特許 5983419 燃料システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5983419

(24)【登録日】2016年8月12日

(45)【発行日】2016年8月31日

(54)【発明の名称】燃料システム

(51)【国際特許分類】

   F02C 7/236 20060101AFI20160818BHJP

   F02C 7/00 20060101ALI20160818BHJP

   F02C 7/32 20060101ALI20160818BHJP

   F02C 9/28 20060101ALI20160818BHJP

   F02C 9/30 20060101ALI20160818BHJP

【ＦＩ】

   F02C7/236

   F02C7/00 F

   F02C7/32

   F02C9/28 A

   F02C9/30

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-7755(P2013-7755)

(22)【出願日】2013年1月18日

(65)【公開番号】特開2014-137053(P2014-137053A)

(43)【公開日】2014年7月28日

【審査請求日】2015年11月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100175802

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 光生

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100167553

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 久典

(72)【発明者】

【氏名】増田 精鋭

【審査官】 瀬戸 康平

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭４８−７２５０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０１７７６０２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第２５９９６８０（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３０３１６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第９２／０７１７９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許第３０８０８１９（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｃ ７／２２， ９／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ジェットエンジンに燃料を供給する燃料システムであって、
駆動軸の回転数の変動に連動して吐出流量を変動する定容積型ポンプからなる燃料ポンプと、
前記燃料ポンプの上流に配置されると共に駆動軸の単位回転あたりの吐出流量が前記燃料ポンプよりも多い定容積型ポンプからなるブーストポンプと、
前記燃料ポンプの前記駆動軸と前記ブーストポンプの前記駆動軸とを回転数が一致された状態で回転駆動する単一の電動モータと、
前記ブーストポンプの上流と下流とを接続する返流流路と、
前記返流流路に設置されると共に前記返流流路の内圧が基準圧力を超えたときに開口するリリーフバルブと
を備えることを特徴とする燃料システム。

【請求項2】

前記燃料ポンプ及び前記ブーストポンプはギアポンプであることを特徴とする請求項１記載の燃料システム。

【請求項3】

前記ブーストポンプが２つの昇圧部を有する三連ギアポンプであり、
前記２つの昇圧部が直列接続される状態と前記２つの昇圧部が並列接続される状態とを切替える第１切替機構を備える
ことを特徴とする請求項１または２に記載の燃料システム。

【請求項4】

前記ブーストポンプに併設される補助ポンプと、
前記ブーストポンプ及び前記補助ポンプが直列接続される状態と前記ブーストポンプ及び前記補助ポンプが並列接続される状態とを切替える第２切替機構と
を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料システム。

【請求項5】

前記補助ポンプは、前記電動モータによって回転駆動されることを特徴とする請求項４記載の燃料システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

例えば、航空機には、ジェットエンジンに燃料を供給するための燃料システムが搭載されている。この燃料システムは、燃料をジェットエンジンに適した圧力に昇圧する定容積型の燃料ポンプを備え、燃料ポンプから吐出された燃料をジェットエンジンに供給する。また、燃料システムには、燃料ポンプにおけるキャビテーションを防止するために、燃料ポンプに供給される燃料を燃料ポンプにてキャビテーションが発生しない程度にまで昇圧する遠心ポンプが設置されている。

【0003】

従来、上述の燃料ポンプ及び遠心ポンプは、ジェットエンジンに接続されており、昇圧のための動力をジェットエンジンから入力されている。すなわち、燃料ポンプ及び遠心ポンプの駆動軸が補機用ギアボックスを介してジェットエンジンのタービンシャフトと連結されており、ジェットエンジンで生成された動力によって駆動軸が回転される。

【0004】

ところで、定容積型の燃料ポンプでは、駆動軸の回転数に応じて吐出流量が変化する。ただし、ジェットエンジンは、燃料ポンプを回転させることを主目的として駆動されるものではない。このため、燃料ポンプに入力される回転動力の回転数は、ジェットエンジンの出力に依存し、常に、おおよそ定格運転における回転数の７０％〜１００％となる。この結果、ジェットエンジン側が必要とする燃料流量が少ない場合であっても、燃料ポンプからは常に大流量の燃料が吐出される。そこで、従来の燃料システムでは、燃料ポンプを含む循環流路と、この循環経路からジェットエンジン側が必要とする流量の燃料だけを送り出す燃料制御部とが設置されている。このような従来の燃料システムでは、燃料ポンプから吐出された大流量の燃料が循環流路にて循環され、この中から必要な分のみが燃料制御部によってジェットエンジンに供給される。

【0005】

ただし、従来の燃料システムは、ジェットエンジンにおいて必要とされる流量以上の燃料（余剰燃料）を循環させることから、余分な動力を消費していることになる。そこで、近年は、非特許文献１に示すように、燃料ポンプの駆動系をジェットエンジンと切り離し、燃料ポンプに電動モータを接続する構成が提案されている。このような構成によれば、燃料ポンプの回転数を、ジェットエンジン側が必要とする燃料流量に応じて変化させることができ、余剰燃料を循環させる必要がなくなる。結果、余分な動力の消費を抑えてジェットエンジンの効率を向上させることができ、さらには燃料制御部や補機用ギアボックスが不要となることから機体の軽量化を図ることが可能となる。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】ＩＨＩ技報 第５２巻第１号 ４３頁〜５２頁

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上述のような燃料ポンプの電動化に加え、燃料ポンプの上流に配置される遠心ポンプを電動化する試みも行われている。しかしながら、燃料ポンプを駆動する電動モータと別に、遠心ポンプを駆動する電動モータを設置すると、燃料制御部や補機用ギアボックスが不要となったことにより軽量化のメリットを相殺することになってしまう。

【0008】

このため、例えば、燃料ポンプに定容積ポンプ、ブーストポンプに遠心ポンプを使用した場合、燃料ポンプと遠心ポンプとを単一の電動モータで駆動することが考えられる。ただし、このような場合には、電動モータの回転数は、燃料ポンプにおける吐出量によって決定付けられるため、遠心ポンプの回転数は、燃料ポンプに入力される回転動力の回転数に依存することになる。現在の航空機等におけるジェットエンジンに供給する燃料流量の変動幅を考慮すると、燃料ポンプに入力される回転動力の回転数（すなわち電動モータの回転数）は、定格運転の回転数の３％〜１００％程度の範囲で変動することが予測される。ところが、遠心ポンプ等のターボ型のポンプでは、吐出圧が回転数の二乗に比例する。このため、定格運転の回転数の３％程度の回転では、遠心ポンプによる燃料の昇圧は望めず、燃料ポンプにおけるキャビテーションの防止効果が期待できない。

【0009】

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、ジェットエンジンに燃料を供給する燃料システムにおいて、ジェットエンジンから直接動力を取ることなくかつ電動モータの数を増やすことなく、燃料ポンプに供給する燃料を昇圧することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。

【0011】

第１の発明は、ジェットエンジンに燃料を供給する燃料システムであって、駆動軸の回転数の変動に連動して吐出流量を変動する定容積型ポンプからなる燃料ポンプと、上記燃料ポンプの上流に配置されると共に駆動軸の単位回転あたりの吐出流量が上記燃料ポンプよりも多い定容積型ポンプからなるブーストポンプと、上記燃料ポンプの上記駆動軸と上記ブーストポンプの上記駆動軸とを回転数が一致された状態で回転駆動する単一の電動モータと、上記ブーストポンプの上流と下流とを接続する返流流路と、上記返流流路に設置されると共に上記返流流路の内圧が基準圧力を超えたときに開口するリリーフバルブとを備えるという構成を採用する。

【0012】

第２の発明は、上記第１の発明において、上記燃料ポンプ及び上記ブーストポンプがギアポンプであるという構成を採用する。

【0013】

第３の発明は、上記第１または２の発明において、上記ブーストポンプが２つの昇圧部を有する三連ギアポンプであり、上記２つの昇圧部が直列接続される状態と上記２つの昇圧部が並列接続される状態とを切替える第１切替機構を備えるという構成を採用する。

【0014】

第４の発明は、上記第１または２の発明において、上記ブーストポンプに併設される補助ポンプと、上記ブーストポンプ及び上記補助ポンプが直列接続される状態と上記ブーストポンプ及び上記補助ポンプが並列接続される状態とを切替える第２切替機構とを備えるという構成を採用する。

【0015】

第５の発明は、上記第４の発明において、上記補助ポンプは、上記電動モータによって回転駆動されるという構成を採用する。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、定容積型ポンプからなるブーストポンプが燃料ポンプの上流に配置され、燃料ポンプと共に単一の電動モータによって駆動される。このブーストポンプの単位回転あたりの吐出量は、燃料ポンプよりも多く設定されている。このため、電動モータによって燃料ポンプとブーストポンプとが駆動されると、電動モータの回転数に関わらず、常に、燃料ポンプの吐出量よりブーストポンプの吐出量が多くなり、ブーストポンプと燃料ポンプとの間にて燃料が昇圧される。この結果、常に、燃料ポンプに供給される燃料が昇圧された状態となる。なお、燃料ポンプに供給される燃料の圧力が基準圧力（例えば、燃料ポンプにてキャビテーションが生じないように規定された圧力）を超えたときには、リリーフバルブが開放されて返流流路を介して燃料がブースとポンプの下流から上流に返流される。このため、燃料ポンプに供給される燃料の圧力を常に一定の圧力に安定させることができる。このような本発明によれば、ジェットエンジンに燃料を供給する燃料システムにおいて、ジェットエンジンから直接動力を取ることなくかつ電動モータの数を増やすことなく、燃料ポンプに供給する燃料を昇圧することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の第１実施形態の燃料システムの概略構成を示す模式図である。

【図2】（ａ）が燃料ポンプとブーストポンプとの配置関係を示す模式的な斜視図であり、（ｂ）がリリーフバルブの断面図である。

【図3】本発明の第１実施形態の燃料システムの動作を説明するための模式図である。

【図4】本発明の第２実施形態の燃料システムの概略構成を示す模式図である。

【図5】本発明の第２実施形態の燃料システムの動作を説明するための模式図である。

【図6】本発明の第２実施形態の燃料システムの動作を説明するための模式図である。

【図7】本発明の第２実施形態の燃料システムの変形例の概略構成を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

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。

【0019】

（第１実施形態）
図１は、本実施形態の燃料システム１の概略構成を示す模式図である。この図に示すように、本実施形態の燃料システム１は、主流路２と、燃料ポンプ３と、ブーストポンプ４と、電動モータ５と、シャフト６と、返流流路７と、リリーフバルブ８と、流量計９とを備えている。

【0020】

主流路２は、航空機の燃料タンク（不図示）と、ジェットエンジンの燃料ノズル（不図示）とを繋ぐ流路であり、燃料タンクから燃料ノズルに燃料Ｆを案内する。燃料ポンプ３は、主流路２の途中部位に設置されており、互いに噛み合うギア３ａとギア３ｂとを備えるギアポンプ（定容積型ポンプ）からなる。この燃料ポンプ３は、ギア３ａ及びギア３ｂの他に、駆動軸３ｃと、不図示のハウジングを備えている。なお、図１においては、ギア３ａ及びギア３ｂを模式的示しているため円形にて図示しているが、実際にはギア３ａ及びギア３ｂは歯車形状とされている。駆動軸３ｃは、ギア３ａの中央に接続されており、シャフト６及びブーストポンプ４の後述する駆動軸４ｃを介して電動モータ５と連結されている。このため、ギア３ａは、電動モータ５によって直接回転される。一方、ギア３ｂは、ギア３ａの回転に伴って従動回転される。すなわち、ギア３ａが駆動ギアとされ、ギア３ｂが従動ギアとされている。ハウジングは、ギア３ａ及びギア３ｂを収容すると共に、ギア３ａ及びギア３ｂの収容空間に繋がる流路を備えている。このような燃料ポンプ３では、ギア３ａ及びギア３ｂとハウジングの内壁面との間で燃料Ｆがジェットエンジンの燃料ノズルに供給するのに適した圧力まで昇圧され、その後ハウジングから燃料Ｆが吐出される。なお、このような燃料ポンプ３は、定容積型ポンプであることから、駆動軸３ｃの回転数（すなわちギア３ａ及びギア３ｂの回転数）に応じて吐出流量を変化させる。例えば、回転数を減少させたときには吐出流量も減少し、回転数を増加させたときには吐出流量も増加する。

【0021】

ブーストポンプ４は、主流路２の途中部位に設置され、燃料ポンプ３よりも上流に配置されている。このブーストポンプ４は、互いに噛み合うギア４ａとギア４ｂとを備えるギアポンプ（定容積型ポンプ）からなる。このブーストポンプ４は、ギア４ａ及びギア４ｂの他に、駆動軸４ｃと、不図示のハウジングを備えている。ブーストポンプ４のギア４ａ及びギア４ｂは、燃料ポンプ３のギア３ａ及びギア３ｂよりも大径とされている。なお、図１においては、ギア４ａ及びギア４ｂを模式的示しているため円形にて図示しているが、実際にはギア４ａ及びギア４ｂは歯車形状とされている。駆動軸４ｃは、ギア４ａの中央に接続されており、電動モータ５と連結されている。このため、ギア４ａは、電動モータ５によって直接回転される。一方、ギア４ｂは、ギア４ａの回転に伴って従動回転される。すなわち、ギア４ａが駆動ギアとされ、ギア４ｂが従動ギアとされている。ハウジングは、ギア４ａ及びギア４ｂを収容すると共に、ギア４ａ及びギア４ｂの収容空間に繋がる流路を備えている。このようなブーストポンプ４は、定容積型ポンプであることから、燃料ポンプ３と同様に、駆動軸４ｃの回転数（すなわちギア４ａ及びギア４ｂの回転数）に応じて吐出流量を変化させる。

【0022】

また、ブーストポンプ４は、燃料ポンプ３のギア３ａ及びギア３ｂよりも大径のギア４ａ及びギア４ｂを備えているため、同じように駆動ギアであるギア３ａとギア４ａとを一回転させたときには、燃料ポンプ３よりも多くの燃料Ｆを吐出する。すなわち、ブーストポンプ４は、駆動軸４ｃの単位回転あたりの吐出流量が燃料ポンプ３よりも大きい定容積型ポンプである。なお、ブーストポンプ４の吐出流量は、燃料ポンプ３の吐出流量の１．４５倍以上であることが好ましい。

【0023】

電動モータ５は、ブーストポンプ４の駆動軸４ｃと直結され、さらにシャフト６を介して燃料ポンプ３の駆動軸３ｃと間接的に接続されている。このような電動モータ５は、ブーストポンプ４の駆動軸４ｃと燃料ポンプ３の駆動軸３ｃとを回転数が一致された状態で回転駆動する。なお、電動モータ５は、航空機に搭載される不図示のＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）と電気的に接続され、ＥＣＵの制御の下、燃料ポンプ３から吐出される燃料流量が必要量となるように回転数が制御される。このような電動モータ５としては、例えばサーボモータを用いる。

【0024】

シャフト６は、ブーストポンプ４の駆動軸４ｃと燃料ポンプ３の駆動軸３ｃとを接続し、電動モータ５で生成された回転動力を燃料ポンプ３の駆動軸３ｃに伝達するものである。なお、図１においてシャフト６は、屈曲して図示している。しかしながら、実際には、図２（ａ）に示すように、燃料ポンプ３とブーストポンプ４とが、駆動軸３ｃの軸方向と駆動軸４ｃと軸方向とが一致するように配置されており、シャフト６は直線状の棒状部材として駆動軸３ｃと駆動軸４ｃとを接続している。

【0025】

返流流路７は、ブーストポンプ４の下流とブーストポンプ４の上流とを繋ぐ流路であり、一方の端部がブーストポンプ４と燃料ポンプ３との間において主流路２と接続され、他方の端部がブーストポンプ４の上流において主流路２と接続されている。この返流流路７は、ブーストポンプ４から吐出された燃料Ｆのうち余剰分（以下、余剰燃料Ｆ１）をブーストポンプ４の上流側に返流する。なお、余剰燃料Ｆ１とは、ブーストポンプ４と燃料ポンプ３との間における内圧を、予め定められた基準圧力を超えさせてしまう分の燃料Ｆである。

【0026】

リリーフバルブ８は、返流流路７の途中部位に設置されている。このリリーフバルブ８は、図２（ｂ）に示すように、返流流路７を開閉する弁体８ａと、この弁体８ａを返流流路７が閉じられる方向に付勢するバネ８ｂとを備えている。このバネ８ｂは、返流流路７の内圧（すなわちブーストポンプ４と燃料ポンプ３との間における内圧）が基準圧力であるときに弁体８ａが受ける押圧力と同一の付勢力によって弁体８ａを付勢する。このようなリリーフバルブ８は、返流流路７の内圧が基準圧力を超えたときに返流流路７を開放して余剰燃料Ｆ１が流れるようにする。

【0027】

なお、上記基準圧力とは、燃料ポンプ３においてキャビテーションが生じないように定められるものであり、燃料システム１の設計段階で定められる値である。なお、返流流路７の内圧（すなわちブーストポンプ４と燃料ポンプ３との間における内圧）は、リリーフバルブ８のバネ８ｂの付勢力によって決まる。よって、バネ８ｂのバネ定数は、返流流路７の内圧（すなわちブーストポンプ４と燃料ポンプ３との間における内圧）が基準圧力を超えたときに弁体８ａが移動するように設定される。

【0028】

流量計９は、燃料ポンプ３の下流側において主流路２の途中部位に設置されている。この流量計９は、燃料ポンプ３から吐出される燃料Ｆの流量を計測し、その値を不図示のＥＣＵ等に向けて出力する。

【0029】

続いて、このような構成を有する本実施形態の燃料システム１の動作について説明する。図１に示す電動モータ５が駆動されると、電動モータ５で生成された回転動力が生成される。なお、電動モータ５の回転数によって燃料ポンプ３の回転数（吐出流量）が決定するため、電動モータ５の回転数は、燃料ポンプ３から吐出すべき流量に基づいて定められる。このように電動モータ５にて回転動力が生成されると、これらの回転動力は、燃料ポンプ３の駆動軸３ｃとブーストポンプ４の駆動軸４ｃとに伝達される。これによって、燃料ポンプ３の駆動軸３ｃとブーストポンプ４の駆動軸４ｃとが回転数を一致させた状態で回転駆動される。

【0030】

図３の模式図に示すように、ブーストポンプ４の駆動軸４ｃが回転駆動されると、ギア４ａ及びギア４ｂが回転駆動され、これによってブーストポンプ４に供給される燃料Ｆが昇圧され、その後吐出される。また、燃料ポンプ３の駆動軸３ｃも回転駆動されているため、ギア３ａ及びギア４ｂが回転駆動され、これによってブーストポンプ４から燃料ポンプ３に供給される燃料Ｆが燃料ノズルから噴霧するのに適した圧力にまで昇圧される。

【0031】

ここで、本実施形態の燃料システム１においては、駆動軸の単位回転あたりの吐出流量が燃料ポンプ３よりもブーストポンプ４の方が多い。このため、ブーストポンプ４と燃料ポンプ３との間に燃料Ｆが強制的に押し込まれ、ブーストポンプ４と燃料ポンプ３との間の内圧が上昇する。なお、ブーストポンプ４と燃料ポンプ３との間の内圧が基準圧力を超えたときにはリリーフバルブ８が開放されて余剰燃料Ｆ１が返流されるため、ブーストポンプ４と燃料ポンプ３との間の内圧は常に基準圧力となる。したがって、燃料ポンプ３に対しては、常に基準圧力の燃料Ｆが供給される。

【0032】

続いて、本実施形態の燃料システム１の作用及び効果について説明する。以上のような本実施形態の燃料システム１においては、定容積型ポンプからなるブーストポンプ４が燃料ポンプ３の上流に配置され、燃料ポンプ３と共に単一の電動モータ５によって駆動される。このブーストポンプ４の単位回転あたりの吐出量は、燃料ポンプ３よりも多く設定されている。このため、電動モータ５によって燃料ポンプ３とブーストポンプ４とが駆動されると、電動モータ５の回転数に関わらず、常に、燃料ポンプ３の吐出量よりブーストポンプ４の吐出量が多くなり、ブーストポンプ４と燃料ポンプ３との間にて燃料Ｆが昇圧される。この結果、常に、燃料ポンプ３に供給される燃料Ｆが昇圧された状態となる。なお、燃料ポンプ３に供給される燃料Ｆの圧力が基準圧力を超えたときには、リリーフバルブ８が開放されて返流流路７を介して燃料Ｆがブースとブーストポンプ４の下流から上流に返流される。このため、燃料ポンプ３に供給される燃料Ｆの圧力を常に一定の圧力に安定させることができる。このような本実施形態の燃料システム１によれば、ジェットエンジンから直接動力を取ることなくかつ電動モータ５の数を増やすことなく、燃料ポンプ３に供給する燃料Ｆを昇圧することが可能となる。

【0033】

また、本実施形態の燃料システム１においては、燃料ポンプ３及びブーストポンプ４がギアポンプとされている。ギアポンプは、異物等の付着によるコンタミネーションに対する耐久性が高い。このため、信頼性の高い燃料システム１とすることができる。

【0034】

また、本実施形態の燃料システム１においては、リリーフバルブ８が、返流流路７を開閉する弁体８ａと、基準圧力のときに弁体８ａが受ける押圧力と同一の付勢力にて弁体８ａを付勢するバネ８ｂとからなる。このため、リリーフバルブ８を駆動するために別途動力源を設置する必要はない。

【0035】

また、本実施形態の燃料システム１においては、駆動軸の単位回転あたりの吐出流量が、燃料ポンプ３に対してブーストポンプ４が１．４５倍以上であることが好ましい。特に航空機においては、何らかの原因によって、燃料システム１に送り込まれる燃料ＦのＶＬ比（蒸気と液体との割合）が上昇した非常時であっても、燃料ポンプ３におけるキャビテーションを防止し、燃料ノズルに燃料を安定供給する必要がある。このため、ＶＬ比が０．４５の状態であっても燃料ポンプ３におけるキャビテーションを防止することが規格において要求されている。駆動軸の単位回転あたりの吐出流量を、燃料ポンプ３に対してブーストポンプ４が１．４５倍以上とすることによって、ＶＬ比０．４５の燃料Ｆを昇圧し、燃料ポンプ３におけるキャビテーションを防止することができる。ただし、ブーストポンプ４が大型化するにつれて発熱量及び重量が増加し、平常時におけるエネルギロスが大きくなる。このため、ブーストポンプ４の吐出流量は、燃料ポンプ３の１．４５倍から１．４５倍を大きく超えない範囲に設定することが望ましい。

【0036】

（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、本第２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。

【0037】

図４は、本実施形態の燃料システム１Ａの概略構成を示す模式図である。この図に示すように、本実施形態の燃料システム１Ａは、上記第１実施形態の燃料システム１の二連式のブーストポンプ４に換えて、三連式のブーストポンプ１０と、流量切替部１１（第１切替機構）とを備えている。なお、図４においては、電動モータ５及びシャフト６は省略されている。

【0038】

ブーストポンプ１０は、ギア１０ａと、ギア１０ｂと、ギア１０ｃと、不図示のケーシングとを備える。ギア１０ａ〜１０ｃは、互いに噛み合わされた状態で、不図示のケーシングに収容されている。ギア１０ｂ及びギア１０ｃは、ギア１０ａを挟んで対向配置されている。以下の説明では、ギア１０ｂとギア１０ｃとが対向する方向をギアの対向方向という。電動モータ５は、ギア１０ａに接続されている。

【0039】

ギア１０ａは、電動モータ５から供給されるトルクによって回転する。ギア１０ｂ及びギア１０ｃは、ギア１０ａ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、電動モータ５は、ギア１０ａを介してギア１０ｂを回転駆動する。

【0040】

燃料Ｆは、ギア１０ａ〜１０ｃのそれぞれと不図示の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に運ばれる。ギアの対向方向におけるギア１０ｂ側のギア１０ａのほぼ半分を含んで、第１のポンプ部１２（昇圧部）が構成される。同様に、ギアの対向方向におけるギア１０ｃ側のギア１０ａのほぼ半分を含んで、第２のポンプ部１３（昇圧部）が構成される。

【0041】

第１のポンプ部１２と第２のポンプ部１３のそれぞれが、二連式のギアポンプと同様に機能する。これらの第１のポンプ部１２と第２のポンプ部１３の実質的な吐出量の総量が、ブーストポンプ１０の吐出量になる。

【0042】

ギア１０ａ及びギア１０ｂが回転すると、燃料Ｆは第１のポンプ部１２で加圧されて下流に吐出される。第２のポンプ部１３を経由する燃料Ｆの流路及び吐出量については、流量切替部１１の構成と合わせて説明する。

【0043】

本実施形態の流量切替部１１は、逆止弁１１ａ及び可変絞り１１ｂを含んでいる。逆止弁１１ａは、ブーストポンプ１０の上流において主流路２から分岐した流路に設けられている。逆止弁１１ａは、逆止弁１１ａの上流側に向かって下流側から燃料Ｆが流れることを防止する。逆止弁１１ａを通った燃料Ｆは、第２のポンプ部１３に流入する。第２のポンプ部１３の吐出側の流路は、バイパス流路１４と吐出流路１５とに分岐している。バイパス流路１４は、その下流が第２のポンプ部１３の流入側と逆止弁１１ａとの間に合流している。吐出流路１５は、その下流が第１のポンプ部１２の吐出側と合流している。

【0044】

可変絞り１１ｂは、バイパス流路１４に設けられている。可変絞り１１ｂは、第２のポンプ部１３から吐出された燃料Ｆの量に占める、バイパス流路１４に流れる燃料Ｆの量の比率（以下、開口率という）を調整する。可変絞り１１ｂは、可変絞り１１ｂを経由する前後の燃料Ｆの圧力を監視し、ＥＣＵ等に制御されて、可変絞りによる調整量である上記の開口率を調整する。

【0045】

可変絞り１１ｂの開口率が最小（全閉）であるときに、第２のポンプ部１３から吐出された燃料Ｆは、そのほぼ全部が吐出流路１５を通って、第１のポンプ部１２から吐出された燃料Ｆとともにブーストポンプ１０から吐出される。このときに、第２のポンプ部１３の実質的な吐出量は、第１のポンプ部１２の吐出量とほぼ同じになる。この場合、図５の模式図に示すように、第１のポンプ部１２と第２のポンプ部１３とは直列接続された状態となる。

【0046】

可変絞り１１ｂの開口率が最大（全開）であるときに、第２のポンプ部１３から吐出された燃料Ｆは、そのほぼ全部がバイパス流路１４を通って、第２のポンプ部１３の流入側に戻される。このときに、逆止弁１１ａが閉止状態となり、主流路２から第２のポンプ部１３へ燃料Ｆが流れなくなる。また、第２のポンプ部１３は、燃料Ｆに対してほぼ仕事をしなくなり、ブーストポンプ１０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１３の実質的に吐出量は、ほぼ０になる。この場合、図６の模式図に示すように、第１のポンプ部１２と第２のポンプ部１３とは並列接続された状態となる。

【0047】

このような本実施形態の燃料システム１Ａにおいては、可変絞り１１ｂが全開であるときに、第１のポンプ部１２と第２のポンプ部１３とは直列接続されて吐出流量が少なくなる。また、可変絞り１１ｂが全閉であるときに、第１のポンプ部１２と第２のポンプ部１３とは並列接続されて吐出流量が多くなる。ここで、本実施形態の燃料システム１Ａにおいては、第１のポンプ部１２と第２のポンプ部１３とが直列接続されているときの駆動軸の単位回転（ギア１０ａの単位回転）あたりのブーストポンプ１０の吐出流量が、燃料ポンプ３よりも多くなるように設定されている。

【0048】

このような本実施形態の燃料システム１Ａによれば、平常時においては第１のポンプ部１２と第２のポンプ部１３と直列接続することによって、ブーストポンプ１０の吐出流量を燃料ポンプ３よりも僅かに多くし、非常時においては第１のポンプ部１２と第２のポンプ部１３とを並列接続することによって、ブーストポンプ１０の吐出流量を増大させてＶＬ比の増加に対応することができる。このため、ＶＬ比が増大する非常時のみ、ブーストポンプ１０から吐出流量を大幅に増大させるため、平常時におけるエネルギロスを小さく抑えることができる。

【0049】

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ことは言うまでもない。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。

【0050】

例えば、上記実施形態においては、燃料ポンプ３及びブーストポンプ４，１０がギアポンプである構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、定容積型のポンプであれば、燃料ポンプ及びブーストポンプとして用いることが可能である。例えば、プランジャーポンプやベーンポンプ等を燃料ポンプ及びブーストポンプとして用いることも可能である。

【0051】

また、上記第１実施形態においては、燃料ポンプ３の駆動軸３ｃとブーストポンプ４の駆動軸４ｃとをシャフト６によって接続する構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、駆動軸３ｃと駆動軸４ｃ同士を直結させる構成を採用することも可能である。

【0052】

また、上記第２実施形態においては、三連式のギアポンプからなるブーストポンプ４を用いて流量を切替える構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図７に示すように、二連式のギアポンプ等からなるブーストポンプ２０に対して、同じく定容積型の補助ポンプ２１を併設し、開閉弁２２ａ、開閉弁２２ｂ及び開閉弁２２ｃからなる切替機構２２（第２切替機構）によってブーストポンプ２０と補助ポンプ２１との接続状態を直列接続と並列接続とに切替えるようにしても良い。具体的には、図７（ａ）に示すように、開閉弁２２ａを開け、開閉弁２２ｂを閉じ、開閉弁２２ｃを開けることによって並列接続となり、吐出流量が増大する。また、図７（ｂ）に示すように、開閉弁２２ａを開け、開閉弁２２ｂを閉じ、開閉弁２２ｃを閉じることによって直列接続となり、吐出流量が減少する。このような構成によっても、上記第２実施形態と同様に、ＶＬ比が増大する非常時のみ、ブーストポンプ１０から吐出流量を大幅に増大させ、平常時におけるエネルギロスを小さく抑えることができる。なお、ブーストポンプ２０よりも補助ポンプ２１の容量が大きい場合には、ブーストポンプ２０と補助ポンプ２１の間の圧力が主流路２よりも高圧となるようにリリーフバルブ２３を調節する。また、ブーストポンプ２０よりも補助ポンプ２１の容量が小さい場合には、ブーストポンプ２０と補助ポンプ２１の間の圧力が低くなる（主流路２と同じとなる）ようにリリーフバルブ２３を調節する。また、補助ポンプ２１は、電動モータ５によって回転駆動されることが好ましい。これによって、補助ポンプを駆動するための動力源を別途設置する必要がなくなる。

【符号の説明】

【0053】

１……燃料システム、１Ａ……燃料システム、２……主流路、３……燃料ポンプ、３ａ……ギア、３ｂ……ギア、３ｃ……駆動軸、４……ブーストポンプ、４ａ……ギア、４ｂ……ギア、４ｃ……駆動軸、５……電動モータ、６……シャフト、７……返流流路、８……リリーフバルブ、８ａ……弁体、８ｂ……バネ（付勢手段）、９……流量計、１０……ブーストポンプ、１０ａ……ギア、１０ｂ……ギア、１０ｃ……ギア、１１……流量切替部（第１切替機構）、１１ａ……逆止弁、１１ｂ……可変絞り、１２……第１のポンプ部（昇圧部）、１３……第２のポンプ部（昇圧部）、１４……バイパス流路、１５……吐出流路、２０……ブーストポンプ、２１……補助ポンプ、２２……切替機構、２２ａ……開閉弁、２２ｂ……開閉弁、２２ｃ……開閉弁、２３……リリーフバルブ、Ｆ……燃料、Ｆ１……余剰燃料

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】