(57)【要約】少なくとも１つのパルス管冷却段（１）から形成された冷却装置におけるパルス管冷却器段（１）に設けられた膨張機（２０）は、熱交換器（７）と、バッファ容積（１２，１２ａ，２１）への管接続部（１０，１０ａ）とから成っている。膨張機（２０）は良熱伝導性の材料から成る１つの毛細管状の流れ通路またはそれぞれ等しい所定の内径および長さの少なくとも２つの毛細管状の流れ通路から成る束から形成されている。しかし、膨張機（２０）は焼結されたスポンジ状またはウール／フェルト状の、または積層され、場合によってはプレスされた格子体から成る、良熱伝導性の材料から成るロッド（２０ａ）であってもよく、その場合、該ロッド（２０ａ）が、やはり良熱伝導性の材料から成るガス密でかつ液体密の周壁（２０ｂ，２５）によって被覆されている。これにより、慣用の設備で使用されるような整流器を不要にすることができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス管冷却器段に設けられた膨張機であって、１つのパルス管冷却器段または互いに協働し合う少なくとも２つのこのようなパルス管冷却器段から、１つの冷却装置が形成されており、パルス管冷却器段が原理的に圧力発生器（２／２ａ）と、該圧力発生器（２／２ａ）に接続されたユニット（１）、つまり蓄冷器（４）とパルス管（６）とこれらの間に位置する熱交換器（５）とから成る固有のパルス管冷却器と、パルス管（６）の出口に設けられた熱交換器（７）と、該熱交換器（７）に接続された膨張容器、つまりガスタンクまたはバッファ容積とから形成されている形式のものにおいて、パルス管（６）の出口に設けられた前記熱交換器（７）と、バッファ容積（２１）への管接続部（１０／１０ａ）とが１つの構成ユニット（２０）、つまり膨張機を形成しており、該構成ユニット（２０）が同時に管路接続部（１０／１０ａ）と、パルス管（６）の出口に設けられた前記熱交換器（７）をも成していて、良熱伝導性の材料から成る１つの毛細管状の流れ通路またはそれぞれ等しい所定の内径および長さの少なくとも２つの毛細管状の流れ通路から成る束から成っていることを特徴とする、パルス管冷却器段に設けられた膨張機。
【請求項２】
パルス管冷却器段に設けられた膨張機であって、１つのパルス管冷却器段または互いに協働し合う少なくとも２つのこのようなパルス管冷却器段から、１つの冷却装置が形成されており、パルス管冷却器段が原理的に圧力発生器（２／２ａ）と、該圧力発生器（２／２ａ）に接続されたユニット（１）、つまり蓄冷器（４）とパルス管（６）とこれらの間に位置する熱交換器（５）とから成る固有のパルス管冷却器と、パルス管（６）の出口に設けられた熱交換器（７）と、該熱交換器（７）に接続された膨張容器、つまりガスタンクまたはバッファ容積とから形成されている形式のものにおいて、パルス管（６）の出口に設けられた前記熱交換器（７）と、バッファ容積（２１）への管接続部（１０／１０ａ）とが１つの構成ユニット（２０）、つまり膨張機を形成しており、該構成ユニット（２０）が同時に管路接続部（１０／１０ａ）と、パルス管（６）の出口に設けられた前記熱交換器（７）をも成していて、焼結されたスポンジ状またはウール／フェルト状の、良熱伝導性の材料から成るロッド（２０ａ）から成っており、該ロッド（２０ａ）が、やはり良熱伝導性の材料から成るガス密でかつ液体密の周壁（２０ｂ）によって被覆されていることを特徴とする、パルス管冷却器段に設けられた膨張機。
【請求項３】
圧力発生器（２ａ）が、蓄冷器（４）の入口開口から到来する供給管路（３）を介してパルス管冷却器（１）に接続されており、前記供給管路（３）が、圧力発生器（２ａ）に通じた２つの分岐路（１４，１５）に分割されており、両分岐路（１４，１５）が、それぞれ１つの制御可能な弁（１６ａ，１６ｂ）を備えている、請求項１または２記載の膨張機。
【請求項４】
バッファ容積（２１）内に、該バッファ容積（２１）からガス密にかつ液体密に分離された、より小さな調節可能な容積（２２）が持ち込まれており、該容積（２２）が、バッファ容積（２１）内のガスによっては圧縮不可能であり、該容積（２２）を用いてバッファ容積（２１）が、規定の範囲内で外部から（連続的に？）変化させられるようになっている、請求項３記載の膨張機。
【請求項５】
前記構成ユニット（２０）が、ガス密でかつ液体密なスリーブ（２５）によって被覆されており、該スリーブ（２５）が、冷却循環路に接続され得る流入部（２６ａ）と流出部（２６ｂ）とを備えている、請求項４記載の膨張機。
【請求項６】
少なくともバッファ容積（２１）の壁が良熱伝導性の材料から成っており、前記構成ユニット（２０）が少なくとも部分的にこの場所に突入している、請求項４記載の膨張機。
【請求項７】
バッファ容積（２１）が、調量弁（２５）を備えた管路（２４）を介して圧力発生器（２／２ａ）に接続されている、請求項５または６記載の膨張機。
【請求項８】
周辺環境への良好な熱放出のために、かつ／またはバッファ容積（２１）内での良好な熱吸収のために、良熱伝導性の材料から成る、ラグ、バンドまたは積層板のような、表面を増大させる装置が、バッファ容積（２１）の壁に良熱伝導性に取り付けられている、請求項１から７までのいずれか１項記載の膨張機。
【請求項９】
周辺環境への良好な熱放出のために、良熱伝導性の材料から成る、ラグ、バンドまたは積層板のような、表面を増大させる装置が、前記周壁（２０ｂ）の外側の表面に良熱伝導性に取り付けられている、請求項２記載の膨張機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、１つのパルス管冷却段または少なくとも２つの互いに協働し合うパルス管冷却段から成る冷却装置に用いられる膨張機（エキスパンダ）に関する。
【０００２】
パルス管冷却器は公知のスターリングプロセス、つまりガスが周期的に圧縮されかつ膨張されるプロセスをベースにしている。この場合に利点としては、低温部分に、運動させられる構成部分が存在していない、つまり可動部分が存在していないことである。このことは比較的単純な構造を可能にし、ひいては高い信頼性を可能にする。さらに、機械的な振動も極めて小さく維持される。下へ向かって２０Ｋまでの温度を達成するためには、単段式の構造が使用される。それよりも低い温度は段数を倍増させることにより達成される。このような冷却器の種々異なるタイプが公知先行技術により知られている。いずれのタイプのパルス管冷却器も、周期的なガス流を発生させるために圧縮機（コンプレッサ）を有しており、この周期的なガス流は再生熱交換器（「蓄冷器」として知られている）に供給される。この蓄冷器からガス流はパルス管を通って流れる。パルス管はその低温端に熱交換器−冷却段を備えていて、その周辺温度の端部には膨張機（エキスパンダ）を備えている。膨張機とは、脈動するガス流とカップリングされた音響仕事をパルス管から導出する装置である。主要な冷却出力は、脈動するガス流に所属する仕事流により与えられている。膨張機はパルス管内で摩擦により熱に変換されるこの機械的な仕事流をパルス管から周辺環境へ導出しなければならない。
【０００３】
性能の良い冷却器を得るためには、パルス管の高温端で周期的な圧力波の位相角度が容積流の位相角度よりも先行するように膨張機が動作することが必要となることが知られている。
【０００４】
有利な位相シフトは３０〜６０゜の範囲にある。このためには、種々の方法が知られている。これらのうちの極めて重要な３つの方法は、さらに下で説明する本発明に関連しているので、これら３つの方法の作用形式および性能について簡単に説明する。
【０００５】
図９には、最もよく知られている技術である「ダブルインレットシステム（Ｄｏｐｐｅｌ−Ｅｉｎｌａｓｓ−Ｓｙｓｔｅｍ）」に基づいたパルス管冷却器の概略図が示されている。圧力波発生器２は復動ピストンコンプレッサであるか、または何らかの、別個に制御された入口弁と出口弁とを備えたコンプレッサであってよい。振動ガス流は接続管路３を通って寒冷発生器１へ、主として蓄冷器４へ案内される。蓄冷器４は、蓄冷器４とパルス管６との間の低温熱交換器５と、パルス管６の他方の端部に設けられた高温熱交換器７とを備えたパルス管６と直列に位置している。流れ抵抗１１、つまり絞りインピーダンスを備えた第２の接続管路１０は、高温端に設けられた熱交換器をガスタンク１２に接続している。圧力波発生器２により形成されたガス流の一部は接続管路３から分岐されて、流れ抵抗９を備えた迂回管路８を通って接続管路１０内へ案内される。接続管路１０において迂回管路８は熱交換器７と流れ抵抗１１との間に接続されている。パルス管の高温端におけるガス流は、あたかもこのガス流が２つの流れ成分から構成されているように、つまり迂回管路８を通る迂回流もしくはバイパス流と、供給管路１１を通る「絞り流」とから構成されているように観察され得る。両ガス流はその振幅の点で互いに異なっており、両ガス流の位相位置は、パルス管の高温端における最適な流れ条件を得るために調節され得る。膨張仕事は狭隘部もしくはオリフィスを形成する流れ抵抗１１により与えられた絞りインピーダンスで散逸される。
【０００６】
この方法が負っている不都合は、バイパス分岐管路もしくは迂回管路８内の有害な時間平均された流れ（ｚｅｉｔｇｅｍｉｔｔｅｌｔ．Ｓｔｒｏｍ）、つまり直流（ＤＣ）の流れを抑制することが極めて困難となるという事実である。符号１３で示した破線は真空部分をシンボル化したものである。このボックス内のコンポーネントは低い温度にあり、それに対してその他のコンポーネントは周辺温度にある。
【０００７】
図１０には、別の公知のパルス管冷却器の概略図が示されている。この場合、膨張機は「慣性管型の位相シフタ（Ｔｒａｅｇｈｅｉｔｓｒｏｈｒ−Ｐｈａｓｅｎｓｃｈｉｅｂｅｒ）」の形で実現されている。この部分は円形の横断面を有する管路１０ａを有しており、この管路１０ａはパルス管６とバッファタンク１２ａとの間に位置している。この位相シフタの機能は、管路１０ａ内で振動するガス柱の慣性に基づいている。しかし、ガスの小さな質量に相応して、極めて低い冷却温度を達成したい場合にそうであるように、このような構成アッセンブリを比較的高い周波数で運転するか、または低周波数のシステムのための非実際的な長さを有する管路を用いて運転することが必要となる。
【０００８】
図１１には、慣用のパルス管冷却器の第３の概略図が示されている。この場合、振動するガス流は開閉用の弁１６ａ〜１６ｄを備えた回転ピストン型圧縮機２ａによって生ぜしめられる。これらの弁１６ａ〜１６ｄは吸込管路１４と供給管路１５とに接続されている。接続管路３を通って蓄冷器４に流入するガス流は、弁１６ａと弁１６ｂとによって制御され、供給管路１０ｂを通ってパルス管６に流入するガス流は、弁１６ｃと弁１６ｄとによって制御される。この場合、冷却器のための最適な条件が生じるように弁切換時間を調節することは極めて困難となる。
【０００９】
公知のパルス管冷却器の欠点は次のような事実にある。すなわち、これらのパルス管冷却器は位相シフトを十分に成立させることができないか、もしくは４弁型のパルス管冷却器を通る制御されたガス流を必要とするか、または２つのガス流の良好に調節された重畳を必要とする（ダブルインレット型のパルス管冷却器）か、または低い周波数では動作しなくなる（慣性型の位相シフタ）。さらに、公知のパルス管冷却器は、パルス管内に存在する大きな流過横断面から、接続された接続路の小さな流過横断面へのなだらかな移行を保証する複数の構成部分を必要とする。この機能は熱交換器７に含まれている。
【００１０】
本発明の根底を成す課題は、慣用のシステムに生じるこれらの欠点を取り除くことである。
【００１１】
この課題は、請求項１の特徴部に記載の特徴を有するパルス管冷却器の構造により解決される。この場合、構造的には少なくとも熱交換器およびパルス管６とバッファ容積２１との間の接続部が１つの構成ユニット２０を形成する。この接続部は良熱伝導性の材料から成る、少なくとも１つの毛細管状の流れ通路またはそれぞれ等しい所定の内径および長さの複数のこのような毛細管状の流れ通路から成る通路束から成っており、これにより熱は周辺環境へ容易に導出される。
【００１２】
本発明は、振動するガス流が一定の温度に維持されるという事実に基づいている。このことは次のような効果を有している。すなわち、圧縮の間、熱は周辺媒体へ返還され、そして管路内のガスの膨張の間、周辺環境から熱が吸収される。このプロセスは振動する圧力と容積流との間の位相シフトを生ぜしめる。
【００１３】
複数の平行な管路の寸法、つまり長さおよび内径は、パルス管から取り出された膨張仕事（冷却を得るための重要な役割を担う要素）が、摩擦により、周辺環境へ放出されるべき熱流へ変換されるように設定されていなければならない。それゆえに、各毛細管内部での流れは等温（ｉｓｏｔｈｅｒｍ）でなければならず、したがって毛細管の直径はガス内での熱侵入深さに比べて小さく形成されていなければならない。
【００１４】
狭いライン（管路）内の等温の脈動するガス流量は、損失を伴う電気的な伝送ラインのために使用されるものと同じタイプの微分方程式により説明することができる。したがって、これらの平行な管路は、誘導作用が容量作用を支配しているような伝送ラインと同様の特性を有するように配置され得る。毛細管またはこれらの毛細管から成る束と、終端インピーダンスとして働くガスバッファ容積とを用いて、このような配置の入力インピーダンスは、パルス管からの膨張仕事の取出しのために要求されるように圧力波が容積流に先行するように形成される。
【００１５】
インピーダンス整合は、各毛細管にガスのための十分に大きな摩擦抵抗と、毛細管壁を通じた十分に大きな熱交換とが生じることにより達成される。このためには、毛細管の内側の表面および外側の表面が、この熱を導出できるようにするために十分に大きく形成されていなければならない。
【００１６】
本発明の別の構成は請求項２に記載されている。複数の平行な毛細管の極めて大きな本数が必要となる場合、原理的には、このような束の代わりに、このように多孔質の焼結された材料またはフェルトまたは網ディスクの積重ね体から成るロッドを使用することも可能である。この場合、これらのロッド材料は場合によってはプレスされていて、それぞれ良熱伝導性を備えている。このロッドは、同じく良熱伝導性の被膜／壁によって被覆されている。このロッドは横断面および長さにわたって有効な流れ抵抗を有すると同時に、所要の熱流を周辺環境へ放出することができなければならない。このようなロッドは、設備のために十分な寸法設定品質において、毛細管束と等価の代替物であるとみなすことができる。パルス管出口におけるなだらかな移行を得るために、ロッドの横断面はパルス管出口に等しい大きさに形成されることになるが、しかし少なくとも移行部は円錐形に形成されていなければならない。
【００１７】
請求項３〜請求項８に記載の装置を用いると、請求項１または請求項２に記載のパルス管冷却器の運転を一層最適化することができる。圧力発生器または圧縮機は請求項３の構成では、蓄冷器の入口開口から到来する供給管路を介してパルス管冷却器に接続されており、前記供給管路が、圧力発生器に通じた２つの分岐路に分割されており、両分岐路が、それぞれ１つの制御可能な弁を備えている（図２）。
【００１８】
精密整合のためには、バッファ容積内に、バッファ容積内のガスによっては圧縮不可能な、より小さな可変の容積が持ち込まれている。この容積を用いてバッファ容積を、規定の範囲内で外部から連続的に変化させることができる（図３）。この容積は、ハイドロリック的に作動されるプランジャまたはバッファ容積内へ侵入可能でかつバッファ容積から引出し可能となる固体プランジャであってよい。
【００１９】
表面積が十分に存在していない場合には、熱交換器がガス密でかつ液体密なスリーブによって被覆されており、該スリーブが、冷却循環路に接続されている流入部と流出部とを備えていることにより、周辺環境への放熱を強制的に行うことができる（図４）。
【００２０】
１つまたは複数の毛細管状の流れ通路あるいは被覆されかつ焼結されたロッドがバッファ容積内に突入していると、周辺環境への十分な熱流の生成可能性のためにバッファ容積の壁が良熱伝導性の材料から成っていなければならない（図５）。終端インピーダンス、つまり膨張機はその場合、パルス管出口における熱交換器を形成すると同時にバッファ容積への供給管路をも形成する原理的なユニットと、バッファ容積自体とから成っている。
【００２１】
バッファ容積は調量弁を備えた管路を介して圧力発生器に接続されていてよい（図７）。これによって、パルス管を通る時間平均された純質量流量（Ｎｅｔｔｏ−Ｍａｓｓｅｎ−Ｓｔｒｏｍ）を調節することができる。
【００２２】
周辺環境への放熱を行うと同時にパルス管とバッファ容積との間でのガス案内を行うためのユニットは、複数の平行な毛細管または請求項２に記載の手段から成っている。毛細管がパルス管の高温端における横断面にわたって均一に分配されているか、または請求項２に記載の手段がパルス管の高温端にパルス管と同じ横断面積を有している場合には、公知先行技術においてなお必要とされているような付加的な整流器が不要となる。この場合、整流器は、横断面にわたって分配された均一な流速を保証するための装置である。高温端における熱交換器により整流が行われる。
【００２３】
このような構造は、２Ｈｚの範囲の周波数においても極めてコンパクトである。全体的にコンパクトな構造にもかかわらず、請求項１および／または請求項２に記載の装置は熱伝達のための大きな範囲を有している。さらに、パルス管を通る時間平均された純質量流量は遮断されているか、あるいは所望される場合には調量も可能である。
【００２４】
以下に、本発明を図面につき詳しく説明する。図面は図１〜図８および図９〜図１１から成っており、この場合、図９〜図１１は原理的な構造を再確認するためのものである。
【００２５】
図１に示したエキスパンダもしくは膨張機（Ｅｘｐａｎｄｅｒ）２０は、パルス管６の高温端における圧力と容積流との間に、循環プロセスのために最適な位相シフトが生じ得るように形成されている。これによって、高い効率と単純な構造とを有するパルス管冷却器が製造可能になる。新規の部分は、パルス管６の出口、つまり高温端と、パルス管冷却器の出力のために必要となるように寸法設定されたガスタンク、つまりバッファ容積２１との間における狭い流れ通路２０または毛細管路２０の配置である。この場合に重要となるのは、流れ通路２０が良熱伝導性の材料から製造されていて、周辺環境、つまり冷却媒体に対して良好な熱接触が生じることである。
【００２６】
図２には、単段式のパルス管冷却器を有利に実現するための実施例の構造概略図が示されている。この構造につき、物理的な経過を詳細に説明する：
この単段式のパルス管冷却器は、吸込管片１４と吐出管片１５とを備えた回転ピストン型ガス圧縮機によって駆動される。両管片は一方では開閉のためのそれぞれ１つの弁１６ａ，１６ｂによって閉鎖されている。他方ではＴ字形部分により、両弁１６ａ，１６ｂが接続されており、このＴ字形部分は接続管路３を介して冷却装置のコールドヘッド１またはコールドフィンガに、厳密に云えば蓄冷器４の入口に接続されている。
【００２７】
パルス管寒冷発生器のコールドフィンガ１は蓄冷器４と、低温端に設けられた熱交換器５と、パルス管６と、パルス管６の出口に接続された、周辺環境に突入した終端インピーダンスとから成っている。この終端インピーダンスは、パルス管６の出口から導出された多数の毛細管２０と、これらの毛細管２０の他方の端部に付設されたガスタンク２１の形のバッファ容積２１とから成っている。
【００２８】
蓄冷器４は高い比熱を有する多孔質材料から成る積重ね体、有利には円筒状のハウジング内に積み重ねられた、把持された特殊鋼格子板から成っている。パルス管６は、冷却媒体、典型的にはヘリウムで充填された円筒状の管であり、この管は、約２０バールの平均圧力から±数バールだけ変動する圧力に保持される。熱交換器５は、振動する内部のガス流により生ぜしめられる寒冷を、外部に存在する使用器（図示しない）へ伝達するための構成コンポーネントである。付加的にこの熱交換器５は、パルス管６の入口範囲における横断面にわたって等しい流速が分配されるように整流器としても働かなければならない。
【００２９】
冷却作用は、以下に挙げる、パルス管内部のガスのための複数のステップを有する循環プロセスから生じる：
Ａ．圧縮
吐出弁１６ａの開放により、ガスは、このガスを冷却する蓄冷器４に吹き通されて、熱交換器５を通ってパルス管６に流入する。バッファタンク２１からは、高温端に設けられた毛細管２０を通じて付加的なガス流が逆方向でパルス管６に流入する。この過程のためには、パルス管に流入するガス流と、パルス管から流出するガス流との２つのガス流の間での相応する位相シフトを生ぜしめる共振が生じるようにバッファ容積２１と毛細管２０とが寸法設定されていることが必要となる。
【００３０】
Ｂ．高温端への移動
しばらくした後に、低温端に流入したガス流に相応して、パルス管６内の圧力はバッファ容積２１内の圧力よりも高くなり、ガスは、パルス管６の高温端における周辺の温度よりも高い温度で、毛細管２０を通ってバッファ容積２１内に押し戻される。このプロセスの間、毛細管２０から周辺雰囲気へ熱が放出される。
【００３１】
Ｃ．膨張
このときに、吐出弁１６ａは閉鎖されており、吸込み弁１６ｂは開放されている。このステップの開始時にガスはパルス管６の両端部で放出される。圧力および温度は減少する。
【００３２】
Ｄ．低温端への移動
最後に、バッファ容積２１からパルス管６の高温端内へガス流が流入すると同時に、低温のガス流が蓄冷器４へ戻り、このときに熱交換器５で熱が吸収される。
【００３３】
言い換えれば、この連続的なサイクルは次のようなプロセスであると説明することができる。すなわち、パルス管内のガスがピストンとして作用し、このピストンが機械的な仕事流、つまり膨張仕事を、パルス管の低温端から高温端へ伝達し、そして高温端でこの仕事流が熱流へ散逸し、この熱流が毛細管束の周囲へ放出される。この目的のためには、パルス管６の高温端が、良好に適合されたガス流インピーダンスによって終端されなければならない。このガス流インピーダンスとは、主として次の３つの条件を満たさなければならない構成部部分である：
−調節された共振、
−適合された流れ抵抗、
−これにより仕事を熱流に変換すること、
−パルス管内に軟らかい流れを調整すること。
【００３４】
このような種々異なる機能に相応して、前記装置のための種々異なる呼称、たとえば「パルス管膨張機」または「熱位相シフタ」または「誘導作用式のパルス管終端インピーダンス」を選択することができる。
【００３５】
このようなパルス管終端システムの数値処理からは、このタイプの位相シフタが、低い周波数で動作する冷却器のために最も有利であることが判る。例として、５０Ｗを５０Ｋから３００Ｋへ増大させるためにパルス管冷却器を分析する。相応するパルス管は約４５ｍｍの直径と２００ｍｍの長さとを有している。このパルス管に所属する膨張機は、それぞれ０．３ｍｍの内径とそれぞれ１５０ｍｍの長さとを有する約４０本の毛細管から成っており、バッファ容積のガスタンクは約２００ｃｍ３を有していなければならない。
【００３６】
別の可能な装置は：
図３に示したガスタンク２１またはバッファ容積２１は、制限された範囲で連続的に可変となる容積２２、たとえばハイドロリック式のプランジャまたは中実なプランジャの形の容積２２を備えており、この容積２２は外部から案内された供給管路２３を備えている。これによって、バッファ容積２１を制限された範囲内で変化させ、かつ意図的に調節することができる。これによってインピーダンス整合を極めて精密にシステムに適合させることができる。
【００３７】
図４には、強制冷却された膨張機２０が示されている。このためには、膨張機２０が、貫流される冷却媒体の供給および導出のための両管片２６ａ，２６ｂを備えた管２５によって被覆されている。
【００３８】
図５に示した構成では、毛細管装置がバッファ容積２１の内部に取り付けられている。このときに周辺環境への十分に良好な熱経路を維持するためには、バッファ容積２１の壁が少なくとも、良熱伝導性の材料から成っていなければならない。
【００３９】
平行な複数の毛細管の束に対するそれほど良好ではない択一的な手段は、良熱伝導性の材料から成る適当な細孔サイズの焼結されたロッドあるいはまた、場合によってはプレスされたフェルト状の構造を有する金属ウール（Ｍｅｔａｌｌｗｏｌｌｅ）／特殊鋼ウール（Ｅｄｅｌｓｔａｈｌｗｏｌｌｅ）である。細孔または通過手段が全表面にわたって分配されていて、これによってロッド内に統計的に均一に分配された何らかの流れ通路が形成されるので、このロッドはパルス管の出口とバッファ容積への入口との間でガス密に、ただし良熱伝導性に被覆されていなければならない。したがって、これらの流れ通路はパルス管出口における流入面からバッファ容積への流出面にまでしか成立しない。毛細管束の場合と同様に、流入面は流出面に等しく形成されていて、かつパルス管出口における流出面へ連続的に続いていることが望ましい（図６）。
【００４０】
ゼロとは異なる純質量流量（Ｎｅｔｔｏｍａｓｓｅｎｓｔｒｏｍ）が調節されなければならない場合には、バッファ容積２１と圧力発生器との間に管路２４が組み込まれる。この管路２４の流過横断面は連続的に調節可能な弁２５、つまり調量弁によって、局所的に調節され得る（図７）。（管路２４が圧力発生器に直接に続いていない場合には、管路２４が圧力発生器２ａと、所属の弁１６ｂとの間の吸込管路１５に続いていることが望ましい）。
【００４１】
これまでの概略図は全て、単段式のパルス管冷却器を示している。極めて低い温度のためには、多段式のパルス管冷却器が必要となる。
【００４２】
図８には、２段式のパルス管冷却器が例示されている。第１の段、つまり前段は、真空範囲１３において蓄冷器４ａと、パルス管６ａと、これら両構成部分の間に位置する熱交換器５ａとから成っている。熱交換器と毛細管束とバッファ容積とから成る、所属の膨張機２０ａは、周辺環境に突入していて、固有の純容積流量調節のための調量弁２５ａを備えた管路２４を介して圧力発生器２ａに接続されている。第２の段は真空ボイラ１３において蓄冷器４ｂと、パルス管６ｂと、所属の熱交換器５ｂとから成っている。所属の膨張機２０ｂは原理的に見て前段と同一に構成されていて、同じく周辺環境に突入している。この膨張機２０ｂは第２の段のための固有の容積流量調節のための所属の調量弁２５ｂを介して圧力発生器２ａに接続されている。第２の段の圧力発生器はいわば、第１の段の蓄冷器４ａから第１の段のパルス管６ａへの接続部を形成している。この接続部および第２の段と熱交換器５ａ，５ｂとの相応する接続部は、真空ボイラ１３内に、「使用器」として働くヒートシンクを形成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
パルス管冷却器に組み込まれた毛細管状の流れ通路を示す概略図である。
【図２】
圧力発生器から蓄冷器に通じた弁制御された供給管路を示す概略図である。
【図３】
組み込まれた制御可能な膨張機を備えたバッファ容積を示す概略図である。
【図４】
膨張機における強制された熱取出しを示す概略図である。
【図５】
バッファ容積内に突入した膨張機を示す概略図である。
【図６】
膨張機として形成された、焼結されたロッドを示す概略図である。
【図７】
圧力発生器に接続されたバッファ容積を示す概略図である。
【図８】
複数のパルス管冷却器から形成された冷却装置の２段式の構造を示す概略図である。
【図９】
バッファ容積に通じた供給管路とバイパス管路とに組み込まれた流れ抵抗を備えた公知のパルス管冷却器を示す概略図である。
【図１０】
公知のパルス管冷却器の最も単純な構造を示す概略図である。
【図１１】
圧力発生器から蓄冷器もしくはパルス管の高温端における熱交換器にまで通じた、それぞれ２つの弁を用いて制御された２つの供給管路を備えた公知のパルス管冷却器を示す概略図である。
【国際公開パンフレット】
2004515736.tif 000003
2004515736.tif 000004
2004515736.tif 000005
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【国際調査報告】
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