JP2670529B2 - 中空エンジンバルブヘの金属ナトリウム注入方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、中空エンジンバルブへ金属ナトリウムを注
入する方法及びその装置に関する。

〔従来の技術〕

自動車等の内燃機関用の吸排気弁として、内部を中空
とし、そこに冷却媒体として金属ナトリウムを封入して
おくことにより、弁頭部から弁軸部への熱伝達効率を高
め、弁頭部の冷却効果を向上するとともに、軽量化を図
った金属ナトリウム封入型の中空エンジンバルブが知ら
れている（例えば特開昭58−185917号公報参照）。

このような中空エンジンバルブに、冷却媒体としての
金属ナトリウムを注入する従来の方法及び装置として
は、例えば第２図乃至第４図に示すようなものがある。

この従来の技術は、第２図に示すシリンダ（ａ）内
に、固体金属ナトリウム（ｂ）を充填した後、シリンダ
（ａ）の上端よりプレスロッド（ｃ）を押し込むことに
より、固体金属ナトリウム（ｂ）を圧縮して、シリンダ
（ａ）の下部に設けたノズル（ｄ）より押し出し、第４
図に示す中空エンジンバルブ（ｅ）の中空部（５）の内
径より小径の金属ナトリウムの棒状体（ｇ）を成形す
る。

次に、第３図に示すように、この棒状体（ｇ）を、中
空エンジンバルブ（ｅ）の中空部（ｆ）の長さに基づい
て定めた適当な長さ、例えば中空部（ｆ）の長さの約３
分の２の長さ（ｌ）となるように、カッター（ｈ）によ
り順次切断する。

次いで、この長さ（ｌ）とした金属ナトリウムの棒状
体（ｇ）を、第４図に示すように、ピンセット等の把持
手段（ｉ）により把持して、中空エンジンバルブ（ｅ）
の軸端の開口部より、中空部（ｆ）内に挿入する。

しかる後、中空エンジンバルブ（ｅ）の軸端の開口部
を、適宜の閉塞体（図示略）をもって閉塞し、金属ナト
リウムの棒状体（ｇ）を中空部（ｆ）内に密封する。

このようにして形成された中空エンジンバルブ（ｅ）
は、エンジンの作動時の熱により、金属ナトリウムの棒
状体（ｇ）が溶融され、かつこれがエンジンバルブ作動
時の振動により、中空部（ｆ）内において躍動させら
れ、中空エンジンバルブ（ｅ）の弁頭部（ｊ）の熱を、
弁軸部（ｋ）へ迅速に伝達し、かつ弁軸部（ｋ）から弁
軸ガイド（図示略）を通して放散させることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のような従来の方法及び装置によると、固体金属
ナトリウム（ｂ）をシリンダ（ａ）内に充填するまで、
及び棒状体（ｇ）とした金属ナトリウムを中空エンジン
バルブ（ｅ）の中空部（ｆ）内に挿入するまでの間に、
金属ナトリウムの表面に、空気中に含まれる酸素や水分
と反応して生成された酸化ナトリウム、水酸化ナトリウ
ム、水素化ナトリウム等の変質層が形成され、この変質
層が除去されることなく、そのまま中空エンジンバルブ
（ｅ）の中空部（ｆ）内に挿入されるおそれがある。

この変質層の生成物質は、エンジンバルブの作動温度
（約100℃〜800℃）において、固体であったり、熱伝達
の悪い物質であったり、又は熱によって分解され、中空
部（ｆ）の内圧を上昇する性質を有するものであったり
する。

その結果、これらの生成物質により、封入された金属
ナトリウムの弁作動時の流動が妨げられて、弁頭部から
弁軸部への熱の速やかな移動が阻害されたり、中空部
（ｆ）の内圧が異常に上昇して、中空エンジンバルブ
（ｅ）の肉薄部が破裂し、そこから金属ナトリウムが噴
出する等のおそれがある。

また、金属ナトリウムの棒状体（ｇ）をカッター
（ｈ）により切断する際に、棒状体（ｇ）が折れ曲がっ
たり、切断部分が変形したりし、中空エンジンバルブ
（ｅ）の中空部（ｆ）へ棒状体（ｇ）を円滑に挿入でき
なかったり、挿入不能となる等のおそれがある。

本発明は、従来の技術が有する上記のような問題点を
解決した中空エンジンバルブへの金属ナトリウム注入方
法及びその装置を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明の中空エンジンバル
ブへの金属ナトリウム注入方法は、容器内に固体金属ナ
トリウムを入れた後、前記容器を密閉し、かつ内部に不
活性ガス又は窒素ガスを充填して、容器内を適宜の圧力
に維持し、次いで容器内の固体金属ナトリウムを加熱す
ることにより溶融させた後、容器内の溶融した金属ナト
リウムを、容器の下部に接続したノズルより、中空エン
ジンバルブ内へ注入することを特徴としている。

また、本発明の中空エンジンバルブへの金属ナトリウ
ム注入装置は、開閉可能な密閉蓋を備える容器と、該容
器内に不活性ガス又は窒素ガスを供給するガス供給手段
と、前記容器のまわりに配設され、かつ容器を通してそ
の内部の金属ナトリウムを溶融温度以上に加熱する加熱
手段と、前記容器の下部に、接続管を介して接続され、
かつ容器内の溶融した金属ナトリウムを中空エンジンバ
ルブに注入するノズルと、前記接続管に設けられた開閉
弁とを備えることを特徴としている。

〔作用〕

本発明の方法及び装置によると、固体金属ナトリウム
は、容器内において、不活性ガス又は窒素ガスの雰囲気
下で加熱されることにより溶融し、このとき固体金属ナ
トリウムの表面等に生成されていた変質層は溶融金属ナ
トリウムの液面上に浮上する。

この状態で、容器の下部に接続されたノズルより、容
器内の溶融金属ナトリウムを中空エンジンバルブに注入
すると、液面上に浮上した変質層は中空エンジンバルブ
内に注入されることはない。

〔実 施 例〕

第１図は、本発明の中空エンジンバルブへの金属ナト
リウム注入装置の一実施例を示す。

（１）は、断熱材料よりなる支持筒で、その内側に
は、シーズヒータ等の加熱手段（２）を埋設した熱伝導
率のよい材料よりなる加熱筒（３）が設けられている。

加熱筒（３）の上部には、上端開口部を密閉蓋（４）
をもって開閉しうるようにした有底筒状の容器（５）が
設けられている。密閉蓋（４）は、ボルト（６）を締付
けることにより、容器（５）の上端開口部を密閉しうる
ようになっている。

密閉蓋（４）には、リリーフ弁（７）及び圧力計
（８）を備えるガス管（９）の一端が、容器（５）内に
連通するように貫設され、ガス管（９）の他端は、不活
性ガス又は窒素ガス等のガスボンベ（図示略）に接続さ
れている。リリーフ弁（７）、圧力計（８）、ガス管
（９）及びガスボンベ等により、ガス供給手段（10）が
形成されている。

容器（５）の底部はロート状をなし、その適所には熱
電対等よりなる温度センサ（11）が設けられている。

容器（５）の下端中央には、電磁弁とした開閉弁（1
2）を備える接続管（13）が接続され、接続管（13）の
下端には、継手（14）を介して、下向きのノズル（15）
が接続されている。

支持筒（１）の下方には、内部に中空部（16）を有
し、この中空部（16）が軸端側に開口するようにした半
製品である中空エンジンバルブ（以下中空弁という）
（17）を載置して昇降するようにしたワーク保持台（1
8）が設けられている。

（19）は、温度センサ（11）の作動に基づいて、加熱
手段（２）の作動を制御するとともに、開閉弁（12）の
開閉時期を制御する制御装置である。

次に、上記装置を用いて、本発明の中空エンジンバル
ブへの金属ナトリウム注入方法を実施する際の要領につ
いて説明する。

まず、ボルト（６）を外して、密閉蓋（４）を開いた
後、容器（５）内に固体金属ナトリウム（図示略）を、
容器（５）の上部に若干の空間が残る程度に入れる。

次に、容器（５）の上端開口部を密閉蓋（４）により
閉塞して、ボルト（６）を締付けた後、リリーフ弁
（７）を開いて、不活性ガス又は窒素ガスを、ガス管
（９）を介して容器（５）内に充填する。このときの容
器（５）内のガス圧は、例えば２〜4kg/cm²程度に維持
するのがよい。

次に加熱手段（２）に通電してこれを作動させ、容器
（５）内を、金属ナトリウムの溶融温度以上である例え
ば100℃〜120℃程度まで昇温し、かつその温度に維持す
る。

すると、固体金属ナトリウムは溶融して、溶融金属ナ
トリウム（20）となる。このとき、固体金属ナトリウム
の表面等に生成されていた酸化ナトリウム、水酸化ナト
リウム、水素化ナトリウム等の変質層は、溶融金属ナト
リウム（20）の液面上に浮上する。

この状態で、ワーク保持台（18）上に中空弁（17）を
載置し、かつノズル（15）が中空弁（17）の中空部（1
6）の開口部に所要量進入するまで上昇させた後、開閉
弁（12）を予め定めた時間だけ開くと、溶融金属ナトリ
ウム（20）は一定量だけ、ノズル（15）より中空弁（1
7）の中空部（16）内に注入される。

その後、速やかに、ワーク保持台（18）を下降し、中
空弁（17）を次工程に搬送した後、そこで中空弁（17）
の軸端を適宜の手段で閉塞し、溶融金属ナトリウム（2
0）を中空部（16）内に密封する。

次に、新たな中空弁（17）をワーク保持台（18）上に
載置して上昇し、以下上記と同様に開閉弁（12）を一定
時間開くことにより、溶融金属ナトリウム（20）をノズ
ル（15）より中空弁（17）の中空部（16）に注入する作
業をくり返す。

なお、ノズル（15）及び中空弁（17）のまわりの雰囲
気を不活性ガス又は窒素ガスとしておき、この雰囲気下
で溶融金属ナトリウム（20）の注入作業を行なうととも
に、次工程における中空弁（17）の軸端の閉塞作業を
も、不活性ガス又は窒素ガス雰囲気下で行なうのがよ
い。

このような方法及び装置により、中空弁（17）の中空
部（16）に溶融金属ナトリウム（20）を注入して密封す
ると、容器（５）内の溶融金属ナトリウム（20）の液面
上に浮上した変質層が中空弁（17）内に注入されること
はない。

〔発明の効果〕

本発明の方法及び装置によると、金属ナトリウムを中
空エンジンバルブに注入するまでに金属ナトリウムの表
面に生成された変質層が、中空エンジンバルブ内に注入
されるおそれを著しく減少することができるとともに、
注入作業を迅速に、効率よく行なうことができ、しかも
作業の自動化が容易である等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の装置の一実施例の縦断正面図、 第２図は、従来の方法に用いる固体金属ナトリウム押出
し装置の縦断正面図、 第３図は、従来の方法における金属ナトリウムの棒状体
の切断時の情況を示す正面図、 第４図は、同じく金属ナトリウムの棒状体を中空エンジ
ンバルブの中空部に挿入するときの情況を示す正面図で
ある。 （１）支持筒、（２）加熱手段 （３）加熱筒、（４）密閉蓋 （５）容器、（６）ボルト （７）リリーフ弁、（８）圧力計 （９）ガス管、（10）ガス供給手段 （11）温度センサ、（12）開閉弁 （13）接続管、（14）継手 （15）ノズル、（16）中空部 （17）中空エンジンバルブ（中空弁） （18）ワーク保持台、（19）制御装置 （20）溶融金属ナトリウム

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】容器内に固体金属ナトリウムを入れた後、
   前記容器を密閉し、かつ内部に不活性ガス又は窒素ガス
   を充填して、容器内を適宜の圧力に維持し、次いで容器
   内の固体金属ナトリウムを加熱することにより溶融させ
   た後、容器内の溶融した金属ナトリウムを、容器の下部
   に接続したノズルより、中空エンジンバルブ内へ注入す
   ることを特徴とする中空エンジンバルブへの金属ナトリ
   ウム注入方法。
2. 【請求項２】開閉可能な密閉蓋を備える容器と、 該容器内に不活性ガス又は窒素ガスを供給するガス供給
   手段と、 前記容器のまわりに配設され、かつ容器を通してその内
   部の金属ナトリウムを溶融温度以上に加熱する加熱手段
   と、 前記容器の下部に、接続管を介して接続され、かつ容器
   内の溶融した金属ナトリウムを中空エンジンバルブに注
   入するノズルと、 前記接続管に設けた開閉弁 とを備えることを特徴とする中空エンジンバルブへの金
   属ナトリウム注入装置。