(57)【要約】  断熱性を保ちつつ、断熱部材が破損してしまうことを抑制可能とする断熱構造及び液体供給システムを提供する。  ２部材の間に配置され、かつ２部材よりも熱伝導率の低い材料により構成される断熱部材５２０と、断熱部材５２０に対して摺動可能に設けられる被摺動部材５３０と、を備え、少なくとも２つの断熱部材５２０が２部材による圧縮方向に対して平行方向に並べて配置され、少なくとも１つの被摺動部材５３０が隣り合う断熱部材５２０の間に配置されると共に、断熱部材５２０と被摺動部材５３０が圧縮方向に対して垂直方向への移動がそれぞれ許容された状態で配置されていることを特徴とする。
2018143425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに固定され、圧縮方向の力がかかる２部材の接続部に設けられる断熱構造において、
前記２部材の間に配置され、かつ前記２部材よりも熱伝導率の低い材料により構成される断熱部材と、
前記断熱部材に対して摺動可能に設けられる被摺動部材と、
を備え、
少なくとも２つの前記断熱部材が圧縮方向に対して平行方向に並べて配置され、少なくとも１つの前記被摺動部材が隣り合う前記断熱部材の間に配置されると共に、前記断熱部材と前記被摺動部材が圧縮方向に対して垂直方向への移動がそれぞれ許容された状態で配置されていることを特徴とする断熱構造。
【請求項２】
前記断熱部材及び前記被摺動部材の圧縮方向に対して垂直方向への移動量を規制する樹脂製の規制部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の断熱構造。
【請求項３】
前記規制部材は、前記２部材の内の一方の部材と他方の部材のうちのいずれか一方に固定されると共に、
前記一方の部材と前記他方の部材のうち前記規制部材が固定されていない部材に接する断熱部材には、該固定されていない部材側端部に、前記規制部材に設けられた突出部と係合する凹部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の断熱構造。
【請求項４】
前記規制部材は、前記２部材の内の一方の部材と他方の部材のうちのいずれか一方に固定されると共に、
前記一方の部材と前記他方の部材のうち前記規制部材が固定されていない部材と前記断熱部材との間に、前記規制部材よりも強度の高い弾性部材を配置させると共に、
前記弾性部材には、前記固定されていない部材側端部に、前記規制部材に設けられた突出部と係合する凹部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の断熱構造。
【請求項５】
前記２部材の内の一方の部材に対して圧縮方向に対して平行方向の一方側と他方側のそれぞれに、前記２部材の内の他方の部材が配置され、圧縮方向に対して平行方向において前記一方の部材と前記他方の部材との間に前記断熱構造がそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の断熱構造。
【請求項６】
内部にポンプ室が備えられる容器と、
前記容器内において、鉛直方向に往復移動する軸部材と、
前記軸部材と同心的に設けられ、かつ該軸部材の往復移動に伴って伸縮するベローズと、
を備える液体供給システムであって、
前記軸部材は、軸本体部と、前記ベローズを支持する支持部材とを備えており、
前記軸本体部と支持部材との接続部に、請求項１〜４のいずれか一つに記載の断熱構造が備えられることを特徴とする液体供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに固定される２部材の接続部に設けられる断熱構造、及びこの断熱構造を備える液体供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
循環流路に対して液体窒素や液体ヘリウムなどの超低温液体を循環させるために、ベローズにより形成されたポンプ室を有する液体供給システムを利用した技術が知られている。このような液体供給システムにおいては、システム内部を超低温の状態に維持させる必要がある。従って、特に、互いに固定される２部材のうち、一方の部材が外気に曝されて、システム内部に熱が伝わってしまい易いような場合には、これら２部材の接続部に断熱構造を設ける必要がある。【０００３】
また、大型の液体供給システムの場合には、各部材の強度を高くする必要がある。強度を高くする観点からは、各部材の材料として、ステンレスや銅合金などの金属材料を用いるのが望ましいが、これらは熱伝導率が高いため、断熱構造を構成する部材の材料には適していない。強度が高く熱伝導率の低い材料としては、ジルコニアなどのセラミックス材料がある。しかしながら、このようなセラミックス材料は、圧縮荷重には強いものの、引張強度には弱く、また、せん断方向に対する力が作用した場合に割れやすいという欠点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１７７６６７号公報
【特許文献２】特開２００９−２２５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、断熱性を保ちつつ、断熱部材が破損してしまうことを抑制可能とする断熱構造及び液体供給システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。【０００７】
すなわち、本発明の断熱構造は、
互いに固定され、圧縮方向の力がかかる２部材の接続部に設けられる断熱構造において、
前記２部材の間に配置され、かつ前記２部材よりも熱伝導率の低い材料により構成される断熱部材と、
前記断熱部材に対して摺動可能に設けられる被摺動部材と、
を備え、
少なくとも２つの前記断熱部材が圧縮方向に対して平行方向に並べて配置され、少なくとも１つの前記被摺動部材が隣り合う前記断熱部材の間に配置されると共に、前記断熱部材と前記被摺動部材が圧縮方向に対して垂直方向への移動がそれぞれ許容された状態で配置されていることを特徴とする。【０００８】
本発明によれば、断熱部材は、２部材による圧縮方向に対して垂直方向への移動が許容された状態で配置されており、当該垂直方向に力を受けても、被摺動部材に対して摺動するに過ぎない。そのため、断熱部材には、せん断方向への力も殆ど作用しない。以上より、断熱部材が破損してしまうことを抑制することができる。【０００９】
前記断熱部材及び被摺動部材の前記垂直方向への移動量を規制する樹脂製の規制部材を備えるとよい。【００１０】
これにより、断熱部材及び被摺動部材が大きく位置ずれしてしまうことを抑制することができる。【００１１】
前記規制部材は、前記２部材の内の一方の部材と他方の部材のうちのいずれか一方に固定されると共に、
前記一方の部材と前記他方の部材のうち前記規制部材が固定されていない部材に接する断熱部材には、該固定されていない部材側端部に、前記規制部材に設けられた突出部と係合する凹部が設けられているとよい。【００１２】
このような構成を採用すれば、２部材による圧縮方向の力が規制部材に作用することをなくす、または抑制することができる。【００１３】
また、前記規制部材は、前記２部材の内の一方の部材と他方の部材のうちのいずれか一方に固定されると共に、
前記一方の部材と前記他方の部材のうち前記規制部材が固定されていない部材と前記断熱部材との間に、前記規制部材よりも強度の高い弾性部材を配置させると共に、
前記弾性部材には、前記固定されていない部材側端部に、前記規制部材に設けられた突出部と係合する凹部が設けられていることも好適である。【００１４】
このような構成を採用した場合にも、２部材による圧縮方向の力が規制部材に作用することをなくす、または抑制することができる。【００１５】
前記２部材の内の一方の部材に対して圧縮方向に対して平行方向の一方側と他方側のそれぞれに、前記２部材の内の他方の部材が配置され、圧縮方向に対して平行方向において前記一方の部材と前記他方の部材との間に前記断熱構造がそれぞれ配置されているとよい。【００１６】
これにより、断熱部材は、２部材による圧縮方向の力に対しては拘束されるものの、引っ張り方向の力に対しては拘束されない状態で配置される。従って、断熱部材には引っ張り方向の力が作用しない。【００１７】
また、本発明の液体供給システムは、
内部にポンプ室が備えられる容器と、
前記容器内において、鉛直方向に往復移動する軸部材と、
前記軸部材と同心的に設けられ、かつ該軸部材の往復移動に伴って伸縮するベローズと、
を備える液体供給システムであって、
前記軸部材は、軸本体部と、前記ベローズを支持する支持部材とを備えており、
前記軸本体部と支持部材との接続部に、上記の断熱構造が備えられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明の断熱構造によれば、断熱性を保ちつつ、断熱部材が破損してしまうことを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は本発明の実施例に係る液体供給システムの概略構成図である。
【図２】図２は本発明の実施例に係る外ケース部と内ケース部との接続部における断熱構造の模式的断面図である。
【図３】図３は本発明の実施例に係る軸本体部と支持部材との接続部における断熱構造の模式的断面図である。
【図４】図４は本発明の実施例に係る外ケース部と内ケース部との接続部における断熱構造の変形例１を示す模式的断面図である。
【図５】図５は本発明の実施例に係る外ケース部と内ケース部との接続部における断熱構造の変形例２を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２１】
（実施例）
図１〜図３を参照して、本発明の実施例に係る液体供給システムについて説明する。本実施例に係る液体供給システムは、例えば、超電導機器を超低温状態に維持させるために好適に用いられる。すなわち、超電導機器においては、超電導コイルなどを常時冷却させる必要がある。そこで、超電導コイルなどが備えられた被冷却装置に超低温液体（液体窒素や液体ヘリウム）を常時供給することで、被冷却装置は常時冷却される。より具体的には、被冷却装置を通る循環流路を設け、かつ、この循環流路中に本実施例に係る液体供給システムを取り付けることにより、超低温液体を循環させて、被冷却装置を常時冷却させることが可能となる。
【００２２】
＜液体供給システムの全体構成＞
図１は本発明の実施例に係る液体供給システム全体の概略構成図であり、液体供給システム全体の概略構成を断面的に示した図である。なお、図１においては、中心軸線を含む面で切断した断面による概略構成を示している。
【００２３】
本実施例に係る液体供給システム１０は、液体供給システム本体（以下、システム本体１００と称する）と、システム本体１００が内部に設置される真空容器２００と、配管（吸入管３１０及び送出管３２０）とを備えている。システム本体１００と真空容器２００とは互いに固定されている。
【００２４】
吸入管３１０及び送出管３２０は、いずれも真空容器２００の外部から真空容器２００の内部に入り込み、システム本体１００に接続されている。真空容器２００の内部は密閉されており、真空容器２００の内部のうち、システム本体１００，吸入管３１０及び送出管３２０の外側の空間は真空状態が維持されている。これにより、この空間は断熱機能を備えている。液体供給システム１０は、通常、水平面上に設置される。液体供給システム１０が設置された状態において、図１における上方が鉛直方向上方となり、図１における下方が鉛直方向下方となる。
【００２５】
システム本体１００は、駆動源となるリニアアクチュエータ１１０と、リニアアクチュエータ１１０により鉛直方向に往復移動する軸部材１２０と、容器１３０とを備えている。尚、リニアアクチュエータ１１０は任意の箇所に固定され、固定される箇所は容器１３０に固定されていてもよいし、他の図示しない箇所に固定されていてもよい。なお、本実施例においては、アクチュエータ保持部材１１１によって、リニアアクチュエータ１１０は容器１３０に固定されている。容器１３０は、外ケース部１３１と、外ケース部１３１の内部に設けられる内ケース部１３２とを備えている。これらの外ケース部１３１と内ケース部１３２とは接続部Ｊ１により接続されている。軸部材１２０は、容器１３０の外部から、外ケース部１３１の天井部に設けられた開口部１３１ａを介して容器内部に入り込むように設置されている。また、外ケース部１３１の底部には、流体（超低温液体）の吸入口１３１ｂ及び送出口１３１ｃが設けられている。上記の吸入管３１０は吸入口１３１ｂが設けられた位置に接続され、送出管３２０は、送出口１３１ｃが設けられた位置に接続されている。
【００２６】
外ケース部１３１の内部においては、内ケース部１３２の他、複数の部材が備えられており、これらの内ケース部１３２及び複数の部材により区画された複数の空間によって、複数のポンプ室と、液体の流路等が形成されている。以下、この外ケース部１３１の内部の構成について、より詳細に説明する。
【００２７】
軸部材１２０は、軸本体部１２１と、ベローズ（第１ベローズ１４１，第２ベローズ１４２及び第４ベローズ１５２）を支持するための支持部材１２２とを備えている。これら軸本体部１２１と支持部材１２２とは接続部Ｊ２により接続されている。支持部材１２２は、中心軸部１２２ａと、中心軸部１２２ａの外周面側を囲むように設けられる円筒部１２２ｂと、これら中心軸部１２２ａと円筒部１２２ｂとを連結する連結部１２２ｃとを有している。そして、円筒部１２２ｂの上端には上端側外向きフランジ部１２２ｂ１が設けられ、円筒部１２２ｂの下端には下端側外向きフランジ部１２２ｂ２が設けられている。
【００２８】
内ケース部１３２は、略円筒状の胴体部１３２ａと、胴体部１３２ａの中央付近に設けられる第１内向きフランジ部１３２ｂ１と、底板部１３２ｃとを備えている。内ケース部１３２は、外ケース部１３１に一体的に設けられており、軸部材１２０が往復移動している最中においても、内ケース部１３２は外ケース部１３１に対して静止した状態が維持される。
【００２９】
内ケース部１３２における胴体部１３２ａの内部においては、第１内向きフランジ部１３２ｂ１よりも下方に備えられ、軸方向に伸びる第１流路１３２ａ１が、周方向に間隔を空けて複数形成されている。また、胴体部１３２ａの内部には、第１流路１３２ａ１が設けられている領域よりも更に径方向外側において、軸方向に伸びる円筒状の空間で構成された第２流路１３２ａ２も設けられている。また、内ケース部１３２の底部には、径方向外側に向かって伸び、第１流路１３２ａ１に繋がる流路１３２ｄが円周状に一様に形成されている。更に、内ケース部１３２における底板部１３２ｃには、径方向外側に向かって伸びる流路１３２ｃ１が円周状に一様に形成されている。つまり、これらの流路１３２ｄ及び流路１３２ｃ１は、中心軸線側から径方向外側に向かって、放射状に３６０°全ての方向に流体が流れ得るように構成されている。
【００３０】
また、容器１３０の内部には、軸部材１２０の往復移動に伴って伸縮する第１ベローズ１４１及び第２ベローズ１４２が設けられている。これらの第１ベローズ１４１及び第２ベローズ１４２は、鉛直方向に並べて配置されている。第１ベローズ１４１の上端側は支持部材１２２における円筒部１２２ｂの上端側外向きフランジ部１２２ｂ１に固定されており、第１ベローズ１４１の下端側は内ケース部１３２の第１内向きフランジ部１３２ｂ１に固定されている。また、第２ベローズ１４２の上端側は内ケース部１３２の第１内向きフランジ部１３２ｂ１に固定されており、第２ベローズ１４２の下端側は支持部材１２２における円筒部１２２ｂの下端側外向きフランジ部１２２ｂ２に固定されている。そして、第１ベローズ１４１の外周面を囲む空間により第１ポンプ室Ｐ１が形成されており、第２ベローズ１４２の外周面を囲む空間により第２ポンプ室Ｐ２が形成されている。
【００３１】
また、容器１３０の内部には、軸部材１２０の往復移動に伴って伸縮する第３ベローズ１５１及び第４ベローズ１５２も設けられている。第３ベローズ１５１の上端側は軸部材１２０における軸本体部１２１に固定されており、第３ベローズ１５１の下端側は外ケース部１３１の天井部に固定されている。これにより、外ケース部１３１に設けられた開口部１３１ａが塞がれている。第４ベローズ１５２の上端側は内ケース部１３２に設けられた第２内向きフランジ部１３２ｂ２に固定されており、第４ベローズ１５２の下端側は支持部材１２２の連結部１２２ｃに固定されている。これにより、支持部材１２２における中心軸部１２２ａの周囲の空間と、第１ポンプ室Ｐ１を通る流路とが隔てられている。
【００３２】
更に、容器１３０の内部には、４つの逆止弁１６０（取り付けられた位置に応じて、適宜、第１逆止弁１６０Ａ，第２逆止弁１６０Ｂ，第３逆止弁１６０Ｃ及び第４逆止弁１６０Ｄと称する）が設けられている。これらの逆止弁１６０は、いずれも、軸部材１２０と同軸上に設けられた環状の部材により構成されている。また、これらの逆止弁１６０は、いずれも径方向内側から外側に向かう流体の流れは許容し、径方向外側から内側に向かう流体の流れを止めるように構成されている。
【００３３】
第１逆止弁１６０Ａと第３逆止弁１６０Ｃは、第１ポンプ室Ｐ１を通る流路上に設けられている。これら第１逆止弁１６０Ａ及び第３逆止弁１６０Ｃは、第１ポンプ室Ｐ１によるポンプ作用によって流れる流体の逆流を止める役割を担っている。より具体的には、第１ポンプ室Ｐ１に対して、上流側に第１逆止弁１６０Ａが設けられ、下流側に第３逆止弁１６０Ｃが設けられている。更に具体的には、第１逆止弁１６０Ａは、内ケース部１３２の底部に形成された流路１３２ｄ上に設けられている。また、第３逆止弁１６０Ｃは、内ケース部１３２に設けられた第２内向きフランジ部１３２ｂ２の付近に形成される流路上に設けられている。
【００３４】
そして、第２逆止弁１６０Ｂと第４逆止弁１６０Ｄは、第２ポンプ室Ｐ２を通る流路上に設けられている。これら第２逆止弁１６０Ｂ及び第４逆止弁１６０Ｄは、第２ポンプ室Ｐ２によるポンプ作用によって流れる流体の逆流を止める役割を担っている。より具体的には、第２ポンプ室Ｐ２に対して、上流側に第２逆止弁１６０Ｂが設けられ、下流側に第４逆止弁１６０Ｄが設けられている。更に具体的には、第２逆止弁１６０Ｂは、内ケース部１３２の底板部１３２ｃに形成された流路１３２ｃ１上に設けられている。また、第４逆止弁１６０Ｄは、内ケース部１３２の第１内向きフランジ部１３２ｂ１の付近に設けられている。
【００３５】
＜液体供給システム全体の動作説明＞
液体供給システム全体の動作について説明する。リニアアクチュエータ１１０によって、軸部材１２０が下降する際においては、第１ベローズ１４１は縮み、第２ベローズ１４２は伸びる。このとき、第１ポンプ室Ｐ１の流体圧力は低くなるため、第１逆止弁１６０Ａは弁が開き、第３逆止弁１６０Ｃは弁が閉じた状態となる。これにより、液体供給システム１０の外部から吸入管３１０により送られる流体（矢印Ｓ１０参照）は、吸入口１３１ｂから容器１３０内に吸入されて、第１逆止弁１６０Ａを通り抜けていく（矢印Ｓ１１参照）。そして、第１逆止弁１６０Ａを通り抜けた流体は、内ケース部１３２における胴体部１３２ａの内部の第１流路１３２ａ１を通り、第１ポンプ室Ｐ１へと送られる。また、第２ポンプ室Ｐ２の流体圧力は高くなるため、第２逆止弁１６０Ｂは弁が閉じ、第４逆止弁１６０Ｄは弁が開いた状態となる。これにより、第２ポンプ室Ｐ２内の流体は、第４逆止弁１６０Ｄを通り抜けて、胴体部１３２ａに設けられた第２流路１３２ａ２へと送られる（矢印Ｔ１２参照）。その後、流体は、送出口１３１ｃを通り、送出管３２０により液体供給システム１０の外部へと送出される（矢印Ｔ１０参照）。
【００３６】
そして、リニアアクチュエータ１１０によって、軸部材１２０が上昇する際においては、第１ベローズ１４１は伸び、第２ベローズ１４２は縮む。このとき、第１ポンプ室Ｐ１の流体圧力は高くなるため、第１逆止弁１６０Ａは弁が閉じ、第３逆止弁１６０Ｃは弁が開いた状態となる。これにより、第１ポンプ室Ｐ１内の流体は、第３逆止弁１６０Ｃを通り抜けて（矢印Ｔ１１参照）、胴体部１３２ａに設けられた第２流路１３２ａ２へと送られる。その後、流体は、送出口１３１ｃを通り、送出管３２０により液体供給システム１０の外部へと送出される（矢印Ｔ１０参照）。また、第２ポンプ室Ｐ２の流体圧力は低くなるため、第２逆止弁１６０Ｂは弁が開き、第４逆止弁１６０Ｄは弁が閉じた状態となる。これにより、液体供給システム１０の外部から吸入管３１０により送られる流体（矢印Ｓ１０参照）は、吸入口１３１ｂから容器１３０内に吸入されて、第２逆止弁１６０Ｂを通り抜けていく（矢印Ｓ１２参照）。そして、第２逆止弁１６０Ｂを通り抜けた流体は、第２ポンプ室Ｐ２へと送られる。
【００３７】
以上のように、本実施例に係る液体供給システム１０においては、軸部材１２０が下降する際及び上昇する際のいずれにおいても、吸入管３１０側から送出管３２０側に流体を流すことができる。従って、いわゆる脈動を抑制することができる。
【００３８】
以上のように構成される液体供給システム１０においては、特に、システム本体１００の内部を超低温の状態に維持させる必要がある。本実施例に係る液体供給システム１０の場合、外ケース部１３１から内ケース部１３２への経路と、軸部材１２０における大気側から容器１３０の内部側への経路について、熱が伝わってしまい易い。そこで、本実施例に係る液体供給システム１０においては、外ケース部１３１と内ケース部１３２との接続部Ｊ１と、軸部材１２０における軸本体部１２１と支持部材１２２との接続部Ｊ２に断熱構造を設けている。以下、それぞれの断熱構造について説明する。
【００３９】
＜接続部Ｊ１の断熱構造＞
外ケース部１３１と内ケース部１３２とは、断熱構造を必要としない部位に設けられた固定構造（不図示）により、固定されている。そして、外ケース部１３１と内ケース部１３２との接続部Ｊ１においては、両者によって圧縮方向の力が作用するように構成されており、圧縮方向の力に対して支持する役割を担っている。一方、上記の通り、外部の熱がシステム本体１００の内部に伝わらないように、接続部Ｊ１は断熱機能を有している。以下、図２を参照して、接続部Ｊ１の構造について説明する。
【００４０】
内ケース部１３２の外周面には外向きフランジ部１３２ｅが設けられている。また、外ケース部１３１の天井付近には、外向きフランジ部１３２ｅを挟み込むように、一対の板状部分１３１Ｘ，１３１Ｙが設けられている。そして、外向きフランジ部１３２ｅと一方の板状部分１３１Ｘとの間と、外向きフランジ部１３２ｅと他方の板状部分１３１Ｙとの間に、それぞれ断熱構造５００Ａ，５００Ｂが設けられている。なお、これらの断熱構造５００Ａ，５００Ｂは、軸部材１２０の中心軸線を中心として、周方向に間隔を空けて複数設けられている。また、特に図示はしないが、外ケース部１３１と内ケース部１３２との間の隙間を封止するシール部材が設けられている。
【００４１】
断熱構造５００Ａ，５００Ｂは同様の構成であるので、前者の構造についてのみ説明する。断熱構造５００Ａは、略円筒状の規制部材５１０と、複数の円筒状の断熱部材５２０と、複数の円筒状の被摺動部材５３０とを備えている。規制部材５１０は、断熱性の高い樹脂材料により構成されており、その外周面５１１は円柱面により構成されている。この規制部材５１０は、ボルト５４０によって、外ケース部１３１の一方の板状部分１３１Ｘに固定されている。なお、規制部材５１０の内周面には段差面５１２が設けられており、この段差面５１２にボルト５４０の頭部が突き当たるように構成されている。また、規制部材５２０の下端は内ケース部１３２の外向きフランジ部１３２ｅの上に載っているだけで、固定されてはいない。なお、断熱構造５００Ｂにおける規制部材５１０は、内ケース部１３２の外向きフランジ部１３２ｅに対して固定され、その下端は外ケース部１３１の他方の板状部分１３１Ｙの上に載っており、固定されていはいない。
【００４２】
断熱部材５２０は、断熱性及び圧縮性に優れた脆性材料（ジルコニア等のセラミックスなど）により構成されている。なお、断熱部材５２０は、少なくとも外ケース部１３１及び内ケース部１３２よりも熱伝導率の低い材料により構成されている。本実施例においては、断熱部材５２０は４つ設けられている。ただし、本発明においては、断熱部材は少なくとも２つ設けられればよく、その個数は限定されない。また、被摺動部材５３０は、放射率が低く、かつ断熱部材５２０との間で摺動し易いステンレスやアルミニウムなどの材料により構成されている。本実施例においては、被摺動部材５３０は３つ設けられている。ただし、本発明においては、被摺動部材は少なくとも一つ設けられればよく、その個数は限定されない。
【００４３】
そして、断熱部材５２０と被摺動部材５３０は、外ケース部１３１と内ケース部１３２（より具体的には、一方の板状部分１３１Ｘと外向きフランジ部１３２ｅ）との圧縮方向に対して平行方向に交互に配置されている。また、断熱部材５２０と被摺動部材５３０は、これらの内側に規制部材５１０が挿通されるように配置されている。なお、規制部材５１０の外周面５１１と断熱部材５２０の内周面との間、及び規制部材５１０の外周面５１１と被摺動部材５３０の内周面との間には微小な隙間が設けられている。また、断熱部材５２０と被摺動部材５３０は、いずれも接着等はされていない。
【００４４】
以上の構成により、断熱部材５２０は、外ケース部１３１と内ケース部１３２による圧縮方向の力に対しては拘束され、引っ張り方向の力に対しては拘束されない状態で配置されている。また、被摺動部材５３０は、外ケース部１３１と内ケース部１３２による圧縮方向の力に対しては拘束され、引っ張り方向の力に対しては拘束されない状態で配置され、かつ隣り合う断熱部材５２０の間に配されて、これらの断熱部材５２０に対して摺動可能に設けられている。そして、断熱部材５２０と被摺動部材５３０は、外ケース部１３１と内ケース部１３２による圧縮方向に対して垂直方向への移動がそれぞれ許容された状態で配置されている。また、上記の通り、規制部材５１０は、断熱部材５２０及び被摺動部材５３０の上記垂直方向への移動量を規制する機能が発揮される。
【００４５】
以上のように、断熱部材５２０に対しては、圧縮方向の力は作用するものの、引っ張り方向の力は作用しない。また、超低温液体がシステム本体１００の内部を循環する状態になると、外ケース部１３１と内ケース部１３２との温度差が大きくなり、外ケース部１３１に対して内ケース部１３２は収縮する。そのため、外向きフランジ部１３２ｅは、外ケース部１３１に対して、図２中、右側に移動する。これにより、断熱構造５００Ａについては、図中下方が右側に引っ張られ、断熱構造５００Ｂについては、図中上方が右側に引っ張られるため、これら断熱構造５００Ａ，５００Ｂには傾くような力が作用する。これにより、樹脂製の規制部材５１０は傾くように変形する。また、断熱構造５００Ａにおける４つの断熱部材５２０は、断熱部材５２０の間で摺動し易い被摺動部材５３０が配置されているため、下方に位置する断熱部材５２０ほど、図中、右側に位置がずれる。そして、断熱構造５００Ｂにおける４つの断熱部材５２０は、上方に位置する断熱部材５２０ほど、図中、右側に位置がずれる。
【００４６】
＜接続部Ｊ２の断熱構造＞
軸部材１２０における軸本体部１２１と支持部材１２２とを固定する部位に接続部Ｊ２が設けられている。以下、軸本体部１２１と支持部材１２２との固定構造、及び断熱機能を有する接続部Ｊ２の構造について、図３を参照して説明する。
【００４７】
軸本体部１２１には、内周面側にメネジが形成された円筒部７１１と、円筒部７１１の下方に設けられた内向きフランジ部７１２とを有する第１環状部材７１０がネジ締結により固定されている。また、支持部材１２２には、内周面側にメネジが形成された円筒部７２１と、円筒部７２１の上方に設けられた外向きフランジ部７２２とを有する第２環状部材７２０がネジ締結により固定されている。これら第１環状部材７１０及び第２環状部材７２０は金属などにより構成される。そして、第２環状部材７２０の内周面側と外周面側に、それぞれ断熱構造が設けられる。便宜上、前者を第１断熱構造６００Ａと称し、後者を第２断熱構造６００Ｂと称する。
【００４８】
第１断熱構造６００Ａは、略円筒状の規制部材６１０Ａと、複数の円筒状の断熱部材６２０Ａと、複数の円筒状の被摺動部材６３０Ａとを備えている。規制部材６１０Ａは、断熱性の高い樹脂材料により構成されており、その内周面は円柱面により構成されている。この規制部材６１０Ａは、その外周面が第２環状部材７２０の内周面に嵌合するように設けられている。
【００４９】
断熱部材６２０Ａは、断熱性及び圧縮性に優れた脆性材料（ジルコニア等のセラミックスなど）により構成されている。なお、断熱部材６２０Ａは、少なくとも軸本体部１２１及び支持部材１２２よりも熱伝導率の低い材料により構成されている。本実施例においては、断熱部材６２０Ａは３つ設けられている。ただし、本発明においては、断熱部材は少なくとも２つ設けられればよく、その個数は限定されない。また、被摺動部材６３０Ａは、放射率が低く、かつ断熱部材６２０Ａとの間で摺動し易いステンレスやアルミニウムなどの材料により構成されている。本実施例においては、被摺動部材６３０Ａは２つ設けられている。ただし、本発明においては、被摺動部材は少なくとも１つ設けられればよく、その個数は限定されない。
【００５０】
そして、断熱部材６２０Ａと被摺動部材６３０Ａは、軸本体部１２１と支持部材１２２（より具体的には、軸本体部１２１の下端と支持部材１２２の上端）との圧縮方向に対して平行方向に交互に配置されている。また、断熱部材６２０Ａと被摺動部材６３０Ａは、規制部材６１０Ａの内側に挿通されるように配置されている。なお、規制部材６１０Ａの内周面と断熱部材６２０Ａの外周面との間、及び規制部材６１０Ａの内周面と被摺動部材６３０Ａの外周面との間には微小な隙間が設けられている。また、断熱部材６２０Ａと被摺動部材６３０Ａは、いずれも接着等はされていない。
【００５１】
以上の構成により、断熱部材６２０Ａは、軸本体部１２１と支持部材１２２による圧縮方向の力に対しては拘束され、引っ張り方向の力に対しては拘束されない状態で配置されている。また、被摺動部材６３０Ａは、軸本体部１２１と支持部材１２２による圧縮方向の力に対しては拘束され、引っ張り方向の力に対しては拘束されない状態で配置され、かつ隣り合う断熱部材６２０Ａの間に配されて、これらの断熱部材６２０Ａに対して摺動可能に設けられている。そして、断熱部材６２０Ａと被摺動部材６３０Ａは、軸本体部１２１と支持部材１２２による圧縮方向に対して垂直方向への移動がそれぞれ許容された状態で配置されている。また、上記の通り、規制部材６１０Ａは、断熱部材６２０Ａ及び被摺動部材６３０Ａの上記垂直方向への移動量を規制する機能が発揮される。
【００５２】
第２断熱構造６００Ｂについても、同様に、略円筒状の規制部材６１０Ｂと、複数の円筒状の断熱部材６２０Ｂと、複数の円筒状の被摺動部材６３０Ｂとを備えている。規制部材６１０Ｂは、断熱性の高い樹脂材料により構成されており、その内周面は円柱面により構成されている。この規制部材６１０Ｂは、その外周面が第１環状部材７１０の内周面に嵌合するように設けられている。
【００５３】
断熱部材６２０Ｂは、断熱性及び圧縮性に優れた脆性材料（ジルコニア等のセラミックスなど）により構成されている。なお、断熱部材６２０Ｂは、少なくとも軸本体部１２１及び支持部材１２２よりも熱伝導率の低い材料により構成されている。本実施例においては、断熱部材６２０Ｂは３つ設けられている。ただし、本発明においては、断熱部材は少なくとも２つ設けられればよく、その個数は限定されない。また、被摺動部材６３０Ｂは、放射率が低く、かつ断熱部材６２０Ｂとの間で摺動し易いステンレスやアルミニウムなどの材料により構成されている。本実施例においては、被摺動部材６３０Ｂは２つ設けられている。ただし、本発明においては、被摺動部材は少なくとも１つ設けられればよく、その個数が限定されない。
【００５４】
そして、断熱部材６２０Ｂと被摺動部材６３０Ｂは、軸本体部１２１と支持部材１２２（より具体的には、軸本体部１２１に固定された第１環状部材７１０の内向きフランジ部７１２と、支持部材１２２に固定された第２環状部材７２０の外向きフランジ部７２２）との圧縮方向に対して平行方向に交互に配置されている。また、断熱部材６２０Ｂと被摺動部材６３０Ｂは、規制部材６１０Ｂの内側に挿通されるように配置されている。なお、規制部材６１０Ｂの内周面と断熱部材６２０Ｂの外周面との間、及び規制部材６１０Ｂの内周面と被摺動部材６３０Ｂの外周面との間には微小な隙間が設けられている。また、断熱部材６２０Ｂと被摺動部材６３０Ｂは、いずれも接着等はされていない。
【００５５】
以上の構成により、断熱部材６２０Ｂは、軸本体部１２１と支持部材１２２による引っ張り方向の力に対しては拘束され、圧縮方向の力に対しては拘束されない状態で配置されている。また、被摺動部材６３０Ｂは、軸本体部１２１と支持部材１２２による引っ張り方向の力に対しては拘束され、圧縮方向の力に対しては拘束されない状態で配置され、かつ隣り合う断熱部材６２０Ｂの間に配されて、これらの断熱部材６２０Ｂに対して摺動可能に設けられている。そして、断熱部材６２０Ｂと被摺動部材６３０Ｂは、軸本体部１２１と支持部材１２２による圧縮方向に対して垂直方向への移動がそれぞれ許容された状態で配置されている。また、上記の通り、規制部材６１０Ｂは、断熱部材６２０Ｂ及び被摺動部材６３０Ｂの上記垂直方向への移動量を規制する機能が発揮される。
【００５６】
以上により、断熱部材６２０Ａ，６２０Ｂに対しては、圧縮方向の力は作用するものの、引っ張り方向の力は作用しない。また、超低温液体がシステム本体１００の内部を循環する状態になると、軸本体部１２１と支持部材１２２との温度差が大きくなり、支持部材１２２の方が、径が小さくなるように収縮する。また、第１環状部材７１０及び第２環状部材７２０も、下方ほど径が小さくなるように収縮する。これに伴って、規制部材６１０Ａ，６１０Ｂは、下方ほど径が小さくなるように変形する。そして、断熱部材６２０Ａ，６２０Ｂについても、下方に配置された断熱部材６２０Ａ，６２０Ｂほど収縮量が大きくなる。しかしながら、個々の断熱部材６２０Ａ，６２０Ｂは被摺動部材６３０Ａ，６３０Ｂとの間で摺動するだけなので、個々の断熱部材６２０Ａ，６２０Ｂに作用するせん断応力は抑制される。また、ポンプを駆動するために軸を稼働させる際、駆動による振動等により軸の上方と下方とが斜めになる恐れがあるが、このような場合においても、個々の断熱部材６２０Ａ，６２０Ｂが被摺動部材６３０Ａ，６３０Ｂとの間で摺動するだけなので、個々の断熱部材６２０Ａ，６２０Ｂに作用するせん断応力は抑制される。
【００５７】
＜本実施例に係る断熱構造の優れた点＞
本実施例に係る断熱構造によれば、断熱対象である２部材よりも熱伝導率の低い材料により構成される断熱部材５２０，６２０Ａ，６２０Ｂは、２部材による圧縮方向の力に対しては拘束されるものの、引っ張り方向の力に対しては拘束されない状態で配置されている。従って、断熱部材５２０，６２０Ａ，６２０Ｂには引っ張り方向の力が作用しない。また、断熱部材５２０，６２０Ａ，６２０Ｂは、２部材による圧縮方向に対して垂直方向への移動が許容された状態で配置されており、当該垂直方向に力を受けても、被摺動部材５３０，６３０Ａ，６３０Ｂに対して摺動するに過ぎない。そのため、断熱部材５２０，６２０Ａ，６２０Ｂには、せん断方向への力も殆ど作用しない。以上より、断熱部材５２０，６２０Ａ，６２０Ｂが破損してしまうことを抑制することができる。従って、本実施例に係る断熱構造によれば、断熱性を保ちつつ、断熱部材５２０，６２０Ａ，６２０Ｂが破損してしまうことを抑制することができる。
【００５８】
（その他）
上述した接続部Ｊ１に設けられた断熱構造の場合、外ケース部１３１における一対の板状部分１３１Ｘ，１３１Ｙと内ケース部１３２における外向きフランジ部１３２ｅとの間に圧縮力が作用すると、規制部材５１０には圧縮力が作用する。すなわち、断熱構造５００Ａにおいては、規制部材５１０の図中下端に設けられたフランジ部５１３が、断熱部材５２０と内ケース部１３２の外向きフランジ部１３２ｅによって圧縮される。また、断熱構造５００Ｂにおいては、規制部材５１０の図中下端に設けられたフランジ部５１３が、断熱部材５２０と外ケース部１３１の板状部分１３１Ｙによって圧縮される。なお、規制部材５１０に設けられたフランジ部５１３は、断熱構造を構成する各種部材（規制部材５１０と複数の断熱部材５２０と複数の被摺動部材５３０）を一体的に取り扱えるようにする役割を担っている。すなわち、規制部材５１０に複数の断熱部材５２０と複数の被摺動部材５３０を交互に取り付ければ、これら複数の断熱部材５２０及び被摺動部材５３０はフランジ部５１３に支持される。これにより、断熱構造を構成する上記の各種部材を１部品として取り扱うことが可能となる。
【００５９】
規制部材５１０は、樹脂材料により構成されているため、大きな圧縮力が作用すると、塑性変形してしまう。そこで、規制部材５１０に大きな圧縮力が作用しないように工夫された構成について説明する。
【００６０】
（変形例１）
図４は本発明の実施例に係る外ケース部と内ケース部との接続部における断熱構造の変形例１を示す模式的断面図である。図４においては、図中丸で囲んだ部分を拡大した図も示している。なお、基本的な構成は、上記実施例において図２を参照して説明した構成と同一であるので、同一の構成については同一の符号を付して、その説明は適宜省略する。なお、図４においては、外ケース部１３１の板状部分１３１Ｘと内ケース部１３２の外向きフランジ部１３２ｅとの間に設けられる断熱構造５００Ｃを示している。ただし、内ケース部１３２の外向きフランジ部１３２ｅと外ケース部１３１の板状部分１３１Ｙとの間にも同様の断熱構造を採用することができる。
【００６１】
変形例１に係る断熱構造５００Ｃにおいても、上記実施例の場合と同様に、略円筒状の規制部材５１０と、複数の円筒状の断熱部材５２０と、複数の円筒状の被摺動部材５３０とを備えている。規制部材５１０の構成については、上記実施例で説明した通りであるので、その説明は省略する。この規制部材５１０は、ボルト５４０によって、外ケース部１３１の一方の板状部分１３１Ｘに固定されている。なお、規制部材５１０の下端が内ケース部１３２の外向きフランジ部１３２ｅの上に載っているだけで、固定されてはいない点も上記実施例の場合と同様である。
【００６２】
断熱部材５２０及び被摺動部材５３０の構成についても、基本的には上記実施例の場合と同様である。ただし、本変形例の場合には、内ケース部１３２の外向きフランジ部１３２ｅに接する断熱部材５２０ａには、外向きフランジ部１３２ｅとの接触面側かつ内周面側に、規制部材５１０に設けられた突出部としてのフランジ部５１３と係合する環状凹部５２１が設けられている。なお、内ケース部１３２は、外ケース部１３１と内ケース部１３２のうち規制部材５２０が固定されていない部材に相当する。
【００６３】
以上のように構成される変形例１に係る断熱構造５００Ｃにおいても、上記実施例で示した断熱構造５００Ａ，５００Ｂと同様の効果を得ることができる。また、本変形例１に係る断熱構造５００Ｃの場合には、規制部材５１０に設けられたフランジ部５１３は環状凹部５２１内に位置する。そのため、圧縮力が外向きフランジ部５１３に作用することをなくす、または抑制することができる。従って、規制部材５１０が塑性変形したり損傷したりすることを抑制することができる。なお、本変形例では、規制部材５１０に設けられたフランジ部５１３が、断熱部材５２０ａに設けられた環状凹部５２１に係合されるように構成される場合を示した。しかしながら、例えば、規制部材５１０に少なくとも一つの突出部（突起）を設けて、断熱部材５２０ａには、環状凹部を設けるか、または環状ではない凹部を少なくとも一つ設けて、これらが係合するように構成することもできる。
【００６４】
（変形例２）
図５は本発明の実施例に係る外ケース部と内ケース部との接続部における断熱構造の変形例２を示す模式的断面図である。図５においては、図中丸で囲んだ部分を拡大した図も示している。なお、基本的な構成は、上記実施例において図２を参照して説明した構成と同一であるので、同一の構成については同一の符号を付して、その説明は適宜省略する。なお、図５においては、外ケース部１３１の板状部分１３１Ｘと内ケース部１３２の外向きフランジ部１３２ｅとの間に設けられる断熱構造５００Ｄを示している。ただし、内ケース部１３２の外向きフランジ部１３２ｅと外ケース部１３１の板状部分１３１Ｙとの間にも同様の断熱構造を採用することができる。
【００６５】
変形例２に係る断熱構造５００Ｄにおいても、上記実施例の場合と同様に、略円筒状の規制部材５１０と、複数の円筒状の断熱部材５２０と、複数の円筒状の被摺動部材５３０とを備えている。規制部材５１０の構成については、上記実施例で説明した通りであるので、その説明は省略する。この規制部材５１０は、ボルト５４０によって、外ケース部１３１の一方の板状部分１３１Ｘに固定されている。なお、規制部材５１０の下端が内ケース部１３２の外向きフランジ部１３２ｅの上に載っているだけで、固定されてはいない点も上記実施例の場合と同様である。
【００６６】
断熱部材５２０及び被摺動部材５３０の構成についても、上記実施例の場合と同様である。ただし、本変形例の場合には、内ケース部１３２の外向きフランジ部１３２ｅと断熱部材５２０との間に両者に接するように、規制部材５１０よりも強度の高い環状の弾性部材５５０が配置されている。この弾性部材５５０は、ステンレスなどの金属により構成される。なお、内ケース部１３２は、外ケース部１３１と内ケース部１３２のうち規制部材５２０が固定されていない部材に相当する。
【００６７】
また、弾性部材５５０には、外向きフランジ部１３２ｅとの接触面側かつ内周面側に、規制部材５１０に設けられた突出部としてのフランジ部５１３と係合する環状凹部５５０ａが設けられている。
【００６８】
以上のように構成される変形例２に係る断熱構造５００Ｄにおいても、上記実施例で示した断熱構造５００Ａ，５００Ｂと同様の効果を得ることができる。また、本変形例２に係る断熱構造５００Ｄの場合には、規制部材５１０に設けられたフランジ部５１３は環状凹部５５０ａ内に位置する。そのため、圧縮力がフランジ部５１３に作用することをなくす、または抑制することができる。従って、規制部材５１０が塑性変形したり損傷したりすることを抑制することができる。なお、本変形例では、規制部材５１０に設けられたフランジ部５１３が、弾性部材５５０に設けられた環状凹部５５０ａに係合されるように構成される場合を示した。しかしながら、例えば、規制部材５１０に少なくとも一つの突出部（突起）を設けて、弾性部材５５０には、環状凹部を設けるか、または環状ではない凹部を少なくとも一つ設けて、これらが係合するように構成することもできる。
【００６９】
また、上記実施例及び変形例１，２においては、規制部材５１０がボルト５４０によって、固定される場合を示した。この固定構造部においては、規制部材５１０が緩み難くするために、緩み止めワッシャや緩み止めセットスクリュを用いることも好適である。また、固定方法は接続部Ｊ２のようにボルトのような締結部材を用いずに規制部材６１０Ａ，６１０Ｂを固定する方法（例えば、他の部材との公差を小さくして固定する方法や、ピン止め等の方法）でもよい。更に、上記の変形例１，２に示すような構造と同様の構造を、接続部Ｊ２にも適用可能である。ただし、この場合、規制部材に設けられる突出部は、径方向内側に向かって突出するように構成され、断熱部材または弾性部材に設けられる凹部（突出部が係合する凹部）は外周面側に設けられる。
【符号の説明】
【００７０】
１０  液体供給システム
１００  システム本体
１１０  リニアアクチュエータ
１１１  アクチュエータ保持部材
１２０  軸部材
１２１  軸本体部
１２２  円筒部
１２２ａ  上端側外向きフランジ部
１２２ｂ  下端側外向きフランジ部
１２３  連結部
１３０  容器
１３１  外ケース部
１３１ａ  開口部
１３１ｂ  吸入口
１３１ｃ  送出口
１３１Ｘ，１３１Ｙ  板状部分
１３２  内ケース部
１３２ａ  胴体部
１３２ａ１  第１流路
１３２ａ２  第２流路
１３２ｂ１  第１内向きフランジ部
１３２ｂ２  第２内向きフランジ部
１３２ｃ  底板部
１３２ｃ１  流路
１３２ｄ  流路
１３２ｅ  外向きフランジ部
１４１  第１ベローズ
１４２  第２ベローズ
１５１  第３ベローズ
１５２  第４ベローズ
１６０  逆止弁
１６０Ａ  第１逆止弁
１６０Ｂ  第２逆止弁
１６０Ｃ  第３逆止弁
１６０Ｄ  第４逆止弁
２００  真空容器
２０１，２０２  内向きフランジ部
３１０  吸入管
３２０  送出管
５００Ａ，５００Ｂ，５００Ｃ，５００Ｄ  断熱構造
５１０，６１０Ａ，６１０Ｂ  規制部材
５１１  外周面
５１２  段差面
５１３  フランジ部
５２０，５２０ａ，６２０Ａ，６２０Ｂ  断熱部材
５２１  環状凹部
５３０，６３０Ａ，６３０Ｂ  被摺動部材
５４０  ボルト
５５０  弾性部材
５５０ａ  環状凹部
６００Ａ  第１断熱構造
６００Ｂ  第２断熱構造
７１０  第１環状部材
７１１  円筒部
７１２  内向きフランジ部
７２０  第２環状部材
７２１  円筒部
７２２  外向きフランジ部
Ｊ１，Ｊ２  接続部
Ｐ１  第１ポンプ室
Ｐ２  第２ポンプ室
【図１】
2018143425.tif 000003
【図２】
2018143425.tif 000004
【図３】
2018143425.tif 000005
【図４】
2018143425.tif 000006
【図５】
2018143425.tif 000007
【国際調査報告】
2018143425.tif 000008
2018143425.tif 000009
2018143425.tif 000010
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