JP4144343B2 - 流体供給システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料等の流体供給システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、航空機等に用いられるジェットエンジン（ターボファンエンジン）の燃料供給システムは、図３に示される如く、燃料タンク１からの燃料を昇圧部としての燃料ポンプ２によって昇圧し、スロットルレバーの位置等の情報が伝達される流量制御ユニット３によってその流量を決定し、設定流量の燃料をジェットエンジンにおける燃焼器５に送り込みつつ、余剰分を燃料ポンプ２の入側に送り返す構成となっている。
【０００３】
ここで、前記燃料ポンプ２としては、従来、図３に示されるようなギアポンプが用いられており、この場合、エンジンから伝達された回転運動がエンジン補機としてのギアボックス（ＡＧＢ：ａｃｃｅｓｓｏｒｙ ｇｅａｒ ｂｏｘ）内の歯車を介して、ギアポンプを駆動するようになっている。そのため、ギアポンプの吐出流量は、エンジンの回転数に略比例するようになっている。
【０００４】
前記流量制御ユニット３は、オリフィスの式で差圧が一定に保持されている場合、流量は絞りの開度に比例するという原理に基づくものであって、
開度調節により燃料の流量を設定流量とする計量弁３０１と、
図示していないトルクモータによりノズルフラッパー機構を介して電流を計量弁３０１の弁体移動速度に比例させつつ、計量弁３０１の開度を変位計で捉えてフィードバック制御を行うデジタル電子制御装置３０２と、
前記計量弁３０１の前後の差圧を感知する差圧感知弁３０３と、
該差圧感知弁３０３で感知した計量弁３０１の前後の差圧を一定に保持するよう燃料ポンプ２から吐出された燃料の一部をその吸込側へ戻すバイパス弁３０４と、
圧損を生じさせることにより常に流量制御ユニット３の出口における燃料の圧力を燃焼器５の圧力よりも高く保持する背圧調整弁３０５と
を備えてなる構成を有している。
【０００５】
尚、航空機の燃料系統に関する発明としては、例えば、特許文献１に開示されたようなものが存在する。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−３１７５６４号公報（図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記燃料ポンプ２や流量制御ユニット３における各種弁（差圧感知弁３０３、バイパス弁３０４、背圧調整弁３０５）等の油圧機器自体の機械的信頼性は比較的安定しているが、デジタル電子制御装置３０２におけるトルクモータ等の電気部品の故障率が安定しないため、より高い信頼性を要求されるシステムでは、前記燃料ポンプ２並びに流量制御ユニット３をそれぞれ二個ずつ設けて、全体を二重化することが一般に行われている。
【０００８】
しかしながら、前述の如く、単にシステム全体を二重化するのでは、全体の重量が増加すると共に、前記燃料ポンプ２の駆動用ギアボックス等も二個必要になって大型化が避けられず、特に、重量面並びにスペース面において制約の多い航空機等の燃料供給システムとしては不利となり、改善が望まれていた。
【０００９】
本発明は、斯かる実情に鑑み、重量増加を最小限に抑え、小型軽量化を図りつつ、信頼性をより向上させ得る流体供給システムを提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ポンプから吐出される流体を流量制御ユニットにより設定流量だけ機器へ送り込みつつ余剰分をポンプの入側に送り返すようにした流体供給システムにおいて、
ポンプを第一昇圧部と第二昇圧部とを有する三連式のギアポンプとし、
流量制御ユニットを、ギアポンプの第一昇圧部から吐出される流体のうち設定流量の流体を機器へ送り込みつつ余剰分をギアポンプの第一昇圧部の入側に送り返す第一流量制御ユニットと、ギアポンプの第二昇圧部から吐出される流体のうち設定流量の流体を機器へ送り込みつつ余剰分をギアポンプの第二昇圧部の入側に送り返す第二流量制御ユニットとに分割形成し、
第一流量制御ユニットの停止時にギアポンプの第一昇圧部から吐出される流体を第一昇圧部の入側へ戻して第一昇圧部をアンロード状態とし得る第一切換弁と、
第二流量制御ユニットの停止時にギアポンプの第二昇圧部から吐出される流体を第二昇圧部の入側へ戻して第二昇圧部をアンロード状態とし得る第二切換弁とを具備したことを特徴とする流体供給システムにかかるものである。
【００１１】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１２】
通常運転時には、三連式のギアポンプの第一昇圧部から吐出される流体が、第一流量制御ユニットによって設定流量だけ機器へ送り込まれつつ余剰分がギアポンプの第一昇圧部の入側に送り返されると共に、ギアポンプの第二昇圧部から吐出される流体が、第二流量制御ユニットによって設定流量だけ機器へ送り込まれつつ余剰分がギアポンプの第二昇圧部の入側に送り返される。
【００１３】
これに対し、第一流量制御ユニットのトルクモータ等の電気部品が故障する等して該第一流量制御ユニットを停止させる際には、第一切換弁の切換により、ギアポンプの第一昇圧部から吐出される流体が第一昇圧部の入側へ戻されて第一昇圧部がアンロード状態とされ、ギアポンプの第二昇圧部から吐出される流体の第二流量制御ユニットによる機器への送給は継続される一方、第二流量制御ユニットのトルクモータ等の電気部品が故障する等して該第二流量制御ユニットを停止させる際には、第二切換弁の切換により、ギアポンプの第二昇圧部から吐出される流体が第二昇圧部の入側へ戻されて第二昇圧部がアンロード状態とされ、ギアポンプの第一昇圧部から吐出される流体の第一流量制御ユニットによる機器への送給は継続される。
【００１４】
即ち、三連式のギアポンプを用いることにより、単にシステム全体を二重化するのとは異なり、全体の重量の増加が抑えられると共に、ポンプ自体がコンパクトになるだけではなく、駆動軸並びにマウントがそれぞれ一つあれば良く、しかも、ポンプの駆動用ギアボックス等も一個で済み小型化が可能となり、特に、重量面並びにスペース面において制約の多い航空機等の燃料供給システムとして有利となる。
【００１５】
前記流体供給システムにおいては、ギアポンプの第一昇圧部の入口へ流体を導くための第一吸込ライン途中に第一逆止弁を設け、第一流量制御ユニットの停止時に第一切換弁によってギアポンプの第一昇圧部から吐出される流体を前記第一逆止弁より下流側における第一吸込ライン途中へ戻すよう構成し、
第一逆止弁より上流側における第一吸込ライン途中から分岐し且つギアポンプの第二昇圧部の入口へ流体を導くための第二吸込ライン途中に第二逆止弁を設け、第二流量制御ユニットの停止時に第二切換弁によってギアポンプの第二昇圧部から吐出される流体を前記第二逆止弁より下流側における第二吸込ライン途中へ戻すよう構成し、
第一切換弁より上流側における第一吐出ライン途中と前記第二切換弁より上流側における第二吐出ライン途中とを連通ラインによって連通させ、
ギアポンプの原動ギアと第一従動ギアと第二従動ギアを回転自在に支承する原動軸受と第一軸受と第二軸受の軸方向へ可動に配設された可動側板の高圧受圧面に、連通ラインにおける流体圧を印加し、原動軸受と第一軸受の可動側板の低圧受圧面に、第一逆止弁より下流側における第一吸込ラインの流体圧を印加し、第二軸受の可動側板の低圧受圧面に、第二逆止弁より下流側における第二吸込ラインの流体圧を印加するよう構成することができ、
このようにすると、第一昇圧部及び第二昇圧部の両方が通常のノーマル状態で運転されている場合、連通ラインにおける流体圧は高圧で、第一吸込ライン及び第二吸込ラインの流体圧は低圧となり、又、第一昇圧部或いは第二昇圧部のいずれか一方がアンロード状態とされた場合であっても、連通ラインにおける流体圧はやはり高圧に保持可能で、且つアンロード状態とされた側の第一吸込ライン或いは第二吸込ラインの流体圧も高圧に保持することが可能となり、これにより、各可動側板の受圧面に作用させる受圧面側流体圧を、ギア側から可動側板が受けるギア側流体圧に対して釣り合わせることが可能となり、可動側板のギア側面に対する押付力が常に適正に保持され、ギアの焼き付きが生じたり或いは隙間が生じたりすることを回避可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００１７】
図１は本発明を実施する形態の一例であって、図中、図３と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図３に示す従来のものと同様であるが、本図示例の特徴とするところは、図１に示す如く、燃料等の流体の昇圧部としての燃料ポンプ２を、第一昇圧部９と第二昇圧部１０とを有する三連式のギアポンプとし、
流量制御ユニット３を、ギアポンプの第一昇圧部９から吐出される流体としての燃料のうち設定流量の燃料を機器としての燃焼器５へ送り込みつつ余剰分をギアポンプの第一昇圧部９の入側に送り返す第一流量制御ユニット３ａと、ギアポンプの第二昇圧部１０から吐出される流体としての燃料のうち設定流量の燃料を機器としての燃焼器５へ送り込みつつ余剰分をギアポンプの第二昇圧部１０の入側に送り返す第二流量制御ユニット３ｂとに分割形成し、
第一流量制御ユニット３ａの停止時にギアポンプの第一昇圧部９から吐出される燃料を第一昇圧部９の入側へ戻して第一昇圧部９をアンロード状態とし得る第一切換弁４０ａと、
第二流量制御ユニット３ｂの停止時にギアポンプの第二昇圧部１０から吐出される燃料を第二昇圧部１０の入側へ戻して第二昇圧部１０をアンロード状態とし得る第二切換弁４０ｂと
を具備した点にある。
【００１８】
前記三連式のギアポンプとした燃料ポンプ２は、ジェットエンジン等の駆動系から伝達された回転運動により駆動力を得る原動ギア２０と、該原動ギア２０を挟んで互いに対向する位置に配設される二つの従動ギア（第一従動ギア２１、及び第二従動ギア２２）とを含んで構成されている。
【００１９】
図１に示すように、原動ギア２０と第一従動ギア２１並びに第二従動ギア２２とはそれぞれケーシング２３内で互いにかみ合わされており、第一吸込口２４と第二吸込口２５からそれぞれギアの歯と歯の間に流れ込んだ燃料は、ギアの回転に伴って隣り合う歯とケーシング２３の壁面とで囲まれる空間に閉じ込められて昇圧され、第一吐出口２６と第二吐出口２７まで移動して送り出される。即ち、この燃料ポンプ２は、原動ギア２０と第一従動ギア２１とを主体とする第一昇圧部９と、原動ギア２０と第二従動ギア２２とを主体とする第二昇圧部１０とを有する構造となっている。第一従動ギア２１と第二従動ギア２２とは同じ大きさのギアが用いられており、第一昇圧部９と第二昇圧部１０とは、原動ギア２０の回転数に対する吐出流量が同一である。尚、各ギアの歯形としては、平歯、はす歯等に限定されず、正弦曲線やトロコイド曲線等、さまざまな歯形が適用可能である。
【００２０】
前記燃料ポンプ２の第一昇圧部９の第一吸込口２４と第二昇圧部１０の第二吸込口２５にはそれぞれ、燃料タンク１から延びる第一吸込ライン２８と第二吸込ライン２９とを分岐接続し、第一昇圧部９の第一吐出口２６には、前記第一切換弁４０ａを介して第一流量制御ユニット３ａへ通じる第一吐出ライン３０を接続すると共に、第二昇圧部１０の第二吐出口２７には、前記第二切換弁４０ｂを介して第二流量制御ユニット３ｂへ通じる第二吐出ライン３１を接続し、前記第一吸込ライン２８途中には第一逆止弁３２を設け、該第一逆止弁３２より下流側における第一吸込ライン２８途中には、通常運転時には第一流量制御ユニット３ａからの燃料の余剰分を戻し且つ第一流量制御ユニット３ａの停止時には第一切換弁４０ａの切り換えによってギアポンプの第一昇圧部９から吐出される燃料を戻すための第一返戻ライン３４を接続し、前記第二吸込ライン２９途中には第二逆止弁３３を設け、該第二逆止弁３３より下流側における第二吸込ライン２９途中には、通常運転時には第二流量制御ユニット３ｂからの燃料の余剰分を戻し且つ第二流量制御ユニット３ｂの停止時には第二切換弁４０ｂの切り換えによってギアポンプの第二昇圧部１０から吐出される燃料を戻すための第二返戻ライン３５を接続し、第一切換弁４０ａより上流側における第一吐出ライン３０途中と前記第二切換弁４０ｂより上流側における第二吐出ライン３１途中とを連通ライン４１によって連通させるようにしてある。
【００２１】
前記第一切換弁４０ａは、第一昇圧部９から吐出される燃料を第一流量制御ユニット３ａへ導き且つ第一流量制御ユニット３ａから戻される燃料の余剰分を第一返戻ライン３４へ導くノーマルポジションＮ１と、第一昇圧部９から第一吐出ライン３０に吐出される燃料を第一返戻ライン３４へ導くアンロードポジションＵ１とに切換可能となっており、前記第二切換弁４０ｂは、第二昇圧部１０から吐出される燃料を第二流量制御ユニット３ｂへ導き且つ第二流量制御ユニット３ｂから戻される燃料の余剰分を第二返戻ライン３５へ導くノーマルポジションＮ２と、第二昇圧部１０から第二吐出ライン３１に吐出される燃料を第二返戻ライン３５へ導くアンロードポジションＵ２とに切換可能となっている。
【００２２】
一方、前記原動ギア２０と第一従動ギア２１と第二従動ギア２２はそれぞれ、ジャーナルベアリング等の原動軸受３６と第一軸受３７と第二軸受３８によって回転自在に支承され、各軸受３６，３７，３８はそれぞれ、各ギアの一方の側面側に固定配置される固定側板３６ａ，３７ａ，３８ａと、各ギアの他方の側面側に軸方向へ可動に配設された可動側板３６ｂ，３７ｂ，３８ｂとを備え、該可動側板３６ｂ，３７ｂ，３８ｂの高圧受圧面３６ｃ，３７ｃ，３８ｃと低圧受圧面３６ｄ，３７ｄ，３８ｄに燃料等の流体の圧力を作用させることにより、可動側板３６ｂ，３７ｂ，３８ｂをギアの側面に押し付けてシールを行うようになっているが、本図示例の場合、前記ギアポンプの原動ギア２０と第一従動ギア２１と第二従動ギア２２を回転自在に支承する原動軸受３６と第一軸受３７と第二軸受３８の軸方向へ可動に配設された可動側板３６ｂ，３７ｂ，３８ｂの高圧受圧面３６ｃ，３７ｃ，３８ｃに、連通ライン４１における流体圧（ノーマル状態でもアンロード状態でも常に高圧となる）を印加し、原動軸受３６と第一軸受３７の可動側板３６ｂ，３７ｂの低圧受圧面３６ｄ，３７ｄに、第一逆止弁３２より下流側における第一吸込ライン２８の流体圧（ノーマル状態では低圧となり、アンロード状態では高圧となる）を印加し、第二軸受３８の可動側板３８ｂの低圧受圧面３８ｄに、第二逆止弁３３より下流側における第二吸込ライン２９の流体圧（ノーマル状態では低圧となり、アンロード状態では高圧となる）を印加するようにし、これにより、図２に示す如く、可動側板３６ｂ，３７ｂ，３８ｂの高圧受圧面３６ｃ，３７ｃ，３８ｃと低圧受圧面３６ｄ，３７ｄ，３８ｄに作用させる各々のトータルの受圧面側流体圧が、ギア側から可動側板３６ｂ，３７ｂ，３８ｂが受けるギア側流体圧と釣り合うようにしてある。
【００２３】
次に、上記図示例の作用を説明する。
【００２４】
通常運転時には、第一切換弁４０ａと第二切換弁４０ｂはノーマルポジションＮ１，Ｎ２に切り換えられており、三連式のギアポンプの第一昇圧部９から第一吐出ライン３０に吐出される流体としての燃料が、第一流量制御ユニット３ａによって設定流量だけ燃焼器５へ送り込まれつつ余剰分が第一返戻ライン３４を介してギアポンプの第一昇圧部９の入側に送り返されると共に、ギアポンプの第二昇圧部１０から第二吐出ライン３１に吐出される流体としての燃料が、第二流量制御ユニット３ｂによって設定流量だけ燃焼器５へ送り込まれつつ余剰分が第二返戻ライン３５を介してギアポンプの第二昇圧部１０の入側に送り返される。
【００２５】
これに対し、第一流量制御ユニット３ａのトルクモータ等の電気部品が故障する等して該第一流量制御ユニット３ａを停止させる際には、第一切換弁４０ａのアンロードポジションＵ１への切換により、ギアポンプの第一昇圧部９から第一吐出ライン３０に吐出される燃料が第一返戻ライン３４を介し第一昇圧部９の入側へ戻されて第一昇圧部９がアンロード状態とされ、ギアポンプの第二昇圧部１０から吐出される燃料の第二流量制御ユニット３ｂによる燃焼器５への送給は継続される。一方、第二流量制御ユニット３ｂのトルクモータ等の電気部品が故障する等して該第二流量制御ユニット３ｂを停止させる際には、第二切換弁４０ｂのアンロードポジションＵ２への切換により、ギアポンプの第二昇圧部１０から第二吐出ライン３１に吐出される燃料が第二返戻ライン３５を介し第二昇圧部１０の入側へ戻されて第二昇圧部１０がアンロード状態とされ、ギアポンプの第一昇圧部９から吐出される燃料の第一流量制御ユニット３ａによる燃焼器５への送給は継続される。
【００２６】
即ち、前記燃料ポンプ２として三連式のギアポンプを用いることにより、単にシステム全体を二重化するのとは異なり、全体の重量の増加が抑えられると共に、燃料ポンプ２自体がコンパクトになるだけではなく、駆動軸並びにマウントがそれぞれ一つあれば良く、しかも、燃料ポンプ２の駆動用ギアボックス等も一個で済み小型化が可能となり、特に、重量面並びにスペース面において制約の多い航空機等の燃料供給システムとして有利となる。
【００２７】
又、本図示例においては、前記ギアポンプの原動ギア２０と第一従動ギア２１と第二従動ギア２２を回転自在に支承する原動軸受３６と第一軸受３７と第二軸受３８の軸方向へ可動に配設された可動側板３６ｂ，３７ｂ，３８ｂの高圧受圧面３６ｃ，３７ｃ，３８ｃに、連通ライン４１における流体圧を印加し、原動軸受３６と第一軸受３７の可動側板３６ｂ，３７ｂの低圧受圧面３６ｄ，３７ｄに、第一逆止弁３２より下流側における第一吸込ライン２８の流体圧を印加し、第二軸受３８の可動側板３８ｂの低圧受圧面３８ｄに、第二逆止弁３３より下流側における第二吸込ライン２９の流体圧を印加するようにしてあるが、このようにすると、第一昇圧部９及び第二昇圧部１０の両方がノーマル状態で運転されている場合、連通ライン４１における流体圧は高圧で、第一吸込ライン２８及び第二吸込ライン２９の流体圧は低圧となり、又、第一昇圧部９或いは第二昇圧部１０のいずれか一方がアンロード状態とされた場合であっても、連通ライン４１における流体圧はやはり高圧に保持可能で、且つアンロード状態とされた側の第一吸込ライン２８或いは第二吸込ライン２９の流体圧も高圧に保持することが可能となり、これにより、図２に示す如く、可動側板３６ｂ，３７ｂ，３８ｂの高圧受圧面３６ｃ，３７ｃ，３８ｃと低圧受圧面３６ｄ，３７ｄ，３８ｄに作用させる各々のトータルの受圧面側流体圧を、ギア側から可動側板３６ｂ，３７ｂ，３８ｂが受けるギア側流体圧に対して釣り合わせることが可能となり、可動側板３６ｂ，３７ｂ，３８ｂのギア側面に対する押付力が常に適正に保持され、ギアの焼き付きが生じたり或いは隙間が生じたりすることを回避可能となる。
【００２８】
こうして、重量増加を最小限に抑え、小型軽量化を図りつつ、信頼性をより向上させ得る。
【００２９】
尚、本発明の流体供給システムは、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、航空機等に用いられるジェットエンジンの燃料供給システムに限らず、さまざまな流体を扱う供給システムに適用可能なこと等、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００３０】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の流体供給システムによれば、重量増加を最小限に抑え、小型軽量化を図りつつ、信頼性をより向上させ得るという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例の概要構成図である。
【図２】図１のＩＩ部拡大図である。
【図３】従来例の概要構成図である。
【符号の説明】
２ 燃料ポンプ（ポンプ）
３ 流量制御ユニット
３ａ 第一流量制御ユニット
３ｂ 第二流量制御ユニット
５ 燃焼器（機器）
９ 第一昇圧部
１０ 第二昇圧部
２０ 原動ギア
２１ 第一従動ギア
２２ 第二従動ギア
２８ 第一吸込ライン
２９ 第二吸込ライン
３０ 第一吐出ライン
３１ 第二吐出ライン
３２ 第一逆止弁
３３ 第二逆止弁
３４ 第一返戻ライン
３５ 第二返戻ライン
３６ 原動軸受
３６ａ 固定側板
３６ｂ 可動側板
３６ｃ 高圧受圧面
３６ｄ 低圧受圧面
３７ 第一軸受
３７ｂ 可動側板
３７ｃ 高圧受圧面
３７ｄ 低圧受圧面
３８ 第二軸受
３８ｂ 可動側板
３８ｃ 高圧受圧面
３８ｄ 低圧受圧面
４０ａ 第一切換弁
４０ｂ 第二切換弁
４１ 連通ライン
Ｎ１ ノーマルポジション
Ｎ２ ノーマルポジション
Ｕ１ アンロードポジション
Ｕ２ アンロードポジション
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料等の流体供給システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、航空機等に用いられるジェットエンジン（ターボファンエンジン）の燃料供給システムは、図３に示される如く、燃料タンク１からの燃料を昇圧部としての燃料ポンプ２によって昇圧し、スロットルレバーの位置等の情報が伝達される流量制御ユニット３によってその流量を決定し、設定流量の燃料をジェットエンジンにおける燃焼器５に送り込みつつ、余剰分を燃料ポンプ２の入側に送り返す構成となっている。
【０００３】
ここで、前記燃料ポンプ２としては、従来、図３に示されるようなギアポンプが用いられており、この場合、エンジンから伝達された回転運動がエンジン補機としてのギアボックス（ＡＧＢ：ａｃｃｅｓｓｏｒｙ ｇｅａｒ ｂｏｘ）内の歯車を介して、ギアポンプを駆動するようになっている。そのため、ギアポンプの吐出流量は、エンジンの回転数に略比例するようになっている。
【０００４】
前記流量制御ユニット３は、オリフィスの式で差圧が一定に保持されている場合、流量は絞りの開度に比例するという原理に基づくものであって、
開度調節により燃料の流量を設定流量とする計量弁３０１と、
図示していないトルクモータによりノズルフラッパー機構を介して電流を計量弁３０１の弁体移動速度に比例させつつ、計量弁３０１の開度を変位計で捉えてフィードバック制御を行うデジタル電子制御装置３０２と、
前記計量弁３０１の前後の差圧を感知する差圧感知弁３０３と、
該差圧感知弁３０３で感知した計量弁３０１の前後の差圧を一定に保持するよう燃料ポンプ２から吐出された燃料の一部をその吸込側へ戻すバイパス弁３０４と、
圧損を生じさせることにより常に流量制御ユニット３の出口における燃料の圧力を燃焼器５の圧力よりも高く保持する背圧調整弁３０５と
を備えてなる構成を有している。
【０００５】
尚、航空機の燃料系統に関する発明としては、例えば、特許文献１に開示されたようなものが存在する。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−３１７５６４号公報（図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記燃料ポンプ２や流量制御ユニット３における各種弁（差圧感知弁３０３、バイパス弁３０４、背圧調整弁３０５）等の油圧機器自体の機械的信頼性は比較的安定しているが、デジタル電子制御装置３０２におけるトルクモータ等の電気部品の故障率が安定しないため、より高い信頼性を要求されるシステムでは、前記燃料ポンプ２並びに流量制御ユニット３をそれぞれ二個ずつ設けて、全体を二重化することが一般に行われている。
【０００８】
しかしながら、前述の如く、単にシステム全体を二重化するのでは、全体の重量が増加すると共に、前記燃料ポンプ２の駆動用ギアボックス等も二個必要になって大型化が避けられず、特に、重量面並びにスペース面において制約の多い航空機等の燃料供給システムとしては不利となり、改善が望まれていた。
【０００９】
本発明は、斯かる実情に鑑み、重量増加を最小限に抑え、小型軽量化を図りつつ、信頼性をより向上させ得る流体供給システムを提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ポンプから吐出される流体を流量制御ユニットにより設定流量だけ機器へ送り込みつつ余剰分をポンプの入側に送り返すようにした流体供給システムにおいて、
ポンプを第一昇圧部と第二昇圧部とを有する三連式のギアポンプとし、
流量制御ユニットを、ギアポンプの第一昇圧部から吐出される流体のうち設定流量の流体を機器へ送り込みつつ余剰分をギアポンプの第一昇圧部の入側に送り返す第一流量制御ユニットと、ギアポンプの第二昇圧部から吐出される流体のうち設定流量の流体を機器へ送り込みつつ余剰分をギアポンプの第二昇圧部の入側に送り返す第二流量制御ユニットとに分割形成し、
第一流量制御ユニットの停止時にギアポンプの第一昇圧部から吐出される流体を第一昇圧部の入側へ戻して第一昇圧部をアンロード状態とし得る第一切換弁と、
第二流量制御ユニットの停止時にギアポンプの第二昇圧部から吐出される流体を第二昇圧部の入側へ戻して第二昇圧部をアンロード状態とし得る第二切換弁とを具備したことを特徴とする流体供給システムにかかるものである。
【００１１】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１２】
通常運転時には、三連式のギアポンプの第一昇圧部から吐出される流体が、第一流量制御ユニットによって設定流量だけ機器へ送り込まれつつ余剰分がギアポンプの第一昇圧部の入側に送り返されると共に、ギアポンプの第二昇圧部から吐出される流体が、第二流量制御ユニットによって設定流量だけ機器へ送り込まれつつ余剰分がギアポンプの第二昇圧部の入側に送り返される。
【００１３】
これに対し、第一流量制御ユニットのトルクモータ等の電気部品が故障する等して該第一流量制御ユニットを停止させる際には、第一切換弁の切換により、ギアポンプの第一昇圧部から吐出される流体が第一昇圧部の入側へ戻されて第一昇圧部がアンロード状態とされ、ギアポンプの第二昇圧部から吐出される流体の第二流量制御ユニットによる機器への送給は継続される一方、第二流量制御ユニットのトルクモータ等の電気部品が故障する等して該第二流量制御ユニットを停止させる際には、第二切換弁の切換により、ギアポンプの第二昇圧部から吐出される流体が第二昇圧部の入側へ戻されて第二昇圧部がアンロード状態とされ、ギアポンプの第一昇圧部から吐出される流体の第一流量制御ユニットによる機器への送給は継続される。
【００１４】
即ち、三連式のギアポンプを用いることにより、単にシステム全体を二重化するのとは異なり、全体の重量の増加が抑えられると共に、ポンプ自体がコンパクトになるだけではなく、駆動軸並びにマウントがそれぞれ一つあれば良く、しかも、ポンプの駆動用ギアボックス等も一個で済み小型化が可能となり、特に、重量面並びにスペース面において制約の多い航空機等の燃料供給システムとして有利となる。
【００１５】
前記流体供給システムにおいては、ギアポンプの第一昇圧部の入口へ流体を導くための第一吸込ライン途中に第一逆止弁を設け、第一流量制御ユニットの停止時に第一切換弁によってギアポンプの第一昇圧部から吐出される流体を前記第一逆止弁より下流側における第一吸込ライン途中へ戻すよう構成し、
第一逆止弁より上流側における第一吸込ライン途中から分岐し且つギアポンプの第二昇圧部の入口へ流体を導くための第二吸込ライン途中に第二逆止弁を設け、第二流量制御ユニットの停止時に第二切換弁によってギアポンプの第二昇圧部から吐出される流体を前記第二逆止弁より下流側における第二吸込ライン途中へ戻すよう構成し、
第一切換弁より上流側における第一吐出ライン途中と前記第二切換弁より上流側における第二吐出ライン途中とを連通ラインによって連通させ、
ギアポンプの原動ギアと第一従動ギアと第二従動ギアを回転自在に支承する原動軸受と第一軸受と第二軸受の軸方向へ可動に配設された可動側板の高圧受圧面に、連通ラインにおける流体圧を印加し、原動軸受と第一軸受の可動側板の低圧受圧面に、第一逆止弁より下流側における第一吸込ラインの流体圧を印加し、第二軸受の可動側板の低圧受圧面に、第二逆止弁より下流側における第二吸込ラインの流体圧を印加するよう構成することができ、
このようにすると、第一昇圧部及び第二昇圧部の両方が通常のノーマル状態で運転されている場合、連通ラインにおける流体圧は高圧で、第一吸込ライン及び第二吸込ラインの流体圧は低圧となり、又、第一昇圧部或いは第二昇圧部のいずれか一方がアンロード状態とされた場合であっても、連通ラインにおける流体圧はやはり高圧に保持可能で、且つアンロード状態とされた側の第一吸込ライン或いは第二吸込ラインの流体圧も高圧に保持することが可能となり、これにより、各可動側板の受圧面に作用させる受圧面側流体圧を、ギア側から可動側板が受けるギア側流体圧に対して釣り合わせることが可能となり、可動側板のギア側面に対する押付力が常に適正に保持され、ギアの焼き付きが生じたり或いは隙間が生じたりすることを回避可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００１７】
図１は本発明を実施する形態の一例であって、図中、図３と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図３に示す従来のものと同様であるが、本図示例の特徴とするところは、図１に示す如く、燃料等の流体の昇圧部としての燃料ポンプ２を、第一昇圧部９と第二昇圧部１０とを有する三連式のギアポンプとし、
流量制御ユニット３を、ギアポンプの第一昇圧部９から吐出される流体としての燃料のうち設定流量の燃料を機器としての燃焼器５へ送り込みつつ余剰分をギアポンプの第一昇圧部９の入側に送り返す第一流量制御ユニット３ａと、ギアポンプの第二昇圧部１０から吐出される流体としての燃料のうち設定流量の燃料を機器としての燃焼器５へ送り込みつつ余剰分をギアポンプの第二昇圧部１０の入側に送り返す第二流量制御ユニット３ｂとに分割形成し、
第一流量制御ユニット３ａの停止時にギアポンプの第一昇圧部９から吐出される燃料を第一昇圧部９の入側へ戻して第一昇圧部９をアンロード状態とし得る第一切換弁４０ａと、
第二流量制御ユニット３ｂの停止時にギアポンプの第二昇圧部１０から吐出される燃料を第二昇圧部１０の入側へ戻して第二昇圧部１０をアンロード状態とし得る第二切換弁４０ｂと
を具備した点にある。
【００１８】
前記三連式のギアポンプとした燃料ポンプ２は、ジェットエンジン等の駆動系から伝達された回転運動により駆動力を得る原動ギア２０と、該原動ギア２０を挟んで互いに対向する位置に配設される二つの従動ギア（第一従動ギア２１、及び第二従動ギア２２）とを含んで構成されている。
【００１９】
図１に示すように、原動ギア２０と第一従動ギア２１並びに第二従動ギア２２とはそれぞれケーシング２３内で互いにかみ合わされており、第一吸込口２４と第二吸込口２５からそれぞれギアの歯と歯の間に流れ込んだ燃料は、ギアの回転に伴って隣り合う歯とケーシング２３の壁面とで囲まれる空間に閉じ込められて昇圧され、第一吐出口２６と第二吐出口２７まで移動して送り出される。即ち、この燃料ポンプ２は、原動ギア２０と第一従動ギア２１とを主体とする第一昇圧部９と、原動ギア２０と第二従動ギア２２とを主体とする第二昇圧部１０とを有する構造となっている。第一従動ギア２１と第二従動ギア２２とは同じ大きさのギアが用いられており、第一昇圧部９と第二昇圧部１０とは、原動ギア２０の回転数に対する吐出流量が同一である。尚、各ギアの歯形としては、平歯、はす歯等に限定されず、正弦曲線やトロコイド曲線等、さまざまな歯形が適用可能である。
【００２０】
前記燃料ポンプ２の第一昇圧部９の第一吸込口２４と第二昇圧部１０の第二吸込口２５にはそれぞれ、燃料タンク１から延びる第一吸込ライン２８と第二吸込ライン２９とを分岐接続し、第一昇圧部９の第一吐出口２６には、前記第一切換弁４０ａを介して第一流量制御ユニット３ａへ通じる第一吐出ライン３０を接続すると共に、第二昇圧部１０の第二吐出口２７には、前記第二切換弁４０ｂを介して第二流量制御ユニット３ｂへ通じる第二吐出ライン３１を接続し、前記第一吸込ライン２８途中には第一逆止弁３２を設け、該第一逆止弁３２より下流側における第一吸込ライン２８途中には、通常運転時には第一流量制御ユニット３ａからの燃料の余剰分を戻し且つ第一流量制御ユニット３ａの停止時には第一切換弁４０ａの切り換えによってギアポンプの第一昇圧部９から吐出される燃料を戻すための第一返戻ライン３４を接続し、前記第二吸込ライン２９途中には第二逆止弁３３を設け、該第二逆止弁３３より下流側における第二吸込ライン２９途中には、通常運転時には第二流量制御ユニット３ｂからの燃料の余剰分を戻し且つ第二流量制御ユニット３ｂの停止時には第二切換弁４０ｂの切り換えによってギアポンプの第二昇圧部１０から吐出される燃料を戻すための第二返戻ライン３５を接続し、第一切換弁４０ａより上流側における第一吐出ライン３０途中と前記第二切換弁４０ｂより上流側における第二吐出ライン３１途中とを連通ライン４１によって連通させるようにしてある。
【００２１】
前記第一切換弁４０ａは、第一昇圧部９から吐出される燃料を第一流量制御ユニット３ａへ導き且つ第一流量制御ユニット３ａから戻される燃料の余剰分を第一返戻ライン３４へ導くノーマルポジションＮ１と、第一昇圧部９から第一吐出ライン３０に吐出される燃料を第一返戻ライン３４へ導くアンロードポジションＵ１とに切換可能となっており、前記第二切換弁４０ｂは、第二昇圧部１０から吐出される燃料を第二流量制御ユニット３ｂへ導き且つ第二流量制御ユニット３ｂから戻される燃料の余剰分を第二返戻ライン３５へ導くノーマルポジションＮ２と、第二昇圧部１０から第二吐出ライン３１に吐出される燃料を第二返戻ライン３５へ導くアンロードポジションＵ２とに切換可能となっている。
【００２２】
一方、前記原動ギア２０と第一従動ギア２１と第二従動ギア２２はそれぞれ、ジャーナルベアリング等の原動軸受３６と第一軸受３７と第二軸受３８によって回転自在に支承され、各軸受３６，３７，３８はそれぞれ、各ギアの一方の側面側に固定配置される固定側板３６ａ，３７ａ，３８ａと、各ギアの他方の側面側に軸方向へ可動に配設された可動側板３６ｂ，３７ｂ，３８ｂとを備え、該可動側板３６ｂ，３７ｂ，３８ｂの高圧受圧面３６ｃ，３７ｃ，３８ｃと低圧受圧面３６ｄ，３７ｄ，３８ｄに燃料等の流体の圧力を作用させることにより、可動側板３６ｂ，３７ｂ，３８ｂをギアの側面に押し付けてシールを行うようになっているが、本図示例の場合、前記ギアポンプの原動ギア２０と第一従動ギア２１と第二従動ギア２２を回転自在に支承する原動軸受３６と第一軸受３７と第二軸受３８の軸方向へ可動に配設された可動側板３６ｂ，３７ｂ，３８ｂの高圧受圧面３６ｃ，３７ｃ，３８ｃに、連通ライン４１における流体圧（ノーマル状態でもアンロード状態でも常に高圧となる）を印加し、原動軸受３６と第一軸受３７の可動側板３６ｂ，３７ｂの低圧受圧面３６ｄ，３７ｄに、第一逆止弁３２より下流側における第一吸込ライン２８の流体圧（ノーマル状態では低圧となり、アンロード状態では高圧となる）を印加し、第二軸受３８の可動側板３８ｂの低圧受圧面３８ｄに、第二逆止弁３３より下流側における第二吸込ライン２９の流体圧（ノーマル状態では低圧となり、アンロード状態では高圧となる）を印加するようにし、これにより、図２に示す如く、可動側板３６ｂ，３７ｂ，３８ｂの高圧受圧面３６ｃ，３７ｃ，３８ｃと低圧受圧面３６ｄ，３７ｄ，３８ｄに作用させる各々のトータルの受圧面側流体圧が、ギア側から可動側板３６ｂ，３７ｂ，３８ｂが受けるギア側流体圧と釣り合うようにしてある。
【００２３】
次に、上記図示例の作用を説明する。
【００２４】
通常運転時には、第一切換弁４０ａと第二切換弁４０ｂはノーマルポジションＮ１，Ｎ２に切り換えられており、三連式のギアポンプの第一昇圧部９から第一吐出ライン３０に吐出される流体としての燃料が、第一流量制御ユニット３ａによって設定流量だけ燃焼器５へ送り込まれつつ余剰分が第一返戻ライン３４を介してギアポンプの第一昇圧部９の入側に送り返されると共に、ギアポンプの第二昇圧部１０から第二吐出ライン３１に吐出される流体としての燃料が、第二流量制御ユニット３ｂによって設定流量だけ燃焼器５へ送り込まれつつ余剰分が第二返戻ライン３５を介してギアポンプの第二昇圧部１０の入側に送り返される。
【００２５】
これに対し、第一流量制御ユニット３ａのトルクモータ等の電気部品が故障する等して該第一流量制御ユニット３ａを停止させる際には、第一切換弁４０ａのアンロードポジションＵ１への切換により、ギアポンプの第一昇圧部９から第一吐出ライン３０に吐出される燃料が第一返戻ライン３４を介し第一昇圧部９の入側へ戻されて第一昇圧部９がアンロード状態とされ、ギアポンプの第二昇圧部１０から吐出される燃料の第二流量制御ユニット３ｂによる燃焼器５への送給は継続される。一方、第二流量制御ユニット３ｂのトルクモータ等の電気部品が故障する等して該第二流量制御ユニット３ｂを停止させる際には、第二切換弁４０ｂのアンロードポジションＵ２への切換により、ギアポンプの第二昇圧部１０から第二吐出ライン３１に吐出される燃料が第二返戻ライン３５を介し第二昇圧部１０の入側へ戻されて第二昇圧部１０がアンロード状態とされ、ギアポンプの第一昇圧部９から吐出される燃料の第一流量制御ユニット３ａによる燃焼器５への送給は継続される。
【００２６】
即ち、前記燃料ポンプ２として三連式のギアポンプを用いることにより、単にシステム全体を二重化するのとは異なり、全体の重量の増加が抑えられると共に、燃料ポンプ２自体がコンパクトになるだけではなく、駆動軸並びにマウントがそれぞれ一つあれば良く、しかも、燃料ポンプ２の駆動用ギアボックス等も一個で済み小型化が可能となり、特に、重量面並びにスペース面において制約の多い航空機等の燃料供給システムとして有利となる。
【００２７】
又、本図示例においては、前記ギアポンプの原動ギア２０と第一従動ギア２１と第二従動ギア２２を回転自在に支承する原動軸受３６と第一軸受３７と第二軸受３８の軸方向へ可動に配設された可動側板３６ｂ，３７ｂ，３８ｂの高圧受圧面３６ｃ，３７ｃ，３８ｃに、連通ライン４１における流体圧を印加し、原動軸受３６と第一軸受３７の可動側板３６ｂ，３７ｂの低圧受圧面３６ｄ，３７ｄに、第一逆止弁３２より下流側における第一吸込ライン２８の流体圧を印加し、第二軸受３８の可動側板３８ｂの低圧受圧面３８ｄに、第二逆止弁３３より下流側における第二吸込ライン２９の流体圧を印加するようにしてあるが、このようにすると、第一昇圧部９及び第二昇圧部１０の両方がノーマル状態で運転されている場合、連通ライン４１における流体圧は高圧で、第一吸込ライン２８及び第二吸込ライン２９の流体圧は低圧となり、又、第一昇圧部９或いは第二昇圧部１０のいずれか一方がアンロード状態とされた場合であっても、連通ライン４１における流体圧はやはり高圧に保持可能で、且つアンロード状態とされた側の第一吸込ライン２８或いは第二吸込ライン２９の流体圧も高圧に保持することが可能となり、これにより、図２に示す如く、可動側板３６ｂ，３７ｂ，３８ｂの高圧受圧面３６ｃ，３７ｃ，３８ｃと低圧受圧面３６ｄ，３７ｄ，３８ｄに作用させる各々のトータルの受圧面側流体圧を、ギア側から可動側板３６ｂ，３７ｂ，３８ｂが受けるギア側流体圧に対して釣り合わせることが可能となり、可動側板３６ｂ，３７ｂ，３８ｂのギア側面に対する押付力が常に適正に保持され、ギアの焼き付きが生じたり或いは隙間が生じたりすることを回避可能となる。
【００２８】
こうして、重量増加を最小限に抑え、小型軽量化を図りつつ、信頼性をより向上させ得る。
【００２９】
尚、本発明の流体供給システムは、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、航空機等に用いられるジェットエンジンの燃料供給システムに限らず、さまざまな流体を扱う供給システムに適用可能なこと等、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００３０】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の流体供給システムによれば、重量増加を最小限に抑え、小型軽量化を図りつつ、信頼性をより向上させ得るという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例の概要構成図である。
【図２】図１のＩＩ部拡大図である。
【図３】従来例の概要構成図である。
【符号の説明】
２ 燃料ポンプ（ポンプ）
３ 流量制御ユニット
３ａ 第一流量制御ユニット
３ｂ 第二流量制御ユニット
５ 燃焼器（機器）
９ 第一昇圧部
１０ 第二昇圧部
２０ 原動ギア
２１ 第一従動ギア
２２ 第二従動ギア
２８ 第一吸込ライン
２９ 第二吸込ライン
３０ 第一吐出ライン
３１ 第二吐出ライン
３２ 第一逆止弁
３３ 第二逆止弁
３４ 第一返戻ライン
３５ 第二返戻ライン
３６ 原動軸受
３６ａ 固定側板
３６ｂ 可動側板
３６ｃ 高圧受圧面
３６ｄ 低圧受圧面
３７ 第一軸受
３７ｂ 可動側板
３７ｃ 高圧受圧面
３７ｄ 低圧受圧面
３８ 第二軸受
３８ｂ 可動側板
３８ｃ 高圧受圧面
３８ｄ 低圧受圧面
４０ａ 第一切換弁
４０ｂ 第二切換弁
４１ 連通ライン
Ｎ１ ノーマルポジション
Ｎ２ ノーマルポジション
Ｕ１ アンロードポジション
Ｕ２ アンロードポジション
Claims (2)
- ポンプから吐出される流体を流量制御ユニットにより設定流量だけ機器へ送り込みつつ余剰分をポンプの入側に送り返すようにした流体供給システムにおいて、
ポンプを第一昇圧部と第二昇圧部とを有する三連式のギアポンプとし、
流量制御ユニットを、ギアポンプの第一昇圧部から吐出される流体のうち設定流量の流体を機器へ送り込みつつ余剰分をギアポンプの第一昇圧部の入側に送り返す第一流量制御ユニットと、ギアポンプの第二昇圧部から吐出される流体のうち設定流量の流体を機器へ送り込みつつ余剰分をギアポンプの第二昇圧部の入側に送り返す第二流量制御ユニットとに分割形成し、
第一流量制御ユニットの停止時にギアポンプの第一昇圧部から吐出される流体を第一昇圧部の入側へ戻して第一昇圧部をアンロード状態とし得る第一切換弁と、
第二流量制御ユニットの停止時にギアポンプの第二昇圧部から吐出される流体を第二昇圧部の入側へ戻して第二昇圧部をアンロード状態とし得る第二切換弁とを具備したことを特徴とする流体供給システム。 - ギアポンプの第一昇圧部の入口へ流体を導くための第一吸込ライン途中に第一逆止弁を設け、第一流量制御ユニットの停止時に第一切換弁によってギアポンプの第一昇圧部から吐出される流体を前記第一逆止弁より下流側における第一吸込ライン途中へ戻すよう構成し、
第一逆止弁より上流側における第一吸込ライン途中から分岐し且つギアポンプの第二昇圧部の入口へ流体を導くための第二吸込ライン途中に第二逆止弁を設け、第二流量制御ユニットの停止時に第二切換弁によってギアポンプの第二昇圧部から吐出される流体を前記第二逆止弁より下流側における第二吸込ライン途中へ戻すよう構成し、
第一切換弁より上流側における第一吐出ライン途中と前記第二切換弁より上流側における第二吐出ライン途中とを連通ラインによって連通させ、
ギアポンプの原動ギアと第一従動ギアと第二従動ギアを回転自在に支承する原動軸受と第一軸受と第二軸受の軸方向へ可動に配設された可動側板の高圧受圧面に、連通ラインにおける流体圧を印加し、原動軸受と第一軸受の可動側板の低圧受圧面に、第一逆止弁より下流側における第一吸込ラインの流体圧を印加し、第二軸受の可動側板の低圧受圧面に、第二逆止弁より下流側における第二吸込ラインの流体圧を印加するよう構成した請求項１記載の流体供給システム。
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