記第２の金属ナトリウム充填工程との間に、前記エンジンバルブを加熱融解手段により加熱し、前記バルブかさ部の内部に供給した金属ナトリウムを溶解する加熱溶解工程を有することを特徴とする金属ナトリウム含有エンジンバルブの製造方法。
3. 請求項１または２において、
   前記第１の金属ナトリウム充填工程の前に、前記金属ナトリウムの表面に予めチタンを付着させておくか、前記金属ナトリウムを灯油の中に予め浸漬させておくことを特徴とする金属ナトリウム含有エンジンバルブの製造方法。
4. バルブかさ部とバルブ軸部とバルブ軸先端部とを有し、少なくとも前記バルブかさ部と前記バルブ軸部とを中空とするエンジンバルブの内部に金属ナトリウムを有する金属ナトリウム含有エンジンバルブを製造する金属ナトリウム供給装置であり、
   前記エンジンバルブ内に粒子状の金属ナトリウム、棒状の金属ナトリウムのいずれか一方または両方を供給する第１の金属ナトリウム供給部と、
   前記棒状の金属ナトリウムを前記バルブ軸部の内部に供給する第２の金属ナトリウム供給部とを有し、
   前記第１の金属ナトリウム供給部は、前記エンジンバルブ内に粒子状の金属ナトリウムを貯蔵する第１の金属ナトリウム貯留部と、前記エンジンバルブの一部を収容する第１のエンジンバルブ収容部とを有し、
   前記第２の金属ナトリウム供給部は、前記棒状の金属ナトリウムを前記バルブ軸部の内部に貯蔵する第２の金属ナトリウム貯留部と、前記エンジンバルブの一部を収容する第２のエンジンバルブ収容部と、
   を有することを特徴とする金属ナトリウム供給装置。
5. 請求項４において、
   前記エンジンバルブ収容部に設けられ、前記エンジンバルブ収容部内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段を有することを特徴とする金属ナトリウム供給装置。
6. 請求項４または５において、
   前記不活性ガス供給手段は、更に前記エンジンバルブ内に不活性ガスを供給することを特徴とする金属ナトリウム供給装置。
7. 請求項４から６のいずれか１つにおいて、
   第１の金属ナトリウム貯留部と第２の金属ナトリウム貯留部との何れか一方または両方に設けられ、第１の金属ナトリウム貯留部と第２の金属ナトリウム貯留部との何れか一方または両方から排出される金属ナトリウムの長さを検知するための検知手段と、
   第１の金属ナトリウム貯留部と第２の金属ナトリウム貯留部との何れか一方または両方から排出される金属ナトリウムを切断する切断手段と、
   を有することを特徴とする金属ナトリウム供給装置。
8. 請求項４から７のいずれか１つにおいて、
   前記金属ナトリウムの表面に予めチタンを付着させるか、前記金属ナトリウムを灯油の中に予め浸漬させておくことを特徴とする金属ナトリウム供給装置。

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