JPS60138368A - 空気サイクル空気調和装置および冷却方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、空気サイクル空気調和装置と、それを用いて
負荷を冷却する方法とに関し、さら（仁詳しく１よ、効
率を改善しｌこガスタービンエンジン駆動の空気サイク
ル空気調和装置と、それを用いた負荷冷却方法とに関す
る。 空気サイクル空気調和装置は周知であり、事業用および
軍用航空機の客室などの冷房および与圧のために一般的
に使用されている。空気サイクル空気調和装置がこのよ
うに普及しているのは、比較的小型の装置で、十分な冷
房力を得られるからである。もう１つの理由は、ガスタ
ービンエンジンの圧縮機吐出部が空気調和装置の圧縮冷
媒空気源となるので、ガスタービンエンジン駆動の乗り
物に対する適応性が優れているということである。 一般的に、現在の空気サイクル空気調和装置は、圧縮空
気源から圧縮空気を圧縮機に供給し、さらに圧縮して熱
交換器へ吐出し、その熱交換器で圧縮空気の圧縮熱の一
部を放出させるようになっている。圧縮空気は熱交換器
から膨張タービンへ導かれ、タービンロータを作動させ
るｔこめの仕事をして急激に膨張および冷却し、その冷
却空気が航空機の客室などの負荷へ放出される。タービ
ンと圧縮機は、空気の膨張によりタービンロータが回転
すると、圧縮機に入力動力が供給されるようなブートス
トラップ構成にて接続される。 このような空気サイクル空気調和装置は大部分、開ルー
プ系であった。すなわち、冷媒空気は負荷の冷房後に機
外へ排出され、場合によっては、その俺かな部分だけが
タービン排気部内の着氷を溶かずために、Ｒａｎｎｅｎ
ｂｅｒｇに付与された米国特許第４，３７４，４６９号
に示されているようにタービン排気部へ戻される。 上述したような開ループ式の空気サイクル空気調和装置
は、効率的な冷房および与圧が可能であり、ガスタービ
ンエンジンによって空気を送す込まれ、かつ駆動される
。しかし、ガスタービンエンジン燃料の価格が急激に上
昇し、また燃料を入手しにくくなってきたため、装置の
効率向上を絶えず追究しなければならない。そのような
効率向上は、空気調和装置を作動させる際のエンレン出
力の増大（したがってエンジンの燃料消費量の増加）を
最少限に抑えるためにも、また装置を小型化するために
も必要である。装置の小型化は、効率向上と同様に、装
置作動のための燃費を削減する上でも、また巡航ミサイ
ル、軍用航空機、戦車やその他の車両や航空機など、様
々なガスタービンエンジン駆動の乗り物に装置を使用可
能とする上でも重要である。 したがって、本発明の主たる目的は、ガスタービンエン
ジン駆動の効率のよい空気サイクル空気調和装置を提供
することである。 本発明の他の目的は、そのような空気サイクル空気調和
装置を小型化することにある。 上記目的ならびに他の目的は、特許請求の範囲および添
付図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読むことにより
、明確に理解されよう。そのような目的を達成するｔ二
めに、本発明による空気サイクル空気調和装置において
は、負荷に供給された冷却空気流のほぼ全量が、負荷を
冷却した後に装置のブートストラップ圧Ｐａ機の入口へ
戻され、しかして同圧縮機と接続された圧＃′ｌｉ１機
タービレタービン荷によって閉ループ高圧循環系が構成
され、この系にはガスタービンエンジンによって供給さ
れる冷媒空気が送り込まれ、その冷媒空気は負荷と上記
圧縮機の入口との間の閉じた冷媒ループに注入される。 かかる閉ループ構成によれば、空気調和装置内に送り込
まれた冷媒空気を循環的に再利用することができるため
、空気調和装置を駆動するガスタービンエンジンは、従
来のガスタービンエンジン駆動の空気サイクル空気調和
装置の場合のように、新しい冷媒空気を絶えず負荷に供
給する必要がない。その当然の結果として、ガスタービ
ンエンジンにかかる負荷が減少して、空気調部に排出す
るのではな（、負荷から圧縮機へ再循環させるから、空
気調和装置のループは本質的に「密閉」され、したがっ
て、空気調和装置を従来の開ループの装置よりも高い冷
媒圧で作動させることができる。このように高い冷媒圧
で作動さゼれば、装置内の流体を扱うｌｉａ器に関連し
ｔコ寄生損失が減少するので、装置効率はさらに向上す
る。 また、作動圧力を上昇させるほど冷媒密度は増加するた
め、少量の空気で冷却を行うことができ、したがって装
置が小型になる。また、負荷と圧縮機の入口を接続する
と、負荷から排出される空気とタービン入口の空気との
間の再生熱交換が容易になるため、装置の冷却能力を最
大限利用して装置効率をさらに向上させ得る。 本発明の空気調和装置は、負荷の冷却要件を検知し、そ
の要件を示す出力信号を発生する手段、例えばサーモス
タットも備えており、その出力信号を、同信号に応じて
装置内の空気流量を制御する弁などの制御手段に供給す
ることにより、装置出力（したがって装置の入力動力）
を必要な負荷冷却量に見合うように制限する。このよう
な出力制御弁は、供給冷媒空気をガスタービンエンジン
の圧縮機吐出口から装置へ送り込むための経路、あるい
は、装置のタービンをバイパスさせてタービンに流れる
空気量を調節するための経路に設けることができる。圧
縮機の吐出口から機外に至る経路に制御弁を設けて、閉
ループ系に循環する空気量をさらに減らすことにより、
装置の冷却出力をさらに減少させるよう制御することも
てきる。 この制御弁は、前記入口制御弁と同様の方法、すなわち
必要な負荷冷却量に応じて設定される。 ＭＩＮ動作圧力を上昇させた場合、ガスタービンエンジ
ンからブートストラップ圧縮機へ空気を供給するために
、補助圧縮機によって空気圧をエンジン圧ｆｌｉｔ機の
吐出部よりも上げろことができる。 この補助圧縮機は、ガスタービンエンジンのロータ、ま
たはガスタービンエンジンの圧縮機の吐出部から放出さ
れる空気により駆動される出力タービンの何れかによっ
て駆動される。主系のブートストラップ圧縮機は、補助
圧縮機と同様に、ガスタービンエンジンのロータによっ
て直接駆動されるか、ガスタービンエンジンのロータで
駆動される油圧式もしくは電気式変速機によって間接駆
動されるか、またはガスタービンエンジンの圧１１機の
排気で駆動される出力タービンによって駆動される。出
力タービンの出力制御は、制御弁、または必要な負荷冷
却量に応じて設定される出力タービンの可変人口によっ
て、出力タービンに供給されるエンジン圧縮機の排気量
を調節することによって行われる。 以下、図面により本発明の詳細な説明する。 第１図は、本発明の一実施例を示す概略図である。この
図において、１０は本発明の空気サイクル空気調和装置
であり、これはガスタービンニシン１５によって給気さ
れ、かつ駆動されて、負荷２０を冷却し、また必要なら
ば負荷２０を与圧する。ガスタービンエンジン１５は、
典型的には、圧縮機２２をタービン２５によって駆動す
るようにしてなり、タービンおよび圧縮機の各ロータを
結合する軸３０には傘歯車３５が取り付けられている。 タービンエンジン分野では周知のように、空気が圧縮機
２２に送り込まれて高い圧力まで圧縮され、吐出部３７
かｄ吐き出されて燃焼器４゜で燃料と混合され、燃焼す
る。燃焼器４ｏがら排出される燃焼ガスがタービン２５
へ導かれ、夕〜ビン２５を回転させて圧縮機２２を駆動
し、またジェットノズル４５を通じて必要な推力を生じ
させる。 圧縮機の吐出部３７から排出される空気は管路５０を通
して空気調和装置（冷却装置）１０へ送り込まれるが、
この管路５ｏには逆止弁５５および制御弁６０が設けら
れている。空気側和装＠１０に供給される空気の圧力は
、典型的には、２゜０６９〜６．８９７バールの範囲で
ある。乙の供給空気は管路５０から管路６５を通し補助
圧縮機７０へ送られる。この補助圧ｍ機７ｏは、その閉
ループ冷媒空気を予備圧縮して管路８ｏを通じブートス
トラップ圧縮機（冷媒圧縮機）７５へ送る。 乙のプルトストラップ圧縮機７５は、冷媒空気をさらに
圧縮して、管路９ｏを通じ放り執交漁区８５へ供給する
。補助圧縮機７０とブートストラップ圧縮機７５の総合
圧力比は、典型的には、最高冷却動作点で３対１程度で
ある。管路９５がブートストラップ圧縮機７５の下流側
の管路９０に連通し、これには負荷側で必要な冷却量が
減少すると圧縮供給空気を機外へ選択的に排出さゼる制
御弁１００が設けられている。このようｌこ必要冷却量
が減少した場合、後に詳述するような方法て閉ループ冷
媒空気圧力を下げる必要がある。圧縮冷媒空気は、放熱
熱交換器８５内で外気などの熱ジンクと熱交換して冷却
される。放熱熱交換器８５から排出される圧縮空気は、
管＠１０５を通して再生熱交換器】１０へ送られ、そこ
から管路１１５により膨張（冷却）タービン１２０へ送
られる。 乙の膨張タービン１２０のロータは、軸１２５によりブ
ートストラップ圧縮機７５のロータと連結されている。 圧縮空気は膨張タービン１２０を通過する際に、そのタ
ービンのロータを回転させ（したがってブートストラッ
プ圧縮機７５のロータを回転させ）、それらに対する仕
事を行うことにより膨張する。典型的には、圧縮空気の
温度は約３０℃低下し、圧力は圧力比で３対１だけ低下
する。この冷却膨張空気は、膨張タービン１２０から管
路１３０を通じて、負荷２０の一部を構成する負荷熱交
換器１３５へ送られる。負荷熱交換器１３５において、
膨張（冷却）タービニ１１２０から排出された空気は、
例えばエチレングリコールなどの熱交換液を冷却する。 この熱交換液は、負荷熱交換Ｍ１３５と、冷却対象の負
荷］４５、例えば航空機の電気機器室、地上車両、その
他の冷却すべき空間との間の閉ループ１４０を循環して
いる。ポンプ１５０は、負荷熱交換器１３５と負荷１４
５との間の閉ループ１４０に熱交換液を循環させる。冷
却空気の残存冷却力を最大限に利用するために、負荷熱
交換器１３５から排出された空気（よ再生熱交換器１１
０に送られ、管路１０５．１１５を通じて膨張タービン
１２０の入口に供給される空気と熱交換し、その空気を
予備冷却する。 再生熱交換器１０から排出された空気は、管路６５を通
じて補助圧縮＠７０へ戻され、かくして空気調和装置１
０内を再循環せしめられる。 ｆｆｌ！ＩＩ＋＋弁６０，１００は、負荷（空間）１４
５内に設けられたセンサー（サーモスタット）　１６０
．１６５に応答して作動する。これらのセンサーはそれ
ぞれ、負荷１４５の実際温度と希望温度とを示す信号を
、信号線１８０，１８５を介してコントローラ／アクチ
ュエータ１７０，１７５へ送出する。コントローラ／ア
クチュエータ１７０，１７５は、破線１９０，１９５で
示すリンク機構などの適当な連結手段により、制御弁６
０，１００と機械的に連結されている。 思上の説明から、空気調和装置１０の動作は明らかであ
る。補助圧縮機７０は、ガスタービンエンジン１５の圧
縮機吐出部３７から供給された空気を予備圧縮してから
、空気調和装置の主圧縮機であるブートストラップ圧縮
機７５へ送る。ブートストラップ圧縮機７５は、その空
気をさらに圧縮して放熱熱交換留８５へ送り、そこで圧
縮空気は外気または他の適当な熱シンクに放熱する。そ
・の後、圧縮空気は再生熱交換Ｎ１１０に送られ、負荷
熱交換Ｍ１３５の排出空気に熱を奪われてさら

【こ冷却
され、膨張タービン１２０へ送られる。 圧縮空気ば、膨張タービン１２０でＷ張冷却後、負荷熱
交換器１３５へ送られる。閉ループ１４０内を循環して
いる熱交換液（冷却液）は、負荷熱交換Ｍ２Ｂ５内で冷
されて負荷（空間）１４５へ送られ、それを冷却する。 負荷熱交換器１３５の排気は、再生熱交換器１１０へ送
られ前述のタービン供給空気の予備冷却を行った後、補
助圧縮機７０へ送られ、再度予備圧縮さてれ再循環せし
められる。 空気調和装置１０の冷却能力の制御と、その入力動力の
制限は、制御弁６０，１００でループ内の冷媒空気圧力
を決定することにより行われる。 定常状態では、すなわち、空気調和装置１０の冷却能力
が負荷１４５で必要な冷却能力と等しい場合、空気調和
装置の空気洩れがないとすると、制御弁６０，１００は
両方ともコントローラ／アクチュエータ１７０，１７５
によって閉じられ、空り、冷却能力も一定である。負荷
１４５で必要な冷却力が減少すると、コントローラ／ア
クチュエータ１７５は制御弁１００を開いて冷媒空気を
機外へ放出させ、空気調和装置１０内の冷媒空気圧を減
少させる。かくして、ガスタービンエンジンの圧縮機の
排気より吸収される、補助圧縮＋１１７０の軸動力およ
びブートストランプ圧縮機７５の運動エネルギーは減少
する。その結果、空気調和装置１０を作動させるために
ガスタービンエンジン１５で消費される動力は、当然減
少する。負荷１４５で必要な冷却力が大幅に減少した場
合、コントローラ／アクチュエータ１７５は、センサー
１６５の出力信号に応答して、制御弁１００を一杯に開
さ、他方、コントローラ／アクチュエータ１７０は、セ
ンサー１６０の出力信号に応答して制御弁６０を完全に
閉じ、冷媒空気の圧力と空気調和装置の入力動力を最大
限減少させる。負荷１４５で必要な冷却力が増加すると
、コントローラ／アクチュエータ１７５は、センサー１
６５の出カイ５号に応答して制御弁１００を閉じ、コン
トローラ／アクチュエータ１７０は、センサー１６０の
出力信号に応答して制御弁６０を開き、空気調和装置１
０内の冷媒空気圧を増加させ、空気調和装置の冷却能力
および出力を増加させる。 本発明によるガスタービンエンジン作動の空気サイクル
空気調和装置は、高効率にて負荷を効率的に冷却できる
ものである。この空気調和装置は閉ループ系であるから
、定常状態では、ガスタービンエンジンは、ある一定量
の冷媒空気で所望の冷却を行うのに必要なだけのエネル
ギーしか供給する必要がなく、シたがって、冷媒空気が
負荷冷却後に機外へ排出される開ループ系の場合と違い
、冷媒空気を常時補給する必要はない。さらに、閉ルー
プ式であるので、開ループ式装置よりも高い冷媒圧で作
動させることができる。空気取込み制御弁を完全に開い
た状態では、装置内の最低圧力はエンジン圧縮機の排気
圧力と同等であり、装置内の最高圧力すなわち膨張（冷
却）圧縮機の入口圧力は、典型的には圧力比（３対１）
分だけ高くなる。空気ループの圧力がそのように高いと
、当然空気密度も高いから、低圧で作動する開ループ式
装置よりも、冷却に必要な冷媒空気の流量（容積）を減
らすことができ、したがって装置を小型化できる。さら
に、高圧で作動させると、空気の単位重量当りの圧力降
下損が減少し、装置の効率はさらに向上する。負荷熱交
換器の排出空気と膨張タービンへの供給空気との間の再
生熱交換により、装置効率はさらに改善される。特に、
負荷熱交換ｌ！Ｊ１３５の入口と出口の空気温度差が、
負荷１４５と、放熱熱交換器８５においてブートストラ
ンプ圧縮機の排気が放熱するところの（外部）熱ンンク
との間の温度差より十分小さい場合、再生熱交換による
効率改善効果は顕著である。乙のような条件では、冷媒
空気は負荷熱交換器１３５０通過時に冷却能力の一部し
か失わないから、再生熱交換器１１０を通過させろこと
により、残りの冷却能力を利用して膨張タービン１２０
への供給空気を予備冷却できる。 他の各図面に、ガスタービン駆動の空気サイクル空気調
和装置の他の実施例が示されている。第１図と同一の参
照数字は同等部分である。第２図に示す空気調和装置は
、冷却能力の制御以外は、第１図装置と全く同様に動作
する。第１図装置では、能力制御、すなわち入力動力制
御と冷却出力制御は、ガスタービンエンジンの圧縮機か
ら空気調和装置への空気供給量の制御と、ブートスドラ
シブ圧縮機の吐出空気の機外放出制御によって行われた
。これに対して、第２図の実施例においては、膨張ター
ビン】２０をバイパスする圧縮空気量を調節することに
よって、装置の能力、したがって装置の入出力動力が制
御される。第２図において、ブートストラップ圧縮機の
排気の一部は、管路１１５，１３０と接続した管路２１
０を通じて膨張タービンをバイパスする。管路２１０に
は制御弁２１５が設けられている。この制御弁２１５は
、負荷内に取り付けられたサーモスタット（センサー）
２５の出力信号に応答するコントローラ／アクチュエー
タ２２０によ１て操作される。 故に、必要冷却量の減少を示す信号に応じてコンを開く
と、膨張タービン１２０に流れる空気量が減少し、した
がって負荷熱交換Ｎ】３５および再生熱交換器１１０で
利用できる冷却量が減少する。 同様に、制御弁２１５を閉じれば、膨張タービン１２０
に流れる冷媒空気量が増加し、したがって負荷熱交換器
１３５および再生熱交換器１１０で利用可能な冷却量が
増加する。前記第１実施例と同様に、本実施例において
も、サーモスタット（センサー）１６０の出力信号に応
じて、制御弁６０により圧縮機２２の吐出空気の取込み
を制御することによって、冷媒圧力の調節、したがって
装置の入力動力の調節を行う乙とができる。また、第２
図においては、出力タービン２２６を軸２２７で補助圧
縮機７０と連結し、圧ｔａ機２２の吐出部３７から供給
される空気で駆動するようにしている。その空気は管路
２２８を通じて出力タービン２２６へ供給され、出力タ
ービン２２９から排出ノズル２２９を通じて機外へ排出
される。 第３図に示す実施例においては、ブー）・ストラップ圧
縮機の排気を機外に放出することによる装置部力制御は
行われない。冷媒空気の定常漏洩があるから、制御弁６
０による入力空気量調Ｍｔ！けで装置能力を制御するよ
うにしている。したがって、制御弁６０を閉じて圧縮機
２２の吐出空気で定常漏洩分を補充しないようにすれば
、装置の冷却能力は低下する。冷＃能力を増加させるに
は、Ｗ４御弁６０を開き、装置内圧力を上げる。また本
実施例においては、補助圧縮機は省かれ、ブートストラ
ップ圧縮機７５は、第１図装置と同様に膨張タービン１
２０により与えられる動力と、軸２３０および歯車２３
５を介してガスタービンエンジン１５のスプールと　（
タービンのロータを介して）連結することにより与えら
れる動力と１とよって駆動される。 第４図に示す実施例においては、ブートストラップ圧縮
機７５は、軸２４５によって連結された出力タービン２
４０により駆動されろ。出力タービン２４０は、ガスタ
ービンエンジンの圧１８４ｍ吐出部３７から管路２４７
を介して供給される空気によって駆動される。制御弁６
０は、装置に送り込まれる冷媒空気量および出力タービ
ン２４０を駆動する空気量を同時に制御する乙とにより
、装置能力および装置入力動力を同時に制御する。出力
タービン２４０の駆動空気は、出力タービンから排出ノ
ズル２５０を通じて機外へ排出される。 Ｍ５図？と示す実施例では、第４図の実施例を同様に、
出力タービンを用いてブートストラップ圧縮機７５を駆
動している。しかし、この実施例の場合、装置の能力お
よび入力動力の制御（よ、アクチュエータ２６５により
操作される可変タルピン入ロノズル翼２．６０によって
行われる。このアクチュエータ２６５ば、負荷内のサー
モスタｙｈ（センサー）２７５の出力信号に応答するコ
ントローラ２７０に応動して、可変タービン入口ノズル
の有効面積を設定する。ブートストラップ圧縮機７５に
対する空気供給量を、制御弁で制御する必要はない。第
５図の装置においては、必要な冷却量が増加すると、可
変タービン入口ノズルＮ２６０が開いて出力タービンの
入力動力が増加し、その結果、ブートストラップ圧縮機
７５の入力動力が増加する。このような出力タービンの
入力動力の増加は、２重の効果を生じる。すなわち、ブ
ートストラップ圧縮機７５の前後の有効圧力比を増加さ
せてブートストラップ圧ｍ機の吐出空気圧を上げ、また
、ガスタービンエンジン１５の圧縮機吐出部３７からの
空気流量を増加させる。同様に、負荷の必要冷却量が減
少すると、出力タービンの入力動力を減少させるように
、したがってブートストラップ圧縮！１Ｉ７５の入力動
力を減少させろように、可変タービン入口ノズル翼が調
節され、しかして、ブートストラップ圧縮機７５の前後
の圧力比が低下して、同圧縮機に流れろ空気量が減少ず
ろ。 以上説明した本発明の各実施例は、空気調和装置の入力
動力および冷却能力の制御機構が相違する。しかし、何
れの実施例も、ガスタービンエンジンによって給気・駆
動されろ閉ループ高圧空気サイクル空気調和装置（冷却
袋Ｗ）であり、必要冷却量に応じて装置能力を冷却条件
に整合させているという特徴は共通している。種々の実
施例を示したが、当業者ならば、以上の説明に基づいて
様々な変形を考え得ろことは明らかである。本発明は、
特許請求の範囲に記載された本発明の真の精神および範
囲に含まれるような変形をも包含するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図はそれぞれ本発明の空気サイクル空
気調和装置の別異の実施例を示す概略図である。 １０・・・空気サイクル空気調和装置、１５・・ガスタ
ービンエンジン、２０・・・ｉ荷、２２・・・圧縮機、
３７・・・圧縮機吐出部、６０・・・制御弁、７０・・
・補助圧縮機、７５　・ブートトラップ圧縮機（冷媒圧
ｍ機）、８５・・・放熱熱交換器、１００・・・制御弁
、１１０・・再生熱交換器、１２０　・・膨張タービン
、１３５・・・負荷熱交換器、１６０，１６５・・・セ
ンサー（サーモスタット）、１７０，１７５・中　・１
゛ノドローラ／ア々キ＋て一々−ＩＦＩＯ・・・ポンプ
、２１５・・・制御弁、２２０・・・コントローラ／ア
クチュエータ、２２５・・・サーモスタット（センサー
）、２２６，２４０・・、出力タービン、２６５　・・
アクチュエータ、２７０　・・コントローラ、２７５・
・・サーモスタンド　（セッサー）。 ＦＩＧ、／

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）冷却した冷媒空気を負荷に供給して該負荷を冷却
   するもので、ガスタービンエンジンの圧縮機の吐出部か
   ら圧縮供給空気を送り込まれるように構成されており、
   該冷媒空気を増圧する冷媒圧縮機を備え、該冷媒圧縮機
   の排気流は膨張タービンへ送られて冷却されｔこ後、該
   膨張タービンから該負荷へ排出され、該膨張タービンお
   よび該冷媒圧縮機は機械的に相互に連結され、しかして
   該膨張タービンは該冷媒圧縮機を駆動するための多少の
   入力動力を供給するようにしてなる空気サイクル空気調
   和装置において、 該負荷から出ろ空気流をほぼ全量、該冷媒圧縮機の入口
   へ送ることにより、該冷媒圧縮機、該膨張タービンおよ
   び該負荷にて閉ループ循環系を形成せしめろ手段と、 Ｍ膨張タービンと該冷媒圧縮機の入口との間において該
   ガスタービンエンジンの圧縮機の吐出部を該閉ループ循
   環系に接続して、該供給空気を該空気サイクル空気調和
   装置に供給することにより、該空気サイクル空気調和装
   置の空気圧をほぼ該ガスタービンエンジンの圧縮機の排
   気圧以上に維持ずろ第１の管路と、 該負荷の冷却要件を検知し、それを示す出力信号を発生
   する検知手段と、 該空気サイクル空気調和装置内に設けられ、該検知手段
   の出力信号に応じて該空気サイクル空気調和装置内の空
   気の流量を制御することにより、該負荷の冷却要件に応
   じて該空気サイクル空気調和装置の能力を制御する第１
   の制御手段と、を備えることを特徴とする空気サイクル
   空気調和装置。 （２）該第１制御手段は、該空気サイクル空気調和装置
   への供給空気量を制御するための、該第１管路に配設さ
   れｔこ制御弁を備えることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の空気サイクル空気調和装置。 （３）該冷媒圧縮機の排気の少なくとも一部について該
   膨張タービンをバイパスさせる第２の管路を備え、 該第１制御手段は、該膨張タービンをバイパスする空気
   の流量を制御するための、該第２管路に配設された制御
   弁を備える乙とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の空気サイクル空気調和装置。 （４）該冷媒圧ｍ機の吐出側において該閉ループ系に入
   口が連通し、かつ機外に排気する第３の管路を備え、 該第１制御手段は、該空気サイクル空気調和装置から機
   外へ排出される該冷媒圧ｍｉの排気の流量を制御するた
   めの、該第３管路に配設された制御弁を備えろことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の空気サイクル空
   気調和装置。 （５）該閉ループ循環系は、該冷媒圧縮機の吐出部と該
   膨張タービンの入口との間に位置する放熱熱交換器を含
   み、該放熱熱変換器は、該冷媒圧縮機の排気を熱シンク
   と熱交換関係に維持して、該冷媒圧縮機の排気を該膨張
   タービンに送り込まれる前に予備冷却することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の空気サイクル空気調
   和装置。 （６）該熱シンクは、該冷媒圧縮機の排気の温度より通
   常は低温の流体からなることを特徴とする特許請求の範
   囲第５項に記載の空気サイクル空気調和装置。 （７）該閉ループ循環系は、該冷媒圧縮機の吐出部およ
   び該膨張タービンの入口と吐出部に連通する再生熱交換
   ａ７を含み、該再生熱交換器は、該冷媒圧縮機の排気を
   該膨張タービンの排気と熱交換関係に維持して、該冷媒
   圧縮機の排気を該膨張タービンに送り込まれろ前に予備
   冷却することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の空気サイクル空気調和装置。 （８）該負荷は、 冷却対象手段と、 該膨張タービンの排気が通過する負荷熱交換器と、 該冷却対象手段と該負荷熱交換器との間を循環して該冷
   却対象から熱を奪い、その熱を該負荷熱交換器内におい
   て該膨張タービンの排気へ伝達する流体の閉ループと、 からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の空気サイクル空気調和装置。 （９）該ガスタービンエンジンによって駆動され、該ガ
   スタービンエンジンの圧縮機吐出部から該第１管路を介
   して空気を供給され、該供給空気を予備圧縮する補助圧
   縮機を備え、該補助圧縮機の排気が該冷媒圧縮機の入口
   へ導かれることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の空気サイクル空気調和装置。 （ＩＯＩＭガスタガスタービンエンジンタは、該を動圧
   縮機を駆動するために該補助圧縮機と機械的に相互連結
   されることを特徴とする特許請求の範囲第９項に記載の
   空気サイクル空気調和装置。 （１１）該ガスタービンエンジンの圧縮機吐出部と連通
   し、該圧縮機吐出部から供給される空気により駆動され
   る出力タービンを備え、該出力タービンのロータ部は該
   補助圧縮機を駆動するために該補助圧縮機のロータと機
   械的に相互連結されることを特徴とする特許請求の範囲
   第９項に記載の空気サイクル空気調和装置。 （１２＋該ガスタービンエンジンのロータは、Ｍ冷’１
   Ｍ圧縮機を駆動するために、該冷媒圧縮機のロータと機
   械的に相互連結されることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の空気サイクル空気調和装置。 （１３ＨＪｔガスクーピンエンジンの圧縮機吐出部と連
   通し、該圧縮機吐出部から供給される空気によって駆動
   される出力タービンを備え、該出力タービンのロータ部
   は該冷媒圧縮機を駆動するために該冷媒圧縮機のロータ
   と機械的に相互連結されることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の空気サイクル空気調和装置。 （１４）該出力タービンは該第１管路を通じて該ガスタ
   ービンエンジンの圧縮機吐出部と連通ずることを特徴と
   する特許請求の範囲第１３項に記載の空気サイクル空気
   調和装置。 （１５）該第１制御手段は、該空気サイクル空気調和装
   置への供給空気の流量および該出力タービンを駆動する
   ための空気の流量を制御するための、該第１管路に配設
   されｔこ制御弁を備えることを特徴とする特許請求の範
   囲第１４項に記載の空気サイクル空気調和装置。 （１６）該第１制御手段は該出力タービンの可変人口を
   備えろことを特徴とする特許請求の範囲第１４項に記載
   の空気サイクル空気調和装置。 （１７）空気サイクル空気調和装置によって負荷を冷却
   する方法であって、ガスタービンエンジンの圧縮機吐出
   部から該空気サイクル空気調和装置の冷媒圧縮機の入口
   に空気を供給し、該供給空気を該冷媒圧縮機内でさらに
   圧縮し、該圧縮供給空気から熱ノンクへ熱を伝達させる
   ことにより該圧縮供給空気を冷却し、その圧縮供給空気
   を膨張タービン内で膨張冷却し、その膨張冷却空気を該
   負荷に通ずこと１こより該負荷を冷却する冷却方法にお
   いて、 該供給空気を、その圧力をほとんど低下させることなく
   該空気サイクル空気調和措置へ供給し、該膨張冷却空気
   を該負荷から排出させ、その負荷排気のほぼ全量を該冷
   媒圧縮機の入口に導き、しかして、該空気サイクル空気
   調和装置は、はぼ該ガスタービンエンジンの圧縮機吐出
   圧以上の圧力で閉ループのプレイトン・サイクルにて動
   作することを特徴とする冷却方法。 （１８）該負荷の冷却要件を検知して該冷却要件を示す
   出力信号を発生し、 該出力信号に応じて、該ガスタービンエンジンの圧縮機
   吐出部からＬｆ冷媒圧１１機の入口への供給空気量を制
   御することにより、該負荷の該冷却必要条件に応じて該
   空気サイクル空気調和装置の能力を制御することを特徴
   とする特許請求の範囲第１７項に記載の冷却方法。 （１９）該負荷の冷却要件を検知して該冷却要件を示す
   出力信号を発生し、 該圧縮空気の一部について該膨張タービンをバイパスさ
   せ、 該出力信号に応じて、該膨張タービンをバイパスする該
   圧縮空気の流量をＭＷすることにより、該負荷のＩ＆冷
   却要件に応じて該空気サイク４空気調和装置の能力を制
   御することを特徴とする特許請求の範囲第１７項に記載
   の冷却方法。 （２０）該圧縮空気を該膨張タービンから排出される該
   膨張冷却空気と再生熱交換させることにより、該圧縮空
   気を予備冷却してから該膨張タービンに送ることを特徴
   とする特許請求の範囲第１７項ζこ記載の冷却方法。 （２１）該ガスタービンエンジンの圧縮機の排気により
   駆動される出力タービンによって該冷媒圧縮機を駆動し
   、 該負荷の冷却要件を検知して該冷却要件を示す出力信号
   を発生し、 該出力信号に応じて、該ガスタービンエンジンの圧縮機
   吐出部から該出力タービンへの空気流量を制御すること
   により、該冷媒圧縮機の動作を制御し、しかして、該負
   荷の該冷却要件に応じて該空気サイクル空気調和装置の
   能力を制御する乙とを特徴とする特許請求の範囲第１７
   項に記載の冷＋２２）Ｍガスタービンエンジンによって
   駆動さｔｅル補助圧縮機により、該ガスタービンニンジ
   ンの圧縮機の排気を予備圧縮してから該冷媒圧縮機へ送
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２１項、に記載の
   冷却方法。