WO2016174912A1 - 金属ナトリウム封入エンジンバルブの製造方法及びその装置 - Google Patents

金属ナトリウム封入エンジンバルブの製造方法及びその装置 Download PDF

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高広 苅田
泰 前田
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Fuji Hollow Valve Inc
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    • F01L3/00—Lift-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
    • F01L3/12—Cooling of valves
    • F01L3/14—Cooling of valves by means of a liquid or solid coolant, e.g. sodium, in a closed chamber in a valve
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/001—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass valves or valve housings
    • B23P15/002—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass valves or valve housings poppet valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B37/00—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00
    • F04B37/02—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for evacuating by absorption or adsorption
    • F04B37/04—Selection of specific absorption or adsorption materials
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/101—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications for local heating of metal pieces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2303/00—Manufacturing of components used in valve arrangements
    • F01L2303/01—Tools for producing, mounting or adjusting, e.g. some part of the distribution

Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing an engine valve in which metallic sodium is enclosed.
  • Such an engine valve holds the umbrella portion at a temperature at which the metallic sodium is melted, while the wire-shaped metallic sodium is introduced into the hollow portion from the opening at the upper end of the stem portion. It has been proposed that metal sodium be supplied while being liquefied in the hollow portion by being fed into the container.
  • an object of the present invention is to provide a manufacturing method and an apparatus for a metallic sodium filled engine valve that can be efficiently and continuously produced while facilitating temperature control.
  • a method for manufacturing a metallic sodium-enclosed engine valve according to the first invention includes a hollow portion having a hollow portion inside a stem portion and an umbrella portion and having an opening at an upper end of the stem portion.
  • a metal sodium-encapsulated engine valve manufacturing method in which metal sodium is sealed in the hollow portion by filling the hollow portion with metallic sodium from the opening of the stem portion of the stem portion. Inserting a rod-shaped metal sodium into the hollow portion of the hollow portion, and inserting a pressing rod from the opening into the hollow portion of the hollow valve into which the metal sodium has been inserted in the umbrella portion metallic sodium insertion step.
  • the temperature is set to a temperature at which the metal sodium is melted.
  • a melting step for melting the metallic sodium in the hollow portion by heating the portion, and a stem for cooling the stem portion of the hollow valve in which the metallic sodium is melted in the melting step to a temperature below the melting temperature for the metallic sodium A partial cooling step, and a stem sodium metal sodium insertion step of inserting rod-shaped metal sodium into the hollow portion of the hollow valve cooled in the stem cooling step.
  • the method for manufacturing a metal sodium-enclosed engine valve according to the second aspect of the invention is the first aspect of the invention, in the hollow part of the hollow valve before the metal sodium is inserted in the metal sodium insertion step for the umbrella part.
  • a getter material addition step of adding a getter material to the substrate is performed.
  • the melting step heats the umbrella part of the hollow valve by high frequency induction heating. It is characterized by.
  • the metal sodium-enclosed engine valve manufacturing apparatus for solving the above-described problem has a hollow portion inside the stem portion and the umbrella portion and has an opening at the upper end of the stem portion.
  • the temperature at which the metal sodium is melted while inserting the rod and pressing the rod-shaped metal sodium in the hollow portion By heating the umbrella part, the melting means for melting the metallic sodium in the hollow part and the stem part of the hollow valve in which the metallic sodium is melted by the melting means are cooled to below the temperature for melting the metallic sodium.
  • An apparatus for manufacturing a metal sodium-enclosed engine valve according to a fifth aspect of the present invention is the fourth aspect of the invention, wherein the metal portion is inserted into the hollow portion of the hollow valve before the metal sodium is inserted by the metal sodium insertion means for the umbrella portion. Further, a getter material adding means for adding a getter material is provided.
  • the apparatus for manufacturing a metal sodium-enclosed engine valve according to a sixth aspect of the present invention is the fourth or fifth aspect of the invention, wherein the melting means supports the hollow valve so that the umbrella portion of the hollow valve is supported.
  • a metallic sodium pressing means for moving up and down.
  • the metal sodium-enclosed engine valve manufacturing apparatus is characterized in that, in the sixth invention, the heating means is a high-frequency induction heating apparatus.
  • a rod-shaped metal sodium is inserted into the hollow portion of the hollow valve, and a pressing rod is inserted into the hollow portion of the hollow valve from the opening.
  • FIG. 1 It is a block diagram showing the schematic structure of the principal part of main embodiment of the manufacturing apparatus of the metal sodium enclosure engine valve which concerns on this invention. It is a schematic structure figure of a hollow valve. It is a schematic block diagram of the principal part of the getter material addition apparatus of the manufacturing apparatus of FIG. It is a schematic block diagram of the principal part of the metal sodium shaping
  • the hollow valve for sealing metal sodium has a hollow portion H inside the stem portion S and the umbrella portion A and an opening O at the upper end of the stem portion S.
  • the opening O is sealed to manufacture a metal sodium-enclosed engine valve in which metal sodium Na is sealed. be able to.
  • the manufacturing apparatus inserts a metallic sodium Na for an umbrella part into which a rod-shaped metal sodium Na is inserted into a hollow part H of a hollow valve V.
  • Umbrella metal sodium insertion device 130 as a means, and hollow rod H inserted with metal sodium Na by the umbrella metal sodium insertion device 130 into the hollow portion H of the hollow valve V through the opening O, the hollow portion H A melting device 140 that is a melting means for melting the metallic sodium Na in the hollow portion H by heating the umbrella portion A to a temperature at which the metallic sodium Na is melted while pressing the rod-shaped metallic sodium Na inside,
  • the stem portion S of the hollow valve V in which the metallic sodium Na is melted by the melting device 140 is less than the temperature at which the metallic sodium Na is melted.
  • Stem portion cooling device 150 which is a stem portion cooling means for cooling, and metal sodium insertion means for stem portion for inserting rod-shaped metal sodium Na into hollow portion H of hollow valve V cooled by stem portion cooling device 150
  • a getter material which includes a metal sodium insertion device 170 for a stem portion and adds a getter material G into the hollow portion H of the hollow valve V before the metal sodium Na is inserted by the metal sodium insertion device 130 for an umbrella.
  • a getter material adding device 110 as an adding means is provided.
  • the manufacturing apparatus 100 includes an umbrella metal sodium forming apparatus 120 which is a metal sodium forming means for an umbrella part for forming rod-shaped metal sodium Na to be inserted into the hollow valve V by the metal sodium insertion apparatus 130 for the umbrella part;
  • the stem portion sodium metal insertion device 160 is a stem portion metal sodium forming device 160 which is a stem portion metal sodium forming means for forming rod-shaped metal sodium Na to be inserted into the hollow valve V by the stem portion metal sodium insertion device 170.
  • the getter material adding device 110 has a storage pipe 111 for storing a getter material G made of titanium powder or the like, and a fixed amount whose upper portion is connected to the lower portion of the storage pipe 111 to quantify the getter material G.
  • the metallic sodium forming apparatus 120 for the umbrella part includes an injection cylinder 121 into which block-shaped metallic sodium Na can be put from the base end side, and a pressing piston 122 that can reciprocate inside the injection cylinder 121. And an injection nozzle 123 that is connected to the tip of the injection cylinder 121 and injects the block-shaped metallic sodium Na into a rod shape, and is movably disposed on the tip side of the injection nozzle 123 to quantify the rod-shaped metallic sodium Na.
  • the umbrella part metallic sodium insertion device 130 moves the metering tube 124 and the shutter 126 while holding the metering tube 124 of the umbrella part metallic sodium forming device 120 detachably.
  • a metering tube moving device 131 and an extruding device 132 that reciprocally moves the extruding rod 132a so that the extruding rod 132a can be inserted into and removed from the metering tube 124 are provided.
  • the melting device 140 is a high-frequency induction that is a heating unit that places the umbrella part A of the hollow valve V so as to support the hollow valve V and heats the umbrella part A by high-frequency induction heating.
  • the pressure rod 142a is moved up and down so that the pressure rod 142a can be inserted into and removed from the inside of the hollow portion H through the opening O of the hollow valve V disposed above the heating device 141 and the high frequency induction heating device 141.
  • a metal sodium pressing device 142 which is a metal sodium pressing means.
  • the stem portion cooling device 150 can detachably hold the stem portion S of the hollow valve V so as to convey and move the hollow valve V, and the coolant flows through the inside.
  • the stem portion S can be cooled.
  • the stem sodium metal forming device 160 includes an injection cylinder 161 into which block-shaped metal sodium Na is placed from the base end side, and a pressing piston 162 that can reciprocate within the injection cylinder 161. And an injection nozzle 163 that is connected to the tip of the injection cylinder 161 and injects block-shaped metallic sodium Na into a rod shape, and is movably disposed on the tip side of the injection nozzle 163 to quantify the rod-shaped metallic sodium Na.
  • a metering tube 164 a cutter 165 disposed so as to move forward and backward between the tip of the injection nozzle 163 and the base end of the metering tube 164, and an openable / closable provided at the tip of the metering tube 164 And a shutter 166.
  • the stem sodium metal insertion device 170 detachably holds the metering tube 164 of the stem metal sodium forming device 160 and moves the metering tube 164 and the shutter 166.
  • a metering tube moving device 171 and an extruding device 172 that reciprocates the pushing rod 172a so that the pushing rod 172a can be inserted into and removed from the metering tube 164 are provided.
  • the hollow valve V When the hollow valve V is disposed at a specified position of the getter material adding device 110 of the manufacturing apparatus 100 and the second shutter 114 is closed and the first shutter 113 is opened as shown in FIG.
  • the getter material G in the tube 111 is supplied to the metering tube 112 so as to fill the inside of the metering tube 112.
  • the getter material G in the metering tube 112 is added into the hollow portion H from the opening O of the hollow valve V. (Getter material adding step). As a result, a specified amount of getter material G is supplied to the inside of the hollow valve V, and the oxygen concentration in the atmosphere (air) inside the hollow portion H is reduced.
  • the hollow valve V to which the getter material G is added by the getter material adding device 110 is transferred to the metallic sodium insertion device 130 for the umbrella portion, and the metallic sodium forming device for the umbrella portion.
  • 120 of the metering tubes 124 are held by the metering tube moving device 131 and moved to a specified position of the metallic sodium insertion device 130 for umbrella.
  • the extrusion device 132 is operated so as to extrude the metallic sodium Na in the metering tube 124 with the extrusion rod 132a.
  • the rod-shaped metallic sodium Na is inserted into the hollow portion H in a specified amount (the metallic sodium inserting step for the umbrella portion).
  • the hollow valve V into which the rod-shaped metal sodium Na is inserted in a specified amount by the metallic sodium insertion device 130 for the umbrella is transferred onto the high-frequency induction heating device 141 of the melting device 140.
  • the metal sodium pressing device 142 is placed so that the tip of the pressing rod 142a abuts from the opening O on the upper end of the rod-shaped metal sodium Na in the hollow portion H of the hollow valve V. Operate.
  • the umbrella portion A of the hollow valve V is brought to a temperature (about 98 ° C. or higher) at which the metallic sodium is melted.
  • a temperature about 98 ° C. or higher
  • the pressing rod 142a of the metallic sodium pressing device 142 is inserted into the hollow portion H of the hollow valve V to a specified length, the pressing of the metallic sodium Na by the pressing rod 142a is terminated, and the pressing rod 142a
  • the metal sodium pressing device 142 is operated so as to be extracted from the hollow portion H of the hollow valve V, and the operation of the high-frequency induction heating device 141 is stopped so as to stop the heating of the umbrella portion A of the hollow valve V ( The melting process).
  • the stem portion cooling device 150 holds the stem portion S of the hollow valve V in which the metallic sodium Na is melted by the melting device 140 and inserted into the umbrella portion A.
  • the hollow valve V is transferred to the prescribed position of the metallic sodium insertion device 170 for the stem portion while cooling the stem portion S of the hollow valve V below the temperature (about 98 ° C.) for melting the metallic sodium Na. , Stem portion cooling step).
  • the cutter 165 is advanced between the distal end of the injection nozzle 163 and the proximal end of the metering tube 164, thereby cutting the metallic sodium Na therebetween, and the metering tube A prescribed amount of metallic sodium Na is molded into a rod shape inside 164 (the metallic sodium molding process for the stem portion).
  • the metering tube moving device 171 of the stem metal sodium insertion device 170 holds the metering tube 164 of the stem metal sodium forming device 160 to hold the stem metal sodium.
  • the insertion device 170 is moved to a specified position.
  • the extrusion device 172 is operated so that the metallic sodium Na in the metering tube 164 is pushed out by the extrusion rod 172a.
  • the rod-shaped metallic sodium Na is inserted into the hollow portion H in a specified amount (the metallic sodium insertion step for the stem portion).
  • rod-shaped metallic sodium Na is inserted into the hollow portion H of the hollow valve V, and the pressing rod 142a is inserted into the hollow portion H of the hollow valve V from the opening O, so that the hollow portion H
  • the umbrella A is heated to a temperature at which the metallic sodium Na is melted while pressing the rod-shaped metallic sodium Na, so that the metallic sodium Na in the hollow portion H is rapidly melted and inserted into the umbrella A part.
  • the stem portion S is cooled below the temperature at which the metallic sodium Na is melted, and then inserted into the hollow portion H of the hollow valve V to insert the metallic sodium Na into the stem portion S portion. I tried to put it in.
  • the rod-shaped metallic sodium Na is inserted after the getter material G is added into the hollow portion H of the hollow valve V.
  • oxygen in the ambient atmosphere Depending on conditions such as concentration and humidity, the addition of the getter material G into the hollow portion H of the hollow valve V can be omitted.
  • the manufacturing apparatus 100 including the metal sodium forming apparatuses 120 and 160 for forming rod-shaped metal sodium Na has been described.
  • the metal sodium forming apparatuses 120 and 160 are described.
  • the umbrella portion A of the hollow valve V is heated by the high frequency induction heating device 141.
  • the umbrella portion A of the hollow valve V is heated by an electric heater or the like. It is also possible to do so.
  • the umbrella part A of the hollow valve V is heated by the high frequency induction heating device 141, the umbrella part A can be rapidly heated and easily raised to the target temperature in a short time. In this case, it is very suitable.
  • the stem portion S of the hollow valve V can be detachably gripped, the hollow valve V can be conveyed and moved, and the hollow portion V can be transferred by the stem portion cooling device 150 that circulates the coolant inside.
  • the stem portion cooling device 150 for example, by transporting the hollow valve V by a conveyor or the like, the stem portion S of the hollow valve V is allowed to cool or air is sprayed thereon. It is also possible to cool by air.
  • the stem portion cooling device 150 as in the above-described embodiment is applied, the stem portion S of the hollow valve V can be quickly cooled, which is very suitable for continuous production.
  • the method and apparatus for manufacturing a metal sodium-enclosed engine valve according to the present invention can be efficiently and continuously produced as a metal sodium-enclosed engine valve while facilitating temperature control, and can be used extremely beneficially industrially. .

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Abstract

中空バルブ（Ｖ）の中空部（Ｈ）内に棒状の金属ナトリウム（Ｎａ）を挿入する傘部用金属ナトリウム挿入装置（１３０）と、前記装置（１３０）で金属ナトリウム（Ｎａ）を挿入された中空バルブ（Ｖ）の中空部（Ｈ）内に開口（Ｏ）から押圧ロッド（１４２ａ）を差し込んで中空部（Ｈ）内の棒状の金属ナトリウム（Ｎａ）を押圧しながら、金属ナトリウム（Ｎａ）を溶融させる温度に傘部（Ａ）を加熱することにより、中空部（Ｈ）内の金属ナトリウム（Ｎａ）を溶融させる溶融装置（１４０）と、溶融装置（１４０）で金属ナトリウム（Ｎａ）を溶融された中空バルブ（Ｖ）のステム部（Ｓ）を、金属ナトリウム（Ｎａ）を溶融させる温度未満に冷却するステム部冷却装置（１５０）と、前記装置（１５０）で冷却された中空部（Ｈ）内に棒状の金属ナトリウム（Ｎａ）を挿入するステム部用金属ナトリウム挿入装置（１７０）とを備える。

Description

金属ナトリウム封入エンジンバルブの製造方法及びその装置
　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を製造する方法及びその装置に関する。
　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中空部を設けて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、例えば、下記特許文献１に記載されているように、金属ナトリウムを溶融させる温度で傘部を保持しつつ、ワイヤ状の金属ナトリウムをステム部の上端の開口から中空部内に繰り入れることにより、金属ナトリウムを中空部内で液化させながら供給して製造することが提案されている。
　また、例えば、下記特許文献２に記載されているように、ステム部の上端の開口から傘部の中空部までノズルを挿入して、溶融した金属ナトリウムを当該ノズルから供給することにより、金属ナトリウムを中空部内に注入して製造することが提案されている。
特開２０１１－２３６８３９号公報 特開２０１２－１３６９７８号公報
　しかしながら、前記特許文献１に記載されている製造方法では、傘部の加熱に伴ってステム部も加熱されてしまうと、ワイヤ状の金属ナトリウムがステム部の中空部内で溶融して、表面張力によりそのままステム部の中空部内に滞留してしまい、傘部の中空部内に金属ナトリウムを供給しにくくなってしまうことから、金属ナトリウムの挿入中、ステム部を金属ナトリウムの融点よりも低い温度で常に保持しなければならず、温度管理に手間がかかってしまう。
　また、前記特許文献２に記載されている製造方法では、直径の小さいステム部に対応してノズルの直径を小さくしたとき、溶融した金属ナトリウムの中空部内への注入を何回か繰り返すと、金属ナトリウムがノズルの先端で目詰まりを起こし易く、比較的頻繁にノズルを洗浄しなければならず、連続生産するのに手間がかかってしまう。
　そこで、本発明は、温度管理を容易にしながら効率よく連続生産する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及びその装置を提供することを目的とする。
　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、ステム部及び傘部の内側に中空部を有すると共に当該ステム部の上端に開口を有する中空バルブの当該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、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金属ナトリウム封入エンジンバルブの製造方法であって、前記中空バルブの前記中空部内に棒状の金属ナトリウムを挿入する傘部用金属ナトリウム挿入工程と、前記傘部用金属ナトリウム挿入工程で金属ナトリウムを挿入された前記中空バルブの前記中空部内に前記開口から押圧ロッドを差し込んで当該中空部内の棒状の金属ナトリウムを押圧しながら、金属ナトリウムを溶融させる温度に前記傘部を加熱することにより、当該中空部内の金属ナトリウムを溶融させる溶融工程と、前記溶融工程で金属ナトリウムを溶融された前記中空バルブの前記ステム部を、金属ナトリウムを溶融させる温度未満に冷却するステム部冷却工程と、前記ステム部冷却工程で冷却された前記中空バルブの前記中空部内に棒状の金属ナトリウムを挿入するステム部用金属ナトリウム挿入工程とを行うことを特徴とする。
　また、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、前記傘部用金属ナトリウム挿入工程で金属ナトリウムを挿入される前の前記中空バルブの前記中空部内にゲッタ材を添加するゲッタ材添加工程を行うことを特徴とする。
　また、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、第一番目又は第二番目の発明において、前記溶融工程が、前記中空バルブの前記傘部を高周波誘導加熱によって加熱することを特徴とする。
　他方、前述した課題を解決するための、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装置は、ステム部及び傘部の内側に中空部を有すると共に当該ステム部の上端に開口を有する中空バルブの当該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、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金属ナトリウム封入エンジンバルブの製造装置であって、前記中空バルブの前記中空部内に棒状の金属ナトリウムを挿入する傘部用金属ナトリウム挿入手段と、前記傘部用金属ナトリウム挿入手段で金属ナトリウムを挿入された前記中空バルブの前記中空部内に前記開口から押圧ロッドを差し込んで当該中空部内の棒状の金属ナトリウムを押圧しながら、金属ナトリウムを溶融させる温度に前記傘部を加熱することにより、当該中空部内の金属ナトリウムを溶融させる溶融手段と、前記溶融手段で金属ナトリウムを溶融された前記中空バルブの前記ステム部を、金属ナトリウムを溶融させる温度未満に冷却するステム部冷却手段と、前記ステム部冷却手段で冷却された前記中空バルブの前記中空部内に棒状の金属ナトリウムを挿入するステム部用金属ナトリウム挿入手段とを備えていることを特徴とする。
　また、第五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装置は、第四番目の発明において、前記傘部用金属ナトリウム挿入手段で金属ナトリウムを挿入される前の前記中空バルブの前記中空部内にゲッタ材を添加するゲッタ材添加手段を備えていることを特徴とする。
　また、第六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装置は、第四番目又は第五番目の発明において、前記溶融手段が、前記中空バルブを支持するように当該中空バルブの前記傘部を載せられて当該傘部を加熱する加熱手段と、前記加熱手段の上方に配設されて前記中空バルブの前記開口を介して前記中空部内に対して前記押圧ロッドを挿抜できるように当該押圧ロッドを昇降移動させる金属ナトリウム押圧手段とを備えていることを特徴とする。
　また、第七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装置は、第六番目の発明において、前記加熱手段が、高周波誘導加熱装置であ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及びその装置によれば、中空バルブの中空部内に棒状の金属ナトリウムを挿入して、中空バルブ中空部内に開口から押圧ロッドを差し込んで中空部内の棒状の金属ナトリウムを押圧しながら、金属ナトリウムを溶融させる温度に傘部を加熱することにより、中空部内の金属ナトリウムを迅速に溶融させて傘部部分に入れ込んだ後に、金属ナトリウムを溶融させる温度未満にステム部を冷却してから、中空バルブの中空部内に棒状の金属ナトリウムを挿入することにより、ステム部部分に金属ナトリウムを入れ込むようにしたことから、溶融させた金属ナトリウムを中空バルブの開口から中空部内に供給する必要がないのはもちろんのこと、中空バルブの傘部の加熱に伴ってステム部が高温に加熱されてしまう前に、中空部内の傘部部分に目的とする量の金属ナトリウムＮａを迅速に入れ込むことができるので、温度管理を容易にしながら金属ナトリウム封入エンジンバルブを効率よく連続生産することができる。
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装置の主な実施形態の要部の概略構成を表すブロック図である。 中空バルブの概略構造図である。 図１の製造装置のゲッタ材添加装置の要部の概略構成図である。 図１の製造装置の傘部用金属ナトリウム成形装置の要部の概略構成図である。 図１の製造装置の傘部用金属ナトリウム挿入装置の要部の概略構成図である。 図１の製造装置の溶融装置の要部の概略構成図である。 図１の製造装置のステム部冷却装置の要部の概略構成図である。 図１の製造装置のステム部用金属ナトリウム成形装置の要部の概略構成図である。 図１の製造装置のステム部用金属ナトリウム挿入装置の要部の概略構成図である。 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主な実施形態のゲッタ材添加工程の要部の概略説明図である。 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主な実施形態の傘部用金属ナトリウム成形工程の要部の概略説明図である。 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主な実施形態の傘部用金属ナトリウム挿入工程の要部の概略説明図である。 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主な実施形態の溶融工程の要部の概略説明図である。 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主な実施形態のステム部冷却工程の要部の概略説明図である。 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主な実施形態のステム部用金属ナトリウム成形工程の要部の概略説明図である。 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主な実施形態のステム部用金属ナトリウム挿入工程の要部の概略説明図である。 金属ナトリウムを挿入された中空バルブの概略構造図である。
　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及びその装置の実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明は図面に基づいて説明する実施形態のみに限定されるものではない。
〈主な実施形態〉
　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及びその装置の主な実施形態を図１～１７に基づいて説明する。
　まず、金属ナトリウムを封入する中空バルブは、図２に示すように、ステム部Ｓ及び傘部Ａの内側に中空部Ｈを有すると共にステム部Ｓの上端に開口Ｏを有するものである。この中空バルブＶのステム部Ｓの開口Ｏから中空部Ｈ内に金属ナトリウムＮａを入れた後、開口Ｏを封止することにより、内部に金属ナトリウムＮａを封入した金属ナトリウム封入エンジンバルブを製造することができる。
　このような金属ナトリウム封入エンジンバルブを製造する本実施形態に係る製造装置は、図１に示すように、中空バルブＶの中空部Ｈ内に棒状の金属ナトリウムＮａを挿入する傘部用金属ナトリウム挿入手段である傘部用金属ナトリウム挿入装置１３０と、前記傘部用金属ナトリウム挿入装置１３０で金属ナトリウムＮａを挿入された中空バルブＶの中空部Ｈ内に開口Ｏから押圧ロッドを差し込んで中空部Ｈ内の棒状の金属ナトリウムＮａを押圧しながら、金属ナトリウムＮａを溶融させる温度に傘部Ａを加熱することにより、中空部Ｈ内の金属ナトリウムＮａを溶融させる溶融手段である溶融装置１４０と、前記溶融装置１４０で金属ナトリウムＮａを溶融された中空バルブＶのステム部Ｓを、金属ナトリウムＮａを溶融させる温度未満に冷却するステム部冷却手段であるステム部冷却装置１５０と、前記ステム部冷却装置１５０で冷却された中空バルブＶの中空部Ｈ内に棒状の金属ナトリウムＮａを挿入するステム部用金属ナトリウム挿入手段であるステム部用金属ナトリウム挿入装置１７０とを備えると共に、前記傘部用金属ナトリウム挿入装置１３０で金属ナトリウムＮａを挿入される前の中空バルブＶの中空部Ｈ内にゲッタ材Ｇを添加するゲッタ材添加手段であるゲッタ材添加装置１１０とを備えている。
　さらに、上記製造装置１００は、前記傘部用金属ナトリウム挿入装置１３０で中空バルブＶに挿入する棒状の金属ナトリウムＮａを成形する傘部用金属ナトリウム成形手段である傘部用金属ナトリウム成形装置１２０と、前記ステム部用金属ナトリウム挿入装置１７０で中空バルブＶに挿入する棒状の金属ナトリウムＮａを成形するステム部用金属ナトリウム成形手段であるステム部用金属ナトリウム成形装置１６０とを備えている。
　前記ゲッタ材添加装置１１０は、図３に示すように、チタン粉末等からなるゲッタ材Ｇを貯留する貯留管１１１と、前記貯留管１１１の下部に上部を連結されてゲッタ材Ｇを定量する定量管１１２と、前記貯留管１１１と前記定量管１１２との間を仕切るように設けられた開閉可能な第一シャッタ１１３と、前記定量管１１２の下部に設けられた開閉可能な第二シャッタ１１４とを備えている。
　前記傘部用金属ナトリウム成形装置１２０は、図４に示すように、ブロック形の金属ナトリウムＮａを基端側から入れられる射出シリンダ１２１と、前記射出シリンダ１２１の内部を往復移動可能な押圧ピストン１２２と、前記射出シリンダ１２１の先端に連結されてブロック形の金属ナトリウムＮａを棒状に射出する射出ノズル１２３と、前記射出ノズル１２３の先端側に移動可能に配設されて棒状の金属ナトリウムＮａを定量する定量管１２４と、前記射出ノズル１２３の先端と前記定量管１２４の基端との間で進退移動できるように配設されたカッタ１２５と、前記定量管１２４の先端に設けられた開閉可能なシャッタ１２６とを備えている。
　前記傘部用金属ナトリウム挿入装置１３０は、図５に示すように、前記傘部用金属ナトリウム成形装置１２０の前記定量管１２４を着脱可能に保持して当該定量管１２４及び前記シャッタ１２６を移動させる定量管移動装置１３１と、前記定量管１２４内に対して押出ロッド１３２ａを挿抜できるように当該押出ロッド１３２ａを往復移動させる押出装置１３２とを備えている。
　前記溶融装置１４０は、図６に示すように、中空バルブＶを支持するように当該中空バルブＶの傘部Ａを載せられて当該傘部Ａを高周波誘導加熱によって加熱する加熱手段である高周波誘導加熱装置１４１と、前記高周波誘導加熱装置１４１の上方に配設されて中空バルブＶの開口Ｏを介して中空部Ｈ内に対して押圧ロッド１４２ａを挿抜できるように当該押圧ロッド１４２ａを昇降移動させる金属ナトリウム押圧手段である金属ナトリウム押圧装置１４２とを備えている。
　前記ステム部冷却装置１５０は、図７に示すように、中空バルブＶのステム部Ｓを着脱可能に把持して当該中空バルブＶを搬送移動させることができると共に内部に冷却液が流通して当該ステム部Ｓを冷却することができるようになっている。
　前記ステム部用金属ナトリウム成形装置１６０は、図８に示すように、ブロック形の金属ナトリウムＮａを基端側から入れられる射出シリンダ１６１と、前記射出シリンダ１６１の内部を往復移動可能な押圧ピストン１６２と、前記射出シリンダ１６１の先端に連結されてブロック形の金属ナトリウムＮａを棒状に射出する射出ノズル１６３と、前記射出ノズル１６３の先端側に移動可能に配設されて棒状の金属ナトリウムＮａを定量する定量管１６４と、前記射出ノズル１６３の先端と前記定量管１６４の基端との間で進退移動できるように配設されたカッタ１６５と、前記定量管１６４の先端に設けられた開閉可能なシャッタ１６６とを備えている。
　前記ステム部用金属ナトリウム挿入装置１７０は、図９に示すように、前記ステム部用金属ナトリウム成形装置１６０の前記定量管１６４を着脱可能に保持して当該定量管１６４及び前記シャッタ１６６を移動させる定量管移動装置１７１と、前記定量管１６４内に対して押出ロッド１７２ａを挿抜できるように当該押出ロッド１７２ａを往復移動させる押出装置１７２とを備えている。
　このような本実施形態に係る上記製造装置１００を使用する金属ナトリウム封入エンジンバルブの製造方法を次に説明する。
　前記中空バルブＶを前記製造装置１００の前記ゲッタ材添加装置１１０の規定位置に配設し、図１０Ａに示すように、前記第二シャッタ１１４を閉じると共に前記第一シャッタ１１３を開けると、前記貯留管１１１内のゲッタ材Ｇが前記定量管１１２の内部を満たすように当該定量管１１２に供給される。
　続いて、図１０Ｂに示すように、前記第一シャッタ１１３を閉じて前記第二シャッタ１１４を開けると、前記定量管１１２内のゲッタ材Ｇが中空バルブＶの開口Ｏから中空部Ｈ内に添加される（以上、ゲッタ材添加工程）。これにより、中空バルブＶの内部にゲッタ材Ｇが規定量供給され、中空部Ｈ内部の雰囲気（空気）中の酸素濃度が低減される。
　また、図１１Ａに示すように、前記傘部用金属ナトリウム成形装置１２０の前記射出シリンダ１２１内のブロック形の金属ナトリウムＮａを前記押圧ピストン１２２で押圧すると、上記金属ナトリウムＮａが前記射出ノズル１２３から棒状となって押し出されて前記定量管１２４内に供給される。
　続いて、図１１Ｂに示すように、前記射出ノズル１２３の先端と前記定量管１２４の基端との間に前記カッタ１２５を進出させることにより、当該間の金属ナトリウムＮａを切断し、上記定量管１２４の内部に規定量の金属ナトリウムＮａを棒状に成形する（以上、傘部用金属ナトリウム成形工程）。
　そして、図１２Ａに示すように、前記ゲッタ材添加装置１１０でゲッタ材Ｇを添加された中空バルブＶを前記傘部用金属ナトリウム挿入装置１３０に移載すると共に、前記傘部用金属ナトリウム成形装置１２０の前記定量管１２４を前記定量管移動装置１３１で保持して上記傘部用金属ナトリウム挿入装置１３０の規定位置に移動させる。
　続いて、図１２Ｂに示すように、前記シャッタ１２６を開けた後に、前記定量管１２４内の金属ナトリウムＮａを前記押出ロッド１３２ａで押し出すように前記押出装置１３２を作動させることにより、中空バルブＶの中空部Ｈ内に棒状の金属ナトリウムＮａを規定量で挿入する（以上、傘部用金属ナトリウム挿入工程）。
　次に、図１３Ａに示すように、前記傘部用金属ナトリウム挿入装置１３０で棒状の金属ナトリウムＮａを規定量で挿入された中空バルブＶを前記溶融装置１４０の前記高周波誘導加熱装置１４１上に移載した後、図１３Ｂに示すように、中空バルブＶの中空部Ｈ内の棒状の金属ナトリウムＮａの上端に前記押圧ロッド１４２ａの先端を開口Ｏから当接させるように前記金属ナトリウム押圧装置１４２を作動させる。
　続いて、図１３Ｃ～Ｅに示すように、前記押圧ロッド１４２ａの先端で棒状の金属ナトリウムＮａを押圧しながら、金属ナトリウムを溶融させる温度（約９８℃以上）に中空バルブＶの傘部Ａを加熱するように、前記金属ナトリウム押圧装置１４２及び前記高周波誘導加熱装置１４１を作動させることにより、中空バルブＶの中空部Ｈ内の金属ナトリウムＮａを溶融させて、傘部Ａ内に入れ込む。
　そして、前記金属ナトリウム押圧装置１４２の前記押圧ロッド１４２ａが中空バルブＶの中空部Ｈ内に規定長まで挿入されると、当該押圧ロッド１４２ａによる金属ナトリウムＮａの押圧を終了して、当該押圧ロッド１４２ａを中空バルブＶの中空部Ｈ内から引き抜くように当該金属ナトリウム押圧装置１４２を作動させると共に、中空バルブＶの傘部Ａの加熱を停止させるように前記高周波誘導加熱装置１４１の作動を停止させる（以上、溶融工程）。
　次に、図１４に示すように、前記ステム部冷却装置１５０が、前記溶融装置１４０で金属ナトリウムＮａを溶融されて傘部Ａ内に入れ込まれた中空バルブＶのステム部Ｓを保持することにより、金属ナトリウムＮａを溶融させる温度（約９８℃）未満に中空バルブＶのステム部Ｓを冷却しながら、前記ステム部用金属ナトリウム挿入装置１７０の規定位置に中空バルブＶを移載する（以上、ステム部冷却工程）。
　他方、図１５Ａに示すように、前記ステム部用金属ナトリウム成形装置１６０の前記射出シリンダ１６１内のブロック形の金属ナトリウムＮａを前記押圧ピストン１６２で押圧すると、上記金属ナトリウムＮａが前記射出ノズル１６３から棒状となって押し出されて前記定量管１６４内に供給される。
　続いて、図１５Ｂに示すように、前記射出ノズル１６３の先端と前記定量管１６４の基端との間に前記カッタ１６５を進出させることにより、当該間の金属ナトリウムＮａを切断し、上記定量管１６４の内部に規定量の金属ナトリウムＮａを棒状に成形する（以上、ステム部用金属ナトリウム成形工程）。
　そして、図１６Ａに示すように、前記ステム部用金属ナトリウム挿入装置１７０の前記定量管移動装置１７１で前記ステム部用金属ナトリウム成形装置１６０の前記定量管１６４を保持して当該ステム部用金属ナトリウム挿入装置１７０の規定位置に移動させる。
　続いて、図１６Ｂに示すように、前記シャッタ１６６を開けた後に、前記定量管１６４内の金属ナトリウムＮａを前記押出ロッド１７２ａで押し出すように前記押出装置１７２を作動させることにより、中空バルブＶの中空部Ｈ内に棒状の金属ナトリウムＮａを規定量で挿入する（以上、ステム部用金属ナトリウム挿入工程）。
　これにより、中空バルブＶの中空部Ｈ内の傘部Ａ部分及びステム部Ｓ部分に金属ナトリウムＮａが規定量入れ込まれる。その後、中空バルブＶの開口Ｏを封止することにより、金属ナトリウム封入エンジンバルブが製造される。
　つまり、本実施形態においては、まず、中空バルブＶの中空部Ｈ内に棒状の金属ナトリウムＮａを挿入して、中空バルブＶの中空部Ｈ内に開口Ｏから押圧ロッド１４２ａを差し込んで中空部Ｈ内の棒状の金属ナトリウムＮａを押圧しながら、金属ナトリウムＮａを溶融させる温度に傘部Ａを加熱することにより、中空部Ｈ内の金属ナトリウムＮａを迅速に溶融させて傘部Ａ部分に入れ込んだ後に、金属ナトリウムＮａを溶融させる温度未満にステム部Ｓを冷却してから、中空バルブＶの中空部Ｈ内に棒状の金属ナトリウムＮａを挿入することにより、ステム部Ｓ部分に金属ナトリウムＮａを入れ込むようにしたのである。
　このため、本実施形態では、溶融させた金属ナトリウムＮａを中空バルブＶの開口Ｏから中空部Ｈ内に供給する必要がないのはもちろんのこと、中空バルブＶの傘部Ａの加熱に伴ってステム部Ｓが高温に加熱されてしまう前に、中空部Ｈ内の傘部Ａ部分に目的とする量の金属ナトリウムＮａを迅速に入れ込むことができる。
　したがって、本実施形態によれば、温度管理を容易にしながら金属ナトリウム封入エンジンバルブを効率よく連続生産することができる。
〈他の実施形態〉
　なお、前述した実施形態では、中空バルブＶの中空部Ｈ内にゲッタ材Ｇを添加してから棒状の金属ナトリウムＮａを挿入するようにしたが、他の実施形態として、例えば、周辺雰囲気の酸素濃度や湿度等の条件によっては、中空バルブＶの中空部Ｈ内へのゲッタ材Ｇの添加を省略することも可能である。
　また、前述した実施形態では、棒状の金属ナトリウムＮａを成形する金属ナトリウム成形装置１２０，１６０を備えた製造装置１００の場合について説明したが、他の実施形態として、前記金属ナトリウム成形装置１２０，１６０を省略して、例えば、予め成形された棒状の金属ナトリウムＮａを容器内に格納しておき、これを金属ナトリウム挿入手段で中空バルブＶの中空部Ｈ内へ挿入するようにすることも可能である。
　また、前述した実施形態では、中空バルブＶの傘部Ａを高周波誘導加熱装置１４１で加熱するようにしたが、他の実施形態として、例えば、電熱ヒータ等によって中空バルブＶの傘部Ａを加熱するようにすることも可能である。しかしながら、高周波誘導加熱装置１４１によって中空バルブＶの傘部Ａを加熱するようにすると、傘部Ａを急速に加熱して目的とする温度まで短時間で上昇させることが容易にできるので、連続生産に際して非常に好適である。
　また、前述した実施形態では、中空バルブＶのステム部Ｓを着脱可能に把持して当該中空バルブＶを搬送移動させることができると共に内部に冷却液を流通させるステム部冷却装置１５０で中空バルブＶのステム部Ｓを冷却するようにしたが、他の実施形態として、例えば、中空バルブＶをコンベア等で搬送することにより当該中空バルブＶのステム部Ｓを放冷したり、さらにエアを吹き掛けて空冷するようにすることも可能である。しかしながら、前述した実施形態のようなステム部冷却装置１５０を適用すると、中空バルブＶのステム部Ｓの冷却を迅速に行うことができるので、連続生産に際して非常に好適である。
　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及びその装置は、温度管理を容易にしながら金属ナトリウム封入エンジンバルブを効率よく連続生産することができるので、産業上、極めて有益に利用することができる。
　１００　製造装置
　１１０　ゲッタ材添加装置
　１１１　貯留管
　１１２　定量管
　１１３　第一シャッタ
　１１４　第二シャッタ
　１２０　傘部用金属ナトリウム成形装置
　１２１　射出シリンダ
　１２２　押圧ピストン
　１２３　射出ノズル
　１２４　定量管
　１２５　カッタ
　１２６　シャッタ
　１３０　傘部用金属ナトリウム挿入装置
　１３１　定量管移動装置
　１３２　押出装置
　１３２ａ　押出ロッド
　１４０　溶融装置
　１４１　高周波誘導加熱装置
　１４２　金属ナトリウム押圧装置
　１４２ａ　押圧ロッド
　１５０　ステム部冷却装置
　１６０　ステム部用金属ナトリウム成形装置
　１６１　射出シリンダ
　１６２　押圧ピストン
　１６３　射出ノズル
　１６４　定量管
　１６５　カッタ
　１６６　シャッタ
　１７０　ステム部用金属ナトリウム挿入装置
　１７１　定量管移動装置
　１７２　押出装置
　１７２ａ　押出ロッド
　Ｖ　中空バルブ
　Ａ　傘部
　Ｓ　ステム部
　Ｈ　中空部
　Ｏ　開口
　Ｇ　ゲッタ材
　Ｎａ　金属ナトリウム

Claims (7)

  1. 　ステム部及び傘部の内側に中空部を有すると共に当該ステム部の上端に開口を有する中空バルブの当該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、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金属ナトリウム封入エンジンバルブの製造方法であって、
    　前記中空バルブの前記中空部内に棒状の金属ナトリウムを挿入する傘部用金属ナトリウム挿入工程と、
    　前記傘部用金属ナトリウム挿入工程で金属ナトリウムを挿入された前記中空バルブの前記中空部内に前記開口から押圧ロッドを差し込んで当該中空部内の棒状の金属ナトリウムを押圧しながら、金属ナトリウムを溶融させる温度に前記傘部を加熱することにより、当該中空部内の金属ナトリウムを溶融させる溶融工程と、
    　前記溶融工程で金属ナトリウムを溶融された前記中空バルブの前記ステム部を、金属ナトリウムを溶融させる温度未満に冷却するステム部冷却工程と、
    　前記ステム部冷却工程で冷却された前記中空バルブの前記中空部内に棒状の金属ナトリウムを挿入するステム部用金属ナトリウム挿入工程と
    　を行う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、
    　前記傘部用金属ナトリウム挿入工程で金属ナトリウムを挿入される前の前記中空バルブの前記中空部内にゲッタ材を添加するゲッタ材添加工程を行う
    　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又は請求項２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、
    　前記溶融工程が、前記中空バルブの前記傘部を高周波誘導加熱によって加熱する
    　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。
  4. 　ステム部及び傘部の内側に中空部を有すると共に当該ステム部の上端に開口を有する中空バルブの当該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、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金属ナトリウム封入エンジンバルブの製造装置であって、
    　前記中空バルブの前記中空部内に棒状の金属ナトリウムを挿入する傘部用金属ナトリウム挿入手段と、
    　前記傘部用金属ナトリウム挿入手段で金属ナトリウムを挿入された前記中空バルブの前記中空部内に前記開口から押圧ロッドを差し込んで当該中空部内の棒状の金属ナトリウムを押圧しながら、金属ナトリウムを溶融させる温度に前記傘部を加熱することにより、当該中空部内の金属ナトリウムを溶融させる溶融手段と、
    　前記溶融手段で金属ナトリウムを溶融された前記中空バルブの前記ステム部を、金属ナトリウムを溶融させる温度未満に冷却するステム部冷却手段と、
    　前記ステム部冷却手段で冷却された前記中空バルブの前記中空部内に棒状の金属ナトリウムを挿入するステム部用金属ナトリウム挿入手段と
    　を備え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装置。
  5. 　請求項４に記載の金属ナトリウム封入エンジンバルブの製造装置において、
    　前記傘部用金属ナトリウム挿入手段で金属ナトリウムを挿入される前の前記中空バルブの前記中空部内にゲッタ材を添加するゲッタ材添加手段を備えている
    　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装置。
  6. 　請求項４又は請求項５に記載の金属ナトリウム封入エンジンバルブの製造装置において、
    　前記溶融手段が、
    　前記中空バルブを支持するように当該中空バルブの前記傘部を載せられて当該傘部を加熱する加熱手段と、
    　前記加熱手段の上方に配設されて前記中空バルブの前記開口を介して前記中空部内に対して前記押圧ロッドを挿抜できるように当該押圧ロッドを昇降移動させる金属ナトリウム押圧手段と
    　を備え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装置。
  7. 　請求項６に記載の金属ナトリウム封入エンジンバルブの製造装置において、
    　前記加熱手段が、高周波誘導加熱装置である
    　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装置。
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