JPWO2015046133A1

JPWO2015046133A1 - 燃料システム

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Publication number: JPWO2015046133A1
Application number: JP2015539201A
Authority: JP
Inventors: 大輔太場
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2013-09-25
Filing date: 2014-09-22
Publication date: 2017-03-09
Anticipated expiration: 2034-09-22
Also published as: EP3051103B1; EP3051103A1; WO2015046133A1; US20160186670A1; JP6056982B2; EP3051103A4; US9964046B2

Abstract

航空機用のエンジン（Ｅ）に供給する燃料（Ｎ）を昇圧して送り出す遠心ポンプ（２ａ）を備える燃料システム（１Ａ）であって、上記燃料システム（１Ａ）は、上記エンジン（Ｅ）と上記遠心ポンプ（２ａ）とを接続し、上記エンジン（Ｅ）から出力される回転動力の回転数を変更して上記遠心ポンプ（２ａ）に伝達すると共に変速比を調整可能な変速機（２ｃ）を備える。

Description

本発明は、燃料システムに関する。
本願は、２０１３年９月２５日に日本国に出願された特願２０１３−１９８９９４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

航空機には、エンジンに対して必要量の燃料を供給するための燃料システムが搭載されている。このような燃料システムには、燃料タンクから排出された燃料を昇圧する燃料ポンプが設けられている。このような燃料ポンプとしては、ギアポンプ等の定容積ポンプや遠心ポンプが用いられている。

このような燃料ポンプの動力源としては、例えば、特許文献１や特許文献２に示すように、電動モータを用いる構成が提案されているが、燃料システムの大型化及び複雑化を招く。また、電動モータを駆動するための電力は、エンジンの動力を用いて発電することから、電力変換によるロスが発生し、エネルギ効率が低下する。このため、燃料ポンプは、エンジンに接続し、エンジンから出力される回転動力を用いて駆動することが望ましい。
特許文献３には、変速機がタービンエンジンからの回転入力を受けるように、タービンエンジンに取り付けることができると記載されている。また、変速機はシャフトを介してブーストポンプインデューサを駆動すると記載されている。さらに、交流発電機は、ブーストポンプインデューサ並びに遠心ポンプと共に変速機によってシャフトを介して駆動されると記載されている。しかしながら、変速機の制御に関する記載はない。
特許文献４には、ディーゼルエンジンにおいて、燃料噴射ポンプの入力軸と機関の出力軸とを無段変速機を介して連動させると共に、蓄圧室の燃料圧力に応答して燃料噴射ポンプの回転数を可変制御することが記載されている。しかしながら、後述する本発明の態様は開示されていない。
特許文献５には、燃料システムが開示されているが、変速機に関する記載はない。

米国特許第３９４６５５１号明細書日本国特表２００８−５３０４４２号公報日本国特開２００６−０８３８６４号公報日本国特開昭６４−６３６２４号公報日本国特開平０２−２９１４３３号公報

遠心ポンプは、回転数の二乗に比例した吐出圧にて液体を吐出する特性を有している。
また、エンジンから出力される回転動力にて遠心ポンプを駆動する場合には、エンジンの回転数と遠心ポンプの回転数とが比例する。このため、遠心ポンプを用いる場合には、エンジンの回転数が高い場合には十分な吐出圧が得られるが、エンジンの回転数が低い場合には吐出圧が不足する可能性がある。

このような遠心ポンプの吐出圧の不足を補うには、エンジンの回転数が低くても十分な吐出圧が得られるギアポンプ等の定容積ポンプを設置することが考えられるが、この場合には、遠心ポンプと定容積ポンプとに加えてこれらを切り替える切替機構も必要となるため、燃料システムの大型化及び複雑化を招くことになる。

さらには、定容積ポンプを用いる場合には、定容積ポンプから吐出された燃料の一部が定容積ポンプの上流に戻され、このときに昇圧エネルギが熱に変換されてしまう。このため、燃料システムのエネルギ効率が低下する。

本発明は、上述する事情に鑑みてなされたもので、航空機用のエンジンから出力される回転動力によって駆動される遠心ポンプを有する燃料システムにおいて、定容積ポンプを用いることなく、エンジンの回転数が低いときであっても十分な吐出圧を確保することを目的とする。

本発明の第１の態様は、航空機用のエンジンに供給する燃料を昇圧して送り出す遠心ポンプを備える燃料システムであって、上記燃料システムは、上記エンジンと上記遠心ポンプとを接続し、上記エンジンから出力される回転動力の回転数を変更して上記遠心ポンプに伝達すると共に変速比を調整可能な変速機と、上記遠心ポンプから吐出された上記燃料の流量を調整するメータリングバルブと、上記メータリングバルブの下流に設けられると共に上記メータリングバルブを通過した上記燃料の圧力を調整するスロットリングバルブと、上記メータリングバルブの上流位置における上記燃料の圧力と上記スロットリングバルブの下流位置における上記燃料の圧力に応じて上記変速機における変速比を制御する変速制御器とを備える。

本発明の第２の態様は、航空機用のエンジンに供給する燃料を昇圧して送り出す遠心ポンプを備える燃料システムであって、上記燃料システムは、上記エンジンと上記遠心ポンプとを接続し、上記エンジンから出力される回転動力の回転数を変更して上記遠心ポンプに伝達すると共に変速比を調整可能な変速機と、上記遠心ポンプの回転数を測定する回転数センサと、上記エンジンに上記燃料を供給するために必要な吐出圧となる上記遠心ポンプの回転数と上記回転数センサの測定値とを比較する演算制御手段と、上記演算制御手段の比較結果に基づいて上記変速機における変速比を制御する変速制御器とを備える。

本発明の第３の態様は、航空機用のエンジンに供給する燃料を昇圧して送り出す遠心ポンプを備える燃料システムであって、上記燃料システムは、上記エンジンと上記遠心ポンプとを接続し、上記エンジンから出力される回転動力の回転数を変更して上記遠心ポンプに伝達すると共に変速比を調整可能な変速機と、上記遠心ポンプから吐出された上記燃料の流量を調整するメータリングバルブと、上記メータリングバルブの下流に設けられると共に上記メータリングバルブを通過した上記燃料の圧力を調整するスロットリングバルブと、上記メータリングバルブの上流位置における上記燃料の圧力と上記スロットリングバルブの下流位置における上記燃料の圧力とを差を測定する差圧センサと、設定値と上記差圧センサの測定結果とを比較する演算制御手段と、上記演算制御手段の比較結果に基づいて上記変速機における変速比を制御する変速制御器とを備える。

本発明の第４の態様は、航空機用のエンジンに供給する燃料を昇圧して送り出す遠心ポンプを備える燃料システムであって、上記燃料システムは、上記エンジンと上記遠心ポンプとを接続し、上記エンジンから出力される回転動力の回転数を変更して上記遠心ポンプに伝達すると共に変速比を調整可能な変速機と、上記遠心ポンプから吐出された上記燃料の圧力を測定する圧力センサと、上記エンジンに上記燃料を供給するために必要な上記遠心ポンプの吐出圧と上記圧力センサの測定値とを比較する演算制御手段と、上記演算制御手段の比較結果に基づいて上記変速機における変速比を制御する変速制御器とを備える。

本発明の第５の態様は、航空機用のエンジンに供給する燃料を昇圧して送り出す遠心ポンプを備える燃料システムであって、上記燃料システムは、上記エンジンと上記遠心ポンプとを接続し、上記エンジンから出力される回転動力の回転数を変更して上記遠心ポンプに伝達すると共に変速比を調整可能な変速機と、上記遠心ポンプから吐出された上記燃料の流量を調整するメータリングバルブと、上記メータリングバルブの下流に設けられると共に上記メータリングバルブを通過した上記燃料の圧力を調整するスロットリングバルブと、上記メータリングバルブの上流位置における上記燃料の圧力と上記スロットリングバルブの下流位置における上記燃料の圧力と上記メータリングバルブと上記スロットリングバルブの間における上記燃料の圧力との差を測定する差圧センサと、設定値と上記差圧センサの測定結果とを比較すると共に上記スロットリングバルブの開口面積を制御する演算制御手段と、上記演算制御手段の比較結果に基づいて上記変速機における変速比を制御する変速制御器とを備える。

本発明の第６の態様は、航空機用のエンジンに供給する燃料を昇圧して送り出す遠心ポンプを備える燃料システムであって、上記燃料システムは、上記エンジンと上記遠心ポンプとを接続し、上記エンジンから出力される回転動力の回転数を変更して上記遠心ポンプに伝達すると共に変速比を調整可能な変速機と、上記遠心ポンプから吐出された上記燃料の流量を計測する流量計と、上記流量計の下流に設けられると共に上記流量計を通過した上記燃料の圧力を調整するスロットリングバルブと、上記エンジンが必要とする燃料量と上記流量計の計測結果とを比較すると共に上記スロットリングバルブの開口面積を制御する演算制御手段と、上記演算制御手段の比較結果に基づいて上記変速機における変速比を制御する変速制御器とを備える。

本発明の第７の態様は、上記第１〜第６いずれかの態様において、上記遠心ポンプの上流に配置されると共に上記エンジンから出力される回転動力に比例して駆動されるインデューサを備える。

本発明によれば、変速比を調整可能な変速機を介してエンジンと遠心ポンプとが接続されている。このため、遠心ポンプの回転数をエンジンの回転数に比例することなく変更することが可能となる。よって、エンジンの回転数が低い場合であっても、遠心ポンプの回転数を高くすることができ、十分な吐出圧を確保することができる。したがって、本発明によれば、航空機用のエンジンから出力される回転動力によって駆動される遠心ポンプを有する燃料システムにおいて、定容積ポンプを用いることなく、エンジンの回転数が低いときであっても十分な吐出圧を確保することが可能となる。

本発明の第１実施形態における燃料システムの概略構成を示すシステムブロック図である。本発明の第２実施形態における燃料システムの概略構成を示すシステムブロック図である。本発明の第３実施形態における燃料システムの概略構成を示すシステムブロック図である。本発明の第４実施形態における燃料システムの概略構成を示すシステムブロック図である。本発明の第５実施形態における燃料システムの概略構成を示すシステムブロック図である。本発明の第６実施形態における燃料システムの概略構成を示すシステムブロック図である。本発明の第７実施形態における燃料システムの概略構成を示すシステムブロック図である。本発明の第８実施形態における燃料システムの概略構成を示すシステムブロック図である。本発明の第８実施形態における燃料システムの変形例の概略構成を示すシステムブロック図である。本発明の第９実施形態における燃料システムの概略構成を示すシステムブロック図である。本発明の第１０実施形態における燃料システムの概略構成を示すシステムブロック図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る燃料システムの一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態の燃料システム１Ａの概略構成を示すシステムブロック図である。
本実施形態の燃料システム１Ａは、航空機に搭載され、不図示の燃料タンクに貯留された燃料を昇圧すると共に上記燃料をエンジンに必要量供給する。図１に示すように、本実施形態の燃料システム１Ａは、メイン配管１と、燃料ポンプ機構２と、計量機構３と、ＥＣＵ（ＥｎｇｉｎｅＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）４と、シャットオフバルブ５と、導圧管６とを備えている。

メイン配管１は、燃料タンクとエンジンの燃焼器とを接続する配管であり、図１の左側（燃料タンク側）から右側（エンジン側）に向けて燃料Ｎを案内する。燃料ポンプ機構２は、メイン配管１の流れ方向において計量機構３の上流に配置されている。この燃料ポンプ機構２は、遠心ポンプ２ａと、フィルタ２ｂと、変速機２ｃと、変速制御器２ｄとを備えている。

遠心ポンプ２ａは、燃料ポンプ機構２の入口においてメイン配管１に取り付けられている。この遠心ポンプ２ａは、回転数の二乗に比例した吐出圧にて燃料Ｎを送り出すポンプであり、例えば高回転のときには吐出圧が高くなり、低回転のときには吐出圧が低くなる。フィルタ２ｂは、遠心ポンプ２ａと後述のメータリングバルブ３ａとの間に配置されており、メイン配管１を流れる燃料Ｎに含まれる微小な異物を除去する。

変速機２ｃは、エンジンＥと遠心ポンプ２ａとを接続し、エンジンＥから出力される回転動力の回転数（すなわち、エンジンＥの回転数）を変更して遠心ポンプ２ａに伝達する。この変速機２ｃは、変速比を調整可能なものであり、例えば、有段変速機や、ハーフトロイダルＣＶＴ（無段変速機）を用いることができる。

変速制御器２ｄは、変速機２ｃと一体的に設けられており、変速機２ｃにおける変速比を制御する。この変速制御器２ｄには、導圧管６の１つである第１導圧管６ａを介して、メータリングバルブ３ａの上流の燃料Ｎの圧力Ｐ１が伝達される。また、変速制御器２ｄには、導圧管６の１つである第２導圧管６ｂを介して、後述のスロットリングバルブ３ｅの下流の燃料Ｎの圧力Ｐ３が伝達される。

本実施形態において変速制御器２ｄは、圧力Ｐ１と圧力Ｐ３との差の設定値を予め記憶しており、圧力Ｐ１と圧力Ｐ３との差が設定値よりも大きい場合には遠心ポンプ２ａの回転数が低くなるように変速機２ｃの変速比を制御し、圧力Ｐ１と圧力Ｐ３との差が設定値よりも小さい場合には遠心ポンプ２ａの回転数が高くなるように変速機２ｃの変速比を制御する。つまり、このような変速制御器２ｄは、圧力Ｐ１と圧力Ｐ３との差に応じて変速機２ｃの変速比を制御する。これによって、圧力Ｐ１と圧力Ｐ３との差圧を常に一定に保つことができる。

計量機構３は、図１に示すように、燃料ポンプ機構２の下流に配置されており、メータリングバルブ３ａと、開口面積調整機構３ｂと、変位検出器３ｃと、フィルタ３ｄと、スロットリングバルブ３ｅと、差圧調整バルブ３ｆとを備えている。

メータリングバルブ３ａは、メイン配管１に設けられており、メイン配管１の開口面積を調整することにより、メイン配管１を流れる燃料Ｎの流量を調整する。開口面積調整機構３ｂは、メータリングバルブ３ａに取り付けられており、ＥＣＵ４からの指令に基づいてメータリングバルブ３ａを駆動する例えば電動式のアクチュエータである。
変位検出器３ｃは、メータリングバルブ３ａと接続されており、メータリングバルブ３ａによって調整されるメイン配管１の開口面積を計測し、その計測結果を出力する。なお、図１には示されていないが、変位検出器３ｃは、ＥＣＵ４と電気的に接続されており、ＥＣＵ４に向けて上記計測結果を出力する。

フィルタ３ｄは、メイン配管１とアクチュエータＡとを繋ぐ導圧管６の１つである第３導圧管６ｃの途中部位に設けられている。フィルタ３ｄは、第３導圧管６ｃを流れる燃料Ｎに残存する微小な異物を除去する。このため、フィルタ３ｄによって、アクチュエータＡに対して、より不純物の少ない燃料Ｎを供給することができる。

スロットリングバルブ３ｅは、メータリングバルブ３ａの下流においてメイン配管１に設けられており、メータリングバルブ３ａとスロットリングバルブ３ｅとの間の燃料Ｎの圧力Ｐ２を調整する。差圧調整バルブ３ｆは、メータリングバルブ３ａの上流における燃料Ｎの圧力Ｐ１を伝達する導圧管６である第４導圧管６ｄと、メータリングバルブ３ａとスロットリングバルブ３ｅとの間における燃料Ｎの圧力Ｐ２を伝達する導圧管６の１つである第５導圧管６ｅとに接続されている。

差圧調整バルブ３ｆは、圧力Ｐ１と圧力Ｐ２との差圧が一定になるようにスロットリングバルブ３ｅを駆動する駆動燃料圧力を作り出す。この駆動燃料圧力は導圧管６の１つである第６導圧管６ｆを介して差圧調整バルブからスロットリングバルブ３ｅに伝達されることによってスロットリングバルブ３ｅの開度を調整する。スロットリングバルブ３ｅは、圧力Ｐ１と圧力Ｐ２との差圧が一定となるようにメイン配管１の開度を調整する。これによって、メータリングバルブ３ａの上流と下流との差圧がメータリングバルブ３ａの開度に関わらず常に一定となり、メータリングバルブ３ａの下流に放出される燃料Ｎの流量がメータリングバルブ３ａによって調整されるメイン配管１の開口面積のみに依存して変化する。よって、メータリングバルブ３ａによる燃料Ｎの流量調整を容易に行うことができる。

ＥＣＵ４には、機体やエンジンＥの運転情報が入力され、これらの情報に基づいて、ＥＣＵ４は、開口面積調整機構３ｂやシャットオフバルブ５を制御する。なお、ＥＣＵ４は、本来、エンジンＥ全体の制御を行うコントロールユニットであり、本実施形態の燃料システム１Ａのみに属しない。つまり、ＥＣＵ４は、本実施形態の燃料システム１Ａの制御を一部の機能として行い、本発明の演算制御手段として機能する。このようなＥＣＵ４は、例えば、エンジンＥが必要とする燃料量を予め記憶しており、この燃料量に基づいて、開口面積調整機構３ｂにメータリングバルブ３ａの開度を調整させる。

導圧管６は、メイン配管１等の圧力を伝達する配管であり、本実施形態においては、第１導圧管６ａ、第２導圧管６ｂ、第３導圧管６ｃ、第４導圧管６ｄ、第５導圧管６ｅ及び第６導圧管６ｆが設けられている。第１導圧管６ａは、メイン配管１におけるメータリングバルブ３ａの上流位置と変速制御器２ｄとに接続されており、圧力Ｐ１を変速制御器２ｄに伝達する。第２導圧管６ｂは、メイン配管１におけるスロットリングバルブ３ｅの下流位置と変速制御器２ｄとに接続されており、圧力Ｐ３を変速制御器２ｄに伝達する。第３導圧管６ｃは、メイン配管１におけるメータリングバルブ３ａの上流位置とアクチュエータＡとに接続されており、圧力Ｐ１をアクチュエータＡに伝達する。第４導圧管６ｄは、メイン配管１におけるメータリングバルブ３ａの上流位置と差圧調整バルブ３ｆとに接続されており、圧力Ｐ１を差圧調整バルブ３ｆに伝達する。第５導圧管６ｅは、メイン配管１におけるメータリングバルブ３ａとスロットリングバルブ３ｅとの間の部位と差圧調整バルブ３ｆとに接続されており、圧力Ｐ２を差圧調整バルブ３ｆに伝達する。第６導圧管６ｆは、差圧調整バルブ３ｆとスロットリングバルブ３ｅとに接続されており、スロットリングバルブ３ｅを駆動する駆動燃料圧力をスロットリングバルブ３ｅに伝達する。

このような構成を有する本実施形態の燃料システム１Ａでは、遠心ポンプ２ａが駆動されると、遠心ポンプ２ａの回転数に応じた吐出圧で燃料Ｎが圧送される。遠心ポンプ２ａに供給された燃料Ｎは、遠心ポンプ２ａで昇圧された後にメータリングバルブ３ａによってエンジンＥに必要な流量に調整される。メータリングバルブ３ａで計量された燃料Ｎは、図１に示すように、熱交換器Ｋを介してエンジンＥの燃焼器に供給される。なお、熱交換器Ｋは、燃料ＮとエンジンＥで用いられる潤滑油とを熱交換することによって潤滑油を冷却する。

ここで、変速制御器２ｄは、メータリングバルブ３ａの上流の圧力Ｐ１とスロットリングバルブ３ｅの下流の圧力Ｐ３との差圧が、予め記憶された設定値となるように変速機２ｃの変速比を制御する。さらに、差圧調整バルブ３ｆから、メータリングバルブ３ａの上流の圧力Ｐ１と下流の圧力Ｐ２との差圧がスロットリングバルブ３ｅに伝達され、スロットリングバルブ３ｅが、圧力Ｐ１と圧力Ｐ２との差圧が一定となるようにメイン配管１の開度を調整する。

以上のような本実施形態の燃料システム１Ａによれば、変速比を調整可能な変速機２ｃを介してエンジンＥと遠心ポンプ２ａとが接続されている。このため、遠心ポンプ２ａの回転数をエンジンＥの回転数に比例することなく変更することが可能となる。よって、エンジンＥの回転数が低い場合であっても、遠心ポンプ２ａの回転数を高くすることができ、十分な吐出圧を確保することができる。したがって、本実施形態の燃料システム１Ａによれば、航空機用のエンジンＥから出力される回転動力によって駆動される遠心ポンプ２ａを有する燃料システム１Ａにおいて、定容積ポンプを用いることなく、エンジンＥの回転数が低いときであっても十分な吐出圧を確保することが可能となる。

また、本実施形態においては、遠心ポンプ２ａから吐出された燃料Ｎの流量を調整するメータリングバルブ３ａと、メータリングバルブ３ａの下流に設けられると共にメータリングバルブ３ａを通過した燃料の圧力を調整するスロットリングバルブ３ｅと、メータリングバルブ３ａの上流位置における燃料Ｎの圧力とスロットリングバルブ３ｅの下流位置における燃料Ｎの圧力に応じて変速機２ｃにおける変速比を制御する変速制御器２ｄとを備える。このため、電気的な処理を最小限とした簡易な構成（すなわち信頼性の高い構成）にて変速機２ｃの変速比を制御することができる。

また、本実施形態においては、例えば、圧力Ｐ１及び圧力Ｐ２の差圧と、圧力Ｐ１及び圧力Ｐ３の差圧とが小さくなるように、遠心ポンプ２ａの回転数を制御することもでき、この場合には、スロットリングバルブ３ｅで生じる圧力損失を小さくすることができるため、燃料システム１Ａのエネルギ効率を向上させることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明において、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。

図２は、本実施形態の燃料システム１Ｂの概略構成を示すシステムブロック図である。
この図に示すように、本実施形態の燃料システム１Ｂは、上記第１実施形態の燃料システム１Ａが備えていた第１導圧管６ａ、第２導圧管６ｂを備えていない。
一方、本実施形態の燃料システム１Ｂは、遠心ポンプ２ａの回転数を測定する回転数センサ７を備えている。この回転数センサ７は、ＥＣＵ４と電気的に接続されており、測定値をＥＣＵ４に向けて出力する。

ＥＣＵ４は、機体やエンジンＥの運転情報（機速、空気温度、エンジン回転数、スロットル位置等）からエンジンＥに燃料Ｎを供給するために必要な吐出圧となる遠心ポンプ２ａの回転数と回転数センサ７から入力される測定値とを比較する。また、ＥＣＵ４は、これらの値の差分（すなわち比較結果）を変速制御器２ｄに送る。変速制御器２ｄは、ＥＣＵ４から入力された比較結果に基づいて、変速機２ｃにおける変速比を制御する。

このような構成を採用する本実施形態の燃料システム１Ｂによれば、遠心ポンプ２ａの吐出圧を示す遠心ポンプ２ａの回転数が、回転数センサ７によって測定され、その測定値が電気信号としてＥＣＵ４に入力される。このため、例えば、ＥＣＵ４によって、測定値等に対してソフトウェア上の処理を行った上で、変速制御器２ｄに変速機２ｃの変速比を制御させることが可能となる。このため、変速機２ｃの変速比を、航空機の運転状況等によって、任意かつ最適に調整することが可能となる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明においても、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。

図３は、本実施形態の燃料システム１Ｃの概略構成を示すシステムブロック図である。
この図に示すように、本実施形態の燃料システム１Ｃは、上記第１実施形態の燃料システム１Ａが備えていた第１導圧管６ａ、第２導圧管６ｂを備えていない。一方、本実施形態の燃料システム１Ｃは、メイン配管１に接続されてメータリングバルブ３ａの上流の圧力Ｐ１を伝達する導圧管６である第７導圧管６ｇと、メイン配管１に接続されてスロットリングバルブ３ｅの下流の圧力Ｐ３を伝達する導圧管６である第８導圧管６ｈと、これらの第７導圧管６ｇ及び第８導圧管６ｈを接続する差圧センサ８とを備えている。この差圧センサ８は、ＥＣＵ４と接続されており、圧力Ｐ１と圧力Ｐ３との差圧を測定結果として、ＥＣＵ４に向けて出力する。

ＥＣＵ４は、差圧センサ８の測定値と、予め記憶している設定値とを比較し、これらの値の差分（すなわち比較結果）を変速制御器２ｄに送る。変速制御器２ｄは、ＥＣＵ４から入力された比較結果に基づいて、変速機２ｃにおける変速比を制御する。

このような構成を採用する本実施形態の燃料システム１Ｃによれば、差圧センサ８によって、圧力Ｐ１と圧力Ｐ３との差分が測定され、その測定値が電気信号としてＥＣＵ４に入力される。このため、例えば、ＥＣＵ４によって、測定値等に対してソフトウェア上の処理を行った上で、変速制御器２ｄに変速機２ｃの変速比を制御させることが可能となる。
このため、変速機２ｃの変速比を、航空機の運転状況等によって、任意かつ最適に調整することが可能となる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明においても、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。

図４は、本実施形態の燃料システム１Ｄの概略構成を示すシステムブロック図である。
この図に示すように、本実施形態の燃料システム１Ｄは、上記第１実施形態の燃料システム１Ａが備えていた第１導圧管６ａ、第２導圧管６ｂを備えていない。一方、本実施形態の燃料システム１Ｄは、メイン配管１に接続されてメータリングバルブ３ａの上流の圧力Ｐ１を伝達する導圧管６である第９導圧管６ｉと、この第９導圧管６ｉに接続する圧力センサ９を備えている。この圧力センサ９は、ＥＣＵ４と接続されており、圧力Ｐ１を測定し、その測定値をＥＣＵ４に向けて出力する。

ＥＣＵ４は、機体やエンジンＥの運転情報からエンジンＥに燃料Ｎを供給するために必要な吐出圧を求め、圧力センサ９から入力される測定値と比較する。また、ＥＣＵ４は、これらの値の差分（すなわち比較結果）を変速制御器２ｄに送る。変速制御器２ｄは、ＥＣＵ４から入力された比較結果に基づいて、変速機２ｃにおける変速比を制御する。

このような構成を採用する本実施形態の燃料システム１Ｄによれば、遠心ポンプ２ａの吐出圧が、圧力センサ９によって測定され、その測定値が電気信号としてＥＣＵ４に入力される。このため、例えば、ＥＣＵ４によって、測定値等に対してソフトウェア上の処理を行った上で、変速制御器２ｄに変速機２ｃの変速比を制御させることが可能となる。このため、変速機２ｃの変速比を、航空機の運転状況等によって、任意かつ最適に調整することが可能となる。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明においても、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。

図５は、本実施形態の燃料システム１Ｅの概略構成を示すシステムブロック図である。
この図に示すように、本実施形態の燃料システム１Ｅは、上記第１実施形態の燃料システム１Ａが備えていた第１導圧管６ａ、第６導圧管６ｆ及び差圧調整バルブ３ｆを備えていない。一方、本実施形態の燃料システム１Ｅは、第２導圧管６ｂ、第４導圧管６ｄ及び第５導圧管６ｅと接続される差圧センサ１０と、スロットリングバルブ３ｅの開口面積を調整する開口面積調整機構３ｇとを備えている。

差圧センサ１０は、ＥＣＵ４と電気的に接続されており、圧力Ｐ１と圧力Ｐ２との差分、及び、圧力Ｐ１と圧力Ｐ３との差分（あるいは圧力Ｐ２と圧力Ｐ３との差分）を計測し、この計測結果をＥＣＵ４に向けて出力する。

ＥＣＵ４は、圧力Ｐ１と圧力Ｐ３との差分が予め定められた設定値で一定となるように、変速制御器２ｄに変速機２ｃの変速比を制御させる。また、ＥＣＵ４は、圧力Ｐ１と圧力Ｐ２との差分が予め定められた設定値で一定となるように、開口面積調整機構３ｇにスロットリングバルブ３ｅにメイン配管１の開口面積を調整させる。

このような構成を採用する本実施形態の燃料システム１Ｅによれば、圧力Ｐ１と圧力Ｐ２との差分、及び、圧力Ｐ１と圧力Ｐ３との差分が差圧センサ１０で測定され、その測定値が電気信号としてＥＣＵ４に入力される。このため、例えば、ＥＣＵ４によって、測定値等に対してソフトウェア上の処理を行った上で、変速制御器２ｄに変速機２ｃの変速比を制御させることが可能となる。このため、変速機２ｃの変速比を、航空機の運転状況等によって、任意かつ最適に調整することが可能となる。

（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明においても、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。

図６は、本実施形態の燃料システム１Ｆの概略構成を示すシステムブロック図である。
この図に示すように、本実施形態の燃料システム１Ｆは、上記第１実施形態の燃料システムが備えていた第１導圧管６ａ、第２導圧管６ｂ、第６導圧管６ｆ及び差圧調整バルブ３ｆを備えていない。一方、本実施形態の燃料システム１Ｆは、上記第３実施形態で説明した第７導圧管６ｇ及び差圧センサ８を備えている。差圧センサ８は、第７導圧管６ｇと第５導圧管６ｅと接続されており、圧力Ｐ１と圧力Ｐ２との差圧を求め、この差圧を測定結果としてＥＣＵ４に向けて出力する。

ＥＣＵ４は、差圧センサ８から入力される測定値が、予め定められた設定値で一定となるような、遠心ポンプ２ａの吐出圧を算出し、この吐出圧を変速制御器２ｄに送る。変速制御器２ｄは、ＥＣＵ４から入力された値に基づいて、変速機２ｃにおける変速比を制御する。

このような構成を採用する本実施形態の燃料システム１Ｆによれば、差圧調整バルブ３ｆを備えないため、燃料システム１Ｆの小型化及び簡素化が図れる。ただし、本実施形態の燃料システム１Ｆを実現するためには、変速機２ｃの変速制御器２ｄから入力される指令に対する応答速度を十分に速くする必要がある。

（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明においても、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。

図７は、本実施形態の燃料システム１Ｇの概略構成を示すシステムブロック図である。
この図に示すように、本実施形態の燃料システム１Ｇは、上記第１実施形態の燃料システム１Ａが備えていた第２導圧管６ｂ、第６導圧管６ｆ及び差圧調整バルブ３ｆを備えていない。

本実施形態の燃料システム１Ｇでは、第５導圧管６ｅが変速制御器２ｄに接続されており、変速制御器２ｄが圧力Ｐ１と圧力Ｐ２との差に応じて変速機２ｃの変速比を制御する。これによって、圧力Ｐ１と圧力Ｐ２との差圧を常に一定に保つことができる。

このような構成を採用する本実施形態の燃料システム１Ｇによれば、差圧調整バルブ３ｆを備えないため、燃料システム１Ｇの小型化及び簡素化が図れる。ただし、本実施形態の燃料システム１Ｇを実現するためには、変速機２ｃの変速制御器２ｄから入力される指令に対する応答速度を十分に速くする必要がある。

（第８実施形態）
次に、本発明の第８実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明においても、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。

図８は、本実施形態の燃料システム１Ｈの概略構成を示すシステムブロック図である。
この図に示すように、本実施形態の燃料システム１Ｈは、上記第１実施形態の燃料システム１Ａが備えていた第１導圧管６ａ、第２導圧管６ｂ、メータリングバルブ３ａ、開口面積調整機構３ｂ、変位検出器３ｃ、差圧調整バルブ３ｆを備えていない。一方で、本実施形態の燃料システム１Ｈは、スロットリングバルブ３ｅの上流においてメイン配管１に設けられる流量計１１と、上記第５実施形態において説明した開口面積調整機構３ｇが設けられている。

流量計１１は、メイン配管１を流れる燃料Ｎの流量を計測し、ＥＣＵ４に向けて計測値を出力する。ＥＣＵ４は、機体やエンジンＥの運転情報からエンジンＥが必要とする燃料量を求め、さらに求めた燃料量と流量計１１から入力される計測値とを比較する。また、ＥＣＵ４は、これらの値の差分（すなわち比較結果）を変速制御器２ｄに送る。変速制御器２ｄは、ＥＣＵ４から入力された比較結果に基づいて、変速機２ｃにおける変速比を制御する。

また、ＥＣＵ４は、変速機２ｃの応答速度が、エンジンＥへの燃料Ｎの供給量の変化速度に対応できないと判断したときには、構成が簡素であるために変速機２ｃよりも応答速度の速い開口面積調整機構３ｇによってスロットリングバルブ３ｅの開度を調整させ、エンジンＥへ適切な量の燃料Ｎを素早く供給する。

このような構成を採用する本実施形態の燃料システム１Ｈによれば、遠心ポンプ２ａの吐出量が流量計１１によって計測され、その計測値が電気信号としてＥＣＵ４に入力される。このため、例えば、ＥＣＵ４によって、計測値等に対してソフトウェア上の処理を行った上で、変速制御器２ｄに変速機２ｃの変速比を制御させることが可能となる。このため、変速機２ｃの変速比を、航空機の運転状況等によって、任意かつ最適に調整することが可能となる。

なお、メイン配管１を流れる燃料Ｎの流量は、アクチュエータＡが駆動したときに変動するため、本実施形態のように燃料Ｎの流量で制御を行う場合には、アクチュエータＡの駆動がエンジンＥに供給する燃料量に影響を与える可能性がある。このため、図９の燃料システム１Ｉに示すように、アクチュエータＡの駆動は、専用の動力源Ｄによって行っても良い。

（第９実施形態）
次に、本発明の第９実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明においても、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。

図１０は、本実施形態の燃料システム１Ｊの概略構成を示すシステムブロック図である。この図に示すように、本実施形態の燃料システム１Ｊは、上記第２実施形態で説明した回転数センサ７と、導圧管６の１つである第１０導圧管６ｊを介してメイン配管１と接続された圧力センサ１２と、メイン配管１に設けられた流量計１３とを備えている。

回転数センサ７は、遠心ポンプ２ａの回転数を測定し、その測定結果をＥＣＵ４に向けて出力する。圧力センサ１２は、遠心ポンプ２ａの吐出圧を測定し、その測定結果をＥＣＵ４に向けて出力する。流量計１３は、遠心ポンプ２ａの吐出流量を計測し、その計測結果をＥＣＵ４に向けて出力する。

ＥＣＵ４は、遠心ポンプ２ａの回転数、遠心ポンプ２ａの吐出圧、及び遠心ポンプ２ａの吐出流量の正常値を予め記憶しており、回転数センサ７の測定値、圧力センサ１２の測定値、及び流量計１３の計測値のいずれかが上記正常値から乖離したときには、異常として検出する。

このような本実施形態の燃料システム１Ｊによれば、遠心ポンプ２ａ等に不具合が生じたときに、その異常を検知することが可能となる。なお、回転数センサ７と、圧力センサ１２と、流量計１３とを必ずしも全て設置する必要はなく、これらのいずれか１つあるいは２つを設置するようにしても良い。

（第１０実施形態）
次に、本発明の第１０実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明においても、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。

図１１は、本実施形態の燃料システム１Ｋの概略構成を示すシステムブロック図である。この図に示すように、本実施形態の燃料システム１Ｋは、遠心ポンプ２ａの上流側に設置されると共にエンジンＥから出力される回転動力に比例して駆動されるインデューサ１４を備える。このインデューサ１４は、メイン配管１を流れる燃料Ｎを昇圧する。

上述の実施形態と同じく、本実施形態の燃料システム１Ｋでは、変速機２ｃによって遠心ポンプ２ａの回転数がエンジンＥの回転数と比例しない。このため、遠心ポンプ２ａにインデューサを組み込んで使用した場合には、インデューサの回転数もエンジンＥの回転数と比例しない。ところが、インデューサは、エンジンＥの回転数よりも低速回転されることを想定して設計されていない可能性があり、低速回転では本来の性能を発揮できない可能性がある。これに対して、本実施形態の燃料システム１Ｋによれば、インデューサ１４が遠心ポンプ２ａと独立して設けられ、エンジンＥの回転数と比例するように駆動されるため、本来のインデューサ１４の性能をそのまま発揮することができる。

なお、本実施形態の構成は、上述した他の実施形態に組み合わせて用いることが可能である。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

本発明によれば、遠心ポンプの回転数をエンジンの回転数に比例することなく変更することが可能となる。よって、エンジンの回転数が低い場合であっても、遠心ポンプの回転数を高くすることができ、十分な吐出圧を確保することができる。したがって、本発明によれば、航空機用のエンジンから出力される回転動力によって駆動される遠心ポンプを有する燃料システムにおいて、定容積ポンプを用いることなく、エンジンの回転数が低いときであっても十分な吐出圧を確保することが可能となる。

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ、１Ｈ、１Ｉ、１Ｊ、１Ｋ燃料システム
１メイン配管
２燃料ポンプ機構
２ａ遠心ポンプ
２ｂ、３ｄフィルタ
２ｃ変速機
２ｄ変速制御器
３計量機構
３ａメータリングバルブ
３ｂ、３ｇ開口面積調整機構
３ｃ変位検出器
３ｅスロットリングバルブ
３ｆ差圧調整バルブ
４ＥＣＵ（演算制御手段）
５シャットオフバルブ
６導圧管
６ａ第１導圧管
６ｂ第２導圧管
６ｃ第３導圧管
６ｄ第４導圧管
６ｅ第５導圧管
６ｆ第６導圧管
６ｇ第７導圧管
６ｈ第８導圧管
６ｉ第９導圧管
６ｊ第１０導圧管
７回転数センサ
８、１０差圧センサ
９、１２圧力センサ
１１、１３流量計
１４インデューサ
Ａアクチュエータ
Ｄ動力源
Ｅエンジン
Ｋ熱交換器
Ｎ燃料

Claims

航空機用のエンジンに供給する燃料を昇圧して送り出す遠心ポンプを備える燃料システムであって、
前記エンジンと前記遠心ポンプとを接続し、前記エンジンから出力される回転動力の回転数を変更して前記遠心ポンプに伝達すると共に変速比を調整可能な変速機と、
前記遠心ポンプから吐出された前記燃料の流量を調整するメータリングバルブと、
前記メータリングバルブの下流に設けられると共に前記メータリングバルブを通過した前記燃料の圧力を調整するスロットリングバルブと、
前記メータリングバルブの上流位置における前記燃料の圧力と前記スロットリングバルブの下流位置における前記燃料の圧力に応じて前記変速機における変速比を制御する変速制御器と
を備える燃料システム。
航空機用のエンジンに供給する燃料を昇圧して送り出す遠心ポンプを備える燃料システムであって、
前記エンジンと前記遠心ポンプとを接続し、前記エンジンから出力される回転動力の回転数を変更して前記遠心ポンプに伝達すると共に変速比を調整可能な変速機と、
前記遠心ポンプの回転数を測定する回転数センサと、
前記エンジンに前記燃料を供給するために必要な吐出圧となる前記遠心ポンプの回転数と前記回転数センサの測定値とを比較する演算制御手段と、
前記演算制御手段の比較結果に基づいて前記変速機における変速比を制御する変速制御器と
を備える燃料システム。
航空機用のエンジンに供給する燃料を昇圧して送り出す遠心ポンプを備える燃料システムであって、
前記エンジンと前記遠心ポンプとを接続し、前記エンジンから出力される回転動力の回転数を変更して前記遠心ポンプに伝達すると共に変速比を調整可能な変速機と、
前記遠心ポンプから吐出された前記燃料の流量を調整するメータリングバルブと、
前記メータリングバルブの下流に設けられると共に前記メータリングバルブを通過した前記燃料の圧力を調整するスロットリングバルブと、
前記メータリングバルブの上流位置における前記燃料の圧力と前記スロットリングバルブの下流位置における前記燃料の圧力との差を測定する差圧センサと、
設定値と前記差圧センサの測定結果とを比較する演算制御手段と、
前記演算制御手段の比較結果に基づいて前記変速機における変速比を制御する変速制御器と
を備える燃料システム。
航空機用のエンジンに供給する燃料を昇圧して送り出す遠心ポンプを備える燃料システムであって、
前記エンジンと前記遠心ポンプとを接続し、前記エンジンから出力される回転動力の回転数を変更して前記遠心ポンプに伝達すると共に変速比を調整可能な変速機と、
前記遠心ポンプから吐出された前記燃料の圧力を測定する圧力センサと、
前記エンジンに前記燃料を供給するために必要な前記遠心ポンプの吐出圧と前記圧力センサの測定値とを比較する演算制御手段と、
前記演算制御手段の比較結果に基づいて前記変速機における変速比を制御する変速制御器と
を備える燃料システム。
航空機用のエンジンに供給する燃料を昇圧して送り出す遠心ポンプを備える燃料システムであって、
前記エンジンと前記遠心ポンプとを接続し、前記エンジンから出力される回転動力の回転数を変更して前記遠心ポンプに伝達すると共に変速比を調整可能な変速機と、
前記遠心ポンプから吐出された前記燃料の流量を調整するメータリングバルブと、
前記メータリングバルブの下流に設けられると共に前記メータリングバルブを通過した前記燃料の圧力を調整するスロットリングバルブと、
前記メータリングバルブの上流位置における前記燃料の圧力と前記スロットリングバルブの下流位置における前記燃料の圧力と前記メータリングバルブと前記スロットリングバルブの間における前記燃料の圧力との差を測定する差圧センサと、
設定値と前記差圧センサの測定結果とを比較すると共に前記スロットリングバルブの開口面積を制御する演算制御手段と、
前記演算制御手段の比較結果に基づいて前記変速機における変速比を制御する変速制御器と
を備える燃料システム。
航空機用のエンジンに供給する燃料を昇圧して送り出す遠心ポンプを備える燃料システムであって、
前記エンジンと前記遠心ポンプとを接続し、前記エンジンから出力される回転動力の回転数を変更して前記遠心ポンプに伝達すると共に変速比を調整可能な変速機と、
前記遠心ポンプから吐出された前記燃料の流量を計測する流量計と、
前記流量計の下流に設けられると共に前記流量計を通過した前記燃料の圧力を調整するスロットリングバルブと、
前記エンジンが必要とする燃料量と前記流量計の計測結果とを比較すると共に前記スロットリングバルブの開口面積を制御する演算制御手段と、
前記演算制御手段の比較結果に基づいて前記変速機における変速比を制御する変速制御器と
を備える燃料システム。
前記遠心ポンプの上流に配置されると共に前記エンジンから出力される回転動力に比例して駆動されるインデューサを備える請求項１〜６いずれか一項に記載の燃料システム。