(57)【要約】      （修正有）【課題】ポンプを大型化することなく、始動時におけるポンプの見かけ上の容積効率を向上させて燃料の昇圧速度を向上させる。【解決手段】ポンプから吐出される燃料の圧力が、供給先が求める圧力以下である場合に静圧軸受への燃料の供給を制限可能なチェック弁（燃料供給制限手段）７６を備え、燃料の圧力が、供給先が求める圧力を越える場合に、チェック弁が開口して、燃料の一部を静圧軸受へ供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプから供給先に対して吐出された燃料の一部が供給されると共に供給された前記燃料を噴出して軸部を軸支する静圧軸受を備える軸部の軸支構造であって、
前記ポンプから吐出される燃料の圧力が、前記供給先が求める圧力以下である場合に前記静圧軸受への燃料の供給を制限可能な燃料供給制限手段を備えることを特徴とする軸部の軸支構造。
【請求項２】
前記燃料供給制限手段は、前記ポンプから吐出される燃料の圧力が、前記供給先が求める圧力以下である場合に前記静圧軸受への燃料の供給を停止することを特徴とする請求項１記載の軸部の軸支構造。
【請求項３】
前記燃料供給制限手段は、前記ポンプから吐出される燃料の圧力が、前記供給先が求める圧力より高い場合に開口するチェック弁であることを特徴とする請求項２記載の軸部の軸支構造。
【請求項４】
前記ポンプが前記燃料を昇圧するギアと該ギアに連結される軸部とを備えるギアポンプであり、前記静圧軸受によって軸支される軸部が前記ギアに連結される軸部であることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の軸部の軸支構造。
【請求項５】
前記軸部を支持する動圧軸受を備えることを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の軸部の軸支構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸部を軸支する静圧軸受を備える軸部の軸支構造に関するものであり、特にギアポンプが備える軸部の軸支構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から航空機等では、燃焼器に供給するための燃料をギアポンプ等のポンプにて昇圧して供給している（例えば特許文献１参照）。このような航空機等においては、ギアポンプのギア等の回転体に連結される軸部を軸支する軸支構造を備えるが、この軸支構造は、一般的な動圧軸受の他に、回転体の回転速度が低回転である場合であっても軸部への負荷が低減されるように、流体を軸部に向けて噴出して軸支する静圧軸受を備える場合がある。
【０００３】
特に、航空機においては、軸支構造にて作動流体として、上記ポンプから吐出される燃料が用いられる。つまり、作動流体として低粘度の流体を用いることとなる。
動圧軸受を良好に機能させるためには、軸受の面粗度に対して十分な厚さの作動流体からなる膜を形成する必要がある。しかしながら、非特許文献１に記載されているように、作動流体からなる膜の厚さは、ゾンマーフェルト数の関数であり、作動流体の粘度が低くかつ回転体が低速回転である場合には、ゾンマーフェルト数が小さくなり膜厚が薄くなる。このため、作動流体の粘度が低くかつ回転体が低速回転である場合には、動圧軸受を良好に機能させることが困難となり、軸部が周囲の壁面と接触しやすくなる。
このため、軸支構造が動圧軸受に加えて静圧軸受を備える構成を採用する場合が多い。
【０００４】
そして、静圧軸受には、ポンプから吐出された燃料の流路に接続されるバイパス流路から燃料が供給されるように構成されている。そして、ポンプから吐出された燃料の一部がバイパス流路に流れ込んで自動で静圧軸受に供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２３３０１４号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】綿林英一、田原久棋、「ベアリングのおはなし」、財団法人  日本規格協会、１９８７年３月５日  第１版第１刷発行、１９９２年１１月６日  第８刷発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述のように静圧軸受から噴出される流体として燃料を用いている場合には、ポンプから吐出される燃料の一部が静圧軸受に供給されるため、見かけ上のポンプの容積効率が低下する。
【０００８】
特に、ポンプの始動時は、上述の見かけ上のポンプの容積効率の低下により、燃料の昇圧速度が低下する。このため、供給先に求められる圧力まで燃料が昇圧するまでに時間がかかる。
例えば、航空機のエンジンを停止状態から始動させる場合には、まずポンプが駆動され、燃料が予め定められた圧力まで昇圧された場合に制御弁が開放されると共に燃料制御装置が作動し、エンジンの燃焼室への燃料供給が開始される。このため、上述のように供給先に求められる圧力まで燃料が昇圧するまでに時間がかかる場合には、エンジンが始動するまでの時間が長くなってしまう。
このような問題を回避するためには、容積効率が十分に大きいポンプを用いればよいが、このような場合にはポンプが大型化してしまう。
【０００９】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、ポンプを大型化することなく、始動時におけるポンプの見かけ上の容積効率を向上させて燃料の昇圧速度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、ポンプから供給先に対して吐出された燃料の一部が供給されると共に供給された上記燃料を噴出して軸部を軸支する静圧軸受を備える軸部の軸支構造であって、上記ポンプから吐出される燃料の圧力が、上記供給先が求める圧力以下である場合に上記静圧軸受への燃料の供給を制限可能な燃料供給制限手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
このような特徴を有する本発明によれば、燃料供給制限手段によって、ポンプから吐出される燃料の圧力が、供給先が求める圧力以下である場合に、ポンプから吐出された燃料の一部が静圧軸受に供給されることが制限可能とされる。
【００１２】
また、本発明においては、上記燃料供給制限手段は、上記ポンプから吐出される燃料の圧力が、上記供給先が求める圧力以下である場合に上記静圧軸受への燃料の供給を停止するという構成を採用する。
【００１３】
また、本発明においては、上記燃料供給制限手段は、上記ポンプから吐出される燃料の圧力が、上記供給先が求める圧力より高い場合に開口するチェック弁であるという構成を採用する。
【００１４】
また、本発明においては、上記ポンプが上記燃料を昇圧するギアと該ギアに連結される軸部とを備えるギアポンプであり、上記静圧軸受によって軸支される軸部が上記ギアに連結される軸部であるという構成を採用する。
【００１５】
また、本発明においては、上記軸部を支持する動圧軸受を備えるという構成を採用する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、燃料供給制限手段によって、ポンプから吐出される燃料の圧力が、供給先が求める圧力以下である場合に、ポンプから吐出された燃料の一部が静圧軸受に供給されることが制限可能とされる。
このため、本発明によれば、ポンプによる燃料の昇圧時（つまり、ポンプから吐出される燃料の圧力が、供給先が求める圧力以下である場合）において、ポンプから吐出された燃料の一部が静圧軸受に供給されることを制限することによって、始動時におけるポンプの見かけ上の容積効率を向上させて燃料の昇圧速度を向上させることが可能となる。
したがって、本発明を航空機に採用した場合には、出力の大きなポンプを設置することなく、エンジンの始動開始時間を短縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態である軸部の軸支構造を採用するギアポンプの模式図であり、ギアを含む断面図である。
【図２】本発明の一実施形態である軸部の軸支構造を採用するギアポンプの模式図であり、シャフトを含む断面図である。
【図３】本発明の一実施形態である軸部の軸支構造を採用するギアポンプの模式図であり、軸部（シャフト）の延在方向に沿う方向の断面図である。
【図４】本発明の一実施形態である軸部の軸支構造を採用するギアポンプにおける第１静圧軸受、第２静圧軸受、第１動圧軸受及び第２動圧軸受の具体的な作動シークエンスについて説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明に係る軸部の軸支構造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は、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】
図１及び図２は、本実施形態の軸部の軸支構造を採用するギアポンプの概略構成を示す模式図であり、図１がギアポンプのギアを含む断面図であり、図２がギアポンプのシャフト（軸部）を含む断面図であり、図３がギアポンプの軸部の延在方向に沿う方向の断面図である。
【００２０】
これらの図に示すように、ギアポンプ１は、ケーシング２と、第１ギア３と、第２ギア４と、第１シャフト５（軸部）と、第２シャフト６（軸部）と、軸支構造７（軸部の軸支構造）とを備えている。
【００２１】
ケーシング２は、ギアポンプ１の外形を構成する筐体であり、内部に第１ギア３、第２ギア４、第１シャフト５、第２シャフト６とを収容している。
また、ケーシング２には、第１ギア３と第２ギア４との収容空間に接続される２つの開口部２１，２２とが形成されている。そして、開口部２１がギアポンプ１の内部に燃料を導入するための吸込口として用いられ、開口部２２がギアポンプ１から燃料を吐出する吐出口として用いられる。
【００２２】
第１ギア３と第２ギア４とは、ケーシング２の内部にて互いに噛み合って配置されており、互いに逆回転される。
そして、第１ギア３は、自らとケーシング２の内壁面との間にて開口部２１から供給される燃料を昇圧して開口部２２を介して吐出する。また、第２ギア４も同様に、自らとケーシング２の内壁面との間にて開口部２１から供給される燃料を昇圧して開口部２２を介して吐出する。
【００２３】
第１シャフト５は、第１ギア３と連結されており、不図示のモータ等により回転駆動されることによって、その回転動力を第１ギア３に伝達するものである。
第２シャフト６は、第２ギア４と連結されており、不図示のモータ等により回転駆動されることによって、その回転動力を第２ギア４に伝達する。
【００２４】
軸支構造７は、第１シャフト５が高速回転する場合に第１シャフト５と自らの間に燃料（作動流体）を介在させて第１シャフト５を軸支する第１動圧軸受７１と、第２シャフト６が高速回転する場合に第２シャフト６と自らの間に燃料（作動流体）を介在させて第２シャフト６を軸支する第２動圧軸受７２とを備えている。
そして、第１動圧軸受７１は、第１シャフト５を囲うケーシング２の一部によって構成されている。また、第２動圧軸受７２は、第２シャフト６を囲うケーシング２の一部によって構成されている。
【００２５】
また、軸支構造７は、第１シャフト５に向けて燃料（作動流体）を噴出する第１静圧軸受７３と、第２シャフト６に向けて燃料を噴出する第２静圧軸受７４とを備えている。
第１静圧軸受７３は、第１シャフト５が、第１動圧軸受７１が作動しないような低速回転である場合であっても、噴出する燃料によって第１シャフト５のケーシング２の壁面への接触を抑制することで低摩擦にて第１シャフト５を軸支するものである。
第２静圧軸受７４は、第２シャフト６が、第２動圧軸受７２が作動しないような低速回転である場合であっても、噴出する燃料によって第２シャフト６のケーシング２の壁面への接触を抑制することで低摩擦にて第２シャフト６を軸支するものである。
【００２６】
さらに軸支構造７は、吐出口として用いられるケーシング２の開口部２２から吐出された燃料の一部を第１静圧軸受７３及び第２静圧軸受７４に供給するためのバイパス流路７５と、バイパス流路７５の途中部位に設置されるチェック弁７６（燃料供給制限手段）とを備えている。
チェック弁７６は、バイパス流路７５の途中部位に設置されており、吐出口として用いられるケーシング２の開口部２２から、第１静圧軸受７３及び第２静圧軸受け７４に向けてのみ燃料を通過させる弁である。そして、本実施形態において、チェック弁７６は、ギアポンプ１から吐出される燃料の圧力が、ギアポンプ１から燃料を供給される供給先が求める圧力より高い場合にのみ開口されるように構成されている。
【００２７】
このような構成を有する本実施形態のギアポンプ１を始動する場合には、不図示のモータにて第１シャフト５及び第２シャフト６を介して第１ギア３及び第２ギア４を回転駆動させる。
これによって、ケーシング２の開口部２１を介してギアポンプ１の内部に導入された燃料が第１ギア３と第２ギア４との回転によって昇圧されて開口部２２を介して吐出される。
この結果、ギアポンプ１から吐出される燃料が徐々に昇圧され、この圧力が、ギアポンプ１の燃料の供給先が求める圧力以上となった場合に、バイパス流路７５に設置されたチェック弁７６が開口して第１静圧軸受７３及び第２静圧軸受７４に燃料が供給され、第１静圧軸受７３及び第２静圧軸受７４が作動する。
つまり、本実施形態の軸支構造７においては、ギアポンプ１から吐出される燃料の圧力が、供給先が求める圧力以下である場合に、ギアポンプ１から吐出された燃料の一部が第１静圧軸受７３及び第２静圧軸受７４に供給されることが停止される。
そして、一度ギアポンプ１から吐出される燃料の圧力が、供給先が求める圧力以上となると、この圧力が維持される限り第１静圧軸受７３及び第２静圧軸受７４が作動する。また、第１シャフト５と第２シャフト６の回転速度が高速となった場合には、第１動圧軸受７１及び第２動圧軸受７２が作動する。
【００２８】
次に、第１静圧軸受７３、第２静圧軸受７４、第１動圧軸受７１及び第２動圧軸受７２の具体的な作動シークエンスについて図４を参照して説明する。
なお、以下の説明においては、本実施形態のギアポンプ１がジェットエンジンに燃料を供給する燃料ポンプとして用いられている場合について説明する。
図４において、（ａ）がジェットエンジンの出力変化を示し、（ｂ）が燃料圧力の変化を示し、（ｃ）がギアポンプ１の負荷の変化を示している。なお、（ａ）〜（ｃ）における時間軸は同一スケールである。
【００２９】
まず、ジェットエンジンがエアスターター等によって起動された直後のタイミングでは、燃料圧力及びギアポンプ１の負荷が小さく、チェック弁７６が閉鎖されており、燃料の昇圧速度が高められる。この場合は、第１動圧軸受７１及び第２動圧軸受７２のみが作動している。
続いてジェットエンジンの出力が１０〜１５％程度となった場合には、燃料圧力が上昇してジェットエンジンへの供給可能圧力となり、このタイミングでチェック弁７６が開口されて第１静圧軸受７３及び第２静圧軸受７４が作動する。
【００３０】
以上のような本実施形態の軸支構造７によれば、チェック弁７６によって、ギアポンプ１から吐出される燃料の圧力が、供給先が求める圧力以下である場合に、ギアポンプ１から吐出された燃料の一部が第１静圧軸受７３及び第２静圧軸受７４に供給されることが停止される。
このため、本実施形態の軸支構造７によれば、ギアポンプ１による燃料の昇圧時（つまり、ギアポンプ１から吐出される燃料の圧力が、供給先が求める圧力以下である場合）において、ギアポンプ１から吐出された燃料の一部が第１静圧軸受７３及び第２静圧軸受７４に供給されることを停止することによって、始動時におけるギアポンプ１の見かけ上の容積効率を向上させて燃料の昇圧速度を向上させることが可能となる。
したがって、本実施形態の軸支構造７を採用するギアポンプ１を航空機に採用した場合には、出力の大きなギアポンプを設置することなく、エンジンの始動開始時間を短縮することが可能となる。
【００３１】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る軸部の軸支構造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、本発明の主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。
【００３２】
例えば、上記実施形態においては、本発明の軸部の軸支構造をギアポンプに用いる構成について説明した。すなわち、上記実施形態においては、本発明の軸部の軸支構造によって、ギアポンプが備えるギアに連結される軸部（第１シャフト及び第２シャフト）を軸支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、ポンプから吐出された燃料の一部を静圧軸受に供給する軸部の軸支構造全般に適用することができる。
また、本発明におけるポンプは、ギアポンプに限られるものではない。
【００３３】
また、上記実施形態においては、ギアポンプ１から吐出される燃料の圧力が、供給先が求める圧力以下である場合に、ギアポンプ１から吐出された燃料の一部が第１静圧軸受７３及び第２静圧軸受７４に供給されることが停止され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、ギアポンプ１から吐出される燃料の圧力が、供給先が求める圧力以下である場合に、ギアポンプ１から吐出された燃料の一部が第１静圧軸受７３及び第２静圧軸受７４に供給される量を減少させるようにしても良い。
すなわち、本発明においては、ギアポンプ１から吐出される燃料の圧力が、供給先が求める圧力以下である場合に、ギアポンプ１から吐出された燃料の一部が第１静圧軸受７３及び第２静圧軸受７４に供給されることを制限すれば良い。
【００３４】
また、上記実施形態においては、本発明の燃料供給制限手段として、ギアポンプ１から吐出される燃料の圧力が、供給先が求める圧力より高い場合に開口するチェック弁７６を用い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、燃料供給手段が、ギアポンプ１から吐出される燃料の圧力を計測する圧力計と、圧力計の圧力に応じてバイパス流路７５の開閉を行う開閉装置とを備える構成を採用することもできる。
【００３５】
また、上記実施形態においては、軸部の軸支構造が動圧軸受（第１動圧軸受７１及び第２動圧軸受７２）を備える構成について説明した。
しかしながら、軸部が高速回転しない場合には、軸部の支持構造が必ずしも動圧軸受を備える必要はない。
【符号の説明】
【００３６】
１……ギアポンプ、２……ケーシング、３……第１ギア（ギア）、４……第２ギア（ギア）、５……第１シャフト（軸部）、６……第２シャフト（軸部）、７……軸支構造、７１……第１動圧軸受（動圧軸受）、７２……第２動圧軸受（動圧軸受）、７３……第１静圧軸受（静圧軸受）、７４……第２静圧軸受（静圧軸受）、７５……バイパス流路、７６……チェック弁（燃料供給制限手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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