JP2705494B2 - 密閉容器内へのガス封入方法及びガス封入用治具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばスターリング冷
凍機の圧縮機のように内部が密閉された容器の内部にガ
スを封入するための方法及びその方法に使用されるガス
封入用治具に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、フリーディスプレーサ型スタ
ーリング冷凍機は、極低温レベルの寒冷を発生させる小
型冷凍機の一種として知られている。この冷凍機の一例
として、例えば「Refrigerator for Cryogenic Sensor
s」（NASA Conference Publication 2287）に開示され
ているものがある。この冷凍機は、冷媒ガスを圧縮する
圧縮機と、該圧縮機から吐出された冷媒ガスを膨張させ
る膨張機との組合せで構成される。

【０００３】ところで、一般に、この種の冷凍機の圧縮
機の内部にはＨｅガスが封入されている。そして、この
Ｈｅガスの封入若しくは交換を行う際の作業としては、
一旦、圧縮機の内部を真空状態にした後、Ｈｅガスを充
填、封入することによって圧縮機の内部に高い純度でＨ
ｅガスを封入するようにしている。詳しくは、圧縮機の
ケーシングの側面に開口されたチャージポートにチャー
ジパイプが接続されており、このチャージパイプから真
空引きすることによって圧縮機内を真空状態にし、その
後、このチャージパイプからＨｅガスを充填するように
して行っている。そして、このＨｅガスの充填が終了す
ると、チャージパイプの先端部をピンチ加工すると共に
その先端開口部をろう付けして閉塞させて、圧縮機内に
Ｈｅガスを封入させるようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなＨｅガスの封入構造であっては、圧縮室内のガス交
換を複数回行うことができなかった。つまり、チャージ
パイプはピンチ加工及びろう付けされるため、この部分
を再度使用することはできず、チャージパイプの使用可
能な部分の長さが短くなってしまったような場合には、
このピンチ加工及びろう付けによるガスの封入を行うこ
とができなくなってしまう。

【０００５】本発明は、この点に鑑みてなされたもので
あって、チャージパイプを使用することなく、密閉容器
内のガス交換を複数回行うことができるようにすること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明が講じた手段は、密閉容器に
形成されたチャージポートに対して着脱自在なガス封入
用治具を採用することによって密閉容器内のガス交換を
複数回行うことができるようにした。具体的に請求項１
記載の発明は、１箇所にチャージポート（３）が開口さ
れた密閉容器（１）の内部にガスを充填、封入する方法
を対象としている。そして、内部に空間部（Ａ）が形成
され該空間部（Ａ）にチャージパイプ（５ｆ）が接続さ
れたガス封入用治具（２）を、前記チャージポート
（３）が前記空間部（Ａ）に臨むように密閉容器（１）
の外壁に取付けて前記チャージポート（３）と空間部
（Ａ）とを連通させ、その後、前記チャージパイプ（５
ｆ）から空間部（Ａ）及びチャージポート（３）を経て
密閉容器（１）内にガスを充填し、更に、その後、前記
空間部（Ａ）に臨んで配設された閉塞機構（６），
（７）により、該閉塞機構（６），（７）に保持されて
いる閉塞部材（９）をチャージポート（３）に装着して
該チャージポート（３）を閉塞して密閉容器（１）内に
ガスを封入し、その後、前記ガス封入用治具（２）を密
閉容器（１）の外壁から取外すようにしている。

【０００７】また、請求項２記載の発明は、前記請求項
１記載の発明の方法に使用されるものであって、１箇所
にチャージポート（３）が開口された密閉容器（１）の
内部にガスを充填、封入するためのガス封入用治具を対
象としている。そして、密閉容器（１）の外壁に着脱自
在とされていると共にチャージパイプ（５ｆ）が接続さ
れた空間部（Ａ）を有し、密閉容器（１）の外壁に取付
けられた状態では前記チャージポート（３）が前記空間
部（Ａ）に臨んで前記チャージポート（３）と空間部
（Ａ）とが連通するように構成された治具本体（５）
と、該治具本体（５）に組付けられ、一端部が前記治具
本体（５）の空間部（Ａ）に臨み、その先端に閉塞部材
（９）を保持し、前記密閉容器（１）内へのガスの充填
動作の後、該閉塞部材（９）をチャージポート（３）に
装着させて該チャージポートを閉塞させる閉塞機構
（６），（７）とを備えさせるような構成としている。

【０００８】

【作用】上記の構成により、本発明では以下のような作
用が得られる。請求項１記載の発明では、ガス封入用治
具（２）を密閉容器（１）の外壁に取付けてチャージポ
ート（３）と空間部（Ａ）とを連通させ、チャージパイ
プ（５ｆ）から空間部（Ａ）及びチャージポート（３）
を経て密閉容器（１）内にガスを充填し、その後、閉塞
機構（６），（７）により、閉塞部材（９）をチャージ
ポート（３）に装着して該チャージポート（３）を閉塞
して密閉容器（１）内にガスを封入し、その後、前記ガ
ス封入用治具（２）を密閉容器（１）の外壁から取外
す。従って、従来のようにチャージパイプをピンチ加工
及びろう付けによってガスを封入するような構成ではな
く、圧縮機ケーシング（１）に着脱自在なガス封入用治
具（２）を採用するようにしたことによって密閉容器
（１）内のガス交換を複数回行うことができる。

【０００９】請求項２記載の発明では、ガスの充填や閉
塞部材（９）の装着を行うための機構をガス封入用治具
（２）に組込むようにしたことにより、密閉容器（１）
の構造を従来のものに比べて大幅に変更する必要がなく
なり、構造の簡略化を図りながら請求項１記載の発明に
係る作用を得ることができる。

【００１０】

【実施例】次に、本発明の一実施例を図面に基いて説明
する。尚、本例では、本発明でいう密閉容器としてスタ
ーリング冷凍機の圧縮機に本発明を適用した場合につい
て説明する。図１は本実施例に係るスターリング冷凍機
用の圧縮機ケーシング（１）の外側面（１ａ）にガス封
入用治具（２）が取付けられた状態を示している。先
ず、圧縮機ケーシング（１）の構成について説明する。
この圧縮機ケーシング（１）における前記ガス封入用治
具（２）の取付け位置の１箇所には、比較的大径のチャ
ージポート（３）が開口されている。このチャージポー
ト（３）は、圧縮機ケーシング（１）の内部と外部とを
連通するように貫通孔で形成されており、その内周面
（３ａ）にはメネジが形成されている。また、この圧縮
機ケーシング（１）の外側面（１ａ）（図１における上
側の面）には、前記チャージポート（３）を中心とした
円の軌跡上の複数箇所（例えば６箇所）にネジ孔
（４），（４），…が形成されている。このネジ孔
（４）は圧縮機ケーシング（１）を貫通しない有底孔で
あって、その内周面（４ａ）にはメネジが形成されてい
る。

【００１１】次に、ガス封入用治具（２）の構成につい
て説明する。このガス封入用治具（２）は、治具本体
（５）に、本発明でいう閉塞機構としての第１回転部材
（６）及び第２回転部材（７）が組付けられて構成され
ている。以下、各部材について詳述する。

【００１２】治具本体（５）は、略円筒状を呈してお
り、上から順に小径円筒部（５ａ）、大径円筒部（５
ｂ）、フランジ部（５ｃ）が形成され、これらが一体形
成されてなっている。そして、前記フランジ部（５ｃ）
には前記圧縮機ケーシング（１）に形成されているネジ
孔（４），（４），…の形成位置に対応したボルト挿通
孔（５ｄ），（５ｄ），…が形成されている。これによ
り、このボルト挿通孔（５ｄ）と前記ネジ孔（４）との
位置が合わされた状態で、これらにボルト（Ｂ）が挿通
されて該ボルト（Ｂ）がネジ孔（４）に螺着されること
によって治具本体（５）は圧縮機ケーシング（１）の外
側面（１ａ）に対して立設状態で組付けられている。そ
して、この状態では前記チャージポート（３）が本発明
でいう空間部としての大径円筒部（５ｂ）の内部空間
（Ａ）に臨むことになり、このチャージポート（３）と
内部空間（Ａ）とが連通されるようになっている。ま
た、前記フランジ部（５ｃ）の底面にはリング状の溝が
形成されており、この溝にＯリング（８）が嵌込まれ
て、フランジ部（５ｃ）と圧縮機ケーシング（１）との
間がシールされている。また、前記小径円筒部（５ａ）
の外周面（５ｅ）には前記チャージポート（３）の内周
面（３ａ）に形成されているメネジと同ピッチで形成さ
れたオネジがその全体に亘って形成されている。また、
前記大径円筒部（５ｂ）の内径寸法は前記チャージポー
ト（３）の内径寸法よりも僅かに大きく設定されている
と共に、この大径円筒部（５ｂ）には、真空引き（ベン
ト）及びガス充填（チャージ）を行うためのチャージパ
イプ（５ｆ）が連結されており、該チャージパイプ（５
ｆ）の内端は前記大径円筒部（５ｂ）の内部空間（Ａ）
に臨んでいる。尚、このチャージパイプ（５ｆ）は、真
空引きを行う際には真空ポンプが、ガス充填を行う際に
はガス充填用ポンプが夫々接続されるようになってい
る。

【００１３】一方、１回転部材（６）は、略円筒状を呈
して成り、前記治具本体（５）の小径円筒部（５ａ）に
螺合されるものであって、その内周面（６ａ）の全体に
亘ってメネジが形成されている。つまり、この内周面
（６ａ）に形成されたメネジが前記小径円筒部（５ａ）
の外周面（５ｅ）に形成されたオネジに螺合されて、こ
の両者（５），（６）が一体的に組付けられている。ま
た、このような螺合状態であるために、第１回転部材
（６）を回転させると、該第１回転部材（６）が小径円
筒部（５ａ）に対して昇降するようになっている。具体
的には、この第１回転部材（６）を平面視において時計
回り方向に回転させると下降し、逆に、この第１回転部
材（６）を平面視において反時計回り方向に回転させる
と上昇するようになっている。また、この第１回転部材
（６）の上端部周辺は先細り状に形成されていると共
に、その先端部分には開口（６ｂ）が形成されている。

【００１４】第２回転部材（７）は、前記治具本体
（５）の内部及び第１回転部材（６）の内部に収容され
ており、その上端部が前記第１回転部材（６）上端の開
口（６ｂ）から上方へ突出されている。具体的には、こ
の第２回転部材（７）は、下端部に６角柱状のネジ保持
ロッド（７ａ）を有しており、このネジ保持ロッド（７
ａ）の上方は円柱部（７ｂ）を介してシール部（７ｃ）
に連結されている。このシール部（７ｃ）は上下に並設
された３つのフランジ部（７ｄ），（７ｄ），…を備え
ていると共に、この各フランジ部（７ｄ），（７ｄ），
…の間にＯリング（７ｅ），（７ｅ）が嵌込まれて成っ
ており、治具本体（５）と第２回転部材（７）との間を
シールしながら該第２回転部材（７）を治具本体（５）
に対して回転及び上下の移動を可能とするようになって
いる。また、この第２回転部材（７）の上下移動ストロ
ークは、前記シール部（７ｃ）が常に治具本体（５）の
小径円筒部（５ａ）内に位置するように設定されてい
る。つまり、図１に示すような第２回転部材（７）が最
上昇位置にある状態や図２に示すような第２回転部材
（７）が最下降位置にある状態おいて、このシール部
（７ｃ）が前記治具本体（５）の小径円筒部（５ａ）内
に位置するように設定されている。また、前記ネジ保持
ロッド（７ａ）の位置は、その下端部が、図１に示すよ
うな第２回転部材（７）が最上昇位置にある状態におい
て、大径円筒部（５ｂ）の内部に位置するようにし、図
２に示すような第２回転部材（７）が最下降位置にある
状態において、チャージポート（３）の内部に位置する
ように設定されている。更に、この第２回転部材（７）
のシール部（７ｃ）の上方は円柱部（７ｆ）を経て大径
の第１回転部材当接フランジ（７ｇ）に連結されてい
る。この第１回転部材当接フランジ（７ｇ）は、その上
面が前記第１回転部材（６）の開口（６ｂ）の縁部に当
接されており、上述したような第１回転部材（６）の下
降に伴って該第１回転部材（６）からの押圧力を受ける
ようになっている。更に、この第２回転部材（７）の第
１回転部材当接フランジ（７ｇ）の上方は、前記第１回
転部材（６）の開口（６ｂ）を通過して上方に突出し、
この突出部分に６角ナット（７ｈ）が一体的に固着され
ている。このような構成により、この第２回転部材
（７）は、６角ナット（７ｈ）を図示しないスパナ等で
把持して回転させるとその全体が回転するようになって
いると共に、第１回転部材（６）の下降時には該第１回
転部材（６）が第１回転部材当接フランジ（７ｇ）に当
接し、第１回転部材（６）の上昇時には該第１回転部材
（６）が６角ナット（７ｈ）に当接することにより、こ
の第１回転部材（６）の昇降に伴って同様に昇降するよ
うになっている。また、前記ネジ保持ロッド（７ａ）の
先端部には、前記チャージポート（３）を閉塞するため
の本発明でいう閉塞部材としての閉塞ネジ（９）が装着
されている。この閉塞ネジ（９）は、図４にも示すよう
に、上面に、前記ネジ保持ロッド（７ａ）の形状と略等
しい平面視６角形状の凹部（９ａ）が形成されており、
その上端部周辺の外周面（９ｂ）には前記チャージポー
ト（３）の内周面（３ａ）に形成されているメネジに螺
合可能なオネジが形成されている。尚、この図４に示す
ように、チャージポート（３）の底部近傍には段部（３
ｂ）が形成されており、一方、閉塞ネジ（９）の下端部
近傍には、前記段部（３ｂ）に対向する同じく段部（９
ｃ）が形成されており、この対向する段部（３ｂ），
（９ｃ）間にはメタルシール（１０）が介在されてい
る。

【００１５】次に、上述した構成による圧縮機ケーシン
グ（１）内部へのＨｅガスの封入動作について説明す
る。先ず、図１に示すように、第２回転部材（７）のネ
ジ保持ロッド（７ａ）の先端に閉塞ネジ（９）を装着さ
せた状態で、ガス封入用治具（２）を圧縮機ケーシング
（１）の外側面（１ａ）に組付けると共に第１回転部材
（６）を最上昇位置にしておく。この場合、第２回転部
材（７）も最上昇位置にされている。そして、この状態
では、圧縮機ケーシング（１）内部は、治具本体（５）
の大径円筒部（５ｂ）を介してチャージパイプ（５ｆ）
に連通されていることになる。尚、前記チャージポート
（３）に形成されている段部（３ｂ）にはメタルシール
（１０）が配置されている。

【００１６】そして、このような状態としておいて、前
記チャージパイプ（５ｆ）に真空ポンプを接続し、該ポ
ンプを駆動させて圧縮機ケーシング（１）内の真空引き
を行う。そして、この真空引き動作を所定時間行って圧
縮機ケーシング（１）内が高い真空状態になった後、チ
ャージパイプ（５ｆ）にガス充填用ポンプを接続し、該
ポンプを駆動させて圧縮機ケーシング（１）内にＨｅガ
スを充填する。そして、このようにしてＨｅガスの充填
動作が終了すると、前記閉塞ネジ（９）によってチャー
ジポート（３）の閉塞を行う。このチャージポート
（３）の閉塞動作は、先ず、第１回転部材（６）と第２
回転部材（７）の６角ナット（７ｈ）とに跨って図示し
ないスパナを係止させ、該スパナを平面視において時計
回り方向に回転させる。つまり、第１回転部材（６）と
第２回転部材（７）とを一体的に回転させる。これによ
り、第１回転部材（６）は下降し、第２回転部材（７）
は、その全体が回転しながら、第１回転部材（６）の下
降に伴って下降されることになる。そして、この下降に
より、閉塞ネジ（９）がチャージポート（３）に達する
と、該閉塞ネジ（９）の外周面（９ｂ）に形成されてい
るオネジがチャージポート（３）の内周面（３ａ）に形
成されているメネジに螺合し、更に、第２回転部材
（７）の回転及び下降が進むと、図２に示すように、閉
塞ネジ（９）がチャージポート（３）に螺着されて、そ
の上端面が前記圧縮機ケーシング（１）の外側面（１
ａ）と略面一状態となってチャージポート（３）の閉塞
動作が終了する。また、この状態では、チャージポート
（３）に形成されている段部（３ｂ）と閉塞ネジ（９）
に形成されている段部（９ｃ）との間にメタルシール
（１０）が挟み込まれ、このメタルシール（１０）が変
形することによってこの両者（３），（９）間でのシー
ル性が確実に確保されている。

【００１７】その後、ガス封入用治具（２）を圧縮機ケ
ーシング（１）から取外す際には、先ず、前記スパナを
第１回転部材（６）にのみに係止させて、該スパナを平
面視において反時計回り方向に回転させる。すると、第
１回転部材（６）の回転による上昇に伴い、第２回転部
材（７）は回転することなしに上昇し、該第２回転部材
（７）のネジ保持ロッド（７ａ）が閉塞ネジ（９）の凹
部（９ａ）から抜け出ることになる。そして、図３に示
すように第１回転部材（６）を最上昇位置まで上昇させ
ると第２回転部材（７）も最上昇位置に達することにな
る。

【００１８】そして、このようにして各回転部材
（６），（７）を最上昇位置に移動させた後、ボルト
（Ｂ）を取外すことによって治具本体（５）の圧縮機ケ
ーシング（１）への締結状態を解除させてガス封入治具
（２）を圧縮機ケーシング（１）から取外す。従って、
このようにしてガス封入治具（２）を圧縮機ケーシング
（１）から取外した状態では、図４に示すように、閉塞
ネジ（９）のみが圧縮機ケーシング（１）に形成された
チャージポート（３）に装着された状態で残留されるこ
とになる。このようにして圧縮機ケーシング（１）内へ
のＨｅガスの封入動作が終了する。

【００１９】このように、本例の構成によれば、従来の
ようにチャージパイプをピンチ加工及びろう付けによっ
てガスを封入するような構成ではなく、圧縮機ケーシン
グ（１）に着脱自在なガス封入用治具（２）を採用する
ようにしたことによって圧縮機ケーシング（１）内の複
数回のガス交換を行うことができることになり、圧縮機
ケーシング（１）の長寿命化やガス交換作業の簡略化を
図ることができる。また、ガスの充填や閉塞ネジの締結
を行うための機構をガス封入用治具（２）に組込み、圧
縮機ケーシング（１）にはチャージポート（３）とガス
封入用治具（２）を取付けるためのネジ孔（４），
（４），…を形成するのみにしているので、圧縮機ケー
シング（１）の構造を従来のものに比べて大幅に変更す
る必要がなく、コストの低減及び圧縮機ケーシング
（１）の構造の簡略化を図ることができる。

【００２０】尚、本例では、スターリング冷凍機の圧縮
機に本発明を適用した場合について説明したが、本発明
はこれに限らず、その他、種々のガスが封入される密閉
容器に適用することができる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、以下に述べるような効果が発揮される。請求項１記
載の発明によれば、内部に空間部（Ａ）が形成され該空
間部（Ａ）にチャージパイプ（５ｆ）が接続されたガス
封入用治具（２）を、チャージポート（３）が前記空間
部（Ａ）に臨むように密閉容器（１）の外壁に取付けて
前記チャージポート（３）と空間部（Ａ）とを連通さ
せ、その後、前記チャージパイプ（５ｆ）から空間部
（Ａ）及びチャージポート（３）を経て密閉容器（１）
内にガスを充填し、更に、その後、前記空間部（Ａ）に
臨んで配設された閉塞機構（６），（７）により、該閉
塞機構（６），（７）に保持されている閉塞部材（９）
をチャージポート（３）に装着して該チャージポート
（３）を閉塞して密閉容器（１）内にガスを封入し、そ
の後、前記ガス封入用治具（２）を密閉容器（１）の外
壁から取外すような方法としたために、従来のようなチ
ャージパイプをピンチ加工及びろう付けによってガスを
封入するような構成ではなく、圧縮機ケーシング（１）
に着脱自在なガス封入用治具（２）を採用するようにし
たことによって密閉容器（１）内のガス交換を複数回行
うことができ、密閉容器（１）の長寿命化やガス交換作
業の簡略化を図ることができる。

【００２２】請求項２記載の発明によれば、密閉容器
（１）の外壁に着脱自在とされていると共にチャージパ
イプ（５ｆ）が接続された空間部（Ａ）を有し、密閉容
器（１）の外壁に取付けられた状態ではチャージポート
（３）が前記空間部（Ａ）に臨んで前記チャージポート
（３）と空間部（Ａ）とが連通するように構成された治
具本体（５）と、該治具本体（５）に組付けられ、一端
部が前記治具本体（５）の空間部（Ａ）に臨み、その先
端に閉塞部材（９）を保持し、前記密閉容器（１）内へ
のガスの充填動作の後、該閉塞部材（９）をチャージポ
ート（３）に装着させて該チャージポートを閉塞させる
閉塞機構（６），（７）とを備えさせるような構成とし
て、ガスの充填や閉塞部材（９）の装着を行うための機
構を本ガス封入用治具に組込むようにしたことにより、
密閉容器（１）の構造を従来のものに比べて大幅に変更
する必要がなくなり、構造の簡略化を図りながら請求項
１記載の発明に係る効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ガスの充填動作状態を示すガス封入用治具周辺
部の縦断面図である。

【図２】閉塞ネジによるチャージポートの閉塞動作を示
す図１相当図である。

【図３】ネジ保持ロッドの抜き出し動作を示す図１相当
図である。

【図４】閉塞ネジの装着状態を示す縦断面図である。

【符号の説明】

（１） 圧縮機ケーシング（密閉容器） （２） ガス封入治具 （３） チャージポート （５） 治具本体 （５ｆ） チャージパイプ （６） 第１回転部材（閉塞機構） （７） 第２回転部材（閉塞機構） （９） 閉塞ネジ（閉塞部材） （Ａ） 内部空間（空間部）

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １箇所にチャージポート（３）が開口さ
   れた密閉容器（１）の内部にガスを充填、封入する方法
   であって、 内部に空間部（Ａ）が形成され該空間部（Ａ）にチャー
   ジパイプ（５ｆ）が接続されたガス封入用治具（２）
   を、前記チャージポート（３）が前記空間部（Ａ）に臨
   むように密閉容器（１）の外壁に取付けて前記チャージ
   ポート（３）と空間部（Ａ）とを連通させ、その後、前
   記チャージパイプ（５ｆ）から空間部（Ａ）及びチャー
   ジポート（３）を経て密閉容器（１）内にガスを充填
   し、更に、その後、前記空間部（Ａ）に臨んで配設され
   た閉塞機構（６），（７）により、該閉塞機構（６），
   （７）に保持されている閉塞部材（９）をチャージポー
   ト（３）に装着して該チャージポート（３）を閉塞して
   密閉容器（１）内にガスを封入し、その後、前記ガス封
   入用治具（２）を密閉容器（１）の外壁から取外すよう
   にしたことを特徴とする密閉容器内へのガス封入方法。
2. 【請求項２】 １箇所にチャージポート（３）が開口さ
   れた密閉容器（１）の内部にガスを充填、封入するため
   のガス封入用治具であって、 密閉容器（１）の外壁に着脱自在とされていると共にチ
   ャージパイプ（５ｆ）が接続された空間部（Ａ）を有
   し、密閉容器（１）の外壁に取付けられた状態では前記
   チャージポート（３）が前記空間部（Ａ）に臨んで前記
   チャージポート（３）と空間部（Ａ）とが連通するよう
   に構成された治具本体（５）と、 該治具本体（５）に組付けられ、一端部が前記治具本体
   （５）の空間部（Ａ）に臨み、その先端に閉塞部材
   （９）を保持し、前記密閉容器（１）内へのガスの充填
   動作の後、該閉塞部材（９）をチャージポート（３）に
   装着させて該チャージポートを閉塞させる閉塞機構
   （６），（７）とを備えていることを特徴とするガス封
   入用治具。