(57)【要約】【課題】金属ナトリウムによる熱伝導性能を十分に発現することができる金属ナトリウム封入エンジンバルブを提供する。【解決手段】ステム部１１２及び傘部１１１を有してステム部１１２の内部に中空部１１２ａを有すると共に当該中空部１１２ａ内に金属ナトリウム１０１を封入された金属ナトリウム封入エンジンバルブ１００において、ステム部１１２の軸心を鉛直方向に向けて静置したときに、傘部１１１の底面とステム部１１２の上端面との間の長さＬａに対して、傘部１１１の底面とステム部１１２の中空部１１２ａ内の金属ナトリウム１０１の上面との間の長さＬｎが０．３５〜０．５５倍の範囲の大きさ（０．３５Ｌａ≦Ｌｎ≦０．５５Ｌａ）となるように、中空部１１２ａ内に金属ナトリウム１０１が封入されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステム部及び傘部を有して当該ステム部の内部に中空部を有すると共に当該中空部内に金属ナトリウムを封入された金属ナトリウム封入エンジンバルブにおいて、
前記ステム部の軸心を鉛直方向に向けて静置したときに、前記傘部の底面と前記ステム部の上端面との間の長さＬａに対して、前記傘部の底面と前記ステム部の前記中空部内の前記金属ナトリウムの上面との間の長さＬｎが０．３５〜０．５５倍の範囲の大きさ（０．３５Ｌａ≦Ｌｎ≦０．５５Ｌａ）となるように、当該中空部内に前記金属ナトリウムが封入されている
ことを特徴とする金属ナトリウム封入エンジンバルブ。
【請求項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において、
エンジンのシリンダヘッドに取り付けられたバルブガイドに前記ステム部を支持されているときに、当該ステム部の前記中空部内の前記金属ナトリウムの上面が当該バルブガイドの内側に常に位置するように、当該中空部内に当該金属ナトリウムが封入されている
ことを特徴とする金属ナトリウム封入エンジンバルブ。
【請求項３】
請求項２に記載の金属ナトリウム封入エンジンバルブにおいて、
前記傘部の底面と前記ステム部の前記中空部の上端との間の長さＬｂが前記長さＬｎとバルブリフト量Ｌｖとを合わせた長さ以上の大きさ（Ｌｂ≧Ｌｎ＋Ｌｖ）となるように、当該中空部内に前記金属ナトリウムが封入されている
ことを特徴とする金属ナトリウム封入エンジンバルブ。
【請求項４】
請求項３に記載の金属ナトリウム封入エンジンバルブにおいて、
前記ステム部の前記中空部の上端の位置が、前記バルブガイドの内側に常に位置するように設定されている
ことを特徴とする金属ナトリウム封入エンジンバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステム部及び傘部を有して当該ステム部の内部に中空部を有すると共に当該中空部内に金属ナトリウムを封入された金属ナトリウム封入エンジンバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
ステム部及び傘部を有して当該ステム部の内部に中空部を有すると共に当該中空部内に金属ナトリウムを封入された従来の金属ナトリウム封入エンジンバルブを備えたエンジンの一例の要部の概略構成を図４に示す。
【０００３】
図４に示すように、エンジンのシリンダヘッド１に略水平方向に形成された排気ポート２の燃焼室３側には、当該排気ポート２と当該燃焼室３とを連通する排気口４を開閉する排気用のエンジンバルブ１０が配設されている。このエンジンバルブ１０は、シリンダヘッド１に配設されている直動式動弁機構２０に組み込まれている。この直動式動弁機構２０は、エンジンバルブ１０を往復移動させるバルブリフタ２２と、エンジン回転に応じて回転してエンジンバルブ１０を開弁させるカム２１とを備えている。
【０００４】
前記バルブリフタ２２は、前記エンジンバルブ１０のステム部１２に当接される突起部２３と、この突起部２３の上側にて前記カム２１に当接されてクリアランスを調整するシム２３ａと、シリンダヘッド１に圧入固定されて前記エンジンバルブ１０のステム部１２を軸方向に沿って摺動移動可能に支持するバルブガイド２４と、このバルブガイド２４の上端部と前記エンジンバルブ１０のステム部１２との間をシールする高分子材料からなるステムシール２５と、前記カム２１の押圧力に抗して前記エンジンバルブ１０を開弁させるバルブスプリング２６と、このバルブスプリング２６の上端及び下端に設けられたアッパシート２７及びロアシート２８と、前記エンジンバルブ１０のステム部１２とバルブスプリング２６等とを固定するバルブコッタ２９とを備えている。
【０００５】
前記エンジンバルブ１０は、前記排気口４を開閉する茸状をなす傘部１１と、前記バルブガイド２４に対して摺動移動可能に支持されて上記傘部１１に連なると共に上端を前記突起部２３に当接させた軸部分のステム部１２と、前記傘部１１の内部に形成された中空部１１ａと、前記傘部１１の前記中空部１１ａと前記ステム部１２の軸方向中程との間を連通させるように当該ステム部１２に形成された中空部１２ａと、前記傘部１１及び前記ステム部１２の前記中空部１１ａ，１２ａの内部に封入された金属ナトリウム１０１とを有している。なお、符号１３は前記バルブコッタ２９に係合されるコッタ溝部である。
【０００６】
このような、中空部１１ａ，１２ａに金属ナトリウム１０１を封入したエンジンバルブ１０を備えたエンジンにおいては、エンジンの回転に対応して直動式動弁機構２０の前記カム２１が回転して、バルブリフタ２２を介して前記エンジンバルブ１０を昇降移動（バルブリフト）させることにより、燃焼室３内の燃焼排ガスを当該燃焼室３の外部に排出するときに排気口４を開くように前記エンジンバルブ１０を下降させて当該燃焼排ガスを排気ポート２に送り出し、それ以外のときに排気口４を閉じるように前記エンジンバルブ１０を上昇させておくようになっている。
【０００７】
このとき、前記エンジンバルブ１０の前記中空部１１ａ，１２ａ内の高熱伝導率の金属ナトリウム１０１が、当該エンジンバルブ１０の上記昇降移動（バルブリフト）に伴って、当該中空部１１ａ，１２ａ内で振動流を生じ、高温の前記燃焼排ガスと接して高温となる傘部１１（約８００℃）の熱を、前記ステム部１２を介して前記バルブガイド２４に効率よく伝達させることにより（オシレーション熱輸送）、当該熱がシリンダヘッド１に効率よく伝達して、当該シリンダヘッド１に形成されている冷却液流通路内を流通する冷却液によって効率よく冷却できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−０１０６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前述したような従来の金属ナトリウム封入エンジンバルブ１０においては、金属ナトリウム１０１の封入量を経験的に決定しているため、当該金属ナトリウム１０１による熱伝導性能を十分に発現し得ていなかった。
【００１０】
このようなことから、本発明は、金属ナトリウムによる熱伝導性能を十分に発現することができる金属ナトリウム封入エンジンバルブを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前述した課題を解決するための、本発明に係る金属ナトリウム封入エンジンバルブは、ステム部及び傘部を有して当該ステム部の内部に中空部を有すると共に当該中空部内に金属ナトリウムを封入された金属ナトリウム封入エンジンバルブにおいて、前記ステム部の軸心を鉛直方向に向けて静置したときに、前記傘部の底面と前記ステム部の上端面との間の長さＬａに対して、前記傘部の底面と前記ステム部の前記中空部内の前記金属ナトリウムの上面との間の長さＬｎが０．３５〜０．５５倍の範囲の大きさ（０．３５Ｌａ≦Ｌｎ≦０．５５Ｌａ）となるように、当該中空部内に前記金属ナトリウムが封入されていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る金属ナトリウム封入エンジンバルブは、上述した金属ナトリウム封入エンジンバルブにおいて、エンジンのシリンダヘッドに取り付けられたバルブガイドに前記ステム部を支持されているときに、当該ステム部の前記中空部内の前記金属ナトリウムの上面が当該バルブガイドの内側に常に位置するように、当該中空部内に当該金属ナトリウムが封入されていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る金属ナトリウム封入エンジンバルブは、上述した金属ナトリウム封入エンジンバルブにおいて、前記傘部の底面と前記ステム部の前記中空部の上端との間の長さＬｂが前記長さＬｎとバルブリフト量Ｌｖとを合わせた長さ以上の大きさ（Ｌｂ≧Ｌｎ＋Ｌｖ）となるように、当該中空部内に前記金属ナトリウムが封入されていることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る金属ナトリウム封入エンジンバルブは、上述した金属ナトリウム封入エンジンバルブにおいて、前記ステム部の前記中空部の上端の位置が、前記バルブガイドの内側に常に位置するように設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る金属ナトリウム封入エンジンバルブによれば、金属ナトリウムが、前記長さＬａに対する前記長さＬｎを０．３５〜０．５５倍の範囲の大きさ（０．３５Ｌａ≦Ｌｎ≦０．５５Ｌａ）とするように封入、すなわち、金属ナトリウムの上面がバルブガイドの内側に常に位置するように封入されているため、金属ナトリウムによる伝熱をバルブガイドへ効果的に行うことができるので、金属ナトリウムによる熱伝導性能を十分に発現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る金属ナトリウム封入エンジンバルブを備えたエンジンの主な実施形態の要部の概略構成図である。
【図２】図１の金属ナトリウム封入エンジンバルブの抽出拡大図である。
【図３】図２の金属ナトリウム封入エンジンバルブの作用説明図である。
【図４】従来の金属ナトリウム封入エンジンバルブを備えたエンジンの一例の要部の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係る金属ナトリウム封入エンジンバルブの実施形態を図面に基づいて以下に説明するが、本発明は図面に基づいて説明する以下の実施形態のみに限定されるものではない。
【００１８】
〈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主な実施形態を図１〜３に基づいて説明する。
【００１９】
図１に示すように、エンジンのシリンダヘッド１に略水平方向に形成された排気ポート２の燃焼室３側には、当該排気ポート２と当該燃焼室３とを連通する排気口４を開閉する排気用の本発明に係る金属ナトリウム封入エンジンバルブ１００が配設されている。この金属ナトリウム封入エンジンバルブ１００は、シリンダヘッド１に配設されている直動式動弁機構２０に組み込まれている。この直動式動弁機構２０は、上記金属ナトリウム封入エンジンバルブ１００を往復移動させるバルブリフタ２２と、エンジン回転に応じて回転して上記金属ナトリウム封入エンジンバルブ１００を開弁させるカム２１とを備えている。
【００２０】
前記バルブリフタ２２は、前記エンジンバルブ１００のステム部１１２に当接される突起部２３と、この突起部２３の上側にて前記カム２１に当接されてクリアランスを調整するシム２３ａと、前記シリンダヘッド１に圧入固定されて前記エンジンバルブ１００のステム部１１２を軸方向に沿って摺動移動可能に支持するバルブガイド２４と、このバルブガイド２４の上端部と前記エンジンバルブ１００のステム部１１２との間をシールする高分子材料からなるステムシール２５と、前記カム２１の押圧力に抗して前記エンジンバルブ１００を開弁させるバルブスプリング２６と、このバルブスプリング２６の上端及び下端に設けられたアッパシート２７及びロアシート２８と、前記エンジンバルブ１００のステム部１１２と前記バルブスプリング２６等とを固定するバルブコッタ２９とを備えている。
【００２１】
前記エンジンバルブ１００は、前記排気口４を開閉する茸状をなす傘部１１１と、前記バルブガイド２４に対して摺動移動可能に支持されて上記傘部１１１に連なる軸部分のステム部１１２とを備えている。なお、符号１１３は、前記バルブコッタ２９に係合するコッタ溝部である。
【００２２】
そして、図１，２に示すように、本実施形態に係る前記エンジンバルブ１００は、傘部１１１及びステム部１１２の内部に中空部１１１ａ，１１２ａを有すると共に当該中空部１１１ａ，１１２ａ内に金属ナトリウム１０１を封入されたものであって、前記ステム部１１２の軸心を鉛直方向に向けて静置したときに、前記傘部１１１の底面と前記ステム部１１２の上端面との間の長さＬａに対して、前記傘部１１１の底面と前記ステム部１１２の前記中空部１１２ａ内の前記金属ナトリウム１０１の上面との間の長さＬｎが０．３５〜０．５５倍の範囲の大きさ（０．３５Ｌａ≦Ｌｎ≦０．５５Ｌａ）となるように、当該傘部１１１及び当該ステム部１１２の当該中空部１１１ａ，１１２ａ内に前記金属ナトリウム１０１が封入されている。
【００２３】
つまり、上記エンジンバルブ１００は、エンジンのシリンダヘッド１に取り付けられたバルブガイド２４に前記ステム部１１２を支持されているときに、当該ステム部１１２の前記中空部１１２ａ内の前記金属ナトリウム１０１の上面が当該バルブガイド２４の内側に常に位置するように、前記傘部１１１及び当該ステム部１１２の当該中空部１１１ａ，１１２ａ内に当該金属ナトリウム１０１が封入されているのである。
【００２４】
さらに、図２，３に示すように、上記エンジンバルブ１００は、前記傘部１１１の底面と前記ステム部１１２の前記中空部１１１ａ，１１２ａの上端との間の長さＬｂが前記長さＬｎとバルブリフト量（排気口を開閉させる際の移動長）Ｌｖとを合わせた長さ以上の大きさ（Ｌｂ≧Ｌｎ＋Ｌｖ）となるように、当該傘部１１１及び当該ステム部１１２の当該中空部１１１ａ，１１２ａ内に前記金属ナトリウム１０１が封入されている。
【００２５】
ここで、上記エンジンバルブ１００は、エンジンのシリンダヘッド１に取り付けられたバルブガイド２４に前記ステム部１１２を支持されているとき、当該ステム部１１２の前記中空部１１２ａの上端の位置が、当該バルブガイド２４の内側に常に位置するように設定されている、言い換えれば、上記エンジンバルブ１００は、開状態のときに、当該ステム部１１２の前記中空部１１２ａの上端の位置が、当該バルブガイド２４の下端面よりも上方に位置し、閉状態のときに、当該ステム部１１２の前記中空部１１２ａの上端の位置が、当該バルブガイド２４の上端面よりも下方に位置するように設定されている。
【００２６】
このような本実施形態に係る上記エンジンバルブ１００を備えたエンジンにおいては、エンジンの回転に対応して直動式動弁機構２０の前記カム２１が回転して、バルブリフタ２２を介して前記エンジンバルブ１００を昇降移動（バルブリフト）させることにより、燃焼室３内の燃焼排ガスを当該燃焼室３の外部に排出するときに排気口４を開くように前記エンジンバルブ１００を下降させて当該燃焼排ガスを排気ポート２に送り出し、それ以外のときに排気口４を閉じるように前記エンジンバルブ１００を上昇させておく。
【００２７】
このとき、上記エンジンバルブ１００の前記傘部１１１及び前記ステム部１１２の前記中空部１１１ａ，１１２ａ内の高熱伝導率の金属ナトリウム１０１が、当該エンジンバルブ１００の上記昇降移動（バルブリフト）に伴って、当該中空部１１１ａ，１１２ａ内で振動流を生じ、高温の前記燃焼排ガスと接して高温となる前記傘部１１１（約８００℃）の熱を、前記ステム部１１２を介して前記バルブガイド２４に効率よく伝達させることにより（オシレーション熱輸送）、当該熱がシリンダヘッド１に効率よく伝達して、当該シリンダヘッド１に形成されている冷却液流通路内を流通する冷却液によって効率よく冷却することができる。
【００２８】
ここで、上記金属ナトリウム１０１が、前記長さＬａに対する前記長さＬｎを０．３５〜０．５５倍の範囲の大きさ（０．３５Ｌａ≦Ｌｎ≦０．５５Ｌａ）とするように封入、すなわち、上記金属ナトリウム１０１の上面が前記バルブガイド２４の内側に常に位置するように封入されているため、当該金属ナトリウム１０１による伝熱を前記バルブガイド２４へ効果的に行うことができる。
【００２９】
したがって、本実施形態に係る上記エンジンバルブ１００によれば、金属ナトリウム１０１による熱伝導性能を十分に発現することができる。
【００３０】
また、前記長さＬｂを、前記長さＬｎとバルブリフト量Ｌｖとを合わせた長さ以上の大きさ（Ｌｂ≧Ｌｎ＋Ｌｖ）とするように、上記金属ナトリウム１０１が封入されているため、バルブリフトによる前記振動流を最大長にまで生じさせることができるので、必要十分な量の金属ナトリウム１０１で前記バルブガイド２４への伝熱を行うことができ、無駄なコストアップを防止して低コスト化を図ることができる。
【００３１】
また、エンジンのシリンダヘッド１に取り付けられたバルブガイド２４に前記ステム部１１２を支持されているとき、当該ステム部１１２の前記中空部１１２ａの上端の位置が、当該バルブガイド２４の内側に常に位置するように設定されている、すなわち、開状態のときに、当該ステム部１１２の前記中空部１１２ａの上端の位置が、当該バルブガイド２４の下端面よりも上方に位置し、閉状態のときに、当該ステム部１１２の前記中空部１１２ａの上端の位置が、当該バルブガイド２４の上端面よりも下方に位置するように設定されていることから、金属ナトリウム１０１によるバルブガイド２４へのオシレーション熱輸送をさらに確実に行うことができる。
【００３２】
〈他の実施形態〉
なお、前述した実施形態においては、傘部１１１及びステム部１１２の両方の内部に中空部１１１ａ，１１２ａを有する金属ナトリウム封入エンジンバルブ１００について説明したが、本発明はこれに限らず、他の実施形態として、例えば、ステム部の内部のみに中空部を有する金属ナトリウム封入エンジンバルブのように、少なくともステム部の内部に中空部を有する金属ナトリウム封入エンジンバルブであれば、前述した実施形態の場合と同様な作用効果を得ることができる。
【００３３】
また、前述した実施形態においては、直動式動弁機構２０に組み込んだ場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、ロッカアーム式の動弁機構に組み込む場合であっても、前述した実施形態の場合と同様な作用効果を得ることが当然にしてできる。
【００３４】
また、前述した実施形態においては、エンジンのシリンダヘッド１に形成された排気ポート２と燃焼室３とを連通する排気口４を開閉する排気用のエンジンバルブ１０として適用した場合について説明したが、他の実施形態として、例えば、エンジンのシリンダヘッドに形成された吸気ポートと燃焼室とを連通する吸気口を開閉する吸気用のエンジンバルブとして適用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明に係る金属ナトリウム封入エンジンバルブは、金属ナトリウムによる熱伝導性能を十分に発現することができるので、自動車産業等において、極めて有益に利用することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１  シリンダヘッド
２  排気ポート
３  燃焼室
４  排気口
２０  直動式動弁機構
２１  カム
２２  バルブリフタ
２３  突起部
２３ａ  シム
２４  バルブガイド
２５  ステムシール
２６  バルブスプリング
２７  アッパシート
２８  ロアシート
２９  バルブコッタ
１００  金属ナトリウム封入エンジンバルブ
１０１  金属ナトリウム
１１１  傘部
１１１ａ  中空部
１１２  ステム部
１１２ａ  中空部
１１３  コッタ溝部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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