DE10061922C2

DE10061922C2 - Periodisch arbeitende Kältemaschine

Info

Publication number: DE10061922C2
Application number: DE10061922A
Authority: DE
Inventors: Albert Hofmann
Original assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Priority date: 2000-01-15
Filing date: 2000-12-12
Publication date: 2003-10-30
Anticipated expiration: 2020-12-13
Also published as: EP1247050B1; ATE280369T1; WO2001051862A1; JP3857587B2; DE50104203D1; US6622491B2; US20030019218A1; DE10001460A1; EP1247050A1; JP2003523495A; DE10061922A1

Description

Die Erfindung betrifft einen thermischen Leistungsverstärker für periodisch arbeitende Kältemaschinen und ein Verfahren einen solchen mit einem thermischen Kreisprozeß zu betreiben.

Es ist bekannt, dass ein Kälteerzeugungsprozess, der nach dem Prinzip einer Stirlingmaschine funktioniert, so aufgebaut werden kann, daß im kalten Teil einer solchen Maschine keine zu bewe genden mechanischen Komponenten vorhanden sind. Der Kühler einer solchen besteht aus einem bei Umgebungstemperatur periodisch be wegten Kompressorkolben, einem thermisch isolierten Regenerator, einem ebenfalls thermisch isolierten Pulsrohr, das an beiden En den mit Wärmeübertragern versehen ist, und einem ebenfalls bei Umgebungstemperatur betriebenen Expansionskolben. Beide Kolben werden so bewegt, dass im Pulsrohr folgender Kreisprozess durch laufen wird:
Kompression des Gases;
Verschiebung des Gases in Richtung Expander;
Expansion des Gases;
Verschiebung des Gases in Richtung Kompressor.

In der DE 42 20 840 C2 wird ein Pulsationsrohr-Kühlsystem vorge stellt, dessen Verdichter bei einer normalen Temperatur und die Expansionsmaschine unterhalb der Atmosphärentemperatur betrieben werden kann. Die Expansionsmaschine wird bezüglich des Verdich ters mit einer Phasenvoreilung von etwa 50-130° betrieben. Ein weiterer Gesichtspunkt ist, einen doppelt wirkenden Kol ben/Zylinder-Mechanismus derart zu verwenden, dass zwei Kältema schinen miteinander verbunden werden.

Der in der US 5,845,498 beschriebene Kryostat ist gemäß einem ersten Aspekt folgendermaßen aufgebaut:
er hat Regeneratoren, Pulsrohre, Leitungen, einen Phasenschieber und eine Druckschwingungsquelle. Der Regenerator hat am oberen Ende eine Kaltstelle. Das Pulsrohr hat einen Niedertemperaturend bereich am tieferen Ende und einen Hochtemperaturendbereich am oberen Ende davon. Der Tieftemperaturendbereich sitzt tiefer als die Kaltstufe. Der Niedertemperaturendbereich ist durch eine Leitung mit der Kaltstufe verbunden. Der Phasenschieber ist an den Hochtemperaturendbereich des Pulsrohrs und die Druckschwin gungsquelle an den Regenerator angeschlossen.

Nach einem weiteren Aspekt ist das Nutzvolumen der Leitung im Vergleich mit dem des Pulsrohres im wesentlichen vernachlässig bar. Beispielsweise ist das Verhältnis 1 : 10. In diesem Fall kann die Leitung aus einem Material mit guter thermischer Leit fähigkeit, wie Kupfer, Blei oder einer Legierung daraus, sein, so dass die Leitung als ein Regeneratorteil gebraucht werden kann.

Nach einem dritten Aspekt ist das Nutzvolumen der Leitung im Vergleich zu mit dem des Pulsrohrs im wesentlichen vernachläs sigbar. In diesem Fall kann die Leitung aus einem Material mit geringer thermischer Leitfähigkeit sein, Edelstahl beispielswei se, so dass die Leitung als ein Pulsrohrteil gebraucht werden kann.

Der Pulsrohr-Kühler aus der US 5974807, mit dem kryogenische Temperaturen unter 10 K erzeugt werden können, besteht aus zwei Kühlerstufen. Jede Stufe besteht aus einem Pulsrohr und einem zugehörigen Regenera tor, der auf der Niedertemperaturseite des Pulsrohrs angeschlos sen ist. Ein Druckschwankungsgenerator aus einem Kompressor und vier Ventilen ist an die Niedertemperaturseite jeden Regenera tors angeschlossen. Die Hochtemperaturseite jedes Pulsrohrs ist mit einem nicht offenen Kanal miteinander verbunden, während die Hochtemperaturseite jedes Pulsrohrs und die Hochtemperaturseite jedes Regenerators durch einen Umgehungskanal verbunden sind. Ein magnetisches Material, das ein Seltene-Erde-Element und ein Übergangsmetall enthält, wird als Regeneratormaterial für den Regenerator verwendet. Wenn die Druckschwankung in jedem Puls rohr jeweils mit dem Phasenunterschied von 180° erzeugt wird, wird ein Arbeitsgas zwischen den Hochtemperaturseiten jedes Pulsrohrs übertragen. Deshalb wird der Phasenwinkel zwischen der Druckschwankung in jedem Pulsrohr und der Auslenkung des Ar beitsgases optimiert. Weiter, die Flussmenge des an jeden Rege nerator gesandten Operationsgases wird durch den Umleitungskanal optimiert.

Die genauere Analyse bei periodisch arbeitenden Kältemaschinen zeigt, dass mit dem Kompressor verhältnismäßig viel Arbeit zuge führt wird. Ein geringer Anteil davon wird am Expander zurückge wonnen. Die Differenz wird in Wärme umgesetzt, die im wesentlich im Bereich des Kompressors abgeleitet werden muß (siehe auch Fig. 6).

Derartige Kühlprozesse sind in unterschiedlich abgewandelten Be triebsweisen realisiert worden. Mit einstufigen Anordnungen kann die Temperatur typischerweise von Raumtemperatur auf etwa 25 K abgesenkt werden mit zweistufigen Einrichtungen sogar bis unter halb von 4 K.

Die folgende Überlegung:

- wenn an dem Wärmeübertrager zwischen dem Regenerator und dem Pulsrohr soviel Wärme zugeführt wird, daß dort keine Abkühlung sondern eine Erwärmung über die Raumtemperatur hinaus erfolgt, wird die am Expander abzuführende Arbeitsleistung größer als die dem System mechanisch zugeführte Kompressionsleistung; ein Teil der beim Wärmeübertrager zwischen Regenerator und Pulsrohr zu- und der beim Wärmeübertrager am Ende des Pulsrohrs abgeführten Wärme wird in Arbeit umgewandelt und führt somit zu einer Ver stärkung der mechanischen Leistung;
- führt zu der Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, nämlich: eine periodisch arbeitende Kältemaschine zu bauen, an der bauli che Maßnahmen derart getroffen werden, dass die Physik gemäß dieser beschriebenen Überlegung ablaufen kann.

Mit einer periodisch arbeitenden Kältemaschine gemäß den Kenn zeichen des Anspruchs 1 wird diese Aufgabe gelöst. Die gewonne nen Arbeit ist zum Antrieb eines Pulsrohrkühlers nutzbar.

Der Aufbau einer solchen, aus einem thermischen Leistungsver stärker und einem an seinen Ausgang angeschlossenen, also in Reihe geschalteten Pulsrohrkühler hat die folgenden Merkmale: Der thermische Leistungsverstärker besteht aus einer Kompressor einrichtung, an die ein erster Wärmeübertrager angebaut ist, der an die Umgebung Wärme abgibt. An diesen ist ein Regenerator an gebaut. Am andern Ende sitzt ein weiterer Wärmeübertrager, über den Wärme in den Leistungsverstärker eingeleitet wird. Dieser Wärmeübertrager wird daher als Heizer bezeichnet. An den Heizer ist in Folge das Pulsrohr des Leistungsübertragers angebaut und wird mit einem Wärmeübertrager, der Wärme abgibt abgeschlossen. An diesen letzten Wärmeübertrager ist der Pulsrohrkühler ange baut, dabei ist der letzte Wärmeübertrager des Leistungsverstär kers der erste des Pulsrohrkühlers, wenn man so will. Zwischen dem Regenerator und Pulsrohr des Pulsrohrkühlers liegt der Wär meübertrager, der die Nutzkältezone bildet. Schließlich schließt das Pulsrohr mit einem letzten Wärmeübertrager und der daran an koppelnden Expandereinrichtung ab.

In den Unteransprüchen 2 bis 5 sind verschiedene Betriebsvarian ten entsprechend der bekannten Betriebsvarianten von Pulsrohr kühlern aufgeführt:
Zunächst die beiden Varianten mit bewegten Bauteilen:
Anspruch 2 der Stirling-Prozess mit Kolbenexpander,
Anspruch 3 der Stirling-Prozeß mit passivem Expander, und dann die beiden Varianten, die keine bewegten Bauteile haben:
Anspruch 4 die Gifford-McMahon-Betriebsweise mit einem Hoch- und Niederdruckreservoir, die beide über mit je einem Ventil verse henen Zuleitungen am Regenerator ankoppeln, und mit passivem Ex pander wie in Anspruch 3 und schließlich
Anspruch 5 die Gifford-McMahon-Betriebsweise mit einer Kompres sionseinrichtung, wie in Anspruch 4 beschrieben, und je einer mit einem steuerbaren Ventil versehen Zuleitung vom Hoch- und Niederdruckreservoir, dem ventilgesteuertem Expander, zum Puls rohr.

Der Pulsrohrverstärker kann einerseits elektrisch beheizt werden (Anspruch 6), andrerseits, ähnlich wie bei einem Stirling-Motor, können auch andere Wärmequellen wie solare Erwärmung oder Verbrennung genutzt werden (Anspruch 7). In diesem Fall kann der Kühler mit noch geringerem Bedarf an Primärenergie betrieben werden.

Mit der Erfindung werden u. a. folgende Vorteile erzielt:
besserer Wirkungsgrad, d. h. weniger Primärenergie bei gleicher Kälteleistung;
kostengünstige Fertigung des Kühlers - im Vergleich zu einem me chanischen Kompressor ist der Pulsrohrverstärker eine sehr ein fach zu fertigende Baugruppe, der Zusatzaufwand wiegt die Kos teneinsparung aufgrund eines kleineren Kompressors auf;
geringere Betriebskosten;
geringe Wartungskosten - der Pulsrohrverstärker selbst ist war tungsfrei, die für den Pulsrohrkühler in jedem Fall erforderli chen Zusatzkomponenten wie Kompressor und Ventile, die regel mäßige Wartung bzw. Austausch erfordern, genügen in kleinerer Bauweise und sind dadurch billiger.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher be schrieben. Die Zeichnung besteht aus mehreren Figuren. Es zeigt:

Fig. 1 den schematischen Aufbau der Kältemaschine als Reihen schaltung aus einem thermischen Verstärker mit einem Pulsrohr kühler und die Darstellung des Temperaturverlaufs entlang der selben,

Fig. 2a die Realisierung als Stirling-Typ mit Doppelkolben,

Fig. 2b die Realisierung als Stirling-Typ mit Einfachkolben und Doppeleinlaß-Phasenschieber,

Fig. 2c Gifford-McMahon-Typ mit Doppeleinlaß-Phasenschieber,

Fig. 2d Gifford-McMahon-Typ mit aktivem Phasenschieber,

Fig. 3a das Phasendiagramm der Oszillationen von Druck und Vo lumenstrom am optimierten Pulsrohrkühler,

Fig. 3b das Phasendiagramm der Oszillationen von Druck und Vo lumenstrom an der Kältemaschine, der Reihenschaltung von Puls rohrverstärker und Pulsrohrkühler,

Fig. 4 den Aufbau der Kältemaschine mit ventilbetriebenem ther mischen Verstärker,

Fig. 5 den Heizer als Brennkammer-Heizung,

Fig. 6 Funktionsprinzip des Pulsrohrkühlers und der Temperatur verlauf entlang ihm.

Zunächst wird anhand der Fig. 6 an das Funktionsprinzip des Pulsrohrkühlers in seinen vier Phasen einer Periode kurz erin nert:
Der Kompressor und Expander werden so betrieben, daß im Pulsrohr folgender Kreisprozeß durchlaufen wird:

- Kompression des Gases.
- Verschiebung des Gases in Richtung Expander um eine Länge ^Δl, die kleiner als die Gesamtlänge des Pulsrohrs ist. Hierbei wird dem durch den Wärmeübertrager WÜ3 am Ende des dem Regenerator zugewandten Ende des Pulsrohrs strömenden Gas Wärme entzogen.
- Expansion des Gases.

Die gesamte Gassäule kühlt sich ab, am linken Ende unter die Temperatur des dort befindlichen Wärmeübertragers.

- Verschiebung des Gases zum Kompressor hin.

Dabei kommt es zu einer Abkühlung am linken Wärmeübertrager WÜ1 oder es muß dort Wärme zugeführt werden, wenn dieser Wärmeü bertrager WÜ1 bei konstanter Temperatur betrieben wird.

Die sich im stationären Fall einstellende Temperatur entlang des Pulsrohrkühlers ist darunter dargestellt.

Der Pulsrohrkühler kann unterschiedlich betrieben werden. Ent sprechende Betriebsschemen sind in den Fig. 2a bis 2d in Kom bination mit dem thermischen Verstärker dargestellt. Die jewei lige Art nach Fig. 2a und 2b basieren auf der Verfügbarkeit ei nes geeigneten Kolbenkompressors zum Antrieb des Verstärkers. Entsprechend dem bekannten Stirling-Prozeß wird bei der Expan sion Arbeit zurückgewonnen. Gemäß dem Prinzip nach den beiden Fig. 2c und 2d wird der dem Verstärker zugeführte Gasstrom mit periodisch geschalteten Ventilen aufgeprägt. Dieses wird ei nem Hochdruckbehälter, HD, (Druckreservoir) entnommen und in ei nen Niederdruckbehälter, ND, (Niederdruckreservoir) entspannt, ähnlich wie beim Betrieb eines Gifford-McMahon(GM)-Kühlers. Diese GM-Betriebsweise hat zwar einen schlechteren Wirkungsgrad als die Stirling-Betriebsweise, hat aber den Vorteil, daß preis günstigere Kompressoren eingesetzt werden können. Analoges gilt auch für dem Pulsrohrverstärker sowie für die Reihenschaltung beider Einheiten. In Fig. 1 ist die Kombination des thermischen Leistungsverstärkers mit dem Pulsrohrkühler schematisch darge stellt.

Im weiteren wird eine beispielhafte Auslegung für die aus der Reihenschaltung des thermischen Leistungsverstärkers und des mit ihm betriebenen Pulsrohrkühlers bestehenden, periodisch arbei tenden Kältemaschine beschrieben.

Da der thermische Leistungsverstärker, auch Kompressor oder Pulsrohrkompressor genannt, wie ein Pulsrohrkühler funktioniert, können beide Systeme, der Leistungsverstärker und der Pulsrohr kühler, mit gleichen Methoden behandelt werden. Ein bekanntes Berechnungsverfahren [IV] liefert bei Pulsrohrkühlern gute Über einstimmung mit Experimenten. Als typischer Fall wird hier ein Kühler betrachtet, der am Regeneratoreingang einen Arbeitsstrom ("pV-Leistung") von 1000 W benötigt. Bei 2 Hz Pulsationsfrequenz ist hierzu ein harmonisch pulsierender Gasstrom mit einem Schei telwert von U_s = 4,8 l/s des Volumenstroms und p_s = 5,7 bar des Drucks mit einer Phasendifferenz von 45° erforderlich. Bei ven tilgesteuerter Betriebsweise sind die Pulsationen nicht mehr harmonisch. Es zeigte sich aber, daß auch dann mit diesem Be rechnungsmodell eine Auslegung mit guter Näherung vorgenommen werden kann. Bei der GM-Betriebsweise wird die "pV-Leistung" von einem Kompressor mit ca. 6000 W elektrischer Antriebsleistung erbracht. Er arbeitet bei einem Kompressionsverhältnis von etwa 1,9 bei 18 bar Mitteldruck. Für einen optimal angepaßten Puls rohrkühler ergibt das Rechenverfahren eine Kühlleistung von ca. 110 W bei 50 K Kühltemperatur und 300 K Umgebungstemperatur.

Bei der Berechnung werden harmonische, also sinusförmige Pulsa tionen von Druck und Volumenstrom angenommen. Im optimierten System ergeben sich die in dem Zeiger-/Phasendiagramm gemäß Fig. 3a gezeigten Beziehungen zwischen Druck p und Volumenstrom U an verschiedenen Positionen wie dem Regeneratoreintritt, RE, Pulsrohreintritt, PTE, und Pulsrohraustritt, PTA. Der Volumen strom U_PT,E im Pulsrohr auf der dem Kompressor zugewandten Seite eilt dem im Pulsrohr vorliegenden Druck p_PT um etwa 30° voraus, wohingegen der Gasstrom U_PT,A an der gegenüber liegenden Seite dem Druck um etwa 45° nacheilt. Ähnliche Betriebsbedingungen sollten sich an einem Pulsrohrverstärker einstellen, wenn dieser für op timale Energiewandlung konzipiert wird.

Wenn nun aber der Pulsrohrverstärker, 1, und der Pulsrohrkühler, 2, in Reihe geschaltet sind, wie es bei der erfindungsgemäßen Anordnung nach den Fig. 1, 2 und 4 der Fall ist, summieren sich die Phasenverschiebungen, wie in Fig. 3b dargestellt. Im Pulsrohr des Pulsrohr- oder Leistungsverstärkers, 1, eilen beide Volumenstromzeiger U_PT1,E und U_PT1,A dem Druck p_PT1 voraus und im Kühler, 2, eilen die Volumenströme U_PT2,E und U_PT2,A dem Druck p_PT2 nach. Ergänzend dazu sind in Fig. 3b auch die Zeiger der Druck- und Volumenstromoszillation an anderen Positionen dargestellt. So kennzeichnet U_R,E den bei Raumtemperatur in den Regenerator des Verstärkers eingespeisten Volumenstrom. Der am beheizten Ende dieses Regenerators vorliegende Volumenstrom U_R,A ist durch eine größere Länge aufgrund der thermischen Ausdehnung des Gases und durch eine geringe Drehung aufgrund des Leervolumens im Regene rator ausgezeichnet. Der Unterschied zwischen U_R,A und U_PT1,E dem am heißen Ende des Pulsrohrs vorliegenden Gasstrom kommt bei der Durchströmung der Heizereinheit zustande. Entsprechend kenn zeichnen die Zeiger p_R,E, P_PT1 und p_PT2 die Drücke am Raumtempera turende des zum Verstärker gehörenden Regenerators, im Pulsrohr der Verstärkereinheit und im Pulsrohr der Kühlereinheit.

Beide Komponenten werden nicht in dem jeweils optimalen Zustand betrieben. Hierdurch verschlechtert sich die Effizienz des Puls rohrkühlers gegenüber der Betriebsweise mit direktem Anschluss am Kompressor. Durch Modifizierung der Abmessungen kann dieser schädliche Effekt aber so weit vermindert werden, daß ein Gewinn erzielt wird.

Beispielsweise kann mit einem in konventioneller Weise betriebe nen Pulsrohrkühler in GM-Betriebsweise mit 6000 W elektrischer Antriebsleistung des Kompressors eine Kühlleistung von 110 W bei 50 K erzielt werden. Bei Einsatz eines Pulsrohrverstärkers mit 1000 K mittlerer Temperatur im Bereich der Heizung wird die Kom pressorleistung um 50% verringert, zusätzlich muß aber eine Heizleistung von 1700 W bei 1000 K eingespeist werden. Damit re duziert sich die gesamte elektrische Antriebsleistung von 6000 W auf 4700 W, 3000 W am Kompressor und 1700 W an der Heizung.

Der Effekt wird noch günstiger, wenn Materialien mit höherer Temperaturverträglichkeit eingesetzt werden, oder wenn die Heiz leistung nicht elektrisch aufgebracht wird, sondern z. B. über eine Gasbrennerkammer beispielsweise, wie in Fig. 5 an skiz ziert. Die Rohrverbindung zwischen dem Ausgang des Regenerators und dem Eingang zum Pulsrohr wird über die Gasflamme erhitzt. Am Ausgang des Rückkühlers koppelt der Pulsrohrkühler an.

Die praktischen Ausführung eines Kühlers mit den zuvor genannten Leistungsdaten ist beispielhaft in Fig. 4 gezeigt. Die linke Baugruppe in der Figur stellt den Kompressor mit Hoch- und Nie derdruck-Pufferbehältern, HD und ND, und den alternierend be triebenen Ventilen, Magnet- oder Drehventile, dar. Die mittlere Gruppe stellt den zu betreibenden einstufigen Pulsrohrkühler dar, und die rechte Baugruppe zeigt maßstäblich den daran ange passten Leistungs- oder Pulsrohrverstärker. Dessen Regenerator ist ähnlich aufgebaut wie der des Kühlers, wobei nur die Poren weite an den höheren Temperaturbereich angepasst ist. Als di rekte Heizung kann ein mit Heizdraht bewickelter Keramikkörper in weitgehend konventioneller Ausführung verwendet werden. Das Pulsrohr ist in Bezug auf Länge und Durchmesser so optimiert, daß sich am unteren Ende eine Temperatur wenig über Umgebungs temperatur (ca. 300 K + ^ΔT) einstellt, und daß die Phasenbeziehung zwischen Druck und Gasströmung an die Erfordernisse der Reihen schaltung angepasst ist. In dem nachgeschalteten, wassergekühl ten Wärmeübertrager wird die zuvor bei hoher Temperatur zuge führte Wärme auf Umgebungstemperatur rückgekühlt. Eine ähnliche Rückkühlung erfolgt in dem Kompressor. Daher kann der zwischen Pulsrohrverstärker und Pulsrohrkühler eingebaute Wärmeübertrager ähnlich aufgebaut sein wie der in dem Kompressor integrierte, ein Plattenübertrager. Die lineare Ausrichtung des Pulsrohr- Leistungsverstärkers in Fig. 4 beruht auf praktischen Erwägun gen. Pulsrohr-Verstärker und -Kühler sind in gleichem Maßstab dargestellt. Die wesentlichen Abmessungen und Betriebsparameter sind in der Tabelle 1 zusammengestellt.

Tabelle 1

Parameter eines Pulsrohrverstärkers

Der Regenerator besteht aus gestapelten 100 mesh SS, 62 mm Durchmesser, 2 mm stark. Daran schließt sich der Wärmetauscher in Form des Heizers an, der 1700 W braucht und 1000 K erzeugt. Er hat 55,2 mm Innendurchmesser und ist 140 mm lang. Der Leer raum beträgt 50%. Das Pulsrohr mit den obigen Maßen schließt sich an. Es hat eine Wandstärke von 2 mm und besteht aus Hoch temp.-Stahl 1.4961. Am Pulsrohrausgang befindet sich ein Strö mungsglätter aus einem 200 mesh SS, etwa 15 mm dick. Der Heizer ist mit einem ersten Strahlungsschild ummantelt. Ein weiteres ummantelt dieses, etwa ein Drittel des Regenerators und etwa ein Drittel des Pulsrohrs.

Wenn andere Heizenergien für den Heizer eingesetzt werden sol len, muß die Wärme von einer außerhalb des Gasraums angebrachten Brennerkammer oder einem Kollektorraum für Solarheizung an das Arbeitsgas übertragen werden. Das Problem stellt sich in glei cher Weise bei Stirling-Motoren. Die hierfür erarbeiteten Lösun gen, bei denen zur Zeit Arbeitstemperaturen bis zu etwa 1000 K realisiert werden, können mit geringen Modifikationen übernommen werden. In Analogie dazu kann der Pulsrohrverstärker gemäß der schematische Darstellung der Fig. 5 mit einem Gas- oder Ölbren ner betrieben werden. Die hier gewählte U-förmige Anordnung von Regenerator und Pulsrohr erwies sich als vorteilhaft. Das wär mere Gas des Regenerators als auch des Pulsrohrs sind oben, Wärme durch Naturkonvektion kann nicht abfließen.

Claims

1. Periodisch arbeitende Kältemaschine, bestehend aus:
einem auf dem Pulsrohrprozeß basierenden thermischen Leis tungsverstärker und
einem an dessen als Rückkühler wirkenden Wärmeübetrager in Reihe angeschlossenen Pulsrohrkühler, und
der thermische Leistungsverstärker besteht aus:
einer Kompressoreinrichtung (K),
einem ersten, an die Umgebung Wärme abgebenden Wärmeübertra ger (WÜ1),
einem Regenerator (R1),
einem zweiten, in den Leistungsverstärker Wärme einbringenden Wärmeübertrager (WÜ2), dem Heizer,
einem Pulsrohr (PR1),
einem dritten, an die Umgebung Wärme abgebenden Wärmeübertra ger (WÜ3),
an den sich der Pulsrohrkühler, der aus
einem Regenerator (R2),
einem Wärmeübertrager (WÜ4),
einem Pulsrohr (PR2),
einem Wärmeübertrager (WÜ5) und
einem Expander (E) besteht, anschließt.

2. Periodisch arbeitende Kältemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kältemaschine vom Stirlingtyp ist, als Kompressoreinrichtung (K) einen Kompressorkolben und als Expandereinrichtung (E) einen Expanderkolben - Doppelkolben aufbau - hat.

3. Periodisch arbeitende Kältemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kältemaschine vom Stirlingtyp ist, als Kompressoreinrichtung (K) einen Kompressorkolben hat - Einkolbenaufbau - und als Expander einen Doppeleinlaß-Phasenschieber in Form einer querschnittveränderbaren Rohrverbin dung vom Wärmeübertrager (WÜ3) zum Wärmeübertrager (WÜ5) und einer querschnittveränderbaren Rohrverbindung vom Wärmeü bertrager (WÜ5) zu einem Ausdehnungsgefäß hat.

4. Periodisch arbeitende Kältemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kältemaschine vom Gifford-McMahon- Typ, GM-Typ, ist, als Kompressoreinrichtung (K) eine jeweils ventilgesteuerte Zuleitung von einem Hochdruckreservoir (HD) und einem Niederdruckreservoir (ND) hat - Zweiventilanordnung - und als Expander einen Doppeleinlaß-Phasenschieber in Form einer querschnittveränderbaren Rohrverbindung vom Wärmeü bertrager (WÜ3) zum Wärmeübertrager (WÜ5) und einer quer schnittveränderbaren Rohrverbindung vom Wärmeübertrager (WÜ5) zu einem Ausdehnungsgefäß hat.

5. Periodisch arbeitende Kältemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kältemaschine vom Gifford-McMahon- Typ, GM-Typ, ist, als Kompressoreinrichtung (K) eine jeweils ventilgesteuerte Zuleitung von einem Hochdruckreservoir (HD) und einem Niederdruckreservoir (ND) und als Expander eben falls je eine ventilgesteuerte Zuleitungen zum Hochdruckre servoir (HD) und einem Niederdruckreservoir (ND) hat - Vier ventilanordnung.

6. Periodisch arbeitende Kältemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmequelle für den Heizer direkt im Wärmeübertrager (WÜ2), dem Heizer, eingebaut ist.

7. Periodisch arbeitende Kältemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmequelle für den Heizer außerhalb des des Leistungsverstärkers liegt und mit dem Wärmeübertrager (WÜ2), dem Heizer, gut die Wärme leitend verbunden ist.