FR2750481A1 - Dual element cryogenic pulsed gas cooler used for cooling miniature elements - Google Patents

Dual element cryogenic pulsed gas cooler used for cooling miniature elements Download PDF

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FR2750481A1 FR9608084A FR9608084A FR2750481A1 FR 2750481 A1 FR2750481 A1 FR 2750481A1 FR 9608084 A FR9608084 A FR 9608084A FR 9608084 A FR9608084 A FR 9608084A FR 2750481 A1 FR2750481 A1 FR 2750481A1
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Abstract

Items to be cooled are placed at the tubes (1,1') cold point heat-exchangers (2,2'). Heat extracted is transferred out at the warm point exchangers (3,3'). Cold points are connected via regenerators (4,4') to gas pressure pulse generators (7,7'), operating in mutual antiphase. The warm points are connected to reservoirs (5,5'), and the regenerators are thermally coupled. This basic layout is developed into a more compact configuration, with piezo-electrically controlled membranes, dividing a single pulse generator cavity, delivering alternate pulses in phase opposition. The two cold points adjoin each other, forming a single cooling area, and the reservoirs are eliminated, the warm points being directly interconnected.

Description

REFROIDISSEUR A GAZ PULSE
L'invention concerne un refroidisseur à gaz pulsé et plus particulièrement un micro-refroidisseur à tubes.
PULSED GAS COOLER
The invention relates to a pulsed gas cooler and more particularly to a tube micro-cooler.

Les dispositifs réfrigérateurs les plus utilisés sont basés sur des machines "Stirling", des cryostats à azote liquide, des orifices à détente
Joule-Thomson, des machines à condensation et des éléments Peitier.
The most used refrigeration devices are based on "Stirling" machines, liquid nitrogen cryostats, expansion ports
Joule-Thomson, condensing machines and Peitier elements.

Parmi les machines fonctionnant en continu, seuls les Stirling et les éléments Peltier se prêtent à la miniaturisation. Among the machines operating continuously, only Stirling and Peltier elements are suitable for miniaturization.

Le réfrigérateur Stirling ("Bat") a une puissance de refroidissement de 150 mW à 80 K, pour une puissance d'entrée de 6 W et un poids de 0,4 kg. Par contre, le principe du cycle Stirling est générateur de vibrations, et limite la durée de vie à 2 000 heures (à cause des pièces mobiles à froid). The Stirling ("Bat") refrigerator has a cooling power of 150 mW at 80 K, an input power of 6 W and a weight of 0.4 kg. On the other hand, the principle of the Stirling cycle generates vibrations, and limits the lifespan to 2000 hours (due to cold moving parts).

Les systèmes refroidisseurs exploitant les transformations thermodynamiques cycliques d'un gaz (e.g. cycle de Carnot) sont très utilisés actuellement pour leurs rendements énergétiques. Le cycle de
Carnot est conceptuellement le plus simple, mais sa mise en oeuvre conduit rapidement à des pressions très élevées.
Cooling systems exploiting the cyclic thermodynamic transformations of a gas (eg Carnot cycle) are widely used today for their energy yields. The cycle of
Carnot is conceptually the simplest, but its implementation quickly leads to very high pressures.

Les autres cycles (Gifford Mac Mahon, Stirling, Brayton,
Vuillemier ...) ont résolu ce problème par déformation du cycle de Carnot, mais nécessitent de ce fait un élément de stockage et restitution de la chaleur au cours du cycle en utilisant un régénérateur.
The other cycles (Gifford Mac Mahon, Stirling, Brayton,
Vuillemier ...) have solved this problem by deformation of the Carnot cycle, but therefore require a heat storage and restitution element during the cycle using a regenerator.

Les figures la à le montrent en exemple le cycle de Stirling, et définit les phases successives (figures la à I d) de compression (pI), transfert de chaleur du gaz vers le régénérateur (p2), détente (p3) et transfert de chaleur du régénérateur vers le gaz (p4). Le diagramme de la figure le illustre le diagramme de Stirling par comparaison aux diagrammes de Carnot et d'Ericson. Figures la to show as an example the Stirling cycle, and defines the successive phases (figures la to I d) of compression (pI), transfer of heat from the gas to the regenerator (p2), expansion (p3) and transfer of heat from the regenerator to the gas (p4). The diagram in the figure illustrates the Stirling diagram in comparison to the Carnot and Ericson diagrams.

Le régénérateur doit avoir une capacité calorifique dimensionnée par rapport au volume de gaz qui le traversera, ainsi qu'une surface d'échange très grande pour une bonne efficacité du transfert. Cet élément apparaît souvent comme une limitation, surtout dans les systèmes où il est inséré comme une pièce mobile à froid. The regenerator must have a calorific capacity sized in relation to the volume of gas which will pass through it, as well as a very large exchange surface for good transfer efficiency. This element often appears as a limitation, especially in systems where it is inserted as a cold moving part.

L'invention permet de résoudre ce problème.  The invention solves this problem.

L'invention concerne donc un refroidisseur à gaz pulsé comportant deux refroidisseurs élémentaires comportant chacun un tube creux dont une première extrémité est équipée d'un premier échangeur de chaleur destiné à être couplé à un élément à refroidir (charge) et dont une deuxième extrémité est équipée d'un deuxième échangeur de chaleur destiné à évacuer la chaleur ; la première extrémité du tube de chaque refroidisseur élémentaire étant couplée hydrauliquement à un générateur alternatif de pression par l'intermédiaire d'un système de régénération de la chaleur qui provoque la circulation d'un fluide de refroidissement de la première extrémité d'un tube à travers le premier échangeur vers le deuxième échangeur et inversement ; ia deuxième extrémité du tube de chaque refroidisseur étant couplée à un réservoir; et les deux refroidisseurs élémentaires étant couplés entre eux par leurs systèmes de régénérations de la chaleur etlou leurs réservoirs. The invention therefore relates to a pulsed gas cooler comprising two elementary coolers each comprising a hollow tube, a first end of which is equipped with a first heat exchanger intended to be coupled to an element to be cooled (charge) and of which a second end is equipped with a second heat exchanger intended to evacuate the heat; the first end of the tube of each elementary cooler being hydraulically coupled to an alternating pressure generator via a heat regeneration system which causes the circulation of a coolant from the first end of a tube to through the first exchanger to the second exchanger and vice versa; the second end of the tube of each cooler being coupled to a reservoir; and the two elementary coolers being coupled together by their heat regeneration systems and / or their tanks.

Les différents objets et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement dans la description qui va suivre et dans les figures annexées qui représentent:
- les figures la à le, un système de refroidissement à cycle de
Stirling décrit précédemment;
- la figure 2, un système refroidisseur à gaz pulsé connu dans la
technique;
- la figure 3, un système à deux refroidisseurs à gaz pulsé
couplés par des moyens d'échange de chaleur (entre eux).
The various objects and characteristics of the invention will appear more clearly in the description which follows and in the appended figures which represent:
- Figures la to le, a cooling system with cycle of
Stirling described above;
- Figure 2, a pulsed gas cooler system known in the
technical;
- Figure 3, a system with two pulsed gas coolers
coupled by heat exchange means (between them).

- la figure 4, un système à deux refroidisseurs à gaz pulsé
couplé par les sorties des l'échangeurs de refroidissement;
- la figure 5, une combinaison des systèmes des figures 3 et 4;
- la figure 6, un exemple de réalisation d'un générateur de
pression compact applicable à l'invention;
- les figures 7 et 8, des exemples de schémas de réalisation de
refroidisseurs selon l'invention;
- les figures 9a à 9n, un exemple détaillé de réalisation d'un
refroidisseur conforme au schéma de la figure 7.
- Figure 4, a system with two pulsed gas coolers
coupled by the outputs of the cooling exchangers;
- Figure 5, a combination of the systems of Figures 3 and 4;
- Figure 6, an embodiment of a generator
compact pressure applicable to the invention;
- Figures 7 and 8, examples of embodiments of
coolers according to the invention;
- Figures 9a to 9n, a detailed example of embodiment of a
chiller according to the diagram in figure 7.

En se reportant à la figure 2, on va tout d'abord décrire un refroidisseur à gaz pulsé connu dans la technique tel que celui faisant l'objet de la demande de brevet français n" 94 03185 déposée ie 18 Mars 1994.  Referring to Figure 2, we will first describe a pulsed gas cooler known in the art such as that which is the subject of French patent application No. 94 03185 filed ie March 18, 1994.

Le système de la figure 2 comporte:
- un tube 1 aux extrémités duquel sont disposés des échangeurs
de chaleur 2 et 3, est en communication avec un espace
régénérateur 4 d'une part, et d'autre part avec un réservoir 5
au travers d'un orifice 6;
- un oscillateur de pression 7 maintient une onde de pression
dans le tube 1 en agissant au travers du régénérateur 4;
- un radiateur 8 permet d'évacuer la chaleur transmise par
l'échangeur 3.
The system of Figure 2 includes:
- a tube 1 at the ends of which are arranged exchangers
heat 2 and 3, is in communication with a space
regenerator 4 on the one hand, and on the other hand with a reservoir 5
through an orifice 6;
- a pressure oscillator 7 maintains a pressure wave
in the tube 1 by acting through the regenerator 4;
- a radiator 8 allows the heat transmitted by
the exchanger 3.

Dans ces conditions, I'échangeur 2 situé du côté du régénérateur 4 cède de la chaleur au gaz se refroidissant à la détente, avant d'être thermalisé par le régénérateur 4: il constitue donc le point froid du système refroidisseur. Under these conditions, the exchanger 2 located on the side of the regenerator 4 gives off heat to the gas which cools down upon expansion, before being thermalized by the regenerator 4: it therefore constitutes the cold point of the cooling system.

Un tel refroidisseur peut être réalisé sous forme miniature et peut être destiné à refroidir un élément de petites dimensions. L'utilisation des techniques de la microélectronique permet de conserver un faible coût de production, une réduction des volumes "morts" (thermodynamiquement, et même du point de vue encombrement) et une compatibilité technologique avec la majorité des circuits électroniques (détecteurs infrarouges, capteur de champ magnétique ou amplificateur faible bruit). Such a cooler can be produced in miniature form and can be intended to cool an element of small dimensions. The use of microelectronics techniques makes it possible to maintain a low production cost, a reduction in "dead" volumes (thermodynamically, and even from the standpoint of space) and technological compatibility with the majority of electronic circuits (infrared detectors, sensor magnetic field or low noise amplifier).

La figure 3 représente une première forme de réalisation d'un refroidisseur selon l'invention. Ce refroidisseur comporte des refroidisseurs élémentaires similaires chacun au refroidisseur de la figure 2. FIG. 3 represents a first embodiment of a cooler according to the invention. This cooler comprises elementary coolers each similar to the cooler in FIG. 2.

Chaque refroidisseur élémentaire comporte un tube à gaz pulsé (1, 1'), un réservoir (5, 5'), un serpentin (4, 4') et un générateur de pression (7, 7'). Les serpentins (4, 4') sont couplés thermiquement entre eux, ce qui permet un échange de chaleur entre les deux refroidisseurs élémentaires. Each elementary cooler comprises a pulsed gas tube (1, 1 '), a tank (5, 5'), a coil (4, 4 ') and a pressure generator (7, 7'). The coils (4, 4 ') are thermally coupled together, which allows a heat exchange between the two elementary coolers.

Cela est schématisé sur la figure 3 par l'élément 14.This is shown diagrammatically in FIG. 3 by element 14.

Le système est ainsi divisé en deux sous-systèmes fonctionnant en opposition de phase, lorsque l'un des sous-systèmes est dans la phase (2) (transfert de chaleur du gaz vers le régénérateur), L'autre est alors dans la phase (4) (transfert de chaleur du régénérateur vers le gaz). Puisque l'on utilise un système d'échange de chaleur entre les deux sous-systèmes, la phase décrite ci-dessus peut se résumer à un transfert de chaleur du gaz du premier sous-système vers celui du second. Le rôle de stockage de la chaleur est alors rempli par les gaz eux-mêmes, et la capacité calorifique du système n'est plus essentielle: son seul rôle étant de permettre l'échange de chaleur entre les gaz des deux sous-systèmes, cet élément devient un échangeur. The system is thus divided into two subsystems operating in phase opposition, when one of the subsystems is in phase (2) (heat transfer from the gas to the regenerator), the other is then in the phase (4) (heat transfer from the regenerator to the gas). Since a heat exchange system is used between the two subsystems, the phase described above can be summarized as a transfer of heat from the gas of the first subsystem to that of the second. The role of heat storage is then filled by the gases themselves, and the heat capacity of the system is no longer essential: its only role being to allow the exchange of heat between the gases of the two subsystems, this element becomes an exchanger.

Un tel système présente l'avantage d'avoir des performances subordonnées à l'efficacité d'échange de chaleur entre les deux circuits de l'échangeur ainsi qu'à la quantité de gaz le traversant. La capacité calorifique du composant (régénérateur) n'étant plus nécessaire elle peut être réduite au maximum, gagnant ainsi sur le poids et le volume de l'ensemble. De plus, les techniques de microfabrication permettent actuellement de faire des échangeurs à faible coût, ce qui est moins facile pour les régénérateurs. Such a system has the advantage of having performances subject to the efficiency of heat exchange between the two circuits of the exchanger as well as to the quantity of gas passing through it. The calorific capacity of the component (regenerator) is no longer necessary and can be reduced to the maximum, thus gaining on the weight and volume of the whole. In addition, microfabrication techniques currently make it possible to make exchangers at low cost, which is less easy for regenerators.

La figure 4 représente un autre mode de réalisation de l'invention dans lequel les deux refroidisseurs élémentaires sont couplés par les sorties des échangeurs 3 et 3'. FIG. 4 represents another embodiment of the invention in which the two elementary coolers are coupled by the outputs of the exchangers 3 and 3 '.

Dans certains systèmes, par exemple les tubes à gaz pulsés, la nécessité de fermer le circuit pour éviter les contaminations impose de placer à l'extrémité du tube un réservoir. Celui-ci stocke le gaz après traversée de l'échangeur "chaud", et son volume, fonction de la puissance de refroidissement nécessaire, est en général supérieur à 10 fois le volume du tube. In some systems, for example pulsed gas tubes, the need to close the circuit to avoid contamination requires placing a tank at the end of the tube. This stores the gas after passing through the "hot" exchanger, and its volume, depending on the cooling power required, is generally greater than 10 times the volume of the tube.

Dans l'exemple de réalisation de la figure 4, les réservoirs ont été supprimés et les sorties des tubes 1 et 1' du côté des échangeurs 3 et 3' ont été raccordées entre elles par une canalisation 15. Par rapport au système de la figure 2, cela revient à avoir deux tubes de volume moitié en communication avec le même réservoir mais en opposition de phase, la pression dans le réservoir reste constante et dans ce cas, le volume du réservoir n'intervient plus, car le rôle de stockage du gaz est rempli par un des deux tubes pulsés. In the embodiment of FIG. 4, the reservoirs have been eliminated and the outlets of the tubes 1 and 1 ′ on the side of the exchangers 3 and 3 ′ have been connected to each other by a pipe 15. With respect to the system of FIG. 2, this amounts to having two volume tubes half in communication with the same tank but in phase opposition, the pressure in the tank remains constant and in this case, the volume of the tank no longer intervenes, because the storage role of the gas is filled by one of the two pulsed tubes.

Les réservoirs peuvent donc être supprimés. Un tel système présente l'avantage d'obtenir une réduction de volume du système très importante. De plus, la réduction des éléments constitutifs conduit à la réduction des volumes morts de communication entre eux. The tanks can therefore be removed. Such a system has the advantage of obtaining a very significant reduction in volume of the system. In addition, the reduction of the constituent elements leads to the reduction of the dead volumes of communication between them.

Les systèmes des figures 3 et 4 sont commandés par des générateurs de pression 7, 7' fonctionnant en opposition de phases. Ils peuvent être également commandés par un générateur commun fournissant sur deux sorties des cycles d'aspirationlcompression en opposition de phases comme cela est réalisé sur la figure 5. The systems of Figures 3 and 4 are controlled by pressure generators 7, 7 'operating in phase opposition. They can also be controlled by a common generator supplying two suction / compression cycles in phase opposition on two outputs as shown in FIG. 5.

Le système de la figure 5 est une combinaison des systèmes des figures 3 et 4. Il possède deux tubes à gaz pulsés 1 et 1' dont les sorties vers les échangeurs 3, 3' sont couplées par une canalisation 15 et dont les régénérateurs sont remplacés par des serpentins d'échange de chaleur à contre-courant. The system of Figure 5 is a combination of the systems of Figures 3 and 4. It has two pulsed gas tubes 1 and 1 'whose outputs to the exchangers 3, 3' are coupled by a pipe 15 and whose regenerators are replaced by counter-current heat exchange coils.

Les deux serpentins peut être couplés par une paroi (Si) jouant le rôle de pont thermique. The two coils can be coupled by a wall (Si) playing the role of thermal bridge.

Le générateur de pression 17 de la figure 5 peut être réalisé comme représenté en figure 6. Il comporte une enceinte 20 contenant deux membranes 21, 22 déterminant dans l'enceinte un volume 23 et un ou plusieurs volumes 24, 24'. The pressure generator 17 of FIG. 5 can be produced as shown in FIG. 6. It comprises an enclosure 20 containing two membranes 21, 22 determining in the enclosure a volume 23 and one or more volumes 24, 24 '.

Une sortie 25 est raccordée au volume 23 et une sortie 26 est raccordée aux volumes 24, 24'. Les membranes 21, 22 sont à commande piézoélectrique par exemple et leurs mouvements induisent des effets complémentaires sur le volume 23 d'une part et sur les volumes 24, 24' d'autre part. II s'ensuit que les phases des pressions aux sorties 25, 26 sont en opposition. An outlet 25 is connected to volume 23 and an outlet 26 is connected to volumes 24, 24 '. The membranes 21, 22 are with piezoelectric control for example and their movements induce complementary effects on the volume 23 on the one hand and on the volumes 24, 24 'on the other hand. It follows that the pressure phases at the outputs 25, 26 are in opposition.

La figure 7 représente un schéma simplifié d'un mode de réalisation de l'invention construit autour d'un générateur de pression tel que celui de la figure 6. FIG. 7 represents a simplified diagram of an embodiment of the invention constructed around a pressure generator such as that of FIG. 6.

On retrouve sur cette figure le générateur de pression 17 de la figure 6. Les sorties 25 et 26 du générateur de pression sont raccordées respectivement aux serpentins d'échange de chaleur 4 et 4'. Ces serpentins connectent les sorties 25, 26 aux tubes 1 et 1'. Pour avoir une compacité du système, les tubes 1 et 1' sont disposés parallèlement à une face du générateur de pression. De même, les serpentins sont arrangés dans des plans parallèles au plan de cette face. Les échangeurs de chaleur 3 et 4 sont accolés à une face du générateur de pression. This pressure generator 17 of FIG. 6 is found in this figure. The outputs 25 and 26 of the pressure generator are respectively connected to the heat exchange coils 4 and 4 ′. These coils connect the outputs 25, 26 to the tubes 1 and 1 '. To have a compactness of the system, the tubes 1 and 1 ′ are arranged parallel to one face of the pressure generator. Similarly, the coils are arranged in planes parallel to the plane of this face. The heat exchangers 3 and 4 are attached to one face of the pressure generator.

Un tel exemple de réalisation correspond au système de la figure 5. One such embodiment corresponds to the system of FIG. 5.

L'avantage du système à double membranes est que les volumes déplacés sont plus importants et que les vibrations générées par le système sont moindres parce qu'il y a un effet de compensation parce que les commandes sont en opposition de phase. The advantage of the double membrane system is that the displaced volumes are greater and that the vibrations generated by the system are less because there is a compensation effect because the controls are in phase opposition.

La figure 8 représente une variante de la figure 7 dans laquelle le générateur de pression ne comporte qu'une seule membrane définissant deux volumes 23, 24. FIG. 8 represents a variant of FIG. 7 in which the pressure generator comprises only one membrane defining two volumes 23, 24.

En se reportant aux figures 9a à 9n, nous allons maintenant décrire un exemple de réalisation détaillé du dispositif de la figure 7. Ce dispositif comporte un empilement de plaques ou couches telles que représentées par les figures 9a à 9k. Referring to Figures 9a to 9n, we will now describe a detailed embodiment of the device of Figure 7. This device comprises a stack of plates or layers as shown in Figures 9a to 9k.

La partie supérieure du dispositif de la figure 8 est représentée par la figure 9a et la partie inférieure par la figure 9k. La réalisation du dispositif se fait en empilant les différentes plaques pa à pk représentées par les figures 9a à 9k selon l'ordre de numérotation des figures. The upper part of the device in FIG. 8 is represented by FIG. 9a and the lower part by FIG. 9k. The device is produced by stacking the various plates pa to pk represented by FIGS. 9a to 9k according to the order of numbering in the figures.

Nous allons décrire les rôles des différentes plaques du dispositif. We will describe the roles of the various plates of the device.

Dans la mesure du possible on retrouve sur ces figures les mêmes références que celles de la figure 7 pour désigner les mêmes éléments.As far as possible, the same references are found in these figures as those in FIG. 7 to designate the same elements.

La plaque pa de la figure 9a est une plaque de fermeture étanche du dispositif et est très bonne conductrice de la chaleur. The plate pa of FIG. 9a is a sealed closure plate of the device and is very good conductor of heat.

La plaque pb de la figure 9b comporte des nervures 3, 3' délimitant des espaces de circulation du fluide et constituant les échangeurs de chaleur 3, 3'. Cette plaque est en matériau bon conducteur de la chaleur. The plate pb in FIG. 9b comprises ribs 3, 3 'delimiting spaces for circulation of the fluid and constituting the heat exchangers 3, 3'. This plate is made of a material which is a good conductor of heat.

On peut prévoir de réaliser cette plaque par gravure des nervures sur une face de la plaque pa de la figure 9a. Cette plaque comporte des zones cl et c'l de communication du fluide situées aux extrémités des nervures.Provision may be made to produce this plate by etching the ribs on one face of the plate pa of FIG. 9a. This plate has areas cl and c'l for communication of the fluid located at the ends of the ribs.

La plaque pc de la figure 9c est accolée à la plaque pb de la figure 9b. Elle est en matériau isolant thermiquement et possède deux trous c2, c'2 de passage de fluide qui communiquent avec les zones cl, c'l. The pc plate of Figure 9c is attached to the pb plate of Figure 9b. It is made of thermally insulating material and has two holes c2, c'2 for the passage of fluid which communicate with the zones cl, c'l.

L'empilement des plaques des figures 9a à 9c est représenté en figure 91. The stack of plates in FIGS. 9a to 9c is shown in FIG. 91.

Les trois plaques pd à pf des figures 9d à 9f sont réalisées sous forme de couronnes et déterminent les cavités 23, 24 et 24' du dispositif de la figure 7. Entre les plaques pd et pe d'une part et entre les plaques pe et pf d'autre part sont prévues les membranes 21 et 22 de la figure 7 (non représentées sur les figures 9a à 9k). Les membranes sont en matériau piézoélectrique de telle façon qu'elles peuvent être déformées sous la commande d'un signal électrique ou bien de manière générale, elles sont conçues de façon à être déformables. Les plaques pd à pf des figures 9d à 9f possèdent des trous c3, c4, c5, c'3, c'4, c'5 communiquant avec les trous c2 et c'2. De même, des ouvertures dl, d2, d3 et el, e2 permettent de communiquer avec les cavités 23, 24, 24' à travers les épaisseurs des plaques pd à pf. Ces plaques sont en matériau isolant thermiquement. The three plates pd to pf of FIGS. 9d to 9f are produced in the form of crowns and determine the cavities 23, 24 and 24 'of the device of FIG. 7. Between the plates pd and pe on the one hand and between the plates pe and pf on the other hand are provided the membranes 21 and 22 of Figure 7 (not shown in Figures 9a to 9k). The membranes are made of piezoelectric material in such a way that they can be deformed under the control of an electrical signal or, in general, they are designed so as to be deformable. The plates pd to pf of FIGS. 9d to 9f have holes c3, c4, c5, c'3, c'4, c'5 communicating with the holes c2 and c'2. Similarly, openings dl, d2, d3 and el, e2 make it possible to communicate with the cavities 23, 24, 24 'through the thicknesses of the plates pd to pf. These plates are made of thermally insulating material.

L'empilement des plaques des figures 9d à 9f est représenté en figure 9m. The stack of plates in Figures 9d to 9f is shown in Figure 9m.

La plaque pg de la figure 99, en matériau isolant thermique, possède une face lisse qui permet de fermer la cavité 24'. La face opposée à cette face lisse possède un sillon 4' en forme d'hélice et communiquant par un trou e3 et par les trous el, e2, avec la cavité 23. The plate pg of FIG. 99, made of thermal insulating material, has a smooth face which makes it possible to close the cavity 24 '. The face opposite this smooth face has a groove 4 'in the form of a helix and communicating through a hole e3 and through the holes el, e2, with the cavity 23.

La plaque Si de la figure 9h est une plaque mince bonne conductrice de la chaleur. Elle correspond à la plaque Si de la figure 7 et est par exemple en silicium. The plate Si of FIG. 9h is a thin plate which is a good conductor of heat. It corresponds to the plate Si in FIG. 7 and is for example made of silicon.

La plaque pi de la figure 9i, en isolant thermique, possède sur sa face en contact avec la plaque Si, un sillon 4 en forme d'hélice. Ce sillon communique, par les ouvertures d5, d4, d3, d2, dl des plaques précédentes, avec les cavités 24 et 24'. Les sillons 4, 4' des plaques pg et pi coïncident l'un avec l'autre lorsque les plaques sont empilées. The plate pi of FIG. 9i, in thermal insulation, has on its face in contact with the plate Si, a groove 4 in the form of a helix. This groove communicates, through the openings d5, d4, d3, d2, dl of the preceding plates, with the cavities 24 and 24 '. The grooves 4, 4 ′ of the plates pg and pi coincide with each other when the plates are stacked.

La plaque pj de la figure 9j, en matériau bon comducteur thermique, comporte des gravures de formes allongées réalisant les tubes 1 et 1'. A une extrémité de chaque tube sont prévues des nervures faisant office de filtre ou d'échangeurs de chaleur 2, 2'. Ces nervures sont situées sous des ouvertures des plaques précédentes communiquant avec les sillons 4, 4'. C'est ainsi que les nervures de l'échangeur 2 communiquent par l'ouverture fl avec le sillon 4 et que les nervures de l'échangeur 2' communiquent par les ouvertures f '2,f '1 avec le sillon 4'. The plate pj in FIG. 9j, made of a material which is a good thermal conductor, comprises engravings of elongated shapes making the tubes 1 and 1 '. At one end of each tube are provided ribs acting as a filter or heat exchangers 2, 2 '. These ribs are located under openings of the preceding plates communicating with the grooves 4, 4 '. Thus the ribs of the exchanger 2 communicate through the opening fl with the groove 4 and the ribs of the exchanger 2 'communicate through the openings f' 2, f '1 with the groove 4'.

Les gravures constituant les tubes 1 et 1' sont fermées par la plaque pk de la figure 9k qui est de préférence en matériau bon conducteur de la chaleur. Les plaques pj et pk des figures 9j et 9k peuvent être fabriquées dans une même plaque par gravure d'une plaque en matériau bon conducteur de la chaleur.  The engravings constituting the tubes 1 and 1 ′ are closed by the plate pk in FIG. 9k which is preferably made of a material which is a good conductor of heat. The plates pj and pk of FIGS. 9j and 9k can be manufactured in the same plate by etching a plate made of a material which is a good conductor of heat.

Les gravures des tubes 1 et 1' communiquent à travers les différentes plaques par les trous c1 à c8 et c'l à c'8 avec les échangeurs 3 et 3' de la figure 9b. The engravings of the tubes 1 and 1 'communicate through the various plates through the holes c1 to c8 and c'l to c'8 with the exchangers 3 and 3' of FIG. 9b.

Les plaques des figures 9g à 9k sont empilées comme cela est représenté en figure 9n. The plates of Figures 9g to 9k are stacked as shown in Figure 9n.

En empilant les différentes plaques selon l'ordre de numérotation des figures on réalise ainsi un refroidisseur tel que celui de la figure 7 et on obtient une structure compacte. By stacking the different plates according to the order of numbering in the figures, a cooler such as that of FIG. 7 is thus produced and a compact structure is obtained.

A titre d'exemple, le diamètre des plaques peut être de 1 à 3 cm (2 cm par exemple). La hauteur de l'empilement peut être de 0,5 à 2 cm (1 cm par exemple). On peut alors réaliser des tubes 1, 1' de section 30 mm2 et de longueur 30 mm. As an example, the diameter of the plates can be from 1 to 3 cm (2 cm for example). The height of the stack can be 0.5 to 2 cm (1 cm for example). One can then produce tubes 1, 1 ′ with a section of 30 mm 2 and a length of 30 mm.

Pour l'utilisation d'un tel refroidisseur on prévoit un ou des radiateurs sur la face supérieure de la plaque de la figure 9a et le ou les composants à refroidir seront plaqués contre la plaque de la figure 9k dans la zone des échangeurs 2, 2'.  For the use of such a cooler, one or more radiators are provided on the upper face of the plate of FIG. 9a and the component or components to be cooled will be pressed against the plate of FIG. 9k in the area of the exchangers 2, 2 '.

Claims (10)

REVENDICATIONS 1. Refroidisseur à gaz pulsé comportant deux refroidisseurs élémentaires comportant chacun un tube creux (1, 1') dont une première extrémité est équipée d'un premier échangeur de chaleur (2, 2') destiné à être couplé à un élément à refroidir (charge) et dont une deuxième extrémité est équipée d'un deuxième échangeur de chaleur (3, 3') destiné à évacuer la chaleur; la première extrémité du tube de chaque refroidisseur élémentaire étant couplée hydrauliquement à un générateur alternatif de pression par l'intermédiaire d'un système de régénération de la chaleur (4, 4', 14), qui provoque la circulation d'un fluide de refroidissement de la première extrémité d'un tube à travers le premier échangeur vers le deuxième échangeur et inversement; la deuxième extrémité du tube de chaque refroidisseur étant couplée à un réservoir ; et les deux refroidisseurs élémentaires étant couplés entre eux par leurs systèmes de régénérations de la chaleur etlou par leurs réservoirs. 1. Pulsed gas cooler comprising two elementary coolers each comprising a hollow tube (1, 1 '), a first end of which is equipped with a first heat exchanger (2, 2') intended to be coupled to an element to be cooled ( charge) and a second end of which is equipped with a second heat exchanger (3, 3 ') intended to dissipate the heat; the first end of the tube of each elementary cooler being hydraulically coupled to an alternating pressure generator via a heat regeneration system (4, 4 ', 14), which causes the circulation of a cooling fluid from the first end of a tube through the first exchanger to the second exchanger and vice versa; the second end of the tube of each cooler being coupled to a reservoir; and the two elementary coolers being coupled together by their heat regeneration systems and / or by their tanks. 2. Refroidisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deuxièmes extrémités (3, 3') des deux tubes des deux refroidisseurs élémentaires étant couplées directement par une canalisation (15), les premières extrémités étant alimentées par deux générateurs alternatifs de pression dont les fonctionnements sont déphasés de 1800 I'un par rapport à l'autre ou étant alimentées par un générateur commun ayant deux accès d'alimentation de pression déphasées de 1800 connectées chacune à une première extrémité. 2. Cooler according to claim 1, characterized in that the second ends (3, 3 ') of the two tubes of the two elementary coolers being directly coupled by a pipe (15), the first ends being supplied by two alternating pressure generators, the operations are phase shifted by 1,800 one with respect to the other or being supplied by a common generator having two pressure supply ports phase shifted by 1,800 each connected at a first end. 3. Refroidisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque première extrémité (2, respectivement 2') des deux tubes est connectée à un serpentin (4, respectivement 4'), les deux serpentins étant couplés thermiquement entre eux, ces premières extrémités étant alimentées par deux générateurs alternatifs de pression dont les fonctionnements sont déphasés de 1800 I'un par rapport à l'autre ou étant alimentées par un générateur commun ayant deux accès d'alimentation de pression déphasées de 180" connectées chacune à une première extrémité. 3. Cooler according to claim 1, characterized in that each first end (2, respectively 2 ') of the two tubes is connected to a coil (4, respectively 4'), the two coils being thermally coupled together, these first ends being supplied by two alternating pressure generators whose operations are phase shifted by 1800 to each other or being supplied by a common generator having two 180 ° phase shifted pressure supply ports each connected at a first end. 4. Refroidisseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque première extrémité (2, respectivement 2') des deux tubes est connectée à un serpentin, les deux serpentins étant couplés thermiquement entre eux, lesdits serpentins connectant les premières extrémités aux deux générateurs (ou au générateur commun). 4. Cooler according to claim 2, characterized in that each first end (2, respectively 2 ') of the two tubes is connected to a coil, the two coils being thermally coupled together, said coils connecting the first ends to the two generators ( or the common generator). 5. Refroidisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deuxièmes échangeurs des deux refroidisseurs élémentaires possèdent chacun au moins un trou de communication vers le réservoir, la section de ce trou étant de l'ordre de 10 000 à 50 000 pm2, les premiers échangeurs possédant chacun au moins un trou de section supérieure à celui des trous des deuxièmes échangeurs. 5. Cooler according to claim 1, characterized in that the second exchangers of the two elementary coolers each have at least one communication hole towards the tank, the section of this hole being of the order of 10 000 to 50 000 pm2, the first exchangers each having at least one hole with a cross section greater than that of the holes of the second exchangers. 6. Refroidisseur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les échangeurs possèdent plusieurs trous dont l'impédance globale est équivalente à celle correspondant à un seul trou de section inférieure à 50 000 pm2 (ou 0,05 mm2). 6. Cooler according to claim 5, characterized in that the exchangers have several holes whose overall impedance is equivalent to that corresponding to a single hole of section less than 50,000 pm2 (or 0.05 mm2). 7. Refroidisseur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les tubes (1), les réservoirs (5) sont en matériau à faible conduction thermique et en ce que les échangeurs (2, 2', 3, 3') sont à forte conduction thermique. 7. Cooler according to claim 5, characterized in that the tubes (1), the reservoirs (5) are made of material with low thermal conduction and in that the exchangers (2, 2 ', 3, 3') are strong thermal conduction. 8. Refroidisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque échangeur comporte une plaque en matériau bon conducteur thermique dont une zone est structurée de façon à améliorer l'échange thermique entre les deux faces de la plaque et sert d'échangeur thermique, le reste de la plaque étant au moins en partie couplé thermiquement soit à la charge à refroidir soit au radiateur selon que l'échangeur correspondant de la plaque est le premier ou le deuxième échangeur. 8. Cooler according to claim 1, characterized in that each exchanger comprises a plate made of a good thermal conductor material, an area of which is structured so as to improve the heat exchange between the two faces of the plate and serves as a heat exchanger, the rest of the plate being at least partially thermally coupled either to the load to be cooled or to the radiator depending on whether the corresponding exchanger of the plate is the first or the second exchanger. 9. Refroidisseur selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte l'empilement de plaques ou de couches suivantes: 9. Cooler according to claim 8, characterized in that it comprises the stacking of the following plates or layers: - une plaque (pb) en matériau bon conducteur thermique, - a plate (bp) made of a material which is a good thermal conductor, possédant deux zones creuses (cl, c'l) communiquant entre having two hollow zones (cl, c'l) communicating between elles par une ou plusieurs rainures ou trous (3, 3');  them by one or more grooves or holes (3, 3 '); - au moins deux plaques (pd, pe, pf) en matériau isolant - at least two plates (pd, pe, pf) made of insulating material thermique séparées par au moins une membrane déformable separated by at least one deformable membrane sur commande et définissant au moins deux volumes de fluide on order and defining at least two volumes of fluid (23, 24), ces trois plaques réalisant le générateur de pression; (23, 24), these three plates producing the pressure generator; - deux plaques (pg, pi) en matériau isolant thermique - two plates (pg, pi) made of thermal insulating material comprenant chacune une rainure (4s, 4) constituant un each comprising a groove (4s, 4) constituting a serpentin d'échange de chaleur, ces deux plaques étant  heat exchange coil, these two plates being séparées par une plaque (Si) d'échange de chaleur en separated by a heat exchange plate (Si) in matériau bon conducteur de la chaleur, une première extrémité good heat conductive material, first end de chaque rainure communiquant avec un desdits volumes de of each groove communicating with one of said volumes of fluide; fluid; - une plaque (pj) en matériau bon conducteur de la chaleur - a plate (pj) made of a material which is a good conductor of heat comportant deux gravures de formes allongées et constituant comprising two engravings of elongated shapes and constituting chacune un desdits tubes (1, 1'), chaque gravure comportant à each one of said tubes (1, 1 '), each etching comprising at une extrémité des rainures ou des trous constituant un one end of the grooves or holes constituting a échangeur de chaleur (2, 2'), communiquant avec une heat exchanger (2, 2 '), communicating with a deuxième extrémité d'une desdites rainures constituant un second end of one of said grooves constituting a serpentin, et à une autre extrémité, une zone communiquant serpentine, and at another end, a communicating area chacune avec une desdites zones creuses (cl, c'l) à travers each with one of said hollow zones (cl, c'l) through des trous (c2 à c8 et c'2 à c'8) prévus dans les différentes holes (c2 to c8 and c'2 to c'8) provided in the different plaques. plates. 10. Refroidisseur selon la revendication 9, caractérisé en ce que les plaques ont une taille inférieure à 3 cm, I'empilement de plaques ayant une épaisseur comprise entre 0,5 et 2 cm.  10. Cooler according to claim 9, characterized in that the plates have a size less than 3 cm, the stack of plates having a thickness of between 0.5 and 2 cm.
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