(57)【要約】【課題】  シリンダ内に存するガス化した低温流体をシリンダ内から排出することができ、ガス圧縮を防止することができて、低温流体を効率よく昇圧させることができる低温流体用昇圧ポンプを提供すること。【解決手段】    ハウジング１１と、該ハウジング１１内に形成された空間内を往復摺動するピストン１２と、該ピストン１２を往復摺動させる駆動手段１３とを備え、前記ピストン１２の一端面と前記ハウジング１１との間に加圧室が設けられた低温流体用昇圧ポンプ１０であって、前記加圧室内に存するガス化した低温流体が、前記ハウジング１１の外部に導かれるように構成されていることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、該ハウジング内に形成された空間内を往復摺動するピストンと、該ピストンを往復摺動させる駆動手段とを備え、前記ピストンの一端面と前記ハウジングとの間に加圧室が設けられた低温流体用昇圧ポンプであって、
前記加圧室内に存するガス化した低温流体が、前記ハウジングの外部に導かれるように構成されていることを特徴とする低温流体用昇圧ポンプ。
【請求項２】
ハウジングと、該ハウジング内に形成された空間内を往復摺動するピストンと、該ピストンを往復摺動させる駆動手段とを備え、前記ピストンの一端面と前記ハウジングとの間に加圧室が形成された低温流体用昇圧ポンプであって、
前記加圧室内に低温流体を吸入する吸入工程の終期、および前記加圧室内において低温流体を圧縮する圧縮行程の初期において、前記加圧室の内部に存するガス化した低温流体が、前記ハウジングの外部に導かれるように構成されていることを特徴とする低温流体用昇圧ポンプ。
【請求項３】
前記ハウジング内に形成された空間内に、液状の低温流体が常時供給されるように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の低温流体用昇圧ポンプ。
【請求項４】
前記駆動手段が電磁石または超伝導磁石を具備してなり、かつ前記ピストンが磁性体または強磁性体もしくは超伝導体のいずれかにより構成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低温流体用昇圧ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温の液体を圧縮して昇圧させる低温流体用昇圧ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、低温（例えば、−２７３．１５℃から−１６２℃）の流体（例えば、液体水素あるいは液体ヘリウム等）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】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
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、その熱により低温流体が温められてガス化（気化）してしまうことがある。シリンダ（加圧室）内において低温流体がガス化してしまうと、シリンダ内ではガス圧縮（すなわち、断熱圧縮）が起こり、このガス圧縮により発生する熱でさらに低温流体のガス化が進み、最悪の場合、圧縮できなくなってしまうことがある。
【０００４】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、シリンダ内に存するガス化した低温流体をシリンダ内から排出することができ、ガス圧縮を防止することができて、低温流体を効率よく昇圧させることができる低温流体用昇圧ポンプ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】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
請求項１に記載の低温流体用昇圧ポンプは、ハウジングと、該ハウジング内に形成された空間内を往復摺動するピストンと、該ピストンを往復摺動させる駆動手段とを備え、前記ピストンの一端面と前記ハウジングとの間に加圧室が設けられた低温流体用昇圧ポンプであって、前記加圧室内に存するガス化した低温流体が、前記ハウジングの外部に導かれるように構成されていることを特徴とする。
このような低温流体用昇圧ポンプによれば、加圧室内のガス化した低温流体は、加圧室内からハウジングの外部に導かれ、加圧室内に存する液状の低温流体が、ピストンの一端面により圧縮され、高圧の低温流体となってポンプから吐出される。
【０００６】
請求項２に記載の低温流体用昇圧ポンプは、ハウジングと、該ハウジング内に形成された空間内を往復摺動するピストンと、該ピストンを往復摺動させる駆動手段とを備え、前記ピストンの一端面と前記ハウジングとの間に加圧室が形成された低温流体用昇圧ポンプであって、前記加圧室内に低温流体を吸入する吸入工程の終期、および前記加圧室内において低温流体を圧縮する圧縮行程の初期において、前記加圧室の内部に存するガス化した低温流体が、前記ハウジングの外部に導かれるように構成されていることを特徴とする。
このような低温流体用昇圧ポンプによれば、吸入工程の終期および圧縮行程の初期において、加圧室内のガス化した低温流体は、例えば、ピストンリングとハウジングとの間に形成された隙間を通って加圧室から排出され、加圧室内に存する液状の低温流体が、ピストンの一端面により圧縮され、高圧の低温流体となってポンプから吐出される。
【０００７】
請求項３に記載の低温流体用昇圧ポンプは、前記ハウジング内に形成された空間内に、液状の低温流体が常時供給されるように構成されていることを特徴とする。
このような低温流体用昇圧ポンプによれば、加圧室内から排出されるガスの代わりに、液状の低温流体が供給されて、加圧室内が液状の低温流体で満たされることになる。
【０００８】
請求項４に記載の低温流体用昇圧ポンプは、前記駆動手段が電磁石または超伝導磁石を具備してなり、かつ前記ピストンが磁性体または強磁性体または超伝導体のいずれかにより構成されていることを特徴とする。
このような低温流体用昇圧ポンプによれば、ピストンが、電磁石または超伝導磁石の極性の切り替えもしくは磁場の強さを調整する事でのみで駆動されることとなる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、シリンダ内に存するガス化した低温流体をシリンダ内から排出することができ、ガス圧縮を防止することができて、低温流体を効率よく昇圧させることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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１を参照しながら説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る低温流体用昇圧ポンプ１０は、ハウジング１１と、ピストン１２と、ピストンロッド（駆動手段）１３と、ポンプ容器１４とを主たる要素として構成されたものである。
【００１１】
ハウジング１１は、その内部に圧縮部（加圧部）Ｃおよびガス抜き部Ｇを有するものである。圧縮部Ｃには吸入管１５の一端および吐出管１６の一端が接続されている。吸入管１５内には吸入弁（逆止弁）１５ａが設けられているとともに、吐出管１６内には吐出弁（逆止弁）１６ａが設けられている。
【００１２】
圧縮部Ｃは、ピストン１２の外径と略同じかあるいはそれよりも若干大きい内径を有する中空円筒状の空間（加圧室）を備えており、この空間内をピストン１２が往復摺動するようになっている。
【００１３】
ガス抜き部Ｇは、その軸線方向に沿って、圧縮部Ｃと反対側に徐々に拡径する中空円錐台状の空間を備えており、その小径側の端部は、圧縮部Ｃの一端部（図１において上側の端部）に連続するように接続されている。
また、ガス抜き部Ｇの底面（大径側の端面：図１において上側に位置する面）の中央部には、ピストンロッド１３が貫通する貫通穴１７が設けられており、この貫通穴１７の周囲には、ポンプ容器１４の内部空間Ｓと連通する連通孔１８が設けられている。
【００１４】
ピストン１２は、ハウジング１１の内部に形成された空間内に配置されてその空間内を往復動するものであり、その外周面には、ピストンリング１２ａが複数本（本実施形態では３本）取り付けられている。
ピストンロッド１３は、その一端部がピストン１２の一端面（図１において上側の端面）に連結されているとともに、その他端部が図示しない駆動源に接続された棒状部材であり、図示しない駆動源によりその軸線方向（図１において上下方向）に駆動されるようになっている。
【００１５】
ポンプ容器１４は、その内部に中空円筒状の空間Ｓを有する密閉容器であり、この空間Ｓ内には低温流体Ｌが溜められている。この低温流体Ｌは、図示しない供給源から低温流体供給管１４ａを介して供給されるようになっている。また、前述したハウジング１１、吸入管１５、および吐出管１６の一端部はポンプ容器１４内に収容されているとともに、空間Ｓ内に溜められた低温流体Ｌ中に、ハウジング１１の圧縮部Ｃ、吸入管１５、および吐出管１６が漬かるように構成されている。そして、吸入管１５の他端は低温流体Ｌ中に開口し、吐出管１６の他端部はポンプ容器１４の外側に位置するように構成されている。
【００１６】
つぎに、このように構成された低温流体用昇圧ポンプ１０の作用について、図２を参照しながら説明する。
図２（ａ）に示すように、ピストン１２が下死点から上死点に向かって移動していくことにより、圧縮部Ｃの空間内には、吸入管１５および吸入弁１５ａを介して低温流体が吸入される。ピストン１２が上死点および上死点近くに位置しているとき（すなわち、吸入終期）には、ピストンリング１２ａとガス抜き部Ｇの内周面（内壁面）との間に隙間が形成されるようになっており、圧縮部Ｃの空間内に発生したガス（低温流体がガス化したもの）が、この隙間を通ってガス抜き部Ｇの空間内に抜け出るようになっている。
【００１７】
上死点に達したピストン１２は、上死点から下死点に向かって移動していくことになるが、ピストン１２が上死点および上死点近くに位置しているとき（すなわち、圧縮初期）には、前述したように、ピストンリング１２ａとガス抜き部Ｇの内周面との間に形成された隙間を通して、圧縮部Ｃの空間内に発生したガス（低温流体がガス化したもの）が、ガス抜き部Ｇの空間内に抜け出るようになっている。そして、圧縮部Ｃの空間内には液状の低温流体のみが存するようになっている。圧縮部Ｃの空間内に存する低温流体は、下死点に向かってさらに移動するピストン１２の他端面（図１において下側の端面）により所定圧力（例えば、４０もしくは７０ＭＰａ）に昇圧（加圧）された後、吐出管１６および吐出弁１６ａを介して低温流体用昇圧ポンプ１０から吐出される。
なお、ガス抜き部Ｇの空間内に流入したガス（低温流体がガス化したもの）は、連通孔１８を通ってポンプ容器１４の内部空間Ｓ内にさらに抜け出るようになっている。
【００１８】
本実施形態による低温流体用昇圧ポンプ１０によれば、吸入終期および圧縮初期において、圧縮部Ｃの空間内に発生したガス（低温流体がガス化したもの）が、ピストンリング１２ａとガス抜き部Ｇの内周面との間に形成された隙間を通ってガス抜き部Ｇの空間内に抜け出るようになっているので、液状の低温流体のみを圧縮することができ、ガス圧縮を回避することができて、ポンプ効率を向上させることができる。
【００１９】
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および図４を用いて説明する。
本実施形態における低温流体用昇圧ポンプ２０は、ハウジング１１、吸入管１５、および吐出管１６が、ポンプ容器１４の空間Ｓ内に溜められた低温流体Ｌ中に完全に漬かるように、ポンプ容器１４の空間Ｓ内に低温流体Ｌが満たさ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第１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。
【００２０】
本実施形態による低温流体用昇圧ポンプ２０によれば、ポンプ容器１４の空間Ｓ内に溜められた低温流体Ｌの液面が連通孔１８よりも上方に位置するように、すなわち、ガス抜き部Ｇの空間内が低温流体Ｌで満たされるように構成されているので、吸入終期および圧縮初期において、圧縮部Ｃの空間内に液状の低温流体Ｌを供給することができ、圧縮部Ｃの空間内を液状の低温流体Ｌで十分に満たすことができて、ポンプ効率をさらに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１実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。
【００２１】
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５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３０は、ハウジング３１と、ピストン１２と、ピストンロッド（駆動手段）１３と、ポンプ容器１４（図１参照）とを主たる要素として構成されたものである。
【００２２】
ハウジング３１は、その内部に圧縮部（加圧部）Ｃおよびガス抜き部Ｇを有するものである。圧縮部Ｃには吸入管１５および吐出管１６が接続されている。吸入管１５内には吸入弁（逆止弁）１５ａが設けられているとともに、吐出管１６内には吐出弁（逆止弁）１６ａが設けられている。
圧縮部Ｃは、ピストン１２の外径と略同じかあるいはそれよりも若干大きい内径を有する中空円筒状の空間（加圧室）を備えており、この空間内をピストン１２が往復摺動するようになっている。
【００２３】
ガス抜き部Ｇは、圧縮部Ｃと略同じ内径を有する中空円筒状の空間を備えており、その一端部（図５において下側の端部）は、圧縮部Ｃの一端部（図５において上側の端部）に連続するように接続されている。また、ガス抜き部Ｇの内周面（内壁面）には、その軸線方向に沿って、複数本（あるいは一本）の溝（流路）３２が形成されている。
そして、ガス抜き部Ｇの底面（他端側の端面：図５において上側に位置する面）の中央部には、ピストンロッド１３が貫通する貫通穴１７が設けられており、この貫通穴１７の周囲には、ポンプ容器１４（図１参照）の内部空間Ｓと連通する連通孔１８が設けられている。
【００２４】
ピストン１２は、ハウジング３１の内部に形成された空間内に配置されてその空間内を往復動するものであり、その外周面にはピストンリング１２ａが複数本（本実施形態では３本）取り付けられている。
ピストンロッド１３は、その一端部がピストン１２の一端面（図５において上側の端面）に連結されているとともに、その他端部が図示しない駆動源に接続された棒状部材であり、図示しない駆動源によりその軸線方向（図５において上下方向）に駆動されるようになっている。
【００２５】
ポンプ容器１４（図１参照）は、その内部に中空円筒状の空間Ｓを有する密閉容器であり、この空間Ｓ内には低温流体Ｌが溜められている。また、前述したハウジング３１、吸入管１５、および吐出管１６はこのポンプ容器内に収容されているとともに、空間Ｓ内に溜められた低温流体Ｌ中に、ハウジング３１の圧縮部Ｃ、吸入管１５、および吐出管１６が漬かるように構成されている。
【００２６】
つぎに、このように構成された低温流体用昇圧ポンプ３０の作用について、図５を参照しながら説明する。
図５（ａ）に示すように、ピストン１２が下死点から上死点に向かって移動していくことにより、圧縮部Ｃの空間内には、吸入管１５および吸入弁１５ａを介して低温流体が吸入される。ピストン１２が上死点および上死点近くに位置しているとき（すなわち、吸入終期）には、圧縮部Ｃの空間内とガス抜き部Ｇの空間内とが、溝３２を介して連通されるようになっており、圧縮部Ｃの空間内に発生したガス（低温流体がガス化したもの）が、溝３２を通ってガス抜き部Ｇの空間内に抜け出るようになっている。
【００２７】
上死点に達したピストン１２は、上死点から下死点に向かって移動していくことになるが、ピストン１２が上死点および上死点近くに位置しているとき（すなわち、圧縮初期）には、前述したように、溝３２を通して、圧縮部Ｃの空間内に発生したガス（低温流体がガス化したもの）が、ガス抜き部Ｇの空間内に抜け出るようになっている。そして、圧縮部Ｃの空間内には液状の低温流体のみが存するようになっている。圧縮部Ｃの空間内に存する低温流体は、下死点に向かってさらに移動するピストン１２の他端面（図５において下側の端面）により所定圧力（例えば、４０もしくは７０ＭＰａ）に昇圧（加圧）された後、吐出管１６および吐出弁１６ａを介して低温流体用昇圧ポンプ３０から吐出される。
なお、ガス抜き部Ｇの空間内に流入したガス（低温流体がガス化したもの）は、連通孔１８を通ってポンプ容器１４（図１参照）の内部空間Ｓ内にさらに抜け出るようになっている。
【００２８】
本実施形態による低温流体用昇圧ポンプ３０によれば、吸入終期および圧縮初期において、圧縮部Ｃの空間内に発生したガス（低温流体がガス化したもの）が、溝３２を通ってガス抜き部Ｇの空間内に抜け出るようになっているので、液状の低温流体のみを圧縮することができ、ガス圧縮を回避することができて、ポンプ効率を向上させることができる。
【００２９】
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６を用いて説明する。
本実施形態における低温流体用昇圧ポンプ４０は、ハウジング３１、吸入管１５、および吐出管１６が、ポンプ容器１４（図３参照）の空間Ｓ内に溜められた低温流体Ｌ中に完全に漬かるように、ポンプ容器１４（図３参照）の空間Ｓ内に低温流体Ｌが満たされているという点で前述した第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第３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３実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
【００３０】
本実施形態による低温流体用昇圧ポンプ４０によれば、ポンプ容器１４（図３参照）の空間Ｓ内に溜められた低温流体Ｌの液面が連通孔１８よりも上方に位置するように、すなわち、ガス抜き部Ｇの空間内が低温流体Ｌで満たされるように構成されているので、吸入終期および圧縮初期において、圧縮部Ｃの空間内に液状の低温流体Ｌを供給することができ、圧縮部Ｃの空間内を液状の低温流体Ｌで十分に満たすことができて、ポンプ効率をさらに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３実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。
【００３１】
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７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５０は、ハウジング５１と、ピストン５２と、ピストンロッド（駆動手段）１３と、ポンプ容器１４（図１参照）とを主たる要素として構成されたものである。
【００３２】
ハウジング５１は、その内部に圧縮部（加圧部）Ｃを有するものである。圧縮部Ｃには吸入管１５および吐出管１６が接続されている。吸入管１５内には吸入弁（逆止弁）１５ａが設けられているとともに、吐出管１６内には吐出弁（逆止弁）１６ａが設けられている。
圧縮部Ｃは、ピストン５２の外径と略同じかあるいはそれよりも若干大きい内径を有する中空円筒状の空間（加圧室）を備えており、この空間内をピストン５２が往復摺動するようになっている。
また、圧縮部Ｃの底面（一端側の端面：図７において上側に位置する面）の中央部には、ピストンロッド１３が貫通する貫通穴１７が設けられており、この貫通穴１７の周囲には、ポンプ容器１４（図１参照）の内部空間Ｓと連通する連通孔１８が設けられている。
【００３３】
ピストン５２は、ハウジング５１の内部に形成された空間内に配置されてその空間内を往復動するものであり、その外周面には、ピストンリング１２ａが複数本（本実施形態では３本）取り付けられている。また、ピストン５２の中央部には、その軸線方向（図７において上下方向）に沿って貫通穴（流路）５３が設けられているとともに、この貫通穴５３内には、弁５４が配置されている。
貫通穴５３は、ピストン５２の一端面側（図７において下側）の空間と、他端面側（図７において上側）の空間とを連通するものである。
弁５４は、圧力損失の高い弁であり、低温流体吸入時およびガス状の低温流体圧縮時に開いた状態となり、液状の低温流体圧縮時に閉じた状態となる特性を有するものである。
【００３４】
ピストンロッド１３は、その一端部がピストン１２の一端面（図７において上側の端面）に連結されているとともに、その他端部が図示しない駆動源に接続された棒状部材であり、図示しない駆動源によりその軸線方向（図７において上下方向）に駆動されるようになっている。
【００３５】
ポンプ容器１４（図１参照）は、その内部に中空円筒状の空間Ｓを有する密閉容器であり、この空間Ｓ内には低温流体Ｌが溜められている。また、前述したハウジング５１、吸入管１５、および吐出管１６はこのポンプ容器内に収容されているとともに、空間Ｓ内に溜められた低温流体Ｌ中に、ハウジング５１の圧縮部Ｃ、吸入管１５、および吐出管１６が漬かるように構成されている。
【００３６】
つぎに、このように構成された低温流体用昇圧ポンプ５０の作用について、図７を参照しながら説明する。
図７（ａ）に示すように、ピストン５２が下死点から上死点に向かって移動していくことにより、圧縮部Ｃの空間内には、吸入管１５および吸入弁１５ａを介して低温流体が吸入される。ピストン５２が下死点から上死点に向かって移動している間、貫通穴５３内の弁５４は開いた状態となっており、圧縮部Ｃの空間内に発生したガス（低温流体がガス化したもの）が、貫通穴５３を通ってピストン５２の他端面側（図７において上側）の空間内に抜け出るようになっている。
【００３７】
上死点に達したピストン５２は、上死点から下死点に向かって移動していくことになるが、ピストン５２が上死点および上死点近くに位置しているとき（すなわち、圧縮初期においてガス状の低温流体を圧縮している時）には、貫通穴５３を通して、圧縮部Ｃの空間内に発生したガス（低温流体がガス化したもの）が、ピストン５２の他端面側（図７において上側）の空間内に抜け出るようになっている。そして、圧縮部Ｃの空間内には液状の低温流体のみが存するようになっている。圧縮部Ｃの空間内に存する低温流体は、下死点に向かってさらに移動するピストン５２の一端面（図７において下側の端面）により所定圧力（例えば、４０もしくは７０ＭＰａ）に昇圧（加圧）された後、吐出管１６および吐出弁１６ａを介して低温流体用昇圧ポンプ５０から吐出される。
なお、ピストン５２の他端面側（図７において上側）の空間内に流入したガス（低温流体がガス化したもの）は、連通孔１８を通ってポンプ容器１４（図１参照）の内部空間Ｓ内にさらに抜け出るようになっている。
【００３８】
本実施形態による低温流体用昇圧ポンプ５０によれば、低温流体吸入時およびガス状の低温流体圧縮時において、圧縮部Ｃの空間内に発生したガス（低温流体がガス化したもの）が、貫通穴５３を通ってピストン５２の他端面側（図７において上側）の空間内に抜け出るようになっているので、液状の低温流体のみを圧縮することができ、ガス圧縮を回避することができて、ポンプ効率を向上させることができる。
【００３９】
本発明による低温流体用昇圧ポンプの第６実施形態を、図８を用いて説明する。
本実施形態における低温流体用昇圧ポンプ６０は、ハウジング５１、吸入管１５、および吐出管１６が、ポンプ容器１４（図３参照）の空間Ｓ内に溜められた低温流体Ｌ中に完全に漬かるように、ポンプ容器１４（図３参照）の空間Ｓ内に低温流体Ｌが満たされているという点で前述した第５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第５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５実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
【００４０】
本実施形態による低温流体用昇圧ポンプ６０によれば、ポンプ容器１４（図３参照）の空間Ｓ内に溜められた低温流体Ｌの液面が連通孔１８よりも上方に位置するように、すなわち、ピストン５２の他端面側（図７において上側）の空間内が低温流体Ｌで満たされるように構成されているので、低温流体吸入時およびガス状の低温流体圧縮時において、圧縮部Ｃの空間内に液状の低温流体Ｌを供給することができ、圧縮部Ｃの空間内を液状の低温流体Ｌで十分に満たすことができて、ポンプ効率をさらに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５実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。
【００４１】
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９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７０は、ハウジング７１と、ピストン１２と、ピストンロッド（駆動手段）１３と、ポンプ容器７２とを主たる要素として構成されたものである。
【００４２】
ハウジング７１は、その内部に圧縮部（加圧部）Ｃを有するものである。圧縮部Ｃには吸入管１５の一端および吐出管１６の一端が接続されている。吸入管１５内には吸入弁（逆止弁）１５ａが設けられているとともに、吐出管１６内には吐出弁（逆止弁）１６ａが設けられている。
圧縮部Ｃは、ピストン１２の外径と略同じかあるいはそれよりも若干大きい内径を有する中空円筒状の空間（加圧室）を備えており、この空間内をピストン１２が往復摺動するようになっている。
また、圧縮部Ｃの底面（一端側の端面：図７において右側に位置する面）の中央部には、ピストンロッド１３が貫通する貫通穴１７が設けられているとともに、圧縮部Ｃの側面（図９において上側に位置する面）には、ポンプ容器７２の外部空間と連通する連通管７３が接続されている。
【００４３】
ピストン１２は、ハウジング１１の内部に形成された空間内に配置されてその空間内を往復動するものであり、その外周面には、ピストンリング１２ａが複数本（本実施形態では３本）取り付けられている。
ピストンロッド１３は、その一端部がピストン１２の一端面（図９において右側の端面）に連結されているとともに、その他端部が図示しない駆動源に接続された棒状部材であり、図示しない駆動源によりその軸線方向（図９において左右方向）に駆動されるようになっている。
【００４４】
ポンプ容器７２は、その内部に中空円筒状の空間を有する密閉容器であり、その内部空間は、仕切板Ｐにより第１の空間Ｓ１と第２の空間Ｓ２とに二分されている。吸入管１５が存する第１の空間Ｓ１内には液状の低温流体Ｌが溜められており、この液状の低温流体Ｌ中に吸入管１５が漬かるようになっている。この低温流体Ｌは、図示しない供給源から低温流体供給管７２ａを介して供給されるようになっている。そして、吸入管１５の他端は低温流体Ｌ中に開口し、吐出管１６の他端部はポンプ容器７２の外側に位置するように構成されている。また、ハウジング７１、および吐出管１６が存する第２の空間Ｓ２内は真空状態とされている。
【００４５】
つぎに、このように構成された低温流体用昇圧ポンプ７０の作用について、図１０を参照しながら説明する。
図１０（ａ）に示すように、ピストン１２が下死点から上死点に向かって移動していくことにより、圧縮部Ｃの空間内には、吸入管１５および吸入弁１５ａを介して低温流体が吸入される。ピストン１２が上死点および上死点近くに位置しているとき（すなわち、吸入終期）には、圧縮部Ｃの空間内とポンプ容器７２の外部空間とが、連通管７３を介して連通されるようになっており、圧縮部Ｃの空間内に発生したガス（低温流体がガス化したもの）が、連通管７３を通ってポンプ容器７２の外部に導かれるようになっている。
【００４６】
上死点に達したピストン１２は、上死点から下死点に向かって移動していくことになるが、ピストン１２が上死点および上死点近くに位置しているとき（すなわち、圧縮初期）には、前述したように、連通管７３を通して、圧縮部Ｃの空間内に発生したガス（低温流体がガス化したもの）が、ポンプ容器７２の外部に導かれるようになっている。そして、圧縮部Ｃの空間内には液状の低温流体のみが存するようになっている。圧縮部Ｃの空間内に存する低温流体は、下死点に向かってさらに移動するピストン１２の他端面（図９において左側の端面）により所定圧力（例えば、４０もしくは７０ＭＰａ）に昇圧（加圧）された後、吐出管１６および吐出弁１６ａを介して低温流体用昇圧ポンプ７０から吐出される。
なお、連通管７３を通ってポンプ容器７２の外部に導かれたガス（低温流体がガス化したもの）は、図示しないガス回収装置により回収され、大気中には放出されないようになっている。
【００４７】
本実施形態による低温流体用昇圧ポンプ７０によれば、吸入終期および圧縮初期において、圧縮部Ｃの空間内に発生したガス（低温流体がガス化したもの）が、連通管７３を通ってポンプ容器７２の外部に導かれるようになっているので、液状の低温流体のみを圧縮することができ、ガス圧縮を回避することができて、ポンプ効率を向上させることができる。
【００４８】
本発明による低温流体用昇圧ポンプの第８実施形態を、図１１および図１２を用いて説明する。
本実施形態における低温流体用昇圧ポンプ８０は、連通管７３の代わりに連通孔８１が設けられているとともに、仕切板Ｐが取り除かれ、ハウジング７１がポンプ容器８２の空間Ｓ内に溜められた液状の低温流体Ｌ中に完全に漬かるように、ポンプ容器８２の空間Ｓ内に液状の低温流体Ｌが満たされているという点で前述した第７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第７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７実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
【００４９】
連通孔８１は、圧縮部Ｃの側面（図１１において上側に位置する面）に設けられた孔であり、吸入終期および圧縮初期において、圧縮部Ｃの空間内とポンプ容器８２の空間Ｓ内とを連通するためのものである。
【００５０】
本実施形態による低温流体用昇圧ポンプ８０によれば、ポンプ容器８２の空間Ｓ内に溜められた低温流体Ｌの液面が連通孔８１よりも上方に位置するように、すなわち、圧縮部の空間内が低温流体Ｌで満たされるように構成されているので、吸入終期および圧縮初期において、圧縮部Ｃの空間内に液状の低温流体Ｌを供給することができ、圧縮部Ｃの空間内を液状の低温流体Ｌで十分に満たすことができて、ポンプ効率をさらに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７実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。
【００５１】
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９０は、ハウジング９１と、ピストン１２と、ピストンロッド（駆動手段）１３と、ポンプ容器７２（図９参照）とを主たる要素として構成されたものである。
【００５２】
ハウジング９１は、その内部に圧縮部（加圧部）Ｃおよびガス抜き部Ｇを有するものである。圧縮部Ｃには吸入管１５および吐出管１６が接続されている。吸入管１５内には吸入弁（逆止弁）１５ａが設けられているとともに、吐出管１６内には吐出弁（逆止弁）１６ａが設けられている。
圧縮部Ｃは、ピストン１２の外径と略同じかあるいはそれよりも若干大きい内径を有する中空円筒状の空間（加圧室）を備えており、この空間内をピストン１２が往復摺動するようになっている。
【００５３】
ガス抜き部Ｇは、圧縮部Ｃと略同じ内径を有する中空円筒状の空間を備えており、その一端部（図１３において左側の端部）は、圧縮部Ｃの一端部（図１３において右側の端部）に連続するように接続されている。また、ガス抜き部Ｇの内周面（内壁面）には、その軸線方向に沿って、複数本（あるいは一本）の溝９２が形成されている。
そして、ガス抜き部Ｇの底面（他端側の端面：図１３において右側に位置する面）の中央部には、ピストンロッド１３が貫通する貫通穴１７が設けられており、この貫通穴１７の周囲には、図示しない連通孔が設けられているとともに、この連通孔には、ガス抜き部Ｇの空間内とポンプ容器７２の外部空間とを連通する図示しない連通管が接続されている。
【００５４】
ピストン１２は、ハウジング９１の内部に形成された空間内に配置されてその空間内を往復動するものであり、その外周面には、ピストンリング１２ａが複数本（本実施形態では３本）取り付けられている。
ピストンロッド１３は、その一端部がピストン１２の一端面（図１３において右側の端面）に連結されているとともに、その他端部が図示しない駆動源に接続された棒状部材であり、図示しない駆動源によりその軸線方向（図１３において左右方向）に駆動されるようになっている。
【００５５】
ポンプ容器７２（図９参照）は、その内部に中空円筒状の空間を有する密閉容器であり、その内部空間は、仕切板Ｐにより第１の空間Ｓ１と第２の空間Ｓ２とに二分されている。吸入管１５が存する第１の空間Ｓ１内には液状の低温流体Ｌが溜められており、この液状の低温流体Ｌ中に吸入管１５が漬かるようになっている。また、ハウジング９１、および吐出管１６が存する第２の空間Ｓ２内は真空状態とされている。
【００５６】
つぎに、このように構成された低温流体用昇圧ポンプ９０の作用について、図１３を参照しながら説明する。
図１３（ａ）に示すように、ピストン１２が下死点から上死点に向かって移動していくことにより、圧縮部Ｃの空間内には、吸入管１５および吸入弁１５ａを介して低温流体が吸入される。ピストン１２が上死点および上死点近くに位置しているとき（すなわち、吸入終期）には、圧縮部Ｃの空間内とガス抜き部Ｇの空間内とが、溝９２を介して連通されるようになっており、圧縮部Ｃの空間内に発生したガス（低温流体がガス化したもの）が、溝９２を通ってガス抜き部Ｇの空間内に抜け出るようになっている。
【００５７】
上死点に達したピストン１２は、上死点から下死点に向かって移動していくことになるが、ピストン１２が上死点および上死点近くに位置しているとき（すなわち、圧縮初期）には、前述したように、溝９２を通して、圧縮部Ｃの空間内に発生したガス（低温流体がガス化したもの）が、ガス抜き部Ｇの空間内に抜け出るようになっている。そして、圧縮部Ｃの空間内には液状の低温流体のみが存するようになっている。圧縮部Ｃの空間内に存する低温流体は、下死点に向かってさらに移動するピストン１２の他端面（図１３において左側の端面）により所定圧力（例えば、４０もしくは７０ＭＰａ）に昇圧（加圧）された後、吐出管１６および吐出弁１６ａを介して低温流体用昇圧ポンプ９０から吐出される。
なお、ガス抜き部Ｇの空間内に流入したガス（低温流体がガス化したもの）は、図示しない連通孔および連通管を通ってポンプ容器７２（図９参照）の外部に導かれるようになっている。
また、ポンプ容器７２の外部に導かれたガス（低温流体がガス化したもの）は、図示しないガス回収装置により回収され、大気中には放出されないようになっている。
【００５８】
本実施形態による低温流体用昇圧ポンプ９０によれば、吸入終期および圧縮初期において、圧縮部Ｃの空間内に発生したガス（低温流体がガス化したもの）が、溝９２を通ってガス抜き部Ｇの空間内に抜け出るようになっているので、液状の低温流体のみを圧縮することができ、ガス圧縮を回避することができて、ポンプ効率を向上させることができる。
【００５９】
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１４を用いて説明する。
本実施形態における低温流体用昇圧ポンプ１００は、駆動手段として磁性体駆動方式を用いているという点で前述した第１実施形態および第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第１実施形態および第２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。
【００６０】
本実施形態におけるピストン１０１は、Ｓ極またはＮ極のどちらか一方の極性を有する磁性体で構成されたものである。
また、ピストン１０１を収容するハウジング１１の中心軸線上には、ピストン１０１をハウジング１１内において往復動させる電磁石（または超伝導磁石）１０２が設けられており、この電磁石（または超伝導磁石）１０２の磁性を順次切り替えることによりピストン１０１がハウジング１１内を往復動するようになっている。
【００６１】
このように構成された低温流体用昇圧ポンプ１００の作用および効果については、前述した第１実施形態および第２実施形態のものと同じであるのでここではその説明を省略する。
【００６２】
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１５を用いて説明する。
本実施形態における低温流体用昇圧ポンプ１１０は、駆動手段として磁性体駆動方式を用いているという点で前述した第７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第７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。
【００６３】
本実施形態におけるピストン１０１は、Ｓ極またはＮ極のどちらか一方の極性を有する磁性体で構成されたものである。
また、ピストン１０１を収容するハウジング７１の中心軸線上には、ピストン１０１をハウジング７１内において往復動させる電磁石（または超伝導磁石）１０２が設けられており、この電磁石（または超伝導磁石）１０２の磁性を順次切り替えることによりピストン１０１がハウジング７１内を往復動するようになっている。
【００６４】
このように構成された低温流体用昇圧ポンプ１１０の作用および効果については、前述した第７実施形態のものと同じであるのでここではその説明を省略する。
【００６５】
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１６を用いて説明する。
本実施形態における低温流体用昇圧ポンプ１２０は、駆動手段としてリニア駆動方式を用いているという点で前述した第１実施形態および第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第１実施形態および第２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。
【００６６】
本実施形態におけるピストン１２１は、極性の異なる磁性体または強磁性体を図示しないバックアップリングを介して複数積層して構成されたものである。
また、ピストン１２１を収容するハウジング１１の半径方向外側には、ピストン１２１をハウジング１１において往復動させる電磁石（または超伝導磁石）１２２が設けられており、この電磁石（または超伝導磁石）１２２の磁性を順次切り替えることによりピストン１２１がハウジング１１内を往復動するようになっている。
【００６７】
このように構成された低温流体用昇圧ポンプ１２０の作用および効果については、前述した第１実施形態および第２実施形態のものと同じであるのでここではその説明を省略する。
【００６８】
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１７を用いて説明する。
本実施形態における低温流体用昇圧ポンプ１３０は、駆動手段としてリニア駆動方式を用いているという点で前述した第７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第７実施形態および第２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。
【００６９】
本実施形態におけるピストン１２１は、極性の異なる磁性体または強磁性体を図示しないバックアップリングを介して複数積層して構成されたものである。
また、ピストン１２１を収容するハウジング７１の半径方向外側には、ピストン１２１をハウジング７１において往復動させる電磁石（または超伝導磁石）１２２が設けられており、この電磁石（または超伝導磁石）１２２の磁性を順次切り替えることによりピストン１２１がハウジング７１内を往復動するようになっている。
【００７０】
このように構成された低温流体用昇圧ポンプ１３０の作用および効果については、前述した第７実施形態のものと同じであるのでここではその説明を省略する。
【００７１】
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１８を用いて説明する。
本実施形態における低温流体用昇圧ポンプ１４０は、駆動手段として超伝導駆動方式（マイスナー効果により駆動する方式）を用いているという点で前述した第１実施形態および第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第１実施形態および第２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。
【００７２】
本実施形態におけるピストン１４１は、Ｓ極またはＮ極のどちらか一方の極性を有する完全反磁性体で構成されたものである。
また、ピストン１４１を収容するハウジング１１の中心軸線上には、ピストン１４１をハウジング１１内において往復動させる電磁石（または超伝導磁石）１４２が設けられており、この電磁石（または超伝導磁石）１４２の磁性を順次切り替えることによりピストン１４１がハウジング１１内を往復動するようになっている。
【００７３】
このように構成された低温流体用昇圧ポンプ１４０の作用および効果については、前述した第１実施形態および第２実施形態のものと同じであるのでここではその説明を省略する。
【００７４】
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１９を用いて説明する。
本実施形態における低温流体用昇圧ポンプ１５０は、駆動手段として超伝導駆動方式（マイスナー効果により駆動する方式）を用いているという点で前述した第７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第７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。
【００７５】
本実施形態におけるピストン１４１は、Ｓ極またはＮ極のどちらか一方の極性を有する完全反磁性体で構成されたものである。
また、ピストン１４１を収容するハウジング７１の半径方向外側には、ピストン１４１をハウジング７１において往復動させる電磁石（または超伝導磁石）１４２が設けられており、この電磁石（または超伝導磁石）１４２の磁性を順次切り替えることによりピストン１４１がハウジング７１内を往復動するようになっている。
【００７６】
このように構成された低温流体用昇圧ポンプ１５０の作用および効果については、前述した第７実施形態のものと同じであるのでここではその説明を省略する。
【００７７】
なお、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、第３実施形態ないし第６実施形態、第８実施形態、および第９実施形態における駆動手段を、磁性体駆動方式、リニア駆動方式、または超伝導駆動方式とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明による低温流体用昇圧ポンプの第１実施形態を示す概略縦断面図である。
【図２】図１に示す低温流体用昇圧ポンプの要部縦断面図であり、（ａ）は吸入終期の状態を示す図、（ｂ）は圧縮初期の状態を示す図、（ｃ）は圧縮終期の状態を示す図である。
【図３】本発明による低温流体用昇圧ポンプの第２実施形態を示す概略縦断面図である。
【図４】図３に示す低温流体用昇圧ポンプの要部縦断面図であり、（ａ）は吸入終期の状態を示す図、（ｂ）は圧縮初期の状態を示す図、（ｃ）は圧縮終期の状態を示す図である。
【図５】本発明による低温流体用昇圧ポンプの第３実施形態を示す概略縦断面図であって、（ａ）は吸入終期の状態を示す図、（ｂ）は圧縮初期の状態を示す図、（ｃ）は圧縮終期の状態を示す図である。
【図６】本発明による低温流体用昇圧ポンプの第４実施形態を示す概略縦断面図であって、（ａ）は吸入終期の状態を示す図、（ｂ）は圧縮初期の状態を示す図、（ｃ）は圧縮終期の状態を示す図である。
【図７】本発明による低温流体用昇圧ポンプの第５実施形態を示す概略縦断面図であって、（ａ）は吸入終期の状態を示す図、（ｂ）は圧縮初期の状態を示す図、（ｃ）は圧縮終期の状態を示す図である。
【図８】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って、（ａ）は吸入終期の状態を示す図、（ｂ）は圧縮初期の状態を示す図、（ｃ）は圧縮終期の状態を示す図である。
【図９】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。
【図１０】図９に示す低温流体用昇圧ポンプの要部縦断面図であり、（ａ）は吸入終期の状態を示す図、（ｂ）は圧縮初期の状態を示す図、（ｃ）は圧縮終期の状態を示す図である。
【図１１】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１２】図１１に示す低温流体用昇圧ポンプの要部縦断面図であり、（ａ）は吸入終期の状態を示す図、（ｂ）は圧縮初期の状態を示す図、（ｃ）は圧縮終期の状態を示す図である。
【図１３】本発明による低温流体用昇圧ポンプの第９実施形態を示す概略縦断面図であって、（ａ）は吸入終期の状態を示す図、（ｂ）は圧縮初期の状態を示す図、（ｃ）は圧縮終期の状態を示す図である。
【図１４】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って、（ａ）は吸入終期の状態を示す図、（ｂ）は圧縮初期の状態を示す図、（ｃ）は圧縮終期の状態を示す図である。
【図１５】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って、（ａ）は吸入終期の状態を示す図、（ｂ）は圧縮初期の状態を示す図、（ｃ）は圧縮終期の状態を示す図である。
【図１６】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って、（ａ）は吸入終期の状態を示す図、（ｂ）は圧縮初期の状態を示す図、（ｃ）は圧縮終期の状態を示す図である。
【図１７】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って、（ａ）は吸入終期の状態を示す図、（ｂ）は圧縮初期の状態を示す図、（ｃ）は圧縮終期の状態を示す図である。
【図１８】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って、（ａ）は吸入終期の状態を示す図、（ｂ）は圧縮初期の状態を示す図、（ｃ）は圧縮終期の状態を示す図である。
【図１９】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って、（ａ）は吸入終期の状態を示す図、（ｂ）は圧縮初期の状態を示す図、（ｃ）は圧縮終期の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０    低温流体用昇圧ポンプ
１１    ハウジング
１２    ピストン
１２ａ  ピストンリング
１３    ピストンロッド（駆動手段）
２０    低温流体用昇圧ポンプ
３０    低温流体用昇圧ポンプ
４０    低温流体用昇圧ポンプ
５０    低温流体用昇圧ポンプ
５１    ハウジング
５２    ピストン
６０    低温流体用昇圧ポンプ
７０    低温流体用昇圧ポンプ
７１    ハウジング
８０    低温流体用昇圧ポンプ
９０    低温流体用昇圧ポンプ
９１    ハウジング
１００    低温流体用昇圧ポンプ
１０１    ピストン
１０２    電磁石（または超伝導磁石：駆動手段）
１１０    低温流体用昇圧ポンプ
１２０    低温流体用昇圧ポンプ
１２１    ピストン
１２２    電磁石（または超伝導磁石：駆動手段）
１３０    低温流体用昇圧ポンプ
１４０    低温流体用昇圧ポンプ
１４１    ピストン
１４２    電磁石（または超伝導磁石：駆動手段）
１５０    低温流体用昇圧ポンプ
【図１】
2006275025.tif 000003
【図２】
2006275025.tif 000004
【図３】
2006275025.tif 000005
【図４】
2006275025.tif 000006
【図５】
2006275025.tif 000007
【図６】
2006275025.tif 000008
【図７】
2006275025.tif 000009
【図８】
2006275025.tif 000010
【図９】
2006275025.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2006275025.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2006275025.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
2006275025.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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