(57)【要約】  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。【特許請求の範囲】
【請求項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ベローズが設けられていることを特徴とする昇圧ポンプ。
【請求項２】
前記ベ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いることを特徴とする請求項１に記載の昇圧ポンプ。
【請求項３】
前記ベ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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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い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。
【請求項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。
【請求項９】
前記低温流体貯蔵槽の出口に、メッシュが配置されてい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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項２０】
前記シリンダの内部に予冷層が形成されていることを特徴とする請求項１６から１９のいずれか一項に記載の低温流体用昇圧ポンプ。
【請求項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い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。
【請求項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い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。
【請求項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。
【請求項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が、真空状態となるように構成されていることを特徴とする請求項１６から２３のいずれか一項に記載の低温流体用昇圧ポンプ。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項２８】
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。
【請求項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。
【請求項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のいずれか一項に記載の低温流体供給装置。
【請求項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いることを特徴とする低温流体用昇圧ポンプ。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項３５】
前記シリンダブロックが、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。
【発明の詳細な説明】
【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℃から−０℃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った。
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ベ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が、完全に分離されるようになっているので、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、前記ベ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いることが好ましい。
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】
上記発明においては、前記ベ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が好ましい。
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から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い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（ストロークが小さい）ため、ピストンリングのように発熱することはない。
【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化が図られ、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、ピストンロッドから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いる。
すなわち、１台の昇圧ポンプのみを用いて流体を低圧から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いる。
【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が、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、昇温し難くなっている。
【００１１】
上記発明においては、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いることが好ましい。
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いて低温流体貯蔵槽と分離して設けられている）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いることが好ましい。
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難く、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】
上記発明においては、前記低温流体貯蔵槽の出口に、メッシュが配置されていることが好ましい。
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】
上記発明においては、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いることが好ましい。
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、熱交換器により気化（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、エンジン等ですみやかに消費されるようになっている。
【００１６】
上記発明においては、前記低温容器の内面に、輻射シールド板が設けられていることが好ましい。
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）とが、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（あるいは加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】
上記発明においては、前記仕切部材の外側に、加圧された流体が充填されていることが好ましい。
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、圧力レギュ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】
上記発明においては、前記仕切部材の外側が、真空状態とされていることが好ましい。
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いる。
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っ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、ピストンヘ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かからないように構成されている。
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、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かからないように構成されていることにより、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が、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が、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いる。
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化することができるとともに、ポンプ全体の軽量化および小径化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く、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】
上記発明においては、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が好ましい。
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いるので、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】
上記発明においては、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いることが好ましい。
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、ポンプの高効率化（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、ポンプ運転中におい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】
上記発明においては、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いることが好ましい。
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】
上記発明においては、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いることが好ましい。
ピストンヘッドとピストンロッドとが、断熱材を介して連結されるようになっているので、仮に駆動部から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いることが好ましい。
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が、シリンダ内をぶれることなく、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】
上記発明においては、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が、真空状態となるように構成されていることが好ましい。
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、ピストンロッドからの熱（すなわち、駆動源側から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いる。
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】
上記発明においては、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いることとなる。
【００３０】
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一旦溜められた後、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】
上記発明においては、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、液状化又はガス化して、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。
【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。リリーフ弁から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いるものはその燃料電池）に戻されるように構成されている。
【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。
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）とが、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（あるいは加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。
【００３６】
上記発明においては、前記仕切部材の内側に、加圧された流体が充填されていることが好ましい。
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、圧力レギュ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、駆動源側から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いる。
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】
上記発明においては、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が好ましい。
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が、シリンダ内をぶれることなく、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。
【００３９】
上記発明においては、前記シリンダブロックが、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が好ましい。
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。
【００４０】
本発明によれば、流体を加熱することなく、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の要部を簡略化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。
【図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。
【図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。
【図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。
【図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。
【図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。
【図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。
【図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。
【図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。
【図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。
【図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。
【図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。
【図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。
【図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ベ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（あるいはスワッシュ式）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ュー１１ｂ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１２ａ内にそれぞれ往復動可能に収容されるものである。
ピストンヘッド１１ａは、このピストンヘッド１１ａとピストンシュー１１ｂ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。
ピストンシュー１１ｂ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のシュープレート１５ａとリテーナリング１５ｂとの間に挟み込まれるようになっているとともに、その端面が斜板１５の傾斜角（シュープレート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）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１１ａが収められるようになっている。【００４４】
ここで、図１および図１の要部を簡略化して拡大した図２に示すように、加圧室１２ｂ内にはベローズ（bellows）１７が設けられている。
このベローズ１７は、ピストンヘッド１１ａよりもピストンシュー１１ｂ側（図１において下側）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、このベローズ１７は、（極）低温で伸縮性を有する、例えば、ステンレス鋼やインコネルから作られている。【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）を覆って、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、シリンダブロック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っている。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、ピストンヘッド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いる。【００４６】
ドライブシャフト１４は、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いる。
斜板１５は、シュープレート１５ａとリテーナリング１５ｂとを備え、これらシュープレート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ュー１１ｂ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っている。
一方、シュープレート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２２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１２の長手方向）のスラスト（荷重）が受けられるようになっている。
これらシュープレート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、ピストンシュー１１ｂ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っている。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１１ａ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い時には閉じられている（閉鎖されている）。【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よりもピストンシュー１１ｂ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の側からピストンシュー１１ｂ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からなる（細い）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の外表面が、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きる。
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からなるスペーサ（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、平面視略環状のスペーサ４１が配置されている。このスペーサ４１の断面形状は、ベローズ１７の谷部の断面形状と略等しく、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ペーサ４１の外表面が、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。【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きる。
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。【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からなる粒子状の充填材５１が充填されている点で前述した第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。
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。【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が充填されている。
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１１ａ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の内周面に沿って摺動しないようになっている。
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の伸縮を妨げないような量だけ充填されている。【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きる。
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。【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からなるシール部材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。
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。【００５９】
図６に示すように、ベローズ１７の一端部には、低温流体によりベローズ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っている。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いる（ストロークが小さい）ため、ピストンリングのように発熱することはない。
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を介して一旦図示しないバッファ（チャンバ）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い低圧用のベローズを使用でき、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がら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。
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。【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（体積弾性率が小さい）低温流体を中間圧まで圧縮するもので、そのベ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ベローズ１７ａが用いられている。
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、そのベ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が用いられている。【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が、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っている。
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ようとすると、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、熱交換器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いる。
低温流体貯蔵層７４は、その内部に低温（例えば、−２５３℃）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っている。
熱交換器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７８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、熱交換器７５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いる。【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℃）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く、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に導かれるようになっている。
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難く、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が、本発明はこれに限定されるものではなく、３台のポンプを用いて三段圧縮したり、それよりも多い台数のポンプを用いて多段圧縮させることもできる。
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く、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く、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、ピストンロッドの軽量化を図ることができ、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、ピストンロッドから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）からの動力をロッド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かって延びる、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、２ｍｍ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得るようになっている。【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１１５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とピストンロッド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とが、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からピストンロッド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、ピストンロッド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が形成されている。
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が、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。【００７６】
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っている。
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内に一旦溜められる（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を介して熱交換器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っているとともに、その一部は配管１３８および圧力レギュレータ（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、圧力レギュレータ１３９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。【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。このベローズ（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ベローズ（仕切部材）１４１が設けられている。このベローズ（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。
これらベローズ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いる。
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ＸＩＩ−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が、ピストンヘッド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っている。【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１２６ａ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）とが、完全に分離されているので、加圧室１２６ａの内周側から加圧室１２６ａ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、熱交換器１３６によりガス化されるとともに、圧力レギュレータ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１２６ａ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化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に圧縮力がか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１２２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、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きる。【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、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ヘッド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化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、いわゆる斜板式（あるいはスワッシュ式）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）からの動力をロッド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かって延びる、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ュー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いる。
ピストンヘッド２７１ａは、このピストンヘッド２７１ａとピストンシュー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。
ピストンシュー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、ピストンシュー２７１ｂ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１２３ｅ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っている。
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内に一旦溜められる（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を介して熱交換器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っているとともに、その一部は配管１３８および圧力レギュレータ（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２７１ａの他端面側の空間）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、加圧室１２６ａの内部には、圧力レギュレータ１３９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。【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。このベローズ（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ベローズ（仕切部材）２８０が設けられている。このベローズ（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ュー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。
これらベローズ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いる。
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ュー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２７１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１２６ａ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）とが、完全に分離されているので、加圧室１２６ａの内周側から加圧室１２６ａ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、熱交換器１３６によりガス化されるとともに、圧力レギュレータ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１２６ａ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とピストンシュー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化を図ることができる。【００９２】
さらにまた、ロッド２６５が一方向（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に圧縮力がか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化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が、本発明はこれに限定されるものではなく、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く、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も可能である。
さらに、この斜板２７２の角度が、アクチュエー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く、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バルブ１３０が設けられているが、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、熱交換器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く、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の内側の熱（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および圧力レギュレータ１３９は省略されることになる。【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が、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が、シリンダ内をぶれることなく、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もできる。
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。
なおこの際、図１１、および図１３に示した配管１３８および圧力レギュレータ１３９は省略されることになる。【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１２３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側からピストンロッド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３１６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かっ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３１３とともに回転するようになっている。【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、樹脂、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、圧縮バネである。
ケーシング３１７は、その内部にカム３１３、往復動部３１４、リニアベアリング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いる転がり軸受け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いる。【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、シリンダブロック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いる。
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いる。
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、液化プロパンガス等）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１４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３２０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の他端部３２８ｂと、これらロッド３２０の先端部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、ロッド３２０からピストンロッド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３２７を介して連結されるようになっているので、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が、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３２３ｃ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っている。
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内に一旦溜められた後、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いる。
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内にはベローズ（仕切部材）３３６が設けられている。このベローズ（bellows）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ベローズ（仕切部材）３３７が設けられている。このベローズ（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。
これらベローズ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いる。
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を示している。
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が、ピストンヘッド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っている。【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に圧縮力がか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３２２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。【０１１２】
また、低温流体を圧縮する際に、ピストンロッド３２２に圧縮力がか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１００ｍｍ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が、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が、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いる。
これにより、本発明のポンプでは、ポンプの構成を簡略化することができるとともに、ポンプ全体の軽量化および小径化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ヘッド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、ピストンロッド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、およびベローズ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）の長さが短くなっている。
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。
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。【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、ピストンヘッド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、液化プロパンガス等）が圧縮されるようになっている。【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バ５３４内に一旦溜められるようになっている。
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、３０ＭＰａ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内に一旦溜められた後、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いる。【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に一旦加圧した後、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、３０ＭＰａ）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く、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きる。
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、これらベローズ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っている。【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、ポンプ運転中におい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のベローズ（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、かつベローズ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）に取り付けられているとともに、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】
このようにベローズ７３７をベローズ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、ポンプの高効率化（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いう点で前述した第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）にもう一つベローズ（仕切部材）８３７が設けられている。このベローズ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、このベローズ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３２３側）とに仕切られる（分離される）ようになっている。
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】
このようなベローズ８３７が設けられることにより、前述したシール部材３４１とベローズ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、これらベローズ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。
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。【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ュレータ（減圧器）９３２とを具備するものである。【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の内部に圧力レギュレータ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っているので、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く、例えば、ベローズ３３６，３３７，７３７，８３７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。
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、凹状のものとすることもできる。【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く、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４２８ａ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く、ピストンヘッドの一端面を同心円状にさらに細かく分割して、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、このリリーフ弁から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１１１１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かって延びる、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、２ｍｍ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】
ポンプ部１１１２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いるとともに、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得るようになっている。【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１１１５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１１２２の他端部３２８ｂと、これらロッド１１１５の先端部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、ロッド１１１５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いる。
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っている。【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、ピストンロッド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１１２６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１１２６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加圧室１１２６ａとされており、この加圧室１１２６ａ内にピストンヘッド１１２５が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。【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から吸入ポート１１２３ｄを通って加圧室１１２６ａ内に導かれた低温流体は、ピストンヘッド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内に一旦溜められる（貯溜される）。チャンバ１１３４内に溜められた低温流体は、配管１１３５を介して熱交換器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および圧力レギュレータ（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っている。
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、圧力レギュレータ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。【０１４２】
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ベローズ（仕切部材）１１４１が設けられている。このベローズ（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。
これらベローズ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いる。
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）シール部材である。
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１１２１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が、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に圧縮力がか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１１２２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、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きる。【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）とが、完全に分離されているので、加圧室１１２６ａの内周側から加圧室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、熱交換器１１３６によりガス化されるとともに、圧力レギュレータ１１３９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により、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、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１１２３ｄおよび吐出ポート１１２３ｅが配置されている側（図２４において上側）と同じ側に、動力伝達部１１１６につながるロッド１１１５が延びているので、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化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、いわゆる斜板式（あるいはスワッシュ式）と呼ばれるもので、駆動部２１６１と、この駆動部２１６１により駆動されるポンプ部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かって延びる、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、他端部にピストンシュー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２１７６内にそれぞれ往復動可能に収容されている。
ピストンヘッド２１７１ａは、このピストンヘッド２１７１ａとピストンシュー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。
ピストンシュー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２６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、ピストンシュー２１７１ｂおよび斜板２１７２が収められるようになっている。
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１１２３ｄ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から吸入ポート１１２３ｄを通って加圧室１１２６ａ内に導かれた低温流体は、ピストンヘッド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内に一旦溜められる（貯溜される）。チャンバ１１３４内に溜められた低温流体は、配管１１３５を介して熱交換器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および圧力レギュレータ（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っている。
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、加圧室１１２６ａの内部には、圧力レギュレータ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。【０１５２】
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よりもピストンシュー２１７１ｂ側（図２６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ヘッド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ベローズ（仕切部材）２１８０が設けられている。このベローズ（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ュー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。
これらベローズ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いる。
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）シール部材であり、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ュー２１７１ｂが摺動面Ｐに沿って摺動するとともに、ピストン２１７１がシリンダ２１７６内で往復運動させられて、加圧室１１２６ａ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が一方向（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に圧縮力がか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２１６５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）とが、完全に分離されているので、加圧室１１２６ａの内周側から加圧室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、熱交換器１１３６によりガス化されるとともに、圧力レギュレータ１１３９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化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が、本発明はこれに限定されるものではなく、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く、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も可能である。
さらに、この斜板２１７２の角度が、アクチュエー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く、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が設けられているが、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。【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く、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。
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、凹状のものとすることもできる。【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く、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、このリリーフ弁から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。【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く、ロッド３２０を強制的に駆動させる、例えば、クランク駆動等のものとすることもできる。【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、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。
ガイド部材としては、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が、シリンダ内をぶれることなく、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もできる。
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。
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１１１１側からピストンロッド１１２２側に入ってきた熱）が伝達されることを防止している。
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℃〜０℃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。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【国際調査報告】
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