JPH0117605Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、デイーゼル機関や火花点火式内燃機
関などのような内燃機関に用いられる排気弁装置
に関する。

典型的な先行技術は、第１図に示されている内
燃機のシリンダヘツド１には、排気弁２が設けら
れる。この排気弁２は、傘部３と弁軸４とを含
む。排気弁２の頂部５は、ピストンと同期して作
動するカム機構によつて、ばね６に抗して第１図
の下方に変位され、これによつて傘部３は燃焼室
内に入り込み、弁箱７に形成された弁座８の内周
面と傘部３に形成されたシール面９とが離間して
閉弁状態となる。弁箱７には弁軸４を案内するブ
ツシユ１０が固定される。弁箱７には、冷却液が
通過する冷却液通路１１，１２が形成されてい
る。

排気弁２には、傘部３から弁軸４に亘つて空間
１３が形成されている。この空間１３の一部に
は、作動液１４が封入されている。作動液１４
は、内燃機関の運転中に気体となることができ
る。傘部３において作動液８が加熱されて気化
し、弁軸４内を上昇して凝縮し、この凝縮した作
動液は空間１３の内壁に沿つて下降する。このよ
うにして作動液の潜熱を利用して、排気弁２が冷
却される。そのため、弁座８とシール面９の寿命
が保たされると共に低質重油に含まれているバナ
ジウムによつて侵食される、いわゆるバナジウム
アタツク現象が防がれる。

弁箱７およびブツシユ１０が、前述の空間１３
および作動液１４による冷却構造を有しない在来
の他の排気弁のために設計されたものであるとき
には、弁軸４を冷却する長さｈが短かすぎ、また
ブツシユ１０の内周面と冷却液通路１１との間の
距離ｄが大きすぎ、さらにまた冷却液通路１１，
１２を流過する冷却液の速度が比較的小さいこと
によつて弁軸４の内周面からの放熱量が不充分で
ある。したがつて第１図に示される構成を有する
排気弁２を用いたとき、作動液１４の蒸気温度が
上がりすぎるなどの不具合が生じ易く、排気弁２
の温度を低く保つことができないことが生じる。

本考案の目的は、排気弁の冷却を充分に行うこ
とができるようにした内燃機関の排気弁装置を提
供することである。

本考案は、傘部３１から上方に延びる弁軸３２
を有する弁体３０の前記弁軸３２をブツシユ３３
によつて案内するように構成した内燃機関の排気
弁装置において、 傘部３１に下方になるにつれて拡つた第１空間
３７を形成し、 軸部３２には、第１空間３７に連なり、ブツシ
ユ３３によつて案内される部分にわたつて延びる
第２空間３８を形成し、 第１空間３７の底部に、傘部３１で蒸発し、軸
部３２で凝縮する作動液３９を封入し、 第１空間３７と第２空間３８にわたつて仕切り
壁４０を挿入し、 この仕切り壁４０は、 第１空間３７の作動液３９の液面より上方で、
ラツパ状に拡いた拡開部４１と、 第２空間３８内で、ブツシユ３３の下端部付近
にまで延びる筒部４２とを有し、 拡開部４１と筒部４２とには、第１および第２
空間３７，３８の内周面に当接して固定される取
付部４３，４４が半径方向外方に突出して形成さ
れ、こうして仕切り壁４０の外周面と第１および
第２空間３７，３８の内周面との間に間隔δを形
成し、 この仕切り壁４０には、その長手方向に沿つて
延びる切欠き４５が形成され、これによつて仕切
り壁４０の半径方向に拡がる弾発力を発生させ、 ブツシユ３３には、冷却液が通過する冷却液通
路５２を形成し、 このブツシユ３３は、弁箱２２に形成される排
気ガス通路に突出しないようにして、弁箱２２に
取付けられることを特徴とする内燃機関の排気弁
装置である。

第２図は、本考案の一実施例の断面図である。
デイーゼル機関または火花点火式内燃機関などの
シリンダーヘツド２１には弁箱２２が固定され
る。この弁箱２２には、冷却液が通過する冷却液
通路２３，２４，２５，２６，２７，２８が形成
される。冷却液通路２３，２４は約半周にわたつ
て形成されている。冷却液通路２５，２６は約半
周にわたつて形成されている。また同様にして、
冷却液通路２７，２８は、約半周にわたつて形成
されている。冷却液は、冷却液通路２４，２６，
２８をこの順序で経て、さらに冷却液通路２７，
２５，２３にこの順序で流れる。

排気弁３０は、基本的には傘部３１と弁軸３２
とを含み、弁軸３２は弁箱２２に固定されたブツ
シユ３３によつて上下に案内される。排気弁３０
の頂部６３はピストンに同期して作動するカム機
構によつて、ばね３４のばね力に抗して第２図の
下方に変位される。これによつて弁箱２２に形成
されている弁座３５の内周面から傘部３１のシー
ル面３６が離間し、開弁状態となることができ
る。

傘部３１および弁軸３２には、空間３７，３８
が形成される。空間３７には、少くとも内燃機関
の運転中にその一部が気体となる冷却用の作動液
３９が封入されている。空間３７，３８の作動液
３９が封入されている部分以外の残余の部分は、
高真空である。空間３７，３８に亘つて仕切り壁
４０が固定される。

第３図は、仕切り壁４０の斜視図である。この
仕切り壁４０は、銅などの金属から成り、空間３
７でラツパ状に閑いた拡開部４１と、空間３８内
で延びる筒部４２とから成る。拡開部４１には、
取付部４３が半径方向外方に突出して周方向に間
隔をあけて形成される。また同様にして筒部４２
の端部には、取付部４４が半径方向外方に突出し
て形成される。この仕切り壁４０には、その長手
方向（第３図の上下方向）に沿つて延びる切欠き
４５が形成されており、これによつて仕切り壁４
０は半径方向外方に広がる弾発力を有し、取付片
４３，４４は空間３７，３８の内周面に当接す
る。取付片４３，４４が空間３７，３８の内周面
に当接した状態では、仕切り壁４０の外周面と空
間３７，３８の内周面との間に、間隔αが形成さ
れる。この間隔αは、空間３８の上部で凝縮した
作動液が空間３７，３８の内周面に沿つて流下す
ることを許容するに充分な大きさに選ばれ、しか
も傘部３１において発生する作動液３９の蒸気が
間隔αの空間部分にほとんど入り込まずに、凝縮
液の流下が円滑に行なわれる値に定められる。仕
切り壁４０の拡開部４１の下部４１ａは、貯留し
ている作動液３９の液面の上方に配置される。

傘部３１に形成される空間３７は、下方になる
につれて拡つている。軸部３２に形成される空間
３８は、前記空間３７に連なり、ブツシユ３３に
よつて案内される部分にわたつて延びる。仕切り
壁４０の筒部４２は、空間３８内で、第２図に明
らかなようにブツシユ３３の下端部付近にまで延
びる。

傘部３１において作動液３９は気化しその蒸気
は仕切り壁４０の内部空間を経て、弁軸３２内を
上昇する。この上昇した蒸気はブツシユ３３の冷
却液通路５２が形成されている領域で冷却されて
凝縮する。その凝縮液は、空間３８の内周面を経
て、仕切り壁４０の外周面と空間３７，３８の内
周面との間の間隔αを有する空間を経て傘部３１
の弁底側に流下する。したがつて作動液の気化し
た高速度の蒸気流によつて凝縮液の還流が妨げら
れることがない。そのため蒸気流によつて還流液
が同伴されてその還流がさまたげられることがな
く熱輸送能力が低下せず、そのため排気弁３０の
温度上昇が抑制される。

第４図を参照して、排気弁３０の製造工程を説
明する。傘部３１の弁底４６には、第４図１のよ
うに開口４７が形成されている。弁軸３２は、弁
軸本体３２ａと、その遊端部に固定されるキヤツ
プ３２ｂとから成る。開口４７から仕切り壁４０
を挿入し、取付片４３を空間３７の内周面に溶接
して固定する。

そこで第４図２で示されるように開口４７を端
板４８によつて気密に溶接する。弁軸本体３２ａ
の端部には、栓体４９を挿入し、この栓体４９の
外周と空間３８の内周面とを気密に溶接する。栓
体４９には、処理管５０が気密に溶接して固定さ
れている。この処理管５０は、空間３８に連通す
る。そこで処理管５０から空間３７，３８内に作
動液３９を導入する。その後、空間３７，３８の
作動液３９が貯留している部分以外の残余の部分
を真空にし、処理管５０を気密に封止する。最後
に弁軸本体３２ａにキヤツプ３２ｂを溶接して固
定する。なお、便宜のために、第２図では端板４
８の個別的な図示が省かれている。

ブツシユ３３には、冷却液が通過する冷却液通
路５２が形成されている。この冷却液通路５２に
は、水または油などの冷却液が通過される。これ
によつて、弁箱２２に形成された冷却液通路２
５，２６の弁軸３２の長手方向に沿う長さを充分
に長く形成することができないときでも、熱抵抗
を小さくすることができ、弁軸３２からの熱放散
を良好にすることができる。冷却液通路５２に供
給される冷却液の流速を向上することによつて、
また流れの乱れを生じるような形状に流路５２を
形成することによつて、その流路５２を通過する
冷却液による冷却効果を向上することができる。
ブツシユ３３は、管体を２重管状に組合せて構成
することもでき、そのようにすれば製作が容易で
ある。

冷却液通路５２は、第５図に示されるように周
方向に分けられており、一方の冷却液通路５２ａ
の端部から通路５３を経て冷却液を供給し、この
冷却液通路５２ａを経た冷却液は、連通路５４か
らもう１つの冷却液通路５２ｂの端部に入り、こ
の冷却液通路５２ｂの他端部から流路５５を経て
排出されるようにすることもできる。冷却液通路
５２に供給される冷却液は、弁箱２２やシリンダ
などの冷却水の系統からの冷却液を供給するよう
にしてもよく、あるいはまた別途に準備したポン
プによつて低温の冷却液を供給して冷却能力を向
上するようにしてもよい。

以上にように本考案によれば、内燃機関の排気
弁装置において、作動液３９は、傘部３１の第１
空間３７で蒸発し、軸部３２の第２空間３８で凝
縮するようにし、仕切り壁４０の内部の空間で蒸
気流が上昇し、仕切り壁４０の外周面と第１およ
び第２空間の内周面との間の間隔δ内で、凝縮液
が流下するようにしたので、蒸気流による凝縮液
の還流が妨げられる作用を、最小限に抑えること
ができる。そのため熱輸送を充分に行うことが可
能となり、排気弁の傘部３１の冷却を充分に行う
ことができる。

特に本考案では、仕切り壁４０の拡開部４１と
筒部４２とには半径方向外方に突出した取付部４
３，４４が形成されており、これによつて仕切り
壁４０の外周面と第１および第２空間３７，３８
の内周面との間の間隔δを確実に形成することが
できる。このことは特に、上下の振動が激しい排
気弁の弁体３０においては重要である。

さらにまた本考案では、仕切り壁４０には、そ
の長手方向に沿つて延びる切欠き４５が形成され
これによつて仕切り壁４０の半径方向に拡がる弾
発力を発生させるようにしたので、前記取付部４
３，４４が第１および第２空間３７，３８の内周
面にぴつたりと当接することができ、仕切り壁４
０が弁体３０に確実に固定される。

また本考案では、仕切り壁４０の筒部４２は、
第２空間３８内でブツシユ３３の下端部付近にま
で延び、したがつてこの第２空間３８内で筒部４
２はブツシユ３３の位置で冷却されることができ
る。したがつて仕切り壁４０の内部の蒸気流は、
ブツシユ３３の位置で確実に凝縮することができ
る。こうして熱輸送を効率よく行うことができ
る。

また本考案では、ブツシユ３３に、冷却液が通
過する冷却液通路５２を設けて、ブツシユ３３を
冷却するようにしたので、排気弁３０の傘部３６
からの熱を円滑にブツシユ３３に伝達して充分な
冷却を行うことができる。

このブツシユ３３の冷却液通路５２に通過させ
る冷却液の温度および流量などを制御することに
よつて、そのブツシユ３３の温度を、たとえば約
200℃程度に保つことができる。これによつて排
気ガスまたは潤滑油に含まれているいおう分のガ
スが、露点付近となつて硫酸を生じて、いわゆる
低温腐食を生じることが防がれる。

特に本考案では、ブツシユ３３は、弁箱２２に
形成される排気ガス通路に突出しないようにし
て、弁箱２２に取付けられているので、そのブツ
シユが、たとえば100℃付近となつて、前述の低
温腐食を生じる温度範囲になつたとしても、その
ブツシユ３３の腐食を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は先行技術の断面図、第２図は本考案の
一実施例の断面図、第３図は仕切り壁４０の斜視
図、第４図は排気弁３０の製造工程を示す断面
図、第５図はブツシユ３３に形成される冷却液通
路５２ａ，５２ｂの斜視図である。 ３０……排気弁、３１……傘部、３２……弁
軸、３２ａ……弁軸本体、３２ｂ……キヤツプ、
４０……仕切り壁、３３……ブツシユ、５２，５
２ａ，５２ｂ……冷却液通路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 傘部３１から上方に延びる弁軸３２を有する弁
   体３０の前記弁軸３２をブツシユ３３によつて案
   内するように構成した内燃機関の排気弁装置にお
   いて、 傘部３１に下方になるにつれて拡つた第１空間
   ３７を形成し、 軸部３２には、第１空間３７に連なり、ブツシ
   ユ３３によつて案内される部分にわたつて延びる
   第２空間３８を形成し、 第１空間３７の底部に、傘部３１で蒸発し、軸
   部３２で凝縮する作動液３９を封入し、 第１空間３７と第２空間３８にわたつて仕切り
   壁４０を挿入し、 この仕切り壁４０は、 第１空間３７の作動液３９の液面より上方で、
   ラツパ状に拡いた拡開部４１と、 第２空間３８内で、ブツシユ３３の下端部付近
   にまで延びる筒部４２とを有し、 拡開部４１と筒部４２とには、第１および第２
   空間３７，３８の内周面に当接して固定される取
   付部４３，４４が半径方向外方に突出して形成さ
   れ、こうして仕切り壁４０の外周面と第１および
   第２空間３７，３８の内周面との間に間隔δを形
   成し、 この仕切り壁４０には、その長手方向に沿つて
   延びる切欠き４５が形成され、これによつて仕切
   り壁４０の半径方向に拡がる弾発力を発生させ、 ブツシユ３３には、冷却液が通過する冷却液通
   路５２を形成し、 このブツシユ３３は、弁箱２２に形成される排
   気ガス通路に突出しないようにして、弁箱２２に
   取付けられることを特徴とする内燃機関の排気弁
   装置。