JPWO2006003871A1 - Booster pump and cryogenic fluid storage tank equipped with the same - Google Patents

Booster pump and cryogenic fluid storage tank equipped with the same Download PDF

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篤 湯下
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市朗 竹野
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孝志 前村
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卓伸 神谷
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Abstract

流体を加熱することなく、効率よく昇圧させることのできる昇圧ポンプおよびこれを備えた低温流体用貯蔵タンクを提供する。ピストンヘッドおよびピストンロッドを有するピストンと、前記ピストンヘッドを収容し、前記ピストンヘッドの一端面により流体が圧縮される加圧室を有するシリンダと、を備える昇圧ポンプであって、 前記ピストンヘッドには、前記加圧室のピストンロッド側の空間とシリンダ側の空間とを分離するベローズが設けられていることを特徴とする。Provided are a booster pump capable of efficiently boosting a fluid without heating the fluid, and a cryogenic fluid storage tank including the same. A booster pump comprising: a piston having a piston head and a piston rod; and a cylinder that houses the piston head and has a pressurizing chamber in which fluid is compressed by one end face of the piston head, A bellows for separating the space on the piston rod side and the space on the cylinder side of the pressurizing chamber is provided.

Description

本発明は、低温の流体を圧縮して昇圧させる昇圧ポンプおよびこれを備えた低温流体用貯蔵タンクに関するものである。   The present invention relates to a booster pump that compresses and pressurizes a low-temperature fluid, and a low-temperature fluid storage tank including the same.

従来、低温(例えば、−273℃から−0℃以下程度)の流体(例えば、水素や窒素、LNG等)を圧縮して昇圧させる(低温流体用)昇圧ポンプとしては、ピストンヘッドにピストンリングを有するものが知られている(たとえば、非特許文献1参照)。
遠藤拓也ほか著、「新エネルギー自動車」、山海堂、1995年1月、p.221−222
Conventionally, as a booster pump for compressing and pressurizing a low-temperature (for example, about −273 ° C. to −0 ° C. or less) fluid (for example, hydrogen, nitrogen, LNG, etc.) What has it is known (for example, refer nonpatent literature 1).
Endo Takuya et al., “New Energy Vehicle”, Sankai-do, January 1995, p. 221-222

しかしながら、このような従来の(低温流体用)昇圧ポンプでは、気密性を保つために、ピストンリングの外周面がシリンダの内周面に押しつけられながら摺動するようになっており、これらピストンリングとシリンダとの摩擦により発熱し、その熱により流体が温められてしまうといった問題点があった。特に、高圧を得ようとする場合には、ピストンリングの内周面側に流れ込んだ高圧の流体が、ピストンリングの外周面をシリンダの内周面にさらに強く押しつけられるように作用するため、これらピストンリングとシリンダとの摩擦が激しくなり、摩擦による発熱が著しく増加してしまうといった問題点があった。
また、ピストンリングの外周面とシリンダの内周面との間には、どうしても若干の隙間ができてしまい、この隙間から流体が漏れて(リークして)しまうため、圧縮効率が低下してしまうといった問題点があった。
さらに、このような従来の(低温流体用)昇圧ポンプでは、低温流体を圧縮する際、ピストンヘッドと駆動装置との間に位置するピストンロッドが圧縮力により座屈してしまわないように、ピストンロッドの径を大きくしなければならず、そのため、駆動装置からの熱がピストンロッドおよびピストンヘッドを介して低温流体に伝達され、低温流体が温められてボイルオフしてしまうといった問題点があった。
However, in such a conventional booster pump (for low-temperature fluid), the piston ring slides while the outer peripheral surface of the piston ring is pressed against the inner peripheral surface of the cylinder in order to maintain airtightness. There is a problem that heat is generated by friction between the cylinder and the cylinder, and the fluid is heated by the heat. In particular, when trying to obtain a high pressure, the high-pressure fluid that flows into the inner peripheral surface of the piston ring acts so that the outer peripheral surface of the piston ring is pressed more strongly against the inner peripheral surface of the cylinder. There was a problem that the friction between the piston ring and the cylinder became intense, and the heat generated by the friction significantly increased.
In addition, a slight gap is inevitably formed between the outer peripheral surface of the piston ring and the inner peripheral surface of the cylinder, and fluid leaks (leaks) from this gap, resulting in a reduction in compression efficiency. There was a problem.
Further, in such a conventional booster pump (for low temperature fluid), when compressing the low temperature fluid, the piston rod located between the piston head and the drive device is prevented from buckling due to the compression force. Therefore, there is a problem that heat from the driving device is transmitted to the low temperature fluid via the piston rod and the piston head, and the low temperature fluid is heated and boiled off.

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、流体を加熱することなく、効率よく昇圧させることのできる昇圧ポンプおよびこれを備えた低温流体用貯蔵タンクを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a booster pump capable of efficiently increasing the pressure without heating the fluid, and a cryogenic fluid storage tank including the same.

上記課題を解決するために、本発明は、以下の手段を採用した。
本発明は、ピストンヘッドおよびピストンロッドを有するピストンと、前記ピストンヘッドを収容し、前記ピストンヘッドの一端面により流体が圧縮される加圧室を有するシリンダと、を備える昇圧ポンプであって、前記ピストンヘッドには、前記加圧室のピストンロッド側の空間とシリンダ側の空間とを分離するベローズが設けられている昇圧ポンプを提供する。
本発明によれば、加圧室のピストンロッド側の空間とシリンダ側の空間とがベローズにより分離されるようになっており、加圧室の内周面と接触して動く部分(例えば、従来のピストンリングのようなもの)は有していないので、加圧室内における発熱が防止されるとともに、流体を加熱してしまうことが防止されることとなる。
また、ベローズにより加圧室のピストンロッド側の空間とシリンダ側の空間とが、完全に分離されるようになっているので、加圧室のシリンダ側から加圧室のピストンロッド側への流体の漏れ(リーク)が防止され、ポンプ効率が向上されることとなる。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
The present invention is a booster pump comprising: a piston having a piston head and a piston rod; and a cylinder that houses the piston head and has a pressurizing chamber in which fluid is compressed by one end surface of the piston head, The piston head is provided with a booster pump provided with a bellows for separating a space on the piston rod side and a space on the cylinder side of the pressurizing chamber.
According to the present invention, the space on the piston rod side of the pressurizing chamber and the space on the cylinder side are separated by the bellows, and the portion that moves in contact with the inner peripheral surface of the pressurizing chamber (for example, the conventional Therefore, the heat generation in the pressurizing chamber is prevented and the fluid is prevented from being heated.
In addition, since the space on the piston rod side of the pressurizing chamber and the space on the cylinder side are completely separated by the bellows, the fluid from the cylinder side of the pressurizing chamber to the piston rod side of the pressurizing chamber Leakage (leakage) is prevented, and pump efficiency is improved.

上記発明においては、前記ベローズの外表面と前記シリンダの内周面との間に存する空間を埋める充填材が配置されていることが好ましい。
これにより、ベローズの外表面と、加圧室の内周面との隙間が埋められて、加圧室の死容積が減少することとなり、ポンプ効率が向上させられることとなる。
In the said invention, it is preferable that the filler which fills the space which exists between the outer surface of the said bellows and the internal peripheral surface of the said cylinder is arrange | positioned.
As a result, the gap between the outer surface of the bellows and the inner peripheral surface of the pressurizing chamber is filled, the dead volume of the pressurizing chamber is reduced, and the pump efficiency is improved.

上記発明においては、前記ベローズのピストンヘッド側の一端部に、リング状のシール部材が配置されていることが好ましい。
これにより、シール部材によりピストンヘッドの一端面側から他端面側への流体の漏れ(リーク)が低減され、ベローズの外周面に加わる圧力が低減されることとなるので、強度設計上シビアではない低圧用のベローズが使用でき、ピストンのストロークを大きくとることができて、圧縮効率(ポンプ効率)を上げることができる。
なお、このシール部材は、従来問題とされてきたピストンリングのような張力は有しておらず、また、ベローズによってピストンのストロークが大きく制限されている(ストロークが小さい)ため、ピストンリングのように発熱することはない。
In the said invention, it is preferable that the ring-shaped sealing member is arrange | positioned at the one end part by the side of the piston head of the said bellows.
As a result, the leakage of fluid from the one end surface side of the piston head to the other end surface side is reduced by the seal member, and the pressure applied to the outer peripheral surface of the bellows is reduced. A low-pressure bellows can be used, the piston stroke can be increased, and the compression efficiency (pump efficiency) can be increased.
This seal member does not have the tension as the piston ring, which has been regarded as a problem in the past, and the stroke of the piston is greatly restricted by the bellows (the stroke is small). Never generate heat.

上記発明においては、前記ピストンロッドが、中空で真空引きされた断熱真空構造とされていることが好ましい。
ピストンロッドが中空構造とされることによりピストンロッドの軽量化が図られ、低負荷でのピストンの押し上げが可能となり、かつその内部を真空状態とすることによりピストンロッドの断熱化が図られ、ピストンロッドから流体への熱の進入を減少させることができる。
In the said invention, it is preferable that the said piston rod is made into the heat insulation vacuum structure hollow and evacuated.
The piston rod has a hollow structure, which reduces the weight of the piston rod and allows the piston to be pushed up with a low load. Heat entry from the rod into the fluid can be reduced.

本発明は、上記昇圧ポンプを少なくとも2台備えており、これら昇圧ポンプにより多段圧縮がなされる昇圧ポンプを提供する。
本発明によれば、例えば、2台の昇圧ポンプが具備されている場合には、1台を低圧用ポンプ、もう1台を高圧用ポンプとすることにより、低圧用ポンプでは低圧用のベローズを使用できるため、ピストンのストロークを大きくとることができて、流体を容易に低圧から中間圧に昇圧させることができ、また、高圧用ポンプでは高圧用のベローズを使用できるため、ピストンのストロークを大きくとることはできないが、流体を容易に中間圧から高圧に昇圧させることができるようになっている。
すなわち、1台の昇圧ポンプのみを用いて流体を低圧から高圧に一気に昇圧しようとすると、ベローズとして高圧用のベローズを用いなければならず、ストロークを大きくとることができないので、流体を所望の圧力(高圧)に昇圧することが難しかった。
これに対して、上述したように、流体を例えば2台のポンプを用いて二段圧縮することにより、流体を容易に所望の圧力にまで昇圧することができるようになっている。
The present invention provides at least two booster pumps, and a booster pump that performs multi-stage compression by these booster pumps.
According to the present invention, for example, in the case where two boosting pumps are provided, one low pressure pump and the other high pressure pump are used so that the low pressure pump has a low pressure bellows. Because it can be used, the piston stroke can be increased, and the fluid can be easily boosted from low pressure to intermediate pressure. In addition, the high pressure pump can use a high pressure bellows, so the piston stroke can be increased. Although it cannot be taken, the fluid can be easily raised from an intermediate pressure to a high pressure.
That is, if the pressure of the fluid is to be increased from low pressure to high pressure by using only one booster pump, the high pressure bellows must be used as the bellows, and the stroke cannot be made large. It was difficult to increase the pressure to (high pressure).
On the other hand, as described above, the fluid can be easily boosted to a desired pressure by compressing the fluid in two stages using, for example, two pumps.

本発明は、低温流体を低温のまま貯蔵する低温流体用貯蔵タンクであって、上記昇圧ポンプ、または上記昇圧装置と、低温流体が貯蔵される低温流体貯蔵槽と、前記昇圧ポンプまたは前記昇圧装置、および前記低温流体貯蔵槽が収容される低温容器とを具備してなる低温流体用貯蔵タンクを提供する。
本発明によれば、昇圧ポンプまたは昇圧装置が、低温容器内に配置されているので、昇圧ポンプまたは昇圧装置が強制的に冷却され、昇温し難くなっている。
The present invention is a cryogenic fluid storage tank for storing cryogenic fluid at a low temperature, the boosting pump or the boosting device, the cryogenic fluid storage tank in which the cryogenic fluid is stored, the boosting pump or the boosting device. And a cryogenic fluid storage tank comprising a cryogenic container in which the cryogenic fluid storage tank is accommodated.
According to the present invention, since the booster pump or the booster device is arranged in the low temperature container, the booster pump or the booster device is forcibly cooled and it is difficult to raise the temperature.

上記発明においては、前記昇圧ポンプまたは前記昇圧装置が、前記低温流体貯蔵槽の下流側で、かつ前記低温流体貯蔵槽の外側に配置されていることが好ましい。
昇圧ポンプまたは昇圧装置が、低温流体貯蔵槽の外に配置されている(すなわち、低温容器の断熱真空槽内において低温流体貯蔵槽と分離して設けられている)ので、昇圧ポンプまたは昇圧装置の駆動源で発生した熱が低温流体貯蔵槽内に貯められた低温流体に伝達されるのが防止され、低温流体の温度上昇および蒸発が防止される。
In the said invention, it is preferable that the said pressure | voltage rise pump or the said pressure | voltage rise apparatus is arrange | positioned in the downstream of the said low temperature fluid storage tank, and the outer side of the said low temperature fluid storage tank.
Since the booster pump or the booster device is disposed outside the cryogenic fluid storage tank (that is, provided separately from the cryogenic fluid storage tank in the adiabatic vacuum tank of the cryogenic container), The heat generated by the drive source is prevented from being transferred to the cryogenic fluid stored in the cryogenic fluid storage tank, and the temperature rise and evaporation of the cryogenic fluid is prevented.

上記発明においては、前記低温流体貯蔵槽内に、固液二相状態である低温スラッシュ状の流体が貯蔵されていることが好ましい。
低温流体貯蔵層内にスラッシュ状の低温流体(固状の低温流体と液状の低温流体とがシャーベット状に混合したもの)が貯蔵されているので、液状の低温流体のみが貯蔵されているものよりも蒸発し難く、昇圧ポンプまたは昇圧装置の吸込性能が向上し、低温流体の供給量が増加されることとなる。
In the said invention, it is preferable that the low-temperature slush-like fluid which is a solid-liquid two-phase state is stored in the said low-temperature fluid storage tank.
A slush-like cryogenic fluid (solid cryogenic fluid and liquid cryogenic fluid mixed in a sherbet form) is stored in the cryogenic fluid storage layer, so that only liquid cryogenic fluid is stored. However, it is difficult to evaporate, the suction performance of the booster pump or the booster device is improved, and the supply amount of the low-temperature fluid is increased.

上記発明においては、前記低温流体貯蔵槽の出口に、メッシュが配置されていることが好ましい。
スラッシュ状の流体のうち固状の低温流体はメッシュにより捕捉され、低温流体貯蔵槽の下流側に位置する昇圧ポンプまたは昇圧装置には、液状の低温流体のみが供給されるようになっていて、昇圧ポンプまたは昇圧装置の目詰まりが防止されるようになっている。
In the said invention, it is preferable that the mesh is arrange | positioned at the exit of the said cryogenic fluid storage tank.
The solid cryogenic fluid of the slush fluid is captured by the mesh, and only the liquid cryogenic fluid is supplied to the booster pump or the booster device located downstream of the cryogenic fluid storage tank, The clogging of the booster pump or the booster is prevented.

上記発明においては、前記低温流体貯蔵槽内に、ヒータが配置されていることが好ましい。
これにより、低温流体貯蔵槽内の固状の低温流体が、ヒータにより加熱されて液状の低温流体に変化させられた後、メッシュを通って昇圧ポンプまたは昇圧装置に供給されるようになっている。
In the said invention, it is preferable that the heater is arrange | positioned in the said cryogenic fluid storage tank.
As a result, the solid cryogenic fluid in the cryogenic fluid storage tank is heated by the heater to be changed into a liquid cryogenic fluid, and then supplied to the booster pump or the booster through the mesh. .

上記発明においては、前記昇圧ポンプまたは前記昇圧装置の下流側に、熱交換器が配置されていることが好ましい。
これにより、熱交換器により昇圧ポンプまたは昇圧装置を通過した低温流体が、熱交換器により気化(ガス化)された後、下流側に位置するエンジン等に供給され、エンジン等ですみやかに消費されるようになっている。
In the said invention, it is preferable that the heat exchanger is arrange | positioned in the downstream of the said pressure | voltage rise pump or the pressure | voltage rise apparatus.
As a result, the low-temperature fluid that has passed through the booster pump or booster by the heat exchanger is vaporized (gasified) by the heat exchanger, and then supplied to the engine etc. located on the downstream side and consumed immediately by the engine etc. It has become so.

上記発明においては、前記低温容器の内面に、輻射シールド板が設けられていることが好ましい。
これにより、輻射シールド板により低温容器の外部から内部への熱の進入が防止され、低温容器内の断熱真空層の温度上昇が防止されることとなる。
In the said invention, it is preferable that the radiation shield board is provided in the inner surface of the said cryogenic container.
As a result, the radiation shield plate prevents heat from entering from the outside to the inside of the cryogenic container, and prevents the heat insulating vacuum layer in the cryogenic container from rising in temperature.

本発明は、内部に加圧室を有するシリンダブロックと、前記加圧室内に収容されるとともに、前記加圧室内を往復動するピストンヘッドとを備え、かつ前記ピストンヘッドの一端面により低温流体が圧縮される低温流体用昇圧ポンプであって、前記ピストンヘッドの一端面と、該一端面に対向して存する前記加圧室の内面との間に、前記ピストンヘッドの内周側の空間と外周側の空間とを分離する、可撓性を有する仕切部材が設けられている低温流体用昇圧ポンプを提供する。
本発明によれば、ピストンヘッドが一方向に移動することにより仕切部材の内部空間(すなわち、ピストンヘッドの一端面、仕切部材の内周面、および加圧室の内面とで形成された空間)内に低温流体が吸入(供給)され、ピストンヘッドが他方向に移動することにより低温流体が所定圧力に圧縮(加圧)されることとなる。
すなわち、ピストンヘッドと加圧室の内周面との間、および仕切部材と加圧室の内周面との間には、互いに接触しながら動く部分(例えば、従来のピストンリングのようなもの)がないので、加圧室内における発熱を防止することができるとともに、低温流体を加熱してしまうことを防止することができる。
また、仕切部材により、加圧室の内周側(半径方向内側)と外周側(半径方向外側)とが、完全に分離されているので、加圧室の内周側から加圧室の外周側(あるいは加圧室の外周側から加圧室の内周側)への低温流体の漏れ(リーク)を防止することができて、低温流体用昇圧ポンプの圧縮効率を向上させることができる。
The present invention includes a cylinder block having a pressurizing chamber therein, a piston head that is housed in the pressurizing chamber and reciprocates in the pressurizing chamber, and a low-temperature fluid is caused by one end surface of the piston head. A pressurizing pump for a low-temperature fluid to be compressed, wherein an inner peripheral space and an outer periphery of the piston head are disposed between one end surface of the piston head and an inner surface of the pressurizing chamber facing the one end surface. Provided is a cryogenic fluid booster pump provided with a flexible partition member that separates a side space.
According to the present invention, when the piston head moves in one direction, the internal space of the partition member (that is, the space formed by one end surface of the piston head, the inner peripheral surface of the partition member, and the inner surface of the pressurizing chamber). The low-temperature fluid is sucked (supplied) into the inside, and the piston head moves in the other direction, whereby the low-temperature fluid is compressed (pressurized) to a predetermined pressure.
That is, between the piston head and the inner peripheral surface of the pressurizing chamber, and between the partition member and the inner peripheral surface of the pressurizing chamber, a portion that moves while in contact with each other (such as a conventional piston ring) ), It is possible to prevent heat generation in the pressurizing chamber and to prevent the low-temperature fluid from being heated.
Further, since the inner circumferential side (radially inner side) and the outer circumferential side (radial outer side) of the pressurizing chamber are completely separated by the partition member, the outer periphery of the pressurizing chamber is separated from the inner peripheral side of the pressurizing chamber. The leakage of the low temperature fluid from the outer side (or the outer peripheral side of the pressurizing chamber to the inner peripheral side of the pressurizing chamber) can be prevented, and the compression efficiency of the booster pump for the low temperature fluid can be improved.

上記発明においては、前記仕切部材の外側に、加圧された流体が充填されていることが好ましい。
仕切部材の外側に、例えば、ガス化された所定の圧力を有する低温流体が充填(供給)されており、仕切部材の内側と外側との圧力差が小さくなる(近づくこととなる)。
すなわち、仕切部材の外側(半径方向外側)には、例えば、熱交換器により温められてガス化されるとともに、圧力レギュレータによりその圧力が所定の圧力(例えば、本昇圧ポンプの昇圧力の半分等に調整した圧力)に調整された低温流体が存在することとなるので、仕切部材の内部空間に吸入された低温流体を圧縮する際の仕切部材の変形を低減させることができて、仕切部材の長寿命化を図ることができ、低温流体用昇圧ポンプの信頼性を向上させることができる。
In the said invention, it is preferable that the pressurized fluid is filled into the outer side of the said partition member.
The outside of the partition member is filled (supplied) with, for example, a gasified low-temperature fluid having a predetermined pressure, and the pressure difference between the inside and the outside of the partition member is reduced (approached).
That is, outside the partition member (outside in the radial direction), for example, it is heated and gasified by a heat exchanger, and the pressure is regulated by a pressure regulator to a predetermined pressure (for example, half of the boosting force of the booster pump) Therefore, the deformation of the partition member when compressing the low-temperature fluid sucked into the internal space of the partition member can be reduced. The service life can be extended, and the reliability of the booster pump for low-temperature fluid can be improved.

上記発明においては、前記仕切部材の外側が、真空状態とされていることが好ましい。
すなわち、仕切部材とシリンダブロックとの間の空間が真空状態とされており、シリンダブロックに、仕切部材の内側の熱(すなわち、仕切部材の内側で圧縮される低温流体の熱)が伝達されることを防止している。
これにより、シリンダブロックの温度上昇が抑制されるとともに、加圧室内に流入する低温流体の温度上昇が抑制されることとなる。
In the said invention, it is preferable that the outer side of the said partition member is made into the vacuum state.
That is, the space between the partition member and the cylinder block is in a vacuum state, and heat inside the partition member (that is, heat of the low-temperature fluid compressed inside the partition member) is transmitted to the cylinder block. To prevent that.
Thereby, while the temperature rise of a cylinder block is suppressed, the temperature rise of the low-temperature fluid which flows in into a pressurization chamber will be suppressed.

本発明は、駆動源に接続された駆動部により駆動されるピストンロッドと、前記ピストンロッドに接続されて、前記ピストンロッドとともに往復動するピストンヘッドと、前記ピストンヘッドを収容し、前記ピストンヘッドの一端面により低温流体が圧縮される加圧室を有するシリンダと、を備える低温流体用昇圧ポンプであって、前記ピストンヘッドの一端面の側に前記駆動部が配置され、低温流体を圧縮する際、前記ピストンロッドの軸部に、この軸部の延在方向と略同じ方向の引っ張り力が加わる低温流体用昇圧ポンプを提供する。
本発明によれば、ピストンロッドが駆動部の方に引っ張られることにより、ピストンヘッドの一端面により低温流体が圧縮されることとなる。すなわち、低温流体を圧縮する際に、ピストンロッドに圧縮力がかからないように構成されている。
これにより、ピストンロッドに圧縮力が加わる従来のピストンロッドよりもピストンロッドの径を小さくすることができるので、駆動源からの入熱を低減させることができるとともに、ピストンロッドの軽量化を図ることができて、ポンプ全体の軽量化を図ることができる。
また、低温流体を圧縮する際に、ピストンロッドに圧縮力がかからないように構成されていることにより、ピストンヘッドの径を大きくすることができる。すなわち、ピストンロッドに圧縮力が加わる従来のポンプでは、ピストンヘッドの径が、ピストンロッドの座屈を避けるために、例えば、直径40mmに制限されていた。そのため、従来のポンプでは、低温流体の流量を確保するのに、例えば、5気筒必要とされていたが、本発明のポンプでは、ピストンヘッドの径を、例えば、直径100mmとすることができるので、単気筒でも十分な流量を確保することができるようになっている。
これにより、本発明によるポンプでは、ポンプの構成を簡略化することができるとともに、ポンプ全体の軽量化および小径化を図ることができる。
The present invention includes a piston rod driven by a drive unit connected to a drive source, a piston head connected to the piston rod and reciprocating with the piston rod, the piston head being housed, And a cylinder having a pressurizing chamber in which a cryogenic fluid is compressed by one end face, wherein the driving unit is disposed on the one end face side of the piston head and compresses the cryogenic fluid. A booster pump for low-temperature fluid is provided in which a pulling force in a direction substantially the same as the extending direction of the shaft portion is applied to the shaft portion of the piston rod.
According to the present invention, when the piston rod is pulled toward the drive unit, the low-temperature fluid is compressed by the one end surface of the piston head. That is, the compression force is not applied to the piston rod when compressing the low-temperature fluid.
As a result, the diameter of the piston rod can be made smaller than that of a conventional piston rod in which a compression force is applied to the piston rod, so that heat input from the drive source can be reduced and the weight of the piston rod can be reduced. And the weight of the entire pump can be reduced.
Moreover, when compressing a low temperature fluid, it is comprised so that a compression force may not be applied to a piston rod, Therefore The diameter of a piston head can be enlarged. That is, in the conventional pump in which the compression force is applied to the piston rod, the diameter of the piston head is limited to, for example, a diameter of 40 mm in order to avoid buckling of the piston rod. Therefore, in the conventional pump, for example, five cylinders are required to secure the flow rate of the low-temperature fluid. However, in the pump of the present invention, the diameter of the piston head can be set to, for example, 100 mm. Even with a single cylinder, a sufficient flow rate can be secured.
Thereby, in the pump by this invention, while being able to simplify the structure of a pump, the weight reduction and diameter reduction of the whole pump can be achieved.

上記発明においては、前記ピストンヘッドが、同心円を有する少なくとも二つ以上の部材に分割されており、低温流体が、これら分割されたピストンヘッドの一端面を順次通過することにより徐々に所望の圧力にまで昇圧される、多段圧縮構造とされていることが好ましい。
ピストンヘッドを、例えば、半径方向外側の部材と半径方向内側の部材との二つに分割し、半径方向外側の部材で一回目の圧縮(第一段圧縮)を行い、半径方向内側の部材で二回目の圧縮(第二段圧縮)を行うようして、低温流体を低圧から高圧に一気に昇圧しようとするのではなく、低温流体を一旦中間圧に加圧した後、その低温流体を所望の圧力(高圧)に加圧するようにしている。
これにより、ピストンヘッドのストロークを小さくすることができるので、ポンプ全体の縦方向の長さを短縮することができて、ポンプの小型化を図ることができる。
In the above invention, the piston head is divided into at least two members having concentric circles, and the cryogenic fluid is gradually brought to a desired pressure by sequentially passing through one end surfaces of the divided piston heads. It is preferable to have a multistage compression structure in which the pressure is increased to a maximum.
The piston head is divided into, for example, a radially outer member and a radially inner member, and the first compression (first stage compression) is performed by the radially outer member, and the radially inner member is Instead of trying to pressurize the low-temperature fluid from low pressure to high pressure at once, by performing the second compression (second-stage compression), pressurize the low-temperature fluid once to the intermediate pressure, The pressure (high pressure) is increased.
Thereby, since the stroke of the piston head can be reduced, the length of the entire pump in the vertical direction can be shortened, and the pump can be downsized.

上記発明においては、前記ピストンヘッドの一端面側および他端面側に、前記加圧室のピストンロッド側の空間とシリンダ側の空間とを分離する、可撓性を有する仕切部材がそれぞれ設けられていることが好ましい。
加圧室のピストンロッド側の空間とシリンダ側の空間とが仕切部材により分離されるようになっており、加圧室の内周面と接触して動く部分(例えば、従来のピストンリングのようなもの)は有していないので、加圧室内における発熱が防止されるとともに、低温流体を加熱してしまうことが防止されることとなる。
また、仕切部材により加圧室のピストンロッド側の空間とシリンダ側の空間とが、完全に分離されるようになっているので、加圧室のシリンダ側から加圧室のピストンロッド側への低温流体の漏れ(リーク)が防止され、圧縮効率が向上されることとなる。
In the above invention, a flexible partition member for separating the piston rod side space and the cylinder side space of the pressurizing chamber is provided on one end surface side and the other end surface side of the piston head, respectively. Preferably it is.
The space on the piston rod side of the pressurizing chamber and the space on the cylinder side are separated by a partition member, and the part that moves in contact with the inner peripheral surface of the pressurizing chamber (for example, a conventional piston ring Therefore, the heat generation in the pressurizing chamber is prevented and the low temperature fluid is prevented from being heated.
Further, the space on the piston rod side of the pressurizing chamber and the space on the cylinder side are completely separated by the partition member, so that the cylinder side of the pressurizing chamber is moved to the piston rod side of the pressurizing chamber. Leakage of the low-temperature fluid is prevented, and the compression efficiency is improved.

上記発明においては、前記ピストンヘッドの他端面側に、前記加圧室のピストンロッド側の空間とシリンダ側の空間とを分離する、可撓性を有する仕切部材が設けられていることが好ましい。
これにより、可撓性を有する仕切部材のすべてが、ピストンヘッドの一端面(圧縮面)と反対側に設けられることとなるので、ポンプの高さ方向(長手方向)の長さを短くすることができ、ポンプの小型化を図ることができる。
また、ピストンヘッドの一端面(圧縮面)の面積を低温流体の圧縮に最大限利用することができるので、一度により多くの低温流体を圧縮することができて、ポンプの高効率化(高能力化)を図ることができる。
In the said invention, it is preferable that the partition member which has the flexibility which isolate | separates the space on the piston rod side of the said pressurization chamber, and the space on the cylinder side is provided in the other end surface side of the said piston head.
As a result, all of the flexible partition members are provided on the side opposite to the one end surface (compression surface) of the piston head, so that the length in the height direction (longitudinal direction) of the pump is shortened. The pump can be downsized.
In addition, since the area of one end surface (compression surface) of the piston head can be utilized to the maximum for compression of low-temperature fluid, more low-temperature fluid can be compressed at a time, resulting in higher pump efficiency (high capacity) ).

上記発明においては、前記シリンダの内部に予冷層が形成されていることが好ましい。
これにより、ポンプ始動前にポンプ全体を予め十分に冷却することができるので、ポンプに供給された低温流体のガス化(ボイルオフ)を低減させることができる。
また、ポンプ運転中においてもこの予冷層が断熱層の役目を果たすこととなるので、ポンプ運転中においても低温流体のガス化(ボイルオフ)を低減させることができる。
In the said invention, it is preferable that the pre-cooling layer is formed in the said cylinder.
As a result, the entire pump can be sufficiently cooled in advance before starting the pump, so that gasification (boil-off) of the low-temperature fluid supplied to the pump can be reduced.
In addition, since the pre-cooling layer serves as a heat insulating layer even during the pump operation, gasification (boil-off) of the low-temperature fluid can be reduced even during the pump operation.

上記発明においては、前記駆動部と前記ピストンロッドとが、断熱接続部を介して連結されていることが好ましい。
駆動部とピストンロッドとが、例えば、転動体(例えば、玉やころ等)を介して点接触または線接触で連結されるようになっているので、駆動部(すなわち、駆動源)からピストンロッド(すなわち、ピストンヘッド)への熱の伝達(入熱)が大幅に遮断されることとなる。
In the said invention, it is preferable that the said drive part and the said piston rod are connected via the heat insulation connection part.
Since the drive unit and the piston rod are connected to each other by, for example, point contact or line contact via a rolling element (for example, a ball or a roller), the piston rod is connected to the drive unit (ie, the drive source). In other words, the transfer of heat (heat input) to the piston head is greatly interrupted.

上記発明においては、前記ピストンヘッドと前記ピストンロッドとが、断熱材を介して連結されていることが好ましい。
ピストンヘッドとピストンロッドとが、断熱材を介して連結されるようになっているので、仮に駆動部からピストンロッドへの熱の伝達(入熱)があったとしても、ピストンロッドからピストンヘッドへの熱の伝達(入熱)は、断熱材により遮断されることとなる。
In the said invention, it is preferable that the said piston head and the said piston rod are connected via the heat insulating material.
Since the piston head and the piston rod are connected via a heat insulating material, even if there is heat transfer (heat input) from the drive unit to the piston rod, the piston rod to the piston head This heat transfer (heat input) is blocked by the heat insulating material.

上記発明においては、前記シリンダと前記ピストンロッドとの間に、前記ピストンロッドの軸部を案内するガイド部材が設けられていることが好ましい。
シリンダ内に収容されるとともに、当該シリンダ内を往復動するピストンロッドおよびピストンヘッド等が、シリンダの内壁面(シリンダ壁)に衝突しないように、ガイド部材が設けられている。
これにより、ピストンロッドやピストンヘッド等の往復動部材が、シリンダ内をぶれることなく、あるいは振動することなく往復動することとなり、往復動部材がシリンダの内壁面に衝突することを防止することができるとともに、往復動部材を最小限の動力でスムースに駆動させることができる。
In the said invention, it is preferable that the guide member which guides the axial part of the said piston rod is provided between the said cylinder and the said piston rod.
A guide member is provided so that a piston rod, a piston head, and the like that are housed in the cylinder and reciprocate in the cylinder do not collide with the inner wall surface (cylinder wall) of the cylinder.
As a result, the reciprocating members such as the piston rod and the piston head reciprocate without shaking or vibrating in the cylinder, and the reciprocating member can be prevented from colliding with the inner wall surface of the cylinder. In addition, the reciprocating member can be smoothly driven with minimal power.

上記発明においては、前記シリンダと前記ピストンロッドの軸部との間の空間が、真空状態となるように構成されていることが好ましい。
すなわち、シリンダとピストンロッドとの間の空間が真空状態とされており、シリンダに、ピストンロッドからの熱(すなわち、駆動源側からピストンロッド側に入ってきた熱)が伝達されることを防止している。
これにより、シリンダの温度上昇が抑制されるとともに、加圧室内に流入する低温流体の温度上昇が抑制されることとなる。
In the said invention, it is preferable that the space between the said cylinder and the axial part of the said piston rod is comprised so that it may be in a vacuum state.
That is, the space between the cylinder and the piston rod is in a vacuum state, and heat from the piston rod (that is, heat that has entered the piston rod side from the drive source side) is prevented from being transmitted to the cylinder. is doing.
Thereby, while the temperature rise of a cylinder is suppressed, the temperature rise of the low temperature fluid which flows in into a pressurization room will be controlled.

上記発明においては、前記シリンダが、低温流体用貯蔵タンクの内部に貯蔵された低温流体中に浸かるとともに、前記低温流体用貯蔵タンクに対して着脱可能に構成されていることが好ましい。
これにより、シリンダおよびピストンヘッド等の低温流体を内部にて圧縮する部分を収容する部分の外部が低温流体中に浸されるとともに、常に低温状態に維持されることとなる。また、シリンダが、低温流体用貯蔵タンクの下部(底部)に交換容易な形態で設置されていることとなる。
In the said invention, it is preferable that the said cylinder is comprised so that attachment or detachment with respect to the said cryogenic fluid storage tank is carried out while being immersed in the cryogenic fluid stored inside the cryogenic fluid storage tank.
As a result, the outside of the portion that accommodates the portion that compresses the low-temperature fluid, such as the cylinder and the piston head, is immersed in the low-temperature fluid, and is always maintained at a low temperature. In addition, the cylinder is installed in a form that can be easily replaced at the lower part (bottom part) of the cryogenic fluid storage tank.

前記駆動部および前記シリンダが、低温流体用貯蔵タンクの内部に貯蔵された低温流体中に浸かるとともに、前記低温流体用貯蔵タンクに対して着脱可能に構成されていることが好ましい。
これにより、シリンダおよびピストンヘッド等の低温流体を内部にて圧縮する部分を収容する部分を含めたポンプ全体の外部が低温流体中に浸されるとともに、常に低温状態に維持されることとなる。また、低温流体用昇圧ポンプが、低温流体用貯蔵タンクの下部(底部)に交換容易な形態で設置されていることとなる。
The drive unit and the cylinder are preferably configured to be immersed in a cryogenic fluid stored in a cryogenic fluid storage tank and to be detachable from the cryogenic fluid storage tank.
As a result, the outside of the entire pump including the part that accommodates the part that compresses the low-temperature fluid, such as the cylinder and the piston head, is immersed in the low-temperature fluid and always kept at a low temperature. Moreover, the booster pump for low temperature fluid will be installed in the lower part (bottom part) of the storage tank for low temperature fluid with the form easy to replace.

本発明は、上記低温流体用昇圧ポンプと、前記低温流体用昇圧ポンプにより昇圧された低温流体を溜めておくチャンバと、前記チャンバから低温流体が供給される燃料噴射装置と、を備えてなる低温流体供給装置を提供する。
本発明によれば、低温流体用昇圧ポンプにより所望の圧力に昇圧された低温流体は、低温流体用昇圧ポンプの下流側に位置するチャンバ内に一旦溜められた後、燃料噴射装置を通って、例えば、エンジン等の燃焼室内に噴射されることとなる。
The present invention includes a low-temperature fluid boost pump, a chamber for storing a low-temperature fluid boosted by the low-temperature fluid boost pump, and a fuel injection device supplied with the low-temperature fluid from the chamber. A fluid supply apparatus is provided.
According to the present invention, the cryogenic fluid boosted to a desired pressure by the cryogenic fluid booster pump is temporarily stored in a chamber located downstream of the cryogenic fluid booster pump, and then passes through the fuel injection device. For example, the fuel is injected into a combustion chamber such as an engine.

上記発明においては、前記チャンバ内の低温流体を、液状化又はガス化して前記低温流体用昇圧ポンプの前記ピストンヘッドの他端面側に位置する前記シリンダ内に供給する昇圧流体供給部が設けられていることが好ましい。
これにより、ピストンヘッドの他端面側に位置するシリンダ内にチャンバ内の低温流体(あるいはチャンバ内の低温流体を、液状化又はガス化して、例えば、圧力レギュレータ等で減圧したもの)が供給されることとなり、ピストンヘッドの一端面(圧縮面)側の圧力と他端面側の圧力との差を小さくすることができて、耐圧性の低いベローズを使用することができる。
In the above-described invention, a pressurized fluid supply unit is provided in which the cryogenic fluid in the chamber is liquefied or gasified and supplied into the cylinder located on the other end face side of the piston head of the cryogenic fluid booster pump. Preferably it is.
As a result, the cryogenic fluid in the chamber (or the cryogenic fluid in the chamber is liquefied or gasified and decompressed by, for example, a pressure regulator) is supplied into the cylinder located on the other end surface side of the piston head. Thus, the difference between the pressure on the one end surface (compression surface) side of the piston head and the pressure on the other end surface side can be reduced, and a bellows having low pressure resistance can be used.

上記発明においては、前記チャンバ内の低温流体を、燃料噴射装置に至る経路上でガス化して、前記低温流体用昇圧ポンプの前記ピストンヘッドの他端面側に位置する前記シリンダ内に供給する昇圧流体供給部が設けられていることが好ましい。
これにより、ピストンヘッドの他端面側に位置するシリンダ内にチャンバ内の低温流体(あるいはチャンバ内の低温流体を、例えば、ガス化した状態で圧力レギュレータ等で減圧したもの)が供給されることとなり、ピストンヘッドの一端面(圧縮面)側の圧力と他端面側の圧力との差を小さくすることができて、耐圧性の低いベローズを使用することができる。
In the above invention, the low-temperature fluid in the chamber is gasified on the path to the fuel injection device, and is supplied into the cylinder located on the other end face side of the piston head of the high-pressure fluid boost pump. It is preferable that a supply unit is provided.
As a result, the low-temperature fluid in the chamber (or the low-temperature fluid in the chamber that has been decompressed with a pressure regulator or the like in a gasified state) is supplied into the cylinder located on the other end surface side of the piston head. The difference between the pressure on the one end surface (compression surface) side of the piston head and the pressure on the other end surface side can be reduced, and a bellows having low pressure resistance can be used.

上記発明においては、前記チャンバに、リリーフ弁が設けられていることが好ましい。
これにより、低温流体が溜められたチャンバ内の圧力が所定の圧力を越える場合、リリーフ弁が作動して、チャンバの破損が防止される。リリーフ弁から噴き出した低温流体は、例えば、戻り配管を介してポンプの吸入側(あるいは別途燃料電池が設けられているものはその燃料電池)に戻されるように構成されている。
In the said invention, it is preferable that the said chamber is provided with the relief valve.
As a result, when the pressure in the chamber in which the cryogenic fluid is accumulated exceeds a predetermined pressure, the relief valve is activated to prevent the chamber from being damaged. For example, the low-temperature fluid ejected from the relief valve is configured to be returned to the suction side of the pump (or a fuel cell provided with a separate fuel cell) via a return pipe.

本発明は、内部に加圧室を有するシリンダブロックと、前記加圧室内に収容されるとともに、前記加圧室内を往復動するピストンヘッドとを備え、かつ前記ピストンヘッドの一端面により低温流体が圧縮される低温流体用昇圧ポンプであって、前記ピストンヘッドの他端面側に、前記加圧室の内周側の空間と外周側の空間とを分離する、可撓性を有する仕切部材が設けられている低温流体用昇圧ポンプを提供する。
本発明によれば、ピストンヘッドが一方向に移動することにより加圧室内に低温流体が吸入(供給)され、ピストンヘッドが他方向に移動することにより低温流体が所定圧力に圧縮(加圧)されることとなる。
すなわち、ピストンヘッドと加圧室の内周面との間、および仕切部材と加圧室の内周面との間には、互いに接触しながら動く部分(例えば、従来のピストンリングのようなもの)がないので、加圧室内における発熱を防止することができるとともに、低温流体を加熱してしまうことを防止することができる。
また、仕切部材により、加圧室の内周側(半径方向内側)と外周側(半径方向外側)とが、完全に分離されているので、加圧室の内周側から加圧室の外周側(あるいは加圧室の外周側から加圧室の内周側)への低温流体の漏れ(リーク)を防止することができて、低温流体用昇圧ポンプの圧縮効率を向上させることができる。
The present invention includes a cylinder block having a pressurizing chamber therein, a piston head that is housed in the pressurizing chamber and reciprocates in the pressurizing chamber, and a low-temperature fluid is caused by one end surface of the piston head. A pressurizing pump for a low-temperature fluid to be compressed, provided on the other end surface side of the piston head with a flexible partition member that separates an inner peripheral space and an outer peripheral space of the pressurizing chamber A booster pump for a cryogenic fluid is provided.
According to the present invention, when the piston head moves in one direction, the cryogenic fluid is sucked (supplied) into the pressurizing chamber, and when the piston head moves in the other direction, the cryogenic fluid is compressed (pressurized) to a predetermined pressure. Will be.
That is, between the piston head and the inner peripheral surface of the pressurizing chamber, and between the partition member and the inner peripheral surface of the pressurizing chamber, a portion that moves while in contact with each other (such as a conventional piston ring) ), It is possible to prevent heat generation in the pressurizing chamber and to prevent the low-temperature fluid from being heated.
Further, since the inner circumferential side (radially inner side) and the outer circumferential side (radial outer side) of the pressurizing chamber are completely separated by the partition member, the outer periphery of the pressurizing chamber is separated from the inner peripheral side of the pressurizing chamber. The leakage of the low temperature fluid from the outer side (or the outer peripheral side of the pressurizing chamber to the inner peripheral side of the pressurizing chamber) can be prevented, and the compression efficiency of the booster pump for the low temperature fluid can be improved.

上記発明においては、前記仕切部材の内側に、加圧された流体が充填されていることが好ましい。
仕切部材の内側に、例えば、ガス化された所定の圧力を有する低温流体が充填(供給)されており、仕切部材の内側と外側との圧力差が小さくなる(近づくこととなる)。
すなわち、仕切部材の内側(半径方向内側)には、例えば、熱交換器により温められてガス化されるとともに、圧力レギュレータによりその圧力が所定の圧力(例えば、本昇圧ポンプの昇圧力の半分等に調整した圧力)に調整された低温流体が存在することとなるので、加圧室内に吸入された低温流体を圧縮する際の仕切部材の変形を低減させることができて、仕切部材の長寿命化を図ることができ、低温流体用昇圧ポンプの信頼性を向上させることができる。
In the said invention, it is preferable that the pressurized fluid is filled inside the said partition member.
The inside of the partition member is filled (supplied) with, for example, a gasified low-temperature fluid having a predetermined pressure, and the pressure difference between the inside and the outside of the partition member is reduced (approached).
That is, on the inner side (radially inner side) of the partition member, for example, it is heated and gasified by a heat exchanger, and the pressure is adjusted to a predetermined pressure (for example, half of the boosting force of the booster pump by the pressure regulator). Therefore, it is possible to reduce deformation of the partition member when compressing the low-temperature fluid sucked into the pressurizing chamber, and to increase the service life of the partition member. Therefore, the reliability of the booster pump for low-temperature fluid can be improved.

上記発明においては、前記仕切部材の内側が、真空状態とされていることが好ましい。
これにより、例えば、仕切部材の内側に、ピストンヘッドに連結されたピストンロッド等が存する場合でも、このピストンロッドからの熱(例えば、駆動源側からピストンロッド側に入ってきた熱)が仕切部材の外側に伝達されることを防止している。
これにより、仕切部材の外側に位置するシリンダブロックの温度上昇が抑制されるとともに、加圧室内に流入する低温流体の温度上昇が抑制されることとなる。
In the said invention, it is preferable that the inner side of the said partition member is made into the vacuum state.
Thereby, for example, even when there is a piston rod or the like connected to the piston head inside the partition member, the heat from the piston rod (for example, heat that has entered the piston rod side from the drive source side) is the partition member. Is prevented from being transmitted outside.
Thereby, while the temperature rise of the cylinder block located in the outer side of a partition member is suppressed, the temperature rise of the low temperature fluid which flows in into a pressurization chamber will be suppressed.

上記発明においては、前記シリンダブロックと前記ピストンヘッドとの間に、前記ピストンヘッドを案内するガイド部材が設けられていることが好ましい。
シリンダ内に収容されるとともに、当該シリンダ内を往復動するピストンロッドおよびピストンヘッド等が、シリンダの内壁面(シリンダ壁)に衝突しないように、ガイド部材が設けられている。
これにより、ピストンロッドやピストンヘッド等の往復動部材が、シリンダ内をぶれることなく、あるいは振動することなく往復動することとなり、往復動部材がシリンダの内壁面に衝突することを防止することができるとともに、往復動部材を最小限の動力でスムースに駆動させることができる。
In the said invention, it is preferable that the guide member which guides the said piston head is provided between the said cylinder block and the said piston head.
A guide member is provided so that a piston rod, a piston head, and the like that are housed in the cylinder and reciprocate in the cylinder do not collide with the inner wall surface (cylinder wall) of the cylinder.
As a result, the reciprocating members such as the piston rod and the piston head reciprocate without shaking or vibrating in the cylinder, and the reciprocating member can be prevented from colliding with the inner wall surface of the cylinder. In addition, the reciprocating member can be smoothly driven with minimal power.

上記発明においては、前記シリンダブロックが、低温流体用貯蔵タンクの内部に貯蔵された低温流体中に浸かるとともに、前記低温流体用貯蔵タンクに対して着脱可能に構成されていることが好ましい。
これにより、シリンダブロックおよびピストンヘッド等の低温流体を内部にて圧縮する部分を収容する部分の外部が低温流体中に浸されるとともに、常に低温状態に維持されることとなる。また、シリンダブロックが、低温流体用貯蔵タンクの下部(底部)に交換容易な形態で設置されていることとなる。
In the said invention, it is preferable that the said cylinder block is comprised so that attachment or detachment with respect to the said cryogenic fluid storage tank is carried out while being immersed in the cryogenic fluid stored inside the cryogenic fluid storage tank.
As a result, the outside of the portion accommodating the portion that compresses the low-temperature fluid, such as the cylinder block and the piston head, is immersed in the low-temperature fluid and is always maintained at a low temperature. In addition, the cylinder block is installed in a form that can be easily replaced at the lower part (bottom part) of the cryogenic fluid storage tank.

本発明によれば、流体を加熱することなく、効率よく昇圧させることができるという効果を奏する。   According to the present invention, there is an effect that the pressure can be increased efficiently without heating the fluid.

本発明による昇圧ポンプの第1実施形態を示す概略縦断面図である。1 is a schematic longitudinal sectional view showing a first embodiment of a booster pump according to the present invention. 図1の要部を簡略化して拡大した要部拡大断面図である。It is the principal part expanded sectional view which simplified and expanded the principal part of FIG. 本発明による昇圧ポンプの第2実施形態を示す要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view which shows 2nd Embodiment of the pressure | voltage rise pump by this invention. 本発明による昇圧ポンプの第3実施形態を示す要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view which shows 3rd Embodiment of the pressure | voltage rise pump by this invention. 本発明による昇圧ポンプの第4実施形態を示す要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view which shows 4th Embodiment of the pressure | voltage rise pump by this invention. 本発明による昇圧ポンプの第5実施形態を示す要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view which shows 5th Embodiment of the pressure | voltage rise pump by this invention. 本発明による昇圧装置の一実施形態を示す要部概略構成図である。It is a principal part schematic block diagram which shows one Embodiment of the pressure | voltage rise apparatus by this invention. 図7に示す昇圧装置を用いてなされる二段圧縮を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the two-stage compression performed using the pressure | voltage rise apparatus shown in FIG. 本発明による低温流体用貯蔵タンクの一実施形態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows one Embodiment of the storage tank for cryogenic fluid by this invention. 本発明による低温流体用貯蔵タンクの他の実施形態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows other embodiment of the storage tank for cryogenic fluids by this invention. 本発明による低温流体用昇圧ポンプの第6実施形態を示す概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows 6th Embodiment of the booster pump for low temperature fluid by this invention. 図11のXII−XII矢視断面図である。It is XII-XII arrow sectional drawing of FIG. 本発明による低温流体用昇圧ポンプの第7実施形態を示す概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows 7th Embodiment of the booster pump for low temperature fluid by this invention. 本発明による低温流体用昇圧ポンプの第8実施形態を示す概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows 8th Embodiment of the pressure | voltage rise pump for low temperature fluid by this invention. 図14のXV−XV矢視断面図である。It is XV-XV arrow sectional drawing of FIG. 本発明による低温流体用昇圧ポンプの第9実施形態を示す要部拡大縦断面図である。It is a principal part expanded longitudinal cross-sectional view which shows 9th Embodiment of the booster pump for low temperature fluid by this invention. 本発明による低温流体用昇圧ポンプの第10実施形態を示す概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows 10th Embodiment of the booster pump for low temperature fluid by this invention. 本発明による低温流体用昇圧ポンプの第11実施形態を示す概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows 11th Embodiment of the booster pump for low temperature fluid by this invention. 本発明による低温流体用昇圧ポンプの第12実施形態を示す概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows 12th Embodiment of the booster pump for low temperature fluid by this invention. 本発明による低温流体用昇圧ポンプの第13実施形態を示す概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows 13th Embodiment of the booster pump for low temperature fluid by this invention. 本発明による低温流体用昇圧ポンプの第14実施形態を示す概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows 14th Embodiment of the booster pump for low temperature fluid by this invention. 本発明による低温流体用昇圧ポンプに適用されるベローズの他の実施形態を示す拡大縦断面図である。It is an expanded longitudinal cross-sectional view which shows other embodiment of the bellows applied to the pressure | voltage rise pump for low temperature fluids by this invention. 本発明による低温流体用昇圧ポンプに適用される断熱接続部の他の実施形態を示す拡大縦断面図である。It is an expanded longitudinal cross-sectional view which shows other embodiment of the heat insulation connection part applied to the pressure | voltage rise pump for low temperature fluids by this invention. 本発明による低温流体用昇圧ポンプの第15実施形態を示す概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows 15th Embodiment of the booster pump for low temperature fluid by this invention. 図24のXXV−XXV矢視断面図である。It is XXV-XXV arrow directional cross-sectional view of FIG. 本発明による低温流体用昇圧ポンプの第16実施形態を示す概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows 16th Embodiment of the booster pump for low temperature fluid by this invention.

以下、本発明による(低温流体用)昇圧ポンプの第1実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1に示すように、本実施形態に係る昇圧ポンプ1は、いわゆる斜板式(あるいはスワッシュ式)と呼ばれるもので、複数本(例えば、7本)のピストン11と、シリンダブロック12と、シリンダヘッド13と、ドライブシャフト14と、斜板(「ヨーク」ともいう)15とを主たる要素として構成されたものである。
Hereinafter, a first embodiment of a booster pump (for a cryogenic fluid) according to the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, a booster pump 1 according to this embodiment is a so-called swash plate type (or swash type), and includes a plurality of (for example, seven) pistons 11, a cylinder block 12, and a cylinder head. 13, a drive shaft 14, and a swash plate (also referred to as “yoke”) 15.

各ピストン11は、一端部にピストンヘッド11aを有するとともに、他端部にピストンシュー11bを有する、断面視円形を呈する概略棒状の部材であり、後述するシリンダ12a内にそれぞれ往復動可能に収容されるものである。
ピストンヘッド11aは、このピストンヘッド11aとピストンシュー11bとを連結するピストンロッド11cの外径よりも大きな外径を有する、いわゆる拡径部とされた部分であり、その平坦な一端面(図1において上側の端面)により低温流体(例えば、液体水素、液体窒素、液化炭酸ガス、液化天然ガス、液化プロパンガス等)が圧縮されるようになっている。
ピストンシュー11bは、ピストンヘッド11aと同様に、ピストンロッド11cの外径よりも大きな外径を有する、いわゆる拡径部とされた部分であり、その端面側の一部が後述する斜板15のシュープレート15aとリテーナリング15bとの間に挟み込まれるようになっているとともに、その端面が斜板15の傾斜角(シュープレート15aとリテーナリング15bとの間に設けられたスラストローラベアリング16の摺動面P)に沿って摺動するように構成されている。
シリンダブロック12は、その内部にピストン11の数と同じ数だけ、長手方向(図1において上下方向)に沿って、かつ環状に穿設されたシリンダ12aを有するものであり、各シリンダ12a内には、ピストン11がそれぞれ一本ずつ収められている。
シリンダ12aの一端側(図1において上側)には、ピストンヘッド11aの外径よりも大きな内径を有する加圧室12bが設けられており、この加圧室12b内にピストンヘッド11aが収められるようになっている。
Each piston 11 has a piston head 11a at one end and a piston shoe 11b at the other end, and is a substantially rod-like member having a circular shape in cross section, and is housed in a cylinder 12a (described later) so as to be able to reciprocate. Is.
The piston head 11a is a so-called enlarged portion having an outer diameter larger than the outer diameter of the piston rod 11c connecting the piston head 11a and the piston shoe 11b, and has a flat one end face (FIG. 1). In this case, a low-temperature fluid (for example, liquid hydrogen, liquid nitrogen, liquefied carbon dioxide gas, liquefied natural gas, liquefied propane gas, etc.) is compressed by the upper end surface in FIG.
Similar to the piston head 11a, the piston shoe 11b is a portion that has a larger outer diameter than the piston rod 11c, that is, a so-called enlarged diameter portion, and a part of the end surface side of the swash plate 15 described later. The end surface of the swash plate 15 is sandwiched between the shoe plate 15a and the retainer ring 15b, and the sliding surface of the thrust roller bearing 16 provided between the shoe plate 15a and the retainer ring 15b is inclined. It is configured to slide along the moving surface P).
The cylinder block 12 has cylinders 12a formed in an annular shape along the longitudinal direction (vertical direction in FIG. 1) and in the same number as the number of pistons 11 in the cylinder block 12a. Each contains one piston 11.
A pressure chamber 12b having an inner diameter larger than the outer diameter of the piston head 11a is provided on one end side (the upper side in FIG. 1) of the cylinder 12a, and the piston head 11a is accommodated in the pressure chamber 12b. It has become.

ここで、図1および図1の要部を簡略化して拡大した図2に示すように、加圧室12b内にはベローズ(bellows)17が設けられている。
このベローズ17は、ピストンヘッド11aよりもピストンシュー11b側(図1において下側)に位置する加圧室12bの内周側(ピストン11側)と外周側(シリンダブロック12側)とを仕切る(分離する)ものであり、その一端面はピストンヘッド11aの一端面と反対側の面(他端面)に取り付けられているとともに、その他端はシリンダブロック12の内壁面に取り付けられている。
また、このベローズ17は、(極)低温で伸縮性を有する、例えば、ステンレス鋼やインコネルから作られている。
Here, as shown in FIG. 2 which is a simplified and enlarged view of the main part of FIG. 1 and FIG. 1, bellows 17 are provided in the pressurizing chamber 12b.
This bellows 17 partitions the inner peripheral side (piston 11 side) and the outer peripheral side (cylinder block 12 side) of the pressurizing chamber 12b located on the piston shoe 11b side (lower side in FIG. 1) from the piston head 11a ( One end surface of the piston head 11 a is attached to a surface opposite to the one end surface (the other end surface), and the other end is attached to the inner wall surface of the cylinder block 12.
The bellows 17 is made of, for example, stainless steel or Inconel, which has elasticity at a (very) low temperature.

シリンダヘッド13は、シリンダブロック12の一端面(図1において上側の端面)を覆って、シリンダブロック12の内部に形成されたシリンダ12aの開口端(すなわち、加圧室12bの開口端)を塞ぐものである。
このシリンダヘッド13の一端面(図1において下側の端面)、すなわち、シリンダブロック12の一端面と対向する側の面には、各加圧室12bに対応して吸入ポート13aおよび吐出ポート13bがそれぞれ設けられている。これら吸入ポート13aおよび吐出ポート13bにはそれぞれ、ボール型チェックバルブ18(簡略化のためスプリングは図示していない)が設けられており、低温流体の吸入および吐出が制御されるようになっている。また、各吸入ポート13aは、シリンダヘッド13に穿孔された流体吸入路19と連通して設けられており、一方、各吐出ポート13bは、シリンダヘッド13およびシリンダブロック12に穿設された流体吐出路20と連通して設けられている。したがって、流体吸入路19から吸入ポート13aを通って加圧室12b内に導かれた低温流体は、ピストンヘッド11aの一端面により圧縮されて加圧された後、吐出ポート13bから流体吐出路20を通って外部に導き出されるようになっている。
The cylinder head 13 covers one end surface (the upper end surface in FIG. 1) of the cylinder block 12, and closes the opening end of the cylinder 12a formed inside the cylinder block 12 (that is, the opening end of the pressurizing chamber 12b). Is.
One end face (the lower end face in FIG. 1) of the cylinder head 13, that is, the face opposite to the one end face of the cylinder block 12, is provided with a suction port 13a and a discharge port 13b corresponding to each pressurizing chamber 12b. Are provided. Each of the suction port 13a and the discharge port 13b is provided with a ball-type check valve 18 (a spring is not shown for simplification) so as to control the suction and discharge of the low-temperature fluid. . Each suction port 13 a is provided in communication with a fluid suction passage 19 bored in the cylinder head 13, while each discharge port 13 b is a fluid discharge bored in the cylinder head 13 and the cylinder block 12. It is provided in communication with the path 20. Therefore, the low-temperature fluid guided from the fluid suction path 19 through the suction port 13a into the pressurizing chamber 12b is compressed and pressurized by one end surface of the piston head 11a, and then the fluid discharge path 20 from the discharge port 13b. It is led to the outside through.

ドライブシャフト14は、図示しない駆動源(例えば、電動モータやエンジン等)からの駆動力を斜板15に伝達するものであり、ベアリング21を介してシリンダブロック12の他端部内部に回転自在に支持されている。
斜板15は、シュープレート15aとリテーナリング15bとを備え、これらシュープレート15aとリテーナリング15bとの間に設けられたスラストローラベアリング16の摺動面Pが、シリンダブロック12の長手方向軸線と直交する軸線に対して、例えば、1.43度傾斜するように構成されている。また、前述したピストンシュー11bの一部は、リテーナリング15bとスラストローラベアリング16との間に挟み込まれるようになっている。
一方、シュープレート15とシリンダブロック12との間にも、スラストローラベアリング22が設けられており、このスラストローラベアリング22により、軸方向(シリンダブロック12の長手方向)のスラスト(荷重)が受けられるようになっている。
これらシュープレート15a、リテーナリング15b、スラストローラベアリング16,22は、ドライブシャフト14とともに一体的に回転するようになっている。
したがって、ドライブシャフト14が駆動源によって(一方向に)回転させられると、ピストンシュー11bが摺動面Pに沿って摺動するとともに、ピストン11がシリンダ12内で往復運動させられて、加圧室12bに流入された低温流体がつぎつぎに圧縮されるようになっている。本実施形態において、ピストン11のストロークは、2mmに設定されている。
The drive shaft 14 transmits a driving force from a driving source (not shown) (for example, an electric motor, an engine, etc.) to the swash plate 15, and can freely rotate inside the other end of the cylinder block 12 via a bearing 21. It is supported.
The swash plate 15 includes a shoe plate 15 a and a retainer ring 15 b, and the sliding surface P of the thrust roller bearing 16 provided between the shoe plate 15 a and the retainer ring 15 b is connected to the longitudinal axis of the cylinder block 12. For example, it is configured to be inclined by 1.43 degrees with respect to the orthogonal axis. Further, a part of the above-described piston shoe 11 b is sandwiched between the retainer ring 15 b and the thrust roller bearing 16.
On the other hand, a thrust roller bearing 22 is also provided between the shoe plate 15 and the cylinder block 12, and axial thrust (longitudinal direction of the cylinder block 12) is received by the thrust roller bearing 22. It is like that.
The shoe plate 15a, the retainer ring 15b, and the thrust roller bearings 16 and 22 rotate together with the drive shaft 14.
Therefore, when the drive shaft 14 is rotated (in one direction) by the drive source, the piston shoe 11b slides along the sliding surface P, and the piston 11 is reciprocated in the cylinder 12 to apply pressure. The low temperature fluid that has flowed into the chamber 12b is successively compressed. In the present embodiment, the stroke of the piston 11 is set to 2 mm.

なお、図1中の符号23は、加圧室12bと昇圧ポンプ1の外部とを連通する連通孔であり、この連通孔23には配管24が接続されているとともに、この配管24の途中には開閉弁25が配置されている。
これら連通孔23、配管24、および開閉弁25は、低温流体が加圧室12b内に取り入れられる際に、ピストンヘッド11aの他端面側に存する低温流体を加圧室12b内から流出させて、ピストン11の駆動抵抗を減少させたり、あるいはピストンヘッド11aの他端面側に位置する加圧室12b内に滞留してしまった低温流体を加圧室12b内から流出させるのに使用されるものである。
したがって、開閉弁25は、圧縮行程時あるいは低温流体を加圧室12b内から流出させる必要のない時には閉じられている(閉鎖されている)。
Reference numeral 23 in FIG. 1 is a communication hole that communicates the pressurizing chamber 12b and the outside of the booster pump 1, and a pipe 24 is connected to the communication hole 23, and in the middle of the pipe 24. An on-off valve 25 is arranged.
When the low-temperature fluid is taken into the pressurizing chamber 12b, the communication hole 23, the pipe 24, and the on-off valve 25 cause the low-temperature fluid existing on the other end surface side of the piston head 11a to flow out from the pressurizing chamber 12b. It is used to reduce the driving resistance of the piston 11 or to let the low temperature fluid that has accumulated in the pressurizing chamber 12b located on the other end surface side of the piston head 11a flow out of the pressurizing chamber 12b. is there.
Therefore, the on-off valve 25 is closed (closed) during the compression stroke or when it is not necessary to let the low temperature fluid flow out of the pressurizing chamber 12b.

本実施形態による昇圧ポンプ1によれば、加圧室12bの内周面と接触して動く部分(例えば、従来のピストンリングのようなもの)がないので、加圧室12b内における発熱を防止することができるとともに、低温流体を加熱してしまうことを防止することができる。
また、ベローズ17により、ピストンヘッド11aよりもピストンシュー11b側に位置する加圧室12bの内周側と外周側とが、完全に分離されているので、加圧室12bの外周側から加圧室12bの内周側への低温流体の漏れ(リーク)を防止することができる。言い換えれば、低温流体が、加圧室12bの側からピストンシュー11bの側に、ピストンロッド11cに沿って流れ出てしまうのを防止することができる。これにより、昇圧ポンプ1の圧縮効率を向上させることができる。
According to the booster pump 1 according to the present embodiment, since there is no portion that moves in contact with the inner peripheral surface of the pressurizing chamber 12b (for example, a conventional piston ring), heat generation in the pressurizing chamber 12b is prevented. In addition, it is possible to prevent the low temperature fluid from being heated.
Further, since the inner peripheral side and the outer peripheral side of the pressurizing chamber 12b located on the piston shoe 11b side of the piston head 11a are completely separated by the bellows 17, pressurization is performed from the outer peripheral side of the pressurizing chamber 12b. Leakage of the low temperature fluid to the inner peripheral side of the chamber 12b can be prevented. In other words, the low temperature fluid can be prevented from flowing along the piston rod 11c from the pressurizing chamber 12b side to the piston shoe 11b side. Thereby, the compression efficiency of the booster pump 1 can be improved.

本発明による(低温流体用)昇圧ポンプの第2実施形態を、図3を用いて説明する。
本実施形態における昇圧ポンプ2は、ベローズ17の外周面に、例えば、テフロン(登録商標)等の(極)低温で使用することのできる材料からなる(細い)線材(充填材)31が巻き付けられているという点で前述した第1実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した第1実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
A second embodiment of the booster pump (for cryogenic fluid) according to the present invention will be described with reference to FIG.
In the booster pump 2 in this embodiment, a (thin) wire rod (filler) 31 made of a material that can be used at (very) low temperature such as Teflon (registered trademark) is wound around the outer peripheral surface of the bellows 17. This is different from the first embodiment described above. Since other components are the same as those in the above-described embodiment, description of these components is omitted here.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member same as 1st Embodiment mentioned above.

図3に示すように、ベローズ17の外表面と、加圧室12bの内周面との隙間をできるだけ埋めるよう、ベローズ17の外表面に線材31がぐるぐると巻き付けられている。
ここで注意すべき点は、ベローズ17の外表面に巻き付けた線材31の外表面が、加圧室12bの内周面と接触しないように、特に、ピストン11が後退して(図1において下方へ下がって)ベローズ17が縮んだ場合に接触しないようにすることである。
As shown in FIG. 3, the wire 31 is wound around the outer surface of the bellows 17 so as to fill the gap between the outer surface of the bellows 17 and the inner peripheral surface of the pressurizing chamber 12 b as much as possible.
The point to be noted here is that the piston 11 is particularly retracted (downward in FIG. 1) so that the outer surface of the wire 31 wound around the outer surface of the bellows 17 does not contact the inner peripheral surface of the pressurizing chamber 12b. To avoid contact when the bellows 17 contracts.

本実施形態による昇圧ポンプ2によれば、ベローズ17の外表面と、加圧室12bの内周面との隙間が埋められて、加圧室12bの死容積が減少するので、圧縮効率を上げることができる。
その他の作用効果は、前述した第1実施形態の作用効果と同じであるので、ここではその説明を省略する。
According to the booster pump 2 according to the present embodiment, the gap between the outer surface of the bellows 17 and the inner peripheral surface of the pressurizing chamber 12b is filled, and the dead volume of the pressurizing chamber 12b is reduced, so that the compression efficiency is increased. be able to.
Other functions and effects are the same as the functions and effects of the first embodiment described above, and the description thereof is omitted here.

本発明による(低温流体用)昇圧ポンプの第3実施形態を、図4を用いて説明する。
本実施形態における昇圧ポンプ3は、ベローズ17の外周面に、例えば、テフロン(登録商標)等の(極)低温で使用することのできる材料からなるスペーサ(充填材)41が設けられているという点で前述した第2実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
A third embodiment of a booster pump (for cryogenic fluid) according to the present invention will be described with reference to FIG.
The booster pump 3 in the present embodiment is provided with a spacer (filler) 41 made of a material that can be used at (very) low temperature such as Teflon (registered trademark) on the outer peripheral surface of the bellows 17. This is different from that of the second embodiment described above. Since other components are the same as those in the above-described embodiment, description of these components is omitted here.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member same as embodiment mentioned above.

図4に示すように、ベローズ17の外表面と、加圧室12bの内周面との隙間をできるだけ埋めるよう、ベローズ17の各谷部(ピストンロッド11cの側に凹んだ部分、すなわち、加圧室12bの内周面との距離が大きくなる部分)に、平面視略環状のスペーサ41が配置されている。このスペーサ41の断面形状は、ベローズ17の谷部の断面形状と略等しく、かつ、ベローズ17の伸縮を妨げない形状とされている。
ここで注意すべき点は、第2実施形態のところでも述べたように、ベローズ17の各谷部に配置されたスペーサ41の外表面が、加圧室12bの内周面と接触しないように、特に、ピストン11が後退して(図1において下方へ下がって)ベローズ17が縮んだ場合に接触しないようにすることである。
As shown in FIG. 4, each valley portion of the bellows 17 (a portion recessed toward the piston rod 11 c, that is, an additional portion) is formed so as to fill a gap between the outer surface of the bellows 17 and the inner peripheral surface of the pressurizing chamber 12 b as much as possible. A substantially annular spacer 41 in a plan view is disposed on a portion where the distance from the inner peripheral surface of the pressure chamber 12b increases. The cross-sectional shape of the spacer 41 is substantially the same as the cross-sectional shape of the valley portion of the bellows 17 and does not hinder the expansion and contraction of the bellows 17.
The point to be noted here is that the outer surface of the spacer 41 arranged in each valley portion of the bellows 17 does not contact the inner peripheral surface of the pressurizing chamber 12b as described in the second embodiment. In particular, when the piston 11 is retracted (lowered downward in FIG. 1) and the bellows 17 is contracted, the contact is prevented.


本実施形態による昇圧ポンプ3によっても、ベローズ17の外表面と、加圧室12bの内周面との隙間が埋められて、加圧室12bの死容積が減少するので、圧縮効率を上げることができる。
その他の作用効果は、前述した第1実施形態の作用効果と同じであるので、ここではその説明を省略する。

Also with the booster pump 3 according to the present embodiment, the gap between the outer surface of the bellows 17 and the inner peripheral surface of the pressurizing chamber 12b is filled, and the dead volume of the pressurizing chamber 12b is reduced, so that the compression efficiency is increased. Can do.
Other functions and effects are the same as the functions and effects of the first embodiment described above, and the description thereof is omitted here.

本発明による(低温流体用)昇圧ポンプの第4実施形態を、図5を用いて説明する。
本実施形態における昇圧ポンプ4は、ベローズ17の外周面に、例えば、テフロン(登録商標)等の(極)低温で使用することのできる材料からなる粒子状の充填材51が充填されている点で前述した第2実施形態および第3実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
A fourth embodiment of the booster pump (for cryogenic fluid) according to the present invention will be described with reference to FIG.
In the booster pump 4 in this embodiment, the outer peripheral surface of the bellows 17 is filled with a particulate filler 51 made of a material that can be used at (very) low temperature such as Teflon (registered trademark). And differ from those of the second and third embodiments described above. Since other components are the same as those in the above-described embodiment, description of these components is omitted here.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member same as embodiment mentioned above.

図5に示すように、ベローズ17の外表面と、加圧室12bの内周面との隙間をできるだけ埋めるよう、ベローズ17の外表面と、加圧室12bの内周面との隙間に、粒子状の充填材51が充填されている。
また、ベローズ17の一端部には充填材51がピストンヘッド11aの一端面側に流出しないように、流出防止用のリング52が取り付けられている。このリング52は、その外径が加圧室12bの内径よりも小さくなるように形成されており、リング52の外周面が加圧室12bの内周面に沿って摺動しないようになっている。
なお、充填材51を構成する各粒子は、その外径がリング52の外周面と加圧室12bの内周面との間隙よりも大きくなるように形成されている。また、充填材51は、ベローズ17の伸縮を妨げないような量だけ充填されている。
As shown in FIG. 5, the gap between the outer surface of the bellows 17 and the inner peripheral surface of the pressurizing chamber 12 b is filled as much as possible to fill the gap between the outer surface of the bellows 17 and the inner peripheral surface of the pressurizing chamber 12 b. Particulate filler 51 is filled.
Further, an outflow prevention ring 52 is attached to one end portion of the bellows 17 so that the filler 51 does not flow out to the one end surface side of the piston head 11a. The ring 52 is formed so that its outer diameter is smaller than the inner diameter of the pressurizing chamber 12b, so that the outer peripheral surface of the ring 52 does not slide along the inner peripheral surface of the pressurizing chamber 12b. Yes.
Each particle constituting the filler 51 is formed such that its outer diameter is larger than the gap between the outer peripheral surface of the ring 52 and the inner peripheral surface of the pressurizing chamber 12b. Further, the filler 51 is filled in an amount that does not hinder the expansion and contraction of the bellows 17.


本実施形態による昇圧ポンプ4によっても、ベローズ17の外表面と、加圧室12bの内周面との隙間が埋められて、加圧室12bの死容積が減少するので、圧縮効率を上げることができる。
その他の作用効果は、前述した第1実施形態の作用効果と同じであるので、ここではその説明を省略する。

Also with the booster pump 4 according to the present embodiment, the gap between the outer surface of the bellows 17 and the inner peripheral surface of the pressurizing chamber 12b is filled, and the dead volume of the pressurizing chamber 12b is reduced. Can do.
Other functions and effects are the same as the functions and effects of the first embodiment described above, and the description thereof is omitted here.

本発明による(低温流体用)昇圧ポンプの第5実施形態を、図6を用いて説明する。
本実施形態における昇圧ポンプ5は、ベローズ17の一端部外周面に、例えば、テフロン(登録商標)等の(極)低温で使用することのできる材料からなるシール部材61が取り付けられているという点で前述した実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
A fifth embodiment of a booster pump (for cryogenic fluid) according to the present invention will be described with reference to FIG.
In the booster pump 5 in the present embodiment, a seal member 61 made of a material that can be used at (very) low temperature such as Teflon (registered trademark) is attached to the outer peripheral surface of one end portion of the bellows 17. This is different from the above-described embodiment. Since other components are the same as those in the above-described embodiment, description of these components is omitted here.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member same as embodiment mentioned above.

図6に示すように、ベローズ17の一端部には、低温流体によりベローズ17の外周面に加わる(かかる)圧力を低減するためのシール部材61が設けられている。このシール部材61は、その外径が加圧室12bの内径と略同じとなるように形成されており、リング52の外周面が加圧室12bの内周面に沿ってわずかに接触しながら動くようになっている。ただし、このシール部材61は、従来問題とされてきたピストンリングのような張力は有しておらず、また、ベローズ17によってピストン11のストロークが大きく制限されている(ストロークが小さい)ため、ピストンリングのように発熱することはない。
また、ピストンヘッド11aの他端面側に位置する加圧室12b内に滞留してしまった低温流体は、前述した連通孔23、配管24、および開閉弁25を介して一旦図示しないバッファ(チャンバ)に溜められた後、ガス化されて使用されたり、あるいは図示しない配管を介して昇圧ポンプ5の流体吸入路19に戻されて、再び圧縮されるようになっている。
As shown in FIG. 6, a seal member 61 is provided at one end of the bellows 17 to reduce the pressure applied (applied) to the outer peripheral surface of the bellows 17 by the low temperature fluid. The seal member 61 is formed so that the outer diameter thereof is substantially the same as the inner diameter of the pressurizing chamber 12b, and the outer peripheral surface of the ring 52 is slightly in contact with the inner peripheral surface of the pressurizing chamber 12b. It comes to move. However, the seal member 61 does not have a tension like the piston ring which has been regarded as a problem in the past, and the stroke of the piston 11 is largely limited by the bellows 17 (the stroke is small). It does not generate heat like a ring.
Further, the low-temperature fluid that has accumulated in the pressurizing chamber 12b located on the other end surface side of the piston head 11a is temporarily buffered (chamber) (not shown) through the communication hole 23, the pipe 24, and the on-off valve 25 described above. Then, the gas is gasified and used, or is returned to the fluid suction path 19 of the booster pump 5 through a pipe (not shown) and compressed again.


本実施形態による昇圧ポンプ5によれば、シール部材61によりピストンヘッド11aの一端面側から他端面側への低温流体の漏れ(リーク)が低減され、ベローズ17の外周面に加わる圧力を低減することができるので、強度設計上シビアではない低圧用のベローズを使用でき、ピストン11のストロークを大きくとることができて、圧縮効率(ポンプ効率)を上げることができる。
また、シール部材61の外周面は、加圧室12bの内周面に沿ってわずかに接触しながら動くようになっており、加圧室12b内における発熱を大幅に低減させることができるので、低温流体の加熱を低減させることができる。
その他の作用効果は、前述した第1実施形態の作用効果と同じであるので、ここではその説明を省略する。

According to the booster pump 5 according to the present embodiment, leakage of low-temperature fluid from the one end surface side of the piston head 11 a to the other end surface side is reduced by the seal member 61, and the pressure applied to the outer peripheral surface of the bellows 17 is reduced. Therefore, a low-pressure bellows that is not severe in strength design can be used, the stroke of the piston 11 can be increased, and the compression efficiency (pump efficiency) can be increased.
Further, the outer peripheral surface of the seal member 61 is configured to move while slightly contacting along the inner peripheral surface of the pressurizing chamber 12b, and heat generation in the pressurizing chamber 12b can be greatly reduced. The heating of the cryogenic fluid can be reduced.
Other functions and effects are the same as the functions and effects of the first embodiment described above, and the description thereof is omitted here.

つぎに、上述した(低温流体用)昇圧ポンプのうちのいずれか一つを低圧用ポンプ6Lとして有するとともに、上述した(低温流体用)昇圧ポンプのうちのいずれか一つを高圧用ポンプ6Hとして有する(低温流体用)昇圧装置6について図7および図8を用いて説明する。
低圧用ポンプ6Lは、低圧の(体積弾性率が小さい)低温流体を中間圧まで圧縮するもので、そのベローズには中間圧に耐え得る、強度設計上シビアではない低圧用のベローズ17aが用いられている。
一方、高圧用のポンプ6Hは、低圧用ポンプ6Lで圧縮された中間圧の(体積弾性率が大きい)低温流体を高圧まで圧縮するもので、そのベローズには高圧に耐え得る、強度設計上シビアな高圧用のベローズ17bが用いられている。
Next, any one of the above-described boosting pumps (for low-temperature fluid) is used as the low-pressure pump 6L, and any one of the above-described boosting pumps (for low-temperature fluid) is used as the high-pressure pump 6H. The boosting device 6 (for low-temperature fluid) will be described with reference to FIGS.
The low-pressure pump 6L compresses a low-pressure (low bulk modulus) low-temperature fluid to an intermediate pressure, and the bellows uses a low-pressure bellows 17a that can withstand the intermediate pressure and is not severe in strength design. ing.
On the other hand, the high pressure pump 6H compresses an intermediate pressure (high volume modulus) low-temperature fluid compressed by the low pressure pump 6L to a high pressure, and the bellows can withstand high pressure. A high pressure bellows 17b is used.

このような昇圧装置6によれば、低圧用ポンプ6Lでは低圧用のベローズ17aが使用されているため、ピストン11のストロークを大きくとることができて、低温流体を容易に低圧から中間圧に昇圧させることができ、また、高圧用ポンプ6Hでは高圧用のベローズ17bが使用されているため、ピストン11のストロークを大きくとることはできないが、低温流体を容易に中間圧から高圧に昇圧させることができるようになっている。
すなわち、一つの昇圧ポンプのみを用いて低温流体を低圧から高圧に一気に昇圧しようとすると、ベローズとして高圧用のベローズ17bを用いなければならず、ストロークを大きくとることができないので、低温流体を所望の圧力(高圧)に昇圧することが難しかった。
これに対して、上述したように、低温流体を二つのポンプを用いて二段圧縮することにより、低温流体を容易に所望の圧力にまで昇圧することができるようになった。
According to such a pressure increasing device 6, since the low pressure bellows 17a is used in the low pressure pump 6L, the stroke of the piston 11 can be increased, and the low temperature fluid can be easily increased from the low pressure to the intermediate pressure. Further, since the high pressure pump 6H uses the high pressure bellows 17b, the stroke of the piston 11 cannot be increased, but the low temperature fluid can be easily increased from the intermediate pressure to the high pressure. It can be done.
That is, when trying to pressurize a low temperature fluid from low pressure to high pressure all at once using only one booster pump, the high pressure bellows 17b must be used as the bellows, and a large stroke cannot be taken. It was difficult to increase the pressure to a high pressure.
On the other hand, as described above, the low-temperature fluid can be easily boosted to a desired pressure by compressing the low-temperature fluid in two stages using two pumps.

(低温流体用)昇圧ポンプまたは(低温流体用)昇圧装置を備えた、低温流体用貯蔵タンクの一実施形態について図9を用いて説明する。
本実施形態における低温流体用貯蔵タンク7は、(低温流体用)昇圧ポンプ71または(低温流体用)昇圧装置72と、内部に断熱真空槽73aを有する低温容器73と、低温流体貯蔵槽74と、熱交換器75と、を主たる要素として構成されたものである。
昇圧ポンプ71または昇圧装置72は、低温流体を所望の圧力に昇圧するものであり、昇圧ポンプ71としては、例えば、上述した(低温流体用)昇圧ポンプ1,2,3,4,5のいずれか一つを適用することができ、また、昇圧装置72としては、例えば、上述した(低温流体用)昇圧装置6を適用することができる。
An embodiment of a cryogenic fluid storage tank equipped with a booster pump (for cryogenic fluid) or a booster device (for cryogenic fluid) will be described with reference to FIG.
The storage tank 7 for cryogenic fluid in this embodiment includes a booster pump 71 (for cryogenic fluid) or a booster 72 (for cryogenic fluid), a cryocontainer 73 having an adiabatic vacuum tank 73 a inside, and a cryogenic fluid storage tank 74. The heat exchanger 75 is the main element.
The booster pump 71 or the booster device 72 boosts the low-temperature fluid to a desired pressure. As the booster pump 71, for example, any of the above-described (for low-temperature fluid) booster pumps 1, 2, 3, 4, and 5 is used. As the booster 72, for example, the above-described booster 6 (for low-temperature fluid) can be applied.

低温容器73は、その内部が真空とされ、かつその内面に、例えば、銅板等の輻射シールド板76が貼られた容器である。低温容器73の断熱真空槽73a内には、前述した昇圧ポンプ71または昇圧装置72、後述する低温流体貯蔵槽74、および熱交換器75が収容されるようになっている。
低温流体貯蔵層74は、その内部に低温(例えば、−253℃)の流体(例えば、液体水素)を貯蔵するものであり、内部に貯蔵された低温流体は、配管77を介して低温流体用昇圧ポンプ71または低温流体用昇圧装置72に導かれるようになっている。
熱交換器75は、その一端が低温容器73の内面(すなわち、輻射シールド板76の内面)に接しているとともに、昇圧ポンプ71または昇圧装置72により昇圧され、配管78を介して導かれた低温流体を低温容器73側と熱交換させて気化(ガス化)するものであり、熱交換器75で気化された低温流体(ガス)は、配管79を介してエンジン等に供給されるようになっている。また、熱交換器75で回収された寒冷は、前述した輻射シールド板76を冷却したり、あるいは断熱真空槽73内に納められた図示しない蓄冷材に貯められるようになっている。
The cryogenic container 73 is a container in which the inside is evacuated and a radiation shield plate 76 such as a copper plate is attached to the inner surface thereof. In the heat insulating vacuum chamber 73a of the cryogenic vessel 73, the above-described booster pump 71 or booster device 72, a cryogenic fluid storage tank 74 described later, and a heat exchanger 75 are accommodated.
The low-temperature fluid storage layer 74 stores therein a low-temperature (for example, −253 ° C.) fluid (for example, liquid hydrogen) inside the low-temperature fluid storage layer 74. The pump is guided to a booster pump 71 or a cryogenic fluid booster 72.
One end of the heat exchanger 75 is in contact with the inner surface of the cryogenic vessel 73 (that is, the inner surface of the radiation shield plate 76), and is boosted by the booster pump 71 or the booster 72 and guided through the pipe 78. The fluid is vaporized (gasified) by exchanging heat with the low-temperature container 73 side, and the low-temperature fluid (gas) vaporized by the heat exchanger 75 is supplied to the engine or the like via the pipe 79. ing. The cold recovered by the heat exchanger 75 cools the radiation shield plate 76 described above or is stored in a cold storage material (not shown) housed in the heat insulating vacuum chamber 73.

このような低温流体用貯蔵タンク7によれば、図9に示すように、昇圧ポンプ71または昇圧装置72が、断熱真空槽73a内で、かつ低温流体貯蔵槽74の外に配置されている(すなわち、断熱真空槽73a内において低温流体貯蔵槽74と分離して設けられている)ので、昇圧ポンプ71または昇圧装置72が強制的に冷却され、昇温し難くなるとともに、駆動源で発生した熱が低温流体貯蔵槽74内に貯められた低温流体に伝達されるのを防止することができて、低温流体の温度上昇を防止することができる。
なお、昇圧ポンプ71または昇圧装置72は、運転前に十分に冷却されていることが望ましい。
According to such a cryogenic fluid storage tank 7, as shown in FIG. 9, the booster pump 71 or the booster 72 is disposed in the heat insulating vacuum tank 73 a and outside the cryogenic fluid storage tank 74 ( In other words, the booster pump 71 or the booster device 72 is forcibly cooled to make it difficult to raise the temperature and is generated by the drive source. It is possible to prevent heat from being transferred to the cryogenic fluid stored in the cryogenic fluid storage tank 74 and to prevent the temperature of the cryogenic fluid from rising.
It is desirable that the booster pump 71 or the booster 72 is sufficiently cooled before operation.

(低温流体用)昇圧ポンプまたは(低温流体用)昇圧装置を備えた、低温流体用貯蔵タンクの他の実施形態について図10を用いて説明する。
本実施形態における低温流体用貯蔵タンク8は、(低温流体用)昇圧ポンプ81または(低温流体用)昇圧装置82と、内部に断熱真空槽83aを有する低温容器83と、低温流体貯蔵槽84と、ヒータ85とを主たる要素として構成されたものである。
昇圧ポンプ81または昇圧装置82は、低温流体を所望の圧力に昇圧するものであり、昇圧ポンプ81としては、例えば、上述した(低温流体用)昇圧ポンプ1,2,3,4,5のいずれか一つを適用することができ、また、(低温流体用)昇圧装置82としては、例えば、上述した(低温流体用)昇圧装置6を適用することができる。
Another embodiment of a cryogenic fluid storage tank equipped with a booster pump (for cryogenic fluid) or a booster device (for cryogenic fluid) will be described with reference to FIG.
The storage tank 8 for cryogenic fluid in this embodiment includes a booster pump 81 (for cryogenic fluid) or a booster 82 (for cryogenic fluid), a cryocontainer 83 having an adiabatic vacuum tank 83a therein, and a cryogenic fluid storage tank 84. The heater 85 is the main element.
The booster pump 81 or the booster 82 boosts the low-temperature fluid to a desired pressure. As the booster pump 81, for example, any one of the above-described (for low-temperature fluid) booster pumps 1, 2, 3, 4, and 5 is used. As the booster 82 (for low temperature fluid), for example, the above-described booster 6 (for low temperature fluid) can be applied.

低温容器83は、その内部が真空とされ、かつその内面に、例えば、銅板等の輻射シールド板86が貼られた容器である。低温容器83の断熱真空槽83a内には、前述した昇圧ポンプ81または昇圧装置82、および後述する低温流体貯蔵槽84が収容されるようになっている。
低温流体貯蔵層84は、その内部に低温(例えば、−260℃)スラッシュ状の流体(例えば、スラッシュ水素:固体水素と液体水素とがシャーベット状に混合したものであり、液体水素に比べて密度が大きく、保有する寒冷量が大きいもの)を貯蔵するものであり、内部に貯蔵された低温流体は、配管87を介して昇圧ポンプ81または昇圧装置82に導かれるようになっている。
なお、低温流体貯蔵層84内にスラッシュ水素が貯蔵される場合、そのスラッシュ水素は、この低温流体貯蔵層84内に設置された図示しないスラッシュ水素製造装置により製造されたり、あるいは低温容器83の外に別途用意されたスラッシュ水素製造設備88により製造されたものである。
The cryogenic container 83 is a container in which the inside is evacuated and a radiation shield plate 86 such as a copper plate is attached to the inner surface thereof. The above-described booster pump 81 or booster 82 and a later-described cryogenic fluid storage tank 84 are accommodated in the heat insulating vacuum chamber 83a of the cryogenic vessel 83.
The low-temperature fluid storage layer 84 has a low-temperature (for example, −260 ° C.) slush fluid (for example, slush hydrogen: solid hydrogen and liquid hydrogen mixed in a sherbet shape, and has a density higher than that of liquid hydrogen. The low-temperature fluid stored therein is led to the booster pump 81 or the booster 82 via the pipe 87.
When slush hydrogen is stored in the cryogenic fluid storage layer 84, the slush hydrogen is produced by a slush hydrogen production apparatus (not shown) installed in the cryogenic fluid storage layer 84, or outside the cryogenic vessel 83. Manufactured by the slush hydrogen production facility 88 separately prepared.

配管86の内部にはメッシュ(スクリーン)89が設けられている。このメッシュ89は、液状の低温流体(例えば、液体水素)のみを通すように(すなわち、例えば、固体水素は通さないように)構成されたものであり、これにより下流側に位置する昇圧ポンプ81または昇圧装置82には、液状の低温流体のみが供給されるようになっていて、昇圧ポンプ81または昇圧装置82の目詰まりが防止されるようになっている。
ヒータ85は、固状の低温流体(例えば、固体水素)を液状の低温流体(例えば、液体水素)に変化させる(融解させる)ものである。
また、前述したような熱交換器75が、昇圧ポンプ81または昇圧装置82の下流側で、かつ低温容器83内(あるいは低温容器83の外)に設けられているとさらに好適である。
A mesh (screen) 89 is provided inside the pipe 86. The mesh 89 is configured to pass only a liquid low-temperature fluid (for example, liquid hydrogen) (that is, for example, not to pass solid hydrogen), and thereby the booster pump 81 located on the downstream side. Alternatively, only the liquid low-temperature fluid is supplied to the booster 82, and the booster pump 81 or the booster 82 is prevented from being clogged.
The heater 85 changes (melts) a solid low-temperature fluid (for example, solid hydrogen) into a liquid low-temperature fluid (for example, liquid hydrogen).
Further, it is more preferable that the heat exchanger 75 as described above is provided on the downstream side of the booster pump 81 or the booster 82 and inside the low temperature vessel 83 (or outside the low temperature vessel 83).

このような低温流体用貯蔵タンク8によれば、低温流体貯蔵層84内にスラッシュ状の低温流体が貯蔵されているので、液状の低温流体のみが貯蔵されているものよりも蒸発し難く、昇圧ポンプ81または昇圧装置82の吸込性能が向上し、低温流体の供給量を増加させることができる。   According to such a cryogenic fluid storage tank 8, since the slush-like cryogenic fluid is stored in the cryogenic fluid storage layer 84, it is less likely to evaporate than those in which only the liquid cryogenic fluid is stored. The suction performance of the pump 81 or the booster 82 is improved, and the supply amount of the low-temperature fluid can be increased.

なお、図7および図8を用いて説明した実施形態では、2台のポンプを用いて二段圧縮するものについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、3台のポンプを用いて三段圧縮したり、それよりも多い台数のポンプを用いて多段圧縮させることもできる。
また、このような多段圧縮は、複数のポンプを必ずしも必要とするものではなく、1台のポンプの中で多段圧縮させるようにすることもできる。
In the embodiment described with reference to FIGS. 7 and 8, the two-stage compression is described using two pumps. However, the present invention is not limited to this, and three pumps are used. It can be used for three-stage compression, or a multistage compression using a larger number of pumps.
Further, such multistage compression does not necessarily require a plurality of pumps, and can be multistage compressed in one pump.

さらに、本発明による昇圧ポンプは、低温流体のみを昇圧するのに使用し得るものではなく、常温流体から高温流体まで、種々の温度を有する流体を昇圧するのにも使用することができる。
さらにまた、昇圧ポンプのピストンロッドが、中空で真空引きされた断熱真空構造とされていると好適である。このように、ピストンロッドが中空構造とされることにより、ピストンロッドの軽量化を図ることができ、低負荷でのピストンの押し上げが可能となる。また、ピストンロッドの内部を真空状態とすることにより、ピストンロッドの断熱化を図ることができ、ピストンロッドから流体への熱の進入を減少させることができる。
Furthermore, the booster pump according to the present invention can be used not only to pressurize only a low temperature fluid but also to pressurize a fluid having various temperatures from a normal temperature fluid to a high temperature fluid.
Furthermore, it is preferable that the piston rod of the booster pump has a heat insulating vacuum structure that is hollow and evacuated. Thus, by making the piston rod have a hollow structure, the weight of the piston rod can be reduced, and the piston can be pushed up with a low load. In addition, by making the inside of the piston rod in a vacuum state, the piston rod can be insulated, and heat intrusion from the piston rod to the fluid can be reduced.

つぎに、本発明による低温流体用昇圧ポンプの第6実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図11に示すように、本実施形態に係る低温流体用昇圧ポンプ101は、駆動部111と、この駆動部111により駆動されるポンプ部112とを主たる要素として構成されたものである。
駆動部111は、ロッド115と、図示しない駆動源(例えば、電動モータやエンジン等)からの動力をロッド115に伝達する動力伝達部116とを備えたものである。
ロッド115は、動力伝達部116の下端面から下方に向かって延びる、断面視円形を呈する概略棒状の部材であり、その下端部には断熱接続部128が設けられている。
動力伝達部116は、図示しない駆動源からの動力によりロッド115を、例えば、2mmのストロークで上下方向(図11において矢印の方向)に直線的に往復動させるものである。
Next, a sixth embodiment of a cryogenic fluid booster pump according to the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 11, the cryogenic fluid booster pump 101 according to the present embodiment is configured with a drive unit 111 and a pump unit 112 driven by the drive unit 111 as main elements.
The drive unit 111 includes a rod 115 and a power transmission unit 116 that transmits power from a drive source (not shown) (for example, an electric motor or an engine) to the rod 115.
The rod 115 is a substantially rod-shaped member that extends downward from the lower end surface of the power transmission unit 116 and has a circular shape in cross section, and a heat insulating connection portion 128 is provided at the lower end thereof.
The power transmission unit 116 reciprocates the rod 115 linearly in the vertical direction (in the direction of the arrow in FIG. 11) with a stroke of 2 mm, for example, by power from a drive source (not shown).

ポンプ部112は、ピストン121と、ピストンロッド122と、シリンダブロック123とを備えたものである。
ピストン121は、一つのピストン本体124と、一つまたは複数(本実施形態では四つ)のピストンヘッド125とを備えており、シリンダブロック123の内部に形成されたシリンダ126内に往復動可能に収容されている。
ピストン本体124は、概略円盤状を呈する部材であり、その中央部にはピストンロッド122の一端部が連結されているとともに、その外周部には各ピストンヘッド125の下端面とピストン本体124の上端面とをそれぞれ連結する四本のロッド127が設けられている。
四つのピストンヘッド125は、図12に示すように、等間隔(90°間隔)に配置されている。各ピストンヘッド125はそれぞれ、概略円盤状を呈する部材であり、その一端面(図11において上側の端面)により低温流体(例えば、液体水素、液体窒素、液化炭酸ガス、液化天然ガス等)、液化プロパンガス等が圧縮され得るようになっている。
The pump unit 112 includes a piston 121, a piston rod 122, and a cylinder block 123.
The piston 121 includes one piston main body 124 and one or a plurality of (four in this embodiment) piston heads 125 so as to reciprocate within a cylinder 126 formed inside the cylinder block 123. Contained.
The piston main body 124 is a member having a substantially disk shape, and one end portion of the piston rod 122 is connected to the central portion thereof, and the lower end surface of each piston head 125 and the upper surface of the piston main body 124 are connected to the outer peripheral portion thereof. Four rods 127 are provided to connect the end faces.
As shown in FIG. 12, the four piston heads 125 are arranged at equal intervals (90 ° intervals). Each of the piston heads 125 is a member having a substantially disk shape, and low temperature fluid (for example, liquid hydrogen, liquid nitrogen, liquefied carbon dioxide, liquefied natural gas, etc.), liquefied by one end face (the upper end face in FIG. 11). Propane gas or the like can be compressed.

ピストンロッド122は、断面視円形を呈する概略棒状の部材であり、その一端部は、前述したように、ピストン本体124の上端面に連結されているとともに、その他端部は、断熱接続部128を介してロッド115の先端部(図11において下側の端部)に接続されている。
断熱接続部128は、転がり軸受けのインナーレースと同様の形態を有するロッド115の先端部128aと、転がり軸受けのアウターレースと同様の形態を有するピストンロッド122の他端部128bと、これらロッド115の先端部128aとピストンロッド122の他端部128bとの間に配置された複数個(本実施形態では4個)の転動体(例えば、玉やころ等)128cとを有するものである。
これにより、ロッド115の先端部128aとピストンロッド122の他端部128bとが、転動体128cを介して点接触または線接触で連結されるようになっているので、ロッド115からピストンロッド122への熱の伝達(入熱)が大幅に遮断されるようになっている。
また、ピストンロッド122は、その長さが可能な限り長くなるように設計されているので、仮にロッド115からピストンロッド122への熱の伝達(入熱)があったとしても、ピストンロッド122からピストン本体124への熱の伝達(入熱)ができるだけ少なくなるようになっている。
The piston rod 122 is a substantially rod-shaped member having a circular cross-sectional view, and one end portion thereof is connected to the upper end surface of the piston main body 124 as described above, and the other end portion is connected to the heat insulating connecting portion 128. To the tip of the rod 115 (the lower end in FIG. 11).
The heat insulating connecting portion 128 includes a tip portion 128a of a rod 115 having the same form as the inner race of the rolling bearing, a second end portion 128b of the piston rod 122 having the same form as the outer race of the rolling bearing, and the rod 115 A plurality of (four in this embodiment) rolling elements (for example, balls and rollers) 128c disposed between the tip end portion 128a and the other end portion 128b of the piston rod 122 are provided.
As a result, the tip end portion 128a of the rod 115 and the other end portion 128b of the piston rod 122 are connected by point contact or line contact via the rolling element 128c. The heat transfer (heat input) is greatly cut off.
Further, since the piston rod 122 is designed to be as long as possible, even if there is heat transfer (heat input) from the rod 115 to the piston rod 122, the piston rod 122 Heat transfer (heat input) to the piston main body 124 is minimized.

シリンダブロック123の頂部中央部には、ロッド115が貫通する貫通孔123aが形成されており、また、シリンダブロック123の頂部内部には、貫通孔123aと連通するとともに断熱接続部128を収容する内部空間129が形成されている。
また、この内部空間129の下方に位置するシリンダブロック123の内部には、ピストンロッド122が貫通する貫通孔123bを介して内部空間129と連通するシリンダ126が、長手方向(図11において上下方向)に沿って穿設されている。シリンダ126の一端側(図11において上側)は、ピストンヘッド125の外径よりも大きな内径を有する加圧室126aとされており、この加圧室126a内にピストンヘッド125が収められるようになっている。
シリンダブロック123の側壁内部、底面内部、および上面内部はそれぞれ、符号123cで示すように、中空で真空引きされた断熱真空構造とされている。
A through hole 123a through which the rod 115 passes is formed at the center of the top of the cylinder block 123, and the inside of the top of the cylinder block 123 communicates with the through hole 123a and accommodates the heat insulating connecting portion 128. A space 129 is formed.
Further, inside the cylinder block 123 positioned below the internal space 129, a cylinder 126 communicating with the internal space 129 through a through hole 123b through which the piston rod 122 passes is provided in the longitudinal direction (vertical direction in FIG. 11). Is drilled along. One end side (the upper side in FIG. 11) of the cylinder 126 is a pressurizing chamber 126a having an inner diameter larger than the outer diameter of the piston head 125, and the piston head 125 can be accommodated in the pressurizing chamber 126a. ing.
The inside of the side wall, the inside of the bottom surface, and the inside of the top surface of the cylinder block 123 have a heat insulating vacuum structure that is hollow and evacuated as indicated by reference numeral 123c.

一方、加圧室126aと内部空間129との間に位置するシリンダブロック123の内部で、かつピストンヘッド125の一端面側中央部と対向する位置にはそれぞれ、各加圧室126aと連通する吸入ポート123dおよび吐出ポート123eが設けられている。これら吸入ポート123dおよび吐出ポート123eにはそれぞれ、ボール型チェックバルブ130が設けられており、低温流体の吸入および吐出が制御されるようになっている。
各吸入ポート123dは、シリンダブロック123に穿孔された流体吸入路131と連通して設けられており、一方、各吐出ポート123eは、シリンダブロック123に穿孔された流体吐出路132と連通して設けられている。したがって、流体吸入路131から吸入ポート123dを通って加圧室126a内に導かれた低温流体は、ピストンヘッド125の一端面により圧縮され、例えば、30MPaに加圧(昇圧)された後、吐出ポート123eから流体吐出路132を通ってシリンダブロック123の外部に導き出されるようになっている。
流体吐出路132を通ってシリンダブロック123の外部に導き出された低温流体は、配管133を介してチャンバ134内に一旦溜められる(貯溜される)。チャンバ134内に溜められた低温流体は、配管135を介して熱交換器136に導かれてガス化された後、その大部分は配管137を介して図示しない燃料噴射装置に供給されるようになっているとともに、その一部は配管138および圧力レギュレータ(減圧器)139を介してシリンダ126の内部(シリンダ126の他端側、すなわち、加圧室126aと反対側に位置する、ピストン本体124の他端部下面とシリンダ126の底面との間の空間)に導かれるようになっている。
なお、チャンバ134内には、例えば、30MPaに昇圧された低温流体が貯溜されている。
また、シリンダ126の内部には、圧力レギュレータ139により減圧された、例えば、15MPaのガス化された低温流体が供給されるようになっている。
On the other hand, in the cylinder block 123 located between the pressurizing chamber 126a and the internal space 129, and at positions opposed to the central portion on the one end surface side of the piston head 125, the suctions communicating with the pressurizing chambers 126a, respectively. A port 123d and a discharge port 123e are provided. Each of the suction port 123d and the discharge port 123e is provided with a ball-type check valve 130 so as to control the suction and discharge of the low-temperature fluid.
Each suction port 123d is provided in communication with a fluid suction path 131 drilled in the cylinder block 123, while each discharge port 123e is provided in communication with a fluid discharge path 132 drilled in the cylinder block 123. It has been. Accordingly, the low-temperature fluid guided from the fluid suction passage 131 through the suction port 123d into the pressurizing chamber 126a is compressed by one end face of the piston head 125 and, for example, pressurized (pressurized) to 30 MPa and then discharged. The port 123e is led out of the cylinder block 123 through the fluid discharge path 132.
The low-temperature fluid guided to the outside of the cylinder block 123 through the fluid discharge path 132 is temporarily stored (stored) in the chamber 134 via the pipe 133. The low-temperature fluid stored in the chamber 134 is led to the heat exchanger 136 through the pipe 135 and gasified, and then most of the low-temperature fluid is supplied to a fuel injection device (not shown) through the pipe 137. In addition, a part of the piston body 124 is located inside the cylinder 126 (the other end side of the cylinder 126, that is, on the opposite side to the pressurizing chamber 126a) via a pipe 138 and a pressure regulator (decompressor) 139. The space between the lower surface of the other end and the bottom surface of the cylinder 126).
In the chamber 134, for example, a low-temperature fluid whose pressure has been increased to 30 MPa is stored.
The cylinder 126 is supplied with a gasified low-temperature fluid of, for example, 15 MPa that has been decompressed by the pressure regulator 139.

加圧室126a内にはそれぞれ、ベローズ(仕切部材)140が設けられている。このベローズ(bellows)140は、ピストンヘッド125よりも上側(ピストン本体124と反対の側)に位置する加圧室126aの内周側(半径方向内側)と外周側(半径方向外側)とを仕切る(分離する)ものであり、その一端はピストンヘッド125の一端面外周端部に取り付けられているとともに、その他端は吸入ポート123dおよび吐出ポート123eの半径方向外側に位置するシリンダブロック123の内壁面に取り付けられている。
また、ピストンロッド122の一端部の半径方向外側にもベローズ(仕切部材)141が設けられている。このベローズ(bellows)141は、ピストンロッド122の一端部においてその内周側(ピストンロッド122側)と外周側(シリンダブロック123側)とに仕切る(分離する)ものであり、その一端はピストン本体124の上端面に取り付けられているとともに、その他端はシリンダブロック123の内壁面に取り付けられている。
これらベローズ140,141はそれぞれ、(極)低温で伸縮性を有する、例えば、ステンレス鋼やインコネルから作られている。
なお、図11中の符号142,143,144はそれぞれ、平面視環状の(断熱用)シール部材である。
また、図12は図11のXII−XII矢視断面図である。
A bellows (partition member) 140 is provided in each pressurizing chamber 126a. The bellows 140 partitions the inner peripheral side (radially inner side) and the outer peripheral side (radially outer side) of the pressurizing chamber 126a located above the piston head 125 (the side opposite to the piston main body 124). One end of the piston head 125 is attached to the outer peripheral end portion of the piston head 125, and the other end is an inner wall surface of the cylinder block 123 positioned radially outside the suction port 123d and the discharge port 123e. Is attached.
A bellows (partition member) 141 is also provided on the radially outer side of one end of the piston rod 122. The bellows 141 partitions (separates) at one end of the piston rod 122 into an inner peripheral side (piston rod 122 side) and an outer peripheral side (cylinder block 123 side), and one end of the bellows 141 is a piston body. The other end is attached to the inner wall surface of the cylinder block 123.
Each of these bellows 140 and 141 is made of, for example, stainless steel or Inconel, which has elasticity at a (very) low temperature.
In addition, the code | symbol 142,143,144 in FIG. 11 is respectively a planar view cyclic | annular (heat insulation) sealing member.
12 is a cross-sectional view taken along arrow XII-XII in FIG.

以上の構成から、駆動部111のロッド115が上下方向へ直線的に往復動すると、断熱接続部128を介してロッド115に連結されたピストンロッド122がピストン121とともに上下方向へ直線的に往復動し、吸入ポート123dから吸入された低温流体が、ピストンヘッド125の一端面により圧縮されて、加圧(昇圧)された後、吐出ポート123eから流体吐出路132を通ってシリンダブロック123の外部に導き出されるようになっている。   From the above configuration, when the rod 115 of the drive unit 111 linearly reciprocates in the vertical direction, the piston rod 122 coupled to the rod 115 via the heat insulation connecting portion 128 linearly reciprocates with the piston 121 in the vertical direction. The low-temperature fluid sucked from the suction port 123d is compressed by the one end surface of the piston head 125 and pressurized (pressure-increasing), and then passes from the discharge port 123e to the outside of the cylinder block 123 through the fluid discharge path 132. It has been derived.

本実施形態による低温流体用昇圧ポンプ101によれば、加圧室126aの内周面と接触して動く部分(例えば、従来のピストンリングのようなもの)がないので、加圧室126a内における発熱を防止することができるとともに、低温流体を加熱してしまうことを防止することができる。
また、ベローズ140により、加圧室126aの内周側(半径方向内側)と外周側(半径方向外側)とが、完全に分離されているので、加圧室126aの内周側から加圧室126aの外周側(あるいは加圧室126aの外周側から加圧室126aの内周側)への低温流体の漏れ(リーク)を防止することができて、低温流体用昇圧ポンプ101の圧縮効率を向上させることができる。
さらに、ベローズ140の外側(半径方向外側)には、熱交換器136によりガス化されるとともに、圧力レギュレータ139によりその圧力が所定の圧力(例えば、15MPa)に調整された低温流体が存在することとなるので、ベローズ140の内部に吸入された低温流体を圧縮する際のベローズ140の変形を低減させることができて、ベローズ140の長寿命化を図ることができ、低温流体用昇圧ポンプ101の信頼性を向上させることができる。
According to the booster pump 101 for low-temperature fluid according to the present embodiment, there is no portion that moves in contact with the inner peripheral surface of the pressurizing chamber 126a (for example, a conventional piston ring). Heat generation can be prevented and heating of the low-temperature fluid can be prevented.
Moreover, since the inner peripheral side (radially inner side) and the outer peripheral side (radial outer side) of the pressurizing chamber 126a are completely separated by the bellows 140, the pressurizing chamber is separated from the inner peripheral side of the pressurizing chamber 126a. The leakage of the low temperature fluid from the outer peripheral side of 126a (or the outer peripheral side of the pressurizing chamber 126a to the inner peripheral side of the pressurizing chamber 126a) can be prevented, and the compression efficiency of the booster pump 101 for low temperature fluid can be improved. Can be improved.
Furthermore, outside the bellows 140 (radially outside), there is a low-temperature fluid that is gasified by the heat exchanger 136 and whose pressure is adjusted to a predetermined pressure (for example, 15 MPa) by the pressure regulator 139. Therefore, the deformation of the bellows 140 when compressing the low-temperature fluid sucked into the bellows 140 can be reduced, and the life of the bellows 140 can be extended. Reliability can be improved.

さらにまた、本実施形態による低温流体用昇圧ポンプ101によれば、ベローズ140の内部空間(ベローズ140の内周面、ピストンヘッド125の一端面、および加圧室126aの上面により形成された空間)内で低温流体が圧縮されるようになっているので、ピストンヘッド125とピストン本体124とを連結するロッド127の長さを短くすることができる。これにより、ポンプ部112の縦方向(軸方向)の長さを短くすることができるとともに、ポンプ全体の縦方向(軸方向)の長さを短くすることができて、ポンプの小型化および軽量化を図ることができる。   Furthermore, according to the booster pump 101 for low-temperature fluid according to the present embodiment, the internal space of the bellows 140 (the space formed by the inner peripheral surface of the bellows 140, one end surface of the piston head 125, and the upper surface of the pressurizing chamber 126a). Since the low-temperature fluid is compressed inside, the length of the rod 127 connecting the piston head 125 and the piston main body 124 can be shortened. As a result, the length in the longitudinal direction (axial direction) of the pump unit 112 can be shortened, and the length in the longitudinal direction (axial direction) of the entire pump can be shortened. Can be achieved.

さらにまた、ピストンロッド122が駆動部111の方(図11において上方)に引っ張られることにより、ピストンヘッド125の一端面により低温流体が圧縮されるようになっている。すなわち、低温流体を圧縮する際に、ピストンロッド122に圧縮力がかからないようになっている。
これにより、ピストンロッドに圧縮力が加わる従来のピストンロッドよりもピストンロッド122の径を小さくすることができるので、駆動源からの入熱を低減させることができるとともに、ピストンロッド122の軽量化を図ることができて、ポンプ全体の軽量化を図ることができる。
Furthermore, when the piston rod 122 is pulled toward the drive unit 111 (upward in FIG. 11), the low-temperature fluid is compressed by one end surface of the piston head 125. That is, the compression force is not applied to the piston rod 122 when compressing the low temperature fluid.
As a result, the diameter of the piston rod 122 can be made smaller than that of the conventional piston rod in which the compression force is applied to the piston rod, so that heat input from the drive source can be reduced and the piston rod 122 can be reduced in weight. This can reduce the weight of the entire pump.

さらにまた、断熱接続部128により、ロッド115からピストンロッド122への入熱を低減させることができて、駆動源からの入熱をさらに低減させることができる。
さらにまた、ピストンロッド122とピストンヘッド125との間にピストン本体124が設けられており、ピストンロッド122からの熱がピストン本体124を通過した後にピストンヘッド125に達するようになっているので、入熱量をさらに低減させることができる。
さらにまた、吸入ポート123dおよび吐出ポート123eが配置されている側(図11において上側)と同じ側に、動力伝達部116につながるロッド115が延びているので、ポンプ部112の縦方向(軸方向)の長さを短くすることができるとともに、ポンプ全体の縦方向(軸方向)の長さを短くすることができて、ポンプの小型化および軽量化を図ることができる。
Furthermore, the heat input from the rod 115 to the piston rod 122 can be reduced by the heat insulation connecting portion 128, and the heat input from the drive source can be further reduced.
Furthermore, a piston body 124 is provided between the piston rod 122 and the piston head 125, and heat from the piston rod 122 reaches the piston head 125 after passing through the piston body 124. The amount of heat can be further reduced.
Furthermore, since the rod 115 connected to the power transmission unit 116 extends on the same side as the side where the suction port 123d and the discharge port 123e are arranged (upper side in FIG. 11), the longitudinal direction (axial direction) of the pump unit 112 ) Can be shortened, and the length of the entire pump in the longitudinal direction (axial direction) can be shortened, so that the pump can be reduced in size and weight.

本発明による低温流体用昇圧ポンプの第7実施形態を、図13を用いて説明する。
本実施形態に係る低温流体用昇圧ポンプ202は、いわゆる斜板式(あるいはスワッシュ式)と呼ばれるもので、駆動部261と、この駆動部261により駆動されるポンプ部262とを主たる要素として構成されたものである。
なお、前述した第6実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付している。
A seventh embodiment of the booster pump for low temperature fluid according to the present invention will be described with reference to FIG.
The cryogenic fluid booster pump 202 according to the present embodiment is a so-called swash plate type (or swash type), and is composed mainly of a drive unit 261 and a pump unit 262 driven by the drive unit 261. Is.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as 6th Embodiment mentioned above.

駆動部261は、ロッド265と、図示しない駆動源(例えば、電動モータやエンジン等)からの動力をロッド265に伝達する動力伝達部266とを備えたものである。
ロッド265は、動力伝達部266の下端面から下方に向かって延びる、断面視円形を呈する概略棒状の部材である。
動力伝達部266は、図示しない駆動源からの動力によりロッド265を一方向(図13において矢印の方向)に回転動させるものである。
The drive unit 261 includes a rod 265 and a power transmission unit 266 that transmits power from a drive source (not shown) (for example, an electric motor or an engine) to the rod 265.
The rod 265 is a substantially rod-shaped member that extends downward from the lower end surface of the power transmission unit 266 and has a circular shape in cross section.
The power transmission unit 266 rotates the rod 265 in one direction (the direction of the arrow in FIG. 13) by power from a drive source (not shown).

ポンプ部262は、一本または複数本(本実施形態では四本)のピストン271と、斜板(「ヨーク」ともいう)272と、シリンダブロック273とを備えたものである。
各ピストン271は、一端部にピストンヘッド271aを有するとともに、他端部にピストンシュー271bを有する、断面視円形を呈する概略棒状の部材であり、シリンダ276内にそれぞれ往復動可能に収容されている。
ピストンヘッド271aは、このピストンヘッド271aとピストンシュー271bとを連結するピストンロッド271cの外径よりも大きな外径を有する、いわゆる拡径部とされた部分であり、その平坦な一端面(図13において上側の端面)により低温流体(例えば、液体水素、液体窒素、液化炭酸ガス、液化天然ガス等)、液化プロパンガス等が圧縮されるようになっている。
ピストンシュー271bは、ピストンヘッド271aと同様に、ピストンロッド271cの外径よりも大きな外径を有する、いわゆる拡径部とされた部分であり、その端面(図13において下側の面)が、傾斜角を有する斜板272の摺動面Pに沿って摺動するように構成されている。
The pump unit 262 includes one or a plurality (four in this embodiment) of pistons 271, a swash plate (also referred to as “yoke”) 272, and a cylinder block 273.
Each piston 271 has a piston head 271a at one end and a piston shoe 271b at the other end, and is a substantially rod-like member having a circular shape in cross section, and is housed in a cylinder 276 so as to be able to reciprocate. .
The piston head 271a is a so-called expanded portion having an outer diameter larger than the outer diameter of the piston rod 271c that connects the piston head 271a and the piston shoe 271b, and has a flat end face (FIG. 13). In this case, a low-temperature fluid (for example, liquid hydrogen, liquid nitrogen, liquefied carbon dioxide gas, liquefied natural gas, etc.), liquefied propane gas, or the like is compressed by the upper end surface.
Similar to the piston head 271a, the piston shoe 271b is a so-called enlarged portion having an outer diameter larger than the outer diameter of the piston rod 271c, and its end surface (the lower surface in FIG. 13) The swash plate 272 having an inclination angle is configured to slide along the sliding surface P.

シリンダブロック273は、その内部にピストン271の数と同じ数だけ、縦方向(図13において上下方向)に沿って穿設された加圧室126aを有するものであり、各加圧室126a内には、ピストンヘッド271aがそれぞれ一つずつ収められている。
シリンダ276の他端側(図13において下側)には、図13に示すように、ピストンシュー271bおよび斜板272が収められるようになっている。
また、シリンダブロック273の中央部には、ロッド265が貫通する貫通孔123aが形成されているとともに、シリンダブロック123の側壁内部、底面内部、および上面内部はそれぞれ、符号123cで示すように、中空で真空引きされた断熱真空構造とされている。
The cylinder block 273 has pressurizing chambers 126a bored in the longitudinal direction (vertical direction in FIG. 13) by the same number as the number of pistons 271 inside, and in each pressurizing chamber 126a. Each includes one piston head 271a.
As shown in FIG. 13, the piston shoe 271 b and the swash plate 272 are accommodated on the other end side (lower side in FIG. 13) of the cylinder 276.
A through hole 123a through which the rod 265 passes is formed at the center of the cylinder block 273, and the inside of the side wall, the inside of the bottom surface, and the inside of the top surface of the cylinder block 123 are hollow as indicated by reference numeral 123c. It is a heat insulating vacuum structure that is evacuated with a vacuum.

一方、シリンダブロック273の頂部内部で、かつピストンヘッド271aの一端面側中央部と対向する位置にはそれぞれ、各加圧室126aと連通する吸入ポート123dおよび吐出ポート123eが設けられている。これら吸入ポート123dおよび吐出ポート123eにはそれぞれ、ボール型チェックバルブ130が設けられており、低温流体の吸入および吐出が制御されるようになっている。
各吸入ポート123dは、シリンダブロック123に穿孔された流体吸入路131と連通して設けられており、一方、各吐出ポート123eは、シリンダブロック123に穿孔された流体吐出路132と連通して設けられている。したがって、流体吸入路131から吸入ポート123dを通って加圧室126a内に導かれた低温流体は、ピストンヘッド271aの一端面により圧縮され、例えば、30MPaに加圧(昇圧)された後、吐出ポート123eから流体吐出路132を通ってシリンダブロック273の外部に導き出されるようになっている。
流体吐出路132を通ってシリンダブロック273の外部に導き出された低温流体は、配管133を介してチャンバ134内に一旦溜められる(貯溜される)。チャンバ134内に溜められた低温流体は、配管135を介して熱交換器136に導かれてガス化された後、その大部分は配管137を介して図示しない燃料噴射装置に供給されるようになっているとともに、その一部は配管138および圧力レギュレータ(減圧器)139を介して加圧室126aの内部(すなわち、ベローズ140と反対側に位置する、ピストンヘッド271aの他端面側の空間)に導かれるようになっている。
なお、チャンバ134内には、例えば、30MPaに昇圧された低温流体が貯溜されている。
また、加圧室126aの内部には、圧力レギュレータ139により減圧された、例えば、15MPaのガス化された低温流体が供給されるようになっている。
On the other hand, a suction port 123d and a discharge port 123e communicating with each pressurizing chamber 126a are provided inside the top of the cylinder block 273 and at a position facing the central portion on one end surface side of the piston head 271a. Each of the suction port 123d and the discharge port 123e is provided with a ball-type check valve 130 so as to control the suction and discharge of the low-temperature fluid.
Each suction port 123d is provided in communication with a fluid suction path 131 drilled in the cylinder block 123, while each discharge port 123e is provided in communication with a fluid discharge path 132 drilled in the cylinder block 123. It has been. Therefore, the low-temperature fluid guided from the fluid suction passage 131 through the suction port 123d into the pressurizing chamber 126a is compressed by one end face of the piston head 271a and, for example, pressurized (pressurized) to 30 MPa and then discharged. It is led out of the cylinder block 273 through the fluid discharge path 132 from the port 123e.
The low-temperature fluid guided to the outside of the cylinder block 273 through the fluid discharge path 132 is temporarily stored (stored) in the chamber 134 via the pipe 133. The low-temperature fluid stored in the chamber 134 is led to the heat exchanger 136 through the pipe 135 and gasified, and most of the low-temperature fluid is supplied to a fuel injection device (not shown) through the pipe 137. In addition, a part of the inside of the pressurizing chamber 126a via the pipe 138 and the pressure regulator (decompressor) 139 (that is, the space on the other end surface side of the piston head 271a located on the side opposite to the bellows 140). To be guided to.
In the chamber 134, for example, a low-temperature fluid whose pressure has been increased to 30 MPa is stored.
The pressurized chamber 126a is supplied with a gasified low temperature fluid of, for example, 15 MPa, decompressed by the pressure regulator 139.

加圧室126a内にはそれぞれ、ベローズ(仕切部材)140が設けられている。このベローズ(bellows)140は、ピストンヘッド271aよりも上側(ピストンロッド271cと反対の側)に位置する加圧室126aの内周側(半径方向内側)と外周側(半径方向外側)とを仕切る(分離する)ものであり、その一端はピストンヘッド271aの一端面外周端部に取り付けられているとともに、その他端は吸入ポート123dおよび吐出ポート123eの半径方向外側に位置するシリンダブロック273の内壁面に取り付けられている。
また、ピストンロッド271cの一端部の半径方向外側にもベローズ(仕切部材)280が設けられている。このベローズ(bellows)280は、ピストンロッド271cの一端部においてその内周側(ピストンロッド271c側)と外周側(シリンダブロック273側)とに仕切る(分離する)ものであり、その一端はピストンシュー271bの他端面(図13において上側の面)外周端部に取り付けられているとともに、その他端はシリンダブロック273の内壁面に取り付けられている。
これらベローズ140,280はそれぞれ、(極)低温で伸縮性を有する、例えば、ステンレス鋼やインコネルから作られている。
なお、図13中の符号142,143,144はそれぞれ、平面視環状の(断熱用)シール部材であり、符号281,282はそれぞれ、スラストローラベアリングである。
A bellows (partition member) 140 is provided in each pressurizing chamber 126a. The bellows 140 partitions an inner peripheral side (radially inner side) and an outer peripheral side (radially outer side) of the pressurizing chamber 126a located above the piston head 271a (the side opposite to the piston rod 271c). One end of the piston head 271a is attached to the outer peripheral end of the piston head 271a, and the other end is the inner wall surface of the cylinder block 273 located radially outside the suction port 123d and the discharge port 123e. Is attached to.
A bellows (partition member) 280 is also provided on the radially outer side of one end of the piston rod 271c. The bellows 280 partitions (separates) the piston rod 271c into an inner peripheral side (piston rod 271c side) and an outer peripheral side (cylinder block 273 side) at one end of the piston rod 271c. The other end surface of 271b (the upper surface in FIG. 13) is attached to the outer peripheral end portion, and the other end is attached to the inner wall surface of the cylinder block 273.
Each of these bellows 140, 280 is made of, for example, stainless steel or Inconel having elasticity at (very) low temperatures.
Note that reference numerals 142, 143, and 144 in FIG. 13 are annular (thermal insulating) seal members in plan view, and reference numerals 281 and 282 are thrust roller bearings.

以上の構成から、ロッド265が駆動源によって(一方向に)回転させられると、スラストベアリング281を介してピストンシュー271bが摺動面Pに沿って摺動するとともに、ピストン271がシリンダ276内で往復運動させられて、加圧室126aに流入された低温流体がつぎつぎに圧縮されるようになっている。本実施形態において、ピストン271のストロークは、例えば、2mmに設定されている。   From the above configuration, when the rod 265 is rotated (in one direction) by the drive source, the piston shoe 271b slides along the sliding surface P via the thrust bearing 281 and the piston 271 is moved in the cylinder 276. The low-temperature fluid that has been reciprocated and has flowed into the pressurizing chamber 126a is successively compressed. In the present embodiment, the stroke of the piston 271 is set to 2 mm, for example.

本実施形態による低温流体用昇圧ポンプ202によれば、加圧室126aの内周面と接触して動く部分(例えば、従来のピストンリングのようなもの)がないので、加圧室126a内における発熱を防止することができるとともに、低温流体を加熱してしまうことを防止することができる。
また、ベローズ140により、加圧室126aの内周側(半径方向内側)と外周側(半径方向外側)とが、完全に分離されているので、加圧室126aの内周側から加圧室126aの外周側(あるいは加圧室126aの外周側から加圧室126aの内周側)への低温流体の漏れ(リーク)を防止することができて、低温流体用昇圧ポンプ202の圧縮効率を向上させることができる。
さらに、ベローズ140の外側(半径方向外側)には、熱交換器136によりガス化されるとともに、圧力レギュレータ139によりその圧力が所定の圧力(例えば、15MPa)に調整された低温流体が存在することとなるので、ベローズ140の内部に吸入された低温流体を圧縮する際のベローズ140の変形を低減させることができて、ベローズ140の長寿命化を図ることができ、低温流体用昇圧ポンプ202の信頼性を向上させることができる。
According to the booster pump 202 for low-temperature fluid according to the present embodiment, there is no portion that moves in contact with the inner peripheral surface of the pressurizing chamber 126a (for example, a conventional piston ring). Heat generation can be prevented and heating of the low temperature fluid can be prevented.
Further, since the inner peripheral side (radially inner side) and the outer peripheral side (radial outer side) of the pressurizing chamber 126a are completely separated by the bellows 140, the pressurizing chamber is separated from the inner peripheral side of the pressurizing chamber 126a. The leakage of the low temperature fluid from the outer peripheral side of 126a (or the outer peripheral side of the pressurizing chamber 126a to the inner peripheral side of the pressurizing chamber 126a) can be prevented, and the compression efficiency of the booster pump 202 for low temperature fluid can be improved. Can be improved.
Further, outside the bellows 140 (outside in the radial direction), a low-temperature fluid that is gasified by the heat exchanger 136 and whose pressure is adjusted to a predetermined pressure (for example, 15 MPa) by the pressure regulator 139 exists. Therefore, deformation of the bellows 140 when compressing the low-temperature fluid sucked into the bellows 140 can be reduced, and the life of the bellows 140 can be extended. Reliability can be improved.

さらにまた、本実施形態による低温流体用昇圧ポンプ202によれば、ベローズ140の内部空間(ベローズ140の内周面、ピストンヘッド271aの一端面、および加圧室126aの上面により形成された空間)内で低温流体が圧縮されるようになっているので、ピストンヘッド271aとピストンシュー271bとを連結するピストンロッド271cの長さを短くすることができる。これにより、ポンプ部262の縦方向(軸方向)の長さを短くすることができるとともに、ポンプ全体の縦方向(軸方向)の長さを短くすることができて、ポンプの小型化および軽量化を図ることができる。   Furthermore, according to the cryogenic fluid booster pump 202 according to the present embodiment, the internal space of the bellows 140 (the space formed by the inner peripheral surface of the bellows 140, one end surface of the piston head 271a, and the upper surface of the pressurizing chamber 126a). Since the low-temperature fluid is compressed inside, the length of the piston rod 271c connecting the piston head 271a and the piston shoe 271b can be shortened. As a result, the length of the pump portion 262 in the vertical direction (axial direction) can be shortened, and the length of the entire pump in the vertical direction (axial direction) can be shortened. Can be achieved.

さらにまた、ロッド265が一方向(図13において矢印の方向)に回転させられることにより、ピストンヘッド271aの一端面により低温流体が圧縮されるようになっている。すなわち、低温流体を圧縮する際に、ロッド265に圧縮力がかからないようになっている。
これにより、ロッドに圧縮力が加わる従来のピストンロッド式のものよりもロッド265の径を小さくすることができるので、駆動源からの入熱を低減させることができるとともに、ロッド265の軽量化を図ることができて、ポンプ全体の軽量化を図ることができる。
さらにまた、吸入ポート123dおよび吐出ポート123eが配置されている側(図13において上側)と同じ側に、動力伝達部266につながるロッド265が延びているので、ポンプ部262の縦方向(軸方向)の長さを短くすることができるとともに、ポンプ全体の縦方向(軸方向)の長さを短くすることができて、ポンプの小型化および軽量化を図ることができる。
Furthermore, when the rod 265 is rotated in one direction (the direction of the arrow in FIG. 13), the low temperature fluid is compressed by one end surface of the piston head 271a. That is, the compression force is not applied to the rod 265 when compressing the low-temperature fluid.
As a result, the diameter of the rod 265 can be made smaller than that of the conventional piston rod type in which a compressive force is applied to the rod, so that heat input from the drive source can be reduced and the rod 265 can be reduced in weight. This can reduce the weight of the entire pump.
Furthermore, since the rod 265 connected to the power transmission unit 266 extends on the same side as the side where the suction port 123d and the discharge port 123e are disposed (upper side in FIG. 13), the longitudinal direction (axial direction) of the pump unit 262 ) Can be shortened, and the length of the entire pump in the longitudinal direction (axial direction) can be shortened, so that the pump can be reduced in size and weight.

なお、上述した実施形態では、ピストンおよびシリンダをそれぞれ四つずつ備えた四気筒のものについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、単気筒や、二気筒、三気筒、あるいは五気筒以上の構成とすることもできる。   In the above-described embodiment, a four-cylinder type having four pistons and four cylinders has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, a single cylinder, a two-cylinder, or a three-cylinder Alternatively, a configuration with five or more cylinders may be employed.

また、第7実施形態のところで説明したスラストローラベアリング282は、図13に示すような斜板272の下面中央部を一点支持するものに限定されるものではなく、斜板272の下面全体を周方向に配置された複数個のスラストローラベアリングで支持させることも可能である。
さらに、この斜板272の角度が、アクチュエータ等を使用することにより変更可能に構成されていると、すなわち、可変容量式に構成されていると好適である。これにより、ポンプの駆動回転数を変更することなく、斜板272の角度を変更するだけでポンプの吐出量を変更することができる。
Further, the thrust roller bearing 282 described in the seventh embodiment is not limited to one supporting the central portion of the lower surface of the swash plate 272 as shown in FIG. It can also be supported by a plurality of thrust roller bearings arranged in the direction.
Furthermore, it is preferable that the angle of the swash plate 272 is configured to be changeable by using an actuator or the like, that is, configured to be a variable capacity type. As a result, the pump discharge amount can be changed only by changing the angle of the swash plate 272 without changing the drive rotational speed of the pump.

さらにまた、上述した実施形態では、吸入ポート123dおよび吐出ポート123eにそれぞれボール型チェックバルブ130が設けられているが、本発明はこれに限定されるものではなく、内燃機関等のDOHCに見られるような強制駆動式とすることもできるし、リード弁、ポペット弁等のような構成とすることもできる。   Furthermore, in the above-described embodiment, the ball-type check valve 130 is provided in each of the suction port 123d and the discharge port 123e, but the present invention is not limited to this, and can be found in a DOHC such as an internal combustion engine. Such a forced drive type may be used, or a configuration such as a reed valve, a poppet valve, or the like may be employed.

さらにまた、上述した第6実施形態または第7実施形態においては、ベローズ140,280の外側に、熱交換器136によりガス化された低温流体が供給されるようになっているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ガス化された低温流体が供給されていた空間内を真空状態とすることもできる。
すなわち、ベローズ140,280とシリンダブロック123,273との間の空間を真空状態とし、シリンダブロック123,273に、ベローズ140,280の内側の熱(すなわち、ベローズ140,280の内側で圧縮される低温流体の熱)が伝達されることを防止している。
これにより、シリンダブロック123,273の温度上昇が抑制されるとともに、加圧室内に流入する低温流体の温度上昇が抑制されることとなる。
なおこの際、図11および図13に示した配管138および圧力レギュレータ139は省略されることになる。
Furthermore, in the sixth embodiment or the seventh embodiment described above, the low-temperature fluid gasified by the heat exchanger 136 is supplied to the outside of the bellows 140, 280. However, the present invention is not limited to this, and the space in which the gasified low-temperature fluid has been supplied can be in a vacuum state.
That is, the space between the bellows 140, 280 and the cylinder block 123, 273 is evacuated, and the cylinder block 123, 273 is compressed by the heat inside the bellows 140, 280 (that is, inside the bellows 140, 280). The heat of the low temperature fluid) is prevented from being transmitted.
Thereby, while the temperature rise of the cylinder blocks 123 and 273 is suppressed, the temperature rise of the low-temperature fluid flowing into the pressurizing chamber is suppressed.
At this time, the pipe 138 and the pressure regulator 139 shown in FIGS. 11 and 13 are omitted.

さらにまた、上述した第6実施形態においては、シリンダ内に収容されるとともに、当該シリンダ内を往復動するピストン本体やピストンヘッド等が、シリンダの内壁面(シリンダ壁)に衝突しないよう、例えば、ピストンロッド122とシリンダブロック123との間や、連結部材124とシリンダ126との間に、ガイド部材が設けられているとさらに好適である。
ガイド部材としては、例えば、ピストンロッド122とシリンダブロック123との間や、連結部材124の外周面とシリンダ126の内壁面との間に配置されたリニアベアリングや、連結部材124の下端面から下方に突出する円筒形の突起が、シリンダ126の底面中央部に形成された円筒形の凹所(窪み)に案内されるようなものを挙げることができる。
これにより、ピストン本体やピストンヘッド等の往復動部材が、シリンダ内をぶれることなく、あるいは振動することなく往復動することとなり、往復動部材がシリンダの内壁面に衝突することを防止することができるとともに、往復動部材を最小限の動力でスムースに駆動させることができる。
Furthermore, in the above-described sixth embodiment, the piston main body, piston head, and the like that are housed in the cylinder and reciprocate in the cylinder do not collide with the inner wall surface (cylinder wall) of the cylinder. More preferably, a guide member is provided between the piston rod 122 and the cylinder block 123 or between the connecting member 124 and the cylinder 126.
As the guide member, for example, a linear bearing disposed between the piston rod 122 and the cylinder block 123, between the outer peripheral surface of the connecting member 124 and the inner wall surface of the cylinder 126, or downward from the lower end surface of the connecting member 124. And a cylindrical protrusion protruding in the center of the bottom surface of the cylinder 126 is guided in a cylindrical recess (dent).
As a result, the reciprocating members such as the piston main body and the piston head reciprocate without shaking or vibrating in the cylinder, and the reciprocating member can be prevented from colliding with the inner wall surface of the cylinder. In addition, the reciprocating member can be smoothly driven with minimal power.

さらにまた、上述した第6実施形態または第7実施形態のそれぞれにおいては、これら実施形態にてガス化された低温流体が供給されていた空間内を真空状態とすることもできる。
これにより、シリンダブロックの温度上昇が抑制されるとともに、加圧室内に流入する低温流体の温度上昇が抑制されることとなる。
なおこの際、図11、および図13に示した配管138および圧力レギュレータ139は省略されることになる。
Furthermore, in each of the sixth embodiment or the seventh embodiment described above, the space in which the low-temperature fluid gasified in these embodiments is supplied can be in a vacuum state.
Thereby, while the temperature rise of a cylinder block is suppressed, the temperature rise of the low-temperature fluid which flows in into a pressurization chamber will be suppressed.
At this time, the piping 138 and the pressure regulator 139 shown in FIGS. 11 and 13 are omitted.

さらにまた、上述した第6実施形態において、ピストンロッド122とシリンダブロック123との間に、その内部が真空状態とされた空間が形成されているとさらに好適である。
例えば、図11に示すピストンロッド122の他端部128bの下面と内部空間129の底部上面との間に、ピストンロッド122の内周側の空間と外周側の空間とを分離する、(ベローズ141と同様の)ベローズが設けられている。
すなわち、シリンダブロック123とピストンロッド122との間の空間が真空状態とされており、シリンダブロック123に、ピストンロッド122からの熱(すなわち、駆動部111側からピストンロッド122側に入ってきた熱)が伝達されることを防止している。
これにより、シリンダブロック123の温度上昇が抑制されるとともに、加圧室126a内に流入する低温流体の温度上昇が抑制されることとなる。
Furthermore, in the above-described sixth embodiment, it is more preferable that a space in which the inside of the piston rod 122 and the cylinder block 123 is in a vacuum state is formed.
For example, the space on the inner peripheral side and the space on the outer peripheral side of the piston rod 122 are separated between the lower surface of the other end 128b of the piston rod 122 and the upper surface of the bottom of the internal space 129 shown in FIG. A bellows).
That is, the space between the cylinder block 123 and the piston rod 122 is in a vacuum state, and the heat from the piston rod 122 (that is, the heat that has entered the piston rod 122 side from the drive unit 111 side) into the cylinder block 123. ) Is prevented from being transmitted.
Thereby, while the temperature rise of the cylinder block 123 is suppressed, the temperature rise of the low temperature fluid which flows in into the pressurization chamber 126a will be suppressed.

つぎに、本発明による低温流体用昇圧ポンプの第8実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図14に示すように、本実施形態に係る低温流体用昇圧ポンプ301は、駆動部311と、この駆動部311により駆動されるポンプ部312とを主たる要素として構成されたものである。
駆動部311は、カム313と、往復動部314と、リニアベアリング315と、付勢部材316と、これら要素を収容するケーシング317とを備えたものである。
カム313は、図示しない駆動源(例えば、電動モータやエンジン等)の駆動軸318に固定された、例えば、2mmの最大揚程(最大リフト)を有する円弧カム(凸面カム)であり、駆動源が駆動されることにより回転する駆動軸318とともに一方向に回転するようになっている。
Next, an eighth embodiment of the booster pump for low temperature fluid according to the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 14, the cryogenic fluid booster pump 301 according to the present embodiment includes a drive unit 311 and a pump unit 312 driven by the drive unit 311 as main elements.
The drive unit 311 includes a cam 313, a reciprocating unit 314, a linear bearing 315, an urging member 316, and a casing 317 that accommodates these elements.
The cam 313 is an arc cam (convex cam) having a maximum lift (maximum lift) of 2 mm, for example, fixed to a drive shaft 318 of a drive source (not shown) (for example, an electric motor or an engine). It rotates in one direction with the drive shaft 318 which rotates by being driven.

往復動部314は、その内部に内部空間が形成された概略円筒形の部材であり、内部空間内に転がり軸受け(ベアリング)319を有するとともに、その下端面から下方に向かって断面視円形を呈する概略棒状のロッド320が延設されたものである。
転がり軸受け319は、インナーレース(内輪)319aと、アウターレース(外輪)319bと、これらインナーレース319aとアウターレース319bとの間に配置された複数個の転動体(例えば、玉やころ等)319cとを有するものである。インナーレース319aは、往復動部314の内部空間に突設された軸314aに取り付けられており、アウターレース319bは、その外表面が、回転するカム313の外表面と線接触することにより、カム313とともに回転するようになっている。
The reciprocating part 314 is a substantially cylindrical member in which an internal space is formed. The reciprocating part 314 has a rolling bearing (bearing) 319 in the internal space and has a circular shape in cross-section from the lower end surface downward. A substantially rod-shaped rod 320 is extended.
The rolling bearing 319 includes an inner race (inner ring) 319a, an outer race (outer ring) 319b, and a plurality of rolling elements (eg, balls and rollers) 319c disposed between the inner race 319a and the outer race 319b. It has. The inner race 319a is attached to a shaft 314a projecting in the internal space of the reciprocating portion 314, and the outer race 319b has a cam that is in line contact with the outer surface of the rotating cam 313. It rotates with 313.

リニアベアリング315は、往復動部314が上下方向へ直線的に往復動するように、往復動部314の半径方向外側の外周面をガイドするものであり、往復動部314の半径方向外側で、かつケーシング317の側方内壁面に取り付けられている。リニアベアリング315の内部には、複数個の転動体(例えば、玉やころ等)315aが配置されており、これにより往復動部314の上下方向への往復動が、円滑に(スムースに)行われるようになっている。
なお、リニアベアリング315の材質としては、例えば、樹脂、チタン、セラミック等を挙げることができる。
付勢部材316は、ケーシング317の上方内壁面に取り付けられているとともに、往復動部314の上側に配置されて往復動部314を下方へ付勢する、すなわち、転がり軸受け319のアウターレース319bの外表面をカム313の外表面に付勢する、例えば、圧縮バネである。
ケーシング317は、その内部にカム313、往復動部314、リニアベアリング315、および付勢部材316を収容するための内部空間が形成された概略円筒形の部材で、ポンプ部312の上方に配置されている。
The linear bearing 315 guides the radially outer peripheral surface of the reciprocating part 314 so that the reciprocating part 314 linearly reciprocates in the vertical direction. And it is attached to the side inner wall surface of the casing 317. Inside the linear bearing 315, a plurality of rolling elements (for example, balls and rollers) 315a are arranged so that the reciprocating motion of the reciprocating portion 314 in the vertical direction smoothly (smoothly). It has come to be.
In addition, as a material of the linear bearing 315, resin, titanium, a ceramic etc. can be mentioned, for example.
The urging member 316 is attached to the upper inner wall surface of the casing 317, and is disposed on the upper side of the reciprocating part 314 to urge the reciprocating part 314 downward, that is, the outer race 319b of the rolling bearing 319. For example, a compression spring is used to bias the outer surface toward the outer surface of the cam 313.
The casing 317 is a substantially cylindrical member in which an internal space for accommodating the cam 313, the reciprocating part 314, the linear bearing 315, and the biasing member 316 is formed, and is disposed above the pump part 312. ing.

以上の構成から、駆動源が駆動されて駆動軸318とともにカム313が回転すると、その外表面がカム313の外表面に押し付けられている転がり軸受け319が往復動部314とともに上下方向へ直線的に往復動し、それに伴ってロッド320もまた上下方向へ直線的に往復動するようになっている。   From the above configuration, when the drive source is driven and the cam 313 rotates together with the drive shaft 318, the rolling bearing 319 whose outer surface is pressed against the outer surface of the cam 313 linearly moves up and down together with the reciprocating unit 314. The rod 320 is also reciprocated linearly in the vertical direction.

ポンプ部312は、ピストン321と、ピストンロッド322と、シリンダブロック323とを備えたものである。
ピストン321は、ピストン本体324と、ピストンヘッド325とを備えており、シリンダブロック323の内部に形成されたシリンダ326内に往復動可能に収容されている。
ピストン本体324は、概略コップ状を呈する有底中空の部材であり、その一端部(図14において上側の端部)にはピストンヘッド325が配置されているとともに、その他端部(底部)中央部にはピストンロッド322の一端部が貫通する貫通孔324aが形成されているとともに、断熱材327を介してピストンロッド322の一端部が取り付けられている。また、ピストン本体324の側壁内部は、符号324bで示すように、中空で真空引きされた断熱真空構造とされている。
ピストンヘッド325は、その中央部にピストンロッド322および後述する隔壁334が貫通する貫通孔325aが形成された、平面視環状(ドーナツ状)の部材であり、その平坦な一端面(図14において上側の端面)により低温流体(例えば、液体水素、液体窒素、液化炭酸ガス、液化天然ガス、液化プロパンガス等)が圧縮されるようになっている。
The pump unit 312 includes a piston 321, a piston rod 322, and a cylinder block 323.
The piston 321 includes a piston main body 324 and a piston head 325, and is accommodated in a cylinder 326 formed inside the cylinder block 323 so as to reciprocate.
The piston main body 324 is a bottomed hollow member having a generally cup shape, and a piston head 325 is disposed at one end (the upper end in FIG. 14) and the other end (bottom) central portion. A through hole 324a through which one end of the piston rod 322 passes is formed, and one end of the piston rod 322 is attached via a heat insulating material 327. Further, the inside of the side wall of the piston main body 324 has a heat insulating vacuum structure that is hollow and evacuated as indicated by reference numeral 324b.
The piston head 325 is a member having an annular shape (doughnut shape) in a plan view and having a through hole 325a through which a piston rod 322 and a partition wall 334, which will be described later, penetrate at the center, and one flat end surface (upper side in FIG. 14). The low-temperature fluid (for example, liquid hydrogen, liquid nitrogen, liquefied carbon dioxide gas, liquefied natural gas, liquefied propane gas, etc.) is compressed by the end face.

ピストンロッド322は、断面視円形を呈する概略棒状の部材であり、その一端部は、前述したように、ピストン本体324の他端部中央部に断熱材327を介して取り付けられているとともに、その他端部は、断熱接続部328を介してロッド320の先端部(図14において下側の端部)に接続されている。
断熱接続部328は、転がり軸受けのインナーレースと同様の形態を有するロッド320の先端部328aと、転がり軸受けのアウターレースと同様の形態を有するピストンロッド322の他端部328bと、これらロッド320の先端部328aとピストンロッド322の他端部328bとの間に配置された複数個(本実施形態では4個)の転動体(例えば、玉やころ等)328cとを有するものである。
これにより、ロッド320の先端部328aとピストンロッド322の他端部328bとが、転動体328cを介して点接触または線接触で連結されるようになっているので、ロッド320からピストンロッド322への熱の伝達(入熱)が大幅に遮断されるようになっている。
また、ピストンロッド322の一端部とピストン本体324の他端部中央部とが、断熱材327を介して連結されるようになっているので、仮にロッド320からピストンロッド322への熱の伝達(入熱)があったとしても、ピストンロッド322からピストン本体324への熱の伝達(入熱)は、断熱材327により遮断されるようになっている。
The piston rod 322 is a substantially rod-shaped member having a circular cross-sectional view, and one end thereof is attached to the center of the other end of the piston main body 324 via the heat insulating material 327 as described above. The end portion is connected to the tip end portion (the lower end portion in FIG. 14) of the rod 320 via the heat insulation connecting portion 328.
The heat insulation connecting portion 328 includes a tip portion 328a of a rod 320 having the same form as the inner race of the rolling bearing, a second end portion 328b of a piston rod 322 having the same form as the outer race of the rolling bearing, and the rod 320 A plurality of (four in this embodiment) rolling elements (for example, balls and rollers) 328c disposed between the tip 328a and the other end 328b of the piston rod 322 are provided.
As a result, the tip end portion 328a of the rod 320 and the other end portion 328b of the piston rod 322 are connected by point contact or line contact via the rolling element 328c, so that the rod 320 is moved to the piston rod 322. The heat transfer (heat input) is greatly cut off.
In addition, since one end of the piston rod 322 and the center of the other end of the piston main body 324 are connected via a heat insulating material 327, heat transfer from the rod 320 to the piston rod 322 ( Even if there is heat input), the heat transfer (heat input) from the piston rod 322 to the piston main body 324 is blocked by the heat insulating material 327.

シリンダブロック323の頂部中央部には、ロッド320が貫通する貫通孔323aが形成されており、また、シリンダブロック323の頂部内部には、貫通孔323aと連通するとともに断熱接続部328を収容する内部空間329が形成されている。
また、この内部空間329の下方に位置するシリンダブロック323の内部には、ピストンロッド322が貫通する貫通孔323bを介して内部空間329と連通するシリンダ326が、長手方向(図14において上下方向)に沿って穿設されている。シリンダ326の一端側(図14において上側)は、ピストンヘッド325の外径よりも大きな内径を有する加圧室326aとされており、この加圧室326a内にピストンヘッド325が収められるようになっている。
シリンダブロック323の側壁内部、底面内部、および上面内部はそれぞれ、符号323cで示すように、中空で真空引きされた断熱真空構造とされている。
A through hole 323a through which the rod 320 passes is formed in the central portion of the top of the cylinder block 323, and the inside of the top of the cylinder block 323 communicates with the through hole 323a and accommodates the heat insulating connecting portion 328. A space 329 is formed.
A cylinder 326 communicating with the internal space 329 via a through hole 323b through which the piston rod 322 passes is disposed in the cylinder block 323 positioned below the internal space 329 in the longitudinal direction (vertical direction in FIG. 14). Is drilled along. One end side (the upper side in FIG. 14) of the cylinder 326 is a pressurizing chamber 326a having an inner diameter larger than the outer diameter of the piston head 325, and the piston head 325 can be accommodated in the pressurizing chamber 326a. ing.
As indicated by reference numeral 323c, the inside of the side wall, the inside of the bottom surface, and the inside of the top surface of the cylinder block 323 have a heat insulating vacuum structure that is hollow and evacuated.

一方、加圧室326aと内部空間329との間に位置するシリンダブロック323の内部で、かつピストンヘッド325の一端面側周端部と対向する位置には、加圧室326aと連通する吸入ポート323dおよび吐出ポート323eが設けられている。これら吸入ポート323dおよび吐出ポート323eにはそれぞれ、弁体330aとスプリング330bとを有するポペット型チェックバルブ(またはボール型チェックバルブ、リードバルブ、強制駆動によるバルブ)330が設けられており、低温流体の吸入および吐出が制御されるようになっている。
吸入ポート323dは、シリンダブロック323に穿孔された流体吸入路331と連通して設けられており、一方、吐出ポート323eは、シリンダブロック323に穿孔された流体吐出路332と連通して設けられている。したがって、流体吸入路331から吸入ポート323dを通って加圧室326a内に導かれた低温流体は、ピストンヘッド325の一端面により圧縮され、例えば、30MPaに加圧(昇圧)された後、吐出ポート323eから流体吐出路332を通ってシリンダブロック323の外部に導き出されるようになっている。
流体吐出路332を通ってシリンダブロック323の外部に導き出された低温流体は、配管333を介してチャンバC内に一旦溜められた後、配管335を介して図示しない燃料噴射装置に供給されるようになっている。
なお、チャンバC内には、例えば、30MPaに昇圧された低温流体が貯溜されている。
On the other hand, in the cylinder block 323 located between the pressurizing chamber 326a and the internal space 329 and at a position facing the one end surface side peripheral end of the piston head 325, a suction port communicating with the pressurizing chamber 326a. 323d and a discharge port 323e are provided. Each of the suction port 323d and the discharge port 323e is provided with a poppet type check valve (or a ball type check valve, a reed valve, a valve by forcible drive) 330 having a valve body 330a and a spring 330b. Suction and discharge are controlled.
The suction port 323d is provided in communication with the fluid suction path 331 drilled in the cylinder block 323, while the discharge port 323e is provided in communication with the fluid discharge path 332 drilled in the cylinder block 323. Yes. Therefore, the low-temperature fluid introduced into the pressurizing chamber 326a from the fluid suction path 331 through the suction port 323d is compressed by one end surface of the piston head 325 and, for example, pressurized (pressurized) to 30 MPa and then discharged. The port 323 e is led out of the cylinder block 323 through the fluid discharge path 332.
The low-temperature fluid guided to the outside of the cylinder block 323 through the fluid discharge path 332 is temporarily stored in the chamber C through the pipe 333 and then supplied to a fuel injection device (not shown) through the pipe 335. It has become.
In the chamber C, for example, a low-temperature fluid whose pressure is increased to 30 MPa is stored.

ピストンロッド322とピストン321との間には、ピストンロッド322の軸部外表面を覆うように隔壁334が設けられている。この隔壁334の内部は、符号334aで示すように、中空で真空引きされた断熱真空構造とされており、これにより、ピストンロッド322からの輻射熱が、ピストン321へ伝達されるのを防止している。   A partition wall 334 is provided between the piston rod 322 and the piston 321 so as to cover the outer surface of the shaft portion of the piston rod 322. The inside of the partition wall 334 has a heat-insulating vacuum structure that is hollow and evacuated as indicated by reference numeral 334 a, thereby preventing radiant heat from the piston rod 322 from being transmitted to the piston 321. Yes.

加圧室326a内にはベローズ(仕切部材)336が設けられている。このベローズ(bellows)336は、ピストンヘッド325よりもピストン本体324側(図14において下側)に位置する加圧室326aの内周側(ピストン321側)と外周側(シリンダブロック323側)とを仕切る(分離する)ものであり、その一端はピストンヘッド325の一端面と反対側の面(他端面)に取り付けられているとともに、その他端はシリンダブロック323の内壁面に取り付けられている。
また、ピストンヘッド325の一端面よりも上方に位置する、隔壁334の半径方向外側にもベローズ(仕切部材)337が設けられている。このベローズ(bellows)337は、シリンダ326の上方を内周側(ピストンロッド322側)と外周側(シリンダブロック323側)とに仕切る(分離する)ものであり、その一端はピストンヘッド325の一端面に取り付けられているとともに、その他端はシリンダブロック323の内壁面に取り付けられている。
これらベローズ336,337はそれぞれ、(極)低温で伸縮性を有する、例えば、ステンレス鋼やインコネルから作られている。
なお、図15は図14のXV−XV矢視断面図であり、図15中の想像線(二点鎖線)はベローズ337を示している。
また、図14中の符号338,339,340,341はそれぞれ、平面視環状の(断熱用)シール部材である。
A bellows (partition member) 336 is provided in the pressurizing chamber 326a. The bellows 336 includes an inner peripheral side (piston 321 side) and an outer peripheral side (cylinder block 323 side) of the pressurizing chamber 326a located on the piston body 324 side (lower side in FIG. 14) with respect to the piston head 325. One end of the piston head 325 is attached to a surface opposite to the one end surface (the other end surface), and the other end is attached to the inner wall surface of the cylinder block 323.
A bellows (partition member) 337 is also provided on the radially outer side of the partition wall 334 located above one end surface of the piston head 325. The bellows 337 partitions (separates) the upper side of the cylinder 326 into an inner peripheral side (piston rod 322 side) and an outer peripheral side (cylinder block 323 side), and one end of the bellows 337 is a part of the piston head 325. The other end is attached to the inner wall surface of the cylinder block 323 while being attached to the end face.
Each of these bellows 336 and 337 is made of, for example, stainless steel or Inconel, which has elasticity at a (very) low temperature.
15 is a cross-sectional view taken along arrow XV-XV in FIG. 14, and an imaginary line (two-dot chain line) in FIG. 15 indicates a bellows 337.
Further, reference numerals 338, 339, 340, and 341 in FIG. 14 are annular (thermal insulating) seal members in plan view, respectively.

以上の構成から、駆動部311のロッド320が上下方向へ直線的に往復動すると、断熱接続部328を介してロッド320に連結されたピストンロッド322がピストン321とともに上下方向へ直線的に往復動し、吸入ポート323dから吸入された低温流体が、ピストンヘッド325の一端面により圧縮されて、加圧(昇圧)された後、吐出ポート323eから流体吐出路332を通ってシリンダブロック323の外部に導き出されるようになっている。   From the above configuration, when the rod 320 of the drive unit 311 linearly reciprocates in the vertical direction, the piston rod 322 coupled to the rod 320 via the heat insulating connection unit 328 linearly reciprocates in the vertical direction together with the piston 321. The low-temperature fluid sucked from the suction port 323d is compressed by the one end surface of the piston head 325 and pressurized (pressure-increasing), and then passes from the discharge port 323e through the fluid discharge path 332 to the outside of the cylinder block 323. It has been derived.

本実施形態による低温流体用昇圧ポンプ301によれば、ピストンロッド322が駆動部311の方(図14において上方)に引っ張られることにより、ピストンヘッド325の一端面により低温流体が圧縮されるようになっている。すなわち、低温流体を圧縮する際に、ピストンロッド322に圧縮力がかからないようになっている。
これにより、ピストンロッドに圧縮力が加わる従来のピストンロッドよりもピストンロッド322の径を小さくすることができる(例えば、ピストンロッド322をインコネルで作った場合、ピストンロッド322の径を、例えば、8mmとすることができる)ので、駆動源からの入熱を低減させることができるとともに、ピストンロッド322の軽量化を図ることができて、ポンプ全体の軽量化を図ることができる。
According to the booster pump 301 for low-temperature fluid according to the present embodiment, the low-temperature fluid is compressed by one end face of the piston head 325 by pulling the piston rod 322 toward the drive unit 311 (upward in FIG. 14). It has become. That is, the compression force is not applied to the piston rod 322 when the low temperature fluid is compressed.
As a result, the diameter of the piston rod 322 can be made smaller than that of a conventional piston rod in which a compression force is applied to the piston rod (for example, when the piston rod 322 is made of Inconel, the diameter of the piston rod 322 is 8 mm, for example, Therefore, the heat input from the drive source can be reduced, the weight of the piston rod 322 can be reduced, and the weight of the entire pump can be reduced.

また、低温流体を圧縮する際に、ピストンロッド322に圧縮力がかからないように構成されているので、ピストンヘッド325の径を大きくすることができる(例えば、直径100mmとすることができる)。すなわち、ピストンロッドに圧縮力が加わる従来のポンプでは、ピストンヘッドの径が、ピストンロッドの座屈を避けるために、例えば、直径40mmに制限されていた。そのため、従来のポンプでは、低温流体の流量を確保するのに、例えば、5気筒必要とされていたが、本発明のポンプでは、ピストンヘッド325の径を、例えば、直径100mmとすることができるので、単気筒でも十分な流量を確保することができるようになっている。
これにより、本発明のポンプでは、ポンプの構成を簡略化することができるとともに、ポンプ全体の軽量化および小径化を図ることができる。
Further, since the compression force is not applied to the piston rod 322 when compressing the low temperature fluid, the diameter of the piston head 325 can be increased (for example, the diameter can be set to 100 mm). That is, in the conventional pump in which the compression force is applied to the piston rod, the diameter of the piston head is limited to, for example, a diameter of 40 mm in order to avoid buckling of the piston rod. Therefore, in the conventional pump, for example, five cylinders are required to secure the flow rate of the low-temperature fluid. In the pump of the present invention, the diameter of the piston head 325 can be set to, for example, a diameter of 100 mm. Therefore, a sufficient flow rate can be secured even with a single cylinder.
Thereby, in the pump of this invention, while being able to simplify the structure of a pump, the weight reduction and diameter reduction of the whole pump can be achieved.

さらに、カム313と転がり軸受け319とが線接触となるように構成されているので、駆動源からの入熱をさらに低減させることができる。
さらにまた、断熱接続部328により、ロッド320からピストンロッド322への入熱を低減させることができて、駆動源からの入熱をさらに低減させることができる。
さらにまた、断熱材327により、仮にロッド320からピストンロッド322への熱の伝達(入熱)があったとしても、ピストンロッド322からピストン本体324への入熱を防止することができる。
さらにまた、ピストンロッド322とピストンヘッド325との間にピストン本体324が設けられており、ピストンロッド322からの熱がピストン本体324を通過した後にピストンヘッド325に達するようになっているので、入熱量をさらに低減させることができる。
さらにまた、ピストン本体324内が、中空で真空引きされた断熱真空構造とされているので、入熱量をさらに低減させることができる。
これにより、ピストンヘッド325への入熱量を低減させることができて、ピストンヘッド325の一端面により圧縮される低温流体のガス化(ボイルオフ)を低減させることができる。
Furthermore, since the cam 313 and the rolling bearing 319 are configured to be in line contact, heat input from the drive source can be further reduced.
Furthermore, the heat input from the rod 320 to the piston rod 322 can be reduced by the heat insulating connecting portion 328, and the heat input from the driving source can be further reduced.
Furthermore, even if there is heat transfer (heat input) from the rod 320 to the piston rod 322, the heat input from the piston rod 322 to the piston main body 324 can be prevented by the heat insulating material 327.
Furthermore, a piston main body 324 is provided between the piston rod 322 and the piston head 325, and heat from the piston rod 322 reaches the piston head 325 after passing through the piston main body 324. The amount of heat can be further reduced.
Furthermore, since the inside of the piston main body 324 has a heat insulating vacuum structure that is hollow and evacuated, the amount of heat input can be further reduced.
Thereby, the amount of heat input to the piston head 325 can be reduced, and gasification (boil-off) of the low-temperature fluid compressed by the one end surface of the piston head 325 can be reduced.

また、本実施形態による低温流体用昇圧ポンプ301によれば、加圧室326aの内周面と接触して動く部分(例えば、従来のピストンリングのようなもの)がないので、加圧室326a内における発熱を防止することができるとともに、低温流体が加熱されてしまうことを防止することができる。   Further, according to the booster pump 301 for low-temperature fluid according to the present embodiment, there is no portion that moves in contact with the inner peripheral surface of the pressurizing chamber 326a (for example, a conventional piston ring), so the pressurizing chamber 326a Heat generation in the inside can be prevented, and the low temperature fluid can be prevented from being heated.

本発明による低温流体用昇圧ポンプの第9実施形態を、図16を用いて説明する。
本実施形態に係る低温流体用昇圧ポンプ402は、ピストンロッド322の一端部に、ピストンヘッド325が直接取り付けられているという点で前述した第8実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した第8実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
A ninth embodiment of the booster pump for low temperature fluid according to the present invention will be described with reference to FIG.
The booster pump 402 for low-temperature fluid according to this embodiment is different from that of the eighth embodiment described above in that a piston head 325 is directly attached to one end of a piston rod 322. Since other components are the same as those in the above-described embodiment, description of these components is omitted here.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member same as 8th Embodiment mentioned above.

図16に示すように、本実施形態に係る低温流体用昇圧ポンプ402では、ピストンロッド322の長さが第8実施形態の約1/4とされ、ピストンロッド322の一端部が、断熱材327を介してピストンヘッド325の中央部に形成された貫通325bに直接取り付けられている。そのため、本実施形態では、第8実施形態におけるピストン本体324、隔壁334、およびベローズ336よりも下方に位置するシリンダ326が省略されており、その分、ポンプ全体の縦方向(図における上下方向)の長さが短くなっている。
なお、ピストン本体324および隔壁334を省略したことにより、駆動源からの入熱が問題となるようにも思われる。しかし、前述したように、カム313と転がり軸受け319とが線接触となるように構成されているとともに、断熱接続部328により、ロッド320の先端部328aとピストンロッド322の他端部328bとが、転動体328cを介して点接触または線接触で連結されるようになっているので、駆動源からの入熱はほとんど問題とはならない。
それよりも、ポンプ部412の縦方向の長さを大幅に短くすることができるということに非常に大きなメリットがあり、これにより、ポンプ全体の縦方向の長さを短縮することができて、ポンプの小型化を図ることができる。
As shown in FIG. 16, in the cryogenic fluid booster pump 402 according to this embodiment, the length of the piston rod 322 is about ¼ of that of the eighth embodiment, and one end of the piston rod 322 is made of a heat insulating material 327. Is directly attached to a through-hole 325b formed at the center of the piston head 325. Therefore, in the present embodiment, the piston body 324, the partition wall 334, and the cylinder 326 located below the bellows 336 in the eighth embodiment are omitted, and the vertical direction of the pump as a whole (the vertical direction in the drawing). The length of is shortened.
In addition, it seems that the heat input from a drive source becomes a problem by omitting the piston main body 324 and the partition 334. However, as described above, the cam 313 and the rolling bearing 319 are configured to be in line contact, and the tip end portion 328a of the rod 320 and the other end portion 328b of the piston rod 322 are connected by the heat insulating connection portion 328. In addition, since it is configured to be connected by point contact or line contact via the rolling element 328c, heat input from the driving source hardly poses a problem.
Rather than that, there is a very great merit that the length in the vertical direction of the pump part 412 can be significantly shortened, and this makes it possible to reduce the length in the vertical direction of the entire pump, The pump can be downsized.

本発明による低温流体用昇圧ポンプの第10実施形態を、図17を用いて説明する。
本実施形態に係る低温流体用昇圧ポンプ503は、ピストンヘッド525の外周縁側で一回目の圧縮(第一段圧縮)を行い、ピストンヘッド525の内周縁側で二回目の圧縮(第二段圧縮)を行うように構成されているという点で前述した第8実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した第8実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
A tenth embodiment of a booster pump for cryogenic fluid according to the present invention will be described with reference to FIG.
The booster pump 503 for low-temperature fluid according to the present embodiment performs the first compression (first stage compression) on the outer peripheral edge side of the piston head 525 and the second compression (second stage compression) on the inner peripheral edge side of the piston head 525. ) Is different from that of the eighth embodiment described above. Since other components are the same as those in the above-described embodiment, description of these components is omitted here.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member same as 8th Embodiment mentioned above.

図17に示すように、本実施形態に係る低温流体用昇圧ポンプ503では、ピストンヘッド525の外周縁側で一回目の圧縮が行われ、ピストンヘッド525の内周縁側で二回目の圧縮が行われるように構成されているとともに、シリンダブロック523内に駆動部311および低圧チャンバ534が設けられている。
本実施形態におけるピストン521は、ピストン本体524と、ピストンヘッド525とを備えており、シリンダブロック523の内部に形成されたシリンダ326内に往復動可能に収容されている。
ピストンヘッド525は、外周縁側の一端面(図17において上側の端面)に第1の圧縮面525aを有するとともに、内周縁側の一端面に第2の圧縮面525bを有する、平面視環状(ドーナツ状)の部材であり、これら平坦な圧縮面525a,525bにより低温流体(例えば、液体水素、液体窒素、液化炭酸ガス、液化天然ガス、液化プロパンガス等)が圧縮されるようになっている。
As shown in FIG. 17, in the booster pump for low-temperature fluid 503 according to this embodiment, the first compression is performed on the outer peripheral side of the piston head 525, and the second compression is performed on the inner peripheral side of the piston head 525. In addition, the drive unit 311 and the low-pressure chamber 534 are provided in the cylinder block 523.
The piston 521 in this embodiment includes a piston main body 524 and a piston head 525, and is housed in a cylinder 326 formed inside the cylinder block 523 so as to be able to reciprocate.
The piston head 525 has a first compression surface 525a on one end face on the outer peripheral edge side (the upper end face in FIG. 17), and a second compression surface 525b on one end face on the inner peripheral edge side. The low-temperature fluid (for example, liquid hydrogen, liquid nitrogen, liquefied carbon dioxide gas, liquefied natural gas, liquefied propane gas, etc.) is compressed by these flat compression surfaces 525a and 525b.

したがって、流体吸入路331から低圧側の吸入ポートP1を通って加圧室326a内に導かれた低温流体は、ピストンヘッド525の第1の圧縮面525aにより圧縮され、例えば、5MPaに加圧(昇圧)された後、低圧側の吐出ポートP2から第1の連通路(低圧側の吐出ポートP2と低圧チャンバ534とを連通する流路)R1を通って低圧チャンバ534内に一旦溜められるようになっている。
低圧チャンバ534内に溜められた低温流体は、低圧チャンバ534から第2の連通路(低圧チャンバ534と高圧側の吸入ポートP3とを連通する流路)を通って高圧側の吸入ポートP3に導かれた後、加圧室326a内に導かれる。加圧室326a内に導かれた低温流体は、ピストンヘッド525の第2の圧縮面525bにより圧縮され、例えば、30MPaに加圧(昇圧)された後、高圧側の吐出ポートP4から流体吐出路332を通ってシリンダブロック523の外部に導き出される。シリンダブロック523の外部に導き出された低温流体は、配管333を介してチャンバC内に一旦溜められた後、配管335を介して図示しない燃料噴射装置に供給されるようになっている。
Accordingly, the low-temperature fluid guided from the fluid suction path 331 through the low-pressure side suction port P1 into the pressurizing chamber 326a is compressed by the first compression surface 525a of the piston head 525 and pressurized to, for example, 5 MPa ( After the pressure is increased, the pressure is once accumulated in the low-pressure chamber 534 through the first communication path (flow path connecting the low-pressure side discharge port P2 and the low-pressure chamber 534) from the low-pressure side discharge port P2. It has become.
The low-temperature fluid stored in the low-pressure chamber 534 is guided from the low-pressure chamber 534 to the high-pressure side suction port P3 through the second communication path (a flow path connecting the low-pressure chamber 534 and the high-pressure side suction port P3). Then, it is guided into the pressurizing chamber 326a. The low-temperature fluid introduced into the pressurizing chamber 326a is compressed by the second compression surface 525b of the piston head 525, and is pressurized (pressurized) to 30 MPa, for example, and then the fluid discharge path from the high-pressure side discharge port P4. It is led out of the cylinder block 523 through 332. The low-temperature fluid led to the outside of the cylinder block 523 is temporarily stored in the chamber C via the pipe 333 and then supplied to a fuel injection device (not shown) via the pipe 335.

本実施形態による低温流体用昇圧ポンプ503によれば、ピストンヘッド525の第1の圧縮面525aにより低温流体を、例えば、5MPaに一旦加圧した後、ピストンヘッド525の第2の圧縮面525bによりさらに加圧して、低温流体を所望の圧力(例えば、30MPa)に加圧するようにしている。
すなわち、本実施形態では、低温流体を低圧から高圧に一気に昇圧しようとするのではなく、低温流体を一旦中間圧に加圧した後、その低温流体を所望の圧力(高圧)に加圧する、二段圧縮を採用している。
これにより、ピストン521のストローク(すなわち、カム313の最大揚程)を小さくすることができるので、ポンプ部512の縦方向の長さをさらに短くすることができ、ポンプ全体の縦方向の長さをさらに短縮することができて、ポンプのさらなる小型化を図ることができる。
また、ピストン521のストロークの減少に伴って、ベローズ336,337の伸縮率を小さくすることができる(すなわち、伸縮範囲を小さくすることができる)ので、これらベローズ336,337の寿命を延ばすことができて、ポンプの信頼性を向上させることができる。
その他の作用効果は、前述した第8実施形態の作用効果と同じであるので、ここではその説明を省略する。
According to the booster pump 503 for low-temperature fluid according to the present embodiment, the low-temperature fluid is temporarily pressurized to, for example, 5 MPa by the first compression surface 525a of the piston head 525, and then is compressed by the second compression surface 525b of the piston head 525. Further pressurization is performed to pressurize the low temperature fluid to a desired pressure (for example, 30 MPa).
That is, in this embodiment, instead of trying to pressurize the low temperature fluid from low pressure to high pressure at once, pressurize the low temperature fluid to a desired pressure (high pressure) after pressurizing the low temperature fluid to an intermediate pressure. Stage compression is adopted.
Thereby, since the stroke of the piston 521 (that is, the maximum lift of the cam 313) can be reduced, the longitudinal length of the pump portion 512 can be further shortened, and the longitudinal length of the entire pump can be reduced. Further reduction can be achieved, and the pump can be further reduced in size.
Further, as the stroke of the piston 521 decreases, the expansion / contraction rate of the bellows 336, 337 can be reduced (that is, the expansion / contraction range can be reduced), so that the life of the bellows 336, 337 can be extended. It is possible to improve the reliability of the pump.
Other functions and effects are the same as the functions and effects of the eighth embodiment described above, and a description thereof is omitted here.

本発明による低温流体用昇圧ポンプの第11実施形態を、図18を用いて説明する。
本実施形態に係る低温流体用昇圧ポンプ604は、ポンプ部612を構成するシリンダブロック623の断熱真空構造323cの内側に、予冷層630が設けられているという点で前述した第8実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した第8実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
An eleventh embodiment of a cryogenic fluid booster pump according to the present invention will be described with reference to FIG.
The booster pump 604 for low-temperature fluid according to the present embodiment is the same as that of the eighth embodiment described above in that the precooling layer 630 is provided inside the adiabatic vacuum structure 323c of the cylinder block 623 constituting the pump unit 612. And different. Since other components are the same as those in the above-described embodiment, description of these components is omitted here.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member same as 8th Embodiment mentioned above.

図18に示すように、本実施形態に係る低温流体用昇圧ポンプ604には、シリンダブロック623の側壁内部、底面内部、および上面内部に予冷層630が設けられている。この予冷層630には、冷却剤入口管631および冷却剤出口管632が接続されており、冷却剤入口管631から予冷層630内に供給された冷却剤(例えば、液体水素、液体窒素、液化炭酸ガス、液化天然ガス、液化プロパンガス等の低温流体)は、冷却剤出口管632を通ってシリンダブロック623の外部に導き出されるようになっている。   As shown in FIG. 18, the cryogenic fluid booster pump 604 according to the present embodiment is provided with a precooling layer 630 inside the side wall, inside the bottom surface, and inside the top surface of the cylinder block 623. A coolant inlet pipe 631 and a coolant outlet pipe 632 are connected to the precooling layer 630, and a coolant (for example, liquid hydrogen, liquid nitrogen, liquefaction, etc.) supplied from the coolant inlet pipe 631 into the precooling layer 630. A low-temperature fluid such as carbon dioxide gas, liquefied natural gas, or liquefied propane gas) is led out of the cylinder block 623 through the coolant outlet pipe 632.

このような予冷層630を設けることにより、ポンプ始動前にポンプ全体を予め十分に冷却することができるので、低温流体用昇圧ポンプ604に供給された低温流体のガス化(ボイルオフ)を低減させることができる。
また、ポンプ運転中においてもこの予冷層630が断熱層の役目を果たすこととなるので、ポンプ運転中においても低温流体のガス化(ボイルオフ)を低減させることができる。
その他の作用効果は前述した第8実施形態の作用効果と同じであるので、ここではその説明を省略する。
By providing such a pre-cooling layer 630, the entire pump can be sufficiently cooled before the pump is started, so that gasification (boil-off) of the low-temperature fluid supplied to the low-temperature fluid booster pump 604 is reduced. Can do.
Further, since the precooling layer 630 serves as a heat insulating layer even during the pump operation, gasification (boil-off) of the low temperature fluid can be reduced even during the pump operation.
Other functions and effects are the same as those of the above-described eighth embodiment, and thus description thereof is omitted here.

本発明による低温流体用昇圧ポンプの第12実施形態を、図19を用いて説明する。
本実施形態に係る低温流体用昇圧ポンプ705は、ベローズ337の代わりにベローズ737が設けられているという点で前述した第11実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した第11実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
A twelfth embodiment of a booster pump for low temperature fluid according to the present invention will be described with reference to FIG.
The cryogenic fluid booster pump 705 according to the present embodiment is different from that of the eleventh embodiment described above in that a bellows 737 is provided instead of the bellows 337. Since other components are the same as those in the above-described embodiment, description of these components is omitted here.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member same as 11th Embodiment mentioned above.

図19に示すように、本実施形態に係る低温流体用昇圧ポンプ705のベローズ(仕切部材)737は、ピストンヘッド325よりもピストン本体324側(図19において下側)に位置する加圧室326a内で、かつベローズ336の半径方向内側に設けられており、その一端はピストンヘッド325の一端面と反対側の面(他端面)に取り付けられているとともに、その他端は隔壁334の舌部上面に取り付けられている。
ベローズ737は、前述したベローズ336,337と同様、(極)低温で伸縮性を有する、例えば、ステンレス鋼やインコネルから作られている。
As shown in FIG. 19, the bellows (partition member) 737 of the cryogenic fluid booster pump 705 according to this embodiment is a pressurizing chamber 326 a located on the piston body 324 side (lower side in FIG. 19) with respect to the piston head 325. And one end of the bellows 336 is attached to a surface (the other end surface) opposite to the one end surface of the piston head 325, and the other end is the upper surface of the tongue portion of the partition wall 334. Is attached to.
The bellows 737 is made of, for example, stainless steel or inconel having elasticity at (very) low temperature, like the bellows 336 and 337 described above.

このようにベローズ737をベローズ336と同じ側、すなわち、ピストンヘッド325の一端面(圧縮面)と反対側に設けることにより、ポンプの高さ方向(図において上下方向)の長さを短くすることができ、ポンプの小型化を図ることができる。
また、ピストンヘッド325の圧縮面の面積が、第11実施形態のものよりも増大することとなるので、一度により多くの低温流体を圧縮することができて、ポンプの高効率化(高能力化)を図ることができる。
その他の作用効果は前述した第11実施形態の作用効果と同じであるので、ここではその説明を省略する。
なお、図中の符号712はポンプ部を示している。
Thus, by providing the bellows 737 on the same side as the bellows 336, that is, on the side opposite to one end surface (compression surface) of the piston head 325, the length in the pump height direction (vertical direction in the figure) is shortened. The pump can be downsized.
In addition, since the area of the compression surface of the piston head 325 is larger than that of the eleventh embodiment, more low-temperature fluid can be compressed at a time, and the pump can be made more efficient (higher capacity). ).
Other functions and effects are the same as the functions and effects of the eleventh embodiment described above, and a description thereof is omitted here.
In addition, the code | symbol 712 in a figure has shown the pump part.

本発明による低温流体用昇圧ポンプの第13実施形態を、図20を用いて説明する。
本実施形態に係る低温流体用昇圧ポンプ806は、ベローズ837がさらに設けられているという点で前述した第12実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した第12実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
A thirteenth embodiment of a cryogenic fluid booster pump according to the present invention will be described with reference to FIG.
The cryogenic fluid booster pump 806 according to the present embodiment is different from that of the twelfth embodiment described above in that a bellows 837 is further provided. Since other components are the same as those in the above-described embodiment, description of these components is omitted here.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member same as 12th Embodiment mentioned above.

図20に示すように、本実施形態に係る低温流体用昇圧ポンプ806には、ベローズ737の他端側(図において下側)にもう一つベローズ(仕切部材)837が設けられている。このベローズ837は、その一端が隔壁334の舌部下面に取り付けられているとともに、その他端がピストン本体324の他端部内壁上面に取り付けられたものである。そして、このベローズ837により、隔壁334の舌部下面とピストン本体324の他端部内壁上面との間の空間が、内周側(ピストンロッド322側)と外周側(シリンダブロック323側)とに仕切られる(分離される)ようになっている。
ベローズ837は、前述したベローズ336,337,737と同様、(極)低温で伸縮性を有する、例えば、ステンレス鋼やインコネルから作られている。
As shown in FIG. 20, the bellows 737 is provided with another bellows (partition member) 837 on the other end side (lower side in the drawing) of the low-temperature fluid booster pump 806 according to this embodiment. One end of the bellows 837 is attached to the lower surface of the tongue portion of the partition wall 334, and the other end is attached to the upper surface of the inner wall of the other end portion of the piston body 324. The bellows 837 allows the space between the lower surface of the tongue portion of the partition wall 334 and the upper surface of the inner wall of the other end of the piston body 324 to be on the inner peripheral side (piston rod 322 side) and outer peripheral side (cylinder block 323 side). It is designed to be partitioned (separated).
The bellows 837 is made of, for example, stainless steel or Inconel that has elasticity at a (very) low temperature, like the bellows 336, 337, and 737 described above.

このようなベローズ837が設けられることにより、前述したシール部材341とベローズ837とで仕切られたピストンロッド322側の空間内の圧力が略大気圧に保たれることとなるので、ベローズ336,737,837の内周側の圧力と外周側の圧力との差(圧力差)を低減させることができて、これらベローズ336,737,837の高寿命化を図ることができて、ポンプの信頼性を向上させることができる。
その他の作用効果は前述した第11実施形態の作用効果と同じであるので、ここではその説明を省略する。
なお、図中の符号812はポンプ部を示している。
By providing such a bellows 837, the pressure in the space on the piston rod 322 side partitioned by the sealing member 341 and the bellows 837 described above is maintained at a substantially atmospheric pressure. , 837 can reduce the difference (pressure difference) between the pressure on the inner peripheral side and the pressure on the outer peripheral side, can extend the life of these bellows 336, 737, 837, and can improve the reliability of the pump. Can be improved.
Other functions and effects are the same as the functions and effects of the eleventh embodiment described above, and a description thereof is omitted here.
In addition, the code | symbol 812 in a figure has shown the pump part.

本発明による低温流体用昇圧ポンプの第14実施形態を、図21を用いて説明する。
本実施形態に係る低温流体用昇圧ポンプ907は、昇圧流体供給部930が設けられているという点で前述した第8実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した第8実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
A fourteenth embodiment of a cryogenic fluid booster pump according to the present invention will be described with reference to FIG.
The cryogenic fluid booster pump 907 according to the present embodiment is different from that of the eighth embodiment described above in that a pressurized fluid supply unit 930 is provided. Since other components are the same as those in the above-described embodiment, description of these components is omitted here.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member same as 8th Embodiment mentioned above.

図21に示すように、本実施形態に係る低温流体用昇圧ポンプ907には、昇圧流体供給部930が設けられている。この昇圧流体供給部930は、チャンバCの内部とシリンダ326の内部(シリンダ326の他端側、すなわち、加圧室326aと反対側に位置する、ピストン本体324の他端部下面とシリンダ326の底面との間の空間)とを連通する連通管931と、この連通管931の途中に設けられた圧力レギュレータ(減圧器)932とを具備するものである。   As shown in FIG. 21, a booster fluid supply unit 930 is provided in the cryogenic fluid booster pump 907 according to the present embodiment. The pressurizing fluid supply unit 930 includes the inside of the chamber C and the inside of the cylinder 326 (on the other end side of the cylinder 326, that is, on the opposite side to the pressurizing chamber 326a) A communication pipe 931 that communicates with a space between the bottom surface and a pressure regulator (decompressor) 932 provided in the middle of the communication pipe 931 is provided.

このような昇圧流体供給部930を設けることにより、シリンダ326の内部に圧力レギュレータ932で減圧された、例えば、15MPaの低温流体を供給できるようになっているので、ピストンヘッド325の一端面(圧縮面)側の圧力と他端面側の圧力との差を小さくすることができて、耐圧性の低いベローズを使用することができる。
その他の作用効果は前述した第13実施形態の作用効果と同じであるので、ここではその説明を省略する。
なお、図中の符号912はポンプ部を示している。
By providing such a pressurized fluid supply unit 930, a low-temperature fluid of, for example, 15 MPa reduced in pressure by the pressure regulator 932 can be supplied to the inside of the cylinder 326, so that one end surface of the piston head 325 (compression The difference between the pressure on the surface) side and the pressure on the other end surface side can be reduced, and a bellows with low pressure resistance can be used.
Other functions and effects are the same as the functions and effects of the thirteenth embodiment described above, and a description thereof is omitted here.
In addition, the code | symbol 912 in a figure has shown the pump part.

本発明は上述した実施形態のものに限定されるものではなく、例えば、ベローズ336,337,737,837として、図22に実線あるいは二点鎖線で示すような断面を有するものを採用することもできる。
すなわち、図22に実線で示す半径方向外側に一つの膨らみを有する、凸状のものとすることもできるし、図22に二点鎖線で示す半径方向内側に一つの凹みを有する、凹状のものとすることもできる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, as the bellows 336, 337, 737, 837, one having a cross section shown by a solid line or a two-dot chain line in FIG. it can.
That is, a convex shape having one bulge on the radially outer side indicated by a solid line in FIG. 22 or a concave shape having a single dent on the radial inner side indicated by a two-dot chain line in FIG. It can also be.

また、断熱接続部128,328は、上述したようなものに限定されるものではなく、例えば、図23に示すようなものとすることもできる。
図23に示す断熱接続部428は、断面視T字状に形成されたロッド320の先端部428aと、同じく断面視T字状に形成されたピストンロッド322の他端部428bとの間に断熱材428cを介在させるとともに、これら部材を、例えば、ボルト・ナット等の締結部材Jで連結したものである。
Moreover, the heat insulation connection parts 128 and 328 are not limited to what was mentioned above, For example, it can also be set as shown in FIG.
23 is insulated between the tip 428a of the rod 320 formed in a T shape in cross section and the other end 428b of the piston rod 322 also formed in a T shape in cross section. The material 428c is interposed, and these members are connected by fastening members J such as bolts and nuts, for example.

さらに、図17を用いて説明した実施形態では、ピストンヘッド525の外周縁側と内周縁側とを用いて二段圧縮するものについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ピストンヘッドの一端面を同心円状にさらに細かく分割して、三段圧縮以上に圧縮できるような構成を採用することもできる。   Furthermore, in the embodiment described with reference to FIG. 17, the two-stage compression using the outer peripheral edge side and the inner peripheral edge side of the piston head 525 has been described, but the present invention is not limited to this, and the piston It is also possible to employ a configuration in which one end surface of the head is further finely divided into concentric circles and can be compressed more than three stages of compression.

さらにまた、上述したチャンバCおよび低圧チャンバ534にリリーフ弁が設けられているとともに、このリリーフ弁から噴き出した低温流体が、戻り配管を介してポンプの吸入側(あるいは別途燃料電池が設けられているものはその燃料電池)に戻されるようになっているとさらに好適である。   Furthermore, the above-described chamber C and low-pressure chamber 534 are provided with relief valves, and the low-temperature fluid ejected from the relief valves is provided with a pump suction side (or a separate fuel cell) via a return pipe. More preferably, the item is returned to the fuel cell).

本発明による低温流体用昇圧ポンプの第15実施形態を、図24を用いて説明する。
図24に示すように、本実施形態に係る低温流体用昇圧ポンプ1008は、駆動部1111と、この駆動部1111により駆動されるポンプ部1112とを主たる要素として構成されたものである。
駆動部1111は、ロッド1115と、図示しない駆動源(例えば、電動モータやエンジン等)からの動力をロッド1115に伝達する動力伝達部1116とを備えたものである。
ロッド1115は、動力伝達部1116の下端面から下方に向かって延びる、断面視円形を呈する概略棒状の部材であり、その下端部には断熱接続部328が設けられている。
動力伝達部1116は、図示しない駆動源からの動力によりロッド1115を、例えば、2mmのストロークで上下方向(図24において矢印の方向)に直線的に往復動させるものである。
A fifteenth embodiment of a booster pump for low temperature fluid according to the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 24, a cryogenic fluid booster pump 1008 according to the present embodiment is configured with a drive unit 1111 and a pump unit 1112 driven by the drive unit 1111 as main elements.
The drive unit 1111 includes a rod 1115 and a power transmission unit 1116 that transmits power from a drive source (not shown) (for example, an electric motor or an engine) to the rod 1115.
The rod 1115 is a substantially rod-like member that extends downward from the lower end surface of the power transmission unit 1116 and has a circular shape in cross section, and a heat insulating connection portion 328 is provided at the lower end portion thereof.
The power transmission unit 1116 linearly reciprocates the rod 1115 in the vertical direction (in the direction of the arrow in FIG. 24) with a stroke of 2 mm, for example, by power from a drive source (not shown).

ポンプ部1112は、ピストン1121と、ピストンロッド1122と、シリンダブロック1123とを備えたものである。
ピストン1121は、一つの連結部材1124と、一つまたは複数(本実施形態では四つ)のピストンヘッド1125とを備えており、シリンダブロック1123の内部に形成されたシリンダ1126内に往復動可能に収容されている。
連結部材1124は、概略円盤状を呈する部材であり、その中央部にはピストンロッド1122の一端部が連結されているとともに、その外周部には各ピストンヘッド1125の下端面と連結部材1124の上端面とをそれぞれ連結する四本のロッド1127が設けられている。これら四本のロッド1127は、図25に示すように、等間隔(90°間隔)に配置されている。
各ピストンヘッド1125はそれぞれ、概略円盤状を呈する部材であり、その一端面(図24において上側の端面)により低温流体(例えば、液体水素、液体窒素、液化炭酸ガス、液化天然ガス等)、液化プロパンガス等が圧縮され得るようになっている。
The pump unit 1112 includes a piston 1121, a piston rod 1122, and a cylinder block 1123.
The piston 1121 includes one connecting member 1124 and one or a plurality (four in this embodiment) of piston heads 1125, and can reciprocate in a cylinder 1126 formed inside the cylinder block 1123. Contained.
The connecting member 1124 is a member having a substantially disk shape. One end of the piston rod 1122 is connected to the center of the connecting member 1124, and the lower end surface of each piston head 1125 is connected to the outer periphery of the connecting member 1124. Four rods 1127 are provided to connect the end faces. As shown in FIG. 25, these four rods 1127 are arranged at equal intervals (intervals of 90 °).
Each piston head 1125 is a member having a substantially disk shape, and a low-temperature fluid (for example, liquid hydrogen, liquid nitrogen, liquefied carbon dioxide, liquefied natural gas, etc.), liquefied by one end face (the upper end face in FIG. 24). Propane gas or the like can be compressed.

ピストンロッド1122は、断面視円形を呈する概略棒状の部材であり、その一端部は、前述したように、連結部材1124の上端面に連結されているとともに、その他端部は、断熱接続部328を介してロッド1115の先端部(図24において下側の端部)に接続されている。
断熱接続部328は、転がり軸受けのインナーレースと同様の形態を有するロッド1115の先端部328aと、転がり軸受けのアウターレースと同様の形態を有するピストンロッド1122の他端部328bと、これらロッド1115の先端部328aとピストンロッド1122の他端部328bとの間に配置された複数個(本実施形態では4個)の転動体(例えば、玉やころ等)328cとを有するものである。
これにより、ロッド1115の先端部328aとピストンロッド1122の他端部328bとが、転動体328cを介して点接触または線接触で連結されるようになっているので、ロッド1115からピストンロッド1122への熱の伝達(入熱)が大幅に遮断されるようになっている。
また、ピストンロッド1122は、その長さが可能な限り長くなるように設計されているので、仮にロッド1115からピストンロッド1122への熱の伝達(入熱)があったとしても、ピストンロッド1122から連結部材1124への熱の伝達(入熱)ができるだけ少なくなるようになっている。
The piston rod 1122 is a substantially rod-like member having a circular shape in cross section, and has one end connected to the upper end surface of the connecting member 1124 and the other end connected to the heat insulating connecting portion 328 as described above. To the tip of the rod 1115 (the lower end in FIG. 24).
The heat insulation connecting portion 328 includes a tip portion 328a of a rod 1115 having the same form as the inner race of the rolling bearing, a second end portion 328b of a piston rod 1122 having the same form as the outer race of the rolling bearing, and the rod 1115. A plurality of (four in this embodiment) rolling elements (for example, balls and rollers) 328c disposed between the tip 328a and the other end 328b of the piston rod 1122 are provided.
As a result, the tip end portion 328a of the rod 1115 and the other end portion 328b of the piston rod 1122 are connected by point contact or line contact via the rolling element 328c, so that the rod 1115 is moved to the piston rod 1122. The heat transfer (heat input) is greatly cut off.
Also, since the piston rod 1122 is designed to be as long as possible, even if there is heat transfer (heat input) from the rod 1115 to the piston rod 1122, the piston rod 1122 Heat transmission (heat input) to the connecting member 1124 is minimized.

シリンダブロック1123の頂部中央部には、ロッド1115が貫通する貫通孔323aが形成されており、また、シリンダブロック1123の頂部内部には、貫通孔323aと連通するとともに断熱接続部328を収容する内部空間329が形成されている。
また、この内部空間329の下方に位置するシリンダブロック1123の内部には、ピストンロッド1122が貫通する貫通孔1123bを介して内部空間329と連通するシリンダ1126が、長手方向(図24において上下方向)に沿って穿設されている。シリンダ1126の一端側(図24において上側)は、ピストンヘッド1125の外径よりも大きな内径を有する加圧室1126aとされており、この加圧室1126a内にピストンヘッド1125が収められるようになっている。
シリンダブロック1123の側壁内部、底面内部、および上面内部はそれぞれ、符号1123cで示すように、中空で真空引きされた断熱真空構造とされている。
A through hole 323a through which the rod 1115 penetrates is formed at the center of the top of the cylinder block 1123, and the inside of the top of the cylinder block 1123 communicates with the through hole 323a and accommodates the heat insulating connecting portion 328. A space 329 is formed.
Further, inside the cylinder block 1123 positioned below the internal space 329, a cylinder 1126 communicating with the internal space 329 through a through hole 1123b through which the piston rod 1122 passes is provided in the longitudinal direction (vertical direction in FIG. 24). Is drilled along. One end side (the upper side in FIG. 24) of the cylinder 1126 is a pressurizing chamber 1126a having an inner diameter larger than the outer diameter of the piston head 1125, and the piston head 1125 can be accommodated in the pressurizing chamber 1126a. ing.
As indicated by reference numeral 1123c, the inside of the side wall, the inside of the bottom surface, and the inside of the top surface of the cylinder block 1123 have a heat insulating vacuum structure that is hollow and evacuated.

一方、加圧室1126aと内部空間329との間に位置するシリンダブロック1123の内部で、かつピストンヘッド1125の一端面側中央部と対向する位置にはそれぞれ、各加圧室1126aと連通する吸入ポート1123dおよび吐出ポート1123eが設けられている。これら吸入ポート1123dおよび吐出ポート1123eにはそれぞれ、ボール型チェックバルブ1130が設けられており、低温流体の吸入および吐出が制御されるようになっている。
各吸入ポート1123dは、シリンダブロック1123に穿孔された流体吸入路1131と連通して設けられており、一方、各吐出ポート1123eは、シリンダブロック1123に穿孔された流体吐出路1132と連通して設けられている。したがって、流体吸入路1131から吸入ポート1123dを通って加圧室1126a内に導かれた低温流体は、ピストンヘッド1125の一端面により圧縮され、例えば、30MPaに加圧(昇圧)された後、吐出ポート1123eから流体吐出路1132を通ってシリンダブロック1123の外部に導き出されるようになっている。
流体吐出路1132を通ってシリンダブロック1123の外部に導き出された低温流体は、配管1133を介してチャンバ1134内に一旦溜められる(貯溜される)。チャンバ1134内に溜められた低温流体は、配管1135を介して熱交換器1136に導かれてガス化された後、その大部分は配管1137を介して図示しない燃料噴射装置に供給されるようになっているとともに、その一部は配管1138および圧力レギュレータ(減圧器)1139を介してシリンダ1126の内部(シリンダ1126の他端側、すなわち、加圧室1126aと反対側に位置する、連結部材1124の他端部下面とシリンダ1126の底面との間の空間)に導かれるようになっている。
なお、チャンバ1134内には、例えば、30MPaに昇圧された低温流体が貯溜されている。
また、シリンダ1126の内部には、圧力レギュレータ1139により減圧された、例えば、15MPaのガス化された低温流体が供給されるようになっている。
On the other hand, in the cylinder block 1123 positioned between the pressurizing chamber 1126a and the internal space 329 and at positions opposed to the central portion on the one end surface side of the piston head 1125, suction is connected to each pressurizing chamber 1126a. A port 1123d and a discharge port 1123e are provided. Each of the suction port 1123d and the discharge port 1123e is provided with a ball type check valve 1130 so as to control the suction and discharge of the low temperature fluid.
Each suction port 1123d is provided in communication with a fluid suction path 1131 drilled in the cylinder block 1123, while each discharge port 1123e is provided in communication with a fluid discharge path 1132 drilled in the cylinder block 1123. It has been. Accordingly, the low-temperature fluid introduced into the pressurizing chamber 1126a from the fluid suction path 1131 through the suction port 1123d is compressed by one end surface of the piston head 1125, and is pressurized (pressurized) to 30 MPa, for example, and then discharged. The port 1123e is led out of the cylinder block 1123 through the fluid discharge path 1132.
The low-temperature fluid led out of the cylinder block 1123 through the fluid discharge path 1132 is temporarily stored (stored) in the chamber 1134 via the pipe 1133. The low-temperature fluid stored in the chamber 1134 is led to the heat exchanger 1136 through the pipe 1135 and gasified, and most of the low-temperature fluid is supplied to the fuel injection device (not shown) through the pipe 1137. And a part thereof is connected to the inside of the cylinder 1126 (the other end side of the cylinder 1126, that is, on the side opposite to the pressurizing chamber 1126a) via the pipe 1138 and the pressure regulator (decompressor) 1139. To the bottom surface of the cylinder 1126).
In the chamber 1134, for example, a low-temperature fluid whose pressure has been increased to 30 MPa is stored.
Further, the cylinder 1126 is supplied with a gasified low-temperature fluid of, for example, 15 MPa that has been decompressed by the pressure regulator 1139.

加圧室1126a内にはそれぞれ、ベローズ(仕切部材)1140が設けられている。このベローズ(bellows)1140は、ピストンヘッド1125よりも連結部材1124側(図24において下側)に位置する加圧室1126aの内周側(ロッド1127側)と外周側(シリンダブロック1123側)とを仕切る(分離する)ものであり、その一端はピストンヘッド1125の一端面と反対側の面(他端面)に取り付けられているとともに、その他端はシリンダブロック1123の内壁面に取り付けられている。
また、ピストンロッド1122の一端部の半径方向外側にもベローズ(仕切部材)1141が設けられている。このベローズ(bellows)1141は、ピストンロッド1122の一端部においてその内周側(ピストンロッド1122側)と外周側(シリンダブロック1123側)とに仕切る(分離する)ものであり、その一端は連結部材1124の上端面に取り付けられているとともに、その他端はシリンダブロック1123の内壁面に取り付けられている。
これらベローズ1140,1141はそれぞれ、(極)低温で伸縮性を有する、例えば、ステンレス鋼やインコネルから作られている。
なお、図24中の符号1142,1143,1144はそれぞれ、平面視環状の(断熱用)シール部材である。
また、図25は図24のXXV−XXV矢視断面図である。
A bellows (partition member) 1140 is provided in each pressurizing chamber 1126a. The bellows 1140 includes an inner peripheral side (rod 1127 side) and an outer peripheral side (cylinder block 1123 side) of the pressurizing chamber 1126a located on the connecting member 1124 side (lower side in FIG. 24) from the piston head 1125. One end of the piston head 1125 is attached to the surface opposite to the one end surface (the other end surface), and the other end is attached to the inner wall surface of the cylinder block 1123.
A bellows (partition member) 1141 is also provided on the radially outer side of one end of the piston rod 1122. The bellows 1141 partitions (separates) at one end of the piston rod 1122 into an inner peripheral side (piston rod 1122 side) and an outer peripheral side (cylinder block 1123 side), and one end thereof is a connecting member. The other end is attached to the inner wall surface of the cylinder block 1123 while being attached to the upper end surface of 1124.
Each of these bellows 1140 and 1141 is made of, for example, stainless steel or Inconel, which has elasticity at a (very) low temperature.
In addition, the code | symbol 1142, 1143, and 1144 in FIG. 24 are each a cyclic | annular (for heat insulation) sealing member by planar view.
FIG. 25 is a sectional view taken along arrow XXV-XXV in FIG.

以上の構成から、駆動部1111のロッド1115が上下方向へ直線的に往復動すると、断熱接続部328を介してロッド1115に連結されたピストンロッド1122がピストン1121とともに上下方向へ直線的に往復動し、吸入ポート1123dから吸入された低温流体が、ピストンヘッド1125の一端面により圧縮されて、加圧(昇圧)された後、吐出ポート1123eから流体吐出路1132を通ってシリンダブロック1123の外部に導き出されるようになっている。   From the above configuration, when the rod 1115 of the drive unit 1111 linearly reciprocates in the vertical direction, the piston rod 1122 coupled to the rod 1115 via the heat insulating connection unit 328 linearly reciprocates in the vertical direction together with the piston 1121. The low-temperature fluid sucked from the suction port 1123d is compressed by the one end surface of the piston head 1125 and pressurized (pressure-increasing), and then passes from the discharge port 1123e to the outside of the cylinder block 1123 through the fluid discharge path 1132. It has been derived.

本実施形態による低温流体用昇圧ポンプ1008によれば、ピストンロッド1122が駆動部1111の方(図24において上方)に引っ張られることにより、ピストンヘッド1125の一端面により低温流体が圧縮されるようになっている。すなわち、低温流体を圧縮する際に、ピストンロッド1122に圧縮力がかからないようになっている。
これにより、ピストンロッドに圧縮力が加わる従来のピストンロッドよりもピストンロッド1122の径を小さくすることができるので、駆動源からの入熱を低減させることができるとともに、ピストンロッド1122の軽量化を図ることができて、ポンプ全体の軽量化を図ることができる。
According to the booster pump 1008 for low-temperature fluid according to the present embodiment, the low-temperature fluid is compressed by one end surface of the piston head 1125 by pulling the piston rod 1122 toward the drive unit 1111 (upward in FIG. 24). It has become. That is, the compression force is not applied to the piston rod 1122 when the low temperature fluid is compressed.
As a result, the diameter of the piston rod 1122 can be made smaller than that of the conventional piston rod in which the compression force is applied to the piston rod, so that heat input from the drive source can be reduced and the weight of the piston rod 1122 can be reduced. Can be achieved, and the overall weight of the pump can be reduced.

また、加圧室1126aの内周面と接触して動く部分(例えば、従来のピストンリングのようなもの)がないので、加圧室1126a内における発熱を防止することができるとともに、低温流体を加熱してしまうことを防止することができる。
さらに、ベローズ1140により、加圧室1126aの内周側(半径方向内側)と外周側(半径方向外側)とが、完全に分離されているので、加圧室1126aの内周側から加圧室1126aの外周側(あるいは加圧室1126aの外周側から加圧室1126aの内周側)への低温流体の漏れ(リーク)を防止することができて、低温流体用昇圧ポンプ1008の圧縮効率を向上させることができる。
さらにまた、ベローズ1140の外側(半径方向外側)には、熱交換器1136によりガス化されるとともに、圧力レギュレータ1139によりその圧力が所定の圧力(例えば、15MPa)に調整された低温流体が存在することとなるので、ベローズ1140の内部に吸入された低温流体を圧縮する際のベローズ1140の変形を低減させることができて、ベローズ1140の長寿命化を図ることができ、低温流体用昇圧ポンプ1008の信頼性を向上させることができる。
Further, since there is no portion that moves in contact with the inner peripheral surface of the pressurizing chamber 1126a (for example, a conventional piston ring), heat generation in the pressurizing chamber 1126a can be prevented, and a low-temperature fluid can be supplied. Heating can be prevented.
Furthermore, since the inner peripheral side (radially inner side) and the outer peripheral side (radially outer side) of the pressurizing chamber 1126a are completely separated by the bellows 1140, the pressurizing chamber is separated from the inner peripheral side of the pressurizing chamber 1126a. It is possible to prevent leakage of the low temperature fluid from the outer peripheral side of 1126a (or from the outer peripheral side of the pressurizing chamber 1126a to the inner peripheral side of the pressurizing chamber 1126a). Can be improved.
Furthermore, outside the bellows 1140 (outside in the radial direction), there is a low-temperature fluid that is gasified by the heat exchanger 1136 and whose pressure is adjusted to a predetermined pressure (for example, 15 MPa) by the pressure regulator 1139. Therefore, the deformation of the bellows 1140 when compressing the low-temperature fluid sucked into the bellows 1140 can be reduced, the life of the bellows 1140 can be extended, and the booster pump 1008 for low-temperature fluid. Reliability can be improved.

さらにまた、断熱接続部328により、ロッド1115からピストンロッド1122への入熱を低減させることができて、駆動源からの入熱をさらに低減させることができる。
さらにまた、ピストンロッド1122とピストンヘッド1125との間に連結部材1124が設けられており、ピストンロッド1122からの熱が連結部材1124を通過した後にピストンヘッド1125に達するようになっているので、入熱量をさらに低減させることができる。
さらにまた、吸入ポート1123dおよび吐出ポート1123eが配置されている側(図24において上側)と同じ側に、動力伝達部1116につながるロッド1115が延びているので、ポンプ部1112の縦方向(軸方向)の長さを短くすることができるとともに、ポンプ全体の縦方向(軸方向)の長さを短くすることができて、ポンプの小型化および軽量化を図ることができる。
Furthermore, the heat input from the rod 1115 to the piston rod 1122 can be reduced by the heat insulating connecting portion 328, and the heat input from the drive source can be further reduced.
Furthermore, a connecting member 1124 is provided between the piston rod 1122 and the piston head 1125, and heat from the piston rod 1122 reaches the piston head 1125 after passing through the connecting member 1124. The amount of heat can be further reduced.
Furthermore, since the rod 1115 connected to the power transmission unit 1116 extends on the same side as the side where the suction port 1123d and the discharge port 1123e are arranged (upper side in FIG. 24), the longitudinal direction (axial direction) of the pump unit 1112 ) Can be shortened, and the length of the entire pump in the longitudinal direction (axial direction) can be shortened, so that the pump can be reduced in size and weight.

本発明による低温流体用昇圧ポンプの第16実施形態を、図26を用いて説明する。
本実施形態に係る低温流体用昇圧ポンプ2009は、いわゆる斜板式(あるいはスワッシュ式)と呼ばれるもので、駆動部2161と、この駆動部2161により駆動されるポンプ部2162とを主たる要素として構成されたものである。
なお、前述した第15実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付している。
A sixteenth embodiment of a cryogenic fluid booster pump according to the present invention will be described with reference to FIG.
The cryogenic fluid booster pump 2009 according to the present embodiment is a so-called swash plate type (or swash type), and is composed mainly of a drive unit 2161 and a pump unit 2162 driven by the drive unit 2161. Is.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as 15th Embodiment mentioned above.

駆動部2161は、ロッド2165と、図示しない駆動源(例えば、電動モータやエンジン等)からの動力をロッド2165に伝達する動力伝達部2166とを備えたものである。
ロッド2165は、動力伝達部2166の下端面から下方に向かって延びる、断面視円形を呈する概略棒状の部材である。
動力伝達部2166は、図示しない駆動源からの動力によりロッド2165を一方向(図26において矢印の方向)に回転動させるものである。
The drive unit 2161 includes a rod 2165 and a power transmission unit 2166 that transmits power from a drive source (not shown) (for example, an electric motor or an engine) to the rod 2165.
The rod 2165 is a substantially rod-shaped member that extends downward from the lower end surface of the power transmission unit 2166 and has a circular shape in cross section.
The power transmission unit 2166 rotates the rod 2165 in one direction (in the direction of the arrow in FIG. 26) with power from a drive source (not shown).

ポンプ部2162は、一本または複数本(本実施形態では四本)のピストン2171と、斜板(「ヨーク」ともいう)2172と、シリンダブロック2173とを備えたものである。
各ピストン2171は、一端部にピストンヘッド2171aを有するとともに、他端部にピストンシュー2171bを有する、断面視円形を呈する概略棒状の部材であり、シリンダ2176内にそれぞれ往復動可能に収容されている。
ピストンヘッド2171aは、このピストンヘッド2171aとピストンシュー2171bとを連結するピストンロッド2171cの外径よりも大きな外径を有する、いわゆる拡径部とされた部分であり、その平坦な一端面(図26において上側の端面)により(例えば、液体水素、液体窒素、液化炭酸ガス、液化天然ガス等)、液化プロパンガス等が圧縮されるようになっている。
ピストンシュー2171bは、ピストンヘッド2171aと同様に、ピストンロッド2171cの外径よりも大きな外径を有する、いわゆる拡径部とされた部分であり、その端面(図26において下側の面)が、傾斜角を有する斜板2172の摺動面Pに沿って摺動するように構成されている。
The pump portion 2162 includes one or a plurality (four in this embodiment) of pistons 2171, a swash plate (also referred to as “yoke”) 2172, and a cylinder block 2173.
Each piston 2171 has a piston head 2171a at one end and a piston shoe 2171b at the other end, and is a substantially rod-like member having a circular shape in cross section, and is housed in a cylinder 2176 so as to be able to reciprocate. .
The piston head 2171a is a so-called enlarged portion having an outer diameter larger than the outer diameter of the piston rod 2171c connecting the piston head 2171a and the piston shoe 2171b, and has a flat one end face (FIG. 26). (For example, liquid hydrogen, liquid nitrogen, liquefied carbon dioxide gas, liquefied natural gas) in order to compress liquefied propane gas or the like.
Like the piston head 2171a, the piston shoe 2171b has a larger outer diameter than the piston rod 2171c, and is a so-called enlarged portion, and its end surface (the lower surface in FIG. 26) It is configured to slide along the sliding surface P of the swash plate 2172 having an inclination angle.

シリンダブロック2173は、その内部にピストン2171の数と同じ数だけ、縦方向(図26において上下方向)に沿って穿設された加圧室1126aを有するものであり、各加圧室1126a内には、ピストンヘッド2171aがそれぞれ一つずつ収められている。
シリンダ2176の他端側(図26において下側)には、図26に示すように、ピストンシュー2171bおよび斜板2172が収められるようになっている。
また、シリンダブロック2173の中央部には、ロッド2165が貫通する貫通孔1123aが形成されているとともに、シリンダブロック2173の側壁内部、底面内部、および上面内部はそれぞれ、符号1123cで示すように、中空で真空引きされた断熱真空構造とされている。
The cylinder block 2173 has pressurizing chambers 1126a drilled along the longitudinal direction (vertical direction in FIG. 26) by the same number as the number of pistons 2171 therein, and in each pressurizing chamber 1126a. Each includes one piston head 2171a.
As shown in FIG. 26, a piston shoe 2171b and a swash plate 2172 are accommodated on the other end side (lower side in FIG. 26) of the cylinder 2176.
A through hole 1123a through which the rod 2165 passes is formed at the center of the cylinder block 2173, and the inside of the side wall, the inside of the bottom surface, and the inside of the top surface of the cylinder block 2173 are hollow as shown by reference numeral 1123c. A heat-insulating vacuum structure that is evacuated with

一方、シリンダブロック2173の頂部内部で、かつピストンヘッド2171aの一端面側中央部と対向する位置にはそれぞれ、各加圧室1126aと連通する吸入ポート1123dおよび吐出ポート1123eが設けられている。これら吸入ポート1123dおよび吐出ポート1123eにはそれぞれ、ボール型チェックバルブ1130が設けられており、低温流体の吸入および吐出が制御されるようになっている。
各吸入ポート1123dは、シリンダブロック2173に穿孔された流体吸入路1131と連通して設けられており、一方、各吐出ポート1123eは、シリンダブロック2173に穿孔された流体吐出路1132と連通して設けられている。したがって、流体吸入路1131から吸入ポート1123dを通って加圧室1126a内に導かれた低温流体は、ピストンヘッド2171aの一端面により圧縮され、例えば、30MPaに加圧(昇圧)された後、吐出ポート1123eから流体吐出路1132を通ってシリンダブロック2173の外部に導き出されるようになっている。
流体吐出路1132を通ってシリンダブロック2173の外部に導き出された低温流体は、配管1133を介してチャンバ1134内に一旦溜められる(貯溜される)。チャンバ1134内に溜められた低温流体は、配管1135を介して熱交換器1136に導かれてガス化された後、その大部分は配管1137を介して図示しない燃料噴射装置に供給されるようになっているとともに、その一部は配管1138および圧力レギュレータ(減圧器)1139を介して加圧室1126aの内部(すなわち、ベローズ1140と反対側に位置する、ピストンヘッド2171aの他端面側の空間)に導かれるようになっている。
なお、チャンバ1134内には、例えば、30MPaに昇圧された低温流体が貯溜されている。
また、加圧室1126aの内部には、圧力レギュレータ1139により減圧された、例えば、15MPaのガス化された低温流体が供給されるようになっている。
On the other hand, a suction port 1123d and a discharge port 1123e communicating with each pressurizing chamber 1126a are provided in the top portion of the cylinder block 2173 and at positions facing the central portion on the one end surface side of the piston head 2171a. Each of the suction port 1123d and the discharge port 1123e is provided with a ball type check valve 1130 so as to control the suction and discharge of the low temperature fluid.
Each suction port 1123d is provided in communication with a fluid suction path 1131 drilled in the cylinder block 2173, while each discharge port 1123e is provided in communication with a fluid discharge path 1132 drilled in the cylinder block 2173. It has been. Therefore, the low-temperature fluid introduced into the pressurizing chamber 1126a from the fluid suction path 1131 through the suction port 1123d is compressed by one end face of the piston head 2171a and, for example, pressurized (pressurized) to 30 MPa and then discharged. It is led out of the cylinder block 2173 through the fluid discharge path 1132 from the port 1123e.
The low-temperature fluid guided to the outside of the cylinder block 2173 through the fluid discharge path 1132 is temporarily stored (stored) in the chamber 1134 via the pipe 1133. The low-temperature fluid stored in the chamber 1134 is led to the heat exchanger 1136 through the pipe 1135 and gasified, and most of the low-temperature fluid is supplied to the fuel injection device (not shown) through the pipe 1137. And a part of the inside of the pressurizing chamber 1126a via the pipe 1138 and the pressure regulator (decompressor) 1139 (that is, the space on the other end surface side of the piston head 2171a located on the side opposite to the bellows 1140). To be guided to.
In the chamber 1134, for example, a low-temperature fluid whose pressure has been increased to 30 MPa is stored.
The pressurized chamber 1126a is supplied with a gasified low-temperature fluid of, for example, 15 MPa that has been decompressed by the pressure regulator 1139.

加圧室1126a内にはそれぞれ、ベローズ(仕切部材)1140が設けられている。このベローズ(bellows)1140は、ピストンヘッド2171aよりもピストンシュー2171b側(図26において下側)に位置する加圧室1126aの内周側(ピストンロッド2171c側)と外周側(シリンダブロック2173側)とを仕切る(分離する)ものであり、その一端はピストンヘッド2171aの一端面と反対側の面(他端面)に取り付けられているとともに、その他端はシリンダブロック2173の内壁面に取り付けられている。
また、ピストンロッド2171cの一端部の半径方向外側にもベローズ(仕切部材)2180が設けられている。このベローズ(bellows)2180は、ピストンロッド2171cの一端部においてその内周側(ピストンロッド2171c側)と外周側(シリンダブロック2173側)とに仕切る(分離する)ものであり、その一端はピストンシュー2171bの他端面(図26において上側の面)外周端部に取り付けられているとともに、その他端はシリンダブロック2173の内壁面に取り付けられている。
これらベローズ1140,2180はそれぞれ、(極)低温で伸縮性を有する、例えば、ステンレス鋼やインコネルから作られている。
なお、図26中の符号1142,1143,1144はそれぞれ、平面視環状の(断熱用)シール部材であり、符号2181,2182はそれぞれ、スラストローラベアリングである。
A bellows (partition member) 1140 is provided in each pressurizing chamber 1126a. The bellows 1140 includes an inner peripheral side (piston rod 2171c side) and an outer peripheral side (cylinder block 2173 side) of the pressurizing chamber 1126a located on the piston shoe 2171b side (lower side in FIG. 26) than the piston head 2171a. And one end of the piston head 2171a is attached to the surface opposite to the one end surface (the other end surface), and the other end is attached to the inner wall surface of the cylinder block 2173. .
A bellows (partition member) 2180 is also provided on the radially outer side of one end of the piston rod 2171c. The bellows 2180 partitions (separates) the piston rod 2171c into an inner peripheral side (piston rod 2171c side) and an outer peripheral side (cylinder block 2173 side) at one end portion of the piston rod 2171c. The other end of 2171b (the upper surface in FIG. 26) is attached to the outer peripheral end, and the other end is attached to the inner wall surface of cylinder block 2173.
Each of these bellows 1140 and 2180 is made of, for example, stainless steel or Inconel having elasticity at (very) low temperatures.
In FIG. 26, reference numerals 1142, 1143, and 1144 are respectively annular (thermal insulating) seal members in plan view, and reference numerals 2181 and 2182 are thrust roller bearings.

以上の構成から、ロッド2165が駆動源によって(一方向に)回転させられると、スラストベアリング2181を介してピストンシュー2171bが摺動面Pに沿って摺動するとともに、ピストン2171がシリンダ2176内で往復運動させられて、加圧室1126aに流入された低温流体がつぎつぎに圧縮されるようになっている。本実施形態において、ピストン2171のストロークは、例えば、2mmに設定されている。   From the above configuration, when the rod 2165 is rotated (in one direction) by the drive source, the piston shoe 2171b slides along the sliding surface P via the thrust bearing 2181 and the piston 2171 is moved in the cylinder 2176. The low-temperature fluid that has been reciprocated and has flowed into the pressurizing chamber 1126a is successively compressed. In the present embodiment, the stroke of the piston 2171 is set to 2 mm, for example.

本実施形態による低温流体用昇圧ポンプ2009によれば、ロッド2165が一方向(図26において矢印の方向)に回転させられることにより、ピストンヘッド2171aの一端面により低温流体が圧縮されるようになっている。すなわち、低温流体を圧縮する際に、ロッド2165に圧縮力がかからないようになっている。
これにより、ロッドに圧縮力が加わる従来のピストンロッド式のものよりもロッド2165の径を小さくすることができるので、駆動源からの入熱を低減させることができるとともに、ロッド2165の軽量化を図ることができて、ポンプ全体の軽量化を図ることができる。
According to the cryogenic fluid booster pump 2009 according to the present embodiment, the rod 2165 is rotated in one direction (the direction of the arrow in FIG. 26), whereby the cryogenic fluid is compressed by one end face of the piston head 2171a. ing. That is, the compression force is not applied to the rod 2165 when compressing the low temperature fluid.
Thereby, since the diameter of the rod 2165 can be made smaller than that of the conventional piston rod type in which compression force is applied to the rod, heat input from the drive source can be reduced, and the weight of the rod 2165 can be reduced. Can be achieved, and the overall weight of the pump can be reduced.

また、加圧室1126aの内周面と接触して動く部分(例えば、従来のピストンリングのようなもの)がないので、加圧室1126a内における発熱を防止することができるとともに、低温流体を加熱してしまうことを防止することができる。
さらに、ベローズ1140により、加圧室1126aの内周側(半径方向内側)と外周側(半径方向外側)とが、完全に分離されているので、加圧室1126aの内周側から加圧室1126aの外周側(あるいは加圧室1126aの外周側から加圧室1126aの内周側)への低温流体の漏れ(リーク)を防止することができて、低温流体用昇圧ポンプ2009の圧縮効率を向上させることができる。
さらにまた、ベローズ1140の外側(半径方向外側)には、熱交換器1136によりガス化されるとともに、圧力レギュレータ1139によりその圧力が所定の圧力(例えば、15MPa)に調整された低温流体が存在することとなるので、ベローズ1140の内部に吸入された低温流体を圧縮する際のベローズ1140の変形を低減させることができて、ベローズ1140の長寿命化を図ることができ、低温流体用昇圧ポンプ2009の信頼性を向上させることができる。
Further, since there is no portion that moves in contact with the inner peripheral surface of the pressurizing chamber 1126a (for example, a conventional piston ring), heat generation in the pressurizing chamber 1126a can be prevented, and a low-temperature fluid can be supplied. Heating can be prevented.
Further, since the inner peripheral side (radially inner side) and the outer peripheral side (radial outer side) of the pressurizing chamber 1126a are completely separated by the bellows 1140, the pressurizing chamber is separated from the inner peripheral side of the pressurizing chamber 1126a. It is possible to prevent leakage of the low temperature fluid from the outer peripheral side of 1126a (or from the outer peripheral side of the pressurizing chamber 1126a to the inner peripheral side of the pressurizing chamber 1126a), and to improve the compression efficiency of the booster pump 2009 for the low temperature fluid. Can be improved.
Furthermore, outside the bellows 1140 (outside in the radial direction), there is a low-temperature fluid that is gasified by the heat exchanger 1136 and whose pressure is adjusted to a predetermined pressure (for example, 15 MPa) by the pressure regulator 1139. Therefore, the deformation of the bellows 1140 when compressing the low temperature fluid sucked into the bellows 1140 can be reduced, the life of the bellows 1140 can be extended, and the booster pump 2009 for low temperature fluid Reliability can be improved.

さらにまた、吸入ポート1123dおよび吐出ポート1123eが配置されている側(図26において上側)と同じ側に、動力伝達部2166につながるロッド2165が延びているので、ポンプ部2162の縦方向(軸方向)の長さを短くすることができるとともに、ポンプ全体の縦方向(軸方向)の長さを短くすることができて、ポンプの小型化および軽量化を図ることができる。 Furthermore, since the rod 2165 connected to the power transmission unit 2166 extends on the same side as the side where the suction port 1123d and the discharge port 1123e are arranged (upper side in FIG. 26), the longitudinal direction (axial direction) of the pump unit 2162 ) Can be shortened, and the length of the entire pump in the longitudinal direction (axial direction) can be shortened, so that the pump can be reduced in size and weight.

なお、上述した実施形態では、ピストンおよびシリンダをそれぞれ四つずつ備えた四気筒のものについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、単気筒や、二気筒、三気筒、あるいは五気筒以上の構成とすることもできる。   In the above-described embodiment, a four-cylinder type having four pistons and four cylinders has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, a single cylinder, a two-cylinder, or a three-cylinder Alternatively, a configuration with five or more cylinders may be employed.

また、第16実施形態のところで説明したスラストローラベアリング2182は、図26に示すような斜板2172の下面中央部を一点支持するものに限定されるものではなく、斜板2172の下面全体を周方向に配置された複数個のスラストローラベアリングで支持させることも可能である。
さらに、この斜板2172の角度が、アクチュエータ等を使用することにより変更可能に構成されていると、すなわち、可変容量式に構成されていると好適である。これにより、ポンプの駆動回転数を変更することなく、斜板2172の角度を変更するだけでポンプの吐出量を変更することができる。
Further, the thrust roller bearing 2182 described in the sixteenth embodiment is not limited to one supporting the central portion of the lower surface of the swash plate 2172 as shown in FIG. It can also be supported by a plurality of thrust roller bearings arranged in the direction.
Furthermore, it is preferable that the angle of the swash plate 2172 is configured to be changeable by using an actuator or the like, that is, configured to be a variable capacity type. As a result, the pump discharge amount can be changed only by changing the angle of the swash plate 2172 without changing the drive rotational speed of the pump.

さらにまた、上述した実施形態では、吸入ポート1123dおよび吐出ポート1123eにそれぞれボール型チェックバルブ1130が設けられているが、本発明はこれに限定されるものではなく、内燃機関等のDOHCに見られるような強制駆動式とすることもできるし、リード弁、ポペット弁等のような構成とすることもできる。   Furthermore, in the above-described embodiment, the ball-type check valve 1130 is provided for each of the suction port 1123d and the discharge port 1123e, but the present invention is not limited to this, and can be found in a DOHC such as an internal combustion engine. Such a forced drive type may be used, or a configuration such as a reed valve, a poppet valve, or the like may be employed.

さらにまた、本発明は上述した実施形態のものに限定されるものではなく、例えば、ベローズ1140,1141,2180として、図22に実線あるいは二点鎖線で示すような断面を有するものを採用することもできる。
すなわち、図22に実線で示す半径方向外側に一つの膨らみを有する、凸状のものとすることもできるし、図22に二点鎖線で示す半径方向内側に一つの凹みを有する、凹状のものとすることもできる。
Furthermore, the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, as the bellows 1140, 1141, 2180, one having a cross section as shown by a solid line or a two-dot chain line in FIG. You can also.
That is, a convex shape having one bulge on the radially outer side indicated by a solid line in FIG. 22 or a concave shape having a single dent on the radial inner side indicated by a two-dot chain line in FIG. It can also be.

さらにまた、図24に示す断熱接続部328は、上述したようなものに限定されるものではなく、例えば、図23に示すようなものとすることもできる。   Furthermore, the heat insulation connection part 328 shown in FIG. 24 is not limited to what was mentioned above, For example, it can also be as shown in FIG.

さらにまた、上述したチャンバ1134にリリーフ弁が設けられているとともに、このリリーフ弁から噴き出した低温流体が、戻り配管を介してポンプの吸入側(あるいは別途燃料電池が設けられているものはその燃料電池)に戻されるようになっているとさらに好適である。   Furthermore, the above-described chamber 1134 is provided with a relief valve, and the low-temperature fluid ejected from the relief valve is supplied via the return pipe to the pump suction side (or a fuel cell provided with a separate fuel cell). It is more preferable that the battery is returned to the battery.

さらにまた、第8実施形態ないし第14実施形態における駆動部311は、図示したようなカム駆動のものに限定されるものではなく、ロッド320を強制的に駆動させる、例えば、クランク駆動等のものとすることもできる。   Furthermore, the drive unit 311 in the eighth to fourteenth embodiments is not limited to the cam drive shown in the figure, and forcibly drives the rod 320, such as a crank drive. It can also be.

さらにまた、第15実施形態および第16実施形態において、ピストンロッド1122と連結部材1124とが、ロッド2165と斜板2172とがそれぞれ、第8実施形態ないし第14実施形態のところで説明した断熱材327を介して連結(接続)されているとさらに好適である。   Furthermore, in the fifteenth and sixteenth embodiments, the piston rod 1122 and the connecting member 1124 are the rod 2165 and the swash plate 2172, respectively, and the heat insulating material 327 described in the eighth to fourteenth embodiments. It is more preferable that they are connected (connected) via.

さらにまた、上述した第8実施形態ないし第15実施形態のそれぞれにおいて、シリンダ内に収容されるとともに、当該シリンダ内を往復動するピストン本体やピストンヘッド等が、シリンダの内壁面(シリンダ壁)に衝突しないよう、例えば、ピストンロッド322,1122とシリンダブロック323,1123との間や、ピストン本体324,524とシリンダ326との間、あるいは連結部材1124とシリンダ1126との間に、ガイド部材が設けられているとさらに好適である。
ガイド部材としては、例えば、ピストンロッド322,1122とシリンダブロック323,1123との間や、ピストン本体324,524の外周面とシリンダ326の内壁面との間、あるいは連結部材1124の外周面とシリンダ1126の内壁面との間に配置されたリニアベアリングや、ピストン本体324,524の下端面から下方に突出する円筒形の突起が、シリンダ326,1126の底面中央部に形成された円筒形の凹所(窪み)に案内されるようなものを挙げることができる。
これにより、ピストン本体やピストンヘッド等の往復動部材が、シリンダ内をぶれることなく、あるいは振動することなく往復動することとなり、往復動部材がシリンダの内壁面に衝突することを防止することができるとともに、往復動部材を最小限の動力でスムースに駆動させることができる。
Furthermore, in each of the above-described eighth to fifteenth embodiments, a piston body, a piston head, and the like that are housed in a cylinder and reciprocate in the cylinder are attached to the inner wall surface (cylinder wall) of the cylinder. For example, a guide member is provided between the piston rods 322 and 1122 and the cylinder blocks 323 and 1123, between the piston main bodies 324 and 524 and the cylinder 326, or between the connecting member 1124 and the cylinder 1126 so as not to collide. It is more preferable that it is used.
As the guide member, for example, between the piston rods 322 and 1122 and the cylinder blocks 323 and 1123, between the outer peripheral surface of the piston main bodies 324 and 524 and the inner wall surface of the cylinder 326, or the outer peripheral surface of the connecting member 1124 and the cylinder A linear bearing disposed between the inner wall surface of 1126 and a cylindrical protrusion protruding downward from the lower end surfaces of the piston bodies 324 and 524 are formed in a cylindrical recess formed at the center of the bottom surface of the cylinders 326 and 1126. The thing guided to the place (dent) can be mentioned.
As a result, the reciprocating members such as the piston main body and the piston head reciprocate without shaking or vibrating in the cylinder, and the reciprocating member can be prevented from colliding with the inner wall surface of the cylinder. In addition, the reciprocating member can be smoothly driven with minimal power.

さらにまた、上述した第14実施形態ないし第16実施形態のそれぞれにおいては、これら実施形態にてガス化された低温流体が供給されていた空間内を真空状態とすることもできる。
これにより、シリンダブロックの温度上昇が抑制されるとともに、加圧室内に流入する低温流体の温度上昇が抑制されることとなる。
なおこの際、図21、図24、および図26に示した配管931,1138および圧力レギュレータ1139は省略されることになる。
Furthermore, in each of the above-described fourteenth to sixteenth embodiments, the space in which the low-temperature fluid gasified in these embodiments is supplied can be in a vacuum state.
Thereby, while the temperature rise of a cylinder block is suppressed, the temperature rise of the low-temperature fluid which flows in into a pressurization chamber will be suppressed.
At this time, the pipes 931 and 1138 and the pressure regulator 1139 shown in FIGS. 21, 24 and 26 are omitted.

さらにまた、上述した実施形態において、ピストンロッド322,1122とシリンダブロック323,1123との間に、その内部が真空状態とされた空間が形成されているとさらに好適である。
例えば、図24に示す第15実施形態において、ピストンロッド1122の他端部328bの下面と内部空間329の底部上面との間に、ピストンロッド1122の内周側の空間と外周側の空間とを分離する、(ベローズ1141と同様の)ベローズが設けられている。
すなわち、シリンダブロック1123とピストンロッド1122との間の空間が真空状態とされており、シリンダブロック1123に、ピストンロッド1122からの熱(すなわち、駆動源1111側からピストンロッド1122側に入ってきた熱)が伝達されることを防止している。
これにより、シリンダブロック1123の温度上昇が抑制されるとともに、加圧室1126a内に流入する低温流体の温度上昇が抑制されることとなる。
Furthermore, in the above-described embodiment, it is more preferable that a space is formed between the piston rods 322 and 1122 and the cylinder blocks 323 and 1123 in a vacuum state.
For example, in the fifteenth embodiment shown in FIG. 24, a space on the inner peripheral side and a space on the outer peripheral side of the piston rod 1122 are provided between the lower surface of the other end 328b of the piston rod 1122 and the upper surface of the bottom of the internal space 329. A separate bellows (similar to bellows 1141) is provided.
That is, the space between the cylinder block 1123 and the piston rod 1122 is in a vacuum state, and heat from the piston rod 1122 (that is, heat that has entered the piston rod 1122 side from the drive source 1111 side) to the cylinder block 1123. ) Is prevented from being transmitted.
Thereby, the temperature rise of the cylinder block 1123 is suppressed, and the temperature rise of the low-temperature fluid flowing into the pressurizing chamber 1126a is suppressed.

本明細書中において使用した「低温」とは、−273℃〜0℃以下程度のことを指し、「高圧」とは、0.2MPa〜200MPaのことを指している。
また、本明細書中の「流体」には、「液体」、「気体」、「コロイド」が含まれる。
As used herein, “low temperature” refers to about −273 ° C. to 0 ° C. or less, and “high pressure” refers to 0.2 MPa to 200 MPa.
In addition, “fluid” in the present specification includes “liquid”, “gas”, and “colloid”.

Claims (35)

ピストンヘッドおよびピストンロッドを有するピストンと、
前記ピストンヘッドを収容し、前記ピストンヘッドの一端面により流体が圧縮される加圧室を有するシリンダと、を備える昇圧ポンプであって、
前記ピストンヘッドには、前記加圧室のピストンロッド側の空間とシリンダ側の空間とを分離するベローズが設けられていることを特徴とする昇圧ポンプ。
A piston having a piston head and a piston rod;
A pressurizing pump comprising: a cylinder that houses the piston head and has a pressurizing chamber in which fluid is compressed by one end surface of the piston head;
A booster pump characterized in that the piston head is provided with a bellows for separating a space on the piston rod side and a space on the cylinder side of the pressurizing chamber.
前記ベローズの外表面と前記シリンダの内周面との間に存する空間を埋める充填材が配置されていることを特徴とする請求項1に記載の昇圧ポンプ。   2. The booster pump according to claim 1, wherein a filler filling a space existing between an outer surface of the bellows and an inner peripheral surface of the cylinder is disposed. 前記ベローズのピストンヘッド側の一端部に、リング状のシール部材が配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の昇圧ポンプ。   The booster pump according to claim 1 or 2, wherein a ring-shaped seal member is disposed at one end of the bellows on the piston head side. 前記ピストンロッドが、中空で真空引きされた断熱真空構造とされていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の昇圧ポンプ。   The booster pump according to any one of claims 1 to 3, wherein the piston rod has a heat-insulating vacuum structure that is hollow and evacuated. 請求項1から4のいずれか一項に記載する昇圧ポンプを少なくとも2台備えた昇圧装置であって、
これら昇圧ポンプにより多段圧縮がなされることを特徴とする昇圧装置。
A booster device comprising at least two booster pumps according to any one of claims 1 to 4,
A booster characterized in that multistage compression is performed by these booster pumps.
低温流体を低温のまま貯蔵する低温流体用貯蔵タンクであって、
請求項1から4のいずれか一項に記載の昇圧ポンプ、または請求項5に記載の昇圧装置と、
低温流体が貯蔵される低温流体貯蔵槽と、
前記昇圧ポンプまたは前記昇圧装置、および前記低温流体貯蔵槽が収容される低温容器とを具備してなることを特徴とする低温流体用貯蔵タンク。
A cryogenic fluid storage tank for storing cryogenic fluid at a low temperature,
A booster pump according to any one of claims 1 to 4, or a booster device according to claim 5,
A cryogenic fluid storage tank in which cryogenic fluid is stored;
A cryogenic fluid storage tank, comprising: the boosting pump or the boosting device; and a cryogenic container in which the cryogenic fluid storage tank is accommodated.
前記昇圧ポンプまたは前記昇圧装置が、前記低温流体貯蔵槽の下流側で、かつ前記低温流体貯蔵槽の外側に配置されていることを特徴とする請求項6に記載の低温流体用貯蔵タンク。   The cryogenic fluid storage tank according to claim 6, wherein the booster pump or the booster device is disposed downstream of the cryogenic fluid storage tank and outside the cryogenic fluid storage tank. 前記低温流体貯蔵槽内に、固液二相状態である低温スラッシュ状の流体が貯蔵されていることを特徴とする請求項6または7に記載の低温流体用貯蔵タンク。   The cryogenic fluid storage tank according to claim 6 or 7, wherein a cryogenic slush fluid in a solid-liquid two-phase state is stored in the cryogenic fluid storage tank. 前記低温流体貯蔵槽の出口に、メッシュが配置されていることを特徴とする請求項8に記載の低温流体用貯蔵タンク。   The storage tank for cryogenic fluid according to claim 8, wherein a mesh is disposed at an outlet of the cryogenic fluid storage tank. 前記低温流体貯蔵槽内に、ヒータが配置されていることを特徴とする請求項9に記載の低温流体用貯蔵タンク。   The storage tank for cryogenic fluid according to claim 9, wherein a heater is disposed in the cryogenic fluid storage tank. 前記昇圧ポンプまたは前記昇圧装置の下流側に、熱交換器が配置されていることを特徴とする請求項6から10のいずれか一項に記載の低温流体用貯蔵タンク。   The storage tank for cryogenic fluid according to any one of claims 6 to 10, wherein a heat exchanger is disposed downstream of the booster pump or the booster. 前記低温容器の内面に、輻射シールド板が設けられていることを特徴とする請求項6から11のいずれか一項に記載の低温流体用貯蔵タンク。   The storage tank for cryogenic fluid according to any one of claims 6 to 11, wherein a radiation shield plate is provided on an inner surface of the cryogenic container. 内部に加圧室を有するシリンダブロックと、前記加圧室内に収容されるとともに、前記加圧室内を往復動するピストンヘッドとを備え、かつ前記ピストンヘッドの一端面により低温流体が圧縮される低温流体用昇圧ポンプであって、
前記ピストンヘッドの一端面と、該一端面に対向して存する前記加圧室の内面との間に、前記ピストンヘッドの内周側の空間と外周側の空間とを分離する、可撓性を有する仕切部材が設けられていることを特徴とする低温流体用昇圧ポンプ。
A low temperature in which a low-temperature fluid is compressed by one end face of the piston head, and includes a cylinder block having a pressurizing chamber therein and a piston head which is housed in the pressurizing chamber and reciprocates in the pressurizing chamber. A fluid booster pump,
Separating the inner circumferential side space and the outer circumferential side space of the piston head between one end surface of the piston head and the inner surface of the pressurizing chamber facing the one end surface. A pressurizing pump for low-temperature fluid, characterized in that a partition member is provided.
前記仕切部材の外側に、加圧された流体が充填されていることを特徴とする請求項13に記載の低温流体用昇圧ポンプ。   The pressurized pump for cryogenic fluid according to claim 13, wherein a pressurized fluid is filled outside the partition member. 前記仕切部材の外側が、真空状態とされていることを特徴とする請求項13に記載の低温流体用昇圧ポンプ。   The booster pump for low-temperature fluid according to claim 13, wherein the outside of the partition member is in a vacuum state. 駆動源に接続された駆動部により駆動されるピストンロッドと、
前記ピストンロッドに接続されて、前記ピストンロッドとともに往復動するピストンヘッドと、
前記ピストンヘッドを収容し、前記ピストンヘッドの一端面により低温流体が圧縮される加圧室を有するシリンダと、を備える低温流体用昇圧ポンプであって、
前記ピストンヘッドの一端面の側に前記駆動部が配置され、低温流体を圧縮する際、前記ピストンロッドの軸部に、この軸部の延在方向と略同じ方向の引っ張り力が加わることを特徴とする低温流体用昇圧ポンプ。
A piston rod driven by a drive connected to a drive source;
A piston head connected to the piston rod and reciprocating with the piston rod;
A cryogenic fluid booster pump comprising: a cylinder that houses the piston head and has a pressurized chamber in which a cryogenic fluid is compressed by one end surface of the piston head;
The drive unit is disposed on one end surface side of the piston head, and when compressing a low-temperature fluid, a tensile force in a direction substantially the same as the extending direction of the shaft portion is applied to the shaft portion of the piston rod. A booster pump for low temperature fluids.
前記ピストンヘッドが、同心円を有する少なくとも二つ以上の部材に分割されており、低温流体が、これら分割されたピストンヘッドの一端面を順次通過することにより徐々に所望の圧力にまで昇圧される、多段圧縮構造とされていることを特徴とする請求項16に記載の低温流体用昇圧ポンプ。   The piston head is divided into at least two members having concentric circles, and the cryogenic fluid is gradually increased to a desired pressure by sequentially passing through one end faces of the divided piston heads. The pressurizing pump for low-temperature fluid according to claim 16, wherein the pump is a multistage compression structure. 前記ピストンヘッドの一端面側および他端面側に、前記加圧室のピストンロッド側の空間とシリンダ側の空間とを分離する、可撓性を有する仕切部材がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項16または17に記載の低温流体用昇圧ポンプ。   A flexible partition member that separates a piston rod side space and a cylinder side space of the pressurizing chamber is provided on one end surface side and the other end surface side of the piston head, respectively. The pressurizing pump for low-temperature fluid according to claim 16 or 17. 前記ピストンヘッドの他端面側に、前記加圧室のピストンロッド側の空間とシリンダ側の空間とを分離する、可撓性を有する仕切部材が設けられていることを特徴とする請求項16または17に記載の低温流体用昇圧ポンプ。   The flexible partition member for separating the space on the piston rod side and the space on the cylinder side of the pressurizing chamber is provided on the other end surface side of the piston head. A pressurizing pump for low-temperature fluid as described in Item 17. 前記シリンダの内部に予冷層が形成されていることを特徴とする請求項16から19のいずれか一項に記載の低温流体用昇圧ポンプ。   The precooling layer is formed in the inside of the cylinder, The pressurizing pump for low-temperature fluid according to any one of claims 16 to 19 characterized by things. 前記駆動部と前記ピストンロッドとが、断熱接続部を介して連結されていることを特徴とする請求項16から20のいずれか一項に記載の低温流体用昇圧ポンプ。   21. The cryogenic fluid booster pump according to any one of claims 16 to 20, wherein the drive unit and the piston rod are connected to each other through a heat insulating connection unit. 前記ピストンヘッドと前記ピストンロッドとが、断熱材を介して連結されていることを特徴とする請求項16から21のいずれか一項に記載の低温流体用昇圧ポンプ。   The booster pump for low-temperature fluid according to any one of claims 16 to 21, wherein the piston head and the piston rod are connected via a heat insulating material. 前記シリンダブロックと前記ピストンロッドとの間に、前記ピストンロッドの軸部を案内するガイド部材が設けられていることを特徴とする請求項16から22のいずれか一項に記載の低温流体用昇圧ポンプ。   23. The booster for low-temperature fluid according to claim 16, wherein a guide member for guiding a shaft portion of the piston rod is provided between the cylinder block and the piston rod. pump. 前記シリンダブロックと前記ピストンロッドの軸部との間の空間が、真空状態となるように構成されていることを特徴とする請求項16から23のいずれか一項に記載の低温流体用昇圧ポンプ。   24. The booster pump for cryogenic fluid according to claim 16, wherein a space between the cylinder block and the shaft portion of the piston rod is configured to be in a vacuum state. . 前記シリンダが、低温流体用貯蔵タンクの内部に貯蔵された低温流体中に浸かるとともに、前記低温流体用貯蔵タンクに対して着脱可能に構成されていることを特徴とする請求項16から24のいずれか一項に記載の低温流体用昇圧ポンプ。   The said cylinder is comprised so that attachment or detachment with respect to the said cryogenic fluid storage tank is carried out while being immersed in the cryogenic fluid stored in the inside of the cryogenic fluid storage tank. A booster pump for cryogenic fluid according to claim 1. 前記駆動部および前記シリンダが、低温流体用貯蔵タンクの内部に貯蔵された低温流体中に浸かるとともに、前記低温流体用貯蔵タンクに対して着脱可能に構成されていることを特徴とする請求項16から24のいずれか一項に記載の低温流体用昇圧ポンプ。   The drive unit and the cylinder are soaked in a cryogenic fluid stored in a cryogenic fluid storage tank, and are configured to be detachable from the cryogenic fluid storage tank. 25. The pressurizing pump for low-temperature fluid according to any one of items 1 to 24. 請求項16から26のいずれか一項に記載の低温流体用昇圧ポンプと、
前記低温流体用昇圧ポンプにより昇圧された低温流体を溜めておくチャンバと、
前記チャンバから低温流体が供給される燃料噴射装置と、を備えてなることを特徴とする低温流体供給装置。
A booster pump for cryogenic fluid according to any one of claims 16 to 26;
A chamber for storing a cryogenic fluid boosted by the cryogenic fluid booster pump;
And a fuel injection device to which a low-temperature fluid is supplied from the chamber.
前記チャンバ内の低温流体を、液状化又はガス化して前記低温流体用昇圧ポンプの前記ピストンヘッドの他端面側に位置する前記シリンダ内に供給する昇圧流体供給部が設けられていることを特徴とする請求項27に記載の低温流体供給装置。   A pressurizing fluid supply unit is provided in which the cryogenic fluid in the chamber is liquefied or gasified and supplied into the cylinder located on the other end face side of the piston head of the cryogenic fluid booster pump. The cryogenic fluid supply apparatus according to claim 27. 前記チャンバと前記燃料噴射装置の間に、液体水素をガス化する熱交換器を設け、前記ガス化された水素を圧力調整し、前記低温流体用昇圧ポンプの前記ピストンヘッドの他端面側に位置する前記シリンダ内に供給する昇圧流体供給部が設けられていることを特徴とする請求項27に記載の低温流体供給装置。   A heat exchanger for gasifying liquid hydrogen is provided between the chamber and the fuel injection device, the pressure of the gasified hydrogen is adjusted, and the heat exchanger is positioned on the other end face side of the piston head of the booster pump for low-temperature fluid. 28. The cryogenic fluid supply apparatus according to claim 27, further comprising: a pressurized fluid supply unit that supplies the pressurized fluid into the cylinder. 前記チャンバに、リリーフ弁が設けられていることを特徴とする請求項27から29のいずれか一項に記載の低温流体供給装置。   30. The cryogenic fluid supply apparatus according to any one of claims 27 to 29, wherein a relief valve is provided in the chamber. 内部に加圧室を有するシリンダブロックと、前記加圧室内に収容されるとともに、前記加圧室内を往復動するピストンヘッドとを備え、かつ前記ピストンヘッドの一端面により低温流体が圧縮される低温流体用昇圧ポンプであって、
前記ピストンヘッドの他端面側に、前記加圧室の内周側の空間と外周側の空間とを分離する、可撓性を有する仕切部材が設けられていることを特徴とする低温流体用昇圧ポンプ。
A low temperature in which a low-temperature fluid is compressed by one end face of the piston head, and includes a cylinder block having a pressurizing chamber therein and a piston head which is housed in the pressurizing chamber and reciprocates in the pressurizing chamber. A fluid booster pump,
A cryogenic fluid pressure booster characterized in that a flexible partition member is provided on the other end surface side of the piston head to separate a space on the inner peripheral side and a space on the outer peripheral side of the pressurizing chamber. pump.
前記仕切部材の内側に、加圧された流体が充填されていることを特徴とする請求項31に記載の低温流体用昇圧ポンプ。   32. The booster pump for low temperature fluid according to claim 31, wherein the inside of the partition member is filled with a pressurized fluid. 前記仕切部材の内側が、真空状態とされていることを特徴とする請求項31に記載の低温流体用昇圧ポンプ。   32. The booster pump for low temperature fluid according to claim 31, wherein the inside of the partition member is in a vacuum state. 前記シリンダブロックと前記ピストンヘッドとの間に、前記ピストンヘッドを案内するガイド部材が設けられていることを特徴とする請求項16から26,31から33のいずれか一項に記載の低温流体用昇圧ポンプ。   34. The cryogenic fluid use according to any one of claims 16 to 26 and 31 to 33, wherein a guide member for guiding the piston head is provided between the cylinder block and the piston head. Booster pump. 前記シリンダブロックが、低温流体用貯蔵タンクの内部に貯蔵された低温流体中に浸かるとともに、前記低温流体用貯蔵タンクに対して着脱可能に構成されていることを特徴とする請求項13から15,31から34のいずれか一項に記載の低温流体用昇圧ポンプ。
16. The cylinder block according to claim 13, wherein the cylinder block is immersed in a cryogenic fluid stored in a cryogenic fluid storage tank and is detachable from the cryogenic fluid storage tank. The booster pump for low-temperature fluid according to any one of 31 to 34.
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