JPH0447106A - バルブ - Google Patents

バルブ

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Publication number
JPH0447106A
JPH0447106A JP15631690A JP15631690A JPH0447106A JP H0447106 A JPH0447106 A JP H0447106A JP 15631690 A JP15631690 A JP 15631690A JP 15631690 A JP15631690 A JP 15631690A JP H0447106 A JPH0447106 A JP H0447106A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
valve
coolant
thermal conductivity
melting point
valve stem
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP15631690A
Other languages
English (en)
Inventor
Makoto Kano
眞 加納
Atsushi Ehira
淳 江平
Hiroaki Nakayama
中山 宏明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Mitsubishi Materials Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd, Mitsubishi Materials Corp filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP15631690A priority Critical patent/JPH0447106A/ja
Publication of JPH0447106A publication Critical patent/JPH0447106A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/12Cooling of valves
    • F01L3/14Cooling of valves by means of a liquid or solid coolant, e.g. sodium, in a closed chamber in a valve

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sliding Valves (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の目的】
(産業上の利用分野) この発明は、冷却性能に優れたバルブに関するものであ
る。 (従来の技術) 従来1例えば自動・l(用エンジンに使用される吸気バ
ルブおよび排気バルブにおいて、その作動温度は、通常
の場合、吸気バルブで300〜450℃、排気バルブで
400〜800℃となっており、作動温度がより高くな
る排気バルブの冷却は弁座を通じて金属接触により行な
われる([新編自動工学便覧く第4編〉 昭和58年9
月30日初版発行の第1−3頁)。 そこで、とくに排気バルブの冷却性能をより向上させて
バルブ傘部表面の最高温度を低下させるために、バルブ
ステム部に冷却材として金属ナトリウムを封入したバル
ブも開発されていた。 第1図はバルブステム部に冷却材を封入したバルブの一
構造を例示するものであって、図に示すバルブ1は、バ
ルブ傘部1aとバルブステム部1bをそなえ、バルブス
テム部1bに中空部分ICを設けると共に、前記中空部
分ICに金属ナトリウムよりなる冷却材2を封入した構
造をなすものである。 このような構造をなすバルブ1を製作するに際しては、
オーステナイト系耐熱鋼の棒材を熱間鍛造したバルブ粗
材のバルブステム部1bに、ドリル孔をあけることによ
って中空部分ICを形成し、この中空部分1cの中に冷
却材2として金属ナトリウムの棒材を入れた後、軸端部
材1dを摩擦圧接により接合部Fを介して接合すること
によって中空部分1Cを塞ぎ、所定の熱処理および機械
加工を施すことによりバルブステム部1bの中に金属ナ
トリウムよりなる冷却材2を封入したバルブ1が得られ
るようにしていた。 (発明が解決しようとする課8) しかしながら、このような従来のバルブ1にあっては、
冷却材2として金属ナトリウムを使用していたため、バ
ルブ1の冷却性能は良好であるものの、バルブ1の製作
時に金属ナトリウムと水分や空気とが反応して発火した
り、水酸化ナトリウムといった強アルカリが生成される
危険性があるという問題点があり、このような問題点を
解決することがH題となっていた。 (発明の目的) この発明は、このような従来の課題にかんがみてなされ
たもので、冷却性能に優れていると共に、冷却材として
金属ナトリウムを用いた場合のようなバルブ製作時にお
ける発火や強アルカリによる危険性がない製造性にもす
ぐれたバルブを提供することを目的としている。
【発明の構成】
(課題を解決するための手段) この発明は、バルブ傘部とバルブステム部をそなえたバ
ルブにおいて、前記バルブステム部に中空部分を設ける
と共に、前記中空部分にアルカリ金属(元素周期表第1
a族)を除く低融点かつ高熱伝導度の金属(合金を含む
)よりなる冷却材を封入した構成としたことを特徴とし
ており、実施態様において前記冷却材が、融点=500
℃以下、溶融時の熱伝導度:0.lca文/ c m・
deg以上、密度:5.0g70m3以下の共晶合金で
ある構成としたことを特徴としており、このようなバル
ブの構成を前述した従来の課題を解決するための手段と
している。 この発明に係わるバルブは、上記したように、バルブス
テム部に中空部分を設けると共に、前記中空部分にアル
カリ金属(元素周期表第1a族)を除く低融点かつ高熱
伝導性の金属(合金を含む)よりなる冷却材を封入した
構成としているが、この場合、アルカリ金属を除くこと
としたのは、先に述べたように、バルブの製作時にアル
カリ金属と水分や空気とが反応して発火したり、水酸化
物といった強アルカリが生成されたりして。 火傷や薬傷の危険性が生ずるため好ましくないことによ
る。 そして、このようなアルカリ金属を除く低融点かつ高熱
伝導性の金属(合金を含む)よりなる冷却材を用いたこ
ととしたのは、冷却材の融点が高すぎるとこの冷却材が
バルブ作動時に溶融しにくくなり、冷却材の円滑なシェ
ーキングが阻害されたり、融解熱によって高温部から熱
を奪う際の効率が著しく低下したりするので好ましくな
く、バルブの作動温度を考慮すると冷却材の融点は50
0℃以下のものとすることがとくに望ましい。 また、冷却材の熱伝導度が高くないときには十分な冷却
作用が得られなくなるので、高熱伝導度のものとするこ
とが必要であり、バルブの冷却性能を向上させるために
冷却材の溶融時の熱伝導度は0.1ca交/ c m・
deg以上のものとすることがとくに望ましい、この理
由は、熱伝導度が、0.1caJl/cm@deg未満
では、バルブ素材の熱伝導との差がなくなり、バルブの
冷却効果が認められなくなるためである。 さらに、冷却材の密度については、バルブ素材の密度よ
りも小さくなければ、バルブの慣性重量が増加するため
、バルブ運動を阻害することとなるので、バルブの慣性
重量を低減させるには冷却材の密度は低い方が望ましく
、5.0g/Cm’以下のものとすることがとくに望ま
しい。 さらにまた、この発明に係わるバルブでは、バルブステ
ム部に中空部分を設けているが、この場合、バルブステ
ム部にのみ中空部分を設けるという限定的な解釈がなさ
れるべきでなく、中空部分がバルブ傘部にまで及んでい
るものも包含される。 (発明の作用) この発明に係わるバルブは、上述した構成を有している
ものであるから、バルブの冷却性能が向上したものとな
り、冷却材としてはアルカリ金属を除く低融点かつ高熱
伝導度の金属(合金を含む)よりなるものを用いている
ので、従来のアルカリ金属を用いた場合のようなバルブ
製作時に水分や空気と反応して発火したり、強アルカリ
が生成されたりして、火傷や薬傷の危険性が生じること
がなくなり、バルブ製作の際の安全性も著しく向上した
ものになる。 (実施例) この発明に係わるバルブは、第1図に例示したものと同
じものにすることが可能であるが、その他必要に応じて
適宜変更できることはいうまでもないところである。 第1図に示すバルブ1は、すでに説明したように、バル
ブ傘部1aとバルブステム部1bをそなえ、バルブステ
ム部1bに中空部分ICを設けると共に、前記中空部分
ICにアルカリ金属を除く低融点かつ高熱伝導度の金属
(合金を含む)よりなる冷却材2を封入した構造をなす
ものである。 この実施例において、上記構造のバルブ1を製作するに
あたっては、オーステナイト系耐熱鋼であるJIS  
5UH36の棒材を熱間鍛造したバルブ粗材のバルブス
テム部1bに、直径3mm。 長さ50mmのドリル孔をあけることによって中空部分
ICを形成し、この中空部分ICの中に冷却材2として
第1表の実施例1,2.3に示す共晶合金塊を大気中で
装入した後、所定の位置でバルブ軸端部材1dを摩擦圧
接することにより、接合部Fを介して接合して中空部分
ICを塞ぎ、中空部分ICの中に冷却材2を封入したバ
ルブ1が得られる。ここで、前記所定の位置とは、エン
ジン稼動時の最高排気温度にバルブ1がさらされた時に
、各々の冷却材2の融点を超えるバルブステム部位置を
示す。 また、比較のために、バルブ1の中空部分ICに、冷却
材2として金属ナトリウムを封入した比較例1のバルブ
と、バルブステム部1bが中実であって冷却材を封入し
ない比較例2のバルブとを用意した。 次いで、この発明の実施例1,2.3による3種のバル
ブと、従来の金属ナトリウムを封入した比較例1のバル
ブと、バルブステム部が中実の比較例2のバルブとを2
000cc、DOHCエンジンの排気側に排気バルブと
して各々組込み、エンジン最高回転数、全開(6500
rpmX4/4.排気温度=935℃)で1時間運転し
て、各バルブ傘部表面1eの最高温度を測足した。 この結果を第1表にまとめて示す。 この結果、この発明の実施例1,2.3におけるバルブ
の冷却効果は、従来の金属ナトリウムを封入した比較例
1のバルブに比べて若干減少するものの、比較例2の中
実バルブに比べれば著しい冷却効果が認められた。 そして、実施例2のごとく冷却材としてMg30原子%
AMを封入したバルブでは、冷却材の密度が2.05g
/cm3であって、実施例1の冷却材であるMg−30
原子%Geの密度4.01 g/cm3.および実施例
3の冷却材であるMg−26i子%Znv)密度4.4
4g/Cm’に比べて半分近くも軽量であるため、バル
ブ運動へのはね返りが小さいものとなるという好結果が
得られた。
【発明の効果】
この発明に係わるバルブでは、バルブステム部に中空部
分を設けると共に、前記中空部分に金属ナトリウム等の
アルカリ金属を除く低融点かつ高熱伝導度の金属(合金
を含む)よりなる冷却材を封入した構成としたから、バ
ルブの冷却性能に優れていると共に、/ヘルプの製作時
に水分や空気との反応による発火や強アルカリによる火
傷や薬傷の危険性がなくなり、バルブの製造性も向上し
たものになるという著しく優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明が適用されるバルブの構造を例示する
概略説明図である。 1・・・バルブ、1a・・・バルブ傘部、1b・・・バ
ルブステム部、IC・・・中空部分、2・・・冷却材。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)バルブ傘部とバルブステム部をそなえたバルブに
    おいて、前記バルブステム部に中空部分を設けると共に
    、前記中空部分にアルカリ金属を除く低融点かつ高熱伝
    導度の金属よりなる冷却材を封入したことを特徴とする
    バルブ。
  2. (2)冷却材が、融点:500℃以下、溶融時の熱伝導
    度:0.1cal/cm・deg以上、密度:5.0g
    /cm^3以下の共晶合金である請求項第1項に記載の
    バルブ。
JP15631690A 1990-06-14 1990-06-14 バルブ Pending JPH0447106A (ja)

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