WO2006003871A1

WO2006003871A1 - 昇圧ポンプおよびこれを備えた低温流体用貯蔵タンク

Info

Publication number: WO2006003871A1
Application number: PCT/JP2005/011783
Authority: WO
Inventors: Shuichi Kawasaki; Kenji Nakamichi; Yasuharu Chuman; Atsushi Yuge; Ichirou Takeno; Takashi Maemura
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.
Priority date: 2004-06-30
Filing date: 2005-06-28
Publication date: 2006-01-12
Also published as: EP1767783A1; EP1767783B1; DE602005020794D1; EP2071190B1; US20090165640A1; EP1767783A4; JPWO2006003871A1; EP2071190A1

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。

Description

昇圧ポンプおよびこれを備えた低温流体用貯蔵タンク

技術分野

[0001] 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。

背景技術

[0002] 従来、低温 (例えば、 273°Cから 0°C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)。

非特許文献 1 :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

発明の開示

[0003] し力しながら、このような従来の（低温流体用）昇圧ポンプでは、気密性を保っために、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つた o

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。

[0004] 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ぐ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。

[0005] 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口ッド側の空間とシリンダ側の空間とを分離するべ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べ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力完全に分離されるようになって!/、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。

[0006] 上記発明においては、前記べ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、ることが好ま、。

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。

[0007] 上記発明にお、ては、前記べローズのピストンヘッド側の一端部に、リング状のシ一ル部材が配置されて、ることが好まし!/、。

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力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、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!/、）ため、ピストンリングのように発熱することはな!/、。

[0008] 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ィ匕が図られ、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、ピストンロッド力流体への熱の進入を減少させることができる。

[0009] 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!/、る。

すなわち、 1台の昇圧ポンプのみを用いて流体を低圧力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、る。

[0010] 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力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、昇温し難くなつている。

[0011] 上記発明にお!/、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、ることが好まヽ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！/、て低温流体貯蔵槽と分離して設けられて！/、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。

[0012] 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、ることが好まし、。

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 1 、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。

[0013] 上記発明にお、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、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。

[0014] 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。

[0015] 上記発明にお!/、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、ることが好ま、。

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、ェンジン等ですみやかに消費されるようになって、る。

[0016] 上記発明にお、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、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。

[0017] 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、前記ピストンへッドの一端面と、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!/ヽ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）と力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（あるいはカロ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。

[0018] 上記発明にお、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!、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、圧力レギユ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。

[0019] 上記発明にお、ては、前記仕切部材の外側が、真空状態とされて!/、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、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。

[0020] 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つ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、ピストンへ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力からな、ように構成されて！、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、駆動源力も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力からないように構成されていること〖こより、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、ピストン口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カ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力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、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ィ匕することができるとともに、ポンプ全体の軽量ィ匕および小径ィ匕を図ることができる。

[0021] 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ぐ低温流体をー且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。

[0022] 上記発明にお、ては、前記ピストンヘッドの一端面側および他端面側に、前記カロ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ヽることが好ま U、。

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!/、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。 [0023] 上記発明にお、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、ることが好まし!/、。

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、ポンプの高効率ィ匕 (高能力化)を図ることができる。

[0024] 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、ポンプ運転中にぉ、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

[0025] 上記発明にお!/ヽては、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、ることが好ま、。

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。

[0026] 上記発明にお、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、ることが好ま、。

ピストンヘッドとピストンロッドと力断熱材を介して連結されるようになってヽるので、仮に駆動部力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。

[0027] 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、ることが好ま、。

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力シリンダ内をぶれることなぐ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。

[0028] 上記発明にお、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力真空状態となるように構成されて、ることが好ま、。

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、ピストンロッド力の熱 (すなわち、駆動源側力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、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。

[0029] 上記発明にお、ては、前記シリンダ力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、ることとなる。

[0030] 前記駆動部および前記シリンダ力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力るとともに、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。

[0031] 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ー且溜められた後、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。

[0032] 上記発明にお、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!/ヽることが好まヽ。

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、液状ィ匕又はガス化して、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。

[0033] 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ユ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。

[0034] 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。リリーフ弁力も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、るものはその燃料電池）に戻されるように構成されて！、る。

[0035] 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、前記ピストンへッドの他端面側に、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。

[0036] 上記発明にお、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!、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、圧力レギユ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。

[0037] 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、駆動源側力も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、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。

[0038] 上記発明にお、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、前記ビストンヘッドを案内するガイド部材が設けられて、ることが好ま、。

[0039] 上記発明にお、ては、前記シリンダブロック力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、ることが好まし、。

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、シリンダブロック力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ヽることとなる。

[0040] 本発明によれば、流体を加熱することなぐ効率よく昇圧させることができるという効果を奏する。

図面の簡単な説明

[0041] [図 1]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。

[図 2]図 1の要部を簡略ィ匕して拡大した要部拡大断面図である。

[図 3]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。圆 4]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。

圆 5]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。

圆 6]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。

[図 7]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。

圆 8]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圆 9]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。圆 10]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圆 11]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。

[図 12]図 11の XII— XII矢視断面図である。

圆 13]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。

圆 14]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。

[図 15]図 14の XV— XV矢視断面図である。

圆 16]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。

圆 17]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。

圆 18]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。

圆 19]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。

[図 20]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。

[図 21]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。

[図 22]本発明による低温流体用昇圧ポンプに適用されるべローズの他の実施形態を示す拡大縦断面図である。

[図 23]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。

[図 24]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。

[図 25]図 24の XXV— XXV矢視断面図である。

[図 26]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。

発明を実施するための最良の形態

[0042] 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 (あるいはスヮッシュ式）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。

[0043] 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ユー l ib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 12 a内にそれぞれ往復動可能〖こ収容されるものである。

ピストンヘッド 1 laは、このピストンヘッド 1 laとピストンシユー 1 lb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、液ィ匕プロパンガス等）が圧縮されるよう〖こなっている。

ピストンシユー l ib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のシユープレート 15aとリテーナリング 15bとの間に挟み込まれるようになつているとともに、その端面が斜板 15の傾斜角（シユープレート 15aとリテーナリング 15 b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 11 aが収められるようになつている。

[0044] ここで、図 1および図 1の要部を簡略ィ匕して拡大した図 2に示すように、加圧室 12b 内にはべローズ (bellows) 17が設けられて!/ヽる。

このべローズ 17は、ピストンヘッド 1 laよりもピストンシユー 1 lb側（図 1にお!/ヽて下側）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、このべローズ 17は、（極)低温で伸縮性を有する、例えば、ステンレス鋼ゃィンコネルから作られて、る。

[0045] 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）を覆つて、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、シリンダブ口ック 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つている。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、ビストンヘッド 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、る。

[0046] ドライブシャフト 14は、図示しな、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、る。

斜板 15は、シユープレート 15aとリテーナリング 15bとを備え、これらシユープレート 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ユー l ib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つている。

一方、シユープレート 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 2 2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 1 2の長手方向）のスラスト (荷重）が受けられるようになって、る。

これらシユープレート 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、ピストンシユー l ib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つている。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。

[0047] 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 11 a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、時には閉じられて!/、る（閉鎖されて、る）。

[0048] 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よりもピストンシユー l ib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の側力ピストンシユー l ib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。

[0049] 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力なる（細、)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。

[0050] 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の外表面力加圧室 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。

[0051] 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さる。

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。

[0052] 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力なるスぺーサ (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。

[0053] 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、平面視略環状のスぺーサ 4 1が配置されている。このスぺーサ 41の断面形状は、ベローズ 17の谷部の断面形状と略等しぐかつ、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ぺーサ 41の外表面力加圧室 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、て下方へ下がって）ベローズ 17が縮んだ場合に接触しなヽようにすることである。

[0054]

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さる。

[0055] 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力なる粒子状の充填材 51が充填されて!、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。

[0056] 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!、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 1 la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の内周面に沿つて摺動しな、ようになつている。

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、ような量だけ充填されて、る。

[0057]

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さる。

[0058] 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力もなるシール部材 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。

[0059] 図 6に示すように、ベローズ 17の一端部には、低温流体によりべローズ 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つている。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、る（ストロークが小さ、）ため、ピストンリングのように発熱することはな!/、。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を介してー且図示しないノッファ（チャンノ）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。

[0060]

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、低圧用のべローズを使用でき、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力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。

[0061] 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!/ヽ)低温流体を中間圧まで圧縮するもので、そのべ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べローズ 17aが用いられて!/、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、そのべ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、る。

[0062] 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力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つている。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ょうとすると、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。

[0063] (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 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。

[0064] 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、る。低温流体貯蔵層 74は、その内部に低温 (例えば、 253°C)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つている。熱交翻 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 7 8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!/、る。

[0065] 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。

[0066] (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。

[0067] 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°C)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ぐ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〖こ導力れるようになって!/、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。

[0068] 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。

[0069] 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ヽるので、液状の低温流体のみが貯蔵されてヽるものよりも蒸発し難ぐ昇圧ポンプ 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。

[0070] 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力本発明はこれに限定されるものではなぐ 3台のポンプを用いて三段圧縮したり、それよりも多、台数のポンプを用いて多段圧縮させることちでさる。

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ぐ 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。

[0071] 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ぐ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、ビストンロッドの軽量ィ匕を図ることができ、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、ピストンロッド力も流体への熱の進入を減少させることができる。

[0072] 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 )力の動力をロッド 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力つて延びる、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、 2m m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。

[0073] 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、液ィ匕炭酸ガス、液ィ匕天然ガス等）、液ィ匕プロパンガス等が圧縮され得るようになつている。

[0074] 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 11 5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とビス卜ンロッド 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と力転動体 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 力もピストンロッド 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、ビストンロッド 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。

[0075] 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、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 力長手方向（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 12 3c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。

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 13 0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つている。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内にー且溜められる (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を介して熱交翻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つているとともに、その一部は配管 138および圧力レギユレータ (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、圧力レギユレータ 139により減圧された、例えば、 1 5MPaのガス化された低温流体が供給されるようになって、る。

[0077] 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。このべローズ (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べローズ (仕切部材） 141が設けられている。このべローズ (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。

これらべローズ 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、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 ΧΠ— XII矢視断面図である。

[0078] 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力ビストンヘッド 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つている。

[0079] 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 12 6a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）と力完全に分離されているので、加圧室 126aの内周側力も加圧室 126 a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 136によりガス化されるとともに、圧力レギユレータ 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。

[0080] 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 12 6a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ィ匕を図ることができる。

[0081] 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に圧縮力が力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 1 22の径を小さくすることができるので、駆動源力も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さる。

[0082] 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、駆動源力も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へッド 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ィ匕を図ることができる。

[0083] 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、、わゆる斜板式 (ある!/、はスヮッシュ式）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。

[0084] 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 )力もの動力をロッド 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力つて延びる、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。

[0085] 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ユー 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ヽる。

ピストンヘッド 271aは、このピストンヘッド 271aとピストンシユー 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。

ピストンシユー 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。

[0086] 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、ピストンシュ一 27 lb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。

[0087] 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 123 e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!/、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を通ってカロ圧室 126a内に導力れた低温流体は、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つている。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内にー且溜められる (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を介して熱交翻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つているとともに、その一部は配管 138および圧力レギユレータ (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 27 laの他端面側の空間）に導かれるようになって、る。

また、加圧室 126aの内部には、圧力レギユレータ 139により減圧された、例えば、 1 5MPaのガス化された低温流体が供給されるようになって、る。

[0088] 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。このべローズ (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べローズ (仕切部材） 280が設けられている。このべローズ (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ユー 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。

これらべローズ 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、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。

[0089] 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ユー 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 27 1のストロークは、例えば、 2mmに設定されている。

[0090] 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 12 6a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）と力完全に分離されているので、加圧室 126aの内周側力も加圧室 126 a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 136によりガス化されるとともに、圧力レギユレータ 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。

[0091] 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 1 26a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とピストンシユー 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ィ匕を図ることができる。

[0092] さらにまた、ロッド 265がー方向（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に圧縮力が力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ィ匕を図ることができる。

[0093] 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力本発明はこれに限定されるものではなぐ例えば、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。

[0094] 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ぐ斜板 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ち可會である。

さらに、この斜板 272の角度が、ァクチユエ一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ぐ斜板 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。

[0095] 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ノレブ 130が設けられている力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。

[0096] 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、熱交翻 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ぐ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の内佃 J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および圧力レギユレータ 139は省略されること〖こなる。

[0097] 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力シリンダの内壁面 (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力シリンダ 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力シリンダ内をぶれることなぐ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。

[0098] 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ヽては、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ちでさる。

なおこの際、図 11、および図 13に示した配管 138および圧力レギユレータ 139は省略されること〖こなる。 [0099] 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 12 3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側力もピストンロッド 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。

[0100] 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 31 6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。

[0101] 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力つ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 31 3とともに回転するようになって、る。

[0102] 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、榭脂、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、圧縮パネである。

ケーシング 317は、その内部にカム 313、往復動部 314、リニアべァリング 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。

[0103] 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、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!/、る。

[0104] 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、シリンダブ口ック 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!、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ヽる。

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、液ィ匕プロパンガス等）が圧縮されるようになっている。

[0105] 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 1 4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 32 0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の他端咅 328bと、これらロッド 320の先端咅 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と力転動体 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ヽるので、ロッド 320 力ピストンロッド 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 3 27を介して連結されるようになって!/、るので、仮〖こロッド 320力らピストンロッド 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。

[0106] 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 力長手方向（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 32 3c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。

[0107] 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つている。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内にー且溜められた後、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!/ヽる。

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。

[0108] 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。

[0109] 加圧室 326a内にはべローズ (仕切部材） 336が設けられている。このべローズ (bell ows) 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べローズ (仕切部材） 337が設けられている。このべローズ (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。これらべローズ 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、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を示してヽる。

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。

[0110] 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力ビストンヘッド 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つている。

[0111] 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に圧縮力が力からな、ようになって、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 3 22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の軽量ィ匕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。

[0112] また、低温流体を圧縮する際に、ピストンロッド 322に圧縮力が力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 10 Omm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力ピストンロッドの座屈を避けるために、例えば、直径 40m m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力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!/、る。

これにより、本発明のポンプでは、ポンプの構成を簡略ィ匕することができるとともに、ポンプ全体の軽量ィ匕および小径ィ匕を図ることができる。

[0113] 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、駆動源力も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へッド 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。

[0114] 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。

[0115] 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。

[0116] 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、ピストン口ッド 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、およびべローズ 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）の長さが短くなつている。

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。

[0117] 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。

[0118] 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、ピストンへッド 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、液ィヒプロパンガス等）が圧縮されるようになって!/、る。

[0119] 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ノ 534内にー且溜められるようになって!/ヽる。

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、 30 MPa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内にー且溜められた後、配管 335を介して図示しな!ヽ燃料噴射装置に供給されるようになって!/ヽる。

[0120] 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にー且加圧した後、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、 3 OMPa)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ぐ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さる。

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、これらべローズ 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。

[0121] 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。

[0122] 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つている

[0123] 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、ポンプ運転中にぉ、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。

[0124] 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。

[0125] 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のべローズ (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、かつべローズ 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!/、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。

[0126] このようにべローズ 737をべローズ 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、ポンプの高効率ィ匕 (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。

[0127] 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！、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。

[0128] 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）にもう一つべローズ (仕切部材) 837が設けられている。このべローズ 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、このべローズ 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 3 23側）とに仕切られる（分離される）ようになって!/、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。

[0129] このようなべローズ 837が設けられることにより、前述したシール部材 341とべローズ 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、これらべローズ 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。

なお、図中の符号 812はポンプ部を示している。

[0130] 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、ると、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!/ヽ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。

[0131] 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ユレータ (減圧器) 932 とを具備するちのである。

[0132] 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の内部に圧力レギユレータ 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つているので、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。

[0133] 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ぐ例えば、ベローズ 33 6, 337, 737, 837として、図 22に実線ある、は二点、鎖線で示すような断面を有するちのを採用することちでさる。

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、四状のちのとすることちでさる。

[0134] 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ぐ例えば、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 42 8a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。

[0135] 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ぐピストンヘッドの一端面を同心円状にさらに細力べ分割して、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。

[0136] 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、このリリーフ弁力も噴き出した低温流体力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。

[0137] 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 11 11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力つて延びる、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、 2 mm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。

[0138] ポンプ咅 112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、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、液ィ匕炭酸ガス、液ィ匕天然ガス等）、液ィ匕プロパンガス等が圧縮され得るようになつている。

[0139] 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 11 15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口ッド 1122の他端咅 328bと、これらロッド 1115の先端咅 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と力転動体 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ヽるので、ロッド 11 15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!/、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つている。

[0140] 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、ビストンロッド 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 1 126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 112 6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カロ圧室 1126aとされており、このカロ圧室 1126a内にピストンヘッド 1125力 S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 1 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。

[0141] 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!/、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、ボール型チエツクバルブ 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つている。

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 力も吸入ポート 1123dを通って加圧室 1126a内に導かれた低温流体は、ピストンへッド 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内にー且溜められる (貯溜される）。チャンバ 1 134内に溜められた低温流体は、配管 1135を介して熱交^^ 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および圧力レギユレータ (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つている。

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、圧力レギユレータ 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。

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べローズ (仕切部材） 1141 が設けられている。このべローズ (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。

これらべローズ 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、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）シ一ル部材である。

また、図 25は図 24の XXV— XXV矢視断面図である。

[0143] 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 11 21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力ピストンヘッド 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。

[0144] 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に圧縮力が力からな、ようになって、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 1 122の径を小さくすることができるので、駆動源力も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さる。

[0145] 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）と力完全に分離されているので、加圧室 1126aの内周側力も加圧室 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 1136によりガスィ匕されるとともに、圧力レギユレータ 1139によりその圧力が所定の圧力（例えば、 15 MPa)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。

[0146] さらにまた、断熱接続部 328〖こより、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、駆動源力も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、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、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、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ィ匕を図ることができる。

[0147] 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、、わゆる斜板式 (ある、はスヮッシュ式）と呼ばれるもので、駆動部 2161と、この駆動部 2161により駆動されるボンプ部 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。

[0148] 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力つて延びる、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。

[0149] 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、他端部にビストンシユー 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 21 76内にそれぞれ往復動可能に収容されて!、る。

ピストンヘッド 2171aは、このピストンヘッド 2171aとピストンシユー 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。

ピストンシユー 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。

[0150] 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 2 6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、ピストンシユー 2171bおよび斜板 2172が収められるようになつている。

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。

[0151] 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 1123 d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 力も吸入ポート 1123dを通って加圧室 1126a内に導かれた低温流体は、ピストンへッド 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内にー且溜められる (貯溜される）。チャンバ 1 134内に溜められた低温流体は、配管 1135を介して熱交^^ 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および圧力レギユレータ (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つている。

また、加圧室 1126aの内部には、圧力レギユレータ 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。

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よりもピストンシユー 2171b側（図 2 6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へッド 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べローズ (仕切部材） 218 0が設けられている。このべローズ (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ユー 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。

これらべローズ 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、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）シ一ル部材であり、符号 2181, 2182はそれぞれ、スラストローラベアリングである。

[0153] 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ユー 2171bが摺動面 Pに沿って摺動するとともに、ピストン 2171カンリンダ 2176内で往復運動させられて、カロ圧室 1126aに流人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、ビストン 2171のストロークは、例えば、 2mmに設定されている。

[0154] 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がー方向（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に圧縮力が力からな!、ようになって!/、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、駆動源力も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

[0155] 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）と力完全に分離されているので、加圧室 1126aの内周側力も加圧室 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 1136によりガスィ匕されるとともに、圧力レギユレータ 1139によりその圧力が所定の圧力（例えば、 15 MPa)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。

[0156] 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ィ匕を図ることができる。

[0157] 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力本発明はこれに限定されるものではなぐ例えば、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。

[0158] 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ぐ斜板 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ち可會である。

さらに、この斜板 2172の角度力ァクチユエ一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ぐ斜板 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。

[0159] 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が設けられている力本発明はこれに限定されるものではなぐ内燃機関等の 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。

[0160] 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ぐ例えば、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。

[0161] 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ぐ例えば、図 23に示すようなものとすることもできる。

[0162] 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、このリリ一フ弁カも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、るものはその燃料電池）に戻されるようになって!/、るとさらに好適である。

[0163] 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ぐロッド 320を強制的に駆動させる、例免ば、クランク馬区動等のちのとすることちでさる。

[0164] 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。

[0165] 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へッド等が、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。

ガイド咅才としては、 f列免ば、、ピストンロッド 322, 1122とシリンダブロック 323, 112 3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ちのを挙げることがでさる。

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力シリンダ内をぶれることなぐ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。 [0166] 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ちでさる。

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。

[0167] 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 1 111側力もピストンロッド 1122側に入ってきた熱）が伝達されることを防止して！/、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。

[0168] 本明細書中において使用した「低温」とは、— 273°C〜0°C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。

Claims

請求の範囲

[1] 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べローズが設けられていることを特徴とする昇圧ポンプ。

[2] 前記べ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、ることを特徴とする請求項 1に記載の昇圧ポンプ。

[3] 前記べ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。

[4] 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。

[5] 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。

[6] 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。

[7] 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！ヽ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。

[8] 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。

[9] 前記低温流体貯蔵槽の出口に、メッシュが配置されてヽ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。

[10] 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。

[11] 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。

[12] 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。

[13] 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。

[14] 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。

[15] 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。

[16] 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へッドと、

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。

[17] 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。

[18] 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。

[19] 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!/ヽ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。

[20] 前記シリンダの内部に予冷層が形成されてヽることを特徴とする請求項 16から 19 の!、ずれか一項に記載の低温流体用昇圧ポンプ。

[21] 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ヽ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。

[22] 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ヽ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。

[23] 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。

[24] 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力真空状態となるように構成されて、ることを特徴とする請求項 16から 23の、ずれか一項に記載の低温流体用昇圧ポンプ。

[25] 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。

[26] 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力るとともに、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。

[27] 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。

[28] 前記チャンバ内の低温流体を、液状ィヒ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。

[29] 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。

[30] 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 V、ずれか一項に記載の低温流体供給装置。

[31] 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!/ヽることを特徴とする低温流体用昇圧ポンプ。

[32] 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。

[33] 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。

[34] 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。

[35] 前記シリンダブロック力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 _n