特許 6163212 中空ポペットバルブの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6163212

(24)【登録日】2017年6月23日

(45)【発行日】2017年7月12日

(54)【発明の名称】中空ポペットバルブの製造方法

(51)【国際特許分類】

   F01L 3/14 20060101AFI20170703BHJP

   F01L 3/24 20060101ALI20170703BHJP

【ＦＩ】

   F01L3/14 A

   F01L3/24 D

【請求項の数】6

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2015-548918(P2015-548918)

(86)(22)【出願日】2013年11月21日

(86)【国際出願番号】JP2013081352

(87)【国際公開番号】WO2015075795

(87)【国際公開日】20150528

【審査請求日】2016年8月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000227157

【氏名又は名称】日鍛バルブ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087826

【弁理士】

【氏名又は名称】八木 秀人

(74)【代理人】

【識別番号】100139745

【弁理士】

【氏名又は名称】丹波 真也

(74)【代理人】

【識別番号】100166327

【弁理士】

【氏名又は名称】舟瀬 芳孝

(74)【代理人】

【識別番号】100168088

【弁理士】

【氏名又は名称】太田 悠

(72)【発明者】

【氏名】石井 一弘

(72)【発明者】

【氏名】内田 茂

(72)【発明者】

【氏名】目黒 正弘

【審査官】 首藤 崇聡

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１２／０８６３１５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平４−２３２３１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／１４５２５０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１１／１０４９１２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１１／１０４９２３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｌ ３／２４

Ｆ０１Ｌ ３／１４

Ｆ０１Ｌ ３／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ポペットバルブの傘部から軸部にかけて形成された中空部に冷却材が装填された中空ポペットバルブを製造する方法において、
押出機のノズルから直線状に押し出された粘土状の冷却材を切断して所定長さの冷却材ロッドを形成する冷却材ロッド形成工程と、
前記中空部に相当する穴が設けられたバルブ中間品の該穴の開口部から該穴に前記冷却材ロッドを挿入する冷却材ロッド挿入工程と、
前記穴の開口部を密閉する密閉工程と、を備えた中空ポペットバルブの製造方法であって、
複数回に分けて冷却材ロッドを前記バルブ中間品の穴に挿入するべく、前記冷却材ロッド挿入工程を複数備えるとともに、
前記各冷却材ロッド挿入工程の後には、前記バルブ中間品の穴に挿入された冷却材ロッドを突き押し棒によって押圧する冷却材ロッド押圧工程をそれぞれ備えたことを特徴とする中空ポペットバルブの製造方法。

【請求項2】

前記冷却材ロッド押圧工程では、前記バルブ中間品の穴の開口部から挿入した前記突き押し棒の挿入量に基づいて、前記冷却材ロッドの有無および前記冷却材ロッド長の適否を判断することを特徴とする請求項１に記載の中空ポペットバルブの製造方法。

【請求項3】

前記冷却材ロッド形成工程では、下方に開口する前記押出機のノズルに正対するように円筒形状の治具が配置されて、前記ノズルから押し出された冷却材がその先端側から前記治具内に挿入されるように構成され、
前記ノズルから所定量の冷却材が押し出されると、前記ノズルからの冷却材の押し出し動作が停止するとともに、前記ノズル近傍に設けたカッタが作動して直線状の冷却材を所定位置で切断し、切断された所定長さの冷却材ロッドは、前記治具内に収容保持されて、前記冷却材ロッド挿入工程に搬送され、
該冷却材ロッド挿入工程では、前記治具の下端に設けられた下方に開口するカップ型ガイド部が前記バルブ中間品の上端部に係合することで、前記治具内の冷却材ロッドは、前記バルブ中間品の穴の開口部上方に正対するように配置されるとともに、該冷却材ロッド後端部に作用するガス圧によって前記治具から下方に押し出されて前記バルブ中間品の穴に挿入されるが、前記カップ型ガイド部における、前記バルブ中間品の上端部と係合する凹部の内面には、前記バルブ中間品の穴の開口部内と前記治具の外部とを連通させるガス抜き用の溝が設けられて、前記冷却材ロッドの挿入に伴って圧縮される該穴内の気体が前記ガス抜き用の溝を介して治具外に排出されることを特徴とする請求項１または２に記載の中空ポペットバルブの製造方法。

【請求項4】

前記バルブ中間品の傘部底面には、軸部側の小径中空部に連通する傘部側の大径中空部が開口し、
前記冷却材ロッド挿入工程では、前記大径中空部の開口部から前記冷却材ロッドを挿入し、
前記密閉工程では、前記大径中空部の開口部にキャップを溶接することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の中空ポペットバルブの製造方法。

【請求項5】

前記バルブ中間品の軸端部には、傘部側の大径中空部に連通する軸部側の小径中空部が開口し、
前記冷却材ロッド挿入工程では、前記小径中空部の開口部から前記冷却材ロッドを挿入し、
前記密閉工程では、前記小径中空部が開口する、前記バルブ中間品の軸端部に軸端部材を接合することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の中空ポペットバルブの製造方法。

【請求項6】

前記冷却材ロッド挿入工程は、軸部側の小径中空部に対応する太さの冷却材ロッドを挿入する第１の冷却材ロッド挿入工程と、傘部側の大径中空部に対応する太さの冷却材ロッドを挿入する第２の冷却材ロッド挿入工程を備えたことを特徴とする請求項４に記載の中空ポペットバルブの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

ポペットバルブの傘部から軸部にかけて形成された中空部に冷却材が装填された中空ポペットバルブの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

軸端部に傘部を一体的に形成したポペットバルブの傘部から軸部にかけて中空部が形成され、バルブの母材よりも熱伝導率の高い冷却材（例えば、金属ナトリウム、融点約９８℃）が不活性ガスとともに中空部に装填された中空ポペットバルブが知られている。

【0003】

バルブの中空部は、傘部内から軸部内に延びており、軸部内にのみ中空部を設けたバルブに比べて中空部の容積が大きく、それだけ多くの量の冷却材を中空部に装填できるので、バルブの熱伝導性（以下、バルブの熱引き効果という）を高めることができる。特に、傘部内に軸部内の小径中空部よりも径の大きな大径中空部が形成されている中空部構造では、より多くの量の冷却材を中空部に装填できるため、バルブの熱引き効果がいっそう優れる。

【0004】

即ち、エンジンの駆動によって燃焼室は高温になるが、燃焼室の温度が高すぎると、ノッキングが発生して所定のエンジン出力が得られず、燃費の悪化（エンジンの性能の低下）につながる。そこで、燃焼室の温度を下げるために、燃焼室で発生する熱をバルブを介して積極的に熱伝導させる技術（バルブの熱引き効果を上げる技術）として、冷却材を不活性ガスとともに中空部に装填した種々の中空バルブが提案されている。

【0005】

下記特許文献１，２は、この種の中空バルブを製造する従来の方法で、特許文献１には、容器内の溶融金属ナトリウムを、ノズルを介して下方のバルブの中空部内に注入する方法が記載され、下記特許文献２には、容器内の粘土状の金属ナトリウムを押出機により押し出して、下方のバルブの中空部内に注入する際に、ノズルから押し出された金属ナトリウムを冷却しつつバルブの中空部内に注入する方法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平３−１８６０５

【特許文献2】特開平４−２３２３１８

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１では、多量の冷却材をバルブの中空部に注入できるものの、容器内の金属ナトリウムを溶融状態に保持する必要があり、さらに注入途中の金属ナトリウムがバルブと接触し冷却硬化して注入が妨げられることがないように、設備の温度管理が必要である等、バルブの製造設備にコストがかかる。

【0008】

特許文献２では、ノズルから押し出された細長い粘土状の金属ナトリウムが冷却硬化された状態でバルブの中空部内に注入されるが、注入される金属ナトリウムが細長いためバルブ中空部の内周面と干渉し、スムーズな注入が阻害されて中空部の奥まで注入できない。即ち、ノズルから押し出された粘土状の金属ナトリウムは、冷却硬化されているものの、中空部の深さに相当する長さをもつ形状（太さに比べて長さが非常に長い形状）であるため、湾曲し真直性が悪い場合が多々あって、スムーズな注入ができない。

【0009】

なお、金属ナトリウムをスムーズに注入するためには、注入する細長い粘土状の金属ナトリウムの径をバルブ中空部の内径よりも十分に小さくすれば対応できるが、注入された金属ナトリウムと中空部内周面との間の隙間が大きくなって、中空部内における金属ナトリウムの装填量が少なくなる分、バルブの熱引き効果が上がらない、という問題がある。

【0010】

そこで発明者は、押出機から押し出された細長い粘土状の金属ナトリウムをバルブ中空部に挿入するに際し、多くの量を挿入するためには、第１には、細長い粘土状の金属ナトリウムの外径を中空部の内径に近づけても、バルブ中空部の内周面と干渉しないようにスムーズに挿入できることが望ましい。そのためには、挿入する細長い金属ナトリウムの長さを短くして、細長い金属ナトリウムの曲がりを少なくすれば（真直性を高めれば）よい。

【0011】

第２には、中空部内に細長い金属ナトリウムを隙間なく挿入できることが望ましい。そのためには、挿入した金属ナトリウムを突き押し棒で押圧して、金属ナトリウムと中空部内周面との間の隙間をなくせばよい。

【0012】

そして、これらの方法を実際に試したところ、非常に有効であることが確認されたことで、この度の特許出願に至ったものである。

【0013】

本発明は、先行特許文献に対する発明者の前記した知見に基づいてなされたもので、その目的は、中空部に多量の冷却材を挿入できる工程を備えた中空ポペットバルブ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】

【0014】

前記目的を達成するために、本発明（請求項１）に係る中空ポペットバルブの製造方法においては、
ポペットバルブの傘部から軸部にかけて形成された中空部に冷却材が装填された中空ポペットバルブを製造する方法において、
押出機のノズルから直線状に押し出された粘土状の冷却材を切断して所定長さの冷却材ロッドを形成する冷却材ロッド形成工程と、
前記中空部に相当する穴が設けられたバルブ中間品の該穴の開口部から該穴に前記冷却材ロッドを挿入する冷却材ロッド挿入工程と、
前記穴の開口部を密閉する密閉工程と、を備えた中空ポペットバルブの製造方法であって、
前記冷却材ロッド挿入工程では、複数回に分けて冷却材ロッドを前記バルブ中間品の穴に挿入するように構成した。

【0015】

（作用）冷却材ロッド挿入工程において、バルブ中間品の中空部に相当する穴に、例えば、２回に分けて冷却材ロッドを挿入する場合は、挿入する冷却材ロッドそれぞれの長さが、１回で挿入する場合に必要な冷却材ロッドの長さの、例えば約半分となる。

【0016】

冷却材ロッドの長さが短いと、その変形や曲がりが小さく、バルブ中間品の穴に挿入する際の穴の内周面との干渉を回避できる。このため、冷却材ロッドの外径をバルブ中間品の穴径（中空部の内径）により近い値に設定することで、挿入された冷却材ロッドと中空部内周面との間の隙間が減少する分、それだけ多量の冷却材をバルブ中間品の中空部に相当する穴に挿入できる。

【0017】

請求項２においては、請求項１に記載の中空ポペットバルブの製造方法において、
前記バルブ中間品の穴に挿入された冷却材ロッドを突き押し棒によって押圧する冷却材ロッド押圧工程を備えるように構成した。

【0018】

（作用）バルブ中間品の穴に挿入された冷却材ロッドと穴の内周面との間には、僅かな隙間が形成されるが、突き押し棒によって押圧された冷却材ロッドは、穴の内周面に密着するように塑性変形して、冷却材ロッド外周に発生した隙間が消失する。即ち、消失する隙間相当だけ多くの冷却材をバルブ中間品の穴に挿入できる。

【0019】

また、冷却材ロッド挿入工程において、バルブ中間品の穴に挿入される冷却材ロッドが穴（中空部）の途中に引っかかって中空部の奥まで挿入されない場合であっても、突き押し棒が冷却材ロッドを突き押しするので、冷却材ロッドは穴（中空部）の奥まで確実に挿入される。

【0020】

請求項３においては、請求項２に記載の中空ポペットバルブの製造方法において、
前記冷却材ロッド押圧工程では、前記バルブ中間品の穴の開口部から挿入した前記突き押し棒の挿入量に基づいて、前記冷却材ロッドの有無および前記冷却材ロッド長の適否を判断するように構成した。

【0021】

（作用）請求項２の作用に示すように、突き押し棒は、バルブ中間品の穴に挿入された冷却材ロッドを押圧して、穴の内周面に密着するように塑性変形させる作用を備えているが、この突き押し棒の下方への移動量は、冷却材ロッドが穴に確かに挿入されているか否か、さらには、冷却材ロッドの長さが適正か否かを検出するという作用も備えている。

【0022】

即ち、バルブ中間品の穴に適正な長さの冷却材ロッドが挿入されている場合は、突き押し棒の下方への移動量は一定である。一方、何らか理由で、穴に冷却材ロッドが挿入されていないとか、冷却材ロッドの長さが短か過ぎる場合、あるいは逆に、冷却材ロッドの長さが長過ぎる場合は、突き押し棒の穴内下方への移動量が設定範囲外となる。

【0023】

請求項４においては、請求項１〜３のいずれかに記載の中空ポペットバルブの製造方法において、
前記冷却材ロッド形成工程では、下方に開口する前記ノズルに正対するように円筒形状の治具を配置して、ノズルから押し出された冷却材がその先端側から前記治具内に挿入されるように構成し、
前記ノズルから所定量の冷却材が押し出されると、前記ノズルからの冷却材の押し出し動作が停止するとともに、前記ノズル近傍に設けたカッタが作動して直線状の冷却材を所定位置で切断し、切断された所定長さの冷却材ロッドが前記治具内に収容保持されるように構成した。

【0024】

（作用）例えば、押出機のノズルから一度に押し出す冷却材の量を管理することで、カッタによって切断された冷却材は、設計値どおりの長さの冷却材ロッドとして、円筒形状の治具に収容保持される。

【0025】

また、ノズルから押し出された冷却材は、その先端側から円筒形状の治具内に挿入されて真っ直ぐな直線状に保持された状態で、直交する方向にカッタで切断されるので、カッタによって切断される部位が変形することなく、冷却材ロッドの切断端面が冷却材の延出方向に対し直交する平面となる。

【0026】

また、カッタによって切断された冷却材ロッドは、切断されると同時に円筒形状の治具に収容保持されるので、冷却材ロッドが他部材と接触すると変形し易い金属ナトリウムであっても、変形させることなく冷却材ロッド挿入工程に搬送できる。

【0027】

したがって、冷却材ロッド挿入工程に搬送された冷却材ロッドは、切断端面が変形していない、真っ直ぐな直線状の冷却材ロッドであるため、バルブ中間品の中空部に相当する穴の内周面と干渉させることなくスムーズに冷却材ロッドを穴に挿入できる。

【0028】

請求項５においては、請求項１〜４のいずれかに記載の中空ポペットバルブの製造方法において、
前記冷却材ロッド形成工程において前記治具内に収容保持された冷却材ロッドは、治具に収容された状態で前記冷却材ロッド挿入工程に搬送されて、前記バルブ中間品の中空部に相当する穴の開口部上方に正対するように配置されるとともに、ガス圧によって前記治具から押し出されて前記バルブ中間品の前記穴に挿入されるように構成した。

【0029】

（作用）治具内の冷却材ロッドは、ガス圧によってバルブ中間品の中空部に相当する穴にスムーズにかつ瞬時に挿入されるので、冷却材ロッドが外気に触れる時間が非常に短い。即ち、冷却材ロッド挿入工程において、治具内の冷却材ロッドをバルブ中間品の穴に挿入するまでの時間が非常に短いので、冷却材が金属ナトリウムのように酸化し易いものである場合に特に有効で、冷却材ロッドを治具からバルブ中間品の穴に押し込むために用いる高圧ガスとしては、不活性ガスを用いることが望ましい。

【0030】

不活性ガスを採用すれば、押出機のノズルから押し出された冷却材は、バルブ中間品の中空部に相当する穴に挿入されるまでの間の酸化が確実に抑制されるので、冷却材ロッド表面が粘つかず、バルブ中間品の中空部に相当する穴へのスムーズな挿入が妨げられることもない。

【0031】

また、請求項６においては、請求項１〜５のいずれかに記載の中空ポペットバルブの製造方法において、
前記バルブ中間品の傘部底面には、軸部側の小径中空部に連通する傘部側の大径中空部が開口し、
前記冷却材ロッド挿入工程では、前記大径中空部の開口部から前記冷却材ロッドを挿入し、
前記密閉工程では、前記大径中空部の開口部にキャップを溶接するように構成した。

【0032】

（作用）バルブ中間品は、軸部側の小径中空部に連通する傘部側の大径中空部が傘部底面側に開口する構造で、大径中空部の開口部から冷却材ロッドを挿入した後に、大径中空部の開口部にキャップを溶接して中空部を密閉することで、冷却材を中空部に装填した中空ポペットバルブを製造できる。

【0033】

また、請求項７においては、請求項１〜５のいずれかに記載の中空ポペットバルブの製造方法において、
前記バルブ中間品の軸端部には、傘部側の大径中空部に連通する軸部側の小径中空部が開口し、
前記冷却材ロッド挿入工程では、前記小径中空部の開口部から前記冷却材ロッドを挿入し、
前記密閉工程は、前記小径中空部が開口する、前記バルブ中間品の軸端部に軸端部材を接合するように構成した。

【0034】

（作用）バルブ中間品は、傘部側の大径中空部に連通する軸部側の小径中空部が軸端部に開口する構造で、軸端部の開口部から冷却材ロッドを挿入した後に、軸端部に軸端部材を接合して中空部を密閉することで、冷却材を中空部に装填した中空ポペットバルブを製造できる。

【発明の効果】

【0035】

本発明に係る中空ポペットバルブの製造方法によれば、冷却材ロッド挿入工程において、多量の冷却材をバルブ中間品の中空部に相当する穴に挿入できるので、中空部に多量の冷却材が装填された熱引き効果に優れた中空ポペットバルブが提供される。

【0036】

請求項２に係る中空ポペットバルブの製造方法によれば、より多量の冷却材をバルブ中間品の中空部に相当する穴に挿入できるので、中空部により多量の冷却材が装填された熱引き効果にいっそう優れた中空ポペットバルブが提供される。

【0037】

請求項３に係る中空ポペットバルブの製造方法によれば、バルブ中間品の中空部に挿入された冷却材の量が突き押し棒によって直接管理されるので、中空部に装填される冷却材の量は常に一定となって、一定の品質の中空ポペットバルブが提供される。

【0038】

請求項４に係る中空ポペットバルブの製造方法によれば、冷却材ロッド形成工程で形成された冷却材ロッドは、治具に収容保持されて冷却材ロッド挿入工程に搬送されるので、冷却材ロッド挿入工程で取り扱う冷却材ロッドは、切断端面が変形していない、真っ直ぐな直線状の冷却材ロッドであり、バルブ中間品の中空部に相当する穴への挿入が容易となる分、冷却材ロッド挿入工程をスムーズに遂行できる。

【0039】

請求項５に係る中空ポペットバルブの製造方法によれば、中空部に装填する冷却材が酸化し易いものであっても、押出機のノズルから押し出された後、バルブ中間品の中空部に相当する穴に挿入されるまでの間の酸化が確実に抑制されるので、中空部に多量の酸化し易い冷却材が装填された熱引き効果に優れた中空ポペットバルブが提供される。

【0040】

請求項６に係る中空ポペットバルブの製造方法によれば、傘部底面側に中空部に相当する穴が開口するバルブ中間品を用いて、中空部に多量の冷却材を装填した中空ポペットバルブを製造できる。

【0041】

請求項７に係る中空ポペットバルブの製造方法によれば、軸端部に中空部に相当する穴が開口するバルブ中間品を用いて、中空部に多量の冷却材を装填した中空ポペットバルブを製造できる。

【図面の簡単な説明】

【0042】

【図1】本発明の第１の実施例方法によって製造した中空ポペットバルブの縦断面図である。

【図2】同中空ポペットバルブが開閉動作（軸方向に往復動作）する際の中空部内の冷却材の動きを拡大して示す図で、（ａ）は閉弁状態から開弁状態に移行する際の冷却材の動きを示す図で、（ｂ）は開弁状態から閉弁状態に移行する際の冷却材の動きを示す図である。

【図3】同中空ポペットバルブの製造工程を示す図で、（ａ）は軸端部に傘部外殻を成形するバルブ中間品の鍛造工程後に、傘部外殻の凹部底面から小径中空部を穿設する穴穿設工程を示す図、（ｂ）は第１の押出機により押し出された冷却材を切断して治具に収容保持する第１の冷却材ロッド形成・保持工程を示す図、（ｃ）は第１の冷却材ロッドをバルブ中間品の傘部外殻の凹部から小径中空部に挿入する第１の冷却材ロッド挿入工程を示す図、（ｄ）は小径中空部内の冷却材ロッドを突き押し棒で押圧する第１の冷却材ロッド押圧工程を示す図、（ｅ）は第２の押出機により押し出された冷却材を切断して治具に収容保持する第２の冷却材ロッド形成・保持工程を示す図、（ｆ）は第２の冷却材ロッドをバルブ中間品の傘部外殻の凹部から大径中空部に挿入する第２の冷却材ロッド挿入工程を示す図、（ｇ）大径中空部内の冷却材ロッドを突き押し棒で押圧する第２の冷却材ロッド押圧工程を示す図、（ｈ）は傘部外殻の凹部（大径中空部）の開口部にキャップを溶接する開口部密閉工程を示す図である。

【図4】冷却材ロッドを収容保持する治具の構造を示す縦断面図で、（ａ）は第１の冷却材ロッドを収容保持する第１の治具の縦断面図、（ｂ）は第２の冷却材ロッドを収容保持する第２の治具の縦断面図である。

【図5】治具の下端ガイド部の構造を示す縦断面図である。

【図6】下端ガイド部の底面図である。

【図7】本発明の第２の実施例方法によって製造した中空ポペットバルブの縦断面図である。

【図8】同中空ポペットバルブの製造工程を示す図で、（ａ）は軸端部に傘部外殻を成形するバルブ中間品の鍛造工程の後に、軸端部から傘部まで延びる中空部に相当する穴を穿設する穴穿設工程を示す図、（ｂ）は第１の押出機により押し出された冷却材を切断して治具に収容保持する第１のロッド形成・保持工程を示す図、（ｃ）は第１の冷却材ロッドをバルブ中間品の軸端部の穴の開口部から中空部に挿入する第１の冷却材ロッド挿入工程を示す図、（ｄ）は中空部内の冷却材ロッドを突き押し棒で押圧する第１の冷却材ロッド押圧工程を示す図、（ｅ）は第２の押出機により押し出された冷却材を切断して治具に収容保持する第２の冷却材ロッド形成・保持工程を示す図、（ｆ）は第２の冷却材ロッドをバルブ中間品の軸端部の穴の開口部から中空部に挿入する第２の冷却材ロッド挿入工程を示す図、（ｇ）は中空部内の冷却材ロッドを突き押し棒で押圧する第２の冷却材ロッド押圧工程を示す図、（ｈ）はバルブ中間品の軸端部に軸端部材を軸接する開口部密閉工程を示す図である。

【図9】本発明の第３の実施例方法によって製造した中空ポペットバルブの縦断面図である。

【図10】同中空ポペットバルブの製造工程の要部を示す図で、（ａ）は第１の冷却材ロッド挿入工程によって中空部に第１の冷却材ロッドが挿入された状態のバルブ中間品の断面図、（ｂ）は中空部に挿入された第１の冷却材ロッドを突き押し部材で押圧した状態のバルブ中間品の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0043】

次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。

【0044】

図１は、本発明の第１の実施例方法によって製造された内燃機関用の中空ポペットバルブを示し、図２は、同中空ポペットバルブが開閉動作（軸方向に往復動作）する際の中空部内の冷却材の動きを拡大して示す図である。

【0045】

図１において、符号１０は、真っ直ぐに延びる軸部１２の一端側に、外径が徐々に大きくなるＲ形状のフィレット部１３を介して、傘部１４が一体的に形成された耐熱合金製の中空ポペットバルブで、傘部１４の外周には、テーパ形状のフェース部１６が設けられている。

【0046】

詳しくは、軸部１２の一端部に傘部外殻１４ａが一体的に形成された軸一体型バルブ中間品（以下、単にバルブ中間品という）１１（図１，３参照）と、傘部外殻１４ａの円錐台形状の凹部１４ｂにおける開口部（大径中空部Ｓ１の開口部）１４ｃに溶接された円盤形状のキャップ１８とによって、傘部１４から軸部１２にかけて中空部Ｓが設けられた中空ポペットバルブ１０が構成され、中空部Ｓには、冷却材（金属ナトリウム）１９がアルゴンガスなどの不活性ガスとともに装填されている。冷却材１９は、例えば、中空部Ｓの容積の６０〜９０％の量が封入されている。

【0047】

なお、図１における符号２はシリンダヘッドで、符号６は燃焼室４から延びる排気通路で、排気通路６の燃焼室４への開口周縁部には、バルブ１０のフェース部１６が当接できるテーパ面８ａを備えた円環状のバルブシート８が設けられている。符号３は、シリンダヘッド２に設けられたバルブ挿通孔で、バルブ挿通孔３の内周面には、バルブ１０の軸部１２が摺接するバルブガイド３ａが配設されている。符号９は、バルブ１０を閉弁方向に付勢するバルブスプリングである。

【0048】

また、中空部Ｓは、傘部１４内に設けられた円錐台形状の大径中空部Ｓ１と、軸部１２内に設けられた直線状（棒状）の小径中空部Ｓ２とが直交するように連通する構造で、大径中空部Ｓ１の円形天井面（小径中空部Ｓ２の開口周縁部である傘部外殻１４ａの円錐台形状の凹部１４ｂの底面）１４ｂ１は、バルブ１０の中心軸線Ｌに対し直交する平面で構成されている。

【0049】

即ち、大径中空部Ｓ１における小径中空部Ｓ２との連通部Ｐには、大径中空部Ｓ１側から見て庇状の環状段差部１５が形成されており、この環状段差部１５の大径中空部Ｓ１に臨む側（面）１４ｂ１がバルブ１０の中心軸線Ｌに対し直交する平面で構成されている。換言すれば、小径中空部Ｓ２の開口周縁部（傘部外殻１４ａの円錐台形状の凹部１４ｂの底面）１４ｂ１と、小径中空部Ｓ２の内周面によって庇状の環状段差部１５が画成されている。

【0050】

このため、バルブ１０が開閉動作する際に、大径中空部Ｓ１内の冷却材（液体）１９には、図２（ａ）の矢印Ｆ１→Ｆ２→Ｆ３や図２（ｂ）の矢印Ｆ６→Ｆ８に示すように、縦方向内回りの循環流（対流）が形成され、同時に、小径中空部Ｓ２内の冷却材（液体）１９にも、乱流Ｆ４，Ｆ５やＦ７が形成される。即ち、バルブ１０の開閉動作の際に、中空部Ｓ内全体の冷却材（液体）１９に形成される対流（循環流）や乱流によって、中空部Ｓ内の冷却材（液体）１９の下層部，中層部，上層部が積極的に攪拌されることとなって、バルブ１０における熱引き効果（熱伝導性）が大幅に改善されている。

【0051】

なお、バルブ１０が開閉動作する際に、大径中空部Ｓ１内の冷却材（液体）１９に、縦方向内回りの循環流（対流）が形成され、同時に、小径中空部Ｓ２内の冷却材（液体）１９にも、乱流が形成されて、中空部Ｓ内の冷却材（液体）１９の下層部，中層部，上層部が積極的に攪拌されるという作用については、２０１２年１０月２日出願のPCT/JP2012/075452に詳しく説明されている。

【0052】

次に、中空ポペットバルブ１０の製造工程を、図３に基づいて説明する。

【0053】

まず、図３（ａ）に示すように、熱間鍛造により、円錐台形状の凹部１４ｂを設けた傘部外殻１４ａと軸部１２とを一体的に形成したバルブ中間品１１を成形する。傘部外殻１４ａにおける円錐台形状の凹部１４ｂの底面１４ｂ１は、軸部１２（バルブ中間品１１の中心軸線Ｌ）に対し直交する平面で形成されている。

【0054】

熱間鍛造工程としては、金型を順次取り替える押し出し鍛造で、耐熱合金製ブロックからバルブ中間品１１を製造する押し出し鍛造、またはアップセッタで耐熱合金製棒材の端部に球状部を据え込んだ後に、金型を用いてバルブ中間品１１（の傘部外殻１４ａ）を鍛造する据え込み鍛造のいずれであってもよい。なお、熱間鍛造工程において、バルブ中間品１１の傘部外殻１４ａと軸部１２との間には、Ｒ形状フィレット部１３が形成され、傘部外殻１４ａの外周面には、テーパ形状フェース部１６が形成される。

【0055】

次に、傘部外殻１４ａの凹部１４ｂが上向きとなるようにバルブ中間品１１を配置し、傘部外殻１４ａの凹部１４ｂの底面１４ｂ１から軸部１２にかけて、小径中空部Ｓ２に相当する所定深さの穴１４ｅ（図３（ａ）の一点鎖線参照）をドリル加工により穿設する（穴穿設工程）。

【0056】

この穴穿設工程により、大径中空部Ｓ１を構成する傘部外殻１４ａの凹部１４ｂと、小径中空部Ｓ２を構成する軸部１２側の穴１４ｅが連通することで、凹部１４ｂと穴１４ｅの連通部には、凹部１４ｂ側から見て庇状の環状段差部１５（図１参照）が形成される。

【0057】

一方、図３（ｂ）に示す工程では、第１の押出機２０のノズル２１から直線状に押し出された粘土状の冷却材（金属ナトリウム）１９を所定の長さに切断し、切断した冷却材ロッド１９ａを第１の治具３０に収容保持する第１のロッド形成・保持工程が行われる。

【0058】

即ち、下向きに配設された第１の押出機２０のノズル２１の近傍には、ノズル２１から直線状に押し出された粘土状の冷却材１９を切断するカッタ２２が設けられ、カッタ２２の下方所定位置には、ノズル２１から押し出され自重で下方に垂下する直線状の冷却材１９をその先端側から受け入れるとともに、カッタ２２によって切断された冷却材ロッド１９ａを収容保持するための治具３０が配置されている。

【0059】

治具３０は、図４（ａ）に示すように、透明アクリル樹脂製の円筒形状の治具本体３２と、中央に円孔３４ａが設けられて下方に開口するカップ型のガイド部３４が、それぞれの中心軸が一致するように、ハウジング３１によって上下に一体化された構造で、治具本体３２には、治具本体３２内に収容する冷却材ロッド１９ａを担持する係止ピン３３が設けられている。

【0060】

詳しくは、治具本体３２には、直径方向に貫通して延びるピン挿通孔３２ａが設けられるとともに、ピン挿通孔３２ａに沿って進退動作可能な係止ピン３３が設けられている。そして、係止ピン３３が治具本体３２内に突出する形態では、治具本体３２内の冷却材ロッド１９ａの下端部が係止ピン３３によって担持されるが、ピン３３を後退させて治具本体３２から抜き出した形態では、ピン３３の担持がなくなった冷却材ロッド１９ａは、自重で下方に移動可能となる。即ち、ガイド部３４の円孔３４ａを通って下方に落下可能となる。

【0061】

なお、第１の押出機２０のノズル２１の内径は、バルブ１０の小径中空部Ｓ２の内径（例えば、3.0mmφ）より僅かに小さい寸法（例えば、2.5mmφ）に形成されており、ノズル２１から押し出される直線状の冷却材１９、および切断された冷却材ロッド１９ａの外径は、それぞれ2.5mmφに形成される。また、冷却材ロッド１９ａの長さは、軸部１２内に小径中空部Ｓ２の長さより僅かに短くなるように設定され、治具本体３２の長さは、冷却材ロッド１９ａの設定長よりも幾分長く構成されている。

【0062】

また、治具本体３２の内径は、ノズル２１から押し出される直線状の冷却材１９をスムーズに受け入れ可能なように、押し出される直線状の冷却材１９の外径（例えば、2.5mmφ）より十分に大きい、例えば3.5mmφに形成されている。また、ガイド部３４の円孔３４ａの孔径は、バルブ１０の小径中空部Ｓ２の内径（例えば、3.0mmφ）と同じ3.0mmφに形成されている。

【0063】

また、１度にノズル２１から押し出される冷却材１９の量（長さ）は、例えば、押出機２０に内蔵されているピストン（図示せず）の移動量によって管理されており、ピストンの移動停止に伴いノズル２１からの冷却材１９の押し出し動作が停止するとともに、カッタ２２が作動し、直線状に延出する冷却材１９を所定の長さに切断する。即ち、ノズル２１から押し出される冷却材１９の量（長さ）は、あらかじめ決まっており、ノズル２１から押し出された冷却材１９は、その先端側から円筒形状の治具本体３２内に挿入されて真っ直ぐな直線状に保持された状態で、両側からカッタ２２によって直交する方向に切断されるため、切断される部位が変形しないし、しかも冷却材ロッド１９ａの切断端面は冷却材１９の延出方向に対し直交する平面となる。

【0064】

カッタ２２によってノズル２１から切り離された冷却材１９は、所定長さの冷却材ロッド１９ａとして、下方の治具３０（円筒形状の治具本体３２）に収容保持されて、図３（ｃ）に示すロッド挿入工程に搬送される。

【0065】

図３（ｃ）に示す工程では、バルブ中間品１１が傘部外殻１４ａ側を上に向けた形態で下方から支持されており、冷却材ロッド１９ａを収容した治具３０は、ガイド部３４の凹部３５がバルブ中間品１１の傘部外殻１４ａに係合するように配置される。即ち、バルブ中間品１１の中心軸Ｌと治具本体３２の中心軸Ｌ１が一致するように、治具本体３０がバルブ中間品１１の傘部外殻１４ａの上方に配置されるとともに、治具本体３２の上方開口部には、高圧ガス供給ノズル３８（図５参照）が係合保持される。

【0066】

そして、ノズル３８から治具本体３２内に高圧アルゴンガスが供給されるとともに、治具本体３２から係止ピン３３が後退することで、治具本体３２内の冷却材ロッド１９ａは、ガイド部３４の円孔３４ａを通って下方のバルブ中間品１１の小径中空部Ｓ２内に瞬時に挿入される。

【0067】

なお、ガイド部３４の下側には、図４（ａ），図５，図６に示すように、バルブ傘部１４が係合できる凹部３５が形成され、凹部３５は、円孔３４ａが設けられた円形天井面３５ａと、円形天井面３５ａの外周縁から下方に延びる円筒形の第１の内周面３５ｂで構成されている。

【0068】

そして、円形天井面３５ａと第１の内周面３５ｂには、天井面３５ａに沿って半径方向に延びた後、第１の内周面３５ｂに沿って下方に延びる溝３６（３６ａ，３６ｂ）が形成されており、この溝３６（３６ａ，３６ｂ）は、治具本体３２内の冷却材ロッド１９ａを下方のバルブ中間品１１の小径中空部Ｓ２内に挿入する際に、中空部Ｓ内のガスを外部に排出するガス抜き孔として機能する。

【0069】

即ち、ガイド部３４の凹部３５に傘部外殻１４ａを係合させた状態（円形天井面３５ａに傘部外殻１４ａの開口部端面を密着させた状態）で、治具本体３２内に上方から高圧ガスが供給されるとともに、係止ピン３３が後退すると、治具本体３２内の冷却材ロッド１９ａは、ガスの圧力でバルブ中間品１１の小径中空部Ｓ２内に押し込まれるが、冷却材ロッド１９ａに押圧された中空部Ｓ（小径中空部Ｓ２）内のガスが、傘部外殻１４ａとガイド部３４の凹部３５間に画成された溝３６（３６ａ，３６ｂ）を介して外部に排出されることで、冷却材ロッド１９ａをバルブ中間品１１の小径中空部Ｓ２内に瞬時の挿入できる。

【0070】

また、高圧ガス供給ノズル３８には、ガス圧検出センサ３８ａおよび表示灯３８ｂが設けられており、表示灯３８ｂは、治具本体３２内のガス圧が所定値以上で点灯し、所定値以下となったときに消灯するので、冷却材ロッド１９ａが治具本体３２から確実に排出されて、バルブ中間品１１の中空部Ｓに挿入されたことを作業者が視覚的に確認できる。

【0071】

詳しくは、図５の二点差線に示すように、冷却材ロッド１９ａの後端部がガイド部３４の円孔３４ａを通過すると、高圧ガスがガス抜き孔である溝３６を介して排気されて、治具本体３２内の圧力が低下するが、冷却材ロッド１９ａの一部でもガイド部３４内に存在する場合は、治具本体３２内の圧力が低下しないので、表示灯３８ｂは点灯したままとなるため、冷却材ロッド１９ａの治具３０（のガイド部３４）からの排出が不完全であることを視覚的に認識できる。

【0072】

図３（ｃ）に示す工程において、冷却材ロッド１９ａの小径中空部Ｓ２への挿入が終了すると、治具３０（治具本体３２）が第１の押出機２０のノズル２１の下方所定位置まで搬送されて戻され、バルブ中間品１１の傘部外殻１４ａの上方が開放されることで、図３（ｄ）に示す冷却材ロッド押圧工程に移行する。

【0073】

即ち、図３（ｄ）に示す工程では、バルブ中間品１１の小径中空部Ｓ２内の冷却材ロッド１９ａを上方から突き押し棒４０ａで突き押しして、冷却材ロッド１９ａを小径中空部Ｓ２の内周面に密着するように塑性変形させる。即ち、冷却材１９と小径中空部Ｓ２内周面間の隙間をなくために、突き押し棒４０ａで冷却材ロッド１９ａを押圧する。

【0074】

このため、前工程（冷却材ロッド挿入工程）において、バルブ中間品１１の穴に挿入された冷却材ロッド１９ａが小径中空部Ｓ２の途中に引っかかって奥まで挿入されない場合があっても、突き押し棒４０ａが冷却材ロッド１９ａを突き押しするので、冷却材ロッド１９ａは小径中空部Ｓ２の奥まで確実に挿入される。

【0075】

また、突き押し棒４０ａの下方への移動量は、冷却材ロッド１９ａが小径中空部Ｓ２に確かに挿入されているか否か、さらには、冷却材ロッド１９ａの長さが適正か否かを検出できる。即ち、適正な長さの冷却材ロッド１９ａが挿入されている場合は、突き押し棒４０ａの下方への移動量は一定である。一方、何らか理由で、小径中空部Ｓ２に冷却材ロッド１９ａが挿入されていないとか、冷却材ロッド１９ａの長さが短か過ぎる場合、あるいは逆に、冷却材ロッド１９ａの長さが長過ぎる場合は、突き押し棒４０ａの中空部Ｓ内下方への移動量が設定範囲外となる。

【0076】

このように、図３（ｄ）に示す冷却材ロッド押圧工程では、突き押し棒４０ａの下方への移動量から、冷却材ロッド１９ａが小径中空部Ｓ２に適正に挿入されているか否か、冷却材ロッド１９ａの長さが適正かを検出できる。

【0077】

一方、図３（ｄ）に示す第１の冷却材ロッド押圧工程が行われている間に、図３（ｅ）に示す工程では、第２の押出機２０Ａのノズル２１Ａから直線状に押し出された冷却材１９をカッタ２２Ａで切断し、切断した所定長さの冷却材ロッド１９ｂを下方に配置した第２の治具３０Ａに収容保持する第２のロッド形成・保持工程を行う。

【0078】

図３（ｅ）に示す第２のロッド形成・保持工程は、図３（ｂ）に示す第１のロッド収容・保持工程に対応する工程で、第２の押出機２０Ａのノズル２１Ａの内径は、大径中空部Ｓ１への挿入に適した太さの冷却材ロッド１９ｂを形成できるように、小径中空部Ｓ２の孔径（例えば、3.0mmφ）よりは十分に大きく、かつ大径中空部Ｓ１の孔径よりは十分に小さい所定値に形成されている。なお、第２の押出機２０Ａのノズル２１Ａから押し出される冷却材１９の量（長さ）は、第１の押出機２０の場合と同様に、あらかじめ決まっており、その重複した説明は省略する。

【0079】

また、第２の治具３０Ａを構成する透明アクリル樹脂製の円筒形状の治具本体３２Ａの軸方向の長さは、大径中空部Ｓ１への挿入に適した冷却材ロッド１９ｂを収容できるように、大径中空部Ｓ１の深さに対応した所定の長さに形成されている。

【0080】

即ち、第２の治具３０Ａは、基本的には、図３（ｂ），（ｃ）に示す工程で使用する第１の治具３０Ａと同様の構造であるが、治具本体３２Ａの内径および軸方向長さは、ノズル２１Ａから押し出される直線状の冷却材１９をスムーズに受け入れ可能で、切断された冷却材ロッド１９ｂを収容保持できる所定の大きさに形成されている。

【0081】

また、ハウジング３１Ａ（図４（ｂ）参照）によって治具本体３２Ａに連通するように一体化されているガイド部３４Ａにおいても、冷却材ロッド１９ｂが通過できる適切な大きさの円孔３４ｂが設けられるとともに、ガイド部３４Ａの下側には、傘部外殻１４ａが係合できる凹部３５が形成され、凹部３５には、ガス抜き孔として機能する溝３６（３６ａ，３６ｂ）が形成されている。

【0082】

その他は、図４（ａ），図５に示す第１の治具３０と同一であり、同一の符号を付すことで、その重複した説明は省略する。

【0083】

そして、図３（ｅ）に示す工程において、押出機２０Ａ（のノズル２１Ａ）から所定量(長さ)の冷却材１９が押し出されると、ノズル２１からの冷却材１９の押し出し動作が停止するとともに、カッタ２２が作動し、直線状に延出する冷却材１９を所定の長さに切断する。

【0084】

ノズル２１Ａから押し出された冷却材１９は、その先端側から円筒形状の治具本体３２Ａ内に挿入されて真っ直ぐな直線状に保持された状態で、両側からカッタ２２によって直交する方向に切断されて、切断される部位が変形しないので、冷却材ロッド１９ｂの切断端面は冷却材１９の延出方向に対し直交する平面となる。

【0085】

ノズル２１Ａから切り離された冷却材１９は、所定長さの冷却材ロッド１９ｂとして、下方の治具３０Ａ（円筒形状の治具本体３２Ａ）に収容保持されて、図３（ｆ）に示す第２の冷却材ロッド挿入工程に搬送される。

【0086】

図３（ｆ）に示す工程は、冷却材ロッド１９ｂを大径中空部Ｓ１に挿入する工程で、バルブ中間品１１は、その傘部外殻１４ａ側を上に向けた形態で支持されており、バルブ中間品１１の小径中空部Ｓ２の奥には、冷却材１９が隙間なく装填されている。

【0087】

詳しくは、図３（ｄ）に示す第１の冷却材押圧工程において、突き押し棒４０ａによる冷却材ロッド１９ａの押圧が終了すると、突き押し棒４０ａが当初の所定位置まで抜き出されることで、バルブ中間品１１の傘部外殻１４ａの上方が開放される。そして、バルブ中間品１１の傘部外殻１４ａの上方所定位置には、図３（ｅ）に示す工程によって、冷却材ロッド１９ｂを収容した治具３０Ａ（治具本体３２Ａ）が、図３（ｆ）に示すように、ガイド部３４の凹部３５が傘部外殻１４ａに係合するように配置される。

【0088】

即ち、図３（ｆ）に示す第２の冷却材ロッド挿入工程では、冷却材ロッド１９ｂを収容した治具３０Ａが、バルブ中間品１１と治具本体３２Ａの中心軸が一致するように、バルブ中間品１１の傘部外殻１４ａの開口部上方所定位置に正確に位置決め保持されるとともに、治具本体３２Ａの上方開口部には、高圧ガス供給ノズル３８（図５参照）が係合保持される。

【0089】

そして、ノズル３８から治具本体３２Ａ内に高圧アルゴンガスを供給するとともに、治具本体３２Ａから係止ピン３３が後退することで、治具本体３２Ａ内の冷却材ロッド１９ｂは、ガイド部３４の円孔３４ｂを通って下方のバルブ中間品１１の大径中空部Ｓ１内に瞬時に挿入される。

【0090】

図３（ｆ）に示す工程において、冷却材ロッド１９ｂの大径中空部Ｓ１への挿入が終了すると、治具３０（治具本体３２）が第２の押出機２０Ａのノズル２１Ａの下方所定位置まで搬送されて戻され、バルブ中間品１１の傘部外殻１４ａの上方が開放されることで、図３（ｇ）に示す冷却材ロッド押圧工程に移行する。

【0091】

即ち、図３（ｇ）に示す工程では、バルブ中間品１１の小径中空部Ｓ２内の冷却材ロッド１９ａを上方から突き押し棒４０ｂで突き押しして、冷却材ロッド１９ｂの一部を小径中空部Ｓ２内に押し込むとともに、冷却材ロッド１９ｂを小径中空部Ｓ２および大径中空部Ｓ１の内周面に密着するように塑性変形させる。

【0092】

なお、図３（ｇ）に示す冷却材押圧工程においても、突き押し棒４０ｂの下方への移動量から、冷却材ロッド１９ｂが大径中空部Ｓ１に適正に挿入されているか否か、冷却材ロッド１９ｂの長さが適正かを検出できる。

【0093】

最後に、図３（ｈ）に示す工程において、アルゴンガス雰囲気下で、バルブ中間品１１の傘部外殻１４ａの凹部１４ｂの開口部１４ｃにキャップ１８を溶接（例えば、抵抗溶接）して、バルブ中間品１１の中空部Ｓを密閉する（中空部密閉工程）。キャップ１８の溶接は、抵抗溶接に代えて、電子ビーム溶接やレーザー溶接等を採用してもよい。

【0094】

なお、冷却材１９である金属ナトリウムは酸化し易いことから、図３（ｂ）〜図３（ｈ）に示す工程は、冷却材１９である金属ナトリウムの酸化を極力避けるために、アルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気において行うことが望ましい。

【0095】

図７，８は、本発明の第２の実施例方法によって製造された中空ポペットバルブおよび同中空ポペットバルブの製造工程を示す。

【0096】

前記した第１の実施例の中空ポペットバルブ１０の大径中空部Ｓ１が円錐台形状に構成されているのに対し、この第２の実施例の中空ポペットバルブ１０Ａの中空部Ｓ’は、傘部１４から軸部１２にかけて一定の内径に形成されている。

【0097】

また、軸端部に開口し傘部１４から軸部１２ａにかけて中空部Ｓ’に相当する穴が設けられたバルブ中間品１１Ａの軸部１２ａの端部には、機械的強度に優れた軸端部材１２ｂが軸接により一体化されることで、冷却材（金属ナトリウム）１９を装填した中空部Ｓ’に相当する穴が密閉されている。

【0098】

その他の構成は、前記した第１の実施例に係る中空ポペットバルブ１０と同一であり、同一の符号を付すことで、その重複した説明は省略する。

【0099】

次に、中空ポペットバルブ１０Ａの製造工程を、図８に基づいて説明する。

【0100】

まず、図８（ａ）に示すように、熱間鍛造または据え込み鍛造により、傘部１４と軸部１２ａとを一体的に形成したバルブ中間品１１Ａを成形する。

【0101】

次に、軸部１２ａの端面から傘部１４にかけて、中空部Ｓ’に相当する所定深さの穴１４ｅ（図８（ａ）の一点鎖線参照）をドリル加工により穿設する（穴穿設工程）。

【0102】

一方、図８（ｂ）に示す工程では、第１の押出機２０のノズル２１から直線状に押し出された粘土状の冷却材１９をカッタ２２で所定の長さに切断し、切断した冷却材ロッド１９ｃを第１の治具３０Ｂ（の円筒形状の治具本体３２Ｂ）に収容する第１のロッド形成・収容保持工程を行う。

【0103】

第１の治具３０Ｂは、前記した第１の実施例方法で用いた治具３０（図４，５参照）と比べて、治具本体３２Ｂが治具本体３２と比べて軸方向の長さが短く形成されていることと、ガイド部３４Ａの凹部３５Ａがバルブ中間品１１Ａの軸端部に係合できる大きさに形成されていることが異なり、その他は同一構造であるので、同一の符号を付すことで、重複する説明は省略する。

【0104】

図８（ｂ）に示す工程において、カッタ２２によってノズル２１から切り離された冷却材１９は、所定長さの冷却材ロッド１９ｃとして、下方の治具３０Ｂ（円筒形状の治具本体３２Ｂ）に収容保持されて、図８（ｃ）に示すロッド挿入工程に搬送される。

【0105】

図８（ｃ）に示す工程では、バルブ中間品１１Ａが軸端部における中空部Ｓ’の開口部を上に向けた形態で下方から支持されており、冷却材ロッド１９ｃを収容した治具３０Ｂは、ガイド部３４Ａの凹部３５Ａがバルブ中間品１１Ａの軸端部に係合するように配置され、治具本体３２の上方開口部には、高圧ガス供給ノズル３８（図５参照）が係合保持される。

【0106】

そして、ノズル３８から治具本体３２Ｂ内に高圧アルゴンガスが供給されるとともに、治具本体３２Ｂから係止ピン３３が後退することで、治具本体３２Ｂ内の冷却材ロッド１９ｃは、ガイド部３４の円孔３４ａを通って下方のバルブ中間品１１Ａの中空部Ｓ’内に瞬時に挿入される。

【0107】

図８（ｃ）に示す工程において、冷却材ロッド１９ｃの中空部Ｓ’への挿入が終了すると、治具３０Ｂ（治具本体３２Ｂ）が第１の押出機２０のノズル２１の下方所定位置まで搬送されて戻され、バルブ中間品１１Ａの軸端部の上方が開放されることで、図８（ｄ）に示す冷却材ロッド押圧工程に移行する。

【0108】

即ち、図８（ｄ）に示す工程では、バルブ中間品１１Ａの中空部Ｓ’内の冷却材ロッド１９ｃを上方から突き押し棒４０ａで突き押しして、冷却材ロッド１９ｃを中空部Ｓ’の内周面に密着するように塑性変形させる。

【0109】

図８（ｄ）に示す第１の冷却材押圧工程が行われている間に、図８（ｅ）に示す工程では、第２の押出機２０Ａのノズル２１から直線状に押し出された冷却材１９をカッタ２２で切断し、切断した所定長さの冷却材ロッド１９ｄを下方に配置した第２の治具３０Ｃに収容保持する第２の冷却材ロッド形成・保持工程を行う。

【0110】

第２の治具３０Ｃは、図８（ｂ），（ｃ）で使用する第１の治具３０Ｂと同一構造であるので、同一の符号を付すことで、重複する説明は省略する。

【0111】

図８（ｅ）に示す工程において、ノズル２１Ａから切り離された冷却材１９は、所定長さの冷却材ロッド１９ｄとして、下方の治具３０Ｃ（円筒形状の治具本体３２Ｃ）に収容保持されて、図３（ｆ）に示す第２の冷却材ロッド挿入工程に搬送される。

【0112】

図８（ｆ）に示す工程は、冷却材ロッド１９ｄを中空部Ｓ’に挿入する工程で、バルブ中間品１１Ａは、その軸端部側を上に向けた形態で支持されており、バルブ中間品１１Ａの中空部Ｓ’の奥には、冷却材１９が隙間なく装填されている。

【0113】

詳しくは、図８（ｄ）に示す第１の冷却材押圧工程において、突き押し棒４０ａによる冷却材ロッド１９ｃの押圧が終了すると、突き押し棒４０ａが当初の所定位置まで抜き出されることで、バルブ中間品１１Ａの軸端部の上方が開放される。そして、バルブ中間品１１Ａの軸端部の上方所定位置には、図８（ｅ）に示す工程によって、冷却材ロッド１９ｄを収容した治具３０Ｃ（治具本体３２Ｃ）は、図８（ｆ）に示すように、ガイド部３４Ａの凹部３５Ａがバルブ中間品１１Ａの軸端部に係合するように配置される。

【0114】

そして、ノズル３８を介して治具本体３２Ｃ内に高圧アルゴンガスを供給するとともに、係止ピン３３を抜き出すことで、治具本体３２Ｃの下方に押し出された冷却材ロッド１９ｄがバルブ中間品１１の中空部Ｓ’内に瞬時に挿入される。

【0115】

次いで、図８（ｇ）に示す工程では、バルブ中間品１１Ａの中空部Ｓ’内の冷却材ロッド１９ｄを上方から突き押し棒４０ｂで突き押しして、中空部Ｓ’の内周面に密着するように塑性変形させる。

【0116】

最後に、図８（ｈ）に示す工程において、アルゴンガス雰囲気下で、バルブ中間品１１Ａの軸端部に軸端部材１２ｂを軸接することで、バルブ１０Ａの中空部Ｓ’を密閉する（中空部密閉工程）。

【0117】

なお、冷却材１９である金属ナトリウムは酸化し易いことから、図８（ｂ）〜図８（ｈ）に示す工程は、冷却材１９である金属ナトリウムの酸化を極力避けるために、不活性ガス雰囲気において行うことが望ましい。

【0118】

また、図７，８に示す第２の実施例の中空ポペットバルブ１０Ａでは、中空部Ｓ’が傘部から軸部にかけて一定の内径に形成されており、軸端部に開口し傘部１４から軸部１２ａにかけて中空部Ｓ’に相当する穴が設けられたバルブ中間品１１Ａの軸端部に、軸端部材１２ｂが軸接により一体化されることで、冷却材１９を装填した中空部Ｓ’に相当する穴を密閉するように構成されているが、本発明方法は、図９，１０に示す第３の実施例の中空ポペットバルブ１０Ｂのように、傘部１４側の大径中空部Ｓ１と軸部１２側の小径中空部Ｓ２が連通する中空部Ｓ”が形成された構造で、軸端部に開口し傘部１４から軸部１２にかけて中空部Ｓ”に相当する穴が設けられたバルブ中間品１１Ｂの軸端部に、軸端部材１２ｂが軸接により一体化されることで、冷却材１９を装填した中空部Ｓ”に相当する穴を密閉するバルブの製造方法にも適用できる。

【0119】

この第３の実施例の中空ポペットバルブ１０Ｂの製造工程は、図８に示す中空ポペットバルブ１０Ａの製造工程と同一で、図１０（ａ），（ｂ）は、図８（ｃ），（ｄ）に示す工程にそれぞれ対応する図で、図１０（ａ）は、第１の冷却材ロッド挿入工程によって小径中空部Ｓ２に第１の冷却材ロッド１９ａが挿入されたバルブ中間品の断面図を示し、図１０（ｂ）は、小径中空部Ｓ２に挿入された第１の冷却材ロッド１９ａを突き押し部材４０ａで押圧した状態のバルブ中間品の断面図を示す。

【0120】

図１０（ｂ）に示す第１の冷却材ロッド押圧工程では、中空部Ｓ２内の第１の冷却材ロッド１９ａが突き押し部材４０ａで押圧されることで、大径中空部Ｓ１内に隙間なく充填される。

【0121】

その他の工程は、図８に示す中空ポペットバルブ１０Ａの製造工程と同一であるので、その重複する説明は省略する。

【0122】

なお、前記した第１，第２，第３の実施例方法では、いずれの場合も、２回に分けて冷却材ロッドをバルブ中間品の中空部に相当する穴に挿入しているが、３回以上に分けて挿入してもよい。

【0123】

また、前記した実施例方法では、バルブの中空部に不活性ガスとともに冷却材１９である金属ナトリウムが装填された中空ポペットバルブ１０，１０Ａ，１０Ｂの製造方法について説明したが、中空部Ｓ，Ｓ’，Ｓ”に装填する冷却材１９としては、金属ナトリウムに代えて、酸化しにくい亜鉛アルミ合金（ＺｎＡｌ）であってもよい。

【0124】

亜鉛アルミ合金は、酸化しにくいため、不活性ガスとともにバルブの中空部に装填する必要はなく、空気とともにバルブの中空部に装填するようにしてもよいことから、冷却材を保管する設備、冷却材を装填する設備がそれぞれ簡潔になり、それだけ中空バルブの製造コストを大幅に低減できる。

【符号の説明】

【0125】

１０，１０Ａ，１０Ｃ 中空ポペットバルブ
１１，１１Ａ，１１Ｂ バルブ中間品
１２ 軸部
１４ 傘部
１４ａ 傘部外殻
１２ｂ 軸端部材
１４ａ 傘部外殻
１４ｂ 傘部外殻前面側の凹部
１４ｂ１ 大径中空部の円形の天井面
１４ｂ２ 傘部外殻の円錐台形状の凹部内周面
Ｌ バルブの中心軸線
Ｓ，Ｓ’，Ｓ” 中空部
Ｓ１ 円錐台形状の大径中空部
Ｓ２ 直線状の小径中空部
Ｐ 連通部
１８ キャップ
１９ 冷却材
１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ 冷却材ロッド
４０ａ，４０ｂ 突き押し棒
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ 治具
３２，３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ 円筒形状治具本体
３４，３４Ａ ガイド部
３５，３５Ａ 凹部
３６（３６ａ，３６ｂ） ガス抜き孔として機能する溝
３８ 高圧ガス供給ノズル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】