(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に圧縮室が形成されるシリンダと、
前記シリンダの内部で往復動し前記圧縮室の容積を変更可能なピストンと、
前記ピストンの動きに応じて前記圧縮室に極低温液体を吸入するための吸入弁と、
前記ピストンの動きに応じて圧縮室から圧縮された極低温液体を排出するための排出弁と、
前記ピストンのピストンロッドの一端に設けられたカム受け部に接して該カム受け部に対して前記圧縮室を圧縮する方向に押圧力を付与すると共に、中心面に対し常に対称の位相で互いに逆回転する少なくとも一対のカム及び該一対のカムの駆動部と、
前記シリンダを囲み、吸入側の低圧の極低温液体を一時貯留するためのジャケットと、
を備え、
前記一対のカムに前記カム受け部が常に摺接するように、前記一対のカム及び前記カム受け部に磁気力を形成させ、
前記吸入弁は、前記ジャケットの中の前記極低温液体を吸入可能に構成されることを特徴とする極低温液体用ポンプ。
【請求項２】
前記カム受け部及び前記一対のカムは磁性体で構成されると共に、前記カム受け部又は前記一対のカムに前記磁気力を形成させるための磁石が設けられることを特徴とする請求項１に記載の極低温液体用ポンプ。
【請求項３】
前記磁石は前記カム受け部に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の極低温液体用ポンプ。
【請求項４】
前記磁石は前記一対のカムの間に配置され、磁気回路を形成するヨークに支持されていることを特徴とする請求項２に記載の極低温液体用ポンプ。
【請求項５】
前記カム受け部及び前記一対のカムを内蔵するカムボックスをさらに備え、
前記カムボックスに潤滑油が充填されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の極低温液体用ポンプ。
【請求項６】
極低温液体の気化ガスが溜まる部位の前記ジャケットに接続された気化ガス回収路と、
前記気化ガス回収路から回収された前記気化ガスを冷却して液化させるための冷凍機と、
前記冷凍機で液化された極低温液体を貯留するための極低温液体コンテナと、をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の極低温液体用ポンプ。
【請求項７】
前記シリンダの内部であって前記ピストンの下部と前記カム受け部との間に閉空間が形成され、
前記閉空間に接続された漏洩極低温液体用回収路をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の極低温液体用ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、例えば液体水素などを対象とした極低温液体用ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
水素自動車用の水素ステーションでは７０ＭＰａを超える水素圧縮機が必要である。現在はガス圧縮機で超高圧に圧縮するのが一般的であるが、水素ガスは密度が低いため、超高圧の圧縮には大きな動力が必要で圧縮機寸法も大きくなり、水素ステーションの建設コストを押し上げる要因の一つとなっている。
その中で最も有力な方法とされるのが高圧液体水素ポンプである。液体水素は密度が大きいためポンプ効率が良くポンプ寸法も小型になる上に、プリクーラを不要にできる等の様々な利点があり、水素ステーションの建設費を大幅に低減できると予想されている。
【０００３】
液体水素ポンプとしてロケットエンジン用に用いる大流量のターボ式ポンプが存在するが、水素ステーション用の液体水素ポンプは比較的小流量なので、レシプロ型ポンプが有利である。しかし、液体水素は２０Ｋの極低温液体なので、レシプロ型ポンプであっても超高圧に圧縮することが難しい。その理由は、ピストンとシリンダとが擦れ合う際に生じる摺動熱の存在である。
超低温の液体水素が圧縮過程で生じる摺動熱により一部が気化すると、発生した気相（ガス）が断熱圧縮されて急激に温度が上昇する。高温になったガスは残る液体水素を加温し、更なるガス相の発生を引き起こすという問題がある。
【０００４】
ピストンの摺動による熱発生はピストンがシリンダ内で偏心すると増大するので、液体水素ポンプではピストン中心とシリンダ中心の位置を完全に一致させることが極めて重要である。
ピストンを往復運動させるためには、クランクシャフトやカムのような機構が用いられる。特許文献１には、ピストン及びシリンダを共にクランクシャフトで駆動し、ピストンとシリンダとが互いに引き離されるときに液体水素を圧縮する液体水素ポンプが開示されている。特許文献２には、ピストンの形状及び構造を工夫することで摩擦熱によるガス圧縮現象の発生を抑制するようにした極低温液体用ポンプが開示されている。特許文献３及び４には、カムによってピストンを往復運動させる高圧燃料ポンプが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−００４３５０号公報
【特許文献２】特開平０８−１７７７２８号公報
【特許文献３】特表２０１０−５２２３０２号公報
【特許文献４】特表２０１４−５３０３１６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に開示された方式では、ピストン及びシリンダが径方向に変位するのを許容することで、両者間の自動調心を可能しているが、構造が複雑かつ高コスト化するという問題がある。また、特許文献２に開示された手段もピストンの構成が複雑かつ高コスト化するという問題がある。
また、特許文献３及び４に開示されたカム機構でピストンを駆動すると、図９に示すように、カム１０４の回転によって、シリンダ１００及びピストン１０２の中心線Ｃｒに沿う方向に働くピストン駆動力Ｆ１に加えて、中心線Ｃｒに対して交差する方向に偏心力Ｆ２が働き、この偏心力Ｆ２によって摩擦熱が発生するという問題がある。
【０００７】
本発明の少なくとも一実施形態は、上記課題に鑑み、低コストでレシプロ型ポンプに発生する摩擦熱を抑制し、これによって、レシプロ型ポンプを極低温液体用ポンプとして用いたときの気相（ガス）の発生を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る極低温液体用ポンプは、
内部に圧縮室が形成されるシリンダと、
前記シリンダの内部で往復動し前記圧縮室の容積を変更可能なピストンと、
前記ピストンの動きに応じて前記圧縮室に極低温液体を吸入するための吸入弁と、
前記ピストンの動きに応じて圧縮室から圧縮された極低温液体を排出するための排出弁と、
前記ピストンのピストンロッドの一端に設けられたカム受け部に接して該カム受け部に対して前記圧縮室を圧縮する方向に押圧力を付与すると共に、中心面に対し常に対称の位相で互いに逆回転する少なくとも一対のカム及び該一対のカムの駆動部と、を備え、
前記一対のカムに前記カム受け部が常に摺接するように、前記一対のカム及び前記カム受け部に磁気力を形成させる。
【０００９】
上記構成（１）において、上記少なくとも一対のカムによって、上記圧縮室を圧縮する方向へ上記カム受け部を駆動する。これによって、圧縮室内の極低温液体を圧縮し、圧縮した極低温液体を上記排出弁から吐出する。
また、上記磁気力によって、一対のカムとカム受け部とを互いに吸引させ、一対のカムにカム受け部を常に摺接させるようにする。これによって、圧縮室を拡張する方向へカム受け部を駆動可能になる。このカム受け部の動きで、上記吸入弁から極低温液体を圧縮室に吸入する。
【００１０】
上記構成（１）によれば、前記構成の一対のカムを用いることで、シリンダ及びピストンの中心線と交差する方向に発生する偏心力を相殺できる。そのため、ピストンには中心線に沿う駆動力のみが作用する。これによって、シリンダとピストン間に発生する摩擦熱を抑制し、極低温液体の気化を抑制でき、極低温液体の圧縮を円滑に行うことができる。
液体水素を用いた水素ステーションに用いるレシプロ型ポンプをクランク機構で実現するためには、一般的に液体は圧縮し難い流体であるので、ピストンロッドを太く頑丈にする必要がある。しかし、太く頑丈なピストンロッドは極低温液体に伝達する熱量が増加するので、おのずと限界がある。
【００１１】
（２）幾つかの実施形態では、前記構成（１）において、
前記カム受け部及び前記一対のカムは磁性体で構成されると共に、前記カム受け部及び前記一対のカムの他方に前記磁気力を形成させるための磁石が設けられる。
上記構成（３）によれば、カム受け部と一対のカムとの間で上記磁気力を確実に形成でき、かつ上記磁気力を高めることができる。
【００１２】
（３）幾つかの実施形態では、前記構成（２）において、
前記磁石は前記カム受け部に設けられている。
上記構成（２）によれば、磁石をカム受け部に設けることで、磁石を一対のカムに最も接近した位置に配置できる。これによって、カム受け部と一対のカムとの間に密度の濃い磁力線を形成でき、カム受け部と一対のカム間に大きな吸引力を形成できる。そのため、カム受け部を一対のカムの動きに確実に追従させることができ、ピストンの往復運動を可能にする。
【００１３】
（４）幾つかの実施形態では、前記構成（２）において、
前記磁石は前記一対のカムの間に配置され、磁気回路を形成するヨークに支持されている。
上記構成（４）によれば、磁石をカム受け部の中央でカム受け部に最も接近した位置に配置できる。また、磁石を磁気回路を形成するヨークに支持させることで、カム及びカム受け部に密度の濃い磁力線を形成でき、カム受け部と一対のカム間に大きな吸引力を形成できる。そのため、カム受け部を一対のカムの動きに確実に追従させることができ、ピストンの往復運動を可能にする。
【００１４】
（５）幾つかの実施形態では、前記構成（１）〜（４）の何れかにおいて、
前記カム受け部及び前記一対のカムを内蔵するカムボックスをさらに備え、
前記カムボックスに潤滑油が充填されている。
上記構成（４）によれば、上記カムボックスの内部に充填された潤滑油によって、カム受け部とカムとの間に発生する摩擦を低減でき、これによって、摩擦熱の発生を抑制できると共に、カムの駆動に要する動力を低減できる。
【００１５】
（６）幾つかの実施形態では、前記構成（１）〜（５）の何れかにおいて、
前記シリンダを囲み、前記シリンダを冷却するために吸入側の低圧の極低温液体を一時貯留するためのジャケットをさらに備える。
上記構成（１）によってもピストンの摺動による摩擦熱をゼロにすることはできない。そこで、上記構成（５）によれば、上記ジャケットを備えたことで、該ジャケットに貯留された極低温液体によって、ピストンの摩擦熱による極低温液体の気化を抑制できる。
【００１６】
（７）幾つかの実施形態では、前記構成（６）において、
極低温液体の気化ガスが溜まる部位の前記ジャケットに接続された気化ガス回収路と、
前記排出路から回収された前記気化ガスを冷却して液化させるための冷凍機と、
前記冷凍機で液化された極低温液体を貯留する極低温液体コンテナと、をさらに備える。
上記構成（６）でジャケットに溜まる極低温液体で圧縮室の極低温液体を冷却すれば、極低温液体の一部がどうしても気化する。
そこで、上記構成（７）により、ジャケットの内部で気化したガスをジャケットから回収して上記冷凍機で再凝縮し、極低温液体コンテナに一旦貯留した上で、ジャケットに戻すことで、気化したガスがポンプ動作に支障を与えないようにすることができる。
【００１７】
（８）幾つかの実施形態では、前記構成（１）〜（６）の何れかにおいて、
前記シリンダの内部であって前記ピストンの下部と前記カム受け部との間に閉空間が形成され、前記閉空間に接続された漏洩極低温液体用回収路をさらに備える。
上記構成（７）によれば、圧縮室から漏洩し上記閉空間に溜まった極低温液体を上記漏洩極低温液体用回収路に回収できる。これによって、極低温液体の漏洩による危険性を無くすと共に、極低温液体がカムボックス内に侵入することで起る悪影響を抑制できる。また、漏洩極低温液体用回収路に回収した気化ガスを再利用できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、低コストでレシプロ型ポンプに発生するピストンの摩擦熱を抑制し、これによって、レシプロ型ポンプを極低温液体用ポンプとして用いたときの気相（ガス）の発生を抑制できる。これによって、極低温液体用ポンプを故障なく円滑に稼動できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】一実施形態に係る極低温液体用ポンプの正面視断面図である。
【図２】図１中のＡ―Ａ線に沿う横断面図である。
【図３】一実施形態に係る極低温液体用ポンプの横断面図である。
【図４】一実施形態に係る一対のカムの作動を示す斜視図である。
【図５】カム受け部及び一対のカムに形成される磁性体を示す説明図である。
【図６】一実施形態に係るカム受け部及び一対のカムの正面図である。
【図７】一実施形態に係る極低温液体用ポンプの一部を示す横断面図である。
【図８】一実施形態に係るカム受け部及び一対のカムの構成を示す正面図である。
【図９】従来のカムを用いたピストン駆動を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載され又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００２１】
本発明の幾つかの実施形態に係る極低温液体用ポンプ１０（１０Ａ、１０Ｂ）を図１〜図８に示す。極低温液体用ポンプ１０は、図１に示すように、内部に圧縮室ｃが形成されるシリンダ１２と、シリンダ１２の内部で往復動し圧縮室ｃの容積を変更可能なピストン１４とを備えている。シリンダ１２には、ピストン１４の動きに応じて圧縮室ｃに極低温液体（例えば液体水素）を吸入するための吸入弁１６と、ピストン１４の動きに応じて圧縮室ｃから圧縮された極低温液体を排出するための排出弁１８とを備えている。
ピストン１４のピストンロッド２０の一端に設けられたカム受け部２２の下面に接するように、一対のカム２４ａ及び２４ｂが設けられている。この一対のカムは、カム受け部２２に対して圧縮室ｃを圧縮する方向に押圧力を付与する。また、この一対のカムは、図１に示すように、駆動部によって中心面Ｃｓ（一対のカム２４ａ及び２４ｂの間でこれらカムから等距離の位置に設けられた垂直面）に対し常に対称な位相で互いに逆回転する。
そして、一対のカム２４ａ及び２４ｂにカム受け部２２が常に摺接するように、一対のカム２４ａ及び２４ｂ及びカム受け部２２に磁気力が形成される。
【００２２】
例示的な実施形態では、カム受け部２２及び一対のカム２４ａ及び２４ｂは強磁性体（例えば鉄やニッケル等）で構成される。
図３及び図５に示すように、カム受け部２２に対して圧縮室ｃを拡張する方向に磁気力を付与するための磁石（例えば永久磁石）２６（２６ａ、２６ｂ）を備えている。
なお、カム２４ａ、２４ｂの強度又はカム受け部２２からこれらカムに付加される荷重に応じて二対以上のカムを設けるようにしてもよい。
【００２３】
図１に図示した実施形態では、吸入弁１６及び排出弁１８は、夫々シリンダ１２の隔壁に形成された貫通孔に設けられ、吸入弁１６はジャケット４８内の極低温液体を吸入しジャケット４８には極低温液体を供給する吸入ライン２８が接続され、排出弁１８には排出ライン３０が接続されている。
吸入弁１６及び排出弁１８は、ケーシング３１に内蔵されたボール弁３２及びコイルバネ３４で構成されている。吸入弁１６は、圧縮室ｃの拡張時圧縮室ｃの吸引力がコイルバネ３４のバネ力に打ち勝ったとき開放され、ジャケット４８の中の極低温液体が圧縮室ｃに吸入される。排出弁１８は、圧縮室ｃの縮小時圧縮室ｃの圧力がコイルバネ３４のバネ力に打ち勝ったとき開放され、圧縮室ｃの極低温液体が排出ライン３０に吐出される。
【００２４】
例示的な実施形態では、図１に示すように、カム受け部２２及び一対のカム２４ａ及び２４ｂを内蔵するカムボックス４２を備え、カムボックス４２には潤滑油ｒが充填されている。
図示した実施形態では、直方体形状のカムボックス４２にカム受け部２２及び一対のカム２４ａ及び２４ｂが内蔵される。
【００２５】
図２及び図３に示す実施形態では、一対のカム２４ａ及び２４ｂはカム軸３６ａ及び３６ｂに固定される。カム軸３６ａ及び３６ｂはカムボックス４２を貫通して外部に導設され、カムボックス４２の隔壁に設けられた転がり軸受４４に回転自在に支持される。
カム２４ａ及び２４ｂの上記駆動部は、カムボックス４２の外部でカム軸３６ａの一端に接続された電動機３８と、カムボックス４２の外部でカム軸３６ａ及び３６ｂの他端に夫々取り付けられ、互いに噛み合う一対の同期ギア４０ａ及び４０ｂとで構成される。
【００２６】
かかる構成において、図４に示すように、一対のカム２４ａ及び２４ｂは、電動機３８によって互いに逆回転する。また、一対のカム２４ａ及び２４ｂは、同期ギア４０ａ及び４０ｂによって、中心面Ｃｓに対し常に対称な位相に保持される。
一対のカム２４ａ及び２４ｂの回転によって、圧縮室ｃを圧縮する方向へカム受け部２２が駆動される。圧縮室ｃで圧縮された極低温液体は、排出弁１８を介して排出ライン３０に吐出される。また、カム受け部２２は、磁石２６の磁気力によって一対のカム２４ａ及び２４ｂに摺接した状態で圧縮室ｃを拡張する方向へ駆動される。これによって、圧縮室ｃは負圧となり、ジャケット４８から吸入弁１６を介して圧縮室ｃに極低温液体が吸入される。
【００２７】
例示的な実施形態では、図５に示すように、少なくとも一対のカム２４ａ及び２４ｂが磁性体で構成され、磁石２６ａはカム受け部２２に設けられる。
図示した実施形態では、磁石２６ａは、例えばＮｄＦｅＢｏのような強磁性を有する永久磁石であり、円板形状のカム受け部２２の中央部位に埋設されている。
なお、カム受け部２２の全体を磁石としてもよいが、強磁性の永久磁石のほとんどが焼結金属体であるので、機械的強度が不十分となる。そのため埋め込み式が良い。
電磁力でピストン１４の引き戻し力を発生させるため、カムボックス４２、一対のカム２４ａ及び２４ｂ、及びカム軸３６ａ及び３６ｂは鋼鉄のような強磁性体で構成し、シリンダ１２、ピストン１４及びピストンロッド２０は、ステンレス鋼のような非磁性金属で構成することができる。この結果、図示のように、磁力線Ｍｉは磁石２６ａと一対のカム２４ａ及び２４ｂとの間に形成され、カム受け部２２と一対のカム２４ａ及び２４ｂとに間に吸引力が働く。
【００２８】
例示的な実施形態では、図３に示すように、カム受け部２２が磁性体で構成され、かつ磁石２６ｂは一対のカム２４ａ及び２４ｂの間に配置され、磁気回路を形成するヨーク４６に支持される。
図示した実施形態では、磁石２６ａはカムボックス４２の内部でカム軸３６ａ及び３６ｂの間に配置され、ヨーク４６の軸方向中央に支持されている。ヨーク４６はカムボックス４２の内部でカムボックス４２の対向する隔壁間に架設されている。
この実施形態では、図示のように、磁石２６ｂ及びカム受け部２２を通る磁力線Ｍｉが形成され、カム受け部２２と一対のカム２４ａ及び２４ｂとの間に吸引力が働く。
なお、磁石２６はカムボックス４２の外壁に、例えばカム軸３６ａ及び３６ｂの間の外壁に配置してもよい。
【００２９】
例示的な実施形態では、図１に示すように、シリンダ１２を囲み、ピストン１４とシリンダ１２間で発生する摺動熱を排出するため、周囲に極低温液体を貯留するためのジャケット４８を備えている。ピストン１４が正確にシリンダ１２の中心を動いても、シリンダ１２とピストン１４間に摺動動作がある以上、ピストン１４の摩擦熱を無くすことはできない。
そこで、この実施形態では、ジャケット４８に一次貯留された極低温液体でシリンダ１２を冷却する。
【００３０】
例示的な実施形態では、ジャケット４８に接続された気化ガス回収ライン５０と、気化ガス回収ライン５０で回収された気化ガスを冷却して液化させる冷凍機５２と、冷凍機５２で液化された極低温液体を極低温液体コンテナ５６に戻す構成である。
ジャケット４８に溜まる極低温液体で圧縮室ｃの極低温液体を冷却すれば、極低温液体の一部が気化する。
そこで、この実施形態では、ジャケット４８の極低温液体でシリンダ１２を冷却しジャケット４８の内部で気化したガスを気化ガス回収ライン５０から回収して冷凍機５２で再凝縮し、極低温液体コンテナ５６に戻す。
図示した実施形態では、極低温液体コンテナ５６に貯留された極低温液体は吸入ライン２８を介してジャケット４８に戻される。
【００３１】
図１に示す実施形態では、ジャケット４８及びシリンダ１２を囲うように隔壁５８が設けられ、隔壁５８の内部は真空雰囲気とされ、真空断熱空間Ｓｖが形成されている。
このようにジャケット４８の周囲に真空断熱空間Ｓｖを形成することで、外部からジャケット４８へ侵入する熱を抑制できる。
【００３２】
例示的な実施形態では、図１に示すように、シリンダ１２の内部でピストン１４とカム受け部２２との間に閉空間Ｖｓが形成される。また、閉空間Ｖｓに漏洩極低温液体用回収ライン６０が接続されている。
極低温液体の気化ガス、例えば水素はわずかな漏洩ガス量であっても爆発の危険性がある。レシプロ型ポンプの場合、シリンダとピストン間の摺動面からの漏洩を完全になくすことは難しい。そのため、気化ガスがカムボックス４２の内部に侵入し、局部的に気化ガスの溜りが生じると危険である。特に、気化ガスが水素の場合、これに接する部材に水素脆化が生じる可能性がある。
そこで、この実施形態では、圧縮室ｃから漏洩し閉空間Ｖｓに溜まった極低温液体を漏洩極低温液体用回収ライン６０に回収し、上記不具合いをなくすことができる。
【００３３】
図１に示した実施形態では、カム受け部２２の隔壁２２ａの端部がピストンロッド２０との隙間を可及的に塞ぐことで、閉空間Ｖｓを形成する。これによって、漏洩極低温液体がカムボックス４２に侵入するのを抑制できる。また、漏洩極低温液体用回収ライン６０にバッファタンク６２が設けられ、漏洩極低温液体用回収ライン６０に回収された極低温液体は、一時バッファタンク６２に貯留できる。
【００３４】
例示的な実施形態では、図７に示すように、カムボックス４２の内側上面とカム受け部２２との間に、ピストンロッド２０を囲むように筒状のベローズ６４を設けている。これによって、ピストンロッド２０とシリンダ１２及びベローズ６４の内側に閉空間Ｖｓを形成し、漏洩極低温液体がカムボックス４２に侵入するのを抑制できる。
例示的な実施形態では、図８に示すように、一対のカム２４ａ及び２４ｂにおいて、カムの長手軸方向両端部にカムを両側から挟むように夫々一対のローラ６６を設けている。この実施形態では、一対のカム２４ａ及び２４ｂの動きに応じて、ローラ６６がカム受け部２２の下面に回転しながら摺接する。
【００３５】
幾つかの実施形態によれば、図６に示すように、シリンダ１２及びピストン１４の中心線Ｃｒと交差する方向に発生する偏心力Ｆ２を相殺できる。そのため、ピストン１４には中心線Ｃｒに沿う駆動力Ｆ１のみが作用する。これによって、シリンダ１２とピストン１４間に発生する摩擦熱を抑制し、極低温液体の気化を抑制でき、極低温液体の圧縮を円滑に行うことができる。
【００３６】
例示的な実施形態によれば、図５に示すように、少なくとも一対のカム２４ａ及び２４ｂが磁性体で構成され、磁石２６ａがカム受け部２２に設けられるので、カム受け部２２と一対のカム２４ａ及び２４ｂとの間に密度の濃い磁力線Ｍｉを形成でき、カム受け部２２と一対のカム２４ａ及び２４ｂ間に大きな吸引力を形成できる。そのため、カム受け部２２を一対のカムの動きに確実に追従させることができ、ピストン１４の往復運動を可能にする。
例示的な実施形態によれば、図３に示すように、カム受け部２２が磁性体で構成され、磁石２６ｂが一対のカム２４ａ及び２４ｂの間に配置され、かつヨーク４６に支持されるので、上記実施形態と同様に、カム受け部２２と一対のカム２４ａ及び２４ｂとの間に密度の濃い磁力線Ｍｉを形成でき、そのため、カム受け部２２を一対のカム２４ａ及び２４ｂの動きに確実に追従させることができ、ピストン１４の往復運動を可能にする。
【００３７】
例示的な実施形態によれば、図１に示すように、カムボックス４２に充填された潤滑油ｒによって、カム受け部２２と一対のカム２４ａ及び２４ｂとの間に発生する摩擦を低減でき、これによって、摩擦熱の発生を抑制できると共に、カムの駆動に要する動力を低減できる。
例示的な実施形態によれば、図１に示すように、シリンダ１２の外側に極低温液体を一時貯留するためのジャケット４８を備えているため、ジャケット４８に貯留された極低温液体によってピストン１４の摩擦熱による極低温液体の気化を抑制できる。そのため、極低温液体用ポンプ１０の稼動を安定して継続できる。
【００３８】
例示的な実施形態によれば、図１に示すように、気化ガス回収ライン５０、冷凍機５２及び極低温液体コンテナ５６を備えているため、ジャケット４８の内部で気化したガスを冷凍機５２で再凝縮し、凝縮した極低温液体を極低温液体コンテナ５６で一端貯留した後、ジャケット４８に戻すことで、極低温液体用ポンプ１０の稼動を支障なく継続できる。
例示的な実施形態によれば、ピストン１４とカム受け部２２とに間に閉空間Ｖｓが形成され、かつ閉空間Ｖｓに漏洩極低温液体用回収ライン６０が接続されているので、圧縮室ｃから閉空間Ｖｓに漏洩した極低温液体がカムボックス４２に侵入するのを防止でき、これによって、極低温液体の漏洩による危険性を無くすと共に、極低温液体がカムボックス４２に侵入することで起る悪影響を抑制できる。また、漏洩極低温液体用回収ライン６０に回収した気化ガスを再利用できる。
【００３９】
例示的な実施形態によれば、図７に示すように、ベローズ６４を設けたことで、ベローズ６４の内側に閉空間Ｖｓが形成されるため、上記実施形態と同様に、閉空間Ｖｓに漏洩した極低温液体がカムボックス４２に侵入するのを抑制できる。
例示的な実施形態によれば、図８に示すように、一対のカム２４ａ及び２４ｂにローラ６６を設けたことで、カム受け部２２と一対のカム２４ａ及び２４ｂ間の摩擦を抑制し、摩擦熱の発生を抑制できる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、極低温液体用ポンプに発生するピストンの摩擦熱を低コストで抑制でき、これによって、気化ガスの発生を抑制できる。そのため、極低温液体用ポンプを故障なく円滑に稼動できる。
【符号の説明】
【００４１】
１０（１０Ａ、１０Ｂ）    極低温液体用ポンプ
１２        シリンダ
１４        ピストン
１６        吸入弁
１８        排出弁
２０        ピストンロッド
２２        カム受け部
２４ａ、２４ｂ    一対のカム
２６（２６ａ、２６ｂ）    磁石
２８        吸入ライン
３０        排出ライン
３１        ケーシング
３２        ボール弁
３４        コイルバネ
３６ａ、３６ｂ    カム軸
３８        電動機
４０ａ、４０ｂ    同期ギア
４２        カムボックス
４４        転がり軸受
４６        ヨーク
４８        ジャケット
５０        気化ガス回収ライン
５２        冷凍機
５６        極低温液体コンテナ
５８        隔壁
６０        漏洩極低温液体用回収ライン
６２        バッファタンク
６４        ベローズ
６６        ローラ
Ｃｒ        中心線
Ｃｓ        中心面
Ｆ１        駆動力
Ｆ２        偏心力
Ｍｉ        磁力線
Ｓｖ        真空断熱空間
Ｖｓ        閉空間
ｃ          圧縮室
ｒ          潤滑油
【図１】
0006584175.tif 000002
【図２】
0006584175.tif 000003
【図３】
0006584175.tif 000004
【図４】
0006584175.tif 000005
【図５】
0006584175.tif 000006
【図６】
0006584175.tif 000007
【図７】
0006584175.tif 000008
【図８】
0006584175.tif 000009
【図９】
0006584175.tif 000010