DE3621562A1

DE3621562A1 - Kaeltemaschine

Info

Publication number: DE3621562A1
Application number: DE19863621562
Authority: DE
Inventors: Hirotsugu Ohguma; Mitsuo Harada; Hideaki Saura; Satoshi Yasuda
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-06-29
Filing date: 1986-06-27
Publication date: 1987-01-22
Also published as: GB8615799D0; US4689970A; GB2178836A; GB2178836B; DE3621562C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Kältemaschine (cryogenic apparatus), z. B. einen Kryostaten, für einen in einem Magnetresonanz-Abbildungsgerät verwendeten, in Flüs sighelium eingetauchten supraleitenden Magneten.

In neuerer Zeit sind mit supraleitendem Magneten aus gerüstete Magnetresonanz-Abbildungsgeräte zum Einsatz gebracht worden, bei denen ein supraleitender Magnet mittels flüssigen Heliums gekühlt wird. Zur Verminde rung der Verdampfung des flüssigen Heliums ist dabei vorgesehen, eine Abstrahlabschirmung, welche ein den supraleitenden Magneten und ein ein Kältemittel ent haltendes Kältemittelgefäß umschließt, mittels eines Kühl- oder Kälteapparats (refrigerator) zu kühlen.

Dabei ergeben sich jedoch die folgenden Probleme: Die Temperatur des Kälteapparats an der Kühlstufe ist so niedrig, daß Luft gefriert. Wenn zum Zeitpunkt eines Routineaustausches eines normalerweise im Kälteapparat vorgesehenen Dicht(ungs)elements eine Verunreinigung in eine Arbeitsströmungsmittelstrecke eindringt, ge langt sie in einem Tieftemperaturteil der Strecke in einen gefrorenen Zustand, was verschiedene Schwierig keiten nach sich zieht. Wenn die Temperatur des Kälte apparats zum Schmelzen der gefrorenen Verunreinigung erhöht wird, steigt auch die Temperatur des supralei tenden Magneten und der Abstrahlabschirmung an. Ins besondere dann, wenn es sich bei der Verunreinigung um Feuchtigkeit handelt, muß die Temperatur des Kälte apparats zum Schmelzen der gefrorenen Verunreinigung auf die Normaltemperatur erhöht werden, so daß sich auch der supraleitende Magnet und die Abstrahlabschir mung auf nahezu Normaltemperatur erwärmen. Für die Wiederaufnahme des Betriebs des Abbildungsgeräts muß der erwärmte supraleitende Magnet wieder herabgekühlt werden. Die für das Wiederkühlen erforderliche Zeit und der Verbrauch an Kältemittel stellen große Proble me bezüglich der Bereitstellung einer praktisch einsetzbaren Konstruktion dar, bei welcher die Ab strahlabschirmung durch den Kälteapparat gekühlt wird.

Im Fall einer Kältemaschine, bei welcher ein zu kühlen des Objekt und ein Kältemittelgefäß von einer Abstrahl abschirmung umschlossen sind und zumindest entweder das Gefäß oder die Abschirmung durch einen Kälte apparat gekühlt wird, liegt damit der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Konstruktion oder Anordnung zu schaffen, die eine Temperaturerhöhung lediglich (of the sole) des Kälteapparats ohne Temperaturer höhung zumindest entweder der Abstrahlabschirmung oder des Kältemittelgefäßes und somit des zu kühlen den Objekts und des Kältemittels zuläßt, so daß sich Wartung und Instandsetzung des Kälteapparats einfach und kostensparend durchführen lassen.

Diese Aufgabe wird bei einer Kältemaschine, umfassend ein ein zu kühlendes Objekt und ein Kältemittel ent haltendes Kältemittelgefäß, ein das Kältemittelgefäß aufnehmendes Vakuumgehäuse, eine zwischen dem Kälte mittelgefäß und dem Vakuumgehäuse angeordnete, das Kältemittelgefäß umschließende Abstrahlabschirmung zur Verhinderung eines Übergangs von Strahlungswärme auf das Kältemittelgefäß, einen Kälteapparat (refrigerator) zum Kühlen der Abstrahlabschirmung und/oder des Kältemittelgefäßes und eine zwischen dem Kälteapparat sowie Abstrahlabschirmung und/oder Kälte mittelgefäß angeordnete wärmeleitende Kupplung zur Herstellung und Unterbrechung eines Wärmeübergangs zwischen Kälteapparat sowie Abstrahlabschirmung und/ oder Kältemittelgefäß, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die wärmeleitende Kupplung ein mit dem Kälte apparat verbundenes erstes Element einer hohen Wärme leitfähigkeit und ein mit Abstrahlabschirmung und/oder Kältemittelgefäß verbundenes zweites Element einer hohen Wärmeleitfähigkeit aufweist, daß ein zufrieden stellender (großer) Wärmeübergang zwischen erstem und zweitem Element durch Zufuhr eines wärmeleitenden Mediums in Form eines Strömungsmittels in einen zwi schen den beiden Elementen festgelegten Raum erziel bar ist und daß ein nur geringer, lediglich durch Wärmeabstrahlung hervorgerufener Wärmeübergang zwi schen erstem und zweitem Element durch Evakuieren des Raums zwischen diesen beiden Elementen erzielbar ist.

Hierbei ist die wärmeleitende Kupplung unter Aus nutzung der Tatsache ausgebildet, daß der Wärmeüber gangsgrad (heat transfer rate) zwischen erstem und zweitem Element dann, wenn der Raum zwischen ihnen mit einem wärmeleitenden Medium gefüllt ist, ver gleichsweise groß und dann, wenn der Raum zwischen ihnen evakuiert ist, sehr klein ist.

Bei dieser Anordnung kann durch Einschalten oder Akti vieren der wärmeleitenden Kupplung die Abstrahlab schirmung und/oder das Kältemittelgefäß durch den Kälteapparat gekühlt werden, um die durch Wärmeab strahlung hervorgerufene Verdampfung des Kältemittels im Kältemittelgefäß zu verringern. Wenn eine Tempera turerhöhung des Kälteapparats zum Schmelzen gefrorener Verunreinigung in der Arbeits- oder Betriebsströmungs mittelstrecke des Kälteapparats durch Abschalten oder Deaktivieren der wärmeleitenden Kupplung nötig ist, kann der Wärmeübergang zwischen dem Kälteapparat so wie Abstrahlabschirmung und/oder Kältemittelgefäß unterbrochen werden. Selbst wenn dabei die Temperatur des Kälteapparats ansteigt, erhöht sich die Tempera tur von Abschirmung und/oder Gefäß und mithin die Temperatur des Kältemittels und des zu kühlenden Objekts im Gefäß nicht wesentlich. Damit ist es mög lich, die für das Wiederkühlen des Kältemittels und des zu kühlenden Objekts im Kältemittelgefäß bei Wiederaufnahme des Betriebs der Kältemaschine er forderliche Zeit wesentlich zu verkürzen und auch die Verdampfung des Kältemittels im Gefäß bei der Tempera turerhöhung des Kälteapparats erheblich zu verringern. Wartung und Instandsetzung des Kälteapparats lassen sich mithin einfach und kostensparend durchführen.

Bei der Kältemaschine mit dem beschriebenen Aufbau wird bevorzugt das Kältemittel im Kältemittelgefäß von einem Kältemittelzufuhrsystem geliefert, während das wärmeleitende Medium (heat conductive medium) dieselbe Substanz wie das Kältemittel im Gefäß ist und vom (gleichen) Kältemittelzufuhrsystem geliefert wird.

Da das wärmeleitende Medium dieselbe Substanz wie das im Gefäß enthaltene Kältemittel ist und vom (selben) Kältemittelzufuhrsystem geliefert wird, entfällt ein unabhängiges Zufuhrsystem für wärmeleitendes Medium, wodurch die Konstruktion der wärmeleitenden Kupplung (thermal conductive coupling) und damit der gesamten Kältemaschine vereinfacht wird.

Bei der Kältemaschine mit dem oben umrissenen Aufbau weist vorzugsweise jedes erste und zweite Element je eine Anzahl von voneinander getrennten (beabstandeten) Wärmeübergangsgliedern auf, wobei die Wärmeübergangs glieder von erstem und zweitem Element einander ab wechselnd unter Festlegung eines kleinen Zwischen raums zwischen sich und einander gegenüberstehend an geordnet sind. Ein zufriedenstellender (großer) Wärme übergang zwischen den beiden Elementen wird durch Wärmeleitung des wärmeleitenden Mediums erreicht, das in die kleinen Zwischenräume zwischen den jeweiligen Wärme übergangsgliedern von erstem und zweitem Element ein geführt wird.

Wenn sich beim Einführen des wärmeleitenden Mediums in den Raum zwischen erstem und zweitem Element der Abstand zwischen letzteren verkleinert, erhöht sich der Wärmeübergangsgrad zwischen erstem und zweitem Element. Wenn der Zwischenraum zwischen erstem und zweitem Element eine festgelegte Größe übersteigt, wird der nur auf Wärmeabstrahlung beruhende Wärme übergangsgrad zwischen erstem und zweitem Element schnell kleiner. Die festgelegte Größe ist sehr klein.

Wenn erstes und zweites Element auf die angegebene Weise ausgebildet sind, wird bevorzugt auch das Kälte mittel im Kältemittelgefäß von einem -zufuhrsystem geliefert, wobei das wärmeleitende Medium dieselbe Substanz wie das Kältemittel im Gefäß ist und vom selben Zufuhrsystem geliefert oder zugeführt wird.

Wenn erstes und zweites Element der wärmeleitenden Kupplung jeweils mehrere Wärmeübergangsglieder auf weisen, die - wie oben erwähnt - voneinander getrennt sind, kann je eine Gruppe der Wärmeübergangsglieder von erstem und zweitem Element eine Anzahl von zy lindrischen Elementen oder Gliedern enthalten, die verschiedene Durchmesser besitzen und konzentrisch angeordnet sein können, wobei die Anzahl der zylind rischen Elemente von erstem und zweitem Element je weils einander abwechselnd koaxial zueinander ange ordnet sein können, derart, daß benachbarte dieser Elemente einander mit einem kleinen Radialabstand gegenüberstehen. Außerdem oder wahlweise kann jeweils eine Gruppe der Wärmeübergangsglieder von erstem und zweitem Element jeweils eine Anzahl flacher, parallel zueinander angeordneter Platten umfassen, wobei die verschiedenen flachen Platten von erstem und zweitem Element einander abwechselnd und mit einem kleinen Zwischenraum gegenüberstehend angeordnet sein können. Weiterhin kann je eine Gruppe der Wärmeübergangsglie der von erstem und zweitem Element jeweils eine An zahl von radial angeordneten Platten umfassen, wobei je eine andere Gruppe der Wärmeübergangsglieder von erstem und zweitem Element jeweils eine Anzahl von Platten umfassen kann, die unter Festlegung eines kleinen Zwischenraums mit der Anzahl der radial ange ordneten Platten abwechselnd angeordnet sind.

Von den drei oben erwähnten Anordnungen der Wärme übergangsglieder von erstem und zweitem Element er möglicht die erste Anordnung, bei welcher je eine Gruppe der Wärmeübergangsglieder von erstem und zwei tem Element eine Anzahl zylindrischer Elemente um faßt, im Vergleich zur zweitgenannten und drittge nannten Anordnung eine kompakte und genaue Ausbildung der wärmeleitenden Kupplung.

Auch wenn erstes und zweites Element der wärmeleiten den Kupplung einer der drei oben angegebenen Anord nungen entsprechen, ist es vorteilhaft, wenn das im Kältemittelgefäß befindliche Kältemittel von einem entsprechenden Zufuhrsystem geliefert wird und das wärmeleitende Medium dieselbe Substanz wie das Kälte mittel im Gefäß ist und vom selben Zufuhrsystem ge liefert wird.

Bei der oben umrissenen Kältemaschine ist mindestens eines der beiden genannten Elemente zwischen einer ersten Stellung, in welcher erstes und zweites Ele ment in Berührung miteinander stehen, und einer zwei ten Stellung bewegbar, in welcher diese Elemente von einander getrennt sind, wobei ein zufriedenstellender Wärmeübergang zwischen erstem und zweitem Element dadurch erzielt wird, daß mindestens eines dieser Elemente in die erste Stellung gebracht und zumindest ein mikroskopisch kleiner Zwischenraum in einem Be rührungsbereich von erstem und zweitem Element mit einem wärmeleitenden Medium in Form eines Strömungs mittels gefüllt wird, während nur ein geringer, ledig lich durch Wärmeabstrahlung verursachter Wärmeüber gang zwischen erstem und zweitem Element erzielt wird, indem mindestens eines dieser Elemente in die zweite Stellung gebracht und (zumindest) ein Raum oder Zwi schenraum zwischen erstem und zweitem Element evaku iert wird.

Da bei dieser Anordnung erstes und zweites Element in unmittelbarer Berührung miteinander stehen und ein im Berührungsbereich der beiden Elemente gebildeter, mikroskopisch kleiner Zwischenraum mit einem wärme leitenden Medium in Form eines Strömungsmittels ge füllt ist oder wird, ist der Wärmeübergang zwischen den beiden Elementen und somit zwischen dem mit dem ersten Element verbundenen Kälteapparat sowie der Ab strahlabschirmung und/oder dem mit dem zweiten Ele ment verbundenen Kältemittelgefäß sehr groß. Wenn darüber hinaus mindestens eines dieser beiden Ele mente sich in der zweiten Stellung befindet und der Raum zwischen den beiden Elementen evakuiert ist oder wird, ist der Wärmeübergang zwischen erstem und zwei tem Element sehr niedrig. Diese wärmeleitende Kupp lung wird unter Ausnutzung des unterschiedlichen Wär meübergangsgrads zwischen den beiden angegebenen An ordnungs-Fällen realisiert.

Bei dieser Anordnung wird wiederum bevorzugt, daß das im Gefäß enthaltene Kältemittel von einem entsprechen den Zufuhrsystem geliefert wird und das wärmeleitende Medium dieselbe Substanz wie das Kältemittel im Gefäß ist und vom (selben) Kältemittelzufuhrsystem geliefert wird.

Bei der beschriebenen Kältemaschine kann das zweite Element in Schwerkraftrichtung unter dem ersten Ele ment oder praktisch auf derselben Höhe wie dieses an geordnet sein; ein zufriedenstellender Wärmeübergang zwischen erstem und zweitem Element kann durch Herbei führung einer natürlichen Konvektion erzielt werden, indem zu diesem Zweck ein wärmeleitendes Medium in Form eines Strömungsmittels in einen Raum oder Zwi schenraum zwischen den beiden Elementen eingeführt wird; ein nur geringer, lediglich durch Wärmeabstrah lung verursachter Wärmeübergang wird zwischen erstem und zweitem Element dann erzielt, wenn der Raum oder Zwischenraum zwischen ihnen evakuiert wird.

Bei dieser Anordnung erzeugt das wärmeleitende Medium, das in den Raum oder Zwischenraum zwischen den in Schwerkraftrichtung (gravitational direction) auf Ab stand stehenden ersten und zweiten Elementen einge führt wird, natürliche Konvektion am unteren oder tieferen zweiten Element, das sich üblicherweise auf höherer Temperatur befindet, so daß ein vergleichs weise hoher Wärmeübergangsgrad zwischen erstem und zweitem Element erzielbar ist. Der Wärmeübergangs grad aufgrund der Konvektion des wärmeleitenden Me diums ist wesentlich höher als der Wärmeübergangs grad, der lediglich auf Wärmeleitung ohne jede Kon vektion des wärmeleitenden Mediums beruht.

In diesem Fall gilt für das Kältemittel und das wärme leitende Medium sowie ihre jeweilige Zufuhr das gleiche, wie oben angegeben.

Bei der oben umrissenen Kältemaschine kann ferner die Abstrahlabschirmung mit einem Kältemittelgefäß zur Aufnahme des Kältemittels und auch mit einem Kälte mitteldurchgang zur Ermöglichung einer Strömung des Kältemittels versehen sein. Selbst wenn hierbei die wärmeleitende Kupplung deaktiviert ("OFF") ist, kann die Kühlung der Abstrahlabschirmung auf die erwähnte Weise durch das Kältemittel fortgesetzt werden. Darüber hinaus kann die erforderliche Vorbereitungszeit für den Betriebsbeginn der Kältemaschine dadurch ver kürzt werden, daß zum Zeitpunkt des Betriebsbeginns Kältemittel zum Kältemittelgefäß und -durchgang der Abstrahlabschirmung zugeführt wird.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung mit verschiedenen Abwandlungen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Kältemaschine für einen supraleitenden Magneten gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt zur Dar stellung eines Beispiels für die bei der Kältemaschine gemäß Fig. 1 verwendete wärme leitende Kupplung (thermal conductive coupling),

Fig. 3 einen schematischen Längsschnitt zur Dar stellung eines anderen Beispiels für die bei der Kältemaschine nach Fig. 1 verwendete wärmeleitende Kupplung,

Fig. 4 einen schematischen Längsschnitt zur Dar stellung eines weiteren Beispiels für die bei der Kältemaschine nach Fig. 1 verwendete wärmeleitende Kupplung,

Fig. 5 einen schematischen Längsschnitt zur Dar stellung einer Abwandlung der wärmeleiten den Kupplung nach Fig. 4,

Fig. 6 und 7 Aufsichten zur schematischen Darstellung von Abwandlungen der Wärmeübergangsplatten bei der wärmeleitenden Kupplung gemäß Fig. 2,

Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Bei spiels für eine Zufuhreinrichtung für das wärmeleitende Medium bei der wärmeleitenden Kupplung in der erfindungsgemäßen Kältema schine und

Fig. 9 eine Fig. 1 ähnelnde Darstellung einer Ab wandlung der Kältemaschine nach Fig. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte Kältemaschine (cryogenic apparatus) gemäß der Erfindung weist (als zu kühlen des Objekt) einen supraleitenden Magneten 10 auf, der in in einem Kühlmittelgefäß (im folgenden einfach als Gefäß bezeichnet) 12 enthaltenes flüssiges Helium 14 eingetaucht ist. Das Gefäß 12 befindet sich in einem evakuierten Gehäuse 16. Zwischen dem Gehäuse 16 und dem Gefäß 12 sind zwei Abstrahlabschirmungen (im fol genden einfach als Abschirmungen bezeichnet) 18 und 20 so angeordnet, daß sie das Gefäß 12 doppelt um schließen. Die beiden Abschirmungen 18 und 20 sind dabei über entsprechende wärmeleitende Kupplungen 22 und 24 mit einem Kälteapparat (refrigerator) 26 ver bunden. Die wärmeleitenden Kupplungen 22 und 24 be sitzen jeweils denselben Aufbau.

Fig. 2 veranschaulicht im vergrößertem Maßstab die wärmeleitende Kupplung (oder auch Thermoleitkupplung) 22. Diese umfaßt gemäß Fig. 2 eine erste und eine zweite Endplatte 28 bzw. 30. Die erste Endplatte 28 besitzt eine hohe Wärmeleitfähigkeit und ist mit dem Kälteapparat 26 verbunden, während die ebenfalls eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzende zweite Endplatte 30 mit der Abschirmung 18 verbunden ist. Die beiden Endplatten 28 und 30 stehen einander (flächig) gegen über. Mehrere zylindrische Wärmeübergangsglieder 32 A- 32 D jeweils verschiedener Durchmesser sind an der der zweiten Endplatte 30 zugewandten Fläche der ersten Endplatte 28 durch Löten oder mittels an sich bekannter Befestigungsmittel zufriedenstellender Wärmeleit fähigkeit koaxial befestigt. Weiterhin sind mehrere zylindrische Wärmeübergangsglieder 34 A-34 D jeweils unterschiedlicher Durchmesser an der der ersten End platte 28 zugewandten Fläche der zweiten Endplatte 30 auf dieselbe Weise (wie für die Wärmeübergangs glieder 32 A-32 D beschrieben) koaxial befestigt. Die zylindrischen Wärmeübergangsglieder 32 A-32 D und 34 A-34 D bestehen jeweils aus einem guten Wärmelei ter, während das im Zentrum angeordnete Wärmeüber gangsglied 34 D tatsächlich eine massive Stange oder ein Stab ist. Die Wärmeübergangsglieder 32 A-32 D an der ersten Endplatte 28 und die entsprechenden Glieder 34 A-34 D an der zweiten Endplatte 30 sind koaxial zueinander und einander abwechselnd so ange ordnet, daß sie zwischen sich jeweils einen kleinen radialen Abstand festlegen. Bei der beschriebenen Ausführungsform beträgt dieser kleine Abstand etwa 0,5 mm.

Ein zwischen ersten und zweiten Endplatten 28 bzw. 30 festgeleger Raum, in dem die Wärmeübergangsglieder 32 A-32 D und 34 A-34 D angeordnet sind, ist mittels eines Balgens 36, dessen beide Enden mit erster und zweiter Endplatte 28 bzw. 30 verbunden sind, luft dicht abgedichtet. In den genannten Raum führt eine Ansaug/Absaug-Leitung 38 hinein, die über ein Um schaltventil mit einer Vakuumerzeugungseinheit zum Evakuieren des Raums und einer Wärmeleitmedium-Zufuhr einheit zum Zuführen von gasförmigem Helium als wärme leitendes Medium in Form eines Strömungsmittels ver bunden ist. Zylindrische Tragelemente 40 und 42 aus glasfaserverstärktem Kunststoff sind an ihren beiden Enden koaxial zueinander an erster und zweiter End platte 28 bzw. 30 angebracht. Der Balgen 36 und die Wärmeübergangsglieder 32 A-32 D sowie 34 A-34 D sind innerhalb der durch die zylindrischen Tragelemente 40 und 42 gebildeten doppelten Tragwand angeordnet. Die Tragelemente 40 und 42 halten eine feste axiale Lagenbeziehung zwischen den beiden Endplatten 28 und 30 und somit eine feste axiale Lagenbeziehung zwischen erster und zweiter Gruppe der zylindrischen Warme übergangsglieder 32 A-32 D sowie 34 A-34 D aufrecht, während sie gleichzeitig auch für eine Wärmeisolierung zwischen den beiden Baugruppen sorgen. Außerdem dienen sie zur Aufrechterhaltung eines konstanten radialen Spalts oder Zwischenraums zwischen den jeweils be nachbarten ersten und zweiten Wärmeübergangsgliedern 32 A-32 D und 34 A-34 D.

Bei der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung kann die wärmeleitende Kupplung 22 (oder 24) aktiviert und deaktiviert werden, indem der vom Balgen 36 um schlossene Raum mit gasförmigem Helium als wärme leitendes Medium gefüllt und (bzw.) evakuiert wird. Genauer gesagt: durch Einführung von gasförmigem Helium in den Raum kann ein Wärmeübergang mittels des gasförmigen Heliums zwischen den beiden Gruppen der Wärmeübergangsglieder 32 A-32 D und 34 A-34 D erzielt werden. Hierdurch wird die wärmeleitende Kupplung 22 (oder 24) aktiviert. Wenn der Raum evakuiert wird, wird ein nur geringer, auf Abstrahlung beruhender Wärmeübergang zwischen den Gruppen der Wärmeübergangs glieder 32 A-32 D und 34 A-34 D erreicht. In diesem Fall ist die wärmeleitende Kupplung 22 (oder 24) de aktiviert.

Wenn die wärmeleitenden Kupplungen 22 und 24 im Nor malbetrieb der Kältemaschine aktiviert bleiben, können die Abschirmungen 18 und 20 durch den Kälteapparat 26 ausreichend gekühlt werden. Wenn aus irgend einem Grund, beispielsweise zum Schmelzen einer gefrorenen Verunreinigung, die sich in einer Arbeitsmediumstrecke des Kälteapparats 26 gebildet hat, die Temperatur des Kälteapparats 26 erhöht werden muß, werden die wärme leitenden Kupplungen 22 und 24 deaktiviert. In diesem Fall ergibt sich eine Wärmeisolation zwischen Kälte apparat 26 und Abschirmungen 18 und 20. Aus diesem Grund erfahren die Abschirmungen 18 und 20 bei Instand setzung, Wartung oder Inspektion des Kälteapparats 26 keine Temperaturerhöhung. Die Temperatur des supra leitenden Magneten 10 erhöht sich dabei gleichfalls nicht.

Fig. 3 veranschaulicht schematisch eine Abwandlung der wärmeleitenden Kupplungen 22 und 24 für die er findungsgemäße Kältemaschine. Gemäß Fig. 3 umfaßt jede dieser Kupplungen erste und zweite Endplatten 50 bzw. 52 einer hohen Wärmeleitfähigkeit. Die beiden Endplatten 50 und 52 sind dabei mit dem Kälteapparat 26 bzw. der Abschirmung 18 (oder 20) gemäß Fig. 1 ver bunden und einander gegenüberstehend angeordnet. Ein erstes Wärmeübergangsglied 56 ist über eine Stange 54 mit der der zweiten Endplatte 52 zugewandten Fläche der ersten Endplatte 50 verbunden. Das erste Wärme übergangsglied 56 befindet sich in einem durch die napfförmige zweite Endplatte 52 festgelegten Hohlraum. Die Stange 54 durchsetzt eine Zentralbohrung im zwei ten Wärmeübergangsglied 58, das eine gute Wärmeleit fähigkeit besitzt und die oberseitige Öffnung der zweiten Endplatte 52 luftdicht verschließt. In die Zentralbohrung des zweiten Wärmeübergangsglieds 58 ist ein Leitelement 60 eingesetzt, das zur axialen Führung der Stange 54 dient.

Ein Raum zwischen der ersten Endplatte 50 und dem an der zweiten Endplatte 52 vorgesehenen Wärmeübergangs glied 58 ist luftdicht durch einen Balgen 62 ver schlossen, der beidseitig mit erster Endplatte 50 und zweitem Wärmeübergangsglied 58 verbunden ist. In den genannten Raum ist eine Ansaug/Absaug-Leitung 64 ein geführt, die über ein Umschaltventil mit einer Vakuum erzeugungseinheit zum Evakuieren des Raums und einer Wärmeleitmedium-Zufuhreinheit zum Zuführen von gas förmigem Helium als wärmeleitendes Medium in Form eines Strömungsmittels verbunden ist. Der in der zweiten Endplatte 52 festgelegte Hohlraum, in welchem sich das erste Wärmeübergangsglied 56 der ersten End platte 50 befindet, steht mit dem vom Balgen 62 um schlossenen Raum über eine im zweiten Wärmeübergangs glied 58 ausgebildete Bohrung 66 in Verbindung.

Wenn über die Leitung 64 gasförmiges Helium in den vom Balgen 62 umschlossenen Raum eingeleitet wird, dehnt sich der Balgen 62 unter dem Heliumgasdruck aus, wobei die beiden Wärmeübergangsglieder 56 und 58 in Berührung miteinander gebracht werden. Da mikroskopisch kleine Spalte oder Zwischenräume zwischen den Be rührungsflächen der beiden Wärmeübergangsglieder 56 und 58 mit Helium gefüllt sind, wird ein äußerst wirk samer Wärmeübergang zwischen den beiden Wärmeüber gangsgliedern 56 und 58 erreicht. In diesem Zustand ist die wärmeleitende Kupplung 22 (oder 24) aktiviert. Wenn der vom Balgen 62 umschlossene Raum evakuiert wird, zieht sich der Balgen 62 zusammen, so daß die beiden Wärmeübergangsglieder 56 voneinander getrennt werden. Dabei wird auch der genannte Raum und zudem auch der Hohlraum in der zweiten Endplatte 52, in welchem das erste Wärmeübergangsglied 56 angeordnet ist, evakuiert. In diesem Zustand ergibt sich nur ein geringer, durch Abstrahlung verursachter Wärmeüber gang zwischen den beiden Wärmeübergangsgliedern 56 und 58. Die wärmeleitende Kupplung 22 (oder 24) ist in diesem Zustand deaktiviert.

Mit der vorstehend beschriebenen wärmeleitenden Kupp lung kann, wie im Fall der Ausführungsform gemäß Fig. 2, der Wärmeübergang zwischen Kälteapparat 26 und Abschirmungen 18 und 20 hergestellt und unter brochen werden.

Fig. 4 veranschaulicht eine andere Abwandlung der wärmeleitenden Kupplungen 22 und 24 für die erfin dungsgemäße Kältemaschine. Gemäß Fig. 4 umfaßt jede dieser wärmeleitenden Kupplungen eine erste und eine zweite Endplatte 70 bzw. 72 hoher Wärmeleitfähigkeit. Diese Endplatten 70 und 72 sind mit dem Kälteapparat 26 bzw. der Abschirmung 18 (oder 20) verbunden. Die erste Endplatte 70 besitzt eine umgekehrt napfförmige Gestalt, wobei ihr offenes unteres Ende durch die zweite Endplatte 72 luftdicht verschlossen ist. Mehrere Wärmeübergangsglieder 74 aus einem guten Wärmeleiter sind an der der zweiten Endplatte 72 zugewandten Fläche der ersten Endplatte 70 durch Löten oder mit Hilfe an sich bekannter Befestigungsmittel guter Wärmeleitfähigkeit befestigt. In den Innenraum der ersten Endplatte 72 ist eine Ansaug/Absaug-Leitung 76 eingeführt, die über ein Umschaltventil mit einer Vakuumerzeugungseinheit zum Evakuieren des genannten Raums und einer Wärmeleitmedium-Zufuhreinheit zum Zu führen von gasförmigem Helium als wärmeleitendes Me dium in Form eines Strömungsmittels verbunden ist.

Wenn bei der beschriebenen wärmeleitenden Kupplung im Normalbetrieb des Kälteapparats 26 über die Lei tung 76 ein wärmeleitendes Medium, das auf noch näher zu beschreibende Weise zweckmäßig gewählt ist, in den von der ersten Endplatte 70 festgelegten Raum einge leitet wird, kondensiert es zu einer Flüssigkeit an den verschiedenen, an der mit dem Kälteapparat 26 ver bundenen ersten Endplatte 70 angebrachten Wärmeüber gangsgliedern 74, wobei das kondensierte wärmeleiten de Medium auf die mit der Abschirmung 18 (oder 20), die eine höhere Temperatur als der Kälteapparat 26 besitzt, verbundene zweite Endplatte 72 herabtropft und dabei siedend zu einem Gas verdampft. Aufgrund dieses Verdampfungs-Kondensationszyklus wird Wärme von der eine höhere Temperatur besitzenden zweiten Endplatte 72 zu der auf niedrigerer Temperatur befindlichen ersten Endplatte 70 übertragen. Da die mit dem Kälte apparat 26 verbundene erste Endplatte 70 in Schwer kraft- oder Fallrichtung über der zweiten Endplatte 72, die im Normalbetrieb des Kälteapparats 26 eine höhere Temperatur besitzt als die erste Endplatte 70, angeordnet ist, entsteht natürliche Konvektion, bei welcher der Dampf des auf der zweiten Endplatte 72 verdampfenden Mediums zu den Wärmeübergangsgliedern 74 an der ersten Endplatte 70 hochsteigt und das kon densierte, flüssige Medium auf die zweite Endplatte 72 herabtropft.

Das bei dieser Abwandlung verwendete wärmeleitende Medium sollte bei der Temperatur der Wärmeübergangs glieder 74 an der ersten Endplatte 70 in gasförmiger Phase und bei der Temperatur der zweiten Endplatte 72 in flüssiger Phase vorliegen. Wenn daher die Tem peratur der Wärmeübergangsglieder 74 und der zweiten Endplatte 72 in der Nähe von -200°C liegt, wird als wärmeleitendes Medium Stickstoff gewählt. Wenn diese Temperatur im Bereich von -250°C liegt, wird Wasser stoff als wärmeleitendes Medium verwendet.

Wenn der Betrieb des Kälteapparats 26 beendet wird, so daß die Temperatur der Wärmeübergangsglieder 74 höher wird als diejenige der zweiten Endplatte 72, hört die erwähnte natürliche Konvektion zu bestehen auf. Dabei geht das gasförmige wärmeleitende Medium im Raum zwischen den Wärmeübergangsgliedern 74 und der zweiten Endplatte 72 auf eine thermische Schich tung über, wobei ein Wärmeübergang zwischen den Wärme übergangsgliedern 74 und der zweiten Endplatte 72 nur aufgrund der Wärmeleitung des geschichteten Gases er folgt. Der nur durch Wärmeleitung hervorgerufene Wärme übergangsgrad (heat transfer rate) kann ausreichend klein eingestellt werden, wenn ein ausreichend großer Abstand zwischen den Wärmeübergangsgliedern 74 und der zweiten Endplatte 72 vorgesehen wird. Die anhand von Fig. 4 beschriebene wärmeleitende Kupplung ist somit aktiviert, wenn die Temperatur der mit dem Kälte apparat 26 verbundenen Wärmeübergangsglieder 74 niedriger ist als diejenige der mit der Abstrahlabschirmung ver bundenen zweiten Endplatte 72, während sie deaktiviert ist, wenn die erstere Temperatur höher ist als die letztere Temperatur. Wenn weiterhin das wärmeleitende Medium über die Leitung 76 abgesaugt wird, wird die wärmeleitende Kupplung unabhängig von der Temperatur beziehung oder -differenz zwischen den Wärmeübergangs gliedern 74 und der zweiten Endplatte 72 deaktiviert.

Fig. 5 veranschaulicht eine Abwandlung der wärmelei tenden Kupplung gemäß Fig. 4. Dabei bildet eine erste, eine große Wärmeleitfähigkeit besitzende und mit dem Kälteapparat 26 verbundene Endplatte 80 eine erste Kammer 82, während eine hoch wärmeleitende und mit der Abschirmung 18 (oder 20) verbundene zweite Endplatte 82 eine zweite Kammer 86 festlegt. Die erste Kammer 82 ist dabei in Schwerkraftrichtung oberhalb der zweiten Kammer 86 angeordnet. Der obere Abschnitt der zweiten Kammer 86 kommuniziert über eine erste Lei tung 88 mit der ersten Kammer 82, deren Unterteil über eine zweite Leitung 90 mit der zweiten Kammer 86 verbunden ist. In der ersten Kammer 82 sind mehrere Wärmeübergangsglieder 92 einer hohen Wärmeleitfähig keit befestigt. In die erste Kammer 82 führt eine An saug/Absaug-Leitung 94 hinein, die über ein Umschalt ventil mit einer Vakuumerzeugungseinheit und einer Wärmeleitmedium-Zufuhreinheit verbunden ist.

Bei dieser Abwandlung kondensiert im Normalbetrieb des Kälteapparats 26 das wärmeleitende Medium in der ersten Kammer 82 an den Wärmeübergangsgliedern 92 zu einer Flüssigkeit, wobei das kondensierte Medium über die zweite Leitung 90 in die zweite Kammer 86 über führt wird. Der Dampf des auf der zweiten Endplatte 84 siedenden wärmeleitenden Mediums steigt über die erste Leitung 88 in die erste Kammer 82 hoch, um er neut zu kondensieren. Mit diesem Kondensations/Ver gasungszyklus des wärmeleitenden Mediums wird mit hohem Wirkungsgrad oder hoher Wirksamkeit ein Wärme übergang von der zweiten Endplatte 82 zur ersten End platte 80 erzielt. Wenn die Temperatur der ersten Endplatte 80 aufgrund einer Betriebsbeendigung des Kälteapparats 26 die Temperatur der zweiten Endplatte 84 übersteigt, wird der angegebene Zyklus unterbrochen, so daß die hohe Wärmeübergangswirksamkeit nicht mehr erreicht wird. Dies ist auch dann der Fall, wenn die beiden Kammern 82 und 86 durch die Vakuumerzeugungs einheit evakuiert werden.

Bei der Anordnung nach Fig. 5 kann eine geringfügige Änderung der Lagenbeziehung zwischen erster und zwei ter Endplatte 80 bzw. 84 und somit zwischen dem Kälte apparat 26 und den beiden Abschirmelementen 18 und 20 dadurch ausgeglichen werden, daß die beiden Lei tungen 88 und 90 aus einem elastisch verformbaren Werkstoff gefertigt werden. Damit ist es möglich, die Maßtoleranzen für die Anbringung der ersten und zweiten Endplatten 80 bzw. 84 am Kälteapparat 26 und an der Abschirmung 18 (oder 20) zu vergrößern. Hier durch wird auch, mit anderen Worten, die Montage der wärmeleitenden Kupplungen 22 und 24 vereinfacht.

Da die beiden Leitungen 88 und 90 zur Verbindung von erster und zweiter Endplatte 80 bzw. 84 einen kleinen Durchmesser besitzen, ist auch die bei deaktivierter wärmeleitender Kupplung von der ersten Endplatte 80 zur zweiten Endplatte 84 übertragene Wärmemenge sehr ge ring.

Selbstverständlich ist die Erfindung keineswegs auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform nebst ihren Abwandlungen beschränkt, sondern verschiedenen anderen Änderungen und Abwandlungen zugänglich.

Beispielsweise sind die Wärmeübergangsglieder 32 A- 32 D und 34 A-34 D der Ausführungsform nach Fig. 2 nicht auf die zylindrische Form beschränkt. Vielmehr können sie beliebige andere Formen besitzen, sofern sie nur im Raum zwischen erster und zweiter Endplatte 28 bzw. 30 ausreichend große, einander gegenüberstehen de Flächen festlegen.

Fig. 6 veranschaulicht eine Abwandlung, bei welcher Wärmeübergangsglieder 32 A-32 H und 34 A-34 G aus einem hoch wärmeleitenden Werkstoff die Form flacher Platten besitzen und an den betreffenden ersten und zweiten Endplatten 28 bzw. 30 so befestigt sind, daß sie einander abwechselnd mit einem geringen Abstand dazwischen parallel zueinander angeordnet sind.

Bei der in Fig. 7 dargestellten weiteren Abwandlung sind die Wärmeübergangsglieder der einen Gruppe (z. B. 32 A-32 H) radial verlaufend angeordnet, während die Wärmeübergangsglieder der anderen Gruppe (z. B. 34 A- 34 H) sich mit dem Wärmeübergangsgliedern der ersten Gruppe abwechselnd und mit einem kleinen Abstand da von angeordnet sind.

Der Abstand oder Zwischenraum zwischen einem Wärme übergangsglied der ersten Endplatte 28 und einem an grenzenden Wärmeübergangsglied der zweiten Endplatte 30 ist keinesfalls auf 0,5 mm beschränkt, sondern kann nach Maßgabe der Bauvorschriften für das Gerät zweck mäßig gewählt werden.

Bei der Anordnung nach Fig. 3 kann außerdem der An trieb, mit dem erste und zweite Wärmeübergangsglieder 56 bzw. 58 von erster und zweiter Endplatte 50 bzw. 52 miteinander in Berührung gebracht und voneinander getrennt werden, eine mechanische Antriebseinheit sein.

Darüber hinaus ist auch das wärmeleitende Medium nicht auf Helium beschränkt, vielmehr kann je nach den an die wärmeleitende Kupplung gestellten Anforderungen auch Stickstoff, Argon, Neon oder Wasserstoff usw. verwendet werden. Außerdem kann das wärmeleitende Medium im Betrieb in einem beliebigen Zustand vor liegen, sofern es nur fließfähig ist; beispielsweise kann es in Gasform, in flüssiger Form, in einer Gas- Flüssigkeit-Doppelphase, einer Gas-Feststoff-Doppel phase, einer Flüssigkeit-Feststoff-Doppelphase, einer Gas-Flüssigkeit-Feststoff-Dreifachphase oder einem überschwelligem Druckzustand (super threshold pressure status), in welchem keine deutliche Phasendifferenz oder -trennung besteht, vorliegen. Gleichermaßen kann auch ein wärmeleitendes Medium verwendet werden, das bei normaler Betriebstempertur (d. h. im Normalbetrieb des Kälteapparats 26) fest ist und fließfähig wird, wenn die Temperatur geringfügig ansteigt (d. h. bei Beendigung des Betriebs des Kälteapparats 26).

Speziell bei der Abwandlung gemäß Fig. 4 wird ein wärmeleitendes Medium verwendet, das im normalen Be triebszustand der wärmeleitenden Kupplung in zwei verschiedenen Phasen (d. h. Gas und Flüssigkeit) vor liegen kann. Im Fall von Fig. 4 kann jedoch ein be liebiges wärmeleitendes Medium verwendet werden, so lange im Betriebszustand der wärmeleitenden Kupplung natürliche Konvektion ausgenutzt werden kann. Es kann somit ein solches wärmeleitendes Medium verwendet werden, das im Betriebszustand der wärmeleitenden Kupplung nur in gasförmiger Phase vorliegt und das außerdem Fließfähigkeit besitzt und im Betriebszustand der wärmeleitenden Kupplung auf die verschiedenen, oben angegebenen Phasen übergehen kann.

Fig. 8 veranschaulicht ein Beispiel für die Wärme leitmedium-Zufuhreinheit, wobei den Teilen von Fig. 1 entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern wie vorher bezeichnet und daher nicht mehr im einzelnen beschrieben sind. Wenn flüssiges Helium 14 zum Kühlen des supraleitenden Magneten 10 im Kältemittelgefäß 12 verdampft, wird es über eine Entlüftungsleitung 100, eine Leitung 102 und ein Ventil 104 zur Außenluft ent lassen. Eine von der Leitung 102 abzweigende Zweig leitung 106 liefert dieses gasförmige Helium, das als wärmeleitendes Medium dient, über ein Ventil 108, eine Leitung 110 und ein Ventil 112 zu den wärmelei tenden Kupplungen 22 und 24.

Aufgrund dieser Anordnung ist keine getrennte Zufuhr einheit erforderlich, so daß die wärmeleitenden Kupp lungen 22 und 24 und mithin die Kältemaschine kompakt ausgebildet sein können. Die wärmeleitenden Kupplungen 24 und 22 sind außerdem über eine Leitung 116, in welche Ventile 112 und 114 eingeschaltet sind, mit der Vakuumerzeugungseinheit verbunden. Indem ferner die Abstrahlabschirmungen 18 und 20 mit einem Kälte mittel-Becken (pool) und einer Kühlmittel-Leitung ver sehen werden, kann der Freiheitsgrad im Betrieb ver größert werden.

Wie in Fig. 9 dargestellt, ist es erfindungsgemäß weiterhin möglich, das Kältemittelgefäß 12 mit dem Kälteapparat 26 thermisch über eine wärmeleitende Kupplung 120 zu verbinden, welche denselben Aufbau besitzt wie die Kupplungen 22 und 24 für die Abstrahl abschirmungen 18 bzw. 20. In diesem Fall kann eine der wärmeleitenden Kupplungen 22 und 24 für die Ab schirmungen 18 bzw. 20 weggelassen werden. Die er findungsgemäße Kältemaschine kann nicht nur für das Kühlen eines supraleitenden Magneten, sondern auch eines anderen Bauteils eingesetzt werden, der auf eine kryogene Temperatur gekühlt werden muß.

Claims

1. Kältemaschine, umfassend ein ein zu kühlendes Ob jekt (10) und ein Kältemittel (14) enthaltendes Kältemittelgefäß (12), ein das Kältemittelgefäß aufnehmendes Vakuumgehäuse (16), eine zwischen dem Kältemittelgefäß und dem Vakuumgehäuse angeordnete, das Kältemittelgefäß umschließende Abstrahlabschir mung (18, 20) zur Verhinderung eines Übergangs von Strahlungswärme auf das Kältemittelgefäß, einen Kälteapparat (refrigerator) (26) zum Kühlen der Abstrahlabschirmung und/oder des Kältemittel gefäßes und eine zwischen dem Kälteapparat sowie Abstrahlabschirmung und/oder Kältemittelgefäß an geordnete wärmeleitende Kupplung (22, 24, 120) zur Herstellung und Unterbrechung eines Wärmeübergangs zwischen Kälteapparat sowie Abstrahlabschirmung und/oder Kältemittelgefäß, dadurch gekennzeichnet,
daß die wärmeleitende Kupplung (22, 24, 120) ein mit dem Kälteapparat (26) verbundenes erstes Element (28, 50, 70, 80) einer hohen Wärmeleit fähigkeit und ein mit Abstrahlabschirmung und/oder Kältemittel gefäß verbundenes zweites Element (30, 52, 72, 84) einer hohen Wärmeleitfähigkeit aufweist,
daß ein zufriedenstellender (großer) Wärmeüber gang zwischen erstem und zweitem Element durch Zu fuhr eines wärmeleitenden Mediums in Form eines Strömungsmittels in einen zwischen den beiden Ele menten festgelegten Raum erzielbar ist und
daß nur ein geringer, lediglich durch Wärmeabstrah lung hervorgerufener Wärmeübergang zwischen erstem und zweitem Element durch Evakuieren des Raums zwischen diesen beiden Elementen erzielbar ist.

2. Kältemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das im Kältemittelgefäß (12) enthaltene Kältemittel (14) von einem Kältemittelzufuhrsystem zuführbar ist und das wärmeleitende Medium dieselbe Substanz wie das Kältemittel im Kältemittelgefäß ist und vom (sel ben) Kältemittelzufuhrsystem zugeführt wird.

3. Kältemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß
erstes und zweites Element (28, 30) jeweils eine Anzahl von voneinander getrennten (oder beabstande ten) Wärmeübergangsgliedern (32 A-32 D, 32 A-32 H, 34 A-34 D, 34 A-34 G, 34 A-34 H) aufweisen,
die Wärmeübergangsglieder (32 A-32 D, 32 A-32 H) des ersten Elements (28) und die Wärmeübergangs glieder (34 A-34 D, 34 A-34 G, 34 A-34 H) des zwei ten Elements (30) einander abwechselnd und ein ander mit einem kleinen Abstand oder Zwischenraum gegenüberstehend angeordnet sind und
der zufriedenstellende (große) Wärmeübergang zwi schen erstem und zweitem Element (28, 30) durch Wärmeleitung des wärmeleitenden Mediums erzielbar ist, das in die kleinen Zwischenräume zwischen den Wärmeübergangsgliedern (32 A-32 D, 32 A-32 H) des ersten Elements (28) und den Wärmeübergangsgliedern (34 A-34 D, 34 A-34 G, 34 A-34 H) des zweiten Ele ments (30) eingeführt wird.

4. Kältemaschine nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß
jede Gruppe der Wärmeübergangsglieder (32 A-32 D) des ersten Elements (28) und der Wärmeübergangs glieder (34 A-34 D) des zweiten Elements (30) je weils eine Anzahl zylindrischer Glieder (32 A-32 D, 34 A-34 D) umfaßt, die unterschiedliche Durchmesser besitzen und konzentrisch (zueinander) angeordnet sind, und
die Anzahl der zylindrischen Glieder (32 A-32 D) des ersten Elements (28) sowie die Anzahl der zy lindrischen Glieder (34 A-34 D) des zweiten Ele ments (30) einander abwechselnd koaxial zueinander so angeordnet sind, daß einander benachbarte die ser Glieder einander mit einem kleinen Radialab stand gegenüberstehen.

5. Kältemaschine nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß
jede Gruppe der Wärmeübergangsglieder (32 A-32 H) des ersten Elements (28) und der Wärmeübergangs glieder (34 A-34 G) des zweiten Elements (30) je weils eine Anzahl von parallel zueinander ange ordneten flachen Platten (32 A-32 H, 34 A-34 G) aufweist und
die Anzahl flacher Platten (32 A-32 H) des ersten Elements (28) sowie die Anzahl flacher Platten (34 A-34 G) des zweiten Elements (30) einander ab wechselnd so angeordnet sind, daß einander benach barte dieser Platten einander mit einem kleinen Abstand oder Zwischenraum gegenüberstehen.

6. Kältemaschine nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß
die eine Gruppe der Wärmeübergangsglieder (32 A- 32 H) des ersten Elements (28) und der Wärmeüber gangsglieder (34 A-34 H) des zweiten Elements (30) eine Anzahl radial angeordneter flacher Platten (32 A-32 H) aufweist und
die andere Gruppe der Wärmeübergangsglieder (32 A- 32 H) des ersten Elements (28) und der Wärmeüber gangsglieder (34 A-34 H) des zweiten Elements (30) eine Anzahl von Platten (34 A-34 H) umfaßt, die mit der Anzahl der radial angeordneten Platten (32 A-32 H) einander abwechselnd und unter Fest legung eines kleinen Zwischenraums dazwischen an geordnet sind.

7. Kältemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß
mindestens eines der ersten und zweiten Elemente (50 bzw. 52) zwischen einer ersten Stellung, in welcher diese Elemente in Berührung miteinander stehen, und einer zweiten Stellung, in welcher diese Elemente voneinander getrennt sind, beweg bar ist,
ein ausreichend (großer) Wärmeübergang zwischen ersten und zweiten Elementen (50, 56 und 52, 58) dadurch erzielbar ist, daß mindestens eines die ser Elemente in die erste Stellung gebracht und mindestens ein in einem Berührungsbereich zwischen erstem und zweitem Element gebildeter, mikrosko pisch kleiner Zwischenraum oder Spalt mit einem wärmeleitenden Medium in Form eines Strömungsmit tels gefüllt wird, und
ein nur geringer, nur auf Wärmeabstrahlung be ruhender Wärmeübergang zwischen erstem und zweitem Element dadurch erzielbar (oder einstellbar) ist, daß mindestens eines dieser Elemente in die zweite Stellung gebracht und ein (Zwischen-)Raum zwischen mindestens erstem und zweitem Element evakuiert wird.

8. Kältemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß
ein zweites Element (72, 84) in Fall- oder Schwer kraftrichtung (gravitational direction) unterhalb des ersten Elements (70, 80) oder praktisch auf derselben Höhe wie letzteres angeordnet ist,
ein zufriedenstellender (großer) Wärmeübergang zwischen erstem und zweitem Element (70, 80 und 72, 84) durch Einführung eines wärmeleitenden Mediums in Form eines Strömungsmittels in einen Raum zwischen erstem und zweitem Element zwecks Herbeiführung natürlicher Konvektion erzielbar ist und
ein nur geringer, lediglich auf Wärmeabstrahlung beruhender Wärmeübergang zwischen erstem und zwei tem Element (70, 80 und 72, 84) durch Evakuieren des Raums zwischen erstem und zweitem Element er zielbar (oder einstellbar) ist.