(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室内へ燃料を供給する燃料供給装置であって、
リニアアクチュエータと、
前記リニアアクチュエータによって駆動され軸方向に往復する昇圧用ピストンを有し、前記昇圧用ピストンが軸方向に往復することにより前記燃料の吸入と吸入時よりも昇圧した燃料の吐出を交互に繰り返す往復式ポンプと、
前記リニアアクチュエータの駆動を制御するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
前記昇圧用ピストンが軸方向に往復する振幅をＡ（Ａ＞０）、往復する周期をＴとしたとき、
前記往復式ポンプが前記燃料を吸入する時の前記昇圧用ピストンの速度の絶対値を増加させる加速度の絶対値の最大値が、Ａ・（２π／Ｔ）２よりも小さく、かつ、
前記往復式ポンプが前記燃料を吐出する時の前記昇圧用ピストンの加速度の絶対値の最大値が、Ａ・（２π／Ｔ）２よりも大きくなるように前記リニアアクチュエータを制御する、燃料供給装置。
【請求項２】
内燃機関の燃焼室内へ燃料を供給する燃料供給装置であって、
低圧の燃料が供給される低圧燃料供給管と、
前記燃焼室内へ供給される高圧の燃料が供給される高圧燃料供給管と、
前記低圧燃料供給管と前記高圧燃料供給管との間に設けられ、前記低圧燃料供給管内の燃料を昇圧してそれぞれ前記高圧燃料供給管に供給する複数の燃料供給部と、
前記複数の燃料供給部を制御する制御部と、
を備え、
前記燃料供給部のそれぞれは、
内燃機関の燃焼室内へ燃料を供給する燃料供給装置であって、
リニアアクチュエータと、
前記リニアアクチュエータによって駆動され軸方向に往復する昇圧用ピストンを有し、前記昇圧用ピストンが軸方向に往復することにより前記燃料の吸入と吸入時よりも昇圧した燃料の吐出を交互に繰り返す往復式ポンプと、
前記リニアアクチュエータの駆動を制御するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
前記昇圧用ピストンが軸方向に往復する振幅をＡ（Ａ＞０）、往復する周期をＴとしたとき、
前記往復式ポンプが前記燃料を吸入する時の前記昇圧用ピストンの速度の絶対値を増加させる加速度の絶対値の最大値が、Ａ・（２π／Ｔ）２よりも小さく、かつ、
前記往復式ポンプが前記燃料を吐出する時の前記昇圧用ピストンの加速度の絶対値の最大値が、Ａ・（２π／Ｔ）２よりも大きくなるように前記リニアアクチュエータを制御し、
前記制御部は、前記複数の燃料供給部のいずれか１つの昇圧用シリンダが燃料を吐出するときに、他の燃料供給部の昇圧用シリンダが燃料を吸入するように前記コントローラのそれぞれを制御する、燃料供給装置。
【請求項３】
前記コントローラは、前記往復式ポンプが前記燃料を吸入するときの前記昇圧用ピストンの加速度が最大となるときが、前記往復式ポンプが前記燃料の吸入を開始するときよりも後、かつ前記燃料の吸入を開始するときから前記周期の１／４の時間が経過するよりも前となるように前記リニアアクチュエータを制御する、請求項１又は２に記載の燃料供給装置。
【請求項４】
前記往復式ポンプは、昇圧用ピストンを鉛直方向に移動可能に収容する昇圧用シリンダを有し、
前記昇圧用ピストンが鉛直上方向に移動することにより前記昇圧用シリンダの内部であって前記昇圧用ピストンの下部に前記燃料を吸入し、前記昇圧用ピストンが鉛直下方向に移動することにより前記燃料を昇圧して吐出する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料供給装置。
【請求項５】
前記昇圧用ピストンの軸方向の速度を検出する速度センサをさらに有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料供給装置。
【請求項６】
前記リニアアクチュエータは、油圧シリンダユニットであって、
作動油を収容する作動油収容空間を有し、軸方向が鉛直方向となるように配置された油圧シリンダと、
前記油圧シリンダ内で軸方向に移動可能に設けられ、前記作動油収容空間を第１チャンバと第２チャンバとに区画する油圧ピストンと、
前記油圧ピストンと前記昇圧用ピストンとを連結するピストンロッドと、
前記第１チャンバに作動油を供給することで前記油圧ピストンを軸方向の第１の方向に移動させ、前記第２チャンバに作動油を供給することで前記油圧ピストンを軸方向の第２の方向に移動させる油圧ポンプと、
前記油圧ピストンが軸方向に往復するように前記油圧ポンプを駆動する電動モータとを備え、
前記コントローラは、前記電動モータを制御することで前記油圧ピストンの前記油圧シリンダ内での移動を制御する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料供給装置。
【請求項７】
前記油圧シリンダユニットは、
一端が前記油圧ポンプと接続され、他端が前記第１チャンバと接続され、前記油圧ポンプから吐出される全ての作動油を前記第１チャンバに供給し、前記第１チャンバから排出される全ての作動油を前記油圧ポンプに戻す密閉された第１の油圧配管と、
一端が前記油圧ポンプと接続され、他端が前記第２チャンバと接続され、前記油圧ポンプから吐出される全ての作動油を前記第２チャンバに供給し、前記第２チャンバから排出される全ての作動油を前記油圧ポンプに戻す密閉された第２の油圧配管と、
をさらに備える、請求項６に記載の燃料供給装置。
【請求項８】
前記リニアアクチュエータは、電動シリンダユニットであって、
電動モータと、
前記電動モータの動力により回転するボールナットと、
前記ボールナットが螺合し、軸方向が前記昇圧用ピストンの軸方向と一致した状態で前記昇圧用ピストンと連結され、前記ボールナットの回転により軸方向に移動するボールねじと、
を備え、
前記コントローラは、前記電動モータを制御することで前記ボールねじの軸方向の移動を制御する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジン等の内燃機関に燃料を供給する燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の船舶においては、低速での出力が可能であり、プロペラに直結して駆動することができる、２ストロークサイクルの低速ディーゼルエンジンが用いられている。
近年、低速ディーゼルエンジンの燃料として、ＮＯｘ、ＳＯｘ、排出量の少ない天然ガスが注目されている。低速ディーゼルエンジンの燃焼室に高圧の天然ガスを燃料として噴射して燃焼させることで、高熱効率で出力が得られる。
【０００３】
例えばクランク軸を用いて回転運動を往復運動に変えることで、往復式ポンプを駆動することが行われている。クランク軸を用いて往復式ポンプのピストンを駆動する場合、ピストンストロークがクランク軸によって定まるため、ピストンストロークを自由に調整することができない。また、複数の往復式ポンプを同一のクランク軸によって駆動する場合、往復式ポンプのそれぞれを独立して制御することができなかった。
【０００４】
一方、特許文献１には、液体の燃料を、往復式ポンプを用いて昇圧してエンジンに供給する装置が記載されている。特許文献１の装置では、往復式ポンプのピストンを左右方向に駆動しており、ピストンを駆動するリニアアクチュエータとして、「線形油圧モータ」（油圧シリンダユニット）が用いられている。特許文献１では、油圧シリンダユニットへ油圧ポンプから供給する作動油の方向を方向切替弁で切り替えることにより、往復式ポンプのピストンの移動方向を切り替えている。油圧シリンダユニットを用いる場合、クランク軸を用いる場合よりも、低速で往復式ポンプを駆動することができる。また、ピストンが一定の速度で移動するようにピストン行程を制御することができるという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００５−５０４９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のように、油圧シリンダユニットへ供給する作動油の方向を方向切替弁で切り替えることで往復式ポンプのピストンの移動方向を切り替える場合、ピストンに作用する力が吐出時と吸入時とで同一となる。一方、往復式ポンプでは、燃料を高圧で吐出する時に大きな力が必要となる一方、低圧の燃料を吸入するときには負荷が小さい。このため、油圧シリンダユニットを用いて往復式ポンプを駆動する場合には、ピストンの負荷が小さい吸入時にピストンがより高速で移動しやすく、往復式ポンプのシリンダ内の圧力が燃料の蒸気圧よりも低下することによりキャビテーションが生じやすくなる。キャビテーションが生じると、往復式ポンプのピストンやシリンダにエロージョンが発生し寿命が短くなるという問題がある。
また、クランク軸を用いて往復式ポンプを駆動する場合には、吐出時と吸入時とでピストンの速度は同一であり、吸入時のみの速度は変更できないため、高回転、高出力時においてキャビテーションが発生してしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、往復式ポンプに生じるキャビテーションを抑制することができる燃料供給装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様は、内燃機関の燃焼室内へ燃料を供給する燃料供給装置であって、リニアアクチュエータと、前記リニアアクチュエータによって駆動され軸方向に往復する昇圧用ピストンを有し、前記昇圧用ピストンが軸方向に往復することにより前記燃料の吸入と吐出を交互に繰り返す往復式ポンプと、前記リニアアクチュエータの駆動を制御するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記往復式ポンプが前記燃料を吸入する時の前記昇圧用ピストンの最大加速度が、前記昇圧用ピストンが軸方向に往復する振幅および周期と同じ振幅および周期で単振動するように前記昇圧用ピストンを駆動した場合よりも小さくなるように前記リニアアクチュエータを制御することを特徴とする。
【０００９】
本発明の第２の態様は、内燃機関の燃焼室内へ燃料を供給する燃料供給装置であって、低圧の燃料が供給される低圧燃料供給管と、前記燃焼室内へ供給される高圧の燃料が供給される高圧燃料供給管と、前記低圧燃料供給管と前記高圧燃料供給管との間に設けられ、前記低圧燃料供給管内の燃料を昇圧してそれぞれ前記高圧燃料供給管に供給する複数の燃料供給部と、前記複数の燃料供給部を制御する制御部と、を備え、前記燃料供給部のそれぞれは、内燃機関の燃焼室内へ燃料を供給する燃料供給装置であって、リニアアクチュエータと、前記リニアアクチュエータによって駆動され軸方向に往復する昇圧用ピストンを有し、前記昇圧用ピストンが軸方向に往復することにより前記燃料の吸入と吐出を交互に繰り返す往復式ポンプと、前記リニアアクチュエータの駆動を制御するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記往復式ポンプが前記燃料を吸入する時の前記昇圧用ピストンの最大加速度が、前記昇圧用ピストンが軸方向に往復する振幅および周期と同じ振幅および周期で単振動するように前記昇圧用ピストンを駆動した場合よりも小さくなるように前記リニアアクチュエータを制御し、前記制御部は、前記複数の燃料供給部のいずれか１つの昇圧用シリンダが燃料を吐出するときに、他の燃料供給部の昇圧用シリンダが燃料を吸入するように前記コントローラのそれぞれを制御することを特徴とする。
【００１０】
前記コントローラは、前記往復式ポンプが前記燃料を吸入するときの前記昇圧用ピストンの加速度が最大となるときが、前記往復式ポンプが前記燃料の吸入を開始するときよりも後、かつ前記燃料の吸入を開始するときから前記周期の１／４の時間が経過するよりも前となるように前記リニアアクチュエータを制御することが好ましい。
【００１１】
前記往復式ポンプは、昇圧用ピストンを鉛直方向に移動可能に収容する昇圧用シリンダを有し、前記昇圧用ピストンが鉛直上方向に移動することにより前記昇圧用シリンダの内部であって前記昇圧用ピストンの下部に前記燃料を吸入し、前記昇圧用ピストンが鉛直下方向に移動することにより前記燃料を昇圧して吐出することが好ましい。
【００１２】
前記昇圧用ピストンの軸方向の速度を検出する速度センサをさらに有することが好ましい。
【００１３】
前記リニアアクチュエータは、油圧シリンダユニットであって、作動油を収容する作動油収容空間を有し、軸方向が鉛直方向となるように配置された油圧シリンダと、前記油圧シリンダ内で軸方向に移動可能に設けられ、前記作動油収容空間を第１チャンバと第２チャンバとに区画する油圧ピストンと、前記油圧ピストンと前記昇圧用ピストンとを連結するピストンロッドと、前記第１チャンバに作動油を供給することで前記油圧ピストンを軸方向の第１の方向に移動させ、前記第２チャンバに作動油を供給することで前記油圧ピストンを軸方向の第２の方向に移動させる油圧ポンプと、前記油圧ピストンが軸方向に往復するように前記油圧ポンプを駆動する電動モータとを備え、前記コントローラは、前記電動モータを制御することで前記油圧ピストンの前記油圧シリンダ内での移動を制御することが好ましい。
【００１４】
前記油圧シリンダユニットは、一端が前記油圧ポンプと接続され、他端が前記第１チャンバと接続され、前記油圧ポンプから吐出される全ての作動油を前記第１チャンバに供給し、前記第１チャンバから排出される全ての作動油を前記油圧ポンプに戻す密閉された第１の油圧配管と、一端が前記油圧ポンプと接続され、他端が前記第２チャンバと接続され、前記油圧ポンプから吐出される全ての作動油を前記第２チャンバに供給し、前記第２チャンバから排出される全ての作動油を前記油圧ポンプに戻す密閉された第２の油圧配管と、
をさらに備えることが好ましい。
また、前記リニアアクチュエータは、電動シリンダユニットであってもよい。
電動シリンダユニットは、電動モータと、前記電動モータの動力により回転するボールナットと、前記ボールナットが螺合し、軸方向が前記昇圧用ピストンの軸方向と一致した状態で前記昇圧用ピストンと連結され、前記ボールナットの回転により軸方向に移動するボールねじと、を備え、前記コントローラは、前記電動モータを制御することで前記ボールねじの軸方向の移動を制御することが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、昇圧用ピストンにより燃料を吸入する時の最大速度が、燃料を吐出する時の最大速度よりも遅くなるようにコントローラを制御することで、昇圧用シリンダ内の圧力が急激に低下することを防ぎ、キャビテーションの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態の燃料ガス供給装置の概略の構成図である。
【図２】燃料吸引時のリニアアクチュエータ３０および往復式ポンプ５０の断面図である。
【図３】燃料吐出時のリニアアクチュエータ３０および往復式ポンプ５０の断面図である。
【図４】昇圧用ピストン５２の速度の時間変化の一例を示す図である。
【図５】昇圧用ピストン５２の速度の時間変化の他の一例を示す図である。
【図６】電動シリンダユニットをリニアアクチュエータ３０として用いた燃料供給部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態に係る燃料供給装置を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施形態の燃料供給装置１０は、液体燃料を昇圧・加熱し、内燃機関９０の燃焼室内へ高圧で噴射して供給する装置である。内燃機関９０はシリンダ内の燃焼室で燃料を燃焼させ、その熱エネルギーによって仕事をする原動機であり、例えばレシプロエンジン、ガスタービンである。特に、燃料を圧縮着火させるディーゼルエンジンを内燃機関９０として用いることが好ましい。以下の実施形態では、内燃機関９０として船舶に搭載されるディーゼルエンジンを用いる場合について説明するが、本発明は船舶以外のディーゼルエンジンへの燃料供給装置に適用することもできる。
【００１８】
燃料供給装置１０は、図１に示すように、液体燃料タンク１１と、低圧燃料供給管１２と、複数の燃料供給部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃと、高圧燃料供給管１３と、熱交換器１４と、高温燃料供給管１５と、調圧弁１６と、圧力計１７と、制御部８０と、を備える。燃料供給装置１０のこれらの構成要素は全て船舶に搭載される。
【００１９】
液体燃料タンク１１は、内燃機関９０に供給される燃料を液体の状態で貯留する。液体燃料タンク１１に貯留される液体燃料として、例えば、液化メタン、液化エタン、液化プロパン等を用いることができる。液体燃料タンク１１は、低圧燃料供給管１２と接続されており、低圧燃料供給管１２を介して液体燃料を燃料供給部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃに供給する。
燃料供給部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃとの接続部における低圧燃料供給管１２内の液体燃料の圧力は、液体燃料タンク１１内の液体燃料の温度、液面高さ等に応じた圧力となっている。この圧力を高め有効吸込みヘッド（NPSH：Net Positive Suction Head）を確保し、燃料供給部２０Ａ、２０Ｂ，２０Ｃに液体燃料を供給しやすくするために、液体燃料タンク１１は、燃料供給部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃよりも高い位置に配置されている。
なお、液体燃料タンク１１が高い位置に配置できない場合は、液体燃料タンク１１に液体燃料を供給するブースターポンプにより液体燃料タンク１１内の液体燃料の圧力を高めることで、有効吸込ヘッドを確保してもよい。
【００２０】
燃料供給部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは、低圧燃料供給管１２と高圧燃料供給管１３との間に並列に設けられている。燃料供給部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは、それぞれ、コントローラ２１と、リニアアクチュエータ３０と、往復式ポンプ５０とを備える。
往復式ポンプ５０は、低圧燃料供給管１２から供給される液体燃料を昇圧し、高圧燃料供給管１３を介して熱交換器１４に供給する。低圧燃料管１２および高圧燃料供給管１３は、燃料供給部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃから着脱可能である。
【００２１】
リニアアクチュエータ３０は往復式ポンプ５０のピストンを駆動するものである。リニアアクチュエータ３０を用いることで、クランク軸を用いる場合よりも往復式ポンプ５０のピストンを低速で駆動することや、ピストン行程において往復式ポンプの液流入始め、液昇圧始め、液昇圧終了時以外は、ピストンが一定の速度で移動するように駆動制御することができる。リニアアクチュエータ３０として、例えば、油圧シリンダユニット、電動シリンダユニット等を用いることができる。本実施形態では、リニアアクチュエータ３０として油圧シリンダユニットを用いる場合について説明する。
コントローラ２１は、制御部８０から入力される制御信号により制御され、リニアアクチュエータ３０を制御する。また、コントローラ２１には、後述するように、往復式ポンプ５０のピストンの位置を示す位置信号が入力される。コントローラ２１は、位置信号に応じて往復式ポンプ５０の吐出量が調節されるようにリニアアクチュエータ３０を位置制御する。
【００２２】
なお、図１においては、３つの燃料供給部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃが低圧燃料供給管１２と高圧燃料供給管１３との間に並列に設けられているが、燃料供給部の数はこれに限られず、供給する燃料の量に応じて任意に変更することができる。
【００２３】
熱交換器１４は、入口側が高圧燃料供給管１３と接続され、出口側が高温燃料供給管１５と接続されている。熱交換器１４は、高圧燃料供給管１３を介して供給される昇圧後の液体燃料を加熱する。液体燃料を加熱する熱源として、例えば、液体燃料タンク１１で発生するボイルオフガスの燃焼熱を用いることができる。例えば、ボイルオフガスの燃焼熱で加熱した温水との熱交換により液体燃料を加熱してもよい。
【００２４】
高温燃料供給管１５には、調圧弁１６が設けられており、高温燃料供給管１５の一端は熱交換器１４と、他端は内燃機関９０の燃焼室と接続されている。熱交換器１４で加熱後の液体燃料は、調圧弁１６により内燃機関９０が必要とする所定の範囲の圧力に調圧された後、高温燃料供給管１５を介して内燃機関９０の燃焼室に供給される。調圧弁１６は制御部８０により制御される。
ここで、内燃機関９０が必要とする所定の範囲の圧力は、内燃機関９０の種類や性能に応じて異なる。内燃機関９０が船舶用の２ストロークサイクルの低速ディーゼルエンジンであれば、所定の範囲の圧力は、例えば５〜１００ＭＰａ、好ましくは２０〜７０ＭＰａであるが、本発明はこれに限定されるものではない。
また、高温燃料供給管１５には、圧力計１７が設けられている。圧力計１７は高温燃料供給管１５内の圧力を計測し、計測信号を制御部８０に出力する。
【００２５】
制御部８０には、内燃機関９０から内燃機関９０の負荷を示す信号が入力される。内燃機関９０の負荷を示す信号は、例えば、回転数を示す信号である。
制御部８０は、燃料供給部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃに制御信号を出力することで、往復式ポンプ５０の吐出量を調整する。往復式ポンプ５０の吐出量は、高温燃料供給管１５内の圧力が、必要とされる内燃機関９０の負荷に応じた圧力となるように調整される。
なお、内燃機関９０により駆動される推進用プロペラ（図示せず）の回転数を計測し、回転数に応じて高温燃料供給管１５内の圧力を調整してもよい。
【００２６】
液体燃料タンク１１、低圧燃料供給管１２、リニアアクチュエータ３０、往復式ポンプ５０、高圧燃料供給管１３、熱交換器１４、高温燃料供給管１５、調圧弁１６、圧力計１７は、危険区域に配置される。一方、コントローラ２１および制御部８０は、一般に非防爆対応品であるが、防爆対応が出来ていない場合には、危険区域から防爆隔壁により隔離された非危険区域に配置するか、危険区域から十分に距離を隔てた非防爆区域に配置しなければならない。
【００２７】
次に、図２、図３を用いて、電動モータにサーボモータを使用したリニアアクチュエータ３０および往復式ポンプ５０の具体的な構成について詳細に説明する。なお、以下の説明では、リニアアクチュエータ３０として油圧シリンダユニットを用いる場合について説明するが、リニアアクチュエータ３０は油圧シリンダユニットに限られるものではない。
図２、図３において、上下方向は鉛直方向と一致し、左右方向は水平方向と一致する。以下の説明では、鉛直方向の上方向を「上方」、上方の部分を「上部」、鉛直方向の下方を「下方」、下方向の部分を「下部」という。なお、以下の説明では、軸方向が鉛直方向となるように配置されたリニアアクチュエータ３０および往復式ポンプ５０について説明するが、本発明はこれに限らず、軸方向が水平方向となる場合や角度を持たせた方向となるように配置されたリニアアクチュエータ３０および往復式ポンプ５０を用いてもよい。
【００２８】
本実施形態においては、リニアアクチュエータ３０および往復式ポンプ５０が軸方向を鉛直方向に向けて配置される。なお、図２、図３においては、リニアアクチュエータ３０の下方に往復式ポンプ５０が配置される例について説明するが、リニアアクチュエータ３０の上方に往復式ポンプ５０が配置されてもよい。
【００２９】
〔油圧シリンダユニット〕
図２、図３に示すように、油圧シリンダユニット（リニアアクチュエータ３０）は、電動モータ３１、油圧ポンプ３２、第１の油圧配管３３、第２の油圧配管３４、固定部４０、油圧シリンダ４１、油圧ピストン４２、等を備える。
油圧シリンダユニットは、架台１００の天板１０１に設けられている。天板１０１は脚１０２により支持されており、脚１０２は船体の甲板や内底板等の構造体に固定される。
【００３０】
電動モータ３１は天板１０１の上部に設けられている。電動モータ３１はコントローラ２１によって制御され、油圧ポンプ２３を駆動する。電動モータ３１には、例えばインバータモータ又はサーボモータが用いられる。
【００３１】
油圧ポンプ３２は天板１０１の上部に設けられている。油圧ポンプ３２は電動モータ３１により駆動され、油圧シリンダ４１内に作動油を供給することで油圧ピストン４２を鉛直方向に移動させる。作動油としては、石油系作動油、合成系作動油、水成形作動油等から任意の作動油を採用することができる。
【００３２】
油圧ポンプ３２は第１の油圧配管３３および第２の油圧配管３４と接続されている。油圧ポンプ３２は電動モータ３１によって駆動される。
電動モータ３１がサーボモータである場合、電動モータ３１の正逆の回転方向に応じて油圧ポンプ３２から作動油が吐出される方向が切り替わる。例えば、電動モータ３１の正回転時には、油圧ポンプ３２は第１の油圧配管３３内の作動油を吸引し、吸引した作動油を第２の油圧配管３４側へ吐出する。また、電動モータ３１の逆回転時には、油圧ポンプ３２は第２の油圧配管３４内の作動油を吸引し、吸引した作動油を第１の油圧配管３３側へ吐出する。この場合、第１の油圧配管３３および第２の油圧配管３４に方向切替弁は不要である。
一方、電動モータ３１がインバータモータである場合、作動油が流れる方向は、第１の油圧配管３３および第２の油圧配管３４に設けられる方向切替弁（図示せず）によって変更する。
なお、第１の油圧配管３３および第２の油圧配管３４内の作動油の流量、圧力は、油圧ポンプ３２の吐出量によって決定される。電動モータ３１がサーボモータである場合、電動モータ３１がインバータモータである場合のいずれの場合も、作動油の流量、圧力は電動モータ３１の回転数によって調整することができる。
【００３３】
固定部４０は天板１０１に設けられた開口１０１ａ内に配置された状態で天板１０１に固定されている。固定部４０の上部には油圧シリンダ４１が固定され、固定部４０の下部には往復式ポンプ５０が固定されている。固定部４０は中空の筒状であり、内部に空洞部４８が設けられている。
【００３４】
油圧シリンダ４１は、作動油を収容する作動油収容空間４３を有し、軸方向が鉛直方向となるように天板１０１の上面に載置される。また、油圧シリンダ４１の側壁には、作動油収容空間４３の上端部に通じる上側貫通孔４４、および、作動油収容空間４３の下端部に通じる下側貫通孔４５が設けられている。上側貫通孔４４の外側開口部は第１の油圧配管３３と接続されており、下側貫通孔４５の外側開口部は第２の油圧配管３４と接続されている。
【００３５】
油圧ピストン４２には、ピストンリング４２ｂが設けられている。油圧ピストン４２は、ピストンリング４２ｂを油圧シリンダ４１の作動油収容空間４３の内壁面と接触させながら鉛直方向に移動可能に作動油収容空間４３内に収容されているライダーリング４２ａは油圧ピストン４２が鉛直方向に移動するときの水平方向の振れを補正する役割を果たす。ピストンリング４２ｂは油圧ピストン４２と作動油収容空間４３の内壁面との隙間を塞ぐ役割を果たす。
【００３６】
油圧ピストン４２は作動油収容空間４３を油圧ピストン４２よりも上側の上側チャンバ４３ａ（第２チャンバ）と油圧ピストン４２よりも下側の下側チャンバ４３ｂ（第１チャンバ）とに区画する。
油圧ピストン４２はダブルロッド型であり、油圧シリンダ４１の上部および下部から外部へ突出するピストンロッド４７を有している。ピストンロッド４７は油圧ピストン４２とともに上下動する。油圧ピストン４２がダブルロッド型であるため、油圧ピストン４２が上昇したときの上側チャンバ４３ａの容積の減少量と下側チャンバ４３ｂの容積の増加量とが等しい。油圧ピストン４２はシングルロッド型であっても良い。ただし、この場合は移動する作動油の量が変化することによる圧力変動が生じるので脈動防止タンクを設けるのが望ましい。
油圧シリンダ４１のピストンロッド４７が貫通する部分には、ブッシュ４６が設けられている。ブッシュ４６内にはオイルシールが組み込まれている。ブッシュ４６はピストンロッド４７を上下動可能に支持するとともに、作動油収容空間４３から作動油が漏出することを防いでいる。
【００３７】
空洞部４８内には、ピストンロッド４７の下端部と、往復式ポンプ５０の昇圧用ピストン５２の上端部とを連結する連結部４９が設けられている。連結部４９はピストンロッド４７の上下動に伴い、空洞部４８内で上下動する。尚、連結部４９は、油圧シリンダのピストンロッド４７と往復式ポンプ５０のピストン５２の軸芯ズレ調整機能を持っている。
【００３８】
空洞部４８には、復式ポンプ５０からのガス漏れ防止の観点から外部から室温の窒素ガスが供給されている。窒素ガスは往復式ポンプ５０のロッドパッキン部５７に供給してもよい。空洞部４８が設けられることで、往復式ポンプ５０内の低温熱源（液体燃料）への熱伝導が抑制され、ピストンロッド４７を介して作動油収容空間４３内の高温熱源（作動油）が冷却されるのを防ぐことができる。なお、防爆形ヒータや吸熱フィンを設けることで高温熱源が冷却されることを防いでもよい。
【００３９】
〔往復式ポンプ〕
往復式ポンプ５０として、例えば特許第５５１９８５７号に記載されているのと同様の構造を有する往復式ポンプを用いることができる。
具体的には、往復式ポンプ５０は、昇圧用シリンダ５１と、昇圧用ピストン５２と、シリンダライナ５３と、カバー５４と、弁箱６０と、等を有する。
【００４０】
昇圧用シリンダ５１の上端部は固定部４０の下端部に固定されている。昇圧用シリンダ５１の側壁は架台１００の脚１０２に固定されている。昇圧用シリンダ５１の上側部分にはロッドパッキン部５７が設けられている。
昇圧用シリンダ５１は内部に昇圧用ピストン５２、シリンダライナ５３、および弁箱６０を収容する空間を有し、昇圧シリンダ５１の下端部にはカバー５４が固定されている。カバー５４によってシリンダライナ５３および弁箱６０は昇圧用シリンダ５１内で固定されている。
【００４１】
昇圧用シリンダ５１の側壁には、内部に弁箱６０が固定される高さの位置に、吸入口５５が設けられている。吸入口５５は低圧燃料供給管１２と接続されている。
カバー５４には、鉛直方向に貫通する吐出口５６が設けられている。吐出口５６は高圧燃料供給管１３と接続されている。
【００４２】
ここで、弁箱６０が昇圧用ピストン５２よりも下方に設けられており、昇圧用ピストン５２を鉛直上方に移動することにより昇圧用シリンダ５１の内部であって昇圧用ピストン５２の下部に燃料を吸入するため、往復式ポンプ５０の吸入口５５をより低い位置に配置することができる。吸入口５５との接続部における低圧燃料供給管１２内の液体燃料の圧力は、液体燃料タンク１１内の液体燃料の液面の高さと吸入口５５の高さとの差に比例する圧力となる。このため、吸入口５５をより低い位置に配置することで、吸入口５５との接続部における低圧燃料供給管１２内の液体燃料の圧力を高めることができる。これにより、吸入口５５から昇圧用シリンダ５１内への燃料の供給を容易にすることができる。
【００４３】
昇圧用ピストン５２の上端部は、連結部４９によってピストンロッド４７の下端部と連結されており、昇圧用ピストン５２はピストンロッド４７と連動して上下動する。
また、昇圧用ピストン５２の上端部には、位置センサが設けられる。位置センサは、昇圧用ピストン５２の鉛直方向の位置を検出し、位置信号をコントローラ２１に出力する。なお、位置信号を用いて、昇圧用ピストン５２の変位を時間微分することにより、昇圧用ピストン５２の速度を求めることができる。すなわち、位置センサを速度センサとしても用いることができる。さらに、昇圧用ピストン５２の速度を時間微分することにより、昇圧用ピストン５２の加速度を求めることができる。すなわち、位置センサを加速度センサとしても用いることができる。
なお、位置センサを油圧シリンダ４１に取り付けてもよい。
【００４４】
位置センサとして、例えば、磁歪式位置センサ７０や超音波センサを用いることができる。ここでは磁歪式位置センサを使用した場合について説明する。
具体的には、磁歪式位置センサ７０は、センサプローブ７１（磁歪線）と、環状マグネット７２と、検出器７３とを有する。センサプローブ７１は空洞部４８内に鉛直方向に設けられる。環状マグネット７２は中央にセンサプローブ７１が挿入された状態で、センサプローブ７１に沿って昇圧用ピストン５２とともに上下動するように昇圧用ピストン５２の上端部に取り付けられる。センサプローブ７１の一端にはセンサプローブ７１に生じる歪みを検出する検出器７３が設けられている。センサプローブ７１に電流パルス信号を与えると、センサプローブ７１を中心とする円周方向の磁場が生じる。センサプローブ７１のマグネット７２と同じ高さの位置では、センサプロ−ブ７１の軸方向に磁場が与えられるため、軸方向に対して斜め方向の合成磁場が生じる。これにより、センサプローブ７１に局部的なねじり歪みが生じる。検出器７３はこのねじり歪みを検出することで、マグネット７２の高さ方向の位置を検出し、昇圧用ピストン５２の高さ方向の位置を示す位置信号をコントローラ２１に出力する。
【００４５】
昇圧用ピストン５２の下部にはライダーリング５２ａおよびピストンリング５２ｂが設けられている。昇圧用ピストン５２はライダーリング５２ａおよびピストンリング５２ｂをシリンダライナ５３の内壁面と接触させながら鉛直方向に移動可能にシリンダライナ５３内に収納されている。ロッドパッキン部５７にもライダーリング５１ａが装備されている。これらのライダーリング５１ａ、５２ａは昇圧用ピストン５２が鉛直方向に移動するときの水平方向の振れを補正する役割を果たす。ピストンリング５２ｂは昇圧用ピストン５２とシリンダライナ５３の内壁面との隙間を塞ぎ、先端の昇圧された液体燃料の圧力を封止する役割を果たす。
【００４６】
弁箱６０は昇圧用シリンダ５１内でシリンダライナ５３の下部に固定されている。弁箱６０には、吐出流路６１、吐出用弁体６２、吸入流路６４、吸入用弁体６５、等が設けられている。
吐出流路６１は弁箱６０を鉛直方向に貫通するように設けられている。吐出流路６１の内部には、吐出用弁体６２が鉛直方向に移動可能に収容されている。吐出流路６１の上端部側は内径が吐出用弁体６２の外径よりも小さい細径部となっている。細径部の下側開口は、吐出用弁体６２が配置される弁座６３となっている。吐出用弁体６２および弁座６３により吐出弁が構成される。
吐出流路６１の弁箱６０の下側の開口はカバー５４の吐出口５６と対向する位置に設けられている。
【００４７】
吸入流路６４は弁箱６０の外側壁から弁箱６０の上面であって昇圧用ピストン５２の位置に連通する位置に設けられている。吸入流路６４の弁箱６０の外側壁側の開口は昇圧用シリンダ５１の吸入口５５と対向する位置に設けられている。
吸入流路６４の弁箱６０の上面側の開口の外周部は吸入用弁体６５用の弁座６６となっており、弁座６６の上部に吸入用弁体６５が鉛直方向に移動可能に設けられている。吸入用弁体６５および弁座６６により吸入弁が構成される。
【００４８】
ロッドパッキン部５７は、空洞部４８に接続されており、液体燃料が気化したガスを外気へ漏洩させないようシールリングを装備してシールしている。ピストンリング５２ｂによりシールできず漏洩した液体燃料は低圧下で気化し、このロッドパッキン部５７でシールされる。液体燃料が気化したガスの外部への漏洩を防止するため、空洞部４８に窒素ガスを供給する代わりにこのロッドパッキン部５７へ供給してもよい。
【００４９】
〔リニアアクチュエータおよび往復式ポンプの動作〕
次に、電動モータにサーボモータを使用したリニアアクチュエータ３０および往復式ポンプ５０の動作について説明する。
まず、電動モータ３１により油圧ポンプ３２を駆動し、図２に示すように、上側チャンバ４３ａ内の作動油を上側貫通孔４４から排出し、第１の油圧配管３３、第２の油圧配管３４を経て下側貫通孔４５から下側チャンバ４３ｂ（第１チャンバ）へ供給する。すると、下側チャンバ４３ｂの容積が大きくなり、上側チャンバ４３ａの容積が小さくなるように、油圧ピストン４２が作動油収容空間４３内で上昇する。なお、第１の油圧配管３３および第２の油圧配管は分岐等を有さないため、上側チャンバ４３ａから流出した作動油は全て下側チャンバ４３ｂへ供給される。
【００５０】
油圧ピストン４２が上昇すると、連結部４９でピストンロッド４７の下端部と連結されている昇圧用ピストン５２がシリンダライナ５３内で上昇（第１の方向に移動）する。すると、吸入用弁体６５が弁座６６から離れて上昇し、吸入口５５から供給される液体燃料が吸入流路６４を通ってシリンダライナ５３の内部であって昇圧用ピストン５２の下部の空間に流入する。このとき、吐出用弁体６２は弁座６３を塞いだ状態である。
【００５１】
次に、コントローラ２１により電動モータ３１の回転方向を切り替え、油圧ポンプ３２を図２とは反対方向に駆動し、図３に示すように、下側チャンバ４３ｂ内の作動油を下側貫通孔４５から排出し、第２の油圧配管３４、第１の油圧配管３３を経て上側貫通孔４４から上側チャンバ４３ａ（第２チャンバ）へ供給する。すると、下側チャンバ４３ｂの容積が小さくなり、上側チャンバ４３ａの容積が大きくなるように、油圧ピストン４２が作動油収容空間４３内で下降する。なお、第１の油圧配管３３および第２の油圧配管は分岐等を有さないため、下側チャンバ４３ｂから流出した作動油は全て上側チャンバ４３ａへ供給される。
【００５２】
油圧ピストン４２が下降すると、連結部４９でピストンロッド４７の下端部と連結されている昇圧用ピストン５２がシリンダライナ５３内で下降（第２の方向に移動）する。すると、シリンダライナ５３の内部であって昇圧用ピストン５２の下部の空間に吸入された液体燃料が吐出用弁体６２を押し下げて弁座６３から離し、吸入流路６４を通って吐出口５６から排出される。このとき、吸入用弁体６５は弁座６６を塞いだ状態である。
【００５３】
このように、電動モータ３１の回転方向を切り替え、油圧ポンプ３２の駆動方向を切り替えることで、上側チャンバ４３ａと下側チャンバ４３ｂとの間で作動油を交互に行き来させ、油圧ピストン４２および昇圧用ピストン５２を鉛直方向に往復移動させ、吸入口５５から吸入した液体燃料を昇圧して吐出口５６から吐出することができる。
【００５４】
なお、電動モータにインバータモータを使用したリニアアクチュエータ３０の場合は、方向切替弁により作動油の流れ方向を切り替えることで上側チャンバ４３ａと下側チャンバ４３ｂとの間で作動油を交互に行き来させ、油圧ピストン４２および昇圧用ピストン５２を鉛直方向に往復移動させ、吸入口５５から吸入した液体燃料を昇圧して吐出口５６から吐出することができる。
【００５５】
本実施形態においては、昇圧用シリンダ５１内でのキャビテーションを防ぐために、昇圧用シリンダ５１内の圧力が、燃料の蒸気圧以下とならないように制御する。具体的には、往復式ポンプ５０が燃料を吸入する時の昇圧用ピストン５２の最大加速度を下げることで、昇圧用シリンダ５１内の圧力が、燃料の蒸気圧以下となることを防ぐことができる。
【００５６】
具体的には、コントローラ２１は、クランク軸を用いて往復式ポンプを駆動する場合よりも、往復式ポンプ５０が燃料を吸入する時の昇圧用ピストン５２の最大加速度が小さくなるようにリニアアクチュエータ３０を制御する。ここで、クランク軸を用いて往復式ポンプを駆動する場合、昇圧用ピストンはクランク軸の回転周期と同じ周期かつクランク軸の回転半径と同じ振幅で単振動すると考えられる。このときの昇圧用ピストンのストローク長はクランク軸の回転直径（振幅の２倍）となる。
【００５７】
そこで、本実施形態においては、コントローラ２１は、クランク軸を用いて往復式ポンプを駆動する場合の振幅と同じ振幅かつ同じ周期で昇圧用ピストン５２を単振動させた場合よりも、往復式ポンプ５０が燃料を吸入する時の昇圧用ピストン５２の最大加速度が小さくなるように、リニアアクチュエータ３０を制御する。
【００５８】
図４の実線は本実施形態における昇圧用ピストン５２の速度の時間変化の一例を示す図であり、横軸が時間、縦軸が速度であり、吐出時の昇圧用ピストン５２の速度を正としている。すなわち、ピストン速度が正である時間ｔ０からｔ１にかけて往復式ポンプ５０は燃料を吐出し、ピストン速度が負である時間ｔ１からｔ４にかけて往復式ポンプ５０は燃料を吸入する。
また、図４の一点鎖線は昇圧用ピストンがクランク駆動される場合（単振動する場合）の昇圧用ピストンの速度の時間変化である。昇圧用ピストンがクランク駆動される場合も、ピストン速度が正である時間ｔ０からｔ１にかけて往復式ポンプ５０は燃料を吐出し、ピストン速度が負である時間ｔ１からｔ４にかけて往復式ポンプ５０は燃料を吸入する。
なお、対比のために、本実施形態の場合（実線）と単振動の場合（一点鎖線）とで周期およびストロークを同一としている。すなわち、時間ｔ０からｔ１にかけて（吐出時）の速度の積分値は、本実施形態の場合（実線）と単振動の場合（一点鎖線）とで同一である。同様に、時間ｔ１からｔ４にかけて（吸入時）の速度の積分値は、本実施形態の場合（実線）と単振動の場合（一点鎖線）とで同一である。
【００５９】
図４の実線では、吸入開始時（ｔ１）からｔ２までの間、昇圧用ピストン５２を加速し、ｔ２からｔ３までの間、一定の速度で昇圧用ピストン５２を移動させ、ｔ３から吸入終了時（ｔ４）までの間、昇圧用ピストン５２を減速している。ここで「加速する」とは昇圧用ピストン５２の速度の絶対値を増加させることをいい、「減速する」とは昇圧用ピストン５２の速度の絶対値を減少させることをいう。
【００６０】
図４の実線では、ｔ１からｔ２までの間に昇圧用ピストン５２の加速度が吸入時の最大加速度となるときがある。この最大加速度は図４の実線のｔ１からｔ２までの傾きの絶対値の最大値である。
一方、昇圧用ピストンが単振動する場合（一点鎖線）、昇圧用ピストン５２の加速度が最大となるときは吸入開始時（ｔ１）であり、最大加速度は図４の一点鎖線のｔ１における傾きの絶対値である。
【００６１】
図４の実線に示すように、本実施形態では、吸入時の昇圧用ピストン５２の最大加速度（実線のｔ１からｔ２までの傾きの絶対値の最大値）が単振動の場合の最大加速度（一点鎖線のｔ１における傾きの絶対値）よりも小さくなるように、リニアアクチュエータ３０が制御されている。このため、昇圧用シリンダ５１内の圧力が急激に低下することを防ぎ、キャビテーションの発生を抑制することができる。
【００６２】
なお、単振動の場合、最大加速度となるときは吸入開始時（ｔ１）であるが、本実施形態においては、吸入開始時が最大加速度となるように昇圧用ピストン５２の速度を制御する必要はない。例えば、昇圧用ピストン５２の加速度が最大となるときが、燃料の吸入開始時（ｔ１）よりも後、かつ吸入開始時（ｔ１）から一周期の１／４の時間が経過するよりも前となるように制御してもよい。
【００６３】
なお、ストローク長は、昇圧用ピストン５２が上下方向に往復するときの最下点から最上点までの高さである。ストローク長はシリンダライナ５３内における昇圧用ピストン５２の最下部の位置を基準として設定される。昇圧用ピストン５２の最下部の位置は、シリンダライナ５３の内部であって昇圧用ピストン５２の下部の空間の容積が最小となる位置である。この位置を基準としてストローク長を調整することで、ストローク長をどのように設定しても、往復式ポンプ５０内の液体燃料は各サイクルで全て吐出されることとなる。
【００６４】
図５の実線は本実施形態における昇圧用ピストン５２の速度の時間変化の他の一例を示す図であり、横軸が時間、縦軸が速度であり、吐出時の昇圧用ピストンの速度を正としている。すなわち、ピストン速度が正である時間ｔ０からｔ１にかけて往復式ポンプ５０は燃料を吐出し、ピストン速度が負である時間ｔ１からｔ５にかけて往復式ポンプ５０は燃料を吸入する。
【００６５】
また、図５の一点鎖線は昇圧用ピストンがクランク駆動される場合（単振動する場合）の昇圧用ピストン５２の速度の時間変化である。なお、対比のために、周期およびストロークを同一としている。昇圧用ピストン５２がクランク駆動される場合（一点鎖線）、ピストン速度が正である時間ｔ０からｔ２にかけて往復式ポンプ５０は燃料を吐出し、ピストン速度が負である時間ｔ２からｔ５にかけて往復式ポンプ５０は燃料を吸入する。
なお、対比のために、本実施形態の場合（実線）と単振動の場合（一点鎖線）とで周期およびストロークを同一としている。すなわち、本実施形態の場合（実線）の時間ｔ０からｔ１にかけて（吐出時）の速度の積分値は、単振動の場合（一点鎖線）の時間ｔ０からｔ２にかけて（吐出時）の速度の積分値と同一である。同様に、本実施形態の場合（実線）の時間ｔ１からｔ５にかけて（吸入時）の速度の積分値は、単振動の場合（一点鎖線）の時間ｔ２からｔ５にかけて（吸入時）の速度の積分値と同一である。
【００６６】
図５の実線では、吸入開始時（ｔ１）からｔ３までの間、昇圧用ピストン５２を加速し、ｔ３からｔ４までの間、一定の速度で昇圧用ピストン５２を移動させ、ｔ４から吸入終了時（ｔ５）までの間、昇圧用ピストン５２を減速している。
【００６７】
図５の実線では、ｔ１からｔ３までの間に昇圧用ピストン５２の加速度が吸入時の最大加速度となるときがある。この最大加速度は図５の実線のｔ１からｔ３までの傾きの絶対値の最大値である。
一方、昇圧用ピストンが単振動する場合（一点鎖線）、昇圧用ピストン５２の加速度が最大となるときは吸入開始時（ｔ２）であり、最大加速度は図５の一点鎖線のｔ２における傾きの絶対値である。
【００６８】
図５に示すように昇圧用ピストン５２を制御する場合でも、吸入時の昇圧用ピストン５２の最大加速度（ｔ１からｔ３までの実線の傾きの絶対値の最大値）が単振動の場合の最大加速度（一点鎖線のｔ２における傾きの絶対値）よりも小さくなるように、リニアアクチュエータ３０が制御されている。このため、昇圧用シリンダ５１内の圧力が急激に低下することを防ぎ、キャビテーションの発生を抑制することができる。
【００６９】
なお、図４の場合は、昇圧用ピストン５２の一周期（ｔ０からｔ４までの時間）における、燃料を吐出する期間（ｔ０からｔ１までの間）と燃料を吸入する期間（ｔ１からｔ４までの間）とが等しい。これに対し、図５の場合は、昇圧用ピストン５２の一周期（ｔ０からｔ５までの時間）における、燃料を吐出する期間（ｔ０からｔ１までの間）よりも、燃料を吸入する期間（ｔ１からｔ５までの間）のほうが長くなっている。
【００７０】
このため、吸入時に昇圧用ピストン５２を加速する期間（ｔ１からｔ３までの間）をより長くすることができ、最大加速度をさらに小さくすることができる。
また、図５に示すように、燃料を吸入する期間（ｔ１からｔ５までの間）を吐出する期間（ｔ０からｔ１までの間）よりも長くすることで、吸入時の昇圧用ピストン５２の最大速度（実線のｔ３からｔ４までの間の速度の絶対値）を単振動の場合よりも小さくすることができる。このため、最大速度まで加速するための加速度の最大値を小さくすることができる。
【００７１】
なお、複数の燃料供給部を用いる場合、１つの燃料供給部の往復式ポンプ５０で燃料を吸入している間に、他の燃料供給部の往復式ポンプ５０から燃料を吐出してもよい。例えば、３つの燃料供給部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃのそれぞれにおいて往復式ポンプ５０を用いることで、１つの往復式ポンプ５０において燃料の吸入するために、他の２つの往復式ポンプ５０で燃料の吐出をしている時間を用いることができる。すなわち、吸入および吐出を１サイクルとするとき、それぞれの往復式ポンプ５０においては、１サイクルの１／３の時間で吐出をし、１サイクルの２／３の時間で吸入をすればよい。同様に、ｎ個の燃料供給部（ｎは３以上の自然数）を用いる場合、それぞれの往復式ポンプ５０においては、１サイクルの１／ｎの時間で吐出をし、１サイクルの（ｎ−１）／ｎの時間で吸入をすればよい。このため、燃料を吸入する時の昇圧用ピストン５２の移動速度を、燃料を吐出する時の速度よりも遅くすることができ、昇圧用シリンダ５１内の圧力が急激に低下することを防ぎ、キャビテーションの発生を抑制することができる。この場合でも、１サイクルの時間を調整することで、燃料の吐出量の合計を調整することができる。
【００７２】
なお、上記実施形態においては、燃料を吸入する時間と燃料を吐出する時が同じ場合（図４）、燃料を吸入する時間が燃料を吐出する時間よりも長い場合（図５）について説明したが、燃料を吸入する時間が燃料を吐出する時間よりも短くてもよい。
【００７３】
また、本実施形態においては、昇圧用ピストン５２を鉛直方向に移動させ、昇圧用ピストン５２を上昇させるときに往復式ポンプ５０が燃料の吸入をするように配置することで、リニアアクチュエータ３０により昇圧用ピストン５２を上昇させるときにリニアアクチュエータ３０に昇圧用ピストン５２の重力が作用する。このため、昇圧用ピストン５２を上昇させる速度を小さくすることができ、キャビテーションの発生を防ぐことができる。
また、油圧ピストン４２および昇圧用ピストン５２を鉛直方向に移動させるため、反作用として油圧シリンダ４１および昇圧用シリンダ５１もまた鉛直方向の力を受ける。このため、油圧ピストン４２および昇圧用ピストン５２を駆動しても、油圧シリンダ４１および昇圧用シリンダ５１の設置場所には水平方向に作用する力が働かないため、油圧シリンダ４１および昇圧用シリンダ５１を容易に固定することができる。また、油圧シリンダ４１および昇圧用シリンダ５１の設置に必要な床面積を小さくすることができる。
【００７４】
また、油圧ピストン４２および昇圧用ピストン５２を鉛直方向に移動させるため、ピストンリング４２ｂ、５２ｂ、ライダーリング５１ａ、５２ａが局所的に摩耗することがない。
【００７５】
また、サーボモータを用いる場合、油圧シリンダ４１内へ供給する作動油の流れ方向を油圧ポンプ３２の正逆回転方向によって切り替えることで油圧ピストン４２の移動方向を切り替えることができる。この場合は、作動油の流れ方向を方向切替弁で切り替えないため、油圧ポンプ３２を定格回転数で運転し続ける必要がない。このため、油圧ポンプ３２を定格回転数で運転し続ける場合と比較してエネルギー消費を低減することができる。
【００７６】
また、複数の燃料供給部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃが低圧燃料供給管１２と高圧燃料供給管１３との間に並列に設けられているため、燃料供給部の数を容易に変更することができる。また、複数の燃料供給部のうち、いずれかにトラブルが発生したときや、メンテナンスを行うときでも、その何れかの燃料供給部を取り外し、他の燃料供給部を駆動し続けることができる。
また、複数の燃料供給部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは独立して制御可能であるため、内燃機関９０の燃料需要に応じて稼動する燃料供給部の数を変更することもできる。
【００７７】
また、昇圧用ピストン５２の位置を検出する位置センサを設けることで、確実に昇圧用ピストン５２の速度や位置を調節することができる。
【００７８】
なお、上記説明においては、３台の燃料供給部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃを用いる場合について説明したが、本発明はこれに限らず、任意の数の燃料供給部を用いることができる。また、往復式ポンプ５０の形状は図２、図３に示される形状のものに限定されることなく、任意の形状の往復式ポンプを用いることができる。
また、上記説明においては、船舶に搭載する燃料供給装置について説明したが、本発明はこれに限られることはない。リニアアクチュエータ３０および往復式ポンプ５０は任意の構造体上に設置することができる。例えば、自動車の車体上にリニアアクチュエータ３０および往復式ポンプ５０を搭載してもよいし、建物の躯体の床上にリニアアクチュエータ３０および往復式ポンプ５０を設置してもよい。
【００７９】
＜変形例＞
図６は、電動シリンダユニットをリニアアクチュエータ３０として用いた燃料供給部を示す図である。なお、図２、図３と同様の構成については、同符号を付して説明を割愛する。
電動シリンダユニットは、電動モータ３１、歯車３５ａ、３５ｂ、ボールナット３７、ボールねじ３８を備える。
歯車３５ａは電動モータ３１の動力で回転し、歯車３５ａの回転は歯車３５ｂに伝達される。
歯車３５ｂはボールナット３７と一体に設けられており、歯車３５ａの回転をボールナット３７に伝達する。
ボールナット３７はボールねじ３８と螺合しており、歯車３５ｂとともに回転する。
ボールねじ３８の下端は連結部４９により昇圧用ピストン５２の上端と連結されている。ボールナット３７が回転することでボールねじ３８は軸方向に移動する。ボールねじ３８が軸方向に移動することで、昇圧用ピストン５２もまた軸方向に移動する。
本変形例においても、リニアアクチュエータ３０として油圧シリンダユニットを用いた場合と同様の効果が得られる。
なお、ポンプ設置場所が非防爆箇所、あるいは第二種危険場所の場合には、歯車３５ａ、３５ｂの代わりに、プーリおよびタイミングベルトを用いて電動モータ３１の回転をボールナットに伝達してもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１０    燃料供給装置
１１    液体燃料タンク
１２    低圧燃料供給管
１３    高圧燃料供給管
１４    熱交換器
１５    高温燃料供給管
１６    調圧弁
１７    圧力計
２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ  燃料供給部
２１    コントローラ
３０    リニアアクチュエータ
３１    電動モータ
３２    油圧ポンプ
３３    第１の油圧配管
３４    第２の油圧配管
３５ａ、３５ｂ  歯車
３７  ボールナット
３８  ボールねじ
４１    油圧シリンダ
４２    油圧ピストン
４２ｂ、５２ｂ  ピストンリング
４３    作動油収容空間
４３ａ  上側チャンバ
４３ｂ  下側チャンバ
４７    ピストンロッド
４８    断熱空洞部
４９    連結部
５０    往復式ポンプ
５１    昇圧用シリンダ
５１ａ、５２ａ    ライダーリング
５２    昇圧用ピストン
５３    シリンダライナ
５４    カバー
５５    吸入口
５６    吐出口
５７    ロッドパッキン部
６０    弁箱
６１    吐出流路
６２    吐出用弁体
６３、６６    弁座
６４    吸入流路
６５    吸入用弁体
７０    位置センサ
８０    制御部
９０    内燃機関
【要約】
【課題】往復式ポンプに生じるキャビテーションを抑制することができる燃料供給装置を提供する。
【解決手段】内燃機関の燃焼室内へ燃料を供給する燃料供給装置であって、リニアアクチュエータと、リニアアクチュエータによって駆動される昇圧用ピストンを有し、昇圧用ピストンが軸方向に往復することにより燃料の吸入と吐出を交互に繰り返す往復式ポンプと、リニアアクチュエータの駆動を制御するコントローラと、を備える。コントローラは、往復式ポンプが燃料を吸入する時の昇圧用ピストンの最大加速度が、昇圧用ピストンが軸方向に往復する振幅および周期と同じ振幅および周期で単振動するように昇圧用ピストンを駆動した場合よりも小さくなるようにリニアアクチュエータを制御する。
【選択図】  図４【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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