(57)【要約】【課題】接合部の亀裂や腐食等の破損に起因する流体の洩れを回避する。【解決手段】流体を流通可能とする中空部２０を有するバルブボデー１２は、中空部２０が接合部のないボデー本体４８により形成される。中空部２０内外を連通する開口部４５を形成するパイプ状部４４が一体形成される。接合部のないボデー本体４８により形成された中空部２０内を流体が流通することになるため、接合部の亀裂や腐食等の破損に起因する流体の洩れを回避できる。中空部２０内に流体を流通させるための配管部材をパイプ状部４４に容易に接続可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を流通可能とする中空部を有する中空流体通路部品であって、
前記中空部が接合部のない一部材により形成されていることを特徴とする中空流体通路部品。
【請求項２】
請求項１に記載の中空流体通路部品であって、
前記中空部内外を連通する開口部を形成するパイプ状部が一体形成されていることを特徴とする中空流体通路部品。
【請求項３】
流体を流通可能とする中空部を有する中空流体通路部品を製造する、中空流体通路部品の製造方法であって、
中実状の基材を鋳造する鋳造工程と、
前記基材を熱処理することにより表層部を内層部に比べて高融点化する高融点化処理工程と、
前記表層部に前記内層部を露出する露出部を形成する露出工程と、
前記基材を表層部の融点よりも低くかつ内層部の融点よりも高い温度で熱処理することにより、前記内層部を前記露出部から溶出させるとともに接合部のない前記表層部内に中空部を形成する中空部形成工程と
を備えることを特徴とする中空流体通路部品の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の中空流体通路部品の製造方法であって、
前記鋳造工程において前記基材から突出する突出部を形成し、
前記露出工程において前記突出部の表層部の先端部に該突出部の内層部の先端面を露出する露出部を形成し、
前記中空部形成工程において前記突出部の表層部によりパイプ状部を形成する
ことを特徴とする中空流体通路部品の製造方法。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の中空流体通路部品の製造方法であって、
前記表層部の所定部位を表面処理する表面処理工程を備えることを特徴とする中空流体通路部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空流体通路部品及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体を流通可能とする中空部を有する中空流体通路部品としては、例えば特許文献１に記載された排気熱交換器としてのＥＧＲガスクーラーがある。このＥＧＲガスクーラーは、ステンレス鋼材料からなる複数の部材（チューブ、ケーシング、接続フランジ等）をろう付け、溶接等により接合することにより構成されていた。
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１２１６５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記ＥＧＲガスクーラーにあっては、部材相互の接合部に亀裂、腐食等の破損が発生しやすい。そのため、中空部内を流通する流体すなわち冷却水が前記接合部の破損部位から洩れるという問題があった。
本発明が解決しようとする課題は、接合部の亀裂や腐食等の破損に起因する流体の洩れを回避することのできる中空流体通路部品及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題は、特許請求の範囲の欄に記載された構成を要旨とする中空流体通路部品及びその製造方法により解決することができる。
すなわち、特許請求の範囲の請求項１に記載された中空流体通路部品によると、流体を流通可能とする中空部が接合部のない一部材により形成されている。したがって、前記従来例と異なり、接合部のない一部材により形成された中空部内を流体が流通することになるため、接合部の亀裂や腐食等の破損に起因する流体の洩れを回避することができる。
【０００６】
また、特許請求の範囲の請求項２に記載された中空流体通路部品によると、中空部内外を連通する開口部を形成するパイプ状部が一体形成されている。このため、中空部内に流体を流通させるための配管部材をパイプ状部に容易に接続することができる。
【０００７】
また、特許請求の範囲の請求項３に記載された中空流体通路部品の製造方法によると、中実状の基材を鋳造し、その基材を熱処理することにより表層部を内層部に比べて高融点化し、その表層部に内層部を露出する露出部を形成する。その後、基材を表層部の融点よりも低くかつ内層部の融点よりも高い温度で熱処理することにより、内層部を露出部から溶出させるとともに接合部のない表層部内に中空部を形成する。このようにして、流体を流通可能とする中空部を有する中空流体通路部品を製造することができる。したがって、鋳鉄製の中空流体通路部品を中空部が接合部のない一部材により形成することができる。また、複数の部材の接合による製造方法と異なり、その接合に係るろう付け、溶接等による接合工程を省略することができる。また、中空部の形成のために、一般的な鋳造法で用いられる中子、ロストワックス法で用いられるワックス模型等を省略することができる。したがって、流体を流通可能とする中空部を有する中空流体通路部品の製造に係るコストを低減することができる。
【０００８】
また、特許請求の範囲の請求項４に記載された中空流体通路部品の製造方法によると、鋳造工程において基材から突出する突出部を形成し、露出工程において突出部の表層部の先端部に該突出部の内層部の先端面を露出する露出部を形成し、中空部形成工程において突出部の表層部によりパイプ状部を形成する。これにより、中空部内外を連通する開口部を形成するパイプ状部が一体形成される。また、内層部を溶出させる露出部とパイプ状部内の開口部とを共通化することにより、工程の増加を抑制することができる。
【０００９】
また、特許請求の範囲の請求項５に記載された中空流体通路部品の製造方法によると、表層部の所定部位を表面処理する表面処理工程を備えている。このため、表層部の所定部位を表面処理することにより所望の表面性状とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。
【実施例】
【００１１】
［実施例１］
本発明の実施例１を説明する。本実施例では、ＥＧＲシステムに用いられるＥＧＲクーラーバイパスバルブのバルブボデーを、本明細書でいう「中空流体通路部品」として形成したものである。説明の都合上、ＥＧＲクーラーバイパスバルブを説明し、その後でバルブボデー、その製造方法を説明する。
【００１２】
ＥＧＲクーラーバイパスバルブを説明する。なお、図４はＥＧＲクーラーバイパスバルブを示す側断面図、図５は図４のＶ−Ｖ線矢視断面図である。
図４に示すように、ＥＧＲクーラーバイパスバルブ１０は、バルブボデー１２と、バルブボデー１２内に回動可能に支持されたバルブシャフト１４と、バルブシャフト１４に取付られた弁板１６と、バルブシャフト１４を回動させるアクチュエータ１８（図５参照）とを備えている。
【００１３】
前記バルブボデー１２は、鋳鉄製で中空ボックス状に形成されている。バルブボデー１２の壁部内には、流体（例えば、冷却水）を流通可能とする中空部２０が形成されている。また、バルブボデー１２内は、隔壁２２により上下２室２３，２４に区画されている。上側の室を第１室２３といい、下側の室を第２室２４という。また、バルブボデー１２の前面（図４において左側面）は、ＥＧＲクーラー２５に取付けられる取付面となっている。また、第１室２３の前面には導出口２７が開口されており、第１室２３内のＥＧＲガスが導出口２７からＥＧＲクーラー２５へ導出される。また、第２室２４の前面には導入口２８が開口されており、ＥＧＲクーラー２５からのＥＧＲガスが導入口２８から第２室２４内へ導出される。なお、バルブボデー１２の前端外周部には、外周に張り出す取付フランジ３０が設けられている。取付フランジ３０の取付面には、位置決めピン３１が植設されている。位置決めピン３１は、ＥＧＲクーラー２５のハウジング側に設けられた位置決め孔（図示しない）に係合される。また図示しないが、取付フランジ３０にはねじ孔が設けられており、ＥＧＲクーラー２５のハウジングに対して締結可能になっている。
【００１４】
前記第１室２３の上面にはガス流入口３３が開口されている。図示しないエキゾーストマニホールドからのＥＧＲガスがガス流入口３３を介して第１室２３内に流入される。また、前記第２室２４の一側面にはガス流出口３４が開口されている。第２室２４内のＥＧＲガスがガス流出口３４を介してインテークマニホールドに流出される。また、前記隔壁２２には、第１室２３と第２室２４とを連通するバイパス流路３５が形成されている。また、前記バルブボデー１２の両側面には、中空部２０内外を連通する開口孔３６が形成されている（図５参照）。各開口孔３６にはそれぞれ接続パイプ３７が接続されている。
【００１５】
エンジン（内燃機関）からの冷却水が一方の接続パイプ３７を介して中空部２０内に導入され、また、中空部２０内の冷却水が他方の接続パイプ３７を介してエンジンへ戻されるようになっている。また、図５において、上側の開口孔３６の基端部に形成された開口孔３６ａは、プラグ３８で閉塞されている。なお、バルブボデー１２及びその製造方法については後で説明することにする。
【００１６】
前記バルブシャフト１４は、前記バルブボデー１２に対して前記導出口２７の下端部を左右方向（図４において紙面表裏方向）に横切る状態で回転可能に支持されている。詳しくは、バルブシャフト１４の一端部（図５において上端部）は、バルブボデー１２に形成された有底孔状の軸受孔３９に回転可能に支持されている。また、バルブシャフト１４の他端部（図５において下端部）は、バルブボデー１２に形成された貫通孔状の軸受孔４０に貫通状態で軸受等を介して回転可能に支持されている。また、バルブボデー１２から突出されたバルブシャフト１４の突出端には、リンク部材４１を介してアクチュエータ１８の作動部材が回動可能に連結されている。また、アクチュエータ１８には、例えばダイアフラム式のアクチュエータが用いられている。アクチュエータ１８の伸縮作動に連動してバルブシャフト１４が回動されるようになっている。
【００１７】
図４に示すように、前記弁板１６は、四角形板状に形成されており、前記バルブシャフト１４にスクリュ等により締着されている。弁板１６は、バルブシャフト１４と共に回動することにより、導出口２７とバイパス流路３５とを相反的に開閉する。すなわち、アクチュエータ１８の非作動時には、弁板１６がバイパス流路３５を閉鎖するとともに導出口２７を開放する（図４中、実線１６参照）。また、アクチュエータ１８の作動時には、弁板１６がバイパス流路３５を開放するとともに導出口２７を閉鎖する（図４中、二点鎖線１６参照）。
【００１８】
次に、前記ＥＧＲクーラーバイパスバルブ１０の動作を説明する。まず、エンジンの冷却水温が所定温度以下であるとき（エンジン始動時等の冷間時）には、アクチュエータ１８が作動することで、弁板１６がバイパス流路３５を開放するとともに導出口２７を閉鎖する（図４中、二点鎖線１６参照）。したがって、エキゾーストマニホールドからガス流入口３３を介して第１室２３内に流入したＥＧＲガスは、バイパス流路３５、第２室２４、ガス流出口３４を通ってインテークマニホールドへ供給される。また、冷間時には、バルブボデー１２の中空部２０内への冷却水の供給が停止されることにより暖機効率が向上されるようになっている。
【００１９】
また、エンジンの冷却水温が所定温度以上になったとき（暖機後）には、アクチュエータ１８が非作動状態となることで、弁板１６がバイパス流路３５を閉鎖するとともに導出口２７を開放する（図４中、実線１６参照）。したがって、エキゾーストマニホールドからガス流入口３３を介して第１室２３に流入したＥＧＲガスは、導出口２７からＥＧＲクーラー２５へ導出される。そして、ＥＧＲクーラー２５によって冷却されたＥＧＲガスは、導入口２８から第２室２４、ガス流出口３４を通ってインテークマニホールドへ供給される。また、暖機後には、エンジンの冷却水がバルブボデー１２の中空部２０内に流通されることにより、バルブボデー１２を冷却することができる。ひいては、バルブボデー１２の周辺に配置されているオイルシール、シールリング等のゴム状製品の劣化を抑制することができる。なお、ＥＧＲクーラーバイパスバルブ１０としては、前記の他、モータの出力軸の正逆回転によって、その出力軸の軸方向に弁体を進退移動させる構成のものであってもよい。
【００２０】
次に、前記ＥＧＲクーラーバイパスバルブ１０のバルブボデー１２について詳述する。なお、図１はバルブボデーを示す側断面図である。
図１に示すように、前記バルブボデー１２の主体をなすボデー本体４８の上面及び下面には、前記中空部２０内外を連通する開口部４５を形成するパイプ状部４４が突出されている。ボデー本体４８は、炭素を２．１４〜６．６７％程度含む鋳鉄製部品である。その鋳鉄材料としては、例えば球状黒鉛鋳鉄（ダクタイル鋳鉄）、強靭鋳鉄、普通鋳鉄（ねずみ鋳鉄，白鋳鉄，まだら鋳鉄等）、可鍛鋳鉄（黒心可鍛鋳鉄（ＦＣＭＢ），白心可鍛鋳鉄（ＦＣＭＷ），パーライト可鍛鋳鉄（ＦＣＭＰ）等）、合金鋳鉄（高クロム鋳鉄，高ケイ素鋳鉄，二レジスト等）が挙げられる。これらの中でも、機械的強度や靭性に優れる球状黒鉛鋳鉄がボデー本体４８の鋳鉄材料として好ましい。なお、バルブボデー１２は、本明細書でいう「中空流体通路部品」に相当する。
【００２１】
前記ボデー本体４８の外表面及び中空部２０の内壁面を含む全表面には、耐熱性、耐食性等に優れた保護層４７が形成されている。保護層４７としては、メッキ処理により形成されたメッキ層、熱処理によりメッキ層が拡散された拡散層、表面処理により形成された表面処理層等である。これらは、ボデー本体４８の耐熱性や耐食性等を向上するためのものであり、１層でもよいし、あるいは２層以上を積層してもよい。また、メッキ層としては、代表的には、ニッケル−リンメッキ層、ニッケル−タングステン系メッキ層（ニッケル−タングステンメッキ層、ニッケル−タングステン−リンメッキ層、ニッケル−タングステン−ボロンメッキ層、）、ニッケル−メッキ層、クロムメッキ層等が挙げられる。これらの中でも、ニッケル−リンメッキ層、ニッケル−タングステン系メッキ層が好ましく、両メッキ層を積層することがより好ましい。
【００２２】
前記拡散層は、前記ボデー本体４８の外表面にメッキ層を形成した後に熱処理することで、メッキ層中の元素がボデー本体４８の基材中に拡散することで形成される層である。例えば、ボデー本体４８上にクロムメッキ層を形成した後に熱処理することで、メッキ層中の元素が基材中へ拡散することで、ボデー本体４８の外表面にステンレス化された耐食性に優れた拡散層が形成される。また、ボデー本体４８上にニッケルメッキ層を形成した後に熱処理することで、メッキ層中の元素が基材中へ拡散することで、ボデー本体４８の外表面にステンレス化されたオーステナイト系ステンレス組成の拡散層が形成される。
また、前記表面処理層としては、代表的には窒化処理による窒化処理層が挙げられる。表面処理層は、前記拡散層を形成した後に形成することが好ましい。
【００２３】
本実施例では、図２に示すように、前記ボデー本体４８の表面上にニッケル−リンメッキ層が下地層４７ａとして形成され、その下地層４７ａ上に耐凝縮水性に優れるニッケル−タングステン系メッキ層が表面層４７ｂとして形成されている。詳しくは、ボデー本体４８の表面が非切削面（鋳肌、酸化層等の表面）である場合には、下地層４７ａの層厚（膜厚）を２０μｍ以上で望ましくは３０μｍ以上とし、表面層４７ｂの層厚（膜厚）を１０μｍ以上で望ましくは２０μｍ以上とするとよい。また、ボデー本体４８の表面が切削加工を施した切削面である場合には、下地層４７ａの層厚（膜厚）を１０μｍ以上で望ましくは２０μｍ以上とし、表面層４７ｂの層厚（膜厚）を３μｍ以上で望ましくは１０μｍ以上とするとよい。この両層４７ａ，４７ｂによって形成された保護層４７によって、耐ピンホール性が向上されている。
【００２４】
次に、前記バルブボデー１２の製造方法について説明する。なお、図３はバルブボデーの製造過程を示す工程図である。
図３に示すように、バルブボデー１２の製造過程としては、鋳造工程（図（ａ）参照）、高融点化処理工程（図（ｂ）参照）、露出工程（図（ｃ）参照）、中空部形成工程（図３（ｄ）参照）、表面処理工程（図３（ｅ）参照）を備えている。以下、各工程を順に説明する。
【００２５】
［鋳造工程］
鋳造工程を説明する（図３（ａ）参照）。この工程は、バルブボデー１２のボデー本体４８（図１参照）となる中実状（非中空状）をなす鋳鉄製の基材５０を鋳造する工程である。基材５０は、図示しないが、鋳型に適当な組成に調整された金属溶湯（鋳鉄材料の溶湯）を鋳込むことにより鋳造する一般的な鋳造方法によって形成される。これとともに、基材５０の上面及び下面には円柱状をなす上下の突出部５１が突出されている。このとき、鋳鉄材料としては、黒鉛の球状化を阻害する酸素を除く脱酸剤や、黒鉛の球状化を促進するマグネシウム、ケイ素、カルシウム、アルミニウム、セリウムなどの非鉄金属を適量加えてグラファイトを球状化させた球状黒鉛鋳鉄であることが好ましい。
【００２６】
［高融点化処理工程］
次に、高融点化処理工程を説明する（図３（ｂ）参照）。この工程は、前記鋳鉄製の基材５０を電気式加熱炉などで熱処理することにより、該基材５０の内層部５３をほとんどそのままに、表層部５５を脱炭処理（高融点化処理）する工程である。その条件としては、熱処理により炭素が良好に拡散する温度以上とする。具体的に、熱処理温度は、８５０℃以上であり、好ましくは９００℃以上、より好ましくは１０００℃以上である。また、炭素は比較的拡散し易い元素であり、熱処理によって拡散することで酸素と反応して基材５０中から脱炭され、拡散変態によりフェライト量が増加していくと共に、マルテンサイト組織が熱的に安定なオーステナイト組織へ変態することで耐熱性も向上する。また、熱処理温度の上限は、表層部５５の融点以下である。また、鋳鉄の炭素含有量は約２％以上あり、そのときの融点は約１１５３℃なので、熱処理温度の上限は１１５０℃程度、好ましくは１１００℃程度とする。また、基材５０が脱炭されるにつれて融点が上昇し、炭素含有量が約１％では融点が１３５０℃となり、炭素含有量が約０．５％では融点が１４５０℃に達する。また、熱処理雰囲気は、プロパンガスを変性したガス雰囲気とすればよい。また、脱炭ガス組成は、ＣＯ／（ＣＯ＋ＣＯ2）×１００＝７５％となる。
【００２７】
また、脱炭されることで形成される表層部５５の層厚５５ｔは、熱処理の時間経過にともない増加する。例えば、熱処理温度が１０６０℃の場合、脱炭処理を１２時間行えば表層部５５の層厚５５ｔは１．９ｍｍとなる。同様に、２４時間では２．３ｍｍ、３６時間では２．８ｍｍ、６０時間では４．３ｍｍに達する。このように、熱処理時間を適宜調整することで、層厚５５ｔを容易に制御することができる。また、バルブボデー１２の強度と軽量化を考慮すると、層厚５５ｔは０．５〜４．０ｍｍ程度とするとよい。この範囲よりも層厚５５ｔが小さい（薄い）と、バルブボデー１２に求められる強度を確保することができない。一方、この範囲よりも層厚５５ｔが大きい（厚い）と、バルブボデー１２の重量が過度に増える。したがって、層厚５５ｔは、好ましくは０．８〜３．０ｍｍ程度、より好ましくは１．０〜２．５ｍｍ程度である。また、基材５０の表層部５５全体がほぼ均等に脱炭される場合には、層厚５５ｔを均一化することができる。また、脱炭されなかった内層部５３は、結果的に表層部５５よりも低融点となる。
【００２８】
また、層厚５５ｔを部分的に変化させたい場合には、基材５０の表面の一部に、脱炭防止剤を付与したうえで高融点化処理をすればよい。そうすれば、脱炭防止剤が付与された部位では、脱炭効果が抑制されるので、高融点化された表層部５５の層厚５５ｔは、脱炭防止剤を付与していない部位よりも薄くすることができる。
【００２９】
また、前記基材５０は、前記脱炭処理後に徐冷する。このとき、オーステナイト変態点である７２７℃付近まではガス雰囲気中で徐冷し、その後は放冷すればよい。また、ガス雰囲気中で徐冷する温度の下限は、オーステナイト変態点＋１０℃程度、好ましくはオーステナイト変態点＋２０℃程度である。
【００３０】
［露出工程］
次に、露出工程を説明する（図３（ｃ）参照）。この工程は、前記基材５０の表層部５５に、内層部５３を露出する露出部５７を形成する工程である。本実施例では、基材５０の両突出部５１における表層部５５の端面部を機械加工（例えば、切断加工、切削加工、孔開け加工等）により除去することで露出部５７を形成している。これにより、両突出部５１における露出部５７内に内層部５３が露出されている。なお、それ以外の表層部５５においても適宜露出部を形成することができる。また、前記ボデー本体４８における中空部２０内外を連通する開口孔３６，３６ａ（図５参照）に対応する部位にも露出部が形成される。
【００３１】
［中空部形成工程］
次に、中空部形成工程を説明する（図３（ｄ）参照）。この工程は、前記基材５０を熱処理する工程である。ここでは、基材５０を、前記表層部５５の融点より低くかつ前記内層部５３の融点より高い温度で熱処理する。すると、内層部５３が溶融し、上側の位置する前記露出部５７内を通気口とし、また、下側に位置する露出部５７内を溶出口として外部へ溶出される。これにともない、表層部５５が溶融せずに残ることにより、接合部のない表層部５５内に中空部２０が形成される。すなわち、表層部５５が中空部２０を形成する壁部となって、中空部２０が接合部のない一部材すなわち表層部５５により形成されたバルブボデー１２（詳しくはボデー本体４８）が形成されることになる。このとき、前記両突出部５１における表層部５５は、中空部２０内外を連通する開口部４５を形成するパイプ状部４４としてボデー本体４８に一体形成されることになる。また、中空部形成工程における熱処理は、内層部５３を溶出させるための工程であるので、その雰囲気は表層部５５に悪影響を与えない雰囲気であればよい。
【００３２】
［表面処理工程］
次に、表面処理工程を説明する（図３（ｅ）参照）。この工程は、前記ボデー本体４８の外表面及び中空部２０の内壁面を含む全表面に保護層４７を形成する工程である。保護層４７（図２参照）は、前にも述べたように、ボデー本体４８の表面上にニッケル−リンメッキ層が下地層４７ａとして形成され、そのニッケル−リンメッキ層上に耐凝縮水性に優れるニッケル−タングステン系メッキ層が表面層４７ｂとして形成されている。
【００３３】
また、表面処理工程は、高融点化処理工程（図３（ｂ）参照）と露出工程（図３（ｃ）参照）、あるいは、露出工程（図３（ｃ）参照）と中空部形成工程（図３（ｄ）参照）との間において実施することもできる。この場合、ボデー本体４８の外表面にニッケルメッキ層を下地層４７ａとして形成し、該ニッケルメッキ層の表面にクロムメッキ層を表面層４７ｂとして形成すると、ボデー本体４８の耐食性を向上することができる。また、両層４７ａ，４７ｂは、後工程（中空部形成工程）における熱処理により拡散して拡散層となる。したがって、両メッキ層の膜厚を設計することで、拡散層の組成も設計することができる。例えば、クロム含有量の多い拡散層としたい場合には、ニッケルメッキ層の厚みよりもクロムメッキ層の厚みを大きくすればよい。一般的な１８Ｃｒ−８Ｎｉのステンレス組成としたい場合は、ニッケルメッキ層の厚みとクロムメッキ層の厚みを８：１８にすればよい。また、中空部形成工程での熱処理は、両メッキ層の熱処理も兼ねることから、アルゴンガス雰囲気、窒素ガス−水素ガス雰囲気、若しくは水素ガス雰囲気で行うとよい。中でも、拡散層の厚みが増し易い水素ガス雰囲気や、窒素化処理も兼ねられる窒素ガス−水素ガス雰囲気が好ましい。この拡散層が保護層４７となる。
【００３４】
前記したＥＧＲクーラーバイパスバルブ１０のバルブボデー１２（図２参照）によると、流体（冷却水）を流通可能とする中空部２０が接合部のない一部材（ボデー本体４８）により形成されている。したがって、前記従来例と異なり、接合部のない一部材により形成された中空部２０内を流体が流通することになるため、接合部の亀裂や腐食等の破損に起因する流体（冷却水）の洩れを回避することができる。
【００３５】
また、中空部２０内外を連通する開口部４５を形成するパイプ状部４４が一体形成されている。このため、中空部２０内に流体（冷却水）を流通させるための配管部材をパイプ状部４４に容易に接続することができる。このようにパイプ状部４４は、中空部２０内に流体を流通させるための配管部材の管継手部として利用することができる。また、必要のない場合は、パイプ状部４４内の開口部４５をプラグ部材、シール部材等で閉塞することもできる。
【００３６】
また、前記ＥＧＲクーラーバイパスバルブ１０のバルブボデー１２の製造方法によると、中実状の基材５０を鋳造し、その基材５０を熱処理することにより表層部５５を内層部５３に比べて高融点化し、その表層部５５に内層部５３を露出する露出部５７を形成する。その後、基材５０を表層部５５の融点よりも低くかつ内層部５３の融点よりも高い温度で熱処理することにより、内層部５３を露出部５７から溶出させるとともに接合部のない表層部５５内に中空部２０を形成する。このようにして、流体を流通可能とする中空部２０を有するバルブボデー１２（詳しくはボデー本体４８）を製造することができる。したがって、鋳鉄製のバルブボデー１２を中空部２０が接合部のない一部材（ボデー本体４８）により形成することができる。また、複数の部材の接合による製造方法と異なり、その接合に係るろう付け、溶接等による接合工程を省略することができる。また、中空部２０の形成のために、一般的な鋳造法で用いられる中子、ロストワックス法で用いられるワックス模型等を省略することができる。したがって、流体を流通可能とする中空部２０を有するバルブボデー１２（詳しくはボデー本体４８）の製造に係るコストを低減することができる。
【００３７】
また、鋳造工程（図３（ａ）参照）において基材５０から突出する突出部５１を形成し、露出工程（図３（ｃ）参照）において突出部５１の表層部５５の先端部に該突出部５１の内層部５３の先端面を露出する露出部５７を形成し、中空部形成工程露出工程（図３（ｄ）参照）において突出部５１の表層部５５によりパイプ状部４４を形成する。これにより、中空部２０内外を連通する開口部４５を形成するパイプ状部４４が一体形成される。また、内層部５３を溶出させる露出部５７とパイプ状部４４内の開口部４５とを共通化することにより、工程の増加を抑制することができる。
【００３８】
また、表層部５５の所定部位を表面処理する表面処理工程（図３（ｅ）参照）を備えている。このため、表層部５５の所定部位を表面処理することにより所望の表面性状の保護層４７とすることができる。なお、表面処理は、表層部５５の外表面及び中空部２０の内壁面を含む全表面に限らず、表層部５５の外表面に全面的あるいは必要部位に部分的に行ってもよいし、表層部５５の中空部２０の内壁面に全面的あるいは必要部位に部分的に行ってもよく、表層部５５の所定部位に行うことができる。また、表面処理は、必要に応じて実施されるものであって、省略することもできる。
【００３９】
［実施例２］
本発明の実施例２を説明する。本実施例は、前記実施例１に変更を加えたものであるから、その変更部分について説明し、重複する説明は省略する。また、以降の実施例についても、その変更部分について説明し、重複する説明は省略する。なお、図６はターボチャージャーを示す断面図である。
図６に示すように、本実施例は、ターボチャージャーに用いられるタービンハウジング及びセンタハウジングを、本明細書でいう「中空流体通路部品」として形成したものである。
【００４０】
ターボチャージャーの概略を説明する。ターボチャージャー６０のケーシング６１は、タービンハウジング６２とコンプレッサハウジング６３とをセンタハウジング６４を介して結合することにより構成されている。センタハウジング６４には、ロータシャフト６６が回転可能に支持されている。ロータシャフト６６の一端部にはタービンホイール６７が結合され、その他端部にはコンプレッサホイール６８が結合されている。タービンホイール６７は、タービンハウジング６２内に収容されており、エンジンの排気ガス流に基づき作動する。また、コンプレッサホイール６８は、コンプレッサハウジング６３内に収容されており、タービンホイール６７の作動に連動してエンジンの燃焼室内へ吸気を過給する。
【００４１】
前記タービンハウジング６２には、タービンホイール６７を取り囲む渦巻状のスクロール室７０が形成されている。スクロール室７０の外端側で開口する排気ガス取入口７１は、排気マニホールド（図示しない）に接続される。また、スクロール室７０の内端側で開口する排気ガス排出口７２は、排気管（図示しない）に接続される。
また、前記コンプレッサハウジング６３には、コンプレッサホイール６８を取り囲む渦巻状をなすディフューザ７４が形成されている。ディフューザ７４の内端側で開口する給気取入口７５は、エアクリーナ（図示しない）に接続される。また、ディフューザ７４の外端側で開口する過給気吐出口７６は、吸気マニホールド（図示しない）に接続される。
【００４２】
前記タービンハウジング６２は、前記実施例１におけるバルブボデー１２と同様の製造方法によって形成されており、鋳鉄製で流体（例えば、冷却水）を流通可能とする中空部６２ａを有している。中空部６２ａは、接合部のない一部材により形成されている。また、中空部６２ａに連通する開口部を形成する一対（図６では片側のみを示す）のパイプ状部６２ｂが一体形成されている。エンジン（内燃機関）からの冷却水が一方のパイプ状部６２ｂ内の開口部を介して中空部６２ａ内に導入され、中空部６２ａ内の冷却水が他方のパイプ状部６２ｂ内の開口部を介してエンジンへ戻される。
【００４３】
前記センタハウジング６４は、前記実施例１におけるバルブボデー１２と同様に形成されており、鋳鉄製で流体（例えば、冷却水）を流通可能とする中空部６４ａを有している。中空部６４ａは、接合部のない一部材により形成されている。また、中空部６４ａに連通する開口部を形成する一対（図６では片側のみを示す）のパイプ状部６４ｂが一体形成されている。エンジン（内燃機関）からの冷却水が一方のパイプ状部６４ｂ内の開口部を介して中空部６４ａ内に導入され、中空部６４ａ内の冷却水が他方のパイプ状部６４ｂ内の開口部を介してエンジンへ戻される。
【００４４】
前記ターボチャージャー６０において、エンジンの運転に伴って発生する排気ガスが、タービンハウジング６２の排気ガス取入口７１からスクロール室７０内を通って排気ガス排出口７２から排気管に排出される。このとき、排気ガスによってタービンホイール６７が回転され、そのタービンホイール６７の回転に連動してコンプレッサホイール６８が回転される。これにより、コンプレッサハウジング６３の給気取入口７５からディフューザ７４内に導かれた給気の圧力が高められ、過給気として過給気吐出口７６から燃焼室に供給される。
【００４５】
また、エンジンの運転状況に応じて、タービンハウジング６２の中空部６２ａに対してエンジンの冷却水を供給したり、停止したりするとよい。例えば、エンジン始動時等の冷間時にはタービンハウジング６２の中空部６２ａ内へのエンジンの冷却水の供給を停止し、暖機後にはその中空部６２ａ内にエンジンの冷却水を流通させる。
また、エンジンの運転状況に応じて、センタハウジング６４の中空部６４ａに対してエンジンの冷却水を供給したり、停止したりするとよい。例えば、エンジン始動時等の冷間時にはセンタハウジング６４の中空部６４ａ内へのエンジンの冷却水の供給を停止し、暖機後にはその中空部６４ａ内にエンジンの冷却水を流通させる。
また、タービンハウジング６２又はセンタハウジング６４は、必要に応じて中空流体通路部品として形成されるものである。また、タービンハウジング６２及び／又はセンタハウジング６４の中空部６４ａに対する冷却水の供給を省略することもできる。
【００４６】
［実施例３］
本発明の実施例３を説明する。なお、図７は排気圧力制御弁を示す断面図である。
図７に示すように、本実施例は、ディーゼルエンジンから排気される排気ガスの圧力を制御する排気圧力制御弁に用いられるバルブボデーを、本明細書でいう「中空流体通路部品」として形成したものである。
排気圧力制御弁の概略を説明する。図７に示すように、排気圧力制御弁８０は、バルブボデー８１と、バルブボデー８１に設けられたスロットルバルブ８３及びバイパスバルブ８５とを備えている。
【００４７】
前記バルブボデー８１には、メイン流路８６及びバイパス流路８７が設けられている。メイン流路８６は、上流側（図７において左側）の排気管と下流側（図７において右側）の排気管とを連通する。バイパス流路８７は、上流側の入口ポート８７ａ、及び、下流側の出口ポート８７ｂを介してメイン流路８６に連通されている。
また、前記スロットルバルブ８３は、バタフライ式バルブであり、バルブボデー８１に回動可能に支持されたスロットル軸８３ａと、そのスロットル軸８３ａに取付けられた弁板８３ｂとを備えている。スロットル軸８３ａとともに弁板８３ｂが回動することにより、メイン流路８６を開閉する。スロットル軸８３ａは、連結片８９を介してアクチュエータ９０の作動部材９１に回動可能に連結されている。作動部材９１が伸縮作動することで、スロットル軸８３ａが回動されるようになっている。アクチュエータ９０には、例えばダイアフラム式のアクチュエータが用いられている。
【００４８】
前記バイパスバルブ８５は、バイパス流路８７内において入口ポート８７ａを開閉するフラッパ弁であり、バルブボデー８１に回動可能に支持された弁軸８５ａと、弁軸８５ａに固定されたアーム８５ｂと、アーム８５ｂに取付けられた弁体８５ｃとを備えている。弁軸８５ａは、例えばダイアフラム式のアクチュエータ（図示しない）により回動されるようになっている。
【００４９】
前記バルブボデー８１は、前記実施例１におけるバルブボデー１２と同様の製造方法によって形成されており、鋳鉄製で流体（例えば、冷却水）を流通可能とする中空部８１ａを有している。中空部８１ａは、接合部のない一部材により形成されている。また、中空部８１ａに連通する開口部を形成する一対のパイプ状部８１ｂが一体形成されている。エンジン（内燃機関）からの冷却水が一方のパイプ状部８１ｂ内の開口部を介して中空部８１ａ内に導入され、中空部８１ａ内の冷却水が他方のパイプ状部８１ｂ内の開口部を介してエンジンへ戻される。
【００５０】
前記排気圧力制御弁８０において、アクチュエータ９０によりスロットルバルブ８３が閉じられると、その上流側の排気ガスの圧力が上昇する。その排気ガスの圧力が所定値を超えると、アクチュエータ（図示しない）によりバイパスバルブ８５が開かれる。これによって、排気管内の排気ガスの圧力がほぼ一定に維持される。また、アクチュエータ９０によりスロットルバルブ８３が開かれると、排気ガスがメイン流路８６を流れる。これにともない、排気管内を流れる排気ガスの圧力が低下するため、アクチュエータ（図示しない）によりバイパスバルブ８５が閉じられる。
【００５１】
また、エンジンの運転状況に応じて、バルブボデー８１の中空部８１ａに対してエンジンの冷却水を供給したり、停止したりするとよい。例えば、エンジン始動時等の冷間時にはバルブボデー８１の中空部８１ａ内へのエンジンの冷却水の供給を停止し、暖機後にはその中空部８１ａ内にエンジンの冷却水を流通させる。
【００５２】
［実施例４］
本発明の実施例４を説明する。なお、図８はエキゾーストマニホールドを示す側面図である。
本実施例は、エキゾーストマニホールドを、本明細書でいう「中空流体通路部品」として形成したものである。
【００５３】
エキゾーストマニホールドを説明する。図８に示すように、エキゾーストマニホールド１００は、複数本（例えば４本）のブランチ管１０１（図８では３本を示す）と、それらブランチ管１０１の上流側（図８において下側）の端部が接続されたヘッドフランジ１０２と、各ブランチ管１０１の下流側（図８において上側）の端部が集束状態で接続された集合部１０３とを有している。ブランチ管１０１は、それぞれＬ字管状に形成されている。また、ヘッドフランジ１０２は、図示しないエンジンのシリンダヘッドに締結される。また、集合部１０３の下流側の端部は、図示しない触媒コンバータを介して排気管に接続される。なお、図８では、エキゾーストマニホールドが、エンジンに対する取付状態に対して上下を反転した状態で示されている。
【００５４】
前記エキゾーストマニホールド１００は、前記実施例１におけるバルブボデー１２と同様の製造方法によって形成されており、鋳鉄製で流体（例えば、冷却水）を流通可能とする中空部１００ａを有している。中空部１００ａは、接合部のない一部材により形成されている。また、中空部１００ａに連通する開口部を形成する一対のパイプ状部１００ｂが一体形成されている。一方のパイプ状部１００ｂ内の開口部は各ブランチ管１０１の上流側（図８において下側）の端部に設けられ、また、他方のパイプ状部１００ｂ内の開口部は集合部１０３の下流側（図８において上側）の端部の外周面に設けられている。なお、エキゾーストマニホールド１００は、例えば、エンジンに対する取付状態に対して上下を反転した状態（図８参照）で中空部形成工程が実施される。
【００５５】
エンジン（内燃機関）からの冷却水が一方のパイプ状部１００ｂ内の開口部を介して中空部１００ａ内に導入され、中空部１００ａ内の冷却水が他方のパイプ状部１００ｂ内の開口部を介してエンジンへ戻される。また、エンジンの運転状況に応じて、エキゾーストマニホールド１００の中空部１００ａに対してエンジンの冷却水を供給したり、停止したりするとよい。例えば、エンジン始動時等の冷間時にはエキゾーストマニホールド１００の中空部１００ａ内へのエンジンの冷却水の供給を停止し、暖機後にはその中空部１００ａ内にエンジンの冷却水を流通させる。なお、前記エキゾーストマニホールド１００において、ヘッドフランジ１０２側のパイプ状部１００ｂを省略し、ヘッドフランジ１０２のエンジン側の取付面を機械加工（例えば、フライス加工等）することにより露出部を形成し、その露出部内を溶出口及び開口部にするとよい。
【００５６】
本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本発明は、前記実施例で例示したように、ＥＧＲクーラーバイパスバルブ１０のバルブボデー１２、ターボチャージャー６０のタービンハウジング６２及び／又はセンタハウジング６４、排気圧力制御弁８０のバルブボデー８１、エキゾーストマニホールド１００、あるいは、ＥＧＲクーラー２５の熱交換器等のように、高温の排気ガスが流れる排気系部品に有効であるが、排気系部品に限らず、種々の部品に適用することができる。また、中空部内に流通させる流体は、エンジンの冷却水に限らず、液体、気体等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】実施例１に係るＥＧＲクーラーバイパスバルブのバルブボデーを示す側断面図である。
【図２】バルブボデーの保護層を示す断面図である。
【図３】バルブボデーの製造過程を示す工程図である。
【図４】ＥＧＲクーラーバイパスバルブを示す側断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線矢視断面図である。
【図６】実施例２に係るターボチャージャーを示す断面図である。
【図７】実施例３に係る排気圧力制御弁を示す断面図である。
【図８】実施例４に係るエキゾーストマニホールドを示す側面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０  ＥＧＲクーラーバイパスバルブ
１２  バルブボデー（中空流体通路部品）
２０  中空部
４４  パイプ状部
４５  開口部
４７  保護層
５０  基材
５１  突出部
５３  内層部
５５  表層部
５７  露出部
６０  ターボチャージャー
６２  タービンハウジング
６２ａ  中空部
６２ｂ  パイプ状部
６４  センタハウジング
６４ａ  中空部
６４ｂ  パイプ状部
８０  排気圧力制御弁
８１  バルブボデー（中空流体通路部品）
８１ａ  中空部
８１ｂ  パイプ状部
１００  エキゾーストマニホールド
１００ａ  中空部
１００ｂ  パイプ状部
【図１】
2010038201.tif 000003
【図２】
2010038201.tif 000004
【図３】
2010038201.tif 000005
【図４】
2010038201.tif 000006
【図５】
2010038201.tif 000007
【図６】
2010038201.tif 000008
【図７】
2010038201.tif 000009
【図８】
2010038201.tif 000010