(57)【要約】【課題】  スターリングサイクル機関本体に注入された作動ガスが漏れることを確実且つ容易に防止することができるスターリングサイクル機関を提供する。【解決手段】  スターリングサイクル機関本体１と、このスターリングサイクル機関本体１と一端で接続され内部に作動ガスを注入するための注入管３とを有するスターリングサイクル機関において、前記注入管３に、この注入管３の他端部から離間した位置を潰して形成した第一潰部３Ａと、前記注入管３の他端部で前記第一潰部３Ａの潰れ方向と直交する方向に潰すと共に封止して形成した第二潰部３Ｂとを設けてなる。【選択図】        図１
2005114301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スターリングサイクル機関本体と、該スターリング機関本体と一端で接続され内部に作動ガスを注入するための注入管とを有するスターリングサイクル機関において、
前記注入管には、前記注入管の他端部から離間して前記注入管が潰されている第一潰部と、前記注入管の他端部で前記第一潰部の潰れ方向と異なる方向に潰されていると共に前記注入管の他端部が封止されている第二潰部とが形成されていることを特徴とするスターリングサイクル機関。
【請求項２】
前記注入管の第一潰部と第二潰部との潰れ方向が直交することを特徴とする請求項１記載のスターリングサイクル機関。
【請求項３】
スターリングサイクル機関本体内に注入した作動ガスを封止するスターリングサイクル機関の作動ガス封止方法において、
スターリングサイクル機関本体と一端で接続され内部に作動ガスを注入するための注入管から前記スターリングサイクル機関本体内に作動ガスを注入し、前記スターリングサイクル機関本体内の作動ガスの圧力が所定値に達した際に前記注入管の他端部から離間して前記注入管に圧力を加えて潰して第一潰部を形成し、前記第一潰部を形成する圧力を加えた状態で前記注入管の他端部で前記第一潰部の潰れ方向と異なる方向に潰すと共に前記注入管の他端部を封止して第二潰部を形成し、前記第二潰部が形成された後に前記第一潰部に加えられている圧力を除去することを特徴とするスターリングサイクル機関の作動ガス封止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スターリングサイクル機関本体と、このスターリング機関本体と一端で接続され内部に作動ガスを注入するための注入管とを有するスターリングサイクル機関、及び前記スターリングサイクル機関本体内に注入した作動ガスを封止するスターリングサイクル機関の作動ガス封止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スターリングサイクル機関本体の内部に作動ガスを注入するための構造、及びスターリングサイクル機関本体内に注入した作動ガスを封止するスターリングサイクル機関の作動ガス封止方法としては、次のような技術が開示されている。
【０００３】
第１に、ケーシングの閉塞板に、封止ボルトで封止可能であると共に前記ケーシング内に作動ガスを注入するためのチャージポートが設けられたスターリングサイクル機関の振動式圧縮機が知られている（特許文献１参照）。当該スターリングサイクル機関の振動式圧縮器は、チャージ冶具を前記閉塞板に取り付けて前記チャージ冶具のハンドルを回転操作して前記封止ボルトを弛め、前記チャージ冶具に接続されたチャージ用配管で前記ケーシング内から空気を抜いて真空状態にした後に、前記ケーシング内に作動ガスを注入して再び前記チャージ冶具のハンドルを回転操作して前記封止ボルトでチャージポートを封止することで、前記ケーシング内に作動ガスを注入して前記ケーシング内に注入された作動ガスを封止している。
【０００４】
第２に、密閉容器内に作動ガスを封入するための封入口が設けられたスターリングサイクル機関の往復動圧縮機が知られている（特許文献２参照）。当該スターリングサイクル機関の往復動圧縮機は、前記密閉容器内に作動ガスを封入するための前記封入口から作動ガスを封入した後に封入口をチップオフすることで、前記密閉容器内に作動ガスを注入して前記密閉容器内に注入された作動ガスを封止している。
【０００５】
第３に、圧力容器に連通して設けられたガスチャージパイプから作動ガスを前記圧力容器内に注入した後、前記ガスチャージパイプを所定距離離れた第一、第二接合部で接合したスターリングサイクル機関が知られている（特許文献３参照）。当該スターリングサイクル機関によれば、前記第一、第二接合部の２箇所で前記ガスチャージパイプを接合しているため、ガス漏れに対する信頼性を向上させることができる。
【特許文献１】特許第３３０１２８５号公報
【特許文献２】特許第２９２１２２０号公報
【特許文献３】特開２００３−１２１０１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の従来技術には、以下のような問題点がある。まず、第１の技術では、スターリングサイクル機関内に封止される作動ガスは、理想気体であることが望ましいが、実際には理想気体が存在しないので、理想気体に最も近い性質を持つヘリウムが用いられる。しかしながら、ヘリウムは分子量（＝原子量）が小さく、また電気的に中性であるため、極小の隙間からでも漏れやすいという性質がある。このため、作動ガスを注入した前記チャージポートを前記封止ボルトで封止したとしても、これらチャージポートと封止ボルトとの隙間から作動ガスが漏れるという問題点がある。
【０００７】
また、第２の技術では、スターリングサイクル機関本体の内部に大気圧の２０倍以上の圧力が加わるため、前記封入口の端部のみをチップオフすることは困難であるという問題点がある。また、前記スターリングサイクル機関本体の内部の圧力が高く、前記封入口にも同じ圧力が加わるため、この封入口は広げられるような力を内側から受けることになって、前記封入口が破壊される可能性があるという問題点もある。
【０００８】
更に、第３の技術では、前記ガスチャージパイプの中間部に第一接合部が形成されているが、前記ガスチャージパイプの中間部に接合部を形成することは、接合のために用いられる鑞等を前記ガスチャージパイプの中間部に流し込まなければならず、比較的困難であるという問題点がある。また、形成されたガスチャージパイプの第一接合部と第二接合部では、潰す方向が同一であって前記第一接合部と第二接合部を剥がそうとする力の方向が同じであるため、前記各接合部が剥がれる可能性が高くなっているという問題点がある。
【０００９】
本発明は、このような状況を鑑みてなされたもので、スターリングサイクル機関本体に注入された作動ガスが漏れることを確実且つ容易に防止することができるスターリングサイクル機関及びその作動ガス封止方法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】
【００１０】
前述の課題を解決するため、本発明に係るスターリングサイクル機関及びその作動ガス封止方法は、次のような手段を採用する。
【００１１】
即ち、請求項１記載の発明は、スターリングサイクル機関本体と、該スターリング機関本体と一端で接続され内部に作動ガスを注入するための注入管とを有するスターリングサイクル機関において、前記注入管には、前記注入管の他端部から離間して前記注入管が潰されている第一潰部と、前記注入管の他端部で前記第一潰部の潰れ方向と異なる方向に潰されていると共に前記注入管の他端部が封止されている第二潰部とが形成されていることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記注入管の第一潰部と第二潰部との潰れ方向が直交することを特徴とする。
【００１３】
更に、請求項３記載の発明は、スターリングサイクル機関本体内に注入した作動ガスを封止するスターリングサイクル機関の作動ガス封止方法において、スターリングサイクル機関本体と一端で接続され内部に作動ガスを注入するための注入管から前記スターリングサイクル機関本体内に作動ガスを注入し、前記スターリングサイクル機関本体内の作動ガスの圧力が所定値に達した際に前記注入管の他端部から離間して前記注入管に圧力を加えて潰して第一潰部を形成し、前記第一潰部を形成する圧力を加えた状態で前記注入管の他端部で前記第一潰部の潰れ方向と異なる方向に潰すと共に前記注入管の他端部を封止して第二潰部を形成し、前記第二潰部が形成された後に前記第一潰部に加えられている圧力を除去することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１記載の発明によれば、前記注入管には、この注入管の他端部から離間して前記注入管が接合されずに潰されている前記第一潰部と、前記注入管の他端部で前記第一潰部の潰れ方向と異なる方向に潰されていると共に前記注入管の他端部が封止されている前記第二潰部とが形成されているため、接合箇所が１箇所でありながら、前記スターリングサイクル機関本体内に注入された作動ガスの圧力による前記第一潰部を広げようとする力の方向と前記第二潰部を広げようとする力の方向が異なることによって、前記スターリングサイクル機関本体内に注入された作動ガスが漏れることを確実且つ容易に防止することができる。
【００１５】
また、請求項２記載の発明によれば、前記注入管の第一潰部と第二潰部との潰れ方向が直交しているため、前記第二潰部がより広げられにくくなり、前記スターリングサイクル機関本体内に注入された作動ガスが漏れることを更に確実に防止することができる。
【００１６】
更に、請求項３記載の発明によれば、前記注入管からスターリングサイクル機関本体内に作動ガスを注入し、前記スターリングサイクル機関内の作動ガスの圧力が所定値に達した際に前記注入管の他端部から離間して注入管に圧力を加えて潰すことで第一潰部を形成し、この第一潰部を形成する圧力を加えた状態で前記注入管の他端部で前記第一潰部の潰れ方向と異なる方向に潰すと共に前記注入管の他端部を封止して前記第二潰部を形成し、前記第二潰部が形成された後に前記第一潰部に加えられている圧力を除去することで、前記第一潰部が接合されず、第二潰部のみが封止された構造でありながら、前記スターリングサイクル機関本体内に注入された作動ガスの圧力による前記第一潰部を広げようとする力の方向と前記第二潰部を広げようとする力の方向が異なるため、スターリングサイクル機関本体内に注入された作動ガスが漏れることを確実且つ容易に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係るスターリングサイクル機関及びその作動ガス封止方法の実施形態について、図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態におけるスターリングサイクル機関の外観を示す図であり、図１（ａ）は、スターリングサイクル機関の正面図、図１（ｂ）は、スターリングサイクル機関の側面図である。
【００１８】
本実施形態におけるスターリングサイクル機関は、スターリングサイクル機関本体１と、このスターリングサイクル機関本体１のケーシング２に一端が接続されると共に、他端側から作動ガスを注入する注入管３とから構成されている。なお、前記スターリングサイクル機関本体１は、簡単に説明すると、前記ケーシング２の内部に設けられた図示しないシリンダ内に、同じく図示しないピストンとディスプレイサーを配し、これらピストンとディスプレイサーの間の空間と前記ディスプレイサーの先端側の空間とを接続する図示しない通路を形成し、この通路中に図示しない吸熱用熱交換器、再生器、放熱用熱交換器を設けたものである。そして、このように構成されるスターリングサイクル機関本体１は、図示しない往復駆動機構によって前記ピストンを往復駆動させることで、前記ディスプレイサーを往復従動させ、前記ケーシング内の作動ガスが逆スターリングサイクルに従って変化することによって、前記ディスプレイサー先端側の空間で吸熱すると共に、前記ピストンとディスプレイサーの間の空間で放熱する冷却機、又は、前記ディスプレイサー先端側の空間を加熱し、前記ピストンとディスプレイサーの間の空間で放熱することで、前記ケーシング内の作動ガスがスターリングサイクルに従って変化することによって、前記ディスプレイサーを往復駆動させ、これに従動して前記ピストンを往復従動させることで、このピストンの往復駆動を駆動力として得るエンジンである。前記ケーシング２は、先端側ケーシング２ａと、胴ケーシング２ｂと、この胴ケーシング２ｂの端部に取り付けられた連結部２ｃと、前記胴ケーシング２ｂの側面に設けられた取付部２ｄとで構成されている。そして、前記ケーシング２は、ステンレス鋼などから構成されている。なお、前記連結部２ｃには、図示しない振動吸収ユニットが取り付けられる。
【００１９】
そして、前記取付部２ｄには、前記注入管３が取り付けられている。なお、この注入管３は銅製の管である。そして、この注入管３は、一端側が前記胴ケーシング２ｂの側面に対して略直交するように、前記取付部２ｄに対して取り付けられていると共に、前記スターリングサイクル機関本体１の内部と連通している。また、前記注入管３は、管の途中で一端側に対して略直角に屈曲していると共に、前記注入管３の他端から離間した位置で、注入管３の軸方向に対して略垂直方向に潰された第一潰部３Ａが形成されている。更に、前記注入管３の他端部には、前記第一潰部３Ａの潰れ方向と直交する方向に潰された第二潰部３Ｂが形成されている。なお、前記第二潰部３Ｂは、例えば鑞付け等によって封止される。
【００２０】
次に、スターリングサイクル機関本体１に作動ガスを注入し、封止する方法について説明する。図２は、スターリングサイクル機関本体１内に注入した作動ガスを封止する方法を説明するための図である。図２（ａ）に示すように、スターリングサイクル機関本体１に作動ガスを注入する前において、前記注入管３は、一端がスターリングサイクル機関本体１の内部と連通するように、前記ケーシング２の取付部２ｄに接続されていると共に、他端が開口していることで、前記スターリングサイクル機関本体１の外部と連通している。そして、スターリングサイクル機関本体１に作動ガスを注入する際には、図２（ｂ）に示すように、前記注入管３の他端部に充填装置10の接続口11を接続し、前記スターリングサイクル機関本体１内の空気を排出した後、前記スターリングサイクル機関本体１内に作動ガスを注入する。尚、作動ガスとして用いられる物質としては、理想気体に近い性質を示すヘリウムが挙げられる。そして、前記スターリングサイクル機関本体１内に作動ガスを注入して、前記スターリングサイクル機関本体１内の圧力が所定値に達すると、図２（ｃ）に示すように、充填装置10の接続口11を接続した状態で、プレス機器12によって前記注入管３に圧力を加えて潰し、第一潰部３Ａを形成することで、前記スターリングサイクル機関本体１内の作動ガスが一時的に封止されるようにする。次いで、図２（ｄ）に示すように、前記スターリングサイクル機関本体１内の作動ガスが封止されるように、前記プレス機器12によって前記注入管３に圧力を加え続けた状態で、前記充填装置10の接続口11を前記注入管３の他端部から取り外す。そして、図２（ｅ）に示すように、前記プレス機器12によって、前記スターリングサイクル機関本体１内の作動ガスが封止されるように前記注入管３に圧力を加えた状態で、プレス機器13によって前記注入管３の他端に圧力を加えて潰し、前記第二潰部３Ｂを形成する。次いで、図２（ｆ）に示すように、前記スターリングサイクル機関本体１内の作動ガスが封止されるように、前記プレス機器12によって前記注入管３に圧力を加え続けた状態で、前記プレス機器13を前記第二潰部３Ｂから離し、この第二潰部３Ｂを鑞付等によって接合する。最後に、図２（ｇ）に示すように、プレス機器12を前記第一潰部３Ａから離すことで、最終的に、作動ガスが前記スターリングサイクル機関本体１内に封止される。
【００２１】
なお、図２（ｇ）の状態において、前記第一潰部３Ａにて前記注入管３が接合されておらず、僅かな隙間が形成されているため、前記第一潰部３Ａばかりでなく第二潰部３Ｂも前記スターリングサイクル機関本体１内の作動ガスの圧力を受けることで、前記第一潰部３Ａ及び第二潰部３Ｂをそれぞれ押し広げる方向に力が加わることになるが、前記スターリングサイクル機関本体１内の作動ガスの圧力による第一潰部３Ａを押し広げようとする力の方向と、前記第二潰部３Ｂを押し広げようとする力の方向が直交するため、前記第二潰部３Ｂが破壊することが防止され、従って、前記スターリングサイクル機関本体１内の作動ガスが漏れることが確実且つ容易に防止される。なお、前述したように、前記スターリングサイクル機関本体１内の作動ガスの圧力は、大気圧の２０倍（約２ＭＰａ）以上であるため、第二潰部３Ｂが破損した場合、破片が勢いよく飛び散ってしまい、非常に危険であるが、前述したように、前記第二潰部３Ｂが破損し難い構造となっているので、安全性も確保される。
【００２２】
以上、本実施形態によれば、注入管３に、この注入管３の他端部から離間した位置を潰して形成された第一潰部３Ａと、前記注入管３の他端部を、前記第一潰部３Ａの潰れ方向と直交する方向に潰すと共に封止して形成された第二潰部３Ｂとが設けられているため、前記第一潰部３Ａが接合されず、第二潰部３Ｂのみが封止された構造でありながら、前記スターリングサイクル機関本体１内に注入された作動ガスの圧力による第一潰部３Ａを広げようとする力の方向と第二潰部３Ｂを広げようとする力の方向が直交するため、前記スターリングサイクル機関本体１内に注入された作動ガスが漏れることを確実且つ容易に防止することができる。
【００２３】
尚、本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、本実施形態において、第一潰部３Ａと第二潰部３Ｂとの潰れ方向は直交しているが、第一潰部３Ａと第二潰部３Ｂとの潰れ方向は、それぞれ異なる方向であれば必ずしも直交していなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態を示すスターリングサイクル機関の外観図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】スターリングサイクル機関本体内に作動ガスを注入し、封止する方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  スターリングサイクル機関本体
３  注入管
３Ａ  第一潰部
３Ｂ  第二潰部
【図１】
2005114301.tif 000003
【図２】
2005114301.tif 000004