JP5903766B2 - Fuel supply device - Google Patents

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Description

本発明は、燃料供給装置に関する。   The present invention relates to a fuel supply apparatus.

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)には、燃料供給装置が併設される。燃料供給装置は、例えば燃料ポンプ、計量部及び燃料冷却器を備える。燃料ポンプは、燃料タンクからの燃料を計量部に送る。計量部の計量結果に基づいて、必要量に対して過剰な燃料は、燃料ポンプの上流に戻される。必要量の燃料は、燃料冷却器によって冷却された後に、エンジン燃焼器に供給される。   In general, a fuel supply device is attached to a jet engine (turbofan engine) used in an aircraft or the like. The fuel supply device includes, for example, a fuel pump, a metering unit, and a fuel cooler. The fuel pump sends the fuel from the fuel tank to the metering unit. Based on the measurement result of the metering unit, excess fuel relative to the required amount is returned upstream of the fuel pump. The required amount of fuel is supplied to the engine combustor after being cooled by the fuel cooler.

上記の燃料ポンプの一例として、ギアポンプが知られている。ギアポンプは、ギアとケーシングを含んでいる。ギアポンプに流入した燃料は、ギアとケーシングの内壁面とに囲まれる空間に閉じ込められて下流側に運ばれる。従来のギアポンプは、ジェットエンジンから伝達された回転運動によって、そのギアが駆動されることが多い。この構成では、ギアポンプの吐出量がエンジン回転数にほぼ比例することになる。   A gear pump is known as an example of the fuel pump. The gear pump includes a gear and a casing. The fuel flowing into the gear pump is confined in a space surrounded by the gear and the inner wall surface of the casing and is carried downstream. Conventional gear pumps are often driven by rotational movement transmitted from a jet engine. In this configuration, the discharge amount of the gear pump is substantially proportional to the engine speed.

ところで、エンジン燃焼器での燃料消費量は、例えば飛行高度等のジェットエンジンの運転状態によって、エンジン回転数に比例しなくなる。例えば、巡航時には、離陸時等よりも必要な推力が減少するので燃料の必要量が低下し、ギアポンプの上流に戻されて循環する燃料の量が増加する。すると、燃料の循環に要するエネルギーが増加するので燃料が昇温し、燃料冷却器の負荷が増加することがある。   By the way, the fuel consumption in the engine combustor is not proportional to the engine speed, for example, depending on the operating state of the jet engine such as the flight altitude. For example, during cruising, the required thrust is reduced more than during takeoff or the like, so that the required amount of fuel is reduced, and the amount of fuel returned to the upstream of the gear pump is increased. Then, the energy required for the circulation of the fuel increases, so the temperature of the fuel rises and the load on the fuel cooler may increase.

このような観点で、近年では、エンジン回転数が同じ条件でギアポンプの吐出量を切替可能な技術が提案されている。例えば、特許文献1に開示されている三連式ギアポンプは、駆動ギアを挟んで対向配置される2つの従動ギアを備える。各従動ギアとケーシングの内壁面が、1つのポンプ部として機能する。   From such a viewpoint, in recent years, a technique has been proposed in which the discharge amount of the gear pump can be switched under the same engine speed. For example, a triple gear pump disclosed in Patent Document 1 includes two driven gears arranged to face each other with a drive gear interposed therebetween. Each driven gear and the inner wall surface of the casing function as one pump unit.

このように、三連式ギアポンプは、2つのポンプ部を内包する構造になっており、2つのポンプ部の接続関係を並列又は直列に切替可能になっている。例えば、駆動ギアの回転数が同じ条件で比較すると、2つのギアポンプが直列接続されているときの吐出量は、並列接続されているときの吐出量の半分程度になる。   Thus, the triple gear pump has a structure including two pump parts, and the connection relation of the two pump parts can be switched in parallel or in series. For example, when the rotational speeds of the drive gears are compared under the same conditions, the discharge amount when the two gear pumps are connected in series is about half the discharge amount when the gear pumps are connected in parallel.

特開2003−328958号公報JP 2003-328958 A

ところで、駆動ギアをジェットエンジンからの回転運動で駆動する代わりに、サーボモータ等で駆動することによって、ギアポンプの吐出量を制御する技術が考えられている。この技術によれば、ギアポンプの吐出量を任意に設定可能になり、過剰な燃料を循環させる必要性が低くなる。一方で、この技術にあっては、吐出量の急激な変化に高精度に対応可能にすると、例えば過渡的なポンプ負荷の上昇によりサーボモータへの電力供給源が大型になってしまうこと等の課題がある。   By the way, the technique which controls the discharge amount of a gear pump by driving with a servomotor etc. instead of driving a drive gear with the rotational motion from a jet engine is considered. According to this technique, the discharge amount of the gear pump can be set arbitrarily, and the necessity of circulating excess fuel is reduced. On the other hand, in this technology, if it is possible to cope with a rapid change in the discharge amount with high accuracy, for example, the power supply source to the servo motor becomes large due to a transient increase in pump load. There are challenges.

本発明は、上述の事情に鑑みてなされてもので、ポンプの吐出量の余剰分を低減可能であるとともに、吐出量の変化に高精度に対応可能である燃料供給装置を提供することを目的の1つとする。   An object of the present invention is to provide a fuel supply device that can reduce a surplus of a discharge amount of a pump and can cope with a change in a discharge amount with high accuracy even though the present invention has been made in view of the above circumstances. One of them.

本発明の燃料供給装置は、第1のギアの回転によって燃料を流す第1のポンプ部と、第2のギアの回転によって燃料を流す第2のポンプ部と、前記第1のポンプ部及び前記第2のポンプ部から前記燃料が流入し、その流量を計量する計量部と、前記第2のポンプ部から前記計量部に流れる前記燃料の流量を調整するバイパス計量弁と、前記第1のギアを回転駆動する駆動部と、前記駆動部を制御して前記第1のギアの回転数を調整するとともに、前記バイパス計量弁による前記燃料の流量の調整量を制御する制御部と、を備える。   The fuel supply device of the present invention includes a first pump unit that flows fuel by rotation of a first gear, a second pump unit that flows fuel by rotation of a second gear, the first pump unit, and the A metering unit for metering the flow rate of the fuel from the second pump unit; a bypass metering valve for regulating the flow rate of the fuel flowing from the second pump unit to the metering unit; and the first gear. And a control unit that controls the drive unit to adjust the rotational speed of the first gear and controls the adjustment amount of the fuel flow rate by the bypass metering valve.

このようにすれば、制御部が、第1のギアの回転数とバイパス計量弁の調整量とを制御するので、第1のポンプ部及び第2のポンプ部の吐出量を高精度に、また急激な変化に対応して制御することができ、ポンプの吐出量の余剰分を低減可能になり、サーボモータの負荷を低減することができる。また、燃料の流量の制御を、第1のギアの回転数の制御とバイパス計量弁の調整量の制御とに分担させるので、吐出量の変化に高精度に対応可能になる。   In this way, the control unit controls the rotation speed of the first gear and the adjustment amount of the bypass metering valve, so that the discharge amounts of the first pump unit and the second pump unit can be accurately controlled. It is possible to control in response to a sudden change, and it becomes possible to reduce the surplus of the discharge amount of the pump and to reduce the load on the servo motor. Further, since the control of the fuel flow rate is divided into the control of the rotation speed of the first gear and the control of the adjustment amount of the bypass metering valve, it is possible to cope with the change in the discharge amount with high accuracy.

上記の燃料供給装置において、前記駆動部は、前記第1のギアと前記第2のギアとに噛み合わされる駆動用ギアを備え、前記駆動用ギアを介して前記第1のギアおよび前記第2のギアを駆動してもよい。 In the fuel supply apparatus, the driving unit includes a driving gear meshed with the first gear and the second gear, and the first gear and the second gear via the driving gear . The gear may be driven.

このようにすれば、駆動用ギアを介して第1のギアを第2のギアと同じモータによって回転駆動することができ、第1のギアを回転させるモータと別のモータで第2のギアを回転させる構成よりもモータの数を減らすことができる。   In this way, the first gear can be rotationally driven by the same motor as the second gear via the driving gear, and the second gear can be driven by a motor different from the motor that rotates the first gear. The number of motors can be reduced as compared with the rotating configuration.

上記の燃料供給装置において、前記駆動部は、モータであってもよい。   In the fuel supply apparatus, the drive unit may be a motor.

このようにすれば、第1のギアの回転数を任意の値に制御することができる。   In this way, the rotation speed of the first gear can be controlled to an arbitrary value.

上記の燃料供給装置において、前記制御部が前記駆動部を制御する周波数は、前記制御部が前記バイパス計量弁を制御する周波数よりも低くてもよい。   In the fuel supply apparatus, a frequency at which the control unit controls the drive unit may be lower than a frequency at which the control unit controls the bypass metering valve.

このようにすれば、モータの回転数を変化させるときの負荷を減らすことができ、モータや、モータへの電力供給源を小型化することができる。   If it does in this way, the load at the time of changing the rotation speed of a motor can be reduced, and the motor and the electric power supply source to a motor can be reduced in size.

上記の燃料供給装置は、前記第2のポンプ部から吐出された前記燃料を前記第2のポンプ部の上流に戻すバイパス流路と、前記第2のポンプ部から吐出された前記燃料を前記第1のポンプ部から吐出された前記燃料と合流させる吐出流路と、を備え、前記計量部が前記吐出流路を経由した前記燃料の下流に配置されており、前記バイパス計量弁が前記バイパス流路に配置されていてもよい。   The fuel supply device includes a bypass passage for returning the fuel discharged from the second pump unit to the upstream side of the second pump unit, and the fuel discharged from the second pump unit to the first A discharge passage that merges with the fuel discharged from one pump unit, the metering unit is disposed downstream of the fuel via the discharge passage, and the bypass metering valve is connected to the bypass flow It may be arranged on the road.

このようにすれば、第2のポンプ部から吐出されて吐出流路を経由した燃料が、第1のポンプ部から吐出された燃料と合流して計量部に流入し、第1のポンプ部及び第2のポンプ部から吐出された燃料を計量部に流すことができる。また、バイパス流路を通った燃料が第2のポンプ部の上流に戻るので、バイパス計量弁がバイパス流路を経由する燃料の流量を調整することによって、吐出流路を経由して計量部に流入する燃料の流量を調整することができる。   In this way, the fuel discharged from the second pump unit and passing through the discharge flow path merges with the fuel discharged from the first pump unit and flows into the metering unit, and the first pump unit and The fuel discharged from the second pump unit can flow to the metering unit. In addition, since the fuel that has passed through the bypass flow path returns to the upstream side of the second pump section, the bypass metering valve adjusts the flow rate of the fuel that passes through the bypass flow path, so that the fuel flow to the metering section via the discharge flow path. The flow rate of the inflowing fuel can be adjusted.

本発明によれば、ポンプの吐出量の余剰分を低減可能であるとともに、急激な吐出量の変化に高精度に対応可能である燃料供給装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while being able to reduce the excess of the discharge amount of a pump, the fuel supply apparatus which can respond to a sudden change of discharge amount with high precision can be provided.

本発明を適用した推進システムの一例を示す概略構成図である。It is a schematic structure figure showing an example of a propulsion system to which the present invention is applied. 本発明を適用した燃料供給装置の構成例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structural example of the fuel supply apparatus to which this invention is applied. 三連式ギアポンプの吐出量の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the discharge amount of a triple gear pump.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明の技術範囲は下記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で多様な変形が可能である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The technical scope of the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

図1は、本発明を適用した推進システムの一例を示す概略構成図である。図2は、本発明を適用した燃料供給装置の構成例を示す説明図である。図1に示す推進システムSは、燃料供給装置1及びジェットエンジン2を備える。燃料供給装置1は、燃料タンク3、遠心ポンプ4、ギアポンプ5、サーボモータ6、流量切替部7、計量部8、燃料冷却器9、及び制御部10を備える。ジェットエンジン2は、エンジン燃焼器11及びファン12を備える。推進システムSは、概略すると以下のように動作する。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a propulsion system to which the present invention is applied. FIG. 2 is an explanatory view showing a configuration example of a fuel supply apparatus to which the present invention is applied. A propulsion system S shown in FIG. 1 includes a fuel supply device 1 and a jet engine 2. The fuel supply device 1 includes a fuel tank 3, a centrifugal pump 4, a gear pump 5, a servo motor 6, a flow rate switching unit 7, a metering unit 8, a fuel cooler 9, and a control unit 10. The jet engine 2 includes an engine combustor 11 and a fan 12. The propulsion system S generally operates as follows.

燃料タンク3に貯留されている燃料Qは、遠心ポンプ4によって昇圧されて、ギアポンプ5に供給される。ギアポンプ5は、例えば三連式のギアポンプによって構成され、2つのポンプ部を含んでいる。流量切替部7は、ギアポンプ5の2つのポンプ部の接続関係を切替えることによって、ギアポンプ5の吐出量を調整する。ギアポンプ5は、サーボモータ6に駆動されて燃料Qを燃料冷却器9に送る。計量部8は、ギアポンプ5と燃料冷却器9との間の流路に設けられ、燃料冷却器9へ流れる燃料Qの流量を測定する。計量部8の測定結果は、制御部10に出力される。燃料Qは、燃料冷却器9にて潤滑油Rと熱交換することによって冷却される。潤滑油Rは、図示略の潤滑系から燃料冷却器9に供給される。燃料冷却器9で冷却された燃料Qは、ジェットエンジン2のエンジン燃焼器11に供給される。   The fuel Q stored in the fuel tank 3 is boosted by the centrifugal pump 4 and supplied to the gear pump 5. The gear pump 5 is constituted by a triple gear pump, for example, and includes two pump parts. The flow rate switching unit 7 adjusts the discharge amount of the gear pump 5 by switching the connection relationship between the two pump units of the gear pump 5. The gear pump 5 is driven by the servo motor 6 to send the fuel Q to the fuel cooler 9. The metering unit 8 is provided in a flow path between the gear pump 5 and the fuel cooler 9 and measures the flow rate of the fuel Q flowing to the fuel cooler 9. The measurement result of the weighing unit 8 is output to the control unit 10. The fuel Q is cooled by exchanging heat with the lubricating oil R in the fuel cooler 9. The lubricating oil R is supplied to the fuel cooler 9 from a lubricating system (not shown). The fuel Q cooled by the fuel cooler 9 is supplied to the engine combustor 11 of the jet engine 2.

なお、計量部8で測定された燃料Qの流量が必要量よりも多い場合に、過剰な燃料をギアポンプ5よりも上流に戻す構成を採用してもよい。例えば、ギアポンプ5及び燃料タンク3の間と、ギアポンプ5及び燃料冷却器9の間とを接続して、過剰な燃料を流す流路を設ける。   In addition, when the flow rate of the fuel Q measured by the metering unit 8 is larger than the necessary amount, a configuration in which excess fuel is returned upstream from the gear pump 5 may be employed. For example, the passage between the gear pump 5 and the fuel tank 3 and the gap between the gear pump 5 and the fuel cooler 9 are connected to flow excess fuel.

エンジン燃焼器11には、燃料Qの他に圧縮空気等が供給される。燃料Qが圧縮空気と混合されて燃焼することにより、燃焼ガスが発生する。この燃焼ガスは、後流に噴射(排気)され、その反作用によって推力が発生する。燃焼ガスは、排気されるとともにファン12を回転させる。ファン12の回転動力は、上記の圧縮空気になる空気の吸気や圧縮等に用いられる。ファン12の回転数は、制御部10に出力される。   In addition to the fuel Q, compressed air or the like is supplied to the engine combustor 11. Combustion gas is generated when the fuel Q is mixed with compressed air and combusted. This combustion gas is injected (exhaust) downstream, and a thrust is generated by the reaction. The combustion gas is exhausted and rotates the fan 12. The rotational power of the fan 12 is used for intake or compression of the air that becomes the compressed air. The rotational speed of the fan 12 is output to the control unit 10.

制御部10は、計量部8の測定結果やファン12の回転数を受けて、サーボモータ6及び流量切替部7を制御することによって、ギアポンプ5からの燃料Qの吐出量を制御する。例えば、航空機などに搭載された推進システムSでは、ファン12の回転数等の情報が操作パネル等に表示されて操縦者に伝達される。操縦者が、例えばスロットルレバーを操作すると、操縦者の入力に応じた所与の推力を得るために必要な燃料の量に応じて、ギアポンプ5の吐出量が制御される。   The control unit 10 receives the measurement result of the metering unit 8 and the rotational speed of the fan 12 and controls the servo motor 6 and the flow rate switching unit 7 to control the discharge amount of the fuel Q from the gear pump 5. For example, in the propulsion system S mounted on an aircraft or the like, information such as the rotation speed of the fan 12 is displayed on the operation panel and transmitted to the operator. When the operator operates, for example, the throttle lever, the discharge amount of the gear pump 5 is controlled according to the amount of fuel necessary to obtain a given thrust according to the input of the operator.

次に、本実施形態に係る燃料供給装置について詳しく説明する。
図2に示すように本実施形態では、リリーフ弁13及び燃料供給遮断弁14が、それぞれギアポンプ5を通る燃料Qの流路と並列に、接続されている。詳しくは、リリーフ弁13は、ギアポンプ5及び計量部8の間と、ギアポンプ5及び遠心ポンプ4の間とを接続する流路に設けられている。燃料供給遮断弁14は、その接続関係がリリーフ弁13と同様であり、リリーフ弁13と並列かつギアポンプ5と並列に接続されている。
Next, the fuel supply apparatus according to this embodiment will be described in detail.
As shown in FIG. 2, in this embodiment, the relief valve 13 and the fuel supply cutoff valve 14 are connected in parallel with the flow path of the fuel Q that passes through the gear pump 5. Specifically, the relief valve 13 is provided in a flow path that connects between the gear pump 5 and the metering unit 8 and between the gear pump 5 and the centrifugal pump 4. The fuel supply cutoff valve 14 is connected in the same manner as the relief valve 13, and is connected in parallel with the relief valve 13 and in parallel with the gear pump 5.

リリーフ弁13は、ギアポンプ5及び計量部8の間の圧力が所定値以下であるときに逆止弁として機能し、この圧力が所定値を超えるときに開放弁として機能する。例えば、流路への異物の混入等に起因して流路内の圧力が上昇したときに、この圧力がシステムの耐圧以上になることをリリーフ弁13によって防止することができる。   The relief valve 13 functions as a check valve when the pressure between the gear pump 5 and the metering unit 8 is a predetermined value or less, and functions as an open valve when the pressure exceeds a predetermined value. For example, the relief valve 13 can prevent this pressure from exceeding the pressure resistance of the system when the pressure in the flow path rises due to foreign matters mixed into the flow path.

燃料供給遮断弁14は、ジェットエンジン2への燃料供給を遮断するための弁である。燃料供給遮断弁14は、例えば操縦者の指令等によって作動し、ギアポンプ5及び計量部8の間の流路をギアポンプ5及び遠心ポンプ4の間の流路に対して開放する。燃料供給遮断弁14が開放状態になると、ギアポンプ5を経由する前後で燃料Qの圧力がほぼ同じ(差圧がほぼ0)になり、計量部8を通る燃料Qの流量がほぼ0になる。例えば、不測の理由でサーボモータ6が制御不能になった場合等に、ジェットエンジン2への燃料供給を燃料供給遮断弁14によって遮断することができる。   The fuel supply cutoff valve 14 is a valve for shutting off the fuel supply to the jet engine 2. The fuel supply shut-off valve 14 is actuated by, for example, an operator's command or the like, and opens the flow path between the gear pump 5 and the metering unit 8 with respect to the flow path between the gear pump 5 and the centrifugal pump 4. When the fuel supply shut-off valve 14 is in the open state, the pressure of the fuel Q is almost the same (the differential pressure is almost 0) before and after passing through the gear pump 5, and the flow rate of the fuel Q passing through the measuring unit 8 becomes almost zero. For example, when the servo motor 6 becomes uncontrollable due to unforeseen reasons, the fuel supply to the jet engine 2 can be shut off by the fuel supply shut-off valve 14.

ギアポンプ5は、ケーシング15、駆動用ギア16、第1のギア17及び第2のギア18を備える。ギア16〜18は、互いに噛み合わされた状態で、ケーシング15に収容されている。ギア16〜18は、ジャーナルベアリング等の軸受によって回転自在に支持されている。第1のギア17及び第2のギア18は、駆動用ギア16を挟んで対向配置されている。以下の説明では、第1のギア17と第2のギア18とが対向する方向をギアの対向方向という。サーボモータ6は、駆動用ギア16に接続されている。サーボモータ6は、制御部10によって回転数の制御が可能なモータである。   The gear pump 5 includes a casing 15, a driving gear 16, a first gear 17, and a second gear 18. The gears 16 to 18 are accommodated in the casing 15 while being engaged with each other. The gears 16 to 18 are rotatably supported by bearings such as journal bearings. The first gear 17 and the second gear 18 are disposed to face each other with the driving gear 16 in between. In the following description, the direction in which the first gear 17 and the second gear 18 face each other is referred to as the gear facing direction. The servo motor 6 is connected to the driving gear 16. The servo motor 6 is a motor whose rotational speed can be controlled by the control unit 10.

駆動用ギア16は、サーボモータ6から供給されるトルクによって回転する。第1のギア17及び第2のギア18は、駆動用ギア16との噛み合わせにより回転する従動ギアである。すなわち、サーボモータ6は、駆動用ギア16を介して第1のギア17を回転駆動する。   The drive gear 16 is rotated by the torque supplied from the servo motor 6. The first gear 17 and the second gear 18 are driven gears that rotate by meshing with the driving gear 16. That is, the servo motor 6 rotationally drives the first gear 17 via the driving gear 16.

本実施形態において、第1のギア17と第2のギア18は、寸法や形状、歯数が同じである。駆動用ギア16は、第1のギア17及び第2のギア18と寸法や形状、歯数が同じであってもよいし、異なっていてもよい。ギア16〜18の歯形としては、インボリュート歯形が好適に用いることができるが、正弦曲線歯形やトロコイド曲線歯形であってもよい。   In the present embodiment, the first gear 17 and the second gear 18 have the same size, shape, and number of teeth. The drive gear 16 may have the same size, shape, or number of teeth as the first gear 17 and the second gear 18, or may be different. As a tooth profile of the gears 16 to 18, an involute tooth profile can be preferably used, but a sinusoidal tooth profile or a trochoidal curve tooth profile may be used.

燃料Qは、ギア16〜18のそれぞれとケーシング15の内壁面とに囲まれる空間に閉じ込められて下流に運ばれる。ギアの対向方向における第1のギア17側の駆動用ギア16のほぼ半分を含んで、第1のポンプ部19が構成される。同様に、ギアの対向方向における第2のギア18側の駆動用ギア16のほぼ半分を含んで、第2のポンプ部20が構成される。   The fuel Q is confined in a space surrounded by each of the gears 16 to 18 and the inner wall surface of the casing 15 and is carried downstream. The first pump unit 19 is configured to include almost half of the driving gear 16 on the first gear 17 side in the gear facing direction. Similarly, the second pump unit 20 is configured to include almost half of the driving gear 16 on the second gear 18 side in the gear facing direction.

第1のポンプ部19と第2のポンプ部20のそれぞれが、二連式のギアポンプと同様に機能する。二連式のギアポンプは、ケーシング及び2つのギアで構成されるポンプである。第1のポンプ部19と第2のポンプ部20の実質的な吐出量の総量が、ギアポンプ5の吐出量になる。   Each of the 1st pump part 19 and the 2nd pump part 20 functions similarly to a double gear pump. The double gear pump is a pump composed of a casing and two gears. The total amount of substantial discharge amounts of the first pump unit 19 and the second pump unit 20 becomes the discharge amount of the gear pump 5.

遠心ポンプ4からの燃料Qは、第1のポンプ部19に対してギアの対向方向に交差する方向から、第1のポンプ部19に供給される。駆動用ギア16及び第1のギア17が回転すると、燃料Qは第1のポンプ部19で加圧されて下流に吐出される。第2のポンプ部20を経由する燃料Qの流路及び吐出量については、流量切替部7の構成と合わせて説明する。   The fuel Q from the centrifugal pump 4 is supplied to the first pump unit 19 from a direction that intersects with the first pump unit 19 in the gear facing direction. When the driving gear 16 and the first gear 17 rotate, the fuel Q is pressurized by the first pump unit 19 and discharged downstream. The flow path and discharge amount of the fuel Q that passes through the second pump unit 20 will be described together with the configuration of the flow rate switching unit 7.

本実施形態の流量切替部7は、逆止弁21及びバイパス計量弁22を含んでいる。逆止弁21は、遠心ポンプ4から第1のポンプ部19に向かう流路を分岐した流路に設けられている。逆止弁21は、逆止弁21の上流側(遠心ポンプ4側)に向かって下流側から燃料Qが流れることを防止する。逆止弁21を通った燃料Qは、第2のポンプ部20に流入する。第2のポンプ部20の吐出側の流路は、バイパス流路23と吐出流路24とに分岐している。バイパス流路23は、その下流が第2のポンプ部20の流入側と逆止弁21との間に合流している。吐出流路24は、その下流が第1のポンプ部19の吐出側と合流している。   The flow rate switching unit 7 of the present embodiment includes a check valve 21 and a bypass metering valve 22. The check valve 21 is provided in a flow path that branches a flow path from the centrifugal pump 4 toward the first pump unit 19. The check valve 21 prevents the fuel Q from flowing from the downstream side toward the upstream side (centrifugal pump 4 side) of the check valve 21. The fuel Q that has passed through the check valve 21 flows into the second pump unit 20. The flow path on the discharge side of the second pump unit 20 branches into a bypass flow path 23 and a discharge flow path 24. The downstream side of the bypass channel 23 is joined between the inflow side of the second pump unit 20 and the check valve 21. The downstream side of the discharge flow path 24 joins the discharge side of the first pump unit 19.

バイパス計量弁22は、バイパス流路23に設けられている。バイパス計量弁22は、第2のポンプ部20から吐出された燃料Qの量に占める、バイパス流路23に流れる燃料Qの量の比率(以下、開口率という)を調整する。バイパス計量弁22は、バイパス計量弁22を経由する前後の燃料Qの圧力を監視し、制御部10に制御されて、バイパス計量弁による調整量である上記の開口率を調整する。   The bypass metering valve 22 is provided in the bypass channel 23. The bypass metering valve 22 adjusts the ratio of the amount of fuel Q flowing through the bypass flow passage 23 to the amount of fuel Q discharged from the second pump unit 20 (hereinafter referred to as the opening ratio). The bypass metering valve 22 monitors the pressure of the fuel Q before and after passing through the bypass metering valve 22, and is controlled by the control unit 10 to adjust the opening ratio, which is an adjustment amount by the bypass metering valve.

バイパス計量弁22の開口率が最小(全閉)であるときに、第2のポンプ部20から吐出された燃料Qは、そのほぼ全部が吐出流路24を通って、第1のポンプ部19から吐出された燃料Qとともにギアポンプ5から吐出される。このときに、第2のポンプ部20の実質的な吐出量は、第1のポンプ部19の吐出量とほぼ同じになる。   When the opening ratio of the bypass metering valve 22 is minimum (fully closed), almost all of the fuel Q discharged from the second pump unit 20 passes through the discharge passage 24 and passes through the first pump unit 19. Together with the fuel Q discharged from the gear pump 5. At this time, the substantial discharge amount of the second pump unit 20 is substantially the same as the discharge amount of the first pump unit 19.

バイパス計量弁22の開口率が最大(全開)であるときに、第2のポンプ部20から吐出された燃料Qは、そのほぼ全部がバイパス流路23を通って、第2のポンプ部20の流入側に戻される。このときに、逆止弁21が閉止状態となり、遠心ポンプ4から第2のポンプ部20へ燃料Qが流れなくなる。また、第2のポンプ部20は、燃料Qに対してほぼ仕事をしなくなり、ギアポンプ5の吐出量にほぼ寄与しなくなる。すなわち、第2のポンプ部20の実質的に吐出量は、ほぼ0になる。   When the opening ratio of the bypass metering valve 22 is the maximum (fully open), almost all of the fuel Q discharged from the second pump unit 20 passes through the bypass flow path 23 and passes through the second pump unit 20. Returned to the inflow side. At this time, the check valve 21 is closed and the fuel Q does not flow from the centrifugal pump 4 to the second pump unit 20. Further, the second pump unit 20 does not substantially work on the fuel Q, and does not substantially contribute to the discharge amount of the gear pump 5. That is, the discharge amount of the second pump unit 20 is substantially zero.

図3は、バイパス計量弁22の開口率を変化させたときの、ギアポンプ5の吐出量の一例を示すグラフである。図3中の並列運転は、バイパス計量弁22が全閉の運転状態を示し、直列運転は、バイパス計量弁22が全開の運転状態を示す。また、切替過渡状態は、バイパス計量弁22の開口率が0%より大きく100%未満である運転状態を示す。このとき切替過渡状態において、吐出流量が一定になった後、圧力が整定して直列運転状態となる。   FIG. 3 is a graph showing an example of the discharge amount of the gear pump 5 when the opening ratio of the bypass metering valve 22 is changed. The parallel operation in FIG. 3 indicates an operation state in which the bypass metering valve 22 is fully closed, and the series operation indicates an operation state in which the bypass metering valve 22 is fully open. The switching transient state indicates an operating state in which the opening ratio of the bypass metering valve 22 is greater than 0% and less than 100%. At this time, in the switching transition state, after the discharge flow rate becomes constant, the pressure is settled and a series operation state is set.

図3に示す例では、運転状態が、初期的に並列運転になっている。時間経過とともにバイパス計量弁22の開口率を100%から0%まで減少させることによって、運転状態が、並列運転から切替過渡状態を経て直列運転に切替えられている。また、時間経過とともにバイパス計量弁22の開口率を0%から100%まで増加させることによって、運転状態が、直列運転から切替過渡状態を経て並列運転に切替えられている。並列運転時のギアポンプ5の吐出量は、並列接続された2つの二連式のギアポンプの吐出量とほぼ同じになる。切替過渡状態のギアポンプ5の吐出量は、バイパス計量弁22の開口率に応じて変化する。直列運転時のギアポンプ5の吐出量は、直列接続された2つの二連式のギアポンプの吐出量、すなわち1つの二連式のギアポンプの吐出量とほぼ同じになる。   In the example shown in FIG. 3, the operation state is initially parallel operation. By reducing the opening ratio of the bypass metering valve 22 from 100% to 0% over time, the operation state is switched from the parallel operation to the series operation through the switching transient state. Further, by increasing the opening ratio of the bypass metering valve 22 from 0% to 100% over time, the operating state is switched from the series operation to the parallel operation through the switching transient state. The discharge amount of the gear pump 5 during the parallel operation is substantially the same as the discharge amounts of the two double gear pumps connected in parallel. The discharge amount of the gear pump 5 in the switching transition state changes according to the opening ratio of the bypass metering valve 22. The discharge amount of the gear pump 5 at the time of series operation is substantially the same as the discharge amount of two double gear pumps connected in series, that is, the discharge amount of one double gear pump.

本実施形態の制御部10は、バイパス計量弁22の開口率を、運転状態が切替過渡状態になる範囲内で制御することによって、ギアポンプ5の吐出量を制御する。本実施形態において、制御部10がバイパス計量弁22の開口率を制御する周波数は、制御部10がサーボモータ6の回転数を制御する周波数よりも高周波数になっている。例えば、サーボモータ6の回転数は5Hzで制御され、バイパス計量弁22の開口率は0.5Hzで制御される。   The control unit 10 of the present embodiment controls the discharge rate of the gear pump 5 by controlling the opening ratio of the bypass metering valve 22 within a range in which the operation state becomes a switching transient state. In the present embodiment, the frequency at which the control unit 10 controls the opening ratio of the bypass metering valve 22 is higher than the frequency at which the control unit 10 controls the rotation speed of the servo motor 6. For example, the rotation speed of the servo motor 6 is controlled at 5 Hz, and the opening ratio of the bypass metering valve 22 is controlled at 0.5 Hz.

本実施形態において、制御部10は、燃料冷却器9へ流れる燃料Qの流量として計量部8によって測定された値に基づいて、制御量を決定する。制御部10は、ハイパスフィルターを通した変動成分を用いることによって、バイパス計量弁22を相対的に高周波で制御する。制御部10は、ローパスフィルターを通した変動成分を用いることによって、サーボモータ6をバイパス計量弁22よりも低周波で制御する。   In the present embodiment, the control unit 10 determines the control amount based on the value measured by the metering unit 8 as the flow rate of the fuel Q flowing to the fuel cooler 9. The control unit 10 controls the bypass metering valve 22 at a relatively high frequency by using the fluctuation component that has passed through the high-pass filter. The control unit 10 controls the servo motor 6 at a lower frequency than the bypass metering valve 22 by using the fluctuation component that has passed through the low-pass filter.

ここで、バイパス計量弁22の開口率を制御しないでサーボモータ6の回転数のみを制御し、ギアポンプ5の吐出量を制御する場合を想定する。一般に、バルブの開口率を変化させるのに必要なエネルギーは、サーボモータのトルクを変化させるエネルギーよりも小さい。上記の場合に、吐出量の高周波の変動に追従させてサーボモータ6を制御すると、サーボモータ6の角加速度の最大値を設定する必要が生じて、サーボモータ6や、サーボモータ6への電力供給源が大型化してしまう。   Here, it is assumed that only the rotation speed of the servo motor 6 is controlled without controlling the opening ratio of the bypass metering valve 22 and the discharge amount of the gear pump 5 is controlled. In general, the energy required to change the opening ratio of the valve is smaller than the energy to change the torque of the servo motor. In the above case, if the servo motor 6 is controlled to follow the high frequency fluctuation of the discharge amount, it is necessary to set the maximum value of the angular acceleration of the servo motor 6, and the power to the servo motor 6 and the servo motor 6 is required. The supply source becomes large.

本実施形態の燃料供給装置1にあっては、バイパス計量弁22の開口率を調整することによって、燃料Qの吐出量を急激に変化させることができる。したがって、燃料Qの吐出量を急激に変化させる必要が生じた場合に、サーボモータ6の回転数を急激に変化させる必要性が低くなる。よって、サーボモータ6やサーボモータ6への電力供給源の大型化を招くことなく、吐出量の急激な変化に高精度に対応可能になり、図3に示した吐出流量が一定になる点を変更するなど、吐出量を変更することもできる。   In the fuel supply device 1 of the present embodiment, the discharge amount of the fuel Q can be rapidly changed by adjusting the opening ratio of the bypass metering valve 22. Therefore, when the discharge amount of the fuel Q needs to be changed suddenly, the necessity of changing the rotation speed of the servo motor 6 rapidly is reduced. Accordingly, the servo motor 6 and the power supply source for the servo motor 6 can be handled with high accuracy without causing an increase in the discharge amount, and the discharge flow rate shown in FIG. The discharge amount can also be changed, for example, by changing.

また、ファンの回転運動によってギアポンプを駆動する構成と比較して、ギアポンプ5の回転数を自在に制御することができる。したがって、ジェットエンジン2の運転状態等によって燃費が変化した場合でも、その燃費に応じてギアポンプ5の吐出量を制御することができる。よって、ギアポンプ5から吐出される燃料Qのうちで、燃料消費量以上の過剰な燃料を減らすことや無くすことができ、過剰な燃料をギアポンプ5の上流に戻す機構を設ける必要性が低くなる。また、上流に戻されて循環する燃料Qの量を減らすことや、端的には無くすことができ、燃料Qの循環による燃料Qの昇温を抑制することができる。これにより、燃料冷却器9の負荷を減らすことができ、燃料冷却器9を小型化・軽量化することが可能になる。   Further, the rotational speed of the gear pump 5 can be freely controlled as compared with the configuration in which the gear pump is driven by the rotational movement of the fan. Therefore, even when the fuel efficiency changes due to the operating state of the jet engine 2, the discharge amount of the gear pump 5 can be controlled according to the fuel efficiency. Therefore, it is possible to reduce or eliminate excess fuel exceeding the fuel consumption in the fuel Q discharged from the gear pump 5, and the necessity of providing a mechanism for returning the excess fuel upstream of the gear pump 5 is reduced. In addition, the amount of the fuel Q returned to the upstream and circulated can be reduced or eliminated, and the temperature rise of the fuel Q due to the circulation of the fuel Q can be suppressed. Thereby, the load of the fuel cooler 9 can be reduced, and the fuel cooler 9 can be reduced in size and weight.

なお、上記の実施形態では、サーボモータ6が駆動用ギア16を介して第1のギア17及び第2のギア18を回転させる構成を例示したが、第1のギア17を回転させるモータと別のモータで第2のギア18を回転させる構成であってもよい。また、第1のギア17と第2のギア18とが互いに噛み合わされており、サーボモータ6が第1のギア17と第2のギア18のうちの一方を回転させることによって、第1のギア17と第2のギア18の双方が連動して回転する構成でもよい。また、3連式のギアポンプを用いる代わりに複数のギアポンプを接続して用いてもよく、例えば第1のポンプ部と第2のポンプ部とをそれぞれ2連式のギアポンプにより構成してもよい。   In the above-described embodiment, the configuration in which the servo motor 6 rotates the first gear 17 and the second gear 18 via the drive gear 16 is exemplified. However, the servo motor 6 is different from the motor that rotates the first gear 17. The structure which rotates the 2nd gear 18 with this motor may be sufficient. Further, the first gear 17 and the second gear 18 are meshed with each other, and the servomotor 6 rotates one of the first gear 17 and the second gear 18 so that the first gear 17 is rotated. A configuration may be employed in which both 17 and the second gear 18 rotate in conjunction with each other. Further, instead of using a triple gear pump, a plurality of gear pumps may be connected and used. For example, the first pump portion and the second pump portion may each be constituted by a double gear pump.

1・・・燃料供給装置、2・・・ジェットエンジン、3・・・燃料タンク、4・・・遠心ポンプ、5・・・ギアポンプ、6・・・サーボモータ、7・・・流量切替部、8・・・計量部、9・・・燃料冷却器、10・・・制御部、11・・・エンジン燃焼器、12・・・ファン、13・・・リリーフ弁、14・・・燃料供給遮断弁、15・・・ケーシング、16・・・駆動用のギア、17・・・第1のギア、18・・・第2のギア、19・・・第1のポンプ部、20・・・第2のポンプ部、21・・・逆止弁、22・・・バイパス計量弁、23・・・バイパス流路、24・・・吐出流路、Q・・・燃料、R・・・潤滑油、S・・・推進システム DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel supply apparatus, 2 ... Jet engine, 3 ... Fuel tank, 4 ... Centrifugal pump, 5 ... Gear pump, 6 ... Servo motor, 7 ... Flow volume switching part, DESCRIPTION OF SYMBOLS 8 ... Metering part, 9 ... Fuel cooler, 10 ... Control part, 11 ... Engine combustor, 12 ... Fan, 13 ... Relief valve, 14 ... Fuel supply interruption | blocking Valves, 15 ... casing, 16 ... driving gear, 17 ... first gear, 18 ... second gear, 19 ... first pump section, 20 ... first 2 pump part, 21 ... check valve, 22 ... bypass metering valve, 23 ... bypass flow channel, 24 ... discharge flow channel, Q ... fuel, R ... lubricating oil, S ... Propulsion system

Claims (3)

第1のギアの回転によって燃料を流す第1のポンプ部と、
第2のギアの回転によって燃料を流す第2のポンプ部と、
前記第1のポンプ部及び前記第2のポンプ部から前記燃料が流入し、その流量を計量する計量部と、
前記第2のポンプ部から前記計量部に流れる前記燃料の流量を調整するバイパス計量弁と、
前記第1のギアを回転駆動する駆動部と、
前記駆動部を制御して前記第1のギアの回転数を調整するとともに、前記バイパス計量弁による前記燃料の流量の調整量を制御する制御部と、を備え、
前記駆動部は、モータであり、
前記制御部が前記駆動部を制御する周波数は、前記制御部が前記バイパス計量弁を制御する周波数よりも低い、燃料供給装置。
A first pump section for flowing fuel by rotation of the first gear;
A second pump section for flowing fuel by rotation of the second gear;
A metering unit for measuring the flow rate of the fuel flowing in from the first pump unit and the second pump unit;
A bypass metering valve for adjusting a flow rate of the fuel flowing from the second pump unit to the metering unit;
A drive unit for rotationally driving the first gear;
With adjusting the rotation speed of the controls the driving unit first gear, Bei example a control unit for controlling the adjustment amount of the flow rate of the fuel by the bypass metering valve,
The drive unit is a motor,
The fuel supply apparatus , wherein a frequency at which the control unit controls the drive unit is lower than a frequency at which the control unit controls the bypass metering valve .
前記駆動部は、前記第1のギアと前記第2のギアとに噛み合わされる駆動用ギアを備え、前記駆動用ギアを介して前記第1のギアおよび前記第2のギアを駆動する、請求項1に記載の燃料供給装置。 The drive unit includes a drive gear meshed with the first gear and the second gear, and drives the first gear and the second gear via the drive gear. Item 4. The fuel supply device according to Item 1. 前記第2のポンプ部から吐出された前記燃料を前記第2のポンプ部の上流に戻すバイパス流路と、
前記第2のポンプ部から吐出された前記燃料を前記第1のポンプ部から吐出された前記燃料と合流させる吐出流路と、を備え、
前記計量部が前記吐出流路を経由した前記燃料の下流に配置されており、前記バイパス計量弁が前記バイパス流路に配置されている、請求項1又は2に記載の燃料供給装置。
A bypass flow path for returning the fuel discharged from the second pump section to the upstream side of the second pump section;
A discharge flow path for joining the fuel discharged from the second pump part with the fuel discharged from the first pump part,
The fuel supply device according to claim 1 , wherein the metering unit is disposed downstream of the fuel via the discharge flow path, and the bypass metering valve is disposed in the bypass flow path.
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