JP3341910B2 - 液体水素ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば極低温状態で液
化された液体水素を水素エンジン等に向けて吐出供給す
るのに好適に用いられる液体水素ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】図６に従来技術の液体水素ポンプが設け
られた水素エンジン用の燃料供給装置を示す。

【０００３】図において、１は液体水素２を貯蔵するタ
ンクとしての水素燃料タンクを示し、該水素燃料タンク
１は断熱材料によって二重壁構造に形成され、断熱壁１
Ａ，１Ｂ間には真空層１Ｃが設けられている。そして、
該水素燃料タンク１内には１００リットル程度の液体水
素２が、例えば−２５３℃の極低温状態で０．０５〜
０．１ＭＰａ（メガパスカル）程度の圧力をもって収容
されている。

【０００４】３は水素燃料タンク１に設けられた液体水
素ポンプを示し、該液体水素ポンプ３は、有底筒状に形
成され、水素燃料タンク１の上端側から下端側に向けて
上下方向に伸長した細長いポンプハウジング４と、該ポ
ンプハウジング４の下端側内周に固着されたシリンダ５
と、該シリンダ５内に摺動可能に挿嵌され、該シリンダ
５内を上，下に往復動するピストン６と、ポンプハウジ
ング４の上端側に設けられ、水素燃料タンク１の外部に
突出したポンプヘッド７とから大略構成されている。

【０００５】ここで、該ポンプヘッド７には、外部の直
流電動モータ（図示せず）によりベルト車８を介して回
転駆動されるクランク軸９と、該クランク軸９に連接棒
１０を介して連結され、ポンプヘッド７内を上，下に往
復動するクロスヘッド１１とが設けられ、該クロスヘッ
ド１１の下端側には、細長い小径のロッド状に形成さ
れ、前記シリンダ５内でピストン６をクロスヘッド１１
に同期して往復動させる連結棒１２が設けられている。

【０００６】また、ポンプハウジング４の底部側には吸
込弁１３を介して水素燃料タンク１内に連通する吸込管
１４が接続され、ポンプハウジング４内には一端側がピ
ストン６内の吐出弁（図示せず）に連通し、他端側がポ
ンプヘッド７側から外部に導出された吐出管１５が上下
方向に延びて配設されている。そして、液体水素ポンプ
３はシリンダ５内でピストン６を往復動させることによ
り、水素燃料タンク１内の液体水素２を吸込管１４から
吸込弁１３を介して吸込みつつ、例えば１０ＭＰａ程度
の圧力をもって吐出管１５から外部に吐出させる。

【０００７】１６は吐出管１５の先端側に設けられた熱
交換器を示し、該熱交換器１６は外部から温水等が供給
され、吐出管１５から吐出されてくる液体水素２を加温
することにより水素ガスに気化させる。そして、該熱交
換器１６は温水等によって気化された水素ガスを下流側
の供給配管１７を介して後述の水素噴射弁２５に向けて
供給する。

【０００８】１８は供給配管１７の途中に設けられたサ
ージタンクを示し、該サージタンク１８は熱交換器１６
によって気化された水素ガスを常温下で、例えば１０Ｍ
Ｐａ程度の圧力をもって収容し、この水素ガスが噴射弁
２５から噴射されるときに脈動が生じるのを防止してい
る。

【０００９】１９は自動車等に搭載される水素エンジン
を示し、該水素エンジン１９は、シリンダ２０内を往復
動するピストン２１と、シリンダ２０上に設けられ、該
ピストン２１との間に燃焼室２２を画成したシリンダヘ
ッド２３とから大略構成され、該シリンダヘッド２３に
は燃焼室２２内に臨むように点火プラグ２４が取付けら
れている。そして、該点火プラグ２４は水素噴射弁２５
から燃焼室２２内に噴射された水素ガスに着火を行い、
シリンダ２０内に水素ガスによる燃焼圧を発生させる。

【００１０】２５は水素エンジン１９のシリンダヘッド
２３に設けられた水素噴射弁を示し、該水素噴射弁２５
はプランジャ２５Ａにより弁ばね２５Ｂに抗して弁体２
５Ｃを開弁することにより、供給配管１７からの水素ガ
スを燃焼室２２内に噴射する。ここで、該水素噴射弁２
５のプランジャ２５Ａは、例えばディーゼル用の噴射ポ
ンプ２６により配管２７を介して高圧油が供給される
と、このときの圧力によって開弁方向に駆動され、この
高圧油が配管２８を介してリザーバ２９側に排出される
ときに弁ばね２５Ｂによって閉弁方向に押動される。

【００１１】このように構成される従来技術では、液体
水素ポンプ３のクランク軸９をベルト車８を介して回転
駆動すると、ポンプヘッド７内でクロスヘッド１１が往
復動し、該クロスヘッド１１に長尺の連結棒１２を介し
て連結されたピストン６がシリンダ５内で往復動するこ
とにより、水素燃料タンク１内の液体水素２が吸込管１
４からシリンダ５内に吸込まれつつ、吐出管１５から吐
出される。そして、該吐出管１５内に吐出された液体水
素２は熱交換器１６により水素ガスに気化され、サージ
タンク１８を介して供給配管１７から水素噴射弁２５に
供給される。

【００１２】ここで、該水素噴射弁２５は噴射ポンプ２
６からの高圧油でプランジャ２５Ａを駆動することによ
り、弁ばね２５Ｂに抗して弁体２５Ｃを開弁させ、例え
ば１０ＭＰａ程度の水素ガスを水素エンジン１９の燃焼
室２２内に向けて噴射する。そして、水素エンジン１９
は燃焼室２２内に噴射された水素ガスを吸入空気と混合
させつつ、点火プラグ２４によってこの混合気に点火さ
せ、このときに発生する燃焼圧でピストン２１を駆動す
ることにより、クランク軸（図示せず）から回転出力を
導出する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、水素燃料タンク１内に液体水素２を、例え
ば−２５３℃程度の極低温下で０．０５〜０．１ＭＰａ
程度の圧力をもって収容し、この液体水素２を液体水素
ポンプ３により吐出管１５内へと１０ＭＰａ程度の圧力
をもって吐出させるようにしているので、外部からの熱
侵入を防止すべくポンプヘッド７とシリンダ５とを大き
く離間させ、ピストン６とクロスヘッド１１とを連結す
る連結棒１２を長尺に形成する必要がある。そして、長
尺の連結棒１２はシリンダ５内で低圧の液体水素２をピ
ストン６により、例えば１０ＭＰａ程度まで加圧すると
きに、大きな圧縮荷重が作用し座屈等の問題が生じ易
い。

【００１４】また、クロスヘッド１１に長尺の連結棒１
２を介して連結したピストン６はシリンダ５内に同軸に
配置するのが難しく、該シリンダ５内でピストン６が僅
かでも傾くと、該ピストン６の摺動時にシリンダ５との
間で摩擦熱が発生し、このときの熱影響で液体水素２が
気化し易くなり、水素燃料タンク１内を極低温状態に保
つのが難しくなる。

【００１５】そこで、本発明者等は先に図７に示す先行
技術のように、液体水素ポンプのハウジング下端側にピ
ストン固定管３１を介してピストン３２を固定して設
け、該ピストン３２に対してシリンダ３３を往復動させ
るべく、略コ字形状に形成したホルダ３４の先端側をシ
リンダ３３に固着し、該ホルダ３４の基端側を自在継手
３５を介して連結棒１２の先端側に連結し、連結棒１２
にクロスヘッド１１から引張り力を作用させ、シリンダ
３３を上向きに引上げることにより、吸込弁１３とピス
トン３２との間で液体水素を１０ＭＰａ程度の圧力に加
圧することを提案した。

【００１６】ここで、ピストン固定管３１の下端側に
は、ホルダ３４の各腕部３４Ａが挿通される一対の挿通
穴３１Ａ，３１Ａと、ピストン３２に連結されるロッド
部３１Ｂとが設けられ、シリンダ３３の下端側には吸込
弁１３が離着座し、例えば図６に示す吸込管１４が接続
される弁座筒３６が螺着されている。そして、前記クロ
スヘッド１１によりシリンダ３３をピストン３２に対し
て上，下に往復動させ、該ピストン３２と吸込弁１３と
の間で液体水素を加圧するときには、連結棒１２に矢示
Ｆ方向の引張り力が作用するので、連結棒１２が液体水
素の圧力によって座屈する等の問題を解消できる。

【００１７】しかし、この先行技術では、連結棒１２に
自在継手３５、ホルダ３４を介して連結したシリンダ３
３がピストン固定管３１およびピストン３２に対して、
例えば角度θだけ傾くことがあり、この状態でピストン
３２をシリンダ３３内で相対変位させると、両者の間に
摩擦熱が発生し、液体水素が気化し易くなるという未解
決な問題がある。

【００１８】また、ピストン３２とシリンダ３３との間
の隙間を大きくすれば、前記摩擦熱の発生を抑えること
ができるものの、この場合には、液体水素が前記隙間か
ら漏洩し易くなり、液体水素ポンプとしての吐出効率が
低下してしまう。

【００１９】本発明は上述した先行技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明はピストンとシリンダとを自動的
に調心でき、両者の間で摩擦熱が発生するのを防止でき
る上に、吐出効率を確実に向上できるようにした液体水
素ポンプを提供することを目的としている。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１の発明が採用する構成は、極低温状態
の液体水素を収容するタンクに設けられ、底部側に液体
水素の吸込口が形成された筒状のポンプハウジングと、
該ポンプハウジングの上端側に設けられ、外部の駆動源
によって往復動されるポンプ駆動部と、上端側が該ポン
プ駆動部に連結され、前記ポンプハウジング内を軸方向
に伸長した長尺の連結棒と、該連結棒の下端側に第１の
自在継手を介して揺動可能に連結され、前記ポンプハウ
ジング内に往復動可能に収容されたシリンダと、該シリ
ンダ内に摺動可能に挿嵌され、該シリンダに対して相対
変位することにより、前記吸込口から吸込んだ液体水素
を前記ポンプハウジングの外部に吐出させるピストン
と、上端側が該ピストンに固定され、下端側が第２の自
在継手を介して前記ポンプハウジングの底部側に揺動可
能に連結されたピストン保持体と、該ピストン保持体が
前記ポンプハウジング内で径方向に変位するのを許し、
軸方向に変位するのを規制する変位補正手段とからな
り、該変位補正手段は、前記ポンプハウジングの底部に
形成した段付きの係合凹部と、下端側が該係合凹部に係
合することにより、前記ポンプハウジングの軸方向に抜
止めされ、径方向に変位可能となった係合ロッドとから
構成し、該係合ロッドの上端側を前記ピストン保持体の
下端側に前記第２の自在継手を介して連結する構成とし
ている。

【００２１】

【００２２】

【作用】上記構成により、ピストンはピストン保持体を
介してポンプハウジングの径方向に変位可能となり、軸
方向の変位が規制されるので、シリンダに対してピスト
ンが径方向に位置ずれするのを防止できる。また、シリ
ンダは連結棒の下端側に第１の自在継手を介して連結さ
れ、ピストンはピストン保持体と共に第２の自在継手を
介してポンプハウジングの底部側に連結されているの
で、各自在継手によってシリンダとピストンとの傾きを
補正でき、両者を確実に同軸状態に保持できると共に、
シリンダとピストンとの間の隙間を可及的に小さくする
ことが可能となる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図５に基
づき説明する。なお、実施例では前述した図６に示す従
来技術と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明
を省略するものとする。

【００２４】図中、４１は本実施例の液体水素ポンプ、
４２は該液体水素ポンプ４１の本体を構成するポンプハ
ウジングを示し、該ポンプハウジング４２は従来技術で
述べたポンプハウジング４とほぼ同様に長尺の有底筒状
に形成され、水素燃料タンク１内に上下方向に伸長して
配設される。そして、該ポンプハウジング４２の底部４
２Ａ側には吸込口４３が径方向に突出して設けられ、該
吸込口４３は図６に示した吸込管１４を介して水素燃料
タンク１の底部側に接続される。また、該ポンプハウジ
ング４２の底部４２Ａ中央には図２に示す如く、環状の
段部４２Ｂを有する段付きの係合凹部４２Ｃが形成さ
れ、該係合凹部４２Ｃには後述の係合ロッド７３が径方
向に変位可能に係合している。

【００２５】４４はポンプハウジング４２の上端側に設
けられた有底筒状の取付フランジ、４５は該取付フラン
ジ４４上に衝合して設けられた他の取付フランジを示
し、該取付フランジ４４，４５は水素燃料タンク１の上
端側にボルト等を介して取付けられ、ポンプハウジング
４２を水素燃料タンク１内に垂下した状態で位置決めす
る。そして、取付フランジ４４の底部４４Ａ中央にはポ
ンプハウジング４２の上端側外周が嵌合固着され、取付
フランジ４４，４５はポンプハウジング４２内を後述の
ポンプヘッド４６内に連通させる。

【００２６】４６は取付フランジ４５上に同軸に配設さ
れたポンプヘッドを示し、該ポンプヘッド４６は従来技
術で述べたポンプヘッド７と同様に水素燃料タンク１外
に突出し、その上部側にはクランク軸４７が回転可能に
設けられている。そして、該クランク軸４７は外部の駆
動源となる直流電動モータ（図示せず）等によりベルト
車８（図６参照）を介して回転駆動され、ポンプヘッド
４６内でクロスヘッド４８を連接棒４９を介して上，下
に往復動させる。ここで、該クロスヘッド４８はクラン
ク軸４７等と共にポンプ駆動部を構成し、ポンプヘッド
４６および取付フランジ４５内にライナ５０を介して摺
動可能に挿嵌されている。

【００２７】５１は上端部がクロスヘッド４８に連結さ
れ、ポンプハウジング４２内に垂下された長尺の連結棒
を示し、該連結棒５１はステンレス鋼等の高剛性材料に
より細長いロッド状に形成され、その下端側は後述のシ
リンダ５４に連結されている。そして、該連結棒５１は
クロスヘッド４８と共に上下方向に駆動され、後述のピ
ストン５８に対してシリンダ５４を相対的に往復動させ
る。

【００２８】５２は連結棒５１の下端側に設けられた第
１の自在継手を示し、該自在継手５２は図２に示す如く
上，下の連結具５２Ａ，５２Ｂ間を互いに直交するピン
５２Ｃ，５２Ｄを介して回動可能に連結し、連結具５２
Ｂの下端側は後述のシリンダホルダ５３に固着されてい
る。そして、該自在継手５２はシリンダホルダ５３が連
結棒５１に対してポンプハウジング４２内で前，後、
左，右等に傾いたり、揺動したりするのを許し、シリン
ダホルダ５３を連結棒５１によって上下方向に駆動させ
る構成となっている。

【００２９】５３は連結棒５１の下端側に自在継手５２
を介して連結されたシリンダホルダを示し、該シリンダ
ホルダ５３は図２に示す如く、円板状に形成され、自在
継手５２の連結具５２Ｂに固着された連結部５３Ａと、
該連結部５３Ａの外周側から左右方向で対向するように
下向きに延設され、図４に示す如く断面円弧状に形成さ
れた一対の腕部５３Ｂ，５３Ｂとからなり、該各腕部５
３Ｂは後述するピストンホルダ６６の各挿通穴７０Ａを
介してピストンホルダ６６内に挿通されている。そし
て、該各腕部５３Ｂの下端側にはめねじ５３Ｃが形成さ
れ、該めねじ５３Ｃは図３に示す如くシリンダ５４に螺
着されている。

【００３０】５４はシリンダホルダ５３の各腕部５３Ｂ
を介してピストンホルダ６６内に上，下動可能に収容さ
れたシリンダを示し、該シリンダ５４はステンレス鋼等
の高強度の金属材料により段付円筒状に形成され、その
上部側はシリンダホルダ５３のめねじ５３Ｃに螺合する
おねじ部５４Ａとなっている。また、該シリンダ５４の
下端側内周には筒状の弁座部材５５が螺着され、該弁座
部材５５には吸込弁５６が開，閉弁可能に取付けられて
いる。そして、弁座部材５５には液体水素２の通路５５
Ａ，５５Ａ，…が吸込弁５６の周囲に形成され、該各通
路５５Ａは吸込弁５６の開弁時に液体水素２をピストン
５８内に向けて流通させる。

【００３１】５７は弁座部材５５の下端側外周に螺着さ
れたテーパ筒を示し、該テーパ筒５７は下端側に向け漸
次縮径するように形成され、ピストンホルダ６６内でシ
リンダ５４と共に弁座部材５５が上，下動するときに、
ピストンホルダ６６内で液体水素２が撹拌されるのを抑
えるようになっている。

【００３２】５８はシリンダ５４内にリング５９を介し
て摺動可能に挿嵌されたピストンを示し、該ピストン５
８はステンレス鋼等の金属材料により段付円筒状に形成
され、ポンプハウジング４２内でピストンホルダ６６に
より軸方向の変位が規制されている。また、該ピストン
５８の下端側には筒状のリング押え６０が螺着され、該
リング押え６０はピストン５８の外周側に筒状のリング
５９を固定している。そして、該ピストン５８はシリン
ダ５４がポンプハウジング４２内で上，下動するとき
に、シリンダ５４内でリング５９を介して相対的に往復
動し、吸込弁５６側から吸込んだ液体水素２を後述の吐
出弁６１から吐出させる。

【００３３】６１はピストン５８内に弁座筒６２を介し
て開，閉弁可能に設けられた吐出弁を示し、該吐出弁６
１はピストン５８内で弁座筒６２とスペーサ筒６３との
間に上，下動可能に収容され、弁座筒６２上に離着座す
る。６４はピストン５８内に螺着されたスペーサ押えを
示し、該スペーサ押え６４はピストン５８内にスペーサ
筒６３を介して弁座筒６２を位置決めしている。また、
該スペーサ押え６４にはスペーサ筒６３の通路６３Ａに
連通する連通孔６４Ａ，６４Ａ，…が穿設され、該各連
通孔６４Ａは吐出弁６１の開弁時にスペーサ筒６３の通
路６３Ａ側から後述のプラグ６５側に向けて液体水素２
を流通させる。

【００３４】６５はピストン５８の上端側内周に螺着さ
れ、該ピストン５８の上端側を閉塞したプラグを示し、
該プラグ６５には斜めに吐出穴６５Ａが穿設され、該吐
出穴６５Ａは後述の吐出管７４に接続されている。そし
て、該吐出穴６５Ａは吐出弁６１を介してピストン５８
内に吐出された液体水素２を吐出管７４内に向けて吐出
させる。

【００３５】６６はポンプハウジング４２内でピストン
５８を保持したピストン保持体としてのピストンホルダ
を示し、該ピストンホルダ６６は図２に示す如く、ポン
プハウジング４２内に隙間をもって配設され、シリンダ
５４を上，下動可能に収容すべく、ポンプハウジング４
２の軸方向で互いに連結された段付円筒状のピストン固
定管６７，６８と、該ピストン固定管６８の上端側内周
に筒状ボルト６９を介して固着され、内周側がピストン
５８の上端側外周に固着された固定環７０と、ピストン
固定管６７の下端側に固着され、後述の自在継手７２を
介してポンプハウジング４２の底部４２Ａに連結された
底蓋７１とから大略構成され、該底蓋７１にはピストン
ホルダ６６の内，外を連通する連通穴７１Ａ，７１Ａ，
…が形成されている。

【００３６】ここで、該ピストンホルダ６６は後述の係
合ロッド７３および自在継手７２を介してポンプハウジ
ング４２内での軸方向変位が規制され、シリンダ５４が
連結棒５１等を介して上，下動するときでも、ピストン
５８を軸方向に位置決めしている。また、該ピストンホ
ルダ６６の固定環７０には図４に示す如く円弧状に湾曲
した挿通穴７０Ａ，７０Ａが左，右に離間して形成さ
れ、該各挿通穴７０Ａ内には前記シリンダホルダ５３の
各腕部５３Ｂが隙間をもって挿通されている。そして、
該各挿通穴７０Ａはシリンダホルダ５３を介してシリン
ダ５４がピストン固定管６７，６８内で上，下に往復動
するのを補償している。

【００３７】７２はピストンホルダ６６の底蓋７１に設
けられた第２の自在継手を示し、該自在継手７２は上，
下の連結具７２Ａ，７２Ｂ間を互いに直交するピン７２
Ｃ，７２Ｄを介して回動可能に連結し、連結具７２Ｂの
下端側は係合ロッド７３に固着されている。そして、該
自在継手７２はピストンホルダ６６が係合ロッド７３に
対してポンプハウジング４２内で前，後、左，右等に傾
いたり、揺動したりするのを許し、シリンダホルダ５３
側の自在継手５２と共にシリンダ５４、ピストン５８を
図５に示す軸線Ｏ1 −Ｏ1 上に自動調心させる。

【００３８】７３はポンプハウジング４２の係合凹部４
２Ｃに係合し、該係合凹部４２Ｃと共に変位補正手段を
構成した係合ロッドを示し、該係合ロッド７３の下端側
には係合凹部４２Ｃの段部４２Ｂに係合する略円板状の
鍔部７３Ａが一体に設けられ、該鍔部７３Ａは係合凹部
４２Ｃ内で径方向の変位が許され、軸方向の変位が規制
されている。そして、該係合ロッド７３はポンプハウジ
ング４２内でピストン５８がピストンホルダ６６を介し
て径方向に変位するのを許し、軸方向の変位を規制する
ことにより、ピストン５８がシリンダ５４に対して径方
向に位置ずれするのを補正し、ピストン５８をシリンダ
５４内で同軸に保持させる構成となっている。

【００３９】さらに、７４はポンプハウジング４２内に
軸方向に伸長して設けられた吐出管を示し、該吐出管７
４は小径のステンレス管等によって形成され、その下端
側はプラグ６５の吐出穴６５Ａに銀ろう付け等の手段を
用いて接続されている。そして、該吐出管７４は上端側
が取付フランジ４５に図１に示す如く形成した吐出口７
５に継手７６を介して接続され、前記吐出弁６１の開弁
時にピストン５８内から吐出される液体水素２を吐出口
７５に向けて吐出させる。また、該吐出口７５には外部
の吐出管（図示せず）が接続され、この吐出管は従来技
術で述べた吐出管１５と同様に熱交換器１６に接続され
る。

【００４０】本実施例による液体水素ポンプ４１は上述
の如き構成を有するもので、次にその作動について説明
する。

【００４１】まず、外部の駆動源によってポンプヘッド
４６側でクランク軸４７を回転駆動すると、該クランク
軸４７に連接棒４９を介して連結されたクロスヘッド４
８がライナ５０内を上，下に往復動し、この往復動が長
尺の連結棒５１、自在継手５２およびシリンダホルダ５
３等を介してシリンダ５４に伝えられ、該シリンダ５４
がポンプハウジング４２内でピストン５８に対して相対
的に往復動する。そして、ピストン５８とシリンダ５４
との相対的な往復動により、水素燃料タンク１内の液体
水素２は吸込口４３、底蓋７１の各連通穴７１Ａおよび
吸込弁５６等を介してシリンダ５４内に吸込まれ、ピス
トン５８内の吐出弁６１から吐出管７４、取付フランジ
４５の吐出口７５等を介して外部の熱交換器１６に向
け、例えば１０ＭＰａ程度の吐出圧をもって吐出され
る。

【００４２】ところで、シリンダ５４はポンプハウジン
グ４２内で長尺の連結棒５１にシリンダホルダ５３等を
介して連結され、ピストン５８はポンプハウジング４２
の底部４２Ａにピストンホルダ６６等を介して連結され
ているから、ピストン５８とシリンダ５４とがポンプハ
ウジグ４２の径方向に位置ずれすると、例えばシリンダ
５４に対するピストン５８の摺動抵抗が大きくなり、両
者の間に摩擦熱が発生し、吐出管７４から吐出すべき液
体水素２がシリンダ５４内で気化し易くなってしまう。

【００４３】そこで、本実施例では、ピストンホルダ６
６の底蓋７１を自在継手７２を介して係合ロッド７３に
連結し、該係合ロッド７３の鍔部７３Ａをポンプハウジ
ング４２の底部４２Ａに係合凹部４２Ｃを介して係合さ
せ、ピストンホルダ６６をピストン５８と共にポンプハ
ウジング４２の軸方向に位置決めし、径方向に移動可能
としている。

【００４４】これにより、ポンプハウジング４２内でピ
ストン５８がシリンダ５４に対して径方向に位置ずれし
たとしても、シリンダ５４がポンプハウジング４２内で
僅かでも上，下動するときに、ピストン５８はピストン
ホルダ６６と共にポンプハウジング４２の径方向に移動
し、シリンダ５４とピストン５８との径方向の位置ずれ
を自動的に補正できる。

【００４５】また、長尺の連結棒５１がポンプハウジン
グ４２内に傾いた状態で配設されている場合でも、連結
棒５１の下端側は自在継手５２を介してシリンダホルダ
５３に連結され、ピストンホルダ６６の底蓋７１は自在
継手７２を介してポンプハウジング４２の底部４２Ａに
連結されているから、例えば図５に例示した原理図の如
く、ポンプハウジング４２の中心線Ｏ−Ｏに対して角度
θだけ傾いた軸線Ｏ1−Ｏ1 上にシリンダ５４とピスト
ン５８とを同軸状態で配置でき、図７に示した先行技術
の如くピストン３２に対してシリンダ３３が傾いたりす
るのを防止できる。

【００４６】かくして、本実施例によれば、図５に示す
矢示Ｆ方向で連結棒５１に引張り力を作用させ、シリン
ダ５４内に吸込んだ液体水素２を吸込弁５６とピストン
５８との間で加圧するとき等に、該ピストン５８をシリ
ンダ５４と共に軸線Ｏ1 −Ｏ1 上に自動調心した状態で
配置でき、シリンダ５４に対してピストン５８をスムー
ズに往復動させることができる。また、シリンダ５４と
ピストン５８のリング５９との間の隙間を確実に小さく
することができ、両者の間から液体水素２が漏洩するの
を効果的に防止できる。

【００４７】従って、本実施例では、シリンダ５４内で
ピストン５８を往復動させ、液体水素２を加圧するとき
に、シリンダ５４とピストン５８との間で摩擦熱が発生
するのを効果的に抑えることができ、液体水素２がシリ
ンダ５４内で気化する等の問題を確実に防止できる。ま
た、前記リング５９とシリンダ５４との間の隙間を、例
えば３．０〜３．５μｍ程度まで小さくすることが可能
となり、液体水素２の吐出効率を確実に向上できること
が実験によっても確認できた。そして、シリンダ５４と
ピストン５８との摩擦熱による気化水素量を大幅に低減
でき、水素燃料タンク１内に熱侵入が発生するのを確実
に防止できることも確認された。

【００４８】なお、前記実施例では、自在継手５２，７
２をピン５２Ｃ，５２Ｄ，７２Ｃ，７２Ｄでピン結合し
た連結具５２Ａ，５２Ｂ，７２Ａ，７２Ｂにより構成す
るものとして述べたが、これに替えて、例えばボールジ
ョイント等により各自在継手を構成してもよい。

【００４９】

【発明の効果】以上詳述した通り本発明によれば、ポン
プ駆動部によって駆動される長尺の連結棒の下端側に第
１の自在継手およびシリンダホルダを介してシリンダを
連結し、該シリンダ内に摺動可能に挿嵌されるピストン
をピストン保持体および第２の自在継手を介してポンプ
ハウジングの底部側に連結すると共に、前記ピストン保
持体がポンプハウジング内で径方向に変位するのを許し
軸方向の変位を規制する変位補正手段を、前記ポンプハ
ウジングの底部に形成した段付きの係合凹部と、下端側
が該係合凹部に係合することにより前記ポンプハウジン
グの軸方向に抜止めされ径方向に変位可能となった係合
ロッドとから構成し、該係合ロッドの上端側を前記ピス
トン保持体の下端側に前記第２の自在継手を介して連結
する構成としたから、シリンダとピストンとの径方向の
位置ずれを自動的に補正できると共に、両者の傾きも補
正でき、ピストンとシリンダとを同一の軸線上に自動調
心させることができる。

【００５０】従って、前記シリンダ内でピストンを相対
変位させて液体水素を加圧するとき等に、前記シリンダ
とピストンとの間で摩擦熱が発生するのを防止でき、液
体水素がシリンダ内で気化する等の問題を解消できる。
また、シリンダとピストンとの間の隙間を小さくするこ
とが可能となり、液体水素の吐出効率を確実に向上させ
ることができる等、種々の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による液体水素ポンプの上部側
を破断して示す正面図である。

【図２】液体水素ポンプの下部側を示す図１中の矢示II
−II方向拡大断面図である。

【図３】図２中の要部を拡大して示す断面図である。

【図４】図３中の矢示IV−IV方向拡大断面図である。

【図５】本発明の実施例による自動調心作用を説明する
ための原理図である。

【図６】従来技術による水素エンジン用の燃料供給装置
を示す全体構成図である。

【図７】先行技術による液体水素ポンプの説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 水素燃料タンク ２ 液体水素 ４１ 液体水素ポンプ ４２ ポンプハウジング ４２Ｃ 係合凹部 ４３ 吸込口 ４６ ポンプヘッド ４７ クランク軸 ４８ クロスヘッド（ポンプ駆動部） ４９ 連接棒 ５１ 連結棒 ５２，７２ 自在継手 ５３ シリンダホルダ ５４ シリンダ ５６ 吸込弁 ５８ ピストン ６１ 吐出弁 ６６ ピストンホルダ（ピストン保持体） ７３ 係合ロッド ７４ 吐出管 ７５ 吐出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山根 公高 東京都世田谷区玉堤１丁目28番１号 武 蔵工業大学内 (56)参考文献 特開 平１−138358（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−28508（ＪＰ，Ａ) 特開 昭46−1577（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−61310（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−212779（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02M 21/02 F02B 43/10 F04B 7/00 - 7/06 F04B 15/00 - 15/08 F04B 53/00 - 53/22 F16C 11/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 極低温状態の液体水素を収容するタンク
   に設けられ、底部側に液体水素の吸込口が形成された筒
   状のポンプハウジングと、 該 ポンプハウジングの上端側に設けられ、外部の駆動源
   によって往復動されるポンプ駆動部と、 上 端側が該ポンプ駆動部に連結され、前記ポンプハウジ
   ング内を軸方向に伸長した長尺の連結棒と、 該 連結棒の下端側に第１の自在継手を介して揺動可能に
   連結され、前記ポンプハウジング内に往復動可能に収容
   されたシリンダと、 該 シリンダ内に摺動可能に挿嵌され、該シリンダに対し
   て相対変位することにより、前記吸込口から吸込んだ液
   体水素を前記ポンプハウジングの外部に吐出させるピス
   トンと、 上 端側が該ピストンに固定され、下端側が第２の自在継
   手を介して前記ポンプハウジングの底部側に揺動可能に
   連結されたピストン保持体と、 該 ピストン保持体が前記ポンプハウジング内で径方向に
   変位するのを許し、軸方向に変位するのを規制する変位
   補正手段とからなり、 該変位補正手段は、前記ポンプハウジングの底部に形成
   した段付きの係合凹部と、下端側が該係合凹部に係合す
   ることにより、前記ポンプハウジングの軸方向に抜止め
   され、径方向に変位可能となった係合ロッドとから構成
   し、 該係合ロッドの上端側を前記ピストン保持体の下端側に
   前記第２の自在継手を介して連結する構成と してなる液
   体水素ポンプ。